hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ゲノムの遺伝子プロファイルによる生物の形態形成機構の解明

本研究では遺伝子の進化的背景を知り、機能単位がどのように進化し機能を持ったり変化させたりしてきたかに焦点を当てた研究を進めてきた。昨年度までに分子進化速度に基づく機能解析・推定方法確立の一環として標準化系統樹作成方法確立を行った。標準化系統樹は、相対進化速度を用い、複数の遺伝子系統樹に基づいた複合系統樹で、個々の遺伝子進化速度の誤差を統計的信頼性として表現し、系統樹のトポロジーおよび枝長に信頼性基準および進化速度の変動幅を与え、機能的進化の有無やその時期を推定する上で基準を与えるものである。この方法論および一部の結果については前年度の論文で発表を行った。また大量の実データへの応用は現在進行中で、これを実際に行うためのソフトウェア開発の一部が終了している。この経過は日本分子進化学会にて報告した。また本研究テーマを進める上で重要な遺伝子機能に関して、具体例として薬物代謝に関与する遺伝子ファミリP450に着目し、機能と構造の関係について解析を進め、成果の一部を日本分子生物学会年会で報告した。また当初の大きな目標である、真核生物ゲノム全体に含まれる遺伝子の種類や重複度のベクトルを捉えるという観点では、比較対象に用いるゲノムデータが不十分であるという問題に当たってしまった。このため、自らデータ産生に関与する目的で完全長ヒトゲノムプロジェクトに参画し、分子進化学的視点からの遺伝子機能解析を担当した。この結果は論文(Public Library of Science, Biology)にて報告した。本課題推進の一環として、遺伝子の進化的背景を知り、機能単位がどのように進化し機能を持ったり変化させたりしてきたかに焦点を当てた研究を行った。この中で、分子進化解析を行う上で重要な基礎となることを目指し、多数の遺伝子を基にした標準化遺伝子系統樹作成方法の開発を行った。これは長期の分子進化を見たとき遺伝子は「分子時計」と呼ばれる、時間軸に沿った変化を蓄積してゆく現象が知られていること、および特定時期における遺伝子進化の速度が、必ずしも一定でないことに対応したものである。ここでいう特定時期は遺伝子が新たな機能を獲得するなどして、生物そのもののあり方に影響を与えたような時期であり「正の自然淘汰を受けた」時期である。分子進化学的研究から、このような時期には遺伝子の進化速度が加速することが知られており、これを検出することで機能的進化を見出すことができると考えられるが、遺伝子進化の速度は一定でなく速度の加速は相対的なものなので、基準値の存在が重要となる。今年度の研究はこの部分に焦点を絞ったものである。この成果は本年度発表の各学会、及び現在受理されている論文4にて発表した。このほかハーバード大学ギルバート教授らとエクソン混成説に関する共同研究の成果を論文1にて、イネゲノムプロジェクトの成果を論文2にて発表した。これまで決定されたいずれの生物ゲノムにおいても推定遺伝子の半数近くが機能不明であった。実験的に機能が決定された遺伝子に偏りがあったことと遺伝子の機能単位が必ずしも明らかでなかったことなどがその理由として考えられる。われわれは遺伝子機能を探るため、遺伝子の進化的背景を知り機能単位がどのように進化し機能を持ったり変化させたりしてきたかに焦点を当てた研究を進めている。その最初の試みとして標準化系統樹作成方法確立を行ってきた。標準化系統樹は複数の遺伝子系統樹を基にした複合遺伝子系統樹であり、分子進化解析を行う上での重要な基礎となることを目指したものである。個々の遺伝子は、進化の過程において、機能を確立したものはほぼ一定の進化速度を持つことが分子時計として示されている一方、機能進化している期間においては、遺伝子が正の自然淘汰を受けることにより進化速度の加速が観測されることが報告されている。しかし、これまでは分子進化速度の規準そのものが設定されておらず、進化速度加速を検出することが難しかった。標準化系統樹では、複数遺伝子系統樹を元に複合系統樹を作成することで、個々の遺伝子準化速度の誤差を統計的に表し、系統樹のトポロジーおよび枝長に信頼性基準を表示することで、進化速度の変動を観測できるようにしたものである。この方法論および脊椎動物についての標準化系統樹作成の成果をJ.Mol.Biolにて論文発表した。標準化系統樹をたとえば脊椎動物の代表的分類について作成すると、硬骨魚類で標準偏差が非常に大きくなり、多様性を反映した形となる。現在、こういったことを応用し、個々の遺伝子を独立にではなく、遺伝子集合の要素と捉える方法で、形態進化および遺伝子機能進化の要因を探る方法を検討中である。

また当初の大きな目標である、真核生物ゲノム全体に含まれる遺伝子の種類や重複度のベクトルを捉えるという観点では、比較対象に用いるゲノムデータが不十分であるという問題に当たってしまった。このため、自らデータ産生に関与する目的で完全長ヒトゲノムプロジェクトに参画し、分子進化学的視点からの遺伝子機能解析を担当した。この結果は論文(Public Library of Science, Biology)にて報告した。
ミトコンドリアダイナミクスによる糖・脂質代謝調節機構の解明

糖・脂質代謝におけるミトコンドリアダイナミクスの役割を明らかにする目的にて、ミトコンドリア分裂を制御するDRP1を肝細胞特異的に欠損するマウス(Drp1LiKO)を作成し、以下の3点を明らかにした。1Drp1LiKO)マウスに高脂肪食負荷をかけると肝細胞で小胞体(ER)ストレスマーカー(P8, ATF3, TRIB3, ASNS, CHOP)発現の著明な増加、Unfolded protein response (UPR)が誘導され、ミトコンドリアダイナミクスの障害は著明なERストレスを引き起こすことを明らかにした。一方驚くことに、2Drp1LiKOマウス肝臓、筋肉や褐色脂肪でのインスリン感受性(AKTリン酸化)が改善し、Drp1LiKOマウスは耐糖能が良好であり、より脂肪を燃焼し肥満抵抗性を示した。3Drp1LiKOマウスの肝臓および血中FGF21が著しく増加していた。すなわち、肝臓でのミトコンドリアダイナミクスの障害により、ERストレスが惹起され、ATF4 (integrated stress responseのマスター調節因子)の発現亢進を介したFgf21の発現増加により、末梢組織のインスリン感受性亢進、脂肪燃焼の増加によるものと考えられた。以上の結果より、Mtダイナミクスはミトコンドリア-ER間オルガネラ相互作用を介してERの恒常性を維持しており、肝臓でのミトコンドリアダイナミクスは高脂肪食等のストレスセンサーとして機能し、エネルギー代謝を制御していることが示唆された。ミトコンドリアダイナミクス-ERストレス-Fgf21軸はエネルギー代謝調節におけるself-defenseシステムであると考えられる。本研究によりミトコンドリアダイナミクスはメタボリックシンドロームの治療標的となる可能性が極めて高いことが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。1.NASHモデルの検証:高脂肪負荷によるNAFLDからNASH発症におけるミトコンドリアダイナミクスの役割を明らかにした。(1)肝中性脂肪量増加、炎症性マーカー(F4/80,MCP-1)発現亢進、肝細胞のアポトーシス(TUNEL)さらにネクローシスの増加、肝繊維化(Picrosirius Red Stain)の増加を確認した。電顕でミトコンドリアの形態異常(膨化)を確認した。(2)遺伝子発現解析:マイクロアレイ法により遺伝子発現を解析した。脂質合成・分解に関与する遺伝子群の発現量に著変は認めなかったが、小胞体ストレスマーカーであるP3,ATF4が50-100倍増加を認めた。2.個体レベルでの糖・脂質代謝解析:臓器間代謝ネットワークにおける肝臓ミトコンドリアダイナミクスの役割が示唆された。(1)高脂肪食負荷Drp1LiKOマウスの脂肪組織、筋肉、肝臓におけるインスリンシグナルを解析した。肝門脈内ヘインスリン5単位を注入し、2分後に各組織を回収し、IRS2、AKT、リン酸化AKTの発現をwestern blot法を用いて解析した。肝臓でのAKTリン酸化が低下する一方、筋肉でのAKTリン酸化が亢進していた。肝臓でのミトコンドリアダイナミクスの低下が臓器間ネットワークを介して全身のインスリン感受性を変化させていることを明らかにした。3.肝ミトコンドリアダイナミクスを標的とした創薬研究:siRNA,dnDrp1による肝臓でのDrp1のノックダウン、機能阻害を試みた。(2)Drp1に対する2種類のsiRNAを合成し、RSMENDに搭載し、野生型マウスの尾静脈より投与。1,3,7日後の肝臓におけるDrp1の発現をwestern blot法を用いて確認した。3日目でDrp1の発現が40%に低下、7日目には発現が回復していた。1. NASHモデルの検証: NASH発症におけるミトコンドリアダイナミクスの役割を明らかにした。1組織学的検討:炎症性マーカー(F4/80, MCP-1)発現亢進、肝細胞のアポトーシス(TUNEL)さらにネクローシス(核の膨化)の増加、肝繊維化(Picrosirius Red Stain)の増加を確認。電顕でミトコンドリアの形態異常(膨化)に加え、小胞体の膨化、断裂といった形態異常を明らかにした。2遺伝子発現解析:マイクロアレイ法により遺伝子発現を解析した。脂質合成・分解に関与する遺伝子群の発現量に著変は認めなかったが、小胞体ストレスマーカーであるP3, ATF4が50-100倍増加を認めた。3野生型およびDrpLiKOマウス肝臓よりミトコンドリアを単離し、呼吸活性、ミトコンドリア膜電位を測定したが、有意差は認めなかった。また細胞内ATP濃度にも有意差は認めなかった。Drp1の欠損によりミトコンドリア形態および動態に変化を認めるが、呼吸活性には全く影響がみられないことを明らかにした。2.肝ミトコンドリアダイナミクスを標的とした創薬研究: siRNA, dnDrp1による肝臓でのDrp1のノックダウン、機能阻害を行った。Drp1に対する2種類のsiRNAを合成し、RSMENDに搭載し、野生型マウスの尾静脈より投与。コントロールとしてScramble RNAをMENDに搭載したものを用いた。Drp1siRNA投与群で、3日目でDrp1の発現が40%に低下、7日目には発現が回復していた。

次に投与後3日目で耐糖能を評価したところ、Drp1ノックダウン群で耐糖能の改善をみとめ、筋肉でのインスリン感受性の亢進を確認した。糖・脂質代謝におけるミトコンドリアダイナミクスの役割を明らかにする目的にて、ミトコンドリア分裂を制御するDRP1を肝細胞特異的に欠損するマウス(Drp1LiKO)を作成し、以下の3点を明らかにした。1Drp1LiKO)マウスに高脂肪食負荷をかけると肝細胞で小胞体(ER)ストレスマーカー(P8, ATF3, TRIB3, ASNS, CHOP)発現の著明な増加、Unfolded protein response (UPR)が誘導され、ミトコンドリアダイナミクスの障害は著明なERストレスを引き起こすことを明らかにした。一方驚くことに、2Drp1LiKOマウス肝臓、筋肉や褐色脂肪でのインスリン感受性(AKTリン酸化)が改善し、Drp1LiKOマウスは耐糖能が良好であり、より脂肪を燃焼し肥満抵抗性を示した。3Drp1LiKOマウスの肝臓および血中FGF21が著しく増加していた。すなわち、肝臓でのミトコンドリアダイナミクスの障害により、ERストレスが惹起され、ATF4 (integrated stress responseのマスター調節因子)の発現亢進を介したFgf21の発現増加により、末梢組織のインスリン感受性亢進、脂肪燃焼の増加によるものと考えられた。以上の結果より、Mtダイナミクスはミトコンドリア-ER間オルガネラ相互作用を介してERの恒常性を維持しており、肝臓でのミトコンドリアダイナミクスは高脂肪食等のストレスセンサーとして機能し、エネルギー代謝を制御していることが示唆された。ミトコンドリアダイナミクス-ERストレス-Fgf21軸はエネルギー代謝調節におけるself-defenseシステムであると考えられる。本研究によりミトコンドリアダイナミクスはメタボリックシンドロームの治療標的となる可能性が極めて高いことが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。半年間で当初の予定どおりに進展している。特に臨床応用を目指した、肝臓でのDrp1ノックダウンがsiRNAおよびdnDNAにて予想どおり観察できた点が評価できる。今後はその効率を上げる必要がある。半年間で当初の予定どおりに進展した。特に臨床応用を目指した、肝臓でのDrp1ノックダウンがsiRNAおにて予想どおり観察でき、さらに耐糖能の改善を個体レベルで評価、確認できた。筋肉組織でのインスリン感受性の亢進を確認したが、今後さらに脂肪組織においても評価を行う必要がある。また、ノックダウン後の経時的なインスリン感受性に関しても評価を行う必要がある。当初の計画どおりに以下の研究計画を遂行する。1.NASHモデルの検証:(2)小胞体ストレスマーカーの増加を確認。(3)酸化ストレスの評価を行う:ミトコンドリア呼吸活性を測定する。2.個体レベルでの糖・脂質代謝解析:(2)Drp1LiKOマウスを用い、摂餌量、酸素消費量、呼吸商、体温、血圧等の代謝パラメーターを解析する。3.肝ミトコンドリアダイナミクスを標的とした創薬研究:
熱水変質によるレアメタルを含む燐酸塩鉱物の形成過程

前年度の資料の産状調査と収集に引き続き、今年度は東北地方、山口県および島根県の日本海側、佐賀県、鹿児晶県南部などを調査対象とした。。山口県阿武町の熱水変質によって形成された「ろう石」中から多くの燐酸塩鉱物を確認した。そのうち、トロール石、ゴルセイ石、ゴヤス石などは我が国初産であり、互いに密接に共生し、ゴルセイ石はバリウムと少量のストロンチウムを、ゴヤス石はストロンチウムのみを濃集している。両者は結晶構造的に同一であるが、熱水変質の条件次第では連続固溶体が存在しないことが明らかになった。また、これらは同構造のフローレンス石とも共生するが、ゴルセイ石、ゴヤス石には希土類元素が含まれないことも興味深い。また、鹿児島県枕崎周辺および静岡県宇久須周辺の明ばん石岩中に希土類元素を含むカルシウムの燐酸塩鉱物であるクランダル石や燐酸塩・硫酸塩複合鉱物であるウッドハウス石を新たに発見した。前年度と今年度の分析結果と電子顕微鏡下での観察から、熱水変質の過程でおこるレアメタルの集積順序が明らかになった。陰イオンの組み合わせにも明瞭な形成順序、例えば(PO_4)(PO_4)、次に(PO_4)(SO_4)、最後に(SO_4)(SO_4)というような事実が存在することを発見した。。本年度は,主に北海道南部,群馬県,長野県,静岡県において,資料の産状調査と収集を行った.北海道小別沢鉱山の金・銀・テルル鉱床の鉱石中に,いくつかの燐酸塩鉱物の存在を確認した.そのうち,我が国初産のヒンスダル石を見い出した.これは,鉛ゴム石と連続固溶体を作っており,石英脈中に,微細な自然結晶の集合として埋没,あるいは空隙を埋める形態をなして産する.熱水活動の初期から後期にいたるまで燐酸の供給が行われていたことを意味する.ほかに,群馬県奥万座噴気孔付近,長野県余地鉱山,静岡県河津鉱山において,希土類元素を含む燐酸塩鉱物の産出を再確認し,現在それらの化学分析をすすめている.また,奥万座では,これら燐酸塩鉱物にともなって,我が国初産のフ-アン石を確認した.これは,Ca-Al系硫酸塩鉱物で,結晶構造は燐酸塩鉱物と類似しているため,累帯構造をとっている.今年度は東北地方、山口県および島根県の日本海側、佐賀県、鹿児島県南部などから資料の産状調査と収集を行った。
基質消費スクリーニングを用いたテルペン酵素の多様化と機能進化

本研究では,ランダム変異によって多様化したテルペン酵素の変異体プールの中から,独自技術を用いたハイスループットスクリーニングによって活性を保持した変異体を濃縮・回収する実験を多世代にわたって実施することを目標としている。世代を経るにつれ,テルペン酵素の反応特異性が変化し,その変異体の機能・配列相関をみることによって,このクラスの酵素の進化能を試すとともに,その反応特異性にかかわる部位の網羅的な洗い出しを目指した。最初のアイデアは,カロテノイド合成経路との基質競合によってテルペン酵素の機能保持をコロニー色によって可視化するというシステムであった。これは手法として確立することができ,それをもとに複数の酵素の活性進化工学が可能となった。この手法をもって反応ポケットに集中的に変異を導入し,活性を保持しつつも配列の異なる種々のテルペン酵素変異体を得ることができた。一方,更なるスループットの向上を目指し,蛍光タンパク質と薬剤耐性遺伝子の癒合タンパク質を,更にテルペン酵素に融合する実験を行った。この手法を用いることで,基質消費ではなくフォールディング(タンパク質構造)の保持に対して超高速に淘汰を与えることができるようになった。この技術により,テルペン酵素の配列発散速度を飛躍的に高めることができると期待される。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,ランダム変異を与えた変異体プールの中から,ハイスループットスクリーニングを用いた活性型変異体を濃縮することによって,テルペン酵素の進化的可塑性について多くの情報を得ることを目的としている。我々が開発したテルペン活性のスクリーニング法では,基質消費能を細胞内での有効活性の指標とする方法である。とくにファルネシル2リン酸(セスキテルペンの原料)の消費能をみるために用いる,ブドウ球菌由来のCrtM, CrtNという酵素群によるカロテノイド色素合成経路について,新しい知見を得ることができた。1.カロテノイド酵素CrtM自体のサイズ変異体を取得した。カロテノイド酵素のサイズ特異性をきめる多くのアミノ酸残基を明らかにできた。2.カロテノイドの不飽和化酵素CrtNが,じつはスクアレンも不飽和化することを見いだした。この意外な発見をもとに,スクアレン合成活性を可視化する新しいスクリーニング系を確立できた。3.一方で,他種の不飽和化酵素CrtIは,スクアレンをまったく受け付けない。この基質選択性の差異をもとに,スクアレン合成酵素の還元的な縮合反応を保証するための残基を組織的に洗い出すことに成功した。テルペン酵素の進化工学系自体も改良を施し,着々と「進化」している。4つの事例をまとめて,とりあえずは手法論文として公開することができた。また,消費基質や活性のバリエーションに対応できるように,スクリーニング系のラインナップを拡張することができた。また,CrtM/Nやテルペン酵素の発現強度比をひろく変化させるコンストラクトを揃えることによって,スクリーニング系のダイナミックレンジを高めることができた。これによって,「より基質消費活性の高い」テルペン酵素をつり上げる技術プラットフォームが確立できた。本研究で重要なのは,Screening系のRobustnessである。急がば回れ,きっちり系をつくったことで,次のステップを容易に踏めるようになったと考えている。本研究の究極の目的は,テルペン環化酵素の無方向な機能発散を高速に行い,その進化の過程を「観察」することにある。H25年度いっぱいかけて改良したスクリーニング系を用いて,多世代にわたり「ランダム変異導入→機能選択」を繰り返し,遺伝型,そして機能の発散を即してゆきたいと考えている。申請書にかいたとおりに進めてゆく予定である。
細胞外からのアポトーシス誘導シグナル制御による細胞がん化分子機構の解析

我々は、TGF-βが誘導する胃上皮由来細胞株のアポトーシスに、Smad→Bim→caspase-9経路が必須であることを示してきた。今年度は、caspase-9 KO新生児マウスとBim KO新生児マウスの胃上皮を組織科学的に解析し、これらの胃上皮ではTUNEL染色陽性のアポトーシス細胞の数が強く減少し、胃上皮の過形成が認められることを示した。TGF-βが生体内の胃上皮細胞においてSmad→Bim→caspase-9の経路でアポトーシスを誘導することを明らかにした。次に、TGF-βによる細胞増殖抑制作用のみが認められアポトーシス誘導シグナルが発動されない細胞では、アポトーシス誘導シグナルと同時にアポトーシスを阻害するシグナルが導入されている可能性を検証した。TGF-βによる細胞増殖抑制作用のみが認められるマウスB細胞株A20において、TGF-βが活性化を誘導するMEK(ERK)、PI3キナーゼ(Akt)、p38マップキナーゼやJNKの阻害剤を加えることにより、TGF-βがアポトーシスを誘導するようになるかを解析した。その結果、JNK阻害剤存在下においてのみ、TGF-βがアポトーシスを誘導できることを示し、TGF-βはJNKの活性化を介して自らが導入するアポトーシス誘導シグナルを阻害することを明らかとした。また、マウス脾臓由来Bリンパ球においても、JNK阻害条件下においてTGF-βがアポトーシスを誘導できることを示し、Bim KOマウス由来脾臓B細胞ではJNKを阻害してもTGF-βはアポトーシスを誘導できないことを示した。この系でもTGF-βがBimを介してアポトーシスを誘導することを明らかとした。
機能未知Y染色体遺伝子による雄性化機構の分子基盤の解明

昨年度、Y染色体遺伝子Utyのfloxマウスの作出に成功した。本年度は、Uty floxマウスとCMV-Creマウスとの交配により、全身性Uty遺伝子欠損マウス(Uty^<X/L->)の作出を行った。作出した全身性Uty遺伝子欠損マウス(Uty^<X/L->)は、野生型雄マウスに比較して体長の短縮を認め、成長遅延を示した。Uty^<X/L->の骨長は、野生型雄マウスよりも約10%の短縮を示し、雌とほぼ同程度の長さを示した。さらに、Uty^<X/L->では成長板軟骨層の長さの短縮を認めた。軟骨初代培養分化系を用いた結果、軟骨細胞分化の亢進が示唆された。以上より、Utyが軟骨細胞分化制御を介して雄型の骨長を制御する可能性が示唆された。また、レポーターアッセイにより、UtyはRunx2の転写能を抑制することを見出した。また、軟骨初代培養細胞を用いてRunx2の標的遺伝子であるCol10a1のpromoter領域におけるChlPアッセイを行った結果、Col10a1プロモーターにRunx2およびUtyがリクルートされることを見出した。さらに、Col10a1プロモーターでのヒストン修飾の変化をChlPアッセイにて検討した結果、Uty^<X/L->では転写活性化のマークであるヒストン修飾が亢進していることが明らかとなった。このため、Uty^<X/L->ではCol10a1の発現が上昇すると考えられた。以上の結果より、Utyは、ヒストン修飾変動を介して、Runx2の転写能を減弱させ、その標的遺伝子であるCol10a1の発現を抑制するという分子機構が明らかとなった。本研究では、Cre/loxPシステムと挿入型ターゲティングベクターを組み合わせた手法により、世界で初めてY染色体遺伝子欠損マウスの作出に成功し、機能未知Y染色体遺伝子Utyの生体内高次機能の一端を初めて明らかにした。本年度は、前半は、構築済みのターゲティングベクターを用いて、遺伝子5'側に対して一段階目の組み換えを行いネオマイシンによる薬剤選択およびサザンプロッティングによりクローンの取得を行った。引き続いて、得られたES細胞クローンに対してさらに遺伝子3'側に二段階目の組み換えを行った。二段階目はピューロマイシンによる薬剤選択およびサザンブロッティングにより遺伝子全長の両端にloxP配列の挿入されたES細胞クローンの取得を行った。現在、取得されたES細胞クローンを野生型マウスの初期胚とアグリゲーションさせ、仮親マウスの子宮内に移植し、相同組み換え体ES細胞由来の細胞からなるキメラマウス個体の作出に成功した。さらに、相同組み換え体ES細胞が生殖系列の細胞に分化したキメラマウスと野生型のマウスとの交配により、floxマウスを作出にも成功している。現在、得られたfloxマウスを全身性にCreを発現するCMV-Creマウスとの交配により全身性に遺伝子が欠損したマウスの作出を行い、生まれてきたノックアウトマウスの表現型の解析を行っている。また、Uty遺伝子の分子機能解析も行った。UtyはJmjCドメインを有することから核内において転写制御に機能することが考えられたため、Utyが転写制御する転写因子の探索を行った。その結果、Utyは骨芽細胞や軟骨細胞の分化に重要な転写因子であるRunx2の転写を抑制することが明らかになった。さらに、Runx2の標的遺伝子の発現に対するUtyの影響を調べたところ、Utyの過剰発現により、その標的遺伝子の発現が減弱した。そのため、UtyはRunx2の転写を制御する可能性が示唆された。現在、UtyがRunx2の転写を抑制する分子メカニズムを明らかにすることを試みている。

以上の結果より、Utyは、ヒストン修飾変動を介して、Runx2の転写能を減弱させ、その標的遺伝子であるCol10a1の発現を抑制するという分子機構が明らかとなった。本研究では、Cre/loxPシステムと挿入型ターゲティングベクターを組み合わせた手法により、世界で初めてY染色体遺伝子欠損マウスの作出に成功し、機能未知Y染色体遺伝子Utyの生体内高次機能の一端を初めて明らかにした。
日本人女性競技者におけるエナジーアベラビリティーの簡易評価法とカットオフ値の検討

本研究では、スポーツ現場で利用可能なエナジーアベラビリティー(EA)の簡易評価法を開発すること、および日本人女性アスリートの三主徴予防のためのEAのカットオフ値を検討することを目的として、研究を進めている。背景としては、多くの日本人女性アスリートが三主徴と呼ばれる3つの健康障害に悩まされていることが挙げられる。三主徴発症後の治療は大変難しく、発症する前の予防が重要と言われており、予防・改善には、利用可能なエネルギーであるEAの確保が、最も重要である。しかしながら、スポーツ現場で利用できるEAの簡易測定法は確立されておらず、日本においては三主徴の予防のためのカットオフ値が示されていないため、現場で活用するには、その手法および判断する基準となる値の検討が必要である。これらの問題を解決するために、平成30年度は、日本人女性アスリートを対象にエネルギー消費・摂取量のスタンダードな評価法および簡易評価法を用いてEAを評価するために、改めて文献研究を進め、合わせて心拍計や活動量計などの機器の調達やデータの取得方法の確認、被験者の選定を行い、協力要請をした。平成29年度より研究機関の変更により、研究環境の変化の影響が大きく、元々の研究進捗予定よりも大幅に研究に遅れが生じている状況であるが、他大学への協力のお願いや被験者の選定、それらに関する協力要請を行い、実験計画については確定し、令和元年度に実験を具体的に進めていく予定である。採択された平成29年度より、エナジーアベラビリティに関する論文も多く発表されているため、平成30年度は文献研究についても実施させていただき、データを取りまとめている。令和元年度においても諸外国のデータもまとめながら、実験を継続する。上述の通り、平成29年度に研究機関の変更があったため、これまで利用していた研究環境の使用ができず、研究環境の確保、被験者の選定も改めて実施する必要があったため、全体的に研究が遅れている。現在の研究環境を改めて調整しつつ、必要な機材の確保や調整、近隣大学への研究協力への承諾をいただき、平成30年度において実質的に研究計画の見通しを立てることができた。これらの現状を踏まえて、令和元年度については簡易評価法の検討から実験を進めていく予定である。平成29年度の研究機関の変更により生じた研究環境の変化に合わせて、平成29年度購入予定であった機器を平成30年度に研究環境を加味した上で再検討し、機器を購入をした。その結果、平成30年度においては研究環境を整えることができた。また、近隣大学への研究協力依頼をお願いし、被験者選定や研究環境の確保は具体的に実施できたため、令和元年度については最終年度ではあるが、平成29年度、30年度に実施予定であった簡易評価法およびカットオフ値に関して実験を実施していく予定である。大幅に実験が遅れていることもあり、年間を通して発表よりもデータ収集、分析を優先的に実施していく予定である。まず、簡易評価法の検討について7月より実施をしていく予定である。本研究では、スポーツ現場で利用可能なエナジーアベラビリティー(EA)の簡易評価法を開発すること、日本人女性アスリートの三主徴予防のためのEAのカットオフ値を検討することを目的とした。現在、多くの日本人女性アスリートが三主徴と呼ばれる3つの健康障害に悩まされている。しかしながら、スポーツ現場で利用できるEAの簡易測定法は確立されておらず、日本においては三主徴の予防のためのカットオフ値が示されていないため、検討が必要である。これらの問題を解決するために、平成29年度は、日本人女性アスリートを対象にエネルギー消費・摂取量のスタンダードな評価法および簡易評価法を用いてEAを評価し、EAの簡易評価法の妥当性を検討する予定であった。しかしながら、平成29年度より研究機関の変更があり、元々利用予定であった研究環境や被験者の確保を改めて調整しなければならなくなり、研究に遅れが生じている状況である。本年度は、研究環境に合わせて研究計画を練り直し、改めて被験者の確保を実施し、データ取得のための環境は整ったため、平成30年度では本年度の遅れを回復できると考えている。上述の通り、研究機関の変更があったため、これまで利用していた研究環境の使用ができず、被験者も改めて選定する必要があったため、現在の研究環境に合わせて研究計画を練り直した。そのため、研究はやや遅れている状況である。現在までに、被験者選定や研究環境の確保は実施できたため、平成30年度は実質的な研究を進める予定である。

これらの問題を解決するために、平成30年度は、日本人女性アスリートを対象にエネルギー消費・摂取量のスタンダードな評価法および簡易評価法を用いてEAを評価するために、改めて文献研究を進め、合わせて心拍計や活動量計などの機器の調達やデータの取得方法の確認、被験者の選定を行い、協力要請をした。平成29年度より研究機関の変更により、研究環境の変化の影響が大きく、元々の研究進捗予定よりも大幅に研究に遅れが生じている状況であるが、他大学への協力のお願いや被験者の選定、それらに関する協力要請を行い、実験計画については確定し、令和元年度に実験を具体的に進めていく予定である。採択された平成29年度より、エナジーアベラビリティに関する論文も多く発表されているため、平成30年度は文献研究についても実施させていただき、データを取りまとめている。令和元年度においても諸外国のデータもまとめながら、実験を継続する。上述の通り、平成29年度に研究機関の変更があったため、これまで利用していた研究環境の使用ができず、研究環境の確保、被験者の選定も改めて実施する必要があったため、全体的に研究が遅れている。現在の研究環境を改めて調整しつつ、必要な機材の確保や調整、近隣大学への研究協力への承諾をいただき、平成30年度において実質的に研究計画の見通しを立てることができた。これらの現状を踏まえて、令和元年度については簡易評価法の検討から実験を進めていく予定である。研究機関の変更により生じた研究環境に合わせて、必要な機器を改めて検討したため、本来、平成29年度購入予定であった機器を平成30年度に購入をし、研究を継続していく予定である。被験者選定や研究環境の確保は既に実施できたため、平成30年度は実質的な研究を進める予定である。平成29年度の研究機関の変更により生じた研究環境の変化に合わせて、平成29年度購入予定であった機器を平成30年度に研究環境を加味した上で再検討し、機器を購入をした。その結果、平成30年度においては研究環境を整えることができた。また、近隣大学への研究協力依頼をお願いし、被験者選定や研究環境の確保は具体的に実施できたため、令和元年度については最終年度ではあるが、平成29年度、30年度に実施予定であった簡易評価法およびカットオフ値に関して実験を実施していく予定である。大幅に実験が遅れていることもあり、年間を通して発表よりもデータ収集、分析を優先的に実施していく予定である。まず、簡易評価法の検討について7月より実施をしていく予定である。当該年度に生じた残高については、今年度に繰り越し、遅れていた実験を実施するに伴い必要となる被験者謝金や物品費、旅費として使用する予定である。実験自体が遅れているため、特に最終年度に実験協力者への謝金が繰り越しとなっている。実験機器に関する消耗品などの出費も最終年度に必要となるため、繰越された分は実験に伴い、使用を行う予定である。
3つの単量体アロステリック酵素(基質・活性化型)の分子機構と応用

単量体アロステリック酵素、すなわちモノマー酵素が示す協同性(基質活性化)の現象例は極めて稀である。我々は、3種類の同酵素(α-グルコシダーゼ・β-グルコシダーゼ・キチン分解酵素)の取得に成功している。従って3酵素が示す協同性の分子機構を究明することは学問上において興味深い。本研究の目的は、単量体アロステリック酵素の分子機構を解明し、応用研究に結び付けることにある。本年度は次の研究成果を得た。アロステリック部位の決定1)X線結晶構造解析:3酵素について結晶作製を継続してきた。キチン分解酵素に関し、X線構造解析が可能な結晶の作製に成功した。2)活性化部位の確認:キチン分解酵素とβ-グルコシダーゼの触媒部位周辺に可動性ループがあり、基質の取り込みにより大きな構造変化の発生が予想された。キチン分解酵素に関し、本ループにある1アミノ酸をTrpに置換し基質分子を与えると、Trp由来の大きな構造変化が観察された。従って基質分子に起因する本ループの構造変化が解明された。またβ-グルコシダーゼに関しては、可動性ループにあるアミノ酸で特に触媒ポケットの入口付近に位置する残基に注目し点置換体を構築した。本変異酵素の解析から可動性ループがアロステリック作用に関わることが判明した。アロステリック酵素の作製ショ糖分解酵素とβ-グルコシダーゼに関し、高い相同性を持つがアロステリック現象を示さない酵素を対象に、アロステリック現象に関与すると予想される構造因子の移植を試みた。ショ糖分解酵素の場合、構造因子の移植によりアロステリックな性質を与えることができた。β-グルコシダーゼは可動性ループ移植を行ったが、酵素活性は大きく減少した。移植位置が触媒部位近傍であるためと考えられ、ループサイズを小さくする工夫が必要と考えられた。なおβ-グルコシダーゼを用いた構造解析で新規なβ-グルカンの取得が明らかになった。さらに我々は、3種の酵素(α-グルコシダーゼ・β-グルコシダーゼ・キチン分解酵素)の取得に成功している。従って、3酵素が示す協同性の分子機構を究明することは学問上において興味深い。本年度(研究期間:11月中旬3月末)は、β-グルコシダーゼとキチン分解酵素を対象に以下の4つの課題を設け研究を行った。1)アロステリック因子の決定、2)構造変化の観察、3)化学修飾による活性化残基の推定、4)結晶作製、である。僅か3ケ月半の短期であったが、次の研究成果を得た。1)アロステリック因子の決定:β-グルコシダーゼでは、5種の単糖が基質活性化を引き起こすことを認め、アロステリック因子の決定に成功した。特にフコースの効果が大きい。キチン分解酵素では、キチンオリゴ糖の2糖4糖で活性化が生じ5糖で本現象が消失したため、サブサイト+1+3の重要性が判明した。2)構造変化の観察:キチンオリゴ糖の2糖をキチン分解酵素に作用させると、大きなUVや蛍光変化を伴う構造変化が観察された。β-グルコシダーゼではこのような結果が得らないことから、両酵素の活性化機構に相違があることが分った。3)化学修飾による活性化残基の推定:各種のアミノ酸に特異的な化学修飾試薬を作用させ、酵素の活性化に対する影響を調べた。大きな活性化変動を与える修飾剤が見られなかったことから、活性化部位は、化学試薬がコンタクトできない部位、すなわち蛋白分子の内部(クレフトやポケットなど)に存在することが考えられた。4)結晶作製:X線立体構造解析を意図した結晶作製を解析した。条件野決定に時間を要するため、次年度も継続実験とする。本年度に次の研究成果を得た。(1)触媒残基変異酵素の分子解析:A)遺伝子発現:β-グルコシダーゼの遺伝子発現を完了させ、昨年度と合わせて、3種の単量体アロステリック酵素の遺伝子発現に成功した。B)グライコシンターゼ反応:本反応を観察するため、求核残基(触媒アミノ酸)の置換酵素を作製した。それぞれの酵素反応に適したフッ素基質の有機合成を行っている。フッ素基質が完成した酵素ではグライコシンターゼ様の反応が見られたので解析中である。C)ケミカル-レスキュー反応:本反応に必要な触媒アミノ酸の置換体とフッ素基質の有機合成を3酵素について調製した。

作製が完成していないものもあるので調製を継続している。(2)アロステリック部位の決定:D)X線結晶構造解析:前年度に引き続き結晶作製を行っている。結晶が得られた酵素があるので、さらなる結晶化条件を検討中である。E)活性化部位の予測:基質活性化がない通常酵素をモデルとして三次構造を予想・比較しアロステリック部位を推測した。単量体アロステリック酵素、すなわちモノマー酵素が示す協同性(基質活性化)の現象例は極めて稀である。我々は、3種類の同酵素(α-グルコシダーゼ・β-グルコシダーゼ・キチン分解酵素)の取得に成功している。従って3酵素が示す協同性の分子機構を究明することは学問上において興味深い。本研究の目的は、単量体アロステリック酵素の分子機構を解明し、応用研究に結び付けることにある。本年度は次の研究成果を得た。アロステリック部位の決定1)X線結晶構造解析:3酵素について結晶作製を継続してきた。キチン分解酵素に関し、X線構造解析が可能な結晶の作製に成功した。2)活性化部位の確認:キチン分解酵素とβ-グルコシダーゼの触媒部位周辺に可動性ループがあり、基質の取り込みにより大きな構造変化の発生が予想された。キチン分解酵素に関し、本ループにある1アミノ酸をTrpに置換し基質分子を与えると、Trp由来の大きな構造変化が観察された。従って基質分子に起因する本ループの構造変化が解明された。またβ-グルコシダーゼに関しては、可動性ループにあるアミノ酸で特に触媒ポケットの入口付近に位置する残基に注目し点置換体を構築した。本変異酵素の解析から可動性ループがアロステリック作用に関わることが判明した。アロステリック酵素の作製ショ糖分解酵素とβ-グルコシダーゼに関し、高い相同性を持つがアロステリック現象を示さない酵素を対象に、アロステリック現象に関与すると予想される構造因子の移植を試みた。ショ糖分解酵素の場合、構造因子の移植によりアロステリックな性質を与えることができた。β-グルコシダーゼは可動性ループ移植を行ったが、酵素活性は大きく減少した。移植位置が触媒部位近傍であるためと考えられ、ループサイズを小さくする工夫が必要と考えられた。なおβ-グルコシダーゼを用いた構造解析で新規なβ-グルカンの取得が明らかになった。
パラインフルエンザウイルスの粒子形成機構の解析と新規ワクチンの開発

牛パラインフルエンザウイルス3型(BPIV3)は典型的なパラインフルエンザウイルスであり牛に呼吸器疾患を引き起こす。今回の研究では、我々が確立したBPIV3のリバースジェネティクス系を用いることにより、F遺伝子欠損ウイルス、M遺伝子欠損ウイルスを回収する事が出来た。また、両方の欠損ウイルスを混合感染させることにより持続的に両方の欠損ウイルスが感染増殖する系を開発した。この系を使うとBPIV3ゲノムに挿入できる外来性遺伝子のサイズを大きく出来るのでより大きな抗原遺伝子の発現が可能となる。さらに、M遺伝子欠損ウイルスをプラスミドより発現させた改変Mタンパク質で補完する事によりMタンパク質のウイルスの形態形成や増殖に重要なドメインを決定する事が出来た。加えて、ニワトリ胚線維芽細胞で生産されている弱毒生BPIV3ワクチンのニワトリ胚線維芽細胞への馴化にはワクチン株のFタンパク質に存在するL288I変異が重要である事を見出した。最終年度には、最近発表された任意のタンパク質同士を共有結合出来るSpyTag/SpyCatcherシステムを用いてBPIV3の主要な膜タンパク質であるHNタンパク質をEGFPで標識することが出来た。SpyTag自体は13アミノ酸からなる短いペプチドであるので種々のタンパク質に付加する事が可能である。SpyTag/SpyCatcherシステムを用いたウイルス膜タンパク質の標識は、ウイルス膜タンパク質の動態解析やウイルス粒子の標識、あるいはウイルスの細胞指向性の改変等に用いる事が出来るかもしれない。呼吸器ウイルスによる感染症はその重要性にも関わらず未解明な点が多い。これらのウイルスの呼吸器特異的な感染・増殖機構も不明のままである。牛パラインフルエンザウイルス3型(BPIV3)は増殖が良く扱いが容易で、古くからヒト呼吸器ウイルス研究のモデルとして用いられてきた。本研究の目的は、当研究室で開発されたBPIV3のウイルスゲノム改変法を用いて改変BPIV3を作製し、感染細胞を超高解像度で解析することにより、BPIV3の呼吸器特異的な感染・増殖機構を明らかにすることである。BPIV3の膜タンパク質はM、F、HNタンパク質の3種類であるが、これらのタンパク質がウイルスの粒子形成に具体的にどのように関わっているかわかっていない。この問題を解明するため、本年度は、まずリバースジェネティクスを用いてBPIV3の膜タンパク質を個別に欠損するBPIV3を作製することを試みた。その結果、Mタンパク質、Fタンパク質を欠損するウイルスを作製することが出来た。BPIV3は自然宿主である牛の各種の感染症に対するワクチンのユニバーサルプラットフォームとなる可能性を秘めている。本研究では、上記の研究に加えてBPIV3のウイルスゲノム改変法を用いて、安全で有効な新規組換え牛用ワクチンの開発を試みた。その結果、牛下痢症ウイルス(BVDV)のE2タンパク質を発現する組換えBPIV3、牛白血病ウイルス(BLV)のenvタンパク質を発現する組換えBPIV3を作製することが出来た。これらの知見は呼吸器ウイルスの感染機構の解析および新規ワクチンの作製に役立つものと期待される。当初の計画どおり、膜タンパク質遺伝子(M遺伝子、F遺伝子)を欠損する組換えBPIV3を作製することが出来た。これらのウイルスは、cDNAからのウイルス回収の際、Mタンパク質発現プラスミド、Fタンパク質発現プラスミドを細胞にトランスフェクションすることにより取得した。これらのウイルスは、予想通り、欠損させた膜タンパク質を補給しない限りマルチプルに感染することはなかった。興味深いことに、M欠損ウイルス感染細胞ではHNタンパク質の局在が変化していた。M遺伝子欠損ウイルスを用いて感染細胞に変異を加えたMタンパク質発現プラスミドをトランスフェクションすることによりMタンパク質の機能を評価する系を構築することが出来た。一方、HN遺伝子を欠損するウイルスは取得することが出来なかった。現在のところ原因は不明である。HNタンパク質はニューラミニダーゼ活性を有しているのでトランスフェクションした細胞のシアル酸が除去されてしまいウイルスが感染できないのかもしれない。BPIV3を用いた組換えワクチンに関しては、牛下痢症ウイルス(BVDV)の主要抗原であるE2タンパク質遺伝子を有する組換えBPIV3を作製することが出来た。また、牛白血病ウイルス(BLV)の主要抗原であるenvタンパク質遺伝子を有する組換えBPIV3を作製することが出来た。これらの外来性タンパク質の発現は特異抗体を用いた蛍光抗体法およびウェスタンブロッティング法により確認した。以上の結果より、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。パラインフルエンザウイルス3型(PIV3)は牛の呼吸器疾患を引き起こすため弱毒生ワクチンが開発されている。弱毒生ワクチンはニワトリ胚線維芽細胞(CEF)で生産されているが弱毒生ワクチン株の弱毒化機構、CEFへの馴化機構は明確ではなかった。そこで、私たちはPIV3 BN-1株の原株とワクチン株のゲノムの全塩基配列を決定したところ、Fタンパク質にL288Iの変異が存在することを見出した。L288I変異を持つFタンパク質を発現させるとHeLa細胞で細胞融合能が高まり、さらにこの変異を持つFタンパク質を発現する組換えウイルスを作出してHeLa細胞に感染させたところ、ウイルスの細胞への侵入効率が高まり同時に周囲の細胞への感染が速やかに広がる事を見出した。Fタンパク質のL288I変異はCEFでの効率の良い増殖に関与していることが推察される。また、私たちはF遺伝子を欠損するウイルス(F-)、M遺伝子を欠損するウイルス(M-)を作出したが、両者を混合して感染させることにより、それぞれのウイルス株がお互いに欠損するタンパク質を補完し、培養細胞で効率良く増殖することを見出した。

この相互補完の系は、欠損ウイルスを用いるためウイルスベクターの遺伝子搭載容量を増やすことができる。この系はサイズの大きい外来性タンパク質を発現させる時、あるいは複数の外来性タンパク質を発現させる時に有用と思われる。さらに、この結果は欠損パラミクソウイルスベクターを用いた増殖制限型ベクターあるいはワクチンを開発したとしても野外株の同時感染により欠損パラミクソウイルスベクターが増殖してしまう可能性を示唆しており安全性の上で問題を提起する。パラインフルエンザウイルス3型ワクチン株のニワトリ胚線維芽細胞への馴化機構の一端を明らかにすることが出来た。また、F遺伝子欠損ウイルス、M遺伝子欠損ウイルスを培養細胞に共感染し、双方のウイルスの欠損を相互に補完し効率良く増殖する系を確立することが出来た。ウイルスの形態形成機構についてはNタンパク質、Mタンパク質、Fタンパク質、HNタンパク質に対する抗血清を作製することが出来た。また、これらの抗血清を用い共焦点レーザー顕微鏡でウイルスのNタンパク質、Mタンパク質、Fタンパク質、HNタンパク質を検出することが出来た。牛パラインフルエンザウイルス3型(BPIV3)は典型的なパラインフルエンザウイルスであり牛に呼吸器疾患を引き起こす。今回の研究では、我々が確立したBPIV3のリバースジェネティクス系を用いることにより、F遺伝子欠損ウイルス、M遺伝子欠損ウイルスを回収する事が出来た。また、両方の欠損ウイルスを混合感染させることにより持続的に両方の欠損ウイルスが感染増殖する系を開発した。この系を使うとBPIV3ゲノムに挿入できる外来性遺伝子のサイズを大きく出来るのでより大きな抗原遺伝子の発現が可能となる。さらに、M遺伝子欠損ウイルスをプラスミドより発現させた改変Mタンパク質で補完する事によりMタンパク質のウイルスの形態形成や増殖に重要なドメインを決定する事が出来た。加えて、ニワトリ胚線維芽細胞で生産されている弱毒生BPIV3ワクチンのニワトリ胚線維芽細胞への馴化にはワクチン株のFタンパク質に存在するL288I変異が重要である事を見出した。最終年度には、最近発表された任意のタンパク質同士を共有結合出来るSpyTag/SpyCatcherシステムを用いてBPIV3の主要な膜タンパク質であるHNタンパク質をEGFPで標識することが出来た。SpyTag自体は13アミノ酸からなる短いペプチドであるので種々のタンパク質に付加する事が可能である。SpyTag/SpyCatcherシステムを用いたウイルス膜タンパク質の標識は、ウイルス膜タンパク質の動態解析やウイルス粒子の標識、あるいはウイルスの細胞指向性の改変等に用いる事が出来るかもしれない。
大学における実験排水を主とした環境教育に関する調査及び研究

オーストラリアの大学における廃棄物および実験排水処理について,オーストラリア国立大学(The Australian National University, ANU)へ調査に行った.ANUは,オーストラリアにある8つの総合大学の1つであり,唯一の国立大学である.首都キャンベラの中心街に近接するANUキャンパスは敷地面積145ヘクタールの広さに200以上の建物がある.ANUの高等研究所の1つである生物科学研究所を訪問した.理系の研究棟からの排水は,実験系と生活系に分離されていた.生物科学研究所の実験系からの配管は2箇所に集合し,pH測定と中和処理を経て生活系の配管と合流し公共下水道に接続されていた.実験排水の水質分析は特に大学側で行ってはいないが,行政側が年に2回程度定期的に検査を行っているとのことであった.最初に理系の研究棟に所属する者は,薬品の取扱いや実験廃棄物・廃液の処理方法等の安全指導を研究室の担当者から説明を受けることが決められていた.担当者は,説明内容チェックリストを確認しながら説明を行い,最後に受講者に署名をさせていた.AM激地内には雨水専用の排水管が巡っており,近くの河川へ流出する排水の分流式がされていた.この雨水が直接河川に流入しているため,雨水桝にごみなどが混入されないように教育と啓発もされていた.また、学内では「節水」に取り組むようポスターやホームページで啓発を行っていた.さらに年間の水の使用量もホームページで公開し節水効果を学外にも示していた.1他大学の廃液・排水管理の状況調査について神戸大学では,部分的に実験排水と生活排水が分離されている.実験排水については,中和・曝気槽設備を介し下水道法基準範囲外のpHを示した場合には中和処理を行うシステムになっており,排水を貯留する槽内では曝気処理が常時稼動し一定時間の後,公共下水道へ排水している.日本国内において,実験排水と生活排水が分離されている大学は多くない.近年に移転された横浜国立大学や移転中の金沢大学では実験排水と生活排水が分離され,排水の排除基準が保てるよう管理されている状況を調査できた.また,廃液回収の実態についても併せて調査を行えた.2ドイツにおける廃液・排水管理についてドイツの大学における実験排水処理についてシュトゥツトガルト大学,カールスルーエ大学及びベルリン自由大学の3大学に調査へ行った.シュトゥツトガルト大学とカールスルーエ大学は併設で下水処理研究施設を所有しているので実験排水と生活排水の分離はされていなかった.ベルリン自由大学は神戸大学同様,実験排水と生活排水が分離され,実験排水の徹底管理が行われていた.どの大学も廃液の取扱いや回収は厳しく,大学全体というよりドイツ国全体で規定のタンクを使用し処理委託を行っているようだ.ドイツはごみのリサイクルに対しても細々と取り組みがなされていた.ドイツも日本も地方自治体によって排水管理やごみ収集の施策は異なるようだ.しかし,大学での環境・安全管理の面でドイツは日本より的確な管理が行われていた.1本学の廃棄物(水銀系廃液)の最終処分処理場確認調査について野村興産イトムカ鉱業所は,水銀を含む廃棄物の全国で唯一の処理工場である.ここでは,全国の大学から排出された水銀廃液のみならず,廃乾電池や廃蛍光灯など,水銀を含むあらゆる廃棄物のリサイクルが行われている.イトムカ鉱業所は,広大な敷地の中に,水銀のリサイクルプラントと廃棄物の最終処分場を併せ持っている.水銀を含む廃棄物(蛍光灯,乾電池,水銀含有汚泥,水銀含有土壌,廃試薬)は,600800度で加熱され発生する水銀蒸気を冷却・回収するという,「焙焼法」によって水銀のリサイクルを行っている.得られた水銀は,蛍光灯の材料などとして再利用するための製品として出荷され,残った残渣は同じ敷地内の最終処分地に埋め立て処分されている.2アメリカにおける廃液・排水管理についてアメリカの大学における廃棄物および実験排水処理についてワシントン大学へ調査に行った.ワシントン大学は,アメリカでも地球環境問題に関心の強い西海岸側のワシントン州にある.薬品の取り扱い及び廃液について専門の部署が,スタッフ・学生全てを対象に教育プログラムを作成し,トレーニングを行うシステムになっていた.このトレーニングを受講していない場合は,薬品を用いる実験・研究を行うことができない.また,廃液処理を依頼することも不可であり徹底した実験の安全教育を行っていた.アメリカの排水規制値は日本より約10倍近く緩く,排水検査は重金属やpHより温度と排水量を主に調査していた.ごみのリサイクルは,多種に渡って学内で一環して行われ,学内のごみ箱が視覚的・機能的なデザインになっていた.オーストラリアの大学における廃棄物および実験排水処理について,オーストラリア国立大学(The Australian National University, ANU)へ調査に行った.ANUは,オーストラリアにある8つの総合大学の1つであり,唯一の国立大学である.首都キャンベラの中心街に近接するANUキャンパスは敷地面積145ヘクタールの広さに200以上の建物がある.ANUの高等研究所の1つである生物科学研究所を訪問した.理系の研究棟からの排水は,実験系と生活系に分離されていた.生物科学研究所の実験系からの配管は2箇所に集合し,pH測定と中和処理を経て生活系の配管と合流し公共下水道に接続されていた.実験排水の水質分析は特に大学側で行ってはいないが,行政側が年に2回程度定期的に検査を行っているとのことであった.最初に理系の研究棟に所属する者は,薬品の取扱いや実験廃棄物・廃液の処理方法等の安全指導を研究室の担当者から説明を受けることが決められていた.

担当者は,説明内容チェックリストを確認しながら説明を行い,最後に受講者に署名をさせていた.AM激地内には雨水専用の排水管が巡っており,近くの河川へ流出する排水の分流式がされていた.この雨水が直接河川に流入しているため,雨水桝にごみなどが混入されないように教育と啓発もされていた.また、学内では「節水」に取り組むようポスターやホームページで啓発を行っていた.さらに年間の水の使用量もホームページで公開し節水効果を学外にも示していた.