hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
オスがオスを無性的にクローン生産するウメマツアリの繁殖機構と進化史の解明

ウメマツアリの単翅型、長翅型のそれぞれが雌雄ともに単為生殖を行うことが確認された。それぞれは系統的に別のクレードであり、長翅型が祖先的である。卵の生産数は女王の生産数と相関があったが、オス生産数とはなかった。平成20年度は以下の3点について、研究計画を遂行し成果を得た。1)ウメマツアリの各地個体群の進化史の推定については、各地個体群からのサンプルについて、ミトコンドリアゲノム上のCOIIATP6(約2800bp)と核ゲノム上のトランスフェリン(約2000bp)の配列情報を得ることができ、これらに基づき個体群間の系統関係を推定した。ミトコンドリアの系統樹からは、タテナシウメマツアリ、ヤドリウメマツアリを外群としたときに、長翅型が祖先的で側系統的関係となり、その一部から短翅型が生じた事が示唆された。一方トランスフェリンからは、長翅型、短翅型双方のオス(=精子)に見られる配列は、メスとは独立のクレードを形成し、また、それぞれのメスとではなく、長翅オスと短翅オスが近縁で、しかも、メスよりも祖先的な配置となる事が示された。よって、オス無性生殖は翅型多型より起源が古い事が示唆された。福岡の短翅個体群の雌雄の核ゲノム上のオプシン配列を解析したところ、上述の結果から予測されるように、オスはメスと遺伝的に分化しており、遺伝子型は金沢の個体群と一致していた。2)個体の遺伝子型決定に用いる、集団内多型を示すマイクロサテライト遺伝子座をマグネティックビーズ法で探索したところ、多型を示す遺伝子座を8個新たに探し出す事に成功した。3)オス無性生殖の発生機構を知ることを目的として、卵形成時の染色体の挙動観察用に、卵巣小管内の卵細胞の核の蛍光染色と共焦点顕微鏡による観察をおこなった。いくつかの卵巣で細胞分裂時の染色体と思われる像の観察に成功した。来年度以降は、オス卵を作製している卵巣において同様の観察をおこない、オス卵生産のメカニズムとオス無性生殖の発生学的機構を調べていく予定である。繁殖機構の地理的分布に関しては、前年に引き続き、ウメマツアリの各地の個体群からサンプルを採集し、雌雄間に遺伝的分化が見られるかどうかを調査した。その結果、短翅型では6つの個体群で、核ゲノム上のオプシン遺伝子の配列は雌雄間で異なっていた。この結果から、各個体群で雌雄独立に無性生殖を行っていることが示唆された。しかし、地域により、雌雄特異的な配列が他の地域と逆になっている例が見いだされた。なぜこうなり、ここでも雌雄の無性生殖が起きているのかを知るためには、核ゲノム上の他の遺伝子やワーカーの配列を調べるなど、さらなる調査か必要である。長翅型では、岡山の個体群でオスの中に両タイプの配列が見られた。したがって、この個体群では、有性生殖が行われている可能性がある。通常の有性生殖が行われている場合、ワーカーの中にホモ接合とヘテロ接合の両方の個体が見られると予想されるので、今後、オスのサンプル数を増やすと共に、ワーカーの遺伝子型の解析を進め、この問題に解答を与えていきたいと考えている。繁殖機構の生理的メカニズムに関しては、産卵直後の卵を蛍光染色し、欄内の核の挙動を調べる実験を行った。その結果、最初、核は卵端に存在し、極体を放出しながら卵の中央に向かう様子が観察された。父親のクローンがどのように生じるのかを知るため、1)受精卵からのメスゲノム排除仮説と2)無核卵内での精子のみによる発生仮説の2つの仮説をを作業仮説として識別作業を行っている。オス予定卵内の核にメス由来のゲノムが含まれているかどうか確認するため、チューブリン染色による核由来の同定や、卵核DNAに対する、雌雄ゲノム特異的プライマーによるPCR増幅などの手法を用い、どちらの仮説が支持されるかの検証作業をすすめている。平成22年度は、前年に引き続き残った課題のデータを収集するとともに、前年までに得られたデータに基づいた成果公表に力を傾注した。その結果、7本の査読付き論文、8件の学会発表、1冊の書籍を公表することができた。それらの成果では、ウメマツアリやその寄生種ヤドリウメマツアリについて、交尾戦略や、有翅メス、オス、ワーカーになる卵の生産パターン、ウメマツアリ長翅型もオスをクローンとして生産することなど、多くの貴重な新たな知見が得られた。また、11月には日本動物行動学会第29回大会において、本研究費による研究集会としてラウンドテーブルを行い、そこまでに得られた知見を総合し、ウメマツアリの特殊な繁殖様式とその進化について総合的な研究概要を紹介し、多くの観衆を集めた。そこでは、公表された事実に基づく、現在得られている知見の総合的解説に加え、まだ論文として公表されていないアリ類全体における単為生殖の進化パターンの比較とウメマツアリにおける単為生殖の特殊性と一般性に関する概説、ウメマツアリ内における特殊な繁殖様式やその他の形質がどのように進化してきたのかを系統解析に基づいて再構成する試みなどが紹介された。

現在、これらの内容は論文投稿中、または準備中となっており、今後1年以内に公表していく予定である。その他、新たに追加したデータに基づく解析および成果の公表も予定している。これらのことを勘案すると、申請した研究の目的、研究実施計画に照らし、そのかなりの部分に沿った形での成果を公表することができたと考えられる。
遺伝的多型を利用した塩味受容体遺伝子の同定

今年度は以下の研究を行った。1:遺伝子破壊実験昨年度より引き続き、P因子挿入系統を約20系統用いて塩味嗜好性を測定した。その結果、2系統の塩に対する嗜好性が他の系統に比べて有為に低下した。2:遺伝子の同定2系統のP因子挿入部位は互いに比較的近傍であり、ゲノム配列と比較した結果、1つの遺伝子のイントロン部位にそれぞれ挿入されていることが明らかになった。さらに、RT-PCR解析により、これらの系統ではこの遺伝子の発現が極端に低下していることが明らかとなり、この遺伝子が塩味嗜好性に関与している可能性が高いことが示唆された。さらに、このP因子挿入系統を野生型の塩味嗜好性が低い系統と交配したところ、そのF1lも嗜好性は低く、P因子挿入で破壊された遺伝子と野生型で塩味嗜好性に関与している遺伝子は同一のものであることが示唆された。ゲノムプロジェクトによって発見されたその遺伝子の予想されるアミノ酸配列から、この遺伝子産物はロイシン・リッチ・リピートを含む、1回膜貫導型の受容体様タンパクであること知られている。3:塩味嗜好性を引き起こす入力経路ショウジョウバエの味受容細胞は、口吻だけではなく脚や羽にもあることが知られている。特に、前肢の先端は受容細胞が多く、その受容細胞をショ糖などで刺激するだけで、摂食行動を引き起こすことが知られている。この前肢の味受容細胞がある部位を切除したハエと切除していないハエの塩味嗜好性を測定した結果、切除群の塩味嗜好性は有為に低下した。しかし、甘味嗜好性や高濃度塩に対する忌避性は切除群と対照群では有為な違いが見られなかった。このことから、塩味嗜好性には前肢の味受容細胞からの塩味入力が重要であることが示唆された。1:味感度の詳細な測定嗜好系統、不嗜好系統の様々な塩に対する嗜好性を測定した。その結果、嗜好系統はNa+だけでなくLi+にも嗜好性を示し、その他の1価の陽イオン、K+・Cs+およびRb+には嗜好性を示さなかった。一方、不嗜好系統はこれら全てのイオンに対して嗜好性を示さなかった。また、両系統ともにいずれのイオンにおいても、250mM以上の高濃度の溶液に対しては忌避性を示した。以上の結果から、嗜好性系統の塩嗜好性は全ての塩ではなく、特定の塩に対するものであることが明らかになった。2:マッピング遺伝学的手法により、原因遺伝子は、1つの常染色体上の特定の領域に存在することが明らかになった。このことは、原因遺伝子は1つもしくは非常に強く連鎖したごく少数の遺伝子であることを示唆している。さらに染色体欠失変異体を用いた解析により、より詳細なマッピングによれば、原因遺伝子は約200個程度の遺伝子のいずれかであることが明らかになった。3:遺伝子破壊得られたマッピング情報から、原因遺伝子近傍にP因子が挿入された系統を、ストックセンターより取り寄せた。現在、それらの系統を用いてP因子による破壊を試みている。4:電気生理学的解析予備的な実験から、嗜好系統は不嗜好系統よりも、塩に対して感度の高いニューロンを備えていることが明らかになった。すなわち、嗜好系統は不嗜好系統よりもNa+刺激に対して有意に高い頻度のインパルスを発生する。
ペロブスカイト半導体膜の光生成キャリアの伝導・移動反応メカニズムの定量的解明

ハロゲン化金属ペロブスカイト半導体は、簡便な化学製膜プロセス法によって膜を作製可能であり、高光吸収効率、高速キャリア輸送特性並びに長寿命キャリア特性を持つことから、次世代の太陽電池などの光電子デバイスに有力な材料として注目を浴びている。これらのペロブスカイト層の特性を評価するために、時間分解分光法が有効である。そこで、本研究では、ハロゲン化金属ペロブスカイト層における光生成キャリアダイナミクスを様々な時間分解スペクトル測定法によって完全定量的に解明し、ペロブスカイト層のタイプ・形状・構造・界面制御の因子との相関を得て、高効率ペロブスカイト太陽電池を設計する指針を確立することを目的とする。
2変数チェビシェフ多項式に付随する力学系

2変数チェビシェフ多項式から導かれた複素平面上の力学系F_c(z)=z^2-c〓を調べた。有名な複素平面上の力学系〓_c(z)=z^2-cは広く研究され、マンデルブロート集合、ジュリア集合については多くの結果が知られている。この〓_c(z)において、c=2の場合は、1変数チェビシェフ多項式になる。1変数チェビシェフ多項式を2変数チェビシェフ多項式に拡張して導かれたものが、上記のF_c(z)である。〓_c(z)は一種の倍角写像であることは良く知られている。このことはF_c(z)についても同様に成り立つことがわかった。つぎに、F_c(z)について明らかになった性質を述べる。これらのことから私の定義した力学系F_c(z)は〓_c(z)の自然な拡張であることがわかった。2.A_c(∞)={z∈C|F^n_c(z)→∞(n→∞)}とおく。cが実数の場合、次の二つの条件が同等であることがわかった。(2)A_c(∞)が、拡張された複素平面で考えて、単連結である。3.c>2の時、C-A(∞)はカントール集合となる。そして、F_cはその集合上で4文字上のシフト写像とconjugateである。これらの結果と同様なことが、力学系〓_c(z)についても成り立つことが良く知られている。我々の結果は〓_c(z)の結果の一つのアナロジーである。
芸能・演劇分野の無形文化財保存の方法に関する基礎的研究

文化財保存の様々な手法の開発と実践をしてきた。動画映像を使った記録方法の実験として、モーションキャプチャによるデータとマルチアングル実写映像との映像効果の比較検討を行ってきた。また、これまでの紙を媒体とした資料と、音声や動画、またキャプチャデータなどのさまざまなマルチメディア素材を一元的に管理できるデータベースを開発した。これにより、時間と空間を管理した鑑賞方法が実現した。古い映像フィルムの修復・復元については、産学共同での研究を実践し、今後急速に表面化してくるフィルムのVinegar Syndromeについて最善の手法を提案している。実践としては、京都特有の文化の一つである「都をどり」を素材として専門の異なるメンバーを協力者としてお願いし、研究会を定期に開催。研究会の実践を報告書に重点的に反映させた。ここでは、特に、昭和初期に撮影された記録映像を素材として、映像素材には、タグ付け作業が必須であること、これは、逆に過去と現在を結び付ける唯一の方法であることが確認された。古い映像記録は、さまざまな角度からの分析がないと結局は活用もできないことが改めて認識させられる。また、現在行なわれている無形文化は、より積極的に教育現場に入り込んでいくことで一般享受者の経験値としての保存が可能となり、それは、実は無形文化のレベル保持や、鑑賞レベルの向上に直接結び付くものである。以上、機械的、システム的、研究的な保存はもちろんのこと、これとは別に現場サイドの実践的な保存活動という面も強く意識していく必要があることを提言する。研究代表者をコーディネー夕として、早稲田大学演劇博物館、松竹大谷図書館、松竹関西分室、阪急学園池田文庫、片山家能楽保存財団、京舞井上流などの組織・機関とのネットワークを進めた。各機関に所蔵・保管されており、整理目録化が進まないために利用されずにいた芸能・演劇関係資料の寄託を受け、アーカイブ作業を開始した。これらの資料は、大きく、1,文献資料、2,写真資料、3,映像資料分けることができる。いずれも、無形文化財が何らかの形で記録化されたものであり、これらの有効利用の実際を具体的に考えていく必要がある。これらの内でも、保存・補修という意味では最も緊急性を有する劣化の著しい16ミリ動画映像資料は、無形文化財の記録として価値も高く、媒体変換とデジタル編集技術による修復作業を一部開始した。また、特に、動画資料の対象物である京舞井上流に関するデータベースの構築を開始した。本年度の研究実績は次の通りである。1)昨年度に引続き、芸能・演劇資料のデジタルアーカイブ化、動画映像資料の媒体変換を行った。と同時に、データベースシステムの実験版が稼働し始めた。2)三次元動画に関する調査を行ない、マルチアングル撮影を実際に無形文化財保有者と共同で行なった。一つは、京舞井上流の舞であり、一つは、能楽観世流の仕舞いである。さらに、もう一つの方法と考えられるモーションキャプチャシステムに関する理解を進めた。3)動画・文字・文字資料・静止画像など、無形文化を記録した資料群のデータベース上でのリンクに関する実験を行なった。検索キーを単純化することで、さまざまなメディアが簡単に連動することがわかったが、むしろ連動によって生じる立体的な鑑賞環境は、予想以上に有効であり、報告の待たれるところである。4)「技」の記録に於ける要素の抽出方法の共通認識を計るため、月2回の研究会を行なった。とくに、他ジャンルである、工芸や染織などの匠の世界に関する映像記録の鑑賞会を行ない、技は極めて記録しがたいものであるが、不十分な記録でおいてすら、全く映像記録が残らない(口頭伝承などの方法のみ)場合よりも格段の有効なイメージを形成できることが理解できた。5)なお、無形文化の保存方法に関するサンプル提示の上では、デジタル資料の蓄積は今年度で十分にできたと思われるので、来年度は、その有効な活用についてさらにノウハウを開発、提示していきたい。芸能・演劇資料、動画映像資料の媒体変換・アーカイブ化・データベース化作業を進めるとともに、この年度は、無形文化財保有者(演者)と情報工学関係者との意識の接合作業を行うための具体的な実験作業を行った。

動画映像を使った記録方法の実験として、モーションキャプチャによるデータとマルチアングル実写映像との映像効果の比較検討を行った。また、これまでの紙を媒体とした資料と、音声や動画、またキャプチャデータなどのさまざまなマルチメディア素材を一元的に管理できるデータベースを開発した。これにより、時間と空間を管理した鑑賞方法が実現した。京都特有の文化の一つである「都をどり」を素材としてディシプリンの異なるメンバーによる研究会を定期に開催。とくに、昭和初期に撮影された記録映像を素材として、映像素材には、タグ付け作業が必須であること、これは、逆に過去と現在を結び付ける唯一の方法であることが確認された。また、現在行なわれている無形文化は、より積極的に教育現場に入り込んでいくことで一般享受者の経験値としての保存が可能となり、それは、実は無形文化のレベル保持や、鑑賞レベルの向上に直接結び付くものであり、機械的、研究的な保存とはべつの実践的な保存という面も強く意識していく必要がある。これらの内容は、現在考え得る最も先進的な無形文化保存のための手法として、報告書が上梓されることになった。
物理好きを育てるための中学校理科における英国物理教材を活用した授業実践の試み

○研究目的本研究は,英国物理学会が開発した「アドバンシング物理(AP)」の学習体系・理念に着目し,そこに含まれる教材を中学校理科で教材化し,授業実践を通しての生徒の物理概念や意識の変容を調査し,その有効性を検証する。○研究内容・教材化について現在の中学校理科では,十分になされていない速度概念の形成を,APで紹介されている「速度ベクトル」を用いて図った。運動におけるv-tグラフを作成し,速度における変位を理解させた。それをもとに,生徒が苦手としている運動の学習を理解させやすくするため,等加速度運動における推測を学習に取り入れた。一定の質量のおもりで台車を引き,そのときの速さの変化を先に計算式で求めた後,実験で検証するという学習を取り入れた。このとき,把握しにくい運動のようすを,ビデオカメラで撮影(画像処理)し,記録タイマーの結果と比較させた。また,台車をニュートンはかりに変え,手で引かせることにより,力と運動の関係を体感させた。・成果の検証方法について等加速度運動の内容について問う質問紙調査を学習直後,4ケ月後,8ケ月後に実施し,その消失率を調べた。消失率は,次のように定義した。消失率(%)=○ケ月後の問題の不正解者÷学習直後の問題の正解者×100○研究成果・計算を組み込むことにより,運動(速さ)が数値化され,明確になったため,生徒の運動に関する理解度が上がった。・台車の速さが推測できるので,一見,規則性の不明確な運動において,明らかな規則性があることを生徒は知り,他の運動においても規則性を探ろうという意欲を持ち,その後の学習に臨んでいった。・この実践を行っていない前年度の生徒より,実践を行った今年度の生徒の方が,この領域の知識・思考力調査の消失率(同一質問紙による知識・思考力に関する調査)が低くなるという結果が得られた。
生体反応機構および協同現象解明のための大規模系局所振動解析の開発

当研究室では巨大系の効率的計算のためのElongation法を開発してきた。この中のルーチンの一つとして超効率的ポテンシャルエネルギー面構築法の開発として、小分子に対する領域局在化軌道に基づく分子動力学法および局所振動解析法の構築を、巨大生体分子の効率的構造最適化の検証と合わせて行なってきた。応用例として糖鎖の一つであるキシレンオリゴマーに対し、ELG-構造最適化法により、水が付加した場合の局所的構造最適化計算を行い、Active部分の挙動において興味深い結果を得ることができて論文公表した。反応部と逆の末端は構造がFIXされるため、最適化を行う必要がないことの証明されており、これに対して、Elongation- MD法を適用し、さらにグローバルな最適構造を得ることに成功した。これらの応用計算を通して糖鎖のような柔らかい系に対しても本方法が有効性であることを示した。一方、将来の遷移状態解析に向けてプログラムGAMESSにおける、Vibrational Self-Consistent Field (VSCF)法をElongation法に組み込んだElongation-vib法の開発に取り組んた。ここでは、System-Environment-局所振解析法を考案し、系全体の影響を注目するサイトに取り込んだ形で、大きな系の中の一部の振動モードをより正確に、これにより局所的な振動モードをActive領域ベースで求めることができるように発展させた。ポリアセチレンや簡単なペプチドに応用し、全系に対する振動モードと良好な一致を得ることを確認することができた。これらの成果は、さらなる大規模系への応用に向けた、局所分子動力学法と局所振動解析法をElongation法と結合した状態にて効率よく稼動するための手法の展開につながっている。27年度が最終年度であるため、記入しない。ホスト研究室では、従来から大規模系への超効率的かつ高精度電子状態計算法として、ELongation法を開発してきた。Elongation法は、Active領域(B+M)に対するHessianを、高分子鎖が伸長するたびに計算するため、振動解析のための部分Hessian行列を取り扱うのに適した方法である。本方法をGAMESSに組み込んだElongation法と結合するためのプログラム開発を開始している。超効率的ポテンシャルエネルギー面構築法の開発として、小分子に対する領域局在化軌道に基づく局所振動解析法の構築とテストを行い、巨大生体分子の効率的構造最適化の検証反応物と生成物の同定、IRCへの展開の準備をおこなっている。当該外国人特別研究員はこれまで、当研究室と同じプログラムGAMESSにおける、Vibrational Self-Consistent Field (VSCF)法を用いた振動解析の研究を行ってきており、生体内における振動解析には実績がある。しかし、ホスト研究室で長年開発を重ねてきたElongation法については全くの素人であるため、本方法に関する論文を勉強し、プログラムソースコードを解読することに専念している。まず開発のためのウォーミングアップとして、応用計算を通してプログラムの内容を学んでいる。応用例として糖鎖の一つであるキシレンオリゴマーをとりあげ、ELG-構造最適化法により、水が付加した場合の局所的構造最適化計算を行い、Active部分の挙動において興味深い結果を得ている。糖鎖のような非常に柔らかい系においても、Elongation-局所構造最適化法により、最適化後の全エネルギー差10-6au/atom程度で、正しい構造と電子状態が得られることを確認した。反応部と逆の末端は構造がFIXされるため、最適化を行う必要がないことの証明がなされており、これに対して、Elongation-MD法を適用し、さらにグローバルな最適構造を得ることに成功している。これらの応用計算を通して糖鎖のような柔らかい系に対しても本方法が有効性であることを示し、また本人の理解度も深まってきたため、局所振動解析法の課題に戻り、Elongation-vib法の開発に取り組むところである。当該外国人特別研究員の研究計画は大規模系への超効率的かつ高精度な局所振動解析法を構築して、これを反応の遷移状態や分子動力学法に適用していくことである。これまでの研究員のバックグラウンドを生かせるように、まずElongation-MD法の発展とその応用を行った。まず、非経験的分子軌道法レベルでのElongation法による構造最適化法と組み合わせることにより最適化を行った。OH-基は、エネルギーバリアなく複合体(Xylan)12-・H2Oの末端キシレンリングから水素を抽出し、水分子一個または二個を同じ端末キシレンリングに付加できることが分かった。Elongation法を用いて得られたすべての構造最適化の結果は、従来の計算結果と比較し、(Xylan)12, (Xylan)12-・OH-およびその水和錯体を正確に再現することが確認できた。次にELG-MD法のテストのため、水分子の付加した糖鎖の代表例としてキシレンオリゴマーとその水和した複合体に適用した。(Xylan)12-・H2O, (Xylan)12-・2H2Oおよび(Xylan)12-・3H2Oに対して、300K、500Kおよび700Kで10ps分子動力学シミュレーションを実行した。(Xylan)12-・H2O複合体は、室温で安定であったが、OH-基を形成したH2O分子は500Kで移動でき、700Kでは、H-抽出反応が逆転することを示した。さらに水分子を付加すると、移動反応を加速するのみで、それ以上の化学反応は起こらず、温度が上昇しても移動時間を短縮するのみであった。

錯体(Xylan)12-・H2Oは高温でも、2つの余分な水の分子を付加すると非常に安定化させることが本Elongationー分子動力学法により示された。本内容はJ. Mol. Model., Lin Jin, Kai Liu, and Yuriko Aokiとして既にアクセプトされている。当研究室では巨大系の効率的計算のためのElongation法を開発してきた。この中のルーチンの一つとして超効率的ポテンシャルエネルギー面構築法の開発として、小分子に対する領域局在化軌道に基づく分子動力学法および局所振動解析法の構築を、巨大生体分子の効率的構造最適化の検証と合わせて行なってきた。応用例として糖鎖の一つであるキシレンオリゴマーに対し、ELG-構造最適化法により、水が付加した場合の局所的構造最適化計算を行い、Active部分の挙動において興味深い結果を得ることができて論文公表した。反応部と逆の末端は構造がFIXされるため、最適化を行う必要がないことの証明されており、これに対して、Elongation- MD法を適用し、さらにグローバルな最適構造を得ることに成功した。これらの応用計算を通して糖鎖のような柔らかい系に対しても本方法が有効性であることを示した。一方、将来の遷移状態解析に向けてプログラムGAMESSにおける、Vibrational Self-Consistent Field (VSCF)法をElongation法に組み込んだElongation-vib法の開発に取り組んた。ここでは、System-Environment-局所振解析法を考案し、系全体の影響を注目するサイトに取り込んだ形で、大きな系の中の一部の振動モードをより正確に、これにより局所的な振動モードをActive領域ベースで求めることができるように発展させた。ポリアセチレンや簡単なペプチドに応用し、全系に対する振動モードと良好な一致を得ることを確認することができた。これらの成果は、さらなる大規模系への応用に向けた、局所分子動力学法と局所振動解析法をElongation法と結合した状態にて効率よく稼動するための手法の展開につながっている。本人の本課題のバックグラウンドは、ホスト側で開発してきたElongation法に基づいている。当研究員のプログラミング経験もなかったため、また途中で産休を取ったこともあり、当初は内容の理解と勉学に多くの時間を要していた。しかし最近は本人の本課題に対する理解度も深まり、自分なりに発展を考えることも可能となり、応用計算でも興味深い結果を得てきたため、おおむね順調と言える。27年度が最終年度であるため、記入しない。当研究室にて開発してきたElongation法の理解をさらに深め、Elongation-分子動力学法の高速化に向けたさらなる展開と応用を続けて行う。
抗けいれん剤の催奇形性と予防

抗けいれん剤の催奇形性と予防:『カルバマゼピンによる鶏胚での小頭症発生実験』で、White Leghornの受精卵に孵卵開始後24、72、120、168、216時間にカルバマゼピンの5mgを投与し19日目に取り出すと、以下の知見が得られた。1)鶏胚の死亡率はそれぞれ17.3、28.2、31.1、27.3、34.7%であり(コントロール群ではそれぞれ13.0、27.0、21.1、16.7、45.9%)、コントロール群と統計学的有意差はなかった。2)生存鶏胚の平均体重はそれぞれ16.8、18.7、19.6、19.9、18.4gであり(コントロール群ではそれぞれ18.3、17.3、19.0、18.0、18.0g)、孵卵開始後24時間でのみ有意差がみられた(p<0.05)。3)生存鶏胚の平均脳重はそれぞれ481、514、519、508、475mgであり(コントロール群ではそれぞれ515、514、543、546、495mg)、孵卵開始後24、120、168時間で有意差がみられた(それぞれ(p<0.05)。4)生存鶏胚の平均体重あたりの平均脳重はそれぞれ29.4、28.0、26.8、26.3、26.5mg/gであり(コントロール群ではそれぞれ28.4、29.3、28.9、27.1、28.2mg/g)、孵卵開始後120時間でのみ有意差がみられた(p<0.005)。5)外表奇形としては、投与群で無眼球、内蔵脱、心臓脱、嘴の奇形、四肢の奇形、浮腫を認めたが、一定の傾向はなく発生頻度はコントロール群と有意差はなかった。6)鶏胚を使用することによって母体(母獣)を介さないカル・バマゼピンの直接的な催奇形性を確かめることができた。7)妊娠中にカルバマゼピンを服用すると、有意な外表奇形なしに小頭(精神遅滞)が発生することが推測された。抗けいれん剤の催奇形性と予防:『カルバマゼピンによる鶏胚での心奇形発生実験』で以下の知見が得られた。White Leghornの受精卵に孵卵開始後72時間(Humberger and Hamiltonのstage 20)にカルバマゼピンの3mg、5mg、7mg、10mgを投与すると、1)鶏胚の死亡率はそれぞれ26.7%、43.0%、46.4%、75.7%であり(コントロールではそれぞれ10.9%。15.2%、6.9%、17.9%)、コントロールよりも有意に高頻度であった。Y=6.7x+6.3(R=0.97,p<0.05)の有為な量・効果関係(dose-dependent effect)を認めた。

心血管奇形の発生は生存鶏胚中のそれぞれ37.8%、57.5%、78.8%、88.0%であり(コントロールではそれぞれ12.2%、16.1%、16.7%、15.2%)、コントロールよりも有意に高頻度であった。Y=7.2x+20.1(R=0.97,p<0.05)の有為な量・効果関係を認めた。3)発生する心血管奇形は大部分が漏斗部心室中隔欠損であり、そのほかに左第4大動脈遺残、右第6大動脈弓低形成を含む大動脈弓の異常、両大血管右室起始を認めた。4)認められた心血管奇形はいずれも神経堤細胞の遊走異常に由来する考えられる奇形の範疇に含まれ、心室中隔欠損は欠損孔の場所によって発生原因が異なるという仮説を支持する結果であった。5)鶏胚を使用することによって母体(母獣)を介さないCBZの直接的な催奇形性を確かめることができた。6)有為な量・効果関係を認めたことから、1回の投与量を減少させればヒトにおける催奇形性も減少できる可能性がある。抗けいれん剤の催奇形性と予防:『カルバマゼピンによる鶏胚での小頭症発生実験』で、White Leghonの受精卵に孵卵開始後24、72、120、168、216時間にカルバマゼピンの5mgを投与し19日目に取り出すと、以下の知見が得られた。1)鶏胚の死亡率はそれぞれ17.3、28.2、31.1、27.3、34.7%であり(コントロール群ではそれぞれ13.0、27.0、21.1、16.7、45.9%)、コントロール群と統計学的有意差はなかった。2)生存鶏胚の平均体重はそれぞれ16.8、18.7、19.6、19.9、18.4gであり(コントロール群ではそれぞれ18.3、17.3、19.0、18.0、18.0g)、孵卵開始後24時間でのみ有意差がみられた(p<0.05)。3)生存鶏胚の平均脳重はそれぞれ481、514、519、508、475mgであり(コントロール群ではそれぞれ515、514、543、546、495mg)、孵卵開始後24、120、168時間で有意差がみられた(それぞれp<0.05)。4)生存鶏胚の平均体重あたりの平均脳重はそれぞれ29.4、28.0、26.8、26.3、26.5mg/gであり(コントロール群ではそれぞれ28.4、29.3、28.9、27.1、28.2mg/g)、孵卵開始後120時間でのみ有意差がみられた(p<0.005)。5)外表奇形としては、投与群で無眼球、内蔵脱、心臓脱、嘴の奇形、四肢の奇形、浮腫を認めたが、一定の傾向はなく発生頻度はコントロール群と有意差はなかった。6)鶏胚を使用することによって母体(母獣)を介さないカルバマゼピンの直接的な催奇形性を確かめることができた。7)妊娠中にカルバマゼピンを服用すると、有意な外表奇形なしに小頭(精神遅滞)が発生することが推測された。
企業取引ネットワークを活用したストレステストシミュレーションの数理的基盤

これまでに構築した企業取引ネットワーク上でのお金の流れの統合シミュレーションモデルに関して、自然進化戦略に基づいてパラメータの最適推定を施し災害のシミュレーションを行った。実例として選んだのは2018年9月に発生した北海道胆振東部地震によって発生した北海道全域に及んだ停電被害の推定である。停電している間はその地域の企業活動が停止するという仮定の下で北海道の停電の影響が全国に及ぼす影響を調べたところ、北海道内の直接的な被害額約160億円のおよそ3倍程度の被害が全国に及んでいたことが推定された。このように、ある地域の災害に関して直接的な被害の3ー4倍の被害が企業ネットワークを介して全国的に波及するということは、東日本大震災や熊本地震の事例に関するシミュレーションでも共通して見出されており、今後、災害に対する対策を考える上での重要な発見である。システムロバストネスの視点から仮想的に上記のモデルのパラメータを変えてシミュレーションを繰り返し、システムが不安定化する現象に関しても追求した。その結果、取引相手に大企業を選ぶ嗜好性を表すパラメータがある程度大きくなると、お金の流れが大企業を中心としたネットワークの周囲にのみ局在化するという相転移現象が観測された。また企業の合併に関しても、大企業同士の合併に関する嗜好性が強すぎると、中間層が喪失し、ひとつの大企業に多数の小企業が群がるような不安定な企業生態系に陥ることがシミュレーションによって明らかになった。さらに企業の成長過程をより精密に記述するため、売上/従業員数/取引相手数の3つの座標軸で企業を特徴づけ、その3次元空間の中での成長過程を表す平均流のパターンをデータに基づいて構築した。その結果、従来知られていたスケーリング関係を満たす線上にアトラクターがあり、そのアトラクターから離れた所には倒産が起こりやすい領域があることが確認された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。企業取引関係のビックデータ解析から、国内約百万社の取引構造が複雑ネットワーク構造で記述され、さらに、企業間のお金の流れが一般化重力型輸送モデルによって近似されることがわかってきた。本年度は、まず、一般化重力型輸送モデルの基盤となるスケーリング関係を最新のデータに基づいて確認する作業を進めた。取引量の記載されている取引関係のデータに注目し、取引によって出ていくお金の総量が年間の売上額に対してどのような関数にしたがっているかを推定した。その結果、指数の値がおよそ0.9程度ベキ乗関数によって特徴づけられることが確認された。また、お金の分配則として、受け取り手の年間売り上げのおよそ0.3乗に比例するような重みでお金が出ていくことも確認された。これらは、今後、輸送モデルを構築する上での中核となる成果である。企業の取引関係ネットワークの構造を特徴づける上で重要なふたつの解析を並行して進めた。一つは、ネットワークからランダムにリンクを取り除く操作を繰り返し、ネットワークが全体的なつながりを失うようなパーコレーション相転移を観測する研究である。相転移点近傍での特性を精査することにより、臨界指数が平均場の場合と一致するような2次相転移現象になっていることを明らかにした。また、もう一つのアプローチは、輸送の分配の比率が最大のものだけに集中するような極限状態を想定してその場合の輸送現象を解明する研究である。この場合には、輸送現象は河川のような樹上構造を持ち、流域面積というような概念を企業の特徴づけに使えることが明らかになった。企業取引関係のビッグデータ解析を進め、取引金額の揃った企業に関するデータに焦点を当て、ひとつの企業から企業間取引によって出ていく取引額の総額が、売上額のおよそ0.9乗に比例することを見出した。また、金額を100万円単位でみたとき、その比例定数は、0.9程度になることを確認した。さらに、ひとつの企業から複数の企業にお金が流れ出る場合、その金額は、相手先の企業の売上のベキ乗におよそ比例し、その指数は0.4程度となることを確認した。これによって、企業間のお金の流れがネットワーク構造と売上の情報から推定できるようになった。企業におけるお金の流れとしては、これらの取引ネットワーク外からの注入と散逸の効果があるので、これらに関しては、データとおよそ整合するような簡単な関数形を想定することによって、全国レベル、およそ100万社の企業間のお金の流れを記述する方程式を導くことができた。この方程式の解は、およそ企業の売上を正しく推定し、さらに、取引金額も妥当な推定ができていることを確認した。これらの成果を元にして、自然災害によって生じる企業活動の停止が、日本中に与える影響をシミュレーションによって推定した。災害によって受ける企業の影響としては、直接の被災により活動が停止するケース、取引相手が活動を停止することより連鎖的に活動が停止するケース、ライバイル関係の企業が活動を停止することによってお金の流れが増加するケース、などがある。試験的に、東日本大震災における津波による被災や利根川の氾濫などについて試算し、おおむね妥当な被災額が推定できることを確認した。約100万社の企業のビッグデータから、取引関係のある任意の二つの企業間の取引金額をできるだけ正確に推定することが大きな目標であったが、まず、企業から企業間取引によって出ていく金額の総額に注目し、次に、分配の比率を推定するという手順をとることによって、おおむね良好に取引金額を推定するモデルを構築することができた。これによって、研究の中核となる企業のお金の流れを記述する数理モデルができ、それに基づいて災害の影響を推定するシミュレーションを走らせることができるようになった。

前年度までに、企業の取引関係のネットワーク構造から企業間のお金の流れを推定する方程式を導出し、現実のデータと整合するようなパラメータを用いて、大規模自然災害などにおける被害の推定をすることが可能となった。次の段階として長期間の未来のシミュレーションを可能とするため、取引ネットワーク構造が時間とともに変化する特性を導入し、企業間のお金の流れの方程式と連結させた。ここでは、企業の倒産、新規参入、企業の合併、そして、企業の分裂の効果を数理モデル化し、ネットワーク構造の時間発展のシミュレーションを行った。新規参入の際には取引相手企業を選択する必要があるが、データからも確認されている取引数に比例する確率で接続する優先的選択の効果を取り入れた。また、合併の場合にも同様に大きな企業を優先する効果が現実のデータから確認されたので、その効果を導入した。シミュレーションの際には、これら4つの効果の発生確率は、現実のデータと整合するようにした。これらのネットワークの時間発展とお金の流れを融合したシミュレーションによって、売上額の分布や成長率のゆらぎなどの経験則も自動的に満たされることを確認した。この統合モデルの応用のひとつとして、将来の人口減少による企業活動の低下の予測を行った。人口分布のデータと企業データを比較することで、企業数と人口が比例関係にあることが確認されたので、政府の人口予測に基づいて企業数の変化を推定し、企業数が整合するようにシミュレーションのパラメータを調整した。その結果、人口減少の激しい地域では、人口に比例して減少する以上に、企業ネットワークの効果によって経済活動の減衰が強化されることがわかった。当初予定していた企業間のお金の流れを記述する方程式の導出は順調に進み、データと整合性の高い結果をだすことができている。目標のひとつだった大規模自然災害のシミュレーションによる経済被害の推定方法も実施することができ、現実のデータとの整合性も問題ない。長期間のシミュレーションのために不可欠なネットワーク構造の時間発展に関してもデータとの整合性の高いモデルを構築することができている。また、これらの成果の一部は、政府が提供している地域経済分析プラットフォームRESASの中でも使用されている。昨年度までに、ネットワーク構造とお金の流れの統合シミュレーションモデルの基盤ができたので、モデルのパラメータをより正確に推定する方法を探求した。評価関数の関数形は明示できないので、ブラックボックス関数最適化のための有力な反復解法の一つである自然進化戦略の一種であるiADX-NES法を適用し、モデルの最適パラメータを推定する方法を開発した。学習率と重みの適応によって効率的な探索が実現できることを確認し、これまで手動で探索していたパラメータよりも適合度は良くなった。ネットワーク構造とお金の流れの統合シミュレーションモデルの新たな応用として、GDPの推定が可能であることを示した。
歯の形態にもとづく個体レベルでの解析による先史・原史時代日本列島住民の地域性と系譜

今年度は縄文人に焦点を当て、縄文人の地域性と系譜について集中的な分析をおこなった。まず、礼文島の船舶遺跡から28体にもおよぶ保存の良い縄文人骨を収集した。地理的にも北方からの大陸系集団の遺伝的影響が注目されるところであるが、歯のみならず頭蓋や四肢骨も明らかに本州の縄文人とさほど変わらないことが明らかになった。また、縄文人は全国的にも例外なく大臼歯に対して著しく小さな小臼歯をもつという特徴を共有することが確認された。しかも、中期以前の遺跡の人骨や港川人などにおいても同様の特徴がみられ、後晩期の縄文人と系統的に連続していることが示唆された。先史東南アジア人の中で、縄文人の頭蓋および歯の形態にある程度の類似がみられたは、新石器時代のインドシナ半島の集団である。縄文人独特の高く反り上がった鼻骨をもつ集団はないが、低顔で眉間が突出するなど多くの形態において良く類似していた。このことから、後期更新世から完新世初頭にかけて、縄文人に近縁なグループが揚子江以南のアジア大陸辺縁地域に広く分布していたものと推測された。また縄文人の歯は新石器以降の東南アジア人の歯とともに、その形態はターナーのいうスンダドント型ではあるが、オーストラリア先住民、メラネシアの集団やホアビニアン文化期の東南アジア人などのオーストラロ・メラネソイド系集団がもつ本来のスンダドント型とはやや異なり、どちらかというと北方アジア系のシノドントとの中間的ともいえる形質をもっていることが明らかになった。このことから縄文人ならびにそれに近縁なアジア大陸南部辺縁地域の新石器時代集団は、オーストラロ・メラネソイド系集団を母体とし、多少ながらも北方アジア系と混血したオーストラロ・モンゴロイド系集団に属するものと考えられた。
グラフェン端の局所電子構造の解析

グラフェン(単層グラファイト)の単離成功以来、グラフェンが持つ特異な電子構造に着目した研究が急速な展開を見せている。一方で、グラフェンの切り出しにより形成される端(グラフェン端)の存在は、端の幾何構造に依存したスピン偏極局在状態の出現や端での電子波干渉効果など、バルクグラフェンでは見られない現象を付与する点で興味深い。この問題では、グラフェン端の幾何構造と電子構造の双方を関連付けての議論が重要である。この点に迫るべく、代表者は試料表面の電子構造と原子配列の同時観察が可能である走査トンネル顕微鏡を用い、グラフェン端の直接観察を行った。グラフェン端はポテンシャル障壁として作用することから、電子波の干渉が起こる。本年度において代表者は、これに起因する様々な超格子構造を発見した。多くの超格子構造はグラフェンが持つ単位格子の√3倍に等しい周期構造を有すること、グラフェン端の一つであるarmchair端でのみ観察されたことから、これらがarmchair端特有の谷間散乱により形成されると結論した。一方で、グラフェンが持つ六方格子とは不整合な周期構造を有する超格子も観察された。不整合性が発現する理由として、最表層グラフェンシートとその直下に位置するシートとの間の積層歪が挙げられる。この問題に関して現在、代表者は草部浩一准教授(大阪大学基礎工学研究科)のご協力の下、実験結果を再現する構造モデルの探索を第一原理計算により行っている。単層グラファイトであるグラフェンを切り出すことにより、端(グラフェン端)を得る。これは、zigzag及びarmchair端の2種の端構造に依存した電子状態及び種々の物性を発現することから、端構造と電子構造の相関の解明がその詳細を理解するために必須である。本研究では、グラフェン端の精密科学という概念のもと、走査トンネル顕微鏡(STM)によるグラフェン端の高分解能測定を行い、グラフェン端の電子構造と幾何構造の相関の解明に努めた。armchair端近傍における局所観察を通して、電子波干渉効果に基づく超周期干渉パターンおよび三回対称性の輝点の発見に成功した。これに関して、さらに理論計算による検証を行った結果、両者がamchair端特有の電子散乱現象である谷間散乱(端での反射前後で電子波の状態が変化する散乱過程)によりもたらされることが判明した。この結果は、グラフェンの端構造と電子構造の相関を電子散乱という現象を通して立証したことを示している。また、磁場印加によるグラフェン端近傍での電子構造の変化の観察を行った。5Tの磁場印加時におけるグラフェン端のSTM観察では、zigzag、armchair端ともに高い電子密度分布を示す輝点群を観測した。追加実験による検証が必要であるが、一つにはzigzag端に局在した非結合性π電子状態(エッジ状態)の出現、また磁場効果と言う観点からは端に局在した量子ホールエッジ状態が電子密度増大に寄与したことが予想される。
非線形分散型方程式におけるソリトンの数学解析とその応用

本研究の目的は非線形分散型方程式のソリトンを詳しく調べ、その種々の応用を考えることで、方程式の持つ深い数学的構造を捉えることである。ソリトンは線形項と非線形項からの双方の効果が反映されいている波であるため、それを詳しく解析することは非線形分散型方程式の解析において極めて重要である。本研究ではソリトンの変分的およびスペクトル的観点から方程式の構造を捉え、物理的に自然なエネルギー空間におけるダイナミクスの解明を目指す。方程式はソリトンの構造が豊かな微分型シュレディンガー方程式を中心に扱い、関連が深い他の分散型方程式に関しても、ソリトンの観点から研究を進めていく。
ヘパラン硫酸と塩基性線維芽細胞成長因子の相互作用による糸球体細胞アポトーシス制御

ラットメサンギウム細胞を血清非存在下で72時間培養し、5μg/mlのハブ毒を培養メディウム中に添加して10時間培養することによって、アポトーシスを惹起出来ることをDNAの電気泳動、DNAニックエンドラベリング法、及び電子顕微鏡的観測により確認した。塩基性線維芽細胞成長因子(bFGF)の存在下で、種々のグリコサミノグリカンの持つ培養メサンギウム細胞に対する本実験条件下でのアポトーシス制御活性を相互に比較した。本実験に用いたグリコサミノグリカンは、ヒアルロン酸、コンドロイチン、コンドロイチン6および4硫酸、デルマタン硫酸、ケラタン硫酸、ヘパリンおよびヘパラン硫酸である。比較の結果、5ng/mlのbFGF存在下でウロン酸量5μg/mlのグリコサミノグリカンを培養メディウム中に加えたところ、この量では、ヘパリン或いはヘパラン硫酸などbFGF結合ドメインを持つグリコサミノグリカンのみが培養メサンギウム細胞のアポトーシス制御活性を持つことを実験的に証明した。さらに量的には同一条件とし、マウスEHS腫瘍から精製したヘパラン硫酸のbFGF結合ドメイン、非結合ドメインを用いた比較実験を行ったところ、bFGF結合ドメインにのみアポトーシス制御活性が認められた。これは理論的予測に良く合致していた。即ち、bFGFはヘパリン或いはヘパラン硫酸のbFGF結合ドメインを介して複合体を形成しアポトーシス制御活性を示す。

さらに量的には同一条件とし、マウスEHS腫瘍から精製したヘパラン硫酸のbFGF結合ドメイン、非結合ドメインを用いた比較実験を行ったところ、bFGF結合ドメインにのみアポトーシス制御活性が認められた。これは理論的予測に良く合致していた。即ち、bFGFはヘパリン或いはヘパラン硫酸のbFGF結合ドメインを介して複合体を形成しアポトーシス制御活性を示す。
自己免疫性下垂体疾患の発症メカニズムの解明と臨床応用

1)診断マーカーおよび治療ターゲットの同定:現在、下垂体機能低下症の患者(ACTH単独欠損症(46例)およびICI関連下垂体炎症例(18例))の血清を用いた免疫染色でラット下垂体のACTH産生細胞を特異的に認識する自己抗体の存在を複数症例において確認した。ラット正常組織および細胞株において実際に発現しているか定量的PCR等を用いて確認を進めている。2)疾患発症メカニズムの解析:既に抗PIT-1抗体症候群患者の胸腺腫瘍におけるエクソーム解析およびメチローム解析を行っており、正常者および他の胸腺腫患者からのデータと比較することで候補遺伝子を選定した。今後、胸腺腫瘍患者に共通する点がないかについて、呼吸器外科から供与いただく胸腺摘出サンプルを用いて候補遺伝子の異所性発現や自己抗体について上記と同様の手法を用いて検討する。3)細胞障害性T細胞の機能解析:すでに稼働している疾患特異的iPS細胞の作製法を用いて、実際に細胞障害性T細胞(CTL)が関与しているかを検討している。1患者から作成した疾患特異的iPS細胞を用いて下垂体分化モデルを作成し、HLA class I上にepitopeが結合して複合体を形成し下垂体細胞表面に提示されるかを、Proximity Ligationアッセイ(PLA)を用いて解析した。2さらに、下垂体分化モデルに患者血中から単離した細胞障害性T細胞(CTL)を作用させることにより、ホルモン分泌細胞に対してCTLが自己免疫機序を生じさせるメカニズムをex vivoで検討する。本年度中に、1に関して抗PIT-1抗体症候群患者でのPLAアッセイにて解析を行い、結果を投稿準備中である。1)診断マーカーおよび治療ターゲットの同定:下垂体機能低下症の患者数は順調に増加しており、ICI関連下垂体炎症例は申請時6例から18例となっている。)これらの血清を用いた免疫染色でラット下垂体のACTH産生細胞を認識する自己抗体の存在を確認した。2)疾患発症メカニズムの解析:胸腺腫瘍と自己免疫性下垂体疾患の関連に関して検討し、既に抗PIT-1抗体症候群患者の胸腺腫瘍におけるエクソーム解析およびメチローム解析を行っており、正常者および他の胸腺腫患者からのデータと比較することで候補遺伝子を選定した。3)細胞障害性T細胞の機能解析:患者から作成した疾患特異的iPS細胞を用いて下垂体分化モデルを作成は終了し、HLA class I上にepitopeが結合して複合体を形成し下垂体細胞表面に提示されるかを、PLAを用いて解析した。予定通り下記の研究を進めていく予定である。1)下垂体機能低下症の患者血清からIgGを抽出し、正常組織ならびに細胞株由来のタンパクと患者IgGで免疫沈降を行い、質量分析にて抗原の可能性がある分子を同定する。加えて、免疫染色を行い抗原の発現の有無、抗体の存在につき確認を行う。2)胸腺腫瘍患者に共通する点がないかについて、呼吸器外科から供与いただく胸腺摘出サンプルを用いて候補遺伝子の異所性発現や自己抗体について上記と同様の手法を用いて検討する。3)下垂体分化モデルに患者血中から単離した細胞障害性T細胞(CTL)を作用させることにより、ホルモン分泌細胞に対してCTLが自己免疫機序を生じさせるメカニズムをex vivoで検討する。)

これらの血清を用いた免疫染色でラット下垂体のACTH産生細胞を認識する自己抗体の存在を確認した。ラット正常組織および細胞株において実際に発現しているか定量的PCR等を用いて確認を進めている。2)疾患発症メカニズムの解析:胸腺腫瘍と自己免疫性下垂体疾患の関連に関して検討し、既に抗PIT-1抗体症候群患者の胸腺腫瘍におけるエクソーム解析およびメチローム解析を行っており、正常者および他の胸腺腫患者からのデータと比較することで候補遺伝子を選定した。今後、胸腺腫瘍患者に共通する点がないかについて、呼吸器外科から供与いただく胸腺摘出サンプルを用いて候補遺伝子の異所性発現や自己抗体について上記と同様の手法を用いて検討する。3)細胞障害性T細胞の機能解析:患者から作成した疾患特異的iPS細胞を用いて下垂体分化モデルを作成は終了し、HLA class I上にepitopeが結合して複合体を形成し下垂体細胞表面に提示されるかを、PLAを用いて解析した。本年度中に、1に関して抗PIT-1抗体症候群患者でのPLAアッセイにて解析を行い、結果を投稿準備中である。予定通り下記の研究を進めていく予定である。1)下垂体機能低下症の患者血清からIgGを抽出し、正常組織ならびに細胞株由来のタンパクと患者IgGで免疫沈降を行い、質量分析にて抗原の可能性がある分子を同定する。加えて、免疫染色を行い抗原の発現の有無、抗体の存在につき確認を行う。2)胸腺腫瘍患者に共通する点がないかについて、呼吸器外科から供与いただく胸腺摘出サンプルを用いて候補遺伝子の異所性発現や自己抗体について上記と同様の手法を用いて検討する。3)下垂体分化モデルに患者血中から単離した細胞障害性T細胞(CTL)を作用させることにより、ホルモン分泌細胞に対してCTLが自己免疫機序を生じさせるメカニズムをex vivoで検討する。(理由)消耗品の一部に海外からの発送が遅れ今年度中の決済ができなかったため、6,288円の繰り越しが生じた。(使用計画)次年度中に使用する予定である。
骨格筋の筋肥大メカニズム-腱切除法による代償性筋肥大の細胞レベルでの解析-

肥大筋におけるタンパク質合成能と骨格筋の可塑性との関係を明らかにするため、研究実施計画に基づいた系統的な実験を実施した。本研究はその手始めとして、腱切除後の回復過程における骨格筋サイズの経日的変化をしらべた。その結果、以下のような知見を得た。1.腱切除による肥大筋の作成とその検討:SD系雄性ラット(10週齢)を用い、左後肢の腓腹筋の腱を切除することによって代償性の筋肥大をヒラメ筋と足底筋に惹起させた。対照は反対足(右後肢)の同名筋とした。以上の方法により、筋肥大の程度が腱切除後の日数(5日、10日、14日)によってどのように変化するかを検討した。腓腹筋の腱を切除した足底筋の湿重量は5日目で2%、10日目で7%対照筋に比べて大きかった。ヒラメ筋では、対照筋に比べて5日目で16%、14日目で4%大きかった。また、切除された腓腹筋は、10日目で3%、14日目で5%対照筋に比べて小さかった。これらの結果は従来の報告と定性的に一致するが、その肥大や萎縮の程度は僅少であった。また、左右後肢の長指伸の湿重量は経日的に増加し、左右差は認められなかった。2.肥大筋内の核酸およびタンパク質レベルの検討:上記の方法で得られた肥大筋のDNA、RNAおよびタンパク質の絶対量は、対照との間に有意な差が認められなかった。以上の結果より、ヒラメ筋と足底筋を肥大させる日数、ラットの週齢および手術後の回復と筋の容量との関係をさらに検討する必要性が認められた。