hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
発達障害治療を指向した脳部位特異的ミクログリアにおけるmicroRNA機能解析

自閉症スペクトラム症(ASD)を含む広汎性発達障害の発症機構を研究するため、ASD患者の染色体重複を模倣した病態モデルマウス(patDp/+)を用いて、ミクログリアの役割を検討した。生後7日のpatDp/+マウスの扁桃体基底外側核でミクログリアの活性化マーカーIba1の発現が低下していた。周産期のミノサイクリン投与によってIba1の発現は対照と同程度に回復し、成熟期の不安行動も改善した。ミクログリアへの直接作用が報告されているセロトニン再取り込み阻害薬を新生仔期にpatDp/+マウスに投与すると、成熟期の社会的行動が改善した。以上の結果はミクログリアの発達障害病態への関与を示している。本研究では発達期における脳部位特異的なミクログリア機能が行動異常の発現に関与するとの仮説のもと、micro RNA(miRNA)に焦点をあて、発達障害病態モデル動物におけるミクログリア特異的miRNAについて発現変化とその機能を検討することを目的とした。発達障害モデルマウスとして、本年度は遺伝子工学的に作製されたPatDp/+自閉症モデルマウスを用いた。ミクログリアに焦点を絞る前に、脳組織全体を用いてモデル動物において発現変化しているmiRNAのアレイ解析を行ったが、疾患特異的な変化は見いだせなかった。続いて、生後1週と5週のモデル動物における脳スライス標本をミクログリアのマーカーで染色し、ミクログリアの形態と量的変化を指標として、病態の責任部位と推測されている前頭前野、海馬、扁桃体を中心に網羅的にスクリーニングした。前頭前野と海馬では組織学的に顕著な変化は見られなかった。一方、生後1週の扁桃体において、染色強度が低下する傾向がみられた。現在、定量的な解析を開始し、ミクログリアマーカーの定量的PCRおよびミクログリア数の測定を行っている。ミクログリアの組織学的解析と同時に、モデル動物の行動解析を行ったところ、生後5週時点でのオープンフィールド試験において、野生型に比べより不安様行動を示すことが確認された。扁桃体も不安行動に関与する脳部位と考えられるため、治療薬効果判定の行動指標となりえると考えられた。モデル動物におけるニューロンーグリア相互作用に伴い変化する電気的特性およびシナプス伝達機能について、本動物で異常が示唆されているセロトニン神経系について、細胞体が集蔟する中脳背側縫線核において電気生理学的解析に着手した。発達期における脳部位特異的なミクログリア機能が行動異常の発現に大きく関与するとの仮説のもと、今年度は、ヒト染色体15q11-q13に相当するマウス染色体領域の父性重複(patDp/+)を有する自閉症モデル雄性マウスを用いて、ミクログリアの病態への関与について検討した。生後7日のpatDp/+マウスの扁桃体基底外側核でミクログリアの活性化マーカーであるIba1の発現が低下していたが、ミクログリアの数には変化が見られなかった。扁桃体中心核ではIba1発現、ミクログリア数共に変化は見られなかった。扁桃体基底外側核におけるIba1の発現低下はミクログリア機能修飾作用を持つミノサイクリン投与によって、対照と同程度に回復した。母親から分離した際の仔マウスの超音波発声(ultrasonic vocalization; USV)の回数が、patDp/+マウスでは生後10日から野生型に比べ有意に多く、生後21日まで発声が認められた。ミノサイクリン投与はpatDp/+マウスにおけるUSVの増加を正常化しなかった。オープンフィールド内の中心域滞在時間は、patDp/+マウスにおいて有意に減少していたが、ミノサイクリン投与によって改善した。一方、生後37ー40日における扁桃体ミクログリアの細胞数とIba1発現はミノサイクリンによって変化しなかった。以上より、本自閉症モデルマウスにおいては、幼若期における扁桃体外側基底核のミクログリアの変化が不安行動に関与している可能性が示唆された。この結果は、現在有効な治療法が見いだされていない自閉スペクトラム症患者に対する早期治療介入を考慮する上で、有用な基礎情報を提供していると考えられる。本研究では、発達期における脳部位特異的なミクログリア機能が成体の行動異常発現に関与するとの仮説に基づいて、病態モデル動物におけるミクログリア機能についてmicro RNA(miRNA)を中心に検討することを目的とした。発達障害モデルマウスとして、遺伝子工学的に作製されたヒト染色体15q11-q13に相当するマウス染色体領域の父性重複を有する自閉症モデル雄性マウス動物PatDp/+を用いた。ミクログリアの発現変化を指標として、前頭前野、海馬、扁桃体を中心にスクリーニングし、生後7日のPatDp/+マウスの扁桃体基底外側核で、ミクログリア活性化マーカーIba1の発現が低下していた。モデル動物の行動解析では、生後5週時点でのオープンフィールド試験において、不安様行動を示した。すなわち、不安行動に関与する脳部位である扁桃体におけるミクリグリアの変化が病態と関連することが示唆された。さらに電気生理学的解析では、不安行動に関与するセロトニン神経系の細胞体が集蔟する中脳背側縫線核において、野生株に比べ静止膜電位が有意に過分極し、セロトニン神経細胞が低活動状態であった。ミクログリア機能修飾作用を持つミノサイクリンを生後早期に投与すると、扁桃体基底外側核におけるIba1の発現は対照と同程度に回復し、不安行動も改善した。

本研究を通して、現在有効な治療法が見いだされていない発達障害の1つである自閉症スペクトラム患者に対する早期治療介入において、ミクログリア機能の修飾は有用な治療手段の1つとなり得ると考えられる。しかし、全脳組織を検体としたmiRNAアレイを用いたスクリーニングでは、疾患モデルで有意に変化するmiRNAsは見出せなかったため、現在、ミクログリアにおける変化を特異的に検討できるモデル系での検討を行っている。自閉症スペクトラム症(ASD)を含む広汎性発達障害の発症機構を研究するため、ASD患者の染色体重複を模倣した病態モデルマウス(patDp/+)を用いて、ミクログリアの役割を検討した。生後7日のpatDp/+マウスの扁桃体基底外側核でミクログリアの活性化マーカーIba1の発現が低下していた。周産期のミノサイクリン投与によってIba1の発現は対照と同程度に回復し、成熟期の不安行動も改善した。ミクログリアへの直接作用が報告されているセロトニン再取り込み阻害薬を新生仔期にpatDp/+マウスに投与すると、成熟期の社会的行動が改善した。以上の結果はミクログリアの発達障害病態への関与を示している。前年度までに脳部位スクリーニングによって対象部位を扁桃体に絞ることができたため、今年度はヒト染色体15q11-q13に相当するマウス染色体領域の父性重複(patDp/+)を有する自閉症モデル雄性マウスにおいて、扁桃体ミクログリアの変化について組織学的に検討し、扁桃体が関与すると考えられる行動指標を用いて個体レベルでの動物行動学実験を行った。扁桃体におけるミクログリアの変化は期待していたより小さいものであったが、一定の有意な変化を見いだせた。さらに幼若期において薬理学的にミクログリア機能を修飾すると、成体において特定の行動が改善することを示せた点は、治療法を考える上で有用な知見であろう。従って、当初の計画どおり、研究は概ね順調に進展していると考える。神経薬理学ミクログリア機能の変動が自閉症の中核症状あるいは随伴症状と関連している可能性が得られたため、ミクログリア機能を特異的に減少させたモデル動物を新たに導入し、今まで行ってきた分子生物学的および行動学的検討を行う予定である。patDp/+自閉症モデルマウスでは、明らかなmiRNAの変動を観察できなかったが、この検討では神経細胞やアストロサイトなど、ミクログリア以外の細胞も含んで解析している。従って、ミクログリアを単離して、再度miRNA変化を観察する計画である。上記と並行し、patDp/+自閉症モデルマウスで異常が示唆されているセロトニン神経系について、細胞体が集蔟する中脳背側縫線核と入力する前頭前野も引き続き検討対象とする。これらの脳部位では電気生理学的解析も行い、セロトニン関連薬物の効果をミクログリアとの関連性を含め検討したいと考えている。25年度は、発達障害モデル動物における脳部位特異的ミクログリアのmiRNA発現変化の検討を行うために、検討対象とする脳部位をスクリーニングし、候補部位を絞ることを目的としていた。組織学的な解析から、扁桃体を対象の1つとすることが方向性として示された。
偏光プラズマ分光学の開拓

京都大学WT-3トカマクに対して行った偏光分光実験で、ベリリウム様酸素、ヘリウム様炭素発光線の偏光を定量測定した。前者に対してポピュレーション・アラインメント衝突・輻射モデルを構築し、電子速度分布関数の3次元的「形」の推定を試みたが、現実的な分布の範囲では実験結果ほどの偏光は再現できなかった。原因は、使用した電子衝突断面積の近似法が十分に制度が高いものではなかったことによると推定される。定性的には、電子はポロイダル方向に大きな速度分布を持つことが多い、と結論した。筑波大学GAMMA-10では中性鉄、クロム発光線に大きな偏光が観測され、偏光度の符号、大きさがランダムと言っても良いような変動を示した。これは電子速度分布関数が強い非等方性を持ち、その分布が時間的、空間的に激しく変動していることを示す。九州大学TRIAM-1Mでは中性水素バルマーα線のゼーマン分離パターンで、π成分が極端に弱い場合があることを見いだしたが、ダクト壁の反射によって見かけ上そのように観測された可能性が消し切れていない。京都大学HELIOTRON-Jでは、バルマーα,β,γ線が偏光しており、α,β,γの順に偏光度が減少する。とくに放電終わりの再結合フェイズでは偏光の様子が変化する。これらはすべて電子速度分布関数の形の変化を反映していると推定される。磁力線方向の速度分布が大きい、という以上には定量評価はいまだできていない。筑波大学において、方解石偏光分離板と光ファイバー列、分光器を組合せ、GAMMA-10ミラープラズマのセントラル部からの不純物イオン発光線を、そのπ、σ偏光成分に分離して観測した。空間的には約1cmの分解能、時間的には33ms毎に10msの積分を行なった。本年度はどの発光線に偏光が観測されるかを知るために広い波長範囲にわたってサーベイした。偏光が観測された発光線は酸素の1価、4価イオンのほか、鉄やクロムの中性線、1価のイオン線であった。偏光度は1cm程度のスケール長で変化しているような兆候が見えた。これは電子速度分布関数は磁場と垂直方向にその程度のスケール長で変化していることを示唆する。京都大学WT-3トカマクに対しては、分光器入りロスリット前に水平方向のスリットを置き、プラズマからの光を0.5mm角に切り出した。方解石偏光分離板によってπ、σ偏光成分を上下方向に約0.7mm分離し、CCD受光面上でπ、σ偏光成分のスペクトルを上下に結像した。ある程度の波長範囲をサーベイしたが、偏光が観測されたのばベリリウム様の酸素、窒素イオン発光線と酸素、窒素、弗素の1価イオン線であった。そのうち、ベリリウム様酸素イオンの3重項発光線(2s3S@S13@E1S@S21@E2-2s3p@S13@E1P@S20,1,2@E2)を定量的に取り扱った。原理的に無偏光である(J=1-J=0)発光線を用いて、分光系の偏光成分に対する相対感度が14%異なっていることを確認し、その値を用いて他の2本の発光線の偏光度(縦アラインメント)を決定した。ある条件のもとで(J=1-J=1、2)線の縦アラインメントは-0.005,-0.032であった。電子速度分布関数がトロイダル方向とポロイダル方向で別々の温度で記述されるという近似のもおTにポピュレーション・アライメント衝突・輻射モデルを解した。トロイダル温度10eV,ポロイダル温度100eVという極端な非等方性を仮定しても偏光度の実験値を再現することはできなかった。WT-3トカマク用分光器に本科研費で購入したCCD検出器を取り付けた。本検出器は高感度であり、焦点面位置を微調整したこととあいまって、格段に高精度の実験が可能となった。

また像縮小(8:1)光学系を設置し、磁力線と垂直方向に9cmの範囲を偏光分解同時観測した。その結果、ベリリウム様酸素発光線(3s^3S_1-3P^3P_<0,1,2>)などの偏光度の空間変化が観測できた。1cm以下のスケール長で偏光度は変化していた。筑波大学GAMMA-10ミラープラズマに対してもオプティカルファイバーを介しての偏光分光実験を行い、鉄、クロムの中性、1価イオン線に著しい偏光を観測した。発光の偏光度をプラズマ中電子速度分布関数に結びつけるポピュレーション・アラインメント衝突・輻射(PACR)モデルの定式化を電離過程プラズマ成分については完成した。電子衝突励起断面積は歪曲波近似による計算値を採用した。いまだ予備的な結果であるが、実験値よりも約1ケタ小さな偏光度が得られた。衝突断面積に対する共鳴効果を正しく取り入れるために、R行列法の大家であるBerrington教授の来日を仰いだ。教授は既存のプログラムの拡張を行ったが、本年度中に計算結果を得るまでには至らなかった。Kilcrease博士にも来日を仰ぎ、脱励起断面積の計算を実行していただいた。来年度に向けて、モデルの改良を行なう予定である。一方、非等方的速度分布を持つ電子群から出発する再結合プラズマに対するPACRモデルの構築をめざして、高励起水素原子にたいする電子衝突過程の半古典論的モンテカルロ計算を行なった。電離過程の時間を逆転すれば、3体再結合過程であることに着目し、プラズマ中での再結合速度係数の定式化にメドをつけた。来年度完成予定である。京都大学WT-3トカマクに対して行った偏光分光実験で、ベリリウム様酸素、ヘリウム様炭素発光線の偏光を定量測定した。前者に対してポピュレーション・アラインメント衝突・輻射モデルを構築し、電子速度分布関数の3次元的「形」の推定を試みたが、現実的な分布の範囲では実験結果ほどの偏光は再現できなかった。原因は、使用した電子衝突断面積の近似法が十分に制度が高いものではなかったことによると推定される。定性的には、電子はポロイダル方向に大きな速度分布を持つことが多い、と結論した。筑波大学GAMMA-10では中性鉄、クロム発光線に大きな偏光が観測され、偏光度の符号、大きさがランダムと言っても良いような変動を示した。これは電子速度分布関数が強い非等方性を持ち、その分布が時間的、空間的に激しく変動していることを示す。九州大学TRIAM-1Mでは中性水素バルマーα線のゼーマン分離パターンで、π成分が極端に弱い場合があることを見いだしたが、ダクト壁の反射によって見かけ上そのように観測された可能性が消し切れていない。京都大学HELIOTRON-Jでは、バルマーα,β,γ線が偏光しており、α,β,γの順に偏光度が減少する。とくに放電終わりの再結合フェイズでは偏光の様子が変化する。これらはすべて電子速度分布関数の形の変化を反映していると推定される。磁力線方向の速度分布が大きい、という以上には定量評価はいまだできていない。
動的モジュールを持つプログラミング言語におけるソフトウェア検証機構

文脈に依存したプログラムの振る舞いをモジュール化し、イベント駆動で動的にそれらを合成できる文脈指向プログラミング言語EventCJを対象に、動的モジュール合成のための言語機構および基礎理論に関する研究を行った。まず、EventCJの核言語FeatherweightEventCJを構築し、その操作的意味論を形式的に定義した。それと同時に、事例研究により文脈とモジュールの対応関係を明らかにし、新たな一貫性保証のための言語機構として合成層を発明し、それをEventCJプログラムへの変換として実現した。これにより、EventCJに備わるモデル検査機構を用いることにより、モジュール合成に関する性質を検証することが可能になった。さらに、Featherweight EventCJを拡張して合成層の意味論及び元のFeatherweight EventCJへの変換を形式的に定義し、その変換が正しいという定理を証明した。これにより、合成層に関する性質をEventCJのモデル検査機構で検証した結果が、理論的に正しいということが保証された。最終年度においては、合成層と呼ばれる言語機構を発明し、それをEventCJ上で実現した。また、形式的な理論体系上においてその意味論を明らかにした。合成層はプログラム実行時の文脈とそれに対応するモジュールとの関係を記述するための機構であり、これにより文脈とモジュールとの関係が明らかになる。合成層の実現方法においては、既存のプログラミング言語EventCJのコードに変換するアルゴリズムを開発した。EventCJはモデル検査機構を提供しており、モジュール合成に関する性質を自動検証することが可能である。上述したアルゴリズムによって、合成層においても、変換後のEventCJのモデル検査機構を用いることにより、モジュール合成に関する性質を検証することが可能になった。さらに形式的な意味論上において、合成層からEventCJへの変換の正しさが証明された。これは、このアルゴリズムによって変換した後に行う検証結果が正しいことを保証するものである。文脈に依存したプログラムの振る舞いをモジュール化し、イベント駆動で動的にそれらを合成できる文脈指向プログラミング言語EventCJを対象に、動的モジュール合成のための基礎理論に関する研究を行った。具体的には、EventCJの核言語FeatherweightEventCJを提案し、その操作的意味論を形式的に定義した。文脈指向言語の理論的な計算体系としては先にContextFJが提案されていたが、Featherweight EventCJは、イベント駆動に個々のインスタンスの振る舞いを宣言的に記述された規則に基づいて動的に変更させるという、より先進的な動的モジュール合成のメカニズムの意味論を形式化した点において独自性がある。これにより、複数のイベントが同時に生成された場合や、適用可能なモジュール合成の規則が複数存在した場合などにおいて、EventCJがどのように振る舞うかが明らかにされた。このことにより、次年度に計画されているプログラム検証に関する研究のための堅牢な理論的基礎が与えられた。また、事例研究により文脈とモジュールの対応関係が明らかになり、新たな一貫性保証のための言語機構を実現できる可能性が出てきた。モジュールは文脈と一対一対応するアトミックなモジュールを基に、それらの組み合わせ(論理和・論理積・論理差)によってさらに高次なモジュールが合成される複雑な関係を持っている。合成モジュールが、それの依存する他のモジュールの活性状態によって暗黙的に合成される言語機構を実現することにより、動的モジュール合成に関するある種の一貫性を保証できる。当初の計画どおり、EventCJの形式的意味論を明らかにすることができた。また、事例研究により、当初の計画には含まれていない新たな暗黙的モジュール合成の機構とそれによる一貫性保証についての構想を得ることができた。当初の計画通り、EventCJのためのプログラム検証に関する研究を進める。また、新たに得られた暗黙的モジュール合成のための言語機構に関する構想について、それを具現化するための研究を行う。物品費、旅費ともに多少の残額が発生した。次年度の研究費と合わせて、今後の研究の推進のために使用する計画である。
相変態過程の微視的解析とそれに基づくメゾおよびマクロな相変態モデルの構築

相変態過程の微視的解析としては,分子動力学法による解析を行い,メゾおよびマクロな解析への展開として,フェーズフィールド法による解析を行った.フェーズフィールド解析は,デンドライト成長のようなメゾスケールでの相変態特性を表すとともに,分子動力学法による離散的扱いと,マクロな連続体モデルヘの展開モデルとして効果的であることを示した.具体的には以下の通りである.微視的解析:微視的解析手法には分子動力学法によるシミュレーションを用い,固液相変態を対象として,固液界面の安定性,界面エネルギー,固液平衡温度,結晶成長のカイネティックス係数,およびそれらの結晶方位依存性などについて,原子レベルからの解析を行った.また固相変態についても,Ni-Al系合金のマルチンサイト変態に関するシミュレーションを行い,せん断型の相変態が進行する過程を原子レベルで明らかにするとともに,実験的に得られている応力ひずみ関係のヒステリシスループを再現するなど,マクロなモデルと定性的な一致を示した.メゾ・マクロな相変態モデル:微視的解析結果を基に,実験的に観測される相変態特性や物性を再現するため,フェーズフィールドモデルによる解析を行った.微視的解析によって得られた結果を基に,フェーズフィールドモデルに必要なパラメータを算出し,結晶方位に依存した異方性を導入することによって結晶成長過程のシミュレーションを行った.その結果,界面エネルギーとカイネティックス係数の異方性の大きさによって,得られる結晶の形態が大きく異なることを明らかにした.すなわち,界面エネルギーの異方性が相対的に大きいときには,ファセット状の平らな界面をもつ結晶形態となり,カイネティックス係数の異方性が大きいときにはデンドライト状の成長をみせることを明らかにした.相変態過程の微視的解析として,分子動力学法によるシミュレーションを行い,またマクロなモデルへの中間的なメゾスケールのモデルとして,フェーズフィールドモデルによる解析を行った.具体的には以下に挙げるような解析を行った.1.結晶成長過程の微視的解析結晶成長過程における固液界面の形状の変化や,結晶成長方向の異方性などに関する分子動力学シミュレーションを行い,それらの異方性の出現機構について,結晶構造をとる原子配列に基づいて考察した.また,結晶核の生成・成長過程についても考察し,結晶核が形成される過程における微小な原子の集合形態の変化をボロノイ多面体解析などから明らかにした.2.結晶成長過程のフェーズフィールドシミュレーション1における考察に基づき,結晶成長過程をフェーズフィールド法によって解析した.この手法では,界面の物性や成長方向の異方性を考慮することによって,デンドライト形状のシミュレートが可能である反面,数理モデルとしての意味合いが強いが,1で行った分子動力学シミュレーションに基づく異方性をパラメータ化して導入することによって,デンドライトというメゾスケールの現象をシミュレートすることができた.3.固相変態の分子動力学シミュレーション結晶成長だけでなく,固相変態をも包括した解析を行うため,Ni-Al合金をモデルとした分子動力学シミュレーションを行った.これによって,せん断応力による変形と加熱による回復現象を連続的にシミュレートすることに成功し,いわゆる形状記憶効果の現れる過程を原子レベルから考察した.次年度においては,これらのミクロおよびメゾスケールの解析を進めるとともに,マクロに観察・観測される現象・物性との対応について考察し,より広範囲に適用できる相変態モデルの構築を図る.相変態過程の微視的解析としては,分子動力学法による解析を行い,メゾおよびマクロな解析への展開として,フェーズフィールド法による解析を行った.フェーズフィールド解析は,デンドライト成長のようなメゾスケールでの相変態特性を表すとともに,分子動力学法による離散的扱いと,マクロな連続体モデルヘの展開モデルとして効果的であることを示した.具体的には以下の通りである.微視的解析:微視的解析手法には分子動力学法によるシミュレーションを用い,固液相変態を対象として,固液界面の安定性,界面エネルギー,固液平衡温度,結晶成長のカイネティックス係数,およびそれらの結晶方位依存性などについて,原子レベルからの解析を行った.また固相変態についても,Ni-Al系合金のマルチンサイト変態に関するシミュレーションを行い,せん断型の相変態が進行する過程を原子レベルで明らかにするとともに,実験的に得られている応力ひずみ関係のヒステリシスループを再現するなど,マクロなモデルと定性的な一致を示した.メゾ・マクロな相変態モデル:微視的解析結果を基に,実験的に観測される相変態特性や物性を再現するため,フェーズフィールドモデルによる解析を行った.微視的解析によって得られた結果を基に,フェーズフィールドモデルに必要なパラメータを算出し,結晶方位に依存した異方性を導入することによって結晶成長過程のシミュレーションを行った.その結果,界面エネルギーとカイネティックス係数の異方性の大きさによって,得られる結晶の形態が大きく異なることを明らかにした.すなわち,界面エネルギーの異方性が相対的に大きいときには,ファセット状の平らな界面をもつ結晶形態となり,カイネティックス係数の異方性が大きいときにはデンドライト状の成長をみせることを明らかにした.
感覚神経経路形成を制御する細胞間情報伝達分子群の同定

本年度は、現在までに種々の行動異常を報告しているFyn欠損マウスについては、新たに聴覚性痙攣発作の異常(Mol.Brain Res.,1995)、学習行動過程での情動異常(Mol.Brain Res.,in press)を確認し報告した。また、Fyn特異的モノノクローナル抗体の作成に成功した。また、神経経路形成過程でのFynの分子機構を解析する目的でFyn結合分子の単離を行った。その結果、シナプス肥厚に濃縮するp130を同定した。興味深いことにこのp130はモリス水迷路による空間学習障害、聴覚性痙攣発作、情動行動異常が認められるDBA/2系統のマウスで分子量が異なっていた。また、マウス生誕直後の脳のcDNAライブラリーを用いて、酵母中のタンパク質相互作用検出系Fyn結合分子の同定を行った結果、数種の新規分子が同定され、ノ-サンブロッティング法による解析の結果、脳神経系に特異的に発現する分子が数種類存在することを確認した。その内TH34はin situハイブリダイゼーションの結果、Fynの発現が高く認められる嗅球の僧帽細胞層、海馬体の錐体細胞層、歯状回の顆粒細胞層、小脳のプルキンエ細胞層で強い発現が認められ、Fynとの関連性が示唆された。また、得られたクローン中に存在した分子の1つは、カドヘリンリピートの存在する新たなカドヘリンであった。興味深いことにこのカドヘリン様分子はファミリーを形成しており、現在までに9種類の遺伝子を確認した。得られた新規Fyn関連分子は神経経路形成過程で現在までに知られていない新たな分子機能を持つことが期待される。
放射光単色X線マイクロビーム細胞照射装置を用いた低線量放射線生物影響の研究

本研究の目的は、細胞を個別に認識して、選んだ任意の細胞にマイクロビームX線を照射する装置を開発し、低線量放射線の生物影響を研究することである。初年度にはa)単色X線放射線マイクロビームの形成およびマイクロビーム線量計測法の開発、b)顕微鏡下における自動細胞認識あるいは細胞核認識方法、および位置合わせ法の確立、c)培養細胞を生理条件を損ねることなくマイクロビームで照射する方法の開発、を行った。これらの作業を迅速に行うために、英国グレイ研究所から仕様に関する情報を得て、精密ステージを制御して、最大1cm角のエリアで細胞を自動認識・検出・座標取得を行なうことが出来るソフトを開発した。その結果、当初の予定通り、特定の細胞だけが照射されてその周りの細胞は照射されていないことを確認できた。第二年度には、使用経験をもとにハードウエア、ソフトウエアともに順次改良が加えられ、定量的なデータを出すことが出来るようになった。最終年度での実験の蓄積により、以下のような結果が得られた。1.DNAの二重鎖切断の指標となっているヒストンH2AXのリン酸化を免疫染色法によって定量したところ、5ミクロン、10ミクロンのどちらのビームでも、線量に比例して蛍光強度が増加していた。これはこの手法がDNA損傷の定量に使えることを示している。また、この免疫蛍光法が多くの応答たんぱく質の挙動を解析するのに使えることがわかった。2.個別の細胞にX線を照射して、それぞれの細胞がコロニーを作るか否かで判定した、マイクロビームX線に対する生存率を計測できた。通常の広いビームを用いた実験結果と比較したところ、細胞の生存率は細胞核に対する照射X線量でほぼ説明できることが明らかになった。またバイスタンダー効果による生存率低下を示す結果も得られた。本年度の目的は、細胞の大きさと同じかそれ以下の細いビームで、細胞を照射するマイクロビーム照射装置を開発することである。本研究で開発されるシステムは以下の要素技術を組み合わせることによって実現できる。1.単色X線放射線マイクロビームの形成およびマイクロビーム線量計測法の開発。2.顕微鏡下における自動細胞認識あるいは細胞核認識方法、および位置合わせ法の確立。3.培養細胞を生理条件を損ねることなくマイクロビームで照射する方法の開発。このうち、1についてはほぼ確立したK-Bミラー法に加えて、調整の容易なスリットシステムも導入した。2に関しては、蛍光顕微鏡に精密自動ステージと高感度CCDカメラを組み合わせて、細胞の蛍光画像の検出感度を確認し、短時間のうちに細胞あるいは細胞核を認識することが出来た。この作業を迅速に行うためには、画像処理を自動化し、座標確認も自動化する必要がある。このためのソフトウエアは小林がマイクロピーム照射装置を開発した経験をもつ英国グレイ研究所から仕様に関する情報を得て開発した。このソフトは自動ステージをも同時に制御して、最大1cm角のエリアで細胞を自動認識・検出・座標取得を行なうことが出来る。3に関しては生きたまま培養細胞を自動ステージに再現性よく乗せることが出来る特殊な培養皿を開発した。これにより細胞は生理的な条件を保ちながら、培養室と照射装置の間を往復できることになった。以上の要素を組み合わせて照射装置を組み上げて、各種テストを行なった。その結果、当初の予定通り、生きた細胞の状態を損なうことなしに、自動的に細胞認識を行なうことが出来、特定の細胞だけが照射されてその周りの細胞は照射されていないことを確認できた。前年度に立ち上げた単色X線細胞照射装置は、個別に識別した細胞にのみ照射し、それを後処理した後に再度照射された細胞を確認することが出来るようになった。それは照射細胞に生成するDNA損傷を認識する免疫抗体染色によって確認することで確認できた。

本年度は、そのシステムと用いたDNA損傷の確認法をより確かなものとするとともに、低線量放射線の影響をより定量的に評価することを開始した。その結果、細胞認識の自動化、照射の自動化を完成させた。照射時間の制御に関して、いくつかのバグがあったが、それも解決した。具体的な成果としては、照射部位に見られるヒストンのリン酸化を免疫抗体染色法で確実に検出できるようになり、ビームの大きさの違いも確認できるようになった。また修復に関わる酵素の一つである、ATMの染色も開始した。放射線生物作用研究でもっとも重要な生存率の解析についても開始した。個別細胞照射のためにまだ十分なデータが蓄積されたわけではないが、細胞核に対するマイクロビーム照射は、細胞全体を照射するワードビーム照射に較べて、致死効率が高いことを示唆するデータが得られた。本研究の目的は、細胞を個別に認識して、選んだ任意の細胞にマイクロビームX線を照射する装置を開発し、低線量放射線の生物影響を研究することである。初年度に開発された単色X線マイクロビーム細胞照射装置は、使用経験をもとにハードウエア、ソフトウエアともに順次改良が加えられ、定量的なデータを出すことが出来るようになった。その結果、以下のような結果が得られた。1.DNAの二重鎖切断の指標となっているピストンH2AXのリン酸化を免疫染色法によって定量したところ、5ミクロン、10ミクロンのどちらのビームでも、線量に比例して蛍光強度が増加していた。さらにビームの面積で補正すると、両方のビームサイズのデータはほぼ一つの直線に載った。これはこの手法がDNA損傷の定量に使えることを示している。2.個別の細胞にX線を照射して、それぞれの細胞がコロニーを作るか否かで判定した、マイクロビームX線に対する生存率を計測できた。計測細胞数の合計は約5000個にも上る。通常の広いビームを用いた実験結果と比較したところ、細胞の生存率は細胞核に対する照射X線量でほぼ説明できることが明らかになった。またこの検討過程において、細胞の一部にのみX線が照射された時の細胞に対する線量をどのように評価するか、という重要な問題が提起された。これは低線量の生物影響を研究する際には避けられない重要な問題であり、今後も検討を続けていく。本研究で開発された装置は16年度から物質構造科学研究所、放射光科学研究施設で一般共同利用に開放され、16年度は5グループが利用研究を開始した。
異常分散を利用した高エネルギー放射光応力測定法による階層的キンク変形評価

平成26年度は小型圧縮装置を製作し、LPSO型マグネシウムの1つであるM85-Y9-Zn6一方向凝固材(18R)の圧縮中弾塑性変形下における微視的な構造変化を、放射光X線を利用した回折法により測定した。試料表面で観察できる結晶粒からの情報のみが測定できるよう、8 keVの低エネルギーX線を利用した。積層方向(c軸)が圧縮方向に対して垂直方向となる結晶粒1つ1つについて、通常のMgの構造で測定される基本反射、および長周期構造特有の超格子反射の回折強度を測定し、モデル計算と組み合わせた。その結果、弾性変形から塑性変形する際に、単位格子内の積層面から外れているY原子が、積層方向に規則的にシフトしている可能性を見出した。このような構造変化は、セラミックスのようなイオン結合している結晶では構造相転移として説明がつくが、金属材料においては極めて珍しいケースである。平成27年度は先の珍しいケースをより明らかにするため、加えて、キンク強化の機構解明の考察のため、同種の試験片で圧縮負荷中の試料表面観察と、放射光異常分散法による基本反射・超格子反射の同時測定を行った。試料表面の観察のためにデジタルマイクロスコープを購入し、圧縮負荷中でキンクバンドが発達していく過程を記録しながら、各過程での異常分散効果が反映された回折強度測定を実施した結果、平成26年度の結果で明らかにしたY原子のシフトの可能性を改めて確認した。本結果は、Y原子がシフトすることで結晶構造内にピン止め効果のような状態を発生させ、積層方向、面内方向の原子変位の自由度が拘束されることで弾性変形することができず、塑性変形してしまうというシンプルな考え方で説明がつけられる。一方、キンク強化に関しては、キンクバンドが発生する前後で回折強度分布が大きく変わることから、結晶粒内変形が何らかのかかわりを持っている可能性を見出した。27年度が最終年度であるため、記入しない。【研究の意義、重要性】周期的な積層変調と濃度変調が同期したシンクロ型長周期積層(LPSO)構造相を強化相としたLPSO型マグネシウム合金は、キンクバンド強化により優れた機械的特性が発現すると考えられているが、キンク帯の形成機構は未解明である。そこで、本研究は放射光を利用したミクロ、原子スケールでのひずみ評価の観点から、LPSO型マグネシウム合金の大きな特徴であるLPSO構造の変形と強化機構の解明を目的とする。LPSO構造の変形機構、キンクバンドの発現機構を明らかにすることで、LPSO型マグネシウム合金における機械的特性のさらなる向上や、他の新規材料への応用が期待される。【具体的内容】平成26年度はLPSO型マグネシウム合金の変形負荷中のその場測定を実施するため、小型圧縮装置を製作した。小型圧縮装置はサーボモーター式で、圧縮荷重は最大2kNまで負荷が可能である。製作した装置を大型放射光施設SPring-8に設置されている原子力機構専用ビームラインBL22XUの4軸回折計に搭載し、2次元検出器と組み合わせて、負荷中その場ひずみ・応力評価システムを構築した。構築したシステムにより、新学術研究の共通試料A1(Mg85-Zn6-Y9一方向凝固材(18R構造))のひずみ測定を、基本反射、超格子反射を利用した通常の回折法によって実施し、以下のことを明らかにした:(1)格子ひずみと応力ーひずみ線図の傾向は一致する。(2)単位格子内の特定の原子(もしくは層)が変位している可能性がある。

本研究は放射光を使用したミクロ、原子スケールでのひずみ評価の観点から、LPSO型マグネシウム合金の大きな特徴であるLPSO構造の変形と強化機構の解明を目的としており、ひずみ評価は基本反射・超格子反射を利用した通常の回折法以外に、異常分散法の応用による新たな手法開発を行うことで、特定の原子間変位の評価までを視野に入れている。平成26年度は基本反射・超格子反射を利用した通常の回折法によるひずみ評価を実施するため、(1)負荷中の測定を実現させるための圧縮負荷装置の開発、(2)2次元検出器を組み合わせた負荷中1結晶粒内その場ひずみ・応力評価システムの構築、(3)LPSO相の1結晶粒内の結晶方位、ひずみ分布を明らかにする、この3点を達成目標としていた。このうち、(1)、(2)については達成済みであり、(3)についても実験は成功し、現在は詳細な解析を進めているところである。以上の進捗状況からも、研究はおおむね順調に進展していると言える。27年度が最終年度であるため、記入しない。平成26年度は基本反射・超格子反射を利用した通常の回折法によるひずみ評価を実施したが、平成27年度は異常分散法を応用した新たな手法開発に取り組み、特定の原子間変位の評価を行うことで、キンクバンド周辺ならびにLPSO相1結晶粒内ひずみ分布を明らかにすることを目標としている。また、平成26年度の実験より、試料表面のキンクバンド観察が極めて重要であったことから、小型圧縮装置とデジタルスコープを組み合わせ、ひずみ評価の他に試料の様相についてもデータを蓄積しながら、その場ひずみ評価を行う予定である。目的を遂行するに当たり、平成27年度は以下の到達目標を掲げる。(1)デジタルマイクロスコープを導入し、小型圧縮装置と組み合わせることで、試料表層の観察とひずみその場測定が同時に行えるシステムを構築する。(2)キンクバンドが導入された試料を対象に、平成26年度に測定した条件よりもさらにX線の照射領域を小さくし、キンクバンド周辺のひずみ分布を明らかにする。(3)異常分散法を利用した特定の原子間変位よりひずみを算出する測定評価技術を開発し、測定に役立てる。(4)(3)で開発した技術により、LPSO相における原子レベルでの変位を明らかにし、変形挙動のモデルを構築する。
学習者特性モデルに動的に適応する電子ブックの研究開発

Webなどのハイパーメディアを用いた探求学習においては,「習熟度に合った情報が提示されない」「ハイパースペースで迷子になる」「取得情報に一貫性がない」「知識定着の自己確認ができない」などの問題がしばしば指摘されている。本研究ではこのような諸問題を解決し,効果的な探求学習の支援を行うため,書籍メディアの長所を継承したハイパーメディアシステムとして,昆虫に関する電子図鑑を考案・開発し,その評価実験を行った。その結果,リンクにより複雑に連結し合うハイパーメディア教材であっても,閲覧ログの表示や確認問題を通じた可変的なナビゲーションなどの仕組みにより,探求学習を支援するのに一定の効果があることが示唆された。本研究では、学習者特性適応技術を電子ブックに適用し、多様なナビゲーションの制御を行うことで探求学習の支援を行い、その効果検証を行うことを目的とする。平成20年度は、昆虫を対象にした電子図鑑を開発し、2つの機能を実装した。つまり、第一に、学習者特性に基づいて、ノード間のリンクを開放したり、閉鎖することで、ハイパースペースでの「迷子」の危険を回避する機能、第二に、情報を正確に理解し、知識全体の体系の中にその情報を位置づけることが書籍による学習では主眼となることに着目し、どのページから学習を始めても学習の始点から終点までが一貫した流れで円滑に行われるよう、ページ間やチャンク間の移動を制御する機能である。前者については、学習者のニーズに対応するため、図鑑を自由に閲覧できる図鑑モードと学習参考書のように問題を解きながら読み進めていく学習モードを選択できるようにした。学習モードにおいては、問題の正解・不正解に対応してノード間のリンクが動的に制御される。また、学習者が様々な視点や目的から学習できるよう5つの検索方法(種類・季節・すみか・50音順・昆虫について)を用意し、学習者が選択した検索方法によってノードの構成順序や階層性が組み変わる仕様とした。後者の機能については、ノード間の移動を関連した学習項目のみへ移動できるように制御を行い、さらに、同一階層や異なる階層へ移動しても、最後のページへ辿りつくと、次ページへと読み進める「Nextボタン」が「戻るボタン」に変化しその基点となるページへ戻ることができるナビゲーションを設定した。教材の評価を行うため、20名の大学生を対象に、本教材の図鑑モードとwebによる探求学習の比較と本教材内の2つのモードの効果の比較の2つの視点から、事前事後のアンケートと事前事後テスト、学習履歴をデータとして検証を行い、本教材に一定の有効性を確認することができた。昨年度は、昆虫を対象にした電子図鑑を開発し、2つの機能を実装した。つまり、第一に、学習者特性に基づいて、ノード間のリンクを開放したり、閉鎖することで、ハイパースペースでの「迷子」の危険を回避する機能、第二に、情報を正確に理解し、知識全体の体系の中にその情報を位置づけることが書籍による学習では主眼となることに着目し、どのページから学習を始めても学習の始点から終点までが一貫した流れで円滑に行われるよう、ページ間やチャンク間の移動を制御する機能を実装し、その効果を検証し一定の効果を確認できた。平成21年度はこれら2つの機能に加えて、この昆虫図鑑に学習者の学習履歴から取得した集合知を利用したレコメンドシステムを実装し、その有効性を検証した。具体的には、協調フィルタリングの一手法である相関係数法を用い、ある学習者がまだ閲覧していない昆虫の中からその学習者の興味や趣向に適すると予想される昆虫が自動的に抽出され、表示される仕組みを開発した。この新機能の評価を行うため、28名の大学生を対象に、まず本教材の検索機能を使って10種類の昆虫に関する通常通りの閲覧を行い、その後、新機能を用いた推薦による昆虫15種類の表示を行い、その中で興味のあった昆虫がいた場合、その種類と数をアンケート用紙に記入してもらった。このデータと新機能を使用せずランダムに昆虫が表示された場合に興味のある昆虫の表示が行われる理論的確率とを様々なケースで比較したところ、レコメンドシステムに一定の有効性があることを示す結果を得ることができた。本研究の最終年度にあたり、電子昆虫図鑑を完成させ、その効果の検証のための評価実験の実施とそこで得られたデータの分析を目標として研究を遂行した。まず、電子図鑑については、伝統的な書籍メディアの利点とハイパーメディアとしての特色を同時に活かすために、4つの機能の搭載に成功した。つまり、第一に学習者特性への適応、第二に情報空間内での迷子防止、第三に取得情報の一貫性の保持、第四に知識定着の自己確認である。そして、これらの機能を実現するため、以下の仕様を実装した。

1.図鑑モードと学習モード:学習者のニーズに合わせて、確認テストによるナビゲーション制御の有無を選択できる。無ならば自由に閲覧できる図鑑モード、有ならば学習モードとなる。2.可変的教材構造:5つのカテゴリー(昆虫の種類、季節、すみか、50音等)で教材の構成が組み換わる。3.ナビゲーション:迷子防止と一貫性の保持のため、教材のノード間の遷移について、多様な制御を実装した。例えば、ノード内部でのページの遷移の過程で、最終ページに到達すると、最初のページに直接移動できる仕組みとなっている。4:トピックパスおよび済みマーク:迷子防止のため、トピックパスによって、ノードの遷移を表示し、閲覧が終わったノードには「済」マークが表示される。5:確認テスト:学習モードの閲覧時は、知識確認のため、各ノードに確認テストを設け、その成績によってリンクを制御し、次の学習へのナビゲーションを行っている。なお、教材がデータベースと連携し、各学習者の履歴の管理を行うことで、これらの仕様を実現している。本電子図鑑は完成後に、評価実験を行い、4つの機能の有効性については、第4の機能については、有意な結果を得るまでには至らなかったが、残り3つの機能については、その効果を立証する有意な統計的データを取得することができた。
超多収水稲の物質生産特性の解明および新しい超多収水稲の開発に関する研究

日射量、移植期および栽植密度を多様に変えた圃場条件下で多収品種(水原258号、アケノホシ、レイホウ)を栽培し、各品種の物質生産特性を比較解析し、多収機構を明かにした。[実験結果]最も多収を示した水原258は1穂粒数が多く、しかも移植期や栽植密度などの栽培条件の変化に対しても変動が少なかった。このため、密植条件下で茎数も粒数も増加し、多収を示す結果となった。また、この品種は分げつ数が多く、直立型草型であるため、密植条件下においても他品種のように過繁茂とならず、高い登熟歩合を示した。さらに、移植から出穂までの期間およびこの間の積算温度がほぼ一定となる特徴を有していた。そのため、出穂日が移植日の早晩に平行して変動するので、移植時期を移動することによって登熟期を最適気象条件の時期に合致させることが容易である。超多収水稲を800kg/10aを超える玄米生産力を有するものとすれば、水原258号は早期移植と密植を前提とすれば十分可能との見通しが得られた。なお、早期移植の場合、出穂までの生育期間の日射量が不安定であるので、多収穫をより確実なものにするには、基肥の多用等により生育初期段階から個葉の光合成能力の向上や葉面積の拡大を図り、茎葉部内の物質蓄積量を増大させることが効果的であると考えられた。多収品種として知られる2、3の日印交雑稲品種と数種の日本稲品種を供試して、栽培条件に伴う生産生態の変化を検討した。地上部に関しては、64年度計画調査に示したようにほぼ満足な結果を得た。ここでは、根系の形成という観点から多収水稲の生育特性について述べる。1.Root trap法によって発根量の時期的推移を調査し、冠根及び分枝根発生(発根)ポテンシャルについて解析した。その結果、発根ポテンシャルは、いずれの品種においても生育期間を通じて保持され、最高分げつ期に最大となり、出穂直後に最低となった。出穂直後の発根ポテンシャルの低下は、同化産物に対する穂のシンクの強度が根系のシンクより強くなったためである。日印交雑稲の発根ポテンシャルは、穂孕期まで高かったが、登熟期になると逆転して低くなった。この原因は、日印交雑稲の穂の貯蔵シンク強度が日本稲よりも強いことによるものと考えられた。2.根の生理活性を知る目的で、冠根の呼吸量の時期的変化を測定した。根の呼吸量は生育の進行にともなって低下し、出穂ののち25日前後で最低となった。日印交雑稲品種の根の呼吸量は、日本稲に比べてやや低く推移した。とりわけ、最高分げつ期から幼穂形成期にかけて顕著な差が認められた。すなわち、日印交雑稲は最高分げつ期から幼穂形成期にかけて多量の新根を発生させるが、同時期の根の活性は日本稲よりも低いものと考えられた。3.登熟期における根系の機能を比較するために、当研究室で開発したRoot trapr法を用いて出穂期に根の伸長領域を拡大して根の分枝・伸長を促し、地上部諸形質に及ぼす影響を調査した。根域拡大処理は根群機能を活性化し、同化能力を高く維持することにつながり、地上部乾物重をも増加させた。根群再活性の効果は、日印交雑稲品種よりも、日本稲品種で顕著に認められた。よって、登熟期における日印交雑稲の根系機能は日本稲よりも劣るのではないかと考えられた。
癌抑制遺伝子p53の遺伝的多型を指標とする胃癌・大腸癌の高危険度群の探索

本研究は癌抑制遺伝子p53の遺伝的多型を指標として、胃癌及び大腸癌の高危険度群を予測することを目的としている。前年度中に胃癌、大腸癌及び健常者各200例ずつのエクソン4、イントロン2、3、6、7及びイントロン3の16塩基の繰り返し配列の多型の遺伝子型の決定は終了しているので、本年度は詳細な統計解析を行った。その結果、年齢、性別をマッチさせた全対象者について解析を行うと、胃癌群、大腸癌群と健常者群との間では、遺伝的多型の分布に有意な差は見られなかったが、55歳以下の女性に限定した階層化を行うと、イントロン7の遺伝的多型に関して、胃癌群でヘテロの割合が有意に高いという結果が得られた。そしてエクソン4、イントロン2、3、6、7及びイントロン3の16塩基の繰り返し配列の多型は互いに高度に連鎖していることが証明されたため、この有意にヘテロの割合が高かったハプロタイプは、エクソン4、イントロン2及びイントロン7の3ヶ所が変異型で他の3ヶ所は野生型であることが明らかとなった。従ってこのハプロタイプをヘテロに持つ55歳以下の女性は、胃癌の発生する危険度が高い可能性があるが、55歳以下の女性という階層化を行い例数が減少しているため、今後この階層に照準を絞り、さらに多くの対象者で解析を続けていくことが必要である。また、イントロン7の遺伝子型の解析を行った際、アレルの頻度は少ないもののイントロン7に新たな遺伝的多型を2ヶ所見出しており、これも含めてイントロン7の遺伝的多型の発癌の危険因子としての役割に関する研究をさらに行う必要があると思われる。今年度は末梢血白血球DNAの抽出、PCR法による標的部位の増幅、SSCP法(single strand conformation polymorphism)及びRFLP法(restriction fragment length polymorphism)による遺伝的多型の検出を中心に行い、胃癌、大腸癌及び健常者各200例ずつのExon4及びIntron2,3,6,7の遺伝子型の決定はほぼ終了した。その結果、変異型のアレルの頻度はExon4及びIntron2は約0.35、Intron3は約0.05、Intron3の16塩基の繰り返し配列の多型及びIntron6は約0.03、Intron7は約0.30であり、これまでに日本人について行われた調査とほぼ近い値が得られた。そして予備的に行った統計解析では、全体としては胃癌群、大腸癌群と健常者群の間では遺伝的多型の分布にあまり差は見られてはいないが、性別や年齢を階層化することにより差が出てくるグループも存在した。従って次年度はさらに詳細な統計解析を行うことにより、危険因子である可能性のある遺伝子型を見いだすことを試みる。またExon4及びIntron2,3,6,7の遺伝的多型が連鎖していることを見いだしているので、いずれのハプロタイプが最も危険度が高いのかに関しても詳細に解析を行う予定である。
脂肪細胞におけるミトコンドリアを介したエネルギー代謝機構の解明

我々が機能解析を行っている分子PGAM5の生理機能を明らかにする目的でPGAM5欠損マウスを作製したところ、高脂肪食負荷耐性などの表現型を示すことがわかった。表現型のメカニズムを明らかにするために褐色脂肪組織に注目して解析を行ったところ、褐色脂肪組織におけるエネルギー消費や熱産生に重要であるとされているUcp1のmRNA発現量、タンパク質発現量ともにPGAM5欠損マウスで増加していることが明らかになった。この遺伝子発現変化の自律性を、初代培養褐色脂肪細胞系を用いて検討したところ、組織と同様にPGAM5欠損によってUcp1が増加することが確認された。また、褐色脂肪細胞にPGAM5を過剰発現することによってUcp1の発現が減少することが確認された。このことから、PGAM5は褐色脂肪細胞においてUcp1の発現を抑制していることが示唆された。次に、PGAM5によって増加したUcp1が機能的であるかを、細胞の酸素消費速度を指標として評価したところ、アドレナリンβ3選択的作動薬処置依存的な酸素消費量が優位に増加していることがわかった。この結果から、PGAM5欠損型の褐色脂肪細胞ではエネルギーを消費する能力が高くなっていることが示唆された。次に、Ucp1の発現制御にPGAM5の機能が関与するかを検討した。脱リン酸化酵素活性を失った変異体と、膜内切断に耐性を示す変異体を用いて検討したところ、これらの変異体を過剰発現してもUcp1発現の抑制は観察されなかった。このことからPGAM5は脱リン酸化酵素活性と膜内切断という機能や特徴を介してUcp1遺伝子の発現を抑制していることが示唆された。初代培養褐色脂肪細胞系を用いることで、PGAM5欠損によってUcp1発現が増加し、酸素消費が増加することを明らかにした。また、ミトコンドリアに局在する脱リン酸化酵素が遺伝子発現制御を介して細胞全体のエネルギー消費能力を制御する可能性を示しており、当初の予定通り、順調に進展していると考えている。これまでの結果からPGAM5の脱リン酸化酵素活性と膜内切断を受けることが重要であることが示唆されていることから、これらの機能や特徴がどのようなメカニズムでUcp1の発現を抑制しているかを明らかにしていく。脱リン酸化酵素活性については、PGAM5の褐色脂肪組織内での結合分子探索や、網羅的遺伝子発現解析結果の解析から基質分子の同定を目指す。膜内切断については、全長型と切断型の細胞内局在などを検討することで、切断の意義の探索を行う。