hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規細胞内情報伝達物質「環状ADPリボース」の定量法の開発

我々は先に、レチノイン酸(RA)によるHL-60細胞の分化の過程でNAD^+分解酵素が誘導され、その酵素がヒトリンパ球表面抗原のCD38によることを明らかにした。CD38はアメフラシの卵精巣より単離された環状ADP-リボース合成酵素と構造上類似し、さらに代謝産物である環状ADPリボースは、IP_3と同様にある細胞内プールからCa^<2+>を放出させる作用をもつことから、細胞内で新たなシグナル分子として機能することが期待された。そこで本研究においては、環状ADPリボースの合成と分解に関わる基礎的な研究の展開と、シグナル分子としての生理的役割を立証する一つの手段として環状ADPリボース量を高感度に測定する方法の開発を目的とした。1.アメフラシの酵素は、環状ADPリボースとニコチンアミドから効率よくNAD^+を生成(逆反応が進行)し得る“lyase"の特性を有し、構造上類似性が指摘されていたCD38の触媒するNAD^+分解酵素とは酵素学的に別種のファミリーに属することが示された。2.CD38にZn^<2+>が作用すると、そのNAD^+分解活性が抑制され、環状ADP-リボース合成活性は逆に促進した。すなわち、Zn^<2+>によるCD38の酵素特性の転換が認められた。3.環状ADPリボースのスクシニル化誘導体を結合したウシ血清アルブミンをウサギに免役して多クローン性抗体を作製し、pmolオーダーの環状ADPリボースが定量可能なラジオイムノアッセイ系を開発した。4.このラジオイムノアッセイ系を用いて、いくつかの細胞の環状ADPリボース動態を解析した結果、CD38の発現誘導と相関して細胞内にその蓄積が観察された。また、その蓄積は多くの場合、細胞内の顆粒画分に認められた。我々の研究グループは、NADを基質とした細菌毒素の触媒するADPリボシル化反応を利用して、G蛋白質の研究を行ってきたが、レチノイン酸によるHL-60細胞の好中球への分化に伴ってNADの分解酸素が誘導され、この分解活性がヒトリンパ球表面抗原のCD38分子によることを明らかにした。CD38分子はアメフラシの卵精巣より単離されたcyclic ADP-riboseの合成酵素(ADP-ribosyl cyclase)と構造上酷似し、さらに代謝産物であるcyclic ADP-riboseは、IP_3と同様にある細胞内プールからCa^<2+>を放出させる作用をもつことから、この新規環状ヌクレオチドは細胞内で新たなsecond messengerとして機能することが期待された。本年度においては、cyclic ADP-riboseの合成と分解に関わる基礎的な研究の展開と、second messengerとしての生理的役割を立証する一つの手段として、cyclic ADP-ribose量を高感度に測定する方法の開発を目的とし、以下の点を明かにした。1)アメフラシより精製した環状ADP-リボース合成酵素は、環状ADP-リボースとニコチンアミドから効率よくNADを生成(逆反応が進行)し得る“lyase"の特性を有し、構造上類似性が指摘されていたCD38分子の触媒するNADglycohydrolaseとは酵素学的に別種のファミリーに属することが示された。2)cyclic ADP-riboseのスクシニル化誘導体をウシ血清アルブミンと結合させ、それを抗原としてウサギに免役した結果、cyclic ADP-riboseを特異的に認識する多クローン性抗体が得られた。[^<32>P]cyclic ADP-riboseと得られた抗体を利用して、pmolオーダーのcyclic ADP-riboseを定量し得るラジオイムノアッセイ系を開発した。

我々は先に、NAD^+を基質とした細菌毒素の触媒するG蛋白質のADPリボシル化の研究を背景に、レチノイン酸(RA)によるHL-60細胞の好中球への分化過程にNAD^+分解酵素が誘導され、その酵素がヒトリンパ球表面抗原のCD38分子によることを明らかにした。CD38はアメフラシの卵精巣より単離されたADPリボース環化酵素と構造上類似し、さらに生成物である環状ADPリボースは、IP_3と同様にある細胞内プールからCa^<2+>を放出させる作用をもつことから、この新規環状ヌクレオチドは細胞内で新たなシグナル分子として機能することが期待された。そこで、環状ADPリボースの合成と分解に関わる基礎的な研究の展開と、シグナル分子としての生理的役割を立証する一つの手段として、環状ADPリボース量を高感度に測定する方法の開発を目的とし、以下の点を明らかにした。1.アメフラシの環状ADPリボース合成酵素は、環状ADPリボースとニコチンアミドから効率よくNAD^+を生成(逆反応が進行)し得る′′lyase′′の特性を有し、CD38の触媒するNAD^+分解酵素とは異なった。2.しかしながら、CD38にZn^<2+>が作用すると、そのNAD^+分解活性が抑制され、ADPリボース環化活性は逆に促進された。すなわち、Zn^<2+>によるCD38の酵素特性の転換が認められた。3.本研究によって開発された環状ADPリボースのラジオイムノアッセイ系を用いて、いくつかの細胞の環状ADPリボース動態を解析した結果、CD38の発現誘導と相関して細胞内にその蓄積が観察された。また、その蓄積は多くの場合、細胞内の顆粒画分に認められた。
ハイブリッド量子井戸のスピンg因子の特異性に関する研究

(1)基盤より格子定数が長い物質と短い物質を接合し、バンド(電子、軽い正孔、重い正孔)ごとに異なるタイプの整合(タイプIまたはタイプII)を持つ量子輪構造を考案した。構造の変化によりバンド達の割合と分布が大きく変わることを示す。(2)2枚のグラフェンを回転欠陥を持つように積層した二次元超格子構造で、格子ポテンシャルと磁場の影響が競合する領域が現れることを示し、独特なフラクタルバンド構造と量子ホール効果が現れることを見せた。また光吸収スペクトルが面内の回転角に大きく依存することを見せた。III-V族量子井戸構造の電子スピンを量子コンピュータの基本ユニットとして利用する研究の一環として、III-V族ハイブリッド構造(量子輪)の研究を行った。構造の応力で二つのバンドの縮退が解け、外部電場により各バンドを選択できることを示した。さらに、磁場をかける事で各バンドのスピン縮退が解け、外部電場により異なるg因子を持つスピン状態を選択できることを見せた。その結果の一部を、量子輪に関する本のchapterとして書いている。本の仮題は「Physics of Quantum Rings」(Springer)、平成24年12月発刊予定。ハイブリッド量子井戸構造の研究と平行し、IV族の同じ二次元構造であるグラフェンへの応用研究も行った。単層グラフェンの電子は、まるで質量が無いような振る舞いをするため、既存のシリコンでは不可能だった高性能コンピュータへの応用が期待されている。しかし、二層のグラフェンが重なった構造では電子に質量が現れ、高速な電子輸送が難しいとされていた。最近になって、二つの層の相対角によって二層グラフェンでも電子が質量を持たないような振る舞いをすることが理論と実験両方で報告された。当年度の研究によって、この、twisted bilayer graphene構造が単層グラフェンより遥かに弱い磁場と低い電子密度でもHofstadter's butterfly(フラクタル的バンド構造)を表すことを示した。また、二層間の回転角の様々な値に対して、ランダウ準位構造の磁場依存性と量子ホール伝導度を調べ、磁場が無い場合のバンド構造と比較することによりその起源を解析した。以上の発見をPhys. Rev. Bに投稿し、日本物理学会と国際学会Grapheneweekにて発表する。I.量子構造の物性をフレキシブルに調整する研究を行った。量子構造を構成する物質たちに異なる符号の異方応力を持たせることで、二つ以上のバンドに対し異なるポテンシャル分布を持たせることができた。これによってそれぞれの電子状態は異なる空間分布とバンド構成を持つ。電荷の空間分布の変化は電荷が拘束される物質を変え、バンド構成の変化は電荷の有効質量や角運動量に影響を与える。それによって光学特性や磁気的特性を大幅に調整できることを示した。II.二層のグラフェンを回転欠陥があるよう積層したtwisted bilayergrapheneの磁場中エネルギースペクトルを計算する手法を開発し、結果を分析した。この構造では二つの層の格子ベクトルの干渉によりモアレ縞のような長周期ポテンシャルが現れる。本研究により、このモアレ超格子では周期ポテンシャルによるブラッグ散乱と磁場によるランダウ量子化が競合し、小さな磁場の変化でもバンド構造が大幅に変わるフラクタルバンド構造が現れることを示すことができた。この領域ではエネルギーを上げるにつれ量子化されたホール伝道度が正と負の値を目まぐるしく変わることを見せた。ハイブリッド量子構造に関する研究が順調に進んでおり、その応用として現在、世界中で活発に研究が行われているtwisted bilayer graphene構造で重要な発見をすることができた。まだ申請書に記したハイブリッド量子井戸構造研究のすべての項目を完了してはいないが、twisted biayer grapheneの重要性が強調されつつあるため、この構造の研究を最優先に行っている。結果の質としては当初の計画以上に進展しているが、研究の方向性に申請書と若干異なる部分があるため、(2)と評価した。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初の研究を進めながらその応用を探す途中、twisted bilayer grapheneで大変興味深い性質(フラクタル的バンド構造)を発見することができた。ハイブリッド量子構造に関する当初の研究計画を進めると同時に、このtwisted bilayer grapheneの電子構造及び光学的性質を計算し分析することで、実験分野へ有用な情報を提供する予定。
液体Xeを用いた新型PETへの試み

液体Xeは、原子番号54、密度約3.0g/cm^3の透明な液体である。ガンマー線用のシンチレータとしては、ほぼNaI(Tl)並みの発光効率を持ちしかも発光の減衰時間はそれよりも遥かに速く、2nsecと22nsecの2つの成分からなっている事が知られている。反射光を使用せず、直接光を複数の光電子増倍管(PMT)で検出することによって,高エネルギー分解能が得られると推定される。また複数のPMTからの出力を比較することでシンチレーション光の発光位置を推定することも出来る。シミュレーションの結果によれば0.5MeVのガンマー線でも、条件によっては、その進行及び垂直両方向に対し数mm程度の位置分解能が得られることが分かった。そこで、我々は、液体Xeを検出媒体としたPETの可能性を考え、その基礎実験として検出器を試作しPET開発に必要な実験データーを得ることとした。今回製作された検出器は2層の円筒形で、外側の層は断熱のために真空に排気されている。内側の層は液体キセノンで満たされており、液体中にPMT44本で構成された検出部が設置されている。ガンマー線は100μmのマイラーウィンドウ、500μmのステンレス製ハニカムウィンドウを通して入射される。検出部は12×12×12cm^3の有感領域を持ち、その周りを1inchと2inchの2種類の大きさのPMTで囲んでいる。今回開発したPMTは浜松ホトニクス社製のR5900-06MOD(1inch、角形)、R6041-06MOD(2inch、円形)の2種類であり、これらは真空紫外光に対して高い透過率を持つよう石英ウィンドウを持ち、低温(-110°C)・高圧(3atm)でも問題無く動作するよう設計されている。また、シンチレーション光の減衰の原因となる不純物の発生も少なくなるよう作られている。今回の実験で位置分解能・時間分解能はそれぞれ7.8mm、0.69nsecとなった。エネルギー分解能は検出器の中央部分で511keVのガンマー線に対して約45%であった。液体Xeは、原子番号54、密度約3.0g/cm^3のシンチレータで、ほぼNaI(Tl)並みの発光効率を持ちしかも発光の減衰時間はそれよりも遥かに速く、2 nsecと22 nsecの2つの成分からなっている。この光は真空紫外光であるため、取り扱いが困難であるが、反射光を使用せず、直接光を複数のPMTで検出することによって,高エネルギー分解能が得られると推定された。複数のPMT出力の比較からガンマ線の検出位置を推定することも出来る。シミュレーションの結果によれば0.5MeVのガンマ線でも、条件によっては、その進行及び垂直両方向に対し数mm程度の位置分解能が得られることが分かった。そこで、我々は、液体Xeを検出媒体としたPETの可能性を考え、その基礎実験として一対の検出器を試作しPET開発に必要な実験データーを得ることとした。そこでまず、液体Xeの温度と圧力で稼動し、真空紫外光用の窓を持つ光電子増倍管(PMT)を開発試作した。それを用いてPMTとしての基礎的なテストを行ったところほぼ期待通りの性能が得られることが判明した。

このPMTを複数個並べて、発光ダイオード・ガンマー線およびアルファー線を用いてゲインの調整を行いエネルギー分解能・検出位置精度などの測定を行い、その結果をシミュレーションと比較したところ良い結果が得られた。今後は先ず、2組の液体Xe検出部(有効体積10x10x10cm^3)を作り、これに夫々20本のPMTを取り付け、ポジトロンの消滅ガンマ線による性能テストを行う。すなわち,2組の検出器間の距離や角度、線源との相互位置の変化や光電子増倍管の使用数による位置分解能やエネルギー分解能の変化を調べること。時間分解能のテストなどである。液体Xeは、原子番号54、密度約3.0g/cm^3のシンチレータで、ほぼNaI(T1)並みの発光効率を持ちしかも発光の減衰時間はそれよりも遥かに速く、2nsecと22nsecの2つの成分からなっている。この光は真空紫外光であるため、取り扱いが困難であるが、反射光を使用せず、直接光を複数のPMTで検出することによって、高エネルギー分解能が得られると推定された。複数のPMT出力の比較からガンマ線の検出位置を推定することも出来る。シミュレーションの結果によれば0.5MeVのガンマ線でも、条件によっては、その進行及び垂直両方向に対し数mm程度の位置分解能が得られることが分かった。そこで、我々は、液体Xeを検出媒体としたPETの可能性を考え、その基礎実験として一対の検出器を試作しPET開発に必要な実験データを得ることとした。昨年度には、液体Xeの温度と圧力で稼動し、真空紫外光用の窓を持つ光電子増倍管(PMT)を開発試作した。それを用いてPMTとしての基礎的なテストを行ったところほぼ期待通りの性能が得られることが判明した。このPMTを複数個並べて、発光ダイオード・ガンマー線およびアルファー線を用いてエネルギー分解能・検出位置精度などの測定を行い、その結果をシミュレーションと比較したところ良い結果が得られた。さらに今年度は、このPMTを用いて、時間分解能のテストを行い2本のPMTでは約40ps、20本のPMTでも100ps程度の時間分解能が得られることが判明した。これはこれまでのPETでは達成されていない値であり、同時計測の性能を一段と良くすると期待される。今後は、2組の液体Xe検出部(有効体積10x10x10cm^3)に夫々40本のPMTを取り付け、ポジトロンの消滅ガンマ線による性能テストを行う。液体Xeは、原子番号54、密度約3.0g/cm^3の透明な液体である。ガンマー線用のシンチレータとしては、ほぼNaI(T1)並みの発光効率を持ちしかも発光の減衰時間はそれよりも遥かに速く、2 nsecと22 nsecの2つの成分からなっている事が知られている。液体Xeの温度が約-110°Cであることや、その発光が真空紫外光であるため、取り扱いが困難であるが、反射光を使用せず、直接光を複数の光電子増倍管(PMT)で検出することによって,高エネルギー分解能が得られると推定される。また複数のPMTからの出力を比較することでガンマー線の発光位置を推定することも出来る。シミュレーションの結果によれば0.5MeVのガンマー線でも、条件によっては、その進行及び垂直両方向に対し数mm程度の位置分解能が得られることが分かった。そこで、我々は、液体Xeを検出媒体としたPETの可能性を考え、その基礎実験として一対の検出器を試作しPET開発に必要な実験データーを得ることとした。これまでに、液体Xeの温度と圧力で稼動し、真空紫外光用の窓を持つPMTを開発試作した。
パルス電磁加速泳動による液中微粒子の質量分析

ポリスチレンラテックス(直径320μm)及び炭素粒子(直径2μm)の分散水溶液を試料として磁場と電場の影響を検討し、以下の成果を得た。(1)電解質溶液中の微粒子の挙動に及ぼす磁場の影響:塩化カリウム水溶液に微粒子を分散させた場合は、外部磁場を作用させても泳動は全く起こらないが、塩化マンガン水溶液の場合は、外部磁場の影響で粒子が等速で泳動することを見出した。塩化マンガンの濃度を変化させて泳動速度を測定した結果、これは常磁性であるマンガンイオンの磁化により、溶液内に圧力勾配が発生したためであると解釈された。(2)密封容器内における電磁力の影響:石英マイクロセル内にラテックス微粒子の分散塩化カリウム水溶液を密封し、磁場と電場を直交するように作用させ、ラテックスの挙動を高解像度CCDカメラ付き顕微鏡にて測定する方法を検討した。その結果、測定結果の信頼性を向上させるために必要な条件は、セル内における磁場の精確な評価、微粒子の位置決定の精度、微粒子の位置の時間変化を測定する上でのビデオ記録の精度等であることが判明し、これらの条件を満たす測定法を詳細に検討した。以上の結果は、パルス電磁場における水溶液中微粒子の挙動を検討する上で有用な基礎的知見となる。
水の代替物質トレハロースの作用機構から探る生体系における水の役割

本年度では、ネムリユスリカやモデル系に対する実験及び理論計算を通して、次の成果を得た。1.ネムリユスリカ幼虫の乾燥耐性:トレハロースの「ガラス化」がネムリユスリカの乾燥耐性発現に必須であることを実証するため、体内にトレハロースを蓄積しているがガラス化していない、ネムリユスリカ試料を調製し、再水和後の蘇生率を調べた。その結果、幼虫体内に十分な量のトレハロースが蓄積されていても、相対湿度の高い(93%、98%)条件化で吸湿し、ガラス状態が失われると、ほとんど蘇生できなくなることが判明し、上の仮説が実証された。2.トレハロースと蛋白質の相互作用:水晶発振子マイクロバランス法(QCM)とCDスペクトル測定により、βアミロイド(Aβ)の凝集過程へ与えるトレハロースの影響について調べた。QCM実験では、Aβの二次構造で区別される3つのホスト-ゲスト系について測定を行った。その結果、ホスト、ゲストのうち少なくとも一方がランダムコイル状態のとき、トレハロースは特異的な凝集抑制もしくは促進作用があることが判明した。また、CDスペクトル測定により、トレハロース添加系ではランダムコイルからβシート状態への二次構造転移速度が低下することが判明した。以上より、トレハロースはランダムコイルに作用し、βシート構造への転移を抑制することにより、凝集過程に影響を与えると推定された。3.トレハロースと疎水基の相互作用:蛍光、NMR測定及び計算機シミュレーションにより、トレハロースと芳香族化合物との相互作用を調べた。その結果、トレハロースは1位、2位および6位のOH基を介しベンゼンと1:1で錯体形成することが判明した。そのとき、トレハロースのは2位および6'位水酸基とベンゼン水素がCH...OならびにOH...π様水素結合を形成していた。本研究結果より、2で述べた蛋白質の凝集抑制作用の実験結果は、次のように解釈される。一般に、ランダムコイル状態(蛋白質の変性状態)では、疎水性残基が水に露出するようになるため、疎水性相互作用を駆動力とした凝集が進みやすい。このような状況において、トレハロースが共存すると芳香族側鎖に結合するため、疎水基同士が互いに直接接触することが妨げられ、結果として凝集が抑制されると考えられる。トレハロースは、生物が乾燥状態に置かれたとき水の代替物質して細胞内に産成される適合溶質であり、細胞を乾燥や凍結破壊から防ぐ役割をする。本研究では、トレハロースを多量に蓄積する生物やモデル系に対する実験及び理論計算を通して、この水代替物質の作用機構を解明し、逆に、生体系における水の役割の本質を探る。1.ネムリユスリカの幼虫は、乾季になると体内から水を失いクリプトビオシス状態(無代謝状態)に至り、雨季になると再び水を体内に取り込み蘇生する。クリプトビオシス状態は、トレハロースの体内蓄積により誘導される。本研究では、乾燥幼虫を丸ごと顕微FTIR及びDSC測定に供し、個体内でのトレハロースの分布及び熱力学的状態を調べた。その結果、トレハロースは個体中でほぼ均一に分布しており、しかもガラス化していることが判明した。また、ガラス転移曲線と蘇生率の温度依存曲線を比較したところよく一致した。以上より、クリプトビオシス状態では、蛋白質や細胞膜はトレハロースのつくる堅いガラスマトリックスに包埋されるため破壊から免れると結論した。脳も臓器もある高等生物がガラスという"物質状態"を介して生命維持することを実証したのは本研究がはじめてである。2.トレハロースのもつ脂質や蛋白質に対する酸化抑制作用を解明するため、NMRと量子化学計算を用いて、ジエンとトレハロースの相互作用を詳細に調べた。その結果、1)この糖はシス配置にある2つの水素原子に選択的に結合すること、2)この錯体はOH【triple bond】π及びCH【triple bond】O型の弱い水素結合により安定化されていること、3)この多重水素結合により活性メチレンからの水素引抜き反応(酸化反応)が抑制されることを実証した。また、これらの現象は他の二糖では見られないので、トレハロースの特異性は、この糖のもつα,α-1,1結合に帰着すると結論した。3.湿度条件に依存したトレハロースの相(状態)転移図をX線回折とDSCの同時測定により作成することに成功した。その結果、T_α相と呼ばれる準安定無水物結晶が低湿度条件下で生成され、この相は吸湿により容易に2水和物結晶に戻ることが判明した。このT_α相は高い吸湿特性をもつため、ガラス状態サンプル中に存在すれば、吸湿剤として働きガラス転移点の低下(ガラスの劣化)を防ぐ役割をすることが示唆された。

2.トレハロースと蛋白質の相互作用:水晶発振子マイクロバランス法(QCM)とCDスペクトル測定により、βアミロイド(Aβ)の凝集過程へ与えるトレハロースの影響について調べた。QCM実験では、Aβの二次構造で区別される3つのホスト-ゲスト系について測定を行った。その結果、ホスト、ゲストのうち少なくとも一方がランダムコイル状態のとき、トレハロースは特異的な凝集抑制もしくは促進作用があることが判明した。また、CDスペクトル測定により、トレハロース添加系ではランダムコイルからβシート状態への二次構造転移速度が低下することが判明した。以上より、トレハロースはランダムコイルに作用し、βシート構造への転移を抑制することにより、凝集過程に影響を与えると推定された。3.トレハロースと疎水基の相互作用:蛍光、NMR測定及び計算機シミュレーションにより、トレハロースと芳香族化合物との相互作用を調べた。その結果、トレハロースは1位、2位および6位のOH基を介しベンゼンと1:1で錯体形成することが判明した。そのとき、トレハロースのは2位および6'位水酸基とベンゼン水素がCH...OならびにOH...π様水素結合を形成していた。本研究結果より、2で述べた蛋白質の凝集抑制作用の実験結果は、次のように解釈される。一般に、ランダムコイル状態(蛋白質の変性状態)では、疎水性残基が水に露出するようになるため、疎水性相互作用を駆動力とした凝集が進みやすい。このような状況において、トレハロースが共存すると芳香族側鎖に結合するため、疎水基同士が互いに直接接触することが妨げられ、結果として凝集が抑制されると考えられる。
血管リモデリングにおける HIF-1α の機能解析及び病態生理学的意義の解明

平滑筋特異的HIF-1α遺伝子欠損マウスを用いた検討から、アンジオテンシンII (Ang II)誘発血管リモデリングはHIF-1αを介して制御されていることを明らかにした。CONTにおいてアンジオテンシンII (Ang II) 4週間持続皮下投与により収縮期血圧は有意に上昇したが、SMKOでは有意な抑制が認められた。CONTで認められたAng IIによる血管周囲の繊維化が、平滑筋特異的HIF-1α遺伝子欠損により抑制されたことから、細胞外マトリックス代謝および組織繊維化に関連する遺伝子のmRNA発現変動について解析を行った。細胞外マトリックスの構成成分であるfibronectinおよびcollagen 1A1のmRNA発現は、CONTにおいてAng IIにより有意に上昇し、SMKOでは有意に抑制された。さらに動脈硬化は炎症を伴う疾患であり、マクロファージの血管壁内への取り込みにより病態が進行することが知られている。炎症性サイトカインであるIL-1βおよび単球走化性因子であるMCP-1のmRNA発現は、CONTにおいてAng IIにより有意に上昇し、SMKOでは有意に抑制された。HIF-1αは低酸素刺激に応答して、血管新生、細胞分化、生体防御(免疫)等の生理機能を制御し、癌・慢性炎症等の病態成立に関与する転写因子である。近年、低酸素非依存的にもHIF-1αの発現が制御されている可能性が見出され、アンジオテンシンII (Ang II)等の血管作動性物質や酸化ストレスが、HIF-1α発現を上昇させることが報告された。それ以降、血管障害におけるHIF-1αの関与が示唆されているが、いずれもin vitroでの検討であり、直接的な解明に至っていない。本研究は平滑筋特異的HIF-1α遺伝子欠損マウスを作製・使用して血管リモデリングを評価するため、HIF-1αの機能解析及び病態生理学的意義が解明することが可能となる。研究代表者らは、平滑筋細胞特異的に発現しているSM22を標的としてCre-loxPシステムにより、HIF-1α(flox/flox)マウスとSM22-Cre TG (+/+)マウスを交配し、HIF-1α(flox/flox)SM22-Cre TG (+/-)マウス(SMKO)及びHIF-1α(wild/wild)SM22-Cre TG (+/-)マウス(CONT)を作成した。血管リモデリングはAng IIを充填した浸透圧ポンプをマウス皮下に埋め込み4週間持続投与することにより惹起した。CONTではAng II投与により大動脈のHIF-1αmRNAおよびタンパク発現上昇を認めたが、SMKOでは認めなかった。CONTではAng II投与により大動脈血管壁中膜肥厚及び中膜周囲の繊維化を認めたが、SMKOでは認めなかった。現在、HIF-1αが制御する血管リモデリング関連因子の探索について詳細な解析を進めている。本年度の研究目的は平滑筋特異的HIF-1α遺伝子欠損マウスにおける血管リモデリングの解析を行うことであった。研究代表者らは平滑筋特異的HIF-1α遺伝子欠損マウスを用いた血管リモデリングモデルの作製に成功し、血管リモデリングモデルマウスにおける血管平滑筋の病態形成を解析することができた。従って、当初の計画に従っておおむね順調に進展していると考えられる。今後は、HIF-1αが制御する血管リモデリング関連因子の探索を行うため、病変組織より採取したmRNAを用いて網羅的発現解析を行うとともに、平滑筋特異的HIF-1α遺伝子欠損マウス及び野生型から大動脈を摘出し培養血管平滑筋細胞を単離してin vitro研究も併せて行う。3月28日-31日にかけて開催された学会に参加したため、旅費の精算が間に合わず次年度への繰り越しが生じた。従って、次年度に精算を行うこととする。さらに次年度は、研究計画を遂行とするとともに、積極的な論文・研究発表を行う。
遺伝子組換えHGFレセプターアンタゴニストによる癌細胞の浸潤・転移抑制剤の開発

癌細胞の浸潤・転移能といった悪性形質は癌細胞とそれを取り囲む宿主間質細胞との相互作用によって付与されていることが知られている.HGFならびにそのレセプターであるc-Metを中心に癌-間質相互作用を解析した結果,HGFならびにHGF誘導因子を介した局所的な癌細胞と間質細胞の相互作用こそが癌-間質相互作用による癌悪性化の分子機構の一端を担っていることを私たちは明らかにしてきた.この様な観点からHGFの作用を特異的にブロックするアンタゴニスト分子の創製は新しい浸潤・転移抑制剤開発の可能性を開く有意義な研究テーマである.まず私たちはリコンビナントHGFのエラスターゼ限定分解産物よりHGFのc-Metレセプターへの結合を競合的に阻害し,その生物活性をほぼ完全にブロックするアンタゴニスト分子の精製に成功し,HGF/NK4と名付けた.in vitroにおいて様々な癌細胞がHGF刺激に応じてマトリゲルやコラーゲンゲルへの浸潤能を獲得することが知られているが,HGF/NK4はその浸潤活性をほぼ完全にブロックすることができた.さらにin vivoの実験系においてHGF/NK4の癌悪性化に対する効果を検討した.ヒト胆嚢癌由来細胞GB-dlをヌードマウスの皮下に移植し,腫瘍組織近傍にHGF/NK4の持続投与を行なった結果,HGF/NK4投与群では腫瘍の成長が著しく抑制され,宿主の正常間質組織への浸潤もほとんど認められなかった.さらにがん転移モデルとして汎用されるLewis肺癌その他の癌細胞を用いて同様の実験を行なったところ,やはり腫瘍の成長を顕著に抑制し,その肺・肝転移をほぼ完全に抑制するこに成功した.以上の結果はHGF/NK4が癌浸潤・転移抑制剤としてきわめて効果的であることを示しており,新しい制癌剤としての可能性を示唆するものである.本年度の主な研究成果は以下の通りである.1)上皮系癌細胞(carcinoma)の多くはHGFレセプターであるc-met遺伝子産物を発現していることが知られている.これら癌細胞に対するHGFの作用を調べたところ,HGFはin vitroにおいて肺癌細胞や胆管上皮癌細胞,胆嚢癌細胞などの増殖を促進させるのみならず,コラーゲンゲルやマトリゲル層への浸潤・遊走を促すことが明らかになった.またこれらの癌細胞においてはHGFによる培養血管内皮細胞への接着能促進効果も認められた.2)多くの上皮系癌細胞は間質線維芽細胞に対してHGF産生を促進させる誘導因子(インジュリン)を産生している.これらの因子を同定したところ,癌細胞由来インジュリン活性は主にlL-1,bFGF,PDGFなどであることが明らかになった.しかしある種のマウス乳癌由来細胞株はこれら既殖因子・サイトカインとは異なる低分子のHGF誘導因子を産生していることを見い出し,現在,その分子の単離・構造決定を進めている.3)HGFによりその増殖ならびに浸潤・転移能が促進する癌細胞の悪性化を抑制することを目的にHGFレセプター・アンタゴニストの探索・開発を試み,HGFの限定分解産物がアンタゴニスト活性を有することを明らかにした.HGFa鎖の4つのクリングル・ドメインを有するこのアンタゴニスト分子はHGFのc-MET/HGFレセプターへの結合を阻害し,in vitroにおけるHGFの増殖促進活性のみならずコラーゲンゲルやマトリゲル層内への浸潤をほぼ完全に阻害することが確認された.癌細胞の浸潤・転移能といった悪性形質は癌細胞とそれを取り囲む宿主間質細胞との相互作用によって付与されていることが知られている.HGFならびにそのレセプターであるc-Metを中心に癌-間質相互作用を解析した結果,HGFならびにHGF誘導因子を介した局所的な癌細胞と間質細胞の相互作用こそが癌-間質相互作用による癌悪性化の分子機構の一端を担っていることを私たちは明らかにしてきた.この様な観点からHGFの作用を特異的にブロックするアンタゴニスト分子の創製は新しい浸潤・転移抑制剤開発の可能性を開く有意義な研究テーマである.まず私たちはリコンビナントHGFのエラスターゼ限定分解産物よりHGFのc-Metレセプターへの結合を競合的に阻害し,その生物活性をほぼ完全にブロックするアンタゴニスト分子の精製に成功し,HGF/NK4と名付けた.in vitroにおいて様々な癌細胞がHGF刺激に応じてマトリゲルやコラーゲンゲルへの浸潤能を獲得することが知られているが,HGF/NK4はその浸潤活性をほぼ完全にブロックすることができた.さらにin vivoの実験系においてHGF/NK4の癌悪性化に対する効果を検討した.ヒト胆嚢癌由来細胞GB-dlをヌードマウスの皮下に移植し,腫瘍組織近傍にHGF/NK4の持続投与を行なった結果,HGF/NK4投与群では腫瘍の成長が著しく抑制され,宿主の正常間質組織への浸潤もほとんど認められなかった.さらにがん転移モデルとして汎用されるLewis肺癌その他の癌細胞を用いて同様の実験を行なったところ,やはり腫瘍の成長を顕著に抑制し,その肺・肝転移をほぼ完全に抑制するこに成功した.以上の結果はHGF/NK4が癌浸潤・転移抑制剤としてきわめて効果的であることを示しており,新しい制癌剤としての可能性を示唆するものである.癌細胞の浸潤・転移能といった悪性形質は癌細胞とそれをとり囲む宿主間質細胞との相互作用によって付与されることが知られている。HGFならびにc-Met/HGF

レセプターを中心に癌-間質相互作用を解析した結果、HGFならびにHGF誘導因子を介した局所的な癌細胞と間質細胞の相互作用こそが、癌-間質相互作用による癌細胞悪性化の分子機構の一つであることを我々は明らかにしてきた。このような観点からHGFの作用をブロックするアンタゴニストを開発することは新しい浸潤・転移抑制剤への可能性を持ち有意義なことと言える。HGFは69kDのα鎖と34kDのβ鎖からなるヘテロダイマー構造を有しており、リコンビナントHGFをエラスターゼにより限定分解するとα鎖のC末端付近で分解されα鎖(HGF/NK4)ならびにβ鎖(HGF/β)を得ることができた。HGF/NK4は単独でc-Met/HGFレセプターに結合できるものの、HGF活性を示さず、HGF/NK4はHGFの生物活性を特異的に阻害するHGFアンタゴニストとして作用することを明らかにした。今回、我々はこのHGFアンタゴニスト(HGF/NK4)がHGFの癌-間質相互作用をブロックすることができるかをin vitroの癌細胞の培養系を用いて詳細に解析した。その結果、HGFアンタゴニストはin vitroにおいて肺癌、乳癌、胆のう癌など様々な培養癌細胞に対して、HGFによって誘導される基底膜浸潤やコラーゲンゲル内浸潤をほぼ完全にブロックしてまさにHGFアンタゴニストとして機能することを証明した。現在、in vivoにおいてHGFアンタゴニストが癌の浸潤・転移を抑制するかどうかをヌードマウスを用いた系によって検討している。癌細胞の浸潤・転移能といった悪性形質は癌細胞とそれを取り囲む宿主間質細胞との相互作用によって付与されていることが知られている.HGFならびにそのレセプターであるc-Metを中心に癌-間質相互作用を解析した結果,HGFならびにHGF誘導因子を介した局所的な癌細胞と間質細胞の相互作用こそが癌-間質相互作用による癌悪性化の分子機構の一端を担っていることを私たちは明らかにしてきた.この様な観点からHGFの作用を特異的にブロックするアンタゴニスト分子の創製は新しい浸潤・転移抑制剤開発の可能性を開く有意義な研究テーマである.昨年度までに私たちはリコンビナントHGFのエラスターゼ限定分解産物よりHGFの生物活性を完全にブロックするアンタゴニスト分子の精製に成功し,HGF/NK4と名付けた.HGF/NK4はin vitroにおける各種癌細胞の基底膜浸潤やコラーゲンゲル内浸潤をほぼ完全にブロックすることが明らかになっており,今年度はさらにin vivoの実験系においてHGF/NK4の癌悪性化に対する効果を検討した.ヒト胆嚢癌由来細胞GB-dlをヌードマウスの皮下に移植し,腫瘍組織近傍にHGF/NK4の持続投与を行なった結果,HGF/NK4投与群では腫瘍の成長が著しく抑制され,宿主の正常間質組織への浸潤もほとんど認められなかった.また腫瘍組織中心部には血管新生阻害効果によるものと思われる癌細胞の脱落も観察された.さらにがん転移モデルとして汎用されるLewis肺癌その他の癌細胞を用いて同様の実験を行なったところ,やはり腫瘍の成長を顕著に抑制し,その肺・肝転移をほぼ完全に抑制することに成功した.以上の結果はHGF/NK4が癌浸潤・転移抑制剤としてきわめて効果的であることを示しており,新しい制癌剤としての可能性を示唆するものである.
高輝度LED光源を用いた磁石材料の高速磁気イメージング装置の開発

本研究の目的は、ハイブリッド・電気自動車用駆動モーターでの使用を想定した「高耐熱磁石を希少資源(レアメタル)フリーで実現」することを最終目標として、磁石材料の高温下での減磁機構をミクロな観点から解明することができる、「バルク磁石材料対応の高速磁気イメージング装置」を構築することである。30年度は、前年度に構築した高磁界励磁可能な高空間分解能・高速動磁区観察システムを用いて、磁性材料の磁区構造が高速で変化する画像を取り込み、磁性材料の減磁過程・磁区構造変化が材料の磁気特性に与える影響と、そのような磁化過程が起こる原因について、材料の組成、結晶方位等の結晶組織と付き合わせて考察を行った。さらに、交流磁界の掃引によって得られた磁区画像の動画から磁区コントラストの輝度値を読み取り、減磁曲線を構築する手法を確立して、任意の試料表面における、局所および試料全体の減磁曲線を測定した。その結果、磁性材料の作製方法、粒子形状、粒子直径等に依存して減磁曲線は異なり、それは主として磁区の形状や寸法、磁壁ピンニングの頻度に依存することが明らかとなった。磁性材料の作製方法が減磁曲線に影響を与えるのは、作製時において付与された応力の残留によるものや、結晶粒径の違いによる結晶粒界の頻度によるものが考えられる。すなわち、残留応力による磁区構造への影響や、決勝粒界による磁壁ピンニングが磁区構造変化・磁壁移動に影響を与える様子が観察された。また、結晶方位が磁区構造に大きな影響を与えることも、磁区観察の結果と電子顕微鏡による方位測定(EBSP計測)の結果を付き合わせることで明らかにすることができた。30年度は当初の目的であった動磁区観察システムによる、実材料の交流磁界印加による磁区構造変化の様子を取得でき、その減磁過程を定量的かつ結晶組織との比較の観点で考察することを実現でき、研究は概ね順調に進展していると言える。ただし、動磁区システムの高速なトリガ制御についてはLED光源の光量不足により不十分な磁区画像しか得られない条件もあり、次年度のさらなるシステム改善が求められる。31年度は、外部トリガ信号の制御により、動的磁区観察の時間分解能を向上させる手法について、取得される磁区画像を鮮明にできるよう、さらなる改善を目指す。このためのカメラの最適制御条件を明らかにして、磁石材料の磁区構造が高速で変化する瞬間の画像を高速に取り込むことができるようにする。また、構築した高磁界励磁可能な高空間分解能・高速動磁区観察システムを用いて、様々な種類の磁石試料の磁化過程の様子を磁区観察することで、「高保磁力発現のための結晶組織形成の指針」を把握する。また、電気自動車応用を想定した高温に試料温度を制御した場合の磁区観察も行い、「磁石材料の高耐熱性実現のための設計指針」を確立する。試料を高温に制御した場合の磁区観察には、これまでに申請者が構築してきた温度制御ステージによる手法などを念頭に種々検討する。これらについて得られた結果を取りまとめ、成果の発表を行う。29年度は、高磁界を印加可能な高分解能Kerr効果顕微鏡の光源を、高輝度LEDに置き換えることで、数T励磁下での磁化反転過程を磁区観察可能な高速動磁区観察システムの開発を試みた。このために、バルク体の磁石材料を数Tの磁界で繰り返し磁化反転させた際の磁区構造変化をストロボ法で可能とするための、LED光源の最適な外部トリガ制御条件(パルス長、繰り返し時間)について検討した。また、この観察システムを用いて、磁性材料を交流磁界で励磁した際の磁区構造変化を観察した。結果として、導入したLED光源はこれまでに用いていた超高圧水銀ランプと比較すると若干明るさが減少してしまうものの、Kerr効果による磁区観察には十分な光量であり、交流磁界励磁下の長時間観察においても超高圧水銀ランプで発生していたような光源のちらつき無く安定して観察ができ、磁区コントラストの輝度値の定量評価も十分に行えることがわかった。また、電子顕微鏡を用いたEPMA組成分析、磁区観察に用いた磁性体試料の微細結晶組織を調べ、磁区観察によって得られた逆磁区の生成箇所の相関関係を調べた。その結果、結晶粒内の析出物が磁壁移動に影響を与えていることが明らかとなった。析出物による影響は結晶粒界による影響と同程度に見られることが分かり、磁化反転機構と結晶粒ごとの局所的な保磁力に影響を与えていることを明らかとした。29年度は当初の目的であった高輝度LED光源を用いた磁区観察システムの構築と、結晶組織と磁区構造の関係性の比較を達成することができ、研究はおおむね順調に進展していると言える。

30年度は、前年度に構築した高磁界励磁可能な高空間分解能・高速動磁区観察システムを用いて、磁性材料の磁区構造が高速で変化する画像を取り込み、磁性材料の減磁過程・磁区構造変化が材料の磁気特性に与える影響と、そのような磁化過程が起こる原因について、材料の組成、結晶方位等の結晶組織と付き合わせて考察を行った。さらに、交流磁界の掃引によって得られた磁区画像の動画から磁区コントラストの輝度値を読み取り、減磁曲線を構築する手法を確立して、任意の試料表面における、局所および試料全体の減磁曲線を測定した。その結果、磁性材料の作製方法、粒子形状、粒子直径等に依存して減磁曲線は異なり、それは主として磁区の形状や寸法、磁壁ピンニングの頻度に依存することが明らかとなった。磁性材料の作製方法が減磁曲線に影響を与えるのは、作製時において付与された応力の残留によるものや、結晶粒径の違いによる結晶粒界の頻度によるものが考えられる。すなわち、残留応力による磁区構造への影響や、決勝粒界による磁壁ピンニングが磁区構造変化・磁壁移動に影響を与える様子が観察された。また、結晶方位が磁区構造に大きな影響を与えることも、磁区観察の結果と電子顕微鏡による方位測定(EBSP計測)の結果を付き合わせることで明らかにすることができた。30年度は当初の目的であった動磁区観察システムによる、実材料の交流磁界印加による磁区構造変化の様子を取得でき、その減磁過程を定量的かつ結晶組織との比較の観点で考察することを実現でき、研究は概ね順調に進展していると言える。ただし、動磁区システムの高速なトリガ制御についてはLED光源の光量不足により不十分な磁区画像しか得られない条件もあり、次年度のさらなるシステム改善が求められる。30年度は前年度に構築した磁区観察システムについて、動磁区観察の時間分解能の向上も試みる。具体的には、デジタルカメラを外部トリガ信号で制御することで、動的磁区観察の時間分解能を向上させる。このためのカメラの最適制御条件を明らかにして、磁石材料の磁区構造が高速で変化する瞬間の画像を高速に取り込むことができるようにする。31年度は、外部トリガ信号の制御により、動的磁区観察の時間分解能を向上させる手法について、取得される磁区画像を鮮明にできるよう、さらなる改善を目指す。また、構築した高磁界励磁可能な高空間分解能・高速動磁区観察システムを用いて、様々な種類の磁石試料の磁化過程の様子を磁区観察することで、「高保磁力発現のための結晶組織形成の指針」を把握する。また、電気自動車応用を想定した高温に試料温度を制御した場合の磁区観察も行い、「磁石材料の高耐熱性実現のための設計指針」を確立する。試料を高温に制御した場合の磁区観察には、これまでに申請者が構築してきた温度制御ステージによる手法などを念頭に種々検討する。これらについて得られた結果を取りまとめ、成果の発表を行う。
脊髄性筋萎縮症SMAと筋萎縮性側索硬化症ALSに共通するRNA代謝異常

運動ニューロン変性疾患である筋萎縮性側索硬化症ALSと脊髄性筋萎縮性SMAは、RNA代謝に重要な分子群の異常が原因で発症する。しかし両疾患に共通したRNA代謝異常は不明であった。我々は、ALS関連蛋白質TDP-43とFUSが、SMA原因蛋白質でありスプライシング反応を担うU snRNPsの成熟に必須であるSMNと結合し、SMNの濃縮する核内構造体Gemに局在することを見いだした。更に、ALS患者脊髄運動ニューロンではGemが減少し、核内にU snRNPsが異常に蓄積しスプライソソーム異常となっていることを見いだした。以上よりSMAのみならずALS病態でもスプライソソーム異常があることを示した。RNA結合蛋白質TDP-43とFUSの変異は、運動ニューロンが変性し脱落する筋萎縮性側索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis, ALS)の原因となる。昨年度までに、スプライシングを担うsnRNPの、RNA構成成分であるsnRNAおよび蛋白成分であるSm蛋白質が、ALS疾患患者の運動ニューロンの核内で異常に蓄積している事を見いだした。また、小児の運動ニューロン疾患である脊髄性筋萎縮症SMAの原因蛋白質SMNと、TDP-43やFUSが、相互作用し結合することも見いだしている。本年度は、TDP-43やFUSがSMNと相互作用する場所の同定を目指した。また、FUSの変異やdeletionにより、ストレス顆粒への局在が変化するか検討した。ストレス顆粒は、様々な刺激に細胞が応答して作成される顆粒であり、RNA結合蛋白質がmRNAと結合して顆粒状になり、mRNAの翻訳が抑制された状態に保つ機構である。一部のFUS変異体がストレス顆粒によく含まれるという報告がなされたたため、ALSで変異の見つかった変異体約20種類を網羅的に調べた。FUSの変異体は、野生型に比べ、ストレス顆粒に含まれやすい変異体と、むしろストレス顆粒に含まれなくなる変異体に分類された。ストレス顆粒に含まれやすい変異体は、その発現が核から細胞質へ移行してしており、細胞質における発現量が増加したために、ストレス顆粒に含まれやすいのであり、分子機能としてストレス顆粒へ含まれやすく変化した訳ではないことがわかった。筋萎縮性側索硬化症(Amyotrophic lateral sclerosis, ALS)は、成人発症の運動神経変性疾患であり、進行性に運動ニューロンのみが変性し脱落し、発症後3ー5年で死に至る神経難病である。有効な治療法がなく、早急な発症機構解明と治療法開発が求められている。我々は、昨年度までに、小児発症の運動神経変性疾患である脊髄性筋萎縮症SMAとALSの共通性を発見し、両疾患患者の変性運動神経細胞において、スプライシングをになう本体であるスプライソソームの異常があること、核内構造体であるGEM小体が消失していることを見いだした。更に、変異が家族性ALSを発症させるRNA結合蛋白質であるfused in salsoma (FUS, also refferd as TLS)の機能解析を行った。FUSに変異が導入されることによるRNA代謝異常の原因を探るため、変異によるFUSの細胞内局在の変化を観察した。20種類以上の変異に対して解析したところ、核から細胞質への移行が見られる変異体が多く、更にRNA顆粒への取り込み率が上昇する変異体が多かった。しかしALS患者の発症年齢との相関はなく、そのFUSの局在変化の重要性は以前不明である。一方、変異FUSを神経細胞へ発現させたトランスジェニックマウスを作成したところ、生存率の低下と体重減少が観察された。更に、脊髄運動ニューロンの変性が観察された。現在、ALS患者運動ニューロンで観察されたRNA代謝異常がないか検討中である。筋萎縮性側索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis, ALS)は、成人発症の運動神経変性疾患であり、進行性に運動ニューロンが変性脱落し、発症3ー5年で死に至る神経難病である。有効な治療法がなく、早急は発症機構解明が望まれる。我々は昨年度までに、ALSと他の運動神経変性疾患である脊髄性筋萎縮症SMAとにおける共通のRNA代謝異常としてスプライソソームの異常を発見した。両疾患ではスプライシングを担う本体であるスプライソソームの異常と、スプライソソーム構成因子であるsnRNPの成熟の場である核内GEM小体の減少が起こっていた。よって、スプライソソームの正常化がALS治療の新しいターゲットとなる可能性がある。また、家族性ALSの発症を引き起こす変異を持つFUSタンパク質を過剰発現させたALSモデルマウスを作製したところ、このマウスは神経異常を起こし、かつ脊髄運動ニューロンでは核内GEM小体の減少が起こることを確認した。よってALSおけるGEM小体の重要性が再確認された。FUSは正常では核に主に局在し、細胞質とシャトリングしているが、変異FUSは細胞質へ局在し、かつマウスの加齢に伴い凝集体を形成した。凝集体形成を引き起こしたFUSが毒性を発揮ししているのか、核からの減少により機能不全を起こしているのか、解析を続けている。現在、凝集体を精製し、結合しているタンパク質を同定している。当初の計画は順調に進み、成人発症の運動神経変性疾患である筋萎縮性側索硬化症と、小児発症の運動神経変性疾患である脊髄性筋萎縮症SMAとに共通するRNA代謝異常を発見し、学術論文として発表した。運動変性疾患である筋

萎縮性側索硬化症ALSと脊髄性筋萎縮症SMAは、それぞれ、RNA代謝に重要な分子であるTDP-43もしくはFUS、SMNの異常が原因で、運動ニューロンの特異的な変性が起こり発症する。しかし両者に共通したRNA代謝異常はわかっていない。我々は、TDP-43とFUSがSMNと結合して複合体を形成すること、TDP-43とFUSがGemと呼ばれるSMNの濃縮する核内構造体に局在し、Gem形成に必要であることを見い出した。Gemはスプライシング反応を担うU snRNPsの成熟を担うことから、ALS病態におけるスプライソソーム異常が予想された。更に、ALS患者の脊髄組織の染色から、ALS患者脊髄運動ニューロンにおいてはTDP-43陽性Gemが不全となっていること、核内にU snRNPsが異常に蓄積し、スプライソソームの異常があることを見いだした。SMAはU snRNPsアセンブリー異常によりスプライシングが異常になり発症すると考えられていることから、ALSとSMAではスプライソソーム異常という共通のRNA代謝異常があり、それが運動神経細胞の変性の基盤となっているのではないか、運動ニューロンはスプライソソーム異常に脆弱であるのではないかと考えられた。運動ニューロン変性疾患である筋萎縮性側索硬化症ALSと脊髄性筋萎縮性SMAは、RNA代謝に重要な分子群の異常が原因で発症する。しかし両疾患に共通したRNA代謝異常は不明であった。我々は、ALS関連蛋白質TDP-43とFUSが、SMA原因蛋白質でありスプライシング反応を担うU snRNPsの成熟に必須であるSMNと結合し、SMNの濃縮する核内構造体Gemに局在することを見いだした。更に、ALS患者脊髄運動ニューロンではGemが減少し、核内にU snRNPsが異常に蓄積しスプライソソーム異常となっていることを見いだした。以上よりSMAのみならずALS病態でもスプライソソーム異常があることを示した。当初計画した実験は順調に進み、小児発症の運動神経変性疾患である脊髄性筋萎縮症SMAとALSの共通性を発見し、両疾患患者の変性運動神経細胞において、スプライシングをになう本体であるスプライソソームの異常があること、核内構造体であるGEM小体が消失していることを見いだし、学術論文として発表した。ALSモデルマウスを作製し、病態と発症機構を解析中である。病態神経科学、分子生物学変異FUSを神経細胞へ発現させたトランスジェニックマウスを作成したところ、生存率の低下と体重減少が観察された。更に、脊髄運動ニューロンの変性が観察された。今後は、ALS患者運動ニューロンで観察されたRNA代謝異常がないか検討中である。昨年度までの発見である、スプライシングを担うsnRNPの、RNA構成成分であるsnRNA、蛋白成分であるSm蛋白質が、ALS疾患患者の運動ニューロンの核内で異常に蓄積している点については、学術論文に発表することができた。消耗品の使用が少なかった適切に使用する今後は、SMNとTDP-43、FUSの相互作用の重要性を探る。試薬などの消耗品の使用が少なかったため。主に試薬などの購入に使用する。
中近世日本と東アジアにおける木造建築の変革に関する比較研究

本研究は、東アジアの視点に立ち、木造建築の生産システム論の創生に向け、東アジア各国・各地域の木造建築について、社会的・技術的・自然環境的な側面から総合的に比較する研究構想の一環として実施するものである。中世から近世の日本と同時代の中国・台湾・韓国における木造建築の構造について、基礎情報および論考を集積・把握し、それぞれの変遷および相関関係を比較検討することで、技術的な側面から研究の全体構想の根幹を構築することを目的とする。3か年目となる2018年度は、日本の中世近世初期における木造建築の修理技法について、本研究を通して解明した日本と中国における繋貫の発生と展開のなかに位置づけた。その一部は、メンテナンス研究会(2019年3月16日、於奈良文化財研究所、東京大学海野聡氏主宰)において、口頭発表をおこなった。また、浙江省中南部に所在する木造建築について現地調査をおこなった。さらに、国際研究会として、第3回東アジア木造建築史研究会を主催し、日本・中国・韓国における最新の研究成果の共有を図った。(研究協力者:韓志晩(韓国明知大学校)、丁YAO(中国天津大学)、李暉(奈良文化財研究所))。東アジア各国の最先端の研究成果の発表ののち、各国の建築史研究における位置づけに関して講評をおこなうことで、各国の建築史研究に対する相互理解を得ることができ、研究の手法や考察の視点などの詳細な検証、そして東アジアの比較研究の可能性の探求など、様々な観点から活発な議論を展開することができた。継続して開催することで、東アジアにおける木造建築研究をリードする研究組織として、機能するようになってきた。研究会における学術発表、国際研究会の主宰、中国の古建築調査をおこない、これまでの研究成果の公表、情報の共有と発信、国際研究組織の構築、新規情報の収集の各方面において、継続的に研究を推進することができた。最終年度となる2019年度は、これまでの蓄積を踏まえ、成果の取りまとめ、公表をはかる。また、国際研究会として、第1回東アジア木造建築史研究会(於奈良文化財研究所)を主催し、日本・中国・韓国における最新の研究成果の共有を図った(研究協力者:韓志晩(韓国明知大学校)、丁YAO(中国天津大学)、李暉(奈良文化財研究所))。国際学会や国内学会における学術講演、国際研究会の主催、台湾における古建築の現地調査をおこない、これまでの研究成果の公表、情報の共有と発信、新規情報の収集、の各方面において、順調に研究を推進することができた。2か年目となる2017年度は、中国と日本の木造建築において構造的に重要な役割を担った「貫材」に注目し、比較検討をおこない、研究発表をおこなうとともに、論考を収録した書籍が公刊された。さらに、上記の変革ととも深く関連する中国浙江省の木造建築を現地調査した。また、国際研究会として、第2回東アジア木造建築史研究会(於奈良文化財研究所)を主催し、日本・中国・韓国における最新の研究成果の共有を図った(研究協力者:韓志晩(韓国明知大学校)、丁YAO(中国天津大学)、李暉(奈良文化財研究所))。東アジア各国の最先端の研究成果の発表ののち、各国の建築史研究における位置づけに関して講評をおこなうことで、各国の建築士研究に対する相互理解を得ることができ、研究の手法や考察の視点などの詳細な検証、そして東アジアの比較研究の可能性の探求など、様々な観点から活発な議論を展開することができた。東アジアにおける木造建築研究をリードする研究組織の構築という点においても、有意義なものであった。研究会における学術発表、論考を掲載した書籍の公刊、国際研究会の主催、中国の古建築調査をおこない、これまでの研究成果の公表、情報の共有と発信、国際研究組織の構築、新規情報の収集の各方面において、順調に研究を推進することができた。