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豊後岡藩中川家文書の研究

1.近代初期に作成された目録によって、中川家文書がそのかなりの部分、しかも近世初期の重要な部分を散逸させたことが判明した。しかし家臣団史料については若干部分を除き、その大半を残していることも確認できた。このことは家臣団データベース作成に有利な条件となっている。また、藩主治績編纂事業で蒐集された史料がかなり残されており、二次的ではあるが散逸部分を補う貴重なものとなっていることも確認できた。2.マイクロフィルム撮影によって蒐集した家臣団史料などによって得られたデータをもとに下記のことが明らかとなった。(1)上級家臣団史料(「諸士系譜」)は、近世中期、藩主中川家の治績編纂事業と並行する形で藩校由学館の藩士達によって作成され、天明年間、18世紀末にひとまず成立した。以後は担当重臣らによって書き継がれた。(2)「諸士系譜」は、中川家との主従関係成立時期を基準として編成され、諸士番号が与えられた。その序列は格禄(知行高や役職)とは別個の、譜代門閥家臣を頂点とする家臣団ヒエラルヒーとして機能した。(3)「諸士系譜」成立期はむしろ藩内秩序の再編期であり、藩政改革が実施された時期と重なり、下級家臣団史料(「勤禄」)に検証される下級家臣団の藩政への進出が進行した時期であった。3.既整理分1500点余りについて中川家所蔵文書の目録を作成し刊行した。ただし計画していた家臣団に関するデータベースは一部を作成していたが、限られた予算では目録に収載することは不可能で、断念した。しかし、近世中期の上級家臣団編成原則に関わるデータを参考表として掲載した。これらのデータおよび、それに基づく研究公開は今後の課題である。本来旧岡藩主中川家に伝来した文書資料は、様々な事情から現在、A中川家、B神戸大学文学部日本史研究室、C竹田市立図書館、D竹田市立歴史資料館に分散して所蔵されている。京都の中川家にある文書記録類で直接岡藩に関わるのは、近世前期の史料群がBに集中しているのに比べれば、そのほとんどが18世紀末以降、岡藩庁で編纂されたものである。それらは大きく四つに分類することが出来る。(1)中小姓以上の上級家臣の系図と事績(格禄を含む)を記した「諸士系譜」類489点、(2)下級家臣、武家奉公人などの略譜と事績を記した「勤録」類412点、(3)中川家代々当主の治績と史料を配列した「中川氏御年譜」及びその関連史料と総称しうるもの378点、(4)上記以外の岡藩全般に関わる諸記録、文書類196点である。これらについては以前Cに寄託されていた時に作成された目録を作り直し、現在再確認と、目録刊行の準備を進めている。このうち家臣団史料である(1)の「諸士系譜」には「新古次第」という目録が作成されており、寛政期の段階で主従関係の成立期を基にして諸士番号が付されている。これによって近世全般にわたって岡藩の家臣団の実態の全貌、その編成原理を解明することが出来る。また(2)の「勤禄」については近世後期以降の下級家臣団の創出過程と彼らの藩政への進出過程、さらに近代初期における解体=秩禄処分の実態をも解明することが出来る。またCには藩校由学館の蔵書を引き継いだ記録、文書類及び典籍類ががあり、(3)、(4)と共通する藩政関係のものもかなり含まれているが、家臣団関係のものはむしろ北村文庫を受け入れたDのほうに多数残存しており、Aの「諸士系譜」番号の欠番文書や「勤禄」をかなり確認することが出来た。

これらを基本史料とし、史料批判を行いながら、家臣団のデータベースを現在作成中である。これらを利用した研究発表は今後の課題である。1.中川家文書が近代初期に整理された不完全な目録によって、かなりの部分、しかも近世初期の重要な部分を散逸させたことが判明した。しかし家臣団史料については若干部分を除き、その大半を残していることも確認できた。このことは家臣団データベース作成に有利な条件となっている。また、藩主治績編纂事業で蒐集された史料がかなり残されており、二次的ではあるが散逸部分を補う貴重なものとなっていることも確認できた。2.マイクロフィルム撮影によって蒐集した家臣団史料などによって得られたデータをもとに下記のことが明かとなった。(1)上級家臣団史料(「諸士系譜」)は、近世中期、藩主中川家の治績編纂事業と並行する形で藩校由学館の藩士達によって作成され、天明年間、18世紀末にひとまず成立した。以後は担当重臣らによって書き継がれた。(2)「諸士系譜」は、中川家との主従関係成立時期を基準として編成され、諸士番号が与えられた。その序列は格禄(知行高や役職)とは別個の、諸代門閥家臣を頂点とする家臣団ヒエラルヒーとして機能した。(3)「諸士系譜」成立期はむしろ藩内秩序の再編期であり、藩政改革が実施された時期と重なり、下級家臣団史料(「勤禄」)に検証される下級家臣団の藩政への進出が進行した時期であった。3.既整理分1500点余りについて中川家所蔵文書の目録を作成し刊行した。ただし計画していた家臣団に関するデータベースは一部を作成していたが、限られた予算では目録に収載することは不可能で、断念した。しかし、近世中期の上級家臣団編成原則に関わるデータを参考表として掲載した。このデータおよび、それに基づく研究公開は今後の課題である。
小中連携の英語教育における教員間の「協働性」に関する総合的研究

2010年2011年の調査研究により,外国語教育における小中連携を推進するための最も現実的な方法は「中学1年生の入門期(最初の1学期)に,中学校教師がつながりを意識して,授業を行うこと」であるという結論に至った。2012年度に,佐賀県吉野ヶ里町立三田川中学校の入門期の授業を分析した結果,「ゆるやかな移行」と「適度な段差」を意識した授業デザイン・運営が,生徒の英語力及び学習意欲の向上に大きく貢献することが明らかになった。「小中連携の英語教育において、教員間の『協働性』がどのような形で発生し構築されていくのか」についてのプロセスを総合的に調査するために、本年度は以下のことを行った。1.小学校・中学校教員と研究代表者による、小中連携の英語教育についての打ち合わせ(4月19日)2.中学校教員に対する研修の実施(6月、8月、12月)3.小学校における外国語活動の授業に、中学校教員・地域住民がゲスト・ティーチャーとして協力(2010年5月2011年2月で15回実施)4.小学校・中学校教員と研究代表者による、第2回目の小中連携の英語教育についての打ち合わせ(8月27日)5.小学校教員・中学校教員への聞き取り調査(2011年2月3月)「担任教師が主体となって授業を進めること」「共通教材としての『英語ノート』、及びその実施マニュアルへの対応」に関して、小学校教員間での温度差が大きく、そのことが中学校教員・地域住民の授業への関わり方の決定に影響を与えたため、本年度は協働的アクション・リサーチの実施は時期尚早と判断し、行わないこととした。その代わりに、小学校5・6年生の2年間と中学校3年間、合計5年間を見通したカリキュラムを、研究代表者と小学校・中学校教員と協働作成することになった。協働作成に向けた話し合いの中で、以下の点が明らかになった。a.学習指導要領に基づく形で小学校5・6年生の70コマのみの外国語活動を実施しても、中学校での英語の授業に直接つながるようなスキルの習得はあまり期待できない。b.それ故、小中連携の英語教育の成功の鍵は、中学校でどのようなカリキュラムをデザイン・運営するかにあると考えられる(特に中学1年時)。c. bを成功に導くためには、(1)小学校外国語活動の目的と実施方法への理解、(2)カリキュラム・デザインと教材分析等の能力、等が中学校教員に求められる。平成22年度の調査結果を踏まえ、小学校5・6年生の2年間と中学校3年間、合計5年間を見通したカリキュラムを、研究代表者と小学校・中学校教員とで協働作成を試みることとなった。平成23年度初めに開催された話し合いの中で、以下の点が明らかになった。a.学習詣導要領に基づく形で小学校5・6年生の70コマのみの外国語活動を実施しても、中学校での英語の授業に直接つながるようなスキルの習得はあまり期待できない。c.bを成功に導くためには、(1)小学校外国語活動の目的と実施方法への理解、(2)カリキュラム・デザインと教材分析等の能力、等が中学校教員に求められる。この結果を受けて、2011年度は、(1)カリキュラム・デザインと運営、(2)教材分析と授業案の工夫等を、中学校教員と研究代表者とが協働的ARの枠組みで進めていくこととした。どのようにして中学校教員が「灯小学校外国語活動の目的と実施方法への理解」を深め「カリキュラム・デザインと教材分析等の能力」を向上させていくことができるのかに関して、総合的に分析をしていくために、協働的ARを実施することにした。協働的ARでは、「予備調査」により前年度までの問題を洗い出し、各問題点に関する「仮説を設定」し、各仮説を「実行する手立て」(例、一つの教室に複数の英語教員が常在できるようにする、週に一回の英語教員全員参加のミーティングを必ず持つ、等)を考案し、「実施謙画」を立て、「結果の検認」を行った。1年間に及ぶ協働的ARの結果、(1)学習意欲の大きな向上、(2)英語力の着実な伸び、等の成果が出た一方、(3)抵学年に行けばいくほど「満足度」が下がる傾向があることが明らかになった。20102011年は,福岡市内で小中の教員との協働的アクション・リサーチを実施したが,協働性を構築することの難しさに直面し,外国語教育における小中連携を推進するための最も現実的な方法は「中学1年生の入門期(最初の1学期)に,中学校教師がつながりを意識して,授業を行うこと」であるという結論に至った。そこで,2012年は,佐賀県吉野ヶ里町立三田川中学校の入門期の授業を録画・分析した。

同中学校の入門期(4月7月)の授業に関して,観察・ビデオ・教材分析などの方法により得られたデータを分析した結果,「ゆるやかな移行」と「適度な段差」を意識した授業デザイン・運営が,生徒の英語力及び学習意欲の向上に大きく貢献することが明らかになった。「ゆるやかな移行」の具体的実現方法は,(1)指導過程の共有,(2)学習活動・手法の共有,(3)言語材料の共有,(4)学習形態の共有,(5)英語を学ぶことを通して身に付けさせたい素地の共有であり,「適度な段差」の具体的実現方法は,(1)帯学習(基礎トレーニング活動)における「適度な段差」,(2)音読活動における「適度な段差」であった。このような「ゆるやかな移行」と「適度な段差」を実現した実際の授業のやり取りを,研究成果報告書(全95頁)にまとめた。研究対象者が、小学校教員・中学校英語教員から、中学校英語教員のみへと限定されたが、この変更は、両教員との話し合いの結果として生じたものである。中学校英語教員との協働的アクション・リサーチの実施は、生徒の学習意欲及び英語力の向上へとつながっただけでなく、英語教員のカリキュラム・授業・教材・生徒に対する理解の深化へとつながったこともあり、「おおむね順調に進展している」との評価を下すに至った。24年度が最終年度であるため、記入しない。「低学年に行けばいくほど満足度が下がる傾向がある」という問題の解決のためには、中学1年時、特に初めの一学期のカリキュラムのデザイン・運営に工夫が必要であると考えられる。その工夫の具体的方策のアイデアを得るためには、その分野に関する先駆的な試みを既に行い成果を上げている学校の事例を参考にすることが必要である。最終年度は、その調査研究に着手し、その成果を、初めの一学期のカリキュラムのデザイン・運営に関する具体的提言へとつなげていく予定である。
間葉系幹細胞の増殖能をもつ塩基性抗菌ペプチドJH8194の固定化と骨分化能の解析

塩基性抗菌ペプチド固定化チタンおよび多孔質チタンについて骨芽細胞の骨分化をin vitroでの検討を行った結果,以下の知見を得た。可溶性JH8194による分化マーカーの発現は,コントロールと比較して24倍程度であった。これに対して,JH8194固定化チタンの場合,Runx2, OsterixおよびOPN mRNAの発現を著しく促進し,約2040倍の分化マーカーの発現を認めた。以上より,JH8194を固定化することによって,骨芽細胞の分化を促進することが可能となることが明らかとなった。本研究では,より予後の良い早期治癒型のインプラントを開発するために,間葉系幹細胞の増殖促進作用,骨への分化促進作用および抗菌性を併せ持つ塩基性抗菌ペプチドJH8194を用いて,可溶性JH8194およびチタン表面に固定化したJH8194が骨芽細胞の分化に与える影響についての検討を行った.本研究には,株化され通常の培養条件下にて石灰化結節を形成することが確認されている骨芽細胞としてMC3T3-E1細胞を用いた。その結果以下の知見を得た.1.可溶性JH8194の細胞増殖に与える影響について検討した結果,50uM以下の可溶性JH8194は,MC3T3-E1細胞の増殖に影響を与えなかったが,100uM添加した場合は,増殖は有意に抑制された。4.JH8194固定化チタンが,骨芽細胞分化マーカー遺伝子の発現に与える影響について検討した結果,20μMのJH8194固定化チタンは,コントロールチタンおよびプロッキングチタンと比較して, MC3T3-E1細胞におけるRunx2,OsterixおよびOPNmRNAの発現を著しく促進した。一方、すべてのチタンは,β-actin mRNAの発現に影響を与えなかった。5.20μMのJH8194固定化チタン上での骨芽細胞形態をSEMを用いて観察した結果, JH8194を固定化したチタン上で,MC3T3-E1細胞はより伸展していた。塩基性抗菌ペプチド固定化チタンおよび多孔質チタンについて骨芽細胞の骨分化を,分化マーカーを指標にin vitroでの検討を行った結果,以下の知見を得た。可溶性JH8194が,骨芽細胞分化マーカー遺伝子の発現に与える影響について検討した結果,可溶性JH8194は,JH8194を添加しない場合と比較して,MC3T3-E1細胞におけるRunx2, Osterix,およびOPN mRNAの発現を促進した。一方、β-actin mRNAの発現には影響を与えなかった。これに対して,JH8194固定化チタンの場合,20μMのJH8194で固定化処理したJH8194固定化チタンが非常に効果的に分化マーカーの発現を誘導できることが明らかとなった。特にコントロールチタンおよびブロッキングチタンと比較して,MC3T3-E1細胞におけるRunx2, OsterixおよびOPN mRNAの発現を著しく促進し,約2040倍の分化マーカーの発現を認めた。一方,すべてのチタンは,β-actin mRNAの発現に影響を与えなかった。オッセオインテグレーションを考えた場合,多孔質チタンを用いることによって骨との接触面積を増加させ,より高い予後が期待できる可能性がある.ただし,骨芽細胞はチタンの表面粗さによって増殖や分化に影響を受けることが報告されている.したがって,多孔質における骨細胞への至適条件の検討を行った.その結果,多孔質チタン表面では,処理方法によってはコントロールに比べて分化を促進する試料もみられ,特に気孔率50%孔径185μmの場合に非常に高い分化促進がみられ,ントロールの約4倍程度の発現を認めた.以上の結果より,JH8194を固定化することおよびチタン表面を多孔質に加工することで,骨芽細胞の分化を促進することが可能となることが明らかとなった。(研究の背景)我々は,KRLFRRWQWRMKKYという14アミノ酸残基よりなる塩基性抗菌性ペプチドJH8194を合成し,このJH8194は,アンホテリシンBと比較しても非常に高い抗菌性を示すことを明らかにした.その後,本ペプチドに間葉系幹細胞の増殖能があることを見出し,さらに,間葉系幹細胞に対して骨分化の促進能をもつことを明らかにした.(研究の目的)以上の知見より,このJH8194を骨治癒剤などとして応用可能であると考え,インプラント体(チタン表面)に固定化することで,組織内では,より早い幹細胞の増殖能と骨分化促進により骨治癒の促進を行うことを通じ,オッセオインテグレーションを獲得することが可能となると考えられるため,その基礎的検討を行う.(研究の方法)

JH8194をチタン表面に固定化した状態においても,骨芽細胞の分化を促進することについての検証を行った。骨芽細胞としては,(骨芽細胞様細胞として知られるMC3T3細胞を用いた。骨分化マーカーとしてRunx2,OsterixおよびOPN mRNAを対象として,その発現をリアルタイムPCRによって定量することによって検討を行った。(研究成果)塩基性抗菌ペプチド固定化チタンおよび多孔質チタンについて骨芽細胞の骨分化をin vitroでの検討を行った結果,以下の知見を得た。可溶性JH8194による分化マーカーの発現は,コントロールと比較して24倍程度であった。これに対して,JH8194固定化チタンの場合,Runx2,OsterixおよびOPN mRNAの発現を著しく促進し,約2040倍の分化マーカーの発現を認めた。以上より,JH8194を固定化することによって,骨芽細胞の分化を促進することが可能となることが明らかとなった。
ルネサンス・フィレンツェの政治制度変遷史

ルネサンス・フィレンツェの文化活動については、芸術史の上から高い評価が与えられてきた。とりわけ美術にあっては古典様式の確立期として後世に与えた影響も大きく、揺るぎない地位を占めているのが現状であろう。それに引き換え、言葉によって表現された分野については、わが国では言語上の問題があって、余り関心も持たれず、研究されてもこなかった。二、三の文学者、一、二の政治思想家を除けば、ヒューマニストの活動については全くの未知の領域である。私はこれまで、このような現状の改善に努め、幾人かの市民的ヒューマニストに関して、彼らがどのような政治制度の元で、どのような政治活動を行ってきたかを、文化活動の面と合せて研究してきた。そしてその成果の一部を論文の形で発表してきた。これからも地道な成果を積み重ねて行かねばならない。ところでこの研究を続けていて思うことは、ルネサンス・フィレンツェの政治制度とメディチ家の役割とが一段と明確される必要があるという事実である。メディチ家については芸術上のパトロンとして高名を駆せているが、より広い視野で社会における活動が注目されなければならないであろう。「パトロン」の意味は現代とはちがった意味をもっている。我々はまた、ルネサンスと云っても、十五世紀と十六世紀を区別して考察すべきであり、当然のことながら、メディチ家の歴史的意義、ヒューマニストの歴史的役割も異っている。目下のところ、私の関心事は十五世紀の方であるが、特に今回を機に十六世紀まで研究,対策を拡大できそうになった。
大学英語教員の授業力向上を促す授業観察診断シートと改善の手引書作成のための研究

本研究は、大学英語教員の指導力向上と授業改善を可能にする授業観察シートおよび授業改善のための手引書の作成を目的とする。本研究では、学習者に実施したアンケートと研究メンバーの知見と経験から英語の授業や教員に関する不満や希望を抽出し、英語の授業観察シートの質問項目を作成している。この視点には、教員同士が批判的視点に立って授業観察するのではなく、授業者も参観者も共にwin-win関係で授業参観を通して学ぶ機会を提供する目的がある。また、授業改善のための手引書も、学習者の視点と希望に気付く機会となるようデザインしている。観察シートおよび手引書は、FD活動における授業参観に対する抵抗感の軽減を可能にするツールとして役立てられることを願って開発した。研究期間中、5種類の英語の技能別授業観シートおよび手引書を開発した。しかし、授業参観が実現しない教員には改善や気づきの機会が乏しいため、本研究では、教員が日々の授業を振り返る習慣と学習者をよく観察し、よりよい授業実現のために工夫を試みる機会を提供する目的で各種ポートフォリオを開発した。教師用ポートフォリオの使用に抵抗を感じる教員には、学習者の学習効果を高めるポートフォリオを指導に取り入れることにより、指導の視点や授業展開への気付きの機会となるデザインを施している。本研究では、大学英語教員の授業改善を可能な限り可能にする機会提供の可能性を研究し、その具体化を図った。本研究では、大学英語教員の授業力を高めることを目的として開発している「授業改善のための授業観察シート」および「授業改善を効果的に促す手引書」(以下シート、手引書と記す)の完成を目指している。また、Tips Ver.2009 Basicは一過性の改善には効果がみられても、教師の自主的な授業改善のための継続性を高める効果が薄いと指摘を受け、手引書に記載した改善策に授業者が自身の気付きにより到達できるようにデザインしたポートフォリオを作成した。このポートフォリオは現在も完成度を高めるために研究中であり、研究者が自身の授業改善のために試験的に使用しているが、22年度はPeer Review Sheet and Tips Ver.2009Basic2にPortfolio Ver.2009を加えて教職課程や授業観察で使用しその有効性を調査する。Speakingの授業に特化したPeer Review Sheet and Tips Ver.2009 Speakingを開発した。これら、発表してきたシート、手引書、ポートフォリオはいずれも発表のたびに評価いただき、関心の高さを強く感じている。より充実したシートを完成させるため、現役英語教員の授業指導のためにエジプトの公的機関が使用している授業評価シート、ポートフォリオ、教育システム、教材の調査を現地にて行った。参考にするところが多くあり、現在開発中の評価的にならないシート作成の視点の比較などに役立っている。22年度はさらに科目別シートの完成と既成のシートの充実と実用化を図る。本研究で2年目を迎え、大学教師や教職課程の学生を授業改善に導くことを可能にする英語の技能別授業のための授業観察シートと手引書の完成を目指して研究してきた。シートと手引書の有効性について研究発表を通して一定の評価を得てきた。しかし、これらのシートが使用されない限り、個々の教師の授業改善の機会が乏しいことから、自発的に、教師が授業改善の視点を毎回の講義の後に持つことができる機会を提供するための教師用ポートフォリオを開発した。このポートフォリオは第3者に見せることが目的ではなく、使用者自身の内省を導くことを主眼としている。また、このポートフォリオは、研究者が開発した学生用ポートフォリオと併用することにより学生の理解度や意欲、成長等が確認できるよう工夫している。研究者が実際に2つのポートフォリオの併用を重ね、毎学期改善を重ねている。このポートフォリオに関する大学や教師の関心が高く、JACET関西支部大会においてシンポジュームのパネリストとして招待され、さらに第17回大学教育研究フォーラムにおいて採択され発表を行った。出版社からもポートフォリオの出版の声をかけていただき次年度の活動にてより充実したものとなるよう研究を進める。

また、大学教師に実施した意識調査から授業「改善」という言葉に抵抗がかなり強いため、その抵抗を緩和し、より改善の為の土壌を確立するため教授法研究を取り入れたプロジェクト開発を取り入れており、授業観察シート・ポートフォリオが有効に利用される環境つくりのための研究を進める。本研究において、大学における英語の授業における授業観察シートおよび改善のための手引書の研究と開発を行った。現在、学生に実施したアンケートを踏まえ客観的視点に立った共通科目に使用できる授業観察シートBasic,Speaking授業用シート2010,Writing授業用シート2011,Listening授業用シート2O11,Reading授業用シート2011、および各シートの改善のための手引書が完成している。しかし、各大学においてFD研究が活発に行われつつある一方で、評価的に観察されることへの不安や批判的視点に立った観察が教員の授業参観の積極的な参加への機会を妨げていることがインタビュー調査から明らかになっており、この環境を改善しない限り、せっかく開発した授業観察シートや手引書が活用されないため、教員が個人レベルで授業を見つめる機会を提供し、授業観察を活発にする環境作りを提供する必要性を強く感じた。この様な状況下で、各授業別授業観察シートを改善、および開発を重ねる一方で、授業改善への抵抗感を減じ、教員が自身の授業を見つめ学生の声を正確に拾い、学生を観察する姿勢を定着させる必要を強く感じ教師用ポートフォリオの開発を行った。さらに教員が努力を重ねても学生が自律した学習者とならない限り教員の反省と苦労が実を結ばないことから、自律した学習者を育成する目的で英語学習者用ポートフォリオと初年次教育用ポートフォリオを開発した。この学生対象とするポートフォリオは教員の教育効果を高めることを目的としている。教師用ポートフォリオと学習者用ポートフォリオが同時に使用されることにより、相互作用となって教員の指導効果を高めることに還元することが立証されている。教員が学生のポートフォリオから学び、気づく事柄が日々の教員の授業改善を促し、その姿勢が授業参観の対する心の壁を低くすることを可能としている。上記の成果は、全て挑戦的萌芽研究に採択していただけたからこそ生まれたものである。
SCARM及びCAR/PXRデュアルリガンドによる異物代謝、エネルギー代謝調節

核内受容体CARやPXRは、様々な環境化学物質や医薬品などの生体外異物をリガンドとして、異物の代謝などで重要な役割を果たしている。多くの場合、CARとPXRはリガンドを共有している(デュアルリガンド)。本研究では、新規CAR/PXRデュアルリガンドとしてT0901317、Nigramide J及びPXRリガンドとしてNigramide Cを見いだした。さらに、樹立したCAR、PXR発現モデル細胞株を用いた検討の結果、CYP3A4の誘導にはこれまで知られているCARとPXRのクロストーク以外の機構が存在する可能性が示唆された。核内受容体constitutive androstane receptor(CAR)やpregnane X receptor(PXR)は、様々な環境化学物質や医薬品などの生体外異物をリガンドとして、異物の代謝などで重要な役割を果たしている。これまでにCARとPXRによるエネルギー代謝調節作用及び異物・薬物代謝酵素発現誘導におけるクロストークについて、様々な検討が行われてきた。しかしながら、ほとんどが一部の典型的なリガンドに関するものであり、デュアルリガンドあるいは選択的CAR調節薬(selective CAR modulator; SCARM)の視点が欠けていた。そこで本研究では、我々はテトラサイクリン誘導性CARの安定導入ヒト肝がん細胞株(HepTR-CAR)及びPXRを安定的に過剰発現する細胞株(HepTR-CAR/PXR)を用いて、デュアルリガンド処置によるCAR及びPXRの標的遺伝子CYP2B6, 3A4, 2C9, UGT1A1のmRNA発現を評価した。その結果、デュアルリガンドによるCARとPXRクロストークを介する遺伝子発現調節機構には遺伝子選択性、CAR/PXRの発現量が関与する可能性が示唆された。このことは、生体外異物による薬物代謝酵素の誘導機構における新たなCARとPXRのクロストーク機構の存在が示唆された。今後、HepTR-CARとHepTR-CAR/PXR細胞を用いることにより詳細なクロストーク機構を明らかにする予定である。これまで、薬物代謝酵素の誘導やエネルギー代謝調節機構に対するCARやPXRの機能については、リガンドに主眼を置いた検討はほとんどない。CARの部分アゴニストには選択的CAR調節薬(selective CAR modulator; SCARM)としての機能が期待される。我々は、デュアルリガンド及びSCARMの作用について、HepTR-CAR細胞およびHepTR-CAR/PXR細胞を用いて評価し、その作用は遺伝子選択性が存在することを明らかとした。その遺伝子選択性の要因として未知のコファクターが関与する可能性を考え、新たなCAR結合タンパク質の同定を行ったところ、いくつかの結合タンパク質が見出された。その一つである、Protein arginine N-methyltransferase 5(PRMT5)はCARのcoactivatorとして働き、CARによる転写を活性化することを明らかとした。一方、PRMT5のノックダウンにより、CARによる標的遺伝子発現誘導を評価したところ、遺伝子選択性が認められた。このことより、CARによる標的遺伝子の転写活性化にはcofactorによる選択性も存在することが考えられた。我々はテトラサイクリン誘導性CARの安定導入ヒト肝がん細胞株(HepTR-CAR)及びPXRを安定的に過剰発現する細胞株(HepTR-CAR/PXR)を用いて、デュアルリガンド処置によるCAR及びPXRの標的遺伝子CYP2B6、3A4、2C9、UGT1A1のmRNA発現を評価した。そこで、遺伝子発現選択性調節機構を明らかとするため、CYP2B6、3A4、2C9、UGT1A1遺伝子のエンハンサー領域を含むルシフェラーゼレポータープラスミドを用いて評価した。その結果、SCARMによる転写誘導選択性はそれぞれの遺伝子の持つエンハンサー配列によって決まっていることが明らかとなった。以上の結果より、核内受容体(CAR、PXR)による遺伝子発現の多様性はシスエレメント(DR4モチーフ)と結合しているリガンド(様々なタイプのSCARM及びデュアルリガンド)の関係により決定されていることが明らかとなった。

さらに、樹立したCAR、PXR発現モデル細胞株を用いた検討の結果、CYP3A4の誘導にはこれまで知られているCARとPXRのクロストーク以外の機構が存在する可能性が示唆された。樹立したHepTR-CAR細胞およびHepTR-CAR/PXR細胞を用いて、CAR・PXRによる選択的遺伝子発現調節機構を評価することができた。さらに、免疫共沈降法をもちいて、未知のCAR結合タンパク質の同定を試みたところ、多くのCAR結合候補タンパク質を見出すことができた。さらにその中の一つであるPRMT5によるCAR制御機構を明らかにすることができた。薬学概ね計画通りに進んでいるため、計画通りに遂行する。次年度は、主に同定された新規コファクターとデュアルリガンドの関係を詳細に検討する予定である。HepTR-CARとHepTR-CAR/PXR細胞を用いてCARとPXRデュアルリガンドによる異物・薬物代謝酵素遺伝子発現に対する作用を評価することが出来た。さらに、CAR及びPXRの新たなリガンドとしてNigramide J及びNigramide Cを同定することが出来た。加えて、次年度から行う予定のレポーターアッセイに用いるプラスミドを準備することが出来た。以上のことより、当初の計画をほぼ順調に達成できていると考えられる。ほぼ計画通りに使用した。概ね計画通りに進んでいるため、計画通り遂行する。加えて本年度の成果より、リガンドによる遺伝子選択性が示唆されたことより、リガンドによるコファクターの選択性と遺伝子発現調節の関係についてさらに検討する必要が考えられた。物品購入(試薬など)に使用する予定である。計画通りほぼ全額使用した。
金属酸化物の熱電物性における酸素イオン副格子の構造とダイナミクス

研究成果の概要:SrCoO_3系ペロブスカイト型酸化物の酸素イオン副格子の秩序-無秩序構造相転移に伴って熱拡散率が完全に可逆的に増減することを見出した。さらに、熱拡散率の増減は主として音速の増減によるもので、予想に反してフォノンの平均自由行程はほぼ一定であることを明らかにした。酸素イオン副格子の構造相転移に伴って、金属-酸素結合の再配列や結合角のばらつきが生じ、結晶格子の非調和性が増大した結果、フォノンの群速度が低下している可能性が示唆された。SrCoO_3系ペロブスカイト型酸化物について、酸素イオン副格子の構造と熱物性の関係を詳細に検討した結果、酸素イオン副格子の秩序-無秩序構造相転移に伴って熱拡散率が完全に可逆的に増減をすることを明らかにした。また、従来の相図には記載されていない高温域での秩序相の再出現を見出した。SrCo_<1-x>Fe_xO_<3-δ>系ペロブスカイト型酸化物の室温での構造は、Fe置換量xの増加に伴ってブラウンミラライト型(BM)からペロブスカイト型(P)に転移することが知られ、x=0.3では室温でPとBMの混相となっている。空気中で種々のクエンチ温度T_qから液体窒素中に急冷した試料の熱拡散率αを室温で測定したところ、室温でのαはT_q=600°Cから減少し始め、T_q=800°C以上では反転して急激に増大した。α測定後のクエンチ試料を毎回空気中に1200°Cで5h保持後徐冷した試料のαは、T_qによらず完全に一定の値に回復した。従って、クエンチ試料のαのT_q依存性は気相酸素との平衡に関して完全に可逆的であるといえる。クエンチ試料の酸素量はT_qに対して約3.0から約2.5まで直線的に減少し、αのT_q依存性を説明しない。クエンチ試料のXRDより、T_q=500600°CではほぼP単相だが、T_q=700°C以上で低温秩序相であるBM相が再び出現し、T_q=1200°CではほぼBM単相となった。高温でのBM相の再出現は既報の相図には記載されておらず、新規な知見である。さらにこれらの相の量的関係に着目すると、T_q=800°C以上でのαの急激な増大は秩序相であるBM相への転移によるものだと考えられる。一方、T_q=600°Cから800°Cにかけてαが一旦減少するのは、P相中にBM相の微小なドメインが生成し始めるためであると示唆された。SrCoO_3系ペロブスカイト型酸化物について、試料を所定の温度T_qからクエンチし、凍結された結晶構造と熱物性の関係を詳細に検討した結果、酸素イオン副格子の無秩序相から秩序相への遷移域において、熱拡散率αならびに熱伝導率kが完全に可逆的に増減し、これに伴って音速が最大1/2以下まで低下することを見出した。高いクエンチ温度T_qでのαの急激な増大は、秩序相であるブラウンミラライト(BM)相が増加するためと考えられ、酸素空孔が秩序化したBM相はランダムなペロブスカイト(P)相より構造的にαが高いことが示された。クエンチ後の音速はT_q=800°Cで約1/2まで減少し、その後再び増大した。これは熱拡散率αのT_q依存性とよく一致する。一方、フォノン平均自由行程は予想に反して減少せず、逆に高いT_qでやや増大した。この温度域では酸素欠陥が秩序化したBM相が支配的なため、平均自由行程が伸長したと考えられる。T_q=600°C800°CのP相からBM相への遷移域で音速が半分以下まで低下するという事実は我々が初めて見出したもので、固体中の弾性波の基本式に基づけばヤング率が1/√2に、つまり元の約7割まで低下したことに対応する。これほどのヤング率の低下は通常では考えにくく、ランダム構造のP相中で酸素欠陥が秩序化し始める際に、金属-酸素結合の非調和性が増してフォノンの群速度が低下している可能性がある。T_q=800°C以上では秩序構造のドメインが急速に発達するため、非調和性は減少してフォノン速度が回復するとともに、酸素空孔が秩序化してフォノン平均自由行程が伸びると考えると、これらの挙動をよく説明できる。金属イオンの配列構造を保持したまま、アニオン副格子のdisorderや金属-酸素結合のソフト化によりフォノン伝導を効果的に抑制できる可能性を示唆する結果として興味深い。

1.SrCoO_3系ペロブスカイト型酸化物について、試料を所定の温度T_qからクエンチし、凍結された結晶構造と熱物性の関係を詳細に検討した結果、熱拡散率αならびに熱伝導率κの可逆的な増減は、従来予想していたような酸素イオン副格子の無秩序化に伴うフォノン散乱の増強ではなく、音速の著しい低下、すなわち格子振動のソフト化に起因する可能性を見出した。酸素イオン副格子の構造相転移に伴って、金属-酸素結合の再配列や結合角のばらつきが生じ、結晶格子の非調和性が増大した結果、フォノンの群速度が低下している可能性がある。格子振動を定量的に評価するためにラマンスペクトルを測定したが、信号強度が小さく、十分な情報は得られなかった。2.ZnOにAlとGaを共ドープしたZn_<1-x-y>Al_xGa_yOのXRDパターンには、A1ドープZnOに通常含まれるZnAl_2O_4スピネル相のピークが見られず、Gaの共ドープによりZnOへのA1の固溶限界が増大している可能性が示唆された。事実、A1のみをドープしたZnOでは、A1量x=0.03以上で導電率は低下に転じるが、Ga量y=0.02ではx=0,04まで試料の導電率は増大した。一方、Gaを加えると、導電率と熱伝導率が共に減少し、Ga量y=0.04以上では、焼結密度が急激に低下した。XRDパターンには、Ga量の増加に伴い、Gaを含む第2相に帰属すると考えられる不純物ピークが観察された。Ga量y=0.02ではGa無添加に比べて熱伝導率は半分以下まで低下し、導電率も低下するものの、その低下率は熱伝導率よりも小さいため、フォノン熱伝導率が選択的に低減できたと考えられる。Zn_<0.96>Al_<0.02>Ga_<0.02>Oではゼーベック係数も大幅に増加したために、1000°CでZT=0.65というn型バルク酸化物熱電材料としての世界最高性能が得られた。
ヘパラン硫酸エンドスルファターゼ欠損による行動異常の神経基盤解明

ヘパラン硫酸エンドスルファターゼ遺伝子(Sulf1とSulf2)を単独で破壊した成獣マウスを用いて10数種類の行動実験を実施した。Sulf1ノックアウトマウスでは、ヒト精神疾患モデルマウスで見られることの多い異常が観察されたが、Sulf2ノックアウトマウスでは、いずれの行動実験でも異常は見られなかった。ヒト患者対象関連解析では、SULF1遺伝子と双極性障害の間に遺伝的関連が観察された。SulfFP1遺伝子はヘパラン硫酸のリモデリングを行うエンドヌ万ファターゼをコードし、ヘパリン結合性シグナルの調節を行う。そこで生体内での機能を調べるためにSulfFP1遺伝子をノックアウトマウスを解析したが大きな異常は見られなかった。しかし、SulfFP1が成体脳で基底核、嗅結節、大脳皮質で特徴的な発現を示すことから,高次脳機能との関連を探るために網羅的な行動解析を行ったところ、一部の行動に異常があった。この異常はヒト精神神経疾患と関連する可能性があるため、本研究は、SulfFP1ノックアウトマウスを用いてこの異常の神経基盤を明らかにし、ヒト疾患との関連を明らかにすることを目的としている。先ずSulfFP1遺伝子の成獣脳における発現部位を調べるために免疫染色を行った。これまではノックアウトマウスに挿入された核移行シグナル付きのβガラクトシダーゼを用いて1acZ染色を行うことにより発現細胞を同定していたが、より詳細な解析には抗体二重染色が便利である。そこで、我々が以前に作成し、ウェスタンブロットやin vitroの実験での有効性が試されている抗SulfFP1ポリクローナル抗体で染色を行った。この抗体は、ある特殊な固定を行うと胎児脳では免疫染色を行うことが可能であることが分かっているが、成獣脳では非特異的染色が強く、シグナルを検出することができなかった。一方、遺伝子の発現部位などから、ドーパミンシグナルとの関連が考えられるため、基底核におけるドーパミンやセロトニンの量を測定したところ,刺激下での放出量に変化が見られた。SulfFP1遺伝子は、ヘパラン硫酸の6位の硫酸基を加水分解するエンドスルファターゼをコードし、ヘパリン結合性シグナルの調節に関わる。その生理機能を調べるためにSulfFP1ノッラクアウトしたマウスを作成したところ、外見上大きな異常は見られなかった。しかし、ヘパラン硫酸の組成を調べたところ、野生型マウスに比べてホモマウスで6硫酸を含む二糖ユニットの量が増加しており、確かにSulfFP1遺伝子が成獣脳で働いている証拠が得られた。また、SulfFP1が成体脳で側坐核、基底核、嗅結節、大脳皮質などに強く発現することから、高次脳機能との関連を探るために網羅的な行動解析を行ったところ、一部の行動に異常が観察された。この異常はヒト精神神経疾患と関連する可能性があるため、SulfFP1ノックアウトマウスを用いてこの異常の神経基盤を明らかにしようとしている。まず、抗SulfFP1抗体を用いてウェスタンブロッティングを行ったところ、野生型マウスで検出されるバンドがホモマウスで消失することから、SulfFP1蛋白が作られていないことが分かった。しかしながら、同じ抗体を用いてに免疫染色を行ったを行ったところ、成獣脳では非特異的染色が強く、シグナルを検出することができなかった。輪回しを用いて日内行動量の時間変化を調べたところ、オス、メスとも、野性型マウスとホモマウスで大きな差は見られなかった。また、日内リズムを変化させることが報告されている薬剤を投与して行動量に変化が見られるかどうかを検討したが、遺伝子型の違いによると考えられる変化は見られなかった。ヘパラン硫酸は、プロテオグリカンのコア蛋白に共有結合した直鎖状の糖鎖であり、硫酸基の配置パターンの違いにより構造多様性を生み出す。我々が見つけたヘパラン硫酸スルファターゼSulf1,Sulf2は、細胞外でヘパラン硫酸内部の6位の硫酸基を特異的に分解する酵素である。ヘパラン硫酸は多くの分子と相互作用し、それらのシグナル伝達を制御していることから、Sulf1,Sulf2を介した6位の脱硫酸により、神経機能に何らかの変化が起こるのではないかと考えられた。Sulf1,Sulf2単独ノックアウトマウスは外見上正常であるが、網羅的な行動バッテリーを用いて行動解析を行ったところ、Sulf1ノックアウトマウスでは行動異常が観察されたが、Sulf2ノックアウトマウスは記憶行動も含めて正常であった。一方、ヒトSULF1遺伝子が双極性障害と遺伝的関連を示すことが明らかとなった。Sulfl mRNAは、嗅覚経路、大脳皮質第6層、側坐核、視床室傍核などに多く発現していることから、これらの神経回路における異常が基盤にあると考えられる。ウェスタンブロッティングでSulf1タンパク質を検出できる抗体、免疫染色で胎児神経系におけるSulf1タンパク質を検出できる抗体を得たが、成獣脳でSulf1タンパク質を検出することが出来なかった。そこで、モノクローナル抗体のスクリーニングを行ったが、免疫染色に使える抗体は得られなかった。

今後、行動異常発現のメカニズムを分子・細胞レベルで調べる必要があるが、Sulf1を介したヘパラン硫酸の構造形成が高次脳機能の制御に重要な役割を担うことを明らかにすることができた。
電子顕微鏡画像からの単粒子解析法による自動蛋白質三次元構造解析システムの開発

単粒子構造解析は、電子顕微鏡で撮影された蛋白質粒子の画像から3次元構造を解析する手法である。この方法では、画像内の多数の蛋白質粒子を認識し拾い上げ、同じ角度毎に加算平均することでノイズを低下させる必要がある。この平均画像から3次元構造を求めていく。我々のグループでは、粒子画像の認識方法として、三相階層型Neural Networkによる画像学習を用いる方法とSimulated Annealingによる粒子認識方法をそれぞれ開発してきた。これらの方法を併用することで、10万枚規模の画像拾い上げを自動的に行うことができ、数十万枚規模の解析を可能とした。本年度は、これらの新規に開発したアルゴリズムを用いて、これまで構造が未知の膜蛋白質の解析を進めてきた。TRPC3チャネルは、Caイオンを透過する膜蛋白質である。我々は、本チャネルをnegative-stain法により可視化し、透過型電子顕微鏡を用いて画像データを収集した。この画像に対して、Neural Networkによる方法とSimulated Annealingによる粒子認識方法を適用し、多数の蛋白質画像を短期間にかつ高精度に拾い上げた。さらに、画像の分類方法においても、我々が開発したGrowing-Neural-Gas Network法を用いることで、従来法に比較して極めて高精度な画像分類を行った。これにより、本蛋白質の基本構造を明らかにすることができ、本成果を国際学術論文誌に発表した。さらに、これまで開発してきた単粒子構造解析に関する様々な手法を解説論文としてまとめ、生物関連の雑誌上で報告した。また、こうした手法の高速化を達成するため、アルゴリズムのマルチスレッド化を進めており、これにより最新のMulti-CPUやクラスタPC上での解析期間の短縮が期待できる。最近我々は単粒子構造解析における新たな粒子認識方法として、三層階層型Neural Network(NN)を用いた自動粒子拾い上げ法を開発し、極めてノイズが高くコントラストの低いCryo電顕画像での粒子の拾い上げに成功した。この方法を用いることで、Cryo電顕で撮影された膜蛋白の粒子画像およそ10万枚を短期間に拾い上げ、飛躍的な解析速度の向上を可能にした。しかしながら、この方法では、学習データとする粒子画像200300枚を手で拾い上げる必要がある。我々はこの問題を解決するためにSimulated Annealingアルゴリズムを用いた粒子画像の自動認識法を開発した。この方法は、粒子が多数存在する一枚の電顕画像内にフレームを数百枚配置し、このフレームをランダムに動かしながら、全フレーム画像の加算平均を求める。そして、このコントラストが高くなるようにフレームの移動と回転に制約を加える。この制約は、温度パラメータによりコントロールされており、温度を徐々に減少させることで、フレームは粒子の位置に自然に配置される。この時のフレームの平均画像は、粒子に近い形状を示すことになる。この方法は、まさにタンパク質が結晶化する状態を模擬的にコンピュータ上で再現することに近く、タンパク質が結晶化する際により安定な配置を求めて規則的にタンパク分子が集積するように、フレームの平均画像はノイズのみで形状のない状態から徐々に粒子状の構造へと変化していく。そのため、この方法ではノイズに埋もれた形状を予め知る必要がなく、ユーザーは自己集積する環境をいくつかのパラメータで設定するだけで、あらゆる形状の粒子を高精度に拾い上げることが可能となる。
ルテニウム触媒を用いたオレフィンの水和反応

ルテニウム錯体を触媒として用いたオレフィンの水和反応について調査し、ノルボルネン誘導体は対応するアルコールへと導くことに成功した。しかしながら、その他のオレフィンへの直接的な水和反応には成功しなかった。カルボン酸のオレフィンへの付加反応を軸とする間接的な水和反応も並行して調査したところ、4-アリルアニソールから1-(4-メトキシフェニル)プロパン-2-オールを好収率で得ることができた。この反応は、二段階であるが、オレフィンからアルコールへの変換の駆動力となる出発物質のカルボン酸は、定量的に回収することができた。1)ノルポルネンの水和反応の検討:これまでに当研究室で開発された様々なルテニウム触媒系を、種々の溶媒を用いて条件検討を行った。その結果、ごく最近我々が開発したXantphosを配位子とする二価のルテニウム錯体RuCl_2(PPh_3)(Xantphos)とトリフルオロメタンスルホン酸銀(AgOTf)から構成される触媒系がノルボルネンの水和反応をベンゼン溶媒中、80°C、18時間で効率よく進行させ、目的とするノルボルネオールが92%の高収率で得られることを明らかにした。得られたノルボルネオールはexo体のみであり、これまでの我々のヘテロ求核剤の付加反応の結果によく合致している。また、AgOTfのみでは反応は進行せず、トリフルオロメタンスルホン酸を触媒として用いた場合では、この条件ではベンゼンとノルボルネンの間でのFriedel-Crafts反応が優先して進行した。これらの結果は、本反応への酸触媒の寄与はほとんどなく、ルテニウム錯体触媒が主として目的の本反応を進行させていることを示唆するものであり、本研究の成功への第一歩になるものであると確信している。2)ノルボルネン誘導体の水和反応の検討:基質適用範囲の検討の第一段階として、ノルボルネン誘導体を用いて検討した。オキシカルボニル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基を有するものであっても、種々のノルボルネン誘導体の水和反応を低収率から中程度の収率で進行させることも明らかにした。この結果は、本触媒反応系において、基質に上述のような置換基があっても、それらが損なわれることなく共存できることを示すものであり、重要な知見である。1)ノルボルネンの水和反応の検討:RuCl_2(PPh_3)(Xantphos)とトリフルオロメタンスルホン酸銀(AgOTf)から構成される触媒系がノルボルネンの水和反応をベンゼン溶媒中、80°C、18時間で効率よく進行させ、目的とするexo-ノルボルネオールが92%の高収率で得られることを明らかにした。基質適用範囲の検討の第一段階として、ノルボルネン誘導体を用いて検討した。オキシカルボニル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基を有するものであっても、種々のノルボルネン誘導体の水和反応を低収率から中程度の収率ながらも反応が進行することも明らかにした。2)分子内に水酸基を有するカルボン酸の付加反応:分子内に水酸基を有するカルボン酸の付加反応は続く分子内環化反応によって、生じたエステルからのアルコールの遊離を狙った。しかしながら、これらの反応はほぼ定量的に環化物が得られるのみで、付加反応にまったく関与しないことがわかった。3)光学活性カルボン酸の付加反応:光学活性なカルボン酸の付加に続く、ジアステレオマーの分割によってオレフィンから光学活性なアルコールを得るための手法の開発に取り組んだ。エステル化自体はジアステレオ選択的ではないものの進行した。しかしながら、それらのクロマトグラフィーでの分割は困難であったため、目的物は得られなかった。4)親水性xantphos錯体合成の試み:既知の水溶性xantphosとの錯体調製を試みたが、有意な結果は得られていない。引き続き、その合成に取り組む。
血圧・心拍数の調節に時計遺伝子clockはどのように関与するか?

心筋梗塞や狭心症、脳血管発作など、循環器の多くの疾患には朝方に発症率が高いというサーカディアンリズムが存在する。近年、サーカディアンリズムの発生機構にかかわる時計遺伝子群が明らかにされている。本実験では、時計遺伝子のひとつであるclockに注目し、clockが循環調節にどのように関連するかを、clock遺伝子変異マウスを用いて明らかにすることを目的とした。血圧測定にはマウス用のテレメトリシステムをもちいた。まず、clock遺伝子変異マウスとその野生型マウスに、血圧送信器と脳波・筋電図用の電極を植え込んだ。充分な回復を待って、48時間のポリグラフ記録を行った。野生型マウスでは、血圧・心拍数とも、暗期に高く明期に低いというサーカディアンリズムを示した。一方、clock遺伝子変異マウスでは、明期の血圧の低下が有意に小さく、また、暗期の心拍数の上昇が有意に小さかった。すなわち、clock遺伝子に変異によって、血圧・心拍数のサーカディアンリズムの振幅が低下することが分かった。次に、体液量調節機構の異常を予測し、副腎の摘出実験を行った。副腎を摘出した後、野生型とclock遺伝子変異マウスの間で、血圧・心拍数の値やサーカディアンリズムの振幅に差がなくなった。それぞれの位相には影響がなかった。また、血液中のコルチコステロンは、clock遺伝子変異マウスにおいて、大きな位相のずれが存在するものの、分泌量には差がなかった。アルドステロンは、clock遺伝子変異マウスにおいて明期に有意な分泌低下がみられ、リズムも消失していた。血圧・心拍数のサーカディアンリズム振幅の低下は、副腎皮質ホルモンの分泌動態の変化に起因する可能性が示唆された。時計遺伝子clockは、副腎皮質ホルモン分泌に大きく関与しており、clock遺伝子の変異が、体液調節を介して血圧・心拍数の調節にかかわっていることが明らかになった。血圧・心拍数には、活動期に高く安静期に低いという日内リズムが存在する。血圧・心拍数は、行動や睡眠などに影響されるが、基本的にはサーカディアンシステムによって、その日内リズムが調節されている。サーカディアンシステムは、時計遺伝子群における転写・翻訳のフィードバックループがその基礎にあるとされている。今回、血圧・心拍数が時計遺伝子(ないしはその産物)によって、どのように調節を受けているかを明らかにすることを目的に、clock遺伝子変異マウスを用いて実験を行い、下記のような成果を得た。まず、無麻酔・自由行動下のマウスにおける血圧計測のシステムを構築した。血圧計測にはテレメトリシステムを使用した。左総頚動脈に、血圧測定用送信器のカテーテルを挿入し、送信器本体は腹部皮下に留置した。このシステムにより、約1ヶ月間、血圧を連続的に計測できる。心拍数は血圧の波形から算定した。12時間明期12時間暗期の照明調節下で、clock遺伝子変異マウスの血圧・心拍数のサーカディアンリズムは、野生型に比べて振幅が大きく低下していた。血圧の振幅の低下は、安静期の血圧低下が見られないためで、一方、心拍数の振幅の低下は、活動期の心拍数上昇がないことによるものであった。clock遺伝子の変異によって血圧・心拍数のリズムが崩れ、高血圧かつ徐脈になることが明らかになった。また、血圧・心拍数ともに、その頂点位相は、野生型に比べて大きく後退していた。これは、すでに観察している体温や睡眠・行動の結果と一致するものである。今後、clock遺伝子の変異が、どのような経路で高血圧・徐脈を引き起こすのか、明らかにしていく。

心筋梗塞や狭心症、脳血管発作など、循環器の多くの疾患には朝方に発症率が高いというサーカディアンリズムが存在する。近年、サーカディアンリズムの発生機構にかかわる時計遺伝子群が明らかにされている。本実験では、時計遺伝子のひとつであるclockに注目し、clockが循環調節にどのように関連するかを、clock遺伝子変異マウスを用いて明らかにすることを目的とした。血圧測定にはマウス用のテレメトリシステムをもちいた。まず、clock遺伝子変異マウスとその野生型マウスに、血圧送信器と脳波・筋電図用の電極を植え込んだ。充分な回復を待って、48時間のポリグラフ記録を行った。野生型マウスでは、血圧・心拍数とも、暗期に高く明期に低いというサーカディアンリズムを示した。一方、clock遺伝子変異マウスでは、明期の血圧の低下が有意に小さく、また、暗期の心拍数の上昇が有意に小さかった。すなわち、clock遺伝子に変異によって、血圧・心拍数のサーカディアンリズムの振幅が低下することが分かった。次に、体液量調節機構の異常を予測し、副腎の摘出実験を行った。副腎を摘出した後、野生型とclock遺伝子変異マウスの間で、血圧・心拍数の値やサーカディアンリズムの振幅に差がなくなった。それぞれの位相には影響がなかった。また、血液中のコルチコステロンは、clock遺伝子変異マウスにおいて、大きな位相のずれが存在するものの、分泌量には差がなかった。アルドステロンは、clock遺伝子変異マウスにおいて明期に有意な分泌低下がみられ、リズムも消失していた。血圧・心拍数のサーカディアンリズム振幅の低下は、副腎皮質ホルモンの分泌動態の変化に起因する可能性が示唆された。時計遺伝子clockは、副腎皮質ホルモン分泌に大きく関与しており、clock遺伝子の変異が、体液調節を介して血圧・心拍数の調節にかかわっていることが明らかになった。