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チベット文化圏における放牧地利用の疎密に応じた資源管理制度の創出

その結果としては,村落でもより標高が高い土地では農耕地や放牧地が希薄になる傾向がみられる一方で,標高が低い土地は果樹栽培などのために需要が高く,世帯間での争いの原因となっている事例が確認された。このように村落内の土地に関しては,明らかな利用の疎密が生じており,その原因としては世帯労働力の不足,農産物価格の下落などが影響していると考えられた。以上の考察に関しては10月の地理学会において発表するとともに,現在,投稿論文を執筆中である。牧畜地域では,水場の位置や市場への近さなどの放牧地立地条件によって,それぞれの放牧地の利用状況には粗密がみられ,そのことが放牧負荷の偏在と部分的な過放牧を引き起こしている場合がある。さらに大きな視点でみた場合,同様の生態環境であっても地域の位置によって牧畜が盛んな草地がある一方で,都市に近い地域では農外就労が盛んでほとんど放牧に利用されない草地もみられる。本研究では,これら放牧地利用の疎密が生じる状況を検証するとともに,偏った放牧地利用を解消する方法を提言することを目的とした。本年度は89月にかけてインド北西部ジャンムーカシミール州ラダックに位置するドムカル村とチャンタン地区において現地調査をおこなった。ドムカル村に関してはすでに2年間の調査を継続しておこなっている。全世帯(183世帯)の家族構成や経済状況,農牧業の概要を把握し,それぞれの世帯が所有する農耕地や放牧地の位置を衛星画像上で確認している。本年度は,それらの土地や放牧地の利用状況のクロスチェックをかけるとともに,抽出したサンプルの放牧地において植生調査をおこない,放牧地の状況を確認するとともに,衛星画像を用いた村落全体の放牧地状況の評価を試みた。本年度から新たに調査を開始したチャンタン地区は,ラダックで最も牧畜がさかんな地域であり,専業的に牧畜を営む世帯も多い。しかし,近年はラダック中心都市であるレーに移住する世帯も増えており,地区内でも場所によっては多くの家畜が集中する草地と利用されにくい草地がみられる。今年度は,カルナックやコルゾクといったこの地区に属する4つの集落を訪問し,人口や家畜頭数,移動牧畜のスケジュールと草地の分布に関する聞き取り調査をおこなった。調査に基づきドムカル村とチャンタン地区の比較をおこない,さらに各地域内で放牧地利用の粗密が生じる構造を明らかにし,その背景を検証した。
新しいメスバウアー・サーマルスキャン法の開発

核物性研究手段の一つとしてのメスバウアー分光法は物質構造およびその種々なる物性を調べる方法として優れているが、装置の調整、維持やスペクトルの測定時間と手間において煩瑣な面がある。特に物性や材料工学、材料開発に不可欠な状態の温度,圧力,外部磁場,組成等による変化を迅速に観るには不向きである。そこで本研究はドプラー速度零あるいは一定値でのメスバウアー・サーマルスキャン法を正確に行う装置を開発し、感度高く,簡便,迅速で情報量の多い状態分析法として利用することを目的とした。本年度は最終年度であり前年度までに開発した測定システムの応用および全体のまとめを目的とした。測定システムの応用としては。(1)金属スズ,微量インジウムを含むSm-0.5%In,Sn-1.%In合金の共鳴吸収量の温度依存を室温より融点数度上まで測定し、液体スズおよびスズ-インジウム合金の過冷却度の測定に成功した。不純物としてInを含む場合は含まない純スズに比較して過冷却度は小さく、不純物による液相内固相核生成が起る事が判明した。(2)アモルファスFe-Zr合金のキューリー点の測定。Fe-712%Zrアモルファス強磁性体はZr濃度減少とともに強磁性が不安定になる特異な物質であり、その磁化の温度依存性、キューリー温度のZr濃度依存性を詳細に知る必要がある。高温用測定システムを低温用に応用し、4.2k300kまでの連続測定を可能にし、Fe-12,9,8.6,7at.%Zr合金四種の種類についてキューリー温度を測定し、それぞれ、232.8k,208.3k,185k,130kと決定出来た。γ線の透過率をブリュアン関数で解析し、分子場係数およびキューリー点近傍での臨界指数の値を議論した。又SrFe【O_(2.97)】についてもネール点の測定を行った。又厚さおよびTcの分布に関する考察が重要であり、全体の報告書作成の遅延が不可欠である。
リズム知覚に対するカテゴリー性の定量的検証と数理モデル構築，およびその工学的応用

本研究は,リズムパターンに対するカテゴリー知覚現象を通して,脳が知覚情報に意味づけする仕組みを調べることを主な目的としている.今年度は,リズムパターンの知覚に対して以前に構築したモデル(Sawai et. al., 2012)の改良と,その改良モデルから予測される心理現象の検討を行った.改良前のモデルでは,時間的な順序によって生じる非対称性が再現できないという課題があった.具体的には,数100ms程度の間隔で提示される3つの区切り音による時間パターンでは,1つ目の時間間隔(1つ目と2つ目の区切り音が作る時間間隔)の長さを知覚する際に起こる錯覚は,2つ目の時間間隔(2つ目と3つ目の区切り音が作る時間間隔)の場合にくらべ,その度合いが小さいことが先行研究で分かっている.錯覚は知覚におけるトップダウン的なバイアスによって起こるとすると,順序に対して生じるこの非対称性は,1つのイベントの中では時間的に早いできごとの方がバイアスが弱いことを意味する.この点を再現するようにモデルを改良したところ,時間の知覚は,単純な条件ではWeber-Fechnerの法則に従うが,ある条件のもとではWeber-Fechnerの法則と逆の現象が起こることが示唆された.Weber-Fechnerの法則は,知覚において広く観察されている心理現象で,たとえば時間知覚では,2つの時間間隔の長さの差を知覚するのに必要な物理的な長さの差は,対象とする時間間隔の長さに比例するというものである.予測した現象についてシミュレーションを行ったところ,心理実験での定量的な観測が困難であることが示唆されたため,今年度は現象の予測にとどめて成果発表を行った.また,知覚情報の記号的な扱いに関する知見を得るために,大澤智恵氏(武庫川女子大学)の行ったピアノ演奏実験に関し,ピアノ演奏中の知覚情報の役割の分析等を行った.今年度は,前年度に作成した装置を用いて心理実験を行う予定であったが,実験条件の検討が終わらず,実験の実施に至らなかった.一方理論の面では,モデルの改良と,それに伴って得られた新たな心理現象の予測という進捗があった.全体としては,ある面での進捗はあったが,雑誌論文を執筆できる程度の区切りまで成果が得られなかったことから,やや遅れていると判断した.今後はまず,前年度に計画した実験条件の検討を引き続き行う.いくつかの条件で簡単な予備実験は行っているが,単純に条件を並べるだけでは実験時間が膨大になるため,実験参加者の負担を考慮すると,ある程度仮説をもって条件を絞り込む必要がある.そのため,検証すべき仮説を明確化するために,数理モデルの詳細化と組み合わせて条件を検討する.また,今年度得られた成果をもとにした,別の心理実験の実施を検討する.前者の心理実験に比べ後者は検討すべき条件が少ないと考えられるため,最終年度にある程度まとまった成果を出すためには,当初の計画からすると補助的な内容ではあるが,後者の心理実験の実施を優先することも視野に入れて研究を遂行する.本研究は,リズムパターンに対すカテゴリー知覚現象を通して,脳が知覚情報に意味づけをしていく仕組みを調べることを主な目的としている.今年度は,カテゴリー知覚を定量的に調べる心理実験手法の構築を行った.この提案手法は,心理物理学で広く使われてきた恒常法を拡張したものである.ここでは,カテゴリー知覚の際には同じ物理刺激に対する知覚のばらつきが2峰性の分布を示すとことがあると予測し,その様子がこの手法で観察できるかをシミュレーションにより検証した.疑似実験データが単峰性と2峰性のどちらの分布から発生したかを判別する数値実験を行った結果,提案手法は既存の手法よりも,元のデータが2峰性であることをよりよく検出できることが分かった.また,この手法のほかの特徴として,既存の手法では実験参加者が刺激に対して高い感度を持つ場合に知覚のばらつきをうまく推定できなかったが,提案手法ではこのような場合でも既存手法よりも正確に知覚のばらつきを推定できることが分かった.この点については心理実験も行い,シミュレーションと同様の結果が得られることを確認した.さらに,リズムパターンの知覚における視聴覚の情報統合メカニズムを調べる心理実験を計画し,そのための音と光の時間パターンを同時に提示する装置の作成を行った.この実験では,時間的な同一源性と,異なる感覚様相間での同一源性に関して,脳が行うそれぞれの判断がどのように関連するかを調べる.同一源性の判断はリズムパターンのカテゴリー知覚との関係も示唆されているため,その基礎となる知見を集めることが目的である.また,知覚情報の記号的な扱いに関する知見を得るために,大澤智恵氏(京都市立芸術大学)の行ったピアノ演奏実験データを用いて,知覚情報の遮断がピアノ演奏に与える影響の分析なども行った.当初の計画では,適応法の枠組みで心理実験手法を開発し,その手法を用いて次年度は心理実験を行う予定であった.しかし,計算量等の観点から,目的に合った適応的な手法の構築は不可能であったため,計画を変更して恒常法の枠組みで構築することとなった.提案手法は,シミュレーション上は既存の手法よりもカテゴリー知覚を調べる性能があると言えることは確認できたが,実験で用いるには試行回数を非常に多くする必要があるため,実用的ではなかった.そのため,異なる感覚様相での時間パターンの知覚メカニズムを調べることで,時間的な同一源性の判断に関する数理モデルを構築し,カテゴリー知覚との関連を調べる方向で計画を変更した.新たに計画した心理実験の装置はすでに完成しており,次年度に心理実験を行う準備ができているため,進捗としては順調であると判断した.

本研究は,リズムパターンに対するカテゴリー知覚現象を通して,脳が知覚情報に意味づけする仕組みを調べることを主な目的としている.今年度は,リズムパターンの知覚に対して以前に構築したモデル(Sawai et. al., 2012)の改良と,その改良モデルから予測される心理現象の検討を行った.改良前のモデルでは,時間的な順序によって生じる非対称性が再現できないという課題があった.具体的には,数100ms程度の間隔で提示される3つの区切り音による時間パターンでは,1つ目の時間間隔(1つ目と2つ目の区切り音が作る時間間隔)の長さを知覚する際に起こる錯覚は,2つ目の時間間隔(2つ目と3つ目の区切り音が作る時間間隔)の場合にくらべ,その度合いが小さいことが先行研究で分かっている.錯覚は知覚におけるトップダウン的なバイアスによって起こるとすると,順序に対して生じるこの非対称性は,1つのイベントの中では時間的に早いできごとの方がバイアスが弱いことを意味する.この点を再現するようにモデルを改良したところ,時間の知覚は,単純な条件ではWeber-Fechnerの法則に従うが,ある条件のもとではWeber-Fechnerの法則と逆の現象が起こることが示唆された.Weber-Fechnerの法則は,知覚において広く観察されている心理現象で,たとえば時間知覚では,2つの時間間隔の長さの差を知覚するのに必要な物理的な長さの差は,対象とする時間間隔の長さに比例するというものである.予測した現象についてシミュレーションを行ったところ,心理実験での定量的な観測が困難であることが示唆されたため,今年度は現象の予測にとどめて成果発表を行った.また,知覚情報の記号的な扱いに関する知見を得るために,大澤智恵氏(武庫川女子大学)の行ったピアノ演奏実験に関し,ピアノ演奏中の知覚情報の役割の分析等を行った.今年度は,前年度に作成した装置を用いて心理実験を行う予定であったが,実験条件の検討が終わらず,実験の実施に至らなかった.一方理論の面では,モデルの改良と,それに伴って得られた新たな心理現象の予測という進捗があった.全体としては,ある面での進捗はあったが,雑誌論文を執筆できる程度の区切りまで成果が得られなかったことから,やや遅れていると判断した.今後はまず,時間パターンの知覚における視聴覚情報統合メカニズムを調べる心理実験を行う.その際,単純に実験条件を設定すると組み合わせ的に多くなり,実験時間が現実的でない長さになることが課題となる.そのため,同一源性判断に関する数理モデルの先行研究を元にシミュレーションや理論的検討を行い,実験条件を絞る必要がある.心理実験を行ったのちには,結果をもとに数理モデルの構築を行う.そして,カテゴリー知覚現象に関するこれまでの先行研究の知見と照らして,このモデルの妥当性を検討する.齟齬があった場合はその点を考察することで,さらにモデルを改善していき,実際の脳の情報処理をよりよく表現するものを目指す.今後はまず,前年度に計画した実験条件の検討を引き続き行う.いくつかの条件で簡単な予備実験は行っているが,単純に条件を並べるだけでは実験時間が膨大になるため,実験参加者の負担を考慮すると,ある程度仮説をもって条件を絞り込む必要がある.
カスパーゼ１活性化のアウトプットを制御する分子機構およびその生理的意義の解明

カスパーゼ1はマクロファージなどの免疫細胞において、様々なストレスに応答し形成されるタンパク質複合体インフラマソーム内で活性化し、炎症性サイトカインIL-1bの分泌および炎症性細胞死の実行を制御している。これまでの研究からカスパーゼ1活性化の制御機構については多くの知見が蓄積されてきたが、活性化カスパーゼ1がその2つのアウトプットを制御する分子機構、あるいは臨床応用が可能となり得る化合物による制御機構はほとんどわかっていなかった。そこで私は、カスパーゼ1の活性化を単一細胞レベルで可視化可能なFRETプローブを用いたライブイメージングシステムと化合物ライブラリーを組み合わせたスクリーニング系を駆使してこれらの制御機構解明に取り組んだ。今年度は、前年度のスクリーニングにより同定した化合物群がインフラマソーム経路に与える効果をより詳細に検討したところ、EGFR・Her2阻害剤であるlapatinibがNLRP3インフラマソーム経路を抑制することを見出した。また、lapatinibがもつこの効果はEGF-EGFR経路の阻害を介していないことも明らかにした。そこで、lapatinibのoff-targetとして報告されているprotein disulfide isomerase (PDI)について検討したところ、PDI阻害剤である16F16がNLRP3インフラマソーム経路を抑制することを見出した。また、lapatinibと16F16の同時投与により、互いに単独投与時に比べ、NLRP3インフラマソーム活性化抑制効果を増強したことから、2つの化合物は部分的に相補的な効果を発揮している可能性が示唆された。これらの化合物は、これまでにない新たな機構でNLRP3インフラマソームを制御している可能性があり、インフラマソームが関与する様々な炎症性疾患の新たな治療戦略の基礎となることが期待される。28年度が最終年度であるため、記入しない。カスパーゼ1はマクロファージなどの免疫担当細胞において、様々なストレスに応答し形成されるタンパク質複合体インフラマソーム内で活性化し、炎症性サイトカインIL-1βの分泌および炎症性細胞死の実行を制御していることが知られている。しかしながら、単一細胞レベルでこの2つのアウトプットがどのように制御されるかについてはほとんど明らかになっていない。本年度私は、この点を明らかにするため、カスパーゼ1活性を可視化するプローブSCAT1の技術と、理化学研究所・統合生命科学研究センターの小原收グループディレクター、白崎善隆研究員らが開発した単一細胞からのタンパク質分泌をリアルタイムに可視化するシステムを組み合わせ、カスパーゼ1活性化とそのアウトプットである炎症性サイトカインIL-1β分泌の同時イメージングを行った。その結果、インフラマソーム活性化刺激により、マクロファージ内でカスパーゼ1が活性化し、直後にIL-1βが細胞外に分泌され(バーストする)、その後細胞死が引き起こされる様子が観察された。このIL-1β分泌は主に死細胞から観察され、カスパーゼ1活性阻害剤によって抑制された。これらの結果は、細胞死を引き起こすような強い刺激を受けた細胞でIL-1β分泌が全か無かのデジタルな様式で制御されていることを示している。以上の内容は、前年度までの研究成果と共に米国科学雑誌「Cell Reports」に発表された。また、カスパーゼ1活性化のアウトプット、特に炎症性細胞死を制御する分子機構を明らかにするため、化合物ライブラリーを用いたスクリーニング系の構築にも成功した。具体的には、SCAT1発現腹腔マクロファージに対しインフラマソーム活性化刺激を与えることで引き起こされる炎症性細胞死を、ArrayScanと呼ばれる全自動細胞イメージアナライザーによって検出する系である。今後はこの系を用いた網羅的スクリーニングを進める予定である。カスパーゼ1はマクロファージなどの免疫細胞において、様々なストレスに応答し形成されるタンパク質複合体インフラマソーム内で活性化し、炎症性サイトカインIL-1βの分泌および炎症性細胞死の実行を制御している。これまでの研究からカスパーゼ1活性化の制御機構については多くの知見が蓄積されてきたが、活性化カスパーゼ1がその2つのアウトプットを制御する分子機構はほとんどわかっていない。そこで私は、カスパーゼ1活性化を単一細胞レベルで可視化可能なFRETプローブ(SCAT1)を用いたライブイメージングシステムと化合物ライブラリーを組み合わせたスクリーニング系を駆使してこの分子機構解明に取り組んだ。今年度は前年度に構築したスクリーニング系と化合物ライブラリー(東京大学創薬機構のValidated Compound Library)を用いて実際にスクリーニングを行った。この系では、SCAT1発現マクロファージに対しインフラマソーム活性化刺激を与えた時に観察されるSCAT1蛍光消失(炎症性細胞死の特徴である細胞膜透過性上昇を反映)を、全自動細胞イメージアナライザーArrayScanによって検出する。1次スクリーニングでは、この蛍光消失を阻害する約100種類の候補化合物を得た。さらに、2次スクリーニングでは、SCAT1ライブイメージングシステムと生化学的アッセイを組み合わせ、1)カスパーゼ1活性化、2)炎症性サイトカイン分泌、3)炎症性細胞死について多面的に評価した。その結果、カスパーゼ1活性化の上流あるいは下流でそのアウトプットを制御する可能性がある化合物を8種類同定した。今後は、これらの化合物がインフラマソーム-カスパーゼ1経路を制御するメカニズムを、マクロファージを用いたin vitroの系およびマウスモデルを用いたin vivoの系によって検討する。

本年度は、前年度までに確立した初代培養マクロファージを用いたライブイメージングシステムと化合物スクリーニングを組み合わせたスクリーニング系を用いて、カスパーゼ1活性化のアウトプットを制御する可能性がある候補化合物を複数同定することに成功した。これらの候補化合物がターゲットするタンパク質を同定するまでには至らなかったが、今回用いた東京大学創薬機構のValidated Compound Libraryは生理活性が既知の化合物で構成されているため、どのような経路・タンパク質をターゲットするかの予想はすでについている。したがって、当初の研究計画通りとは言い切れないがおおむね順調に進展し、次年度に向けた準備もしっかり実行できたと考えている。カスパーゼ1はマクロファージなどの免疫細胞において、様々なストレスに応答し形成されるタンパク質複合体インフラマソーム内で活性化し、炎症性サイトカインIL-1bの分泌および炎症性細胞死の実行を制御している。これまでの研究からカスパーゼ1活性化の制御機構については多くの知見が蓄積されてきたが、活性化カスパーゼ1がその2つのアウトプットを制御する分子機構、あるいは臨床応用が可能となり得る化合物による制御機構はほとんどわかっていなかった。そこで私は、カスパーゼ1の活性化を単一細胞レベルで可視化可能なFRETプローブを用いたライブイメージングシステムと化合物ライブラリーを組み合わせたスクリーニング系を駆使してこれらの制御機構解明に取り組んだ。今年度は、前年度のスクリーニングにより同定した化合物群がインフラマソーム経路に与える効果をより詳細に検討したところ、EGFR・Her2阻害剤であるlapatinibがNLRP3インフラマソーム経路を抑制することを見出した。また、lapatinibがもつこの効果はEGF-EGFR経路の阻害を介していないことも明らかにした。そこで、lapatinibのoff-targetとして報告されているprotein disulfide isomerase (PDI)について検討したところ、PDI阻害剤である16F16がNLRP3インフラマソーム経路を抑制することを見出した。また、lapatinibと16F16の同時投与により、互いに単独投与時に比べ、NLRP3インフラマソーム活性化抑制効果を増強したことから、2つの化合物は部分的に相補的な効果を発揮している可能性が示唆された。これらの化合物は、これまでにない新たな機構でNLRP3インフラマソームを制御している可能性があり、インフラマソームが関与する様々な炎症性疾患の新たな治療戦略の基礎となることが期待される。本年度は、前年度までの研究課題である「単一マクロファージでのインフラマソーム刺激によるカスパーゼ1活性の可視化」および「カスパーゼ1活性化アウトプットの単一細胞レベルでの制御機構の解明」をまとめ、論文として発表することに多くの時間を費やした。
心不全におけるCa2+ハンドリング機構解明と是正治療の開発

心不全は、心臓のポンプ機能が低下し、全身に充分な血液を送りだせなくなる状態である。最近の研究から、心不全の発症と進展には、心筋細胞内Ca2+調節破綻が大きく関わっていることが知られてきたが、そのメカニズムは未だ不明な点が多い。本研究の目的は、心不全発症に大きく関わるCa2+輸送体を同定し、この病態生理的意義を明らかにすることを通して、新規治療法開発の分子的基盤を得ることである。心筋細胞は、生後速やかに分裂能を失い、その後の成長は生理的肥大により行われる。各種心筋症・高血圧性心疾患・先天性心疾患などの病態では、心筋細胞に過剰に負荷がかかり、生理的肥大の範囲を超えて病的肥大を生じることとなる。心肥大は心不全の前段階であり、またさらに虚血性心疾患・不整脈・突然死などを発症させる危険因子でもあることから、肥大を予防・抑制することは、不全発1症を減少させることに繋がる。最近の研究から、肥大リモデリングは、Ca2+依存性脱リン酸化酵素・カルシニューリンの活性化による肥大応答遺伝子群の発現により引き起こされることが明らかとなってきた(Molkentin JD,1998,Cell)。カルシニューリン活性は細胞内Ca2+濃度に依存するため、心肥大・不全発症におけるCa2+ハンドリングの分子機構を明らかにすることは大変意義深い。一般に、筋細胞内Ca2+濃度上昇は、Ca2+流入系の異常のみならず、Ca2+汲み出し系、筋小胞体機能の低下によっても起こりうる。細胞骨格タンパク質異常を示すマウスの小胞体機能を遺伝子操作により改善することで、心不全が劇的に改善されたという報告があるが(Hoshijima M,2002,Nat.Med.)、小胞体機能の改善のみでは心機能不全の改善が見られないケースがあることも最近知られるようになった(Song Q,2003,J. Clin. Inv)。筋細胞膜を介するCa2+流入およびCa2+汲み出し系の異常もまた筋変性疾患の病態発症に重婁であると考えられる。Na+/Ca2+交換体は心筋細胞形質膜における実質上唯一の細胞外へのCa2+排出系であり、細胞のCa2+濃度調節には不可欠である。申請者は、心不全進行過程において、活性化カルシニューリンがNa+/Ca2+交換体の交換活性を阻害するために、細胞内のCa2+が効率的に排出されなくなり、心筋細胞死を介して心不全発症へと繋がることを示した(Katanosaka Y.et.a1.,2005,J Biol Chem)。また、本年度は、肥大時に上昇したカルシニューリン活性が、Na+/Ca2+交換体の本体のリン酸化にどのように影響するか明らかにした(Katanosaka Y., et. Al.,2007,Annu.N.Y.Ac.Sci.)。最近の研究から、肥大リモデリングは、Ca2+依存性脱リン酸化酵素・カルシニューリンを介した転写因子NFATの脱リン酸化を介した肥大応答遺伝子群の発現によることが示された(Molkentin JD, 1998, Cell)ものの、その原因となるCa2+ハンドリングの破綻を引き起こすメカニズムは未だ不明である。我々はこれまでに、心不全進行過程において、活性化カルシニューリンがNa+/Ca2+交換体の交換活性を阻害するために、細胞内のCa2+が効率的に排出されなくなることを示した(Katanosaka Y. et.al., 2005, J Biol Chem)。また、肥大時に活性化したカルシニューリンが、Na+/Ca2+交換体のリン酸化にどのように影響するか検討してきた(Katanosaka Y. et.al., 2007, Annu. N. Y. Ac. Sci. )。本年度は、カルシニューリンによるNa+/Ca2+交換体のリン酸化調節メカニズムを明らかにするために、心筋細胞あるいはNa+/Ca2+交換体や活性型および不活性型カルシニューリンの共発現細胞等を用いたin vitro実験系を利用し、Na+/Ca2+交換体のリン酸化部位、リン酸化酵素あるいは脱リン酸化酵素の同定を行った。また、病態を誘導する血行動態負荷の違いによって、その後の心不全のタイプ、あるいは発症時期や重篤化にバリエーションが見られることから、血行動態負荷の異なる様々な病態モデルマウスおよびラットを作製し、Na+/Ca2+交換体の修飾状況、活性、発現量の変化を解析した。これらの結果より、病態発症においけるNa+/Ca2+交換体の分子応答は、病態発症に関わる血行動態負荷に大きく影響される可能性があると考えられた。
高速ビジョンに基づく実時間異常動作パターン検出に関する研究

昨年度における基本手法の検討に基づき,実時間高速ビジョンシステムへの実装及びアルゴリズムの改良,さらには実時間異常動作パターン検出理論・アルゴリズムの体系化を行った。本年度は高速ビジョンにおける異常動作、特に実験用動物行動検出の研究をさらに進める目的で以下のとおり実施した。生理学、薬理学等の研究においてラットやマウス等の、実験動物の自発運動量を測定し、薬効の評価や、毒性試験に必要なデータを得るための実験動物の行動・活動の定量評価する試験として広く知られている。従来の実験動物運動解析システムは、人間による目視解析に依存し、『人の判断』に近いレベルの自動解析なので、汎用性が低い。本システムは、240fps(frames per second)で長い時間の動画記録を行った上、記録した高フレームレートの実験動物画像処理汎用手法を提案し、正確な動物の体の全体、および頭部(口・耳)・前肢・後肢・背中・腹部・尾等の各部位を検出することにより、複雑な動物の行動識別するシステムを開発している。このような512×512画素で2000fpsでの実時間高速画像処理を実現する高速ビジョンプラットフォーム上にハードウェア実装を行い,実験動物の動作パターンを正確かつ客観的な評価及び処理時間の短縮を実現するためのアルゴリズム改良を行っている。また、可能であれば,工場におけるマニピュレーション動作など,多岐にわたる場面にも実用可能なものへの展開を目指し,理論・アルゴリズムの体系化を行っている。二つのシステムを展開した:1.リアルタイム擦過運動定量化システム:実験用ラットやマウスなどの擦過運動は、1秒間に10回以上といった後足の高速な繰り返し運動であり、痒みと密接な関連がある疾患モデル行動として知られている。本システムは、240fps(frames per second)で長い時間の動画記録を行った上で、記録した高フレームレート動画を解析し、実験用マウスの動作、例えば擦過運動が持つ高周波数運動成分を高速ビジョンによりリアルタイム抽出することにより、実験用マウスにマーカーをつけることなく、長時間にわたる擦過運動を定量化検出するシステムを開発した。本システムは、典型的な実験用マウスの一種であるICRマウスを用いて、長時間にわたる擦過運動検出が高精度で実現できることが検証された。2.強制水泳試験(FST)における実験動物の自動行動解析:強制水泳試験は、ラットやマウスなどの実験用動物における、抗うつ薬の薬理学的効果ストレスによって、引き起こされる動きの変化を評価する試験として広く知られている。だが、30fpsといったビデオ画像を用いた目視あるいは従来の自動測定方法は、必ずしも正確かつ客観的に実現されているとはいえなかった。本システムは、高フレームレート画像を前提としたFSTにおける実験動物の行動定量化アルゴリズムについて提案し、FSTにおける行動定量化の有効性を評価した。これからFSTにおいて実験動物が行う主たる行動であるimmobility, climbing, swimmingの3つの状態を区別する自動行動定量化のアルゴリズムについて、関連のシステムを開発する。
エタノールによる脳由来神経栄養因子（BDNF）受容体TrkBの調節

酒類に含まれるエタノールは、最古の中枢神経系薬物とも言えるが、作用機序についてはいまだ不明な点がある。本研究では、エタノールの作用機序に関わる新たな分子として脳由来神経栄養因子(BDNF)受容体であるTrkBに着眼し、その制御機構と機能を明らかにすることを目的とする。動物と培養神経細胞を用いてエタノールのTrkB調節の機序を検討するとともに、エタノールによるTrkBの調節が、適度な飲酒による抗うつ作用などのアルコールの有用作用や、胎児性アルコール症候群の発症などのアルコールの有害作用に関与する可能性について明らかにする。
1次元/2次元複合電子デバイスによるTHz帯単一光子検出器の開発

テラヘルツ(THz)電磁波領域は、エレクトロニクスを駆使した電子制御の高周波限界であり、オプティクスを駆使した光制御の低(光子)エネルギー限界でもある。そのため、THz領域は取り残された"最後の砦"になっている。ところが近年になり、物質中電子、生体系高分子、天体系星間物質からの極微弱なTHz放射の検出が、物質における新現象・新機能の発見、生命活動や宇宙創生の謎の解明につながると期待されている。したがって、高性能なTHz検出技術は現代科学のフロンティアに大きく貢献する基盤要素技術となり得るため、現在その創出が強く望まれている。本研究では、THz計測技術の中で重要な柱の1つである検出器の高性能化を目指す。昨年度、1次元電子系(カーボンナノチューブ単電子トランジスタ)と2次元電子系(GaAs/AlGaAsヘテロ界面中2次元電子ガス)の複合構造による高感度THz検出器を開発したため、今年度は検出器の安定動作に不可欠な冷却システムの構築を行った。液体ヘリウムを使用しない機械式冷凍機をベースにして、冷凍機本体からの振動を極力除去し、電気的ノイズを遮断する工夫を凝らした。さらに、ヒーターをPID制御することで、温度安定性の高いシステムを開発した。このシステムにTHz検出器を搭載したところ、検出器は問題なく動作することが確認された。これにより、冷却に液体ヘリウムの汲み足しを必要とせず、長時間の安定使用が可能となった。1.検出原理本研究で開発する検出器は、2次元電子ガス中でTHz光励起された電子-正孔ペアがもたらす電気的分極を、1次元電子材料による単電子トランジスタで高感度に検出するという原理に基づく。単電子トランジスタが単一電子レベルの超高感度電荷計として働くことを利用して、単一電子-正孔励起、すなわち単一光子の検出が可能になるというアイディアである。2.実験1次元電子材料としてカーボンナノチューブ(CNT)を用いた。CNTトランジスタは、1電子帯電エネルギーが1050meVと大きくなり、単電子トランジスタとして最低でも液体窒素温度以上の高温で動作する。このCNTトランジスタをGaAs/AIGaAsヘテロ構造基板上に乗せた構造を作製した。垂直に磁場を印加して、THz電磁波の応答を測定した。THz電磁波照射によってクーロンピークが正のゲート電圧方向にシフトすること、そのシフトが最大となる磁場が照射THz波の周波数に比例することを見出した。この振る舞いが2次元電子のサイクロトロン共鳴によると仮定して、有効質量を算出するとGaAsの値とよく一致することがわかった。この結果から、上記の機構の正しさを確認した。この機構による検出は、サブfWという極微弱な電磁波に対しても観測可能で、高感度THz検出器の中では比較的高温(67K)で動作する。今後は、1次元電子ならびに2次元電子として別の材料を試みることで、検出効率や動作温度の向上を行う。
係留系による音響式動物プランクトン鉛直分布計量装置の開発

海洋における動物プランクトンの鉛直分布を定量的に、かつ、長時間にわたって係留することにより計測できる装置と理論を開発した。開発した測定装置は、超音波を利用するものであり、その反射強度を測定することによって、鉛直的には約150メートル、水平的には海面で2-3キロメートルの海域における動物プランクトン量を約1年間にわたって連続して測定することができるようになった。また、本試験研究では、作成した動物プランクトン鉛直計量装置を実際に海洋中に係留設置し、動物プランクトン量の計測を行った。観測は、相模湾の大島の背後に形成される地形性の渦に着目し、その渦の中に設置することにより、渦に伴う湧昇が生物の生産性に果たす役割について検討した。その結果、渦の発生周期と対応した反射強度の変化が認められ、動物プランクトンが徐々に増加している様子を観測することができた。このような短い観測の時間スケールで、動物プランクトン量が変化している様子が定量的に計測されたことは今までになく、この音波を利用した動物プランクトンの鉛直計量装置が、海洋における低次生産機構を把握する上で非常に有効に活用できることが分かった。このことにより、環境と同じ時・空間スケールで生物の変動現象を把握することができるようになり、環境変動に伴う生物の変動現象の調査・研究が飛躍的に進むことが期待される。平成4年度は、反射強度測定・記録装置の開発を中心に行った。1.反射強度の測定精度を向上させるため、デ-タを2バイトで表現するようにした。2.送信・受信デ-タの雑音除去のためのプログラムを組み、それをロム(Read Only Memory)化して雑音除去フィルタ-を作成した。3.送信・受信時の雑音の少ないトランスデュ-サ-に交換した。その際、測定精度を上げるため、当初予定していた150kzではなく300kzの発信周波数をもつトランスデュ-サ-を用いることした。4.現有する超音波流速計は、受信信号を増幅させて一定値としていたため、増幅前の生の信号をAD変換するインタ-フェ-スを作成し交換した。また、送信信号についても同様に信号を検出し、AD変換するインタ-フェ-スを作成した。5.得られたデ-タが、より確実に記録されるように、記録方式を磁気テ-プ式ではなく半導体式を採用し記録精度を高めた。本度は、反射強度測定・記録装置の開発など主にハ-ドウェア構築に主眼をおいて研究を遂行し、音響式動物プランクトンの鉛直分布計量装置の開発をほぼ完了することができた。しかし、理論的に精度の高い反射強度を求める方程式を得て、その係数を実験から計算し実験室内でのキャリブレ-ションを行う予行であったが、必ずしも十分な実験を行うことは出来なかった。これは装置の開発と同時進行して実験を行うことに無理があったためであるが、平成5年度に行う現場観測によるキャリブレ-ションと平行して行う予定である。当初、150kzの発信周波数をもつトランスデュ-サ-を使用する予定ではあったが、反射強度の測定精度を向上させるために、観測層の厚さがやや短くなるという欠点はあるが300kzの周波数をもつトランスデュ-サ-に変更した。今年度は、作成した動物プランクトン鉛直計量装置を実際に海洋中に係留設置し、音波の反射強度による動物プランクトン量の計測を行った。その際、ネットによる動物プランクトンの直接採集からキャリブレーションを行い、さらに栄養塩と植物プランクトンの観測から、動物プランクトン量の変動と基礎生産との係わり合いについても検討した。観測は、東京大学海洋研究所所属の海洋観測船、淡青丸で平成5年5月に行い、約2週間にわたって渦内に計量装置を係留した。

このような短い観測の時間スケールで、動物プランクトン量が変化している様子が定量的に計測されたことは今までになく、この音波を利用した動物プランクトンの鉛直計量装置が、海洋における低次生産機構を把握する上で非常に有効に活用できることが分かった。最終的には、ネットによる直接採集結果からキャリブレーションを行って、絶対量を算出することができるが、プランクトンの種類によって反射強度の特性が異なることが考えられ、今後は、異なる海域で多数観測を継続することにより、キャリブレーションの精度を向上させる必要があると考えられる。
マイクロ駆動機構を持つ針状磁気抵抗効果プローブによる低侵襲・非破壊計測の開発

本研究は,新規の針形状の磁気センサプローブを設計製作し,そのマイクロ駆動機構を検討した。また,低侵襲な生体内磁気計測,非破壊検査等の応用を目的に研究を遂行し,下記のような成果を得た。(1)針状GMRセンサの特性向上ならびに小型構成の実現(2)針形状プローブのマイクロ駆動機構を製作し,特性の計測(3)低侵襲な生体内磁気検査と電子工学分野での応用開発(a)磁気的免疫学的検査法(b)金属の狭空間中の非破壊検査(c)プリント基板上の電流検出本研究は,新規の針形状の磁気センサプローブを設計製作し,そのマイクロ駆動機構を検討した。(1)針状GMRセンサの特性向上ならびに小型構成の実現(2)針形状プローブのマイクロ駆動機構を製作し,特性の計測(3)低侵襲な生体内磁気検査と電子工学分野での応用開発(a)磁気的免疫学的検査法(b)金属の狭空間中の非破壊検査(c)プリント基板上の電流検出本年度の研究は,新規の針形状の磁気センサプローブを設計製作し,そのマイクロ駆動機構を検討した。また,低侵襲な生体内磁気計測等の応用を目的に初年度の基礎研究を遂行した。(1)針状GMRセンサの特性向上ならびに構成の検討本研究関連の共有特許を持つTDK(株)と共同研究を行い,GMRセンサの感度向上を主目的とした設計・製作を実施して,高感度の針形状GMRプローブを完成させた。高感度とアクチュエータでの駆動のため軽量化(3g)を達成した。特性の詳細を測定,今後の応用の資料を得た。(2)針形状プロープのマイクロ駆動機構の検討針形状プローブを目的にリニア駆動の超小形の磁歪アクチュエータを製作し,特性を測定した。スムーズインパクト駆動によるステップ動作により,駆動ストローク12mm, 1ステップ長0.8-0.9μm, 2-3%の結果を得た。(3)低侵襲な生体内磁気検査と電子工学分野での応用開発(1)免疫学的検査法での針状磁気プローブの検討本研究では,液層での免疫学的検査法への応用を目指して,プラスチックポリマーをウイルスのモデルとした磁気微粒子の付着による周波数特性を計測し,1μm-10μmのポリマー粒子の違いを検出できた。(2)プリント基板上の電流検出電子分野への針形状磁気プローブの応用として,高密度プリント基板上の配線電流の値の計測について行った。100μm幅の配線の電流の値を他の配線かちのクロストークを10%以内,100μA-1mAまで計測できることが明らかになった。本年度の研究は,新規の針形状の磁気センサプロープを設計製作し,そのマイクロ駆動機構を検討した。(1)針状GMRセンサの特性向上ならびに構成の検討本研究関連の共有特許を持つTDK(株)と共同研究を行い,高感度とアクチュエータでの駆動のため軽量化を達成した。(2}針形状プローブのマイクロ駆動機構の検討針形状プローブを搭載する30mmのストロークを持つリニア駆動の超小形の磁歪アクチュエータを製作し,特性を計測している。スムーズインパクト駆動によるステップ動作を確認した。(3)低侵襲な生体内磁気検査と電子工学分野でめ応用開発(1)免疫学的検査法での針状磁気プローブの検討本研究では,液層での免疫学的検査法への応用を目指して,プラスチックボリマーをウイルスのモデルとした磁気微粒子の付着による周波数特性を計測し,1μm-10μmのポリマー粒子の違いを検出できた。100μm幅の配線の電流の値を他の配線からのクロストークを10%以内,100μA-1mAまで計測できることが明らかになった。(3)金属の狭空間中の非破壊検査金属試験体の溝や穴中のキズを検出するための針状非破壊検査プローブを作成し,高感度でmmメータサイズの溝中のキズ検出を可能であることを検証した。本年度の研究は,GMRセンサを実装した針形状プローブによる磁界計測への誤差評価とともに,計測時の駆動機構を検討した。また,応用として非破壊計測(うず電流探傷,微小電流計測)ならびに磁性微粒子の生体計測応用に関して磁気計測の計測範囲の検討を行った。(1)針状GMRセンサの特性向上ならびに構成の検討GMRセンサを実装した針形状磁気プローブのセンサ配置,針形状による計測感度,誤差をミクロな磁界解析により検討し,針形状による誤差が1.0 %以内であることが明らかになった。また,針搭載の超磁歪アクチュエータ,うず電流探傷用のプローブを製作し,特性測定に供した。(2)針形状プローブのマイクロ駆動機構の検討針形状プローブを目的にリニア駆動の超小形の磁歪アクチュエータを製作し,特性を測定した。

スムーズインパクト駆動によるステップ動作により,駆動ストローク12 mm, 1ステップ長0.8-0.9 um,2-3 %の結果を得た。(3)生体内磁気検査と非破壊検査での応用開発1針状磁気プローブによる医療用磁性微粒子の濃度計測ー免疫学的検査法やガン誘導加温における磁性微粒子の実用的な意味での濃度計測法,その誤差,計測限界について検討し,1.0 mg/CC(0.1 wt%)が可能であることを示した。2プリント基板上の電流検出ー電子分野への針形状磁気プローブの応用として,高密度プリント基板上の配線電流の値の計測について行った。100 um幅の配線の電流の値をクロストークを10 %以内,0.1-1.0 mAまで計測ができた。3狭空間内の微細キズのうず電流探傷法の検討ー針形状磁気センサで構成したうず電流探傷プローブを用いて,円筒穴の内部のキズに対してうず電流探傷を検討した。円筒穴内部のキズをプローブを穴内部に挿入して走査することで傷信号の検出を可能にした。(1)針形状プローブの製作について,生体計測,非破壊検査用の各種の専用針形状プローブの製作を行った。これらを実験に供して応用研究を進めている。(2)針形状プロープを駆動するマイクロ駆動機構を設計製作,実験的にその特性が進められている。(3)免疫学的検査法での針状磁気プロープをモデル試料により明確に検出できることを示し,国内外の学会ならびに報告した。また,非破壊検査分野において,針形状の磁気プロープの特徴を生かした結果を得た。以上を通して,ほぼ順調に進んでおり,最終年の結果ならびに情報発信を行う。24年度が最終年度であるため、記入しない。その方法として,(1)センサ関連の内外の学会で報告(2)セミナー等でシーズ技術の情報発信を行う。
ガスセンサータンパク質の化学反応と信号伝達

FixLは根粒菌由来の酸素(O2)センサーヘムタンパク質で、N末端側のヘムを含むセンサードメインと、C末端側のキナーゼドメインからなる。高酸素条件ではヘムはO_2結合形になりキナーゼ不活性で、低酸素条件ではO_2解離形となりキナーゼ活性となる。FixLの機能発現機構を理解するためには、リガンドの脱着に伴ってどのような構造変化が誘起されるのかを明らかにすることが重要である。本研究では、全長タンパク質およびセンサードメインについて、時間分解共鳴ラマン分光法を用いて、O_2およびCO光解離に伴うへみの構造ダイナミクスを調べた。O_2解離の場合、v(Fe-His)、γ7、v8バンドについて、サブマイクロ秒からマイクロ秒にかけてバンド強度の変化が観測された。一方、CO解離では、このような強度変化は観測されなかった。したがって、これらめバンド強度の変化は、FixLのリガンド識別およびO_2検知に関与する構造変化に由来すると考えられる。また、CO解離、O_2解離ともに、全長タンパク質ではセンサードメインのみのものに比べて構造変化の速度が遅くなった。これは、構造変化がキナーゼドメインと連動していることを強く示唆する。得られたデータを基にして、リガンド解離に伴う構造変化のモデルを提案した。本研究の結果は、FGループのシフトがキナーゼ活性の抑制に作用するという仮説を支持するとともに、ヘムのドーミングが複合的にFixLのキナーゼ活性を制御しているということを示唆する。次に明らかにすべき点は、タンパク質部分の構造変化である。Tyr、Trp、Pheなどの芳香族アミノ酸残基は200300nmに吸収帯を持っているので、紫外光を用いることでこれらのアミノ酸残基の共鳴ラマンスペクトルを選択的に測定することができる。タンパク質部分の構造変化とヘムの構造変化とがどのように連動して起きているかが明らかになれば、センサータンパク質の情報伝達機構の解明に大きく近づくと考えちれる。
レジデントの読影教育機能を持つ読影レポート作成システムの構築

本研究では、レジデントの教育効果を加味した読影所見作成システム(レポーティングシステム)を構築し、その有用性を検証した。本システムのもっとも大きな特徴は、レジデントが書いた読影所見をオンライン上で指導医がチェックすることが可能なシステムである。まず、レジデントがCTやMRIなどから発生した読影対象検査画像に対して読影所見を作成する。このとき、読影する対象画像に対して、注目点をマーキングすることが可能である。さらに、レジデントが作成した読影所見に対して、オンラインで放射線科指導医がチェック作業を行い、最終レポートを作成する。最終レポートには、キー画像を選択し、読影所見レポートに添付することが可能であり、読影レポートを印刷することにより院内に配布する。そして、作成したレポートは、レポーティングサーバー内においてデータベース化されて蓄積し、容易に参照することが可能である。本システムにより、レジデントと指導医の連携が極めて効率よく行えることを実証した。このことから、本システムにより大学病院における放射線科医の高度な教育と診療を、極めて能率よく両立させることが可能となるシステムの概念を実証した。本年度の研究計画では高解像度のCRTを整備し、CRT上での読影を可能とすることであった。しかし、現在本システムに接続されているモダリティーはCTとMRIだけであり、FCR等のDRは接続されていない。このため高解像度のCRTを使用しなくとも読影には支障ないことが判明した。その一方で画像サーバーとして予定していた、モダリティーに従来より接続された画像サーバーの機能が不十分であることが判明した。このため、計画を変更して、新たに簡便な画像サーバーを構築することにした。新たに構築している画像サーバーの画像にはDICOMではなく一般規格であるJPEGを使用することにした。JPEGを使用する目的は高度の画像圧縮が可能であることと、将来webでの両像配信を念頭に置いたためである。JPEG両像サーバーを構築するためにはDICOMからJPEGへの画像変換が必要となるが、各モダリティーから出力されるデフォルト値で自動的に変換を行った場合には特にMRIで満足な画像が得られなかった。このため画像変換に関して人為的作業が必要であることが判明した。現在この変換に関して効率的な変換法とどの地点で変換を行うかを検討中である。そして、作成したレポートは、レポーテイングサーバー内においてデータベース化されて蓄積し、容易に参照することが可能である。
腎臓欠損マウスを用いた異種間腎臓再生

本研究はヒト腎臓再生を見据えた、新しい医療を切り開く研究である。腎臓欠損マウスを用いたラット腎臓の再生を目標として、腎臓欠損マウスを用いたマウス腎臓の再生を行った。作製した腎臓欠損マウスの胚細胞に野生型マウスのiPS細胞またはマウスES細胞を注入し、得られたマウスの解析を行った。得られたマウスのうち、腎臓欠損マウスの胚細胞は25%得られるが、入り込んだiPS細胞またはES細胞が正常に機能する腎組織となる確率はさらに低かった。C57BL/6J背景では、得られる仔体数が少なかったため、雑種を交配し、仔体をたくさん得ることに成功しはじめたところである。もう1年の猶予が必要である。本研究では、個体環境を用いて腎臓再生を目指している。最終的な目的は、ヒト腎臓の再生である。これは、以下のように段階的に行う。まず、腎臓欠損マウスを用いて、マウス腎臓の再生を行う。次に、腎臓欠損マウスを用いて、ラット腎臓の再生を行い、異種間腎臓再生を模索する。そして、ブタで腎臓欠損モデルを作製し、まずはブタ腎臓、次にヒト腎臓を用いて腎臓再生を行う。第一歩として、腎臓欠損マウスの胚細胞に野生型動物のiPS細胞を注入し、iPS細胞由来の腎臓を作製している。これまでに5回注入を行っている。残念ながら現在のところ完全なiPS由来の腎臓は得られていないが、得られるのは時間の問題である。着実に進捗しているものの、予定よりも時間がかかっている。その最大の原因は、腎臓欠損マウスの繁殖率の悪さである。この問題を解決するために、もともとのC57BL/6J系統だけではなく、BDF1との雑種でも繁殖を行った。その結果、繁殖率は飛躍的に向上した。さらに、数多くの産仔を得るために、PMSGやhCGといった排卵誘発剤を用いて十分な個体数を得られるように体制を整えた。マウス個体数を確保できるようになった本年度は、マウスーマウスの同種間腎臓再生だけではなく、ラットーマウスの異種間腎臓再生も行い、予定通りの成果を得られるように努力する。同時に、腎臓欠損ブタの作製にとりかかり、当初の実験計画を凌駕する成果を目指す予定である。腎臓欠損マウスの維持・繁殖Hs2st1遺伝子をCre酵素依存的に欠損できるマウスをEUCOMM由来のES細胞を用いて作製した(Hs2st1 flox/flox)。このマウスをまずFLP発現マウスと交配させることのよりFRTカセットを除去し、その後βアクチンプロモーター制御下で全身でCre酵素を発現するマウスと交配し、全身でHs2st1遺伝子をヘテロで欠損したマウス(Hs2st1+/-)を作製した。Hs2st1+/-×Hs2st1+/-の交配ペアで得られたHs2st1-/-は腎臓が欠損しているかあるいは低形成であった。そのためHs2st1-/-は生後間もなく死亡した。ジーントラップ法で作製されたHs2st1遺伝子欠損マウスは腎臓が欠失していることが報告されている(Genes Dev, 1998)。今回我々の得た結果は、この報告と同様の所見であった。我々は、このHs2st1+/-×Hs2st1+/-の交配ペアはC57BL/6J系統で維持していたが、産仔数が少なかった。そのため、系統維持が困難であった。現状では系統の断絶も危惧される。そのため、系統維持・繁殖に有利なBDF1系統との交配を含めて工夫を重ねているところである。野生型マウスのiPS細胞のHs2st1-/-マウス胚への注入マウス繁殖状況に合わせて、胚盤胞補完法による野生型iPS細胞の注入を行った。東大中内研との共同作業である。現在のところ、いまだ再生腎臓は得られていない。本研究では、ヒト腎臓再生の第一歩として、腎臓欠損マウスを用いたマウス腎臓の再生を行っている。作製した腎臓欠損マウスの胚細胞に野生型マウスのiPS細胞またはマウスES細胞を注入し、得られたマウスの解析を3年にわたって行ってきている。腎臓欠損マウスの胚細胞は、ヘテロ接合体どうしの交配から25%程度得られる。そのうち、iPS細胞またはマウスES細胞が正常に機能する腎組織形成に至った個体のみが目的の仔体として得られることになる。本研究の成功は、本マウスの繁殖が成功するか否かにかかっている。残念ながら、C57BL/6J背景では、得られる仔体の数が5匹前後/腹と少なかった。研究協力者の支援により、マウスの遺伝背景に雑種を混ぜ込むことで、この問題は解決済みである。

成果を得るためには、もう一年の猶予が必要である。以上は同種間での腎臓再生である。本研究は、ラットーマウス間の異種間での腎臓再生をゴールとしており、これには同種間での成果が必須である。上記のごとく繁殖の問題が改善したことにより、同種間での腎臓再生が成功するのは時間の問題である。本科研費により、スタートすることができた本研究を、今後は民間の研究助成金の支援を得て、異種間腎臓再生まで行う予定である。一つ一つ成果を積み重ねることで、ヒトへの応用まで視野に入れていく予定である。本研究は、ヒト腎臓再生を見据えた、新しい医療を切り開く研究である。腎臓内科学本研究は、個体環境を用いて腎臓再生を試みるという、画期的なものである。ヒト腎臓再生の第一歩として、腎臓欠損マウスを用いた異種間腎臓の再生を目的とした。申請者はすでに腎臓欠損マウスを作製しており、この腎臓欠損マウスの胚細胞に野生型動物のiPS細胞を注入することにより、ドナー由来の腎臓の再生を、同種間および異種間で試みている。次に大動物での腎臓再生も視野に入れているが、投与の予定より、やや進捗状況は遅れている。研究代表者の作製した腎臓欠損マウスの繁殖が悪いことが原因である。高効率に産仔を得るために、もともとのC57BL/6J系統だけではなく、BDF1との雑種も用いて行うことで、すでに問題は解決した。Hs2st1-/-の作製は既に行われており、腎臓が欠損していること、および生後間もなく死亡することを再確認した。現段階は繁殖して実験に用いる段階であるが、繁殖が思うように進んでいない。そのため、iPS細胞の注入実験が十分できていない現状である。本研究の進捗を妨げている繁殖率の悪さは、実験動物の背景を雑種化することで、すでに解決した。この解決法である雑種化するということは、本研究にとってプラスになるだけではなく、マイナスとなる要素は少ないと考えられる。今後の過程で、本研究の進捗を大きく妨げるものはなく、本年度いっぱいで成果が得られるものと思われる。本実験は、ある程度の数をこなさなければならないものであり、繁殖状況が研究の進展を左右する。今後はC57BL/6J系統にこだわらず、雑種での実験も視野に入れて行う。本年度は、主に作成された腎臓の遺伝背景、機能や形態の解析を行う。ブタを用いた異種間移植も行う。該当なし
アウグスト強王コレクションにおける18世紀前期輸出磁器と「日本宮」の日本表象研究

ザクセン選帝侯アウグスト強王がドレスデンの「日本宮」を飾るために収集した日本磁器の研究を目的とする。強王は、膨大数の中国、日本製の磁器コレクションを形成。日本製は約1250点が今もなお現存する(主に1718世紀の伊万里焼)。本研究では、その悉皆調査を行い、以下の3課題に取組む。118世紀前期輸出磁器に関する製作地の考古学的把握と日本伝統意匠の研究、2磁器に施された漆塗り装飾の材料と製作技術の研究、3「日本宮」における日本表象を対象とする美術史的受容史研究。本研究の主要な成果は、国際共同研究プロジェクトが編纂する英文の強王コレクション総目録に掲載され世界に公開される。