hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
活動依存的シナプス形成の分子メカニズム

神経細胞はシナプスを介してシグナルを伝達しており、その形成過程を明らかにすることは基本的な脳機能の理解につながる。本研究では主要な抑制性シナプスのひとつであるグリシン作動性シナプスが形成されるメカニズムを分子レベルまで解明することを目的として、形成過程におけるシナプスへのグリシン受容体の凝集に着目した。研究対象としたゼブラフィッシュのマウスナー細胞は後脳に一対存在する最大の網様体脊髄路ニューロンで、形態学的に同定可能であり、グリシン作動性入力を多数受けているため、本研究において最適なin vivoモデルとなる。われわれは昨年度までに、ゼブラフィッシュ胚と稚魚を用いて抗グリシン受容体抗体により、発生・発達に伴う受容体クラスターの増加の時間経過を定量的に見出した。今年度は受容体凝集におけるシナプス伝達の役割を調べた。グリシン受容体阻害剤であるストリキニンを発生初期より胚に与えるとグリシン受容体クラスターがほとんど形成されないことを見出した。この結果はin vivoにおいて、グリシン受容体凝集にグリシン作動性神経伝達が必要なことを強く示唆するものである。さらにグリシン受容体の凝集がシナプス伝達にどのように反映されるかについても新たにパッチクランプ法を用い、シナプス電流を指標として生理学的に調べ始めた。今後、グリシン作動性神経伝達がどのような機構によりグリシン受容体をシナプス後部に凝集させるのかを分子レベルで解析する予定である。本研究では神経伝達におけるグリシン性の抑制性シナプスが発達過程でどのように形成されるかを分子レベルまで理解することを目的とし、発達期のシナプス形成のうち、特にシナプス後部での受容体凝集に焦点を当てる。グリシン受容体はそのサブユニットのひとつであるβサブユニットが、ゲブリンというタンパク質を介して、細胞骨格である微小管に結合することでシナプスに凝集する。このメカニズムはまったく解明されていないが、当研究室では、グリシン受容体の阻害剤であるストリキニンを発生過程のゼブラフィッシュに作用させると、受容体機能だけでなく、受容体凝集も阻害されることが脊髄において見出されている。このことは、グリシン受容体凝集にグリシン性神経伝達が必要である、つまり活動依存的なシナプス形成を示唆するものである。また、マウスナー細胞は硬骨魚類後脳に一対存在する同定可能ニューロンであり、さらにグリシン性の抑制性入力を多数受けることが知られているため、このマウスナー細胞をモデルとしてグリシン受容体凝集のメカニズムの解明を目指している。今年度、抗グリシン受容体抗体を用いてゼブラフィッシュの後脳切片を免疫染色し、マウスナー細胞において受容体クラスターを可視化する実験系を確立した。これにより、クラスター数の定量化が可能になり、発生過程の受容体凝集を詳細に解析することが可能になった。神経伝達において抑制性に働くグリシン作動性シナプスが発達過程でどのように形成されるかを分子レベルまで解明することを本研究の目的とする。特に後シナプスにおけるグリシン受容体の凝集メカニズムに着目し、研究を進める。グリシン受容体はその構成サブユニットであるβサブユニットがゲブリンというタンパク質と結合している。さらに、ゲブリンが細胞骨格である微小管にも結合することで、グリシン受容体は後シナプスに凝集して存在できると考えられている。これに関わる因子や発達過程を知るためには、より安定した実験系・モデルが必須である。当研究室ではグリシン受容体の阻害剤であるストリキニンをゼブラフィッシュに作用させると、グリシン受容体βサブユニットを欠損した突然変異体ゼブラフィッシュと同様に脊髄において受容体凝集阻害が起こることが見出されている。これは受容体凝集にグリシン受容体自身の活動が必要であることを示唆している。ゼブラフィッシュの後脳にあるマウスナー細胞はグリシン性の入力を受けており、同定可能な一対のニューロンである。特定の細胞に対するアプローチは、より安定した実験系となることを指し、さらに、ゼブラフィッシュは薬理学的手法も容易に行えることから、本研究において最適なモデルといえる。今年度、マウスナー細胞において抗グリシン受容体抗体を用いて切片染色により、発生過程に伴うグリシン受容体クラスター数の増加を見出した。これを基準にして、今後、ストリキニンを用いることにより、受容体の活動依存的なシナプス形成を検証する方針である。
正常造血幹細胞,造血因子と造血器腫瘍との比較と相互関係

1.骨髄性白血病Ml細胞の糖鎖含有リコンビナントD因子投与がMl細胞移植マウスに対して延命効果を示した。また、各種サイトカイン(GM-CSF、インターフェロン、IL-4、IL-6)が活性型ビタミンD_3との併用で骨髄性白血病HL-60細胞や単球性白血病Mm細胞の増殖と分化を修飾することを明らかにした。他方、Ml細胞の分化誘導抑制因子(I因子)のアミノ酸配列は癌転移抑制遺伝子産物のNm23/NDPキナーゼと相同性のあることを発見した(穂積)。2.フレンド白血病細胞の分化誘導初期にリン酸化チロシン蛋白質レベルの減少が認められ、チロシンフォスファターゼの発現が分化誘導時に重要な役割を果たしていることを明らかにした(大石)。3.c-myc遺伝子がフレンド白血病細胞のβ-グロビンクロマチンにおけるDNase I hyper sensitive siteの発現を抑制していることを明らかにした(帯刀)。4.骨髄球系細胞分化の方向性の制御にガングリオシド(GM3)合成シアル酸転移酵素と、ネオラクト系ガングリオシド(Lc3Cer)合成N-アセチルグルコサミン転移酵素が必須であることを明らかにした(斎藤)。5.受容体型チロシンキナーゼヒトltk遺伝子の転写産物(蛋白質)を解析し、このltk蛋白質と会合し得るシグナル伝達物質がGTPase activating protein,phospholipaseC-γ,phosphatidylinositol-3-kinaseであることを見出した(平井)。6.各種急性白血病細胞に認められる諸種サイトカインの受容体発現異常を検討し、この受容体異常と臨床病態的、細胞学的特徴との関連性を明らかにした(白川)。
曲面の写像類群の構造と曲面バンドルの特性類

連結な境界を持つ種数gの曲面Σ_<g,1>の写像類群をM_<g,1>とすると、曲面Σ_<g,1>の基本群π_1Σ_<g,1>の降中心列π_1Σ_<g,1>=Γ_0⊃Γ_1⊃Γ_2⊃【triple bond】により部分群の列M_<g,1>=M_<g,1>(0)⊃M_<g,1>(1)⊃M_<g,1>(2)⊃【triple bond】が定まる。この部分群M_<g,1>(k)の上で定義される第kジョンソン準同型写像T_kは、ある自由アーベル群に値をとるので、M_<g,1>(k)のアーベル化の商を与える。M_<g,1>(k)のアーベル化の構造はk=1についてはジョンソンが決定しているが、k≧2については未解決である。ImT^^_kより精密な情報を与えるM_<g,1>(k)のアーベル商は、第2k-1ジョンソン準同型写像T_<2k-1>のM_<g,1>全体への拡張ρ_<2k-1>を部分群M_<g,1>(k)に制限したもの、及び第kジョンソン準同型写像の森田による改良T^^_kから、それぞれ与えられることが知られていたが、これらの関係、とくにT^^_kが元のT_kに比べてどの程度改良されているか、即ち、還元写像ImT^^_k→ImT_kの核の大きさ、またその核の構造を研究した。まず、群のホモロジーの還元定理により、H_3(N_k)は捩れ係数1次ホモロジーH_1(N_k;Γ^<ab>_k)に同型であるが、T^^_kの値をN_k上のΓ^<ab>_k係数の1サイクルによって具体的に記述し、還元写像ImT^^_k→ImT_kがこの係数Γ^<ab>_kのΓ_k/Γ_<k+1>への還元によって得られることを示した。また、井草とオーによって示されたH_3(N_k)の構造、及び準同型写像H_3(N_<k+1>)→H_3(N_k)に関する性質を用いて、還元写像ImT^^_k→ImT_kの核の構造を調べた。結果として、T^^_kの与えるM_<g,1>(k)の情報はρ_<2k-1>の制限の与える情報を全て含み、且つこれらの核が一致することを示した。連結な境界を持つ曲面Σ_<g,1>の写像類群Μ_<g,1>の構造を調べるために、その部分群Μ_<g,1>(k)の上で定義される第kジョンソン準同型写像Tkの性質を研究している。この準同型写像Tkの像はΜ_<g,1>(k)のアーベル商群を与えるが、より精密な情報を持つアーベル商群が第2k-1ジョンソン準同型写像T_<2k-1>のΜ_<g,1>全体への拡張ρ_<2k-1>を部分群Μ_<g,1>(k)に制限することにより得られることが既に知られていた。一方、第kジョンソン準同型写像の森田による改良Tkは、Σ_<g,1>の基本群の第kべき零商群N_kの3次ホモロジーH_3(N_k)に値をとり、あるスペクトル系列に現れる準同型写像により元のT_kに還元される。この準同型写像を更に改良して、より精密な情報を与えるρ_<2k-1>のΜ_<g,1>(k)への制限に還元されるような準同型写像でTkと同様にH_3(N_k)に値をとるものを構成できるか、という問題に取り組んだ。この問題の解決のため、ホモロジー代数の一般論や群の拡大についてのスペクトル系列などの有用な理論に関する理解を深めた。上に述べたような準同型写像の具体的な構成法の発見とその理解に向けて研究中である。また、<Tk>^^を元のT_kに還元する準同型写像が<Tk>^^の像の中に非自明な核をもつか、という問題についても研究を進めている。ジョンソン準同型写像Tkの余核のねじれ部分の構造を決定する問題についても、k=2,3の場合に既に結果を得ていたが、更にκ〓4の場合の解決、及び連結とは限らない境界を持つ曲面で固定点をいくつか持つ写像類群の場合への一般化に向けて研究中である。また、より広い視野を持って価値のある研究課題を見極めるために、幾何学を中心に種々の分野の最近の国内外の研究成果、及びその背景にある古典的な理論についての知識を拡充した。

この部分群M_<g,1>(k)の上で定義される第kジョンソン準同型写像T_kは、ある自由アーベル群に値をとるので、M_<g,1>(k)のアーベル化の商を与える。M_<g,1>(k)のアーベル化の構造はk=1についてはジョンソンが決定しているが、k≧2については未解決である。ImT^^_kより精密な情報を与えるM_<g,1>(k)のアーベル商は、第2k-1ジョンソン準同型写像T_<2k-1>のM_<g,1>全体への拡張ρ_<2k-1>を部分群M_<g,1>(k)に制限したもの、及び第kジョンソン準同型写像の森田による改良T^^_kから、それぞれ与えられることが知られていたが、これらの関係、とくにT^^_kが元のT_kに比べてどの程度改良されているか、即ち、還元写像ImT^^_k→ImT_kの核の大きさ、またその核の構造を研究した。まず、群のホモロジーの還元定理により、H_3(N_k)は捩れ係数1次ホモロジーH_1(N_k;Γ^<ab>_k)に同型であるが、T^^_kの値をN_k上のΓ^<ab>_k係数の1サイクルによって具体的に記述し、還元写像ImT^^_k→ImT_kがこの係数Γ^<ab>_kのΓ_k/Γ_<k+1>への還元によって得られることを示した。また、井草とオーによって示されたH_3(N_k)の構造、及び準同型写像H_3(N_<k+1>)→H_3(N_k)に関する性質を用いて、還元写像ImT^^_k→ImT_kの核の構造を調べた。結果として、T^^_kの与えるM_<g,1>(k)の情報はρ_<2k-1>の制限の与える情報を全て含み、且つこれらの核が一致することを示した。
文化遺産建造物の3次元復元における時系列変化の可視化

本研究では,約100年前の画像と現在の文化遺産建造物の画像群を用いて,昔の写真のカメラの位置姿勢推定を目的とする.さらに,昔から現在までの文化遺産建造物がどのように変化してきたかを可視化できる3次元モデルの時系列変化映像の構築を実現する.対象とする文化遺産建造物は,昔と現在の形状が大きく変化している建造物とする.本研究が成功した場合,多くの文化遺産建造物へ適用が可能となり,過去と現在の比較を視覚的に把握することが可能である.この知見は,考古学の分野において,文化遺産建造物の保存を目的とした活動の貴重な資料となり,貢献が期待できる.本研究では,約100年前の画像と現在の文化遺産建造物の画像群を用いて,昔の写真のカメラの位置姿勢推定を目的とする.さらに,昔から現在までの文化遺産建造物がどのように変化してきたかを可視化できる3次元モデルの時系列変化映像の構築を実現する.対象とする文化遺産建造物は,昔と現在の形状が大きく変化している建造物とする.本研究が成功した場合,多くの文化遺産建造物へ適用が可能となり,過去と現在の比較を視覚的に把握することが可能である.この知見は,考古学の分野において,文化遺産建造物の保存を目的とした活動の貴重な資料となり,貢献が期待できる.
わが国流通企業のグローバル・リーダー戦略構築に関する実証的研究

わが国の流通企業は海外展開を通じてグローバルリーダーの地位を目指しているが、その際のコア戦略は商品調達戦略であることが明らかになった。通常国内でのみの店舗展開の場合、商品調達は極めて容易であり、それ自体は差別化の決め手とはならない。なぜなら商品調達は卸売業者依存型で行われるからである。依存型調達では、品揃えは類似化せざるをえないのである。ところが海外においては卸売業者不在のため、自主的な商品調達が求められる。とはいえ品揃えのすべてを自社調達することは不可能である。そこで国内の場合とは大きく異なって、海外においては商品調達手段の多様化戦略が追求されている。すなわち自主開発・開発輸入・新しい仕入れシステムの構築などが模索されているのである。そこで具体的には第一に国際卸売センターのあり方を実証的に研究した。ケース分析の対象は、IMMとATCである。前者は海外進出した日系流通企業のためにシンガポールに設立され、後者は輸入促進のために今春大阪に開業する予定である。両者の目的・機能・構成要件などについて比較検討した。第二に、国際流通グループ・ヤオハンの商品調達戦略のケーススタディを行った。ヤオハンは手探りの商品調達からスタートし、現地商品開発・世界共通商品開発へと調達手段を進化させていることが明らかになった。
変動する地域社会の中の子どもと学校:子どもの問題行動の比較文化的研究

平成10年度11年度は日本・米国、福島県・テネシー州のデーターを収集し解析するとともに、相互に訪問し、学校現場における生徒の問題行動の実情を調査した。アメリカでは銃・ドラッグ・10代の妊娠などが大きな問題であるが、学校カウンセラーや学校ソーシャルワーカーが役割を分担し、問題行動への対処プログラムを効果的に実施していた。平成12年度には、福島市(F市:n=837)とナッシュビル市(N市:n=800)の中学2年生(8年生)、保護者と教師を対象にアンケート調査を実施した。両市とも34割の生徒が不登校気分を共有していた。学校嫌いの理由は「勉強が嫌い」「先生が嫌い」「友達とうまくいかない」などが共通していた。「からだの調子がわるい」がF市で、「学校の外におもしろいことがある」がN市で目立った。いじめの形態は両市で似ていたが、いじめ体験の頻度はN市の方がF市の23倍も多く、より暴力的だった。暴力は悪いという規範意識はあるが、両市とも6割近い生徒が「思いきり誰かを殴ってみたいと思うことが「よくある」「時々ある」と答えた。器物破壊や自殺に対しても同様な傾向がみられ、多くの中学生が攻撃的、破壊的な欲求を潜在的に抱いていることが示唆された。回帰モデルでは「学校ストレス」が学校ぎらい・不登校・攻撃性を有意に促進し、良好な家族関係・親友の数・自己肯定感は学校ぎらいと不登校を抑制し、良好な家族関係・自己肯定感・規範意識が攻撃性を抑制していた。日米では現象レベルでは大きな差があるが、問題行動の成立背景には共通の構造がありそうなことが示唆された。1.共同研究の初年度であるため、研究目的、研究対象、共有する用語の定義、研究方法、各研究者の役割分担など、準備作業に多くの時間をかけ、一定の共通理解が得られた。また、代表メンバーが各1回行き来した結果、研究地域について大まかなイメージを得ることができた。教育現場が抱える問題として日本ではイジメや不登校があるが、米国では10代の妊娠、ドラッグ、暴力などが大きな問題である点など、現象面での差異がある一方、家庭や地域の教育力の低下など、共通する背景もあることがわかった。福島大学側、MTSU側の研究者の専門分野や関心領域を考慮して、(1)教育制度、(2)問題行動、(3)社会・家庭的背景、の3分野の研究サブ・グループを組織することになった。2.手始めに、日-米、福島-テネシー州で刊行されている統計資料等をもちいて、両国・両地域での教育制度、問題行動の種類と頻度、学校を取り巻く家庭・地域社会の在り方などを比較検討することになり、書籍や統計資料などの現物の交換や資料リストの交換をはじめた。まだ、資料が十分そろってはいないが、次年度には分析に入れると思う。3.平成10年12月、ミドルテネシー州立大から研究者を招聘した折に、「ドロップアウトした生徒の教育とは-アメリカ・テネシー州の代替学校(Alternative School)から学ぶ」、「アメリカにおけるスクールカウンセリング」と題して2回、公開講演会をおこなった。ともに学外からも多くの現職教師・学生・不登校児の親・スクールカウンセラーなどの参加があり、活発な討論がなされた。テネシー州では、代替学校がドロップアウトした生徒の再就学に大きな役割をはたしているが、チャータースクールについては、まだ州議会で審議中であること、スクールカウンセラーが臨床心理士とは別のカリキュラムで養成され、現場に常勤で配属され有効に機能していること、等の報告があった。1.公刊されている各種統計資料にもとづき、日-米、福島-テネシーでの学校現場で問題になっている子どもの問題行動について比較検討した。

小・中・高をとおし日本・福島で問題となっているのはイジメ、不登校、怠学(中退)か中心で、対教師暴力や薬物乱用(有機溶剤や覚醒剤)は件数的には多くはない。一方、米国・テネシーでは、暴力や薬物乱用(マリファナやコカイン)が教育現場での大きな問題で、銃や麻薬の校内持込を厳しく規制しており、警察官が校内に常駐している学校もある。問題行動の種類や発生頻度、その背景には大きな差があるが、地域や家庭の教育力の低下や価値規範の変容など、共通の要因も少なくない。2.平成13年度には、福島県、テネシー州の中学生、その父母、教師を対象とした問題行動への認識や傾性の調査をふくむアンケートを実施する子定でいる。その準備のため相互に代表団を送って協議したほか、調査対象の選択や集計法を検討し、アンケート用紙の日本版と英語版の作成をおこなった。また、日米ともに研究への協力要請のため、教育委員会にも訪問した。3.平成11年12月、ミドルテネシー州立大学から共同研究者を招聘した折に、本研究に関連して「アメリカにおける生徒の問題行動とその対策の現状」と「アメリカにおける学習障害の早期療育」と題する公開講演会をおこなった。とくに、テネシー州の学習障害児センターは大学が運営を委託されているが、全州から送られるLDの疑いのある児童を精査し、個別教育プログラムを添付して地域に返すと、特殊教育の免許をもった教師が地域の小学校で就学前指導のかたちで介入援助をする。その結果、就学後の学習面、行動面の改善に大きな成果をあげているという報告は、多くの人に感銘を与えた。1.平成12年7月に、福島市内の中学2年生とその保護者、調査対象校の教員を対象にアンケート調査を行った。2年生の全クラスから4分の1を無作為に抽出し、調査対象となった18校の生徒938名、保護者760名、教師355名から回答を得た。すでにデーター入力は終了し、現在、解析作業を進めているが、興味深い結果が得られている。たとえば、「中学校になってから、学校に行くのがいやになったことがあるか」との質問に、3割の生徒が「よくある」「ときどきある」と答え、友人や教師に「暴力をふるう」ことは「とても悪い」「悪い」と9割の生徒が答えつつも、「思いきり誰かを殴ってみたい」「手あたりしだい物を壊してみたい」と思うことが「よくある」「時々ある」と56割の生徒が答えている。これは不登校や暴力への傾向を、多くの生徒が潜在的に共有していることを示唆するデーターとして注目される。なお、米国ミドルテネシー州立大学(MTSU)の共同研究者が、ナッシュビル市の8年生(日本の中学2年生に相当)とその保護者、調査対象校の教員を対象に、同内容の英語版の質問紙をもちいたアンケート調査を平成13年2月に終了した。現在、入力作業が進められており、終了しだいに福大側に入力データーが送付され、本格的な日米の比較検討が行われる。なお、調査対象校側の都合により、調査の実施が当初の予定より遅くなったため、最終的な「研究成果報告書」の提出は、平成14年3月を予定している。2.平成12年9月に、福大側2名がMTSUに出向き、MTSU側メンバーと日本語版質問紙の最終版に基づき英語版質問紙を完成させ、調査方法や回収後のデーター処理の方法、報告書の執筆分担等につき、細部にわたり協議してきた。また、調査対象となるナッシュビル市内の中学校を訪問し、学校カウンセラーの活動を見学するとともに業務の内容などにつき聞き取りを行った。
自己安定な自律分散ロボットシステムの研究

自律分散ロボットシステムでは,残りのロボットの動作を集中制御するための特別なロボットをおかず,それぞれのロボットは,平等の立場からロボットの動作を観察し,その状況に適した自分の動作を決定することでシステム全体としてある目的を達成する.これまで,研究の初期段階として,解析を容易にするために“ロボットは常に正しく動作する"という仮定を設けた上で,様々な問題を解決するアルゴリズムを設計してきたが,本研究では,この仮定を外して,故障やセンサー系や駆動系の誤差に強いアルゴリズムを検討した.主要な研究成果の概略を以下に示す.1.任意の有限回の一過性誤動作からも自動的に回復し所期の目的を達成するような耐故障性を持ったシステム(アルゴリズム)を自己安定システム(アルゴリズム)と呼ぶ.ロボット整列問題を解く自己安定アルゴリズムを考察して,その限界と可能性を理論的に追求した(文献5,6).2.項目(1)で延べた自己安定アルゴリズムの正当性は,抽象度の高いモデルに基づいている(例えば,ロボットは点としてモデル化されている).そこで,現実のロボットに自己安定アルゴリズムを搭載したときのシステムの振舞いについて詳細なシミュレーションを行なった結果,項目(1)で理論的に予想された通りの結果が得られ,アルゴリズムの有効性が確認された(文献3).3.人が人混みの中を歩くときには,状況を動的に解析し,様々な予想外のできごとが起こることも考慮している.この意味で,人は耐故障性のあるアルゴリズムを習得していると考えられる.このような耐故障性の高いアルゴリズムを構成することを目的として,学習に基づくアルゴリズムの獲得の検討を開始した(文献4).自律分散ロボットシステムでは,残りのロボットの動作を集中制御するための特別なロボットをおかず,それぞれのロボットは,平等の立場からロボットの動作を観察し,その状況に適した自分の動作を決定することでシステム全体としてある目的を達成する.これまで,研究の初期段階として,解析を容易にするために“ロボットは常に正しく動作する"という仮定を設けた上で,様々な問題を解決するアルゴリズムを設計してきたが,本研究では,この仮定を外して,故障やセンサー系や駆動系の誤差に強いアルゴリズムを検討した.主要な研究成果の概略を以下に示す.1.任意の有限回の一過性誤動作からも自動的に回復し所期の目的を達成するような耐故障性を持ったシステム(アルゴリズム)を自己安定システム(アルゴリズム)と呼ぶ.ロボット整列問題を解く自己安定アルゴリズムを考察して,その限界と可能性を理論的に追求した(文献5,6).2.項目(1)で延べた自己安定アルゴリズムの正当性は,抽象度の高いモデルに基づいている(例えば,ロボットは点としてモデル化されている).そこで,現実のロボットに自己安定アルゴリズムを搭載したときのシステムの振舞いについて詳細なシミュレーションを行なった結果,項目(1)で理論的に予想された通りの結果が得られ,アルゴリズムの有効性が確認された(文献3).3.人が人混みの中を歩くときには,状況を動的に解析し,様々な予想外のできごとが起こることも考慮している.この意味で,人は耐故障性のあるアルゴリズムを習得していると考えられる.このような耐故障性の高いアルゴリズムを構成することを目的として,学習に基づくアルゴリズムの獲得の検討を開始した(文献4).
独居がん終末期患者の在宅ホスピスケア-地域ケアシステムの構築に向けて-

独居がん終末期患者の在宅ホスピスケアにおける現状と課題を明らかにし、地域ケアシステムの構築を目的として、(1)訪問看護師・ホームヘルパーを対象とした面接調査、(2)全国訪問看護ステーションの所長を対象とした郵送式質問紙調査を実施した。その結果、独居がん終末期患者の在宅ホスピスが可能となった要因として、患者本人の在宅で亡くなりたいという強い意志、それを支える医療・福祉チームの存在、司令塔としての訪問看護師の調整機能、最期を看取る家族やヘルパーの存在があげられた。目的:独居がん終末期患者の在宅ホスピスケアにおける現状と課題を明らかにする。研究実施計画:研究実施計画においては、平成19年度に全国訪問看護ステーションを対象に質問紙調査、平成20年度に某訪問看護ステーションの看護師とホームヘルパーを対象に面接調査を実施する予定であった。しかし、質問紙調査用紙の作成段階で、19、20年度の内容を入れ替えたほうが良いことが明らかになった。即ち質的研究で得られた内容から質問紙を作成したほうが、内容が充実されると判断した。従って、平成19年度は、(1)近年において某訪問看護ステーションで看取った独居がん終末期患者の属性と死亡までの状況の把握(2)訪問看護師5名、ホームヘルパー3名への聞き取り調査を実施した。研究の実施:2006年から2007年3月までに看取った独居がん終末期患者は6人であった。また6人に関わった看護師は5名であり、個別に4060分の半構成式の聞き取り調査を行った。結果:(1)看護師はいづれも30代であり、病院看護師の経験は平均6.2年、訪問看護師の経験は4.6年であった。(2)患者の年代は50歳代と60歳代が各1名、70歳代が4名であった。がんり部位は消化器が4名、呼吸器と婦人科が各1名やあった。(3)実践した訪問看護の主な内容は、症状コントロール、ホームヘルパーへの支援、家族間の調整であった。考察:在宅ホスピスが実現できた要因としては、(1)患者本人の在宅で死にたいという強い意志(2)支える医療・福祉チームの存在(3)司令塔としての訪問看護師の調整機能(4)最期を看取る家族やホームヘルパーの存在、があげられた。<目的>独居がん終末期患者の在宅ホスピスケアにおける現状と課題を明らかにする。<研究実施計画>研究実施計画においては、平成19年度に全国訪問看護ステーションを対象に質問紙調査、平成20年度に某訪問看護ステーションの訪問看護師とホームヘルパーを対象に面接調査を実施する予定であった。即ち質的研究で得られた内容から全国調査に向けての質問紙を作成したほうが、内容が充実されると判断した。これらの結果を、平成20年度の第73回日本民族衛生学会において発表した。<研究の実施>訪問看護師、ホームヘルパーを対象とした面接調査から得られた内容を基に質問紙を作成し、全国訪問看護ステーション約5,200所を対象に調査を実施した。主な調査内容は、(1)ステーションの背景(開設年度、設置主体、付属施設の有無、経営状況など)、(2)過去2年間に看取った全がん患者数および独居がん患者数、(3)独居がん患者のがんの部位と年代、(4)独居がん患者を在宅で看取ることができた要因、工夫した事柄、必要となった社会資源やケアシステム、などである。基本集計および統計処理は途上である<研究の目的>全国訪問看護ステーションにおける独居がん患者の看取りの実態と独居がん患者の在宅ホスピスケアを可能にする要因、および訪問看護ステーション(ST)の概要・経営状況と在宅がん患者の看取り経験との関連、独居がん患者を看取るための経費についての現状と課題について明らかにする。<研究実施計画>研究実施計画においては、平成19年度に実施予定であった全国訪問看講ステーションを対象とした質問紙調査を平成21年13月に実施した。21年度はデータ入力、データ分析昂行い、これらの結果を平成21年度第74回日本民族衛生学会において発表した。<研究の実施>全国訪問看護ステーション5,327の所長を対象とした質問紙調査を実施した。(回収率25.4%、有効回答率92.6%)その結果約7割のSTががん患者の、またその約4割が独居がん患者の看取り経験があった.

独居がん患者の看取りが可能となった要因としては、「医師や訪問看護師の存在」、「保健・医療・福祉チームの連携」が高く,独居がん患者の看取り経験の有無別では,「本人の孤独に耐えられる強い気持ち」、「家族や親しい人の存在」、「本人の経済力」、「諸サービスの整備」、「関係職種の連携」について、統計学的に有意差がられた.がん患者「看取りなし」のSTでは、給与のベースアップ制度や年休がないなど、雇用状況が充実していない実態が伺えた。また、がん患者「看取りなし」は、「看取りあり」STに比べ経営が苦しいと感じ、看護師の人数も少なく、事務職のいない所が多かった。独居がん患者を看取るために、STの経費と労力を「ある程度」もしくは「多大に」持ち出していると回答したSTは4割を超えており、独居がん患者を看取る場合、報酬につながらないどころか、赤字となる場合があることが示唆された。
超音波頭部実形状測定および超高速脳内双極子追跡法による高次脳機能解析システム

脳波の電流発生源(双極子)を脳定位的推定する双極子追跡法(DT法)およびその周辺装置を開発した。1.視覚刺激描出・呈示装置の開発視覚刺激を制御する高速液晶シャッターおよびシャッター駆動用アンプを試作し,作動性能(立ち上がり時間,0.5-1.0msec)を確認した。2.音波頭部実形状測定装置の開発音波位置検出センサーを用いて頭部形状ならびに電極の位置を計測する音波頭部実形状測定装置,および計測データから形状の再構築するソフトウエアを開発・作製した。本装置では,音波センサーの先端部を頭皮上の各部位に置き,その頭皮の位置を三次元的に測定して,ラップトップコンピューター上で頭部実形状モデル(頭皮モデル)を再構築する。3.新世代双極子追跡システムの開発CTスキャンより作製した頭皮-頭蓋骨-脳脊髄液-脳の4層構造からなる3次元実形状頭部モデルを用いた双極子推定計算アルゴリズム(SSLB/DT法)を確立した。さらに,並列コンピューターを用いて双極子推定計算を並列化することにより計算時間を大幅に短縮した。4.神経生理学的解析1)ヒト視覚誘発電位(VEP)の解析により,後頭葉第一次視覚野における網膜局在性を明らかにした。2)ヒトてんかん脳波のSSLB/DT法による解析結果と脳表直接脳波記録による所見を比較解析することによりSSLB/DT法の誤差が5mm程度であることを確認した。3)サルの右側後脛骨神経刺激刺激による体性感覚誘発電位(SEP)を解析することにより,その電流発生源が第一次体性感覚野のの正中面に面した内側壁に位置することを明らかにした。1.視覚刺激描出・呈示装置の開発1)高速液晶シャッターおよびシャッター駆動用アンプを試作し,作動性能(立ち上がり時間,0.5-1.0msec)を確認した。2)高速液晶シャッター,液晶プロジェクター(現有),光ディスク(現有),ビデオ・カメラ(現有),および画像処理用マイコン(現有)を用いて視覚刺激描出・呈示装置を作製した。3)1-2)の高速液晶シャッター,光ディスク,および液晶プロジェクターをマイコン(現有)により統括・制御するソフトウエアを開発した。2.新世代双極子追跡システムの開発1)頭皮-頭蓋骨-脳脊髄液-脳の4層構造を有し,1層がそれぞれ800-1200個の3角形からなる3次元構築モデルを,CTスキャンより自動的に作製するソフトウエアを作製した。2)頭皮-頭蓋骨-脳脊髄液-脳の4層構造を有する3次元再構築モデルを用いた計算アルゴリズムを確立し,現有のSUNワークステーション(SPARC Station 10)上で作動するソフトウエアを開発した。3)MRI写真,あるいは磁気ディスクに記録したMRIデータより脳の3次元MRIを作製し,その上に推定双極子を表示できるソフトウエアを開発した。4)サルを用いて,体性感覚誘発電位,および脳内人工双極子(電気刺激)による電位を本方法により解析し,推定精度を確認した。5)現在,7年度に導入した並列コンピューターを用いて双極子推定計算を並列化し,計算時間が短縮するよう現行のソフトウエアを改良中である。従来の脳内双極子追跡法では,頭部形状ならびに電極の位置測定に,64chのセンサーを有する頭部測定用ヘルメットを用いており,測定が煩雑であるなどの問題点があった。本年度は,この問題点を克服するため,軽量で取扱いが簡便な超音波頭部実形状測定装置を開発した。I.超音波頭部実形状測定装置の開発超音波位置検出センサーを用いて頭部形状ならびに電極の位置を計測する超音波頭部実形状測定装置,および計測データから形状を再構築するソフトウエアを開発・作製した。本装置では,超音波センサーの先端部を頭皮上の各部位に置き,その頭皮の位置を三次元的に測定して,ラップトップコンピューター上で頭部実形状モデル(頭皮モデル)を再構築する。

この頭皮モデルは,OM-lineおよびNasionの位置座標を基準にして脳定位的に形状を再構築しているので,MRIおよびCT画像のOM-lineおよびNasionを基準にして3次元MRIおよびCT画像上に直接スーパーインポーズ可能である。さらに,このラップトップコンピューターと昨年度に導入した並列コンピューターをイーサネットで接続して,これら超音波頭部実形状測定装置による頭皮モデルをCT画像より作製した頭蓋骨,脳脊髄液,および脳モデル上に脳定位的に重ね合わせることにより,4層3次元再構築頭部モデルを作製し,並列コンピューター上に表示するソフトウエアを開発した。その結果,従来用いていた頭部形状測定用ヘルメットが不要になり,脳波計さえあれば何処でもデータを取得可能になった。II.神経生理学的研究インターネットにより,富山医薬大,千葉大,昭和大,および中央電子(株)のそれぞれ現有のコンピューターを接続し,昨年度に導入した並列コンピューターを各大学および中央電子(株)で使用できるようにした。現在,各大学で,ヒトおよび動物の癲癇性脳波あるいは誘発電位を記録し,実際に本装置を用いて双極子を推定することにより,実用レベルの問題点を検討中である。本年度は,昨年度までに開発した1)並列コンピュータおよび4層実形状頭部モデルを用いた双極子推定システム(SSLB/DT法),2)音波頭部実形状測定装置,および3)視覚刺激描出・呈示装置を実際に用い,ヒトおよび動物の誘発電位および癲癇性脳波を解析した。1.ヒト視覚誘発電位(VEP)の解析SSLB/DT法により,パターンオンセット刺激によるVEPの電流発生源(双極子)を推定した。その結果,1)潜時約75msecに頂点を有する陽性波(CI),2)潜時約85msecに頂点を有する陰性波(CII),および3)潜時約110msecに頂点を有する最も電位の高い陽性波(CIII)の三つの波形が記録された。推定双極子は,各視野のいずれを刺激しても,CIの頂点潜時において刺激視野の反対側の後頭葉鳥距溝周辺の皮質に存在し,ヒトの後頭葉視覚領における網膜部位局在性を再現することができた。2.ヒトてんかん脳波の解析SSLB/DT法を用いて、右後頭葉および右頭頂葉皮質の切除術により比較的大きな髄液腔を有するてんかん患児の発作時脳波の双極子推定を行い、従来の三層(SSB)モデルによる推定結果と比較・解析した。その結果,脳表直接記録により推定された焦点の位置はSSLBモデルで推定された双極子の位置にほぼ一致することが判明し,SSLB/DT法の有用性が明らかになった。3.サル体性感覚誘発電位(SEP)の解析サルの右側後脛骨神経刺激刺激によるSEPを硬膜外電極より記録し、1層実形状モデルを用いて双極子を推定した。右後脛骨神経刺激刺激により,正中神経刺激のP10/N10(潜時10msの陽性および陰性波)に相当するN23が左側中心溝の前方に,P23が正中部,もしくは刺激と同側の頭頂部にかけて記録された。P23/N23の推定双極子はSI領域(第一次体性感覚野)の正中面に面した内側壁に位置し,正中神経および指刺激で推定された双極子よりかなり内側に位置することが判明した。
DNAを鋳型にした金属細線の作製およびX線光学素子への応用

本研究は、優れた分子認識能と約2nm幅で細長く柔軟な構造を有するDNAを基盤として、「DNAを鋳型にした金属細線の作製およびX線光学素子への応用」を目的としている。DNAの金属化については既に様々な報告がなされているが、現状においてはDNAを伸長固定する手法や金属化の手法などがそれぞれ対をなす問題点として挙げられている。我々は、Langmuir-Blodgett法を利用したDNAの伸長固定化手法の確立およびその無電解めっきによるAg細線の作製に成功しており、さらなる機能性の創出を期待することができる。本年度研究課題においては主として、無電解めっき処理後の金属細線における光学特性、に関して検討を行った。さらに酸化物半導体であるZnOをAg細線上にめっきした基板の作製や、X線光学素子への応用に向けた積層細線構造の作製も検討した。まず直鎖DNAを鋳型にした金属細線固定化基板において、基板上に作製した金属細線構造の異方性とプラズモン吸収異方性の相関が偏光吸収スペクトル測定から得られた。前年度で示唆された金属細線の方向と偏光方向との確かな相関が得られ、この金属細線固定化基板が偏光フィルタとして機能していることが分かった。得られた偏光特性のあるAg細線構造上に、ZnO無電解めっきを施した場合、細線構造を維持したまま酸化物半導体からなる細線構造が作製でき、今後この細線構造由来の発光特性に期待することができる。X線光学素子への応用提案として期待している積層構造化では、数層の積層が可能であることが分かったが、X線領域の光学特性との相関については検討中である。当研究室においては、Langmuir-Blodgett法を利用したDNAの伸長固定化手法の確立およびその無電解めっきによるAg細線の作製に成功しており、上述の問題点を解決できると期待される。本研究課題においては、(1)DNA鋳型の及ぼす影響、(2)めっき処理後の金属細線における光学特性、に関して検討を行った。(1)DNA鋳型として、T4DNA(56μm)または環状M13DNA(全長2.5μm)を使用し、金属化について検討した。T4DNAを使用した場合、数十60μmからなる金属細線がSEMによって観察された。M13DNAを使用した場合は、LB法の引き上げ過程に起因して完全な環状にはならず、楕円型の細線構造が形成していることが分かった。これら金属構造体形状の変化はそれぞれのプラズモン吸収特性に大きな影響を与えるものと考えられ、光学特性との関連性が期待される。(2)直鎖DNAを鋳型にした金属細線固定化基板における暗視野顕微鏡観察を行ったところ、偏光方向を90°変えることによって、金属細線像がOn-Offすることが観察された。このことより、基板上に作製した金属細線構造の異方性とプラズモン吸収異方性の関連性があることが分かった。細線構造を有する基板を反射法によって吸収スペクトル測定(可視域)した結果、偏光方向に由来したプラズモン吸収の異方性を有している事が分かった。
トロンボモジュリンの眼組織での作用研究とその臨床応用

トロンボモジュリンは角膜実質由来細胞株、強膜実質由来細胞株、角膜上皮細胞株においてインターロイキン(IL)-4、IL-8、IL-10の産生に関して影響を与えなかった。またそれらの細胞の細胞増殖に対して有意な変化を与えなかった。トロンボモジュリン投与は細胞の遊走に対して影響を与えなかった。トロンボモジュリンヘテロ接合体欠損マウスの作成まで研究を発展させることができなかった。トロンボモジュリンは生体内で抗炎症作用や細胞接着作用、血管新生作用を示すことが知られているが、眼科領域での検討はほとんどされていない。そのためトロンボモジュリンが眼の健常状態・病的状態においてどのような作用を有しているかを検討することは新たな眼科治療の開発に寄与するものと思われる。本研究ではトロンボモジュリンの眼組織内での作用、またその組織特異性を明らかにする。その上でトロンボモジュリンの賦活・投与又は阻害によって、ぶどう膜炎や感染症などの眼炎症疾患の治療、手術後の創傷治癒の促進や緑内障手術後の濾過胞の生存率の向上など、臨床応用へつなげることを目標とする。角膜実質細胞由来細胞株・強膜実質由来細胞株を用いて、トロンボモジュリンのそれぞれの細胞増殖に与える影響を検討したが、結果のばらつきが大きく、コントロールとトロンボモジュリン投与群とで有意な差は認めなかった。トロンボモジュリンの細胞接着に与える作用を検討したが、コントロールとトロンボモジュリン投与群とで有意な差は認められなかった。不死化角膜上皮細胞株においてトロンボモジュリンが細胞増殖に与える影響について検討したが、・細胞接着に与える作用を検討したが、安定した結果は得られなかった。トロンボモジュリンの濃度や実験体系など、条件検討を行っている。不死化角膜上皮細胞株においてトロンボモジュリンが細胞の遊走に与える影響も検討したが、結果が安定しなかった。トロンボモジュリンは眼科領域で作用をほとんど検討されていないため、その抗炎症作用や細胞接着作用、血管新生作用が眼の健常状態・病的状態においてどのような作用を有しているかを検討することは新たな眼科治療の開発に寄与する。角膜実質細胞由来細胞株・強膜実質由来細胞株を用いて、トロンボモジュリンのそれぞれの細胞増殖に与える影響を検討したが、コントロールとトロンボモジュリン投与群とで有意差は認めなかった。更なる実験条件の検討が必要と思われる。細胞生物学的実験に終始し、動物実験に取り組めていないため。トロンボモジュリンヘテロ接合体欠損マウスをwild typeのマウスと比較する。それぞれ角膜上皮剥離モデルを作成し、上皮欠損の消失までの期間を比較する。また1、3、5、7日目に眼球を摘出、組織的に比較をし、プロテオグリカンやサイトカインの発現に関しては免疫染色を行う。角膜、強膜にそれぞれ裂創を作成した群も作成し、3、7、15、30日目に眼球を摘出、同様に組織学的比較、免疫染色を行う。34月齢のC57BL/6マウスにて角膜上皮剥離モデルを作成し、0.01、0.1、1、10 ng/mlの濃度にPBSで希釈したトロンボモジュリン溶液を1日4回点眼で投与する。1、3、5、7日目に眼球を摘出、組織的に比較をし、上皮接着・進展に対する影響や充血、角膜内血管侵入の有無を評価する。細胞生物学的実験の消耗品、マウスの購入・飼育、組織学的検討の費用に充てる。
高齢期の社会的認知に対する関連要因の解明と神経活動の検討

本研究では、社会的認知機能の代表的要素である共感性に着目し、高齢者の共感性に関連する諸要因を解明するとともに神経活動の特徴を探ることを目的とした。高次認知機能や身体的・社会的活動が高齢者の共感性に関与する可能性が示唆された。また、共感性が低い高齢者は高い高齢者に比べて白質神経線維の結合性が低い可能性が示唆された。適切な意思決定を行い、円滑な対人関係を形成・維持していくためには、記憶、注意、遂行機能などの高次認知機能だけでなく、社会的認知機能が必要不可欠である。特に、生活構造やライフスタイルの急変に伴い精神機能の低下が出現しやすい高齢期には社会的認知機能の低下が考えられる。本研究では、社会的認知機能の代表的要素である表情認識と共感性に着目し、これらと関連する諸要因を解明するとともに、高齢者の社会的認知機能に関わる神経活動の特徴を探る。平成27年度は、社会的認知機能に関連する因子とその影響力を明らかにすることを目的とし調査を実施した。従来使われていた社会的認知機能の評価尺度は項目数が多く、重複する質問項目があったため、対象者の負担が大きいと考えられた。そこで、まず、28項目のDaivis (1983)の多次元共感測定尺度の日本語版(桜井,1988)を用いて、300名を対象に予備調査を実施した。因子分析の結果、因子負荷量が大きい8項目を社会的認知機能尺度として作成した。所属研究機関にて実施している高齢者機能健診受診者を本研究の対象とした。対象地域の60歳以上の高齢者11018名のうち、要介護認定者を除外した9700名に高齢者機能健診の案内を発送し、申込者を対象に順次高齢者機能健診を実施した。高齢者機能健診の調査項目の中に、社会的認知機能の調査項目を入れ込み、社会活動への参加状況や生活能力、心身機能などの関連要因に関する質問調査を行った。また、高次認知機能検査を実施した。現在3850名が高齢者機能健診を受けて、データをまとめている。本年度は、引き続き、社会的認知機能に関連する諸要因を分析するとともに、機能的磁気共鳴映像(functional magnetic resonance imaging: fMRI)を用いて社会的認知機能に関わる神経活動の特徴を解析する。当初計画よりやや遅れている理由は次の通りである。第1に、対象地域の協力体制づくりと検査会場の確保に時間がかかってしまったため、研究開始に遅れが生じた。所属機関にて実施している高齢者機能健診は、地域在住高齢者全員を対象に実施するため、自治体の協力は必要不可欠である。1日当たり約100名の高齢者が受診するためには、広い検査会場が必要である。予想人数の検査を実施するためには最低30日間の実施日が必要である。研究開始に少々遅れはあるものの、自治体との定期的な打ち合わせを通じて信頼関係を構築し、協力体制づくりに成功した。第2に、当初対象者数を2500名と予定していたが、予想以上に多くの人から申し込みがあったため、高齢者機能健診の実施を延長している。実施日を増やして対処しているところである。当初計画よりやや遅れは生じているものの、研究遂行には何ら影響せず、データ収集が可能である。本研究は、社会的認知機能の代表的要素である共感性に着目し、これらと関連する諸要因を解明するとともに、高齢者の社会的認知機能に関わる神経活動の特徴を探ることを目的とした。高齢者機能健診に参加した4112名(平均年齢:71.5±7.0歳)を対象に社会的認知機能に関連する諸要因について検討を行った。28項目のDaivis (1983)の多次元共感測定尺度の日本語版(桜井, 1988)を用いて、因子負荷量が大きい8項目を共感性尺度として使用した。共感性尺度の得点が高い群(上位25%:1178名)と低い群(下位25%:1040名)に分けて、多変量解析により社会的認知機能の主要要素である共感性の関連要因を検討した。その結果、女性より男性の方で共感性が低かった(p<0.001)。共感性が高い群より低い群では手段的日常生活活動(IADL)の得点が低く(p=0.040)、記憶(p=0.028)、注意(p=0.016)、実行機能(p=0.014)の得点が有意に低かった。しかし、年齢、教育歴は共感性と関連を示さなかった。共感性が高い群に比べて低い群のほうで身体的フレイル(体重減少、疲労、歩行速度の低下、握力の低下、身体活動量の低下のうち3項目以上該当)と社会的フレイル(家族や友人の役に立っていると思わない、一人暮らし、友人の家を訪ねていない、外出の減少、毎日会話をしていないのうち、3項目該当)の該当者が多かった(p=0.003, p=0.002)。本研究からは社会的認知機能の代表的要素である共感性とこれらの諸要因との間の因果関係については延べられないが、高次認知機能や身体的・社会的活動が高齢者の社会的認知機能に関与する可能性が示唆された。社会的認知機能に関わる神経活動については現在解析を進めており、成果報告書にて結果を報告する予定である。

高次認知機能や身体的・社会的活動が高齢者の共感性に関与する可能性が示唆された。また、共感性が低い高齢者は高い高齢者に比べて白質神経線維の結合性が低い可能性が示唆された。高齢者機能健診にて得られたデータを集約、分析を行う。社会的認知機能に関する質問調査の回答と社会参加、生活能力、精神心理状態に関する質問調査の回答に加え、高次認知機能検査のデータを統合する。多変量解析により、高齢者の社会的認知機能に関連する要因を明らかにする。なお、高齢者の社会的認知機能に関わる神経活動を検討する。高齢者機能健診に参加した高齢者のうち、社会的認知機能が高い群と低い群に分類する。3テスラMRI装置を使用し、表情認知課題と共感性課題遂行時の脳画像を撮影する。Matlab上の統計処理ソフトウェアSPM8を用いて、課題遂行時における両群間の脳活動領域をt検定によって比較し、社会的認知機能に関わる神経活動を明らかにする。スポーツ科学研究開始の遅れに伴い経費の使用についても後年度にずれ込みが生じている。また、効率的な実行に努めたことも相俟って次年度使用額が発生している。最終年度である平成28年度は調査協力への謝礼および研究補助の人件費、物品の購入、研究成果公表のために使用する予定である。
生合成工学による新規大環状抗生物質の生成プラットフォーム開発

ゲノム解析されている有用微生物のうち、生理活性物質を生産する潜在能力が高い宿主として、放線菌ではStrepomyces avermitilisを、また糸状菌ではAspergillus oryzaeを基本的な発現用宿主として開発した。S.avermitilisについては、二次代謝制御を司る放線菌ホルモンを世界で初めて単離し、化学合成を含めて、構造を決定した。同時に、二次代謝制御に関わる制御因子を多数見いだし、その機能を明らかにしている。A. aryzaeについては、二次代謝が活発になる遺伝子を新たに導入した宿主を作成して、種々の生合成遺伝子クラスターを容易に且つ高発現させ、生合成遺伝子とその産物との相関を極めて迅速に関連づける系の開発に成功した。有用抗生物質の生産菌として著名な土壌原核微生物である放線菌および真核微生物中では最も高い生理活性物質生産能を誇る糸状菌など、多数の二次代謝系生合成遺伝子クラスターを有する微生物を対象として、複数のクラスター特異的転写活性化因子の導入・発現制御を介して、通常休眠している二次代謝系遺伝子クラスターを網羅的に発現させ、潜在的な生理活性物質群を生産・同定する。更に、潜在的な二次代謝能を100%発揮する株を構築した後、生合成工学により改変した生合成遺伝子を導入することにより、大環状骨格をもつ新規な生理活性物質生成プラットフォームを開発することを目的とする。本年度は、糸状菌に注力し、Aspergillus oryzaeを基本発現宿主として、ポリケタイド系の生理活性物質であるシトルニン生合成系にクラスター特異的転写活性化因子であるctnAを導入した。生合成クラスターの一部としてnative promoterの支配下で導入した場合には、明確なシトルニンの生産が見られたが、微量であり、大量生産には至らなかった。そこで、trpCプロモーター支配下で高発現するctnAを別途導入した結果、シトルニンの生産量が400倍以上に増加し、シトルニンの高生産に成功した。ついでロバスタチン生合成系にクラスター特異的転写活性化因子の導入と発現により、同様に高生産を達成した。また、クラスター特異的転写因子ではないが、より高次のグローバル制御因子であるlaeAを導入した株も検討した結果、二次代謝能が昂進された有用な発現宿主の構築に成功した。糸状菌に由来する二次代謝生合成遺伝子クラスターの発現を簡便、高効率に実現するため、クロマチン構造に影響を与え二次代謝遺伝子群特異的に発現を促進するとされている遺伝子laeAをAspergillus oryzaeに導入した。本宿主に高脂血症治療薬であるlovastatinの生合成遺伝子クラスターを導入すると、高頻度でlovastatin及びその生合成前駆体の高生産株を得ることが出来た。又、同宿主に、ペプチド系イソプレノイド系ハイブリッド抗生物質であるテレキノン生合成遺伝子クラスターを導入すると、同様にテレキノン高生産株を容易に取得することが出来た。以上のことから、本宿主は、糸状菌が保有するポリケタイド系生理活性物質、ペプチド系生理活性物質、及びイソプレノイド系生理活性物質の生合成遺伝子クラスター導入に適した発現宿主であることが明確となり、同時に導入した生合成遺伝子クラスターとその生産物を結びつける方法論が確立した。放線菌に由来する抗MRSA抗生物質virginiamycin類の生合成遺伝子クラスターを解析し、トランスポーターとして機能しvirginiamycin耐性に重要な役割を果たすvarM遺伝子、並びにvirginiamycin生合成経路において前駆体供給に関わるvisG遺伝子について明らかにした。抗線虫抗生物質として顕著な活性を示すavermectinの生合成とその生合成制御に関しては、autoregulatorリセプター関連遺伝子を多数発見し、これら複数の制御遺伝子間でのヒエラルキー、役割を明らかにした。その他、機能未知の制御遺伝子群より、二次代謝に関わる制御因子を迅速に見つける簡便な手法を開発した。糸状菌のシステムにおいて、異種遺伝子を迅速容易に発現するシステムとしてAspergillus oryzaeを用い、2個以上のコスミッドベクターを導入する系を確立し、この系を用いてシトルニン、ロバスタチン、テルレニンの異種生産に成功した。従来のわれわれの方法では、個々の生合成クラスター内に存在する経路特異的転写活性化因子の強発現により、異種遺伝子の高発現と化合物の高生産を達成していたが、本年度はこれに加えて、Penicillium中に二次代謝に特異的なグローバル転写活性化因子が存在することを明らかにした後、このグローバル転写活性化因子の導入により、生合成クラスター内に明確な転写活性化因子が存在しない場合でも、高発現を達成する系の構築に成功している。

放線菌のシステムにおいては、オンコセルカ症の特効薬で大環状マクロライドであるavermectinの生産菌であるStreptomyces avermitilisより、本avermectinの生産を制御する超微量ホルモンavenolideの単離に成功し、化学的全合成をも行って、その立体構造を含む全化学構造を明らかにした。この微量ホルモンの発見と構造決定と生合成を制御する各種制御因子の同定、解析を通じて、従来明らかでなかった大環状マクロライド生合成プラットフォームのカスケードを人為的に操作することに成功している。既存の化合物に留まらず、新規な大環状化合物を見いだして、生合成プラットフォームの多様性を増すべく、高度の生物多様性を有するタイ王国より単離した微生物を探索した結果、新規な骨格を有するベータカルボリン化合物などを単離し、その全化学構造を決定するに至っている。