hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生細胞内1分子FRET法による回転モータータンパク質のダイナミクス計測

固定子aサブユニットにSNAPタグ、回転子εサブユニットにCLIPタグを導入したF_oF_1にAlexa647-benzylguanineおよびTMR-benzylcytosineを反応させ特異的結合を確認した。またリポソームに再構成した蛍光標識FoF1の1分子FRET計測を行い、回転子の向きを反映した3段階(L,M,H)のFRET効率が得られた。しかしながらFRETの経時変化計測では、一方向の回転に対応するL→M→H→Lといった順序だったFRET変化をみせた分子の割合は約20%と低く、L→M→Lのように2状態を可逆的に遷移する分子が多くみられた。この原因として、1)タグの位置が適切でなく蛍光色素の位置が一意に決まらない、2)リポソーム膜にきちんと再構成されていないFoF1の割合が高い、等の可能性が考えられた。1)の可能性を検証するため、タグの位置を変えたFoF1を様々に作製し改善を試みた。しかしながら現在までのところ大幅な改善には至っていない(1)。よって2)の可能性が高いと考えられた。一方、大腸菌ではFoF1の細胞膜への再構成の効率は問題にする必要はない。そこで大腸菌での1分子計測を行うため、蛍光色素で標識後に菌体を培養し蛍光標識FoF1の密度を低下させた。その結果、細胞膜上を拡散する1分子FoF1の観察に成功した。しかしながら、Alexa647-benzylguanineの細胞膜透過性が低く、大腸菌内での1分子FRET計測には至らなかった。予想と反し、順序だったFRET変化をみせた分子の割合は約20%と低く、L→M→Lのように2状態を可逆的に遷移する分子が多くみられた。Alexa647-benzylguanineの細胞膜透過性が低く、大腸菌内での1分子FRET計測には至らなかった。これらの点を解決する必要が生じたため、やや遅れていると判断した。光活性化蛍光タンパク質を用いた1分子FRET計測に取り組む。またFRET計測だけでなく、回転子と固定子に導入した2種の色素の向きを蛍光偏光で同時に1分子計測して回転速度を見積もる手法も試す。生きた大腸菌内でのATP合成酵素の回転速度の1分子計測に取り組んでいる。尚、本研究はドイツ(シュツットガルト大学)のMichael Borsch博士との共同研究である。まず、リポソームに再構成したATP合成酵素の1分子FRET計測を行った。aサブユニットにSNAPタグ、εサブユニットにCLIPタグを導入したATP合成酵素変異体を日本側で作製し活性を確認した。また精製ATP合成酵素への蛍光色素の特異的結合を確認した。次に日本側の柳沼秀幸がこの試料を携えてドイツに滞在し、ドイツ側研究者と共にリポソームに再構成した蛍光標識ATP合成酵素の1分子FRET計測を行った。その結果、FRET変化を示す分子の割合が低いという課題が明らかとなった。これらの課題を解決するため、タグの位置を変えたATP合成酵素を日本側で作製し改善を試みた。また、ATP合成酵素の1細胞FRET計測、1分子イメージングを行った。Michael Borsch氏が日本に滞在し、日本側研究者と共に細胞内1分子FRET計測の予備実験を行った。ATP合成酵素変異体を発現する大腸菌に蛍光色素誘導体を反応させ細胞膜の特異的な染色を確認した。さらに、日本側で大腸菌内のATP合成酵素の1分子イメージングを行った。蛍光色素を標識後に菌体を培養して、細胞分裂により1細胞あたりの蛍光標識ATP合成酵素のコピー数が減少させることで成功した。

Alexa647-benzylguanineの細胞膜透過性が低く、大腸菌内での1分子FRET計測には至らなかった。これらの点を解決する必要が生じたため、やや遅れていると判断した。光活性化蛍光タンパク質を用いた1分子FRET計測に取り組む。またFRET計測だけでなく、回転子と固定子に導入した2種の色素の向きを蛍光偏光で同時に1分子計測して回転速度を見積もる手法も試す。
重力波データ解析による重力理論の検証

計画研究A01の目標は、重力の標準理論である一般相対論を越えた拡張重力理論に対する重力波波形の理論予測にもとづき、重力波データから新しい制限を導出することである。BH連星合体からの重力波は2018年までの観測で10のイベントが検出されている。連星合体からの重力波波形は一部の不定性を除き理論的に予測でき、重力理論の検証が可能である。このような着想のもと、拡張重力理論における重力波波形を予測し重力波データを解析することで、一般相対論からのずれの検出、あるいは、重力理論に対する制限を得るという研究を隔週のミーティングを持ちながら進めている。本研究が始まるまではこのような野心的なデータ解析を日本で組織することはなされていなかった。本年度ポスドク研究員を採用し、基本的な解析ツールの開発を終え、実データを使ったいくつかの研究成果の発表に至っている。先行するLIGO/Virgoの解析では具体的なモデルに依存しない解析が中心に進められている。我々は、重力波データからより多くの情報を引き出すことを目指し、理論的に整合性があるが、モデルに依存しない解析では見落とされる一般相対論からのずれを綿密に精査することを目指している。具体的には、スカラーテンソル理論で、パルサー観測による制限を回避する小さな質量を持ったスカラー場の理論に対する制限、ブラックホールのホライズン境界条件が修正を受けている可能性を示唆するブラックホールエコーの再解析などをおこなった。加えて、ブラックホールが一般相対論で記述できていることを決定的なものとするブラックホール準固有振動の同定の手法の優劣を、5つの異なる解析手法を比較するという形で論文にまとめた。加えて、基礎となる理論的な研究としては、研究協力者である西澤らによる、GW170814イベントを用いた重力波伝播の偏向に対する制限の研究などの成果を挙げている。領域発足以来、計画研究A01では隔週で定期的に全体でのTV会議によるミーティングを持ち、強い連携を保ち研究を進めている。TV会議の組織はポスドク研究員が責任を持って行っている。様々な重力波データ解析手法間の互いの性能の比較を行うも目的で、モックデータチャレンジという形の擬似データに対するパラメータ推定の精度を比較することで、異なる手法の性能を正当に評価するということを行ったが、これを論文にまとめるまでに仕上げた。これと並行して、様々な重力理論の修正に対するテストを実行に移すための準備を進めた。どのような重力理論のテストが実現可能であるかのサーベイは初年度に済んでいたので、その絞り込んだターゲットのサーチに適した解析プログラムの開発を新規に採用した研究員を中心に、日本独自の解析ライブラリであるKAGALIという共通のプラットフォームを用いて、系統的に進めた。しかし、必要な解析ツールが完全に準備できているわけではない。必要なツールの整備をある程度は終えて、LIGOの実データを用いた質量を持つスカラー場をもつスカラーテンソル理論の検証や、ブラックホールエコーの検証の論文を執筆中である。Adv LIGO、および、adv Virgoで得られたO2データも既に公開されている。2017年度に導入した大規模データサーバに加えて、2017年度には高速のデータ解析のための計算機サーバーも導入し運用を開始した。これらを用いた解析が進むことで、計算機の能力は限られているものの、現在我々が進めているような重力理論の検証という立場の解析には十分に解析が可能であるということも実証された。当初の方針からの大きな変更はない。LIGO O2データも既に公開されており、公開までに大きな時間差がないことが明らかになった。今後はこの流れはさらに加速されるものと思われる。さらに、2019年の秋からKAGRAが共同観測に参加することで、A01の主要メンバーはいち早くデータにアクセスできるようになると期待される。その段階で、LIGO/Virgoとの共同研究として日本発の提案ができるように準備を進めることが慣用である。雇用したポスドク研究員はKAGALIを使いこなすべく努力を払ってくれている。一方で、日本の連星合体イベントサーチのデータ解析チームがLIGOの解析ソフトをベースに解析を進めることを決定し、方針に一貫性を欠いてしまっている点は残念であるが、LIGOのデータ解析ライブラリとは独立な解析ライブラリを開発し冗長性を持たせることの必要性は現時点でも変わっていない。これまで通り、重力理論の拡張に対するテストについては何を行うべきか検討が進んでいるので、研究員の用務を実際のコード開発に集中し精力的に開発を進めていく。これまでの観測と矛盾しない重力理論の修正の可能性について、重力波データ解析を通じて新たな制限を得ることを目標としています。そのためには様々な理論的研究と同時にデータ解析手法の研究が必要となります。この観点において、GW170817の発見による大きな進展がありました。ガンマ線バーストとの同時観測による重力波の伝播速度に対する制限や、重力波観測によるハッブルパラメータへの制限が得られたことです。本計画研究からも、これらの新たな制限に関連する研究発表がなされました。一方で、本計画研究では連星合体の結果として形成されるブラックホールの固有振動の周波数および減衰率が一般相対論の予言に従っているのかという点に現在注目しています。固有振動を抽出するデータ解析手法について、日本では様々な手法がこれまでも検討されてきていました。しかしながら、それらの手法は実際のデータに適用できるレベルにまで洗練されていませんでした。今回、擬似データを作成し、それらの手法の能力を比較するという試みを実施しました。

まだ、準備的な研究の段階ではありますが、理想的なガウシアンノイズの場合であっても標準的なマッチドフィルタリングによるパラメータ推定に迫るような性能を発揮できる可能性が示唆されました。すなわち、実際のデータ解析での有用性が示される可能性があるということで、今後、手法の更なる洗練と、より現実的な状況設定でのテストを進めたいと考えています。また、ディープラーニングの応用についても検討を進めています。ディープラーニングを重力波解析にいち早く取り入れることを始めている、Eliu Huerta氏(シカゴ大)を招聘し共同研究に関する議論を進めるとともに、領域シンポジウムでの招待講演をしていただきました。領域発足以来、計画研究A01では隔週で定期的に全体でのTV会議によるミーティングを持ち、強い連携を保ち研究を進めている。これまでにも、Hilbert変換や自己回帰モデルなどを応用した様々な重力波データ解析手法が提案されていたが、互いの性能の比較がなされずに解析ツールの開発が進められてきていた側面があった。モックデータチャレンジという形で、擬似データに対するパラメータ推定の精度を比較することで、異なる手法の性能を正当に評価するということを行った。これは計画研究として取り組むことではじめて可能になった成果であると言える。これと並行して、様々な重力理論の修正に対するテストを実行に移すための準備を進めた。どのような重力理論のテストが実現可能であるかのサーベイをおこない、いくつかのターゲットを絞り込んだ。日本独自の解析ライブラリであるKAGALIという共通のプラットフォームを用いて、系統的に研究を進めていくことを考えている。しかし、必要な解析ツールが完全に準備できているわけではない。必要なツールを整備し、重力理論のテストを実行するためのの研究員の公募をおこない、山田、内潟、両名の採用を決定した。今後は彼らを中心として、進めていく。Adv LIGOの最初のデータ取得で得られたO1データが既に公開されている。2017年度に、このような大規模データを展開しデータ解析を実行するためのデータサーバを新潟大、および、長岡技術大学に導入し運用を開始した。これにより、計算機の能力は限られているものの、新しい重力波源のサーベイを行うことも可能になっている。計画研究A01の目標は、重力の標準理論である一般相対論を越えた拡張重力理論に対する重力波波形の理論予測にもとづき、重力波データから新しい制限を導出することである。BH連星合体からの重力波は2018年までの観測で10のイベントが検出されている。連星合体からの重力波波形は一部の不定性を除き理論的に予測でき、重力理論の検証が可能である。このような着想のもと、拡張重力理論における重力波波形を予測し重力波データを解析することで、一般相対論からのずれの検出、あるいは、重力理論に対する制限を得るという研究を隔週のミーティングを持ちながら進めている。本研究が始まるまではこのような野心的なデータ解析を日本で組織することはなされていなかった。
アポトーシス細胞表層抗原とマクロファージによる認識・排除機構

アポトーシスは遺伝的にプログラムされた細胞の自己消去機構である。その特徴の1つとして、マクロファージや隣接する上皮細胞などにより速やかに排除され、炎症症状を伴わないことがあげられる。このような観点から我々は特に以下の3点に重点をおいて解析した結果、次のことを明らかにした。(1)アポトーシスの誘導に伴って細胞表層シアル酸が減少する機構の解明(2)細胞表層のシアル酸が結合していた母体タンパク質の解析(3)アポトーシス細胞のクリアランス機構の全容を明らかにするために、アポトーシスのクリアランス作用を担っているマクロファージ細胞側の認識分子の解析。研究成果1)アポトーシスが誘導されるに伴って細胞表層糖タンパク質糖鎖からシアル酸が減少する原因は細胞表層シアリダーゼが活性化することによってシアル酸が遊離したことによることを明らかにした。2)細胞にアポトーシスが誘導されると消失するシアル酸残基が結合していた母体タンパク質の構造を決定する迄には至らなかったが、現在そのタンパク質(GP56)のアミノ酸一次配列を解析中である。3)アポトーシス細胞に認められるラクトサミン構造(ガラクトース-N-アセチルグルコサミン)に結合したフコース残基の消失の原因が、フコシダーゼの活性化に起因する結果を得た。4)細胞にアポトーシスが誘導されると上記1)の現象とともに、細胞表層のシアル酸残基も遊離しそれに伴ってガラクトース残基が露出することが明らかとなった。5)アポトーシス細胞に出現する糖鎖抗原分子を組み込んだリポソームを作成し、マクロファージ側のレクチン分子を特定した結果、マクロファージ細胞の細胞表層に存在するガラクトース認識タンパク質(ガレクチン分子)がアポトーシス細胞の認識・クリアランスに関わっていることが明らかとなった。アポトーシスは遺伝的にプログラムされた細胞の自己消去機構である.その特徴の1つとして,マクロファージや隣接する上皮細胞などにより速やかに排除され,炎症症状を伴わないことがあげられる.アポトーシスは,単に細胞がプログラムされた機構に従って死ぬだけでなく,速やかに細胞がクリアランスされることが生理的にも病理的にも重要な意味をもっているといえる.このような観点から我々は特に以下の2点に重点をおいて解析した.(1)アポトーシスに伴って変化する細胞表層の糖鎖抗原分子の発現調節機構の解析(2)アポトーシス細胞のクリアランス機構の全容を明らかにするために,アポトーシスのクリアランス作用を担っているマクロファージ細胞側の認識分子の解析.その結果,次のことが明らかになった.1)アポトーシス細胞に認められるラクトサミン構造(ガラクトース-N-アセチルグルコサミン)に結合したフコース残基の消失の原因が,フコシダーゼの活性化に起因する結果を得た.2)細胞にアポトーシスが誘導されると消失する,フコース残基が結合していた母体タンパク質の構造を決定する迄には至らなかったが,現在そのタンパク質のアミノ酸一次配列を解析中である.3)細胞にアポトーシスが誘導されると上記1)の現象とともに,細胞表層のシアル酸残基も遊離しそれに伴ってガラクトース残基が露出することが明らかとなった.4)アポトーシス細胞に出現する糖鎖抗原分子を組み込んだリポソームを作成し,マクロファージ側のレクチン分子を特定した結果,マクロファージ細胞の細胞表層に存在するガラクトース認識タンパク質(ガレクチン分子)がアポトーシス細胞の認識・クリアランスに関わっていることが明らかとなった.アポトーシスは遺伝的にプログラムされた細胞の自己消去機構である.

その特徴の1つとして,マクロファージや隣接する上皮細胞などにより速やかに排除され,炎症症状を伴わないことがあげられる.アポトーシスは,単に細胞がプログラムされた機構に従って死ぬだけでなく,速やかに細胞がクリアランスされることが生理的にも病理的にも重要な意味をもっているといえる.このような観点から我々は特に以下の3点に重点をおいて解析した.(1)アポトーシスの誘導に伴って細胞表層シアル酸が減少する機構の解明(2)細胞表層のシアル酸が結合していた母体タンパク質の解析(3)アポトーシス細胞を貧食するマクロファージ側の糖鎖認識分子(レクチン分子)の解析その結果次のことを明らかにした.1)アポトーシスが誘導されるに伴って細胞表層糖タンパク質糖鎖からシアル酸が減少する原因は細胞表層シアリダーゼが活性化することによってシアル酸が遊離したことによることを明らかにした.2)細胞にアポトーシスが誘導されると消失するシアル酸残基が結合していた母体タンパク質の構造を決定する迄には至らなかったが,現在そのタンパク質(GP56)のアミノ酸一次配列を解析中である.3)アポトーシス細胞に出現する糖鎖抗原分子を組み込んだリポソームを作成し,マクロファージ側のレクチン分子を特定した結果,マクロファージ細胞の細胞表層に存在するガラクトース認識タンパク質(ガレクチン分子)がアポトーシス細胞の認識・クリアランスに関わっていることが明らかとなった.アポトーシスは遺伝的にプログラムされた細胞の自己消去機構で、その特徴の1つとしてマクロファージや隣接する上皮細胞などにより速やかに排除され、炎症症状を伴わないことがあげられる。従って、アポトーシスは単に細胞がプログラムされた機構に従って死ぬだけでなく、速やかに細胞がクリアランスされてこそ生理的にも病理的にも重要な意味をもっているといえる、このような観点から最終年度にあたる平成12年度においては次の点を明らかにした。1)アポトーシス細胞のマクロファージによる認識機構を、従来の結果と合わせて総合的に解明した結果、次の事柄が明らかになった。すなわち、アポトーシスの誘導に伴って、(1)ラクトサミン構造に結合したフコース残基が消失すること。(2)細胞表層に存在するシアリダーゼが活性化されることによって糖タンパク質糖鎖の非還元末端に結合したシアル酸が消失すること。(3)非還元末端のシアル酸が吸い介されることによってガラクトースが露出してくること。この露出したガラクトース残基を認識するタンパク質(レクチン分子)がマクロファージ細胞(アポトーシス細胞を貪食する細胞)の細胞表層に存在していた。2)次のアポトーシス細胞をする認識機構も存在することを認めた。すなわち、細胞にアポトーシスが誘導されると、細胞表層にリン脂質の一種であるフォスファチジルセリンが特異的に出現することをリポソームを用いた実験系を考案することによって解析した。さらに、このアポトーシス細胞に特異的に出現するリン脂質を認識するマクロファージ側の分子の性状を解析した。
日銀による高リスク資産買い入れ政策：資本市場と企業活動への影響に関する実証分析

本研究の目的は、現在日本銀行が実施しているETF買い入れ政策が、資本市場の機能を毀損し、企業活動に負の影響を及ぼしていないか検証することである。本年度は、データの整備を継続して行う一方、検証すべき仮説についての実証分析を中心に研究を遂行した。データの整備では、前年度に整備したデータのサンプル期間を延長することに加え、市場のセンチメントを計測するテキストマイニング手法を数点候補として選択し、実際に新聞記事などから各株式取引日・各企業毎のセンチメントを構築した。さらに、テキストマイニング手法の違いから生じる推定センチメントの傾向についての検証を行った。また、アナリストカバレッジなど、実証分析の過程で追加的に必要になった尺度の整備を行った。実証分析では、市場に流入する情報とeffective spreadに代表される株式流動性の関係がETF買い入れ政策によって影響を受けているかについて、重点的に分析を行った。このテーマについてはおおよその分析が終了したため、ワーキングペーパーの執筆に着手すると同時に結果の頑健性のチェックについての追加的な分析を開始した。ETF買い入れ政策が株価形成・価格発見能力に与える影響と、資本市場間の連関性についての影響についての実証分析では、研究計画段階で予想していたものとやや異なる分析結果が得られたため、分析モデルの再検討、データの吟味を慎重に行っているところである。ETF買い入れ政策と企業統治の関係については、より明確な結論を導出するための分析モデルの改善と、企業統治尺度の再構築を行った。一部の分析テーマについて、研究計画立案時に想定していた仮説とやや異なる分析結果が導かれた。この実証結果が正しいものであるかどうかの再検討と、分析モデルの再検討およびデータの吟味に予定より多くの時間を費やしている。分析結果がほぼ出そろったテーマについては、早急にワーキングペーパーを完成させ、学会報告を経て学術雑誌に投稿する。分析結果が想定とやや異なっているテーマについては、データの吟味と分析モデルの再検討を速やかに行い、最終的な結論の導出と、ワーキングペーパーの執筆を行う。本年度は、研究初年度であるため、研究分担者および海外研究協力者との本研究の目的・意義等についての問題意識共有を徹底して行った。また、本年度以降に公表された先行研究についての追加的サーベイを行い、本研究計画の学術的な位置づけをより明確なものにした。また、平成30年度以降に行う本格的な実証分析のために、必要なデータの再選定、購入および分析データセットの構築を行った。具体的には、日本銀行のETF買い入れ状況を整理し、東京証券取引所上場株式と株価指数のティックデータから、5分間隔の収益率、realized volatility, order imbalanceなどの尺度を、前場・後場毎に構築した。これに加え、ETFの市場価格・基準価額・純資産総額等の基礎的なデータも収集した。これにより、日本銀行のETF買い入れ日の市場動向の基礎的分析が可能になった。また、日本銀行がETF買い入れによって間接的に購入した株式数の推定方法について検討を行った。上記の基礎的データをもとに、日本銀行のETF買い入れ日とそうでない取引日における、株式市場環境の基本的分析を行った。これにより、ETF買い入れ日における投資家の動向に関する仮説構築が容易になった。さらに、市場のセンチメントを計測するテキストマイニング手法についての検討と、対応するテキストデータの収集を行った。研究計画申請時に想定していた問題意識の共有が円滑に進んでおり、今後の研究において、当初の計画と研究内容の大きな乖離が生じる可能性は少ないと考えられる。基礎的なデータセットの構築も証券市場のデータを中心に順調に進んでおり、平成30年度から本格的な実証分析に取り組むことが可能であると予想される。分析に利用する計量モデルについても、各研究分担者・海外研究協力者と議論を進めており、平成30年度からの分析に大きな支障は生じないと思われる。

一部の分析テーマについて、研究計画立案時に想定していた仮説とやや異なる分析結果が導かれた。この実証結果が正しいものであるかどうかの再検討と、分析モデルの再検討およびデータの吟味に予定より多くの時間を費やしている。本年度構築した基礎的なデータセットをもとに、本格的な計量分析を中心に行う予定である。平成30年度初頭には基礎的な分析を更に進め、分析する仮説をより洗練されたものにする。さらに、分析モデルを具体化し、基本的な計量分析結果を導出することを目標とする。また、これと併行し、まだ完全に構築が終了していない企業金融関連のデータセットを中心に、データ整備を継続して行う。分析結果がほぼ出そろったテーマについては、早急にワーキングペーパーを完成させ、学会報告を経て学術雑誌に投稿する。分析結果が想定とやや異なっているテーマについては、データの吟味と分析モデルの再検討を速やかに行い、最終的な結論の導出と、ワーキングペーパーの執筆を行う。
抵抗性反応と連動したアスコルビン酸による抗ウイルス機構の解析

ハクサイ・カブ及びアラビドプシスにおいて内生AsA量とウイルス耐性の関係を調べたところ、これらの間に有意な相関が認められ、またAsA合成の基質を投与して一過的にAsA量を増加させたところウイルス耐性が増加した。これらの結果から内生AsAに抗ウイルス作用があることが明らかになったため、次にハクサイ・カブにおいてウイルス感染に応答してAsAが蓄積するかどうか調べたところ、抵抗性品種において50%程度の増加が認められた。このAsAの増加は、JAシグナル伝達経路を介した、AsAの酸化酵素APX及びAOの発現抑制並びにAsAのリサイクルに働くDHARの発現促進によるものと考えられた。ハクサイではカブモザイクウイルスに対する高度抵抗性の誘導と連動してアスコルビン酸の蓄積量が増加する。平成24年度までの結果から、このアスコルビン酸の誘導にはジャスモン酸がシグナルとして関与することが示唆されていたことから、本年度はまずジャスモン酸などの防御応答に関連する植物ホルモンについてウイルス接種後の消長を解析した。その結果、ウイルス接種後ジャスモン酸自体の蓄積量は低下するが、ジャスモン酸の活性体であるジャスモン酸イソロイシンやジャスモン酸に由来するチュベロン酸及びチュベロン酸グルコシドの蓄積量の増加が認められた。これらの結果から、ウイルス接種後一過的にジャスモン酸が蓄積していると考えられた。一方、サリチル酸やアブシジン酸はウイルス接種後減少する傾向にあった。以上の結果と平成24年度までの結果を合わせ、アスコルビン酸の蓄積誘導にはジャスモン酸が関与していると考えられた。これまでの結果から、高度抵抗性と連動したアスコルビン酸蓄積量の増加の機構として、ジャスモン酸を介したアスコルビン酸酸化経路の抑制と酸化型アスコルビン酸還元経路の活性化が考えられた。しかし、これら経路に関わる酵素遺伝子(AO, APX, MDHAR, DHAR)についてはホモログが多く、またホモログ間でウイルス接種後の発現パターンが異なる場合もあって遺伝子発現解析の結果のみから結論するのは難しかった。そこで酵素活性レベルでも調べたところ、前述の仮説とよく一致する結果が得られた。ただし、AOについてはウイルス接種後活性が低下するのに対し、ジャスモン酸処理では活性が増加することが明らかとなった。このことから、ジャスモン酸が制御しているのはAPX, MDHAR, DHARの3酵素遺伝子で、AOについては別の因子が制御していると考えられた。アスコルビン酸(AsA)には抗ウイルス作用があり、ハクサイではTuMVに対する抵抗性反応時にAsA蓄積量が増加する。この結果はAsAがウイルスに対するファイトアレキシンとして働いている可能性を示唆しているが、植物の細胞中にはAsAの他に酸化型のアスコルビン酸であるDHAも一定量含まれる。ウイルスに対する抵抗性反応時にはDHA蓄積量も増加するため、この物質に抗ウイルス作用があるかどうか調べたところ、AsAが40%程度の抑制効果であったのに対し、DHAは80%とさらに高い効果を示すことが明らかとなった。この効果は、サイレンシング能が低下したアラビドプシスの突然変異体では認められなかったことから、AsA同様サイレンシングを介して現れるものであると考えられた。これらの知見はDHAの抗ウイルス剤としての有用性を示すものであることから、Journal of General Plant Pathology (2013 in press)に発表した。ハクサイではTuMVに対する抵抗性反応時にAsA蓄積量が増加するが、これが抵抗性反応の一つとして生じているのであればその誘導シグナルは抵抗性誘導シグナルと共通である可能性がある。そこで、H2O2、SA、JA、ABAの4種類のシグナル物質の処理によってハクサイでAsAの蓄積誘導が行われるか調べたところ、H2O2とJAでAsA蓄積量の増加が見られた。一方、AsA合成及び酸化・還元経路の遺伝子の発現パターンを抵抗性誘導時とH2O2及びJA処理時で比較したところ、JA処理時の発現パターンが抵抗性誘導時と類似したパターンを示した。これらの事実は抵抗性誘導時にJAによってAsAの蓄積誘導がかかることを示唆している。これよりAsAの蓄積はウイルスに対する新規の防御応答であると考えられたことから平成24年度日本植物病理学会で発表した。研究実績の概要昨年までの結果から、ハクサイとカブモザイクウイルスの系では抗ウイルス作用をもつアスコルビン酸(AsA)の蓄積がウイルスに対する高度抵抗性における防御応答の1つとして生じること及びこのAsAの蓄積がジャスモン酸を介してAsAの酸化抑制及び酸化型AsAの還元促進により生じることを明らかにした。一方、ナス科植物では弱毒化したキュウリモザイクウイルスに感染すると果実のAsA含量が50%程度増加することが報告されている。AsAに抗ウイルス作用があることを考えると、この弱毒ウイルス感染によるAsA蓄積は基礎抵抗性の1つとして誘導されている可能性も考えられた。そこでハクサイと同様にAsA合成及び酸化・還元経路上の遺伝子発現プロファイルをMock区及びウイルス接種区で比較した。

その結果、ハクサイの抵抗性誘導時とは異なり、AsAの酸化・還元経路ではなく合成経路上の遺伝子の発現が変化していることが明らかとなった。AsAの合成経路には出発物質の異なる3経路が存在するが、このうちグルコースを出発物質とするマンノース/ガラクトース経路が主に活性化されていると考えられた。ハクサイのウイルス抵抗性におけるAsAの蓄積はAsAの消費抑制やリサイクル促進により起きていたが、トウガラシでは合成そのものの活性化によってAsA蓄積量の増加が起きており、植物によってあるいは抵抗性の種類によってAsA蓄積誘導の経路が使い分けられているのではないかと思われる。日本植物病理学会論文賞受賞(2015年3月29日、於:明治大学)植物育種学平成25年度も研究目的に沿った成果が得られたと判断している。その成果を平成25年度日本植物病理学会(平成26年6月開催予定)で講演発表する予定である。平成24年度はおおむね研究目的に沿った成果が得られたと判断しており、その成果を原著論文としてJournal of General Plant Pathology (2013 in press)に発表した他、平成23年度日本植物病理学会北海道部会及び平成24年度日本植物病理学会で講演発表を行った。1)平成25年度の結果から、ハクサイ・カブ品種において内在性アスコルビン酸量とウイルス耐性との間に正の相関があることが示された。内在性アスコルビン酸量が増加することでウイルスの増殖が抑制されるのか明らかにするため、CMVベクターにDHA還元酵素遺伝子を組み込んだ感染性クローンを構築しており、本年度はこれをハクサイ・カブに接種して解析を進める。2)平成25年度の結果から、ウイルス感染に対して基礎抵抗性レベルでもアスコルビン酸蓄積量が増加することを示唆する結果が得られた。高度抵抗性の場合と同様の手法で解析を進め、高度抵抗性との異同を明らかにする。平成24年度の研究成果に基づいて、今後下記の点を明らかにする。1)内在性のAsA量の増減がウイルス耐性に与える影響を評価するため、ウイルスベクターにDHA還元酵素遺伝子を組み込んだ感染性クローンを構築し、これをハクサイ・カブに接種してAsAの増減及びそれに応じたウイルス蓄積量の変動を解析する。2) AsAはウイルスのサイレンシングサプレッサーとsiRNAの結合を阻害することで抗ウイルス性を発揮すると考えられているが、AsA自身が植物の防御反応を誘導する可能性についてはまだ明らかにされていない。AsAあるいはDHAをアラビドプシスあるいはハクサイ・カブに処理することで、PR遺伝子などの発現が誘導されるか明らかにする。PR遺伝子の発現が誘導される場合、防御反応のシグナル伝達に関わる各種mutantを用いてこの誘導に関わる植物ホルモンを特定する。3)ハクサイ・カブ品種間には内在性AsA量に変異が存在する。この変異とウイルス耐性との間にどの程度相関が認められるか明らかにする。
広パラメータ領域での高気圧プラズマの生成法とその応用

プラズマを用いた各種の表面処理技術では、近年、高度な真空を要しない大気圧付近でのプラズマが注目され、大面積で安定なグロー放電を実現するための手法がこぞって研究されている。本研究では、大気圧を含めて準大気圧から数気圧までのガス圧力の範囲において安定に動作し、プラズマ密度もより広範囲に可変で大面積にも対応できる放電方式を実現することを目的として実験を進めている。まず、マイクロ放電集積型電極構造の新しいプラズマ源を設計・試作し、従来の平行平板型の誘電体バリヤ放電との比較において、その動作特性や安定動作が可能なパラメーター領域を調べるための診断に関する研究を遂行した。そこでは、大気圧のHe中で、1.08μm付近で波長可変な半導体レーザーを用いた吸収法によって準安定状態の励起He^*原子密度の定量測定に成功した。また、ミリ波領域のマイクロ波を用いた透過法によって電子密度とその時間変化を測定する方法を開発し、HeのみならずN_2中の大気圧放電でも電子密度が測定できることを示した。それらの診断の結果、我々のプラズマ源では平行平板型誘電体バリヤ放電に比べて低電圧で動作でき、得られるプラズマ密度や励起原子密度も1桁近く高いことがわかった。次に、実際のプロセスへの応用として、TEOSを原料としたSiO_2のプラズマCVDの実験を進めてきたが、大気圧下では原料ガスと希釈用のN_2/O_2混合ガスの流れが薄膜の堆積速度や均一性に大きく影響することがわかった。そこで、その最適設計の指針を確立するために流体解析のシミュレーションを進めており、その結果に基づいてプロセス装置の設計変更を行っている。本年度は、その一つの方式として、マイクロ放電を集積したタイプの電極構造を試作し、その特性評価を進めてきた。具体的には、絶縁膜を被覆したメッシュ状の多孔金属基板を2枚積層し、孔の内部の金属端面を電極とした誘電体バリヤ放電を並列に動作させる方式となっている。この構造では、孔を通した高速の気流によってプラズマを輸送することができ、さらにその下部に設けた第三電極に電圧を加えることで、有効にプラズマを引き出すことができ、HeのみならずN_2中でも大気圧下で一様なグロー放電が実現可能であることが確認できた。そのプラズマ特性を、通常の平行平板型誘電体バリヤ放電の場合と比較検討する研究も進めている。他方、この方式を実際のプロセスに応用するため、メッシュ電極を処理基板に垂直あるいは平行に配置できる2種類の方式のプラズマ源(電極ブロック)の構造を試作して、その放電の特性を各種のガスの流量や動作圧力・印加電圧波形等に対して系統的に測定し、安定な放電条件の範囲を探索した。さらに、放電ガスとしてN_2ガスあるいはN_2/O_2混合ガスを流し、プロセスガスとしてTEOSを導入して、SiO_2膜の堆積実験を実施し、プラズマ条件とガスの流れに対して堆積速度の関係を評価している。本研究では、大気圧を含めて準大気圧から数気圧までのガス圧力の範囲において安定に動作し、プラズマ密度もより広範囲に可変で大面積にも対応できる放電方式を実現することを目的として実験をすすめている。本年度は、昨年試作したマイクロ放電集積型電極構造のプラズマ源について、その特性を診断する研究を進めた。

まず、大気圧のHe中で、1.08mm付近で波長可変な半導体レーザーを用いた吸収法によって準安定状態の励起He^*原子密度の定量測定に成功した。また、ミリ波領域のマイクロ波を用いた透過法によって電子密度とその時間変化を測定する方法を開発し、HeのみならずN_2中の大気圧放電でも電子密度が測定できることを示した。そのプラズマ特性を通常の平行平板型誘電体バリヤ放電の場合と比較すると、我々のプラズマ源では励起原子密度も電子密度も1桁近く高い価が得られており、プロセス用のプラズマ源として有望であることが示せた。一方、実際のプロセスへの応用として、TEOSを原料としたSiO_2のプラズマCVDの実験を進めてきたが、大気圧下では原料ガスと希釈用のN_2/O_2混合ガスの流れが薄膜の堆積速度や均一性に大きく影響することがわかった。そこで、その最適設計の指針を確立するために流体解析のシミュレーションを進めており、その結果に基づいてプロセス装置の設計変更を行っている。
ホップ代数の多項式不変量とその変種に関する研究

多項式不変量の、(2,q)-トーラス絡み目の量子不変量を用いた変種やホップ代数の球面構造、ピボタル構造を用いた変種を定義し、その基本的な性質を調べ、多くのホップ代数について具体的な計算を行った。また、シュレディンガー表現と呼ばれる、ホップ代数の量子二重化の特別な表現が、ホップ代数の表現圏のテンソル同値不変量であり、それが有用な不変量であることを示した。代表者は、2010年に出版された論文において、ホップ代数の(表現圏の)組み紐構造を用いた、ホップ代数の表現圏のテンソル不変量を定義した。この不変量はホップ代数の基礎体を係数環とする多項式として与えられ、ある種のホップ代数については整数係数になり、また、表現環が同型であるような多くのホップ代数の表現圏を区別するなど、非常に興味深い性質を持っている。この研究の目的は、多項式不変量のさまざまな「変種」を考察し、その変種を通して、多角的に多項式不変量の性質を調べることである。当該年度では、(2,q)-トーラス絡み目の量子不変量を用いた変種を考察した。ホップ代数A上の絶対既約な左加群Mに付随する(2,q)-トーラス絡み目の量子不変量をMに対する(2,q)-トーラス絡み目次元として捉え、それらを根にもつ多項式を導入した。この多項式もホップ代数の表現圏のテンソル不変量になることがわかった。(2,1)-トーラス絡み目は自明な結び目と同値であるから、(2,q)-トーラス絡み目に基づく多項式不変量の系列は、上述の論文で導入された多項式不変量を特別な場合として含む。それゆえ、パラメータqを動かして多項式の系列の変化の様子を観察することにより、多項式不変量に対する理解がより一層深まることが期待される。今のところ、標数0の基礎体上で定義されたホップ代数Aに対し、今回新たに導入した多項式不変量の係数が代数的整数になることは証明できていないが、群ホップ代数やKac-Paljutkin代数を含むホップ代数のいくつかの系列について計算したところ、これらのホップ代数については係数の整数性が成り立つことがわかった。また、一般に、絶対既約な左A加群Mに対する(2,q)-トーラス絡み目次元自体は代数的整数になることが証明できた。この研究では、多項式不変量のさまざまな「変種」を考察し、多角的に多項式不変量を調べることを目的としている。上述の多項式不変量およびその変種を計算するためには、ホップ代数の絶対既約な表現をすべて求めて、それらの量子不変量を計算する必要がある。ホップ代数に対して絶対既約な表現をすべて求めることは一般に難しい。そこで、当該年度では、特別な表現からホップ代数の表現圏のテンソル不変量を見つけることができるかどうかを探った。特別な表現としてすぐに思いつくのが正則表現であるが、標準的な組み紐構造が存在する保証がないため、量子二重化のシュレディンガー表現を採用することにした。シュレディンガー表現を宮下-Ulbrich作用によって解釈し、量子二重化の表現圏がもとのホップ代数の表現圏の中心とテンソル圏同値になることを用いて、シュレディンガー表現のホップ絡み目次元がホップ代数の表現圏のテンソル不変量であることを示すことに成功した。Bulacu氏とTorreciallas氏は量子二重化のシュレディンガー表現の組み紐次元が表現圏のテンソル不変量であることを示しているが、今回得られた結果は、彼らの結果の絡み目版といえる。特に、有限群Gの群ホップ代数の場合、シュレディンガー表現のホップ絡み目次元はGのすべての元にわたる中心化群の位数の総和に等しく、この量が圏論的意味を持つことがわかった。2010年に出版された論文において代表者により導入されたホップ代数の多項式不変量は、そのホップ代数の基礎体を係数環とする多項式として与えられる圏論的な不変量である。つまり、2つのホップ代数の表現圏がテンソル圏として同値ならば同じ多項式になる。この多項式不変量は、ホップ代数の(表現圏の)組み紐構造を用いて定義され、ある条件下では整数係数になり、また、表現環が同型であるような多くのホップ代数の表現圏を区別するなど、非常に興味深い性質を持つ。今年度は、この多項式不変量に関する2つのトピックの研究を行った。1つは、シュレディンガー表現と呼ばれる、ホップ代数の量子二重化の特別な表現を用いて定義される不変量の考察である。これは、多項式不変量のある特別な因子だけを見ていることに相当する。清水健一氏により、量子二重化の正則表現ではホップ代数とその双対ホップ代数との差を捉えることができないことが知られているが、今回、シュレディンガー表現を用いるとそれらを区別できるときがあることがわかった。

昨年度からの研究により、シュレディンガー表現自体、ホップ代数の表現圏のテンソル同値不変量であることがわかるが、上で述べた結果は、同じテンソル同値不変量であっても、正則表現に比べてシュレディンガー表現はより繊細であることを示唆している。もう1つのトピックは、ホップ代数の球面構造を用いた多項式不変量の変種の考察である。考察を進める中で、ホップ代数の球面構造は意外にも少ないことがわかったので、球面構造よりも条件の緩いピボタル構造を用いて多項式不変量の変種を定義し、その基本的な性質を調べ、計算を行った。残念ながら、組み紐構造を用いた元々の多項式不変量では違いを捉えることができていた2つのホップ代数が、ピボタル構造を用いた変種では同じ多項式になってしまうことがあることがわかった。交付申請書に記載した実施計画のうち、最初の課題は解決することができたが、シュレディンガー表現のホップ絡み目次元とホップ絡み目の量子不変量を用いて定義される多項式不変量の変種との関連性や、Ng氏やSchauenburg氏により導入された高次元フロベニウス-シューア指標との関連性などは調べることができなかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、(1)当該年度に行った研究の続きとして、シュレディンガー表現のホップ絡み目次元の性質を調べるとともに、(2)ホップ代数の球面構造を用いた多項式不変量の変種を構成し、その性質を調べていきたい。(1)については、いくつかの具体例の計算結果から、標数0の体上で定義された半単純でないホップ代数に対し、その量子二重化のシュレディンガー表現のホップ絡み目次元は0になることが予想される。シュレディンガー表現のホップ絡み目次元を積分を使って計算する公式を作ることができれば、その理由が解明できると思われる。(2)については、Kac-Paljutkin代数やその一般化を含むホップ代数の系列について球面構造を決定し、球面構造を用いて定義される多項式不変量の変種と多項式不変量とを比較することから始めたい。
構造規制ナノ微粒子の実用化に向けた研究

電極触媒の反応活性は触媒表面の原子配列に依存する。高活性な表面構造をもつ構造規制ナノ微粒子の開発は、燃料電池触媒に使われるPt使用量を大幅に削減することができる。しかし、触媒表面の溶解などにより表面構造が乱れると触媒活性の低下につながる。本研究では、表面構造の再生方法の確立のために、矩形波電位パルス法により微粒子表面の構造制御を試みた。立方体型および立方八面体型Ptナノ微粒子上に燃料電池で重要な酸素還元反応に活性な(110)面を構築することができ、電位パルスにより活性化することを明らかにした。固体高分子形燃料電池の電極触媒として貴金属が主に使われているが,コスト削減のために触媒使用量を大幅に削減する必要がある。そこで高活性な表面構造をもつ構造規制Ptナノ粒子を用い大幅な削減を達成することを目的とする。このために、(1)構造規制Ptナノ微粒子の触媒活性評価の確立、(2)触媒劣化に対する再生法の確立、(3)原子レベルでの電極反応場の解明を行なった。具体的な成果は次に示す。(1)構造規制ナノ微粒子の触媒活性評価触媒活性の評価には比表面積および質量活性があるが、実用触媒の評価には後者を見積もることが重要である。そこで、粒径10nmの立方八面体型および立方体型微粒子の質量活性を評価した結果、現在用いられている標準触媒(田中貴金属TEC10E50)と同等な活性であるととが明らかとなった。標準触媒の粒径が2nmであることを考慮すると、構造規制ナノ微粒子の活性が高いことを意味しでいる。構造規制ナノ微粒子の微小化により触媒使用量を大幅に削減することが可能となるため平成23年度に取り組む。(2)触媒劣化に対する再生法の確立構造規制したナノ粒子を燃料電池触媒として用いた場合、起動停止に伴い微粒子の溶解や再析出が起こるため劣化する。そこで、電位パルスによる劣化触媒の再生を試みた。構造規制ナノ微粒子に電位パルスを印加したところ、酸素還元に活性なPt(110)面に特有な電流ピークが増大することが判明した。電位パルスを定期的に印加できれば、劣化防止につながることを見出した。(3)原子レベルでの電極反応場の解明電極反応は、表面構造と電極の種類に依存するが、近年の研究では電気二重層の構造も重要な役割を果たしていると考えられている。構造規制したナノ微粒子は、微粒子表面の平坦性が高い。そとで、電気二重層の構造解明のため、単結晶電極を用いて表面X線向折を行なった。外部ヘルムホルツ面に存在するイオン種の構造を明らかにし、このイオン種が電気化学反応にどのような影響を及ぼすか調査中である。固体高分子形燃料電池の電極触媒として貴金属が使われているが,コスト削減のために触媒使用量を大幅に削減する必要がある。そこで本研究では,高活性な表面構造をもつ構造規制Ptナノ粒子を用い触媒使用量の削減を達成することを目的とする。このために,(1)粒径の微サイズ化,(2)触媒劣化の防止の研究を実施した。(1)粒径の微サイズ化構造規制したナノ粒子の合成法については,さまざまなキャッピング剤を用いた方法が提案されているが,いずれの方法も粒径は10nm程度である。実用化のためには,数nm程度まで微小化し質量比活性を向上させる必要がある。そこで,合成条件の最適化により6nm程度まで立方八面体型および四面体型ナノ微粒子の微小化に成功した。これらの微粒子について燃料電池で重要な酸素還元反応活性を評価した。面積活性は,10nmの微粒子と比較し大きな変化はなく,対して質量活性は,10nmのものより向上しており,より微小な構造規制ナノ微粒子が有効であることを示した。(2)触媒劣化の防止電極触媒としてPtなどの貴金属が使用される場合も燃料電池の起動停止により,触媒表面が溶解,再凝集し性能が劣化する。本研究では,表面合金による溶解防止および電気二重層内の水和イオン種を劣化防止に活用できないか検討した。前者については,高耐久性を示す合金層の発見には至っていない。しかし,後者については,Ag(100)およびPt(111)電極上の水和イオン種の構造を表面X線回折により明らかにした。特定のイオン種が表面吸着層と非共有結合性の相互作用を形成し,表面原子の酸化や溶解を防ぐ効果があることが明らかとなった。
α１－酸性糖蛋白質の糸球体バリア機能と抗炎症性作用を利用した腎疾患治療薬の開発

本研究はこれまでの研究成果を基盤とし、透析導入原疾患の第一位である糖尿病性腎症に対してα1-酸性糖タンパク質を利用した治療薬開発を目的としている。以下に、本年度の研究により得られた知見をまとめる。1.AGP投与後の腎保護作用の検討exvivo実験のための免疫細胞の回収を行なったところ、十分量の細胞を確保することが困難であった。そこで、先に腎組織中の免疫細胞の評価としてMACS(Magnetic-activated cell sorting)システムを用いたマクロファージ細胞の分取を試みた。その結果、病態モデル群からの分取には成功したものの、健常マウスからの分取不能であった。この理由として、腎臓において健常時に常在するマクロファージの数が少なく、腎障害時にマクロファージが遊走していることが考えられる。現在は細胞の回収率が高いFACSを用いた解析を検討している。2.糖尿病性腎症マウスにおける検討糖尿病性腎症のモデルは未だ確立されておらず、様々な作成メソッドが存在する。そこで、比較的報告の多いストレプトゾトシン(STZ)誘発糖尿病性腎症モデルの作成を試みた。投与量及び投与経路の検討により、STZ投与1週間後から空腹時血糖値の上昇が見られ、13週間後には尿中アルブミンが出現した。しかしながら、モデルにおける個体間のばらつきが大きく、STZ負荷だけでは糖尿病性腎症モデルとしては不十分だと考え、現在はSTZに加えて片側腎臓摘出によって腎臓に負荷がかかりやすい状況下でモデルの作成を試みている本研究では、α1-酸性糖タンパク質(AGP)の尿タンパク抑制効果に着目し、本邦のヘルスケアにおける緊急かつ最重要課題の一つに位置付けられている糖尿病性腎症への応用を試みている。また、この尿タンパク抑制効果のメカニズムは糸球体バリア機能の強化および抗炎症作用といったユニークな特性によるものであり、既存の降圧による尿タンパク抑制とは全く異なるアプローチとなる。当初の一年目の計画では、尿タンパク抑制効果の詳細な検討として抗炎症作用の一因である『免疫細胞に対する影響評価』を予定していた。しかし、計画していたexvivo実験において十分量の細胞の獲得が困難であり、実験計画の変更を余儀なくされた。一方、「糖尿病性腎症マウスにおける検討」についてはストレプトゾトシン誘発糖尿病性腎症マウス(1型糖尿病モデル)の作成及び評価に着手できており、二年度目に計画していた内容まで踏み込めた点もあることから、全体的な研究進捗状況としては「期待通り研究が進展した」と判断する。採用の第二年度目においては、第一年度目の結果を受けAGPの作用機序解明として免疫細胞に対する影響評価に加え、糸球体バリアー機能の評価を実施する。また、現在すでに検討中である糖尿病性腎症マウスの作成後、AGPの有用性評価を行う予定である。
ウサギで再現する長期透析後萎縮膀胱の腎移植後回復：再生医療への分子生物学的研究

長期透析による乏尿は透析期間に応じて膀胱容量およびコンプライアンスを廃用性に減少させ、腎移植後に尿が流入すると膀胱機能は回復する。また小児における尿道や尿管狭窄に伴う高位の尿路変更や膀胱皮膚瘻においても、廃用性萎縮膀胱は認められる。我々はウサギモデルを用いて廃用性萎縮膀胱モデルを作成し、また腎移植臨床患者における長期透析後の膀胱組織を採取し、上記現象の分子生物学的な背景を探った。ウサギモデルにおいて両側尿管を膣に植え替えて廃用性萎縮膀胱を作成し、次いで片側尿管を萎縮膀胱へ再吻合し膀胱機能の回復を観察できた。ウロダイナミクス検査で膀胱容量、コンプライアンスの有意な低下および回復が確認できた。また萎縮と機能回復において膀胱重量は萎縮時に減少するものの膀胱壁厚は変化せず、膀胱間質線維化の有意な増生を観察した。遺伝子発現は、UPK1BおよびCST6の発現量の有意な減少が、ウサギ膀胱DNAマイクロアレイ、ウサギ萎縮膀胱筋層RT-PCR、ヒト萎縮膀胱筋層RT-PCRで一致して観察された。UPK1B, CST6, PIEZO2の遺伝子発現量の有意な減少は、ウサギ膀胱DNAマイクロアレイ、ウサギ萎縮膀胱粘膜RT-PCR、ヒト萎縮膀胱粘膜のRT-PCRで一致して観察された。AGTR2の遺伝子発現量の有意な減少は、ウサギ膀胱回復時の筋層RT-PCRおよび回復時のウサギ筋層DNAマイクロアレイで一致して観察された。本研究の結果は、長期透析や尿路変更に伴う廃用性萎縮膀胱の形成過程および尿流の回復に伴う膀胱機能の回復過程において膀胱筋層および粘膜における遺伝子発現変化を観察した初めての研究である。これらの遺伝子発現の変化から、今後、神経因性膀胱などに伴う萎縮膀胱やその回復をモニターするバイオマーカーや膀胱再生医療につながる可能性がある。腎移植臨床において、術前の長期透析患者では膀胱は廃用性に萎縮し、低コンプライアンス膀胱となっている。しかし腎移植後に膀胱に尿が流入すると膀胱機能は正常範囲へ比較的速やかに回復する。しかしこの現象における膀胱機能および構造の経時的変化およびその分子生物学的メカニズムについては全く研究されていない。この現象をウサギの萎縮膀胱回復モデルで再現し、経時的な回復過程を観察し、分子生物学的背景を探る。予備実験1として、まずウサギ膀胱内圧測定を実施できた。ウサギ尿道にdouble lumen catheterを挿入し、膀胱を空にした後2mL/分の速度で膀胱内に温生食を注入した。膀胱内圧を持続的に測定し、リークポイントの膀胱内圧(cmH2O)と注入量(mL)を記録し、膀胱コンプライアンスを計算できた。予備実験2として、「ウサギ膣尿路変向萎縮膀胱モデル」を作成できた。1012週齢のメス日本白色種ウサギを8羽購入し、下腹部正中切開を置き、両側尿管を同定して結紮し、膣に開けた孔に尿管を差し込み、1針掛けて固定した。ウサギを6匹、1ヶ月安定して飼育できたので、膀胱内圧測定を全身麻酔下で行ったところ、萎縮膀胱を確認した。予備実験3として、上記で作成し完成したウサギ萎縮膀胱モデルを再び麻酔し、膣に植えてある尿管を片方結紮切断して膀胱壁に植え直した。片側のみ膀胱に植えることで、ウサギの腎不全を回避することができる。この手術は膀胱が萎縮している為ある程度の困難があるが、現在までに1例のみ萎縮膀胱回復モデルを作成することが出来た。ウサギを全身麻酔下にsacrificeし、膀胱を採取してホルマリン処理検体、液体窒素下の凍結検体分け保存できた。予備実験としてまず「ウサギ膣尿路変向萎縮膀胱モデル」を作成できた。膀胱内圧を持続的に測定し、リークポイントの膀胱内圧(cmH2O)と注入量(mL)を記録し、膀胱コンプライアンスを計算でき、萎縮膀胱を確認した。1例のみ萎縮膀胱回復モデルを作成することが出来た。<目的>長期透析患者では膀胱の廃用性萎縮が起こり、低コンプライアンス膀胱となる。しかし腎移植によって尿の流入が再開すると、膀胱機能はほぼ正常に回復する。この分子生物学的メカニズムの解明を目指し、我々はウサギを用いた長期透析萎縮膀胱の腎移植後回復モデルを作成した。<方法>週齢18週から26週、体重3kg以上の日本白色種の雌ウサギを用いた。全身麻酔での開腹下に尿道から膀胱内にダブルルーメンカテーテルを挿入し、生理食塩水を注入することで膀胱内圧と膀胱容量を測定し、膀胱コンプライアンスを算出した。その後両側の尿管を膀胱から切離し、膣へと新吻合する尿路変更を行うことで膀胱内を無尿の状態にした。2か月後に再度膀胱コンプライアンスを測定して膀胱の廃用性萎縮を確認したのち、片側尿管を膣から再度膀胱へ再吻合する手術を行った。さらに6週間後に膀胱コンプライアンス測定を行い、膀胱機能の回復を確認した。その時点でウサギを安楽死とし、膀胱組織を採取した。<結果>初回測定時(n = 28)、萎縮膀胱時(n = 11)、機能回復時(n = 6)の平均膀胱容量はそれぞれ65 ±28 ml、17 ±5ml、32 ±7mlであり、平均膀胱コンプライアンスは13.1 ±5.6 ml/cmH2O、3.3 ±2.0 ml/cmH2O、6.8 ±2.2 ml/cmH2Oであった。