hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒトB細胞抗原受容体構造の研究

マウスB細胞抗原レセプターlgMと複合体を構成するMB-1と直接結合する新しい分子p52をコードすると考えられるcDNAクローンα4をクローニングした。α4cDNAをグルタチオンSトランスフェラーゼとの融合タンパクα4-GSTとして発現し、α4-GSTをウサギに免疫して抗α4血清を作製した。この抗α4血清は、p52を認識するモノクローナル抗体19-14と同様に約50kDaのリン酸化タンパクを認識することを明らかとした。α4cDNAの塩基配列より予測されるアミノ酸配列の解析からα4タンパクはPKCによりリン酸化されるコンセンサス配列が数ヶ所存在することが明らかとなったが、これはp52がPKCを直接活性化するTPAによりリン酸化されることと一致する。α4タンパクにはSH3ドメインと反応するProに富んだ配列が存在し、α4がシグナル伝達分子である可能性が示された。α4cDNAをプローブとしてマウスゲノムDNAライブラリーをスクリーニングしα4ゲノム遺伝子をクローニングした。α4遺伝子はマウスゲノム中に1コピー存在すること、6個のエクソンから成り約24kbにわたって存在することを明らかとした。ヒトp52をコードするcDNAをクローニングする目的でマウスα4cDNAをプローブとしてヒトゲノムDNAを用いてサザンブロット法を行った。適当なstringencyでハイブリダイズを行うとヒトゲノム中のα4に対応すると考えられるバンドが検出された。α4cDNAを更に制限酵素で分離したプローブを作製しクロスハイブリダイズの条件を検討することでヒトα4cDNAのクローニングを行うことが可能と考えられる。
パーティクル型立体ディスプレイに関する研究

3次元空間を浮遊する複数の小粒子を高速度カメラによって1個1個実時間追跡し,そのそれぞれに異なる映像を投影するシステムを開発した.カメラとしては6台のモーショントラッキング用カメラ(250fps)を用いることで,隠れに強い3次元追跡を実現した.粒子の速度が大きい場合,単純な追跡と投影では投影の遅れが生じる.そこで,カルマンフィルタによる予測モデルを導入し,粒子の位置を予測し投影することでこの問題の解決を行った.平成25年度は,パーティクル型ディスプレイにおけるパーティクル追跡に関するより詳細な考察を行った.具体的には,平成24年度に作成した,モーション・トラッカーを利用したパーティクル追跡システムを使用し,複数個のピンポン球追跡アルゴリズムの考察を行った.物体の投げ上げモデルのみを使用した場合,物体の位置と投影位置に大きなずれが生じた.これに対し,カルマンフィルタを用いた予測モデルを適用することで,このずれを大きく低減することができた.一方で,カメラのフレームレートが120fpsなのに対し,プロジェクタのフレームレートが60fpsだったため,1フレーム毎に正確な投影とずれた投影が交互に生じることがわかった.この問題に対しては,120fpsのプロジェクタを使用することで対応可能であると考えられる.さらに,パーティクルフィルタを用いた予測モデルの適用も行った.ただし現状では計算に時間がかかり,パーティクル数がさらに増加した場合,予測が投影に間に合わない.さらなる改良を行う予定である.3次元空間を浮遊する複数の小粒子を高速度カメラによって1個1個実時間追跡し,そのそれぞれに異なる映像を投影するシステムを開発した.カメラとしては6台のモーショントラッキング用カメラ(250fps)を用いることで,隠れに強い3次元追跡を実現した.粒子の速度が大きい場合,単純な追跡と投影では投影の遅れが生じる.そこで,カルマンフィルタによる予測モデルを導入し,粒子の位置を予測し投影することでこの問題の解決を行った.平成24年度は,パーティクル型ディスプレイの基本原理の有効性確認とパーティクル吹き上げ機構の基本設計を行った.まず,パーティクル追跡の基本原理の有効性の確認として,人の動作計測に利用されるモーション・トラッカー(OptiTrack社製モーションキャプチャカメラ)を利用し,パーティクル追跡の性能分析を行った.基本実験として最初は再帰性反射材を塗布したピンポン球の追跡を行った.その後,同モーション・トラッカーで使用されるボール型マーカー(11mm)をパーティクルの代用とし、パーティクルの運動速度、追跡に使用するカメラ性能、パーティクル数と画像認識に要する時間の関係などを調べた.モーション・トラッカーを使用することで,パーティクルの3次元位置追跡が容易に可能となった.次に,上で計測されたパーティクル上にプロジェクタを用いて映像を投影する実験を行った.当初の予想どおり単純な追跡・投影では投影が間に合わず,映像の遅れが生じた.この解決のためにパーティクルの位置の予測モデルを導入した.具体的にはパーティクルフィルタ等を実装した.当初はレーザー・プロジェクタを使用する予定であったが,まず液晶プロジェクタで実験を行った.並行して,パーティクルを3次元的に浮遊させる機構の設計・開発を行った.具体的には,システム底面に大型スピーカーを設置し,このスピーカーを低周波で振動させることで,パーティクルを連続的に吹き上げる機構を考案し,実装した.本研究では,任意の方向から観察可能でかつ触れることが可能な,空間に浮かび上がる立体ディスプレイに関する基礎研究を行った.基本原理は次のとおりである.(1)微小粒子を3次元的に空間的に浮遊させ,(2)浮遊する微小粒子の位置を高速に実時間追跡し,(3)次の時刻の微小粒子位置を予測し,(3)予測された位置に対応するピクセル値を表示する.平成24年度は,まず微小粒子追跡のためのモーションキャプチャシステムを構築した.6台の高速度カメラ(250fps)により3次元空間に浮遊する物体の3次元座標を実時間で計測できた.6台のカメラを用いたためオクルージョンに頑強な追跡が可能となった.次に,得られた3次元座標に対し,プロジェクタを用いて映像投影を行った.同時に微小粒子の吹上機構についても基本設計を行った.微小粒子を入れた容器の下方に大型スピーカーを設置し,低周波の音を出すことで粒子の吹上を行った.平成25年度以降は,移動する微小物体への正確な映像投影アルゴリズムの開発を行った.物体への映像投影は物体の速度が小さい時にはあまり問題がないが,高速に移動する場合には映像の投影に遅延が生じ,正確な投影ができない.これに対し,本研究では物体の力学的運動モデルとカルマンフィルタによる予測モデルを導入することで解決をはかった.予測モデルなしの場合,映像の投影精度が40%以下であったが,予測モデルを導入することにより70%以上の投影精度を得ることができた.計画どおりカルマンフィルタを用いた予測システムを実現した.また国内では査読付きのワークショップWISS2013において,フルペーパーとして採択され,登壇発表を行った.当初目的としたモーションキャプチャシステムによる位置追跡と簡単な映像投影は実現した.吹上機構も計画どおり実現できた.複数件の国際学会発表も行った.パーティクル数を増加させ,またパーティクルサイズの変更を行う.

それに伴い,アルゴリズムの改良を行う.またパーティクル同士によるオクルージョンや衝突した場合の対策を考える.平成24年度に開発した基本システムを拡張していく.当初は超高速度カメラを導入する予定であったが,250fpsのカメラでもある程度は可能であることがわかったので,まず現在のシステムで複数パーティクル追跡に注力する.ただし,当初の予定どおり超高速度カメラの導入も視野に入れる.パーティクルの衝突とオクルージョンは追跡予測モデルの開発に困難が予想される.まず第1に綺麗な映像投影を目的とするため,パーティクルの衝突等を避けるようなパーティクル浮遊機構を再設計・実装する.同時に,カルマンフィルタ,パーティクルフィルタ等の実装も進める.今年度購入予定だった高速度カメラの代わりに,昨年度購入済みのモーションキャプチャカメラを使用したことによる.高フレームレートのプロジェクタ,および高速計算用PCの購入を予定している.当初の予定どおり,超高速度カメラの購入を予定する.
保育における児童・保護者のウェルビーイングを目指した「養育支援」のあり方の検討

本研究は、保育所における養育支援についてのあり方を検討するため、養育支援を必要とする子どもと家族への保育所の保育士による支援を阻害または高める要因を探ることを目的とするものであり、前年度から引き続き、養育支援に関する保育所、市町村行政関係機関に加え、児童相談所へのインタビュー調査とその分析考察を継続して行った。多様な支援をそれぞれの機関の役割と特性に応じて、現代の子どもと家庭の特有の実情の中で行っていることが鮮明になった。先行研究、通知、法令等で得られた知見でも養育支援や保護者の養育力のとらえ方については広範囲な概念を含んでいたが、おそらく、課題や問題を中心に子どもや家族をとらえる視点からその軽減や解決が中心となるため、それぞれの機関特性を反映し、保護者の養育力を把握するための基盤となる指標や支援基準には共有できる共通のものが見えにくいことがうかがえた。支援のあり方に保護者の養育力に着目する視点とアプローチを組み込む必要性があることが示唆された。このようなことが、多機関で連携して進める支援にも影響を与えている。具体的には1必要な支援のため各機関が持っている情報の取り扱い、2長期的支援が継続して必要と予測される家庭、3いったん課題が解決しても再度、問題が頻発する家庭などの把握や連携に際する支援体制を複雑にしていることなどである。また、当事者から支援要請がある場合は支援がしやすく効果も得られやすいが、保護者からの支援の拒否やクレームなどの状況もあるため、保護者の養育力を考慮する際、主体的な当事者参加型の支援のあり方の検討の必要もあることが把握された。当初の計画では2年度目に関係機関に対するアンケート調査を行う予定であったが、インタビュー調査で得られた内容をできるだけ反映した調査票を作成したいと考え、最終年度へ変更した。アンケート調査調査としては保育施設を中心に行いたいと準備を進めているところである。本年は、保育所、市町村関係機関、児童相談所等の現場の実態についてさらに、多くの知見を得ることが可能となった。3年計画の最終年度となる本年度はこれまでに把握された課題をふまえ、さらにインタビューも継続して行いながら、保育所を中心とした量的調査としてアンケート調査を行う。対象地域と保育施設の選定を終えており、依頼手続き等の準備を行っている。インタビュー調査で得られた内容を反映し、質問紙の精査を行い、保護者の養育力の把握の仕方に着目し、支援内容、支援上の課題、困難、工夫などについてとらえていく予定である。本研究は保育所における養育支援についてのあり方を検討するため、養育支援を必要とする子どもと家族への保育所の保育士による支援を阻害又は高める要因を探ることを目的とするものである。平成29年度は養育支援に関する文献調査とインタビュー調査を中心に行った。本研究では養育支援をキーワードとしているが、何等かの支援が必要とされる子どもと家庭への対応について保育及び隣接する保健福祉領域の先行研究、通知、法令等から得た知見では、養育力、養育支援、養育支援を必要と判断した家庭、家庭の養育力、子育て相談、特別の支援を要する子どもの子育てなどの観点からとらえられる広範囲な概念を含んでいる。大別して、保護者の課題を中心としてとらえる養育力と子どもの状況を軸にしてとらえるときの保護者の養育力などがある。保護者の養育力の把握や専門職による支援の内容についての支援基準などが特に指標化されているとはいえない。インタビューからとらえられた保護者の状態は多岐にわたる。保育所と自治体児童家庭福祉担当課を中心として行ったが、対象となる保護者像、家庭像、子どもに与えている影響のとらえ方などについて、一定の知見を得ることができた。また、共通して養育力をとらえる視点、把握する際のアセスメントなどに課題があることが把握できた。保育所においては、常に、各年度一定数の特に支援度の高い家庭があり、多岐にわたる支援力が求められていること、保護者、子どもに起きている課題の実態の判断と必要な支援への結びつけ、各機関との連携に関する対応に比重が増していることなどが把握できた。おおむね予定通りに進展している。29年度は保育、保健福祉領域の文献調査による先行研究の把握による概念整理を行った。また、平行してインタビュー調査を保育所保育士、自治体の児童家庭福祉相談担当課職員を対象として10数名に対して行うことができたたため、現場の動向や実態について多くの知見を得ることができた。また、30年度の向けてのアンケート調査実施にむけての調整等の準備を一部進めることができた。

具体的には1必要な支援のため各機関が持っている情報の取り扱い、2長期的支援が継続して必要と予測される家庭、3いったん課題が解決しても再度、問題が頻発する家庭などの把握や連携に際する支援体制を複雑にしていることなどである。また、当事者から支援要請がある場合は支援がしやすく効果も得られやすいが、保護者からの支援の拒否やクレームなどの状況もあるため、保護者の養育力を考慮する際、主体的な当事者参加型の支援のあり方の検討の必要もあることが把握された。当初の計画では2年度目に関係機関に対するアンケート調査を行う予定であったが、インタビュー調査で得られた内容をできるだけ反映した調査票を作成したいと考え、最終年度へ変更した。アンケート調査調査としては保育施設を中心に行いたいと準備を進めているところである。本年は、保育所、市町村関係機関、児童相談所等の現場の実態についてさらに、多くの知見を得ることが可能となった。3年計画の2年目となる30年度は、29年度で明らかになった課題を踏まえ、さらに現場の専門職に対するインタビュー調査を保育所、自治体の他、児童相談所、保健福祉領域に対して継続して行う予定である。また、保育所を中心とする量的調査を実施する予定である。日常の業務の中で行う保護者支援に関して、保護者の養育力の把握の仕方に着目し、支援内容や支援上の課題、困難、工夫点をとらえていく予定である。3年計画の最終年度となる本年度はこれまでに把握された課題をふまえ、さらにインタビューも継続して行いながら、保育所を中心とした量的調査としてアンケート調査を行う。対象地域と保育施設の選定を終えており、依頼手続き等の準備を行っている。インタビュー調査で得られた内容を反映し、質問紙の精査を行い、保護者の養育力の把握の仕方に着目し、支援内容、支援上の課題、困難、工夫などについてとらえていく予定である。平成29年度インタビュー調査を進め協力いただける機関との調整の結果、さらに30年度実施として引き続き行うこととなったため、平成30年度の使用額が多くなった。前年度予定であったアンケート調査を本年度実施と変更したため、前年度分を繰り越したためです。
左心室の弛緩機能の新しい評価指標に関する研究

イヌ交叉潅流心標本の左室内に水を満たしたバルーンを装着し、自家製容積サーボポンプに接続した。このサーボポンプにより異なる左室容積での等容性収縮や異なる左室駆出率での駆出性収縮を起こした。こうして得られた左室圧下降脚(P(t))に対し、我々の考案したロジスティックモデルと従来から用いられている指数関数モデルをフィットさせ、その正確さを比較した。さらに両モデルから得られた、左室弛緩機能の指標であるロジスティック時定数(T_L)と指数関数の時定数(T_E)を様々な条件下で比較した。ロジスティックモデルは負荷条件に関わらず、P(t)、dP/dtおよびdP/dt-P(t)phase-planeの各曲線を指数関数モデルより遥かに正確にフィットした。ロジスティックモデルより算出したT_Lは容量負荷は左室弛緩を遅らせ、心拍数と駆出率の増加は左室弛緩を促進させることを鋭敏に示した。さらに、P(t)のcut-off pointを進めると顕著に増大するというT_Eの最大の欠点に対し、TLはP(t)のcut-off pointに関わらず非常に安定であった。従って我々の考案したロジスティックモデルは、指数関数より非常に優れたP(t)のモデルであることが明確に示された。このロジスティックモデルより算出したT_Lは、指数関数モデルより算出したT_Eより妥当な左室弛緩の指標と考えられる。
ヒト中耳粘膜由来培養細胞の確立-中耳粘膜再生治療を視野に-

中耳手術の際に採取したヒト中耳粘膜(主に乳突蜂巣の粘膜)を用いて細胞培養を試みた。抗生物質および抗菌剤添加のMEM培養液に採取した粘膜を入れ、Proteaseとともに38時間ロッキングしながら室温にてincubate、化学的に剥離した細胞およびメスにて骨壁より鋭的に剥離した粘膜細胞を、コラーゲンコートした細胞培養皿で一次培養した(Bronchial epithelial growth medium(BEGM)使用)。24×10^6個/35mm dishに蒔き、2日おきにmediumを交換した。714日間の培養でconfluentになるか否かを倒立式顕微鏡下に観察。中耳粘膜は、7日まで増殖した。次いで、BEGMにて培養増殖した細胞をCD31(Endothelial cell)、Vimentin、Cytokeratin Clone MNF116、Cytokeratin HMW Clone;34βE12をターゲットとした抗体を用いて免疫染色を行い、ABC法にてDABで発色させた。その結果、培養細胞はどの抗体にも染色されなかった。この原因として、培養過程において間質由来の細胞、たとえばfibroblastなどが増生してきた可能性が高いと考える。臨床応用を見据えた人工中耳粘膜作製として、今後は細胞培養と平行して採取粘膜を直接培養液内で培養する器官培養も試みる予定である。また培養条件の設定も重要な課題と考えられる。今回は無血清培地での培養を試みたが、まずは血清を含む培地での培養を試み、種々の最適な条件設定を行う予定である。ヒト中耳粘膜由来培養細胞を作成する前に、パイロットスタディとして細胞数の多いヒト下鼻甲介粘膜および鼻茸由来の細胞での培養をまず試みた。ヒト中耳粘膜下には粘膜固有層がほとんどみられず、線維芽細胞も少ない点が鼻副鼻腔粘膜との相違点である。したがって、鼻副鼻腔粘膜の粘膜上皮を中心に培養する技術が応用可能と考えられる。鼻副鼻腔手術の際に採取した鼻粘膜および鼻茸を抗生物質および抗菌剤添加のMEM培養液に採取した試料を入れ、Proteaseとともに38時間ロッキングしながら室温にてincubate、化学的に剥離した細胞およびメスにて骨壁より鋭的に剥離した粘膜細胞を、コラーゲンコートした細胞培養皿もしくはフラスコで一次培養した(Bronchial epithelial growth medium (BEGM)使用)。Confluentになった細胞群をTypsin/EDTAにて培養皿から遊離させた後、細胞数をカウントし、Transwell-col社製の12mmカルチャーインサートに細胞を播種した。Air-Liquid-Interfaceの環境下にて一次培養に用いたものと同様の培養液にて3週間培養した。この結果、線毛運動を有する粘膜が培養増殖され、鼻粘膜上皮と同様の細胞と判断された。現在中耳手術の際に正常と思われる中耳粘膜を採取、凍結保存中である。次年度はこれらの中耳粘膜を用いて上記の手順で培養を行い、免疫組織学的に中耳粘膜上皮の特徴を有する培養細胞が得られるか否かを検討する予定である。

次いで、BEGMにて培養増殖した細胞をCD31(Endothelial cell)、Vimentin、Cytokeratin Clone MNF116、Cytokeratin HMW Clone;34βE12をターゲットとした抗体を用いて免疫染色を行い、ABC法にてDABで発色させた。その結果、培養細胞はどの抗体にも染色されなかった。この原因として、培養過程において間質由来の細胞、たとえばfibroblastなどが増生してきた可能性が高いと考える。今後は細胞培養と平行して、採取粘膜を直接培養液内で培養する器官培養も試み、更に培養条件についても検討を加える予定である。なお、現在試薬ディベロッパーが吸収合併したため、複数の薬品が入手困難となっており、研究の進行が大きな影響を受けている。
寒冷誘発炎症を主症状とするメンデル遺伝疾患を利用した寒冷誘発遺伝子発現の機序解明

Aicardi-Goutieres症候群は、進行性の脳症、基底核石灰化を認め、重症凍瘡等の寒冷誘発炎症を示す自己炎症性疾患である。その機序として、細胞内核酸代謝異常に伴う核酸受容体活性化、I型インターフェロン過剰産生が推定されている。今回、既知責任遺伝子変異陰性症例に対し、全エクソーム解析を行うことにより新規責任遺伝子IFIH1を同定した。患者末梢血検体では、I型インターフェロン関連遺伝子の増強がみられ、in vitro検査ではI型インターフェロン産生を亢進する機能獲得型のIFIH1変異であった。一方、同変異のリガンド応答性は低下していることも見いだした。レイノー現象に代表される寒冷刺激に伴う炎症機序は未だ明らかにされておらず、その解明は患者QOLの改善に寄与し、寒冷という物理的刺激に対する生体応答の解明につながる。我々はこれまで寒冷刺激が発症に関わるメンデル遺伝疾患のCryopyrin-associated periodic syndrome(CAPS)、Aicardi-Goutieres症候群(AGS)の診療に関わってきた。本研究では、2症候群をモデルとして、寒冷誘発による炎症発生機序の解析を試みる。H25年度は、樹立済みのCAPS患者由来のiPS細胞を用いて、寒冷刺激によるトランスクリプトーム解析をおこなった。AGS患者由来iPS細胞作成のため、新規患者検体を集積し、その原因遺伝子解析を行い各遺伝子変異別のAGS患者の同定をおこなった。その過程で、既知原因遺伝子に異常を認めないAGS3症例を同定し、いずれも冬期の凍瘡を認めない表現型をとっていることがわかった。寒冷刺激によるAGSの炎症病態を考察する上で、この3症例は大変興味深く、原因追及により重要な知見がえられる可能性が高いため、whole exome解析により原因遺伝子探索をおこなった。結果、3家系で共通の遺伝子に変異を同定できた。レイノー現象に代表される寒冷刺激に伴う炎症機序は未だ明らかにされておらず、その解明は患者QOLの改善に寄与し、寒冷という物理的な刺激に対する生体応答の解明にもつながる。われわれは、これまで、寒冷刺激により炎症が惹起される2つのメンデル遺伝疾患、Cyropyrin-associated periodic syndrome及びAicardi-Goutieres syndromeの患者診療に関わってきた。本研究では2症候群をモデルとして、寒冷刺激による炎症発症機序の解析を試みた。H26年度の成果として、これまで報告された変異は同定できなかったAicardi-Goutieres syndrome本邦3症例の全エクソーム解析を行ったところ、新規原因遺伝子IFIH1を同定した。同遺伝子は、ウイルス由来の核酸を認識するパターン認識受容体の1つである。機能解析により、それぞれの変異はIFIH1の機能獲得型の変異であり、その恒常的な活性化によりインターフェロンが過剰産生されることが病態として重要であることが判明した。レイノー現象に代表される寒冷刺激に伴う炎症機序は明らかにされておらず、その解明は患者QOLの改善、寒冷という物理的な刺激に対する生体応答の解明につながる。今回、寒冷刺激で炎症が惹起されるAicardi-Goutieres症候群をとりあげ、病態を解析することにより寒冷誘発炎症の発症機序の解明を目指した。前年度の研究でIFIH1遺伝子がAicardi-Goutieres症候群の新規遺伝子であることをまとめて報告した。今年度は同定された患者IFIH1変異をもつ遺伝子改変マウス作成を試み、患者変異IFIH1を有するトランスジェニックマウスを作成した。現在、I型インターフェロンの発現上昇、Aicarudi-Goutieres症候群でみられる頭部の石灰化、寒冷刺激にともなう炎症等の表現型を検討中である。3年間の研究の成果として、Aicardi-Goutieres症候群の変異陰性症例から同症候群の新規責任遺伝子を同定、Aicarudi-Goutieres症候群の7番目の責任遺伝子としてIFIH1を報告することができた。さらに、Aicarudi-Goutieres症候群の患者由来iPS細胞の樹立、患者変異を有する遺伝子改変マウスを作成できた。今後、寒冷刺激に伴う炎症の発症機序の解明を行うとともにAicardi-Goutieres症候群の病態解析を行い、最終的に患者QOLの改善に寄与する成果をあげたい。Aicardi-Goutieres syndromeの新規遺伝子を同定でき、その発症機序として、細胞内核酸受容体MDA5の恒常的な活性化によるインターフェロン産生過剰を示すことができた。本研究を始める前調査として、Aicardi-Goutieres syndromeの全国調査を行ったおかげで、3家系3症例の既知変異陰性例を集積することができ、結果として新規遺伝子IFIH1を同定できた。また優性遺伝子形式で発症するTREX1変異のiPS細胞を作成することができた。一方、CAPSにおける寒冷誘発による炎症性サイトカイン産生機序はまだ検討中である。

寒冷刺激によるAicardi-Goutieres syndromeにおける炎症発症機序の解析は予定以上に進んでおり、全体としてはほぼ順調と考える。小児科学解析方法としては、患者検体が得にくいため、IFIH1変異陽性Aicardi-Goutieres syndrome由来のiPS細胞を作成して、iPS細胞からの分化系を用いて、神経細胞への分化、寒冷刺激に対する反応性を検討していく。寒冷刺激による炎症を主症状とするCAPSにおいてiPS細胞を作成し、トランスクリプトーム解析をおこない、現在解析中である。AGS患者の集積、その遺伝子解析を終了し、AGS特異的iPS細胞作成にとりかかっている。その過程で、AGSの新規原因遺伝子を同定でき、AGSの病態を考える上で、重要な知見を得た。概ね予定通りの進ちょく状況である。従来の予定通り、疾患特異的iPS細胞作成、各標的細胞への分化系の確立、その細胞における寒冷誘発トランスクリプトーム解析をまず行っていく。さらにAGSでは、寒冷誘発炎症がおきやすいAGSとおきにくいAGSが存在する事がしられており、AGSにおける両群の違いにも注目して解析をすすめる。新規原因遺伝子によるAGSの病態解明をすすめることは、AGSにおける寒冷誘発炎症の機序解明において重要な示唆を与える可能性があり、積極的に推進する。またその新規性も重要と考える。上記余剰分の予算を用いて、新規Aicardi-Goutieres syndromeの原因遺伝子IFIH1変異陽性患者からのiPS細胞作成を追加で行う。AGSの原因遺伝子解析を行ったが、AGS特異的iPS細胞作成完了までいたらなかったため、予想した費用よりもすくなかった。H26年度には、予定したAGS疾患特異的iPS細胞作成を完了させるとともに、予定した標的分化細胞への分化、トランスクリプトーム解析を行う。またAGS新規原因遺伝子の疾患原性等、機能解析もあわせて進めていく。
含窒素複素環化合物を利用する新規光還元反応系の開発

本研究課題は"含窒素複素還元化合物を利用する新規光還元反応系の開発"であり、合成が容易で手軽に使える新規光還元剤の開発を目指した。そこで、1,3-ジメチル-2-フェニルベンズイミダゾリン(DMPBI)を最初の検討化合物とした。同化合物は、一電子放出後に生成するラジカルカチオンからの効率の良い脱プロトン化と一電子放出が期待される化合物であった。具体的には、DMPBIによるα,β-エポキシケトンの光還元反応を検討し、以下の点が明らかとなった。芳香族カルボニル構造を有する反応気質とDMPBIとの光反応では、対応するβ-ヒドロキシケトンが好収率で得られた。一方、従来の光還元系で汎用されてきたトリエチルアミンと同基質の反応では極めて効率・選択性が低かった。詳細な反応条件の検討から、反応系への適量の水の添加が必須であるという興味深い事実が見い出された。本光反応の生成物収率は、申請者が別途開発した水素化トリブチルスズを用いるラジカル反応条件下での生成物収率と比べ遜色のないものである。さらに有機スズ化合物の高い毒性を考慮すると本光還元反応系の今後の発展には大きな期待が持たれる。その一方で、新たな問題点も見い出された。例えば、長波長吸収を持たない脂肪族反応基質に対する低反応性である。これらの化合物の光還元には、より長波長吸収を有する新規光還元剤の開発が望まれる。以上の結果は、本申請研究計画と実施方法の妥当性を実証したものと考える。しかしながら本研究はまだ初期段階にあり、今後さらに多様な光還元剤の設計・合成と種々の反応系への適用を検討して行かなければならない。光誘起電子移動過程の特徴を生かした真に有効な有機化合物変換法の開発研究分野はまだ新しく、今後さらに多彩な方向への展開が期待される。
点図における識別容易な凸点の単純形状パラメーターの評価

本研究の目的は,視覚障害者が利用する点図の描画に用いられる凸点の高さと直径の触弁別可能な条件を明らかにすることであった.心理物理実験の結果,視覚障害者の加齢や触知経験による触覚特性の変化に応じた,凸点の高さ弁別閾とウェーバー比が明らかになった.一方,凸点の直径を変化させるだけでは正確な触弁別が困難であることが明らかとなった.本データは,点字プリンターを設計する際の参考値として利用できる.本研究では人間の触知覚特性を再検討し,触弁別可能な凸点の単純な形状パラメーターの条件を明らかにする事を目的とした.当該年度では,中途失明者を模擬した晴眼者と視覚障害者を対象に,点図における直径(先端部の曲率半径により統制)の弁別可能な条件を明らかにするための心理物理実験を行った.その結果,触覚感度に関わる年齢や触経験といった要因によってカテゴリー化された実験参加者群にごとに,凸点の弁別可能な寸法差を明らかにした.これにより,点図を利用する視覚障害者の属性に応じて,凸点の弁別可能な直径のデータセットを整理することができた.2015年度には,以下の2つの課題に取り組んだ.第一に,当初の予定通り,点図における凸点の高さ弁別特性の評価実験を行った.実験の結果,弁別可能な凸点の高さの具体的な寸法差が明らかとなった.また,視覚を遮断した高齢晴眼者は,視覚障がい者に比べて弁別に必要な高さの差が顕著に大きかった.このことから点字プリンター等で,数種類の高さの凸点を用いて点図を印刷する際には,点図ユーザーの触覚感度を考慮した高さの違いをもった凸点を印字する必要があることが明らかとなった.2016年度には,20142015年度の実験で得られた高さと先端部の曲率半径の弁別可能な高さの凸点を用いて,実用場面でも読みやすい点図が作成できることを確認する実験を行う.そこで第二の課題として,この実験で用いる点図の実験条件を定めるために,触図を利用する現場の歩行訓練士に対するヒアリング調査を実施した.その結果,歩行訓練において作製される機会が多い道路交通環境を示すための触図を用いた実証評価が有用であることが明らかとなり,次年度の実験計画に直接参考になる知見を得た.なお,付随する成果として,歩行訓練における触図の利活用の実態が明らかとなった.当初の計画通り,進展している.視覚障害者向けに立体化させた画像情報は触図と呼ばれており,製法によって幾つかの種類に分けられる.なかでも点字で使用される凸状の丸点(凸点)を連ねた線や面で描画した触図は点図と呼ばれ,点字プリンターを用いて紙に出力する方法が一般的な印刷方法の一つである.点図は凸点の触感の違いで図の内容を様々に表現し分けるが,多くの点字プリンターでは印刷可能な凸点の種類が23種類に限定されており,しかも触っても区別できない寸法で出力されるという視覚障害者からの声がある.そこで本研究では,視覚障害者の触覚特性を再検討し,区別可能な凸点によって構成される点図が印刷できる可能な点図プリンターの開発に資するため,凸点の単純形状パラメーターとして,その高さと先端部の曲率半径(直径に相当)に着目し,これらが弁別可能な寸法の条件を明らかにする事を目的とした.心理物理学的実験により,視覚障害者の年齢や触図の利用経験に関わらず弁別可能な高さおよび直径のデータセットが明らかになった.なお,点字プリンターの機種によっては,直径のみを変化させて複数の種類の凸点を印刷することを試みるものがあるが,本実験より直径を変化させるだけで正確な弁別を行うことは困難であることが明らかとなった.得られたデータは,今後新たな点字プリンターの設計を検討する上で参考となる.なお本研究に付随する有益な成果として,実験計画立案の過程で実施した歩行訓練士や視覚障害者当事者に対するヒアリング調査により,視覚障害者に対する歩行訓練における触図の利活用の実態と触図に対するニーズが明らかとなった.当初計画通り順調に進んでいるが,実験データの信頼性向上に向けて追実験を行い,実験データ数を増やす.本研究の目的は,視覚障害者の触覚特性を再検討し,凸点の単純形状パラメーターである高さと先端部の曲率半径(直径に相当)が弁別できる条件を明らかにすることであった.最終年度には,実験データの信頼性向上のために追実験を行った.研究期間全体を通じて得られた主要な知見は以下の通りである.第一に,凸点の直径を変化させるだけでは,凸点を正確に触弁別することが難しいことが明らかとなった.そのため点字プリンターやグラフィカルソフトウェアでは,凸点の直径に加え,他の形状パラメーターも変化させて印刷する必要がある.第二に,視覚障害者の加齢や触知経験の程度による触覚特性の変化に応じた,凸点の高さ弁別閾およびウェーバー比が詳細に明らかになった.当該データが推奨する凸点の推奨値は,これまで先行研究で推奨されていた数値とは大きく異なるものであった.当該データは,今後点字プリンターおよびグラフィカルソフトウェアを設計する上での参考値として利用できる.第三に,実験計画の詳細を立案する過程で実施した歩行訓練士や視覚障害者当事者に対するヒアリング調査によって,視覚障害者に対する歩行訓練における触図の利活用の実態と触図に対するニーズ,そして点図の触読性に影響を及ぼす作成要因が明らかとなった.

第四に,本研究によって明らかとなった凸点の弁別に関する以上の知見に基づき,図中の要素が凸点の設計の違いによって描画し分けられた点図を作成し,その触知性を評価した.その結果,当該点図は高い精度で触知可能であったことから,本研究の知見の実用性が確認できた.本研究の目的は,視覚障害者が利用する点図の描画に用いられる凸点の高さと直径の触弁別可能な条件を明らかにすることであった.心理物理実験の結果,視覚障害者の加齢や触知経験による触覚特性の変化に応じた,凸点の高さ弁別閾とウェーバー比が明らかになった.一方,凸点の直径を変化させるだけでは正確な触弁別が困難であることが明らかとなった.本データは,点字プリンターを設計する際の参考値として利用できる.凸点の単純形状パラメータである直径(曲率半径により統制)の弁別特性を明らかにすることができ,当初の計画通り目的を達成できたと言える.また,次年度に取り組む課題の実験プロトコルの構築,および実験刺激の作製の準備ができており,順調に進展している.当初の予定通り,2016年度には,20142015年度の実験で得られた高さと先端部の曲率半径の弁別可能な高さの凸点を用いて,実用場面でも読みやすい点図が作成できることを確認する実験を行う.国内の視覚障害者関連団体などと協議の上,実験の目的に適合する属性の視覚障害者を募集し,実験を実施する.人間工学次年度は,凸点の高さ弁別特性を明らかにすることを目的とする.既に構築した実験プロトコルと実験刺激を用いて,視覚障害者及び中途失明者を模擬した晴眼者を対象に,高さ弁別特性の評価実験を行う.実験により得られる知見は,既に収集した直径の弁別特性に関する知見とともに総合的に分析し,視覚障害者が弁別可能な凸点の寸法データセットとしてまとめる.これにより,点図作製機器の開発者や利用者にとって実用的な知見を示すことを目指す.実験協力謝金が実験時間の短縮によって大幅に安価に抑えられた点,2015年度に投稿予定であった論文の投稿時期を2016年度に変更し,予定していた英文校正費を2016年度に支出することになったため.実験データの信頼性向上に向けて実験データ数を増やす予定であり,実験参加者および協力者に対する謝金を支払う必要があるため.次年度では,実験補助及び実験装置・刺激の作製補助に対する人件費や,実験参加者に対する謝金の増加が見込まれるため,今年度支出予定の予算の一部を次年度に使用することとした.2016年度に行う実験の試料製作費,実験謝金を支出する.2016年度の実験データをより効率的に収集・分析するために,分析補助者に対する謝金支払いと,分析用PCおよび解析ソフトの購入を予定している.また,最終年度であるため,成果発表のための学会出張旅費,投稿論文の英文校正費などを支出する予定である.実験参加者および協力者に対する謝金および実験に必要な材料,消耗品に支出する.繰越した予算については,実験に必要となる装置及び刺激の作製補助や,予備実験あるいは実験データの信頼性確保のために増加する可能性がある実験参加者数に応じて,適宜人件費および謝金として支出する.
宇宙初期における天体形成：大規模構造から星の誕生まで

第一世代星は宇宙の初期進化において重要な役割を果たすが、未だ観測されておらず理論研究が先行している。星質量は星の一生を左右する重要なパラメータであり、本研究では第一世代星の星質量を明らかにするために、標準宇宙モデルに基づく宇宙論的初期条件から星の誕生までを数値シミュレーションを用いて調べている。前年度は多数の第一世代星を取得して系統的な解析を行うことで、形成過程と星質量の典型的な性質を示した。今年度は系統的調査を拡張するため宇宙論的初期条件の見直しを行い、前年度調べた典型的な第一世代星に対して個数は少ないけれども極めて特徴的な星形成過程を確認した。得られた成果は査読論文1報・国内学会6件・国際学会2件を通して発表している。1.宇宙論的初期条件は観測的制限のある始原的密度ゆらぎを再現するよう作られるが、第一世代星を形成する小規模ゆらぎは観測解像度以下であるため理論モデルによって補完されている。小スケールゆらぎモデルを変えた場合の宇宙論的初期条件からの第一世代星の形成過程を調べたところ、モデルによって第一世代星の形成時期と星質量が大きく変化した。これは将来観測される小スケールゆらぎがこれまで採用されていたモデルと異なると、宇宙初期の天体形成シナリオが書き換わる可能性を示唆する。2.近年、宇宙再結合期のバリオン・ダークマター間の速度差が宇宙初期の天体形成を左右する可能性が指摘された。速度差が第一世代星形成に与える影響を宇宙論的氏みゅれーションより調べた。速度差が一定以上あるとダークマターハローへのガス収縮が妨げられて星形成が遅れ、星形成ガス雲の質量が増大する。一方でジーンズ質量は小さいままであり、ガス雲は分裂して初代星からなる星団となる。また極めて大きな速度差の元ではガス雲が大質量・高温となるまで星形成が阻害され、ガス雲全体が重力不安定となって収縮して一つの大質量星となる。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、標準宇宙モデルが与える現実的な宇宙の初期状態から出発してその後の宇宙の構造形成を数値シミュレーション上に再現し、宇宙で最初に誕生する第一世代天体の形成過程と性質を明らかにする。最も重要な性質は天体の一生を決定する質量であり、このパラメータを理論的に明らかにすることが目標となる。得られた結果を用いて未だ不明な宇宙の初期進化を考察することで、2020年代に稼働が予定されている次世代望遠鏡による観測可能性を探る。今年度は、大規模な数値シミュレーションより多数の第一世代天体を取得し、それらの多様な形成過程の系統的に解析することで、宇宙早期の天体形成過程における一般的な性質を求めた。得られた成果は論文にまとめて発表しており、国内研究会4件と国外研究会1件で研究発表を行った。1.大規模な数値シミュレーションより、1500例以上の第一世代天体を取得した。これはこれまでのサンプル数(約100例)を大きく上回っており、天体形成過程の系統的特徴を調べることが可能になる。サンプルを分割しても統計的性質は変わらなかったことから、十分なサンプル数に達していることを確認している。2.得られた第一世代天体を系統的に解析したところ、(1)天体質量は太陽の10から1000倍まで幅広い値をとる一方で(2)太陽質量の200ー300倍に分布が集中しており、(3)典型的な第一世代天体の存在が初めて明らかになった。3.また先に誕生した第一世代天体の影響を受けて形成過程が変化した第二世代天体が宇宙初期には混在している。今回得られたサンプルを第一・第二世代天体に分類したところ、(1)早期段階に誕生する天体の半分が第二世代天体となるが、(2)宇宙進化が進むにつれてその割合は減少していくことが明らかになった。また(3)天体の質量分布は第一世代より第二世代天体の方が大質量側に現れた。

速度差が一定以上あるとダークマターハローへのガス収縮が妨げられて星形成が遅れ、星形成ガス雲の質量が増大する。一方でジーンズ質量は小さいままであり、ガス雲は分裂して初代星からなる星団となる。また極めて大きな速度差の元ではガス雲が大質量・高温となるまで星形成が阻害され、ガス雲全体が重力不安定となって収縮して一つの大質量星となる。大規模数値シミュレーションによる第一世代天体の大規模サンプル構築は予想以上に進み、天体形成の系統的性質の詳細な解析結果を論文として報告した。また第二世代天体の形成過程・性質も明らかにでき、初期宇宙の天体形成全体における影響を評価することができた。第二世代天体には2つの形成過程が存在するが、今年度はその一方の研究が完了しており、来年度でもう一方の性質を明らかにすることは十分可能である。超大質量ブラックホール形成を検証するための候補領域も今回の計算サンプルから見つけており、研究期間終了時までには当初の計画達成が十分見込める。27年度が最終年度であるため、記入しない。前年度の数値シミュレーションより構築した大規模サンプルを用いて、宇宙初期の天体形成を体系的に理解する。第二世代天体にはあと一つ考慮すべき形成過程が存在するため、天体形成の環境依存性をモデル計算より求め、大規模サンプルにおける役割・影響を評価する。超大質量ブラックホールの形成過程を数値シミュレーションより調べ、大規模サンプルにおける出現確率を求めることで、観測量と比較・検討する。最終的に大規模サンプルにおける天体形成を網羅することで、次世代の大型望遠鏡による観測可能性を議論する。
認知的視点から見た高齢者にとっての使いやすさ:エラー反復現象を中心として

高齢者ユーザがIT機器利用時に見せるエラー反復現象のメカニズムを明らかにし,それを防ぐインタフェースデザイン・ガイドラインを明らかにするために,漢字選択課題(文中カタカナ部分に該当する漢字を4選択肢から選択する課題)を用いた心理学実験を行った.まず「若年成人群で二重課題による注意分割時にエラー反復が見出された」結果が得られたことから,特に注意負荷との関係を検討した結果,1)高齢者・若年成人のいずれも,誤答(同音異義語)を答える「より複雑な,高負荷な課題条件」では,正答を答える条件よりもエラー率は増大したが,エラー反復現象は生じなかった,しかし2)両群とも,「正答を答える」試行と「誤答を答える」試行が3試行毎に変化する課題切替条件では,エラー反復を示した.若年成人群では条件が切り替わった第1試行でのエラー率が高くなる「スリップ」も見られたが,両群に共通して「誤答試行におけるエラー反復現象」がみられた.また3)AIST版認知的加齢テストのデータ(高齢者374名)から,課題切替課題において高得点群と低得点群を抽出し,漢字選択課題での成績を比較した処,「課題切替条件下でのエラー反復」は低得点群の方が有意に高いことが示された.また,4)高齢者群において,明に正答/誤答示を提示し「今の試行はどちらを答えるべきか」について記憶を保持する必要がない場合には,エラー反復現象が見られなかった.以上から,エラー反復は「複数の課題目標を同時に保持しなければならない」状況において発生するものと考えられた.すなわち特にIT機器のインタフェースデザインが,高齢者にとって課題の間接性を高くしている場合に,エラー反復が発生しているものと考えられ,全てのユーザにとって,操作や表示が直接性・透明性が高いデザインにすることがエラー反復現象を抑止することができるものと考察された.高齢者ユーザがIT機器利用時に見せるエラー反復現象のメカニズムを明らかにし,それを防ぐインタフェースデザイン・ガイドラインを明らかにするために,漢字選択課題(文中カタカナ部分に該当する漢字を4選択肢から選択する課題)を用いた心理学実験を行った.まず「若年成人群で二重課題による注意分割時にエラー反復が見出された」結果が得られたことから,特に注意負荷との関係を検討した結果,1)高齢者・若年成人のいずれも,誤答(同音異義語)を答える「より複雑な,高負荷な課題条件」では,正答を答える条件よりもエラー率は増大したが,エラー反復現象は生じなかった,しかし2)両群とも,「正答を答える」試行と「誤答を答える」試行が3試行毎に変化する課題切替条件では,エラー反復を示した.若年成人群では条件が切り替わった第1試行でのエラー率が高くなる「スリップ」も見られたが,両群に共通して「誤答試行におけるエラー反復現象」がみられた.また3)AIST版認知的加齢テストのデータ(高齢者374名)から,課題切替課題において高得点群と低得点群を抽出し,漢字選択課題での成績を比較した処,「課題切替条件下でのエラー反復」は低得点群の方が有意に高いことが示された.また,4)高齢者群において,明に正答/誤答示を提示し「今の試行はどちらを答えるべきか」について記憶を保持する必要がない場合には,エラー反復現象が見られなかった.以上から,エラー反復は「複数の課題目標を同時に保持しなければならない」状況において発生するものと考えられた.すなわち特にIT機器のインタフェースデザインが,高齢者にとって課題の間接性を高くしている場合に,エラー反復が発生しているものと考えられ,全てのユーザにとって,操作や表示が直接性・透明性が高いデザインにすることがエラー反復現象を抑止することができるものと考察された.実験室課題においてエラー反復を生じさせる要因として,まず大学生を対象とした研究によりエラー反復現象を生じさせる課題の検討を行った.第1実験としては,空間配置のランダム化と刺激的顕在性(彩色条件)を付与した漢字選択課題において,通常状態でのエラー反復,正解時の反応時間分析を行い,少数ながら大学生でも空間配置ランダム化によってエラー反復を生じていること,反応時間には刺激顕在性の効果も示されることが明らかになった.次に,大学生の二重課題条件下による注意分割状態では刺激顕在性によるエラー反復がエラー反復生起確率によっても示され,全体として10%程度のエラー反復が見られること,特にルアー項目の刺激顕在性が高いとき(ルアー項目に明度の高い彩色をしてある場合)に高くなることが示された.そこで次年度に高齢者群に対して同様のエラー反復が起こるか否かを検討するために,その準備段階として,注意能力の要因を個人差要因として検討するためのpaper-and-pencilテストを準備し,65歳以上の高齢者221名を対象としたスクリーニングテストを行った.当該テストにはAIST版認知的高齢化テスト(熊田他2004)の6課題のほか,顕在/潜在記憶課題,日常的注意能力質問紙,日常的な機器使用に関する質問項目が含まれていた.認知的高齢化テストの6課題については,課題切替タスクが他の5課題との相関がいずれも高く,当該課題のみ低成績の被験者を抽出することができなかったが,他の5課題については,当該課題のみが下位20%タイルに入り,他は中・高成績を示した群を設定し,それぞれの群について10名以上のサンプルを得て,漢字選択課題実験を実施することとした.高齢者ユーザがIT機器利用時に見せるエラー反復現象のメカニズムを明らかにし,予防するためのインタフェースデザイン・ガイドラインを明らかにするため,漢字選択課題(文中カタカナ部分に該当する漢字を4選択肢から選択する課題)を用いた心理学実験を行った.

その結果,1)通常の漢字選択課題では,高齢層であってもエラー反復は示されない2)4選択肢の内の二つを高明度色(燈色),残り二つを低明度(灰色)として刺激顕在性を高め,また空間的配置をランダム化すると,若年層(大学生)であっても若干のエラー反復が観察される,3)上記2の条件下で,大学生に二重課題(1桁数字の遅延追唱課題を実施)を課すと,エラー反復が安定的に観察された.4)高齢層221名に実施したAIST版認知的機能検査により,制御系注意機能課題,および選択的注意機能課題の成績が選択的に低い群といずれも高い群の3群を抽出したが,上記2の条件下でのエラー反復現象は生じず,群間差もみられなかった.5)3-4の結果から,注意機能低下全体は関与せず,また刺激顕在性など外的刺激要因も副次的な影響を持つに過ぎず,本課題の複雑性/困難度がエラー反復の主原因ではないかと考えられ,(a)刺激文にはあてはまらない同音漢字を選択する『誤漢字選択課題』条件,ならびに(b)正/誤の漢字選択課題をプロンプト提示で切り替えるタスクスイッチング条件下で,大学生対象の実験を行った処,タスクスイッチング条件でのみエラー反復が安定的に観察された.以上から,エラー反復現象は,本課題の実施が何らかの二重課題条件下に置かれた場合に発生すると考えられ,IT機器のインタフェースデザインが,高齢者にとって課題の間接性が高いと認識された場合に発生しているのではないかと考えられる.次年度はさらに,高齢者を対象としてこの仮説を検証していく予定である.高齢者ユーザがIT機器利用時に見せるエラー反復現象のメカニズムを明らかにし,それを防ぐインタフェースデザイン・ガイドラインを明らかにするために,漢字選択課題(文中カタカナ部分に該当する漢字を4選択肢から選択する課題)を用いた心理学実験を行った.特に注意負荷との関係を検討した結果,1)高齢者・若年成人のいずれも,誤答(同音異義語)を答える「より複雑な,高負荷な課題条件」では,正答を答える条件よりもエラー率は増大したが,エラー反復現象は生じなかった,しかし2)両群とも,「正答を答える」試行と「誤答を答える」試行が3試行毎に変化する課題切替条件では,エラー反復を示した.若年成人群では条件が切り替わった第1試行でのエラー率が高くなる「スリップ」も見られたが,両群に共通して「誤答試行におけるエラー反復現象」がみられた.また3)AIST版認知的加齢テストのデータ(高齢者374名)から,課題切替課題において高得点群と低得点群を抽出し,漢字選択課題での成績を比較した処,「課題切替条件下でのエラー反復」は低得点群の方が有意に高いことが示された.また,4)高齢者群において,明に正答/誤答教示を提示し「今の試行はどちらを答えるべきか」について記憶を保持する必要がない場合には,エラー反復現象が見られなかった.以上および前年度までの「若年成人群で二重課題による注意分割時にエラー反復が見出された」結果から,エラー反復は「複数の課題目標を同時に保持しなければならない」状況において発生するものと考えられた.すなわちIT機器のインタフェースデザインが,高齢者にとって課題の間接性を高くしている場合に,エラー反復が発生しているものと考えられる.全てのユーザにとって,操作や表示が直接性・透明性が高いデザインにすることがエラー反復現象を抑止することができるものと考察された.
新規ACE2ホモローグcollectrinの相互作用分子同定と高血圧症への関与

進行性腎障害共通の分子メカニズムを明らかにするために、5/6腎臓摘出ICRマウスの腎肥大期において発現の上昇する遺伝子のスクリーニングを行った(Kidney Int 56(2),549-558,1999)。得られた遺伝子のうちNX-17は様々な臓器のノーザン解析から、腎臓特異的に発現することが明らかとなった。この遺伝子の全長のcoding sequenceをマウス、ヒト、ラットにおいてクローニングしたところ、まったく新規の遺伝子であることが判明した。その遺伝子産物は222アミノ酸残基からなり、N末端にシグナルペプチドと膜ドメインを有する膜蛋白である。In situ hybridizationやポリクローナル抗体による免疫染色の結果、腎皮質部及び髄質部の集合管特異的に発現することが判明した。そこで我々はこの新規膜蛋白をcollectrinと命名した(J Biol Chem 276(20),17132-17139,2001)。腎臓においてもHNF-1βが強く発現しているが、collcetrinの発現がHNF-1βによって制御されていることを示した。さらに集合管細胞においてもSNARE複合体形成に関与しており、膜たんぱく質の細胞膜上への表出に関与していることを示した。またcollectrinは集合管細胞のprimary ciliaに発現しており、collectrinの発現をsiRNAによってノックダウンすると、集合管細胞の細胞の極性と分化の維持が失われることを示した(PLoS ONE 5,e414,2007)。さらに高血圧ラットにおいては高塩負荷によるcollectrinの発現上昇が抑制されており、細胞膜上のイオントランスポータや水チャネルなどの発現の制御機構が破たんし、血圧上昇の原因となっていることを見出した。我々は、進行性腎障害共通の分子メカニズムを明らかにするために、5/6腎臓摘出ICRマウスの腎肥大期において発現の上昇する遺伝子のスクリーニングを行った(Zhang H et al. Kidney Int 56(2),549-558,1999)。そこで我々はこの新規膜蛋白をcollectrinと命名し報告した(Zhang H et al. J Biol Chem 276(20),17132-17139,2001)。Collectrinが高血圧発症に関与していると考える根拠は2つある。まず高血圧を発症するSHR rats, SHRSP rats, Sabra salt-sensitive animalの高血圧発症に関与する部位はまさしくACE2とcollecrinが隣接して存在する領域にある。これらの動物では食塩負荷にともなうACE2遺伝子発現の上昇が抑制されているが、ヒトの遺伝子解析では高血圧とACE2遺伝子多型との明らかな関連はないと報告されている。従ってcollectrinも同様に重要な高血圧発症の候補遺伝子である。またcollectrinの結合蛋白の候補であるsnapinはSNARE(soluble N-ethylmaleimide-sensitive-factor attachment protein receptor)複合体にSNAP-23を介して結合する蛋白で、小胞体と細胞膜の融合に関与しており、種々の分泌蛋白の開口分泌と膜タンパクの膜上への表出に関与している。よってcollectrinとsnapinを介した相互作用は集合管におけるイオンチャンネルや水トランスポーターの膜上への発現に関与しており、collectrinの発現低下や遺伝子異常が高血圧に関与していると推測される。