hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
VR-1ノックアウトマウス熱応答変化のin vivoパッチクランプ法による解析

感覚受容体の分子実体は、カプサイシン受容体VR1(TRPV1)のクローニングを緒として、様々なTRP受容体ファミリーが明らかにされてきた。TRPV1の発現系を用いた実験から、カプサイシンのみならず、熱およびプロトン受容体であることが明らかにされてきた。しかし、TRPV1が生体内において、いかなる生理機能を果たしているかは明らかではない。そこで、TRPV1ノックアウトマウスを用い、末梢熱刺激によって誘起される熱応答の変化を、in vivoパッチクランプ法を用いて解析した。熱情報を伝えるC線維は主に脊髄後角の膠様質(SG)細胞に終末する。そこで、SGからパッチクランプ記録を行い、熱刺激によるシナプス応答の記録を試みた。正常マウスを用いた実験では、予想に反し記録した全ての細胞で熱応答は記録されなかった。そこで、SG細胞に入力するC線維がTRPV1受容体を発現しているか否かを検討した。その結果、ほぼ100%の細胞で、カプサイシンは前シナプス性に微小EPSCの頻度を増加させた。この実験結果は、SG細胞がTRPV1受容体陽性のC線維入力を受けていることを示しており、SG細胞が熱刺激に全く応答を示さない結果とは矛盾する。形態学的解析から、脊髄深層細胞のあるものは、その樹状突起を膠様質に伸ばしていることが示されているので、次にIIIV層の細胞から記録をおこなった。約20%の深層細胞では熱刺激によって経過の速いEPSCの発生頻度と振幅が著明に増加した。しかし、緩徐な応答は見られなかった。それらの応答はCNQXでほぼ完全に抑制されたことから、グルタミン酸を介する応答と考えられた。これらの結果から、SG細胞はTRPV1受容体陽性のC線維入力を受けているが、そのTRPV1受容体は熱受容を伝達していない可能性が考えられる。そのことはTRPV1受容体には異なるサブタイプが存在することを示唆する。その他の可能性として、C線維の中枢終末側にはTRPV1受容体が発現しているものの、末梢では受容体を欠失している可能性がある。VR1受容体(TRPV1)はカプサイシン受容体としてクローニングされ、発現系を用いた実験から熱応答やプロトンに応じることが明らかになり、一躍多くの痛み研究者の注目を集めた。また、富永らの詳細な研究から、ATPやブラジキニン存在下では、その熱に対する閾値が変わることが証明され、慢性疼痛の発生に密接に関与している可能性が示唆されている。そこで、生体内におけるTRPV1受容体の役割を明らかにするため、TRPV1受容体をノックアウトしたマウスを用い、in vivoパッチクランプ法によって、いかなる機能的な変化が惹起されるかを調べた。脊髄膠様質は末梢から痛みの情報を伝えるAδとC線維の入力を受けるが、特にC線維は熱情報を運んでいるものと考えられている。そこで、膠様質細胞からパッチクランプ記録を行い、熱刺激によるシナプス応答の解析を行った。期待した結果とは異なり、記録と同側の後肢に熱刺激を加えたが、記録した全ての細胞は熱には応答を示さなかった。そこで、C線維は膠様質に終末するものの、膠様質細胞とはシナプスを形成せず、深層の細胞が膠様質に延ばした樹状突起にその情報を伝えているものと考え、深層の細胞からパッチクランプ記録を行った。

すると、約20%の細胞は熱刺激によってEPSCの振幅と頻度の著明な増大が観察された。この応答は全て速い経過のEPSCによって仲介され、サブスタンスP等のペプチドを介する応答は全く観察されなかった。また、膠様質細胞では、カプサイシンを投与すると全ての細胞で自発性のEPSCの増加が見られた。以上の結果から、膠様質細胞はTRPV1受容体を発現するC線維の入力を受けているが、それらの線維は末梢の熱刺激には応答せず、他の感覚情報をつたえているものと推測された。これらの結果は、一部のTRPV1受容体は熱受容には関与していない可能性を示唆する。カプサイシン受容体のVR1は、発現系を用いた実験から侵害性熱受容体でありTRP受容体ファミリーの一つ(TRPV1)であることが明らかにされてきた。しかし、TRPV1の生体内における単一細胞レベルにおける生理的機能については明らかではない。そこで、TRPV1ノックアウトマウスを用い、末梢熱刺激によって誘起される熱応答の変化をin vivoパッチクランプ法を用いて解析した。まず、熱情報を伝えるC線維が主として終末する脊髄後角の膠様質細胞からパッチクランプ記録を行い、後肢にハロゲンランプを用いて熱刺激を加え、誘起されるシナプス応答の記録を試みた。正常ラットを用いた実験では、予想に反し記録した全ての細胞で熱応答は記録されなかった。脊髄後角の深層細胞のあるものは、その樹状突起を膠様質の伸ばしていることが形態学的に示されていることから、次にIIIV層の細胞から記録をおこなった。約20%の深層細胞では熱刺激によって経過の速いEPSCの発生頻度と振幅が著明に増加した。しかし、緩徐な応答は見られなかった。それらの応答はCNQXでほぼ完全に抑制されたことから、グルタミン酸を介する応答と考えられた。次いで、膠様質細胞に入力するC線維がTRPV1受容体を発現しているか否かを明らかにするため、TRPV1作動薬であるカプサイシンの作用を検討した。ほぼ100%の細胞で、カプサイシンは前シナプス性に微小EPSCの頻度を増加させた。この実験結果は、膠様質細胞がTRPV1受容体を発現するC線維の入力を受けていることを示しており、膠様質細胞が熱刺激に全く応答を示さない結果とは矛盾する。これらの結果から、膠様質細胞はTRPV1受容体を発現しているC線維の入力を受けているが、そのTRPV1受容体は熱受容を行っていない可能性が考えられる。そのことはTRPV1受容体には異なるサブタイプが存在することを示唆する。その他の可能性として、C線維の中枢終末側にはTRPV1受容体が発現しているものの、末梢では受容体を欠失している可能性がある。
抗老化治療の開発につながり得る、ミトコンドリアペプチダーゼMIPEPの機能解析

抗老化・寿命延伸効果を示すカロリー制限(CR: Caloric Restriction)の本体として、白色脂肪組織(WAT: White Adipose Tissue)におけるミトコンドリア機能維持が知られている。申請者らはCRによってミトコンドリアタンパク質の成熟に必要なミトコンドリアシグナルペプチダーゼMIPEPが誘導されること、以上より申請者は、MIPEPはCRによるミトコンドリア機能維持において重要な働きをするという仮説に至った。本研究では、MIPEPを遺伝子操作した細胞及び動物を用いてこの仮説を立証することを第一の目標としている。さらに第二目標として、MIPEPのCR効果への寄与の確認とMIPEPの基質の探索を行う。これらにより、MIPEPがミトコンドリアタンパク質の成熟を介して、包括的にミトコンドリア機能を制御し、CRの抗老化・寿命延伸効果に寄与するか否かを明らかとする。当該年度では、上記のうち主に細胞におけるMIPEPの機能解析を行った。具体的には、MIPEPノックダウンおよび過剰発現細胞におけるミトコンドリア機能と酸化ストレスの程度を評価した。さらに電子顕微鏡によるミトコンドリア形態の観察にも着手した。上記の背景および経過について、国内雑誌および国際論文に総説として報告した。また、国際シンポジウムを含むいくつかの学会でも発表を行うことで、研究実績を広く社会に発信した。「研究実績の概要」で述べたとおり、脂肪細胞株のミトコンドリア機能と酸化ストレスの程度の解析については概ね順調に進んでいると見なせる。一方で動物レベルの解析については、脂肪組織特異的MIPEPノックアウトマウスの作製は完了し、現在群数を増やしている段階であるが、具体的な解析には至っていない。また、プロテオーム解析によるMIPEPの基質探索については、MIPEPノックアウト細胞が得られていないため、着手できていない。そのため、当該年度の研究計画の進捗はやや遅れていると判断した。「現在までの進捗状況」でも述べたとおり、脂肪組織特異的MIPEPノックアウトマウスについては、すでに作製済で群数を増やしている段階なので、2019年度はその解析を優先的に進める予定である。プロテオーム解析については、当初ではMIPEPノックアウト細胞を用いて行う予定であったが、樹立が難航しているため、その代替としてすでに作製済のMIPEPノックダウン細胞による解析を検討していく。申請者らはCRによってミトコンドリアタンパク質の成熟に必要なミトコンドリアシグナルペプチダーゼMIPEPが誘導されること、及びミトコンドリア品質維持機構に重要とされるSIRT3がWATにおいて活性化されることを見出した。以上より申請者は「CRにおけるSIRT3の活性化はMIPEPが担っている」という仮説を想定した。さらに第二目標として、MIPEPのCR効果への寄与の確認とSIRT3以外のMIPEPの基質の探索を行う。当該年度では、上記の第一目標であるSIRT3とMIPEPの関連について解析を行った。具体的には、MIPEPを遺伝子操作した脂肪細胞株を用いて、活性型SIRT3量の測定や、それに付随して変化すると考えられるミトコンドリア機能と酸化ストレスの程度を評価した。また、動物モデルの作製にも着手した。

上記仮説の一部である「SIRT3の活性化とMIPEPとの関連」について立証し、国際論文として発表することで、研究実績を広く社会に発信した。「研究実績の概要」で述べたとおり、本研究計画の一部を論文として発表した。一方で脂肪細胞株のミトコンドリア機能と酸化ストレスの程度について計画していた解析内容の一部(蛍光色素によるミトコンドリア量や還元型/酸化型グルタチオン比の測定)は現在解析中である。また、動物レベルの解析も現時点ではMIPEPノックアウトマウスの作製中という段階である。そのため、当該年度の研究計画の進捗はやや遅れていると判断した。「現在までの進捗状況」でも述べたとおり、脂肪組織特異的MIPEPノックアウトマウスについては、すでに作製済で群数を増やしている段階なので、2019年度はその解析を優先的に進める予定である。プロテオーム解析については、当初ではMIPEPノックアウト細胞を用いて行う予定であったが、樹立が難航しているため、その代替としてすでに作製済のMIPEPノックダウン細胞による解析を検討していく。来年度以降は、当該年度で完了できていないMIPEPを遺伝子操作した脂肪細胞株のミトコンドリア機能に関する解析(進捗状況で述べた項目に加え、脂肪酸酸化の程度や酸素消費量など)を行い、MIPEPの機能に関するデータを蓄積していく。一方でMIPEPノックアウトマウスの作製を継続し、作製が終了次第MIPEPのCR効果への影響を評価する。さらにプロテオーム解析を用いたSIRT3以外のMIPEPの基質の網羅的な探索も実行していく。
有機アニオントランスポータの細胞・臓器特異的選別輸送機構の解明

小腸や腎臓、肝臓などの上皮細胞では、血管側(側底膜)と管腔側(刷子縁膜)に機能特性の異なる有機イオントランスポータが局在し、薬物輸送の方向性(吸収・分泌)の決定に重要な役割を果たしている。しかし、これら有機イオントランスポータの細胞膜局在化機構については未だ不明な点が多い。これまでの知見より、oatpファミリーに属する有機アニオントランスポータ(OAT-K, oatp1)は、培養細胞または臓器特異的に異なる細胞膜へ選別輸送されることが示唆されていた。本研究ではその機構について明らかにするため、有機アニオントランスポータOAT-Kをモデル薬物トランスポータとして選択し、OAT-KのN末端側に蛍光蛋白質(EGFP)を融合させた発現ベクターを構築し、極性上皮細胞MDCKに安定発現させ、OAT-Kの細胞膜発現機構について詳細に検討を行った。その結果、OAT-Kはその生合成後の細胞膜輸送過程においてプロセシングを受け、C末端側小分子として細胞膜に発現すること、OAT-Kのプロセシングは小胞体において起こり、そのN末端側がプロテアソームによって速やかに分解されることを明らかにした。また、腎臓における発現が多いことが知られている側底膜型有機アニオントランスポータOAT1, OAT3の発現調節機構に関する検討を行い、OAT3のプロモーターにはcAMP応答配列が存在し、その発現は転写因子CREB-1とATF-1によって調節されていること、OAT1の発現は転写因子HNF-4αによって制御されていることを示した。さらに、刷子縁膜型有機カチオントランスポータMATE1, MATE2-Kのクローニングに成功し、その臓器分布や機能特性について明らかにした。今後、刷子縁膜型と側底膜型の有機イオントランスポータの比較解析を行い、これらトランスポータの細胞膜局在化機構についてより詳細な情報を得ていく予定である。これまでの知見より、oatpファミリーに属する有機アニオントランスポータ(OAT-K,oatp1)は、培養細胞または臓器特異的に異なる細胞膜へ選別輸送されることが示唆されていた。その機構について明らかにするため、本研究では、有機アニオントランスポータOAT-Kをモデル薬物トランスポータとして選択し、OAT-KのN末端側に蛍光蛋白質(EGFP)を融合させた発現ベクターを構築し、極性上皮細胞MDCKに安定発現させ、OAT-Kの細胞膜発現機構について詳細に検討を行った。その結果、OAT-K mRNA発現が確認されたEGFP-OAT-K発現細胞において、EGFPの蛍光は全く観察されなかったことから、OAT-Kはプロセシングを受けそのN末端側が速やかに分解されることが示された。一方、OAT-KのC末端側を認識する抗体を用いたウエスタンブロット法、免役染色の結果、OAT-Kは約40kDの蛋白質として頂側膜に発現していることが確認された。さらにプロテアソーム阻害剤で細胞を処理したところ、EGFPの蛍光が小胞体に認められたことから、OAT-Kのプロセシングが小胞体において起こり、そのN末端側がプロテアソームによって速やかに分解されることが示唆された。OAT-KのC末端側

3残基がPDZドメインを有する蛋白質によって認識されうる配列であることから、PDZドメインを有する蛋白質との相互作用によって膜局在が決定されるとの仮説のもと、現在検討を進めている。小腸や腎臓、肝臓などの上皮細胞では、血管側(側底膜)と管腔側(刷子縁膜)に機能特性の異なる有機イオントランスポータが局在し、薬物輸送の方向性(吸収・分泌)の決定に重要な役割を果たしている。しかし、これら有機イオントランスポータの細胞膜局在化機構については未だ不明な点が多い。本研究では、刷子縁膜に局在する有機アニオントランスポータOAT-Kの膜局在化機構に関して種々細胞生化学的解析を行った結果、その生合成後の細胞膜輸送過程においてプロセシングを受け、C末端側小分子として細胞膜に発現すること、OAT-Kのプロセシングは小胞体において起こり、そのN末端側がプロテアソームによって速やかに分解されることを明らかにした。また、腎臓における発現が多いことが知られている側底膜型有機アニオントランスポータOAT1,OAT3についてそれらの発現調節機構に関する検討を行った結果、OAT3のプロモーターにはcAMP応答配列が存在し、その発現は転写因子CREB-1とATF-1によって調節されていること、OAT1の発現は転写因子HNF-4αによって制御されていることを明らかにした。現在これら有機アニオントランスポータの腎臓特異的発現機構についても解析を進めている。さらに、刷子縁膜型有機カチオントランスポータMATE1,MATE2-Kのクローニングに成功し、その臓器分布や機能特性について明らかにした。今後、刷子縁膜型と側底膜型の有機イオントランスポータの比較解析を行い、これら薬物トランスポータの細胞膜局在化機構についてより詳細な情報を得ていく予定である。
患者中心の看護サービス技能の指導法の実証

日常の看護で経験した,他者や自己内部の対立について「ものごとの考え方」を整頓する方法を学ぶための研修プログラムを病院看護部と連携して実証を通して構築した.研修を通して延べ約80名から約100ケースを収集し,好評を得ることができた.連携病院は今後も継続し実施する.実際の指導の考え方を体系化し,「思考の整理」,「思考の記述の考え方」,「信念対立の分析」,「思考の吟味」の系列を構築した.また,研修を修了したリーダー看護師による学習を分析した.「ものごとの考え方」の学びについて,自発的な学習を促すために看護行動と関連づけた学習項目(12項目)を構築した.患者にとっての`生きる価値'にまで思いをはせる看護は、仕事の上で重要なことのほとんどが言葉に表せないサービスの一つである。しかしながら、今日、病院の現場では、昔ながらの徒弟制による`たたきあげ'の指導が失われつつある。今、看護サービスの質の基礎になる`よく'考える力を育成する指導法を確立し、看護組織と協働で現場へ持続して教育効果を波及つづける仕組みを実証を通して構築する。本申請は看護組織改革のための看護サービス・イノベータ育成法を確立し、病院組織と協働で持続して現場へ波及つづける仕組みを実証する。そのために、取り組んだ課題は次の2つ.(1)指導の持続性:研修を修了した看護師を組織変革のキーパンソンとして位置づけ、看護管理部門の教育ビジョンおよび各部署の実情を汲み取るための体制を整え,実証実験(研修)を6月から7月,9月10月,1月から3月の計3回を実施した。(2)指導の経緯の共有:指導の結果だけでなく、指導に至る理由や手順といった経緯を共有する必要がある。まず、現場から収集した指導の効果を測定して指導の語いを体系化オントロジーを構築した.連携する病院にて看護師の研修を実施した.シーズンA,B,Cを各2日間で構成する研修を,A-1(7月26日),A-2(8月20日),B-1(10月4日),B-2(11月8日),C-1(1月31日),C-2(2月28日),リーダ研修(11月1日)を実施し述べ人数41名が受講した.各シーズンの1日目に講義を行い各自の看護を振り返る宿題を課した.2日目に講評およびグループディスカッションを実施した.宿題は振り返りった思考を論理的に記述するためのツールを提供した.開発した教育プログラムでは,自ら思考する対話と,他者との対話が同型であることに気づかせるコミュニケーション・思考力の育成を目指す.1日目の講義では,思考について考えるメタ思考を教示し,思考のコントロールを解説する.研修期間内の訓練道具として位置づけた思知ツールを紹介し,思考の記述方法を説明して宿題を課す.宿題には,自らの悩んだ経験などから,できるだけ自らの一つの判断に焦点をあて,その思考を論理的に記述するよう指示する.自らの思考と,もう一つの異なる思考の2つを記述し,判断の理由となった指針で対立するように作る.最後にこの対立を超越する知識を記述する.2日目までに提出する.講評では,思考の問題指摘,および,原因同定,解決助言,効果示唆を行う.重要な問題2つに絞って指導を行う.次に34名でグループを構成し,各自が宿題で作成した振り返り思考を説明してグループディスカッションを行う.その後,研修の目的である自己内対話と他者対話の同型性について解説して終了する.開発した学習教材は,自らの学習をモニタリングする現状認識変化確認シート,学習意欲変化確認シート,正解のない問題に対する思考法を解説した思考法研修テキスト,思知ツールを使った思考の記述を開設したサブテキスト,ソフトウェアのクィックマニュアル,講評文,添削シートがある.日常の看護で経験した,他者や自己内部の対立について「ものごとの考え方」を整頓する方法を学ぶための研修プログラムを構築し実施した.プログラムを「思知(しち)研修」と呼び,研修は2日間で構成した.思知の特長は,2つの対立する思考の根源的な対立を明確化するための表現である.たとえば,自己管理ができない糖尿病の患者さんが売店で甘いものを買って食べているのを見つけたときに,すぐに注意してやめさせてしまった(判断1)が,そのときは見ないふりをする(判断2)方がよかったのか?というような2つの判断について,それぞれの判断の背景に,どのような事実や考え方があるのかを,思知を使って自分で論理的に分析する.そのような分析を基礎にして,将来の業務に活きる考えを自分で見つけたり,他者と議論することができるようになることを目標とする.年間シーズンACの3回を開催した.シーズンAの1日目を7月26日(日)に,2日目を8月29日(土)に開催した.シーズンBの1日目を9月19日(土)に,2日目を10月25日(日)に,シーズンCの1日目を11月14日(土)に,2日目を12月19日(土)に開催した.さらに3月10日に過去4年間に参加した受講生によるディスカッションを開催した.受講生は延べ人数30名,13事例の振り返りケースを収集した.実施した看護の振り返りや後輩や新人の教育に関する振り返り,看護組織の管理に関する振り返りであった.1日目に看護振り返りのケースライティング講義およびアプリケーションの使い方の講義を約4時間実施し,ケースライティングの宿題を課した.約1か月で宿題を提出して2日目を実施した.午前中の3時間で宿題を1件ずつ講評して修正した.

午後の4時間はグループに分かれて宿題ケースの議論を30分ずつ実施し,最後に議論の振り返りを行った.研修の間,自らの学習を吟味するために計4回ほど,現状認識,および,学習宣言と意欲の変化を確認する作業をはさんだ.日常の看護で経験した,他者や自己内部の対立について「ものごとの考え方」を整頓する方法を学ぶための研修プログラムを病院看護部と連携して実証を通して構築した.研修を通して延べ約80名から約100ケースを収集し,好評を得ることができた.連携病院は今後も継続し実施する.実際の指導の考え方を体系化し,「思考の整理」,「思考の記述の考え方」,「信念対立の分析」,「思考の吟味」の系列を構築した.また,研修を修了したリーダー看護師による学習を分析した.「ものごとの考え方」の学びについて,自発的な学習を促すために看護行動と関連づけた学習項目(12項目)を構築した.二度同じ問題・状況が発生しない看護現場の考え方について,実際の病院看護組織と連携する体制を整え,看護サービス・イノベータの育成法を実証した.そのために必要となる教材・学習コンテンツ,教育システムを設計・開発し,それらを用いて参加した看護師らと連携して改善を図った.27年度が最終年度であるため、記入しない。教育工学引き続き実証を継続し,リーダー・ファシリテータの指導モデルを構築して,育成プログラムの確立を目指す.熟練指導者の指導を記録し,語彙を体系化し,指導を蓄積して検索可能な指導リポジトリを構築する.また開発した教材およびシステムについて,現場看護師の意見を取り入れて改善を図る.実証のための研究協力体制を整え,6月から7月,9月10月,1月から3月の計3回の実証実験を実施した.看護の指導とその記録を行い,収集したデータから指導効果分析,および,指導語いの体系化,指導蓄積スキーマの設計を実施した.27年度が最終年度であるため、記入しない。連携する病院にてすべての研修を修了したリーダー看護師を対象とした実証を実施してきたが,対象看護師の勤務が多忙であったため完全には調整できず,実証に十分な日程を確保できなかった.期間を延長することで勤務体制をあらかじめ調整し,実証に臨めると考える.27年度が最終年度であるため、記入しない。実証実験を実施するための体制を引き続き維持し,看護の記録と指導を継続する.さらに構築した体系をもとに指導法を確立し,教材を整備し,また指導を蓄積するデータベーススキーマを構築する.さらに指導リポジトリの開発を行う計画である.連携病院の次の指導者を担うと期待される看護師について,実証実験の実施を想定した勤務シフトをあらかじめ組む.27年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度から平成27年度まで実証のために実際の看護現場の指導記録の収集を計画しているが,これまでの分析結果から,今後,研修を修了したリーダ的な役割を担う看護師を対象とした研修(オリエンテーション)の実証対象を拡大する必要が生じたため.拡大する実証実験のために,新たに中堅看護師の実施体制を整えて実施する.その分析結果をもとに指導法を構築し,さらに適切な教材の開発,ツールの開発を行う.
手根管症候群における免疫学的、内分泌学的検討-新たな免疫療法を目指して-

手根管症候群は上肢の絞扼性神経障害の中でもっとも頻度の高い疾患である。本症の臨床的特徴としては、まず圧倒的に女性に多く発症すること、妊娠前後、あるいは40-50歳の閉経期前後の二つの時期をpeakとして好発すること、両側発生の頻度が高いこと、本症罹患例には婦人科疾患(子宮筋腫、卵巣嚢腫など)の合併が多いことなどが挙げられる。従って我々は本症の発生および病状の進行に内分泌学的因子、中でも女性ホルモンの関与を想定した。また、RA同様滑膜増殖性疾患であることから本疾患においても細胞性免疫能の異常が推定される。そこで今回我々は手根管症候群において性ホルモン、特にエストロゲンやサイトカイン産生異常と細胞性免疫能との関係を検討した。(1)患者群の血清中におけるtotal estrogenは閉経前で122.16±47pg/mlであり、対照群の閉経前185.5±112.5、閉経後203.3±168.3に比較していずれも低値を示した。そこで本症とエストロゲンとの関係を詳細に検討した。まず、手術時に滑膜性腱鞘および横手根管靭帯組織を採取後培養し、約2週間後から増殖のみられたものを継代、3-5代継代後の細胞でエストロゲンレセプターの同定をreceptor binding assay法にて行った。その結果、滑膜細胞はKD値7.3X10^<-8>、靭帯細胞はKD値7.3X^<-10>で3.17βestradiol receptorの存在が確認された。これは過剰の未標識抗体添加による抑制力からその特異性が確認された。また、特に病態によるレセプターの相違はみられなかった。(2)患者血清中の炎症性ザイトカイン(IL-6.TGF-β)を測定した。対照は患者群と同年代の女性とした。まずIL-6は患者群で29.4±16.5ng/mlであり、対照群、3.6±1.1ng/mlに対して有意に高値を示した。またTGF-βも患者群で31.3±13.3ng/mlであり、対照群で検出限界以下であるのに対し有意に高値を示した。(3)患者末梢単核球のIL-6、TGF-β反応性を検討したが、その結果これらサイトカインに対する末梢単核球の活性化が明かに健常人と異なることが判明した。一方で局所に浸潤しているリンパ球の採取を試みたが組織に浸潤しているリンパ球の数がかなり少ないため、これを増殖させることは不可能であった。(4)滑膜増殖を促す各種増殖因子の制御とリンパ球由来のサイトカインとの関係をリンパ球培養時の各種増殖因子添加によるIL-2産生能にて検討した。in vitroでは生理量の増殖因子添加によるIL-2産生の変化は見られなかった。(4)滑膜増殖を促す各種増殖因子の制御とリンパ球

由来のサイトカインとの関係をリンパ球培養時の各種増殖因子添加によるIL-2産生能にて検討した。in vitroでは生理量の増殖因子添加によるIL-2産生の変化は見られなかった。手根管症候群は上肢の絞扼性神経障害の中でもっとも頻度の高い疾患である。本症の臨床的特徴としては、まず圧倒的女性に多く発症すること、妊娠前後、あるいは40-50歳の閉経期前後の二つの時期をpeakとして好発すること、両側発生の頻度が高いこと、本症罹患例には婦人科疾患(子宮筋腫、卵巣嚢腫など)の合併が多いことなどが挙げられる。従って我々は本症の発生および病状の進行に内分泌学的因子、中でも女性ホルモンの関与を想定した。また、RA同様滑膜増殖性疾患であることから本疾患においても細胞性免疫能の異常が推定される。そこで今回我々は手根管症候群において性ホルモン、特にエストロゲンやサイトカイン産生異常と細胞性免疫能との関係を検討した。(1)患者群の血清中におけるtotal estrogenは閉経前で122.16±47pg/ml、対照群の閉経前185.5±112.5、閉経後203.3±168.3に比較していずれも低値を示した。そこで本症ととエストロゲンとの関係を詳細に検討した。まず、手術時に滑膜性腱鞘および横手根管靭帯組織を採取、これらを細切後10%FCS添加RPMI-1640培養液に浮遊し37°C,5%CO_2下にて培養した。約2週間後から増殖のみられたものを継代し、3-5代継代後の細胞でエストロゲンレセプターの同定をreceptor binding assay法にて行った。今回は滑膜細胞と靭帯細胞のレセプター親和性の相違も検討した。その結果、滑膜細胞からはKD値7.3X10^<-8>、靭帯細胞からはKD値7.3X10^<-10>で3,17 βestradiol receptorの存在が確認された。これは過剰の未標識抗体添加による抑制もみられ、その特異性が確認された。現在、低濃度から高濃度までのエストロゲンを培養時に添加し高エストロゲン状態、低エストロゲン状態をin vitroで作製、エストロゲン添加によるレセプターへの影響を検討している。(2)本疾患患者での末梢リンパ球の^3H-TdR uptake率は対照群に比較して低下していた。そこで今回は各種炎症性サイトカイン添加、およびエストロゲン添加による^3H-TdR uptake率の変化とサイトカイン産生能を検討した。まず。エストロゲン単独添加、およびPHA刺激時に^3H-TdR uptake率、IL-2産生能に患者群と対照群の間で有意な差がみられなかった。これに対し、IL-2添加による^3H-TdR uptake率の変化をみると、患者群では対照群に比較してIL-2の濃度依存性に^3H-TdR uptake率の増加がみられた。現在、その他の各種刺激因子による影響を検討中である。(3)患者血清中の各種炎症性サイトカインをELISA法、PIA法で測定中である。本症の臨床的特徴としては、まず圧倒的に女性に多く発症すること、妊娠前後、あるいは40-50歳の閉経期前後の二つの時期をpeakとして好発すること、両側発生の頻度が高いこと、本症羅患例には婦人科疾患(子宮筋腫、卵巣嚢腫など)の合併が多いことなどが挙げられる。
ミトコンドリアのセントラルドグマを科学するナノデバイスの設計

ミトコンドリア(Mt)を遺伝子レベルで制御するシステムの構築を実現するため、「機能性核酸によるRNAのノックダウン」および「人工Mt-DNAヌクレオイドによるMt外来遺伝子発現」を可能とする基盤技術の開発を到達目標とした。本研究では、Mtセントラルドグマ(複製・転写・翻訳)が営まれているMt最内部(Mtマトリクス)を標的とし、Mt融合性リポソーム、MITO-Porterを用いた核酸送達に成功し、細胞Mtにおける遺伝子発現制御を実現した。本研究で開発したMt遺伝子制御システムは、Mtを標的としたライフサイエンス、遺伝子治療、疾患モデル動物の作出に大きく貢献する事が期待される。本申請研究では、ミトコンドリア(Mt)を遺伝子レベルで制御するシステムを構築し、Mtのもつ多彩な生物学的機能の基礎的理解を深め、細胞機能を新たなアプローチから理解する。具体的には、Mtセントラルドグマ(複製・転写・翻訳)が営まれているMt最内部(Mtマトリクス)を標的とし、「機能性核酸によるRNAのノックダウン」および「人工Mt-DNAヌクレオイドによるMt外来遺伝子発現」を実施する。H25年度は、下記の項目を中心に研究を遂行した。1. Mtマトリクス送達核酸キャリアの基盤構築: Mtの2枚膜を突破しMtマトリクスへの核酸送達を実現するために、Mt外膜と内膜それぞれに最適な膜融合能を有するMtマトリクス送達核酸キャリアの構築を試み、従来型のR8-MITO-Porterと比較して、Mt外膜および内膜との融合能が高い新規組成を探索する事に成功した。また、内因性のMt移行性ペプチド/RNAをキャリア表面に提示したMITO-Porterの構築にも成功し、生細胞Mtへの送達効率を飛躍的に上昇させる事に成功した。2.細胞内動態の最適化およびMt-RNAノックダウンの検証:キャリアの細胞取り込み能評価および細胞内動態解析情報を基に、キャリアの核酸送達能を向上させる事に成功した。また、アンチセンスRNAをMITO-Porterを用いて細胞Mtに送達し、標的mRNAおよびタンパク質をノックダウンする事に成功した。3. Mt発現DNAベクターの設計・構築:天然型mtDNAの大部分を保持したΔmtDNA(約10,000bp)を有するMt発現DNAベクターの構築を試みたが、大腸菌株での構築は達成できなかった。次年度に、新たにMt発現DNAベクターを設計し、遺伝子発現の検証を試みる。H26年度は、下記の項目を中心に研究を遂行した。1.人工Mt-DNAヌクレオイドの構築およびMITO-Porterへのパッケージング:遺伝子をナノ粒子化した人工Mt-DNAヌクレオイドをMt移行能が最適化されたMITO-Porterにパッケージングし、単離Mtマトリクスへの分子送達を試みた。Mtマトリクス内部への核酸導入を評価するプロトコルを構築し、Mtマトリクス内部への遺伝子送達を確認した。2. Mt遺伝子発現の検証および細胞機能評価: Mt特異的プロモーターHSPを有するpDNA骨格(pHSP)に、外来タンパク質をコードするMt遺伝子コドン(NanoLucタンパク質)を挿入したMt遺伝子発現pDNA [pHSP-mtLuc(CGG)]の構築に成功した。種々の検討を経て、pHSP-mtLuc(CGG)がMt外来遺伝子発現を可能とするDNAベクターである事を示すことができた(品質の確認)。また、人工Mt-DNAヌクレオイド搭載MITO-Porterを用いた、生細胞Mtにおける遺伝子発現の検証も実施した。薬物送達学Mt外膜と内膜それぞれに最適な膜融合能を有する新規組成のMITO-Porterを探索する事に成功した。さらに、内因性のMt移行性ペプチド/RNAをキャリア表面に提示したMITO-Porterの構築し、生細胞Mtへの送達効率を飛躍的に上昇させた。一方、遺伝子発現の検証に関しては、送達する遺伝子ベクターの再設計などが必要であることが確認されたが、次年で到達目標を達成すべく万全な計画を立案している。

H26年度は、前年度までに確立した技術を統合し、人工Mt-DNAヌクレオイドをパッケージングしたMITO-Porterを構築し、生細胞Mtを標的としたMt遺伝子発現制御の検証および発現制御時の細胞機能を評価する。1.人工Mt-DNAヌクレオイドの構築およびMITO-Porterへのパッケージング:目的遺伝子pDNAをナノ粒子化した人工Mt-DNAヌクレオイドをMt移行能が最適化されたMITO-Porterにパッケージングし、単離Mtマトリクスへの分子送達を試みる。遺伝子のMtマトリクス送達は、定量的PCR法によって測定し最適化する。新たに、Mt特異的プロモーターHSPを有するpDNA骨格(pHSP)に、外来タンパク質をコードするMt遺伝子コドンを挿入したMt遺伝子発現pDNAを設計・構築する(準備を進め既に本遺伝子の構築を終了している)。また、人工Mt-DNAヌクレオイドを細胞用キャリアにパッケージングし、その細胞内動態を観察する。2. Mt遺伝子発現の検証および細胞機能評価:人工Mt-DNAヌクレオイド搭載MITO-Porterを用いて、生細胞Mtにおける遺伝子発現を含むMtセントラルドグマの再現を検証する。転写過程は、逆転写PCRによってMt内のmRNA量を定量し、翻訳過程はウエスタンブロットなどで外来タンパク質発現を評価する。さらに、疾患細胞Mtに正常のmtDNAを送達し、その後、膜電位を測定して疾患細胞の機能回復を評価する予定である。
ブリルアン散乱による強磁性体のマグノン状態の研究ーMnPへの応用

光散乱による磁気相転移を研究するために不可欠な、温度・磁場可変型金属製液体ヘリウム用クライオスタットを完成させた。このクライオスタットの完成により、温度範囲10K300K、磁場範囲04kOeでの実験が可能となった。既に完成済みの5パス型ブリルアン散乱装置と組み合わせて、金属磁性体単結晶MnPの強磁性スピン波エネルギ-ギャップ決定と強磁性/反強磁性多層膜(PtMnSb/CuMnSb)の55K磁気相転移研究を行った。MnPについては80Kから300Kまでの温度範囲で、ブリルアン散乱実験を行い、スピン波エネルギ-ギャップの温度変化を測定した。150K以下の温度領域でブリルアン散乱から求められたエネルギ-ギャップと中性子非弾性散乱や他の測定法から求められたギャップが良く一致することから、ブリルアン散乱が磁性体単結晶のスピン波測定手段として極めて有効であることを明らかにすることが出来た。今後、更に低温での測定を行い、フェロ/スクリュ-相転移(45K)に伴うスピン波の振舞いについて明らかにする予定である。PtMnSbは室温で強磁性であるが、CuMnSbは55Kで反強磁性相へ相転移する。従って、PtMnSb/CuMnSb多層膜は強磁性/常磁性多層膜から強磁性/反強磁性多層膜への磁気相転移を示す。PtMnSb層の厚さを10nmに固定し、CuMnSb層の厚さを1nmから100nmまで変えた多層膜について、反強磁性相転移がスピン波エネルギ-に及ぼす効果を研究した。CuMnSb膜厚5nmと10nmの試料について測定した結果、スピン波エネルギ-が反強磁性相で約6%増加することが分かった。CuMnSb層の厚い試料についての測定が現在進行中である。
「実践的指導力」を育成する体育教師教育プログラム開発のための実証的研究

本年度は最終年度にあたるため、研究の総括とそれに必要な作業を中心に行った。1、前年度に日野氏と米村氏が中心となって教員養成段階で身についた「実践的指導力」を調査する方法として、学生に視聴させる体育授業のビデオ教材を開発した。本年度は、学生にこのビデオ教材を視聴後自由に質問紙に感想を記述させ、その記述をKJ法を用いて分類し、「実践的指導力」の下位項目と考えられるカテゴリーを取り出した。2、さらに、研究分担者の所属する大学で行う模擬授業や教育実習の反省会の前後に、この開発したビデオ教材を視聴させて学生に自由な感想を記述させ、この「実践的指導力」の下位項目と考えられるカテゴリーを基準として、「実践的指導力」の到達状況を把握した。その到達状況の結果をもとに、対象とした学部、コースの体育科教育関連科目(教育実習を含む)の改善点を明らかにした。3、これまで得られた知見に基づき「技術的実践」と「反省的実践」の双方からなる「実践的指導力」を向上させるための、模擬授業や教育実習での教える体験とその体験を省察する理論的学習の双方を結合させる体育教師教育プログラムを開発するための原則を提案した。4、以上の研究成果について第59回日本体育学会(早稲田大学)及び第28回スポーツ教育学会(奈良教育大学)で発表し研究成果に対する研究者のご批評とご意見をいただいた。それらのご批評とご意見をふまえて、最終報告書を作成した。(1)小学校の教師を対象とした体育授業に関する専門的力量を因子分析的方法により取り出し、子どもから見て授業評価の高い教師とそうでない教師の指摘した力量を比較して優位さのあった力量を取り出して、体育授業を指導するために教師が持つべき「実践的指導力」と規定する。本年はそれらの成果を用いて教師の反省的視点に介入する事例的研究を遂行した。(2)初任の教員に求められる「実践的指導力」を定義するために、イギリスの教員資格の能力基準のカテゴリーや、アメリカのNASPE(2002)の提案したカテゴリーを参照し、日本の教員養成に即して適切なカテゴリーを探求した。まずイングランドのローハンプトン大学で現地調査を行い小学校教員養成で求められる体育授業の「実践的指導力」を調査した。さらに中等学校の体育授業に関しては、イングランドのラフバラ大学よりMike Waring氏を招聘し、彼が開発したヴァーチャル学習環境、つまりインターネットを介してホームページより教育実習生が必要な情報を収集し、大学教員と教育実習生と教育実習指導教員が情報を交流するシステムを紹介していただくと同時に、イングランドの教員資格の能力基準のカテゴリーや我々の開発しつつある教育実習生に必要な「実践的指導力」に関して意見交換を行った。また、アメリカの大学で進められている体育教員養成カリキュラム改革について現地調査を行った。(3)教員養成段階で体育授業の指導のために教師に求められる「実践的指導力」のうち、授業計画段階で求められる能力の変容と習得の状況を調査する方法を開発するために、全国の教員採用試験で出題されている試験問題を収集して分析した。筆記試験や実技試験に関しては、公刊されている試験問題集を収集し、問題の全国的動向を整理した。また模擬授業や面接の問題に関しては、実際に採用試験を受験した研究分担者の所属する教員養成コースの学生からアンケート等によって情報を収集し、その動向を整理した。(4)教員養成段階で体育授業の指導のために教師に求められる「実践的指導力」のうち、授業実践段階で必要な能力の変容と習得の状況を調査する方法を開発するために、研究分担者が教員養成で模擬授業を指導する際に用いている観察シートを収集し、教員養成段階で授業を遂行するために学生に求められる能力の項目を整理した。(1)梅野氏が語義の探求による原理的考察により、体育授業を指導するために教師が持つべき「実践的指導力」という概念を、過去から未来へと連続する時間軸の現在に位置づけるとともに、その現在において「技術的実践」と「反省的実践」の二つの専門的力量から構成されると定義づけた。(2)日野氏と米村氏及び岩田氏が教員養成段階で身についた「実践的指導力」を調査する方法として、学生に視聴させる体育授業のビデオ教材を開発した。各大学固有の方法で行った模擬授業と反省会の成果を明らかにするために、模擬授業と反省会の前後にこのビデオ教材を学生に視聴させ、学生に「気づいたこと」と「改善すべき点」を記録させた。本年度はこの調査を試行的に徳永氏と林俊雄氏の所属する2大学で実施し、ビデオ教材の有効性を確かめた。この調査の対象とする模擬授業と反省会は教育実習前に実施した。(3)教員資格を取るために長期の教育実習を制度化しているイギリスやアメリカの教員養成を調査し、大学の教員養成担当教員が学校の指導教員と連携し、実習生の教える体験を反省的に省察するために行う教育実習でのメンタリングの実態を把握した。同時にメンタリングの過程で収集される教育実習生の能力基準に照らした能力の到達度の資料を教員養成カリキュラムの改善のための資料としてどのように活用しているのかを調査した。2008年3月に木原氏がイギリスのラフバラ大学とリバプール・ジョンモア大学に、松田氏はアメリカのホフストラ大学に出張した。さらに、教育実習の実態調査のために、2007年9月に刈谷氏と海野氏が、2007年11月に木原が中国(北京)へ出張した。これらの結果を踏まえ、最終年度となる次年度は、体育教師教育プログラム開発の提案についてさらに検討を進めたい。

1、前年度に日野氏と米村氏が中心となって教員養成段階で身についた「実践的指導力」を調査する方法として、学生に視聴させる体育授業のビデオ教材を開発した。本年度は、学生にこのビデオ教材を視聴後自由に質問紙に感想を記述させ、その記述をKJ法を用いて分類し、「実践的指導力」の下位項目と考えられるカテゴリーを取り出した。2、さらに、研究分担者の所属する大学で行う模擬授業や教育実習の反省会の前後に、この開発したビデオ教材を視聴させて学生に自由な感想を記述させ、この「実践的指導力」の下位項目と考えられるカテゴリーを基準として、「実践的指導力」の到達状況を把握した。その到達状況の結果をもとに、対象とした学部、コースの体育科教育関連科目(教育実習を含む)の改善点を明らかにした。3、これまで得られた知見に基づき「技術的実践」と「反省的実践」の双方からなる「実践的指導力」を向上させるための、模擬授業や教育実習での教える体験とその体験を省察する理論的学習の双方を結合させる体育教師教育プログラムを開発するための原則を提案した。4、以上の研究成果について第59回日本体育学会(早稲田大学)及び第28回スポーツ教育学会(奈良教育大学)で発表し研究成果に対する研究者のご批評とご意見をいただいた。それらのご批評とご意見をふまえて、最終報告書を作成した。
人口減少局面の空間マネジメントと創造的再生のための広域空間戦略に関する研究

人口減少によって生じる諸問題に対する空間マネジメントについて総合的に調査・研究し、先進的な事例を取り上げて課題と改善案を提示し、本研究で言う「創造的再生」のあり方を示した。またこうした先進事例の類型化を試み、将来の空間マネジメントのあり方を示した。将来のシナリオについては、土地利用の改善・改変が可能となる様々な先進事例を、本研究による調査の他、文献レビューベースで収集し類型化したうえで検討した。研究成果として示された「創造的再生」のあり方は、国の土地利用政策に関する研究会でも「創造的活用」という類似の理念となって提唱された。(1)人口減少によって生じる空間利用を創造的に再生された先進事例を調査した。先進事例の収集・選択・調査にあたり、以下のように地域を3つに分類して行った。すでに多くの地域で急激な人口減少局面となっている地方圏(農山漁村)としては、愛媛県宇和島市、長野県飯田市、香川県高松市、佐賀県佐賀市、福島県いわき市・広野町(被災地事例)などを調査した。1000万人以上の大都市圏域として世界で初めて人口減少局面が始まった関西圏については、兵庫県川西市、大阪府大阪市、同南河内地域(河内長野市他)、三重県伊賀市などを調査した。人口減少局面は遅れて訪れるがその影響が日本全体に与える影響の大きい関東圏については、千葉県柏市、千葉県木更津市などを調査した。(2)人口減少局面において問題となる法律・制度の問題について調査した。たとえば、中心市街地や郊外住宅地では、いくつかの規制が強いために有効活用されず、高齢化や人口減少を助長している事例がみられ、その理由やその地区に住む住民の意向について調査した。また逆に、必要な規制が行われていないために空間が適切に活用されていない事例についても調査した。(3)空間利用(土地・建築物)の広域的な状況の把握のための準備を行った。ある事例地域においては、空間利用の状況について、市役所などから提供される統計を利用して整理・分析した。また別の地域では、次年度以降の研究の準備作業として住宅地図を購入して精査し空間的な利用に著しい特徴のある場所を抽出した。研究計画書の項目に従って、以下のように進めている。(1)人口減少によって生じる空間利用を創造的に再生された先進事例を調査し、類型化する。:前年度に引き続き、先進事例の収集に努めた。三重県伊賀市、茨城県土浦市、山梨県(甲府市その他)、千葉県木更津市、茨城県水戸市、愛媛県宇和島市、大阪府富田林市、宮城県石巻市、長崎県五島市などで調査を行った。たとえば宮城県石巻市では、津波の被害にあった後の中心市街地で若者を中心とした新たなビジネスを創出し集積させようという取り組みを調査した。茨城県土浦市では、公共施設の統廃合・再編が行われる一方で、市役所が商業施設の退去跡に入居するなどの工夫が行われていることがわかった。茨城県水戸市では、中心市街地における空間利用の在り方を引き続き調査し、創造的な利用による活動の誘発の在り方について検討した。(2)人口減少局面において問題となる法律・制度の問題について考察し、改善案を提示する。:先進事例に関連した各種制度の検討・考察を行った。今年度は、特に、公共施設の再編に関連した各種の法律・制度について検討した。特に、三重県伊賀市においては、市役所職員とともに公共施設の統廃合・再編の在り方を総合的に検討した。山梨県では、広域的な土地利用における市町村間の調整の在り方を、大規模商業施設を例にとって検討した。(3)空間利用(土地・建築物)の広域的な状況の把握と類型化を行う。:空間利用の広域的な状況を、定性的に把握した。類型化は今後行う。:公共施設の統廃合・再編、コミュニティマネジメント、中心市街地活性化、震災復興など、個々の問題に対応する先進事例の調査・類型化が進んだ。具体的には、公共施設の統廃合・再編(伊賀市、大津市、氷見市、島田市、焼津市、霧島市、高浜市、西尾市)、コミュニティマネジメント(伊賀市、佐賀市)、中心市街地活性化(長岡市、長浜市、石巻市)、震災復興(八戸市)などである。:具体的には、たとえば、中心市街地活性化に取り組み被災地でもある八戸市で2016年3月にワークショップを行い、活性化のために求められる各主体の活動やネットワークのあり方とともに、それを支える法律・制度の改善点なども議論された。:空間利用の状況の把握については、各種の最新データの把握に努めた。(4)2045年の国土・広域圏全体での空間利用状況についていくつかのシナリオから予測し、今後の空間マネジメントのあるべき姿(広域空間戦略)を示す。(平成2728年度を予定):平成28年度に国土形成計画の全国計画と広域地方計画が相次いで策定されたため、これらを評価した。空間利用の状況の把握の具体的な分析以外については、すでに豊富な事例を収集し、考察・評価したので、全体として作業は進んできている。今年度(最終年度)にこれらを統合した形で有益な結論を導き出したい。(1)から(4)までの課題について、概ね完了し、一部を研究実績として論文等の形で発表した。

具体的には、(1)については、これまで調査を行った地域を中心に、その後のフォローアップをヒヤリング調査などによって実施した。また本研究の研究期間の間に、各自治体で策定が進められている都市再生特別措置法に基づく立地適正化計画は、本研究における空間マネジメントと密接な関係があるため、特徴的な動きがみられる都市・地域について追加で調査を行った。(2)については、八戸市におけるワークショップを2017年3月にも再び行うなど、研究成果の地域のまちづくりへの実装に向けた取り組みも合わせて進めた。(3)については、空間利用の状況をマクロ的な統計で把握するとともに、空間マネジメントとして先進的といえる各種の事例のスケールに注目し、どの程度のマネジメントが可能なのかについて、既存調査等を基に分析し、類型化を試みた。(4)については、上記の(1)(3)を踏まえて、広域的に完全に空間がマネジメントされるケース、選択的にマネジメントされるケースなどを検討し、その長短や実現可能性について検討した。なお、(3)については、研究期間終了時点でまだ未公開のデータを含めて分析し、(4)については関連する国の研究会であり、研究代表者がメンバーとして参加している国土管理専門委員会・都市計画基本問題小委員会(いずれも国土交通省)の取りまとめなども踏まえ、さらに精緻化したうえで、今後、各種学会誌や書籍などへ反映していく予定となっている。人口減少によって生じる諸問題に対する空間マネジメントについて総合的に調査・研究し、先進的な事例を取り上げて課題と改善案を提示し、本研究で言う「創造的再生」のあり方を示した。またこうした先進事例の類型化を試み、将来の空間マネジメントのあり方を示した。将来のシナリオについては、土地利用の改善・改変が可能となる様々な先進事例を、本研究による調査の他、文献レビューベースで収集し類型化したうえで検討した。研究成果として示された「創造的再生」のあり方は、国の土地利用政策に関する研究会でも「創造的活用」という類似の理念となって提唱された。研究計画書に示した研究目的のうち、(1)・(2)はかなりの分量の情報が収集できつつある。またそれらの研究成果も、別紙のように、逐次、日本都市計画学会などの学会誌に査読論文などで発表してきている。原則として、研究計画調書に従って鋭意取り組む。被災地の研究については、2016年4月の熊本地震も対象に組み込むこととする。28年度が最終年度であるため、記入しない。都市計画・地域開発研究計画書に示した研究目的のうち、(1)(2)については、今年度以降も最新事例の収集や分析に努める。(3)(4)については、今後の2年間で鋭意進めていくこととする。研究計画に示した研究の目的のうち、類型化についてはまだ考察の途中であるが、人口減少局面にかかる空間利用の事例については非常に多くの事例を調査することができた。研究テーマ・対象地域が同一または類似する、他の研究助成で賄うことができる費用が発生した。当該研究にかかる法律・制度の状況は逐次変化し続けており、それらの改正・更新を待ってから調査を行った方がよい場合が効率がよい場合がある。
遺伝子発現の進行波パターンの数理解析:脊椎動物の体節形成過程

前年度の研究結果に引き続き、脊椎動物の未分節中胚葉で観察される細胞移動が体節時計遺伝子の同調振動に与える影響について、数理モデルと計算機シミュレーションをもちいて解析を行った。研究はMax Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics (ドイツ)のLuis Morelli研究員と共同で行った。先行研究の数理モデルでは、移動した細胞は新しく接触した細胞と直ちに膜タンパク質を介して相互作用できる、と仮定していた。しかし細胞が膜タンパク質を介して細胞間で相互作用するためには、膜タンパク質を隣の細胞と結合させる必要があるため、移動した直後すぐには相互作用を開始できないと予想される。つまり接触直後には細胞間の相互作用率は低く、接触している時間とともに相互作用率が徐々に増加していくと考えられる。これらのことから、細胞の移動があまりにも頻繁に起こると隣の細胞と十分に相互作用を確立することができず、細胞移動は同期を妨げると予想された。この予測を検証するために、従来の位相振動子モデルに相互作用率の時間変化を組み込み、シミュレーションを行った。その結果、振動子間で同期を達成するための最適な移動率があること、同期を達成できる細胞移動率の上限を発見した。そして同期を達成できる細胞移動率の上限に関する公式を結合位相振動子の理論をもちいて導出した。我々の理論研究は、遺伝子発現の細胞間同期に対する細胞移動の効果を理解するためには、細胞間相互作用が時間とともにどのように構築されていくかを理解する必要があることを示している。脊椎動物の未分節中胚葉で観察される体節時計遺伝子発現の進行波は、組織後方から前方へと移動していく。したがって進行波が安定に形成されるためには、未分節中胚葉の後方部分で遺伝子発現がすみやかに同調することが必要である。今年度は同期が素早く達成されるメカニズムの解明を中心に行った。具体的には未分節中胚葉の後方で観察される細胞の移動が体節時計遺伝子の同調振動に与える影響について数理モデルと計算機シミュレーションをもちいて解析を行った。実際の生物は非常に短時間で同期状態を達成するのに対し、従来の数理モデルでは同期状態を達成するまでに非常に長い時間を必要とすることが知られていた。我々は未分節中胚葉後方で観察される細胞の移動に注目し、細胞移動を最もシンプルに表現する数理モデルを構築し、その影響を調べた。その結果、細胞移動は遺伝子発現の振動の同調を促進し、同期を達成するまでにかかる時間をより短くすることを示した。さらに細胞が組織の長辺方向により移動しやすい方が、より同期が起こりやすいことも示した。このことは移動の方向性と組織の形状の両方が同期を達成する上で重要であることを示唆する。従来体節形成の分野では細胞の移動は遺伝子発現の同調を妨げるものと考えられてきたため、我々の結果は細胞の移動に対するいままでの認識を覆すものである。我々の研究結果によって細胞の移動を実験的に綿密に解析する重要性が示唆された。研究成果は米国科学アカデミー紀要に掲載予定である。