hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高速船舶の動的強度・振動に関する研究

(1)高速船の構造の特微である薄肉箱型構造においては、通常のはり理論では考慮していない曲げによるせん断おくれの影響があるが、これを考慮した縦強度計算法を作成し、これを用いて没水型双胴水中翼船の縦強度検討をおこない、翼の取付部などに従来のはり理論では把握できなに付加応力が発生していることを明らかにした。(2)高速船設計において必要な、構造の強度及び振動の簡易計算法の開発に関して、有限要素法と遷移行列法とを組み合わせた計算法の開発を行い、実例計算でその有効性を検証した。(3)高速船においては波浪の衝撃が大きいが、衡撃横荷重を受ける内構材の強度について実験を含めて検討し、衝撃力の特性とそれによって生ずる過渡応答との関連、及び板と防撓材の取付角が衝撃強度に及ぼす影響について現象を明らかにし、多くの知見を得た。(4)接水防撓構造の高次振動について、板に面内荷重及び初期撓みがある場合を含めて、昨年度開発した有限要素法をさらに発展させた計算と模型実験によって詳細に検討した。その結果、次のことを明らかにした。(a)防撓構造の振動特性は想像以上に初期撓みや面内荷重の影響を受けやすい。(b)初期撓みは振動数を増加させ、面内荷重は減少させるので、両者の兼ね合いによって実構造の振動数が理想的な構造から増加するか減少するかがきまる。(c)以上の振動数の変化は、防撓材間の板の座屈荷重及びモ-ドと密接な関係がある。(d)接水振動における水の影響は、初期撓みや面内荷重の影響とは分離して論じて差し支えない。(e)溶接ひずみに基づく不均一な初期撓みや、構造配置の制約による寸法の不均一は振動特性、特に振動モ-ドに大きく影響するので、振動疲労などの検討には無視できない。(5)高速艇の高周波振動の検討において必要である、計測値から構造の特性行列を推測する手法について研究し、これに関して簡略で精度のよい手法の見通しが得られた。(1)全体強度検討重量を没水部の浮力と、水中部の揚力とで相持ちした構造の船舶について薄板のせん断おくれが縦強度に及ぼす影響を解析的に検討した(森)。また、構造解析手法の簡略化を目的として、有限要素法とせん移行列法を組み合わせた解析法を作成した(前田)。(2)局部強度検討衝撃横荷重を受ける内構材の強度を実験的に検討し、板に対する防とう材の取付角についての多くの知見を得た(郷田)。(3)高周波振動接水防とう構造の高次振動に付いて、有限要素法による計算と模型実験によって性状を解明した(大高、安澤)。また、POWER FLOW法のうち、SEA法とPFFEM(パワ-フロ-有限要素法)を板構造に適用して計算を行い、振動エネルギの流れ及び減衰の効果などについて多くの知見を得た(安澤、大高)。さらに、能動型の制振法を船体構造に適用する場合の検討を行い、実用上の問題点を明らかにした(道本)。(4)強度評価アルミニュウム合金の押し出し性能を利用した部材形状、すなわち可変板厚の採用と接合部形状の改善について調査検討を行い、軽量化の見通しを得た(森、金子)。

(1)薄肉箱型構造において問題となる、曲げによるせん断おくれの影響を考慮した縦強度計算法を用いて、没水型双胴水中翼船の縦強度検討をおこない、翼の取付部などに従来のはり理論では把握できない付加応力が発生していることを明らかにした。(2)衝撃横荷重を受ける内構材の強度について実験を含めて検討し、衝撃力の特性と過渡応答との関連及び板と防撓材の取付角が衝撃強度に及ぼす影響についての多くの知見を得た。(3)接水防撓構造の高次振動について、板に面内荷重及び初期撓みがある場合を含めて、昨年度開発した有限要素法をさらに発展させた計算と模型実験によって詳細に検討した。その結果、次のことを明らかにした。(a)防撓構造の振動特性は相像以上に初期撓みや面内荷重の影響を受けやすい。(b)初期撓みは振動数を増加させ、面内荷重は減少させるので、両者の兼ね合いによって実構造の振動数が理想的な構造から増加するか減少するかがきまる。(c)以上の振動数の変化は、防撓材間の板の座屈荷重及びモ-ドと密接な関係がある。(d)接水振動における水の影響は、初期撓みや面内荷重の影響とは分離して論じて差し支えない。(e)溶接ひずみに基づく不均一な初期撓みや、構造配置の制約による寸法の不均一は振動特性、特に振動モ-ドに大きく影響するので、振動疲労などの検討には無視できない。(4)高速艇の高周波振動の検討において、計測値から構造の特性(剛性行列、質量行列)を推測する技術は重要であるが、これに関して簡略で精度のよい手法の見通しが得られた。
骨格筋における性ホルモン産生

本研究では,性ホルモンの合成組織として骨格筋に着目し,その合成経路が運動により亢進することにより,性ホルモン合成の亢進に寄与するという仮説を立証することを目的とする.上記の研究課題を明らかにするために,骨格筋における性ホルモン合成酵素の発現の有無と局所性ホルモン代謝動態について検討した(研究課題I).さらに,運動による骨格筋内の性ホルモン産生経路を明らかにするために,運動が骨格筋内の性ホルモン合成酵素に及ぼす影響とその性差について検討した(研究課題II).その結果,骨格筋における性ホルモン産生機序に着目し,骨格筋内の性ホルモン合成酵素の遺伝子・タンパク発現が存在することを確認し,骨格筋には性ホルモン代謝経路が存在し,局所にて性ホルモンを産生する器官となりうる可能性を明らかにした(研究課題I).また,骨格筋内の性ホルモン合成酵素の遺伝子・タンパク発現には性差があり,運動刺激に対するそれらの発現応答にも性差があるという結果を得たことから(研究課題II),運動による骨格筋の適応機序に局所の性ホレモン代謝が関与している可能性が示された.それゆえ,運動による性ホルモン作用は,内分泌経路の他に,末梢組織(骨格筋)における局所の性ホルモン産生が重要な役割を果たしている可能性が示された.本研究では,性ホルモンの合成組織として骨格筋に着目し,その合成経路が運動により亢進することにより,性ホルモン合成の亢進に寄与するという仮説を立証することを目的とする.上記の研究課題を明らかにするために,骨格筋における性ホルモン合成酵素の発現の有無と局所性ホルモン代謝動態について検討した(研究課題I).さらに,運動による骨格筋内の性ホルモン産生経路を明らかにするために,運動が骨格筋内の性ホルモン合成酵素に及ぼす影響とその性差について検討した(研究課題II).その結果,骨格筋における性ホルモン産生機序に着目し,骨格筋内の性ホルモン合成酵素の遺伝子・タンパク発現が存在することを確認し,骨格筋には性ホルモン代謝経路が存在し,局所にて性ホルモンを産生する器官となりうる可能性を明らかにした(研究課題I).また,骨格筋内の性ホルモン合成酵素の遺伝子・タンパク発現には性差があり,運動刺激に対するそれらの発現応答にも性差があるという結果を得たことから(研究課題II),運動による骨格筋の適応機序に局所の性ホレモン代謝が関与している可能性が示された.それゆえ,運動による性ホルモン作用は,内分泌経路の他に,末梢組織(骨格筋)における局所の性ホルモン産生が重要な役割を果たしている可能性が示された.性ホルモンは主にアンドロゲンとエストロゲンがある。性ホルモンの産生は男性では精巣よりテストステロン、女性では卵巣よりエストラジオールが主に分泌され、副腎からもデヒドロエピアンドロステロン(DHEA)が分泌される。これらのホルモンは標的組織にて直接的あるいは間接的に作用する。性ステロイドホルモン合成酵素は性ホルモンの代謝変換に関与する酵素であり、これらの酵素が働くことによって性ホルモンの合成が行われる。近年の報告に出ると、肝臓、腎臓、脳などの部位において、性ステロイドホルモン合成酵素の存在が確認され、このことは、局所での性ホルモン産生の可能性が示唆されている。しかしながら、骨格筋局所での性ステロイドホルモン合成経路の存在は全く不明である。本年度は、骨格筋局所にて、性ホルモン産生がなされているかを明らかにするため、骨格筋における性ステロイドホルモン合成経路の主要酵素の遺伝子およびタンパク発現を検討した。以上のことより、骨格筋にて性ステロイドホルモン合成酵素の遺伝子発現およびタンパク発現が確認され、骨格筋は性ホルモンを自己産生する臓器である可能性が考えられる。性ホルモンは主にアンドロゲンとエストロゲンかおる。骨格筋における性ホルモンの生理作用は、筋タンパク同化作用、筋機能亢進やエネルギー代謝の調節など重要な役割を担っている。近年の報告によると、肝臓、腎臓、脳などの部位において、性ステロイドホルモン合成酵素の存在が確認され、このことは、局所での性ホルモン産生の可能性が示唆されている。しかしながら、性ホルモンが骨格筋局所にて産生されるか否かについては不明である。本研究では、骨格筋細胞の初代培養を用いて筋細胞における性ホルモンの産生について検討した。ラット筋芽細胞から分化させた筋細胞に、DHEAおよびtestosteroneを10μM,100μM,300μM,500μM投与し、24時間後に細胞を回収した。性ホルモンの測定は、total testosterone、estradiolをEIA法により検討した。筋細胞にて、性ホルモン代謝合成に必要な酵素である17beta-HSD、3beta-HSD、P450aromの発現が検出された。さらに、骨格筋内のtotal testosterone、estradiolレベルは、添加したDHEAおよびtestosteroneの濃度依存的に増大した。本研究では、DHEAからテストステロンやエストラジオールへの代謝変換に働く酵素である3beta-HSD、17beta-HSD、P450aromの性ステロイドホルモン合成酵素が骨格筋培養細胞にて遺伝子発現が確認された。さらに、DHEAを介したアンドロゲンおよびエストロゲンの産生か濃度依存的に増大することが明らかとなった。

以上のことより、骨格筋細胎内でtestosteroneおよびDHEAを代謝する酵素が存在し、性ホルモンの産生か認められたことから、骨格筋は性ホルモンを産生する臓器である可能性が示唆された。加齢は内分泌機能の低下をもたらし、性ホルモン産生も低下させる.とくに閉経後女性では、卵巣の分泌能不全に伴いエストロゲンが著明に減少する.また、閉経後のエストロゲンの大部分は卵巣以外の他の性ホルモン合成組織で生合成される.高齢者の運動トレーニングは生体内の諸機能の低下を改善させる効果がある.しかしながら、内分泌機能が低下している高齢者において、運動による骨格筋局所の性ホルモン産生のメカニズムは明らかでない.そこで、本年度は、加齢ラットを用いて、高齢期からの運動トレーニングに伴う骨格筋局所の性ホルモン産生機序について明らかにすることを目的とする.加齢ラットに12週間の運動トレーニングを施行し、骨格筋内の性ホルモン濃度および性ホルモン合成酵素の遺伝子・タンパク発現を検討した.分子学的手法を用いることで、高齢期からの運動による骨格筋局所における性ホルモン産生のメカニズムの検討を行った.対象は24ケ月齢の加齢オス/メスラットとし、トレッドミル走(30m/min,5日/週×12週間)を行った.12週間の運動トレーニング終了後に骨格筋(ひふく筋)を摘出し、骨格筋の性ホルモン合成酵素の遺伝子・タンパク発現、および組織中のホルモン濃度の検討を行った。本研究では、DHEAからテストステロンやDHT、エストラジオールへの代謝変換に働く酵素である性ホルモン合成酵素の作用により骨格筋内の性ホルモン濃度が変化する可能性が示された.高齢期からの運動トレーニングは骨格筋局所の性ホルモン代謝を活性化し、骨格筋機能の向上に関与している可能性が示された.
経済的利用により劣化した東アジアおよびロシア極東地域の食肉目個体群の復元技術開発

アジアの野生動物の保全達成には、科学的根拠と動物と人間の関わりの具体的な情報蓄積が必要である。本研究では、環境選好性や人間との関わりの程度の異なる中型食肉目5種(ユーラシアアナグマMeles spp.など)を、食肉目群集の生息地保護のための指標種とした。遺伝子分析より、ロシアのアナグマ2種の分布境界における交雑や、イタチ属の平衡進化が明らかになった。また行動生態面では、匂い成分分析の有用性、人為活動とイヌ科動物の影響によるイタチ科2種の活動の変化が明らかになった。イタチ科動物の地域個体群保全のためには、開発等による生息環境改変の直接的影響の評価と共に、競合種との種間相互作用も考慮すべきである。本研究は、食肉目野生動物を食料や漢方薬、毛皮として利用する中国および東アジア、ロシア極東地域の経済活動によって、絶滅危惧となったブタバナアナグマを含む中型食肉目5種を指標種として、生息地改善および経済的利用の抑止の両面から個体群復元のための保全策を提案する。ファインスケールとラージスケールにて個体群の遺伝的構造、社会生態、生息地保全のためのkey habitat、動物と人間との関わりを調査する。そして動物による種子分散をとおした保護区管理方法、および地域生態系の動物の役割についての地域住民への普及啓蒙内容を具体的に提案する。現在もなお拡大する野生動物市場問題の解決、また経済的利用により劣化した野生動物個体群復元のための地域アプローチ策は、アジア全域とロシア極東地域に適用することができる。環境選好性や人間との関わりの程度の異なる中型食肉目5種(ブタバナアナグマArctonyx collaris、ユーラシアアナグマMeles spp.,ハクビシンPaguma larvata,イシテンMartes foina、キエリテンM. flavigula)を、東アジアおよび極東ロシア地域の食肉目群集の生息地保護のための指標種として位置づけ、以下の3項目について明らかにする。1.森林消失や開発による生息地の断片化の実態2.ラージスケール、およびファインスケールにおける動物個体群の衰退状況と影響要因3.食肉目保護の障害となる問題(野生動物の食肉や毛皮利用)の実態、住民の動物への意識本研究は、食肉目野生動物を食料や漢方薬、毛皮として利用する中国および東アジア、ロシア極東地域の経済活動によって、絶滅危惧となったブタバナアナグマを含む中型食肉目5種を指標種として、生息地改善および経済的利用の抑止の両面から個体群復元のための保全策を提案する。環境選好性や人間との関わりの程度の異なる中型食肉目5種(ブタバナアナグマArctonyx collaris、ユーラシアアナグマMeles spp.,ハクビシンPaguma larvata,イシテンMartes foina、キエリテンM. flavigula)を、生息地保護のための指標種として位置づけ、以下の3項目について明らかにする。1.森林消失や開発による生息地の断片化の実態2.ラージスケール、およびファインスケールにおける動物個体群の衰退状況と影響要因3.食肉目保護の障害となる問題(野生動物の食肉や毛皮利用)の実態、住民の動物への意識研究期間2年目にあたる2015年度は、ラージスケールの研究を主に行った。すなわち、アナグマMeles属の遺伝的多様性に関するDNA分析、および臭腺分泌物の化学成分分析を、日本、ヨーロッパ2箇所(イギリス、ブルガリア)、ロシアからサンプルを取得して分析した。また、中国における野生食肉目動物の漢方薬利用についての論文を執筆した。今年度は、臭腺分泌物の分析について、大きな進展が見られた。日本、ブルガリア、英国からアナグマのサンプルを取得して分析し、その結果地理的に大きく隔たった各個体群のなかにも、共通の化学成分が4つ存在することを発見した。これは世界的に見てはじめて得られた内容であった。現在もなお拡大する野生動物市場問題の解決、また経済的利用により劣化した野生動物個体群復元のための地域アプローチ策は、アジア全域とロシア極東地域に適用することを目的としている。平成28年度は、主に以下の2点について継続調査と成果発表を行った。1.ロシアと東アジア地域におけるアジアアナグマなどの中小型食肉目の保全昨年度に引き続き、ロシア地域と東アジア地域におけるハクビシン、アジアアナグマ、ニホンイタチ、シベリアイタチ、イイズナ、タヌキの遺伝的特徴の研究を実施した。また、ニホンアナグマでは九州地域での新たな大量駆除についての実態調査、カンボジアとラオスにおけるイタチアナグマ類の保護状況について調査を行った。以上の成果を、学会誌論文を中心に投稿し発表を行った。2.注目種の生態学的調査ユーラシアアナグマの臭腺分泌物の分析については、新たに日本国内(高知)における調査を行った。

また、比較対象地域であるブルガリア中央部における捕獲とサンプリング調査を行い、化学分析と成果発表を行った。今年度は研究実施機関の最終年度であったため研究成果発表を中心に行った。7月に行われたIMC(国際哺乳類学会議、オーストラリア・パース)において、金子と増田は極東ロシアとアジア地域のイタチ科動物の多様性に関するシンポジウムを主催した。増田、西田、金子それぞれが演者として口頭発表、角田は、ポスター発表を行った。また日本から同分野の若手研究者1名(鈴木聡氏)を旅費補助により派遣し、海外の研究者と討論することができた。その他に、金子はCSiV(国際哺乳類化学分析会議、イギリス・パース)や、国内学会においても口頭発表を行った。またこれらの研究成果を国際誌へ投稿、掲載された。研究作業面では、今年度はイタチ科Mustela属およびMeles属の主要組織適合遺伝子複合体(MHC)遺伝子の多様性を分子進化学的に解明した.さらに,アジアアナグマとヨーロッパアナグマの雑種化が起きていることを遺伝学的に証明した.金子は、ロシアにおけるアナグマ臭腺分泌物の収集を行った。角田は、ブルガリア中央部においてカメラトラップ法調査を行い、食肉目ギルド内の種間関係を調査し、同所的共存をしていることが明らかになった。特筆すべき点として、金子は、日本国内の九州地域においてニホンアナグマの捕獲数の急増が新たに発生していることを発見し、Nature誌へ意見掲載を行うとともに、日本哺乳類学会において自由集会を主催し実態解明を呼びかけた。今後、アジア地域の新たな問題点として調査する必要がある。さらに、本研究の4年間の活動の集大成として、プロジェクトの大目的であるアジアの食肉目動物の経済的利用と保全に関する知見を、オックスフォード大学出版会発行の「イタチ科動物の生物学と保全」という本の中で1章を設け、「アジアのアナグマー類似点と相違点:アナグマの社会の多様性や社会生態理論の保全への応用」として英語で出版した。アジアの野生動物の保全達成には、科学的根拠と動物と人間の関わりの具体的な情報蓄積が必要である。本研究では、環境選好性や人間との関わりの程度の異なる中型食肉目5種(ユーラシアアナグマMeles spp.など)を、食肉目群集の生息地保護のための指標種とした。遺伝子分析より、ロシアのアナグマ2種の分布境界における交雑や、イタチ属の平衡進化が明らかになった。また行動生態面では、匂い成分分析の有用性、人為活動とイヌ科動物の影響によるイタチ科2種の活動の変化が明らかになった。イタチ科動物の地域個体群保全のためには、開発等による生息環境改変の直接的影響の評価と共に、競合種との種間相互作用も考慮すべきである。
ジーンターゲッティングを利用したアミロイドーシス発症機構の解析

1,ジーンターゲッティング法で作製した無トランスサイレチン(TTR)マウスに家族性アミロイドポリニューロパチー(FAP)の原因となるヒト変異ttr遺伝子を導入する方法で作製したFAPホモ接合体症例のモデルマウスを用いた解析から、マウス内在性の正常TTRはヒト異型TTRから成るアミロイドの沈着に影響しないこと、ヒト異型TTRは、甲状腺ホルモンT4やレチノール結合蛋白質と結合する能力を有することが明らかとなった。またこの疾患モデルマウス血中にはマウス正常TTR単量体とヒト異型TTR単量体とから成るヘテロTTR四量体が存在することを見出した。2,種々のアミロイドーシスで沈着する異なるアミロイドに共通の微量構成成分、血清アミロイドP成分(SAP)がアミロイドーシスの発症にどう関与するかを明らかにするために、以下のようにジーンターゲッティング法で、SAPを完全に欠損した変異マウス株を作製した。(1)マウス胚幹(ES)細胞株CCEの由来した129/Sv//Evマウスの遺伝子ライブラリーより単離したsap遺伝子領域を用いて、以下のような置換ベクターを構築した。置換ベクター:5'-flanking region(約1.6kb)及び3'-flanking region(約8.7kb)を含む全sap遺伝子の第2エクソンに、ES細胞で発現するPGK(phosphoglycerate kinase)プロモーターに接続したG418耐性遺伝子を挿入し、さらに、ES細胞で発現するMC1プロモーターに接続した単純ヘルペスウイルスのtk遺伝子を3'端に結合したもの。(2)この置換ベクターをCCE細胞株に導入し、ベクターを取り込んで、G418とFIAUとに耐性となった250コのクローンの中から相同組換えでsap遺伝子に挿入変異が導入された6コの細胞株をサザーンブロット法及びPCR法で選択した。(3)これらsap遺伝子に挿入変異をもつES細胞の中から4コを選んでC57BL/6マウスの胚盤胞に注入し、キメラマウスを得た。(4)これらキメラマウスの雄とC57BL/6マウスの雌とを交配させ、2匹の雄キメラマウスが生殖細胞のsap遺伝子に挿入変異を持つことを確認した。(5)一対のsap遺伝子の一方に挿入変異をもつマウス株同志の交配により生まれた200匹のマウスの遺伝子型を調べ、野生型、sap遺伝子変異のヘテロ接合体及びホモ接合体マウスが、メンデルの分離の法則に合う比率で存在することを見出した。また、ホモ接合体マウス血中にはSAPが存在しないことをWestern blot法で確認した。この結果は、SAP欠損マウスの個体発生には異常が無いことを示唆する。これらヘテロ接合体及びホモ接合体マウスの形態、行動や繁殖能力には異常を認めない。次に、無SAPマウスにAAアミロイドーシスの惹起を試みた。AAアミロイドーシスは、1mlのFreund's complete adjuvant、1mlのPBS及び25mgの加熱殺菌したM.butyricum菌体から成るエマルジョンを、マウスの腹腔内に体重110gあたり0.1ml注射して惹起した。(6)エマルジョンを投与すると野生型及びヘテロ接合体マウス血中のSAP濃度は、2日後に投与前の約25倍に増加し、その後徐々に減少したが、18日後でも、約15倍の高値であった。一方、血清アミロイドA蛋白(SAA)濃度は共に、1日後に投与前の約100倍に増加し、18日後でも、約80倍の高値であった。この結果はSAPの欠損はマウスSAAの急性期反応に影響しないことを示している。(7)9週齢の野生型及びホモ接合体マウス各5匹にエマルジョンを投与後、18日目の脾アミロイドの沈着を調べた。この結果、野生型及びホモ接合体マウス共に4匹にAAアミロイドの沈着を認めた。この結果は、AAアミロイドの沈着にSAPは必須では無いことを示している。現在、SAPがAAアミロイドの沈着を促進するか否かを明らかにするために、エマルジョン投与後の脾アミロイドの沈着を野生型及びホモ接合体マウスについて経時的に比較解析している。3,ジーンターゲッティング法を用いて、内在性ttr遺伝子にヒトで第I型FAPの病因となる点変異のみをもたせたマウスES細胞を用い、キメラマウスを作製した。生殖系列に目的の変異をもつキメラマウスが得られれば、FAPの病因となる点変異のみをもつマウス株の作製を目指す。2,種々のアミロイドーシスで沈着する異なる

アミロイドに共通の微量構成成分、血清アミロイドP成分(SAP)がアミロイドーシスの発症にどう関与するかを明らかにするために、以下のようにジーンターゲッティング法で、SAPを完全に欠損した変異マウス株を作製した。(1)マウス胚幹(ES)細胞株CCEの由来した129/Sv//Evマウスの遺伝子ライブラリーより単離したsap遺伝子領域を用いて、以下のような置換ベクターを構築した。置換ベクター:5'-flanking region(約1.6kb)及び3'-flanking region(約8.7kb)を含む全sap遺伝子の第2エクソンに、ES細胞で発現するPGK(phosphoglycerate kinase)プロモーターに接続したG418耐性遺伝子を挿入し、さらに、ES細胞で発現するMC1プロモーターに接続した単純ヘルペスウイルスのtk遺伝子を3'端に結合したもの。(2)この置換ベクターをCCE細胞株に導入し、ベクターを取り込んで、G418とFIAUとに耐性となった250コのクローンの中から相同組換えでsap遺伝子に挿入変異が導入された6コの細胞株をサザーンブロット法及びPCR法で選択した。(3)これらsap遺伝子に挿入変異をもつES細胞の中から4コを選んでC57BL/6マウスの胚盤胞に注入し、キメラマウスを得た。(4)これらキメラマウスの雄とC57BL/6マウスの雌とを交配させ、2匹の雄キメラマウスが生殖細胞のsap遺伝子に挿入変異を持つことを確認した。(5)一対のsap遺伝子の一方に挿入変異をもつマウス株同志の交配により生まれた200匹のマウスの遺伝子型を調べ、野生型、sap遺伝子変異のヘテロ接合体及びホモ接合体マウスが、メンデルの分離の法則に合う比率で存在することを見出した。また、ホモ接合体マウス血中にはSAPが存在しないことをWestern blot法で確認した。この結果は、SAP欠損マウスの個体発生には異常が無いことを示唆する。これらヘテロ接合体及びホモ接合体マウスの形態、行動や繁殖能力には異常を認めない。次に、無SAPマウスにAAアミロイドーシスの惹起を試みた。AAアミロイドーシスは、1mlのFreund's complete adjuvant、1mlのPBS及び25mgの加熱殺菌したM.butyricum菌体から成るエマルジョンを、マウスの腹腔内に体重110gあたり0.1ml注射して惹起した。(6)エマルジョンを投与すると野生型及びヘテロ接合体マウス血中のSAP濃度は、2日後に投与前の約25倍に増加し、その後徐々に減少したが、18日後でも、約15倍の高値であった。一方、血清アミロイドA蛋白(SAA)濃度は共に、1日後に投与前の約100倍に増加し、18日後でも、約80倍の高値であった。この結果はSAPの欠損はマウスSAAの急性期反応に影響しないことを示している。(7)9週齢の野生型及びホモ接合体マウス各5匹にエマルジョンを投与後、18日目の脾アミロイドの沈着を調べた。この結果、野生型及びホモ接合体マウス共に4匹にAAアミロイドの沈着を認めた。この結果は、AAアミロイドの沈着にSAPは必須では無いことを示している。現在、SAPがAAアミロイドの沈着を促進するか否かを明らかにするために、エマルジョン投与後の脾アミロイドの沈着を野生型及びホモ接合体マウスについて経時的に比較解析している。3,ジーンターゲッティング法を用いて、内在性ttr遺伝子にヒトで第I型FAPの病因となる点変異のみをもたせたマウスES細胞を用い、キメラマウスを作製した。
前立腺癌骨転移におる骨サイトカイン、CBFa-1、OPG及びODFの役割

前立腺癌でのBMP-2(14.33±3.30)、BMP-6(21.18±1.35)、PTHrP(24.45±8.10)、OPG(4.71±1.29)の遺伝子が腎細胞癌および膀胱癌より有意に高値を示していた。また前立腺癌の中ではBMP-2、BMP-6、PTHrPの遺伝子がOPG、ODF(1.29±0.65)およびCBFa-1(3.47±1.62)より有意に高値を示していた。膀胱癌及び腎細胞癌での骨代謝調節因子の遺伝子の発現量ではすべての遺伝子で有意差は認めなかった。BMP-2,BMP-6及びOPGが前立腺癌細胞で発現量が多いため骨芽細胞の分化を誘導して、骨形成性の骨転移がおきる可能性が考えられる。また前立腺癌の骨転移でも骨溶解性の骨転移も見られ骨転移には破骨細胞が必要でありPTHrPの遺伝子の関与が考えられる。前立腺癌細胞株(LNCaP, DU-145,PC-3),膀胱癌細胞株(T24)、骨肉腫細胞株(Saos-2)乳癌細胞株(MDA-MA-453)をそれぞれ培養した。細胞株よりRNeasy Kitにてtotal RNAの抽出をし、また同様に蛋白も抽出しそれぞれの濃度を測定した。total RNAより破骨細胞の分化誘導因子であるPTH-rPおよびODE破骨細胞抑制因子であるOPGと骨芽細胞の分化誘導因子であるCBFa-1,BMP-2,BMP-6の発現を調べた。PTH-rPではLNCaPの発現は見られずDU-145,PO3、T24では強く発現していた。しかしODFではすべての細胞株で発現は見られなかった。OPGはLNCaPでは発現は認めず、DU-145では弱く発現しPC-3では強く発現していた。T-24でも弱く発現していた。CBFa-1はLNCaPでは発現は見られず、Dじ145は弱く発現し、PC-3では強く発現していた。またT-24でも弱く発現していた。BMP-2,BMP-6は前立腺癌細胞株すべてに同程度発現していたが、BMP-2のほうが発現は強かった。膀胱癌細胞T-24ではBMP-2で軽度発現が認めたが,BMP-6では発現は認められなかった。前立腺癌の骨転移巣から得られたPC-3細胞株ではLNCaPや膀胱癌細胞株T24に比べてOPG、CBFa-1およびBMPの発現が強かった。破骨細胞を抑制するOPGと骨芽細胞の誘導分化を促すCBFa-1およびBMPの発現が強いことは前立腺癌骨転移にて破骨細胞より骨芽細胞が優位な状態が考えられる。そのために前立腺癌の骨転移では骨形成性の骨転移がおきやすい可能性が示唆される。各遺伝子の発現の定量化とwestern blotでの蛋白の発現の確認を計画している。
M&Pの観点から検証するEIT型メモリの量子性

真空スクイーズド光は光の持つ量子的なゆらぎを不確定性原理を破らない範囲で小さくした非古典的な光である。この性質から量子情報の担い手のひとつとなっている。実験代表者はこの光を原子気体に保存・再生を行ってきたが、今回、その効率を向上させることに成功した。また、強度が時間変化する、うなり(ビートを打つ)の光のゆらぎを小さくした真空スクイーズド光も保存・再生した。これにより、観測するゆらぎが高周波となり、環境ノイズに邪魔されない検出が可能になった。本研究の目的は、電磁勇気透明化(EIT)を用いた光量子メモリの研究である。本年度は2モードスクイーズド光を研究した。この光は高速で振動する揺らぎの成分である。この光では信号を高周波で取り出せるので低周波ノイズに強い。また、スペアナなどの簡便な装置で検出できるようになるため、応用に有利である。量子光学の理論を適用すると、2モードスクイーズド光は2つの独立した揺らぎによることがわかった。また、2色を用いたEITではその一方を保存・再生できることがわかった。そこで実際に実験を行い、2つの揺らぎの一方だけが保存・再生されていることを確認した。また、EITを用いたスクイーズド光の保存・再生効率の向上を図った。保存媒体である冷却ルビジウム原子の密度が上がるように調製し、EITがより起こるようにした。また、スクイーズド光発生装置が不安定だったのを改善した。保存対象の光パルスには、本来光があるべきではないところにも余計な光が漏洩していたのでこれを遮断した。この結果、保存・再生されたスクイーズド光の大きさが0.2dBだったのもが、0.4dBまで上昇した。本年度は永久電気双極子モーメント(pEDM)精密測定の準備を行った。これまでの常磁性原子のpEDM測定では原子ビームやセルを用いていたが、原子集団の運動やコヒーレンスによって測定精度が制限されていた。そこで本研究では原子集団をレーザー冷却技術によって冷却、真空中に捕捉し、コヒーレンスを高めることで測定精度を上げることを考えた。測定対象の原子としてセシウム原子を、比較対象としてルビジウム原子を選択し、これを同時に冷却するための装置を組み立てた。この装置には、高真空下で原子集団を捕捉する必要があるため、二重磁気光学トラップを組み込んだ。また、pEDMに影響せず、原子集団のコヒーレンスを壊さない捕捉である三次元青方離調光格子も組み込んだ。pEDM測定には安定均一磁場が必要なので、装置を三重磁気シールドで覆った。この装置では、まずルビジウム原子の捕捉を試み、二重磁気光学トラップで10^8個程度の原子を捕捉した。また、光格子に必要な光共振器を組んだ。しかし、共振器内損失が大きいために望んだ性能が出なかった。
障害者リハビリテーションの社会開発モデルに関する研究

本研究では、地域住民参加型の障害者リハビリテーションを、社会開発モデルとして捉えるフレームワークをCBR(Community-Based Rehabilitation:地域社会に根ざしたリハビリテーション)の実践を通して、提示することを目的としている。CBRとは「全ての障害者のリハビリテーション、機会均等、ソーシャル・インクルージョンのための全般的な地域開発における戦略である。CBRは障害者自身とその家族、組織と地域社会の共同の取り組み、そして政府や非政府機関の保健、教育、職業、社会などのサービスを通して実施される」と定められている(ILO, UNESCO,WHO.Joint Position Paper,2004)。本調査は2005年のフィールド調査と合わせて、2006年8月18日から2006年9月16日にかけてインドネシア中部ジャワのCBR開発訓練センターの協力を得て、CBRの実施されている村でフィールド調査を行った。フィールド調査では村で障害問題に取り組んでいる地域住民と、地域在住の障害者に対しての半構造型インタビューとアンケート調査、および活動に関連した資料の分析を行った。今回の調査により、地域社会で持続可能な地域住民による活動が展開できる背景として、社会資源の動員システムが構築されていたことが分かった。そして動員された社会資源を障害者へ配分する制度を構築することで、社会問題の中に障害問題を統合した活動が住民レベルで可能となっていた。この活動は、最近「障害と開発」分野でトピックとなっている、障害のメインストリーミングをミクロレベルの活動を通して実証するものであり、今後の理論展開が期待できる。今回の調査では、住民組織の構造分析を行い、地域社会システムと地域住民の関係性から、障害問題に関わる活動が地域社会で持続可能となった要因を明らかに出来た。現在、成果については学術誌に投稿中であるので、その発行をもって詳細を報告する。本研究では、地域住民参加型の障害者リハビリテーションを、社会開発モデルとして捉えるフレームワークを提示することを目的としている。CBRとは全ての障害者・児のリハビリテーション、機会均等、ソーシャル・インクルーションを目的とした全般的な地域社会開発によって計画され、障害者自身、障害者・児の家族、地域社会の共同の取り組み、そして適切な保健、教育、職業、社会サービスを通して実施される、と定義されている(Draft Joint Position Paperfrom ILO, UNESCO, UNICEF and WHO,2002)。本調査は2005年9月21日10月13日にかけてインドネシア中部ジャワのCBR開発訓練センターの協力を得て、CBRの実施されている村でフィールド調査を行った。調査実施村では地域住民によって自生組織を運営しており、障害問題を包含した地域社会の失業問題、経済問題、健康問題、教育問題等に関わる活動を展開していた。従来のCBRは障害問題に特化した活動を展開することで効率化を図ってきたが、その反面で外部者の支援が途絶えてからの地域住民自身による活動の継続性に問題があった。しかしながら本調査の自生組織は障害問題を地域全体の社会問題の一部として取り入れることで、地域住民による持続可能な活動となっており、今後の新たな障害問題の社会開発の手法として示唆に富む点が多く確認された。また、この自生組織の構造分析から、地域社会システムと中間組織の関係性を発展的に理論展開できることが期待された。
AIDS患者における非定型抗酸菌感染症の実験動物モデル系の確立

最近、本邦でも増加しているAIDS患者は非定型抗酸菌の1種であるMycobacterium avium complex(以下MAC)感染症を高頻度に起こすが、従来の抗結核剤や化学療法剤に治療抵抗性があり、有効な化学療法剤の出現が待たれている。そこで我々は、化学療法剤の開発に欠かせないMAC全身播種性感染実験モデル系を免疫不全動物などを用いて確立しようと試みた。NZW系ウサギ、T細胞及びB細胞の機能を欠如したSCIDマウス、好中球及びNK細胞の機能を欠如したBeigeマウスにMACを静脈内感染させ、一定期間後に屠殺・剖検して、臓器中あるいは血液中の生菌単位を寒天培地上で算定した。また、病理組織標本を作成し、ヘマトキシリン・エオジン染色及びチール・ネ-ルゼン染色を施して光学顕微鏡で観察した。あわせて、実際にこれらのモデル動物を用いて新化学療法剤を経口投与し、MAC感染症に対する治療効果を検討したところ、いずれの動物におけるMAC感染症に対しても、現在開発中の新リファマイシン誘導体、KRM1648は、同じリファマイシン誘導体であるリファピシンよりも優れた治療効果を示すことがわかった。
位相ニューラルネットワークによる情報分離学習とその応用

本研究では,生物の脳,とりわけ人間の脳機能を解明するための人工ニューラルネットワークを開発することを主目的としている.このため世界に先駆けて、従来のアナログニューラルモデルの自然な一般化で,マルコフランダムフィールドモデルなど、確率場ニューラルネットワークモデルの平均場近似となっている共分散ニューラルネットワークを提案した.このモデルは,情報処理の側面から本質的と考えられる発火相関を位相で表現でき,高等生物の脳における発火の同期や位相のずれによる情報処理を実行できる能力を持つ.平均場近似モデルとしても,従来のナイーブな近似と違い、シナプス結合係数が大きいところでもかなり精度良く近似を行うととが出来ることを計算機実験で確認した.このモデルにより、発火相関によるセグメンテーションが可能であることを確認した.共分散ニューラルネットワークの効率的学習法を提案し,これが非常に早く収束することが確かめた.更に、ニューラルネットワークの学習法として,近年注目を集めているサポートベクトルマシン(SVM)について,精度のよいマルチクラス識別器の構成,二次錘形計画法を応用した高速SVMの提案を行った.更に,幾何学的なマージン最大化学習法を提案し,多くの場合SVMよりかなり高速になることを検証した.また,カーネル主成分分析を応用した学習機械を開発し,従来学習機械においてモデル選択の問題として未解決であった,カーネルパラメタの自動設定手法を提案した.この方法は顔画像認識に応用された.これらの成果については,国際会議,論文において発表済みである.本研究では,生物の脳,とりわけ人間の脳機能を解明するための人工ニューラルネットワークを開発することを主目的としている.このため世界に先駆けて、従来のアナログニューラルモデルの自然な一般化で,マルコフランダムフィールドモデルなど、確率場ニューラルネットワークモデルの平均場近似となっている共分散ニューラルネットワークを提案した.このモデルは,情報処理の側面から本質的と考えられる発火相関を位相で表現でき,高等生物の脳における発火の同期や位相のずれによる情報処理を実行できる能力を持つ.平均場近似モデルとしても,従来のナイーブな近似と違い、シナプス結合係数が大きいところでもかなり精度良く近似を行うととが出来ることを計算機実験で確認した.このモデルにより、発火相関によるセグメンテーションが可能であることを確認した.共分散ニューラルネットワークの効率的学習法を提案し,これが非常に早く収束することが確かめた.更に、ニューラルネットワークの学習法として,近年注目を集めているサポートベクトルマシン(SVM)について,精度のよいマルチクラス識別器の構成,二次錘形計画法を応用した高速SVMの提案を行った.更に,幾何学的なマージン最大化学習法を提案し,多くの場合SVMよりかなり高速になることを検証した.また,カーネル主成分分析を応用した学習機械を開発し,従来学習機械においてモデル選択の問題として未解決であった,カーネルパラメタの自動設定手法を提案した.この方法は顔画像認識に応用された.これらの成果については,国際会議,論文において発表済みである.本研究では,生物の脳,とりわけ人間の脳機能を解明するとともに,高度な工学的応用を見いだす人工ニューラルネットワークを開発することを主目的としている。特に,脳がどのように外界の表現を獲得し,事物の認識を行っているかを明らかにし、生物の持つ柔軟性と融通性のある機械認識技術を確立することが具体的な目標である.本年度の研究では,従来のアナログニューラルモデルの自然な一般化で,しかも情報処理の側面から本質的と考えられる発火相関を取り入れた,生物学的に自然な共分散ニューラルネットワークを提案した.この成果は,国際ニューラルネットワーク会議において発表予定となっている.このモデルは発火相関を位相で表現でき,確率的ボルツマンマシンなどのモデルの平均場近似となっている.従来の平均場近似では相関は表現できず,またその近似精度は重み係数が大きくなると大変悪化して近似モデルとしては使えない.ところが,提案したモデルは,重み係数が大きいところでもかなり精度良く近似を行うことが出来る.しかも同時に発火相関を表現できる.ボルツマンマシンは,確率計算がNP完全となるため人工知能などへの応用が困難であったが,これを解決できる糸口が見つかったことになる.論文では,更に,効率的学習法を提案し,これが非常に早く収束することが確かめた.この学習法は相互情報量を最適化し,各ユニットにおいて独立成分分析と同じ働きを生成する事が予想される.来年度からはこれを理論解析し更に計算機実験により明らかにしていく.また,グラフィカルモデルとしての平均場近似モデルとして,人工知能への応用を考えていく予定である.更に,学習を応用して,従来ボルツマンマシンなどで,計算時間の制限から実行不可能であったパターンに認識問題に挑み,本モデルの有効性を検証していく予定である.本研究では,生物の脳,とりわけ人間の脳機能を解明するとともに,高度な工学的応用を見いだす人工ニューラルネットワークを開発することを主目的としている.特に,脳がどのように外界の表現を獲得し,事物の認識を行っているかを明らかにし、生物の持つ柔軟性と融通性のある機械認識技術を確立することが具体的な目標である.本年度の研究では,前年度に提案した従来のアナログニューラルモデルの自然な一般化で,しかも情報処理の側面から本質的と考えられる発火相関を取り入れた,生物学的に自然な共分散ニューラルネットワークを発展改良した.とくに,グラフィカルモデルとしての平均場近似モデルとしてネットワークを捉え,近似精度について詳細に検討した.この成果は,国際ニューラルネットワーク会議,国際神経情報処理会議,国債回路システムと計算機通信会議において,相次いで発表した。

更に,自己組織化におけるHebb則において発火相関考慮したコバリアンス学習規則を定式化し,計算機実験を行い,うまく働くことを確認した.また前年度定式化した,位相コバリアンスモデルでのボルツマン学習について,学習性能を調べた.このため,ニューラルネットワークの学習方として,近年注目を集めているサポートベクトルマシンについて,研究しそれを改良することにより,従来法よりも計算速度や汎化性能を向上させるという副次的な結果も得られた.性能比較については現在実行中である.以上の研究成果をふまえ,次年度は脳で生物学的に自然に行われている学習法のモデル化を行い,それが十分な学習性能を与え,人間の学習能力を説明できることを目指して研究を進める予定である.本研究では,生物の脳,とりわけ人間の脳機能を解明するとともに,高度な工学的応用を見いだす人工ニューラルネットワークを開発することを主目的として行った.特に,脳がどのように外界の表現を獲得し,事物の認識を行っているかを明らかにし、生物の持つ柔軟性と融通性のある機械認識技術を確立することが具体的な目標である.本年度の研究では,前年度までに提案した従来のアナログニューラルモデルの自然な一般化で,しかも情報処理の側面から本質的と考えられる発火相関を取り入れた,生物学的に自然な共分散ニューラルネットワークを改良した.とくに,平均場近似として精度について,従来の平均場近似モデルより,在るパラメタの範囲で精度が落ちる場合がある原因を突き止め理論を改良することにより,すべてのパラメタの範囲で格段に精度が向上した.この成果は,電子情報通信学会NC研究会で発表した.また共分散ニューラルネットワークを画像のセグメンテーションに応用する基礎実験を行い,これが可能であることを示した.ニューラルネットワークの学習法として,近年注目を集めているサポートベクトルマシン(SVM)について,精度のよいマルチクラス識別器の構成,二次錘形計画法を応用した高速SVMの提案を行った.更に,幾何学的なマージン最大化学習法を提案し,多くの場合SVMよりかなり高速になることを検証した.また,カーネル主成分分析を応用した学習機械を開発し,従来学習機械においてモデル選択の問題として未解決であった,カーネルパラメタの自動設定手法を提案した.この方法は顔画像認識に応用された.これらの成果については,国際会議,論文において発表済みである.
有機―無機複合ＬＢ法を用いる自立型ナノ光電荷分離膜の作製

本研究では、Langmuir-Blodgett法を改良した湿式製膜法により、温和な条件で酸化チタン、酸化鉄および酸化マンガンのナノ薄膜を作製した。この手法では、単分子層を構成単位としてナノスケールの膜厚制御が可能であり、多様な金属酸化物のナノ薄膜を任意の順序で積層できる点に特徴がある。得られた膜は表面粗さ数nmの平滑性を持ち、伝導帯と価電子帯のエネルギー準位は概ねバルク体と同等であることを明らかにした。膜の表裏を酸化還元反応に供する自立ナノフィルムは得られなかったが、多段光触媒系を構築する一指針となると考えられる。Langmuir-Blodgett膜(LB膜)は単分子膜を構成単位として任意の積層順序で多層積層膜を形成できる。両親媒性の有機色素も組み込み可能であるため、積層膜を介した光エネルギー移動や光電子移動システムが報告されてきた。さらに、天然の光合成と同様に2組の色素による2段光励起電子移動システムや、水の酸化のような実質的な多電子移動との連携が課題である。膜物質の要件として、多層膜の安定性と伝導性を兼備し、光反応と比較して反応が遅い化学反応と連携するための電子の一時貯留機能が挙げられる。本研究では、両親媒性分子と無機錯体とを複合化したLB膜を前駆体として、酸化物半導体ナノ薄膜を作製するとともに、積層方向の光電子移動を分光学的に観測することを目標として、高感度の過渡分光法の開発を目指した。H26年度はNd:YAGレーザーを購入し、既往のスラブ型導波路分光システムおよび過渡吸収システムを組み合わせて、導波路上に積層されたナノ薄膜の過渡吸収および発光を測定するシステムを構築した。光源波長は1064 nmと532 nmに限定されるが、両親媒性のルテニウムトリスビピリジル錯体のLB膜を厚さ100μmのガラス基板上に積層させ、全反射条件を確保することにより単一分子膜の観測が可能となり、数百μsの寿命を持つりん光を観測した。スラブ内の多重全反射条件を確保するため、観測可能な寿命範囲は数十nsが下限であり、主に逆電子移動に伴う過渡スペクトルの観測が可能となった。光触媒反応の効率は、光励起により生じた正孔ー電子対を、それぞれ酸化反応サイトおよび還元反応サイトへ分離することが重要となる。反応前に正孔ー電子対が再結合すれば消滅し、各反応サイトで酸化生成物と還元生成物が得られても、近接していれば反応して原料に戻るためである。結晶のキンクを利用して正孔と電子を数nm程度分離すると、水分解で量論比の水素/酸素を発生できるが、結晶構造は物質に依存するので適切な結晶構造の制御は容易ではない。本研究では、物質によらずナノ階層構造を形成できる汎用の積層膜として、単分子膜を前駆体とする酸化物半導体ナノ薄膜を製膜した。Langmuir-Blodgett(LB)法により長鎖アルキルアンモニウムイオンと遷移金属のオキソ酸をイオン対とした有機ー無機ハイブリッドナノ薄膜を形成し、これを焼成して金属酸化物ナノ薄膜を得た。膜厚や積層順序は積層数と積層順序により任意に制御可能である。これまでに、チタン、バナジウム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、モリブデン、タングステンの酸化物ナノ薄膜を形成し、伝導帯と価電子帯準位を明らかにした。これらは、半導体光触媒および助触媒のモデル構造として、最適な組み合わせや担持条件の探索に役立つことが期待される。無機層を含むハイブリッドLB膜の構造安定性が不足するため、多孔質シリカ膜の表面にこれらの半導体薄膜を形成するには至らなかった。現在、多孔質膜の膜構造、表面平滑性の向上、および製膜プロセスの最適化により、表裏両面から物質がアクセス可能なナノ薄膜の形成を進めている。H26年度に高感度レーザー分光システムを導入し、既往のスラブ型導波路分光システムおよび過渡吸収システムを組み合わせて、導波路上に積層されたナノ薄膜の過渡吸収および発光を測定するシステムを構築した。厚さ100μmのスラブ型導波路基板に複合LB法にてナノ薄膜を形成し、数百μsの寿命を持つ両親媒性ルテニウム錯体のナノ薄膜の過渡りん光スペクトルを観測した。スラブ内部の多段反射光路を持つので原理的に測定可能な寿命は数十nsよりも長い場合に限定されるが、単一分子層膜でも観測可能な高感度化を達成した。過渡吸収の測定も可能であるが、電子受容性色素と複合化したナノ薄膜の形成が難しく、ナノ薄膜を介した光電子移動過程の直接観測はH27年度の課題として残された。

光化学H27年度の課題として、膜の安定性と光伝導性を兼備した酸化物ナノ薄膜の作製、色素ナノ薄膜との複合化と積層方向の光電子移動過程の直接観測を目指して研究を進めている。過渡吸収過程を観測するため、励起前後および電子移動前後の色素の吸収スペクトルと重畳しないスペクトルを持つ電子受容性色素を探索し、均質なナノ複合膜の形成を進めている。さらにルテニウム錯体とビオロゲンを複合化したナノ薄膜をモデルとして、過渡吸収スペクトルの測定系の課題を洗い出し、試作膜の測定準備を進めている。一方、膜の両面で酸化反応と還元反応を分離して進める膜として、ナノ多孔質基板の作製と上記の光電子移動ナノ薄膜の担持条件を探索し、得られた膜の表面での酸化還元反応過程の分光学的な観測を目指す。
サル二足歩行における皮質脊髄路／皮質網様体路機能の投射経路選択的遮断法による解析

本申請課題の研究目的は、二足歩行時における皮質脊髄路と皮質網様体脊髄路の機能分担を明らかにすることである。申請者の研究グループでは、二足歩行を学習した無拘束の覚醒サルに対して四足歩行と二足歩行を交互に行わせるという実験系を確立している。本研究課題ではこの二足歩行モデルに、ウィルスベクターを用いて選択的に神経経路のシナプス伝達の遮断を行うことが可能な分子遺伝学的ツールを使用する。本研究計画の研究成果により二足歩行時における皮質脊髄路と皮質網様体脊髄路の機能分担を明らかに出来れば、超高齢化社会を迎え今後大きく増加していくヒト前頭葉性歩行障害の病態の解明などに大きく貢献することが強く期待できる。
膜蛋白質の巨大結晶作成法の開発

【目的】結晶構造解析において、結晶の大きさは分解能に非常に影響する。しかし、特に膜蛋白質で大きな結晶を得ることは容易ではない。結晶の大型化に適した方法の一つに透析法がある。特定の成分を任意に変えられ、再現良く精密な実験ができることがメリットだが、サンプル消費量が多い欠点がある。最適な結晶化条件であっても、容器内の利用可能な蛋白質が枯渇した時点で結晶成長は停止すると予想され、適切なタイミングで蛋白質を補給すれば結晶成長が持続し、結果的にサンプルもできるのか、既存の透析容器を改良して検討した。【方法】透析容器は直径1cm,高さ6mmのアクリルボタンで、直径3mm,深さ2.5mmのwellが一つある。蛋白溶液をwellに入れて上から透析膜で覆った後、透析溶液に沈めて結晶成長を待つ。今回、精密旋盤でwellの底面に直径0.8mmの穴を二つ開け、通液孔とした。ボタンの透析膜側を下向きにして透析溶液に沈め、結晶成長が鈍化する頃合に通液孔から新たな蛋白溶液を注入した。サンプルは、所属研究室で長年の実績があるウサギ後肢骨格筋Ca^<2+>-ATPaseを使用し、比較的結晶化しやすいE1・ALF_4^-状態の条件で仕込んだ。【成果】透析開始から約2週間後に上記方法で新たな蛋白溶液を追加したところ、追加しなかったボタンに比べて結晶の面積が20%程度大きくなった。しかし、無数の微小結晶が新たに出現しており、微細な結晶核が蛋白質の補給により一気に成長したものと考えられる。この結果から、透析法における結晶成長の終息は容器内蛋白質の枯渇であることが確認できた。蛋白質追加時に余分な結晶核を取り除く、または核の成長を抑えることができれば、既存結晶を選択的に大きくすることも可能と考えられ、更なる条件検討を行う。