hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非熱プラズマ脱着循環システムによる革新的VOC完全無害化処理

VOC(揮発性有機物)の代表的な物質であるトルエン及びキシレンを処理対象として,非熱プラズマ脱着循環システムによる分解処理を行った.その結果,実験室レベルの試験では,トルエン,キシレンはともに脱着されなかったがCO2およびCOの発生量から60%のトルエン,キシレンが分解されていることを確認した.また,ベンチスケールの装置を用いた吸着トルエンの分解試験も行い,吸着量の90%をCO,CO2に分解することに成功した.VOC(揮発性有機物)の代表的な物質であるトルエン及びキシレンを処理対象として,非熱プラズマ脱着循環システムによる分解処理を行った.その結果,実験室レベルの試験では,トルエン,キシレンはともに脱着されなかったがCO2およびCOの発生量から60%のトルエン,キシレンが分解されていることを確認した.また,ベンチスケールの装置を用いた吸着トルエンの分解試験も行い,吸着量の90%をCO,CO2に分解することに成功した.本技術に用いる吸着剤を決定するため,VOCの代表的な物質であるトルエン及びキシレンを吸着剤に吸着させ,吸着性能評価実験を行った。吸着剤には,2種類の疎水性ゼオライトを用い,ガス濃度,流量をパラメータとして実験を行い,本技術に最適な吸着剤の選定を行った。次に,プラズマリアクタ内に吸着剤を充てんし,一定時間トルエンまたはキシレンの吸着を行わせた後,プラズマ脱着を行った。プラズマリアクタにはバリアタイプの同軸円筒プラズマリアクタおよび沿面放電リアクタを用いた。高濃度化のみを目的とする場合には吸着時と逆方向から空気を流すのがよいが,今回は循環システムと組み合わせ吸着剤内でのプラズマ領域での分解を目的としているため,吸着時と同じ方向から空気を流し,脱着したトルエンまたはキシレンに加えて,反応生成物であるC0,C0_2及び炭化水素の濃度分析を行い,分解率と吸着剤の再生率を求めた。また,人体に有害な反応副生成物であるNOx, N_2O,オゾンの濃度分析も行った。なお,各ガス成分の濃度分析は下流にサンプリングバッグでガスをサンプリングし行った。その結果,60Hz高電圧電源,20kHz高電圧電源を用いた場合ではどちらもトルエン,キシレンは脱着されなかったがC0_2およびCOの発生量から60%のトルエン,キシレンが分解されていることがわかった。反応生成物についてはNO_Xの生成はわずかであったが,N_2O及びオゾンが数百ppm程度生成されていた。本研究では,非熱プラズマ循環システムを利用した室内小規模発生源向け高効率小型VOC無害化技術の開発を目的としている,今年度は19年度に得られた結果をもとに,我々がこれまで研究してきたプラズマ脱着と非熱プラズマ循環システムを組み合わせたVOCの分解の高効率化及び実用化に向けたベンチスケールでの試験を行った.処理対象としてはVOCの代表的な物質であるトルエンとキシレンを用いた.ラボにおけるVOC分解の高効率化については,循環流量や吸着剤の加熱及び触媒との併用などパラメータとした試験を実施した,その結果,吸着剤を100°Cに加熱することによって1020%程度,吸着トルエンのCOxへの転化率が向上することがわかった.また,ベンチスケールの装置を用いた吸着トルエンの分解試験も行った.吸着剤が充てんされた容器内を通過する流路とバイパス流路が並列に接続されたプラズマ循環処理装置において,まず吸着剤にトルエンを一定量を吸着させた後バイパス流路に切り替え,入力電力を200Wに設定した状態で17分間プラズマを発生させ,オゾン濃度が6000ppmまで上昇した後に再び吸着剤充てん流路に切り替え,吸着剤上のトルエンとオゾンを反応させた.結果として,トルエン吸着後そのままプラズマを発生させ循環処理を行う場合に比べ短時間で90%のCOxへの転化率を得ることができた.この原因として,高濃度オゾンによってCOxへの分解反応が促進されたこと及び高濃度オゾンが吸着剤に注入することにより吸着剤上でトルエンとオゾンが急激に反応を起こし反応熱により吸着剤温度が上昇し, COxへの分解反応が促進したことが考えられる.
胚性腫瘍細胞の分化素過程の分子的解析

胚性腫瘍細胞を分化誘導した時,分化初期段階で発現が増強する遺伝子, MK1の構造が決定され,新しいDNA結合タンパク質を規定している可能性が示された.またこの分化初期段階で発現が速やかに停止する遺伝子FT27の構造もほぼ決定された.このタンパク産物はカルシウム結合部位そしてDNA結合様部位を併せ持ち,触媒部位を欠くプロテインキナーゼC様の構造をとっていた.レチノイン酸レセプターとの部分的ホモロジーも認められた.胚性腫瘍細胞に強く発現される免疫グロブリン遺伝子スーパーファミリーのはじめてのメンバー(GP70)も見出された.この分子は膜通過部分の近くに免疫グロブリンV領域様のドメインを持っていて,分化初期段階での細胞間識別に関与する可能性が強い.胚性腫瘍細胞で発現が阻止されているモロニー白血病ウイルスのLTRに結合するタンパク質がゲルシフトアッセイとフットプリンテイングで追求された.LTR結合性の抑制因子はエンハンサーの72bpリピートよりさらに上流に結合することが明らかになった.クローン化した遺伝子の機能を検証する一般的手法の開発も進んだ.Nーmyc遺伝子とβーガラクトシダーゼの融合タンパク質遺伝子をラット胎児繊維芽細胞に導入すると, Nーmycの作用が阻害され, transformed fociの生成が抑えられたのである.ヒト胚細胞腫瘍細胞株PAIから神経ロゼットが形成される条件も設定された.また,胚性腫瘍細胞から軟骨への分化過程が解析され, HI細胞(分化最終段階の前駆体H細胞がオートクリン増殖を開始したもの)由来の新しい増殖因子を必要とする細胞から,これを必要とせず,代りにインシュリンを要求する細胞へと分化すると結論された.ヒト胚細胞腫瘍の診断に有効な新しい抗糖鎖抗体,そして胚性腫瘍細胞の分化誘導作用がある,新しいポリADPーリボース合成阻害剤も見出された.胚性腫瘍細胞を分化誘導した時,分化初期段階で発現が増強する遺伝子, MK1の構造が決定され,新しいDNA結合タンパク質を規定している可能性が示された.またこの分化初期段階で発現が速やかに停止する遺伝子FT27の構造もほぼ決定された.このタンパク産物はカルシウム結合部位そしてDNA結合様部位を併せ持ち,触媒部位を欠くプロテインキナーゼC様の構造をとっていた.レチノイン酸レセプターとの部分的ホモロジーも認められた.胚性腫瘍細胞に強く発現される免疫グロブリン遺伝子スーパーファミリーのはじめてのメンバー(GP70)も見出された.この分子は膜通過部分の近くに免疫グロブリンV領域様のドメインを持っていて,分化初期段階での細胞間識別に関与する可能性が強い.胚性腫瘍細胞で発現が阻止されているモロニー白血病ウイルスのLTRに結合するタンパク質がゲルシフトアッセイとフットプリンテイングで追求された.LTR結合性の抑制因子はエンハンサーの72bpリピートよりさらに上流に結合することが明らかになった.クローン化した遺伝子の機能を検証する一般的手法の開発も進んだ.Nーmyc遺伝子とβーガラクトシダーゼの融合タンパク質遺伝子をラット胎児繊維芽細胞に導入すると, Nーmycの作用が阻害され, transformed fociの生成が抑えられたのである.ヒト胚細胞腫瘍細胞株PAIから神経ロゼットが形成される条件も設定された.また,胚性腫瘍細胞から軟骨への分化過程が解析され, HI細胞(分化最終段階の前駆体H細胞がオートクリン増殖を開始したもの)由来の新しい増殖因子を必要とする細胞から,これを必要とせず,代りにインシュリンを要求する細胞へと分化すると結論された.ヒト胚細胞腫瘍の診断に有効な新しい抗糖鎖抗体,そして胚性腫瘍細胞の分化誘導作用がある,新しいポリADPーリボース合成阻害剤も見出された.
ホモトピー位相場の理論とトポロジーへの応用

位相的場の理論は,共形場理論など数理物理における理論の枠組みを定式化したものでAtiyahらによって,定式化された.研究分担者の研究対象である,ホモトピー位相場の理論は,位相的場の理論の一般化であり,多様体の間の写像のホモトピー類とその間のコボルディズムのカテゴリーから,線形空間と線形写像のカテゴリーへのファンクターとして,定式化することができる.本年度は特に,群作用をこめた理論に注目して,クロスカテゴリーにおける構成により,淡中カテゴリーの理論の拡張の研究を行った.応用として,群を与えることによって定まる,3次元多様体の量子位相不変量を定義した.ホモトピー位相場の理論は,ループ空間上のベクトル束の接続のホロノミーとも関連している.本年度は,自由ループ空間のホモロジー群の反復積分による記述に基づいて,代数的位相幾何学の視点からも,ホモトピー位相場の理論を研究した.さらに,自由ループ空間のホモロジー群に,ストリングトポロジーから構成されるリー・ポアソン代数の構造との関連について,いくつかの新しい知見を得た.量子不変量および,関連するカテゴリーとホップ代数に関する研究を行った。特に,トラエフが定義した,交叉Gカテゴリーとホモトピー場の理論について基礎的な枠組みを発展させた。具体的には,群作用がある場合に,交叉ホップ群の概念を定式化し,このような対象に対して,ドリンフェルトの量子ダブルの理論を構成した。これによって,多様体の位相のみでなく,基本群とその表現の情報に依存する量子不変量の構成が可能になった。さらに,交叉ホップ群の新しい例の構成について,いくつかの結果を得るとともに,淡中カテゴリーとの関係,共形場理論など数理物理と幾何学にわたる話題との関連性,ホモトピー場の理論のジャーブを用いた構成などについても知見を得た。このような研究により,位相的場の理論と,多様体の基本群の表現について,新たな視点が見いだされると期待されている。ホモトピー場の理論は位相的場の理論の一般化として,Turaevらによって定式化された.位相的場の理論は,多様体のコボルディズムのカテゴリーを線形空間と線形写像のカテゴリーへのファンクターとみなさるが、ホモトピー場の理論は,それを多様体間の写像のホモトピー類とその間のコボルディズムに拡張したものであり、多様体の基本群の情報と関わっている.本年度は,クロスカテゴリーにおけるDrinfeldダブルの構成を通して,ホモトピー場の理論に関連した代数構造を研究した.さらに,このようなクロスカテゴリーについて,淡中カテゴリーの理論を拡張した.このような研究をもとに,クロスカテゴリーの量子化のプログラムを一部実行した.新しい視点として,クロスカテゴリーの理論と反復積分との関連を考察し,いくつかの知見を得た.応用として,基本群の表現に関連した3次元多様体の位相不変量,多様体のループ空間上の平坦接続の理論を考察した.位相的場の理論は,共形場理論など数理物理における理論の枠組みを定式化したものでAtiyahらによって,定式化された.研究分担者の研究対象である,ホモトピー位相場の理論は,位相的場の理論の一般化であり,多様体の間の写像のホモトピー類とその間のコボルディズムのカテゴリーから,線形空間と線形写像のカテゴリーへのファンクターとして,定式化することができる.本年度は特に,群作用をこめた理論に注目して,クロスカテゴリーにおける構成により,淡中カテゴリーの理論の拡張の研究を行った.応用として,群を与えることによって定まる,3次元多様体の量子位相不変量を定義した.ホモトピー位相場の理論は,ループ空間上のベクトル束の接続のホロノミーとも関連している.本年度は,自由ループ空間のホモロジー群の反復積分による記述に基づいて,代数的位相幾何学の視点からも,ホモトピー位相場の理論を研究した.さらに,自由ループ空間のホモロジー群に,ストリングトポロジーから構成されるリー・ポアソン代数の構造との関連について,いくつかの新しい知見を得た.
蛋白質立体構造安定性に及ぼす圧力効果

高分解能NMR測定装置(750MHz NMRに設置)に直結するオンライン加圧セル内で、1-2000気圧の間で圧力を変化させ、プロトンNMRスペクトルの変化を観測した。(1)蛋白質lysozymeの圧力変性: hen lysozyme(3.5mM acetate buffer,重水中、pH2.0)で、40-55C、圧力30-2000気圧の範囲で一次元プロトンNMRスペクトルの変化を観測した。ヒスチジンの信号等を対象に天然構造と変性構造の割合を圧力の関数として算出した。この結果、45Cで30気圧で約25%変性していたlysozymeが2000気圧では約50%変性することがわかった。この変性の割合は残基間でおよそ並行して起こっており、圧力変性がほぼ協同的に起こっていると考えられる。一方、天然構造にも加圧に伴う信号の変化が認められ、天然構造そのものが圧力で変化していることが判明した。しかし、変性中間体に相当する信号は観測されず、この点からも圧力変性は分子全体が協同的に起こっていると考えられる。(2)蛋白質SSIの低温変性構造に対する圧力効果:蛋白質Streptomyces subtilisin inhibitor(SSI)はpH3以下の低温(10C以下)で低温変性することが知られている。この変性状態はポリペプチド鎖の約半分が何らかの高次構造をもつ特別のものであるが、2000気圧の加圧によって、この構造がほぼ完全に壊れることがプロトンNMRによって確認された。これはlysozymeの天然構造とは対照的であり、この特別な変性構造が大きな空隙をもつゆるい立体構造を形成していることを示唆している。
17世紀イギリスにおける科学革命と教育思想の関連についての基礎的研究

本研究においては、従来、資料的制限によって明らかにされてこなかった科学革命の教育思想に及ぼした影響についての検討を課題としているが、さしあたっては、イギリス革命(市民革命)期にあって、体系的な教育思想を提起した.ジョン・デュアリ.サミエル-ハードリブを中心とした.ハードリブ・サークルに焦点をあてることとした.その際、彼らと密接な協働をもったチェコの教育思想家ヤン・アモス・コメニウスとの教育思想上の役割と、デュアリ.コメニウスの両者が対談の機会をもとにもちながら、充分な意志疎通に達し得なかったルネ・デカルトとの関係が、本研究の具体的なテーマとして浮上してきた.一方、ハートリブの残した膨大な書簡・手稿のコレクション.ハートリブ文書は、近年の技術革新によりCD-ROM化され、これが入手できたのとともに、大量の史料を電子ファイル化するOCRソフトウェアも導入でき、これらの運用の基礎的ノウハウを修得することができた.今後は.収集史料の精力的な読み込みをすすめ.研究課題の焦点化を深めていきたいと考えている.本研究においては、従来、資料的制限によって明らかにされてこなかった科学革命の教育思想に及ぼした影響についての検討を課題としているが、さしあたっては、イギリス革命(市民革命)期にあって、体系的な教育思想を提起した.ジョン・デュアリ.サミエル-ハードリブを中心とした.ハードリブ・サークルに焦点をあてることとした.その際、彼らと密接な協働をもったチェコの教育思想家ヤン・アモス・コメニウスとの教育思想上の役割と、デュアリ.コメニウスの両者が対談の機会をもとにもちながら、充分な意志疎通に達し得なかったルネ・デカルトとの関係が、本研究の具体的なテーマとして浮上してきた.一方、ハートリブの残した膨大な書簡・手稿のコレクション.ハートリブ文書は、近年の技術革新によりCD-ROM化され、これが入手できたのとともに、大量の史料を電子ファイル化するOCRソフトウェアも導入でき、これらの運用の基礎的ノウハウを修得することができた.今後は.収集史料の精力的な読み込みをすすめ.研究課題の焦点化を深めていきたいと考えている.
ピロリ菌の母子垂直感染予防を目指した出生コホート研究

ピロリ菌感染の多くは5歳までの小児期に起こる。胃癌の予防、また小児へのピロリ菌感染の予防のためには、若い世代でのピロリ菌除菌が望ましいとされている。ピロリ菌に感染すると慢性胃炎から進行し、胃潰瘍、十二指腸潰瘍、さらには胃癌や全身的な種々の病気を引き起こすことが知られている。近年の日本では、主な感染経路は家族内感染であり、特に母子感染が多いとされている。しかし、ピロリ菌の母子感染に関する大規模な報告はこれまで少ない。そこで本研究では、北海道岩見沢市における母子健康調査を用いて、母の便中のピロリ菌抗原検査結果、子どもの生後の経時的な便中ピロリ菌抗原検査結果、母子の生活習慣など解析することにより、ピロリ菌の母子感染の実態を明らかにし、ピロリ菌母子感染対策の一助となるデータを得ることを目的とする。申請者が準備段階から関わっている北海道岩見沢市における母子健康調査が、H29年6月から実際に開始され、徐々に生体試料や調査票などのデータが収集されてきている。月1回程度、定期的にミーティングを行うなどして、調査を遂行するための調整を行なっている。まず本調査に関わる機関に、本研究実施の説明と依頼を行い、承認を得た。本研究を行うための検体の移動手順、ピロリ菌抗原検査の業者への委託手順、参加者への結果の返却方法、倫理委員会の追加承認、など研究実施のための体制を整えた。H31年前半から、実際に収集した便検体を用いてピロリ菌検査が開始できる見込みである。検査結果を参加者に返却しながら、データ収集と解析を続ける予定である。母体となる母子健康調査の開始が遅れたため、あまり検体が集まっていなかった。また、調査自治体との検体の扱いに関する調整に時間を要したがようやく研究を開始できる体制が整いつつある。H31度前半からピロリ菌の便中抗原検査が開始される見込みである。本年度以降は、参加者から収集した生体試料を用いて、ピロリ菌抗原検査を実施し、研究を進める予定である。現在も月1回程度、定期的にミーティングを行うなどして、調査を遂行するための調整を行なっている。H30年前半から、実際に収集した便検体を用いてピロリ菌検査が開始できる見込みである。母体となる母子健康調査の開始が遅れたため、あまり検体が集まっていなかったため。本年度はからは、ピロリ菌の便中抗原検査が開始される見込みである。

検査結果を参加者に返却しながら、データ収集と解析を続ける予定である。母体となる母子健康調査の開始が遅れたため、あまり検体が集まっていなかった。また、調査自治体との検体の扱いに関する調整に時間を要したがようやく研究を開始できる体制が整いつつある。H31度前半からピロリ菌の便中抗原検査が開始される見込みである。本年度以降は、参加者から収集した生体試料を用いて、ピロリ菌抗原検査を実施し、研究を進める予定である。ピロリ菌の抗原検査実施を開始できなかったため、使用額が予定より少なかった。次年度使用額に繰り越し、検査実施の費用に充てる予定である。
ササゲ近縁野生種における湿害および乾燥耐性種内変異の解明

ササゲの栽培が盛んな西アフリカでは乾燥ストレスが主な生産制限要因と考えられている。一方、これまでの現地栽培試験では、乾燥ストレスに加えて湿害がササゲの生育阻害要因となることが分かった。そこで、乾燥と湿害の両条件下で安定した生育を示す耐性品種を開発するのための遺伝資源として、砂漠から熱帯雨林まで幅広い環境に自生するササゲの近縁野生種に着目した。本年度、ナイジェリア国の国際熱帯農業研究所(IITA)から受領したササゲ野生遺伝資源56系統それぞれついて、遺伝的均一性を確保するための単粒系統化を完了し、それらを用いた乾燥および湿害耐性のスクリーニングを実施した。前年度に同様の手法で評価した栽培種に対し、野生種ではそれよりも全体的に耐性が強い傾向を示した。この結果にもとづき、乾燥条件、過湿条件のそれぞれ、あるいはその両方に対して対照区と同程度の生育・生理活性を示す系統を選抜した。使用した植物材料は現在の栽培ササゲの直接の祖先野生種と考えられており、栽培種との交雑が可能な種であるため、今回選抜した材料は育種材料として将来的に有望な系統である。また、乾燥と過湿条件に対する根の応答は大きく異なり、根の断面積に対して乾燥条件では維管束木部組織、過湿条件では皮層組織の割合が大きくなることが知られている。従来、両者の応答はトレードオフの関係にあるとされていたが、今回、乾燥および過湿の両条件で安定した生育・生理活性を示す系統の存在が明らかになったことで、従来知られていなかった新たな乾燥、過湿適応メカニズムの解明につながることが期待される。ストレス耐性のスクリーニングは初年度に確立した評価手法を用い、ガラス温室内に設置した長方形の木枠内で対照区、過湿区、乾燥区の処理条件ごとに全系統を同一の木枠で栽培した。ストレス処理の影響が強く現れる播種後4週目にクロロフィル蛍光による光合成活性、SPADメーターによる葉緑素値およびサンプリングによる地上部乾物重を評価し、この3つの指標から耐性程度を総合的に判断した。実験は各3反復で時期を変えて独立した栽培を2回実施した。また、短期間のうちに乾燥条件と過湿条件が生じる実際の圃場を想定し、乾燥→過湿および過湿→乾燥の環境変化処理の実験を行い、同様に耐性程度の評価を実施した。この結果、乾燥ストレスのみに耐性、湿害のみに耐性、および乾燥・湿害の両方に耐性を示す系統をそれぞれに選抜した。選抜した耐性系統ではストレス条件下でも光合成活性や葉緑素値、地上部乾物重が対照区の8割以上の値を維持していた。また、次年度に実施予定のデジタルマイクロスコープを用いた根の形態観察のための予備的調査を行った。従来の知見通り、乾燥条件下では維管束組織が、過湿条件では皮層組織が大きな割合を占めていることが確認され、過湿条件においては二次通気組織の発達も確認された。次年度には今回選抜した耐性および感受性系統を用い、乾燥および過湿条件における根の応答の違いを明らかにする予定である。本年度の研究により、乾燥および湿害条件における地上部の応答が大きく異なる系統を選抜することができた。次年度はこの材料を用いて耐性に強く関わると考えられる根の応答性の違いを明らかにする。選抜した耐性および感受性系統をスクリーニングと同様の方法で栽培し、処理開始後4週目に地上部の評価を行うとともに根をサンプリングし、デジタルマイクロスコープによる観察を行う。地上部より10cmの位置の根(主根および側根)を切り出し、組織を固定した後、切片を作成して断面の画像データを取得する。画像解析により、断面積に対する維管束と皮層の比率、および二次通期組織の発達程度を評価し、系統間で比較する。これにより、地上部のストレス応答と根の形態的応答の関係性を明らかにする。また、耐性を示す野生系統と栽培系統の交雑を行い、将来的な遺伝解析に向けた材料の作成を進める。これまでに得られた成果を取りまとめ、学会報告および論文化を行う。研究初年度の成果として、乾燥および湿害耐性のスクリーニングを実施するための遺伝資源材料を整備するとともに、これらを対象とした耐性評価手法を確立した。ナイジェリア国の国際熱帯農業研究所(IITA)において現地の遺伝資源センターより試験材料となるササゲの野生遺伝資源を受領した。配布された種子は1つの系統内で葉の形態などの表現型についてバラつきが見られたため、次年度の湿害/乾燥耐性評価に備えて遺伝子型を固定する目的で1粒種子由来(SSD)系統の作成を開始し、これまでに自殖第3世代の種子を得た。平成30年8月までにさらに2回の世代促進を行い、自殖第5世代を評価に使用する予定である。また、ササゲ栽培種を用いて、湿害/乾燥耐性評価のための栽培手法および耐性評価手法を確立した。ガラス温室内に設置した長方形の木枠内で対照区、湿害区、乾燥区の処理条件ごとに全60系統を同一の木枠で栽培した。ストレス処理の影響が強く現れる播種後4週目までの初期生育期間における耐性を地上部乾物重により評価した。

各測定値について処理区と対照区の相対値を算出したところ、系統間で大きな違いがみられ、本手法による湿害/乾燥耐性評価によって良好な結果が得られることを確認した。本評価手法は高額な機器を必要とせず、簡便に湿害および乾燥耐性の評価を行うことができるため、将来的に他の開発途上国における研究機関での利用が期待される。IITAの遺伝資源センターより供試材料となるササゲ野生種(V. unguiculata subsp. dekindtiana)60系統の種子を受領し、IITAのガラス温室内で発芽率等の確認を行った。その結果、同じ系統の種子から形態の異なる植物が確認され、この原因として、配布種子は遺伝資源収集時の多様性を維持するため、増殖においても遺伝子型を固定するような作業が行われていないことが分かった。この状態では遺伝資源評価に不向きであるため、遺伝子型を固定する目的でSSD系統の作成を行った。現地では、ポット栽培で年3回の世代促進が可能であるため、2018年9月の評価試験開始までに自殖第5世代を作成することとし、本年度は自殖第3世代までの取得が完了した。また、湿害/乾燥耐性評価のための簡便・安価な栽培、評価系を構築した。評価に最適な栽培条件を検討するため、60系統のササゲ栽培種を用い、予備的な評価試験を実施した。対照区、乾燥区、湿害区の3処理分の個体を準備し、播種後1週間目から乾燥区では潅水停止、湿害区では高水位処理を開始し、処理開始から4週目に地上部乾物重を調査した。対照区とストレス処理区の相対値を求めたところ、系統間で大きな差がみられ、本評価手法によって成育初期における湿害/乾燥ストレス耐性の評価が可能であることを確認した。一方、乾物重の相対値が同程度であっても、葉の退色などに系統間差があることから、デジタルカメラを用いた葉色の画像解析などを同時に行うことでより精細な耐性評価が可能であることが示唆された。ササゲの栽培が盛んな西アフリカでは乾燥ストレスが主な生産制限要因と考えられている。一方、これまでの現地栽培試験では、乾燥ストレスに加えて湿害がササゲの生育阻害要因となることが分かった。そこで、乾燥と湿害の両条件下で安定した生育を示す耐性品種を開発するのための遺伝資源として、砂漠から熱帯雨林まで幅広い環境に自生するササゲの近縁野生種に着目した。本年度、ナイジェリア国の国際熱帯農業研究所(IITA)から受領したササゲ野生遺伝資源56系統それぞれついて、遺伝的均一性を確保するための単粒系統化を完了し、それらを用いた乾燥および湿害耐性のスクリーニングを実施した。前年度に同様の手法で評価した栽培種に対し、野生種ではそれよりも全体的に耐性が強い傾向を示した。この結果にもとづき、乾燥条件、過湿条件のそれぞれ、あるいはその両方に対して対照区と同程度の生育・生理活性を示す系統を選抜した。使用した植物材料は現在の栽培ササゲの直接の祖先野生種と考えられており、栽培種との交雑が可能な種であるため、今回選抜した材料は育種材料として将来的に有望な系統である。また、乾燥と過湿条件に対する根の応答は大きく異なり、根の断面積に対して乾燥条件では維管束木部組織、過湿条件では皮層組織の割合が大きくなることが知られている。
自己免疫性肺胞蛋白症の国際疫学研究と診断治療国際的標準化:稀少肺疾患研究基盤

肺胞蛋白症(PAP)は肺胞内にサーファクタント様物質が蓄積し呼吸機能障害を生じる稀少肺疾患である。詳細な疫学データはなく、国際的な比較は行われていなかった。本研究では自己免疫性PAPの原因抗GM-CSF自己抗体の有無による新分類を提唱し、国内疫学調査を実施、さらに日本、米国、ドイツ、イタリアとのPAP国際調査を実施した(米国稀少肺疾患コンソーシムと共同)。自己抗体測定の標準化も行った。また我々のガイドラインを英訳し欧米の研究者、アジアの学会で提示、現在国際ガイドラインが準備されつつある。(1)米国稀少肺疾患コンソーシアムと共同で日本、米国、ドイツ、イタリアにおける自己免疫性肺胞蛋白症(PAP)の国際比較のためのプロトコールが完成し患者登録を開始(MICEPAP Trial)。現在、コントロールと自己免疫性PAP、合計147名の登録と横断的データ(症状、理学所見、診断方法、合併症、喫煙歴、職業歴、家族歴、治療歴、検査データ等)の入力が終了(井上、中田、広瀬)。(2)自己免疫性PAP診断の要となる、抗GM-CSF自己抗体測定法の標準化を試みた。標準スタンダードを用いて近畿中央胸部疾患センターと新潟大学で同一血清を用い測定し比較した。良好な相関を認めた(井上、広瀬、中田)。シンシナティー子供医療センターでも標準スタンダードを用いた測定実施。健常者、他疾患の測定も行い問題点も明らかになった(井上、北市、広瀬)。(3)自己免疫性PAPと続発性PAPの画像所見を比較した(審良、中田、井上)。(4)平成21年4月16日から20日、及び12月3日から12月10日、米国シンシナテイにて稀少肺疾患に関する研究打ち合わせを行った(井上、中田)。(5)平成21年5月15日から23日、猛威を振るう新型インフルエンザの中、米国サンデイエゴにてヨーロッパの研究者を含む自己免疫性PAP専門家による国際会議、稀少肺疾患に関する打ち合わせ会議が開催され中田が参加討議。日、米、欧で国際ガイドライン作成が始まった(井上は電話回線で参加)。(6)平成21年11月14日から11月18日の間韓国ソウルで開催されたアジア太平洋呼吸器学会シンポジウムにて我が国のPAPの疫学データを報告した(井上)。韓国研究者と討議。今後アジアの国々(韓国、中国、タイ等)への稀少肺疾患調査の足がかりとなった(井上、広瀬)。日本の自己免疫性肺胞蛋白症の疫学調査(横断的調査)を行い、データベースを作成、米国シンシナティ、フロリダの共同研究者と解析した。その後登録患者数はさらに増加。自己免疫性肺胞蛋白症国際比較的、グローバルな標準的診断と治療法を確立し、他の稀少疾患リンパ脈管筋腫症(LAM)等の稀少難病研究の基盤とするため以下の研究を実施した。(1)米国稀少肺疾患コンソーシアムと共同で日本、米国、独、伊、英における自己免疫性肺胞蛋白症147名を登録した(MICEPAP Trial)。平成22年度収集血清中抗GM-CSF自己抗体等を測定し比較。(2)平成21年11月韓国ソウルにて我が国の肺胞蛋白症データ発表(井上)。その後アジア地区の研究者と交流を開始。(3)我が国の自己免疫性肺胞蛋白症疫学データと海外データとの比較:2011年3月イタリアパヴィアにて3th Collesso Internazionale : Progressi Medicina Pespiratoria開催された。ヨーロッパ、米国の肺胞蛋白症研究者と合同会議。日本とドイツが同一セッションにての肺胞蛋白症の日独比較発表を合同で発表。強力な国際ネットワークが築かれ本研究費が大きく貢献した。(4)新潟大学、近畿中央胸部疾患センター、シンシナティーで抗GM-CSF抗体の測定の標準化として測定プロトコールを概ね統一測定結果を比較した。(5)国際ガイドライン:2011年5月アメリカ胸部疾患学会(ニューオリンズ、ATS)にてガイドライン委員会実施打ち合わせを実施。日、米、独、英国、伊の研究者参加。(6)海外自己免疫性肺胞蛋白症、稀少疾患研究者との連絡会議の予定:上記会議に加え、LAMに関する打ち合わせ会議にも参加。(7)データベースを用いた疫学、臨床、基礎的研究が実施された。肺胞蛋白症(PAP)に対する国際共同多施設横断的調査研究(MICEPAP):米国稀少肺疾患コンソーシアムと共同で日米独伊におけるautoimmune PAPの多施設国際横断的評価を行った。健常コントロールを含む147名の登録を終了し、更に血清中抗GM-CSF自己抗体を我々の標準法で中央測定し比較した。人種差は認めなかった。国際肺胞PAP会議で発表した。

(2)抗GM-CSF抗体の測定の国際的標準化:MICEPAP等を通じてautoimmune PAP診断の要である抗GM-CSF抗体の測定の標準化を行った。日本(近畿中央胸部疾患センター、新潟大学)米国(シンシナテイーこども病院医療センター)の3施設の検査室での同一検体の測定データを比較した。良い相関が得られ、標準抗体を用い国際単位(IU)設定を検討するに至った。(3)多国間のautoimmune PAP臨床データの比較:独と日本の比較を実施。欧州連合PAP会議、国際肺胞蛋白症会議にて発表した。粉塵吸入喫煙の影響が強調された。アジアの国との比較も検討課題となった。(3)PAPの国際的ガイドライン:米国胸部疾患学会、稀少肺疾患コンソーシアムと共同でPAPのガイドライン作成の会議のまとめが進行中。他研究費のよる我が国の指針の一部英訳を海外へ紹介した。(4)平成23年3月29日31日、欧州連合PAP会議、国際肺胞蛋白症会議(伊パビア)参加発表。日本のPAP研究グループと欧州PAPグループの継続的連携が確認された。平成23年5月13日18日、米国(デンバー)にて国際コンサンサス、ガイドライン作成のための会議参加。国際共同研究体制が構築されつつある。国際稀少肺疾患共同研究基盤により稀少肺疾患リンパ脈管筋腫症の研究が完遂された。
内存性アルデヒド類による生体成分の化学修飾とその生物学的意義

アルデヒド類は求電子反応性を有し、生理的条件下で生体成分を化学修飾する。本研究では、生体中で生成するアルデヒド類が蛋白質などの生体成分を化学修飾することにより、DNA修復酵素の遺伝子群の発現にどのような影響を及ぼすかを検討し、その分子機構を明らかにすることを目的として行った。(1)DNA修復酵素として異なった機構で調節されているada遺伝子とumuDC遺伝子を選び、これら遺伝子の発現をプロモ-タ領域とβーgalactosidaseの融合遺伝子であるada'ーlacZ'、umuCD'ーlacZ'を有する大腸菌より産生されるβーgalactosidase活性を指標にして検討した。用いたアルデヒド類のうち、ホルムアルデヒドがメチル化剤によるada遺伝子の発現を抑制することを見出した。しかし、ホルムアルデヒドは、メチル化剤の非存在下によっても観察される低レベルのada遺伝子の発現に対しては影響を与えなかった。(2)活性酵素、あるいは、熱によって誘導される遺伝子の発現に対するアルデヒド類の影響を検討した。先ず、過酸化水素により誘導され、過酸化水素の消去に関与しているkatG遺伝子の発現に対する影響を検討するために、遺伝子発現の検出法について検討を行った。katG遺伝子の発現はoxyR遺伝子産物によって制御されることが知られているが、katG遺伝子の発現は短時間に起こり、また、大腸菌の培養条件によって発現量が著しく変動する。このために、現在のところアルデヒド類の影響を検討するための満足できる実験系を確立するに至っていない。(3)金属イオンの毒性発現には活性酸素が関与していることが最近明らかとなっている。カドミウム、水銀、銅などの金属イオンは、DNA修復酵素の1つであるO^6ーmethylguanineーDNA methyltransferaseをコ-ドするada遺伝子の転写を阻害する。これらの金属は、金属自体が遺伝子の転写促進因子に配位することによりada遺伝子の転写を阻害することが明らかとなった。今回、DNA修復酵素として異なった機構で調節されているada遺伝子とumuDC遺伝子を選び、これら遺伝子の発現をプロモ-タ領域とβーgalactosidaseの融合遺伝子であるada'ーlacZ'、umuDC'ーlacZ'を有する大腸菌より産生されるβーgalactosidase活性を指標にして検討した。細胞はada遺伝子が発現することによりメチル化剤に対して抵抗性になることが知られており、上記の様にホルムアルデヒドがada遺伝子の発現を阻害したことはホルムアルデヒドがメチル化剤の遺伝子傷害性を増加させる可能性を示しているものである。しかし、ホルムアルデヒドがメチル化剤の変異原性を増加させるか否かは明らかになっておらず、現在実験条件等の検討を行っているところである。申請者等は、ホルムアルデヒドには変異原性を有し、かつ、紫外線型の遺伝子傷害性物質の変異原性を減少させることを、すでに報告している。今回得られた知見はホルムアルデヒドが遺伝子傷害に対して多様の影響を与えることを示しており、現在、その作用機構の検討を行っている。

本研究では、生体中で生成するアルデヒド類が蛋白質などの生体成分を化学修飾することにより、DNA修復酵素の遺伝子群の発現にどのような影響を及ぼすかを検討し、その分子機構を明らかにすることを目的として行った。本年度は、活性酸素、あるいは、熱によって誘導される遺伝子の発現に対するアルデヒド類の影響を検討した。先ず、過酸化水素により誘導され、過酸化水素の消去に関与しているkatG遺伝子の発現に対する影響を検討するために、遺伝子発現の検出法について検討を行った。katG遺伝子の発現はoxyR遺伝子産物によって制御されることが知られているが、katG遺伝子の発現は短時間に起こり、また、大腸菌の培養条件によって発現量が著しく変動する。このために、現在のところアルデヒド類の影響を検討するための満足できる実験系を確立するに至っていない。活性酸素によって発現される遺伝子には、このほかsoxR遺伝子産物によって異なった機構で制御される遺伝子群があり、これらの遺伝子群の発現に対する影響を検討する必要があると考えられる。金属イオンの毒性発現には活性酸素が関与していることが最近明らかとなり、金属イオンによる遺伝子発現に対する影響を検討することも重要な課題であると考えられる。ところが、カドミウム、水銀、銅などの金属イオンは、DNA修復酵素の1つであるO^6ーmethylg uanineーDNA methyltransferaseをコ-ドするada遺伝子の転写を阻害する。これらの金属は、金属自体がada遺伝子の転写促進因子に配位することによりada遺伝子の転写を阻害することが明らかとなった。
わが国の子供の教育における動物の役割に関する心理学的および行動学的研究

昨年度、約1000校の国公立小学校を対象に学校飼育動物に関するアンケート調査を行なった結果、回答のあった学校のうちの95%が動物を飼育していた。しかし、動物が教育にあまり活かされていないと答える教員が多く、また、動物に関心を示している児童は一部のみで、大半は無関心であることがわかった。動物管理に対する懸念や、学校としての動物飼育への取り組み方を改善すべきであるという意見も挙げられた。そこで本年度は、飼育動物の現状についてより詳しく把握するために、アンケートにご協力頂いた小学校の中から、首都圏(東京・千葉・神奈川・埼玉)の30校を抽出し、訪問調査を行なった。飼育舎が登下校の通り道にあった小学校はわずか20%で、日が当たらない校舎の北側裏や、正面全体に西日が当たる場所に飼育舎を設置している小学校もあった。全面をよしずで覆い、中の動物が全く見えない飼育舎もあった。動物の種類や生態についての説明書き(20%)や、動物の名前(37%)を飼育舎に掲示して児童の興味を引くような工夫をしている小学校も少なかった。床が土の飼育舎が60%の小学校に見られたが、コンクリート床の飼育舎に比べて掃除が行き届いておらず、糞や羽が散乱しているところが多かった。また、兎が掘った穴に隠れていて全く見えないこともあった。20%を超える学校で、異種動物(例えば、兎と鶏)を同じ小屋で飼育していた。約30%の学校に怪我のあとのある動物か現在怪我をしている動物が、40%の学校に、体の一部が禿げている動物がいた。約半数の小学校で、1年前に比べて動物の数が減少していた。動物の異常行動についても観察を行なったが、展示動物に良く見られるような常同行動を示している動物はいなかった。しかし、人が近づくだけで過敏に反応し、騒ぎ出す動物(例:うこっけい)がおり、動物にとっても世話をする児童にとっても適切な飼育動物とは思えない場合もあった。
パーソナル・ファブリケーション以降の芸術表現に向けた視聴覚メディアの系譜学

本研究では視聴覚メディアの形成過程を理論と実践の二つの側面から調査し、その機能や役割が歴史的に固定される以前の可能性についての理解を深めた。そして、その理解をパーソナル・ファブリケーションを中心とする技術的・社会環境における芸術表現に応用する方法として、通年の展示(車輪の再発明プロジェクト,オープン・スペース2015,NTTインターコミュニケーション・センター[ICC],2015年5月23日(土)ー2016年3月13日(日))を通じて、4つの技法を提案し、その多様な活用法を一般に示した。さらに、以上の成果を取りまとめ国内外の学会・研究会の場で発表を行った。以下,平成27年度の研究実績の概要を研究計画に即して述べる.1.視聴覚メディアの形成過程の歴史的調査[金子,2015a],[金子,2015b],[中川,2015]のを中心に, 19世紀以降の視聴覚メディアに関わる調査研究を行なった.またこれらの歴史的調査の一部は,音響文化研究会トークイベント「交差する音の技術と音の文化」(http://soundstudies.jp/)でも紹介されている.2.過去の視聴覚メディアに関わる装置の再現岐阜サラマンカホールでおこなわれたサラマンカホール電子音響音楽祭にて《鳴釜神事》として,古典的な音響装置の再現を行なった.3.パーソナル・ファブリケーションを踏まえた技法の提案NTTインターコミュニケーション・センターでの通年の展示(車輪の再発明プロジェクト,オープン・スペース2015,NTTインターコミュニケーション・センター[ICC],2015年5月23日(土)ー2016年9月13日(日))を中心とした展覧会での展示を通じて,4つの技法を提案し,その多様な活用法を一般に示した.また,これらの成果に基づくワークショップを学内外で実施した.その他,関連の実践,要素技術に関わる研究内容の発表を行なった[Jo, 2015][Ando, Suganuma, Ito, Jo, 2016][城,2016].その他,次年度に予定していた関連の実践に関わる作家・研究者とのシンポジウムを,前述の展示に関連した研究会という形式で実施し,その内容は随時一般に公開している.研究計画時には予定されていなかった通年に渡る展示の機会を得たことで,当初,次年度に予定していた研究成果の一般に向けた公開を先んじて実施し,技法の有効性を実践的に検証することで,研究を大きく進捗させることが出来た.以下,平成28年度の研究実績の概要を研究計画に即して述べる.1.視聴覚メディアの形成過程の歴史的調査として,共同研究者を中心に, 19世紀以降の視聴覚メディアに関わる調査研究を行なった.その中では特に1970年台の日本における生録および,1980年台の日本におけるサウンドアートについて当事者へのインタビューを含む歴史的調査をおこない,その成果を国内外の学会で発表した[Kaneko, 2016a],[金子, 2016], [Nakagawa, 2016a],[Nakagawa, 2016b].2.過去の視聴覚メディアに関わる装置の再現として,大学内での授業,JSTグローバルサイエンスキャンパス事業,公開講座等の場において,本研究で提案した技法の一つである《紙のレコード》の製作ワークショップをおこなった.3.パーソナル・ファブリケーションを踏まえた技法の提案として前年度に実施した,NTTインターコミュニケーション・センターでの通年の展示を踏まえ,音響学の教育の場におけるツールとして技法の提案をおこなった[Jo, 2016c]他,サウンドアートの分野において関連の作家・作品と対比して,技法の芸術的な実践としての位置づけを図った[Jo, 2016a].さらに技法を提案する過程での技術的な成果を,広くパーソナル・ファブリケーションに関連する国際会議の場で発表した[Ando et al, 2016].4.視聴覚メディアの系譜学的実践の理論化として以上の実践・理論に関わる成果を取りまとめ,視聴覚メディアの系譜学的実践の理論化として,提案した技法の有効性を考察する[城, 2017]とともに,個別の事例に関しての調査結果の美学的な理論化をおこなった[Kaneko, 2016b].本研究では視聴覚メディアの形成過程を理論と実践の二つの側面から調査し、その機能や役割が歴史的に固定される以前の可能性についての理解を深めた。次年度は,主に関連の実践に関わる作家・研究者との議論を通し&#12441;て,これまでに提案した技法の有効性を考察すると共に,その成果を適宜,国際会議・学術論文誌などで発表していく他,公開講座や講演会などを通じ一般への周知をはかり,パーソナル・ファブリケーション以降の芸術的実践に対する理解と認知の普及を目指す。メディア・アート研究代表者が移動する形で研究を実施したため,研究分担者の旅費が不要となり,次年度使用額が生じた.国際会議での発表旅費を中心とした支出を予定している.
強相関電子系における巨大非線形光学応答と超高速緩和の温度・磁場依存性

今年度は、電子相関が及ぼす特徴的な物性として磁性を対象とし、光励起による磁気応答の時間変化を調べる目的で、化合物半導体に磁性イオンを大量にドープした半磁性半導体(希薄磁性半導体)CdMnTeを取り上げた。昨年度に構築した、超伝導マグネットと組み合わせた、エネルギー幅の狭いピコ秒パルスレーザー分光システムを用いて、磁性イオン濃度が高い半磁性半導体Cd_<0.8>Mn_<0.2>Teを瞬時強励起し、混晶及び磁気揺らぎによる深いポテンシャルポケットに電子・正孔系を直接高密度に生成すると、高密度電子・正孔系と磁性イオンとの相互作用の影響を強く受けた発光帯が新たに生じることを見いだした。この物質では、光照射により生じた励起子の電子・正孔はs,p-d交換相互作用を通じて、電子・正孔の波動関数の広がりの範囲内にある磁性イオンの磁気モーメントの方向を揃えて安定化し、励起子磁気ポーラロンを生成する。励起強度増大に伴い、局在磁気ポーラロン発光(LMP)の高エネルギー側に、非線形に増大する高密度電子・正孔系の発光が観測された。この発光はバンド間励起では顕著に現れない。さらに、通常の単独の励起子ポーラロン発光であるLMP発光は磁場印加によるエネルギーシフトを示さないが、新たに発見した発光は顕著な低エネルギーシフトを示す。これらの実験結果の解釈として、励起子磁気ポーラロンの高密度励起によって、励起子磁気ポーラロン問の磁性スピンを一方向に揃える励起子局在状態の高スピン配置状態が安定化することを提案した。一方、光励起状態における協力現象の一つとして、量子ドット集団からのいわゆるDickeの超放射(超蛍光)現象を対象とした実験も行った。具体的には、NaCl結晶中のCuCl量子ドットの励起子分子状態を二光子共鳴励起することにより、励起子分子状態と励起子状態の間に完全反転分布を生じさせ、超蛍光を量子ドットの集団としては初めて見いだした。ピコ秒再生増幅器で励起された2台のOPA、分光器、MCT検出器等を用いて、ポンプ-プローブ分光測定系を立ち上げ、波長操作などの測定を自動化することを行った。これにより、紫外-可視-近・中赤外域をカバーして、スペクトル幅4meV以下で、ピコ秒時間分解分光実験を効率的に進めることができるようになった。物性測定への手始めとして、電子の閉じこめ効果により電子相関が働くと考えられるナノ構造物質、特に半導体量子ドットに適用し、その非線形光学応答を調べた。まず、ワイドギャップ半導体CuClの量子ドットにおいて、非常に効率の高いレーザー発振を見出した。さらに、近赤外域に光学吸収を示すInAs量子ドットについても調べ、光通信波長帯において大きな非線形光学応答を示すことを明らかとした。さらに、超伝導マグネットの窓をダイヤモンドに交換することにより、強相関電子系の特徴的な光学応答が現れる紫外から遠赤外に至る超広帯域に亘って、磁揚下で測定が行える装置系を立ち上げた。既に上記CuCl量子ドットにおける光学応答の磁場依存性測定を進めている。一方、上記のOPAを用いた測定系では遠赤外域をカバーすることはできないが、そこには超伝導体を含む強相関電子系の電気伝導特性を反映した光学応答が現れる。この領域を完全にカバーするテラヘルツ時間領域分光法の開発を進め、データ取得方法を工夫することにより、遠赤外域の光電場波形の実時間計測を行うことに成功した。これにより、磁場下における可視ポンプ-遠赤外プローブ測定を効率的に行うことが可能となった。

具体的には、NaCl結晶中のCuCl量子ドットの励起子分子状態を二光子共鳴励起することにより、励起子分子状態と励起子状態の間に完全反転分布を生じさせ、超蛍光を量子ドットの集団としては初めて見いだした。
腎不全患者のむずむず脚症候群(RLS)発症機構の分子生物学的解明と腎毒性物質同定

腎不全患者のRLS発症促進機構を解明するため、Btbd9変異マウスに患者血清を投与しかつ治療薬であるRotigotine投与により改善するかどうか、脳波及び筋電図による解析を実施した.Rotigotine投与による覚醒反応の増強とNREMの減少はプラセボ、健常者血清投与で生じ、RLS患者血清(特発性、透析)では変化がなかった.筋活動は変異型にRLS患者血清(特発性、透析)を投与した際に増強し、Rotigotineで改善した.筋活動に関してはPLMSに相当し、これはBtbd9変異とPLMSが強く相関するというヒトでの過去の報告を支持するものであった.26年度は(1)BTBD9変異マウスおよび野生型マウスに対して、腎不全患者血清を腹腔内投与する.投与後に睡眠中の脳波および下肢運動を計測する.(2)これらの運動量測定後に、Rotigotine投与を行い睡眠中の下肢運動量の改善を認めるかどうか計測する.この2点を実施する計画としていた.まず、過去に作製保存していた凍結配偶子をマウス仮親に移植しヘテロ接合変異マウスを産出した.このマウスを野生型マウスと交配して、さらにヘテロ接合マウスを作出した.解析に必要な十分な数のマウスを得ることに時間を要しており、現在も予定数をそろえるため繁殖を継続している.変異マウスと野生型との電気生理学的な睡眠状況の比較検討をパイロットスタディーとして行った.詳細な結果の記載は控えるが、変異マウスにおいてREM期の減少はじめとする種々の睡眠パラメータの変化を認めた.これは睡眠の質の低下や、覚醒しやすさを反映していると考える.このことから、少なくともBTBD9が睡眠において何らかの重要な役割を担っていることが裏付けられた.また、睡眠の質の低下や覚醒しやすさはrestless legs syndromeの表現型としても類似するものであり、BTBD9変異マウスがrestless legssyndrome動物モデルとしても適切で有用性が高いといえる.27年度は一般睡眠状況の検討のみならず、腎不全患者の血液を投与することでrestless legs syndrome症状の増強を認めるか等の解析へと進めていく.27年度はBTBD9変異マウスの測定項目における電気生理学的な基準値の設定を概ね完了した.睡眠中のステージ、周波数、下肢運動等のパラメータにおいて基準が作成できたので、計画に沿い患者血清の投与をこれから実施するところである.血清を投与することで動物に何らかの免疫反応の様な影響が出現しないかどうかについて、試験的にヒト血清の腹腔内投与を7回にわたり繰り返し行ったが、炎症が生じるなどの影響は特に認められなかった.分子生物学的な解析については、ドパミン培養細胞株を用いてSiRNAによる機能抑制実験を実施した.病態に関与していると予測される分子についての発現解析において、鉄関連分子の発現変動を認めた.これはrestless legs syndromeが鉄代謝異常を背景とする病態であることと矛盾しない結果であると考えられる.生化学的な解析としては、変異マウスと野生型マウスの脳組織における代謝産物の網羅的解析(メタボローム解析)を実施した.その結果については得られたデータの解析中である.次年度の患者血清投与による電気生理学的解析の準備がまさに整った所である.次年度よりすぐに解析を実施できるような準備が整ったところである.むずむず脚症候群患者からの血清も入手済みである.したがって、27年中に開始予定であった脳波及び筋電図解析は28年度に開始される.28年度はBTBD9変異マウスの電気生理学的な測定を実施した.マウス脳に脳波電極を留置し、下肢に筋電図電極を留置した.マウスは自由な活動ができる状況下においた.測定項目は睡眠ステージ、脳波周波数、下肢運動量などである.変異型と野生型を比較したところ変異型ではREMの減少が有意であった.これらのマウスに患者血清を腹腔内投与し、睡眠の状況や下肢筋活動がどのように変化するか測定した.投与血清はプラセボ、健常者、特発性、、腎不全患者を用いた.さらに血清投与後にロチゴチンも投与し、睡眠状況がどのように変化したのか測定した.患者血清は変異型においてNREMでの筋活動を増大させた.また、その増大はロチゴチン投与によって抑制された.以上をまとめると、変異型は定常状態で睡眠への影響を認め、その変化は患者の血清で増強され患者の血清内には何らかの疾患誘導物質が含まれていることが示唆される.さらに、患者血清により増大した睡眠への影響は、治療薬であるロチゴチンにより抑制された.ドパミン細胞株を用いた分子生物学的解析では、BTBD9機能抑制細胞株をsiRNAによって作成し、対照細胞株と傷害性について比較した.傷害性はLDHを測定したところ、機能抑制株において有意にLDHが上昇しており、BTBD9機能がドパミン細胞にとって重要な役割を担っていることが考えられた.脳組織のドパミン細胞数計測では幼若マウスでは黒質、A11領域共に変異型と野生型で統計学的なさは認められなかった.成熟マウスでは変異型で減少しており、加齢によるドパミン細胞の減少が生じそれは変性によるものと示唆された.腎不全患者のRLS発症促進機構を解明するため、Btbd9変異マウスに患者血清を投与しかつ治療薬であるRotigotine投与により改善するかどうか、脳波及び筋電図による解析を実施した.Rotigotine投与による覚醒反応の増強とNREMの減少はプラセボ、健常者血清投与で生じ、RLS患者血清(特発性、透析)では変化がなかった.

筋活動は変異型にRLS患者血清(特発性、透析)を投与した際に増強し、Rotigotineで改善した.筋活動に関してはPLMSに相当し、これはBtbd9変異とPLMSが強く相関するというヒトでの過去の報告を支持するものであった.検討に必要な動物数の準備に時間を要しているが、数が揃い次第、計画を遂行できる状態である.パイロットスタディーは既に実施されて、変異型マウスの示す睡眠状況の変化は把握できている.変異マウスと野生型に対して電気生理学的計測を開始し、投与血清群による症状発症の差を明らかにする.また、ドパミン作動薬であるrotigotine投与により症候が改善するかどうか測定する.神経科学、臨床神経学、(1)BTBD9変異マウスおよび野生型マウスに対して、腎不全患者血清を腹腔内投与する.投与後に睡眠中の脳波および下肢運動を計測する.(2)これらの運動量測定後に、Rotigotine投与を行い睡眠中の下肢運動量の改善を認めるかどうか計測する.動物の数が揃い次第、この2点を実施すると共に、(3)測定後に脳神経組織、特に黒質、A11や脊髄のドパミン神経細胞数計測、ドパミン受容体の発現やチロシンハイドロキシラーゼ活性を計測する事に着手する予定である.電気生理学的睡眠測定本試験がこれから開始となることによる.26年度に実施予定であった電気生理学的睡眠測定の実施が27年度に実施される見通しとなったため.電気生理学的睡眠測定を継続し完了させる.電気生理学的解析を実施することで使用される予定である.