hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生体と化学反応へ及ぼす磁場効果に関する研究

1.燃焼とガス流に及ぼす磁場効果空気中の燃焼反応やガスの流れが1ー2T、50ー100T/mオ-ダの磁場で顕著な影響を受けることを見出した。この現象に対して、磁場と常磁性酸素との間の相互作用により、大気中に障壁が形成されるものと考え、これを磁気カ-テンと呼ぶことにした。磁気カ-テンを積極的に利用して火災を消すことができた。さらに、磁気カ-テンのモデル化を行い、気体分子運動論に基づいたガス流のシミュレ-ションを行った。また、この磁場効果の応用として、大気中の微小粉塵の高勾配による濾過と酸素封入ヒ-トパイプ内の熱流輸送の磁気制御を可能にした。2.パルス磁場による神経刺激パルス磁場による脳神経刺激法を開発し、ヒトの大脳皮質の特定部位を5mm以内の分解能で頭の外から刺激できることを可能にした。すなわち、8字形の逆直コイルを構成し、パルス磁場によって頭の中に誘起される渦電流分布を制御することにより、特定部位の神経細胞群を興奮させることができた。この方法により、ヒトノ皮質運動野の機能分布図を作成した。また、刺激電流の流れる方向により皮質運動野の機能分布図が大きく変化することを確認した。3.生体に対する強磁場の安全性アフリカツメガエルの初期発生過程に4.5Tおよび6.34Tの磁場の印加し、孵化率の変化や催奇形性の有無を調べた。核酸合成や膜形成に対する磁場効果として、核酸合成関連の酵素活別への影響や膜の磁場配向の可能性を考慮して観察した。その結果、4.5Tおよび6.34Tの磁場のもとでは胚の発生過程に特筆すべき変化は認められなかった。1.燃焼へ及ぼす磁場効果に関して次の成果を得た。(1)磁気カーテンの形成によって燃焼やガ長の流れが作用を受ける。(2)磁気カーテンで外界との空気の出入りを遮断した空間内で炎を消すことができる。(3)消炎に際しては、大域的なガス濃度変化より、火炎近傍の局所的なガス濃度変化が燃焼に直接的な作用を及ぼしている。(4)磁気カーテンは常磁性酸素の存在で形成される。このことは、窒素雰囲気中での二酸化炭素のガス流実験で証明された。(5)磁気カーテンと火炎の位置関係で火炎の形状も発光スペクトル強度も容易に変化する。OHラジカルの発光強度が増加する割合は磁場強度と磁場勾配の積に比例する。(6)1.6Tまでの均一磁場中の火炎には磁場効果は認められず、メタノールとエタノール火炎の発光スペクトルに特筆すべき変化は認められない。2.ガス流に対する磁気カーテンの阻止力には著しい非線形性が存在し、ガス流が遅い場合、中程度の場合、および速い場合でガス流の挙動が大きく異なることが明らかとなった。3.6.34Tの磁場においてフィブリンの磁場配向を確認した。更に、フィブリノーゲンやゼラチン溶媒に超微粒子磁性体を分散させて磁場配向をさせることによりファイバ状パターンを形成された。4.逆方向パレス磁場対を用いてヒト大脳皮質の磁気刺激を行い、大脳皮質運動野を5mm以内の分解能で標的刺激が可能であることを示した。また、刺激の方向により脳の興奮閾値が大きく変化することを明らかにした。生体と化学反応に及ぼす磁場効果に関して、大きく3つに分けて研究を行った。すなわち、燃焼とガス流へ及ぼす磁場効果、パルス磁場による神経刺激、及び生物に対する強磁場の安全性である。(1)燃焼とガス流へ及ぼす磁場効果を見出した。すなわち、空気中の燃焼反応やガスの流れが1ー2、50ー100T/mオ-ダの磁場で顕著な影響を受けることを見出した。

この現象に対して、磁場と常磁性酸素との間の相互作用により、大気中に障壁が形成されるものと考え、これを磁気カ-テンと呼ぶことにした。磁気カ-テンを積極的に利用して火炎を消すことができた。また、火炎の発光スペクトルは1ー2Tオ-ダの均一磁場では変化がないが、勾配磁場中では磁気カ-テンにより、OHラジカル等の発光強度は磁気力に比例して増加することも判明した。更に、磁気カ-テンのモデル化を行い、気体分子運動論に基づいたガス流のシミュレ-ションを行った。(2)パルス磁場による脳神経刺激法を開発し、ヒトの大脳皮質の特定部位を5mm以内の分解能で頭の外から刺激できることを可能にした。すなわち、8字形の逆直コイル対を構成し、パルス磁場によって頭の中に誘起される渦電流分布を制御することにより、特定部位の神経細胞群を興奮させることができた。この方法により、ヒトの皮質運動野の機能分布図を作成した。(3)生物に対する磁場の安全性に関して、アフリカツメガエルの初期発生過程に4.5Tおよび6.34Tの磁場を印可して、磁場によるふ化率の変化や催奇形性の有無を調べた。その結果、この様な強磁場にもかかわらず、胚の発生過程に特筆すべき変化は認められなかった。生体と化学反応に及ぼす磁場効果について以下のような研究を行った。(1)<燃焼とガス流に及ぼす磁場効果>___ー燃焼とガス流が勾配磁場によって顕著な影響を受けることを見出し、この現象が磁場と常磁性酸素との間の作用によって大気中に障壁が形成されることによって生じることを明らかにし、この障壁を磁気カ-テンと呼ぶことにした。磁気カ-テンの複雑なメカニズムを解明するため、気体分子運動論に基づいたシミュレ-ションをおこなった。その結果、勾配磁場により常磁性酸素分子が力を受けることにより、反磁性である窒素や二酸化炭素等の運動に影響を与えることを明らかにした。また、この磁場効果の応用として、大気中の微小粉麈の高勾配によるろ過と酸素封入ヒ-トパイプ内の熱流の磁気制御を可能にした。(2)<生体に対する強磁場の安全性>___ーアフリカツメガエルの初期発生過程に最高6.34Tの磁場を印加し、特に細胞分裂の盛んな卵割期を中心に磁場による孵化率の変化や催奇形性の有無を調べた。核酸合成や膜形成に対する可能性のある磁場効果として核酸合成関連の酵素活性への影響が膜の磁場配向の可能性を考慮して観察した。6.34Tの磁場のもとで胚の発生過程に特筆すべき変化は認められなかった。(3)<パルス磁場による神経刺激>___ー(1)標的をはさんで互いに逆方向の逆直パルス磁場を用いてヒト大脳皮質運動野を局所的に刺激する方法を考案し、5mm以内の分解能で皮質運動野の刺激が可能であることを明らかにした。また、刺激電流の流れる方向により皮質運動野の機能分布図が大きく変化することを確認した。さらに、神経興奮に必要な刺激電流の方向は脳の機能的かつ構造的な組織を反映するものとして、刺激電流密度勾配の変化が及ぼす神経興奮の変化を説明するモデルを提案した。(2)逆直パルス磁場対により脊髄神経根を局所的に磁気刺激することによりH反射を誘発し末梢神経系の機能診断を行う方法を開発した。この方法を用いてH波及びM波を誘発する刺激部位の空間分布図を作成した。また、H波、M波ともに刺激電流の強度変化に伴い刺激電流の方向に対して異なる反応パタ-ンを示すことを明らかにした。
皮膚からの温度信号に対する大縫線核および青斑下核の調節作用についての研究

前年度からの継続の本研究課題の本年度の実施計画は、前年度の実験により実証されたところうの末梢温度信号脊髄伝達の脳幹部大縫線核および青斑下核による明確な下行性調節作用の根底となるウレタン麻酔ラット陰嚢皮膚への非侵害性温度刺激(10ー40°C)に反応する温・冷温度応答性脊髄後角ユニットの(1)例数の追加と、(2)その調節作用の伝達経路の薬理学的解析であった。本年度に施行された追加実験が蓄積された結果、温・冷温度応答性ユニット総数65例が脳幹部からの下行性調節作用について検討された。44例の温応答性ユニットにおいては、大縫線核刺激44例中95%が抑制、青斑下核刺激32例中47%が抑制され、50%が反応を示さなかった。一方17例の冷応答性ユニットにおいては、大縫線核刺激16例中63%が抑制され、25%は無反応であり、青斑下核刺激14例中79%が抑制された。この結果に見られる一つの傾向として大縫線核による温応答性ユニットの抑制作用および青斑下核によるは冷応答性ユニットの抑制作用は、末梢からの入力温度情報の脊髄伝達において、温信号は大縫線核による、冷信号は青斑下核によるそれぞれ特異的調節作用の存在を示唆するかも知れない。最も明解な大縫線核による温応答性ユニットの抑制効果に対するセロトニン拮杭剤メッシールギッド(1mg)の静脈内投与の実験が4匹の別個のラットにおいて行われた結果から、かかる抑制効果はセロトニン作動性経路によることが示唆された。計画されていた青斑下核によるは冷応答性ユニットの抑制効果に対するαー遮断剤投与の実験は、残念ながらそのための冷応答性ユニットの分離が因難なため実行出来なかった。以上施行された実験結果の示すところは、中枢性体温調節に寄与する皮膚からの温・冷温度信号は、脊髄内上行性伝達過程において脳幹部大縫線核および青斑下核により下行性に調節されることであり、これは今まで明解に示されたことがない末梢からの温度情報の脳幹による遠心性調節の神経機構の存在を示唆する一具体例であると考えられる。ウレタン麻酔ラット陰嚢皮膚への非侵害性温度刺激(10ー40°C)に応ずる脊髄後角ユニットが`温度応答性ユニット'として記録され、発火頻度が皮膚の加温により増加するもの(温応答性ユニット)と、皮膚の冷却により増加するもの(冷応答性ユニット)との二つのタイプに分類された。先ず、当初仮定された脳幹部縫線核および青斑核の下行路によって温度応答性脊髄後角ニュ-ロン活動が影響されることは、本研究の遂行により明白に実証された。調べられた大縫線核および青斑下核の電気刺激は両核共に、温および冷温度応答性ユニットの両タイプの大多数に対して抑制的効果を示し、促進的効果は極めて小数のユニットに見られたに過ぎなかった。最も著明な刺激効果は、調べられた44温応答性ユニットの95%が大縫線核により、12冷応答性ユニットの83%が青斑下核により、程度の差はあるものの、その発火活動が抑制されたことであった。

大縫線核の冷応答性ユニットへの、又青斑下核の温応答性ユニットへの効果は共に、約半数が抑制的であり、残りは無反応であり、判然とした傾向は示さなかった。両核の電気刺激のの効果の特長としては、大縫線核刺激においては、温度刺激により生ずるユニットの温度応答が比較的短時間(数分間)強く抑制されたが基礎的発火活動は保持されたのに対して、青斑下核刺激においては、ユニットの温度応答のみならず基礎的発火活動の強い抑制がより長時間(30分以上)続いたことであった。これらの実験結果は、先ず脳幹部縫線核および青斑核の下行路によって末梢温度受容器から体温調節中枢への制御温度信号の脊髄伝達が修飾されることを示唆すると考えられる。更に大縫線核は温応答性ユニット活動を、又青斑下核は冷応答性ユニット活動を高率に抑制するという結果は、温信号と冷信号の上行性伝達のそれぞれ独立した統御機構が存在することを示唆するものであるかも知れない。前年度からの継続の本研究課題の本年度の実施計画は、前年度の実験により実証されたところうの末梢温度信号脊髄伝達の脳幹部大縫線核および青斑下核による明確な下行性調節作用の根底となるウレタン麻酔ラット陰嚢皮膚への非侵害性温度刺激(10-40°C)に反応する温・冷温度応答性脊髄後角ユニットの(1)例数の追加と、(2)その調節作用の伝達経路の薬理学的解析であった。本年度に施行された追加実験が蓄積された結果、温・冷温度応答性ユニット総数65例が脳幹部からの下行性調節作用について検討された。44例の温応答性ユニットにおいては、大縫線核刺激44例中95%が抑制、青斑下核刺激32例中47%が抑制され、50%が反応を示さなかった。一方17例の冷応答性ユニットにおいては、大縫線核刺激16例中63%が抑制され、25%は無反応であり、青斑下核刺激14例中79%が抑制された。この結果に見られる一つの傾向として大縫線核による温応答性ユニットの抑制作用および青斑下核によるは冷応答性ユニットの抑制作用は、末梢からの入力温度情報の脊髄伝達において、温信号は大縫線核による、冷信号は青斑下核によるそれぞれ特異的調節作用の存在を示唆するかも知れない。最も明解な大縫線核による温応答性ユニットの抑制効果に対するセロトニン拮抗剤メッシールギッド(1mg)の静脈内投与の実験が4匹の別個のラットにおいて行われた結果から、かかる抑制効果はセロトニン作動性経路によることが示唆された。計画されていた青斑下核によるは冷応答性ユニットの抑制効果に対するα-遮断剤投与の実験は、残念ながらそのための冷応答性ユニットの分離が困難なため実行出来なかった。以上施行された実験結果の示すところは、中枢性体温調節に寄与する皮膚からの温・冷温度信号は、脊髄内上行性伝達過程において脳幹部大縫線核および青斑下核により下行性に調節されることであり、これは今まで明解に示されたことがない末梢からの温度情報の脳幹による遠心性調節の神経機構の存在を示唆する一具体例であると考えられる。
非圧縮粘性流体の漸近的数値解法の理論的研究とその応用

非圧縮Navier-Stokes方程式系に対して新しい擬似圧縮性法を開発した。この解法はポアッソン方程式を解かずに圧力場を求めることができ、しかもパラレル計算に適したアルゴリズムを構築できる。種々の代表的な試験問題において既存の解法との比較が行われ、工学上の複雑な形状の問題に適した解法であることが示された。格子ボルツマン法は実質的に擬似圧縮性法と同じ偏微分方程式系を解いているが、その気体論を用いた定式化の意義は見出されなかった。非圧縮ナヴィエ・ストークス方程式の擬似圧縮性法は圧力場をボアッソン解法を用いず、発展的に求められる点で複雑形状の非圧縮流体解析の解法として非常に魅力的であるものの、圧力の時間微分が速度場の発散で計算されることから、連続の式が定常状態以外には満たされず、もっぱら定常状態を求めるのに適した解法と一般に認知されていた。本研究によって以下のことが達成された。1)擬似圧縮性法は非定常の場合でも有効である。すなわち後述するあるテクニックを使えば初期値境界値問題の空間4次時間2次までの高精度の近似解を与えることが実証された。2)擬似圧縮性法は簡単化された圧縮性粘性流体方程式を扱う為、音響モード解が誤差として現れる。これを速やかに減衰させる新しい機構を擬似圧縮性流体方程式に組み込むことを提案し、音響モード解がんだ。3)線形安定性解析に基づき、チェッカーボード不安定性を抑える新しい計算法を提案した。4)擬似圧縮性粘性流体方程式系の初期値境界値問題の解の数学的構造に関して、大きな知見を得た。初期条件として非圧縮ナヴィエ・ストークス方程式系に適合する流れ場を与えても、音響モードは発生する。音響モードが減衰した後、解はゆるやかに変化する。この時、解をマッハ数の二乗で展開すると、初項は非圧縮ナヴィエ・ストークス方程式に従い、次のオーダーの解は非斉次オゼーン方程式系に従い、この解は誤差の初項に対応する。このマッハ数二乗展開の初項の非圧縮ナヴィエ・ストークス方程式の解は擬似圧縮性方程式に対して与えられた初期条件に対応するものである。この性質を利用すれば、異なるマッハ数に対する二つの擬似圧縮性粘性流体方程式の解の適切な線形和によって、誤差の初項を打ち消すことができる。この本研究によって見出された事実は自明ではなく数学的には未だ未解決であるものの、本研究では数値計算によって実証されている。格子ボルツマン法と同じ構造格子に対して構築された擬似圧縮性法を曲がった境界の問題へ適用できるように拡張した。固体壁面では流速に関する粘着のディリクレ型条件、圧力場に対してはノイマン型の条件を課し、これらを数値的に実現する簡便な方法を提案した。まずこの簡便な境界の取り扱いの妥当性を、同心二重円筒間のクウェット流、円柱を過ぎる一様流の問題において検証した。クウェト流では厳密解が利用できるため、数値解の収束の様子を詳しく調べ、格子ボルツマン法との詳細な比較も行った。擬似圧縮性法の場合には流速、圧力共に誤差の最大値および平均が格子間隔の二乗に比例して減少していくのが確認された。格子ボルツマン法の誤差は擬似圧縮性法の誤差の10倍以上であり、さらに圧力に関しては誤差の最大値(内円筒付近)は収束する様子は見られなかった。円柱を過ぎる一様流の問題ではストロハル数、抵抗係数、揚力係数が既存の結果と良い一致を示した。計算効率に関する格子ボルツマン法との比較も二次元のキャビティ問題で行い、擬似圧縮性法の計算時間は格了ボルツマン法の四分の一程度であることが確認された。最後に3次元キャビティ流れや球を過ぎる一様流の計算を行い、既存の数値結果や実験と良い一致を確認した。このように擬似圧縮性法は格子ボルッマン法よりも精度よくしかも効率的であり、しかも工学上重要な3次元の問題でも妥当な結果を得ることができることが判った。昨年度までの研究に引き続き、本年度は擬似圧縮性法の曲がった境界への適用を研究した。格子ボルツマン法と同じ直交構造格子に対して構築された擬似圧縮性法に境界近傍で一次元補間を用いて曲がった境界の問題へ適用する場合、流速場および圧力場に関する精度に関しては格子ボルツマン法より優れているものの、物体に働く力の精度は格子ボルツマン法と同程度であり、これは物体に働く粘性応力の計算に必要となる流速の偏導関数が直交格子上のデータからの補間ではあまり精度よく計算できないことによることが判った。しかし擬似圧縮性法は流体力学変数に対する偏微分方程式に基づいているので、曲線座標系や非構造格子系への拡張が格子ボルツマン法に比べはるかに容易である。そこで擬似圧縮性法を有限体積法へ拡張し、物体近傍では物体表面に沿った構造格子を用いることで曲がった物体近傍の精度低下を防いだ。

円筒クウェット流の問題(円筒座標系に対する構造格子)では、円筒に働く力の精度が劇的に改善され、設計通りの二次の収束も確認された。複雑形状の問題では構造格子のみで計算を行うことは格子生成に多くの時間を要し効率的ではない。そこで、物体近傍では物体に沿った構造格子、物体遠方では直交構造格子、そしてそれらを非構造格子で接続するという複合格子系での計算を提案し、その実証として円筒周りの種々の流れの計算を行った。単一円柱および複数円筒を過ぎる一様流の問題において、従来の非圧縮ナヴィエ・ストークス方程式の解法による結果との良好な一致を確認した。本研究ではさらに移動境界の場合に対しても擬似圧縮性法が適用できるように改良を加え、静止流体中を移動する円柱、一様流中を振動する円柱等の問題において、既存の結果との良好な一致も確認している。このような実際の数値解析による検証に基づき、ボアソン方程式を用いない非圧縮粘性流の解法である擬似圧縮性法は工学に必要な複雑な形状の非定常流れの解析にも十分使える見通しが立った。その他、イタリアの研究者と共同で、擬似圧縮性法を格子ボルツマン法的に分布関数を用いて計算できることも示した。
クロロゲルマン-アルカリ金属複合系によるポリゲルマンの合成とその応用

ポリゲルマンのゲルマニウム-ゲルマニウム結合のσ共約に起因する特異な物性や反応性を明かにし、その成果を基に新しい機能性材料としての可能性を検討した。(1)ポリゲルマンの吸収・発光特性ポリゲルマンは可視・紫外部に特異な吸収極大を示し、その値は分子量の増大と共に長波長側にシフトする。また、長鎖アルキル(炭素数4以上)のようにかさ高く、一定の分子量(約3千程度)に達するとサーモクロミックな性質を示す。ポリゲルマンの発光スペクトルは可視部にブロードに現われ、寿命は極めて短い。(2)ポリゲルマンのイオン化ポテンシャルポリゲルマンのイオン化ポテンシャルは分子量の増大と共に小さくなり、5-6eVでほぼ一定になる。(3)ポリゲルマンの熱・光特性ポリゲルマンは可視・紫外部に吸収極大を持つので、紫外光に対して高い反応性を示す。ポリゲルマンを光照射すると分子量の減少が起きる。同様なことが熱反応でも認められる。(4)ポリゲルマンの正孔移動度の検討ポリゲルマンの正孔移動度を測定し、新しい感光体(OPC)としての可能性を指摘した。
アガンベンの哲学を反映するアメリカの詩人パーマーの作品の分析

この研究の成果は、アメリカの詩人マイケル・パーマーの主要作品を理解する際に、イタリアの哲学者ジョルジョ・アガンベンの言語論がもっとも有効に活用されうることを証明した点にある。アガンベンの主張によれば、言語の本質は「潜勢力」(実際に言語表現が獲得されない限りにおいてこそ最大限にまで高まる潜在的な言語の能力)の相においてのみ探知されうる。このような認識がパーマーの詩篇中においても重要な役割を果たしていることを確認した上で、この研究は詩人と哲学者の狙いがまず始原的な言語に対する私たちの感性を活性化することにあり、さらにそれによって私たちの存在の基底をめぐる探究を可能にする点にあることを立証した。今年度の研究実績としては、2013年5月に発行の日本アメリカ文学会東京支部会「アメリカ文学」に掲載された査読付き英語論文Dismantling theConceptual Notion of the Book: Michael Palmer's Paradoxical Relationship with Danteを挙げることができる。これはアメリカの現代詩人マイケル・パーマーを、イタリア文学史のみならず西洋文学史の巨星と目されるダンテ・アリギエーリと比較して論じた論文である。このような論文をアメリカ文学研究誌上に発表できたことは、今後パーマーとイタリアの哲学者ジョルジョ・アガンベンの影響関係を分析する本課題を推進するうえで極めて有益だったと考えている。その他の研究実績としては、2013年5月に思潮社発行の月刊誌「現代詩手帖」に掲載された、「問いでも答えでもない詩のために」と題する和合亮一論も挙げることができる。言うまでもなく和合氏は現在詩壇の枠組みを超えて精力的な活動を展開している詩人であり、同氏の作品を思想史的な観点から論じた拙文の成果は、本研究課題の方向性を定めるうえでも示唆に富むものとなった。また2013年12月に日本英文学会「英文学研究」に掲載された、「小泉純一著『アメリカに響くパレスチナの声』(水声社)」の書評も、研究実績の一つとして挙げておくべきだろう。加えて言えば、2014年3月に静岡大学翻訳文化研究会発行の研究誌「翻訳の文化/文化の翻訳」誌上に「マイケル・パーマーの『太陽』より」と題するパーマー作品の拙訳を発表できたことも、極めて有意義だった。作品の訳出を行うために分析を行うプロセスは、本研究課題の成果の中身を充実させるために大いに役立つことが予想される。今年度の研究実績としては、2015年3月にシルフェ英語英米文学会研究誌『シルフェ』第57号に発表した査読付き邦語論文「潜勢力、言語、太陽」を挙げることができる。これはアメリカの現代詩人マイケル・パーマーを、同時代のイタリアの哲学者ジョルジオ・アガンベンと比較して論じた論文である。このような論文を英米文学研究誌上に発表できたことは、パーマーとアガンベンの影響関係を分析する本課題を推進する上で、極めて有益であったと考えられる。その他の研究業績としては、2015年3月に日本エズラ・パウンド協会研究誌『Ezra Pound Review』第17号に発表した査読付き邦訳「詩篇第6篇」も挙げることができる。言うまでもなくパウンドはパーマーと関係の深い先行世代のアメリカ詩人なので、この詩人による作品を本邦初訳の形で紹介できたことは、極めて意義深かった。また直接的に本課題と関連する成果としては、翻訳文化研究会研究誌『翻訳の文化・文化の翻訳』第10号別冊(2015年3月発行)に掲載された邦語論文「『誰でもないもの』の声が生じるとき」も挙げておくべきだろう。これはパーマーとフランズ在住のアメリカ人の画家アーヴィング・ペトリンの共作を分析した論文であり、本課題の主要成果の一つに数えられる。さらに2014年11月に公益信託福原記念英米文学研究助成基金に応募した結果、2015年2月に採択され、出版助成資金100万円を助成されたことについても付言しておきたい。この助成を生かし、パーマー研究を著作の形でまとめる計画を、現在着々と進行させている。平成27年度の研究実績は、以下の問題をめぐりまとめられたー「アメリカの詩人マイケル・パーマーの作品は、イタリアの哲学者ジョルジョ・アガンベンの理論をどのように反映し、同時代の社会に対して担うべき役割を果たしているか」。研究代表者としては、3年にわたる研究期間の中で収められた成果を、具体的でわかりやすい形で発信することを心がけた。特筆すべき実績としては、平成27年12月24日に単著の研究書『マイケル・パーマーオルタナティヴなヴィジョンを求めて』を思潮社から刊行した事実を挙げることができる。全279ページに及ぶ同書の中でも、とりわけ第3章はパーマーの詩作とアガンベンの思索を直接取り上げた論考となっており、研究成果を一般読者にも理解しやすい形で具体化できた。その結果、同書は詩論書として平成28年2月29日に鮎川信夫現代詩顕彰会が主宰する第7回鮎川信夫賞を授与された。その他の成果としては、平成27年6月13日にアメリカ文学者の原成吉氏(獨協大学教授)を静岡大学に招聘し、アメリカを代表する詩人の一人として知られるゲーリー・スナイダーをめぐる講演会を実施したことを挙げるべきだろう。この講演会には、多数の学生に加え学外の研究者や一般の方たちも足を運んだので、スナイダーの提唱する「生態地域主義」について様々な角度から検討する機会となった。

スナイダーとパーマーは多くの点において対照的であるだけに、アメリカ詩の世界内でパーマーとアガンベンをめぐる本研究の位置付けを確認する上でも極めて有効な講演会となった。この研究の成果は、アメリカの詩人マイケル・パーマーの主要作品を理解する際に、イタリアの哲学者ジョルジョ・アガンベンの言語論がもっとも有効に活用されうることを証明した点にある。アガンベンの主張によれば、言語の本質は「潜勢力」(実際に言語表現が獲得されない限りにおいてこそ最大限にまで高まる潜在的な言語の能力)の相においてのみ探知されうる。このような認識がパーマーの詩篇中においても重要な役割を果たしていることを確認した上で、この研究は詩人と哲学者の狙いがまず始原的な言語に対する私たちの感性を活性化することにあり、さらにそれによって私たちの存在の基底をめぐる探究を可能にする点にあることを立証した。パーマーの詩作品とアガンベンの哲学の共鳴的な影響関係をめぐる拙論「潜勢力、言語、太陽」は、本課題の中核を占める達成の一つに数えられる。人文学本研究の最終年度にあたる次年度においては、パーマーとアガンベンをめぐる論考をさらに充実させるために必要な、資料整理や構想の見直しを行う。また研究成果を可能な限り有効な形で公開できるように、発表形態についても見当と準備を進める予定である。本研究課題の初年度にあたる本年において、パーマーとアガンベンの作品を論じるうえで必要な各種資料収集を行う予定を順調に遂行できたのみならず、実作者や研究者とのやりとりを進める過程で論考の方向性まで定めることができたため。ほぼ順調に予算は執行されたが、若干の参考資料の入手が次年度にずれこんだため。本研究課題の二年目にあたる次年度においては、パーマーとアガンベンをめぐる論考を執筆するために必要な、資料整理や構想の見直しを行う。また研究成果を最終年度に可能な限り有効な形で公開できるように、発表形態についても検討を重ねる予定である。参考資料の入手を順調に進めることにより、次年度使用額の執行を図る。参考資料の入手を順調に進めることにより次年度使用額の執行を図る。
高齢統合失調症患者におけるドパミンD2/3受容体の占有率と治療効果

【背景】統合失調症は長期的な維持療法が必要である。しかし、維持療法に関する研究は少なく、急性期治療と同量の薬剤を継続すべきか、減量が可能かで意見が分かれている。また、高齢患者は抗精神病薬に対する感受性が高く副作用が出現しやすく、結果として平均寿命は健常人より約15年間短い。さらに、認知症に対する抗精神病薬の使用も増え死亡率の増加が社会的問題となっている。故に高齢患者の維持療法に用いる抗精神病薬はより低量であることが推測され、遮断されるべきドパミンD2受容体の割合は壮年期(60から80%)より低いことが想像される。また、高齢統合失調症患者に対しより低用量で治療するべきであると推奨されている。しかし、その根拠を実証した報告は現時点では存在しない。【目的と方法】高齢統合失調症患者における適正な維持用量とドパミン受容体占拠率を目指して抗精神病薬減量に伴うドパミン受容体占有率の変化と治療反応の関係を明らかにするためにPET研究を行った。具体的には安定している50才以上の患者に対し、毎週、抗精神病薬の減量を徐々に行い初期用量の60%を目指す。減量前後で放射線リガンド(ラクロプライド)を用いたPETと認知機能検査を施行し、その後、定期的に24週間経過観察している。現在、参加症例数は31例である。中間解析では、高齢統合失調症における抗精神病薬の減量により、ドパミンD2受容体占拠率の低下と注意機能障害の改善が認められ、ドパミンD2受容体の利用能と注意機能に相関が認められた。【結論】本研究の結果は、統合失調症の認知機能障害に有効な治療法が存在しない現在、抗精神病薬の減量が認知機能を改善する可能性を示唆した。本研究の結果は、薬剤への過敏性が亢進している高齢統合失調症患者に対する適切な抗精神病薬の治療域を設定するために有用である。
肺癌個別化医療を目指した肺癌再発予測診断システムの構築

13例の大細胞神経内分泌癌(以下LCNEC)に関して、分子標的治療となるマーカーの遺伝子変異、蛋白発現解析を行った。c-kit、EGFR、K-rasに関しては遺伝子変異、c-KIT、HER-2、VEGFについては免疫染色により蛋白発現、さらにEGFRとHER2に関してはFISH法による遺伝子発現を解析して、その結果を腺癌症例14例と比較検討した。結果としてVEGFの発現はLCNEC症例で全例認められた。HER2の発現は腺癌症例においてHER2スコア1+の発現が多くみられたが、HER2スコア2+以上の過剰発現についてはLCNEC症例の2例にのみ認められた。EGFR遺伝子変異は、腺癌症例において有意に高頻度に存在しており、LCNEC症例では1例(exon18)しか認められなかった。LCNEC症例では、c-KITの発現を76.9%に認め、腺癌症例と比較して有意に高頻度であったが、c-kit遺伝子変異は認められなかった。LCNEC症例では、VEGF発現とc-KIT発現が高頻度で、一部の症例ではHER2の高発現が認められることから、VEGF、c-KITやHER2を標的とした治療が有効な可能性がある。
RhoのターゲットとしてのCD44-ERM-アクチン・システム

我々は、アクチンフィラメントと細胞膜の結合のための基本ユニットとして、上述のCD44-ERM-アクチン・システムを同定することに成功した。したがって、このシステムがrhoの直接のターゲットとなっている可能性が高い。すくなくとも、この点を早急に検討する必要がある。本研究は、目的をこの一点に絞り、CD44とERMの結合およびERMとアクチンの結合にrhoがどのような影響を及ぼすかを、in vivoとin vitroの両面から検討することを目的とした。我々は、これまでBHK細胞を用いて、CD44とERMの結合を免疫沈降法によって検出できることを示してきた。そこで、もし、BHK細胞のrhoを不活性化したり活性化したり自由に出来るようになれば、そのような系での免疫沈降法により、rhoの活性化、不活性化に伴うCD44とERMの結合の変化を検出できる。具体的には、rhoを不活性化するrho-GDIのcDNAを神戸大学医学部の高井義美教授よりいただき、亜鉛などで誘導可能な発現ベクターを用いてBHK細胞にトランスフェクトした。この細胞は、亜鉛存在下でGDIを発現し、rhoが不活化された。どのような細胞を亜鉛の存在化、非存在下で大量に培養し、抗ERM抗体による免疫沈降により、ERM-CD44結合を調べ、興味深い結果を得た。
合成生物学的手法を用いた人工共生システムの構築と解析

微生物の多くは互いにコミュニケーションを取り合うことで複雑な構造と機能を持つ共生システムを形成することが知られている。本研究ではこうした微生物共生システムが成立する条件の理解のため、実験者による制御、解析が容易な人工相利共生システムを合成生物学的手法を用いて構築した。まずは適切な機能を持つ遺伝子部品を組み合わせて、細胞間コミュニケーション分子を介して抗生物質耐性遺伝子の発現を誘導し合うことでお互いの生存を助け合う相利共生関係を形成させる人工遺伝子回路を設計、構築した。さらに大腸菌を用いた培養実験と数値シミュレーションの両方で、構築した人工相利共生システムが安定して存在しうることを確認した。本研究の目的は、人工遺伝子回路を用いて二種類の大腸菌が相利共生を形成するシステムを構築し、シミュレーションとともにその挙動を解析することで、共生システムの実現に必要な条件をみつけることである。このために、異なる人工遺伝子回路を導入された大腸菌同士が、細胞間コミュニケーション分子を介してお互いの状態を感知し合い、相手からのコミュニケーション分子が存在するときのみ生存が可能になる、というシステムを構築し解析を行う。人工共生システムの構築と解析のため、応募者は以下のステップを採った。1)人工遺伝子回路の設計、2)回路に必要な部品の入手、作製、3)人工遺伝子回路の一部の実装、4)定式化、5)パラメータの探索、鍵となるパラメータの測定、6)求まったパラメータを用いて数値シミュレーションを行う、7)プロトタイプの回路を実装し挙動を観察する、8)観察結果とシミュレーション結果を比較し、微調整を行う、9)wet実験とシミュレーションを用いて、システムの一部を変更したときシステムの挙動がどのように変わるかを確認する。平成25年度はこのうち8)観察結果とシミュレーション結果を比較し、微調整を行う、というステップまでを完了させる計画であったが、7)プロトタイプの回路を実装し挙動を観察する、というステップにおいて予定外の実験結果が得られ、ステップ8)まで到達しなかったというのが現状である。予定外の結果というのは、人工共生系を構成する二種類の大腸菌のうち一種類が自身が生産するコミュニケーション分子に反応してしまい、相手がいなくても自己フィードバックによって生存してしまう状態になったことである。現在は、この状態を解消するため、人工遺伝子回路の改良や大腸菌の増殖速度を調節する方法を検討している。本研究の目的は、人工遺伝子回路を用いて二種類の大腸菌がお互いを助け合うことで、両方の生存が可能になる相利共生を形成するシステムを構築し、シミュレーションとともにその挙動を解析することで、共生システムの実現に必要な条件をみつけることである。平成25年度の時点で、人工共生系を構成する二種類の大腸菌のうち一種類が自身が生産するコミュニケーション分子に反応してしまうことで共生関係が崩れるという問題が生じたため、平成26年度はまずこの問題を解決するために人工遺伝子回路の改良を行った。具体的には、コミュニケーション分子を合成する酵素とコミュニケーション分子を受け取る転写調節タンパク質のセットを、異なる菌由来のものに変えることで、コミュニケーション分子の混線が起きない人工遺伝子回路を作製した。つづいて、作製した人工遺伝子回路を導入した二種類の大腸菌を共培養することで、両方の大腸菌の増殖率が上がることを確認した。この結果は、人工遺伝子回路が導入された二種類の大腸菌が相利共生していることを示唆している。さらに、人工遺伝子回路の数理モデルを作成し、数値シミュレーションにより、設計した共生システムが実現するパラメータ範囲を調べ、共生システムの存在可能性を調べた。本研究の目的は、人工遺伝子回路を用いて二種類の大腸菌がお互いを助け合う相利共生系を構築してその挙動を解析することで、共生システムの実現に必要な条件をみつけることである。このために、次の条件を満たした人工遺伝子回路を大腸菌に導入した。1)二種類の大腸菌AとBは異なる細胞間コミュニケーション分子を生産する。2)大腸菌AとBの細胞内では、相手が生産するコミュニケーション分子を感知して、抗生物質耐性遺伝子の発現が誘導される。この人工遺伝子回路の働きにより、大腸菌AとBがお互いが存在するときのみ生存が可能となる共生システムが形成される。これまでに研究代表者は、作製した人工遺伝子回路を導入した二種類の大腸菌を共培養することで、両方の増殖率が上がることを確認していた。ただし、このシステムでは抗生物質耐性遺伝子の発現のリークにより、相手の細胞がいなくてもわずかに増殖が起きてしまうという問題があった。そこで本年度は、人工遺伝子回路のネットワーク構造や遺伝子部品を変えるといった微調整を行うことで、システムの改良を行った。ネットワーク構造の変更により、細胞間コミュニケーション分子の生産を相手が生産する分子に応答して生産する形式から、常時生産する形式に変えた。また遺伝子部品を交換することで、抗生物質耐性タンパク質の分解レートを変えるという微調整を行った。これらの改良の結果、人工遺伝子回路が導入された大腸菌の単独での増殖を抑制することに成功した。さらに共生システムの形成に有用な環境条件の制御のため、微小環境内での細菌の連続培養が可能なマイクロ流体デバイスの開発を行った。

まずは適切な機能を持つ遺伝子部品を組み合わせて、細胞間コミュニケーション分子を介して抗生物質耐性遺伝子の発現を誘導し合うことでお互いの生存を助け合う相利共生関係を形成させる人工遺伝子回路を設計、構築した。さらに大腸菌を用いた培養実験と数値シミュレーションの両方で、構築した人工相利共生システムが安定して存在しうることを確認した。本年度は、前年度に生じた人工共生系を構成する二種類の大腸菌のうち一種類が自身が生産するコミュニケーション分子に反応してしまうという予定外の問題を解決し、人工遺伝子回路を導入した二種類の大腸菌が相利共生していることを培養実験によって確認することが出来た。また、数値シミュレーションによって、設計した共生システムが実現するパラメータ範囲を調べ、共生システムの存在可能性を調べることが出来た。これらの成果から、研究がおおむね順調に進展していると判断した。合成生物学本年度で、二種類のコミュニケーション分子が混線しないプロトタイプの人工遺伝子回路が完成し、培養実験の系が立ち上がっている。今後は、培養実験によって必要なパラメータを測定し、観察結果とシミュレーション結果を比較してシステムの微調整を行う。さらに、wet実験とシミュレーションを用いて、システムの一部を変更したときシステムの挙動がどのように変わるかを確認する、という計画通りのステップを取ることで、人工共生システムを完成させる。平成25年度は9ステップのうち、8)観察結果とシミュレーション結果を比較し、微調整を行う、というステップまでを完了させる計画であったが、7)プロトタイプの回路を実装し挙動を観察する、というステップにおいて人工共生系を構成する二種類の大腸菌のうち一種類が自身が生産するコミュニケーション分子に反応してしまうという予定外の実験結果が得られたため、ステップ8)まで到達しなかった。人工共生系を構成する二種類の大腸菌のコミュニケーション分子が混線することで、共生関係が崩れるという問題が平成25年度の時点で生じていた。この解決のため、平成26年度は遺伝子回路の改良を行ったのち、培養実験の結果とシミュレーションを比較して微調整を行うという結果を立てた。しかし、遺伝子回路の改良に時間がかかったことで、シミュレーション結果との比較と微調整を行うまでにはいたらなかったため次年度使用額が生じた。まず部品を変更したプロトタイプの人工遺伝子回路を用いて、自己フィードバックの影響がなくなる条件を探し、必要なパラメータを測定する。その後、8)観察結果とシミュレーション結果を比較し、微調整を行う、9)wet実験とシミュレーションを用いて、システムの一部を変更したときシステムの挙動がどのように変わるかを確認する、という計画通りのステップを取ることで、人工共生システムを完成させる。
認知機能を高める海馬グリコゲンローディング法の開発

ヒトの身心のパフォーマンスとして持久力と認知機能が挙げられる。最近の研究から、この2要因が相関することが分かり、それらの関係性を暴くことはもちろん、それらを共に高めるトレーニングやコンディショニング法の開発に注目が集まるものの未だ決着をみない。古くからアスリートの持久性運動能力向上に寄与してきたグリコゲンローディング(GL)は筋グリコゲン貯蔵量を増加させることで持久性運動能力を高めることが報告されている。本研究ではグリコゲンローディングが筋と同様に海馬に存在する貯蔵型エネルギーであるグリコゲン貯蔵量を増加させることで認知機能を高め、ひいては持久力を高めるコンディショニングとして新たな付加価値を持ちうるかどうかを明らかにすることを目的とした。平成28年度はGLがラットの認知機能に及ぼす効果の解明をするために、認知機能評価するための新たな行動実験装置を導入し、GLの効果を検証するために必要な新規物体再認テストおよび新規物体位置再認テストの条件検討を行った。その結果、新規物体位置再認テストではGLの効果を評価するために必要なテスト課題の難易度設定に成功し、新規物体再認テストにおいても類似度の高い物体を作成することで難易度設定の可能性が示唆された。多くの行動実験では認知機能が低下したラットの脳機能を評価するものが多く、健常なラットの脳機能向上効果を評価できる課題は少ない。特に、絶食や水泳などのストレスを課さずにラットの脳機能を評価することができ、さらに難易度が設定できるものは現在のところ本研究で用いたテストのみである。したがって、本実験で確立した高難易度のテストを用いて次年度にGLの効果を明らかにすることができれば、様々な運動強度や様式の運動実験への応用も期待できる。平成28年度はGLによる認知機能を評価するために新たに導入した「新規物体再認テスト」と「新規物体位置再認テスト」の条件検討を、GLを課していない通常のラットに対して行った。これらのテストを用いた先行研究は古くから数多く存在するものの、運動効果を検討したものはこれまでにない。そのため、当初予定していたGLの効果を検討する前に、GLの効果を検討するために必要な条件検討を重ねる必要性が浮上した。特に、ラットにとって簡単な認知課題では天井効果によりラットの認知機能を正確に測定することができない可能性があるため、それを防ぐために認知課題に用いる物体の種類や物体の移動距離を工夫する必要があったが、それらの条件研検討を経て認知課題の難易度を設定に成功した。実験を進める中で新たに明らかとなった問題へも対処し、GLの効果を検討する準備を整えることができた。今後は、平成28年度に確立した高難易度の新規物体位置再認テストを用いて、GLにより海馬グリコゲン貯蔵量が増加したラットの認知機能を測定する。また、新規物体再認テストにおいても、類似度の高い物体を作成することで難易度設定が可能かどうかを現在検討しており、これに成功すれば新規物体位置再認テスト同様に新規物体再認テストでもGLの効果を検証することが可能となる。また、平成29年度実施予定である課題2の認知機能に及ぼす海馬グリコゲン代謝の役割の解明について、海馬へのグリコゲン分解阻害剤または乳酸取り込み阻害剤の局所投与による認知機能への影響も同時に検討していく予定である。

特に、ラットにとって簡単な認知課題では天井効果によりラットの認知機能を正確に測定することができない可能性があるため、それを防ぐために認知課題に用いる物体の種類や物体の移動距離を工夫する必要があったが、それらの条件研検討を経て認知課題の難易度を設定に成功した。実験を進める中で新たに明らかとなった問題へも対処し、GLの効果を検討する準備を整えることができた。今後は、平成28年度に確立した高難易度の新規物体位置再認テストを用いて、GLにより海馬グリコゲン貯蔵量が増加したラットの認知機能を測定する。また、新規物体再認テストにおいても、類似度の高い物体を作成することで難易度設定が可能かどうかを現在検討しており、これに成功すれば新規物体位置再認テスト同様に新規物体再認テストでもGLの効果を検証することが可能となる。また、平成29年度実施予定である課題2の認知機能に及ぼす海馬グリコゲン代謝の役割の解明について、海馬へのグリコゲン分解阻害剤または乳酸取り込み阻害剤の局所投与による認知機能への影響も同時に検討していく予定である。
染色体バンド境界がハイリスク・ハイリターン領域である可能性の検証

高等脊椎動物の複製は、200kb程度のレプリコンの単位で起き、数個から数十個のレプリコンがクラスターとして同調的に複製を開始する。このクラスターがバンド領域に対応しており、S期前半と後半のバンド間での複製時期の差は、複製開始時期の差を反映している。ヒト21番染色体長腕(35Mb)および11番長腕(80Mb)の全域を対象に、約450箇所のSTS部位の複製時期を塩基配列レベルで測定し、詳細な複製時期地図を作成した。11qおよび21qの解析から、GC含量の区分境界と複製時期の転換部位との間に密接な関係が存在しており、バンド境界の分子レベルでの要件をみたすことが判明した。複製時期の転換領域およびその周辺領域は、SNPの高頻度領域とも関係していた。S期前半から後半への複製時期の転換部位には腫瘍関連遺伝子や、家族性アルツハイマー病と関係したAPPや家族性ALSの原因遺伝子のSOD1、てんかん症と関係したGRIK1などの脳神経疾患遺伝子類が存在していた。11qおよび21qについて、マウスゲノムと比較し、染色体レベルで相同性の切り替わる部位を特定したところ、これらの部位は複製時期の転換領域またはその近傍に集中していた。複製時期の転換機構はヒトの疾患およびゲノム進化の分子機構と密接に関連しており、ゲノムに多様性をもたらす原因のひとつであると推定した。個体レベルで疾患を引き起こす可能性がある点ではハイリスク領域である。一方、進化的な視点に立てば、遺伝子コピーを増大させ、突然変異を起こし機能上の多様性の獲得を可能にすると考えられ、ハイリターン領域であるとのモデルを発表した(Human Molecular Genetics,11,13-21,2002)。また、我々のこのモデルはScience,294,2282(2001)にも紹介された。
養育者との相互作用発達研究のための乳幼児様発声ロボットの製作および検証

本研究では乳幼児駒発声を可能にするロボットの設計,製作,相互作用実験を行う予定であったが準備段階で試作した発声部の設計仕様を確認,幾つかの発声パーツを試作しその音声の印象のモニターをはじめたところで特別推進研究採択により中止に至った.なお研究内容は特別推進研究で引き継ぎ予定である.本研究では乳幼児駒発声を可能にするロボットの設計,製作,相互作用実験を行う予定であったが準備段階で試作した発声部の設計仕様を確認,幾つかの発声パーツを試作しその音声の印象のモニターをはじめたところで特別推進研究採択により中止に至った.なお研究内容は特別推進研究で引き継ぎ予定である.
局在mRNAと誘導的細胞間相互作用によるホヤ胚発生の制御

ホヤは近年、発生過程の詳細な記述、ゲノムプロジェクトの完了などにより、発生生物学における新たなモデル動物として注目を集めている。本研究ではマボヤの初期発生を司るしくみの理解をさらに押し進めるため、卵内で局在しているmRNAについて詳細かつ網羅的な解析を行った。また、32細胞期あたりから始まる誘導的細胞間相互作用について、シグナルに対する応答能を制御する因子、そして誘導によって引き起こされる非対称細胞分裂の制御メカニズムを解析した。本研究では、ホヤの初期発生過程に関して卵内で局在している因子と誘導的細胞間相互作用の二つのテーマに関して研究を行うことを目的としている。まず、局在している因子に関して我々は9種の母性mRNA(postplasmicRNA)が受精卵の後方に局在して存在していることを発見している。この中で、特に二つのmRNAについて特筆すべき結果を得た。POPK-1はカイネースをコードしており、その機能を阻害するとすべてのpostplasmicRNAの胚後極への濃縮が阻害されることがわかった。postplasmicRNAは卵表層の小胞体に結合していることがわかっているが、その小胞体の移動自体が異常になっていることが判明した。また、Centrosome-Attracting Body(CAB)と呼ばれる胚後極の細胞内構造の形成も異常をきたしており、そこに濃縮される生殖細胞質とおぼしきものの局在も乱されている。これらの解析をほぼ終了し、現在論文を投稿中である。postplasmicRNAのなかで、PEMと呼ばれるmRNAの機能を阻害すると卵後極でのみ起こる不等卵割が等卵割に変更されることがわかった。不等卵割では後部の中心体に発する微小管が胚後極のCABに繋がれ、中心体がCABに向かって引き寄せられる。PEMの阻害胚では微小管がCABに収束せず、前方の割球と同じく放射状に広がったままになることがわかった。もう一つのテーマである胚誘導に関しては、脊索誘導において応答能を制御する因子の候補としてHrzicNという転写因子について解析を行った結果、HrzicN単独では誘導シグナルであるFGFと協調して脊索を形成することができないことが示唆された。脊索特異的に発現するbrachyury遺伝子の転写調節領域の解析からは、転写開始点から5'側上流398bpの領域内に、転写に必要な10bpから数十bp程度の独立な3つの領域を同定し、さらにその上流にFGFのシグナルに応答する領域が存在することを明らかにした。これら3つの領域はHrzicN、FoxAの認識配列を含み、これら転写因子の機能を阻害した場合に、上流398bpの転写活性は失われることがわかった。間充織誘導においては、tbx6という転写因子がFGFに応答して間充織で発現しなくなることにより、その下流に存在する一連の筋肉特異的遺伝子の発現を抑制することを明らかにした。したがって、FGFシグナルによって活性化されるEts転写因子と内在性の応答能を制御する因子が協調して働く場としては、tbx6遺伝子の転写調節領域である可能性があり、現在その解析を行っている。1.卵内で局在しているpostplasmic RNAのなかで、PEMと呼ばれるmRNAの機能を阻害すると卵後極でのみ起こる不等卵割が等卵割に変更される。不等卵割では後部の中心体に発する微小管が胚後極のCABという構造に繋がれ、中心体がCABに向かって引き寄せられる。PEMの阻害胚では微小管がCABに収束せず、前方の割球と同じく放射状に広がったままになる。また、PEM RNAは、不等卵割のみではなく、2細胞期以降のすべての卵割に影響を与え、分裂面を微妙にシフトさせていることがわかった。これにより、以前からのホヤ胚における動物-植物軸の認識は間違っており、正しい動植軸の提案を行った。2.脊索誘導において、FGFシグナルに対する応答能を制御している内在性の因子を同定するために、誘導される側の細胞であらかじめ発現している転写因子の関与を調べた。その結果、FoxAとZicNの両者が応答能を制御する内在性因子として働き、細胞外からのFGFシグナルと協調して脊索を形成することが示唆された。また、脊索で発現するbrachyury遺伝子の転写調節領域の解析では、2つのエンハンサー領域を同定した。-598bp/-499bp領域のエンハンサー活性は、FGFシグナルに依存することを明らかにし、この領域上の3箇所にFGFシグナルの下流転写因子Etsが結合することがわかった。-398bp/-300bp領域上には、応答能因子であるZicNとFoxAの予想結合配列が存在し、ZicNについては強い結合が、FoxAについては微弱ながら結合を観察した。

本年度は、誘導的細胞間相互作用に関して重要な成果を得た。ホヤ胚発生における脊索誘導では、誘導が起こる時点ではいまだ応答細胞の発生運命が一つに限定されていないが、内胚葉からのFGFの作用により、脊索/神経索細胞の発生運命を持つ親細胞は非対称分裂を行い、内胚葉と接する側に位置する娘細胞が脊索細胞に、それとは反対側の前方外胚葉と接する娘細胞は神経索細胞に非対称分裂を行うと考えられている。今回は、この過程でFGFが作用する方向が脊索/神経索細胞の非対称分裂の方向性を決定するのに重要であるか否かを調べた。意外なことに、単に前方外胚葉細胞を除去するだけで、神経索細胞のかわりに脊索細胞が形成されることがわかり、さらに、前方外胚葉が接する側からいくらFGFを作用させても、前方外胚葉が存在する限り、神経索系列に異所的に脊索を作ることは難しいことがわかった。したがって、脊索誘導において脊索細胞の位置が決定される際に、FGFが作用する方向に加えて、前方外胚葉からの抑制シグナルにより、前方の娘細胞が脊索にならないように保証していることが示唆された。さらに解析を進めた結果、この前方外胚葉からの抑制シグナルは、FoxAの発現を神経索系列で抑制していることがわかった。昨年度に明らかにした事実より、脊索の形成には内在性応答能因子であるFoxA/ZicNと誘導シグナルである内胚葉由来のFGFが必須であることがわかっているが、前方外胚葉からのシグナルは内在性応答能因子のひとつであるFoxAの発現を抑制することで脊索誘導を抑制していることが解った。本研究では、ホヤの初期発生過程に関して卵内で局在している因子と誘導的細胞間相互作用の二つのテーマに関して研究を行うことを目的としている。誘導的細胞間相互作用に関して以下の知見を得た。脊索はFGFシグナルによって32細胞期に胚の前方に誘導されるが、後方の割球はFGFシグナルを受け取っても脊索に誘導されることはない。脊索が誘導されるためにはその割球でFoxAとZicが応答能因子として発現する必要があることをこれまでの研究によって明らかにしてきた。今回、胚の後方に局在しているPEMという母性mRNAにより、胚後方においてFoxAとZicの発現が抑制されることにより後方の割球が脊索誘導応答能を欠失していることが明らかとなった。これにより母性因子の偏りから始まり、特定の細胞が脊索という細胞運命を獲得するまでの出来事を一連のストーリーとして理解できるようになった。卵内で局在している因子に関しては、上記のPEM mRNAが脊索の応答能を制御しているのにとどまらず、最終的に始原生殖細胞に受け継がれていくことにより生殖細胞系譜の割球で初期胚のzygoticな遺伝子発現全体を抑制しており、分化した細胞への道を生殖細胞が歩み始めてしまわないようにしているらしいことが徐々にわかりつつある。また、植物極から生じる内胚葉の発生運命過程においては、ベーターカテニンが核内へ移行することが重要なステップであることがわかっている。これには、植物極に局在する母性因子が関わっていることがわかっているがその分子的実体は不明であった。今回、一時的に植物極に局在する母性Wnt5のmRNAの機能阻害実験を行ったところ、内胚葉が消失するという結果を得た。