hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
サル類CDおよびCD8分子:遺伝子クローニングとSIV感染における役割

カニクイザル胸腺細胞よりGubler-Hoffmann法にてcDNAを合成しλZAPベクターへ組み込み、サルリンパ球ライブラリを構築した。塩基配列が判明しているヒトCD4およびCD8遺伝子より、コード全領域を含む特定部位を選別し、合成プライマーを作製し、PCR法にて増幅した核酸断片をプロブにしてプラークハイブリダイゼーション法にてサル遺伝子が組み込まれているファージを選択しサルCD4およびCD8遺伝子をクローニングし全塩基配列を決定した。サルCD4遺伝子のコート領域は1377塩基よりなり、ヒトと比較して55塩基のみが異なっており、95%の高い相同性を示した。アミノ酸配列レベルでは、シグナル蛋白および膜貫通部位ではそれぞれ1アミノ酸の置換があるのみで、細胞内部位は全く相同であった。サルCD4分子もヒトCD4分子と同様、そのcystine殘基の位置は保存され、細胞外溝成成分は4個のドメインから成り、スーパー免疫グローブリン遺伝子ファミリーに属することが示された。アミノ酸配列レベルでのカニクイザルとヒトCD4分子の相違は、免疫グロブリンL鎖可変部位と相同性を有するドメイン1ではCDR1領域内とその近傍に集積していた。これらの領域でのアミノ酸の置換は疎水性分析により、ヒトCD4分子と極性が転換する可能性が示された。サルとヒトCD4細胞外Domainの組み替えキメラCD4遺伝子を作製し、哺乳類細胞発現ベクターに組み込みヒト株化細胞Helaで形質転換組胞を樹立した。この形質転換細胞のHIV-1,HIV-2およびSIVに対する感受性をSyncitium形成とPCR法によるProvirusの検出により検討したところ、HIV-1との結合部位であるヒトCD4Domain1を有するヒトおよびキメラCD4のみならず、サルおよびヒトCD4Domain1を有しないキメラCD4分子を発現した形質転換細胞もHIV-1に感染した。一方サルCD8遺伝子のコード領域は708塩基よりなり、ヒトと比較して35塩基のみが異なっており、95%の高い相同性を示した。アミノ酸配列レベルでは、シグナル蛋白は3,J-LikeDomainは2、膜貫通部位は1、および細胞内部位は2アミノ酸の置換があるのみで高い相同性を示したが、V-likeDomainでは7アミノ酸の置換を認めた。サルCD8分子もヒトCD8分子と同様、そのcystine殘基の位置は保存され、細胞外構成成分は1個のV-likeDomainと1個のJ-likeDomainから成り、免疫グロブリン遺伝子スーパーファミリーに属することが示された。in vitroTranslationによりサルCD8遺伝子はそのアミノ酸配列より期待される蛋白が合成された。カニクイザル胸腺細胞より、グアニジンCsCl法にてcDNAを合成してRNA分画を精製し、さらにOligo(dT)セルロ-スカラムにてpolyA(+)mRNAを精製した。このmRNAよりGublerーHoffmann法にてcDNAを合成しλZAPベクタ-へ組み込み、サルリンパ球ライブラリを構築した。すでに塩基配列が判明しているヒト

CD4遺伝子より、CD4分子コ-ド全額域を含む特定部位を選択し、合成プライマ-を作製し、PCR法にてカニクイザルCD4遺伝子を増幅したところ、期持された約1.5kbpの核酸断片が得られた。この増幅断片をプロ-ブにしてプラ-クハイブリダイゼ-ション法にてCD4遺伝子が組み込まれているファジ-を選別したところ、3クロ-ンが得られた。その塩基配列を検討したところ、いずれのクロ-ンもCD4遺伝子の全領域の約半分の領域しか含まれていなかった。そこでPCR産物そのものを、EcoRV切断後末端にdTTPを付加した"T"vectorpBluescriptSK(+)へ組み込み、Deletion法とDideoxy法によりカニクニザルCD4(CyCD4)遺伝子の全塩基配列を決定した。CyCD4遺伝子のコ-ド領域は1377塩基よりなり、ヒトCD4遺伝子と比較して55塩基のみが異鳴っており、95%の高い相同性を示した。アミノ酸配列レベルでは、シグナル蛋白および膜貫通部位ではそれぞれlアミノ酸の置換があるのみで、細胞内部位は全く相同であった。サルCD4分子もヒトCD4分子と同様、そのcystine殘基の位置は保存され、細胞外構成成分は4個のドメインから成り、ス-パ-免疫グロブリン遺伝子ファミリ-に属することが示された。アミノ酸配列レベルでのカニクイザルとヒトCD4分子の相違は、免疫グロブリンL鎖可変部位と相同性を有するドメイン1ではCDR(Complementary Determining Region)ー1領域内とその近傍に集積していた。これらの領域でのアミノ酸の置換は疎水性分析により、ヒトCD4分子と極性が転換する可能性が示された。一方ドメイン3では116アミノ酸殘基のうち2箇所のみ異なり高い相同性を示した。本年度は、昨年に引き続ずきカニクイザルSuppressorT細胞の実質的な機能分子であるCD8α遺伝子のクローニングを試みた。カニクイザル胸腺細胞より、常法に沿いpolyA(+)mRNAを精製し、Gubler-Hoffmann法にてcDNAを合成しλZAPベクターへ組み込み、サルリンパ球ライブラリを構築した。すでに塩基配列が判明しているヒトCD8α遺伝子より、CD8分子コード全領域を含む特定部位を選択し、合成プライマーを作製し、PCR法にてカニクイザルCD8遺伝子を増幅したところ、期待された約0.8kbpの核酸断片が得られた。この増幅断片をプローブにしてプラークハイブリダイゼーション法にてCD8遺伝子が組み込まれているファージを選別したところ、5クローンが得られた。そのうち1クローンよりカニクイザルCD8(CyT8)遺伝子の全塩基配列を決定した。CyT8
複合処理システムにおける難分解有機性廃液の高率処理に関する研究

(1)複合処理装置による難分解性廃液処理実験:複合処理装置(上向流式嫌気性ハイブリッドブランケット(UAHB)法+二段接触酸化法)による廃液処理の基礎実験では,上部に嫌気性ろ床を設け,処理水還流を行わない方式を導入することにより,明らかに装置下部での自己造粒化を促進させる効果が認められた。また,自己造粒後も安定した汚泥濃度が維持され,TOCは下部で8085%,上部で1020%除去された。意図的に撹拌を行わなかったこの装置では,反応器下部において酸発酵菌とメタン発酵菌との棲み分けが行われ,二相嫌気消化の自己造粒プロセスが構築された。次にこの複合処理装置によって,従来処理が困難であり海洋投棄に委ねられてきた硫酸塩等の各種の塩類・アミノ酸および有機物を高濃度に含むアミノ酸系発酵工程廃液の処理実験を行った.UAHB法による廃液処理では,スラッジベッド上部にろ床を設けるこのUAHB装置の有効性が実験的に明らかとなった.また,反応槽内のpHを制御することにより,メタン発酵菌と硫酸還元菌との共存が成立し,硫酸還元菌によるメタン発酵菌への阻害の発現を阻止し得たことは,大きな研究成果であると考えられる.二段接触酸化法による,UAHB装置からの処理水中に残存する有機物のさらなる浄化とアンモニア性窒素の硝化については,UAHB装置に流入する基質の濃度および水理学的滞留時間の変動によりその処理水,すなわち二段接触酸化装置への流入水の濃度が変化したにも関わらず,有機物除去に関しては良好な処理結果が得られ,硝化についてもほぼ満足できる結果が得られた.(2)高塩類・高濃度有機性廃液処理:装置のスタートアップ段階において塩分希釈馴致を行った結果,塩分存在下での難分解性のスルファニルアミンの分解が可能となり,一段目で酢酸を分解させ,2段目でのスルファニルアミンを分解させる2段生物膜法が実用化の見通しが得られた.(3)膜分離高濃度活性汚泥法:オゾンによる難分解性物質の易分解性物質への変換が実証でき,3段処理による写真廃液処理の有用性および実用化の見通しが得られた.研究期間内において本研究の目的である,従来海洋投棄に頼ってきた難分解性廃液の陸上処理法の確立に関する基礎的な知見は充分に得られたと考えられる.1)2段処理装置による廃液処理の基礎実験では,上部に嫌気性ろ床を設け,処理水環流を行わない方式を導入することにより,明らかに装置下部での自己造粒化を促進させる効果が認められた。2)高塩類・高濃度有機性廃液処理の研究では,装置のスタートアップ段階において塩分希釈馴致を行った結果,塩分存在下での離分解性のスルファニルアミンの分解が可能となり,1段目で酢酸を分解させ,2段目でのスルファニルアミンを分解させる2段生物膜法が実用化できることが明らかとなった。3)膜分離高濃度活性汚泥法では,オゾンによる離分解性物質の易分解性物質への変換が実証でき,3段処理による写真廃液処理の実用化の基礎が確立できた。平成6年度の研究計画に対してほぼ満足できる成果が得られた。特に2段処理装置において上部に嫌気性ろ床を設け,処理水環流を行わない方式を考案・採用したことにより,自己造粒化の促進,酸発酵菌とメタン発酵菌との棲み分け,および処理効率の向上がみとめられ,今後の自己造粒法による排水処理の発展方向に有用な示唆を与えたと考えられる。また,高塩類・高濃度有機性廃液や写真廃液の陸上処理への道が開け,海洋投棄の廃止にともなう対応技術の基礎が確立できた。今後は,これらの実験を継続するとともに,本処理方式をスケールアップした場合の問題点の解決や経済性等の評価を行っていく予定である。次にこの複合処理装置によって,従来処理が困難であり海洋投棄に委ねられてきた硫酸塩等の各種の塩類・アミノ酸および有機物を高濃度に含むアミノ酸系発酵工程廃液の処理実験を行った.UAHB法による廃液処理では,スラッジベッド上部にろ床を設けるこのUAHB装置の有効性が実験的に明らかとなった.また,反応槽内のpHを制御することにより,メタン発酵菌と硫酸還元菌との共存が成立し,硫酸還元菌によるメタン発酵菌への阻害の発現を阻止し得たことは,大きな研究成果であると考えられる.二段接触酸化法による,UAHB装置からの処理

水中に残存する有機物のさらなる浄化とアンモニア性窒素の硝化については,UAHB装置に流入する基質の濃度および水理学的滞留時間の変動によりその処理水,すなわち二段接触酸化装置への流入水の濃度が変化したにも関わらず,有機物除去に関しては良好な処理結果が得られ,硝化についてもほぼ満足できる結果が得られた.(2)高塩類・高濃度有機性廃液処理:装置のスタートアップ段階において塩分希釈馴致を行った結果,塩分存在下での難分解性のスルファニルアミンの分解が可能となり,一段目で酢酸を分解させ,2段目でのスルファニルアミンを分解させる2段生物膜法が実用化の見通しが得られた.(3)膜分離高濃度活性汚泥法:オゾンによる難分解性物質の易分解性物質への変換が実証でき,3段処理による写真廃液処理の有用性および実用化の見通しが得られた.研究期間内において本研究の目的である,従来海洋投棄に頼ってきた難分解性廃液の陸上処理法の確立に関する基礎的な知見は充分に得られたと考えられる.(1)複合処理装置による難分解性廃液処理実験昨年度に基礎を確立した複合処理装置(上向流式嫌気性ハイブリッドブランケット(UAHB)法+二段接触酸化法)によって,従来処理が困難であり海洋投棄に委ねられてきた硫酸塩等の各種の塩類・アミノ酸および有機物を高濃度に含むアミノ酸系発酵工程廃液の処理実験を行なった.UAHB法による廃液処理では,スラッジベッド上部にろ床を設けるこのUAHB装置の有効性が実験的に明らかとなった.また,反応槽内のpHを制御することにより,メタン発酵菌と硫酸還元菌との共存が成立し,硫酸還元菌によるメタン発酵菌への阻害の発現を阻止し得たことは,大きな研究成果であると考えられる.二段接触酸化法による,UAHB装置からの処理水中に残存する有機物のさらなる浄化とアンモニア性窒素の硝化については,UAHB装置に流入する基質の濃度および水理学的滞留時間の変動によりその処理水,すなわち二段接触酸化装置への流入水の濃度が変化したにも関わらず,有機物除去に関しては良好な処理結果が得られ,硝化についてもほぼ満足できる結果が得られた.(2)高塩類・高濃度有機性廃液処理装置のスタートアップ段階において塩分希釈馴致を行った結果,塩分存在下での難分解性のスルファニルアミンの分解が可能となり,一段目で酢酸を分解させ,2段目のスルファニルアミンを分解させる2段生物膜法が実用化の見通しが得られた.(3)膜分離高濃度活性汚泥法オゾンによる難分解性物質の易分解性物質への変換が実証でき,3段処理による写真廃液処理の有用性および実用化の見通しが得られた.平成7年度の研究計画に対して,上記のように満足できる成果が得られた.また,研究期間内において本研究の目的である,従来海洋投棄に頼ってきた難分解性廃液の陸上処理法の確立に関する基礎的な知見は充分に得られたと考えられる.
メタゲノム由来モジュールライブラリーを用いた非天然型ペプチドの創出

チコリンの生合成に寄与する22個のモジュールからなる非リボソーム型ペプチド合成酵素の全塩基配列(約73 kb)を決定できた。ゲノム内に非常に類似した配列が多数存在することから、紆余曲折があったが、次世代シーケンサー解析、BACクローニング、PCR等によって達成することができた。チコリンの構成アミノ酸のDLは一部決定できていなかったが、Cドメインの配列情報から、立体化学を予想することができた。現在、チコリン生合成遺伝子の大腸菌への導入を試みている。チコリン生合成遺伝子の全長配列決定に手間取っていたため、枯草菌由来のサーファクチン生合成も新たにターゲットに加えた。枯草菌でモジュール置換NRPSライブラリーを作るため、サーファクチンの2番目のモジュール遺伝子を破壊した枯草菌の作製や、導入するプラスミドの構築を達成した。したがって、枯草菌由来サーファクチン生合成遺伝子発現系を構築できた。汚泥、温泉、水田、堆肥などの土壌から抽出したメタゲノムを鋳型として、数種の組み合わせの保存アミノ酸配列の縮重プライマーを用いてPCRした。ある組み合わせにおいてNRPSと推定されるサイズのバンドが確認できた。プラスミドに導入後、数個のクローンのDNA配列を確認したところ、ほとんどがNRPS遺伝子であり、かつ配列には多様性があることを確認できた。現在、メタゲノムからモジュールライブラリーを作製し、枯草菌由来サーファクチン生合成遺伝子発現系に導入し、非天然型ペプチドの創出を行っている。24年度が最終年度であるため、記入しない。1)チコリン生合成遺伝子のin vivoクローニングとDNA配列の決定縮重プライマーウォーキングおよび次世代シーケンサーのデータから全DNA配列(約75kbを予想できた。今後、推定配列が正しいかPCRを行った後、ショットガンシーケンスによって配列を決定する。また、in vivoクローニングする系を確立した。今後、チコリン生合成遺伝子全長(約75kb)を丸ごとクローニングする。2)大腸菌におけるチコリン生合成遺伝子の発現系構築チコリン生合成遺伝子の全長配列決定に手間取っている。したがって、枯草菌由来のサーファクチン生合成も新たにターゲットに加えた。3)メタゲノム由来モジュールライブラリーの作製汚泥、温泉、水田、堆肥などの土壌から抽出したメタゲノムを鋳型として、数種の組み合わせの保存アミノ酸配列の縮重プライマーを用いてPCRした。したがって、今後、メタゲノムからモジュールライブラリーを作製し、枯草菌由来サーファクチン生合成遺伝子発現系に導入し、非天然型ペプチドの創出を行う予定である。当初予定していたチコリン生合成遺伝子の配列決定には至らなかったが、枯茸菌由来サーファクチンの生合成遺伝子発現系を構築できた。メタゲノム由来モジュールライブラリーの作製は予想通り達成できた。今後、枯草菌由来サーファクチンの生合成遺伝子発現系にメタゲノム由来モジュールライブラリーを導入して非天然型ペプチドを創出できる段階まで達成した。また、チコリン生合成遺伝子ももう少しで決定できそうであり、今後その系も構築できそうである。したがって、おおむね順調に進展していると自己評価した。チコリン生合成遺伝子の全長配列決定に手間取ったので、枯草菌由来サーファクチンの生合成遺伝子発現系を新たなターゲットに加え、既に構築を達成した。したがって、問題は回避できており、今後、非天然型ペプチドの創出の段階に入ることができる。
上層大気測定用中性ガス質量分析器の開発研究

地球や金星、火星等の上層大気の組成、各組成ごとの速度分布関数を計測することを目的とした飛翔体搭載用の飛行時間型中性大気質量分析器の開発を目的とした研究である。中性大気は上層大気の主成分であるが密度は地上の10^<-10>程度で大変低く、大気を構成する原子、分子間の衝突頻度が低く、それぞれの原子、分子は過去の履歴を引きずりながら運動をしていると考えられる。したがって、これらの原子、分子の速度分布関数は平均運動をあらわすのみならず過去の履歴を明らかにするという意味でも魅力的な観測対象である。しかし、中性大気の速度分布関数を計測した実験はこれまで存在しなかった。われわれは飛行時間型の質量分析器と位置検出を組み合わせることによって上層大気組成(質量)と速度分布関数計測の方法を考案した。本研究開発の目的はこの新方式による大気組成、速度分布関数の計測を実験室の装置として実現し、且つ、搭載用の計測器を設計する為の基本的な装置パラメターを取得することである。開発の結果、1)測定原理に関する部分で中性ガスを電離後一定の「放置時間」を設けることにより技術的な問題が解決できることが判明した。2)CCDを使った位置検出方式とMCPの高速スイッチング手法を導入することにより微量成分測定上の大きな問題を解決した。3)飛行時間計測による質量分析を理論モデルによる予測どおりに実現できた。4)CCDを使った新方式で質量分析、速度分布測定を検証することが出来た。しかし、電離源である電子ビームの整形、パルス駆動時の電子ビーム電流の制御に若干の問題が残っている。今後は、これらの問題を解決し、一様流を発生できる構成装置の完成を待って一様流中での校正実験を実施する予定である。人工衛星等の飛翔体に搭載する飛行時間型中性ガス質量分析装置の開発が目的である。装置の原理は入射中性ガスをパルス的に電離した後、生成されたイオンを一定距離一定の電界の中を走らせて、飛行時間、到達点の位置を計測することにより入射粒子の質量と速度を同時に求めるというものである。この原理は装置壁面の影響を除去するためにわれわれが考案したものであり、原理としては簡単であるが、具体的な装置として実現するにはいくつかの要素的な検討が必要である。われわれは約1年かけてパルス電離の方法、最適な電界の導出と印加シーケンス、位置検出方式等、要素的な検討を行ってきたがこれらの検討がほぼ完了したため今年度から具体的な装置として設計を進めてきた。最終的には観測ロケット(SS520での実験を想定)、人工衛星(カナダから小型衛星搭載の引き合いがある)搭載の装置として開発する予定であるが本年度は、多くの試験項目が比較的容易に実施できる室内実験の装置として開発を行っている。そのため、周辺電子機器も性能の安定した既製品の組み合わせで実現することを基本としている。現在、質量分析と速度計測行うセンサーヘッドの試作と実験に必要な周辺電子装置の整備がほぼ完了した段階である。今後、約半年かけてさまざまな特性試験を実施した後、そのデータをもとに飛翔体搭載用の装置の設計にはいることを考えている。人工衛星等の飛翔体に搭載する飛翔時間計測型中性ガス質量分析装置の開発が目的である。装置の原理は入射中性ガスをパルス的に電離した後、生成されたイオンを一定距離を一定の電界の中を走らせて、飛翔時間、到達点の位置を計測する事により入射粒子の質量と速度を同時に求める物である。この原理は装置壁面の影響を除去するために我々が考案した物であり、原理としては簡単であるが、具体的な装置として実現するにはいくつかの要素的検討が必要である。今年度は観測ロケット(SS520)用の搭載装置の製作及び人工衛星(カナダから小型衛星搭載の引き合いがある)用の搭載装置を開発するための検討

並びに試験装置の開発を行った。我々が従来考えていた、一回の電離パルスで一個以下の中性ガスを電離する方式では、対象ガスの速度分布を測定するためにはどうしてもある程度以上の時間が必要であり、観測ロケットのように比較的速度の遅い飛翔体ではこれでも十分であるが、人工衛星のように早い速度で大気中を移動していく飛翔体に搭載するには時間分解能が不十分であった。この問題点を解決するために、一回のパルスで多数のイオンを生成し、検出器側で飛翔時間によるゲートを設けイオン種を選別し、CCDカメラでその到達位置を測定する事によって一回の計測に要する時間を短縮すると同時に位置検出の精度を向上させる方法を考えた。現在、この方式を試験するための高速ゲート対応型のMCPと冷却CCDカメラなどの実験装置の整備がほぼ完了したところである。今後、約半年かけてさまざまな特性試験を実施した後に、そのデータを元に飛翔体搭載用の装置の設計に入る事を考えている。本研究は中性ガスの質量分析、速度(温度)分析を目的とした飛翔体搭載用の計測器を開発することを目的としている。本研究では実際に飛翔体に搭載する機器を製作する一段階前のステップとして実験室で動作する測定器を作り、測定原理の妥当性の確認、搭載用計測器設計にむけた改良を行うことを目的に開発を進めてきた。本装置の原理は装置に入射する中性ガスを非常に短い電子ビームのパルスで電離して、生成されたイオンを電界により加速し、その飛行時間、空間的な広がりから入射中性ガスの質量組成、各成分ごとの温度(速度分布)を求めるものである。基本的な試験設備は既に完成しているため本年度は主として性能面での試験と改良を重ねてきた。主な点を以下に述べる。1.飛行時間計測の誤差が予想より大きくその原因を追求した結果、誤差の主要な原因は電子ビームの特性に起因することが判明したた。電子ビームの整形、電子ビーム捕捉電極の改良、電子ビーム放出から分析開始までの時間の調整を行った鈷果、実用上問題のない程度に誤差を軽減することが出来た。2.位置検出方式を変更して高速スイッチングMCPとCCDの組み合わせとしたため、それまで微量成分分析の大きな制約となっていた一回の電子ビームパルスで1個以上イオン生成してはいけないという条件を外すことが出来た。3.計算機によるモデル計算と実験データの間で良い一致をみるところまで、実験、計算機モデルが改良出来た。今後、搭載機器を開発する上で有効な資産となると考えられる。
大脳皮質－視床網様核－視床のクロストーク形成における転写調節

本研究課題では、視床皮質投射の形成における腹側視床の機能を明らかにすることを目的として行った。腹側視床が特異的に形成不全を起こしているマウス系統を用いることで、この領域の視床皮質投射形成への機能解析ができるものと予想される。転写因子Olig2は腹側視床の脳室層で発現していることから、まずOlig2欠損マウスでの前脳の発生を調べた。その結果、このマウスでは腹側視床が胎齢11.5日目(E11.5)から前脳の中で特異的に形成不全を起こしていた。一方で、腹側視床の腹側に位置するthalamic eminence(TEM)の領域は拡大していた。視床や腹側終脳などの形成に異常は認められなかった。Olig2欠損マウスでの視床皮質投射の形成を調べたところ、形成の初期(E13.5)から視床皮質投射の走行が乱れ、また軸索伸長が阻害されていた。Olig2欠損マウスの前脳を用いたマイクロアレイ解析により、発現変化を起こしている軸索ガイダンス分子を探索した。その結果、EphA3とEphA5の発現上昇が示唆された。in situ hybridizationによる解析から、腹側視床ではEphA3、EphA5の発現は見られないがTEMでは強い発現が見られた。従って、Olig2欠損マウスでは腹側視床の形成不全に伴いEphA3とEphA5の発現する領域が広くなっていた。そこで、視床線維の伸長におけるEphA3の機能を明らかにするため、EphA3をコートした基質の上で視床ニューロンを培養した。その結果、EphA3をコートした基質の上では対照群であるFcをコートした基質の上で培養した時に比べて、視床ニューロンの軸索伸長が抑えられる傾向にあった。以上の結果から、Olig2はEphA3(とEphA5)を発現しない腹側視床を正常に形成させ、これが結果として視床皮質線維の正常な伸長につながることが明らかにされた。24年度が最終年度であるため、記入しない。視床網様核は、腹側視床に由来する神経核であり、視床皮質投射・皮質視床投射の両者から軸索側枝を受ける。GABAergicニューロンにより構成され、視床皮質間の活動が背側視床へ何らかのフィードバックを与えて重要な機能を持っていることが明らかにされている。発生過程では、背側視床の腹側に位置しており、背側視床に出入りする軸索は必ずこの領域を通過する。一般的に軸索が通過する領域は、軸索伸長に対して何らかのシグナルを与えていると考えられているが、視床網様核の回路形成における機能は全く明らかにされていない。本研究では、視床と大脳皮質とをつなぐ回路形成における視床網様核の機能を明らかにすることを目的として行なっている。最初に、この解析を機能喪失実験として解析するために、腹側視床の形成不全マウスを見出すことを行なった。転写因子であるOlig2は、発生段階の腹側視床の脳室層に発言していることから、Olig2欠損マウスの間脳の発生を調べた。腹側視床はdlx2を発現するが、Olig2欠損マウスではdlx2陽性領域が優位に狭く、形成不全を呈することがわかった。終脳腹側部でもOlig2が発現しているが、視床皮質投射をガイドするlslet1/2陽性のcorridor細胞などの発生はほぼ正常であった。またOlig2は視床には強い発現はみられない。したがって、Olig2マウスを用いることで、視床皮質投射の機能喪失実験を行うことが可能であることがわかった。視床皮質投射形成の始まる胎齢13.5日目では、視床の外套層内を軸索は背腹方向に伸びているが、Olig2欠損マウスの視床ではその表層部にのみ軸索が見られランダムな方向に伸びていた。Olig2欠損マウスでみられる視床皮質線維の投射異常が、細胞非自律的引き起こされる可能性が強い。今後はこのことを明らかにすると共に、投射異常様式とそのメカニズムを明らかにしていく。

従って、Olig2欠損マウスでは腹側視床の形成不全に伴いEphA3とEphA5の発現する領域が広くなっていた。そこで、視床線維の伸長におけるEphA3の機能を明らかにするため、EphA3をコートした基質の上で視床ニューロンを培養した。その結果、EphA3をコートした基質の上では対照群であるFcをコートした基質の上で培養した時に比べて、視床ニューロンの軸索伸長が抑えられる傾向にあった。以上の結果から、Olig2はEphA3(とEphA5)を発現しない腹側視床を正常に形成させ、これが結果として視床皮質線維の正常な伸長につながることが明らかにされた。24年度が最終年度であるため、記入しない。ニワトリ胚を用いた解析はやや遅れているが、マウスを用いた解析は予定以上に進んでいる。次の段階として、視床網様核の形成不全で誘導される軸索投射異常の責任分子をin vivoで明らかにすることを目的とする。マウス胎仔を用いた遺伝子導入系が使えるようになったので、ニワトリ胚を用いた系の実験を縮小する。
第2次世界大戦期における科学技術動員に関する実証的研究

本研究は本年度にマイクロフィルムで出版された井上匡四郎(初代技術院総裁)文書によって、わが国の第二次大戦期における科学技術動員の実態を明らかにしようというものであったこと。本年度明らかになった点は次の通りである。(1)技術院の航空機中心の初期の動員が、同時に多くの関連、非関連の基礎研究を含むものであった。(2)電子技術、とくに真空管生産計画の実現の方策について、八木秀次が策定した計画案が陸海軍の反対で挫折したこと。(3)太平洋戦争開始から技術院中心に進められてきた科学技術動員が、1944年以降、文部省の追い上げに合い、二つに分断されたこと。(4)44年末に技術院が航空機中心から電子技術を含む総合的動員機関に転換をはかろうとしたこと。
放射線による高度水処理法への固相抽出併用効果の研究

放射線を利用した水処理法の吸着剤併用による高度化を目指して、水溶性有機物の放射線分解に対するゼオライトによる固相抽出併用の効果を調べた。芳香族塩素化合物を水溶性の環境負荷物質のモデル物質として、各種ゼオライト共存下での放射線誘起反応を研究した。3種のゼオライトを比較した結果、Si/Al比率の高い疎水性ゼオライトの併用が効果的であることが分かった。疎水性のゼオライトは水溶液中の有機物の吸着に優れた性能を示し、有機物をその細孔構造の中に濃縮できることが分かった。これを利用して有機物をゼオライトの細孔内に濃縮してからガンマ線を照射することで、有機物の分解が高効率で進むことが明らかになった。水環境汚染物質等の水中有機物を対象とした放射線分解反応を固相抽出併用によって高効率化することを目的として、本年度は分析装置の整備に加えて、固相抽出に用いるゼオライトの組成および構造の影響を検討した。クロロフェノールを模擬物質としてゼオライトを添加した水溶液の照射実験を行い、組成・構造の異なるゼオライトで分解反応の効率を比較した。クロロフェノールの分解効率は構造に比べて、組成におけるSi/Al比に対して強く依存し、Si/Al比の高いFAU型ゼオライトおよびMOR型ゼオライトで高い分解効率が観測された。一方で、低Si高Alのゼオライトでは、ゼオライト混合物中での分解効率が水溶液中よりも低下する結果となった。この分解効率の減少は、高Alゼオライトではクロロフェノールの吸着濃度が低く、ゼオライトに吸収された放射線のエネルギーが効率よくに反応に寄与しなかったためと考えられる。比較したゼオライトの中ではSi/Al比240のMOR型ゼオライトが最も優れた分解効率を示し、高Si-MOR型ゼオライトを加えた固液混合物の照射では、水溶液を照射した場合と比較して約2倍の効率でクロロフェノールの脱塩素反応が進行することが分かったそこで、この高Si-MOR型ゼオライトを用いてクロロフェノールの吸着挙動および分解効率の濃度依存性を調べた。吸着による高Si-MOR型へのクロロフェノールの濃縮効果は顕著であり、低濃度のクロロフェノールに対しては、ゼオライト細孔内のクロロフェノール濃度は吸着平衡状態において溶液中濃度の200倍以上となった。高い濃縮率を反映して、高Si-MOR型による吸着を併用した照射では低濃度のクロロフェノールに対しても分解反応が進行した。その分解効率は濃度低下によって減少するものの、概ね10倍濃度の水溶液と同程度の分解効率が観測された。今年度予定していたラマン分光測定系の整備に遅れが出ているものの、次年度以降に予定していた吸着挙動の測定および濃縮効果の検討が進んでおり、また固相抽出併用が効果的な分子の探索に向けて酸塩基特性の異なる模擬物質での分解実験にも着手しており、研究全体としては概ね順調に進んでいる。今年度はゼオライトによる固相抽出を併用した放射線分解反応が、どのような水溶性有機物に対して効果的であるかを調べるため、水中で溶存状態の異なる芳香族塩素化合物を用いて吸着剤存在下での放射線分解反応を比較した。具体的には、中性分子として溶存するクロロフェノール、アニオンとなるクロロ安息香酸、カチオンとなるクロロベンジルアミンについて、吸着挙動と放射線分解効率の比較を行った。固相抽出のための吸着剤には、前年度の結果を踏まえてSi/Al比率が240の高Si-MOR型ゼオライトを用いた。吸着実験および照射実験を行った結果、中性分子のクロロフェノールでは顕著な吸着が観測され、放射線分解反応においても固相抽出による分解効率の増加が観測された。一方で、高Si-MOR型ゼオライトはアニオンとして溶存するクロロ安息香酸の吸着には優れず、放射線分解においても分解効率は水溶液と比較して低下することが分かった。これはアニオンとなることで親水性が高まり、疎水性相互作用による高Si-MOR型ゼオライトへのクロロ安息香酸の吸着が阻害されたためと考えられる。クロロベンジルアミンでは、低濃度でカチオン交換サイトとの相互作用と考えられる強い吸着が観測されたが、吸着容量は大きくなく、放射線分解効率の増加は確認されなかった。これらの結果から、放射線照射により吸着剤に吸収されたエネルギーを効率よく分解反応に利用するためには、高い吸着能が必要であり、分解反応効率の向上には有機物のゼオライト中への濃縮が重要であることが明らかになった。そのため、疎水性相互作用による吸着となる高Si-MOR型ゼオライトでは、中性分子として溶存する有機物の放射線分解に対して効果的であると考えられる。今年度は疎水性ゼオライトへの固相抽出を併用した有機物の放射線分解反応では、濃縮効果が分解効率の向上の鍵であること明らかにするとともに、中性分子として溶存する水溶性有機物に対して効果的であることを明らかにした。また、ゼオライトの劣化評価のためのラマン分光測定系の整備も進み、来年度実施予定の共存物質の影響に関しても実験に着手していることから、研究計画と照らして現在のところ順調に進展している。本研究は、ゼオライトへの吸着を利用した固相抽出を放射線照射と組み合わせることで、環境負荷物質等の水中有機物の放射線分解反応を高効率化することを目的とする。今年度は芳香族塩素化合物の分解過程で生じる中間生成物に対する固相抽出併用の影響を明らかにするとともに、固相抽出を併用した分解反応に対して反応を阻害する物質の溶存がどのような影響を与えるのかを調べた。

固相抽出併用の中間生成物に対する影響として、溶液中の芳香族化合物の濃度が低減され、極性の高い分解物が増加することが明らかとなった。これは、ゼオライトによる吸着が疎水性相互作用によるため、低極性の分解物がゼオライトに保持され、高極性の分解物が溶出したためと説明できる。加えて、ゼオライト細孔中での拡散の制限が影響し、酸素分子との反応が促進された可能性も考えられる。酸素分子との反応は芳香環の開環に至る。ゼオライト細孔内では分子サイズの大きな芳香族は拡散が制限されるため、放射線照射によりラジカル化した芳香族化合物は相互に反応するよりも、酸素分子と反応しやすくなると考えられる。反応を阻害する物質としては臭化物イオンの影響について調べた。水溶液中の有機物の分解ではヒドロキシルラジカルの寄与が大きい。臭化物イオンはこのヒドロキシルラジカルの反応を阻害する。そのため、臭化物イオンの添加した場合、その濃度増加により分解効率は大幅に減少した。一方で、ゼオライトによる吸着を併用した場合には、臭化物イオンの添加による分解効率の低下は10%程度に留まった。この結果から、固相抽出の併用した分解反応は臭化物イオンによる反応阻害を受けにくいことが明らかとなった。これは臭化物イオンが陰イオンであるため、ゼオライトに吸着せず、細孔中の分解反応を阻害することがなかったためと考えられる。放射線を利用した水処理法の吸着剤併用による高度化を目指して、水溶性有機物の放射線分解に対するゼオライトによる固相抽出併用の効果を調べた。芳香族塩素化合物を水溶性の環境負荷物質のモデル物質として、各種ゼオライト共存下での放射線誘起反応を研究した。3種のゼオライトを比較した結果、Si/Al比率の高い疎水性ゼオライトの併用が効果的であることが分かった。疎水性のゼオライトは水溶液中の有機物の吸着に優れた性能を示し、有機物をその細孔構造の中に濃縮できることが分かった。これを利用して有機物をゼオライトの細孔内に濃縮してからガンマ線を照射することで、有機物の分解が高効率で進むことが明らかになった。次年度には遅れの出ているラマン分光系の整備を行うとともに、当初計画に従って親水・疎水性や分子サイズの異なる分子での吸着および照射実験を進める。特に、高Siゼオライトには吸着しにくいと考えられる陰イオンとして存在する有機酸やゼオライトの細孔サイズよりも大きな分子で、固相抽出併用が分解効率にどのような影響を与え得るのかを明らかにしたい。これにより固相抽出が効果的な対象を特徴づけるとともに、反応選択制について検討することができる。来年度は溶液のpH条件や共存物質の影響を明らかにする。今年度の結果から、クロロフェノールのようにpH中性条件では水中に中性分子として溶存する物質でも、アルカリ条件ではアニオンとなるため分解効率の低下が推測される。また、炭酸イオンやリン酸イオンなど、環境中にありふれた無機イオンでも放射線分解反応は阻害されるが、このような共存物質を含む水ではゼオライトへの有機物の濃縮による分解効率の向上が期待される。このような溶液条件に対する依存性を検証し、どのような水質においてゼオライトによる固相抽出併用が効果的であるかを調べる。また、放射線下でのゼオライトの吸着剤として耐久性を評価するため、放射線による劣化について調査する。
優れた指導力および教材開発能力を備えた理科教員養成カリキュラムの開発に関する研究

本研究は,児童・生徒に理科を学ぶ驚きや喜びを与え,魅力的な授業を実践できる力量をもった小・中学校教員を養成するためのカリキュラムを開発することを目指した。この目的を達成するために,小学校教員の理科授業観を分析し,物理や地学分野を不得意とする教員が多いこと,探究的な科学の方法を重視していることが明らかになった。これらの調査結果を踏まえ,電気回路や月の満ち欠けを指導するプログラムを開発し,実践することによって,開発したプログラムの有効性を実証した。優れた指導力および教材開発能力を備えた理科教員養成カリキュラムを開発するための基礎的なデータを収集するために、小学校教員を対象に、理科を教えるときに求められる資質能力について実態調査を行った。その結果、科学に関する専門的な知識の理解、実験操作の習得等が重要であることが明らかにされた。また、言語活動に関する児童・生徒の実態を把握するために、日食と月食における「かげ」の識別に関する調査を行った。その結果、科学用語を指導する際、語源や漢字に言及することが有効となる場合があることなどが明らかにされた。比較的理科を苦手とする大学生の観察・実験アレルギーを払拭し、自信をもって理科の学習指導に臨むことができるようにするために、いくつかの教材を開発し、大学生を対象に試行した。たとえば、物理教材としては、凸レンズにおける作図能力を育成したり、てこに関する理解を深めるための教材を開発したりした。化学教材としては、中和滴定や気体の質量に関する教材を開発するとともに、化学に対するの興味を喚起するために銅のメッキ等に関する実験教材を開発した。生物教材については、微生物による有機物の分解、骨格筋のつくりと働きに関する教材を開発した。地学分野では、地層に関する理解を深めるための授業づくりを行い、さらに地下水理解のための教材を開発した。このような教材の開発と試行を通して、教員をめざす大学生の指導力向上に結びつく教員養成カリキュラムの開発をめざす。平成23年度は、小学校教員および児童・生徒等を対象とした調査結果を分析し、教育現場において、理科教師にどのような資質能力が求められるかを明らかにするとともに、小・中学校教員養成課程の学生を対象とした調査を実施する。この調査結果を踏まえて、物理、化学、生物、地学の各分野における小学校教員養成のための教材を開発し、形成的に評価することをめざした。小学校教員を対象とした調査から、理科の学習指導に自信のない教師は、生活に関連した事物・現象を取り上げることや、児童に自ら課題を発見させることが少ないこと等が明らかにされた。また、小学生から大学生までを対象とした調査から、理科授業において言葉に留意することが自然認識を深めることにつながることが示唆された。開発した教材は、「てこ」「凸レンズ」「中和滴定」「水蒸気の圧力と大気圧」「酸性・アルカリ性の水溶液」「有機物の分解」「進化を考慮した比較解剖」「大地のつくりと地層」「地下水」等の教材である。「てこ」では、「支点を特定できない、動かないてこ」を考えさせることによって、論理の組み立て直しを促す授業実践を試みた。「中和滴定」では、マニュアル分析と機器分析を同時に行う実験法を提案した。さらに、「電熱線の発熱」に関する教材については、教員志望大学生を対象に授業を実践し、開発した教材の評価を行った。また、中学生の科学的思考力を育成するための授業を考案し、実践を通して授業を反省的に考察することを行った。平成24年度の研究の主たる目的は、前年度までの研究成果を踏まえ、自信をもって観察・実験を指導し、理科を楽しく、かつわかりやすく教えることのできる理科教員養成カリキュラムのモデルを構築することであった。教科書に書かれていることをそのまま児童・生徒に伝達するだけの指導ではなく、学習内容を系統的に理解した上で学習指導を実践する力量を形成するためのプログラム作成に取り組んだ。具体的には、物理領域では、海外の物理教育に関する研究成果を分析し、教員養成段階における物理の授業実践を試みた。また、中学生を対象に、「電流と回路」の授業を展開し、2つの電熱線を並列・直列につないだ場合の発熱量をうまく説明できるようにした。化学領域では、中和滴定実験とメチルオレンジの合成実験を取り上げ、大学生が化学実験を行う際に陥りやすい問題点を明らかにした。さらに、身近なセッケンを素材としたものづくり実験を行うなかで、小・中学校教員に必要な粒子概念の知識と化学への興味を喚起する教材を開発した。生物領域では、中学生に植物質の分解を体感させることのできる教材を開発し、セルロース等の簡便な定量法の確立を目指した。また、各種脊椎動物の透明骨格標本作製法を検討し、中学校の進化の授業において活用を試みた。地学領域では、自然体験学習の場としての伊豆諸島および神津島の適切性について検討した。さらに、月の満ち欠けの仕組みを児童に実感を伴って理解させることのできるICTを活用したモデル実験を考案し、その有効性について検証した。観察や実験の指導だけでなく、理科の学習環境についても、掲示物の視点から考察し、児童・生徒の興味・関心を高めるための掲示物のあり方について検討した。

また、英国の教科書「21世紀科学」で取り上げられているIaS(Ideas about Science)について、具体的に分析した。教員および児童・生徒を対象とした調査に関して、ある程度満足のいく調査結果が得られている。教材開発に関しては、分野によっては達成度に若干問題のある分野がないわけではないが、教材を開発し、実践を通して教材の評価を行うことのできた分野がある。24年度が最終年度であるため、記入しない。上に述べたように、教材開発に関して、若干の問題が見られる。この点に関しては、小・中学校の現職教員の協力を仰ぎながら、研究を遂行していくよう努める。
嗅球コリン作動性神経系機能の発達・成長・老化

本研究はコリン作動性神経系機能の加齢に伴う低下が嗅覚機能に最も早く現われると予想し,嗅球のアセチルコリン放出,血流調節について調べ大脳新皮質の結果と比較した.その結果,老齢ラットで前脳基底部刺激によるアセチルコリン放出が嗅球で最も少なく,血流調節には関与しないこと,一方で嗅覚刺激による血流増加で観察される嗅覚感受性がα4β2型ニコチン受容体を介して高まることを明らかにした.この結果から,嗅球のコリン作動性神経系機能が認知機能低下の早期診断マーカーとなる可能性が示唆された.嗅覚機能は加齢に伴う低下に加え,認知症のごく初期に顕著に低下することから,認知症の早期診断マーカーとして近年注目されている.嗅覚機能はその一次中枢の嗅球において,前脳基底部に由来するコリン作動性入力により調節されるが,この神経系の機能及び正常老化の過程は全く解明されておらず基礎研究が不可欠である.研究代表者はこれまでに認知機能に関連する大脳皮質のコリン作動性血流調節系の老化過程を動物実験で報告した.嗅球に投射するコリン作動性ニューロンは大脳皮質のそれに比べ数が少なく,従って老化の初期に機能低下が認められると予想された.本研究は,第一に嗅球のコリン作動性神経系機能に焦点をあて,その老化過程を解明し,さらに新皮質や海馬のコリン作動性神経系機能と比較することにより,嗅覚機能と認知機能の関連を解明することを目的とした.平成27年度は,嗅球に入力するコリン作動性神経が,新皮質や海馬のように,血流調節を担う可能性を成熟ラットで調べた.麻酔ラットの嗅球の細胞外アセチルコリン(ACh)量と血流を測定し,嗅球に投射するコリン作動性神経の起始核(前脳基底部)をL-glutamateの微量注入により化学刺激した.嗅球の細胞外ACh量は前脳基底部の化学刺激により有意に増加した.一方,嗅球の血流は前脳基底部の化学刺激による影響を受けなかった.これらの結果は,新皮質や海馬とは異なり,嗅球に投射する前脳基底部コリン作動性神経はAChを放出するものの,血流に対しては影響を及ぼさないことを示唆する.嗅球においては,AChは血管よりもニューロンに対する作用が主要な働きである可能性があり,今後の課題である.嗅球コリン作動性神経系の機能とその老化過程を,新皮質や海馬と比較・解明する本研究は,嗅覚機能と認知機能の関連をコリン作動性神経系を軸に解明するための生理的基盤として役立つと考えられる.当該研究は,嗅球に投射するコリン作動性神経系機能の老化過程を解明し,新皮質や海馬と比較することを目的とする.嗅球とともに前脳基底部からのコリン作動性入力を受ける新皮質や海馬では,コリン作動性神経が血流調節を担うことが既に報告されている.このことから,嗅球に入力するコリン作動性神経の機能に,血流調節が予想された.しかし,嗅球の細胞外アセチルコリン(ACh)量をin vivoで測定する研究や,嗅球の血流に対する前脳基底部コリン作動性神経刺激の影響といった,機能的研究は,これまで全く調べられていない.平成27年度の研究においては,嗅球の細胞外ACh量と血流におよぼす,前脳基底部刺激の影響を検討した.その結果,麻酔した成熟ラットにおいて,嗅球細胞外ACh量を測定することに初めて成功した.また,前脳基底部のブロカの対角帯核の水平脚(HDB)の化学刺激や電気刺激により嗅球細胞外ACh量が増加することが明らかとなった.一方,嗅球の血流に対しては,HDBの化学刺激は有意な影響を及ぼさないことが明らかとなった.嗅球の血流は全身血圧変化の影響を受けるため,本研究では嗅球血流と同時に全身動脈圧を連続記録し,HDB刺激の影響を観察することに注意を払った.嗅球の血流はHDBの電気刺激で変化する例も認められたが,通過線維が電気刺激された影響であると考えられた.27年度の研究成果を踏まえて,今後,嗅球に遊離されたAChが血管ではなく,ニューロンに作用する可能性を観察する必要性が考えられた.嗅球のコリン作動性神経系の機能とその老化過程を明らかにしようとする新規性,独創性の高い本研究課題において,27年度成果はおおむね順調に進展していると考えている.本研究は認知症のごく初期に低下する嗅覚機能に着目し,嗅覚と認知機能の関連および加齢変化を脳内コリン作動性神経を軸に解明する基礎研究である.前脳基底部に由来するコリン作動性神経は,新皮質,海馬,嗅球に入力し,それぞれ認知,記憶,嗅覚機能調節に関わる.さらに血管に作用して血流調節に関わることが新皮質や海馬で証明されている.昨年度の本研究課題において嗅球に投射する前脳基底部コリン作動性神経はアセチルコリン(ACh)を放出するものの,血流に対しては影響を及ぼさないことを明らかにした.平成28年度はまず,この成果を原著論文としてまとめて発表した.更に,嗅球に入力するコリン作動性神経が嗅球における嗅覚情報を修飾する可能性を成熟ラットで調べた.麻酔ラットの鼻腔に酢酸アミル(バナナ様の匂い)の飽和蒸気を流入させて匂い刺激をした際の嗅球と新皮質の血流変化を測定した.匂い刺激は,新皮質の血流には影響しないが,嗅球に特異的な血流増加を起こした.

この血流増加は,嗅球の匂いに対するニューロン活動を反映したものと考えられた.匂い刺激の気流速度が低い場合は嗅球血流反応は殆ど観察されないが,コリン作動性刺激薬(ニコチン性ACh受容体作動薬)を投与すると,同刺激による嗅球血流増加反応が顕著になる傾向が認められた.これらの結果は,嗅球に入力する前脳基底部コリン作動性神経が嗅覚感受性を高めることを示唆する.今後,コリン作動性入力による嗅覚感受性亢進反応を定量的に解明するとともに,関与する受容体サブタイプや加齢変化を検討する予定である.本研究により,嗅球に入力する前脳基底部コリン作動性神経の嗅覚調節機構の解明が進み,嗅覚機能と認知機能の関連を明らかにするための基礎的な知見を示すことが可能になると考えられる.平成27-28年度は,嗅球に投射する前脳基底部コリン作動性神経の生理機能の検討を成熟ラットを用いて行った.新皮質や海馬に投射するコリン作動性神経は認知,記憶機能に関わるのに加え,血管に作用して血流調節に関わることが既に証明されていた.初年度(平成27年度)において,嗅球に投射するコリン作動性神経が新皮質や海馬と同様に,嗅球の血流調節を担う可能性を成熟ラットで検討した.その結果,第一に,麻酔した成熟ラットにおいて,嗅球細胞外ACh量をマイクロダイアリシス法で測定することに初めて成功した.第二に,前脳基底部のブロカの対角帯核の水平脚(HDB)の化学刺激や電気刺激により嗅球細胞外ACh量が増加することを証明した.第三に,嗅球の血流に対しては,HDBの化学刺激は有意な影響を及ぼさないことを証明した.これらの研究成果を,平成28年度に英文原著論文としてまとめて発表した.次に,嗅球に入力する前脳基底部コリン作動性神経が,嗅球における嗅覚情報の修飾する可能性を平成28年度に検討した.嗅覚刺激に対する嗅球の応答を成熟ラットで調べ,匂い刺激により嗅球血流が増加する反応の観察に成功した.更に,コリン作動性刺激薬を投与すると匂い刺激に対する嗅球血流応答が増大する傾向が明らかとなった.この結果は,嗅球に入力する前脳基底部コリン作動性神経が嗅覚感受性を高めることを示唆する.今後,嗅球におけるコリン作動性入力の嗅覚感受性亢進反応を定量的に解明する必要がある.更に,嗅覚調節に関わるコリン作動性の受容体サブタイプを明らかにし,加齢変化の検討へと進めていく必要がある.嗅球のコリン作動性神経系の機能とその老化過程を明らかにし,新皮質や海馬のコリン作動性機能の老化過程と比較することにより,嗅覚機能と認知機能の関連の解明を目指す本研究課題は,おおむね順調に進展していると考えている.アルツハイマー病をはじめとした認知症では,ごく初期(認知機能障害が現れる前)に嗅覚機能が低下することが知られている.嗅覚を司る嗅球は,認知・記憶に関わる大脳新皮質・海馬とともに前脳基底部に由来するコリン作動性神経の入力を受ける.本研究は嗅球コリン作動性神経の機能とその加齢変化を明らかにすることを目的とした.第一に,嗅球でのアセチルコリン(ACh)放出量の加齢変化を調べた.安静時の嗅球のACh放出量および前脳基底部(ブロカの対角帯核水平脚)刺激時のACh放出増加量はともに,成熟ラットと老齢ラットで同程度であった.第二に,コリン作動性神経が嗅球の血管に作用して血流を調節する可能性を成熟ラットで調べた.嗅球に投射する前脳基底部コリン作動性神経は,新皮質・海馬とは異なり,血流に対しては影響を及ぼさないことを明らかにした.
In situにおける露出歯根象牙質で齲蝕誘発とその細菌学的および形態学的解析

歯周治療の最も基本的な処置法の一つであるスケーリング・ルートプレーニング後の露出歯根象牙質面に発症する齲蝕は、歯周炎の再発や歯髄疾患の原因となる可能性があり、発症機構の解明が急務とされている。本研究では、スケーリング・ルートプレーニングにより象牙質を露出させた歯根部試片をボランティアの口腔内に装着し、一定期間係留させ、その後順次摘出することで露出歯根象牙質面での齲蝕誘発の経時的モデルを作製した。摘出した試片を各種樹脂(Epoxy及びGMA)に包埋し薄切した後、各種口腔内細菌に対するウサギ特異抗体を用いた光顕的酵素抗体法染色およびプラーク細菌の菌体内多糖(糖質代謝)を検出するための電子染色(PA-TSC-SP法)を行い観察した結果、以下の所見が得られた。1.実験開始時に平滑であった象牙質表面は実験期間が長いほど破壊され粗造になる傾向を示した。また実験開始2ヶ月後より象牙質表層の象牙細管の拡張が認められた。2.象牙質表面にはプラークが形成され、実験開始1ヶ月後より既に象牙細管内への細菌侵入が認められた。また時間の経過と共にその侵入深度は増大する傾向を示した。3.特定細菌を検出するための酵素抗体法染色によると、齲蝕表層および直下の象牙細管においてミュータンスレンサ球菌及びActinomycesが多数検出された。4.PA-TSC-SP法染色によると、齲蝕表層の桿菌様細菌および象牙細管内の球状菌の菌体内多糖は、1ヶ月、2ヶ月目でその密度及び多糖を有する細菌数が増大したが、3ヶ月においては逆に減少する傾向が認められた。以上の結果から、象牙質を露出させた歯根部試片を口腔内に係留することで象牙質齲蝕を誘発させることが可能となり、試片表層の象牙質を破壊した細菌がActinomycesあるいはミュータンスレンサ球菌であることが示唆された。