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新規診断酵素開発を目指したフラビン酵素の立体構造と機能に関する研究

A. oryzae由来D-グルコース脱水素酵素(GDH)は,FAD依存的にグルコースをグルコノ-1, 5-ラクトンへと酸化する酵素である.血糖値のモニタリングでよく利用されるD-グルコース酸化酵素(GOX)と異なり,GDHにおける還元型FADは、酸素に対する応答性が低くいため,GDHは血糖センサへの利用が期待されている.同じGMC酸化還元酵素ファミリに属し,29%の配列相同性を示すGDHとGOXにおける酸素に対する応答性の違いやグルコースだけでなくキシロースには弱い反応性を示すGDHの基質特異性が,両者のどのような分子構造の違いに由来するか興味があり,X線結晶学的な手法を用いて研究した.FAD依存型D-グルコース脱水素酵素(GDH)と同酸化酵素(GOX)は、いずれもD-グルコースからD-グルコノ-1, 5-ラクトンへの酸化反応を触媒するが、FADの再酸化機構が異なる。血糖値のモニタに広く利用されているGOXであるが、酸素による再酸化を受けるためバイオセンサへの応用に不利である。一方、酸素への応答性が低いGDHは、バイオセンサへの応用が期待されるが、グルコースだけでなくキシロースにも弱い活性を示す。そこでタンパク質工学的手法で新規機能を有する酵素の創製を目指すために、構造未知であったGDHの立体構造を決定し、基質認識機構を解明する研究を行った。本研究において、酸化型GDH、還元型GDH、p-ベンゾキノンによる再酸化型GDH、還元型GDH-基質複合体、酸化型GDH-阻害剤複合体、および還元型GDH-阻害剤複合体の構造を決定した。複合体構造では、基質グルコース、あるいは阻害剤グルカールが活性部位に観測された。基質複合体におけるグルコースの配向では、反応は進まない。一方、阻害剤複合体では、グルカールの1位炭素がFAD5位窒素を覆うように存在し、これにグルコースを重ね合わせると反応に適した配向となることから、これら阻害剤複合体は、反応中間体を模した構造だと考えられる。グルカールのOH基は、Tyr54, Glu414, Arg502, Asn504の側鎖によって認識され、複合体中のグルコースのOH基もまた同様であった。しかしながら、両者はGlu414の配向に差異がみられた。また阻害剤6位ヒドロキシル基は、FADの4位カルボニル基から3.47 Åの距離にあるが、他に水素結合はみつからなかった。以上から、GDHは5位官能基を持たないキシロースをGlu414とArg502のフレキシブルなコンホメーション変化で、活性部位へ容易に結合させることができると推定した。A.oryzae由来D-グルコース脱水素酵素(GDH)は,FAD依存的にグルコースをグルコノ-1, 5-ラクトンへと酸化する酵素である.血糖値のモニタリングでよく利用されるD-グルコース酸化酵素(GOX)と異なり,GDHにおける還元型FADは、酸素に対する応答性が低くいため,GDHは血糖センサへの利用が期待されている.同じGMC酸化還元酵素ファミリに属し,29%の配列相同性を示すGDHとGOXにおける酸素に対する応答性の違いやグルコースだけでなくキシロースには弱い反応性を示すGDHの基質特異性が,両者のどのような分子構造の違いに由来するか興味があり,X線結晶学的な手法を用いて研究した.FAD依存型D-グルコース脱水素酵素(GDH)と同酸化酵素(GOX)は、いずれもD-グルコースからD-グルコノ-1, 5-ラクトンへの酸化反応を触媒する酵素であるが、FADの再酸化機構が異なる。一方、GDHは酸素への応答性が低いためバイオセンサへの応用が期待されているが、グルコースだけでなくキシロースにも弱い活性を示す。そこで新規機能を有する酵素創製を目指すために、構造未知であったGDHの立体構造を決定し、基質認識機構を解明する研究を行った。当該年度では、酸化型GDHと阻害剤グルカールとの複合体および還元型GDHと阻害剤との複合体の構造を、それぞれ1.80Å分解能と1.40Å分解能で決定した。どちらの活性部位にも、グルカールに相当する電子密度図が観測された。その結合様式は、還元型酵素基質複合体と異なり、グルカールの1位炭素がFADの5位窒素のre面側上部に存在する。ここに基質を重ね合わせると反応進行に適した配置となることから、この阻害剤複合体は基質との反応中間体を模した構造だと考えられる。グルカールの3位と4位のヒドロキシル基は、基質複合体と同様、Tyr54, Glu414,Arg502, Asn504の側鎖で認識されていた。このとき基質複合体と同様にGlu414とArg502が適合誘導されるが、そのコンホメーションに差異がみられた。また阻害剤6位ヒドロキシル基は、FADの4位カルボニル基から3.47Åの距離にあるが、他の水素結合はみつからなかった。これらから、6位ヒドロキシメチル基を持たないキシロースでもGlu414とArg502のフレキシブルなコンホメーション変化で、活性部位へ容易に結合でき、活性が認められると考えられる。本研究では、次の3点を明らかにすることが目的である。

(1) GDHは酸素とほとんど反応しないためバイオセンサへの応用が期待されているものの、グルコースだけでなくキシロースにも弱い活性を示す。一方、GOXの基質特異性は高く、グルコースのみに活性を示す。この両者の基質特異性の違いが、どのような立体構造に由来するのか、GDHの基質類似物複合体の結晶構造の決定から明らかにする。(2)次いで、GDHの反応機構についての研究を行う。特に酸化酵素と脱水素酵素の違い、すなわち酸素への反応性の違いがどのような立体構造に起因するのか、構造解析の結果を踏まえて変異導入した酵素の速度論解析と結晶構造解析から明らかにする。(3) A. oryzae由来GOXをターゲットとした変異体酵素の速度論解析と結晶構造解析を行う。この研究で得られた知見に基づきGOXに変異を導入し、その速度論解析と立体構造解析からコンホメーション変化の活性へ影響について検証する。(1)については、阻害剤複合体の構造決定から基質認識に関する多くの情報を得ることに成功した。しかしながら、とくに(3)について、遺伝子のクローニングと発現ベクターの構築に成功したものの、これを用いた大腸菌でのタンパク質発現系の条件が確立できていない。現在、研究を進めている。GDHの構造解析については順調であるが、とりわけ、A. oryzae由来GOX遺伝子の大腸菌を用いた大量発現系の構築が計画した通りに進んでいないので、今後、発現系の構築に力をいれてゆく。様々な条件検討をおこなったが、現在のところ、多くの場合に沈殿画分に目的タンパク質の発現が認められる。20°Cでのタンパク質発現誘導において、上清画分に若干の発現が認められた。しかしながら、再現性が低いので、その条件の検討を進めている。また除去したN末端残基の長さが異なる2種類のGOXタンパク質発現のプラスミドを構築した。これらを用いて、大量発現系の構築から変異体遺伝子の作製し、それらの解析を遂行する予定である。また阻害剤複合体の構造解析から、触媒塩基と考えられるHis残基に特徴的なコンホメーション変化が確認された。これは触媒機構の解明に非常に重要な情報をもたらすと考えられる。このHis残基周辺の変異導入を併せて解析をおこなってゆく予定である。GOXの大量発現系の構築が計画通りに進まなかったので、予定していた試薬、消耗品の購入ができていないのが、主な原因である。今年度では、結晶化の試薬、消耗品と合わせて、培養用試薬、精製用試薬、変異体作製用の試薬とその消耗品、および5Lジャーファーメンタ用の冷却水循環装置が必要となるのでこれらの購入を予定している。
オプション理論を応用した原価態様の非対称性に基づくＣＶＰ分析の研究

現行の企業実務で実践され、また会計学の基本テキストで取り上げられるCVP分析は、原価と収益の関係性が固定的かつ確定的な状況にあることを前提とした事後的分析手法である。一方1980年代まで、原価ないし収益を確率変数とする不確実性下における静学的CVP分析に関するいくつかの研究成果が公表されてきた。これに対して本研究では、収益を確率過程(確率変数の時系列)とおくことにより従来のCVP分析を動学的分析モデルに拡張した。さらに原価については、近年の実証会計研究で報告されている「原価態様の非対称性」を仮定することで、CVP分析をさらにオプションベースの動学的確率モデルとして拡張的に定式化した。【1】研究の意義:本研究は管理会計の実務ならびに教育において、今日なお重要な位置を占めているCVP分析に対して、リアルオプションの価格評価法を応用することにより、先行研究で提示されている確率的CVP分析モデルを動学化し、これをもって不確実性下における短期利益計画に資する確率的測定指標を提示することを目的としている。本研究によって、これまで必ずしも実務化・定説化されてこなかった確率的CVP分析が、管理会計手法としてのみならず、広義のリスクマネジメント手法の一つとして位置づけられ認知されることが期待される。【2】研究成果:学会報告2回と学術論文2編を公表した。学会報告は、日本管理会計研究学会において『経営者のリスク選好を反映した短期利益計画に関する考察』と題して、不完備市場におけるオプション評価に適用される「Wang変換」を確率的CVP分析に応用することにより、経営者のリスク選好が折り込まれたCVP分析モデルが構築であることを提示した。また、日本リアルオプション学会では『Stock Valuation Model based on Stochastic CVP analysis』と題して、オプション理論を応用した確率的CVP分析とは、リアルオプションという視点からすれば、まさに一つの企業(株式)価値評価モデルとみなされ得ることを証明した。以上の学会報告に基づいて2編の論文を大学紀要に公表した。【3】重要性:企業価値を構成する利益配当請求権が、売上高を原資産、損益分岐点を権利行使価格とするヨーロピアン・コール・オプションとして評価できることを明らかにし、さらに不完備市場におけるオプション評価法として注目されている「Wang変換」を導入することで、市場評価が困難な企業価値を、経営者のリス選考に基づいた測度変換を通じて評価する方法を示したところに本研究の重要性がある。1、研究の意義:本研究は、管理会計の実務ならびに教育において、今日なお重要な位置を占めているCVP分析に対して、条件付請求権としてのオプションの価格評価法を適用し、先行研究で提示された確率的CVP分析を動学化することにより、不確実性下における短期利益計画あるいは株式価値評価に関する新たな分析手法を提示することを目的としている。これにより、必ずしも実務化(定説化)されていない確率的CVP分析が、広義のリスクマネジメント手法として認知されることを企図している。2、研究成果:学会報告2回と学術論文2編を公表した。学会報告としては、日本会計研究学会において『「確率的CVP分析」と「オプション理論」に基づく株式価値評価モデル』と題して、利益配当請求権がコール・オプションの性格を有することに着目し、これを確率的CVP分析の手法を用いて評価する方法を提示した。また日本管理会計学会において『マルチンゲール測度に基づく確率的CVP分析の拡張』と題して、前出の評価を可能とする条件が売上高にマルチンゲールを仮定すること、および平均マルチンゲールという概念を用いてこれを実務化できることを指摘した。以上の内容について2編の論文を大学紀要上に公表した。3、重要性:上掲の学会報告および学術論文では、利益配当請求権が売上高を原資産、損益分岐点を権利行使価格とするコール・オプションとして価格評価できることを、確率的CVP分析における利益図表の形状をもとに明らかにした。その際、売上高の確率過程にマルチンゲールを仮定することにより、この評価法が理論的に正当化されることを明示した。一部の先行研究でも利益図表がオプションで複製できることだけは示されていたが、その根拠となる売上高の確率過程ならびに利益配当請求権のオプション性についての考察はなされておらず、この点に論究したところに本研究の重要性がある。1、研究の意義:本研究は、管理会計の実務ならびに教育において、今日なお重要な位置を占めているCVP分析に対して、条件付請求権としてのオプションに関する価格評価法を適用し、先行研究で提示された確率的CVP分析を動学化することによって、不確実性下における短期利益計画あるいは株式価値評価に関する新たな測定モデルを提示することを目的としている。2、研究成果:学会報告3回と学術論文3編を公表した。2012年の日本会計研究学会では,利益配当請求権がコール・オプションの性格を有することから,確率的CVP分析を用いた株式価値評価の方法を提示した。さらに2014年の同学会では,同モデルが残余利益モデルに適用できることを示した。一方,2013年の日本管理会計学会では、上述の評価モデルの前提条件が売上高にマルチンゲールを仮定することであることを示し、さらに2014年の同学会では原価態様の非対称性を導入した確率的CVPモデルを提示した。以上の内容に関して3編の論文を学会プロシーディングとして公表した。

3、重要性:上掲の学会報告および学術論文では、利益配当請求権が売上高を原資産、損益分岐点を権利行使価格とするコール・オプションとして価値評価できることを、確率的CVP分析における利益図表の形状をもとに明らかにした。その際,売上高の確率過程の特性と原価態様の非対称性について注目することで,同モデルが理論的に正当化されることを明示した。一部の先行研究でも利益図表がオプションにより複製できることは示されていたが、その根拠となる売上高の確率過程ならびに利益配当請求権のオプション性については考察されておらず、この点に論究したところに本研究の重要性がある。前年まではCVP分析にリアルオプション法を応用する基本的な考え方を定式化したが、最終年度は、利益計画法としてのCVP分析を企業外部からの株式価値評価モデルである残余利益にモデルに拡張して検討した。研究結果は日本管理会計学会および日本会計研究学会報告した。これらの研究では、残余利益評価モデルを動学的確率モデルとしてリアルオプションモデルに拡張した上で、その予測精度を、わが国上場企業のアーカイバルデータによる回帰分析、あるいは特定の企業データに基づくモンテカルロ・シミュレーションによって検証した。前者では、リアルオプションモデルとして拡張された残余利益モデルによって、企業の収益性と株価(株価収益率)との間に非線形性があることが確認された。すなわち、企業の収益性が高くなるほど、株価の上昇率は大きくなるという非線形性が検証された。これは残余利益モデルをベースとしたOhlson等の線形情報動学モデルにおける線形性とは異なる知見である。また同じくリアルオプションモデルによって、インターネットビジネスを展開する企業の会計データをもとにモンテカルロ・シミュレーションを実行した結果、残余利益モデルそのものよりも、リアルオプションモデルに拡張された残余利益モデルの方が、株価の説明力が高いことが判明した。インターネット企業を取り上げたのは、同企業が売上高(マーケット)ベースで急成長を見せる一方、負債による資金調達に起因する大きなリスクに晒されるという、資金の運用面と調達面の両面での大きな不確実性に注目したからである。本研究の成果を要約すれば、以下の2点のとおりである。(1)線形の残余利益モデルが、非線形のリアルオプションモデルに拡張できることを理論的に示したこと。(2)このリアルオプションモデルによる株式価値評価の予測精度を、数値実験ではく実在の企業の会計データによって検証したこと。現行の企業実務で実践され、また会計学の基本テキストで取り上げられるCVP分析は、原価と収益の関係性が固定的かつ確定的な状況にあることを前提とした事後的分析手法である。一方1980年代まで、原価ないし収益を確率変数とする不確実性下における静学的CVP分析に関するいくつかの研究成果が公表されてきた。これに対して本研究では、収益を確率過程(確率変数の時系列)とおくことにより従来のCVP分析を動学的分析モデルに拡張した。さらに原価については、近年の実証会計研究で報告されている「原価態様の非対称性」を仮定することで、CVP分析をさらにオプションベースの動学的確率モデルとして拡張的に定式化した。
骨格筋への多価陽イオン投与による廃用性筋萎縮予防法開発のための基礎的研究

廃用性筋萎縮においては骨格筋において遅筋を構成するタイプI線維が著明に減少することが知られている。タイプI線維には収縮蛋白としてミオシン重鎖タイプI (MyHC I)が存在しており、この収縮蛋白を何らかの方法で増加させることが廃用性筋萎縮を予防するための効率的な手段となる。近年、運動負荷による低酸素やグルコース欠乏により骨格筋細胞から分泌されるインターロイキン-6(IL-6)が注目を集め、数々の研究が行われているが、細胞内Ca2+濃度上昇により脱リン酸化酵素であるカルシニューリンが活性化すると転写因子であるNFATが活性化され、IL-6が骨格筋細胞において産生される。IL-6が骨格筋細胞において産生されると、オートクライン・パラクラインにより骨格筋細胞自身の作用し、MAPキナーゼ系の情報伝達システムを介して収縮蛋白を増加させることが明らかとなっている。我々は、培養骨格筋細胞を用いてカルシニューリンを活性化させることで収縮蛋白が増加するかを分子生物学的手法により検討し、カルシニューリン活性化剤であるクロロゲン酸や不飽和脂肪酸等がカルシニューリン活性化を介してIL-6の産生を増加させ、MyHC I mRNA発現量を増加させることを明らかにした。同時に、培養骨格筋細胞へのLa3+、Gd2+、Ni2+等の多価イオン投与が、細胞内においてCa2+非依存性にカルシニューリンを活性化させ、MyHC I mRNA発現量を増加させることを明らかにしている。この結果を踏まえ、これらの多価イオンの細胞内への流入経路を検討するためにパッチ・クランプ実験装置を構築し、ホール・セル記録による細胞膜電流の測定を行うべく基礎実験を行うとともに、実験装置の改良ならびにデータ取得を行っている。これまで、購入した倒立顕微鏡に設置する既存のマニピュレーターを新しい顕微鏡に取り付けるためのアダプタの作成等を特注にて行った。しかし、新しい顕微鏡に取り付けるアダプタの位置調整に手間取り、一旦作成されたアダプタの改修作業等が遅延したため実験の進捗が遅延した。本年度にはアダプタの作成とマニピュレータの取り付けが完了してパッチ・クランプ装置の機械的部分がほぼ完成を迎え、C2C12細胞を用いたパッチ・クランプ実験に向けて鋭意努力している。現在は、ホール・セル記録法による全細胞電流を観察できる状態に到達したが、実験室の電気的な環境に問題があり、量的に多いK+などのイオンを観察する場合には問題が少ないものの、低濃度のイオン電流を測定するには電流ノイズが多いため、本格的なホール・セル実験を行えていない状況である。このため、実験室の移動等の環境改善を含めてさらなる装置の改良が必要であり、進捗状況としては遅延している。本年度は、最初にパッチ・クランプ実験装置のノイズ低減を行い、微量のイオンを用いたホール・セル記録が行えるようにする。まず、電源よりのノイズ流入遮断のための電源アイソレーション、さらには外部よりの電磁波ノイズ流入を防ぐためのファラデーケージのを含む実験台の再構築を行い、微量のイオンを用いたホール・セル電流を記録できる環境を再構築する。この上で、C2C12細胞を用いたパッチ・クランプ法のホール・セル記録法により、La3+電流、Gd3+電流、Ni2+電流の記録をおこなう。電極内液の組成は2 mM CaCl2、1 mM MgCl2、120 mM NaCl、10 mM HEPES、11 mMEGTA、4 mM Mg-ATP、細胞外液の組成は2 mM CaCl2、135 mMNMDG-Cl、10 mM HEPES、10 mM Glucoseとし、細胞外液に300 uMのLa3+、Gd3+、もしくはNi2+を添加し、-90 mVから+90 mVまで15 mVステップの電圧固定を行うことで、ホール・セル電流が増加することを観察する。これらの多価陽イオンの投与によりホール・セル電流が増加した場合には、チャネル阻害剤を投与し、ホール・セル電流の変化を観察する。廃用性筋萎縮において減少する筋線維はタイプI線維であることが知られているが、骨格筋細胞におけタイプI線維の増殖・肥大に関わる因子としてはインターロイキン-6(IL-6)が関与することが報告されている。IL-6は免疫細胞よる分泌されるサイトカインであるが、骨格筋においても運動時など細胞内Ca2+濃度上昇時に骨格筋細胞自身から放出され、オートクライン・パラクラインにより作用することが知られている。この過程において、細胞内Ca2+濃度の上昇によりCa2+依存性脱リン酸化酵素であるカルシニューリンが活性化され、これが転写因子であるNFATを活性化することでIL-6の転写・産生が増加する。本年度はC2C12細胞に薬剤を投与してカルシニューリン活性化を試み、それぞれの薬剤によるミオシン重鎖タイプI(MyHC I)およびIL-6のmRNA発現量をリアルタイムPCR法により検討した。IL-6を培養液に添加すると、MyHC IおよびIL-6のmRNA発現量はコントロール条件に比べて有意に上昇した。次に、細胞内Ca2+濃度低下時におけるMyHC IおよびIL-6のmRNA発現量の変化を観察するため、TRPチャネル阻害剤であるLa3+を培養液に投与すると、予想に反して両者のmRNA発現量が有意に増加した。La3+は試験管内においてカルシニューリンをCa2+非依存性に活性化するとの報告が存在するため、カルシニューリン阻害剤であるサイクロスポリンAをLa3+と同時投与したところ、La3+投与によるMHC IおよびIL-6 mRNA発現量の増加が有意に抑制された。

さらに、他の多価陽イオンについても検討を加えたところ、Gd3+およびNi2+の培養液への投与においてもMyHC IのmRNA発現量が有意に増加し、これがサイクロスポリンAにより抑制されることが確認できた。したがって、培養液中に投与したLa3+、Gd3+、Ni2+は何らかのイオンチャネルを介して細胞内に流入し、カルシニューリン依存性にMHC IのmRNA発現量を増加させることを確認した。本年度は、C2C12細胞へのLa3+投与によるミオシン重鎖タイプI(MyHC I)ならびにインターロイキン-6(IL-6)のmRNA増加作用がカルシニューリンの活性化を介しているという研究成果に基づき、C2C12細胞への他の種類の多価陽イオンの作用をリアルタイムPCR法を用いて検討した。この結果、MyHC IのmRNA発現量はGd3+およびNi2+の投与により有意に増加すること、また、IL-6のmRNA発現量に関してはGd3+およびNi2+の投与により有意ではないが上昇する事を確認している。このことは、培養液に投与した多価陽イオンが細胞内に流入して何らかの作用を生じたことを示唆している。La3+は試験管内でCa2+非依存性にカルシニューリンを活性化することが知られているとともに、Ni2+に関しても細胞内Ca2+存在下においてカルシニューリン活性化を促進することが知られているため、多価陽イオンの細胞内への流入によりカルシニューリンの活性化が引き起こされるものと推察された。そこで、これらの多価陽イオンに加えてカルシニューリン阻害剤であるサイクロスポリンを投与すると、MyHC IおよびIL-6のmRNA発現量増加が有意に抑制された。本年度はこれらの分子生物学的手法を用いた基礎実験に加え、次年度以降に行うパッチ・クランプ実験装置の構築を行った。具体的には、現有のパッチ・クランプアンプであるHEKA社EPC-9はPCIインターフェースボードを介してAplle社PowerMac G4に接続してきたが、老朽化のため動作が不安定でありUSBインターフェース仕様に改修した。さらに、本年度の研究経費を用いて新規の倒立顕微鏡を購入するとともに、新規の顕微鏡に設置するマニピュレーター設置の改修作業を行っている途中であり、現時点までは順調に研究計画が進行している。廃用性筋萎縮においてはタイプI線維が著明に減少することが報告されており、タイプI線維の収縮蛋白であるミオシン重鎖タイプI(MyHC I)も著明に減少することが知られている。近年ではMyHC Iを増加させる因子としてインターロイキン-6(IL-6)の存在が注目されている。IL-6は免疫細胞より分泌されるサイトカインとして広く知られていたが、運動負荷による低酸素やグルコース欠乏により骨格筋細胞からも分泌され、オートクライン・パラクラインにより骨格筋細胞に作用することで収縮蛋白を増加させ、骨格筋細胞の肥大を生じさせる。骨格筋細胞においてIL-6は、細胞内Ca2+濃度上昇によりCa2+依存性脱リン酸化酵素であるカルシニューリンが活性化された結果、転写因子であるNFATが活性化され、IL-6の産生が増加するものと考えられている。
現代の湾岸アラブ産油国の経済・社会発展と国民統合:アラブ首長国連邦の総合的研究

最終年度のため、成果報告に重点を置いて活動した。そして、3年間の研究成果として学位申請論文(博士論文)「アラブ首長国連邦における国家運営と社会変容-『国民マイノリティ国家』の形成と発展」を執筆し、提出した。UAE発展の過程で外国人人口の急増によって国民人口比率が急激に下がった状態を「国民マイノリティ国家」と位置づけ、その原因や政治経済的背景、社会変容について明らかにした。本研究の目的は、湾岸アラブ産油国における経済・社会発展と国民統合の実態について検討するものである。とくに、急激に変容するアラブ首長国連邦(UAE)社会において、全人口の2割にも満たないUAE国民とマジョリティである外国人との関係性や、両者に関する政策について実証的に分析することに主眼を置いた。本年度は、当初の計画通りアラビア語・英語資料の収集、およびこれまでの研究成果の発信を中心に行った。UAEと英国において資料収集を実施し、とくに国内法(国籍法・労働法・入管法など)など制度的研究を実施する上で重要な資料を入手した。その他、UAE国内外で発行された学術書・政府資料・新聞・雑誌等を幅広く収集することに成功した。また、基盤研究(B)「ドバイで働くフィリピン人女性のアイデンティティ再編-キリスト教徒とムスリムの比較」(研究代表:細田尚美)と共同調査を実施し、UAEにおける外国人労働者を取り巻く法制度やその生活実態を調査した。これらの成果は、日本中東学会(5月)、日本国際政治学会(10月)やその他研究会等で報告を行った。また、学術雑誌『現代の中東』(アジア経済研究所)『日本中東学会年報』『比較政治学会年報』に論文を投稿し、いずれも刊行または採録が決定した。とくに、急激に変容するアラブ首長国連邦(UAE)において、全人口の2割にも満たないUAE国民とマジョリティである外国人との関係性や、両者に関する政策、そして国家の発展の在り方について実証的に分析することに主眼を置いている。2年目は、1年目の調査・資料収集をもとに国内外で研究成果の発信を行った。主要には、次の2点を中心に研究を進めた。第一に、ドバイ首長国における「行政改革」の実践を重要な開発戦略として位置づけ、その実態と方向性を明らかにしてきた。研究成果についてはすでに国内の学会等で報告しており、今後『日本中東学会年報』へ英語論文として投稿を準備している。第二に、国内労働市場においてUAE国民の就労を促す「労働力自国民化」政策について、過去30年間に政策が進展しない原因を構造的に分析した。この成果についても、今後学術誌に英語論文として投稿していく。また、基盤研究(B)「ドバイで働くフィリピン人女性のアイデンティティ再編--キリスト教徒とムスリムの比較」(研究代表:細田尚美)と共同調査を実施し、UAEにおける外国人労働者を取り巻く法制度やその生活実態の調査を引き続き行った。これらの成果は、日本中東学会(5月)やその他研究会で報告を行った。また、今年は海外での発表にも力を入れ、英国中東学会院生部会(9月)やベイルートの国際会議(11月)などで積極的に成果発信を行った。ベイルートの報告内容については、UAE現地紙のコラムでも紹介されている。その他、比較政治学会年報に投稿した論文が『国際移動の比較政治学』(ミネルヴァ書房)として刊行された。
超対称性・超重力理論に基づくインフレーション宇宙論の研究

本年度の研究成果のうちまず特筆すべきことは、超重力理論のもとではじめてカォティックインフレーションを自然に起こす機構を発見することに成功したことである。ここでは非正準な運動項を持つ場を導入することによって、スカラーポテンシァルの指数関数的発散を回避するとともに、グラビチ-ノに大きな質量を与えることが可能になり、エントロピー過剰生成の問題も解決されるようになったものである。このモデルではもちろん先に我々が提唱したスカラーニュートリノによるカォティックインフレーションの利点はすべて保存されており、これによって初期宇宙の進化を記述するより現実的な素粒子モデルができたといえる。このほか、超対称性の入ったインフレーション宇宙においてスカラークォークからどのようなバリオン数揺らぎが生成するかを計算し、どのような場合においても宇宙論的に意義のあるスペクトルは得られないことがわかった。さらに、インフレーション時代のスカラー場の挙動を解析し、質量が零であっても適当な自己相互作用があればドジッター不変な状態に漸近することを示した。また、コスミックストリングループの運動をゲージ場やスカラー場の運動方程式を直接解くことによって数値的に解析し、南部後藤作用から得られる運動とよく一致することを見出した。これはループからの重力波放出の従来の計算結果を支持するものである。以上のほか、銀河分布のシミュレーションのカウントインセル法による解析、および電弱相転移における熱的揺らぎの大きさに関する論文を執筆し、現在投稿中である。
プレート収束帯における前弧域の隆起プロセスの再検討と大地震予測に関する総合研究

プレート収束境界の前弧域において見られる海岸地形の陸化過程から知られる動的な地殻の地震時隆起-地震間沈降ダイアグラムを明らかにするために,三陸海岸において変動地形学的および第四紀学的手法による実証的調査を行った。得られた成果・知見は以下の通りである。1.第四紀中後期の海成段丘は9つ存在し,MIS21以降(約80万年前以降)の間氷期高海面期に対応して順次生成してきた。平均隆起速度は0.2-0.4mm/年である。2.北部の八戸宮古付近の120kmの海岸線に沿って完新世離水海岸地形(海岸段丘)は少なくとも一つあり,その標高は35mである。その離水年代は7000-5000年前である。3.久慈川河口周辺の完新世低地における簡易掘削・機械ボーリングによるコア採取・堆積物の観察に基づくと,完新世海進頂期8000-7000年前の内湾堆積物は水深10-15mにあり,8mm/年の速度で沈降してきた様子がわかる。7000前以降河成環境へ急激な変化するイベントがあり,地震隆起が起こったらしい。以後河成層は再度沈降し,1mm/年以上の速度が推定される。2850年前以降は急激な環境変化を示すような堆積の不連続は見られない。4.最近50年間の験潮場記録は,三陸海岸の連続的沈降を示す。沈降速度は2-11mm/年であり,日本海溝側に張り出した地点で大きな値をもつ傾向がある。5.完新世において発生した地震隆起イベントは現実的モデルとして2回は想定され,その発生時期は7000-5000前と3000年前ごろと推定される。このシナリオに従うと,発生間隔は約3000年,1回の地震時隆起量は10mほどになる。6.100kmを超える海岸線を垂直的に10m隆起させるには,収束歪みを開放するプレート間断層運動あるいはそこから分岐する大規模な逆断層運動が必要である。そのような運動が起こるときは,マグニチュード8クラスの巨大地震が発生する可能性が高い。今後,このような震源断層の検出・特定を行う必要がある。1.1/10000前後の大縮尺空中写真の微地形判読および現地踏査の結果,約300kmにわたる海岸部には顕著な完新世離水海岸地形(海岸段丘)は存在しないことが判明した。2.11ヶ所の河口部低地における簡易掘削(ハンディスライサー・パーカッション式ドリラー)によるコア採取・堆積物の観察に基づくと,砂州背後の潟湖環境は海面下5m程度まで追跡することができ,連続的な地殻沈降を示している。コアより得られたC14年代試料は全部で19個であった。

信頼できるC14年代値,広域テフラの層準(十和田a火山灰)とその深度から知られる沈降速度は2-3mm/年程度である。3.宮古と大槌で行われた中深度(40m)のボーリング試料の解析に基づくと,十和田中掫火山灰(約5.5ka)を含む前浜堆積物が-27m-36mに検出されたことから,この間の平均沈降速度は56mm/年と推定される。大槌コアでは,C14年代から見て-25m(1242yBP)-26m(3547yBP)のわずか1mの間に2300年のギャップがあり,堆積環境の中断あるいは侵食イベントが推定される。この事件が日本海溝沿いの巨大地震に由来した可能性がある。4.験潮場における過去40-50年間の潮位記録に基づくと,5mm/年(宮古),9mm/年(釜石),7mm/年(大船渡)の平均的な地殻沈降速度が得られた。5.上記のデータより,過去6000年間において数mm/年の速度で沈降する様子は地震間における前弧域の地殻変動の特徴であるとともに,完新世後半に少なくともそれとは異なるセンスの1回の地震隆起イベントがあったことが予察される。プレート収束境界の前弧域において見られる海岸地形の陸化過程から知られる動的な地殻の地震時隆起-地震間沈降ダイアグラムを明らかにするために,三陸海岸において変動地形学的および第四紀学的手法による実証的調査を行った。得られた成果・知見は以下の通りである。1.大縮尺空中写真の微地形判読および現地踏査の結果,約300kmにわたる海岸部には,北端の八戸・種市付近を除き,顕著な完新世離水海岸地形(海岸段丘)は存在しないことが判明した。2.河口部低地における2カ所(船越・久慈)における機械ボーリングによるコア採取・堆積物の観察に基づくと,砂州背後の潟湖環境あるいは内湾環境は海面下27mの約9000年前前後まで追跡することができ,連続的な地殻沈降が認められた。コアより得られた炭素同位体年代測定試料(腐植層・木片・貝層)は全部で30個採取された。テフラ層は2層検出され,火山ガラスの屈折率測定に基づき,標高-12mにあるガラス質軽石層は十和田中掫火山灰層(To-Cu)に対比された。3.9000年6000年前までは内湾に泥層が堆積する環境が保持されていたが,6000前に移行急激に浅海化し,2000年前までの間に津波を伴うイベントが複数回認められる。4.コアにおいて信頼できる炭素同位体年代値その深度から知られる沈降速度は,過去9000年間では最大3mm/年程度である。5.験潮場における過去40-50年間の潮位記録に基づくと,5mm/年(宮古),9mm/年(釜石),7mm/年(大船渡)の地殻沈降速度が得られた。6.最近の5-9mm/年の速度で沈降する様子は地震間における前弧域の地殻変動の特徴を示し,プレート間カップリングに伴う引きずりに伴うものである。それに比して完新世を通じてのそれは3mmほどであり有意に小さい。この差異は,完新世中期(6000年2000年前)に海岸部を急激に隆起させ,沈降速度を見かけ上緩和させた大型の地震隆起イベントの可能性が少なくとも1回は示唆される。仮に1回の地震性地殻変動によるものであるとすると,海岸部での地震隆起量は5m以上になる。このような巨大地震イベントは,太平洋プレート/ユーラシアプレートの固着域でのすべりでは説明できず,プレート境界から立ち上がる覆瓦スラストの運動に伴う可能性がある。
モデル植物を用いたアブラナ科自家不和合性の分子遺伝学的解析

シロイヌナズナが有する機能喪失型SP11/SCRの変異を人工的に修復し、その正常機能型SP11/SCRをシロイヌナズナに遺伝子導入することで、自家不和合性シロイヌナズナを作出した。これは、シロイヌナズナは自家不和合性を失うことで他殖から自殖へと進化したことを裏付けており、その崩壊のきっかけは自家不和合性雄性認識因子であるSP11/SCRの変異に起因することを明らかにした。上記変異は、解析に用いた大部分(約95%)のヨーロッパ系シロイヌナズナエコタイプが有しており、その分布はヨーロッパ各地に自生するエコタイプの地理的分布パターンに一致していた。またその変異が生じた時期は、現在から約41万年以内であり、交配相手が少なかったと考えられる氷河期と一致することを明らかにした。この結果は、ダーウィンが「植物の受精(1867年)」で唱えた「交配相手が少ない条件下では自殖が繁殖に有利な性質となる」という説を裏付ける結果である。Brassica属については、昨年度実施したアブラナ科自家不和合性関連因子(SP11,SRK,MLPK,ARC1,THL)の国際共通連鎖地図へのマッピングに加え、保有するB.rapa自家和合性突然変異体の解析を行うことで、新規自家不和合性関連因子の探索を行った。独立2系統(TSC4,TSC28)の解析により、両系統とも上記自家不和合性関連因子はすべて正常に機能しており、自家和合性の原因は新規因子によることを明らかにした。さらにそれら原因遺伝子は、それぞれA1,A3連鎖群に座乗し、上記関連因子とは独立することを遺伝学的に明らかにした。自家不和合性を有するシロイヌナズナ近縁種Arabidopsis halleriより、シロイヌナズナと同じ自家不和合性遺伝子型を有する系統を選抜し、自家不和合性雄性認識因子SP11について単離・塩基配列比較を行った。その結果、コード領域における相同性は99.6%と非常に高く、両種間で相同なSP11を有することを明らかにした。シロイヌナズナSP11においては第2エキソン内にタンパク質翻訳を妨げる逆位が推定されているが、A.halleriにおいては翻訳を妨げるような変異は存在しなかった。次に遺伝子発現領域(プロモーター)について比較するために、シロイヌナズナの塩基配列情報を基に設計した数種プライマーを用いてPCRを行った。シロイヌナズナにおいては推定通りのDNA断片が増幅されるものの、A.halleriからはSP11プロモーターの増幅は見られなかった。これは両種のSP11プロモーターの塩基配列は大きく異なっていることを示唆している。以上より、両種間のSP11には、第2エキソンの逆位の有無とプロモーター配列に違いがあり、これらが自家不和合性機構の維持あるいは崩壊の原因の1つであると考えられた。そこで、正常に機能するSP11とそのプロモーターを獲得するために、A.halleriよりゲノムライブラリーを作成しスクリーニングを行った。数種のゲノムクローンを獲得し、これらクローンの塩基配列を解読中である。現在までに同定されているアブラナ科自家不和合性関連因子(SP11・SRK・MLPK・ARC1・THL)のゲノム上の存在位置を遺伝学的に同定した。近縁アブラナ属植物種との将来的なクロストークを見据え、研究の先行するアブラナ属モデル種Brassica rapaの国際共通遺伝地図へのマッピングにより、前述の因子がそれぞれ別々の連鎖群(染色体)に存在することを明らかにした。
線形不等式制約条件の下での推定量理論の展開

確率優越性(stochastic domination)あるいは、平均2乗誤差を評価基準の下で、母平均と分散の双方に順序制約条件がある場合の2つの正規母集団における母平均の推定問題を考える。まず、2つの正規母集団の未知な分散に順序制約条件がある場合、共通母平均の推定問題を考え、分散についての順序制約を考慮しない推定量が確率優越性の意味で、Nair (1982)、Elfessiらが提案した推定量を含むような改良される広いクラスの推定量が示された。制約条件を考慮されていないGraybill and Deal (1959)が提案した推定量が確立優越性の評価の基準で、改良されたことを示した。次に、2つ正規母集団の平均と分散双方に順序制約条件がある場合の母平均の推定問題を考える。大きい分散に対応する母平均の推定については、分散についての順序制約を考慮しない推定量が確率優越性の意味で改良される広いクラスの推定量が示された。しかし、小さい分散に対応する母平均の推定については、分散についての順序制約を考慮しない推定量が平均2乗誤差の意味でも一様に改良されないことが示された。また、2つの母平均の同時推定問題についても、改良が可能であることが示される。さらに、シミュレーションにより、提案された推定量の挙動、改良の度合いを明らかにした。さらに、一般の平均の改良も議論した。また、Pitman closeness評価基準の下で、上記の問題も研究し、上記と同様な結果を得られ、Pitman closeness評価の基準の妥当性を再確認された。1) 2つ以上のポアソン分布の母平均の同時推定において、損失関数を標準化した誤差の2乗和にしたとき、ClevensonとZidek(1975)が原点に縮小した推定量を提案した。しかし、推定したい母数が原点から離れている場合、顕著な改良が得られない。筆者が部分空間を分割し、固定した値またはデータに依存する順序統計量に縮小するような推定量を提案した。これに基づいて、2つポアソンの母数に順序制約がある場合、2つ母数の同時推定に応用した。さらに、MULTIPLICATIVE POISSON MODELSの母数の同時推定に応用した。2)分散が未知のとき、共通な2つ正規母平均の推定において、GraybillとDeal(1959)に平均よりよくなる推定量を提案し、平均を改良するための必要十分条件を与えた。Nair(1982)に分散に順序制約条件がある場合、制約条件を無視したGraybil1-Deal推定量を改良する共通母平均の推定量を提案した。Oonoとshinozaki(2005)分散が未知で、母平均に順序制約条件がある場合、制約条件を無視した従来の平均を改良するための必要十分条件を与えた。筆者は平均と分散双方に制約条件がある場合の平均の推定問題を初年度の研究目標とした。母平均と分散、双方に制約条件がある場合に、母平均の推定量を提案し、以下の結果を得た。大きい分散を持つ正規母集団の平均の推定に対して、提案した推定量は確率優越性で、Oono-Shonozaki推定量よりよくなることを証明した。しかし、小さい分散を持つ正規母集団の平均の推定に対して、MSEの評価基準でも、Oono-Shinozaki推定量を改良することができない事実を証明した。さらに、両方に制約条件がある場合の母平均の同時推定において、提案した推定量が確率優越性で、0ono-Shonozaki推定量を改良することができた。さらに、広いクラスの推定量の提案もした。本研究はまず、2つの正規分布の母平均と分散に順序制約条件がある場合、母平均や分散の推定を考える。例えば、新開発された新しい薬品の効果が従来の薬品より大きく、分散は従来の薬品のバラツキよりも大きいと考えられる。

そのときの2つ薬品の効果を推定し、従来の推定量よりよくなるための推定量を考案し、構築することが本研究の目的である。研究の成果は、大きい分散を持つ正規母集団の平均の推定に対して、提案した推定量は確率優越性で、Oono-Shinozakiが提案された推定量よりよくなることを証明した。しかし、小さい分散を持つ正規母平均母集団の平均の推定に対して、誤差2乗和(MSE)の評価基準で、Oono-Shinozaki推定量を改良することができない事実を明らかにした。さらに、両母平均の同時推定において、筆者が提案した推定量も確率優越性でOono-Shinozakiが提案した推定量よりもよくなることを証明した。さらに、広いクラスの改良する推定量を構築することを導いた。提案された推定量の挙動は両標本の数や両母平均の差や両分散のずれなどに強い影響されるので、推定量の挙動を明らかにするため、数値計算を行い、推定量の良さを一層に明白にし、統計実務者に安心に利用される推定量を提案した。その結果をJournal of Mathematics and System ScienceやJournal of statistical planning and inference誌に発表した。2つの母平均と分散双方に順序制約条件がある場合の平均の推定量を研究中心課題にし、以下の結果が得られた。まず、母平均と分散の双方に順序制約条件がある場合の2つの正規母集団における平均の推定問題を、確率優越性(stochastic domination)あるいは平均2乗誤差を評価基準として考える。大きい分散に対応する母平均の推定については、分散についての順序制約を考慮しない推定量が確率優越性の意味で改良される広いクラスの推定量が示された。しかし、小さい分散に対応する母平均の推定については、分散についての順序制約を考慮しない推定量が平均2乗誤差の意味でも一様に改良されないことが示された。また、2つの母平均の同時推定問題についても、改良が可能であることが示された。さらに、シミュレーションにより、提案された推定量の挙動、改良の度合を明らかにした。次に、分散が未知のとき、共通な2つ正規母平均の推定において、Kobokawa (1989)にPitman Closenee評価基準の下で、従来の平均を改良する推定量のクラスを提案した。ここで、比較する2つの推定量が正の確率で同値である場合、GuptaとSinba (1992)が提案した評価の基準ー修正したPitman Closeness評価基準にしたとき、母平均に順序制約条件があるとき、順序制約条を考慮しない推定量がPitman Closeness性の意味で改良される広いクラスの推定量が示された。また、母平均と分散両方に順序制約条件があるとき、確率優越性の評価基準の下で得られた結果と同様な結果が得られ、改良の度合をシミュレーションで明らかにした。推定量の良し悪しを評価をする基準にPitman Closeness性の妥当性が再確認された。以上の研究結果は未知分布の予測にも応用した。2つ正規分布の母平均と分散に双方に順序制約条件があるとき、母平均の推定に対して、提案された推定量が確率優越性も評価の基準の下で従来の推定量よりよくなることを導いた。さらに、Pitmanの評価の基準のもとでも同じような結果を得られました。しかし、分散の推定において、計算が複雑で、明白な結論を得るには時間がかかりそうです。
サルを用いた「脳の意思システム」の研究

ヒトの脳磁場測定で捉えられた「意志」、「意欲」、「集中力」、「時間」などの心理過程に対応すると思われる脳活動現象をさらに深く解明する目的で、サルで同様の脳活動が捉え得るかどうかを実験した。2頭のニホンザルの大脳皮質に数ヵ月以上にわたって使用可能なフィールド電位記録用電極を取り付ける手術を行なった。電極は大脳皮質の表面と深部に対になる形で数十箇所に設置した。大脳皮質フィールド電位をミリ秒単位で多点同時計測してリアルタイムにディスプレイモニターに表示するとともに磁気ディスクに取り込んで種々のオフライン解析を行い、その結果をカラープリンタ(新設)により出力して検討した。電極を取り付けたサルに時間の計測や様々な範疇の作業記憶や集中力を必要とする課題を遂行させ、その際の大脳皮質活動を上記システムで記録解析した。詳しい結果は現在解析中であるが、「意志システム」の活動に関係すると考えられる脳活動が2頭のサルの両方で記録され、その性質がヒトで見い出された脳活動と相同である可能性を示唆する結果を得た。しかしこのような脳活動は個体差が大きいと考えられるため、今後さらに例数を増やす予定である。また、異なる脳活動測定法であるポジトロンCT法も併用してその意義について検討を重ねる予定である。「認知システム」や「運動システム」の研究に比べて入出力系から遠く主観的な要素が強いために動物実験が困難であった領域であるが、必要に応じてヒトで脳磁図計測も平行して研究を推進する予定である。2頭のニホンザルの大脳皮質に数カ月以上にわたって使用可能なフィールド電位記録用電極を取り付ける手術を行なった。それと平行して、大脳皮質フィールド電位をミリ秒単位で多点同時計測してリアルタイムにディスプレイモニター(新設)に表示するとともに磁気ディスクに取り込んで種々のオフライン解析ができるコンピュータシステムを構築した。また、課題の制御をおこなうコンピュータシステムを構築した。電極を取り付けたサルに時間の計測や様々な範疇作業記憶や集中力を必要とする課題を遂行させ、その際の大脳皮質活動を上記システムで記録解析した。
発生工学的手法を用いたアルツハイマー病モデルニューロンの新規作成法の研究

我々は、アルツハイマー病(ア病)の発症メカニズムの解明と治療法確立のための疾患特異性の高いア病のモデルニューロンの樹立を目的とした。基本的なストラテジーはAPPのV6421変異をマウスES細胞にノックインした後、これをin vitroで高純度の神経細胞へと分化誘導するという方法で、最終目標はヒトES細胞によるア病モデルニューロン樹立である。カニクイザルES細胞によって研究を始めたが、最近のゲノム情報の充実度からみるとカニクイザルよりマウスES細胞のほうが適しているので、ヒトES細胞が得られるまで、マウスES細胞で研究を続ける事にした。まず第1に本分化法によりAbeta42の産生が亢進するというア病表現型の1つを有する神経細胞を得ることに成功した。第2に種々の家族性ア病変異の比較のためV642I-APPノックイン神経細胞に加えてI213T-PS1ノックインES細胞由来の神経細胞を分化誘導により作成した。これら変異ノックイン神経細胞において共通に発現が変化する遺伝子をマイクロアレイにより検索した。この結果7種類の遺伝子がAPP、PS1変異神経細胞でともに野生型と比較して2倍以上上昇していた。real time PCRにより定量したところ、マイクロアレイの結果を大体サポートした。第3に他の神経変性疾患モデルとの相互比較を試みた。家族性筋萎縮性側索硬化症(FALS)のモデルニューロン作成のため、SOD1変異の一つであるG93R-SOD1を選びノックインES細胞の作成と共にtransgenic ES細胞を作成している。このES細胞を脊椎運動ニューロンに効率良く分化する方法を模索中である。sonichedgehog産生細胞をES細胞由来の神経とco-cultureするとOlig2の発現上昇が観察されモーターニューロンへの分化が促進されたことを強く示唆している。この方法をア病モデルニューロンにも還元する。昨年までに、遺伝子ターゲッティング技術による家族性アルツハイマー病変異(V642I-APP)ノックインES細胞株の樹立と、ES細胞の高効率in vitro神経分化誘導法とを組み合わせることでアルツハイマー病の遺伝子型を有した高純度の神経細胞を培養皿の上に作成することに成功した。この神経細胞は野生型ES細胞由来の神経細胞と比較してアミロイドβ42の産生が亢進している、すなわちアルツハイマー病の表現型の少なくとも1つを有していることが明らかとなったが、平成15年度は更に、家族性アルツハイマー病変異導入に起因した神経細胞死の有無をTUNEL法により調べると共に、神経原繊維変化に関係したタウの過リン酸化の有無を、抗リン酸化タウ抗体を用いた細胞染色により検討した。その結果、全細胞核中のTUNEL陽性の核の割合は野生型及びV642I-APPノックインにおいて同様のタイムコースで増加した。これは家族性アルツハイマー病変異導入に起因した神経細胞死は少なくとも最終分化誘導後3週目までは起こらないことを示唆している。一方、タウのリン酸化は、胎児期にみられる生理的な過リン酸化が一過性に認められたが、神経原繊維変化に関係したタウのリン酸化は最終分化誘導後6週目まで検出されなかった。これらの技術と発見をカニクイザルES細胞に応用し、効率的なニューロン作成法の確立を目指すべく取り組んでいるがカニクイザルES細胞は、マウスES細胞と比較して培養上困難な点が2点ある。一つは凍結保存した細胞を解凍・再培養する際の生存率が極めて低いため、良好な凍結ストックを作成することが困難であること、一つは細胞を単一細胞にしてしまうと増幅が難しく、遺伝子導入したクローンの選択が困難であることである。

これら困難を克服するため、まず販売元である旭テクノグラスが開催する講習会に参加し、基本的技術を改めて習得しようとしている。我々は、アルツハイマー病(ア病)の発症メカニズムの解明と治療法確立のための疾患特異性の高いア病のモデルニューロンの樹立を目的とした。基本的なストラテジーはAPPのV642I変異をマウスES細胞にノックインした後、これをin vitroで高純度の神経細胞へと分化誘導するという方法で、最終目標はヒトES細胞によるア病モデルニューロン樹立である。カニクイザルES細胞によって研究を始めたが、最近のゲノム情報の充実度からみるとカニクイザルよりマウスES細胞のほうが適しているので、ヒトES細胞が得られるまで、マウスES細胞で研究を続ける事にした。まず第1に種々の家族性ア病変異の比較のためV642I-APPノックイン神経細胞に加えてI213T-PS1ノックインES細胞由来の神経細胞を分化誘導により作成した。これら変異ノックイン神経細胞において共通に発現が変化する遺伝子をマイクロアレイにより検索した。この結果7種類の遺伝子がAPP、PS1変異神経細胞でともに野生型と比較して2倍以上上昇していた。real time PCRにより定量したところ、マイクロアレイの結果をだいたいサポートした。第2に他の神経変性疾患モデルとの相互比較を試みた。常染色体優性遺伝の家族性筋萎縮性側索硬化症(FALS)のモデルニューロン作成のため、SOD1変異の一つであるG93R-SOD1を選びノックインES細胞の作成と共にtransgenic ES細胞を作成している。このES細胞の分化誘導にレチノイン酸とsonic hedgehogを組み合わせ、脊椎運動ニューロンを効率良く分化する方法を模索中である。sonichedgehog産生細胞をES細胞由来の神経とco-cultureするとOlig2の発現上昇が観察されモーターニューロンへの分化が促進されたことを強く示唆している。この方法をア病モデルニューロンにも還元する。