hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
肺移植後の拒絶反応の診断とその治療効果モニタリングの方法の開発

[背景]臨床肺移植において移植後急性期には虚血再還流障害、血管吻合部狭窄による肺うっ血、急性拒絶反応、感染症など多様な合併症の可能性があるが、これらの鑑別診断は困難なことが多い。同時に、拒絶反応が疑われた場合、抗胸腺細胞抗体(ATG)あるいは抗CD25(IL2-R、活性化T細胞マーカー)抗体などのT細胞に対する抗体療法が導入されている。[目的]末梢血リンパ球のマーカー、特にリンパ球活性化に伴って発現するマーカーの解析を行い、拒絶反応の診断に利用できるリンパ球表面抗原のパネルを決定、拒絶反応時のヘルパーT細胞の機能的特長をサイトカイン産生能にて評価し、他の肺障害との鑑別を目指すこと。[対象]以下の臨床肺移植例。脳死肺移植術後急性期、生体肺移植術後急性期、および生体肺移植術後慢性期の拒絶反応または肺炎疑(最終的に間質性肺炎)。[結果]抗CD25抗体(Baliximab)と標準的三剤併用療法を行い、急性期に拒絶反応や感染症を発症しなかった患者では、CD4/CD8分画比率の変化,末梢血リンパ球表面のCD25やCD69などの活性化マーカーの発現、CD45RA(ナイーブT細胞)とCD45RO(メモリーT細胞)の分画変化は認められなかった。しかし、CD28(Costimulating Signaling)の発現は術後1ケ月まで徐々に低下し、CD4 T cellよりもCD8 T cellにて優位であった。慢性期の間質性肺炎例ではCD4 T cellにおいてCD25発現レベルの上昇とCD8 T cellにおいてCD69発現レベルの上昇を認めたが、開胸肺生検の結果、病理学的に間質性肺炎と診断され、拒絶反応と細菌性肺炎は否定された。[まとめ]抗CD25抗体投与によりCD25の発現が抑制されていること、CD4/8、CD45RA/RO変化が抑制されていることが示された。臨床肺移植例(脳死肺移植術後急性期、生体肺移植術後急性期、および生体肺移植術後慢性期の拒絶反応または肺炎疑)において、末梢血リンパ球を分離し、抗CD3,CD4,CD8,CD25,CD69,CD28,CD45RA, CD45RO抗体を用いて3 color flow cytometryを行った。移植後急性期患者では経時的なCD4 T cellとCD8 T cellの細胞表面抗原発現を解析した。その結果、抗CD25抗体(Baliximab)を投与し、ステロイド、カルシニューリンインヒビターおよびプリン合成阻害剤を用いた免疫抑制を行い、かつ移植急性期に拒絶反応や重篤な感染症を発症しなかった患者において、CD4/CD8分画比率に変化を認めず、末梢血リンパ球表面にCD25やCD69などの活性化マーカーの発現は認められず、CD45RA(ナイーブT細胞)とCD45RO(メモリーT細胞)の分画にも変化は認められなかった。しかし、CD28(Costimulating Signaling)の発現は術後1ヶ月まで徐々に低下し、この発現レベルの変化はCD4 T cellよりもCD8 T cell優位であった。生体肺移植術後慢性期にレ線上透過性の低下を認め、拒絶反応または肺炎が疑われた症例の末梢血リンパ球をFlow cytometryにて解析した結果、CD4 T cellにおいてCD25発現レベルの上昇とCD8 T cellにおいてCD69発現レベルの上昇を認めた。開胸肺生検の結果、病理学的に間質性肺炎と診断され、拒絶反応と細菌性肺炎は否定された。今後、拒絶反応と細菌性肺炎症例についても検討しその差異を明らかにしていく予定である。

[背景]臨床肺移植において移植後急性期には虚血再還流障害、血管吻合部狭窄による肺うっ血、急性拒絶反応、感染症など多様な合併症の可能性があるが、これらの鑑別診断は困難なことが多い。同時に、拒絶反応が疑われた場合、抗胸腺細胞抗体(ATG)あるいは抗CD25(IL2-R、活性化T細胞マーカー),抗体などのT細胞に対する抗体療法が導入されている。[目的]末梢血リンパ球のマーカー、特にリンパ球活性化に伴って発現するマーカーの解析を行い、拒絶反応の診断に利用できるリンパ球表面抗原のパネルを決定、拒絶反応時のヘルパーT細胞の機能的特長をサイトカイン産生能にて評価し、他の肺障害との鑑別を目指すこと。[対象]以下の臨床肺移植例。脳死肺移植術後急性期、生体肺移植術後急性期、および生体肺移植術後慢性期の拒絶反応または肺炎疑(最終的に間質性肺炎)。[結果]抗CD25抗体(Baliximab)と標準的三剤併用療法を行い、急性期に拒絶反応や感染症を発症しなかった患者では、CD4/CD8分画比率の変化、末梢血リンパ球表面のCD25やCD69などの活性化マーカーの発現、CD45RA(ナイーブT細胞)とCD45RO(メモリーT細胞)の分画変化は認められなかった。しかし、CD28(Costimulating Signaling)の発現は術後1ヶ月まで徐々に低下し、CD4 T cellよりもCD8 T cellにて優位であった。慢性期の間質性肺炎例ではCD4 T cellにおいてCD25発現レベルの上昇とCD8 T cellにおいてCD69発現レベルの上昇を認めたが、開胸肺生検の結果、病理学的に間質性肺炎と診断され、拒絶反応と細菌性肺炎は否定された。[まとめ]抗CD25抗体投与によりCD25の発現が抑制されていること、CD4/8、CD45RA/RO変化が抑制されていることが示された。
転写活性化におけるSOX2とPax6のパートナーシップと水晶体分化の分子機構

ニワトリδ-クリスタリン遺伝子は、水晶体細胞の分化の最初の過程であるプラコード形成とともに発現が開始される。その発現に必須なエンハンサーの最小領域であるDC5が活性化されるには、HMGドメイン因子SOX2とそのパートナーとして同定されたPairedドメイン因子Pax6の協調的な作用が必要である。協調的な転写活性化の分子機構と、その水晶体発生過程における役割を明らかにすることを目的に以下の解析を行った。in vitroでのDNA結合実験では、SOX2のHMGドメインとPax6のPairedドメインは協同的にDC5断片に結合し、効率よく三者複合体を形成した。協同的結合を示さないDC5変異体は、培養細胞においても、SOX2とPax6の共発現により活性化されることはなかった。また、クロマチン免疫沈降法により、細胞内においてもSOX2とPax6が協同的にDC5エンハンサーに結合することが示された。以上より、協同的結合に基づく三者複合体の形成が転写活性化に必須の過程であると考えられた。変異体タンパク質の解析により、転写活性化に際してはPax6の活性化領域が大きな役割を担うとともに、活性化領域間の協同性も示唆された。ニワトリ胚において、Pax6を発現している頭部外胚葉域にSox2を強制発現させると、異所的にδ-クリスタリンの発現が誘導されるとともに、プラコード様の形態変化を引き起こした。以上の結果から、SOX2とPax6が作る複合体が水晶体の初期発生過程を支配する遺伝子制御系でスイッチ的な役割を果たしていると考えられる。
教師の成長に寄与する外国語授業研究法の開発と重層的授業研究データベースの構築

平成19年は最終年度ということで、メンバーそれぞれが各自の授業研究についての理論的スタンスをもとに視覚データ提示の方法、およびその内容、形式を決定し、映像データとして具体化させていった。本研究では、自律的な教師の成長に寄与する研究方法をDVDデータとして提示することに最大の意味がある。そのために、データ構成とその背景概念を具体的にする必要性が各個人に求められた。具体的な研究課題は次のようなものとなった。複層的な視点で分析を可能にするためには1「どのようなデータを」2「どのように提示すればよいか」3「それはなぜか」さらに、研究分担者が共有する目的として、次の二つを掲げた。1「見る者に自由な解釈、議論を許すスペースを持たせた、教材的な性質を持つデータベース授業映像」2「教師の授業観が変容していく過程を映し出すといった「過程」をとらえられる資料」以上の共有課題は、本研究の映像データが模範的モデルの集まりでとはならないことを意味している。理論的な基盤としては、ヴィゴツキー、バフーチン、ラントルフに代表される社会文化理論、エンゲストロムによる活動理論、及びデューイの経験主義的学習理論、「理解」を第一義的に掲げるオールライトのExploratory practiceである。こうした人間の社会的な関わりを前提とする非構造主義的なスタンスに立った上で、どのような授業研究データベースが可能かが各人によって具体化された。本研究最終成果としてのデータベースは報告書と1枚のDVDに編集された。それは集録的モデル授業実践記録ではない。本授業研究データは様々な形をとる。教師だけでなく研究者も巻き込んでいるものもあれば、教師の成長、変容の記録であり教師自らが語るものでもある。教室内にとどまらない授業に関わる様々な文脈、時間的段階を、異なる角度から複層的に検証する過程で、多用な解釈が可能になってくるだろう。この映像の複層的な解釈こそが本研究課題の目指したデータベースの最大の特徴と言えるだろう。またその解釈は我々のものではなく、このデータベースを使用する者に委ねられている。映像そのものがひとつのナラティブ、語られ、解釈されるものとなると考えている。本年は研究初年度ということで共同研究と個人研究を並行して行った。共同研究は、基本的概念確立のための学習と意見交換を目的に月一回のペースで研究会を行い、それぞれのメンバーがテーマを提出し、調査対象とする校種での授業研究のあり方について議論し、意見交換を通じて理解を深めた。その結果、授業研究法としては「教師の成長」を促す、あるいはそれに積極的に関わる授業研究法を追求すること、データベースとしては、単なる実践記録ではなく、教師の成長の記録としてその過程を様々な角度から複層的に検証し得る構成・形式にすることが明確にされた。本データベースは、教師の成長過程を検証しえる、という点でいわゆる「達人モノ」とは全く性質を異にするものとなる。具体的には、各自の授業研究はそれぞれDVD化されるものとし、データ構成としては、授業映像だけでなく、教師の授業観を反映する資料としての指導案、日々の内省の産物であるジャーナル・テキスト、対象教師への研究者によるインタビューおよびその文字データが組み合わされ、多少の解説を加えるものの、見る者に自由な解釈・議論を許すスペースを持たせた、教材的な性質を持つデータベースになることが確認された。野村により、すでにいくつかのデータベース試作品が作成されている。

この間、各自、目標とする研究組織でのデータ採集を続けた。実績発表としては、「教師が変わる授業研究」と題したフォーラムを全国英語教育学会北海道大会で、玉井、吉田、今井、泉さらに現場から教師2名の参加を得て行った。また、3月15日よりフロリダ州タンパで行われるTESOLにおいて玉井と吉田がそれぞれフォーラムにおいて発表を行った。次年度は、本年度の議論をもとに各自の絞り込んだテーマを確定し、授業研究データの本収録を開始する予定である。研究2年目は初年度に続いて、共同研究と個人研究を並行して行った。特に共同研究は、授業研究のあり方についての基本的概念をさらに発展させるべく、研究方法を中心テーマとしながら月一回のペースで研究会を行い議論を深めた。具体的には、一定の理論的基盤のもとに具体的分析手法を伴った授業研究法とは何かを俎上に上げた。理論的な中心として特に検討されたのが、ヴィゴツキー、パフーチン、英語教育分野ではラントルフに代表される社会文化理論及びデューイの経験主義的学習理論である。こうした非構造主義的なスタンスをどのように英語教育、特に授業研究に持ち込むかが我々の研究の主眼であることが議論を通して鮮明になってきた。年度後半はオールライトのExploratory practiceの理解と応用法について、吉田、今井の企画した国際学会を機に理解を深めた。Exploratory practiceは個人の授業研究と公共性を結びつけた一つのアプローチとして本データベース制作に少なからぬ影響を与えるものと思われる。データベースとしては、集録的授業実践記録にではなく、教師の成長の記録としてその過程を様々な角度から複層的に検証し得る構成・形式にすることの重要性がさらに明確にされた。また、その為に映像のみならず、映像に切り取り方、授業の周辺的情報として位置づけられていた観のあった教師のジャーナル(日記)、インタビュー記録等の重要性が検討され、本データベース作成に際しても重要な位置づけを持つものと思われる。最終年度は、各自の授業研究はそれぞれDVD化されるので、データ構成とその背景概念を具体的に詰めていく段階に至った。現在の研究上の課題として浮き上がってきたのは、複層的な視点で分析を可能にするためには「どのようにデータを組み合わせていけばよいのか」、「それはなぜか」という問題である。昨年度確認された、「見る者に自由な解釈・議論を許すスペースを持たせた、教材的な性質を持つデータベース授業映像」という特徴だけでなく、たとえば教師の授業観が変容していく過程を映し出すといった「過程」をとらえられる資料にするためにはどのようなことをしなければいけないのかを詰めていくことが個々の研究員の課題ととらえられる。今年度の実績発表としては、吉田と今井がオックスフォード大学(神戸)との提携で授業研究に関する国際学会を企画し、Dick Allright, Van Lierを始めとする研究者を招聘し大きな成果を得た。
恐竜型股関節とトカゲ型股関節の形態差を生ずる機構の解明

本研究では股関節の骨盤側の構造(寛骨臼)が、どのような発生過程の変更で恐竜タイプへ進化したのかを明らかにする。この恐竜タイプの寛骨臼は鳥類まで引き継がれているので、恐竜タイプの寛骨臼の発生を理解する為にニワトリを、祖先状態を理解する為にヤモリ・カメを用いた。昨年度までの進捗では、鳥類の骨盤原基は“爬虫類"のそれよりも何かしらの分泌因子(大腿骨原基もしくは周囲の間充織細胞interzoneから由来)に対して応答性が高く、これが恐竜タイプの寛骨臼の形成の原因であることが示唆されていた。本年度は、候補遺伝子の発現解析や候補遺伝子を発現した細胞の移植などにより、上記の機構を分子メカニズムのレベルまで明らかにした。結果として、鳥類の骨盤原基は“爬虫類"のそれに比べ、Wntシグナル経路に対して敏感に応答することが明らかになった。また、新たにリムレス変異体というニワトリ変異体を米国のリソースセンターより導入した。本変異体では骨盤はあるものの大腿骨は発生しない。本変異体の表現型を観察したところ、寛骨臼には孔が存在し、股関節にはWnt経路のライガンドも発現していた。上記の結果をもって、恐竜は骨盤原基がWntに対して高応答になったことで恐竜タイプの寛骨臼を獲得したと仮説した。最後に、文献調査により、上記の仮説と化石記録の整合性を検証し、不整合な部分に関しては補助仮説を導入した。以上の内容を博士論文としてまとめ、その一部を学術雑誌に投稿した。29年度が最終年度であるため、記入しない。(1)寛骨臼:ニワトリ(恐竜型)・カメ(トカゲ型)・ヤモリ(トカゲ型)・カエル(トカゲ型)において実験的に大腿骨を欠損させ、寛骨臼の形態形成における大腿骨の必要性を検証した。結果として、トカゲ型の寛骨臼を持つカメ・ヤモリ・カメでは大腿骨の非存在下でくぼみ型の寛骨臼が消失し平坦な構造を呈した。このことより、トカゲ型の寛骨臼の形態形成には大腿骨の存在が必要であることが示唆された。一方で、恐竜型の寛骨臼を持つニワトリでは大腿骨の非存在下でも孔のあいた寛骨臼が存在した。このことより、恐竜型の寛骨臼の形態形成には大腿骨の存在が不必要であることが示唆された。次に、ニワトリの予定寛骨細胞を体軸組織の非存在下で発生させた。結果として孔のあいた寛骨臼を持つ寛骨が発生した。このことより恐竜型の寛骨臼の形態形成には体軸組織の存在が不必要であることが示唆された。以上の結果より、恐竜型の寛骨臼の形態形成は自律的に起こるものであることが示唆された。続いて、大腿骨原基(など)と寛骨原基を接触させて共培養することにより、恐竜型の寛骨臼の形態形成における大腿骨の必要性を検証した。結果として、大腿骨原基の接触部位で、接触された側の寛骨の軟骨が消失した。このことより恐竜型の寛骨臼の形態形成には大腿骨の接触が十分であることが示唆された。(2)大腿骨頭:ニワトリ(恐竜型)・ヤモリ(トカゲ型)の大腿骨原基を単離し、in vitro・in ovoで培養する系を確立した。結果として、培養系においても共に正常な形態を呈したので、両者は自律的に形態形成を行うことが示唆された。ニワトリにおいては大腿骨原基に蛍光標識を行い変形動態解析も行った。結果として、大腿骨頭の向きが変化する際にどの部分が相対的に拡大するのかを明らかにした。両研究とも国内外の学会にて複数回発表を行った。寛骨臼に関しては当初と予定を変更してより簡便な方法で解析を進めたため、1年目の計画に加え、2年目・3年目の計画も一部達成した。また、当初は予定していなかった大腿骨を接触させる実験を追加した。その一方で大腿骨頭に関しては、実験系の確立に時間がかかり1年目の計画の半分ほどしか達成していない。(1)寛骨臼:骨盤側の構造昨年度までにトカゲ型の寛骨臼を持つ動物において実験的に大腿骨を欠損させ、寛骨臼の形態形成における大腿骨の必要性を検証し、大腿骨の非存在下でくぼみ型の寛骨臼が消失し平坦な構造を呈することを明らかにした。本年度は、この平坦化が具体的にどの部位のどのような変形であったのかを明らかにした。また、別の解析系において、ニワトリの大腿骨の接触はニワトリの寛骨に異所的な孔をあけるのに十分であることを、昨年度までに明らかにしていた。本年度はこの現象の具体的な分子機構・鍵となる細胞群への示唆を得た。これに加え、新たにダチョウ・カメ・ヤモリをこの実験系に持ち込むことにより、寛骨への異所的な孔形成は鳥類の中でのみ起きうること、そして鳥類でそれが可能であるのは大腿骨ではなく寛骨が特殊化したためであることを示した。更に、鳥類におけるこの寛骨の特殊化は、周辺組織からの分泌物質が関連し、鳥類で寛骨の発生開始が相対的に遅くなることでこの形態形成が可能になっていることを示唆した。(2)大腿骨頭昨年度までにニワトリ(恐竜型)とヤモリ(トカゲ型)の大腿骨の形態形成過程の記載を三次元的に行った。

本年度は新たにカメ・ワニ(恐竜型とトカゲ型の中間)で同様の解析を行った。これにより、進化の過程で形態形成過程のどの段階がどのように変化することでトカゲ型の大腿骨が恐竜型の大腿骨に変化したのかについて現象論的な仮説を立てることが可能になった。(1)寛骨臼:骨盤側の構造トカゲ型寛骨臼の形態形成過程を最初期から網羅しきれていないため。また、これに係る筋収縮の必要性を検証できていないため。(2)大腿骨頭成長板および軟骨膜の構造・動態の記載が遅れているため。本研究では股関節の骨盤側の構造(寛骨臼)が、どのような発生過程の変更で恐竜タイプへ進化したのかを明らかにする。この恐竜タイプの寛骨臼は鳥類まで引き継がれているので、恐竜タイプの寛骨臼の発生を理解する為にニワトリを、祖先状態を理解する為にヤモリ・カメを用いた。昨年度までの進捗では、鳥類の骨盤原基は“爬虫類"のそれよりも何かしらの分泌因子(大腿骨原基もしくは周囲の間充織細胞interzoneから由来)に対して応答性が高く、これが恐竜タイプの寛骨臼の形成の原因であることが示唆されていた。本年度は、候補遺伝子の発現解析や候補遺伝子を発現した細胞の移植などにより、上記の機構を分子メカニズムのレベルまで明らかにした。結果として、鳥類の骨盤原基は“爬虫類"のそれに比べ、Wntシグナル経路に対して敏感に応答することが明らかになった。また、新たにリムレス変異体というニワトリ変異体を米国のリソースセンターより導入した。本変異体では骨盤はあるものの大腿骨は発生しない。本変異体の表現型を観察したところ、寛骨臼には孔が存在し、股関節にはWnt経路のライガンドも発現していた。上記の結果をもって、恐竜は骨盤原基がWntに対して高応答になったことで恐竜タイプの寛骨臼を獲得したと仮説した。最後に、文献調査により、上記の仮説と化石記録の整合性を検証し、不整合な部分に関しては補助仮説を導入した。以上の内容を博士論文としてまとめ、その一部を学術雑誌に投稿した。(1)寛骨臼今までに得られている結果の再現性を示すために成功例を増やす。成功例が十分な数に達し次第査読付きの国際誌に投稿をする。(2)大腿骨頭複数の動物種で、培養系において自律的に形態形成をさせることに成功したので、さまざまな操作を加えることにより、その形態形成に必要な条件を探索する。(1)寛骨臼:骨盤側の構造トカゲ型寛骨臼の形態形成過程を最初期から網羅する。加えて、これに係る筋収縮の必要性を検証する。また、恐竜型寛骨臼の形態形成に対する大腿骨の必要性を精査するために、大腿骨が欠失したニワトリ変異体を取り寄せる。恐竜型寛骨臼の形態形成には周辺組織からの分泌物質が十分条件であることが示唆されたため、これを実定する。(2)大腿骨頭成長板および軟骨膜の構造・動態の記載を行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。
精神活動が唾液分泌に影響する脳のしくみに関する研究

ドパミン、セロトニン、ノルアドレナリンは、それぞれ多くの受容体サブタイプが存在するので、まず反応性を電気生理学的に分析することを試みた。ラット顎下腺・舌下腺支配の副交感神経の一次中枢である上唾液核ニューロンは、蛍光色素であるDextran-Texas Redで標識した後に脳幹スライス標本を作製し、標識ニューロンからパッチクランプ法により記録を行った。電流固定法で、記録チャンバーにバス投与したドパミンに対して多くの上唾液核ニューロンが脱分極し、ニューロンによっては活動電位を発生した。これにより、2018年度はドパミンに対する反応を分析することに焦点を絞った。上唾液核ニューロンはドパミンに対して10μMから応答し、その応答は用量依存的であった。電位依存性Naチャネルをブロックするテトロドトキシン存在下で、ドパミンに対して活動電位は発射しなかったが脱分極したので、ドパミン受容体はシナプス後膜に存在することが示唆された。また電圧固定法で、上唾液核ニューロンはドパミンのバス投与に対して内向き電流を発生した(興奮性を意味する)。ドパミンに対する応答は興奮性のみであったことから、上唾液核ニューロンにはドパミン受容体サブタイプD1、D2、D3、D4、D5の内、興奮応答に関係することが報告されているD1とD5受容体が発現していることが示唆された。現在、D1とD5受容体のうち、どちらが主に貢献しているのか薬理学的に分析しているところであるが、アゴニストに交叉反応性があるという情報から、免疫組織化学的にも分析しているところである。また、微小興奮性シナプス後電流を記録し、ドパミンのシナプス前膜に対する応答(シナプス前作用)も分析中である。新しい教授の着任により研究機材の移動、再配置や、パッチクランプ実験で使用する機器が故障した為に実験することが出来ない期間があったためやや遅れている。現在は機材のセットアップは終わり、デモ機を借りるなどの対策を講じて遅れを取り戻しつつある。2019年度は、上唾液核ニューロンのドパミンに対する応答をさらに詳細に分析することにより、また免疫組織化学的実験により発現するドパミン受容体サブタイプを明らかにする。同時に、セロトニンおよびノルアドレナリンに対する記録例数を増やすことにより反応性を明らかにし、免疫組織化学的にも分析を進める方針である。新しい教授の着任により研究機材の移動、再セットアップや、またパッチクランプ実験で記録電極を操作するマイクロマニピュレーターが故障し、実験がしばらく中断したことが大きな理由である。
値分布論をモデルとした複素函数論の超離散的関数論への変換と諸分野への応用

当該年度の研究実績として、まず有限区間上の一変数超離散有理型関数の値分布理論を完成してその成果を発表したことが挙げられる。数年間に渡りUniversity of Eastern Finland (UEF)のIlpo Laine名誉教授と議論を重ねてきたが今回の研究期間終盤で明確なアイデアとそれを用いた評価の積み上げによりトロピカルNevanlinna理論のある意味での完成をみることができた。この他に、超離散化を目指す上で最も重要な観察対象となる複素指数函数族が有する特徴を多方面から観測して非常に興味深い結果を得ることに成功したことが挙げられる。具体的に項目を述べると、1)いわゆるexponential sumを一般化したexponential polynomial(指数多項式)の零点分布に関する精密な評価、2)ある種の指数函数を極値函数とする対数差分に関する評価の最良化、3)指数函数を係数にもつ線形常微分方程式の解が持つ興味深い性質の観察、等をUEFの研究グループとの共同研究により行い、また福建師範大学のWeichuan Lin教授と4)シフト作用素と値の共有条件から対象となる函数の周期性の導出を行った。加えて5)微分作用素と差分作用素が複素解析的結果、つまりベキ級数表示を可能とする複素数値函数の諸性質に関する結果に同等に有効性を持ち得ることをFermat型函数方程式の解についての研究から発見できたことは、max-plus級数表示を持つ函数への「超離散化」に大きな可能性の明確な示唆となる。目指した研究課題の主要部分で当該補助金による友好的な国際研究活動を実施して上記した極めて質の高い成果を得ることができた。この研究連携と実績はこれからも当該分野で継続的な価値を持つものであると考えており、研究自体も持続的な発展と深化が可能であるとの確信を持つことができる研究活動となった。複素平面全体で定義される有理型函数と実数直線全体で定義される区分的線型な連続関数の間にNevanlinna-Cartan流の値分布理論を透した緊密な対応が存在することを先行研究で確認した。その基礎には、べき級数展開への微分演算の作用とmax-plusの意味での級数展開と差分演算の作用に関する対応関係がある。本研究課題の目的は、これらの値分布論に上記のような「辞書」が成立する過程を精査し、複素函数論に於けるいくつかの典型的な結果について超離散化の可能性を検証して、その知見を複素函数に適用可能な手法の発見に結び付けることである。このために必要不可欠なのが新たな「差分」演算の導出である。例えば複素微分方程式の局所解の超離散化には、有界開区間上の区分的線型な連続関数の関数論的な性質の解明が求められる。微分作用素では函数の定義域が複素平面全体か単位円板かに依らず共通した手法が確立されており、値分布理論的な評価も各理想境界の近傍での挙動以外は同じ形になる。これに対してaffineなシフトは当然ながら有界区間では機能せず、「hyperbolicな」シフトの導入が必須となる。勿論、それは複素函数に対しては一次分数変換、つまりMoebius変換に対応するべきであるが、この「差分」化による方程式の複素解析的な解の、少なくとも値分布論的な研究は知られていない。本年度の研究実績として最重要な結果が、Prof.Ilpo Laine (University of Eastern Finland)との共同研究による超離散の意味でのある一次分数変換を導出し、それを用いて有界区間上の値分布論を確立できたことである。この論文では、実数直線上での値分布理論の各評価を有界区間で再現し、また超離散版の指数関数や周期関数をそれらが満たす差分方程式と共に有界区間上で再構成している。一番の根拠は、有界区間上に於けるいわゆるトロピカル値分布理論が完成できたことである。その基礎となるアイデアがaffineの意味でのシフトを有界区間に対応させるべくmax-plus代数を用いたある特殊な一次分数変換を利用し、その意味でhyperbolicなシフト作用素を用いることであった。例えば、単位円板上で何某か最適なMoebius変換を用いて差分作用素の代替とするという考え方は従来からあった筈である。ただ、それが複素平面上でのシフト作用素に劣らず良い性質を有するという結果は未だ得られてはいないと思う。本研究課題ではそれを最終的な目標の一つと位置付けているが、そのための考察は大きくは進んでいない。それゆえに、今回、区分的線型な関数と言う極めて特殊な対象ではあるものの、実数全体で得られた諸結果に自然な形で対応するように有界区間上の結果が示されたことは、その目標に着実に近づいたとの実感がある。進展の度合いとその方向の何れも当初に期待したものに一致する。更に、差分作用素の有効性を解析数論的な観点で検証するという実験的な試みや、指数函数や楕円函数の超離散化の存在を根拠として、元の複素函数が持つ様々な特性を微分方程式や函数方程式を通して調査するという方向からの考察など、フィンランド(Janne Heittokangas, Risto Korhonen, Ilpo Laine)、中国(Nan Li, Weichuan Lin, Kai Liu, Zhi-Tao Wen)、アメリカ(Gary G. Gubdersen)そしてドイツ(Norbert Steinmetz)の研究者と連携研究者(Katsuya Ishizaki)との共同研究が着実に進展しており、そのうち現時点で計5編の論文を投稿できていることが進捗状況が上記区分に該当すると判断した理由である。

University of Eastern Finlandの研究グループ(Ilpo Laine名誉教授、Risto Korhonen教授、Janne Heittokangas准教授、Yueyang Zhang氏)との共同研究により複素差分及び微分方程式と超離散Nevanlinna理論に関して新たな研究成果を得た他、University of New OrleansのGary G. Gundersen教授とTU DortmundのNorbert Steinmetz名誉教授との共同研究により平面上の有理型函数に関する5対の複素数共有に関する未解決問題を肯定的に解決した。前者では連携研究者の石崎克也放送大学教授と中国のTaiyuan University of TechnologyのZhi-Tao Wen准教授、University of JinanのNan Li講師、Tsinghua UniversityのJianhua Zheng教授とが参加して、指数函数の多項式の零点に関する研究、差分版のradicalを用いたMason's theoremの改良に関する研究、有理型函数の差分商に関する評価の精密化と離散方程式への応用についてそれぞれ良質な成果を上げた。これらは特徴的な方程式の解として与えられる函数の値分布論な特徴をより詳細に調べた研究とそれらを仲介として複素解析的手法の差分化あるいは離散化を行うことで導かれた研究成果と表現することができ、本研究課題の目的に沿って発展している。これらの成果は数論的な観点からも興味深いものではないかと期待している。これらの研究を通じてFujian Normal UniversityのWei-Chuan Lin教授、HKUSTのYik-Man Chiang准教授との共同研究へと繋がっており、これらが課題達成に向けてさらに本研究を進展させている。研究成果の内容自体については当初計画した水準を超えており、独立した内容の5編の論文にまとめて投稿中であるが、いずれも査読に想定以上の時間を要しており発表には至ってはいないことから現時点での進捗状況の区分は1段階低くした。いずれの投稿先も高く評価されている学術誌であり、従って競争も激しく採択までに予想以上の期間が費やされていることは致し方ないと考えている。但し、いずれの研究成果についても当初計画で設定した水準を十二分に満たしており、時間は要しても必ず相応の評価が得られると確信している。いずれも国際共同研究であり、さらに開始当初には想定していなかった研究者と新たな連携が構築されるなど、良い意味で予測が覆された一年間でもあった。最終年度となる次年度に於いてもこれらの共同研究がさらに発展するとの確かな見込みもある。一方で、これらの研究の発展・深化に伴って基本的に単身で海外の共同研究者個々と絶えまなく情報交流することに時間と労力が必要となるため、「超離散的関数論への変換」という形で総括に向かう時期が少し遅れるのではないかとの危惧はある。とは言え、そのことに過度に拘泥するあまり、安易な形で本研究を収束させてしまうことは厳に慎み、時間の許す範囲で最大の発展を目指したいと考える。これを続けることで、本課題のもうひとつの目的である「諸分野への応用」の形が明瞭になって、実質的な成果に結びつくと信じている。以上から「おおむね順調」であるとの自己点検となりました。
家族性異常グルココルチコイド受容体の分子遺伝学的解析

私共はグルココルチコイド受容体数減少に起因するグルココルチコイド低抗症の一家系の研究を継続してきた。同一家系二症例の末梢血単核球,Epstei-Barr(EB)ウイルスで形質転換したリンパ球にて,グルココルチコイド受容体の親和性は正常で受容体数が正常の半分であることを確認している。量的に十分供給できるEBウイルスで形質転換したリンパ球をグルココルチコイド受容体遺伝子解析の材料として用いた。形質転換したリンパ球より総RNAを抽出し,逆転子してCDNAを作成した。2500塩基配列を含むグルココルチイド受容体CDNA全体の塩基配列めを決定するために,最適のプライマーを20数個合成したPCRを行い,約400塩基対の各PCR産物を低融点アガロースゲルにて分離し,DNAを抽出した。このDNAをテンプレートとして,^<32>Pでラベルした内側のプライマーをアニールさせ,シークエンス反応終了後シークエンス用ゲルにサンプルをアプライして塩基配列を決定した。その結果グルココルチコイド受容体CDNA2440から6個続くアデニンの中3個のアデニンが欠損していることが明からとなった。発端者である息子,母親ともに同一の遺伝子異常である。この異常は2症例ともヘテロ接合体である。3個のアデニン欠損を含む200塩基対のPCR産物のSSCPを行うと,本2症例では正常者でみられるバンド以外に2本の異常バンドが認められる。異常グルココルチコイド受容体遺伝子の発現実験を検討中である。3個のアデニンの欠損により,グルココルチコイド受容体蚕白(グルココルチコイド結合領域)を構成するアミノ酸,リジンが1個欠失することとなる。したがって受容体蚕白の立体構造が大きく変化し,グルココルチコイドが結合できなくなると相症される。私どもはグルココルチコイド受容体数の減少に起因する原発性コルチゾ-ル抵抗症の一家系を見い出し、その臨床研究を継続している。末梢血単核球、培養皮膚線維芽細胞およびEpsteinーBarrウィルスでは形質転換したリンパ球を用いてグルココルチコイド受容体測定を行った結果、本症例では受容体のグルココルチコイドへの親和性は正常であるが、受容体数が正常の半分に減少していることを概に確認した。形質転換したリンパ球を用いてRNAおよびDNAを抽出しグルココルチコイド受容体遺伝子の解析を行った。総RNAより逆転写をおこないcDNAを作成。グルココルチコイド受容体遺伝子の塩基配列中で最適のプライマ-となるオリゴヌクレオチドを合成し、PCRにて増幅した。cDNAのみならずゲノムDNAからも受容体遺伝子の解析をおこなった。その結果、本症例ではコルチゾ-ルの結合領域をコ-ドする塩基配列のうち3個のアデニンが欠損していることが明らかとなった。本症例の発端者である息子、母親の二名において同様の欠損がある。正常者ではこのような欠損はみられない。この異常は、本症例のグルココルチコイド受容体遺伝子の半分にみられる(ヘテロ接合体)。この異常により受容体のコルチゾ-ルへの結合能がなくなるのかどうかは、異常受容体を発現させて受容体測定の結果、判定可能となる。現在のところ、PCR産物からの直接シ-クエンス法を用いて、コルチゾ-ルへの結合領域をコ-ドする800塩基対の塩基配列を決定したところである。同じ方法で、ひきつづき上流の約1600塩基対のシ-クエンスをおこなっている。グルココルチコイド受容体異常によるグルココルチコイド抵抗症家系の受容体遺伝子解析を行った。

一家系二症例のEpstein-Barr(EB)ウイルスで形質転換したリンパ球でのグルココルチコイド受容体測定にても末梢血単核球で認められたのと同様、受容体数が正常の半分に減少している。形質転換したリンパ球より総RNAを抽出し、逆転写してcDNAを作成後PCRを行った。あるいはリンパ球よりDNAを抽出し、ゲノムDNAをテンプレートにしてPCRを行った。cDNAあるいはゲノムDNAよりPCRを行い直接法にてPCR産物より受容体遺伝子の塩基配列を決定した。その結果、本二症例ではグルココルチコイド受容体cDNA2440から6個つづくアデニンの中3個のアデニンが欠損していることが明らかとなった。この欠損はcDNAおよびゲノムDNAをテンプレートにしたPCR産物のどちらからも認められ、これによって、グルココルチコイド結合領域を含む受容体蛋白のアミノ酸、リジンが1個欠失することとなる。リジンの欠失した受容体蛋白の立体構造は、おそらく大きく変化し、グルココルチコイドが結合できなくなるのではないかと考えられる。これを確認するには異常グルココルチコイド受容体遺伝子の発現を行う必要がある。この遺伝子異常は二症例ともヘテロ接合性であり、これらの症例のグルココルチコイド受容体の結合親和性が正常人の半分になることが説明できる。また、ノザン・ブロット解析で二症例でのグルココルチコイド受容体mRNA量が正常とかわらないこともこの遺伝子異常の結果とは矛盾しない。現時点にて異常グルココルチコイド受容体遺伝子発現をのこして、私どもが経過を観察したグルココルチコイド抵抗症家系の受容体遺伝子異常を明らかにすることができた。
矩形ダクト内流れの層流乱流遷移に関する理論的研究

熱変換機器の安全性など工学的に非常に重要であるにもかかわらず、今なお未解決のままである矩形ダクト内の非線形安定性問題の解決に貢献するために行った当研究の主な成果は以下のとおりである。(1)チャンネル内に流れを生じさせるために流体層に一様に分布させた熱源を考え、スパン方向に周期性を課した場合の解析を行った。流れの層流乱流遷移過程における分岐の特性は矩形ダクト内流れの場合と大幅には異ならないことが期待できる。チャンネルを鉛直または鉛直から傾けたときの流れの線形安定性を調べた。その結果、2種類の異なる空間構造(縦渦型と横渦型)を持つ擾乱の強い相互作用がほぼ鉛直に設置されたチャンネル内の流れに存在することがわかった。実際に、これら2種類の擾乱による中立曲線が交差するパラメータ領域で、それぞれの擾乱が有限の振幅に成長した3次元非線形解を求めることに成功した。(2)鉛直に置かれた矩形ダクト内に内部熱源を均一に分布させることによって引き起こされる流れの線形安定性解析を数値的に行った。その結果、(i)主流に予想外の変曲点および逆流点が複数個存在し安定性に重要な役割を果たしていること、(ii)流れはすべてのアスペクト比について不安定になり得ること、(iii)不安定性が起こる領域はパラメータ空間において常に主流に変曲点が観測される領域に一致すること、(4)不安定性をもたらす固有関数は主流の平均速度とほぼ同じ速度で伝播すること、がわかった。(3)(2)の非線形解析として、非線形効果によって生成されるより高次の擾乱項および基本流速分布と温度分布の再編成項を導出し、この系の空間対称性に着眼して不安定性を引き起こす擾乱の空間構造を特定した。以上の解析を取り込んだ数値計算コードを作成し、部分的検証を行った。本来はスパン方向側面が存在し、その側面上ですべりなしの速度境界条件が適用されるべき矩形ダクト内の流れを解析する第一歩として、まず、スパン方向に周期性を課したチャンネル内流れの場合の解析を行った。解析は簡単になるが、流れの層流乱流遷移過程における分岐の特性は大幅には異ならないことが期待される。流れを生じさせるために流体層に一様に分布させた熱源を考え、チャンネルを鉛直または鉛直から傾けたときの流れの線形安定性を調べた。その結果、チャンネルが鉛直に正確に置かれている場合は流れ方向に伝播する横渦列構造の擾乱が流れをもっとも不安定にするのに対し、チャンネルをわずか12度鉛直から傾けるだけで縦渦列構造をもつ単調成長型の擾乱が流れを不安定にしてしまうことが判明した。したがって、これらの2種類の異なる空間構造をもつ擾乱の強い相互作用がほぼ鉛直に設置されたチャンネルの流れに存在する。実際に、この2種類の擾乱が交錯する領域で、それぞれの擾乱が有限の振幅に発達した3次元非線形解をもとめることに成功した。現時点で2種類の3次元非線形解の枝がそれぞれ他方の枝上で終焉しているかを解析中である。以上の解析結果は研究代表者と英国アストン大学のジェネラリス博士との共著の形でまとめられ、裏面に記載のとおり2編が学術雑誌に掲載されている。

また、長年未解決であった円管ポアズイユ流の非線形問題における3次元非軸対称解を最近みつけた英国ブリストル大学のKerswell博士を招聘し、矩形ダクト内に一様に熱源を分布した場合におこる層流乱流遷移解析の方法論について、上記の研究分担者2名と現在平成15年度科学研究費補助金を得ている外国人特別研究員とを加えて議論した。議論後ただちに線形安定性解析にとりかかり、作成した数値プログラムは円管ポアズイユ流の既存の結果と比較検証したあと内部発熱の問題に本格的に取り組み、さまざまな縦横比をもつ矩形断面を対象にデータを収集している。鉛直に置かれた矩形ダクト内に内部熱源を均一に分布させることよって引き起こされる流れの線形安定性解析を数値的におこなった。この流れは2次元空間座標の関数として表される単一方向流れの一例である。ブジネスク近似を用い支配方程式を導出した。当問題を支配する無次元パラメータは、作業流体の物性特性を示すプラントル数:Pr、軸方向の圧力の大きさを表すレイノルズ数:Re、内部熱源の強さを代表するグラスホフ数:Gr、および断面の縦と横の長さの比で定義されるアスペクト比:Aである。まず、主流の解法として解析解と数値解とを独立に求め精度の比較をおこなった。次に、安定性解析として微小擾乱を導入して擾乱方程式を導出し、矩形管軸方向の周期性の仮定により軸方向周期擾乱の波数αを持つノーマルモードを導入した。ノーマルモードの空間的対称性による分類に基づき擾乱方程式を変形し、数値解析はノーマルモードをチェビシェフ多項式およびフーリエ級数により展開し、ガレルキン法および選点法を用いて擾乱方程式を離散化した後、代数固有値問題へ変換しておこなった。その結果、(1)主流に予想外の変曲点および逆流点が複数存在し安定性に重要な役割を果たしていること、(2)流れはすべてのアスペクト比について不安定になり得ること、(3)不安定性は(Gr-Re)パラメータ空間において主流に変曲点が観測される領域で起こること、(4)不安定性をもたらす固有関数は主流の平均速度とほぼ同じ速度で伝播することがわかった。以上の研究成果はJournal of Fluid Mechanicsに投稿予定である。また、平成16年度に採択され、平成17年1月から開始した日本学術振興会外国人特別研究員事業(PE04508、研究課題:矩形管内一方向ながれの非線形安定性解析)の基礎理解および非線形解析への発展の橋渡しが達成された。熱変換機器の安全性など工学的に非常に重要であるにもかかわらず、今なお未解決のままである矩形ダクト内の非線形安定性問題の解決に貢献するために行った当研究の実績は以下のとおりである。1.矩形ダクトを鉛直に設置し、そのダクト内を流れる流体に一様な内部熱源を分布させる。温度差による浮力を外力とするナヴィエ・ストークス方程式と熱輸送を支配する温度方程式は非線形である。内部熱源の強さが増加するにつれ基本場の安定性が崩される。この不安定性の要因となる擾乱の非線形効果によって生成される、より高次の擾乱項、および基本流速分布と温度分布の再編成項の導出を行った。2.この系に特有の空間対称性に着眼し、不安定性を引き起こす擾乱の空間構造を分類した。とくに、鉛直方向に伝播する3次元非線形擾乱の時空間構造を特定した。3.実績1.と実績2.の解析を取り込んだ数値計算コードを作成した。このコードは、平成16年度に行った線形解析で用いたチェビシェフ多項式とフーリエ級数展開による基底関数に精度上の改良のための改造を加えたため、この新しい基底関数による線形解析コードを新たに作成し、旧線形解析コードとの比較検討を行った。その結果、改造された線形解析コードは数値計算のCPU時間、必要メモリー数の両面で優れていることを確認した。
細胞内の3オルガネラ分裂マシンの構造と機能に関するゲノム形態学的解明

細菌を除く、単細胞生物から多細胞生物に至るほとんどの生物は真核細胞を生命の基本単位として構成され、その分裂によって増殖している。真核細胞は細胞核の他、ミトコンドリアなど6種の細胞小器官(オルガネラ)があり生命活動を支え、細胞核と共に分裂/増殖する。しかしこれまで細胞核以外のオルガネラの分裂/増殖に関する研究はほとんど無かった。そこで申請者らは1971年以来、粘菌や単細胞で細胞分裂が同調かできる原始紅藻類(シゾンなど)を使い、複膜系のエネルギー変換器:ミトコンドリアと色素体(葉緑体)が、それぞれ独自のMDリング、PDリングを基盤としダイナミンリングなどと複合体を形成する“分裂装置(マシン)"の収縮によって分裂/増殖することを発見した。更にPDリングは糖からなるナノ繊維の束であることやその合成酵素を捉えた。最近ゲノム形態学的解析により、単膜系ペルオキシゾームにも、PODリングとダイナミンリングからなる分裂マシンを見出した。そこでそれぞれの無傷単離法の改良を行い、ゲノム情報を基盤にMD、PD、PODの各リングの組成を明らかにした。そこから共通性を解明し、進化的意義を考察した。その結果、PDとMDリングが共通の糖繊維の束であること、及びMDリングPODリングの収縮・分裂に共通のダイナミン1が関与していること、更に新たに発見した酵素(dynamo 1)により制御されていることも解った。こうしたことからミトコンドリアとペルオキシソームが共通の祖先から誕生した"姉妹"である可能性が示唆された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、3オルガネラに共通の外側の分裂マシンに注目し、その主構造である「PDリング、MDリング、PODリング」と「ダイナミンリング」の構造と機能をゲノム形態学的技術で解析し、その進化的意義を解明することである。2010年PDリングが糖繊維の束であり、リングの中にある糖合成酵素(Glycosyltransferase)によって作られることが明らかとなった(Science)。そこで、本年はMDリングが類似の構造で出来ているかを調べた。その結果、組織化学的手法によりMDリングも糖を含んでいることが解明されたが、ミトコンドリア分裂マシンが小さく解析は進まなかった。そこでカンプトテシリン処理によってミトコンドリアの分裂を阻害すると、ミトコンドリアが大きくなると共に分裂マシンも大きくなることが分かった。この方法を今後の研究に利用する。一方PODマシンもナノ繊維の束のリングとダイナミンリングから構成されたシンプルな構造であった。この装置は更に小さく単離が難しかったが、開発の結果、漸く生化学的に分析できるようになった。これを使ってペルオキシソームの分裂・分断の機構を解析する。オルガネラの分裂マシンの共通性や進化的役割について緑藻と紅藻間でゲノム形態学的に解析するため、極小緑藻Medakamo hakoo (メダカモ)の微細構造の観察とゲノム情報の解読を行った。申請者らは、世界ではじめて原始紅藻Cyanidium類で色素体(葉緑体)とミトコンドリアの分裂・増殖に必須な、分裂装置(マシン)を発見した。分裂マシンは内(基質側)と外(細胞質側)の分裂リングからなり、内側のリングは、細菌由来のFtsZリング等、外側のリングは宿主由来の電子密度の高いナノ繊維束の分裂リング(PDリング、MDリングと命名)とダイナミンリング等から構築されていた。2013年Cyanidioschyzon merolae (シゾン)で単膜系のペルオキシソームでも細胞質側に、複膜系オルガネラの外側の分裂リングに類似した分裂リング(PODリング)を発見した。複膜系の葉緑体のPDリングが糖のナノ繊維の束であることが解明されていたが、今回それより更にサイズの小さなMDリングやPODリングの構成成分の解析が可能となった。今後この視点からPD/MDリング、PODリングを同時解析することが可能となった。当初計画では無かったことであるが、小さくシンプルなペルオキシソームの分裂マシンが純度高く単離できるようになり、構成成分が明確になってきた。このため「試験管内でそれらの物質を混合することによって人工的に分裂リングを合成する」ことが可能となった。このことは大きな進展であろう。またメダカモはシゾンと同様に細胞当たりの単・複膜系オルガネラがそれぞれ1個であり、それらを光の明暗で同調分裂させることができた。又細胞核、ミトコンドリア核、葉緑体核の核ゲノムの粗塩基配列が解読されてきた。その結果、これまでに明らかになった紅藻シゾンの分裂マシンの形成に関わる遺伝子とメダカモゲノム内遺伝子と比較解析する事が可能となった。紅藻と緑藻のオルガネラ分裂に関わる共通の遺伝子の解明と、更に真核生物のオルガネラ分裂マシン共通の構造と機能、その進化的意義の考察につながると期待できる。本研究の目的は、3オルガネラに共通の外側の分裂マシンに注目し、その主構造である「PDリング、MDリング、PODリング」と「ダイナミンリング」の微細構造と機能を、従来の細胞生物学的技術に加えて、ゲノム形態学的技術を駆使して解明することであった。その結果、MDリングもPDリングに類似した糖繊維の束であり、リングの中にある糖合成酵素(Glycosyltransferase)によって作られることが明らかとなった(PNAS 2017)。更にPODリングに関しても糖からなる繊維束である可能性があり、現在解析を進めている。

一方ダイナミンリングについて、最小のペルオキシソームで調べた。その結果、POD分裂リングには特定の合成開始点(DOC)があり、そこから一方向に向かって合成されること、そしてこのリングが収縮に関与する事が明らかになった。更に収縮の後期には別の合成開始点から新たなリングの合成が起こり、それが最後の膜分断に関与する事が分った。これらオルガネラの分裂リングの類似性から3分裂マシンの構造と機能が推定された。更にこれらシゾンで解明されてきた分裂マシンに関わるゲノム情報と緑藻メダカモのゲノム情報とを比較解析するため、メダカモの全ゲノム解析を行い、良好な結果を得た。現在オルガネラの分裂マシンの構造と機能に関する共通原理と起源について比較解析を行っている。申請者らは、原始紅藻類で色素体とミトコンドリアで内外のリングからなる分裂マシンを発見した。内側のリングは細菌由来のFtsZリング等、外側のリングは宿主由来の電子密度の高いナノ繊維束の分裂リング(PDリング、MDリングと命名)とダイナミンリング等から構築されていた。2013年単膜系のペルオキシソームでも分裂リング(PODリング)を発見した。更に複膜系の葉緑体のPDリングが糖のナノ繊維の束であることが解明した。本年度は、小さなMDリングが糖のナノ繊維の束であり、合成酵素を含んでいることを発見した(PNAS 2017)。これにより両オルガネラの分裂マシンの類似性が一段と高まった。そしてミトコンドリアより更に小さなサイズのペルオキシソームでもPODリングがあり、これを使い詳細な構造解析が出来た。ダイナミンリングの形成起点、リングの形成方向、収縮、そして膜を分断する新たなダイナミンリングの形成が分かった(JCS 2017)。またPDリングの形成はオルガネラ核(核様体)の分裂直後に起こる事が明らかにされているが、今回葉緑体核の分断に直接関わる酵素が発見された(Science 2017)。今後このオルガネラ核分裂とオルガネラ分裂との関連についても研究課題としたい。更に小さくシンプルなペルオキシソームの分裂装置の構成成分が明らかになったため、試験管内でそれらの物質を混合することによって人工的にリングを合成することに成功した(投稿中)。またメダカモの細胞核、ミトコンドリア核、葉緑体核の核ゲノムの全塩基配列が解読されたため、紅藻シゾンの分裂マシンの形成に関わる遺伝子をメダカモゲノム内遺伝子と比較解析する事が可能となった。更に真核生物のオルガネラ分裂マシン共通の構造と機能、その進化的意義が考察できるようになった。細菌を除く、単細胞生物から多細胞生物に至るほとんどの生物は真核細胞を生命の基本単位として構成され、その分裂によって増殖している。真核細胞は細胞核の他、ミトコンドリアなど6種の細胞小器官(オルガネラ)があり生命活動を支え、細胞核と共に分裂/増殖する。しかしこれまで細胞核以外のオルガネラの分裂/増殖に関する研究はほとんど無かった。