hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光化学系I複合体サブユニットを欠くランソウ変異株の作成とその光合成特性の解析

光合成光化学系I(光依存性プラストシアニン:フェレドキシン酸化還元酵素、以下PSIと略す)は、10種以上のサブユニット(PsaAPsaM)から構成される色素タンパク質複合体である。本研究では、PsaKの遺伝子破壊株を作製し、その表現型を解析することにより、これまでに研究が行われてこなかったPsaKの機能や役割を明らかにすることを目的とした。デタベータから得られたSynechocystis sp.PCC 6803のpsaK遺伝子塩基配列に基づきプライマーを合成し、ゲノムDNAからPCR法によりpsaKを増幅し、クローニングした。カナマイシン耐性遺伝子を挿入してpsaKを破壊した組換えDNAを構築し、これをSynechocystis sp.PCC6803野性株に導入し、PsaK欠損変異株を作製した。サザンハイブリダイゼーションにより野性株の遺伝子が残存しないこと、ノーザンハイブリダイゼーションによりpsaKのmRNAが存在しないこと、さらにPSI標品にPsaKポリペプチドが存在しないことを確認した。この変異株は、光独立栄養条件下における生育は可能であったが、菌体のクロロフィルやフィコビリンが減少していた。また、PsaA、PsaB、PsaCのように電子受容体を持たないAccessory subunit(PsaD,PsaE,PsaF,PsaI)の生理的重要性を明らかにするために、各々の欠損変異株を用いて、温度や強光がこれらの変異株の生育・生存や光合成特性・活性等に及ぼす影響を調べた。その結果、PsaD欠損変異株が光感受性であること、PsaE変異株は熱ショック処理(42°C、1時間)による熱耐性獲得能が著しく低いことなどを初めて明らかにし、これらのAccessory subunitが強光や高温等の環境ストレス条件下で重要な役割を果たしていることを示唆した。1.サブユニットK及びM遺伝子のクローニングとそれらの塩基配列の決定Synechocystissp.PCC 6803染色体DNAを種々の制限酵素で切断して、形質転換型ではないSynechococcus sp.のサブユニットK及びM遺伝子(このランソウでのみこれらの遺伝子の構造が明らかにされている)を放射性標識してプローブとして用い、サザンハイブリダイゼーションによる解析を行った。その結果、各々について、これらのプローブが結合する明確なバンドが一つずつ検出された。このようにしてプローブの有効性を確認した後、ショットガンクローニング法により、これら遺伝子のスクリーニングを行い、幾つかの陽性のクローンを得たので、それらの塩基配列の決定を行なっている。2.サブユニットD、E及びF欠失変異株を用いた生理・生化学的研究D及びE欠失変異株の独立栄養的生育が野生株やF欠失変異株よりも劣ること(特に25°C以下の温度において)、また、これらの菌株から単離したチラコイド膜の光化学系I初期反応活性に変化が生じていること、さらにD欠失変異株にはセンターA及びBと、これらのアポ蛋白であるサブユニットCが存在しないことを、ESRスペクトルやウェスタン・ブロッティング法により明らかにした。また、D及びE欠失変異株、特にD欠失変異株の生育は強光下で強く阻害され、その光合成酸素発生能が短時間(分単位)の強光照射で激減した。これらの結果は、この変異株が非常に光阻害を受けやすいことを示唆するものであり、現在その詳細を検討中である。上記の結果から、D及びEが、ランソウの光合成や独立栄養的生育に重要な役割を果していることが明らかになった。現在、サブユニットD及びE遺伝子の両方を不活性化した変異株の作製を試みている。

1:サブユニットK及びM遺伝子のクローニングとこれらの遺伝子を不活性化した変異株の作製形質転換型ではないSynechococcus sp.のサブユニットK及びM遺伝子(このランソウでのみこれらの遺伝子の構造が明らかにされている)を放射性標識してプローブとして用い、ショットガンクローニング法により、Synechocystis sp.PCC6803のこれら遺伝子のスクリーニングを行い、幾つかの陽性のクローンを得、それらの塩基配列を決定したが、目的の遺伝子ではないことが判明し、現在再スクリーニングを行っている。2:サブユニットD、E及びF欠失変異株を用いた生理・生化学的研究ジーン・ターゲッティングにより構築されたサブユニットD、E、F各々の遺伝子のみが不活性化された光化学系I変異株を用いて、以下のような知見を新たに得た。(1)光独立栄養条件下で、D及びE欠失変異株は、低温及び(強)光感受性を示した。(2)電子顕微鏡下で、D欠失変異株のチラコイド膜構造の著しい変化が観察された。(3)メチルビオローゲンを電子受容体としたときのD欠失変異株の電子伝達活性は、著しく増加した。一方、E欠失変異株のPSII活性は、著しく減少していた。(4)D欠失変異株のチラコイド膜にはサブユニットCが存在しないことから、CサブユニットのPSI複合体における安定な構築にDが関与することを明らかにした。D欠失変異株は、野生株同様のNADP+還元活性を示したが、これは、サブユニットDが、フェレドキシン・ドッキング蛋白として重要であるという従来の仮説と矛盾するものである。サブユニットD及びE遺伝子の両方を同時に不活性化した変異株の作製を何度か試みたが、未だ成功していない。
単一チャンネル解析による細胞内カルシウム動員機構の薬理学的研究

イノシトール三燐酸(IP_3)による細胞内Ca^<2+>ストアからのCa^<2+>放出は、アゴニストによる平滑筋収縮制御の上で重要な役割を果たしている。本研究は、IP_3によるCa^<2+>放出チャネルのIP_3濃度依存性、Ca^<2+>などによるモデュレーションの様式を分子レベルで追求することを目的とした。頭初、脂質二重膜にCa^<2+>放出チャネルを融合させ、そこを流れる単一チャネル電流を測定することを目指した。平成3年度は、研究の第一段階としてまず測定系の確立を行なった。2つの液槽間を仕切るテフロン膜に開けた直径150μm程度の小さな穴に脂質二重膜を張り、それにイオンチャンネルを持った膜標品を融合させることができるようにした。単一チャンネルの開閉は液槽間を流れる電流をパッチクランプ用増幅器を用いて増幅し、電流の記録と解析にはマイクロコンピューターを用いた。人工膜を用いる実験法の最も難しい点の1つは標本の作成方法であるので、まず、実験方法が比較的確立されているウサギ骨格筋小胞体のCa^<2+>放出チャネルについて実験を行い、手技の確立を目指した。平成4年度には、ウサギ小脳から得られた小胞体標品を用いて、筋小胞体と同様のCa^<2+>放出チャネル活性は観察できたが、IP_3チャネルについては安定した結果を得ることが極めて難しく、研究期間内に有意義な結果を得ることが困難な状態となった。そこで、平滑筋スキンドファイバーを用いた実験に、ケージド化合物の光分解を組み合わせた実験を行なって、IP_3によるCa^<2+>放出の分子機構を調べることにした。これによってIP_3の作用には弱い協同性があることを示した。またCa^<2+>放出速度はCa^<2+>濃度に依存して、300nMまでは促進効果がそれ以上の濃度では抑制効果が、即時的に現われることを明かにした。このような効果はCa^<2+>動員機構において重要な役割を果たすと考えられる。今後脂質二重膜の実験も続けていき、新たな結果を得たいと考えている。本研究では、IP_3によるCa^<2+>放出機構を持つ細胞内膜標品を調製し、それを人工膜に埋め込みその性質を単一チャンネルレベルで測定する。それによってIP_3によるCa^<2+>放出機構のIP_3農度依存性、Ca^<2+>、Mg^<2+>、ATPによるモデュレ-ションの様式などを分子レベルで追及する。本年度は、研究の第一段階としてまず測定系の確立を行なった。2つの液槽間を仕切るテフロン膜に開けた直径200μm程度の小さな穴に脂質二重膜を張り、それにイオンチャンネルを持った膜標品を隔合させることができるようにした。単一チャンネルの開閉は液槽間を流れる電流量によって測定する。液槽内の溶液はポンプを用いて変換できるようにし、チャンネルを活性化するためのIP_3、モジュレ-タ-であるCa^<2+>、ATPなど液槽内に投与できるようにした。チャンネルを流れる電流量はわずかであるので、実験槽全体をシ-ルドボックスに入れて外来の電気的ノイズをできるだけ除去した。また電流はパッチクランプ用増幅器を用いて増幅し、A/Dコンバ-タ-によって数値デ-タとして記録した。

チャンネルの開口時間、コンダクタンスなどの実験結果の解析にはマイクロコンピュ-タ-を用いた。以上の測定系の準備は終了した。研究の第二段階として、膜標品の調製法の確立を行なっているところである。人口膜を用いる実験法の最も難しい点の1つは標本の作成方法であるので、まず、実験方法が比較的確立されているウサギ骨格筋小胞体の膜標品を用い、IP_3チャンネル類似のCa^<2+>によるCa^<2+>放出チャンネルについて実験を行い、手技の確立を目指した。これにより単一チャンネル電流のCa^<2+>濃度依存性、植物アルカロイドのライアノジンによる開口固定などを観察することができた。さらに、ウサギ小脳から得られた小胞体標品を用いても同様のCa^<2+>によるCa^<2+>放出チャンネル活性を観察している。続いてできるだけ早急にIP_3チャンネルの実験に移る予定である。本研究では、IP_3によるCa^<2+>放出機構の性質を単一チャネルレベルで測定し、それによってIP_3濃度依存性、Ca^<2+>などによるモデュレーションの様式を分子レベルで追及することを目的としていた。この準備段階として、平成3年度にまず骨格筋小胞体の単一Ca^<2+>放出チャネルの性質を、脂質二重膜で測定する実験系を作り上げた。今年度はこの実験系を用い、IP_3チャネルを含む膜標品を用いた実験を開始した。しかし、脂質二重膜を用いた実験は筋小胞体膜標品を用いた時点から、人工膜の安定性、膜標品の融合の確率などが一定しない実験系の不安定さが存在していた。これは、この実験を行ういずれの研究室でも経験されていることのようである。IP_3チャネルを用いた実験はさらにこの問題が深刻であることが分かり、今年度中に意義のある結果を得ることが困難な見通しとなった。そこで、やむを得ず多細胞系の標本を用いた実験に切り替えることにした。この方法を用いて頭初予定していた分子機構に迫るため、ケージド化合物の光分解によってによって急速にIP_3あるいはCa^<2+>を投与する方法を用い、Ca^<2+>放出チャネルのミリ秒の時間経過の挙動を蛍光Ca^<2+>指示薬を用いて観測した。この方法によって、IP_3によるCa^<2+>放出は、放出されたCa^<2+>によって正帰還制御を受けることをはじめて実証すると共に、ケージドCa^<2+>を用いた実験で急速にCa^<2+>濃度を変えると、濃度変化にただちに引き続いて300nM以下のCa^<2+>濃度なら促進、それ以上の濃度では抑制効果がCa^<2+>放出速度にかかることが明かになった。このことはCa^<2+>による制御が燐酸化などを介するものでなく、Ca^<2+>が直接Ca^<2+>放出チャネルに作用する分子機構であることを示唆する結果である。さらに、IP_3チャネルの開口に対してIP_3濃度は弱いながら協同性を示すことも明らかにした。今後このような結果を踏まえ、さらに脂質二重膜の実験系を安定化させる努力を続け分子機構の解明を目指したい。
地理情報システムを利用した最適な作業圃場配分の導出とその経済評価

根釧地域の酪農業牧草地の収穫作業において、コントラクター(牧草収穫等の作業受託組織)の作業圃場や日程、資本装備等について分析し、コントラクターごとにGIS(地理情報システム)を用い最適な作業順をシミュレートした。結果を実際の作業順と比較し、どの作業工程において、収穫機械が長時間待機しているなどの非効率が発生し収穫速度が低下していたのかを明らかにした。さらに、リモートセンシングデータを用い、地域全体の圃場区画を判別し、作業機械の増減や圃場の集約による作業効率やコストへの影響を調べ、地域の最適なコントラクター体系を検討した。最終的に、導かれた効率的な収穫作業方策を現場のオペレーターと共有した。本研究はリモートセンシングやGIS・GPSを用いて土地被覆や受託圃場の位置や形状,作業手順等を明らかにした地理的データベースを作成し,地域のコントラクターを事例分析した上で,複数のコントラクターの収穫作業や受託圃場の最適配分,受委託の制度に変更があった際のコントラクター需要変化を定量的に明らかにし,生産効率性の変化や地域経済への影響評価を行うことを目的とする.2015年度は,北海道根釧地域の牧草地について,数値地図や全球データ等から,交通インフラや行政界とその社会経済統計,気象データを入力し,リモートセンシング解析によって明らかにした土地利用/土地被覆と結合したGISデータセット作成を完了させた.このデータセットは,特に西春別地区の作業受託圃場について牧草地の圃場一筆一筆をポリゴン化して特定している.また,地域のJAおよびコントラクター組織に対して聞き取り調査を行い,トラクターやハーベスターの移動経路をGPSを用いて詳細に計測することで,収穫作業工程の評価と圃場巡回のシミュレーションを行った.受託圃場が1ヶ所にまとまった場合での作業と分散した場合での作業を比較すると,圃場が分散していた場合では,作業期間の後半に作業面積が低下する実態や,GISを用いて算出した最適な作業順との比較結果が悪化することなどを明らかにした.さらに,サイレージサンプルデータの収穫日と粗タンパク質やTDNの含有量の推計結果から,作業日数の変化による粗飼料品質改善の可能性を示している.今後は,コントラクターの作業受託状況や圃場の分布による収穫日の変化に伴う粗飼料品質を変数とした酪農経営の生産効率性関数の推計,アンケート調査による需要分析を行う予定である.当初は北海道別海町における2005年2010年の土地被覆を判別し,耕作地・牧草地の面積と分布を明らかにする予定であったが,本年度は,より近い2010年2015年の土地被覆判別を行い,その作業を完了させることができた.その際,特に西春別地区については,目視で圃場区画の形状を特定する作業も完了させた.また,草地更新状況の推計を行い,草地更新が行われている土地とそうでない土地の地理的特徴の違いについての記述統計分析を行った.GPSによる農作業工程の記録は複数回にわたって実施し,そこで取得してデータを用いて,目標としていたコントラクターごとの最適な作業順のGISを用いた算出結果を得ることができ,農業経営での学会報告を行った.また,サイレージサンプルデータの収穫日と粗タンパク質やTDNの含有量の推計を行い,有意な結果が得られたうえで,以上の結果を対象地域のJAにフィードバックすることで,現場の営農管理にも役立てられている.2016年度は酪農家を対象としたアンケート調査を行う予定であるが,JA地域の関係者との話合いは具体的に進んでおり,実現可能性は高いといえる.以上から,本研究はおおむね順調に進展していると考えられる.根室振興局内のコントラクターを対象に、ダンプカー11台、ハーベスタ2台に付けたGPSのトラックデータから、圃場やバンカーサイロへの進入時刻/退出時刻を記録し、作業時間・待機時間,併走回数や作業速度、圃場ごとの作業台数等を計測した。計測したデータは地理情報ソフトウェアArcGISを用いて、GIS上で整理した。これを衛星画像解析した土地被覆や、国土数値情報等より取得した地理的データと併せて農作業の情報が入った圃場データセットを整備した。そのデータセットを用いて、作業圃場について、コントラクターごとの最適な作業順をGISを用いて算出した。さらに、作業時間がどのような要因によって、短縮されるのかを定量的に推計した。そして、それぞれの圃場において、ハーベスタやダンプカーの配置台数を変化させた際や、圃場を団地化させた際の作業時間の変化をシミュレーションした。その結果から、まず、現在の作業順は遠い圃場で優先的に作業しているが、その作業圃場の組み合わせを改善することで効率性を大きく向上させられることが明らかになった。また、圃場に滞在している時間の長さに対して、実際の作業時間はその6割程度であり、圃場への往復時間や圃場の形状、ハーベスタ/ダンプカーの配置比が、ハーベスタとダンプカーの作業効率性に大きな影響を与えていることが明らかになった。さらに、圃場の団地化が行われた際、団地化が進むごとに作業速度が向上することを、シミュレーションにより定量的に示した。具体的には、全圃場の道のりが半分になると、収穫時間は6割ほどになることが明らかになった。

根釧地域の酪農業牧草地の収穫作業において、コントラクター(牧草収穫等の作業受託組織)の作業圃場や日程、資本装備等について分析し、コントラクターごとにGIS(地理情報システム)を用い最適な作業順をシミュレートした。結果を実際の作業順と比較し、どの作業工程において、収穫機械が長時間待機しているなどの非効率が発生し収穫速度が低下していたのかを明らかにした。さらに、リモートセンシングデータを用い、地域全体の圃場区画を判別し、作業機械の増減や圃場の集約による作業効率やコストへの影響を調べ、地域の最適なコントラクター体系を検討した。最終的に、導かれた効率的な収穫作業方策を現場のオペレーターと共有した。本年度は酪農家に対してアンケート調査を行い,コントラクターサービスの需要関数を推計し,コントラクターが酪農家の生産量・生産効率性に与える影響を定量的に明らかにすることを最も大きな研究課題としている.このとき,調査結果は前年までに入手した乳険データ等の酪農生産に関連するデータや,リモートセンシングやGISを用いて構築した地理的データベースと結合することで,空間的な影響を加味した計量経済分析を行うことが可能である.また,アンケート票の設計及び推計する経済分析モデルの構築のために,コントラクターサービスを利用する酪農経営割合や,コントラクターサービスを利用する経営の特徴,飼料の生産と産乳量の関係など,基礎的なデータの分析と検討を十分に行うこととしている.さらに,酪農家やコントラクター,及びJAには事前の聞き取りを入念に行い,詳細な実態の把握に努める.コントラクター組織については,引き続きGPSによる受託作業データ収集を行い,経営レベルの分析も継続的に行う予定である.地域のJAやコントラクター協議会組織への連絡や話合いをより一層密に行い,現地組織の協力の下で十分な調査をする.このとき,現在までに築いてきた調査地域の関係者との信頼関係を生かし,円滑な調査が行えるものと確信している.28年度が最終年度であるため、記入しない。農業経済学28年度が最終年度であるため、記入しない。
ガンマ線バースト付随超新星爆発の爆発モデリング

2018年度は、2017年度の研究成果の発表や、次の研究テーマに向けての計算コードの開発に従事した。具体的には、2018年6月にイタリアにて行われた、Nuclei in the cosmos meeting XIVでのポスター発表を行った。その会議の議論の中で、ガンマ線バーストだけではなく、failed supernovaと呼ばれる、爆発に失敗した大質量星についての研究に応用できることが判明した。その結果として、爆発に失敗した大質量星でも、普通の超新星の0.1から1%程度の明るさで光り輝き、その後に中心のブラックホール周りからのX線放射が見える可能性が示唆された。現在、この結果を元に査読論文雑誌への投稿を2019年前期にできるように執筆中である。また7月にロシアで行われるサマースクールや秋季天文学会での発表も予定している。これらの活動の他に、アウトリーチ活動にも尽力した。2月には出身地の小学生や、一般の方向けに、講演会を行い、地域への還元を行った。3月にはスーパーサイエンスハイスクールに採択されている山梨県立韮崎高等学校での研究会で、研究内容の紹介を行った。昨年度に引き続き、京都大学付属病院に入院中の子供達に向けた、観望会やお話会と言った活動も年に4回(4月,7月,11月,2月)と行った。2019年度もこのようなアウトリーチを引き続き行う予定であり、8月にはJSPS外国人研究員Roberto Iaconi氏と香川の高校へ伺う予定である。これまでは、ガンマ線バーストを説明するcollapsarと呼ばれるモデルの計算を行ってきたが、現在はそれを応用して、failed supernovaからの放射を計算している。Hayakawa & Maeda (2018)では、ガンマ線バースト付随の超新星爆発を起こすためには、回転が極端に早い親星が必要であるとわかった。一方、回転の遅い星は、十分に爆発エネルギーを稼ぐことができずに、ブラックホールに潰れてしまうとも判明した。しかし、近年ではブラックホールに潰れる際に、大きく膨らんでいた星の外層の一部が放出され、暗い超新星のような見え方をすると示唆されている。このように、爆発に失敗して、中途半端な爆発を起こしてしまう現象は、failed supernovaと呼ばれている。failed supernovaでは中心にブラックホールが残される可能性が高いため、重力を振り切れずにブラックホールに降着した物質がエネルギーを解放しX線で明るく輝く可能性がある。現在この現象に着目し、可視光やX線でどのように光り、観測可能であるかを一次元輻射流体力学計算を中心に行っている。輻射流体力学計算にはSNECを用いて、その後ポストプロセスで中心のブラックホールからの放射を計算している。この計算には、独自開発のコードを用いた。X線がどの程度吸収され、実際にどのように観測されるかまで議論を行っている。その結果として、ブラックホールに物質が降着する際に、一部が噴出し巻き上がり、これによって最初に放出した物質が押し広げられる効果が重要であることがわかった。この効果で、中心のブラックホール周りの放射が数週間から数ヶ月かけて透けて見えてくることを新たに発見した。この結果は現在、査読論文誌への投稿を2019年度前期までにできるように論文執筆中である。また7月にロシアで行われるサマースクール等で発表予定である。現在、計算結果は一通りまとまり、論文執筆中である。2019年前期中に投稿することを第一目標としている。またこの結果を海外や国内での研究会等で発表することも視野に入れており、7月にロシアで行われるサマースクール、9月に行われる秋季天文学会での発表予定である。次のステップとして、このfailed supernovaの多角的な解明に取り組んでいく予定である。現在、研究の対象としているfailed supernovaの候補として、赤色超巨星を考えているが、この星は半径が大きいため、爆発前に質量放出することが示唆されている。その質量放出により、ダストが形成される場合、星自身が濃い塵の雲に覆われ、星自身が隠される可能性がある。これによって、崩壊せずとも星自身が見えなくなるfailed supernovaの可能性を調べる。爆発前の質量放出は、連星系と単独星系では違うことが示唆されており、それらによる違いを調べることで、failed supernovaが起こり得る環境も判明するかもしれない。これ以外にも、中心のブラックホールからの放射は、現在ブラックボックスとして計算を行っているため、さらに現実的なモデルの提案が必要である。さらにブラックホール周りから噴出した物質が最初に放出された物質と大きく相互作用すれば、ブラックホール周りの放射にさらに強めた放射が見える可能性がある。failed supernovaはこれまで星の長期のモニタリングにより候補天体が見つかっているが、今回の計算結果より、少し暗い超新星を追観測すればX線で見える可能性があるとわかった。数年以内には、FORCEと呼ばれるX線衛星機器が運用開始予定である。このようなX線観測機器を用いた観測への提案をすることで、今後ブラックホール形成の現場やfailed supernovaの多波長観測もできると期待される。ガンマ線バースト(GRB)と超新星は別々の天体現象として観測がされていたが、1998年以降これらが同時に起こっていると思われる天体現象が報告されるようになってきた。このGRB付随超新星を説明するモデルとして、collapsarモデルと呼ばれる、高速回転をする大質量星が重力崩壊するモデルが提案されている(Woosley 1993, MacFadyen& Woosley 1999, Kohri et al. 2005, Kumar et al. 2008

)。実際にGRB付随超新星の観測例を説明できるか、シンプルではあるが矛盾のないモデルでの数値計算を行って検証をしてきた。また、様々な親星に適応することで、GRB付随超新星が本当に起こり得るのか、親星が変わることによって、他に関連した突発天体現象(超新星爆発や暗い超新星, GRB, X線フラッシュなど)について示唆が得られるか議論を行ってきた。その結果、従来考えられてきたcollapsarモデルでは、GRB付随超新星の観測を説明することはできずに、親星の外層がGRB付随超新星を解明する大きな手がかりの一つになり得ることがわかった。観測されているGRB付随超新星を説明するためには、中心エンジンである、ブラックホール降着円盤からの円盤風が絞られた状況が必要不可欠で、親星の質量には寄らず回転が早いことが必要なこともわかった。GRB付随超新星の観測を説明するモデルとしてcollapsarモデルの研究を進めてきた。しかし、その研究過程の中で、当初の予想とは違い、観測を説明するには限られた条件が必要なことがわかった(Hayakawa & Maeda 2018)。この結果から、collapsarモデルでもGRB付随超新星とはならず、爆発に失敗した超新星や通常より暗い超新星など違う天体現象が起こり得ることも示唆された。近年の観測では、爆発に失敗したと考えられる超新星が実際に発見されており、理論では中途半端な爆発をするものでも、通常の超新星より明るく輝く場合があることも示唆されている(Adams et al., 2017,Moriya etal.,2018)。しかしながら、完全に爆発に失敗してしまう超新星と、失敗したにも関わらず明るく輝く超新星が、どのようにして棲み分けられるのかははっきりわかっていない。この問題を解決するキーとなるモデルとして、fall backモデルがある。fall backモデルは、爆発に失敗した物質が再度中心に残されたブラックホールや中性子星に降着することで、エネルギーを生み出すモデルである。このエネルギーによって失敗した超新星でも、明るく輝くことが示唆されている。これまでの研究の対象であったcollapsarモデルで用いてきた降着円盤のモデルはfall backモデルに応用できることが国際会議等で議論する中でわかり、現在、fall backモデルにこれまでの研究の計算手法を応用して、失敗した超新星と明るく輝く超新星の違いを探る計算を始めている。これらの現象が解明されると、従来考えられてきた重力崩壊型超新星以外の爆発プロセスに示唆が得られ、近年観測がされた重力波に関連して、ブラックホールや中性子星といった天体に対しても重要な知見を得られることが期待される。2018年度は、2017年度の研究成果の発表や、次の研究テーマに向けての計算コードの開発に従事した。
神経体液性因子における心不全の代償機序とその限界

慢性心不全で上昇する内因性心房性ナトリウム利尿ペプチド(ANP)の代償機序は、軽症心不全では保持されているが、重症心不全患者では受容体のダウンレギュレーションにより減弱していることを心不全患者で明らかにした(1993.Circulation,87;70-75)。さらにANPの特異的拮抗薬を用いて、心不全イヌモデルにおいて実験的に同様の事実を証明した。又、心不全イヌモデルにおいてはANPの生理作用の中で、血管拡張作用は心不全の比較的早期から減弱するが、利尿作用、ナトリウム利尿作用は心不全が重症化するまである程度保持されていることも明らかになった。これらの事実は、近年内に保険適用になるANPの治療薬を臨床応用する上で重要な点と考えられる。次に、心不全患者の治療薬としての血管拡張薬と薬物耐性の指標として、ANP濃度測定がnon-invasiveな指標として有用であることを明らかにした(Am Heart J,in press)。最近明らかになった脳性ナトリウム利尿ペプチド(BNP)濃度も測定し、ANP濃度と比較したその結果、心不全患者において、BNPの方がANPに比しより重症度を反映して上昇すること、さらに心不全患者の予後の指標として、ANPよりもBNP濃度の方がより有用である可能性を報告した。又、血漿エンドセリン-1濃度が心不全患者において重症度、予後の指標として有用であること、さらには血中エンドセリン-1は主として肺で産生されることを明らかにした。高頻度ペ-シングにより作製した心不全犬において,心不全の進展過程と神経体液性因子の関係について主として心房性ナトリウム利尿ペプチド(ANP)の代償とその限界について検討した。その結果、代償期心不全(軽症中等症)においては,ANPの上昇を応じたサイクリックグアノシンモノフォスフェイト(cGMP)の上昇を認めたこと、又、心不全代償期に1FANPの上昇に応じてANPのセカンドメッセンジャ-であるcGMP濃度が上昇したこと,さらにはこの時点までは,血漿レニン活性(PRA)血漿アルドステロン濃度(Ald)は経時的に低下し,ANPと逆相関した事より心不全代償期には,内因性ANPはレニン・アンギオテンシン系を抑制していることが明らかになった。ところが心不全が進展し,ANPが高値(>400pg/ml)となるにもかかわらず,cGMP濃度の上昇が止まりプラト-になる時期に一致して,PRA,Aldの上昇を認め体液,Naの貯留が増加し心不全は進展した。以上の結果は,内因性ANPが実際にレニン・アンジオテンシン系を抑制することで心不全に代償的に働いている可能性を示す。この代償は持続的にANP高値の続く病態においてはcGMPがプラト-になる時期(ANP受容体のダウンレヴュレ-ションが疑われる)に一致して代償不全となり心不全は進展することが明らかになった。又,ヒト慢性心不全患者の内因性ANPの代償とその限界についてもcGMPの肺での産生とANPの肺での代謝の関係が,重症心不全と軽症で異ること(重症ではANPの代謝の割にcGMPの産生は著明に低下している)から肺循環でのANP受容体のダウンレギュレ-ションの可能性が示唆された。1.重症心不全モデル犬において,心房性ナトリウム利尿ペプチド(ANP)が上昇しこのANPは,血管拡張作用,利尿作用,レニン・アルドステロン系,交感神経系抑制に作用すると考えられてはいるが今まで実際どの程度内因性ANPがこのような代償作用を有するか明らかになっていなかった。今回,ANPの特異的阻外剤(HS-142-1)を用いて,血行動態指標や,ANPのセカンドメッセンジャーであるcGMP,レニン・アルドステロン,ノルエピネフリン等を測定した結果,重症状不全で上昇するANPの血管拡張作用は減弱していること。さらに血管拡張作用が減弱している状況下においても,レニン・アルドステロン系および交感神経系の抑制作用は認めることが明らかになった。2.内因性ANPの代償作用に,急性心不全と慢性心不全において差異があることも明らかにした。

つまり,急性心不全では上昇するANPに応じた生理作用を認めるが,慢性心不全ではANPが長期にわたり高値を呈した結果セカンドメッセンジャーであるcGMPの産生が明らかに低下し,受容体のdown-regulationが示唆された。実際に,慢性の重症心不全犬で測定した腎臓でのANP受容体数は減少していた。3.1,2の結果を心不全モデル犬のみならず,心不全患者においても明らかにした。心不全で上昇する内因性心房性ナトリウム利尿ペプチド(ANP)の代償機序は、軽症心不全では保持されているが、重症心不全患者では受容体のダウンレギュレーションにより減弱していることを心不全患者で明らかにした(1993.Circulation,87;70-75)。さらにANPの特異的拮抗薬を用いて、心不全イヌモデルにおいて実験的に同様の事実を証明した。ANPの生理作用の中で、血管拡張作用は心不全の比較的早期から減弱するが、利尿作用、ナトリウム利尿作用は心不全が重症化するまである程度保持されていることも明らかになった。これらの事実は、近年内に保険適用になるANPの治療薬を臨床応用する上で重要な点と考えられる。次に、心不全患者の治療薬としての血管拡張薬と薬物耐性の指標として、ANP濃度測定がnon-invasiveな指標として有用であることを明らかにした(Am Heart J,in press)。最近明らかになった脳性ナトリウム利尿ペプチド(BNP)濃度も測定し、ANP濃度と比較したその結果、心不全患者において、BNPの方がANPに比しより重症度を反映して上昇すること、さらに心不全患者の予後の指標として、ANPよりもBNP濃度の方がより有用である可能性を報告した。
ポスト新自由主義の福祉国家研究－－国家の役割の再検討

本年度は、新自由主義的改革以降の政策調整によって先進福祉国家において国家の役割が強化された側面に着目し、以下の観点から調整の背景にある政治的なメカニズムの解明に取り組んだ。第一に、雇用の不安定化とともに貧困の拡大が明白になり、社会統合を回復するために社会政策における国家の役割の強化が要請された。格差拡大に関する非難の矛先は国家に対して向けられ、政治的正統性を維持するためにも再度国家が政策に対する責任を引き受けることになった。また、1990年代後半以降、将来に向けた投資として社会支出に対して新たに積極的な意味づけが行われるようになったことにも着目した。第二に、サービスの質に対する要求の高まりによって、中央からコントロールを行う必要性が強まった。医療や介護の質の低下に対する住民の批判は国家に対して向けられるため、その規制役割は強化されこそすれ低下することは考え難い。実際、権限や財源の分権化が進むとしても、全国的なサービス標準の確立やその徹底のためのコントロールといった面で国家の規制役割が強化された。第三に、社会保障基金が自律性を有してきた国では費用抑制を実現するためにかえって国家介入が強化された。こうした動きは、公共支出に占める社会保障費の比重の増大や社会保険制度に占める税財源の拡大によって、国家が社会保障制度の管理をめぐる従来の権限の配分を問い直すようになり、労使の役割の相対化と国家のコントロールの強化が目指されたものと理解される。研究期間を通じて、本研究では1990年代以降の先進福祉国家の再編は単に国家の退場ではなく、給付・規制・中央地方関係において国家の役割の強化が観察されることを確認し、そうした傾向が生み出されたメカニズムを明らかにした。(抄録なし)本研究の目的は1990年代以降の諸改革を通じて先進福祉国家における国家の役割がどのように変容したかを給付・規制・中央地方関係の三つの視点から総合的に明らかにすることである。とくに、新自由主義的改革:以降の政策調整によって国家の役割が強化された側面に着目し、調整の背景にある政治的なメカニズムの解明を目指す。研究計画に従い本年度は二つの課題に取り組んだ。第一に、1980年代以降の先進福祉国家の量的な変化の見取り図を示す作業に取り組んだ。OECDのSOCXを用いて総社会支出の対GDPは上方収斂しており、底辺への競争は生じていないことを確認した(先発国では停滞がみられるものの後発国がキャッチアップしている)。また、OECD、Eurostat、各国政府の統計資料を利用して総税収規模と社会保障財源の構成に関するデータの整備を行った。OECD加盟国における総税収対GDP比は拡大傾向にあり、大陸ヨーロッパ諸国では社会保険料から税への社会保障財源のシフトが発生していた。以上の作業によって福祉国家の支出水準と財源構成の変化について大きな見取り図を描くことができた。第二に、以上のようなマクロ的な傾向の検討に加えて、個々の政策プログラムに着目したより詳しい分析を行った。まず、先進福祉国家(とくにアメリカ・イギリス・ドイツ・フランス・日本)における年金・医療保障・失業補償の部分的民営化と給付水準の引き下げに関する情報の整理を行った。他方、西ヨーロッパでは1990年代から、日本では2000年代後半から始まった社会保障の機能強化型の改革に関して、社会的排除対策・低所得者対策・およびそれらに必要な財源対策という観点から事例研究の蓄積に取り組んだ。そうした事例研究を通じてポスト新自由主義期の社会保障改革の政治的メカニズムの解明を行うことに本研究の意義があり、来年度も引き続き研究を進める。本研究の目的は、第一に1990年代以降の諸改革を通じて先進福祉国家における国家の役割がどのように変容したかを給付・規制・中央地方関係の三つの視点から総合的に明らかにすることと、第二に新自由主義的改革以降の政策調整によって、国家の役割が強化された側面に着目し、調整の背景にある政治的なメカニズムを解明することである。昨年度に引き続き本年度も量的なアプローチと質的なアプローチの両面から先進福祉国家における国家の役割の変容の解明に取り組んだ。量的なアプローチでは、1980年代以降の先進福祉国家における社会支出の規模に関する研究を推し進め、社会支出の内部では現金給付に対して現物給付の比重が大きくなっていることを確認した。つまり、年金・医療保険・失業補償などの給付水準に低下が見られる一方で、福祉国家の政策の力点が所得代替から介護・保育などの「新しい社会的リスク」への対応へと移行していることを指摘した。また、福祉国家の財源面では昨年度の検討に加えて、全般的な傾向として社会保険料のなかでは被保険者が負担する保険料の割合が増大する傾向にあることが判明した。質的なアプローチでは、福祉国家の規制面での対応の推移へと研究を進めた。私的年金に関しては会計基準の改正、監督・受給権保護の強化、医療については費用の合理化とサービスの質の維持のための社会保障基金や医療機関への規制強化という観点から、それぞれ事例研究の蓄積に取り組んだ。財政制約の下での現物給付の拡大や国家による規制役割の強化は、単に給付の削減によって社会保障制度(そして国家財政)の財政均衡を維持することが現代の福祉国家の政治の課題ではなくなっていることを示しており、こうした国家の行動形態の背景にあるメカニズムを解明することに本研究の意義がある。こうした観点から来年度は研究の総括に取り組みたい。

第一に、雇用の不安定化とともに貧困の拡大が明白になり、社会統合を回復するために社会政策における国家の役割の強化が要請された。格差拡大に関する非難の矛先は国家に対して向けられ、政治的正統性を維持するためにも再度国家が政策に対する責任を引き受けることになった。また、1990年代後半以降、将来に向けた投資として社会支出に対して新たに積極的な意味づけが行われるようになったことにも着目した。第二に、サービスの質に対する要求の高まりによって、中央からコントロールを行う必要性が強まった。医療や介護の質の低下に対する住民の批判は国家に対して向けられるため、その規制役割は強化されこそすれ低下することは考え難い。実際、権限や財源の分権化が進むとしても、全国的なサービス標準の確立やその徹底のためのコントロールといった面で国家の規制役割が強化された。第三に、社会保障基金が自律性を有してきた国では費用抑制を実現するためにかえって国家介入が強化された。こうした動きは、公共支出に占める社会保障費の比重の増大や社会保険制度に占める税財源の拡大によって、国家が社会保障制度の管理をめぐる従来の権限の配分を問い直すようになり、労使の役割の相対化と国家のコントロールの強化が目指されたものと理解される。研究期間を通じて、本研究では1990年代以降の先進福祉国家の再編は単に国家の退場ではなく、給付・規制・中央地方関係において国家の役割の強化が観察されることを確認し、そうした傾向が生み出されたメカニズムを明らかにした。研究計画に従い、福祉国家の支出・財源に関するトレンドの分析と各国別の主要社会政策プログラムの給付水準・支出規模のより詳しい検討の双方において着実に前進することができた。研究計画に従い、先進福祉国家の規制面での対応の推移に関する事例研究と、国家の役割強化が生じたメカニズムの検討の双方において研究を進めることができた。また、昨年度から行ってきた福祉国家の支出・財源に関するトレンドの分析を推し進め、支出・財源双方についてより詳しい内訳の変化を明らかにすることができた。本研究が対象としている各国の社会保障改革の専門家(国内および現地の研究者)との議論を活発化することで有益な知見を得ることができるだろう。また、本年度は研究基盤の整備に注力したため研究成果の公表には至らなかったが、今後は成果公表を通じて得られた反応を活かすことでさらに研究を推し進めていきたい。引き続き、本研究が対象としている各国の社会保障改革の専門家(国内および現地の研究者)との議論を活発化することで有益な知見を得ることができるだろう。また、本年度は国内学会において研究成果の一部を公表することができたが、論文の公表には至らなかった。今後は学会発表を通じて得られたコメントを活かし、活字での成果公表を目指して研究を進めていきたい。(抄録なし)
リンパ節転移の治療を目指したナノバブルと超音波を用いた超選択的分子導入法の開発

本年度はナノバブルと超音波を用いて転移リンパ節へのリンパ管経由によるドクソルビシンの薬剤送達に関する研究をおこなった.得られた結果をドクソルビシンの全身投与による治療効果と比較した.細胞種に違いがあるものの,リンパ管を介したナノバブルと超音波を用いた分子導入による抗腫瘍効果は全身投与に比べて統計的に有意な治療効果が確認された.ドクソルビシンはリンパチャネルに隣接するリンパ球に導入されていた.本研究成果は将来的にはリンパ節の早期診断だけでなく,転移予防にも利用されることが示唆された.本年度はナノバブルと超音波を用いて転移リンパ節へのリンパ管経由によるドクソルビシンの薬剤送達に関する研究をおこなった.得られた結果をドクソルビシンの全身投与による治療効果と比較した.細胞種に違いがあるものの,リンパ管を介したナノバブルと超音波を用いた分子導入による抗腫瘍効果は全身投与に比べて統計的に有意な治療効果が確認された.ドクソルビシンはリンパチャネルに隣接するリンパ球に導入されていた.本研究成果は将来的にはリンパ節の早期診断だけでなく,転移予防にも利用されることが示唆された.90%以上の「がん」による死亡は「転移」に起因する.転移は血行性転移とリンパ行性転移に大別され,転移治療法は主に血液循環に基づいて展開されてきた.本研究ではリンパ行性転移の治療を目的として,プログラムリンパ節転移マウスを使用し,薬剤封入ナノバブルと超音波を用いた,リンパ管経由による腫瘍新生血管を標的にした超選択的な分子導入法の開発をおこなう.ナノバブルと超音波を用いた分子導入法は,非侵襲的に遺伝子などの高分子を組織選択的に導入することが可能であり,がんや心臓血管疾患などの治療への応用が期待される.本研究では,本研究申請代表者らが開発に成功したプログラムリンパ節転移マウスを使用し,ナノバブルと超音波を用いたリンパ管経由による転移リンパ節内の腫瘍新生血管を標的にした超選択的な分子導入法の開発を目的とする・本年度は、以下の成果を得た.(1)リンパ管,リンパ節内でのナノバブルの流動特性を明らかにした.(2)腋窩リンパ節内のリンパ流路内を移動するバブルを破壊することで,リンパ管壁外にあるリンパ球に蛍光分子を導入することができた.(3)鼠径リンパ節から腋窩リンパ節に向かうリンパ管内を流れる蛍光溶液の流動特性を明らかにした.本研究では,ナノバブルと超音波を用いたリンパ管経由による転移リンパ節内の腫瘍細胞を標的にした超選択的な分子導入法の開発を目的にする.選択的な分子導入の概念はEPR効果を利用した薬剤送達を基本とする.本実験においてはリンパ節腫脹マウスを用いた.腸骨下リンパ節内に腫瘍を移植し,腋窩リンパ節にリンパ管を介して転移を誘導する.腸骨下リンパ節をセンチネルリンパ節,腋窩リンパ節を二次リンパ節と定義する.二次リンパ節においては腫瘍前ニッチ形成の一環として既存の血管の拡張が誘導される.EPR効果はニッチ形成時においては確認されず,むしろ転移細胞が生着し成熟した段階において確認された.この事実は超早期の転移リンパ節には,転移リンパ節への直接的な薬剤投与法,あるいはリンパ管を介した薬剤送達法の有用を示すものである.そこで,転移リンパ節にシスプラチンを直接投与し,あるいはリンパ管経由によりドクソルビシンを転移リンパ節に送達させ,ナノバブルと超音波を用いた分子導入法で薬効効果を高める実験をおこなった.抗腫瘍効果は生体発光イメージング法,超音波三次元画像診断法,および病理診断により腫瘍サイズと血管密度の縮小を評価した.いずれの場合においても腫瘍サイズおよびマイクロサイズの血管の縮小が確認された.ナノバブル内部にはナノ粒子を封入できるので,本デリバリーの発展的な応用として金ナノ粒子封入ナノバブル,超音波,および近赤外光を利用したフォトサーマル療法を組み合わせた薬剤送達の開発が可能である.基礎実験として金ナノ粒子を転移リンパ節に局所投与した群および全身投与群と比べた結果,局所投与群に有意な治療成果が得られた.本研究成果は今後の超早期のリンパ節転移の治療法の指針を示すものであるものと考えられる.本研究では,申請代表者らが開発に成功したプログラムリンパ節転移マウスを使用し,薬剤封入型ナノバブルと超音波を用いたリンパ管経由による転移リンパ節内の腫瘍細胞を標的にした超選択的な分子導入法の開発を目的にする.プログラムリンパ節転移マウスとは,脹骨下リンパ節に腫瘍細胞を接種することで,リンパ管を介して腋窩リンパ節に腫瘍細胞が転移するというモデルである.この転移特性を明らかにするために,接種する細胞濃度,接種速度,脹骨下リンパ節の大きさを因子として転移能を評価し,この3因子の組合せで決定される因子が転移能を決めることを明らかにした.また,転移により腫瘍血管密度が増加し,この密度増加を指標に早期転移診断法や検出機器の開発の可能性が示唆された.つぎに,ナノバブルと蛍光分子を脹骨下リンパ節から腋窩リンパ節に送達させて,超音波照射により転移腋窩リンパ節内の腫瘍細胞に抗腫瘍分子を導入するという方法論を確立した.まず,外来分子が腋窩リンパ節に導入されるかを確認するために,蛍光分子であるTOTO-3とナノバブルを脹骨下リンパ節に投与し,ナノバブルが腋窩リンパ節に到達した段階で超音波を腋窩リンパ節に照射した.その後,腋窩リンパ節を取り出し,共焦点顕微鏡で導入部位の確認をおこなった.TOTO-3はリンパ洞の外側にあるリンパ球に導入され,導入効率は超音波とナノバブルの組合せが最も高かった.

導入されたリンパ球の同定をおこなうために, CD3とCD8の発現するリンパ球に着目し,ローサイトメトリーで定量をおこなった.CD3-/CD8-リンパ球への導入効率が最も高く, CD3+/CD8+のリンパ球の導入効率が最も低いという結果が得られた.本研究成果は,リンパ球への薬剤送達法の可能性を示唆するものである.研究分担者ならびに共同研究者との連携が十分におこなわれ,かつ,実験計画を無理なく終えることができたため.25年度が最終年度であるため、記入しない。研究分担者ならびに共同研究者との連携が十分におこなわれ,かつ,実験計画を無理なく終えることができたため.研究分担者ならびに共同研究者との連携を十分におこない,当初の研究計画を遅延なく終了させる予定である.また,新たに発見する研究成果に関しては,当該研究に資する形で発展的に取り入れる.25年度が最終年度であるため、記入しない。共同研究者との連携を十分におこない,当初の研究計画を遅延なく終了させる予定である.また,新たに発見する研究成果に関しては,当該研究に資する形で発展的に取り入れる.
哺乳類精子細胞の受精および運動に関わる分子に関する研究

ヒトを含む哺乳類は、受精が雌の体内で起こるため、その過程を可視化することは困難とされてきた。また、精子は、受精の前後で、運動性や性質・形態を変化させることがin vitroの解析から明らかにされてきたが、in vivoである体内の環境では、受精前に精子に厳しい選択圧がかかり、卵子に至る精子の性質がin vitroのような精子の雑集団から得られた知見と異なる可能性も指摘されてきた。本研究の目的は、受精の過程における精子の性質の変化などを、遺伝子組換え/欠損動物を通して解析することである。その点、上記のような既知の問題点について迫ることは、長年の生物学的/医学的問題を解決する可能性があるとともに、本研究の解析焦点を明らかにする重要な点である。本年度は、実施計画に従って、(A)受精に関連する遺伝子のノックアウトマウスを作製した。(B)精子頭部に強く蛍光蛋白質を発現する遺伝子組換えマウスを用いて、採取してきた雌性生殖器内での生きた精子を観察することができた。(C)CD9ノックアウトマウスの卵子が示す性質について新たに発表された知見を、前年度までの技術を生かしてin vitroで再現した。一方で、(D)Annexinファミリーに関する解析については、RT-PCR解析から、性質の類似した多数の遺伝子の発現が認められたため、ノックアウトによる単因子解析アプローチが難しいことを示した。(B)のマウスは、所属する研究室が作製したものであり、in vivoの精子の様子を観察する唯一の方法である。さらに、近年特に学術的に注目されている精子頭部形成異常症を示す新たな遺伝子欠損マウスの精子形態を、電子顕微鏡を用いて詳細に観察し、その性質が既知の精子頭部形成異常症と類似することを確認した。これは、一見して機能の関連しない遺伝子間でも、その異常の発生過程は類似することを示唆する。精子と卵子による受精では、精子の運動性が不十分であると、卵子に到達することもできず雄性不妊になる。我々哺乳類のように体内受精型の生殖活動を行う生物では、精子は雌性生殖路内で様々な変化を受ける事で、運動性も変化していく。本研究は、運動の効率に大きく関連する精子鞭毛の平面波に注目し、平面波を起こさなくなる遺伝子組み換えマウスを作製することで、受精時に精子に起こる変化を明らかにすることを目的としている。今年度は、研究実施計画に従い、(1)平面波の形成に大きく関与すると思われる遺伝子として、RSP3に注目し、これに対するノックアウトマウスの作製を開始した。(2)精子/卵子の変化を経時的に観察できるよう、CO_2チャンバーを用いた高解像度タイムラプス観察系を構築した。(3)分子レベルでの変化を観察するために、マウス細胞/組織の電子顕微鏡観察系をセットアップし、受精に関わる重要な分子について免疫電子顕微鏡観察も行った。(4)ヒト精子用運動解析装置(SMAS)をマウス精子で利用するセットアップに関わり、マウス精子鞭毛の運動性の解析が容易にできるようにした。他に、受精において精子は、雌性生殖器表面、卵子を囲む卵透明帯、卵子の細胞表面と相互作用を繰り返し、それぞれで起こる変化が受精に不可欠である事が次々と明らかになっている。運動性とは別に、これに関わる分子を解析する事は、不妊という現象を解析するうえで無視する事はできない。そこで、不妊を示す代表的な遺伝子欠損マウスであるIzumo(精子細胞膜上の分子)ノックアウト、CD9(卵子細胞膜上の分子)ノックアウトマウスを上記の解析系で観察した。さらに、不明な部分の多い卵子の細胞膜および雌性生殖器内の表面上で共通する重要な分子としてannexinファミリー蛋白質に注目し、これらの局在や発現状況などを解析した。
RNA干渉を利用した常染色体優性遺伝性皮膚疾患に対する遺伝子治療

本研究は、常染色体優性遺伝を呈する遺伝性皮膚疾患に対する遺伝子治療の研究であり、RNAiを利用したmRNAレベルで遺伝子の発現抑制による遺伝子治療が技術的に可能かどうかを検討している。具体的には、異常なIII型コラーゲンを発現する常染色体優性疾患であるEhlers-Danlos症候群IV型患者から樹立した線維芽細胞を用いて、遺伝子変異部分を特異的に認識するsiRNAを作成し、異常蛋白を発現する遺伝子のmRNAレベルでの抑制能を検証している。方法:「siRNAのヒト線維芽細胞への導入実験」実験には、Ehlers-Danlos症候群IV型患者から樹立したヒト線維芽細胞を用いている。これらの細胞は、既に変異部位が同定(全てIII型コラーゲン遺伝子の点変異)されているものである。変異部位を含んだ配列を標的として、siRNAを数種類設計する。理論的には、20種類前後のsiRNAが設計可能だが、順次設計し、それぞれについてsiRNAの細胞へのTransfection実験を行い、III型コラーゲン遺伝子のmRNA発現量をNorthern hybridization, RT-PCRにより測定し、その中で発現の効率抑制が最も高いと思われるsiRNAを最終的に選択する。対照として、正常人から採取したヒト線維芽細胞を用いて、III型コラーゲン遺伝子の抑制度合いを確認する。siRNAの持つ高い特異性から、正常のコラーゲン遺伝子のmRNA発現は抑制されないと推測される。現在、この細胞導入モデルを作成、順次検討中である。結論を出すには至っていないが、さらに実験を重ね、検討を続けている。