hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
神経栄養因子受容体/イムノグロブリン融合蛋白を用いた霊長類における認知記憶の研究

この動物を用い、BDNFの長期記憶の形成、維持における機能をさらに詳細に調べるために、神経栄養因子受容体/イムノグロブリン融合蛋白による遺伝子発現抑制実験を計画した。ニホンザルの神経栄養因子受容体trkA, trkB, trkC遺伝子を単離し、神経栄養因子受容体/イムノグロブリン(IgG)融合蛋白を作製した。また、神経栄養因子受容体/IgG融合蛋白の脳実質内注入による発現抑制効果の評価を行うためにラットを用いたin vivo実験系の開発を行ってきた。これまでにラット嗅索切断により嗅球の僧帽細胞にプログラム細胞死(apoptosis)が誘導されること(Koyano et al.,2005a)、顆粒細胞のapoptosisに位置による違いがあることを報告した(Koyano et al.,2005b)。さらに、この実験系を用いBDNFおよびtrkB/IgG融合蛋白をラット嗅球に注入し、細胞死への影響を調べたが、有意な結果は得られず、他の神経栄養因子の寄与が示唆された。
高品質CIS薄膜をベースとした太陽電池の試作および放射光照射特性

太陽光は石油などに替わる有望なエネルギーとして最近とみに注目されているが、そめキーテクノロジーが高効率・低価格な太陽電池の実現である。そこで世界的に研究されているのがカルコパイライト構造を持つ化合物半導体として知られるCuInSe_2やCuInS_2などのCIS薄膜を光吸収層とする薄膜太陽電池である。太陽電池が宇宙空間でのエネルギー確保という観点から有効な発電手段であることは従来より指摘されているが、CIS薄膜太陽電池が宇宙という極めて厳しい環境下でどのような特性変化を示すかについてはほとんど報告例がない。本研究はCIS薄膜をベースとする太陽電池が宇宙空間での利用を前提としたとき非常に有力な候補になる可能性があることを実験的に確認することを目的としている。平成16年度は、太陽電池セルの試作および基礎特性の評価を行い、おおむね良好な結果を得ることができた。しかしそれらの薄膜を組み合わせて太陽電池セルを試作してみたところ、所定の性能が発揮されておらず、太陽電池としての発電性能を有していないことが判明した。そこで平成17年度は前年度に引き続き、高品質CIS薄膜をべースとした太陽電池セルの試作を繰り返し、作製環境のさらなる清浄化に努力した。これは薄膜界面における結晶格子の不整合が主に起因すると考えられたためである。特に光吸収層となるCIS薄膜と窓層となるZnO薄膜、そしてバッファ層となるCdS薄膜の三者間の界面制御が困難を極めた。結果として発電性能を要するセルの試作には成功したものの、発電効率が当初目標を大きく下回り、所定の性能を発揮する試作セルを用いた放射光の照射実験を行うことはできなかった。太陽光は石油などに替わる有望なエネルギーとして最近とみに注目されているが、そのキーテクノロジーが高効率・低価格な太陽電池の実現である。そこで初年度はまず、太陽電池セルの試作および基礎評価を行った。基板はガラスを用い、その上に導電層であるMoを成膜、さらにその上に光吸収層となるCIS薄膜をArFエキシマレーザー(福井工業高等専門学校)を用いたアブレーション法により作製した。バッファ層として用いるCdSは溶液成長させた。また、窓層であるZnOはRFスパッタ装置(福井工業高等専門学校)で成膜した。また本研究においては、薄膜の厚さを高精度に制御することが高効率CIS薄膜太陽電池の電気的特性を安定化させる大きな要因であると予想されるため、スパッタ装置のメインチャンバーに膜厚モニターを付加した。作製したCIS薄膜の結晶構造や組成、表面状態等をX線回折や電子顕微鏡、光電子分光法などを用いて評価し、おおむね予想した膜質が実現されていることを確認できた。しかしそれらの薄膜を組み合わせて太陽電池セルを試作してみたところ、所定の性能が発揮されていないことが判明した。これは薄膜界面における結晶格子の不整合に起因すると思われ、セルの作製環境のさらなる清浄化が必要である。

そこで世界的に研究されているのがカルコパイライト構造を持つ化合物半導体として知られるCuInSe_2やCuInS_2などのCIS薄膜を光吸収層とする薄膜太陽電池である。太陽電池が宇宙空間でのエネルギー確保という観点から有効な発電手段であることは従来より指摘されているが、CIS薄膜太陽電池が宇宙という極めて厳しい環境下でどのような特性変化を示すかについてはほとんど報告例がない。本研究はCIS薄膜をベースとする太陽電池が宇宙空間での利用を前提としたとき非常に有力な候補になる可能性があることを実験的に確認することを目的としている。前年度は、太陽電池セルの試作および基礎評価を行った。しかしそれらの薄膜を組み合わせて太陽電池セルを試作してみたところ、所定の性能が発揮されておらず、太陽電池としての発電性能を有していないことが判明した。そこで今年度は前年度に引き続き、高品質CIS薄膜をベースとした太陽電池セルの試作を繰り返し、作製環境のさらなる清浄化に努力した。これは薄膜界面における結晶格子の不整合が主に起因すると考えられたためである。特に光吸収層となるCIS薄膜と窓層となるZnO薄膜、そしてバッファ層となるCdS薄膜の三者間の界面制御が困難を極めた。結果として発電性能を要するセルの試作には成功したものの、発電効率が当初目標を大きく下回り、所定の性能を発揮する試作セルを用いた放射光の照射実験を行うことはできなかった。今後はCIS層とCdS層との界面における格子整合に重点を置いて研究を進めていく予定である。加えて、すでに試作が完了している測定用の治具を用いて放射光の照射実験を行う計画である。
向社会行動を支える心理メカニズムにかんする比較認知科学研究

本研究では、向社会行動を支える心理メカニズムを探るため、ウマを対象に、向社会行動を促進すると考えられる共感的反応と他者理解を実験的に検討した。その結果、(1)ウマにはヒトのあくびが伝染し、共感的反応の基盤である情動伝染の萌芽的な現象が確認されること、(2)ウマはヒトの注意状態を理解し、その注意状態に合わせて効果的な餌要求行動を選び、その質を柔軟に変化させること、(3)ウマはヒトの情動に敏感で、特にヒトのネガティブな情動(嫌悪)を見ると、その視線の先を追うのを控えること、(4)ウマは表情と声を合わせてヒトの情動をクロスモーダルに認知すること、が明らかになった。本研究では、向社会行動を示す動物種(フサオマキザル・ウマ)を対象に、向社会行動とそれを支える心理特性を被験者内要因で実験的に検討する。個体差に着目した検討を行うことで、向社会行動とそれを支える心理特性間の相関関係を把握する。また行動指標だけでなく生理指標も測定することで、行動の解釈の妥当性を高めるとともに向社会行動の動機づけにも迫る。一連の研究から、向社会行動を支える心理メカニズムを明らかにする。加えて、異なる動物種において同一の研究手法を用い、結果を直接比較することで、向社会行動の進化の道筋の解明にも寄与する。本年度はウマを対象とした2種類の実験を実施した。第1に、共感的反応に関する実験的検討を実施した。具体的には、ウマにおいてヒト(未知)のあくびが伝染するかを調べた。ウマに心拍計を装着し、安静時の心拍数に安定したところで、ウマの前にヒト実験者(未知)が立ち、5分間等間隔であくびを呈示する(テスト条件)か、ただ口を開けるのを呈示した(コントロール条件)。ウマのあくびの回数と心拍数を条件間で比較したところ、どちらについても条件間で有意な差が見られなかった。この結果は、未知のヒトのあくびはウマに伝染しないこととウマに緊張をもたらさないことを示している。第2に、他者理解にかんする実験的検討を実施した。具体的には、ウマがヒトの表情の情動価を理解するかを調べた。ウマをヒトの表情刺激(笑顔・真顔・怒り顔)が貼られた実験馬房に誘導し、5分間の行動を分析した。表情刺激を探索した時間については、怒り顔条件で笑顔・真顔条件でよりも有意に短い傾向が示された。また表情刺激を探索した回数については、怒り顔条件で笑顔条件でよりも有意に少なく、真顔条件でよりも有意に少ない傾向が示された。これらの結果はウマがヒトの怒り顔のネガティブな情動価を理解していることを示唆している。飼育下のウマを対象とした実験研究は、北海道大学馬術部や東京大学馬術部の協力を得て、予定どおり進めることができた。また、ウマを対象とした研究には、現在も継続してデータを収集・追加している観察・実験研究やデータ分析中の実験研究が複数あり、来年度以降も興味深い研究成果を報告できる見込みが立っている。フサオマキザルを対象とした実験研究についても着実に準備を進めているところである。よって、本研究はおおむね順調に進展していると言える。本研究では、向社会行動を示す動物種を対象に向社会行動とそれを支える心理特性を被験者内要因で実験的に検討し、個体差に着目することで、向社会行動の心理メカニズムを解明することを目的としている。本年度は向社会行動を促進するとされる共感的反応と他者理解の実験的検討を実施した。第1に、ウマにおいてヒトの表情(あくび)が伝染するか、またその伝染を親密性が促進するかを調べた。ウマの前にヒト実験者(親密者または未知者)が立ち、5分間、20秒の等間隔で同じ表情を呈示した。表情はあくび(テスト条件)か無意味な口開け(統制条件)であった。ウマは、統制条件でよりもテスト条件で有意に多くあくびをした。ただし、その回数に親密さは影響しなかった。この結果から、ウマにおいては、親密な人だけでなく見知らぬ人の表情も同程度に伝染することがわかった。第2に、ウマがヒトの情動を表情と音声を統合してクロスモーダルに認識するかを、期待違反法を用いて調べた。またその認識を親密性が促進するかを検討した。まず、ウマの担当者または未知者の表情刺激(ポジティブまたはネガティブ)を30秒間呈示した。その15秒後に同じ情動価(一致条件)または異なる情動価(不一致条件)の音声刺激を呈示した。音声刺激が呈示されてからスピーカーを向くまでの反応時間とスピーカーを注視する継続時間を指標とした。ウマは、親密性の条件によらず、表情刺激と音声刺激の情動価が一致している条件でよりも一致していない条件で、有意に速くスピーカーの方を見返した。ただし、ウマが情動価の一致していない条件で有意に長くスピーカーの方を見たのは、担当者の条件においてのみであった。これらの結果は、ウマが1ヒトの情動をその表情や音声を統合してクロスモーダルに認識していることと2その認識は親密な人に対してより頑健に見られることを示唆している。ウマを対象とした向社会行動を支える心理特性に関する実験的検討は、北海道大学馬術部や北海道大学北方生物圏フィールド科学センター耕地圏ステーション静内研究牧場・東京大学馬術部・東京農工大学馬術部・ポーツマス大学近郊の乗馬施設の協力を得て、予定どおり進めることができた。

また、ウマを対象とした研究には、今回報告したもの以外にも同時並行してデータを収集・追加している観察・実験研究が複数あり、来年度も興味深い研究成果を上げる見込みが立っている。また上記で報告した2つの研究については論文執筆を進めているところである。よって本研究はおおむね順調に進展していると言える。本研究では、向社会行動を示す動物種を対象に向社会行動とそれを支える心理特性を被験者内要因で実験的に検討し、個体差に着目することで、向社会行動の心理メカニズムを解明することを目的としている。本年度は向社会行動を促進するとされる共感的反応に関する実験的検討を実施した。本実験では、ヒトの情動がウマに伝染するか、またその伝染を親密さが促進するかを調べた。ヒト実験者(親密者または未知者)にウマの前に座ってもらい、情動の条件(喜び・中立・悲しみ)に応じた動画を3分間視聴させた。ウマにはその動画は呈示せず、動画を視聴しているヒトの自然な情動表出のみを呈示し、それを観察するウマの反応を測定した。実験は被験者内要因で実施した。もしウマにヒトの情動が伝染するなら、ヒトに対するウマの注視や接近行動は、中立条件でよりも喜び条件において長く頻繁に生じる一方、中立条件でよりも悲しみ条件において短く少なくしか生じないと予測した。また平均心拍数については、安静時に比べて悲しみ条件では増加する一方で、喜び条件や中立条件では変化しないと予測した。もし親密さがウマにおけるヒトの情動伝染を促進するなら、以上のような行動変化・生理変化が未知者条件でよりも親密者条件で大きく生じるだろうと予測した。ウマは、親密者よりも未知者を有意に長く注視する傾向を示した。ただし、その注視時間にヒトが表出した情動が影響することはなかった。また、ウマの平均心拍数には、情動の種類も親密さも影響しなかった。したがって、本実験においては、ウマにヒトの情動が伝染するという結果は得られなかった。今後は、実験手続きを修正して再検討するとともに、向社会行動に関する観察研究・実験的検討も実施し、それらの結果の比較を通じて、ウマにおける向社会行動と共感的反応との関連を検討したい。本研究では、向社会行動を支える心理メカニズムを探るため、ウマを対象に、向社会行動を促進すると考えられる共感的反応と他者理解を実験的に検討した。その結果、(1)ウマにはヒトのあくびが伝染し、共感的反応の基盤である情動伝染の萌芽的な現象が確認されること、(2)ウマはヒトの注意状態を理解し、その注意状態に合わせて効果的な餌要求行動を選び、その質を柔軟に変化させること、(3)ウマはヒトの情動に敏感で、特にヒトのネガティブな情動(嫌悪)を見ると、その視線の先を追うのを控えること、(4)ウマは表情と声を合わせてヒトの情動をクロスモーダルに認知すること、が明らかになった。飼育下のウマの研究は、北海道大学馬術部や北海道大学北方生物圏フィールド科学センター耕地圏ステーション静内研究牧場・東京大学馬術部の協力を引き続き得て、これまで通り推進できる見込みである。また、フサオマキザルを対象にした研究は、京都大学大学院文学研究科の藤田和生教授の協力を得て、先方の研究室で実施させていただけることになっており、スムーズな研究開始が見込まれる。ウマの研究は、今後も、北海道大学馬術部や北海道大学北方生物圏フィールド科学センター耕地圏ステーション静内研究牧場・東京大学馬術部・ポーツマス大学近郊の乗馬施設などの協力を得て、これまで通り推進できる見込みである。
日本人βサラセミアの簡易遺伝子診断と発症機序に関する研究

(1)日本に於けるβ-サラセミア変異の発症機序当教室に分析依頼されたβ-サラセミア70家系の遺伝子分析により20種類の異なった変異が見いだされた。プロモーター変異1種類(5%)-8家系(11%)、開始コドン変異3種類(15%)-6家系(9%)、スプライシング異常6種類(30%)-19家系(27%)、ナンセンス変異1種類(5%)-12家系(17%)、フレームシフト6種類(30%)-15家系(21%)、超不安定血色素3種類(15%)-10家系(14%)である。プロモーター変異はTATAボックス第二塩基の変異による転写効率の減。スプライシング、フレームシフトに関する変異種が多いことがわかる。開始コドン、ナンセンス、フレームシフト変異は翻訳レベル(ペプチド)での異常、超不安定血色素もペプチド異常であるが、mRNAレベルでの変化にも興味が持たれた。(2)mRNAの定量化β,αグロビンmRNAの発現比を検討するためにcDNAの合成をRT-PCRで行なった。しかし、αcDNAの合成がうまく運ばず、まだ結果が得られていない。
スプライソソーム活性中心の構造基盤研究

スプライソソームは核内でpre-mRNAからイントロンを正確に切り出し、エキソンを連結してタンパク質を直接コードする成熟したmRNAを生じるスプライシング反応を担う。スプライソソームは5種類のRNAと多数のタンパク質からなり、リボソームと同様に核酸-タンパク質超分子複合体である。スプライシングはこれらのRNA-タンパク質複合体(snRNP)といくつかのnon-snRNPタンパク質の会合と解離によって進む。そのため、スプライソソームの構造生物学的研究は、その構造構築の複雑さおよび動的性質が大きいため非常に困難なものとなっている。本研究では、スプライソソーム活性中心と呼ばれるSplicing Factor(SF)3bを中心として、X線結晶構造解析の手法を用いた構造生物学的研究による原子レベルでのスプライシング機構の解明を目的とする。SF3bは7つのタンパク質(SF3b155,SF3b145,SF3b130,SF3b49,SF3b14b, SF3b10,p14)からなる安定な複合体(450 kDa)を形成しており、イントロンの分岐点近傍のpre-mRNAに直接結合することによってスプライシング反応を開始させる役割を担う。本年度はSF3b構成タンパク質のX線結晶構造解析に適した試料の調製を行った。まず、ヒトHeLa細胞からSF3b構成タンパク質をコードする遺伝子をクローニングし、大腸菌などを用いてSF3b構成タンパク質の大量発現系を構築した。これまでに4種類(SF3b155,SF3b14b,SF3b10,p14)のSF3b構成タンパク質の発現・精製系を確立することができ、結晶化を行っている。現在はRNA鎖を含めた複合体結晶構造の解明を目指し、生化学的手法を用いてタンパク質間相互作用やRNA鎖結合能などを調べている。
日本の中学校、高校における英語教師の動機づけに関する縦断的研究

本研究の目的は、1年間に渡って、英語教師の動機づけがどのように変化するか、教師の動機づけが、授業へどのように反映されているか、縦断的に調査することである。日本の中学校、高校で英語を教える教師を対象に、インタビュー調査、授業観察を実施する。インタビュー調査による詳細な描写から、教師の動機づけが1年間に渡って、どのような状態にあるか、何によって変化するか導き出す。また、授業観察によって、教師の動機づけが、どのように授業へ反映されているか、動機づけと授業の関係を明らかにする。教師、研究者の視点に加え、学習者の視点も含め、研究を実施することで、教師の動機づけに対する理解を深めることを目指す。
RNA干渉を用いた下顎のパターン形成期におけるFGF受容体機能の分子生物学的解析

FGF受容体(FGFR)には14型の4種類のホモログが存在し、選択的スプライシングによる数多くのアイソフォームが同定されている。Fgfr遺伝子の突然変異が、ヒトでは軟骨無形成症やクルーゾン症候群、アペール症候群、ジャクソン・ワイス症候群など、頭蓋骨間の縫合の早期癒合を引き起こすことから、FGFRは軟骨形成、頭蓋顔面の骨格形成において重要な役割を果たしていると考えられている。胎生期の顔面領域では、これらのFgfr遺伝子が時間的・空間的に特徴的な発現パターンを示すことが知られており、個々のFGF受容体とリガンドであるFGFとがそれぞれに特徴的な空間的発現パターンを有することでFGFシグナル伝達系が領域特異的な組織分化の制御に貢献し、顎顔面骨格のかたちや大きさの決定に重要な役割を果たしているものと考えられる。本研究では、FGF受容体による胎生期下顎の三次元的パターン形成のメカニズムの解明を目的として、ラット下顎器官培養系とRNA干渉により、Fgfr遺伝子発現をノックダウンし、骨格組織の形態形成のメカニズムを解明する。Fgfr遺伝子発現のノックダウンに先立ち、Fgfr1,Fgfr2,Fgfr3遺伝子のwhole mount in situ hybridizationを行うことにより、ラット胎仔下顎隆起における各々のFgfr遺伝子の発現パターンを確認した。続いて、RNA干渉に用いるshRNA用ベクターの構築を行った。現在、培養細胞にこのshRNAベクターを導入し、RNA抽出後にcDNAを作成し、Real time RT-PCRによりノックダウンの確認を行っている。さらに、エレクトロポレーション法を用いて下顎隆起の器官培養系への適応を行う予定である。Fgfr遺伝子発現のノックダウンに先立ち、Fgfr1, Fgfr2, Fgfr3遺伝子のwhole mount in situ hybridizationを行うことにより、ラット胎仔下顎隆起における各々のFgfr遺伝子の発現パターンを確認した。本研究では、FGF受容体による胎生期下顎の三次元的パターン形成のメカニズムの解明を目的として、ラット下顎器官培養系とRNA干渉により、Fgfr遺伝子発現をノックダウンし、骨格組織の形態形成のメカニズムを解明することを目的とした。LacZ発現ベクターとLacZのshRNAベクターを遺伝子導入することにより、shRNAによるノックダウンの確認をおこなった。さらに、RNA干渉に用いるための種々のshRNA用ベクターの構築を行い、器官培養を行った下顎隆起に対してshRNAベクターを導入した。その結果、メッケル軟骨の形態に変化が認められた。この結果より、FGF受容体は下顎隆起におけるメッケル軟骨の形態形成において、重要な役割を果たしていることが示唆された。
露天掘り鉱山採掘跡地におけるバイオマス燃料の安定供給を目指した環境修復工法の開発

資源開発に伴う環境修復の中で最も問題となっているAMD問題および採掘跡地の再緑化に関して現状把握を行い、環境修復に対する課題および今後の指針に関して検討した。まず、AMD問題に対する現状把握のため既設ダンピングサイトの調査を行った結果、AMD抑制を考慮した設計がなされておらず、AMD発生が進行した状況であることが明らかとなった。しかし、岩石の風化作用によって生成される2次鉱物である粘土鉱物が、酸素や水の浸透を防止する物質ともなることが期待され、この性質に加え、酸緩衝作用を有するフライアッシュ等の積極的な導入によりダンピングサイトにおけるAMD抑制が可能となることが示唆された。インドネシアは年間約3,000万tの石炭を我が国に輸出している日本第2位の石炭輸入先である。インドネシアでは石炭のほとんどを露天掘り採掘により生産しているため、開発・生産に伴い周辺環境に影響を与えることは避けられず、熱帯雨林の消滅、水の汚染、大規模なすべりといった種々の環境問題の発生が懸念されている。このため、環境負荷低減型採掘法の検討はもちろんのこと環境修復のための効果的な対策を開発初期段階より検討・策定する必要があり、適切なリハビリテーションプログラムの設計および実施が極めて重要である。一般に、採掘跡地は植物の生育基盤としては劣悪な条件にあるため、採掘跡地の再生のためには最終的な緑化に向けた適切な指針が必要となる。多くの露天掘り鉱山では開発中に剥土された表土を保管・管理しており、これを植物の生育基盤として採掘跡地に埋め戻される。また、開発に伴って剥土された表土には土壌有機物や土壌微生物が豊富に含まれているため、十分な土層厚の表土を埋め戻すことが良質な植物の生育基盤の形成につながるためでもある。しかしながら、実際の操業過程では重機などによる転圧により透水性が著しく低下するといったことや地盤が硬くなることで植物の根の伸長を抑制する原因になるため、これらは植栽植物の枯損の主因として挙げられている。そのため、現場における表土の取扱いには十分に留意し、適切な埋め戻し施工を行う必要がある。そこで、埋め戻された表土について植物の生育基盤としての評価を行った結果、いずれの値も良好であることが判明し、KPC鉱山では重機などによる締固めを最小限とした表土の埋め戻しが行われていることが確認された。しかしながら、埋め戻された表土には掘削に伴う異種の岩石や廃石等が混合されており、埋め戻される表土の品質管理まで考慮した施工を行う必要があるため、この点に着目して研究を進めていく予定である。日本はインドネシアから年間約3,000万tもの石炭を輸入しており、それはオーストラリアに次ぐ第2位の石炭輸入先である。インドネシアでは石炭のほとんどが露天掘りにより採掘されているため、河川や周辺環境に多大な影響を与える。インドネシアでの石炭の生産量はここ20年程度の間に飛躍的な増加を示しており、近年の国内の電力需要の急激な増大によって、輸出用に加えて国内発電用の石炭利用も増加していくことを考慮すると、今後も石炭資源開発は飛躍的に増加していくものと予想される。そのため、資源輸入国である我が国にとって安定した我が国の資源供給のためにはインドネシアのような資源生産国における環境負荷低減型の持続した資源開発の確立に向けた積極的な技術協力が重要と考える。酸性鉱山排水(以下、AMD)問題は長く続く鉱山開発の中でも、世界中で認知されている環境問題の一つであり、岩石中に含まれる黄鉄鉱のような硫化鉱物と水・酸素が反応することで鉱山排水の酸性化が引き起こされる深刻な鉱害問題である。また、鉱山開発に伴って形成された裸地状態である跡地では土壌侵食など地球規模の深刻な環境問題が引き起こされるため、環境修復に向けた再緑化が重要な課題となっている。さらに、現在では単に石炭採掘以前の植生に復帰させることだけでなく、農作物の栽培や乳牛および肉牛の放牧、観光施設の建設など産業用途に向けた跡地の高度利用化も考慮されるようになってきているが、この場合、バイオマス燃料に利用できるヤトロファ等の熱帯植物を効率的に生育させれば、採掘跡地から継続的にエネルギーを確保することが可能となる。そこで、本本年度ではインドネシア露天掘り石炭鉱山の採掘跡地における環境修復の中で最も問題となっているAMD問題および採掘跡地の再緑化に着目して、現状把握を行い、今後の課題および指針に関して検討した。インドネシアでは露天採掘により99%以上もの石炭が生産されているが、熱帯雨林気候に属しているため、環境修復箇所においての浸食や酸性鉱山排水問題の発生等が懸念されている。今年度は、AMD対策法の一つであるNAGタイプ別埋戻し法に着目し、インドネシアから採取した廃石・フライアッシュを用いて数種の試験を行い、埋め戻された廃石・フライアッシュが植物の生育に与える影響に関して検討を行った。

インドネシア石炭鉱山から採取した岩石試料とフライアッシュをNAF/PAF分類するため、地化学試験であるNAG試験およびABA(Acid Base Accounting)を行った。その後、植物の根が伸長する廃石部に関して、XRF分析およびICP質量分析を行うことで有害物質の定量と溶出挙動の把握を行った。また、AMD抑制および植物の生育へ影響に関して検討を行うにあたり、降雨により水が浸透する現場状況を模したカラム試験を実施し。すなわち、NAF、PAF及びフライアッシュの混合試料を充填した後、カラム上部から蒸留水を通水し、カラム下部から得られた流出水に関して各種水質分析を行い、植物の生育に関わる種々の検討を行った。その結果、通水1回目のPAF単層およびPAF混合層において高濃度の金属イオン溶出が確認され、フライアッシュ単層において他のケースより高い重金属の溶出が認められることから、これらが植物生育阻害の原因となることが懸念される。しかし、流出水の分析値は一般的に植物体中に含有するとされる金属元素濃度とインドネシア環境基準値を十分に満足しており、さらに通水6回目においてはすべての分析値が減少している。この結果から、AMD抑制を効果的に行い、かつ一定の土壌養生期間を設けることが最終的な修復緑化を行うに当たって重要であると考え、次年度の研究として継続する予定である。我が国の石炭消費量は年間約1億6千万トンで、ほぼ全量を輸入に頼り、この量は世界全体輸入量の22%を占めている。主な用途のひとつは火力発電所の燃料であるが、ここで発生するフライアッシュの処分が大きな問題となりつつある。現在、その再資源化は多方面から努めてはいるものの、需要量は発生量に追いついていないのが実状である。一方、発展途上産炭国では、露天掘り石炭鉱山の跡地が放置され、切羽跡内溜水の酸性化による地下水汚染、剥土堆積場の崩壊や流出などの環境破壊が発生しており、この環境修復技術の確立が要求されている。この中でも、廃犀のスレーキング性が大きい場合、環境修復の際に種々の工夫が必要となる。廃犀を環境修復に適用する場合、NAFとPAFでは埋め戻し方法が異なる。インドネシアKPC鉱山では、3種の方法が採られている。いずれの方法でも、酸性鉱山排水が発生する可能性のあるPAFを水や空気に暴露されないように最深部に埋め戻し、その上部を覆うようにNAFを埋め戻される。なお、この3種の方法の選択については、NAFの量やコスト等を考慮して判断される。このようにNAFと判断された廃犀は、PAF層をカバーする酸性鉱山排水が発生しない安全な材料として埋め戻される。現在までのところ、これらの方法では、降雨等によって埋め戻されたNAF層がスレーキングにより著しく劣化すれば、雨水がPAF層まで浸入して、結果的に酸性鉱山排水が発生する恐れがあり、また地表面近傍の浸食・流出等を引き起こす可能性があることや植物の生育に多大な影響を及ぼすことを明らかにしており、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。今年度は最終年度であるため、これらのことを総括する予定であるが、植生に関する内容の中で石炭燃焼灰を植生基盤にすることは現場的に厳しく、この点のみが今年度中に達成できない可能性がある。現在、鉱山開発に伴う環境修復で最も問題視されているのは鉱山酸性排水(AMD)問題である。
Ｒ－対称性を持つ超対称理論の研究とその実験的検証

R-対称性は超対称理論が持ち得る対称性で、超対称性と非可換であるという特殊な性質のため理論に強い制限を与え得る。本研究ではR-対称性の一般的性質、素粒子現象論および宇宙論への影響に関する様々な成果を得た。それらの成果には広いクラスの超対称統一模型におけるR-対称性への制限、超場形式の超重力理論でのR-対称性の量子異常の取り扱い、離散的R-対称性の自発的破れの宇宙論への影響などが含まれる。また現在最も有力な模型の一つである純粋重力伝搬型模型においてはR-対称性が重要であるが本研究によってその模型がLHC実験および宇宙線実験を通してどのように検証可能であるかについても大きな進展を得た。LHC実験によるヒッグス粒子の発見を経て素粒子標準模型はほぼ完成し標準模型を越える物理を探る時代に突入している。中でも暗黒物質、強いCPの破れの問題、統一理論、階層性問題、インフレーション模型などは標準模型の背後に潜む物理への大きなヒントと成っていると期待されている。今年度の研究実績の一つとしてAMS-02実験によって確認された宇宙線中の陽電子比率異常に関する研究が挙げられる。宇宙線中の陽電子は主に宇宙線源で生成された陽子線と星間物質との相互作用によって生成されると考えられており宇宙線電子・陽電子比は宇宙線のエネルギーが高くなると陽子の拡散の分だけ減少すると考えられてきた。ところがPamella実験によって電子・陽電子比が高エネルギー側で増大している異常が報告されており、その異常がAMS-02実験によって確認された。私は共同研究者と共にそのような電子・陽電子比異常を説明する暗黒物質の候補としてR-パリティが小さく破れた場合の最軽量超対称粒子を考察した。解析の結果暗黒物質の質量の最尤値が1TeV程度であることを示した。特に暗黒物質がW-ボゾンの超対称対、Wino、である場合には昨年度提案した"Pure Gravity Mediation Model"と整合性が高く、また将来の宇宙ガンマ線観測を通して確認可能である。また本年度の他の研究実績として標準模型の強い相互作用のCPの破れの問題に関する考察が挙げられる。この問題に対する有力な解の候補として大域的位相回転対称性の自発破れを用いたアクシオン模型が考えられている。しかしながらそのような対称性の存在は量子重力まで考えると存在することが難しいと考えられている。私は共同研究者とともに量子異常を持たない離散的R-対称性を持つ模型を考えることで実効的に大域的位相回転対称性を持つ模型が実現可能であることを示した。本年度報告されたヒッグス粒子と考えられる粒子の発見によって素粒子の標準模型は完成されつつあり、素粒子物理はいよいよ新物理を追求する新たなステージに入ったと考えられる。特に発見されたヒッグス粒子の質量が126GeV程度であるという事実は標準模型の背後にある新物理の候補に対して強い制限を与え、大きなヒントとなる。今年度の私の研究実績としてLHCで発見されたヒッグス粒子の質量を超対称理論の枠内で非常に簡潔に説明する模型を提案し、さらにその模型の検証方法についての考察を行ったことが挙げられる。最小な超対称標準模型では126GeV程度のヒッグス粒子は重い超対称粒子を示唆している。私が共著者と共に提案している"Pure Gravity Mediation Model"では標準模型の物質粒子の超対称対(スフェルミオン)およびヒッグス粒子の超対称対(ヒッグシーノ)は100TeV-1000TeV程度と重くなることでヒッグス粒子の質量を説明する一方、ゲージ粒子の超対称対(ゲージーノ)はTeV程度となる。この模型はヒッグシーノおよびゲージノの質量がそれぞれR-対称性の破れを通して理解される点が特徴的である。今年度はその模型の詳細な性質およびLHC実験における検証可能性について考察を進めた。今年度の他の研究実績として、離散的R-対称性と標準模型の世代数の関係についての研究が挙げられる。私は共著者と共に統一理論のエネルギースケール以下に最小超対称標準模型以外に標準模型のゲージ対称性の電荷を持つ粒子が存在しない場合に量子異常による破れを伴わない離散的R-対称性を要請すると世代数が3以上必要となるということを示した。これはミューオンが発見されると共に生じたいまだ解けていない世代数の謎に対して一つの解答を与えている。超対称標準模型はその背後にある力の統一模型との整合性および暗黒物質の候補の内包および統一模型のスケールと標準模型のスケールの大きな開きの安定化という3つの観点から標準模型の背後に存在する最も有力な候補だと考えられている。特にLHC実験によるヒッグス粒子の発見以降いわゆる量子異常伝搬ゲージーノ質量生成機構を使った重いスフェルミオン模型が最も注目されている。例えば申請者が共著者と共に2006年、2011年、2012年に提案した純粋重力伝搬模型はヒッグスの超対称対の質量も無矛盾に説明できる非常に成功した模型となっている。このように量子異常伝搬ゲージーノ質量生成機構に基づく模型の構築は非常に注目されているが、これまでその生成機構自体に幾つか論争が存在していた。特に超空間形式での超重力理論においては量子異常による伝搬ゲージーノ質量に不定性がある可能性が指摘されていた。さらにはその質量生成機構の存在自体を疑問視する議論も存在した。

本年度の申請者の共著者との研究では実際には超空間形式での超重力理論においても一定の条件を満たせば量子異常による伝搬ゲージーノ質量には不定性が存在せず量子異常伝搬ゲージーノ質量生成機構が問題無く働くことを示した。そこでは超一般座標変換に対する量子経路積分測度がRー対称性を含む超ワイル対称性を陽に破っていることが本質的な役割を果たしていることが初めて明らかにされた。この進展により量子異常伝搬ゲージーノ質量生成機構に基づく模型の構築は理論的にも問題が無いことが明らかになり今後の発展につながると期待される。[最終年度実績]本年度の本研究計画の最大の成果として、大統一超対称模型におけるヒッグス2重項3重項問題から得られるR-対称性への一般的な制限の導出が挙げられる。高いR-対称性は超対称性の破れにおける真空の安定性などから重要な対称性であることが知られている。本研究によって伊部は宇宙線研究所の張ヶ谷、鈴木と共に標準模型のゲージ対称性が共通の群に埋め込まれる統一理論においては大統一理論の群の種類によらずにR-対称性は2次の離散群にまで破れている必要があることを示した。この結果は超対称性の破れの機構まで含めた超対称標準模型を構築するのに非常に大きな制限となり重要である。また本年度のその他の成果としてR-対称性が持ち得る超対称標準模型における微調整問題への影響について新しい可能性を示した。LHCによって発見されたヒッグス質量は超対称性粒子の質量がこれまで想定してきたものよりも重い可能性を示唆している。一方でいわゆる電弱スケールの微調整問題から重い超対称粒子の可能性は低いと期待されてきた。本研究によってR-対称性の自発的破れに伴うドメインウォールの形成を考慮に入れた宇宙論を考察すると重い超対称粒子の可能性が必ずしも低いとは言えないことを示した。この議論はLHC実験でゲージ粒子の超対称対のみが発見された場合に非常に重要な意味を持つと期待される。[研究期間内の実績]本研究実施期間に非常に多くの成果を得ることができた。成果例としてはR-対称性が重要な純粋重力伝搬形超対称標準模型におけるゲージ粒子の超対称対のLHC実験での展望、特荷電・中性ウィーノ粒子の質量差の精密計算、宇宙線観測による中性ウィーノ暗黒物質の探索、超場形式の超重力理論におけるアノマリー伝搬機構の解明、統一理論からのR-対称性に対する制限、その他R-対称性の宇宙論への応用などが挙げられる。R-対称性は超対称理論が持ち得る対称性で、超対称性と非可換であるという特殊な性質のため理論に強い制限を与え得る。本研究ではR-対称性の一般的性質、素粒子現象論および宇宙論への影響に関する様々な成果を得た。それらの成果には広いクラスの超対称統一模型におけるR-対称性への制限、超場形式の超重力理論でのR-対称性の量子異常の取り扱い、離散的R-対称性の自発的破れの宇宙論への影響などが含まれる。また現在最も有力な模型の一つである純粋重力伝搬型模型においてはR-対称性が重要であるが本研究によってその模型がLHC実験および宇宙線実験を通してどのように検証可能であるかについても大きな進展を得た。本研究課題における研究目的の達成度としては非常に順調に進展している。
次世代アンチセンス創薬に向けた革新的人工核酸の開発

本研究の目的は、アンチセンス分子の体内動態を制御するために、アミド型BNA(Amido-Bridged Nucleic Acid : AmNA)のアミド基窒素原子上の化学修飾を実施し、脂質異常症、動脈硬化症、及び慢性腎臓病などの治療薬の創製を目指したものである。これまでの研究から、AmNAのアミド基窒素原子をメチル修飾することによって化学的安定性および、生体内安定性の向上を見出している。また、実際の医薬品としての利用を考えた際の臓器へ到達・蓄積に核酸の糖部2'位へのアルキル修飾が有効であるという知見から、AmNAのアミド基窒素原子上へ各種の置換基を導入することによってオリゴヌクレオチドの性質を変化させ、体内動態を変化させることができ得るかを検証した。種々の置換基Rを有するAmNA[NR]を合成し、8種類の誘導体を得ることに成功した。これらのAmNA[NR]をオリゴヌクレオチドへと導入した結果、オリゴヌクレオチド全体として相補RNA鎖に対する高い結合親和性を維持しながら、化学的安定性、酵素耐性を向上した他、置換基の種類によってオリゴヌクレオチドの脂溶性が変化するという知見を得た。これらの性質を示したAmNA[NR]搭載オリゴヌクレオチドのうち、疎水性の高い置換基を導入したオリゴヌクレオチドを用いて、in vivo実験を行うことにより、オリゴヌクレオチドの体内動態および薬効を評価した。その結果、薬効との相関は十分認められなかったものの、AmNA[NR]搭載による脂溶性の付与が、臓器移行性を向上させることが示された。本研究により、」AmNA[NR]が相補RNA鎖に対する結合親和性と、生体内酵素に対する安定性を併せ持つ機能性核酸素材であるとともに、これまでアンチセンス医薬開発の壁となっていたオリゴヌクレオチドの臓器へのデリバリー問題を解決しうる機能性を有することを見出した。
高地適応:モデル動物の開発

前年度に選別されたWistar系ラットとFischer系ラットを用いて以下の実験を行った。実験1:高地肺水腫(HAPE)を想定した、Wister系ラットとFischer系ラットの比較HAPEは急激に登高した際に発症する重症高山病の一種で,海抜2700mでも発症例がある。ここでは,このHAPEの発症を想定して,Wistatr系ラット(n=7)とFischer系ラット(n=8)について系統差を検討した。方法は,摘出灌流肺標本を用いて.先ず従来の方法によってHPV反応を3回測定した後,低酸素(3%O2)下で灌流量を通常の3倍にして灌流し,20分後の肺の湿重量と乾燥重量(60°C,24時間)を測定した。肺の湿重量(Wet)/乾燥重量(Dry)を肺水腫の指標とした。その結果,HPV反応はWistar>Fischerで今までの結果と一致した。しかし,肺水腫の指標である肺Wet/DryではFischer系ラットの方がやや高値をしめし,両群に差が見られなかった。実験2: Wistar系ラットとFischer系ラットの高地暴露による反応の違いここでは,Wistar系ラット(n=24)とFischer系ラット(n=24)の高地暴露による反応の違いを検討した。5週齢の雄ラット2系統について,それぞれ低地(610m,n=12)と高地環境(2500m,n=12)で6週間飼育した。飼育期間中,体重およびヘマトクリットを経時的に測定し,飼育期間終了時に肺動脈圧(Ppa),体血庄(Psa),全心室重量(TVW),右心室重量(RVW)などを測定した。その結果,1)体重の成長は両群とも高地暴露によって有意に抑制された。2)へマトクリットは両群とも高地暴露の一週間目からすでに増加を示し,その傾向は6週間持続した。3)HtとRVW/TVWとの相関図において,Wistarの方が高地暴露によるHtの上昇は少なく,RVW/TVWの増加は顕著である。4)Ppa/PsaとRVW/TVWの相関図において,全体では直線関係にあり,有為な相関が認められた。このことを反映して高地暴露の効果は,両群ともこの回帰線上を上方に移動し,その変化はWistarの方が顕著であった。以上のように,WistarとFischerラットの間では,同じ高所環境に暴露しても,右心室肥大を中心とした肺循環系に大きな差が認められ,今までのHPVの系統差が反映される結果となった。低酸素性肺血管収縮(HPV)は哺乳動物に共通して見られる現象であるが、その反応の大きさには個体差および種間差が著しい。そして、この反応の鈍い個体ほど高地環境に対して強いことが推測される。そこでこのHPV違いに注目して、ラットを用いて極端に反応の大きい系統と逆に極端に反応の小さい系統の2系統選別し、高地適応のモデル動物の開発を試みた。平成8年度は現在開発されているラットの系統の内、LEW/SSN(n=7)、F344/N(n=7)、WM/MS(n=3)、WKAH/HOK(n=7)、WF/N(n=3)およびSD(n=27)の6系統について摘出潅流肺標本によるHPV反応の大きさの比較を行った。その結果、6系統の中で最も大きな反応を示した系統はWKAH/HOKの15.3±2.1mmHgで、逆に最も小さかった系統はF344/Nの4・8±1.6mmHgであった。今後はラットの統をさらに増やして検討し、より典型的なモデル動物を確立したい。高地適応モデル動物の開発のために、低酸素性肺血管収縮(HPV)現象に注目して行った。HPVは哺乳動物に共通して見られる現象であるが、その反応の大きさには個体差および種間差が著しい。そこでこのHPV反応の違いに注目して、ラットを用いて極端に反応の大きい系統と逆に極端に反応の小さい系統の2系統選別し、高地適応のモデル動物の開発を試みることにした。平成8年度は現在開発されているラットの系統の内、LEW/SSN(n=7),F344/N(n=7),WM/MS(n=3),WKAH/HOK(n=7),WF/N(n=3)およびSD(n=27)の6系統について摘出潅流肺標本によるHPV反応の大きさの比較を行った。その結果、6系統の中で最も大きな反応を示した系統はWKAH/HOKの15.3±2.1mmHgで、逆に最も小さかった系統はF344/Nの4.8±1.6mmHgであった。平成9年度は今までの6系統とは別に、Crj:Donryu(n=2),Crj:Wistar(n=4),Crj:CD(n=4),BN/Crj(n=5),F344/Ducrj(n=4),LEW/Crj(n=5),FOK(n=8)の7系統について追加実験を行った。その結果、7系統中最も大きな反応を示した系統はCrj:Wistarの11.0±4.2mmHgで,逆に最も小さかった系統はF344/Ducrjの2.2±0.9mmHgであった。

以上の結果より,Wistar系が最も反応が大きく,F344が最も反応が小さいことが明らかとなった。この結果は前年度結果と一致し,信頼性の高いものと考えられる。前年度に選別されたWistar系ラットとFischer系ラットを用いて以下の実験を行った。実験1:高地肺水腫(HAPE)を想定した、Wister系ラットとFischer系ラットの比較HAPEは急激に登高した際に発症する重症高山病の一種で,海抜2700mでも発症例がある。ここでは,このHAPEの発症を想定して,Wistatr系ラット(n=7)とFischer系ラット(n=8)について系統差を検討した。方法は,摘出灌流肺標本を用いて.先ず従来の方法によってHPV反応を3回測定した後,低酸素(3%O2)下で灌流量を通常の3倍にして灌流し,20分後の肺の湿重量と乾燥重量(60°C,24時間)を測定した。肺の湿重量(Wet)/乾燥重量(Dry)を肺水腫の指標とした。その結果,HPV反応はWistar>Fischerで今までの結果と一致した。しかし,肺水腫の指標である肺Wet/DryではFischer系ラットの方がやや高値をしめし,両群に差が見られなかった。実験2: Wistar系ラットとFischer系ラットの高地暴露による反応の違いここでは,Wistar系ラット(n=24)とFischer系ラット(n=24)の高地暴露による反応の違いを検討した。5週齢の雄ラット2系統について,それぞれ低地(610m,n=12)と高地環境(2500m,n=12)で6週間飼育した。飼育期間中,体重およびヘマトクリットを経時的に測定し,飼育期間終了時に肺動脈圧(Ppa),体血庄(Psa),全心室重量(TVW),右心室重量(RVW)などを測定した。その結果,1)体重の成長は両群とも高地暴露によって有意に抑制された。2)へマトクリットは両群とも高地暴露の一週間目からすでに増加を示し,その傾向は6週間持続した。3)HtとRVW/TVWとの相関図において,Wistarの方が高地暴露によるHtの上昇は少なく,RVW/TVWの増加は顕著である。4)Ppa/PsaとRVW/TVWの相関図において,全体では直線関係にあり,有為な相関が認められた。このことを反映して高地暴露の効果は,両群ともこの回帰線上を上方に移動し,その変化はWistarの方が顕著であった。以上のように,WistarとFischerラットの間では,同じ高所環境に暴露しても,右心室肥大を中心とした肺循環系に大きな差が認められ,今までのHPVの系統差が反映される結果となった。
組織線維化の過程におけるIII型コラーゲンの転写調節機構の解析

肝硬変をはじめとする病的な組織線維化に関わり、かつ遺伝子転写調節機構の解明の進んでいないIII型コラーゲンの転写調節タンパクについて解析した。転写活性発現に最も重要である転写因子BBFと、新たに見いだされた特異的転写抑制に関わる転写因子GS5について、二次元電気泳動上での泳動位置を確認し、部分精製をからめてスポットを特定できた。BBFについては一部アミノ酸シーケンスを確認し現在精査している。生体内の解析に繋げるため、肝硬変モデルマウスを作成した。III型コラーゲン転写制御にはたらく新規DNA結合タンパク質を単離するため、研究計画に基づき以下の実験を行った。(1)III型コラーゲン非発現型となった変異RD細胞株と、RD細胞親株の全核タンパク質を二次元電気泳動法により、プロファイリングを行った。RD変異株の全核タンパク質のパターンは、親株よりむしろIII型コラーゲンを全く発現しない系統であるA204細胞株に相似していた。さらに、ゲルを区画別に切り出した後タンパクのリフォールディング操作を行い、ゲルシフト解析から、各DNA結合活性画分の位置決めを行った。その結果、III型コラーゲン遺伝子発現に重要な普遍的転写因子BBFと特異的新規転写抑制因子(GS5)の二次元ゲル上の展開位置が同定できた。(2)二次元ゲル上の特異的転写抑制因子の展開区画から、BBFについては、スポットを同定できた。スポットの切り出しとエドマン分解により11個のアミノ酸配列が示された。この配列は高等哺乳類について、データベース上に報告がなかったが、植物や細菌類のDNA結合タンパク質に無視できない相同性をもつものがあり、意義のある配列であると思われた。これについては現在、核タンパクを更に精製して確認を行っている。(3)BBFとGS5を高度に発現しているA204細胞から、5'伸張型の発現型cDNAライブラリーを作成した。現在サウスウエスタン法と、二次元電気泳動で示された11アミノ酸を基にしたデジェネレーションオリゴによるハイブリダイゼーションの2種類の方法でスクリーニングを行っている。しかしながら、まだ有力なクローン同定には至っていない。BBFの分子量は95kDaあり、先に示された11アミノ酸はN末であることから、本クローンの5'伸張クローンが得られにくいことが考えられる。そのため、核タンパク質の部分精製行い、部分分解による更なる内部配列情報を得てスクリーニングを拡大することを行っている。III型コラーゲン転写制御にはたらく新規DNA結合タンパク質を単離するため、前年度に引き続き、以下の実験を行った。(1)A204細胞の核タンパク抽出液をヘパリンアガロースにて一次精製した。続いてSP(陰イオン)、DEAE(陽イオン)カラムを用いたHPLCにより、精製を試みた。どの精製法でもサンプルの希釈によるDNA結合活性の喪失が見られた。そのためフラクションを沈殿し、変性溶解、再構成を経てDNA結合活性分画を得た。III型コラーゲンの普遍的転写因子BBFと新規転写因子GS5はそれぞれ分離できたが、なお多数のタンパクが含まれ、完全な同定は困難であった。現在DNAアフィニティカラムも立ち上げており、それぞれの精製分画を二次元電気泳動により比較し共通するスポットをMass解析することを行っている。(2)前年度からBBFのN末とみられる11アミノ酸配列からクロスハイブリダイゼーションによってスクリーニングを行っているが、有力なクローンは見つかっていない。(3)RD細胞株と、III型コラーゲン非発現型となった亜株間でプロモーター領域のメチル化を調べたところ、DNAのメチル化は起こっておらず、遺伝子の不活性化の要因にメチル化は関わっていないものと考えられた。細胞間の遺伝子発現の差については、今後マイクロアレイを用いて行われる予定である。(4)ICRマウスに継続的に四塩化炭素を投与することによって肝硬変モデルマウスを作製した。各種コラーゲンの発現上昇はin-situハイブリダイゼーションにより確認できた。これらは切片、RNA抽出体の形で検体として確保している。BBFと1新規転写因子GS5は多数の類似点があり、タンパクの同定によってその関係が示されることが期待される。GS5は転写活性が不活性化された株のみに見られることと、転写制御はリンクしていると考えられ、本実験の成果が待たれている。
シュワン細胞の増殖分化過程におけるPASII/PMP22の発現と機能

我々はこれまでに神経系発生過程におけるPASII/PMP22の発現様式を新生マウスの脊髄後根神経節細胞とシュワン細胞の共培養系を用いて検討し、PASII/PMP22がシュワン細胞の増殖並びに分化に関与する可能性を示唆した。今回は末梢ミエリンの形態形成過程におけるPASII/PMP22の発現及び機能解析を目的としてPASII/PMP22遺伝子導入による強制発現細胞株を確立し、この発現細胞株を用いたPASII/PMP22の機能解析を行った。ラットPASII/PMP22 cDNAをpBactSTneo発現ベクターのアクチンプロモーターの下流に挿入し、これをリン酸カルシウム共沈法によりラットC6グリオーマ細胞を導入した。RNA northern blot hybridization及び抗体による免疫染色によりキュローンを選択し、強制発現細胞株を樹立した。これらの発現細胞株を用いて、細胞増殖におけるPASII/PMP22発現の影響に関して検討を行った結果、形質導入してない対照C6細胞、ネオマイシン耐性遺伝子のみを導入したC6neo細胞が著明な細胞増殖を示したのに対し、2種のPASII/PMP22発現細胞の増殖は著しく低下した。次に細胞分裂の指標となるBrdUの取込みを比較した結果、C6neo細胞では計測した細胞数の約75%がBrdU陽性細胞であったのに対し、PASII/PMP22発現細胞では約50%であった。この結果はPASII/PMP22が細胞の分裂増殖停止機構に深く関与している可能性を強く示唆した。一方、細胞凝集実験により接着能を検討した結果、興味深いことに、発現量の低い細胞株は接着能を示したが、比較的発現量が高い細胞株はC6neo細胞と変わらない接着を示した。次に発現細胞をフィーダーとし脊髄後根神経節細胞を載せ突起の伸展に対するPASII/PMP22発現の効果を検討した。その結果、PASII/PMP22の発現量に依存してDRG神経細胞の突起の伸展並びに樹状化が抑制された。これらの結果は、PASII/PMP22の発現がシュワン細胞の増殖停止及び分化を誘導する事を強く示唆している。Charcot-Maarie-Tooth (CMT)病1AにおいてPASII/PMP22の発現が正常の1.5倍に増加するとCMT病1A、正常の0.5倍に減少すると圧感受性遺伝性ニューロパチーが発症する。本研究結果は、未成熟シュワン細胞にPASII/PMP22が過剰発現をすることに伴う分裂増殖能の低下がミエリン形成不全の起因になる可能性を示唆するものであり、正常なミエリン形成の為にはPASII/PMP22の発現量を一定レベルに保つ必要性が示唆された。PASII/PMP22が接着能を持つ事やDRGの突起伸展に影響を及ぼす事は、シュワン細胞がミエリン形成へ分化誘導される過程で軸策との相互関係に関与する可能性を示唆しており、今後の検討を要する課題である。

本研究結果は、未成熟シュワン細胞にPASII/PMP22が過剰発現をすることに伴う分裂増殖能の低下がミエリン形成不全の起因になる可能性を示唆するものであり、正常なミエリン形成の為にはPASII/PMP22の発現量を一定レベルに保つ必要性が示唆された。PASII/PMP22が接着能を持つ事やDRGの突起伸展に影響を及ぼす事は、シュワン細胞がミエリン形成へ分化誘導される過程で軸策との相互関係に関与する可能性を示唆しており、今後の検討を要する課題である。