hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
NUMBの局在を指標とした脊椎動物の神経発生過程での非対称分裂の解析

本研究の主要課題のひとつは、非対称分裂のメカニズムについて理解を深めることにある。中間径繊維の一種であるTransitinはNumbとともに分裂中の神経系幹細胞で非対称に局在し、不等分配される。今年度の研究により、外来Transitin-GFPが内在性のTransitinと同様に非対称に局在できることがわかった。また、Transitinの断片を過剰発現することにより、Numbの非対称な細胞内局在が壊されることがわかった。このことは、TransitinがNumbの細胞内分布を制御していることを示していると考えられた。本研究のもう一つの課題は、脊椎動物の神経系幹細胞における非対称分裂のプロセスをライムラプス観察することである。これまでに、培養細胞をタイムラプス観察するシステムのセットアップを行ない、神経堤細胞にNumb-GFP融合タンパク質の発現ベクターを導入して、Numb-GFPが不等分配されるようすを観察することに成功した。これは、神経堤細胞の非対称分裂のプロセスを記録した世界でも最初の例となった。また、中枢神経系の幹細胞の非対称分裂を観察できるようにするために、鳥類胚の大脳スライス培養を行ない、導入したGFPの発現でスライス内での細胞のふるまいを観察できるようにした。現在はNumb-GFPやTransitin-GFPの局在を指標にして、スライス培養下での神経幹細胞の非対称分裂を観察、記録することを試みている。
19世紀フランスにおける社会変動と選挙制度

報告者はこれまでフランス近代社会の成立過程を、「身分」と「富と知」との対立という観点から跡付けてきた。その検討が一段落したため、本年度は支配階層の属性としての「富」と「知」との対立如何という観点から近代社会の展開過程を検討することを開始した。当初はF=ギゾ-およびA=ティエールという二人の政治家の関係の中に、富と知との対抗を見て取ろうと考えたが、その後19世紀に関するフランス官報を入手できたので、現実の政治過程により接近すべく、七月革命(1830年)直後におこなわれた選挙関連法規の成立過程を分析することに集中した。その結果、以下の諸点が確認された。第一に、同法則の真偽過程に参加した支配階層には「富」を重視する党派と「知」を重視する党派とが存在した。しかし「富」と「知」とは必ずしも明確に区別して理解されていたわけではない。第二に、支配階層の属性とその属性を正当化する理由とにわけて分析した場合、とくに後者において両党派の対抗関係が明白になる。したがって近代社会の内部においては「富」と「知」とは無矛盾的に併存していたわけではない。以上の点を検討の結果を取りまとめ、1996年2月に英文で成果を公表した。
DNA複製エラーを惹起するDNAポリメラーゼ・ゼータが発がん過程で果たす役割

Polζのcatalytic subunitであるRev3のノックアウトマウスを中心に解析を行った。Rev3ホモ胚は胎生7.5日から胚胎組織の発生障害が認められ、胎生10.5日までに死滅した。また、7.5日以後の胚胎組織においては、広範なアポトーシスがTUNEL法により検出された。これらの結果から、Rev3は胚発生期の細胞の生存と増殖に必須であることが示された。また、p53-/-と交配した場合でも、Rev3-/-マウスにおける胎生致死がレスキューされないことから、Rev3欠損による胎生致死はp53非依存性であることが示された。さらに、ダブルノックアウト法によりRev3-/-ES細胞が得られないことも判明し、Rev3は胚発生のみならず、細胞の生存に必須であることが示された。一方、GSTとマウスRev3の融合蛋白質を利用して、ポリクローナル抗体とモノクローナル抗体を作成した。抗マウスRev3抗体を用いた細胞染色では、Rev3がreplication complexに局在することが示唆された。以上の結果より、哺乳類のPolζは損傷DNAの合成と突然変異の誘発に重要であるのみならず、細胞の生存そのものに必須であることが示唆された。一方、酵母においては、Polζは細胞の生存や増殖に必須ではないことから、哺乳類のPolζの機能については次の2つの可能性が考えられる。1.哺乳類のPolζは損傷DNAの複製以外に、何らかの形で通常のDNA複製に関わっている。2.哺乳類のPolζは酵母Polζと同様な機能しか持っていないが、哺乳類のゲノムが酵母に比べ格段に大きいために、多種多様なDNA損傷が発生する。そうした損傷の中にPolζによってのみ乗り越えられるものがある。
ヒト有細胞セメント質におけるシャーピー線維の埋入機序について

本研究の目的は、ヒト有細胞セメント質において固有線維がシャーピー線維をどのようにして埋め込んでゆくかついて明らかにすることである。この目的のため、抜去直後の下顎小臼歯を光顕、透過型および走査型電顕により観察した。走査型電顕では細胞以外の成分をすべて除去するKOH-コラゲナーゼ法を用いた。シャーピー線維を固有線維が取り囲むという構造がはっきり認識される部位では、セメント芽細胞は翼状の突起により主線維を取り囲んでおり、それらの突起のセメント質側はセメント質表面に平行な指状突起を形成していた。シャーピー線維がほとんど、あるいは全く無い部位では、セメント芽細胞は翼状突起を持たず、細胞体のセメント質側にセメント質と平行な指状突起を形成していた。以上の観察結果から、「指状突起の形成部位の違いからセメント芽細胞は二種類に分けられる。ひとつは翼状突起表面に指状突起を持つセメント芽細胞であり、これらが主線維の配列を維持しつつ、固有線維を指状突起から分泌し主線維を埋め込んでゆく。翼状突起を持たず、細胞体から直接に指状突起を出すセメント芽細胞は、もっぱらセメント質の厚さを調整するために指状突起から固有線維を分泌する。」ことが示唆された。ラット無細胞セメント質では、セメント質形成細胞は主線維を囲む翼状突起、および翼状突起のセメント質側からセメント質に向かう指状突起を有していた。このような構造が、固有線維を全く含まない無細胞セメント質を形成すると考えられた。」ことが示唆された。本研究の目的は、ヒト歯においてセメント芽細胞がどのようにして有細胞セメント質内の線維配列を調節するのかについて明らかにすることである。走査型電顕では細胞以外の成分をすべて除去するKOH-コラゲナーゼ法を導入した。シャーピ-線維が密な部位では、セメント芽細胞は翼状の突起により主線維を取り囲んでおり、それらの突起のセメント質側はセメント質表面に平行な指状の突起を形成していた。指状突起の形成と主線維を囲む固有線維の出現には密接な関係が示された。固有線維が主たるセメント質の線維成分である部位、すなわちシャーピ-線維がほとんど、あるいは全く無い部位では、翼状突起を持たないセメント芽細胞が指状突起を細胞体のセメント質側に形成していた。以上の観察結果から、「指状突起の特徴からセメント芽細胞は二種類に分けられる。ひとつは翼状突起と関係する指状突起を持つセメント芽細胞であり、これらは歯の支持のため固有線維を指状突起から分泌して主線維を埋め込んでゆく。もうひとつは翼状突起を持たず、翼状突起と関係しない指状突起を持つものであり、これらは主としてセメント質の厚さを調整するために指状突起から固有線維を分泌する。」ということが示唆された。

翼状突起を持たず、細胞体から直接に指状突起を出すセメント芽細胞は、もっぱらセメント質の厚さを調整するために指状突起から固有線維を分泌する。」ことが示唆された。ラット無細胞セメント質では、セメント質形成細胞は主線維を囲む翼状突起、および翼状突起のセメント質側からセメント質に向かう指状突起を有していた。このような構造が、固有線維を全く含まない無細胞セメント質を形成すると考えられた。
グリオーマにおけるサテライトージスの意義

サテライトージスはグリオーマにしばしばみられる所見であり,腫瘍周辺部の神経細胞を取り囲むように存在する小型円形細胞の集簇をいう.今回,グリオーマ77例のうちサテライトージス細胞(以下SC)の出現を認めた22例(30%)を対象とに検討した.SCを認めた症例の内訳はGradeIVが3例(10%),GradeIIIが8例(25%),GradeIIが10例(70%)であり良性のものほど出現率が高かった.免疫染色ではGFAP,MBP,p53,bCl-2,p16,Ki-67,PCNAについて検討した.SCのGFAP陽性率は80%以上,MBPは陰性であった.SCのp53,bcl-2陽性率はGradeにかかわらず1%以下であった.SCのp16陽性率は約10%であった.Ki-67,PCNAのlabelling indexはSCでは低く,GradeIVでも1%以下であった.p53遺伝子のmutationは全腫瘍の25%にみられたが,免疫染色でのSCの陽性率との間には相関はみられなかった.Southern blottingでp16遺伝子のhomozygous deletionはGradeIII,IVでは30%に認められ,悪性度の高いものほど高頻度で免疫染色での陽性率と逆相関した.電顕ではSCの細胞質内にはミトコンドリアの増加,少量の中間径線維が観察された.これらの結果よりSCはastrocyte系細胞と考えられる.また成長解析からはSCはその細胞自体の悪性度は低く,腫瘍細胞とは断定できない.むしろ生体防御機構により発現し,神経細胞を保護する働きをしている可能性もあると考えられる.またC6グリオーマをラット脳に移植した脳腫瘍モデル(10匹)でも同様の検討を行なった.本モデルでは7例(70%)にSCが出現し,免疫染色,電顕所見は臨床材料とほぼ同様であった.サテライトージスはグリオーマにしばしばみられる所見であり,腫瘍周辺部の神経細胞を取り囲むように存在する小型円形細胞の集簇をいう.今回,グリオーマ77例のうちサテライトージス細胞(以下SC)の出現を認めた22例(30%)を対象とに検討した.SCを認めた症例の内訳はGradeIVが3例(10%),GradeIIIが8例(25%),GradeIIが10例(70%)であり良性のものほど出現率が高かった.免疫染色ではGFAP,MBP,p53,bCl-2,p16,Ki-67,PCNAについて検討した.SCのGFAP陽性率は80%以上,MBPは陰性であった.SCのp53,bcl-2陽性率はGradeにかかわらず1%以下であった.SCのp16陽性率は約10%であった.Ki-67,PCNAのlabelling indexはSCでは低く,GradeIVでも1%以下であった.p53遺伝子のmutationは全腫瘍の25%にみられたが,免疫染色でのSCの陽性率との間には相関はみられなかった.Southern blottingでp16遺伝子のhomozygous deletionはGradeIII,IVでは30%に認められ,悪性度の高いものほど高頻度で免疫染色での陽性率と逆相関した.電顕ではSCの細胞質内にはミトコンドリアの増加,少量の中間径線維が観察された.これらの結果よりSCはastrocyte系細胞と考えられる.また成長解析からはSCはその細胞自体の悪性度は低く,腫瘍細胞とは断定できない.むしろ生体防御機構により発現し,神経細胞を保護する働きをしている可能性もあると考えられる.またC6グリオーマをラット脳に移植した脳腫瘍モデル(10匹)でも同様の検討を行なった.本モデルでは7例(70%)にSCが出現し,免疫染色,電顕所見は臨床材料とほぼ同様であった.電顕では神経細胞とSCの間にはtight juntion様の細胞間接着装置ががみられた.SCの細胞体内にはミトコンドリアの増加,少量ではあるがintermediate filamentが観察された.他に特徴的な細胞内小器官は認めなかった.SCはglia系の細胞と考えられるが,その細胞自体の悪性度は低く,現在のところ腫瘍細胞とは断定できない.むしろ生体防御機構により発現し,神経細胞を保護する働きをしている可能性もあると考えられる.平成9年度はラット腫瘍モデルによりsatellitosisを形成し,さらに検討を進める予定である.Satellitosisはgliomaにしばしばみられる所見であり,腫瘍周辺部の神経細胞を取り囲むように存在する小型類円形細胞の集簇をいう.昨年のヒトgliomaに続き,本年はラット脳腫瘍モデルを作製し,satellitosis cell(SC)について検討した.30匹のラットを使用し,C6 glioma細胞を直接脳に.注入した.25匹に脳腫瘍の形成がみられた.このうちSatellitosisが観察された8匹(27%)を対象に検討した.免疫組織学的にGFAP,p53,bcl-2,p16,Ki-67,PCNAについて検討した.SCのGFAP陽性率は90%以上であった.SCのp53,Bcl-2陽性率は5%以下であった.SCのp16は陽性率は10-20%であった.Ki-67及びPCNAのlabeling indexはSCでは低く,いずれも0.5%以下であった.

電顕では神経細胞とSCの間にはtight juntion様の細胞間接着装置がみられた.SCの細胞体内にはミトコンドリアの増加,少量ではあるがintermediate filamentが観察され,ヒトgliomaに酷似した所見であった.他に特徴的な細胞内小器官は認めなかった.SCはglia系の細胞と考えられるが,その細胞自体の悪性度は低く,現在のところ腫瘍細胞とは断定できない.むしろ生体防御機構により発現し,神経細胞を保護する働きをしている可能性もあると考えられる.今後さらに分子生物学的検討を進める予定である.
「知識検証学習モデル」による学習活動が生徒の意欲や情動に与える影響

中学2年生144名を対象として,理科における質量保存の法則に関する学習で,「知識検証学習モデル」による授業(A群: 73名)と従来型の授業(B群: 71名)をそれぞれ2単位時間ずつ行い,学習モデルの違いが授業で行う実験に対する情動や意欲に与える影響について調べた。実験に対して,楽しかった(楽しさ),結果に驚きを感じたか(驚き),積極的にとり組めたか(積極性),実験の目的と実験結果の関係を理解できたか(理解の感覚)の4項目について5件法で回答するアンケートを実験の直後に実施した。なお,本研究では,楽しさと驚きを情動,積極性を意欲とした。アンケートの各質問項目について,群ごとに平均点と標準偏差を調べたところ,楽しさや驚き,積極性については群間で得点に有意な差はなかった。これらのことから,学習モデルの違いは実験に対する情動や意欲に影響を与えないことを示唆しており,実験結果を予想し得る知識を教示し,それを実験で検証する過程においても楽しさや驚き,積極性は抑制されないと言える。一方,理解の感覚についてはA群の得点が有意に高かった(t(142)=3.89, p<.01)。これは, A群では,あらかじめ実験結果と実験の目的の関連を教示していたためと考えられる。次に,実験に対する理解の感覚と楽しさ,驚き,積極性の関連を調べた。学習モデル×理解の感覚×楽しさ,学習モデル×理解の感覚×驚き,学習モデル×理解の感覚×積極性について分散分析を行ったところ,楽しさと積極性については理解の感覚の主効果のみが認められたが(F(2,138)>10.80, ps<.01),驚きについてはいずれの主効果も交互作用も認められなかった。これらのことより,実験の内容を理解できたという感覚が実験を楽しく感じさせたり,積極的にとり組めたと思わせたりすることに影響したと考えられる。つまり,実験に対する楽しさや積極性を高めるには,実験を行う前にあらかじめ一定の知識を準備させることが必要であると言える。
酸化触媒を担持した石炭灰による閉鎖性水域の難分解性底泥の分解材の開発

・有機物分解実験用堆積物の採取:2018年6月に大阪湾奥に位置し,陸域からの有機物負荷を強く受ける西宮防波堤沖で,エクマンバージ採泥器にて有機物分解実験用の堆積物を採取した。採取した堆積物は有機物分解実験まで冷凍保存した。採取した堆積物の全有機炭素濃度,全窒素濃度は,それぞれ,2.3%,0.28%であった。・有機物分解用材料の作製:光触媒である酸化チタンを石炭灰造粒物に担持することを試みたが,年度内に酸化チタンの担持法を確立できなかった。そのため,酸化チタンの代わりに,硫酸鉄溶液に石炭灰造粒物を浸漬し,石炭灰造粒物表面にフェリハイドライトを含浸法にて担持し以下の有機物分解実験を行った。・有機物の分解実験:500 mLのポリエチレン容器に堆積物100 gおよび,200 mLの大阪湾奥の濾過海水を添加し,エアーポンプにて通気し好気条件下で有機物分解実験を行った。試験区は堆積物のみの対照区,石炭灰造粒物添加区,フェリハイドライト担持石炭灰造粒物添加区,石炭灰造粒物とゼロ価鉄併用添加区,ゼロ価鉄添加区を設けた。尚,堆積物100 gに対して,石炭灰造粒物やゼロ価鉄の添加量は10 gとした。90日間の分解実験で堆積物の有機炭素が最も分解された試験区は対照区であり,分解率は24.7%であった。一方,全窒素は,フェリハイドライト担持石炭灰造粒物添加区で最も減少し,分解率は33%であった。したがって,堆積物中の有機炭素の分解においてフェリハイドライトやゼロ価鉄は有効に機能していなかった。今後,マンガンやモリブデンなどの酸化物を石炭灰造粒物に担持し,有機物の分解特性を評価する予定である。今年度までに,堆積物の有機物分解材料を最適化する予定であったが,前年度の成果より瀬戸内海沿岸の難分解性有機物の由来は,植物プランクトンの死骸がヒューミンなどに変化したものであり,これらに最適な分解材料を新たに検索する必要性に迫られた。植物プランクトンの死骸由来のヒューミンを分解するために石炭灰造粒物へ担持する金属酸化物の選定と担持方法の最適化に時間を要していることが,進捗の遅れの原因である。当初,島根県内で開発した有機物分解材料を用いて現場実証試験を行う予定であったが,漁業関係者,自治体との折衝が難航し,かつ金属酸化物担持石炭灰造粒物について,試作段階であることから,関係各所において現場実証試験について理解が得られなかった。このことから,現場を模した屋外水槽(広島大学竹原ステーション:水産実験所で実施)へ自然海水をかけ流して閉鎖性水域を再現して,堆積物中の有機物の分解特性を評価することとし,当初の目的を達成することとする。最近の研究で陸域からの栄養塩の流入量の削減のみでは,富栄養化対策として不十分であることが明らかになった.閉鎖性水域の環境改善対策として,硫化水素の発生や海底の貧酸素化をもたらす原因である有機物に富んだへドロ(底泥)の除去,すなわち,底質改善が重要性を増している.近年,陸域からの難分解性有機物の流入量が増えており,海底に堆積した底泥も以前に比べて難分解性となっていると予想される.本研究では(1)閉鎖性水域の底泥に含まれる難分解性有機物を定量して現状を把握する,(2)難分解性の底泥を分解するため,石炭灰を有効利用し,難分解性の底泥を分解する材料を開発し,閉鎖性水域の環境修復に貢献することを目的とする.今年度は閉鎖性水域の底泥に含まれる難分解性有機物の量を定量し,難分解性有機物の海底泥への堆積状況を把握することを目的に調査を行った.瀬戸内海において不撹乱柱状採泥器あるいは,スミス・マッキンタイヤー採泥器を用いて表層泥を採取した.採取した底泥を好気条件にて,25°Cで90日間培養した.底泥の分解は底泥の全有機炭素濃度の変化で見積もった.本実験では培養5日以内で分解した有機物を易分解性,90日間の培養後も残存する有機物を難分解性有機物,培養5ー90日の間で分解する有機物を準易分解性と定義した.今年度,結果が得られている8地点においては,底泥の易分解性・準易分解性・難分解性有機物の組成比は,0-13%, 2-8%,79-95%であった.したがって,調査海域に堆積する底泥の全有機炭素の内,難分解性有機物画分の占める割合が非常に大きいことが明らかになった.このことが海底のヘドロの分解が進まない要因として考えられる.今後の底質改善対策として難分解性のヘドロを分解する方法の開発が必要であることが本研究結果から示された点で,今後の環境保全,環境保全に関する対策,政策を策定する上で重要な意味を持つ.瀬戸内海から,難分解性有機物を測定するための底泥サンプルの採取および,採取した底泥サンプルを培養して難分解性有機物の定量を終えている.したがって,平成28年度の研究計画は概ね達成している.そのため,概ね順調に研究課題が遂行されていると判断した.最近の研究で陸域からの栄養塩の流入量の削減のみでは,富栄養化対策として不十分であることが明らかになった.

閉鎖性水域の環境改善対策として,硫化水素の発生や海底の貧酸素化をもたらす原因である有機物に富んだへドロ(底泥)の除去,すなわち,底質改善が重要性を増している.近年,陸域からの難分解性有機物の流入量が増えており,海底に堆積した底泥も以前に比べて難分解性となっていると予想される.本研究では(1)閉鎖性水域の底泥に含まれる難分解性有機物を定量して現状を把握する,(2)難分解性の底泥を分解するため,石炭灰を有効利用し,難分解性の底泥を分解する材料を開発し,閉鎖性水域の環境修復に貢献することを目的とする.平成29年度は閉鎖性水域の底泥に含まれる難分解性有機物の形態分析を行うこと,また,難分解性有機物を分解材の開発のため石炭灰造粒物へ担持する酸化触媒の検討を行うことを目的とした.難分解性有機物の形態分析:採取した底泥の炭素・窒素の同位体比は-21.41-20.31‰,5.288.79‰であり,底泥の有機物の起源は海洋POMであることが明らかになった.また,底泥のフミン酸,フルボ酸,ヒューミンの組成比は,それぞれ0.4-2.6%, 6.7-16.6%, 81.6-92.9%であり,難分解性有機物の93%がヒューミンであった.酸化触媒の検討:チタニウムイソプロピオキシドを加水分解しテフロン分解容器内で水熱合成を行った.その後,焼成温度を焼成無しから900°Cまで変化させて,LED紫外線ランプ照射下でメチレンブルーの分解実験を行ったところ,焼成温度は600°Cが最適であった.今後の底質改善対策として難分解性のヘドロを分解するため石炭灰造粒物への酸化触媒の担持方法を検討する.瀬戸内海の底泥に含まれる難分解性有機物のキャラクタリゼーションの定量を終えている.また,難分解性有機物を分解材の開発のため石炭灰造粒物へ担持する酸化触媒の検討については平成29年度から30年度の継続課題であり,酸化触媒の検討の実験を遂行中である.したがって,平成29年度の研究計画は概ね達成している.そのため,概ね順調に研究課題が遂行されていると判断した.・有機物分解実験用堆積物の採取:2018年6月に大阪湾奥に位置し,陸域からの有機物負荷を強く受ける西宮防波堤沖で,エクマンバージ採泥器にて有機物分解実験用の堆積物を採取した。採取した堆積物は有機物分解実験まで冷凍保存した。採取した堆積物の全有機炭素濃度,全窒素濃度は,それぞれ,2.3%,0.28%であった。・有機物分解用材料の作製:光触媒である酸化チタンを石炭灰造粒物に担持することを試みたが,年度内に酸化チタンの担持法を確立できなかった。そのため,酸化チタンの代わりに,硫酸鉄溶液に石炭灰造粒物を浸漬し,石炭灰造粒物表面にフェリハイドライトを含浸法にて担持し以下の有機物分解実験を行った。・有機物の分解実験:500 mLのポリエチレン容器に堆積物100 gおよび,200 mLの大阪湾奥の濾過海水を添加し,エアーポンプにて通気し好気条件下で有機物分解実験を行った。試験区は堆積物のみの対照区,石炭灰造粒物添加区,フェリハイドライト担持石炭灰造粒物添加区,石炭灰造粒物とゼロ価鉄併用添加区,ゼロ価鉄添加区を設けた。尚,堆積物100 gに対して,石炭灰造粒物やゼロ価鉄の添加量は10 gとした。90日間の分解実験で堆積物の有機炭素が最も分解された試験区は対照区であり,分解率は24.7%であった。一方,全窒素は,フェリハイドライト担持石炭灰造粒物添加区で最も減少し,分解率は33%であった。したがって,堆積物中の有機炭素の分解においてフェリハイドライトやゼロ価鉄は有効に機能していなかった。今後,マンガンやモリブデンなどの酸化物を石炭灰造粒物に担持し,有機物の分解特性を評価する予定である。
顕微電子分光データの三次元テンソル分解法による非経験的ナノ領域物性マッピング

本研究の目的は,2次元の位置情報とエネルギーを引数にとる3次元の分光データに対して,これまでに申請者が行ってきた二次元行列分解(two-way解析)をさらに拡張し,データの構成要素の空間分布を顕に捉える三次元テンソル分解(three-way解析)に基づき,物理的に意味のあるスペクトルデータを抽出することである.当初は走査透過電子顕微鏡に付随する電子分光(電子線エネルギー損失分光,エネルギー分散型X線分光)を対象にすることを予定していたが,これに加えて,有望な対象として,中性子非弾性散乱データにおいても行列分解を検討した.電子線エネルギー損失分光では,電子磁気円二色性信号の高い空間分解能での抽出が1つの大きな課題である.この準備段階として,分光器の入射絞りのパターンを通常の円状のものからベンチレーター型のものに換えることで,同信号が得られることを実験・理論の両面から検証してきた.これまでに提案されてきた手法と異なり,走査透過型電子顕微鏡と組み合わせることで,ベンチレーター型入射絞りは,マイクロオーダーの分解能から原子分解能までは電子磁気円二色性信号がこの手法で広く獲得できることが研究者協力者が行った理論計算から示された.中性子非弾性散乱データに関しては,角度分解や外場を変えた測定,時間分解で得られた大規模データ,多次元データにおいての行列分解が有望であることが見出された.データ駆動型の解析として,これまでに電子線エネルギー損失分光およびX線吸収分光のスペクトルデータについて東京大学のグループにより提案された,スペクトル形状のクラスター分類と原子構造の決定木構築を応用することにより,スペクトル形状からその形状が反映する原子構造を推定できる可能性が見出された.電子顕微鏡分光データ以外の分光データについては,多くの可能性が見出されたが,これらについては2次元行列分解の準備を進めている段階であり,高次元の分解はまだできていないため.ベンチレーター型入射絞りを用いて得た走査透過電子顕微鏡での電子線エネルギー損失分光データについて,行列分解により磁気円二色性信号を抽出する.また,中性子非弾性散乱データとしては,時間分解の大規模データなどを最初に対象とする.いずれの分光においても,まず理論計算でのスペクトルデータにノイズを加えた模擬データにより分解を行い,その次の段階として実験データの行列分解を試みる.本研究の目的は,2次元の位置情報とエネルギーを引数にとる3次元の分光データに対して,これまでに申請者が行ってきた二次元行列分解(two-way解析)をさらに拡張し,データの構成要素の空間分布を顕に捉える三次元テンソル分解(three-way解析)に基づき,物理的に意味のあるスペクトルデータを抽出することである.当初は走査透過電子顕微鏡に付随する電子分光(電子線エネルギー損失分光,エネルギー分散型X線分光)を対象にすることを予定していたが,これに加えて,有望な対象として,中性子非弾性散乱データにおいても行列分解を検討した.電子線エネルギー損失分光では,電子磁気円二色性信号の高い空間分解能での抽出が1つの大きな課題である.この準備段階として,分光器の入射絞りのパターンを通常の円状のものからベンチレーター型のものに換えることで,同信号が得られることを実験・理論の両面から検証してきた.これまでに提案されてきた手法と異なり,走査透過型電子顕微鏡と組み合わせることで,ベンチレーター型入射絞りは,マイクロオーダーの分解能から原子分解能までは電子磁気円二色性信号がこの手法で広く獲得できることが研究者協力者が行った理論計算から示された.中性子非弾性散乱データに関しては,角度分解や外場を変えた測定,時間分解で得られた大規模データ,多次元データにおいての行列分解が有望であることが見出された.データ駆動型の解析として,これまでに電子線エネルギー損失分光およびX線吸収分光のスペクトルデータについて東京大学のグループにより提案された,スペクトル形状のクラスター分類と原子構造の決定木構築を応用することにより,スペクトル形状からその形状が反映する原子構造を推定できる可能性が見出された.電子顕微鏡分光データ以外の分光データについては,多くの可能性が見出されたが,これらについては2次元行列分解の準備を進めている段階であり,高次元の分解はまだできていないため.ベンチレーター型入射絞りを用いて得た走査透過電子顕微鏡での電子線エネルギー損失分光データについて,行列分解により磁気円二色性信号を抽出する.また,中性子非弾性散乱データとしては,時間分解の大規模データなどを最初に対象とする.いずれの分光においても,まず理論計算でのスペクトルデータにノイズを加えた模擬データにより分解を行い,その次の段階として実験データの行列分解を試みる.次年度にJ-PARCでの中性子非弾性散乱データの獲得およびその解析を予定しており,このために,当初考えていた電子顕微鏡試料作製用の機械研磨装置の購入を見送ったため.
超臨界流体を媒体としたナノ照準型高分子合成反応

超臨界流体を媒体として利用し、高分子基板表面を膨潤させた状態でモノマーを浸透させ、重合することで表面組成を変える全く新たな表面改質法について検討した。これまで超臨界流体中での酵素反応や高分子合成反応において効率が格段に向上することを研究代表者は明らかにしている。本年度は、昨年度実施した高分子基板のフッ素機能化についてさらに反応の制御を目指したこと、および高分子基板への機能性多糖の導入への適用について検討した。超臨界流体中でフッ素コーティングに最も用いられているPTFEを導入するため、モノマーであるTFEの浸透重合によってポリカーボネート(PC)基板の表面がより撥水・撥油性になることを明らかにした。光電子スペクトル(ESCA)測定により既製品のPTFEと同様なフッ素含有量(A_<C ls(C-F)>/A_<C ls>=1.0)を持つ表面が得られたことがわかった。さらに重合反応時の圧力を変化することによって超臨界フルオロホルムの性質が変化し、それによって基板表面のフッ素含有量だけでなく、浸透重合反応の深さが約101000nmの範囲で変化したことがESCA測定により確認された。さらに条件を変えると、元の高分子基板から表面方向に対してPTFE含有率が徐々に増加する、すなわち傾斜性材料が調製できることが分かった。数種類の汎用性高分子基板においても同様の傾向が認められ、これにより高分子基板のフッ素機能化とその制御を達成できた。また、フッ素ポリマー以外に糖鎖についても検討したところ、高分子鎖のままでもモノマーの重合法でも表面に網目状に導入機能化できることを明らかにした。超臨界流体は気体のような高拡散性と液体のような可溶力を併せ持ち、圧力・温度を変化させることによって容易に性質を変えることができることから新たな反応媒体として注目されている。これまで超臨界流体中にて酵素反応や高分子合成反応において効率が格段に向上することを研究代表者は明らかにしている。本研究では、超臨界流体を利用して高分子基板表面でモノマーを浸透させ、その状態で重合することで表面組成を変える全く新たな表面改質法について検討した。超臨界流体中でフルオロカーボン鎖からなるアクリル系モノマーの浸透重合によってポリカーボネート(PC)基板の表面がより撥水・撥油性になることを明らかにした。また、化成品にてフッ素コーティングにもっともよく用いられているPTFEを導入するため、そのモノマーであるTFEを浸透重合したことによって、PCの表面にPTFEと全く同等な撥水・撥油性を付与させることができたことを接触角測定により確認することができ、また光電子スペクトル(ESCA)測定により既製品のPTFEと同様なフッ素含有量(A_<C 1s(C-F)>/A_<C 1s>=0.8)を持つ表面が得られたことがわかった。さらに重合反応時の圧力を変化することによって超臨界フルオロホルムの性質が変化し、それによって基板表面のフッ素含有量だけでなく、浸透重合反応の深さが約20300nmの範囲で変化したことがESCA測定により確認された。すなわち、媒体の環境を操作することにより、ナノメートルスケールでPC基板表面へのフッ素系高分子の導入が制御できることになる。

超臨界流体中でフッ素コーティングに最も用いられているPTFEを導入するため、モノマーであるTFEの浸透重合によってポリカーボネート(PC)基板の表面がより撥水・撥油性になることを明らかにした。光電子スペクトル(ESCA)測定により既製品のPTFEと同様なフッ素含有量(Ac_<1s(C-F)>/Ac_<1s>=1.0)を持つ表面が得られたことがわかった。さらに重合反応時の圧力を変化することによって超臨界フルオロホルムの性質が変化し、それによって基板表面のフッ素含有量だけでなく、浸透重合反応の深さが約101000nmの範囲で変化したことがESCA測定により確認された。さらに条件を変えると、元の高分子基板から表面方向に対してPTFE含有率が徐々に増加する、すなわち傾斜性材料が調製できることが分かった。数種類の汎用性高分子基板においても同様の傾向が認められ、これにより高分子基板のフッ素機能化とその制御を達成できた。また、フッ素ポリマー以外に糖鎖についても検討したところ、高分子鎖のままでもモノマーの重合法でも表面に網目状に導入機能化できることを明らかにした。
鳥インフルエンザウイルスのヒトへの伝播能獲得のメカニズムの解明

糖鎖レセプターを認識するレクチンSNAおよびMAAを用いて、鳥インフルエンザウイルスの宿主であるニワトリおよびアイガモのレセプター分布を調べた。その結果、鳥類でもヒト型および鳥型のレセプターが混在していることが明らかとなった。ヒトのサンプルを用いたレクチン染色は、ヒト型のみが確認された。ヒトのシアル酸転移酵素(ST)の遺伝子解析から、調べた6種の鳥型のST3分子が発現しており、呼吸器上皮細胞での発現調節が行われていることが示唆された。2003年以降、H5N1高病原性鳥インフルエンザウイルスは400人を超えるヒトに感染し、約6割を死亡させていることから、ヒトでの伝播能を獲得して、パンデミックを起こすことが危惧されている。我々は、本ウイルス感染者は烏インフルエンザウイルスに対するレセプターを上部気道に発現している特殊な人であり、一般の人がウイルスに感染しないのではないかと考え、これを立証する研究を遂行している。本年は、糖鎖レセプターを特異的に認識するレクチンを用いて、ヒトの上部呼吸器細胞に発現するインフルエンザウイルスレセプターの免疫染色法を検討した。ヒトのインフルエンザウイルスに結合する糖鎖レセプターを認識するSambucusnigra(SNA)レクチンおよび鳥インフルエンザウイルスに結合する糖鎖レセプターを認識するMaackia amurensis(MAA)レクチンは、鶏発育鶏卵、MDCK細胞およびヒト胎児腎臓由来(HEK293T)細胞にてインフルエンザレセプターを認識し、検出可能でことが確認された。しかしながら、ヒトの咽喉頭拭い液を用いた免疫染色では、検出は困難であり、臨床サンプルを用いた免疫染色法には、さら'なる条件検討が必要であると考えられた。また、ヒトでの糖鎖レセプター発現を担うシアル酸転移酵素(ST)の遺伝子の分子種の同定およびシークエンス解析を実施した。鳥インフルエンザウイルスの結合する糖鎖レセプターに関わる分子であるST3には複数の分子種があることが知られているが、HEK293T細胞からmRNAを抽出し、解析を行ったところ、調べた6種のST3分子すべてが発現していることが明らかとなった。このことは、臓器特異的に鳥インフルエンザウイルスレセプターが発現していることを示しており、今後上部気道由来細胞由来の遺伝子を解析する際の重要な知見であると考えられた。本研究では、H5N1インフルエンザウルス感染者は、鳥インフルエンザウイルスに対するレセプターを上部気道に発現している特殊な人であると仮定し、これを立証する研究を遂行している。本年は、昨年度確立した手法を用いて、まず、鳥インフルエンザウイルスの宿主である鳥類、つまりニワトリおよびアイガモの呼吸器および腸管に発現する糖鎖レセプターをSNAおよびMAAレクチンにより染色した。さらに、動物の週齢、系統によっても若干の分布の差異が認められたため、これら鳥類におけるウイルス増殖と、レセプター分布の相関を調べる必要があることがわかった。昨年と同様に、ヒトのサンプルを用いたレクチン染色を試みたが、部分的に確認され、α2-6のヒト型が確認された。しかしながら、検出感度が悪く、生体からのサンプリングはバイオプシーなどある程度の細胞量が必要であることがわかった。ヒトのシアル酸転移酵素(ST)の解析に関して、健常ヒトの解析を昨年度実施した。今年度実施予定の、H5N1ウイルスに感染した人の臨床サンプルの入手は、豚由来H1N1パンデミックの発生により、当初の予定と異なり、期間内に入手できなかった。本研究では、ヒトの臨床サンプルの入手が重要であったが、パンデミックの発生により、影響を受けた。したがって、動物のサンプルからヒトでサンプルが得られた際にすぐに解析ができる方法を確立することができた。今後も、交渉を引き続き進め、サンプルを得た後に解析を進めていく予定である。
急性炎症性サイトカインを誘導するストレスタンパク質の病的歯根吸収に及ぼす影響

歯根吸収のモデル実験として,前破骨細胞株(RAW264.7細胞)において,破歯細胞(破骨細胞)分化へのストレスタンパク質の影響について調べた。RAW264.7細胞を培養し,最大100ng/mlまでのリコンビナント・ヒトHSP70および90で刺激し,サイトカイン(IL1,6,TNF-α)の産生,及び破骨細胞分化に与える影響を調べたところ,サイトカインの産生は見られず,破骨細胞分化に及ぼす影響も認められなかった。次にストレスタンパク質(HSP70,90)がこのシグナル伝達に変化を与える可能性について検討した。歯根吸収は骨芽細胞等が発現する受容体であるRANKL(Receptor Activator of Nuclear Ffactor kappa B Ligand)により,破歯細胞が分化誘導されることにより引き起こされると考えられるが,そのRANKLから前破骨細胞に入るシグナル伝達物質の中にMAPK(Mitogen Activated Ptotein Kinase)がある。RANKL刺激によりMAPKのファミリーであるERK(Extracellular ignal-Regulated Kinase)およびp38がリン酸化されることが知られているが,その実験系にストレスタンパク質を存在させても,リン酸化を促進することも抑制することもなく,ストレスタンパク質が歯根吸収に関わるという証拠を得ることはできなかった。しかしながら,破骨細胞の分化に影響する因子について調べていたところ,非常に重要なシグナル因子MEK(MAPK/ERK kinase)を発見した。前破骨細胞株のRANKL刺激分化誘導培養系にMEK阻害剤を添加すると,破骨細胞分化を顕著に促進した。この発見はシグナル伝達阻害により破骨細胞分化を促進するという最初の報告になった。実験準備リコンビナントHSPの調製HSP70及び90のcDNA(His-tagをつけた)を大腸菌BL21に形質転換した。形質転換した大腸菌をIPTG存在下でリコンビナントHSPを誘導し,その菌体を超音波破砕し,破砕液中のリコンビナントHSPをNi-カラムに結合させた。Ni-カラムに結合させた蛋白は250mMのImidazoleで溶出させ,PBSで透析した。実験(a)歯根吸収を起こした被験者と起こさなかった被験者の歯肉溝滲出液を採取し、ストレスタンパク質の発現に違いがあるかどうかをみる。予備実験として健常な被験者2名の歯肉溝浸出液の採取を試みた。しかしながらELISAによる検出では全く検出されなかった。続いて矯正治療後の患者についても同様に行ってみたが,HSPは検出されなかった。これらの結果は歯肉溝浸出液の量が非常に少ないことが原因と考えられ,現在その採取方法について検討中である。(b)続いてHSPが実際に細胞に対して刺激源となりうるかどうかについて検討した。発現精製したHSP60,70,90用いていくつかの培養細胞株(MC3T3E-1,ST-2,HL60,U937,RAW264.7)を100ng-10micro-g/mlの濃度で刺激した。代表的なproinflammatory cytokineであるIL1,IL6,TNF-alphaのmRNAの検出をRT-PCRで行ったところ,刺激後15-30分にこれらサイトカインの誘導が確認された。サイトカインが誘導されるHSPの濃度は1micro-g/ml以上であった。LPSの混入がサイトカイン誘導を引き起こしている可能性が否定できないために,現在,界面活性剤を用いて可及的にLPSを取り除くことと,ポリミキシンBで取り除いて実験に用いることを試みている。

RAW264.7細胞を培養し,最大100ng/mlまでのリコンビナント・ヒトHSP70および90で刺激し,サイトカイン(IL1,6,TNF-α)の産生,及び破骨細胞分化に影与える響を調べたところ,サイトカインの産生は見られず,破骨細胞分化に及ぼす影響も認められなかった。次にスレスタンパク質(HSP70,90)がこのシグナル伝達に変化を与える可能性について検討した。歯根吸収は骨芽細胞等が発現する受容体であるRANKL(Receptor Activator of Nuclear Ffactor kappa B Ligand)により,破歯細胞が分化誘導されることにより引き起こされると考えられるが,そのRANKLから前破骨細胞に入るシグナル伝達物質の中にMAPK(Mitogen Activated Ptotein Kinase)がある。RANKL刺激によりMAPKのファミリーであるERK(Extracellular ignal-Regulated Kjnase)およびp38がリン酸化されることが知られているが、その実験系にストレスタンパク質を存在させても,リン酸化を促進することも抑制することもなく,ストレスタンパク質が歯根吸収に関わるという証拠を得ることはできなかった。しかしながら,破骨細胞の分化に影響する因子について調べていたところ,非常に重要なシグナル因子MEK(MAPK/ERK kinase)を発見した。RAW264.7細胞をRANKL刺激分化誘導培養系にMEK阻害剤を添加すると,被骨細胞分化への影響は細胞の播種数により大きく変化した。低密度で細胞を播種した場合は分化抑制的に働くが,高密度に播種した場合は分化促進的に働いた。この発見はシグナル伝達阻害により破骨細胞分化を促進するという最初の報告になった。
抗酸化因子としての必須微量元素セレンの役割に関する研究

必須微量元素セレンは、過酸化物を除去する酵素グルタチオンペルオキシダーゼの活性中心を構成することから、生体内で活性酸素障害防御因子として機能しているものと考えられている。しかし、近年、GSH-Px以外にもセレンを含む蛋白質が存在し、生体内で重要な役割を果たしていることが明らかにされつつある。GSH-Px以外の代表的なセレン蛋白質として、血漿中のセレンの60%以上を結合しているselenoprotein Pがある。本共同研究の米国側分担研究者であるBirkは、selenoprotein Pの存在を世界で最初に見い出し、その性状を明らかにしてきた。最近、当該蛋白質に精製、遺伝子のクローニングに成功し、セレノシステインをコードする(本来、終止コドンである)UGA codonがopenreading frame中に10個存在する極めて特殊な蛋白質であることを発見している。しかし、この蛋白質の機能は、radical scavengerである可能性が示唆されているものの、いまだに不明である。selenoprotein Pの機能を明らかにするためにも、蛋白質の構造解析が急務となっていた。本研究において、日本側と米国側が互いに共同して研究を行うことにより、selenoprotein Pがヘパリンに親和性を持ち、その親和性がpHに依存して変化すること、ヘパリンとの親和性の差、及び分子量の違いから、selenoprotein Pをいくつかのisoformに分離できること、1つのisoformは、C-末端が2番目のUGA codonの直前であること、すなわち、2番目のUGA codonの一部は終止コドンとして働いている可能性を示した。これらの成果は、米国FASEB meetingで発表するとともに、Arch.Biochem.Biophys.に発表、およびJ.Biol.Chem.に投稿した。日本側は、セレンの生理作用のみならず、セレンによる活性酸素発生の機構についても研究を行ってきた。一方、米国側Burkは過酸化障害の鋭敏な指標として注目されているF2-isoprostanesをセレン欠乏動物のおける過酸化障害の指標として活用している。本共同研究によって、日本側研究者を米国に派遣することにより、GC-MSを用いたF2-isoprostanesの測定技術を直接習得することができたことは今後の研究の展開の上で非常に意義深い。中国には、土壌中のセレン濃度が著しく低い地域が存在し、そこで多発していた心臓疾患とセレン欠乏との関連が注目されている。本研究の当初の目的の1つとして、中国のセレン欠乏地域での調査研究を企画していたが、中国側のセレン補給活動が功を奏して、現在では、セレン欠乏症状はほとんど観察されなくなっていることが、中国側との情報交換で明らかになった。一方、中国には土壌中セレン濃度が逆に著しく高いために、セレン中毒症が発生している地域がある。そこで、湖北省恩施市周辺のセレン中毒症発生地域を訪問、調査した。その結果、摂取するセレンの化学形の違いにより、現われる中毒症状の程度が異なっている可能性が見い出された。現在、セレンの化学形別の分別定量方法を日本と中国とで共同して開発中である。本共同研究において、日米間の共同研究では、selenoprotein Pのisoformの発見とそのcharacterizationという具体的な成果をいくつか出すことができた。しかし、日中間においては、今後の共同研究の準備が整ったという段階に達しただけであることは否めない。しかし、セレンの生理作用のみならず、セレンの毒性発現機構についても活性酸素の関与を追及してきた日本側が、実際の人間の病気としてセレン欠乏症と中毒症の両方を持つ中国側と共同研究を行う基盤を持つことができたことは、今回の共同研究の大きな成果であったと評価できる。また、セレンの生理活性を遺伝子レベルで解析するための研究基盤造りを行っている中国側に対し、日本側、および米国側から本共同研究を通して多くの技術供与、プローブの提供などを行うことができた。

これらの成果は、米国FASEB meetingで発表するとともに、Arch.Biochem.Biophys.に発表、およびJ.Biol.Chem.に投稿した。日本側は、セレンの生理作用のみならず、セレンによる活性酸素発生の機構についても研究を行ってきた。一方、米国側Burkは過酸化障害の鋭敏な指標として注目されているF2-isoprostanesをセレン欠乏動物のおける過酸化障害の指標として活用している。本共同研究によって、日本側研究者を米国に派遣することにより、GC-MSを用いたF2-isoprostanesの測定技術を直接習得することができたことは今後の研究の展開の上で非常に意義深い。中国には、土壌中のセレン濃度が著しく低い地域が存在し、そこで多発していた心臓疾患とセレン欠乏との関連が注目されている。本研究の当初の目的の1つとして、中国のセレン欠乏地域での調査研究を企画していたが、中国側のセレン補給活動が功を奏して、現在では、セレン欠乏症状はほとんど観察されなくなっていることが、中国側との情報交換で明らかになった。一方、中国には土壌中セレン濃度が逆に著しく高いために、セレン中毒症が発生している地域がある。そこで、湖北省恩施市周辺のセレン中毒症発生地域を訪問、調査した。その結果、摂取するセレンの化学形の違いにより、現われる中毒症状の程度が異なっている可能性が見い出された。現在、セレンの化学形別の分別定量方法を日本と中国とで共同して開発中である。本共同研究において、日米間の共同研究では、selenoprotein Pのisoformの発見とそのcharacterizationという具体的な成果をいくつか出すことができた。しかし、日中間においては、今後の共同研究の準備が整ったという段階に達しただけであることは否めない。しかし、セレンの生理作用のみならず、セレンの毒性発現機構についても活性酸素の関与を追及してきた日本側が、実際の人間の病気としてセレン欠乏症と中毒症の両方を持つ中国側と共同研究を行う基盤を持つことができたことは、今回の共同研究の大きな成果であったと評価できる。また、セレンの生理活性を遺伝子レベルで解析するための研究基盤造りを行っている中国側に対し、日本側、および米国側から本共同研究を通して多くの技術供与、プローブの提供などを行うことができた。日本側において、mouseのGSH-Pxの遺伝子をHeLa細胞に導入することにより、細胞内でGSH-Px活性を増幅させた細胞を得ることが出来た。すでに増幅の程度の異なる種々の細胞株を確立しており、GSH-Px遺伝子の発現レベルとGSH-Px活性との関連性、Se添加の影響等について検討を終えている。これらの性状解析に加え、過酸化水素や、パラコートなどのフリーラジカル産生物質を培地に添加した際の生存率の変化等についても基本的な解析を行っている。米国側は、rat Se-Pに加え、human Se-Pについてもクローニングし、そのcDNAの配列を明らかにした。
社会性低下の神経機構の解明とその療法への展開

1.不安を克服するために関わる神経活動変化の解析自閉症スペクトラム障害や統合失調症患者などでは、不安化傾向が高いために社会に溶け込めないことがある。恐怖や不安を制御する神経基盤として考えられている内側前頭前皮質内の前辺縁皮質(PL)および下辺縁皮質(IL)が不安克服時にどのように働くかについて検討した。壁に囲まれ落下の危険性がないclosed arm(CA)と壁がなく落下の危険性があるopen arm(OA)が十字型に直行する高架式十字迷路にラットをおき、動物が生得的に持つ探索動因による接近行動と落下不安が動因となる回避行動を観察した。あらかじめILまたはPLに装着しておいた電極を介して電気刺激をした結果、IL刺激の場合ではOA滞在時間および進入回数が有意に増加したが、PL刺激の場合では特に有意な変化は認められなかった。さらに、ILまたはPLにマルチユニット記録用電極を装着したラットの頭部にユニット活動用無線送信機を取り付け、OA進入時のニューロン活動を記録した。その結果、OA進入1-3秒前においてILニューロンの発火頻度は増加したが、PLニューロンの発火頻度は変化しなかった。以上の結果から、内側前頭前皮質のILの活性化が抗不安様行動を引き起こすために重要な役割を担っていると考えられた。2.ヒト社会性と関連脳領域の解析社会性形成のための重要な要素となる他者への共感性に関わる脳領域について脳磁計を用いて検索した。その結果、共感を導く画像提示によって刺激提示数百ミリ秒後に前頭葉および頭頂葉で有意な活動が観察された。これらの結果から、前頭葉と頭頂葉、そして特に動物においては内側前頭前皮質が社会性低下の神経機構に重要な役割を担っている可能性が示唆された。研究実績の概要で記述したように、動物を用いたニューロンレベルでの観察実験およびヒト脳機能イメージングを用いた社会性関連脳領域の探索実験により、社会性に関わる脳領域としての内側前頭前皮質の活動とその役割について新しい知見を得ることができた。社会性に関わるニューロン活動変化の観察実験をさらに発展させ、実際の集団行動におけるニューロン活動変化を解析する。集団の中で起こる攻撃行動、防御行動、接近行動、離去行動などの社会的行動とその時のPLおよびILのニューロン活動を観察することにより、内側前頭前皮質のどのような神経機能変化が社会性低下を生じさせているかを考察する。また、ヒトを対象とした脳機能イメージング実験で、共感性、自己帰属性に関わる脳機能を検索する。以上の動物実験とヒトを対象とした脳機能イメージング実験結果をまとめ、効果的なリハビリテーション介入法への応用について検討する。1.社会性低下にともなう神経活動変化の解析社会性低下を示すモデル動物を作製し、自閉症スペクトラム障害や統合失調症患者などで活動低下が報告されている内側前頭前皮質内の前辺縁皮質(PL)および下辺縁皮質(IL)の機能変化について検討した。社会性低下モデル動物としては発達期に(生後21日目から6週間;ヒトではおおよそ3-18歳に相当)隔離飼育したラットを用いた。あらかじめ隔離飼育ラットのPLあるいはILにニューロン活動記録用電極(電極先端周囲の2ー3個のニューロンが発生する活動電位を記録できる)を埋め込み、2頭のラットを同じ実験箱に入れ、その社会的行動中のPL及びILそれぞれのニューロン活動が社会性低下動物ではどのように変化するかを観察した。その結果、相手ラットとの接触行動時間が減少するなどの行動変化が生じた隔離飼育ラットのPLは、正常ラットの社会的行動と同様に接近行動中に活動亢進を示したが、一方ILは、正常ラットの社会的行動では接触行動から相手が離去するときに観察される活動亢進が生じていないことが分かった。このことから、社会性の低下には、ILの活動低下が関連している可能性が示唆された。2.ヒト社会性と関連脳領域の解析社会性形成の基盤となる自己と他者の認識について、自己の身体イメージの形成に関わる脳領域について磁気共鳴機能画像(fMRI)を用いて検索した。その結果、身体イメージの形成時には空間認知に関わる脳領域として知られている頭頂連合野や上述の内側前頭前皮質に活動亢進が観察された。これらの結果から、内側前頭前皮質が社会性低下の神経機構に重要な役割を担っている可能性が示唆された。研究実績の概要で記述したように、社会性低下モデル動物を用いたニューロン活動の観察実験およびヒト脳機能イメージングを用いた社会性関連脳領域の検索実験により、社会性を解析するために内側前頭前皮質の機能を検索するという研究方向性が妥当であると判断できた。