hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
形質ＱＴＬと発現ＱＴＬデータの融合による穂形成の遺伝子ネットワーク構築

これまでにコシヒカリとハバタキから作出したBILs系統の発現QTL解析データと穂形質のQTL解析データをもとに、穂形質の形質QTL領域内に座乗するシスeQTL遺伝子を形質QTL遺伝子の原因候補遺伝子として推定した。この内、第7染色体上の一次枝梗を伸ばすハバタキ型QTLであるqPB7と、その領域内に位置するシスeQTL遺伝子MADS18との関係について、遺伝学的・分子生物学的に検討を行った。まずMADS18周辺で様々な組換え集団の穂形質評価を行ったところ、MADS18遺伝子座がハバタキ型になると一次枝梗が長くなった。さらにコシヒカリ由来MADS18遺伝子を、ハバタキゲノム部分置換系統に導入すると、一次枝梗がコシヒカリ程度に短くなった。以上結果から、MADS18が原因遺伝子であることが示されると同時に、QTLマッピングとマイクロアレイ解析を併用することでQTLの候補遺伝子を効率よく絞り込むことが可能であり、発現QTL解析デが短時間でQTL領域の遺伝子を絞り込む有効な手段であることが示された。本課題の最大の課題である、形質QTLと発現QTLの融合により、実際効率的にQTL遺伝子が単離出来るか否かについて、評価が簡単な初期生育に関わるQTL遺伝子を事例として試み実際に本手法が実際に有効であることを示した。25年度が最終年度であるため、記入しない。本課題の最大の課題である、形質QTLと発現QTLの融合により、実際効率的にQTL遺伝子が単離出来るか否かについて、穂形成に関わるQTL遺伝子を事例として試み実際に本手法が実際に有効であることを示した。また他の新規QTL遺伝子群についても、上記と同じ手法により遺伝子同定と機能解析を進めている状況であり、より効率的なQTL研究が可能となっている。本手法が有効であることが示されたので、本研究の本来の目的である穂構造に関する形質QTLと、マイクロアレイによる穂形成時のイネ全遺伝子の発現QTLを行い、形質と発現QTLを統合することで、穂構造に関与する遺伝子群を網羅的に抽出し、穂形成の遺伝子ネットワークを構築することを試みることに邁進する。本研究の目的の一つである形質と発現QTLの統合解析のQTL研究における有効性を示されたため、MADS18を含む新たに単離された穂形質QTL遺伝子の研究データを論文として発表する。またで穂メリステムでの発現QTLデータから、穂のQTL遺伝子の下流で働く因子を明らかにすることで、穂形成の遺伝子ネットワークを構築することを試みることに邁進する。
高分子超薄膜を用いた人工シナプス素子の創出と動作機構解明

神経・脳の情報伝達を模倣した、人工知能など計算・機械学習技術は近年飛躍的に進歩している。これはソフトウエア的な技術進歩に因るところが大きいが、計算コストが大きい点が問題である。一方でハードウエア的な解決、例えば「人工シナプス素子」が実現すれば、低消費エネルギーでの演算が期待できる。従来の人工シナプス素子研究では、(A)無機物を用いて半導体プロセスで作製される二端子型素子か、(B)高分子材料を用いて塗布作製される三端子型素子しか検討されてこなかった。(A)は材料選択幅の狭さ、(B)は素子構造の複雑さが問題である。そこで、1構造が簡単、2素子のflexible/wearable化が可能、3wet環境でも動作可能な高分子材料を用いた二端子型人工シナプス素子の創製を目指した。本研究では交互吸着(LbL; layer-by-layer)法を用いる。LbL法では高分子電解質(イオン解離基を有するためイオン輸送性を持つ)を1nmスケールで2任意の積層順序により3大面積・均一に積層することが出来るため、本研究には至適である。この際、酸化還元活性なフェロセンなどの金属錯体部位を化学的に微少量導入した高分子電解質を用いることで、膜中の任意の位置に任意の濃度で酸化還元活性部位を導入可能となる。以上の方策によりイオン伝導性と電子伝導性を両方有する混合伝導体超薄膜の作製を試み、さらに素シナプス動作の実証を検討した。これまでに1カチオン性高分子電解質PEIに対する電子伝導性部位(フェロセン)修飾手法の開発、2LbL法による薄膜集積手法の開発と、3積層した試料の電流ー電圧特性評価を行った。1において、活性エステル基を有するフェロセン誘導体とPEIを室温で混合することによりフェロセン修飾PEI(PEI-Fc)の合成が可能であり、なおかつ仕込み比によって得られるフェロセン修飾濃度が制御可能であることが分かった。次に、2においてアニオン性高分子電解質としてポリスチレンスルホン酸(PSS)を用いることでLbL膜の積層に成功した。顕微鏡観察の結果、表面は平滑であり薄膜作製が可能であることが分かった。さらに3において電流ー電圧特性評価を行ったところ、フェロセン導入率が高濃度の系では電子輸送性によると考えられる導通がみられた。一方、低濃度の系では湿度に依存した電流ー電圧特性が得られ、低湿度ではイオン伝導に由来すると考えられる抵抗変化挙動が、高湿度ではフェロセンの酸化還元に由来する信号が観測された。今後はカチオン性高分子へのフェロセン導入濃度を調整した試料について、精密に湿度を制御した上で系統的に電流ー電圧特性を検討することで、抵抗変化挙動に必要なフェロセン濃度と湿度条件を明らかにする。さらにこれを基に、LbL法の特性を活かして累積シーケンスの制御によるフェロセン含有層と不含有層の精密配置による素子構造からの電流ー電圧特性制御について検討する。

今後はカチオン性高分子へのフェロセン導入濃度を調整した試料について、精密に湿度を制御した上で系統的に電流ー電圧特性を検討することで、抵抗変化挙動に必要なフェロセン濃度と湿度条件を明らかにする。さらにこれを基に、LbL法の特性を活かして累積シーケンスの制御によるフェロセン含有層と不含有層の精密配置による素子構造からの電流ー電圧特性制御について検討する。物品購入および旅費については、比較検討を行った結果、購入予定物品および旅程が予定よりも安価で購入できたため。2019年度は消耗品費および成果報告のための外国旅費を中心に執行する予定である。
肝臓グリコーゲン貯蔵の充満を引き金にした新規脂肪酸生合成促進シグナルの解明

本研究では肝臓グリコーゲン貯蔵の充満が脂肪酸生合成促進シグナルを制御するという仮説のもと、関連する転写因子の活性調節機序と、そのタイミングを調べた。グルコース投与群では血中グルコース、インスリン濃度の増加に伴いSREBP-1cの遺伝子発現量の増加が確認された。一方で、フルクトース投与群では血中インスリン濃度が増加していないにも関わらずSREBP-1cの発現量増加が確認され、インスリン非依存的なSREBP-1cの変化が確認された。グルコース群・フルクトース群のSREBP-1c発現変化には差があり、フルクトース群の方が遅れてピークを迎えることが明らかになった。肝臓グリコーゲン量の変化も同様の推移を示しており、肝臓グリコーゲン量とSREBP-1cの遺伝子発現量には何らかの関与があることが示唆された。一方で、タンパク質のO-GlcNAc化量の変化は両群ともに同様の変化を示し、差は見られなかった。またO-GlcNAc化タンパク量の増加は糖質投与2時間でピークに達した。これらの結果は、肝グリコーゲン貯蔵の充満が脂肪酸合成系遺伝子発現量増加の引き金になっているという仮説においてタンパク質のO-GlcNAc化が関与していないことを示唆している。一方で、グルコース・フルクトースの投与はそれぞれ糖新生関連遺伝子であるG6Pase、PEPCKの遺伝子発現量を低下させることが明らかになった。その原因として、インスリンシグナルの活性化による転写因子FoxO1の核外移行-失活の経路が考えられ、それら経路の活性を調べた。その結果、グルコース・フルクトース投与群どちらにおいてもインスリンシグナルの活性化とFoxO1タンパク質の核外移行が確認された。フルクトース投与群においては投与後の血中インスリン濃度の増加が見られかったことから、何らかの経路を介してAKTのリン酸化を引き起こしている可能性が示唆された29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。これまで、食後の脂肪酸生合成酵素の発現量変化はインスリンによって制御されていると考えられてきた。しかし近年、インスリン分泌不全モデルにおいても食後の脂肪酸生合成酵素の発現量増加が生じることが明らかになった。これらの背景より、本研究では「インスリンを介さない脂肪酸生合成促進機序の解明」を目的に検討を行った。本研究により、SREBP-1c mRNA発現量の変化が血中インスリン濃度の変化とは一致しないこと、肝臓グリコーゲン蓄積と何らかの関連があることが明らかになった。さらに糖質中間代謝産物量、タンパクのO-GlcNAc化に関わる酵素、O-GlcNAc化タンパク量の測定により、再摂食後の脂肪酸生合成はヘキソサミン経路への糖質流入促進およびO-GlcNAc化によって制御されている可能性を見出した。今後さらに正確なデータを得るためにプロトコールの改善などを行っていく予定である。アイソトープトレーサーによる代謝測定は、実験手技の開発に遅れが生じている。これまで絶食後に餌を飼育ケージに戻し、自由摂食としていたが個体ごとに摂食量、タイミングに差があり正確な測定が出来なかった。そこでグルコース・フルクトースをそれぞれ一定量経口投与することでこの問題点を解消した。グルコース投与群では血中グルコースの増加、インスリンの増加に伴いSREBP-1cの発現量増加も確認された。一方で、フルクトース投与群では血中インスリン濃度が増加していないにもかかわらずSREBP-1cの発現量増加が確認され、インスリン非依存的なSREBP-1cの変化が確認された。グルコース群・フルクトース群のSREBP-1c発現量の変化には差があり、フルクトース群の方が遅れてピークを迎えることが明らかになった。肝臓グリコーゲン量の変化も同様の推移(フルクトース群の方がグルコース群に比べてピークに達するのが遅い)を示しており、肝臓グリコーゲン量とSREBP-1cの遺伝子発現量には何らかの関与があることが示唆された。一方で、タンパク質のO-GlcNAc化量の変化はグルコース群・フルクトース群ともに同様の変化を示し、両群で差は見られなかった。またO-GlcNAc化タンパク量の増加は糖質投与2時間でピークに達しており、肝臓グリコーゲンの蓄積前に生じていることが明らかになった。肝臓グリコーゲンとSREBP-1cの発現量変化には関連が見いだせることからO-GlcNAc修飾以外の面から検討することとする。絶食ー再摂食を再現するための正確なプロトコール作成に時間を要した。また当初の仮説である、O-GlcNAC化タンパクの発現量変化に大きな差がなかったことから、別の因子による制御が大きく関与していると考えられ、他方面からの検討が必要になった。

一方で、フルクトース投与群では血中インスリン濃度が増加していないにも関わらずSREBP-1cの発現量増加が確認され、インスリン非依存的なSREBP-1cの変化が確認された。グルコース群・フルクトース群のSREBP-1c発現変化には差があり、フルクトース群の方が遅れてピークを迎えることが明らかになった。肝臓グリコーゲン量の変化も同様の推移を示しており、肝臓グリコーゲン量とSREBP-1cの遺伝子発現量には何らかの関与があることが示唆された。一方で、タンパク質のO-GlcNAc化量の変化は両群ともに同様の変化を示し、差は見られなかった。またO-GlcNAc化タンパク量の増加は糖質投与2時間でピークに達した。これらの結果は、肝グリコーゲン貯蔵の充満が脂肪酸合成系遺伝子発現量増加の引き金になっているという仮説においてタンパク質のO-GlcNAc化が関与していないことを示唆している。一方で、グルコース・フルクトースの投与はそれぞれ糖新生関連遺伝子であるG6Pase、PEPCKの遺伝子発現量を低下させることが明らかになった。その原因として、インスリンシグナルの活性化による転写因子FoxO1の核外移行-失活の経路が考えられ、それら経路の活性を調べた。その結果、グルコース・フルクトース投与群どちらにおいてもインスリンシグナルの活性化とFoxO1タンパク質の核外移行が確認された。フルクトース投与群においては投与後の血中インスリン濃度の増加が見られかったことから、何らかの経路を介してAKTのリン酸化を引き起こしている可能性が示唆されたプロトコールを変更し、給餌を4時間のみにして検討を行ったがそれでも個体間でのばらつきが大きく正確なデータ採取が困難となっている。糖質摂取量および摂取タイミングの差は肝臓内の糖質代謝産物量(G6PおよびF6Pなど)および肝臓グリコーゲン蓄積に大きな影響を与えてしまう。そこで今後は、マウスに一定量の糖質を投与(経口もしくは腹腔内)することで、個体間での糖質摂取量および摂取タイミングの差を改善した再摂食モデルを作製し、肝臓グリコーゲン量および糖質代謝産物量と脂肪酸生合成酵素の発現変化の関連性を明らかにしていく予定である。これまでの検討により肝臓グリコーゲン蓄積のタイミングとSREBP-1cの遺伝子発現量変化には何らかの関与があることが示唆された。一方で、O-GlcNAc化タンパク質の増加は肝臓グリコーゲンの蓄積以前から生じているため、グリコーゲン蓄積後のSREBP-1c発現量増加とは無関係である可能性が高い。絶食-再摂食による代謝関連遺伝子の発現変化には時計遺伝子による制御なども関与していることが知られており、今後はO-GlcNAc化修飾以外の機序に着目して、肝臓グリコーゲン量とSREBP-1c遺伝子発現量の変化を検討することとする。29年度が最終年度であるため、記入しない。
興奮性組織周辺の微小電場測定装置の開発

興奮性組織が発生する電気現象に伴う組織周辺の微小電場を測定する目的で,電場を一定の周波数で変調し,この周波数のみの信号を選択的に増巾することによって,シグナル・ノイズ比を改善し,弱い電場の変動を記録することを計画した.電場の周波数変調は東北金属工業製の積層型圧電アクチュエータによって電極を1050μmの振巾で機械的に振動させることで行った.パルス発生装置で弱い電場を作ったモデル実験では電場の変動を記録するには1020Hzの振動が適していた.電極は作製の容易さ,安定性,使用の便利さなどからガラス電極が適していた.しかし,振動によって電極自身に電位が発生するのが問題であったが,先端径を25μmにし,電極抵抗を低く保つことによって実用上差し支えなかった.電極内には外液と同じ生理的食塩水を詰め,不関電極にも同じものを用いた.増巾器としてはNF ElectronicInstrument社のロックインアンプ(5600型)を用い,振動子を駆勤する発振器の出力を外部からの参照信号として与え,分析周波数レンジは10-120Hzに設定し, Lowpass fiterの時定数は通常100msecにしたが,安定度が悪いときには300msecで用いた.この振動電極でモルモット胃壁の平滑筋層の小切片の周辺電場の記録を試みた.不関電極は振動電極にできるだけ近づけ,これらの電極の電位は微小電極用の差動増巾器を介してロックインアンプに入力した. 20Hzで1020μmの巾で振動させると, slow waveを反映する電場の変動をとめたり,電極を組織から離すと消失した.ただ,周辺の電場はかなり複雑であり,ペースメーカーの存在などを確定するような分析は不可能と考えられる.今後,非常に小さい筋層を用いて筋線維の走行と電極の振動方向の関係などを正確に測定していくことが必要で,このような実験が可能になるように改善を重ねていく予定である.興奮性組織が発生する電気現象に伴う組織周辺の微小電場を測定する目的で,電場を一定の周波数で変調し,この周波数のみの信号を選択的に増巾することによって,シグナル・ノイズ比を改善し,弱い電場の変動を記録することを計画した.電場の周波数変調は東北金属工業製の積層型圧電アクチュエータによって電極を1050μmの振巾で機械的に振動させることで行った.パルス発生装置で弱い電場を作ったモデル実験では電場の変動を記録するには1020Hzの振動が適していた.電極は作製の容易さ,安定性,使用の便利さなどからガラス電極が適していた.しかし,振動によって電極自身に電位が発生するのが問題であったが,先端径を25μmにし,電極抵抗を低く保つことによって実用上差し支えなかった.電極内には外液と同じ生理的食塩水を詰め,不関電極にも同じものを用いた.増巾器としてはNF ElectronicInstrument社のロックインアンプ(5600型)を用い,振動子を駆勤する発振器の出力を外部からの参照信号として与え,分析周波数レンジは10-120Hzに設定し, Lowpass fiterの時定数は通常100msecにしたが,安定度が悪いときには300msecで用いた.この振動電極でモルモット胃壁の平滑筋層の小切片の周辺電場の記録を試みた.不関電極は振動電極にできるだけ近づけ,これらの電極の電位は微小電極用の差動増巾器を介してロックインアンプに入力した. 20Hzで1020μmの巾で振動させると, slow waveを反映する電場の変動をとめたり,電極を組織から離すと消失した.ただ,周辺の電場はかなり複雑であり,ペースメーカーの存在などを確定するような分析は不可能と考えられる.今後,非常に小さい筋層を用いて筋線維の走行と電極の振動方向の関係などを正確に測定していくことが必要で,このような実験が可能になるように改善を重ねていく予定である.興奮性組織周辺の微小電場を測定する目的で、電場を一定の周波数で変調し、この周波数のみを選択的に増巾することによって、シグナル・ノイズ比を改善し、電場の小さい変動を記録することを計画した。電場の周波数変調は電極を機械的に振動させれば良いが、これには電極自身の機械的歪と、電極の振動による電極表面と溶液との間で発生する電位(流動電位)とが大きい問題となった。この点を解決するため、いろいろの材質の電極を作製し、比較検討した。その結果、白金黒を用いるのが最良であるが、実験の目的によってはガラス電極でも利用可能であることが明らかとなった。次の問題は電極の振動方向であるが、これは実験に用いる標本の取り付け方と電極の固定方法などで制約を受ける場合が多いが、理想的には電極の縦軸方向に振動させることが望ましい。振動子は最初電磁型のものを試作したが、電極の重さのため、振動子の機械的特性が変化し、振動の安定性などに問題があった。しかし、小型でしかも出力が大きい東北金属工業製の積層型圧電アクチュエータを入手し、振動波形や周波数特性なども良好であることが分かり、振動子の問題はほぼ解決できた。増巾器としてはエヌエフ回路設計ブロック社のロックインアンプ(5600型)を用いたが、感度、安定性とも優秀であった。実際の生理学的実験としてはモルモット胃壁の平滑筋層を用いて、自発性に発生する電位変動(slow wave)を測定した。

この結果、slow waveは広い範囲で同期しているため、空間的な電位勾配が非常に弱いことが明らかとなった。このための振動の振巾を100μmほどに大きくする必要があるが、流動電位の混入も相対的に大きくなる。これは振動周波数を10Hzほどに低下させることでかなり回避できる。Slow waveは発生頻度が1分間に35回ほどの遅い現象であるので、低い変調周波数でも充分実用的であった。今後この装置の生理学的応用に努める予定である。
交通と情報の多階層ネットワークにおける一般均衡分析

本年度は5本の査読論文と3回の学会報告を行った。本科研プロジェクトは、4つのカテゴリーから構成されている。すなわち、(1)交通と産業立地の相互作用の理論的研究、および、集積の経済および労働者技能形成過程の解明と計測、(2)交通の費用便益分析における部分均衡モデルと一般均衡モデルの比較、(3)静脈ネットワークにおけるリサイクル拠点の役割、(4)中央・地方政府間関係を考慮した租税競争の分析であり、それぞれの分野で積極的に研究を進展させてきた。たとえば、交通関係の分野では、近年、事業活動が活発になっているいわゆる低価格航空会社(low-cost carrier, LCC)が、どのようにアジア各国の航空流動に影響を与えたかを分析した。また、インドネシアの自動車、オートバイ等による道路交通流動の実体とその社会・経済的な決定要因について実証的に明らかにした。廃棄物の経済分析に関係する研究では、同じくインドネシアの主要都市であるジョグジャカルタを取り上げて、廃棄物処理の近代化や廃棄物の分別といった政策の効果・影響を明らかにした。こうした個別分野の研究を進めることと平行して、最新の関連する研究分野の動向を知るために、研究会を行った。定例の研究会を5回(各回2報告)、政策研究大学院大学において開催した。また、長崎大学において1日がかりのコンファレンス(6報告とそれに対応したコメント・セッション)を開催し、関東地域以外の研究者との間でも積極的に交流を行うように努めた。これまでワーキングペーパーやディスカッションペーパーで公表、あるいは、学会で口頭報告してきた研究成果が着実に査読付き論文等として刊行されており、当初計画したものと同程度に研究成果を得られているため。本年度は、上の4つの分野について、研究プロジェクトの完成を見据えて、理論と実証の両面から引き続きさまざまな研究活動を推進する。たとえば、交通政策分野では、土地利用の側面を明示的に含む都市モデルにおいて、最適な交通インフラ整備が満たすべき基準を明らかにするとともに、結果をさまざまなファーストベストの都市に一般化する。また、日本の国鉄民営化を政策介入として、競争の程度に生じた違いが高速鉄道におけるサービスの品質、すなわち移動の時間費用に与えた効果を実証的に分析する。さらに、二酸化炭素排出の情報の有無が国際航空旅客のチケット購買行動にどのように影響を与えるかをランダム化コンジョイント実験を用いて実証的に明らかにする。関連分野の研究成果とも統合しながら、都市・交通政策の全体をカバーする研究成果を目指す。平行して、研究成果の普及のために積極的に学会報告、論文出版を行う。一方、最新の関連分野の研究成果を取り入れるために、研究会を定期定期開催し(5-6回程度、毎回2名の報告者)、研究者間の意見交換、ネットワーク作りにも注力する。プロジェクトの1年目の活動として、おもに、交通・情報ネットワークに関するマクロ・ミクロのデータを収集しつつ、関連する先行文献を調査した。また、最新の研究動向を把握するために、日本経済学会・応用経済学会等の学会に出席するとともに、研究会を6回開催して12の研究が政策研究大学院大学において報告された。さらに異分野間の研究交流を図るために、コンファレンスを開催し、そこでは6つの研究報告がなされた。個別の研究活動については、3編の原著論文を刊行し、1つの学会報告を行った。そのうちの1編では、京阪神圏の鉄道ネットワークについて、都市構造との相互作用を考慮しながら議論した。すなわち、京阪神圏は利便性の観点では東京圏に比べて劣っており、改善方法とその際の便益の計測法について議論した。またもう1編では、交通の部分均衡分析と一般均衡分析を比較するために、航空市場を例にとってモデル化した。世界の航空市場では、他の交通と異なり、空港における高収益の兼業(レンタカー、免税店等)が注目されている。しかし、これまでの研究では、兼業は非常に恣意的な形でモデル化されていた。本年度の研究では、自然な形で一般均衡的に兼業をモデル化し、これまでの部分均衡分析がなしえなかった、空港に対する総合的な分析を行った。また、交通需要予測で用いられるロジットモデル等の離散選択モデルが一般均衡上どのような意味を持つかを研究するために、離散選択モデルの理論的基礎を整理した。当初予定していた程度に、基礎的なデータ収集や、関連文献の調査、および、コンファレンス・研究会等を開催することで必要な情報交換が実現できたため。2016年度に引き続き、Kidokoro and Zhang (forthcoming)論文では、交通の部分均衡分析と一般均衡分析を比較するために、航空市場に焦点を当てた。2016年度とは異なる一般均衡モデルを構築し、より一般的な形で、空港における高収益の兼業(レンタカー、免税店等)が空港使用料、空港投資、兼業の価格水準、空港の収支均衡に与える影響を分析した。その結果、これまでの部分均衡分析では得られなかった、空港が収支均衡を達成するための条件を導出できた。Yang, Kaneko, Fujii, and Yoshida(2017)論文等では、途上国におけるインフラ整備・関連産業のもたらすさまざまな政策効果に焦点をあて、実証分析を中心に研究を行った。たとえば四川省における大地震の前後で、環境規制の変化がセメントと産業の製造技術を変化させたかを分析したり、アフガニスタンにおける銅鉱山の開発に当たって発生した住民の強制的な移住が、家計の消費行動や所得に与える影響を明らかにしたりした。Hasegawa and Kiyota(2017)論文では、2009年度の日本の国際課税制度変更(外国子会社配当益金不算入制度の導入)が、日本の多国籍企業の海外子会社の配当送金行動に与えた影響を分析した。

分析の結果、内部留保残高の大きい子会社や、配当源泉税率が低い国に立地する子会社が税制改正に反応して、親会社への配当送金を増加させたことを示した。当初計画していた研究について、学術雑誌等の形で一定数の刊行物が得られており、今後もそれぞれのテーマについて、新たな展開が見込まれるため。本年度は5本の査読論文と3回の学会報告を行った。本科研プロジェクトは、4つのカテゴリーから構成されている。すなわち、(1)交通と産業立地の相互作用の理論的研究、および、集積の経済および労働者技能形成過程の解明と計測、(2)交通の費用便益分析における部分均衡モデルと一般均衡モデルの比較、(3)静脈ネットワークにおけるリサイクル拠点の役割、(4)中央・地方政府間関係を考慮した租税競争の分析であり、それぞれの分野で積極的に研究を進展させてきた。たとえば、交通関係の分野では、近年、事業活動が活発になっているいわゆる低価格航空会社(low-cost carrier, LCC)が、どのようにアジア各国の航空流動に影響を与えたかを分析した。また、インドネシアの自動車、オートバイ等による道路交通流動の実体とその社会・経済的な決定要因について実証的に明らかにした。廃棄物の経済分析に関係する研究では、同じくインドネシアの主要都市であるジョグジャカルタを取り上げて、廃棄物処理の近代化や廃棄物の分別といった政策の効果・影響を明らかにした。こうした個別分野の研究を進めることと平行して、最新の関連する研究分野の動向を知るために、研究会を行った。定例の研究会を5回(各回2報告)、政策研究大学院大学において開催した。また、長崎大学において1日がかりのコンファレンス(6報告とそれに対応したコメント・セッション)を開催し、関東地域以外の研究者との間でも積極的に交流を行うように努めた。これまでワーキングペーパーやディスカッションペーパーで公表、あるいは、学会で口頭報告してきた研究成果が着実に査読付き論文等として刊行されており、当初計画したものと同程度に研究成果を得られているため。個別テーマについて分析するフレームワーク構築を推進する。最初の段階では、それぞれのテーマの内部で完結する分析を行うが、完成次第、いくつかのテーマ、あるいは、そのテーマにおいて重要な(とくに規模の経済性や外部性に関連する)要因同士で、相互にスピルオーバーするものを抜き出し、複合的な分析を行うことができるよう、個別のフレームワークを拡張することを目指す。平成28年度と同様に定例の研究会を開催し、より広く研究成果を公開することに努める。たとえば、産業立地を分析するモデルと居住地選択を分析するモデルがあるとき、個別の分析においては、通常は他方を外生とするであろう。しかし、これらは現実には同時決定されるものであり、また、したがって、居住地と企業の立地点(=勤務地)間の通勤行動も内生的に決まるはずである。
地盤との相互作用を考慮した社会基盤施設の断層対策の合理的なガイドラインの提案

断層を避けての建設が不可避なライフライン施設では、これを避けることを前提とした“ゾーニング法"の適用はそぐわない.したがって大変形を受ける地盤内の構造物の“壊れ方の実際"を精密な計測で定量的に把握し,これに備えておくことは重要であり,過去の被害事例をディジタルデーターアーカイブスとして多くの研究者に公開し議論を深める必要がある.実際の断層被害の現れた地盤内には傾きあるいは破壊されたままの構造物が残存しており、本研究では台湾・高速道路3号線のBauweishanの高架橋基礎杭の調査などを中心にデータアーカイブスの構築を行った.この調査・研究では台湾大学陳教授、財団法人台湾営建研究院(Taiwan Construction Research Institute)の李博士、台湾国道新建工程局(Taiwan Area National Expressway Engineering Bureau)の第2区所、陳氏らの全面的協力を得た。この調査の結果、工事中で橋脚を支えていた杭と、橋脚が建設されていなかった杭の亀裂の発生パターンに顕著な差が現れており、最初に強い揺れが来て、上部構造物の慣性力が大きく亀裂発生に関わったものと、上部構造物の影響がなく、ただ揺れの後に生じる地盤の大変形が亀裂発生に関わったものに分類されることが示された。これは断層近くの構造物の設計に重要な知見であり、個々で提案するガイドラインの主要な項目の一つになっている。また2003年のイランBam地震の断層沿いの被害についても現地の電柱亀裂分布調査結果をもとに詳細な地震動分布の推定を行い、さらに2004年中越地震のトンネルの被害も地盤変形を記録している貴重なデータとして解析を行った。以上の成果は下記URLへ収録し、公開している。断層を避けての建設が不可避なライフライン施設では、これを避けることを前提とした"ゾーニング法"の適用はそぐわない.したがって大変形を受ける地盤内の構造物の"安全な壊し方"を研究し,これに備えておくことは重要であり,過去の被害事例をディジタルデーターアーカイブスとして多くの研究者に公開し議論を深める必要がある.実際の断層被害の現れた地盤内には傾きあるいは破壊されたままの構造物(台湾・高速道路3号線数箇所の基礎杭,国内では岩手県葛根田発電所放水路トンネルなど)が少なからず残存する.本年度はこれらの地下構造物の存在を主に3次元比抵抗によって調査する手法に取り組んだ。葛根田では、まず2次元比抵抗調査を試み、雑音の少ない環境下でトンネル位置に高比抵抗域を確認し、また断層の位置に沿って低比抵抗域が現れることを確認した。さらに中越地震の被害現場など断層近傍の3次元比抵抗分布状況などを調査した。断層を避けての建設が不可避なライフライン施設では、これを避けることを前提とした"ゾーニング法"の適用はそぐわない.したがって大変形を受ける地盤内の構造物の"安全な壊し方"を研究し,これに備えておくことは重要であり,過去の被害事例をディジタルデーターアーカイブスとして多くの研究者に公開し議論を深める必要がある.実際の断層被害の現れた地盤内には傾きあるいは破壊されたままの構造物が残存しており、本年は台湾・高速道路3号線のBaweishanの高架橋基礎杭の調査を行った.まず2次元、3次元の比抵抗、および地中レーダー探査を試み、放棄され地中に残存している基礎杭の位置を推定した。そしてこれを取り巻くようにボーリング掘削を行い、杭と地盤の相対的位置関係を確認し、相互作用の解析を進めている。この調査・研究では台湾大学陳教授、財団法人台湾営建研究院(Taiwan Construction Research Institute)の李博士、台湾国道新建工程局(Taiwan Area National Expressway Engineering Bureau)の第2区所、陳氏らの全面的協力を得ている。

また2003年のイランBam地震の断層沿いの被害についても現地の電柱亀裂分布調査結果をもとに詳細な地震動分布の推定を行い、さらに2004年中越地震のトンネルの被害も地盤変形を記録している貴重なデータとして解析を行った。以上の成果は順次下記URLへの登録を開始している。断層を避けての建設が不可避なライフライン施設では、これを避けることを前提とした"ゾーニング法"の適用はそぐわない.したがって大変形を受ける地盤内の構造物の"壊れ方の実際"を精密な計測で定量的に把握し,これに備えておくことは重要であり,過去の被害事例をディジタルデーターアーカイブスとして多くの研究者に公開し議論を深める必要がある.実際の断層被害の現れた地盤内には傾きあるいは破壊されたままの構造物が残存しており、本研究では台湾・高速道路3号線のBauweishanの高架橋基礎杭の調査などを中心にデータアーカイブスの構築を行った.この調査・研究では台湾大学陳教授、財団法人台湾営建研究院(Taiwan Construction Research Institute)の李博士、台湾国道新建工程局(Taiwan Area National Expressway Engineering Bureau)の第2区所、陳氏らの全面的協力を得た。この調査の結果、工事中で橋脚を支えていた杭と、橋脚が建設されていなかった杭の亀裂の発生パターンに顕著な差が現れており、最初に強い揺れが来て、上部構造物の慣性力が大きく亀裂発生に関わったものと、上部構造物の影響がなく、ただ揺れの後に生じる地盤の大変形が亀裂発生に関わったものに分類されることが示された。これは断層近くの構造物の設計に重要な知見であり、個々で提案するガイドラインの主要な項目の一つになっている。以上の成果は下記URLへ収録し、公開している。
ヒト白血病細胞の分化誘導に関わるレチノイン酸応答遺伝子の発現制御機構の解析

これまで当研究室では、レチノイン酸とGM-CSFを併用することで、骨髄芽球性白血病細胞ML-1を相乗的に顆粒球方向へ分化誘導することに成功している。本研究では、この分化誘導系でのレチノイン酸標的遺伝子群の発現制御機構の解明を目指しレチノイン酸応答遺伝子群、レチノイン酸レセプター群、レセプター共役因子群について、分化誘導過程での発現動態を中心に詳細な解析を試みた。レチノイン酸とGM-CSFを併用処理後、ノーザンプロット法により各種遺伝子の発現動態を調べた結果、レチノイン酸応答遺伝子群であるC/EBPεとレセプター共役因子群であるSRC3/AIB1の両誘導剤による相乗的な発現誘導が検出され、レチノイン酸レセプター群ではGM-CSFによるRARαの発現誘導が検出された。また、メチレーション修飾関連因子についても解析した結果、アルギニンメチレーションに関わるPRMTsやPAD4遺伝子の発現変動が検出された。次に、これらの遺伝子のタンパク質レベルでの発現動態をウェスタンブロット法で調べた結果、mRNAレベルと同様な発現変動を示すことが明らかとなった。また、RARα、SRC3/AIB1遺伝子の発現変動は、同様の相乗的な分化誘導を示すKG-1、THP-1細胞においても検出された。さらに、これらの発現変動が分化誘導に関与しているかどうかを明らかにするために、siRNA法を用いた解析を行った。siRNAの導入によるSRC3/AIB1遺伝子の発現誘導の抑制により、分化形質(NBT還元能)の誘導が抑制される傾向が示された。以上の結果より、レチノイン酸とGM-CSFによる相乗的な分化誘導は、SRC3/AIB1の発現量の増加により細胞のレチノイン酸に対する感受性が上がり、レチノイン酸応答遺伝子であるC/EBPεなどの遺伝子が誘導された結果引き起こされた可能性が示唆された。本年度では、この分化誘導系でのレチノイン酸標的遺伝子群の発現制御機構の解明を目指しレチノイン酸応答遺伝子群、レチノイン酸レセプター群、レセプター共役因子群について、分化誘導過程での発現動態を中心に詳細な解析を試みた。レチノイン酸とGM-CSFを併用処理したML-1細胞よりmRNAを抽出して、ノーザンブロット法により各種遺伝子の発現動態を調べた結果、レチノイン酸応答遺伝子群では、C/EBPεの発現が両誘導剤により相乗的に誘導されることが分かった。また、レチノイン酸レセプター群ではRARαのGM-CSFによる発現誘導が、レセプター共役因子群ではSRC3/AIB1の両誘導剤による相乗的な発現誘導が検出された。また、このRARα、SRC3/AIB1遺伝子の発現変動は、同様の相乗的な分化誘導を示すKG-1、THP-1細胞においても検出された。これらの結果より、レチノイン酸とGM-CSFによる相乗的な分化誘導は、RARα、SRC3/AIB1遺伝子の発現量の増加により、細胞のレチノイン酸に対する感受性が上がり、レチノイン酸応答遺伝子であるC/EBPなどの分化関連遺伝子が誘導された結果引き起こされた可能性が考えられる。

現在、クロマチン免疫沈降法による転写制御複合体の構成成分についての解析や、siRNAのML-1細胞への導入法の検討を進めている段階であり、今後はさらに詳細な解析を進め、分化誘導に関わるレチノイン酸応答遺伝子の発現制御機構について検討していく予定である。これまで当研究室では、レチノイン酸とGM-CSFを併用することで、骨髄芽球性白血病細胞ML-1を相乗的に顆粒球方向へ分化誘導することに成功している。本研究では、この分化誘導系でのレチノイン酸標的遺伝子群の発現制御機構の解明を目指しレチノイン酸応答遺伝子群、レチノイン酸レセプター群、レセプター共役因子群について、分化誘導過程での発現動態を中心に詳細な解析を試みた。レチノイン酸とGM-CSFを併用処理後、ノーザンプロット法により各種遺伝子の発現動態を調べた結果、レチノイン酸応答遺伝子群であるC/EBPεとレセプター共役因子群であるSRC3/AIB1の両誘導剤による相乗的な発現誘導が検出され、レチノイン酸レセプター群ではGM-CSFによるRARαの発現誘導が検出された。また、メチレーション修飾関連因子についても解析した結果、アルギニンメチレーションに関わるPRMTsやPAD4遺伝子の発現変動が検出された。次に、これらの遺伝子のタンパク質レベルでの発現動態をウェスタンブロット法で調べた結果、mRNAレベルと同様な発現変動を示すことが明らかとなった。また、RARα、SRC3/AIB1遺伝子の発現変動は、同様の相乗的な分化誘導を示すKG-1、THP-1細胞においても検出された。さらに、これらの発現変動が分化誘導に関与しているかどうかを明らかにするために、siRNA法を用いた解析を行った。siRNAの導入によるSRC3/AIB1遺伝子の発現誘導の抑制により、分化形質(NBT還元能)の誘導が抑制される傾向が示された。以上の結果より、レチノイン酸とGM-CSFによる相乗的な分化誘導は、SRC3/AIB1の発現量の増加により細胞のレチノイン酸に対する感受性が上がり、レチノイン酸応答遺伝子であるC/EBPεなどの遺伝子が誘導された結果引き起こされたことが示唆された。
LRR膜貫通型タンパク質ファミリー機能不全による神経疾患発症機序の解明

自閉症、統合失調症などの神経疾患を対象として、比較ゲノムを利用した発生発達障害、精神神経疾患動物モデルの系統的開発を行った。機能が未知の脳に発現するロイシンリッチリピート(LRR)膜タンパク質を標的とした解析を行うことにより、神経疾患に関連のある行動異常を示す新たな遺伝子変異マウス15系統を樹立することができた。これらのマウスを形態学、神経化学、電気生理学、薬理学に用いられる手法を用いて解析した結果、自閉症、統合失調症、不安障害、感覚障害の発症機序について、重要な知見を得ることができた。(1)内耳の神経回路形成に重要な役割を持つ膜タンパク質「SLITRK6」を発見内耳は、耳の最内部にある器官で、蝸牛、前庭・三半規管などから構成され、聴覚・平衡感覚などにかかわる。これまでに内耳の神経回路形成では、ニューロトロフィン(神経栄養物質)と呼ばれる分泌性タンパク質を介した情報伝達系が重要な役割を果たすことが知られていた。ニューロトロフィンやその受容体を欠損したマウスは、内耳の神経細胞が正しく突起を伸ばすことができない、細胞死を起こしてしまう、などの異常を示し、正常な神経回路を形成できない。我々は、主に脳神経系に存在し、神経突起の伸展を調節する機能を持つとされている細胞膜貫通型タンパク質SLITRKファミリーの1つ「SLITRK6」を欠損するマウスを作製したところ、ニューロトロフィン欠損マウスに似た内耳の異常を観察した。SLITRK6は、内耳の神経細胞がシナプスを作る標的である感覚上皮という組織に存在している。SLITRK6欠損マウスから単離した感覚上皮細胞は、培養皿の中でも神経突起を引きつける働きが弱く、感覚上皮で産生されているニューロトロフィンの発現を調べたところ、SLITRK6欠損マウスでは内耳のニューロトロフィン発現量が低下していた。この培養皿に外部からニューロトロフィンを加えると、神経突起は正常マウスと同じ程度に伸びた。これらのことから、SLITRK6は、内耳のニューロトロフィン量を調節することで、内耳の神経回路形成に関与していることが明らかとなった。今回の発見は、感音性難聴※4の発症機構の理解や治療法の改善に役立つものと期待されている。(2)LRR膜タンパク質遺伝子欠損動物の作製および神経学的表現型の解析新たなはLRR膜タンパク質遺伝子欠損動物を解析したところ、そのうちの一つで統合失調症類似の症状(不安様行動の増強、過活動、感覚運動連関障害、社会性行動異常)を示し、AMPAおよびNMDA受容体の動態異常による海馬シナプス伝達効率変化を伴うことが明らかになった。(1)主に脳神経系に存在し、神経突起の伸展を調節する機能を持つ細胞膜貫通型タンパク質SLITRKファミリーの1つSLITRK6を欠損するマウスを作製したところ、ニューロトロフィン欠損マウスに似た内耳の異常を観察した(Katayama et al. PLoSONE, 2009, 4 : e7786)。さらにSLITRK6欠損マウスの聴力検査を行ったところ、感音難聴が認められた(Matsumoto et al., 2010)。また、前庭動眼反射を評価することにより、このマウスの前庭期間の回転の検知能力には水平方向・垂直方向の違いがあることを見いだした。これらの発見を基に、現在共同研究者と共にSLITRK6のヒト遺伝性神経疾患発症への関与を検討している。(2)Slitrkファミリー、Lrfnファミリー、Lrrtmファミリーなどを含む15種類の遺伝子について、ノックアウトマウスが作製され、行動・形態・生理などの多角的な解析が進められた。その結果、これらのマウスはすべてヒトの精神神経疾患と関連した行動異常を示すことが明らかになり、遺伝子産物の一部はシナプス形成、シナプス機能維持、神経回路形成で重要な役割をもつことが明らかになりつつある。一方、プロジェクトの進行と同時に外国のグループが患者DNAを用いた大規模な遺伝子マッピング解析により、これらのうちのいくつかが、疾患の発症と関連する可能性が示された。これらには統合失調症、躁うつ病、自閉症、トゥレット症候群などが含まれている。マウスに現れた脳機能の以上から考えれば、今後も標的としたほかの遺伝子が精神疾患の原因遺伝子と確認される可能性は高いと考えられる。1.抑制性シナプス形成に重要なタンパク質を発見近年の研究から興奮性シナプスと抑制性シナプスのバランスが正常な脳機能活動に重要で、いくつかの神経疾患ではこのバランスが乱れていると考えられている。我々は培養神経細胞を用いた実験により、LRR膜タンパク質の一つSLITRK3がPTPRDと結合して、抑制性シナプス前部の構造を誘導することを見いだした。また生体内でのSLITRK3の役割を明らかにするために、SLITRK3欠損マウスを作製し、そのシナプスの異常を調べたところ、海馬の錐体細胞で、抑制性シナプスが減少することを確認された。

SLITRK3欠損マウスは、時々てんかんの発作に似た異常行動を示し、振幅の大きい異常脳波が観察され、おそらく抑制性シナプスの機能が失われたために起きる神経細胞の過活動が原因であろうと考えられた。SLITRK3を含む抑制性シナプスの形成・維持に関わる分子機構を解明できれば、てんかんや多動症など神経細胞の過活動と関連した神経疾患の病態の理解や改善に役立つと期待できる。2.統合失調症関連遺伝子Lrrtm1欠損マウスで見られた行動異常LRRTM1は、LRP膜タンパク質の一種で、統合失調症の発症に関連することが、イギリスの研究グループから報告されている。我々はLRRTM1欠損マウスを作製し、その行動や薬剤の効果を検討した。その結果、新規環境での適応行動開始の遅延、空間記憶の異常など認知機能の障害が認められた。一部の異常は選択的セロトニン取り込み阻害薬で解消されること、NMDA型グルタミン酸受容体阻害薬に対する反応が野生型と異なることを見出した。一方、電子顕微鏡を用いた解析により、海馬の興奮性シナプスの形態に異常が生じていることを見出した。これらの所見はLRRTM1欠損によって引き起こされたシナプスの機能異常が行動異常の原因となることを示唆する。
キノンオリゴマーを介したプロトン/電子移動に関する研究

溶解度の向上を図ったビスt-Bu置換キノン2量体の合成は一定の成功を見、X線構造や還元電位の測定を行った。しかし合成された化合物は、(1)置換基間の立体反発のためにπ共役系が非平面性を有する、及び(2)t-Bu基導入にもかかわらず若干の不安定性を有する、といった欠点が見出された。そこでキノン環の間にアセチレン部位及びジアセチレン部位をスペーサーとして導入した、新たな2量体の合成を行った。その結果、π共役系がほぼ平面構造であることをX線回折により明らかにした。ただし還元電位は、スペーサー導入前とほとんど変わらなかった。π共役系の平面性が向上した結果、種々のπドナー化合物との間に電荷移動錯体を形成することがわかった。その他、フェニル基やチエニル基、ビニル基をスペーサーとした各種誘導体の合成についても検討した。一方、t-Bu基の導入位置を変えた誘導体を合成し、それらの安定性及び溶解性を検討したところ、導入位置の違いによってかなりの挙動の違いが観測された。これらは分子の安定配座の違いと、それによる極性の違いによって説明できる。また、長時間アルコール溶媒中で加熱することにより分子内環化反応が起こりキノン2量体が壊れる様子が観測されたが、これにも置換基位置の違いが見出された。3量体以上のオリゴマーでは、2量体以上に溶解性や安定性の問題が大きくなってくるため、本研究により得られた知見は、今後キノンオリゴマーを設計・合成するための有用な指針になると考えられる。アルキル側鎖を有するキノンオリゴマーの合成を行った。すなわちジメトキシベンゼンを出発原料とし、フリーデルークラフツアシル化反応と、それに続く還元反応によりアルキル基を導入した。続いてブロモ体さらにボロン酸への変換を行い、両者の鈴木-宮浦カップリングによりジメトキシベンゼン2量体を得た。これを脱保護することでヒドロキノン2量体、さらに酸化することでキノン2量体を高収率で得た。3量体も同様の方法で合成した。得られたヒドロキノン2量体及びキノン2量体のドナー能及びアクセプター能をCV法により測定したところ、いずれも1量体に比べて大きくドナー性ないしアクセプター性が向上していることが見出された。次に、ヒドロキノン2量体及びキノン2量体と、ヒドロキノン及びベンゾキノンと組み合わせて錯体調製を試みたところ、いずれの場合にもキンヒドロン型錯体の形成を示唆する深い呈色が観測された。キノンとヒドロキノンの組み合わせにより、吸収帯の位置や錯体形成速度に差が生じたが、これは錯体のパッキングの影響と考えることが出きる。生成した錯体試料をDSC(本研究助成金により購入)を用いて熱分析したところ、加熱することでプロトン及び電子移動を経たヒドロキノン部位とキノン部位の相互変換が観測された。ただしそれ以外にも、副生成物の発生や相転移による急熱/発熱ピークが観測されているために、反応の詳細については現在検討中である。
繊維芽細胞増殖因子の分子構造と機能の相関

Fibroblast growthfactor(繊維芽細胞増殖因子/FGF)は、生体内の恒常性維持に関与する情報伝達物質の1つであるが、その名前が表している細胞の増殖促進だけでなく、細胞の分化や生存維持など広範囲に活性を持つことが知られている。FGFは分泌の点で、分泌シグナルを持たず細胞内に多く発現が認められ細胞内作用を持つと考えられるものと、分泌シグナルを持ち既知の分泌機構を経て分泌され細胞外からの作用を担っていると考えられるものが存在する。これまでに私は、FGFファミリーの中でもFGF-9は既知の分泌蛋白質と異なり、分泌の際に切断を伴わない分泌蛋白質であることを示し、この分泌に必要な非切断型の分泌シグナルとして機能する領域及び、その分泌経路を明らかにしてきた。本年度では、データベースを検索した結果その1次構造から、FGF-9と同様な分泌機構を持つと予測されるFGF-16蛋白質の分泌機構を解析した。このFGF-16蛋白質の分泌機構について、PCRミュータジェネシスなどの分子生物学的手法を用いて作製した変異体を使って、この特異な分泌に必要な領域およびその機構についての解析を行った。その結果、FGF-9蛋白質と同様、小胞体・ゴルジの経路で細胞外に分泌されていることが明らかとなった。FGF-16の種々の変異体について解析した結果、この分泌には中央部分に存在する疎水性の高い領域とN末端領域の両方が必要であることが分かった。この2つの領域は、それぞれ独立して認識され小胞体膜透過において分泌マシナリーによりFGF-16蛋白質の分泌に必要なシグナルとして働くことが示唆された。
社会科での統計資料の活用を目的としたインターネット情報サーバとソフトウェアの開発

平成13年度に検討した社会科での統計資料に必要とされる要件に基づいて、統計資料の活用を目的としたソフトウェアとデータベースの開発を行い、評価を加えた。ソフトウェアとデータベースの開発については、以下の4点を行った。(1)UNIXワークステーション上での運用を目的に,リレーショナルデータベースとhttpdプログラムを用いたインターネット情報サーバを構築。(2)青果物産地情報を扱うための47都道府県のマップデータ,グラフ,操作用ボタンツールを組み合わせた配布用学習ソフトウェアの開発。(3)以下の機能を実装するCGIプログラム群の開発。(a)インターネット上で提供される他のデータベースサービスからのデータの取得(b)調べ学習を通して児童が取得したデータを,学習ソフトウェアを用い児童自身が登録する機能(c)学習ソフトウェアを用いた検索機能(d)児童が登録したデータの管理とパブリッシングの自動化(4)学習ソフトウェアの再設計と,インタフェースの改良。(5)学習ソフトウェアと情報サーバの利用マニュアルの作成。運用後,収集したデータをもとに,(1)特定の学習場面で利用可能な学習素材としてのデータベースの適合とその選択要件,(2)テレ・コミュニケーションが介在しない非同期的な遠隔共同学習の可能性,(3)児童によるデータベース操作のインタフェースの適切性,以上の3点を中心にシステム全体の評価を行った。社会科での統計資料の活用を目的としたソフトウェアとデータベースの開発のため、学習素材として取り扱う統計資料に必要とされる要件について検討を行った。インターネットを学習場面で活用する場合の利点として,(1)児童が集めた情報の発信や共有が容易であり,(2)リアルタイムで更新される統計情報が刑用可能である,という点を挙げることができる。しかし,この2点は,従来利用していた静的な統計資料を扱う学習に適用する場合,逆に,データとして扱う素材に制約を与えることになる。つまり,この場合,データベースが扱うデータは,(1)児童の身近で調べることが可能で,かつ,統計的な処理が可能なデータであり,(2)複数の学校で共有し学習の対象として意味がある素材,という2つの条件を満たす必要がある。これらの条件を前提に、次の3点について明らかにした。1つは,現在インターネット上で提供されている多数の公的な統計資料やデータベースを小学校社会科の学習場面で活用するための基準を提案したことである。本研究の結果として,統計資料を活用するために必要な要件が明示され,利用できる資料やデータの選別に指針を与えた。また,児童の統計情報学習用に特化したデータベースを開発することで,公的な統計資料やデータベースを扱うための能力育成に利用できることを示唆した。さらに,先行研究において,農水省の農産物市況のデータと学習ソフトウェアを組み合わせることにより,児童が農産物市況のデータを利用することを可能としたが,学習ソフトウェアのインタフェースを限定することで、学習段階に応じた統計情報の活用が可能であることに言及した。
デクスメデトミジンによる抗炎症作用機序の解明ーアラキドン酸代謝経路の解析からー

本研究は、デクスメデトミジン(DEX)の抗炎症効果の機序の解明を目的とした。まず、マウスマクロファージ由来株細胞であるRaw264.7において、DEX投与による抗炎症効果を検討した。次に、アラキドン酸カスケードにおいて抗炎症作用を有するとされるEETs(epoxyeicosatrienoic acids)の産生がDEXの投与により増加し、抗炎症作用をもたらすのではないかと仮説した。Raw264.7においてDEXによる抗炎症効果は認めたが、DEXの投与によりEETの産生は低下した。よって、DEXの抗炎症作用はEETを介するのではなく、その産生よりも上位で作用している可能性が示唆された。本研究の最終目的は、デクスメデトミジン(DEX)の抗炎症作用の機序の解明である。われわれは、DEXがアラキドン酸代謝経路に関与し、抗炎症作用を有する代謝産物の産生を促進することにより、炎症性サイトカインが抑制されるという仮説を立てている。予備実験後、各濃度を設定した後ELISAで測定を行ったが、各群内でのばらつきが大きく、安定までに時間を要した。また、マウスのマクロファージで抗炎症作用が確認できたため、ヒトの細胞でも同様の結果が得られるのか検証していくこととした。しかし、当初使用を予定していたHUVECは、実験必要量まで細胞数を増やすことが困難であることがわかり、代替細胞を決定するまで時間を要した。現在HMEC-1を用いて検討していくこととしており、準備中である。初めにH27年度に確認したデクスメデトミジン(DEX)によるIL-6の産生抑制効果について、DEXの濃度による変化を検討した。また、同時にTNF-αについても検討した。マウスマクロファージ由来株細胞であるRaw264.7の細胞数を調整し、LPS10ng/ml(L)群、L+DEX0.1μM群、L+DEX1μM群、L+DEX10μM群、L+DEX50μM群に分けて反応させた(各群n=7)。6時間反応させた後上清を回収し、ELISAで測定した。DEX1μM、10μM、50μMによりIL-6の産生は有意に抑制され、またその効果は濃度依存性に有意に認められた。TNF-αの産生も、DEXにより濃度依存性に抑制される傾向ではあったが、有意差は認められなかった。H28年度は、マウスマクロファージで確認できたDEXの抗炎症作用をヒト血管内皮細胞であるHMEC-1を用いて検証する予定である。また同時に、抗炎症作用を有するとされるepoxyeicosatrienoic acid (EETs)の代謝産物を測定する。さらにRT-PCRを用いて、DEXに対して特異的に作用するCYPのサブタイプを同定し、これらの結果からDEXによる抗炎症作用の機序の解明に引き続き取り組んでいく予定である。歯科麻酔学適当な細胞の選択などに時間を要し、当初の研究予定よりも進行が遅れたため次年度使用額が生じた。年度末にかけて、今後の研究進行について再計画したため、H28年度から順次HMEC-1を使用してデクスメデトミジンの抗炎症作用機序の解明を進めていく予定である。