hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
放射線感受性改善、薬剤投与による少量繰り返し放射免疫療法の固形癌治療戦略の最適化

平成12年度までに確立した肺小細胞癌および直腸癌の細胞培養を本年度4月に再開し、6月までに安定した定常生育に復帰したのを確認した。これを用いて、ヌードマウス(bulb/cnu/nu)側腹部皮下に細胞懸濁液を皮下適用し育成、担癌マウスモデルを確立した。放射免疫治療に用いる抗CEA抗体を供給する研究支援施設であるフランス共和国・国立癌研究所Unit467イミュノテック株式会社より、抗体生産中断および抗体供給の中断の申し出があり、受諾した。代替となる抗体供給について、国内外の研究室と接触を図ったが、研究内容に関する合意を得ず、抗体を実装した放射免疫療法治療を開始するには至らなかった。本年度8月より、研究代表社(奥)が、上記Unit467留学中に施行した別抗体(抗肺癌接着因子抗体)の放射免疫療法治療の腫瘍発育曲線データ(効果特性)および体重、血算データ(毒性特性)データおよび平成10-11年度の前課題下の本抗CEA抗体の基礎実験データを用いて、最適治療投与の算定を行った。また、治療増感用radiosensitizerの選定のための文献的調査を行った。平行して、上記の両研究施設との抗体供給再開に関する協議を行い、本年度12月に、抗体産生および供給の最終的な中止についての通知を受領した。1放射免疫療法を施行する対象のbalb/c nu/nu担癌ヌードマウス系列(卵巣癌LS174T)を確立して、対照実験の無治療群、抗体単独治療群について白血球、血小板数の推移を追跡した。2本治療群(抗体および放射線増感剤投与)に使用する放射線増感剤の至適投与量の設定のため、同上種ヌードマウスに放射性増感剤3種を経静脈適用し、毒性の有無を判別した。3協力関係にあるフランス国立癌研究施設第468単位(INSERM Unit 468)と協議し、必要な抗体素材を輸入し、フラグメント化を行った。4平成13年度に、上記2の治療群についてのI-131標識抗体および放射性増感剤適用を開始できる見込みである。
満州語文献を中心とする清朝成立期をめぐる諸史料の総合的研究

「実績の概要」199496年の3年間にわたり、清朝史研究の基礎的な作業として、多岐にわたる清朝史料の体系的把握を目的に、満州語史料を中心とする各種史料の所在状況の調査及び版本と档案の関係を課題とする共同研究を実施した。研究活動は国外の研究分担者の協力を得て中国、台湾、香港、アメリカ、ロシアで実施したが、はじめに調査研究の対象となった主要な(1)史料所蔵機関と(2)史料名称を以下に列挙する。(1)史料所蔵機関(中国)第一歴史档案館、遼寧省档案館、吉林省档案館、吉林市档案館、黒龍江省档案館、北京図書館、科学院図書館、吉林大学図書館、中央民族学院図書館、遼寧省図書館、大連市図書館、中国社会科学院歴史研究所、中国社会科学経済研究所、中国社会科学院清史研究室、中国社会科学院近代史研究所、遼寧省博物館、黒龍江省博物館、黒龍江省民族博物館、新賓満族自治県博物館、伊通満族博物館、海拉尓民族博物館、阿里河鄂倫春族博物館、莫力達瓦文物管理所図書館、承徳市囲場県文物管理所、赫哲族民族博物館、赫哲族民族館(中華民国・台湾)台湾中央図書館、故宮博物院文献處、中央研究院近代史研究所、中央研究院歴史言語研究所(香港)香港大学図書館、香港理工学院図書館(アメリカ)カリホルニヤ大学(バ-クレイ)図書館、議会図書館、ハ-ヴァト大学燕京漢和図書館、プリンストン大学ゲスト図書館、ニューヨーク市立図書館(ロシア)ロシア科学アカデミー極東研究所中国学図書館(モスクワ)、ロシア科学アカデミー東洋学研究所(サンクトペテルブルグ)、サンクトペテルブルグ大学、サルトコフシチュドリン名称公衆図書館(2)主要な史料と史料系譜の名称無圏点「満文老档」、有圏点「満文老档」、満文「清実録」(太祖・太宗朝)、内国史院档、崇徳3年档、逃人档、〓批奏摺、戸科史書、礼科史書、内閣大庫漢文黄冊、戸部銀庫大進黄冊、戸部銀庫大出黄冊、江南銭糧冊、徽州文書、理藩院題本、黒龍江将軍衙門档案、三姓档、黒図档、尚務府档、朝鮮国来書簿、尚可喜事実冊档案、南満州鉄道北満経済調査所所蔵史料、哈爾濱学院所蔵史料、駐哈爾濱外務局特派員公署所蔵史料、満漢文清朝初期関係の石碑拓本、嫩江流域達斡尓族所蔵の満文史料、大楊樹付近の満族関係史料、烏蘇里江流域赫哲族所蔵の満族史料、琿春付近の満族関係史料、鴨緑江流域所在の満族関係史料「共同研究会の開催」上記各史料所蔵機関で、各種の資料をめぐり中国では王鍾翰、成崇徳、台湾で陳捷先、アメリカでエリオット、ロシアでタチアナ・パン各教授と個別課題で共同調査と研究を実施した。また文書史料のみならず、中国東北地域で、清朝初期史をめぐる石碑史料、宗譜や牌単などの祖先祭祀史料、鄂倫春族などを含む満族をめぐる口承伝承資料の採集などの現地調査と研究を関嘉禄、王禹浪研究員と共に行った。3年間にわたる共同研究のまとめとして、1996年12月に成崇徳教授を招聘、満族史研究会の招聘などで来日中の陳捷先、スターリ、パン、エリオット教授をまじえ、満漢文史料をめぐるシンポジュウムと満文版本目録作成のためのワークショップを5日間にわたり実施し、これまでの総括と今後の共同研究の方法を討議した。「成果」共同研究の実施の結果、各所蔵機関の資料状況が明らかになったことに併せて、個別資料の研究、すなわち実録の基礎となったであろう国内史院档の系譜や実録写本の検討、礼科史書と理藩院題本の関係、清朝から満州国に及ぶ東北土地文書の史料系譜、銭糧冊や黄冊などの清朝の経済政策を解明する基礎史料の整理などの官本と档冊の研究が行われた。同時に従来所在不明とされていた朝鮮国来書簿あるいは既に倒壊したと伝えられていた尚可喜神道碑の発見、あるいは逹斡尓族の満州語使用とその档冊や写本を見出した。これらの多くの成果は分担者それぞれの研究成果として公表されると共に「満族史研究通信」の誌上に史料状況を中心とする調査報告が公開されている。また満族史研究通信は国外に対する共同研究の成果の還元として、各国に送付され高い評価を得ている。(1)史料所蔵機関(中国)第一歴史档案館、遼寧省档案館、吉林省档案館、吉林市档案館、黒龍江省档案館、北京図書館、科学院図書館、吉林大学図書館、中央民族学院図書館、遼寧省図書館、大連

市図書館、中国社会科学院歴史研究所、中国社会科学経済研究所、中国社会科学院清史研究室、中国社会科学院近代史研究所、遼寧省博物館、黒龍江省博物館、黒龍江省民族博物館、新賓満族自治県博物館、伊通満族博物館、海拉尓民族博物館、阿里河鄂倫春族博物館、莫力達瓦文物管理所図書館、承徳市囲場県文物管理所、赫哲族民族博物館、赫哲族民族館(中華民国・台湾)台湾中央図書館、故宮博物院文献處、中央研究院近代史研究所、中央研究院歴史言語研究所(香港)香港大学図書館、香港理工学院図書館(アメリカ)カリホルニヤ大学(バ-クレイ)図書館、議会図書館、ハ-ヴァト大学燕京漢和図書館、プリンストン大学ゲスト図書館、ニューヨーク市立図書館(ロシア)ロシア科学アカデミー極東研究所中国学図書館(モスクワ)、ロシア科学アカデミー東洋学研究所(サンクトペテルブルグ)、サンクトペテルブルグ大学、サルトコフシチュドリン名称公衆図書館(2)主要な史料と史料系譜の名称無圏点「満文老档」、有圏点「満文老档」、満文「清実録」(太祖・太宗朝)、内国史院档、崇徳3年档、逃人档、〓批奏摺、戸科史書、礼科史書、内閣大庫漢文黄冊、戸部銀庫大進黄冊、戸部銀庫大出黄冊、江南銭糧冊、徽州文書、理藩院題本、黒龍江将軍衙門档案、三姓档、黒図档、尚務府档、朝鮮国来書簿、尚可喜事実冊档案、南満州鉄道北満経済調査所所蔵史料、哈爾濱学院所蔵史料、駐哈爾濱外務局特派員公署所蔵史料、満漢文清朝初期関係の石碑拓本、嫩江流域達斡尓族所蔵の満文史料、大楊樹付近の満族関係史料、烏蘇里江流域赫哲族所蔵の満族史料、琿春付近の満族関係史料、鴨緑江流域所在の満族関係史料「共同研究会の開催」上記各史料所蔵機関で、各種の資料をめぐり中国では王鍾翰、成崇徳、台湾で陳捷先、アメリカでエリオット、ロシアでタチアナ・パン各教授と個別課題で共同調査と研究を実施した。また文書史料のみならず、中国東北地域で、清朝初期史をめぐる石碑史料、宗譜や牌単などの祖先祭祀史料、鄂倫春族などを含む満族をめぐる口承伝承資料の採集などの現地調査と研究を関嘉禄、王禹浪研究員と共に行った。3年間にわたる共同研究のまとめとして、1996年12月に成崇徳教授を招聘、満族史研究会の招聘などで来日中の陳捷先、スターリ、パン、エリオット教授をまじえ、満漢文史料をめぐるシンポジュウムと満文版本目録作成のためのワークショップを5日間にわたり実施し、これまでの総括と今後の共同研究の方法を討議した。「成果」共同研究の実施の結果、各所蔵機関の資料状況が明らかになったことに併せて、個別資料の研究、すなわち実録の基礎となったであろう国内史院档の系譜や実録写本の検討、礼科史書と理藩院題本の関係、清朝から満州国に及ぶ東北土地文書の史料系譜、銭糧冊や黄冊などの清朝の経済政策を解明する基礎史料の整理などの官本と档冊の研究が行われた。同時に従来所在不明とされていた朝鮮国来書簿あるいは既に倒壊したと伝えられていた尚可喜神道碑の発見、あるいは逹斡尓族の満州語使用とその档冊や写本を見出した。これらの多くの成果は分担者それぞれの研究成果として公表されると共に「満族史研究通信」の誌上に史料状況を中心とする調査報告が公開されている。また満族史研究通信は国外に対する共同研究の成果の還元として、各国に送付され高い評価を得ている。平成6年度の共同研究は中国とアメリカで現地研究を、日本で招聘研究を実施した。1.中国中国では本共同研究のパートナーである王鐘翰教授と協議した後、北京の第一歴史档案館で松村は清初の満文史料検討班は『満文実録』、『満文老档』、入関前満文档案の状況を、松浦章、香坂は貿易史料と関税史料を、岸本は物価史料をめぐる漢文档案の調査を実施した。更に北京図書館、社会科学院経済研究所等の所蔵史料調査を実施した。遼寧省と河北省では江夏は土地所有をめぐり遼寧省档案館と避暑山荘博物館で文献史料を、更に文献上に記される瀋陽と承徳周辺で現地の聞き取り調査を実施、満文史料は細谷、松村は遼寧省档案館と大連図書館で黒図档、内務府档、羅振玉旧蔵満文档案を、承徳では離宮に関係する満文档案と版本の所蔵状況を調査した。
Peutz-jeghers症候群原因遺伝子の単離

特徴的な病態を示すPeutz-Jegherssyndrome(以下PJSと省略)の発症機序を明らかにすることは複数の臓器における腫瘍発生のメカニズム解明につながると考え、原因遺伝子をポジショナルクローニング法により単離、同定することを目的に研究を行って来た。PJS原因遺伝子座領域である19番染色体短腕テロメア近傍(19p13.3)約1cMをコスミドおよびBACクローンを用いてコンティグ化を行った。随時、コンティグ化されたクローンのゲノムシークエンスを行い塩基配列を決定し、コンピューターによるエクソン予測プログラムを利用して遺伝子の候補を同定した。同定された遺伝子については、PJS患者における変異検索を行ったが変異は確認されなかった。しかしながら1998年1月、HemminkiらによってPJS原因遺伝子が単離され、我々も疾患の診断、予防や早期発見への応用を考え、PJS原因遺伝子STK11/LKB1の蛋白質翻訳領域についてPCR-SSCP法およびsequence法によりPJS患者、計17家系65人についての変異検索を行った。12家系番において13の変異が確認され、変異の同定された家系については、家系内のPJS患者全員に同一の変異を認めた。7家系については蛋白の合成力中断する変異であった。変異が同定された6例において、キナーゼ活性中心の一部であるエクソン6に遺伝子変異が認められ、遺伝子変異のホットスポットであることが示唆された。また、PJS原因遺伝子領域より単離されたAPC遺伝子ファミリー;APCL(APC-Like)の構造と機能解析を行なった。ゲノム構造およびアミノ酸配列のいくつかの特徴的な構造は癌抑制遺伝子N°Cに高い相同性を示し、機能的にもβカテニンとの結合が確認され、分解を誘導しWnt7/Winglessシグナル伝達経路を負に調節する働きがあることが明らかになった。
新発見の植物内生氷核活性物質の特性と凍結開始機能の徹底解明

耐寒性植物組織が凍結温度で生存するには、細胞内の水の凍結回避と細胞外の特定部位での凍結開始が初期反応として極めて重要である。しかし、植物組織に存在する氷核活性物質(凍結開始作用がある)はこれまで全く未解明であった。担当者は、髄から凍結開始するレンギョウ枝髄から氷核活性物質を初めて単離同定し、シュウ酸カルシウム(以下CaOXと略)であることを解明した。本物質の氷核活性の報告はないため、活性特徴について詳細な解析を行った。1.レンギョウ枝髄から本物質の大量精製法を確立(細胞壁分解酵素処理)した。定量的な氷核活性測定法(試験管法)を確立し、既知の氷核活性物質(ヨウ化銀等)と活性を比較した。物質添加量と氷核活性の関係解析から、本精製物質は微量でもヨウ化銀と同等のー2°Cの活性を持つこと、熱処理や乾燥処理等にも安定なことが判明した。2.レンギョウ枝髄から単離したCaOX結晶は、粉体X線回折による本結晶1,2,3水和物の標品との比較解析、昇温熱分析により、1水和物のみから構成されると予想された。3.本年度行った走査型電子顕微鏡による結晶観察とX線回折の結果もこの結果を支持した。CaOXの2及び3水和物の結晶形は電子顕微鏡観察でも全く異なった結晶形態を示し一方、氷核活性は高濃度で添加しても著しく低かった(ー10°C以下)。試薬として売っているCaOX1水和物、合成品の同結晶とレンギョウより単離した同結晶の3つを比較すると、レンギョウ単離品>合成品>試薬の順でレンギョウ由来結晶の氷核活性が最も高かった。これは結晶サイズ等が最も均一であることも一因と考えられた。4.世界で初めて同定された植物由来の氷核活性物質の詳細が明らかになった。このような一定形を持つCaOX結晶の生体内での合成機構や本結晶上での氷晶発生機構の解析が重要である。本物質を水等の凍結促進に有効利用する方法も探っていく必要がある。植物が凍結温度で生存するには、細胞内の水の凍結回避及び細胞外の特定部位の凍結促進が必須である。レンギョウ枝の場合、担当者の研究から、髄から凍結開始し、その原因となる氷核活性物質がシュウ酸カルシウム1水和物(CaOX1)結晶であることが判明した。これまで本結晶に氷核活性の報告はなく、その機構や役割、機能等について詳細な解明が必要である。本年度は、CaOX1結晶の氷核活性の特徴を明らかにするため、試験管法を用いた、より定量的な氷核活性測定法を開発し、既知の氷核活性物質と大量精製したレンギョウCaOX1結晶とを比較した。試験管内の水の量(0.5,1,2mL)及び添加結晶量を変えて、氷核活性を測定した。いずれの系でも、結晶添加量と氷核活性の関係を明らかにできた。売っている本結晶やヨウ化銀についても同様に測定した。レンギョウ枝髄の氷核活性は、微量でも、ヨウ化銀に匹敵する高い活性(ー2°C程度)をもつこと、市販品はー5°C以下の活性しかないことが判った。CaOX1結晶の氷核活性は、70°Cやオートクレーブ熱処理、乾燥、有機溶媒等に安定であった。塩酸処理により、本結晶は消失し、氷核活性は著しく低下した。レンギョウ枝髄のCaOX1結晶を髄片をセルラーゼ、ペクチナーゼ処理することで、大量に精製し、その特徴づけを行った。粉体X線回折により、レンギョウ枝髄片、単離結晶を解析し、標準物質と比較したところ、一水和物に特徴的なピークを有することが判り、2または3水和物のピークは全く見られなかった。また、昇温熱分析による結晶重量の変化から、やはりレンギョウ枝髄由来の本結晶が一水和物であることが推定された。以上から、レンギョウ枝髄の氷核活性を有するシュウ酸カルシウムは、一水和物結晶のみから構成されることが予想された。

CaOXの2及び3水和物の結晶形は電子顕微鏡観察でも全く異なった結晶形態を示し一方、氷核活性は高濃度で添加しても著しく低かった(ー10°C以下)。試薬として売っているCaOX1水和物、合成品の同結晶とレンギョウより単離した同結晶の3つを比較すると、レンギョウ単離品>合成品>試薬の順でレンギョウ由来結晶の氷核活性が最も高かった。これは結晶サイズ等が最も均一であることも一因と考えられた。4.世界で初めて同定された植物由来の氷核活性物質の詳細が明らかになった。このような一定形を持つCaOX結晶の生体内での合成機構や本結晶上での氷晶発生機構の解析が重要である。本物質を水等の凍結促進に有効利用する方法も探っていく必要がある。全般に本結晶の氷核活性の特徴づけが進んだ。試験管法に用いる低温恒温水槽の調子が悪く、調整を要したため、定量的な氷核活性解析がやや遅れた。このため他の植物の凍結過程の赤外線サーモビュアによる解析やSEM電顕による結晶解析等が十分にできなかった。27年度の予定解析項目を予定通り行う。これに加え、遅れている他の植物の凍結過程の赤外線サーモビュアによる解析やSEM電顕による結晶解析等を行う予定である。試験管法に用いる低温恒温水槽の調子が悪く、調整を要したが、自分で修理し、直すことができた。このため定量的な氷核活性解析がやや遅れた(この装置を用いた解析は、すべて自作のため、殆ど予算がかからなかった)。本年度の粉体X線回折と熱分析は、近隣の研究者の好意で無償で解析することができた。また、氷核活性測定に関する消耗品はこれまでの買置きがあったため、殆ど費用を要しなかった(いずれもこれらの費用は次年度はかかる予定)一方、分析等に予算がかかる、他の植物の凍結過程の赤外線サーモビュアによる解析やSEM電顕による結晶解析等が十分にできなかったため、予算のほとんどが次年度使用する予定となった(これらの解析は、27年度以降に継続して行う予定)。粉体X線結晶回折、熱分析、赤外線サーモ解析、SEM解析、TEM解析、合成、氷核活性解析等の消耗品、依頼分析、旅費等に予算を使用する予定。
固体材料物質の移動と成長を考慮したガス惑星周りの衛星形成モデルの構築

これまでの本研究によって、従来信じられていた「微衛星」によって衛星を作るモデルには、微衛星の形成前に材料物質が全て惑星に落下してしまうという問題があることがわかった。微衛星が作られるためには、大量の微小固体物質(ダスト)が衛星形成領域に供給される必要があり、その条件の達成が難しいためである。そこで、新たに「ペブルアクリーション」による衛星形成の可能性を検討したところ、少量の材料物質でも衛星が形成可能であることがわかった。さらに、このモデルでは木星の衛星の幾つもの物理的・化学的特徴を説明できるとわかった。この「ペブルアクリーション」による衛星形成モデルを、平成30年度にはさらなる検証とより深い議論を重ねて改善し、より妥当なものとした。この研究はすでに論文化され、間も無く投稿される。また、これらの研究成果を国内外の複数の学会で発表した。さらに、このモデルの構築に際して使われた数値計算方法よりもより詳細かつ正確な「N体計算」を用いた衛星の軌道計算を始めた。これは、日本学術振興会「若手研究者交流事業(スイス枠)」により5ヶ月間滞在したスイスのベルン大学にて行い、帰国後も続けている。加えて、微衛星形成についてもより詳細な検証を始めた。本研究で判明した問題が、衛星形成領域とダストの挙動について数値磁気流体計算をもとにより正確にモデル化することによって回避され得ることがわかってきた。この内容についても近いうちに論文化予定である。さらに、本研究の内容と関連する事柄を二つ、他の研究者と共同で検証した。これらについても論文化され、掲載あるいは投稿された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、微小な固体物質(ダスト)の衝突合体による微衛星形成について研究し、国内の六つの研究会で成果を発表した。そのうちの二つは国際的な研究会であり、海外の研究者との活発な議論を行った。これらの研究や議論の成果をまとめた論文を現在執筆中であり、天文学と天体物理学を扱う米国の査読制度付き学術雑誌、"The Astrophysical Journal"に間もなく投稿する予定である。また、初期地球への小天体の衝突に関する発表も一件行った。研究成果は以下の通りである。ガス惑星の形成過程で集積されるガスは周惑星円盤と呼ばれるガス円盤を惑星の周囲に一時的に形成する。ガス惑星のうち比較的大きな衛星はこの周惑星円盤の中で形成される。これまでは、この円盤の中でダストが衝突合体成長して微衛星となり、さらに合体を繰り返して現在の衛星にまで成長した、と一般的に考えられてきた。しかし、本研究によって、微衛星形成は周惑星円盤に流入するダストとガスの質量フラックス比に大きく依存し、この比を現実的な値に仮定すると、ダストは大きく成長する前にガス惑星へと落下してしまい、ダストの衝突合体成長による微衛星の形成が困難であるとわかった。つまり、これまでの先行研究の前提であった微衛星の存在が、一般的な従来の形成モデルでは説明できないとわかった。平成29年3月には、衛星形成過程を研究している複数の海外の科学者と、4日間集中的に議論を行った。この議論により微衛星形成が困難であることを科学者間で共有し、さらに、衛星形成が可能となるメカニズムを模索した。本年度の目標は、微小な固体物質(ダスト)が周惑星円盤内にどれほど流入するか、またそれらが微衛星に至るまで合体成長可能であるか、力学的な計算で検討し、その結果を論文にまとめて国際科学しに投稿することであった。さらに、幾つかの比較的大きな微衛星が小さなダストを直接集積して成長する可能性も検討する予定であった。実際には、周惑星円盤内でのダストの合体成長による微衛星形成は、周惑星円盤に流入するダストとガスの質量フラックス比に依存し、この比を現実的な値に仮定すると微衛星形成が困難であることを解明した。また、この内容を現在論文としてまとめており、間もなく(平成29年5月中)米国の査読制度付き学術雑誌、"The Astrophysical Journal"に投稿予定である。さらに、周惑星円盤内での微衛星形成の代わりに、円盤外から微衛星のような大きな天体を供給し、それらがダストを捕獲して衛星にまで成長するような新たな衛星形成モデルの検討をすでに開始している。これらの進捗状況から、研究はおおむね順調に進展していると言える。

加えて、微衛星形成についてもより詳細な検証を始めた。本研究で判明した問題が、衛星形成領域とダストの挙動について数値磁気流体計算をもとにより正確にモデル化することによって回避され得ることがわかってきた。この内容についても近いうちに論文化予定である。さらに、本研究の内容と関連する事柄を二つ、他の研究者と共同で検証した。これらについても論文化され、掲載あるいは投稿された。平成29年度は、まず、平成28年度に得られた研究成果を論文にまとめて米国の科学雑誌に投稿し、同論文はその後出版された。研究成果は、衛星形成の場である周惑星円盤への小さな材料物質(ダスト)の供給だけでは衛星形成は困難である、というものである。平成29年度は、さらに、この成果を踏まて新たな衛星形成モデルを力学的な側面から検討した。周惑星円盤の外であらかじめ大きく成長した天体を周惑星円盤が捕獲して「衛星の種」として利用する。そして、この「衛星の種」が周惑星円盤内を落下していくダストを集積する(惑星形成ではペブルアクリーションと呼ばれている)ことにより衛星へと急成長する可能性を考えた。結果、このモデルが木星の衛星の複数の特徴を同時に説明出来ることがわかった。この成果についても論文をすでに執筆中であり、国際科学誌に投稿する予定である。また、平成30年3月からスイス連邦のベルン大学にて同モデルの詳細な研究を始めた。平成29年度は、さらに、ガス惑星周辺のガスとダストの振る舞いについての研究にも参加した。このガスとダストの振る舞いによって週惑星円盤へのダスト供給量が決定されるため重要である。そして、探査機ロゼッタが探査した彗星(67P/Churyumov-Gerasimenko)の特徴の再現と、さらには初期太陽系内の惑星や衛星に水がもたらされた過程についての研究を、国内の研究者と共同で行った。この研究は、氷衛星の材料物質について議論する上で重要である。平成28年度までに、衛星の微小な材料物質(ダスト)が衛星形成の場である周惑星円盤内にどれほど流入するか、またそれらが微衛星に至るまで合体成長可能であるか、力学的な計算を用いて検証し、その結果を論文にまとめて国際科学しに投稿する予定であった。実際には、論文が投稿されたのは平成29年度となったが、その後すぐに受理された。また、研究計画通り、この研究成果について多くの学会や研究会にて発表した。一方で、新たな衛星形成モデルの構築の検討段階で、当初の予想に反し、このモデルが木星の衛星の複数の化学的特徴を同時に説明てできることが明らかとなった。研究遂行上、モデルの妥当性を確かめることが不可欠であることから、衛星形成モデルの化学的妥当性の追加検証を実施する必要が生じた。また、追加検証の成果を論文へ盛り込むにあたり、衛星形成モデルに関する論文の執筆期間を延長した。これらの進捗状況から、平成29年度までの研究はやや遅れていたと判断した。平成28年度の成果を踏まえ、29年度は新たな衛星形成モデルを力学的な側面から検討する。
ロボットの作業における近接覚情報の解析とその応用に関する研究

本研究では、ロボット用近接覚センサとして超音波距離センサを取り上げ、それらを複数組み合わせることにより、ロボットが対象物に接近した状態におけるロボットと対象物の空間的な位置関係を把握する手法を開発することを目的としてきた。昨年度の研究では直径10[mm]の超音波センサを7個組み合わせることにより、対象物の表面形状を識別する手法を提案し、試作したセンサによりその有効性を示した。今年度はまず、昨年度の研究に基づき、反射波の形成メカニズムの解析をさらに進めるため、理論解析と実験を進めた。本研究で用いた超音波センサを用いて観測される反射波について理論と実験の両面から調べた結果、次のような事柄が明らかとなった。1)本研究で用いた送受波器により音波の送信と受信を行う場合、指向特性はそのメインロ-ブだけを考慮するだけで理論値と実験値はよい整合性を示す。またその指向性は指数関数で近似できる。2)平らな面からの反射を基準とした反射波の振幅・位相の周波数特性を求めることにより、未知の反射面の形状情報を得ることができる。特に、角や複数の反射面をもつ対象物の場合は、反射波中の振幅・位相特性が平面からの反射と比較して顕著な違いが現れるので識別が可能である。3)送受波器の指向特性は周波数に依存するため、反射波の周波数成分を利用する場合は送受波器の指向特性の周波数依存性を同時に考慮する必要がある。以上の事柄を実験によって示し、本研究で開発したセンサの今後の改良を指針を示した。次に近接覚センサを利用したロボットの制御実験であるが、センサ情報に基づくロボットのリアルタイム制御を行うためサンプル周期を昨年度より短くする必要が生じ、今年度さらなる改良を施した。その結果、サンプル周期を2[msec]以下とすることができ、センサの性能評価に必要な性能を達成した。本研究の目的はロボットが作業対象物体に接近した状態において、ロボットハンドと作業対象物体との空間的な位置関係を近接センサを用いて検出する手法を明らかにすることである。本研究では近接センサとして特に超音波センサを取り上げ、複数のセンサの利用により対象物体表面の位置姿勢検出問題を扱う。本年度の研究の成果を以下にまとめる。1.複数音源の位置同定による表面形状の識別法の開発:複数の受波器を用いると音波の伝播時間から音源の空間的な位置を検出することができる。対象物の表面が平面の場合は音源の位置は鏡と同じように鏡像に相当する位置に検出される。複数の音源を用いれば音源の位置が空間的な鏡像として検出される。しかし、対象物表面が円筒面のように棒状であったり、穴や突起のように点状の場合は反射による音波の行路長が異なり、音波の伝播時間から計算される音源の位置は平面の場合と異なる。この性質を利用すると複数音源の鏡像のパタ-ンから反射面形状を識別することができることを理論的に示した。2.複数の超音波センサの試作:直径36mmの平面内に直径10mmの超音波センサを7個(4個は送受兼用、3個は受波専用)を配置したセンサアレイを試作した。周波数は60kHzであり、距離分解能は0.1mmである。送受兼用のセンサを音源として用い、センサの前に置いた対象物表面から得られる反射から計算される音源の位置がほぼ前述の理論どおりに得られることを確かめた。検出範囲は50200mmであった。3.ロボットによる認識実験:本研究で購入した設備であるロボットにセンサを取り付け、ロボットが対象物体に接近した状態で、表面の平らな部分(平面)と穴や突起を識別し、かつその空間的な位置を検出できることを確認した。

本研究では、ロボット用近接覚センサとして超音波距離センサを取り上げ、それらを複数組み合わせることにより、ロボットが対象物に接近した状態におけるロボットと対象物の空関的な位置関係を把握する手法を開発することを目的としてきた。昨年度の研究では直径10[mm]の超音波センサ7個組み合わせることにより、対象物の表面形状を識別する手法を提案し、試作したセンサによりその有効性を示した。今年度はまず、昨年度の研究に基づき、反射波の形成メカニズムの解析をさらに進めるため、理論解析と実験を進めた。本研究では用いた超音波センサを用いて観測される反射波について理論と実験の両面から調べた結果、次のような事柄が明らかとなった。1)本研究で用いた送受波器により音波の送信と受信を行う場合、指向特性はそのメインロ-プだけを考慮するだけで理論値と実験値はよい整合性を示す。またその指向性は指数関数で近似できる。2)平らな面からの反射を基準とした反射波の振幅・位相の周波数特性を求めることにより、未知の反射面の形状情報を得ることができる。特に、角や複数の反射面をもつ対象物の場合は、反射波中の振幅・位相特性が平面からの反射と比較して顕著な違いが現れるので識別が可能である。3)送受波器の指向特性は周波数に依存するため、反射波の周波数成分を利用する場合は送受波器の指向特性の周波数依存性を同時に考慮する必要がある。以上の事柄を実験によって示し、本研究で開発したセンサの今後の改良を指針を示した。次に近接覚センサを利用したロボットの制御実験であるが、センサ情報に基づくロボットのリアルタイム制御を行うためサンプル周期を昨年度より短くする必要性が生じ、今年度さらなる改良を施した。その結果、サンプル周期を2[meec]以下とすることができ、センサの性能評価に必要な性能を達成した。
同時計測法で探る分子2価イオン状態の解離ダイナミクス

中性の原子や分子から電子2個を取り去った2価イオンは、低温プラズマや上層大気、宇宙空間媒体等の重要な構成要素と考えられる。そのため、2価イオン状態の分光情報やその安定性について基礎的データは、これらの系の物理の本質的理解のために重要である。また、分子の2価イオン状態は、特異なポテンシャルエネルギー曲面を有するので、分子科学的にも極めて興味深い研究対象である。本研究の目標は、1)分子の価電子2重イオン化で生成する2つの電子を高いエネルギー分解能で同時に捉えることにより、分子の2価イオン状態を出来るだけ正確に規定し、2)その電子状態からの解離によって放出されるフラグメントイオン対の運動量を各々画像観測し、3)これらを同時計測することにより2価イオン状態の解離ダイナミクスを詳細に検討する、というものであった。昨年度に引き続き本年度始めから、画像観測用の飛行時間型分析器の調整実験を行なった。調整実験の一環として、CF4の解離的光イオン化によって放出された解離イオンの、イオン化光の電気ベクトルに対する角度分布測定を行なった。広いエネルギー領域に亘って、角度分布には異方性が観測された。これをもとに、CF4の解離的光イオン化ダイナミクスについて新規の知見を得ることができた。引き続き、しきい電子とイオンの同時計測についての調整実験を行なった。1価イオン状態に対応するしきい電子と解離イオンとの同時計測に成功し、期待する装置の性能が達成できていることを確認できている。本研究の最終目標は、1)分子の価電子2重イオン化で生成する2つの電子を高いエネルギー分解能で同時に捉えることにより、分子の2価イオン状態を出来るだけ正確に規定し、2)その電子状態からの解離によって放出されるフラグメントイオン対の運動量を各々画像観測し、3)これらを同時計測することにより2価イオン状態の解離ダイナミクスを詳細に検討する、というものである。本年度は先ず、コンピュターシミュレーションにより、しきい電子分析器及び飛行時間型分析器の静電レンズ系の設計を行った。そのシミュレーションに基づき同時計測装置を製作し、この性能評価を放射光施設UVSORのビームラインBL4Bで行なった。Heのイオン化閾値直上において生成するしきい電子を観測することにより、製作したしきい電子分析器のエネルギー分解能を見積もったところ、期待していたエネルギー分解能(20meV)を達成することが確認できた。画像観測用の飛行時間型分析器の評価は、N2分子の内殻イオン化によって生成するN+フラグメント対の観測によって行なった。しかし、こちらは未だ十分な運動量分解能が達成されていない。これは、ガス導入用のノズルによって、イオン化領域の電場が乱されていることによると判明した。指向性の高いガスビームを供給できるノズルを製作し、十分な運動量分解能が得られるよう改良する予定である。
CEBP/βを標的分子とした分子標的治療による歯の再生

歯の再生に関する研究は、これまで組織工学的な手法を用いた方法が数多く報告されてきたが、コストや安全性等の問題で、臨床応用まで至っていない。そのため、われわれは実際に臨床展開が可能な歯数制御の分子メカニズムに着目した分子標的治療による歯の再生研究に取り組んできた。今回我々は、Cebpβ(129sv)とRunx2(C57BL/6)のダブル遺伝子改変マウスの表現型の解析を行った。その解析により、Cebpβがエナメル上皮幹細胞のステムネスの維持に関わることを示すことができた。過剰歯の形成に関して、CebpβとRunx2は、相加的に働き、また、agingの影響を受けることが明らかになった。CebpβとRunx2は、ともに上皮間葉転換の抑制に関わることが明らかとなった。以上の結果より、エナメル上皮幹細胞のステムネスの維持や、上皮間葉転換が過剰歯の形成に関わることをin vivoで明らかにした。更に、エナメル上皮幹細胞におけるCebpβとRunx2の機能の詳細をin vitroで明らかにするために、エナメル上皮幹細胞様株mHAT9dへCebpβsiRNAとRunx2 siRNAを添加したノックダウンの解析を行った。mHAT9d細胞を用いたin vitro実験系においても、CebpβとRunx2が共調して、上皮間葉転換に関わることが明らかとなり、CebpβがSox2の発現維持に関連することも示された。以上の結果より組織幹細胞のひとつであるエナメル上皮幹細胞から歯原性上皮幹細胞と上皮間葉転換により歯原性間葉細胞の両者が直接誘導され、過剰歯が形成されるという興味深い研究結果を見出した。更に、CEBPβを標的分子としてエナメル上皮幹細胞を利用した新たな歯数制御による歯の再生医療への展開を目指し、研究をすすめている。エナメル上皮幹細胞におけるCebpβとRunx2の機能の詳細をin vitroで明らかにするために、エナメル上皮幹細胞様株mHAT9dへCebpβsiRNAとRunx2 siRNAを添加したノックダウンの解析を行った。最初にsiRNAのmHAT9d細胞への導入効率の最適化を検討した後に、効率的にターゲット遺伝子をノックダウンできるか検討した。mHAT9d細胞において、Cebpβ、Runx2 siRNA添加のより、mRNAの発現低下をsqPCRにて、また蛋白質の発現低下をWestern Blottingにてそれぞれ確認した。更に、Runx2type1特異的にノックダウンできるかどうかをRunx1, Runx2isoforms, Runx3のmRNAの発現を、同様にsqPCRにて確認した。mHAT9d細胞において、CebpβsiRNA添加にて、Sox2の発現低下を確認し、ステムネスが喪失する傾向を示したが、エナメル上皮細胞の特異的な分化マーカーであるアメロジェニン、アメロジェニンの発現は確認することはできなかった。mHAT9d細胞を用いたin vitro実験系においては、Cebpβだけでは、ステムネス維持、エナメル上皮細胞の分化抑制に十分であるという結果は得ることが出来なかった。次に、mHAT9d細胞において、Runx2 siRNA添加にて、上皮間葉転換が引き起こされるか検討したところ、そのマーカーであるSnail2と間葉細胞のマーカーであるN-Cadherinの発現上昇を確認した。同様に、CebpβsiRNA添加にて、Snail2の発現確認しを確認した。興味深いことに、Runx2 siRNA単独添加及び、Runx2 siRNAとCebpβsiRNAを同時に添加したところ、Biglycan, Decorin, BMP4/6/7の著明な発現上昇を認めた。更に、in vivoのCebpβとRunx2のダブル遺伝子改変マウスの上顎切歯形成端の過剰歯近傍の細胞にてDecorinの発現上昇を、免疫染色にて確認した。以上の結果より、mHAT9d細胞を用いたin vitro実験系においても、CebpβとRunx2が共調して、上皮間葉転換に関わることが明らかとなり、CebpβがSox2の発現維持に関連することも示された。歯胚の器官培養、マウス腎被膜下移植などのin vitroで歯の形成をおこす実験系を用いる。上記で選定された原因遺伝子(Runx2)の無歯症モデルマウスの歯胚の器官培養系においてsiRNAを用いてC/EBPβの機能を抑制し、in vitroで歯数を回復・増加させるシステムを確立する。標的分子の発現または機能抑制および活性をもった低分子化合物の大規模スクリーニングを行うための低分子化合物のライブラリーの構築やシステムの製作などに関しては、京大薬学研究科の有する1万種以上の化合物のライブラリーにアクセス可能である。標的分子のプロモーターを利用したルシフェラーゼアッセイなど、同時に大量の低分子化合物のスクリーニング可能な細胞培養システムを用いて1万種ほどの化合物の中から標的分子の機能抑制および機能亢進の作用を示す5-10種類に絞り込む。その化合物を利用し、歯の形成をおこす実験系を用いて、局所での発現抑制/機能亢進により同様に歯数の回復・増加が再現できるシステムを確立する。in vitroで歯数を増加させることのできた標的分子のsiRNAや低分子化合物を用いる。それらを無歯症モデルマウスの歯胚部へ局所導入し、効率的に歯数を回復・増加させることのできる時期と発現量、発現部位を検討する。化合物に関しては、局所注入に加えて腹腔内投与、静脈内投与、経口投与など歯胚の数を増加させる効率的な投与方法を検討する。

歯の再生に関する研究は、これまで組織工学的な手法を用いた方法が数多く報告されてきたが、コストや安全性等の問題で、臨床応用まで至っていない。そのため、われわれは実際に臨床展開が可能な歯数制御の分子メカニズムに着目した分子標的治療による歯の再生研究に取り組んできた。歯は、爬虫類以下は多生歯性であるのに対し、ヒトでは大臼歯が一生歯性以外は二生歯性で、歯数は厳密に制御されている。過剰歯を有する種々の遺伝子欠損マウスの解析により、過剰歯の発症メカニズムを明らかにするとともに、1つの標的分子を局所で操作することにより器官である歯を形成することができる可能性を示してきた。今回我々は、新たにCebpb-/-Runx2+/-マウスの上顎切歯において、表現型の解析を行った。CebpβKOのアダルトマウスでは、μCTにて切歯の形成端に不透過性病変を認め、エナメル質と象牙質の増生を認めた(13匹中4匹)。形成端そのものの大きさの縮小と形成端における、エナメル上皮幹細胞のマーカーであるSox2陽性像の有意な減少を認めた。CebpβKOマウスではエナメル芽細胞の極性の乱れとその周囲にエナメルマトリックスの小塊がみられた。また、Runx2Hetマウスにおいてもエナメル芽細胞の極性の乱れが観察された。更に、上皮間葉転換のマーカーであるNカドヘリンの陽性像を認めた。以上の結果より組織幹細胞のひとつであるエナメル上皮幹細胞から歯原性上皮幹細胞と上皮間葉転換により歯原性間葉細胞の両者が直接誘導され、過剰歯が形成されるという興味深い研究結果を見出した。更に、CEBPβを標的分子としてエナメル上皮幹細胞を利用した新たな歯数制御による歯の再生医療への展開を目指し、研究をすすめている。Cebpβ(129sv)とRunx2(C57BL/6)のダブル遺伝子改変マウスの表現型の解析を行った。その解析により、in vivoにおけるエナメル上皮幹細胞のステムネスの維持や、上皮間葉転換に関わる機序の解析を試みた。そのことより、Cebpβがエナメル上皮幹細胞のステムネスの維持に関わることを示すことができた。胎生15日目の上顎切歯歯胚ではRunx2HetとKOでは、過剰歯胚と考えられているlingual budが生じ、CebpβのKOも重なると相加的にその頻度、大きさが増していた。出生後3ヶ月のCebpβKORunx2Hetでは形成端に歯胚の形成(12匹中4匹)を認めた。この結果より、過剰歯の形成に関して、CebpβとRunx2は、相加的に働き、また、agingの影響を受けることが明らかになった。
条件付き期待値によるダイナミック・ポートフォリオ理論の構成とその応用

従来のポートフォリオ理論では平均・分散基準の確定的最適化を数理計画法によっておこなっているが、本研究においては、数理ファイナンス分野おける新しい評価基準として単一評価クラスと複合評価クラスを導入して、その不確実性の下での動的最適化手法を提案している。とくに、リスクとリターンを確率変数そのものとして取り扱い、制御マルコフ連鎖上で分数型基準の条件つき期待値を再帰的に最適化している。分数型評価は複合評価の典型的な基準の一つであるが、他に、比型、分散などの複合型基準の動的最適化をおこなっている。さらに、動的計画法を中心とした動学的最適化手法として、(1)全履歴法、(2)パラメトリック法、(3)マルコフ法、(4)多段確率決定樹表を開拓し、既存の最適化手法では解けない問題を提案し、これらの最適解を導いた。また、動的最適化手法をより分かりやすく、説得力あるものにするために、各種グラフィックス表示およびその開発をおこなった。とくに、不確実性の下において非加法型評価の多段階意思決定過程の最適化を動的計画法によって行った。具体的には、(1)事前条件付き意思決定過程と(2)事後条件付き意思決定過程の二つを新たに導入し、(3)条件なし(本来の)意思決定過程との最適解の構造およびそのアプローチにおいて三つの過程の相違点を明らかにした。本研究によって、閾値確率制御問題が上述の多様な方法で解けることが明らかになった。とくに、閾値確率最大化問題の逆問題は数理ファイナンスにおけるバリュー・アト・リスクの最小化問題なることがっわかり、バリュー・アト・リスクの最小化に新たに動的計画法・埋め込み法が適用できることになった。この二つの方法はこれまで確定的システムの最適化に多用されて成果を上げてきたが、本研究によって確率システム・あいまいシステムに対しても動的計画法・埋め込み法が適用できることが判明した。したがって、本来不確実性の下で変動するポートフォリオシステムの最適化方法が多様・多彩になってきた。これらはまさしく本萌芽的研究の成果である。本研究においては、数理ファイナンス分野ならびにオペレーションズ・リサーチ分野における新しい評価基準として単一評価クラスと複合評価クラスを導入して、その不確実性の下での最適化手法を提案している。従来のポートフォリオ理論では平均・分散基準の確定的最適化を指向しているが、ここでは制御マルコフ連鎖上での分数型評価基準の動的最適化を行った。分数型評価は複合評価の典型的な基準の一つである。具体的には、動的計画法を中心とした動学的最適化手法として、(1)全履歴法、(2)パラメトリック法、(3)多段確率決定樹表を開拓し、既存の最適化手法では解けない問題を提案し、これらの最適解を導いた。また、不確実性の下において非加法型評価の多段階意思決定過程の最適化を動的計画法によって行った。さらに加法型評価と非加法型評価との相違を最適解・アプローチにおいて解明し、三つの手法で多段決定過程の最適化を行った。ここでは評価系を加法・非加法の枠を超えて、広く単一・複合としてとらえ、動的計画法が広く適用できることを実例とともに示した。本研究によって、数理ファイナンス理論に新しい評価基準が導入され、その下での互いに同等な動的最適化手法が広く利用できるようになった。

この二つの方法はこれまで確定的システムの最適化に多用されて成果を上げてきたが、本研究によって確率システム・あいまいシステムに対しても動的計画法・埋め込み法が適用できることが判明した。したがって、本来不確実性の下で変動するポートフォリオシステムの最適化方法が多様・多彩になってきた。これらはまさしく本萌芽的研究の成果である。
超新星1987aからの超高エネルギーγ線の観測

ニュージランド国ブラックバーチ山(1650m)に空気シャワー装置およびチェレンコフ光観測装置を設置し, 1987年2月23日爆発が観測された大マゼラン雲中の超新星1987Aからの高エネルギーガンマー線を観測し高エネルギー宇宙線の加速機構を調べる.この研究はオークランド大学(ユュージランド)及びタスマニヤ大学(オーストラリヤ)との共同研究として行う.超新星爆発直後に形成された高速に回転する中性子星近傍で荷電粒子が超高エネルギー領域まで加速されることは1977年に佐藤文隆によって予言されている. 380年ぶりに我々の近くに出現した超新星1987Aに中性子星が生まれた可能性は極めて高く,従ってこの天体で超高エネルギー領域にまで加速されか荷電粒子が作り出す高エネルギーガンマー線を探索するのがこの研究の主な目的である.高エネルギーガンマー線は爆発後半年位の間に出現すると言う予測があるので観測装置を早急に南半球の高山に建設する必要があった.8月末より4名の研究者をニュージーランド現地に派遣し,オークランド大学の研究者と協力して100TeV以上のガンマー線観測の為の空気シャワー装置の建設を行い10月より観測に入った.またTeV領域のガンマー線観測用のチェレンコフ光観測装置(ミラー)は10月末より建設を行い12月初旬より観測態勢に入った.現在両装置を用いて観測を行っている.現在これらの装置で得られたデータの解析を日本で進めている.まず空気シャワー装置で得られたデータの解析から, 100TeV以上のエネルギーのガンマー線が超新星1987Aから到来しているという確たる証拠ははまだ得られていない.またミラー装置によって約2TeV以上のシャワーが作るチェレンコフ光が観測されている. 2月までの全データを通して見る限り1987Aからのガンマー線の到来は特に認められていない.しかし,宇宙科学研究所の銀河衛星でバーストが観測され1月15日頃に最大値に達っしているようである.我々の観測装置でもその当りに増加が認められるかどうかを調べるためデータを慎重に解析している段階である.今後さらにこれらの装置の改良,増強を行い,次年度以隆も観測を継続する予定である.ニュージランド国ブラックバーチ山(1650m)に空気シャワー装置およびチェレンコフ光観測装置を設置し, 1987年2月23日爆発が観測された大マゼラン雲中の超新星1987Aからの高エネルギーガンマー線を観測し高エネルギー宇宙線の加速機構を調べる.この研究はオークランド大学(ユュージランド)及びタスマニヤ大学(オーストラリヤ)との共同研究として行う.超新星爆発直後に形成された高速に回転する中性子星近傍で荷電粒子が超高エネルギー領域まで加速されることは1977年に佐藤文隆によって予言されている. 380年ぶりに我々の近くに出現した超新星1987Aに中性子星が生まれた可能性は極めて高く,従ってこの天体で超高エネルギー領域にまで加速されか荷電粒子が作り出す高エネルギーガンマー線を探索するのがこの研究の主な目的である.高エネルギーガンマー線は爆発後半年位の間に出現すると言う予測があるので観測装置を早急に南半球の高山に建設する必要があった.8月末より4名の研究者をニュージーランド現地に派遣し,オークランド大学の研究者と協力して100TeV以上のガンマー線観測の為の空気シャワー装置の建設を行い10月より観測に入った.またTeV領域のガンマー線観測用のチェレンコフ光観測装置(ミラー)は10月末より建設を行い12月初旬より観測態勢に入った.現在両装置を用いて観測を行っている.現在これらの装置で得られたデータの解析を日本で進めている.まず空気シャワー装置で得られたデータの解析から, 100TeV以上のエネルギーのガンマー線が超新星1987Aから到来しているという確たる証拠ははまだ得られていない.またミラー装置によって約2TeV以上のシャワーが作るチェレンコフ光が観測されている. 2月までの全データを通して見る限り1987Aからのガンマー線の到来は特に認められていない.しかし,宇宙科学研究所の銀河衛星でバーストが観測され1月15日頃に最大値に達っしているようである.我々の観測装置でもその当りに増加が認められるかどうかを調べるためデータを慎重に解析している段階である.今後さらにこれらの装置の改良,増強を行い,次年度以隆も観測を継続する予定である.
粘菌細胞の分化パターン形成機構

細胞性粘菌の発生系では、細胞が集合して組織を形成するとその中で2種類の細胞(予定柄と予定胞子)が分化し、それぞれ組織の前後を占める。この分化パターンの形成機構を明らかにする目的で、次の研究を行った。1)われわれの単離した、予定胞子特異遺伝子Dp87の発現パターンを調べたところ、この遺伝子は予定胞子細胞の分化時に他の予定胞子遺伝子に先立って発現されることがわかった。この遺伝子のプロモーターとβガラクトシダーゼ遺伝子をつなげたキメラ遺伝子を形質導入した粘菌細胞を用いて組織内の発現パターンを調べた結果、分化細胞は初期の集分流の中でランダムに現われるが、集合後期には組織の下部に選別されることが示された。この結果、組織内における位置に依存しない細胞の分化と分化した細胞の選別によって分化パターンがつくられるというわれわれの主張が実証された。2)Dp87遺伝子産物を大腸菌に作らせ、これに対する特異抗体を作製し、発生過程におけるその変化を調べた。この遺伝子産物は初め81kD蛋白質として集合期細胞の小胞体中に出現し、ついで修飾を受けて83kDとなり、予定胞子液胞内の繊維状構造物内に蓄積され、胞子形成に伴って細胞外に放出され、胞子間基質を構成する。3)相同組換え法を用いてこの遺伝子を欠損する突然変異株を得たが、構造及び機能的異常は認められなかった。4)この遺伝子の5'上流域を解析した結果、予定胞子細胞に特異的で転写を正に制御する調節領域が少なくとも4箇所、予定胞子細胞以外の細胞で転写を負に制御する調節領域が1箇所、細胞型に関系なく転写量を増大させる領域が1箇所存在し、それらと転写開始点近傍のコアプロモーターが共働することによってこの遺伝子の細胞型および発生段階特異的な転写が制御されていることが解った。細胞性粘菌の発生系では、細胞が集合して組織を形成するとその中で2種類の細胞(予定柄細胞と予定胞子細胞)が組織の大きさに関係なく一定の割合で分化し、それぞれ組織の前後を占める。この分化パタ-ン形成機構を明らかにする目的で研究を行い本年度は次のようなことが明らかになった。1)予定柄細胞に特異的におこる遺伝子発現を組織化学的に検出できる形質転換株を組織の形態形成運動の起こらない液体培養条件で培養した。その結果、この条件下で予定柄細胞は集合塊中でランダムに分化し始め、その後次第に分化した細胞の数が増加するとともに集合塊の1カ所に集まり最終的に集合塊の半分を占めることが解った。さらに集合塊の最外周の細胞は予定柄細胞か柄細胞に分化していた。この結果は既に我々が明らかにしていた予定細胞の分化パタ-ンとよく一致した。2)予定胞子細胞で特異的に転写する遺伝子のプロモ-タ-とβーガラクトシダ-ゼの遺伝子をつなげたキメラ遺伝子を粘菌細胞に形質導入し発生過程における発現を調べたところ、ノザン法でしらべられるmRNAの発現時期より早く集合中の細胞のごく一部で発現がみられた。これはこれまでと違って検出感度が上がって個々の細胞における発現を調べることができたためと考えられる。この時期に分化細胞は集合流の中でランダムに現れるが、組織が乳頭状突起を形成する頃には組織の下部に集まった。これは、我々の今までの主張である分化した細胞間の選別により特異的な分布パタ-ンがつくられるという考えを正常発生過程で予定胞子細胞の分布の変化から初めて実験的に明らかにしたことになる。3)予定胞子細胞に特異的なDp87遺伝子の機能を解析するためにホモロガスリコンビネ-ションによりこの遺伝子を破壊する試みは、現在ベクタ-をつくり終えこれから粘菌細胞に形質導入するところである。

細胞性粘菌の発生系では、細胞が集合して組織を形成するとその中で2種類の細胞が組織の大きさに関係なく一定の割合で分化し、それぞれが組織の前後を占める。この分化パタ-ン形成機構を明かにする目的で研究を行い、本年度は次のようなことを明かにした。1)予定柄細胞に特異的に発現するecmAおよびecmB遺伝子のプロモ-タ-とβーガラクトシダ-ゼ遺伝子をつなげたキメラ遺伝子を形質導入した細胞を、組織の形態形成がおこらない液培養条件下で培養し、得られた球形の細胞凝集塊において予定柄細胞の分化がいかに進行するかを調べた。その結果、凝集塊内では先づecmA遺伝子を発現する細胞がほぼランダムに出現し、ついでそれらの細胞が凝集塊の中心に集まることがわかった。次いで、ecmB遺伝子を発現する細胞が凝集塊の外周に出現し、やがて外周の12層のすべての細胞がこの遺伝子を発現するようになった。これらの結果は先に抗胞子抗体を用いて調べた予定胞子細胞の分化パタ-ンと鏡像をなすものである。また、J.Williamsらが明かにした集合中心の組織におけるecmAおよびB遺伝子の発現パタ-ンと矛盾せず、組織における分化パタ-ン形成が特異的遺伝子を発現した細胞の選別によっておこることを示している。2)予定胞子細胞に特異的に発現されるDp87遺伝子のコ-ド領域中にチミジン要求性をrescueできるDNA断片を挿入し、相同組換えによる遺伝子破壊を試みた。得られた組換え体はDp87のmRNAを欠き、その遺伝子産物に対する特異抗体と反応せず、正常遺伝子を欠く。この突然変異株は顕著な形態形成異常を示さないので、この遺伝子は形態形成の全般的進行には関係していないと考えられる。胞子形成の異常については現在検討中である。細胞性粘菌の発生系では、細胞が集合して組織を形成すると、その中で2種類の細胞(予定柄細胞と予定胞子細胞)が組織の大きさに関係なく一定の割合で分化し、それぞれが組織の前後を占める。本研究はこの分化パターン形成機構を明らかにする目的で、予定胞子細胞において最も早く転写を開始するDp87遺伝子に着目し、その発現調節と機能を解析した。本年度は次の2点を明らかにした。1)大腸菌で多量に作らせたDp87遺伝子産物に対して特異抗体を作製し、それを用いて免疫学的な解析を行った。その結果、この遺伝子産物は集合後期に初めて分子量81kDタンパク質として小胞体中に出現し、発生が進み予定胞子細胞中にPSV(予定胞子液胞)が形成されると、修飾を受けて83kDタンパク質となり、PSV内の繊維状構造物の中に蓄えられることが明らかになった。さらに、胞子形成に際して、PSVが細胞外に分泌されるのに伴って、このタンパク質も放出され、子実体の胞子間基質となることが解った。これら一連の研究によって、胞子間基質タンパク質について初めての知見が得られるとともに、PSVおよび胞子形成過程におけるこのタンパク質の細胞内局在の変化が明らかになった。一方、この遺伝子産物の機能を調べるために相同組換え法を用いてこの遺伝子を欠損する突然変異株を作製した。しかし、この株は形態的にも機能的にも野生株と大きな差を示さなかった。