hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規動物モデルを用いたヘルパーＴ細胞分化に対する胸腺内ビタミンAの作用機序の解明

本研究において、CD4陽性T細胞の分化にとって胸腺内CD4+CD8+ (DP)T細胞でのレチノイン酸(RA)反応性が重要なこと、またRAは標的遺伝子であるCryabの発現誘導とそれに引き続くNF-kBの活性化を通じてCD4陽性T細胞分化のマスター転写因子であるGata3の発現を誘導している可能性が示された。またRA反応性の獲得には胸腺内樹状細胞が関与することが示された。さらに本研究において、CD4陽性T細胞でのGata3の発現はDP T細胞では高くその後は低下するが、その調節には同遺伝子の2つのプロモーターのうち上流側に位置するプロモーターのヒストン修飾の変化が関わっていることも示された。研究実施計画を遂行するため以下の解析を行った。抗体産生に対するレチノイン酸の効果:SDRとHHRにKLHを抗原として皮下投与し、さらにATRAを腹腔内投与したところ、コントロールのDMSOを腹腔内投与した場合に比べてSDRでは血中の抗KLH IgM量, IgG量がともに上昇していたがHHRではほとんど変化しなかった。これらの結果から、レチノイン酸は免疫反応に重要であることが示された。ヘルパーT細胞の分化に伴うGata3遺伝子の発現変化とプロモーター領域のクロマチン変化:Gata3遺伝子の発現は、SDRでは胸腺内でDP細胞からCD4-SP細胞への分化時に1/4程度になり、その発現レベルを維持したまま脾臓に移り、抗原投与後の脾臓のCD4陽性細胞においても変化はなかった。HHRではすべての段階においてSDRよりGata3遺伝子の発現は低下していたが、発現変動のパターンにはSDRと顕著な差はなかった。そこでChip解析によりGata3遺伝子のプロモーター領域のクロマチン構造を解析したところ、SDR、HHR共に胸腺DP細胞では遠位プロモーター、近位プロモーターともに活性型クロマチン構造を持つが、Gata3遺伝子の発現が低下するCD4-SP細胞以降は遠位プロモーターが不活性型クロマチン構造に変化しており、これがGata3遺伝子の発現レベルの低下の原因と考えられた。ヘルパーT細胞の分化に伴うFog1遺伝子の発現変化:Gata3の活性をタンパク質レベルで制御するFog1の遺伝子発現は、SDR、HHRともに胸腺DP細胞、CD4-SP細胞、また脾臓のCD4陽性細胞を通じて顕著な変化はなかったが、抗原投与後にはSDRの脾臓CD4陽性細胞では4倍程度上昇したのに対し、HHRでは2倍程度の上昇だった。このことから抗原投与後の免疫反応に対するFog1の重要性が示唆された。今年度の研究より、レチノイン酸は免疫反応を増強することが明らかになった。我々は、レチノイン酸投与によって胸腺DP細胞でGata3遺伝子の発現が上昇することを見出しており、それがヘルパーT細胞の分化促進を通じて免疫反応を増強したものと考えられる。また胸腺DP細胞でのGata3遺伝子の発現には同遺伝子の遠位プロモーターの活性化が重要であるという結果も得られた。これらのことから、レチノイン酸からGata3遺伝子の発現誘導に至る経路に遠位プロモーターが介在する可能性が浮上してきた。これは研究実施計画にあるレチノイン酸からGata3遺伝子の発現誘導に至る道筋を明らかにするという項目に沿うものである。またGata3に加えてヘルパーT細胞の分化や抗原投与後の免疫反応に対するFog1の関わりも明らかになってきた。Fog1はGata3の活性を正または負に調節するので、Gata3の活性調節には遺伝子の発現のみならず、タンパクレベルでの調節も重要である可能性も示された。本年度は、HHR胸腺のDP細胞でのレチノイン酸の作用低下が、どのような経路を経てヘルパーT細胞分化のマスター因子であるGata3の発現低下に結びつくか、すなわちレチノイン酸受容体(Rara)からGata3遺伝子の発現までの道筋、に焦点を当てて解析を行った。SDRの胸腺DP細胞とHHRの胸腺DP細胞との間のマイクロアレイ解析の結果の一覧から、レチノイン酸受容体(Rara)の直接の支配下にある遺伝子をピックアップしその発現の増減を検討した。その結果、HHRのDP細胞ではEgr1、Cryab遺伝子の発現が低下している一方、Dec1遺伝子の発現は上昇していた。これらの遺伝子のうち、Egr1は下流に位置するAP1やNF-kBの遺伝子発現を正に調節する。また、Cryabタンパク質はNF-kBと結合してそれを活性化することに加えて、IKKβの活性化を通じてIKBαの分解とNF-kBの活性化をもたらすことが知られている。NF-kBはGata3遺伝子の発現を正に調節するので、これらのことを総合すると、SDR(正常動物)のDP細胞には、RaraからEgr1やCryabを経由してNF-kBの活性化が起こり、それがGata3遺伝子を発現誘導するという経路が存在すると考えられ、HHRのDP細胞ではレチノイン酸の作用低下によりこの経路に異常を来たしているものと推察された。一方、Dec1はSmad3をリン酸化し、リン酸化されたSmad3はGata3に結合してそれを活性化するという報告がある。HHRのDP細胞でのDec1遺伝子の発現上昇は、推定されるGata3機能の低下と相容れないが、これについてはさらなる解析が必要である。本年度の研究により、レチノイン酸受容体からGata3遺伝子の発現までの経路が明らかになったため。これにより「何をどこまで明らかにしようとするのか」の一番目の目的は達成された。

昨年度までに、CD4+T細胞の分化が抑制されているHHRでは胸腺のCD4+CD8+ (DP)細胞でレチノイン酸(RA)の核移行を阻害するCrabp1の発現上昇とRAの核内受容体Rarαの発現低下によりRAの作用が低下しており、それがCryabの発現低下とそれに引き続くNF-κBの核移行の低下を通じてCD4+T細胞の分化に重要な転写因子Gata3の発現低下につなる可能性を示した。そこで本年度はこの点をさらに追求した。SDR、HHRの腹腔内にall-trans retinioc acid (ATRA)を投与したところ、HHR胸腺でのCryabの発現はSDR胸腺に比してATRA低濃度下では低く高濃度下では上昇したことから、このRA反応性の低下は高濃度のATRAにより克服できるものと考えられた。HHRはLy49s3の欠失により胸腺でT細胞の教育に関わる樹状細胞(DC)からLy49s3の発現が消失している。そこでRA反応性の低下へのDCの関与を探るために、HHR、SDR胸腺より単離したDCとCD4+T細胞との混合培養実験を行った。その結果、T細胞がどちらの動物に由来してもDCがHHRに由来した場合にはCryabの発現は低下したことから、HHR胸腺内T細胞のATRA反応性の低下にはDCが関与しているものと考えられた。次にHHR、SDR脾臓由来のCD4+T細胞をイオノマイシンとPMAの存在下で培養したところ、HHR由来のT細胞ではIL-4の発現が低下していたが、ここでもCrabp1の発現は上昇しRarαの発現は低下していた。さらにHHR脾臓白脾髄の中心動脈付近(T細胞が分布する領域)の細胞では核内にNF-κB p65をもつ細胞の数が減少していた。これらのことから、CD4+T細胞の分化にはRAへの反応性が重要でありその獲得には胸腺内のDCが関与している可能性が考えられた。本研究において、CD4陽性T細胞の分化にとって胸腺内CD4+CD8+ (DP)T細胞でのレチノイン酸(RA)反応性が重要なこと、またRAは標的遺伝子であるCryabの発現誘導とそれに引き続くNF-kBの活性化を通じてCD4陽性T細胞分化のマスター転写因子であるGata3の発現を誘導している可能性が示された。またRA反応性の獲得には胸腺内樹状細胞が関与することが示された。さらに本研究において、CD4陽性T細胞でのGata3の発現はDP T細胞では高くその後は低下するが、その調節には同遺伝子の2つのプロモーターのうち上流側に位置するプロモーターのヒストン修飾の変化が関わっていることも示された。胸腺DP細胞での、レチノイン酸刺激に引き続くGata3遺伝子遠位プロモーターの活性化とGata3遺伝子の発現という経路が見えてきたので、遠位プロモーターに結合する因子を同定してこの経路を解明し、ヘルパーT細胞の分化制御の一端を明らかにしたい。免疫反応が正常のSDRと抑制されているHHRの相違点のひとつは、胸腺DP細胞でのレチノイン酸に応答したGata3遺伝子の発現量の差である。当初は、胸腺で確立されたGata3遺伝子のエピジェネティック制御の差(SDRで活性型、HHRで不活性型)が脾臓に持ち越され、ヘルパーT細胞の機能の差に結びつくと考えた。
把握形エンドエフェクタによる移動物体の衝撃緩衝捕捉および放出

本研究は受動的および能動的緩衝性能向上を実現させるロボットハンドの総合法について,主に機構面から検討を行った.以下に得られた結果を示す.1.緩衝捕捉時の最大物体作用力の低減に必要な捕捉ストロークを増大するための機構的方策として,従来1節であった指節を平行四辺形リンク機構および反転・減速を可能とする歯車減速器を用いた屈曲可能な構造とすることにより,約40パーセントのストローク増大を可能とし,これにより目標作用力の最大値の低減が可能となった.2.捕捉機構の機構関節部の弾性を実験同定する手法を示し,これによい精度を高めたモデル化および捕捉シミュレーションを可能とした.これにより実際の機構の特性を考慮に入れた機構のモデル化を実現した.3.機構関節部の弾性を考慮した目標速比の算出を可能とするために,関節部弾性の影響をワイヤの非線形剛性値に置き換え,これを目標作用力実現のための運動伝達機構の速比算出法に用いる方法を提案した.4.算出された速比を目標速比として,4節リンク機構を運動伝達機構とした機構総合を行う際,目標速比の全領域に渡る近似は困難であることを考慮して,良好な応答を実現するために必要な条件を満たすように機構の総合を行った.5.物体質量1kg,物体速度1m/sを設定値とした捕捉機構を総合し,受動的緩衝シミュレーションおよび実験を行った結果,物体作用力の最大値は,約18.6Nとなり,従来の6節2指形捕捉機構の23Nに対し,約19%の作用力低減を実現した.6.提案した機構によって,物体作用力制御に基づく能動的緩衝捕捉を行い,機構総合時に設定した目標物体作用力に対して高い追従性を有することをシミュレーションおよび実験により確認した.本年度は主にハンド単体での受動的緩衝性能向上を実現させる機構について検討を行った.以下に得られた結果を示す.1.移動物体を把握する指節の形状について,従来直線形状であった指節の形状を折れ線形状とすることにより指節駆動部機構の占有面積を低減させることが可能となった.しかしながら移動物体の緩衝捕捉を行うための捕捉ストロークが,この形状では約40パーセント小さくなってしまい,捕捉時の物体作用力の最大値が大きくなってしまうことがわかった.2.上記の問題点を解決するために,平行四辺形パラレルリンク機構の出力節を指節用リンク部とする屈曲指節形捕捉機構を提案し,さらに,このパラレルリンクに必要な二つの入力を,反転減速を可能とする歯車減速器を利用して,一つの入力で駆動できるように簡易化した.そしてこの減速器の減速比を適切に選ぶことにより,従来形捕捉機構に対して捕捉ストロークを約40パーセント増大させることを可能とした.3.緩衝捕捉中の物体作用力については,受動的制御と能動的制御を考え,捕捉前半の慣性力が主体であり,制御が間に合わない部分においては,アクチュエータと指節との間に設けた運動伝達機構の速比を求め,これを目標速比として総合した機構を用いて受動的に設定力応答に近づける.また捕捉後半の粘性力が主体となる領域では,アクチュエータに電圧を印可させて粘性力を能動的に変化させることにより,物体作用力を制御する粘性力制御則を提案した.4.2次元運動を行う対象物の捕捉時挙動を高精度に把握するために,CCDロングレンジ形レーザ変位計を用いて,対象物重心位置の実時間応答を算出する手法を考案した.本研究は受動的および能動的緩衝性能向上を実現させるロボットハンドの総合法について,主に機構面から検討を行った.以下に得られた結果を示す.1.緩衝捕捉時の最大物体作用力の低減に必要な捕捉ストロークを増大するための機構的方策として,従来1節であった指節を平行四辺形リンク機構および反転・減速を可能とする歯車減速器を用いた屈曲可能な構造とすることにより,約40パーセントのストローク増大を可能とし,これにより目標作用力の最大値の低減が可能となった.2.捕捉機構の機構関節部の弾性を実験同定する手法を示し,これによい精度を高めたモデル化および捕捉シミュレーションを可能とした.これにより実際の機構の特性を考慮に入れた機構のモデル化を実現した.3.機構関節部の弾性を考慮した目標速比の算出を可能とするために,関節部弾性の影響をワイヤの非線形剛性値に置き換え,これを目標作用力実現のための運動伝達機構の速比算出法に用いる方法を提案した.4.算出された速比を目標速比として,4節リンク機構を運動伝達機構とした機構総合を行う際,目標速比の全領域に渡る近似は困難であることを考慮して,良好な応答を実現するために必要な条件を満たすように機構の総合を行った.5.物体質量1kg,物体速度1m/sを設定値とした捕捉機構を総合し,受動的緩衝シミュレーションおよび実験を行った結果,物体作用力の最大値は,約18.6Nとなり,従来の6節2指形捕捉機構の23Nに対し,約19%の作用力低減を実現した.6.提案した機構によって,物体作用力制御に基づく能動的緩衝捕捉を行い,機構総合時に設定した目標物体作用力に対して高い追従性を有することをシミュレーションおよび実験により確認した.
Ａｉｄ　ｆｏｒ　Ｔｒａｄｅ政策の実証研究　メコンデルタ地帯を例に

メコンデルタ地域におけるAid for Trade政策が貧困削減をどこまで取り入れているかを考察するために、(1)メコンデルタ地域における聞き取り調査、(2)ドナー国・国際機関に対する聞き取り調査、以上の二つを中心に行った。(1)については、メコンデルタ地域で行われているAid for Trade政策が、ドナー主導型か現地からの要請に基づくものかを判断した上で、貧困削減政策と実効的に関与されているかを重点的に検証した。(2)については、担当者と面会を行った上で資料収集を行った。これらの作業を通して、Aid for Trade政策に対する援助強調がどの程度行われているかを確認した。本年度は、メコン川流域での現地調査、WTOでの発表など、精力的に活動を行った。特に10月に行ったジュネーブWTO Public Forumでの発表は、本研究成果の一端を発表しWTOの担当者からコメントを得ることができるなど、大きな成果であったと言える。こうしたことから、研究申請に記載した以下の3つの概要はほとんどクリアできたと考えている。1.前年度の文献調査および国際機関へのインタビューにて収集した資料および情報をもとに、世界銀行・WTO・IMF等のAfT政策を再検討し、理論的整合性を分析する。2.メコン川周辺国への第2回の現地調査を行い、前年度の現地調査を元に追加的資料の収集を行う。特に、PRSPにおける貿易政策との整合性を念頭におき、ケーススタディを深化させる。同時にラオス国立大学においてワークショップを開催する。本研究の中間経過を現地で発表することによって、現地からのインプットが可能となる。3.WTO・UNCTAD本部への訪問を行う。この訪問では、前回の訪問で得た資料および情報を精査した上で、両機関の最新の対応を非公式にインタビューすることが目的の一つである。本年度は、上記の研究計画を確実に達成したうえで、研究発表や公刊した2本の論文、執筆中の2本の論文など、大きな成果を上げることができた一年であった。また、研究を持続する中で、WTO加盟が途上国にとって大きな課題であり、一つのコンディショナリティーになっていることが確認された。本年度は、メコン川流域での現地調査、2回の学会出張を実施した。特に3月に行ったカンボジア・タイを中心としたフィールド調査では、農村調査を実施し、現地の情報をデータ化する作業を行なっている。本年度の当初の研究計画は、以下のとおりであった。国際機関によって計画されている開発政策を概観する。特に、Aid for Tradeを視野に入れ、世界銀行・IMF・WTO・UNCTADといった貿易と開発に直接・間接に関わる機関の政策の変容および背後にある経済理論への考察を行う。これらは主に文献調査を主とし、これまでの政策と計画を俯瞰した調査研究論文となる。メコン側周辺国(ラオス、タイ、ベトナム、カンボジア)への第一回の現地調査を行い、現地の貿易政策にAid for Trade政策がどのように影響を与えているか分析するための一次資料を収集する。すでにコンタクトがある現地研究者と分析枠組みを共有する。また同地における日本の開発政策を検証する。調査論文を元に、WTO・UNCTAD本部への訪問を行う。両機関の公式文書のサーベイを行い、担当者に対して両機関の今後の計画と対応をインタビューすることが目的の一つである。以上の、目的はおおむね順調に果たすことができたとみなしている。特に、メコン川周辺地域には本研究以外でも2回訪問しており、多くの知見を得ることが出来た。こうした研究の基礎的な積み重ねをもとに、具体的な研究実績として、本年度は、1本の論文を出版物として公刊し、1本の論文を草稿中である。(2)については、ロンドン・パリ・ジュネーブ・メコンデルタ地域において、Aid for Trade担当者と面会を行った上で資料収集を行った。これらの作業を通して、Aid for Trade政策に対する援助強調がどの程度行われているか、また、政策手段・哲学の相違を明確にするべく、資料収集等も行った。こうした作業を通してえられた成果は、WTOの年次総会での発表、学会発表と2つの論文執筆を通して行われた。メコンデルタを対象としたAid for Trade政策は、ドナー側では政策一貫性に乏しく、援助強調が行われていなかった。そのため、各国の国内産業保護政策に対応する形でのAid for Trade政策が途上国で行われており、貧困削減を狙った政策立案作りが行われているわけではない。

一方、レシピアント側では、現地調査を行ったラオス・ベトナム・タイ・カンボジアでは、PRSPと貿易政策のリンクがなされていたが、貿易政策の実施が貧困削減に直接的に結びつく政策内容ではなく、トリクルダウンを前提とした議論がなされている。これらの発見を元に、どのような貿易能力が貧困削減のために必要とされるかを今後の課題として見いだすことが出来た。国際開発本年度は、1回の現地調査を行い、2回の学会参加を行った。また論文を2本刊行することができた。これらはすべて、交付申請書に記載した「研究の目的」に対して、予定通りである。また、論文についても現在2本の論文を執筆中であり、来年度何らかの形での出版を予定している。そのため、現在までの達成度は、当初の計画以上に進展していると評価できる。本年度は1回の現地調査を行い、2回の学会参加を行った。これらは全て、交付申請書に記載した「研究の目的」に対して、予定通りである。また、論文についても1本のサーベイ調査論文を脱稿済みであり、来年度何らかの形での出版を予定している。そのため、現在までの達成度はおおむね順調に進展していると評価できる。1回の現地調査は、カンボジア・タイでの1周間にわたるフィールドワークを実施した。現地では農村部における貿易の実態や個票調査を実施した。こうした知見と仮説をより深めるべく、次年度以降も調査研究を実施したい。また、本研究調査以外にも、同地域を2回訪問しており、その際も本研究調査に近い領域の研究を実施しており、より本研究での知見をサポートすることができている。2回の学会参加は、パリ・ベルリンにおいてそれぞれ行われた学会へ参加した。これらの学会参加で、最先端の分析方法と情報を手に入れることができた。1本の公刊済み論文では、TPPをもとに、自由貿易体制のありかたの変化と東アジアや日本へのインプリケーションを論じている。これらは、WTO体制への東アジアの国々の取り組みの変化を考察する上で、基礎的な論考であり、重要な成果であると考えている。1本の草稿中の論文では、東アジアの物流体制の変化が、各国の貿易制度の変化を促し、WTO体制から、地域同盟への各国の志向の変化を証明している。こうした論点は、WTOのもとでのAid for Tradeのあり方を考える際に、重要な観点を提供する基礎的資料となる。昨年度の研究の進捗状況が順調であったため、新年度も研究計画書を前提とした研究を続けていく。そのため、本年度の研究計画は以下のとおりである。1.前年度の文献調査および国際機関へのインタビューにて収集した資料および情報をもとに、ジュネーブのWTO・UNCTAD、イギリスのDFIDへの訪問を行う。この訪問では、前回の訪問で得た資料を精査し、各機関の最新の対応をインタビューすることが目的である。2.メコン川流域諸国への第3回の現地調査を行い、ケーススタディを完成させる。ラオス大学やカントー大学
過大圧縮応力が軟骨組織に及ぼす影響の解明と軟骨疾患発症メカニズムの検証

軟骨組織内の死細胞の分布のメカニズム、過大圧縮応力のひずみ速度と軟骨の力学特性変化との関係、死細胞の分布と軟骨の構造変化との関係を解明することを目的とし、研究を実施した。圧縮実験装置に位置ずれの補正機能を実装しているため、リアルタイムイメージングが可能となった。軟骨組織内に不均一に分布している細胞死を説明するために、ひずみ速度をコントロールしながら過大応力を負荷し,対応する軟骨組織内の局所ひずみをreal-timeで観察し、局所ひずみと死細胞分布との関係を調べた。また,過大圧縮応力が軟骨組織の力学特性に及ぼす影響を評価するために、応力緩和実験を行った。異なるひずみ速度で圧縮した試験片を約24時間培養した後、応力緩和実験を行った。40%/minのひずみ速度で圧縮し,ひずみが最大値の20%に達した後は600秒間試験片のひずみを保ち,応力の時間経過を記録した。応力緩和曲線の時系列データに、粘弾性モデルをフィッテイングさせ、各パラメータの値を求めた。さらに,軟骨の構造変化を評価するために、組織染色を行った。凍結ブロックを凍結ミクロトームで切断し,厚み10μmの凍結切片を作製した。軟骨の構成成分は、水分、コラーゲンII、プロテオグリカンの順で多くを占めている。そのため、本研究では、抗体染色でコラーゲンIIを、トルイジンブルー(TB)染色でプロテオグリカンの変化を調べた。従来の研究から、表層は軟骨の構造、機能、力学特性などを維持する役割を果たすということが知られていた。さらに、軟骨表層の伸展及び圧縮特性が作用するひずみ速度に依存することも知られていた。そのため、本研究では、表層、中層、深層の全体を含む試験片と、表層(軟骨全体の深さの10%)を取り除いた試験片を用い、圧縮する時の局所変形と圧縮された後の死細胞の分布を比較し、軟骨内死細胞の分布における表層の役割を調べた。29年度が最終年度であるため、記入しない。平成28年度では、モーター駆動ステージの上で位置補正機能付きの圧縮とイメージングシステムを設計し、過大応力で圧縮すると同時に,軟骨細胞をその同一性を保ちながら観察する機能を実装した。この装置は強力な圧縮モーター、正確な補正モーター、強固なステンレス製軟骨固定治具及びインデンター、高精度なreal-time計測機器から構成される。軟骨に過大応力を負荷し,軟骨細胞の応答をreal-time観察可能なシステムとして研究計画の実施のためには必要不可欠な装置である。変形性膝関節症では、機械的・化学的ストレスが関与する細胞死が生ずることが知られている。本システムを使用し、圧縮ひずみ速度の違いによって表層から深層までの軟骨内死細胞の特異的な分布を定量化した。また、軟骨組織内の非均一な細胞死の分布を理解するために、ひずみ速度をコントロールしながら過大応力を負荷し,軟骨組織内の各層の局所ひずみをreal-timeで観察し、この局所ひずみと死細胞分布とを関連付けた。これまでの研究から、過大応力を負荷することにより軟骨組織の軟骨細胞に細胞死を引き起こすことが分かっているが、異なるひずみ速度の衝撃(過大応力)を受けて、マトリックス構成成分と力学特性の異なる軟骨組織の表層、中層と深層の各層がどう応答するのか、機械的損傷がどこの層から始まるか、それがどのように拡散するのか、その明確なメカニズムが解明されていない。本研究は軟骨に異なるひずみ速度の過大応力を負荷し,死細胞の分布とひずみ分布などの関連するパラメータを具体的に捉えて、上記のメカニズムを解明していく予定である。平成28年度に達成すべき内容が一部前後しているが、全体としてはおおむね順調に研究が進展した。当初の研究計画では、平成28年度において(1)圧縮とイメージングシステムの構築、(2)軟骨に生理的レベルの応力及び過大応力を負荷し、細胞外基質の変化を比較すること、および軟骨を圧縮しながら細胞死に関連する細胞の応答信号の強さを観察することを計画した。(1)については、研究代表者が、細胞死を引き起こす過大応力のレベル、衝撃条件下のイメージング技術などの装置の要求仕様などを考慮しつつ、システムを構築することができた。このプロセスに時間を要したが、研究計画の遂行のためには必須のステップであった。(2)については、研究分担者が,実験の難易度を考慮し、まず軟骨組織に過大応力を負荷し,細胞死の確認実験を行った。細胞死の分布と過大応力の負荷速度などの実験条件を絞り込みながら、並行してシステムの改良も実施した。この結果,細胞死をreal-time観察すること、実証することが可能になった。システムの構築とin vitro実験の両方ともに結果が出たことから、研究は順調に進展したと考えられる。

異なるひずみ速度で圧縮した試験片を約24時間培養した後、応力緩和実験を行った。40%/minのひずみ速度で圧縮し,ひずみが最大値の20%に達した後は600秒間試験片のひずみを保ち,応力の時間経過を記録した。応力緩和曲線の時系列データに、粘弾性モデルをフィッテイングさせ、各パラメータの値を求めた。さらに,軟骨の構造変化を評価するために、組織染色を行った。凍結ブロックを凍結ミクロトームで切断し,厚み10μmの凍結切片を作製した。軟骨の構成成分は、水分、コラーゲンII、プロテオグリカンの順で多くを占めている。そのため、本研究では、抗体染色でコラーゲンIIを、トルイジンブルー(TB)染色でプロテオグリカンの変化を調べた。従来の研究から、表層は軟骨の構造、機能、力学特性などを維持する役割を果たすということが知られていた。さらに、軟骨表層の伸展及び圧縮特性が作用するひずみ速度に依存することも知られていた。そのため、本研究では、表層、中層、深層の全体を含む試験片と、表層(軟骨全体の深さの10%)を取り除いた試験片を用い、圧縮する時の局所変形と圧縮された後の死細胞の分布を比較し、軟骨内死細胞の分布における表層の役割を調べた。平成29年度では構築したシステムを用い、1)死細胞の不均一分布という現象の発生メカニズム、2)過大応力が表層から深層までの細胞外基質の構成(例えば、水の含有量など)に及ぼす影響、3)過大応力の作用によってそれぞれの層にある細胞および細胞核などの変形と細胞の機能変化、細胞死に至る上流のシグナル伝達経路を解析する研究を行う予定である。従来の研究から、メカニカルストレスなどで大きく損傷されると、細胞死が進行するということが定性的に分かっていた。本研究は、real-timeイメージングなどの手法を用い、定量的に本メカニズムの解析を進めて行く予定である。最終的に1)から3)までの研究から得られた定量的結果に基づき、過大圧縮応力が軟骨組織に及ぼす影響を数学モデルで表現したいと考えている。上記の研究を強く推進するために、研究代表者および研究分担者が主として実験を遂行すると同時に、研究室の他の研究者、学生と協同させ、グループ研究の形で研究を推進させる予定である。また、構築したシステムだけでなく、研究室の他の分析装置および大学の共用装置を使用して現象論から分子メカニズムの解明へ研究を深める。そして、平成28年に得られた知見や実験結果を含めた成果を国際会議や学術論文誌で積極的に発表する予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。
日本産タイ科魚類の性転換とその水産増殖への応用に関する研究

本研究では、水産上重要魚種であるにもかかわらず、その雌雄同体性についてまったく研究の行われていない、マダイ,チダイ,キダイの3種について、性転換が行われるか否かを検討した。【I】マダイマダイは1才前後は卵巣様の生殖腺を持ち、明瞭な精巣組織は認められない。しかしながら、2才になるころに1部の個体で精巣組織が卵巣の腹側で顕著になり両性生殖腺となる。両性生殖腺が見られるのは主として2才魚で3才以上の個体ではほとんど見られなかった。しかし、3才以上の個体でも精巣には元の卵巣腔に相当する空所が認められ、精巣は両性生殖腺をへて分化してくると判断された。以上の結果から、マダイは幼時雌雄同体性で、機能的雌雄同体ではないと判断した。【II】チダイチダイの生殖腺の転換過程もマダイと良く類似していた。すなわち、卵巣から精巣への転換は、未成魚においてのみ観察され、満1才以上の成魚の生殖腺には両性のものは出現せず、精巣には卵巣腔に相当する空所のみが見られた。以上の結果より、チダイも幼時雌雄同体で、機能的な雌雄同体ではないと判断した。【III】キダイキダイは機能的な雌雄同体で、雌から雄への性転換を行うことが知られている。しかし、性成熟に達する満3才で、約20%の雌が存在することが知られている。そこで、本研究では性成熟時に出現する精巣の由来について調べた。その結果、これらの精巣は未熟な卵巣が精巣へと転換することによって生じることが分かった。すなわち、機能的な雌雄同体とされるキダイにおいても幼時雌雄同体性が見られる。
インバータ駆動機器の先進的な絶縁システムに関する研究

本研究ではインバータ駆動機器の絶縁耐力向上に向け,モータコイルの絶縁システム表面における部分放電の発光観測および主絶縁部の革新的寿命向上に向けた新材料の検討を行った。部分放電発光観測では,イメージインテンシファイアを用いた高感度計測を行うことで,絶縁システム表面における部分放電発生電圧を取得した。また,これらの電圧下における電位分布計測および有限要素法による数値解析を行うことで部分放電発生電界の検討も行った。実験と解析の結果より,部分放電発生電圧は印加される波形によって大きく左右されることが示され,パルス電圧下では正弦波印加時よりも小さい電圧で放電が起こることが明らかとなった。これらの結果は,インバータ駆動機器の絶縁設計を行う際に許容する最大電界が,印加する電圧波形により異なることを示しており,より効率的な絶縁設計を行うことができる可能性を示唆している。また,主絶縁部の寿命向上に向けてナノ粒子が混合した材料であるナノコンポジット材料に着目した。ナノコンポジット材料は優れた絶縁特性が顕現することが先行研究により報告されているが,そのメカニズムについては未解明な点が多い。本研究ではナノコンポジット材料におけるトリー進展時の部分放電特性に着目することで,メカニズムについて検討を行った。実験結果より,ナノコンポジット材料においてはトリー表面にナノ粒子が付着しバリアの役割をすることでトリーの劣化を抑制していることが明らかとなった。このトリー進展抑制モデルにより,添加するナノ粒子のサイズや充填量の最適化の検討が可能となった。29年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの成果として1.モータ絶縁弱点部における部分放電発生電圧の計測2.モータ絶縁の革新的性能向上を目指すナノコンポジット材料の基礎検討が挙げられる。1.モータ絶縁弱点部における部分放電発生電圧の計測では,劣化の主原因となる部分放電の発生条件を特定すべく,フォトマルを用いた部分放電観測装置を構築した。その結果として,弱点部において部分放電が発生する電界の値は,最大電界持続時間に依存することが明らかとなった。そのため,インバータサージのような立ち上がりの早い印加波形をコイルバーに印加した場合は,部分放電発生電界は高くなる。有限要素法により低抵抗層-電界電界層界面における発生電界を計算した結果,50Hz正弦波,1kHz方形波(立ち上がり50μm),1kHz繰り返しインパルス(立ち上がり250ns)の部分放電発生電界はそれぞれ0.62kV/mm,0.82kV/mm,1.3kV/mmであった。2.モータ絶縁の革新的性能向上を目指すナノコンポジット材料の基礎検討では,モータのマイカ絶縁部に用いるエポキシ樹脂にナノサイズのシリカ粒子を混ぜ込むことで絶縁性能を向上させ,モータの寿命向上に寄与することを目的としたものである。高解像度光学顕微鏡を用いてエポキシ樹脂の劣化現象である電気トリーを観察した結果,ナノ粒子を混ぜたエポキシ樹脂では劣化現象が抑制されることが明らかとなった。また,電気トリーの内壁部を電子顕微鏡を用いて観測した結果,ナノ粒子がトリーによって発生した空洞部の内壁に付着していることが観測された。1.モータ絶縁弱点部における部分放電発生電圧の計測では劣化の主原因となる弱点部表面における部分放電の計測および解析手法について確立することができた。使用しているコイルバーの鉄心-低抵抗層界面では非常に低い電界で部分放電が発生したが,これはモデルコイルバーの模擬鉄心部が実際のモータと違う構造であることに起因している。そのため,鉄心-低抵抗層界面の計測のためには,実際のモータ絶縁により近い構造のコイルバーを作製して再計測する必要がある。2.モータ絶縁の革新的性能向上を目指すナノコンポジット材料の基礎検討では,ナノコンポジット材料による絶縁耐力向上を示すことができた。今後はナノ粒子が電気トリーを抑制するモデルを検討していく予定であるが,そのためには電気トリー進展時の部分放電を計測する必要がある。現在,計測回路は組み上がっているため,今後計測を行っていく。

1.部分放電発生電界はこれまでの計測により明らかとなったが,正弦波50Hzの場合0.62kV/mmと大気中における部分放電発生電界と比較して小さい値となった。これは突起や剥離といった弱点部における微小な欠陥が原因であると考えられるが,製造上どの程度の欠陥まで許容できるのかを追求していくことが必要である。2.ナノコンポジット材料により電気トリー進展が抑制されることは示されたが,電気トリーの発生特性については現在取得することができていない。これは,サンプルに挿入した針電極先端における欠陥を完全にコントロールすることができていないためであり,製法について改良を行っていく必要がある。また同時に,部分放電の計測も行い電気トリー進展抑制モデルの考察を進める。29年度が最終年度であるため、記入しない。
無人航空機基地局(UAV-BS)を用いる省電力無線通信ネットワークの研究

無線通信ネットワークの省エネルギー化ならびに高効率化を目的として,無人航空機(UAV: Unmanned Aerial Vehicle)を用いる無線通信ネットワークの設計を目的とする.UAVは通信要求や端末の配置状況など動的に変化するネットワーク環境において動的に配置することができるため、無線ネットワークの高効率化に有効である。そこで、本研究課題では、UAVを既存の地上基地局の代わりとして利用する場合や,中継局として利用することを想定し,指向性アンテナ技術を用いて通信範囲を動的に変更するアクセスプロトコルの提案も行う.地上の無線端末はCSMA方式を用いて通信を行うため、他端末とのパケット衝突によりパケット損失が多く発生する。そのためパケットの再送が必要となり、限られたバッテリー容量を浪費することになってしまう。そこで、初年度である平成30年度は、指向性アンテナを実装したUAVが適切に通信範囲を動的に切り替えることにより無線端末間の送信信号の衝突を回避することで、通信品質を向上させるアクセルプロトコルの提案を行った。提案する手法により、通信を行う端末数を制限することで端末間の衝突を削減することに成功した。またUAVが実装する指向性アンテナにより端末からの受信信号強度を強めることができるため、遠方に存在している端末からの受信品質も向上させることができることを計算機シミュレーションにより示した。この成果は国内研究会ならびに国際会議において既に発表済みである。また、指向性アンテナを用いることの優位性を計算機シミュレーションだけではなく解析的にも明らかにしており、国内研究会において発表済みである。当該年度の研究実績概要にも記述されているとおり、研究計画通りの進捗であり、十分な研究成果が得られていると判断できる。当該年度の研究遂行により新たな問題点や改善案なども見つかっているため、順調な進行状況であると判断した。現在のシステムでは、システム内に1つのUAVのみが存在する環境を想定しているが,今後は、複数のUAVが存在する環境やそれらが互いに協調し合う環境における通信プロトコルや送受信処理の検討を進める予定である。また、セルラーネットワークへUAVをリレー局として導入することで現在の通信品質を向上させるための検討も行う。
環境・エネルギーに関する多次元貧困指標の開発と政策分析

本研究の目的は、家計や個人における、エネルギー・環境に関する貧困を測定するための新しい多次元指標を開発し、それを用いて有効な対策についての評価を行うことである。平成30年度は、これまでのアフォーダビリティ指標とは異なるタイプの、新しい多次元エネルギー貧困指標を開発した。具体的には、エネルギーサービス利用の「過少」というより根源的な観点から、独自の(相対的)多次元エネルギー貧困指標(Multidimensional Energy Poverty Index、MEPI)を開発した。次に本研究では、この多次元エネルギー貧困指標(MEPI)を用いて、日本を対象とした実証分析を行った。日本のエネルギー貧困率は、2000年代を通じて上昇しており、特に東日本大震災以降、より深刻な状況にある。本研究では、地域別のエネルギー貧困を同指標を用いて考察し、結果、1従来型指標による結果とは異なり、西日本のエネルギー貧困率が高いこと、2日本においては特に灯油がエネルギー貧困緩和に重要な役割を占めていること、3日本においてEnergy Poverty Premium (EPP)がみられること、等の知見を得た。これらの分析結果は、今後のFIT(固定価格買取制度)や、カーボンプライシングの強化を考える上で、重要な知見となりうる。同時に、エネルギー正義(Energy Justice)や気候正義(Climate Justice)を考える上でも、重要な知見であると考えられる。平成30年度は、以上のような成果を国際学術雑誌等で発表した。加えて、研究成果の一層の普及のため、国際学会(World Social Science Forum 2018)において本テーマに関するセッションを共同研究者らと組織し、そこで発表、ディスカッションを行った。平成30年度は、新しいタイプの多次元エネルギー貧困指標を開発し、国際学会や国際学術雑誌等において成果を発表した。地域別の分析も進んでおり、概ね予定通りであると言える。平成30年度までに得られた成果をもとにして、今後もより優れた指標の開発、また実証分析を進めていく予定である。以上より得られた成果を、国内外の学会、学術雑誌等で適宜発表する予定である。平成29年度は、家計や個人のエネルギー費用負担に対する脆弱性、エネルギーに関する貧困を評価するための新しい多次元エネルギー貧困指標を開発した。具体的には、1エネルギー費用、2所得、3住宅のエネルギー効率、の三つの次元から構成される独自の多次元エネルギー貧困指標(Multidimensional Energy Poverty Index、MEPI)を開発した。次に本研究では、多次元エネルギー貧困指標(MEPI)を用いて、日本を対象とした実証分析を行った。なかでも母子世帯や単身高齢者世帯、個人ベースでは高齢者において、エネルギー貧困率が高い。さらに地域別にみると、都市部の方がその他地域よりも総じてエネルギー貧困率が低いものの、その貧困の深さを測ると、都市部におけるエネルギー貧困世帯の方がより厳しい状況に陥っている割合が高い。これらの分析結果は、今後のFIT(固定価格買取制度)やカーボンプライシングの強化を考える上で、重要な知見となりうる。平成29年度は、以上のような成果を国際学術雑誌や国際学会等で発表した。加えて、研究成果の一層の普及のため、これまでの研究成果をまとめたものをより一般向けの和文雑誌にも発表した。平成29年度は、主に新しい多次元エネルギー貧困指標を開発する予定であった。この点に関しては、概ね予定通りであり、国際学術雑誌等において成果を発表した。平成29年度に得られた成果をもとにして、今後はより優れた指標の開発、また実証分析を進めていく予定である。

以上より得られた成果を、国内外の学会、学術雑誌等で適宜発表する予定である。平成30年度までに得られた成果をもとにして、今後もより優れた指標の開発、また実証分析を進めていく予定である。(理由)主に物品費(数値解析用ソフトの更新費用等)が当初見込みよりも少なくて済んだため。(使用計画)平成30年度の研究費については、経済学、環境学関連の研究資料、研究打合わせや国際学会発表のための旅費、資料整理のための謝金、外国語論文の校閲などに使用する予定である。繰越金については、主に物品費、人件費・謝金に充てる。(理由)主に旅費が当初見込みより少なくて済んだため。(使用計画)平成31年度の研究費については、経済学、環境学関連の研究資料、研究打合わせや国際学会発表のための旅費、資料整理のための謝金、外国語論文の校閲などに使用する予定である。繰越金については、主に旅費、人件費・謝金に充てる。
多座配位子の幾何学的構造が錯体安定度に及ぼす効果の系統的研究

1.以下のような6個の配位原子がすべて窒素で、幾何学的な構造だけが異る7種の配位子の合成を試み、その中のいくつかの酸性成定数と銅(【II】)および亜鉛(【II】)錯体の安定度定数を精密電位差滴定法により決定した。(【I】):1,4,7,10,13,16-ヘキサアザヘキサデカン(【II】):1,4,7,10,13,16-ヘキサアザシクロオクタデカン(【III】):N,N,N′,N′-テトラキス(β-アミノエチル)ジアミノエタン(【IV】):N,N′-ビス(1,4,7-トリアザ-1-シクロノニル)ジアミノエタン(【V】):1,1,1-トリス(β-アミノエチルアミノメチル)エタン(【VI】):N,N′,N′′-トリス(β-アミノエチル)1,3,5-トリアミノシクロヘキサン(【VII】):N,N′,N′′-トリス(β-アミノエチル)1,4,7-トリアザシクロノナン2.これらは計画書記載通りの方法で合成した。特に今回は原料の一つであるN-トシルアジリジンの純度の良い製造に成功したため、β-アミノエチル化反応が著しく改善された。しかし(【II】)と(【IV】)のリング化や、新物質の(【VI】)と(【VII】)の最終反応の収率が悪いため、これらは安定度測定に供するだけの良い純度のものが得られていない。そこで測定は(【I】),(【III】),(【V】)について行った。3.25°C,イオン強度1(K【NO_3】)における測定結果は次のとおりである。
テラトーマ細胞を用いたニューロンの変性機構に関する分子生物学的研究

アルツハイマー病脳ではβ蛋白質がアミロイドを形成して蓄積することが特徴的であるが、この脳アミロイドの蓄積はβ蛋白質前駆体(APP)の異常な代謝分解によるものと考えられている。しかしAPPからβ蛋白質が生成し、アミロイドを形成する機構については現在のところ不明の点が多い。そこで本研究では神経系細胞に高率に分化するテラトーマ細胞の一種であるP19細胞にAPP cDNAを導入して安定形質発現系をつくり、分化刺激によってニューロンにAPPを過剰発現する細胞モデルを作成することを試みた。1)P19細胞における内在性APPの発現状態をみると、ニューロン分化に伴ってAPP695が顕著に増加した。したがってP19細胞由来のニューロンはAPP遺伝子発現の面から生体内ニューロンに近い性質をもつものと考えられる。2)未分化状態のP19細胞にAPP cDNAを導入して比較的安定した発現を示すクローンを得た。この細胞を神経分化させたところ、殆どの細胞が死滅した。この細胞死はAPPの過剰発現によってAPPが分解し、生じたアミロイド原性断片が関わっている可能性が高い。3)神経分化後に残存した細胞内では、過剰発現したAPPが細胞内小器官に濃縮された状態で存在する像が認められた。とくにライソゾームでAPPの分解が起こっている可能性があり、アミロイド形成能のあるAPP分解断片が生成されていることを示唆する知見が得られた。これらの研究成果から神経系の細胞ではAPPの過剰産生によってAPPの代謝分解が異常になり、それがニューロン毒性やアミロイド形成を招来する可能性が考えられる。APPを遺伝子導入したテラトーマ細胞はこれらの可能性を検証するために有用なものであると考えられる。今年度ではまず予備実験としてアルツハイマ-病アミロイド蛋白前駆体(APP)のC末端配列(APPーC100)に対応するcDNAをサル腎由来の培養細胞であるCOSー1細胞に導入して、アミロイド線維形成の有無を検討した。その結果、アルツハイマ-病脳内に見られるアミロイド線維と類似の構造を持つ線維を電子顕微鏡によって検出することが出来た。次に、このAPPーC100 cDNAをテラトカルチノ-マP19細胞に導入して、ネオマイシンで選択した後にAPPーC100を恒常的に発現する細胞をクロ-ン化することを試みた。その結果、DNAが組み込まれた数個のクロ-ンが単離できた。しかし、これらの細胞ではAPPーC100の発現量が十分でないため、過剰蓄積を認めることができなかった。また、この実験ではAPPーC100遺伝子の発現とは無関係に分化度や細胞形態の異なるクロ-ンが得られた。P19細胞は未分化状態で遺伝子導入した細胞をクロ-ン化した場合は、クロ-ン化操作そのもので性質の異なったクロ-ンが選択される可能性がある。したがって、これらの恒常的発現系ではAPPーC100と神経分化や毒性を検討することが困難であるものと判断した。そこで神経分化方向に既に運命付けた直後にP19細胞にDNAを導入してニュ-ロン内に導入した遺伝子を一過性に発現させる系を開発した。これによってP19細胞由来のニュ-ロンにAPPーC100を発現させたところ、細胞体の核近傍や軸索内に存在することが観察され、また、軸索内でAPPーC100蛋白が凝集しているような像も得られた。現在、これらの細胞の形態変化を検討するとともに、APP全長を発現するcDNAを導入して比較検討している。アルツハイマ-病脳ではβ蛋白質がアミロイドを形成して蓄積することが特徴的であるが、この脳アミロイドの畜積はβ蛋白質前駆体(APP)の異常な代謝分解によるものと考えられている。

そこで本研究では神経系細胞に高率に分化するテラト-マ細胞の一種であるP19細胞にAPP cDNAを導入して安定形質発現系をつくり、分化刺激によってニュ-ロンにAPPを過剰発現する細胞モデルを作製することを試みた。平成3年度に得られた成果は下記の通りである。1)P19細胞における内在性APPの発現状態をみると、ニュ-ロン分化に伴ってAPP695が顕著に増加した。したがってP19細胞由来のニュ-ロンはAPP遺伝子発現の面から生体内ニュ-ロンに近い性質をもつものと考えられる。2)未分化状態のP19細胞にAPP cDNAを導入して比較的安定した発現を示すクロ-ンを得た。この細胞を神経分化させたところ、殆どの細胞が死滅した。この細胞死はAPPの過剰発現によってAPPが分解し、生じたアミロイド原性断片が関わっている可能性が高い。3)神経分化後に残存した細胞内では、過剰発現したAPPが細胞内小器官に濃縮された状態で存在する像が認められた。とくにライソゾ-ムでAPPの分解が起こっている可能性があり、アミロイド形成能のあるAPP分解断片が生成されていることを示唆する知見が得られた。これらの研究成果から神経系の細胞ではAPPの過剰産生によってAPPの代謝分解が異常になり、それがニュ-ロン毒性やアミロイド形成を招来する可能性が考えられる。APP遺伝子導入したテラト-マ細胞はこれらの可能性を検証するために有用なものであると考えられる。
プリン体生合成速度の律速 酵素遺伝子の導入と発現に関する分子生物学的研究

『方法』大腸菌由来のATase遺伝子とMMTV(mouse mammary tumor virus)の糖質コルチコイド依存性のプロモ-タ-との組換えDNAを、ATase酵素活性のみを欠損する哺乳動物培養細胞(CHO ade-A)に導入し、酵素蛋白の発現量を人為的に調節し、プリン体のde novo生合成経路に与える影響の分析を試みた。初代培養肝細胞においてインスリン投与がプリン体のde novo生合成経路に与える影響を分析した。ATaseをラット肝臓より精製し、その非変性分子量とサブユニット分子量を決定した。『結果』組換えDNAの導入株に対する遺伝子導入と3.8kbのmRNAへの転写をサザンとノザン分析により確認した。野生株と比較して、遺伝子導入9株の細胞抽出液中のATase活性は、グルココルチコイド非存在下における4.4%から、存在下において18.3%に増加した。ウエトタン分析より、57kDの蛋白をコ-ドする大腸菌のATase遺伝子に対し、大腸菌の抽出液には57kDと70kDの、導入株においては72kDの蛋白のみがグルココルチコイド依存性に発現することを認めた。しかし、DNAおよび、プリン体のde novo生合成速度は増加せず、プリン体非依存性生育能は獲得されなかった。初代培養肝細胞に対するインスリン投与によりATaseは、選択的に誘導された。ラット肝の精製ATaseの分子量は240kDで、62kDと57kDの2種類のサブユニットからなるヘテロテトラマ-で存在した。『結論・考察』大腸菌ATaseの人工発現は、発現される酵素活性が少なく、ATase蛋白が細胞内で二つの分子量形態で存在する等のため、細胞内機能が発揮されなかったと考えられる。哺乳動物のATaseは増殖刺激に対して選択的に誘導され、ヘテロテトラマ-として存在する。今後、哺乳動物のATaseの遺伝子をクロ-ニングし、代謝調節機序を検討する。プリン体のde novo生合成経路に特異的な最初の反応を触媒する酵素、anidophosphoribosyltransferarse(ATase)の遺伝子レベルにおける調節機序を検討した。大腸菌由来の遺伝子と培養液中の糖質コルチコイドの濃度により転写量を調節するMMTV(mouse mammary tumor virus)のプロモーターとの組換えDNAを作成し、この酵素活性を欠損する哺乳動物培養細胞(CHO ade-A)に導入し、外来酵素遺伝子の発現量を人為的に調節することを試みた。本研究により当該年度に以下の結果を得た。1.大腸菌の遺伝子が哺乳動物細胞において糖質コルチコイド依存性に発現することを、発現した酵素活性の測定、抗ATase抗体を用いる酵素蛋白のWestern Analysis、mRNAの量を検討するNorthern analysisによって明らかにした。2.律速酵素蛋白が発現し、細胞抽出液中に酵素活性が認められるにもかかわらず、酵素欠損による培養液中のプリン体依存性の生育能の形質は、プリン体非依存性の生育能の形質に転換しなかった。3.遺伝子導入株では、発現した酵素蛋白の分子量が、遺伝子から予測される分子量である54kDaと比べて72kDaと大きくなることが認められた。4.プリン体de novo生合成経路の律速酵素段階は、単なる酵素反応生成物の拡散によらず酵素複合体、翻訳後蛋白修飾などの代謝経路の精密な調節機構が存在することが示唆された。以上の結果より、分子生物学的な方法による律速酵素遺伝子の人為的な発現調節により、プリン代謝を代表とする代謝経路の調節機序をin vivoの細胞レベルで直接的に証明することが可能であることを明らかにした。

また遺伝子の転写量を調節することが可能なプロモーターを用いて外来遺伝子の発現を人為的に調節することが可能であることから、外来遺伝子の導入による遺伝子疾患の治療の実現可能性が強く示唆された。『方法』大腸菌由来のATase遺伝子とMMTV(mouse mammary tumor virus)の糖質コルチコイド依存性のプロモ-タ-との組換えDNAを、ATase酵素活性のみを欠損する哺乳動物培養細胞(CHO ade-A)に導入し、酵素蛋白の発現量を人為的に調節し、プリン体のde novo生合成経路に与える影響の分析を試みた、初代培養肝細胞においてインスリン投与がプリン体のde novo生合成経路に与える影響を分析した。ATaseをラット肝臓より精製し、その非変性分子量とサブユニット分子量を決定した。『結果』組換えプラスミドの導入株において、大腸菌ATase遺伝子は、約3.8kbの単一バンドへ転写され、細胞抽出液中のATase活性は、野生株と比較して、グルココルチコイド非存在下における4.4%から存在下において、18.3%に増加した。Western analysisにより、57kDの蛋白をコ-ドする大腸菌のATase遺伝子に対し、大腸菌の抽出液には57kDと70kDの、導入株においては72kDの蛋白のみが、グルココルチコイド依存性に発現することを認めた。しかし、DNAおよび、プリン体のde novo生合成速度は増加せず、プリン体非依存生育能は獲得されなかった。初代培養肝細胞に対するインスリン投与によりDNA合成亢進に先行して、プリン体のde novo生合成速度が亢進し、ATaseは、他の同化酵素と共に選択的に誘導された。ラット肝の精製ATaseは、非変性分子量が240kDで、そのサブユニット分子量には62kDと57kDの2種類があった。『結論』大腸菌ATase遺伝子の人工発現は、発現される酵素活性が少なく、ATase蛋白が細胞内で二つの分子量形態で存在する等のため、細胞内機能が発揮されなかったと考えられる。哺乳動物のATaseは、ヘテロテトラマ-として存在し、増殖刺激に対して選択的に誘導される。