hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
がん患者の精神症状に対する治療指針の確立

平成23年度は、滋賀県下の総合病院において、緩和ケア領域における抑うつ状態、せん妄の発症調査を開始し、現在も継続中である。また、滋賀県下の計11のがん拠点病院を含む総合病院の緩和ケア担当医師、看護師などを対象に、がん患者の精神症状の対応に関するアンケートを依頼した。がん患者が精神科医の診察を受けられない3病院では、傾聴、向精神薬投与、精神科に紹介などの対応がとられていた。また、75%の医師が薬剤選択や副作用などに困難さを感じており、約90%の医師と看護師が院内体制の充実、約半数の医師が院外での連携の必要性を感じていた。滋賀県下のオンコロジストを対象に対する調査(79名)では、精神症状に対して66.2%が傾聴、61%が精神科受診を勧めるなどの対処法をとっていた。せん妄に対しては、家族を呼ぶ(75.3%)が薬剤投与(88.3%)に次いで多かった。せん妄を疑う症状は、不穏(83.3%)、見当識障害(67.9%)が多く、せん妄に対して6割以上の医師が自ら薬剤を処方しており、ハロペリドールの静脈内投与が95.2%と最多であった。抑うつを疑う症状は、患者が死にたいと言う(71.8%)であり、次いで不安(65.4%)、元気がない(60.3%)、不眠(50%)であった。抑うつに対して、自ら薬剤を処方する割合が1割以下の医師が52%とかなり多く、がん患者の抑うつの初期治療がせん妄と比較して、遅れている可能性が示唆された。薬剤ではエチゾラムが54.5%と最多で、次いでドグマチール36.4%であった。また、せん妄、抑うつのいずれの場合も精神科医に依頼したい内容は、対処法と治療が8割以上であった。さらに、がん患者の向精神薬の適正使用のため、向精神薬血中濃度測定法を確立し、予備的に患者の抗うつ薬血中濃度を測定した。また向精神薬による認知機能への影響を測定するために予備的調査を行った。今年度は、がん患者のせん妄治療に多く用いられるハロペリドール静脈内投与の効果についてカルテ調査を実施した。方法は2014年度内の期間で大学病院においてハロペリドール注射液を使用した入院患者をカルテの後ろ向き調査によりその効果と各種要因について検討した。その結果、ハロペリドール使用患者中、せん妄と診断される患者は54.7%で、そのうち約70%ががん患者であった。原疾患は消化器系がんが約42%と最多であり、約77.8%が男性、術後せん妄は27.8%、終末期がん患者は13.9%、喫煙者は52.3%、飲酒者は25%であった。血中Na、AST、ALT、BUN、GFR、クレアチニン値の平均は無効群とで有意差はなかったが、無効群では有効群と比較してオピオイド使用率が72.7%(48%)、その後死亡退院となった割合が45.5%(28%)、飲酒歴あり群36.4%(20%)と多かった。ハロペリドール静脈内投与は当院のせん妄がん患者に対しては約70%で効果が見られたが、初期投与量は5mg/日が推奨される可能性がある。さらに、初年度にとった滋賀県内での緩和ケアの精神症状に関する対応についてのアンケート結果に基づき、いくつかの拠点病院でせん妄や抑うつの対策としての講義や医師以外の医療従事者への講義を含む教育を行い、がん患者の精神症状発現に関する影響を検討した。その結果、数回の精神科医による講義だけではがん患者の精神症状発現率の減少は認めなかったが、医師以外の医療従事者に継続的指導をした病院では、せん妄や抑うつに対する対応改善、特にせん妄の不穏への対応が早期実践により、緩和ケアチームでの対応数が激減した。
群落表面温度の連続計測を基盤とした非定常状態における大豆の群落光合成モデルの開発

平成30年度も京都大学大学院農学研究科附属京都農場においてメインの実験を行った.これまでの群落表面温度に基づいて群落蒸散速度を算出する方法では,非定常な環境下において推定値が安定せず,継続的かつ定量的な評価が難しかった.そこで温度標準版を設置し,群落蒸散速度の推定値を安定化し,継続的評価に基づき定量的解析およびそれに基づく物質生産の評価を行った.改良された方法を用いると測定時間の99%において,妥当な蒸散速度が推定され,本法の安定性を示すことができた.また推定された日積算群落蒸散量は210mm/dayであり,先行研究においてライシメータを用いて報告された値と同程度であった.計測期間中の乾物増加量を積算蒸散量で除した水利用効率には品種間差が示唆され,品種選抜時の表現型評価にも応用できると考えられた.茎熱収支法を用いた蒸散速度評価との比較を行うことにより,短い単位時間における検討を行っていく予定である.より簡易なシステムを用いた検討を東北大学大学院農学研究科植物実験フィールドで行った.台風によって生じたダイズの生産性の低下を示すことができ,栽培管理評価や品種評価に用いていく方針が妥当と考えられた.非定常状態における個葉光合成速度のモデル化やキャノピーアナライザーを用いた葉群の垂直分布動態評価を加えた検討を開始し,環境応答性に対するデータ蓄積を行うことができた.葉群の垂直分布動態評価に関しては,これまでの成果をまとめたものが学術誌に掲載された.群落蒸散速度の評価値が安定し,研究は大きく進展したと考えられる.京都大学大学院農学研究科附属京都農場だけでなく,東北大学大学院農学研究科植物実験フィールドでの実験も順調で,本法の有効性を示しつつあるところである.非定常状態における個葉光合成のモデル化,茎熱収支法による蒸散速度計測,キャノピーアナライザーを用いた葉群の垂直分布動態評価などの個別の研究項目も,当初の見込み以上の進展がみられ,既に発表のものも含め,今後の成果発表が期待できる.個別の成果の統合とその評価が課題と考えられる.これまでと同様に京都大学付属京都農場で圃場実験を行い,これまでに構築した群落表面温度計測装置および微気象観測機器を用い,群落栽培されたダイズに対して経時的なモニタリングを行い,データ蓄積を行う.得られたデータは,群落抵抗値評価に換算し,3年分のデータを基に微気象応答性に関する解析を行う.これまでの結果を基に非定常状態における個葉光合成速度のモデル化を行い,さらに葉面上の光強度計測を基に,圃場状態における光合成速度動態評価を試みる.キャノピーアナライザーを用いた葉群の垂直分布動態評価および茎熱収支センサーを用いた蒸散流計測も行う.昨年度開発した簡易型群落抵抗評価システムを用い,東北大学農学研究科植物実験フィールドで追加実験を行い,その有効性を検証する.これにより他環境での圃場で生育した作物の微気象応答性が評価することができ,より一般的な定量化を行うことができると考えられる.東北大学農学研究科川渡フィールドセンターでは,これまでに得られた知見の,応用的な適用として,ダイズの品種混作栽培試験での適用を試みる.これまの技術は比較的均一な群落での適用を基準としていたものの,不均一な群落での適用性が評価されることとなる.群落動態評価システムのうち,葉群垂直分布動態の適用を試み,さらに日射環境評価から,生産性評価を行う予定である.現在までに得られたデータで既に解析済みのものについては順次発表を進め,最終的な成果として複数の論文投稿を行う予定にしている平成29年度は京都大学大学院農学研究科附属京都農場においてメインの研究を行った.群落表面温度計測の際の計測機器の計測値の揺らぎを安定化させるために白フェルト張りの温度標準版を設置した.これにより群落抵抗を安定的に計測することができた.非定常下の光合成速度については,複数の系統について光合成誘導反応に対する評価を行い,反応の早い系統と遅い系統を見出すことができた.しかしながら圃場においては,短期的な環境変動に多雨する影響よりも,午前や午後などの日変化に対する反応の方が大きく,継続的な計測が必要であると考えられた.茎熱センサーを用いた個体あたり蒸散速度の計測を子実肥大期を中心に行った.キャノピーアナライザーを用いた葉群の垂直分布動態評価法については,専攻するイネの研究をまとめ学術誌に投稿することができた.その方法を応用し,ダイズ群落においても適用を開始した.これまでの成果を基に,群落表面温度計測による群落抵抗の常時評価システムの簡易版を開発し,東北大学大学院農学研究科附属青葉山農場および農研機構北海道農業研究センター内圃場に設置した.この方法は群落抵抗の算出に空気力学的抵抗の推定が必要であり,一般的に風速の関数とした推定法が用いられるが,風速計が効果であるうえ,弱風下では抵抗値が著しく増大するという欠点を補うために開発した方法である.この方法では無風時の群落抵抗を葉面積指数と草高の関数とし,風速が得られる場合はさらに補正を行うが,3m/s程度までは無補正でも蒸散速度に与える影響は小さいという成果に基づいている.一次解析を行ったデータでは,群落抵抗値が実用可能な精度で評価できていると考えられた.

今後はそのデータ解析を進め,環境や栽培要因による影響や,地点間差などの解析を行う予定である.当初から予定していた京都大学農学研究科附属京都農場での実験だけでなく,東北大学大学院農学研究科附属青葉山農場および農研機構北海道農業研究センター内圃場に群落表面温度計測による群落抵抗の常時評価システムの簡易版を導入し,実験を始めることができたことが,一番の要因である.またその他の評価項目についても順調に計測が進み,今後の解析が期待できる.平成30年度も京都大学大学院農学研究科附属京都農場においてメインの実験を行った.これまでの群落表面温度に基づいて群落蒸散速度を算出する方法では,非定常な環境下において推定値が安定せず,継続的かつ定量的な評価が難しかった.そこで温度標準版を設置し,群落蒸散速度の推定値を安定化し,継続的評価に基づき定量的解析およびそれに基づく物質生産の評価を行った.改良された方法を用いると測定時間の99%において,妥当な蒸散速度が推定され,本法の安定性を示すことができた.また推定された日積算群落蒸散量は210mm/dayであり,先行研究においてライシメータを用いて報告された値と同程度であった.計測期間中の乾物増加量を積算蒸散量で除した水利用効率には品種間差が示唆され,品種選抜時の表現型評価にも応用できると考えられた.茎熱収支法を用いた蒸散速度評価との比較を行うことにより,短い単位時間における検討を行っていく予定である.より簡易なシステムを用いた検討を東北大学大学院農学研究科植物実験フィールドで行った.台風によって生じたダイズの生産性の低下を示すことができ,栽培管理評価や品種評価に用いていく方針が妥当と考えられた.非定常状態における個葉光合成速度のモデル化やキャノピーアナライザーを用いた葉群の垂直分布動態評価を加えた検討を開始し,環境応答性に対するデータ蓄積を行うことができた.葉群の垂直分布動態評価に関しては,これまでの成果をまとめたものが学術誌に掲載された.群落蒸散速度の評価値が安定し,研究は大きく進展したと考えられる.京都大学大学院農学研究科附属京都農場だけでなく,東北大学大学院農学研究科植物実験フィールドでの実験も順調で,本法の有効性を示しつつあるところである.非定常状態における個葉光合成のモデル化,茎熱収支法による蒸散速度計測,キャノピーアナライザーを用いた葉群の垂直分布動態評価などの個別の研究項目も,当初の見込み以上の進展がみられ,既に発表のものも含め,今後の成果発表が期待できる.個別の成果の統合とその評価が課題と考えられる.平成30年度は京都大学農学研究科附属京都農場,東北大学大学院農学研究科附属青葉山農場および農研機構北海道農業研究センター内圃場における研究を継続する.中心となるのは群落表面温度計測による群落抵抗動態評価システムであり,これによる計測と解析を進めていく.また同時に,そのデータを基に群落光合成まで推定するために,非定常状態における光合成の変化のモデル化を推し進め,さらに葉群の垂直分布動態評価を行う.また茎熱収支法による個体あたりの蒸散速度計測も継続し,検証のためのデータセットとする.以上の計測・解析結果を順次取りまとめ,学会発表や学術誌への投稿を行う.
細菌の細胞間情報伝達機構を阻害する薬剤による人工関節感染の治療に関する探索研究

人工関節感染の原因は,インプラント表面に細菌バイオフィルムが形成されることにある.バイオフィルム形成はインプラント表面への菌の付着が端緒となるので,これを抑制することで人工関節感染を防止できると考えられる.細菌バイオフィルムの菌体外マトリクスは多糖体や細胞外DNA,蛋白質から成るため,これらを分解する薬剤がバイオフィルム阻害剤としてあげられる。これらの中からRNA-inhibiting peptide(RIP),ノルゲスチメート(NGM),ミリセチンをピックアップしてポリスチレン上のMRSAバイオフィルム形成への影響を検討した。その結果、RIPはほとんど効果なく、むしろ薬剤添加によりバイオフィルム形成が促進される場合もあった。NGMはMRSAの株によってバイオフィルム形成が抑制される場合と,促進される場合があることが明らかになった。ミリセチンは濃度依存的にMRSA 3株全てのバイオフィルム形成を抑制した。そこで、ミリセチンが有望だと考え,人工関節材料のひとつであるTi合金の表面で形成されるMRSAバイオフィルムに対する阻害効果を調べた。その結果、Ti合金表面のMRSAバイオフィルム形成がミリセチンで抑制されることが明らかになった。ミリセチンが人工関節表面のMRSA感染を予防または治療できる可能性が示唆された。有効なバイオフィルム阻害剤のスクリーニング実験に時間を要した。ミリセチンがどのような機序で、MRSAバイオフィルム形成を抑制しているのか明らかにするとともに、生体内でも効果を発揮するのかを動物実験等で確認する必要がある。また、ミリセチン誘導体に同様のバイオフィルム形成抑制作用があるのか調べて、有効な誘導体が見つかった場合は、新薬の開発につながる可能性もある。有効なバイオフィルム阻害薬を探索するためのペプチドや薬剤の合成と調達に遅れが生じたため、スクリーニング実験の開始と実施が遅れている状況にある。多種類で大量の薬剤のスクリーニングを目的として薬剤保存用冷蔵庫を準備するなどして、迅速なスクリーニング検査を実施したい。
微生物機能の生体論的解析

1.土壌から分離した強力なセルラーゼ生成能をもつアオカビの1株を用い、このセルラーゼの誘導物質を追求し、種々の実験の結果、これがゲンチオビオースであることを認めた(高尾)。2.とくに酸性域あるいはアルカリ性域でよく生育するメタノール資化性細菌について、その化学分類学的性状を明らかにするとともに、窒素固定らせん菌の分類についても新知見を得た(駒形)。3.温泉地から好熱好塩性の水素細菌を分離し、その分類学的ならびに生理学的特徴を明らかにし、あわせてその炭酸固定経路を、すでに取得している非耐塩性の好熱水素細菌のそれと比較検討した(児玉)。4.各種メタノール酵母のグリセロール代謝系を解明することを目的に、本年度はとくに、ジヒドロキシアセトン・リダクターゼのメタノール生育時における存在意義について、数多くの重要な結果を得た(谷)。5.高度好熱菌の酵素であるイソプロピルリンゴ酸デヒドロゲナーゼの結晶構造、1次構造、立体構造を解析し、その耐熱性機構を推論し、また好熱菌固有のポリアミンの生理活性を調べた(大島)。6.高温耐性光合成細菌のプロテアーゼを精製し、その酵素化学的諸性質を明らかにする一方、プロテアーゼを生産する別の菌株を用いて、この酵素遺伝子のクローン化に成功した(伊崎)。7.アセトン・ブタノールの菌と大腸菌とのシャトルベクターおよびセルフクローニングベクターの開発に成功し、アセトン・ブタノール菌への形質転換法も確立し、さらに嫌気代謝の調節における関連酵素系の発現機構を解明した(林田)。
プロテアソームの核外輸送機構の解明

プロテアソームはユビキチン化タンパク質を選択的に分解することで様々な生命現象を制御している。プロテアソームは増殖中の細胞では主に核に局在化するが、定常期の酵母やカルシウムイオノフォアで刺激したヒト培養細胞では細胞質に移動する。この核外輸送はレプトマイシンBで阻害されないため、プロテアソームには専用の核外輸送担体が存在する可能性がある。本研究では、プロテアソームの細胞内局在を人為的に制御可能な細胞を作出し、半定量プロテオミクス解析すると共に遺伝学的な解析を試みた。その結果、核外輸送に伴い変動するプロテアソーム結合分子を多数同定することに成功し、核外輸送に欠損を示す変異体の取得に成功した。プロテアソームはユビキチン化タンパク質を選択的に分解する細胞内の巨大なタンパク質分解装置であり、ほぼ全ての生命現象に必須の役割を果たしている。これまで、ヒトプロテアソームサブユニットGFPノックイン細胞を用いた解析より、プロテアソームは増殖中の細胞では主に核に局在化すること、カルシウムイオノフォア刺激により核外に輸送されることを見出している。一方、出芽酵母では増殖期においてプロテアソームは核に局在するが、休止期ではプロテアソームは細胞質に局在し13個の顆粒構造をとる。本研究では、これらの現象を利用し、全くの不明であるプロテアソームの核外輸送の分子機構を明らにすることを目的としている。平成27年度は、プロテアソームの核外輸送担体を同定するため、プロテオミクス解析によるプロテアソーム結合タンパク質の単離と酵母ノックアウトライブラリーを用いた解析を試みた。プロテアソームはATP依存性プロテアーゼであり、一般的なアフィニティー精製条件では結合タンパク質の解離や基質タンパク質の分解が起こる。そこで、低濃度のホルマリン固定により、結合タンパク質を安定に同定する方法を開発した。質量分析計を用いた半定量解析の結果、新規の分子を含む約50個のプロテアソーム結合タンパク質が同定され、カルシウムイオノフォア刺激により増加あるいは減少する複数の分子を同定した。一方、出芽酵母遺伝子ノックアウトライブラリーを用いて休止期にプロテアソームの核外移行に欠損を示す株の探索を行い、プロテアソーム顆粒の形成に異常を示す株を単離した。プロテアソームの核外輸送担体の同定を目的とし、プロテオミクス解析によるプロテアソーム結合タンパク質の単離と酵母ノックアウトライブラリーを用いた解析を試みた。(1)プロテオミクス解析によるプロテアソーム結合タンパク質の単離低濃度のホルマリン(終濃度0.5%)により細胞を固定した後、プロテアソームサブユニットGFPノックイン細胞からプロテアソームをアフィニティー精製し、脱架橋後、LC-MS/MS解析に供した。固定操作により、新規の分子を含む約50個のプロテアソーム結合タンパク質が同定された。半定量解析により、カルシウムイオノフォア刺激により増加あるいは減少する分子を探索したところ、既知のユビキチンリガーゼやシャトル分子のほか、輸送担体の候補となる機能未知の分子を複数同定した。(2)出芽酵母遺伝子ノックアウトライブラリーを用いたスクリーニングプロテアソームサブユニットにGFPをノックインした遺伝子ノックアウトライブラリーを作製し、休止期においてプロテアソームの核外移行に欠損を示す株の探索を行った。その結果、核外移行に明確な欠損をもつ株は得られなかったが、プロテアソーム顆粒の形成に欠損を示す株を複数同定した。プロテアソームの核外輸送担体の同定を目的として、以下のプロテオミクス解析および遺伝学的スクリーニングを実施した。1.プロテオミクス解析:ヒト培養細胞ではカルシウムイオノフォア刺激、酵母ではアンカーアウェイ法による細胞質局在誘導時に、プロテアソームと相互作用が増加する分子を半定量プロテオミクス解析により探索した。同定されたECM29、RAD23、USP14など既知のプロテアソーム結合分子については、ヒト培養細胞、酵母でノックアウト細胞を作製し、プロテアソームの局在を解析したが、プロテアソームの核外移行に影響しなかった。2.酵母遺伝学的スクリーニング:出芽酵母遺伝子ノックアウトライブラリーを用いて休止期のプロテアソーム細胞質顆粒形成能が低下する株の探索を行ったところ、脂質代謝酵素、細胞壁合成、転写因子、cAMP経路の制御因子など多岐にわたる35遺伝子が同定された。これらの遺伝子欠失株中ではプロテアソームの細胞質顆粒形成不全が再現性良く観察されるが、対数増殖期においてプロテアソームは明確な核局在を示し、経時的観察においても核外輸送遅延等は観察されなかった。3.インポーティン結合タンパク質Sts1を用いた解析:酵母Sts1はインポーティンαおよびプロテアソームと相互作用する核移行のアダプター分子であり、必須遺伝子にコードされる。染色体上のSTS1遺伝子のプロモーターをガラクトースプロモーターに置き換えた株を新たに作製し、プロテアソーム局在を迅速に制御する系を作出した。Sts1の発現オン・オフに伴い、2時間以内にプロテアソーム局在を核、細胞質にそれぞれ変化させることが可能である。今後、本株を用いてプロテアソームの細胞質・核間輸送をさらに解析する。

本研究では、プロテアソームの細胞内局在を人為的に制御可能な細胞を作出し、半定量プロテオミクス解析すると共に遺伝学的な解析を試みた。その結果、核外輸送に伴い変動するプロテアソーム結合分子を多数同定することに成功し、核外輸送に欠損を示す変異体の取得に成功した。平成27年度に得られたプロテアソームの核外輸送担体候補分子について、以下の解析を実施する。(1)ヒトプロテアソームGFPノックイン細胞を用いた解析LC-MS/MS解析により同定された候補分子について、GFP融合コンストラクトを作製しカルシウムイオノフォアによる局在変化を解析すると共に、siRNAノックダウンによりプロテアソームの核外輸送が阻害されるか解析する。次いで、候補分子が認識するプロテアソームサブユニットの同定、ドメイン解析等を実施する。(2)ヒトプロテアソームGFPノックイン細胞を用いた解析遺伝子ノックアウトライブラリーを用いたスクリーニングにより得られた候補分子について、結合分子にプロテアソームサブユニットが含まれるかLC-MS/MS解析を行う。次いで、候補分子が認識するプロテアソームサブユニットの同定、ドメイン解析、局在解析等を実施する。生化学プロテアソーム核外輸送担体の二次スクリーニングに用いるsiRNAの納品が若干遅れ、平成28年度納品となったため使用計画の変更はなく、予定通りプロテアソーム核外輸送担体の二次スクリーニングを実施する。
光ー光合成曲線に基づく人工衛星データによる総生産量推定アルゴリズムの開発

衛星データを用いた総生産量推定アルゴリズムの開発を行った。本研究の特徴は,光ー光合成曲線を導入し,植物がストレスなく光合成をおこなっている場合の総生産キャパシティーとその抑制量に分けてアルゴリズムを構築している点である。光ー光合成曲線のパラメータの推定式を植生タイプ毎に決定した。その結果,疎な灌木と草本タイプ,熱帯林を除く木本タイプ,熱帯林と3つのグループに分けられることが明らかとなった。光合成の抑制量に関しては,光合成における気孔の開閉に着目し,個葉レベル,樹冠レベルでの熱赤外イメージャーを用いた実験から樹冠コンダクタンスは,絶対値より日変化のパターンの推定性がよいことが明らかとなった。平成25年度は、1)衛星データからの光合成キャパシティー推定アルゴリズムの構築を完成させ、2)リモートセンシング技術を利用した植生の気孔開度測定方法の開発と、3)衛星データによる植生機能タイプ分類を本アルゴリズムに特化させる点について実施することを目標に研究を行った。課題1)衛星データからの光合成キャパシティー推定アルゴリズムの構築これまで主に日本の観測サイト(落葉広葉樹、落葉針葉樹、常緑針葉樹、水田)と北米のサイト(草地)のフラックスデータを用いて解析を行ってきた。しかしながら全地球解析には、十分対応できない。本年度は、これまでに解析を行っていない植生タイプ(Open Shrub, Closed Shrub、混交林、アマゾンの熱帯雨林)のフラックスデータの解析を行ない、推定式を求めた。推定式に関しては、これまでの研究での草地とOpen-shrubは同じ推定式で解析できる可能性があること、熱帯雨林アマゾン以外の樹木タイプの推定式の傾きはほぼ一定であることが明らかとなった。課題2)リモートセンシング技術を利用した気孔開度観測方法の開発。これまで、個葉についての葉温の日変化、光合成および気孔コンダクタンスの日変化を測定し、気孔コンダクタンス推定のためのルックアップテーブル作成を行ってきた。今年度は個葉から、樹冠へ拡張するために、樹冠の数カ所において光合成と気孔コンダクタンスの観測、および熱赤外カメラによる葉温の日変化の観測を行った。課題3)衛星データによる植生機能タイプ分類図の作成。分類図を作成するにあたり、その分類項目を決めることは重要である。課題1)の解析結果より、推定モデルに適用する際の植生タイプのグループ分けがいくつかできた。今後他の植生タイプのフラックスデータも解析していくことにより、分類項目をさらに決めていく。平成26年度は,昨年度から引き続き,以下の3つの課題に取り組んだ。課題1)衛星データを用いた総生産キャパシティー推定アルゴリズム:本研究では全地球での推定を目指しているため,本推定アルゴリズムが,同じ植生タイプでも生育地域の異なるものについても適用可能かについて,ヨーロッパのフラックス観測サイトのデータを用いて調べた。その結果,日本とアメリカのフラックスサイトからの結果(昨年度までに実施)と同様であり,同じ手法で推定可能であることが明らかとなった。課題2)リモートセンシング技術を利用した植生の気孔開度推定アルゴリズムの開発:昨年度までに,熱赤外イメージャーを用いた個葉の気孔コンダクタンス推定方法を確立し,測定データに適用してきた。しかし,推定値の時間変化パターンはほぼ再現できるものの,絶対値には一定値がのっているという問題点があった。本年度はその原因を明らかにし,本研究で進めているアルゴリズムでは,気孔コンダクタンスの最大値からの低下率がわかればよいことを,地上で行った樹冠での実験データより明らかにした。以上を踏まえ,総生産キャパシティーから総生産量推定の枠組みを決めた。次に,フラックスデータを用いて群落コンダクタンスをビックリーフモデルで計算し,群落スケールでも,地上実験と同じ枠組みで総生産量推定が行える可能性を示した。課題3)衛星データによる植生機能タイプ分類項目の設定:昨年度に引き続き,課題1)2)を実施しながら進めた。総生産キャパシティー推定のための植生指標と光ー光合成曲線のパラメータを推定するためのパラメータとの関係式が,植生タイプ毎にグループ化できそうであり,日本とアメリカのフラックスサイトの解析結果と,ヨーロッパのフラックスサイトの解析結果が同様であった。以上より,昨年度までと同様の植生タイプのグループ分けができそうであることが明らかとなった。平成27年度は,昨年度から引き続き,以下の3つの課題に取り組み,一部研究計画の見直しをおこなった。課題1)衛星データを用いた総生産(GPP)キャパシティー推定アルゴリズム:昨年度に引き続き,シベリアのカラマツ林,アカマツ林についての初期解析を行った。また,closed shrub, open shrubの解析結果について,論文を作成し現在投稿中である。課題2)リモートセンシング技術を利用した植生の気孔開度推定アルゴリズムの開発:アルゴリズムを個葉から樹冠へとスケールアップし,樹冠コンダクタンス指標の定義について,考案した。具体的には以下の通りである。乾燥によるストレスが高いopen shrubのサイトにおいて,樹冠コンダクタンスを衛星観測時の10時半の値を用いて規格化し(樹冠コンダクタンス係数と名付ける),10時半からの変化量をGPPキャパシティーにかけ,どの程度FLUX観測のGPPと値が一致するのかを調べた。その結果,10時半からの光合成速度が低くなる様子は,ほぼ再現した。衛星観測の10時半,MODIS観測の14時半では,樹冠温度が観測されるため,この時刻の樹冠コンダクタンス係数がわかれば,その傾きより,GPPキャパシティーからの低下量が推定できると考えた。

この結果より,衛星データを用いた樹冠コンダクタンス指標の候補を決めた。課題3)衛星データによる植生機能タイプ分類項目の設定:昨年度に引き続き,課題1) 2)を実施しながら進めた。また,課題2)に関連して,総生産キャパシティーと総生産量がどの程度異なるかを調べた。その結果,乾燥による高いストレスを受けているopen shrubの5月後半で光合成による日中低下量は,16%であり,水田で灌漑をしている場合は,総生産量は,総生産キャパシティー量の90%以上でほぼ一致していることが明らかとなった。課題1),課題3)に関しては順調に進んでいるが,課題2)は当初の計画より遅れており,計画の見直し変更を行った。本研究では,光合成の日変化をモデルに組み込むことが大きな特徴であるが,現段階では全地球規模の日変化の気象データの入手が間に合わないためである。そこで,本研究の解析に用いたフラックスサイトに対応した全球用の気象データを用いてモデル開発を行うこととした。また,キャパシティーと日中低下による減少量それぞれの,総生産量推定に対する寄与率を事前に把握する必要があると判断した。そこで,総生産キャパシティーと総生産量がどの程度異なるかを,比較的長期間観測されているフラックスデータを使用して植生タイプ毎詳細に調べる解析をまず行うことと変更した。平成28年度は,これまでの研究結果を論文にまとめ,学術雑誌に投稿することと,昨年度研究計画の見直しをおこなった点について以下の通り研究を進めた。本研究では,衛星データを用いた総生産キャパシティー推定アルゴリズムに光合成の日変化を組み込むことが大きな特徴である。そのためには,日変化の気象データが必要である。地上観測における各場所の気象データは存在するが,全地球をカバーしているわけではない。気候モデルでは地球上のグリッド毎の気象要素を計算する。そこで,気候モデルを使用した計算のフラックスサイトの場所に対応した気象要素データを入手し,そのデータの本研究での利用可能性について調べた。その結果,植生が乾燥によるストレスを受けやすい疎な灌木サイトで,光合成の日中低下がおこりやすい8日間の平均日変化は,モデルの計算値と地上での観測値は多少の差異はあるものの,ほぼ一対一の関係にあった。大気乾燥度(飽差)は特に午前から昼にかけ植生のストレス状態を判断するため必要であるが,この時間帯は比較的よく一致していた。光合成有効放射量は日中の最大値に差異があることもあったが,比較的両者はよく一致しており,総生産キャパシティー推定に利用できると考えた。また,キャパシティーと日中低下による減少量それぞれの総生産量推定に対する寄与率を事前に把握する必要があると判断した。そこで,総生産キャパシティーと総生産量がどの程度異なるかを,比較的長期間観測されているフラックスデータを使用して調べた。
予混合平面火炎における輝炎のふく射特性に関する研究

本研究は,メタン・空気の予混合平面火炎により形成される輝炎のふく射スペクトルに及ぼす固体微粒子群及びふく射性気体分子の影響を分光学的に明かにすることである.本年度は,メタン・空気予混合平面火炎で形成される輝炎中に存在している固体微粒子群のサンプリングを行い,その粒子の電子顕微鏡観察を行った.サンプリングの方法としては,石英ガラス製の四重管のチューブを用い,外側から,希釈用乾燥窒素ガス(入),冷却用空気(戻),冷却用空気(入)そして燃焼ガス+希釈用乾燥窒素ガスが通るようになっている.この固体微粒子を含むサンプルガスは真空ポンプにより吸引されることにより,その途中に設置された捕集管に導かれる.捕集管には銅製のメッシュ(1000メッシュ)を置き,そのメッシュ上に付着した固体微粒子を反射型電子顕微鏡で観察した.さらに熱伝導検出型ガスクロマトグラフを用いて輝炎中のガスの分析を行った.その結果,1.十分に発達した輝炎中における固体微粒子の粒径は約数μm程度であり,その位置における炭化水素系気体が数多く検出された.2.当量比が1以上の不輝炎の場合には炭化水素系気体が検出されるが固体微粒子は存在しなかった.3.これまでの研究経過に基づき波長領域2.03.0μmに焦点を絞った場合,ここでスペクトル特性を持つふく射性気体は水蒸気,炭酸ガス,炭化水素系ガスなどであり,これらの気体のスペクトルを単純に重ね合わせると全領域でスペクトル特性が表れることが明かとなった.本研究は,メタン・空気の予混合平面火炎により形成される輝炎のふく射スペクトルに及ぼす固体微粒子群及びふく射性気体分子の影響を分光学的に明かにすることである.本年度は,メタン・空気予混合平面火炎で形成される輝炎中に存在している固体微粒子群のサンプリングを行い,その粒子の電子顕微鏡観察を行った.サンプリングの方法としては,石英ガラス製の四重管のチューブを用い,外側から,希釈用乾燥窒素ガス(入),冷却用空気(戻),冷却用空気(入)そして燃焼ガス+希釈用乾燥窒素ガスが通るようになっている.この固体微粒子を含むサンプルガスは真空ポンプにより吸引されることにより,その途中に設置された捕集管に導かれる.捕集管には銅製のメッシュ(1000メッシュ)を置き,そのメッシュ上に付着した固体微粒子を反射型電子顕微鏡で観察した.さらに熱伝導検出型ガスクロマトグラフを用いて輝炎中のガスの分析を行った.その結果,1.十分に発達した輝炎中における固体微粒子の粒径は約数μm程度であり,その位置における炭化水素系気体が数多く検出された.2.当量比が1以上の不輝炎の場合には炭化水素系気体が検出されるが固体微粒子は存在しなかった.3.これまでの研究経過に基づき波長領域2.03.0μmに焦点を絞った場合,ここでスペクトル特性を持つふく射性気体は水蒸気,炭酸ガス,炭化水素系ガスなどであり,これらの気体のスペクトルを単純に重ね合わせると全領域でスペクトル特性が表れることが明かとなった.
成長ホルモン作用異常の分子遺伝学的研究

GH分泌不全のない成長障害の原因の一つにGH作用異常があり、GH基礎値、反応値高値、IGF-I低値が臨床的特徴である。GH受容機構のなかで、特にGHおよびGH受容体(GHR)分子の異常を検出しえた症例の結果を報告する。最初の症例はGH遺伝子にArg77Cysの変異をヘテロに認めた男児で血中GHを等電点電気泳動(IEF)で解析すると野性型、変異型GHがほぼ等量発現していた。大腸菌で作成した変異GHは野性型GHに比し、GHBPと数倍高い親和性をもち、さらにIM9細胞で変異型GHによるチロシンリン酸化能は野性型GHの存在、非存在下で低下した。以上よりこの変異GHは優勢阻害的に作用していることが判明した(NEJM334, 432-436, 1996)。また変異GHをトリプシン処理後、非還元下、逆相HPLCで分離、変異GHにおいてのみ認めるピークを単離し、ペプチドシークエンスしたところ、変異によって生じたCysが異常なS-S結合を形成し、立体構造がGH分子の特にsite 1において変化し、GHBP親和性の変化の原因になっていると考えられた。第2の症例はGH遺伝子にヘテロなミスセンス変異Asp112Glyを認めた女児で、IEFでは血中GHは変異型が優位に発現し、大腸菌で作成した変異GHによるチロシンリン酸化能が低下していた。これら2症例ではGH治療の適応が考えられ試みている。第3の症例は血中GHBP (pmole/L)は測定感度以下(<15.6)、GH投与でIGF-1無反応のラロン症候群の女児でGHR細胞外ドメインにヘテロなノンセンス変異Glu224stopを新たに認めた。同様のgenotypeの母ではGHBPは98.6で身長も正常範囲であったことから父由来のアレルにGHRの発現を抑制する原因があると考えられた。現在IGF-I治療を行っている。
APOBEC3・AID二重欠損マウスを用いた白血病疾患モデルの構築と機能解析

一本鎖DNAを標的とするシチヂンデアミナーゼAPOBEC3は、シチヂンを脱アミノ化反応によりウリヂンへと変換し、レトロウイルス複製制限因子として機能する。これまでAPOBEC3遺伝子ノックアウトマウスに対して、マウス乳癌ウイルスやマウス白血病ウイルスに感染させるとウイルス複製促進、高病原性を示すことが知られているが、発がんそのものに及ぼす影響は不明である。またAPOBEC3とRNA/DNA編集酵素群の仲間であるAIDをともにノックアウトしたマウスにおいて、自然発症するリンパ腫を発見した。今回、各種マウスを用いた発がんに関する影響、各遺伝子の機能解析、新たな疾患モデルの樹立等を行う。
高分子の階層構造の形成と分子間相互作用に関する研究

1.高分子ゲルの状態記憶効果4-アクリルアミドサリチル酸ゲルが外部刺激(温度・イオン濃度等)に応答して,有限個の安定な相を取り,しかもゲルがたどる熱力学的履歴により取り得る相が決まる「記憶効果」を持つことを,合成高分子で初めて示した。また,この高分子ゲルのそれぞれの「相」における構造を中性子小角散乱法による微視的構造の解析を行い,この高分子ゲルが示す,相挙動のメカニズムを明らかにした.更に,ゲルを構成する高分子間に働く相互作用に注目し,相挙動を平均場理論を用いて,解析的に説明することに成功した.これまで,高分子におけるこの様な現象は,生体高分子にのみ観測されていたものであり,生体高分子と類似機能を有する高分子設計への物理化学的基礎を与えるものである.2.高分子の状態変化と溶媒・塩生体高分子の構造形成および機能発現には,共存する溶媒(水),塩(Na^+,K^+,Ca^<++>等)が深く関与していると考えられている.高分子ゲルを生体高分子ゲルのモデル化合物として.ゲルの示す状態変化と「水」および「塩」の関連について検討した.その結果,高分子ゲルの状態変化(構造変化)は,高分子鎖への「水和・脱水和」により統一的に説明することが可能でありることが明らかになった.高分子水溶液中の水には,高分子近傍に存在し運動が制限された「構造化した水」と,運動が制限を受けていない「自由水」が存在し,塩の存在は「自由水」のエネルギーを低下させるために,高分子近傍の構造の変化を受けた水が,脱水和することを明らかにした.3.天然高分子(多糖類)の高次構造形成多糖類は生体内において分子認識をはじめとする重要な機能を担っており,その構造と機能の物理化学の確立が急がれている.多糖類ジェランガムを用いて,その高次構造(ヘリックス)形成に対する塩の影響を,主に核磁気共鳴法(NMR)を用いて検討を行った.その結果,高次構造形成には,著しい塩選択性があることが明らかになった.1.高分子ゲルの相転移に伴う微視的構造の変化ゲルの相転移は,ゲルの体積という巨視的なパラメータの変化としてとらえる事を可能にするため,高分子間に働く分子間相互作用を研究する手段として有用である.主に疎水性相互作用,水素結合に関する基礎的な知見を得る為に以下の研究を行った.(2)中性子散乱による研究:4-acrylamidoamino-salicylic acid gelに於いて,ゲルが取るそれぞれの相がそれぞれ異なった局所構造を有する事が明らかになり,さらに,これらの相に発現には記憶効果があることが,初めて明らかになった.これは,タンパク質等の天然高分子に観測される,構造記憶・機能発現を合成高分子において初めて観測した物である.2.高分子ゲルの相挙動の理論的考察上記1で観測したゲルが示す「記憶効果」について,生体高分子においてもその構造形成・機能発現に極めて重要である「水素結合」を考慮して,平均場理論を構築した.3.天然高分子ゲル,特に多糖類のゾルゲル転移生体内に広く存在する多糖類は,ヘリックス構造,更にヘリックスの凝集によるゲル化という興味深い現象を示し,この現象にNa^+,K^+等のイオンが関与することが予想されてきた.天然多糖であるgellan gumの構造形成について,核磁気共鳴法を用いて研究を行い,構造形成におけるイオンの役割及び1価イオンの選択的吸着現象が明らかになった.1.高分子ゲルの状態記憶効果4-アクリルアミドサリチル酸ゲルが外部刺激(温度・イオン濃度等)に応答して,有限個の安定な相を取り,しかもゲルがたどる熱力学的履歴により取り得る相が決まる「記憶効果」を持つことを,合成高分子で初めて示した。また,この高分子ゲルのそれぞれの「相」における構造を中性子小角散乱法による微視的構造の解析を行い,この高分子ゲルが示す,相挙動のメカニズムを明らかにした.更に,ゲルを構成する高分子間に働く相互作用に注目し,相挙動を平均場理論を用いて,解析的に説明することに成功した.これまで,高分子におけるこの様な現象は,生体高分子にのみ観測されていたものであり,生体高分子と類似機能を有する高分子設計への物理化学的基礎を与えるものである.2.高分子の状態変化と溶媒・塩生体高分子の構造形成および機能発現には,共存する溶媒(水),塩(Na^+,K^+,Ca^<++>等)が深く関与していると考えられている.高分子ゲルを生体高分子ゲルのモデル化合物として.ゲルの示す状態変化と「水」および「塩」の関連について検討した.その結果,高分子ゲルの状態変化(構造変化)は,高分子鎖への「水和・脱水和」により統一的に説明することが可能でありることが明らかになった.高分子水溶液中の水には,高分子近傍に存在し運動が制限された「構造化した水」と,運動が制限を受けていない「自由水」が存在し,塩の存在は「自由水」のエネルギーを低下させるために,高分子近傍の構造の変化を受けた水が,脱水和することを明らかにした.3.天然高分子(多糖類)の高次構造形成多糖類は生体内において分子認識をはじめとする重要な機能を担っており,その構造と機能の物理化学の確立が急がれている.多糖類ジェランガムを用いて,その高次構造(ヘリックス)形成に対する塩の影響を,主に核磁気共鳴法(NMR)を用いて検討を行った.その結果,高次構造形成には,著しい塩選択性があることが明らかになった.
タウオパシーにおける神経変性メカニズムの解析

本研究では2種類の異なる遺伝子改変マウスを交配させた。1つは申請者らが開発したヒトタウ過剰発現マウス(PrP T44)であり、もう1つはカルパスタチンノックアウトマウス(CS-KO)である。CS-KOは、神経変性疾患のモデルマウスと交配させることにより、病態メカニズムの解明に寄与することが期待されており、アルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン病、プリオン病など様々な疾患のモデルマウスとの交配実験が行なわれつつある。本研究の結果としては、PrP T44とCS-K0との交配によって得られた個体では、PrP T44に比べて異常運動や病理所見の発現が早まるなど、タウオパシーにおける神経変性や細胞死にもカルパイン-カルパスタチン経路が関与していることが明らかとなった。しかし、その程度やメカニズムについては今後のさらに詳細な検討が不可欠である。また、今後の研究の結果によっては、カルパイン-カルパスタチン経路を抑制することにより、タウオパシーの治療や予防方法の開発に寄与する可能性があるが、その場合には、当研究で作成した重複遺伝子改変マウスに候補となる薬剤などを投与することで検討が可能である。当研究の一義的な目的は、タウオパシーの病態メカニズムにおいて、カルパイン-カルパスタチン経路が神経細胞の変性や細胞死に関与しているかどうかを明らかにすることであり、一応の目的は達したものと考えられる。ただし、当然のことながら、次の段階の研究として、薬剤などでカルパイン-カルパスタチン経路を修飾することにより、タウオパシーの治療法や予防法の開発につなげていくことは重要である。カルパスタチンノックアウトを開発した研究グループは、カルパイン-カルパスタチン経路に作用し得る薬剤を既に報告しており、今後の新たな研究において、それらの薬剤を用いた治療法や予防法の開発研究に取り組んでいきたいと考えている。アルツハイマー病を始めとする認知症性疾患の増加は、単に医学的のみでなく社会的、経済的にも極めて深刻な問題であり、それらの治療法・予防法の開発は重要な課題である。研究代表者は、多くの認知症性疾患に深く関与しているタウ蛋白を中枢神経系に過剰発現させたマウスを開発し、研究を行ってきた。当研究では、タウ蛋白の過剰発現による神経変性・神経細胞死のメカニズムを解明することを目的として、神経細胞死に深く関与しているカルパインの抑制因子であるカルパスタチンが発現していないマウスとタウ蛋白過剰発現マウスを交配させ、行動学的、組織学的、生化学的な実験を行っている。これまでは、タウ蛋白過剰発現マウスおよびカルパスタチンノックアウトマウス(CS-KO)の交配ラインの作成に最も時間と労力を要した。2つのそれぞれのマウスのラインを維持繁殖させながら、かつ交配ラインを確保することになるが、交配そのもの、また交配ラインの各個体の遺伝子型など実験者が制御することができない因子も多く、実際に、CS-KOの交配効率は予想以上に悪く、当初は目的とする遺伝子型を持つ個体の確保に難渋した。CS-KOを開発した研究者にも助言を求めて工夫し、通常期待できる6割程度の出生数が確保できるようになった。現時点では、重複遺伝子改変マウスの解析としては、生後9ヶ月までの行動学的実験はほぼ終了し、組織学・生化学的実験は着手したところである。これは、実験の効率上、マウスの屠殺を要する組織学・生化学的実験は、月齢が最も高い個体が確保できてから行う必要があることによる。行動学的実験の結果からは、重複遺伝子改変マウスでは明らかに異常なひきつり運動が増加しており、仮説の通り、タウ蛋白の過剰発現による神経変性には、カルパイン・カルパスタチン経路が関与していることが示唆される。今後は、当初の計画に従い、組織学・生化学的実験を中心に進めていく予定である。

本研究では2種類の異なる遺伝子改変マウスを交配させた。1つは申請者らが開発したヒトタウ過剰発現マウス(PrP T44)であり、もう1つはカルパスタチンノックアウトマウス(CS-KO)である。CS-KOは、神経変性疾患のモデルマウスと交配させることにより、病態メカニズムの解明に寄与することが期待されており、アルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン病、プリオン病など様々な疾患のモデルマウスとの交配実験が行なわれつつある。本研究の結果としては、PrP T44とCS-KOとの交配によって得られた個体では、PrP T44に比べて異常運動や病理所見の発現が早まるなど、タウオパシーにおける神経変性や細胞死にもカルパイン-カルパスタチン経路が関与していることが明らかとなった。しかし、その程度やメカニズムについては今後のさらに詳細な検討が不可欠である。また、今後の研究の結果によっては、カルパイン-カルパスタチン経路を抑制することにより、タウオパシーの治療や予防方法の開発に寄与する可能性があるが、その場合には、当研究で作成した重複遺伝子改変マウスに候補となる薬剤などを投与することで検討が可能である。当研究の一義的な目的は、タウオパシーの病態メカニズムにおいて、カルパイン-カルパスタチン経路が神経細胞の変性や細胞死に関与しているかどうかを明らかにすることであり、一応の目的は達したものと考えられる。ただし、当然のことながら、次の段階の研究として、薬剤などでカルパイン-カルパスタチン経路を修飾することにより、タウオパシーの治療法や予防法の開発につなげていくことは重要である。カルパスタチンノックアウトを開発した研究グループは、カルパイン-カルパスタチン経路に作用し得る薬剤を既に報告しており、今後の新たな研究において、それらの薬剤を用いた治療法や予防法の開発研究に取り組んでいきたいと考えている。
相同染色体対合に寄与するRNAタンパク質複合体のダイナミクス

有性生殖を司る減数分裂の最初のステップにおいで親世代から承け継いだ相同染色体が互いを見つけて対合するが、染色体対合のメカニズムが未だに解明されていない部分が多い。分裂酵母の染色体滞留lncRNAが相同染色体の対合を促進し、そこに複数のRNAプロセッシング因子が寄与することがこれまでの研究で明らかになった。本研究は、ライブセルイメージングからChIP-seqまで多様な分子細胞生物学研究手法を用い、新規のlncRNAに依存するロバストな対合サイトを同定し、さらにそのようなlncRNAの特徴を見出すことによって、染色体滞留lncRNAの相同染色体対合における役割と分子機構を明らかにしたい。
新しい作用機序を有する天然由来抗痴呆症薬の研究

われわれは天然界由来の低分子性の神経栄養因子関連化合物を探索し、それらの作用メカニズムを詳細に解明してきた。その結果、担子菌ケロウジ(Sarcodon scabrosus)から単離された新規ジテルペン化合物のスカブロニン類が1321N1ヒトアストロサイトーマからの神経成長因子(NGF)の生合成を促進することを明らかにしてきた。さらに昨年度から今年度にかけて、ケロウジと同属のキノコ(Sarcodoncyrneus)から新たに単離されたシルネイン類およびグラウコピン類の薬理作用をイタリアのMarcotullio博士らのグループと海外共同研究にて検討した。シルネイン類およびグラウコピン類もスカブロニン類と同様にシアタン骨格を有するジテルペン化合物であることから、スカブロニン類と同様の薬理活性を示すことが予想された。実際、1321N1細胞におけるNGF遺伝子の発現レベルを定量すると、すべてのシルネイン類およびグラウコピンCは作用を示した。さらに、これらの化合物群の中でも特にシルネインAは未分化神経細胞のモデルであるPC12細胞の分化をも強く促した。これらの化合物の構造活性相関を検討したところ、C4位のヒドロキル基がPC12細胞の分化に対して、5員環のケトン基、ヒドロキシル基などが1321N1細胞におけるNGFの遺伝子発現に重要なことが示唆された(以上の成果は、Bioorg Med Chem 2007に掲載された)。さらに、われわれはシルネイン類のPC12細胞の神経突起伸展作用の詳細なメカニズムを検討したところ、シルネイン類は低分子量Gタンパク質のRac1の活性を制御し、細胞骨格タンパク質のアクチンの動態を変化させることを明らかにした(これらの成果はLifeSci 2007に掲載された)。その結果、担子菌ケロウジ(Saroodon sabrosus)から単離された新規ジテルペン化合物のスカブロニン類が1321N1ヒトアストロサイトーマからの神経成長因子(NGF)の生合成を促進することを明らかにしてきた。今年度はケロウジと同属のキノコ(Sarcodon cyrneus)から新たに単離されたシルネイン類およびグラウコピン類の薬理作用をイタリアのMarcotullio博士らのグループと海外共同研究にて検討した。実際、1321Nl細胞において、シルネインA, B, C, D,およびグラウコピンCはNGF遺伝子の発現レベルを上昇させた。一方、未分化神経細胞のモデルであるPC12細胞やNGl08-15細胞において、シルネイン類は劇的な神経突起の伸展を引き起こし、神経様に分化させることを新たに見出した(Marcotullio et al.,2006)。そこで、われわれはシルネイン類のPC12細胞の分化誘導メカニズムの解明を試みた。神経細胞分化時に大規模な細胞骨格の再構成がなされることから、アクチンフィラメントを染色したところ、シルネイン類に刺激によりアクチンは神経突起の先端に蓄積することが明らかになった。また、アクチン動態を制御する代表的な低分子量Gタンパク質のRac1の活性化を定量したところ、シルネイン類による時間依存的なRac1の活性化が確認された。さらに、Rac1のドミナントネガティブ変異体を過剰発現させたところ、シルネイン類によるPC12細胞の分化は有意に抑制されたことから、Rac1の関与が明らかになった。
高次元データの条件付き確率密度関数と条件付き最頻値の推定に関する研究

条件付き最頻値に関する回帰分析法が,統計学・計量経済学において近年盛んに研究されている.裾が厚く歪んだ分布の中心的な傾向を捉える際に,条件付き最頻値は有用であり直観的な指標である.既存研究では,条件付き最頻値の関数形が(i)線形モデルおよび(ii)関数形を特定しないノンパラメトリックモデルに関する推定法とその理論的な性質が解明されている.しかし,説明変数の次元が増加するにしたがい,(i)には推定量を得る非凸最適化問題において,局所解が指数的に増え求解が不安定になり,(ii)には推定量の収束レートが指数的に悪化する問題が存在する.ゆえに,柔軟性をある程度保ったモデルおよび求解が安定的な推定法を考える必要がある.この目的において以下の研究を実施した.[分位点回帰に基づく条件付き最頻値関数の推定]線形分位点回帰過程に基づく条件付き最頻値のモデルを提案し,それは線形関数を含む柔軟な非線形モデルであることがわかった.線形分位点回帰推定量が凸最適化により高次元でも安定的に解ける性質を持つことを利用した条件付き最頻値の推定量を提案した.また,その推定量が特異な収束レートをもち,漸近分布が非ガウス分布となる特殊な漸近特性を有することを示した.漸近分布は,サンプルサイズの三乗根のレートで収束し,説明変数の分布に依存しない負の2次ドリフト付きガウス過程の最大化点の分布(Chernoff分布)のスケール変換となる.最後に,数値実験により既存方法との比較を行い,提案法の有用性を確認した.本プロジェクトが当初の計画以上に進展したため,条件付き最頻値に関する別の新しいモデルを提案し,推定量の漸近的性質を証明した.その結果をいくつかの国内/国際学会において報告している.レフェリーによるコメントを反映し,Electronic Journal of Statisticsに掲載されることを目指す.また本研究をいくつかの国際学会で報告予定である.条件付き最頻値に関する回帰分析法が,統計学・計量経済学において近年盛んに研究されている.裾が厚く歪んだ分布の中心的な傾向を捉える際に,条件付き最頻値は有用であり直観的な指標である.既存研究では,条件付き最頻値の関数形が(i)線形モデルおよび(ii)関数形を特定しないノンパラメトリックモデルに関する推定法とその理論的な性質が解明されている.しかし,説明変数の次元が増加するにしたがい,(i)には推定量を得る非凸最適化問題において,局所解が指数的に増え求解が不安定になり,(ii)には推定量の収束レートが指数的に悪化する問題が存在する.ゆえに,柔軟性をある程度保ったモデルおよび求解が安定的な推定法を考える必要がある.この目的において以下の研究を実施した.[分位点回帰に基づく条件付き最頻値関数の推定]線形分位点回帰過程に基づく条件付き最頻値のモデルを提案し,それは線形関数を含む柔軟な非線形モデルであることがわかった.線形分位点回帰推定量が凸最適化により高次元でも安定的に解ける性質を持つことを利用した条件付き最頻値の推定量を提案した.また,その推定量が特異な収束レートをもち,漸近分布が非ガウス分布となる特殊な漸近特性を有することを示した.漸近分布は,サンプルサイズの三乗根のレートで収束し,説明変数の分布に依存しない負の2次ドリフト付きガウス過程の最大化点の分布(Chernoff分布)のスケール変換となる.最後に,数値実験により既存方法との比較を行い,提案法の有用性を確認した.本プロジェクトが当初の計画以上に進展したため,条件付き最頻値に関する別の新しいモデルを提案し,推定量の漸近的性質を証明した.その結果をいくつかの国内/国際学会において報告している.レフェリーによるコメントを反映し,Electronic Journal of Statisticsに掲載されることを目指す.また本研究をいくつかの国際学会で報告予定である.