hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
心房リモデリングの成立機序解明に関する研究

心房の構造学的変調の解明は新しい心房細動治療薬開発の糸口となりうる。頸動静脈短絡による容量負荷心肥大モデルの拡大心房筋では対照に比し、Connexin(Cx)43とβ-catenin及びGSK-3bataの蛋白発現低下が認められ、これらの蛋白間相互作用が確認された。MAP kinase(ERK1/2, JNK, p38)の蛋白発現及びリン酸化には変調を認めなかった。Cx43発現の低下は、Cx43の膜分画へ輸送や構造構築の過程の変調により起こるものと仮定し、培養心房筋細胞を用いた伸展刺激と電気刺激を同時に加えることが可能な新しい実験系にて証明を試みた。研究室で確立している新生児ラットの培養心筋細胞の実験系(Takahashi H.Circulation 2005.Mar29;111(12):1510-6)をmodifyし、培養心房筋細胞の実験系の確立を目指した。過去のin vitroで報告は、すべてwholeheartの培養心筋細胞の実験系であり、心室と心房ではCx分布も異なっており、心筋細胞も心室と心房では特性が異なるとされている(Gros DB Bioessays 1996;18:719-30,DelormeB Dev Dyn.1995;204:358-371)。従って、その結果はより病態生理学的意義が大きいと期待される。さらに、培養細胞伸展装置の確立を目指した。過去に確立された実験系を参考にし(Yamada K eta1; Circ Res.2005;97: 346-53,Banes AJ J Cell Sci 1985Apr;75:35-42)、心房筋単離培養と平行して、シリコンプレートを使用した定期的な伸展刺激、cyclic strainを培養心房細胞に加えることが可能な培養実験システムの構築及び電気刺激装置の確立を進めた(Inoue N et al; J Am Coll Cardiol 2004; 44: 914-22)。心房由来の心房筋細胞は、得られる細胞の量が少ないと考えられ、ラットではなく新生児家兎(Japanese white rabbit)を使用した単離培養法の確立を目指し、それにより細胞の量的問題をカバーできると考え、進めてきた。家兎の場合、心臓のサイズがラットより大きい分、酵素学的な細胞分離にやや工夫を要する事が予想されるが、同大学薬理学講座で家兎の心筋細胞単離を行っており、その方法を参考とする(Chu L, Endoh M eta1. Naunyu Schmiedebergs Arch Pharmaco1. 2005;371(3):185-94,Sugawara H, Endoh M et al. J Card Fail. 2000; 6(4): 338-49)。以上の実験系により、strainという伸展する機械的な刺激(心房負荷時の壁応力を再現)と電気生理学的刺激(心房細動時の頻脈を再現)を組み合わせる事によって、心房細動により近い状態をin vitroにて再現できる新しい実験系の確立を進めている。心房細動は高齢化に伴いその罹患人口が増加している。合併する脳塞栓症は、寝たきりの原因として重要であり、心房細動の抑制は世界的急務である。イオンチャネル遮断薬である抗不整脈薬による心房細動抑制効果には限界があり、イオンチャネル遮断薬による電気生理学的介入とは異なる新しい治療薬開発が望まれている。電気生理学的介入よる心房細動抑制効果の限界の重要な要因の1つに、心房の構造学的変調(心房リモデリング)が挙げられる。拡大した心房は、心房径拡大という量的問題のみならず、心房筋の質的変調も伴っている。我々の心房拡大モデル(家兎頸動静脈シャント)でもgap junction(GJ)構成蛋白であるconnexin43(Cx43)の発現の低下という質的変調が認められ、同モデルの心房内伝道速度の低下や心房性不整脈易誘発性との関連が示唆された。Cx43の発現変調に関わるメカニズム解明は新しい治療的介入の糸口となりうると考えられ、検討した。拡大心房筋蛋白での検討では、Cx43とβ-catenin及びGSK-3bataの発現低下が認められ、これらのタンパク質の蛋白間相互作用が確認された。MAP kinase(ERK1/2, JNK, p38)の蛋白発現及びリン酸化には差を認めなかった。そこで我々はtight junction associated proteinであるzonula occludens-1(ZO-1)に着目した。ZO-1とCx43は相互作用を起こすことが報告され、ZO-1はCx43がGJを形成する際の重要なadapter proteinとして働く。β-

cateninとZO-1を介する機序で、Cx43の膜分画へ輸送や構造の構築に異常を来たし、心房内の電気生理学的変調を来たすという仮説を、培養心房筋細胞系を用いた、伸展刺激と電気刺激を同時に加えることが可能な新しい実験系にて証明を試みた。
CT吸収補正および呼吸同期を併用した半導体SPECTによる心筋血流定量法の開発

本研究の目的は心筋血流イメージングを用いた心筋血流の定量性を向上させることである。昨年度までの研究結果から、体動アーチファクトの大部分は呼吸振幅の深さが撮影中に変化することが主要因であることが判明した。まず、根本的な体動補正の方法として、撮像1フレームごとに用手的に位置補正を行うことを試みた。半導体SPECTではPETと比較して単位時間あたりのガンマ線カウントが少ないため、1フレームのみの画像から左室心筋の位置を把握することが困難で、隣り合う前後の複数フレームを重ねて画像化することで対処した。次に、入力関数および出力関数を得るための関心領域の設定に関しては、心筋集積の高い撮像後半の画像を用いていたが、撮影初期のフレームの大部分が尾側にずれていたため、関心領域を設定するフレームの時間帯を自由に可変できるようにし、1フレームごとの位置補正と併せて用い、精度を高めるよう工夫した。体動補正についてはPETでも同様の検討をおこなった。結果、下壁を中心に生じていた測定エラーをある程度軽減できた。吸収・減弱補正法に関しては、今年度あらたに再構成されたSPECT画像の心筋画像から心筋を中心とする縦隔のみに軟部の減弱係数を付加し、胸壁を無視した減弱補正を試みた。しかし、この方法に関しては無補正に対して有意な優位性は認められなかったため、国外の先行研究と同様に半導体SPECTによる心筋血流定量においてはPETと異なり、必ずしも減弱補正の必要性はないと結論づけた。コンパートメントモデルでの解析はガンマ線感度の低いSPECTではエラーが多いため、入力・出力関数のグラフの線下面積から定量値を求める簡易的な定量モデルを構築し、コンパートメントモデルとの優位性について今後検討していく。これらの研究結果については国内外の学術集会で発表を行った。今後も学術集会および論文等で発表を予定している。本研究の目的は半導体SPECTを用いた心筋血流定量において、吸収補正の導入と呼吸運動によるアーチファクトを軽減し、定量精度を高めることである。まず、吸収補正用のSPECTビューアの導入を行った。このビューアでは左室内腔の中心点からの距離と方向によって係数を自由に可変することで、細かな心筋領域ごとに補正の強さを調節可能である。このビューアを用いて検査前リスクが低く、検査後の画像が正常と診断された20例を用いてビューア内の適当と思われる補正係数の調整を行った。今後も症例数を増やし、年齢・性別、体格や心臓の大きさなどより細かな補正係数のバリエーションを構築していく予定である。次に、呼吸同期法の開発であるが、2つの技術的な問題点が生じた。ひとつは半導体SPECT装置が呼吸変動をトリガーとして信号を入力するとエラーが生じ、撮像を停止してしまうこと。もうひとつは、12秒程度に分割したデータでは心筋への集積が乏しいダイナミック撮像の初期の時間帯では、心臓の位置ずれを特定するに足る十分な画像が得られなかったことである。当面の対応策として呼吸による横隔膜運動を抑制するクッションと腹部バンドを用いて、撮像を行うこととした。今後の対処法としてCCDカメラあるいは赤外線カメラを用いて呼吸運動を時間軸に沿って計測・記録できる装置を開発する方針とした。心筋血流定量を行う手順として、撮像・画像再構成、心筋血流定量用のデータセットの構築、心筋血流量の解析・計算の順に工程を踏む。このうち、吸収補正および呼吸運動による位置の補正やエラーの検出はデータセットの構築時に行うため、先に撮像・再構成を済ませ、データをプールしておくことが可能である。そのため次年度に予定していた心筋血流定量用プロトコールを用いた実際の症例の撮像・画像再構成を前倒して行い、現時点で30例強の撮像・再構成を完了した。当初予定していた呼吸同期法の開発に際して、2つの技術的な問題が生じた。ひとつは半導体SPECT装置と時間軸を共有するために行う呼吸運動をトリガーとする信号を入力した際、装置側でエラーと認識し、撮像が中断されてしまう事象である。本来は心電図同期用の入力回路であるため、呼吸のように短くても34秒を1セットとするトリガーでは信号と次の信号との入力のインターバルが長いことによって装置側がエラーと判定してしまう現象だと思われた。もうひとつは12秒程度の細かなフレームに分割して画像再構成を行う際、十分な心筋への集積がまだ得られていないダイナミック撮像の初期の時間帯で、心臓の位置ずれを判断するに足りる十分に明瞭な画像が得られなかったことである。この2つの事由により、あらたに別の方法で呼吸による位置ずれを低減する必要が生じた。当面の対応策としては腹部を圧迫するクッションとバンドによる横隔膜運動の抑制を用いている。解決策のひとつとしてCCDカメラあるいは赤外線カメラを用いた呼吸運動の検出と時間軸に沿った記録装置を考案する予定である。本研究の目的は半導体SPECTを用いた心筋血流定量において、心臓のモーションアーチファクトの補正と吸収減弱補正を導入し、定量精度を高めることである。心筋血流定量におけるモーションアーチファクトは主に呼吸運動によって生じるため、最初に呼吸同期によるインプット信号を半導体カメラに読み込み、呼吸同期による位置補正を試みた。本来心電図同期に使用されるインプット回路を呼吸によるトリガーで置き換えるためトリガーの回数が心拍数より大幅に少ないことでスキャンが停止する現象が生じた。

さらに、血流定量時のダイナミック撮像の各フレームを分析したところ、約10分間の収集時間のうちトレーサの注入直前・直後である撮像の初期に比較して、撮像の広範では心臓が頭側に移動する現象が多く見られた。特にアデノシンを用いた負荷時にこの現象が大きく、呼吸サイクルによるブレよりも呼吸振幅の深さによる心臓の移動のほうが精度向上のために重要であることを発見した。吸収減弱補正に関しては最初にCT画像を用いた減弱補正法と正常症例の登録によって作成した心筋のみを考慮したモデルの2つにおいて検討を行った。前者に関しては海外の研究者よりCT減弱補正の有無では補正を行わないほうが血流定量の精度が高いことが報告され、我々の検討でも精度を改善しなかった。後者の補正法においても症例ごとの体格による差が大きく、標準体型や正常心筋のサイズを外れる症例では大きく精度が低下する結果となった。このため、来年度においてはあらたな吸収減弱補正法の開発に着手する。加えて、上記2つの検討中に浮上したトレーサの投与量とダイナミック撮像の再構成フレームの適正時間、位置決めや1回目のスキャンによって心筋に残るカウントのサブトラクションの適切化、適切な動態解析モデル・ソフトウェアの比較などを行い、複数の学会・研究会において報告を行った。呼吸同期法の開発に関して、呼吸運動をトリガーとする信号を心電図同期の回線からインプットするため、撮像機器に入力した信号の頻度が少なく、装置がエラーとして認識してしまう現象を回避することが出来なかった。また、ダイナミック撮像の再構成フレームの検討により、呼吸1サイクルごとの心筋の位置の変化より、撮影初期から後期にかけての呼吸の振幅の深さによる位置の変化が大きいことを発見した。このため、当初の案を変更し、呼吸振幅の変動によるフレームごとの位置補正法の開発に着手することになった。吸収減弱補正法の開発に関しては、CTを用いた減弱補正、心筋のみを考慮したモデルによる方法とも心筋血流定量の精度を改善しないことが判明し、前者においては海外の研究者の報告でも同様の結果であった。そのため、心筋のみでなく症例ごとの体格モデルを加味した減弱補正を行えるソフトウェアの開発を行うこととした。本研究の目的は心筋血流イメージングを用いた心筋血流の定量性を向上させることである。昨年度までの研究結果から、体動アーチファクトの大部分は呼吸振幅の深さが撮影中に変化することが主要因であることが判明した。まず、根本的な体動補正の方法として、撮像1フレームごとに用手的に位置補正を行うことを試みた。半導体SPECTではPETと比較して単位時間あたりのガンマ線カウントが少ないため、1フレームのみの画像から左室心筋の位置を把握することが困難で、隣り合う前後の複数フレームを重ねて画像化することで対処した。次に、入力関数および出力関数を得るための関心領域の設定に関しては、心筋集積の高い撮像後半の画像を用いていたが、撮影初期のフレームの大部分が尾側にずれていたため、関心領域を設定するフレームの時間帯を自由に可変できるようにし、1フレームごとの位置補正と併せて用い、精度を高めるよう工夫した。体動補正についてはPETでも同様の検討をおこなった。結果、下壁を中心に生じていた測定エラーをある程度軽減できた。
人工衛星搭載用耐放射線・高速高信頼性計算機システムの設計開発

本研究では,論理LSIにおけるソフトエラーの発生率測定用スキャンフリップフロップ(FF)と,それを用いた測定手法を提案してきた.今年度は提案スキャンFFの実装コストに関する評価と,テストチップを用いた放射線照射試験を行い,提案手法の有効性を実証した.まず,提案スキャンFF単体の実装コストについて評価を行った.その結果,通常のスキャンFFと比較した時のコスト増加量が,実装面積で29%,遅延で5%,消費電力で17%程度で済むことが分かった,さらに,ITC'99ベンチマーク回路を用いてチップレベルでの実装面積評価を行った結果,チップ全体の面積に対する提案スキャンFFのインパクトはさらに少なく,平均して16%程度の面積増加で済むことが分かった.これにより,現実的なコスト負担で提案スキャンFFを実装できることを確認した.次に、提案スキャンFFを実装したテストチップを用いて放射線照射試験を行った.テストチップは0.2-μm完全空乏型SOIプロセスを用いて作製し,これにKrイオン(線エネルギー付与: 40MeV-cm^2/mg)を照射した.その結果,提案手法によって,ソフトエラーの発生率をFFごと・発生要因(SEU又はSET)ごとに測定できることを確認した.さらに,今回の測定結果と,2006年度に行ったSETパルス幅測定の結果から数式的に予想したソフトエラー発生率を比較し,結果が妥当であることを確認した.以上の評価結果により,提案手法の有効性を実証することができた.本研究では,新たなスキャンFFを提案し,論理LSIにおけるソフトエラーの発生率を,FFごと,発生要因ごとに測定することを初めて可能にした.これにより、ソフトエラーが発生しやすい場所を特定できるようになり,論理LSIの性能低下を極力抑えつつ,必要最小限のソフトエラー対策を導入することが可能になった.従って、本研究の成果は,信頼性と性能を両立させた計算機の実現に寄与するものである.本研究は,論理LSIに放射線が入射することによって発生する過渡的な電流パルス(Single Event Transient : SET)の発生箇所をブロック単位で特定するための放射線試験手法の確立を目指す.SETは論理LSI中の組み合わせ回路で発生し,フリップフロップなどのメモリ回路にラッチされることでデバイスの誤作動を引き起こす.論理回路中のどの場所でSETが発生しやすいかを特定できれば,当該箇所に選択的にパルス対策を施すことで,より放射線耐性の高いデバイスを効率的に実現することができる.今年度は,LSIの故障解析に用いられるスキャン手法を応用した,論理LSIのSET発生箇所特定手法の新規提案を行った.本手法はLSIのクロック信号を適宜制御しながら,放射線照射とスキャンパスフリップフロップの読み出しを繰り返す放射線試験を行うことで,複雑な論理LSIの内部に踏み込んでSET発生箇所を絞り込むことを可能としたものである.AMD社のAM2901プロセッサを対象とした論理シミュレーションによる予備評価では,回路に与えるテストベクタを適宜変化させることで,パルス発生源を選択的に設定した上でのSETの取得が可能となり,フリップフロップの読み出し値から逆にSETパルス発生源を含む回路ブロックを特定できることが確認された.なお,本シミュレーションには,宇宙航空研究開発機構が開発中の0.2μm-SOIスタンダードセルライブラリを導入した環境を構築して利用した.現在,本研究に関して論文を1件投稿中である.なお本年度は平行して,16年度から行ってきた冗長型計算機のための高速光多数決回路に関する研究について,1件の論文投稿を行った(発表予定).本研究では,強い放射線に晒される宇宙環境での使用に耐える高信頼性計算機システムを実現するため,放射線耐性の高い論理LSIの開発を目指している.今年度は,論理LSIの耐放射線化に関する以下の2点を行った.1.論理セルで発生するシングルイベント・トランジェント(SET)のパルス幅測定:SETとは,放射線が論理LSI中の論理セルに入射して発生する過渡的な電圧パルスである.SETは記憶セルにラッチされるとエラー(データの反転)を招くため,フィルタ回路等で除去する必要がある.除去回路の設計にはSETのパルス幅が必要となるため,我々は0.2-μm完全空乏型SOIプロセスで作製したNOR論理セルに宇宙環境を想定した重イオン(40MeV・cm^2/mg)を照射し,発生するSETのパルス幅測定を行った.その結果,主として0.6nsの幅を持つSETパルスが発生することが明らかとなった.2.論理LSIのエラー発生率評価用スキャンフリップフロップ(FF)の考案と実証チップの設計:論理LSIの耐放射線化を効率的に行うためには,エラー発生率の高い箇所に重点的に対策を施すのが望ましい.我々が昨年提案したエラー率測定手法は,多くの論理LSIにデバッグ用に実装されているスキャンFFを活用し,エラー発生率のFF毎の測定を目指したものであった.しかし,クロックサイクル毎に各FFの値を読み出す必要があり,試験の所要時間の面から実用性に問題があった.そこで今年度は提案手法を見直した上,エラー発生率の測定に適した独自のスキャンFFを考案した.これにより照射試験中のFFの読出し回数を劇的に減らし,試験時間の短縮を実現した.また,今回のエラー発生率評価手法の有効性を実証するためのチップを設計した.

このチップは19年度中の放射線照射試験の実施を目標に,現在0.2-μm完全空乏型SOIプロセスを用いて試作中である.本研究では,論理LSIにおけるソフトエラーの発生率測定用スキャンフリップフロップ(FF)と,それを用いた測定手法を提案してきた.今年度は提案スキャンFFの実装コストに関する評価と,テストチップを用いた放射線照射試験を行い,提案手法の有効性を実証した.まず,提案スキャンFF単体の実装コストについて評価を行った.その結果,通常のスキャンFFと比較した時のコスト増加量が,実装面積で29%,遅延で5%,消費電力で17%程度で済むことが分かった,さらに,ITC'99ベンチマーク回路を用いてチップレベルでの実装面積評価を行った結果,チップ全体の面積に対する提案スキャンFFのインパクトはさらに少なく,平均して16%程度の面積増加で済むことが分かった.これにより,現実的なコスト負担で提案スキャンFFを実装できることを確認した.次に、提案スキャンFFを実装したテストチップを用いて放射線照射試験を行った.テストチップは0.2-μm完全空乏型SOIプロセスを用いて作製し,これにKrイオン(線エネルギー付与: 40MeV-cm^2/mg)を照射した.その結果,提案手法によって,ソフトエラーの発生率をFFごと・発生要因(SEU又はSET)ごとに測定できることを確認した.さらに,今回の測定結果と,2006年度に行ったSETパルス幅測定の結果から数式的に予想したソフトエラー発生率を比較し,結果が妥当であることを確認した.以上の評価結果により,提案手法の有効性を実証することができた.本研究では,新たなスキャンFFを提案し,論理LSIにおけるソフトエラーの発生率を,FFごと,発生要因ごとに測定することを初めて可能にした.これにより、ソフトエラーが発生しやすい場所を特定できるようになり,論理LSIの性能低下を極力抑えつつ,必要最小限のソフトエラー対策を導入することが可能になった.従って、本研究の成果は,信頼性と性能を両立させた計算機の実現に寄与するものである.
自己免疫性水疱症におけるCD19とCD22の発現量および抗体産生に及ぼす影響

CD19およびCD22はB細胞に発現するシグナル伝達分子でB細胞の機能と発達,および免疫寛容の制御に関与すると考えられている。今回われわれは自己免疫性水疱症の一つである水疱性類天疱瘡(BP)の病態形成におけるCD19およびCD22の役割を明らかにするため,BP患者18例について末梢血B細胞のCD19,CD22およびその他の活性化マーカーの発現量を測定し,臨床症状・検査成績との関連性を検討した。その結果,(1)BP患者においてB細胞のCD19の発現量は正常であった。(2)BP患者においてB細胞のCD22の発現量は健常人より約20%有意に低下し,それらの値は血清lgMと有意な負の相関を示した。(3)BPにおいてB細胞のCD21の発現量は健常人より有意に低下していた。(4)BPにおいてB細胞のCD23の発現量が有意に増加し,それらの値は血清lgE値と正の相関を示した。以上の結果からCD22とCD23の発現量が免疫グロブリンの産生調節を介してBPの病態形成に関与する可能性が示唆された。現在,CD22の発現量の低下の自己免疫に及ぼす影響を動物モデルを用いて明らかにするため,CD22の発現量が50%低下したCD22ノックアウトマウスヘテロ接合体の免疫グロブリン量と自己抗体の解析を行っている。これと平行して類天疱瘡抗原特異B細胞の表面マーカーの解析も行う予定である。落葉状天疱瘡(PF)7例と尋常性天疱瘡(PV)4例についても同様の解析を行い,PFとPVのB細胞におけるCD19の発現量の低下とPFにおけるCD21の発現量の低下が認められた。今後症例を重ねて検討する予定である。自己免疫性水疱症患者においてB細胞表面のCD19とCD22の発現量が自己抗体産生に及ぼす影響について明らかにするため実験を行った。対象は水疱性類天疱瘡(BP)10例,落葉状天疱瘡(PF)4例,正常コンロール18例とした。ヘパリン加末梢血を採取しB細胞マーカーCD20に対する抗体とCD19,CD22,CD21,CD5あるいはB細胞の活性化マーカーCD25,CD69,CD80,CD86,CD125に対する抗体で二重染色しフーサイトメーターを用いて各分子の発現量を解析した。BP群,PF群のいずれにおいても正常群と較べてCDの発現量の有意な増加はみられなかった。また両群においてCD22の発現量の有意な低下はみられなかった。CD19あるいはCD22の発現量の異常が抗原特異的B細胞においてのみ起きている可能性が考えられるので現在組換え型BP抗原を用いて,抗原特異的B細胞の同定と,それらの細胞におけるCD19およびCD22の現量を検討中である。各種活性化マーカーの解析では,BP患者においてIgEの低親和性のリセプターCDの発現量が正常群と較べて増加しておりB細胞の活性化が示唆された。また,PF患者においてCD21の発量が正常群と較べて低下し,補体系の活性化が示唆された。その他のB細胞活性化マーカーの発現量についは,BP群,PF群のいずれにおいても正常群と有意差は認められなかった。

その結果,(1)BP患者においてB細胞のCD19の発現量は正常であった。(2)BP患者においてB細胞のCD22の発現量は健常人より約20%有意に低下し,それらの値は血清IgMと有意な負の相関を示した。(3)BPにおいてB細胞のCD21の発現量は健常人より有意に低下していた。(4)BPにおいてB細胞のCD23の発現量が有意に増加し,それらの値は血清IgE値と正の相関を示した。以上の結果からCD22とCD23の発現量が免疫グロブリンの産生調節を介してBPの病態形成に関与する可能性が示唆された。現在,CD22の発現量の低下の自己免疫に及ぼす影響を動物モデルを用いて明らかにするため,CD22の発現量が50%低下したCD22ノックアウトマウスヘテロ接合体の免疫グロブリン量と自己抗体の解析を行っている。これと平行して類天疱瘡抗原特異B細胞の表面マーカーの解析も行う予定である。落葉状天疱瘡(PF)7例と尋常性天疱瘡(PV)4例についても同様の解析を行い,PFとPVのB細胞におけるCD19の発現量の低下とPFにおけるCD21の発現量の低下が認められた。今後症例を重ねて検討する予定である。
笑いの表情の文化・比較心理学的研究

3年間にわたって、20歳から22歳の学生を対象として、自然な笑いの記録、分析をおこなった。正高は日本人学生を対象とし、牧野は筑波大学に留学中の英語圏の学生を対象とした。自然な笑いを収録するため、被験者には実験当初、研究の真の目的を知らせず、他の目的で来てもらったと思い来ませ、予めソファーに寝かせる。実験の準備に時間を要するからと説明し、被験者にアイマスクをしてもらい、時間つぶしにとヘッドフォンを着装させ、テープからはまえもって準備した娯楽番組を流す。アイマスクをしてもらったあと,被験者の唇のちょうど真上30cmにビデオカメラをセットする.カメラをセット下あとは、実験者は実験室より退室し、となりの部屋よりハーフミラーをつうじて被験者をモニターしつつ、被験者がテープの内容に反応して笑うのを待つ。このような実験を、日本人14名、ボリビア人17名について行った結果、外国人では日本人に比べて、口角の垂直方向への運動が有意に顕著であることが判明した。次に偽りの笑いと呼んでもよいと思われるものが、行動パターンのうえで「真の笑い」と異なるか否かの検討を行った.上述の(1)の実験が終了後,同一の被験者に対して、今度は「ごく自然に笑ってください」と言う意味の指示を出し、それを映像として収録し、(1)と同様の分析を行い、データを比較した。その結果、偽りの笑いでは、運動の左右非対称性がより顕著となることがあきらかとなった。なお、この成果はカナダで開かれる国際行動発達学会で公表された。平成8年度には、20歳から22歳の学生を対象として、自然な笑いの記録、分析をおこなった。正高は日本人学生を対象とし、牧野は筑波大学に留学中の英語圈の学生を対象とした。実験の準備に時間を要するからと説明し、被験者にアイマスクをしてもらい、時間つぶしにヘッドフォンを着装させ、テープからはまえもって準備した娯楽番組を流す。アイマスクをしてもらったあと、被験者の唇のちょうど真上30cmにビデオカメラをセットする。カメラをセット下あとは、実験者は実験室より退室し、となりの部屋よりハーフミラーをつうじて被験者をモニターしつつ、被験者がテープの内容に反応して笑うのを待つ。次に偽りの笑いと呼んでもよいと思われるものが、行動パターンのうえで「真の笑い」と異なるか否かの検討を行った。上述の(1)の実験が終了後、同一の被験者に対して、今度は「ごく自然に笑ってください」と言う意味の指示を出し、それを映像として収録し、(1)と同様の分析を行い、データを比較した。本年度は日本人であるものの欧米文化の下に発達した日系人学生を対象に、昨年度と同一の手法を用い笑いの表情を収録、分析を行った。これは昨年度見出された欧米人と日本人との笑いの表情の差異が、人種的な要因にもとづくのか、あるいは環境的要因に帰因するのかを同定するために行われたものである。南アメリカ、ボリビアに生まれ、スペイン語を母語とする20名の日系人学生について分析を実施した結果、彼らの表情は、日本人よりもむしろ欧米人のパターンに近いことが明かとなった。よって表情の文化的差異は環境要因に帰因するとこりが大きいものと結論づけられた。

その主たる要因としては用いる言語の発声に要する口語の運動の差異が大きいのではないかと推察される、すなわち欧米語では音楽の弁別的発声のために口唇の収縮の微妙な差異が大きな役割をはたすのに対し、日本語ではそういう必要性のない可能性が考えられる。ついで日本人の笑いの表情を欧米人、日本人と共に欧米人・日本人に呈示し彼らの好みを問う実験を行った。その結果は欧米人は欧米人・日系人の笑いを日本人より好むこと、また日本人でも全く同じように日系人と欧米人の笑いが日本人よりもより好まれることが判明した。それゆえ信号の発し手の形態的特徴とは全く別の次元で表情が筋肉の動きとして知覚、判断され、受け手の好みに影響を及ぼし、かつ欧米的な表情のパターンが文化の差異を超えて日本的なパターンよりも有意に好まれるという事実があきらかとなった。(1)「眼の動きを指標とした笑いの文化差と文脈差の抽出」笑いの表情のなかでは、けっして唇の動きばかりが重要な役割を果たすわけではない。眼の動きも同様に、大切な役割を果たす。そこで、最終年度には眼を覆わずに自然な笑いを記録し、唇の動きを抽出したのとおなじ技法を用いて、眼の運動の比較検討を行った(2)「研究のとりまとめと資料の整理統合」集められた観察資料の整理保管はひとつの、大きな作業になる。得られたデータは、将来のためにも整理し適切に保管して、公に公開可能な状態にしておくことが望ましい。その作業を行う。過去2年間の実験によって、日本人と外国人の自然な笑いおよび作為のある笑いのテープと、彼らがそれをどう知覚しているかに関する実験の資料が、十分に蓄積されている。本年度はそれらをとりまとめ、学会発表と成果の公刊を行った外国人の笑いの分析結果は、牧野がとりまとめ、他方、日本人の笑いについては、正高がまとめた。また笑いの差異の知覚についても、正高が担当した。個々の研究者が自分のぶんについて7月までに整理をおこない、ついで双方が筑波にて、データの照合を行いそのための国内旅費を計上した。そののち成果を8月にカナダでひらかれる、第13回国際人間行動学会のシンポジウムで発表した。
高等真核細胞におけるDNAポリメラーゼεの機能解析

本研究は、染色体複製に関与しているDNAポリメラーゼε(polε)を構成するサブユニット蛋白質を単離したcDNAから発現させ、蛋白複合体の機能を解析するを目的としている。今年度は、これまで大きなものから2つしか得られていなかったpolεの小さなサブユニット2個のcDNA(mDPB3、mDPB4)をマウスから単離した。45個のサブユニットから構成されている出芽酵母のpolεと比較すると、小さなサブユニットいずれも予想より分子量の小さなものであった。配列上も似ている領域が限られており、大きなサブユニットとの結合も酵母とはかなり異なることが予想された。活性サブユニットおよび2番目のサブユニットに対する抗体で、それぞれの蛋白質の細胞周期での変動を調べた。静止期から血清で誘導をかける系では、いずれの蛋白質もDNA合成期に増加が見られた。盛んに増殖している細胞においては、DNA合成期で増えることが観察されたが、変動の幅は小さく、他の染色体複製に関与しているDNAポリメラーゼαの挙動と相似していた。また、2番目に大きなサブユニット(mDPB2)の機能を検討する目的で、相互作用する蛋白質を酵母の2ハイブリットの系で検索した。数多くの候補のなかで、G蛋白質のサブユニットの一つやε14-3-3などのシグナル伝達系の因子や、pendulinなどの核移行時に機能する因子と相互作用があった。他にも転写に影響を及ぼすと思われる因子も見いだされ、現在実際に生理的条件で結合するか検討中である。
空間型作業を支援するポストWIMP型インタフェースの開発

前年度は,空間型操作を支援するポストWIMP型インタフェースの内,実世界と同様の感覚で,実物体に対して仮想的な描画が可能な筆型デバイスの開発を行った.本年度は,複合現実空間では実物体も仮想物体も同等に扱えることに着目し,仮想物体を対象としたデバイスの開発を行った.仮想物体を対象とした場合,描画対象に穂先が接触する際に生じる穂先のしなりや反力が無く,描画感に乏しいという問題がある.これを解決するために,力覚および視覚フィードバック機構を備えた新たな筆型デバイスの開発を行った.具体的には,力覚フィードバック機構として把持部の一部が可動する機構を,視覚フィードバックとして穂先を任意の方向・強度でしならせることが可能な機構を備えた試作デバイスを作成し,研究室内で運用した.試作デバイスではこれらの機構を駆動させるのにソレノイドを用いていたが,駆動量が調節できず,十分な解像度が得られなかった.そのため,DCモータを用いたデバイスへと改良し,より現実に近い描画感提示を実現した.上記と平行して,「空間への入力」という広い観点から3次元複合現実空間における仮想物体の分解・観察に適した操作法に関する研究を行った.ここでは,多数のパーツで構成された複雑な仮想物体をジェスチャ操作によって部分的に分解し,手元でその詳細を観察するという作業を想定し,誤操作を回避可能,かつ,操作の快適性・応答の心地よさを向上させる手法を提案した.具体的には,実世界と同様の感覚で操作が行えるよう,磁石や接着剤のように,簡単には外れないが,意図的に力を加えることで外れる方法で接合された物体の挙動や応答を模したものとした.これらの成果は2010年9月のヒューマンインタフェースシンポジウム,翌年1月にMR分野の専門家が集うSIG-MRにて口頭発表を行った他,日本バーチャルリアリティ学会論文誌に学術論文として投稿した(現在査読中).本年度は,まず,第一期ピンセット型デバイスについて操作性や各フィードバックの適切さなどについて評価することを目標とし,2008年7月の予感研究所2においてアンケート調査を行った.その結果,「思い通りに操作できたか」という操作の容易さを問う質問については9割の体験者が「できた」あるいは「まあまあできた」と回答した.本研究ではユーザがその操作方法を直観的に理解できるよう,各デバイスは外観だけでなく操作方法や操作結果の応答・確認用のフィードバックも,その道具らしいものとする.ピンセット型デバイスについて,実物同様の力覚フィードバックを持たせるため,反力提示機構にはラチェット式,ドラムブレーキ式の2種類のブレーキ機構を導入した.後者の導入によって挟んでいる物の大きさだけでなく,硬軟に応じた反力提示が可能となった.アンケート調査の結果,7割の体験者が「操作対象の硬さの違いがわかった」と回答した.また,上記と平行して加工用デバイスに着手した.まずは対象とする作業内容を定め,必要な機能を列挙・抽象化した.選択・移動用とは異なり,加工にはさらに細かい作業(切る,叩く,削る等)が含まれる.本研究ではこれを先端着脱型デバイスとして実装することとし,必要な本体と着脱部を設計した.具体的には,着脱部には,「切る」操作にはナイフ,「叩く」操作にはハンマなど,その用途がイメージしやすい外観を持たせ,本体は着脱部に依存せず,把持しやすい形状であることを重視した.また,デバイスには空間型作業で利用するための各種センサや,道具ならではの触感・操作音を提示する機構を内蔵する必要がある.これらの機構は,着脱部によらず共通の機構(位置姿勢検出機構,スピーカ,振動機構など)を本体に,それ以外の機構(ハンマで叩いたことを検出する加速度センサ,ナイフが対象に接したことを検出するタクトスイッチ等)を着脱部に内蔵した.本年度は,空間型操作を支援するポストWIMP型インタフェースの内,実世界と同様の感覚で実物体に対して仮想的な描画が可能な筆型デバイスの設計と開発を行った.まずは,「入力の強弱」を線の太さに対応付けることによって筆らしい線を描画することを試みた,ここでは筆を描画面に押し付けるカ,描画面からの距離,描画面に対する傾きなど,6種類の入力方式を提案し,実物の丸筆を用いて試作デバイスを作成した.試作したデバイスと提案手法については,研究室内で評価実験を行い,入力の強弱の取得方法や,入力から線の強弱に反映する式の妥当性,有用性を評価した.改良と分析を進めるうち,筆らしい線を描くために必要な要素は強弱だけではないことが分かった.そこで本研究では,筆を描画面に置いたときに現れる形状「フットプリント」と,それを筆の軌跡上に並べることにより現れる「ストローク」に着目した.フットプリントの形状を決定するためには「穂先のしなり量・方向」が重要であると考え,これらを取得するためにアナログスティックコントローラをデバイスの軸に内蔵した.これにより,より実世界の筆らしい描線を描くことに成功した.また,筆型デバイスでは,前年度までに加工用デバイスの開発過程で得られた知見を生かし,丸筆,平筆,面相筆といった筆の細かい種類の切り替えを,用途によって穂先を付け替えることで実現した.ここまでの成果は2009年10月にヒューマンインタフェース分野ではもっとも著名な会議のひとつであるUIST,および12月にCG分野では屈指の規模を誇る国際会議SIGGRAPHのアジア版であるSIGGRAPH ASIA 2009などで技術展示発表を行い,広くユーザからの意見を集めた,その結果,ペンタブレットには無い,筆のダイナミックな触感が多くの体験者の好評を得た.

また,直接操作による作業の容易さも広く受け入れられた.前年度は,空間型操作を支援するポストWIMP型インタフェースの内,実世界と同様の感覚で,実物体に対して仮想的な描画が可能な筆型デバイスの開発を行った.本年度は,複合現実空間では実物体も仮想物体も同等に扱えることに着目し,仮想物体を対象としたデバイスの開発を行った.仮想物体を対象とした場合,描画対象に穂先が接触する際に生じる穂先のしなりや反力が無く,描画感に乏しいという問題がある.これを解決するために,力覚および視覚フィードバック機構を備えた新たな筆型デバイスの開発を行った.具体的には,力覚フィードバック機構として把持部の一部が可動する機構を,視覚フィードバックとして穂先を任意の方向・強度でしならせることが可能な機構を備えた試作デバイスを作成し,研究室内で運用した.試作デバイスではこれらの機構を駆動させるのにソレノイドを用いていたが,駆動量が調節できず,十分な解像度が得られなかった.そのため,DCモータを用いたデバイスへと改良し,より現実に近い描画感提示を実現した.上記と平行して,「空間への入力」という広い観点から3次元複合現実空間における仮想物体の分解・観察に適した操作法に関する研究を行った.ここでは,多数のパーツで構成された複雑な仮想物体をジェスチャ操作によって部分的に分解し,手元でその詳細を観察するという作業を想定し,誤操作を回避可能,かつ,操作の快適性・応答の心地よさを向上させる手法を提案した.具体的には,実世界と同様の感覚で操作が行えるよう,磁石や接着剤のように,簡単には外れないが,意図的に力を加えることで外れる方法で接合された物体の挙動や応答を模したものとした.これらの成果は2010年9月のヒューマンインタフェースシンポジウム,翌年1月にMR分野の専門家が集うSIG-MRにて口頭発表を行った他,日本バーチャルリアリティ学会論文誌に学術論文として投稿した(現在査読中).
転換期における農政課題の国際比較に関する研究

本研究で得られた成果は、著書・論文・報告書ですでに公表したものの他に、最終年度の「研究成果報告書」所収の論稿で示されているが、その概要を示せば次の通りである。1、先進国の農業政策の変化に共通するのは「農業保護の削減」であり、その内容は、(1)消費者負担から納税者負担へ、(2)価格支持・間接所得支持から直接所得支持へ、(3)市場に対する中立性の確保、(4)小農保護から公共財保護へ、という方向が共通に見られることである。またそれを可能にした政治・経済的背景として、(1)農産物の過剰問題、(2)財政負担の増大、(3)農民の生活水準の向上、(4)農工間収益性格差(農業の不利性)の改善、が指摘出来る。開発途上国は、(1)農業・農村の開発政策がまだ農政の基調になっているが、(2)構造農政の推進が重要課題になりつつあること、(3)開発政策の中に近年環境対策も重要な位置を占めつつあることも把握出来た。このような農業政策の変化は、社会の新しい規範、あるいは倫理観の形成をともなうものであることも把握できた。我が国は保護費用負担に占める消費者負担の割合が高いこと、直接所得支持割合が低いこと、公共事業偏重であること、等の特徴が指摘できることもわかった。また農産物貿易ルール上の課題として、「正常な生産活動をとおしての多面的機能」が維持できるルール、また農産物貿易の対象から「不正常な生産活動による農産物」を、排除出来るルールの必要性が明らかにされた。またグローバリゼイションという農産物貿易の新しい段階をにらんでの、経済理論の発展が必要なことから、その検討も試みられた。2、WTO(農業協定)体制下の我が国農業の持つ課題は多いが、稲作、畑作、畜産(草地)、養蚕・タバコについて、中山間地域の農業対策について、有機農産物の生産流通問題や、農産物の品質表示問題、等の幅広い内容について実態の把握と課題が明らかにされた。それを踏まえて我が国農業政策に求められる課題、また政策手法(制度)についての検討がなされた。本格的な構造改革と、環境保全型農業の確立、を基本的な課題としているが、その成立条件を戦後の生産力の展開過程とのかかわりで整理する試みも行われた。14名の共同研究者により日本農業構造の現段階的性格を把握するために、全国12ヶ所で実態調査を行った。水田地帯では稲作主産地の東北(山形庄内・宮城南部)、早くから構造変化が進み現時点での構造再編の一つの到達点を示すと思われる愛知県安城市、同じく東海地域で環境保全型農業の先駆的事例の三重県青山町、稲作限界地であることで早くから転作定着化の取り組みが行われた北海道水田地帯(札幌周辺)での調査を、畑作地帯では畜産との関連で九州阿蘇地域(九重町)、養蚕との関連で関東養蚕地帯(群馬県前橋市・神奈川県津久井町)、また都道府県畑作地帯は中山間地域である場合が多いが、中山間地域の農業構造問題に着目して群馬県西毛地域(山間地域6市町村)、高知県西土佐村(園芸作)での調査を実施した。また海外ではイギリスのウエストヨークシャー(環境保全型農場)で調査を実施した。

得られた知見は多くその一端は業績一覧に記載したが、日本農業は大型機械化に象徴される農業技術の最近の発展と、農業の国際化という新しい環境下で、新しいタイプの担い手の形成と農業の地域再編が進行していることが、実態調査を通して把握出来た。海外農業についてもイギリス、フランスでの環境問題を視野に入れた農業政策、また開発途上国での農業開発(タイのエビ養殖)のあり方、等について多くの知見を得た。共同研究者14名による国内、国外での調査研究を実施したが、主なものについて記載すると以下の通りである。外国調査ではフランス、中国に調査団を派遣したが、フランスは近年我が国農政でも重要課題の一つとなっている、条件不利地域の農業・農村対策、それを含む農業環境政策について、先駆的な取り組みが見られる国であり、今回はその実態を把握するためにそれらの施策を担っている研究機関、指導・教育機関、と各種補助金を活用している農家の個別調査を行った。幅広い視点から農業農村のもつ多様な機能を評価し、それに具体的に対応している農業環境政策の実態、その下でスケールの大きい個別経営体が存立している実態が明らかになった。中国は食糧基地である東北部で調査を行った。中国でも農業の構造改善が課題となっているが、吉林省では請負期間延長の下で最近進展している農地流動化の実態を、黒竜江省では土地利用方式の変化に着目しつつ生産力発展の実態を調査した。また中国でも農業環境政策が重要な政策課題になってきており、それを象徴する一つである「退耕還林」政策の実態について、先駆的な取り組みが見られる吉林省で調査を行った。日本では本格的農業地域では兼業深化地域の愛知県安城市と、まだ相対的に旧来の農業構造が根強く残っている宮城県河北町という対照的な地域で引き続き、農地集団化をともなって進行している土地利用の実態について、要因の分析、現在の到達点の評価、将来の方向等を視野に入れた調査を行った。中山間地域農業では地域の特性を生かした、また地域のコミュニテーに支えられた土地利用として注目される、山形県長井市、山形県南陽市、長野県戸隠村で調査を実施した。本年度は最終年度であり、研究成果のとりまとめを、(1)実態調査の整理、(2)政策論的整理(制度的整理・農業経営経済学的な整理)、として行ったがその詳細は「研究成果報告書」で示したところである。そこではWTO農業協定によって各国の農業政策は転換を余儀なくされたが、その実態と、それが各国農業の展開条件に与えた影響について、先進国では日本と、ECの農業と農政の特徴を代表するフランスの事例を通して、開発途上国(市場経済の成熟度の点でまだ制約が見られる)では、中国、ベトナムの事例を通して明らかにされている。特に我が国ついては、農政転換の実態だけではなく、実践上の課題の解明が、国際的協調関係(農産物貿易ルールの是正等)の形成における日本農政の主導性のあり方(理念・目標・手法)の問題として、WTO体制下でそれに整合性を持つ政策手法の具体的なあり方(政策手法上に見られる我が国の特徴及び課題)の問題として、国内農業問題の最大の課題である農業構造の本格的な転換を可能にする、条件整備としての政策的・生産力的な課題の解明が行われている。本年度の調査研究は上記の整理のための、海外での資料収集・調査(韓国、ヴェトナム)、と国内では昨年までの2カ年間の調査地点での、補足調査が実施された。
精子特異タンパク質機能発現とカルニチン依存性精子成熟に関する分子細胞生物学的研究

【1】精子特異的タンパク質(アクリン1/MN7、アクリン2/MC41、アクリン3/MC101、エクアトリン/MN9)の機能発現に関する解析1)アクリン1/MN7:モルモットにおける精子形成過程での組織化および成熟過程での変化を解析した(Yoshinaga et al.,2000)。ヒト/アクリン1(hMN7)の精子における組織化および塾生精子での局在を明らかにした(Oh-oka et al.,2001)。2)アクリン2/MC41:モルモットにおける先体内への組織化と成熟変化(Yoshinaga et al.,2001a)および透明帯との2次結合に関係することを明らかにした(Tanii et al.,2001)。3)アクリン3/MC101:受精過程において機能発現し、透明帯接着と先体反応そのものには関係しないが、先体反応後から透明帯通過過程に関与することを証明した(Saxena et al.,2000)。5)上記の実験過程で、頭部先体後部領域タンパク質MN13が卵子活性化に関係する可能性があることを発見した(論文投稿中)。【2】鞭毛タンパク質MC31/CE9とベイシジンの機能発現と分子修飾【3】カルニチンと精子成熟/不妊症(閉塞性無精子症)の関係カルニチン輸送担体(CT)に対する特異抗体2種を作成し、これらの抗体を用いて、CTが精巣では鞭毛に発現し、精巣上体管では上皮細胞に発現することが判明した。特に精巣上体での発現は精子閉塞部位の開始位置と一致していた(論文準備中)。また、ヒト/アクリン1(hMN7)の精子における組織化および成熟精子での局在を明らかにした(Oh-Oka et al.,2001)。2)アクリン2/MC41:透明帯との2次結合に関係することがわかった(論文準備中)。3)アクリン3/MC101:受精過程において機能発現し、透明帯接着と先体反応そのものには関係しないが、先体反応後から透明帯通過過程に関与することを証明した(Saxena et al.2000)。4)エクアトリン/MN9:体外受精(IVF)および卵母細胞内精子注入法(ICSI)において、精子-卵子融合に関与することを確認し、その挙動を解析した(論文準備中)。5)頭部先体後部領域タンパク質MN13と卵子活性化の関係:抗体を調整し、体外受精条件あるいはICSI法を用いて、実験中である。【2】鞭毛タンパク質MC31/CE9とベイシジンの機能発現と分子修飾MC31/CE9タンパク質の発現をin situハイブリダイゼーションで確認し(Wakayama et al.,2000)、免疫グロブリンスーパーファミリータンパク質と授精との関係を総説した(年森他、2000)。また、体外受精実験において、発現部位変化と精子-卵子相互作用を特定し、分子サイズの変化を確認した(論文準備中)。【3】カルニチンと精子成熟/不妊症(閉塞性無精子症)の関係カルニチン輸送担体(CT)の膜外領域/69-81アミノ酸に対する特異抗体を作成し、CTが精子形成過程中に産生されて細胞質小滴に貯蔵されたまま、精巣上体精子に運ばれることがわかった(論文準備中)。しかし、成熟過程でどの膜に局在するようになるのか不明であるため、別の膜外領域アミノ酸に対する抗体を作製中である。

1.精子先体内タンパク質アクリン1(MN7)は先体反応に関与する。アクリン1(MN7)がヒト精子先体にも存在し、齧歯類と同じ発現をする事を示し、哺乳動物の先体反応に普遍的に関与している可能性がある事を示した(J.Androl 22;17-24)。2.精子先体タンパク質アクリン2(MC41)は透明帯との結合に関わる。アクリン2(MC41)は、1)精巣上体内成熟に伴って先体内で配置を変える事(Cell Tissue Res303;253-261)、2)先体反応後に放出されて透明帯物質と固く結合する事(Dev Biol 238;332-341)を証明した。3.精子赤道部タンパク質エクアトリン(MN9)は精子-卵子細胞膜融合に関わることを体外受精条件下で証明している。今年度は、1)エクアトリン(MN9)が体内受精条件においても精子-卵子細胞膜融合に関わる事(Reproduction 122;649-655)、2)エクアトリン(MN9)は先体反応に伴って精子赤道部細胞膜の外側に移動して、卵子細胞膜との融合に関わる事を証明した(Biol Reprod65;1425-1436)。4.精子鞭毛表面イムノグロプリン(Ig)スーパーファミリータンパク質と受精との関係について、1)マウス・ベイシジンは精子成熟に伴って移動し、さらに卵子への接近過程で頭部に移動して透明帯との結合に関わる事(Reproduction 123;435-444)、2) MC31/CE9は卵子細胞膜融合に関わる事(論文作製中)が判明した。5.体後部タンパク質MN13に対する特異抗体で処理した精子を受精卵に微少注入した結果、MN13は卵子活性化に関与する可能性がある事が判明した(論文準備中)。6.カルニチン輸送担体に対する特異抗体(H256,K266)を作製し、精巣、膵臓、腎臓における局在・発現・分布に関するデータを解析した(論文準備中)。
器官サイズ制御シグナルＨｉｐｐｏ経路による上皮管腔組織の３次元構築機構の解明

上皮管腔組織は、多細胞生物における多くの器官の基盤的構造であり、生体の生理機能の根幹をなすものである。これまでに、上皮管腔組織形成不全YAP変異メダカの解析により、Hippo-YAP器官サイズ経路が上皮管腔組織の3次元組織構築を担うことを見出してきたが、その分子機構は未解明なままである。昨年度までに、上皮管腔組織形成不全の原因が、組織を構成する個々の細胞において細胞張力を生み出すアクトミオシンの活性が低下し、細胞外基質の一つであるファイブロネクチンが重合化不全に至るためであることを、網膜および心臓組織において明らかにしてきた。組織を構成する細胞の張力は、本研究で見出されたアクチン経路に加えて、もう一つの細胞内骨格系である微小管によっても形成・維持されている。興味深いことに、微小管の形成と抑留を担い、主要微小管形成中心として機能する中心体に、Hippo経路の構成分子の多くが局在することが知られている。本年度は、中心体および微小管の観点から、Hippo経路による3次元組織構築機構の解明に取り組んだ。Hippo経路の主要構成因子であるMst1/2とSav1は中心体キナーゼNek2Aの活性を制御していることが知られており、Nek2Aの制御不全は間期における2つの中心体の連結不全を引き起こす。しかしながら、中心体連結の細胞生物学的意義は未解明であったため、培養細胞系において検討を行った。その結果、中心体間の間隔の増大に伴って、細胞内小器官の位置異常や細胞移動能の低下に至ることを見出した。このため、Hippo経路の破綻により中心体連結の制御異常に至り、微小管を介した細胞移動や細胞張力といった細胞機能に影響を与える可能性が示唆された。今後は、培養細胞で見出された成果を生物個体において適用することで、Hippo経路による3次元組織構築機構の細胞、細胞内オルガネラおよび分子レベルでの解明に繋がることが期待される。27年度が最終年度であるため、記入しない。これまでに申請者は、上皮管腔組織形成不全YAP変異メダカの解析により、器官サイズ制御シグナル伝達経路であるHippo経路が、組織サイズだけでなく組織構築機構をも制御することを見出してきた。しかしながら、Hippo経路がどのような細胞機能を制御して個々の細胞集団からなる上皮管腔組織を構築しているかは未解明なままである。本年度は、上皮管腔組織形成不全モデルメダカにおいてどのような細胞機能に異常があるのかについて組織学的手法ならびに生化学的手法を用いて解析を行った。その結果、上皮管腔組織形成不全モデルメダカにおいて個々の細胞の張力に異常がある可能性を見いだした。詳細な解析の結果、このモデルメダカでは細胞の張力を生み出すアクトミオシンの機能が低下していることが観察された。本研究では上皮管腔組織の組織構築機構を分子レベルで理解することを目的としている。このため、上皮管腔組織形成不全モデルメダカに加えて、上皮細胞の3次元培養により形成される培養管腔組織をモデルとして解析を行っている。本年度は、3次元細胞培養モデルを用いた解析結果をin vivoにおける上皮管腔組織形成機構の理解に反映できるのかについて検証を行った。その結果、上皮管腔組織形成不全モデルメダカの原因遺伝子であるYAPの発現抑制を行うことで、上皮管腔組織の形成が不十分になり、外部からの圧力に対する組織の抵抗性が低下することが明らかとなった。これは、上皮管腔組織形成不全モデルメダカの表現型と類似したものであることから、3次元細胞培養モデルを用いた解析の意義が確かめられた。これまでに本特別研究員は、上皮管腔組織形成不全YAP変異メダカの解析により、Hippo-YAP器官サイズ経路が、上皮管腔組織の3次元組織構築を担うことを見出してきたがその分子機構は未解明なままである。昨年度までに、上皮管腔組織形成不全の原因として、組織を構成する個々の細胞において細胞張力を生み出すアクトミオシンの活性が低下していることを見いだしていた。本年度は、YAP変異メダカにおける、細胞張力低下と上皮管腔組織の形成不全との間に横たわる分子機構の解明を試みた。YAP変異メダカでは眼の形成において、分化したレンズが網膜神経上皮に陥入することなく網膜から外れる。興味深いことに、この過程ではアクトミオシンによる細胞張力の重要性に加えて、ファイブロネクチンなどの細胞外基質の関与も示唆されていた。そこで、ファイブロネクチンの発現パターンを解析した結果、YAP変異メダカでは重合した繊維状ファイブロネクチンが観察されなかった。さらに、野生型メダカにおいてファイブロネクチンの重合を阻害した結果、YAP変異メダカと同様にレンズが網膜から外れる様子が観察された。これらの一連の結果は、Hippo-YAP経路が細胞張力を制御するアクトミオシンの活性制御を介して細胞外基質であるファイブロネクチンの重合化を促進し、レンズおよび網膜神経上皮からなる眼の形成を担っていることを示唆するものである。