hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
放射線治療のための3次元色素ゲル線量計の開発と応用に関する研究

2018年度は前年度に見いだされた有望な素材(ポリビニルアルコールーヨウ素錯体)を用いた3次元色素ゲル線量計の最適化と改良、および光学CTの開発改良を行ってきた。本系の基本組成は部分ケン化型ポリビニルアルコール(PVA)とヨウ化カリウム(KI)、還元剤としてフルクトース、ゲル化剤としてジェランガムを含み、線量感度・線量率非依存性・加算性・再利用性など、多くの優れた特性を示す。本年度はこの系に関して、組成を他の類似物質で置き換えた場合の影響や、より高い線量感度を持たせるための増感剤の探索が行われた。増感効果についてはトリブロモ酢酸(Tribromo acetic acid)が特に有効であることを見いだし、微量の添加により感度を2倍から3倍高めることに成功した。これらの結果は、IUPESM 2018 (6/3-8, Prague, Czech)、第21回ヨウ素学会シンポジウム(9/14,千葉市)、IC3DDose2018(9/16-19, China)、第61回放射線化学討論会(9/26-28,大阪市)等にて報告された。その他、光学的読み取りに重要な透明度の大幅な改善や、自動酸化(自然発色)を抑えることに成功した。これらの結果は2019年度の国際会議、ICRR2019(8/25-29, UK)やSSD19(9/15-20,広島市)等にて報告予定である。一方、光学CTの開発はやや難航している。前年よりの定量的読み取りに関する問題点を改善するため、特に本年度は改めてゲル線量計のゲルマトリクスや容器によるプローブ光の散乱や屈折の問題などの問題点の洗いを中心に行ってきた。これらの結果はIUPESM 2018 (6/3-8, Prague, Czech)、IC3DDose2018(9/16-19, China)にて報告された。色素ゲル線量計の開発に関しては概ね順調に進展しており、実用化へ向けた多くの知見が得られつつある。しかしながら光学CTの開発においては、昨年度より引き続きデータ読み取り・データ処理の方法に困難が見られ、問題点の絞り込みは進められたものの、共同研究者の職場異動などもあり、3次元読み取りまで行けなかった。従って総合的に見るとやや遅れていると考えている。H29年度に開発したポリビニルアルコールーヨウ素(PVA-I)ゲル線量計に関して、組成最適化の他、透明度の向上や作製手順など、まだ改良の余地が多分に残されているので、それらに関する実験を引き続き行う。また、初年度に十分できなかった、より有望な色素の探索も引き続き行う。また、光学CTの開発に関してもゲル化剤とプローブ波長の最適な組合せや遅れているデータ読み取り手法、および3次元解析手法の構築を引き行う。最終的には光学CTに最適化されたゲル線量計を用いて3次元線量分布評価のプロトコルを確立する。これまでに開発してきたポリビニルアルコールーヨウ素(PVA-I)ラジオクロミックゲル線量計に関して、得られている結果から、更なる感度や透明度、時間・空間安定性などの改善が可能と考えられるので、新規組成の検討・探索、および最適化の他、それらに関する実験を引き続き行う。また、光学CTの開発に関してもゲル化剤とプローブ波長の最適な組合せや、遅れているデータ読み取り手法、および3次元解析手法の構築を引き行う。(理由)
政策実施ギャップの発生メカニズムとその効果ｰｰ公共資源配分の米欧日比較政策分析

今年度はこれに加え、日本の発着枠配分制度を対象として、非効率的発着枠利用仮説の検証を行った。日本では5年に1度、国土交通省が大手航空会社から羽田発着枠を一定数回収し、効率性を含む評価基準により航空各社を評価し、その結果に基づき発着枠を再配分することで、効率的発着枠利用の実現を図ってきた。だが、評価基準には地方路線維持に関わるものも少なからず含まれている。2000年から2010年までのパネル・データを用いた差分の差分析の結果、航空各社は地方路線維持を優先し、発着枠の効率的な利用努力を戦略的に放棄している可能性があることが明らかとなった。この研究成果はATRS, 4th Asian Seminar in Regional Scienceで報告された。本研究の目的は、(1)政策実施ギャップ(政策の目的と結果の乖離)の発生メカニズムに関する新たな仮説として「政策規定を利用した利害関係者の戦略的行動(政策規定の合法的悪用)」を提案し、(2)米欧日の公共資源(空港発着枠)配分政策の比較分析を通じて、この戦略的行動の有無と効果を定量的に明らかにすることにある。今年度は、予定を変更して米国ではなくEU(とりわけ英国)を対象に、発着枠取引が路線レベルでの競争に及ぼす影響の分析を通じて、「反競争的発着枠取引仮説」の検証を行った。大変興味深いことに、当初の予想とは全く逆に、路線レベルでの競争を高めるのは提携会社間の取引であり、競合会社間の取引は路線レベルでの競争をむしろ弱体化させる、という分析結果が得られた。これはおそらく、競合会社間の相互抑制に由来すると思われる。そして、この相互抑制は、現在の発着枠取引市場が相対取引を中心としているところに一因があるものと推測される。そのため、路線レベル競争を高めるには、相対取引ではない市場スキームの開発が重要だという結論に至った。この研究成果は、ATRSで報告され、現在、Transportation Research Part Aにて査読が進行中である(第1次修正版提出済み)。これに加え、米国航空旅客保護関連規制の効果の定量的分析も行った。航空機が空港搭乗ゲートを離れてから離陸するまでの間に発生しうる極度に長い遅延を防ぐための法律が、航空旅客の利便性向上というその意図に反して航空会社による危険回避のキャンセル増大を招き、結果的に航空旅客の利便性を損なっている推定結果が得られた。この研究成果はATRS, Kuhmo Nectar,応用地域学会で報告され、Economics of Transportationでの掲載採択となった(ウェブサイトでは2014年3月27日より公開されている)。当初の順序とは異なるが、発着枠取引データ及び発着枠取引前後の運航データを包括的に用いた定量的分析を実行し、政策規定を合法的に利用した利害関係者の戦略的行動が、政策目的の効果的な実現を阻害していることを解明できた。また、研究成果を、国内外の学会・雑誌で順調に公表・投稿できただけでなく、当初の計画以上の研究(航空旅客保護関連規制の効果の定量的分析)も行うことができた。以上より、研究はおおむね順調に進展していると考える。データの追加収集を行い、引き続き、「非効率的発着枠利用仮説」および「反競争的発着枠取引仮説」の検証を行う。研究成果は、国内外の学会・雑誌での公表を目指す。当初の研究計画に含まれていなかった航空旅客保護関連規制の効果の定量的分析も、「政策規定を利用した利害関係者の戦略的行動(政策規定の合法的悪用)」が政策実施ギャップ(政策の目的と結果の乖離)を引き起こす、という本研究の仮説のもとに、引き続き行う予定である。研究遂行上の問題点は現時点ではない。
戦後の東京における都市問題の推移ー戦後40年間にわたり大阪と比較するー

戦後の東京と大阪市の大都市圏には様々な種類の都市問題が発生した。これらはいくつかの課題に分類できる。すなわち,基礎的都市構造,健康問題,行動問題,家族問題,地域問題などある。各課題は時代の変遷とともに大きく変化した。産業は技術革新とともに驚くべきほど発達したし,人口が増加し人口移動も激しくなった。都市地域は,工業地域,住宅地域,そして繁華街,業務地帯へと機能的に分化した。精神的,身体的な健康問題は重大となり,犯罪,非行,売春などの行動問題,単親家族,老人世帯,離婚,家出などの家族問題,ドロップ・アウト,暴力,いじめなどの学校問題は1970年ごろより深刻化した。住宅問題は昭和30年代までは不良住宅問題が中心であったが,その後,都市計画や住宅建設が進歩するなかで,こうした問題は解消し,山谷地区や愛隣地区みられる簡易宿所街がその名残りを示すのみとなった。今日の住宅問題は住生活要求水準の向上のなかで,住生活に対する不満感が増大している。環境問題は大気や水質の汚染問題や交通事故などが大きな問題となっている。東京と大阪との比較は,いずれも巨大都市ということで同様な都市問題を発生しているが,発生状況やその背景にはかなりの相違がある。基本的な点は、東京は政治,行政,文教的な性格が強い都市であるのに,大阪は文字通りの産業経済都市であり,そうした相違が都市問題の発生状況に影響をあたえているのである。これらの2つの都市は戦後の急激な変化のなかで,いくつかに時代区分ができ,その時代ごとに都市問題の発生状況が様々あるので,この状況を解明するのが大きな課題となる。わが国社会の社会問題が集中的に発生しているのは,これら二つの都市であるので,これら2つの都市の問題の解明がわが国の社会問題の鍵となる。(1)研究打ち合わせの状況研究打ち合わせは全体会議と班会議の二つに分けて実施することにしたが,これらはだいたい予定通りに実施された.ただ,班によっては全員によってでなく,一部の会員同士によって打ち合わせがなされるケースも多かった.全体会議は当初7月末に計画されたが,都合により9月になされ,研究調査の目的と方法についての再検討や確認がなされ,併せて研究費の使途方法ほどについても確認し合った.第2回全体会議は昭和63年3月初旬に実施され,研究調査の進行状況や問題点について報告と意見交換がなされた.(2)研究哭調査の進行状況この点に関しては個人差がかなりあった.たとえば,犯罪,非行,自殺,単親世帯などではほぼ90%の資料がなされ,整理も進行しているが,売春などでは文献資料などで入付しくいものもあり,聴取調査でも困難が多く,ようやく30%程度の段階にあるケースもあった.しかし,どの研究視聴についても,東京と大阪の関保当局の協力総勢はよく,順調に進行しているようである.第2年度(昭和63年度)ではいっそうの努力をして所期の目的を達成できると思う.研究調査の実施面では問題は少ないが,整理にあたっての時代区分について論議があった.これはきわめて重要であり,時代の特徴に絡めて各課題の内容を解明し,比較することが,本研究の狙いなのである.この問題は一つにかかって基礎構造の扱いいかんにあるが,この問題に関する資料の整理には一段の努力が必要である. 63年度の研究会はこの問題の解決が課題となる.研究実績の概要については、(1)研究打ち合わせの状況と(2)研究調査の進行状況の2つのについて報告する。1.研究打ち合わせの状況研究打ち合わせは全体会議と班会議の2つのに分けて実施することにしたが、これらはだいたい予定通りに実施された。班によっては会員によってでなく一部の会員同士によって打ち合わせがなされている場合もあった。

全体会議は昭和63年12月と平成元年3月上旬になされ、研究状況の進行状況について報告会と検討が行われた。2.研究調査の進行状況この点に関しては依然として個人差があった。犯罪、非行、自殺、単親世帯、教育問題、スラム、環境問題などは資料の収集、整理などはだいたい終わり、報告書の作成に入っているが、資料の収集が困難でまだ十分な成果をみていないものもある。問題は大阪との比較ということで、個別に大阪の資料収集に回っているが、幸いに大阪も東京同様に調査資料が揃っているので資料の収集は比較的に容易である。今後の計画としては、4月以降の頻繁に研究会を開催し、10月ごろまでに報告書をまとめることにしたい。1989年度は本研究の最終年度であるので、次のごとくとりまとめのため研究会を開催し、共同研究者それぞれがとりまとめの概要を報告し、また残された問題についてその処理の仕方を話し合った。その結果は残された問題も少なくなく、問題相互間の関連についてはさらに検討の余地があることが分かった。研究会は5月6日(土)と、20日(土)、そして6月10日(土)の3回でそれぞれ2つの問題班ごとに行った。さらに9月末に2日間の予定で全体研究会を開催することにしたが、共同研究者の都合で開催できないままに、各人の努力にまかせることにし、さりあえず分担課題の概要をとりまとめることにした。なお、本研究は研究者として刊行助成をえて出版するために、某出版社との交渉も済み、1990年10月末を目指して本報告を執筆し提出するように、共同研究者に依頼してある。
共有結合を介する基質認識型新規触媒の創製

原料との強固な相互作用が期待できる共有結合の生成と切断が可能となる触媒を設計・合成し、これを利用する触媒的有機合成反応の開発を行った。検討の結果、ボロン酸部位を有する新規配位子を合成し、これとアルコールによるボロン酸エステル形成を利用する触媒的有機合成反応が原理的に可能であることを示した。また、エステル交換反応を利用する手法を用いた場合に、ギ酸エステルを用いるアルケンのRu触媒的ヒドロエステル化反応における適用可能な基質が大幅に拡大することを見出した。本反応については反応機構に関する検討を行い、当初想定した経路以外の複数の反応経路が存在することを実験的手法により初めて示した。ボロン酸を含む新規配位子として、BOX型配位子およびsalen型配位子の合成検討を行った。また、これまでに合成した含ボロン酸配位子をルイス酸と組み合わせて用い、ピルビン酸誘導体とヒドロキシ基含有芳香族化合物のFriedel-Crafts反応およびα-ケトエステルとエノールエーテルのDiels-Alder反応についての検討を行った。その結果、反応が進行することは確認できたが、再現性に問題があることがわかり、現在これを解決するための検討を行っている。上記検討と並行して、共有結合を介する触媒反応として、ボロン酸エステルの交換反応の代わりにカルボン酸エステルの交換反応を用いる手法についても検討を行った。ギ酸エステルを用いるアルケンのRu触媒ヒドロエステル化反応は、2-ピリジルメチルエステルを用いた場合にのみ反応が進行することが他グループにより報告されていた。この反応において、触媒量の2-ピリジルメタノールを添加することにより、種々のギ酸エステルがヒドロエステル化反応に適用可能となることを見出した。さらなる条件検討の結果、2-ヒドロキシメチルイミダゾール類が最適なアルコールであることを見出し、ギ酸エステルおよびアルケンの基質適用範囲を大幅に広げることに成功した。Ru触媒的ヒドロエステル化反応の検討途中で、芳香族ギ酸エステルが第三級アミンなどの弱塩基と混合するのみで一酸化炭素(CO)とフェノール類に分解することを発見した。この現象を利用し、ボンベ由来のCOガスを用いない芳香族ハライドのPd触媒的カルボニル化反応の検討を行った結果、高収率で目的物が得られることを見出した。本反応は基質一般性に優れ、通常のカップリング反応において低反応性のトシラートに対しても進行すること、電子求引性置換基を導入したギ酸エステルを用いることで、室温という温和な条件下においても本反応が進行することを見出した。基質のヒドロキシ基と可逆的に共有結合を形成できるボロン酸部位を含む配位子として、BOX型配位子の合成検討を行った。また、これまでに合成した含ボロン酸配位子をルイス酸と組み合わせて触媒とし、その効果についてDiels-Alder反応をモデル反応として用いて調べた。その結果、触媒を用いることによる若干の反応加速は確認できたが、触媒の溶解性が問題となり、再現性が低かった。そこで、新たに疎水性置換基を導入したボロン酸含有配位子を合成して反応検討に用いたが、現在のところこれらの問題を完全に解決するには至っていない。これまでに得られた知見をもとに、今年度は1度の学会発表を行った。上記検討と並行して、昨年度に共有結合を介する触媒反応として、ギ酸エステルのエステル交換反応を用いる手法についても検討を行ったところ、芳香族ギ酸エステルが第三級アミンなどの弱塩基と混合するだけで一酸化炭素(CO)とフェノール類に分解することを発見し、ここで生じたCOはハロゲン化アリールのPd触媒的カルボニル化反応に利用できることを見出していた。ここで得た知見をさらに発展させ、ギ酸エステルをCO源とし、求核剤を共存させた上で触媒的カルボニル化反応に続く求核反応を行うことで、種々のカルボニル化合物の効率的合成法の開発を行った。その結果、ギ酸エステルの他にもギ酸アミドの一種であるN-ホルミルサッカリンのようなギ酸アミドも塩基存在下でCOを生成することを見出した。特に、N-ホルミルサッカリンを用いるハロゲン化アリールの還元的カルボニル化反応およびフルオロカルボニル化反応を新たに開発することができた。ボロン酸とアルコールより生成するボロン酸エステルに対し、エステル形成に用いたアルコールとは異なる種類のアルコールを室温にて添加したところ、エステル交換反応が速やかに進行し、平衡状態に達することをNMR用いた解析により明らかにした。これは、本研究の根幹を成す概念である、共有結合の可逆的な形成および切断を用いてアルコール型基質の素早い捕捉および乖離が温和な条件下で起きていることを確認する結果であり、金属触媒と組み合わせての触媒反応が原理上可能であることを示すことができた。

ボロン酸を含む新規配位子の合成について、アルキル側鎖を持ち有機溶媒に対する溶解性を向上させた数種類の2,2'-bipyridine型配位子、スペーサーを持たずボロン酸部位を直接2,2'-bipyridine骨格に組み込んだ配位子、ビスオキサゾリン環を有するBOX型配位子の合成を新たに行い、それらの合成ルートの確立を行った。また、salen型配位子に対してもボロン酸部位の導入を検討している。新たに合成した含ボロン酸配位子を、ZnやCu、Scのようなルイス酸と組み合わせて主にピルビン酸誘導体とヒドロキシ基含有芳香族化合物のFriedel-Crafts反応についての検討を行った。しかし、すでに報告されていたルイス酸触媒反応に対して、ルイス酸ー含ボロン酸配位子の組み合わせの優位性を見出すことはできなかった。ただ、種々の検討を通して、含ボロン酸配位子の溶解性およびボロン酸近傍の置換基の構造が反応の進行に対して大きな影響を与えるという知見を得ることができた。基質のヒドロキシ基と可逆的に共有結合を形成できるボロン酸部位を含有する配位子の合成を行った。また、この配位子をルイス酸と組み合わせて触媒とし、モデル反応であるDiels-Alder反応において配位子の機能について評価を行った。その結果、溶解性向上を目的として長鎖アルキル基を導入した含ボロン酸配位子を用いることで、明確な反応加速を確認した。しかし、これまでの大きな問題であった再現性の低さは完全には解決できていない。一方、ギ酸エステルを用いるアルケンのRu触媒的ヒドロエステル化反応は、ピリジル基を持つ特殊なギ酸エステルしか使用できないと報告されていたが、ヒドロキシ基含有配位子の使用により本反応の基質一般性が劇的に改善することを見出した。新規配位子の設計および合成を行い、それらの効果を検討したところ、電子供与性置換基を有するヒドロキシメチルイミダゾールが収率の観点から最適であること、配位子の選択により位置選択性がある程度制御しうることを見出した。また、ヒドロエステル化反応に用いた触媒系が、ギ酸アミドを用いるアルケンの分子内ヒドロカルバモイル化反応にも有効であった。さらに、Ru錯体のX線結晶構造解析に成功し、本錯体がRu3原子、配位子2分子からなることを見出した。同位体標識化合物を用いて反応機構についての解析を行ったところ、想定していた配位子のヒドロキシ基部位における共有結合の生成と切断、すなわちギ酸エステルとのエステル交換を経由して進行する経路の他に、ギ酸エステルのRu触媒的脱カルボニル化および再カルボニル化の経路が存在することが示唆され、複数の反応経路の存在を示す知見を得た。有機合成化学含ボロン酸新規配位子の合成法については、研究計画通りほぼ確立することができた。だが、それを金属と組み合わせて触媒として用いる有機合成反応の開発において、系中で生成した錯体の溶解度の低さに起因すると思われる再現性の問題が予期せぬ障害となっているため、本研究全体としては計画からやや遅れているのが現状である。しかし、本年度は本研究より派生した研究であり、共有結合の切断と生成を伴う反応である、カルボン酸エステルの交換反応を用いる触媒的ヒドロエステル化反応の開発研究が順調に進んだ。さらに、そこで得られた知見をもとに、外部からのCOガスを全く用いず、高い実用性と安全性を併せ持つ触媒的カルボニル化反応を開発することができた。
ドナーで安定化されたシリル(シリレン)錯体の合成,構造および反応性の研究

1.ジシラニル鉄錯体Cp^1Fe (CO)_2SiMe_2SiMe_3(Cp^1=η-C_5H_5, η-C_5Me_5)をHMPAなどの塩基存在下で光照射したところ,塩基がシリレン配位子に配位して安定化されたシリル(シリレン)鉄錯体がほぼ定量的に得られることを見いだした。またこの反応をルテニウム錯体にも応用し,シリル(シリレン)ルテニウム錯体を得ることにも成功した。2.得られたシリル(シリレン)錯体の温度可変NMRを測定したところ,メチル基がシリル基からシリレン配位子へNMRタイムスケールで分子内1, 3転位していることが明らかになった。これはシリル(シリレン)錯体でアルキル基のスクランブリングが起こっていることを直接観測することに成功した初めての例である。またシリレン配位子に配位している塩基と遊離の塩基とが交換していることも明らかになった。3.シリル(シリレン)錯体とメタノールとを反応させると,メトキシシリル(シリル)(ヒドリド)錯体が生成した。またシリル(シリレン)錯体にメチルリチウムを反応させると,陰イオン性のビス(シリル)錯体が生成した。これらの事実からシリレン配位子が電子不足になっていることが明らかになった。4.シリレン配位子に対する塩基の配位力を比較した結果,強い方からジメチルアミノピリジン,N-メチルイミダゾール,HMPA, N, N'-ジメチルイミダゾリジノンの順番になった。5.これらの成果を踏まえて,アルキル基の1, 3転位はR_nE-M=E^1R^1_m(E, E'=典型元素,M=金属)型構造を持つ化合物一般に見られるのではないかという考えを提案した。
HLAクラスIIによって提示される細胞内ミスフォールド蛋白質の機能解明

MHCクラスII分子は様々な自己免疫疾患の感受性に最も強く関与している分子である。しかし、特定のMHCクラスII分子がどのように疾患感受性を決定するかは長年明らかになっていない。一方、我々は、細胞内のミスフォールド蛋白質を細胞外へ輸送する分子としてMHCクラスII分子を同定した。さらに解析を進めることによってクラスIIに提示されたミスフォールド蛋白質は、抗原特異的なB細胞を活性化する。そこで、関節リウマチや抗リン脂質抗体症候群等の自己免疫疾患で認められるいくつかの自己抗体を解析すると、それらは、MHCクラスII分子に提示されたミスフォールド蛋白質(抗体重鎖やβ2グライコプロテインI)に対して高い親和性を示すことが判明した(Jin et al. PNAS 2014, Tanimura et al. Blood 2015)。さらに、MHCクラスII分子に提示されたミスフォールド蛋白質に対する自己抗体の結合性は、MHCクラスII分子による関節リウマチ等の自己免疫疾患の感受性と高い相関を示すことが判明した(Jin et al. PNAS 2014)。これらのことから、細胞内のミスフォールド蛋白質がMHCクラスII分子によって、細胞外へ輸送されると、その複合体が異物として異常な免疫応答を誘導するのではないかという今までに考えられてきたのとは異なる新たな自己免疫疾患の発症機構が明らかになった。すなわち、MHCクラスII分子に提示されたミスフォールド蛋白質は、自己抗体の標的分子として、自己免疫疾患の発症に関わるという新たな自己免疫疾患の分子機序が明らかになった。26年度が最終年度であるため、記入しない。MHCクラスII分子は、種々の細胞外の蛋白質分子由来のペプチドを提示することによって、免疫応答において中心的な役割を担っている。ところが、我々はNK細胞レセプターによる認識機構の解析中に、細胞内のミスフォールド蛋白質分子がペプチドに分解されること無く蛋白質分子のままMHCクラスIIの抗原結合部位に結合し、MHCクラスIIによって細胞表面に運ばれることを発見した。今までMHCクラスII分子が、ペプチドになっていない細胞内の蛋白質分子を提示することは全く知られておらず、全く新たなMHCクラスII分子の機能であると考えられ、本研究によってその機能の解明を行う。MHCクラスIIに提示された蛋白質分子の機能は不明である。そこで、抗原特異的なリンパ球を用いて、MHCクラスIIに提示された蛋白質分子が免疫応答に関与しているかを解析した。その結果、関節リウマチ等の自己免疫疾患における自己抗体が、MHCクラスII分子に提示されたミスフォールド蛋白質分子を特異的に認識することが明らかになった。さらに、MHCクラスII分子の疾患感受性と自己抗体の認識には非常に高い相関が認められた(相関係数0.81)。従って、MHCクラスII分子に誤ってミスフォールド蛋白質が提示されることが自己免疫疾患の原因である可能性が明らかになった。MHCクラスII分子に提示されたミスフォールド蛋白質が自己免疫疾患における自己抗体の標的分子であるという新たな自己免疫疾患の発症がメカニズムを提唱することができた。MHCクラスII分子に提示されたミスフォールド蛋白質が自己免疫疾患の原因であると考えられるので、どのような状況でMHCクラスII分子にミスフォールド蛋白質が提示されるか、また、MHCクラスII分子に提示されたミスフォールド蛋白質がどのように自己免疫疾患の発症を誘導するかを明らかにする。
インターネットを介した拠点間RAIDシステムの構築

我が国は,昨今,巨大地震の発生や甚大な集中豪雨等により壊滅的な被害を受けた。今後も南海トラフ巨大地震や各地の活断層による直下型地震の発生が懸念されている。また,火災や水害,落雷等で事業所が大きな被害を受けることも想定される。そのため,データやシステムは破損や消失を防ぐため,事業所内に保存するのではなくデータセンタ等の災害に強い場所に保存することが望ましい。しかし,データセンタを利用するには高額なランニングコストに加え,一朝有事の際,サーバルームへの入室手続きがとても煩雑である。そこで,本研究では各事業所にRAID対応のネットワーク対応ストレージ(NAS)を設置し,データの冗長性を図る。その上で更に各拠点に設置したNASを1台のHDDとして捉え,各拠点を纏めて1台の擬似的なNASとして運用することで更に冗長化を持たせる。本システムではRAID6の仕組みで稼働させたため,全拠点のうち2拠点が災害等でダウンしてもその他の拠点のデータから復旧させることが可能となった。各拠点で用意する機器はNASとコントローラサーバのみとなり,データセンタ利用に比ベランニングコストは低くなる。さらに復旧は各拠点で行えるため,サーバルームへの入室手続きの煩わしさもないシステムを構築することができた。システム完成後,学内ネットワーク環境においてシステムテストを行った。まずは通常運用時を想定し,各NASのユーザ利用領域のデータの分割,そのデータからのパリティ作成,それらのデータをそれぞれのNASのシステム領域への保存を確認した。次に異常時を想定し,全NAS中の2台のNAS内のデータをすべて削除し,その後他のNASのシステム領域からユーザ利用領域へのデータ復旧を確認することができた。
自閉症スペクトラム障害幼児における、知覚入力と「こころ」の形成過程の関係

本研究の主目的は、脳機能の下位のレベルに位置する知覚の幼少期の発達が、より高位のレベルにある「こころ」の成長に影響していることを調べることである。そこで、3歳から8歳の健常児と自閉症幼児を対象に,音声の情報処理に関わる,左右脳半球の反応を分析した。その結果、自閉症幼児においては聴覚情報処理のごく初期の段階で、左右半球のシンクロが低下していることを世界で初めて示した。このことは,これまで調べることが困難であった自閉症幼児期の脳内ネットワーク発達の特徴を,幼児でも優しい検査方法で調べる事ができること示した。一方で、それに関連する表現型を明らかになっていない。研究対象として、ASD患者を含む20名の3 - 6歳幼児を公募した。研究代表者(金沢大学精神科医師)のフィールドである石川県および富山県の療育機関から公募した。更には金沢市の協力を得て、保健福祉センターにおける3歳児健診をリクルート場所として利用した。ASD患者の場合、診断はASDの国際的に標準化された診断方法であるADOSおよびDISCOに基づいてライセンス保持者が評価を行った。金沢大学医学倫理委員会の承認のもと、親権者に研究の内容を文書にて十分に説明した後に、文書にて同意を得てから実施している。音声に対する、左右半球の聴覚野で生じるP50mを測定し、その左右の同調程度(左右脳の統合)が、健常児とどの程度異なっているかを検討した。得られた幼児の脳機能画像を、皮質上にマッピングして解析する場合には、脳構造画像が必要となるが、我々は倫理的な問題を配慮して、幼児に対しては大きな音でストレスのかかるMRIを使用せずに、代わりに我々が開発し、特許出願中である無侵襲脳座標予測システムを利用し、解析を進めている。MEGで得られた脳の知覚への反応の大きさを客観的数値として、脳画像上に示し、脳機能画像として解析を進めている。研究対象として、ASD患者を含む計30名の3-6歳の幼児を対象に研究を実施した。研究代表者のフィールドである石川県および富山県の養育機関から公募した。ASDの診断はASDの国際的に標準化された診断方法であるAutism Diagnostic Observation Schedule (ADOS)およびDiagnostic Interview for Social and Communication Disorder (DISCO)を用いてライセンス保持者が行った。社会的参照に関連した行動の定量化のため、幼児の行動をビデオ記録した。知覚の入力への脳の反応測定には「幼児に優しく試行できる装置」「脳の知覚への反応が絶対的に定量できる唯一の装置」という2つの観点から、日本で唯一我々が保有する幼児用MEGを用いて実施した。金沢大学医学倫理委員会の承認のもと、親権者に研究の内容を文書にて十分に説明した後に、文書にて同意を得て、実施した。当然、被験者である幼児が拒否する場合もただちに研究を中止した。結果脱落者は皆無であった。音声に対する脳の反応の発達パターンの左右の同調性の形成が、社会性に関わる「こころ」の成長に異常のある自閉症児において、非定型的であることを明らかにし、論文化した。視聴覚の情報呈示を行い、その感覚統合についての発達を捉えることを目指していた。しかしながら、乳幼児期においては、視覚情報にたいして、安定した注意を保ってもらうことが困難であることから、聴覚情報処理を中心とした研究推進となっている。被験者数は目標に到達しているが、幼児にも優しく、なおかつコントロールされた実験課題を実現することに時間を要している。児童精神医学視聴覚情報の感覚統合の発達にこだわらずに、聴覚刺激に対する脳の反応の左右間の統合について調査を進めていく。理由は、聴覚刺激は、注意を必要とせずに、被験者間でよりコントロールされた知覚刺激環境が実現可能であることから、幼児において現実的であることが挙げられる。今後は、聴覚情報処理における左右の脳の同調性と、「こころ」の発達に焦点を当てて、本テーマの研究目的を実現していく。平成26年度は、予期しないことに、偶然に他の研究で使用しているMEGの隙間時間を有効利用することで、コスト削減を図る事ができた。更に被験者が謝金を辞退するなどの偶然が重なり、支出が大きく削減できた。このような事は、平成26年度に限定したことであり、平成27年度からは見込めない現象である。旅費においては、国内学会における発表に招聘旅費が伴っていたことから、費用を使わなかった。平成27年度は、被験者を短期間に集中する見込みが得られていないことから、長期間にわたる幼児用MEGの使用が考えられる。その結果ヘリウムガスのコスト削減は困難である。さらに、単価が急騰しているヘリウムガス料を補てんするために、前年度から繰り越される費用を活用する。さらに、蓄積された膨大なデータを解析するための、コンピューターの購入および、解析ソフトウェアのバージョンアップのために研究費を利用する予定である。
DCNQI-Cu系の低温に於ける熱的研究

本研究はDCNQI-Cu系の熱的(比熱、潜熱)を系統的に測定することによって、(DMe-DCNQI)_2Cu系の加熱状態で観測されるリエントラント金属-非金属転移の機構を究明する目的で始められた。圧力下で相転移を熱的に研究するため、常圧下で試料内は均一な加圧状態が実現可能なDCNQI分子内の水素を選択的に重水素置換を施した系を用いた。測定は次の領域に分けて始められた。1)バンドの状態を調べるため電子比熱係数の求まる低温域(0.5<T<2K)の比熱測定、2)絶縁体領域で観測される反強磁性転移を調べるため中間温度領域の比熱(2<T<20K)、3)最後にリエントラント転移に伴う比熱の跳びおよび潜熱の測定を行った。リエントラント転移は非常に圧力に敏感であるため試料依存性が大きい、このため電気抵抗測定を行った単結晶試料を用いなければ相転移の本来の姿は見えてこない。われわれは測定は基本的には単結晶で行えるように、熱容量の小さいな系で高温領域では熱パルス法、低温比熱は熱緩和法を、潜熱測定はDTAを可能とするシステムの改良を行った。測定の結果、低温比熱より、金属域のγT項、すなわち電子系のエントロピーの圧力依存性、高温比熱からは温度に比例した格子比熱が、リエントラントな金属-非金属転移における潜熱測定より、絶縁体相、金属相のエントロピー差が明らかとなった。これらのパラメーターより金属相、絶縁体相のエントロピーを明らかにし、自由エネルギーを見積もった。その結果、この系のリエントラント転移において、絶縁体領域のCu^<2+>のスピンの自由度と金属領域のγTなどによる連続スペクトルによるエントロピーが競合することにより引き起こされることが明らかとなった。本研究は(DMe-DCNQI)_2Cu系で観測される特異な金属-非金属転移の機構を調べ、さらにこの系と類似物質である(DI-DCNQI)_2Cu系の重い電子系との関連を明らかにすることを目標としている。本年は重水素置換し(DMe-DCNQI)_2Cu系に有効圧力を加え、金属-非金属転移を常圧で観測できる単結晶試料及び本研究で作成した比熱測定クライオスタットを用いて10-100Kの温度範囲で比熱、潜熱の測定を行った。その結果、一次相転移に伴う潜熱を観測し、その値の評価を行った。相転移に伴う潜熱、エントロピーを考える上で、両相のエントロピーを考える必要があり、絶縁層のエントロピーを評価する上で重要な役割を果たす、反強磁性転移を見せるCu2+の比熱をあわせて測定した。その結果、10K以下の温度領域でCu原子1/3のCu^<2+>のスピンが凍結していく様子を磁気比熱の観測より明らかにした。これより見積もった絶縁層のエントロピーを用いて金属相のエントロピーを算出すると、温度Tに比例する事が、明らかとなった。このエントロピーは以前、低温電子比熱から求めた、γTの項より算出されるもので、ほぼ理解可能であること、また格子の絶縁化に伴って比熱にわずかの減少が観測され、金属-非金属転移のエントロピーの変化にわずかではあるが寄与していることが分かった。強磁場中でエントラント金属-非金属転移の様子を観測した結果、Cu^<2+>の常磁性の自由エネルギーを引き下げる効果により、非金属層の領域が増大することが確かめられ、比熱、潜熱とともにCu^<2+>とγT項の競合がリエントラント金属-非金属転移を決定していることが実験より明らかとなった。

これに対し、ヨウ素Iを基本とするDCNQI-Cu系で低温比熱を測定した結果、DI,MeI,BrI-DCNQIにおいて(DMe-DCNQI)_2Cuで観測したγ値の2-3以上の値が測定された。これはイオン半径の大きなIが3次元的に結合して相対的にp-d結合が弱まり3d電子の磁性が顔を出してきているものと考えられ、有機初の重い電子系の実現の可能性を示している。DCNQI-Cu系は加圧下で温度の低下に伴って金属-非金属さらに温度を下げると、20-40Kの低温領域で再度金属へ転移を示す非常に特異な物質である。昨年度はリエントラント転移の高温部の転移を中心として比熱、潜熱を試料をかえながら系統的に測定し、転移温度の上昇に伴って潜熱およびエントロピーの跳びが増大し、絶縁体相のエントロピーとあわせて考えると、金属相のエントロピーの温度依存性はほぼ温度に比例するものとなることが明らかとなった。本年度は低温部の絶縁体-金属転移領域を中心として研究を進めた。特に金属相、絶縁体相の比熱を比較することにより、昨年度試料を変えることにより見積もった金属相のエントロピーの温度変化は金属相のエントロピーは圧力依存性が無いと仮定してえられたエントロピーを単一の結晶で精度良く得ることを目的とした。本研究の遂行のため、単結晶で、潜熱の測定、比熱の測定が可能になるよう測定回路およびシステムの改良を行った。その結果、熱緩和法からは20-40Kの20Kにもわたる金属、絶縁体相の比熱の比較を精度良く求めることが可能となり、温度に比例する金属相の電子系のエントロピーを確認した。また同時に断熱法もあわせて測定し、低温領域の潜熱、エントロピーの変化より、金属相のエントロピーを明らかにした。この測定法を利用して他の超伝導体をも含む有機伝導体の比熱を高温部まで測定を行った。その結果、単純なデバイモデルからの破綻が5Kで、すでに起こり始めており、有機伝導体特有のさまざまなモードが重なり合った複雑な比熱を示すことがわかった。
代数多様体上の微分作用素のなすLie環とその表現論

代数多様体上の(超)微分作用素として実現されるLie環の研究を行った。このようなLie環のうち一番簡単で基本的だと思われるのは平坦なアフィン空間上のベクトル場の全体からなる単純な無限次元Lie環である。このようなLie環はCartan型のLie環と呼ばれる。研究では、まずCartan型のLie代数およびLie超代数の自然表現のtensor積の分解を調べた。この分解を具体的に調べることにより、cartan型のLie(超)代数と対称群の間にSchurの相互律と類似の双対性が成り立つことが見て取られた。計算機による数式処理システムの援用によってこのような双対性をかなりの部分まで確かめることができた。この研究では対称群が本質的な役割を果たし、その多項式環上の作用を調べる必要性があったが、その計算の過程で、行者明彦氏、谷口健二氏らと共にワイル群の表現の不変量を求める研究を開始した。代数多様体上の(超)微分作用素として実現されるLie環の研究の過程で双対性についての認識を深め、半単純Lie群に関するHoweの双対性などを研究するうちに、既約表現のBernstein次数がある種の積分で表示できることに気が付いた。これがきっかけとなり、特別な場合ではあるが随伴サイクルの計算が可能であることがわかった。さらに重複度自由な作用に関して、安定重複度の和公式を得るなど実り豊かな研究になりつつある。しかしまだ研究全体は完成しておらず継続中である。行者明彦氏、谷口健二氏と共にweyl群の表現の川中不変量を求める研究を平行して行った。古典型のwayl群については完全な結果を得たが、具体的に計算可能な式という面ではA,BC型については満足な結果を得たものの、D型の場合には予想式が未解決なまま課題として残っている。研究代表者(西山享):Cartan型の無限次元Lie代数Wnの自然表現のtensor積を既約商に注目して分解した。この分解に際して古典的なGL(n)×Gmの間のSchurの相互律の類似が成り立つことを発見した。また同様の考察をLie超代数の場合にも行った。(研究継続中)分担者(加藤信一、松木敏彦):加藤はp進体上の代数群について球部分群と極大コンパクト部分群による両側軌道分解の研究を行った(研究継続中)。応用として球部分群不変な球関数の一意性がある種の条件の下で成立することを示した。松木はLie群を含む一般の代数群においてinvolutionによって不変な部分群による両側軌道分解の研究を行った。松木の研究はJ.of Algebraに発表された。分担者(今西英器):葉層構造を持つ多様体の同相写像の群についての研究を行い、それが完全であることを示した。結果はJ.Math.Soc.Japanに発表の予定(K.Fukuiと共著)。分担者(行者明彦、山下博):行者、山下の共同研究により半単純Lie群の既約表現について随伴多様体から決まるような巾零部分代数がその表現上に局所自由に作用することを発見した。結果はJ.Math.Soc.Japanに発表の予定。このようなLie環のうち一番簡単で基本的だと思われるの,は平坦なアフィン空間上のベクトル場の全体からなる単純な無限次元Lie環である。

この分解を具体的に調べることにより、Cartan型のLie(超)代数と対称群の間にSchurの相互律と類似の双対性が成り立つことが見て取られた。計算機による数式処理システムの援用によってこのような双対性をかなりの部分まで確かめることができた。この研究では対称群が本質的な役割を果たし、その多項式環上の作用を調べる必要性があったが、その計算の過程で、行者明彦氏、谷口健二氏らと共にワイル群の表現の不変量を求める研究を開始した。代数多様体上の(超)微分作用素として実現されるLie環の研究の過程で双対性についての認識を深め、半単純Lie群に関するHoweの双対性などを研究するうちに、既約表現のBernstein次数がある種の積分で表示できることに気が付いた。これがきっかけとなり、特別な場合ではあるが随伴サイクルの計算が可能であることがわかった。さらに重複度自由な作用に関して、安定重複度の和公式を得るなど実り豊かな研究になりつつある。しかしまだ研究全体は完成しておらず継続中である。行者明彦氏、谷口健二氏と共にweyl群の表現の川中不変量を求める研究を平行して行った。古典型のweyl群については完全な結果を得たが、具体的に計算可能な式という面ではA,BC型については満足な結果を得たものの、D型の場合には予想式が未解決なまま課題として残っている。
染色体DNA複製の進行阻害の回復における出芽酵母MGS1遺伝子の解析

正確で効率良いDNA複製は遺伝的安定性の維持に必須だが、さまざまな外的及び内的要因によって複製フォークの進行阻害が頻繁に起こっており、ゲノム不安定かの原因となっている。従って複製フォーク進行阻害の回復メカニズムは、すべての生物において重要な問題である。出芽酵母Mgs1蛋白質は大腸菌からヒトまで高度に保存されており、mgs1変異が繰り返し配列間の組換え頻度の上昇を引き起こし、複製後修復に関与する遺伝子の変異と合成致死性を示すことが判っている。これらの結果は、Mgs1蛋白質がDNA複製時におけるゲノム安定化維持と、複製フォーク進行阻害を回避するメカニズムに関与することを示唆している。mgs1変異は相同組換えに欠損のあるrad51変異株のMMSに対する高感受性を部分的に抑制する。このことからMgs1蛋白質は複製フォーク進行阻害の回復におけるRad51蛋白質依存の組換え経路の活性化に重要な役割を果たしていることが示唆される。また、Rad51蛋白質同様に相同組換えに関与するRAD52遺伝子のRad51蛋白質と相互作用するC末領域を欠損した変異もrad51株のMMSに対する感受性を抑制することが明らかになった。さらに、HU存在下でrad51変異株におけるRad52-GFPのfociの割合は野生株と比較して上昇するが、mgs1変異を導入するとfociの割合は減少することがわかった。以上より細胞内の複製フォークの進行阻害が生じた際に、Mgs1蛋白質とRad52蛋白質のC末領域との何らかの相互作用によって相同組換え経路が活性化され、DNA複製進行の再開を果たしていると考えられる。複製フォーク進行阻害の回避には、DNA修復機構や相同組換えが重要な役割を担っていると考えられている。本研究では、Mgs1蛋白質の役割とフォーク進行阻害の回避メカニズムについて、詳細に知ることを目的とした。まず、mgs1変異株にRecQファミリー蛋白質であるsgs1変異を導入すると生育状態が悪くなることから、mgs1sgs1二重変異株の表現型の解析をおこなった。この変異株はmgs1,sgs1単独変異株と比較して突然変異及び組換え頻度が相乗的に上昇した。これより、Mgs1はSgs1と共にゲノムの安定化に関与することが示唆される。さらに、この二重変異による生育阻害は、相同組換えに関与するRAD51,RAD54,RAD55,RAD57を欠損させることで抑圧された。しかし、突然変異頻度は二重変異株と比較して上昇した。これより,mgs1sgs1株では通常の状態より相同組換えが高い頻度で生じており、その結果生育とゲノム不安定化を抑制していることが考えられる。一方、同じく相同組換えに関与するRAD52を欠損させてもmgs1sgs1株の生育阻害は抑制されなかった。Rad52蛋白質はRad51依存の相同組換えに関与する機能とそれ以外の未知の機能を併せ持つと考えられていることから、Rad51依存の機能を欠損したrad52-327変異株を作製し、mgs1sgs1変異を導入した。その結果、rad52-327変異は二重変異株の生育阻害を抑圧した。これより、Rad52の未知の機能がMgs1と共に機能することが示唆される。さらにsgs1変異株ではHUに対する感受性がみられるが、mgs1変異の導入により抑制される。加えて、二重変異株ではHU存在下でのRad53蛋白質(チェックポイント制御に関与)のリン酸化が遅れることが判った。これより、Mgs1はチェックポイント制御にも関わっていることが考えられる。以上より、Mgs1はSgs1と共に、フォーク進行阻害の回避とゲノム安定化に関与することが示唆される。正確で効率良いDNA複製は遺伝的安定性の維持に必須だが、さまざまな外的及び内的要因によって複製フォークの進行阻害が頻繁に起こっており、ゲノム不安定化の原因となっている。mgs1株にRecQヘリケースをコードするsgs1変異を導入すると増殖阻害を引き起こす。mgs1sgs1株において、組換え及び自然突然変異の頻度の著しい上昇が見られる。またmgs1sgs1株の増殖阻害は、DNA相同組換え機構に関与するRAD51を欠損させることで回復することを見い出した。しかし、同じく相同組換えに関与するRAD52を欠損させても増殖阻害の回復はみられない。さらにRAD52のRad51と相互作用するC末領域を欠損した変異を導入したところ、増殖阻害は回復した。これより、mgs1sgs1株の増殖阻害の回復にはRad52のRad51非依存の機能が必要だと考えられる。以上の結果より、Rad52のN末領域はC末領域と独立した機能をもち、フォーク進行阻害が生じた際のDNA複製の再開に必要であることが示唆される。一方、mgs1変異はrad51株のMMSの高感受性を部分的に抑制することから、Mgs1は複製フォーク進行阻害の回復におけるRad51依存の組換え経路の活性化に重要な役割を果たしていることが示唆される。

正確で効率良いDNA複製は遺伝的安定性の維持に必須だが、さまざまな外的及び内的要因によって複製フォークの進行阻害が頻繁に起こっており、ゲノム不安定かの原因となっている。従って複製フォーク進行阻害の回復メカニズムは、すべての生物において重要な問題である。出芽酵母Mgs1蛋白質は大腸菌からヒトまで高度に保存されており、mgs1変異が繰り返し配列間の組換え頻度の上昇を引き起こし、複製後修復に関与する遺伝子の変異と合成致死性を示すことが判っている。これらの結果は、Mgs1蛋白質がDNA複製時におけるゲノム安定化維持と、複製フォーク進行阻害を回避するメカニズムに関与することを示唆している。mgs1変異は相同組換えに欠損のあるrad51変異株のMMSに対する高感受性を部分的に抑制する。このことからMgs1蛋白質は複製フォーク進行阻害の回復におけるRad51蛋白質依存の組換え経路の活性化に重要な役割を果たしていることが示唆される。また、Rad51蛋白質同様に相同組換えに関与するRAD52遺伝子のRad51蛋白質と相互作用するC末領域を欠損した変異もrad51株のMMSに対する感受性を抑制することが明らかになった。さらに、HU存在下でrad51変異株におけるRad52-GFPのfociの割合は野生株と比較して上昇するが、mgs1変異を導入するとfociの割合は減少することがわかった。以上より細胞内の複製フォークの進行阻害が生じた際に、Mgs1蛋白質とRad52蛋白質のC末領域との何らかの相互作用によって相同組換え経路が活性化され、DNA複製進行の再開を果たしていると考えられる。
ディファレンシャルディスプレイ法を用いた新しい初期心筋分化機構の解明

胞胚期の予定心臓細胞は胚盤葉上層の外側に存在し、正中後方、次いで前方に移動する。この上皮形態中を移動する奇妙な細胞運動はポロネーズ運動として記載されているが、その機構は不明である。この運動を制御する因子について細胞標識法と全胚培養系を用いて検討した。ポロネーズ運動はNodalによって制御されることが示された。また胚盤葉上層に2種類の細胞ロゼットが形成され、Nodalによって制御されていることが示唆された。Nodalは予定心臓中胚葉を含む細胞運動に係わることが判明した。【研究の背景】胞胚期の予定心臓領域は胚盤葉上層外側後方に存在し、Nodal、FGFシグナルによって心臓中胚葉に分化し、原腸期にBMPによって決定を受け、拍動する心筋に分化する。また予定心臓細胞は原腸陥入前に上皮構造である胚盤葉上層内を外側から後方、後方から前方に移動する奇妙な細胞移動を行う(ポロネーズ運動)。これまでの研究で胚盤葉上層に特異的に発現している75遺伝子を同定している。今回の研究ではこれらの遺伝子のうち遺伝子78及び既知の遺伝子着目しポロネーズ運動の分子機構について検討を開始した。【結果】予定心臓細胞を含む胚盤葉上層外側後方の無血清培養系を用いてポロネーズ運動について検討した。クローン75に対するsiRNAを作成し、電気穿孔法を用いて外植体に導入し細胞移動ならびに心臓中胚葉分化について検討した。その結果si-clone75-5+6は、クローン75の発現を抑制し、外植体の細胞移動を抑制した。心臓中胚葉への分化は抑制しなかった。この抑制効果はリコンビナント蛋白で回復したことからクローン75はポロネーズ運動に関係していることが示唆された。また、心臓中胚葉分化を誘導するNodal、FGFについても、種々のアンタゴニスト、siRNAを用いて検討した。その結果、Nodalシグナルのポロネーズ運動への関与が示唆された。これらの結果をin vivoに反映させるため、全胚培養をおこなったニワトリ胞胚の胚盤葉上層にDiIをpressure injectionし細胞移動を、蛍光実体顕微鏡で追跡するための予備実験を開始し、injectionの条件を決定した。【今後の展望】全胚培養を用いてin vivoでのポロネーズ運動に対するクローン75、Nodalの作用を検討する。また他のDD法で同定した他の遺伝子についても検討を行う。これまでの研究で胚盤葉上層に特異的に発現している75遺伝子を同定したが、今年度は胚盤葉上層に発現しているNodal遺伝子のポロネーズ運動に対する作用を検討した。【結果】胞胚期の胚盤葉上層細胞をDiIでマークし、全胚培養を行い、Lefty1、Si-Nodal、Cerberus-Sを用いてNodalの機能阻害実験を行った。その結果、Nodalシグナルの抑制は細胞の移動を抑制することが分かった。この際、原条は形成されないが中胚葉分化マーカーであるBrachyuryは異所性に発現していた。しかしNodalの抑制によって細胞増殖は抑制されず、アポトーシスも誘発されなかった。一方、原腸陥入の際、細胞移動が起こらない胚盤葉上層前方細胞をrNodalで刺激すると細胞移動が起こった。さらに、発生中の上皮内の細胞移動に関係すると考えられている細胞Rosette構造について検討したところRosetteは胚盤葉上層後方、すなわちポロネーズ運動が起こっている場所に多くみられた。三次元構築によってRosetteには二種類の構造があることが判明した。さらにNodalシグナルの抑制はRosette形成を抑制することが明らかになった。【結論】胞胚期に胚盤葉上層に発現しているNodalはポロネーズ運動を制御していることが判明した。胞胚期の予定心臓領域は胚盤葉上層外側後方に存在し、Nodal、FGFシグナル、BPMの抑制シグナルによって決定を受け心臓中胚葉に分化する。また予定心臓中胚葉は隣接する内胚葉由来のBMPによって心筋へと分化する。予定心臓細胞は上記のシグナル分子によって分化、成熟を遂げるが、この発生過程で予定心臓細胞は胚盤葉上層の外側後方から後方正中領域を経由して原始線条の前方領域に移動する。この胚盤葉上層という上皮内で起こる奇妙な運動はポロネーズ運動として報告されているがそのシグナルや細胞機構は不明である。

ニワトリ胚盤葉上層の全胚培養系とDiI標識法を用いて胚盤葉上層細胞の移動経路を可視化した。この実験系を用いてポロネーズ運動を制御する成長因子について検討したところNodalシグナルの抑制によって胚盤葉上層の移動は抑制された。この際、原始線条は形成されなかったが、Brachyury陽性の中胚葉細胞は形成され、Nodalシグナルは主に予定心臓細胞を含む中胚葉細胞の移動を制御するシグナルであることが判明した。またFGFシグナルは胚盤葉上層の移動には関与しないことが判明した。次に上皮の移動に係わることが知られている細胞ロゼットの形成について検討した。細胞ロゼットは、胚盤葉上層の細胞移動が起こっている領域に多く検出され、三次元構築によって2種類のロゼット形態の存在が明らかになった。さらに細胞ロゼットの形成はNodalシグナルの抑制によって抑制された。またNodalシグナルは胚盤葉上層を構成する上皮細胞を肥厚させることが判明した。以上の結果から、予定心臓細胞を含む予定中胚葉細胞の移動はNodalシグナルによって制御されていることが証明された。今後の課題は、胚盤葉上層細胞の肥厚、細胞ロゼットとポロネーズ運動の関係を明らかにすることである。