hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
衝動性に関する神経機構

衝動性行動は目標性志向性行動の障害の一つである。衝動性行動の神経機構を理解するために、"良い報酬を得られること"と"悪い報酬を得られること"との間の報酬期待や行動の違いを検討することは重要である。そこで遅延期間のある時間反応課題をサルに行わせながら、前頭眼窩野からニューロン活動を記録し、報酬期待に関係する自発発火活動の性質を調べた。この課題は試行において報酬が得られるか否かを示す手がかり刺激を提示した。四つの連続した試行を一ブロックとし、三種類の好みの異なる報酬と無報酬を一定の順序であたえた。手がかり刺激前の前頭眼窩野ニューロン活動には、報酬期待に関連する二つの活動タイプが観察された。ステップタイプニューロン活動は特定の報酬試行にむかって手がかり刺激前活動をステップ上に増加あるいは減少させた。特定の試行とはブロック内で最も好むあるいは最も好まない試行であった。プリフタイプニューロン活動はそれぞれの試行における報酬の好みに応じた手がかり刺激前活動の変化を示した。ステップタイプニューロン活動は長期の報酬期待に関係し、プリフタイプニューロン活動は短期の報期待に関係すると考えられた。前頭眼窩野は二種類の報酬期待プロセスを基盤にした特定の(長期あるいは短期)の報酬にむかって動物のモチベェーションレベルを調節する働きで、目標志向性行動の発現に重要な役割を果たしていると考えられた。前頭眼窩野が障害されることによって生じる衝動性行動を含む目標志向性行動の障害は、長期と短期の報酬期待の調節がうまくいかないことにより生じると考えられた。今年度の研究では、報酬に対する動物の期待の程度や行動の変化と前頭眼窩野細胞活動との関係を明らかにすることを目的とした実験を行なった。2種類の好む報酬と1種類の好まない報酬を用いて、時間反応課題をサルに行なわせた。与える報酬の順序は.(1)好みの報酬、(2)好みでない報酬、(3)好みの報酬、(4)無報酬である(系列報酬)。この系列報酬を導入した時間反応課題をサルに行わせながら、前頭眼窩野細胞活動を記録した。実験の結果、次の4点を明らかにした。(1)前頭眼窩野細胞の手がかり刺激提示前活動において、2種類の報酬期待活動が観察された。ある報酬を得てから、試行が進むにつれてステップ上に細胞活動が増加あるいは減少し、4試行が終了するともとの活動レベルに戻る細胞活動と、好みの報酬(第1試行と第3試行)と好みでない報酬(第2試行と第4試行)あるいは報酬(第1試行、第2試行と第3試行)と無報酬(第4試行)を区別する細胞活動である。(2)前者の活動は4種類の報酬のうち特定の報酬を期待することに関与し、課題の進行状況を反映する長期的な報酬期待活動と考えられた。一方、後者の活動は次に得られる報酬の好みを反映する短期的な報酬期待活動と考えられた。(3)前者の活動において、増加あるいは減少する細胞活動が最大(増加型)あるいは最小(減少型)となる報酬は、多くの細胞では、動物の好みの報酬(第1試行と第3試行)あるいは無報酬(第4試行)であった。(4)手がかり刺激提示前と遅延期間中の細胞活動の特徴を調べると、手がかり刺激提示前では前者の活動と後者の活動がほぼ同等に観察されたのに対して、動物が行動を起こす直前の遅延期間中では後者の活動が多く観察された。これらの結果は前頭眼窩野が目標指向性行動に重要であることを示唆している。今年度の研究では、報酬予測の困難さの違いと前頭眼窩野細胞活動との関係を明らかにすることを目的とした実験を行なった。3種類の報酬を用いて、時間反応課題をサルに行なわせた。与える報酬の順序は(1)イモ、(2)レーズン、(3)キャベツ、(4)無報酬である(系列報酬)。この系列報酬を導入した時間反応課題に報酬予測の困難さが異なる手がかり刺激

{視覚刺激(困難)あるいは実際に与える報酬を見せる刺激(容易)}を用いた課題をサルに行なわせながら、前頭眼窩野細胞活動を記録した。2種類の課題における手がかり刺激と報酬に対する細胞活動を比較する(困難な課題における反応から容易な課題における反応を引く)ことにより、次の4点を明らかにした。(1)報酬を与える順序は2つの課題で同じであるにもかかわらず、手がかり刺激の違いにより動物の行動(反応時間)は変化し、前頭眼窩野細胞の反応性も変化した。(2)前頭眼窩野細胞の2種類の課題における反応性を比較すると。2種類の細胞活動が観察された。手がかり刺激に対して興奮性反応と報酬に対して抑制性反応を示す細胞と手がかり刺激と報酬両方に対して興奮性反応を示す細胞である。(3)前者の細胞活動は報酬試行と無報酬試行同様に観察された。このような性質は刺激-報酬連合学習によって生じ、報酬予測の困難さに依存する報酬期待の程度を反映していると考えられた。(4)後者の細胞活動は報酬試行にのみ観察された。このような性質は、手がかり刺激の感覚刺激強度に関連し、課題の違いに依存する手がかり刺激や報酬に対する注意過程の違いを反映すると考えられた。これらの結果は報酬予測の困難さの違いにより細胞の反応性を動的に変化させることより、前頭眼窩野が目標指向性行動に重要であることを示唆している。今年度の研究では、1年次(平成14年度)に発見した短期的な報酬期待に関係するニューロンと長期的な報酬期待に関係するニューロンと2年次(平成15年度)に発見した刺激-報酬連合を作る過程に関与するニューロンと刺激-報酬連合を維持する過程に関与するニューロンの前頭眼窩野内の分布を調べる事を目的とした。実験では、異なる報酬を与える時間反応課題をサルに行なわせる。サルの前に、レバー、CUEが提示できるパネルを備え付ける。サルがレバーを押すとパネルに手がかり刺激が提示され、5秒の遅延後パネルにGOシグナルが提示される。サルがレバーを離しパネルに反応すれば、報酬を与える(あるいは報酬を与えない)課題である。与える報酬の順序は(1)イモ、(2)レーズン、(3)キャベツ、(4)無報酬である。このような実験をサルに行なわせながら、前頭眼窩野ニューロン活動を記録した。4種類のニューロン(短期的な報酬期待に関係するニューロン、長期的な報酬期待に関係するニューロン、刺激-報酬連合を作る過程に関与するニューロン、刺激-報酬連合を維持する過程に関与するニューロン)は報酬を基にした目標指向性行動や衝動性において、それぞれ異なる機能に関与していると考えられた。4種類のニューロンは前頭眼窩野の広い範囲から記録され、その分布様式を調べたところ、1本の電極に同じタイプのニューロンが連続して記録される傾向があったが、同じタイプのニューロンが前頭眼窩野内で局在していなかった。これらのことより、報酬を基にした目標指向性行動や衝動性に関連する4種類の異なる情報が、前頭眼窩野内で並列的に処理されていると考えられた。
誘導電圧の非干渉重畳による高電圧矩形パルス波形の改善と単色大強度REBの発生

本研究の目的は、負荷側の要求に自由に応じることのできる、誘導電圧の非干渉重畳を利用した高電圧矩形パルス電源の特性、およびこの電源を用いた磁気絶縁型電子銃により生成される円筒形大強度相対論的電子ビームの特性を研究することである。本年度は主に電子ビームの発生実験が行われ、以下のような成果が得られた。プラスチックシンチレータにより、ビーム断面形状の観測を行い、円筒形電子ビームが得られることを確認した。ついで、陰極材料として、カーボンあるいは黄銅を用い、両者の特性比較を行った。その結果、黄銅電極では得られる電流値が非常に低く、再現性も悪かった。これに対し、カーボン電極を用いた場合には、得られたビーム電流値が高く、エネルギー100keV、電流値100A、パルス幅500nsの電子ビームが得られた。これは、カーボン電極にはウイスカーが多数存在し、放電によってこれが失われることがないためであると考えられる。さらに、発生ビーム電流値は磁気絶縁用およびガイド用の軸方向磁界分布に依存するが、電子の粒子軌道シミュレーションによりその依存性の原因を確認した。すなわち、これらの磁界強度の組合せが不適当な場合には、電子は陽極、あるいはドリフト管に衝突する。また、粒子軌道シミュレーションおよび理論計算から得られるビーム電流値は実測よりも大きい。これは、ダイオード部での粒子衝突とともに、何らかの不安定性がビームの生成に影響を与えているためであると思われる。この不安定性の同定は今後の課題である。本研究により、誘導電圧の非干渉重畳の有用性および電子ビームの単色性の向上への応用の可能性が確認された。誘導電圧の非干渉重畳を利用すれば、負荷条件にほとんど影響されることなく任意の電圧波形を合成することが可能になるので、電圧波形を著しく改善することができ、これにより電子ビ-ムの単色性および定電流特性の向上を図ることができる。本研究の目的は、負荷側の自由に応じることのできる、誘導電圧の非干渉重畳を利用した高電圧矩形パルス電源の特性、およびこの電源を用いた磁気絶縁型電子銃により生成される円筒形大強度相対論的電子ビ-ムの特性を研究することである。本年度は主に高電圧矩形パルス電源の研究が行われた。最初に、集中定数素子を用いた出力インピ-ダンス50Ω、パルス幅200ns、整合出力電圧180kVの、出力パルス幅が比較的長いパルス形成線路2本を、EMTP(ElectroーMagnetic Transient Program)によるシミュレ-ションを使って設計、製作した。製作されたパルス形成線路の模擬負荷への出力は、パルス幅が設計値よりやや長いものであったが、ほぼ所定のものが得られた。また、パルス伝送線路もパルス形成線路と同一の集中定数素子を用いて製作したが、シミュレ-ション等の結果、パルス伝送には不適当であることが明らかになったので、実際には使用していない。また、パルス形成線路の出力スイッチとして磁気スイッチを採用し、2本のパルス形成線路から、十分、同期のとれた出力が得られるこを確かめた。しかしながら、スイッチとしての性能にはまだ不十分な部分があるので、今後の改良が必要である。また、この磁気スイッチを用いた実験およびシミュレ-ションより、電圧重畳用のアモルファス変圧器に要求される特性がかなり厳しいことが明らかになったので、現在、これについて再設計中である。ただし、これまでの研究から設計基準については多くの知見が得られている。来年度は、変圧器の設計と単色電子ビ-ムの発生を研究の主目的とする予定である。誘導電圧の非干渉重畳を利用すれば、負荷条件にほとんど影響されることなく任意の電圧波形を合成することが可能になるので、電圧波形を著しく改善することができ、これにより電子ビ-ムの単色性の向上を図ることができる。

本研究の目的は、負荷側の要求に自由に応じることのできる、誘導電圧の非干渉重畳を利用した高電圧矩形パルス電源の特性、およびこの電源を用いた磁気絶縁型電子銃により生成される円筒形大強度相対論的電子ビ-ムの特性を研究することである。本年度は主に電子ビ-ムの発生実験が行われ、以下のような結果が得られた。1)陰極材料として、カ-ボンあるいは真鍮を用い、両者の特性比較を行った。その結果、真鍮電極では得られる電流値が非常に低く、再現性も悪かった。これに対し、カ-ボン電極を用いた場合には、得られたビ-ム電流値が高く、エネルギ-100keV、電流値100A、パルス幅500nsの電子ビ-ムが得られた。2)発生ビ-ム電流値は磁気絶縁用およびガイド用の軸方向磁界分布に依存するが、電子の粒子軌道シミュレ-ションによりその依存性の原忠を確認した。3)粒子軌道シミュレ-ションおよび理論計算から得られるビ-ム電流値は実測よりも大きい。これは、ダイオ-ド部での何らかの不安定性がビ-ムの生成に影響ぉ与えているためであると思われる。この不安定性の同定は今後の課題である。
粘膜バリアー形成と成熟過程における植物発現サイトカイン経口投与の効果

本研究計画は、既に植物発現している動物サイトカインを動物に経口的に投与し、粘膜上皮細胞、粘膜付属リンパ装置の発達に対する効果の検討を行う。さらに抗原あるいは病原体を同時に投与し、免疫増強効果あるいは非特異免疫系活性化等について精査し、植物発現系のメリットを最大限に活用した新たなサイトカイン療法を確立する。15年度はインターフェロンα(INFα)の形質転換植物を経口投与することの効果を、リステリア菌感染マウスモデルを用いて解析した。その結果、天然型INFαを経口投与により脾臓ならびに肝臓中の菌数が有意に低下することが明らかとなった。このことは、INFα経口投与で菌に対する防御反応が早期に成立し菌が排除され、また植物発現INFαでも同様な効果が認められた。INF経口投与の効果発現機序を明らかにする目的で発現が有意に上昇する遺伝子(ヒト)に関する情報を得て、ウシにおける候補遺伝子のRTPCR系を開発した。今後牛でのINF投与効果の指標として利用できると考えている。本年度はインターフェロンα(INFα)の形質転換植物を経口投与することの効果を、リステリア菌感染マウスモデルを用いて解析した。その結果、天然型INFαを経口投与し、その後リステリア菌を腹腔内投与し、2,4,6日後に脾臓ならびに肝臓中の菌数を測定した結果、投与マウスでの菌数は対照群での菌数より有意に低かった。血清中の腫瘍性因子(TNF)αを酵素抗体法により定量したところ、投与群での血清中濃度は対照群に比較して有意に低かった。このことは、INFα経口投与で菌に対する防御反応が早期に成立し菌が排除され、結果的にTNFα量がより早く減少してくることを反映していると考えられた。また植物発現INFαでも同様な効果が認められた。後者では前者の約1/50量でほぼ同等の菌数減少効果が認められたことから、植物細胞成分よるINFα活性の保護効果があることが判明した。さらに、既に作製したIL-1ならびにTGFβ発現植物は育成を続けており、十分量に試料が得られ次第、活性解析と定量を実施し、経口投与試験を開始する計画である。
「金属／酸」ハイブリッド触媒系における双極性化合物の立体選択的反応の開発

従来の単一触媒系では不可能であった反応を実現するため、複数の触媒を協奏的に用いる反応系が注目されている。複数の触媒が各々有する機能をうまく結びつけ、自在に操ることができれば、革新的物質合成を実現できるであろう。申請者らは、「金属錯体/キラルルイス酸」ハイブリッド触媒系で環状のカルボニルイリドの付加環化における立体選択性の制御に成功している。本研究の目的は、同触媒系の適用範囲を拡充し、本手法の高いポテンシャルを示すことにある。具体的には、a)環状アゾメチンイリドや鎖状カルボニルイリドの反応を確立し、b)イリドへの求核剤の付加反応に展開、c)「ロジウム錯体/キラルブレンステッド酸」系を創出する。
TEACO_2レーザーを用いた窩洞形成に関する基礎的研究

本研究は、TEACO_2レーザーによる窩洞形成の可能性を形態学的に検索する目的で行われた。実験には、ヒト抜去歯を用いて行った。エナメル質および象牙質に対してTEACO_2レーザーを照射し、形成された欠損部を実体顕微鏡、光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡を用いて形態学的変化を観察したところ次の結果を得た。1)実体顕微鏡所見:レーザー照射部に限局して窩洞が形成された。欠損の辺縁部は、エナメル質と象牙質では以下のような違いが認められた。すなわち、エナメル質では白濁した像が一部に見られ、また象牙質の場合には黒変し炭化層を思わせる部分が観察された。2)光学顕微鏡所見:エナメル質、象牙質共に生じた欠損部の表層には一層のbasophilic lineが認められた。3)走査型電子顕微鏡所見:エナメル質では、基質が溶解していると思われる形態像が観察され、欠損は一様に平坦であった。象牙質では欠損底部に大小不同な凸凹が不規則に配列して観察された。エナメル質に生じた変化は一様に平坦であり、基質の溶解は認められたものの、熱的障害は極めて軽度のものであった。象牙質に照射した場合では、実態顕微鏡所見で炭化層を思わせる黒変した形態像が認められた。しかしこの変化も光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡での観察により、従来の高出力レーザーの照射によって生じる熱障害より少ないことが明かにされた。このように照射後の形態変化がエナメル質と象牙質で異なることは、それぞれの有機質の含有量に依存することが推察された。また我々はラットの舌と下顎骨を用いて口腔組織に対するTEACO_2レーザーの照射効果を検索する実験も並行して行った。その結果、熱障害は照射表層部に限局することが明かになった。
強迫性障害患者におけるセロトニン・ドーパミン関連蛋白の多型に関する遺伝学的検討

本科学研究費補助金を用いて、強迫性障害(obsessive-compulsive disorder ; OCD)の多様性に関し、セロトニン・ドーパミン関連蛋白の多型に関する遺伝学的検討の予備的研究を多角的に行った。特に衝動性に注目し、臨床的に有意性を持つ衝動性の指標には、DSM-IVのimpulsive control disorders(borderlineやantisocial Personality Disorderを含む)のcomorbidity、及び衝動性の定義を満たす自傷行為や衝動買い歴などを用いた。群分けには、高度の信頼性を確保する為に、自記式質問紙をスクリーニングに開発し、面接法による診断を併行した。これにより、OCD患者153例中45例(29%)が「高度の衝動性を有する群」に該当、この群では、若年発症、洞察不良やうつ病の既往が有意に高率であり、更には予後不良が有意であるなど、差異的臨床像を認めた。この結果は、衝動性を有する一群の特異性、すなわち亜型を構成する可能性を支持するものであり、また従来の衝動性と強迫性とを線上対局軸に捉える定説に疑問を投じるものとなり、2005年Comprehensive Psychiatry誌第46巻43-49頁に報告した。これらの結果を、生物学的指標を用いより客観的に裏付けする目的で、セロトニントランスポーター、カテコール-O-メチルトランスフェラーゼ(COMT)、ドーパミンD4受容体(DRD4)を対象とした遺伝子研究も併行している。最近の遺伝子研究では、遺伝子多型とOCDの臨床像や治療反応性などとの関連が検討されている。中でも5-HTやDA系の各受容体、トランスポーター、そのプロモーター領域などが注目されており、例えば5-HT2Aや5-HT1Dβ、DRD4受容体などの遺伝子多型が、OCD自体やその早発に(Rauch, Stein, Denys2006)、そして5-HTTLPRやDRD4などは、TDやTS関連性OCDの発現に、それぞれ関連する可能性がある(Leckman2002)。我々の研究結果では、例えば衝動性を有する群の一部では、COMTやDRD4などドーパミンに関連した対立遺伝子多型に特異性を認める。これについては、衝動性が高度なOCD患者や、早発例に関する検討から、両者の有意な関連性や重複を予備的検討の中で確認している(興野ら2004,Matsunaga et al.2005)。このことから、従来の欧米での遺伝学的報告と、概ね一貫した結果が予想されるが、現在まで80例の参加が得られ、共同研究者のDan.J.Steinらとの共同発表を目指しており、現在準備段階にある。

平成16年度化学研究費補助金を用いて、強迫性障害(obsessive-compulsive disorder ; OCD)の多様性に関し、セロトニン・ドーパミン関連蛋白の多型に関する遺伝学的検討の予備的研究を多角的に行った。今年度は特に衝動性に注目し、臨床的に有意性を持つ衝動性の指標には、DSM-IVのimpulsive control disorders(borderlineやantisocial Personality Disorderを含む)のcomorbidity、及び衝動性の定義を満たす自傷行為や衝動買い歴などを用いた。群分けには、高度の信頼性を確保する為に、自記式質問紙をスクリーニングに開発し、面接法による診断を併行した。これにより、OCD患者153例中45例(29%)が「高度の衝動性を有する群」に該当、この群では、若年発症、洞察不良やうつ病の既往が有意に高率であり、更には予後不良が有意であるなど、差異的臨床像を認めた。この結果は、衝動性を有する一群の特異性、すなわち亜型を構成する可能性を支持するものであり、また従来の衝動性と強迫性とを線上対局軸に捉える定説に疑問を投じるものとなり、2005年Comprehensive Psychiatry誌第46巻43-49頁に報告した。これらの結果を、生物学的指標を用いより客観的に裏付けする目的で、セロトニントランスポーター、カテコール-O-メチルトランスフェラーゼ(COMT)、ドーパミンD4受容体(DRD4)を対象とした遺伝子研究も併行し、現在解析中である。例えば衝動性を有する群の一部では、COMTやDRD4などドーパミンに関連した対立遺伝子多型の特徴を認める。更にはこの様な治療抵抗的患者群に対し、非定型抗精神病薬を中心としたSSRIとの併用薬物療法を積極的に行い、その結果も学会にて報告し、一部英文にて投稿中である。我々は、2000年度基盤研究(C)を用いた研究結果を基盤に、OCD患者を対象とした、遺伝子他型を用いた連鎖研究や相関研究により候補遺伝子の分析を行い、疾患遺伝子の検索、臨床症状との関連性に関する研究を試みた。具体的には、セロトニントランスポーター(5-HTT)、カテコール-O-メチルトランスフエラーゼ(COMT)、ドーパミンD4受容体(DRD4)を対象とした。その手順は、大阪市立大学医学部倫理委員会から承認を得た方法に則り、提供者(患者)へのインフォームド・コンセントの手続きや方法、匿名化を主体とした個人情報の保護、遺伝情報の開示、提供された資料などの廃棄方法や匿名化、遺伝カウンセリングの体制整備などに配慮、特にインフォームド・コンセントの取得においては、口頭、及び文章により、本研究の目的や意義、方法、危険性、参加・拒否の自由、拒否した場合にも治療的不利益を生じない点などに関しても十分な説明を行い、書面にて同意取得を試みた。現在、実際に同意取得まで至り採血が実施しえた患者数は68例であり、当初の予想を下回っている。これには、OCDという不安障害の特性、特に遺伝的因子の関与に強い不安を感じたり、血液に関する不安から採血自体に抵抗したりし、拒否される場合が多かった。この為、今後も100例を目標に、この研究は継続し、解析後、関連学会、ならび国際誌に投稿する予定である。
新規血糖降下薬の開発と既存薬の副作用軽減に繋がる天然物の全合成と立体化学決定

本研究は,骨芽細胞増殖物質amphirionin-5とPPARγ部分アゴニストnotoincisolBの立体化学決定と量的供給ルートの確立を実現し,骨芽細胞の増殖による骨密度の増強や血糖降下作用を示すPPARγの部分的活性化に天然物を活用する新たなアプローチに基づき展開する事によって,両天然物を用いたインスリン抵抗性改善(血糖降下)薬の副作用の軽減、及び副作用の無い理想的な同薬の開発に向けた基礎及び応用研究の基盤創成を目的とする。微量天然物であるこれらの量的供給は、両天然物を基軸とした治療法研究の進展に必要不可欠であり、申請者は斬新かつ効率的な手法を駆使し、3年間での計画達成を目指す。
表面特性に立脚した高次ナノ構造制御による高活性酸化鉄系光触媒の開発

可視光に応答するオキシ水酸化鉄(FeOOH)に着目し、その高活性化を目指し、結晶多形、粒子形状と光触媒活性の関連性を調べた。まず、FeOOHの4種の多形のうち、α-FeOOHが光照射下で最も高い有機物分解活性を有することが判明した。次に、α-FeOOHの粒子形態と活性の関連から、{021}面が高い光触媒活性を有し、この面が多く露出した形態の粒子は活性が高いことを明らかにした。そして、この表面特性に立脚した粒子形態制御により、高活性なα-FeOOH光触媒を得ることに成功した。本研究により、表面特性を考慮した材料設計が、高活性光触媒材料の開発の上で重要な柱になることが示された。本研究全体の目的は、オキシ水酸化鉄における光触媒活性と結晶形態の関連性から表面特性を解明し、この表面特性に立脚したナノ構造制御によって、高い光触媒活性を有するオキシ水酸化鉄光触媒を得ることである。平成24年度では、オキシ水酸化鉄の多形(α、β、γ、δ型の4種)と活性の関連、さらに特定の結晶面と活性の関連が明らかとなった。平成25年度は、まず、この結果をふまえて前年度の合成法を改良、より有効に光触媒機能を発現しうる形状を有した粒子の合成を試みた。β、δ型では効果は薄かったが、α型オキシ水酸化鉄においてはその効果は顕著であった。α型オキシ水酸化鉄のロッド状粒子において、長軸の長さが短い粒子を合成して高活性の{021}面の面積を増やした結果、有機物酸化分解に対する光触媒活性を大きく伸ばすことに成功した。さらに、長いロッド状粒子であっても、合成時の添加物によって細孔を増し、表面積を増やすことで高い活性を示すα型オキシ水酸化鉄が得られることが判明した。これは、単位面積あたりの活性が大きく増すことから、単に比表面積増大によるものではなく、ロッド状粒子の表面積の大部分を占める低活性の{110}面の面積を減らす効果があると考えられた。γ型についても同様に、粒子形状変化による活性の向上が認められた次に、オキシ水酸化鉄を無機材料表面に担持することによる高活性化を試みた。これは、光触媒粒子が固体表面に固定されることにより粒子同士が凝集することを防ぎ、活性な面をより効率的に利用することが狙いである。特にα型及びδ型オキシ水酸化鉄では、層状無機化合物(粘土鉱物)表面などに担持したところ、非担持の場合に比べ単位重量あたりの活性が高まることが判明した。本研究の目的は、オキシ水酸化鉄における光触媒活性と結晶形態の関連性から表面特性を解明し、この表面特性に立脚したナノ構造制御によって、高い光触媒活性を有するオキシ水酸化鉄光触媒を得ることである。平成24年度は、4種類の多形(α、β、γ、δ)を有するオキシ水酸化鉄について形状の異なる粒子を合成し、多形、粒子形状と光触媒活性の関連性について調べた。光触媒活性は、アルデヒドなどの有機物酸化分解及び過酸化水素存在下における有機色素の分解によって評価した。まず、多形と光触媒活性の関連性を調べたところ、4種類の多形のうち最も強い光触媒活性を示したのがα型であり、次いでγ型となった。β型とδ型はほとんど光触媒活性を示さなかった。α型は、有機物酸化分解反応と有機色素分解反応の両方に活性を示し、γ型は有機色素分解反応にのみ活性を示した。有機物酸化分解には系内の酸素を還元すること(活性酸素の生成)が必要であり、いずれの多形も伝導帯は酸素還元に十分な位置にある。しかし、光触媒表面における酸素還元については、α型の方が高活性と考えられた。次に、それぞれの多形において、ロッド状やシート状など形状の異なる粒子を合成し、その活性の変化を調べた。β型とδ型は形状の違いによる活性変化が見られなかったが、α型とγ型は形状の変化により活性が変化したことから、比表面積と同様に粒子形状も活性に影響を与えることが判明した。粒子の形状ごとに単位表面積あたりの活性を求めた結果、α型においては{021}面が、γ型においては{100}面および{001}面の露出が多い粒子形状が高活性であることが判明した。これら表面特性の違いの一因は、光照射により生成するキャリア(正孔)のトラップサイトである表面水酸基の密度に起因すると考えられた。平成26年度は、昨年度までに合成したオキシ水酸化鉄光触媒をベースとし、これに助触媒や異種光触媒材料を複合化することによる高活性化、多機能化の可能性を検証した。その結果、オキシ水酸化鉄に金属助触媒を担持すると、有機物酸化分解活性が向上することが判明した。

特にPtやPdを担持したオキシ水酸化鉄は、非担持の倍の高い活性を示した。これまでの結果から、オキシ水酸化鉄における有機物酸化分解反応の活性は、励起電子による系内の酸素還元反応の速度に大きく影響されると考えられており、助触媒の担持はこの反応の速度を改善するものと考えられた。次に、異種光触媒材料を複合化した場合の活性の変化を検証した。この複合光触媒は、それぞれの粉末材料を混合した後に加熱処理を施すことで作成し、その活性は可視光照射下における色素分解によって検証した。オキシ水酸化鉄と、TiO2、WO3などの組み合わせでは単独で用いるよりも活性が低下した。一方、銅酸化物(Cu2OやCuO)と組み合わせた場合は、単独使用に比べ数倍以上の高い活性を示した。光触媒複合化は、電荷分離効果によって再結合を防止し、高活性化を図るものである。しかし、必ずしも活性が向上するわけではなく、その混合比率によっても活性は上下した。複合化においても、高性能材料の創成のためには構造的視点から詳細な機能性解明が必要であると考えられる。以上のように、本事業では、オキシ水酸化鉄光触媒を用い、高活性な結晶面及び粒子形状を特定し、高性能な光触媒材料を得た。また、異種材料の複合化による高性能化の可能性も見出した。この結果は、光触媒粒子の構造と活性の関連性の解明がより高性能な光触媒材料の創成に不可欠であることを示すと共に、太陽エネルギーの有効利用の観点から近年需要が高まっている高性能可視光応答型光触媒の開発に、一つの指針を与えると期待される。材料工学平成24年度では、当初の計画通り4種類の多形を有するオキシ水酸化鉄について、その光触媒特性を多形、粒子形状、表面特性の観点から明らかにすることが目的であった。平成25年度は、前年度の結果をふまえた粒子形状制御、さらには固体表面への担持によって光触媒を分散させる手法により高活性光触媒材料を得ることを目的とした。その結果、いくつかの多形において形状制御により光触媒活性を高めることに成功した。また、当初予定していなかった細孔を増やすという手法によっても同様の効果が得られることも明らかになった。さらに、無機材料への担持によっても高活性化ができることが明らかとなり、平成25年度の計画は十分に実施できたといえる。以上より、当初の計画通りの順調に進展しているといえる。平成24年度では、4種類のオキシ水酸化鉄について、その光触媒特性を多形、粒子形状、表面特性の観点から明らかにすることが目的であった。結果として、β型とδ型は、形状によらず光触媒活性をほとんど示さなかったが、α型とγ型は形態によって光触媒活性が大きく変化することが判明した。バンドギャップや伝導帯位置といった特性はどの多形についても近いが、幾つかのモデル反応における活性から、α型とγ型では対象となる光触媒反応が異なるという表面特性の違いが明らかになった。さらに、粒子形状と活性の違いを調べたところ、α型とγ型では、ある特定の結晶面の面積割合が活性に影響を与えることが判明し、表面水酸基の密度との関連性について示唆される結果が得られた。以上、当初の計画通りに研究を遂行できており、おおむね順調に進展しているといえる。平成25年度はおおむね順調に推移したことから、今後も計画通りに推進する方策である。平成26年度では、異種材料との複合化による高活性化と新機能の発現について検証する。これは、前年度までに得られた光触媒材料の表面機能を強化するものであり、高活性化と同時に新機能の発現が期待できる。
心身症におけるストレスの客観的指標としての唾液中クロモグラニンA濃度の測定と評価

【目的】心身症においては、外的ストレス因子と患者の感受性とが発症および経過、重症度に大きく寄与しているものと考えられる。そこで私どもは、受けたストレスに対する生体の反応を定量的に測定する方法として唾液中クロモグラニンA濃度測定の有効性を検討した。【方法と結果】健常人14名に30分間の安静後3分間のストレス負荷を加え、その前後で唾液中クロモグラニンA濃度を測定したところ、負荷前値(0.32±0.08pmol/ml)に比して負荷時(0.80±0.19pmol/ml)に有意な増加が認められた(p<0.05)。この増加は、負荷除去により速やかに前値近く(0.28±0.06pmol/ml)に回復した。また当外来に来院した再来患者において唾液中クロモグラニンA濃度を測定したところ、健常者(0.32±0.28pmol/ml)に比較してうつ病(1.02±0.93pmol/ml)、パニック障害(1.56±1.78pmol/ml)、白衣高血圧症(8.97±6.50pmol/ml)の患者では、有意に高値(それぞれp<0.01、p<0.05、p<0.001)を示した。【結論】今回のデータから、唾液中クロモグラニンA濃度はストレス負荷により一過性に増加し、心身症を初めとするストレス関連疾患の患者では、その生体の反応を示すよい指標となることが推定された。【目的】メンタルヘルスの重要性が社会的にも認識されてきており、精神的ストレスを客観的かつ非観血的に評価する簡便な指標を開発することが要請されている。我々はこの指標として唾液中human chromogranin A(以下CgA)濃度の有用性を検討した。今回の検討では、精神的ストレス負荷前後での唾液中CgA濃度の変動をデータの安定性を含め検証した。【方法】健康成人24名を対象に、3分間隔で計6回の唾液採取を行った。30分間安静の後、安静時の採取(1、2回目)、実験内容の教示後(3回目)、3分間の数値逆唱ストレス負荷直後(4回目)、再び安静とした後(5、6回目)に採取した。唾液採取用コットンをそれぞれ2分間口腔内に含ませ、唾液採取と同時に血圧、脈拍数、自覚的ストレス評価スコアを測定した。唾液を直ちに凍結保存し、後日EIA法によりCgA濃度を測定した。【結果】ストレス負荷前の安静時(2回目)、負荷直後(4回目)、負荷後の安静時(6回目)の唾液中CgA濃度はそれぞれ0.37±0.07、1.09±0.29、0.29±0.05(p mol/ml)であり、負荷前後の安静時との比較でストレス負荷直後の唾液中CgA濃度にそれぞれ有意な上昇が認められた(p<0.0005、p<0.0005)。【結論】安静後の精神的ストレス負荷により唾液中CgA濃度の有意な一過性の上昇が認められた。唾液中CgA濃度が精神的ストレス評価の客観的指標になり得ると考えられた。【目的】社会におけるメンタルヘルスの重要性が高まる中、精神的ストレスを客観的かつ非観血的に評価する簡便な指標の開発が望まれている。我々はこの指標として唾液中human chromograninA(以下CgA)の有用性を検討した。今回はストレスが自律神経系に影響を及ぼす病態モデルとして、うつ病患者における唾液中CgAについて検討を行った。【対象】当科外来初診のうつ病患者8名:DSM-IVにより軽症または中等症と診断された者(以下、D群)および健康成人20名(以下、対照群)【方法】

座位にて10分間の安静後、綿球を3分間口腔内に含ませ1分間隔を畳いて安静時唾液を計2回採取し、検体を直ちに冷凍保存した。解凍後綿球を遠心分離にて唾液を収集しEIA法によりCgA濃度および総蛋白量を測定した。2回の測定値の平均値を比較検討した。(1)D群(初診時)と対照群における唾液中CgA濃度および蛋白補正値の比較検討。(2)D群の治療経過における唾液中CgA濃度および蛋白補正値の検討。【結果】(1)唾液中CgA濃度はD群0.36±0.06pmol/ml、対照群1.59±0.37pmol/mlであり、D群は対照群と比較して有意に高値を示した(p<0.05)。(2)治療前と比較し治療2週間後にCgAが上昇する群と低下する群に分かれたが、4週間後以降は病状改善とともにCgAが低下した。【結論】唾液中CgA濃度の変動は自律神経機能の変調を来たす抑うつ状態の病態評価の客観的指標としても有用である可能性が示唆された。【目的】心身医療の重要性が高まる中、精神的ストレスを客観的かつ非観血的に評価する簡便な指標の開発が望まれている。我々はこの指標として唾液中human chromogranin A(以下CgA)の有用性を検討した。今回は自律神経系へ影響を及ぼす病態モデルとして、ストレス関連疾患であるパニック障害(以下PD)、うつ病(以下DP)、白衣高血圧(以下HT)の患者における唾液中CgAについて検討を行った。【対象】当科外来治療中のPD患者28名、DP患者29名(DSM-IVにより軽症または中等症)、HT患者6名、および健康成人20名(以下、対照群)【方法】座位にて10分間の安静後、綿球を3分間口腔内に含ませ安静時唾液を採取し、検体を直ちに冷凍保存した。(1)各疾患における測定値と対照群における唾液中CgA濃度および蛋白補正値を比較検討。(2)各疾患におけるデータの再現性を検討する目的で、一部の患者では一分間の間隔をあけて採取した3回の測定値を比較検討。【結果】(1)唾液中CgA濃度はPD1.56±1.78p mol/ml、DP0.70±0.94p mol/ml、HT5.06±6.50p mol/ml、対照群0.36±0.27p mol/mlであった。HT群は対照群と比較して有意に高値を示した。【結論】唾液中CgA濃度の変動はストレスにより循環動態への変調を来たす白衣高血圧の病態評価の客観的指標として有用である可能性が示唆された。
闘争における勝ち癖・負け癖の至近メカニズムと生態学的意義

これまで,クロロジメフォルムに闘争抑制効果があり,また致死性を示さないことが明らかになりオクトパミン経路が攻撃性を抑制する可能性が支持されている.オクトパミンの他にドーパミンやセロトニンなど他の生体アミン類の作用を調べたが,これまでのところ影響が検出されておらず,攻撃性はオクトパミンが主要な制御因子であることが示唆されている.また,歩行活動性などの攻撃以外の行動の影響の検証が勧められており,予備的ではあるが薬剤は歩行活動量等の通常行動には影響せず,攻撃性を特異的に変化させることが示唆されている.勝ち癖・負け癖があると,自身の角サイズにかかる選択圧が,行動の変化を介したフィードバック機構によって調節され,勝ちやすい個体は角を大きくするが負けがちな個体は角を持たないような表現型多型の進化を促進すると予想でき,個体ベースモデルを用いた計算機シミュレーションを展開中である.これまでの試行錯誤から,角と体サイズの関係(リアクションノーム・反応基準)を不定関数によって評価し,世代ごとに変異を与えることで進化シミュレーションを行う有効性が明らかになった.本手法では特定の数式に制限をうけることなく反応基準(角-台サイズの関係性)の進化動態を観察できる利点がある.これまでに,闘争の勝率への体サイズと武器サイズの影響,および勝ち癖・負け癖の影響を考慮し,仮想の相互作用(闘争)を経験させて武器形質の進化動態を解析する準備が整った.生体アミン系は行動が改変される一般的メカニズムとして有力な候補である(Stevenson et al. 2000).オオツノコクヌストモドキの闘争記憶プロセスに生体アミン系が作用していることを検証するため,生体アミン関連遺伝子の本種でのクローニング(配列決定)を進め,オクトパミン受容体,オクトパミントランスポータ,オクトパミン合成酵素二種(チロシン脱炭酸酵素,チラミンβ水酸化酵素),やドーパミン合成・受容関連遺伝子など,10以上の配列情報を得ている.闘争行動後の個体の脳や食道下神経節からRNAを抽出し,解析する系を確立し,現在リアルタイム定量PCR法を用いた発現解析から,闘争の勝敗によって生じる脳内の変化を探索している.これと並行して,闘争結果に影響する武器形態および武器を支える器官の適応的機能と形態形成メカニズムについて研究を進めている.オスの武器形態および武器を支える器官の形態の集団内変異の解析から,大きな武器を備えるには武器を支える器官が重要であることを見出し,実際の闘争においても支持形質の適応性が支持されている.この結果について現在,国際誌への投稿を準備中である,また,形態形成については,オオツノコクヌストモドキの幼虫に幼若ホルモン類似体を投与することにより,主要な武器である大顎の誇張化に加えて,頭部を支える胸部や角が大きくなることを見いだしている.これらは動物の表現型が統合的に進化するプロセスとうまく合致しており,複合形質の進化メカニズムに新たな知見をもたらすものである.生体アミン系は行動が改変される一般的メカニズムとして有力な候補である(Stevenson et al.2000).オオツノコクヌストモドキにおいて生体アミン関連遺伝子の本種でのクローニング(配列決定)を完了し,オクトパミン受容体,オクトパミントランスポータ,オクトパミン合成酵素二種(チロシン脱炭酸酵素,チラミンβ水酸化酵素)の配列を得た。闘争行動後の個体の脳や食道下神経節において、リアルタイム定量PCR法を用いた発現解析から,闘争の勝敗によって生じる脳内の変化を探索した結果,オクトパミン経路遺伝子には勝ち個体,負け個体で顕著な差はみられなかった.しかし,オクトパミンアゴニスト(亢進薬>であるクロロジメフォルムの経口投与によって本経路の闘争行動への関与を調べた結果,クロロジメフォルムは0.75%以上の濃度において,オオツノコクヌストモドキの攻撃行動を抑制することがわかった.これらのことから,オクトパミン経路は攻撃性に関与しているが,勝ち癖・負け癖の制御においては脳内の局所的な経路の活性化が関与していると考えられる.行動学解析と並行して,闘争の勝敗に影響する武器形態および武器を支える器官の適応的機能と形態形成メカニズムについて研究を進めてきた.これまで,大きな武器を備えるには武器を支える器官が重要であることを見出し,実際の闘争においても支持形質の適応的意義が支持されている.この結果は行動学の国際誌Animal Behaviourに掲載された.また,幼若ホルモン(JH)が武器である大顎の誇張化に加えて,頭部を支える胸部や角の成長をも促進することを見いだしており,現在この結果を国際誌に投稿している.これまで,クロロジメフォルムに闘争抑制効果があり,また致死性を示さないことが明らかになりオクトパミン経路が攻撃性を抑制する可能性が支持されている.オクトパミンの他にドーパミンやセロトニンなど他の生体アミン類の作用を調べたが,これまでのところ影響が検出されておらず,攻撃性はオクトパミンが主要な制御因子であることが示唆されている.また,歩行活動性などの攻撃以外の行動の影響の検証が勧められており,予備的ではあるが薬剤は歩行活動量等の通常行動には影響せず,攻撃性を特異的に変化させることが示唆されている.勝ち癖・負け癖があると,自身の角サイズにかかる選択圧が,行動の変化を介したフィードバック機構によって調節され,勝ちやすい個体は角を大きくするが負けがちな個体は角を持たないような表現型多型の進化を促進すると予想でき,個体ベースモデルを用いた計算機シミュレーションを展開中である.

これまでの試行錯誤から,角と体サイズの関係(リアクションノーム・反応基準)を不定関数によって評価し,世代ごとに変異を与えることで進化シミュレーションを行う有効性が明らかになった.本手法では特定の数式に制限をうけることなく反応基準(角-台サイズの関係性)の進化動態を観察できる利点がある.これまでに,闘争の勝率への体サイズと武器サイズの影響,および勝ち癖・負け癖の影響を考慮し,仮想の相互作用(闘争)を経験させて武器形質の進化動態を解析する準備が整った.攻撃性の基盤となる生理経路としてオクトパミン系に注目して研究を進めてきたが,本経路が攻撃性を抑制することを発見した.また,闘争行動に関わる形態形質についての行動学的解析についての論文が主要な国際誌であるAnimal Behaviourに掲載された.現在,オクトパミンアゴニストとしてクロロジメフォルムのみを用いているため,ほかのアゴニストでもその効能を確認する.さらに,RNAi法による遺伝子ノックダウンによってオクトパミン経路遺伝子が攻撃行動に及ぼす影響を検証する.また,次世代シーケンス法を用いた網羅的遺伝子発現解析から,攻撃行動および闘争形態の作出に関わる遺伝子を特定する.武器形成遺伝子においては大顎が長い系統と短い系統の間で前蛹期の遺伝子発現を比較する.また,攻撃性関連遺伝子では勝ち個体と負け個体の比較を予定している.
アクチン結合蛋白質コフィリンと相互作用する因子の出芽酵母を用いた分子遺伝学的解析

アクチン結合蛋白質コフィリンは、pHに依存してアクチン線維を切断する、分子量約2万の蛋白質である。我々は、コフィリンの細胞内機能の解明をめざして、分子遺伝学的解析が容易な出芽酵母よりコフィリン遺伝子COF1をクローニングした。COF1は、酵母細胞の増殖に必須な遺伝子であった。そこで、in vitro mutagenesisにより、高温感受性コフィリン遺伝子cofl-1を作成した。つぎに、染色体上のCOF1をcof1-1で置き換えた変異株の高温での増殖を可能にする活性を指標として、出芽酵母の遺伝子ライブラリーより、cofl-1のマルチコピーサプレッサーSCF1をクローニングした。データベースを検索した結果、SCF1は、出芽酵母のtwo hybrid systemを用いアクチンと結合する蛋白質としてスクリーニングされたAIP1と同一の遺伝子であった。遺伝子破壊株の四分子解析の結果、SCF1は必須遺伝子ではなかったが、cof1-1とSCF1の破壊は合成致死となった。この結果は、コフィリンの機能が不完全な状況では、Scf1/Aipl蛋白質の機能が重要であることを示唆している。Scfl/Aipl蛋白質は、615アミノ酸からなり、三量体G蛋白質のベータサブユニットに代表される一群の蛋白質に存在するWD40リピートを7個有している。Scfl/Aipl蛋白質の細胞内機能を明らかにするために、大腸菌で合成したScflpをウサギに免疫して抗Scflp抗体を得た。この抗体を用いて出芽酵母を蛍光抗体染色したところ、コフィリンと同様に、出芽部位のアクチンパッチが染色された。しかし、酵母から精製したScfl/Aipl蛋白質は、in vitroでは、コフィリンの有無にかかわらずアクチン線維にほとんど結合せず、また、アクチン線維を切断する活性も示さなかった。そこで、in vivoでは他の蛋白質を介してアクチン繊維に作用しているのではないかと思われる。今後、さらに解析を進め、コフィリンとScflpを含む関連蛋白質の細胞内機能を明らかにしたい。アクチン結合蛋白質コフィリンは、pHに依存してアクチン繊維を切断する、分子量約2万の蛋白質である。そこで、in vitro mutagenesisにより、高温感受性コフィリン遺伝子cof1-1を作成した。染色体上のCOF1をcof1-1で置き換えた変異株の高温での増殖を可能にする活性を指標として、出芽酵母の遺伝子ライブラリーより、cof1-1のマルチコピーサプレッサーSCF1をクローニングした。遺伝子破壊株の四分子解析の結果、SCF1は必須遺伝子ではなかった。データベースを検索した結果、SCF1は、出芽酵母のtwo hybird systemを用いてアクチンと結合する蛋白質としてスクリーニングされたAIP1と同一の遺伝子であった。Scf1/Aip1蛋白質は、615アミノ酸からなり、三量体G蛋白質のベータサブユニットに代表される一群の蛋白質に含まれている、WD-40リピートを7個有している。Scf1/Aip1蛋白質の細胞内機能を明らかにするために、大腸菌で合成したScf1pをウサギに免疫して抗Scf1抗体を得た。予備的な免疫沈降実験の結果では、コフィリンとScf1pとは、直接結合はしていないと思われる。

今後、さらに解析を進め、コフィリンとScf1pを含む関連蛋白質の細胞内機能を明らかにしたい。アクチン結合蛋白質コフィリンは、pHに依存してアクチン繊維を切断する、分子量約2万の蛋白質である。我々は、コフィリンの細胞内機能の解明をめざして、分子遺伝学的解析が容易な出芽酵母よりコフィン遺伝子COF1をクローニングした。COF1は、酵母細胞の増殖に必須な遺伝子であった。そこで、in vitro mutagenesisにより、高温感受性コフィリン遺伝子cof1-1を作成した。つぎに、染色体上のCOF1をcof1-1で置き換えた変異株の高温での増殖を可能にする活性を指標として、出芽酵母の遺伝子ライブラリーより、cof1-1のマルチコピーサプレッサーSCF1のクローニングした。データベースを検索した結果、SCF1は、出芽酵母のtwo hybrid systemを用いてアクチンと結合する蛋白質としてスクリーニングされたAIP1と同一の遺伝子であった。遺伝子破壊株の四分子解析の結果、SCF1は必須遺伝子ではなかったが、cof1-1とSCF1の破壊は合成致死となった。この結果は、コフィリンの機能が不完全な状況では、Scf1/Aip1蛋白質の機能が重要であることを示唆している。Scf1/Aip1蛋白質は、615アミノ酸からなり、三量体G蛋白質のベータサブユニットに代表される一群の蛋白質に存在するWD40リピートを7個有している。Scf1/Aip1蛋白質の細胞内機能を明らかにするために、大腸菌で合成したScf1pをウサギに免疫して抗Scf1p抗体を得た。この抗体を用いた出芽酵母を蛍光抗体染色したところ、コフィリンと同様に、出芽部位のアクチンパッチが染色された。しかし、酵母から精製したScf1/Aip1蛋白質は、in vitroでは、コフィリンの有無にかかわらずアクチン繊維にほとんど結合せず、また、アクチン繊維を切断する活性も示さなかった。そこで、in vivoでは他の蛋白質を介してアクチン繊維に作用しているのではないかと思われる。
マウス卵子における全染色体識別ライブイメージング技術を用いた分配異常解析

卵母細胞は減数分裂によって染色体を均等に分配するが、分配が適切に行われないと卵母細胞内の染色体の数に異常が生じ、流産や先天的疾患につながることが知られている。さらに、これまでの不妊研究により、ヒトの卵母細胞内の個々の染色体は分配異常を起こす頻度が異なることが指摘されている。上記の報告は、染色体ごとに異なる制御メカニズムによって減数分裂が制御されている可能性を示唆する。しかし、既存の染色体分配に関する研究では、全ての染色体は同様の制御を受けるものとして実験・解析が進められてきた。そこで本研究では、マウス卵母細胞内の個々の染色体を個別標識し、減数分裂における動的挙動を解析することで、分配異常の頻度に差が生じる原因を明確にする。本検討の課題として、既存の染色体標識技術は細胞を固定する必要があるため、生きた卵母細胞内の染色体の解析が困難である点が挙げられる。したがって、生きた卵母細胞に応用可能な染色体標識技術を新たに構築する必要がある。初年度の目標は、1既存の染色体識別法を用いて、固定した卵母細胞内の個々の染色体の空間的配置を把握すること、2生きた卵母細胞に応用可能な染色体識別分子プローブを開発することである。検証の結果、卵母細胞の分裂期の染色体は、特有の配置パターンを有することが判明した。さらに、CRISPR/Cas9systemを応用することで生きた卵母細胞内の染色体を識別する技術の開発に成功したことを報告する。既存の染色体標識技術としてFluorescent in situ hybridization assay (FISH法)があげられる。しかし、通常のFISH法では、細胞を破砕して染色体観察する方法が主流であり、卵母細胞の内部構造を維持したまま染色体を観察する汎用的手法は確立されていない。またFISH法では、液体窒素によって細胞膜の浸透性を向上させる処理が知られているが、実際には卵母細胞が破裂もしくは紛失し、十分なサンプル数の確保が困難であった。そこで、本検討では、卵母細胞の免疫染色法のプロトコールを参考にして細胞膜の透過処理を長時間行った。結果、卵母細胞を失うことなく内部構造を維持したままFISHによる染色体標識が可能となった。そこで、減数第一分裂期における複数種の染色体の局在を検証した結果、染色体の物理的要因が局在に影響することが判明した。この結果は、減数第一分裂期において、各染色体で微小管の接合の起こりやすさが異なる可能性を示唆している。つまり、微小管との接合様式が染色体挙動や分配に影響している可能性が考えられる。次に、生きた卵母細胞内の染色体を標識する技術の開発を行った。まず、マウスのゲノム情報を用いて、各染色体の染色に適した配列を選定した。次に、ゲノム編集に汎用されているCRISPR/Cas9を用いたDNA標識技術を用いて、選定した配列のイメージングを行った。結果、卵母細胞内の2種の染色体特異的な配列に起因する蛍光シグナルを観察することができた。さらに、用いる蛍光タンパク質の種類や数を最適化することで、蛍光シグナルを長時間安定して追跡することが可能だと考えられる。これまで2種の染色体の標識に成功したため、今後は残りの染色体に関してイメージングに適した配列を選定し、CRISPRによる標識を試みる。用いる蛍光タンパク質や染色体への結合数の違いを基に、卵母細胞内の20種の染色体の同時検出を行い、減数分裂における各染色体の動的挙動の相違点を明確化する。初年度の検討により、微小管の接合のタイミングや接合の方式が染色体の動的挙動に影響する可能性が示唆された。そこで、微小管接合を阻害する薬剤処理により、各染色体の局在がどのように変化するか検証する。また、微小管の接合を任意のタイミングで可逆的に制御可能な光遺伝学ツールを作製し、微小管接合のタイミングに関する検証を行う。さらに、卵母細胞内の局在の違いによって、染色体にかかる張力が異なるか検証を行う。以上の検討により、微小管の接合を通じて染色体にかかる張力に差が生じ、染色体分配のエラー頻度に差が生じる可能性が検証される。また、老化したマウスでは染色体分配のエラーの頻度が上昇することが知られているため、各染色体の動的挙動の変化をライブイメージングによって検証を行う。