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新規培養法によるマツタケ人工栽培技術の開発

マツタケは、アカマツなどの根の細胞間隙に侵入し菌根を形成し、地中から水、ミネラルなどを吸収し、菌根を介して植物に供給する。植物は光合成により得られた糖類などをマツタケ菌糸体に供給する。マツタケは、植物の遺体を栄養源として生長することが出来ず、未だマツタケの人工栽培は成功していない。菌類が子実体を形成するためには、栄養生長から繁殖生長への切り替えが必要であり、その結果、ダイナミックな形態変化を生じる。従って、初期の形態変化である菌糸体の肥厚,気中菌糸の形成は,子実体形成に至るために必要不可欠である。その形態変化に亜鉛イオンが重要な役割を演じていることを明らかにした。前年度に行ったFe源およびN源の、マツタケ菌糸体(菌叢)形態変化に対する影響を、菌体乾燥重量および菌叢直径を計測し、定量的なデータと、定性的な菌叢形態とを関連づけた考察を試みた。N源では、無機態のN源として酒石酸アンモニウムを用い、有機態のN源として、L-アルギニン単独、およびグリシン、L-アルギニン、L-アラニン、L-アスパラギン酸、L-グルタミン、L-グルタミン酸、L-セリン、L-バリンから構成される4パターンのアミノ酸混合組成を用いて検討を行った。菌叢直径、菌体乾燥重量共にアミノ酸混合組成が、無機態、L-アルギニン単独に比べて有意に高い値を示した。アミノ酸混合組成間で比較すると、グリシン、L-アラニン、L-アスパラギン酸、L-グルタミン、L-グルタミン酸、L-セリン、L-バリンの混合組成が良好な傾向を示したが、L-アルギニンおよびL-セリンの二種混合組成と差異は無かった。Fe源は、二価のFeイオンおよび三価のFeイオンを用い、種々の濃度で検討を行った。三価のFe源を用いた場合には、300μM以上の濃度において菌叢が肥厚し、気中菌糸は濃度依存的に旺盛に形成された。菌体乾燥重量および菌叢直径は、Fe源の種類、濃度に依らず統計的な有意差が得られなかった。上述のような菌叢形態の変化を、分子レベルで考察する試みとして、Znイオンの有無により生じた異なる菌叢形態を有する菌糸体の、網羅的代謝物解析(メタボロミクス)に取り組んだ。前年度までは、菌糸体からの全代謝物(メタボローム)の取得を試みたが成果が得られなかった。本年度、HPLC-PDAを用いた分析に十分なメタボローム濃度を得ることができた。異なる菌叢形態の各菌糸体より得られた代謝物プロファイルを比較すると、各菌糸体に特異的な代謝物の存在が示唆された。現在質量分析計を用いた、各代謝物の同定に取り組んでいる。菌糸体形態変化誘導物質(MIS)の探索として,Fe源・N源の検討を行った.Fe源には,Fe2+(FeCl2)およびFe3+(FeCl3)を用い,各Fe源について100, 300, 500μMの濃度で菌糸体生長への影響を調査した. Fe3+では,1,000, 2,000 μMという高濃度の条件も検討した.その結果,菌糸体の肥厚・気中菌糸形成といった形態変化には,Fe3+の寄与が大きいことがわかった.濃度に関しては,1,000 μMの濃度まで,濃度依存的に肥厚し,気中菌糸を旺盛に形成した.菌体乾燥重量も同様の傾向を示した.また,2,000 μMという高濃度でさえ,生長阻害は見られなかった.このことから,マツタケはFe3+を好む菌であることが示唆された.N源の検討では,無機態として酒石酸アンモニウム,有機態として,3パターンのアミノ酸混合組成を検討した.無機態のN源では,肥厚せず,気中菌糸をあまり形成しない菌糸体に生長した.乾燥重量も低く,マツタケ菌糸体培養には適していないと考えられる.アミノ酸混合組成は,いずれも高い乾燥重量を与えた.興味深い事に,アミノ酸組成の違いにより菌糸体形態が異なった.N源に関しては,アミノ酸混合組成のパターンを増やして現在検討中である.アカマツーマツタケ共培養系の確立を目指した検討では,ゲルを用いた完全人工環境下での,アカマツ無菌実生の長期培養の結果、2ヶ月程度で多くの個体が枯死した.菌体懸濁ゲルを用いてマツタケとの共培養系も試作したが,いずれも枯死・生長阻害が見られ,未だ確立には至っていない.「新規培養法によるマツタケ人工栽培技術の開発」に取り組んでいる。マツタケの人工的な子実体形成を実現するには、菌糸体の栄養生長から生殖生長へのダイナミックな形態変化を分子レベルで理解することが必要不可欠である。

マツタケ菌糸体の形態変化誘導物質(MIS)による形態変化を物質レベルで把握するため,合成培地へのZn2+の添加・無添加により形態の異なる二種類のマツタケ菌糸体のメタノール抽出物を,ガスクロマトグラフ質量分析計(GC/MS)を用いた網羅的代謝物解析に供した.異なる菌叢形態の各菌糸体より得られた代謝物プロファイルを比較すると、各菌糸体に特異的な代謝物の存在が示唆された。二種類の菌糸体間で単糖類,糖アルコール類,アミノ酸の含有量に違いが見られた.特にアミノ酸であるオルニチンおよびリシンと,キノコに多く含まれている糖であるトレハロースが,Zn2+無添加の培地で培養した菌糸体に高濃度で蓄積されていた.一方で,糖アルコールであるマンニトールと,いくつかのステロイドは,Zn2+添加培地で培養された菌糸体からのみ検出された.今年度は目標であった菌根の物質レベルでの解析には至らなかったが,本研究のきっかけとなったMISの効果について,物質レベルにおける知見を得ることができた.菌叢形態の変化は、種々の培地条件あるいは、物理的条件の違いにより、認められる。この形態変化をメタボロミクスの手法を駆使することにより、子実体原基誘導要因の解明に展開できるものと考えている。このような分子レベルでの解明により、マツタケの人工栽培技術の開発に展開できよう。きのこ学菌糸体形態変化誘導物質(MIS)の検討については、当初予定していた検討についてほぼ達成でき、新たな知見を得ることができた。この知見を元に、子実体原基誘導への展開を予定している。菌根特異的な代謝物の探索に関連した研究では、ゲル培地系におけるアカマツ、マツタケ共培養系を安定的に作出できず、検討が滞っている。アカマツ無菌実生の発芽率の悪さと、発芽時期の不均一性も問題となっている。培地の組成変化による菌糸体の形態変化という現象は、子実体形成に対して重要な意味を有している。さらに、独自に開発した新規培養法である菌体懸濁ゲル培養法は、栄養に富んだ培地で作成した菌体懸濁液をそのままゲル化した培養法であり、マツタケに関してこれまで、液体培養でも平板培養でも実現しなかった子実体原基様菌糸塊の形成を、土壌等の天然培養基を用いずに初めて確認した。平成24年度は、平板培養を用いたスクリーニングにより、培地組成からMISの探索を行なうと同時に、菌体懸濁ゲル培養法を用いたアカマツ-マツタケ共培養系の確立並びに菌根形成を目指した。1.平板培養を用いたMIS探索実験これまでに見出したMISであるZn、ニコチン酸、葉酸の他、炭素源及び窒素源、鉄化合物を対象として行なった。その結果、鉄化合物およびアミノ酸が有効であることが見いだされた。2.菌体懸濁ゲルを用いたアカマツ-マツタケ共培養一般に菌根菌と宿主植物の共生が成立するには、炭素源と窒素源の量及び比(C/N比)が重要であると言われている。そこで、菌体懸濁ゲルを作成する培地組成の炭素源、および窒素源の含有量・種類・C/N比に着目して、菌根形成に最適な共培養培地の開発を行ったが、アカマツ無菌実生の長期培養の結果、2ヶ月程度で多くの個体が枯死した.菌体懸濁ゲルを用いてマツタケとの共培養系も試作したが,いずれも枯死・生長阻害が見られ,未だ確立には至っていない.平成25年度において、菌叢形態の変化を、分子レベルで考察する試みとして、Znの有無により生じた異なる菌叢形態を有する菌糸体の、網羅的代謝物解析(メタボロミクス)に取り組んだ。その結果、異なる菌叢形態の各菌糸体より得られた代謝物プロファイルを比較すると、各菌糸体に特異的な代謝物の存在が示唆された。
中枢神経シナプスに対する不使用効果の解析

脊髄運動ニューロンは支配筋の筋紡錐から由来するIa感覚線維から直接興奮性入力を受け,このシナプスの効率は抹消の筋神経刺激によって発生する運動ニューロンのシナプス電位(EPSP)を細胞内電極によって記録して測定し得る.末梢の筋神経を切断すると,その筋神経の刺激によって誘起する運動ニューロンのEPSPは切断後数日の期間には亢進を示すが,術後1-2週間以上経過すると減弱する.この潜時の異なる2つの相反する現象がどのような機構に由来するかをラットを用して検討した.神経を切断する代りに,末梢神経の伝導をテトロドトキシンによって数日間ブロックすると,運動ニューロンのEPSPは有意に亢進した.このシナプス効率の増強は末梢神経の2日間のブロックで既に最大レベルまで発現した.したがって,末梢神経切断後早期に見られる中枢シナプス伝達の亢進は,切断による中枢への感覚性入力カインパルスの消失の基ずく中枢シナプスの不使用性亢進の結果と結論された.末梢神経切断後に長い潜時をもって出現する中枢シナプスの効率の減弱は切断神経の再生を阻止する限り時間と共にさらに著明となったが,末梢の再支配に伴って回復した.したがって,末梢神経と標的組織(筋肉)との結合に依存する因子の介在が示唆された.感覚神経の正常機能は末梢標的組織に由来する神経成長因子によって維持されることが知られているので神経成長因子(NGF)の媒介の可能性を検討した.新生ラットの筋神経を挫滅すると,その筋神経の刺激による運動ニューロンのEPSPは一ヶ月後には正常値の約10%に低下するが,この一ヶ月の間連日NGFを投与すると,挫滅神経刺激で誘起するEPSPは約4倍に増大し,これは挫滅によって細胞死を示した感覚神経繊維の数を考慮に入れると,シナプス効率として正常レベルに回復していることが明らかとなった.したがって,栄養因子欠如による減弱と結論された.脊髄運動ニューロンは支配筋の筋紡錐から由来するIa感覚線維から直接興奮性入力を受け,このシナプスの効率は抹消の筋神経刺激によって発生する運動ニューロンのシナプス電位(EPSP)を細胞内電極によって記録して測定し得る.末梢の筋神経を切断すると,その筋神経の刺激によって誘起する運動ニューロンのEPSPは切断後数日の期間には亢進を示すが,術後1-2週間以上経過すると減弱する.この潜時の異なる2つの相反する現象がどのような機構に由来するかをラットを用して検討した.神経を切断する代りに,末梢神経の伝導をテトロドトキシンによって数日間ブロックすると,運動ニューロンのEPSPは有意に亢進した.このシナプス効率の増強は末梢神経の2日間のブロックで既に最大レベルまで発現した.したがって,末梢神経切断後早期に見られる中枢シナプス伝達の亢進は,切断による中枢への感覚性入力カインパルスの消失の基ずく中枢シナプスの不使用性亢進の結果と結論された.末梢神経切断後に長い潜時をもって出現する中枢シナプスの効率の減弱は切断神経の再生を阻止する限り時間と共にさらに著明となったが,末梢の再支配に伴って回復した.したがって,末梢神経と標的組織(筋肉)との結合に依存する因子の介在が示唆された.感覚神経の正常機能は末梢標的組織に由来する神経成長因子によって維持されることが知られているので神経成長因子(NGF)の媒介の可能性を検討した.新生ラットの筋神経を挫滅すると,その筋神経の刺激による運動ニューロンのEPSPは一ヶ月後には正常値の約10%に低下するが,この一ヶ月の間連日NGFを投与すると,挫滅神経刺激で誘起するEPSPは約4倍に増大し,これは挫滅によって細胞死を示した感覚神経繊維の数を考慮に入れると,シナプス効率として正常レベルに回復していることが明らかとなった.したがって,栄養因子欠如による減弱と結論された.本研究はラットの末梢神経の興奮伝導を数日間にわたって阻止して、末梢の筋紡錘から由来するIa感覚神経によって形成されている脊髄運動ニューロンへの単シナプス性反射弓の不使用状態を実験的に誘起し、この条件下で見られる中枢シナプスの可塑的変化を解析することを目的とする。この目的のために、ラットの坐骨神経をテトロドトキシンによって局所的に長期間ブロックすることを試みた。外径1mmのガラス管の一端を内径約2μmに加熱漸縮し、テトロドトキシン溶液を充たし、他端を封じてその溶液が緩徐に拡散するように作製した。このガラス管をラットの坐骨神経の神経鞘膜下に挿入すると、坐骨神経は30分以内にブロックし、この伝導ブロックは1週間にわたって維持することができた。筋紡錘由来の感覚神経は脊髄運動ニューロンに直接興奮性入力を形成しているので、このシナプス伝達に対する不使用効果を検討することを企画した。シナプス伝達の効率を測定するために、脊髄運動ニューロンから細胞内電位を記録し、下肢の内側あるいは外側腓腹筋神経刺激によって発生する単シナプス性の興奮性シナプス電位(EPSP)を観察し、そのEPSPの平均振巾をシナプス効率の指標とした。約1週間のテトロドトキシによる末梢神経の伝導のブロック後、テトロドトキシンガラス管を除去すると12時間以内に伝導は回復した。その時に記録した運動ニューロンの単シナプス性EPSPの振巾は正常の値より有意に増大していた。このEPSPの変化には運動ニューロンの静止膜電位,活動電位,及び入力膜抵抗の変化は伴わなかった。したがって、長期間シナプス入力を使用しなければ、そのシナプスの効率は有意に上昇すると結論される。
偏極多様体の安定性の幾何学

2005年頃、Donaldsonは、Calabi汎関数の下限が正規化されたDonaldson-二木不変量により達成されるという予想を提出した。この下限を達成するような代数多様体の退化を最適退化と呼ぶ。我々はFano多様体の場合にRicciポテンシャルを用いることでこの問題を再定式化し、そこから導かれる計量の時間発展方程式を解析してきた。今年度は、この定式化に基づき、Donaldsonの予想を解決することができた。証明のアイデアは、新しく導いた計量の時間発展方程式に付随する乗数イデアル層を用いて最適退化を近似的に構成するというものである。単にDonaldsonの予想を解決しただけでなく、最適退化の構成にもヒントを与えることができた。また、Kahler-Ricci flowを用いても同じような構成が可能であることを確かめた。この構成はDervan-Szekelyhidiの結果の別証明を与える。特にChen-Wangの理論を必要としないことは特筆すべきである。当初の狙い通り、新しい定式化に基づいて計量の時間発展方程式を導入し、まさにこの時間発展方程式を利用することでDonaldsonの予想を解決した。この計画は予想以上に早く完了した。それだけでなく、乗数イデアル層を用いる証明のアイデアが、今後の研究にひとつの指針を与えている。Fano多様体の最適退化自体が存在するかどうかは未解決であるが、トーリックFano多様体などの特殊な例では存在が確認されている。また、これらの具体的な計算から、最適退化の中心ファイバーは一般化された意味でのKahler-Einstein計量を持つと考えられる。したがって、それ自身はKahler-Einstein計量を持たないようなFano多様体も、標準計量と結びつけられ興味深い。特に、このことがFano多様体の双有理幾何においてどのような意味を持つのか。今後はこの点に注目していきたい。まずは最適退化の具体的計算や、藤田氏の導入したδ不変量との比較を行う。ファノ多様体がケーラー・アインシュタイン計量を持つこととD準安定であることとは同値である。D安定性は多様体を退化させたときその様子を記述するD不変量が正であるという条件で定義される。多様体が不安定なときは、D不変量を最大にするような退化が存在すると考えられる。このような最適退化に関してT. C. Collins氏(Harvard University)、高橋良輔氏(東北大学)と共同研究を行った。特に、ケーラー計量が満たす時間発展方程式を新たに導入し、時間大域解の存在を示した。inverse Monge-Ampere flowと名付けた新しい方程式は、解のアプリオリ評価に最大値原理が使えないといった新しい困難を伴う。この点を、Kolodziejの評価式やSkodaの可積分性補題といった多重ポテンシャル論の高度な結果を用いることでクリアしており、技術的にも興味深い点を含んでいることが分かった。また、トーリックファノ多様体の場合を詳しく調べ、解の極限が実際に最適退化を与えることを明らかにした。現在はさらに一般のファノ多様体について微分方程式と最適退化の関係を調べている。安定性と自己同型群の関係については、伊藤敦氏(名古屋大学)、四ッ谷直仁氏(香川大学)とセミナーを行った。Darvan-Codogniがこの問題を解析する為に導入したフィルトレーションの定義が間違っていることが分かり、正しい定義を得た。ファノ多様体の最適退化を与えると期待していた微分方程式を、共同研究者の助けもあり、実際に解くことができた。さらに、一般のファノ多様体についてもかなりはっきりとした見通しが得られた。安定性と自己同型群の関係についても、基本的な部分で進捗があった。一般のファノ多様体に対する最適退化の構成はまだ多くのことが分かっていない。これについては、極小モデル理論などを用いた代数幾何学的な構成と、幾何学的量子化を用いた漸近解析的構成の2側面から研究を進めていきたい。また、ケーラー・アインシュタイン計量に纏わる新しいテーマを、特に数理物理学との関わりから探っていきたい。

Fano多様体の最適退化自体が存在するかどうかは未解決であるが、トーリックFano多様体などの特殊な例では存在が確認されている。また、これらの具体的な計算から、最適退化の中心ファイバーは一般化された意味でのKahler-Einstein計量を持つと考えられる。したがって、それ自身はKahler-Einstein計量を持たないようなFano多様体も、標準計量と結びつけられ興味深い。特に、このことがFano多様体の双有理幾何においてどのような意味を持つのか。今後はこの点に注目していきたい。まずは最適退化の具体的計算や、藤田氏の導入したδ不変量との比較を行う。初年度に予定していた備品(ノートパソコン)購入を延期したため次年度使用額が生じた。次年度で当該備品を購入する。端額のため翌年度の研究備品購入などに用いる。
タリム川下流域における生態システム回復のための適正Eco-water levelに関する研究

水資源と管理の研究過去50年間のタリム川における流出量の変化、および水資源分野の気候変動の確からしい影響を解析した。私の研究で得られた結論は、過去50年間、温度が5%の有意水準で顕著に単調増加を示し、過去10年の山並みからの流出量が1980年と比較し上向きの傾向を示したことである。この地域における近年の人口と経済活動の急成長はタリム川流域の水資源分布を劇的に変化させた。研究報告書は2005年に中国科学誌から出版される予定である。生態回復と環境保護の研究タリム川下流への水運送の生態応答を解析した。植物性能やプロリンの内容と同様に地下水の地下水面と塩分の内容と、可溶性の砂糖、葉の植物内生ホルモン(ABA、CTK)をモニターして解析した。ポプラ樹への生理学上のストレスは水の放流後に減少した。また、地下水面が上昇している間は、地下水の塩分は1.762.47倍に増加し、水のリリース効果は植物への塩分圧力の増加により弱められた。研究結果は、塩分の内容が67.15mMから72.65mMまで変化するときと、地下水テーブルの範囲が、-3.15mから-4.12mまで変化するときに、放流の効果が最適条件であることを示した。洪水と災害減少の研究ヤーカンダ川(タリム川の大支流)を対象例にとり、氷河湖決壊洪水と災害の活動および傾向をとり解析した。過去50年間、およそ20回の氷河決壊洪水が起こっている。現地調査により、ヤーカンダ川における氷河湖決壊洪水が、シャクスガン谷(ヤーカンダ川の最も大きい支流の1つ)の上側のケヤジール氷河によってせき止められた氷河湖から突発的に排出することに起因すると判明した。論文は、2005年1月京都で開かれた「水災害の監視・予測・軽減への貢献に関する国際会議」(MPMD-2005)で発表した。
III-V族/層状物質ヘテロ接合を用いたトンネルトランジスタ

目標とするIII-V族/二次元型素子の性能を評価する上での基準となるデバイス性能について知見を得ることを目的として、従来の二次元材料系vdWヘテロ接合バックゲートFETに関して特性の改善に取り組んだ。シリコン酸化膜上に形成したNiバックゲート電極をHfO2ゲート絶縁膜で埋め込むことで、ゲートリーク電流の主要な原因となっていたソース/ドレイン電極とゲート電極とのオーバーラップ面積を従来の3%程度まで削減し、その抑制に取り組んだ。この結果、従来素子と比較したゲート絶縁膜の薄層化が可能となり、絶縁膜容量の向上に伴ってサブスレッショルドスロープは過去作製したデバイスとの比較で半分以下となる300 mV/decまで減少した。一方で目標とする60 mV/dec以下までは未だ大きな差があり、本課題にて提案したIII-V族化合物半導体ソースによる高精度なドーピング濃度制御の必要性といった課題がより明確となったといえる。提案構造を実現する上で課題となる二硫化ハフニウムをチャネル上へのトップゲート絶縁膜の形成へ向けて金属イットリウムの自然酸化と原子層堆積法を組み合わせた絶縁膜形成を試み、二硫化ハフニウム上でも十分な耐圧を有する絶縁膜が形成可能であることを確認した。III-V族化合物半導体メサ構造上への水素シルセスキオキサンのスピンコート/エッチバックの条件について調査を行い、メサ間隔が広い状況においてはIII-V族ソース領域を酸化膜素子分離層の間に数十nm以下の段差で形成可能であることを確認した。
無限次元最適化問題のアルゴリズム開発と交通・経済モデルへの応用

本研究課題は無限次元最適化問題に対するアルゴリズム開発・数理的解析を目指したものである.しかしながら,既存の理論面に重点を置いた研究とは一線を画し,交通工学や都市経済学における具体的なモデルに対する応用が念頭に置かれたものである.実際,無限次元とはいっても,これらのモデルに現れる最適化問題の多くは時空間上で定義される関数を変数としたものである.これらの問題に対して,共通の本質的な構造を抽出しながら,その特殊な構造を活かしたアルゴリズムの開発を目指す.本研究課題は無限次元最適化問題に対するアルゴリズム開発・数理的解析を目指したものである.しかしながら,既存の理論面に重点を置いた研究とは一線を画し,交通工学や都市経済学における具体的なモデルに対する応用が念頭に置かれたものである.実際,無限次元とはいっても,これらのモデルに現れる最適化問題の多くは時空間上で定義される関数を変数としたものである.これらの問題に対して,共通の本質的な構造を抽出しながら,その特殊な構造を活かしたアルゴリズムの開発を目指す.
新しい電荷移動型不斉光反応の開拓

これまで当研究室で精力的に行われてきた光不斉増感反応では、ポリカルボン酸エステル、及び一部アミドの側鎖部位に不斉源を導入したものを用いてきた。しかしながら、前者を用いた反応では増感部位が不斉点と離れているため、一般的には光学収率の向上が難しく、また、後者は合成や変形が難しく高価な上、光反応に対する安定性にも問題がある。このような背景から申請者は、合成が比較的容易で、クロモファーと不斉点がなるべく接近しており、化学修飾や誘導体への変更が容易である、芳香族ポリエーテル系の増感剤を構築し、これらの化合物のうちもっとも基本的であると考えられるキラルな2級アルキル基を導入した化合物を合成した。また同時に、不斉源として一般に入手しやすいメンチル基やボルニル基、ならびに糖誘導体を用いたものの合成にも着手した。これらの(キラルでない)誘導体での研究で、ラジカルカチオンやCT性錯体、および中性分子の構造の比較がなされており、例えばジメトキシベンゼンでは、中性状態で二つのメチル基がベンゼン平面の上下に飛び出ているのに対し、ラジカルカチオンやCT錯体中のエーテルでは、その構造は基底状態と大きく異なることが知られているが、光化学的諸性質(蛍光やその量子収率、また励起状態での構造)についてはほとんど知られていない。今回設計した芳香族キラルエーテルも電荷移動系の光増感剤として作用させることで、大きなコンフォメーション変化とそれに伴う高い立体選択性が期待されるが、その下準備として種々のアキラルなキラルエーテル(メチル置換基を有するハイドロキノンジメチルエーテル)の光化学的性質をUV、蛍光スペクトルを用いて検討した。この結果については今回初めて明らかにされたので国際紙に報告した。またこれら得られた増感剤を用い、キラルなスルホキシドの光異性化反応等の増感反応に展開した。このような背景から申請者は、(a)合成が比較的容易で、(b)クロモファーと不斉点がなるべく接近しており、(c)化学修飾や誘導体への変更が容易である、芳香族ポリエーテル系の増感剤を構築し、これらの化合物のうちもっとも基本的であると考えられるキラルな2級アルキル基を導入した化合物を合成した。また同時に、不斉源として一般に入手しやすいメンチル基やボルニル基、ならびに糖誘導体を用いたものの合成にも着手している。今後はこれらの得られた増感剤を用い、キラルなスルホキシドの光異性化反応等の増感反応に展開していく予定である。
血管内皮バリア機能制御におけるIFNβ-1aシグナルと低酸素応答系のクロストーク

急性呼吸窮迫症候群の治療薬候補として本邦でも臨床治験が行われているInterferonβ-1a(INFβ-1a)の細胞間バリア機能への影響をINFβ-1aシグナル伝達,肺内酸素分圧・サイトカイン環境と関連付けた転写因子hypoxia-inducible factor 1(HIF-1)活性化とのクロストークの観点で解明することが本研究の目的である。この目的の達成のため血管内皮初代培養細胞,肺胞上皮・腸管上皮由来細胞株を用いてEcto-5'-nucleotidaseを持つCD73分子の発現とそれに依存した細胞間バリア機能維持のメカニズムを細胞生物学・分子生物学・バイオインフォマティクスを統合した手法を用いて検討した。今年度は以下の研究成果を得たので報告する。HUVECから採取したRNAについては次世代シーケンサを用いた網羅的なRNA発現解析(RNA-Seq)を行い用量、時間依存的にCD73 mRNAの発現誘導が起こる事を確認した。ほぼ計画通りに細胞生物学的研究が進行しているため。タイトジャンクションを形成する蛋白質であるOccludin、Claudin、ZO-1の発現を検討していく。さらに実験小動物を用いた検討には着手する。ほぼ計画通りに細胞生物学的研究は進んだが、実験小動物を用いた検討に着手できなかったため次年度使用額が生じた。次年度タイトジャンクションを形成する蛋白質であるOccludin、Claudin、ZO-1の発現を検討していくとともに実験小動物を用いた検討に着手することで、次年度分として請求した助成金と合わせて使用する予定である。
ZnMgCdS系半導体量子構造における励起子分子の局在化の制御と光機能性

励起子分子の輻射再結合過程を利用した紫外域半導体レーザの構造最適化を構築するために、Cd_xZn_<1-x>S/ZnS量子井戸構造およびCd_xZn_<1-x>S/ZnS/Mg_yZn_<1-y>S分離閉じ込めヘテロ構造を対象として、励起子分子に対する量子閉じ込め効果の増大と局在化の制御を試みた。まず、減圧MOCVD法によるMg_yZn_<1-y>S混晶薄膜の成長条件最適化を行い、この混晶層が量子井戸レーザ構造のクラッド層として有用であることを確認した。次に、量子井戸活性層の成長条件を再検討することにより、より高いCd組成比を有する量子井戸構造においても励起子および励起子分子の局在化を制御することが可能となった。励起子分子に対する閉じ込め効果の増大を評価したところ、その結合エネルギーは40meVを上回っていることが明らかにされた。また、これまでにその定量的な評価手法が確立されていない励起子分子のストークスシフトを実験結果に基づいて定義した。その結果、励起子分子のストークスシフトは、励起子に対する値と比較して約54%であることが明らかにされた。最後に、混晶量子井戸層の組成比、井戸層幅および障壁層幅を構造パラメータとして変化させた一連の量子井戸試料に対する高密度励起効果の測定を行い、紫外誘導放出光特性と励起子分子の結合エネルギーおよびストークスシフトとの相関を定量的に解析した。その結果、励起子分子の輻射再結合過程に伴う誘導放出特性は、励起子分子の結合エネルギーのみならず、そのストークスシフトの値にも依存することが明らかにされた。特に、誘導放出に対するしきい励起パワー密度の温度上昇に伴う増大は、励起子分子のストークスシフトの値と強く相関しており、励起子分子の局在化に伴う熱的安定性の向上が温度上昇に伴うしきい励起パワー密度の増大を抑制していることが明らかにされた。励起子系、特に局在励起子分子の輻射再結合過程を利用したZnS系紫外半導体レーザを実現するために、Mg_xZn_<1-x>S混晶薄膜は活性層へのキャリアの閉じ込め効果を増大する目的で、レーザ構造の障壁層またはクラッド層として重要な役割を果たすことが期待される。本年度は、現有する減圧有機金属気相成長装置に新たにMg有機原料用バブリングシステムを導入することにより、Mg_xZn_<1-x>S混晶薄膜の成長から研究を開始した。Mg有機原料には比較的高純度な原料が得られるビスシクロペンタジエニルマグネシウム[(C_5H_5)_2Mg]を用い、水素をキャリアガスとして用いることにより成長槽に供給した。成長基板温度、VI/II供給モル比、Mg供給量を変化させた一連の試料を作製し、X線回折測定によりその結晶構造および結晶性を評価した結果、Mgの混晶組成比がx=0.55程度まで閃亜鉛鉱構造を有するMg_xZn_<l-x>S混晶薄膜が成長できることを初めて明らかにした。

また、時間分解フォトルミネッセンスの測定結果より、混晶薄膜からの発光は混晶組成の揺らぎに起因した局在励起子の輻射再結合過程が支配的であることを明らかにした。さらに、局在励起子発光線の不均一幅のMg混晶組成比依存性より、Mgの混晶組成比がx=0.2程度までは比較的良好な光学特性を示す混晶薄膜が成長できることも明らかにした。そこで、このMg_<0.2>Zn_<0.8>S混晶薄膜をクラッド層に用いてCd_<0.2>Zn_<0.8>S/ZnS/Mg_<0.2>Zn_<0.8>S分離閉じ込め構造を作製し、その光学特性を評価した。その結果、クラッド層を挿入していない量子井戸試料と比較して、Mg_<0.2>Zn_<0.8>S混晶クラッド層を挿入した場合、Cd_<0.2>Zn_<0.8>S量子井戸活性層からの室温における発光強度を2桁程度増大できることを明らかにした。Cd_xZn_<1-x>S/ZnS/Mg_yZn_<1-y>S分離閉じ込めヘテロ構造のベース構造となるCd_xZn_<1-x>S/ZnS量子井戸構造に関して、励起子分子に対する量子閉じ込め効果の増大と局在化の制御を行うために、減圧MOCVD法による成長条件の再検討を行った。従来と比較してVI族原料ガスに対してII族原料ガスの供給量を抑え、量子井戸構造の成長速度を半分以下に抑えることにより、混晶井戸層の組成比の増大と膜厚の減少に伴う励起子分子発光の不均一拡がりが抑制できることを明らかにした。その結果、より高いCd組成比を有する量子井戸構造においても励起子および励起子分子の局在化を制御することが可能となった。励起子分子に対する量子閉じ込め効果の増大を評価するために、励起子発光線と励起子分子発光線のエネルギー間隔(ΔE)を測定したところ、量子井戸層の膜厚1.7nm, Cd組成比x=0.26の試料においてΔE=31meVという最大値を得た。この値は従来までの最大値ΔE=23meVの約1.3倍である。また、このΔEの温度依存性を評価した。その結果、低温から150K程度までの温度領域ではΔEの値は温度上昇とともに増大し、150Kから室温までの温度領域ではその増大傾向が飽和した。この温度上昇に伴うΔEの増大は、低温で局在していた励起子分子が温度上昇とともに非局在化することに起因した現象であるとして説明される。また、増大傾向が飽和した温度領域におけるΔEの最大値は約41meVであった。上述したように150K以上では励起子分子が非局在化しているとすると、このΔEの最大値は励起子分子の結合エネルギーを与えるものと考えられる。従って、励起子分子の結合エネルギーに関しては、従来の最大値(34meV)と比較して1.2倍程度の増大が達成されたことになる。混晶量子井戸内に形成される励起子分子の局在化を評価するために、これまでにその定量的な評価手法が確立されていない励起子分子のストークスシフトを実験結果に基づいて定義した。励起子および励起子分子発光の励起スペクトルを測定することにより、励起子吸収が生じる共鳴エネルギー位置と励起子分子の2光子吸収が生じる共鳴エネルギー位置を同定した。
芳香族アミンに対する発癌感受性支配因子としての薬物代謝酵素の変動

1. Trp P-2(トリプトファン熱分解物成分)による【CDF_1】マウスでの発がんの性差について:既に、国立ガンセンター、杉村らにより、Trp P-2発がんでは雌【CDF_1】マウスは雄に比べ、著しく発がん感受性が高いことが報告されている。今回、我々はTrp P-2餌を発がん実験時と同様に雌雄【CDF_1】マウスに12週間与え、各時期における標的臓器内のTrp P-2代謝活性化能をAmes試験を利用し、比較検討した。平常時の代謝活性化能は、雌雄間で有意な差は見られなかった。Trp P-2餌投与(12週間)により雌では有意な活性化能の上昇(1.52倍)が認められたが、雄では活性化能の上昇は認められず、逆に若干の低下傾向が示された。Trp P-2餌投与時(12週間)の各時期の雌雄間での代謝活性能を比較すると発がん感受性の高い雌の方が発がん感受性の低い雄より約2倍高い活性化能を示すことが明らかとなった。本結果は発がん感受性支配要因の少なくとも1つに発がん初期過程における各動物の代謝活性化能が挙げられる事を示唆している。また、Trp P-2餌投与により雌マウスで誘導される代謝活性化酵素は、その基質特異性補酵素の要求性等の点から、3-メチルコラントレンで誘導されるタイプのチトクロームP-450(s)であろうと推察された。2. 4-アミノアゾベンゼン(AAB)誘導体によるラット肝高スピン型チトクロームP-448(cyt. P-448H)の選択的誘導:種々芳香族アミン系発がん剤はcyt. P-448Hで高率に活性化される事及び本酵素を誘導する性質のあることを見い出した。そこで、cyt. P-448Hの誘導能と発がん活性との関連性をAAB誘導体を用い検討した。cyt. P-448の定性、定量は、昨年度及び今年度作製した単クローン抗体(cyt. P-448H特異抗体及び低スピン型cyt. P-448特異抗体)を用い、行なった。その結果、AABを除く種々メトキシルあるいはメチル誘導体に選択的cyt. P-448誘導能が観察され、必ずしも発がん活性とは相関しないことが明らかとなった。
幼児期の親子で取り組む体力運動能力向上プログラムの効果とその適時性の検討

親子で3年プログラムを継続した効果として、体力面は親子とも敏捷性が向上した。技能面は、捕球能力が3年目で顕著に向上させることができた。その理由として捕球準備動作が確実に行われるようになった。適時性は、バランス能力、敏捷性、投力が年中児から顕著に向上した。捕球能力は、年長児からでも効果はあるものの、年少児から継続するとその効果は大きくなった。以上のことから、本プログラムのように親子が一緒に運動することにより、成功体験が増えて楽しめるようになったことが大きな要因といえる。本研究の目的は、幼稚園児の体力運動能力を向上させる方策として、親子で取り組む体力運動能力向上プログラムの効果(親の体力と幼児の体力の関係)と適時性の検証である。さらに、親子で取り組む体力運動能力の向上に適時性があるかについて、年少児(1年目)、年中児(2年目)、年長児(3年目)での親子の効果量について比較検討している。平成26年度の介入研究は、平成26年9月から平成27年1月まで(9月プレ測定、1月ポスト測定)の3ケ月間にわたり、年少児の9名の参加者を中心に毎週1回の親子運動教室と自宅でのセルフトレーニングを週1回実施させており、順調に行えている。なお、コントロール群は、協力を得られた他の幼稚園年少児20名を用いた。介入群の運動教室は、幼稚園の就業前の60分間、親子で行った。運動教室の内容は、コーディネーション能力の向上を目的に4種類の運動を行った。親子で行うリズム能力を向上させる体操を2種目と定位能力や反応能力を高めるように親子がペアとなって行うキャッチボールを固定種目とし、残り1種目は、バランス感覚を養う種目、反応能力を養う種目、状況の変化に応じて、素早く動きを切り替える変換能力を向上させる種目を組み合わせた運動を毎回提供した。運動教室での活動量は、ライフコーダを購入し4秒ごとの活動量を記録している。本研究の大きな意義は、親子が一緒に運動することで親子の体力を向上させ、運動の楽しさを共有し運動を習慣化させていくことにある。本プログラムが日常生活に及ぼす影響について、生活活動量計と生活習慣のアンケート及び子供との対話内容調査を用いて、家庭における生活習慣の変容とその要因についても調査を行っている。さらに、運動プログラムの中で子供のボール捕球動作の変化を検討するために、運動運教室の終盤ではあったものの、高速度カメラを購入し、捕球フォームの変容についても検討を加えている。適時性の検証は、年少児(1年目)、年中児(2年目)、年長児(3年目)での親子の効果量について比較検討することである。平成26年度の介入研究は、平成26年9月から平成27年1月まで(9月プレ測定、1月ポスト測定)の3ケ月間にわたり、年少児9名の参加者を中心に毎週1回の親子運動教室と自宅でのセルフトレーニングを週1回実施させて、順調に進んだ。なお、コントロール群は、協力を得られた他の幼稚園年少児20名を用いて行った。平成27年度は、昨年から継続予定の年中児9名のうち、1名が保護者の都合で継続出来なくなり8名で2年連続の参加者でスタートした。一方、年中児からのスタートは、12名の希望者があり、合計20名で幼稚園の就業前の60分間、親子で行った。コントロール群は、協力を得られた他の幼稚園年中児16名を用いて行った。運動教室の内容は、昨年同様に親子で行うリズム能力を向上させる体操を2種目と定位能力や反応能力を高めるように親子がペアでキャッチボールを行わせた。残り1種目は、バランス感覚を養う種目、反応能力を養う種目、状況の変化に応じて、素早く動きを切り替える変換能力を向上させる種目を組み合わせた運動を毎回提供した。この運動教室ではライフコーダで4秒ごとの活動量を記録している。平成27年度は高速度カメラと映像分析ソフトを購入し、映像データを基に投球と捕球の変化について、現在解析を行っている。本研究の大きな意義は、親子が一緒に運動することで、親子の体力を向上させ、運動の楽しさを共有し運動を習慣化させていくことにある。2年目を迎えた運動教室では、親子の意識が徐々にではあるが、平素から一緒に運動しようとする意識は芽生えてきている。平成27年度は、保護者の就労等の都合で1名減となった。一方、年中児からのスタートは、12名の希望者があり、年中から年長へと継続して運動教室に参加することをお願いした。一方、コントロール群は、実験群と同様の時期に16名の年中児の前後測定を行えた。10月から毎週木曜日にS幼稚園の体育館で始業前の9時10時までの1時間を利用して親子運動教室を行った。なお、セルフトレーニングも週一回して貰うように、基本運動の映像をDVDにて提供した。運動教室の出席率は、1回2回の風邪等による欠席はあるものの大半の親子が最後まで頑張り、運動教室の運営は概ね、予定通り到達したといえる。ポスト測定は、1月に実施したが、インフルエンザの流行する時期でもあり、体調面での若干の不安が出る時期のため、予備日を含め3回の測定日を設けて、全員の測定を完了できた。

昨年度の反省を踏まえて、ポスト測定をインフルエンザの心配のない12月頃に実施できるように工夫したが、園の行事や測定協力学生の配慮から例年通りの1月実施とした。昨年度から継続している年中児の児童は、敏捷性と瞬発力の項目でコントロール群及び年中児からスタートした園児よりも効果が出る傾向にあった。さらに、ボール操作能力のうち、捕球能力は交互作用が認められ、2年連続の効果が得られた。投力は、主効果が得られた。本研究の一つの目的である、捕球能力の向上は、1年目より2年目の年中児でトレーニング効果が得られた。年少児での効果より、年中児になってからの方がより効果が現れたため、適時性は年中児からと言える。また、親の体力は、敏捷性能力が2年目の運動群に主効果が得られた。また、下肢筋力も2年目群の方が統計的に有意でないものの効果が上がる傾向が出た。2年目は、生活活動調査の他に食事調査も実施出来、現在データを整理し、解析中である。2年目も概ね予定通り順調に実施出来ている。本研究の目的は、幼稚園児の体力運動能力を向上させる方策として、親子で取り組む体力運動能力向上プログラムの効果(親の体力と幼児の体力の関係)と適時性の検証である。適時性の検証は、年少児(1年目)、年中児(2年目)、年長児(3年目)での親子の効果量について比較検討することである。プログラムは、毎週1回50分のコーディネーションを高める内容とボール操作性を高めるプログラムを親子が楽しめる内容で行った。また、週に1回は親子で同程度の内容を家庭で行わせた。運動教室の4秒ごとの平均活動量は、LC強度(79)の高強度が子ども(3分30秒±1.8分)、親(2.1分±1.2分)で、LC強度(46)の中強度が子ども(3.9±1.4分)、親(4.6±1.8分)で体育館が狭く安全性を確保した結果、ジャンプ系の動作で高強度を確保させた。ボール操作では、ボールを捕り損ねによるボールを追いかける動作以外は、LC強度(13)の低強度の出現が多かった。参加者は、1年目が9組、2年継続した親子が8組、3年継続が7組であった。3年継続した親子の体力の特徴は、敏捷性の項目が親子で向上させることができた。技能面は、捕球能力が3年目で顕著に向上させることができた。動作改善の特徴として、捕球準備動作が確実に行われるようになっていた。適時性の検討は、バランス能力、敏捷性、投力が年中から顕著に向上した。また、捕球能力については、2年継続した者が年中児から参加した者より効果は認められた。捕球能力は、年長児から参加した者でも効果はあるものの、年少児から継続するとその効果は大きくなった。以上のことから、親子で運動を行うことによる効果として、下肢筋力や俊敏性及び投力、捕球能力に影響を与えた。適時性としては、捕球能力のみ3年継続の影響は大きいものと考えられた。成功体験も含めて楽しめるようになったことが大きな要因といえる。親子で3年プログラムを継続した効果として、体力面は親子とも敏捷性が向上した。その理由として捕球準備動作が確実に行われるようになった。適時性は、バランス能力、敏捷性、投力が年中児から顕著に向上した。捕球能力は、年長児からでも効果はあるものの、年少児から継続するとその効果は大きくなった。
20 世紀初頭のイギリスにおけるチャリティ活動の実態的・言説的把握

18世紀、19世紀のイギリスで隆盛を極めたチャリティ活動は、20世紀初頭の「国家福祉」萌芽期においてもなお、困窮者救済に根本的な重要性を持ち続けた。本研究では、第一次世界大戦期に行われた「戦争チャリティ」の実態を実態的かつ言説的に分析することで、国家の積極的介入がこれまでになく強く求められていた戦時下にあってさえ、チャリティの伝統が強固に力を発揮し続けていたさまを明らかにすることができた。放任的な自由主義の19世紀から介入的な国家福祉の20世紀へ移行しつつあったイギリスを対象にして、近世から近代にかけて他国に比しきわめて巨大な実質を備えていた「チャリティ(慈善・公益活動)」が、いかなる変容を被るのか、あるいは被らないのかを歴史学的に究明するという目的の下、本年度は次のような研究をおこなった。研究計画に基づき、1909年の救貧法委員会の報告書の理解につとめた。まず、J.Harris(1972)やA.M.BcBriar(1987)、そしてB.Harris(2004)といったイギリスの優れた先行研究に学んだ。これらは福祉国家形成の前史を、緻密な実証によって明らかにしたものであるが、主眼は国家福祉の方にあり、旧来のチャリティを含む福祉の諸実践には充分な検討が加えられていない。現代イギリスにおけるチャリティ的なるものの横溢を鑑みるに、20世紀初頭に福祉の未来を賭けて当代の思想家、実践家、政治家たちが知恵の限りを尽くしたと言ってよい救貧法委員会において、これまであまり着目されてこなかったチャリティに関する言説を考察する意義はきわめて大きい。同報告書の第7部は「チャリティと困窮者救済」(pp.447-526)と題し、伝統的な基金立チャリティと比較的新しい形態である募金立チャリティの概要が述べられた後、国家による規制、救貧法との関係、ドイツとの比較など、多岐にわたる考察が展開されている。報告書全体の中では10パーセントにも満たない分量にすぎないが、福祉の未来は、チャリティの過去を無視したり捨て去ったりすることではなく、それを継承することを前提として構想されていたことが、明らかとなった。近年の研究動向によれば、20世紀のイギリスは、二つの世界大戦で未曽有の国民的動員をかける必要から、その見返りとして国民に各種の福祉的給付を約束したという「福祉国家welfare state=戦争国家warfare state」論で説明されることが多い。すなわち、第一次世界大戦を戦い抜くための総動員体制は、不可避的に国家福祉を拡大させたのである。たしかに、この時期に兵士家族への別居手当や、除隊兵および戦死者遺族への年金の給付は本格化している。それでは、1909年の救貧法委員会であれほど言及されたチャリティ実践は、総力戦体制下で窒息してしまったのであろうか。このような問題意識から、まずは第一次世界大戦期のイギリス社会を論じた先行研究に学び、この時期においてもなお、相応のチャリティ活動が展開していたことを確認した。さらに、2008年に発表されたピーター・グラントの論文から、当時1万8000にものぼる「戦争チャリティwar charities」が全国各地に展開していたことを知る事が出来た。本研究では上記の社会史的な先行研究が明らかにしてきた諸実践の具体性(質)と、グラントが明らかにした全体的な図柄(量)とを有機的に統合した戦争チャリティ像を描くことをめざし、特に、当時スキャンダルとなっていた戦争チャリティを騙る詐欺の横行を、社会史的かつ政治史的に、そしてミクロかつマクロに分析することにした。研究費を活用し、同時代の文献を入手し、イギリスの各種文書館において警察の捜査報告書や議会の調査報告書を渉猟して、詐欺問題の実態とそのスキャンダル化、警察による内偵と議会調査委員会による立法措置の提言、そして戦争チャリティを登録制にするという、イギリスチャリティにおいて注目すべき介入的な立法がなる経緯を再構成することができた。総力戦体制にあっても、チャリティは戦争が生み出す弱者の救済に大きな役割を果たし、そうであるがゆえに詐欺問題は実際の規模以上に誇張され、その結果、国家はより効率的なチャリティ実践をうながすために、登録制度を導入したのであった。チャリティは「福祉国家=戦争国家」化するイギリスの基層に有り続けたのである。20世紀半ばに成立し、紆余曲折はありながらも現在に至るイギリス福祉国家は、その起源から、非国家福祉的なるもの、すなわち民間による自発的な非営利の弱者救済活動という分厚いチャリティの層を前提としてきた。この事実は、近年まで研究者の関心をほとんど引いてこなかったのだが、現代と近代、国家福祉と非営利セクターの関係(連続と断絶)を考える上で、根本的に重要である。

そこで本研究は、近代と現代のはざま、換言すれば、国家福祉の萌芽期たる前世紀転換期に焦点をあて、チャリティがいかにして現代につながっていくのかを検討しようと試みた。本年度は、第一次世界大戦期にイギリスで活況を呈した戦争関連チャリティwar charitiesを計量した。具体的には、大戦後すぐの時期に刊行された戦争チャリティの全国リストに記載されていた1万5千件以上のデータにもとづき、前年までに質的に追ってきた戦争チャリティを、チャリティの総量、地理的分布、救済目的の傾向、救済母体の類型などによって補完した(その成果は、近いうちに論文の形で公表する)。これまで3年にわたって遂行した当研究により、20世紀におけるチャリティの持続を決定づけた原因のひとつとして、これまで言われてきた大衆貧困状況や大衆の政治的影響力の増大(選挙権の拡大など)だけでなく、未曾有の総力戦となった第一次世界大戦の果たした役割の大きさを理解することができた。総力戦は国家の財政規模を極端に増大させ、それがのちの国家福祉を可能とする巨額の財政支出に対し、国民と政府を慣れさせたということはこれまでも知られていたが、このたびの研究は、そのような突発的な事態が、民間のエネルギーの劇的な増殖・再活性化をもたらしうることをも示唆する。戦争チャリティに関しては、政治史的な脈絡も究明することができたので、これは当初の計画以上の進展といってよい。ただ他方で、本年度にやるはずであった戦争チャリティのリストのデータベース化はできあがっていない。したがって、総じていえば、「研究の目的」に記したとおり、第1年目に引き続き、第2年目の研究も、おおむね順調にするめることができたと考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度には、第1年目と第2年目にそれぞれ明らかにした19世紀末20世紀初頭のチャリティ事情(1909年の救貧法委員会報告)と、第一次世界大戦期のチャリティ事情(戦争チャリティの詐欺問題)を時系列的に統合し、ひとつの歴史像を描き出すことを課題としている。そのためには、ある種の数量的な動向分析が不可欠である。そこで、やりのこした戦争チャリティのデータベース作りを急ぐとともに、他の平時のチャリティ活動の数量的把握にもつとめたい。
線虫アセチルコリン異常蓄積変異遺伝子unc-18の構造と機能

本研究はシナプスにおける情報伝達機構解明を目的とする。線虫C.elegansのunc-18遺伝子は68Kの親水性蛋白質をコードし、unc-18遺伝子変異により、行動異常、アセチルコリンエステラーゼ抵抗性、アセチルコリン異常蓄積等の表現型がみられる。また、酵母の細胞内小胞輸送に関与するSecl/Slyl/Slplとの類似性から、UNC-18蛋白質は神経伝達物質放出に関わる新しい因子であると推論された。特に変異によりsecretory vesicleの蓄積を起こすseclと似ていることから、神経細胞においてsynaptic vesicleの神経終末への輸送やexocytosisに関与している可能性が考えられた。unc-18の発現パターンを抗UNC-18抗体による免疫染色で調べたところ、腹部神経索を構成する運動神経細胞の細胞体と軸索が強く染色され、頭部ガングリオンの一部のん神経細胞でも特異的に発現が認められた。unc-18遺伝子変異はアセチルコリン異常蓄積を引き起こすが、コリン作働性神経細胞だけではなく、セロトニン作働性、GABA作働性神経細胞でも発現していることから、一般的な神経伝達物質放出に関与することが示唆される。また、本年度の研究実施計画に基づき、UNC-18蛋白質の機能ドメインを同定するため線虫C.elegansの近縁種C.briggsaeのゲノムライブラリーを作製し、unc-18相同遺伝子をクローニングした。DNA塩基配列から予測されるアミノ酸配列は高度に保存されており(97.5%同一)、C.elegansUNC-18蛋白質に対する抗血清と交叉反応を示した。線虫のシナプス機能に関与する遺伝子には哺乳動物遺伝子と相同性を示すものがあることから、マウスunc-18相同遺伝子のクローニングを行った。弱い条件下でのサザン、ノーザンハイブリダイゼーションによりシグナルが検出されなかったため、Secl/Slyl/Slplとの相同領域をプライマーとして脳PolyA+RNAのRT-PCRを行った。unc-18とアミノ酸レベルで70%程度相同な2つの分子種が得られた。これら2つのマウス相同遺伝子と2つの線虫遺伝子のコードするアミノ酸配列を比較することにより、高度に保存された配列が決定された。また、マウス相同遺伝子のノーザンブロット解析から、一方は脳特異的な4.0kbの転写産物がみられ、他方は各組織に2.8kbの転写産物が検出された。この結果はunc-18相同遺伝子がシナプスにおけるregulated secretionだけでなく真核細胞共通に起こるconstitutive secretionにも関与することを示唆する。現在、これらの相同遺伝子が線虫unc-18突然変異を機能相補し得るかどうか検討中である。
Ｃ型肝炎ウイルスの増殖に必須な宿主側因子の解析と新規感受性細胞株の樹立

C型肝炎ウイルス(HCV)の生活環は徐々に解明されつつあるが、粒子産生機構については未だ不明な点が多い。今回、高分化型肝細胞癌のマーカーであるAFPを指標にして、miR-122やアポリポ蛋白質等の肝臓特異的な因子を発現する細胞株を選択し、HCVの増殖性を評価した。その結果、新たに肝細胞由来のJHH4細胞と胃癌由来のFU97細胞がHCVの感染性粒子を産生できることが示された。FU97細胞は薬剤やウイルス株に対して、Huh7細胞とは異なる感受性を示すことから、HCVの増殖に関与する新しい宿主因子や新規治療薬の探索への応用が期待される。これまでに我々は、肝臓以外のヒト細胞株に肝臓特異的なマイクロRNAであるmiR-122を発現させることで、肝臓由来細胞株と同等にHCVが複製することを報告している。しかしながら、非肝臓系細胞株では感染性粒子を産生しなかった。これまでに肝臓から分泌されるVLDLの産生に関与するアポリポ蛋白質(ApoBやApoE)がHCVの粒子産生に重要な役割を果たしていることが報告されている。また、人工ヌクレアーゼを用いてヒト肝臓由来細胞株からApoE遺伝子を欠損させても、粒子産生に変化は認められなかった。さらに、この細胞からApoBをノックダウンさせると粒子産生が顕著に低下した。以上の成績から、ApoBとApoEは協調的に作用してHCVの粒子産生に関与していることが示された。今回、粒子産生におけるアポリポ蛋白質の役割を明らかにするために、ApoBとApoE遺伝子を欠損させたダブルノックアウトHuh7細胞を作製したところ、HCVの感染性粒子産生が顕著に抑制された。肝組織とHuh7細胞でアポリポ蛋白質の発現を比較すると、Huh7細胞ではApoBとApoE以外のアポリポ蛋白質の発現が肝組織よりも低いことが明らかになった。さらに、ダブルノックアウト細胞にApoAやApoCを発現させるとHCV粒子の産生を回復できることから、ApoAやApoCも粒子産生に関与することが示唆された。アポリポ蛋白質の2次構造解析から、HCVの粒子産生を可能にするアポリポ蛋白質には共通して、両親媒性のαヘリックスが繰り返し存在しており、これだけを発現させてもHCV粒子の産生が回復することから、アポリポ蛋白質の両親媒性のαヘリックスがHCVの粒子産生に関与することが示された。これまでに、VLDL産生系に関わる宿主因子であるApoBやApoE等の肝臓特異的因子がHCVの粒子産生に関わっていることが示唆されてきた。粒子産生におけるアポリポ蛋白の役割を明らかにするために、ApoBおよびApoEのノックアウト細胞を樹立した。ダブルノックアウト細胞では、HCVの感染性粒子産生効率が顕著に抑制されており、ApoBおよびApoEがHCVの粒子産生において相補的な役割を持っていることが示唆された。さらにApoEのみならずApoAまたはApoCの発現によりダブルノックアウト細胞におけるHCV粒子の産生が回復したことから、ApoAやApoCも粒子産生において同様の役割を演じていることが示唆された。アポリポ蛋白質の2次構造解析から、HCVの粒子産生を可能にするアポリポ蛋白には共通した両親媒性のαヘリックスが存在し、このαヘリックスの発現によっても、HCV粒子の産生が回復することから、アポリポ蛋白の両親媒性のαヘリックスがHCVの粒子産生に関与することが示された。