hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
がんの形態形成に関わる細胞間相互作用とシグナル伝達の研究

E-cadherin発現異常ががん患者の予後と相関することを確認し、がん細胞においてはE-cadherin遺伝子のプロモーター領域のCpGメチル化が発現低下の要因の一つとなる可能性を示した。瀰漫型胃がん細胞には第16染色体LOHならびにE-cadherin遺伝子変異を見いだした。Cadherin裏打ち蛋白であるα-ならびにβ-cateninについても検討し、E-cadherinがん浸潤抑制系が、E-cadherinならびに裏打ち蛋白の発現異常・遺伝子変異あるいはチロシンリン酸化といった多様な機構によって不活化されていることを示した。β-cateninのチロシンリン酸化をもたらすキナーゼを探索し、β-cateninとc-erbB-2蛋白の直接相互作用を証明した。大腸がん浸潤先進部でβ-cateninの強いチロシンリン酸化を認め、細胞接着系と受容体型チロシンキナーゼ系のクロストークが、ヒト個体のがん浸潤先進部で実際におこっていることがわかった。β-cateninのamadillo repeatのうちカルボキシ末端側120アミノ酸の範囲にβ-cateninとc-erbB-2蛋白の結合ドメインが存在することがわかった。欠失変異型β-cateninをがん細胞に導入し、内因性野生型β-cateninとc-erbB-2蛋白の結合阻害すると、細胞間接着性は強固になり上皮性形態を回復し、ヌードマウス移植モデルでは腹膜播種や肝転移が抑制されていた。欠失変異型β-catenin導入細胞では、integrinβ4発現が誘導されていたことから、E-cadherin細胞接着系とintegrin系のクロストークの可能性の検討をin vitroで開始した。Integrin系がpaxillinのチロシンリン酸化を介してE-cadherin細胞接着系に影響し、細胞間接着性の減弱、接着斑形成および細胞の進展などを惹起する可能性があると考えられた。膀胱がんの特徴的な上皮内進展には、integrinβ4の発現低下とそれに基づくlaminin上での運動能の亢進が関与していると考えられた。Integrinβ4の転写調節機構の解明のためにプロモーターを含む転写調節領域を同定した。(1)培養条件下で細胞間接着能異常を呈するヒトがん由来細胞株において、E-カドヘリン分子プロモーター領域のCpGメチル化がE-カドヘリン発現低下を惹起することを証明した。(2)カドヘリンの細胞質内裏打ち蛋白の一つであるβ-カテニンとc-erbB-2がん遺伝子産物の直接結合を証明し、そのβ-カテニン側の結合ドメインを決定した。c-erbB-2結合ドメインを含みカドヘリン結合ドメインを欠く変異β-カテニン分子をヒト胃がん由来細胞株にtransfectionし、β-カテニンとc-erbB-2間のシグナル伝達を競合的に阻害して、in vitroにおける浸潤能とヌードマウス同所性移植時の浸潤性・播種性増殖の抑制を達成した。(3)β-カテニン結合蛋白としてWest-western法によってカドヘリン-11分子を単離し、浸潤性の著明な胃硬性がん細胞ならびにその腫瘍

間質細胞におけるカドヘリン-11分子の高発現を証明して、カドヘリン-11分子が腫瘍細胞-間質細胞間相互作用を担い腫瘍の浸潤性に寄与する可能性を提唱した。(4)ヒト大腸高分化腺がん由来培養細胞がホルボールエステル処理により管状構造を失い迅速にspreadingするin vitroモデルを解析し、インテグリン裏打ち蛋白パキシリンのリン酸化により、カドヘリン機能が失われてβカテニンが細胞質から核に移行しadherensjunctionが消失するとともに、focal adhesionを形成する経過を明らかにした。(5)大腸がん臨床症例の肝転移率ならびに予後と高い相関を示す新たな浸潤形式の形態学的分類(streak type・non-streak type)を提唱し、streakの成立に寄与する腫瘍細胞-間質間相互作用とそれに関わるシグナル伝達機構を明らかにするために、チロシンリン酸化蛋白を組織切片上in situで評価しうる脱リン酸化阻害剤を用いた手術材料の固定法を開発した。(1)ヒトがん由来細胞株および肝細胞がん手術材料において、E-カドヘリン遺伝子転写調節領域のCpGメチル化がE-カドヘリン発現低下を惹起することを示した。(2)変異β-カテニン遺伝子をヒト胃がん・大腸がん細胞株にtransfectionし、c-erbB2がん遺伝子産物とE-カドヘリン裏打ち蛋白β-カテニンの直接結合を競合的に阻害することによって、ヌードマウスにおける腹膜播種ならびに血行性肝転移を抑制し、がん細胞の組織学的分化を誘導した。本知見は、細胞間接着分子とがん遺伝子産物の相互作用によりがんの形態形成にいたるシグナル伝達の一端を明らかにするものある。がんの形態形成に着目したシグナル伝達系の阻害によってがん治療の新局面を開くため、研究を継続している。(3)ヒト大腸高分化腺がん培養細胞がホルボールエステル処理により管状構造を失い迅速にspreadingするin vitroモデルを解析し、インテグリン裏打ち蛋白パキシリンのリン酸化につづいて、focal adhesionが形成されるとともにカドヘリン機能が失われる経過を明らかにした。(4)膀胱がんに特徴的な広汎な上皮内進展のin vivo・in vitroモデルを構築し、同進展様式に対するインテグリンヘテロダイマーの寄与を明らかにした。さらに、インテグリンの発現調節機構や同進展様式に関与するシグナル伝達系について研究を進めている。(5)大腸がん臨床症例の肝転移率ならびに予後と高い相関を示す新たな浸潤様式の形態学的分類(streak typeならびにnon-streak type)を提唱した。Streak lesionの成立に寄与するがん細胞-腫瘍間質間相互作用の分子機構について理解を深めるため、streak lesion内のチロシンリン酸化蛋白に対するモノクローナル抗体を作成し抗原分子に関する解析を進めている。(1)変異β-カテニン遺伝子をヒト胃がん・大腸がん細胞株に導入し、c-erbB2がん遺伝子産物とE-カドヘリン裏打ち蛋白β-カテニンの直接結合を競合的に阻害して、細胞細胞間接着性を回復させた。このとき、インテグリンβ_4発現が誘導されて細胞基質間接着性が変化するとともに、アポトーシスが誘導されることを見いだした。
下肢人工関節置換術を受けた高齢患者ヘルスプロモーション促進モデルの開発

本研究は、下肢人工関節置換術後における高齢者を対象としたヘルスプロモーション促進モデルの開発を視座にヘルスプロモーションの特徴を明らかにすることを目的とした。これまで医療者はADL、QOL、歩容に注視しているが、高齢者にとっては「歩ける」ようになったことが主題であり、歩容に気遣っていないことが明らかとなった。高齢者は歩いているなかで歩く指標をもち、指標は歩ける実感となる。実感はこだわりを遂行する基盤となる。歩く、ADL、こだわりが分断せず相補的に関与し合う生活がヘルスプロモーションの特徴であることが明らかとなり、この特徴をもとにヘルスプロモーション促進モデルの試案を作成した。当初の研究計画では、ヘルスプロモーションの重要な因子である「行動に特異的な認識と感情」について、自己効力感やソーシャルサポートといった既存の尺度より明らかにすることを計画していた。しかし、個人が経験している認識と感情は個別的であるため、尺度による質問項目のみで明らかすることが難しく、個人が経験していることについては経験そのものに立ち返る必要があり、経験に立ち返ることで対象者の認識と感情を深く明らかにできると考えた。そのためには現象に立ち返る現象学の手法を取り入れることが必要となった。現象学的看護研究は質的研究であり、よって本研究は量的研究と質的研究を併せたミックスメソッドとなるため、研究計画の修正を行うこととした。本研究で明らかにする「個人の特性と経験」は対象者の個人的背景や術式とし、「行動に特異的な認識と感情」は対象者が認識している下肢人工関節置換術を受けたあとの経験と感情とし、「行動の成果」を日本語版健康増進ライフスタイルプロフィールやJOAscoreやSF-36v2とした。平成26年度は調査の準備段階としていたため、まずは変更した研究計画の根幹をなす現象学や現象学的分析方法を体得するために研究会への参加を積極的に行った。さらに調査対象者に対し使用する日本語版健康増進ライフスタイルプロフィールの開発者に許諾を得てから、研究者の所属する施設の研究倫理審査委員会から承認を得た。調査対象となる施設への依頼は遅れているが、1施設より内諾を得ている状況である。平成27年度は、調査への承諾が得られた施設で下肢人工関節置換術後の高齢患者を対象にデータ収集を行った。プログラム開発のために用いる質的研究を現象学的看護研究としたことにより、分析にかかる時間を考慮し、当初の予定より少ない8名を対象に調査を行った。下肢人工関節置換術のヴァリエーションはなく、人工膝関節置換術後のみの対象者であった。データ収集後から分析を開始し、1名のより健康になろうとする高齢患者の体験を記述することができた。術前の歩けなかったことが手術を受け歩けるようになったことで、歩くことの意味が高齢患者にとってどのような経験であるかを記述している。研究会にて議論を経て、現在精錬させている段階である。今後はさらに分析をすすめていく予定である。平成26年度に研究計画を修正した後の、平成27年度は順調に進展しているといえる。施設の協力の元データ収集を行う事ができた。適宜研究会での助言を得つつ、分析をすすめている。平成28年度は、全ての対象者の語りを現象学的看護研究を視座に分析した。術後の生活では、手術によって歩けるようになったことが手術を受けた恩恵として語られた。これまで医療者が術後の患者の生活の中で捉えようとしていたADLの拡大や歩容の改善、疼痛の緩和への対象者の関心は乏しく、対象者はただ「歩けること」それ自体を主題化し、日常生活の中で歩けている自分を確認しつづけることで未来の生活を予持し、少し先のことが見えることが患者にとっての希望となっていた。日本語版健康増進ライフスタイルプロフィール(HPLP)では、先行研究と比して本研究の対象者の下位尺度の得点が高い傾向を示しており、高齢であり下肢の人工関節置換術という侵襲の大きな手術を受けているが、身体活動が他と比して高い傾向を示し、手術によって歩けるようになったことが点数に影響を与えていると考えられた。下肢人工関節置換術を受けた方によりよく生活するために、医療者の考えたプログラムやリハビリテーションを遂行してもらうのがこれまでの術後のケアであったといえる。しかし本研究では高齢者自らがすでに行っている生活のなかに、「より健康になろう」というヘルスプロモーションの基軸を見いだした。それは、手術によって歩けるようになったことの指標をもちつつ確認し、動けている身体を確認していたこと、動けている現在の身体は、未来の活動を現在の身体を基盤として予測し、未来を見据えることにつながっていたことであった。こうした動けている身体の確認や歩けるという指標の発展性は、日常生活のなかに埋め込まれているが、医療者が高齢者とのやりとりによって日常生活における身体の動きや指標となる歩けることを顕在化していくことが本研究のヘルスプロモーション促進モデルとなると結論づけられた。

歩く、ADL、こだわりが分断せず相補的に関与し合う生活がヘルスプロモーションの特徴であることが明らかとなり、この特徴をもとにヘルスプロモーション促進モデルの試案を作成した。当初の尺度を活用した量的研究から、現象学的看護研究を併せたミックスメソッドへ研究計画を変更し、現象学的看護研究を行うための準備に時間を要したため、やや遅れている。平成28年度は研究の最終年度であるため、分析をすすめ下肢人工関節を受けた高齢患者ヘルスプロモーション促進モデルを開発する。また、成果発表を行い、論文投稿の準備を進める。年度末には報告書を完成させる。看護平成27年度は、調査の実施と分析を行う計画である。平成28年度は、調査の分析とプログラムの開発、成果発表を行う予定である。計画的に使用したが、消費税等にて端数が生じたことによる。1万円以下のため、次年度助成金の併せて活用する予定である。
ディープラーニングを利用した革新的自動チューニング基盤の創製

先進計算機アーキテクチャがもたらすチューニング作業の困難性の爆発的増大から、ソフトウェア性能を人手を介さず最大限に引き出す仕組みが求められている。このような状況のもと、利便性の向上と多様な入力や計算機環境での高性能化のため、ソフトウェア自動チューニング(AT)の方式研究を行う。本研究では、ATに関連する方式開発、特に、ディープラーニング(DL)を用いたAT方式の開発を行うことを目的とする。特に疎行列反復解法へのAT適用についてDLを用いた方式を提案することにより、実用性の高いAT方式の構築を目指す。本年度の成果は、以下にまとめられる。(1)DLを用いた自動チューニング方式開発:数値計算ライブラリには多数の性能パラメタがあるが、収束性に影響し実行時間に大きな影響を及ぼすものに前処理選択がある。そこで本研究では、この前処理選択のAT方式へ活用できるDLを用いたAT方式を開発し予備評価を行った。(2)先進計算機環境への適用:GPUやメニーコア環境における数値計算コードの最適化に関する研究を進め、ATDL方式の開発に必要な最新のGPUやメニーコア環境における最適化と、性能評価のためのコードやデータを集めた。また、具体的なATDL方式開発のための検討を行った。(3)通信方式の最適化:AT方式の評価対象のコードとして、京コンピュータ/FX100に搭載されている機能であるRDMAを用いノード間のデータ通信の高速化を実現する方式を提案した。本研究の目的は、(1)自動チューニング(AT)に寄与する要素技術の開発と、(2)ディープラーニング(DL)を用いたAT方式の開発である。(1)については、先進計算機環境であるGPU環境における高速化手法の開発、および通信最適化方式において研究発表の成果を創出した。また、主目的である(2)についても、学会口頭発表などの学術成果を創出することができた。以上の(1)および(2)の事由により、おおむね順調に進展していると判断される。本年度においても、(1)自動チューニング(AT)に寄与する要素技術の開発と、(2)ディープラーニング(DL)を用いたAT方式の開発を中心とした研究進捗を行う。特に、(2)のDLを用いたAT方式の開発のめどが立ったため、(1)を中心に、AT方式への適用のための要素技術開発を中心に研究開発を進める。本研究は、自動チューニング(AT)における方式開発において、ディープラーニング(DL)を活用したAT方式を開発することであるが、研究開始時までに、前年度までに開発したDLを用いたAT方式の知見を活用することができた。そのため本年度、研究開発費の一部を利用せず、研究進展を行うことができた。しかしながら、当初計画した目的を達成するためには、最終年度である次年度に予算を繰り越し、当初の目標、および可能であれば、それ以上の成果を達成することが必要であり、かつ、研究の進展に資する理由のため、繰越利用を計画し実施を行う。
冬生一年草の生活史成立鍵因子である種子春化遺伝子の解明研究

冬生一年草は越年生と一越年生の生活史型に分化している。オオアレチノギク(越年生)とヒメムカシヨモギ(一越年生)の開花に対する種子低温要求性の比較から、種子春化が一越年生型生活史の成立を決定する形質であることが判明した。ヒメムカシヨモギから種子春化候補遺伝子PSVの全鎖長を単離した。既知の開花関連遺伝子にはPSVの類似遺伝子は見出されなかった。これらの研究結果から、PSVは冬生一年草生活史の鍵となる新奇花成制御遺伝子である可能性が高い。PSVを導入したシロイヌナズナ形質転換体を作成し,現在、T2種子を採取している。T3種子が得られ次第、種子春化検定を実施して、PSV遺伝子の機能を確定する。種子春化は、可変性冬生一年草には認められるが真性冬生一年草では認められない形質である。一方、緑体春化は可変性冬生一年草、真性冬生一年草ともに認められる。したがって、種子春化は、近年分子機構の解明が進んだ緑体春化とは異なる経路で花成を誘導すると考えられる。種子春化に関わる遺伝子を特定することで、新規花成制御因子を見出すことが、本研究全体の目的である。世界的重要雑草であるヒメムカシヨモギは種子春化の形質を有する可変性冬生一年草であり、その近縁種オオアレチノギクは種子春化の形質をもたない真性冬生一年草である。平成25年度研究では、ヒメムカシヨモギから単離された種子春化候補遺伝子50クローンについて、ヒメムカシヨモギとオオアレチノギクを比較した遺伝子発現解析とシロイヌナズナにおける類似遺伝子のT-DNAタグ系統を用いた遺伝子機能解析を行った。その結果から、種子春化の有力候補遺伝子ILS1を選抜した。本研究によって種子春化遺伝子が解明されれば、新たな花成制御情報伝達モデルを提示できると期待される。また、可変性冬生一年草の一年生型と越年生型の生活史を可塑的に発現する分子的基盤が種子春化遺伝子であるので、その特定によって雑草生物学が格段に進歩すると予想される。種子春化は、ヒメムカシヨモギなどの可変性冬生一年草には認められるが、その近縁種のオオアレチノギクなどの真性冬生一年草では認められない形質である。したがって種子春化は、近年分子機構の解明が進んだ緑体春化とは異なる経路で花成を誘導すると考えられる。平成25年度研究において、ヒメムカシヨモギ種子RNAの網羅的発現解析とオオアレチノギクとの発現比較より種子春化の有力候補遺伝子ILS1を単離し、シロイヌナズナでILS1と塩基類似性が高い5遺伝子32系統のT-DNAタグラインを入手した。平成26年度には、これら32系統から種子低温処遭遇の有無で開花時葉数に有意差がない5系統を選抜した。これらの野生型株であるCol-0, Wsでは種子低温処遭遇によって開花時葉数が有意に減少した。したがって選抜されたシロイヌナズナ5系統では、ILS1類似遺伝子内へのT-DNA挿入によって種子春化の機能が喪失あるいは低下したと推定される。シロイヌナズナWsの発芽前の吸水種子、催芽種子子葉段階の実生、24葉期の植物体および57葉期の植物体を低温遭遇させた場合、発芽前種子と57葉期植物体で開花時の葉数が低温非遭遇に比べて有意に減少した。これは春化の花成誘導効果が発芽前の種子で強く現われ、催芽から幼植物体でいったん低下した後、生育段階が進んだ植物体で再度強く現われることを示している。緑体春化遺伝子であるFLCの発現程度は低温遭遇した57葉期植物体と発芽前種子では大きく異なっった。この結果は、種子から植物体にいたる成長段階で花成制御系が種子春化から緑体春化へ転換することを示唆している。平成26年度までの本課題研究で、可変性冬生一年草であるヒメムカシヨモギ(Erigeron canadensis)からマイクロビーズアレイで種子春化候補遺伝子ILS1を単離し、3'末端を含む部分鎖長384 bpの塩基配列を決定した。平成27年度には、SMARTer 5'RACE法でヒメムカシヨモギILS1の全鎖長取得を試みて、5' capを含むと考えられる661 bpの塩基配列を得た。ところが、この塩基配列の読み取り枠をシロイヌナズナ種子春化候補遺伝子に合わせると、翻訳開始点から間もない箇所に終始点が現われた。そのため、ILS1から正常なタンパク質が合成されるかどうかを検討する必要性が生じた。そこで、ヒメムカシヨモギILS1塩基配列からプライマーを設計し、真性冬生一年草であるオオアレチノギク(Erigeron sumatrensis)ILS1のゲノムDNAおよびcDNAの全鎖長配列を読んでいるところである。

ヒメムカシヨモギとオオアレチノギクのLS1遺伝子配列を比較して、ヒメムカシヨモギではスリップ複製等によって読み取り枠がずれるようなILS1遺伝子変異が生じているとすれば、ILS1タンパク質が合成されないことが、種子春化の形質発現を誘導すると考えられる。平成27年度にヒメムカシヨモギILS1の全鎖長と考えられる661 bpの塩基配列を得た。当初計画では、全鎖長ILS1が取得できれば、ヒメムカシヨモギILS1遺伝子あるいはシロイヌナズナILS1様遺伝子をシロイヌナズナの種子春化機能喪失変異型株に導入し、種子春化の機能が相補されるかどうかを検討する予定であった。ところが、この塩基配列の読み取り枠をシロイヌナズナ種子春化候補遺伝子に合わせると、翻訳開始点から間もない箇所に終始点が現われた。ヒメムカシヨモギではILS1タンパク質が合成されないことが、種子春化の形質発現を誘導するとも考えられる。そこで、種子春化の形質をもたたない真性冬生一年草であるオオアレチノギク(Erigeron sumatrensis)ILS1のゲノムDNAおよびcDNAの全鎖長配列を読んでいるところであり、シロイヌナズナへのILS1遺伝子の導入実験が未完了である。また、遺伝子導入するシロイヌナズナは、当初、Col-0系統の種子春化機能喪失系統を用いる予定であったが、種子春化機能を有する系統が必要となった。これについては、シロイヌナズナ系統Wsが種子春化の形質を発現することを確認済みであり、準備が整っている。以上の状況から、研究の進展がおよそ半年遅れていると自己評価している。冬生一年草は可変性冬生一年草と真性冬生一年草に分化している。種子春化は、可変性冬生一年草には認められるが真性冬生一年草では認められない形質であり、一方、緑体春化は可変性冬生一年草、真性冬生一年草ともに認められる。したがって、種子春化は、近年分子機構の解明が進んだ緑体春化とは異なる経路で花成を誘導すると考えられる。モデル植物であるシロイヌナズナの早期開花系統(ColおよびLer)では種子春化の形質が現われない。そこで本研究では、種子春化の表現型が明瞭に観察できる可変性冬生一年草のキク科野生植物ヒメムカシヨモギ(Erigeron canadensis)と同属近縁種だが種子春化の形質を有しないオオアレチノギク(E. sumatrensis)を実験材料としている。平成27年度までに、ヒメムカシヨモギからマイクロビーズアレイで種子春化候補遺伝子ILS1を単離し、5'RACEで全鎖長の塩基配列を決定した。平成28年度には、ILS1の塩基配列を参考にオオアレチノギクからオルソログ遺伝子CsILS1を単離した。両遺伝子のORFを決定して塩基配列を読んだところ高度に一致した。また、ヒメムカシヨモギILS1の発現は種子の低温遭遇誘導パターンとよく合ったがオオアレチノギクCsILS1は合致しなかった。これらから、冬生一年草の生活史分化の鍵形質である種子春化の有無はILS1の発現調節で制御されている可能性が高いと考えられる。また、ILS1は緑体春化遺伝子を含めて既知の花成関連遺伝子とは類似していなかった。したがって、ILS1の種子春化機能を確定することで新奇花成制御系の発見が期待される。当初計画では、平成28年度にヒメムカシヨモギILS1遺伝子ORFをシロイヌナズナの種子春化機能喪失変異型株に導入し、種子春化の機能が相補されるかどうかを検討する予定であった。ところが、変異型株を入手できるシロイヌナズナ早期開花系統(ColおよびLer)を通常の条件で栽培すると種子春化の表現型が現われないことが判明した。そのため、種子春化を検出できるシロイヌナズナ系統を探索して栽培条件を確立する必要が生じた。
活性炭素種のエナンチオ選択的調製と不斉合成への展開

本研究では、効率的な不斉炭素-炭素結合形成法の開発を目的として活性炭素種のエナンチオ選択的調製とそれを用いた立体選択的反応について検討した。特に、光学活性な配位剤によるカルボアニオン種のエナンチオ制御に関して重点的に研究した。まず、種々のカルボアニン反応について最適の不斉配位剤/塩基系を探索した。カルボアニオン反応としては、カルボアニオン環化反応、[2,3]-Wittig転位、および[1,2]-Wittig転位を対象として選び、種々の不斉配位剤共存下での反応を行い、エナンチオ選択性について精査した。その結果、3-ブテニルエーテル系のカルボアニオン環化については(-)一スパルテインとS-BuLiを組合せ用いることにより完璧なエナンチオ制御を達成できることを見出した。一方、[2,3]一Wittig転位や[1,2]一Wittig転位に関しては、(-)一スパルテインでは低いエナンチオ選択性しか得られなかったが、(s)一バリノール由来の光学活性ビスオキサゾリンとs-もしくはt-BuLiを組合せ用いた場合に最高のエナンチオ選択性が発現することがわかった。特にカルボアニオン環化、[1,2]-Wittig転位についてはエナンチオ制御の最初の成功例である。本研究結果は、アキラルな基質から光学活性生成物を一挙に合成できる効率的不斉合成法を開発したことになるとともに、「カルボアニオン種の動的立体化学」に関する新知見を得たことを意味している。本研究では、最も有用な炭素-炭素結合生成反応であるカルボアニオン反応に関して光学活性な配位剤を用いることによりエナンチオ制御を行うことを目的としている。本年度はまず、個々のカルボアニン反応のエナンチオ制御に最適な不斉配位剤/塩基系を見出すことを目的として種々検討した。その結果、3-ブテニルエーテル系のカルボアニオン環化については(-)-スパルテインとS-BuLiを組合せ用いることにより完壁なエナンチオ制御を達成できることを見出した。一方、[2,3]-Wittig転位や[1,2]-Wittig転位に関しては、(-)-スパルテインでは低いエナンチオ選択性しか得られなかったが、(s)-バリノール由来の光学活性ビスオキサゾリンとs-もしくはt-BuLiを組合せ用いた場合に最高のエナンチオ選択性が発現することがわかった。次年度は、本年度の結果に関する機構研究(特に、エナンチオ選択性発現のメカニズム解明)を行うとともに、[1,2]-Wittig転位の反応中間体であるキラル・ラジカル種を活用したラジカル反応のエナンチオ制御を検討する計画である。
植物性アレルゲンにおける糖鎖構造と共通抗原性との関連性に関する研究

大豆アレルゲンGly m Bd 28Kおよび小麦アレルゲンTria Bd 28Kの糖鎖構造について検討を行い、いずれのアレルゲンもマンノース、N-アセチルグルコサミンを含み、キシロースおよびフコースを含有しており、これらの糖鎖はアスパラ銀結合型糖鎖であり、N-アセチルグルコサミン部分にフコースおよびキシロースが結合していることが示された。しかも、この糖鎖を含むペプチドがこれらのアレルゲンと反応するIgE抗体と特異的に発現することが明らかになった。また、Gly m Bd 28Kのタバコ培養細胞での発現過程で、すでにGly m Bd 28KのcDNAがクローニングされているが、そのcDNAはシグナルぺプチドを含んでいるものの、まだ5'側の非翻訳境域を含め全長構造は不明であり、その構造の解明が必要となり、検討を行った。その結果、従来知られていたシグナルペプチドに新たに3個のアミノ酸残基が追加され、さらに非翻訳領域20塩基が明らかになった。この結果は、タバコ培養細胞での当該アレルゲンの発現の基盤を提供するものである。本年度は、Gly m Bd 28Kの糖鎖部分が患者血清におけるIgE抗体と結合するかどうかを立証するための試料を調製することを主目的として、来年度の研究に向けて準備を行った。本年度行った実験結果は以下の通りである。1)本アレルゲンの大量調製このために、当該アレルゲンを脱脂大豆粉末より、大量に売るための、調整法を吟味しその生成方法を確立した。即ち、大豆粉末より得られた抽出液より、東電店沈殿により7S-グロブリン画分を集め、硫安沈殿を行い、当該アレルゲンに特異的なアフィニテフィクロマトグラフィー及びQ-セファロースクロマトグラフィにより大量に生成し、500mg相当のアレルゲンの生成に成功した。2)当該アレルゲンと特異的に反応する患者血清の確保倉敷中央病院と共同研究を締結し、大豆に反応し、当該患者血清に反応する患者をリストアップし、現在、血清の性状について詳細に検討しているところである。以上の準備に基づいて平成22年度は患者血清中のIgE抗体との反応性の実験に着手する予定である。食物アレルギーは今なお深刻な社会的な問題となっている。明らかにされるアレルゲンの数は増大しているとともに、アレルゲン、とりわけ植物におけるアレルゲンはより複雑化している。しかし、近年、ラテックス・フルーツシンドロームなどの研究により、複雑な様相を呈している植物性アレルゲンは共通抗原性という概念のもとに幾つかのグループに分類される傾向にある。植物アレルゲンにおけるアスパラギン結合型糖鎖が上述の共通抗原の一つとして働く可能性を示す報告が近年数多くなされている。しかしながら、その根拠はすべて間接的なもので、糖鎖とIgE抗体との結合性を直接的に立証したものではない。そのため、その糖鎖のどのような構造がIgE抗体との結合において必須であるかについては未解明である。この課題の解決は、臨床診断において誤診の防止に役立つのみならず、治療に有益な知見を提供するものである。本年度は、以下の成果を得た。1)昨年度得られたアレルゲンをトリプシンなどにより限定水解して糖鎖を保持した糖ペプチドを単離・精製した。2) 1)上述1)で得られた糖ペプチドをリガンドとし、これをニトロセルロース膜またはBrCN活性化Sepharose 4Bに固定化して、これを用いて、大量の患者血清から特異的なIgE抗体を精製し、来年度に予定している糖鎖との反応性の検討の準備を行った。3)タバコ細胞での発現を行うために、発現系を構築し、タバコ培養細胞に形質転換し、目的とするタンパク質の発言を試みた。その結果、目的とするタンパク質の発現に成功した。発現したタンパク質の性状について、来年度検討する予定である。1)昨年度、アレルゲンをトリプシンなどにより限定水解して糖鎖を保持した糖ペプチドを単離・精製した。この際、今年度は結合様式の異なる糖ペプチドも別々に分離して精製し、糖鎖の結合様式を決定して構造を解明するため、ヒドラジン分解して糖鎖をアミノピリジル化する。4種類の糖鎖はそれぞれ分離・精製する。構造決定はHPLC、Mass分析、NMRなどを駆使して行った。

2)得られた4種類の糖ペプチドをニトロセルロース膜またはマイクロプレートに吸着させた後、阻害的なELISAまたは直接的なELISAにより糖鎖部分と患者血清中のIgE抗体との反応性を検討し、上記ペプチド成分として^<14>SLFLMSNSTR^<23>が明らかになった。(2)タバコ懸濁細胞にて、当該アレルゲンの発現について上述のタバコ細胞における発現は、発現するタンパク質へのアスパラギン結合型糖鎖を付加し、しかもその糖鎖にフコース及びキシロース残基が修飾される。昨年度、この発現を試み、目的とするアレルゲンが発現するためには、当該アレルゲンのcDNAを全長のmRNAの配列を確認する必要があることが支援された。今年度は、この結果に基づいて、その5'側の道の配列を5'-RACEキットを用いて明らかにした。その結果、従来知られていたシグナルペプチドのN末端側に新たに3個のアミノ酸配列が明らかになり、さらにその上流側に20個の非翻訳配列が明らかになった。この結果は、当該アレルゲンの発現において極めて有力な情報を提供するものである。
液晶メカニズムに基づいた液晶発電システムの開発

液晶を用いた発電システムの開発を目的として, 2重円筒間液晶せん断流れにおける液晶分子の配向挙動を数値シミュレーションおよび実験の両面から調べた.数値シミュレーションにはLeslie-Ericksen連続体理論を用い, 2重円筒間せん断流れ中で液晶分子が4種類の異なる配向挙動を示すことを明らかにした.また, 4種類の配向挙動の内,配向周期挙動が発電システムに適していることを見出した.実験では, 2重円筒間せん断流れ中で液晶分子がせん断面から逃れる挙動を示し,シミュレーション結果と定性的に一致することを明らかにした.液晶を用いた発電システムの開発を目的として, 2重円筒間液晶せん断流れにおける液晶分子の配向挙動を数値シミュレーションおよび実験の両面から調べた.数値シミュレーションにはLeslie-Ericksen連続体理論を用い, 2重円筒間せん断流れ中で液晶分子が4種類の異なる配向挙動を示すことを明らかにした.また, 4種類の配向挙動の内,配向周期挙動が発電システムに適していることを見出した.実験では, 2重円筒間せん断流れ中で液晶分子がせん断面から逃れる挙動を示し,シミュレーション結果と定性的に一致することを明らかにした.液晶材料の巨視的分極効果(フレクソエレクトリック効果)が流動を用いて誘起できることをこれまでの研究で明らかにした.このことを応用すれば,液晶材料の巨視的分極の歪み速度依存性と形状適合性を利用することにより,固体圧電材料では実現不可能な,全く新しい発電システムが開発可能である.そこで本研究では,液晶発電システムの開発にあたり,液晶材料の流動誘起圧電効果の理論的解明からスタートする.得られた結果に基づいて,液晶流動実験装置の設計・製作を行い,流動によって誘起される分極値を実測する.最終的に,理論解析結果および実験結果を総合して,液晶発電システムの設計・試作を行う.平成21年度は液晶材料の物性値,平板間距離,せん断速度および平板面での配向処理強度をパラメータとして,平行平板間せん断流れによる巨視的分極についての数値シミュレーションを系統的に行い,流動によって誘起される液晶の巨視的分極を最適に利用できるパラメータの組み合わせを探った.Leslie-Ericksen連続体理論を用い,非定常シミュレーションを行った結果より,Leslie粘性係数の1つであるα_3が正の値を持つ液晶材料を利用することによって,断続的に巨視的分極を誘起することが可能であること,すなわち連続して発電可能であることを明らかにした.また,シミュレーション結果を基にして,平成22年度に行う予定である実験の装置および液晶材料の仕様を決定した.液晶材料の巨視的分極効果(フレクソエレクトリック効果)が流動を用いて誘起できることをこれまでの研究で明らかにした.このことを応用すれば,液晶材料の巨視的分極の歪み速度依存性と形状適合性を利用することにより,固体圧電材料では実現不可能な,全く新しい発電システムが開発可能である.そこで本研究では,液晶発電システムの開発にあたり,液晶材料の流動誘起圧電効果の理論的解明からスタートする.得られた結果に基づいて,液晶流動実験装置の設計・製作を行い,流動によって誘起される分極値を実測する.最終的に,理論解析結果および実験結果を総合して,液晶発電システムの設計・試作を行う.平成22年度は,前年度のシミュレーション結果に基づいて決定した液晶流動実験装置の製作を行い,実験を行った.ネマティック液晶材料である5CBおよび8CBにせん断流れを与え,偏光顕微鏡下で液晶分子の配向挙動を観察した.5CBの場合,偏光顕微鏡画像にほとんど変化が現れず,せん断流動中で液晶分子がほぼ流れ方向に静止することが確認された.一方,8CBの場合には,ある一定の歪量までは偏光顕微鏡画像に変化が現れないが,その後,流れと直交する方向の暗視野の帯の出現及び消滅が観察され,8CBにある一定の歪量を与えると分子配向がせん断平面外に逃れることが分かった.次年度は,これらの配向挙動が誘起する分極の測定を行う.液晶材料の巨視的分極効果(フレクソエレクトリック効果)が流動を用いて誘起できることをこれまでの研究で明らかにした.このことを応用すれば,液晶材料の巨視的分極の歪み速度依存性と形状適合性を利用することにより,固体圧電材料では実現不可能な,全く新しい発電システムが開発可能である.そこで本研究では,液晶発電システムの開発にあたり,液晶材料の流動誘起圧電効果の理論的解明からスタートする.得られた結果に基づいて,液晶流動実験装置の設計・製作を行い,流動によって誘起される分極値を実測する.最終的に,理論解析結果および実験結果を総合して,液晶発電システムの設計・試作を行う.平成23年度は,前年度に行った液晶流動装置の改良を行うとともに,液晶のフレクソエレクトリック分極値の測定を試みた.しかし,実験装置に組み込まれている電動モータおよび機械的擦動に起因する電気的ノイズの影響によって,フレクソエレクトリック分極値に関する純粋なデータを取得するには至らなかった.そこで,これまでのシミュレーションデータおよび実験データと今年度新たに追加で行ったシミュレーション・実験データを総合し,液晶発電装置について以下の結論が得られた.1.タンブリング挙動を示す液晶材料を用いることによって,より高い分極特性を得ることができる.また,強誘電性を示す液晶材料の使用によって,分極特性がさらに良好となる.2.分極特性は,液晶流動条件(分子配向条件,流量など)に依存するため,発電装置の設計に際し,シミュレーションによって最適条件を決定することが必須である.
過去約100年のイネの遺伝的改良は高CO2濃度への応答性を高めたか?

イネの交雑育種が組織的に行われるようになって100余年が経過した。この間に大気CO_2濃度はおおよそ80ppmも上昇したが、これまでの品種改良によって高CO_2濃度に適応した品種が作出されてきたかは明らかではない。今後さらに大気CO_2濃度の上昇が予測される中、これまでの品種の変遷と高CO_2に対する応答性との関連を明らかにすることは、将来の育種の方向性を検討する上で重要である。そこで、過去約100年間の遺伝的改良が高CO_2に対する応答に与えた影響を圃場条件で明らかすることを目的に、茨城県つくばみらい市のFACE実験施設で高CO_2処理(外気+200ppm)を2か年行い、明治時代から現在までに育成された新旧主要イネ品種の収量応答を比較した。供試品種は愛国(1882年品種登録)、農林8号(1934年)、コシヒカリ(1956年)、アキヒカリ(1976年)、あきだわら(2009年)の5品種である。籾収量はFACEにより有意に増加した(p=0.03)。FACEによる収量の増加率は、2ヵ年ともに農林8号が最も高く、アキヒカリが最も低かった。登録年と収量増加率の関係では、現代品種のあきだわらを除き、旧品種(愛国、農林8号)と新品種(コシヒカリ、アキヒカリ)を比較した場合、旧品種の収量増加率が高かった(p=0.01)。収量構成要素では、単位面積あたりの穂数の増加率が旧品種ほど高い傾向がみられたのに対し、1穂籾数の増加率は新品種ほど高い傾向がみられ、これまでの遺伝的改良によりCO_2増加に対する応答が穂数の増加から穂のサイズの拡大に移行したことが示された。登熟歩合の増加率は、粗籾収量と同様の傾向であった。稔実籾数に登熟籾1粒重を乗じて計算した登熟シンクキャパシティーと実収量との間には、年次・品種・CO_2処理にかかわらず非常に高い正の相関がみられた。この結果から、シンクサイズのCO_2応答性が収量応答を決定していたと推察された。そこで、過去約100年間の遺伝的改良が高CO_2に対する応答に与えた影響を圃場条件で明らかすることを目的に、茨城県つくばみらい市のFACE実験施設で高CO_2処理(外気+200ppm)を行い、明治時代から現在までに育成された新旧主要イネ品種の収量応答を比較した。粗籾収量はFACE処理によって有意に増加したが、増収率は品種により有意に異なった。すなわち、旧品種である愛国・農林8号および最新品種であるあきだわらが20%以上の高い増収率を示したのに対し、コシヒカリ・アキヒカリの増収率は高くなかった。収量構成要素のうち、穂数は旧品種の方がFACEによる高い増加率を示したが、1穂籾数の増加率は新品種の方が高い傾向にあった。また、登熟歩合も粗籾収量と同様に、愛国・農林8号ではFACEによって大きく増加したのに対し、アキヒカリ、コシヒカリへの影響は小さかった。稔実籾数に登熟籾1粒重を乗じて計算した登熟シンクキャパシティーと実収量との間には、品種・CO_2処理にかかわらず高い正の相関がみられた。このことから、高CO_2濃度条件ではシンクの大きさが収量の制限要因であり、シンクサイズのCO_2応答性が新旧品種の収量応答の違いの主因と推察された。

FACEによる収量の増加率は、2ヵ年ともに農林8号が最も高く、アキヒカリが最も低かった。登録年と収量増加率の関係では、現代品種のあきだわらを除き、旧品種(愛国、農林8号)と新品種(コシヒカリ、アキヒカリ)を比較した場合、旧品種の収量増加率が高かった(p=0.01)。収量構成要素では、単位面積あたりの穂数の増加率が旧品種ほど高い傾向がみられたのに対し、1穂籾数の増加率は新品種ほど高い傾向がみられ、これまでの遺伝的改良によりCO_2増加に対する応答が穂数の増加から穂のサイズの拡大に移行したことが示された。登熟歩合の増加率は、粗籾収量と同様の傾向であった。稔実籾数に登熟籾1粒重を乗じて計算した登熟シンクキャパシティーと実収量との間には、年次・品種・CO_2処理にかかわらず非常に高い正の相関がみられた。この結果から、シンクサイズのCO_2応答性が収量応答を決定していたと推察された。
脳内神経ペプチド・ダイノルフィン類の健忘改善作用機構の解明

以前にκ-オピオイド受容体のアゴニストが,コリン作動性神経系の機能低下に伴う学習・記憶障害を改善することを報告してきた.本研究では,コリン作動性神経系の機能障害を伴う学習・記憶障害モデルを用い,κ-オピオイド受容体アゴニストの学習・記憶機能に対する作用について検討した.1)マウスやラットにcarbacholを受動的回避学習の訓練試行前に投与すると,学習・記憶が障害された.Dynorphin A(1-13)やU-50,488Hは,この学習・記憶障害を有意に改善した.2) Carbacholを海馬内に灌流するとアセチルコリン濃度が有意に減少した. Dynorphin A(1-13)は有意にこの減少を抑制し,この緩解作用は,κ-オピオイド受容体アンタゴニストにより拮抗された.3) U-50,488Hは,scopolamineやmecamylamineによる学習・記憶障害を改善したが,(+)-MK-801による学習・記憶障害を改善しなかった.Mecamylamineの投与により,アセチルコリンの遊離が減少したが,U-50,488Hはこの遊離減少を抑制し,この作用はκ-オピオイド受容体アンタゴニストにより有意に拮抗された.4)一酸化炭素を負荷されたマウス脳において,アセチルコリン含量,基礎遊離量およびChAT活性には,変化は認められなかった.高カリウム刺激によるアセチルコリン量は,一酸化炭素を負荷した海馬切片で,有意に低値を示した.以上の結果より,κ-オピオイド受容体アゴニストは,コリン作動性神経系の神経伝達障害により惹起される学習・記憶障害を改善するが,NMDA受容体アンタゴニストによる学習・記憶障害には改善作用を示さなかったことから,興奮性アミノ酸作動性神経系ではなく,コリン作動性神経系の神経伝達障害を改善する作用がある可能性が示唆された.以前にκ-オピオイド受容体のアゴニストが,コリン作動性神経系の機能低下に伴う学習・記憶障害を改善することを報告してきた.本研究では,コリン作動性神経系の機能障害を伴う学習・記憶障害モデルを用い,κ-オピオイド受容体アゴニストの学習・記憶機能に対する作用について検討した.1)マウスやラットにcarbacholを受動的回避学習の訓練試行前に投与すると,学習・記憶が障害された.Dynorphin A(1-13)やU-50,488Hは,この学習・記憶障害を有意に改善した.2) Carbacholを海馬内に灌流するとアセチルコリン濃度が有意に減少した. Dynorphin A(1-13)は有意にこの減少を抑制し,この緩解作用は,κ-オピオイド受容体アンタゴニストにより拮抗された.3) U-50,488Hは,scopolamineやmecamylamineによる学習・記憶障害を改善したが,(+)-MK-801による学習・記憶障害を改善しなかった.Mecamylamineの投与により,アセチルコリンの遊離が減少したが,U-50,488Hはこの遊離減少を抑制し,この作用はκ-オピオイド受容体アンタゴニストにより有意に拮抗された.4)一酸化炭素を負荷されたマウス脳において,アセチルコリン含量,基礎遊離量およびChAT活性には,変化は認められなかった.高カリウム刺激によるアセチルコリン量は,一酸化炭素を負荷した海馬切片で,有意に低値を示した.以上の結果より,κ-オピオイド受容体アゴニストは,コリン作動性神経系の神経伝達障害により惹起される学習・記憶障害を改善するが,NMDA受容体アンタゴニストによる学習・記憶障害には改善作用を示さなかったことから,興奮性アミノ酸作動性神経系ではなく,コリン作動性神経系の神経伝達障害を改善する作用がある可能性が示唆された.κ-オピオイド作動性神経系の学習・記憶に対する生理学的意義を明らかにするため,コリン作動性神経伝達を抑制するcarbachol,scopolamineまたはmecamylamineにより誘発される学習・記憶障害に対するκ-オピオイド受容体作動薬の作用を,行動薬理学的および神経化学的に検討し,以下の結果を得た.1.Carbacholにより誘発された学習・記憶障害は,脳内神経ペプチドのダイノルフィンA(1-13)(0.5nmol/rat,i.c.v.)または,選択的なκ-オピオイド受容体作動薬であるU-50,488H(0.64μmol/kg,s.c.)の投与により有意に改善された.3.Carbacholを海馬内に灌流すると,海馬の細胞外アセチルコリン濃度が有意に減少した.この作用は,ダイノルフィンA(1-13)(0.5nmol/rat)を側脳室内に投与することにより有意に抑制された.また,ダイノルフィンA(1-13)による抑制作用は,nor-binaltorphimine(n-BNI;4.9nmol/rat)の前処理によりほぼ完全に拮抗された.4.Mecamylamineによる細胞外アセチルコリン濃度の減少をU-50,488Hは有意に抑制した.また,この作用は,n-BNI(4.9nmol)の前処理によりほぼ完全に拮抗された.以上の結果より,脳内神経ペプチドのダイノルフィンなどκ-オピオイド受容体作動薬は,アセチルコリン遊離の減少を伴う学習・記憶障害を改善する可能性があることを示唆した.以前にκ-オピオイド受容体のアゴニストが,コリン作動性神経系の機能低下に伴う学習・記憶障害を改善することを報告してきた.

本研究では,コリン作動性神経系の機能障害を伴う学習・記憶障害モデルを用い,κ-オピオイド受容体アゴニストの学習・記憶機能に対する作用について検討した.1)マウスやラットにcarbacholを受動的回避学習の訓練試行前に投与すると,学習・記憶が障害された.Dynorphin A(1-13)やU-50,488Hは,この学習・記憶障害を有意に改善した.2) Carbacholを海馬内に灌流するとアセチルコリン濃度が有意に減少した.Dynorphin A(1-13)は有意にこの減少を抑制し,この緩解作用は,κ-オピオイド受容体アンタゴニストにより拮抗された.3) U-50,488Hは,scopolamineやmecamylamineによる学習・記憶障害を改善したが,(+)-MK-801による学習・記憶障害を改善しなかった.Mecamylamineの投与により,アセチルコリンの遊離が減少したが,U-50,488Hはこの遊離減少を抑制し,この作用はκ-オピオイド受容体アシタゴニストにより有意に拮抗された.4)一酸化炭素を負荷されたマウス脳において,アセチルコリン含量,基礎遊離量およびChAT活性には,変化は認められなかった.高カリウム刺激によるアセチルコリン量は,一酸化炭素を負荷した海馬切片で,有意に低値を示した.以上の結果より,κ-オピオイド受容体アゴニストは,コリン作動性神経系の神経伝達障害により惹起される学習・記憶障害を改善するが,NMDA受容体アンタゴニストによる学習・記憶障害には改善作用を示さなかったことから,興奮性アミノ酸作動性神経系ではなく,コリン作動性神経系の神経伝達障害を改善する作用がある可能性が示唆された.
光応答型分子強磁性体の構築

ヘテロスピン系を用いて単分子磁石を構築するために、私はピリジル基を持ったジアゾ化合物1,2を合成した。金属としては、大きなゼロ磁場分裂パラメータを持つコバルト(II)を選択した。これらジアゾ化合物とCo(II)X_2;X=Cl^-、Br^-、SCN^-、ClO_4^-、NO_3^-をそれぞれ4:1の比率で混ぜ合わせ、それらを極低温中のSQUID磁化率測定装置を用いて、その剛体溶液中の光照射前後の磁気的挙動について検討した。光照射後に得られた直流、交流磁化率の挙動は、アニオンの種類に大きく依存した。Cl^-、Br^-、SCN^-を用いた錯体では溶液中八面体構造を示し、また単分子磁石の性質を示した。一方、ClO_4^-、NO^-_3については弱い単分子磁石の性質を示した。一例として、1とCoCl_2の6水和物を用いた4:1の系では、約2000Gの保持力を示す磁化の履歴現象を2Kで確認し、更に交流磁化率のχ"が周波数に依存していた。この結果をアレニウス式に基づいて最適化を行ったところ、energy barrier72K、average relaxation 6.8×10^<-10>を示す単分子磁石であった。以上のように我々は、分子中に金属を一つしか持たない単核単分子磁石をヘテロスピン系を用いて構築した。この単核単分子磁石は世界で初めての例であり、非常に意義深いと考えている。今後、大きなenergy barrierを持つ単分子磁石構築に向けて検討を行っている。
前頭前皮質ドパミン系によるストレス抵抗性増強を担う神経回路とその分子機序の解明

社会挫折や孤独から受けるストレスは、抑うつや不安亢進など情動変容を惹き起し、精神疾患のリスク因子となる。我々は社会挫折ストレスを用い、単回ストレスは内側前頭前皮質(mPFC)のドパミンD1受容体サブタイプを介してmPFC神経細胞の樹状突起やスパインを造成してストレス抵抗性を増強することを示してきた。本研究では、社会挫折ストレスを用い、ストレス抵抗性増強を担う神経回路とmPFC神経細胞の機能・形態的増強の機序を解明することを目的としている。本年度は、昨年度に引き続き、即時応答遺伝子(cFos)の免疫染色によりストレス抵抗性増強に関与する脳領域を解析した。その結果、探索行動により活性化する脳領域と単回ストレスにより活性化する脳領域を見出した。mPFC特異的なドパミンD1受容体発現抑制マウスを作出し単回ストレスに供したところ、ストレスにより活性化する脳領域の一部でその活性化が消失していた。さらに、この脳領域に蛍光タンパク質を発現する逆行性感染性ウイルスベクターを注入したところ、mPFCの神経細胞が標識された。以上の結果は、本解析により同定した脳領域へのmPFCからの神経投射がストレス抵抗性増強を担う可能性を示唆する(沼ら論文投稿中)。また、本年度は、昨年度までに確立した機能制御実験系を用いて形態制御因子がストレス抵抗性の増強に関与するかについて解析した。野生型マウスでは、反復ストレスにより社会忌避行動が誘導されたが、形態制御因子発現抑制マウスでは反復ストレスにより誘導される社会忌避行動の誘導が減弱していた。本結果は、ドパミンD1受容体を介して誘導される形態制御因子がストレス抵抗性増強に関与する可能性を推測させる。以上の成果により、ドパミンD1受容体によるストレス抵抗性を増強する神経回路と、樹状突起造成のメカニズムやその意義を提示した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。我々は社会挫折ストレスを用い、単回ストレスは内側前頭前皮質(mPFC)のドパミンD1受容体サブタイプを介してmPFC神経細胞の樹状突起やスパインを造成してストレス抵抗性を増強すること、反復ストレスはmPFCドパミン系の機能低下を誘導し情動変容を促すことを見出した。したがって、mPFCドパミン系はストレス抵抗性増強を担うことが示唆されるが、ストレス抵抗性を増強する神経回路とその制御の実態は不明である。本研究では、社会挫折ストレスを用い、ストレス抵抗性増強を担う神経回路とmPFC神経細胞の機能・形態的増強の機序と神経回路制御での役割を解明し、ストレス性疾患に対する新たな創薬標的の提言を目指す。本年度は、ドパミンD1受容体の活性化と単回の社会挫折ストレスにより制御される脳領域を免疫染色により調べ、ストレス抵抗性増強を担うmPFCからの神経投射先を選定した。さらに、この神経投射を選択的に制御するために、逆行性感染性ウイルスベクターを選定した脳領域に注入し、逆行性にmPFC神経細胞に感染することを確認した。並行して、ドパミンD1受容体による形態的増強に関わる分子を検討するための機能制御実験を確立した。現在、本研究により確立した機能制御実験を用いて、形態制御因子とストレス抵抗性増強の関与を解析しており、ストレス抵抗性増強に関わる形態制御因子の同定に迫る知見が得られつつある。当初の当該年度の研究計画では、ストレス抵抗性増強を担う神経回路を解析することを目的としていた。「研究実績の概要」の通り、ドパミンD1受容体の活性化及び単回の社会挫折ストレスにより制御される脳領域を、免疫染色を用いて解析することで、ストレス抵抗性増強を担うmPFCからの神経投射先を選定した。さらに、逆行性感染性ウイルスベクターを導入し、逆行性にmPFCに感染することを確認した。また、当初の研究計画では、ドパミンD1受容体によるストレス抵抗性増強を担うmPFC神経細胞の機能・形態的増強の分子機序についても解析する予定であった。すでに網羅的遺伝子発現解析を通じて、単回の社会挫折ストレスによりドパミンD1受容体を介して誘導される細胞形態制御因子を特定しており、これらを遺伝子操作する機能制御実験を立ち上げた。以上の理由から、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。さらに、この脳領域に蛍光タンパク質を発現する逆行性感染性

ウイルスベクターを注入したところ、mPFCの神経細胞が標識された。以上の結果は、本解析により同定した脳領域へのmPFCからの神経投射がストレス抵抗性増強を担う可能性を示唆する(沼ら論文投稿中)。また、本年度は、昨年度までに確立した機能制御実験系を用いて形態制御因子がストレス抵抗性の増強に関与するかについて解析した。野生型マウスでは、反復ストレスにより社会忌避行動が誘導されたが、形態制御因子発現抑制マウスでは反復ストレスにより誘導される社会忌避行動の誘導が減弱していた。本結果は、ドパミンD1受容体を介して誘導される形態制御因子がストレス抵抗性増強に関与する可能性を推測させる。以上の成果により、ドパミンD1受容体によるストレス抵抗性を増強する神経回路と、樹状突起造成のメカニズムやその意義を提示した。本研究で選定したストレス抵抗性増強を担う候補の神経投射の神経活動を化学遺伝学的手法により操作し、その神経投射の神経活動がストレス抵抗性増強に関わるかを調べる。ストレス抵抗性増強を担う神経投射が同定された場合は、当該領域に投射するmPFC神経細胞において単回や反復ストレスによる神経細胞活動変化や神経細胞形態変化も調べ、情動行動と神経細胞形態変化の因果関係にも迫る。また、本研究で確立した機能制御法を用いて、本研究で特定している単回の社会挫折ストレスによりドパミンD1受容体を介して誘導される細胞形態制御因子が単回や反復社会挫折ストレスによる情動変化に関わるかを調べる。加えて、独自に開発した神経細胞の低密度標識法を用い、それらの遺伝子群が単回や反復社会挫折ストレスによる神経細胞形態変化に与える影響も調べる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。