hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
イネの低分子RNAによるゲノム寄生因子の動態制御に関する研究

動く遺伝子としても知られるトランスポゾンは、真核生物ゲノムの主要な構成因子である。トランスポゾンは転移の過程でしばしば宿主ゲノムに有害な変異を誘発する一方、ゲノムに多様性をもたらし、宿主の環境適応や進化に一定の役割を果たしている。本研究はイネで見つかったトランスポゾンが宿主の遺伝子サイレンシングを利用し自身を活性化する経路の解析を通してトランスポゾンによるゲノムの環境適応・進化機構の解明を目的とする。平成20年度はトランスポゾン由来のmiRNAであるmiRJを過剰に発現する遺伝子組み換え植物の作成や変異体のスクリーニング、miRJを生産できない系統・変異体、miRJのコピー数の多い系統・少ない系統のスクリーニングを行った。その結果、小分子RNA生成経路の突然変異体において、miRJの蓄積が著しく減少する系統を一つ見いだした。また、クロマチン再構築に関わる突然変異体においてmiRJの発現が上昇していることも見いだした。さらに、様々なイネの野生種・栽培種におけるmiRJの存在の有無を、PCRにより約120系統解析したが、全てで存在していた。野生イネを用いたサザン解析により、イネ属の中にはmiRJのコピー数が著しく上昇している種があることも見いだした。一方、平成20年度はmiRJ過剰発現が標的遺伝子の発現制御に及ぼす影響を調べるために、単純にmiRJ前駆体を過剰発現する形質転換植物の作成も試みたが、過剰発現体は得られなかった。おそらく、トランスポゾン由来の配列を遺伝子導入したために転写後サイレンシング(PTGS)を受けたためと考えられた。このため、miRJの配列をトランスポゾンと関係のない通常のmiRNA前駆体に組み込んだ人工miRNA前駆体遺伝子をつくり、miRJ配列の過剰発現させる試みを開始した。低分子RNAはしばしばPTGSの誘導に重要な役割を果たしており、特に、トランスポゾン由来の低分子RNAは宿主側の防御機構によるゲノム寄生因子の不活性化とその維持に関与することが明らかにされている。一方、申請者はトランスポゾン由来の低分子RNAがこれまでのケースとは逆に遺伝子サイレンシングを抑制する機構への関与を示唆するデータを得た。この発見によりトランスポゾンが低分子RNAを利用して宿主の遺伝子サイレンシング機構を回避する経路の存在が想定される。平成19年度はトランスポゾン由来の低分子RNAがトランスポゾン等の繰り返し配列のヘテロクロマチン化に関わる因子を標的とすることを実験的に検証した。具体的には低分子RNAによる標的遺伝子の切断を5'RACE法により確認した。この結果、低分子RNAによる制御の根拠となる部位において標的遺伝子の切断が生じていることを確認した。また、トランスポゾン由来の低分子RNAがトランスポゾン等の繰り返し配列のヘテロクロマチン化に関わる因子を標的とすることの普遍性を様々な野生イネで解析した結果、この制御がイネ属の中で普遍的であることを明らかにした。また、この過程で、この制御がイネ属の進化に一定の役割を果たしたことを示唆する結果を得た。さらに、低分子RNAにより制御される因子の発現をin situハイブリダイゼーション法により解析した結果、分裂組織を含む多くの組織で発現していることを確認した。この結果を受けて、低分子RNAによる制御がどこで行われているのか確かめるためのGFPを用いた低分子RNAセンサー植物を作成した。
単一磁性体における自己誘導型スピントルクの観測と革新的高周波素子の実証

本研究課題では、これまでに全く注目されてこなかった「単一の磁性体中における自己誘導型スピントルク」という新概念のスピン流現象の観測とその物理機構の理解を最終目標とし、研究を遂行している。ここで自己誘導型スピントルクとは、強磁性体に電流を流すことで生じるスピン角運動量の流れ(スピン流)と強磁性体自身の磁化との相互作用によるトルクのことを呼んでいる。スピントルクの定量評価などから得られた基本的知見を活かして新材料創製を行い、自己誘導型スピントルクのみで磁化のスイッチングや自励発振を目指す。今年度はまず、単結晶基板上にエピタキシャル成長させたFePt単層の薄膜試料において、異常ホール電圧の高調波信号を測定することにより、自己誘導型スピントルクの定量評価を目指した。膜厚を5nmとしたFePt単層では自己誘導型スピントルクに起因した高調波信号は観測されず、一方でFePt層上にPt層を成膜することによりスピントルクによる信号が明瞭に観測された。この結果は、単層試料においても結晶や合金濃度の不均一性など空間反転対称性を破る要因を作ることが自己誘導型スピントルクを実現するために重要となることを示唆するものである。また、FePt/Cu/FeNiの巨大磁気抵抗素子作製し、スピントルク強磁性共鳴の手法を用いてFePt中の異常ホール効果を起源とするスピントルクの定量評価にも取り組んだ。その結果、FePtのスピン異常ホール効果が大きいことを示唆する実験結果を得た。これは、大きな自己誘導型スピントルクの材料を創製する上で有用な指針となる。今年度は、FePt単層膜およびFePt/Pt二層膜の二種類の試料においてスピントルクの定量評価を行い、各々のスピントルクの値を比較することで、自己誘導型スピントルクを効果的に作用させるための知見が得られた。また、FePtのスピン異常ホール効果の観測にも成功し、大きな自己誘導型スピントルクを実現するための材料探索の指針を得た。よって、今年度の研究実施内容は計画を概ね達成するものであり、研究は順調に進展しているものと考えられる。今年度得られた知見をベースに、まずは、合金組成を意図的に空間変調させたFePt薄膜を作製し、そのスピントルクの大きさを定量評価する。それにより、強磁性体自身において生じるスピントルクのメカニズムについて理解を深め、自己誘導型スピントルクの観測に繋げる。薄膜作製にはスパッタリング法を用い、スピントルクの定量評価は異常ホール効果の高調波信号測定を利用する。これらと並行して、より大きなスピン異常ホール効果を示す物質探索にも着手する。具体的には、FePt合金のスピン異常ホール効果に対する添加元素効果や規則度依存性を調べる。上記したメカニズムの解明および材料探索の結果をもとに、最終的には自己誘導型スピントルクによる磁化スイッチングあるいは自励発振の実証を目指す。
地域発展・政府の役割・社会構造-フィリピンと他のアジア諸国との比較研究-

本研究の活動は、フィリピンにおける経済・社会発展の現況を明らかにし、他の東南アジア諸国との比較によりその発展の固有パターンを解明することを目標としている。平成8年度においては、前年度の成果をふまえ、フィリピン社会・経済の諸側面をたの東南アジア諸国との比較を念頭に置きながら、各メンバーがそれぞれのテーマにそって研究活動を行い、その成果を公刊した。研究実績の概要は以下のとおりである。(1)福井は、フィリピン固有の発展パターンを発展への政府の貢献という観点から探求するために、フィリピンとタイの砂糖産業を比較し、産業発展と政府の役割や社会構造との相互関連について調査研究を行った。そして、フィリピンにおける過度に統制的で保護主義的な政策と独特の社会構造とが、長期停滞の根本要因であることを明らかにした。(2)中西は、従来都市地域において実施してきた実態調査をふまえ、フィリピンの経済発展における慣習の役割に着目し、タイをはじめとするアジア諸国との比較の中で、フィリピンに固有な「慣習経済」を再考するために、エンブリー仮説を出発点としてフィリピンと他のアジア諸国との経済格差の一因を「儀礼親族制度とコミュニティの関係」に求める仮説を提示し、実態調査をふまえ考察を加えた。(3)永野は、フィリピンの土地所有構造と社会・経済発展との関係に関連した研究の一環として、西ネグロス州の砂糖きびアシエンダにおける、農業労働者による自主管理組合の事例を調査し、アシエンダ解体後の農園労働者の自立が容易でない事実を明らかにした。
ヒトアミロイド-シス発症の分子機構-試験管内モデルと動物モデルの統合による解明-

本研究では透析アミロイドーシス(β2-ミクログロブリン(β2-m)アミロイド)の発症の分子機構の解明を試みた。α2-マクログロブリンが細胞外分子シャペロンとしてβ2-m線維形成を抑制する機構を明らかにし、遺伝子改変マウスを用いて線維の蓄積にβ2-m濃度増加以外の因子の必要性を示し、培養細胞系を用いて線維の毒性発揮機構を解析し、β2-m線維形成を阻害する化合物を探索する為の新規反応系の構築を試みた。本研究は、ヒトアミロイドーシスのモデル疾患として透析アミロイドーシス(β2-ミクログロブリン(β2-m)アミロイドーシス)を選び、発症の分子機構を、独自に開発する試験管内実験系、新たに開発する遺伝子改変マウス、培養細胞系、および臨床病態解析を組み合わせ、総合的に解明することを目的とする。本年度の成果:1.α2-マクログロブリンが細胞外分子シャペロンとしてβ2-mアミロイド線維形成を抑制する機構を詳細に解明した。2.透析アミロイドーシスモデルマウスとして、マウスβ2-mをノックアウトした上で、ヒトβ2-mを過剰発現するトランスジェニックマウスを開発した。このマウスは、自発的にも、合成あるいは患者組織から抽出したβ2-mアミロイド線維をシードとして投与しても、β2-mアミロイドの蓄積が認められなかった(Zhang et al.,Amyloid,2010)。この結果は血中β2-m濃度が増加するだけではアミロイド線維形成には不十分であることを示している。我々は既に、試験管内線維形成系においても、β2-mは天然構造のままではアミロイド線維に組み込まれず、リゾリン脂質等により部分変性する必要があることを示しており、マウスでのin vivo実験結果と矛盾しない。以上の結果は、リゾリン脂質等の炎症関連因子による促進や、本年度明らかにした細胞外分子シャペロンによる抑制機構破綻など、反応機構の様々な段階の発症因子が重複してはじめてアミロイドーシスを発症する可能性を示唆している。発症のトリガーになる因子を同定することは、予防・治療のターゲットとして重要であり、本トランスジェニックマウスはこの誘起因子を探索するために適切なモデルであると考えられる。今後、誘起因子を体外から投与することや、別の遺伝子改変マウスとの掛け合わせによる遺伝子導入などにより、誘起因子の同定を試みることが可能となった。1、細胞外シャペロンのβ2-ミクログロブリン(β2-m)アミロイド線維形成抑制機構解析:われわれは昨年度、代表的細胞外シャペロンのα2-マクログロブリン(α2M)が、自ら構造を変化させて変性β2-mに結合し、β2-mアミロイド線維形成を阻害することを明らかにした。今年度も新規細胞外シャペロンの探索、および細胞外シャペロンのリフォールディング能の評価を行った。その結果、アミロイド線維と共存する血清アミロイドP成分やC反応性蛋白質が、β2-mアミロイド線維の形成を抑制することを明らかにした。これらの蛋白質は、α2Mと同じ急性期蛋白質であり、細胞外シャペロンの候補蛋白質の一つであると考えられる。加えて、いくつかの細胞外シャペロンを用い、塩酸グアニジンで変性させたルシフェラーゼのリフォールディング活性測定を行った。その結果、ネガティブコントロールとして使用したウシ血清アルブミンやフェリチンよりも効果的にルシフェラーゼをリフォールディングする細胞外シャペロンを見出した。以上の結果は、細胞外シャペロンによる細胞外蛋白質品質管理機構の新たな一面を示唆するものであり、これまで知られていなかった細胞外の蛋白質品質管理の端緒をつかむことが期待される。2、β2-mアミロイド線維の細胞毒性評価:われわれは昨年度、β2-mアミロイドーシスの主症状である関節炎の病態を踏まえ、培養滑膜線維芽細胞に対し、β2-mアミロイド線維が特異的・濃度依存性に毒性を発揮し、細胞死を引き起こすことを明らかにした。今年度は、アミロイド線維が細胞膜に結合することにより細胞毒性を発揮すること、および細胞死に伴いLDHが培養液中に放出されることを明らかにした。これらり結果は、β2-mアミロイド線維が細胞膜を傷害することにより細胞毒性を発揮することを示唆しており、β2-mアミロイドーシスの病態を考える上で重要な意義を持つ。。血液透析の合併症であるβ2-ミクログロブリン(β2-m)アミロイド線維形成、毒性発揮及びその抑制の分子機構の解析を行い、実験系の構築を行った。(1)開放反応系を用いたβ2-mアミロイド線維伸長・脱重合反応系の検討:β2-mアミロイド線維を担体に固定し、ここにβ2-mと線維伸長促進因子を添加することで、線維を伸長させる開放反応系を構築し、線維伸長促進・抑制因子を探索している。(2)モデルマウスを用いた生体分子の機能解明:変異遺伝子を導入したヒトβ2-mトランスジェニックモデルマウスの作成を行い、当該遺伝子の影響の解析を試みている。

(3) β2-mアミロイド線維形成阻害・分解をもたらす有機化合物の探索と培養細胞を用いた評価:β2-mアミロイド線維はウサギ滑膜由来細胞に対し、細胞毒性を有することを明らかにした。β2-mアミロイド線維は細胞表面に付着し、壊死及びアポトーシスの両者を引き起こすことで毒性を発揮すると考えられる。今後、細胞死を誘導するメカニズムを検討する予定である。(4)細胞外シャペロンのβ2-mアミロイド線維形成抑制機構解析:細胞外シャペロンのα2-マクログロブリン(α2M)が変性β2-mに結合し、β2-mアミロイド線維形成を阻害することを明らかにしている。分子レベルでその詳細を明らかにするために、α2Mの変性蛋白質との結合領域の同定を目指し、変異蛋白質等を作成し研究を進めている。さらに、high-throughput線維重合反応系により、アミロイド線維形成を抑制する新規細胞外シャペロンと考えられる血清アミロイドP成分やC反応性蛋白質の機能を解析した。その結果、これらがβ2-mアミロイドのみならずアルツハイマー病βアミロイド並びにII型糖尿病に関連するアミリンの線維形成を抑制することを示した。(5)上記の結果を用いて治療戦略の研究を進める予定である。試験管内実験はおおむね順調に進展している一方、ヒトβ2-mトランスジェニックマウスが安定したアミロイド沈着を示さず、試験管内実験で明らかになった分子間相互作用の生体モデルでの検証がやや遅れている。24年度が最終年度であるため、記入しない。細胞外シャペロンのβ2-mアミロイド線維形成抑制機構の解析を中心に、引き続き試験管内実験を推進すると共に、ヒトβ2-mトランスジェニックマウスを熱ショック転写因子ノックアウトマウスなどと交配して、より安定したマウスモデルを構築し、β2-mアミロイドーシスの分子病態を総合的に解明する。
アフリカにおける多民族社会成立の解明―地方行政における伝統的権威の裁量に着目して

本研究では植民地期以降現在までのアフリカにおいて、間接統治のもと権力が強化された伝統的権威(首長またはチーフ)に着目し、多民族社会が成立する要因を実証的に解明することを目的としている。具体的には、現在まで民族間の争いがないザンビアの多民族農村で「地方行政における伝統的権威の役割」「伝統的権威の裁量と異民族の受け入れ」「住民による伝統的権威の評価」の3点を検証し、複数の民族がともに暮らす社会が形成され保持されてきた要因を探る。
手指部触覚刺激による体性感覚誘発電位の研究

まづ振動可変子と位置補正板を組み合わせた刺激装置を作成した。その先端に、直径5mmの通電体であるエナメル線5-6本を設置し、感覚受容器が密である指示末節指腹部の接触させ、デスクリート回路を用いた静電誘導方式(タッチセンサー)を開発した。次に、エナメル線をタッチセンサーに接続し、センサーで接触を感知すると次段の出力回路により増幅させた5V以上の電圧をExternal triggerとして誘発筋電計MEB-7102に出力した。その際入力時間0.2sec、0.5sec、1.0secの3種類変換可能として、神経興奮の同期性が得られるような至適入力時間を検索し、これにより入力信号が最大になる頻度を検討した。その結果入力時間は0.2secであることが判明した。導出部位について1)正中神経上(前腕)に知覚用単極針電極を設置し、双極誘導にて感覚神経活動電位(SNAPs)を記録するとともに、同時に電気刺激により記録したSNAP波形と比較し、SANPsの末梢レベルでの特徴を検索.2)体性感覚誘発電位(SEP)については、導出部位はC3,C4とし、基準電極をA1+A2とし、解析時間は30ms、200msと短潜時、長潜時導出電位の基本波形を検索.の以上2項目につき検討した。その結果1)については、振子振動およびタッチセンサーにより発生したと考えられる背景雑音の混入のため記録困難であった。2)についてはC3,C4から20-30ms潜時で陰性電位が出現した。以上から今後の改良点としてデスクリート回路をIC回路に変更して研究を続ける予定である。
コンディショナルノックアウトマウスを用いた蛋白尿発症機序の解明

蛋白尿発症機序を明らかにするために、2009-2011年の基盤研究Cでは糸球体上皮細胞(ポドサイト)に発現し、ポドシン蛋白に結合する輸送蛋白を同定した。この輸送蛋白のin vivoにおける機能を確かめるために、今回はポドサイト特異的コンディショナルノックアウトマウスを作成し、尿蛋白尿潜血などにつき、検討を開始した。蛋白尿発症機序を明らかにし、診断治療に役立てるという全体構想に対して、2009-2011年の基盤研究Cでは糸球体上皮細胞(ポドサイト)に発現し、ポドシン蛋白に結合する輸送蛋白xを同定した。この輸送蛋白xのin vivoにおける機能を確かめるために、ポドサイト特異的コンディショナルノックアウトマウスを作成し、検討を開始した。輸送蛋白xのF1ヘテロマウスからNeoカセットFLPカセットを除去し、輸送蛋白xのfloxヘテロマウスを作成し、これとポドシンのプロモーターを有しポドサイト特異的にCreを発現するB6.Cg-Tg(NPHS2-cre)295Lbh/Jを購入してかけ合わせ、ポドサイト特異的xのヘテロ欠損マウスを作成した。このマウスにつき6週齢時に代謝ゲージにて蓄尿を行い、尿中総蛋白アルブミンクレアチニンを測定尿潜血もチェックしたが有意な所見はえられなかった。このマウスを解剖し腎組織について検討を行ったが、有意な病理変化をおこしていなかった。次にこのヘテロ欠損マウスを交配してポドサイト特異的ホモ欠損マウスを作成した。ヘテロの場合と同様に、代謝ゲージにて蓄尿を行い、尿中総蛋白アルブミンクレアチニンを測定尿潜血もチェックしたが、現時点までの検討では、6ー7週齢14ー15週齢いずれにおいても有意な所見はえられていない。この輸送蛋白xのin vivoにおける機能を確かめることが2012挑戦的萌芽研究の目的である。輸送蛋白xのF1ヘテロマウスからNeoカセットFLPカセットを除去し、輸送蛋白xのfloxヘテロマウスを作成し、これとポドシンのプロモーターを有しポドサイト特異的にCreを発現するB6.Cg-Tg(NPHS2-cre)295Lbh/Jをかけ合わせ、ポドサイト特異的xのヘテロ欠損マウスを作成した。まずこのマウスにつき、6週齢時に、代謝ゲージにて蓄尿を行い、尿中TPアルブミンクレアチニンを測定尿潜血もチェックしたが、有意な所見はえられなかった。このことからポドシンにおける輸送蛋白xのヘテロ欠損では、6週齢においてこれらの検尿異常をおこさないと考えられた。このマウスを解剖し、腎組織について検討を行ったが、有意な病理変化をおこしておらず、ヘテロ欠損では腎病理変化もおこさないと考えられた。マウス作成が大幅に遅れたため、カップリング数を増やして対応し、ポドサイト特異的xのホモ欠損マウス作成に成功した。ポドサイト特異的xのホモ欠損マウス作成に大幅な遅延が認められたため、このマウスを使用して行う実験が出来ていない。現在、ポドサイト特異的ホモ欠損マウスが作成できたので、今後各年齢における検尿、腎臓を中心とした病理所見の検討を行う。病理所見を参考に、関連蛋白の免疫組織染色なども行う。必要に応じて、追加実験を行って行く。コンディショナルノックアウトマウスの作成が遅れたため、作成以後の計画が遂行出来ていない。本年度は、作成以後の計画を予定通り行う。マウスの交配、維持費用。マウスの尿や血液、組織などの解析費用、免疫染色を行う場合の抗体を含めた必要物品の費用。これらの結果に従って、追加実験を行う場合の費用。(例えばネガティブなデータが出た場合、蛋白尿惹起モデルを使用するなど)
「外国人市民のための日本社会適応・定着プログラム」の開発・試行

2018年度では、ドイツおよび諸外国の統合政策や言語教育・各国事情教育に関する専門書や当該機関の公開資料(HPなどによる)により文献的研究を行う一方、小松市国際交流協会および金沢市近隣の国際交流団体(合計4団体)で行っている日本語教室の参加者に対して社会活動への参加や子弟の教育に関する質問紙による意識調査(日本に住んでいく上で必要だと思うこと、実際に日本について知っていること、日本語の学習の他でやりたいことなどについて)を行った(合計76名)。この調査の結果については、2019年度の日本言語政策学会において発表する予定である。文献調査では、オリエンテーションコースに使用されているHueber社、Klett社、Cornelsen社の教科書を分析し、さらにドイツ難民庁のオリエンテーションコースのカリキュラムおよびさまざまな先行研究を検討した。夏季休業中には、ドイツ・デュッセルドルフ大学の現代日本学科の島田信吾教授の助言を受けながら、デュッセルドルフ市「市民大学」における「統合コース」(オリエンテーションコース)の実践の場を視察し、「統合コース」に関する資料を収集するとともに、同コースの担当者及び行政責任者に対してヒヤリングを行い、ドイツ事情教育の現状と意義(担当者の教育背景や困難感・達成感、統合政策における位置づけなど)、あるいはドイツ語学習への効果についての知見を得た。これらの調査の結果については、文字起こし及び統計的入力作業を行い、その結果に基づき分析作業を進め、その一部は外国人支援のNGOにおいて口頭発表を行った。2018年度では、1)ドイツや各国の統合政策や言語教育・各国事情教育の専門書による文献的研究、2)小松市国際交流協会および金沢市近隣の国際交流団体で行っている日本語教室の参加者に対する社会活動への参加や子弟の教育に関する質問紙による意識調査、3)デュッセルドルフ市における「統合コース」(オリエンテーションコース)の視察・ヒヤリングを行うよていであったが、それぞれ順調に実施でき、1)と3)によって得られた成果は、外国人支援のNGOにおいて口頭発表誌、2)に関しては2019年度の日本言語政策学会において発表すべくすでに申請・受託された。これに加え、金沢市および小松市において行われている外国につながる子どもを対象とした学習支援活動についての論考を論文にまとめ発表できた。2019年度では、前年度の成果を学会発表するとともに(口頭発表および論文発表)、日本事情に関する教育プログラムの作成に関し、専門書により文献的研究を行いつつ、年度前半では、小松市におけるアンケート調査の分析結果と日本社会の特徴と在日外国人労働者の現状を勘案しつつ、ドイツの「オリエンテーションコース」のプログラムに依拠しながら、「日本社会適応・定着プログラム」の試行版を開発する。試行版は、日本語上級クラス向けの簡易版として開発し、年度後半にはこれをを小松市国際交流協会等の日本語教師の意見を聴取した上で修正し、実際の日本語教室において試行する。実施にあたっては同席し授業観察及び録画を行う。録画資料は、謝金をもって雇用する大学院生等により、文字起こし及び統計的入力作業を行い、次年度の評価作業の準備とする。

試行版は、日本語上級クラス向けの簡易版として開発し、年度後半にはこれをを小松市国際交流協会等の日本語教師の意見を聴取した上で修正し、実際の日本語教室において試行する。実施にあたっては同席し授業観察及び録画を行う。録画資料は、謝金をもって雇用する大学院生等により、文字起こし及び統計的入力作業を行い、次年度の評価作業の準備とする。
大規模剥離を伴うセール周り流れの詳細計測とCFD計算のバリデーション

セーリングヨットが風下帆走する際、セール周りの流れは大規模な剥離を起こしている。特にスピネカーと呼ばれるパラシュート状のセールの場合、剥離流れの詳細構造が明らかでないとともに、CFDとの一致度も良くないことが知られている。本研究では、風洞実験によってこのようなセール周り流れの詳細を明らかにするとともに、実測されたセール形状をもとにCFD計算を行って精度の高い数値計算法を提案し、セーリングヨットの高性能化手法を提案した。(1)風洞実験用模型支持装置の製作風洞試験に用いる、メインセールと追い風用のセールを組み合わせて展開するためのヨット模型を製作した。また、これらに作用する流体力を測定する検力計支持装置を製作した。検力計は既存の設備を用いているが、風向に対して支持装置の角度を自由に設定できる構造とした。また、遠隔操作によってセール形状を調整できるような、モーターシステムを内蔵するものとした。(2)風洞予備試験の実施上記の模型支持装置にヨット模型を取り付け、既存の模型セールを用いて風洞実験の予備試験を行った。予備試験では、まず模型支持装置の角度設定の正確さを確認するとともに、検力計の較正試験を行った。次いで種々の条件のもとで、セールに作用する流体力の大きさを測定するとともに、セール形状を写真撮影した。(3)3次元形状解析ソフトウェアの精度確認3次元形状解析ソフトウエアの精度を確認するため、形状が既知の物体を写真撮影し、これを解析してほぼ所要の精度を有していることを確認した。次いで、風洞予備試験で撮影したセール形状に本ソフトウエアを適用して3次元形状を復元し、CFD予備計算の入力データを作成した。(4)CFD予備計算3次元形状解析ソフトウエアによって数値化されたセール形状をもとに、CFD予備計算を行った。CFD計算には研究分担者である、田原が開発したRANS法によるソルバーであるFLOWPACKを用いた。予備計算では大規模剥離を伴う流れに適用すべき乱流モデルや、メッシュ分割法について検討を行った。(1)風洞試験用セール模型の製作メインセール、ジブ、スピネカー(パラシュート状セール)の風洞用模型を数種類製作した。製作にあたっては専門のセールメーカーに依頼して、正確に布地のパネルをカットして製作した。(2)風洞試験用模型支持装置などの改良平成21年度に製作した風洞試験用模型支持装置を改良した。これらは、固定台と水平面内に回転するターンテーブル、ならびにこの上に取付けられた検力計支持装置から構成されている。さらに検力計にはマストを取付けた模型船が固定されている。模型船はセールを展開するとともに、遠隔操作によってセール形状を調整できるようなモーターシステムを内蔵している。また、セール形状を撮影して数値化するためのシステムも改良した。(3)風洞試験の実施上記の模型支持装置に、新しく製作した模型セールを取付けて風洞試験を行った。本実験は、金沢工業大学が現有する風洞設備を用いて行った。セールは柔らかなフィルム製であるため、調整によって形状が大きく変化する。このため実験時に、セールメーカーの技術者とともに形状をチェックしながら計測を行った。(4) CFD計算数値化されたセール形状をもとにCFD計算を行った。この結果と実測された流体力を比較し、大規模剥離を伴う流れに適用すべき乱流モデルや、メッシュ分割法について検討を行った。これによって、計算結果と実測値は非常によく一致していることが分かり、FLOWPACKがこのような大規模剥離を伴う流れの計算に十分対応していることが明らかになった。1.風洞装置を用いた可視化実験の実施これまでの風洞試験によって、セール形状とセール流体力を同時計測するシステムが確立し、かなりのセール形状についてCFD計算との比較を行って結果を得ることができた。本年度は新たに製作したスピネカーを用いて計測を行い、流体力とCFD計算との比較データを追加した。また、CFDとの比較をより詳細に行うために、流れを可視化して写真撮影を行った。セール表面の流れの可視化にはタフト法を用い、流れ場全体の可視化にはスモークワイヤ法を用いた。これによってセール表面の剥離域の大きさや、剥離が流れ場全体に与える影響が明らかになった。また、CFD計算によって得られた剥離域や流線との比較が可能になり、数値計算のバリデーションがより明確にできるようになった。2.CFD計算風洞試験結果から数値化されたセール形状をもとにCFD計算を行った。本年度は可視化実験によって得られたセール表面の流線や剥離域の実測値との比較を行い、大規模剥離を伴う流れに適用すべき乱流モデルや、メッシュ分割数についての検討を行った。3.研究のまとめと成果の発表

風洞試験とこれをもとにしたCFD計算によって、大規模な剥離を伴うセール周りの流れ構造について明らかにするとともに、これらを予測することができるCFD計算手法を確立することができた。これらの研究成果は、日本船舶海洋工学会講演会、ならびにニュージーランドで開催されたシンポジウム(HPYD4)において発表した。また、学術専門誌(FDCMA)に掲載し、研究成果の公表に努めて本研究のまとめとした。
光電子分光法による孤立五員環則を満足しない内包フラーレンの電子構造解明

通常では不安定と考えられている孤立五員環則(IPR)を満たさないC68フラーレンケージにSc3Nクラスターを内包した金属内包フラーレンSc3N@C68の紫外光電子スペクトル(UPS)とX線光電子スペクトル(XPS)の測定に成功した。UPSを解析するために密度汎関数法(DFT)計算を行った。DFTにより得られたシミュレーションスペクトルは実測のUPSをよく再現するものであった。また、Sc3N@C68のHOMO-LUMOギャップは空のC68に比べると0.6 eVほど大きなことが明らかとなり、このギャップの大きさが本来は不安定であるNon-IPRのC68ケージを安定化させている要因であることが推測された。さらに、ケージサイズの異なるフラーレンケージにSc3Nクラスターが内包された一連のフラーレン、Sc3N@C68、Sc3N@C78やSc3N@C80のSc2pやN1sの結合エネルギーを比較してみると、ケージサイズが小さくなるほど結合エネルギーが小さくなる傾向が見られ、内包クラスターの電子状態には何らかのケージサイズ効果があることが判明した。さらに、IPRを満足する一連の内包フラーレンTm2@C82 (III)、Tm2C2@C82 (III)、Gd3N@C80、Er3N@C80などのUPS及びXPSを測定を行い、これら内包フラーレンの価電子帯の電子構造や内包原子の電子状態に関する知見をえた。特に、単原子内包フラーレンTm@C82ではTmの価数が+2であるのに対してTm原子が2個内包されたフラーレンではTm原子の価数が+3となり、内包原子の価数は単純に個々の原子に依存するわけではなくさらなる検討が必要であることも明らかとなった。孤立五員環則を満足する内包フラーレンEr2@C82(I), Er2@C82(III), Er2C2@C82(I) Er2C2@C82(III), Gd3N@C80およびLu内包フラーレンの紫外光電子スペクトル(UPS)を測定し、これらフラーレン類の電子状態についての情報を得た。Er内包フラーレンのUPSは、ケージ構造が同じであれば、類似の電子状態を持つという経験則に沿っているものであった。また、C2内包の有無により、結合エネルギー4eV付近に微妙な電子状態の違いが観測された。密度汎関数法(DFT)を用いて電子構造の解析を行ったところ、この違いは内包されたC2に由来することが判明した。Gd3N@C80の電子構造はTm3N@C80のものとよく似たものであった。Lu内包フラーレンでは、Lu4f由来の構造が観測された。また、内包金属種が同じであってもケージのサイズが異なれば、電子状態が大きく変化することが見いだされた。本研究の主目的である孤立五員環則を満足しない(Non-IPR)内包フラーレンSc3N@C68のUPSとX線光電子スペクトル(XPS)の測定に成功した。Sc3N@C68のUPSには、他の内包フラーレンに観測される以上の多数の構造が観測された。このスペクトルを検討するために、DFTによる計算を行い、紫外光電子スペクトルの解析を行った。DFT計算により求められたSc3N@C68の電子構造からつくられたシミュレーションスペクトルは実測のUPSを非常に良く再現するものであり、実験と計算の妥当性を互いに保証するものであった。Sc3N@C68のXPSを他の内包フラーレンSc3N@C78やSc3N@C80と比較したところ、フラーレンケージサイズが小さくなるほどSc2pとN1は低結合エネルギー側にシフトすることが明らかとなった。

Non-IPRフラーレンSc3N@C68は熱的に不安定ではないかと思われたが、680K程度にまで加熱しても壊れることなく昇華可能であることが判明した。そこで、光電子分光に適した清浄表面を持つSc3N@C68の蒸着膜の作成に成功し、定量的な解析に耐えうる紫外光電子スペクトルを得ることが出来た。また、理論計算の順調に進行しており、ほぼSc3N@C68の電子構造と内包原子団の構造を明らかに出来つつある。他のIPR内包フラーレンの測定も順調に進行しており、ほぼ研究目的の80%以上が達成された。Sc3N内包フラーレンのXPSを比較することにより明らかとなったSc2pやN1s準位の化学シフトの奇妙な振る舞いの原因を明らかにする。これにはDFT計算だけでは解決できない可能性が高いので、他の内包フラーレンのXPSを測定することにより、電子移動の様子を検討する。また、理論計算の手助けを得て、Non-IPRフラーレンの安定性について検討する。当初の計画では、理論計算を行うためにWork stationを購入する予定であったが、昨年度に導入した64bit版Windows上で稼働できるプログラムモジュールGaussian09の能力が非常に高いことが判明したので、パソコンを複数台購入して計算を行わせる予定である。また、前年度に引き続き内包フラーレンの光電子分光測定を行う関係で、真空関係の部品を購入する。さらにこれまでの研究により十分な研究成果が得られているので、学会発表や論文出版のための経費に充当する。
一粒系コムギにおける減数分裂に関する遺伝子のマッピング

細胞遺伝学的に減数分裂の過程が詳細に記述されているコムギを材料として、減数分裂に関する突然変異体を選抜し、ヘテロ接合体系統として確立することを目的として実験を行った。6倍体であるパンコムギでは、同祖ゲノムにコードされるオーソログにより突然変異アリルの効果がマスクされてしまう恐れがあったため、パンコムギとAゲノムを共有する2倍体である一粒系コムギ(Triticum monococcum var.monococcum)を材料とした。約1400系統のM_2自殖穂別系統を2年間にわたり栽培し、その自殖種子稔性を調査したが、ホモ接合体で完全不稔もしくは強い不稔を示す系統を得ることができなかった。新たに、変異原を調整して突然変異を誘発する必要がある。このため、減数分裂に関与する遺伝子のマッピングはできなかった。しかし、その土台となる一粒系コムギではTriticum monococcum var.monococcumとTriticum monococcum var.boeoticumという両親間でAFLPマーカーを用いたときに約10%の多型なバンドを得ることを明らかにし、現在マッピングを進行させている。また、遺伝子地図上に減数分裂に特異的に発現しているESTs(Expressed Sequence Tags)をマッピングするため、6倍体コムギのESTデータベースから減数分裂期特異的な配列情報を抽出することに着手した。しかし、先行研究から減数分裂特異的であると知られている遺伝子がカルス由来のEST配列中に見つかるなどするため、真に減数分裂特異的なEST配列のスクリーニングに一層の工夫を必要としている現状である。細胞遺伝学的に減数分裂の過程が詳細に記述されているコムギを材料として、減数分裂に関する突然変異体を選抜・育成することを目的としている。6倍体であるパンコムギでは突然変異体の表現型によるスクリーニングが困難であるため、2倍体である一粒系コムギ(Triticum monococum var. monococcum)を材料とした。一粒系コムギ種子のイオンビーム照射により誘発した突然変異系統(M_1)を自殖し、約1400のM_2自殖穂別系統を得た。突然変異遺伝子座に関して穂別系統内で分離していることが期待されるため、各系統から10粒をランダムに選んで播種した。成長してきた実生の中には、複数の葉緑素欠損個体が出現し、それらは単純な一遺伝子座型のメンデル比を示した。よって、イオンビーム処理によって有効な突然変異誘発が行えていると判断している。そのほか、矮性、生殖成長の遅延、無芒、短穂等の突然変異体が得られている。M_2自殖穂別系統のすべてに袋掛けをし、自殖種子稔性を調査した。減数分裂に関わる遺伝子で、その効果が必須である遺伝子が突然変異すれば、ホモ個体は完全不稔になると期待される。しかし、残念ながら、完全不稔個体は得られなかった。新たに、線量を調整して突然変異の誘発を行う計画をしている。そのほかに、106の系統が不完全な稔性の低下を示した。これらの系統内では、部分不稔個体と可稔個体が分離していた。平成15年度に、これらの系統を栽培し、花粉稔性を調査することにより、雄性配偶子形成過程に関与する遺伝子の突然変異個体を同定する予定である。一粒系コムギの稠密な遺伝子地図作成のため、組換え近交系統から全DNAを抽出した。両親からのDNAを用いた予備実験により、AFLPマーカーを用いた場合の多型なバンドの割合が約10パーセントであることがわかった。平成15年度に分離集団を供試し遺伝子地図を作成する。本研究は、コムギを材料とし減数分裂に関する遺伝子を特定し遺伝地図上にマッピングすることを目的とする。6倍体であるパンコムギでは突然変異体の表現型によるスクリーニングが困難であるため、2倍体である一粒系コムギ(Triticum monococum var.monococcum)を材料として減数分裂に関する突然変異体を選抜・育成するごとを試みている。(1)突然変異個体の選抜一粒系コムギ種子のイオンビーム照射により誘発した突然変異系統(M_1)のM_2自殖穂別系統(1400系統)の自殖種子稔性を調査した。しかし、完全不稔個体は得られなかった。野外で栽培したコムギの稔性は環境要因等によりばらつきが生じるため、不完全な稔性の低下を示した106系統のM_3系統に関して稔性調査を再度行った。2年間の調査で明らかに稔性低下を起こした個体(約50系統)に関して、減数分裂と花粉稔性を調査することにより、雄性配偶子形成過程に関与する遺伝子の突然変異個体を同定する予定である。(2)減数分裂に関係する遺伝子群の探索減数分裂に関与する遺伝子群を効果的にスクリーニングするために、ナショナルバイオリソースプロジェクト・コムギと連携して、6倍体コムギの減数分裂期に発現している遺伝子群の大量解析に着手した。減数分裂期の雄蕊から作成したcDNA約5000クローンの両側配刻を決定し、バイオインフォマティクス的解析により減数分裂期に特異的に発現している遺伝子群を同定しようと試みている。選抜したcDNA配列をPCRマーカー化し、一粒系コムギの連鎖地図上に逐次マッピングしていく予定である。

細胞遺伝学的に減数分裂の過程が詳細に記述されているコムギを材料として、減数分裂に関する突然変異体を選抜し、ヘテロ接合体系統として確立することを目的として実験を行った。6倍体であるパンコムギでは、同祖ゲノムにコードされるオーソログにより突然変異アリルの効果がマスクされてしまう恐れがあったため、パンコムギとAゲノムを共有する2倍体である一粒系コムギ(Triticum monococcum var.monococcum)を材料とした。約1400系統のM_2自殖穂別系統を2年間にわたり栽培し、その自殖種子稔性を調査したが、ホモ接合体で完全不稔もしくは強い不稔を示す系統を得ることができなかった。新たに、変異原を調整して突然変異を誘発する必要がある。このため、減数分裂に関与する遺伝子のマッピングはできなかった。しかし、その土台となる一粒系コムギではTriticum monococcum var.monococcumとTriticum monococcum var.boeoticumという両親間でAFLPマーカーを用いたときに約10%の多型なバンドを得ることを明らかにし、現在マッピングを進行させている。また、遺伝子地図上に減数分裂に特異的に発現しているESTs(Expressed Sequence Tags)をマッピングするため、6倍体コムギのESTデータベースから減数分裂期特異的な配列情報を抽出することに着手した。しかし、先行研究から減数分裂特異的であると知られている遺伝子がカルス由来のEST配列中に見つかるなどするため、真に減数分裂特異的なEST配列のスクリーニングに一層の工夫を必要としている現状である。
身近な自然としての海藻を利用した化学実験教材の基礎的研究

1.海藻の成分分析実験材料の海藻として、瀬戸内海沿岸で一般的にみられるウミトラノオを選んだ。採取したウミトラノオは常法に従い、ヘキサン可溶部と酢酸エチル可溶部に分画し、それぞれの画分について成分検索を行い、ヘキサン可溶部からは脂質類を検出し、薄層およびガスクロマトグラフィーにより、脂肪酸のメチルエステル類(パルミトオレイン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、C_<16:1>、C_<16:2>、C_<18:1>、C_<18:2>、C_<18:3>、C_<20:4>、C_<20:5>等の不飽和の脂肪酸)とステロール類、(フコステロール、24-メチレンコレステロール、カンペステロール、スチグマステロール、β-シトステロール)を検出した。酢酸エチル可溶部からは、キエルマニアノン、サルガッサムラクトン、イソ-ロリオライド、フロロタンニン類を単離した。フロロタンニン類のうち、既知化合物であるフロログルシノール、フロログルシンメチルエステルは標品の各種スペクトルデータと比較して同定したが、新規化合物については、現在のところ、推定構造にとどまり、構造決定に至っていない。2.化学実験教材の展開本学三年次生の今年度(平成6年度)化学実験IIIにおいて、海藻分析をテーマに選び、ヘキサン可溶部の成分検索を課した。薄層クロマトグラフィーによって、脂肪酸のメチルエステル、ステロール類、トリグリセリドの分離は実験教材として最適であることが明かとなった。3.今後の課題として海藻の色素と遷移金属の沈澱反応のおける反応条件の検討、有機金属化合物の生成および熱分解過程のメカニズムを明確にし、反応速度論教材としての可能性を追求する。
膵機能調節における新しいメカニズムの発見とその遺伝子発現の発生学的調節機構の解明

コレシストキニン(CCK)は腸管と中枢神経に局在し,膵内外分泌調節,膵臓殖促進作用などを示す消化管ホルモンである。本研究では,CCKがランゲルハンス島に存在することを証明し,その発生学的推移について検討した。成熟Wistarラットの膵を摘出し,CCK-8抗体と既存の内分泌ホルモンに対する抗体を用いて免疫組織化学染色を行った。CCKの分子型について逆相HPLCを用いて検討した。また,単離したランゲルハンス島を用いてRT-PCRによりCCKmRNAの存在を,その局在をin situ hybridizationで確認した。CCKの発生学的変化を検討するため,胎生13日目から成熟期までの各段階のラットの膵臓を摘出し,免疫組織化学的検討およびin situ hybridizationを行った。成熟ラットではCCK陽性細胞はB細胞に一致してびまん性に存在した。RT-PCR法では陽性コントロールとして用いた十二指腸と同様の位置に単一バンドを認めた。逆相HPLCではCCK-8に一致した部位にピークを認めた。発生学的には胎生15日よりガストリン陽性細胞が出現し,生後2日目にはガストリン細胞は減少し,生後7日目ではほぼ完全に消失した。一方、CCKは生後21日目頃(離乳期)より再び出現し,成熟期まで至った。この時期にはガストリン細胞は消滅し,in situ hybridizationでもCCKmRNAがラ島に認められたことからCCK産生細胞であると考えられた。以上より,ラ島のCCKは胎生期の膵の分化,増殖に関与するのではなく,離乳期以後の膵内外分泌刺激などの生理学的役割に関与する可能性が示唆された。成熟ラットの膵臓を固定後、パラフィン包理し、CCK-8およびガストリン、インスリン、グルカゴン、ソマトスタチン、PPに対する特異抗体を用いて免疫組織化学染色により免疫活性の局在を検討した。CCK-8免疫活性は膵ランゲルハンス島(ラ島)の細胞質内に顆粒状に認められ、ラ島以外の膵組織には認められなかった。CCK-8陽性細胞はラ島にびまん性に存在し、その局在はB細胞に一致したが、A細胞、D細胞、PP細胞には認められなかった。また、ガストリン陽性細胞は成熟ラットのラ島には認められなかった。ガストリンを用いた吸収試験ではCCK様免疫活性は吸収されず、CCK様免疫活性はガストリンとの交叉反応でないことを確認した。以上より、CCK-8陽性細胞はラ島のB細胞に一致して存在することが確認された。つぎに、ラットの膵よりtotal RNAを抽出し、CCKに特異的なプライマーを用いてRT-PCRを行った。アガロースゲル電気泳動で膵および十二指腸に約350bpの同一の単一バンド認め、この得られたcDNAに対するrestriction digestionおよびSouthern blot analysisによりCCKであることを確認した。また、膵管内にcollagenaseを注入しFicoll gradient法にて単離したラ島を固定し、ジゴキシゲニンで標識したCCKcDNAプローブを用いてin situ hybridizationを行った。ラ島の細胞質内に顆粒状のmRNAの発現が認められ、その局財は免疫組織化学染色による結果と一致していた。このCCKmRNAの発現はRNase処理により完全に消失した。インスリンmRNAはラ島の中心部に認められ、ガストリンのmRNAの発現は認められなかった。以上よりCCKの遺伝子発現がラ島のB細胞に一致して存在することが確認された。今後、CCK発現の発生学的変化と生理学的機能について検討する予定である。前年度の検討の結果、ラットの膵ランゲルハンス島のB細胞でコレシストキニン(CCK)が産生されることが証明された。そこで今年度はランゲルハンス島におけるCCKの発生学的変化について検討した。

成熟雌雄のラットを交配させ、胎生期から出生直後、および成熟期までの各段階のラットを発生初期のものは胎児全体を、胎生後期以降のものは膵を摘出し固定後、パラフィン包埋し、CCK-8およびガストリン、インスリン、グルカゴン、ソマトスタチン、ppに対する特異抗体を用いて免疫組織化学染色により検討した。CCK-8陽性細胞は胎生15日目から出現し、胎生18日目から出生後2日目にかけて膵ランゲルハンス島の辺縁部に局在した。その後、CCK陽性細胞は消失したが、出生21日目より成熟期にかけて再度発現が認められ、この局在は胎生期と異なりランゲルハンス島のB細胞に一致してびまん性に分布した。一方、ガストリンは胎生期にはCCKと同様に胎生15日目より発現し、出生後2B目までランゲルハンス島の辺縁部に陽性細胞が認められたが、それ以降は成熟期まで発現は認められなかった。CCKのC末端のアミノ酸残基がガストリンと共通であることからガストリンとの交叉反応を調べるために吸収試験を行ったところ、胎生期から出生直後におけるCCK発現はガストリンとの交叉反応であることが確認された。しかし、成熟期にはガストリン陽性細胞はなく吸収試験でもガストリンとの交叉反応は否定された。ランゲルハンス島のCCKは胎生期には認められず、出生21日目頃(離乳期)から成熟期にかけて発現したことから、ランゲルハンス島のCCK発現は発生学的に調節され、離乳時期がCCKの調節に重要であることが推測された。前年度の検討の結果、ランゲルハンス島のCCKは胎生期には認められず、出生21日目頃(離乳期)から成熟期にかけて発現したことから、ランゲルハンス島のCCK発現は発生学的に調節され、離乳時期がCCKの調節に重要であることが推測された。本年度はランゲルハンス島に発現するCCKの生理学的意義を検討するため,遊離ランゲルハンス島の潅流実験を行った.ラットの膵をコラゲナーゼ処理し,Ficoll gradient法によりランゲルハンスを分離し採取した後,24時間培溶液中に静置した.その後,Perifusion systemを用いて種々の濃度のグルコース,Forskolin,A23187添加時における潅流液中のインスリン,CCK濃度を測定した.これらの刺激によりインスリン濃度は用量依存性に増加したが,CCKはいずれの刺激によっても測定感度以下であった.以上のことから,CCKはインスリンと同様にランゲルハンス島のB細胞に局在するが,その分泌のメカニズムは両者で異なることが確認された.
ゼノグラフトモデルマウスを用いた HTLV-1 感染バイオアッセイ系の確立と臨床応用に関する研究

本研究においてはNOGマウスゼノグラフトモデルを用いてHTLV-1キャリア類似環境を作成・解析することで、細胞間感染とクローン増殖のメカニズムの解明を試みた。結果としてNOGマウスへHTLV-1キャリア由来感染細胞の生着がみられたが、キャリア血清および中和抗体により感染の抑制がみられた。さらに生着感染細胞クローナリティの解析により、感染細胞の中には増殖のポテンシャルを有する細胞と有さない細胞があることが示唆された。上記の結果よりNOGマウス移植ゼノグラフトモデルがキャリア評価に有用であることが示された。ヒトTリンパ向性ウイルス1型(HTLV-1)は、成人T細胞白血病(ATL)の原因ウイルスである。HTLV-1感染者の多くはATLを発症せずに健常な状態で一生を経過するキャリアであるが、その一部(約5%)が感染後長い潜伏期を経てATLを発症する。ATLは高ウイルス量キャリアから発症することが判明しておりウイルス量を減少させることがHTLV-1関連疾患の予防に有効と考えられる。本研究においては我々が確立したHTLV-1キャリア末梢血液単核細胞のNOGマウス移植ゼノグラフトモデルを用いることで、HTLV-1細胞間感染と感染細胞クローン増殖のメカニズムを解明し、HTLV-1感染の予防と治療の可能性を探ることを目的とする。平成22年度においては、無症候性HTLV-1キャリアより末梢血液単核細胞を採取保存するとともに、感染細胞のクローン増殖および組み込みプロウイルス解析方法について検討した。組み込みプロウイルスについてはlong PCR法およびinverse long PCR法について用いる制限酵素およびプライマーの条件を検討することにより広範な欠損パターンのプロウイルスを検出することが可能となった。今後は保存したキャリア新鮮凍結細胞をマウス腹腔内に接種し移植細胞の生着について種々の条件で検討する。さらに生着した細胞の組み込みパターン、クローン増殖、細胞間感染の有無とその阻止条件について検討する。また生着細胞中にATL細胞に近似した細胞集団がないかどうかをTSLC1などの抗体を用いたFACSや細胞培養を行い上清中のサイトカイン分析、増殖能力の検討を行うことで明らかにしたい。平成23年度においては、無症候性HTLV-1キャリアより末梢血液単核細胞を採取し、NOGマウスに接種を行らた。長期キャリア細胞接種群では短期キャリア細胞接種群よりも感染細胞数の増加が著しい傾向を示した。このことは長期キャリアには増殖能の高い細胞が存在することを示唆するものと思われた。移植前のキャリアPBMCとNOGマウスで増殖した感染細胞のプロウイルスpol領域のメチル化を比較したところ、キャリアPBMCではメチル化が亢進していたが、NOGマウス移植後に増殖したHTLV-1感染細胞ではメチル化が低下することが明らかになった。さらに、NOGマウスにHTLV-1抗体を含むキャリア血清を投与し移植を行ったところ、非投与群に比較しメチル化の低下は著明でなかった。これらの結果から、キャリア生体内では感染細胞のプロウイルスはメチル化によりウイルス蛋白の発現が抑制されているが、NOGマウスに移植されることによりメチル化が解除されることが示された。さらにキャリア体内ではプロウイルスのメチル化を促進し、ウイルス蛋白の発現を妨げ、ウイルスの増殖や2次的な感染細胞増殖を抑制している機構があり、抗体を含む血清因子が関与している可能性が示唆された。本研究は我々が確立したHTLV-1キャリア末梢血液単核細胞のNOGマウス移植ゼノグラフトモデルを用いることで、HTLV-1細胞間感染と感染細胞クローン増殖のメカニズムを解明し、HTLV-1感染の予防と治療の可能性を探ることを目的とする。平成24年度においては、1HTLV-1感染成立に必須な細胞分画の解明、2in vivoにおける細胞間感染成立因子の解明、3クローン増殖細胞の同定とATL発症危険因子解明に取り組んだ。1については研究同意のえられたHTLV-1キャリア末梢血液単核細胞(PBMC)についてCD4,CD25等の表面マーカーについてのFACS解析および非キャリアとの比較を行い、移植に適した細胞分画の同定を試みた。しかし今回の対象においてはこれら分画で明確な差がみられなかった。

2については平成23年度の研究においてキャリア血清を用いることで感染率が低下する傾向にあったことから、接種する前後においてHTLV-1エンベロープ蛋白に対する中和活性を有するモノクローナル抗体(琉球大学田中勇悦教授より供与)を投与したところ、明らかなプロウイルス量の減少を認め、新規感染が抑えられていると考えられた。3については抗体投与実験において、対照群では感染細胞クローナリティが投与群よりも多様性に富んでいる結果がえられ、新規感染をおさえることによりキャリアに存在する主要なクローンの増加がマウス体内で起こっていることが示唆された。上記の結果よりNOGマウス移植ゼノグラフトモデルに中和抗体投与を組み合わせることにより、よりキャリア生体内に近い条件を再現することが可能であり、細胞間感染と感染細胞クローン増殖のメカニズムを解明し、HTLV-1感染の予防と治療を検討する新たな動物モデルとして用いることが示唆された。長期感染キャリアと短期感染キャリア由来細胞を予定通りNOGマウスに接種し、長期感染キャリア由来細胞接種マウスでは、感染細胞量が多く、キャリア血清によりプロウイルスのメチル化が解除されることを見出した。これは当初の目的であるキャリアにおけるHTLV-1の細胞間感染因子や、ATL細胞に近似したクローン増殖細胞の同定につながる知見であると思われる。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後ゼノグラフトモデルマウスを用いて、感染細胞のTSLC-1抗体等ATLに発現する蛋白についてのFACS解析、細胞培養と培養上清中のサイトカイン産生の検討、プロウイルス解析などを行い特に長期感染キャリアでのATL近似細胞の有無を検討する。あわせてどのような因子が感染量を低下させるか検討する。