hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
周波数変調信号を用いた水産有業魚の音響反射特性の基礎研究

周波数変調信号を用いて,対象からの音の大きさだけではなく,音色(広帯域散乱特性)を用いて魚種判別の可能性を検討し,音響を用いた資源量調査の高度化を目標とした.水槽にて, 4魚種の水産有用魚の広帯域散乱特性を測定した.また,魚体と鰾形状を用いて理論広帯域散乱特性を計算し,実測値と比較したところ,その傾向が一致するのを確認した.さらに,海上実験において魚種確認のために必要な,光学による確認手法を開発した.周波数変調信号を用いて,対象からの音の大きさだけではなく,音色(広帯域散乱特性)を用いて魚種判別の可能性を検討し,音響を用いた資源量調査の高度化を目標とした.水槽にて, 4魚種の水産有用魚の広帯域散乱特性を測定した.また,魚体と鰾形状を用いて理論広帯域散乱特性を計算し,実測値と比較したところ,その傾向が一致するのを確認した.さらに,海上実験において魚種確認のために必要な,光学による確認手法を開発した.本研究では魚の広帯域散乱情報を測定し、種識別のための情報量を増加させ、音響を用いた資源量調査の高度化を目指す。魚の広帯域散乱情報を測定する上で、新たなシステムの構築が必要であった。そこで21年度は、システム構築とその較正方法の確立を行った。それまで送波と受波を別々の送受波器で行っていたが、測定誤差をなくすために送波と受波を一体化させたシステムを構築した。次に較正方法は、径の異なる2つの金属球を用いた。広帯域システムの較正方法は、水面反射を利用したり、大型で中空の金属球を用いた方法、径の異なる複数の金属球を用いる方法などがある。本研究では実際の海上での運用を考え、従来の計量魚群探知機の較正方法を応用した方法を採用した。金属球の散乱特性は、理論的に広帯域散乱特性を求めることができる。また、反射に指向性が無いので、較正に使用する対象として適当である。2つの金属球の広帯域音波を用いた反射波と理論値を比較し、水槽内、海上においてシステムの較正を行えることを確認した。また、実験的に4魚種(マダイ、マアジ、マサバ、マイワシ)の広帯域散乱特性を測定した。魚からの音波の散乱は、魚の姿勢により大きく変動するのが知られている。そこで、魚の姿勢角を変化させ、広帯域散乱特性のパターンを測定した。魚への4魚種の広帯域散乱パターンは、個体差は少なく、魚種間での差が大きかった。また、標形状と魚体形状を用いて広帯域散乱パターンの理論値を算出したところ、散乱のほとんどが、標から得られるのが判明した。これらのような魚の広帯域散乱情報は、種識別のための基礎情報の増加に資することを確認した。本研究では魚の広帯域散乱情報を測定し、主識別のための情報量を増加させ、音響を用いた資源量調査の高度化を目指す。平成22年度は、前年度得られた結果を検討するために、麻酔をかけた魚(マダイ,マサバ,マイワシ,マアジ)の広帯域散乱を測定した。さらに軟X線を用いて,鰾と魚体形状を測定した。既存の音響散乱モデルを広帯域対応させたモデルを開発し、測定した魚体、鰾形状を音響散乱モデルに適用し、理論的な広帯域音響散乱特性を計算した.マアジ,マイワシは,音響散乱モデルと実測値がよく一致し,傾向も似ていたが,マサバ,マダイに関しては,理論値と実測値が一致しなかった.これは,頭骨等、他の音響散乱体の影響を大きく受けていることが推測され,現在内部構造を反映したモデルでの検討を行っている.また,新たなモデルの構築に当たり,年度末に日本大学の協力を得て,CTスキャンを用いた活魚の測定を行った。鰾形状従来の軟X次に海上では,魚種の確認を行うために,漁礁モニタリングカメラを改造し,ほぼリアルタイムでの魚種確認を行えるようにした.本結果では,魚種だけでなく,魚の遊泳姿勢角,サイズといった情報を得ることが出来た.同時に広帯域散乱特性も取得した.これらの広帯域散乱情報と,正解である魚種,サイズ,姿勢角を光学データを用いて確認する新たな手法を開発した.光学データの取得方法に関しては,まだ問題点(光取り入れ量の調整,ピントの自動調整設定等)があるが,基本的な識別のための発展的調査手法を開発した.本研究では魚の広帯域散乱情報を測定し、種識別のための情報量を増加させ、音響を用いた資源量調査の高度化を目指した。平成23年度は、前年度までに得られた2年分の結果を検討した。まず、既往の音響散乱モデルと測定した広帯域散乱を詳細に比較した。前年度までに魚の内部構造である頭骨等、他の音響散乱体の影響を大きく受けていることが示された。そこで、マグロ類をCTスキャンで内部構造の詳細な測定を行い、現在複数反射体内部構造を反映した音響散乱モデルでの作成・検討を行っている.次に海上では,魚種の確認を行うために,漁礁モニタリングカメラを改造し,ほぼリアルタイムでの魚種確認を行えるようにした.本結果では,魚種だけでなく,魚の遊泳姿勢角,サイズといった情報を得ることが出来た.同時に広帯域散乱特性も取得した.これらの広帯域散乱晴報と,正解である魚種,サイズ,姿勢角を光学データを用いて確認する新たな手法を開発した.

光学データの取得方法に関しては,まだ問題点(光取り入れ量の調整,ピントの自動調整設定等)があるが,基本的な識別のための発展的調査手法を開発した.また、魚のサイズである魚体長推定を、音響を用いて行い、水槽実験で得られた知見を応用することで、より確度の高い推定結果を得られた。
近代日本における伝統的土木技術・意匠の継承と断絶

明治以降の「近代的」な国造りにあたって構築されていった数多くの新奇な構造物が、どのような技術的な背景のもとで設計・施工されたかを調査・分析することで、伝統的技術と西欧流の輸入技術の因果関連・消長を明らかにすることをめざした。技術の継承・断絶の状況は、それぞれの分野によって大きく異なるため、交通(鉄道と道路の橋とトンネル、運河のトンネルと閘門、港の防波堤、灯台)、農業(樋門、ダム)、電力(ダム)、衛生(ダム、ろ過施設)、治水(砂防ダム、水制)、軍事(砲台)のように対象ごとに、「近世以前と明治以降の構造物で見る対比」ということで、(1)需要はどう変化したか?(2)技術はどう変化したか?、(3)地域性はあったか?、の3つに分けて分析した。(1)については、さらに、(1)それまで全く存在しなかった(近世)→少数が重点的に造られた(近代)、(2)それまで全く存在し、なかった(近世)→全国隅々まで多数造られるようになった(近代)、(3)それまで少なかった(近世)→色々な理由で数が増えなかった(近代)、(4)それまで少なかった(近世)→全国隅々まで多数造られるようになった(近代)、(5)それまでも結構多かった(近世)→全国隅々まで多数造られるようになった(近代)、の5つの項目に分けた。(2)については、(1)小規模な構造物では伝統技術がほとんどそのまま継承された分野、(2)伝統的技術の上に西欧技術が「改善」という形で展開していった分野、(3)伝統的技術が時代遅れだと否定され西欧技術の吸収に汲々としていた分野、の3つの分野に分けた。(3)については、(1)地域性が強い、(2)地域性が少ない、の選択肢だけとした。特に(2)の伝統的技術の伝承という最も重要なテーマについては、(1)小規模な構造物では伝統技術がほとんどそのまま継承された分野として、防波堤、灯台、灌漑ダム、水制、(2)伝統的技術の上に西欧技術が「改善」という形で展開していった分野として、石アーチ橋、木橋、RC橋、トンネル、防波堤、樋門、水制、砂防ダム、(3)伝統的技術が時代遅れだと否定され西欧技術の吸収に汲々としていた分野として鋼橋、灯台、閘門、農業樋門、ダム、ろ過施設、水制、砲台を上げた。今回確立した「技術の系譜をもとに土木遺産を評価する手法」を応用して、平成12年度の土木学会選奨土木遺産10件の評価を試みた明治以降の「近代的」な国造りにあたって構築されていった数多くの新奇な構造物が、どのような技術的な背景のもとで設計・施工されたかを調査・分析することで、伝統的技術と西欧流の輸入技術の因果関連・消長を明らかにすることをめざした。今回確立した「技術の系譜をもとに土木遺産を評価する手法」を応用して、平成12年度の土木学会選奨土木遺産10件の評価を試みた本テーマを進めるにあたっては、まず、土木構造物の分野ごとの特徴的な技術・意匠の時系列的・地域的な変化を解明する必要がある。そしてその上で、個々の技術・意匠について、近世以来の伝統的な技術・意匠がどう反映されたのか、されなかったのかを分析することになる。

初年度は、前者の近代における技術と意匠の内容とその変化を捉えることに的を絞り、おおよその流れをつかむことができた。橋は、道路と鉄道で動向が異なるが、煉瓦、鉄、鉄筋コンクリート(RC)が西欧直輸入の形で導入され、明治末期の構造用鋼材の国産化、大正期のRC技術の普及に伴い恒久橋が普及する時代を迎えた。そこには、西日本の石橋、社寺橋など一部を除き、伝統的技術の出番はどこにもなかった。トンネルは、石・煉瓦からコンクリートへと進化したが、そこで見られた施工技術は、測量術を含め、基本的に日本古来のものであった。意匠的には、和風・洋風が拮抗した。ダムは、砂防、発電、農業、水道で別々の発達を遂げた。砂防は、近世の石を扱う技術が活用され、空積から練積に形を変えたが戦前ずっと引き継がれた。発電は、練積から出発したが、大正期以降の重力式コンクリートダムはアメリカからの直輸入であった。農業は近世の溜池や堰の築造技術の延長線上にあるものが多く、水道は発電より早い段階から西欧のハイダム技術の導入に熱心であった。この他、河川堤防・水制、防波堤・護岸、農業・干拓樋門、運河閘門、駅舎、灯台、ドック、鉱山、発電所、水道施設、軍事施設などで近世近代の技術の変化を規定することができた。最終年度では、こうした知見を踏まえ、代表的な個々の技術・意匠について、近代のどの時代区分・どの地域に、どのようような形で伝統的な技術・意匠が反映されたのかを解明する。明治以降の「近代的」な国造りにあたって構築されていった数多くの新奇な構造物が、どのような技術的な背景のもとで設計・施工されたかを調査・分析することで、伝統的技術と西欧流の輸入技術の因果関連・消長を明らかにすることをめざした。技術の継承・断絶の状況は、その分野によって大きく異なるため、治水、砂防、農業土木、運河、港湾、交通、発電、水道など対象ごとに、それらを構築するに要した技術を調べ、その中に伝統的な発想がどの程度残り、一方で、西欧流の考え方がどの程度支配的であったか、そして、そのレベルは当時の世界の潮流の中でどの程度成熟したものであったかを、分野ごとの技術に基づいて分析した。結果を、(1)小規模なものでは伝統的技術がそのまま継承された分野、(2)伝統的技術の上に西欧技術が「改善」という形で展開していった分野、(3)伝統的技術が時代遅れだと否定され西欧技術の吸収に汲々としていた分野に分けられた。それぞれの分野を構成する代表例は、(1)防波堤、農業用堰堤、九州の石アーチ、(2)水制、樋門、砂防堰堤、隧道、(3)治水計画、灯台、閘門、ハイダム、橋梁、ろ過施設、砲台であった。また、技術の普遍性、相対的な習熟度という視点での分類は、(a)日本独自のユニークな工夫が見られる分野、(b)世界的に見てもかなりの技術力が感じられる分野、(c)世界の後追いばかりが目立つ分野となった。これらの代表例は、(a)農業用堰堤、水制、樋門、砂防堰堤、(b)防波堤、隧道、ハイダム、(c)治水計画、灯台、閘門、鋼橋、ろ過施設、砲台となった。(1)と(a)、(2)と(b)、(3)と(c)とが重なる部分が多いが、これは、伝統的技術の成熟度、西欧技術との格差の大きさによってかなりの部分が説明されることが分かった以上のような視点に立って、10件の近代土木遺産について試行的に技術評価を行った
眼内液解析によるフォークト-小柳-原田病の病態解明

フォークト-小柳-原田病(原田病)は漿液性網膜剥離を伴うぶどう膜炎を特徴とし、急な視力低下を来す疾患で、治療に難渋することもしばしばあり、その病態解析や治療法の検討が必要である。本研究では原田病患者の眼内液を解析することで、原田病発症のトリガーや眼炎症の病態を解明する。また、副作用の多いステロイドの使用を減らすことも重要であり、治療への反応にかかわるマバイオーカーを検討することで、早期からの治療最適化を目指す。
心筋脂肪酸摂取率による心筋虚血の早期検出及び大きさの判定に関する研究

本研究では,HPLCによる脂肪酸分析法に用い,I運動誘発心筋虚血の早期検出に血中遊離脂肪酸の測定が有用であるか否か,2.心筋虚血時に血中遊離脂肪酸構成に変化が見られるか否かについて検討した。安定労作狭心症患者8例を対象としてコントロ-ルでは中等度狭心痛を運動終点に,nilvadipine投与後にはコントロ-ルと同一運動時間を運動終点とする多段階臥位自転車エルゴメ-タ運動試験を施行し、以下の成績を得た。1.心筋脂肪酸摂取率は安静時21.1±4.4%に比し最大運動時8.1±2.1%と有意に低下した(p〈0.05)。2.動脈および冠静脈洞血中の脂肪酸構成は虚血により有意な変化を示さなかった。3.心筋乳酸摂取率は安静時21.6±2.7%,最大運動時22.2±3.3%と有意な変化を示さなかった。4.Nilvadipine投与により胸痛発作の消失ないし軽減,虚血性ST下降の有意な軽減を認めた。5.Nilvadipine投与後の心筋脂肪酸摂取率は安静時25.3±2.7%,最大運動時21.3±3.6%と有意な変化を示さなかった。以上より,心筋脂肪酸摂取率は心筋乳酸摂取率に比して早期の運動誘発心筋虚血の指標となりうると思われる。
思考過程の形式化による創造的二番手戦略の研究

本研究では,問題解決能力に関してさほど優れていない学習者たちに着目して,彼らの問題解決能力を伸ばす学習方法の開発を行った.予備試験の結果に基づいて,卓越した学習者たちとその他の学習者たちとの顕著な差は,多角的視点による検討に必要な思考,すなわち「場合分け」の有無であった.以上の結果に基づいて,場合分けを行わせる以下の2種類の学習方法を開発した.1つはリレー式の協議方法であり,卓越した学習者が存在しない小集団において場合分けが観測された.もう1つは,提示された主張に対する根拠を考察させる演習方法である.本方法でも場合分けが観測された.成果は2018年3月開催の学会にて口頭発表した.本研究は、グローバル社会における急激な価値の陳腐化に対応するべく、タイムリーに新しい価値を創出する学習方法の構築を目的とし、問題解決能力に関してさほど優れていない「二番手」以下の学習者の能力向上を図るものである。開発する学習方法に普遍性を持たせ、将来の大学院教育あるいは中等教育に展開するため、システマティックな問題解決の経験が少ない大学1年生の学習を対象とした。まず、卓越した学習者を選定した。次に、問題解決能力に優れる卓越した学習者の解に至るまでの紆余曲折を含む思考過程を音声と自由作画を記録することによって詳細に追跡した。この際に、専門知識を必要としないが多様な解が存在し得る設問を設定した。同じ設問への解決を、卓越していない「二番手」以下の学習者集団にも行わせた。各学習者による解を比較して、卓越した学習者に特有なパターンの抽出を行なった。予算の各費目は執行予定額を下回っているが、実験自体は購入した記録装置と記録メディアを使ってほぼ計画通り実施することができた。調査及び成果発信は、実験結果をもって平成28年度にまとめて行うこととなる。本研究では,問題解決能力に関して優れた学習者(学習者A)及び,同能力に関して優れていない学習者(学習者B)に着目し,学習者Aの優れた問題解決の考え方・手順を学習者Bに移転することを試みた.問題解決の考え方・手順を知識と捉えた場合,福島(2010)が説くように,その知識の背景にある暗黙的な諸概念が知識移転の鍵となる.問題解決において,学習者がブレインストーミング法やKJ法等の質的方法,並びに思考の適切な言語化を成功させるためには熟練を必要とする.また,研究者が,学習者の思考を発言や態度から言語化する際も,誘導的にならないようなシナリオ設定が課題となる.本研究ではまず,学習者Aの解に至るまでの紆余曲折を含む思考過程を口述筆記等により可視化し,次に学習者Bの思考過程を可視化した.この2つの結果を比較し,学習者Bの問題解決を支援する要素の抽出を行った.学習者Aが問題解決において困難を覚えた時点で筆者から与えたヒントは,問題解決過程において出現する単語の意味の明確化(単語の定義)である.一方,学習者B群の個々の学習者について,筆者から一般的な問題解決方法を教授しただけでは,提示された問題の分析やテーマの掘り下げがほとんどできない状態だった.加えて,学習者B群の複数人によって問題解決を狙ったグループ・ディスカッションにおいて,その中で比較的建設的な発言を行う学習者がいる一方,発言がほとんど見られない学習者もいた.この結果を踏まえて開発した教授方法は,テーマを単語に分解して,各単語に対する5W1Hの明確化させるものである.問題となるテーマ3種類程度を順次提示して問題解決を行わせた結果,各単語に対する5W1Hの明確化は不十分であったが,場合分けは観察されるようになる等思考過程に改善が認められた.本成果は,第23回大学教育研究フォーラムにおいて発表した.問題解決能力に関して優れた学習者Aの思考過程を可視化することができた.この可視化により,問題解決能力に関して優れていない学習者B群に対する教授方法を開発し,所期の目標である学習者B群による思考過程の改善も認められているため.本研究では,問題解決能力に関してさほど優れていない「二番手」以下の学習者に着目し,その問題解決能力を伸ばす学習方法の開発を行ってきた.平成28年度までの研究結果から,卓越した学習者と二番手以下の学習者との顕著な差は,多角的視点による検討に必要な初歩的な思考,すなわち「場合分け」の有無であった.卓越した学習者には,「最終的には質の高い成果に至るが作業は遅い」タイプも考慮しており,当該タイプも場合分けはできていた.以上の知見を元に,場合分けを行わせる以下の2種類の学習方法を開発した.1つは小集団の協働学習におけるリレー式の協議方法であり,与えた検討課題に対して1人ひとり意見を出させ,前の発言者の意見に自分自身の意見を追加させていく合意形成方法である.卓越した学習者が存在しない小集団において場合分けが観測され,また,従来の誰もが自由に意見を出し合う協議方法と比較して,小集団の各メンバーの思考が可視化される効果も認められた.もう1つの学習方法は,検討課題を2分割して具体化していく発想法を教示したうえで,意味の繋がる複数の主張を提示し,その主張の根拠を考察させる演習方法である.本演習は協働学習ではなく学習者個人を対象としており,場合分けの例示をすることによって,演習時間の中で概ねの学習者は場合分けをすることができていた.本方式はレポート執筆講習会における演習として実装することができ,成果は平成29年3月開催の大学教育研究フォーラムにおいて口頭発表を行った.

本研究では,問題解決能力に関してさほど優れていない学習者たちに着目して,彼らの問題解決能力を伸ばす学習方法の開発を行った.予備試験の結果に基づいて,卓越した学習者たちとその他の学習者たちとの顕著な差は,多角的視点による検討に必要な思考,すなわち「場合分け」の有無であった.以上の結果に基づいて,場合分けを行わせる以下の2種類の学習方法を開発した.1つはリレー式の協議方法であり,卓越した学習者が存在しない小集団において場合分けが観測された.もう1つは,提示された主張に対する根拠を考察させる演習方法である.本方法でも場合分けが観測された.成果は2018年3月開催の学会にて口頭発表した.平成27年度に取得した「卓越した学習過程」を可視化し、それを用いて「卓越しない学習者」への教授方法の構築を行なう。成果発信は、年度末の3月に京都で開催されるフォーラムにて行う予定。平成29年3月に開催された第23回大学教育研究フォーラムにて発表した結果を踏まえ,より発展的な成果を得るために,追加実験・分析を行う.本結果を論文誌に投稿するとともに,最終的な成果を平成30年3月に開催される第23回大学教育研究フォーラムにて発表する.科学教育「卓越した学習者」の選定数が計画時より少なかったため、謝金や消耗品、取得した音声データの処理の執行額が計画を下回った。また、研究調査を近隣県で行うことになったため、旅費の執行額も計画を下回った。平成29年3月に開催された第23回大学教育研究フォーラムにて成果を発表する以前から,当該発表の結果を踏まえ,より良い成果を得ることを狙っていた.従って,追加実験,成果発信(論文投稿,学会発表等)を行う上で必要な予算を平成29年度活動のために残した.平成27年度の進捗はほぼ計画通りであるが、データを繰り返し取得して仮説の検証精度を上げたい。従って、平成27年度の実施内容を一部、平成28年度にも実施する。学生を雇用した追加実験・データ整理,成果発信(論文投稿,学会発表等)を行う.本結果を論文誌(「工学教育」等)に投稿するとともに,最終的な成果を平成30年3月に開催される第23回大学教育研究フォーラムにて発表する.
誘導性IL-21産生T細胞/濾胞ヘルパーT細胞の分化制御機構の解明

本研究では、自己免疫疾患発症に関与するIL-21の産生制御機構を解析し、転写因子c-MafがIL-21のプロモーターおよびエンハンサー領域に結合することにより、IL-21の産生を誘導することを明らかにした。さらに抑制性副刺激分子BTLAが、生体内での主要なIL-21産生細胞である濾胞ヘルパーT細胞(Tfh細胞)に高発現し、Tfh細胞からのIL-21産生を抑制し、IL-21依存性の液性免疫を抑制していることを明らかにした。IL-21は、自己免疫疾患への関与が示唆されているIL-17産生CD4陽性T細胞(Th17細胞)や、T細胞依存的な抗体産生に重要な役割を果たしている濾胞ヘルパーT細胞(T_<FH>細胞)から産生され、その自己増殖因子として機能する。本研究者はこれまでIL-6またはIL-21によりIL-21を大量に産生する細胞(誘導性IL-21産生細胞)を誘導できることを明らかにしており、本申請研究では誘導性IL-21産生T細胞/T_<FH>細胞の分化制御機構の解明を目的とした。まず誘導性IL-21産生T細胞の遺伝子発現プロファイルを検討し、これまでTh2細胞特異的転写因子と考えられていたc-Mafが誘導性IL-21産生T細胞で亢進していることを見いだした。そこでc-MafによるIL-21の産生誘導機構を検討した。その結果、1)レトロウイルスでc-Mafを過剰発現させたCD4陽性T細胞を抗CD3抗体と抗CD28抗体で刺激すると、IL-21産生細胞の分化が強く誘導されること、2)c-MafはIL-4-STAT6経路非依存的にIL-21の産生を誘導すること、3)IL-21受容体欠損CD4陽性T細胞でもc-MafによるIL-21産生が認められることより、c-Mafが直接的にIL-21産生を誘導していると考えられること、4)レポーターアッセイにてc-MafがIL-21のプロモーター及びエンハンサーを活性化し、c-Maf予測結合部位への遺伝子変異導入でその活性化が抑制されること、5)誘導性IL-21産生T細胞においてクロマチン免疫沈降でc-MafがIL-21のプロモーターおよびエンハンサーに結合することを明らかにした。以上より、CD4陽性T細胞においてc-MafはIL-21のプロモーター及びエンハンサーを活性化させることにより、直接的にIL-21産生を誘導していることが明らかとなった。IL-21は、T細胞依存的な抗体産生に重要な役割を果たしている濾胞ヘルパーT細胞(Tfh細胞)から産生され、その自己増殖因子として機能する。そしてTfh細胞は副刺激分子である、ICOS、PD-1、BTLAなどを高発現する。本研究者らはBTLA欠損マウスでは自己抗体の産生が亢進し、シェーグレン症候群様の病態を呈することを報告した。この事より、Tfh細胞に発現するBTLAが自己免疫疾患の発症制御に関与している可能性が推測された。そこでTfh細胞の分化制御機構、IL-21産生機構、及び抗体産生制御におけるBTLAの役割を解明することを本研究の目的とした。まず、BTLA欠損マウスおよび野生型マウスを免疫し、脾臓におけるTfh細胞の分化を比較した。その結果、BTLA欠損マウスにおいてTfh細胞数は野生型と同等であったが、胚中心B細胞数が増加していた。次に、BTLA欠損Tfh細胞が胚中心B細胞の増加を誘導するか否かを検討するために、BTLA欠損CD4陽性T細胞をin vitroでTfh細胞分化誘導条件(抗原提示細胞、IL-6、抗IL-4抗体、および抗IFN-γ抗体)で培養し(BTLA欠損Tfh様細胞)、野生型マウスに移入した。その結果、BTLA欠損Tfh様細胞は野生型Tfh様細胞と比較して、胚中心B細胞数の増加と、抗原特異的IgG2の産生を増強することが明らかとなった。そこで、BTLA欠損Tfh様細胞のサイトカイン産生を検討したところ、IL-21の産生が増強していた。この結果、BTLAはTfh様細胞によるIL-21産生を抑制していることが明らかとなった。さらに、IL-21受容体欠損マウスをレシピエントとして細胞移入実験を行ったところ、抗原特異的IgG産生はおこらなかった。以上より、BTLAはTfh細胞からのIL-21産生を抑制し、IL-21依存性の液性免疫を抑制していることを明らかとした。
包括的糖代謝プロファイリングによるScardoviaの齲蝕関連因子の特定

Scardovia wiggsiaeは、最近の研究で重度の早期小児齲蝕(Early Childhood Caries:ECC)や青年期における白斑齲蝕病変から検出されており、新たな齲蝕関連細菌として注目されている。Scardovia属はフルクトース6リン酸経路(F6PPK shunt)をもち、代表的な齲蝕関連細菌であるStreptococcus mutansとは異なる糖代謝経路を有する。このことから、従来の齲蝕関連細菌とは、酸産生能や代謝産物、さらにはフッ化物に対する感受性等、糖代謝の性質が異なることが予測される。そこで実際の口腔を模した環境でS. wiggsiaeの糖代謝の性質を明らかにし、その齲蝕関連性について検討した。S. wiggsiae C1A-55株及びS. mutans NCTC10449株を用い、実験は全て嫌気条件で行った。これらの菌を増殖、集菌、洗菌後、自動滴定装置(pH-stat)によりpH 7.0及びpH 5.5の環境下でのグルコースからの酸産生活性を測定した。さらにフッ化カリウム(KF)を添加した時の50%阻害濃度(IC50)を求め、フッ化物感受性について検討した。グルコース添加後10分間の酸産生量を測定した結果、S. wiggsiaeはS. mutansよりも酸産生活性は低かったものの、pH 5.5の酸性環境においても酸を産生し続けた。KFを添加すると酸産生活性は減少したが、S. mutansのIC50と比較すると、pH 7.0で3.4倍、pH 5.5で5倍高い濃度となり、フッ化物抵抗性を示した。S. wiggsiaeがS. mutansよりもフッ化物抵抗性を示した原因として、S. wiggsiaeのF6PPK shuntはフッ化物の影響を受けにくいことが推察された。当初は、初年度中にScardoviaついて複数の菌種を使用し実験を進める予定であったが、先ずは一連の実験系を確立するためにS. wiggsiaeのみで実験を進めている状況である。実験系が確立したところで、他の菌種も順次検討することにしている。今後はこの作用機序について解明を進める予定である。具体的には1代謝産物同定、2メタボローム解析(メタボロミクス)を用いた細胞内代謝中間体の網羅的解析、さらに糖代謝抑制経路を確定するための3酵素活性測定を行う。この一連の実験により、Scardoviaの包括的な糖代謝プロファイリングーすなわち、Scardoviaが様々な炭素源(糖)をどのように代謝し酸を産生するのか、またどのような物質により糖代謝が阻害されるのかを知ることで、Scardoviaの齲蝕誘発性を糖代謝の側面から明らかにすることができると考えている。なおS. wiggsiaeでの実験が終了次第、他の菌種でも検討する。

この一連の実験により、Scardoviaの包括的な糖代謝プロファイリングーすなわち、Scardoviaが様々な炭素源(糖)をどのように代謝し酸を産生するのか、またどのような物質により糖代謝が阻害されるのかを知ることで、Scardoviaの齲蝕誘発性を糖代謝の側面から明らかにすることができると考えている。なおS. wiggsiaeでの実験が終了次第、他の菌種でも検討する。実験の進捗がやや遅れており、高額な試薬を使用する高速液体クロマトグラフィー(HPLC)、キャピラリー電気泳動ー質量分析装置(CE-TOFMS)、酵素活性測定の実験を行うことが出来なかった。加えて、外国旅費として出張費を計上していたが、他業務があり行くことが出来なかった。以上の理由により次年度使用額が生じてしまった。次年度はこれらの実験を順次行っていく。また実験結果の解析用に使用するパーソナルコンピューターは次年度に購入予定である。
多犯性植物病原菌の宿主防御応答制御機構について

多犯性病原菌Botrytis cinereaによって引き起される灰色かび病は、世界の食料生産に多大な損害を与えているが、本菌がどのような機構で感染を成立させ、発病させているのかという点に関する解析は十分ではなかった。そこで、本研究では、灰色かび病菌の感染過程で胞子から分泌される物質に注目し、感染成立における役割を解析した。圃場の罹病植物から強病原性株を選抜し、この発芽液中の物質を分子ふるいなどで分画し、感染、壊死などの誘導活性や防御応答への影響を調べた。本研究から以下の知見を得ることができた。すなわち、1)発芽液中には、40μg/ml、3-4日で広範な植物に壊死を誘導する物質が存在すること、2)本物質は、分子量10-30kDaで、熱や光に対する耐性を備えるがタンパク質分解酵素感受性であること、3)壊死を誘導する1/4の濃度で処理された植物組織には、弱病原性株や非病原菌のAlternaria alternataの感染が2日以内に成立するようになり、カロース沈着が阻害されること、4)また、処理組織には、6時間で過酸化水素の生成が誘導されること、5)VIGSでrboh遺伝子をサイレンシングしたベンサミアナタバコでは、過酸化水素生成は起こらず、壊死の形成も誘導されないことが判明した。以上の結果から、灰色かび病菌の感染プロセスは以下のように考察できる。すなわち、本菌分生胞子は、発芽の過程で本物質を分泌し、侵入に先立って宿主に活性酸素生成と受容性を誘導し、抵抗性(の一部)も阻害し、その後(その結果)壊死が誘導され、病徴発現に至るというものである。本物質の構造決定は現在進行中であるが、本物質は広範な植物に作用する病原性決定因子と考えることができる。また、これらの知見から、本物質の不活化剤に焦点を当てた防除戦略の策定も可能であろう。一般に、植物と病原菌相互作用には厳密な宿主特異性が認められる。しかし、世界の作物生産(果樹、野菜、花卉など)の大きい障害となっている多犯性病原菌Botrytis cinerea(灰色かび病菌)の病原性決定因子については不明であり、この構造と機能の解析が強く求められている。そこで、本研究では、B. cinereaの病原機構に関して造詣が深いKhanam博士と共同して、以下研究計画を建てた。1)B. cinereaから感染誘導因子や抵抗性抑制因子(サプレッサー)並びに抵抗性誘導因子(エリシター)の分離精製、構造決定を行い、2)これら分子の作用点並びに標的となる宿主分子を探索し、3)本菌の感染成否における両分子の役割を解明することで、「多犯性」の本質に迫るものである。19年度計画としては、本菌から、感染誘導因子(あるいはサプレッサー)並びにエリシターの探索と分離精製に重点を置いた。i)数種罹病植物からB. cinereaを分離し、それらの病原性を検定した結果、罹病バラから強病原菌株を得ることができた。本菌株の分生胞子は、水懸濁下においても顕著な感染力を示した。そこで、本菌を用いて、ii)胞子発芽液中に分泌される諸活性について、数種植物を用いて検定した結果、顕著な感染誘導活性を見いだした。現在、大量に発芽液を回収し、感染誘導物質の分離/精製法の確立を試みている。20年度の早い時期に精製標品を得て、構造決定を目指す予定である。このように、計画は順調に進んでおり、20年度には、成果の公表を行う予定である。世界の作物生産(果樹、野菜、花卉など)の大きい障害となっている多犯性病原菌Botrytis cinerea(灰色かび病菌)のサプレッサー分子の実態については、世界的にも不明であり、その構造と機能の解析が強く求められている。そこで、本研究では、B.cinereaの感染機構に関与する分子を本菌の胞子発芽液から探索した。予想とは異なり、本物質は既報のような低分子物質でもNep1(for necrosis and ethylene-inducing peptide1)-様タンパク質とも異なっていた。分子ふるい、native PAGE等を用いた部分精製を試みたが、発芽液中には多量のポリサッカライド様分子の存在等により、完全な生成には至っていない。しかしながら部分精製標品の性質を調べた結果。分子量10-30kDaの水溶性、耐熱性、光耐性の弱酸性物質であることが判明した。また、バイオアッセイの結果、40μg/mlで広範な植物に壊死(36時間後)と活性酸素生成(9時間後)を誘導すること、さらに、さらに低濃度に於いても弱病原性B.cinereaや非病原性のAiternaria alternataに対する顕著な感染誘導作用(受容性誘導作用)を有することが判明した。一方、壊死は誘導するもののカロース蓄積や一部のPRタンパク質遺伝子発現は誘導しないことから、一部の防御応答は停止している可能性が示唆された。現在、さらに精製をすすめるとともに、情報伝達系の解析を行っているが、極めて興味深いことに、活性酸素精製に関わる情報伝達系のSIPKやWIPKをサイレンシングしても、顕著な活性酸素種生成が誘導されることが判明した。これらの成果は、国内の学会で2回公表した。また、学術誌への投稿を行い、国際会議(2009/8/1-5米国ポートランド)での公表を行う予定である。

多犯性病原菌Botrytis cinereaによって引き起される灰色かび病は、世界の食料生産に多大な損害を与えているが、本菌がどのような機構で感染を成立させ、発病させているのかという点に関する解析は十分ではなかった。そこで、本研究では、灰色かび病菌の感染過程で胞子から分泌される物質に注目し、感染成立における役割を解析した。圃場の罹病植物から強病原性株を選抜し、この発芽液中の物質を分子ふるいなどで分画し、感染、壊死などの誘導活性や防御応答への影響を調べた。本研究から以下の知見を得ることができた。すなわち、1)発芽液中には、40μg/ml、3-4日で広範な植物に壊死を誘導する物質が存在すること、2)本物質は、分子量10-30kDaで、熱や光に対する耐性を備えるがタンパク質分解酵素感受性であること、3)壊死を誘導する1/4の濃度で処理された植物組織には、弱病原性株や非病原菌のAlternaria alternataの感染が2日以内に成立するようになり、カロース沈着が阻害されること、4)また、処理組織には、6時間で過酸化水素の生成が誘導されること、5)VIGSでrboh遺伝子をサイレンシングしたベンサミアナタバコでは、過酸化水素生成は起こらず、壊死の形成も誘導されないことが判明した。以上の結果から、灰色かび病菌の感染プロセスは以下のように考察できる。すなわち、本菌分生胞子は、発芽の過程で本物質を分泌し、侵入に先立って宿主に活性酸素生成と受容性を誘導し、抵抗性(の一部)も阻害し、その後(その結果)壊死が誘導され、病徴発現に至るというものである。本物質の構造決定は現在進行中であるが、本物質は広範な植物に作用する病原性決定因子と考えることができる。また、これらの知見から、本物質の不活化剤に焦点を当てた防除戦略の策定も可能であろう。
家庭科教員養成における連携能力を高めるカリキュラムの総合的研究

本研究は、家庭科教員の連携能力に対する課題を明らかにし、連携能力や専門的力量を高めるカリキュラム開発を行うことを目的とした。家庭科教員の新任者は家庭科のロールモデルを得ることできず、経験25年以上ベテランは学び続ける意思を維持できない課題があることがわかった。一方中堅者は、家庭科授業実践に対し、人的資源との連携やあらゆる機会を利用するといった積極性が見られた。この課題を解決する一方策としてメンタリングの可能性が考えられた。そこで、連携能力や専門的力量を高めるために、中堅教師やベテラン教師と、教員養成大学で家庭科教育を目ざす学生からなる家庭科授業研究会を開催し、カリキュラム開発を行った。本研究は、家庭科教員養成に着目し、連携能力を含めた専門的力量を高めるカリキュラムの開発を行うことを目的としている。家庭科教員は、一校に1人配置が一般的である。職務上の課題を分かち合う同僚の不在、さらに、成長のためのモデルとなる先輩教員の不在など、キャリア発達の視点から重大な問題を抱えている。家庭科教員にとって連携は、焦眉の課題であると考える。平成25年度は研究目的を達成するために、以下の2点を計画した。1点目は本研究の主要概念である連携の定義を提示することである。連携は明確な定義を伴った概念ではない。それにもかかわらず、さまざまな分野で改善・改革を導くスローガンとして流布しているのが現状である。連携が真の意味で教育に貢献するためには、教育界における連携の定義を提示する必要があると考えた。2点目は家庭科教員における連携の実態を明らかにすることである。本研究では平成26年度から27年度にかけて、家庭科教員における連携能力の実態を明らかにする全国調査を行う。そのために平成25年度は家庭科教員における連携の現状と、今後調査項目として使用する連携能力尺度開発のための予備調査を行う必要があると考えた。1点目に関しては、文献調査と中学校技術・家庭科の授業実践の双方向から、連携に関する定義を探った。その結果、まずは授業実践からみた連携の定義を提案することができた。今後、文献調査からみた連携と勘案しながら、最終的に本研究における連携を定義してゆく必要があると考える。2点目に関しては、家庭科教員の連携の実態を明らかにするために、群馬県、栃木県、茨城県、埼玉県の中学校977校に質問紙を配布し、282通を回収した。今後分析を深める予定であるが、家庭科教員の連携の実態と、次年度行う連携能力調査の尺度づくりに大きく前進したと考える。本研究は、家庭科教員の連携能力を含めた専門的力量を高めるカリキュラム開発を行うことを目的としている。家庭科教員は一校に1人配置が一般的であるため、職務上の課題を分かち合う同僚の不在、成長のためのモデルとなるメンターの不在など、キャリア発達の視点から見れば、重大な問題を抱えている。したがって、家庭科教員にとって連携は、焦眉の課題であると考える。平成26年度は研究目的を達成するために、以下の2点を計画した。1点目は、平成25年度から課題としている本研究の主要概念である連携の定義を提示することであった。連携が真の意味で教育に貢献するためには、教育界における連携の定義を提示する必要がある。これに関しては文献調査が進まず、いまだ提示ができていない状況である。2点目は平成25年から26年にかけておこなった予備調査の結果を、学会発表し、さらに論文としてまとめることであった。さらに、予備調査結果および聞き取り調査から連携能力尺度を作成することであった。これに関しては、平成26年6月に岡山大学(岡山県岡山市)で開催された第57回日本家庭科教育学会にて「家庭科教員の専門性の発達」と題し、予備調査の結果をポスター発表することができた。また、論文としてまとめ日本家庭科教育学会に投稿した。これは受理され、平成27年8月号に掲載される予定である。また、予備調査の自由記述をテキストマイニングにてまとめ、紀要に発表した。しかしながら、聞き取り調査が進まず、連携能力尺度の作成までは至っていない。現在、家庭科教員のおかれている状況は、一校にひとり配置が一般的であるため、職務上の課題を分かち合う同僚の不在、成長のためのモデルとなるメンターの不在など、キャリア発達の視点から見れば、重大な問題を抱えていると言える。したがって、本研究テーマである連携は、家庭科教員にとって焦眉の課題であると考える。平成27年度は研究目的を達成させるために、以下の2点を計画し遂行した。1点目は、関東地方で働く家庭科教員約20名に対して、平成28年度に行う質問紙調査のための聞き取り調査(予備調査)を行ったことである。平成26年度の調査で明らかになった中堅家庭科教員の積極性を検証するほど、中堅の被験者が集まらず、苦労しているところであるが、この結果は、修正版グラウンデッド・セオリー・アプローチによってまとめ報告する予定である。聞き取り調査を行ったことで、「成功した連携能力形成プロセス」と「失敗した連携能力形成プロセス」を明らかにすることができ、個人的資質とみなされてきた連携能力を解明することにつながると考える。

2点目は、本研究の連携を教員が取り組むことによって、教員だけではなく授業を受ける生徒にどのような影響を与えるのか授業実践研究を継続的に進めたことである。平成27年度は、平成26年度の中学生のものづくり学習に対する意識の変容につづいて、中学生の集中状態について考察を深め、論文化した。連携に関する授業実践研究を進めたことで、連携は、教員だけではなく、児童・生徒にも意義あることが明らかになってきた。本研究の現在までの達成度は、やや遅れていると考える。平成27年度は、ようやく家庭科教員から聞き取り調査をすることができた。しかし、平成26年度で明らかにした家庭科教員の連携能力の実態から、中堅者は初任者やベテランと比べて、家庭科教育に対する意欲やネットワーク形成に対する積極性が高く、連携能力を明らかにするためには中堅者に焦点を絞る必要が出てきた。それにもかかわらず、中堅者の被験者がなかなか集まりにくいのが現状である。現在までの進捗状況がやや遅れている理由のひとつであると考える。本研究は、家庭科教員の連携能力を含めた専門的力量を高めるカリキュラム開発を行うことを目的とした。現在、家庭科教員のおかれている状況は、一校にひとり配置が一般的であるため、職務上の課題を分かち合う同僚の不在、成長のためのモデルとなるメンターの不在など、キャリア発達の視点から重大な問題を抱えている。したがって、家庭科教員の連携能力の育成は焦眉の課題であると考える。平成28年度は研究目的を達成させるために、以下の2点を計画し遂行した。1点目は、技術科教員の専門性の発達である。中学校家庭科は技術・家庭の一分野として実施されていることから、教科を担当し合う技術科教員の専門性の発達についても検討する必要がある。そこで、技術教育に関わる教員の経験と能力と意欲に関する自己評価の関連性について、京都、滋賀、石川、宮崎各県の中学校技術科教員に質問紙調査を実施した。その結果、教員の経験年数によって、カリキュラム作成や授業実践において差のあることが明らかとなり、家庭科教員とは異なる専門性の発達がなされていることが明らかとなった。2点目は、家庭科教員養成機関の学生及び現職を対象に、連携能力を高めるカリキュラムの開発に取り組んだことである。平成26年の家庭科教員の連携能力の実態調査で、中堅者は初任者やベテランと比べて、家庭科教育に関する意欲やネットワーク形成に対する積極性が高いことが明らかとなった。この結果から、中堅者をコアにした家庭科授業研究会の必要性が認められ、平成28年10月から継続的に研究会を開催した。研究会の内容は、中堅者教員を講師として招き、教員養成大学で家庭科教員を目ざす学生とともに授業研究を行うものである。参加者の連携能力を含めた専門的力量に関するデータを収集しているため、今後、学会等で発表する予定である。本研究は、家庭科教員の連携能力に対する課題を明らかにし、連携能力や専門的力量を高めるカリキュラム開発を行うことを目的とした。家庭科教員の新任者は家庭科のロールモデルを得ることできず、経験25年以上ベテランは学び続ける意思を維持できない課題があることがわかった。一方中堅者は、家庭科授業実践に対し、人的資源との連携やあらゆる機会を利用するといった積極性が見られた。
特異的な糖利用に着目した地衣類の起源および進化過程の解明

陸上生態系において、緑藻類と共生する子嚢菌類の多様性は非常に高い。しかしながら、その多様化を可能にした共生機構はほとんど明らかになっておらず、真菌類の進化を語る上で大きなブラックボックスとなっている。そこで本研究では、緑藻類が子嚢菌類に特異的に供給するポリオールに着目し、その輸送・代謝機構の獲得が緑藻と共生する子嚢菌類へ与えた影響について明らかにすることを目的とした。まず、昨年度までに得た、カラタチゴケ(緑藻と共生する子嚢菌類の一種)の培養方法の検討および二次代謝産物のHPLC解析の結果をまとめた。本試験を行った菌株はゲノムシークエンスを行った菌株であり、今後のゲノム情報を基盤としたデータ解析を進める上で重要な、表現型形質の情報を得た。また、子嚢菌類におけるポリオール輸送体の保存性と緑藻との共生への関連性を明らかにした結果をまとめ、公表した。本論文において、新規に取得したカラタチゴケの全ゲノムde novoシークエンスも解析し、ポリオール輸送体候補を複数得た。さらにこれらの結果を受け、多系統に属する子嚢菌類のポリオール資化性について調べ、緑藻と共生する子嚢菌類のリビトール利用に優位性が認められた。本結果についてはThe Lichenologist誌に投稿した。最後に、カラタチゴケの菌株を用い、炭素源の影響をRNA-Seqで解析した。その結果、リビトールを炭素源とした場合に特異的な糖輸送体が見つかった。これらの結果を踏まえ、ポリオールの輸送・代謝機構の獲得は、子嚢菌類の多様な系統で緑藻との共生が始まる必要条件であった可能性が示唆され、さらに緑藻との共生により、これらの機構に独自性が生じていることが考えられた。今後、ゲノムおよびRNA-Seqの結果より得られた情報から、緑藻との共生に必須であるポリオールの輸送・代謝機構の全貌が明らかになると考えられる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、主に子嚢菌と緑藻との共生体である地衣類について、その共生間で特異的に利用されるリビトールの輸送機構に着目し、地衣化に伴う子嚢菌の進化について明らかにしようとするものである。本年度の最大の成果は、子嚢菌門全体に渡るリビトールまたはその上位区分であるポリオール輸送体遺伝子の進化史と地衣化との関連性を明らかにしたことである。これまでに地衣化子嚢菌ではゲノム中の糖輸送体遺伝子が減少することが知られていた。ところが本研究により、地衣化する子嚢菌の最大のグループで、ポリオール輸送体遺伝子が増加していることが明らかとなった。これは地衣化子嚢菌が緑藻との共生関係を強固にする上で理にかなっていると考えられる。これらの結果は現在投稿準備中である。また、地衣類であるRamalina conduplicansから得た菌株KY1401より、ディジェネレートPCR法およびRACE法を用いて2つのポリオール輸送体遺伝子候補を単離した。これら遺伝子について、ポリオール輸送能を持たない酵母へベクターを介して導入した。さらに、特定のグループに属す地衣化子嚢菌では、ポリオール輸送体遺伝子の遺伝子重複を生じている可能性が示唆されたため、R. conduplicansについても菌株KY1401を用いてゲノムDNAシークエンスを実施した。加えて、地衣化する子嚢菌のさらなるポリオール輸送体遺伝子の単離に向け、野外採集した複数の地衣類から分離培養菌株を確立した。特に、これまでに培養株を得られていなかった複数の目および科での培養に成功した。本研究の基盤に当たる子嚢菌門全体におけるポリオール輸送体遺伝子の保存性を明らかにできたことで、今後の研究方針に関わる重要な知見が得られた。また地衣化する子嚢菌に特異的な遺伝子の変異が見つかったため、今後それらの詳細を明らかにしていくことでさらなる研究の進展が期待できる。加えて組換え酵母の作製等、次年度実施する実験の下準備も進んだ。

その結果、リビトールを炭素源とした場合に特異的な糖輸送体が見つかった。これらの結果を踏まえ、ポリオールの輸送・代謝機構の獲得は、子嚢菌類の多様な系統で緑藻との共生が始まる必要条件であった可能性が示唆され、さらに緑藻との共生により、これらの機構に独自性が生じていることが考えられた。今後、ゲノムおよびRNA-Seqの結果より得られた情報から、緑藻との共生に必須であるポリオールの輸送・代謝機構の全貌が明らかになると考えられる。ポリオール輸送体遺伝子候補を有する組換え酵母を用い、当遺伝子の機能解析を進める。KY1401株のゲノムDNAシークエンスのデータを解析し、さらなるポリオール輸送体遺伝子の単離や機能解析に利用する。さらにこのゲノムDNA配列をリファレンスとしてRNA-seq比較解析を実施する。これによりポリオールの内特にリビトールの輸送・代謝関連遺伝子群を網羅的に解明し、遺伝子群レベルでリビトールの利用が地衣化する子嚢菌の進化に与えた影響を明らかにする。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
新規転写因子ZfhXの中枢神経系発生における機能とその発現調節機構

新生仔マウス大脳より単離された新規転写因子zfhXは,発生中の中枢神経系において,そのセンス鎖RNA(mRNA)のみならず,アンチセンス鎖RNAをも発現している。両者の発現パターンから、この遺伝子は神経細胞の分化や移動に関係した機能を持っており,一部の分化初期の細胞中においては,そのアンチセンスRNAを発現させることによりmRNAの発現を積極的に抑制しているという仮説を立てていた。この遺伝子の機能と発現調節機構について,本基盤研究では以下のことを明らかにした。1.マウスzfhX遺伝子の構造を明らかにした。mRNAは約9キロ,2561アミノ酸からなるタンパク質をコードしており,ここには18のZnフィンガーフィンガーと3つのホメオドメインを含んでいる。また,ゲノム上では10のエキソンに分かれており,そのアンチセンスRNAは,センスRNAの転写終結位置より下流約6-9kbの所から約30kbにわたって転写されている。2.ZfhX遺伝子のセンス・アンチセンスの発現パターンをより詳細に解析した。特に,前小脳核群,嗅球の顆粒細胞,小脳の顆粒細胞など,分化初期に特徴的な細胞移動を行う細胞種で,この移動の時期にアンチセンスRNAの発現が顕著である。また,海馬の錐体細胞などにおいては,分化初期に発現していたアンチセンスRNAが減少し,代わってセンスRNAの発現が増加してくることが確かめられた。3.アンチセンスRNAのプロモーター(または重要な転写調節領域)だと考えられる領域を欠失させたノックアウトマウスを作成した。このホモ変異マウスではアンチセンスRNAの発現がなくなり,代わってセンスRNAの異所的発現が認められた。これにより,アンチセンスRNAの転写によりネガティブにmRNAの発現を制御しているという仮説は,in vivoで,正しいことが証明されたと言える。【平成12年度の成果】1.マウス胎児脳cDNAライブラリーより,ほぼ全長のzfh-Xセンス鎖cDNAを単離した。このcDNAは約9kb,2561アミノ酸からなるタンパク質をコードしていた。ZFH-Xタンパク質は,18のZnフィンガーと3個のホメオドメインを含んでおり,マウス,ヒトの既知のタンパク質,ATBF1およびZFH4とともにファミリーをなすと思われる。2.マウス染色体上でのzfh-X遺伝子の構造を確定した。Zfh-X mRNAは,染色体上約35kbにわたって10のエクソンに分かれて存在している。また,strannd-specific RT-PCRなどの方法を用いて,アンチセンスRNAが発現しているかどうかを染色体上に沿って走査した。その結果,mRNA(センス鎖RNA)の転写終結点より8-10kb下流からアンチセンス鎖が転写されていることが示唆された。さらに,このアンチセンス鎖転写開始領域近傍2-3kbにおいてはマウス・ヒト間でゲノム塩基配列が大変よく保存されており,アンチセンス鎖転写調節領域として重要な機能を持った領域であることが示唆された。3.zfh-Xセンス・アンチセンスRNAの発現パターンについて,それまでの解析に加えさらに様々な脳領域,発生段階において解析した。その結果,大脳cortical plate,海馬錐体細胞,嗅球顆粒細胞など様々な神経細胞で,細胞分化初期の段階でのアンチセンスRNAの発現,その後より分化段階が進むにつれてセンスRNAの発現が上がってくるという経時的変化が観察できた。【現在進行中の実験】4.今後タンパク質レベルでの解析を進めるために,抗ZFH-Xポリクローナル抗体を作成中である。5.zfh-X欠失マウスの作成を計画し,一部についてはすでに進行中である。新生児マウス大脳より単離された新規転写因子Zfh-Xは,胎児脳において,そのセンス鎖RNA(mRNA)のみならず,アンチセンス鎖RNAをも発現している。

両者の発現パターンから,Zfh-Xは細胞の移動や分化に関係した機能を持っており,移動中の細胞,あるいは分化初期の細胞では,そのアンチセンス鎖を発現させることによりZfh-Xの発現を積極的に止めている可能性が考えられる。平成13年度には,この遺伝子の機能,および発現調節機構について詳細に解析するために,次の2種類のノックアウトマウスの作成を進めてきた。a.センス鎖コード領域を破壊した系統b.アンチセンス鎖転写調節領域と予想される領域を欠損させた系統a.については,現在,遺伝子相同組換えを起こしたES細胞を導入したキメラマウスを作成している段階である。また,b.については,既にヘテロ遺伝子欠損個体が得られている。また,mRNAレベルだけでなく,タンパク質レベルでの発現の解析を行うために,抗ZFH-X抗体を作成した。これにより,mRNAが発現している部域においても,同時にアンチセンスRNAが発現している場合はタンパク質の発現が認められない,などの新しい知見が得られた。平成14年度も引き続きノックアウトマウスの作成・繁殖を進めていき,その表現型の解析,ミュータントと野生型個体での関連遺伝子発現の比較などを行っていきたい。新生児マウス大脳より単離された新規転写因子Zfh-Xは,発生中の中枢神経系において,そのセンス鎖RNA(mRNA)のみならず,アンチセンス鎖RNAをも発現している。両者の発現パターンから,Zfh-Xは細胞の移動や分化に関係した機能を持っており,移動中の細胞,あるいは分化初期の細胞では,そのアンチセンス鎖を発現させることによりmRNAの発現を積極的に止めている可能性が考えられる。平成13-14年度には,この遺伝子の機能,および発現調節機構について詳細に解析するために,次の2種類のノックアウトマウスの作成を進めてきた。a.センス鎖コード領域を破壊した系統(S-KOと呼称)。b.アンチセンス鎖転写調節領域と予想される領域を欠損させた系統(AS-KOと呼称)a.については,現在,遺伝子相同組換えを起こしたES細胞を導入したキメラマウスが得られた段階である。また,b.については,既にホモ遺伝子欠損個体が得られその繁殖・解析を進めている。AS-KOホモ欠損マウスでは,意図したとおり,胎生15日目以降の胎児でアンチセンスRNAの発現がなくなっていた。このため,野生型マウスにおいてアンチセンスRNAが発現していてセンスRNAが発現抑制されている部分(後期胎児の大脳皮質,橋核,生後5-15日目の小脳顆粒細胞層など)において,ホモ欠損マウスでは,センスRNAの異所的発現が認められた。この結果から,zfhX遺伝子では,内在性アンチセンスRNAの転写によりセンスRNAの発現が抑制され庭るをいう仮説が正しいことが,in vivoにおいて確認された。今後,さらにこの2種類の変異マウスの表現型等を調べることにより,この遺伝子の機能や,発現調節機構の詳細な解明などを進めていきたい。