hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
金属イオンの配位による高原子価金属オキソ種の活性化

また、鉄四価オキソ錯体のみならずマンガン四価オキソ錯体も金属イオンによって酸化力が高くなることを明らかにした。この他に、プロトンと金属イオンの比較、塩基による鉄三価ヒドロキソ錯体から鉄四価オキソ錯体の生成反応の加速効果の検討等の研究も行った。鉄四価オキソ錯体は常温常圧という温和な条件下で多種多様な酸化反応を行う非常に活性の高い化学種であり、その反応性を理解し制御することは効率的な酸化反応系の構築へとつながる。鉄四価オキソ錯体は種々の酸化酵素中でも触媒活性種として働いていることが知られており、生体では高効率、高選択的な酸化反応を行うために、様々な因子によってオキソ錯体の反応性を精密に制御している。その一つが、オキソ配位子とルイス酸の相互作用であり、多様な酸化酵素中にこのような例は見られる。しかし、これまでの研究ではそのような効果はあまり考慮されてこなかった。そこで本研究では、スカンジウムイオン等のルイス酸として働く金属イオンによる鉄四価オキソ錯体の反応性制御について検討した。当研究代表者は一年目、二年目の研究で金属イオンは鉄オキソ錯体と相互作用することで電子移動酸化を促進し、この電子移動特性の制御により有機化合物の酸化反応の生成物、反応速度が大きく変化し、その機構の詳細について示している。最終年度である三年目では、プロトンが鉄四価オキソ錯体の電子移動特性に与える効果、炭化水素のC-H結合切断を伴う反応やスルフィドの酸化反応に与える効果を、スカンジウムイオンに代表される金属イオンが与える効果と詳細な比較を行った。その結果、カウンターアニオンが同種の場合、プロトンの方が自由エネルギーに与える効果が大きく、電子移動の再配列エネルギーに与える効果は小さい事が分かった。これは、金属イオンはプロトンより大きなイオン半径を持ち、カウンターアニオンを数個配位させている場合が多く、オキソ錯体と相互作用する際に、より大きな立体的な制約を受けるためだと考えられる。ここまでの研究で、金属イオンが鉄四価オキソ錯体による基質のスルフォキシル化、N-C結合の切断反応等を加速する事を見いだした。その反応機構の解析から、これらの加速効果が金属イオンによる鉄四価オキソ錯体の一電子還元電位の向上によるものであることが分かっている。研究成果は査読付き一流紙に四報掲載されており、オキソ種の反応性を金属イオンによって向上させるという研究の目的はほぼ達成されていると言える。本年度の研究で、金属イオンによる電子移動の活性化がより複雑な酸化反応に与える効果について詳細に明らかにすることに成功した。また、鉄のみならず、マンガンの四価オキソ錯体でも同様の金属イオンによる錯体の酸化力が高められることも報告した。研究成果は査読付き-流紙に、去年の四報を上回る五報掲載されており、研究は当初の計画以上に発展していると言える。本研究課題では目的の一つとして、炭化水素の酸化反応を掲げている。これまで金属イオンによって鉄四価オキソ錯体の一電子酸化力が高くなる事が分かっているので、この効果がC-H結合の活性化にどのような影響を与えるかを検討したい。また、金属パーオキソ種に金属イオンの与える効果や、金属イオンと金属オキソ種の相互作用が反応選択性、基質特異性に及ぼす効果についての検討も順次進めて行きたい。ここまでの研究では活性の低い錯体をあえて用いることで詳細に反応機構を検討して来た。
統合失調症死後脳と周産期仮死モデル脳に共通する遺伝子メチル化の探索

我々は統合失調症の疫学報告に着目した動物モデルとして周産期仮死モデルを検討し、ドパミン神経系の感受性亢進を再現している。本計画では仮死モデルと統合失調症死後脳に共通する脳内遺伝子の発現変化とメチル化を評価し、統合失調症の病態解明をめざした。その結果、仮死モデル12週齢の前頭前野にのみ有意なCOMT mRNAの増加およびNeuregulin-1mRNAの減少があり、海馬には有意差がなかった。このmRNA発現量の変化が統合失調症の病態であるドパミン系の機能異常に関与する可能性が考えられた。統合失調症死後脳で同遺伝子のメチル化を解析する必要があったが、交付期間中の解析には至らなかった。統合失調症の病態は未解明のままであるが、遺伝要因と環境要因の相関が病態形成に深く関与すると示唆されている。我々は統合失調症の疫学報告に着目した動物モデルとして仮死モデルを作製し、統合失調症の本体に関わるとされるドパミン神経系の感受性亢進を再現した。本研究計画では、この仮死モデルと統合失調症死後脳に共通する脳内遺伝子発現をエピジェネティクスの観点から評価し、ドパミン神経系の感受性亢進にかかわる遺伝子のメチル化異常を同定してそのメカニズム解明をめざす。平成25年度には、6週齢(思春期)と12週齢(成長後)の仮死モデルラットから前頭前野皮質(Prefrontal cortex: PFC)と海馬を取り出し、リアルタイムPCR法を用いて統合失調症候補遺伝子のmRNA発現量を測定した。候補遺伝子にはドパミンと関連が深いAKT1, BDNF, COMT, ErbB4,およびNeuregulin-1の5種類を選定した。また、ウエスタンブロット法を用いてタンパク質量を測定した。統計学的有意差はp<0.05とした。この結果、仮死モデル12週齢のPFCにのみ有意な遺伝子発現変化があり、海馬には有意差は認められなかった。PFCで認められた有意な変化はCOMT mRNAの増加およびNeuregulin-1 mRNAの減少であったが、同部位でのCOMTとNeuregulin-1のタンパク質発現量に有意な変化は見られなかった。以上の仮死モデル12週齢のPFCの遺伝子発現の変化は、すでに我々が報告した仮死モデル12週齢の側坐核ドパミン系の機能異常に関与する可能性を示唆する。なお他の遺伝子AKT1, BDNFおよびErbB4については、いずれも有意差は見られなかった。以上の結果から、PFCにおけるCOMTとNeuregulin-1 mRNA発現量の変化が、統合失調症の病態であるドパミン系の機能異常に関与している可能性が考えられた。出生時の低酸素負荷によるCOMT遺伝子とNeuregulin-1遺伝子のメチル化の変化を解析する必要があったが、交付期間中の解析には至らなかった。本研究計画の目的は、統合失調症の疫学研究結果に立脚した動物モデルである周産期仮死モデルを用い、このモデルの脳と統合失調症死後脳とに共通する脳内遺伝子発現のエピジェネティック変異を、特にドパミン神経系の感受性亢進に注目して探索し、もって病態メカニズム解明の一助とすることにある。平成24年度は、周産期仮死モデルラットを作成し、その脳サンプルのメチル化酵素の発現解析を行った。具体的には、周産期仮死を経験させた動物を生後6週、または、12週の時点で屠殺し脳を取り出し、メチル化酵素DNA methyltransferase 1 (DNMT1), DNMT3aおよびDNMT3bのmRNA発現を定量的real time RT-PCRで、タンパク質発現をイムノブロット法で測定した。その結果、定量的real time PCRについてはプライマーのデザインに問題がある可能性が明らかとなり、イムノブロット法についても予備実験の段階で用いた抗体によって異なる結果がみられ、エピトープの設定によって結果が左右される可能性が考えられた。このため、ヒト死後脳サンプルを用いた解析は次年度に行うこととした。予備実験において仮死モデルラット脳内メチル化酵素発現評価のために有用なプライマー、抗体を決定できず、評価系の確立に時間を要したため。脳内メチル化酵素発現の評価系確立を急ぐとともに、脳内分子の網羅的なプロテオミクス評価による仮死モデル研究を併行して、仮死モデル脳内で発現が変化している分子の同定を進め、最終的に標的とすべき遺伝子メチル化の評価・ヒト死後脳サンプルを用いた解析につなげる方針である。次年度の研究費は、定量的real time RT-PCR、イムノブロット法、プロテオミクス評価法に用いる試薬の購入、および、動物の購入・飼育費にあてる予定である。
自立型分散電源システムに適用する超伝導フライホイールの高性能化に関する基礎研究

本年度は、研究実施計画に基づき、主に下記の2項目について検討を行った。1.超伝導バルク体と永久磁石で構成される簡易型浮上回転システムの製作および浮上安定性(剛性)の評価本年度は、前年度の実験で高磁気剛性を示した磁極配置(同極を対向させる配置)を取り上げ、超伝導バルク体を浮上させた状態で、永久磁石をモーターを用いて回転させた場合の、超伝導バルク体と永久磁石間の磁気剛性の評価を行った。その結果、変位に対する復元力の最大値は、異極を対向させた場合よりも小さかったものの、着磁位置(初期位置)付近での磁気剛性は大きく、高速回転時においてより安定に回転することが確認された。フライホイールでは、バルク体と永久磁石間の相対位置が一定の状態で回転することになるため、着磁位置(初期位置)付近での磁気剛性が重要となり、従来型の様に、バルク体の片側のみ永久磁石を配置するよりも、バルク体の両サイドに、同極が対向する様に配置する方がより高安定な回転を実現できることがわかった。2.数値解析による超伝導バルク体と永久磁石の相対的大きさと浮上安定性(剛性)の関係の評価これまでに、安定性を支配する超伝導バルク体と永久磁石間の磁気剛性は、両者の相対的な大きさに強く依存することを確認している。そこで、これまでに構築してきた磁気剛性の簡易的評価方法ならびに数値解析コードを用いて、超伝導バルク体と永久磁石の相対的な大きさが、超伝導バルク体と永久磁石間の磁気剛性に及ぼす影響について検討した。その結果、バルク体が永久磁石よりも小さい場合は、永久磁石の配置の違いが着磁位置付近での磁気剛性に及ぼす影響が小さいものの、バルク体よりも永久磁石が大きい場合は、永久磁石が大きくなるにつれて、磁気剛性の磁極配置依存性が強くなり、同極を対向させる効果が顕著になることを確認した。(1)電磁石とバルク体の選定と浮上特性試験用簡易浮上システムの製作電磁石に使用可能な銅線の長さは、励磁用電源の最大許容電流と電圧値に大きく依存する。そこで、自ら開発した数値解析コードを用いて、電磁石の形状と発生磁場分布との関連性について検討し、本年度購入した直流電源で励磁可能な電磁石の選定(形状・大きさ)を行った。そして、選定された形状や大きさに基づき、実際に電磁石を製作した。また、上記の電磁石および本年度購入した直流電源を用いた浮上システムにおいて、バルク体の浮上力・浮上安定性を効率よく評価するために、バルク体の着磁条件や電磁石の励磁条件について検討した。その結果、バルク体を磁場中冷却した後、一旦コイル電流をゼロにしてから上昇させる場合に最も浮上効率がよくなることがわかった。(2)簡易浮上システムを用いた浮上力および浮上安定性(剛性)の評価(1)で製作した簡易浮上システムにおいでバルク体の浮上力および浮上安定性(剛性)の評価を精度よく行うには、バルク体の位置(浮上高さなど)や傾きを正確に把握する必要がある。そこで、本年度は、備品購入費で購入した画像センサを用い、バルク体の位置・傾きを精度よく計測できるシステムの構築を行った。本システムにより、浮上高さ、浮上力、バルク体変位時の復元力などの連続的な測定が可能となった。また、直径の異なる円柱型の永久磁石とバルク体を用いて、バルク体を着磁位置より水平方向に変位させた場合にバルク体に働く復元力の測定を行い、バルク体と永久磁石の磁気剛性について検討した。その結果、バルク体が経験する磁束密度が同程度の場合には、バルク体周辺の磁束密度勾配が大きい場合ほどバルク体と永久磁石の磁気剛性が大きくなることがわかった。本年度は、研究実施計画に基づき、主に以下の2項目について検討を行った。(1)数値解析によるバルク体の電流・浮上力布ならびにバルク体変位時の復元力の評価および浮上力と浮上安定性のメカニズムの検討申請者がこれまでに構築してきた、電流ベクトルポテンシャル法に基づく三次元有限要素法計算機コードを用いて、バルク体が経験する磁場分布を変化させた場合における、バルク体内の電流分布や浮上力分布について検討した。その結果、バルク体の安定浮上には、バルク体を浮上させる前に磁場中冷却(着磁)を行う必要があり、また、高浮上力を得るには、着磁量をできるだけ小さくする必要があることがわかった。しかし、着磁量があまりにも小さ過ぎると、浮上安定性を十分確保することができなくなるため、浮上力と浮上安定性のトレードオフについて検討することが重要となる。また、浮上力を大きくするには、バルク体の経験磁場を大きくすることが効果的であるが、その他に、バルク体が経験する半径方向磁場を大きくすることが有効であることがわかった。(2)永久磁石を用いた簡易浮上システムの製作および浮上力と浮上安定性(剛性)の評価バルク体に働く浮上力や浮上安定性は、バルク体が経験する磁束密度や磁場勾配の大きさに依存することから、同じ大きさである複数の永久磁石を組み合わせ配置し、高浮上力ならびに高安定性の得られる磁極配置について検討した。今回特に着目した磁極配置は、バルク体を挟むように二つの永久磁石を対向させた配置であり、実験では、対向する永久磁石が異極の場合と同極の場合の比較を行った。

その結果、異極の永久磁石を対向させた方が、バルク体の移動に対するバルク体の経験磁場分布の変化が小さく、結果として、バルク体の着磁位置付近では大きな浮上安定性が得られないことがわかった。しかし、復元力の最大値については、同極の永久磁石を対向させた場合よりも大きくなることが確認された。本年度は、研究実施計画に基づき、主に下記の2項目について検討を行った。1.超伝導バルク体と永久磁石で構成される簡易型浮上回転システムの製作および浮上安定性(剛性)の評価本年度は、前年度の実験で高磁気剛性を示した磁極配置(同極を対向させる配置)を取り上げ、超伝導バルク体を浮上させた状態で、永久磁石をモーターを用いて回転させた場合の、超伝導バルク体と永久磁石間の磁気剛性の評価を行った。その結果、変位に対する復元力の最大値は、異極を対向させた場合よりも小さかったものの、着磁位置(初期位置)付近での磁気剛性は大きく、高速回転時においてより安定に回転することが確認された。フライホイールでは、バルク体と永久磁石間の相対位置が一定の状態で回転することになるため、着磁位置(初期位置)付近での磁気剛性が重要となり、従来型の様に、バルク体の片側のみ永久磁石を配置するよりも、バルク体の両サイドに、同極が対向する様に配置する方がより高安定な回転を実現できることがわかった。2.数値解析による超伝導バルク体と永久磁石の相対的大きさと浮上安定性(剛性)の関係の評価これまでに、安定性を支配する超伝導バルク体と永久磁石間の磁気剛性は、両者の相対的な大きさに強く依存することを確認している。そこで、これまでに構築してきた磁気剛性の簡易的評価方法ならびに数値解析コードを用いて、超伝導バルク体と永久磁石の相対的な大きさが、超伝導バルク体と永久磁石間の磁気剛性に及ぼす影響について検討した。その結果、バルク体が永久磁石よりも小さい場合は、永久磁石の配置の違いが着磁位置付近での磁気剛性に及ぼす影響が小さいものの、バルク体よりも永久磁石が大きい場合は、永久磁石が大きくなるにつれて、磁気剛性の磁極配置依存性が強くなり、同極を対向させる効果が顕著になることを確認した。
偏微分方程式と微分幾何の特異点論的研究

当研究では,偏微分方程式および各種微分幾何学への特異点論の応用を通して,弱解の特異点や衝撃波の生成・伝播の解明や新たな微分幾何学的不変量の発見など,20世紀数学で手付かずの(特に特異点と関係した)部分に対する本質的発展が得られた.さらに,これらの成果を一般化および汎用化するのが,今後の研究課題であると思われる.具体的には,海洋音響学に現れるヘルムホルツ方程式に対応するアイコナル方程式の特異性(特に,境界があったり,滑らかでない場合)の解明,粘正解およびエントロピー解を含むような弱解の概念の一般化,4頂点定理の統一的扱い,平均曲率一定曲面を大量に構成する方法の開発し多重重力場レンズ現象を記述するシンプレクテイック幾何学的枠組みの構成,双曲空間内の超曲面の双曲的ガウス写像の特異点の研究と双曲的不変量の構成,4次元ミンコフスキー空間的曲面の光的ガウス写像を定義しその特異点の幾何学的意味づけなどを実施した.さらに,最終年度では,特異点を持つような平面曲線のシンプレクテイック微分同相による分類を実行し,従来の微分同相による分類との差がある種のシンプレクテイックな不変量となることを示した.積分可能な測地流をもつリュウビル多様体の研究も進展させた.また,特殊な曲面である,線織面とある種の特殊曲線の関係付けや,建築学で重要な線織面の特異点の分類,さらには,生成的な線叢の特異点の分類を実施し,そのリストが3次元空間の間の一般の滑らかな写像の特異点の生成的特異点と同値になることを示した.また,線叢のなかで重要なものとして,ある曲面の法線からなる線叢(法線叢)があるが,その特徴付けとして,3次元空間の余接束への標準的な持ち上げがラグランジュはめ込みとなることが上げられることを示した.当研究では,偏微分方程式および各種微分幾何学への特異点論の応用を通して,弱解の特異点や衝撃波の生成・伝播の解明や新たな微分幾何学的不変量の発見など,20世紀数学で手付かずの(特に特異点と関係した)部分に対する本質的発展が得られた.さらに,これらの成果を一般化および汎用化するのが,今後の研究課題であると思われる.具体的には,海洋音響学に現れるヘルムホルツ方程式に対応するアイコナル方程式の特異性(特に,境界があったり,滑らかでない場合)の解明,粘正解およびエントロピー解を含むような弱解の概念の一般化,4頂点定理の統一的扱い,平均曲率一定曲面を大量に構成する方法の開発し多重重力場レンズ現象を記述するシンプレクテイック幾何学的枠組みの構成,双曲空間内の超曲面の双曲的ガウス写像の特異点の研究と双曲的不変量の構成,4次元ミンコフスキー空間的曲面の光的ガウス写像を定義しその特異点の幾何学的意味づけなどを実施した.さらに,最終年度では,特異点を持つような平面曲線のシンプレクテイック微分同相による分類を実行し,従来の微分同相による分類との差がある種のシンプレクテイックな不変量となることを示した.積分可能な測地流をもつリュウビル多様体の研究も進展させた.また,特殊な曲面である,線織面とある種の特殊曲線の関係付けや,建築学で重要な線織面の特異点の分類,さらには,生成的な線叢の特異点の分類を実施し,そのリストが3次元空間の間の一般の滑らかな写像の特異点の生成的特異点と同値になることを示した.また,線叢のなかで重要なものとして,ある曲面の法線からなる線叢(法線叢)があるが,その特徴付けとして,3次元空間の余接束への標準的な持ち上げがラグランジュはめ込みとなることが上げられることを示した.当研究における偏微分方程式への特異点論の応用に関しては、以前から代表者が継続して行ってきたハミルトン・ヤコビ方程式の弱解の特異点の研究方法を液体音響学や地震波の研究で重要なヘルムホルツ方程式の漸近解の研究へと応用することを試みた.その結果、境界を持たない滑らかな屈折係数を持つ場合にはほぼ完璧に以前の理論を応用出来ることがわかり、さらに境界を持つ場合や屈折係数が区分的に滑らかな連続関数で与えられる場合にもそこに現れる特異点の状況を解明しつつある段階である.この一般的な場合は、従来のラグランジュ特異点論は正確な枠組みではなく、近年開発された網状ラグランジュ特異点論が必要となる.さらに、2階のモンジュ・アンペール型方程式については、一般論では研究に行き詰まりがあり、具体的な場合に解を構成してその特異性について研究を開始した.これらの研究のために、コンピュータグラフィックが大変有効であった.一方の微分幾何学への応用については、特にユークリッド微分幾何学以外の幾何学への特異点論の応用が試みられた.具体的には、ローレンツ微分幾何学における曲線の理論へ特異点論を応用して、接触光錐と言う新たな対象とそれに付随する、新たな不変料の関係、さらに光的曲面の特異点との関係などが明らかにされた.また、双曲平面上の曲線への特異点論の応用により、双曲適縮閉線の計算可能な定義をあたえ、その特異点の分類及び則知的曲率との関係を明らかにした.ここでも、具体的な曲線に対応する図をコンピュータで描くことが研究推進上大変有効であった.

当研究における偏微分方程式への特異点論の応用に関しては、昨年度から開始した液体音響学や地震波の研究で重要なヘルムホルツ方程式の漸近解の研究へ特性曲線の方法を応用する試みを推進し、その結果、境界を持つ場合や屈折係数が区分的に滑らかな連続関数で与えられる場合に特殊な特異点が現れることを確認した.さらに、2階のモンジュ・アンペール型方程式については、その特別な場合である、非線形波動方程式についてその解の特異性と弱解の対応が以前の解釈では理解できないという現象を発見した.現在その現象を厳密に理解できるための枠組みの構成をおこなっている.一方の微分幾何学への応用については、前年度に研究したローレンツ微分幾何学における曲線の理論や双曲平面上の曲線の理論への特異点論の応用を発展させて、双曲空間内の曲面の理論へ特異点論を応用し、その微分幾何学的不変量を導きだした.この不変量の幾何学的意味を理解するのが来年度以降の課題である.また、古くから知られている、定傾曲線及びベルトラン曲線と言ったいわゆる特殊曲線をその曲線が載っている線織面の性質による解釈を与えた.これらの、曲線は発見されてから200年ほどの歴史を持つものであるが、この様な立場からの研究は皆無であった.さらに、そこに現れた線織面の特異点の分類及びその幾何学的意味付けを与えた.これらの特異点の分類のために、具体的に線織面の図をコンピュータで描くことによって現れる特異点がどのようなものかを予測して証明するという手法がとられ、コンピュータ・グラフィックスが研究推進上大変有効であった.当研究における偏微分方程式への特異点論の応用に関しては、一昨年度から開始した液体音響学や地震波の研究で重要なヘルムホルツ方程式の漸近解の研究へ特性曲線の方法を応用する試みをさらに推進した.また,懸案であった,空間2次元ハミルトン・ヤコビ方程式の粘性解の衝撃波の分岐について,ギリシャのコシオリス氏との討論において,ある種の仮定のもとでは分類を推進する突破口が開かれた.一方の微分幾何学への応用については、双曲空間内の超曲面の双曲的ガウス写像の特異点を研究することにより,それに付随した双曲的ガウス曲率などを定義し,その幾何学的意味をあたえた.さらに,双曲空間内の曲線に対して,ホロ球面的曲面と言う曲面を新たに定義しその特異点を分類,さらにその特異点が曲線がホロ球面上の曲線とどの程度近いかを評価するものであると言う幾何学的解釈をあたえた.また、古くから知られている、定傾曲線及びベルトラン曲線と言ったいわゆる特殊曲線について,11年度に引き続き研究を行い,それらのジェネリックな性質,さらに,以前に研究したダルブー可展開面との関係などいくつかの新しい成果をあげた.また,これら2種類の特殊曲線のみではなく,第2定傾曲線と呼ぶ新しい特殊曲線を定義し,それに付随した線織面等との関係を記述した.これらの成果をあげるに当たって,具体的例をコンピュータグラフィックスで描画することにより,どの様な特異点が現れるか?どの様な幾何学的意味があるか?について予測をたて,実際に証明を行うという実験数学的な研究が有効であった.当研究では,偏微分方程式および各種微分幾何学への特異点論の応用を通して,弱解の特異点や衝撃波の生成・伝播の解明や新たな微分幾何学的不変量の発見など,20世紀数学で手付かずの(特に特異点と関係した)部分に対する本質的発展が得られた.さらに,これらの成果を一般化および汎用化するのが,今後の研究課題であると思われる.
微生物の運動形態の変化に関する流体数理

昨年度から、境界要素法を用いた流体中の微小生物の運動に関する数値計算手法を開発し、その中でも具体的な問題として精子遊泳の研究を行ってきた。境界要素法による数値計算は良い精度を与えるが、一方で計算コストが大きく、精子遊泳のような具体的な生物の問題では多くのパラメータスタディを要するため改善が必要であった。そこで、本年度はStokes方程式を近似的に解くregularized Stokeslet法に注目し、計算の低コスト化を図った。また、一様な流れのもとで、境界付近の精子が流れの上流に泳ぐという性質(走流性)に関して、regularized Stokeslet法による流体数値シミュレーションを行った。これにより、精子の走流性が流体力学を中心とした力学的な現象であることがわかった。また、哺乳類精子は受精の際、卵を覆っている透明帯に付着することが知られている。体外受精の際には無数の精子が透明帯に付着するが、精子の遊泳による力のために卵が回転することが古くから知られてきた。しかし、ほとんどの卵の回転方向が(ガラス基板の上側から見たとき)左回転になっていることは長年受精の神秘として生殖生物学者の中で謎とされてきた。そこで、昨年度から研究を行ってきた境界要素法による高精度の数値計算によって精子1匹が卵に及ぼす力の大きさを数値的に求め、多くの精子が付着した卵の運動に関する数理モデルを構築し、解析することで、一方向の卵の回転現象の解明に迫った。その結果、精子の鞭毛運動のもつchiralityと、ガラス基板と卵の間にはたらく流体相互作用からくる複合的な物理学的なダイナミクスであることが分かった。26年度が最終年度であるため、記入しない。1.変形により流体中を推進する数理モデル(squirmer)に対する流体の非定常項の効果非定常Stokes流中のsquimerに関して、その推進速度の長時間漸近表式を摂動論によって求めた。この解析により、非定常項の大きさRwによる補正項は0(Rw)であることがわかった。また、この表現を波状の変形運動(繊毛波)に適応すると、波の波数kが大きい場合には流体の非定常性の効果がほとんどないが、k=1のモードに対しては非定常項による項が重要になることが分かった。このモードは波状パターンより、むしろ羽ばたきパターンに対応しており、非定常項による効果が羽ばたき運動で大きくなる。また、低次の変形のみによる、より簡単な数理モデルを提案し、力学的な運動効率を最大にするパターンが、Rwの大きさによって波状パターンから羽ばたきパターンに変化することを示し、慣性の効果と形態変化に関する理論的な説明を与えている。II.変形を伴うStokes流中での推進運動を計算するための数値アルゴリズムの構築と実装境界要素法を用いた数値計算を実装し、その評価には、squirmerモデルの変形振幅に関する摂動展開の表式(Blake,1971)を用いた。このスキームでは、体積を保存する変形にしか適応できないが、十分な精度で変形により流体中を泳ぐ物体の遊泳速度と流体への仕事率を求めることができるようになった。これを大変形squimerに適応し、摂動論からのズレに関して詳細な議論を行った。また、1.と同様な繊毛波パターンを考えると、大振幅を許した場合では、k=0.4程度の小さな波数でかつ振幅の大きい変形が繊毛波状のパターンよりずっと運動効率が良いことが分かった。この結果は、アメーバ運動等に代表される大変形を伴う遊泳の基礎付けを与えると同時に、新たな数値計算方法を提案している。年度から研究を進めている流体中を遊泳する細胞運動に対する境界要素法を用いた数値解析手法を、より生物学的な問題へ応用することを行った。具体的には、境界付近を遊泳する細胞(I. squirmerモデル、II精子遊泳)へ適用し、力学系の観点からその遊泳安定性を調べた。I.昨年度から研究を進めてきた、変形により流体中を遊泳する数理モデル(squirmerモデル)のより簡単化されたモデルに対応するtangential squirmerモデルの解析を行った。微生物遊泳は大きく2つに分類され、それぞれpusherとpullerと呼ばれる。我々は、この2つの遊泳タイプと境界付近の安定性に対する一種の双対性を発見した。また、境界条件をno-slip条件とfree-slip条件の両方を解析した。その結果、no-slip条件では、生物の遊泳安定性は生物の形状や遊泳パターンによって劇的に変化し、この系にHopf分岐が普遍的に存在することを明らかにした。一方、free-slip条件の場合には、力学的に安定な固定点が存在せず、境界付近を安定的に遊泳することが出来ないことを示した。これらの結果は、境界やあるいは境界条件が微生物遊泳に対して非常に強い影響を及ぼすことを明らかにしている。II.ヒト精子の遊泳を目標として、境界付近の遊泳安定性をI.と同様に解析した。また、ヒト精子のパラメータを用いたモデル精子の境界付近の遊泳に対して、精子鞭毛の運動が周期的であるとして、その運動を表す力学系のFloquet解析を行った。さまざまな形状や大きさの精子細胞の頭部に対して、解析を行った結果、実験的に正常な精子形状として認識されている頭部パラメータでは、境界の遊泳が安定的であることがわかった。一方で、観測されないような異常精子の形状

パラメータでは、遊泳が不安定になることが分かり、精子の形状と遊泳安定性に大きな相関があることが見いだされた。これらの結果は、生物学的にも重要な成果と言える。昨年度から、境界要素法を用いた流体中の微小生物の運動に関する数値計算手法を開発し、その中でも具体的な問題として精子遊泳の研究を行ってきた。境界要素法による数値計算は良い精度を与えるが、一方で計算コストが大きく、精子遊泳のような具体的な生物の問題では多くのパラメータスタディを要するため改善が必要であった。そこで、本年度はStokes方程式を近似的に解くregularized Stokeslet法に注目し、計算の低コスト化を図った。また、一様な流れのもとで、境界付近の精子が流れの上流に泳ぐという性質(走流性)に関して、regularized Stokeslet法による流体数値シミュレーションを行った。これにより、精子の走流性が流体力学を中心とした力学的な現象であることがわかった。また、哺乳類精子は受精の際、卵を覆っている透明帯に付着することが知られている。体外受精の際には無数の精子が透明帯に付着するが、精子の遊泳による力のために卵が回転することが古くから知られてきた。しかし、ほとんどの卵の回転方向が(ガラス基板の上側から見たとき)左回転になっていることは長年受精の神秘として生殖生物学者の中で謎とされてきた。そこで、昨年度から研究を行ってきた境界要素法による高精度の数値計算によって精子1匹が卵に及ぼす力の大きさを数値的に求め、多くの精子が付着した卵の運動に関する数理モデルを構築し、解析することで、一方向の卵の回転現象の解明に迫った。その結果、精子の鞭毛運動のもつchiralityと、ガラス基板と卵の間にはたらく流体相互作用からくる複合的な物理学的なダイナミクスであることが分かった。26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画通り、摂動計算と数値解析を併用し、相補的に理解を深め、研究が着実に進展していると言える。squimerモデルを弱非線形のNavier-Stokes流へ拡大することを計画していたが、その簡単な場合がWangらによって示された。また、実際に解析を行うと、研究代表者が行った摂動論による解析手法では、解析が非常に複雑になることが予想される。これは、squirmerに代表される繊毛波のような集団運動であることが原因だと思われる。そのため、今年度の研究成果である数値解析法を用いて、繊毛や鞭毛単体をより詳細に調べることを考えている。squirmerモデルを弱非線形のNavier-Stokes流へ拡大することを計画していたが、その簡単な場合がWang & Ardekani (2013)によって示された。しかし、この結果が誤りであることがKhair & Chisholm (2014)によって指摘され、正しい結果が得られた。しかし、いずれも、変形の最低次までの展開のため、変形の効果が正確に捉えられているとは言えない。今後は、Khair & Chisholm (2014)を参考に、変形の高次まで取り入れた解析を行いたいと考えている。
炭素材料への高温・高エネルギー窒素イオン注入によるβ-C_3N_4

本研究では、炭素材料中に窒素イオンを注入することで窒化炭素β-C_3N_4生成を試みた。β-C_3N_4生成には高窒素濃度が必要とされる。そこで、窒素イオン注入で導入されうる最大窒素濃度を種々の炭素材料について求めることを中心に研究を行った。炭素中に注入された窒素の定量には、高エネルギーヘリウムイオン後方散乱法を利用した。窒素注入層の分析にはエネルギー34MeV程度のヘリウムイオンを用いたが、このエネルギー範囲では散乱断面積が計算できないため、定量分析のためには散乱断面積の測定が必要である。本研究では、まず、CuNx薄膜試料を用いてヘリウムイオンエネルギー34MeVでの後方散乱断面積測定を行った。その結果、エネルギー3.5MeV近傍で断面積がラザフォード断面積の1.9倍で一定となり、窒素の定量分析には適していることが分かった。そこで、3.5MeVHeイオンを用いる後方散乱法で炭素中の窒素の定量分析を行った。以下に各種炭素材料中の飽和窒素濃度に関する結果を述べる。ガラス状炭素、等方性黒鉛、ダイヤモンドに50keVNイオンをに注入した場合の飽和窒素濃度は、いずれも30%程度であり、炭素材料による飽和窒素濃度の差異は認められなかった。そこで、不純物元素をあらかじめ添加した場合の飽和窒素濃度の変化を観察した。その結果、不純物として酸素(O)を導入した場合には、O量が10%になると飽和窒素濃度は18%程度に減少する。一方、シリコン(Si)を不純物元素として510%導入すると、飽和窒素濃度は36%以上となり、Si原子の存在によりC-N, Si-N, Si-C-N結合が安定化し、高濃度の窒素が炭素材料に導入できることが明らかになった。この結果は、今後の窒化炭素β-C_3N_4作製法の指針となることから、非常に重要で意義のあるものと考えられる。
「中国」を中心とするアジア史高等教育用史料の体系的整理ならびに研究史的分析

本研究においては、大学四年一貫教育の現場におけるアジア史教育の充実と中国史・アジア諸地域史の体系的把握の前進を期して、新たな高等教育用史料集の編纂を行うことを最終的な目的とし、その前提となる作業を次の分担によって行った。1研究の総括と試行的資料集の編集森正夫2中国における文字・文書資料及び文献史料による歴史像の体系化・豊富化江村治樹・森正夫3中国と周辺地域との文化交流・民族移動重松伸司・三田昌彦・加藤久美子4 16世紀以降、世界システムの中の中国黒田明伸5アジアにおける日本軍政と中国猪俣(倉沢)愛子以上の分担により研究・作業をすすめた結果、現段階において得られた成果は、報告書の形にまとめられた。その中で、江村・森・加藤・重松・三田は、それぞれ、文字史料あるいは文献史料の掲示とその解題・翻訳を行った。また、黒田は地図の、猪俣は写真資料の掲示と解題を行った。本研究においては、文化交流・民族移動およびアジアの日本軍政の二領域における中国との関連、近代の中国の領域における世界システムの影響について、未達成の側面があったが、基本的には以上の分担により、順調に研究を進めた結果、アジア史高等教育用試行史料集を編纂し、報告書として刊行することができた。今後、この成果を基礎として、より完成度の高い史料集の編纂を目指したい。近年の新史料発見や研究の新展開に対応しうる新たなアジア史史料集の編纂という本研究の基本目標を達成するために設定した四つの対象分野のうち、本年度は、とくに(1)「文字・文書史料を含む中国文献史料による歴史増の体系化」と(4)「アジアにおける日本軍政と中国」に力点を置いた。(1)については二つの作業を行った。第一は、現今目覚ましい勢いで発掘・紹介されつつある中国先泰時代とくに紀元前5紀元3世紀出土史料の体系的整理基準を作成するため、李学勤「戦国題名」所収の図板・銘文を再編成することであり、目下図版集と銘文対照表を作成した。第二は、近時研究が飛躍的に進みつつある14世紀後半明王朝成立期の政治過程と権力構造に関する基礎史料の解読と基本的語彙の集成を行うことであり、明朝の創始者失元璋による『御製大誥』を対象としてその書き下し文・現代日本語訳及び語彙索引等を作成しつつある。(4)については、第二次大戦期東南アジア、とくにインドネシアにおける日本軍政に関する基本文献の収集と解析を行っており、とくに今回は日本軍政期の写真資料の収集に力を入れた。また、(2)「中国と周辺地域との文化交流」については、琉球とアジ諸地域交流史料の収集が行われ、(3)「16世紀以降、世界システムの中の中国」の動向については、20世紀中国の内陸部山西省と外国経済との関連についての新出史料の分析が行われた。以上のような基礎的研究をふまえ、平成8年度には新タイプの史料集の編纂に着手する予定である。平成8年度中には、前年度からの作業を通じ、近い将来における高等教育用史料集の構想が初歩的に形成されてきた。そこで、新たに発掘された史料の紹介と既知の史料の新たな活用とを内容とする試行史料集を編纂し、それを報告書とした。その中で、江村・森・加藤・重松・三田は、それぞれ、文字史料あるいは文献史料の提示とその解題・翻訳を行った。また、黒田は地図の、猪俣は写真史の提示と解題を行った。各人の具体的題目は以下の通りである。1中国戦国時代における法令の形式-とくに出土簡牘を通して江村治樹2明太祖朱元璋の肉声-『御製大誥三編』(部分)より森正夫3『山西晋泉県新主要出品及戸数距離簡要地図』について黒田明伸4インドネシアの日本軍政関係写真資料猪俣(倉沢)愛子5タム文字文書とタムナーン加藤久美子6『英領マラヤ統治年報』-近代インド移民関係資料紹介重松伸司7

北インド「中世初期」碑文資料について三田昌彦本研究においては、紀元前53世紀の中国、612世紀のインド、1417世紀の中国、1920世紀のタイ、20世紀前半のマラヤ、20世紀40年代のインドネシアと中国というように、古代から元代、および東アジア・東南アジア・南アジアなどアジア全域にわたる史料について研究を進め、最新のデータを活用してアジア史高等教育用試行史料集を編纂し、報告書として刊行することができた。今後、この報告書を高等教育の現場で実際に使用していただき、その反響をふまえて、さらに充実した史料集の編纂を目指したい。
血管内皮細胞の腫瘍化及び分化に伴う細胞機能の変動に関する研究

近年、我々は、中波長紫外線の反復照射をマウス皮膚に施行することにより、皮膚由来の多くの細胞株を樹立する中で、腫瘍原性の血管内皮細胞株下ー2を得た。さらに、Fー2の無血清培地適応化を試み、3次元的構築をとりながら、増殖・分化する適応亜株Fー2Cの分離にも成功した。10^6個のFー2細胞をヌードマウスの皮下に接種すると、宿主に出血性の嚢腫を形成し、2ー3週以内に100%致死的効果を誘導する。その組織はいわゆる“血管腫"様である。一方、FCS濃度の漸減により、完全無血清培地cosmedium001適応亜株Fー2Cは、培地内で自発的に組織学的分化を誘導し、増殖安定期では3次元構築を示し、管腟形成を完成する。同系ヌードマウスにおけるFー2Cの造腫瘍能は著明に抑制されており、4週間の観察では、宿主に対して、Fー2Cは0%であった。次に、両株の細胞接着能をみると、フィブロネクチン、ラミニン、IV型コラーゲンに対するインテグリン活性は、Fー2がFー2Cに比して有意に高く、細胞間におケルカルシウム依存性接着能であるカドヘリン活性は、Fー2CがFー2に比して高いという結果を得た。また、エンドセリンー1の産生能をRIAを用いて検討した結果、コンフルエントにおけるFー2での産生は、10^6個当り24時間で211pg/mlであったが、分化完成期におけるFー2Cでは、22pg/mlと明かな産生抑制が認められた。一方、ヒトの正常血管内皮細胞(HUVEC)を用いて、通常の培養およびマトリゲル上での培養の2条件下でエンドセリンー1の産生量を測定すると、前条件では、985pg/mlであったのに比し、後条件では、5pg/mlと極めて高度な産生抑制が認められた。以上の結果は、血管内皮細胞の形質あるいは機能全般が正常の分化した状態と異なり、腫瘍化、あるいはいわゆる活性化を受けた場合に大きく変動しうることを示唆し、我々が樹立した細胞株Fー2とFー2Cは、有用なものと考えられた。
リアルタイムin vivoイメージングシステムを用いた婦人科癌薬剤耐性機構の解析

卵巣癌の治療において最大の障害は癌細胞の薬剤耐性獲得である。本研究においては、実際の臨床経過に近いような卵巣癌腹膜播種モデルを作成することを目的としている。そこで一般に用いられる「ヒト癌細胞を免疫不全マウスに接種する実験系」ではなく、「マウス癌細胞を近交系マウスに接種する実験系」を構築することにした。マウス由来の卵巣癌細胞株としては理研よりHM-1を購入した。HM-1はC57BL/6とC3H/HeNのF1(B6C3F1)から樹立さているので宿主マウスとしてはB6C3F1を購入した。腹膜播種の評価系としては、非侵襲的に繰り返し評価できるように「ルシフェラーゼ発光を利用したin vivoイメージングシステム」を用いる事にした。ますルシフェラーゼ発現プラスミドをHM-1に遺伝子導入・セレクションを行い、安定的にルシフェラーゼ遺伝子を発現する細胞株HM-1/lucを作成した。HM-1/lucがルシフェリン添加により発光する事をin vitroの系で確認した。この細胞をメスB6C3F1の腹腔内に1^*105個と1^*106個で注射し、その後マウス腹腔内にルシフェリン(15mg/ml)200ulを投与し細胞量と発光量が比例することを確認した。今後はシスプラチンを腹腔内に投与して発光量の減少と生存期間延長を確認する「がん治療モデル」と、さらに発光量の増強する「再発モデル」を作成してin vivoでの薬剤耐性獲得機構を調べる予定である。細胞の小胞輸送機構が重金属のトランスポーター機能と関連すると考え、小胞輸送分子であるHrsを中心に解析を行った。まずシスプラチン耐性の婦人科癌細胞株におけるHrsの発現をRT-PCR、ウエスタン・プロッティング等でスクリーニングした。またHrsに対するsiRNA配列を決定し、レトロウイルスベクターに乗せ変えたsiRNA発現ベクターを作成し、Hrsを発現するシスプラチン耐性癌細胞株に感染させてHrsの発現抑制細胞を作成した。HeLa細胞(子宮頚癌由来)において、Hrsを安定的に発現抑制する株とコントロール細胞株を複数樹立した。それらの細胞でコロニー形成能・免疫不全マウスでの造腫瘍能・転移能を比較したところ、いずれもHrs発現抑制細胞で増殖能や転移能が著明に減弱していた。Hrsの発現抑制により増殖抑制性の分子が蓄積すると考えスクリーニングしたところ、Hrs発現抑制細胞ではE-cadherinが著明に細胞内に蓄積していることを発見した。これに伴いβ-cateninの細胞内局在が変化し、β-cateninシグナルが弱まる事を見出した。Hrsのノックアウトマウスは初期に胎生致死となるので、Hrsの生体内での機能の詳細は不明である。しかしin vitroの実験ではHrsがモノユビキチン化されたタンパク質を認識して小胞輸送し、ライソソームで分解するという機能が明らかになっている。今回Hrsが癌の悪性形質にE-cadherinの輸送と分解を介して関わることが明らかとなったが、来年度はATP7Bの機能解析と同時に、ATP7Bを通して薬剤耐性と小胞輸送の関わりも明らかにする研究計画を策定中である。
癒着性中耳炎の成因及び病態に関する実験的研究

癒着性中耳炎の実験モデルを作成することを目的にスナネズミを用いて実験を行った。これまでの実験により鼓膜が癒着するための条件として、より完全な形で耳管がブロックされること、及び中耳腔の炎症を遷延化させることにより鼓膜及び中耳腔粘膜に障害を与え、鼓膜の形態学的変化(菲薄化または肥厚)、及び中耳腔に肉芽形成を促すことが必要であることがわかってきた。そこで今回の実験においてはスナネズミの耳管鼓室口を電気焼灼することによって耳管をブロックした後に、中耳腔粘膜を極小テラメッサーにて掻爬し中耳腔粘膜を障害させた。処置後12-16週で断頭し、中耳形態学的変化を光学顕微鏡下に観察した。この2つの条件を備えた実験群の約3割に鼓膜の全面癒着例、また約3割に中耳腔に肉芽組織が形成され、鼓膜と鼓室岬部がその肉芽組織を介して癒着していたる例を認めた。各条件単独群では鼓膜の癒着にまで至る例はなかった。とくに耳管をブロックしたのみでは中耳腔に滲出液の貯留を認めるのみ(いわゆる滲出性中耳炎様状態)であった。このことから従来いわれていたように鼓膜の癒着性変化を起こすためには耳管の機能も重要であるが、中耳腔粘膜の障害を起こすことも不可欠であると考えられた。本実験系において今までの報告例よりかなり高率に鼓膜の癒着性変化を認めたことはこの実験系が癒着性中耳炎の実験モデルになりうる可能性を示唆させた。今後は粘膜掻爬以外に、細菌の死菌、酵素、化学物質等さまざまな方法によって中耳腔粘膜を障害した際の変化、及び耳管ブロック+中耳腔粘膜障害を引き起こした際の経時的変化を捉えることによって癒着に至る過程についても検討していきたい。
ゼノバイオティクス母体暴露により惹起される次世代の行動異常とそのメカニズムの解明

化学物質を胎生期に暴露されたときに生ずる生後の中枢機能異常を行動の立場から検出し、そのメカニズムを知ることを目的に研究を行った。本研究では、変異原性があり次世代の性行動に影響を及ぼすことが明らかになっている5-bromo-2'-deoxyuridine(BrdU)を、妊娠9-15日の母ラットに50mg/kgの用量で腹腔内投与し、産まれた子ラット(BrdU-F1)が4-9週齢の時に行動実験を行なった。なお、BrdUの溶媒であるcarboxymethyl celluloseを妊娠9-15日の母ラットに腹腔内投与し産まれたラット(CMC-F1)を対照とした。その結果、BrdU-F1は多動を呈し、その作用にセロトニン、ノルアドレナリン神経系の関与が示唆された。また、ADHDの治療薬であるmethylphenidateを投与すると運動量は増加し、その感受性、程度がCMC-F1を凌駕していたことより、ドパミン神経系の亢進が示唆された。BrdU-F1は低不安を惹起しており、そのメカニズムとしてセロトニン神経系の関与が示唆された。また、Y迷路試験でalternationが低下したものの、長期記憶増強がCMC-F1に比し変化していないこと、スキナーボックスを用いたChoice Reaction Taskでは逆にChoice reaction timeの短縮が生じていた事から、単なる短期記憶障害ではない、特殊な様態に陥っていることが推察された。これらのメカニズム、ヒトの病態との関連については、今後の課題である。さらに、BrdU-F1はPrepulse inhibitionが抑制されていたことから、sensory motor gatingの障害がある可能性が示唆された。今後は、障害に関与している神経を追求し、統合失調症との関連性を見出していく必要がある。本研究課題では、BrdUを胎生期暴露して産まれた子ラット(BrdU-F1)を次世代に行動異常を引き起こすモデル動物としてとりあげ、ゼノバイオティクス母体暴露により生じた次世代の多動性・衝動性のメカニズムについて行動薬理学的手法および組織学的手法を用いて同定している。BrdU-F1へのドパミンの取り込み阻害薬であるメチルフェニデート投与では、BrdU胎生期暴露による運動量亢進を用量依存性にさらに増加させ、セロトニンの取り込み阻害薬であるパロキセチン投与では逆に抑制した。また、高架式十字迷路を用いた実験より、BrdU-F1はオープンアームへの進出回数・時間が増加、即ち衝動性の亢進が認められたが、これはパロキセチンにより抑制された。さらに、Y迷路試験においてBrdU-F1は、alternation behaviorの障害が認められたものの、電気生理学的実験によりLTP(長期記憶増強)には障害が認められない事が明らかになった。以上の結果より、BrdU-F1が多動性を示すことに加え、衝動性および注意力低下を示す事が明らかとなった。これらの行動薬理学的研究より、BrdU-F1は注意欠陥多動様行動障害(ADHD)に非常に近いモデルである事が示唆された。一方、ヒトのADHDの治療薬であるメチルフェニデートが運動を亢進してしまうことから、BrdU-F1はメチルフェニデートが有効でないADHD患者のモデルであるといえる。免疫組織学的研究に関しては、その手法を確立した。今後Tyrosine hydroxylaseと5-HTの抗体を用いて、主に海馬、扁桃体へのドパミン、ノルアドレナリン、セロトニンの神経分布の違いを明らかにしていく。変異原性を有する化学物質、あるいは変異原性前駆物質を活性化させる化学物質は、胎児期の脳発達に影響を及ぼし、生後の行動異常を惹起させる可能性が考えられる。

本研究では、変異原性を有する化学物質を母体に暴露した場合、次世代の行動にどのような異常を引き起こすかを詳細に追究した。妊娠9-15日の母ラットに変異原性物質である5-bromo-2'-deoxyuridine (BrdU)を50mg/kg腹腔内投与し、産まれた子ラット(BrdU-F1)が4-5週齢の時に実験に供した。なお溶媒(carboxymethyl cellulose)を妊娠ラットに投与して産まれた子ラット(CMC-F1)をコントロールとした。BrdU-F1は、オープンフィールド、夜間のホームケージにおいて多動性を示すこと、高架式十字迷路にて低不安を示すこと、Y迷路試験、水迷路試験、8方向迷路試験において記憶障害を示すことが明らかとなった。さらに、水浸ストレスによる血中コルチコステロン上昇は抑制されなかったものの、恐怖条件付けストレス試験において、ストレスに対する反応は減弱していた。ドパミン取り込み阻害薬であるメチルフェニデートは、BrdU-F1の運動量増加を低用量から更に促進させた。セロトニン、ノルアドレナリンの取り込み阻害薬であるパロキセチンとデシプラミンは、BrdU-F1の運動量増加・低不安を抑制した。以上の結果より、変異原性物質BrdUの胎生期暴露により子ラットに多動性、低不安、記憶障害を惹起し、これらにはセロトニン、ノルアドレナリン神経系の異常が関与していることが明らかになった。さらにprepluse inhibitionが有意に抑制されていたことより、統合失調症の病態を呈している可能性が明らかとなった。
新規がん・精巣抗原を基盤としたがんの検査・診断法の開発

精度の高いがんの検査・診断のためには標的となるがん抗原、遺伝子の同定が必要となる。このためには種々のがんに発現するが正常組織では精巣に限局しているがん・精巣(CT)抗原が最も適している。本研究ではSEREX法を用いて新たに数種類のCT抗原を同定し、がん患者に免疫原性を有することを証明した。作製したこれらの組換えタンパクを用いて広範囲ながん種に対して精度の高い新規の血清診断・検査法の可能性を示した。精度の高いがんの検査・診断のためには、標的となるがん抗原、遺伝子の同定が必要となる。われわれがすでに同定したOY-TES-1を始め数種類のCT抗原及び新たに同定する抗原と組み合わせることにより、広範囲ながん種に対して精度の高い新規のがんの検査・診断法を開発することを目的とする。このためには種々のがんに発現するが正常組織では精巣に限局しているがん・精巣抗原(CT抗原)が最も適している。われわれは予備的実験で、SEREX法を用いて胃癌抗原を解析し、GKAP1及びCCDC62を同定した。CCDC62には2種類のスプライスバリアントが報告されているが、遺伝子発現解析の結果、バリアント2(CCDC62-2)がCT抗原性を有していることが判明した。平成20年度はこのCCDC62-2の癌患者に対する免疫原性の解析の他、新たなCT抗原あるいはがん特異抗原の同定を行なった。1.CCDC62-2の癌患者に対する免疫原性の解析CCDC62-2組換えタンパク(バリアント1と異なるC-末端の319アミノ酸残基)を作製した。ELISA法及びウェスタンブロット法により、癌患者血清中の抗体の有無を解析した。健常人41名には全く抗体は認められなかったが、調べた191人の癌患者のうち13人(大腸癌:2/11、肺癌:5/76、胃癌:6/104)にCCDC62-2に対する抗体が認められた。CCDC62-2は癌患者に対して免疫原性を有していることがわかった。2,SEREX解析肺癌2例、卵巣癌1例についてcDNAライブラリーを作製し、それぞれ自己血清を用いたスクリーニングを行なった。肺癌では41個、卵巣癌では14個の陽性クローンを単離した。遺伝子配列の解析の結果、肺癌では28種類、卵巣癌では13種類の遺伝子が同定された。データベース解析の結果、これらの中に精巣特異的あるいはCT抗原性を有する遺伝子は含まれていなかった。しかし、肺癌からはNUP107が高頻度に単離され(41クローン中5クローン)、この遺伝子と肺癌との関連性が示唆された。我々は胃癌のSEREX解析によりCCDC62-2を同定し、CT抗原性を有することを報告した。胃癌を含む数種類の癌患者にこのCCDC62-2認識抗体が産生されることを認めた。平成21年度はCCDC62-2モノクローナル抗体を作製してCCDC62-2タンパクの局在を解析した他、新たなCT抗原あるいはがん特異抗原の同定と解析を行なった。1. CCDC62-2モノクローナル抗体の作製とCCDC62-2タンパクの局在の解析CCDC62-2特異的マウスモノクローナル抗体(C6212)を作製し、CCDC62-2タンパクの発現を免疫組織化学的に解析した。正常精巣では精細間上皮の精子細胞が陽性であった。一方で、CCDC62-2を強制発現させたHT0180細胞では細胞質内に顆粒状にCCDC62-2タンパクの発現が認められた。2.がん抗原の同定と解析大腸癌についてSEREX解析を行なった。cDNAライブラリーは正常精巣由来と自己の組織を用いたもの3例について行なった。38種類の遺伝子を同定し、この中には卵巣癌の予後因子として報告したCT様抗原AKAP3が含まれていた。AKAP3遺伝子は大腸癌に発現が認められていたが、さらに抗体にも認識されることが証明された。これらの遺伝子について3例の大腸癌を対象にDNAマイクロアレイ解析を行なった結果、2種類の遺伝子が3例の大腸癌に共通して高発現していた。この他中皮腫1例について自己血清を用いたSEREX解析を行なった。