hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
感覚を統合し意識を生み出す場“前障”の機能解析

Cre-DTAマウスはロータロッド試験で対照群よりも成績が悪く、協調運動に異常がある可能性が示唆されたが、その他の試験(概日リズム、不安行動、社会性、痛覚感受性、鬱傾向など)では目立った異常は見られなかった。このことから、前障は感覚・情動など基本的な脳機能ではなく、より高次の脳機能に関与している可能性が高いと考えられた。我々は、前障の投射ニューロンで特異的にCre組換え酵素を発現するトランスジェニックマウス(Cla-Creマウス)を用いて、前障を介する神経回路および前障の生理機能を解明することを目的として実験を行った。スライス・パッチクランプ法を用いてCla-CreマウスのCre陽性ニューロンから記録を行ったところ、皮質ニューロンに比べて非常に低頻度の発火パターンを示すことが分かった。また、アデノ随伴ウイルスを用いてCre陽性ニューロンにチャネルロドプシンを発現させ、その投射先である皮質ニューロンより記録を行ったところ、光刺激に応答してfast-spikingニューロンで特異的に活動電位が生じることが明らかとなった。一方、多くのregular-spikingニューロンでは、光刺激に応じてESPSが生じた後にIPSPが生じることが示された。これらの現象は、高頻度の光刺激を行った際には、最初の一発目の光刺激に対してのみ観察された。大脳皮質のfast-spikingニューロンは、その多くがParvalbumin(PV)陽性の抑制性ニューロンであることが知られている。PV陽性ニューロンにCreを発現するトランスジェニックマウス(PV-Creマウス)を用いて、狂犬病ウイルスベクターによる逆行性経シナプス標識を行ったところ、多数の前障ニューロンが標識され、皮質PV陽性ニューロンは前障から直接シナプス入力を受けることが示された。これらの結果から、前障は外界からの感覚刺激を受けて大脳皮質のPV陽性ニューロンを一過的に活性化することにより、その周辺の錐体ニューロンの活動を抑制し、感覚統合や注意などの脳高次機能に関与する可能性が示唆された。昨年度までの研究から、前障Cre陽性ニューロンは大脳皮質の幅広い領域に投射することが示されていたが、投射先の大脳皮質でどのような変化を引き起こすのかは明らかにされていなかった。今回、スライス・パッチクランプ法による電気記録と、チャネルロドプシンを用いたCre陽性ニューロンの神経活動の人為的操作を組み合せた実験により、前障が皮質抑制性ニューロンを活性化し、その周囲の錐体ニューロンにIPSPを引き起こすことが示された。また、狂犬病ウイルスを用いた経シナプス逆行性標識法により、皮質PV陽性ニューロンが前障から直接の入力を受けることが神経解剖学的にも示された。これらの結果は、今後の研究を発展させるための大きな手がかりとなり、前障の生理機能を解明する上でも重要な知見になると期待される。本年度、前障の機能を人為的に操作したマウスを用いて行動実験を行う予定であったが、いくつかの実験を行ったものの有意な結果を得るには至らなかった。しかしながら、注意・学習を評価するための行動テストを立ち上げ、実験条件の検討を進めるなど、一定の進展は得られた。これらのことから、研究は当初の研究計画から多少の変更はあるものの、概ね順調に進展していると考えられる。本研究では、前障の投射ニューロンで特異的にCreを発現するトランスジェニックマウス(Cla-Creマウス)を用いて、前障を介する神経回路とその生理機能を明らかにすることを目的として実験を行った。
MUK-JNK経路によるシグナル伝達調節機構

JNKは細胞が紫外線や浸透圧ショック等のストレスを受けた際に活性化されるタンパク質リン酸化酵素で、その生理機能は多岐にわたると考えられるが、その全容は明らかになっていない。線虫やショウジョウバエにおいてJNKは神経組織の構築や機能発現に関わっている事が報告されているが、哺乳類の神経においてはアポトーシスへの関与に関する報告が主で、その他の機能についての報告は極めて少ない。タンパク質リン酸化酵素MUKは、主に神経組織に発現しているMAPKKKクラスのタンパク質で、我々はこれまでにこれがJNKを活性化することを明らかにして来た。本研究ではMUK-JNK経路の神経組織発生における役割を明らかにする目的で、まずマウスの発生過程におけるMUKタンパク質の発現パターンを検討した。その結果、E11頃から極めて神経特異的なMUKの発現が見られ、特に大脳皮質の形成過程においては、特定の分化段階にある細胞群にのみ高い発現が検出された。この細胞群ではJNKの活性が他の部分に比べて著しく高くなっており、MUK-JNK経路が大脳皮質の神経分化の特定の段階で何らかの機能を果たしている事が予想された。この機能を明らかにする目的で胚終脳の脳室帯細胞にMUKもしくはこれのキナーゼ活性喪失変異体のアデノウイルスベクターを導入した結果、MUKの恒常的な発現による分化直後の神経細胞の極性を持った移動の阻害が認められた。一方MUKノックアウトマウスの作成を完了してこれの解析を始めており、これまでに神経細胞の移動異常の他、ある種の神経の軸索伸長にも異常が見つかっている。今後このMUKノックアウトマウスの表現型を詳しく解析すると共に、JNKとの遺伝的相互作用の有無、MUK-JNKが細胞移動や軸索伸長を制御する分子機構を明らかにして行く方向で研究を展開したい。JNKは線虫やショウジョウバエといったモデル動物の発生過程において、アポトーシスの誘導やplanar細胞極性の確立といった機能を有するとの報告がある。このJNKを活性化するMAPKKKクラスのタンパク質リン酸化酵素に関しては哺乳類における研究が進んでおり、いくつものMAPKKKがJNK活性化酵素として同定されている。しかしこれらのJNK活性化酵素が哺乳類の発生過程のどのような局面において機能しているかについての報告は極めて少ない。MUKは、我々がJNKを活性化するMAPKKKクラスのタンパク質として同定したもので、主に神経組織に発現している。我々はMUK-JNK経路の神経組織発生における役割を明らかにする目的で、まずマウスの発生過程におけるMUKタンパク質の発現パターンを観察した。その結果、E16の大脳皮質においては、intermediate zoneを形成する移動中の神経細胞群に高い発現が検出された。また、cortical plateにおける神経細胞の移動不全が認められるreelerマウスの胚では本来MUKの発現がほとんど見られないcortical plateに於いて著明な発現が認められること、アデノウイルスベクター導入によるMUKの恒常的な発現により分化直後の神経細胞の移動阻害が認められることから、MUKが細胞の移動を負に制御している可能性が考えられた。さらに、COS-1細胞にMUKを強制発現させることによりMTOCを中心とした微小管系の放射状構造に著しい乱れが認められたこと等から、MUK-JNK経路は細胞極性の調節を介して神経細胞の移動制御に関わっていると考えられた。タンパク質リン酸化酵素MUKは、主に神経組織に発現しているMAPKKKクラスのタンパク質でJNKを活性化する。

線虫やショウジョウバエにおいてJNKは神経組織の構築や機能発現に関わっている事が報告されているが、哺乳類の神経においてはアポトーシスへの関与に関する報告が主で、その他の機能についての報告は極めて少ない。我々はMUK-JNK経路の神経組織発生における役割を明らかにする目的で、まずマウスの発生過程におけるMUKタンパク質の発現パターンを検討した。その結果、E11頃から極めて神経特異的なMUKの発現が見られ、特に大脳皮質の形成過程においては、特定の分化段階にある細胞群にのみ高い発現が検出された。この細胞群ではJNKの活性が他の部分に比べて著しく高くなっており、MUK-JNK経路が大脳皮質の神経分化の特定の段階で何らかの機能を果たしている事が予想された。この機能を明らかにする目的で胚終脳の脳室帯細胞にMUKもしくはこれのキナーゼ活性喪失変異体のアデノウイルスベクターを導入した結果、MUKの恒常的な発現による分化直後の神経細胞の極性を持った移動の阻害が認められた。一方MUKノックアウトマウスの作成を完了してこれの解析を始めており、これまでに神経細胞の移動異常の他、ある種の神経の軸索伸長にも異常が見つかっている。今後このMUKノックアウトマウスの表現型を詳しく解析すると共に、JNKとの遺伝的相互作用の有無、MUK-JNKが細胞移動や軸索伸長を制御する分子機構を明らかにして行く方向で研究を展開したい。
量子干渉増幅機構を応用したアクシオン暗黒物質の探索

宇宙の約四分の一は暗黒物質から成り立っていると考えられるが、未だにその正体は謎である。量子色力学が内包する困難を解決するために導入された新粒子アクシオンは、暗黒物質の有力候補であり、本研究では暗黒物質としてのアクシオンを探索する。アクシオンは相互作用が極めて小さく、一般にその探索は困難であるとされてきた。本研究では、極性冷却分子と量子干渉性による増幅機構を利用して測定の感度を増し、理論の予言する結合定数に到達し得る感度でもって、質量領域ma=25 (+/-)0.01 [meV]のアクシオンを探索する。もし発見できないときは質量領域拡大の技術開発を行う。本研究計画は暗黒物質候補の1つであるアクシオンに対して量子干渉効果によってアクシオン二光子過程を増幅し、アクシオンに対する感度を理論予測のレベルまで下げて測定を行うことを目指すものである。暗黒物質の候補とされるアクシオンを十分な感度をもったユニークな検出原理で測定を試みることは十分意義が認められ、アクシオンに対する制限に向けたステップとなると期待される。
根尖性歯周炎における根管浸出液および根尖部病変組織中の各種サイトカインの動態

近年の遺伝子工学の急速な進展に伴い,リンパ球やマクロファージなど種々の免疫担当細胞が産生し,細胞間の情報伝達を行うサイトカインの働きがしだいに明らかになってきた.そこで本研究では,根尖性歯周炎罹患患者から病変部組織を採取してIL-1,IL-6,EGFおよび各種リンパ球の組織内局在を免疫組織化学的に調べるとともに,上記成分の活性の有無をELIZA法,bioassay法を用いて調べた.さらに根管内浸出液を採取して,病態の変化に応じたこれらの成分の経時的変化を同じくELIZA法,bioassay法を用いて調べた.1.被検者:根尖性歯周炎罹患患者[全身状態が良好で単根歯の根尖部にX線透過像を有し,外科的処理の対象となるもの(実験群),および通常の処置法で治療が可能なもの(対照群):各10名].2.試料の採取:臨床診査,X線診を行った後,各グループの被検者から,病変部組織および根管内浸出液を採取した.3.病変部組織の免疫組織化学的ならびにフローサイトメトリーによる解析:凍結切片を作成してIL-1,IL-6,EGFおよび各種リンパ球のモノクローナル抗体で染色し,各成分の組織内局在を調べるとともに,一部の試料についてはフローサイトメトリーで解析した.4.ELIZA法,bioassay法による病変部組織内および根管内浸出液のIL-1,IL-6,EGF活性の測定:ELIZA法では測定キットを,bioassay法ではマウス胸腺細胞を用いて解析した.その結果,対照群に比べ実験群では,とくに病変部組織においてIL-1,IL-6活性の上昇を示唆する結果が得られたが,根管内浸出液に関しては,現時点では有意の差を見出せなかった.さらに症例を増やし検討を進めている.近年の遺伝子工学の急速な進展に伴い,リンパ球やマクロファージなど種々の免疫担当細胞が産生し,細胞間の情報伝達を行うサイトカインの働きがしだいに明らかになってきた.そこで本研究では,根尖性歯周炎罹患患者から病変部組織を採取してIL-1,IL-6,EGFおよび各種リンパ球の組織内局在を免疫組織化学的に調べるとともに,上記成分の活性の有無をELIZA法,bioassay法を用いて調べた.さらに根管内浸出液を採取して,病態の変化に応じたこれらの成分の経時的変化を同じくELIZA法,bioassay法を用いて調べた.1.被検者:根尖性歯周炎罹患患者[全身状態が良好で単根歯の根尖部にX線透過像を有し,外科的処理の対象となるもの(実験群),および通常の処置法で治療が可能なもの(対照群):各10名].2.試料の採取:臨床診査,X線診を行った後,各グループの被検者から,病変部組織および根管内浸出液を採取した.3.病変部組織の免疫組織化学的ならびにフローサイトメトリーによる解析:凍結切片を作成してIL-1,IL-6,EGFおよび各種リンパ球のモノクローナル抗体で染色し,各成分の組織内局在を調べるとともに,一部の試料についてはフローサイトメトリーで解析した.4.ELIZA法,bioassay法による病変部組織内および根管内浸出液のIL-1,IL-6,EGF活性の測定:ELIZA法では測定キットを,bioassay法ではマウス胸腺細胞を用いて解析した.その結果,対照群に比べ実験群では,とくに病変部組織においてIL-1,IL-6活性の上昇を示唆する結果が得られたが,根管内浸出液に関しては,現時点では有意の差を見出せなかった.さらに症例を増やし検討を進めている.
混合モティーフ層と圏論およびサイクル複体の研究

QuasiDG圏とはDG圏を拡張した概念で,代表者によって与えられたもので,混合モティーフ層の理論に現れる.この理論の基礎理論を構築した.そのうち主なものは,quasiDG圏の基礎公理の定式化,quasiDG圏に値をもつC-diagramの定式化,quasiDG圏の関数複体の加法性,C-diagramのなすquasiDG圏の構成,そのホモトピー圏が三角圏をなすことの証明である.とくに,その概念のひとつをなす複体(n個の対象に依存する)が各対象について加法的であることを定式化し,その性質が対応するC-diagramのquasiDG圏に伝播することを示した.また,正規代数曲面に対し,そのChowコホモロジーを特異点解消を用いて記述する結果を示し,とくにChowコホモロジーとChowコホモロジーが一致するための条件を与えた.準射影代数多様体をブローアップしたとき,そのモティーフおよび高次Chow群がどのように記述できるを示す,blow-upformulaを示した.QuasiDG圏とはDG圏を拡張した概念で,代表者によって与えられたもので,混合モティーフ層の理論に現れる.この理論の基礎理論を構築した.そのうち主なものは,quasiDG圏の基礎公理の定式化,quasiDG圏に値をもつC-diagramの定式化,quasiDG圏の関数複体の加法性,C-diagramのなすquasiDG圏の構成,そのホモトピー圏が三角圏をなすことの証明である.とくに,その概念のひとつをなす複体(n個の対象に依存する)が各対象について加法的であることを定式化し,その性質が対応するC-diagramのquasiDG圏に伝播することを示した.また,正規代数曲面に対し,そのChowコホモロジーを特異点解消を用いて記述する結果を示し,とくにChowコホモロジーとChowコホモロジーが一致するための条件を与えた.準射影代数多様体をブローアップしたとき,そのモティーフおよび高次Chow群がどのように記述できるを示す,blow-upformulaを示した.1.混合モティーフ層とquasi-DG圏(1)代数多様体S上を固定し,S上の代数多様体X,Yに対し,XからYへの相対correspondence(代数的対応)のなすサイクル複体を定義し,correspondenceの合成を定めることができることを示した.Sが体の場合には,これはXとYの直積のサイクル複体によって与えられるが,相対的の場合の構成はずっと複雑であった.(2)上の複体をもちいて,S上の代数多様体のなす圏にquasi-DG圏の構造を導入できることを示した.Quasi-DG圏とは代表者の考えたDG-圏の一般化であり,写像の合成が「ホモトピーの意味で」しか定義されていないものである.詳細はプレプリントMixed motivic sheaves I,IIにまとめられた.2.混合Tateモティーフ層の理論の比較Bloch-Krizの構成した混合Tateモティーフのアーベル圏MT(k)と,私の構成した混合Tateモティーフの三角圏DT(k)を,各々に対して存在するエタールコホモロジー関手もこめて比較した.具体的には,DT(k)のある部分圏からMT(k)への関手を構成し,それがエタールコホモロジーと両立することを示した.その過程で,混合Tate型のガロア表現のなす圏に対応するHopf代数の構成を具体的に行った.3.相対モティーフの有限次元性(木村俊一氏との研究)体の上のモティーフについて,その「有限次元性」予想は曲線の場合に知られているので,その相対的な拡張を目的とした.曲線上の曲線退化族について,その自己直積の直和因子であるような相対モティーフを調べた.特にChowモティーフについての有限次元性についての部分的結果を得た.また,有限次元モティーフの自己準同型がべき零である,という主張のひとつの形を示した(得られた主張が応用を持つ形であるかは,まだ不明である.)正規代数曲面のChowコホモロジーの研究.正規代数曲面Sについて,そのChowコホモロジーとホモロジーの食い違いが,Sの特異点解消の例外因子のChowホモロジーとコホモロジーの食い違いと一致することを示した.さらにChowコホモロジーがホモロジーと一致するための必要十分条件が,例外因子が有理樹(rational tree)をなすことと同値であることを示した.代数多様体のblow-upと混合モティーフ.スムーズな準射影代数多様体Sについて,それをスムーズな中心Cでblow-upして得られる多様体Xを考える.XのモティーフをSのモティーフおよびCのモティーフで表す公式を証明した.Sが射影多様体の場合には,これはManinの論文にある古典的な結果である.この公式の証明を3つ与えた.この公式よりサイクル複体がblow-upについてコホモロジー的なデサントをみたすことがわかる.なおホモロジー的なデサントをみたすこともBlochの示した局所完全列より分かる.さらにこの公式をもちいて,Xの高次Chow群をSおよびCの高次ChoW群で表す公式を示した.これは通常のChow群の場合には古典的に知られている.これらの結果を論文

「Blow-ups and mixed motives」にまとめ出版をした.Quasi DG圏とはDG圏を一般にした概念であり,混合モティーフ層の理論に自然に現われる.Quasi DG圏は対象X,対象の列X_1, ... , X_nに対して定義された複体F(X_1, ..., X_n)およびそれらの間の2種類の写像sigmaおよびphiからなり,適切な可換性の条件をみたすものである.Quasi DG圏について以下の研究を行った.(1)複体F(X_1, ..., X_n)が「各変数について加法的である」ことの意味を定式化した.それが成りたつ場合,対応するホモトピー圏は加法圏となる.(2)複体F(X_1, ..., X_n)の元の列が「プロパーに交わる」ということの意味を定式化し,それが満たすべき条件を与えた.(3) Quasi DG圏に値をもつC-diagramの列K_1, ..., K_nに対し複体F(K_1, ..., K_n)および写像sigmaおよびphiを定め,この複体が各変数について加法的であることを示し,また写像sigmaおよびphiが上記の条件をみたすことを示した.さらに複体F(K_1, ..., K_n)の元の列がプロパーに交わるという条件を定め,それが上記の条件を満たしていることを示した.(4) Quasi DG圏に値をもつC-diagramの概念を与え、それらがquasi DG圏をなすことを示した.(5)さらにそのホモトピー圏が三角圏の構造を持つことを示した.(6)以上を固定された底多様体S上の代数多様体のなすquasi DG圏に適用し,Sの上の混合モティーフのなす三角圏を構成した.24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度が最終年度であるため、記入しない。
聴覚系二次、三次神経細胞での情報伝達機序

音源定位(sound localization)の神経機構の解明は、1970年後半から1980年前半にかけてメンフクロウを用いたKonishiらのグループの研究によって飛躍的に進んだ。それまでの実験心理学的手法によって推定されていた両耳間の音圧の差や音の到達時間の差を検出する機構が、それぞれ別個の神経伝導路において並列的に存在することが明らかになった。鳥類では角状核(NA)から始まり下丘中心核内側シェルに終わる伝導路が両耳間音圧差を検出する経路であり、大細胞核(NMC)に始まり下丘中心核コアに到達する伝導路が両耳間時差を検知する経路である。音源はこの二つの経路によって検知された情報を基に下丘で定位されると考えられている。本研究では両耳間時差を検出する経路の最初の神経核であるNMC細胞の生理学的特性やシナプス伝達機構を調べた。その結果1.NMC細胞は樹状突起を持たず、calyx状のシナプス終末によりシナプスが細胞体上に形成されることが確認され、また2.NMC細胞はpatch電極による細胞内通電刺激により活動電位を発生するが、通電刺激の強度や持続時間によらずその発生は常に一個であり、しかも刺激の初期に限局すること、3.このような興奮性は4-AP感受性のK電流が低い膜電位で活性化されるCa電流を抑えることによって実現され、音の位相情報を保存し伝達させるためにきわめて合目的であること、4.蝸牛神経からは興奮性アミノ酸によるシナプス伝達がおこること、5.起源は不明であるがGABAによる抑制性シナプス伝達も存在することが明らかとなった。申請書で計画した膜電位感受性色素による層状核(NL)での両耳間時差を検知する細胞のマッピングは色素をCa感受性のものに変えて現在も実験を継続している。今後さらに上位の神経核細胞へも研究をボトムアップ的に広げ、最終的には音源の音源定位を可能にする聴覚情報の処理機構の全貌を理解することを目的としている。音の情報は鳥類では延髄に存在する大細胞核(NMC)及び角状核に投射される。この二次ニューロンの一つであるNMCは音の位相を捉え、両耳間時差を検知しているとされる層状核(NL)に両側性に投射する。これらの核は音源を定位するために重要な中継核であると考えられているが、細胞生理学的には充分理解が進んでいない。本研究はNMC,NL細胞の膜特性及びこれらの細胞におけるシナプス伝達機序を解析することにより音の位相や両耳間時差をコードする機構を解明する事を目的とする。受精後14-18日の鶏卵からNMC、LCを含む厚さ130μmのスライス標本を切り出し、本年度はNMC細胞に、パッチクランプ法を応用し、膜の受動的性質および膜電流系を解析した。この細胞は通常-67mVの静止膜電位を持ち、膜抵抗660MΩ、時定数13ms、閾膜電位は-40mVであった。長い脱分極刺激に対してはその立ち上がりに際して一回だけ活動電位を発生させた。この性質は音の位相を捉えることに有利であると思われた。膜電流としては、TTXで阻害されるNa電流、LVH,HVAの二種のCa電流、静止膜電位付近で既に活性化される速い外向き整流K電流が認められた。この外向き電流の一部は4AP(0.5mM)で阻害される速い活性化と比較的ゆっくりした不活性化を示す、いわゆるA-cuurentであった。

この電流を抑制すると、この細胞に特徴的なphasicな応答が消失することから、このA-電流が音の位相をコードするために必須であると考えられた。シナプス伝達に関しては、NMC細胞へは興奮性入力としてVIII神経からのCNQX(一部はAPV)で阻害されるグルタミン酸応答が観察された。また抑制性入力としては起源はいまのところ不明であるがbicucullineで阻害されるGABA応答が観察された。音源定位(sound localization)の神経機構の解明は、1970年後半から1980年前半にかけてメンフクロウを用いたKonishiらのグループの研究によって飛躍的に進んだ。それまでの実験心理学的手法によって推定されていた両耳間の音圧の差や音の到達時間の差を検出する機構が、それぞれ別個の神経伝導路において並列的に存在することが明らかになった。鳥類では角状核(NA)から始まり下丘中心核内側シェルに終わる伝導路が両耳間音圧差を検出する経路であり、大細胞核(NMC)に始まり下丘中心核コアに到達する伝導路が両耳間時差を検知する経路である。音源はこの二つの経路によって検知された情報を基に下丘で定位されると考えられている。本研究では両耳間時差を検出する経路の最初の神経核であるNMC細胞の生理学的特性やシナプス伝達機構を調べた。その結果、1.NMC細胞は樹状突起を持たず、calyx状のシナプス終末によりシナプスが細胞体上に形成されることが確認され、また2.NMC細胞はpatch電極による細胞内通電刺激により活動電位を発生するが、通電刺激の強度や持続時間によらずその発生は常に一個であり、しかも刺激の初期に限局すること、3.このような興奮性は4-AP感受性のK電流が低い膜電位で活性化されるCa電流を抑えることによって実現され、音の位相情報を保存し伝達させるためにきわめて合目的であること、4.蝸牛神経からは興奮性アミノ酸によるシナプス伝達がおこること、5.起源は不明であるがGABAによる抑制性シナプス伝達も存在することが明らかとなった。申請書で計画した膜電位感受性色素による層状核(NL)での両耳間時差を検知する細胞のマッピングは色素をCa感受性のものに変えて現在も実験を継続している。今後さらに上位の神経核細胞へも研究をボトムアップ的に広げ、最終的には音源の音源定位を可能にする聴覚情報の処理機構の全貌を理解することを目的としている。
リンパ球の分化と特異性獲得過程の解析による免疫異常症発症機序の解明

ヒトのリンパ球の分化過程を解析する目的でリンパ腫細胞を培養株化したが、その中でPre-T細胞分化段階と考えられるクローンがえられ、それはIL-4に反応して増殖するが、IL-2では増殖維持できず、T細胞の分化段階ごとの増殖に必要なサイトカインの相違についての一端が明らかにされた。X染色体性重症複合免疫不全症はT細胞が欠損し免疫グロブリンを産生しないがB細胞は存在する疾患で、IL-2レセプターγ鎖の遺伝子異常によるとされる。このγ鎖はT細胞の増殖に主としてかかわるIL-2のほか未熟リンパ球の増殖にかかわるIL-7やB細胞の増殖・分化にかかわるIL-4のレセプターにも関与しているようである。そこでγ鎖の異常がB細胞の分化にどのような影響をもたらすかB細胞の分化の基本となっている免疫グロブリン遺伝子の再編成について検討したところ、可変領域CDR3部の再編成はほぼ正常に生じているものの、相応年齢健康人に比べて突然変異がほとんどみられないという異常がみられた。B細胞までは正常に分化するものの抗原に対する反応性が欠如することが示唆された。T細胞はCD4陽性とCD8陽性との亜群に分けられるが、CD8分子は2本のペプチドより成り、胸腺ストローマ細胞のクラスI MHCと相互作用を営んだものではαβヘテロダイマーが多く、そうでないものではααホモダイマーが多いとされる。T細胞系に異常がある原発性免疫不全症Wiskott-Aldrich症候群などではαホモダイマーのものが多い所見がみられ、これらの症例ではT細胞の胸腺内での分化が十分行われていないことが示唆された。アレルギー患者の培養株化T細胞はアレルゲン刺激でIL-4をよく産生した。健康人の培養株化T細胞が抗原刺激でIL-2をよく産生するのと対照的であり、IgE産生を誘導するIL-4を産生しやすいことはアレルギー発症の一因になっていると考えられた。小児の非ホジキンリンパ腫から細胞株を樹立し、それはCD34・CD2・CD5を持つがCD4・CD8を持たず、原形質にCD3が存在し、T細胞レセプタ-遺伝子の再編成が存在するところからPreーT細胞の分化段階に位置づけられる細胞と考えられた。この細胞はインタ-ロイキン(IL)ー4に反応して増殖し、ILー2によって多少増殖した後に死滅するという性質を有し、それはマウスにおける胸腺内PreーT細胞に一致するものであった。この胸腺内PreーT細胞相当のリンパ球が、さまざまのサイトカインやストロ-マ細胞の存在によって、どのような条件でより成熟したT細胞に分化できるか、リンパ球系以外の細胞に分化する能力を残しているかを検討中であるが、造血サイトカインによってリンパ系以外の細胞への分化の徴候がうかがわれ、マウスではPreーT細胞はB細胞系などリンパ球系内での他方向への分化の変化を起しうるが、骨髄系には分化しえないという所見と異なるものであり、更に検討を進めている。T・B両細胞系の分化に欠陥がある重症複合免疫不全症では免疫グロブリンとT細胞レセプタ-と両方の遺伝子の再編成にかかわる共通の因子の欠陥が考えられている。健康人幹細胞を移植した本症患者の末梢血からEBウイルス感染によりB細胞系培養株を樹立した。移植前の株と移植後の株の免疫グロブリン遺伝子について多様性がどのように異なるか検討中である。このことにより本症のリンパ球の欠陥がB細胞自身の内因的なものか、B細胞分化のための環境要因によるかが明らかにされると考えている。

T細胞がTh1型のサイトカインを産生するかTh2型のサイトカインを産生するかはどのような免疫応答が誘導されるかの鍵になる。T細胞を刺激する物質の種類によって誘導されるサイトカインに相違が生じる知見をえている。PSKはILー2産生を誘導しやすい。細胞性免疫と抗体応答とどちらが生じやすいか、抗原物質の性状により影響されると考えられる。重症複合免疫不全症はリンパ球系の分化障害があり、T細胞・B細胞両系の発生が障害されていると考えられている疾患である。この中にはB細胞が存在する病型が存在するが、それについてどのような分化異常が免疫グロブリン産生不全をもたらしているのか、免疫グロブリン遺伝子の第3超可変領域について抽出したゲノムDNAをPCRで増幅しクローニングしてその塩基配列を検討した。この領域の長さ、D分節・JH分節の各塩基の使用頻度は健康人のものと変わらなかったが、D-J接合部におけるアンチセンス由来ヌクレオチドの存在頻度が高く、この部の遺伝子再編成に何らかの異常があると推定されたが、基本的には免疫グロブリン可変部の形成に遺伝子上の大きな異常はないものと考えられた。T細胞レセプターと免疫グロブリンとでその遺伝子再編成にかなり共通の機構が働いていると予想されるが、本症におけるT細胞の発生障害は前記の所見からそのような機構の障害によるものではなく、T細胞個有に働く機構の障害と考えられた。アレルギーに関与するIgE抗体の産生にはT細胞からのインターロイキン4(IL-4)やCD40分子へのT細胞上のリガンドの結合が促進的に働く、卵白や牛乳βラクトグロブリンにアレルギーの患者リンパ球を当の抗原で刺激を続けることにより樹立したT細胞培養株は抗原刺激によりIL-4をよく産生した。これはKLH(キーホールリンペットヘモシアニン)で感作した健康人T細胞株をKLHで刺激した場合圧倒的にIL-2が産生されるのと対照的であった。アレルギー患者ではアレルゲンに反応するT細胞はIL-4をより産生しやすく、IgEの産生を誘導しやすいと考えられた。また、CD40のリガンドに異常のある症例ではIgEが産生されず、IgEへのクラススイッチにCD40が重要な働きを持つことが示唆された。X染色体性重症複合免疫不全症はIL-2Rγ鎖の欠損によることが明らかにされた。本症ではB細胞は正常に存在するが、IL-2レセプター(IL-2R)γ鎖はIL-4R,IL-7Rとも関連していると考えられ、IL-2はT細胞の増殖、IL-4はB細胞の増殖と分化、IL-7は未熟リンパ球の増殖を支持しているので、そのB細胞が正常な分化過程をたどっているか問題がある。本症の免疫グロブリンH鎖可変領域CDR3部の遺伝子について検討したところ、そのレパートリーについてはほとんど健康者のものと異ならないことが観察されたが、J領域ではJH3がよく用いられ、JH5は用いられ方が少ない偏りがみられた。一方、抗体の親和性の増大に関与していると考えられる遺伝子の突然変異については、いずれのクローンについてもJH遺伝子は胚細胞型JH遺伝子とまったく同一であり、突然変異が生じていないことが明らかにされた。すなわちIL-2Rγ鎖の欠陥は免疫グロブリン可変部遺伝子の突然変異が生じないことに結びついていると考えられた。成熟したT細胞はCD4,CD8いずれかの分子を表出している。
非小細胞肺癌の治療効果評価用三次元的ＣＴ体積測定法の検討とバイオマーカーの創出

本研究はヘリカルCTから得られたボリュームデータとコンピュータ支援画像診断の最新技術を駆使し肺腫瘤の3次元的体積を測定することにより腫瘍縮小効果を正確に評価し非小細胞癌の客観的治療効果測定法を検討することを目的とした。研究成果として研究実施計画に従ってまず非小細胞癌の連続ボリュームCTデータを取得。腫瘍全体を薄いスライス厚で撮影し腫瘍全体の連続画像を取得。3Dワークスソフトを用いて腫瘍体積の3次元的体積的測定を開始した。測定はそれぞれ3人の放射線科医で行い腫瘤平均体積・標準偏差を計算。結果、腫瘍体積の3次元的体積的測定法は治療効果判定において再現性良く客観的な評価が可能であることが示された。本研究の目的は、ヘリカルCTから得られたボリュームデータとコンピュータ支援画像診断(computer assisted diagnosis:CAD)の最新技術を駆使して、肺腫瘍の三次元体積を測定することにより腫瘍縮小効果を正確に評価し、非小細胞肺癌の客観的治療効果判定法を検討することを目的とする。当該年度に実施した研究の成果としては、研究実施計画に従ってまず非小細胞肺癌病変の連続ボリュームCTデータの取得を開始した。抗がん剤治療中の非小細胞肺癌症例約50例を対象に治療前・1コース治療毎・治療終了後にCTを撮影した。CT装置は大阪大学医学部附属病院に設置されている検出器64列以上のマルチスライスCT(GEヘルスケア株式会社製、あるいは東芝メディカル株式会社製)を用いた。撮影条件は電圧120KV、電流はCT装置に内蔵されている自動被曝低減システムを用いて被曝線量を低減した。腫瘍全体を0.625mm以下の薄いスライス厚で撮影して、腫瘤全体の連続画像を取得した。得られたボリュームデータはPACSシステムを介して、サーバーに保管した。サーバーから3Dワークステーション(GEヘルスケア株式会社)に上記で取得したボリュームデータを全例転送し、ワークステーションに実装されている肺結節解析ソフト(Lung VCAR)を用いて、腫瘤体積の三次元的測定を開始した。測定はそれぞれ3人の放射線科医で行い、腫瘤平均体積・標準偏差を計算した。本研究の目的は、ヘリカルCTから得られたボリュームデータとコンピュータ支援画像診断(computer assisted diagnosis: CAD)の最新技術を駆使して、肺腫瘍の三次元体積を測定することにより腫瘍縮小効果を正確に評価し、非小細胞肺癌の客観的治療効果判定法を検討することを目的とする。当該年度に実施した研究の成果としては、昨年度に引き続き研究実施計画に従って非小細胞肺癌症例のCTデータを収集して、サーバーに蓄積した。連続ボリュームCTデータは肺結節解析ソフト(Lung VCAR)を用いて腫瘤体積の三次元的測定を行った。治療前・1コース治療毎・治療終了後に撮影されたCT画像から、腫瘍最大径をRECIST 1.1に基づいて計測した。治療前・1コース治療毎・治療終了後に撮影されたCTデータから、造影剤量(腫瘍血液量と相関)を専用ワークステーションで解析し定量化した。撮像タイミングや造影剤注入方法で得られた複数のデータから、造影剤量を計算する。また、造影剤量測定の部位としては腫瘍周囲(腫瘍周囲の5か所に径1cm関心領域を設定して測定)、腫瘍内部(腫瘍内部に径1cm関心領域を設定して測定)、腫瘍全体を計測した。腫瘍最大径・腫瘍体積とダイナミックCT法から導出される各部位の造影剤量との相関を解析RECIST 1.1と対比しながら、治療効果判定の精度検証を行った。症例数がまだ不十分であり、症例の蓄穣に予想以上の時間がかかっているため。しかし、次年度において、予定症例数を確保できる見込みである。また、次年度にはデータの解析に多くの時間を確保する予定である。本研究は、ヘリカルCTから得られたボリュームデータとコンピュータ支援画像診断の最新技術を駆使して、肺腫瘤の3次元的体積を測定することにより腫瘍縮小効果を正確に評価し、非小細胞癌の客観的治療効果測定法を検討することを目的とした。研究の成果としては、研究実施計画に従ってまず非小細胞癌の連続ボリュームCTデータを取得した。抗がん剤治療前・1コース治療後・治療終了後にCTを撮影した。撮影条件は電圧120KV、電流はCT装置に内蔵されている自動被曝低減システムや逐次近似法を用いて被曝量を低減した。腫瘍全体を0.5mm、あるいは0.625mmの薄いスライス厚で撮影して、腫瘍全体の連続画像を取得した。一部の症例においては、最新技術であるデュアルエナジー法での撮影が可能であった。これらの症例では、対象病変の造影剤情報を抽出して、腫瘍血液量の定量的評価を行った。得られたデータはPACSシステムを介して、サーバーに保管した。サーバーから3Dワークステーション(GEヘルスケア株式会社製、あるいは富士メディカルシステム株式会社製)に上記で取得したデータを転送し、肺結節解析ソフトを用いて腫瘍体積の3次元的体積的測定を開始した。この結果、腫瘍体積の3次元的体積的測定法は治療効果判定において、再現性良く客観的な評価が可能であることが示された。また、デュアルエナジー法を用いた腫瘍血液量の定量的解析から得られた造影剤情報は、腫瘍のある遺伝子発現とも関連していることを解明した。以上の結果を学会・研究会発表や論文投稿にて情報発信した。

本研究はヘリカルCTから得られたボリュームデータとコンピュータ支援画像診断の最新技術を駆使し肺腫瘤の3次元的体積を測定することにより腫瘍縮小効果を正確に評価し非小細胞癌の客観的治療効果測定法を検討することを目的とした。研究成果として研究実施計画に従ってまず非小細胞癌の連続ボリュームCTデータを取得。腫瘍全体を薄いスライス厚で撮影し腫瘍全体の連続画像を取得。3Dワークスソフトを用いて腫瘍体積の3次元的体積的測定を開始した。測定はそれぞれ3人の放射線科医で行い腫瘤平均体積・標準偏差を計算。結果、腫瘍体積の3次元的体積的測定法は治療効果判定において再現性良く客観的な評価が可能であることが示された。症例の蓄積やデータの解析に予想以上の時間がかかっているため。しかし、次年度において、予定症例数を確保できる見込みである。また、次年度にはデータの解析に多くの時間を確保する予定である。(今後の推進方策)今後はより詳細なデータの解析を進める予定である。具体的には治療前・1コース治療毎、治療終了後に撮影されたダイナミックCT画像から造影剤量(腫瘍血液量と相関)を専用ワークステーションで解析し定量化する。腫瘍の肺動脈還流量、体循環還流量をそれぞれ抽出し、腫瘍の部分的・全体的な血流情報を把握する。次にこれらの情報とRECIST1.1に準じた治療効果判定との相関を検討したい。治療前の腫瘍の部分的・全体的な血流情報を得ることにより、治療効果が予測できる可能性があり、治療効果を反映するバイオマーカーとして利用可能かどうか精度検討する。放射線診断学今後も症例の蓄積やデータの解析を進める。具体的には上記症例に対して治療前・1コース治療毎・治療終了後に撮影されたCT画像からRECIST 1.1に準じて腫瘍最大径を計測する。次に、腫瘤が球形であると仮定し、腫瘍最大径を直径として腫瘤の体積を計算する。このデータを三次元的体積測定法にて計算された結果と対比し、それぞれの症例において両測定の体積差を計算し、検討する。治療効果判定においても両測定法を対比する。まず、治療経過中に撮影されたCT画像からRECIST 1.1に基づいて腫瘍最大径を計測し、治療効果判定を行う。また上述の腫瘍形態が球形であるという仮定を治療効果判定にも適応し、RECIST 1.1を参考に新たに定義した三次元的体積測定法での治療効果評価に基づいて、治療経過中に撮影されたCT画像から三次元的体積測定法にて計算された体積から治療効果を判定する。最後に両測定法による治療効果判定を対比・検討する。症例の蓄積に予想以上の時間がかかり、データ処理用のパソコンの購入を次年度に延期したため。データ処理用のパソコンを購入する。
近現代における世界経済の形成と熱帯地域－飢饉、疫病、そして「南北格差」

本研究の研究成果のうち、特に「南北格差」の歴史的起源、すなわち温帯地域と熱帯地域の経済格差の歴史的起源を探る作業において特筆すべき成果があった。具体的には、参照枠としたW・A・ルイスの「熱帯発展」論の欠落部分を埋めたことである。第一は、熱帯アジアにおける無制限労働の供給源であったインドにおける過剰人口の問題を環境史的文脈のなかで明らかにしたこと。第二は、ルイスが明示的に論じていない熱帯地域における農業発展の自然環境的諸条件を明らかにしたこと。第三は、ルイスの視野の外にあった、19世紀前半の熱帯地域(東南アジア)における労働供給の問題(急激な人口増加の問題)を明らかにしたこと。本研究に関わって、本年度は、以下の三つの研究活動を行った。第一は、文献研究である。W・A・ルイス(William Arthur Lewis)の熱帯発展論を様々な角度から検討した。ルイスは、19世紀後半から20世紀前半にかけて、熱帯地域が世界経済にどのように包摂され、如何なる役割を果たしたかを論じている。理論的な部分として、彼の労働の無制限供給の理論における「開放経済モデル」を検討した。実証的な研究業績として、彼の著書Growth and FluctuationsとTropical Developmentのうち、熱帯地域に関する部分を検討した。第二は、史資料調査である。3月8日から3月23日まで、スイスとイギリスに史資料調査に出かけた。スイス・ジュネーブでは、国連ジュネーブ本部図書館を訪ね、イギリス・ロンドンでは、国立公文書館および大英図書館で資料調査を行った。目的は、主に国際連盟の保健機関のマラリア委員会および眠り病委員会に関連する資料を閲覧、収集(写真撮影)した。なお、この調査は、本補助金とは別の資金(新学術領域研究「新興国における経済発展経路の国際比較」研究代表者:杉原薫)によって可能となったが、この調査自体は本研究と深く関連している。また、3月26日から4月5日まで、アメリカに史資料調査に出かけた。アメリカのプリンストン大学にあるマッド手稿図書館を訪ね、W・A・ルイスの残した草稿・書簡などの調査を行った。彼の熱帯地域研究が、どのような情報的基礎に基づいていたのかを確認した。第三は、研究発表である。3月4日から3月7日まで名古屋の南山大学で開催された「環境危機の起源を求めて」という会議で、「豊饒、瘴癘そして貧困ー熱帯アジアへのヨーロッパ人の眼差し」という報告を行った。この研究発表のために、英文の原稿を執筆したが、本研究の研究成果として、何らかの形で公刊したいと考えている。本年度は、以下の三つの研究活動を行った。第一は、文献研究と論文執筆である。前年度からの継続で、W・A・ルイスの「熱帯発展論」の検討を行い、それを主題とする以下の論文を執筆した。脇村孝平「熱帯と世界経済、18801913年ーW・A・ルイス『熱帯の発展』論ノート」『経済学雑誌』第115巻第2号、2014年12月。第二は、現地調査である。7月27日8月5日の期間、ケニアのヴィクトリア湖周辺の農村および漁村において、主に現地住民のマラリア罹患状況に関する現地調査を行った。また、年度末の3月10日14日の期間、フィリピンのマニラで、現地の研究者との研究交流を行った。フィリピン大学ディリマン校および国際稲研究所の研究者と会い、近現代フィリピンの農業発展に関する専門的知見を得た。第三は、本研究に関連する研究発表である。以下の通り。平成27年度は、主に熱帯地域と温帯地域との間の経済格差の問題、すなわち「南北格差」の問題の解明に取り組んだ。以下は、明らかにしたことの概要である。W・A・ルイスの「要素交易条件」論を参照枠とした。ルイスは、熱帯地域の貧困は、熱帯地域の輸出向け一次産品生産部門の低賃金、より根底的には熱帯地域における自給的食糧生産部門の食糧生産性の低水準に起因すると指摘していたが、この議論の前提として、自給的食糧生産部門から一次産品生産部門への無制限労働供給という事態が想定されていた。このような図式は、熱帯アジアの事例において妥当すると考えられる。19世紀後半から20世紀前半にかけて、東南アジアの輸出向け一次産品生産部門には、外部に位置するインド(あるいは中国)から大量の低賃金労働の移動があったことはよく知られている。インドの農村における自給的食糧生産部門の極めて低い食糧生産性が、人口稀少なはずの熱帯地域における低賃金労働を決定していたと言える。しかし、19世紀前半に目を移すと、東南アジアの一次産品生産部門への外部からの労働の移入はほとんど存在しなかった。この時期、フィリピンでは砂糖・タバコ・マニラ麻、ジャワでは砂糖・コーヒーといった一次産品の生産・輸出が著しかったことが注目される。この場合、何が労働供給の源泉になったのだろう。そもそも東南アジアでは、18世紀の後半までは、極めて人口密度の低い世界であった。しかし、19世紀初頭以降、人口増加率は著しく高まる。例えば、フィリピンでは1800年から1876年までの人口増加率は1.65%、ジャワでは1815年から1850年までで1.65%と、驚異的な高さとなっている。低賃金労働供給はこのような急激な人口増加を背景として可能になったということが明らかとなった。

本研究の研究成果のうち、特に「南北格差」の歴史的起源、すなわち温帯地域と熱帯地域の経済格差の歴史的起源を探る作業において特筆すべき成果があった。具体的には、参照枠としたW・A・ルイスの「熱帯発展」論の欠落部分を埋めたことである。第一は、熱帯アジアにおける無制限労働の供給源であったインドにおける過剰人口の問題を環境史的文脈のなかで明らかにしたこと。第二は、ルイスが明示的に論じていない熱帯地域における農業発展の自然環境的諸条件を明らかにしたこと。第三は、ルイスの視野の外にあった、19世紀前半の熱帯地域(東南アジア)における労働供給の問題(急激な人口増加の問題)を明らかにしたこと。現在までの達成度をとりあえず、研究成果に依拠する形で示す。上記の論文(「熱帯と世界経済、18801913年ーW・A・ルイス『熱帯の発展』論ノート」『経済学雑誌』第115巻第2号、2014年12月)の概要は、以下の通り。ルイスの「熱帯の発展」論では、19世紀後半から20世紀前半にかけて、熱帯地域における一次産品輸出に起因する一定の経済成長が見られた点、ただし同じ熱帯地域であっても、土地豊富経済(例えば、タイ、ガーナ)と土地不足経済(例えば、インド)との間には、経済成長に開きがあった(土地不足経済では成長率が低かった)点が明らかになった。その上で、ルイスは、一次産品の輸出による経済成長が見られた場合でも、温帯地域と熱帯地域との間に大きな経済格差が生じた点を重視して、究極的には両地域の間での農業生産性(自給農業における食糧生産性)の格差に真の原因を求めた。だが、ルイスは、熱帯地域において、如何なる原因によって農業生産性(自給農業における食糧生産性)が低いのかという点を明らかにはしなかったので、本研究では、今後この点を熱帯環境史という視角から究明する予定にしている。なお、以下に述べる「今後の研究の推進方策」の箇所で敷衍する。なお、これまで、インド経済史を中心に検討を進めてきたが、本年度より熱帯地域のもう一つ事例としてフィリピン経済史の調査研究を開始した。19世紀に一次産品の輸出が大幅に増加するとともに、他方で顕著な人口の増加と耕地の拡大があったことが明らかになった。これらの点を、同じく熱帯環境史という視角から究明する予定である。ポイントとしては、今後、輸出貿易の発展、人口の変化、農業経済の変化などを明らかにするつもりである。社会科学熱帯地域の農業発展は、土地の入手状況を別にすると1降雨量、2疾病環境、3土壌条件という三つの要因によって大きく左右される。熱帯地域は、1降雨量に規定されて、湿潤熱帯(熱帯雨林)と半乾燥熱帯(サバンナ)とに大別されるが、上記の農業生産性(自給農業における食糧生産性)の問題も、その様相がこのような二類型によって大きく異なってくる。さらに、アジアの熱帯地域の場合には、モンスーンの影響も考慮する必要があり、話がより複雑になる。以上のような地域類型に基づきつつ、2疾病環境と3土壌条件を考慮に入れつつ、農業生産性(自給農業における食糧生産性)の問題を、医学、生物学、農学などの知見を取り入れつつ、学際的な形で検討していきたいと考えている。加えて、フィリピンの経済史の調査研究に加えて、次年度よりケニア経済史の検討を開始したいと考えている。
産業微生物のシトクロムP450の網羅的機能解析

Streptomyces avermitilisのゲノム解析によって、本菌には多くのシトクロムP450(以下CYPと略す)遺伝子を保有することが明らかとなった。これら33種のCYPの機能を明らかにするため、昨年度大腸菌で大量発現できるように全ての遺伝子をPCRで増幅し発現ベクターに連結した。33種のCYP遺伝子のうち26種がIPTGによる誘導によって発現を確認することができた。誘導を行った大腸菌を用いて薬物代謝で水酸化あるいは脱メチル化が観察されている化合物の変換を試みたところ、15種のCYP(SAV109,SAV412,SAV413,SAV1308,SAV1987,SAV2061,SAV2894,SAV2999,SAV3704,SAV3882,SAV5841,SAV6249,SAV7130,SAV7186,SAV7469)で変換物を生成していることが明らかとなりそれぞれの生成物の構造の確認を行った。8種のCYPはカルバゾールの4位の水酸化を触媒した。また、4種のCYPはトランス・スチルベンを水酸化し、5種は脂肪酸のω位の水酸化を触媒することが明らかとなった。これらのCYPのうち、CYP154A2,CYP107L2およびCYP105Dは多くの化合物を基質として水酸化あるいは脱メチル化を触媒し、特にCYP105D7は8種以上の化合物を水酸化した。一方、CYP105D7と同じファミリーの属するCYP105D6はポリケチド化合物フィリピンのみを水酸化することから、これら2つのCYP105D6とCYP105D7の構造上の相違はCYPの基質特異性に関して興味深い知見が得られるもと期待される。Streptomyces avermitilisのゲノム解析によって、本菌には他の微生物では見られない多くのシトクロムP450遺伝子を保有することが明らかとなった。これらのシトクロムP450の機能を明らかにするため、大腸菌で大量発現できるように全ての遺伝子をPCRで増幅し発現ベクターに連結した。なお、大腸菌にはシトクロムP450の電子供与体であるフェレドキシンおよびフェレドキシン還元酵素遺伝子を保有していないため、Pseudomonas putidaのフェレドキシン還元酵素(camA9およびフェレドキシン(camB)のそれぞれの遺伝子をクローン化するシトクロムP450の下流に配置した。33種のシトクロムP450遺伝子のうち25種がIPTGによる誘導によって発現を確認することができた。他の遺伝子の多くは封入体を形成しているものがあった。誘導を行った大腸菌を用いて薬物代謝で水酸化あるいは脱メチル化が観察されている化合物の変換を試みたところ、14種のシトクロムP450で変換物を生成していることが明らかとなった。8種のシトクロムP450はカルバゾールの4位の水酸化を触媒した。また、4種のシトクロムP450はトランス・スチルベンを水酸化し、5種は脂肪酸のω位の水酸化を触媒することが明らかとなった。これらのシトクロムP450のうち、CYP154A2,CYP107L2およびCYP105Dは多くの化合物を基質として水酸化あるいは脱メチル化を触媒、特にCYP105D7は9種の化合物を水酸化した。

一方、CYP105D7と同じファミリーの属するCYP105D6はポリケチド化合物フィリピンのみを水酸化することから、これら2つのCYP105D6とCYP105D7の構造上の相違はシトクロムP450の基質特異性に関して興味深い知見が得られるもと期待される。Streptomyses avermitilisのゲノム解析によって、本菌には多くのシトクロムP450(以下CYPと略す)遺伝子を保有することが明らかとなった。これら33種のCYPの機能を明らかにするため、昨年度大腸菌で大量発現できるように全ての遺伝子をPCRで増幅し発現ベクターに連結した。33種のCYP遺伝子のうち26種がIPTGによる誘導によって発現を確認することができた。誘導を行った大腸菌を用いて薬物代謝で水酸化あるいは脱メチル化が観察されている化合物の変換を試みたところ、15種のCYP(SAV109,SAV412,SAV413,SAV1308,SAV1987,SAV2061,SAV2894,SAV2999,SAV3704,SAV3882,SAV5841,SAV6249,SAV7130,SAV7186,SAV7469)で変換物を生成していることが明らかとなりそれぞれの生成物の構造の確認を行った。8種のCYPはカルバゾールの4位の水酸化を触媒した。また、4種のCYPはトランス・スチルベンを水酸化し、5種は脂肪酸のω位の水酸化を触媒することが明らかとなった。これらのCYPのうち、CYP154A2,CYP107L2およびCYP105Dは多くの化合物を基質として水酸化あるいは脱メチル化を触媒、特にCYP105D7は8種以上の化合物を水酸化した。一方、CYP105D7と同じファミリーの属するCYP105D6はポリケチド化合物フィリピンのみを水酸化することから、これら2つのCYP105D6とCYP105D7の構造上の相違はCYPの基質特異性に関して興味深い知見が得られるもと期待される。