hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
mRNA導入による生体内アポトーシスシグナル制御とその虚血性疾患治療への展開

このように、本研究では抗アポトーシス因子mRNAを用いることで下肢虚血性疾患の治療が可能であることを示しただけでなく、当初の計画を超えて、臨床応用可能な手法でmRNAを導入するための基盤技術を開発することにも成功したことから、当初の計画以上に進展していると言える。アポトーシスの亢進は、虚血性疾患、神経変性疾患等、様々な疾患に関わっている。アポトーシスを制御する方法として、遺伝子医薬は効果の持続性があり、有力な手法である。一方、DNAを用いて抗アポトーシス因子を導入すると、ホスト細胞ゲノムヘ偶発的に挿入され、その発現が制御不能になり、ホスト細胞ががん化する危険性があるため、この手法の臨床応用は非現実的である。それに対して、我々はそのような危険性のないmRNAを用いて、抗アポトーシス因子を導入する手法を着想した。一方で、mRNAは、生体内で速やかに酵素分解を受けてしまうほか、免疫原性があることが問題であったが、表面がポリエチレングリコール(PEG)で覆われた高分子ミセルを用いることでこれらの問題は回避された。実際に、静水圧を利用したハイドロダイナミクス法にてmRNAの投与を行ったところ、最適化した高分子ミセルを用いることで1週間にわたる効率的なレポーター遺伝子の発現が観察された。次に、マウス後肢虚血モデルに対して、Aktの恒常活性型変異体myr-Aktを発現するmRNAの投与を試みた。投与後の後肢の血流を超音波ドップラー法にて評価したところ、治療群で未治療群と比べて投与1, 7日後において有意な血流の改善効果を認めた。したがって、本戦略のproof of conceptを得ることができた。今後、この戦略の臨床応用を目指すにあたって、投与方法の最適化が必要となる。今回用いたハイドロダイナミクス法は優れたmRNA導入効率を示すものの侵襲的である。そこで、静脈内投与による全身投与等、簡便かつ非侵襲的な手法が必要となる。その場合、投与した高分子ミセルが標的組織に到達するまでの間、血液中で安定化させなければならない。これに対して、複数の全身投与型高分子ミセルの開発に成功した。今後これらの新規高分子ミセルを用いた治療実験を行う予定である。虚血性疾患に対して、生存促進因子の遺伝子導入は優れた戦略であり、mRNA医薬は安全性の観点で有望な方法論である。mRNAは投与後、生体内で速やかに酵素分解を受けるが、我々は生体適合性高分子ミセルに内包することでこの課題を克服した。そこで、下肢虚血性疾患のモデルマウスに対して、高分子ミセルを用いて生存促進因子であるmyr-Aktを導入したところ、有意な下肢血流改善効果を認めた。mRNA医薬を用いた生存促進因子導入は虚血性疾患だけでなく、細胞死の亢進が原因となる様々な疾患に対して有望である。これまでの研究で、一定の治療効果を得ることに成功し、proof of conceptは得られたと考えられる。今年度は、メカニズムの考察と、mRNA導入手法のさらなる検討を計画している。前者に関して、複数の抗アポトーシス因子の比較についてより重点的に行う。
“未来の生態系”天然二酸化炭素噴出地を利用した植物の高二酸化炭素適応の研究

植物が高CO_2環境に適応進化するだろうか?という疑問のもと、"未来の生態系"のモデルとして天然CO_2噴出地を主要な対象とし、高CO_2環境に対する植物の長期的応答の解析を行った。その結果、天然CO_2噴出地周辺の高CO_2域に生育する植物が、通常CO_2域に生育する植物に比べ、相対的に小さな気孔をもち、最大気孔コンダクタンスや低CO_2濃度での光合成速度が低いこと、葉/根バイオマス比が高いといった異なる表現型をもつことを明らかにした。メタ解析により、この傾向はCO_2噴出地や種によらず普遍的に見られることを示した。さらに、高CO_2由来の植物は高CO_2環境で高い競争能力をもつことを明らかにした。これらの結果は、植物が高CO_2環境に適応していることを示す。植物はCO2を吸収し有機物を生産する。地球環境変化が植物に及ぼす影響は様々な学問領域で重要な疑問である。これまでの研究では、現生の植物の環境応答をもとに予測を行っているが、環境変化によって進化が引き起こされ、将来の植物は現生の植物とは異なる性質をもつかもしれない。進化応答は世代をまたぐ時間が必要となるため、実験は容易ではない。本研究では、長期間高CO2環境にさらされてきたと考えられる、CO2噴出地周辺の植物の生理生態的特性や集団遺伝学的特性を解析し、高CO2環境への適応の有無を調べることを第一の目的とした。さらに、モデル植物シロイヌナズナのエコタイプを多数収集し、高CO2環境で育成し、どのような性質が高CO2環境での成長や競争を有利にするのかを研究することを第二の目的とした。これらの結果から、数理モデルを構築し、将来の高CO2環境でどのような進化応答が起こるのかを予測する。将来予測されるCO2濃度の増加に対し、植物がどのような進化的応答をするのか予測するために、長期間高CO2環境にさらされている植物について研究を行った。1)龍神沼・湯ノ川CO2噴出地のオオイタドリと丹生C02噴出地のオオバコを共通環境(オープントップチャンバー)で育成し、葉特性について調べた。気孔コンダクタンスなどのパラメータについて高CO2由来の個体とコントロール由来の個体の間に有意な差が見られ、高CO2環境に育成する植物に進化的な分化が起こっていることを示唆した(Onoda, Hirose & Hikosaka 2009 New Phytologist, in press)。2)対象をオオバコに絞り、湯ノ川・朝日・林道CO2噴出地で得られた種子を発芽させ、オープントップチャンバーにて育成し、成長・光合成特性の比較を行った。気孔コンダクタンスや地上部地下部比に複数の系統で共通の違いが見られ、高CO2環境が選択圧になっていることが示唆された。3)湯ノ川・龍神沼の高CO2・通常CO2環境からオオイタドリの種子を採取し、オープントップチャンバーにて育成し、光合成系の高CO2応答を解析した。特に、光合成系の窒素利用に着目し、低CO2で光合成速度を律速するルビスコと高CO2で光合成速度を律速するRuBP再生系の一酵素FBPaseの量を調べた。生育CO2・由来CO2とも光合成系の窒素利用に対する影響は見られなかった。4)高照度人工気象室6基とシロイヌナズナの様々なエコタイプを入手し、高CO2環境での選抜実験をする準備を整えた。植物が高CO2環境に適応するか、適応するとすればどのような性質が変化するのかを知るために、天然CO2噴出地に生育する植物と、世界各地に分布するシロイヌナズナのエコタイプを用いて生理生態的・集団遺伝学的研究を行った。気孔に関連した葉の形態が高CO2への適応によって変化するかを調べるため、青森、秋田、山形、富山の天然CO2噴出地付近の高CO2域と通常CO2域からオオバコ種子を採取し、発芽させ、東北大学実験圃場にあるオープントップチャンバーにて二つのCO2濃渡(通常および700ppm)で植物を育成した。シリコンラバーを用いて葉の型を取り、気孔のサイズ、密度、頻度を測定したところ、高CO2域由来の個体の気孔サイズがわずかに小さい傾向にあることを発見し、高CO2域への適応によって気孔が小さくなった可能性が示唆された。この他、オオバコの遺伝子を抽出し、集団遺伝学的解析や、現地にて枯葉の分解実験などを行っており、結果は現在解析中である。

遺伝的性質の違いによって高CO2応答にどのような違いがあるかを知るために、様々な緯度・標高から得られたモデル植物シロイヌナズナの44エコタイプの種子を発芽させ、その個体を用いて成長解析を行った。エコタイプ間では、同一のCO2濃度で最大3倍の個体重量のばらつきがあり、成長量のCO2応答にも2倍以上のばらつきがあった。これらのばらつきの原因は主として葉面積あたりの成長量のばらつきに帰せられ、光合成特性にエコタイプ間差があることが示唆された。1)八甲田のCO2噴出地の高CO2域と低CO2域においてCO2濃度測定、植生調査、土壌分析を行った。直径約26mのガス穴A(高CO2域)と直径約18mのガス穴B(通常CO2)にて2mおきにラインを引き、グリッドを作った。各グリッド内にて代表的な7種の出現と頻度を記録した。高CO2域で相対的に被度が多い種としてミノボロスゲがいることを明らかにした。また、高CO2域で土壌水分量が高いことを見出した。これらの結果から、植生に対してCO2濃度が有意な影響をもつことが明らかとなった。2)高CO2域にて採取したオオバコ種子と低CO2域にて採取したオオバコ種子の競争実験を行った。22年度は最初の育成と種子の回収を行った。高CO2域由来の個体が高CO2で相対的に多くの種子を生産している結果を得た。青森・秋田・山形にある天然二酸化炭素噴出地(それぞれ湯ノ川・小坂・朝日)周辺の高二酸化炭素濃度域と通常二酸化炭素濃度域から採取したオオバコ種子を発芽させ、同一ポット内で混植し、二つの二酸化炭素濃度で育成させる競争実験の二年目を行った。地上部の生産量と種子生産量を測定した。その結果、種子生産量については採取した二酸化炭素濃度と生育した二酸化炭素濃度の交互作用が有意であることが見出された。このことは、高二酸化炭素濃度域から採取した個体は高二酸化炭素濃度で育成した場合に、より競争的になることを反映していると考えられた。さらに、このことから、高二酸化炭素濃度域に分布するオオバコが高二酸化炭素濃度環境で競争的になるよう適応進化していることが示唆された。シロイヌナズナ44エコタイプの成長解析をすでに行っているが、解析結果をより統計的に高度に理解するために、構造方程式モデルを適用し、さらに詳細な解析を行った。相対成長速度のエコタイプ間のばらつきに対し、最も大きく影響する形質が葉窒素あたりの生産速度であること、葉面積あたり葉重は相対成長速度に対して正の効果と負の効果の両方が存在し、互いに相殺することによって見かけの相関がなくなることを見出した。さらに、同じエコタイプを用いて光合成解析を行い、葉窒素あたりの生産速度のばらつきが、光合成窒素利用効率のばらつきに由来することを見出した。シロイヌナズナエコタイプの競争実験を開始した。20エコタイプの各20種子を同一ポットに混植し、高二酸化炭素環境で勝ち残るエコタイプを探索する。競争実験は終了し、現在勝ち残った個体の遺伝子型の特定を行っている。複数のCO2噴出地の異なるCO2域においてオオバコ種子を採取し、東北大学実験圃場にて育成した。二年間の競争実験を行い、高CO2域に分布するオオバコは高CO2環境で育成したときに相対的に種子生産が多くなるという結果を得た。このことは高CO2域に分布するオオバコが高CO2環境に適応進化したという仮説を支持する。これまでに、気孔が小さい、気孔コンダクタンスが低い、光合成速度が低いなど、高CO2域に分布する植物が、通常CO2域に分布する植物とは異なる形質をもつことを明らかにしてきた。
オランダにおける初等学校の英語指導者養成プログラムに関する研究

オランダの事例研究と日本の小・中学校教員を対象とした質問紙調査を通して、小学校外国語活動と中学校英語科を比較しながら指導者に必要な資質・能力を具体化した。また、それをチェックシートという形にまとめ、大学の教員養成における外国語活動関連科目において、学生の内省と対話を促すツールとして使用した。その結果、教員を目指す学生の学習意欲や自信の向上につながった。本研究の目的は、初等学校で英語を教えようとする者に求められる資質・能力を具体化し、それに基づく教員養成・研修プログラムの充実に資することである。本研究ではオランダの事例と比較することで、日本で求められている英語指導者像の特徴を浮き彫りにし、これに対応したプログラムの開発を目指している。主に次の3つのことを柱として研究を行う。(1)指導者が身に付けておくべき資質・能力に関する調査(2)オランダにおける教員養成プログラムの内容に関する調査(3)上記2点に基づく講義・演習のシラバスの開発、実践、評価オランダの事例研究と日本の小・中学校教員を対象とした質問紙調査を通して、小学校外国語活動と中学校英語科を比較しながら指導者に必要な資質・能力を具体化した。従来より、日本においては、外国語教員に求められる資質・能力について、「英語力」「第二言語学習得の知識」「教材開発の技能」など、おおまかな記述が多く見られた。これは教員養成・研修プログラムを計画する際にある程度の指針を与えるが、受講者が目標を意識しながら講義を聴いたり、課題に取り組んだりするためには不分である。結果として、講義や演習における活動の意味が受講者には十分に理解されず、課題を受け身的に「こなす」ことのみに躍起になる姿がしばしば見受けられる。そこで、外国語教員に求められる資質・能力を具体化し、内省を促すツールとして活用できれば、上記のような問題に対応できると考えている。この課題意識のもとに、平成20年度は、外国語教員に求められる資質・能力に関する基礎資料を収集し、オランダと日本の比較を通して、それぞれの特徴を明らかにした。オランダからは、Beroepsstandaarden en registratie in talenonderwijs (BiT)を、日本からは文部科学省の『「英語が使える日本人」の育成のための英語教員研修ガイドブック』とJACET教育問題研究会の『英語教員の質的水準の向上を目指した養成・研修・評価・免許制度に関する統合的研究』を用いて比較分析した。その結果、オランダに特徴的な要素は、目標言語の定常的な使用、社会文化的能力の重視、自立学習の重視、教員集団におけるチーム力の重視などであり、日本に特徴的な要素は、教科書の内容を中心とした指導力、学習意欲の重視、コミュニケーション活動の重視、教職への情熱・使命感などであった。これらの特徴は、両国における社会言語的背景や教育的価値観と深く結びついている。日本の教育文化に根ざした教員養成・研修プログラムを開発するためには、これらの特徴を踏まえた上で外国語教員の資質・能力に関する基準づくりを進めなければならない。平成21年度は、オランダでのフィールド調査と日本でのアンケート調査を通して、初等・中等学校における英語指導者に求められる資質・能力を具体化することに取り組んだ。オランダでは、初等学校の国家レベルの目標に準拠して、TULEと呼ばれる教育内容・方法に関するガイドラインがウェブ上に公開されており、学習者と教員が何を目指してどのような学習・教育活動をするのかが解説されている。また、言語習得理論に基づき、初等学校で英語を指導する教員向けにFour-Leaf Language CloverというタイトルのCD-ROMコンテンツが提供されている。オランダにおいても、日本と同様に、英語を指導することに対する小学校教員の心理的抵抗は強い。そのため、このようなツールを通して、目標・内容・方法に関する理解を深めてもらうことを狙っているのである。ただし、日本における目標はオランダのそれと重なる部分もあれば異なる部分もあるため、教員の資質論議も日本の環境に合ったものでなければならない。そこで、外国語教員の資質・能力に関する欧米の枠組みを参考に作成した項目に日本の小・中学校教員へのインタビュー調査を踏まえて修正を加えたものを用いてアンケート調査を実施した。その目的は、小学校教員と中学校教員の持っている目指すべき英語指導者像の違いを浮き彫りにし、教員養成・研修プログラムの開発や講義・演習で活用できる内省ツールの開発に資するための基礎資料を提供することである。結果、小・中学校の教員はともに学習者のオーラル・コミュニケーションを活発にするための支援的な学習の雰囲気作りを重視していた。また、中学校教員が英語力(読み書きを含む)、教授法の知識、評価技術を重視していたのに対して、小学校教員は歌やゲームを含めた『英語ノート』の柔軟な活用、教員間の連携協力などを重視していた。平成22年度は、オランダでのフィールド調査を完了するとともに、これまでの研究成果に基づき、研究代表者の勤務する大学の小学校英語に関する科目において授業改善を行った。フィールド調査においては前年度得た情報を精査した後、オランダの初等教育における英語指導者育成のためのプログラムについて、現地の教員養成機関の担当者との面談を通して各回の講義・演習の内容を含めてより具体的な情報を収集した。このような情報と前年度までの研究成果をもとに、前期15コマの講義、後期15コマの演習のシラバスを開発し、実際に授業を行った。その特徴は次のようなものである。

(1)年間を通して参照できる資質・能力チェックシートを学生に配布し、毎回の講義・演習に関連づけて理解度を自己評価させ、授業レポートを書かせた。教員はこのレポートに毎回個別にコメントを付けて学生に返却した。(2)前期の講義は前半に小学校英語の基礎的な事項を解説し、後半に「外国語活動改造プロジェクト」という課題を課し、単元とそれを構成する授業の目標と学習者の特徴を想定した上で、既製の活動をアレンジしたものを発表させた。その際、アレンジによって何を狙ったのかを明確に示すことに留意させた。(3)後期の演習においては、前半に単元・授業の流れを実践的な活動を通して体験させ、後半では受講者はHRT役とALT役になってペアで模擬授業を行い、全員で授業評価と協議を行った。授業評価シートに各自が気づいた点をメモさせ、模擬授業に参加して生じた疑問や課題についての対応を協議した。(1)(2)(3)について学生にアンケート調査を行ったところ、チェックシートに基づく授業レポートと教員からのコメントにより学習目標と理解度が明確になったこと、プロジェクトを通して講義で得た知識をすぐに活用できたこと、模擬授業と協議を通して外国語活動を担当することへの不安がかなり軽減されたこと、などの点で成果が見られた。平成23年度の課題は、(1)オランダにおける小学校英語の指導法の特徴と内容を整理してまとめること、(2)平成22年度に行った講義・演習の経験をもとに、チェックシートの修正、授業内容やタスクのさらなる検討を行うことであった。このうち、(1)についてはオランダの小学校教員養成課程で広く普及している教授モデル(4段階モデル)を参考にしながら日本の外国語活動の文脈に合わせた指導法の提案を行った。また、オランダの小学校教員向けに開発された研修ツール(Four-Leaf Language Clover)の内容から得られる示唆をまとめた。(2)については、外国語活動の指導者に必要な資質・能力をまとめたチェックシートを整理し、学習目標を意識させながら様々なタスクを行った。昨年度に引き続き、既存の活動をアレンジして発表するプロジェクトも行った。また授業内レポートや討議を通して教員と学生あるいは学生同士の対話を促した。今年度は模擬授業の準備として段階的な指導に力を入れた。まず、実践例の映像を視聴して批評を行い授業づくりのイメージを具体化した後、4段階モデルを念頭におきながらゲーム等の活動を実際に行い、その目的と用い方について理解を深めた。このような準備をした上で、学生は45分の模擬授業の指導案を作成し、授業を行った。昨年度と同じ項目を用いて学生にアンケート調査を行ったところ、チェックシートに基づく授業レポートと教員からのコメントにより学習目標が明確になり理解度が高まったこと、プロジェクトを通して講義で得た知識をすぐに活用できたこと、模擬授業と討議を通して外国語活動を担当することへの不安がかなり軽減されたこと、などの点で成果が確認された。
運動意欲促進の分子メカニズムの解明

本研究は、生まれつき自発運動への欲求が正常Wistarラットよりも強い自然発症の高運動性モデルラットSPORTS(Spontaneousy Running Tokushjma-Shikoku ; Wistar系)を実験のツールとして用いて、運動意欲の制御に関わる脳内分子基盤の解明を目指すと同時に、心臓自律神経活動への影響を解析することにより、神経性因子を介した自発運動の制御と心機能の連関作用を生理学的に実証することを目的とした。申請者は、これまで脳内モノアミン酸化酵素A(MAOA)の活性低下がラットの自発運動を誘発していることを明らかにしてきた(Morishima et al., Neuropsychopharmacology 2006)。本研究では、安全で有益な運動不足解消法の開発の為に、運動負荷を行う上で心機能の重要なパラメータである心臓自律神経活動の評価を縦列して行う実験系を確立し、脳内モノアミンと心機能解析を同時に行った。その結果、SPORTSラットは安静時において早い心拍を示すが自発運動時には心臓交感神経活動(L/H比)を極度に高めないことを見出した。さらに、対照ラットにモノアミン酸化酵素A(MAOA)阻害薬を投与し脳海馬モノアミン量を定量したところ、SPORTSラットと同程度に海馬ノルエピネフリン放出量が増加し、自発運動量や心拍数の増加が認められた。また、心拍変動解析の結果、MAOA阻害薬投与ラットでは、SPORTSラットと同様に心拍数の増加の認められた夜間活動時間帯で交感神経活動指標であるL/H比が有意に上昇していたが、自発運動により是正されることが判明した。本事業により、自発運動を引き起こす因子(脳内ノルエピネフリン)が生体にとって質的良好な運動基盤分子である可能性が示唆された。本研究の成果は、運動療法を必要とする心疾患患者だけでなく健康な個人に対しても、運動の効果を最大限に発揮できるシステムの開発に貢献することが期待される。本研究は、生まれつき自発運動への欲求が正常Wistarラットよりも強い自然発症の高運動性モデルラットSPORTSを実験のツールとして用いて、運動意欲の制御に関わる脳内分子基盤の解明を目指すと同時に、心臓自律神経活動への影響を解析することにより、神経性因子を介した自発運動の制御と心機能の連関作用を生理学的に実証することを目的とした。テレメトリ埋め込み法による心電図記録の結果、非運動状態(安静時)におけるSPORTSラットの心拍数は有意に高値を示し、心肥大、血中エピネフリン濃度の上昇が観察された。特に、ラットの活動期である夜間時間帯でSPORTSラットの心拍数の増加が有意に認められ心拍数の日内変動も顕著であった。また、得られた心電図波形から心拍変動スペクトル解析を行い心臓自律神経活動の評価をしたところ、SPORTSラットでは心拍数の増加が認められた夜間時間帯で交感神経活動指標であるL/H比(Low frequency領域/High frequency領域比)が有意に上昇していることが判明した。一方、自発運動環境下ではSPORTSラットの心拍数は安静時に比べ有意に抑制され、同時にL/H比の低下が観察されたが、対照ラットでは自発運動により心拍数、L/H比が共に上昇していた。現在は、交感神経遮断薬をSPORTSラットに投与して中枢、及び末梢におけるモノアミン構成を変化させた際の心拍数と脳内モノアミン量を縦列して測定するために機械のセットアップを行っている。現時点では薬剤投与の予備実験から、カルシウムイオンチャネルのプロッカーによりSPORTSラットの運動性と心拍数は制御を受けるという結果を得ている。

今後さらに、心機能と運動性を制御する責任因子を探索するために、脳灌流による脳内モノアミン、及びその代謝物の測定を行うための準備を行っている。本研究は、生まれつき自発運動への欲求が正常Wistarラットよりも強い自然発症の高運動性モデルラットSPORTSを実験のツールとして用いて、運動意欲の制御に関わる脳内分子基盤の解明を目指すと同時に、心臓自律神経活動への影響を解析することにより、神経性因子を介した自発運動の制御と心機能の連関作用を生理学的に実証することを目的とした。平成22年度の事業では、対照ラットの腹腔内に各種薬剤(α遮断薬、β遮断薬、モノアミン等)を投与し、中枢及び末梢におけるモノアミン構成を再現あるいは変化させた際のラットの心臓自律神経活動や自発走行量を解析した。対照ラットの腹腔内にモノアミン酸化酵素A(MAOA)阻害薬であるclorgylineを投与して海馬モノアミン量を定量したところ、SPORTSラットと同程度に海馬ノルエピネフリン濃度が増加し、自発運動量や心拍数の増加も認められた。得られた心電図波形から心拍変動スペクトル解析を行い心臓自律神経活動の評価をしたところ、clorgyline投与ラットではSPORTSラットと同様に心拍数の増加が認められた夜間時間帯で交感神経活動指標であるL/H比(Low frequency領域/High frequency領域比)が有意に上昇していることが判明した。一方、心筋に発現するイオンチャネルの発現解析を行った結果、SPORTSラットではL型Ca^<2+>チャネル-Ca_v1.2遺伝子の発現が有意に増加しており細胞内シグナル分子(Akt, PI3K, CREB)のリン酸化が亢進していることが判った。SPORTSラットの心筋におけるこれらの因子の発現増加は、心血管に対し保護的作用を示す可能性が示唆される。このため、clorgyline投与ラットにおいても同様の結果が得られるかについて現在解析中である。今後さらに、自発運動の制御と心拍数制御に関わる分子基盤を確立し、心臓自律神経活動異常を伴わない新規の運動促進因子を同定し、論文として発表する本研究は、生まれつき自発運動への欲求が正常Wistarラットよりも強い自然発症の高運動性モデルラットSPORTSを実験のツールとして用いて、運動意欲の制御に関わる脳内分子基盤の解明を目指すと同時に、心臓自律神経活動への影響を解析することにより、神経性因子を介した自発運動の制御と心機能の連関作用を生理学的に実証することを目的とした。本事業により、以下のことを見出した。1高運動性モデルラットSPORTSの心電図解析の結果、安静飼育状態の心拍数は活動期、非活動期ともに対照Wistarラットに比べ高値を示し、心拍数の日内変動も大きいことが判明した。2心拍変動解析の結果、SPORTSラットの心臓自律神経活動は、安静飼育状態の活動期にL/H比(交感神経活動の指標)が顕著に増加していたが、自発運動によりL/H比は是正された。一方、対照Wistarラットにおいては、自発運動によりL/H比の増加し、交感神経活動の亢進が推察された。3対照ラットにモノアミン酸化酵素A(MAOA)阻害薬を投与し脳海馬モノアミン量を定量したところ、SPORTSラットと同程度に海馬ノルエピネフリン放出量が増加し、自発運動量や心拍数の増加が認められた。
直接クラウド通信機能を有するセンサ杭開発による持続可能な土砂崩落検知の実現

既存のフールドセンサ基盤は中継器を設置し、安定的な電力供給を前提とする計測であり,長時間の無電源,警報の正確性と無線等の警報の迅速性を兼ね備えていない欠点がある.本研究の目的は,大規模な通信インフラ崩壊時にも災害情報を検知・把握可能にするため,道路・沿岸部や山間部の地盤状況の変化を低コストで高精度に分析する手法を確立する.さらに無線で素早く危険情報を無線伝播する機能を有した統合無線センサシステムを研究開発する.山間部や沿岸部をカバーした上流の災害の情報を正確,迅速に伝え得るセンシングネットワークを構築する.本研究成果は測量関係企業とも技術連携し運用可能となる段階まで実用化を進める.既存のフールドセンサ基盤は中継器を設置し、安定的な電力供給を前提とする計測であり,長時間の無電源,警報の正確性と無線等の警報の迅速性を兼ね備えていない欠点がある.本研究の目的は,大規模な通信インフラ崩壊時にも災害情報を検知・把握可能にするため,道路・沿岸部や山間部の地盤状況の変化を低コストで高精度に分析する手法を確立する.さらに無線で素早く危険情報を無線伝播する機能を有した統合無線センサシステムを研究開発する.山間部や沿岸部をカバーした上流の災害の情報を正確,迅速に伝え得るセンシングネットワークを構築する.本研究成果は測量関係企業とも技術連携し運用可能となる段階まで実用化を進める.
自閉性障害幼児の家庭訪問型発達支援モデルの構築と包括的評価

本研究では、自閉性障害児を対象にした家庭訪問型早期発達支援プログラムを構築した。プログラムは、初期コミュニケーション発達に焦点を当て、子ども一人ひとりの障害特性や発達ニーズに対応できる分岐型の支援プログラムとした。そのプログラムを、セラピストが家庭訪問型支援として実施し、自閉症幼児の発達に与える効果を、多方面から明らかにした。またプログラムを実施する支援者を育成する目的で、保護者や専門家を対象に研修を実施し、支援に必要な知識と技術の獲得過程を分析した。研修・評価・支援を繰り返すことで、効果的・効率的な支援者育成方法を明らかにした。このことで発達支援の実現可能性を高めることができた。1.支援プログラムの作成と評価項目の体系化:支援プログラムは、18か月の自閉症児に対応できるように、以下の6領域から構成した。ポジティブな社会的相互作用、共同注意、模倣、音声言語理解、音声言語表出、機能的コミュニケーション。発達評価のために以下の評価と検査を実施した。(1)自閉性障害傾向(M-GHAT)、(2)全体的発達(K式発達検査)、(3)社会的相互作用(「対人相互作用時系列評価法」)、(4)運動(「随意運動検査」)、(5)共同注意(「初期社会機能発達尺度(ESCS)」)、(6)模倣(「模倣評価尺度」)、(7)音声理解(「絵画語彙検査」)、(8)初期音声表出(「マッカーサー言語検査」)。2.家庭訪問型早期発達支援の効果の分析:自閉性障害のある3歳児に対して、(1)注意(視覚的・聴覚的注意)、(2)共同注意(応答型共同注意)、(3)模倣(動作模倣)への早期支援を実施した。研究は5週間にわたり週3回、各1時間、参加児宅にて実施した。その結果、支援直後からターゲット行動の出現が増加し、維持された。また、直接支援の対象とはならなかった大人との社会相互的な関わり、課題従事時間の増大が顕著となった。本早期支援の方法は、発達の軸となるターゲット行動に対して、日常環境での資源を活用した支援によって、比較的短期間で効果を得ることができた。3.支援実現のためのスタッフ指導の効果:開発した早期発達支援プログラムを、セラピストが家庭訪問支援として実施し、成果をあげるための条件の検討を行った。その結果、系統的なスタッフ指導によって、5時間という短時間の研修の事前と事後でセラピストの知識と支援技術、そして自己評価が向上することが明らかになった。特に、発話や模倣が未獲得であるような発達年齢の低い自閉症児に対しても、遊び場面における支援が、コミュニケーション行動を増加させることが示された。自閉症幼児について、運動、認知、コミュニケーション、言語の発達を促進するための早期発達支援プログラムを構築し、訓練を受けたセラピストが家庭訪問支援という形で実施し、どのような支援が最も効果的かを、行動・発達の包括的な指標を用いて客観的に明らかにした。自閉症児個人個人の障害や発達上のニーズに対応できる分岐型の支援プログラムを構築し、長期の支援によって保育園・幼稚園など日常場面での行動の変容過程も分析した。得られた研究成果を社会に還元するために、発達支援センターなどと連携し、効果が明らかになった支援プログラムの実践現場への適用可能性を検討した。自閉症幼児に対して、以下の行動を支援の対象とし、その成立と日常場面の中での機能化を、定期的に評価した。(1)社会的相互作用(「対人相互作用時系列評価法」)、(2)知覚運動協応(廃達検査」、「随意運動検査」)、(3)共同注意(「初期社会機能発達尺度(ESCS)」)、(4)模倣(「模倣評価尺度」)、(5)音声理解(「音声言語理解検査」)(6)初期音声表出(暗声言語検査」)、(7)セラピストの「運用適切度」、(8)保護者の「親子関係」「ストレス尺度」「支援プログラム・運用方法評価」。家庭訪問セラピスト、保護者に対して、開発した支援プログラムの実施方法と評価方法を、講義、ビデオ視聴、ロールプレイを用いながら教示し、共通の支援基盤をつくった。セラピストとスーパーバイザーが家庭に訪問し、支援を実施した。その結果、セラピストと保護者の早期発達支援スキルの向上が見られ、それと同時に、自閉症児のコミュニケーション行動も増加した。支援は、特に、「注意」、「指示理解」などの行動の成立に大きな成果を示した。言語表出についても、視覚と聴覚に周時に注意を向けさせる支援方法が有効であることが示された。平成24年度までに開発した早期発達支援プログラムは、「社会的注意」「共同注意」「模倣」「言語理解」「言語表出」の5つのモジュールから構成されている。この中で、自閉症児のコミュニケーション発達の中心となる行動は「模倣」である。平成25年度では、家庭内発達支援の中での「模倣」の効果を検討した。

特に、子どもの音声に対して、大人が音声模倣を行う「逆模倣」の効果を分析した。その結果、子どもの音声反応に対して「通常のほめ言葉」を随伴させる条件と「子どもが発した音声反応と同じ音声反応」を随伴させる条件とを比較した結果、逆模倣を随伴させる条件の方が、その後の模倣反応を強く引き出すことが明らかになった。このような逆模倣と模倣の繰り返しによって、安定したアイコンタクトの成立も観察された。この点から、家庭訪問支援で、保護者に指導を行ってもらう場合や、子どもが重度の自閉症児の場合には、逆模倣を積極的に活用し、「逆模倣→模倣→逆模倣→模倣・・・」の行動連鎖を確立し、対人的相互作用と言語反応の促進をはかることが有効であることが示唆された。さらに、発達支援者育成を目的として、S市公立保育園に勤務する保育士11名を対象に、保育士研修プログラムを実施した。支援対象の園児は、36歳児11名で、全員が自閉症スペクトラム障害の診断を受けていた。講義、支援の文脈、支援技法、実践場面のビデオ解説、グループワーク、実践トレーニング、研究実施者の教示とモデリングを実施した。その結果、保育士の支援技術(フィデリティの得点率)は、95%以上まで上昇し、応用行動分析に基づく知識テスト(記述式)の得点も上昇した。さらに、乳幼児発達スケールにおいて、園児の理解言語、表出言語の発達年齢がともに向上した。短期間で発達支援者を養成するには、子どもへのかかわりの中での直接的なスーパーバイズが有効であることが示唆された。本研究では、自閉症幼児について、運動、認知、コミュニケーション、言語の発達を促進するための早期発達支援プログラムを構築し、訓練を受けたセラピストが家庭訪問支援という形で実施した。どのような支援が最も効果的かを、行動・発達などの包括的な指標を用いて継続的に評価し、客観的に明らかにした。構築した発達支援プログラムは、自閉症児個人の障害や発達上のニーズに対応できる分岐型のものであり、継続的な支援によって家庭などの日常場面で効果を最大化できるようにした。研究実績の特徴として、以下のものがあげられる。1.自閉症幼児の家庭への訪問し、発達支援を実施し、家庭内の日常環境の中での自然な発達を促進した。これによって、行動の機能化、般化、維持をはかった。2.発達支援の専門家としての家庭訪問支援セラピストを養成するためのプログラムを開発し、その効果を、セラピストの行動および自閉症児の行動という点から分析した。3.セラピストと家庭との連携をはかり、家庭の中での発達支援を促進するため、保護者の負担にならない形での、短期集中型のペアレントトレーニングプログラムを構築し、保護者支援を行った。その結果、保護者と自閉症児との社会的相互作用の改善を得ることができた。4.自閉症児のその時点での発達と行動レパートリーを正確に評価するための90項目の発達評価シートを作り上げた。定型発達幼児期の行動(特に、コミュニケーション行動)を、発達の全領域で網羅したものとなった。5.より
イソニアジド耐性に係る結核菌由来katG遺伝子上変異の解析及び結晶構造解析

本研究では遺伝子変異検出に基づいた迅速なイソニアジド感受性試験を可能とするためにイソニアジド耐性結核菌におけるkatG遺伝子上の変異とイソニアジド耐性獲得機構との関連について明らかにすること、並びにイソニアジドの構造を最適化することによって耐性菌が出現しにくい新規抗結核薬の開発を行うことを目的としている。平成30年度は以下に示す2つの研究を行った。1)結核菌由来野生型及び変異型KatGにおけるイソニアジド耐性への検討をUV-vis spectrometer(260nm)やHPLC方法を用いて確認した。その結果、活性化されたイソニアジドの量及び減少したNAD+の量を確認し、新たに見つけられた変異型KatGについてイソニアジド耐性に関与していることが明らかになった。2)そして、KatG蛋白質によって活性化されたイソニアジドはNAD+とイソニアジドが合成され、イソニコチン酸アシル-NAD(H)複合体になることで、これはLC-mass spectrometry方法を用いて確認した。昨年度の研究実施計画通り、順調に進めている。令和1年度は以下に示す2つの研究を進める。1)今までの研究成果の収集を行い、国際英語雑誌に投稿するため、論文化の準備を進める。2)結核菌由来、変異型KatGの結晶構造解析。イソニアジド耐性獲得機構について詳細に解析を行うため、変異型KatGのX線結晶構造解析を行う。実際に結核菌由来野性型KatGの立体構造は2004年にイギリスのグループから報告された(J.Biol.Chem.2004.279(37):38991-9)が、結核菌由来KatGとイソニアジドとの結合様式についてはまだ明らかにされていない。そこで、平成29-30年度で作製した変異型KatGについて、市販のキットを用いて結晶化条件のスクリーニングを行う並びにイソ二アジトが入った共結晶化条件も検討する予定である。平成29年度は以下の3つの研究を行った。1)イソニアジド耐性結核菌における新規katG遺伝子変異の同定。世界各国で分離されたイソニアジド耐性結核菌の全ゲノムを次世代シークエンサーを用いて解析を行い、レファレンス株である結核菌H37Rv株のゲノムと比較することにより、katG遺伝子上の新規変異をいくつか同定した。全ゲノム解析が困難な場合は、PCR法によりkatG遺伝子のみを増幅させたのち、シークエンサーで遺伝子配列の解析を行った。2)結核菌由来、野性型及び変異型katG遺伝子の発現株の構築。PCR法により結核菌H37Rv株由来の野性型katG遺伝子を増幅して、発現用ベクターであるpET30aに挿入することにより、結核菌由来WT katG発現プラスミド、pET30a-WT MtkatGを作製した。変異型katG遺伝子の発現用プラスミドは、WT MtkatG遺伝子を鋳型として、市販のキットを用いて変異を導入した。3)結核菌由来、組換えKatG蛋白質の発現及び精製。上記の発現用プラスミドを大腸菌株(BL21[DE3]pLysS)に導入し、LBの中でIPTGを加えることによって発現を誘導した後、集菌した。集菌した菌体の破砕を行い、その遠心上清についてHisタグを利用したアフィニティーカラムとゲルろ過カラムを用いたカラムクロマトグラフィー操作を行うことにより、SDS-PAGE上で単一バンドになるまで精製を行った。最初の研究実施計画通り、順調に進めている。平成30年度は以下に示す2つの研究を進める。1)結核菌由来、変異型KatGにおけるイソニアジド活性化の検討。変異型KatGにおけるイソニアジドの活性化について検討を行い、変異型KatGではイソニアジドの活性化が行われないことを確認する。イソニアジド活性化の検討は、次の二つの方法で行う。

a)野性型及び変異型KatGにイソニアジドとNAD+を直接加えて、活性化されるイソニアジドの量あるいは減少すb)KatG蛋白質によって活性化されたイソニアジドはNAD+とイソニコチン酸アシル-NAD(H)複合体を形成してinhA蛋白質の活性を阻害することから、野性型または変異型KatGとイソニアジドに加えてNAD+と結核菌由来inhA蛋白質(本申請課題において精製する)を反応系に加えることによって、イソニコチン酸アシル-NAD(H)複合体が形成されるか、inhA蛋白質の活性を指標として確認する。2)結核菌由来、変異型KatGの結晶構造解析。イソニアジド耐性獲得機構について詳細に解析を行うため、変異型KatGのX線結晶構造解析を行う。結核菌由来野性型KatGの立体構造は2004年にイギリスのグループから報告された(J.Biol.Chem.2004.279(37):38991-9)。しかしながら、結核菌由来KatGとイソニアジドとの結合様式についてはまだ明らかにされていない。そこで、平成29年度で作製した変異型KatGについて、市販のキットを用いて結晶化条件のスクリーニングを行い、結晶化条件を検討する。令和1年度は以下に示す2つの研究を進める。1)今までの研究成果の収集を行い、国際英語雑誌に投稿するため、論文化の準備を進める。実際に結核菌由来野性型KatGの立体構造は2004年にイギリスのグループから報告された(J.Biol.Chem.2004.279(37):38991-9)が、結核菌由来KatGとイソニアジドとの結合様式についてはまだ明らかにされていない。そこで、平成29-30年度で作製した変異型KatGについて、市販のキットを用いて結晶化条件のスクリーニングを行う並びにイソ二アジトが入った共結晶化条件も検討する予定である。学会の参加費と旅費の申請が遅くなっただめ残った残額の一部は使用された。次年度研究費は、平成29年度に少し余った残額と合わせて蛋白質実験に必要な一般試薬および消耗品、結晶化のために必要な試薬類の購入に使用する。さらに、回折データ取得実験のための放射光科学研究施設への旅費に使用する予定である。次年度研究費は、平成30年度に少し余った残額と合わせて蛋白質実験に必要な一般試薬および消耗品、結晶化のために必要な試薬類の購入に使用する。
わが国の電力自由化後における電力各社の生産性に対するＤＥＡを用いた時系列評価

本研究は,わが国の電力自由化後における電力各社の生産性に対するDEAとInverted DEAのウィンドー分析を用いた相対的な効率性評価が目的である。第1段階として,電力自由化開始前後の計21年間を対象に電力各社の生産性に対し,相対的な効率性と非効率性の傾向を評価した。第2段階として,電力自由化開始後の計20年間を対象に電力各社の生産性に対し,相対的な効率性と非効率性の傾向を評価した。加えて本研究では,電力各社の生産性に対する相対的な効率性と非効率性の傾向を,わかり易く表現する方法として新たに提案したローソク足によるグラフ化手法を用いた。これらにより電力各社の生産性の詳細な傾向が確認できた。本研究の2年度目,平成24年度(2012年度)は,新しいDEAモデルの開発を中心に行い,加えて,前年度(平成23年度)で残された課題も行った.その内容は次に示す通りである.まず第1点目として,本研究の目的である電気事業体に関する生産性の効率評価を時系列的に分析するために,前年度(平成23年度)作成したDEAのパイロットモデルの改良を行い,本研究に適合するDEAモデルを新規に開発した.このDEAモデルに対し,他の研究者(国内在住)からアドバイスを直接会って受ける計画であったが,今年度の本務校における業務の関係から実施できず,文書によるやり取りで実行した.その際に指摘された点等を考慮して,新規開発したDEAモデルを国内の論文誌に投稿し,受理され,論文誌に掲載された.次に第2点目として,前年度(平成23年度)で残された課題である,電力各社の各種データで数年分が入手できなかったデータを入手した.これらを含め,収集した電力各社の各種データ(紙媒体)の一部に対し,高速スキャナー等で電子化し,データベース化を進めた.なお現在もこのデータベース化作業は進行途中である.第3点目として,データ収集や電気事業体が置かれている現状について,電気事業の専門家として,民間研究所の研究員等に本年度中インタビューを行うことを再度検討した.その結果,前年度と同様の理由(東日本大震災の影響)により本年度中もインタビューは行わないこととし,次年度以降の研究期間内に,再度,状況等を考慮して実行するかの判断をすることとした.本研究の3年度目,平成25年度(2013年度)は,最終年度(平成26年度)の本格的なDEAによる時系列的な分析・評価を実行する前段階として,次の2点について研究実績を得ることができた.第1点目として,電力自由化の先進国であるアメリカ合衆国での状況調査を行った.これに合わせ,DEAモデルの最先端研究が行われている米国ニューメキシコ工科大学へ客員研究員として受入れてもらい,当大学の教授から新しいDEAモデルに対する研究アドバイスを得た.その結果,新規開発したDEAモデルを国際的な論文誌へ投稿し受理され,2編が掲載された.第2点目として,本年度まで持ち越されていた次の3つの研究課題を実施し,結果を得ることができた.(課題1)データ収集や電気事業体が置かれている現状について,電気事業の専門家である一般財団法人電力中央研究所の上席研究員に直接インタビューを行った.その中で,国内外の状況を含め,様々な点に関してアドバイスや電気事業体の現状を知ることができた.その際に,電力事業関係の各種データを公開情報から独自に収集,整理した情報を印刷物として作成することは,学術上とはいえ著作権等の問題が生じる可能性を指摘された.この点を検討した結果,これらの情報に基づく印刷物の独自作成やその配布,ホームページ等での独自公開など,本研究で当初計画していた作業を中止することとした.よって今後は,学術論文上での分析の際にこれらの情報を掲載する方針転換をした.(課題2)電力各社の各種データを更に入手,収集し,データベース化を進めた.加えて,アメリカ合衆国での状況調査をするなかで,追加として必要となったデータを公開情報から新たに収集,整理を行い,データベース化作業を行った.(課題3)新規開発したDEAモデルの計算を効率的に実行するために,コンピュータシステム上に数値計算ソフトを導入,整備を行った.本研究の初年度,平成23年度(2011年度)は本研究で実施する分析のための基礎的な準備を中心に行った.その内容は次に示す通りである.まず第1点目として,電力各社の各種データを公開情報,主に書籍資料から収集し,整理を行った.この作業の過程で,電力各社の各種データに関するバックナンバー資料が容易に入手できないことが判明し,数年分のデータが入手できなかった.そのために,これらデータを当該年度中にデータベース化することができず,コンピュータシステム上にデータベースが整備途中である.次に第2点目として,電気事業体の生産性の効率評価を時系列的に分析するためのDEAのパイロットモデルを作成した.しかし,作成したDEAモデルは実用面や既存モデルとの関係から,様々な問題点が判明した.これらに関する解決策を見出すため,他の研究者(国内在住)にアドバイスを当該年度中に得る計画であったが,東日本大震災によるスケジュール混乱のため相手側の都合と合致せず,日程調整したが実現できなかった.しかし,次年度において実行する予定である.第3点目として,データ収集や電気事業体が置かれている現状について,電気事業の専門家として,民間研究所の研究員等に本年度中にインタビューを行うことを改めて検討し直した.その結果,本年度中のインタビューは行わないこととした.

なぜなら,電気事業関係者は東日本大震災により生じた原子力発電所の事故収束対応に今もなお追われており,混乱状態であるために,正確な意見を現時点で得られないと判断したためである.次年度以降の研究期間内に,状況を判断して適宜実行することとした.本研究の4年度目,平成26年度(2014年度)は,本研究の当初計画における最終年度であり,第1点目として,本格的に電力各社に関する生産性の効率を時系列的に分析・評価した研究成果を整理し,本研究の結果を国内外の学術論文誌へ論文投稿を行う計画であった.さらに第2点目として,前年度の平成25年度(2013年度)の研究を実施する中で,追加として必要になった次の2つの研究課題を実施する計画であった.(追加課題1) DEAモデルの最先端研究が行われている米国ニューメキシコ工科大学の研究者に,再び本研究の追加アドバイスを受け、追加研究を行うことを計画した.(追加課題2)新規開発したDEAモデルの計算を効率的に実行するため,コンピュータシステム上に数値計算ソフトの追加導入,整備を計画した.第1点目に関しては,本格的に電力各社に関する生産性の効率を時系列的に分析・評価した研究成果を整理し,本研究の一部結果を国内の学術論文誌へ投稿し受理され,1編が掲載された.これにより,わが国の電力自由化前後の計21年の期間に関する電力各社の生産性の推移を実証できた.したがって第1点目については,概ね予定していた研究実績を得ることができた.第2点目に関しては,追加として必要になった2つの研究課題のうち,再び本研究の追加アドバイスを米国ニューメキシコ工科大学の研究者から受け、追加研究を行う計画に関しては,米国の受入先大学の都合から受入日程の調整が付かず,当該年度の当初に計画した渡米を実現できなかった.それに伴い,数値計算ソフトの追加導入,整備も実現できなかった.したがって,これらの点に関しては,予定していた研究実績を得ることができなかった.この様な進捗状況の遅れに対応するため,本研究に対する1年間の事業期間延長の申請を行い,受理され,平成27年度(2015年度)まで補助事業期間が延長される結果となった.本研究の5年度目,平成27年度(2015年度)は,事業期間を1年間延長後における本研究の最終年度であり,以下に示すように当初予定していた研究実績を十分に得ることができた.第1点目として,本格的に電力各社に関する生産性の効率を時系列的に分析・評価した研究成果を更に進めて整理した.その結果として,昨年度,本研究として最終の第1段階の結果を国内の学術論文誌に掲載したのに続き,今年度,本研究の最終の第2段階として結果を国内の学術論文誌へ投稿し受理され,1編が掲載された.これにより,わが国の電力自由化開始前の10年間に加え,電力自由化開始後から20年間(最新データ)にわたる自由化の進展について,電力各社の生産性の推移を実証分析した.したがって本研究の目的を達成でき,当初予定していた電力自由化前後の計20年間を超えて,最新状況までを含めた計30年間の研究結果を得ることができた.第2点目として,前年度,平成26年度(2014年度)に実現できなかった,次の2つの残された追加の研究課題を改めて実施しすることができ,前記の最終の研究成果につなげることができた.詳しく述べるならば,今年度の研究成果を得る段階で,(追加課題
希土類ドープ新規ガラスの設計による広帯域波長多重通信用光ファイバ増幅器の開発

平成13年度は、波長多重通信波長域で、高い発光効率が期待できる種々の酸化物ガラスを基本組成とし、希土類として波長1.55μm,1.45μmに発光を有するEr^<3+>,Tm^<3+>イオンをドープした試料を溶融法で作製した。純度99.99%以上の試薬(Sb_2O_3,SiO_2,Al_2O_3,TeO_2,ZnO, Na_2CO_3,Y_2O_3)を用いたバッチ組成を溶融することにより、ガラス試料を得、切削、鏡面研磨し、光学測定に供した。蛍光寿命は、Tm^<3+>:^3H_4準位あるいは、Er^<3+>:^4I_<11/2>準位を励起し、分光器により蛍光を分光し、InGaAsフォトダイオードとオッシロスコープにより検出した。得られた蛍光減衰曲線から寿命を求め、始準位の量子効率を算出した。ガラス組成と希土類濃度を系統的に変えて実験を行い、組成と量子効率の関係を明らかにした。また温度を変えて測定することにより、その温度依存性も明らかにした。Tm^<3+>ドープガラス試料も作成し、光物性を調べた。その蛍光スペクトルは、温度低下に伴い1.8μm帯ピークの半値幅は減少したが、1.4μm帯ではそれほど変化しなかった。また、50K以下で1.4μm帯ピークはいくつかに分裂した。さらにこの過程において、1.8μm帯発光に対する1.4μm帯発光強度比の増加、1.4μm帯発光の重心波長の長波長化がみられた。重心波長は300Kにおいて1465nmであったが、温度の低下ともに短波長シフトし、25Kでは1485nmまで変化した。これらの発光特性は、従来のフッ化物とEDFAとの中間空白領域で使用されるS-バンドの光ファイバ増幅器への応用可能性が示された。また、Tmドープフッ化物ファイバの光増幅特性評価システムを構築し、励起光波長と強度を変えて増幅利得スペクトルを測定した。
脂肪細胞特異的発現蛋白の生体内における機能解析

アクアポリン・アディポース(aquaporin adipose;AQPap)ノックアウトマウスの解析前年度に引き続き、AQPapノックアウトマウス(AQPap KO)の解析を継続した。体重変化を24週齢まで観察すると、AQPap KOは12週齢以降になると有意に肥満を呈することを見出した。このとき、野生型マウス(WT)に比し耐糖能障害および全身性のインスリン抵抗性、アディポサイトカインの分泌異常を伴っていた。白色脂肪組織の形態学的検討により、AQPap KOは肥大化した脂肪細胞の増殖が観察された。さらに、体重差のない若週齢から高脂肪・高蔗糖食負荷を行うと速やかにAQPap KOは重篤なインスリン抵抗性を伴う肥満を呈した。次に、AQPap KOが肥満を来す原因につき、体重差のない若週齢のマウスを用いて検討を加えた。まず、酸素消費量および呼吸商を測定したが両マウス間で差はなく、脂肪組織、肝臓、骨格筋における肥満・糖尿病関連遺伝子を調べたが明らかな差は見い出せなかった。次に、グリセロール代謝の律速酵素であるグリセロールキナーゼの活性を調べたところ、白色脂肪組織のグリセロールキナーゼ活性がAQPap KOで有意に上昇していた。そこで、3T3-L1脂肪細胞にRNAiを用いてAQPapをknockdownすると、細胞内グリセロール含量が増加し、グリセロールキナーゼ潜性が上昇し、オレイン酸取り込みも増加し、中性脂肪含量が増加した。すなわち、AQPapは脂肪細胞のグリセロールチャネルとして機能し、本分子の欠損により細胞外へのグリセロール放出が障害され、グリセロールキナーゼ活性が誘導され、最終的に脂肪細胞が肥大し肥満を呈することを明らかにした。1アクアポリン・アディポース(aquaporin adipose ; AQPap)ノックアウトマウスの解析5世代バッククロスしたAQPapノックアウトマウス(AQPap KO)の解析を開始した。AQPapは精巣にも発現しているが本マウスはメンデル遺伝法則に従って誕生し、10週齢までの体重およびPPARγなどの脂肪組織での遺伝子発現は野生型マウス(WT)と差はなかった。摂食および絶食下においてAQPap KOは著明な低グリセロール血症を呈した。この現象は長時間の絶食においてより顕著でありかつ脂肪分解を強力に誘導するβ3-adrenergic agonist投与下の血中FFA上昇は差がなかったが、血中グリセロール上昇はKOで有意に障害されていた。さらに絶食下の脂肪細胞内グリセロール含量がKOで高値であり、AQPapは生体内において脂肪細胞のグリセロールチャネルとして機能していることを実証した。3T3-L1脂肪細胞にRNAiを用いてAQPapをknock-downした系でも脂肪分解時のグリセロール放出が有意に低下していた。次に糖代謝につき検討したところ、絶食下においてKOはWTよりも有意に低血糖を呈したが、インスリン感受性は差がなかった。一方、外因性グリセロールによる糖産生には明らかな差はなく、脂肪細胞由来のグリセロールが糖新生の基質として重要であることも本研究により明らかとなった。2アディポネクチン(adiponectin ; ADN)ノックアウトマウスの解析低ADN血症が乳癌発症のリスクになる臨床報告がある。31週齢のADN KOでは、乳腺組織の癌化までは観察できなかったが、乳腺上皮の過形成がKOで著明に亢進していることを見出した。この機序につき解析を進めている。また、高食塩負荷によりKOはWTよりも有意に血圧の上昇を認めた。ADNの血圧における役割について分子レベルにおける検討を行っている。