hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
血液細胞特異的クロマチン構造調節機構の解析

赤血球特異的に発現するグロビン遺伝子、ならびにB細胞特異的に発現する抗体遺伝子に焦点をしぼり、各遺伝子座領域のクロマチン構造の調節に関わる制御DNA配列(Locus Control Region;LCR)とその結合因子から形成される調節複合体の機能と実体を明らかにすることを目指した。1.Bach結合因子の検索;BachファミリーのBTB領域は、他の蛋白質との相互作用を介してクロマチン構造の調節に関与する蛋白質複合体を形成すると考えられる。そこで候補因子を同定するために、酵母two hybrid法を用いてBach1のBTBドメインに結合する因子の検索を行った。その結果、細胞骨格関連因子などがBach1に結合することが予想さらた。このことは、LCRの機能が核における細胞骨格とも関連することを示唆する。2.bach1およびbach2遺伝子破壊実験;ES細胞での遺伝子組み換え法を用いてbach1ならびにbach2遺伝子の破壊マウスを作出した。現在、その形質変化を検討中である。Bach1およびBach2は、いずれもクロマチン構造の制御に関わると予想されるBTB/POZドメインを有する。我々は原子間力顕微鏡を用いて、Bach1はこのBTB/POZドメインを介して多量体を形成し、DNAループ形成を行うことを明らかにした。従来のDNAに結合し転写を活性化する因子とは異なり、Bach1はむしろ制御領域の立体的構造の形成に関わる因子と位置づけられる。そこでさらに、Bach2のBTB/POZドメインに結合する因子をtwo hybrid法で検索し、新規因子MAZR(Myc-associated zincfinger protein-related factor)を発見した。このタンパク質は、N末端にBTB/POZドメインを、C末端には7回繰り返しのZn fingerドメインを有していた。このZn fingerドメインは転写因子MAZ(Myc-associated protein)のものと相同性が高く、実際MAZと同じようにG-richな配列を認識した。そこでMAZの標的遺伝子であるc-myc遺伝子を用いてレポーター解析を行ったところ、MAZRはMAZよりも非常に強く転写を活性化した。この高い転写活性化には、BTB/POZドメインを含むN末端領域が必須であった。しかしながら,GAL4DNA結合ドメイン融合系を用いて解析を行ったところ、N末端ドメインは転写活性化能を示さなかった。この結果は、MAZRは単なる転写活性化因子としてではなく,DNAの構造を変化させるようないわゆる"構造転写因子"として機能する可能性を示唆した。LCRやインスレーター配列では,G-richな配列が重要な役割を担うことが推測されている。このような制御領域においてBachやMAZRのようないわゆる構造転写因子の範疇に入るタンパク質が重要な役割を担っている可能性が考えられ、非常に興味深いものと思われる。赤血球特異的に発現するグロピン遺伝子、ならびにB細胞特異的に発現する抗体遺伝子に焦点をしぼり、各遺伝子座領域のクロマチン構造の調節に関わる制御DNA配列(Locus Control Region;LCR)とその結合因子から形成される調節複合体の機能と実体を明らかにすることを目指した。
前庭眼反射、前庭頸反射を中継する垂直半規管系前庭二次ニュ-ロンの発射様式

注視運動は多くの場合眼球と頭部の協調運動の形をとり、この協調には頭位の変化を受容し眼球と頭部の運動に強い反射作用を及ぼす前庭系が重要な役割を果すと考えられる。本研究では、前庭ー眼反射、前庭ー眼ー頚反射を中継する介在ニュ-ロンを同定して自発性眼球運動および頭部回転刺激に対する応答を記録し、これらのニュ-ロンが随意運動、反射運動時にいかなる情報を伝えるかを解析した。この研究により以下の新たな知見が得られた。1.ネコ覚醒標本の内側縦束から記録を行い、前庭神経刺激に対する単シナプス性応答により前庭神経核二次ニュ-ロンを同定した。同側の内側縦束を上行するものは前庭ー眼反射介在ニュ-ロンであるのにたいし、対側の内側縦束を通るものの大多数は前庭ー眼ー頚反射の介在ニュ-ロンであることが明らかにされた。2.二次ニュ-ロンのサッケ-ド時の応答を調べた結果、垂直方向の眼球位置に比例した活動を示すものが多数見いだされた。後半視から入力を受ける二次ニュ-ロンは眼球が下を向くときに、前半規管から入力を受けるものは逆に上を向くときに発射頻度の増加を示した。3.これらの二次ニュ-ロンは、発射間隔の規則的なものと不規則なものとの二群からなり、この二群は平均発射頻度、眼球位置との相関の強さ、頭部回転刺激に対する応答の位相と利得の点でも異なることが明らかにされた。また前庭ー眼反射路の介在ニュ-ロンはいずれも規則型であるのに対し、前庭ー眼ー頚反射路の大多数は不規則型であることが明らかにされた。4.スパイクトリガ-法およびHRP細胞内注入法により、興奮性二次ニュ-ロンは眼球を下向きに回転させる運動ニュ-ロンに直接結合し、抑制性のものは上向きに回転させる運動ニュ-ロンと直接結合することが明らかにされた。従ってこれらの二次ニュ-ロンは反射運動のみならず自発性の眼球運動の調節にも重要な役割を果すことが結論された。本研究では、前庭-眼反射、前庭-眼-頸反射それぞれの介在ニュ-ロンを同定識別してその活動様式と投射様式を比較解析し、以下の新しい知見が得られた。更に動眼神経核および頚髄刺激に対する逆行性応答により、前庭-眼反射、前庭-眼-頚反射いずれの介在ニュ-ロンであるかを判定、識別した。2.前庭神経核二次ニュ-ロンのサッケ-ド時の応答を調べた結果、垂直方向の眼球位置に比例した活動を示すものが多数見いだされた。後半規から入力を受ける二次ニュ-ロンは眼球が下を向いたとき、前半規管から入力を受けるものは上を向くに従い発射頻度の増加を示した。

3.眼球位置に比例した活動を示す二次ニュ-ロンは、発射間隔の規則的なものと不規則なものとの二群からなり、この二群は平均発射頻度、眼球位置との相関の強さ、更に頭部回転刺激に対する応答の位相と利得の点でも異なることが明らかにされた。4.これらの二次ニュ-ロンの投射を比較解析した結果、前庭-眼反射および前庭-眼-頚反射路いずれの介在ニュ-ロンも眼球位置に比例した活動を示すこと、また前庭-眼反射路の介在ニュ-ロンはいずれも規則型であるに対し、前庭-眼-頚反射路の大多数は不規則型であることが明らかにされた。注視運動は多くの場合眼球と頭部の協調運動の形をとり、この協調には頭位の変化を受容し眼球と頭部の運動に強い反射作用を及ぼす前庭系が重要な役割を果すと考えられる。本研究では、前庭ー眼反射、前庭ー眼ー頚反射を中継する介在ニュ-ロンを同定して自発性眼球運動および頭部回転刺激に対する応答を記録し、これらのニュ-ロンが随意運動、反射運動時にいかなる情報を伝えるかを解析した。この研究により以下の新たな知見が得られた。1.ネコ覚醒標本の内側縦束から記録を行い、前庭神経刺激に対する単シナプス性応答により前庭神経核二次ニュ-ロンを同定した。同側の内側縦束を上行するものは前庭ー眼反射介在ニュ-ロンであるのにたいし、対側の内側縦束を通るものの大多数は前庭ー眼ー頚反射の介在ニュ-ロンであることが明らかにされた。2.二次ニュ-ロンのサッケ-ド時の応答を調べた結果、垂直方向の眼球位置に比例した活動を示すものが多数見いだされた。後半規から入力を受ける二次ニュ-ロンは眼球が下を向くときに、前半規管から入力を受けるものは逆に上を向くときに発射頻度の増加を示した。3.これらの二次ニュ-ロンは、発射間隔の規則的なものと不規則なものとの二群からなり、この二群は平均発射頻度、眼球位置との相関の強さ、頭部回転刺激に対する応答の位相と利得の点でも異なることが明らかにされた。また前庭一眼反射路の介在ニュ-ロンはいずれも規則型であるのに対し、前庭ー眼ー頚反射路の大多数は不規則型であることが明らかにされた。4.スパイクトリガ-法およびHRP細胞内注入法により、興奮性二次ニュ-ロンは眼球を下向きに回転させる運動ニュ-ロンに直接結合し、抑制性のものは上向きに回転させる運動ニュ-ロンと直接結合することが明らかにされた。従ってこれらの二次ニュ-ロンは反射運動のみならず自発性の眼球運動の調節にも重要な役割を果すことが結論された。
ロービジョン者・高齢者を考慮した床面サインの有効性とサインシステムの検討

ロービジョン者および視力や認知機能が低下した高齢者にとって、サインの視認性(文字サイズや掲出位置等)は重要な課題であった。路面サインは通常の吊り下げ型のサインに比べ、歩行者との距離も近く、大型化も可能なことより、低視力者にはその有効性が高いと考えられる。しかし、まだ歴史も浅く、整備ガイドライン等も未だ検討の段階であるため、サイズや配色、および配置は現場裁量で設置されている例が多い。そこで、本研究では、ロービジョン者や高齢者等にも読みやすい路面サインの文字サイズを検討をした。その結果、床面サインの最適文字は、少なくとも120mm程度必要であることがわかった。本研究は、晴眼者(非高齢者・高齢者)に対し、床面サインの有効性を検証するため、アイマークレコーダーを用い、床面サインをどの程度見ているかに関して調査を行った。まず、非高齢者を対象に床面サインの有効性について調べ検証を行ったところ,サインに気づく確率は吊り下げサインの方が床面サインよりも高いが,吊り下げサインよりも床面サインの方が読みやすさは優れているという結果になった.以上の事から床面サインは健常者に対しても十分有効であるという結論となった.そして次に、60歳以上の高齢者を対象に床面サインの有効性について調べ検証した。その結果,1高齢者の床面サインと吊り下げ案内に関して見た回数,見た時間に有意な差があることや,アンケート調査の結果から,読みやすさは床面サインの方が吊り下げ案内よりも優れている.2高齢者の床面サインと吊り下げ案内に関して見る距離に有意な差があったことや,高齢者と非高齢者の見る距離に床面サインに関して有意な差があったこと、また,アンケートの結果から,高齢者に対しても発見しやすいのは吊り下げ案内であることがわかった。以上の結果から床面サインは読みやすさにおいて高齢者と非高齢者を比べてもほとんど差が無く情報を読み取ることができる。サインとしても、有効性の高いものであると考えることができる.ただし,床面にサインがあることはまだまだ認知されていないため、発見性において課題があった。今後は、床面サインの発見性を向上させる取り組みが必要であると考えられる。本研究は、近年、増加しつつある床面にデザインされたサインについて、バリアフリー整備ガイドラインの視点から、その有効性およびサインシステムとしての整備方針について検討するものである。1年目は、晴眼者(非高齢者・高齢者)に対し、床面サインの有効性を検証するため、アイマークレコーダーを用い、床面サインをどの程度見ているかに関して調査を行った。その結果から床面サインはサインとしても、有効性の高いものであると考えることができる.そして2年目の今年度は、非高齢者・高齢者、弱視者に対し、読みやすい床面サインの文字サイズを検討した。実験手順として、被験者は,視覚病歴のない健常者とし高齢者30名,若年者30名とした.弱視者に関しては、模擬メガネをしようした。実験は視力検査・最小可読文字に関する実験・可読容易性に関する実験の順に行った.実験は暗室にて行い、視距離を5mとした.その結果、最小可読文字に関する実験では、立面に対する最小可読文字に床面最小可読文字係数を23倍すれば床面に対する最小可読文字に補正できることが分かった。可読容易性に関する実験の最適文字サイズでは、縦文字で高さ約90mm、横文字で文字高さ約80mmが必要だと分かった。弱視者の模擬実験では、視距離5mでは、視力0.02の場合での最適文字サイズは600mm、視力0.06の場合での最適文字サイズは300mmとなったが、これらの文字サイズはやや大きすぎるので、弱視者の視力を勘案すると、文字高さ120mm程度なら、高齢者等にとっても非常見やすく、視覚障がい2級程度(視力0.02)でも、1mから視認できる。以上より、床面サインの最適文字は、少なくとも120mm程度必要であることがわかった。今後は、床面サインは文字の見やすさだけでなく、発見しやすい設置場所等、また既存のサインとの関係性など、サイン計画を構築して行く必要がある。交通計画今年度は、被験者はやや少ないが、非高齢者9名、高齢者10名の歩行実験を行い、床面サインの有効性を検証することができた。今年度の予定は、概ね完了しているので、ある程度順調に進んでいると考えられる。今年度は、ロービジョン者への対応と、読みやすい床面サインの文字大きさ等について検討を行う。ロービジョン者にも、晴眼者・高齢者と同様にアイマークレコーダーを用いた視線計測実験を行う。被験者には、アイマークレコーダー実験が可能な比較的視力の高いロービジョン者とする。被験者はロービジョン者10名程度とする。また、ロービジョン者にも床面サインに対するニーズについて、ヒアリング調査を実施する。

読みやすい床面サインの文字サイズについて検討する。実験方法は、実験室の床面に床面サインを置き、評価してもらう。今回は可読最小サイズの文字サイズを検討する実験を行う。データ整理用の文房具等の発注が遅れてしまい、次年度使用となった。しかし、基本的には年度内に使用する予定であったことから、研究計画に変更はなく、概ね順調に進んでいる。データ整理用のファイル等を購入予定である。
気体アルカリ金属原子の光ポンピングによる固体アルカリ塩の核スピン偏極

本研究は、気体アルカリ金属原子を光ポンピングすることにより、固体のアルカリ塩の核スピンを偏極することを目的とした。その実現のためには、固体表面におけるスピン偏極移行の機構を知る必要があり、理論計算と実験により解明をめざした。実験でスピン相互作用を調べるためには、スピン間の結合とスピンの外部磁場との結合の大きさの関係を変化させるのが有効である。これまで磁場9.4Tと2.7Tで、CsHのCs核のNMR信号の増大を観測してきたが、さらに低磁場で観測するため永久磁石で0.56Tの磁場を発生させ、CsClとCsH塩のNMR計測をおこなった。前年度までに、CsCl,LiClなどのアルカリ塩で核スピン緩和時間などを測定し基礎データを取得したので、今年度は、気体原子の光ポンピングによるアルカリ塩のNMR信号の増大を試みた。実験してみると、0.56Tのような低磁場でもNMR信号が増大することわかった。さらに、信号増大の励起波長依存性を表すスペクトルを観測してみると、その形状に予想していなかった構造が表れ、偏極移行に関する情報が含まれていると推測される。理論計算では、光ポンピングされた気体源子が運ぶスピン流の大きさを評価した。今年度の実験条件である磁場0.56Tでは、スピン状態の混合によって複雑な光学遷移を引き起こし、D2線(波長852m)は変化に富む電子スピン流と核スピン流を誘起することがわかった。本研究は、気体アルカリ金属原子を光ポンピングすることにより、固体のアルカリ塩の核スピンを偏極することを目的としている。これまで磁場9.4T、アルカリ塩としてCsHで測定してきたが、磁場を2.7Tに弱くするとスピン偏極率が大きくなること、CsClでも増大が見られることがわかった。そこで、永久磁石を使ってさらに低磁場(0.57T)においてNMR計測する準備を整え、LiClのLi-6とLi-7の熱平衡状態の信号を観測し、スピン緩和時間を測定した。アルカリ金属原子の電子からアルカリ塩の核へスピンが移るスピン交換相互作用だけでなく、低磁場では、異なる核種でも磁気双極子相互作用によって偏極が移行する経路が加わるため、今後、詳しく調べたい。また、固体表面におけるスピン注入の機構を詳しく調べるためには、表面に到達するスピン流の大きさを正確に評価する必要がある。そこで、固体表面付近のスピン流を、Cs原子の角運動量を担う電子スピン流と核スピン流に分類し、それぞれの大きさが、ポンピングレーザー周波数、磁場、温度、緩衝ガス衝突による超微細シフト相互作用により大きくなると考えられていた。しかし計算結果から、それだけでなく、Cs原子間のスピン交換相互作用により、低圧であっても高温(>100°C)であれば、核スピン流が増えることがわかった。
高齢者歯科治療中の異常高血圧を予測する無侵襲モニターの開発に関する研究(2)

システム同定による高血圧予測方法の予測に先立ち、臨床疫学的にhypertensive crisesがどの程度の頻度で発生しているかを明らかにし、その発生と関連する背景因子について検討を行った。その結果、hypertensive crisesの発生頻度は3679人の70歳以上の高齢者ののべ5664回の観血的歯科処置の6.0%に発生していた。また、多重ロジスティック解所により、hypertensive crisesと有意な関連を示した患者の背景因子には、高血圧症の既往、および初診時血圧がGrade2以上が認められた。ついで、加齢による心血管系制御の変化を明らかにするためにシステム同定による解析を行った。循環制御系としての4つの生理学的なカップリング、すなわち、2つの自律神経を介した結合((1)心拍圧受容体、(2)ILVとして測定した呼吸と心拍数)、2つの機械的な結合((1)心室収縮と動脈圧波形形成、(2)呼吸と動脈圧)が考えられるが、本研究では特に重要と考えられる心拍と動脈圧の関連について検討した。非侵襲的に測定した心拍変動、動脈圧をシステム同定により定性的に解析した。70歳以上の高齢者10人(うち正確な計測が可能であった4人を使用)とコントロールとしての健康成人男性10人(うち正確な計測が可能であった4人を使用)を被験者とした。心血管系のシステム同定は、これまでの方法に比較してより高感度に加齢による循環系制御能の低下を検出できる強力な道具となり得る可能性がある。歯科治療中に異常高血圧となる高齢者に関する検討に先立ち、加齢による循環系制御能力の低下を明らかにするため、循環制御系についてシステム同定を用いた数学モデル推定を行った。70歳以上の高齢者4人と健康成人4人を被験者とした。非侵襲的に測定した心拍および動脈圧信号をそれぞれ入力信号、出力信号とし、ブラックボックスモデリングを行った。方法としては心電図信号から算出した心拍信号をブラックボックスへの入力信号とし、ブラックボックスからの出力信号としてトノメトリによる動脈圧波形を用いた。これらはcirculatory mechanicsを介して生理学的に結合している。これらの信号間についてインパルス応答、ステップ応答およびプロセスモデルにより解析を行った。しかし、解析パラメータの設定や次数の決定などが適切ではなかったため、精度の高い状態方程式を得ることができなかった。すなわち、ある被験者では十分に残渣が少ない状態方程式が得られたが、同様の手法では別の被験者では適合度が悪いという結果となった。システム同定は高いスキルが要求されるといわれているように、その解析パラメータの設定や解析方法の選択には熟練を要する。この点が予想以上に困難であった。今後はパラメータ設定およびシステム同定方法の選択を徹底して行い、より安定した精度の高い状態方程式を算出できるようにする予定である。その上で特に著しい血圧変動を示す高齢者について、その変動に関する解析と予測を行う予定である。異常高血圧予測の重要な背景因子である加齢による循環制御能力低下を明らかにするため、システム同定を用いた数学モデル推定を行った。70歳以上の異常高血圧の既往のある高齢者10名、正常血圧の高齢者10名および健康若年者10名を対象とした。仰臥位で非侵襲的に測定した心電図信号および動脈圧波形信号をそれぞれ入力信号、出力信号とし、ブラックボックスモデリングを行った。方法は心電図から一拍毎に算出したRR間隔変動をブラックボックスへの入力信号とし、ブラックボックスからの出力信号としてトノメトリ法による非観血的動脈圧波形と設定した。この2つの信号はcirculatory mechanicsを介して生理学的に結合していると考えられる。そこで、この2つの信号間の関係について工学的手法であるインパルス応答、ステップ応答およびプロセスモデルを用いて解析を行った。一般にシステム同定は安定した状態方程式を得るのが困難で、モデル推定方法、解析パラメータ設定、次数決定などに熟練を要する。

これらが不十分であったために十分に安定した状態方程式を得ることができなかった。ある被験者では十分に残渣が少ない状態方程式が得られたが、同様の手法では別の被験者では非常に適合度が悪いという結果となった。パラメータ設定およびシステム同定方法の選択を見直し、より安定した精度の高い状態方程式を算出できるよう試行したが、現時点で可能な解析手段では十分な改善が認められなかった。そこで、新たな解析アルゴリズムを構築し、それによる再解析および追加実験を実施しているところである。
離散群と双曲構造の変形空間

研究代表者・藤井は、アルティン群というブレイド群を一般化した離散群に対して、いくつかの研究成果を得た。まず、アルティン群に自然に含まれているアルティン・モノイドについては、その測地的オートマティック構造(群やモノイドのケーリー・グラフの様子を把握できるもの)の構築を具体的に行い、アルティン・モノイドの増大関数の有理関数表示を得た。また、藤井は、アルティン群について、「その元をもっとも短い代表元で表すことができるか」という問題に取り組み、元がもっとも短い代表元であるための必要条件を得ることに成功した。本研究では、多様体の双曲空間の変形空間Dを、トポロジー的側面、数論的側面および幾何学的群論の側面から研究することを目的としている。平成20年度の研究では、特に幾何学的群論の側面からの研究が進んだ。具体的には、次のような成果を得た。幾何学的に重要な離散群として組みひも群がある。組みひも群を一般化したものとしてアルティン群があり、アルティン群を考察するにはその部分集合のアルティン・モノイドを調べるのが鍵となることが多い。そこで、研究代表者・藤井は、連携研究者・齋藤と共同で、アルティン・モノイドに対する測地的オートマトン(ワード・アクセプター)を具体的に構成した。特にコンピューターを用いて、そのようなオートマトンを構成出来るコンピューター・プログラムを土岡や淵脇とともに開発した。さらに具体的に測地的オートマトンを構成することで、アルティン・モノイドの増大関数を求めることもできた。齋藤は、この計算をもとにさらに一般化された幾何学的対象についての増大関数を求めることに成功した。また、本来の目的であるアルティン群の増大関数についての計算例もコンピュータを用いて求めるための準備も進んだ。研究分担者の上正明は、3次元球面多用体の福本一古田不変量とOzsvath-Szaboの不変量が一致することを証明した。平成21年度の研究では、平成20年度に引き続いて、上記3つの側面のうち特に幾何学的群論の側面からの研究を推し進めた。幾何学の研究上で重要な離散群について、その保型関数ともいうべき増大関数の研究を行った。具体的には、研究代表者・藤井は組みひも群を一般化したアルティン群の増大関数を求める試みを行った。アルティン群の系列の中で二面体群があるが、それについてはMairesse-Matheusが測地的オートマトンを構成し、増大関数を求めている。そこで、藤井はMairesse-Matheusが用いた議論を一般のアルティン群まで拡張する試みを行った。特に4本の組みひも群の場合には、Mairesse-Matheusの議論がほぼ同じように展開できるという見通しを得た。具体的には4本組みひも群の元の代表元の標準的記述が2面体群の場合の自然な拡張となっている場合をつきとめた。また、Mairesse-Matheusの議論を拡張できない場合についても考察し、その場合の4本組みひも群の元の標準的記述を行った。そこで、組みひも群の増大関数をコンピューターを用いて求める準備が進んだと言える。本研究では、多様体の上の双曲構造の変形空間を、トポロジー的側面、数論的側面および幾何学的群論の側面から研究することを目的としている。平成22年度の研究では、平成21年度に引き続いて、上記3つの側面のうち特に幾何学的群論の側面からの研究を推し進めた。具体的には主に次の2つの成果を得た。(1)幾何学の研究上で重要な離散群であるアルティン群G(ブレイド群の一般化)について、増大関数の研究において成果を得た。アルティン群の系列の中で2面体群タイプがあるが、その場合についてMairesse-Matheusが測地的な代表元の必要十分条件を記述して、増大関数の有理関数表示を得ている。そこで、研究代表者・藤井はアルティン群の一般の系列に関しても、Mairesse-Matheusの記述した必要条件が一般化されることを証明した。(2)アルティン群Gの正規部分群であるピュア・アルティン群PGに関して、fundamental blockという概念を導入することで、PGの元のノーマル・フォームを記述できることを証明した。さらに、2面体群の系列の場合にはPGの測地的な代表元の必要十分条件の記述にも成功した。
自己免疫性肺胞蛋白症におけるB細胞活性化因子の役割と治療応用に関する研究

B細胞活性化因子であるBAFFおよびAPRILが自己免疫性肺胞蛋白症(APAP)患者血清および気管支洗浄液中で健常者および肺疾患コントロールと比べ過剰産生されていることを明らかにした。肺局所のPAP病変域においてもマクロファージがBAFFおよびAPRILを発現していることを免疫組織学的に確認した。B細胞活性化因子の過剰産生を認めたことより、B細胞自体の増加も考えられたが、APAP病態においてB細胞が顕著に増加していることは認められなかった。以上の我々の結果は、APAP治療には全肺洗浄、GM-CSF吸入、B細胞活性化因子抑制という集学的治療の必要性を示唆するものであると考える。血清中の抗GM-CSF自己抗体価が陽性と確認された自己免疫性肺胞蛋白症(APAP)50例、健常コントロール34例、肺疾患コントロール13例の血清中および気管支洗浄液中(BALF)のBAFF値およびAPRIL値を検討した。本年度、我々は、血清中のBAFF値およびAPRIL値がAPAP患者で健常コントロールと比べ有意な上昇を確認した(p<0.05)。また、BALF中のBAFF値およびAPRIL値も肺疾患コントロールと比べ有意な上昇を確認した(p<0.0001)。BAFF値およびAPRIL値が血清中の抗GM-CSF自己抗体値と相関を認めないのは予期せぬ結果であったが、KL-6 (p<0.01), SP-D (p=0.01), SP-A (p<0.0001), LDH (p<0.01), CYFRA (p=0.001)等の間質性肺炎や肺胞蛋白症で上昇を認める血清マーカーとBAFF値はそれぞれ有意な相関を認めた。一方、APRIL値と相関を認めたのはCYFRAのみであった。血清中のBAFF値、APRIL値は共に呼吸機能とは全く相関を認めなかった。しかし、BALF中のBAFF値は、%VC (p<0.001)、%FVC (p=0.001)、%TLC (p=0.02)と相関を認めた。BAFL中のAPRIL値と呼吸機能は血清中の結果と同様に相関を認めなかった。本年度の結果からもAPAP病態には自己免疫性機序が関与することが示唆された。平成27年度では、APAP患者血清中およびBALF中のBAFF, APRILに関して評価した。本研究は概ね当初計画どおり順調に進展している。血清中の抗GM-CSF自己抗体価が陽性と確認された自己免疫性肺胞蛋白症(APAP)115例、健常コントロール34例、肺疾患コントロール13例の血清中および気管支洗浄液中(BALF)のBAFF値およびAPRIL値を検討した。昨年度はAPAP患者が50症例と少数であったが、本年度、稀少新患のPAPで100症例のBAFF, APRIL値を評価した。APAP患者でBAFFは、906.0 (771.0-1251.4) pg/ml, APRILは、8.9 (4.9-12.0) pg/mlと健常コントロールより高値を認め、統計学的にもそれぞれp<0.0001, p<0.04と有意な上昇である事が多数症例にて確認できた。また、フローサイトメトリーを用いて末梢血、BALF検体の細胞表面抗原(CD19, 20, 69)の評価を行った。末梢血検体を用いた評価では、APAP患者においてCD19のみ健常者と比べ有意な上昇が認められた(p<0.001)。この結果からもAPAP病態はB細胞が活性した状態であることが示唆された。また、CD20, CD69に関しても統計的有意差は認めないものの健常者、肺疾患コントロールと比べ高いトレンドを確認した。BALF検体を用いた評価では、CD69のみ肺疾患コントロールと比べ有意な低下が認められた。CD19, CD20に関してはAPAP患者と肺疾患コントロールで差は認められなかった。本年度の結果より、APAP患者病態ではB細胞活性化因子が過剰産生されていることが確認できた。また、末梢血においてはB細胞が健常者と比べ増加していることが確認できたが、肺局所においては肺疾患コントロールと比べ有意な増加は認められなかった。細胞表面抗原評価に対して研究協力頂く患者への同意取得が少なかった。自己免疫性肺胞蛋白症(APAP)の標準治療は全肺洗浄および顆粒球マクロファージコロニー刺激因子(GM-CSF)吸入であるが、治療の効果は限定的で新たな治療ターゲット、治療方法が不可欠である。APAPは抗GM-CSF自己抗体が病因と考えられていることより、我々はAPAP病態とB細胞およびB細胞活性化因子に注目し検討した。B細胞活性化因子としてBAFFおよびAPRILがAPAP患者血清および気管支洗浄液中で健常者および肺疾患コントロールと比べ過剰産生されていることを明らかにした。しかし、全肺洗浄およびGM-CSF吸入療法の前後においてBAFF、APRILの有意な減少は確認できなかった。また、APAP病態ではGM-CSF自己抗体の過剰産生が生じているため液性免疫異常が示唆された。

そこで我々はAPAP患者血清中におけるTh1 cytokines (IL-2, IFN-γ, IL-12 (p70), GM-CSF, TNF-α)およびTh2 cytokines (IL-4, IL-5, IL-10, IL-13)濃度を評価した。自己抗体の過剰産生を伴う病態であるAPAPではTh2サイトカインの亢進を考えたが、Th1サイトカインであるIL-2, IL-12 (p70)濃度が健常者と比べ高値であることを確認した。これら結果はAPAPが免疫異常を伴う病態であることが示唆された。以上の我々の結果は、APAP治療には全肺洗浄、GM-CSF吸入、B細胞活性化因子抑制という集学的治療の必要性を示唆するものであると考える。B細胞活性化因子であるBAFFおよびAPRILが自己免疫性肺胞蛋白症(APAP)患者血清および気管支洗浄液中で健常者および肺疾患コントロールと比べ過剰産生されていることを明らかにした。肺局所のPAP病変域においてもマクロファージがBAFFおよびAPRILを発現していることを免疫組織学的に確認した。B細胞活性化因子の過剰産生を認めたことより、B細胞自体の増加も考えられたが、APAP病態においてB細胞が顕著に増加していることは認められなかった。平成27年度同様に当初の計画通り遂行していく。BALF検体を用いた細胞表面抗原評価において、CD69が肺疾患コントロールと比べAPAP患者が有意に低下していたことを精査する。健常者からのBALF検体は入手不可能なので疾患コントロールの臨床情報を精査する。その他に関しては、平成28年度同様に当初の計画通り遂行していく。呼吸器内科ELISAキットのLot番号がバラバラで希望数揃わなかったため。本年Lot番号を揃え購入し症例数を増やす予定である。細胞表面抗原評価に対して研究協力頂く患者への同意取得が少なかったため。BAFF, APRILともにLot番号を揃えたELISA kitを購入しLot間のばらつきを抑える。また、BAFF, APRILは複数のアイソマーに加え、ホモトリマー、ヘテロトリマーが存在し、抗体作成時に区別されてなければ全てのタイプを認識する可能性が存在する。よって免疫染色を行う際に単一のクローン(11C1)だけでなく他のクローン(4D3)を評価することで自己免疫性肺胞蛋白症におけるB細胞活性化因子の理解を深める。最終年度でもあることより速やかに検体を確保し当初の研究計画が遂行できるようにする。
サルコペニアに伴う骨格筋の質的変化：メカニズムと有効な対策

加齢性筋減弱症(サルコペニア)に伴う速筋線維特異的萎縮と線維数減少、結合組織増生などの質的変化の機序はいまだ不明である。本研究では、サルコペニア動物モデル、およびヒトを対象とし、筋線維タイプ、ミトコンドリア、筋サテライト細胞、運動神経、結合組織における質的変化とその要因に関する知見を得るとともに、それらに対するレジスタンス運動の効果を検証する。本研究では、サルコペニアに伴う骨格筋の質的変化の機序と、それに対するレジスタンス運動の効果の包括的解明を目指している。動物実験では独自に開発したげっ歯類のレジスタンス運動モデルを用いる。また、ヒトを対象とした研究も行うことから研究成果を日常生活に応用可能である。目的達成のために、筋繊維タイプ、ミトコンドリア、筋サテライト細胞、運動神経、結合組織における質的変化とその要因に着目して研究を進める。これまで研究代表者らが見出している知見や方法を用いた独自性の高いものであり、高齢化社会に対する貢献度も高い。また、代表者らは筋肉生理学やレジスタンス運動について、評価法も含めて豊富な実績を持っており、独自に開発したげっ歯類のレジスタンス運動モデルを用いる点は、特に学術的意義がある。
骨格筋の解糖系の調節機構に関する分子生物学的研究

骨格筋の解糖系の調節機構を明らかにする目的で、フルクトース2.6-二燐酸合成分解酵素(F6P2K)の組織特異的な発現様式を検討した。F6P2Kは、解糖系の最も強力な調節因子であるフルクトース2.6-二燐酸(F26P)の合成と分解を司っている二機能酵素であり、合成酵素活性と分解酵素活性の比を変化させることでF26Pの含量を決定している。この酵素には、肝臓型、心臓型、精巣型、脳型の4つのアイソザイムの遺伝子が存在し、さらに選択的スプライシングによって、15種類のアイソフォームを生み出している。この多様性が、心臓と肝臓において臓器特異的な解糖系の調節を可能にしている。RNaseプロテクションアッセイやRT-PCR結果から、骨格筋にはRM2K, RH2K1,RH2K4,RB2K2,RB2K3,RB2K5,RB2K6,RB2K7,RB2K8の9種類のアイソフォームをコードするmRNAが存在することが分かった。この内RM2Kは蛋白質として骨格筋の中に存在することがすでに知られていたが、酵素としての性質がF26Pを分解するのみで合成することはなく、解糖系を調節することはできないものであった。そこで残りのmRNAがコードする8種のアイソフォームを見分けることのできる抗ペプチド抗体を作成し、どの分子種が蛋白質として骨格筋内に発現しているのかをウェスタンブロティング法を用いて検討した。その結果これらのmRNAは骨格筋に豊富に存在するにもかかわらず、アイソフォーム蛋白質としてすべて発現していなかった。興味深いことに、RB2K7及び8のmRNAは、脳や心臓にも骨格筋と同程度発現していたが、蛋白質としてはRB2K7が心臓に発現しているのみであった。このことは、このアイソフォームの発現の調節が転写レベルではなく、翻訳過程かまたは翻訳後の過程で行われていることが示された。【骨格筋に発現するフルクトース2,6-二リン酸合成酵素のisoform特異的抗体の作成】フルクトース2,6-二リン酸合成酵素には肝臓型,心筋型,精巣型,脳型の4つのアイソザイムの遺伝子が存在している。それらの一次転写産物は,組織特異的なスプライシングを受けることでさらに多様性を増し,最終的に15種類のmRNAを生じている。これらのmRNAのうち,肝臓型遺伝子由来のRM2K,脳型遺伝子由来のRB2K2,RB2K3,RB2K5,RB2K6,RB2K7,RB2K8の7種が骨格筋において発現していることを既に報告した。今回我々は,RT-PCR法を用いることで,心臓型遺伝子の産物であるRH2K4とRH2K6のmRNAも骨格筋に発現していることを明らかにした(Biochem.Biopys.Res.Commun.(2001)印刷中)。そして,これらの転写産物がコードするのアミノ酸配列はすべて異なっており,これらすべてを見分ける目的で,各isoform特異的な抗体を作成した。現在これを用いてWestern blot及び免疫組織化学的研究を行っている。【フルクトース2,6-二リン酸合成酵素の酵素学的研究】骨格筋で発現しているフルクトース2,6-二リン酸合成酵素のisoformの酵素的性質を調べる目的で大腸菌を用いた発現系を作成した。用いた発現ベクターは,pET14b,pET38(+),pGEX-2Tであり,RB2K2を発現させた場合,いずれのベクターを用いても培地1リットルあたり40mg以上の高収量を示した。

特にpET14bは目的蛋白質のN末端にHisタグを付加するベクターであり,この産物をNiキレートカラムとDEAEセルロースカラムの二段階の精製で単一バンドにまで純度を上げることが可能となった。現在この酵素の精製と酵素的性質の解明を行っている。フルクトース-2,6-二リン酸(F26P)合成分解酵素は,PFKの最も強力な活性化因子であるF26P量を制御することで解糖系を調節している。本酵素には肝臓型,心臓型,精巣型,脳型の4つのアイソザイムの遺伝子が存在する。我々は,択一的スプライシングによって心臓型遺伝子から4種のアイソフォーム(RH2K14)をコードするmRNAが生じ、さらに脳型遺伝子からは8種のアイソフォーム(RB2K18)をコードするmRNAが生じることを見出した。そして,この択一的スプライシングには組織特異性があり,発現するアイソフォームの組み合わせが各組織ごとに異なることも見いだした。今回これらのmRNAがどのように蛋白質に翻訳され,組織内に分布しているかを明らかにする目的で,各アイソフォーム特異的なペプチド抗体を作成した。ウェスタンブロットの結果,抗RB2K1及び抗RH2K1抗体は,予想されたアイソフォームとともに分子量の異なるバンドも検出し,蛋白レベルでの新たなheterogeneityを見出した。またRB2K7及びRB2K8は,脳,骨格筋,心筋においてmRNAの発現が確認されているにも関わらず,その蛋白質としての発現は心筋のみに限られていた。以上のことから,これらのアイソフォームの組織における発現には,翻訳以後の調節過程が重要な役割を果たしていることが示唆された。ホスホフルクトキナーゼは解糖系のキーエンザイムであり、フルクトース2,6二燐酸(F26P)依存的に解糖系全体を調節している。細胞内のF26P量は、F26P合成分解酵素によって制御されている。このF26P合成分解酵素には肝臓型、心臓型、精巣型、脳型の4つのアイソザイムの遺伝子が存在する。そのうえに選択的スプライシングによって、ひとつの遺伝子から異なるアイソフォーム蛋白質をコードするmRNAが生じている。このためにF26P合成分解酵素は、肝臓型遺伝子では2種(RL2K, RM2K)、心臓型遺伝子では4種(RH2K14)、精巣型遺伝子では1種(RT2K)、脳型遺伝子では8種(RB2K18)のアイソフォーム蛋白質がコード可能であり、タンパクの分子種として多様性を示す。これらのアイソフォームの発現には、遺伝子の転写レベルと選択的スプライシングのレベルに組織特異性がある。骨格筋においては、RM2K, RH2K1,RH2K4,RB2K2,RB2K3,RB2K5,RB2K6,RB2K7,RB2K8をコードするmRNAが存在することをRT-PCR又はRNase Protectionassayによって確認した。さらにタンパクレベルでの発現を明らかにする目的で、これらのアイソフォームを互いに区別して検出するために抗ペプチド抗体を作成し、ウェスタンブロッティングを行った。その結果,骨格筋内にmRNAが存在するにも関わらず、脳型遺伝子と心臓型遺伝子由来のすべての蛋白質分子としてのアイソフォームは存在しなかった。このことは、これらの遺伝子は転写とプロセッシングを受けてmRNAになるにもかかわらず、翻訳調節又は翻訳後の調節過程において蛋白質として骨格筋には蓄積しないことを示している。
進化分子工学を基盤とした生体機能分子の設計と合成

本研究では,「進化分子工学」と「有機合成化学」とを融合させ,新しい「生体機能分子」の分子設計手法を開発する。すなわち,安定な立体構造(α-ヘリックスなど)を持つペプチドから構成される独自ファージ・ライブラリーを構築し,標的タンパク質(サイトカイ受容体など)に結合するペプチドを検索する.このライブラリーから得られる受容体結合性ペプチドは強固な立体構造を持つので,活性アミノ酸残基の3次元構造情報が容易に入手することができ,この情報をもとに低分子の「生体機能分子」の設計を行う。1.ファージ・ライブラリーのスクリーニング:ヘリックス・ループ・ヘリックス構造ペプチドからなるファージ・ライブラリーを顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)受容体に対してスクリーニングし,受容体結合性のファージ粒子を単離したのち,ペプチドのアミノ酸配列を決定した。2.活性残基の立体構造:ペプチドのアラニン・スキャンニングを行い,受容体結合に関与する活性残基の同定を検討したところ,Leu28,Lys29,Glu32が結合の関与していることが判明した。さらに,Leu3およびLeu28を15Nラベルし,受容体存在下,核磁気共鳴(HSQC)スペクトルを測定したところ,C端ヘリックス外側が受容体と相互作用していることが判明した。3.非ペプチド性テンプレート分子の検索:以上の事実から,受容体結合における,活性残基の立体構造情報が得られた。そこで,この情報をもとに低分子化合物データベースをバーチャルスクリーニングしたところ,テンプレート分子が検索された。4.受容体結合性低分子化合物の合成:テンプレート分子の適切な位置に,活性残基の側鎖に対応する官能基を移植し,非ペプチド性低分子を合成した。
流産・死産などの「誕生死」体験者の心のケアに必要な対人コミュニケーション・スキル

研究最終年度である本年には、2年目である平成18年度末に実施した医療従事者対象の質問紙調査の分析結果を部分的に国内外の学会で発表した。具体的には周産期医療従事者の学術交流の場である日本母子衛生学会第48回年次大会と、周産期医療に対する心理学的アプローチを試みる欧州の助産師が組織するSociety for Reproductive and Infant Psychologyの第27回年次大会で成果のうち、それぞれのオーディエンスのニーズの高い項目の分析結果を発表し、内外の助産師から今後の研究への大きな期待が寄せられた。その期待に答えるべく、年度後半には第2調査を実施した上で再分析したデータを今後発表すべく、原稿を執筆中である。また成果の一部を11月23日の「ひらめき☆ときめきサイエンス」(HT3097)で高校生対象の公開講座として発表したところ、県立高等学校の看護科から団体の参加があった。このように「誕生死ケア」については医療現場や教育現場からのニーズが大変高いことが確認され、これ自体が本課題の最大の成果であると言える。しかしながら、平成19年9月開催の社会言語科学会では発表申し込みが却下されるなど、国内で心理学やコミュニケーション学の分野では概して評価が低く、本課題の総まとめのために申請した平成20年度の科学研究費補助金についても不採択となり、今後の研究継続が困難となった。現在は、心理学分野一般にアピールできる部分が本課題の成果のどこにあるのかを模索している。3年度にわたる研究計画の初年度である今年度の研究活動は、リサーチ・クエスチョンの明確化のための準備作業が主となった。子どもを亡くした遺族のピア・サポート・グループの会合と医療従事者の研究会の両方に出席することで、「誕生死」の当事者を再定義することが急務であることが判明した。すなわち、従来の研究は遺族(自動的に母親を含意し、これを再考することも本課題の目的である)のサポートを検討することに集中する余り、医療従事者の「心のケア」に関しては無関心であり、後者のコミュニケーション・スキルを検討することも、あくまでも遺族の感情に留意することのみが問題とされてきた。しかし「ケアする人へのケア」のシステムが確立していない限り、遺族と医療従事者とのコミュニケーション不全は解決されないことは明らかである。また遺族側についても、この問題の性質上、自身の主張が無謬性を暗黙の前提としていることに気が付きにくいため、一方的な主張を医療従事者もしくは他の遺族に対して突きつけることに終始する傾向がある。従って、遺族の対人ネットワークにおけるサポート・システムを有効なものとするためには、遺族をケアする立場の人々を「誕生死の当事者」に含めるべく概念を再構成し、新たな当事者の心理過程や意味生成過程を明らかにして、喪失体験を遺族とも共有可能なものにする必要がある。今年度は次年度に医療従事者を対象とした質問紙を主体とする探索的な調査を行う計画を準備し、協力を仰げる医療機関・団体とのリエゾンに専念した。デリケートな問題を扱う本研究の成功のためには、慎重な準備が必要である。実際、この年度内にも研究協力者の候補が幾つか現れては様々な事情で消えてしまい、「相手本位」の研究の困難に直面することが多かったが、逆に言えば、性急な活動を行わない態度を持ち続けたおかげで倫理上の問題に抵触せずに済んだと言えよう。今年度の具体的な支出は、喪失体験の当事者の問題とケアする人のケアを検討する研究会等への出席のための旅費に充てられた。また情報の収集と整理のためにノート・パソコンとソフトウエア及び外部機器を購入した。3か年計画の2年目である本年度は出版というアウトプットこそできなかったものの、最終年度の報告書作成に向けて、文献及びデータ収集を中心とした精力的な研究活動を行うことができた。第1の成果は質問紙調査の成功である。新人が一定の経験を積んだ3月に総合周産期母子医療センターの指定を受けた医療機関(大学附属病院を除いた39施設)を対象に、「誕生死」に向き合った際の医療者の専門家及び個人としての行動や感情に関する質問紙調査を実施した。残念ながら依頼の多くは黙殺され、依頼文への回答率は通常の質問紙調査程度であり、この研究課題の困難さを改めて知ることになた。しかしながらその一方、複数部署から協力を申し出てくださった熱心な医療機関もあり、最終的には、研究代表者がこれまでの研究活動で構築してきた医療者のネットワーク、及び、高知・愛媛両県内の開業産婦人科医院を含めた様々な医療機関を対象に、合計567部の質問紙を発送することができ、35%を超える回答を受けることができた。謝礼のない調査としては高めの返送率であり、医療者の期待を感じることができた。この質問紙調査の分析は最終年度である19年度の主たる研究活動となる。第2の成果はこの質問紙調査のベースとなるリサーチクエスチョンの設定と、そのための理論的な枠組みの構築である。これまで継続してきた"非公認の悲嘆"の対人関係に与える影響、特に「喪失を悲嘆する立場が"非公認"」である対人ネットワークメンバーのコーピングに対するこれまでの自他の研究を総合する試みを続けた。そのために文献収集を続け、対人関係研究・心理学・コミュニケーション学の国内外の社会科学系学会のみならず、母性衛生学会などの医療系の学会にも足を運び、現場の医療者の声に耳を傾けることで本研究課題の焦点を定めることができた。

またこれに先立つ研究課題以来、共同で研究活動を行うことになった医師・助産師及び喪失体験者との研究会やワークショップで意見や情報を交換することができ、今後の研究活動に向けて心強い支援体制を維持できたことも特筆に値する。研究最終年度である本年には、2年目である平成18年度末に実施した医療従事者対象の質問紙調査の分析結果を部分的に国内外の学会で発表した。具体的には周産期医療従事者の学術交流の場である日本母子衛生学会第48回年次大会と、周産期医療に対する心理学的アプローチを試みる欧州の助産師が組織するSociety for Reproductive and Infant Psychologyの第27回年次大会で成果のうち、それぞれのオーディエンスのニーズの高い項目の分析結果を発表し、内外の助産師から今後の研究への大きな期待が寄せられた。その期待に答えるべく、年度後半には第2調査を実施した上で再分析したデータを今後発表すべく、原稿を執筆中である。また成果の一部を11月23日の「ひらめき☆ときめきサイエンス」(HT3097)で高校生対象の公開講座として発表したところ、県立高等学校の看護科から団体の参加があった。このように「誕生死ケア」については医療現場や教育現場からのニーズが大変高いことが確認され、これ自体が本課題の最大の成果であると言える。しかしながら、平成19年9月開催の社会言語科学会では発表申し込みが却下されるなど、国内で心理学やコミュニケーション学の分野では概して評価が低く、本課題の総まとめのために申請した平成20年度の科学研究費補助金についても不採択となり、今後の研究継続が困難となった。現在は、心理学分野一般にアピールできる部分が本課題の成果のどこにあるのかを模索している。
メダカにおける脳神経新生を介した社会性行動発達に関する研究

終脳は発生過程において神経管の最も先端の脳のふくらみから生じる、脊椎動物に共通した脳構造である。哺乳類では大脳に対応しており、高次中枢として機能する。終脳は神経管の背側から発生する「外套」と腹側から発生する「外套下部」に分けられ、両者は構造と機能が大きく異なる。「外套」は海馬や大脳皮質を含んでおり、内部が多くの区画化された解剖学的領域に分かれ、機能分化する。外套の構造と機能は種間で大きく異る。一方で「外套下部」は大脳基底核を含み、種間で比較的保存される。しかし胚発生過程において神経管から外套・外套下部が分化する分子機構は脊椎動物間で保存されるため成体における種差や区画化構造の構築原理は不明であった。そこで、成体の外套・外套下部の内部構造の構築や機能分化は生後の脳発達過程で生じるのではと考え、「生後の成長過程における終脳構築機構」に着目した研究に着手した。モデル動物として硬骨魚類メダカを用いた。硬骨魚類では成長段階において脳全体で神経新生が生じ、神経細胞数が稚魚から成魚にかけて510倍程度増加するため、新生ニューロンが脳構造の構築に大きく寄与すると予想された。修士課程では遺伝子改変メダカを用いて神経新生を追跡し、幼魚及び成魚脳の新生ニューロンを可視化した。次に発生初期に少数の神経幹細胞に由来する細胞系譜を可視化した結果、成魚終脳の背側において区画構造が観察された。博士課程では、成長段階において同一の神経幹細胞由来の新生ニューロン群(細胞系譜単位)が終脳の区画化構造を構築するという仮説を立て、終脳全体における細胞系譜の体系的な解析を行なった。その結果、「外套」に対応する背側で区画化構造、脊椎動物「外套下部」に対応する腹側でモザイク構造をつくることを発見した。脊椎動物の大脳(終脳)構築様式を、発達期に生じる新生ニューロンの細胞系譜という観点から解明したのは本研究が初めてである。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では神経新生が関与する生後の脳発達が、生後の行動の発達に寄与するかどうかを調べることが目的である。分子遺伝学のモデル動物であるメダカを用い、終脳において社会性行動の発達に必要な神経新生領域を同定する。これまでに申請者は、メダカ成魚の終脳において、発生初期の同一神経幹細胞由来の新生ニューロン集団が空間的に区画化され、新生ニューロンの細胞系譜単位(クローナルユニット)が存在することを明らかにした。本研究ではメダカの社会性行動の発達に必須な新生ニューロン群を細胞系譜単位で同定することを目標としている。本年度はメダカ終脳の新生ニューロンにおいて任意の細胞系譜単位で遺伝子組み換えを誘導する実験系を確立した。熱刺激依存的に遺伝子発現を修飾できる遺伝子改変メダカに対して赤外線レーザーを照射することで、非侵襲的かつ局所的にメダカ終脳で遺伝子発現修飾を誘導することが可能になった(IR-LEGO(InfraRed Laser Evoked Gene Operation)法)。発生初期段階に誘導することで1数個の神経幹細胞由来に発生した新生ニューロン群、すなわち細胞系譜単位を可視化した。メダカ胚は透明であり、予定脳領域の任意の微小領域にレーザーを照射することが可能で、本手法により終脳に存在するほぼ全ての細胞系譜単位を同定できると考えている。本手法によるCre/loxP遺伝子組換えに関する研究成果はPLoSOne, 8:e66597 (2013)に掲載された。現在、IR-LEGO法により終脳の細胞系譜単位を網羅的に解析する方法の確立中である。さらに新生ニューロンで神経興奮を抑制する遺伝子改変メダカを作出中である。IR-LEGO法によって部分的に神経新生を抑制した個体を作成し社会行動異常を検出することにより、社会性行動発達に必要な新生ニューロンの細胞系譜単位を同定する予定である。脳神経回路の基礎的な神経回路構造は発生プログラムに従い発生過程で構築される。生後にも神経回路に神経細胞が供給され(神経新生)脳は発達する。マウスでは神経新生領域が嗅球と海馬に限局され、嗅覚による性行動を含む社会性行動や記憶学習に神経新生が寄与することが報告されている。しかし新生ニューロンが社会性行動の発達に寄与する機構は不明である。また、他の脊椎動物(魚類、鳥類、は虫類)の神経新生領域数は哺乳類に比べて多いが、機能についてはほとんど不明である。本研究では、社会性行動に神経新生が関与しているか、またどの神経新生領域が重要なのかを明らかにする目的で、硬骨魚類メダカの終脳に着目した。メダカは視覚を介した社会性行動を示し、生涯を通して神経新生が生じる。加えて、遺伝子発現解析の研究から、種間で共通する社会的な意思決定回路が硬骨魚類の終脳に保存されてことが報告されている。そこで本研究ではメダカ終脳の神経新生に着目した。これまでに、遺伝子改変メダカを用いることで発生初期の同一の神経幹細胞に由来する新生ニューロン集団(クローナルユニット)の可視化を成魚脳で行なったところ、可視化されたクローナルユニットは区画化した構造を構築していたことを明らかにした。