hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非侵襲持続モニターによる新生児概日リズムの集学的解明：生後空白の2か月の謎に迫る

昨年までに収集した早産児及び成熟児のアクチグラフ・唾液コルチゾール・尿コルチゾールを解析し,新生児期早期の睡眠覚醒周期が3-4時間程度のアルトラディアンリズム中心であるのに対し,コルチゾール分泌リズムは,生直後には出生時刻に印加された24時間周期のリズムが中心となりつつ,これに重合する形で,胎児型の夕方にピークを迎えるリズムが2週間程度残存することが,多面的なデータから明らかになった.生後1か月・3か月で再建されたアクチグラフでは,ほとんど全症例に明確な成人型昼夜リズムの形成が認められた.今後は新生児期のアクチグラフや内分泌マーカーの変動パターンと,生後1-3か月の変動振幅,そして今後データが蓄積される認知発達との関係を明らかにして行く.唾液検体の収集は,24時間以上の持続は困難であるが,尿中コルチゾールは,紙おむつにサンプル収集用のパッドを装着することで,少ない侵襲で長期間にわたって検体を集めることができた.尿中コルチゾールと血中および唾液中コルチゾールの相関関係も非常に良好であることが証明され,今後の長期フォロー研究における内分泌マーカーの切り札となり得ると考えられた.脳機能・睡眠・生体リズムの成熟観察と同期して変化する脳の微小構造をベッドサイドで繰り返し観察するために導入した,時間分解近赤外線スペクトロスコピーにより,脳内構造の複雑さを反映する光の散乱係数が,出生までは在胎週数に強く正の相関を見せること,そして,生後は修正在胎週数と相関する上昇を止め,臨床経過と関連した個々に特徴的な増減を見せることが分かった.現在MRI拡散強調画像上の定量値との直接比較を行っており,ベッドサイドでの脳微細構造マーカーとしての有用性が確立されると期待している.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,ヒトが成熟した概日リズムを獲得する過程を,新生児期から乳児期にかけて多面的・連続的に観察し,その影響因子を同定することを目的とし,初年度には,新生児集中治療室入院となる病的新生児80名において,アクチグラフによる長時間体動持続評価・終夜睡眠ポリグラフによる睡眠覚醒評価・非侵襲的内分泌マーカーによる多面的な生体リズム情報の収集を行う予定であった.予定されていた情報収集項目は,すでに研究者らのグループにおいて確立された技術に基づいて計画されていたため,新生児のリクルート開始と共にデータ収集が軌道に乗り,新生児センターに入院する中等リスク児60名において,5-21日間におよぶアクチグラフ装着,および,コルチゾール・メラトニン測定のための非侵襲的検体の収集を行うことができた.コルチゾールに関してはアッセイも随時施行し,研究者らの過去の研究によって明らかになった,生直後のコルチゾール分泌リズムが,日齢と共にどのように変化を遂げるのかを,アクチグラフによる実際の体動周期変化とどう時系列で検討するフェーズに入っている.年度後半からは,研究費で新規購入した時間分解式近赤外線スペクトロスコピーを用いて,脳の微小構造を反映する散乱係数の反復計測を合せて行い,それぞれの児に発生した臨床的イベントが,生体リズムや脳構造にどのような影響を与えたのかを検証するためのデータ収集を開始している.多面的生体リズム観察と並行して,予定日前後の自発的運動を主観的に評価するGeneral Movementの客観定量化(3次元経時赤外光測定),出生時刻と分娩様式から概日リズムの確立時期および影響因子を推定するための大規模サーベイ,検体採取を容易にする生体材料収集法の開発を並行し,平成26年度以降の研究への応用準備が進められている.研究成果は,北米小児科学会にて報告し,一部データは既に論文を投稿中である.昨年までに収集した早産児及び成熟児のアクチグラフ・唾液コルチゾール・尿コルチゾールを解析し,新生児期早期の睡眠覚醒周期が3-4時間程度のアルトラディアンリズム中心であるのに対し,コルチゾール分泌リズムは,生直後には出生時刻に印加された24時間周期のリズムが中心となりつつ,これに重合する形で,胎児型の夕方にピークを迎えるリズムが2週間程度残存することが,多面的なデータから明らかになった.生後1か月・3か月で再建されたアクチグラフでは,ほとんど全症例に明確な成人型昼夜リズムの形成が認められた.今後は新生児期のアクチグラフや内分泌マーカーの変動パターンと,生後1-3か月の変動振幅,そして今後データが蓄積される認知発達との関係を明らかにして行く.唾液検体の収集は,24時間以上の持続は困難であるが,尿中コルチゾールは,紙おむつにサンプル収集用のパッドを装着することで,少ない侵襲で長期間にわたって検体を集めることができた.尿中コルチゾールと血中および唾液中コルチゾールの相関関係も非常に良好であることが証明され,今後の長期フォロー研究における内分泌マーカーの切り札となり得ると考えられた.脳機能・睡眠・生体リズムの成熟観察と同期して変化する脳の微小構造をベッドサイドで繰り返し観察するために導入した,時間分解近赤外線スペクトロスコピーにより,脳内構造の複雑さを反映する光の散乱係数が,出生までは在胎週数に強く正の相関を見せること,そして,生後は修正在胎週数と相関する上昇を止め,臨床経過と関連した個々に特徴的な増減を見せることが分かった.現在MRI拡散強調画像上の定量値との直接比較を行っており,ベッドサイドでの脳微細構造マーカーとしての有用性が確立されると期待している.26年度が最終年度であるため、記入しない。

アクチグラフ・内分泌マーカー・睡眠ポリグラフのすべての項目においてデータ収集が可能だった症例は目標をわずかに下回ったが,前述のように,新たな生体リズム観察技術を確立し,フォローアップ体制が整備されているのに加え,時間定量近赤外線スペクトロスコピーによる測定系も確立された.また,質問紙による大規模サーベイの結果から,すでに乳児の概日リズムの重要な決定因子が推測されている.これらを総合的に評価すると,当初予定された以上の成果を達成していると考える.論文執筆に関しても,すでに2編が査読中(うち1編はRevision),もう1編が投稿準備中と,短期間で効率よく成果報告のフェーズに入っている.当初の計画では,2年目には当院産科病棟で出生する正常新生児60名をリクルートし,胎児期からの超音波運動評価を経たうえで,生後にアクチグラフ・内分泌検体の収集を行う予定であった.しかしながら,当院産科コホートのリクルート可能数が当初予想より少ない見通しとなり,正常新生児コホートの目標は30症例程度に下方修正する.代わって,新生児集中治療室からリクルートする症例数を今年度だけで40症例程度獲得し,平成25年度から行っている内分泌・四肢運動などの多面的生体リズム観察に加えて,時間分解近赤外線・赤外線サーモグラフィーによる脳微小構造マーカーや,自律神経系指標を追加し,より正確な新生児の生体リズム変化の分析を可能とする.
光照射により制御された化学振動反応に関する振動・定常状態の分岐点近傍の観測

本研究では、ルテニウム錯体を金属触媒として用いたBelousov-Zhabotinsky(BZ)型化学振動反応系の分岐現象に関するキャラクタリゼーションを光照射を外部制御因子として連続流通撹拌反応槽にて行った.その化学組成はルテニウム錯体/臭素酸/マロン酸/硫酸とし、光源のゆらぎに起因する照射光強度の不精密さを抑制する装置を作成した.(1)照射光強度制御システムの作成反応槽直前で照射ビームの数%をサンプリングし、フォトダイオードで検知してコンピュータで記録した.照射ビームの強度は可変型NDフィルタを用いることにより制御した.用いた可変型フィルタは円盤型であり、照射ビームはこのフィルタの任意の領域をフィルタに対して垂直に通過する.コンピュータ制御下のステップモータで、そのフィルタを回転させることで照射ビームの強度を制御する.反応槽直前でサンプリングした照射光強度をステップモータの駆動系にフィードバック(PID制御を採用)させることにより、照射光強度の安定化を効果的に実現した.(2)分岐現象のキャラクタリゼーション本研究で作成したコンピュータ制御型照射光強度制御システムにより、光強度を連続掃引することが可能となり、分岐点近傍のみならず広範囲における観測の自動化が可能となった.この方法により外部制御因子である臭素酸の初期濃度と照射光強度で張られる状態図を作成した.他の実験条件は反応温度25度、滞留時間5.6分とし、臭素酸以外の出発物質の初期濃度は次の通りである.マロン酸:4mM;硫酸:0.8M;ルテニウム錯体;0.2mM。3つの異なる状態(振動状態・還元定常状態・酸化定常状態)が観測され、振動-還元定常状態と振動-酸化定常状態間で分岐現象が観測された.分岐点近傍では大振幅振動が不連続的に、ヒステリシスを伴わず分岐することが観測された.本研究では、ルテニウム錯体を金属触媒として用いたBelousov-Zhabotinsky(BZ)型化学振動反応系の分岐現象に関するキャラクタリゼーションを光照射を外部制御因子として連続流通撹拌反応槽にて行った.その化学組成はルテニウム錯体/臭素酸/マロン酸/硫酸とし、光源のゆらぎに起因する照射光強度の不精密さを抑制する装置を作成した.(1)照射光強度制御システムの作成反応槽直前で照射ビームの数%をサンプリングし、フォトダイオードで検知してコンピュータで記録した.照射ビームの強度は可変型NDフィルタを用いることにより制御した.用いた可変型フィルタは円盤型であり、照射ビームはこのフィルタの任意の領域をフィルタに対して垂直に通過する.コンピュータ制御下のステップモータで、そのフィルタを回転させることで照射ビームの強度を制御する.反応槽直前でサンプリングした照射光強度をステップモータの駆動系にフィードバック(PID制御を採用)させることにより、照射光強度の安定化を効果的に実現した.(2)分岐現象のキャラクタリゼーション本研究で作成したコンピュータ制御型照射光強度制御システムにより、光強度を連続掃引することが可能となり、分岐点近傍のみならず広範囲における観測の自動化が可能となった.この方法により外部制御因子である臭素酸の初期濃度と照射光強度で張られる状態図を作成した.他の実験条件は反応温度25度、滞留時間5.6分とし、臭素酸以外の出発物質の初期濃度は次の通りである.マロン酸:4mM;硫酸:0.8M;ルテニウム錯体;0.2mM。3つの異なる状態(振動状態・還元定常状態・酸化定常状態)が観測され、振動-還元定常状態と振動-酸化定常状態間で分岐現象が観測された.分岐点近傍では大振幅振動が不連続的に、ヒステリシスを伴わず分岐することが観測された.
祭りと国家の比較宗教学的調査研究

本研究は、維新期から現在にいたる日本近現代史上の三点(明治初期、第二次大戦前後、高度成長期以後)を中心とする時系列の軸と、現代の都市と農山村、さらには島嶼部の祭の調査研究という現在時の軸からなっている。平成十三年度は、(1)対馬の民俗調査、(2)これにかかわる文献資料収集、(3)全国版図の他地域との比較を可能にする文献資料収集、の三点をおこなった。(1)ならびに(2)については、島嶼部(離島)・対馬東部の一漁村に地域を限定し、年中行事の全体像、漁業と中心とした生業全般、社会変動と過疎化、離島振興法と生活環境、教育問題、墓地問題、等々の集中調査をこころみた。主として第二次大戦以降の、法制・教育制度・流通運輸といった国家規模のシステムのなかで離島の経験してきた祭り(年中行事・先祖の祀り)の変動過程を(1)の聞き書きから、又(2)の文献資料・先行研究によってそれ以前の時代相をたどった。(3)は、明治期民俗統制(関)と戦後復興期の地域性の回復過程(竹沢)にそれぞれ焦点をあわせ、地域史資料の発掘とともに、主として神道関係の資料収集をおこなった。平成十四年度はひきつづきこれを継続し、とくに(1)の民俗調査を赤米の神事で知られる豆酘で集中的におこなった。上記の島嶼部をめぐる社会変動にともない、担い手が激減しながらもその性質上、観光化の困難な祭りの一例である。当初からの目的である九州地域内の都市・農山村部との比較はなお不十分な点があるものの、これによって以前からの博多山笠・椎葉神楽調査資料との比較検討の素地は整ったと判断している。本研究は、維新期から現在にいたる日本近現代史上の三点(明治初期、第二次大戦前後、高度成長期以後)を中心とする時系列の軸と、現代の都市と農山村、さらには島そ部の祭の調査研究という現在時の軸からなっている。最終的な目的のひとつに九州地域内の都市・農山村部との比較があり、以前からおこなってきた博多山笠・椎葉神楽調査資料の再検討をへて、全国版図の国家的システムと地域の祭りとのダイナミズムの多様性のなかに、一定の地域性と法則性と主体性が同時にみられるとの予測をたてている。地域の祭りの観光化現象も、たんなる伝統の衰退ではなく、そうした状況下での生活戦略の一環であるが、観光資源の乏しい現在の調査地のような離島一漁村の命運はこれと別の視角を必要としており、引き続きその方法的模索をこころみる。初年度は、(1)対馬の民俗調査、(2)これにかかわる文献資料収集、

(3)全国版図の他地域との比較を可能にする文献資料収集、の三点をおこなった。対馬東部の一漁村に地域を限定し、年中行事の全体像、社会変動と過疎化等々の集中調査を行った。主として第二次大戦以降の、法・教育・流通といった国家規模のシステムのなかで離島の経験してきた祭りの変動過程を(1)によって、又(2)の文献資料によってそれ以前の時代相をたどった。平成十四年度はこれをふまえて、以前からおこなってきた博多山笠・椎葉神楽調査資料をもとに、離島漁村・都市・山村の地域の祭りの史的展開と現在の比較対照をこころみた。そのプロセスにおいて、いわゆる祭りの観光化現象も、たんなる伝統の衰退ではなく、現在の状況下での生活戦略の一環であること、しかし観光資源の乏しい離島-漁村の命運はこれと別の視角を必要としていること、等の予測があり、これを明らかにするためにもう一つの対象として赤米の行事で知られる対馬南端の豆酘調査を行った。頭人たちが,定の特権的家系に属すること、天道信仰をめぐる修験の介在、豆酘寺観音堂と多久頭神社の神仏習合的性格、渡来の古代的赤米といった史的深度の深い重層性をもちながら、行事そのものが生業・イエ意識・生活環境の変貌とともに持続困難であることがその特徴である。よって県ならびに国の無形民俗文化財指定を受けつつも、(1)担い手そのものの不足と(2)宗教性へのつよい固執がたんなる観光化戦略を妨げている。今回のプロジェクトではこの祭に行政と民俗の主題をよみこむにとどめるが、次期プロジェクトでは明治初期神仏分離をふくめてこの地の調査研究の深化をはかることになる。
糖尿病の新たな発症前,早期診断マーカーの開発

我々はすでに,CD38(ADP-ribosyl cyclase)に対する抗体がインスリン分泌を抑制すること、CD38抗原のフラグメントに対する抗体にも同様の効果があることを報告した。また,NODマウスにおいてCD38抗体は糖尿病発病前から,膵島炎,膵島破壊とともに消長し,IDDMの発症後は減少するとことも明らかにした。今回はこの抗体がヒトの糖尿病に自己抗体として出現している可能性と,その意義について検討し、以下の結果を得た。1)糖尿病患者184名中,43名が抗体陽性であった。2)抗体陽性血清はフラグメント287-297(N-CVKNPEDSSCT-C;Ag-1)、フラグメント241-255(N-CSNNPVSVFWKTVSR-C;Ag-2)いずれとも反応するものが多かったが,Ag-1の方が高頻度にCD38ペプチド抗体「陽性」を検出した。3)糖尿病治療別に見ると,食事療法9例中4例,経口剤24例中9例,インスリン療法125例中20例であり,陽性率はインスリン群で最も低かった。4)抗体陽性者は,糖尿病罹病年数が短く,空腹時血糖が高い傾向があった。5)しかしながら,膵島残存機能の指標である血中CPR値,尿中CPR排泄量は,抗体陽性群で高い傾向が認められた。6)CD38抗体とGAD抗体との一致率は低く,甲状腺マイクロゾーム抗体ととの一致率も低かった。7)抗体陽性者は,白血球数が少なかった。以上、新たにを開発したCD38(自己)抗体の検出系を用いて検討したところ,IDDMのみならず,現在NIDDMである症例においても検出された。本抗体はGAD抗体とは別の意義があるものと思われた。CD38抗体はインスリン分泌を抑制する場合と,逆に刺激する場合もあることから,今回検出した抗体が,β細胞の破壊のマーカーとしての意義の他,インスリン分泌の調節因子として機能している可能性も考えられる。我々はすでに,CD38(ADP-ribosyl cyclase)に対する抗体がインスリン分泌を抑制すること、1型糖尿病モデルであるNODマウスにおいて、CD38抗体は糖尿病発病前から,膵島炎,膵島破壊とともに消長し,IDDMの発症後は減少するとことも明らかにした。今回はこの抗体がヒトの糖尿病に自己抗体として出現している可能性について検討した。糖尿病患者184名から得た血清試料を用いて、CD38抗体を、新たにを開発したEIA法にて測定した。抗原としては、二種類のCD38抗原のフラグメントペプチド287-297,241-255を用いた。糖尿病患者184名中,43名が抗体陽性であった。糖尿病治療別に見ると,食事療法9例中4例,経口剤24例中9例,インスリン療法125名中20例であり,陽性率はインスリン群で最も低かった。抗体陽性者は,糖尿病罹病年数かい傾向があった。しかし,膵島残存機能の指標である血中CPR値,尿中CPR排泄量は,抗体陽性群で高い傾向が認められた。CD38抗体とGAD抗体との一致率は低かった。抗体陽性者は,白血球数が少なかった。新たにを開発したCD38(自己)抗体の検出系を用いて検討したところ,IDDMのみならず,現在NIDDMである症例においても検出された。

CD38自己抗体は,新規の膵島に対する自己抗体であり、2型糖尿病においては、インスリン分泌能が保たれている段階において出現していたが、このことは、以後の膵島機能の減弱を予知させる可能性もあり、今後の追跡が必要である。我々は,CD38に対する自己抗体が、1型糖尿病モデルであるNODマウスのみならずヒトの2型糖尿病患者184名においても,43名が抗体陽性であり、陽性率は食事療法群,経口剤群,インスリン療法群の順に高率であり,インスリン群で最も低かった。また、抗体陽性者は,糖尿病罹病年数が、短い傾向があり,血中CPR値,尿中CPR排泄量が、陰性者に比べて高い傾向が認められた。自己抗体に対応するCD38抗原のエピトープを探索する目的で、CD38蛋白(抗原)中の二種類ののフラグメントペプチド287-297、241-255を作成し、これらと陽性血清との結合を検討した。フラグメントペプチド287-297はほとんどの陽性血清と反応したが、フラグメント241-255と反応したのは陽性血清の約30%であった。インスリン分泌に及ぼす自己抗体の影響をin vitroで検討したところ、フラグメント287-297反応血清は、グルコース刺激によるインスリン分泌を抑制したのに対して、フラグメント241-255反応血清は、インスリン分泌を促進した。CD38自己抗体は、新規の膵島に対する自己抗体であり、2型糖尿病においては、インスリン分泌能が保たれている段階において出現していた。CD38自己抗体には、インスリン分泌を抑制するものと、促進するものが認められ、この相違は、CD38分子中のエピトープの違いに基ずく可能性、抗体によっては膵B細胞の機能に影響を与えて、糖尿病の進展に関与する可能性が示唆された。
高剛性基礎式桟橋の耐震設計法の開発に関する研究

港湾構造物の桟橋は杭で上部工を支える構造であり,背後の土圧等の影響により大地震作用時には必ず海側への大きな残留変形が生じる.設計時には桟橋と地盤を一体的にモデル化した2次元有限要素法による有効応力解析手法で評価することが一般的であるが,3次元の構造を2次元でモデル化するために,杭間の地盤のすり抜けを十分には考慮できないなど,実構造物との間に乖離がある.特に現在の設計法は直径1m程度の鋼管杭基礎桟橋を対象に構築されていることから,直径6m程度の高剛性基礎桟橋に対して現行設計法はそのまま適用できない可能性が高い.本研究では高剛性基礎を有する桟橋の耐震設計法を開発することを目的に,室内実験によって側方流動発生時の杭に作用する土圧と地盤のすり抜けを検討した.土槽の底版上に2本の鋼鉄製の模型杭を固定し,底版とは独立した土槽枠をメガトルクモータで水平載荷することにより,土槽内の模型地盤に水平変位を与えた.長さの縮尺は1/100とし,地盤変位は部分的に敷設した色砂の変位をモニターした.杭径と杭間隔を変化させた5ケースの実験を実施した.実験結果として,土圧は複数のピークを示しながら漸増し,土圧第一ピーク発生時の土圧と変位の比が杭上段と杭下段で異なっていることから,水平地盤反力係数が上下で異なり,拘束圧や深度に依存することが示された.設計ではこの係数の深度依存を無視することが一般的であるが,その設定は妥当でないといえる.載荷により水平方向では杭間で地盤のすり抜けが生じ,鉛直変位では杭前面(載荷側)の地表面が盛り上がり,杭背面では下がる結果となった.計測された土圧と設計時の想定などとの比較により,側方流動時の土圧のモデルを検討する基礎資料を得た.このほか次年度以降の検討の準備として,3次元有限要素解析を行うための準備を行った.室内実験は予定通り実施することができている.杭径や杭間隔を変化させた複数のケースを対象としたものであり,設計法の開発のために必要となる基礎データ(杭径や杭間隔に応じた地盤変位と土圧や地盤のすり抜けの関係)を取得できたことから,おおむね順調な進展であると判断している.さらに,2年目以降に実施する実験結果の再現解析についても,各種の解析法について試行的な基礎検討を行い,設計実務で標準的な2次元有限要素解析ではなく,3次元有限要素解析が適用性が高いという予備的判断・準備を行えている.実験については,本研究で対象としている高剛性基礎と通常の鋼管杭基礎の応答の違いを検証し,応答の違いを反映した合理的な高剛性基礎の耐震設計法を確立するために,通常の鋼管杭を模擬した杭を用いた載荷実験を行う.解析については,上記の実験結果を踏まえて,3次元有限要素解析などを実施して実験結果を精度よく再現できるパラメータの同定を行う.最終的には,実務で用いられる2次元解析で3次元効果を再現できることが求められることから,2次元解析についても予備的検討を行い,パラメータ設定法確立に向けた準備を行う.港湾構造物の桟橋は杭で上部工を支える構造であり,背後の土圧等の影響により大地震作用時には必ず海側への大きな残留変形が生じる.設計時には桟橋と地盤を一体的にモデル化した2次元有限要素法による有効応力解析手法で評価することが一般的であるが,3次元の構造を2次元でモデル化するために,杭間の地盤のすり抜けを十分には考慮できないなど,実構造物との間に乖離がある.特に現在の設計法は直径1m程度の鋼管杭基礎桟橋を対象に構築されていることから,直径6m程度の高剛性基礎桟橋に対して現行設計法はそのまま適用できない可能性が高い.本研究では高剛性基礎を有する桟橋の耐震設計法を開発することを目的に,室内実験によって側方流動発生時の杭に作用する土圧と地盤のすり抜けを検討した.土槽の底版上に2本の鋼鉄製の模型杭を固定し,底版とは独立した土槽枠をメガトルクモータで水平載荷することにより,土槽内の模型地盤に水平変位を与えた.長さの縮尺は1/100とし,地盤変位は部分的に敷設した色砂の変位をモニターした.杭径と杭間隔を変化させた5ケースの実験を実施した.実験結果として,土圧は複数のピークを示しながら漸増し,土圧第一ピーク発生時の土圧と変位の比が杭上段と杭下段で異なっていることから,水平地盤反力係数が上下で異なり,拘束圧や深度に依存することが示された.設計ではこの係数の深度依存を無視することが一般的であるが,その設定は妥当でないといえる.載荷により水平方向では杭間で地盤のすり抜けが生じ,鉛直変位では杭前面(載荷側)の地表面が盛り上がり,杭背面では下がる結果となった.計測された土圧と設計時の想定などとの比較により,側方流動時の土圧のモデルを検討する基礎資料を得た.このほか次年度以降の検討の準備として,3次元有限要素解析を行うための準備を行った.室内実験は予定通り実施することができている.

杭径や杭間隔を変化させた複数のケースを対象としたものであり,設計法の開発のために必要となる基礎データ(杭径や杭間隔に応じた地盤変位と土圧や地盤のすり抜けの関係)を取得できたことから,おおむね順調な進展であると判断している.さらに,2年目以降に実施する実験結果の再現解析についても,各種の解析法について試行的な基礎検討を行い,設計実務で標準的な2次元有限要素解析ではなく,3次元有限要素解析が適用性が高いという予備的判断・準備を行えている.実験については,本研究で対象としている高剛性基礎と通常の鋼管杭基礎の応答の違いを検証し,応答の違いを反映した合理的な高剛性基礎の耐震設計法を確立するために,通常の鋼管杭を模擬した杭を用いた載荷実験を行う.解析については,上記の実験結果を踏まえて,3次元有限要素解析などを実施して実験結果を精度よく再現できるパラメータの同定を行う.最終的には,実務で用いられる2次元解析で3次元効果を再現できることが求められることから,2次元解析についても予備的検討を行い,パラメータ設定法確立に向けた準備を行う.
北村季吟における古典学の継承と発展に関する研究

本研究の主たる対象である北村季吟は古典学史を考える上では看過できない人物である。中世以来の古典学の集成者とされてきた季吟が、伝授書と公刊物とで明確に方法を異にしている点は見逃せない。そこで本研究では、季吟の伝授書について、その成立や内容を詳細に検討し、公刊物との比較をすることによって、伝授書と公刊物、それぞれのより的確な特質の把握や位相の差を明らかにし、諸注集成に従事するばかりではない、古典学者としての新たな季吟像を提示することを目指した。そのための手段として、北村季吟から柳沢吉保への伝授書である日本大学総合学術情報センター蔵「古今集并歌書品々御伝受之書」(7種19冊)に着目し、その調査研究を行った。また、該書の一部は未影印・未翻刻資料であるため、広く一般に供すべく、その翻刻を公開した。本研究期間の成果として、該書についての調査研究の結果を宮川真弥「北村季吟の源氏学(一)ー附・日本大学総合学術情報センター蔵『源氏物語微意上』翻刻ー」(『詞林』第57号、2015/4/20)に論文化し、該書の一部である『源氏物語微意』上巻の翻刻を公開した。中・下巻についても、翌年度に公開の予定である。上記の論考において、塗箱の一致により、該書がもとは柳沢文庫蔵「古今集并歌書品々御伝受御書付」と揃いで柳沢家に伝えられていたこと、および該書の伝授過程として二期にわけて授与されたことを指摘した。また、『源氏物語微意』と板本『湖月抄』との関係性についても明らかにした。該書の調査研究に加えて、無窮会蔵『北村季任聞書』や天理図書館蔵『源氏物語打聞』など、季吟の古典学に関する資料についての調査研究も進めているところである。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は主として、北村季吟の古典学(特に源氏学)に関する資料収集と、板本における匡郭高の比較による版の同定についての調査・開発を行った。当初、本年度の予定として、交付申請書で述べた事項は以下の5点にまとめられる。1、伝授書『源氏物語微意』と公刊物『湖月抄』との比較対照およびその注釈態度についての検討。2、伝授書『教端抄』と公刊物『八代集抄』『古今和歌集』部との比較対照。3、『教端抄』各伝本の性質についての検討。4、公刊物同士での版の異同等の分析のための電子画像解析プログラムの開発。5、「吉保伝授本」の翻刻。まず、1の調査を進める前提として、『源氏物語微意』の翻刻を行った。これは5の一部に相当する。当該資料は日本大学総合学術センターにおいて、電子画像の閲覧のみが許可されているため、現地に赴き作業する必要があり、当該作業の実施に当初の想定以上の時間を要したため、23については、翌年度に繰り越すこととなった。また、当該翻刻の投稿を企図し、日本大学に翻刻掲載の申請をしたが、掲載の可否については現在なお検討中であり、これも翌年度に繰り越すこととなった。申請が受理され次第、投稿を行う予定である。併せて、季吟の源氏学についての資料を博捜することに着手した。従来未検討の資料を中心に調査・熟覧した。これらの調査結果および検討の結果は翌年度に論文化する予定である。残る4の理論面については、研究発表(2)-1で発表し、論文化を進めている。プログラムの開発については、匡郭高自動計測ソフト「RularJB(仮)」の試作版が形をなした。なお精度を高める必要があるが一つの道筋が付いたといえる。今後は当該プログラムを用いた実測や調査を実施していく予定である。総合的に本年度は、予定ほどではないがある程度の進展があったと評価できる。

上記の論考において、塗箱の一致により、該書がもとは柳沢文庫蔵「古今集并歌書品々御伝受御書付」と揃いで柳沢家に伝えられていたこと、および該書の伝授過程として二期にわけて授与されたことを指摘した。また、『源氏物語微意』と板本『湖月抄』との関係性についても明らかにした。該書の調査研究に加えて、無窮会蔵『北村季任聞書』や天理図書館蔵『源氏物語打聞』など、季吟の古典学に関する資料についての調査研究も進めているところである。26年度が最終年度であるため、記入しない。上記の通り、『源氏物語微意』の翻刻を行ったが、当該資料は日本大学総合学術センターにおいて、電子画像の閲覧のみが許可されているため、現地に赴き作業する必要があり、当該作業の実施に当初の想定以上の時間を要した。そのため、当初の計画より若干の遅れを生じているが、資料調査の進展により、翌年度に遅れを取り戻せるものと考えられる。まずは前半期に、主として季吟の源氏学について検討を行う。日本大学藏『源氏物語微意』の翻刻を投稿する予定である。ほかにも、ひろく季吟の源氏学について調査を進めており、併せて論考にまとめているところである。また、昨年度に行った板本版種弁別法の研究の論文化を行う。ついで、後半期には季吟伝授書の研究を行う。さらに、季吟は公刊物において、逐次、増補改訂を行っており、同種の公刊物同士の比較によって、注釈の成長の過程が窺える。この公刊物の増補改訂と伝授書との関係性を検討
地形が植生の分布や生産性へもたらす影響の解析、その植生シミュレーターへの導入

東シベリアには、落葉性の針葉樹であるカラマツを主な構成樹種とする世界最大の針葉樹林帯が存在する。この地域は森林が存続できる限界的な環境に位置するため、僅かな環境の違いに応じて、森林被覆の有無が大きく変化する。昨年度までの解析により、この地域において森林被覆の多寡を決める環境因子についての定量的知見が得られた。すなわち、山岳地帯においては乾燥が、平野部では過湿ストレスが森林の多寡を強く制御する。同時に、この地域は永久凍土が拡がっており、その季節的融解深度(活動層の深度)が、植物生産性を大きく制御することも分かった。すなわち、活動層が浅い場合には土壌が保持することの出来る液体状の水が少なくなるため、植物生産性が落ちるというものである。また活動層の深さは、土壌含水率・植生被覆・枯死物層の厚さによる影響も受ける。これらの定量的知見をシミュレーターで再現させたことが、2018年度の主な成果である。シミュレーションには、研究代表者が長年にわたって開発を続けてきた動的植生モデルSEIBモデルを用いた。このSEIBモデルにおいて、個々のシミュレーショングリッド内における地形多様性が格子内の水循環に与える影響を考慮するために、水文スキームTOPMODELを導入した。TOPMODELは、集水域内スケールにおける土壌水水平移動や地下水位のバラツキを物理ベースで計算するスキームである。このTOPMODELを組み込んだSEIBモデルに環境変動を与えた感度分析を行ったところ、2017年度までに明らかにしたカラマツの多寡と環境要因との間の相互作用と、定量的に矛盾がないことが確認された。本研究の最大の目標は、研究課題名にあるとおり、地形が植生の分布や生産性へもたらす影響の解析、その植生シミュレーターへの導入の2点であり、その両者を当初計画どおりに実施することができたため。本年度の研究成果を出版することを最優先とする。また、追加の解析として、研究分担者により作成されつつある下層植生の葉面積指数データセットについても、その地理分布のシミュレーションによる再現を同時に試みる。この地域は冷温と乾燥が厳しく、僅かな環境の違いに応じて、森林・草原・ツンドラが入れ替わる。2017年度の主な成果は、このカラマツの多寡を決める環境因子について定量的知見を得たことである。具体的には、まず気候・地形・土壌など森林の存続に影響を与えうる9種類の環境因子の地理分布を用いて主成分分析を行い、これら全環境因子の地理分散の過半量を、2つの環境軸(第1・第2主成分)に要約させた。ここで第1主成分は、緯度と強く相関する環境因子で、温量指数と降水量とに強く正の相関を持つ環境軸である。他方で、第2主成分は、斜度と強い負の相関を持ち、土壌厚と強い正の相関を持つことから、土壌保水力を決定する環境軸と見なすことができた。共同研究者の小林によって作成されたカラマツの葉面積指数と、上記の第1・第2主成分との間で重回帰分析を行ったところ、カラマツの葉面積指数は、第1主成分と単純な正相関、第2主成分とは閾値まで正相関、閾値を超えると負相関となる式が得られた。これより、この地域で森林を成立させる環境条件とは、より温暖で湿潤な環境、および土壌含水力が一定範囲にある環境であることを定量的に明らかにした。ここで発見された傾向は別のデータからも支持された。すなわち、東シベリア域の近年の正規化植生指数(NDVI)は、第2主成分得点が低い地域で増加トレンド、第2主成分得点が高い地域で減少トレンド、を示した。このNDVIトレンドデータが得られた期間には、この地域全体に降水量の増加が生じており、第2主成分得点が低い(乾燥しやすい)地域で植生の水制限が緩み、第2主成分得点が高い(過湿になりやすい)地域で植生の水ストレスが激化したことを強く示唆するものである。この成果は、Sato & Kobayashi (2018) JGR-Biogeosciences 123に報告することができた。シベリアのカラマツ林帯において、地形などの環境因子が水文過程を通じて植生被覆の多寡に与える影響についての基礎的知見を得た。これにより、今後シミュレーションで再現を試みるグリッド内の環境要素の多様性が植生にもたらす影響について、その定量的な基礎を確立することができた。シミュレーションには、研究代表者が長年にわたって開発を続けてきた動的植生モデルSEIB

モデルを用いた。このSEIBモデルにおいて、個々のシミュレーショングリッド内における地形多様性が格子内の水循環に与える影響を考慮するために、水文スキームTOPMODELを導入した。TOPMODELは、集水域内スケールにおける土壌水水平移動や地下水位のバラツキを物理ベースで計算するスキームである。このTOPMODELを組み込んだSEIBモデルに環境変動を与えた感度分析を行ったところ、2017年度までに明らかにしたカラマツの多寡と環境要因との間の相互作用と、定量的に矛盾がないことが確認された。本研究の最大の目標は、研究課題名にあるとおり、地形が植生の分布や生産性へもたらす影響の解析、その植生シミュレーターへの導入の2点であり、その両者を当初計画どおりに実施することができたため。今後は、ここで発見されたパターンをシミュレーターで再現させるため、そのような地形多様性がもたらす影響をSEIBに反映させるために、地形多様性が格子内の水循環に与える影響を扱うスキームTOPMODELのSEIBへの導入を行う。また、共同研究者により構築中である下層植生の葉面積指数データセットについても、その地理分布のシミュレーションによる再現を試みる。本年度の研究成果を出版することを最優先とする。また、追加の解析として、研究分担者により作成されつつある下層植生の葉面積指数データセットについても、その地理分布のシミュレーションによる再現を同時に試みる。本研究の成果を、昨年12月に開催されたアメリカ地球物理学会において発表する予定であったが、家庭都合により発表ができなくなったため、未使用額が生じた。本年度の学会大会にて発表する費用に充てる予定である。研究分担者により予定していた成果発表のための海外出張が、家庭事情により中止となったために、旅費に未使用額が発生した。この出張は次年度に実施する予定である。
膵移植後の高インスリン血症改善のための実験的検討

平成10年度には、ラット膵移植モデルを用いて、移植膵からの静脈血をレシピエントの下大静脈もしくは門脈にドレナージし、糖および脂質代謝を比較検討した。その結果、非生理的であるはずの大循環への静脈血ドレナージは、糖代謝そのものにはさほどの悪影響はないと考えられた。しかし、同ドレナージ法では高コレステロール血症など脂質代謝の悪化が懸念された。また、門脈ドレナージ法では、門脈-大循環血中のインスリン濃度格差は生じるものの末梢血中の高インスリン血症を解消することは出来なかった。平成11年度は、平成10年度の移植モデルのうち大循環への静脈血ドレナージ・モデルを用い、このレシピエント・ラットにインスリン抵抗性改善剤トログリタゾンを投与し、糖代謝ならびに血中インスリンの変動を観察した。その結果、IV-GTTにおける血糖曲線には大きな変化はなかった。末梢血中のインスリン濃度に関しては、空腹時36.6μU/ml(対照: 44.3μU/ml)であり、またIV-GTT中のΣIRI/ΣPGも0.23μU/ml : mg/dl(対照: 0.35μU/ml : mg/dl)と顕著に改善していた。更に、下肢筋肉のインスリン・レセプターの定量を実施したが、トログリタゾン投与ラットでは対照の約1.6倍まで増加していた。その燐酸化能もこれに比例して増加していたことから、上記高インスリン血症の改善はインスリン・レセプターの増加によるものと推定された。(1)実験モデルの作成:Lewis系雄性ラットにstreptozotocin(55mg/kg)により糖尿病ラットを作成した。これを用いて移植膵門脈をレシピエントの下大静脈に吻合した膵十二指腸移植モデル(体循環ドレナージ)、および移植膵門脈をレシピエントの膵後面で門脈と端側吻合する門脈循環ドレナージモデルを作成した。(2)糖代謝の検討:空腹時血糖(mg/dl)は、移植後6ヵ月でそれぞれ門脈群:80、体循環群:73と正常群:94に比較して低値であった。しかしIV-GTTにおける糖負荷後の血糖値は各群間に差を認めなかった。6ヵ月目のK値をみると、移植群(門脈群:2.8、体循環群:2.5)では正常群(1.7)に比較し高値を示したが、移植膵からの静脈血潅流部位による差はなかった。また、糖負荷前後の末梢血インスリン値では各群間に有意差は認められなかった。しかし、体循環群では糖負荷前門脈血と末梢血のインスリン値に格差がなかったのに対し、門脈群では門脈血のほうが末梢血より約2倍の高値を示した。末梢血中のインスリン濃度に関しては、空腹時36.6μU/ml(対照:44.3μU/ml)であり、またIV-GTT中のΣIRI/ΣPGも0.23μU/ml:mg/dl(対照:0.35μU/ml:mg/dl)と顕著に改善していた。
自由聴点音響技術のための収録・再生システム

聴取者が空間内における音像位置を自由に制御できる音場再生システムにおける集音と再生の両技術の検討を行った。集音技術においては、くぼみ付き球状マイクロホンバッフルを提案し音響特性の評価を行った。評価結果から、提案機器は音源方向ごとに異なる音響特性を付与可能であり、音源信号強調や立体音響収録が可能であることが示唆された。再生技術では、超指向性スピーカや振動式スピーカといった従来のダイナミック型スピーカとは異なる機構の再生機器を用いた音場再生技術の検討を行い、効果を検証した。高臨場感音場再現・生成を可能とするシステムの基礎技術として,音源方向別に異なる周波数特性を付与可能なマイクロホンアレイシステムの検討,ならびに超指向性スピーカ,振動式スピーカを用いた再生技術の検討を行った。本年度得られた成果は,1)球状マイクロホンバッフルをもとにした新たなマイクロホンシステムに対する音響数値解析,2)室内において一定の地点または一様な場所での音声再生システムの予備検討である。新たなマイクロホンシステムの検討においては,人間の頭部形状に由来する周波数特性である頭部伝達関数を目標とし,マイクロホンバッフルの形状の検討,および数値解析による周波数特性の調査を行った。数値解析の結果から,頭部伝達関数で現れる68 kHz帯域での特徴が検討するマイクロホンシステムにおいても現れることが確認できた。再生技術の検討においては,超音波振動素子を用いた超指向性スピーカを複数台用いたスポット再生,ならびに振動式スピーカの周波数特性の改善を検討した。検討したスポット再生手法では,所望の地点での音圧上昇は見られたが,音の漏えいなどの問題が残った。また,振動式スピーカシステムの特性改善においては,広域での利得の改善が見られた。今後の課題として,マイクロホンシステムにおいては,バッフルにおける受音位置の決定,ならびに任意音源方向に対する音響インパルス応答の算出が挙げられる。また,再生システムにおいては,振動対象が持つ非線形性の影響を考慮した改善手法の検討が挙げられる。高臨場感音場再現・生成を可能とするシステムの基礎技術として,超指向性音源を用いた再生技術,ならびに任意の音場における音響事象の観測技術の検討を行った。本年度得られた成果は,1)超指向性音源の反射波を利用し,実環境下(残響時間350 ms程度の会議室)での音像制御の実現,2)遠隔発話における音声強調システムの予備検討,3)楽器音などの音響信号の解析,である。実環境下での音像制御においては,超音波振動素子を用いた超指向性スピーカによる音像制御手法を検討した。本手法では,超音波暴露問題を避けるために反射波を用いており,この反射波の音響経路を変化させることによって,特に上下の音像定位に関して,従来研究よりも音像制御可能な範囲を上下に拡張することができた。遠隔発話における音声強調は,任意の空間内の音響事象を効率よく収集するためのシステム開発に向けた検討であり,本課題では数値解析的アプローチによるマイクロホンアレイの開発と,既存デバイスの利用との両面から考察を進めた。音響信号の解析においては,本システムの観測対象となる音声や楽器信号の特性を調査するため,楽器音の時間・周波数構造を高解像度に分析するとともに,それぞれの時間・周波数構造を確率モデルで表現することを試みた。実環境下において,受音点より離れた位置にある音源の信号を効率よく収集・解析するための,マイクロホンアレイシステムの検討や,収録された音響信号の品質評価方法の開発が今後の課題となる。本課題では、聴取者が空間内における音像位置を自由に制御できる音場再生システムの基礎技術として、集音と再生の両面から検討を行った。最終年度では、音源方向別に異なる周波数特性を付与可能なマイクロホンアレイである、くぼみつき球状マイクロホンバッフルに対し、1)音響数値解析と実測にもとづく音響特性の比較、2)目的方向の音源を強調する信号処理、3)立体音響信号の収録に向けた予備検討を行った。検討したバッフルは、人間の頭部形状、特に耳甲介腔に相当するくぼみを球体に作成した形状であり、人頭と同程度の大きさ(球直径18cm)と、小型(球直径10cm)の2種類を検討対象とした。音響数値解析の結果、両バッフルとも設計目標である音源方向別に異なる周波数特性となった。数値解析の結果を受けて、両バッフルを3Dプリンタにて作成し、目的方向の音源信号を強調することが可能かを検討した。従来手法である最小分散法による音声強調手法を用いて実験を行った結果、アレイ正面に目的音源、アレイ後方に妨害音があるような条件においても精度の劣化が抑えられることが確認でき、2chのアレイであっても音声強調が可能であることが示唆された。

また、提案バッフルの伝達特性では、立体音響収録で用いられるダミーヘッドの伝達特性と比べ、広がり感に対応する両耳相互相関の変化量が少ないことが確認されたが、提案バッフルを用いたバイノーラル録音・再生の予備実験においては、前後の定位は不確かであったが、左右や音源の移動はダミーヘッドと同様に知覚可能であることが確認できた。期間全体として得られた成果は、1)音源方向ごとに異なる音響特性を付与するマイクロホンシステムの実現、2)提案システムによる音源強調、3)超指向性スピーカや振動式スピーカを用いた音場再生への寄与である。また、成果の一部であるバッフルの音響特性を、インターネットにて公開した。音響工学本課題の達成度について,音像制御,集音技術について述べる。音像制御においては,昨年度検討した超指向性スピーカを用い実環境下での音像制御手法に加え,任意位置でのみ再生が可能なスポット再生システムの検討を行った。これらの検討の結果から,超指向性音源を用いた場合でも,通常のスピーカと同様の音像制御が可能であることが確認できたが,指向性が強いことに由来する音の漏えいへの対策が課題として残った。集音技術においては,受音点から離れた位置にある音源の信号を効率よく収集するための技術として,両耳(バイノーラル)収録技術を参考としたマイクロホンシステムの開発の検討を行い,3D CADと数値解析とを組み合わせて実施した。解析の結果,所望の音響特性を得ることができた。これらの成果は,査読付き論文1報,2件の学会発表(国内2件)として報告した。本課題の達成度について,音像制御,集音技術,音響事象解析の3項目について述べる。音像制御においては,超指向性スピーカを用い実環境下での音像制御手法を検討した。本手法では,従来の代表的な音像制御手法と同様にスピーカ間の音圧レベル差を用いて音像位置を制御している。従来技術では,無響室などの残響が少ない環境においては鉛直方向の音像制御が正しく行われているが,家庭環境や会議室など残響のある環境では,音像位置制御は上下に拡張することが困難であるという課題があった。本手法では,用いた音源が有する超指向性に着目し,音響経路を変化させることによって音像制御可能な範囲を上下に拡張することができた。なお,本成果は,4件の学会発表(国内2件,国外2件)にて報告した。集音技術においては,受音点から離れた位置にある音源の信号を効率よく収集するための技術として,既存システムである指向性を持つマイクロホンアレイの利用の検討と,両耳(バイノーラル)収録技術を参考としたマイクロホンシステムの開発の検討を行った。既存技術の利用による集音では,カメラ映像と組み合わせることで音源方向の特定精度の向上が図られた。また,マイクロホンシステムの開発では,3D CADと数値解析との組み合わせを検討し,システムを実際に作成することなく音響特性を求めることへの道筋をつけることができた。音響事象解析においては,楽器音の時間・周波数構造を高解像度に分析するとともに,それぞれの時間・周波数構造を確率モデルで表現することを試みた。複数の音が存在する場合に,加算モデルで表現可能か否かを検討した。なお,本成果は2件の学会発表(国内2件)にて報告した。マイクロホンシステムの音響解析を重点課題とする。
男性不妊と肥満の原因となるRabL2-Cep19複合体の機能解析

低分子量GTPaseのRABL2とその結合タンパク質であるCEP19の変異は、男性不妊および病的肥満の原因となることが知られているが、その分子メカニズムは不明である。本研究ではRABL2とCEP19の繊毛形成における機能に着目して研究を行なった。その結果、RABL2はCEP19と複合体を形成し基底小体に局在しているが、グアニンヌクレオチド交換因子によってGTP結合型へと変換されるとCEP19から解離すること、そしてIFT74-IFT81二量体と一過的に相互作用することによって、IFT複合体の繊毛内移行を制御していることがわかった。(1)生化学的、細胞生物学的解析: RabL2、Cep19、FOPが3者複合体を形成しているかを共免疫沈降法を用いて調べ、これらのタンパク質はRabL2-Cep19-FOPというリニアな形で相互作用していることが判明した。次に、これらのタンパク質の細胞内局在を蛍光顕微鏡を用いて観察した。その結果、FOPがCep19を中心体にリクルートし、次にCep19がRabL2をリクルートする、というタンパク質間相互作用カスケードによって中心体への局在が規定されることがわかった。CRISPR/CAS9システムを用いてCep19をKOしたRPE1細胞を樹立した。Cep19 KO細胞では、一次繊毛の形成率が約80%から40%まで減少することを見出した。次にEGFP-Cep19を用いたレスキュー実験を行ったところ、繊毛形成率が野生型のものと同程度まで回復した。この結果からRPE1細胞において、一次繊毛の形成にCep19は必須ではないが、正常な繊毛形成率の維持には必要であることが判明した。(2)クラミドモナスを用いた解析:クラミドモナスのRabL2とCep19のホモログ遺伝子をクローニングし、これらが結合することを見出した。RabL2-Cep19複合体はクラミドモナスからヒトまで進化的に保存されていると考えられる。(3)ゼブラフィッシュを用いた解析: Cep19変異体(ドミナントネガティブ体)を発現させたトランスジェニックゼブラフィッシュを作製した。性成熟したオスから精子を採取し、鞭毛運動に異常が見られるかを観察したが、運動異常は観察できなかった。Cep19変異体の過剰発現による阻害効果が生じなかった可能性が考えられる。RabL2のエフェクタータンパク質の探索を行ったが、現在のところ発見することができていない。引き続き探索を行う予定である。しかしながら、Cep19と結合するタンパク質としてFOPを発見し、さらにFOPと結合するタンパク質としてCep350を同定することができたことから、生化学的な解析は概ね順調に進展していると考えている。また、CRISPR/Cas9システムを用いた高効率な遺伝子ノックアウト法を確立したことは機能解析を進める上で大きな進歩である。今後はこの技術を用いて関連遺伝子をKOする予定である。IFT139(IFT-A複合体のサブニット)をノックアウト(KO)したヒト網膜色素上皮(RPE1)細胞では、繊毛内の順行輸送は正常だが逆行輸送が滞るために、IFT複合体と積み荷タンパク質が繊毛の先端に蓄積する。IFT139-KO細胞におけるRABL2の局在を観察したところ、繊毛先端部での蓄積は見られず基底小体に局在したままであったことから、RABL2はIFT複合体の積み荷ではないと考えられる。一方、GDP結合型RABL2(S35N)またはRABL2(D73G)変異体をRPE1細胞に過剰発現させると繊毛形成が抑制されることから、RABL2の活性化に伴うIFT複合体との相互作用が繊毛形成にとって重要であることが示唆された。また、RABL2を欠損したクラミドモナス変異株は鞭毛を形成できないことも見出した。これまでの研究結果を総合すると、RABL2はCEP19と結合した状態で基底小体に局在しているが、グアニンヌクレオチド交換因子によってGTP結合型へと変換されるとCEP19から解離し、IFT74-IFT81二量体と一過的に相互作用することによって、IFT複合体の繊毛内移行を制御し繊毛/鞭毛の形成に関与すると考えられる。昨年度はRABL2のエフェクタータンパク質を同定することができていなかったが、今年度はRABL2のエフェクタータンパク質としてIFT74-IFT81二量体を同定することに成功した。また、CRISPR/Cas9システムに独自の改良を加えた実用的なノックアウト細胞作製法の開発にも成功した。この手法に関する論文はMol. Biol. Cell誌に発表した。ヒト培養細胞を用いた研究の一方で、クラミドモナスのRabL2変異株を同定することに成功し、モデル生物を用いた鞭毛の解析にも進展があった。ここまでの研究をまとめた論文を投稿中であったが、2017年4月にMol. Biol. Cell誌に受理された。以上に述べたように、研究成果を複数の論文として発表できたことから、本研究課題は概ね順調に進展していると評価している。RABL2とCEP19遺伝子の変異は、それぞれ男性不妊と病的肥満の原因となることが知られている。しかしながら、これらの遺伝子の異常がどのようにして疾病を引き起こすのかはわかっていないだけでなく、正常な働きについてもほとんどわかっていない。昨年度までに活性化型(GTP結合型)RABL2が繊毛内タンパク質輸送(IFT)複合体と相互作用することを見出した。

本年度は、RABL2がIFT複合体の積み荷タンパク質として繊毛内に運ばれているか調べるため、IFT139(IFT-A複合体のサブニットの一つ)をノックアウト(KO)した細胞におけるRABL2の局在を観察した。IFT139をKOしたヒト網膜色素上皮(RPE1)細胞では、繊毛内の順行輸送は正常だが逆行輸送が滞るために、IFT複合体と積み荷タンパク質が繊毛の先端に蓄積することがわかっている。もしRABL2がIFT複合体の積み荷であるならば繊毛の先端に蓄積すると予想した。しかし、RABL2の繊毛先端部での蓄積は見られず、基底小体に局在したままであった。この結果から、RABL2はIFT複合体の積み荷ではないと考えられる。一方、GDP結合型RABL2(S35N)またはRABL2(D73G)変異体をRPE1細胞に過剰発現させると繊毛形成が抑制されることから、RABL2の活性化に伴うIFT複合体との相互作用が繊毛形成にとって重要であることが示唆された。これまでの研究結果を総合すると、RABL2はCEP19と結合した状態で基底小体に局在しているが、グアニンヌクレオチド交換因子によってGTP結合型へと変換されるとCEP19から解離し、IFT74-IFT81二量体と一過的に相互作用することによって、IFT複合体の繊毛内移行を制御し、繊毛/鞭毛の形成に関与すると考えられる。低分子量GTPaseのRABL2とその結合タンパク質であるCEP19の変異は、男性不妊および病的肥満の原因となることが知られているが、その分子メカニズムは不明である。本研究ではRABL2とCEP19の繊毛形成における機能に着目して研究を行なった。その結果、RABL2はCEP19と複合体を形成し基底小体に局在しているが、グアニンヌクレオチド交換因子によってGTP結合型へと変換されるとCEP19から解離すること、そしてIFT74-IFT81二量体と一過的に相互作用することによって、IFT複合体の繊毛内移行を制御していることがわかった。(1)生化学的、細胞生物学的解析引き続きRabL2のエフェクタータンパク質の探索を行う。網羅的な相互作用解析のデータベースからエフェクタータンパク質の候補遺伝子を見出したので、それが本当にエフェクタータンパク質であるかどうかを調べる。エフェクタータンパク質が同定できた場合は、CRISPR/Cas9を用いて遺伝子ノックアウト細胞を作製し、機能解析を行う。(2)クラミドモナスを用いた解析クラミドモナスにもRabL2とCep19ホモログが存在し、複合体を形成することから、機能も保存されている可能性が高い。ヒト培養細胞では運動性繊毛(鞭毛)の解析をすることは困難であるので、クラミドモナスを用いた運動性鞭毛の解析を行う予定である。(3)ゼブラフィッシュを用いた解析Cep19のドミナントネガティブ体を用いた実験では精子の運動に対する影響を観察することができなかった。ドミナントネガティブ体の発現による機能阻害ではなく、今後はCRISPR/Cas9システムを用いた遺伝子ノックアウトを試みたい。(1)生化学的、細胞生物学的解析:本年度までにRABL2のエフェクタータンパク質としてIFT74-IFT81二量体を同定することができた。そこで次はRABL2のグアニンヌクレオチド交換因子(GEF)の探索を行う。