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オートファジーによる中心体数制御破綻と発がんメカニズムの解明及び抗がん剤開発研究

中心体は染色体を均等に分配する上で必須のオルガネラである。中心体数の制御に破綻が生じ中心体が過剰に存在すると、染色体の分離異常を促し、染色体の不安定性を介した発がんや腫瘍の悪性化が惹起される。中心体数の制御は主にユビキチンープロテアソーム系により行われていることが知られているが、近年我々は新たに中心体数の制御にオートファジーが関与していることを報告した。オートファジーは中心体タンパク質を分解しており、オートファジーの不全は中心体タンパク質の異常な蓄積を引き起こし、結果として中心体数の増加につながる。本研究ではオートファジーによる中心体数制御が、発がんや腫瘍の悪性化に関与しうるかについて解析を行った。まずオートファジーによる中心体数制御の破綻が発がんを促進するかについて、発がんモデルマウスとオートファジー不全マウスを交配することで解析を行った。その結果、オートファジー不全マウスとの交配により、通常よりはるかに早くがんが形成されることが明らかになった。また、オートファジー不全による中心体数の増加が腫瘍の悪性化を引き起こすかについて、マウスへの移植実験を用い解析を行った。腫瘍化MEF細胞に対して中心体タンパク質の発現抑制を行い、Xenograft後の腫瘍形成を解析した。その結果、中心体タンパク質の発現を抑制することで腫瘍の大きさが小さくなるだけでなく、腫瘍の形成率も低下することが明らかになった。ヒトがん細胞株においても同様の中心体数増加がみられるかを解析したところ、ある種のがん細胞群において中心体数の顕著な増加が認められた。さらにそれらにおいて中心体タンパク質の発現抑制を行うとXenograft後の腫瘍形成が抑制されることが確認された。これらの結果から、オートファジーによる中心体制御機構の破綻は発がんや腫瘍の悪性化に貢献することが明らかになった。中心体数の制御は染色体を均等に分配する上で最も重要なことである。多くのがん細胞の特徴の1つに、過剰な中心体の存在がある。中心体が過剰に存在すると、染色体の分離異常を促し、染色体の不安定性を介して発がんや腫瘍の悪性化が惹起される。中心体数の制御は主にユビキチンープロテアソーム系により行われていることが知られているが、近年我々は新たに中心体数の制御にオートファジーが関与していることを明らかにした。本研究ではオートファジーによる中心体制御が、発がんや腫瘍の悪性化に関与しうるかについて解析を行っている。オートファジーは中心体タンパク質Cep63を分解することで中心体数の制御を行っており、オートファジーの不全はCep63の異常な蓄積を引き起こし、結果として中心体数の増加につながる。しかしながら、オートファジー欠損細胞において継代を重ねても多中心体細胞の割合は一定数以上には増加しないこと・オートファジー不全マウスでは多中心体細胞の増加は認められるものの、がんの発生は認められなかったことから、オートファジー不全により生じた多中心体細胞はその後細胞死を起こしていることが考えられた。そこで、オートファジー欠損細胞に細胞死を抑制することで多中心体細胞数に変化が生じるかについて解析を行った。また、オートファジー不全による中心体数の増加が腫瘍の悪性化を引き起こすかについて、マウスへのXenograft移植実験を用い解析を行った。さらに、オートファジー不全による腫瘍形成への関与について、マウスを作製し解析中である。今後はヒトがん細胞においても同様のオートファジー不全による中心体数制御の破綻ががんの発生・悪性化に関与しているかについても解析していく。申請者らはこれまでにユビキチンープロテアソーム系に加え、オートファジーも中心体数制御に関与することを明らかにしている。しかしながら、オートファジー欠損細胞における多中心体細胞数の割合は、一定数以上には増加しなかったことから、多中心体細胞はその後細胞死を起こしていることが考えられた。そこで、オートファジー欠損細胞において、細胞死を抑制することで多中心体細胞数の変化の有無を解析したところ、細胞死の抑制は有意に多中心体細胞数を増加させることが明らかになった。さらに腫瘍化した細胞を用いた移植実験の結果から、オートファジーの不全は腫瘍の悪性化に関わっていることを明らかにした。現在、オートファジー不全の腫瘍形成への関与について、マウスを作製し解析中である。

腫瘍化MEF細胞に対して中心体タンパク質の発現抑制を行い、Xenograft後の腫瘍形成を解析した。その結果、中心体タンパク質の発現を抑制することで腫瘍の大きさが小さくなるだけでなく、腫瘍の形成率も低下することが明らかになった。ヒトがん細胞株においても同様の中心体数増加がみられるかを解析したところ、ある種のがん細胞群において中心体数の顕著な増加が認められた。さらにそれらにおいて中心体タンパク質の発現抑制を行うとXenograft後の腫瘍形成が抑制されることが確認された。これらの結果から、オートファジーによる中心体制御機構の破綻は発がんや腫瘍の悪性化に貢献することが明らかになった。今後は現在解析中のマウスを用いたオートファジー不全による腫瘍形成に関して、個体数を増やした解析、発生したがんにおける中心体数の解析などを行う。またオートファジー不全による中心体数の増加が、ヒトがん細胞においても発がん・腫瘍の悪性化に関与しているかについて、当研究室で所持しているヒトがん細胞を用いて解析を行う。さらに申請者らは本学所有の低分子化合物ライブラリーを用いたスクリーニングから、多中心体を有する細胞に細胞死を誘導する化合物を取得している。この化合物は多中心体細胞に対しては細胞死を誘導するものの、正常な細胞に対しては何の影響も与えないことを明らかにしている。この化合物を解析することで、がんの多中心体獲得メカニズムの解明を行い、マウスを用い抗がん剤としての有効性を検討する。
連続流人工心臓用小型・高性能セルフベアリングモータの開発

本研究では、浮上回転するロータを支持するための5つの自由度をすべて能動的に制御することで,磁気軸受システムとしての高性能を維持したまま小型化が実現可能な5軸制御セルフベアリングモータを提案した.理論的な制御力を導出すると共に、磁場解析に基づき、インナーロータ型5軸制御セルフベアリングモータの試作1号機を製作した。この試作機を用いた実験により、安定した浮上回転が実現可能であることを確認した。さらに、人工心臓に適用可能なアウターロータ型5軸制御セルフベアリングモータを試作し現在実験を継続中であるが、小型化と高性能化を兼ね備えたシステムが十分に実現可能であると考えている。近年開発されている磁気軸受やセルフベアリングモータを利用した体内埋め込み型の人工心臓ポンプは,システムの簡略化や小型化の要求から,浮上回転制御されるロータのいくつかの自由度を受動安定性に依存させたシステムを採用している。受動安定性を利用するシステムは,減衰特性が極めて低いため,共振周波数での不安定振動の発生や患者が転倒しポンプに大きな加速度が加わるような突然のアクシデントに対し,その安全性や信頼性という最も重要な点で問題が残っている。本研究では,この問題を解決するために,浮上回転する単一の永久磁石ロータを,受動安定性を利用せずに5軸全て能動制御可能とすることで,小型化と高性能化が同時に実現可能な新方式のセルフベアリングモータの開発を目的としている。本年度は,このモデルに対し発生する電磁力の理論的な一般式を示すとともに,5軸能動制御可能な3タイプの方式についてまず有限要素法を用いた2次元の磁界解析を行い,永久磁石をロータ外周部に加えてロータ側面の両側に配置し,側面の両側を側面永久磁石と対向するように延長したオーバーハングの形状のステータに,突極部全体に浮上および回転用の2系統の巻線を配置し,オーバーハング部に軸方向および傾き制御用の2系統の巻線を配置する方式が最も5軸制御力を効率よく発生できることを確認した。さらに,3次元磁界解析によって,磁気飽和の影響がなければ,得られる電磁力は線形で相互作用がほとんどないという結果が得られた。これらの解析結果に基づき,5軸能動制御型セルフベアリングモータを試作し,モータ特性の実験より従来のセルフベアリングモータに比べ効率がよく十分なトルクが発生すること,また軸方向特性の実験より線形な制御力が得られることを確認した。本年度は, 5軸制御セルフベアリングモータを人工心臓に適用するために,最大巻線電流2A,耐衝撃加速度5Gおよび回転トルク30mN・mという条件のもとで,有限要素法による3次元磁界解析により小型化のための解析を行った。その結果,インナー型ロータでは外径φ58.5,幅25mm,アウターロータ型では外径φ59,幅36mmにおいて,磁気飽和の影響もほとんどなく設定目標を達成できることを確認した。また,浮上巻線はステータ中央突極に配置したほうが相互作用の影響が少なく,より小型化できることが分かった。本年度は、小型化が可能なアウターロータ型の再解析を行い、3次元磁場解析の結果から,オーバーハング部にカサを取り付けることにより外径φ50mm,幅29mmの寸法において、制御力3.0N(5G)、回転トルク30mNmの目標値に対し、径方向制御力3.3N、軸方向制御力3.6N、回転トルク44.3mNm、傾き制御トルク33.5mNmという結果が得られた。
時間発展式病態プロフィールモデルによるシステムの開発

本研究の目的は、従来の“深い知識"による推論過程では不十分であった時間的な推論、階層間を結ぶ“統計的"な知識の導入により、専門家である医師により近づいた推論過程をもち、症候、検査結果と病態との因果関係を説明できるシステムの開発にあった。研究代表者は所属研究室において開発中であったこのシステムに必要な診断モデルとして時間発展式病態プロフィールモデル(Disease Profile based on Qualitive Dynamics of Disease Progression)を開発、この概念に基づいたシステムを部分的ながら、開発した。このシステムは、時間推論部、階層的推論部、領域知識宣言部の3つのコンパートメントからなり、領域を腎機能障害に絞り、開発した。まず第一に、階層的推論部には、細胞レベルの障害が、臓器障害としてどのように反映されるかについてを推論機構が記述した。この部分においては、人口知能的な推論手法に加えて、セルオートマトンモデルと確率的モデルとを統合した非線形シミュレーションの手法により、人口知能的な推論手法の欠点を補った。第二に、階層的推論部を活用する時間推論部の開発した。この時間推論部は、階層的な推論部における推論過程を実時間上に適切な配置を行うプログラムである。以上の手法を結合したシステムを実際の腎疾患30症例に適用し、これらの症例の経過がシミュレーションできるかどうか検討した。結果として、我々の手法は23例において、妥当な推論過程がシミュレートできた。この時間的発展の推論の導入及び階層間を結ぶ“統計的な知識"については、現在、我々以外には研究がなされていない知識体系であり、アメリカ人工知能学会1994年春のシンポシウム“医用人工知能"(Artificial Intelligence in Medicine-94)、アメリカ人工知能学会1994年の機能推論(functional reasoning)のワークショップ独創的で先進的であると高い評価を受けた。
地域におけるソーシャルワーカーの配置方法をめぐる普遍主義と選別主義

本研究は、日本・アメリカ・イギリスのワーカー配置政策をめぐる考え方や政策の推進方法を比較検討することを主眼に実施された。日本では社会福祉関連の財源(民生費)により、自治体内を一定のエリアに分割してワーカーを配置する政策が主流であることに対して、イギリスでは国の特別予算によりワーカー配置のための事業を展開し、全国に均一な配置ではなく、応募したNPOに配置するという点で、ワーカーを配置するキャパシティによって配置された。アメリカでは民間の財源により、配置先のコミュニティの必要性(課題の深刻さ)が考慮されていた。そのような点において配置をめぐる考え方の差異が確認された。本研究の目的は、社会保障制度を補完する政策として近年注目されている地域における相談援助機能を、ワーカーの配置(人的資源の配分)という視点に基づいて分析することである。本研究は、近年日本国内で推進されている地域を基盤としたワーカー配置事業(コミュニティソーシャルワーカー配置事業など)の在り方を問う上で有意義である。社会政策の考え方に普遍主義と選別主義という考え方があるが、社会的排除などの現代的な社会問題が表面化している中で、どのような考え方に基づいてワーカーを配置するべきかという議論は十分になされていない。本研究はそうした議論をおこなうための材料を提示し、政策議論を喚起するものでもある。社会的排除の問題は先進資本主義国家共通の問題であり、各国はそれぞれに対策を講じている。日本でも海外の政策を参考に同様の対策が講じられているが、特に地域で展開される相談援助機能に関しては、日本独自の地域性や文化などの影響を受けるため、海外の動向を参考にしながらも、日本独自の対策について検討することが求められている。本研究の重要性は、そうした国際比較の視点を取り入れながら、日本におけるローカルな実践に研究成果を還元する点である。以上の観点から、平成25年度は大きく分けて以下の3つの研究に取り組んだ。1)コミュニティを基盤とした社会政策の文献調査、2)日本国内におけるコミュニティを基盤としたソーシャルワーカー配置事業の実態調査、3)アメリカおよび韓国におけるコミュニティを基盤としたソーシャルワーカー配置事業の実態調査、である。本研究は、近年日本国内で推進されている地域を基盤としたワーカー配置事業(コミュニティソーシャルワーカー配置事業など)のあり方を問う上で有意義である。本研究はそうした議論を行うための材料を提示し、政策議論を喚起するものである。社会的排除の問題は先進資本主義国家に共通する問題であり、各国はそれぞれに対策を講じている。日本でも海外の対策を参考に同様の対策が講じられているが、特に地域で展開される相談援助機能に関しては、日本独自の地域性や文化などの影響を受けるため、海外の動向を参考にしながらも、日本独自の対策について検討することが求められている。本研究の重要度は、そうした国際比較の視点を取り入れながら、日本におけるローカルな実践に黔急性かを還元する点である。以上の観点から、平成26年度は大きく分けて以下の2つの研究に取り組んだ。1)地域を基盤とした生活支援サービスの先駆事例調査、2)アメリカと日本のコミュニティ・オーガナイジング実践の比較研究、3)ニューヨーク市内におけるコミュニティ・オーガナイザー配置事業の実態調査。本研究では、コミュニティを基盤に配置された専門職について国際比較を通して、その根拠となる理論的背景や近年の政策動向を検証し、現在の日本のワーカー配置政策について検討した。地域にワーカーを配置するという取り組みはソーシャルワークの原点である19世紀のセツルメント運動にその足跡を見出すことができるが、それらは民間の取り組みであり、自治体規模での取り組みではなかった。アメリカでは1960年代に「貧困との闘い」と呼ばれる政策の中でコミュニティ・オーガナイザーの配置が進められたが長くは続かなかった。イギリスでも1970年代に同様の政策が推進されたが、その後コミュニティ・ディベロップメント・ワーカーの配置へとシフトした。本研究ではアメリカでコミュニティ・オーガナイザーの配置を積極的に行ってきている民間の財団(ニューヨーク財団)の配置実績を分析し、イギリスでは2010年からキャメロン政権のもと推進されてきたコミュニティ・オーガナイザー配置政策を分析した。それらの海外の取り組みや政策においてワーカーの配置の根拠となっている考え方と、日本のコミュニティソーシャルワーカー配置の根拠を比較して検討した。結論としては、日本では普遍主義的な資源分配が行われており、対象となる地理的な空間(例えば一自治体)を学区などの単位に分けて、そこに資源を平等に配分してワーカーを配置するという政策が推進されており、一方でイギリスやアメリカでは、政府と民間の違いはあるが、ワーカーが配置される組織のキャパシティや実績を重視していることが確認された。上記の成果は国内外の学会や学術誌を通して公表された。上記で示した研究目的を達成するために、平成26年度は当初の計画に若干の変更を加えて、以下の研究活動をおこなった。

第一に、日本独自の地域実践に関するフィールド調査をおこなうために、全国社会福祉協議会の協力を得て国内各地で生活支援サービスの活動を推進している諸団体を訪問し、実践現場における専門職とボランティア、当事者などの協働実践の実態把握をおこない、この成果を発表した。第二に、NPO法人コミュニティ・オーガナイジング・ジャパン(COJ)の協力を得て、ハーバード大学特任講師のマーシャル・ガンツ博士と大阪府豊中市社会福祉協議会の事務局次長の勝部麗子氏と公開研究会を開催し、日米の実践の比較研究をおこなった。日本の地域における実践の独自性を、アメリカの地域実践に長年取り組んでこられたガンツ博士の視点から分析していただいた。この研究成果はCOJのホームページにて発信している。第三に、ニューヨーク市内においてコミュニティ・オーガナイザーの活動に助成しているニューヨーク財団への調査と、市内でコミュニティ・オーガナイザーの養成をおこなっているANHDの養成事業担当者に対してインタビュー調査をおこなった。地域を基盤に活動するコミュニティ・オーガナイザーを雇用するための助成対象の選定基準及びその後のフォローアップのあり方についてインタビューし、NY市内におけるコミュニティ・オーガナイザー配置の考え方は、課題が集中しており、その課題に対して市民活動などの取り組みがすでに行われていることが条件となっており、選別主義的な傾向が見られた。最後に、当初の計画通り、平成25年度の研究成果についてイギリスで開催されたIACDの大会で報告した。また、国内の状況について、日本社会福祉学会関東部会の年次大会で報告した。しかし、日程調整の関係で、当初予定していた国際ソーシャルワーク連盟の大会に出席して研究成果を報告することができなかった。社会福祉学最終年度となる平成27年度は、主として研究成果のまとめと報告を計画している。6月に開催される日本地域福祉学会の年次大会の国際シンポジウムにおいて地域を基盤としたソーシャルワーカーの配置にかんする政策のあり方について報告をおこなう。7月に開催される日本ソーシャルワーク学会の年次大会において、日本における地域を基盤としたソーシャルワークの特徴とソーシャルアクションのあり方について報告をおこなう。上記の内容とニューヨーク市内の調査成果を首都大学東京の学内紀要『人文学法』に掲載し、その他の研究成果を加えて報告書をまとめる予定である。上記で示した研究目的を達成するために、平成25年度は当初の計画に沿って以下の研究活動をおこなった。第一に、文献調査では、日本、アメリカ、イギリスの研究を中心に、地域にソーシャルワーカーなどの専門職を配置する政策について先行研究の読解をおこなった。
水銀耐性トランスポゾンを指標にした細菌の遺伝子水平伝播頻度の解析

遺伝子の水平伝播現象が細菌の進化や遺伝情報獲得に関与していることは古くから知られている。バクテリアの遺伝子水平伝播はプラスミドやトランスポゾンのような「可動性遺伝因子」を介しておこなわれるが、その伝達頻度や遺伝子の地理的な分布については不明な点も多い。本研究では、「TnMERI1」型の水銀耐性トランスポゾンを指標として、トランスポゾンが世界各地の異なる細菌間で広く共有されていることを明らかにした。またトランスポゾンの定量法を検討し、土壌におけるトランスポゾンの不均一な分布を定量的に示した。これらの結果より、野外における遺伝子の水平伝播現象を具体的に示すことができた。芽胞形成水銀耐性細菌が持つ水銀耐性トランスポゾン「TnMERI1」を指標として、「TnMERI1」様のトランスポゾンを持つ細菌の分布状況を調べた。これまでの研究の知見(Narita, Matsui et al. 2004. FEMS Microbiol. Ecol. 48: 47-55.)より、この細菌が北半球の海岸あるいは河川砂に広く分布している事は観察されている。しかし全球レベルで分布しているかどうかついては、未だ明らかではなかった。そこで範囲を拡げて同菌の分布域を調べたところ、これまで見つかっていなかった南半球や高地環境の土壌からも「TnMERI1」様の配列を持つ菌が発見され、この水銀耐性トランスポゾンを持つ芽胞形成水銀耐性細菌が、全球規模で分布している可能性が示された。この事より「TnMERI1」様トランスポゾンは、遺伝子の水平伝播を介して芽胞形成水銀耐性細菌間で広く伝播されている可能性が考えられる。「TnMERI1」様トランスポゾンはII型に区分されるトランスポゾンであり、その転移に際しては新しい挿入場所にDR配列という特徴的な配列がつくり出される。そこで見つかった菌を対象に、DR配列を解析したところ、同じ「TnMERI1」様トランスポゾンを持ちながら、DR配列が異なる菌の存在が明らかになった。このことは、芽胞形成水銀耐性細菌間で「TnMERI1」様トランスポゾンが転移した証拠であり、遺伝子の水平伝播によってトランスポゾンが伝播された一例を示している。次年度は、今回発見されたこれらの菌株を元に、野外における「TnMERI1」様トランスポゾンの転移パターンの抽出と、実験系を用いた転移実験をとり行う予定である。細菌の遺伝子水平伝播頻度を評価するために、芽胞形成水銀耐性細菌が持つ水銀耐性トランスポゾン「TnMERI1」を指標として以下のような実験を実施した。「TnMERI1」様のトランスポゾンを持つ細菌の分布状況(継続)「TnMERI1」様トランスポゾンの全球規模での分布を知るために、昨年度見つかった南半球の土壌に生息する芽胞形成水銀耐性細菌のトランスポゾン構造を解析した。その結果、これまでにアジアやヨーロッパで見つかっているものと同一な「TnMERI1」様トランスポゾンが発見され、同トランスポゾンが全球規模で分布している事が示された。今後これらのトランスポゾンが実際に転移能をもつかどうかについて評価をおこなっていく。実験生態系を用いた遺伝子伝播頻度の定量化と遺伝子伝播に関わる環境要因の解析1)淡水域および汽水域の河岸土壌を採取し、土壌中における水銀耐性トランスポゾンの定量を実施した。本年度購入した分光光度計を用いたDNA定量と定量PCRを用いることによって、土壌中の「TnMERI1」様トランスポゾンの動態を追跡できるようになった。ここで用いた方法を環境中のウィルス検出にも応用し、その成果を学術論文として報告した。今後は水銀耐性細菌の添加、水銀負荷、栄養塩添加といった外来因子が水銀耐性トランスポゾンの転移に及ぼす影響について、実験生態系を用いた評価をおこなっていく。2)淡水環境を模した実験生態系を作成し、実験生態系における「TnMERI1」様トランスポゾンの生残性から、野外における遺伝子水平伝播の成否を評価するための実験を開始した。1)トランスポゾン上にコードされたmerA遺伝子を対象に、環境中における「TnMERI1」様トランスポゾンの定量的な検出を試みた。定量PCRを用いた定量においてmerAのどの領域を増幅対象にするかを検討した結果、対象領域の違いは定量値に差を生じさせないことが明らかになった。次に1m以内に近接する土壌間でmerAの定量値を比較したところ、土壌間での定量値には有為差が見られた。このことから、土壌における「TnMERI1」様トランスポゾンの分布は不均一であり、環境中では遺伝子の水平伝播が起こりやすい場所と起こりにくい場所があることが想定された。

これら結果の一部をとりまとめ、2010年11月の微生物生態学会にて発表をおこなった。2)全球規模での分布を知るために、昨年度見つかった南半球の土壌に生息する芽胞形成水銀耐性細菌のトランスポゾン構造の塩基配列を解析した。その結果、これまでにアジアやヨーロッパで見つかっているものとは異なる新規の「TnMERI1」様トランスポゾンが発見された。この結果については現在確認実験と、データーのとりまとめをおこなっている。3)水銀耐性トランスポゾン「TnMERI1」上にコードされている異なるmerB遺伝子の有機水銀に対する特異性と分解能への関与について検討した。そのうちの一つであるmerB1遺伝子はメチル水銀をはじめとする多くの有機水銀の分解に関与していることがわかった。これら得られた結果の一部についてはJ.Biosci.Bioeng.誌に原著論文として発表した。
マイクロＬＥＤへの応用に向けたガラス基板上シリコン薄膜への窒化ガリウムの選択成長

これまでに、アルミニウム誘起層交換成長により形成するシリコン薄膜と、さらにその薄膜上に成長する窒化ガリウムの成長条件の最適化に大きな進展があった。高品質な窒化ガリウムを得るためには、下地となるシリコンの品質が極めて重要であり、シリコン薄膜の方位ゆらぎを低減することで、エックス線ロッキングカーブの半値幅を指標とする窒化ガリウムの結晶品質は向上した。また、シリコン薄膜のモフォロジーも、窒化ガリウムの品質に大きな影響を及ぼす。二次元連続膜状のシリコン薄膜上に窒化ガリウムを成長した場合には、初期に島状成長した窒化ガリウムの結晶粒が衝突する際に、クラック生成や方位ゆらぎの増大といった問題が生じた。一方で、意図的にシリコンを非連続膜とすることで、この問題は緩和され、エックス線ロッキングカーブの半値幅は約0.9°と非常に狭い値が得られた。このような高品質な窒化ガリウムの成長は、非晶質石英基板および表面を酸化したシリコン基板のいずれにおいても可能であった。本成果は、窒化ガリウムをベースとするマイクロLEDへの貢献が期待できる。また、アルミニウム誘起層交換成長によるシリコン薄膜の成長において、これまでの非晶質基板に加えて、各種単結晶基板を用い、その効果について検討した。その結果、格子不整合度が大きく、結晶構造も異なる六方晶基板を用いることで、非晶質基板と比較して配向性に優れたシリコン薄膜が得られるということがわかった。今後、窒化ガリウムの成長への展開を行う。これまでにデバイス作製に必須となる高品質な窒化ガリウムをシリコン薄膜を介して多様な基板上に成長できる条件を確立しつつある。この材料を利用することで、今後光学特性評価とデバイス作製が可能となると見込まれる。窒化ガリウムと光学特性の相関については、原著論文として公表する予定である。また、アルミニウム誘起層交換成長によるシリコン薄膜の成長において、基板材料の結晶構造や格子定数の影響を調査した研究成果は、結晶工学の基礎的な観点で重要な知見と考えている。このように重要な成果が得られているため、本研究は順調に進展していると判断している。これまでに最適化したシリコン薄膜と窒化ガリウムの成長条件をベースに、マイクロLEDを作製するための多重量子井戸構造の成長に展開し、デバイス作製と評価を実施する。また、アルミニウム誘起層交換成長によるシリコン薄膜の成長においては、優先方位への格子不整合度の影響や、薄膜材料の混晶化などへ展開し、より系統的な調査により体系化する。これらの成果を複数の原著論文として纏める予定である。ガラス基板上の全面にシリコン多結晶薄膜をアルミニウム誘起成長法により成長させた試料を窒化ガリウム薄膜成長用の基板として用い、高品質窒化ガリウム薄膜の成長条件を確立することを目指して研究を実施した。研究の第一段階として、アルミニウム誘起成長時の温度を変化させてシリコン多結晶薄膜を成長し、その構造評価を行った。その結果、成長温度に依存して優先成長方位を(100)もしくは(111)に制御できることがわかった。シリコン多結晶が窒化ガリウムの成長に適した(111)配向する成長温度領域においても、成長温度を変化させることで結晶粒方位のゆらぎの量が大きく変化することが電子線後方散乱により明らかとなった。そのため、方位ゆらぎの量が異なる二種類の基板上に、有機金属気相成長法により同一の成長条件で窒化ガリウム薄膜を成長し、結晶性について比較を行った。いずれの試料においても窒化ガリウムはc軸配向して成長したが、その結晶性は大きく異なった。下地のシリコン多結晶薄膜の方位ゆらぎが小さい試料においては、エックス線ロッキングカーブの半値幅が約1.6°と参照試料の約1/3となり、また表面平坦性も優れていた。この半値幅の値は、ガラス基板上に成長した窒化ガリウム薄膜としては、極めて狭い値であり、高い品質の薄膜結晶が得られたことを示している。二次元島状成長した窒化ガリウム結晶が不連続であり基板全面を覆わないという課題が明らかとなったが、窒化ガリウム薄膜の膜厚を増加させることにより、全面被覆が可能であると考えられる。研究開始後4ヶ月程度の短期間において高品質窒化ガリウム薄膜をアルミニウム誘起成長法により作製したシリコン多結晶薄膜上に成長可能であることを実証したことは研究がおおむね順調に進展していることを示している。

また、アルミニウム誘起層交換成長によるシリコン薄膜の成長において、これまでの非晶質基板に加えて、各種単結晶基板を用い、その効果について検討した。その結果、格子不整合度が大きく、結晶構造も異なる六方晶基板を用いることで、非晶質基板と比較して配向性に優れたシリコン薄膜が得られるということがわかった。今後、窒化ガリウムの成長への展開を行う。これまでにデバイス作製に必須となる高品質な窒化ガリウムをシリコン薄膜を介して多様な基板上に成長できる条件を確立しつつある。この材料を利用することで、今後光学特性評価とデバイス作製が可能となると見込まれる。窒化ガリウムと光学特性の相関については、原著論文として公表する予定である。また、アルミニウム誘起層交換成長によるシリコン薄膜の成長において、基板材料の結晶構造や格子定数の影響を調査した研究成果は、結晶工学の基礎的な観点で重要な知見と考えている。このように重要な成果が得られているため、本研究は順調に進展していると判断している。今後は、約1cm×1cm以上の比較的大面積基板の全面を被覆する窒化ガリウム薄膜の成長と、発光ダイオードへの応用の実証を目指す。これまで窒化ガリウムの成長時間は、40分で固定していたが、より長い成長時間で成長を行うことで、全面を被覆することが見込まれる。発光ダイオードの作製については、名古屋大学が保有する標準的なデバイス製造プロセスを当面は適用する。これまでに最適化したシリコン薄膜と窒化ガリウムの成長条件をベースに、マイクロLEDを作製するための多重量子井戸構造の成長に展開し、デバイス作製と評価を実施する。また、アルミニウム誘起層交換成長によるシリコン薄膜の成長においては、優先方位への格子不整合度の影響や、薄膜材料の混晶化などへ展開し、より系統的な調査により体系化する。これらの成果を複数の原著論文として纏める予定である。
南西諸島および台湾における霊的職能者の儀礼と呪言(神呪)に関する基礎的研究

本研究の主要な目的は南西諸島と台湾における霊的職能者(南西諸島ではノロとユタおよび村落民とそれらを仲介する人々で、台湾では道士と童乱およびその中間に位置づけられる法師)の儀礼行為とそこで用いられる神呪の事例収集と整理であった。このうち南西諸島においては沖縄本島北部東海岸の一村落において、正月のカーメー儀礼の観察とそこで用いられる呪言の収集記録ができ、儀礼行為と一般の人々の意味付けのちがいとともにまとめることができた。さらに文献資料は琉球大学図書館の島袋源七文庫等を閲覧して、当研究と関連する部分の複写と整理を行なった。南西諸島の地域ごとに精組はあるが、霊的職能者の神呪の比較研究にとり組むための基礎資料の整備はできたと考えられる。それとともに『南島歌謡大成』として集大成されたかに思われた神呪の収集整理が末だ不完全は状況にあることも明らかとなり、情報利用の便を計るためのデータベースの必要性も感じられた。南西諸島の資料と対比すべき台湾側の資料は全く比較できる水準になく、基礎資料の整備すらできていない状況である。台湾の研究者の少なさにも原因するが、収集資料そのもののレベルを上げておかないと最近の変化の激しさにも対応できなくなることが危惧された。文字化されていない秘呪のデータ化に当っては教会ローマ字を用いて統一した基準によって資料化すべきであると考えられる。幸い研究期間中に台湾から法師が来日し、かつて録画した儀礼の説明を得ることができたので一部を報告にまとめることができた。行為と対応させて神呪を検討し、儀礼のバリエーションの全体を綜合してその特徴をとらえるのが今後の課題である。南西諸島の現地調査(沖縄本島北部で実施)で霊的職能者の呪言を収集することができ、儀礼行為の脈絡に位置づけ、職能者でない人々の説明と対比することによって、その意味をより明確にする作業を行なった。その一部については『歴史人類』誌に発表することにし、現在印刷中である(1992年3月末刊行予定)。文献資料は琉球大学図書館の島袋源七文庫等を閲覧して当研究に関連する部分の複写と整理を行なった。しかし、それら現地調査、文献調査とも不完全であり、次年度に継続してよりまとまったものにしたい。これら南西諸島の資料との対比を行なうための台湾法師の神呪の検討については、台南の法師が来日し9日間滞在したため、その間にかねて収集していた文書や儀礼場面のビデオ記録の内容に説明を得ることができた。この際、神呪の録音も重ねてできたので資料の蓄積ができた。一方、漢訳神呪あるいは録音した神呪の教会ロ-マ字による表記については、順次パソコンに入力して整理を進めている(謝金は入力作業の補助者に当てた)が、本年度計画していた台湾南部地域の発音に通じる専門家のチェックが、先方の都合によりできなかったため、次年度に行なうこととし、今年度は研究代表者が法師自身に読みあげて発音のチェックをするにとどまった。さらに、法師のライフヒストリ-が、台湾の社会・文化的背景を考察するうえで、手ががりとして重要であることが今年度の作業を通して明らかとなったので、次年度以降はこの点にも配慮したい。法師の多くの職能のうち、死者のかかわる儀礼について資料の収集が遅れているため、インフォ-マントとなる法師を増やす必要もあり、信頼間関を築くのに時間を要することからすると、その候補者の見通しを得ることが次年度に課せられている。南西諸島の現地調査(沖縄本島北部で実施)で霊的職能者の呪言を収集し、昨年度に引き続き儀礼行為の脈絡に位置づけ、職能者以外の人々の説明との対比によって、より明確に意味付ける作業を行った。その一部は『歴史・人類』誌に発表した。文献資料は琉球大学の図書館(島袋源七文庫)および名護市立博物館所蔵の宮城真治コレクションを対象として検討し、必要部分の複写を行なった。

現在これらの整理を継続中であるが、今後さらに関係資料の検討が必要なことが分かっている。これら南西諸島の資料との対比を行なうための台湾法師の神呪の検討については、来日時のビデオ記録の整理を行ない、教会ローマ字による表記をすすめることができた。さらに台湾の社会・文化的背景を明らかにするうえで手がかりとなる法師のライフ・ヒストリーについても、概要を明らかにすることができたので、儀礼の過程の報告、教会ローマ字による神呪の記録とともに報告書にまとめることができた。ただし、台湾南部方言に通じた専門家のチェックが、今年度においても先方の都合によってできなかったため、その面で研究の遅れが生じており、当年度での研究計画を完遂できなかったことが残念である。さらに、死者儀礼に関与する法師とのコンタクトも十分にはとれなかったために、法師の神呪と儀礼の全体像を描こうと構想した場合には、未だ片手落ちの感は否めない。これらの点を反省と今後の課題としておきたい。
液膜による重金属の濃縮・回収

含浸液膜,流動液膜,乳化液膜による重金属イオンの濃縮・回収実験を行った。まず、スパイラル型含浸液膜モジュールによる長期間にわたる亜鉛の回収・濃縮実験(担体:D2EHPA)では、約1ケ月にわたって液膜は安定で回収率99%を維持し、たとえ液膜が劣化しても多孔質膜支持体を液膜相で再含浸することにより、亜鉛の回収・濃縮を中断せずに膜を再生することができた。濃縮比も40,000以上に達し、また原液相は押出し流れに近く物質移動係数も大きく、本モジュールの高濃縮性,高回収性が実証された。次に、より安定な液膜としてスパイラル型流動液膜モジュールを試作した。本モジュールでは、原液流路,流動液膜相(担体を含む有機溶媒)流路,逆抽出液流路の順に流路が設けられ、流路は疎水性多孔質膜で仕切られている。本モジュールによるクロム(【VI】)の回収実験(担体:トリ-n-オクチルアミン),亜鉛の回収実験において、金属イオン濃度が数百ppm以下では高回収率が得られ、液膜は安定であった。また、コバルト,ニッケルの同時透過実験(担体:有機ホスホン酸,PC-88A)では、液膜相流量を低下させ液膜抵抗律速にすることによりコバルトの分離選択性が増加した。よって、本モジュールは安定であり、選択透過性の制御が可能であることが判明した。乳化,抽出,相分離,電気解乳化などの工程を備えた連続式乳化液膜実験装置を製作し、クロム(【VI】)の濃縮・回収実験を行った。本実験に用いたポリアミン系乳化剤はクロムの担体としても機能した。抽出槽の多段化により回収率が増し、3段のミキサー・セトラーを用いたとき99.5%の回収率が得られた。また、抽出槽から排出されるW/Oエマルションの一部を抽出槽に循環することにより濃縮率を向上させることができた。さらに、連続実験でのクロムの回収率は、回分実験から導かれた速度式を連続操作に拡張することにより予測できることが示された。
代謝のキー制御因子としての摂食タイミングの分子作用機序と中枢－末梢時計の同調機構

規則正しい食生活は、健康によいとされている。本研究では、摂食タイミングは、代謝のキー制御因子であることを示し、その分子メカニズム明らかにするために以下の実験を行った。3次元ラット初代培養肝細胞を用いた研究より、肝細胞の概日時計維持に微小管が重要な役割を果たしていることが明らかとなった。摂食リズム崩壊モデルラットに高コレステロール食を与え、血清コレステロール代謝に及ぼす影響について検討した。今回の研究では、夜食症候群モデルに相当する休息期のみ食事を与える方法と、夜摂食と昼摂食を1週間ごと繰り返すプロトコールを用いた。両群で高コレステロール血症を引き起こすことが明らかとなった。何をどれだけ食べるかは、いまでも重要な課題であるが、どのようなタイミングで「いつ」食べるかなどについて、分子生物学的研究は十分にされていない。一方、時間生物学の進歩により時計遺伝子が発見されて、生物時計の分子生物学は進み、すべての細胞が概日リズムを持つことが明らかとなった。時計遺伝子の改変動物で代謝異常が示されるようになってきたが、私は不規則な摂食タイミングだけで代謝異常が起きることを初めて示した。ラット初代培養肝細胞をEHS-gelにより3次元培養させて、肝細胞の概日リズムを維持させた培養肝細胞を用いた。肝細胞のリズム発振機構に関して、これまでは細胞形態や細胞外マトリクスに注目して研究を行ってきたが、本年度は細胞内の情報伝達に焦点をあてた。特に細胞骨格タンパク質の影響を重合、脱重合阻害剤を用いて検討した。微小管重合阻害剤であるコルヒチン、ビンズラスチン、ノコダゾールを処理するとDBP遺伝子発現の概日リズムが顕著に抑制された。このことは肝細胞の概日時計維持に微小管が重要な役割を果たしていることが明らかとなった。一方パクリタキセルにより微小管の脱重合を阻害すると平面培養した肝細胞の概日リズムが顕著になったことから細胞形態に依存した概日時計は微小管に強く依存していることが明らかとなった。アクチンフィラメントや中間径フィラメントの関与はほとんどないことも明らかとなった。昨年度は初代培養肝細胞を用いて概日リズム発振の維持機構を研究して細胞骨格タンパク質の重要性を明らかにした。本年度はこの肝細胞における概日時計の変化が脂質代謝の異常もたらすことについて動物個体を用いて明らかにする実験を行った。摂食リズム崩壊モデルラットを用いて、高コレステロール食を与え、血清コレステロール代謝に及ぼす影響について検討した。摂食リズム崩壊モデルとして、これまで「ダラダラ食い」を用いたが、今回の研究では、夜食症候群モデルに相当する休息期のみ食事を与える方法と、夜摂食と昼摂食を1週間ごと繰り返すプロトコールを用いた。活動期に食べさせず、休息期に摂食させると、高コレステロール血症を引き起こすことが明らかとなった。夜摂食と昼摂食を繰り返す実験群では、休息期の昼摂食時に血清コレステロールが上昇し、夜摂食で低下することがわかったが、ずっと夜摂食群まで下がることはなく高い値を維持したままであった。肝臓の遺伝子発現を検討すると、夜食症候群も昼摂食と夜摂食を繰り返す群ともに、脂質代謝関連酵素の遺伝子発現の異常が観察された。しかし時計遺伝子の発現リズムは、摂食タイミングに合わせて調節されていることがわかった。摂食リズムを崩壊させた動物において、脂質代謝のリズムだけでなく薬物代謝のリズムにも変動が起こると考え、薬物代謝酵素の遺伝発現変動を検討した。多くの薬物代謝酵素が概日リズムを示すことが確認された。そして、摂食リズムを崩壊させることにより、その遺伝子発現のリズムがなくなる酵素が多かった。一方リズムが逆転する遺伝子もあり、摂食リズムは薬の効果発現のリズムを大きく変動させることが推測された。次にシフトワーカーモデル動物を使って、肝臓のコア時計遺伝子の変動と代謝関連遺伝子のリズムを見たところ、コアの時計遺伝子は比較的環境にすぐに対応するのに対して、代謝は必ずしも対応できないことが明らかとなった。

本研究では、摂食タイミングは、代謝のキー制御因子であることを示し、その分子メカニズム明らかにするために以下の実験を行った。3次元ラット初代培養肝細胞を用いた研究より、肝細胞の概日時計維持に微小管が重要な役割を果たしていることが明らかとなった。摂食リズム崩壊モデルラットに高コレステロール食を与え、血清コレステロール代謝に及ぼす影響について検討した。今回の研究では、夜食症候群モデルに相当する休息期のみ食事を与える方法と、夜摂食と昼摂食を1週間ごと繰り返すプロトコールを用いた。両群で高コレステロール血症を引き起こすことが明らかとなった。平成25年度から継続している動物実験であるが、摂食タイミングを変化させた動物における脂質代謝ならびに時計遺伝子の発現の解析が終了した。リアルタイムPCRによってかなり多くの遺伝子の発現を調べたため、当初予定していた時間よりも時間がかかってしまった。脳中枢時計と肝臓時計の非同調モデルとして、昼摂食と夜摂食を繰り返すモデルを用いて実験を行ったが、シフトワーカーなど人に当てはめられるモデルと考えたからである。今回さらに、日常生活で起こり得る不規則な食生活による脳中枢時計と肝臓時計の非同調モデルも必要であると考えて、朝食欠食モデルの実験を開始した。解析中であるため実績では記載しなかったが、血清コレステロールに顕著な変化は見られていないものの、概日リズムを示すことがわかっている体温や血清ホルモンのリズムはずれることが明らかになった。これは、朝食欠食が、かなり早くから脳時計に影響を与えていることを示すものである。27年度が最終年度であるため、記入しない。時間栄養学培養肝細胞を用いた細胞形態ならびに細胞外マトリクスが概日リズムに与える影響について検討してきたが、そのシグナルタンスダクション経路を昭化する必要があり、リン酸化、脱リン酸化酵素に注目して研究を行う。ヒト肝細胞株でも同様な実験を行う。H26年度に行った動物実験で得られた肝臓からRNAを抽出して、マイクロアレー解析ならびにリアルタイムPCR解析を行う。実験計画にあったように肝臓時計を変動させる食事因子の探索をはじめる。平成25年度には、上述した実験の他シグナルトランスダクションにかかわる実験を行う予定であったが、それを進めることができなかった。細胞骨格タンパク質による肝細胞の概日時計制御が、推測していた以上に重要であることがわかったため、詳細に調べた結果である。また、初代肝細胞培養法の確実な継承などにも時間がかかったためである。現在も解析中であるため実績では記載しなかったが、摂食タイミングを崩壊させた動物実験も行った。本実験ではこれまでとは異なり、ヒトの夜食症候群に対応する実験とシフトワーカーを意識した実験を行った。ラットは休息期だけ摂取させた夜食症候群モデルや、摂食タイミングを明期と暗期を一週間ごと変えたシフトワーカーモデルを用いたところ、いずれの場合でも血中コレステロールが上昇していた。
深海魚由来細胞株を用いた高水圧環境下での細胞分裂の分子生物学的解明

研究代表者は若手研究(A)(No.14704007)で開発した保温保圧型深海生物捕獲飼育装置を用い、水深1,0002,500mに棲息する深海魚コンゴウアナゴを活きた状態で捕獲回収後、大気圧下で組織培養する事に成功している。この深海魚由来細胞は凍結保存にも成功し、世界に先駆けてようやっと深海多細胞生物の分子細胞生物学的な研究を本格的に進められる段階に達した。地表で棲息する各種動物細胞株は、5から10MPa(1bar=0.1MPa,水深5001,000m程度)の圧力で増殖を停止させ、30MPaを超える加圧条件下では細胞骨格の脱重合をともなう形態の球形化が生じる。そして、130MPaを超える圧力条件で20分間以上加圧すると、ほぼすべての細胞が死滅する事を、これまでの研究から明らかとしている。本研究課題では、1)深海魚由来細胞株と地表動物由来細胞を、高圧下で長期間培養しながら観察実験できる顕微鏡観察装置を開発し、2)深海魚由来細胞株がなぜ高圧極限環境下でも増殖できるのかを、細胞骨格を中心とした研究を通じて解明する事を目的とした。深海魚由来細胞は、150MPa,20minまでの加圧条件でも細胞が死ぬ事はなく、200MPa,20minの加圧条件で、すべての細胞の死滅を確認した。しかも、この深海魚由来細胞を20分間の各種圧力条件で加圧しても、細胞骨格の脱重合をともなう形態の球形化はほとんど生じなかった。地表生物由来の細胞株は5から10MPaの加圧条件で増殖停止をするが、この深海魚由来細胞は20MPaまで増殖が可能である事を見いだした。深海魚由来細胞は、加圧下においてM期が大気圧条件の4倍かかる事も明らかとした。一方、この深海魚由来細胞株における細胞骨格の研究から、アクチンおよびチューブリンのアミノ酸配列の変異が、これらの耐圧性の一部に寄与していることが考察された。私は、保温保圧型深海生物捕獲飼育装置を開発し、水深1162mに棲息する深海魚コンゴウアナゴの大気圧条件下での、初代培養および細胞の凍結保存に成功している(若手研究A、課題番号14704007)。この深海生物由来細胞株の樹立により、ようやく細胞レベルの研究が可能となった。そこで本年度では、株化したこのコンゴウアナゴ由来繊維芽細胞の高圧下での耐圧特性について、各種地表生物由来細胞株と比較検討した。そして、コンゴウアナゴ由来繊維芽細胞の各種細胞骨格の染色条件について検討した。さらに、加圧下で顕微鏡観察可能な装置の開発に着手し、本年度完成した。結果1)20分間の加圧でマウス細胞は70MPa(生存率24%)、コンゴウアナゴ細胞は150MPa(生存率100%)まで生存細胞を確認した。また、マウス細胞は100MPa、コンゴウアナゴ細胞は200MPa20分間加圧により、25cm^2カルチャーボトル内の全ての付着細胞が死滅する事も確認した。細胞骨格の蛍光免疫染色の結果から、コンゴウアナゴのアクチンは150MPa、チューブリンは80MPaから、それぞれ細胞内細胞骨格の脱重合を観察した。またコンゴウアナゴ細胞は、150MPaまでの加圧処理によって脱重合したアクチンの再ポリマー化を確認した。一方、チューブリンについてはアクチンと異なり、125MPa以上の加圧条件で、再ポリマー化が確認されなくなった。2)100MPaまで加圧した状態で、細胞に酸素や栄養分を供給しながら、化学物質の投与や電気刺激ができる、培養型高圧顕微鏡の開発に成功した。水深1,0002,500mに棲息する深海魚コンゴウアナゴを「しんかい2000」により活きた状態で捕獲回収後、大気圧下で組織培養する事に成功した。地表で棲息する各種動物細胞株は、5から10MPa(水深5001,000m程度)の圧力で増殖を停止させ、30MPaを超える加圧条件下では細胞骨格の脱重合をともなう形態の球形化が生じる。本年度は下記の3項目について加圧実験を試み、深海魚コンゴウアナゴ由来細胞、マアナゴ由来細胞およびマウス3T3-L1細胞の耐圧特性について比較した。1)加圧による各種細胞株の生死判別2)加圧による細胞内アクチン・チューブリンの骨格の脱重合3)各種細胞株の加圧培養時における増殖速度その結果、37°Cのマウス細胞は100MPa(1気圧=0.1MPa)、25°Cのマアナゴ細胞は130MPa、15°Cのマアナゴ細胞は100MPaで、すべての細胞が死滅する事を確認した。一方、15°Cのコンゴウアナゴ細胞は150MPaの圧力条件までは死細胞が全く検出されず、200MPaの加圧条件において、全ての細胞の形状が崩壊する形で死滅する事を確認した。

各種加圧実験を通じて各種細胞株の耐圧特性を比較した結果、コンゴウアナゴ細胞は、マウス細胞およびマアナゴ細胞と比べて高い圧力耐性を有する事を明らかとした。研究代表者は若手研究(A)(No.14704007)で開発した保温保圧型深海生物捕獲飼育装置を用い、水深1,0002,500mに棲息する深海魚コンゴウアナゴを活きた状態で捕獲回収後、大気圧下で組織培養する事に成功している。この深海魚由来細胞は凍結保存にも成功し、世界に先駆けてようやっと深海多細胞生物の分子細胞生物学的な研究を本格的に進められる段階に達した。地表で棲息する各種動物細胞株は、5から10MPa(1bar=0.1MPa,水深5001,000m程度)の圧力で増殖を停止させ、30MPaを超える加圧条件下では細胞骨格の脱重合をともなう形態の球形化が生じる。そして、130MPaを超える圧力条件で20分間以上加圧すると、ほぼすべての細胞が死滅する事を、これまでの研究から明らかとしている。本研究課題では、1)深海魚由来細胞株と地表動物由来細胞を、高圧下で長期間培養しながら観察実験できる顕微鏡観察装置を開発し、2)深海魚由来細胞株がなぜ高圧極限環境下でも増殖できるのかを、細胞骨格を中心とした研究を通じて解明する事を目的とした。深海魚由来細胞は、150MPa,20minまでの加圧条件でも細胞が死ぬ事はなく、200MPa,20minの加圧条件で、すべての細胞の死滅を確認した。しかも、この深海魚由来細胞を20分間の各種圧力条件で加圧しても、細胞骨格の脱重合をともなう形態の球形化はほとんど生じなかった。地表生物由来の細胞株は5から10MPaの加圧条件で増殖停止をするが、この深海魚由来細胞は20MPaまで増殖が可能である事を見いだした。深海魚由来細胞は、加圧下においてM期が大気圧条件の4倍かかる事も明らかとした。一方、この深海魚由来細胞株における細胞骨格の研究から、アクチンおよびチューブリンのアミノ酸配列の変異が、これらの耐圧性の一部に寄与していることが考察された。
ミトコンドリアの動的特性が生み出すRNA顆粒-ncRNAの機能変化の解析

本研究では、ミトコンドリアの形態変化によって起こる細胞機能の変化が、どのように核に伝わり生理機能を維持しているかについて明らかにすることを目的とした。これまでの我々の研究成果からミトコンドリアの膜とmtDNAは一部で協調して働いていることが分かっている。そこでミトコンドリアの膜とミトコンドリアDNA(mtDNA)の動的な特性を詳細に理解するため、いくつかのスクリーニングを進めた。スクリーニングの結果から興味深い因子をいくつか同定することができ、分子レベルでミトコンドリアの膜とmtDNAの動的特性の変化による細胞機能の制御機構が明らかになりつつある。ミトコンドリアは融合と分裂を含む形態変化を頻繁に繰り返しており(ミトコンドリアダイナミクス)、これが細胞機能制御に重要な機能を持つことが近年注目を集めている。しかしその形態変化がどのように核へ伝わり細胞機能を制御しているのかについてはほとんど明らかになっていない。申請者は、その細胞の機能制御に重要なメカニズムの解析にミトコンドリア近傍に局在するRNA顆粒に着目して進めている。本年度においては、ミトコンドリア関連因子のノックアウト細胞の作製とその表現系を詳細に解析することを中心にプロジェクトを遂行した。また、本研究の対象となりうるミトコンドリアダイナミクスが関連する細胞機能(悪性形質)とその制御因子の解析が可能なシステムを作製した。このようなミトコンドリアダイナミクスとその関連因子を探索するプロジェクトは非常に少なく、この成果は本研究課題だけでなく、当該の研究領域に大きく貢献できる結果が期待される。個体におけるミトコンドリアとオルガネラのコミュニケーションの解析については、連携研究者と緊密なディスカッションを進めており、今後は研究目的の達成に向けてプロジェクトを推進していく予定である。細胞レベルの解析では、ミトコンドリア形態変化による細胞機能(悪性形質)とその制御因子の探索の為にsiRNAスクリーニングを行ったところ、これまでには報告のない新たなシグナル経路との関連が示唆された。この経路との関連解析を進めた結果、全体の計画に少し遅延を生じた。しかし、今回関連が示唆されたシグナル経路を標的とした抗がん剤へのアプローチは海外で進められており、本研究課題の一部として取り込むことで、よりよい成果につながることが見込まれる。ミトコンドリアは融合と分裂を含む形態変化を頻繁に繰り返しており(ミトコンドリアダイナミクス)、これが細胞機能制御に重要な機能を持つことがわかってきた。本年度は、新規関連因子の同定を目指し、スクリーニングシステムの構築と検証を進め、実際に関連因子の探索を行った。スクリーニングから想定したよりもはるかに複雑なミトコンドリアの形態と細胞機能との関連がわかってきた。さらにいくつかの候補遺伝子が同定でき、現在はこれら遺伝子の詳細な解析を進めている。現在、中心的に解析を進めている遺伝子Xは、既知のミトコンドリアDNAを制御する分子と機能的な関連について明らかにできつつある。この遺伝子が関わる分子機構とミトコンドリアの形態、挙動に関わる報告はなく、とても興味深い新しい知見であると考えている。また、この遺伝子のみならず、これまではミトコンドリアとの関連が報告されていなかった分子経路との関わりが明らかになりつつあり、当該研究領域の発展に寄与することが期待される。また新たにいくつかのモデル細胞を準備し、構築したスクリーニングシステムに応用する計画を進めている。本スクリーニングシステムでは、それぞれのモデル細胞の比較をすることが容易であり、網羅的な解析と新規経路の探索が効率よく実施できる。次年度に向けては、すでに候補遺伝子として選ばれている因子の解析ならびに新たなモデルを用いた新規候補因子の網羅的な探索を予定している。マウスの解析がやや遅れているものの全体として研究課題は進展している。特にスクリーニングシステムの構築については、当該研究領域ではこのようなアプローチからの関連遺伝子探索は少なく、今後は様々な細胞系を使って応用する計画をしている。このシステムは、所属する研究室だけでなく国内での共同研究も進めており、大きな成果につながっていくことが見込まれる。ミトコンドリアの形態は、分裂と融合、そしてそのバランスの元に制御されている。近年、ミトコンドリアの形態制御に関わる因子群のKOマウスの解析などから、ミトコンドリアの形態変化が生理機能の維持に重要な役割を持つことが分かってきた。しかし、その形態変化がどのように核へ伝わり細胞機能を制御しているのかについてはほとんど明らかになっていなかった。また、ミトコンドリアの膜の形態変化だけでなく、ミトコンドリアDNA(mtDNA)もダイナミックにその挙動を変化させ、ミトコンドリア機能だけでなく細胞機能に重要な役割を果たしていることも分かってきた。そこで本申請研究では、ミトコンドリアの動的特性変化と細胞の機能変化を結びつける細胞内シグナルに着目し、まず、ミトコンドリアの膜とmtDNAの動的な特性を理解すべく、いくつかのスクリーニングを進めた。