hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ゲノム解析による進化医学的証拠に基づく統合失調症の起源と病因に関する研究

統合失調症はどの民族、人種にも発生しているが、ヒト以外の動物には統合失調症は知られていないため、統合失調症はヒトの進化の過程で発生したと推測される。本研究ではゲノム解析データを利用して統合失調症とヒトの進化との関係を解析した。その結果、脳の機能に関わる遺伝子の突然変異が統合失調症のリスクとなっているものの、ほとんどは負の選択で淘汰されていることが示されたが、一部は、ヒトの出アフリカ以降、統合失調症のリスクアレルが増えていった過程が明らかとなり、一部の統合失調症関連遺伝子は出アフリカ以降から近代までにおいて有利な性質と関わっており、その負の部分、適応不全が統合失調症であることを示唆している。統合失調症はどの民族、人種にも比較的同じ頻度に発生しているが、動物には統合失調症は知られていない。それでは統合失調症はヒトの進化のどの過程で起こったのであろうか。本研究は、統合失調症の起源をとくに文明との関係に中心にゲノム解析データを利用して進化医学的観点から答えを出すことを目指した。昨年度は自験データを中心に解析し、頻度の高いゲノム多様性に関しては統合失調症抵抗性の変異がヒトの進化の過程で出現し、それが増えてきつつある可能性と、稀な変異に関しては、新しい統合失調症のリスクになる変異が最近起こり、しかし、遺伝子頻度は小さいままにとどまっていることを示唆するデータを得た。今年度はゲノムワイド関連解析レベルにおいて有意に統合失調症と関連している多型に関して、遺伝子頻度の民族差、及び、ネアンデルタール人、デニソワ人の遺伝子型を比較して、分子進化学的解析を行った。その結果、統合失調症のリスクアレルはネアンデルタール人、デニソワ人では見られず、サハラ砂漠以南のアフリカ人では遺伝子頻度は低く、ヨーロッパ人、アジア人では遺伝子頻度が高い、という分布をとる多型がそうでない多型より有意に多かった。これらの結果は、統合失調症のリスクアレルは出アフリカ以降、何らかの理由で有利な形質と関連しており、正の選択を受けていることを支持している。本年度の解析の結果は、人の進化において何らかの有利な形質が同時に統合失調症のリスクになっていることを示唆していた。本研究は、統合失調症の起源をとくに文明との関係に中心にゲノム解析データを利用して進化医学的観点から答えを出すことを目指す。そのために、今年度は自験データを中心に解析した。14例の統合失調症患者と32名のコントロールに対して、次世代シークエンサーによるエクソーム解析を行なって、統合失調症患者に多いゲノムの多様性や変異の特徴を統計的に把握した。その結果、比較的頻度の高い変異に関しては、有意に遺伝子頻度が0.5より大きいものが統合失調症群に多かった。これは、統合失調症抵抗性の変異がヒトの進化の過程で出現し、それが増えてきつつあることと解釈できる。また、多型頻度以下の稀な変異では、トータルとしては有意差はなかったが、統合失調症の候補遺伝子トップ300に絞ると、有意に統合失調症群に多く検出された。この結果は、新しい統合失調症のリスクになる変異が最近起こり、しかし、遺伝子頻度は小さいままにとどまっていることを示している。これらの結果は、当初の本研究の仮説である現代社会においては統合失調症は遺伝的に不利で、統合失調症になりにくいゲノム構成の人が増えつつあるが、その一方で突然変異により統合失調症のリスクを増大しようとする力が絶えず働いていること、のバランスになっていると解釈することができ、本研究の仮説と矛盾しない結果であった。本研究に合ったエクソーム解析の解析法の改良に時間を要した。自験データを増やして、他の民族のデータと比較し、ヒトの進化の過程での統合失調症リスク遺伝子、防御遺伝子の多型、変異の情報から統合失調症と文化についての論文を提出する。また、統合失調症抵抗性に関わる遺伝子のデータから統合失調症抵抗性に関わるパスウエイを解析し、そのメカニズムについて考察する論文を発表する。該当なし。
ウラン系超伝導物質の圧力誘起相転移の研究

1.ウランカルコゲナイド化合物。b-US2,USeS, UTeS我々は、大きな軌道角運動量及びスピン軌道相互作用で特徴付けられるウランイオンを、伝導キャリアの希薄な系に置いたとき、新奇な現象が現れることを期待し、少数キャリア系ウランダイカルコゲナイド化合物UTS(T: S, Se,Te)について高圧研究を行った。β-US2は狭いバンドギャップ(90 K)をもつ半導体であり、USeS, UTeSは転移温度24, 98 Kを持つ強磁性半金属である。この系は、大きな負の磁気抵抗効果が特徴的で、β-US2の場合、7 Tで6桁にも及び、マンガン酸化物と同程度である。β-US2は常圧では非磁性で、少し圧力(0.7 GPa)を加えると、弱い強磁性状態が誘起される。圧力誘起相は、単重項基底状態と励起状態が混じり合い、磁性が誘起される“Induced moment ferromagnetism"の枠組みで理解できることが、すでに明らかにされている。今年度はβ-US2についてより高い圧力まで研究を進めた。その結果、5 GPa前後で、系は絶縁体から金属に転移し、自発磁化の大きさも急激に増大することが明らかにされた。この系の磁性状態は系の伝導キャリアの濃度で整理されることが示唆され、この系の統一的理解に向けたモデル構築が行われた。2.希土類化合物YbCu2Si2の圧力誘起秩序相。YbCu2Si2は常圧では非磁性の重い電子系化合物として古くから研究が行われてきた。過去の高圧下交流磁化測定などから、8 GPa以上で磁気的な秩序相が誘起されることが指摘された。しかし、その磁気特性などは不明であった。我々は、平成22年度に開発したセラミックアンビルセルを用いてYbCu2Si2について高圧下磁化測定を行った。10.5 GPaの圧力下で強い一軸異方性をもつ強磁性状態が誘起されることを明らかにした。24年度が最終年度であるため、記入しない。重い電子系超伝導物質URu2Si2の電子ー電子散乱と非従来型超伝導の相関を調べることを目的に、高圧下精密電子輸送特性の研究を行った。URu2Si2の「隠れた秩序」状態(転移温度T0=14.5K)の起源を巡って長く研究が行われている。さらに隠れた秩序状態の2Kで非従来型超伝導状態が出現する。圧力を加えると、臨界圧力Px 0.5GPa近辺で、「隠れた秩序」状態から単純な反強磁性状態へと一次転移する。高圧下電気抵抗測定を通して、バルクの超伝導は臨界圧力未満の「隠れた秩序」状態のみ存在し、反強磁性状態では、フィラメンタリーな超伝導が現れることを明らかにした。また、「隠れた秩序」状態における電気抵抗の温度依存は通常のフェルミ流体理論に従わない異常なものであり、高圧側の反強磁性状態では通常のフェルミ流体理論に従った電気抵抗の振舞が現れることが明らかにされた。「隠れた秩序」状態の電気抵抗の温度依存をρ= ρ0+α1T+ α2T2という式で解析した。電気伝導を正常散乱の寄与と異常散乱のそれを分離することを意図した。解析の結果、超伝導転移温度Tscは電気抵抗の異常成分α1Tの係数α1と比例関係にあることが明らかにされた。これは、「隠れた秩序」からの異常な電子ー電子散乱が超伝導を引き起こしていることを意味し、その起源解明に重要な指針を与えるものである。近年、銅酸化物超伝導や有機系超伝導物質でこの相関関係が明らかにされている。URu2Si2の電子状態が、これら強相関電子系超伝導物質と共通する普遍性を持つ事を明らかにした。

YbCu2Si2は常圧では非磁性の重い電子系化合物として古くから研究が行われてきた。過去の高圧下交流磁化測定などから、8 GPa以上で磁気的な秩序相が誘起されることが指摘された。しかし、その磁気特性などは不明であった。我々は、平成22年度に開発したセラミックアンビルセルを用いてYbCu2Si2について高圧下磁化測定を行った。10.5 GPaの圧力下で強い一軸異方性をもつ強磁性状態が誘起されることを明らかにした。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、世界最高レベルの高純度単結晶試料と、高圧下精密物性測定システムを用いて、重い電子系超伝導物質URu2Si2の電子輸送特性を研究し、異常な電子・電子散乱と非従来型超伝導の相関を明らかにした。銅酸化物超伝導や有機系超伝導物質など、他の強相関電子系超伝導物質と共通するURu2Si2の普遍性を明らかにした。本研究の成果は、科学新聞(2012年3月16日)にもプレス発表され、国際会議でも一件招待講演を依頼された。今後、「隠れた秩序」状態の起源解明に重要な指針を与えることが期待される。今後、他のウラン超伝導物質や、半導体/絶縁体、半金属まで対象を拡張させ、高圧下精密物性測定を通して、電子状態の圧力応答や、基底状態の圧力誘起相転移前後の電子状態を詳細に調べ、ウラン5f電子の高圧物性を明らかにしてゆく。さらに、今年度開発した高圧下磁化測定用圧力セルを活用し、各種圧力誘起相転移の研究に役立て、研究を遂行してゆく。
エクソーム解析からの軟骨形成性腫瘍の病態解明

軟骨形成性腫瘍疾患の病態解明に向けて、全身性の多発性病変を有するMaffucci症候群患者に着目し、両親を含めたエクソーム解析を行った。その結果、病態関連遺伝子の候補として機能未知の遺伝子(Z遺伝子と仮称)を同定した。これまでの他の軟骨形成性腫瘍を用いた解析ではZ遺伝子の変異は検出されていない。機能解析のために患者由来iPS細胞を作製し、軟骨分化能を検討したところ、変異Z遺伝子を有するiPS細胞は明らかに異常な軟骨分化像を呈し、Z遺伝子の軟骨形成性腫瘍への関与を示唆する結果が得られた。更なる機能解析のために現在、結合蛋白を同定中である。軟骨形成性腫瘍疾患の病態解明に向けて、多発性病態(Ollier病及びMaffucci症候群)罹患者の体細胞のエクソーム解析を行い、病態関連候補遺伝子を同定し、孤発性腫瘍における変異解析を行うことで、軟骨形成性腫瘍の発生への関与を明らかにすることを目指した。1.病態関連候補遺伝子の同定:Maffucci症候群の候補遺伝子の一つをエクソーム解析より同定した。同定した遺伝子は機能未知の遺伝子(Z遺伝子と仮称)であるが、DNA結合部位を有しており、転写制御に作用する可能性を示唆する蛋白であった。そこで機能解析のための手がかりとして、結合蛋白の同定を目指して、タグ付き遺伝子の強制発現系を用いて、免疫沈降を行い、結合蛋白を、LCMS/MSを用いて同定することを試み、現在解析中である。2.iPS細胞を用いた解析:Z遺伝子の変異を有するMaffucci患者の体細胞より、iPS細胞を作製した。作製したiPS細胞より、三次元培養法により軟骨細胞を分化誘導、その行程及び作製された軟骨様組織内の細胞を、標準的ips細胞を用いたものと比較し、相違点を解析している。3.IDH遺伝子との関連性の検索:本研究の施行中にMaffucci症候群の原因遺伝子の一つとして同定されたIDH遺伝子とz遺伝子との関係を解析するために、誘導型発現ベクターに変異型IDH遺伝子を組み込み、これを標準的ips細胞に導入し、変異型IDH遺伝子を発現可能なips細胞を作製した。現在、このips細胞を用いて三次元培養法により軟骨細胞を分化誘導、その行程及び作製された軟骨様組織内の細胞を解析し、変異IDH遺伝子の作用を解析するとともに、Z遺伝子の発現に対する影響を解析している。平成25年度は下記の成果を得た。1. iPS細胞を用いた機能解析:前年度までのエクソーム解析により同定したMaffucci症候群の原因候補遺伝子の機能を解析するために、変異を有するMaffucci患者の体細胞より、iPS細胞を作製した。作製したiPS細胞を、我々が開発した軟骨細胞への分化誘導法を用いて、軟骨細胞へと分化誘導し、標準的iPS細胞を用いた結果と比較検討したところ、遺伝子発現及び基質形成能の点から軟骨分化能が亢進していることが判明した。この機能の相違が、原因遺伝子によるものであることを明確にするために、siRNA等を用いた発現阻害実験を行っている。更に他の遺伝情報の影響を除外するために、変異陽性iPS細胞における変異部位を正常配列に置換したrescued iPS細胞を、遺伝子改変技術を用いて作製中である。2.結合蛋白の同定:同定した遺伝子にタグを付けて強制発現させ免疫沈降を行い、結合蛋白をLC MS/MSを用い分離、アミノ酸配列を解析することで、複数の結合蛋白の候補を同定した。現在、同定した個々の蛋白に対する抗体を用いて、結合能の再確認を行っている。3. IDH遺伝子との相互作用解析:Maffucci症候群の原因遺伝子の一つとして同定されたIDH遺伝子との相互作用を解析するために、変異IDH遺伝子を薬剤誘導型発現ベクターに組み込み、それを標準的iPS細胞に導入し、変異IDHが軟骨分化過程で発現できるiPS細胞を作製した。その細胞を用いて、変異IDHの発現により、我々が同定した候補遺伝子の発現及び機能がどのような影響を受けるかを解析している。4.遺伝子改変マウスの作製:マウスES細胞の病態関連候補遺伝子のマウスホモログ遺伝子に、ヒトで検出されものと同等の変異を、相同組み換えにより導入することを試みている。平成26年度は下記の成果を得た。1. iPS細胞を用いた機能解析:前年度までに樹立した候補遺伝子(MAFZと仮称する)の変異を有するMaffucci症候群患者由来のiPS細胞の解析を引き続き行った。軟骨分化誘導系を前年度まで用いていた胚様体形成を介する誘導系から、研究者らが樹立した神経堤細胞由来の分化誘導系に変更し、間葉系幹細胞から軟骨細胞へと段階を経た誘導を行ったところ、MAFZ変異iPS細胞は三次元培養により軟骨塊を形成できず、基質形成能が障害されていることが判明した。この結果は、変異IDH遺伝子を導入したiPS細胞を用いた結果と同様であり、Maffucci症候群患者の軟骨細胞に共通した表現型であると考えられた。

この機能の相違が、原因遺伝子によるものであることを明確にするために、変異部位を正常配列に置換したrescued iPS細胞を、CRISPR/Cas9システムを用いて作製中である。2.結合蛋白の同定:結合蛋白の同定に向けて、IL2RとIRESで結合させた正常及び変異MAFZを強制発現させ、FLAG-HAタグで免疫沈降を行い、結合蛋白をLC MS/MSを用い分離、アミノ酸配列の解析を行った。3. IDH遺伝子との相互作用解析:Maffucci症候群の原因遺伝子の一つとして同定されたIDH遺伝子との相互作用を解析するために、変異IDH遺伝子を薬剤誘導型発現ベクターに組み込み、それを標準的iPS細胞に導入し、変異IDHが軟骨分化過程で発現できるiPS細胞を作製した。その細胞を用いて、変異IDHの発現により、我々が同定した候補遺伝子の発現及び機能がどのような影響を受けるかを解析している。4.遺伝子改変マウスの作製:マウスES細胞の病態関連候補遺伝子のマウスホモログ遺伝子に、ヒトで検出されものと同等の変異を、相同組み換えにより導入することを試みている。26年度が最終年度であるため、記入しない。整形外科学、分子腫瘍学、幹細胞生物学26年度が最終年度であるため、記入しない。エクソーム解析から、候補遺伝子の同定に成功したことは、病態解明に関して大きな進歩であると考える。Z遺伝子の変異が検出された患者の腫瘍組織の解析ではIDH遺伝子の変異は検出されず、Z遺伝子の変異がIDH遺伝子の変異に相当する作用をもつ可能性が示唆された。ips細胞を用いることで軟骨分化能に対する作用が詳細に解析可能であり、また変異型ips細胞の変異を導入したips細胞との比較により、両者の機能の接点を探求できる可能性があり、研究は順調に進捗していると考える。結合蛋白の同定に時間を要しているが、iPS細胞の作製から機能解析は順調に進んでおり、全体としてはおおむね順調に進展している。Z遺伝子の機能解析の端緒としての結合蛋白の同定を重点的に進める。トランスジェニックマウスの作製に着手してin vivoでの機能解析も進める。まずヒト細胞を用いた機能解析を重点的に進めていき、特にIDH遺伝子との相互作用から、ヒト軟骨形成性腫瘍における役割の解明を目指す。遺伝子改変マウスの作製に関しては、近年開発されたゲノム編集技術を応用して、ノックインマウスを作製する方向で検討する。当初計画していたトランスジェニックマウスの作製が、発現ベクターの作製の遅れ等で年度末となったために、該当費用を繰越金として、本年度からの作製に関する研究費とした。本年度の研究費は、これに加えて主としてi nvitroでの機能解析としての消耗品費に充てる予定である。一部の必要消耗品の発注が年度末となり、年度内の納入・使用が困難と判断し、次年度に繰り越して使用することとした。繰り越した研究費は、次年度の研究費と合わせて消耗品の購入にあてる予定である。
揮発性脂肪酸により誘導されるT細胞アポトーシスの発現機構の解析

1、主要構成VFA(酪酸,プロピオン酸,イソ吉草酸)はいずれもマウス胸腺細胞,脾臓T細胞,ヒト末梢血リンパ球(PBMC)及びJurkat組胞に対しアポトーシスを誘導し、その強度は酪酸>プロビオン酸>イソ吉草酸の順であった。また細抱のアポトーシス感受性は胸腺細胞>Jurkat細胞>脾臓T細胞>PBMCの順に高く、PBMCはVFAのアポトーシス誘導能に対しやや抵抗性を示した。2、酪酸誘導アポトーシスにおけるアポトーシス関連蛋白(bcl-2,Bax,Fas及びFasリガンド)の関与をWestem blotting解析したところ、bcl-2発現の低下が認められ更にbcl-2リン酸化体も消失していた。一方Bax,Fas及びFasリガンドの発現に変化は認められなかった。FACS解析においては酪酸添加によりbcl-2陽性細胞数は低下したもののFas陽性細胞の比率に変化は認められなかった。3、RT-PCR並びにWestemblotting解析の結果から、酪酸によるp53遺伝子発現の増強は認められなかった。酪酸はp53遺伝子欠損マウスから調整した胸線細胞、脾臓T細胞及びB細胞に対し濃度依存的及び経時的にアポトーシスを誘導し、野生型マウスとの間に有為差は認められなかった。4、細胞表層ホスファチジルセリン(PS)の表出をFACS解析したところ、酪酸添加によりPS表出か認められ、経時的にアポトーシス初期細胞及びアポトーシス後期細胞いずれをも増加させていた。5、酪酸誘導アポトーシスにおけるCaspaseカスケードの関与を検討したところ、いずれの細胞においてもCaspase1及びCaspase8活性の増加は認められないものの、Caspase3及びCaspase6活性は酪酸添加により経時的な増加が認められた。1、主要構成VFA(酪酸,プロピオン酸,イソ吉草酸)はいずれもマウス胸腺細胞、脾臓T細胞及びヒト末梢血リンパ球(PBMC)に対しアポトーシスを誘導し、その強度は酪酸>プロピオン酸>イソ吉草酸の順であった。また細胞のアポトーシス感受性は胸腺細胞>マウスT細胞>PBMCの順に高く、PBMCはVFAのアポトーシス誘導能に対しやや抵抗性を示した。2、上記のT細胞群を主要構成VFAと共に培養後、経時的にbcl-2蛋白の局在をFACS解析した。いずれの細胞も培養初期(46h)ではVFA無添加群と同様にbcl-2陽性細胞の比率は低下していた(1.78.0%)が、培養時間の経過に伴い陽性細胞の増加が認められ、培養後期(1621h)では2545%の陽性率を示した。またwestern blotting及びRT-PCR解析においても経時的なbcl-2の発現増加が認められ、その強度は胸腺細胞>マウスT細胞>PBMCの順に強くVFAに対するアポトーシス感受性の大きさに比例していた。3、RT-PCR解析により、p53遺伝子発現の有無を調べたところ、p53遺伝子はいずれのVFA刺激細胞においても、またいずれの培養時間においても、発現の増強は認められなかった。現在、p53ノックアウトマウスを用いてその影響を再度検討中である。以上の結果から、アポトーシスを抑制する癌原遺伝子bcl-2はnormal systemic cellにおいては通常発現率が弱く、VFAで誘導されるT細胞アポトーシスへの関与は低いものと思われる。しかしながら、培養後期でのbcl-2陽性率は増加は、VFA誘導T細胞アポトーシスを制御としようとする細胞自身の恒常性の表現型とも受け取れ、現在bcl-2遺伝子を導入した細胞系を用いての実験を計画中である。一方、アポトーシスを促進する癌抑制遺伝子p53は、systemic cellにおいては発現率も、又VFAでの誘導率も共に低くVFAによるT細胞アポトーシスの誘導に本遺伝子の関与はほぼ無いと考えられる。

5、酪酸誘導アポトーシスにおけるCaspaseカスケードの関与を検討したところ、いずれの細胞においてもCaspase1及びCaspase8活性の増加は認められないものの、Caspase3及びCaspase6活性は酪酸添加により経時的な増加が認められた。2、酪酸透導アポトーシスにおけるp53遺伝子の関与を明らかにするため、p53欠損マウスを用いて解析を行った。酪酸はp53欠損マウスから調整した胸腺細胞、脾臓T細胞及びB細胞に対し濃度依存的及び経時的にアポトーシスを誘導し、野生型マウスとの間に有為差は認められなかった。3、PBMC及びJurkat細胞を酪酸と共に培養後、細胞表層ホスファチジルセリン(PS)の表出をFACS解析した。いずれの細胞に対してもPS表出が認められ、酪酸は経時的にアポトーシス初期細胞及びアポトーシス後期細胞いずれをも増加させていることが判明した。4、酪酸で誘導されるPBMC及びJurkat細胞のアポトーシスがCaspaseカスケードの活性化を伴うものか否か検討した。いずれの細胞においてもCaspase1及びCaspase8活性の増加は認められないものの、Caspase3及びCaspase6活性は酪酸添加により経時的な増加が認められた。以上の結果から、酪酸はアポトーシスを抑制する遺伝子bcl-2の発現を抑制することによりアポトーシスを遂行するものと思われるが、アポトーシスを促進する遺伝子Baxの発現は増強作用を示さなかった。また酪酸誘導アポトーシスにおいて、Fas-Fasリガンド系並びにp53の関与は少ないものと示唆された。bcl-2ファミリーがチトクロムcをミトコンドリアに留めておくことによりCaspaseの活性化を抑制することが報告されており、本研究から酪酸はbcl-2を抑制することによりCaspase3及び6を活性化しているものと考えられる。
ペプチドインフォマティクス〜機能性ペプチドの探索・設計手法の開発〜

ペプチドのバリエーションは6-merでも6400万種類に達するほど大きく、新規機能性ペプチドの探索は困難である。われわれは、生物情報を解析し因果関係のルールを抽出する知識工学的手法を使い、ペプチド探索研究に、本手法を組み合わせる新概念"ペプチドインフォマティクス"の確立と実証を行った。1)マウス線維芽細胞を用いて、643種類のランダムな5-merペプチドライブラリーで細胞接着を評価しペプチドインフォマティクス解析した結果、N末端アミノ酸(P1)のサイズ、2残基目(P2)の電荷、4残基目(P4)のサイズが重要との解析結果を得た。ルールに合致する50ペプチドを合成して評価した結果、活性の高い配列は84%含まれることがわかり、ランダムライブラリーで得られた結果(19.6%)と比較して十分に高く、線維芽細胞の接着に重要なルールであることが実証できた。一方、フィブロネクチン、ラミニン由来のペプチドを使って、多分化能をもつ間葉系幹細胞に対する接着促進可能なペプチドを探索した。その結果、NLLPG,ALNGR,VRYYR,などの新しい細胞認識ペプチドが探索でき、脂肪細胞や骨芽細胞への分化が促進されるという新規な知見が得られた。2)酸化亜鉛ナノ粒子を認識するペプチドの網羅的探索と認識ルールの抽出を行った。6残基のランダムペプチド422種類をスポット合成し、ペプチドインフォマティクス解析した結果、N末端1残基目のサイズが大きく、4残基目の電荷が大きいとき、酸化亜鉛粒子に接着しやすいというZnO粒子認識ルールを得ることができた。実際にこのルールに合致するペプチドではランダムペプチドに比べ1.7倍以上酸化亜鉛ナノ粒子にしやすいことがわかった。3)ペプチドアレイデータを解析し配列の特徴を、正確にルールとして抽出するため、Dynamic Programingを用いた配列のマルチプルアライメントの新手法を開発した。4)胆汁酸結合ペプチドの探索を実施したところ、強い結合強度を示す配列が数個見つかった。ペプチドは低分子で比較的合成しやすいが、ビルディングブロックであるアミノ酸は20種類あるためそのバリエーションは膨大で、新規機能性ペプチドの探索は困難である。われわれはすでに、膨大な生物情報を解析し基本となる因果関係のルールを抽出する手法(ファジィニューラルネットワーク、FNN)を確立した。本研究ではペプチド探索研究に、インフォマティクス手法を組み合わせた、新しい概念である"ペプチドインフォマティクス"の確立と検証を目的とする。1)がん治療用ペプチド医薬の開発を目的として、ペプチドアレイを用いてTRAIL配列中から細胞死誘導ペプチドの探索を行った。その結果、新規細胞死誘導ペプチド5個が探索でき、RNSCWSKDという配列が最も効果が高く、可溶化ペプチド(2mM)でも効果があり、多量体(MAP)化することで0.01mMでも効果があることがわかった。また、同様にアポトーシスを誘導することが知られているFasLの配列から探索した結果、CNNLPという5-merの配列が得られ、残基置換ペプチドを作成して比較したところ、NNNLP, CNNNP, CNNLT, CNNLW, CNNLYなど29種類のまったく新規の細胞死誘導ペプチドの探索に成功し、1残基目のサイズが重要で、2残基3残基目はAsnが好ましいことがわかった。2)ペプチドアレイデータの解析ツールを開発するために、FNNを改良したブースト化ファジィ分類器手法(BFCS)を開発した。BFCSを、免疫応答に関係するMHCクラスII分子に結合するペプチドの解析に応用した結果、従来法よりも高い推定精度(84.6%)のモデルが構築できた。

また1残基目に、Ile, Leu, Phe, Valなどの疎水度が高く比較的大きいアミノ酸残基が使われると、MHC分子に結合しやすいというルールも発見できた。3)その他、がん特異的抗原になり得る候補ペプチドの探索に成功した。接着ペプチドもスクリーニングし、新規のペプチドを複数探索している。無機材料としてZnOナノ微粒子に選択的に結合するペプチドについても探索を始めた。ペプチドのバリエーションは6-merでも6400万種類に達するほど大きく、新規機能性ペプチドの探索は困難である。われわれは、膨大な生物情報を解析し因果関係のルールを抽出する手法(FNN)を確立しており、ペプチド探索研究に、本解析手法を組み合わせた、新しい概念である"ペプチドインフォマティクス"の確立と実証を行った。1)マウス線維芽網胞を用いた接着ペプチドの探索に応用した。643種類のランダムな5-merペプチドライブラリーを作成し、細胞接着を評価したところ、接着能力の高い配列は19.6%含まれた。活性の高い30ペプチドと低い30ペプチドをFNN解析した結果、N末端アミノ酸(P1)のサイズ、2残基目(P2)の電荷、4残基目(P4)のサイズが重要との解析結果を得た。得られたルール(A1)に従って270ペプチドを新たに合成して接着活性を評価したところ接着能力の高い配列が31.5含まれた。同様に40ペプチドを取り出し情報解析した結果、さらにP1のサイズ、P3の電荷とサイズを組み合わせたルール(A2)が得られ、A2に従って50ペプチドを合成して評価した結果、活性の高い配列は84%含まれることがわかり、得られたルールA2は線維芽細胞の接着に重要なルールであることが実証できた。2)ペプチドアレイデータを解析し配列の特徴を、正確にルールとして抽出するため、Dynamic Programingを用いた配列のマルチプルアライメントの新手法を開発した。この方法を用いて、活性モチーフをもつ4から12アミノ酸基の100個のペプチド配列データをシミュレーション解析した結果、目的のモチーフを正確に推論でき、機能性ペプチドのルール抽出法として活用できることがわかった。3)ペプチドはタンパク質に比べ結合の親和性が弱く、また低分子であるため、結合検出には、高感度な検出系力必要である。そこで、カーボンナノチューブを成長させた微小な電界トランジスタをタンパク質やペプチドの検出に使う方法を考案した。われわれは、膨大な生物情報を解析し因果関係のルールを抽出する知識工学的手法を確立しており、本年度も引き続き、ペプチド探索研究に、本手法を組み合わせた、新概念"ペプチドインフォマティクス"の確立と実証を行った。1)多分化能をもつ間葉系幹細胞に対する接着促進可能なペプチドの探索を行った。
頭頸部癌におけるB7-H3分子発現の免疫学的意義と臨床応用に関する研究

B7-H3はB7familyに属するTリンパ球活性化に関わる共刺激因子の一つであり、頭頸部扁平上皮癌細胞株での発現を調べた。Gun-1ではB7-H3分子の発現を認めなかったがCa9-22ではB7. 2とB7-H1発現に加えてB7-H3も弱いながら発現を確認できた。また癌幹細胞様細胞であるCD44+細胞でB7-H3発現がCD44-細胞に比べて多いことを確認している。CD44はvariant formの発現が優位であり、TGFβの産生がほとんどなかった。頭頸部癌におけるB7-H3とリンパ組織での制御性T細胞の誘導との関連性が示唆される結果となった。B7-H3は最近同定された共刺激分子でB7 familyのうちの一つである。B7-H3分子は抗原提示細胞以外に癌にも発現していることが、非小細胞肺癌や卵巣癌、前立腺癌において免疫組織化学的手法を用いて報告されている。マウスの実験ではB7-H3遺伝子導入腫瘍細胞が免疫原生の増強やCTLの活性化をきたすという報告がある一方、臨床試料を用いた検討ではその発現が予後不要と相関していると報告されており、costimulationとcoinhibitionの両面を持つと言われている。これまでにB7 familyのうち、他の共刺激分子であるB7.1,B7.2,B7-H1,B7-H2,B7-H4とともに、頭頸部扁平上皮癌細胞株におけるその発現レベルをフローサイトによって調べたところ、その発現強度は細胞株及び共刺激分子によって様々であった。最近、メラノーマを使った系においてABCB5をマーカーとして分離された癌幹細胞が癌細胞上の共刺激分子であるB7.2を介して制御性T細胞の誘導やIL-10産生の増強によって非癌幹細胞に比べて有意に免疫抑制に働いていることが報告された。頭頸部扁平上皮癌においてはCD44+細胞が癌幹細胞のマーカーとして報告され、我々もCD44+細胞について細胞生物学的な検討を進めており、このポピュレーションが免疫抑制に強く関わっていることを明らかにしつつある。頭頸部扁平上皮癌においてもCD44+癌幹細胞が免疫抑制を引き起こすメカニズムとして、B3-H3をはじめとする共刺激分子からのcoinhibitionが関わっている可能性が考えられる。現在、頭頸部扁平上皮癌細胞株を用いてCD44+細胞とCD44-細胞における共刺激分子発現の差について検討をしており、発現差を認めるようであればT細胞応答や制御性T細胞誘導にどのような影響を及ぼすかについて解析していく予定である。B7-H3は共刺激分子でB7 familyのうちの一つであり、抗原提示細胞以外に癌にも発現していることが報告されているが、その機能についてはcostimulationとcoinhibitionの両面を有すると言われている。2種類の頭頸部扁平上皮癌細胞株、Gun-1とCa9-22について、フローサイトメトリーを用いてB7 family分子の発現を調べたところGun-1ではB7-H1の発現を認めるもB7-H3分子の発現は認めなかった。一方、Ca9-22では、B7.2とB7-H1の発現とともにB7-H3も弱い発現を認めた。頭頸部扁平上皮癌においてCD44分子が癌幹細胞のマーカーとして報告され、我々もCD44+細胞が癌幹細胞的形質を有するかどうかを細胞増殖能、抗がん剤耐性、免疫抑制能、アポトーシス抵抗性などの面から解析してきた。その結果、CD44+細胞はCD44-細胞に比べて、治療抵抗性の細胞であるということがわかってきた。このCD44+癌幹細胞におけるB7family分子の関わりについてCa9-22細胞を使って検討した。これまでに、メラノーマにおいて癌幹細胞が共刺激分子であるB7.2を介して制御性T細胞の誘導やIL-10産生の増強によって非癌幹細胞に比べて有意に免疫抑制に働いていることが報告されている。Ca9-22を用いた検討では、B7.2,B7-H1に関してはその発現に差は認めなかった。B7-H3に関してはCD44+細胞の方がCD44-細胞に比べてやや発現の増強を認めた。しかしながら、B7-H3分子の発現そのものが弱くB7-H3分子の免疫抑制機構に果たす役割の解析には至っていない。現在、他の頭頸部扁平上皮癌細胞株について同様の検討を始めている。B3-H7はB7familyに属するTリンパ球活性化に関わる共刺激因子の一つであり、乳癌や膵癌、胃癌など様々な腫瘍細胞に発現していることが報告されていて、その機能に関してはcostimulationとcoinhibitionの両方を持ち合わせており、依然不明な部分が多い。

先行研究で我々は2種類の頭頸部扁平上皮癌細胞株であるGun-1、Ca9-22についてフローサイトメトリーを用いてB7family分子の発現を調べたがGun-1ではB7-H1分子発現を認めるもののB7-H3分子の発現を認めなかった。しかしながらCa9-22ではB7.2とB7-H1発現に加えてB7-H3も弱いながら発現を確認できた。頭頸部癌幹細胞として位置付けられているCD44+細胞では細胞増殖能、抗癌剤耐性、免疫抑制能、アポトーシス抵抗性などの治療抵抗性および浸潤・転移能が高いことが確認されている。特に浸潤・転移能は上皮間葉転換(EMT)が起こることで獲得すると言われており、TGFβが誘導因子として挙げられる。我々はCa9-22細胞由来CD44+癌幹細胞におけるB7-H3発現がCD44-細胞に比べてやや多いことを確認している。さらにCD44分子は選択的スプライシングを受けてstandard formとvariant formのどちらかとなることが分かっており、EMT誘導されるとvariant formが減少してくる。Ca9-22の検討ではCD44はvariant formの発現が優位であり、TGFβの産生がほとんどなかった。口腔粘膜間葉系幹細胞でのB7-H3発現が高値で制御性T細胞の増員に寄与するという報告もあるが、今回Ca9-22由来CD44+細胞におけるB7-H3発現が弱い事は確認できたが、ヒト腫瘍組織標本での発現を確認するまでには至らなかった。しかしながら頭頸部癌におけるB7-H3とリンパ組織での制御性T細胞の誘導との関連性が示唆される結果となったため有益な知見となったと思われる。
児童生徒が示す行動問題の解決を標的とした教員研修プログラムの開発と効果検討

本研究課題においては学校場面における児童生徒の行動問題の解決を目的とした教員研修プログラムの開発と効果の検証を試みた。研究1においては、研修プログラムのコンポーネント分析を行い、プログラムの各要素が参加者のスキル改善にどのように影響を及ぼすのかについて検討を行った。研究2では、実際の研修参加者が担当する対象児童生徒の行動変容に関するデータも収集したが、いずれも改善傾向を示していた。本研究は2部構成であり、平成23年度には第1部として、講義と演習から成る研修プログラムの効果に関わる要素分析を行い、効果的かつ効率的な研修プログラムパッケージの条件について明らかにすることを目的とした。研究参加者は教員養成大学に所属する大学生6名であった。テスト条件において研究参加者は架空事例に対する情報収集を行い、収集した情報に基づいて行動支援計画を立案することが求められた。その後、トレーニング条件とテスト条件の反転を繰り返し、トレーニング条件における各要素の効果を検討したが,結果的に「講義」を実施した後で「演習」を組み合わせた条件において、情報収集と立案された支援計画の妥当性、そして参加者の知識の変容に関して最も研修効果が高かった。平成24年度は、平成23年度で開発した研修プログラムを実際の事例に適用し、参加教師の知識やスキルの変容ともに、参加教師が担当する児童生徒の行動問題にどのように作用するのかを検討した。研究参加者は特別支援学校の教師1名、小学校特別支援学級の教師1名、そして幼稚園の教師2名であった。結果として、教師の行動支援に関わる知識や支援計画に関わる情報収集と計画立案のスキルに第1部と同様の改善がみられ、研修プログラムの効果を追試することができた。さらに、実際の学校場面における対象児の行動問題にも改善がみられ、本研究課題で検討した教員研修プログラムが参加教師の知識やスキルのみではなく、実際の対象事例の行動変容にまで効果を及ぼすことが確認された。本研究は2年計画の2部構成である。第1部においては、行動問題の解決に関するスキルの中でも特に、「情報の収集と整理(アセスメント)」と「支援計画の立案」を標的とした研修プログラムの開発を行い(平成23年度)、第2部においては、第1部で開発した教員研修プログラムを実際の事例に対して適用し、その効果を検証する(平成24年度)ことを計画している。平成23年度の第1部については、予定よりも対象者数の規模を小さくしたものの、概ね予定通りに研究計画を遂行することができた。第1部においては教員養成大学の大学生6名を対象に行動問題の解決を標的とした3日間の研修を実施した。研修の内容は「講義」と「演習」の2本立てであった。「講義」は応用行動分析学に関する基礎と機能的アセスメントと行動支援計画立案の方法論と手順について解説するものであった。「演習」は参加者が立案した支援に対してチェックリストを用いたセルフチェックを行うよう促し、その後、SVからチェックリストの内容に基づきフィードバックを行うというものであった。6名のうちの3名から構成したグループ1においては「事前テスト→講義→中間テスト1→演習→中間テスト2→演習→事後テスト」という順序で、残りの3名から構成したグループ2に対しては「事前テスト→演習→中間テスト1→講義→中間テスト2→演習→事後テスト」という順序でテストと介入を実施した。その結果、研修後にはアセスメントインタビューと立案した支援計画の両方に改善がみられた。さらに詳細に分析した結果、知識の向上には「講義」が影響を及ぼしており、「演習」が組み合わさるとインタビューと支援計画の内容に大きな改善があったことが明らかとなった。また、参加者全員が研修プログラムの内容に対して高く評価していた。計画通りに遂行することができているため。平成24年度は、平成23年度に検討したプログラムを実際の事例(教師と児童生徒)について適用し、学校場面における実際の行動変容に及ぼす効果を検討する。前年度の研究において講義と演習の組み合わせの効果が最も高いことが示唆されたので、その組み合わせの内容をそのまま研修プログラムの内容として用いる予定である。平成23年度はプログラムの各要素の効果を個別的に検討するための研究デザインを組んだので3日間を必要としたが、24年度は各要素ごとの分析は行わない予定なので期間は短縮する予定である。さらに講義部分はe-Learning等を活用して実施することも計画しているので、研修期間はさらに短縮される予定である。その後、研究補助者を活用して参加者が勤務する各校における直接観察を実施し、教師と児童生徒双方の変容と相互作用を分析する予定である。そのデータを基に参加者を集め「評価会議」を開き、行動支援計画の「評価と修正」についても研修内容として扱い、そのプロセスに関する参加者の変容も分析する予定である。従属変数としては、平成23年度と同様に研修プログラム内における参加者のアセスメントインタビューの内容、立案した支援計画の内容、応用行動分析学や行動マネージメントに関する知識について分析する。平成24年度ではさらに、実際の学校場面における教師と児童生徒の行動変容についても事前と事後の変容過程について分析を行う。

平成24年度においては研修参加者に対する謝金、データの収集・分析と教材作成の援助を行う研究補助者に対する謝金が必要である。また、研修プログラムを実施する際にプレゼンテーションスライドを提示するためのノートパソコンを購入する予定である。また、このノートパソコンは、研究補助者が画像や動画を用いた教材作成を行うためにも使用する予定である。さらに、平成23年度の成果と平成24年度の途中経過を報告するために日本特殊教育学会とAssociation forBehavior Analysis Internationalの年次大会に参加することも予定しており、そのための旅費も必要になる。
自律神経系機能と循環器疾患とのコホート研究

心拍変動(HRV)が地域健診の健康指標として有用であるかどうかを明らかにするために、7つの健康指標(収縮期血圧(SBP),拡張期血圧(DBP), HDL,中性脂肪(TG),HbA1c,腹囲,BMI)および生活習慣との関連を調べた。大洲市で健康診断をうけた地域住民の(1)生活習慣(2)血清生化学的検査など数種の健康指標と5分間HRVの関連を解析した高血圧は低レベルHRVと関係し、HRVは高血圧の発見に役立つ指標であった。低レベルHRVが脳心事故のリスクを増加させる可能性が示唆された。平成22年度6月から11月に実施された愛媛県大洲市において開始する「循環器疾患予防対策推進のためのコホート研究」の特定健診において約1000人(40歳から65歳)の研究協力者を得ることができ、自律神経系機能検査を実施した。これまでの実施実績より、本研究の実施予定人数は今後2年間で5000人を予定している。本研究協力者に対しては、健診会場において問診票と生活習慣把握のためのアンケート、を配布した。このアンケートは、健康度評価(AO票)、健康関連QOL調査(SF-36日本語版ver2)、精神心理学的指標で構成されている。精神心理学的指標は、SOC(Sense of Coherence:首尾一貫感覚)の質問紙を用いた。SOCとは、人は潜在的に健康を維持し、促進しようとする能力を持っているということに注目した概念であり、ストレス対処・健康保持能力としての新しい指標になりうると考えられている。自律神経系機能検査は、Pulse analyzer plusを4台用いて実施した。座位にて安静の後、右手示指にセンサーを装着し、専用のソフトウエアを用いて5分間の脈波をPCに読み込む。自律神経系機能の分析は時間領域分析と周波数領域分析を行なった。前者は5分間の記録からRR間隔の平均値と標準偏差から変動係数を算出した。後者は、スペクトラム解析により、心拍変動の低周波数領域と高周波数領域の成分を抽出し、それぞれの領域の係数を指標とした。本研究で収集した健診項目は次の通りである:特定健診での必須項目(BMI、検尿(糖・蛋白)、血圧(BP-103iII、日本コーリン)、血液検査(HDLコレステロール、中性脂肪、LDLコレステロール)、GOT、GPT、γGTPP)および心電図である。本研究においてHVRと高血圧罹患者において有意な関連が認められた。大洲市Cohort調査における自律神経機能測定に併せた調査において首尾一貫感覚(SOC)を解析した。SOCは、ストレス対処能力・健康保持能力を示す社会心理的指標として考えられている。本年は地域住民を対象にSOCが糖尿病と健康関連QOLとの関係を修飾するかどうかを明らかにした。平成21-22年度の特定健診受診者(4074歳)の男性1,198人(平均年齢63.7歳)、女性1,764人(64.6歳)を対象とした。SOCの調査には山崎らのSOC質問票13項目短縮版を使用した。健康関連QOLの調査にはSF-8スタンダード版を使用し、身体的サマリースコア(PCS)と精神的サマリースコア(MCS)の標準化スコアを求めた。糖尿病治療中もしくはHbA1c≧6.1%の者を糖尿病群(DM群)とした。また、性別にSOCの中央値で2群に分類しSOC低群、高群とした。非DM群・DM群及びSOC低群・高群それぞれについてPCS、MCSの平均値を求めた。糖尿病の有無とSOC高低の交互作用は、一般線形モデルに交互作用項を含めて分析した。男性では、DM群(n=128)は非DM群に比べ、PCS年齢調整済み平均値が有意に低く、多変量謝整後もその傾向は変わらなかった。また、SOC低群(n=589)は高群に比べPCS、MCSの年齢調整済み平均値が有意に低かった。一般線形モデルでは、PCSに対しては、糖尿病とSOCの主効果と、交互作用が有意であり、MCSに対しては、SOCの主効果が有意であった。女性では、男性と同様にDM群(n=113)のPCSが有意に低かったが、多変量調整後有意差は認めうれなかった。多変量調整後もSOC低群(n=864)のPCS、MCSは高群に比べ有意に低かった。一般線形モデルではPCS、MCSに対する糖尿病とSOCの交互作用は有意ではなく、SOCの主効果のみ有意であった。(788字)【背景】自律神経系機能は血圧値調整において重要な役割を果たしており、心拍変動解析は非侵襲的に自律神経系機能を評価することができる。心拍変動と血圧値との関連を地域住民で検討した。

【対象】愛媛県大洲市で特定健診健診を受診した者である。期外収縮や心房細動者を除く3587人を分析対象とした。【評価指標】1.心拍変動心拍変動は、安静後5分間座位の姿勢で測定した。心拍変動測定には、Pulse Analyzer Plusを用いた。心拍変動の評価指標、SDNN、RMSSD、lnLF、lnHF、LF/HFを使用した。2.血圧血圧値は座位2回血圧測定し、平均値を分析に使用した。高血圧は、収縮期血圧140mmHg以上もしくは拡張期血圧90mmHg以上もしくは降圧薬治療中者とした。3.その他BMI、糖尿病、脂質代謝異常、飲酒(飲酒量)、現在の喫煙状況、身体活動量である。4.分析方法心拍変動指標を4分位に分け、共分散分析により各群間での年齢調整済み血圧値及び生活習慣等の特徴を算出した。年齢及びBMI、喫煙、飲酒量、身体活動量、降圧薬服用および糖尿病の有無を調整因子として心拍変動と血圧値との関連を検討した。【結果】対象者の平均年齢は63.7±8.2歳であり、男性39.9%、女性34.5%が高血圧者であった。男性では、SDNN低群は、年齢、心拍数、BMIが高く、飲酒量が多く、高血圧である者の割合が高い傾向を認めた。女性では、SDNN低群は、年齢、心拍数が高く、身体活動量が低く、高血圧、糖尿病である者の割合が高く、非飲酒である傾向が認められた。女性ではSDNN低群では、他群に比べて収縮期および拡張期血圧が有意に低かった。男性においては、SDNN低群は拡張期血圧が他群と比べて有意に低い傾向を認めたが、収縮期血圧に対してはその傾向が有意に認められなかった。自律神経機能検査(HRV)測定受診者に対して、SOC(首尾一貫感覚)、SF-8、生活習慣に関するアンケート、特定健診調査項目、特定健診検査項目(尿酸値・クレアチニン値を加えた)を同時に実施し3500人のベースライン集団を確立することができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。3500人の自律神経機能検査(HRV)受診者の健康関連指標(首尾一貫感覚、SF-8、生活習慣に関するアンケート、特定健診調査項目、特定健診検査項目を調べたベースライン集団において、糖尿病罹患者に着目し、HRVと糖尿病者の健康関連指標を明らかにする。
酸化-乾燥ストレス交差耐性に関するイネ遺伝子資源の探索と圃場条件下での有用性評価

昨年までの研究により,栽培イネ(O. sativa)は酸化ストレス耐性の種内多様性が大きいこと,また圃場環境下でも土壌水分状態により酸化障害程度に違いが生じることが分かった.そこで本年度では(1)複数環境下での酸化障害の定量的把握および品種間差の確認を引き続き行うとともに,(2)圃場における長期間の穏やかな乾燥により誘導される順化応答がイネの光合成活性および生長に及ぼす影響を調査した.(1)圃場環境下での酸化障害発生の定量的把握および品種間差3年,5環境の圃場試験において,非湛水条件では気孔伝導度が低下し,地上部の生長が阻害された.光合成量子収率は非湛水条件で有意に低下したが,天水田で起こる程度の比較的穏やかな土壌乾燥では細胞膜酸化障害は植物の応答により十分に制御されていた.しかし,簡易評価による酸化ストレス耐性品種は感受性品種に比べて地上部の生長阻害が抑制された.量子収率の低い品種は低光強度での光合成速度が他よりも低い.このことから,蛍光測定を利用した比較的簡便な手法で評価できる酸化ストレス耐性は実際の乾燥ストレス下にある圃場環境でも生長に関わる形質として応用が期待できる.(2)乾燥順化による光合成系の変化および酸化障害との関係乾燥順化がその後の強い乾燥ストレス条件下での光合成系に及ぼす影響についてポット実験を行なった.順化個体では非順化個体よりも気孔伝導度が低く,葉内CO_2濃度の低下から光呼吸速度が増加していた.光呼吸は酸化障害軽減のための過剰エネルギー消去機構であり,順化個体では非順化個体でみられた炭酸固定回路の活性低下が抑制されていた.地上部生長量は順化個体で非順化個体よりも大きかった.乾燥順化は強いストレス条件下での生長速度維持になんらかの形で寄与していると考えられ,耕種的にストレス耐性を付与する技術として活用できる.イネの乾燥ストレス条件下における乾物生産に寄与する形質として酸化ストレス耐性に着目し,関連する遺伝子資源を探索すると同時に圃場条件下での有用性を評価することを目的とした.そこで,(1)準同質遺伝子系統群を用いた酸化ストレス耐性の簡易評価法を確立し,(2)その結果に基づき選抜したイネを圃場で栽培し,乾燥条件下での適応を調査した.(1)酸化-乾燥ストレス交差耐性に関する遺伝子資源の探索水耕栽培した91系統のイネ幼植物体に薬剤処理による酸化ストレス処理を行ったところ,光合成電子伝達活性の指標であるFv/Fm値に大きな遺伝的変異を確認した.このFv/Fmの値は酸化傷害によって低下する細胞膜安定度の指標(MSI)と強い正の相関関係がみられた.従って,酸化ストレス耐性をFv/Fmで評価することが可能であることが示された.次に,同様のイネ材料に対して乾燥ストレス処理を与え,Fv/Fmを測定したところ,ここでも大きな遺伝的変異が確認された.注目すべきは全く別に与えた酸化ストレスと乾燥ストレスに対し,高いFv/Fmを示す遺伝子型がある程度共通していたことである.このことは酸化ストレス耐性と乾燥ストレス耐性に共通して関わる生理的特徴が存在することを示唆するものであり,乾燥ストレス耐性に関わる新たな形質として注目される.(2)圃場栽培試験上記の評価結果に基づいて酸化ストレス耐性の異なる20系統を選抜し,東北タイ天水田における少降雨環境下で栽培した.圃場条件下で測定したFv/Fmの値は簡易評価の結果と対応がみられ,高いFv/Fmを示す遺伝子型では乾燥条件下で葉の水分状態が比較的高く維持されていた.このことから,幼苗を用いた酸化ストレス耐性の評価が圃場環境下における乾燥ストレスに対しても有効な指標となりうることが示唆された.今後は関連する生理的形質について詳しく調査する予定である.昨年までの研究により,栽培イネ(O. sativa)は酸化ストレス耐性の種内多様性が大きいこと,また圃場環境下でも土壌水分状態により酸化障害程度に違いが生じることが分かった.そこで本年度では(1)複数環境下での酸化障害の定量的把握および品種間差の確認を引き続き行うとともに,(2)圃場における長期間の穏やかな乾燥により誘導される順化応答がイネの光合成活性および生長に及ぼす影響を調査した.(1)圃場環境下での酸化障害発生の定量的把握および品種間差3年,5環境の圃場試験において,非湛水条件では気孔伝導度が低下し,地上部の生長が阻害された.光合成量子収率は非湛水条件で有意に低下したが,天水田で起こる程度の比較的穏やかな土壌乾燥では細胞膜酸化障害は植物の応答により十分に制御されていた.しかし,簡易評価による酸化ストレス耐性品種は感受性品種に比べて地上部の生長阻害が抑制された.量子収率の低い品種は低光強度での光合成速度が他よりも低い.このことから,蛍光測定を利用した比較的簡便な手法で評価できる酸化ストレス耐性は実際の乾燥ストレス下にある圃場環境でも生長に関わる形質として応用が期待できる.(2)乾燥順化による光合成系の変化および酸化障害との関係乾燥順化がその後の強い乾燥ストレス条件下での光合成系に及ぼす影響についてポット実験を行なった.順化個体では非順化個体よりも気孔伝導度が低く,葉内CO_2濃度の低下から光呼吸速度が増加していた.光呼吸は酸化障害軽減のための過剰エネルギー消去機構であり,順化個体では非順化個体でみられた炭酸固定回路の活性低下が抑制されていた.

地上部生長量は順化個体で非順化個体よりも大きかった.乾燥順化は強いストレス条件下での生長速度維持になんらかの形で寄与していると考えられ,耕種的にストレス耐性を付与する技術として活用できる.