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熱帯深湖の深水層擾乱機構に関する湖沼物理学的研究

東アフリカのリフト湖であるキブ湖とタンガニーカ湖はいずれも世界有数の深湖である。両湖の深水層の安定状態の差異は湖史の違いに左右されている。キブ湖は南緯2度,東経29度に位置し,多雨な赤道気候帯に属している。湖の流域は北方のニヤムラギラ,ニーラゴンゴ,ミケーノ,カリシンビ火山群の活動により,エドワード・キブ地溝の地穀構造単位が分断されている。現在,湖は南端からルジジ川によって流出し,約150km下流のタンガニーカ湖に注いでいる。キブ湖の形成は50100万年B.P.で,タンガニーカ湖の2,000万年B.P.に比べて,新しい地穀構造運動に寄因している。湖面積は2,376km^2,湖を含む流域面積7,300km^2で,最大水深485m,平均水深240mと落ち込みの激しい湖盆形状はリフト湖の特徴の一つである。然し,キブ湖は最終氷期が終わる約1万年前までは,湖水位は現在より300m低い水準にあったことが,湖底堆積物から明らかである。また,湖底から発生し,堆積物起源のCH_4ガスの^<14>C年代は約1万年前であり,湖の拡大期と一致している。湖は水温構造から見て熱帯湖であり,表水層の深度は6090mで,この下面で,22.8°C22.9°Cまで低下した水温はこれ以深では,湖底までゆるやかに上昇し,450m水深で,26.0°Cを示している。なお,表水層下の深水層水温は経年的変動は認められず,極めて安定したメロミクテック傾向を示している。湖の水質はC1^<-1>が3068ppmで、SO_4^<-2>は210ppmと低濃度であるが,Alkalinity(CaCO_3)やHardness(K+Na)が深水層で著しく高濃度となる。例えば,Alkalinityは,表層水630ppmから,底層水で3,200ppmと著しく増加する。流入河川では,北方の溶岩帯から流入する河川水の593ppmを除いて,すべて53ppm以下の低濃度であることからみて,湖底より火山活動に伴って供給された塩類である。さらに,同湖底から二酸化炭素(CO_2)とメタン(CH_4)ガスが供給されている。ただ,両ガスともに,深水層の水圧下では不飽和状態にあり,溶解度は30%を越えない。なお,常圧下では2.19リットルの試水から4.05リットルの混合ガスが発泡した。混合ガスの存在比は,CO_2が74%,CH_4が18%を占める。表水層下面から湖底へと水温が上昇しているにもかかわらず,湖底から供給される塩類およびガスにより,安定した密度成層状態を保特している。一方,タンガニーカ湖では,約2,000mに及ぶ厚い湖底堆積物に遮えぎられて湖底からの塩類供給およびガス発生は全く認められない。したがって,水温のメロミステック傾向は皆無である。ただ,堆積物の薄い水深約20m迄の湖岸帯にのみ塩類供給とガス発生が認められた。キブ湖流域の年降雨量は1.500mm,年湖面蒸発量(E_0)1,500mmで,ルジジ川水力発電所の記録から求めた年河川流出量は湖水位に換算して,1,712mmに相当する。流域水収支の結果,カサバ,キニーネ,コーヒーの權木畠やバナナ畠により大部分人工改変された流域の年蒸発散量(Eg)は675mmで,α=Eg/E_0=0.45であった。若し,7万年1万年B.P.の最終氷期の期間,キブ湖が300mの水位低下したとすると,湖面積が1,028km^2に縮小した閉塞湖となる。なお、現代における森林流域の人工改変を考慮し,この寡雨傾向の時代にも,α=0.45を用いることにする。また、E_0=1,500mmとした湖の水収支で,最終氷期の年降雨量は現在の約半分の790mmが求められた。一方,キブ湖からルジジ川で流入するタンガニーカ湖は南緯6度,東経30度を中心に,ほぼ,南北に延びるリフト湖である。同湖の最大水深は1,470m,平均水深572mの深湖で,湖を含む流域面積は238,700km^2,湖面積は32,000km^2で,年降雨量660mmで貿易風気候帯に属している。タンガニーカ湖の流出河川はルクガ川でザイール川の支川である。ルクガ川は同流の中央部からリフト壁を約60m開析し,西方に流出している。現在,ルクガ川流出量の測定値は無い。然し,今回,現地において,1845年から1985年迄の貴重な湖水位記録を入手した。本記録によれば,1837年に発生した大地辷りによりルクガ川は塞止められた。この閉塞状態は40年間にわたり,10mの湖水位上昇後に解消された。これにより,40年平均のルクガ川流出流量を見積ることが出来る。

タンガニーカ湖の水収支結果から,現在の年流域蒸発散量はキブ流域より少なく,510mmとなり,α値は0.34である。この値を用いて,キブ湖からの流入の無い,最終氷期にタンガニーカ湖が閉塞状態にあった時の年降水量を見積もると,現在のわずか2%減に過ぎないことが明らかとなった。アフリカ大陸の北部,サハラ砂漠の発散場が弱化した最終氷期には,東アフリカでは貿易風気候帯は,やや,北方に張り出し,キブ湖,タンガニーカ湖は閉塞湖となった可能性が極めて強い。東アフリカのリフト湖であるキブ湖とタンガニーカ湖はいずれも世界有数の深湖である。両湖の深水層の安定状態の差異は湖史の違いに左右されている。キブ湖は南緯2度,東経29度に位置し,多雨な赤道気候帯に属している。湖の流域は北方のニヤムラギラ,ニーラゴンゴ,ミケーノ,カリシンビ火山群の活動により,エドワード・キブ地溝の地穀構造単位が分断されている。現在,湖は南端からルジジ川によって流出し,約150km下流のタンガニーカ湖に注いでいる。キブ湖の形成は50100万年B.P.で,タンガニーカ湖の2,000万年B.P.に比べて,新しい地穀構造運動に寄因している。湖面積は2,376km^2,湖を含む流域面積7,300km^2で,最大水深485m,平均水深240mと落ち込みの激しい湖盆形状はリフト湖の特徴の一つである。然し,キブ湖は最終氷期が終わる約1万年前までは,湖水位は現在より300m低い水準にあったことが,湖底堆積物から明らかである。また,湖底から発生し,堆積物起源のCH_4ガスの^<14>C年代は約1万年前であり,湖の拡大期と一致している。湖は水温構造から見て熱帯湖であり,表水層の深度は6090mで,この下面で,22.8°C22.9°Cまで低下した水温はこれ以深では,湖底までゆるやかに上昇し,450m水深で,26.0°Cを示している。なお,表水層下の深水層水温は経年的変動は認められず,極めて安定したメロミクテック傾向を示している。湖の水質はC1^<-1>が3068ppmで、SO_4^<-2>は210ppmと低濃度であるが,Alkalinity(CaCO_3)やHardness(K+Na)が深水層で著しく高濃度となる。例えば,Alkalinityは,表層水630ppmから,底層水で3,200ppmと著しく増加する。流入河川では,北方の溶岩帯から流入する河川水の593ppmを除いて,すべて53ppm以下の低濃度であることからみて,湖底より火山活動に伴って供給された塩類である。さらに,同湖底から二酸化炭素(CO_2)とメタン(CH_4)ガスが供給されている。ただ,両ガスともに,深水層の水圧下では不飽和状態にあり,溶解度は30%を越えない。なお,常圧下では2.19リットルの試水から4.05リットルの混合ガスが発泡した。混合ガスの存在比は,CO_2が74%,CH_4が18%を占める。表水層下面から湖底へと水温が上昇しているにもかかわらず,湖底から供給される塩類およびガスにより,安定した密度成層状態を保特している。一方,タンガニーカ湖では,約2,000mに及ぶ厚い湖底堆積物に遮えぎられて湖底からの塩類供給およびガス発生は全く認められない。したがって,水温のメロミステック傾向は皆無である。ただ,堆積物の薄い水深約20m迄の湖岸帯にのみ塩類供給とガス発生が認められた。キブ湖流域の年降雨量は1.500mm,年湖面蒸発量(E_0)1,500mmで,ルジジ川水力発電所の記録から求めた年河川流出量は湖水位に換算して,1,712mmに相当する。流域水収支の結果,カサバ,キニーネ,コーヒーの權木畠やバナナ畠により大部分人工改変された流域の年蒸発散量(Eg)は675mmで,α=Eg/E_0=0.45であった。若し,7万年1万年B.P.の最終氷期の期間,キブ湖が300mの水位低下したとすると,湖面積が1,028km^2に縮小した閉塞湖となる。なお、現代における森林流域の人工改変を考慮し,この寡雨傾向の時代にも,α=0.45を用いることにする。また、E_0=1,500mmとした湖の水収支で,最終氷期の年降雨量は現在の約半分の790mmが求められた。
ネオ・リベラリズムの潮流下での移民政策改革の矛盾と移民の社会運動

南カリフォルニアとNY大都市圏におけるフィールド調査に基づき、(1)移民法改革を求める移民団体の活動の関係の分析、(2)生産現場における移民取り締まりの大規模事件を3つ事例分析、(3)生産現場の検挙あるいは個人的な検挙を経験した移民達を長時間インタビューし、移動から検挙までのライフヒストリーの再構成を行った。本年度は、西海岸・東海岸における社会運動団体を中心としたフィールド調査を中心として、ブッシュ政権末期の移民政策の社会的影響、移民運動の戦略、今後の移民改革の方向について調査分析を行った。まず、08年7月末9月上旬には、ロスアンゼルス、サンディエゴ両市において、次いで09年3月にはニューヨーク市とその近郊地区において、移民支援団体、人権団体、労働組合等に対して聴き取りを試み、総計30以上の団体と個人に平均90分程度の詳細なインタビューを実施した。以下の3点が明らかになった。1.ブッシュ政権第二期後半において大規模に展開されてきた国内の労働現場での非合法移民への一斉検挙raidsは、従来にない多数の検挙者を生み出し、移民自身とその家族に大きな犠牲を強いているが、その公式の目標にもかかわらず、必ずしも全体的な非合法滞在者の抑制ではなく、新しく成立した移民取締り機関(ICE)の正統性の獲得のための数値目標主義が大きく作用していた。同時に現場での取締りにおいては、実質的な企業活動を阻害せずに、特定の非合法移民集団を排除する結果となっている。2.移民団体は、2006年春の移民運動以前より、規制強化への批判と移民改革への希求による組織化を地域を越えて行っており、06年の運動の高揚は単なる反移民の規制強化への反発を超える広域的でエスニック集団を超えた基盤を持っていた。この運動基盤は、2008年の大統領選挙におけるラティーノを中心とする移民票の動向に影響を与え、さらに改革の挫折後の持続的な改革運動を支えている。3.西海岸においてはラティーノ系の運動のもつ比重が決定的であるが、NY地域においてはより多元的な移民運動が形成されつつあり、ラティーノの拡大の中でもそのようなネットワーク構造が重要な役割を果たしており、このような複合的な運動組織の形態と論理の特徴についてはさらなる分析が必要と思われる。7月30日から9月4日まで、ロスアンゼルス市、サンディエゴ市、そしてサンフランシスコ市において現地調査を実施した。調査においては、平成20年度夏調査において聴き取りを行った主要団体での調査を足がかりとして、3つの方向に調査を展開した。一方で主要な人権団体の下部にある移民二世の若者を中心とした地域ベースの活動組織の戦略と担い手の若者層の意識についての聞き取りを実施した。第2に、昨年度調査した工場の一斉摘発により逮捕拘留された移民たちへのフォローアップの聞き取りを行った。第3に、ロスアンゼルス市最大の縫製企業に対する身分証明の事前調査に基づく非合法移民の解雇圧力が引き起こした労働紛争の事例に着目し、労使双方の代表と紛争の影響を受けた移民労働者からの聞き取りを実施した。9月から12月には、これらの聞き取りデータの分析を行った。1-2月には、昨年のNY市と周辺地域で昨年度実施した調査の再検討の中で、絞った運動団体への連絡と日程調整を行った。3月には、NY市において移民専門家から紹介を受けながら、メキシコ系移民団体の若者が中心となる小規模組織を中心として聞き取りを実施し、同郷者を超えたそのネットワーク型の運動形式について中心的に解明するとともに、4月に実施されるセンサス調査におけるメキシコ系・ラティーノ系の人口の過小評価を是正するための大衆動員型の運動の戦略と他の社会的なアクター間の相互関係に聞き取りを実施し、移民の社会運動の新しい方向について検討した。最終年度である平成22年度は、21年度までのオバマ政権下での国内移民規制の実態と移民運動組織の戦略の分析を踏まえつつ、規制の対象として取り締まられた移民たちへの現地調査を行い、その際、特に検挙後に移民運動の支援を受け、積極的に移民運動に参加している移民とその家族の経験のライフヒストリーの聞き取りを焦点とした。まず、4月-7月にかけては、21年度の調査におけるビデオ・音声資料の文字化を進めて、ビデオは今後の記録として字幕をつけ公開可能な形に加工して整理を行った。8月から9月にかけてのカリフォルニアにおける現地調査では、ロサンゼルス近郊の高度技術工場における一斉検挙事件に注目し、支援NGOらの協力を得て、そこで検挙された移民達の、米国への入国、居住、就労、そして検挙の経験を中心に24時間にわたる長時間の聴き取りを実施した。特に22年度の焦点である混合身分家族の形成から規制の影響の多様性を重視したライフヒストリー分析を意識した。加えて、非合法移民の子供たちによる大学進学への条件緩和とその後の滞在権の承認を推進する「ドリーム法」の成立を求める運動組織とそれに加わる若者たちの体験の聞き取りを行った。帰国後10月-1月には、これらの聞き取りの整理と編集を進めた。3月14日以降には東海岸において最終現地調査を実施した。ニューヨーク市と近郊における移民の若者からの聞き取りを進め、同市において台頭しつつあるメキシコ人集団の中で高学歴の若者たちの児童・生徒への学習支援運動の参与観察を実施した。

その中で出会った若者たちに対し、混合身分家族の中での彼らの成長過程を聞き取り、その相互連関を分析した。政策分析の最終段階として、9.11事件10年を契機として、事件当時の移民帰化局長官への聞き取りを行い、同事件の移民規制組織再編成への影響の貴重な情報を得ることができた。
表情認知の文化差と顔部位への注意：神経科学的手法を用いた検討

本研究では、対人場面における心的プロセスへの文化的影響がどれほど深く人の心に浸透しているかを理解することを目指し、表情変化に対する注意プロセスを検討する予定であった。しかし研究準備を進める中で、表情というシグナルの処理だけでなく、自他が相互作用する場面での心的プロセスの検討も含めることで、対人場面の心のはたらきをより深く理解できると考えた。そこで、個人の行為に対して生じる結果の受け取りに遅延が生じる際、その結果が脳内でどのように評価されるかを明らかにすることを目的とし、一連の研究を行った。平成30年度は、本実験1と予備実験1を実施した。本実験1では、自分自身の行為に対してすぐに、もしくは遅れて生じる結果を自分が受け取る場面での脳内評価プロセスを検討した。具体的にはギャンブル課題を実施し、実験参加者による意思決定の結果として金銭報酬の獲得もしくは損失を与えた。さらに、この獲得や損失には、受け取りタイミングの遅延の有無を設けた。脳内結果評価プロセスは、獲得や損失を知らせるフィードバックに対して惹起するFRN(フィードバック関連陰性電位)を指標として検討した。その結果、FRNの先行研究結果に一致して、獲得よりも損失に対して大きなFRNが観察され、個人が金銭報酬の獲得よりも損失の方が悪い結果として評価された。そして、獲得では遅延効果が見られなかったのに対し、損失では遅延効果が見られ、今すぐ被る損失よりも将来被る損失の方がより悪い結果として評価された。この成果は平成31年度に開催される国際学会にて発表することが決定している。予備実験1では、自分自身の行為に対してすぐに、もしくは遅れて生じる結果を「他者」が受け取る場面での脳内評価プロセスを検討するべく、予備実験を実施した。予備実験を実施した結果、実験デザインにおいて修正すべき点などが明らかとなり、本実験に向けての準備を行っている。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
光療法の効果発現機序に関する基礎的研究-主として睡眠構造ならびに生体リズムの振幅に及ぼす影響について-

冬季鬱病、冬季不眠症の治療に、光療法が試みられ成果をあげているが、高照度光の効果発現機序については不明な点が多い。そこで、高照度光がヒトの生体リズムに及ぼす影響、また日中の覚醒水準および睡眠構築に与える影響について健常成人を対象に検討を行った被験者は健常成人男子(19歳から26歳)11名で、12月24日から1月19日までの間に実験を施行した。5日間、住居型実験室に入り、そのうち3日間、11時から17時まで5000ルクスの高照度光照射を受けた。終夜脳波、体温リズムを記録し、また覚醒度を調べるために照射2日目に、照射前、照射2、4、6時間、照射後の計5点についてKSS(覚醒水準評価尺度)を測定した。起床時の睡眠感についても、OSA質問紙票を用いて調査した。対照としては、100から200ルクスの低照度光照射を行い、クロスオーバーした実験を施行した。結果をまとめると、起床後の主観的睡眠感についてはどちらの群にも有意な差は認められなかった。KSSによる覚醒度の検討では、照射2時間において、高照度群では低照度群に比べて、有意に覚醒度が高かった。また、睡眠構築については、高照度群で有意に中途覚醒の割合が減少していた。それにともない、睡眠効率も良好となっていた。なお睡眠徐波については個人差が大きく、一定の傾向は得られなかった。以上のことから、高照度光は、日中の覚醒水準を上げ、また夜間の中途覚醒を減少させ、睡眠の維持を良好にすることが明らかになった。
格子配列リニアソフトアクチュエータの協調運動を用いた生体規範型流体内推進機構

真核生物の高度な変形能力を規範とした格子配列リニアソフトアクチュエータの協調運動を用いた流体内推進機構の開発を目的とする.本構造は複合繊維嚢,リニアソフトアクチュエータ,高分子ビーズ,熱交換器で構成されており,高度な柔軟性と変形能力を維持すると共に環境への安全性が考慮されている.制御・計測系は開発システムLabVIEWで構築し,アクチュエータの同期制御,推進力の計測を同時に行う.本研究期間ではこれを用いたBCF推進運動と蠕動運動を同時に実現する運動機構の開発を目的し,推進力変化,平均推進力,流れ場を計測することで推進特性を評価する.更に統計解析ソフトを用いることで更なる推進性能の向上を図る.真核生物の高度な変形能力を規範とした格子配列リニアソフトアクチュエータの協調運動を用いた流体内推進機構の開発を目的とする.本構造は複合繊維嚢,リニアソフトアクチュエータ,高分子ビーズ,熱交換器で構成されており,高度な柔軟性と変形能力を維持すると共に環境への安全性が考慮されている.制御・計測系は開発システムLabVIEWで構築し,アクチュエータの同期制御,推進力の計測を同時に行う.本研究期間ではこれを用いたBCF推進運動と蠕動運動を同時に実現する運動機構の開発を目的し,推進力変化,平均推進力,流れ場を計測することで推進特性を評価する.更に統計解析ソフトを用いることで更なる推進性能の向上を図る.
マスト細胞欠損マウスと培養マスト細胞を利用したマスト細胞機能解析システムの開発

マスト細胞を欠損するミュ-タントマウスとしては、W/W^r,Sl/Sl^d,mi/miが知られている。昨年度までにW/W^vマウスと培養マスト細胞を組合せて用いた実験系がマスト細胞の生理機能の解明にいかに有用かを示してきたが、本年度はmi/miマウスもマスト細胞機能の解明にW/W^vマウスとは異なった面で有用なモデル動物であることを示した。mi/miマウスのマスト細胞欠損症はW/W^vマウスのマスト細胞欠損症に比し程度が軽いが、mi/miマウスの場合単に数だけの問題ではなく、マスト細胞の分化が正常に行なわれない。通常皮膚に存在するマスト細胞は結合組織型であるが、mi/miマウスの皮膚ではマスト細胞は結合組織型にまで分化せず、粘膜型にとどまる。このmi/miマスト細胞の分化異常はin vitroでも再現しうる。正常対照(+/+)マウス由来の培養マスト細胞も、mi/miマウス由来の培養マスト細胞も、浮遊培養の状態では粘膜型の表現型を持っているが、線維芽細胞と共生培養すると、+/+マスト細胞が結合組織型の表現型を獲得するのに対して,mi/miマスト細胞は粘膜型の表現型を持ったままとどまる。mi/miマストは結合組織型を欠損するモデルとしてin vivoとin vitroの両方で有用と考えられる。マスト細胞欠損動物としては、マウスのみが知られており、使用されてきたわけだが、実はマスト細胞そのものの研究材料としては、ラットが夛用されてきた。結合組織型と粘膜型の差もラットにおいて最もはっきりしているし、大きさの点からマウスでは不可能でもラットでは可能な実験も夛数存在する。このような点でマスト細胞欠損ラットの開発が期待されたわけである。八木記念パ-クの丹羽らにより、W/W^vマウス、Sl/Sl^dマウスと外見の酷似したミュ-タントラットが報告されたので,しらべてみるとマスト細胞を欠損していた。我々が本研究で蓄積したマウスの系をラットへ拡張する基礎が得られた。静岡県実験動物研究所で生産したW/W^Vマウスと正常対照の+/+マウスを大阪大学医学部と大阪府立大学農学部へ送り以下の実験を行った。1)W/W^Vマウスと+/+マウスの背部にダニを感染させると+/+マウスでは排除がおこるのにW/W^Vマウスではおこらない。しかしW/W^Vマウスでも、あらかじめダニの感染部位に培養マスト細胞を注射しておくと、その場所ではダニが排除されるようになる。このダニの排除にIgEが関与しているかどうかしらべるため、ダニを2回感染させたW/W^Vマウスより血清を採取し、あらかじめ培養マスト細胞を背部皮下に注射したW/W^Vマウスの静脈内に注射した。免疫血清を注射した場合はマスト細胞の出現している部分でダニの排除がおこったが、無処置のW/W^Vマウスから採取した対照血清を注射した場合にはダニの排除はおこらなかった。また免疫血清を熱することによりIgEを不活性化すると、免疫血清を注射する効果は失われた。つまりダニの排除にはマスト細胞とIgEが必須であることがわかったわけであり、即時型アレルギー反応の生理学的意義の一端を示したものと考える。2)サブスタンスPは神経伝達物質の1種である。サブスタンスPを皮内に注射すると、注射部位に多核球の侵潤がおこるが、この現象にマスト細胞が関与しているかどうか不明であった。そこでW/W^Vマウスと+/+マウスの皮下に空気を注射して気室をつくり、気室内にサブスタンスPを注入した。+/+マウスでは好酸球の侵潤がみられたが、W/W^Vマウスではみられなかった。しかしW/W^Vマウスの皮膚にあらかじめ培養マスト細胞を注射しておくと、好酸球浸潤がおこるようになり、サブスタンスPによる好酸球侵潤の誘導にはマスト細胞が関与していることが明らかになった。3)脱顆粒したマスト細胞をW/W^Vマウスの皮内に注射することにより脱顆粒後もマスト細胞に増殖力があることを示した。本年も昨年につづき静岡県実験動物研究所でW/W^Vマウスと正常対照の+/+マウスを生産し大阪大学医学部と大阪府立大学農学部へ送りいくつかの実験を行った。1)ダニの排除に関する実験では、ダニから抽出した抗原と、ダニの感染により免疫したW/W^Vマウスから得た血清を用い、W/W^Vマウスにおいても、あらかじめ培養マスト細胞の注射をしておいた場所では受動性皮膚アナフィラキシ-が成立することを示した。免疫血清を前もって熱処理しておくと、受動性皮膚アナフィラキシ-はおこらなくなるので、免疫血清中のIgEが必須であることは確かである。この実験系によってダニの排除に対してはマスト細胞とIgEが共存することがきわめて重要であることがわかった。2)IgEで感作されたマスト細胞は、抗原によって刺激されると脱顆粒する。膜顆粒後のマスト細胞の運命について、脱顆粒したマスト細胞を位相差顕微鏡下で確認した後、ミクロマニピュレ-タ-で1個ずつ釣り上げ、W/W^Vマウスの皮内に注射することによりしらべた。完全に脱顆粒しマクファ-ジかリンパ球のようにみえるマスト細胞も、無処置のマスト細胞と同じ割合でW/W^V

マウスの皮内にマスト細胞の集団を形成した。脱顆粒したマスト細胞をILー3とILー4存在下でメチルセルロ-ズ培養した場合も同様の結果が得られた。さらにIgEと抗原のかわりに、TPA、Compound48/80、SubstancePなどで脱顆粒させた場合も、脱顆粒後に増殖し顆粒を合成してもとの形態にもどることができることが明らかになった。3)W/W^Vマウスがマスト細胞を欠損する機構についても研究した。W/W^VマウスにおいてもILー3依存性のマスト細胞分化機構は正常であるからW/W^Vマウス由来のマスト細胞を得ることができる。このW/W^Vマウス細胞は線維芽細胞依存性増殖をまったく行うことができなかった。マスト細胞を欠損するミュ-タントマウスとしては、W/W^r,Sl/Sl^d,mi/miが知られている。昨年度までにW/W^vマウスと培養マスト細胞を組合せて用いた実験系がマスト細胞の生理機能の解明にいかに有用かを示してきたが、本年度はmi/miマウスもマスト細胞機能の解明にW/W^vマウスとは異なった面で有用なモデル動物であることを示した。mi/miマウスのマスト細胞欠損症はW/W^vマウスのマスト細胞欠損症に比し程度が軽いが、mi/miマウスの場合単に数だけの問題ではなく、マスト細胞の分化が正常に行なわれない。通常皮膚に存在するマスト細胞は結合組織型であるが、mi/miマウスの皮膚ではマスト細胞は結合組織型にまで分化せず、粘膜型にとどまる。このmi/miマスト細胞の分化異常はin vitroでも再現しうる。正常対照(+/+)マウス由来の培養マスト細胞も、mi/miマウス由来の培養マスト細胞も、浮遊培養の状態では粘膜型の表現型を持っているが、線維芽細胞と共生培養すると、+/+マスト細胞が結合組織型の表現型を獲得するのに対して,mi/miマスト細胞は粘膜型の表現型を持ったままとどまる。mi/miマストは結合組織型を欠損するモデルとしてin vivoとin vitroの両方で有用と考えられる。マスト細胞欠損動物としては、マウスのみが知られており、使用されてきたわけだが、実はマスト細胞そのものの研究材料としては、ラットが夛用されてきた。結合組織型と粘膜型の差もラットにおいて最もはっきりしているし、大きさの点からマウスでは不可能でもラットでは可能な実験も夛数存在する。このような点でマスト細胞欠損ラットの開発が期待されたわけである。八木記念パ-クの丹羽らにより、W/W^vマウス、Sl/Sl^dマウスと外見の酷似したミュ-タントラットが報告されたので,しらべてみるとマスト細胞を欠損していた。我々が本研究で蓄積したマウスの系をラットへ拡張する基礎が得られた。
細胞内小器官イオン膜輸送の新しい機能解析法

パッチクランプ法をはじめとするconventionalな電気生理学的手法は、主としてイオンチャネルの機能や生理的役割の理解に大きく貢献してきた。しかしトランスポーターや細胞内小器官への応用に関しては依然多くの困難を抱えている。それに対して近年、固体支持膜SSMに基づいた新しい測定技術が開発されてきた。細胞や組織から精製した膜標本を用いるcell-freeなこの技術は、トランスポーターの電気生理学的評価を可能とするとともに、細胞内小器官への広い応用の可能性を秘めている。本研究では、SSM技術の細胞内小器官への応用を拡大すべく、精製シナプス小胞およびリソソーム膜からの電流応答の記録に取り組んだ。1.シナプス小胞からの測定:グルタミン酸あるいはGABAといったアミノ酸神経伝達物質を含むと考えられる大脳皮質ニューロン由来シナプス小胞をラット脳より調製した。この標本を金電極に付着させ、灌流液をATP含有液に高速置換したところATP誘発電流を濃度依存的に観測できた。この応答はbafilomycin A1あるいはMg2+存在下で抑制されたことからシナプス小胞膜でinside-out配置にあるV-ATPaseに基づく応答であると確認できた。しかしながら、この標本においてNa+/K+(あるいはH+)濃度勾配を作った後にグルタミン酸あるいはGABAなど神経伝達物質を適用しても基質輸送電流は観測できなかった。2.ミトコンドリア内膜輸送の解析:マウス心臓ミトコンドリア標本を用いて、Na+/Ca2+交換輸送体(NCX)電流の測定を膜を付着させた金電極にて試みた。Ca2+を負荷した標本で灌流液をNa+に高速置換する方法により、ON時に正方向、OFF時に逆方向の電流応答が観測できた。しかしながら観測された電流応答は予想されたのとは逆向きの電流応答であり、NCX阻害剤に対して感受性を持たなかった。したがって、ミトコンドリア膜に存在するmtNCX電流応答そのものではなく、何らかの副次的応答を検出していると結論された。3.リソソーム膜イオン輸送の解析:マウス肝よりリソソーム膜標本を作成し、標本純度を確認した後、この標本を金電極に付着させ、灌流液をATP含有液に高速置換したところATP誘発電流を濃度依存的に観測できた。この応答はbafilomycin A1あるいはMg2+存在下で抑制されたことからリソソーム膜でinside-out配置にあるV-ATPaseに基づく応答であると確認できた。本研究の目的は、固相化細胞膜(solid-supported membrane, SSM)を用いてin vitro解析が困難だった細胞内小器官のイオン輸送を初めて電気的に測定することである。細胞内小器官に局在するトランスポータやイオンチャネル分子は数多く知られているが、その機能や生物学的意義は、放射性標識体や蛍光プローブを用いた研究でまだ一部が解明されたのみである。平成24年度には種々のトランスポータ電流の測定にチャレンジした。京都大学医学研究科竹内綾子博士との共同研究においては、心筋ミトコンドリアNCXトランスポータ電流の測定を試みたが電流応答は認められるものの阻害剤の有効性が確認できなかった。広島大学から龍谷大学に転じた古本強博士との共同研究においては植物葉緑体に由来するピルビン酸輸送体のプロテオリポソーム標品を用いて電流測定を試みたが明らかな応答は得られなかった。現在これらの改良を含め、さらに2種類のトランスポータについて測定への応用を進めており期間内に目標とする細胞内小器官内トランスポータ電流の測定を成功させたい。計画した実験についてはすべて実施したが、細胞内小器官からの電流応答には成功していないが、卵母細胞系や再構成小胞を用いた輸送活性の測定には成功している。平成25年度にさらなる改良を図り、薬理学的な評価まで進めていきたい。前年度に試みた測定のうち、測定できなかった分子については、機能発現に必要な補因子の関与が想定される。トランスポートソームとしての機能的複合体を想定した発現系を構築して再挑戦したい。また、当初の予定通りシナプス小胞、ミトコンドリア、リソソームのそれぞれについて、標本の調整法を樹立し、生化学的な測定によって活性を確認するとともに、標的分子の存在の確認を行う。次に膜輸送体・チャネルを介するイオン輸送に由来する電流応答の記録を行う。使用する物品、特にセンサーチップや試料調製のための試薬・動物代に充当する。
脳機能計測を用いた力学的感性に基づく形状創生

本年度は,設計者個々にオーダーメイド化した脳機能情報取得手法の開発として,長時間の使用や反復利用でも安全性に問題がなく,持ち運び可能な非侵襲型の脳波計測装置による脳機能情報取得を試みた.脳波の測定位置は,国際10-20法に基づく電極とし,申請時に想定した想定部位の電極をベースに6,8,14chの組み合わせで検討を行った.この検討に際して,「太く」「細く」に対応した動画を視聴することで,判別特性を分析した.判別特性を判断するために,重回帰分析,ニューラルネットワーク,Time Delay Neural Network (TDNN)により判別関数を作成した.なお,TDNNは準備電位を考慮することを目的に導入した.つぎに,申請研究を進めるための基盤構築を試みた.経験的知識に基づく発想イメージの抽出と脳機能情報に基づく形状創生の研究を同時に研究できるようにするために,利用者がペイントソフトウェアを用いて発想イメージをスケッチし,トポロジー最適化の設計領域に変換できるツールを開発した.さらに,入力された発想イメージを初期形状としたトポロジー最適化手法を開発し,脳機能情報をもとに形状創生できる環境を構築した.脳機能情報に基づく形状創生では,「力の流れを推定し,その後,力の伝達経路を短くする」ように形状設計する力学的感性に焦点を当てている.このことから,値を主体としたトポロジー最適化ではなく,値と方向を考慮したベクトルによるトポロジー最適化手法を申請研究に組み込む必要がある.そこで,研究代表らが研究開発を進めているACOによるトポロジー最適化手法についても精度改善を試みた.この手法は,主応力ベクトルをもとに形状創生していることから,力学的感性にもとづくレイアウト判断の助けになると考える.本年度は,申請研究の脳機能情報取得手法の分析と効率よく申請研究を進めるための基盤構築を試みた.脳機能情報取得手法の開発のために,脳波計測装置から得られた6,8,14chの計測情報を用いて重回帰分析,ニューラルネットワーク(NN),Time Delay Neural Network (TDNN)により判別特性を比較した.その結果,「太く」「細く」に対応したトレーニング動画(教師データ作成利用)を視聴する方式で判別関数の作成を試みた場合には,視覚情報を分析している一次視覚野と物体認知やエピソード記憶をしている側頭連合野の情報が判別特性に大きく影響を与えていることがわかった.これは,視覚や目視した物体の認知,形状変化というエピソードに脳の反応があったのではないかと推測される.次年度は,実際のトポロジー最適化プロセスに従った「増加減」をトレーニング環境とすることで,どの活動部位から情報が得られ,影響を与えているのか等の判別特性を本年度の結果をもとに詳しく調査する.つぎに,基盤構築では,経験的知識に基づく発想イメージを,ペイントソフトウェアを用いてスケッチし,そのイメージから脳機能情報を用いた形状創生ができる環境を構築した.さらに,力学的感性による形状創生の基盤構築では,新たにベクトルによるトポロジー最適化手法を試行することにした.この手法は,主応力ベクトルにもとづき形状創生していることから,力学的感性にもとづくレイアウト判断の助けになると考える.本年度の結果は,形状創生を目的としたBMIの開発として日本機械学会2019年度年次大会にて成果を発表する予定である.次年度は,脳機能情報取得方法のオーダーメイド化を試みる.平成30年度の結果を踏まえて,脳機能情報として取得すべき部位とそのチャネルの決定,直観的な印象判断を下す前に発生する運動準備電位を考慮できるTime Delay Neural Network(TDNN)による判別関数の生成を行う.また,脳波計測データに含まれる思考時の目の開閉(瞬き)などの動きや電磁ノイズなどのアーチファクトを考慮したロバスト設計論に従った形状創生を試みる.アーチファクトを誤差因子として取り扱うことで得られた判別関数から導き出された形状操作のための統計情報を,形状創生をするための形状操作パラメータに反映させることで,アーチファクトの不確かさ考慮した形状創生を試行する.教師データ(データセット)生成のためのトレーニング環境は,実際のトポロジー最適化プロセスと同様のものとし,形状変化の「増加減」を判断させることで,どの活動部位から情報が得られ,影響を与えているのか等の判別特性を詳しく調査し,利用者個人に対するオーダーメイド化を実現するためのデータセットを生成する.次に,オーダーメイド化したデータセットを用いて,中間層の最適構成を含めて最適なTDNNモデルを構築し,このTDNNモデルによる脳波情報を用いた形状創生を試みる.この試行では,局所的な梁の増加・減少を意識した形状創生などの複数シナリオを実施し,形状創生プロセスの検証を行う.最後に,形状創生の基盤構築のためのトポロジー最適化手法の開発,新手法の調査・導入についても積極的に実施する.本年度は,設計者個々にオーダーメイド化した脳機能情報取得手法の開発として,長時間の使用や反復利用でも安全性に問題がなく,持ち運び可能な非侵襲型の脳波計測装置による脳機能情報取得を試みた.脳波の測定位置は,国際10-20法に基づく電極とし,申請時に想定した想定部位の電極をベースに6,8,14chの組み合わせで検討を行った.この検討に際して,「太く」「細く」に対応した動画を視聴することで,判別特性を分析した.判別特性を判断するために,重回帰分析,ニューラルネットワーク,Time Delay Neural Network (TDNN)により判別関数を作成した.なお,TDNNは準備電位を考慮することを目的に導入した.

つぎに,申請研究を進めるための基盤構築を試みた.経験的知識に基づく発想イメージの抽出と脳機能情報に基づく形状創生の研究を同時に研究できるようにするために,利用者がペイントソフトウェアを用いて発想イメージをスケッチし,トポロジー最適化の設計領域に変換できるツールを開発した.さらに,入力された発想イメージを初期形状としたトポロジー最適化手法を開発し,脳機能情報をもとに形状創生できる環境を構築した.脳機能情報に基づく形状創生では,「力の流れを推定し,その後,力の伝達経路を短くする」ように形状設計する力学的感性に焦点を当てている.このことから,値を主体としたトポロジー最適化ではなく,値と方向を考慮したベクトルによるトポロジー最適化手法を申請研究に組み込む必要がある.そこで,研究代表らが研究開発を進めているACOによるトポロジー最適化手法についても精度改善を試みた.この手法は,主応力ベクトルをもとに形状創生していることから,力学的感性にもとづくレイアウト判断の助けになると考える.本年度は,申請研究の脳機能情報取得手法の分析と効率よく申請研究を進めるための基盤構築を試みた.脳機能情報取得手法の開発のために,脳波計測装置から得られた6,8,14chの計測情報を用いて重回帰分析,ニューラルネットワーク(NN),Time Delay Neural Network (TDNN)により判別特性を比較した.その結果,「太く」「細く」に対応したトレーニング動画(教師データ作成利用)を視聴する方式で判別関数の作成を試みた場合には,視覚情報を分析している一次視覚野と物体認知やエピソード記憶をしている側頭連合野の情報が判別特性に大きく影響を与えていることがわかった.これは,視覚や目視した物体の認知,形状変化というエピソードに脳の反応があったのではないかと推測される.次年度は,実際のトポロジー最適化プロセスに従った「増加減」をトレーニング環境とすることで,どの活動部位から情報が得られ,影響を与えているのか等の判別特性を本年度の結果をもとに詳しく調査する.つぎに,基盤構築では,経験的知識に基づく発想イメージを,ペイントソフトウェアを用いてスケッチし,そのイメージから脳機能情報を用いた形状創生ができる環境を構築した.さらに,力学的感性による形状創生の基盤構築では,新たにベクトルによるトポロジー最適化手法を試行することにした.この手法は,主応力ベクトルにもとづき形状創生していることから,力学的感性にもとづくレイアウト判断の助けになると考える.本年度の結果は,形状創生を目的としたBMIの開発として日本機械学会2019年度年次大会にて成果を発表する予定である.次年度は,脳機能情報取得方法のオーダーメイド化を試みる.平成30年度の結果を踏まえて,脳機能情報として取得すべき部位とそのチャネルの決定,直観的な印象判断を下す前に発生する運動準備電位を考慮できるTime Delay Neural Network(TDNN)による判別関数の生成を行う.また,脳波計測データに含まれる思考時の目の開閉(瞬き)などの動きや電磁ノイズなどのアーチファクトを考慮したロバスト設計論に従った形状創生を試みる.アーチファクトを誤差因子として取り扱うことで得られた判別関数から導き出された形状操作のための統計情報を,形状創生をするための形状操作
老化関連遺伝子SIRT1による神経細胞死抑制メカニズムの解析

これまでに、SIRT1とzyxinがほ乳類細胞内で結合することを免疫沈降法により示したが、この実験系では、SIRT1,zyxin両者の結合が、直接結合であるか、細胞内因子などを介した間接的な結合によるのかについては定かではないnそこで、SIRT1とzyinが直接結合するか、in vitro pull-down assayにより検討した.大腸菌にGST-SIRT1またはHis-zyxin発現ベクターを導入し、Glutathione sepharoseまたはNi agaroseを用いてSIRT1、zyxinのタンパク質を精製することに成功した。また、zyxin deletion mutantとの結合を調べることにより、これまでに行った酵母での実験結果と同様に、zyxinのLIM domain3が、SIRT1との結合に必要であることを確認した。さらに、申請者は、中枢神経系におけるSIRT1の機能を詳細に調べるため、脳組織におけるSIRT1の発現分布について検討した。Real-TimePCR法、Western blot法により、RNAレベル、タンパク質レベルでの両者の発現を解析した結果、SIRT1,zyxinともにマウスの各臓器で発現していることを確認した。マウスの発生段階ごとの両者の発現レベルを比較した結果、各発現段階で両者ともに発現していた。また、in vivoでのSIRT1の機能を調べるため、SIRT1の発現をRNAiで抑制し、アポトーシス細胞の増減をTUNEL染色で検討したCoSIRT1の発現抑制のため、pSuper-GFPvectorにSIRT1のsiRNA配列を導入し、SIRT1shRNAベクターを作成した。in ovo electropolation法によりニワトリ胚網膜細胞に導入し、SIRT1の発現を抑制することを試みた。生物の発生過程では、細胞の生死決定が巧妙に制御されている。中でも神経発生の過程では、大過剰の未熟な神経細胞が自発的な細胞死により除去され、残りの生存神経細胞が一生にわたって神経機能の維持に寄与する。そのため、「発生過程において死ぬべき細胞を的確に除去すること」は、正常な神経機能の獲得に必要不可欠なプロセスである。申請者はこれまでに、細胞死を制御する細胞内シグナルの一端を解明するため、ヒストン脱アセチル化酵素SIRT1に着目し、各因子の細胞死制御における役割を解析を進めており、以下の結果を得ている。1.SIRT1の新規結合因子としてzyxinが同定された。2.酵母細胞において、SIRT1との結合にはzyxinのLIM domain 3が必要である。3.zyxinがSIRT1の基質として脱アセチル化される。申請者はさらに、Real-Time PCR法によりマウスの各臓器(脳、心臓、腎臓、肝臓、肺、筋肉、脾臓、精巣)におけるSIRT1とzyxinの発現レベルを調べた。また、マウスの発生段階ごとの両者の発現レベルを比較した。その結果、SIRT1、zyxinともに各臓器、発生段階で発現していることが明らかとなった。特に、肺、脾臓、精巣ではSIRT1、zyxinともに高い発現が確認された。次に、大腸菌に発現させたGST-SIRT1タンパク質を精製し、zyxin deletion mutantとの結合を調べた。これまでに行った酵母での実験結果と同様に、zyxinのLIM domain 3が、SIRT1との結合に必要であることが示された。申請者はこれまでに、細胞死を制御する細胞内シグナルの一端を解明するため、ヒストン脱アセチル化酵素SIRT1に着目し、各因子の細胞死制御における役割を解析を進めている。これまでに以下の結果を得ている。さらに、申請者は、中枢神経系におけるSIRT1の機能を詳細に調べるため、脳組織におけるSIRT1の発現分布について検討している.また、in vivoでのSIRT1の機能を調べるため、SIRT1の発現をRNAiで抑制し、アポトーシス細胞の増減をTUNEL染色で検討する予定である。具体的には、SIRT1 shRNAベクターを作成し、in ovo electropolation法によりニワトリ胚網膜細胞に導入し、SIRT1の発現を抑制することを試みている。

Real-TimePCR法、Western blot法により、RNAレベル、タンパク質レベルでの両者の発現を解析した結果、SIRT1,zyxinともにマウスの各臓器で発現していることを確認した。マウスの発生段階ごとの両者の発現レベルを比較した結果、各発現段階で両者ともに発現していた。また、in vivoでのSIRT1の機能を調べるため、SIRT1の発現をRNAiで抑制し、アポトーシス細胞の増減をTUNEL染色で検討したCoSIRT1の発現抑制のため、pSuper-GFPvectorにSIRT1のsiRNA配列を導入し、SIRT1shRNAベクターを作成した。in ovo electropolation法によりニワトリ胚網膜細胞に導入し、SIRT1の発現を抑制することを試みた。
分子集合体における量子干渉現象の予測と制御

本年度の実績として、量子干渉現象のグラフ理論への展開があげられる。量子干渉現象はπ共役分子におけるπ共役のネットワークにおける特定にトポロジーにおいてその伝導特性が著しく低下する現象である。この現象の背景にはさまざまな原因が提唱されているが、我々はグラフ理論に立脚して、原子の結びつきがどのように量子干渉に影響を及ぼしているかを明らかにした。伝導経路における電子移動のステップ数がそのカギを握っていることを明らかとした。この発見を、本研究課題が目標とする分子集合体での量子干渉へと展開するための第一歩として、量子干渉理論の拡張に取り組んだ。ここでも、グラフ理論に立脚して研究を進めた。ターゲットとしたのは、π共役分子における非弾性トンネル伝導である。この経路は分子が電極間を透過していく際にエネルギーを分子の振動エネルギーとして渡すことにより、電子自身のエネルギーは減少して反対側の電極へと到達する過程である。分子の電子状態と振動状態のカップリングが重要な役割を果たしている。これは振電相互作用と呼ばれる。通常の分子ジャンクションでは振動を介した伝導は弱いのだが、量子干渉が起きて、弾性散乱による伝導が抑制されている系では、非弾性散乱の効果が顕著になってくると期待される。しかしなが、必ずしもすべてのタイプの電極接続で非弾性散乱の影響が大きくなるわけではない。この点を明らかにするためにグラフ理論を適用した。とくに偶数経路でおきる量子干渉において非弾性散乱の効果が顕著になってくるという予測を得た。これまでtight-binding近似ではなかなか手が出せなかった非弾性散乱を包括した量子干渉理論の構築への足掛かりを得た。そのため、グラフ理論に基づく分子伝導の解析が可能となったため。本年度は分子集合体としてπスタックした系を考える。πスタックした系としては芳香族性を有するものとそうでないものの2種類に分けて検討を行う。πスタック系に圧力をかけてどのような伝導挙動がみられるか探る予定である。得られた結果はグラフ理論や分子軌道論に基づいて解析を行う。単一の分子が電極間に挟まれたナノ構造体(単分子接合)はナノスケールにおける電荷輸送の基礎的なメカニズムを研究するための興味深い対象となるだけでなく将来的なナノエレクトロニクスデバイス開発の重要な足掛かりとなる。本研究では、金属電極あるいはナノカーボン電極の間に挟まれた分子集合体における伝導計算を通して、分子集合体内での電荷輸送における量子干渉効果の解明、予測、制御を目指しておこなってきた。量子干渉現象とは、伝導電子の量子力学的な位相の重ね合わせにより、伝導電子の振幅が著しく増大したり減衰したりする現象のことである。近年の単分子技術の進展により、単一分子内での電子輸送における量子干渉現象は実験的にも観測されている。これまでのところ、分子内に奇数員環を含まない、交互炭化水素については幅広く量子干渉現象についての理解が深まっていたが、分子内に奇数員環を含む非交互炭化水素でも、同様に量子干渉現象が実験的に観測されているが、それを適切に説明する理論がこれまでのところ存在しなかったが、本研究により、分子と電極の間の接続を担う官能基であるリンカー部分の波動関数に着目することで、非交互炭化水素における量子干渉現象の理解と予測が可能となった。これらの進展は今後、交互炭化水素や非交互炭化水素の枠組みを超えて分子集合体における量子干渉現象を理解し、予測し、そしてデバイス化する上で重要な成果であると考えられる。今まで、交互炭化水素だけに限定されていた理論の枠組みを大幅に拡張し、交互炭化水素以外の非交互炭化水素でも量子干渉現象を解析できる理論的基礎を構築することができたことを論文で報告した。上記の成果を達成する過程で、分子を電極に接続する上で重要となる官能基が量子干渉現象に及ぼす影響についてグリーン関数理論に基づいた数理的基礎となる論文を発表した。以上の成果は国際学術誌で報告済みであり、同時に国際学会において招待講演を行った。

今後は分子のトポロジーに関する側面に注目して、グラフ理論との関連も視野に入れながら、量子干渉現象の概念の拡張と理論の構築を行うとともに、これまでに得られた知見を基にした革新的分子デバイスの理論的設計について取り組んでいきたい。本年度は分子集合体としてπスタックした系を考える。πスタックした系としては芳香族性を有するものとそうでないものの2種類に分けて検討を行う。πスタック系に圧力をかけてどのような伝導挙動がみられるか探る予定である。得られた結果はグラフ理論や分子軌道論に基づいて解析を行う。平成29年度に、量子干渉におけるフォノンの影響を調査する予定であったが、計画を変更し、非交互炭化水素の解析を先行させたので、量子干渉におけるフォノンの影響を調べるのに必要なプログラムと計算機パーツの購入を取りやめたため、未使用額が生じた。このため、量子干渉におけるフォノンの影響の解析を次年度に行うこととし、未使用額はその経費に充てることとしたい。予定を少し変更して、伝導経路が複数に増えた場合の量子干渉現象の解析を次年度に回したため。それを実施するための経費として使用する。
Kex2型酵素Furinがその基質切断を介して膵β細胞の増殖と分化を制御する機序

PTHrP前駆体はFurinでN端ペプチドが切断されて生理活性型になる。正常膵β細胞ではPTHrPとFurin発現は極めて低いが、β細胞が腫瘍化したインスリノーマでは共に高発現する。PTHrPはある種の細胞型には分化を、他種の細胞型には増殖を惹起することが知られている。膵β細胞株MIN6は継代を重ねると増殖が速くなり分化度が低下する。PTHrPは継代数の少なく、分化したMIN6-Eに対してはインスリン発現には影響せず、PTHrP発現と増殖速度を上昇させる。更にPTHrPはMIN6-E、MIN6-L両方に対してFurin発現を増加させる。MIN6-LではFurinはPTHrPの活性型転換を促進しているものと考えられるが、MIN6-EにおけるFurinの基質は不明であった。そこで著者はFurinによって活性化されるTGFβの発現を調べたところ、FurinとTGFβがMIN6-Eで共発現することが分かった。即ちFurinの発現はMIN6-EとMIN6-Lでは別な基質発現と連動していた。TGFβのノックアウトマウスでは膵島はhyperplasiaとなることが知られており、TGFβは膵島サイズをコントロールしていると考えられる。逆にPTHrPは膵島サイズを増加させるので膵島サイズをはPTHrPとTGFβの両者のコントロール下にあり、従ってFurinは膵島サイズを間接的に調節していると考えられる。
統合失調症治療薬に発症予防効果はあるのか?-動物モデルを用いた基礎的研究-

本研究では,統合失調症の動物モデルである周産期仮死モデルを用い,同モデルに発現する行動薬理学的異常が胎生期の母体を通じたクロザピン投与により予防されるか否かを検証した。同モデルは,出生直前に子宮内仮死状態を経験させると,生後6週齢に海馬歯状回における神経新生が低下し,生後12週齢にドパミン作動薬への反応性が増大するなどの統合失調症類似の行動異常が現れる。そこで,妊娠ラットにクロザピン,ハロペリドール,生理食塩水のいずれかを前投与しておき,その後に周産期仮死モデルを作成し,生後6週における神経新生を組織学的に調べるとともに,生後12週におけるメタンフェタミン投与後の行動異常を測定した。その結果,いずれの検討においても,クロザピンを投与された群は,生理食塩水あるいはハロペリドールを投与された群と有意な差を示さなかった。以上より,クロザピンが周産期仮死モデルに対し発症予防的効果があるとする仮説は支持されなかった。仮死モデルでクロザピンの効果をみるのに評価の対象とすべき表現型を決定するため、既に我々が仮死モデルで報告した海馬歯状回の顆粒細胞減少によるドーパミン神経系の応答亢進(Wakuda et al 2008)のほかに、仮死モデルの行動解析を行った。Sprague-Dawley系雌性妊娠ラットを用い、妊娠最終日にエーテル麻酔下に開腹し,子宮ごと胎仔を取り出す。母親はそのまま深麻酔に導入し,屠殺する。双角子宮のうちの一方を,胎仔を含んだまま37°Cに保った生理食塩水に浸し,15分の子宮内仮死状態を経験させたのち,子宮内より胎仔を取り出し蘇生させ,これを仮死(A)群とする。もう一方の子宮は速やかに帝王切開し,これを帝王切開(C)群とする。これら2群と同日に,別の母親ラットから自然分娩により生まれた仔を,経膣分娩(V)群とする。自発呼吸が得られ,自発運動が見られるようになるまで観察し,その後は代理母ラットに預けて飼育した。出生から6週後,あるいは12週後の時点で,A,C,Vの3群の動物を以下の行動学的検討に供した。すなわち、オープンフィールドテスト(open field test)による社会的行動(social interactions)の評価、8方向放射状迷路による空間認知・学習の評価、PPI (prepulse inhibition)測定装置による驚愕反応の先行刺激による抑制の評価を行ったが、有意差が認められたものはなかった。そこで最終年度の計画として、仮死モデルのドーパミン神経系の応答亢進に的を絞り、クロザピンにこの異常所見を修復する能力があるかどうかを検証する。【目的】本研究の目的は、統合失調症モデルとして周産期仮死モデルを用い、同モデルの統合失調症類似の障害が胎生期の母体を通じたクロザピン投与により予防されるか否かを検証することにある。今年度は、同モデルにみられるドパミン神経系の応答亢進に対するクロザピンの効果を検討した。【対象と方法】SD系雌ラットを雄と交尾させ、膣プラグの確認日を妊娠0日目とした。妊娠ラットを4群に分け、妊娠0日目より21日目まで1日1回、(1)生理食塩水10ml/kg、(2)クロザピン0.5mg/kg、(3)クロザピン5mg/kg、(4)ハロペリドール1mg/kgのいずれかを経口投与した。妊娠最終日(22日目)に妊娠ラットを断頭し子宮を取り出し、双角子宮の一側を、胎仔を含んだまま37°Cに保った生理食塩水に1213分間浸したのち帝王切開し、約15分間の仮死を経験させ、これを仮死群とした。他側の子宮は速やかに帝王切開し、生まれた仔を帝王切開群とした。また、同日に自然分娩により生まれた動物を経膣分娩群とした。生後、全ての仔ラットに代理母ラットをあてがい、離乳した後は群ごとに3匹/ケージに分けて飼育した。生後12週齢の時点で、動物に覚醒剤メタンフェタミン(2mg/kg)を腹腔内投与し、投与後2時間の移所行動量を測定した。結果に与える母親への投与薬物(生理食塩水、クロザピン、ハロペリドール)、および、分娩方法(仮死群、帝王切開群、経膣分娩群)の影響を統計学的に解析した。【結果と考察】メタンフェタミン投与後、全ての動物が投与前に比べ有意に移所行動量が増加した。