hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
糖・脂質代謝制御を介したがんの進展・転移機構の解明

以上のことより、DYRK2は、がんの進展・転移の抑制を担う重要な分子であることが示唆されるが、マウス個体レベルにおける知見については全く不明である。本研究では、CRISPR/Cas9ゲノム編集法により作製したDYRK2ノックアウトマウスを解析し、DYRK2のマウス個体レベルでの生理的意義を明らかにする。本年度では、DYRK2ノックアウトマウスを解析し、いくつかの表現型の異常を見出すことができた。また、DYRK2欠損による表現型の異常のメカニズム解析を進めているところである。DYRK2ノックアウトマウスの表現型の異常を見出すことができ、その解析を引き続き進めているが、細胞株を用いた解析に関して、ノックアウト細胞株の作製が遅れているため、まだ解析を進めるまでには至っていない。今後は、DYRK2ノックアウトマウスの解析を引き続き進めると同時に、がん細胞におけるDYRK2機能についても当初の計画通りに進める。今後は、DYRK2ノックアウトマウスの解析を引き続き進めると同時に、細胞株を用いた解析についても進めていく予定である。当初予定していた遺伝子改変マウスの導入を次年度に行う予定である。細胞株を用いた解析に関して、まだ解析を進めるまでには至っていないため未使用額が生じたが、ノックアウトマウスの解析と細胞株を用いた解析を次年度に行っていく予定である。
ナノ多孔質半導体の表面および構造因子と色素増感電子移動特性の相関解明および制御

酸化チタンメソポーラス薄膜における電子移動特性について、露出結晶面を制御することによる表面構造制御および粒子形状制御、さらには異方性粒子の配向制御による色素増感太陽電池内での制御因子を解明した。さらには色素増感太陽電池の高効率化を目指す鍵因子である、色素/酸化チタン界面での電子注入、逆電子移動、電子輸送特性について、酸化チタンの露出結晶面により制御することが可能であることを提案した。さらには、この知見を応用して、当初研究提案にはなかった色素増感太陽電池の次の世代でありかつ高効率な特性で注目される塗布型のペロブスカイト太陽電池において、高効率因子となる界面特性の解明へと展開した。結晶面制御による酸化チタンナノ粒子の均一かつ再現性の高い合成方法を確立した。これにより、最安定面{101}および活性面{100}、{001}面を多く含む酸化チタンを段階的に調整し、光励起色素からの電子移動速度をStern-Volmerプロットにより見積もった。これより、活性{100}および{001}面のいずれが増加しても、電子移動速度が向上することが明らかとなり、これを学会にて発表した。この特性は、色素増感型光触媒および太陽電池に適用することで、従来の酸化チタンでは得られない高い効率を達成する可能性があり、まず、{001}面の色素増感系光触媒と太陽電池に導入し、その特性評価を行った。可視光照射下において、色素を担持したP25酸化チタンおよび{001}面を多く有する酸化チタンとで光触媒的水素生成の特性比較を行ったところ、従来の酸化チタンでは反応が進まない条件においても反応が進むことが明らかとなった。この理由はStern-Volmerプロットによる電子移動速度の見積もりにより、活性面により電子移動特性が向上したことにあると結論した。さらに、色素増感太陽電池系において、この活性{001}面を適用したところ、色素からの電子注入特性において早くなる傾向が見られ、これにより注入特性の低い色素の効率向上が可能であることが示唆される結果を得た。本年度は、注入特性の低い色素での注入特性向上による、太陽電池特性の向上を目指して検討を進めている。酸化チタンアナターゼ結晶面として、(101)、(001)、(010)面が共存するアナターゼ酸化チタンナノ粒子の合成を試み、各粒子におけるモデル色素からの注入特性をスタンボルマーモデルを適用し、解析した。その結果、色素から酸化チタンへの注入特性が従来の(101)面に比べて、活性な(001)および(010)面にて向上することが明らかとなった。この結果を色素増感太陽電池に適用するべく、メソポーラスTiO2電極を構築し、注入特性が通常低い近赤外領域色素を担持して太陽電池デバイス特性を測定したところ、従来系に比べて可視光を吸収する増感色素においては差異は見られなかったものの、近赤外領域色素においては、明確な向上が(010)面のを多く含む色素において確認された。さらには、可視域および近赤外域を吸収する2種類以上の色素を酸化チタン上の別々のファセット面に吸着させることで、色素同士の相互作用のない共吸着系を構築することを試みた。共同研究者である、結合基として従来のカルボン酸、および、特許申請中の新規アンカーの、結晶面に対する吸着特性の違いを明らかにし、共吸着系への適用を行った。また、新規の吸着アンカー基の結合状態について、赤外吸収測定および光電子分光法により評価を行い、新規アンカー基の窒素原子と酸化チタン上のTiとの相互作用に帰属される結果を得た。さらに、塗布法による異方性ナノ粒子配向制御として、既に報告済みのナノ粒子表面修飾による異方性酸化チタンの配向制御技術を適用し、電子拡散特性の向上を確認した。さらには、これらの概念を新規かつ高効率な固体系太陽電池であるペロブスカイト有機無機ハイブリッド太陽電池へ適用し、電子移動特性の向上指針を明らかにした。前年度までに、色素増感太陽電池における酸化チタンメソポーラス薄膜の形成材料として、アナターゼ結晶の主要露出面が{001}面である粒子を、一般的な露出面である{101}面と比較して面の太陽電池デバイスにおける効果について検証を行ってきた。本年度では、新たに、{100}面を大きく露出した酸化チタンを合成し、従来の{101}面が多くを占める酸化チタン粒子と比較して、露出結晶面の特性について、色素増感太陽電池形における特性の違いを評価した。また、{001}面および{100}面主要酸化チタンについて、{101}面主要酸化チタンとのトラップ準位の比較を行うため、北海道大学触媒研究センターにて光音響分光測定法によるトラップ準位および密度の評価を行った。さらには、これまでの知見を生かし、新規のペロブスカイト太陽電池にこの結晶面選択的酸化チタンを導入し、電子移動特性を利用して、高効率化因子のひとつである、ペロブスカイト結晶から酸化チタンへの電子移動測定の向上が{001}面主要酸化チタンにおいて可能であることを示した。{100}面主要酸化チタンについて有機系色素を用いて太陽電池特性の評価を行った結果、{001}面主要酸化チタンと同様に、{101}面主要酸化チタンに比して高い注入特性を示す結果を得ることに成功した。さらに、光音響分光測定法によるトラップ準位および密度の定量的評価を行った結果、{001}面主要酸化チタンにおいては、{001}面比率の増加とともに、トラップ準位が低エネルギー側にシフトすることを確認した。

一方で、{100}面主要酸化チタンについては、そのような傾向は見られず、従い、それぞれの系において見られる一連の注入特性増加については、原因は違うことが明らかとなった。さらには、この主要露出結晶面の異なる酸化チタンをペロブスカイト太陽電池に適用したところ、電子移動物性の違いが見られた。前年度までに、色素増感太陽電池における酸化チタンメソポーラス薄膜の形成材料として、アナターゼ結晶の主要露出面が{001}面である粒子を、一般的な露出面である{101}面と比較して面の太陽電池デバイスにおける効果について検証を行ってきた。本年度では、新たに、{100}面を大きく露出した酸化チタンを合成し、従来の{101}面が多くを占める酸化チタン粒子と比較して、露出結晶面の特性について、色素増感太陽電池形における特性の違いを評価した。また、前年度まで得ていた{001}面主要酸化チタンおよび本年度新規に評価した{100}面主要酸化チタンについて、{101}面主要酸化チタンとのトラップ準位の比較を行うため、北海道大学触媒研究センター大谷教授と共同で光音響分光測定法によるトラップ準位および密度の定量的評価を行った。さらには、これまでの知見を生かし、新規のペロブスカイト太陽電池にこの結晶面選択的酸化チタンを導入し、電子移動特性を利用して、高効率化因子のひとつである、ペロブスカイト結晶から酸化チタンへの電子移動測定の向上が{001}面主要酸化チタンにおいて可能であることを示した。このように、当初想定していた色素増感系において、光電変換特性の大きく影響を与える、電子移動物性、および分子吸着物性による、光捕集効率の向上について、明確な因子の抽出と解析を行うことができた。さらには、当初予定していた色素増感系に加えてペロブスカイト太陽電池という、ここ最近で注目される太陽電池系にも積極的に研究を展開し、電子移動物性を制御する指針を新たに得た。従い、研究の進捗としてはこれまでに、仮定していた進捗予定を大きく超えて進んでいると考える。酸化チタンの結晶面に依存する塗布型太陽電池の電子移動特性に対する影響として、色素増感太陽電池への適用に関する研究を推進し既に一定の結果を得たため、本年度では色素増感と類似の構造を有し、同様の酸化チタンナノ粒子ペーストの塗布焼成により形成されるn型半導体メソポーラス薄膜を電荷収集電極として用いるペロブスカイト太陽電池について、結晶面による界面形成への影響と電荷移動特性との相関について明らかにする研究を推進した。1.界面接合性への結晶面の効果ルチル型酸化チタン単結晶を基材として用い、ペロブスカイト結晶形成前駆体中のハロゲン化鉛源として、PbCl2とPbI2それぞれを含む場合について、ペロブスカイト薄膜形成の後にDMF溶媒で膜を溶かし、酸化チタン表面の残留化学種についてXPSにより解析を行った。結果として、Clを導入した系において、導入しない系に比べて非常に強い酸化チタン上へのPbの親和性が確認された。さらに露出する酸化チタンの結晶面方位によってこの結果が大きく違。一方で、Clを導入しない系においては、同様の親和性の違いがなく、結晶面へのClの親和性の違いにより現れており、さらには、露出結晶面の配位不飽和チタンの表面密度の違いによりPbの親和性に違いが現れていることを明らかにした。
内在性mRNAの一分子イメージングによるRNA代謝機構の解明

これまでに、生細胞内における蛍光標識アンチセンス2'O-methyl RNAプローブのmRNAとの相補結合に伴う拡散運動の変化に着目した新規検出法を開発した。細胞内におけるRNA代謝のダイナミクスとメカニズムを解明するには、個々のmRNAの受ける制御(分解や翻訳抑制)を細胞内の局所環境において直接観察することが必須である。そこで、本研究ではこれまでに開発したアンチセンスプローブによる内在性mRNAの定量的検出法を応用して内在性mRNAの一分子イメージング法を開発し、これにより細胞内RNA代謝のダイナミクスとメカニズムを詳細に明らかにすることを目的とした。生細胞内におけるmRNAを一分子感度で可視化するには、高い親和性を有するアンチセンスプローブが必要である。まず、GAPDH mRNAを標的として、高親和性のアンチセンスプローブを設計した。次に、光褪色後蛍光回復(FRAP)による細胞内アンチセンスプローブの拡散速度の定量解析から、生細胞内において標的mRNAとの結合率を定量的に評価する方法を開発した。これを用いた生細胞内での結合能のスクリーニングおよび得られたプローブ配列と結合能の考察を繰り返すことで、標的mRNAに対し高い結合率を示すプローブ並びに高親和性プローブ配列の一般則を得た。次に、高親和性アンチセンスプローブを用いた細胞内mRNAの一分子検出に取りくんだ。mRNA由来の信号を高い信号ー背景比で検出する工夫を取り入れることで、COS7細胞の細胞質内GAPDH mRNAの一分子イメージングに成功した。この方法を用いることで、ストレス環境において形成するストレス顆粒(SG)内のmRNAの一分子追跡に応用した。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究ではこれまでに開発したアンチセンスプローブによる内在性mRNAの定量的検出法を応用することにより、内在性mRNAの一分子イメージング法を開発し、これにより細胞内RNA代謝のダイナミクスとメカニズムを詳細に明らかにすることを目的としている。生細胞内におけるmRNAの一分子可視化は、アンチセンスプローブを結合させ、高感度定量的イメージング法により検出することとした。まず、GAPDH mRNAを標的として、そのコーディング領域の予測二次構造に基づき複数の候補プローブを設計した。次に、細胞内アンチセンスプローブの拡散速度の定量解析から標的mRNAとの結合を評価した。光褪色後蛍光回復(FRAP)による細胞内拡散の定量的解析から、各プローブの結合特性を定量的に決定した。得られた結合能に関する結果に対して、アンチセンスプローブ配列と結合能を詳細に考察した結果、プローブ配列と結合能についての一般則を見出し、これに基づいて新規にアンチセンスプローブ候補を設計したところ、プローブ候補は高い確率で優れた結合能を示したことから、この知見が効率良くプローブを設計に関する際の指針となることを確認した。mRNA由来の信号を高い信号ー背景比で検出するために、複数のアンチセンスプローブを用いたり、アンチセンスプローブを標識する蛍光色素の種類や細胞内イメージング条件を詳しく検討することにより、COS7細胞の細胞質内GAPDH mRNAの一分子イメージングに成功した。当初の目的である細胞内のmRNAに対するアンチセンスプローブの開発と一分子イメージング法の開発に成功した。今後は、開発した細胞内mRNAの一分子イメージング法を用いることにより、細胞内において個々のmRNAが受ける分解や翻訳抑制といった転写後調節反応を細胞内において直接観察する。まずmRNAの翻訳活性制御を観察するため、ストレス環境において形成するストレス顆粒(SG)内のmRNAの一分子追跡に応用する。これまでにストレス依存的な顆粒形成にともなう翻訳抑制を発見しており、本研究では、この現象においてmRNAを一分子で直接観察することにより、mRNAのダイナミックな翻訳制御の時空間的パラメータを決定する。さらにその後はmRNAの配列特異的分解といった代謝のイメージングを行う。
給食・清掃の時間の現象学的解明に基づくいじめ予防教育プログラムの開発

本研究では、いじめ予防のためには、狭義の道徳教育だけでは効果は得られず、清掃指導や給食指導が重要な意味をもっていることを明らかにした。具体的には、掃除や給食の時間を一人一人の活躍の場であると同時に社会性を育む場であるという両義性の成り立つ場として重視すると同時に、教師がともに加わることで教師の存在の力を示すことが鍵になることが明らかになった。研究成果については、各年の免許更新講習における講義で受講生に示すと同時に、茨城県で出している『茨城教育』で公表した。I教育における給食の時間のもつ意味、清掃の時間のもつ意味について文献研究を行った。そこでは、給食や清掃の時間が、授業時間よりも開かれた構造をもっていることが明らかになった。開かれた構造をもった時間におけるコミュニケーションの在り方がいじめの有無と関係しているという仮説を持っているので、今後は、いじめの起きやすい学級集団の在り方について研究を進め、コミュニケーションの在り方と給食や清掃の時間との関連を考えていきたい。II学びの共同体に関する先進校を訪問し、そこにおける子どもたち同士のコミュニケーションの在り方を観察した。観察からも共同体の成立が学級における「聴くこと」の成立と深く関わっていることが理解できた。そして「聴くこと」の成立が、子どもたちの対人関係に深く関わっていることが明らかになった。また教師の存在のあり方が重要であることを明らかにした。今後は、いじめの予防と学びの共同体との関係について明らかにしたい。III定期的に訪問することはできなかったが、いくつかの学級を訪問し、給食の時間及び清掃の時間の観察を行った。観察からも、やはり清掃や給食の時間が開かれた構造をもっていること、それだからこそ、子どもたちにとってその時間が楽しい時間になる可能性があると同時に、厳しい時間にもなりうることが観察できた。また派生的な研究だが、学校空間のなかでいじめに関して養護教諭が独特の関係性をもっていること、そしていじめ成立の固い空間に多様性を持ち役割を担うことについて明らかにした。IVハイデガーやメルロポンティに関わる文献をとおして、空間の在り方及びコミュニケーションの在り方について分析するための準備を行った。V派生的な研究だが、近代人としての子どもたちの孤独について、新見南吉の作品を分析することを通して明らかにした。1.<学級のなかでいじめが生じる原因の解明>いじめが学級の人間関係を反映していることを明らかにし、その予防や解決のためには、単にいじめに介入するだけではなく、学級における人間関係を育てていく必要があることを明らかにした。2.<給食指導や清掃指導が重要な意味をもっている背景についての研究>スクールカウンセラーとして子どもたちとかかわってみて、またPISA調査の結果を見ても、子どもたちの自尊感情が希薄化してきていることがわかる。本研究においては、こうした事態への対応を考えるために、まずはどうしてこのような自尊感情の低下が生じてきているのかを明らかにする必要があった。研究の結果、彼らが自らの存在を1有用性の視点でとらえていることがあり、また2その有用性が、成果として見えるものによってとらえられていることがわかった。3.<給食指導や清掃指導のもつ意味>文献研究や教室の観察、及び教師へのインタビューをとおして、掃除をすることには1他者とのつながりを確認する意味があること、2とくに学校教育における清掃活動には、つながりのある学級をつくるという学級経営的役割があることがわかった。また、給食指導も、1食育の場ということだけではなく、2友達関係を深める役割があることがわかり、また、清掃活動や求職活動をとおして、自分らしさを育んでいくことが可能であることがわかった。4.<今後の課題>今後の研究課題は、一般論を超えて、それではどのような給食指導や清掃指導が、より子どもたちの自己形成を支え、さらには人間関係を深めることにより、いじめなどの学級の人間関係から生じる問題を防ぐことになるのかを具体的に明らかにすることである。1.教育における給食の時間、清掃の時間のもつ意味を文献や観察をとおして明らかにした。新自由主義の支配する社会において給食の時間や清掃の時間が、市場原理の外部を子どもたちが経験する機会として重要であること、いじめを防止するためには、いじめが起きてからの対応ではなく、日常的な「つながり」の経験をもたらしてくれる、給食の時間、清掃の時間が活用できることを明らかにした。この研究成果は、免許更新講習のテキストに執筆し、公表を行った。2.ハイデガーの文献の文献研究を行うことにより、いじめを予防し、子どもたちの自尊感情が尊重される学校空間や教師の存在の在り方について明らかにし、茨城県の教員が読む雑誌に公表を行った。3.定期的に訪問することはできなかったが、幾つかの学級を訪問し、給食の時間及び清掃の時間の観察を行った。観察から、清掃や給食の時間が開かれた構造をもっており、教師が子どもに教えるという構造が弱まって子どもたちの存在が受け止められる可能性を秘めていることが明らかになった。この結果について直接的に分析することはできていないが、上記の1,2の研究のなかで活かされている。4.引き続き学びの共同体に関する先進校を訪問し、「待つこと」や「聴くこと」の重要性を明らかにした。この結果については、上記の1,2の研究のなかで活かされている。5.派生的な研究だが、上記の研究を踏まえて、大学教育の在り方について検討を行った。文献研究については、進んでいるが、研究を進めるにあたって新自由主義の危険性及び「つながり」を取り戻すことの重要性が見えてきたため、その為の研究に時間を費やしている。

また新しい視点が見えてきたために、教育実践を新たな視点から捉え直す必要が生じたため、実践の分析及び予防プログラムの作成に関してはこれからの課題となっている。教育の成果の可視化が強く求められる時代は、教育に関して管理的な眼差しが強まる危険性をもっている。そうした状況において、評価の眼差しと関わらない日常的な教育活動として給食活動や清掃活動は非常に重要な意味をもっていると考え、研究テーマを設定し,現実に学校清掃や学校給食の在り方をフィールドワークした。その結果を、研究方法としてはハイデガーの思索を中心とする現象学の視点から明らかにした。まず、給食活動について明らかになったことは、給食指導はしつけ(文化の伝達)という側面を持ちつつも、本来食のもつ社会性、思いやりや分かち合いという視点から活動を捉えることが重要であることである。そして食育は、三つのつながり、つまり対象とのつながり、他者とのつながり、自己とのつながりから捉えることが必要であることを明らかにした。そして食育の重要性は、「弁当の日」のもつ意味へとつながっている。そしてこうしたつながりを大切にした給食活動は、教育の可視化が求められ、そして子どもたちの孤立化が進んでいる状況において、子どもたちの自尊感情を育み、自己形成を促進するものであることを明らかにした。次に、清掃活動について明らかになったことは、清掃活動は子どもたちの小さいけれども大切な活動であり、清掃活動に対する教師の向き合い方が、子どもたちに与える影響は非常に大きいということである。教師は、真面目に清掃をやる子どもたちを他の目立つ活動以上に大切な子どもとして学級に位置づけること、掃除を子どもたちが世界を丁寧に捉える機会としてとらえ、彼らの成長の時間として位置づけること、それらが学級経営にとって重要な意味をもつことを明らかにした。そして給食や清掃活動を大切にすることは、いじめの起きない学級や学校づくりに直結していることが明らかになった。本研究では、いじめ予防のためには、狭義の道徳教育だけでは効果は得られず、清掃指導や給食指導が重要な意味をもっていることを明らかにした。具体的には、掃除や給食の時間を一人一人の活躍の場であると同時に社会性を育む場であるという両義性の成り立つ場として重視すると同時に、教師がともに加わることで教師の存在の力を示すことが鍵になることが明らかになった。研究成果については、各年の免許更新講習における講義で受講生に示すと同時に、茨城県で出している『茨城教育』で公表した。文献を読み込み、いじめを予防する学級経営と結びつけることに当初の予定以上に時間がかかっている。今後は、実際に教師および大学の実務家教員にインタビューを行うことにより、いじめとの関係を明らかにしていくことが必要である。さらに幾つかの学級を定期的に訪問観察し、給食の時間及び清掃の時間の観察を行う。そしてそこで得られた記録に基づいて、子どもたちの空間経験や教師の存在の持つ意味を明らかする。とくに優れた実践を分析することにより、イジメ予防のプログラムを作成する。
次世代ナノパーティクルFePt磁気記録媒体の新規作製

本研究では、次世代磁気記録媒体として考えられているナノパーティクル媒体の開発を目指した。具体的には、CVD領域の新しいスパッタ法を用いることにより、L10構造を有したナノ粒子構造のFePt合金薄膜を作製することである。その結果、基板温度を300°C程度に高めることにより、目的とする微粒子化したL10FePt薄膜が得られることを見出した。それらの薄膜はナノパーティクル媒体としての可能性を有するものであり、下地の付加などによる実用磁気録媒体の試作研究の段階に達したものと考えられる。本研究では、ガスフロースパッタ法(GFS法)と呼ぶCVD領域(100Pa)の高圧力スパッタ法を用いることにより、「ナノ粒子薄膜の成長」を可能にし、また、L1_0相のFe-Pt合金において、なるべく低温においてL1_0構造に規則化を起こさせることにより大きな磁気異方性を発現させ、さらに、粒子間分離を完全にすることにより媒体ノイズの低減を図り、実用に近い特性を有する次世代磁気記録媒体として考えられているナノパーティクル媒体薄膜の作製することを目指す。具体的には、要求を満たす構造の薄膜が成長する条件を確立すること、また薄膜の構造解析と磁気特性の関連性を明らかにする実験研究を推進する。21年度においては、L1_0に規則化させるために、成膜中に基板加熱を行うことと成膜後に真空中で熱処理を加えることの2種類の過熱過程における膜構造への影響の違いを調べた。基板加熱を行う場合、成長温度を高めるとL1_0への規則化が進むが、膜構造は特異な変化を示し、先ず微細化が起き、さらに高温にすると結晶粒子の成長が進み粒子が大きくなる傾向が見られた。その結果、成長温度が300°C程度において、10nm程度の微粒子構造が現れ、しかもL1_0への規則化も高く(規則度が0.6以上)保磁力も7kOe以上の十分大きな値を示すことが明らかになった。一方、100°C以下の低温において成膜すると、GFS法の特徴としてL1_0に規則化が見られる一方、10nm以下の微結晶が凝集した2次組織を形成してボイドも形成されてしまった。それらの薄膜を熱処理すると、300°C程度の低温において規則化が進むが、結晶粒子の合体成長が進み、それに伴って不均一な構造となり、ナノパーティクル構造の構築には適さないことがわかった。今回初めて見出された成膜時の基板加熱により薄膜の微細化が進む現象は、ナノパーティクル媒体構造の構築に極めて有用なものである。また、そのメカニズムは堆積粒子の表面拡散と自己陰影効果により定性的であるが説明できた。本研究では、本学で考案されたガスフロースパッタ法(GFS法)と呼ぶCVD領域(100Pa)の高圧力スパッタ法を用いることにより、「ナノ粒子薄膜の成長」を可能にし、また、L1_0相のFe-Pt合金においてなるべく低温においてL1_0構造に規則化を起こさせることにより、次世代磁気記録媒体として考えられているナノパーティクル媒体薄膜に適用できるL1_0相のFe-Ptナノ粒子構造薄膜を作製することを目指している。22年度においては、基板加熱を行う場合、成長温度を高めるとL1_0への規則化が進むが、膜構造は特異な変化を示し、先ず微細化が起き、さらに高温にすると結晶粒子の成長が進み粒子が大きくなることを明確にした。一方、100°C以下の低温において成膜すると、僅かであるがL1_0に規則化が見られるが、微結晶が凝集した2次組織を形成し、さらにクラック状のボイドが形成され、さらに、それらの薄膜を熱処理する過程では、結晶粒子の合体成長が進み、それに伴って不均一な構造となるため目的とする構造は形成できない。今回確立された成膜時の基板加熱により薄膜の微細化が進む現象は、この手法に独特なものであり、ナノパーティクル媒体構造の構築に極めて有用なものであることを示すことができた。本研究では、本学で考案されたガスフロースパッタ法と呼ぶCVD領域(100Pa)の高圧力スパッタ法を用いることにより、次世代磁気記録媒体として考えられているナノパーティクル媒体薄膜に適用できるL1_0相のFe-Ptナノ粒子構造薄膜を作製することを目指している。具体的な課題として、ナノ粒子構造の薄膜を成長させる条件を確立すること、また、Fe-Pt合金においてなるべく低温においてL1_0構造に規則化を起こさせることである。また、薄膜の構造解析と磁気特性の関連性を明らかにすることが重要である。

21年度22年度においては、基板加熱を行う場合、成長温度を高めるとL1_0への規則化が進むが、膜構造は特異な変化を示し、先ず微細化が起き、さらに高温にすると結晶粒子の成長が進み粒子が大きくなることを見出し、その薄膜成長機構について新しい知見を得た。その成長条件牽利用することにより、23年度においては、成長温度が300°C程度において、10nm程度の微粒子膜構造が再現性良く形成できることを明確にした。しかもそれらの薄膜においてL1_0への規則化も高く(規則度が0.6以上)、また保磁力も7kOe以上の記録媒体と3して十分大きな値を示すことを明らかにした。一方、成長温度など成膜条件を変化させて、より微細な粒子からなる粒子構造膜を得る条件を検討したが、高い規則度と微細化を同時に進めることには限界があることが分かった。しかしながら今回確立された成膜時の基板加熱により薄膜の微細化が進む現象はこの手法に独特なものであり、ナノパーティクル媒体構造の構築に極めて有用なものであることを示すことができ、今後下地の工夫などにより実用に供することが可能な磁気録媒体の試作研究が必要と考える。
カリシウム・リン脂質結合蛋白(CPBs)の活性ドメインおよび胎盤での発現について

カルシウム・リン脂質結合蛋白(CPBs)は、我々をはじめとして種々の施設より報告され、世界的には、annexin femilyとして統一名称が使用されつつある。今回は、一つには、CPBsの抗phospholipase作用と、抗凝固活性について検討し、もう一つは、CPBーIについて、そのmRNAのnothern blottingについて基礎的に検討した。具体的には、前者では、まずCPBーI,CPBーII,CPBーIII,lipocortinにおいてのphospholipase A_2(PLA_2)およびphospholipase C(PLC)活性の抑制能を種々条件下で検討した。すなわち、至適カルシウム濃度、至適pHの異なる由来の違うPLA_2での検討、さらに、同一モル濃度における各CPBsの抑制能の比較などである。その結果を以下に示す。1)pH8.0が至適pHであるブタ膵由来のPLA_2とpH6.5であるマムシ毒由来のそれで,CPBーIでの最大抑制活性出現のカルシウム濃度は、どちらも20mMであった。一方、CPBーIIでは、どちらも10mMであった。2)ブタ膵由来のPLA_2の抑制活性は、同一モル濃度で比較し、CPBーII>CPBーI>CPBーIII>lipocortinの順であった。これは、マムシ毒由来のPLA_2でも同様の傾向を示した。さらに、抗凝固活性も同様の順を示した。3)同一モル濃度におけるPLC抑制は、CPBーI>CPBーII>CPBーIII>lipocortinの順であった。PLA_2とPLCでの差は、各々の基質であるphosphatidyl cholineとphsphatidyl inositolに対するCPBsの結合能の差と一致した結果であった。CPBsとリン脂質の結合能の結果からもふまえて考察すると、CPBsのカルシウム結合ドメインが、PLA_2,PLC,及び凝固抑制に共通した抑制活性ドメインであるものと推察された。次にCPBーI mRNAについては、胎盤組織よりRNAを抽出し、agarose電気泳動後にmenbraneに転写し、^<32>PをラベルしたCPBーI cDNA断片をprobeとしてhybridizationを行った。mRNA抽出、hybridizationの条件設定などで苦労したが、胎盤では約1.6kbの単一のCPBーI mRNAが証明された。
脂質性二次伝達物質リン酸化酵素の神経細胞および膵臓・副腎における形態学的機能解析

平成30年度はDGKアイソザイムの膵臓・副腎における発現および微細局在解析と、虚血ストレス条件下における発現および局在変化の解析をラットおよび野生型マウスを用いて行った。1)DGKアイソザイムの膵臓・副腎における細胞内微細局在解析:膵臓では内分泌部であるランゲルハンス島において、DGKzetaが構成細胞の核内に発現すること、また副腎においてDGKアイソザイムが副腎皮質球状帯細胞と副腎髄質クロム親和性細胞に豊富に発現し、DGKepsionが細胞膜、DGKzetaは核内に局在することを申請者は報告した。本年度はさらに免疫組織化学染色法による解析を行い、副腎皮質球状帯細胞においてDGKgammaがゴルジ体に、DGKepsilonが小胞体にも局在することを明らかにした。膵臓ではRT-PCRにてDGKalpha-およびDGKepsilon-mRNA発現もわずかに認められたため特異抗体でタンパクの検出を試みたが、検出限界以下であった。2)虚血ストレス条件下におけるDGKアイソザイム発現および局在変化の解析:申請者はDGKzetaが神経細胞では虚血により、膵臓ベータ細胞ではストレプトゾトシンによるDNA損傷ストレスにより、核から細胞質に移行することを報告している。虚血はグルコースと酸素欠乏により再現されるため、本年度は生体への虚血ストレス実験の予備実験として、ラット副腎褐色細胞腫由来の培養細胞であるPC-12に対して虚血ストレスを与え、DGKアイソザイムの発現量変化および局在変化の解析を行った。RT-PCRにてPC-12にはDGKalpha, DGKepsilon, DGKzetaおよびDGKiotaの発現が認められ、タンパクレベルでの解析のために特異抗体を用いて虚血ストレス実験を行ったが、発現量の変化や局在変化は認められなかった。平成30年度の研究計画では、以下の目標を挙げた。DGKアイソザイムの膵臓・副腎における発現および微細局在解析と、虚血ストレス条件下における発現および局在変化の解析をラットおよび野生型マウスを用いて行う。1)DGKアイソザイムの膵臓・副腎における細胞内微細局在解析:DGKアイソザイムの膵臓・副腎における発現および細胞内小器官微細局在の解析を行う。2)虚血ストレス条件下におけるDGKアイソザイム発現および局在変化の解析:膵臓および副腎について、虚血ストレス条件下におけるDGKや他のPI代謝関連分子の局在変化を検討する。当該年度に関して申請者は副腎において、ゴルジ体や小胞体へのDGKアイソザイムの局在を新規に見出した。さらに副腎由来の培養細胞で、虚血ストレス条件下のDGKアイソザイムの発現および局在変化について解析した。以上より、当該課題の「研究の目的」に対する達成度は、おおむね順調に進展していると考えられる。平成31年度は以下の2点につき解析を行う。●神経細胞の解析(DGKepsilon-KOマウス):1ゴルジ鍍銀法による解析:DGKepsilon-KOマウス脳にゴルジ鍍銀法を施行し、小脳プルキンエ細胞の棘突起数や形態変化を解析する。2電子顕微鏡による解析:電子顕微鏡を用いて、DGKepsilon-KOマウスの細胞および細胞内小器官の形態変化を野生型マウスと比較検討する。●膵臓および副腎の形態比較解析(DGKepsilonおよびDGKzeta-KOマウス):電子顕微鏡を用いて、DGKepsilonおよびDGKzeta-KOの膵臓ランゲルハンス島構成細胞、副腎皮質球状帯細胞および副腎髄質クロム親和性細胞の細胞・細胞内小器官の形態変化を、野生型マウスと各々比較検討する。また、膵臓および副腎の生体における虚血ストレス実験を行う。2)特異抗体を用いたDGKepsilonおよびDGKzetaのシグナル伝達複合体の解明DGKepsilon特異抗体を使った免疫沈降法による結合タンパクの同定(マウス小脳)およびDGKzeta特異抗体を使った免疫沈降法による結合タンパクの同定(マウス膵臓・副腎)平成29年度はラット・野生型マウスにおけるDGKepsilon (DGKe)の神経細胞内発現および細胞内微細局在解析を蛍光多重染色法及び免疫電子顕微鏡法により解析した。小脳プルキンエ細胞においてはDGKeは樹状突起の形質膜直下の滑面小胞体である表面下槽内に局在することを報告していることから、小脳以外でDGKeが豊富に発現する海馬、大脳皮質および線条体に注目した。その結果各領域におけるDGKeの細胞発現は以下の通りであることが明らかとなった。低倍率像における解析-海馬においてDGKe免疫反応はCA1領域に強く検出された。小脳小葉におけるDGKeの発現差は認めなかった。さらに小脳でのDGKe免疫反応はプルキンエ細胞層および分子層に認められ、顆粒細胞層では検出限界以下だった。分子層に認められるDGKe免疫反応の多くはプルキンエ細胞の樹状突起表層部に偏在し、粗大な顆粒状に認められた。大脳皮質においてDGKeはII/II層およびV、VI層に発現が認められた。高倍率像における解析-大脳皮質:DGKe免疫反応は投射ニューロンの細胞体および樹状突起領域に点状に認められた。GAD陽性介在ニューロンにおけるDGKe免疫反応は検出限界以下であった。線条体:線条体投射ニューロン(medium spiny neurons)において、DGKe免疫反応はドーパミンD1およびD2受容体陽性細胞の両者に発現していた。

海馬:海馬CA1領域において、DGKe免疫反応は投射ニューロン細胞体および樹状突起に点状に検出された。GAD陽性介在ニューロンにおけるDGKe免疫反応は検出限界以下であった。以上より、DGKeは生化学的および免疫組織化学的解析により、脳全体に広く発現することが明らかとなった。このことはDGKeが小脳以外の領域でも重要な機能を有する可能性を示唆する。平成29年度の研究計画では、以下の目標を挙げた。ラット・野生型マウスにおけるDGKeの神経細胞内発現および細胞内微細局在解析によりDGKeの発現細胞同定と神経細胞内微細局在を明らかにする。1)蛍光多重染色法による解析:海馬、大脳皮質および線条体について共焦点レーザー顕微鏡で蛍光多重染色法を行う。2)免疫電子顕微鏡法による解析:包埋前(DAB・銀増感)および包埋後免疫電子顕微鏡法を施行する。当該年度に関して申請者は小脳におけるDGKeの細胞発現および細胞内微細局在を明らかにし、さらに小脳以外でDGKeが豊富に発現する海馬、大脳皮質および線条体においても発現局在を解明した。以上より、当該課題の「研究の目的」に対する達成度は、おおむね順調に進展していると考えられる。平成30年度はDGKアイソザイムの膵臓・副腎における発現および微細局在解析と、虚血ストレス条件下における発現および局在変化の解析をラットおよび野生型マウスを用いて行った。1)DGKアイソザイムの膵臓・副腎における細胞内微細局在解析:膵臓では内分泌部であるランゲルハンス島において、DGKzetaが構成細胞の核内に発現すること、また副腎においてDGKアイソザイムが副腎皮質球状帯細胞と副腎髄質クロム親和性細胞に豊富に発現し、DGKepsionが細胞膜、DGKzetaは核内に局在することを申請者は報告した。本年度はさらに免疫組織化学染色法による解析を行い、副腎皮質球状帯細胞においてDGKgammaがゴルジ体に、DGKepsilonが小胞体にも局在することを明らかにした。膵臓ではRT-PCRにてDGKalpha-およびDGKepsilon-mRNA発現もわずかに認められたため特異抗体でタンパクの検出を試みたが、検出限界以下であった。2)虚血ストレス条件下におけるDGKアイソザイム発現および局在変化の解析:申請者はDGKzetaが神経細胞では虚血により、膵臓ベータ細胞ではストレプトゾトシンによるDNA損傷ストレスにより、核から細胞質に移行することを報告している。虚血はグルコースと酸素欠乏により再現されるため、本年度は生体への虚血ストレス実験の予備実験として、ラット副腎褐色細胞腫由来の培養細胞であるPC-12に対して虚血ストレスを与え、DGKアイソザイムの発現量変化および局在変化の解析を行った。RT-PCRにてPC-12にはDGKalpha, DGKepsilon, DGKzetaおよびDGKiotaの発現が認められ、タンパクレベルでの解析のために特異抗体を用いて虚血ストレス実験を行ったが、発現量の変化や局在変化は認められなかった。平成30年度の研究計画では、以下の目標を挙げた。DGKアイソザイムの膵臓・副腎における発現および微細局在解析と、虚血ストレス条件下における発現および局在変化の解析をラットおよび野生型マウスを用いて行う。
好中球フェノタイプの制御に基づく神経保護薬創製のための新規薬理評価系

HL-60細胞とラット培養脳組織切片を用いて好中球-脳組織間相互作用を解析する実験系を構築し、出血性脳組織傷害に伴って好中球の表現型が炎症促進性にシフトすることを見出した。また、ロイコトリエンB4の産生抑制や作用遮断が好中球の浸潤を抑制することで脳出血病態を改善することを示した。さらに、被殻出血において好中球浸潤を抑制するニコチンが皮質下出血においても神経保護効果と抗炎症効果をもたらすことから、好中球の制御が異なるタイプの脳出血病態に対して有効な治療戦略となる可能性を提起した。本研究は、がん病態において提唱されている好中球の基本フェノタイプを手がかりとして、異なる好中球フェノタイプによる脳卒中病理制御効果をin vitroで評価する実験系を構築し、好中球フェノタイプ極性化の制御を介して脳卒中病理を抑制する化合物を見出すこと、および当該化合物の効果をin vivo脳卒中病態モデルで検証し、新規の薬理特性を有する神経保護薬開発のための戦略を確立することを目指している。今年度はまず、in vitroでの好中球ー脳組織間相互作用の評価系を構築に向けた基礎検討を行った。DMSO刺激により好中球様に分化させた白血病細胞株HL-60細胞にリポ多糖を処置することにより、IL-1βおよびIL-12等のサイトカインmRNAの発現が増大することを確認した。また、脳組織由来の脂質性生理活性物質である2-アラキドノイルグリセロール(2-AG)がHL-60細胞におけるこれらサイトカインmRNA発現に対して抑制的に作用すること見出した。現在、2-AGの作用についてより詳細に検討を進めるとともに、ラット大脳皮質-線条体培養組織切片とHL-60細胞との共培養系を用いて、培養組織切片に興奮毒性刺激を与えた時のHL-60細胞におけるN1型・N2型サイトカイン発現プロファイルの変動についても解析を進めている。In vivo実験系については、マウス脳出血病態モデルにおいて好中球走化因子であるロイコトリエンB4の脳内レベルが増加すること、ロイコトリエンB4シグナルの遮断が脳組織への好中球浸潤を部分的に抑制するとともにマウスの運動機能障害を著明に改善することを見出した。本研究の軸となるin vitro好中球ー脳組織間相互作用の評価系の構築については、検討がほぼ予定通り進行しており、当該相互作用に基づく薬効薬理評価の検討を開始したところである。併せて、好中球様細胞単独培養系での薬効評価もこれまで順調に進めてきており、両実験系で得られた結果を比較することによって精度の高い薬効評価を実施できる体制が整ってきている。本研究は、がん病態において提唱されている好中球の基本フェノタイプを手がかりとして、異なる好中球フェノタイプによる脳卒中病理制御効果をin vitroで評価する実験系を構築し、好中球フェノタイプ極性化の制御を介して脳卒中病理を抑制する化合物を見出すこと、および当該化合物の効果をin vivo脳卒中病態モデルで検証し、新規の薬理特性を有する神経保護薬開発のための戦略を確立することを目指した。好中球ー脳組織間相互作用のin vitro評価系の構築については、DMSO刺激により好中球様に分化させた白血病細胞株HL-60細胞をラット大脳皮質-線条体培養組織切片と共培養し、脳出血病態を模した条件として血中プロテアーゼであるトロンビンを処置した後のHL-60細胞および脳組織でのサイトカイン発現変化と組織傷害の関係について検証した。その結果、培養脳組織の共存下では好中球様HL-60細胞におけるIL-1β(N1型サイトカイン)発現が増大し、IL-10(N2型サイトカイン)の発現は逆に減少した。一方で、トロンビン処置により誘発される培養脳組織内の細胞傷害は、好中球様HL-60細胞の共存下では抑制された。これらの知見は、好中球ー脳組織間の相互作用が好中球フェノタイプの調節を伴って脳出血病態を制御し得ることを示唆している。In vivoについては、人口の高齢化とともに発症件数が近年増加している皮質下出血に着目し、そのマウス病態モデルを作出した。また、最も一般的な脳出血病態である被殻出血のモデルにおいて好中球浸潤を抑制することが示されているニコチンが、皮質下出血モデルにおいても神経保護効果および抗炎症効果をもたらすことを明らかにし、好中球の制御が異なるタイプの脳出血病態に対しても有効な治療戦略となる可能性を提起した。1)好中球フェノタイプの制御を介して脳病理抑制効果を発揮する化合物の探索:種々の化合物を処置した好中球/HL-60細胞を、脳卒中病態を模倣した培養脳組織切片に添加し、神経細胞死抑制効果を指標として薬理活性を評価する。神経保護活性が示された化合物に関しては、好中球にどのようなフェノタイプを誘導するのかについて、あらためて一連の細胞表面抗原およびサイトカイン群の発現プロファイルを調べることで明らかにする。

この時、N1型およびN2型を誘導するIFNβおよびTGFβを好中球に作用させた場合とのマーカー群の発現プロファイルの相違を明らかにする。また、脳組織切片への適用前の好中球フェノタイプマーカー群の発現プロファイルに加え、脳組織切片への適用後のマーカー群の発現プロファイルも解析する。これらの検討により、中枢神経疾患病理制御と関連した好中球フェノタイプの分類に関する基礎知見を得る。2)好中球フェノタイプ制御化合物のin vivo薬理活性の検証:上記のin vitroでの探索により同定した活性化合物について、マウスのin vivo脳卒中モデルにおける有効性を検証する。循環血中での好中球への作用を期待し、化合物は静脈内に投与する。脳卒中後に生じる運動機能障害の程度をビーム歩行試験および改変型四肢配置試験で調べ、活性化合物による改善効果の有無を検証する。また、脳卒中惹起から一定時間後の脳組織を回収し、組織内の病理変化(特に神経細胞死、および好中球の浸潤数やフェノタイプの変化)について検討する。神経薬理学
抗原変異遺伝子群の進化メカニズムの解明

様々な感染症を引き起こす病原微生物が、ヒトをはじめとする宿主の免疫系から逃れるための仕組みの一つである抗原変異という現象に着目し、それが関与するタンパク質の進化メカニズムをゲノム情報から明らかにするためのデータベースを構築した。特にマラリア原虫に対する情報について関連遺伝子を網羅的に収集し、種間比較などができるようにした。また、それらの進化的な関係を解析するためのパイプラインを構築し、人類進化の解析や物質生産に関わる生合成経路の進化解析に応用した。平成26年度は、抗原変異遺伝子ファミリーの中からマラリア原虫など複数の近縁生物種で保存されているものに着目して系統解析を行い、その機能分化についての手がかりを探索した。抗原変異遺伝子ファミリーは生物種によってそのメンバー数や配列の多様性が異なる。そこで、生物種間による抗原変異の仕組みの違いを調べるために、複数種のマラリア原虫から抗原変異遺伝子ファミリーを選び、これらの系統関係を解析した。全ゲノムが決定され、KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)データベースに登録されている病原微生物に着目し、他のグループによってすでに解析が進められているマラリア原虫の抗原変異遺伝子ファミリーPlasmodium interspersed repeats (pir)について、生物種を増やしてデータを整備し、保存部位について解析を行った。具体的には、ヒトに感染するPlasmodium falciparumの3つの株に加え、霊長類に感染するマラリア原虫3種と齧歯類に感染するマラリア原虫3種のpir遺伝子ファミリーについて、KEGGで計算されたオーソログ、パラログ情報を元に候補遺伝子を抽出し、既知のアミノ酸配列モチーフの有無を元にその関係をまとめた。同様の手法は、他の遺伝子ファミリーについても適用することができるため、平成26年度は、マラリア原虫と同じアピコンプレクサ原虫であるTheileria equi(KEGGではBabesia equi)のequi merozoit antigen (EMA)遺伝子ファミリーをはじめ、5つの遺伝子ファミリーについてもKEGGデータベースからオーソログ遺伝子を抽出し、保存モチーフの探索を行った。これらの結果は抗原変異データベースであるvarDBに反映する予定である。平成27年度は、平成26年度に引き続き、病原性原生生物の抗原変異遺伝子配列の収集と系統解析を進めるとともに、上流塩基配列とコドン利用頻度を解析し、発現機構の解明を目指した。pir遺伝子ファミリーなどの抗原変異に関わる遺伝子ファミリーは、メンバーの遺伝子を一度に一つだけ発現するという特徴を持つため、ファミリーの中の遺伝子発現を制御している何らかの機構が存在しているはずである。平成26年度に収集した遺伝子ファミリーについて、本プロジェクトで開発しているvarDBと京都大学で開発されているKyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG)データベースとの対応を取った。さらに、KEGGに登録されているゲノム配列情報から各遺伝子の上流配列、コード領域配列、非コード領域配列を取得した。上流塩基配列についてはMEMEプログラムを用いて共通モチーフの探索を試みたが、遺伝子タイプごとに評価する必要が有ることが判明したため、今後、系統樹解析の結果などと比較してサブファミリー毎に解析することを検討する。コドン利用頻度解析については、今年度は進めることができなかったため、来年度引き続き検討する。一方で、新たな抗原変異遺伝子ファミリーの探索を試みた。具体的にはKEGG Ortholog Cluster (OC)データベースに登録されているマルチ遺伝子ファミリークラスタから原生生物種が単独の種または少数の種でのみパラログ遺伝子を増やしているものを抽出した。そのうち、既知の抗原変異遺伝子と類似したモチーフを持つものが見つかったため、今後はそれらの進化と機能についても解析するとともにvarDBにも反映する。予定していた抗原変異関連遺伝子ファミリーのデータ収集については、新たな候補遺伝子ファミリーのデータ探索という新しい方向性も含めてほぼ順調に進んだものの、超可変部位の解析と上流配列の解析については、データ整備および方法論の再検討が必要になったため、やや遅れている。平成28年度は、平成27年度に引き続き、病原性原生生物の抗原変異遺伝子配列の収集と系統解析を進めるとともに、上流塩基配列とコドン利用頻度を解析し、発現機構の解明を目指した。抗原変異遺伝子配列の収集に関しては、平成27年度にKEGG Ortholog Clusterデータベースから抽出した21のマルチ遺伝子ファミリークラスタについて、既知の抗原変異遺伝子を含む190のクラスタとともに整理し、各遺伝子ファミリーに代表的なクラスタについては系統解析を行った。その結果、特定の生物種でのみ特異的にパラログが生成するものが複数得られた。また、新たに四日熱マラリア原虫と卵形マラリア原虫のゲノム論文が報告されたため、抗原変異遺伝子群および関連情報をGeneDBから取得した。今後の解析に利用する。一方で、その他の配列解析は引き続き検討中である。平成28年度は、抗原変異遺伝子自体の解析に加えて、系統解析手法の機能予測への応用、および、主要宿主であるヒトの遺伝子変異に関する解析で進展が得られた。前者に関しては、マルチ遺伝子ファミリーの一つである、III型ポリケチド合成酵素(PKS)を、ゲノムが決定された生物種から網羅的に取得するとともに、機能既知の遺伝子を文献から網羅的に集めた。パラログ遺伝子群の機能分類を促進するために、III型PKSの反応分類方法を確立し、系統解析結果と対応付けた。その結果、系統関係だけでは対応付けできない機能が明らかになったため、立体構造情報から得られた相補的に変異する配列上の位置を用いた機能予測法を開発した。また、後者に関しては、HapMapデータのアフリカ由来、ヨーロッパ由来、アジア由来の人種間の差から古い年代に確立したハプロタイプブロックを抽出するためのパイプラインを開発し、そのブロックに保存されている遺伝子群とマラリア感染の関係の解析に応用した。

予定していた抗原変異関連遺伝子ファミリーのデータ収集については、一層の進展が見られたが、超可変部位の解析と上流配列の解析については、引き続き方法論の再検討を進めており、やや遅れている。抗原変異は、様々な感染症を引き起こす病原微生物が、宿主の免疫系から逃れるために獲得してきた機能の一つである。抗原変異に関与する遺伝子はこれまで数多く同定されてきたが、病原微生物がどのような進化の過程を経てそれらを獲得してきたのか、またどのような発現機構で機能しているかについては未だ不明な点が多い。本研究では、抗原変異遺伝子の進化・発現メカニズムを解明することを目的として、ゲノムレベルのデータ収集と配列解析を行うとともに、必要に応じて解析ツールとデータベースを開発してきた。抗原変異遺伝子配列の収集に関しては平成29年度も継続し、varDBで検索できるようにした。なお、研究代表者の異動に伴い、varDBのインタフェースを刷新するとともに新規にテストサイト(http://vardb.dbcls.jp/)を構築した。将来的にはvardb.orgに統合する予定である。またテストサイトには追加で収集したPlasmodium属の抗原変異遺伝子配列とそのアライメント情報、系統解析の結果を反映した。上流配列解析を含めた比較ゲノム解析ができるように、ライフサイエンス統合データベースセンターで開発されているTogoGenomeのAPIを利用し、ゲノム上の指定した位置の塩基配列を所得する仕組みをvarDBに組み込み、抗原変異遺伝子の上流配列を取得できるようにした。さらに、抗原変異遺伝子ファミリーの発現機構解明のためのネットワーク解析を進めた。ネットワーク可視化のツールについてはCytoscapeなど既存のツールを使用することが適当であることが判明したので見送った。平成29年度の追加項目とした、オーソログ対応については、KEGG OCデータベースを更新し、本研究で蓄積してきた知見を他の遺伝子ファミリーにも適用するための基盤構築を開始した。論文化については検討中である。様々な感染症を引き起こす病原微生物が、ヒトをはじめとする宿主の免疫系から逃れるための仕組みの一つである抗原変異という現象に着目し、それが関与するタンパク質の進化メカニズムをゲノム情報から明らかにするためのデータベースを構築した。特にマラリア原虫に対する情報について関連遺伝子を網羅的に収集し、種間比較などができるようにした。また、それらの進化的な関係を解析するためのパイプラインを構築し、人類進化の解析や物質生産に関わる生合成経路の進化解析に応用した。