hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ペルオキシソーム蛋白質の細胞内局在化シグナルの解明

1.ラット肝ペルオキシソームのアシル-CoAオキシダーゼの細胞内輸送シグナルを明らかにするため、cDNAを利用してin vitroで合成した本酵素の種々の変異蛋白質についてin vitro輸送実験を行った。ラット肝由来の除核遠心分画または精製ペルオキシソーム分画と、放射能標識した変異オキシダーゼ蛋白質とを混合し加温した後、顆粒画分に回収され、かつプロテアーゼ耐性となったポリペプチドを、ペルオキシソームに輸送されたものと判定した。本酵素のN末端側を大きく欠失させたポリペプチドは、完全長ポリペプチドと同様に効率良くペルオキシソームに輸送されたが、C末端側に欠失や変異をもつものでは輸送効率は顕著に低下した。特にC末端そのものを欠失させたものや、C末端数残基を他の配列に置換したものは全く輸送されなかった。一方、輸送能をもたないN末端側部分にC末端5残基を結合させたものは輸送活性を示した。さらに大腸菌の蛋白質と本酵素のC末端側領域との融合蛋白質を作成したところ、やはりペルオキシソームに輸送された。以上の結果アシル-CoAオキシダーゼの細胞内輸送シグナルはC末端の極めて短い配列の中に存在すると結論された。C末端3残基の配列SKLは本酵素を含め5種類のペルオキシソーム酵素に共通であり、輸送シグナルの認識の上で重要な役割を担っていると考えられる。2.3-ケトアシル-CoAチオラーゼ前駆体に存在するN末端延長ペプチドの、ペルオキシソーム輸送における役割を調べるため、完全長前駆体、成熟型ポリペプチド、および本酵素前駆体の全部または一部とペルオキシソーム輸送能を欠くポリペプチドとの融合蛋白質について、in vitroとin vivoにおける輸送実験を行いつつある。現在までに、この延長ペプチドが輸送シグナルとしての機能をもつことを示唆する結果も得られており、今後、種々の変異ポリペプチドを用いた実験を行なう予定である。
免疫系の分子制御に関する研究

1989年から4年間「特別推進」により支援された我々の研究によって生命科学にインパクトを与えるいくつかの成果が得られた。その1つは、サイトカイン共通信号伝達分子gp130の発見である。この発見は新しいレセプターシステムの概念を提唱すると共に、サイトカインの特徴である“機能の重複性"を分子のレベルで説明しうることにつながった。CRPをはじめとする急性期蛋白は医学・医療の分野で診断に重要な役割を果たしていると共に急性期蛋白の遺伝子発現は分子生物学領域の格好のターゲットであった。我々の発見して転写因子NF-IL6とその関連遺伝子の機能解析により、炎症時における急性期反応と逆急性期反応という生命現象を分子レベルで説明することができるようになった。サイトカインは炎症や腫瘍等において重要な役割を果たしていることは多く報告されている。しかしながらサイトカインはその機能の多様性という性格上病気とサイトカインの1対1の関連が証明されている例は殆どなく、IL-6とミエローマはその関連が実験的なレベルと臨床レベルの双方においてはっきり証明された唯一の例と言っても過言ではないと思われる。これから始まるヒト型化した抗IL-6抗体や抗IL-6レセプター抗体のミエローマ患者治療への応用が成功すればサイトカインの理論に基づいた病気の治療の最初の例となることが期待される。IL-6自身の血小板増加因子としての臨床応用は、癌の化学療法や骨髄移植の治療に新しい武器を与えることが期待されるし、このような臨床実験を通してIL-6のヒト造血系幹細胞への作用が更に明らかになってくるであろう。インターロイキン6(ILー6)遺伝子を移入したトランスゲニックマウスを作製し、ILー6の異常発現が形質細胞の異常増殖、メサンギウム腎炎の発症につながることを証明した。更に、ヒトの腎細胞癌やキャッスルマン氏病が、ILー6の異常発現によりひきおこされる可能性を示した。1988年にILー6レセプター(ILー6R)をコードするcDNAをクローニングしたが、これを用いてILー6Rシステムは、ILー6を結合する分子量8万のリーガント結合鎖と信号を伝える分子量13万のシグナルトランスデューサー(P130)より構成されていることを証明した。ILー6かILー6Rに結合することにより、ILー6Rとgp130が会合し、信号はgp130を通して伝えられること、可溶性ILー6RとILー6がgp130に結合し信号を伝えうること等、ユニークな信号伝達のメカニズムが明らかになった。ILー6の発現を調節する14bpパリンドローム構造を有するシスエレメントとこの14bpに結合する核蛋白(NFーILー6)を同定し、NFーILー6のクローニングに成功した。NFーILー6はロイシンジッパー構造をもちDNA結合ドメインは、C/EBPと高厚のホモロジーを有することが明らかとなった。興味あることは、ILー6の産生を誘導するNFーILー6がILー6によって誘導される急性期蛋白の発現を調節するシスエレメントにも結合することであり、この結果は急性期反応における正の調節ループの存在を示唆する。アレルギーの制御に関しては可溶性Fcεレセプター(FcεRII)を作製し、これがIgEのFcεRIIのみならずFcεRIへの結合をも阻害しうる可能性を示した。NODマウスにおいてEα遺伝子を移入することによりInsulitisの発生をブロックしうることを前に示したが、胸腺上皮移植実験によって胸腺上皮上に発現されるIーE抗原により自己β細胞と反応するTリンパ球が、negativeに選択されることが示された。昨年度の研究からILー6レセプタ-(ILー6R)を介するシグナル伝達は,ILー6Rに会合する分子,gp130を介して細胞内へ伝えられることを明らかにしたが,今年度はこの分子をコ-ドするcDNAをクロ-ニングし,その全構造を決定した。この分子とILー6Rが会合することにより,高親和性の結合部位が形成されることも証明された。ILー

6遺伝子の発現を誘導する転写因子,NFーILー6をクロ-ニングし,これがC/EBPと高度のホモロジ-を有することを明らかにしたが,C/EBPが肝でアルブミンの発現にかかわるのに比し,NFーILー6は種々の急性期蛋白のプロモ-タ-領域に結合し,炎症時に急性期蛋白の発現に関与することが明らかとなった。更にNFーILー6はマクロファ-ジで産生される種々の炎症性サイトカインやりゾチ-ムの遺伝子の発現にもかかわり,マクロファ-ジの分化,活性化にかかわる転写因子である可能性が示された。ILー6遺伝子を用いたトランスジェミニックマウスをB6マウスで作製すると良性のplasmacytosisしか発症しないが,これをBalb/cマウスと交配するとモノクロ-ナルなplasmacytomaが発生することが観察され,plasmacytomaの発症にはILー6とBalb/cの何らかの遺伝的な背景が必要であることが明らかとなった。I型糖尿病を自然発生するNODマウスのIsletへ浸潤したTリンパ球を分離し、これより自己β細胞に反応するTリンパ球クロ-ンを確立することに成功した。多数のクロ-ンを確立し、それらよりTCRのVβVαをクロ-ニングし,自己免疫に関与するTリンパ球は必ずしも3のレパトリ-がlimitedではなく,種々のVβ,Vαが使われていることを明らかにした。インタ-ロイキン6レセプタ-(ILー6R)と会合して細胞内へのシグナルを伝達する分子(gp130)の細胞内部分で信号伝達に必須な領域を同定し,その部分が多くのサイトカインレセプタ-で高度のホモロジ-を有することを明らかにした。gp130は細胞内チロシンキナ-ゼを活性化すること,この信号は核内に伝えられ,NFーIL6をセリン特異的にリン酸化する,即ちセリンキナ-ゼの活性化につながることを明らかにした。NFーIL6はILー6の発現を誘導する転写因子としてクロ-ニングされ,C/EBPファミリ-に属することが明らかにされているが,今年度は更にこのファミリ-に属す新しい転写因子,NFーIL6βをクロ-ニングし,NFーIL6とNFーIL6βはヘテロダイマ-を形成し,それによって転写活性が相乗的に増強されることを見い出した。C57BL/6で作製したILー6トランスジェニックマウスはplasmacytosisを呈するこはすでに報告したが,Balb/cの遺伝的背景をこのマウスに導入すると(12,15)染色体転座を伴った典型的なプラズマサイト-マを誘導することに成功した。このことはILー6の異常産生を何らかの遺伝的要因によりプラズマサイト-マが発生することを証明したことになる。NOD(I型糖尿病マウス)のランゲルハンス島に浸潤するTリンパ球をクロ-ニングし,自己β細胞と反応するTリンパ球クロ-ンを確立した。これらクロ-ンの抗原レセプタ-V_β,V_αの構造解析し,自然発症自己免疫疾患に関わるTリンパ球はその抗原特異性に於てオリゴクロ-ナルでなく非常に多様なTリンパ球が関与していることを明らかにした。2種のFcεR(FcεRIIa,FcεRIIb)の中,FcεRIIaはエンドサイト-シスにFcεRIIbはファゴサイト-シスにかかわるレセプタ-であることと,それぞれの機能に必須のアミノ酸配列を同定した。
熱物質移動現象のミクロ-ナノ・スケールレーザ計測

微細流路における流れの新たな解析手法の開発はマイクロ分析チップ,集積回路内の輸送現象などの先端領域で注目されており,マイクロマシン技術の進化とともに微細熱交換器の製作も行われているが,これら微細な流体素子を的確に制御するにはミクロ領域での流動構造の把握が必要とされて来た.特に分散性二相流においては従来の連続体近似,アナロジーとしての移動現象とは全く異なるスケール効果の発現が顕著である.本研究ではナノ秒パルスレーザ光と高解像度高精度CCDカメラを用いたレーザ散乱・干渉光学系を構築,粒子散乱光の干渉撮影法を超微小気泡流れに適用,分散相の個々の移動速度とその径の同時計測により高精度な統計値抽出に十分なデータ収集を行うことが可能となった.連続相との相互作用をはじめとする流動構造を決定付ける支配パラメータの抽出に成功,空間的な物質移動現象を明らかにした.また,より小スケールの分散粒子を測定可能とするため広視野角レーザ散乱粒径測定システムを構築,ナノメートルスケールに迫る領域への拡張をも念頭に置きローレンツ・ミー散乱理論,レーリー散乱理論に基づく大規模な数値解析を行い,粒子径測定の可能性についての理論的検証および基礎的な検証実験を行った.蛍光・燐光性分子を検出するレーザ誘起蛍光発光法,多次元吸収スペクトル測定法などを活用する新しい計測法を開発,ミクロ移動現象の顕微撮影に適した微細流動場を作成し各種光学パラメータの決定,分子トレーサとしての染料分子の比較検討および選定を行った.流体の揺らぎを考慮した分子トレーシング技術の確立,運動量・熱物質移動量などの大量の計測データを高度に融合解析する複合センシングシステムの開発を行い実流動場の計測実験を行った.ミクロスケール移動現象の解明の足掛かりとして時間空間的に広がりを有する多くの物理量を同時に非接触・非侵襲で観察可能な計測手法を構築し複雑移動現象に関する知見を得た.微細流路における流れの新たな解析手法の開発は集積回路内の熱輸送などの領域で注目されており,マイクロマシン技術の導入により超微細な熱交換器の製作も行われているが,これら微細な流体素子を的確に制御するにはミクロ領域での流動構造の把握が必要とされて来た.高精度な光学系を用いた粒子散乱光の干渉縞撮影法を噴霧液滴・微小気泡流れに適用し,速度と径の同時計測により分散相に関する精緻なるデータ収集を高速CCDカメラにより行い,連続相との相互作用さらには流動構造を決定付ける支配パラメータの抽出に成功,空間的な物質移動現象をマクロな視点から明らかにした.更に作動流体の相変化を伴う熱物質の同時移動現象を明らかにするために連続相,分散相の双方の物理量を独立して抽出することが必要不可欠であり,蛍光粒子,燐光性分子を検出するレーザ誘起蛍光発光法,液々二相流における不溶性分散相による赤外線吸収などを活用する新しい手法を導入,気液接触界面での移動現象を顕微鏡撮影に適した微細流動場を作成し各種光学パラメータの決定,トレーサ粒子としての蛍光発光物質の比較検討と選定を行った.流体の揺らぎを考慮し最適な流体トレーシング法,或いは分子トレーシング技術の確立,各撮影デバイスより得られる速度,滴径などの大量の計測データを高度に融合,解析することができる複合センシングシステムの開発を行い実流動場の計測実験を行った.メゾ・ミクロスケールでの移動現象の解明の足掛かりとして多パラメータを同時に非接触でしかも点計測ではなく空間的広がりのある領域で観察ができるシステムを構築し,複雑系流動,移動現象のメカニズムに関する知見を得た.微細流路における流れの新たな解析手法の開発はマイクロ分析チップ,集積回路内の輸送現象などの先端領域で注目されており,マイクロマシン技術の進化とともに微細熱交換器の製作も行われているが,これら微細な流体素子を的確に制御するにはミクロ領域での流動構造の把握が必要とされて来た.特に分散性二相流においては従来の連続体近似,アナロジーとしての移動現象とは全く異なるスケール効果の発現が顕著である.本研究ではナノ秒パルスレーザ光と高解像度高精度CCDカメラを用いたレーザ散乱・干渉光学系を構築,粒子散乱光の干渉撮影法を超微小気泡流れに適用,分散相の個々の移動速度とその径の同時計測により高精度な統計値抽出に十分なデータ収集を行うことが可能となった.連続相との相互作用をはじめとする流動構造を決定付ける支配パラメータの抽出に成功,空間的な物質移動現象を明らかにした.また,より小スケールの分散粒子を測定可能とするため広視野角レーザ散乱粒径測定システムを構築,ナノメートルスケールに迫る領域への拡張をも念頭に置きローレンツ・ミー散乱理論,レーリー散乱理論に基づく大規模な数値解析を行い,粒子径測定の可能性についての理論的検証および基礎的な検証実験を行った.蛍光・燐光性分子を検出するレーザ誘起蛍光発光法,多次元吸収スペクトル測定法などを活用する新しい計測法を開発,ミクロ移動現象の顕微撮影に適した微細流動場を作成し各種光学パラメータの決定,分子トレーサとしての染料分子の比較検討および選定を行った.流体の揺らぎを考慮した分子トレーシング技術の確立,運動量・熱物質移動量などの大量の計測データを高度に融合解析する複合センシングシステムの開発を行い実流動場の計測実験を行った.ミクロスケール移動現象の解明の足掛かりとして時間空間的に広がりを有する多くの物理量を同時に非接触・非侵襲で観察可能な計測手法を構築し複雑移動現象に関する知見を得た.
インプラント固定に耐え得る新しい生体活性骨セメントの開発

酸化チタンの中でもアナタース型あるいはルチル型の結晶構造をもつものは、高い生体活性を持ち、生体親和性に優れ、溶解性が無く、これをポリメチルメタクリレート(PMMA)に分散させて作製した生体活性骨セメントは、インプラント固定のみならず、椎体などへの骨補填材料としての応用も期待されている。当初、アナタース型の結晶構造を持つ¢200nmの酸化チタン微粒子をPMMAに分散させたセメントを作製し、骨伝導能の評価をラットの脛骨骨髄内に埋め込んで周囲の骨との反応をみることにより行ったが、優れた骨伝導能を示すものの、強度的に市販のPMMA骨セメントに劣り、椎体などへの骨補填材料としては応用可能であるが、インプラント固定には応用困難と考えられた。新たに、¢2μmのアナタース型とルチル型の結晶構造をほぼ等量含む酸化チタン微粒子をPMMAに分散させたセメントを作製したところ、酸化チタンをPMMAに重量比で56%加えたセメント(ST2-56c)は、圧縮強度でPMMAより優れ、曲げ強度はPMMAと同等であった。さらにST2-56cの骨伝導能は、他の酸化チタンを分散させたセメントや、優れた生体活性を持つAWガラスセラミックスをPMMAに分散させたセメントよりも、有意に高かった。ST2-56cは改良することにより、骨補填材料としてだけでなく、インプラント固定への応用も可能と考えられた。今後さらに異なる酸化チタン微粒子をPMMAに分散させたセメントも作成して骨伝導能等の評価を行い、臨床応用可能な生体活性骨セメントの開発と実験を進めていく予定である。これまでポリメチルメタクリレート(PMMA)に生体活性フィラーであるガラスビーズを分散させた骨セメントに関して、優れた生体活性と力学的強度があることを証明し、強度劣化に関しても1年のフォローにおいては殆ど認めないことも明らかにしてきたが、この骨セメントを人工関節の固定に用いる場合には、ガラスビーズに溶解性がある以上、少なくとも5-10年の長期的な経過観察による生体内での材料の安定性を証明する必要がある。一方、近年優れた生体活性を示すことが判ってきた酸化チタンは、生体親和性に優れ、溶解性が無いため、これとPMMAマトリックスを組み合わせることが出来れば、強度劣化しない生体活性骨セメントを作成することが可能と考えられた。そこで、酸化チタンの中でも特に生体活性の高いアナタース型の結晶構造を持つφ200nmの微粒子をPMMAに重量比で50%加えたセメント(T50c)と、シラン処理した微粒子を50%及び60%加えたセメント(ST50c, ST60c)を作成し、その力学的強度および生体内での骨親和性、骨伝導能を調べた。骨親和性、骨伝導能の評価は、ラットの脛骨骨髄内にセメントを埋め込み、周囲の骨との反応をみることにより行った。力学的強度に関しては、酸化チタンを含むいずれのセメントもPMMAに対してやや劣っていたが、骨親和性、骨伝導能に関してはセメント埋め込み後6週、12週の時点において、有意にPMMAより優れており、高い生体活性を持つことが示され、特にST60cは、力学的強度、骨伝導能においてST50cおよびT50cより優れていた。以上の結果から、ST60cよりさらに優れた生体活'性骨セメントの開発を目指して、酸化チタンの粒子¢と、その含有率の異なる骨セメントを作成し、骨伝導能の評価を行う実験を現在進めている。近年優れた生体活性を示すことが判ってきた酸化チタンは、生体親和性に優れ、溶解性が無く、これとポリメチルメタクリレート(PMMA)を組み合わせることによって、強度劣化しない生体活性骨セメントを作製し、インプラント固定のみならず、椎体などへの骨補填材料としての応用も期待されている。

これまでアナタース型の結晶構造を持つ¢200nmの酸化チタン微粒子をPMMAに分散させたセメントの開発を行ってきたが、酸化チタン微粒子のセメント内での分散が不十分な為に、強度及び生体活性がインプラント固定には不十分と考えられた。そこで、新たに¢2μmの酸化チタン微粒子をPMMAに分散させたセメントを開発した。、この微粒子はアナタース型とルチル型の結晶構造をほぼ等量含むもので、高い生体活性を示すものである。この酸化チタン微粒子をシラン処理後、PMMAに重量比で50%と56%加えたセメント(ST2-50c,ST2-56c)を作成し、その力学的強度及び生体内での骨親和性、骨伝道能を調べた。骨親和性、骨伝道能の評価は、ラットの脛骨骨髄内にセメントを埋め込み、周囲の骨との反応をみることにより行った。力学的強度に関しては、ST2-50c、ST2-56cとも圧縮強度はPMMAより優れ、曲げ強度はPMMAと同等であった。骨伝導能に関しては、セメント埋め込み後6週、12週、26週の時点において、ST2-56cがST2-50cより有意に優れ、¢200nmの酸化チタン微粒子をPMMAに分散させたセメント(ST60c)よりも有意に優れていた。今後さらに¢300nmのルチル型の酸化チタン微粒子をPMMAに分散させたセメントも作成して、骨親和性、骨伝導能の評価を行い、以上の結果を総合して臨床応用可能な生体活性骨セメントの開発と実験を進めていく予定である。
珪酸塩融体の熱伝導率の背面レーザフラッシュ法による計測とデータベース構築

金属の製錬工程では環境負荷低減の要請が強まっており、その設計にはシステムの熱移動現象の把握が必須である。またこれらの要請に対応し製錬プロセスにおける高温領域の珪酸塩融体の熱的性質の測定が行われている。しかし、精錬プロセスの熱移動における最も重要な物性値の一つである珪酸塩融体の高温領域の熱伝導率熱伝導率は、いまだに測定者や測定方法により測定値が大きく異なり、信頼性の高い値が得られていない。本研究では二つの方向からこの問題にアプローチした。一つは、従来の研究で得られた値を整理しデータベース化すること、もうひとつは新しい原理に基づく信頼性の高い測定法を確立し精度の高いデータをあらたに実測することである。本研究では、肉薄の白金坩堝に試料の珪酸塩融体を満たし、そのるつぼ底面をパルス加熱し、その後の白金坩堝の温度応答から試料の熱伝導率を求める手法により、アルミナ/シリカ/カルシア系スラグの熱伝導率を測定した。その結果と、作成したデータベースを利用した今までの研究で得られている値に対する考察から2つのモデルを検討した。一つは珪酸塩のSi-O-Siの結合を通して熱が伝播するモデル、もうひとつは融体中の構造の規則性により熱移動の大きさが決まるとするモデルである。様々な考察を行い、Si-O-Siの結合を通して熱が伝播するモデルは実験結果をよく説明しないこと、むしろ、熱伝導率は構造の規則性によって決まり、特に結晶相の存在する存在する組成近傍の融体の規則性はそれ以外の組成の融体より高く、このため、他の組成より高い熱伝導率が生ずることの可能性を指摘した。しかし、精錬プロセスの熱移動における最も重要な物性値の一つである熱伝導率はいまだに測定者や測定方法により測定値が大きく異なり、信頼される値が得られていない。本研究では製錬プロセスで重要な役割をはたす高温領域の熱伝導率の珪酸塩融体の測定法を確立することを主要な目的とする。実験方法は以下の通りである。珪酸塩融体を金属のつるぼに充填し、目的温度までアルゴン雰囲気下で昇温する。温度が安定した後、るつぼ下面をパルスレーザ光により瞬間的に加熱する。加熱後、るつぼに加えられたエネルギーは試料融体中へと伝播していく。これはるつぼ下面の温度降下として検出することができる。この加熱方法によれば試料がレーザ光に対して透明であっても、るつぼが受光面となり、珪酸塩融体の熱拡散率を容易に測定することが可能である。この測定を実施し、データを蓄積解析した。また本測定法ではレーザ照射後のごく短時間領域で測定を完了するため熱放射の影響を抑える事ができることが予想されるが、具体的な熱放射によるエネルギー移動量については、まだ充分な検討が行われていない。この点を踏まえて、熱放射を考慮した熱移動方程式を数値計算を援用し推定し測定値にどの程度の誤差を生ずるかを見積もる計算を開始した。また、この測定法では金属板と試料融体間には熱抵抗がないとして解析を行っているが、このような界面や微小領域の熱物性は、まだ予測が困難である。そこで、試料/金属界面における伝熱挙動について検討を行うため、予備実験として固体の試料を用い我々の開発した微小領域の伝熱挙動解析装置を用いて検討を行った。溶融珪酸塩の熱伝導率測定には放射による熱損失、気泡、装置のセットアップの困難さなどの様々な問題がある。著者らはこれらの問題を克服した、単純なセル構造を持つ高温融体用レーザフラッシュ法を開発した。

この測定法を用いて、1600Kから1800Kの温度領域で、溶融Al_2O_3-CaO-SiO_2系珪酸塩融体の熱伝導率測定を実施した。試料は白金るつぼ(直径20mm、高さ5mm、厚さ0.2mm)の中で溶解する。このるつぼの底面をパルスレーザによって瞬間的に加熱する。このとき底面に吸収されたエネルギは白金るつぼを介して溶融試料中に伝播していく。試料中の熱の伝わる速さは、試料底面の白金るつぼの温度の減衰速度として検出される。レーザ照射後の試料底面の温度変化をInSb赤外線検出器で検出し減衰速度から熱伝導率を求める。この測定法の特色は短時間測定にある。レーザ照射後の12ms間のみの信号を用いて解析を行うので、熱放射や対流の影響をほとんど受けない測定が可能である。測定された熱伝導率は1.2から3.2Wm^<-1>K^<-1>の範囲にあり、組成依存性が認められたが、温度依存性は小さかった。測定と並行して従来の溶融珪酸塩の熱伝導率に関する文献を調査しデータベース化して整理した。溶融珪酸塩はSiO_4四面体が相互に連なったネットワーク構造をとる。CaOなどの酸化物を添加すると、このネットワーク構造が分断される。第一のモデルは、このネットワークの分断点がフォノンの障壁となると考える。二番目のモデルはネットワークの分断点は大きな熱障壁とならず、構造全体としての非周期性がフォノンの伝播をさまたげると考える。このモデルでは、異種物質の混合により非周期性が増加するため、珪酸塩への酸化物の添加によるフォノン散乱が増大するが、融体では非周期性がもともと高いことから珪酸塩融体の熱伝導率の組成依存性は小さいと考える。我々の測定値および文献値からこの2つのモデルの適否について検討した
クエン酸錯体法を用いた高配向性を有する層状構造酸化物熱電変換材料の合成と物性

Na_xCo_2O_4へのAg分散における性能向上効果について検討を行った.Ag分散することにより,電気抵抗率を大幅に低減できる一方,ゼーベック係数は大きく減少することなく,その結果,出力因子を大きく向上させることが可能であることがわかった.しかしながら熱伝導率の大きいAgを分散させることにより,全体の熱伝導率が上昇するため,これが性能向上の妨げとなることが明らかとなった.通常の固相反応法やクエン酸錯体法では,Ag粒が10μm程度の粗大粒としてNa_xCo_2O_4母相中に複合化されており,Ag粒を微細に分散させることでフォノン散乱を強め,熱伝導率の低減を図った.まず,クエン酸錯体法により合成されたNa_xCo_2O_4前駆体粉末に1μm程度のAg粉末を混合し,メカニカルグラインディング処理を施した.処理後の複合粉末では,Ag粒は1-2μmと微細に分散していたものの,焼結中に粒成長を起こし,最終的には10μm前後となり,目的とした微細分散化が困難であることがわかった.そこで,より一層の微細分散化を実現させるため,Agイオンを含む水溶液中にNa_xCo_2O_4前駆体粉末を混合,撹拌し,その後乾燥させることによってNa_xCo_2O_4粉末表面に微細にAg粒を析出させることを試みた.その結果,Na_xCo_2O_4粉末表面には数十nmのきわめて微細なAg粒が析出することがわかった.一方,そのほかにも粒子表面にきわめて薄くではあるものの,広くAg相が膜状に析出することも確認された.この複合粉末を焼結した結果,Ag粒子は5-8μmと,従来試料よりはやや微細化したものの,著しい微細分散化はできなかった.一方,Ag相中にはCoが検出され,母相との反応も見られた.これに起因してセーベック係数がAg無添加試料を上回り,性能指数としてはAg添加により向上する結果となった.Na_xCo_2O_4系材料を対象にクエン酸錯体法の各種条件の最適化を試みた。クエン酸錯体法ではNa_xCo_2O_4相形成に必要な仮焼時間が、従来の錯体重合法を用いた場合より長く、約4倍の仮焼時間が必要となることが分かった。これにともない、Na成分の揮発量が大きく、仕込み組成において目的組成の約2倍のNa量が必要となることが明らかとなった。得られる前駆体粉末の形状は、Na_xCo_2O_4相の層状結晶構造を反映して極めて扁平なプレート状であった。またその結晶粒サイズは、従来の固相反応法により作製された粉末に比較して極めて微細となることが分かった。この前駆体粉末を圧縮成型し、無加圧焼結を施したところ、プレート状粉末がプレス方向に積層した多結晶焼結体が得られた。そのc軸配向度を算出したところ約0.9となり,単結晶(完全配向)の理論値1に極めて近い値が得られた。また焼結体の結晶粒径も前駆体粉末の微細さを反映し、従来試料よりも著しく微細であった。このようにして得られた焼結体の熱電特性を評価した。クエン酸錯体法により極めて均質な組成を有するNa_xCo_2O_4相が得られることから、ゼーベック係数は従来の固相反応法試料に比較して大きく向上し、また電気抵抗率はほぼ同等の値となった。極めて微細な組織を有するにもかかわらず同程度の電気抵抗率を有することは、高配向化による抵抗率低減効果が有効に働いていることを示していると思われる。これらの結果から出力因子もまた従来の固相反応法試料に比較して著しく向上した。一方、ホットプレスやSPSなどの加圧焼結の適用は、カーボンダイスを用いる装置上の制約から、還元雰囲気での焼結を余儀なくされ、Na_xCo_2O_4相の一部分解を引き起こし、かえって配向性を下げる結果となり、性能もまた無加圧焼結試料を上回れず、Na_xCo_2O_4焼結体の有効な合成法とはならなかった。Na_xCo_2O_4へのAg分散における性能向上効果について検討を行った.Ag分散することにより,電気抵抗率を大幅に低減できる一方,ゼーベック係数は大きく減少することなく,その結果,出力因子を大きく向上させることが可能であることがわかった.しかしながら熱伝導率の大きいAgを分散させることにより,全体の熱伝導率が上昇するため,これが性能向上の妨げとなることが明らかとなった.通常の固相反応法やクエン酸錯体法では,Ag粒が10μm程度の粗大粒としてNa_xCo_2O_4母相中に複合化されており,Ag粒を微細に分散させることでフォノン散乱を強め,熱伝導率の低減を図った.まず,クエン酸錯体法により合成されたNa_xCo_2O_4前駆体粉末に1μm程度のAg粉末を混合し,メカニカルグラインディング処理を施した.処理後の複合粉末では,Ag粒は1-2μmと微細に分散していたものの,焼結中に粒成長を起こし,最終的には10μm前後となり,目的とした微細分散化が困難であることがわかった.そこで,より一層の微細分散化を実現させるため,Agイオンを含む水溶液中にNa_xCo_2O_4前駆体粉末を混合,撹拌し,その後乾燥させることによってNa_xCo_2O_4粉末表面に微細にAg粒を析出させることを試みた.

その結果,Na_xCo_2O_4粉末表面には数十nmのきわめて微細なAg粒が析出することがわかった.一方,そのほかにも粒子表面にきわめて薄くではあるものの,広くAg相が膜状に析出することも確認された.この複合粉末を焼結した結果,Ag粒子は5-8μmと,従来試料よりはやや微細化したものの,著しい微細分散化はできなかった.一方,Ag相中にはCoが検出され,母相との反応も見られた.これに起因してセーベック係数がAg無添加試料を上回り,性能指数としてはAg添加により向上する結果となった.
高い光合成能力を持つイネ品種の将来の気候変動下における水利用動態の解明

高い光合成能力を持つイネ品種は、将来の世界の食料需要の増加を賄うための有望な戦略と期待される。しかし、光合成能力が高い品種は一般にその水利用(蒸散)も大きく、水消費の増加が懸念される。本研究では、以下の3点を解明することを目的とする。(1)高い光合成能力を持つイネの蒸散や光合成は、生育期間を通してどのように変化し、水利用効率(収量/蒸散)にどのような影響を与えるのか?(2)今後予想される大気環境(気温やCO2濃度)の変化は、高い光合成能力を持つ品種の蒸散や水利用効率にどのような影響を与えるのか?(3)高い光合成能力を持つ品種の蒸散や水利用効率は、どのような遺伝子に支配されているのか?高い光合成能力を持つイネ品種は、将来の世界の食料需要の増加を賄うための有望な戦略と期待される。(1)高い光合成能力を持つイネの蒸散や光合成は、生育期間を通してどのように変化し、水利用効率(収量/蒸散)にどのような影響を与えるのか?(2)今後予想される大気環境(気温やCO2濃度)の変化は、高い光合成能力を持つ品種の蒸散や水利用効率にどのような影響を与えるのか?(3)高い光合成能力を持つ品種の蒸散や水利用効率は、どのような遺伝子に支配されているのか?
近代コモン・ロー法学における中世法文献の影響：『ブラクトン』を対象として

判例を中心とした法体系を展開してきたイングランド法の歴史において、中世に執筆された『ブラクトン』と通称される法文献は、その執筆から数百年を経た近代のイングランドの法曹たちにも利用されてきた。こうした過去からの学識の伝達がいかにしてその国の法学の展開に影響してきたのかという観点から、『ブラクトン』が近代のイングランド法学にどのように影響し、またどのような形で利用されてきたかについて検討する。
iPS 細胞から機能性肝細胞への分化誘導法の確立;細胞移植治療を目指して

現在,末期肝疾患に対する最も有効かつほとんど唯一の根治的治療法は肝臓移植であるが,ドナー不足と免疫拒絶がいまだ大きな問題となっている.その代替治療として肝細胞移植が候補の一つであり,今回我々は肝細胞移植に着目し研究を行った。まず細胞移植の細胞源としてiPS細胞、間葉系幹細胞を選択しそれらをin vitroで肝細胞へ分化することに成功した。細胞外基質ならびに増殖因子の添加によりRT -PCRと免疫染色にて肝細胞マーカーであるアルブミンの発現を確認できた.この肝細胞分化細胞を肝障害を加えた免疫不全ラットへ移植した。間葉系幹細胞から分化誘導を行った細胞においては、ラット肝臓内にヒトアルブミンを産生する肝細胞様細胞を認めた.また、一部のラットにおいて、血清中にヒトアルブミンを検出することができた。同様に、iPS細胞から分化誘導を行った細胞においてもラット肝臓内にヒトアルブミン陽性細胞を確認することができた。この結果より、iPS細胞、間葉系幹細胞は肝細胞移植の細胞源となりうることが示唆された。(1)初期内胚葉マーカーに対するレポーターベクターの作成初期内胚葉マーカーとして我々は,AFPに注目した.AFPは肝臓発生において肝臓原基である腹側前腸内胚葉の段階から胎児肝細胞まで発現し続け,代表的な肝前駆細胞マーカーの一つである.我々は既に,ヒトAFPのエンハンサー領域とプロモーター領域のクローニングに成功している.この両者のハイブリッドプロモーターは,AFPプロモーター単独よりも約6倍のプロモーター活性を有することが報告されている.平成22年度はAFPエンハンサー/プロモーター下にEGFPを発現するプラスミドベクターの作製に成功し,AFP産生細胞とEGFPとが同一細胞で発現することを確認できた.(2)上記レポーターベクター遺伝子導入ヒトiPS細胞の作成AFP-EGFPベクターをヒトiPS細胞に遺伝子導入し,安定導入株を得る.既にヒトiPS細胞を購入し,上記レポーターベクターの遺伝子導入を電気穿孔法ならびにリポフェクション法で試みている.現時点では安定導入株は得られていないが,引き続き遺伝子導入ヒトiPS細胞を作成する作業を継続する.(3)AFP産生細胞分化誘導条件の至適化遺伝子非導入iPS細胞株を各種細胞外基質上で培養したり増殖因子で刺激することにより,RT-PCR法にて内胚葉特異的遺伝子の発現を確認できた.(1)初期内胚葉マーカーに対するレポーターベクターの作成ヒトalpha-fetoprotein enhancer/promoter領域をハイブリッドプロモーターとしてEGFPを発現するプラスミドベクターを完成させた.これをヒト肝細胞癌株へ遺伝子導入することによって,AFP産生細胞がEGFP蛍光を発することを確認できている.(2)上記レポーターベクター遺伝子導入ヒトiPS細胞の作成このAFP-EGFPプラスミドベクターをヒトiPS細胞へとリポフェクション法を用いて遺伝子導入を行っている.遺伝子導入効率が低く安定導入株をいまだ得ることはできていないが,今後も実験を継続していく予定である.(3)マウス胎仔肝由来間葉系細胞株MLSgt20細胞の培養およびヒトiPS細胞との共培養我々は以前にマウス胎仔肝曲来間葉系細胞であるMLSgt20細胞を樹立し,これがマウスおよびヒトES細胞を機能性肝細胞へと分化成熟化させる事を報告して来た.この細胞培養技術をヒトiPS細胞へも応用することを目的としてMLSgt20細胞の培養を開始した.平面培養,3次元培養などを試みて肝細胞機能を有する内胚葉細胞へと成熟化させる実験を行っている.(4)ヒト間葉系幹細胞から内胚葉細胞へと分化誘導する実験ヒトiPS細胞だけではなくヒト間葉系幹細胞から内胚葉分化を試みる実験を並行して行っている.既に細胞外基質ならびに増殖因子の添加によりRT-PCRと免疫染色にて内胚葉分化に成功している事を確認できた.この内胚葉分化細胞を肝障害を加えた免疫不全ラットへ移植したところ,ごく少数ながらラット肝臓内にヒトアルブミンを産生する肝細胞様細胞を認めた.(1)初期内胚葉マーカーに対するレポーターベクターの作成とレポーターベクター遺伝子導入ヒトiPS細胞の作成ヒトalpha-fetoprotein enhancer/promoter領域をハイブリッドプロモーターとしてEGFPを発現するプラスミドベクターを完成させた.これをヒト肝細胞癌株へ遺伝子導入することによって,AFP産生細胞がEGFP蛍光を発することを確認できている.このAFP-EGFP

プラスミドベクターをヒトiPS細胞へとリポフェクション法を用いて遺伝子導入を行っている.遺伝子導入効率が低く安定導入株をいまだ得ることはできていないが,今後も実験を継続していく予定である.(2)マウス胎仔肝由来間葉系細胞株MLSgt20細胞の培養およびヒトiPS細胞との共培養我々は以前にマウス胎仔肝由来間葉系細胞であるMLSgt20細胞を樹立し,これがマウスおよびヒトES細胞を機能性肝細胞へと分化成熟化させる事を報告して来た.この細胞培養技術をヒトiPS細胞へも応用することを目的としてMLSgt20細胞の培養を開始した.また、間葉系幹細胞との共培養を行ったが機能性肝細胞の分化には至るも成熟化には至らなかった.(3)ヒト間葉系幹細胞から内胚葉細胞へと分化誘導する実験ヒトiPS細胞だけではなくヒト間葉系幹細胞から内胚葉分化を試みる実験を並行して行っている.既に細胞外基質ならびに増殖因子の添加によりRT-PCRと免疫染色にて内胚葉分化に成功している事を確認できた.この内胚葉分化細胞を肝障害を加えた免疫不全ラットへ移植したところ,ごく少数ながらラット肝臓内にヒトアルブミンを産生する肝細胞様細胞を認めた.また、一部のラットにおいて、血清中にヒトアルブミンを検出することができた。内胚葉分化細胞を選別する事を可能とするレポータベクターの完成,およびマウス間葉系細胞株であるMLSgt20細胞の安定培養が可能となっているため.24年度が最終年度であるため、記入しない。一時期,安定してヒトiPS細胞を培養できないことがあった.未分化状態を維持できず,尚かつ内胚葉分化効率が悪かった.培養の手順や培養に用いる試薬や血清などを見直して解決した.この時,内胚葉細胞へと分化するための細胞源としてヒトiPS細胞だけではなくヒト間葉系幹細胞を用いる実験を並行して行った.今後もヒト間葉系幹細胞から内胚葉細胞へと分化誘導を行う実験を継続する予定である.24年度が最終年度であるため、記入しない。
ミクロポーラス有機ゼオライトの触媒作用

アントラセン-ビスレジルシン(1)の多孔質結晶がアクロレイン(ジエノフイル)と1、3-シクロヘキサジエンとのディールス・アルダー反応やシトロネラールのエン反応においてゼオライト様の触媒作用を示すこと認めた。X線結晶構造を含む詳細な検討の結果、以下のことがらが明らかとなった。(1)触媒作用は固体状態のホストによりもたらされ、空孔内反応が律速である。(2)固体触媒であるホスト1を粒子(約1mm^3)として用いても、粉末として用いても触媒効果(触媒の再生(ターンオーバー)速度)には殆ど変化がない。このことは、触媒作用が単なる表面現象ではなく、内部の空孔が本質的に関与していることを示している。(3〉しかしながら、アクロレインよりも大きなアクリル酸エチルを用いると空孔内野反応は起こるが生成物が空孔を離脱せず、従って、触媒として機能しない。(4)アクロレインとの反応においても触媒反応の速さは有機合成で常用される可溶性のルイス酸触媒に比べると著しく低い。これらの結果は、水素結合ネットワークのゲストに対する誘導適合能が触媒作用にとっては不利に働くこと、および、より強いルイス酸性を示すであろう金属配位ネットワークへの展開が必要なこと、などを強く示唆している。
単一分子レベルでの神経変性iPS細胞における少数核酸イメージング

本研究では、1.一分子レベルでのRNAのイメージングを可能にする、新規なイメージングの手法の開発と、2.生体分子の局在化計測に向けた磁場によって発光が変化する一粒子観察系の構築を行った。1.では、A.最適なプローブの設計と合成、評価、B.一分子FRETの測定系の構築と観察を行った。2.では、磁場依存発光LNPの合成と最適化と、B.顕微下磁場発生装置の製作を行い、計測系のセットアップを構築することを目標とした。両研究とも概ね当初の目標を達成し、研究活動スタート支援研究として有意義な研究となった。該当年度は、まず研究の開始にあたり、必要な核酸の合成方法の確立と、細胞培養のセットアップ、ならびに、核酸検出の効率化を目指した。ターゲットとするmRNAとして、アクチンに由来するmRNAを用いて、まず、ターゲット存在下で、シグナル増強が観測されるかを、蛍光計を用いて検討した。その結果、プローブの配列の位置により、シグナルが大きく変化することが分かり、今後、より高感度な一分子検出を目指すには、この配列の最適化、また、核酸の修飾が必要であることが分かった。温度効果測定などから、物理化学的パラメータの算出、さらに、実際の細胞への応用段階に必要な、培養手法等のセットアップも概ね完了し、今後、培養細胞での実験を進める。アルツハイマー病などの神経変性疾患の発症機構解明や神経損傷に対する治療法の確立は、社会的に急務な研究課題の一つである。本研究では核酸、特にRNAの定量的な単一分子空間イメージングにより、神経変性疾患iPS細胞での「少数」核酸の機能に関する学術的知見を得ることを目的とした。昨年に引き続き、少数核酸の定量的単一分子イメージング法の開発を行った。まず、研究実施機関の年度途中での変更により、実験に必要な細胞培養室の整備、ラットを用いた実験に必要な大阪大学での動物実験の申請等を行った。一分子レベルでの高感度生体分子機能の磁場イメージングに向けて、磁場によって発光強度が変化するナノ粒子の合成、測定系の構築を行った。合成したナノ粒子は、近赤外光照射により可視領域に発光を示すことが分かり、顕微下での測定系の構築がほぼ終了した。また、磁場印加システムの構築で、電磁石を作製し、必要な磁場を顕微鏡上で構成できるセットアップの構築が完了した。また、神経での電気信号の伝達過程を測定するための電気生理学システムの構築を行った。実際の細胞応用の段階に必要な全ての測定系の構築が進み、研究のスタートに当たり、必要な基盤的要素の構築が行えた。26年度が最終年度であるため、記入しない。光化学26年度が最終年度であるため、記入しない。研究スタート支援初年度で、大まかな実験に必要なセットアップの確保が出来たことから、実験は概ね順調に進展している。今後、細胞実験を勢力的に進める。今後の方針として、より高感度な一分子検出を目指すべく、この配列の最適化、また、特殊修飾核酸を使用し、検出感度を向上させ、一分子イメージングに資するシステムの開発を行う。
イオン液体を用いた新規難削材料用切削油の開発

航空・宇宙産業は、今後わが国の製造業を牽引する分野であると期待されている。本産業は超熱超合金やチタン合金など最先端材料を使用するが、高い精度に加工するのが困難であり、加工工具の開発が盛んに行われている。しかしながら、加工油の開発はオープンには行われておらず、精密加工性を向上させるには、加工油の作用メカニズムの解明が必要である。本研究を遂行することにより、最先端材料を高い精度で加工することが出来る加工油の開発を促進できると考えられる。また、昨今の高齢化に伴い、高精度な加工が要求されるインプラントや手術用機器などの医療機器の需要拡大も進んでおり、医療分野における波及効果も期待される。
生体膜の非対称性の維持機構とその破綻による胆汁うっ滞発症の仕組み

P4-ATPase(flippase)であるATP8B1は、胆汁うっ滞症(PFIC)の原因遺伝子産物であることが示されていた。ATP8B1はホスファチジルセリンのflippaseと考えられてきたが、ホスファチジルコリンを特異的な基質とすることを新たに見出した。遺伝病由来の様々な点変異体を調べた結果、その多くは発現しないがいくつかの変異体は野生型と同様に発現し、細胞膜に正常に輸送された。これらの変異体は、ホスファチジルコリンに対するflip活性がなくなっていることを発見した。本研究によりPFIC発症の原因の一つがホスファチジルコリンに対するflippase活性の欠損であることが初めて示された。P4-ATPase(flippase)であるATP8B1は、進行性家族性肝内胆汁うっ滞症(PFIC)の原因遺伝子の一つである。ATP8B1はこれまでホスファチジルセリンのflippaseと考えられてきたが、この定説を覆し、ホスファチジルコリンを特異的な基質とすることを新たに見出した。ATP8B1の変異による胆汁うっ滞症には、進行性家族性肝内胆汁うっ滞(PFIC1)と、より症状の軽い良性反復性肝内胆汁うっ滞(BRIC1: benign recurrent intrahepatic cholestasis 1)がある。本研究では、両方の遺伝病由来の様々な変異を導入したATP8B1の変異体を作製した。ほとんどの変異体は細胞に発現せず、プロテアソームの分解経路によって分解されてしまうことが分かった。そのうち、野生型と同様に細胞で発現し、細胞膜に局在する変異体を見出した。さらに、この変異体ではホスファチジルコリンのflip活性が欠損していることを見出した。進行性家族性肝内胆汁うっ滞症(PFIC)の原因遺伝子産物の一つであるATP8B1は、これまでにホスファチジルセリンのflippaseと考えられてきたが、ホスファチジルコリンを特異的基質とすることを見出した。PFICのもう一つの原因遺伝子産物であるABCB4はホスファチジルコリンのfloppaseであることが知られていた。両者を共発現してアッセイを行うことで、二つの酵素がホスファチジルコリンのflip-flopしていることが分かった。さらに、ATP8B1以外にホスファチジルコリンをflipするATP10Aを同定し、細胞膜ダイナミクスに関与することを新たに見出した。PFICの原因遺伝子産物であるATP8B1とABCB4が協調してホスファチジルコリンをflip-flopすることが分かった。さらに、ホスファチジルコリンをflipするATP10Aを同定した。ATP8B1やATP10Aは細胞膜ダイナミクスに関与することを見出した。進行性家族性肝内胆汁うっ滞症(PFIC)は、胆汁の分泌がうまくできずに肝臓の細胞内に蓄積し、その結果として黄疸や強い掻痒感をきたす遺伝性の疾患である。PFICの原因遺伝子は3つあることが既に明らかとなっており、I型がATP8B1、II型がABCB11、III型がABCB4、と変異遺伝子により分類されている。このうちABCB11は胆汁酸のトランスポーターとして、ABCB4はホスファチジルコリン(PC)を脂質二重層の内葉から外葉にフロップするfloppaseとして各々機能しており、胆汁酸の排出と密接に関わることが示されている。P4-ATPase(flippase)であるATP8B1は、これまでホスファチジルセリンのflippaseと考えられてきたが、この定説を覆し、ホスファチジルコリンを特異的な基質とすることを新たに見出した。遺伝病由来の様々な点変異の変異体を用いて安定発現細胞株を樹立した結果、多くの変異体は正常に発現せず、プロテアソーム経路で分解されることが分かった。一方、いくつかの変異体は野生型と同様に発現し、細胞膜に正常に輸送されることを確認した。これらの変異体のflippase活性を測定した結果、ホスファチジルコリンに対するflip活性がほとんどなくなっていることを発見した。したがって、本研究によりPFIC発症の原因の一つがホスファチジルコリンflippaseの活性の欠損であることを初めて報告した。また、もう一つのPFICの原因遺伝子産物であるホスファチジルコリンのfloppaseのABCB4との関連を調べた結果、ホスファチジルコリンのFlip-FlopはATP8B1とABCB4によって行われていることを示した。したがって、胆汁酸の正常な分泌のためには毛細胆管膜においてATP8B1とABCB4のホスファチジルコリンの輸送の調節が不可欠であることを明らかにした。計画通り、PFIC1由来のATP8B1変異体の安定発現株の樹立や局在の解析を行った。

さらに、変異体の安定発現株を用いてflippase活性測定を行い、活性が欠損している変異体を見出した。ホスファチジルコリンをflipするP4-ATPaseの調節メカニズムを調べていく。現在、PMAによりホスファチジルコリンのflip活性が上昇することを見出しているので、どのP4-ATPaseが活性化されるのか、またそのP4-ATPaseの結合タンパク質を同定しその調節メカニズムを調べていく。分子細胞生物学ATP8B1以外のホスファチジルコリンをflipするP4-ATPaseを探索する。野生型およびflip活性を持たないPFIC変異型のATP8B1を安定発現する肝細胞および極性細胞株を樹立し、flip活性を比較検討する。ホスファチジルコリン活性の亢進および欠損による肝細胞の胆汁酸分泌、細胞の形態変化、極性形成、膜組成変化、微絨毛の形成などを検証していく。フリップ活性の測定の実験が少し遅れたため。フリップ活性の測定結果が遅れたが、1ヶ月ほどで遅れた結果が出る予定である。
大脳皮質神経発達におけるCajal-Retzius細胞の機能的役割の分子的基盤

本研究課題においては、Cajal-Retzius細胞によって発生制御を受ける皮質投射ニューロンに発現されている転写因子Meis2に主眼をおいて解析を進めてきた。これまでの解析結果から、転写因子Meis2は皮質構築過程において(A)神経細胞への運命決定・分化(B)神経細胞の脳室帯から皮質板への細胞移動調節(C)皮質前駆細胞の細胞分裂調節のおもに3つの発達素過程に重要な役割を果たすことを明らかにした。大脳の新皮質の層形成過程において中心的な役割を果たすCajal-Retzius細胞は、従来、新皮質原基そのものに発生すると考えられてきた。しかしながら、最近の我々の研究成果によりCajal-Retzius細胞には幾つかのサブタイプが存在すること、そして、少なくともそのサブタイプの主要なものは、皮質GABA作動性介在ニューロンの場合と同様に新皮質外の局所的な細胞集団(coritcal hemと呼ばれる皮質形成のシグナリングセンター)から発生し、新皮質内に接線方向に細胞移動し広く新皮質を覆うことなどが明らかにされた(Takiguchi-Hayashi et al.2004)。新皮質構築そのものを調節しうるCajal-Retzius細胞が新皮質にとって外来性の細胞であることは、新皮質形成機構を考える上で新しい視点を与える。なぜ、大脳皮質のような大きな組織において包括的な領域形成が成し遂げられるのかといった神経生物学上の重要な問題に対する非常にインパクトのある答えは、脊髄をはじめとする他の中枢神経系に見られるようにシグナリングセンターからシグナリング蛋白質が単純拡散をする様式ではなく、細胞自身がそのシグナリングセンターから細胞移動することで、そのシグナリング蛋白質の運び屋となるといった仮説である。この仮説を細胞レベルで検証するために、Cajal-Retzius細胞の細胞移動をdominant-negative Rac1を導入することで抑制したところ、皮質外側領域に優位に領域拡大が認められた。一方、最近の他のグループからの研究成果によると皮質腹側のventral palliumから発生してくるCajal-Retzius細胞を選択的に除去すると皮質外側領域に優位に領域減少が認められる。両者において皮質層形成には変化が認められていない。これらの結果は、Cajal-Retius細胞の個々のサブタイプは皮質層形成においては共通の働きを示すが、皮質領域形成においてはサブタイプにより異なる作用を示す可能性を示唆する結果である。Cajal-Retzius細胞は主に大脳の新皮質の層形成過程において中心的な役割を果たすことが示されてきた。我々はCajal-Retzius細胞によって支配される皮質細胞に発現される遺伝子のひとつとしてMeis2を単離し、この遺伝子が新皮質において層形成期における細胞移動中の神経細胞ならびに神経前駆細胞に発現されることを明らかにした。されには電気的穿孔法を用いた機能実験の結果、(1)神経細胞への運命決定・分化(前駆細胞における、神経細胞かグリア細胞かの運命決定調節および神経細胞運命決定後の分化調節)、(2)神経細胞の脳室帯から皮質板への細胞移動調節、(3)皮質前駆細胞の細胞分裂数、細胞周期調節の3種の発達素過程に重要な役割を果たすことを明らかにした(投稿準備中)。発生期の大脳皮質において、新皮質辺縁帯に存在するCajal-Retzius細胞は脳室帯から発生してくる皮質投射ニューロンの法線方向への細胞移動、細胞体配置に重要な働きを示すことが過去の研究から明らかとされていた。この皮質投射ニューロンの発生・発達過程は、皮質前駆細胞から皮質神経細胞への運命決定、細胞移動、神経細胞分化などの一見不可逆的な個々の発達素過程が確立され推移していくことによって支えられていると捉えることができる。我々は、脳室帯を構成する皮質前駆細胞、細胞移動中の皮質投射ニューロンに発現する転写因子としてMeis2を同定した。我々はマウス大脳皮質を対象としてin vivo電気穿孔法を用いてMeis2遺伝子を導入し、Meis2の皮質構築における機能的役割を解析した。Meis2は、皮質発生過程において脳室帯の神経前駆細胞、法線方向へ細胞移動中の皮質細胞、そして皮質板神経細胞の一部に発現される。恒常的転写抑制型Meis2(EnR-Meis2)を強制発現(胎生12.5日)した解析系により(A)神経前駆細胞において神経細胞への分化が阻害され、神経前駆細胞がアストロサイトもしくは幹細胞様の細胞形質を獲得するようになること、(B)BrdUを用いた実験により、神経前駆細胞において細胞分裂から細胞分化への変換が促進される(最終細胞分裂を終えた細胞の割合が増える)こと、(C)脳室帯から皮質板への細胞移動過程において示される多極性から双極性への形態変化が阻害され、中間下層において多極性形態を保ったまま蓄積し、その結果、法線方向への細胞移動が阻害されることを示した。これらの結果は、Meis2が幾つかの皮質構築発達素過程において重要な働きを示すことを示唆する。