hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ATP感受性Kチャネルを標的とした神経因性疼痛治療への試み

神経因性疼痛の詳細な発生機序は未解明であるが,一次知覚ニューロンの電気的興奮性亢進を中心とした可塑的機能変化は重要な要因と考えられている。本研究課題では, ATP感受性K^+(K_<ATP>)チャネルが一次知覚ニューロンに発現するかどうか,さらにその電気生理学的特徴を明らかとし,神経因性疼痛治療に対する標的となるかどうかを検討することを目的とした。その結果,神経因性疼痛モデルラットでは, K_<ATP>チャネル活性が低下していることを明らかとした。このことはK_<ATP>チャネルが神経因性疼痛の病態機序に関連していることを示唆している。また, K_<ATP>チャネル活性を制御する内因性因子として神経ステロイドの可能性を検討し,神経ステロイドの一つであるアロプレグナノロンが神経因性疼痛の病態機序に関与することを明らかとした。我々はこれまでにATP感受性K^+(K_<ATP>)チャネルが一次知覚ニューロンの細胞膜上に発現し,神障害性疼痛の病態機序に関与することを報告している(Proc Natl Acad Sci USA ; 2009)。K_<ATP>チャネルは細胞膜上ばかりでなく,核膜のも存在することが示唆されているが,後根神経節(DRG)細胞においてはその発現や機能的役割は不明である。K_<ATP>チャネルは,チャネルのポアを形成するKir6.0(Kir6.1またはKir6.2)とスルホニル尿素受容体(SUR1またはSUR2)からなる異種八量体である。そこでまず核膜K_<ATP>チャネルの存在および構成分子を免疫組織染色法で検討した。その結果正常ラットから摘出したDRGの細胞膜にはSUR1(約70%)が,核膜にはSUR2(約75%)が主に発現していた。ポア成分としては両チャネルともKir6.2のみが発現していた(Kir6.1の発現は認められなかった)。一方,神経障害性疼痛(SNL)モデルラットから摘出したDRGでは,正常ラットと比較してその構成分子種に違いがなかったもの,SURおよびKirともにその発現頻度は有意に低かった。次に酵素法により単離したDRG細胞体を遠心分離で洗浄した後,核単離キットを用いて核を抽出した。単離した核(直径10μm前後)よりパッチクランプ法のInside-outモードで単一チャネル電流を測定した。ATPフリーの条件下での測定で,正常ラットDRGニューロンから単離した核膜では単一チャネルコンドクタンスが52.7pS(n=6)および152.4pS(n=6)の2種類のK^+電流が確認された。また,神経障害性疼痛モデルラットDRGニューロンから単離した核膜においても同様のATP感受性を持つK^+電流が認められた(コンダクタンス:56.7pS(n=8)および166.5pS(n=6))。これらのK^+電流がK_<ATP>チャネルによるものかどうかは今後の課題である。以上の結果より,ラットDRGニューロンの核膜にはK_<ATP>チャネル(SUR2/Kir6.2)が存在し,神経障害性疼痛モデルラットではその発現は減少することが示唆された。このことから核膜K_<ATP>チャネルは神経障害性疼痛の病態機序に関与する可能性が考えられた。我々は,一次知覚ニューロンの細胞膜上あるいは核膜上に存在するATP感受性K^+(K_<ATP>)チャネルの神経障害性痛の薬物治療の標的としての可能性を検討した。まず行った免疫組織染色試験では,神経型K_<ATP>チャネルの主要サブユニットであるスルフォニル尿素受容体1の発現が後根神経節細胞(DRG)の細胞膜と核膜の両者に確認され,その存在を明らかとした。次いで,バッチクランプ法にてそれぞれのチャネルの電気生理学的特徴を検討した。DRG細胞は酵素法によって,DRG核は核単離キッドを用いてそれぞれ正常ラットと神経障害性痛モデル(SNL)ラットから単離した。その結果,正常およびSNL群の両者のDRG細胞でATP濃度に感受性のあるKイオンチャネルが細胞膜上に確認され,両群間で単一チャネル特性に差異は認めなかった。一方,核膜上にもATP濃度に感受性を示すKイオンチャネルが確認されたが,そのコンダクタンスは約20-140pSまでの広い範囲のものが記録された。そのために核膜K_<ATP>チャネルに選択的な薬物感受性を検討することは現時点では困難と考えられた。また,神経ステロイドのAllopregnanolone(AP)にもチャネル活性化作用が認められた。

そこで,細胞膜K_<ATP>チャネルに最も感受性が強かったDiazoxideおよびAPを用いてin vivoで神経障害性痛に対する鎮痛効果を確認した。正常ラットにおいては,DiazoxideおよびAPの投与は,非投与群と比較して痛覚域値および運動能に明らかな変化を示さなかった。一方,SNLラットにおいては,DiazoxideおよびAPの投与により有意な鎮痛効果が認められた。以上の結果から,一次知覚ニューロン細胞膜あるいは核膜に存在するK_<ATP>チャネルは,正常およびSNLラットで機能的に発現し,薬物治療の標的となる可能性が示唆された。
新しい転写因子Bachファミリーによる細胞分化調節機構の解析

本研究では、塩基性ロイシンジッパー型転写因子Bach1ならびにBach2が細胞分化過程において担う機能を分子レベルならびに個体レベルで明らかにすることを試みた。この2年間の研究により、Bach1ならびにBach2が造血細胞の分化制御に関わることを示唆する知見が得られるとともに、Bach1が制御DNA配列間の相互作用を仲介する新しいタイプの構造転写因子として機能することなど、予想外の発見も行われた。さらに、Bach1やBach2と結合し造血細胞分化制御因子として作用すると考えられる新規転写因子を同定することにも成功している。(1)Bach1の特徴は、クロマチン構造の調節に関わるモチーフBTBドメインを有することである。BTBドメインの機能を原子間力顕微鏡を用いて解析し、Bach1はシス制御領域間の相互作用を仲介する構造転写因子として機能することを明らかにした。現在、bach1遺伝子を欠損するノックアウトマウスを作成し、解析を進めているところである。(2)Bach2はB細胞特異的に発現し、抗体重鎮遺伝子の発現を負に制御する因子であることを明らかにした。したがって、Bach2はB細胞の分化過程の調節に関与する因子と考えられる。(3)BachのBTBドメインに結合する因子を明らかにするために、酵母two hybrid screen系を用いて結合因子を探索し、BTBドメインとC2H2タイプのZnフィンガーを7ヶ有する新規囚子FOB(Friend of Bach)を単離することに成功した。FOBは造血系で特に高い発現を示すことから、造血系細胞におけるBachファミリーのパートナー分子と考えられる。本研究は、小Maf群蛋白質とBachファミリーによるNF-E2配列を介した転写制御の分子機構と、この制御システムが血液細胞や神経細胞の分化過程で担う役割を明らかにすることを目的にしている。本年度はBachファミリーに特有の機能、および特有な蛋白質相互作用に注目して解析を行い、以下の点を明らかにした。(1)Bachファミリーの発現様式の解析:Bach2はマウス発生過程において、神経の成熟と密接に関連した発現様式を示すことを明らかにした。また、造血系においてはBach2はB細胞特異的に発現し、小Maf蛋白質との二量体として機能することを明らかにした。一方、Bach1は造血系の前駆細胞であるFlk1陽性細胞で著しく高い発現を示す。したがって、小Maf因子群はBach1あるいはBach2とのヘテロ二量体として神経細胞、血液前駆細胞、そしてB細胞で重要な役割を担うと予想される。(2)遺伝子破壊実験:Bachファミリーの機能をさらに個体レベルで解析するために、マウス胚性幹細胞での遺伝子相同組換え法を用いてbach1あるいはbach2遺伝子を欠失するマウスを作出することを試みた。現在までにbach1に関してはヘテロ変異マウスの作成に成功している。次年度にさらにかけ合わせを行うことにより、ホモ変異マウスを作成する計画である。(3)Bach結合因子の同定:Bachの関与する蛋白質ネットワークの全体像を明らかにするために、Bachの特徴的機能をモチーフであるBTB領域を介してBachと会合する因子を酵母Two hybrid screen法を用いて検索した。その結果、既知の因子としてコアクチベータ-として知られているSUG1ホモログを、そして新規因子を二種類同定した。次年度にそれぞれの因子の機能をさらに明らかにしていく計画である。

BTBドメインの機能を原子間力顕微鏡を用いて解析し、Bach1はシス制御領域間の相互作用を仲介する構造転写因子として機能することを明らかにした。現在、bach1遺伝子を欠損するノックアウトマウスを作成し、解析を進めているところである。(2)Bach2はB細胞特異的に発現し、抗体重鎖遺伝子の発現を負に制御する因子であることを明らかにした。したがって、Bach2はB細胞の分化過程の調節に関与する因子と考えられる。(3)BachのBTBドメインに結合する因子を明らかにするために、酵母two hybrid screen系を用いて結合因子を探索し、BTBドメインとC2H2タイプのZnフィンガーを7ケ有する新規因子FOB(Friend of Bach)を単離することに成功した。FOBは造血系で特に高い発現を示すことから、造血系細胞におけるBachファミリーのパートナー分子と考えられる。
含フラーレン強磁性体における磁性発現機構の解明

フラーレンの電荷移動錯体、なかんづくC_<60>と有機ドナーであるテトラキス(ジメチルアミノ)エチレン(TDAE)から成る有機電荷移動錯体が、16-17K付近で強磁性転移を起こすことが発見されたのは1991年のことであった。これ以来、A_3C_<60>の示す超伝導性ほどではないにせよ、その強磁性の本質を探る種々の実験的研究が行われてきている。しかしながら、追求すればするほど、この強磁性転移の本質は通常のものとは異なる様相を示すことが明らかになりつつあった。本研究は、このようなフラーレンの電荷移動錯体における強磁性の発現機構の解明を目指して理論的研究ならびに実験的研究を実施したものである。そのなかには、C_<60>のアニオン状態の電子的特異性、TDAE-C_<60>錯体結晶における磁気相関の本質、C_<60>類緑物質アニオンの電子状態などの理解を深めるための研究も広く含まれている。本研究成果は、別途、研究成果報告書に記載するところであるが、その骨子は、この種の電荷移動錯体における強磁性は通常のものとはかなり異なり、むしろスピングラス的挙動を示すものと理解したほうがあるかに自然であることを強く示唆したことである。特にTDAE-C_<60>錯体について、磁場印加履歴現象を観察するために詳細な磁化率測定を実施し、当該物質がスピングラス的挙動を示すことを明瞭にした。またこの実験結果に基づいて、シェリントン・カ-クパトリックモデルを用いて磁化の温度依存性を理論的に解析した。さらに、いくつかの理論的解析により、TDAE-C_<60>錯体における分子間強磁性的相互作用について追求し、その本質がC_<60>のアニオン同士の空間的配向に強く依存することも新たに見い出している。以上のような知見により、フラーレンの電荷移動錯体の電子物性の研究には一段とはずみがつくものと期待できよう。本研究は、C_<60>を中心とするフラーレン類と有機電子供与体との間の錯化合物における磁性発現機構を解明することを目的とし、理論的並びに実験的研究を総合的に実施したものである。本年度は、上記の有機電子供与体のなかで代表的なテトラキス(ジメチルアミノ)エチレン(TDAE)とC_<60>との錯体磁性発現機構解明のための研究を行った。これを大別すると、以下のような成果が得られた。(i)TDAE-C_<60>における磁気相互作用の理論的研究を実施し、2チャンネル-シェリントン・カ-クパトリックモデルを用いて極小磁場下におけるTDAE-C_<60>の磁化の温度依存性を解析した。(ii)TDAE-C_<60>における磁化曲線の精密測定のための実験的研究を実施し、SQUID磁化率測定によって弱磁場磁化及び磁化率を精確に測定した。その結果、非可逆的磁化効果及び磁場冷却磁化を初めて観測することに成功した。(iii)TDAE-C_<60>における強磁性発現に関するC_<60>分子間の配向性の影響に関する理論的研究を実施し、この配向性の様式によって、C_<60>分子間には反強磁性的及び強磁性的相互作用が規則的に現われることが初めて理論的に裏付けされたかたちで明らかになった。(iv)

TDAEの中性状態並びにカチオン状態における電子状態と振動構造に関する理論的研究を実施し、TDAEの中性、モノカチオン、及びジカチオンについて、初めて非経験的分子軌道法を用いて解析することに成功した。得られた振動構造とラマンスペクトル観測結果の比較から、固相TDAE-C_<60>及びTDAE-C_<70>ではTDAEはモノカチオンとして存在することが明らかとなった。フラーレンの電荷移動錯体、なかんづくC_<60>と有機ドナーであるテトラキス(ジメチルアミノ)エチレン(TDAE)から成る有機電荷移動錯体が、16-17K付近で強磁性転移を起こすことが発見されたのは1991年のことであった。これ以来、A_3C_<60>の示す超伝導性ほどではないにせよ、その強磁性の本質を探る種々の実験的研究が行われてきている。しかしながら、追求すればするほど、この強磁性転移の本質は通常のものとは異なる様相を示すことが明らかになりつつあった。本研究は、このようなフラーレンの電荷移動錯体における強磁性の発現機構の解明を目指して理論的研究ならびに実験的研究を実施したものである。そのなかには、C_<60>のアニオン状態の電子的特異性、TDAE-C_<60>錯体結晶における磁気相関の本質、C_<60>類縁物質アニオンの電子状態などの理解を深めるための研究も広く含まれている。本研究成果は、別途、研究成果報告書に記載するところであるが、その骨子は、この種の電荷移動錯体における強磁性は通常のものとはかなり異なり、むしろスピングラス的挙動を示すものと理解したほうがあるかに自然であることを強く示唆したことである。特にTDAE-C_<60>錯体について、磁場印加履歴現象を観察するために詳細な磁化率測定を実施し、当該物質がスピングラス的挙動を示すことを明瞭にした。またこの実験結果に基づいて、シェリントン・カ-クパトリックモデルを用いて磁化の温度依存性を理論的に解析した。さらに、いくつかの理論的解析により、TDAE-C_<60>錯体における分子間強磁性的相互作用について追求し、その本質がC_<60>のアニオン同士の空間的配向に強く依存することも新たに見い出している。以上のような知見により、フラーレンの電荷移動錯体の電子物性の研究には一段とはずみがつくものと期待できよう。
「混牧林」「林内放牧」にみる日本型中山間地域資源管理システム形成動向の実態分析

本研究では、岩手県北部北上山系における日本短角種経営を対象に中山間地域資源管理システム形成動向の実態分析をおこなったものである。そもそも日本短角種等の土地利用型粗放畜産は、高位安定的水準の上質肉価格を背景とし高度集約的加工型畜産として成立した黒毛和牛とは、作目の経営的性格付けが180°異なる。手間をかけ所得の向上をねらうべき作目ではなく、極力労働節約的な展開をねらうべき性格の作目である。それは市場の広域化のもと、和牛や平成3年4月以降の輸入牛肉との競合のなかでますます明らかとなってきた点である。しかし個別家族経営内的な視点からは、労働節約的方向を積極的に追求する必然性は通常見出されない。さらに当該地域では、昭和40年代以降の北山山系開発事業のもとでの、畜産経営の近代化を支える飼料基盤と草地利用の高度化という政策的誘導故の地代負担圧力や、地域における有力な換金作目の欠如、就業機会の不足が、労働集約型経営展開を後押しすらする。ここに畜産を軸とした当該地域の中山間地域資源管理システムの最大の矛盾点が存在する。現行の公共牧場を核とした畜産的土地利用は、公共牧場維持管理費用負担にすら対抗できず、各種補助金負担によってなんとか維持されているのが現状である。現代的な混牧林経営を展望するには、まずは土地利用型畜産の展開とは切り離した個別経営内的視点の充足が必須条件となる。さらにその上で家族経営の枠を超えた地域的視点に立った強力な組織展開が不可欠となる。
環境変動による疲労損傷加速効果の実証と損傷回復処理

鋼の疲労特性が環境の影響を受け、それに水素が関与していることはよく知られているが、その機構解明と対策が課題である。本研究の目的はわれわれが提案している新しい鋼の水素脆性機構、水素による塑性変形における原子空孔生成の助長とその凝集による破壊抵抗の低下、に基づき、とくに環境変動による水素脆性の増大を調べることである。本研究ではまず疲労のいろいろな段階にある高強度鋼について、生成した欠陥を水素をプローブとして検出し、疲労損傷に原子空孔の生成があること、欠陥と水素との相互作用によって疲労特性の劣化と、逆に水素脆化感受性が増大することを実証した。そして、遅れ破壊試験において負荷荷重及び水素ポテンシャルの変動によって早期に破断するとともに、荷重と水素ポテンシャル変動の相乗効果があること、また、200°C程度の低い温度で焼きなます回復処理によって疲労寿命が改善されることを実証した。また、最近注目されている口腔内での歯科矯正材料についても同様な観点から水素脆性が起きることを明らかにした。さらに、提案している水素脆性機構モデルの中核となっている原子空孔密度の増加とその凝集を実証するために、今までの水素昇温分析とともに、集束イオンビーム加工法によって電子顕微鏡観察試料を作製し、破面近傍の変形組織の観察から局所的な非晶質化を伴ってき裂が進展すること、さらに水素マイクロプリント法によって水素をトラップする欠陥の局所分布を観察した。また、試料表面の原子配列状態をナノスケールで観察するために、動的な電子線回折法が有用であることを確認した。(1)疲労損傷として点欠陥の蓄積を予想しているが、まず疲労サイクルの進行によって欠陥の生成状況を調べた。試料は二種類の高強度マルテンサイト鋼で、回転曲げ疲労を与えた。種々のサイクル数で試料を取り出し、これに水素を添加して欠陥にトラップさせ、その室温及び昇温放出特性を解析した。点欠陥が生成することは疲労材を200°Cで焼きなましたときの水素吸蔵特性の減少することから確かめた。疲労繰り返し数の増加に伴なって、全水素吸蔵量ははじめはやや減少していくが、疲労寿命の約半分の繰り返し数から増加に転ずる。水素吸蔵量の変化は主に水素との結合が弱い欠陥密度の変化で、点欠陥に対応する量は最初やや減少するが、途中で増加に転じて破断直前まで増加を続ける。これらの結果から、疲労過程で転位配列の変化が起き、疲労の進行に伴なって点欠陥(空孔)の蓄積が起きてくると考えられる。(2)疲労と水素との相互作用を調べるために、予疲労を与えた高強度マルテンサイト鋼の遅れ破壊試験を行い、破断寿命が減少すること、また予疲労後200°Cの焼きなましを行うと遅れ破壊特性が回復し、点欠陥の蓄積により水素脆化感受性が増大することを立証した。(3)水素添加電流密度を変化させながら行う低サイクル疲労試験機を作成した。電流密度変動周波数の増加に伴って破断が早期に起きることを確認し、荷重変動との重畳効果を調べている。(4)環境の変動に対する材料の表面状態の変化を解析するために、「電子線回折解析装置」の導入した。表面に酸化膜を形成したGaAsを原子状水素雰囲気にさらすと、表面から酸化膜が離脱していく過程を観察出来た。蛍光スクリーンの輝度と装置の入力信号感度の問題で、解析には信号を数秒間連続的に積算する必要があるが、蛍光材の変更等により表面状態の動的変化の解析も検討する。(1)前年度に高強度鋼の疲労損傷進行過程を水素をプローブとして検出する手法を考案し、点欠陥(原子空孔)の生成がき裂成長以前にもあることを見出した。この潜伏期に起きる変化を硬度変化から調べ、疲労軟化に伴うことを明らかにした。(2)疲労と水素との相互作用について、予疲労を受けた高強度ばね鋼の遅れ破壊感受性が増大することを見出し、これが疲労で生成する点欠陥によることを示したが、さらにばね鋼の回転曲げ疲労寿命が水素添加により大きく低下することを見出した。

疲労限の低下は小さいが、寿命寿命の大きな短縮から、水素はき裂の成長速度だけでなく、マクロき裂発生も容易にしていると考えられる。(3)環境変動として水素添加電流密度の周期的変動が遅れ破壊を促進することをPC鋼棒用高強度マルテンサイト鋼で再現した。これにさらに荷重変動と重畳させると、それぞれ単独の場合の効果と比べて寿命低下が顕著になることが確認された。(4)生体環境変動として歯科矯正材料として使用されているNiTi合金の水素脆性を調べた。超弾性合金では約100ppmの水素吸収で顕著な脆化を示し、マルテンサイト変態に伴って破断する。また、組織を変えた形状記憶合金では、数100ppmまでの水素の添加によって大きな脆化を示し、組織の影響は水素量が1000ppm以上の場合に表れた。しかし、破断はマルテンサイト変態応力以下には下がらなかった。(5)環境変動に伴う材料表面状態の変化を電子線回折で検出することを進め、原子状水素の照射で100°C以下の低温で酸化膜皮膜が除去され、試料表面がナノスケールで平坦化されることを見出した。
分散データベース崩壊後の一貫性回復機構に関する研究

本研究では,分散データベースが崩壊した後の一貫性回復機構について考察した.平成12年度には,データベースの全コピーであるフルバックアップコピーの生成技法,および分散システムの一貫性維持に関する最適連携チェックポイント生成頻度について評価した.また,分散システムの障害回復技法の中心的な要素である,フルバックアップやチェックポイント生成を実行する分散アルゴリズムの起動プロセス決定の問題を取り扱い,非同期単方向リング上のリーダー選挙問題において,プロセスに故障が生じても正しく問題を解くことのできるアルゴリズム等を提案した.平成13年度には,前年度に検討したチェックポインティングや分散アルゴリズムなど,分散データベースの障害回復機構を実現するための基本的な要素技術についてさらに考察し,また,それらを用いたシステムの評価と試験実装をおこなった.まず,前年度に扱った連携チェックポインティングに対峙する概念である,非連携チェックポインティングの最適生成頻度に関して考察した.具体的には,タイムワープ技法において,各プロセスが保持できるチェックポイントの有効世代数が有限な場合の離散時間モデル等を示し,シミュレーションでその有効性を示した.障害回復機構の試験実装としては,3台の同一のサーバを用いて対称型多重化サーバクラスタを構成した.このクラスタによって,障害発生後のサーバの縮退・復帰を、耐故障リーダ選挙アルゴリズム等に基づく分散アルゴリズムで実現できることを実際に示した.本研究では,大規模な分散データベースが崩壊した後の,一貫性回復操作を支援するためのバックアップ機構について考察した.はじめに,データベースの全コピーであるフルバックアップコピーの生成技法,および分散システムの一貫性維持に関する技法について重点的に検討した.次に,その結果を踏まえて,分散データベースの回復機構を統括する分散アルゴリズムについて検討をはじめた.まず,分散システムにおけるバックアップオーバヘッドの軽減と一貫性の保障とを目指して,分散システムの最適チェックポイント生成頻度について考察した.チェックポイント生成アルゴリズムおよびロールバックリカバリアルゴリズムについては,KooとTouegのアルゴリズムを想定して,確率的な評価モデルを構築した.ここでは,特に,周期的な分散チェックポイントの生成がシステムにあたえる影響に着目し,2つのプロセスからなる分散システムの最適チェックポイント生成頻度について評価した.また,分散システムの障害回復技法の中心的な要素である,フルバックアップやチェックポイント生成を実行する分散アルゴリズムの起動プロセス決定の問題も考察した.ここでは特に,プロセス故障を考慮した非同期単方向リング上のリーダー選挙アルゴリズムについて検討した.そして,非同期単方向リング上のリーダー選挙問題において,プロセスに故障が生じても正しく問題を解くことのできるアルゴリズムを提案した.本アルゴリズムは,Chang-RobertsのアルゴリズムCRを基にして,実行中に本来リーダーとなるべきプロセスに故障が生じても,その次に相応しいプロセスをリーダーとして選出する.シミュレーションによって,本アルゴリズムの実行時の平均メッセージ数を評価した結果,アルゴリズムCRとほぼ同じメッセージ数で問題を解けることなどが明らかとなった.本研究では,分散データベースが崩壊した後の一貫性回復機構について考察した.平成12年度には,データベースの全コピーであるフルバックアップコピーの生成技法,および分散システムの一貫性維持に関する最適連携チェックポイント生成頻度について評価した.また,分散システムの障害回復技法の中心的な要素である,フルバックアップやチェックポイント生成を実行する分散アルゴリズムの起動プロセス決定の問題を取り扱い,非同期単方向リング上のリーダー選挙問題において,プロセスに故障が生じても正しく問題を解くことのできるアルゴリズム等を提案した.平成13年度には,前年度に検討したチェックポインティングや分散アルゴリズムなど,分散データベースの障害回復機構を実現するための基本的な要素技術についてさらに考察し,また,それらを用いたシステムの評価と試験実装をおこなった.まず,前年度に扱った連携チェックポインティングに対峙する概念である,非連携チェックポインティングの最適生成頻度に関して考察した.具体的には,タイムワープ技法において,各プロセスが保持できるチェックポイントの有効世代数が有限な場合の離散時間モデル等を示し,シミュレーションでその有効性を示した.障害回復機構の試験実装としては,3台の同一のサーバを用いて対称型多重化サーバクラスタを構成した.このクラスタによって,障害発生後のサーバの縮退・復帰を、耐故障リーダ選挙アルゴリズム等に基づく分散アルゴリズムで実現できることを実際に示した.
ヘムタンパク質のヘムポケットを配位空間に利用した新しい機能性触媒の開拓

本申請研究では、ヘムタンパク質のヘムポケットをユニークなナノ配位空間と位置づけて、この柔軟かつ緻密な天然の配位空間内に新しい金属錯体を構築し、得られた生体金属分子について、その錯体物性の制御、反応活性種の形成、さらには人工金属酵素としての応用を図ることを主目的としている。具体的には、本年度もアポ化した(天然のヘムを除去した)タンパク質に対して、反応性に優れた人工ヘムをヘムポケットに挿入することにより、天然を凌駕する酸化酵素の構築を以下のように行った。1.ヘムオキシゲナーゼの基質ポケットに、分解しない安定な非天然ヘムである鉄ポルフィセンを挿入し、新しい酸化触媒を構築した。さらに、アポ西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)中にも鉄ポルフィセンを挿入し、鉄ポルフィセンでは、初めて2電子酸化等量のFe(IV)ポルフィセンラジカル種をESRスペクトルで捉えた。またこの再構成HRPは、天然の酵素を凌駕する活性を示した。2.亜鉛ミオグロビンのタンパク質表面にアニオンドメインを導入し、電子メディエーターのビオロゲンをもちい、光増感剤として利用することを検討した。特に、モノカチオン種のビオロゲン類縁体をメディエーターとして用いることにより、光誘起電子移動後の電荷分離状態の寿命が長くなることが明らかになった。この知見をもとにさらに、系中に白金コロイドを添加し、犠牲試薬としてトリエタノールアミン存在下、効率の良い水素発生系の構築が実現した。具体的には、本年度はアポ化した(天然のヘムを除去した)タンパク質に対して、反応性に優れた人工ヘムをヘムポケットに挿入することにより、天然を凌駕する酸化酵素の構築を以下のように行った。1.西洋わさびペルオキシダーゼ(HRP)に対して、天然のヘムよりも活性の向上が期待できる人工補欠分子(金属錯体)を設計・合成し、HRPに挿入して、構造と反応性を評価した。特に、鉄ポルフィセンをHRPに挿入した再構成タンパク質では、天然のHRPにくらべて、チオアニソールの酸化反応が10倍加速した。また、再構成HRPでの過酸化水素との反応で、compound I, compound IIに相当する活性種の検出に成功し、詳細な動力学的考察も実施した。2.本年度は、ポルフィリン類縁体であるコロール配位子にも初めて着目し、人工補欠分子としてのコロール鉄錯体の合成と、コロール鉄錯体を有する再構成ミオグロビンを調製した。この再構成タンパク質は、天然のミオグロビンにくらべ、約150倍のペルオキシダーゼ活性を有することを明らかにし、今後有望な補欠分子であることが示された。
オープンプラン教室を活用するための実践的研究

本研究の実践的活動の一つとして、オープンプラン小学校である美浜打瀬小において教職員を対象に学習空間づくりに関するワークショップを行なった。その結果、空間に対する意識の変化や活動の幅が広がるという意見が得られた。また、ワークショップ後に行なわれた授業の実践を通して、オープンプラン型の学習環境がその特性を活用した創造的な授業展開の可能性を広げるものであることが改めて確認された。具体的には、常設できる学習教材のコーナーやヒント、学習への関心を高める展示や掲示など空間的なメリットであり、そのようなメリットを最大に引き出すためには、学年が1つの学習環境を共有することが重要であることが特に指摘される。■オープンプラン小学校を対象とした調査研究教室空間デザイン上の新しい試みがなされたオープンプランの新築小学校(立川市立第一小学校)を対象に、1)観察調査、2)教師アンケート調査および教師ヒアリング調査、3)小学校校長および設計者への結果報告会の実施を行なった。また本成果は、2015年9月に開催予定の日本建築学会において、口頭発表を予定している。1)および2)に関する調査の結果概要を次に述べる。1)観察調査では、学習内容、生活行動や季節による家具配置や可動家具の変化を継続的に記録した。机配置形状の特徴として、斜め配置や扇形配置が見られ、教室後方にスペースをつくって授業時の作業エリアとして活用している例も見られた。教室に設置された開閉できる可動の建具の使用状況として、調査の度に教室を閉鎖的にするクラスが増加したが、教師ヒアリングから冬期による寒さの影響であることがわかった。また授業時と休み時間で可動家具を移動させて教室への出入口を確保している状況も確認された。2)教師アンケート調査および教師ヒアリング調査は、新校舎の教室環境や音環境に関する教師の評価を把握することを目的に行なった。その結果、教室まわりの使い勝手は概ね良く評価されていたが、教室環境の評価は教室配置の方位や風の入り方等が異なりユニットにより評価が異なった。また、教室レイアウトの自由度が高いこと、ワークスペースとの連続性が高いこと等は良い評価であるが、教室が明るすぎることや寒さに対しては困っている状況が把握された。また音環境や温熱環境の理由から「教室を閉めきれた方が良い」という意見があった。■国内のオープンプラン型の学校を対象とした視察および授業参観東浦町立卯ノ里小学校、和泉町立三加和小中学校、宇城市立豊野小中学校等の視察見学を行なった。平成27年度は主として新たなタイプのオープンスクールである立川市立第一小学校を対象に、調査研究および、教員研修や学習環境づくりの支援を行った。具体的には、7回の観察調査、教師アンケートの実施、理科クラブの活動支援、教師アンケートの結果報告を校長・副校長および全教員に対して行い、全教員を対象に研修会も行った。研修会では、立川第一小学校の建築的特徴を光環境や音環境も含めて解説して、使い方の季節や時間的な変化や特徴について、教室の採光や照明に関連した解説と有効的な昼光利用のあり方について、オープンな校舎を学習環境に活かす方法などを解説した上で、他校の事例を具体的に紹介しながら、オープンスクールをより豊かな学習環境にしていく方法に触れて、平成28年度の学習環境づくりのヒントになるような支援を行った。さらに、本研究活動の成果として冊子ー「オープンプラン小学校の学習環境づくり」ーを作成して、関連する学校や教育関係者、および教員らに配布した。また、木材を使用した三角の開口部が特徴である「つくばみらい市立陽光台小学校」の視察を行い計画研究者による解説を受け教頭にヒアリングを行った。陽光台小学校では学習環境づくりのガイドブックを配布して、教師らに回覧した。さらに、平成26年度における千葉市のオープンスクールである美浜打瀬小学校における一連の研究活動および学習環境づくりに関する活動の報告として、日本建築学会技術報告集にて研究成果の発表を行い、平成27年9月には日本建築学会大会において本研究活動の成果に関して口頭発表を行った。研究成果の目標である、学習環境づくりに関するガイドブックの作成を行った。また一連の研究活動について、日本建築学会技術報告集において、広く社会に公表した。さらに、新たなタイプのオープンスクール(立川第一小学校)において、現場の教師らとの共同的な学習環境づくりの実践を行った。1.オープンプラン小学校の学習環境づくり(その2)の発行:美浜打瀬小学校での学習環境づくりおよび授業実践に関する成果とプロセスを分かりやすくまとめたガイドブック(400部)を発行して学校教育および空間デザインに関わる各方面に研究活動の成果を周知した。2.「落ち着ける居場所」に関する研究(空間づくり):オープンな教室は壁や間仕切りが少なく開放的で使い方の自由度が高い一方で、子どもが落ち着いて過ごせる小空間が少ない。また最近では学習指導や生活指導面での困難や多動性などを抱える特別な支援が必要な子どもが増加している。そのような子どもが静かに落ち着いて過ごせる居場所を教室近くに提案した結果、子どもが落ち着きを取り戻す場所として、また教師が個別指導を行う場所として、さらにクラスの子どもたちが過ごす場所として有効に活用され一定の成果が得られた。3.空間の響きを活用した学習(授業実践):2年生図工の授業で空き箱やペットボトルなどでオリジナル楽器を作成して、残響時間が最も長い空間(階段室)に持ち寄り演奏会を実施した。子どもたちは音の響きを体感しながら楽しんで演奏を行った。また、5年生国語の物語り教材「雪わたり」の授業で音読表現にあう場所を探して発表会を行った。声だけの発表に留まらず、照明効果を用いたり笛の描写をするなど、高度な音読表現が見られた。

4.図書室「青空ベンチワークショップ」の開催:美浜打瀬小学校の図書室にはやさしく陽の光を落とす中庭があるが、普段はあまり人が行かない寂しい場所である。その中庭を、子どもたちの読書スペースとして生まれ変わらせよう、という目的でワークショップを企画した。中庭の空をなぞらえてベンチに表現した「青空ベンチ」をイメージに、古くさびて汚れていた丸いベンチにペンキを塗って綺麗にしたところ、子どもたちがそのベンチに座って読書をする姿が見られるようになった。本研究の実践的活動の一つとして、オープンプラン小学校である美浜打瀬小において教職員を対象に学習空間づくりに関するワークショップを行なった。その結果、空間に対する意識の変化や活動の幅が広がるという意見が得られた。また、ワークショップ後に行なわれた授業の実践を通して、オープンプラン型の学習環境がその特性を活用した創造的な授業展開の可能性を広げるものであることが改めて確認された。具体的には、常設できる学習教材のコーナーやヒント、学習への関心を高める展示や掲示など空間的なメリットであり、そのようなメリットを最大に引き出すためには、学年が1つの学習環境を共有することが重要であることが特に指摘される。新しい教室空間の提案を行なっている事例として、立川第一小学校の調査研究を、小学校からの全面的な協力を得て進めており、今年度も継続して行なう予定である。これまでの研究成果は、小学校校長および設計者に報告を行い、見つけられた問題点は懸案事項を共に解決していくという本研究の目的も概ね達成している。また本研究成果を広く社会に公表することを目的に、日本建築学会での発表も予定している。さらに、熊本周辺の小中学校の視察も行い、オープンプラン教室を活用するための方策等について検討を行った。また、これまでの研究成果を、日本建築学会技術報告集に投稿して採用された。タイトルと掲載号は、「オープンプラン小学校の教師と研究者の連携による学習環境づくりの実践と方法美浜打瀬小学校でのとりくみ(その1)」第48号(2015年6月号掲載予定)、「教師と連携したオープンプラン小学校における教育実践音環境の保全と響きの活用に向けた取り組み」調査研究の対象校を幅広く探して、積極的に研究活動を行う予定である。また、震災時の一時避難場所としての学校のあり方、オープンスクールの防災・防犯について、個別の学習支援が必要な児童に対するオープン教室での学びの場について、エコスクールや環境教育のあり方について、などが今後検討するべきテーマとしてあげられるので、引きつづき研究を推進していく予定である。建築計画今年度も引き続き、立川第一小学校を対象に、調査研究および学校長(教諭)や設計者との連携と調査結果の共有を進めていく予定である。また、国内外のオープンプラン型の小中学校および改修の事例などの視察を行ない、オープン型教室のより有用な活用方法に関する方策についての知見を深めて社会に広く発信して行く予定である。
マイクロ波によるスピン相関混合過程の促進・停止の効果を利用した科学反応制御

本研究において我々はスピン対の相関をマイクロ波パルスにより変化させ、その結果として化学反応を制御する手法の確立を目指す。そのために次のように研究を行い、成果を得た。1、新しい時間分解スピン対相関観測システムの製作。1)マイクロ波照射システムに発光観測装置、過渡吸収観測装置、核スピン分極観測装置、光伝導度測定装置を組み込み、マイクロ波によるスピン対相関への効果を、を多角的に観測することが可能なシステムを完成させた。2)マイクロ波照射を自在に制御しスピン間相関を制御するために、マイクロ波共振器を改良しパルス照射が高時間分解能(数ns)で行えるようにした。2、スピン間相関の直接観測。上で述べた手法によりスピン間相関の時間発展を直接観測し、スピン対相関の緩和過程について、次のことを明らかにした。1)スピン対における交換相互作用の揺らぎによるスピン緩和がマイクロ波照射による反応性の変化に顕著に現れる事。2)パルスマイクロ波によりスピン対相関の混合過程をナノ秒の時間領域で加速、減速可能である事。また、遅延させたマイクロ波パルスはスピン対相関の混合過程の減速には有効でない事が明らかとなった。3、時間分解ESRおよびSNP法によるミセル中ラジカル対の観測。ミセル中のラジカル対は、スピン対の相関の運動が化学反応に有効に現れる反応系の一つである。これらの反応系において時間分解ESRおよびSNP法(誘導核スピン分極検出ESR法)を用いて、スピン挙動について明らかにした。これにより、スピン挙動とラジカル対の拡散運動との関係がほぼ完全に明らかになった。以上によりマイクロ波による反応制御への基礎的データが得られた。今後多彩な反応系への応用が期待される。本研究では新しく過渡吸収検出磁気共鳴法を開発した。この方法は、中間体ラジカル対の過渡吸収スペクトルに対する共鳴マイクロ波効果を測定することにより、中間体ラジカルのダイナミクスについての詳細な知見を得るものである。従来開発されたRYDMR法は、反応生成物が発光を伴わなければならないといとう制約があった、ここで開発した方法は、そのような制約はなく、全ての反応系に一般的に適用できることが大きな特徴である。反応系としては、キサントンとキサンテンとがアルキル鎖で結ばれた分子系における光誘起分子内水素引き抜き反応を取り上げた。この分子系では、光励起に伴ってキサントン部位が励起三重項状態に励起され、キサンテン部位から水素を引き抜き、ラジカル対が形成される。項間交差過程により一重項ラジカル対と三重項ラジカル対が共存するが、過渡吸収スペクトルはその両方を観測していることになる。三重項ラジカル対に共鳴するマイクロ波を照射することによって、過渡吸収の強度が減少する効果が観測された。この効果は、マイクロ波吸収により項間交差が加速され、それに伴って再結合反応が促進され、結果として中間体ラジカル対の濃度が減少するためである。このようなマイクロ波効果の、磁場依存性とマイクロ波強度依存性を調べることにより、ラジカル対ダイナミクスの詳細が明らかになりつつある。中でも、この方法を用いることにより、他の方法では観測不可能であった長時間にわたってのスピン相関の時間変化を観測することができたことは特筆に値する。本年度我々は次の様に研究を進め、次の内容を明らかにした。1、反応中間体にマイクロ波を照射するシステムを更に改良し、誘導体型共振器を新たに導入した。これによりマイクロ波照射をナノ秒領域で細かく切り替えすることが可能となった。2、反応制御の効果をreal timeで観測するために、マイクロ波照射システムに発光観測装置、過渡吸収観測装置、核スピン分極観測装置、光伝導度測定装置を組み込み、マイクロ波による反応制御の結果を多角的に観測することが可能なシステムを完成させた。

3、反応に対するマイクロ波照射の効果の外部磁場に対する依存性から、中間体スピン対のESRスペクトル(時間分解ADMRスペクトル)を測定することができた。光反応中間体ビラジカルおよびミセル中におけるラジカル対に対してその手法を適用したところ、そのスペクトルに交換相互作用の影響を多く受けている新たな遷移(S-transition)の寄与を見いだした。又、この新たな遷移の観測には、強いマイクロ波強度が必要でかつラジカル対寿命が数百nsの以上である必要があることが明らかとなった。4、反応制御の時間的制御を行った。その結果マイクロ波の切り替えによりスピン対相関の混合過程をナノ秒の時間領域で加速、減速可能であることが判った。また、交換交差の減速とラジカル対におけるスピン対のランダム化との関係について明らかにした。上に述べた研究により、マイクロ波照射による化学反応制御に関する基礎的なデータは得られた。今後はより多彩な可能でありその実現が期待される。
低緯度ー中緯度遠洋域における史上最大の大量絶滅発生時とその回復過程の環境変動

ペルム紀末に起きた地球史上最大の大量絶滅とその回復期における海洋環境の復元を、日本に残る当時の低緯度遠洋域の地質とニュージーランドの中緯度遠洋域を記録した地質を対象に行った。低緯度域では、ペルム紀末に硫化水素に富む海洋環境が発達した証拠が得られ、回復期である前期三畳紀後期に完全な無酸素ではないが比較的酸素に乏しい海水環境が繰り返し発達していたことが判明した。一方、中緯度域では、ペルム紀末には低緯度同様に硫化水素環境が一時的に発達した可能性は示されたが、前期三畳紀の低緯度域と同時期には酸素に乏しい環境は発達せず、むしろ酸素に富んでいた可能性を示すことが明らかになった。1.野外地質調査:岩手県北部に位置するペルム紀ー三畳紀境界層(安家森セクション)の地質調査を行い,露頭を研磨して地質構造の観察と,層序の復元を行った.また,葛生,熊本および篠山の地質調査を行い,三畳紀と思われる連続露頭から試料を採取した.試料は大学院生が化石年代の検討作業を進めている.さらに,ニュージーランド北島において地質調査を行い,前期三畳紀の貧酸素環境を反映したと考えられる黒色チャートの連続露頭を新たに見出し,試料を採取した.2.試料の分析:安家森セクションの黒色粘土層の有機炭素同位体比を測定し,前期三畳紀の連続化学層序を得た.さらに還元環境の指標となるフランボイド黄鉄鉱のサイズ計測を行った.これらのペルム紀ー三畳紀境界のサンプルを利用して,アリゾナ州立大学の協力のもと,ウラン・モリブデンの安定同位体比を新たに30点測定した.その結果,大量絶滅期に著しく還元環境が発達しさらにモリブデン濃度が海水から減少していたことが明らかになった.他,日本とニュージーランドの前期三畳紀の堆積岩サンプルを粉砕し,次の分析作業に備えている.3.論文公表:ペルム紀ー三畳紀境界層の研究についての総説論文を1編,ペルム紀末に深海底に濃集した微量元素について,後期三畳紀の気候変動に伴う遠洋域の粘土組成の変化について,それぞれ国際誌論文を1編ずつ公表した.ペルム紀末に起きた地球史上最大の大量絶滅とその回復期における海洋環境の復元を、日本に残る当時の低緯度遠洋域の地質とニュージーランドの中緯度遠洋域を記録した地質を対象に行った。ニュージーランド北島における調査を2012年2月29日3月14日に行った。結果、モツタプ島から2つの地層連続体を確立した。また、岩手県岩泉町において,6月14日20日、9月29日10月12日の2回に分けて調査を行い、およそ4m分の岩相層序を確立し、試料を採取した。採取した試料から研磨面・薄片を作成し、小断層の記載や生物擾乱の記載を行った。試料からコノドント化石を探し出し年代を検討した。その結果、ニュージーランドの層序は、中期三畳紀はじめのもので、岩手で採取した層序の上限が前期三畳紀であることが判明した。抽出した微量元素溶液をアメリカアリゾナ州立大学に送り、モリブデン同位体比(97Mo/95Mo)を測定した。その結果、ペルム紀末の堆積性モリブデンの安定同位体比は0.65‰という値を示した。この値は、還元的な海洋底がほぼ全海洋に広がっていたことを示す。今後、測定点を増やして詳細を検討する予定である。岩手県で採取した試料のレアアースエレメントの組成を解析した。その結果、ユウロピウムに乏しく質量の重いレアアースエレメントが多いという特徴の層準が見いだされ、南中国で報告されている大量絶滅直前後の火山灰層と組成が一致する。このことは、大量絶滅時期に大規模火山活動が発生していたことを示すものである。岩手県で得られたペルム紀末の珪酸質岩石を酸処理し、残渣として得た非可溶性有機物を用いて、有機分子化石を得る分析を試みた。超音波による溶媒抽出では効果的な反応は得られなかったが、クロム酸酸化による化学処理によってバクテリオクロロフィルc,dに起源物質を求められるフタレイミドを検出することに成功した。岩手県のペルム紀末の層序に見出されたモリブデン濃度の上昇について研究成果を論文にまとめて国際誌(Earth and Palnetary Science Letter)に投稿した。大型放射光施設SPring8および高エネルギー研において、ペルム紀ー三畳紀境界層の試料のモリブデンと鉄のX線吸収微細構造を測定し、酸化鉄の全くない還元的な堆積物内条件のなかで大量絶滅期の層準に4価に還元したモリブデンが増加していることが判明した。この結果は論文原稿を準備し、投稿間近である。アメリカアリゾナ州立大学のAriel Anbar教授の協力を得て、ペルム紀ー三畳紀境界層のウランとモリブデン安定同位体比(238U/ 235U,98Mo/95Mo)の連続記録を示すことに成功した。

その結果は、ペルム紀末の大量絶滅層準の前後で軽い値から重い値に大きく変動し、こららの値変動は、還元的な海洋底環境を背景に全世界の海水からモリブデンが減少していた証拠として、論文執筆に取り組んでいる。岐阜県で採取した前期ー中期三畳紀境界層の連続的元素組成の分析を行い、前期三畳紀末の黒色チャート層の堆積環境は準無酸素(海水1L中に酸素が0.2mL程度)であったことが明らかになった。成果は国際誌Paleo-3誌に公表した。ニュージーランド北島において採取した赤色チャートからなる地層セクションのサンプルの有機物の安定炭素同位体比を測定し、日本で確立した前期ー中期三畳紀の傾向に対応する変動傾向を得た。このことは、前期三畳紀末等に発達した酸素に乏しい堆積環境が低緯度海域に留まっていたことを指示する。地質学地質調査によって,既存の各セクションの年代の間にあった空白を埋める露頭が発見されてきた.これまでに採取された地層セクションのサンプルについて化学分析が順調に進められた.計画したほとんどの各研究項目について成果をあげることが出来たため。ウラン・モリブデンの同位体比の変動について,地球物理学的知見をもつ研究者らと複合的に議論を行い,新たに判明した大量絶滅期の海水組成について論文をまとめる.地質調査で採取されたサンプルの炭素同位体比と微量元素分析の作業を進め,絶滅事変後の海洋環境の推移について言及する.成果が見え始めた、モリブデン同位体比変動記録データ、火山灰層の認定についてのデータを優先して確立させることを目指す。(1)ケロジェンの安定炭素同位体比の測定:質量分析計を用いてケロジェンの安定炭素同位体比を測定し、各地層セクションの炭素同位体比変動曲線を明らかにする。(2)多量元素・微量元素の定量:粉末試料を加圧成形し、XRF装置を用いて多量・微量元素成分の濃度を測定する。得られた値より、砕屑物の寄与量(アルミ等)や溶存酸素(酸化還元)環指標であるクロムの濃度を算出する。(3)堆積岩試料の微量元素の抽出・定量:粉末試料を酸分解処理し、ICP-MS分析装置を用いて微量元素成分の濃度を定量する。(分析機器協力:山崎慎一東北大学研究員)。得られた値より溶存酸素(酸化還元)環指標であるバナジウム、モリブデン、ウランの濃度を砕屑物の寄与量で規格化して算出する。(4)還元的海洋発達規模の推定:モリブデン同位体比の分析ICP-MS分析で作成した酸分解溶液をMC-ICP-MSで分析し、モリブデン同位体比を測定する。得られたモリブデンの同位対比組成の大量絶滅期前後の変動から、当時の海水のモリブデン同位体比値を得る。当時と現在の海水モリブデン同位体比との値の比較から、ペルム紀末大量絶滅時の還元的海洋の発達が当時の海洋の何割を占めていたのか推定する。(分析機器協力:Ariel Anbarアリゾナ州立大学教授)(5)非可溶性有機物(ケロジェン)から有機分子化石の抽出:堆積物試料から得たケロジェンから有機溶媒を用いて可溶性有機物を抽出する。抽出物をGC-MSを用いて分析し、各種の有機分子化石を同定・定量する。
ゼブラフィッシュを用いた遺伝性不整脈の病態解明と治療法の確立

QT延長症候群(LQTS)90症例中27症例(30%)に、若年発症徐脈58症例中7症例(12%)に、孤立性心房細動90症例8症例(9%)に遺伝子変異が認められた。同定された遺伝子変異に対して機能解析を行ったところ、QT延長症候群で同定された12遺伝子変異、若年発症の徐脈の2変異,孤立性心房細動の2変異は機能喪失変異であり、孤立性心房細動3変異は機能亢進変異であった。ゼブラフィッシュ初期胚にLQTSの原因遺伝子の一つであるKCNH2のアンチセンスモルフォリノ単独を導入したところ房室ブロックを認めた。また、野生型ヒトKCNH2 mRNAを同時に注入したところ房室ブロックの改善が認められた。(1)遺伝性不整脈症例のサンプル収集:我々はH24年度の1年間に、QT延長症候群10症例、Brugada症候群2症例、若年発症(60歳未満)の心房細動9症例、若年発症(60歳未満)および家族性徐脈3症例のgenome DNAおよび臨床データを新たに集積した。(2)遺伝性不整脈の遺伝子変異検索および臨床像の把握:集積した先天性不整脈患者とその家族の末梢白血球よりリンパ球ゲノムDNAを抽出し、遺伝子解析を行った。H24年度の1年間にQT延長症候群およびその家族51人に52種類の遺伝子変異を、心房細動3人に2種類の遺伝子変異を新たに同定した。(3)同定された遺伝子変異の実験モデルによる機能解析:同定された原因遺伝子変異のうち心筋イオンチャネル遺伝子について、動物培養細胞に変異チャネルを発現させ、パッチクランプ法で遺伝子変異が臨床病型を引き起こすメカニズムを解明した。H24年度の間にQT延長症候群の3種類の遺伝子変異、心房細動の2種類の遺伝子変異の機能解析を新たに行った。QT延長症候群の変異はいずれも機能喪失変異であり、心房細動の変異は一方が機能喪失変異で、他方が機能獲得変異であった。(4)ゼブラフィッシュを用いた機能解析:上記の機能解析のために作成した変異遺伝子のcDNAのベクターと、ゼブラフィッシュの受精卵に導入・発現させるための発現ベクターとの入れ替えを行っている。さらに、受精48時間後のゼブラフィッシュ初期胚の心房筋および心室筋の活動電位の測定をパッチクランプ法で試みている。(1)遺伝性不整脈症例のサンプル収集:我々はH25年度の1年間に、QT延長症候群16症例、Brugada症候群3症例、若年発症(60歳未満)の心房細動5症例、若年発症(60歳未満)および家族性徐脈1症例のgenome DNAおよび臨床データを新たに集積した。H25年度の1年間にQT延長症候群3人およびその家族2人に3種類の遺伝子変異を、心房細動3人に1種類の遺伝子変異を新たに同定した。H25年度の間にQT延長症候群の3種類の遺伝子変異、心房細動の1種類の遺伝子変異の機能解析を新たに行った。(4)ゼブラフィッシュを用いた機能解析:本年度、受精48時間後のゼブラフィッシュ初期胚の心電図を初めて測定することができた。LQTS症例で認められる遺伝子変異の50%を占めるKCNH2遺伝子(IKr)変異の病的意義について、ゼブラフィッシュ初期胚にKCNH2のアンチセンスモルフォリノを注入したところ、48時間後に房室ブロックあるいは心停止が認められた。さらに、当科で同定したKCNH2変異の病的意義について、モルフォリノと変異mRNAを同時に注入し、正常を示すゼブラフィッシュの割合の評価を行った。(1)遺伝性不整脈症例のサンプル収集:我々はH23年度末までに、QT延長症候群251症例、Brugada症候群133症例、若年発症(60歳未満)の心房細動92症例、若年発症(60歳未満)および家族性徐脈56症例のgenome DNAおよび臨床データを集積した。(2)遺伝性不整脈の遺伝子変異検索および臨床像の把握:集積した先天性徐脈患者の末梢白血球よりリンパ球ゲノムDNAを抽出し、遺伝子解析を行った。H23年度末までにQT延長症候群24人に25種類の遺伝子変異(KCNQ1遺伝子変異10人、KCNH2遺伝子変異13人、SCN5A遺伝子変異3人、ANKB遺伝子変異1人)を、Brugada症候群3人に3種類のSCN5A