hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
疾病に関連したRNAアプタマーとノンコーディングRNAの構造-機能相関

C型肝炎ウィルスの遺伝子の翻訳を特異的に阻害するRNAアプタマー、多剤耐性株の出現に関連するノンコーディングRNA、の2つの機能性RNAの立体構造と機能の相関をNMRにより解析した。多剤耐性株の出現に関連するノンコーディングRNAについては、薬剤との結合を検出し、その結合は連続した芳香環またはシクロヘキサン化学構造を認識していることを明らかとした。癌細胞における多剤耐性能の獲得は,臨床の場において大きな問題となっている。耐性の獲得機構には,薬剤排出に寄与するABCトランスポータ等の多量発現が知られている。しかし,一部の癌細胞では,これらのタンパク質ではなくVaultと呼ばれる粒子の多量発現が見られる。Vaultは,13MDaのリボヌクレオプロテインであり,広範な生物種においてその存在が確認されている。ヒトのVault粒子は,3種のタンパク質と3種のnon-coding RNAから構成されている。Vault粒子のタンパク質成分と薬剤との相互作用はこれまでのところ見出されていない。このことは,VaultのRNA成分が薬剤との相互作用を担っている可能性を示唆する。そこで本研究では,Vault粒子のRNA成分と薬剤との相互作用をNMR法等によって研究した。^<13>C,^<15>N標識したVault RNAについて,HSQCスペクトルを測定した。次に様々な抗癌剤を添加して再びHSQCスペクトルを測定した。RNAと抗癌剤が相互作用をした場合には,HSQCスペクトル中のピークの移動が見られるので,これを目印にしてVault RNAがどの抗癌剤と相互作用するのかを迅速にスクリーニングする事ができる。我々はVault RNAがmitoxantroneと似た構造も有する別の抗癌剤とも相互作用する事を,この方法によって見出した。さらに全く別の構造を有する抗癌剤との相互作用も示唆された。これらについては,Vault RNAの同一部位周辺に結合する事が,ピークの移動のパターンから予想された。一方ある種の抗癌剤との相互作用は,あまり強くない事も示唆された。以上よりVault RNAは,様々な抗癌剤とある程度共通の部位で結合する事が,分かった。この事をうまく利用すれば多剤耐性の問題を解決できる可能性がある。癌細胞の多剤耐性能獲得は臨床の場において大きな問題となっている。多剤耐性の獲得機構には、薬剤排出に寄与するABCトランスポータ等の多量発現が知られている。しかし一部の癌細胞ではVaultと呼ばれる粒子の多量発現が見られ、これが多剤耐性に寄与していると考えられている。Vaultは13MDaのリボヌクレオプロテインであり、広範な生物種において存在が確認されている。ヒトのVault粒子は3種のタンパク質と3種のnon-coding RNAから構成されている。Vault粒子のタンパク質成分と薬剤との相互作用はこれまではまだ見出されていない。この事は、VaultのRNA成分が薬剤との相互作用を担っている可能性を示唆する。そこで本研究ではVault粒子のRNA成分と薬剤との相互作用をNMR法等によって研究した。昨年度の研究より、RNAに薬剤を添加する事で誘起されるNMRスペクトルの化学シフト値の変化から、Vault RNAは様々な抗癌剤とある程度共通の部位で結合する事が分かった。そこで、より詳細な相互作用機構を解析するため、長距離情報を得る事ができる新規な測定法の応用と開発を試みた。モデル分子として、2つのドメインで1つの標的RNAと結合するMusashiタンパク質を用いた。Musashiタンパク質に常磁性緩和を誘起する分子を導入した。常磁性緩和は一般的なNMR測定で得られる距離情報の5倍以上の長距離情報を得る事が可能である。常磁性タグ付加Musashiのみの場合と、常磁性タグ付加Musashiに標的RNAを添加した状態とでNMRを測定し、スペクトルを比較する。この5事で標的RNA添加に伴うMusashiの長距離に渡る構造変化を検出する事が可能になった。この手法はRNAにも応用可能であり、VaultのRNA成分と薬剤との相互作用に適用する事で、詳細な相互作用機構の解明を試みたい。
複合酵素系によるイソフラボノイド型ファイトアレキシン生合成反応の分子生物学的解析

マメ科ファイトアレキシンに見られる5-デオキシイソフラボノイド構造は,不安定な中間体を効率的に利用する複数の酵素の緊密な協調作用により構築される.本研究ではクローニングした酵素遺伝子を異種細胞で発現させ,効率的な生合成反応の機構を分子レベルで検討することを目的とした.マメ科カンゾウより,5-デオキシ骨格の構築に関わるマメ科型のchalcone isomerase(CHI)および非マメ科型CHIを分離,精製するとともに,モデル植物ミヤコグサから両タイプのCHI cDNAをクローニングした.マメ科型CHIタンパク質がchalcone synthase(CHS),polyketide reductase(PKR)やイソフラボノイド系のシトクロムP450と直接相互作用している可能性があるので,これらの遺伝子を用い,yeast two-hybrid systemを構築している.今後カルコン生成・変換酵素タンパク群の協調作用に関わる因子の解明が期待される.一方P450の2-hydroxyisoflavanone synthase cDNAを発現した酵母ミクロソームとカンゾウ無細胞抽出液を用い,daidzeinではなく2,7,4'-trihydroxyisoflavanoneをメチル基の受容体とするformononetinの新生合成経路を証明し,またカンゾウのdaidzein 7-OMT(O-methyltransferase)cDNAはin vitro発現系で2,7,4'-trihydroxyisoflavanone 4'-OMT活性を持たないことを明らかにした.さらにアフィニティークロマトグラフィーを用いて4'-OMTの部分精製を行った.今後このタンパク質のcDNAのクローニングを行い,4'-OMTの本体と細胞内コンパートメントの関与について知見を得ることが可能と思われる.マメ科ファイトアレキシンに見られる5-デオキシイソフラボノイド構造は,不安定な中間体を効率的に利用する複数の酵素の緊密な協調作用により構築される.本研究ではクローニングした酵素遺伝子を異種細胞で発現させ,効率的な生合成反応の機構を分子レベルで検討することを目的とした.マメ科カンゾウより,5-デオキシ骨格の構築に関わるマメ科型のchalcone isomerase(CHI)および非マメ科型CHIを分離,精製するとともに,モデル植物ミヤコグサから両タイプのCHI cDNAをクローニングした.マメ科型CHIタンパク質がchalcone synthase(CHS),polyketide reductase(PKR)やイソフラボノイド系のシトクロムP450と直接相互作用している可能性があるので,これらの遺伝子を用い,yeast two-hybrid systemを構築している.今後カルコン生成・変換酵素タンパク群の協調作用に関わる因子の解明が期待される.一方P450の2-hydroxyisoflavanone synthase cDNAを発現した酵母ミクロソームとカンゾウ無細胞抽出液を用い,daidzeinではなく2,7,4'-trihydroxyisoflavanoneをメチル基の受容体とするformononetinの新生合成経路を証明し,またカンゾウのdaidzein 7-OMT(O-methyltransferase)cDNAはin vitro発現系で2,7,4'-trihydroxyisoflavanone 4'-OMT活性を持たないことを明らかにした.さらにアフィニティークロマトグラフィーを用いて4'-OMTの部分精製を行った.今後このタンパク質のcDNAのクローニングを行い,4'-OMTの本体と細胞内コンパートメントの関与について知見を得ることが可能と思われる.
2種の癌抑制遺伝子を用いたヒト悪性グリオーマのカクテル遺伝子療法の研究

平成10年度は、RB遺伝子およびp16遺伝子の欠失が認められたU373MG悪性グリオーマ細胞と正常のRBおよびp16遺伝子の発現のみられるU251MG悪性グリオーマ細胞を用いてヌードマウスに移植皮下腫瘍と脳内腫瘍を別々に作製して、モノクローナル抗体結合リポソームに封入されたRBおよびp16遺伝子発現プラスミドをそれぞれヌードマウスの尾静脈より注入し、移植皮下腫瘍群では、腫瘍体積を週2回測定しながら生存期間を観察する。また、移植脳内腫瘍群では、動物用NMR装置で毎週MRIを撮影し、腫瘍の体積を測定しながら生存期間を観察し、さらに^<31>P-MRSも測定する。そして、それぞれ遺伝子注入を行わなかったコントロール群と比較する。このようにして、2種の動物モデルでの治療実験を施行する予定であった。結果として、移植皮下腫瘍モデルでは、遺伝子注入群の腫瘍増殖効果がコントロール群に比較して有意に認められ、ヌードマウスの生存期間の有意な延長が見られた。しかし、移植脳内腫瘍モデルに関しては、同様なサイズの脳内腫瘍モデルの作製が思うようにいかず、十分な匹数の実験が平成10年度中にはできず、現在も実験を続行中である。我々が継体培養している10種類の樹立ヒト悪性グリオーマ細胞からDNAを抽出し、Southern blot analysisによりRBあるいはp16のdeletionもしくはmutationを検索したところ、U-87MG,U-251MG,U-373MGでp16のdeletionがみられ、U-373MGではRBのdeletionもみられた。さらにsequenceの確認も行った。そして、RBとp16遺伝子の発現ベクターを作製するために、RBとp16遺伝子のcDNAクローニングを行い、mammalian expression vectorに挿入した。そして、グリオーマに特異的に強く結合するASHG4モノクローナル抗体にリポソームを結合させ、さらにそのリポソームに作製したRB遺伝子とp16遺伝子を含む2種類の発現プラスミドをそれぞれ封入させた。このようにして作製したポソーム-モノクローナル抗体-DNA複合体を用いて、in vitroの実験を行った。すでに見つけたRBおよびp16癌抑制遺伝子を欠失するU-373細胞にこのモノクローナル抗体結合リポソームに封入されたRB発現プラスミドを同時にtransfectionし、transfectantをG418でselectionして、トリパンブルー染色によるcell count法によりその増殖能を対照群と比較した。なおこの時の対照群としては、Neo R遺伝子発現プラスミドをtransfectionした細胞を同様にG418でselectionしたものを用いた。結果は、対照群に比較して増殖能の抑制がみられたが、統計学的に有意差がでるほどには抑制されず、現在実験をくり返して施行しているところである。従って、そのプラスミドの発現し続ける期間の測定をするまでには今年度は至らなかった。昨年度のin vitroの実験を継続して本年も行った。すなわち、グリオーマに特異的に結合するASHG4モノクローナル抗体にリポソームを結合させ、さらにそのリポソームにRB遺伝子とp16遺伝子を含む2種類の発現プラズミドをそれぞれ封入して作製したリポソーム-モノクローナル抗体-DNA複合体を用いて、すでに見つけたRBおよびp16癌抑制遺伝子を欠失するU-373細胞にこのモノクローナル抗体結合リポソームに封入されたRB発現プラズミドとp16発現プラズミドを同時にtransfectionし、transfectantをG418でselectionして、トリパンブルー染色によるcell count法によりその増殖能を対照群と比較した。その結果、対照群に比較して2種の癌抑制遺伝子を用いた群での腫瘍増殖能の抑制が明らかに認められた。続いて、本年度はin vivoの実験にも着手した。すなわち、RB遺伝子およびp16遺伝子の欠失が認められた樹立ヒト悪性グリオーマ細胞、そして正常のRBおよびp16遺伝子の発現のみられる樹立ヒト悪性グリオーマ細胞のそれぞれ5x10^6個をヌードマウス上背部皮下に移植したヌードマウス皮下移植脳腫瘍モデルを作製し、移植7日目に尾静脈からモノクローナル抗体結合リポソームに封入されたRB遺伝子発現プラズミドとp16遺伝子発現プラズミドを注入した。その後、経時的にマウスから腫瘍を取り出し固定後、薄切片を切り出してウサギの抗RB抗体とp16抗体を使用して、Avidin-Viotin法を用いてimmuno-peroxidase assayを行い、免疫組織学的に腫瘍組織のRB蛋白とp16蛋白の発現を確認した。しかし、結果はまだ十分ではなく、現在も実験を続行中である。また、脳内移植モデルについても同様の実験を施行予定にしていたが、本年度は実施できずに来年度実施予定となった。

このようにして、2種の動物モデルでの治療実験を施行する予定であった。結果として、移植皮下腫瘍モデルでは、遺伝子注入群の腫瘍増殖効果がコントロール群に比較して有意に認められ、ヌードマウスの生存期間の有意な延長が見られた。しかし、移植脳内腫瘍モデルに関しては、同様なサイズの脳内腫瘍モデルの作製が思うようにいかず、十分な匹数の実験が平成10年度中にはできず、現在も実験を続行中である。
相続法における清算制度と遺産管理

遺産を清算するしくみを探る研究をおこなった。フランスでは、相続における包括承継の原則を維持しながら、1976年12月31日の法律による815条の17が、相続債権者が遺産分割前に遺産の積極財産から弁済を受けられることと、遺産の積極財産を差し押さえることを認めている。これによって、実務では遺産を清算することが可能になっている。日本法で同様の処理をするためには、遺産という1つの財産体の概念を持つこと、遺産を構成要素である積極財産及び相続債務を管理するという視点を導入する必要がある。これは立法的課題である。今年度は、1、昨年度の検討内容を踏まえて、フランス相続法における相続債務の扱いについて分析を続けた。フランスでは判例および1976年12月31日の法律による民法典815条の17によって、相続債権者が遺産分割前に遺産の積極財産において先取りして弁済を受けること、さらに、遺産の積極財産の差押え及び売却をおこなうことが認められている。同様の処理が日本法においても可能かを探るため、このような処理が認められる根拠・背景となっている考え方を分析した。そして、遺産という財産体とのとらえ方、および、そのような財産体を相続人が遺産を管理・所持しているという視点が重要であることを明らかにした。これらについては、既に論文としてまとめている(公刊時期は未定)。2、他方で、わが国における相続債務の処理について検討を始めた。今年度は単純承認の場合に絞って検討した。最近の最高裁判決、最判平成21年3月24日民集63巻3号427頁は、遺留分減殺請求において遺留分侵害額を算定するにあたり、遺留分算定の基礎財産に加算される相続債務の額がいくらなのかが争われたものであるが、その前提として、指定相続分がある場合の相続債務の分割、相続人間での内部的負担についての考え方が示された。この判決の内容を分析し、残された課題を明らかにした研究成果の一部は、拙稿「『財産全部を相続させる』旨の遺言がある場合の遺留分侵害額算定における相続債務額の加算」金融・商事判例1436号(2014)116頁以下で公刊した。今年度はフランス相続法の清算制度を分析・検討した。相続債務に焦点を絞り、フランス民法典における相続債務分割の規定、20世紀の判例法理、1976年12月31日の法律、2006年6月23日の相続法改正と、制度や考え方の変遷を分析し、以下のことを明らかにした。フランス民法典には相続債務の分割を定めた規定が複数あり、そのうち、1220条及び873条は相続債権者と相続人間での、遺産共有中の分割割合を、870条は共同相続人間での最終的な負担を規律している。遺産共有中の分割は仮のもので、相続人間での最終的な負担は、遺産分割時に清算金という制度によって調整がなされる。相続債権者には、遺産分割に先立って、遺産に含まれる財産から弁済を受けることが認められている。1912年のフレコン判決がその理論を示し、1976年以降815条の17が規定している。相続債権者は、遺産分割を待たずに、遺産の積極財産を差し押さえて債権回収を図ることも可能である。この方法は実務で定着しており、2006年の法律の中にも、このような清算のなされることを前提にした遺産分割の規定が見受けられる。フランス法は相続の包括承継の制度を採りながら、債務を清算するしくみを組み込んでいると言える。積極財産と消極財産を清算し、残った積極財産を各相続人に遺産分割で割り当てるということをおこなっている。以上について、拙稿「フランス法における可分債務の相続と清算」金沢法学55巻2号(2013)209244頁で公表した。1、フランス相続法における相続債務の扱いに関する研究を継続して行った。(1)判例及び1976年12月31日の法律による民法典815条の17によって、実質的に遺産の清算がおこなわれていること、このような処理は、遺産が1つの財産体として相続人により管理されているという視点で理解することにより可能になることを明らかにした。この内容は昨年度中におおむねまとめていたが、論文として完成させ、近刊予定となっている。(2)さらに、相続債務の処理に際して生じる相続人間の求償が、わが国では問題となり得るところ、フランスでは最近の判例が815条の17の解釈として処理していることも明らかにした。相続債務の扱いは、法務省内に設置された相続法制検討ワーキングチームでも検討された、現在最も重要な課題の1つである。母法であるフランス相続法の現在の考え方を明らかにした本研究は極めて参考になると思われる。2、1の成果を踏まえ、わが国の相続法制度のもとで、遺産を清算する可能性について検討を重ねた。

また、遺産を清算する可能性を探るためには、相続債務のみならず、それを弁済するための積極財産・他の消極財産を総合的に検討しなければならないため、判例分析等をする際にも、遺産管理に留意しながら検討を重ねた。わが国において遺産の清算を実現するためには、立法的課題があり、相続債務と遺産分割との関連等も検討する必要があることが明らかともなった。残された課題については、今後も研究を継続する。社会科学、民事法学フランス法の研究については、昨年度末に渡仏して収集した文献を特に大いに利用することもできた。また、今年度おこなったわが国の最高裁判決の分析の結果、相続人間の求償が問題になることが明らかになっていたが、今年度末に渡仏した際、この点についてのフランス法の考え方など、次年度の研究につながるヒントを得ることができた。フランス法の理論につき、相続債務に焦点を絞って研究し、成果をまとめたことで、フランス法では相続債務の清算が可能であることが明らかになった。相続人間の権利義務関係の調整について、今年度末にフランスでヒントを得た。まずは、この点について分析をおこない、研究成果としてまとめる。また、遺産分割に先立って相続債務を遺産の積極財産から弁済することが可能か、その場合の相続人間の関係をどう考えるか、単純承認の場合に遺産分割において相続債務を弁済することは可能かなどを検討し、研究成果をまとめる。次年度は、わが国における清算制度、すなわち限定承認、財産分離、相続人不存在の場合の、基本的構造を見直し、分析を行う。引き続き、国内外の文献を収集し、それらの読解によって分析検討をおこなう。また、渡仏して文献収集を行い、現地でインタビューをおこなうことで不明点を可能な限り解消しながら研究を進める。
寒冷地域における樹木の成長と水分動態

(1)冬期間歪変動:冬期間凍結する寒冷地の樹木は、寒気の変化に応じて収縮・膨脹を繰り返すなど、凍結氷の収縮・膨大に同調した動きをした。(2)樹液溢出時期の歪変動:一方、シラカンバの樹液溢出時期での樹幹歪の変動は極くわずかであり、この間は樹幹内を一定圧を保ちつつ樹液を枝先の花芽や葉芽に供給している。(3)歪の日変動:樹幹歪変化は樹幹温度変化と逆の関係にあった。即ち、日の出と共に気温の上昇に伴う樹幹温度の上昇があり、一方、気温上昇に伴う蒸散活動の活発化に応じて樹幹が収縮した。日没、夜間に根からの吸水によって樹幹は収縮解除し膨脹した。材の肥大成長は、収縮と膨脹の差となって現れた。(4)成長にともなう樹幹の肥大歪の測定:全樹種に共通する歪変動、樹種に特徴的な歪変動の存在が明かとなった。夏期に歪変動量(成長量)が最大となるが、秋期に緩やかに下降し冬期に平衡に達した。(5)溢出樹液の化学分析:シラカンバおよびベルコ-サカンバの樹液溢出状況の差、および含有化学成分を分析し違いを検討した。樹液溢出の日変化と根の歪変化とに相関を認めた。(6)通道組織の細胞生化学的観察:シラカンバの細胞内デンプン粒、油滴の消長を観測し、冬期間にデンプン粒、油滴がなくなること、春先に光合成の始まる前に再びデンプン粒が現れることを観察した。これら貯蔵物質は、樹体内の液体の耐凍性を高めたり、樹液溢出時のエネルギーとして利用しているものと思われた。(7)冬期間の樹幹内の水分分布の測定:シラカンバの樹液の溢出時期以前には、樹幹内通道組織には水分は存在せず乾いた状態にあるが、溢出時期には全ての通道組織に水が充満し、根圧による水分の吸収が大きな役割を演じていることを示していた。(8)導管の形成:ヤチダモの導管は、樹高の高いところから低いところへ順次形成した。(9)道管相互壁孔の壁孔壁の微細構造:シナノキ、ハリギリで道管相互壁孔の壁孔壁の微細構造に明かな違いがあった。構造や分布に季節変動や部位による相違があり、壁孔壁の微細構造が水分通道に重要な役割を演じていることが示唆された。(1)成長にともなう樹幹の肥大歪の測定:シラカンバについての樹幹の歪変化を、年間を通して観測し、そのデータが一応出そろった。シラカンバの根の歪の変動測定を開始した。また、カエデ、ドドマツなど周辺の樹種にも、ヒズミ計を設置し、樹幹歪変動の測定を開始した。(2)樹液の化学分析:シラカンバ

およびベルコ-サカンバの樹液溢出状況の差、および含有化学成分を分析し両者の違いを検討した。樹液溢出の日変化と根の歪変化とに相関を認めた。(3)樹幹および伐倒後の根株からの樹液溢出量の測定:シラカンバの根圧の存在の証明とるために、平成9年の早春(34月)に伐採し、樹液の採取および化学成分の分析を実行する。(4)樹幹圧および樹根圧の変動測定:測定機を準備中。(5)樹幹内水分の分布および樹液の移動速度測定:樹液移動速度計を用いて、モデルによる測定準備を行っている。平成9年度に実際の樹木を用いて実行する。(6)通道組織の細胞生化学的観察:シラカンバの細胞内でんぷん、油滴の消長を観測し、冬季間にでんぷん、油滴がなくなること、春先に光合成の始まる前に再び表れることを観察した。これら貯蔵物質は、冬季間は、水溶性物質に変わり樹体内の液体の耐凍性を高めていることがうかがわれた。(7)樹形の構造力学的解析:解析式の整合性を検討中。(8)気象データの収集・解析およびデータの波形解析:気象データを解析中。(9)冬季間の樹幹内の水分分布の測定:平成9年2、3月に実施中。(1)冬期間の歪変動:冬期間凍結する寒冷地の樹木は、寒気の変化に応じて収縮・膨張を繰り返すなど、凍結氷の収縮・膨張に同調した動きをした。(2)樹液溢出時期の歪変動:一方、シラカンバの樹液溢出時期での樹幹歪の変動は極くわずかであり、この間は樹幹内を一定圧を保ちつつ樹液を枝先の花芽や葉芽に供給している。(3)歪の日変動:樹幹歪変化は樹幹温度変化と逆の関係にあった。即ち、日の出と共に気温の上昇に伴う樹幹温度の上昇があり、一方、気温上昇に伴う蒸散活動の活発化に応じて樹幹が収縮した。日没、夜間に根からの吸水によって樹幹は収縮解除し膨張した。材の肥大成長は収縮と膨張の差となって現れた。(4)成長にともなう樹幹の肥大歪の測定:全樹種に共通する歪変動、樹種に特徴的な歪変動の存在が明かとなった。夏期に歪変動量(成長量)が最大となるが、秋期に緩やかに下降し冬季に平衡に達した。(5)溢出樹液の化学分析:シラカンバおよびベルコ-サカンバの樹液溢出状況の差、および含有化学成分を分析し両者の違いを検討した。(6)通道組織の細胞生化学的観察:シラカンバの細胞内でんぷん、油滴の消長を観測し、冬季間にでんぷん、油滴がなくなること春先に光合成の始まる前に再び現れることを観察した。(7)冬季間の樹幹内の水分分布の測定:シラカンバ樹幹内の水分分布状況について凍結試料を顕微鏡観察した。樹液の溢出時期以前は樹幹内通道組織には水分は存在せず乾いた状態にあるが、溢出時期は全ての通道組織に水が充満し、根圧による水分の吸収が大きな役割を演じていることを示している。(8)道管の形成:ヤチダモにおける道管は、枝先から樹幹へと順次形成されることを明らかにした。(9)道管相互壁孔の微細構造:シナノキ、ハリギリで道管相互壁孔の微細構造に明かな違いがあることが示された。構造や分布に季節変動や部位による相違があり、水分通道に重要な役割を演じていることが示唆された。
シナプス活動による遺伝子発現の誘導と長期記憶

記憶の本体はシナプスの可塑的変化と考えられている。特に、長期記憶はシナプスの再編成に基づき、その成立には遺伝子の発現(蛋白質の合成)が必要である。本研究では長期記憶の分子機構の蟹明を目指し、シナプスにおける神経細胞の電気生理学的な活動が、細胞の遺伝子発現をどのように調節しているか、そして新たに合成されたタンパク質がどのようにして特定のシナプスに局在し、シナプス機能の長期的な変化を引き起こすかを、veslと呼ばれる遺伝子(homerとも呼ばれる)を例にとって、解析した。この遺伝子は、Vesl-1、2、3と呼ばれる3つのファミリー遺伝子からなり、そのうちVesl-1には長短2形のスプライス変異体がある。短形のVesl-1Sは通常は発現が低く抑えられているが、長期増強等の神経細胞の強い電気活動が起ると、一過性にその発現が誘導される。検討の結果、次のような知見が得られた。1.Vesl-1Sタンパク質の発現量は主として分解過程を制御することによって制御されており、その制御にはユビキチンが分解シグナルとして用いられている。2.培養海馬神経細胞の系において、フォルボールエステルや脳由来神経栄養因子(BDNF)による刺激により短型Vesl-1Sタンパク質の発現が誘導され、さらにシナプス後膜に局在化してくることが分かった。そのシグナル伝達系を解析したところ、発現誘導と局在化は別々のメカニズムによっており、局在化はMAPキナーゼカスケードの活性化を介して起ることが分かった。3.長型Veslタンパク質Vesl-1Lに特異的に結合するタンパク質を幾つか見い出した。一つはシンタキシン13であった。その他の多くは新規のタンパク質であった。本研究では長期記憶の分子レベルでのメカニズムの解明を目指し、そのための具体的な目的として、シナプスにおける神経細胞の電気生理学的な活動が、細胞の遺伝子発現をどのように調節しているか、そして新たに合成されたタンパク質がどのようにして特定のシナプスに局在し、シナプス機能の長期的な変化を引き起こすかを、vesl-1と呼ばれる遺伝子(homer-1とも呼ばれる)に焦点を絞って、解明することを試みる。この目的のため本研究課題の期間において、(1)in vitroでこの遺伝子を誘導し、シナプス部位に局在化させることの出来る系の開発を試みる。(2)その系で、発現誘導と局在化を制御している細胞内メカニズム、情報伝達経路を解析する。(3)この遺伝子の機能を解析するためにVesl-1タンパク質がどのような蛋白質と相互作用するかを中心に解析する。これまでのところ、代謝調節型グルタミン酸受容体と結合することが分かっているが、それ以外、シナプスにおいてどのような役割を担っているのかほとんど分かっていない。これらの問題に対し、今年度は次のような結果を得た。(1)培養海馬神経細胞の系においてフォルボールエステル刺激によりVeslタンパク質がシナプス後膜に蓄積し、そのシグナル伝達系にMAPKカスケードが関与しているらしいことが分かった(Europ.J.Neurosci.2001、印刷中)。(2)Veslタンパク質の発現量は主として分解過程を制御することによって制御されており、その制御にはユビキチンが分解シグナルとして用いられている(J.Biol.Chem.2001、印刷中)。(3)シンタキシン13がVeslタンパク質のうち、長型スプライスバリアントVesl一1Lと直接結合することが見い出された(BBRC,272,466-471,2000)。長期記憶の成立には遺伝子の発現(蛋白質の合成)が必要である。

本研究では長期記憶の分子機構の解明を目指し、そのための具体的な目標として、シナプスにおける神経細胞の電気生理学的な活動が、細胞の遺伝子発現をどのように調節しているか、そして新たに合成されたタンパク質がどのようにして特定のシナプスに局在し、シナプス機能の長期的な変化を引き起こすかを、vesl-1と呼ばれる遺伝子(homer-1とも呼ばれる)を例にとって、解明することを試みる。まず、in vitroでこの遺伝子を誘導し、シナプス部位に局在化させることの出来る系を開発し、その系を用いて発現誘導と局在化を制御している細胞内メカニズム、情報伝達経路を解析することを試みた。また、この遺伝子の機能を解析するために、Vesl-1タンパク質が相互作用する蛋白質についても解析した。これまでのところ、代謝調節型グルタミン酸受容体と結合することが分かっているが、この受容体の細胞膜上の動態に対して、Vesl-1タンパク質がどのような影響を与えるか検討した。それらの解析によって次のような結果を得た。(1)培養海馬神経細胞の系においてフォルボールエステルや脳由来神経栄養因子(BDNF)による刺激によりVeslタンパク質の発現が誘導され、さらにシナプス後膜に局在化してくることが分かった。そのシグナル伝達系を解析したところ、発現誘導と局在化は互いに異なったメカニズムによっており、局在化はMAPキナーゼカスケードの活性化を介して起ることが分かった。(2)代謝調節型グルタミン酸受容体をモデル株細胞に発現させた場合、細胞膜上の受容体の移動のし易さは、Vesl-1タンパク質と結合しても大幅には変化しなかった。この受容体の安定化機構には、Veslタンパク質以外のものも関与している可能性が考えられる。記憶の本体はシナプスの可塑的変化と考えられている。特に、長期記憶はシナプスの再編成に基づき、その成立には遺伝子の発現(蛋白質の合成)が必要である。本研究では長期記憶の分子機構の蟹明を目指し、シナプスにおける神経細胞の電気生理学的な活動が、細胞の遺伝子発現をどのように調節しているか、そして新たに合成されたタンパク質がどのようにして特定のシナプスに局在し、シナプス機能の長期的な変化を引き起こすかを、vesl-1と呼ばれる遺伝子(homer-1とも呼ばれる)を例にとって、解析した。これらの問題に対し、今年度は次のような結果を得た。(1)Veslタンパク質には長型と短型のスプライスバリアントがあるが、培養海馬神経細胞の系においてフォルボールエステルや脳由来神経栄養因子(BDNF)による刺激により短型Vesl-1タンパク質の発現が誘導され、さらにシナプス後膜に局在化してくることが分かった。そのシグナル伝達系を解析したところ、発現誘導と局在化は別々のメカニズムによっており、局在化はMAPキナーゼカスケードの活性化を介して起ることが分かった。(2)長型Vesl-1タンパク質はシナプス後膜に凝集局在するが、培養海馬神経細胞において短型Vesl-1タンパク質を過剰発現すると、凝集して局在していた長型Vesl-1タンパク質が分散する傾向があることが分かった。このことから、神経細胞の強い電気活動によって発現誘導された短型Vesl-1タンパク質は、シナプス構造に分散的影響を及ぼし、再編成を促すのではないかと推定された。(3)長型Veslタンパク質に特異的に結合するタンパク質を幾つか見い出した。それらの多くは新規のタンパク質であった。その特性はさらに解析する必要がある.
東南アジアにおけるハンセン病の感染様式の解明

ハンセン病は、らい菌による抗酸菌感染症であり、主に皮膚や末梢神経を侵す慢性感染症であり、世界保健機関(WHO)より顧みられない感染症の一つに分類されている。特に、熱帯の開発途上国において、毎年多数の発症が報告されており、このことは公衆衛生上の大きな問題となっている。世界のハンセン病の患者のうち、約7割はアジアに偏在しており、インドネシア共和国(インドネシア)は、依然として新患者数が世界第二位の国である。インドネシアの大学との共同研究から、ハンセン病を制圧出来ない背景として、家族内発症例でもらい菌の遺伝子型が異なること、およびらい菌は生活用水中に存在し、主な感染経路は鼻粘膜を介して感染することが明らかとなりつつあるが、その感染経路の詳細は明らかではない。インドネシアにおけるハンセン病の有病率は、東西で大きく異なり、東インドネシアにおいて有病率が高く、ハンセン病の有病率を分かつ地図上の線は、奇しくも生物のアジア圏とオセアニア圏を分けるwallace lineと一致し、その境界に位置するスラウェシ島は、他の大陸や島と陸続きになったことがないために独自の進化を遂げてきた。そのため、この地域にはらい菌の自然宿主となり得る生物が存在する可能性を考え、ハンセン病患者と環境中のらい菌の遺伝子多型を比較することによって、自然界からどのように感染が拡大しているのか、感染経路の解明をしたいと考えた。本研究では、ハンセン病の病変部のらい菌、患者・同居家族、地域住民の鼻粘膜に存在する環境由来のらい菌、患者の生活用水に存在するらい菌の遺伝子多型を検討することにあるが、先ず平成30年度は、調査地域を絞り込むための予備調査を行なった。スラウェシ島マカッサル市は、この12年で鉄道の敷設やショッピングモールの建築など近代的な街へと急速な発展を遂げている。最近では、市街地でハンセン病患者を見かけることが少なくなってきたため、患者が多く居住する島嶼、山間部の集落に出向いてサンプルを収集する必要があり、時間的な制約によって予定よりサンプル収集がやや遅滞している。平成30年度は、ハンセン病患者の多発している地域の中から、島嶼部と山間部、各々1地域(島嶼部:ゴディガレン地区、山間部:ボネ地区)を選定して現地調査を行った。平成31年度は平成30年度に引き続いて、研究協力者であるハサヌディン大学医学部および医学研究センターによりリストアップされたハンセン病の流行地域に赴き現地調査を行い、多発状況を確認する。本年度の現地調査では、ハンセン病患者の臨床診断に加え、らい菌に対するPGL1抗体に独自の数種の抗体と抗体のサブクラスを組み合わせて病型分類を行う予定である。同時に、家族内感染症例をターゲットとして、スメア検査によりらい菌を採取し、都市部に持ち帰りDNAを抽出保管する。

同時に、家族内感染症例をターゲットとして、スメア検査によりらい菌を採取し、都市部に持ち帰りDNAを抽出保管する。2018年度は、現地調査を2回予定していたが、長雨による洪水で渡航がキャンセルされ、8月のみの調査になったため、次年度使用額が生じた。また、市街地の近代化に伴い、ハンセン病患者を市内で診ることが少なくなった。ハンセン病患者ならびにその家族、地域住民の鼻粘膜に存在するらい菌の遺伝子多型を検討するためには、島嶼部や山間部などに出向いて、調査地域の絞り込みが必要であると考えており、その旅費に使用する計画である。
算数・数学科における授業研究を評価する枠組みの構築とその国際的活用

我が国では授業研究は百年以上の歴史があり、いわば空気のようなものである。従って、授業研究の構成要素や過程を明確に特定し自覚しているとは言い難い。本研究では、授業研究の構成要素を「研究主題の設定」「学習指導案の検討」「研究授業」「研究協議会」「反省と総括」の5つと特定し、それぞれの役割と機能を明らかにした上で、授業研究評価の実際を示した。また、これまで顕在化されていない学習指導案の検討過程を都内の小学校を対象にしたケーススタデイにより詳細に分析し、その実態を明らかにするとともに、授業研究過程全体の中で学習指導案の検討が担う役割の重要性を明らかにした。授業研究を評価する枠組みを理論的に構築していくために、先行研究の整理と分析を行い、海外の研究協力者、特にSusie GrovesおよびBrian Doing(Deakin University)と研究協議してわが国の授業研究の根底にある概念を顕在化させることを試みた。授業研究を評価する枠組みを実証的に構築するために、学習指導案検討会議・研究授業・研究協議会の観察記述研究をケーススタデイとして展開した。授業研究による教師の変容をとらえる枠組みを構築していくために、教師の信念と教師集団の規範に関する質問紙調査とインタビュー調査を分析する枠組みを検討する研究協議会を三回開催した。授業研究の評価を授業自体の質的変容と研究授業後の協議会の質の変容をとらえる枠組みの構築に焦点化することを検討した。1)授業研究を評価する枠組みを理論的に構築していくために、先行研究の整理と分析を行い、海外の研究協力者と研究協議を重ね、わが国の授業研究の根底にある概念を顕在化させることを試みた。また、海外で実践されている授業研究について、そこでの典型的な誤解を特定し、整理した。2)授業研究による教師の変容をとらえる枠組みを引き続き構築し、精緻化を行った。特に、教師の信念に関する質問紙調査を実施し、その分析方法に関して研究協議会を4回実施し、また、成果の一部を学会において発表した。3)授業研究の質の評価を試行し、特に研究授業の評価と研究協議会との関連を考察することを検討した。1)授業研究を評価する枠組みを理論的に構築していくために、先行研究の整理と分析を引き続き行い、国外研究協力者と研究討議を重ね、わが国の授業研究の根底にある要素とその構造を顕在化させ、学術雑誌に投稿した。2)授業研究による教師の変容をとらえる枠組みを精緻化し、教師の信念に関する質問紙調査を実施して分析し、研究成果を学会誌に投稿する目処がついた。3)授業研究の質の評価を引き続き検討し、学習指導案の作成過程の実際とその特徴付けに関して、国際学術雑誌に投稿し、受理され、掲載された。授業研究を評価する枠組みを理論的に構築し、国内外の研究者と研究討議会を重ね、一定の成果を得ている。特に、学習指導案の検討過程の実際と特徴に関して、国際学術誌に投稿し、受理され、掲載された。わが国が明治時代から実践してきている授業研究は、The Teaching Gap(1999)を契機としてLesson Studyとして海外で急速に普及してきているが、その質が問題となっている。本研究は、授業研究を評価する枠組みを理論的かつ実証的に構築した上で、日本だけでなく米国・豪州をはじめ東南アジアやアフリカ諸国における授業研究を実際に評価し、その国際的活用を目指す。本年度の成果は以下の通りである。まず、授業研究を評価する枠組みを理論的に構築するために、先行研究の総括整理を行い、海外の研究協力者と研究協議を重ねた結果、わが国の授業研究の根底にある概念を顕在化させることができ、授業研究の構成要素と構造を特定し、研究成果を学術雑誌に投稿、受理されて掲載された。次に、授業研究を評価する枠組みを実証的に構築するために、学習指導案検討会議・研究授業・研究協議会の観察記述研究を展開し、特に学習指導案検討会の実際に焦点を当てて、観察記述研究を行い、研究成果を国際学術雑誌に投稿、受理されて掲載された。さらに、授業研究による教師の変容をとらえる枠組みを構築して、教師の信念と教師集団の規範に関する質問紙調査とインタビュー調査を実施した。その成果の一部については、国際学会で発表した。本研究から、授業研究の評価を授業自体の質的変容と関連させて捉えることの重要性、さらには研究授業後の研究協議会の質をとらえる枠組みを構築して授業研究を評価することの重要性が示唆された。授業研究を評価する枠組みを理論的に構築していくために、先行研究の整理と分析を行い、海外の研究協力者と研究協議を重ね、一定の成果を得ている。特に、海外で実践されている授業研究について、そこでの典型的な誤解を特定して整理し、国際学会誌に投稿し受理され掲載された。引き続き、これまでの研究成果を国内外の学術雑誌に投稿していく。

また、授業研究による教師の変容をとらえる研究を加速させ、変容の実際を顕在化することを試みる。28年度が最終年度であるため、記入しない。数学教育学引き続き授業研究の評価、とくに授業研究による教師の変容をとらえる枠組みを構築し、精緻化を行う。授業研究の質の評価を試行し、特に研究授業の評価と研究協議会との関連を考察することを引き続き検討する。授業研究を評価する枠組みを理論的かつ実証的に構築することを試み、一定の成果を得ている。また、授業研究による教師の変容をとらえる枠組みを構築していくために、教師の信念と教師集団の規範に関する質問紙調査とインタビュー調査を分析する枠組みを検討する研究協議会を三回開催し、新しい分析方法を構築しつつある。さらに、授業研究の評価を授業自体の質的変容と研究授業後の協議会の質の変容をとらえる枠組みの構築に焦点化することを検討し、そのモデルを構築中である。資料整理謝金が夏期の学会発表等の多忙期に実行できず、その結果32万円が次年度に繰り越すことになった。資料整理謝金が夏期の学会発表等の多忙期に実行できず、その結果688,541円が次年度に繰り越すことになった。夏期の学会発表等の多忙期に資料整理謝金を計画しないようにして、残額を0にする計画である。授業研究を評価する枠組みを理論的かつ実証的に構築することにかんしては、学術雑誌への投稿を行う。授業研究による教師の変容をとらえる枠組みを構築していくために、教師の信念と教師集団の規範に関する質問紙調査とインタビュー調査を分析する新しい枠組みの試行を行い、秋期学会で発表する予定である。授業研究の評価を授業自体の質的変容と研究授業後の協議会の質の変容をとらえる枠組みの構築に焦点化することを検討し、そのモデルを構築中し、今年度中に試行する。資料整理謝金が年度末の多忙期に実行できず、その結果32,160円が次年度に繰り越すことになった。年度末に資料整理謝金を計画しないようにして残額を0にする計画である。
墓誌の表現分析に基づく日中文化交流の基礎的研究

墓・古墳が持つ「顕示の機能、偲びの回路を開く機制」の分析から発展した本研究は、中国碑文や出土墓誌の表現が日本上代文学に与えた影響を解明し、日中文化交流の新しい道筋を明白にした。東広畑古墳(兵庫県神崎郡福崎町指定史跡)・東新田古墳(同)への臨地調査研究において両古墳の石室入口が古墳時代の集落跡「西広畑遺跡」の方角を向いており両古墳が集落への顕示性を具備していることを実証した。大韓民国における国際学術シンポジウムにて研究発表し、両国の相互理解・文化交流に貢献した。韓国国立中央博物館にて韓国葬送儀礼の資料を収集し、明白にし得た日中文化交流研究の道筋を、日中韓の三国間にも適用できる方途を発見した。研究代表者廣川晶輝は、墓自体が持つ、顕示・アピールの機能、「偲び」の回路を開き得る機制の分析において成果を上げた(平成1921年度科学研究費補助金交付)。この成果を基盤とする本研究課題においては、「墓誌」が生前の偉業や美麗な容姿を称揚する目的上、上記墓の機能・機制を最も顕著に発揚する極めて実体的な存在である点を考慮し、墓誌の表現を分析するに至った。廣川晶輝は、中国出土墓誌の表現分析が日中文化交流に寄与する新説をすでに明らかにしている。また、中国山西省太原市文物考古研究所の李非所長の報告(概要:中国北斉時代(550577年)の墓の壁画と奈良県明日香村の高松塚古墳(7世紀末8世紀初め)の壁画には構図などの共通点が多く、日本の古墳壁画の源流を探る手がかりとなる。)を参照すれば、日中文化研究における墓の重要性も明瞭である。廣川晶輝は、こうした研究状況に鑑み、中国出土墓誌に見られる表現が日本上代文学の表現に与えている影響について解明し、日中文化交流の従来指摘されてこなかった道筋を明白にする本研究課題を着想した。本研究課題の目的完遂のため本研究は次の二つの基軸を備える。1.中国出土墓誌の第一次資料・史料のデータベース化、および活用。2.墓の上記機能・機制の追究のための、墓・古墳の実地踏査の実施。1.の実施の成果として、中国各地で発見された墓誌を収める『石刻史料叢書』のテキストファイル化・データベース化があり、本年度は『同』甲編之14「京畿家墓遺文」収載の墓誌の文言のテキストファイル化・データベース化を実施した。稀書(架蔵する日本全国の大学図書館は、僅か10大学(巻によっては6大学))である同書による研究を進展させ広く世に資することは重要であり、その意義は大きい。2.の実施の成果として、幹線道である古代東山道の近傍に建つ観音塚古墳(群馬県高崎市。墳丘の長さ105メートル、幅105メートル、高さ12メートル。6世紀末ごろ築造の前方後円墳)の実地踏査がある。踏査によって、この古墳が古代東山道の方向を向いており比定駅路からもよく見えることを明らかにしたことの意義は大きい。この成果を基盤とする本研究課題においては、「墓誌」が生前の偉業等を称揚する目的上、上記墓の機能・機制を最も顕著に発揚する極めて実体的な存在である点を考慮し、墓誌の表現を分析するに至った。また、中国山西省太原市文物考古研究所の李非所長の報告を参照すれば、日中文化研究における墓の重要性も明瞭である。本研究課題の目的完遂のため本研:究は次の二つの基軸を備える。1.の実施の成果として、中国各地で発見された墓誌を収める『石刻史料叢書』のテキストファイル化・データベース化があり、『同』甲編之14収載の墓誌の文言のテキストファイル化・データベース化を実施した。稀書である同書による研究を進展させ広く世に資することの意義は大きい。

2.の実施の成果として、「菟原娘子伝説」が生成される基となった処女塚古墳(神戸市東灘区)・東求女塚古墳(同)・西求女塚古墳(同市灘区)の実地踏査研究がある。この成果を第64回萬葉学会全国大会臨地研究(平成23年10月)において、日本上代文学研究者および一般の方々に対して報告し、遺跡の意義について解説することができた。これは科学研究費補助金交付の成果を国民へ還元する目的を大いに果たし得たものであり意義は大きい。研究代表者廣川晶輝は、墓自体が持つ、顕示・アピールの機能、「偲び」の回路を開き得る機制の分析において成果を上げた(平成1921年度科学研究費補助金交付)。この成果を基盤とする本研究課題においては、「墓誌」が生前の偉業等を称揚する目的上、上記墓の機能・機制を最も顕著に発揚する極めて実体的な存在である点を考慮し、墓誌の表現を分析するに至った。廣川晶輝は、中国における碑文の表現分析が日中文化交流に寄与する新説をすでに明らかにしている。また、中国山西省太原市文物考古研究所の李非所長の報告を参照すれば、日中文化研究における墓の重要性も明瞭である。廣川晶輝は、こうした研究状況に鑑み、中国出土墓誌に見られる表現が日本上代文学の表現に与えている影響について解明し、日中文化交流の従来指摘されてこなかった道筋を明白にする本研究課題を着想した。本研究課題の目的完遂のため、本研究は次の二つの基軸を備える。1.中国出土墓誌の第一次資料・史料のデータベース化、および活用。2.墓の上記機能・機制の追究のための、墓・古墳の実地研究踏査の実施。1.の実施の成果として、中国各地で発見された墓誌を収める『石刻史料叢書』のテキストファイル化・データベース化がある。稀書である同書による研究を進展させ広く世に資することの意義は大きい。2.の実施の成果として、古代東山道という幹線道の近くに存在する「梁瀬二子塚古墳」(群馬県西部最大規模の前方後円墳。群馬県安中市指定史跡)の幹線道の交通への示威・アピール性についての実地研究踏査がある。古代東山道の道路痕跡の確認をおこなうことをとおして、比定される古代東山道が上記梁瀬二子塚古墳のすぐ横を通ることとを確認した。つまり、古代幹線道路の交通に対する古墳のアピール性の解明に道が開かれることとなったのである。廣川晶輝は、中国出土墓誌の表現分析が日中文化交流に寄与する新説をすでに明らかにしている。1.の実施の成果として、中国各地で発見された墓誌を収める『石刻史料叢書』のテキストファイル化・データベース化があり、『同』甲編之14収載の墓誌の文言のテキストファイル化・データベース化を実施した。
懸濁液の自然対流メカニズムの解明

懸濁液の自然対流のメカニズムを解明するために、次の2種類の実験を行った。(1)垂直冷却壁・水平加熱壁をもつ矩形容器内における自然対流、(2)垂直加熱・冷却壁間における自然対流。実験(1)では、幅80mm、高さ120mmの矩形容器内に懸濁液を入れ、両垂直壁を一定温度に保ちながら底面中央部幅40mmの面から加熱し、自然対流を発生させた。上下に多数の層が形成され、時間と共に消滅する過程が調べられた。液相に蔗糖水溶液を用いた場合、蔗糖の濃度を増加させると、ストークスの落下速度が減少し、層が消滅する時間が長くなる。塩化ナトリウム水溶液の場合、1wt%以下の低濃度の水溶液であっても粒子の落下速度が速くなり、層の消滅する時間が短くなる。この結果は粒子の分散に対する電気二重層の機能を添加されたイオンが抑制することにより生じると説明された。液相に水を用いた実験において、壁面間温度差を大きくすると、温度差による対流が活発になり、層の境界が上昇し、加熱面上の熱伝達係数が大きくなり、層の維持時間が短くなる。粒子の粒度分布を狭くすると、多数の層は形成されず、2層のみが形成される。このとき、層境界面は実験開始後初めゆっくりと降下し、その後急速に上昇して水面に達し、層は消滅する。実験(2)では、粒子濃度0.5、1.0、1.5wt%のガラスビーズ-水懸濁液を幅40mm、高さ160mmの矩形容器内に入れ、垂直2壁面に10°Cの温度差を付けて層の形成消滅過程を調べた。2成分溶液の2重拡散対流と同様に上下に層が形成された。2成分溶液系と異なり、層境界は時間と共に一定速度で降下し、最後にすべて消滅した。懸濁液の垂直方向の温度分布は層の境界で急激に変化し、層が対流セルを形成していることを示した。層境界面の降下速度は初期粒子濃度が低いほど、下側の層ほど大きい。懸濁液の自然対流は,温度差に基づく対流と粒子の濃度分布に基づく対流が干渉し,さらに粒子の沈降が影響する。この複雑な現象を解明するために,本年度は次の2種類の実験を行った。(1)垂直冷却壁・水平加熱壁をもつ矩形容器内における水溶液-固体微粒子懸濁液の自然対流(2)垂直加熱・冷却壁による水-固体微粒子懸濁液の自然対流上記実験(1)では,幅80mm,高さ120mmの矩形容器内の懸濁液を,両垂直壁は一定温度に保ちながら底面中央部幅40mmの面から加熱し,自然対流を発生させた。本実験では粒子の沈降速度に着目し,種々濃度の蔗糖水溶液にガラスビーズ微粒子(対流している粒子の径はおよそ数ミクロン)を分散させた懸濁液を用いたガラスビーズの初期濃度を30.5kg/m^3(液が水の場合の粒子濃度は3wt%になる)とした.研究代表者はすでに,水-ガラスビーズ懸濁液の場合,加熱開始後懸濁液は上下方向に成層化され,時間の経過にしたがい層が合体して層の数が減少することを示した.

本研究において,蔗糖の濃度を増加させるのにしたがってストークスの粒子落下速度が減少するが,それに応じて層の維持時間が長くなることが分かった.上記実験(2)では,1wt%のガラスビーズ-水懸濁液を幅40mm,高さ160mmの矩形容器に入れ,垂直2壁面に10°Cの温度差を付けた.2成分溶液の2重拡散対流と同様に,上下方向に層が観察された。層の境界は時間とともに一定速度で降下し,最後に消滅した。懸濁液の垂直方向の温度分布は,層の境界で急激な変化を示し,層が対流セルを形成していることを示した.今後,温度差,粒子濃度,粒度分布,粒子密度などの層形成・消滅におよぼす影響を検討する.垂直冷却壁・水平加熱壁をもつ矩形容器内における水溶液-固体微粒子懸濁液の自然対流現象を実験により解明した。懸濁液の自然対流は温度差に基づく対流と粒子の濃度分布に基づく対流が干渉し,さらに粒子の沈降が影響する.本研究では幅80mm,高さ120mmの矩形容器内に懸濁液を入れ,両垂直壁温度を一定に保ちながら底面中央部幅40mmの面から加熱し,自然対流を発生させた.冷却壁温度を10°Cに固定し、加熱面温度を変えて実験を行った。粒度分布の影響を検討するため、懸濁液には(1)粒子径が130μmに分布しているガラスビーズ(平均粒子径9.8μm)を水に分散させて3wt%の濃度にした液と、(2)粒子径の分布を15μm(平均粒子径2.0μm)と狭くした濃度0.6wt%の液の2種類を用いた。以上の実験から以下の結果を明らかにした。(1)の実験において、上下に多数の層が出現し、粒子の沈降に伴い順次消滅するが、加熱壁温度を高くすると温度差による対流が活発になり、加熱壁面上の熱伝導率が大きくなり、各層の温度も高くなる。対流が強くなることは粒子の沈降を早める効果をもたらし、層が消滅するまでの時間を減少させる。高い温度で層を維持するために粒子濃度、平均粒子径が高くなる。(2)の実験においては懸濁液の粒子径の分布が狭いため、(1)の実験と異なり、多数の層は発現せず、2層に分かれるのみであった。層境界はゆっくりと降下し、ある位置で上昇に転じ、速やかに最上部に達して消滅する。加熱面温度が低い方が低い位置まで降下することが分かった。多数の層が出現し消滅する過程は、粒子径の分布による沈降速度の違いが重力方向の粒子濃度分布を形成し、下部加熱による温度差対流と干渉して生じた。層境界の降下と上昇は、上側の層の冷却面積の増加による上側の層の平均温度の低下すなわち液密度の上昇のため、密度成層が維持できなくなったことによる。
パーキンソン病治療標的としての特異的ミトコンドリア病態の解明

背景: PDでは進行性の運動機能障害に加え、抑うつ・認知症・自律神経症状等の多彩な症状によって生活の質が低下するため、患者数の増加は医療・介護費の増大に直結する。そのため発症予防・進行抑制を実現するdisease-modifying therapyが切望されている。その複雑な病態の一つとしてミトコンドリア機能不全の重要性を示すエビデンスが蓄積されており、具体的にはミトコンドリアDNA変異の加齢による増加、ミトコンドリア軸索輸送、分裂融合変化、呼吸鎖機能低下、マイトファジー異常などが想定されている。しかしそれぞれが個別の腫瘍系培養細胞・モデルマウスを用いて証明されており、実際のヒトPD患者でどのミトコンドリア障害が病態に最も深く関与するかは不明である。以上の背景から、本研究課題において申請者は「PD根本的治療の標的として、どのミトコンドリア機能を回復させるべきか」という問いを提起する。目的: PD病態においてミトコンドリア機能障害が重要であることは確立されているが、各種病態(酸化ストレス上昇、アポトーシス増加、呼吸機能低下、融合・分離調節不全、マイトファジー不全)などが想定されているものの、それらの優越性は不明である。本研究では各病態を改善する化合物をPDモデル細胞に添加することで、どのミトコンドリア病態がPDにおいて重要であるかを決定することを目的とする。結果: PD-iPS細胞由来ドパミン神経細胞に対して、各種薬剤を添加しその細胞死・ミトコンドリア機能変化を評価している。共同研究先であるNewcastle大学での予算使用手続きに極めて長時間を要し、2019年4月より使用可能となったため、先方での研究が遅れている。研究代表者所属施設での研究は既に開始しており、iPS細胞由来ドパミン神経細胞における研究成果は得られている。2019年5月1日より研究参加者がNewcastle大学に6ヶ月間実験実施のため渡英する。さらに研究進捗の確認のため、研究開始から12ヶ月が経過した2019年10月に、Newcastleにてミーティングを実施する予定である。背景:PDでは進行性の運動機能障害に加え、抑うつ・認知症・自律神経症状等の多彩な症状によって生活の質が低下するため、患者数の増加は医療・介護費の増大に直結する。相手方研究施設での研究費使用の手続きに時間を要したため、相手方研究施設使用分を繰り越しした。