hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非アイソトープ標識化プローブの調製法の検討とDNA解析への適用

親子鑑定のHLA検査後に凍結保存しておいたリンパ球で、非アイソトープ標識プローブを用いたRFLP法によるDNA解析およびPCR法による多型解析が可能かどうかについて検討した。一般にDNAの抽出目的として、EDTAを用いた採血が用いられている。しかし、HLA検査にはヘパリン加血を用いているので、EDTA加血とヘパリン加血の試料からそれぞれDNAの抽出を行ない比較したところ、ヘパリン加血とEDTA加血との間でDNA回収量には差異が認められなかった。次いで、抽出を市販のDNA抽出キット3種類(有機溶媒を使用しないA社およびB社、マトリックスを使用するC社の製品)の方法により検討した。マトリックスを使用する方法を除いては、高収率でDNAを回収することができ、SDS-PAGEで低分子化したDNAは認められず、いずれでも高分子DNAが得ることができた。そこでA社のキットを用いて親子鑑定例におけるリンパ球からDNAを抽出し、PCR法によるHLADQαタイピングを行なったところ、充分に型判定が可能であった。10家系の親子鑑定におけるHLA検査後のリンパ球試料からのDNAを使用し、市販の非アイソトープ(ギゴキシゲニン)標識MZ1.3プローブによるRFLP法を試みた。6家系の試料でDNAフィンガープリンティングを行なうことが可能であり、4家系の試料では明確な判定ができなかった。本法でのDNA検出限界は、アガロース電気泳動で1レーン当り約10μgのDNA量が必要であり、検出感度が充分ではなかった。別の市販の非アイソトープ(蛍光)標識プローブ(NICEプローブ)を用いたRFLP法を試みたところ、試料量は約1μgと少量でDNA多型解析が充分可能であった。さらにこの10家系のDNA試料をPCR法での解析に適用したところ、HLADQaタイピングおよびDIS80分析による多型解析のいずれも充分に可能であることが証明できた。親子鑑定でのHLA検査後に凍結保存しておいたリンパ球で、非アイソトープ標識プローブを用いたRFLP法によるDNA解析が可能かどうかについて検討した。一般にDNAの抽出目的には、EDTAを用いた採血が適しているとされるが、HLA検査はヘパリン加血を用いている。そこでEDTA加血とヘパリン加血の試料からそれぞれDNAの抽出を行ない、DNAの回収率と純度について調べたところ、ヘパリン加血とEDTA加血共にリンパ球からのDNA回収量に差が認められなかった。ついでリンパ球からのDNA抽出法を種々(塩析法、フェノール・クロロホルム法、フェノール・クロロホルム変法)検討したところ、フェノール・クロロホルム変法による抽出がDNAの回収量およびDNAの純度の点で優れていることが分かった。この方法を用いて親子鑑定例におけるHLA検査後の残りのリンパ球からDNAを抽出し、PCR法によるHLADQαタイピングを行なったところ、充分に検出可能であることが明かになった(DNA多型研究会において発表,1992)。10家系の親子鑑定におけるHLA検査後のリンパ球試料からのDNAを使用し、市販の非アイソトープ(ギゴキシゲニン)標識MZ1.3プローブによるRELP法を試みたところ、6家系の試料でDNAフィンガープリンティングを行なうことが可能であり、4家系の試料では明確な判定が出来なかった。この方法でのDNA検出限界を検討したところ、アガロース電気泳動で1レーン当り約10μgのDNA量が必要であり、検出感度は十分なものではなかった。10家系のDNA試料をPCR法での解析に適用したところ、HLADQαタイピングもD1S80分析も充分に解析が可能であった。

親子鑑定HLA検査後の試料についてDNA多型解析が可能か否か、少量のリンパ球からのDNA抽出法について検討した。市販のDNA抽出キット(有機溶媒を使用しないA社およびB社、マトリックスを使用するC社の製品)およびフェノール・クロロホルム変法の4種類の方法により抽出操作を行なった。その結果、マトリックスを使用する方法を除いては、高収率でDNAを回収することができ、しかもSDS-PAGEで低分子化したDNAは認められず、いずれでも高分子DNAを得ることができた。そこでA社のキットを用いて親子鑑定例におけるリンパ球からDNAを抽出し、PCR法によるHLADQaタイピングを行なったところ、型判定が可能であった。次いで、親子鑑定でのHLA検査後に凍結保存しておいたリンパ球について、非アイソトープ標識プローブを用いたRFLP法によるDNA解析が可能かどうかを検討した。市販の非アイソトープ(ギゴキシゲニン)標識MZ1.3プローブによるRFLP法を試みたところ、アガロース電気泳動で1レーン当り訳10mugのDNA量が必要であり、検出感度は充分とはいえなかった。別の市販の非アイソトープ(蛍光)標識プローブ(NICEプローブ)を用いたRFLP法を試みたところ、試料量が訳1mugと少量でもDNA多型解析は可能であることが証明できた。
安全な歩行誘導を実現する超指向性音響案内システムの開発

日常生活での安全やアメニティを高めたいという社会的要求は多いが、音環境の改善もその一つである。例えば、鉄道各駅におけるホームアナウンスは、乗客の利便性のため、列車接近に対する注意喚起、ひいては歩行安全のためになされているが、ともすると放送過多や過剰案内になり兼ねない。ときとして、駅に隣接して生活する住民に騒音をもたらすことから、音環境の整備が必要になる。この事例はほんの一部に過ぎないが、必要な音声情報を必要な場所にだけ的確に伝える音響システムが実現すれば解決できる問題が多い。本課題は、超音波を音声信号で変調して送波し、超音波の自己復調現象を利用して音声を空間内に再生する超指向性音響案内システムを開発し、限定エリアへの的確・明瞭な音声情報の提供と、音による歩行の安全誘導・確保を実現するための一連の研究を推進した。昨年度に引き続き、超音波エミッタ素子の高能率化、低歪みの再生音のためのSSB変調方式、パワーアンプとスピーカとの整合性について取り組んだ。まず、超音波エミッタについては、特に素子配列に注目し、六角形素子を利用することで、同じ個数で従来の円形よりも配列径を67割小口径にできることが判明した。次に、昨年度試作したウエーバー(Weaver)SSB変調方式に、USBおよびLSB切換、包絡線信号の振幅を段階的に変える機能を追加し、もとのオーディオ信号により近い音の再生を実現した。なお、この変調器については、特許の出願を行った。更に、省電力化の一環としてデジタルパワーアンプを試作し、従来のアナログパワーアンプよりも消費電力を45分の1にまで低減できることを確認した。最後に、視覚障害者の協力を得て、横断歩道の音響案内信号を用いた歩行誘導実験を行い、幅員を中心とする領域に信号音を絞ったまま、従来法とほぼ同じ結果を得た。社会的に関心の高いこれらの問題を解決する一方策として、本課題では超音波を音声信号で変調して送波し、超音波の自己復調現象を利用して音声を空間内に再生する超指向性音響案内システムを開発し、限定エリアへの的確・明瞭な案内情報の提供と、歩行の安全誘導・確保を実現するための一連の研究を推進する。本年度は、超音波エミッタ素子の高能率化、低歪みの再生音のためのSSB変調方式、パワーアンプとスピーカとの整合性について取り組んだ。これら3つの課題のなかでもSSB変調については、ウエーバー(Weaver)方式が有力と捉え、それを調整が容易で経年変化の少ないデジタル回路で組み上げた。現在、この方式については特許申請中である。また、省電力化の一環としてのシステムの整合性については、アナログアンプからD級アンプに取り替えることで、消費電力を従来よりおよそ5分の1にまで低減できる指針を得た。ただし、再生音に不快にノイズが発生するといった整合性課題がまだ残り、次年度に継続して検討する予定である。

例えば、鉄道各駅におけるホームアナウンスは、乗客の利便性のため、列車接近に対する注意喚起、ひいては歩行安全のためになされているが、ともすると放送過多や過剰案内になり兼ねない。ときとして、駅に隣接して生活する住民に騒音をもたらすことから、音環境の整備が必要になる。この事例はほんの一部に過ぎないが、必要な音声情報を必要な場所にだけ的確に伝える音響システムが実現すれば解決できる問題が多い。本課題は、超音波を音声信号で変調して送波し、超音波の自己復調現象を利用して音声を空間内に再生する超指向性音響案内システムを開発し、限定エリアへの的確・明瞭な音声情報の提供と、音による歩行の安全誘導・確保を実現するための一連の研究を推進した。昨年度に引き続き、超音波エミッタ素子の高能率化、低歪みの再生音のためのSSB変調方式、パワーアンプとスピーカとの整合性について取り組んだ。まず、超音波エミッタについては、特に素子配列に注目し、六角形素子を利用することで、同じ個数で従来の円形よりも配列径を67割小口径にできることが判明した。次に、昨年度試作したウエーバー(Weaver)SSB変調方式に、USBおよびLSB切換、包絡線信号の振幅を段階的に変える機能を追加し、もとのオーディオ信号により近い音の再生を実現した。なお、この変調器については、特許の出願を行った。更に、省電力化の一環としてデジタルパワーアンプを試作し、従来のアナログパワーアンプよりも消費電力を45分の1にまで低減できることを確認した。最後に、視覚障害者の協力を得て、横断歩道の音響案内信号を用いた歩行誘導実験を行い、幅員を中心とする領域に信号音を絞ったまま、従来法とほぼ同じ結果を得た。
青年期の高機能広汎性発達障害者における自己理解-心理劇的ロールプレイングを通して

平成21年度科学研究費補助金交付申請書「研究の目的」における目的(1)「思春期・青年期の広汎性発達障害(PDD)者における自己理解の特徴を明らかにすること」に関しては,平成1920年度にかけて行われた調査およびその結果について,今年度はその内容を論文として執筆・投稿した(東北大学大学院教育学研究科年報57(2),および,学会誌(査読有)への投稿準備中。これらは「研究計画1」に該当する)。また,PDD者の保護者を対象とした調査を実施し,PDD者の日常生活場面における言動を通した自己理解のあり様について明らかにした(「研究計画4」に該当する)。さらに,PDD者の自己に関する先行研究のレビュー論文を現在執筆中である(「研究計画2」に該当する)。目的(2)「広汎性発達障害者の自己理解に対する支援方法のひとつとして心理劇的ロールプレイング(PDRP)の効用を明らかにすること」に関しては,集団面接参加者におけるPDRPを通した自己理解の変容過程を検討した論文が,今年度,学会誌に掲載された(心理臨床学研究27(2))。目的(1)および(2)に基づく複数の研究内容については,博士論文として統合し,提出・受諾された。なお,論文内容および研究・臨床活動が評価され,東北大学総長賞を受賞した。その他の研究活動として,PDD者のコミュニケーションを促進するためのきっかけとなり得る「笑い」の持つ力に着目し,学会発表を行った(日本笑い学会,「研究計画5」に該当する)。また,啓蒙活動として,PDD児・者に対する支援としてのグループワークの内容を掲載した冊子を現在作成中である(「研究計画7」に該当する)。交付申請書「研究の目的」における目的(1)「青年期の高機能広汎性発達障害者における自己理解の特徴を明らかにすること」に関しては,その第一段階としてベースとなる自己理解調査を行った。定型発達の中学生および高校生を対象にアンケート用紙を配布し,自己理解を問う質問への回答を求めた。得られた回答を全てデータ化し,思春期・青年期の自己理解を体系的にとらえる目的で本研究独自に開発した自己理解分類モデルに基づき分類することによって,中高生の自己理解における発達的特徴が見出され,それらについて現代の学校教育や社会的背景との関連から考察を行った(特定論文Iとして発表)。目的(2)「高機能広汎性発達障害者の自己理解の発展を支援する方法として心理劇的ロールプレイングの効用を明らかにすること」に関しては,約4年にわたり心理劇的ロールプレイングを継続的に施行してきた集団への参加者(中高生の広汎性発達障害者)7名を対象としてその自己理解の変化を検討した。心理劇的ロールプレイング施行前・施行途中・施行後,計3回実施された自己理解質問への回答内容を,自己理解分類モデルに基づき比較・検討することにより,変化の特徴を明らかにした(発達心理学会第18回大会ポスター発表)。また,参加者のなかの1名を事例としてとりあげ,心理劇的ロールプレイングにおいてみられた自己理解の変容過程について詳細に検討を行った(日本心理臨床学会第26回大会口頭発表)。以上の成果を基盤とし,今後,高機能広汎性発達障害者の自己理解について,定型発達との比較および心理劇的ロールプレイングの効用の視点から,その特徴ならびに発達的変容を明らかにしたうえで,彼らに対する心理臨床的支援の構築へとつなげる。平成20年度交付申請書「研究の目的」における目的(1)「思春期・青年期の広汎性発達障害者における自己理解の特徴を明らかにすること」に関しては,1218歳の広汎性発達障害者を対象とした調査を行い,定型発達との比較(平成19年度に実施)を通して,彼らの自己理解における特徴を,自己理解モデルを用い体系的に明らかにした(特定研究II)。今後は,特定研究IIの内容を学会誌に投稿する予定である。また,定型発達児・者における自己理解の発達に関しては,論文投稿(東北大学大学院教育学研究科研究年報57(2))および学会発表(APA)を行った。※交付申請書「研究実施計画」25に相当する。目的(2)「広汎性発達障害者の自己理解に対する支援方法のひとつとして心理劇的ロールプレイング(PDRP)の効用を明らかにすること」に関しては,集団面接参加者におけるPDRPを通した自己理解の変容過程を検討し,学会誌に投稿・受理された(心理臨床学研究27(2))。さらに,目的(1)および(2)に基づき,自己理解モデルおよびPDRPの両側面から,広汎性発達障害者の自己理解の変化を検討し,学会誌に投稿・受理された(特殊教育学研究第46(5))。また,自己理解の変容過程は,参加者の特性によって異なるのか,および,参加者の特性をふまえた有効なかかわりについて検討するために,事例のタイプ分けを行ったうえで研究発表を行った(特殊教育学会第46回大会)。※交付申請書「研究実施計画」1に相当する。その他の研究活動としで,特別支援教育コーディネーターの「調整」に関する研究,発達障害児を対象にしたグループワークに関する報告等を行った。※交付申請書「研究実施計画」6に相当する。

これらは「研究計画1」に該当する)。また,PDD者の保護者を対象とした調査を実施し,PDD者の日常生活場面における言動を通した自己理解のあり様について明らかにした(「研究計画4」に該当する)。さらに,PDD者の自己に関する先行研究のレビュー論文を現在執筆中である(「研究計画2」に該当する)。目的(2)「広汎性発達障害者の自己理解に対する支援方法のひとつとして心理劇的ロールプレイング(PDRP)の効用を明らかにすること」に関しては,集団面接参加者におけるPDRPを通した自己理解の変容過程を検討した論文が,今年度,学会誌に掲載された(心理臨床学研究27(2))。目的(1)および(2)に基づく複数の研究内容については,博士論文として統合し,提出・受諾された。なお,論文内容および研究・臨床活動が評価され,東北大学総長賞を受賞した。その他の研究活動として,PDD者のコミュニケーションを促進するためのきっかけとなり得る「笑い」の持つ力に着目し,学会発表を行った(日本笑い学会,「研究計画5」に該当する)。また,啓蒙活動として,PDD児・者に対する支援としてのグループワークの内容を掲載した冊子を現在作成中である(「研究計画7」に該当する)。
元素の対称型電荷移行断面積データベースの作成

原子・分子衝突物理のなかでも重要なものの一つである電荷移行衝突の断面積を測定し、データベースを築き上げる端緒を開くことを本研究の目的としている。今日までの非常に多くの研究が行われたにのかかわらず、対象とされてきた元素が水素、希ガス、アルカリ金属といった、実験的、理論的取扱の容易なものに限られている。本研究では、過去に調べられてきた非遷移元素の対称型電荷移行断面積のデータを整理するすることから始めた。遷移元素については、その断面積を測定できるビーム直交衝突装置を開発し、遷移元素の一つである希土族元素の断面積の測定を行い、非遷移元素、遷移元素の断面積の元素構造依存性を定性的に解析し、両元素の適用できるような計算方法を確立する。最終的には、全元素の断面積を供することのできる簡易公式を見い出すことを目標とする。昨年度に行った直交ビーム衝突装置の改良の結果、断面積を数%程度の精度で測定することが可能となった。本年度はこの装置を用いてGd、Yの断面積の衝突エネルギー依存性を測定することに成功した。この装置では主イオン生成にレーザーを用いているので、衝突イオンの内部エネルギー状態を制御することが可能となった。断面積の衝突エネルギー依存性が主イオンの内部エネルギーにより異なることが見い出された。また、Ca、Y、Gdの順で断面積が大きくなることも発見された。一連の実験の結果、(1)基底状態近辺に準安定励起常態をもつ遷移元素は断面積が、非遷移元素のものに比べて大きくなる、(2)遷移元素では重い元素のほうが断面積が大きい、ことが明らかとなった。3年にわたるここれらの研究成果は、重原子衝突物理の研究に寄与するものであり、今後のデータベース構築に役立つものと考える。新型ビーム直交衝突装置の改良を行った。イオンビーム生成領域、衝突領域、電荷移行イオン回収領域の電極構造を、3次元球状型のものにし、衝突主イオンの引き出し効率、及び電荷移行イオン捕集高率を高めた。また、イオン生成用レーザー光の散乱を防止するための機構を製作し、さらに、衝突真空容器の真空度を改善した。その結果、電荷移行イオン信号の信号/雑音比が著しく改善され、今までの衝突エネルギー範囲(100-1000eV)が低速度側まで広げられた。(10-1000eV)この改良型衝突装置を用いて、Gdの電荷移行断面積を測定した結果、絶対精度、相対精度とも高い値が得られた。本研究では、過去に調べられてきた非遷移元素の対称型電荷移行断面積のデータを整理することから始める。遷移元素については、その断面積を測定できるビーム直交衝突装置を開発し、遷移元素の一つである希土族元素の断面積の測定を行う、これらの結果をもとに、非遷移元素、遷移元素の断面積の元素構造依存性を定性的に解析し、両元素の適用できるような計算方法を確立する。昨年度に行った直交ビーム衝突装置の精度向上を目指して、装置の改良を行った.これにより、衝突原子、イオンのエネルギー状態を制御することが、可能となった。

装置性能確認のため、報告例のあるカルシウムの断面積測定を行った結果、衝突エネルギー依存性に微細な構造があることが明らかとなり、本装置が高精度な測定を可能にすることが確信された。金属の蒸発特性と光電離特性を調べ、原子ビームを生成するのに適した電子銃の条件、及びイオン生成に適したレーザー波長を調査した後、この改良型ビーム直交装置を用いて希土族元素の電荷移行衝突断面積の測定を開始した。原子構造が複雑な元素として、ガドリニウムを選び断面積の衝突速度依存性を詳しく調べた.電荷移行衝突物理の詳細を調べる端緒を開いた。原子・分子衝突物理のなかでも重要なものの一つである電荷移行衝突の断面積を測定し、データベースを築き上げる端緒を開くことを本研究の目的としている。今日までの非常に多くの研究が行われたのにかかわらず、対象とされてきた元素が水素、希ガス、アルカリ金属といった、実験的、理論的取扱の容易なものに限られている。本研究では、過去に調べられてきた非遷移元素の対称型電荷移行断面積のデータを整理するすることから始めた。遷移元素については、その断面積を測定できるビーム直交衝突装置を開発し、遷移元素の一つである希土族元素の断面積の測定を行い、非遷移元素、遷移元素の断面積の元素構造依存性を定性的に解析し、両元素の適用できるような計算方法を確立する。最終的には、全元素の断面積を供することのできる簡易公式を見い出すことを目標とする。昨年度に行った直交ビーム衝突装置の改良の結果、断面積を数%程度の精度で測定することが可能となった。本年度はこの装置を用いてGd、Yの断面積の衝突エネルギー依存性を測定することに成功した。この装置では主イオン生成にレーザーを用いているので、衝突イオンの内部エネルギー状態を制御することが可能となった。断面積の衝突エネルギー依存性が主イオンの内部エネルギーにより異なることが見い出された。また、Ca、Y、Gdの順で断面積が大きくなることも発見された。一連の実験の結果、(1)基底状態近辺に準安定励起常態をもつ遷移元素は断面積が、非遷移元素のものに比べて大きくなる、(2)遷移元素では重い元素のほうが断面積が大きい、ことが明らかとなった。3年にわたるこれらの研究成果は、重原子衝突物理の研究に寄与するものであり、今後のデータベース構築に役立つものと考える。
高性能コンクリートの拘束変形特性に関する水和度を考慮したレオロジー的研究

本研究は,コンクリート構造物の耐久性を損なわす有害なひび割れ発生の一因である拘束変形特性について,セメント水和反応の進行程度を考慮した定量評価手法を構築し,高性能コンクリートの拘束変形特性を検討することを目的とした。まず,セメントの水和反応の進行程度を表す水和度は,経時的に直接計測することが困難なことから,セメントの水和反応に伴う発熱量を指標に検討することとし,コンクリートの発熱特性の定量評価手法を検討した。その結果,一次元モデル部材の温度分布実測値を利用した発熱差分解析法を構築し,コンクリートの発熱構成則となる熱拡散率及び断熱温度上昇量を定量評価することができた。また,一次元熱拡散方程式に基づく厳密解と,発熱差分解析法より定量化した発熱構成則の各種関数表現から,一次元モデル部材の内部温度分布の状況が推定できた。さらに,短繊維などの各種強化素材が多段的に付与された高性能コンクリートの熱伝導率について,等価介在物理論に基づく定量評価手法を構築し,調合条件などから推定することができ,発熱特性について精度良く評価する手法が構築できた。次に,コンクリートの脆性を改善することを目的に,繊維補強した100MPa級高性能コンクリートについて,若材齢引張クリープ特性を実験的に検討し,また,時間的に変数が変化する時変数レオロジーモデルにより解析的に検討した。その結果,実験値との比較により,時変数レオロジーモデル解析に必要なパラメータを逆解析から同定することができた。また,コンクリートの発熱速度が水和度と比例すると仮定し,時間と水和度の関係を関数化し,時変数レオロジーモデルの時間パラメータを水和度に置換することで,水和度を考慮した時変数レオロジーモデル法から,繊維補強コンクリートの若材齢クリープ特性を解析した。本年度の研究は,まず,セメント発熱に伴う水和度を定量評価するために,コンクリートの発熱特性を実験及び解析的に検討した。すなわち,現場で簡易に実施できる部材内部の温度分布実測から,差分解析に基づく熱拡散率と積算発熱量の同時評価法の提案,ならびに熱拡散方程式の厳密解に基づく部材の温度解析評価法を提案することを目的とした。使用コンクリートは,発熱特性に多くの不明な点があるフライアッシュセメント及び低熱ポルトランドセメントの各種低発熱形セメントを使用したコンクリート部材とした。差分解析で得られた発熱構成則を整理し,部材厚や打設温度を変えた部材内部温度分布のシミュレートを通して,本解析評価方法の適用性を検討した。その結果,一次元部材の温度分布実測値を利用した発熱差分解析法に基づき,各種低発熱形セメントを使用したコンクリートの発熱構成則となる熱拡散率及び断熱温度上昇量を定量評価することができた。また,一次元熱拡散方程式に基づく厳密解と,発熱差分解析法から定量化した発熱構成則の各種関数表現により,一次元部材の内部温度分布の状況がシミュレートできた。さらに,提案した本解析方法から,部材の最高温度及び内部温度履歴が予測することができた。次に,コンクリートの脆性を改善することを目的に,繊維補強した100MPa級高性能コンクリートについて,若材齢引張クリープ特性を実験的に検討した。クリープ実験結果に関しては,現在,実験データを整理している段階にある。
抗がん剤耐性の分子機構とその克服

本年度はPー糖蛋白質の正常細胞における機能と、抗癌剤膜輸送系における機能の研究を行った。またPー糖蛋白質に対する抗体、遺伝子を用いた、特に固型癌での診断、治療実験を行った。これらの研究に対し以下の成果を得た。1.ベラパミールのホトアフィニティアナログを用いた研究で、Pー糖蛋白質はベラパミール等耐性克服に有効な薬剤の膜での主要な受容結合蛋白であることが判明した。また膜を用いた研究から、ビンカアルカロイド、アンスラサイクリン等の受容結合蛋白質であることも判明し、これら薬剤のPー糖蛋白質を介しての膜輸送の分子機構が一部明らかとなった。内在性の物質としては主にある種のステロイドホルモンがPー糖蛋白質に結合することが判明し、蛋白の生理機能に示唆を与えた。2.Pー糖蛋白質に対する抗体MRK16はヒト白血病、リンパ種の抗癌剤に抵抗性をもつ培養株細胞に反応する。また遺伝子プローブpCA12ー2を用いた診断では、未治療の胃癌の移植系株、あるいは新鮮手術標本にも約70%の頻度でPー糖蛋白質mRNAが陽性であることを見出している。治療をうけていない胃癌にPー糖蛋白質が存在することを示すものである。胃癌が化学療法に抵抗性であること、日本において最も頻度の高い癌であることを考えた時、今後は治療法を含めた研究が必要である。3.耐性化した癌に対しては、カルシウム拮抗剤様薬剤、あるいは抗体を用いた治療が実験癌において有効性を示す。特に抗体MRK16と17はアドリアマイシン耐性ヒト卵巣癌移植マウスにおいて治癒を含む強い効果を示した。今後はこれら物質を用いた前臨床薬理研究が必要である。
ジフテリア毒素タンパク質による能動輸送を利用したがん細胞標的ドラッグデリバリー

オフターゲットによる副作用が致命的となる抗がん剤や、核酸医薬に代表される細胞膜透過性の低い水溶性の薬剤開発において、そのデリバリー制御はきわめて重要な課題となる。薬剤に細胞特異性および細胞内導入能を付与するため、本研究では、受容体介在型エンドサイトーシスによって細胞内に侵入したのち、エンドソームから細胞質へ移行するジフテリア毒素タンパク質に着目した。ジフテリア毒素と薬剤・生体高分子を化学的あるいは遺伝子的に連結することにより、その生物学的機能を利用したデリバリーシステムを開発する。さらには、ジフテリア毒素の受容体結合ドメインを別種の受容体リガンドに置換することで、細胞特異性の制御を可能にする。なお、ジフテリア毒素の細胞毒性は無毒化された変異体を用いる、あるいは毒性の原因となる酵素ドメインを遺伝子的に欠失させるため、問題とならない。平成29年度は、ジフテリア毒素タンパク質の無毒変異体CRM197を蛍光標識し、ジフテリア毒素感受性が高いVero細胞への高効率な細胞内導入が観察された。蛍光標識はヨードアセトアミド誘導体を用いることで、細胞質に移行する酵素ドメイン中のHis21選択的に付加させることができた。さらに核酸医薬への応用を目標として、オリゴDNAとCRM197のクロスリンク体を合成することに成功した。平成30年度は、酵素ドメインを欠失した大腸菌組換え発現系を各種構築した。酵素ドメインをGFPに置換した融合タンパク質の場合は、CRM197の場合と同程度にGFPが細胞内に導入された。つぎにユビキチンに置換した場合は、細胞内のユビキチンC末端加水分解酵素によって、高効率にユビキチンがジフテリア毒素から遊離して細胞質に移行した。さらに、ジフテリア毒素とジスルフィド結合によって連結した蛍光分子やGFPの細胞内導入にも成功した。ジフテリア毒素の無毒変異体CRM197を用いた系については、細胞質に移行する酵素ドメイン中のHis21選択的な化学修飾反応を応用した。この手法はオリゴ核酸にも適用が可能であった。すなわち、CRM197を薬剤の輸送体として用いる基盤技術が確立したといえる。さらに、酵素ドメインを欠失した組換えタンパク質を、3種の指針に基づいて設計し、すべてにおいて細胞内導入および細胞質移行を可能にした。1つ目に、毒性を示しうるジフテリア毒素1-172を欠失させてGFPに置換した融合タンパク質を作製した。これはジフテリア毒素の酵素ドメインがエンドソームから細胞質に移行する際に、フーリンによるペプチド結合切断および還元的環境でのジスルフィド結合切断によって遊離する機構を利用している。これによって、酵素ドメインを欠失したジフテリア毒素と融合したGFPが細胞内で遊離し、細胞質へ高効率に移行されることが示された。2つ目にはジフテリア毒素1-202を欠失させ、薬物を化学修飾するためのシステイン変異を導入したユビキチンに置換した。さらにユビキチン結合性タンパク質との相互作用面にあるアミノ酸へ変異を入れ、細胞内で効率よく拡散できるように設計した。この場合では、ユビキチンC末端加水分解酵素によってユビキチンはジフテリア毒素から遊離し、実際、高効率に細胞質へ移行させることができた。3つ目はジフテリア毒素1-199を欠失させ、残ったC201残基を薬剤の化学修飾部位とした。修飾反応においてはC201とジスルフィド結合によって低分子化合物やタンパク質を連結した。これらについても、細胞内導入および細胞質移行されることが示された。ジフテリア毒素の無毒変異体CRM197を用いた系については、今後siRNAなどの機能性核酸や細胞毒性を示す抗がん剤を化学的に連結させ、細胞内導入した際の活性を評価する。低分子化合物である薬剤を連結させる上では、細胞内導入後に自発的な脱離反応によって薬剤が遊離する機能性リンカーによって連結させる。これによって、細胞内で薬剤はジフテリア毒素から遊離し、本来の化学構造となる。またこれまでの細胞実験では、ジフテリア毒素感受性が高いVero細胞(アフリカミドリザル由来)を用いていたが、ヒト由来の細胞株を用いた場合に同等の導入効率を示すかどうかを検証する。その細胞株として、ジフテリア毒素受容体の発現量が高いものと平常レベルのものを用いて比較する。組換え発現によって機能改変した系については、CRM197と同様の検討をすすめるほか、受容体結合ドメインをがん細胞に高発現する受容体リガンドに置換することで、細胞特異性を制御する。タンパク質の細胞内導入においては、その細胞内動態制御のために各種局在化シグナル配列を付加し、薬剤標的が存在する細胞小器官へ移行させる。本研究の発展的課題としては、あらかじめ安定同位体標識した核酸やタンパク質を高効率に細胞内導入できれば、その細胞内動態を直接的にNMR検出する「in-cell NMR法」への応用が期待される。NMR法の原理的な感度の低さによって、in-cell NMR法で可能な構造・相互作用解析は限定されている。ジフテリア毒素の機能を利用することによって、解析対象とする核酸・タンパク質の細胞内濃度を大幅に向上させることが可能となれば、当該分野における大きなブレイクスルーとなる。副作用の強い抗がん剤にとってドラッグデリバリーの重要性は高く、がん細胞に特異的かつ高薬理活性を実現するデリバリーシステムの開発は急務である。

本研究では、がん細胞に高発現する受容体を介した高効率な能動輸送による細胞内侵入が可能なジフテリア毒素タンパク質(その無毒変異体)に薬剤分子を化学的に修飾し、ドラッグデリバリーシステムへ応用する。ジフテリア毒素をはじめとした毒素タンパク質は細胞膜上の受容体を介した細胞内侵入およびエンドソームからの脱出能を有しており、薬剤分子のキャリアーとして適した性質を有する。その応用のため、ジフテリア毒素タンパク質と薬剤分子となる低分子化合物やタンパク質および核酸の連結法を確立する。また、所属研究室にて触媒機構解析を進めている塩基除去修復酵素OGG1を標的とした薬剤の細胞内導入に適用する。さらに、遺伝子工学的手法によるジフテリア毒素タンパク質の機能付加・改変をおこなう。具体的には、局在化シグナルの付加等による細胞内局在の制御や、受容体結合ドメインの置換による細胞特異性の改変にとりくむ。平成29年度は、モデル系としてジフテリア毒素タンパク質を蛍光標識し、細胞内導入効率を検証した。ジフテリア毒素感受性が高い培養細胞株であるVero細胞に投与したところ、高効率な細胞内導入が観察された。さらに、遺伝子治療薬となる核酸分子への応用を目的として、蛍光標識したDNAとジフテリア毒素タンパク質の連結法を検討し、高効率で連結体を合成することに成功した。今後は、遺伝子発現の抑制が可能なsiRNAといった核酸分子を連結し、その細胞内導入および活性発現を評価する。毒素タンパク質をキャリアーとした細胞内導入については、ジフテリア毒素を含めいくつか報告例があるものの、遺伝子的に融合したタンパク質およびDNA結合性タンパク質を用いた遺伝子の導入に応用された例がほとんどである。本研究では、ジフテリア毒素タンパク質において無毒変異体が見出されていること、および細胞質に移行するドメイン内に部位特異的な化学修飾が可能なアミノ酸残基が存在することを着想にした。さらに、キャリアーとなるジフテリア毒素タンパク質と薬剤分子を共有結合によって連結することにより、低分子化合物や核酸を含めた種々の薬剤分子への応用を視野に入れている。現在までに、ジフテリア毒素タンパク質の無毒変異体を蛍光分子FITCのヨードアセトアミド誘導体によって標識し、培養細胞株を用いた実験によって標識体の高効率な細胞内導入が確認された。また、ジフテリア毒素のエンドソームから細胞質への移行にはドメイン間のジスルフィド結合形成が重要であると考えられているが、還元剤で処理した場合には凝集した蛍光が観測され、細胞質移行されていないことが示唆された。さらに、エンドソームでの弱酸性pHにおいて細胞質の中性pHよりも強い蛍光をしめすAcidiFluorの標識体を用いた細胞実験により、エンドソームから細胞質へ移行したジフテリア毒素を識別することに成功した。ジフテリア毒素のHis21はヨードアセトアミド基と特異的に反応することが知られている。そこで5'-アミノ修飾DNAをヨードアセトアミド化したのち、ジフテリア毒素と反応させたところ、高効率な修飾体の生成が確認された。オフターゲットによる副作用が致命的となる抗がん剤や、核酸医薬に代表される細胞膜透過性の低い水溶性の薬剤開発において、そのデリバリー制御はきわめて重要な課題となる。
環境ストレスによるヌクレオチドプールの恒常性破綻の分子病態と制御機構の解明

DNAおよびRNAの前駆体であるヌクレオチドは放射線や生体内外の環境ストレスにより多様な化学修飾を受けるが、その放射線生物影響における意義は不明で、早急に解決すべき課題である。本研究では、環境ストレスによる修飾ヌクレオチドの生成が引き起こす生体障害を「ヌクレオチドプールの恒常性の破綻」としてとらえ、以下の5つのアプローチで多様な放射線生物応答の制御機構を明らかにする目的で研究を開始した。[1]放射線照射により生じる修飾ヌクレオチドを同定し、in vivoでの活性酸素や金属等の存在による生成への影響を解析した。[2]放射線照射等で生成される修飾ヌクレオチドの細胞への影響を解析することで、Bystander effectsのメディエータとして機能する可能性を検討した。[3]修飾ヌクレオチド分解酵素を網羅的に探索する目的で、新規修飾ヌクレオチドの調製を始めた。[4] DNA中の修飾ヌクレオチド修復酵素を網羅的に探索する目的で、アッセイ系の確立を進めた。[5]神経変性の病態モデルマウスの導入を進めている。
口腔フローラが口腔および全身の健康に及ぼす影響の解明

我々は口腔の健康状態と関連する口腔フローラの特徴を捉えるために大規模集団におけるT-RFL法に用いた口腔の細菌構成の比較解析を行った日吉歯科医院(酒田市)を訪れた40歳以下の被験者200名について口腔の健康状態についての審査(残存歯数、齲蝕経験歯数、歯周ポケット深さ、プロービング時の出血の有無、喫煙の有無)を行うととにパラフィン咀嚼時の刺激唾液の採取を行った。唾液中に含まれる細菌の構成はT-RFLP法を用いてークパターンとして表し、その類似度に基づいてクラスター解析を用いて被験者の分類を行った。20名のT-RFLPパターンは、Prevotellaに相当するピークとVeillonellaに相当するピークが他の群に比べて意に大きいクラスターI、ではStreptococcusに相当するピークが大きいクラスターII、Neisseria、HaemophilusもしくはAggregatibacterに相当するピークとPorphyromonasに相当するピークが、大きいラスターIIIの三群に分類された。これら三群においては、残存歯数や齲蝕経験歯数といった齲蝕にわる指標には差が認められなかったのに対して、歯周ポケット深さではクラスターIとIIが、プロービグ時出血点数ではクラスターIが残りの群に比べて有意に高かった。これらのことから口腔フローラ構成と歯周疾患の状態に関連があることが示唆された。さらに、迅速かつ簡便にピークに対応する菌種の特定を行い細菌群集の構成を把握する解析プログラムBP-TRFMAの作製を行った。このプログラムでは集団における各ピークの面積割合の相関係数を考慮に入れることできわめて短時間でそれぞれの被験者の細菌群集を構成している細菌を特定し、その比率を算出することが可能になった我々は多様なパターンを示す口腔フローラと疾患の関係を明らかにするため、本年度はまず大規模な集団における菌叢らの比較解析を行うことのできる解析系の確立を目指した。分析対象と同じ部位をサイズスタンダードとして分子量に基づいたサイズ定義を行うことでT-RFLP法における断片長測定精度の向上に成功し、解析プログラムを用いたピークに対応する菌種の迅速かつより高精度な推定が可能になった。これについてはOral Microbiology and Immunology誌に論文が掲載され、また米国において特許の申請も行っている。さらに菌叢の全体像を把握するために増幅断片長を800塩基程度になるようなプライマーに変更し、蛍光標識を両5'末端に施し、それに対応した解析プログラムとなるように改良を行うことで2種類の制限酵素切断データから由来する菌叢の構成を把握できるシステムとしてほぼ確立した。また、さまざまな口腔状態の被験者の口腔内から唾液、プラーク、舌苔などの臨床サンプルの採取を行い、これまでに数千の臨床サンプルを収集した。それらについて疾患と関係のある常在細菌叢パターンの特定にも着手し、口臭と関連のみられる唾液中の特徴的な菌叢パターンを特定できたため、日本歯周病学会において報告を行った。これについては現在論文を投稿中である。一方で、サポートベクターマシンを用いて、蓄積されたT-RFLPパターンデータを利用し新たに得られたT-RFLPパターンからその被験者の口臭の有無を予測するシステムの開発を行った。このプログラムでは集団における各ピークの面積割合の相関係数を考慮に入れることできわめて短時間でそれぞれの被験者の細菌群集を構成している細菌を特定し、その比率を算出することが可能になった
哺乳類の色覚を司る錐体視物質遺伝子の多様化と視覚システムの進化に関する研究

カニクイザルを中心とした多型解析では以下の知見を得た。1.オスカニクイザル760サンプルにおいて、赤・緑視物質の波長制御に関与するアミノ酸残基を含むエクソン3および5の多型解析を行った。塩基配列を解読した結果、インドネシア・パンガンダラン群以外に色覚異常カニクイザルは発見されなかった。またヒトで頻度の高いエクソン3の180番目の残基の多型(赤緑波長弁別域は狭くなるが、色覚異常の表現型は示さない多型)をはじめ、他の多型の頻度もカニクイザルでは低いことが分かった。2.上記の多型も含め、それぞれの多型は群別に限局して存在する事が分かった。今回の多型解析は波長シフトに関与するエクソンの塩基配列を直接解読するもので、遺伝子の有無をサザン解析などで判定するのみの従来の解析法と比べてより詳細に遺伝子型の判定が可能である。上記の結果は前年度の考察(カニクイザルにおいて色覚異常を含めた多型が集団遺伝学的要因(遺伝的浮動・瓶首効果・移住など)に影響を受ける)を支持する(現在論文投稿準備中)。また、変異視物質を導入した3色性マウスの解析において以下の結果を得た。1.3色性のヘテロメスマウスにて、野性型および導入視物質特異的なcRNAプローブを用いたin situ hybridizationを行い、それぞれの視細胞で両視物質が排他的に発現することを確認した。それぞれの視物質はX染色体不活化により、モザイク様の発現パターンを示した。2.導入視物質を持つマウスの網膜電図を測定し、二次ニューロンである双極細胞由来のb波を確認した。この結果、導入視物質がGtを活性化して錐体視細胞以降のニューロンに電気信号を伝達することが分かった。今後ヘテロマウスにおいて野性型と導入視物質の2色の弁別を行うか電気生理レベルおよび行動レベルで解析することが不可欠である。以後、これら2種類の波長選択的に反対色応答を取る網膜神経節細胞を探索し、波長弁別能の検証に取り組む予定である。
屋外照明の照度・色温度・輝度と空間イメージに関する実験的研究

本研究の目的は、より快適な屋外照明のデザイン行うために、物理的要因と心理的要因との関係を明らかにすることである。神戸市三宮周辺には、特徴ある空間イメージをもつ5カ所の地区が存在することに着目した。同地区に出向き屋外照明の調査行った結果、デザイン構成要素、および照明空間の物理量(照度・輝度・色温度)は、それぞれの地区ごとに特徴を持つことが明らかとなった。さらにSD法により同地区における照明空間の因子構造を明らかにした。研究結果のまとめを以下に述べる。(1)調査を行った地区における照明デザインの構成要素、空間イメージ、物理量(照度・輝度・色温度)の調査結果は、すべての地区にそれぞれ特徴のある傾向を示すことが明らかとなった。(2)SD法による実験結果では、前述(1)と同様にイメージプロフィールも調査地区にそれぞれ特徴のある傾向を示し、形容詞からその地区のイメージが読みとれた。(3)因子分析結果では、本調査地区の因子構造は、「活動性」と「評価性」の因子であることが明らかとなった。(4)「活動性」の因子構造においては、物理量の影響として、「照度」および「輝度」の影響が強いと言える。SD法のイメージプロフィールの傾向からもその要因が読みとれる。(5)調査地区の平均色温度については、それぞれの地区に異なった傾向であり、主な使用光源が各地区の空間イメージを決定していると思われる。また、主な使用光源の傾向については、照明デザインの構成要素である照明方法が関与していると思われる。さらに第2章イメージマップによる各地区のイメージの分析結果と各地区の色温度を比較検討すると、色温度は、調査地区における色空間に類似したイメージを持つと考えられる。1-調査による照明空間の選定屋外照明の基礎調査を開始している神戸市三宮周辺地区の北野町・三宮駅北側・南京町・旧居留地・メリケンパーク界隈において以下の調査を行った。各界隈に研究分担者と出向き屋外照明のデザイン構成要素である照明器具形状、照明配光、光源を目視および一眼レフカメラを用いて写真撮影を行った。撮影と同時に調査地区の地図上に屋外照明の配置・特徴を記録した。調査空間が広範囲に渡るために、調査は繰り返し行った。調査の結果は、各界隈ごとにデザインの構成要素をパーソナルコンピューターにより集計・解析を行った。また、KJ法による構成要素の分析検討、撮影された空間の写真を各界隈ごとにイメージマップ法を採用して相互に分析検討した。一連の調査から各界隈に特徴のある照明のデザイン構成要素と夜間の空間イメージが確認された。また、分析により界隈の特徴がよく現れている照明空間が絞り込まれてきた。よって、次年度は研究計画に基づき、絞り込まれた照明空間の照度・色温度・輝度(物理量)の測定と被験者による空間イメージ(心理量)の測定を実験的に行うことが可能となった。2-文献に関する調査現場調査と並行して、神戸市都市計画局に出向き、調査地区に関する情報の聞き取り調査や現場空間に関する資料を収集することができた。本研究に関する有効な著書、照明学会学術論文数編を文献資料として入手した。文献調査と同様に全国に先駆けて光害防止条例を制定している地区である岡山県小田郡美星町に出向き、光害防止条例についての聞き取り調査および美星町関連資料の入手を行った。また、役場周辺、天文台周辺の屋外照明の写真撮影、照度測定も行うことができた。1-SD法を用いた被験者による実験14年度の研究結果から、各界隈において景観の特徴を示している照明空間が選定された。選定された空間は、北野町4カ所・三宮駅北側5カ所・南京町3カ所・旧居留地6カ所・メリケンパーク3カ所である。これらの選定された照明空間は、屋外照明の心理的要因となる空間イメージがよく現れていると考えられ、イメージ評価の実験空間となる。

また、物理的要因となる照度・輝度・色温度の測定対象でもある。選定された各界隈の実験空間において、被験者による心理評価の実験を行なった。実験では、健康な正常視力を持つ19才40才の男女約20名に各界隈の実験空間に研究分担者と出向き、SD法を用いて心理評価を行った。2-照度・色温度・輝度の計測心理的評価の実験と同時に研究分担者と実験空間の照明に対して、物理量の測定を行なった。被験者に対する入射光の測定を、照度計を用いて水平面照度・鉛直面照度を計測した。同時に被験者の主な視対象となる照明空間を輝度計を用いて周辺の輝度分布、色彩色差計および色温度計を用いて色温度の計測を行なった。実験は、一年間を通して同空間において数回行なった。3-文献に関する調査14年度から継続的に本研究に関する有効な著書、照明学会学術論文数編を文献資料として入手した。今年度に入り、全国2例目となる光害防止条例を制定した、佐賀県、および条例制定に向け準備を行っている大分県に出向き、光害防止条例についての聞き取り調査及び関連資料の入手を行った。また、名古屋市天白区植田地区において、光害対策用の街路灯の写真撮影、照度測定も行うことができた。全国に光害に関する条例制定の動きがでているが、適切な屋外照明の評価がなく、環境と言うキーワードで法律が先行する傾向がうかがえる、本研究の重要性と早急な結果が、益々必要であると確信した。1-SD法によるイメージの分析14・15年度の研究結果から、各界隈において景観の特徴を示している照明空間において、SD法を用いて被験者による心理評価の実験を行った。5カ所の調査対象界隈において総数21カ所、各実験空間において約20名の被験者で評価を行い、約400の実験データを得ることができた。このデータから、SD法による実験空間におけるプロフィールの分析を行った。プロフィールからの考察を行った結果、明らかに各界隈における特徴のあるイメージが現れており。また、同じ界隈における数カ所の実験空間のプロフィールの傾向は、それぞれの界隈の特徴と近似した傾向を示している。現在因子分析による解析を行い各実験空間における数値分析を順次行っている。2-照度・色温度・輝度の分析15年の研究結果から、各界隈の実験空間の照明に対して、物理量の測定を行った。水平面照度・鉛直面照度・輝度・色温度の計測データを分析し、各界隈を比較検討した。これらの研究結果からも、各界隈において特徴のある物理量の傾向が見られ、SD法によるイメージの評価と同様に物理量においても明らかな違いがあることが判明した。3-心理量・物理量・デザインの構成要素の総合的分析・考察以上実験の測定結果は、パーソナルコンピューターにより総合的に分析検討中である。物理的要因である、水平面照度・鉛直面照度・輝度分布・色温度の測定値が、心理的要因となるSD法のプロフィール・因子分析の評価結果に対してどのように関与しているのか考察している。また、14年度の研究結果から、照明のデザインの構成要素である照明器具形状、照明配光、光源も、同様に比較考察する。
貝殻微細構造の進化：殻の生産コストに注目して

二枚貝原鰓類における貝殻微細構造の進化史を明らかにすることを目的とした研究を前年度に引き続き実施した.本年度は新たに三畳紀の化石原鰓類について調査を行い,前年度のジュラ紀以降の結果やPaleobiology databaseの採録データを参照しつつ,得られたデータ全体を総括・分析した.その結果,中期ジュラ紀前期白亜紀にNuculanidaeが微細構造組み合わせを真珠構造から均質構造へと進化させたこと,微細構造進化のタイミングの直後に当該分類群の産出頻度が上昇していることが改めて裏付けられた.また,現生原鰓類の貝殼中の有機物量を熱重量分析によって測定した.その結果,均質構造は真珠構造より有機物含有量が少なくから殻形成コストが小さいことが明らかとなった.以上の結果は,低コストな微細構造の獲得が原鰓類の適応放散に関係していた可能性を強く示唆するものである.一連の研究の進捗状況は概ね予定通りであり,現在国際誌への論文投稿の準備中である.また,このような過去の微細構造進化を分子生物学的側面から解釈する基礎的研究として,現生アコヤガイの貝殻タンパク質と貝殻微細構造形成との関係について研究に取り組んだ.貝殻の鉱物種や結晶形は貝殻に微量に含まれるタンパク質によって制御されているが,低温環境時のアコヤガイは真珠構造が作れずに均質構造に類似した異常殻を形成することがあると報告されている.リアルタイムPCR法によって貝殻タンパクの発現パターンと微細構造種を対比することで,異常殻形成に関与している可能性の高い貝殻タンパク質をリストアップすることに成功した.本成果はまだ分析途中ではあるが,微細構造の進化という現象について,今後古生物学的知見と分子生物学的解釈を結びつけてゆく上で極めて重要な基礎的知見であるといえる.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。軟体動物の貝殻は,炭酸カルシウムと微量な有機物が作るミクロスケールの形態形質,貝殻微細構造で構成されている.貝殻微細構造の種類によって,貝殻の物理的強度・生産コストが大きく異なることがわかっている.報告者は,貝殻の特性を大きく左右させる『貝殻微細構造』の形質進化に注目し,軟体動物における多様性変動イベントに新たな解釈をもたらすことを目指して研究に取り組んでいる.本年度は,原始的な特徴を残す二枚貝である原鰓類を研究対象として,当該分類群の貝殻微細構造進化の時空間分布を特定することを目標に,化石試料の採集や博物館収蔵標本の調査を実施した.北海道(白亜紀後期),イギリス(白亜紀後期)およびポーランド(ジュラ紀中期)にて原鰓類化石の発掘調査を行ったほか,アメリカの国立自然史博物館とピーボディ博物館にて収蔵化石標本の調査をそれぞれ行い,現地にて微細構造の再記載を行った.一連の調査の結果,現生種で知られている原鰓類の全上科をカバーする化石原鰓類数十種について,SEM観察に基づいた貝殻微細構造組み合わせの記載を完了した.これにより,ジュラ紀以降の化石種について現生種と対応可能な微細構造が観察できることがわかった.さらに,特定の進化系統において中期ジュラ紀前紀白亜紀の期間に優先する貝殻微細構造が入れ替わっていることが明らかとなった.貝殻微細構造は,進化系統毎に安定した形質とされ,それゆえに化石二枚貝の系統分類に利用されてきたが,本研究結果はこれまでの常識を覆す重要な知見である.さらにこの微細構造進化のタイミングは,ニッチが競合する他分類群が多様化し,原鰓類が深海へ適応放散した時期とよく一致しており,ミクロな形質進化が非競争的環境への進出に寄与していたことを強く示唆する,進化古生物学的に意義深い成果であるといえる.一連の研究成果の一部については,現在国際誌に投稿準備中である.貝殻微細構造の進化史の解明という研究課題においては,微細構造を残すような保存の良い化石の産出地が世界的にも限られているという大きな制約があるが,本年度の研究ではもともと予定していた調査地に加え,ポーランドのジュラ系の化石産地での調査が行うことができた.これにより,化石原鰓類における微細構造データの大きなギャップを埋め,微細構造の進化史をより高精細に復元することができた.また,次年度以降予定している分子生物学実験では,一年間を通じて現生真珠貝を数回サンプリングする必要があるが,本年度は本格的に分子実験を開始する前に予察的な調査を数回行ったため,次年度の夏季頃に実験を開始する体制を整えることができた.二枚貝原鰓類における貝殻微細構造の進化史を明らかにすることを目的とした研究を前年度に引き続き実施した.本年度は新たに三畳紀の化石原鰓類について調査を行い,前年度のジュラ紀以降の結果やPaleobiology databaseの採録データを参照しつつ,得られたデータ全体を総括・分析した.その結果,中期ジュラ紀前期白亜紀にNuculanidaeが微細構造組み合わせを真珠構造から均質構造へと進化させたこと,微細構造進化のタイミングの直後に当該分類群の産出頻度が上昇していることが改めて裏付けられた.また,現生原鰓類の貝殼中の有機物量を熱重量分析によって測定した.

その結果,均質構造は真珠構造より有機物含有量が少なくから殻形成コストが小さいことが明らかとなった.以上の結果は,低コストな微細構造の獲得が原鰓類の適応放散に関係していた可能性を強く示唆するものである.一連の研究の進捗状況は概ね予定通りであり,現在国際誌への論文投稿の準備中である.また,このような過去の微細構造進化を分子生物学的側面から解釈する基礎的研究として,現生アコヤガイの貝殻タンパク質と貝殻微細構造形成との関係について研究に取り組んだ.貝殻の鉱物種や結晶形は貝殻に微量に含まれるタンパク質によって制御されているが,低温環境時のアコヤガイは真珠構造が作れずに均質構造に類似した異常殻を形成することがあると報告されている.リアルタイムPCR法によって貝殻タンパクの発現パターンと微細構造種を対比することで,異常殻形成に関与している可能性の高い貝殻タンパク質をリストアップすることに成功した.本成果はまだ分析途中ではあるが,微細構造の進化という現象について,今後古生物学的知見と分子生物学的解釈を結びつけてゆく上で極めて重要な基礎的知見であるといえる.今後の研究では,引き続き地質調査を行うことで化石原鰓類の微細構造データの拡充を継続するとともに,微細構造進化イベントを分子生物学的に解釈することを目指す.例えば現生の真珠貝の中で,アコヤガイは低温環境時に真珠構造がうまく作れなくなることが報告されている.このような微細構造形質の可塑性は,中生代の原鰓類で見られた微細構造進化イベントを解釈する一つのヒントとなりうる.次年度の研究では,アコヤガイをモデル生物とし,貝殻形成に関与する各種タンパク質の分泌量が,異なる微細構造が作り分けられる際どのように変化するか,養殖アコヤガイを季節毎に定期的にサンプリングし,RNA発現量の変化を定量PCRによって明らかにしてゆく予定である.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。