hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
透明頭蓋マウス大脳皮質における高次感覚情報処理機構の研究

脳が活動すると酸素代謝が活性化され、ミトコンドリアのフラビン蛋白が酸化され、緑色蛍光を発する。この活動依存的な緑色自家蛍光変化を用いると脳機能イメージングが可能である。特にマウスは頭蓋骨が透明なため、脳に外科的ダメージを加えることなしに経頭蓋的に大脳皮質活動の活動を可視化することができる。我々はこの方法を用い、体性感覚野、視覚野、聴覚野の3つの主要な感覚野において経験依存的な可塑性を記録し、解析した。マウスの経頭蓋的フラビン蛋白蛍光イメージングによって体性感覚野可塑性を解析した。前肢の感覚入力は、尺骨神経・正中神経・橈骨神経・筋皮神経などによって脳に伝わる。このうち前肢手掌側からの感覚情報は尺骨神経・正中神経によって脳に伝わる。従って、前肢手掌側に触刺激を与えた場合、体性感覚野の対応部位にフラビン蛋白蛍光反応が出現するが、これは尺骨神経・正中神経の切断によって消失する。しかしながら切断後1-2時間経過すると一旦消失したはずの体性感覚野応答が再び出現し、1週間後には切断前と区別できない程度の反応が出ることを見いだした。この再び出現した応答について、残存する橈骨神経・筋皮神経を切断すると消失した。正常の動物では前肢手掌側の刺激に対する応答は橈骨神経・筋皮神経を切断しても影響されない。則ち以上の実験は、尺骨神経・正中神経を切断後、1-2時間で橈骨神経・筋皮神経の感度が上昇し、代償的に前肢手掌側からの感覚情報を脳に伝えるようになるという可塑性が生ずることを示している。前年度までの研究で、尾の先端部分を切断すると、尾の基部や後肢を刺激したときの反応領域が拡大し、尾の先端部分に対応する脳部位を駆動するという結果を示したが、今年度の成果は同様な現象を神経の部分切断という手法を用い、より判りやすく示すことに成功したと考えられる。ちなみにこの末梢神経の部分切断という手法は痛覚過敏症を引き起こす標準的な手法としても知られているので、体性感覚野の可塑性と痛覚過敏症との間には非常に密接な関連があるものと推察される。現在さらにこの神経部分切断後の可塑性のメカニズムを解析するため、様々な実験を行っている。例えばNMDA受容体阻害剤のMK801の投与により、神経切断後1-2時間で出現するはずの可塑性が阻害できること、神経切断の代わりに局所麻酔剤の神経局部への投与でも代用できることなどを見いだした。本年度はマウスの末梢神経を部分切除した後の大脳皮質-次体性感覚野応答の消長を経頭蓋フラビン蛋白蛍光イメージング法で解析した。前肢掌側を支配している正中神経・尺骨神経を切除した直後、前肢掌側にブラシによる触刺激を与えると、体性感覚野応答は殆ど消失した。しかし、神経切除の34時間後、体性感覚野応答の有意な回復が見られた。動物を麻酔から回復させた2週間後に、再び体性感覚野応答を調べると、前肢掌側刺激に対する体性感覚野応答は神経切除前と同程度に回復していた。しかしこの回復した体性感覚野応答は、前肢背側を支配する橈骨神経・筋皮神経を切除することで完全に消失した。即ち、正中神経・尺骨神経の切除により、橈骨神経・筋皮神経の感度が異常に上昇し、体性感覚野応答の見かけ上の回復が生じたと思われる。次に神経部分切除による可塑性が、切除された神経を伝わる自発的な神経活動の伝導阻害によって生ずるのか否かを検証するために、TTXを正中神経・尺骨神経に局所的に投与した。薬物投与開始直後は、体性感覚野応答は殆ど消失するが、34時間後には神経部分切除後と同様な回復が見られた。また神経切除実験において、切断箇所の中枢端を低頻度で電気刺激すると、体性感覚野応答の回復は阻止された。以上の実験結果から、末梢神経を伝わる自発発火活動の途絶が残存神経を介する体性感覚野応答を増強させたものと結論される。神経栄養因子のGDNFは神経切除に伴う疼痛を抑圧すると報告されている。そこで神経切除実験でGDNFを正中神経・尺骨神経の中枢端に投与すると、体性感覚野応答の回復が起こらなかった。しかしGDNFにTTXを加えて投与すると応答は回復した。以上の結果から、GDNFのような内因性物質が末梢神経に作用して自発発火を引き起こしていること、この内因性物質による末梢神経の自発発火が体性感覚野応答の恒常性を保っていることが示唆された。我々は経頭蓋フラビン蛋白蛍光イメージングを用いて片側眼にプリズムを装着したときの眼優位性可塑性の解析を行った。その結果、今まで報告されていない未知の現象として、ヒゲ入力と視覚入力の干渉による、新しいタイプの視覚野可塑性を発見した。

マウスの片目に約30度光を屈曲させるプリズムを装着させ、斜視にすると、斜視眼を介する視覚野の応答が抑圧された。視覚野の応答が抑圧されるには、生後4週齢程度が最も効率が良く、臨界期の存在が示された。さらに単眼遮蔽による抑圧と異なり、視覚野の両眼視領域だけでなく単眼視領域でも変化が見られた。片目を斜視にする実験はネコやサルでも行われてきたが、視覚野応答が抑圧されるという報告はない。マウスでは何故抑圧が起きたのであろうか?実は予めマウスのヒゲを切ってからプリズムを装着させると、視覚野応答の抑圧は起こらない。当然ながら単眼遮蔽による視覚野可塑性はヒゲの有無によって殆ど影響を受けない。以上の実験結果からプリズム装着による視覚野応答の抑圧は、単眼遮蔽による可塑性とは全く異なるメカニズムによって生じ、ヒゲ入力との干渉が重要であることが判る。つまり、マウスでは身近な空間を「視る」のに主にヒゲに頼るので、ヒゲからの情報と視覚情報が食い違うときに、視覚野応答の抑圧が生じたと思われる。それではヒゲ入力と視覚入力という全く異なる情報をマウスはどのように比較し、空間認知における食い違いを検出できたのであろうか?少なくとも霊長類では異なる感覚入力を統合して空間認知を行う脳部位は頭頂連合野である。マウスでも頭頂連合野に相当する脳部位が存在するので、この部位を破壊する予備的な実験を行ったところ、プリズム装着による視覚野応答の抑圧が生じにくくなることが判った。即ち経頭蓋フラビン蛋白蛍光により、霊長類の頭頂連合野に相当するマウス高次領野の機能解析が可能となった。高次感覚連合野の機能の一つは複数のモダリティの感覚情報を統合することである。例えば霊長類の頭頂連合野では体性感覚情報と視覚情報が統合され、空間認知がなされることはよく知られている。マウスではヒゲ情報と視覚情報の双方に基づいて空間認知がなされるので、霊長類の頭頂連合野に相当する部位でこの両者が統合されている可能性がある。マウスの眼前にプリズム眼鏡を装着すると、プリズムによって視覚情報に狂いが生ずるので、ヒゲ情報と視覚情報の食い違いが生する。このとき視覚野の応答が抑圧されるという経験依存的可塑性が生ずることが判った。この抑圧は、一見単眼遮蔽による抑圧と類似しているが、両眼からの入力が重複しない単眼視領域でも生じる。即ち単眼遮蔽による抑圧とは異なり、両眼からの入力が競合することによって抑圧が生ずるのではない。さらに予めヒゲを切ったマウスにプリズム眼鏡を装着させても抑圧は生じなかった。即ちヒゲを切っておくことによってヒゲからの情報が入らなければヒゲ情報と視覚情報の食い違いが検出されず、抑圧も生じない。一方単眼遮蔽による抑圧はヒゲを切っておいても通常と変わりなく生じた。またプリズム装着による抑圧は予め連合野の一部を破壊しておくと生じなかった。最も効果の強い破壊部位はブレグマから1ミリ外側、2ミリ後方の部位であり、一次視覚野の前方内側に位置していた。ちなみに単眼遮蔽による抑圧は、この部位を予め破壊しておいても普通に誘発された。最後に神経系に特異的な細胞接着因子プロトカドヘリンアルファを欠損するマウスでは、プリズム装着による抑圧は阻害されるのに対し、単眼遮蔽による抑圧は誘発された。これらの結果は、プリズム装着による視覚野抑圧は、これまで全く報告されていない新しいタイプの経験依存的可塑性であり、ヒゲ入力と視覚入力を統合する高次感覚連合野機能の働きに依存することを示している。末梢神経が損傷されると、残存神経の感度上昇や神経因性疼痛などが生ずる。
〈近代の超克〉論の文学論的効果-論争と同時代作品の協働連関

本研究は、1942年及び1959年に提起された〈近代の超克〉論と同時代文学との協働連関を検証し、戦中戦後それぞれの〈近代の超克〉論が当時の文学表現に及ぼした効果を把握しようと試みたものである。〈近代の超克〉論は、これまで時局に便乗した機会主義的な議論として理解されてきたが、本研究では戦中戦後の〈近代の超克〉論それぞれに先行する国民文学論との結節点を開示することで、〈近代の超克〉論が先行研究によって評価されてきたような単なる超国家主義イデオロギーではなく、昭和文学の中心的課題である「政治と文学」の対立問題を引き受けて議論した文学論であったことを明らかにした。本研究は、1942年及び1959年に提起された〈近代の超克〉論と同時代文学の協働連関を検証し、戦中戦後それぞれの〈近代の超克〉論が当時の文学表現に及ぼした効果を把握しようと試みたものである。〈近代の超克〉論はこれまで時局に便乗した機会主義的な議論として理解されてきたが、本研究では戦中戦後の〈近代の超克〉論それぞれに先行する国民文学論との結節点を開示することで、〈近代の超克〉論が先行研究によって評価されてきたような単なる超国家主義イデオロギーではなく、昭和文学の中心的課題である「政治と文学」の対立問題を引き受けて議論した文学論であったことを明らかにした。また、〈近代の超克〉論に内在する上記の文学的係争点が同時代の作品表現と共振する様相を、林房雄『青年の国』(1942年)や貴司山治『維新前夜』(1940ー44年)、戦後では山岡荘八『小説太平洋戦争』(1962ー71年)の考察を通して明らかにした。これらの成果は、「〈近代の超克〉論と同時代文学ー国民文学論の行方ー」(龍谷大学国文学会、2012年6月)、「貴司山治『維新前夜』論ー未完の〈近代の超克〉ー」(占領開拓期文化研究会、2012年12月)、「貴司山治『維新前夜』と近代の超克思想戦とアジア解放の幻」(『フェンスレス』2013年3月)として公表した。本研究成果の意義としては、戦中戦後の国民文学論と〈近代の超克〉論における連続性及び具体的作品との相互交渉を明らかにしたことで、〈近代の超克〉論を文学論として評価する視座を構築できたことが挙げられる。あわせて、〈近代の超克〉論の文学論的役割が鮮明となったことで、超国家主義イデオロギーの側面のみを注視してきた既存の〈近代の超克〉論研究の欠落を補完することができたと考えられる。本研究の目的は、1942年および1959年に提起された〈近代の超克〉論とその同時代文学作品を研究対象として、〈近代の超克〉論における文学論としての意義を明らかにしようとするものである。この目的を達するために、今年度はまず戦中戦後の〈近代の超克〉論と先行する国民文学論(1937年・1952年)との関係を検証し、それらの議論間で連続する文学的係争点を析出することで、〈近代の超克〉論が時局便乗の機会主義的な議論ではなく、時代の必然的要請によって提起された文学論であったことを明らかにしようと試みた。具体的な作業としては、〈近代の超克〉論に関する一次・二次資料、そして当該議論の影響下で創作されたと考えられる作品群を調査・収集し、これまでに入手した国民文学関連資料と付き合わせて双方の結節点を検証した。その結果、国民文学論が揚棄を試みた「政治と文学」の対立問題が戦中戦後の〈近代の超克〉論の中へも織り込まれていることを確認することができた。これにより、〈近代の超克〉論が既存の研究において評価されてきたような単なる超国家主義的イデオロギーではなく、先行する論争の課題を継続して議論した文学論であることを看取することができた。「政治と文学」の対立問題は、1920年代のプロレタリア文学運動の時代より絶え間なく議論されてきた問題である。ゆえに、本研究の成果によって、1920年代から50年代の日本近代文学を貫流する問題系の一つとして「政治と文学」の問題を具体的に認識することが可能となり、〈近代の超克〉論を「政治と文学」の対立問題の帰結、あるいはプロレタリア文学運動の帰結として評価することできるようになった。今年度は、国内外の関連文献収集を重点的に行い、〈近代の超克〉論と国民文学論および同時代作品との結節点を立証し得る十分な資料を準備することを目標としてきた。

国内文献については計画通り、調査・収集作業を実施することができたと評価できるが、海外の文献についての調査・収集作業が若干遅れており、当初計画通りの目標を充分に達成できたとは評価できない状況であると認識している。研究計画では、文献資料収集に関して、国外文献の調査・収集に多大な時間を必要とすることが予想されるため、資料調査と入手を二年目も継続しなければならない可能性があると想定し、初年度に引き続き資料調査・収集を実施することを予定していた。ゆえに、引き続き文献調査・収集作業を続け、平成24年度の研究計画に支障が出ないように早急に作業を完了したいと考えている。今後の研究においては、これまでに明らかになった〈近代の超克〉論の文学論的意義が、同時代文学作品の中で具体的にどのように形象化されているかを検証し、その成果を公表していく予定である。また、〈近代の超克〉論に関するワークショップを開催し、〈近代の超克〉論に関する国際的な研究状況を確認するとともに、申請者も研究発表を行い本研究計画が明らかにしようとする〈近代の超克〉論における文学論的意義の妥当性を問うていきたいと考えている。平成24年度は本研究計画の完了年度であるため、二年間の研究成果を口頭発表および論文執筆の形で公表していく予定である。成果発表に関しては、本テーマの研究動向を踏まえて、できるだけ国外へ向けた成果発信を実施したいと考えている。当初予定していた関東方面での資料調査および収集作業を予定通り実施することができなかったことに加えて、立命館大学で在外研究を行っている外国人研究員の協力を仰ぎ英語圏の文献を中心に資料収集を行う予定が研究員の帰国のため実施することができなかったことにより23年度研究費に未使用額が生じた。23年度において不十分であった文献調査・収集作業は、24年度計画と並行して実施していく予定であり、繰り越した研究費は前年度計画の継続実施のために用いる。在外研究者とのコンタクトについては、E-mailを活用し密接な連絡を取りながら計画遂行に努めたい。
αBクリスタリンの神経組織蓄積機構の解明

I)プロテアソーム阻害剤(MG-132)に対するHsp27とαBクリスタリンの応答を、ヒトグリオーマ細胞U373MGおよびU251MGを用いて解析し、以下の結果を得た。(1)MG-132で誘発される両シャペロンの誘導および不溶性分画への蓄積とユビキチン化蛋白質の蓄積は、細胞内封入体の形成をもたらし、細胞死を引き起こした。(2)しかし、シクロヘキシミドなどの蛋白合成阻害剤を共存させると、熱ショック因子(HSF)の活性化が阻止され、不要性分画への上記蛋白質の蓄積と封入体形成が阻止されて細胞死が一時的に防御された。(3)逆に、MG-132によるHSFの活性化を促進する作用のあるlipoxygenaseの阻害剤、nordihydroguaiaretic acid (NDGA)を共存させると、両シャペロンの不溶性分画への蓄積とユビキチン化蛋白質の蓄積が増加した。NDGA単独では上記の作用は認められなかった。以上の結果より、プロテアソーム阻害剤によるαBクリスタリンおよびHsp27の不溶性分画への蓄積はHSFの活性化が密接に関与していることが示唆された。II)デスミン関連ミオパシー患者の一家系で報告されているαBクリスタリンの変異体であるR120GαBクリスタリンの哺乳動物細胞内における性質について解析した。一過性に発現させたR120GαBクリスタリンは、主に細胞成分の不溶性画分に存在し、細胞内で複数の封入体を形成していること、そして、Hsp27を共発現することでその封入体形成を阻止できることを明らかにした。III)αBクリスタリンと相互作用する蛋白質を同定するためyeast two-hybrid法によるスクリーニングを開始した。これまでに複数の陽性クローンを得て、それらの全長cDNAを取得し、結合ドメインの解析、組換え蛋白質の精製、培養細胞での発現などを現在行っている。IV)プロテアソーム阻害剤のラクタシスチンをラット脳室内に連続投与したが、Hsp27は局所的に誘導されてくるが、αBクリスタリンの脳内沈着は観察されなかった。(1)恒常的にαBクリスタリンとHsp27を高いレベルで発現しているU373 MGヒトグリオーマ細胞をプロテアゾーム阻害剤であるMG-132に曝露すると、αBクリスタリンとHsp27の合成が誘導されると同時に両シャペロンの分子内セリン残基のリン酸化ご高進し、おもに不溶性分画に蓄積した。新たにHsp27の三カ所のリン酸化部位(Ser-5,Ser-78,Ser-82)を認識する抗体を作製し、ウェスタンブロット法で解析すると、三カ所のセリン残基すべてのリン酸化が高進していた。形態学的には、MG-132処理によって、核周辺部に封入体(アグリゾーム)が形成され、その構成成分としてリン酸化型を含む両シャペロン、ユビキチン、プロテアゾーム、βチュブリンなどがビメンチンに囲まれた状態で検出された。(2)両シャペロンのリン酸化はp38MAPKの阻害剤で阻止されることから、p38MAPKの下流にあるMAPKAPK2/3によってリン酸化されることが推測された、事実、このカスケードが活性化されていることが観察された。(3)MG-132による両シャペロンの誘導およびリン酸化の促進と不溶性分画への蓄積およびアグリゾームの形成とは、リン酸化阻害剤を共存させても認められた。しかし、アグリゾームの形成は微小管脱重合促進剤であるノコダゾールを共存させると阻止された。すなわち不溶性成分として細胞質内に蓄積した未処理蛋白質は、微小管を介して核周辺部に集めら、アグリゾームを形成することが示唆された。しかし、両シャペロンのリン酸化の意義は不明である。(4)現在リン酸化αBクリスタリンと相互作用する分子をtwo-hybrid法にて拾い出し、同定中であるI)プロテアソーム阻害剤(MG-132)に対するHsp27とαBクリスタリンの応答を、ヒトグリオーマ細胞U373MGおよびU251MGを用いて解析し、以下の結果を得た。

一過性に発現させたR120GαBクリスタリンは、主に細胞成分の不溶性画分に存在し、細胞内で複数の封入体を形成していること、そして、Hsp27を共発現することでその封入体形成を阻止できることを明らかにした。III)αBクリスタリンと相互作用する蛋白質を同定するためyeast two-hybrid法によるスクリーニングを開始した。これまでに複数の陽性クローンを得て、それらの全長cDNAを取得し、結合ドメインの解析、組換え蛋白質の精製、培養細胞での発現などを現在行っている。IV)プロテアソーム阻害剤のラクタシスチンをラット脳室内に連続投与したが、Hsp27は局所的に誘導されてくるが、αBクリスタリンの脳内沈着は観察されなかった。
D I Cにおける病型別の炎症と凝固の相互作用と血管作動性物質の意義

DICの本態である凝固活性化状態と微小循環障害、および炎症と血管作動性物質との関連について、TF&LPS誘発DICモデルの2種類のDICモデルを用いて究明する。臓器障害や血管内皮障害の見られないTF誘発DICモデルでは、臓器障害が高度なLPS誘発DICモデルを凌駕する一酸化窒素(NO)の産生が見られるが、その産生機序を解明することで、DICにおけるNOの役割を明らかにする。また、炎症と凝固のクロストークを遮断する方法を検討する。
金属錯体の関与する酵素反応過程の理論的研究

(1)オキシヘムモデルのCASSCF計算ヘモグロビン、ミオグロビンの反応中心であるヘム酸素錯体の電子構造を明らかにするために、原子のHartree-Fockの極限に近いbasis setからなる、369軌道によるSCF-CASSCF計算を実行した。この計算はスーパーコンピュータのベクトルプロセッサの演算性能、拡張記憶とパラレルIOの高速性を利用したものである。得られた解の主電子配置の重みはわずか68%でPaulingやWeissのモデルとは全く異なるもので、d電子分布は(d_<x2-y2>)^2(d_<xz>)^2(d_<yz>)^1(d_<z2>)^1に近い。現在、各種物理量と化学的諸性質についての計算を行っている。(2)チトクロムc_3中のヘムのイオン化ポテンシャルの計算チトクロムc_3は4個のヘムを持つタンパク質で4個の電子の受渡し能力を持っている。このタンパク質には32種のイオン化ポテンシャルがあるが、最近NMRの実験により全ての値が導かれた。4個のヘムすべての鉄イオンには上下からヒスチジンのイミダゾールが配位しているが、ローカルな構造も環境も互いの間でかなり異なっている。これら4個のヘムのイオン化ポテンシャルをab initio RHF法で計算した。分子軌道法プログラムJAMOLで対称性の高い構造の解を求めてから、日電基礎研で開発されたDIRECT SCFプログラムAMOSSで対称性の低い解を求めた。これまではタンパク質による静電場の計算による見積りしか行われていなかったが、われわれの結果では、最も支配的な要因は錯体の分子構造の差異そのものであり、環境からの静電場は緩和的に働いていることが明らかにされた。蛋白質内の金属錯体は、それ自身の電子状態と蛋白質内の分子場の相互作用を通して固有の特異的な反応のみを推進する。蛋白質の分子場としては静電場、分散力の場などがあり、前者は遠隔作用として特に重要である。我々の主な目的は蛋白質の静電場を取り込んだ分子軌道計算を行い、化学反応に対する分子場の影響を研究することである。平成4年度の研究成果を以下に示す。(1)チトクロムC_3のイオン化ポテンシャルの計算。チトクロムC_3は4個のc型ヘムを持つ小さな蛋白である。ab initio分子軌道法により、4個のそれぞれ構造の異なるヘムのイオン化ポテンシャルを求めた。計算値の分布幅は観測値と比べて大きかったが、これに蛋白質の静電ポテンシャルを加えたところ、実験データに近い関係を得た。(2)オキシヘムのCASSCF計算。生体内で酸素分子はオキシヘムの形で保持される。FeとOにHartree-Fock極限に近い基底関数を用いた369軌道のCASSCF計算を行った。得られた電子構造は古典的なPaulingやWeissのモデルとは全く異なるものであった。この研究は中京大学の山本茂義博士との共同研究である。(3)ヘム-CO光解離のポテンシャル面の計算。ヘムに配位したCOは幅の広い領域の光によって解離する。この解離過程を明らかにするために、ab initio RHF法およびCASSCF法によってヘム-CO解離のポテンシャル曲面の計算を行った。この結果、有力な解離状態の電子構造が明らかになった。(4)蛋白質の電場計算とグラフィックス。蛋白質は細胞中で水や膜という誘電体の中にある。蛋白質の中に分布している電荷と周囲の誘電体の影響を含めて電場を計算するプログラムを入手し、この出力を表示するプログラムを作成した。(5)蛋白質中の電子移動の理論。

チトクロムc_3、光合成蛋白などの電子移動をミクロレベルで研究するため時間を含む波動方程式の解法としてFeynmanの経路積分法を採用し、プログラムの製作とテスト計算を行った。
ピエゾ振動ナノＣＩによる低極性分子標的ＬｉｖｅＳｉｎｇｌｅ－ｃｅｌｌＭＳ法の開発

我々はナノスプレーチップを用いて一細胞の内容物を先端より回収し、イオン化溶媒を加えて電圧を印加して霧化させ、分子を直接質量分析するLive single-cell MS法を開発した。より極性の低い分子へこの方法を適用するため、霧化の方法としてピエゾ素子によるナノスプレー振動デバイスを作成し、コロナ放電によりイオン化を行った。極性の低い分子のシグナル強度が増加したが測定環境由来のシグナルも増加したため、活性炭を通過させた清浄な窒素ガス中でイオン化を行うデバイスを新たに作成した。このデバイスを使いイオン化を行うことにより、一細胞内の極性の低い分子も従前より感度高く分析できることを確認した。ナノスプレーを用いて単一細胞の内容物を吸い上げ質量分析を行うLive Single-cell MS法は、現象と相関した分子動態の解析に最適である。これまでに培養細胞や植物細胞の内容物解析、投与した薬物の代謝解析に適用してきた。ナノエレクトロスプレーイオン化本法の問題点である、低極性物質の高感度検出を行うため、大気圧化学イオン化をナノスプレーイオン化へ適用を試みた。ナノスプレーイオン化では、スプレーに直接印加した電圧により溶媒が荷電した霧となるが、大気圧化学イオン化では放電電極を用いるため、スプレーチップからの霧化はピエゾ素子を用いた微小振動による霧化を用いた。ピエゾ素子による振動ではナノスプレーチップ強度が問題となるが、先端径やチップ形状を検討したところ、口径10μmで長細くのびたチップが数十秒の振動にも耐え、継続してシグナルを検出できた。シグナルは親水性分子に加え、より疎水性の高い分子ピークも検出された。解析中に問題点として、試料由来ではない分子ピークの大きさが問題となった。放電によるイオン化では、空気中の窒素分子が放電によりイオン化を受け、このイオンを介してさらに試料分子がイオン化される。このため測定室内に存在する環境由来分子のイオンの検出が顕著であった。室内イオンの混入を防止するため、ナノスプレー周囲をガラス管で覆うデバイスを作成し、活性炭を通じた清浄な窒素を後方より導入した。この清浄窒素鞘中でスプレーからの帯電イオンを直接質量分析計へ取り込ませたところ、環境シグナルが減少した。我々は細胞間の多様性を個別に解析できる分析法として、独自開発したナノスプレーチップで1細胞内容物を吸い上げ、直接イオン化し高感度分子検出を行うLive Single-cell MS法を開発した。本研究では、これまでのnanoESI法によるイオン化に加え、多様な分子を高感度検出できる質量分析法の開発を目指すため、ナノスプレー先端を振動させて霧滴を発生させ、さらに微小電極によるコロナ放電を組み合わせ、高極性・低極性低分子を同時に検出するナノスプレー化学イオン化の構築を試みた。ピエゾ振動によるナノスプレーからの試料溶液の霧化は、ピエゾ(圧電)素子を用いた市販の振動デバイスの先端にナノスプレーチップホルダーを取り付け、ナノスプレーチップ先端を高周波振動させて霧が発生することを確認した。チップ先端の振動制御を行うため、入力電圧を変化させ液滴吐出の制御ができることを確認した。チップ先端を効率よく振動させるため、チップ取り付けホルダーの材質・形状や重量を検討しシグナル強度を上げることができた。チップ先端口径を変えながら耐久性を検討し、適切な先端径と形状のチップが比較的長時間の振動に耐え霧滴形成できることを確認した。微小電極放電による化学イオン化は、金属コートしたガラス針に電圧をかけ霧の中で放電することにより行った。ビデオ撮影により、ガラス針の先端からの放電を確認できた。このナノCI化法を用い、極性の低い分子のイオン化を試みたところ、プロトン付加体が検出され、ピエゾ振動によるナノスプレーからの霧の液滴からコロナ放電によりイオンが得られることを確認できた。Live single cell MS法は、金属コートしたナノスプレーニードルを用い、標的細胞の内容物を直接回収し、そのまま溶媒を加えてイオン源に設置しエレクトロスプレーイオン化する方法である。顕微鏡下で観察した細胞の内容物をリアルタイムに解析できるため、現象と相関した分子プロファイルを得ることができる。我々は動物培養細胞や植物細胞の直接解析、投与薬物の一細胞代謝追跡などに応用してきた。しかしこれまでの方法では極性の低い分子のイオン化効率が低いため、化学イオン化を本法に適用することを試みている。ナノスプレーをピエゾ素子デバイスに設置し、高速振動させることにより、チップ先端から溶媒の霧が生じ、同時にコロナ放電を行うことにより分子イオンのシグナルを得ることができた。チップ口径や形状の最適化により数十秒の連続した霧化を行うことができた。環境中のイオンにより試料イオンピーク高さが十分ではなかった。環境ピークを抑制するため、清浄窒素をナノスプレーチップ周囲に導入する器具(ガラス鞘)を作成し、窒素ガス流量を変えながらイオン化を行い、測定室環境ピークを抑制することを確認した。このデバイスを使い、動物細胞や植物組織などを吸入したチップを用いて直接イオン化を行い、生体成分由来のピークを確認することができた。我々が開発した単一の細胞内分子を解析するLive Single-cell MS法はnanospray tipを用いたエレクトロスプレーイオン化(nanoESI)によりシグナルを検出し、極性の高い分子ほど検出感度が高い。低極性分子をイオン化し検出するため、ピエゾ圧電素子によりnanospray tipを振動させて霧化し、コロナ放電により化学イオン化し質量分析することができた。コロナ放電による問題点として、環境中の分子のバックグラウンドシグナルの増加が認められた。清浄環境中でイオン化を行うデバイスを作成し、活性炭処理した窒素下でイオン化を行ったところ、環境由来のピークの低減が認められた。

また、ピエゾ圧電素子による霧化を使わなくとも、印加電圧を倍にすることでコロナ放電が認められ、清浄窒素雰囲気下でイオン化を行うことができた。このデバイスを用いて、極性の低い培養細胞内の分子や薬物代謝物、植物組織の分子解析ができることを確認した。我々はナノスプレーチップを用いて一細胞の内容物を先端より回収し、イオン化溶媒を加えて電圧を印加して霧化させ、分子を直接質量分析するLive single-cell MS法を開発した。より極性の低い分子へこの方法を適用するため、霧化の方法としてピエゾ素子によるナノスプレー振動デバイスを作成し、コロナ放電によりイオン化を行った。極性の低い分子のシグナル強度が増加したが測定環境由来のシグナルも増加したため、活性炭を通過させた清浄な窒素ガス中でイオン化を行うデバイスを新たに作成した。このデバイスを使いイオン化を行うことにより、一細胞内の極性の低い分子も従前より感度高く分析できることを確認した。本年度の実験中に作成した器具が破損し、良好な霧化を生じるデバイスの再制作に手間取ったため、様々な試料を用いた確認実験が不十分であったため。分析化学・放射線生物学新たに作成したデバイスを用い、様々な試料に適用できることを確認するため、標品から生体試料まで様々なサンプルを用いてデータを取得し比較を行う。一細胞分析では細胞内容物が少ないため、環境中のイオンを抑制することが感度向上に重要である。従来のナノスプレーイオン化に比べ放電による化学イオン化では環境イオンが大きかったことから、当初の計画になかった清浄環境を作り出すデバイスを新たに作成し、検討しているためである。本研究課題は質量分析計および、工作装置、一細胞質量分析用デバイス等の開発環境が必要である。本研究遂行中に、当初の所属機関である広島大学を退職し、福島県立医科大学に移ったため環境整備に時間を要しているが、退職前に今年度の目標はほぼ達成済みである。平成26年度は前年度に最適化したイオン源デバイスを用いて種々の試料の解析を行う予定であったが、解析中の器具の破損と再制作で進行が遅れたため十分な確認実験を行うことができなかった。清浄環境でイオン化を行うことができるナノCIデバイスを新たに作成したので、これを用いて一細胞質量分析を試みる。動物細胞に投与した極性の低い薬物の代謝追跡や芳香性の植物などを用い、通常のナノESIと比較する。今年度は、理研生命システム研究センターに異動した共同研究者とともに、前年度確認したナノCIの最適化を行い、一細胞解析に適用を試みる。ナノスプレー霧の化学イオン化は大気圧で行うが、ピエゾ振動のみが霧の発生機構である。通常の大気圧化学イオン化法の如く、窒素ガスによる補助にて効率的なイオン化が生じるか検討する。窒素ガスの加温なども試み、イオン化の変動を観察する。最適化条件を用いて、1細胞質量分析を試みる。
脳内神経伝達物質受容体に対する抗体を用いた神経回路網の免疫組織化学的検索法の確立

脳内に存在する各種伝達物質受容体に対する抗体を用いた免疫組織化学的検索法の開発を、GABA_A受容体及びGABA_B受容体の場合を中心として行ない、次の成果と結論を得た。1)ベンゾジアゼピン・アフィニティ・カラムを用いて精製したGABA_A受容体/ベンゾジアゼピン受容体/Cl^-チャネル複合体蛋白を抗原として家兎を免疫し、GABA_A受容体に対する特異的抗体を得た。2)バクロフェン・アフィニティ・カラムを用いて部分精製したGABA_B体蛋白を抗原としてマウスを免疫し、80KDaのシナプス膜蛋白を認識するモノクローナル抗体を得、これを用いてインミュノアフィ・カラムを作製してGABA_B受容体の精製を完了した。3)このGABA_B受容体は80KDaの糖蛋白であり、GABA_B受容体としての結合特異性を有すると共に、精製したGi/Go蛋白及びアデニレート、サイクレースと共に人工リン脂箕膜上で再構成すると、GABA_B作働薬の添加に伴い、cAMP生成を抑制するなど、シナプス膜上に存在するGABA_B受容体と同一の機能を有することが判明した。4)GABA_A受容体の脳内における免疫組織化学的分布を電顕的に観察したところ、小脳では、顆粒細胞膜と核膜の一部及び小脳糸球に豊富に分布する顆粒細胞樹状突起シナプス後膜に、免疫陽性粒子が密に認められた。一方、黒質緻密部網様部では、樹状突起や細胞体のシナプス後膜に免疫陽性粒子が密に認められた。5)上記のGABA_B受容体モノクローナル抗体を用いて、脳内における局在をGABA_A受容体抗体及びGABA抗体の場合と比較検討したところ、例えば胎児脳の上丘の場合、GABA神経終末に一致して受容体の存在が認められたが、GABA_A受容体とGABA_B受容体の分布には、明らかな差異がみられ、両者をあわせてGABA神経終末のシナプス後性領域をカバーしていることが判明した。現在、これらの方法を用いて、更に検討を進めている。GABA_A受容体免疫抗体を用いて、脳内における本受容体の局在を検討すると共に、GABA_B受容体に対するモノクロ-ナル抗体作製の準備を目的として、GABA_B受容体のアフィニティ・カラムクロマトグラフィによる純化精製を行った。1.GABA_A受容体/ベンゾジアゼピン受容体/Cl^-チャネル複合体抗体を用いて、そのラット脳における局在を免疫組織化学的に検討したところ、(1)神経終末ネットワ-クの密な部位:小脳顆粒細胞層、嗅球外網状層、網膜内網状層、(2)細胞体とこれより分枝する神経線維に密な分布を示す部位:Calleja島、淡蒼球とその前部、黒質網状部、(3)微細でdiffuseな局在を示す部位:尾状核・被蓋、大脳皮質、海馬、(4)弱い免疫反応を示す部位:視床下部核、視床核、の4群に分けられ、不均一な局在を示すことが判明した。2.6ーヒドロキシド-パミンで黒質のド-パミン・ニュ-ロンを一側性に破壊すると、同側の淡蒼球内のGABA_A受容体複合体が減少を示すことが判明した。3.サルの小脳においても、ラット小脳の場合と同様に、顆粒細胞層にGABA_A受容体複合体が密に分布していることが判った。4.GABA

受容体のもつ一つのサブタイプであるGABA_B受容体に対する免疫抗体を作製するため、先づGABA_B受容体蛋白の精製を試みた。バクロフェンを固定化リガンドとするアフィニティゲルを用いてカラムクロマトグラフィを行ったところ、約2,800倍の精製倍率を持った分画が得られ、その分子量は約60,000であることが判明した。現在、このGABA_B受容体分画を用いて、本受容体に対するモノクロ-ナル抗体も作製中である。本年度はGABA_A受容体の精製とモノクロ-ナル抗体の作製、バクロフェン・アフィニティ-カラムによるGABA_B受容体の精製とこれに対するモノクロ-ナル抗体の作製、及びこれらの抗体を用いたGABA_A及びGABA_B受容体に関する免疫組織化学法の確立を目指して研究を進めた。1)GABA_A受容体:ベンゾジアゼピン・アフィニティ-カラムを用いて本受容体を精製し、α,サブユニットcDNAをプロ-ブとして特異的mRNAをラット脳から得て、アフリカツメガエルの卵母細胞に注入することにより、GABA_A受容体の機能発現をみることができた。またGABA_A受容体蛋白によりマウスを免疫してポリクロ-ナル抗体を得ると共に、そのクロ-ンをスクリ-ニングすることによりモノクロ-ル抗体を得た。2)GABA_B受容体:GABA_B受容体作動薬であるバクロフェンを不動化リガンドとしてアフィニティゲルを作製し、アフィニティ-カラム・クロマトグラフィによりGABA_B受容体の精製に成功した。このGABA_B受容体蛋白は80KDaの分子量を有する糖蛋白であり、目下その塩基・アミノ酸配列の決定と、cDNAクロ-ニングを行っているところである。次にこの精製GABA_B受容体蛋白をBalb/cマウスに投与し、ウェスタン・ブロット法によりクロ-ンのスクリ-ニングをして、IgM型のモノクロ-ナル抗体(GB-1)を得た。このGB-1抗体はGABA_B受容体結合を特異的に阻害するものであった。上記のGABA_A受容体及びGABA_B受容体に対するモノクロ-ナル抗体、及び既存のGABA抗体を用いて、マウス及びラットの小脳、黒質、視床下部を中心とし、両受容体の脳内分布、特に電顕的免疫組織化学法による前シナプス部及び後シナプス部における局在の差異について検討を進めているところである。脳内のGABA_B受容体に対するモノクローナル抗体を作製すると共に,GABA_A及びGABA_B受容体に関する免疫組織化学的研究を行ない、次の結論を得た。1)バクロフェン・アフィニティカラム部分精製したGABA_B受容体蛋白を抗原として、GABA_B受容体に対するモノクローナル抗体を得た。この抗体はシナプス膜内の8OKDaの蛋白を認識した。2)またこの抗体を用いてimmunoaffinitycolumnを作製し、ウシ脳からGABA_B受容体の精製を試みたところ,8OKDaの蛋白が得られた。この蛋白はGABA_B受容体としての薬理学的特性を有し、また精製したGi/Go蛋白及びアデニレートサイクレースと共に人工リン脂質膜上で再構成すると、シナプス膜上でみられるGABA_B受容体としての機能、すなわち、GABA_B受容体作働薬添加に伴うcAMP産生の抑制が認められた。従ってこの8OKDaの蛋白はGABA_B受容体であること、また今回作製したモノクローナル抗体はGABA_B受容体を特異的に認識すると判断した。3)上記のGABA_B受容体モノクローナル抗体を用いて、脳内における局在をGABA_A受容体(AB)抗体及びGABA抗体の場合と比較検討した。
明治・大正に学ぶ彩色の技術-近代の顔料と下地の表現

本研究は、日本画家を中心とした研究組織によって、日本画の視点から明治・大正期の彩色技術を研究し、次世代に継承しようとするものである。主な研究対象は、栃木県宇都宮市にある宇都宮二荒山神社菊水祭の火焔太鼓山車とし、菊彫刻部分の彩色技法調査を踏まえた修復という実践的研究をおこなった。菊彫刻の修復は、幕末期から明治期の彩色を科学的に調査した上で復元的な新規の彩色を施したもので、平成26年の菊水祭において研究成果の発表となる市内巡行を果たして広く市民に歓迎された。平成27年度には、修復前の旧彩色と平成27年度に施した新規彩色を記録した見取り図を巻子装ならびに屏風装に仕立てて、次世代に伝承する資料とした。本年度は、本研究の中心的な研究対象となる宇都宮市旧新石町山車・火焔太鼓の菊彫刻に関する彩色材料の調査ならびに色彩表現の記録を行い、保存修復処置の一段階である旧彩色の掻き落とし作業を通して、彩色下地や彩色層の積層状況等を調査した。一連の調査研究に際しては、宇都宮市教育委員会ならびに宇都宮市民有志による山車復活プロジェクト実行委員会と連携しながら情報の共有を図った。菊彫刻の彩色の現状を記録する「見取り図」は、山車彫刻の専門家による指導の下で研究協力者ならびに文星芸術大学で美術を専攻する学生が作成し、年度内に全13点の見取り図を完成させた。また、蛍光X線分析等の自然科学的手法による彩色材料の成分分析を行って使用されている顔料を推定した。蛍光X線分析の結果からは、幕末から明治前期に繁用されながらも現在では使われなくなっている人造岩絵具の花紺青の使用が推定されるなど有益な情報が得られており、平成26年度の保存科学会での発表を予定している。研究初年度となる本年度は、研究対象の山車が宇都宮の地域文化財であることに鑑みて、本研究の取組みを広く市民に伝えるための展覧会(平成25年11月28日12月3日於文星芸術大学)ならびに公開研究会(平成25年12月2日同会場)を開催し、多くの市民の観覧を得られたほか、同年11月28日の下野新聞で記事掲載、栃木テレビでニュース報道されている。この他、山車復活プロジェクトが企画した市民対象の展示への参加を通して、本研究の告知に努めた。本年度は、本研究の中心的な研究対象である宇都宮二荒山神社の菊水祭山車・火焔太鼓の彩色復元を実施した。4月6月には、前年度に実施した火焔太鼓の菊彫刻部分の現状見取り図ならびに自然科学分析の結果などを精査して、使用された色材を絞り込み、配色や技法を検討する研究者会議を開いて復元彩色案を策定。宇都宮市民有志による山車復活プロジェクト理事などの祭関係者や地元有識者に提示して決定した。また、山車彫刻師や建築彩色家から彩色技法に関する指導や助言を受けた。さらに、色材の接着に深く関わる良質の膠を得るために、牛皮から抽出した膠の制作も行い、実用に資している。7月9月には、本研究の拠点である文星芸術大学内において、研究代表者と研究分担者らの教員に学生や若手日本画家を研究協力者として加えた作業チームを編成して菊彫刻への復元彩色を集中的に実施した。膠による木地固めと礬水引き、金箔押し、胡粉下地、地塗彩色、上塗彩色の工程である。彩色には、自然科学調査の結果を参照した色材を用いたが、中でも山車が創建された幕末期から明治前半を特色付ける色材である花紺青(コバルトで発色させた色ガラスを粉砕した色材)を使用して青色の菊を復元したことが大きなトピックスとなった。完成した菊彫刻は、10月に修復を終えた山車の本体に取り付けられて10月26日の菊水祭での巡行を果たした。山車復活のニュースは、10月25日の毎日新聞栃木版、下野新聞、27日の下野新聞、読売新聞栃木版、東京新聞、11月9日の下野新聞にいずれも大きく取り上げられた。巡行を終えた山車の菊彫刻等は、宇都宮市の施設である清明館において一般に公開されている。本研究は、日本画家を中心とした研究組織によって、日本画の視点から明治期、大正期の彩色技術を研究し、次世代に継承しようとするものである。

平成27年度には、修復前の旧彩色と平成27年度に施した新規彩色を記録した見取り図を巻子装ならびに屏風装に仕立てて、次世代に伝承する資料とした。研究期間の2年目にあたる平成26年度までに、本研究が主要な対象としてきた宇都宮二荒山神社菊水祭山車・火焔太鼓における菊彫刻の彩色調査と復元を達成し、約100年ぶりとなる火焔太鼓の復活巡行を達成できた。当初は、3年目にかかると予想していた研究であったが、予算の前倒し等の変更によって早期に一定の目標に達することができた。一方、周辺地域の山車や寺社建築の彩色調査については、最終年度への繰り越しとなっている。日本画研究期間の最終年度となる平成27年度には、本研究の成果である二荒山神社菊水祭山車・火焔太鼓における菊彫刻の彩色調査と復元の実績を整理するとともに、これまでに研究代表者が関わってきた栃木県内の寺院における天井絵制作の実績や研究分担者が関わってきた明治期の天井絵の保存修復等の情報を持ち寄って共有を図った上で、新たな対象の調査研究に取り組み、特に板材等への彩色技術について日本画家の立場から取りまとめていく計画である。前年度に実施した菊彫刻への復元彩色の経験から、本研究が対象とする彩色技術には表面にあらわれる上塗彩色よりも木地固め、礬水引き、胡粉下地といった下層の彩色技術が重要であることがわかっている。その点を踏まえ、板材等への彩色技術を専門とする技術者への聞き取り調査や現場見学の機会も設けていく計画である。本年度の中心的な研究対象である山車・火焔太鼓の菊彫刻について、現状調査や修復作業を通した調査から具体的な成果を得ることができ、展覧会や公開研究会、マスコミ報道、学会発表(次年度予定)を通して充分な社会への発信ができている。しかし、彩色の見取り図作成作業に予想外の時間を要したため、近隣地域の山車彩色調査などを進めることができなかった。また、次年度に計画していた旧彩色の掻き落とし作業からの調査研究を本年度に行うことになった(火焔太鼓全体の復元作業との兼ね合いを勘案)ことから平成27年度分の予算を本年度に前倒すことになった。平成26年度から平成27年度に計画していた二荒山神社菊水祭山車・火焔太鼓の彩色研究に関して、平成25年度の予備調査等が予想以上に早く進行したため、修復実践研究の費用を平成27年度から平成26年度に大幅に前倒しして備え、無事に予定された研究を実施することができた。しかし、予算上に余剰が残り、次年度使用額が生じることとなった。本研究は、宇都宮市旧新石町山車・火焔太鼓の彩色調査を中心としながらも、幕末を含む明治・大正期の山車や建造物彩色に関する総合的な調査研究を目的としているが、本年度ならびに平成26年度においては、平成26年10月に復元竣工を予定している火焔太鼓の調査研究を集中的に実施することが現実的となっている。平成26年度には、火焔太鼓の菊彫刻に幕末から昭和初期に施された旧彩色の調査結果を基に、復元彩色案を取りまとめて、適切な材料選定と技法選択による彩色の実践を行っていく。平成27年度には、近隣地域に現存する山車の彩色調査や神社仏閣等の建造物における彩色調査に研究対象を拡大して基礎情報を収集するとともに、火焔太鼓における彩色技法との差異を検証していく。平成27年度は、研究期間の最終年度となる。本研究が中核とする研究対象の二荒山神社菊水祭山車・火焔太鼓における菊彫刻の彩色調査と復元の実践は、前年度までに終了したが、その成果を記録して幅広い分野で共有できる資料とするための整理や報告書作成の人件費が必要であり、次年度使用額の一部をこれに充てる。
Toll-like receptor3によるウイルスdsRNA認識機構の解析

Toll-like receptor 3(TLR3)は線維芽細胞の細胞表面に存在し、ウィルスdsRNAの合成アナログであるpoly(I : C)を認識して、MyD88非依存的経路でタイプIインターフェロン(IFN-α/β)産生を誘導する。本研究では、TLR3に会合する新規アダプター分子、TIR-containing adaptor molecule-1(TICAM-1)を同定し、dsRNAによるIFN-α/β産生に、TLR3-TICAM-1という新規シグナル伝達経路が関与することを明らかにした。TICAM-1は、712個のアミノ酸からなり、分子中央部にTIRドメインを、N末端側及びC末端側にそれぞれプロリンに富んだ領域を有した。TICAM-1の下流にはIRF-3、NF-κB、AP-1活性化経路が存在し、強力にIFN-βの転写を誘導することが明らかとなった(Nature Immunol.4,2003)。更に、データベースサーチよりTICAM-1とホモロジーを有する分子TICAM-2を見出した。TICAM-2はTLR4とのみ会合し、TLR4の下流ではTICAM-2/TICAM-1複合体によりIFN-β産生が誘導されることを明らかにした(J.Biol.Chem.278,2004)。また、抗TLR3mAb(TLR3.7)を用いた解析から、TLR3が骨髄系樹状細胞の細胞内コンパートメントに局在すること、dsRNAによるTLR3を介したシグナル伝達にはエンドソームの成熟化が必須であることを明らかにし、dsRNAの認識にTLR3以外の分子が関与する可能性を示唆した(J.Immunol.171,2004)。TLR3が存在するオルガネラは既知のオルガネラマーカーで染色されず、現時点では未同定であり、樹状細胞でのTLR3の機能を明らかにするためにも今後の同定が期待される。Toll-like receptor 3 (TLR3)は線維芽細胞の細胞表面に存在し、ウイルスdsRNAの合成アナログであるpoly(I:C)を認識して、MyD88非依存的経路でタイプIインターフェロン(IFN-α/β)産生を誘導する。本研究では、TLR3に会合する新規アダプター分子、TIR-containing adaptor molecule-1 (TICAM-1)を同定し、TLRを介した新しいシグナル伝達経路を明らかにしたので報告する。TICAM-1は、712個のアミノ酸からなり、分子中央部にTIRドメインを、N末端側及びC末端側にそれぞれプロリンに富んだ領域を有する。TICAM-1をヒト培養細胞に過剰発現させると強力にIFN-βプロモーターを活性化し、IFN-β産生を誘導する。IFN-β遺伝子の転写調節領域には、NF-κB,AP-1 (ATF2/c-jun),IRF-3の結合サイトがあるが、TICAM-1の下流でNF-κBとAP-1が活性化されることをレポータージーンアッセイで確認した。また、TICAM-1の下流にIRF-3活性化経路が存在することを、HeLa細胞へのTICAM-1の過剰発現によるIRF-3のdimer形成の有無により明らかにした。最終的に、RNAi法により線維芽細胞やHeLa細胞のTICAM-1をノックダウンすることで、TICAM-1がTLR3を介したIFN-β産生に必須のアダプター分子であることを明らかにした(Nature Immunol.4:161,2003)。更に報告者らは、MyD88非依存的経路でおこる、LPS刺激によるTLR4を介したIFN-β産生に、TICAM-1が関与することを見出した。

TICAM-1はTLR4とは直接結合しないことから、新規のアダプター分子が存在することが予測され、データベースサーチより第4番目のアダプター分子、TICAM-2を同定した(J.Biol.Chem.278:49751,2004)。Yeasttwo-hybrid、免疫沈降、レポータージーンアッセイ、RNAi法により、TLR4の下流では、TICAM-2とTICAM-1が協調して働き、IFN-β産生を誘導することが判明した。以上の結果より、TLRを介したシグナル伝達には、MyD88を介するNF-κB活性化経路とTICAM-1を介するIRF-3活性化経路が存在することが明らかとなった。
最小二乗問題の反復解法と逆問題への応用

最小二乗問題は、例えば未知数の数よりも方程式の数の方が多いような連立一次方程式に対して、なるべくすべての方程式をよく満たすような解を求める問題で、科学、工学などでの基本的な問題である。本研究では、大規模で解きにくい最小二乗問題でも高速に精度よく、反復的に解くための新しい解法を開発し、その有効性を数値実験と理論の両面から検証した。さらに、未知数の範囲に制約がある問題や、非線形な問題の解法も開発した。また、排せつ物の時間経過から患者の体内での薬の効き方を推定するモデルのパラメタを同定する逆問題の解法を開発した。1)内部反復前処理を用いた一般化残差最小(GMRES)法による、大規模疎な最小二乗問題の反復解法(内部反復前処理GMRES法):優決定問題、および劣決定問題でconsistentな(右辺が係数行列の像空間に含まれる)場合に関して解法の厳密な理論解析、および数値実験について英文誌に投稿した。また、保國惠一氏が本研究に関してSIAM Student Paper Prizeを受賞した。さらに、今まで内部反復に用いていたSOR法を一般化したAORを用いることにより、性能を改善し、その理論的な解析も行った。2)制約付き最小二乗問題の新反復解法:非負制約や箱型制約の付いた最小二乗問題に対して、等価な線形相補性問題(LCP)に変換してから、絶対値を用いた反復解法を適用し、さらに内部反復に(制約なしの最小二乗問題に対する)CGLS法を用いる新しい解法を開発し、その収束性を理論的に示し、従来の射影法より優れていることを数値実験により示した。また、同手法を画像の再構成や、制約付きの不適切問題に適用し、その有効性を示した。3)劣決定逆問題に対して複数の解を高速に求めるCluster Newton法:薬物動態モデルの逆問題において、薬品や代謝物の血中濃度の時間推移などの追加情報が得られた時に、最も適した解を絞り込む新しい手法を開発し、その有効性を数値実験により検証し英文誌に投稿した。同手法は、毎反復で解候補の集団をベータ分布を用いて発生し、追加された観測結果にもっとも近い値を与える解(パラメタ)を絞り込むものである。これにより、従来複数(多数)求まっていた解の中から最も観測データに合うものを合理的に求められるようになり、薬物動態モデルのパラメタ推定において実用的な手法を与えた。(I)内部反復前処理GMRES法による最小二乗問題の反復解法今までの研究成果がこの分野のtop journalである、SIAM Journal on Matrix Analysis and Applications誌に掲載され、20 Most Read Articlesに挙げられ(2013年5月現在)、この論文により、第一著者の保國惠一氏は日本人として初めてSIAM Student Paper Prizeを受賞する予定である(2013年7月)。今年度は更に、手法の理論的な妥当性をより詳細に解明し、英論文を投稿した。また、優決定および劣決定問題に対してより広範囲の数値実験を行い、提案手法の有効性を検証した。また、劣決定問題に対する最小ノルム解を求めるアルゴリズムを開発した。さらに、電子顕微鏡の画像再構成に対して上記の反復解法を応用するために、さらに、解の正値性を保証するリスタートや、より明確な画像を得るための正則化などの手法を開発し、その有効性を数値実験により検証した。今までの研究成果をまとめて投稿していた英論文を修正して再投稿した。また、今までに開発したCluster Newton法を、薬物動態の研究者と共同して、改良する研究を行った。特に、薬物の濃度に関する時間経過のデータの情報を与えて解を絞り込む方法を開発した。最小二乗問題の反復解法の開発と応用に関しては、内部反復前処理GMRES法に関する収束解析と数値実験に関する論文がトップジャーナルに掲載され、プログラムを公開した。また、内部反復前処理をしたGMRES法、CG法、MINRES法を、線形計画問題を主双対内点法による解法で生じる悪条件な連立一次方程式の解法に適用し、従来のCholesky法による直接解法よりも安定に解が求まることを示し、国内学会で発表し、国際学会発表および英文論文誌への投稿を準備している。さらに、高速自動微分を用い、ヤコビアン計算を要しない非線形最小二乗問題の反復解法で生じる連立一次方程式に対して、重みつきヤコビ内部反復前処理をしたGMRES法を適用し、その有用性を確認し、国際学会発表および英文論文誌への投稿を準備している。劣決定逆問題のためのCluster Newton法の改良に関しては、追加観測データを用いてパラメターを絞り込む方法に関する論文が英論文に掲載された。制約付き最小二乗問題の反復解法の開発に関しては、英論文誌に論文を投稿し、国内外の学会で発表した。更に、箱型制約付きの最小二乗問題の反復解法を開発し、国内学会で発表した。対称特異な連立一次方程式の前処理付き反復解法の開発に関しては、Eisenstat-SSOR法による右前処理