hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脊髄運動ニューロンへ投射するセロトニン線維の選択的結合形成の分子機構

(1)セロトニン(5HT)に対する抗体を利用し、免疫組織化学的手法を用いて鶏脊髄運動核における5HT線維の分布を明かにした。その結果、5HT線維は前角内に均一に分布するのではなく、前角内の特定の部位に特に濃く分布することが解った。それらの部位はいづれも鶏が姿勢を維持する為に必要な筋、例えば腰部の伸筋等の運動ニューロンプール(MNP)に一致していることが示唆された(Anat Emlryol No1.179)(2) (1)の実験で示唆された点を明かにする目的でこの実験を行った。免疫組織化学とテトラメチルベンテジンによるHRP呈色反応を同時に行える方法を開発した。鶏の下肢の各筋にコレラトキシンサブユニットB抱合HRPを注入、ザンボン液による固定を行い、脊髄切片を一枚毎に免疫組織反応とHRP反応に用いた。その結果、鶏下肢では起立に必要な筋のMNPには5HT線維が特に濃く分布していることを確めた。(Neurosa.Lett.Vol.94)(3)高速液体クロマトグラフィー法を使って5HTの脊髄における個体発生に伴う変化を明かにした。その結果5HTは発達に伴い増加するたげではなく、フ化後1週目をピークとしてその後は減少することが解った。(Brain Res.投稿中)(4)コレフトキシンHRPによりMNPの樹状突起構築を明かにした。その結果、樹状突起は各々のMNP毎に特異的な分布をしており、その違いは各MNPへの入力系の相異によるものと考えられた。(J.Comp Newrol投稿中)(5)タイロシンハイドロキシレース(TH)に対する抗体を利用し、TH線維の分布を確めた。その結果TH線維は5HT線維と全く異る分布を示した。頚部の体軸筋を支配するMNPへはTH線維が特に濃く分布することが解った。(J.Comp.Newrol投稿中)(1)セロトニン(5HT)に対する抗体を利用し、免疫組織化学的手法を用いて鶏脊髄運動核における5HT線維の分布を明かにした。(J.Comp.Newrol投稿中)
1細胞レベルでの膵癌幹細胞の特性変化の細胞系譜的解析（国際共同研究強化）

これまでに、ヒト組織を構成する複数の細胞間の立体的な相互作用を再現することで機能臓器の創出技術を開発してきた。すなわち、ヒトiPS細胞由来肝内胚葉、血管内皮細胞、間葉系細胞を一定の条件で共培養することにより自律的な細胞凝集が生じ、肝臓原基(iPSC肝芽)が誘導されることを明らかにした(Takebe T, Sekine K et al, Nature, 2013)。そこでこの技術を立体的ながん組織の人為的な再構成に応用し、患者由来プライマリ膵癌細胞より間質を含むヒト膵癌組織(膵癌オルガノイド)を再構成することに成功した。本研究では、独・マックスプランク研究所Treutlein博士の元でCamp博士らとともにヒト立体臓器のシングルセルRNAシークエンス解析を実施した。構成細胞をそれぞれ別々に培養した際と、複数の細胞種が混ぜ合わされ立体的な組織が構成される際に初めて発現が見られる分子を詳細に解析することにより、細胞間相互作用に関わるシグナル候補を明らかにした。このシグナル候補分子の情報を元に機能解析を実施し、実際に複数のシグナル候補が立体的な細胞間相互作用に寄与することを明らかにした(Camp JG, Sekine K et al, Nature 2017, Ayabe H, Sekine K, Camp JG, Treutlein B et al, Stem Cell Reports, 2018)。更に、ここで得られた複数細胞間で見られる立体的な相互作用をより詳細に解析する目的で、相互作用に関わる分子の機能解析に向け、遺伝子改変技術を用いた網羅的スクリーニング手法の確立へ向けた共同研究に着手し、基礎的な検討を実施した。当初シンシナティ小児病院への渡航も予定していたが、研究の進捗によりドイツおよび日本国内での実施が可能となったため実施しなかった。内定年度:2015発癌初期の癌幹細胞は癌の進行に伴い変異(ジェネティックおよびエピジェネティックな変異)が蓄積し、より一部が悪性度の高い癌幹細胞へと進化する。さらに癌が進行すると転移能を持つ癌幹細胞へと進化すると考えられる。そこでこれら進行度の異なる複数の癌幹細胞の違いについて細胞系譜を追って明らかにすることが極めて重要である。そのため、本研究では膵癌幹細胞の転移能獲得までの幹細胞特性に焦点を絞り、膵癌の発生母地および転移、化学放射線療法耐性の本態と考えられる膵癌幹細胞の基盤研究を進め膵癌を克服するための知見の蓄積を試み、H28年度は基盤研究(B)で同定した膵癌モデルマウスの癌幹細胞および、癌微小環境を再現可能な立体的なヒト膵癌オルガノイドを用いて、1細胞レベルでの網羅的遺伝子発現解析を進めている。具体的には、共同研究先においていわゆるウェットな実験として、1細胞レベルの網羅的遺伝子を取得するための手法を習得し、上記の膵癌モデルマウスの癌の進行度の異なる膵癌幹細胞およびヒト膵癌オルガノイド、微小環境を持たないヒト膵癌細胞等について、複数ポイントのサンプルを回収し網羅的遺伝子発現情報の取得を進めている。さらに、この取得した膨大な遺伝子発現情報をバイオインフォマティックス技術を駆使して視覚的にわかりやすく分類・表現するための手法の習得を進め、膵癌細胞社会のヘテロジェネイティおよび、そこから生み出される膵癌の治療抵抗性の分子メカニズムの解明に向けた解析を進めている。共同研究により1細胞レベルでの解析手法を習得し、基盤研究(B)と連動しながら、膵癌モデルマウスの癌幹細胞、および癌微小環境をもつ立体的な癌オルガノイドを対象とした1細胞レベルでの網羅的遺伝子発現解析を進めている。バイオインフォマティックス解析手法も習得を進めており、技術の取得状況、サンプルの取得状況とも概ね順調に進捗している。そこでこの技術を立体的ながん組織の人為的な再構成に応用し、患者由来プライマリ膵癌細胞より間質を含むヒト膵癌組織(膵癌オルガノイド)を再構成することに成功した(「腫瘍再構成法」特願2016-053074)。このシグナル候補分子の情報を元に機能解析を実施し、実際に複数のシグナル候補が立体的な細胞間相互作用に寄与することを明らかにした(Camp JG, Sekine K et al, Nature 2017)。これまでに国際共同研究の成果として国際共同研究者との共著として2つの論文にまとめてきた(Sekine K, Camp JG et al., Nature 2017; Sekine K etal.投稿中)。

したがって、本共同研究は順調に進展しており、将来的に更なる成果も期待できる。これまでに、ヒト組織を構成する複数の細胞間の立体的な相互作用を再現することで機能臓器の創出技術を開発してきた。すなわち、ヒトiPS細胞由来肝内胚葉、血管内皮細胞、間葉系細胞を一定の条件で共培養することにより自律的な細胞凝集が生じ、肝臓原基(iPSC肝芽)が誘導されることを明らかにした(Takebe T, Sekine K et al, Nature, 2013)。そこでこの技術を立体的ながん組織の人為的な再構成に応用し、患者由来プライマリ膵癌細胞より間質を含むヒト膵癌組織(膵癌オルガノイド)を再構成することに成功した。本研究では、独・マックスプランク研究所Treutlein博士の元でCamp博士らとともにヒト立体臓器のシングルセルRNAシークエンス解析を実施した。構成細胞をそれぞれ別々に培養した際と、複数の細胞種が混ぜ合わされ立体的な組織が構成される際に初めて発現が見られる分子を詳細に解析することにより、細胞間相互作用に関わるシグナル候補を明らかにした。このシグナル候補分子の情報を元に機能解析を実施し、実際に複数のシグナル候補が立体的な細胞間相互作用に寄与することを明らかにした(Camp JG, Sekine K et al, Nature 2017, Ayabe H, Sekine K, Camp JG, Treutlein B et al, Stem Cell Reports, 2018)。更に、ここで得られた複数細胞間で見られる立体的な相互作用をより詳細に解析する目的で、相互作用に関わる分子の機能解析に向け、遺伝子改変技術を用いた網羅的スクリーニング手法の確立へ向けた共同研究に着手し、基礎的な検討を実施した。当初シンシナティ小児病院への渡航も予定していたが、研究の進捗によりドイツおよび日本国内での実施が可能となったため実施しなかった。基盤研究(B)とも連動しながら、予定する残りのサンプル取得を行い網羅的遺伝子発現データの取得を進める。データ解析について今後も共同研究の中で解析とその手法習得を両立し、膵癌細胞社会のヘテロジェネイティおよび、そこから生み出される膵癌の治療抵抗性の分子メカニズムの解明に向けた解析を進める予定である。これまでの共同研究を発展させ、さらに解析細胞数をこれまでの数百から千個程度から、数千から一万個程度に拡張するとともに、in vivoの薬剤応答などの影響の解析も進めていく予定である。一方で、更に研究を発展させるためこれまで共同研究の成果として抽出された複数の細胞種間の相互作用因子について機能解析についても共同研究として推進する予定である。
性差における女性特有のケアの検証-女性とリンパ浮腫との関係から-

性差における女性特有のケアの検証-女性とリンパ浮腫との関係から-における3年間の研究により,以下の内容を明らかにすることができた.1.健康な成人女性の生理学的指標を用いた,浮腫に関連するデータの蓄積である。今まで浮腫に関連する健康な成人女性のデータがなかったため、今回のデータが浮腫に影響を及ぼす関連因子を明らかにすることができ,浮腫の予防等の指導に意義あるものと思われる.成人女性5名を対象に最低3日間の朝・夕の下肢周囲測定,下肢のポンプ機能測定,むくみの自覚,BMI,筋肉率,体脂肪率を測定しその関連を統計的に分析した.その結果,下肢の周囲測定においては朝夕で有意差は認められなかった.下肢のポンプ機能はVRT(Venous Refilling Time)を使用し測定した。その結果朝夕では、VRT値は夕方低下するものの有意差は認められなかった。また、VRT値と年齢、体脂肪率,筋肉率,BMIとの関連を調査した結果年齢,体脂肪率,BMIで負の相関が認められ,筋肉率と正の相関が認められた(p<.001)。2.がん患者のリンパ浮腫に対する知識およびセルフケア能力およびリンパ浮腫と関連因子を明らかにするため,がん患者会参加者35名の協力を得て,調査を実施した.今回の協力者は子宮頸がん,体がん,卵巣がんの患者で有り、80%リンパ廓清を行っていた.リンパ浮腫に対する医師からの説明は約40%のみが術前に聞いており,その後は雑誌あるいは患者仲間からそれぞれ3割の方々が情報を得ていた.今までリンパ嚢腫を含めリンパ浮腫にり患した経験のある者が、45.7%と多く,この方々はとらえず手術をした病院へ出かけるか、自己セアで対処していた.その後自己流の予防ケアをされている方々が、8割おり、この方々は自己効力感も高めの傾向にあった。正しい知識を与え、セルフケアにつなげる必要がある。平成17年度は目的1生涯を通じた女性の健康と浮腫との関係の実態調査を行うこととしていた。1.ライフサイクルの周産期にある女性(妊娠期女性と産褥期にある女性)の浮腫出現の仕方と他要因との関係性について研究デザインし調査を行った。妊婦の外来カルテより、身長、体重、年齢、健診毎に測定される体重、体脂肪率、筋肉量、体水分量、BMI,可視的浮腫の観察によるデータ、および妊娠歴、既往歴、妊娠中の活動量などカルテで収集できる範囲内で収集しデータベースを完成させた。分析は体重増加と体水分量の関係性、妊娠中の活動量、体水分量と可視観察による浮腫との関係性を分析する予定である。2.産褥期女性の入院期間中の下肢浮腫の有無と体水分量との関係について調査するための計画を立案した。産褥期は妊娠期から循環血液量の急激な変化、そして乳房からの乳汁分泌の活発化など体内の水分が劇的に変化していく1週間である。さらにこの時期は分娩疲労とともに育児の開始による疲労感が絶頂に達する時期でもあることから、この時期の女性たちは下肢に浮腫みをもっている人が多いとの主観的データが臨床にあることから、これを体内水分量の測定によって追跡しようと考えている。3.成熟期にある女性の月経1周期間における体内水分量の変化について調査を行う。月経周期の関係を知るため電子体温計で毎日基礎体温を測定し、朝、夕時間を決めて体重測定、体内水分量の測定を行った。

この時点では、下肢浮腫等に関するケアは積極的に行わないように指導した。この対象者は雪だるま方式で収集しているが、3名の30-40代の女性3名が現在測定中である。既存のデータでも明らかなように、排卵性の月経周期を有している女性は黄体期に体内水分量、体重が増加している。そして月経期終了後体内水分量が減る時期があり、そのとき体重が減ることが明らかになった。朝、夕の体重、体内水分量、下肢の周囲差についてもデータを集めているが、体型、運動量によって異なるようである。まだ、対象数が少ないため、もう少し対象を増やす予定である。平成18年度は平成17年度に実施した調査において、データ収集できなかった部分と、新たにこの研究課題の目的としてあげていた部分のリンパ廓清を伴う手術を受けた女性のリンパ浮腫に対する知識、予防ケアの知識及び能力を判定する研究を行った。1.成熟期にある女性3名の月経周期における体内水分量の変化について、記述的に記録しその結果をまとめた。調査項目は毎日の基礎体温測定、朝、夕の体重測定、および体内水分率測定、そして5点法で下肢の周囲測定を行った。対象者が少ないため、ローデータでしかないが、3人の4週間分の傾向を見ると、夕方体重で0.5-1.Okgの増加、体水分率はこれも0.5%1%の増加が見られた。また下肢測定では、足首、ふくらはぎで増加の変化が見られ、膝上10cm、膝上20cmでは変化は見られなかった。この対象は30-40代で、日常の運動量が少なく、またBMIでは24-25の対象であったことから、今後この要因との関係を見ていく必要がある。2.18年度後半期は、子宮がん等でリンパ節廓清を行った患者に対し、リンパ浮腫についての知識及びセルフケア能力について研究を行った。研究者が子宮がん等の患者会とコンタクトを取り、患者会の方々へのリンパ浮腫に対する勉強会を講師を招き行った。患者さんは既にリンパ浮腫に罹っているもの、あるいはそうでないものもいた。その中で、リンパ浮腫に対する関心度は高く、まだ罹っていないものは非常に予防的な側面に興味を抱いていた。リンパ性浮腫に関する知識とリンパ浮腫に対するセルフケア能力についての質問紙を作成した。質問紙の内容は、現状のリンパ浮腫に対する知識、リンパ浮腫の関連因子、予防行動、治療行動と関連のある、自己効力感、自尊感情、ケア能力である。現在患者会の協力を得て調査中であり、19年度分析に入る予定である。平成19年度は本研究のまとめの年度に当たるため、研究目的が達成できるように,計画に修正を加えながら進めていった.目的1:生涯を通じた女性の健康と浮腫について,生理学的データを求めて明らかにする.目的2:女性生殖器(子宮,卵巣)のがんに罹患し,リンパ節廓清を伴う手術を行った女性のリンパ浮腫に関するセルフケア能力について明らかにする.目的3:リンパ浮腫のケアの評価を行ことであった.結果:目的1に関しては,今回成人女性5名について,生理学的指標を用いて、浮腫と関連のある因子との関係について調査を行った。測定は下肢の周囲,下肢のポンプ作用,対象者の基礎データであった.下肢のポンプ機能は夕方になると朝方よりも機能が低下するという仮説は検証されなかった。また、筋ポンプ機能とBMI,体脂肪率,水分率,筋肉率との関係の関連いついては,体脂肪率,BMIとは負の相関が有意差p<.001であり,一方筋肉率とは正の相関が有意差p<.001であった。目的2に関しては、子宮がん手術後の患者会の方々を対象にアンケート調査およびインタビューを行った.
マウス免疫系及び発生におけるストレスシグナル伝達分子SEK1の機能解析

我々はこれまでに、ストレス応答、特にアポトーシス誘導との関連で注目を集めているSAPK/JNKシグナル系の生理的役割の解明を中心に研究を行い、(1)SEK1/MKK4以外のSAPK/JNK活性化因子、SEK2/MKK7のクローニング、(2)免疫系におけるSEK1,SEK2の重要性、(3)マウスの発生時の肝形成におけるSEK1の重要性などを報告してきた。本研究では、これら先の研究成果を踏まえ、以下の諸点を明らかにした。1)SEK1欠損の胎児肝では、肝実質細胞数の低下とその後のアポトーシスの亢進によって胎生致死となること、SEK1が生存シグナルとして機能していることが示唆された。2)造血の場である胎児肝の形成過程と造血との関わりを詳細に解析するために、胎児肝を特異的に認識するモノクローナル抗体を複数作製した。このうちの一つ抗Liv1抗体は胎児肝を特異的に染色した。興味深いことに、SEK1欠損胎児肝にはLiv1陽性細胞は観察されなかった。SEK1がLiv1の発現を制御している可能性が示唆された。また、成体肝では、Liv1陽性細胞は肝実質細胞に比べて小さな細胞として少数存在することなどから、Liv1陽性細胞が肝幹細胞として機能している可能性が示唆された。3)Cre-loxPを用いた条件付き遺伝子破壊法によって、sek2遺伝子破壊を誘導した。興味深いことに、SEK2欠損よってES細胞は致死となった。発生初期のES細胞において、SEK2が生存維持という基本的な生理機能を果たしている可能性が示された。ストレス応答性のMAPキナーゼの一つであるSAPK/JNK系は、DNA損傷、紫外線照射、熱ショック、虚血、炎症性サイトカインなどの様々な刺激によって活性化されることから、発がんやストレス応答、アポトーシスに関与する主要な細胞内情報伝達経路を構成すると考えられている。私どもはこれまでに、SAPK/JNKの活性化を直接制御するキナーゼ,SEK1(JNKK1/MKK4)の遺伝子破壊実験を行い、新規SAPK/JNK活性化因子SEK2/MKK7の単離・同定や、SAPK/JNK系がT細胞の活性化や生存維持、またマウスの個体発生における器官形成にも深く関与することを明らかにしてきた。本研究では、SAPK/JNK系の免疫応答及びマウス発生についてさらなる解析を行い、以下の知見を得た。1.in vitroで抗CD3抗体とIL-2で末梢T細胞を活性化し、再度抗CD3抗体で刺激すると、このT細胞はアポトーシスを引き起こすが、SEK1を欠損するT細胞は野生型と比べてアポトーシスの亢進が観察された。興味深いことに、抗CD3抗体で誘導される抗アポトーシス分子であるBcl-XLの発現がSEK1欠損T細胞では低下しており、SEK1が生存シグナルを伝達している可能性が示唆された。2.SEK1欠損T,B細胞を有するキメラマウスの解析から、ウイルスに対する個体全体の免疫系は、SEK1欠損によってほとんど影響を受けないこと、この原因としてSEK2/MKK7による相補機能が示唆された。3.ノックアウトマウスの解析から、SEK1欠損マウスは肝臓形成不全により、胎生期12.5日で致死になることが明らかになった。肝実質細胞の増殖・分化の低下とその後のアポトーシスの抗進が観察され、これが肝臓の形成不全の原因であることが示唆された。SEK1/MKK4やSEK2/MKK7は、炎症性サイトカインなどの様々なストレス刺激に応答し、SAPK/JNKを活性化するキナーゼである。我々の成果も含め多くの報告が、免疫系や発生におけるSAPK/JNKの活性化の重要性を指摘している。本年度は、以下の諸点を明らかにした。

1)c-Jun欠損マウスもSEK1欠損マウスもともに、肝実質細胞数の低下とその後のアポトーシスの亢進により胎生致死となるが、その程度はSEK1欠損の方がc-Jun欠損より重度であった。2)造血の場である胎児肝の形成過程と造血との関わりを詳細に解析するために、胎児肝を特異的に認識するモノクローナル抗体を複数作製した。このうちの一つ抗Liv1抗体は胎児肝を特異的に染色した。興味深いことに、SEK1欠損胎児肝にはLiv1陽性細胞は観察されなかった。SEK1がLiv1の発現を制御している可能性が示唆された。また、成体肝では、Liv1陽性細胞は肝実質細胞に比べて小さな細胞として少数存在することが明らかとなった。Liv1陽性細胞が肝幹細胞として機能している可能性を検討中である。3)Cre-loxPを用いた条件付き遺伝子破壊法によって、sek2遺伝子破壊を誘導した。興味深いことに、SEK2欠損によって既にES細胞レベルで致死になることが判明し、SEK2が細胞の生存に必須の役割りを果たしていることが示唆された。
胚酸素消費量からみた新しい胚評価法の確立

体外受精・胚移植(IVF-ET)に用いられる胚の選択は、形態学的所見にのみ基づいて行われているが、実際に良好な胚を移植し得ているのか否かについては明らかではない。そこで、胚呼吸量測定による胚の評価基準を加味することで、形態学的に同等あるいは不等とされる胚の呼吸量の差異を明らかにし、より良好な移植胚の選別を行うことを目的として以下の検討をおこなった。不妊治療を終了した患者の凍結余剰胚のうち、廃棄および本研究への同意が得られた12症例69個の正常受精卵および異常受精卵6症例14個の胚呼吸量を受精卵呼吸測定装置を用いて連日測定した。正常受精卵および異常受精卵は、胚呼吸量を測定するとともに受精後1日目の前核期胚から受精後6日目まで連日形態観察も行った。尚、サンプル数について研究計画調書で形態良好凍結胚(目標胚数100)、異常受精卵および発育不良胚(目標胚数それぞれ50)と設定していたが、培養器・顕微鏡の使用環境の問題から一度に施行しうる胚の数に制限があり、目標症例数には達さなかった。「真の良好胚」とは、着床・妊娠できる胚である、本研究では形態学的良好胚盤胞あるいは孵化胚盤胞となった胚を良好胚と位置付けた。良好胚盤胞または孵化胚盤胞となった群とそれ以外の発生不良群に分けて検討を行うと、受精後2日目相当で形態評価が良好かつ受精後3日目相当の胚呼吸量が4.807.18(×10^<15>/mol s^<-1>)の範囲内であった胚は、良好胚盤胞発生率および孵化胚盤胞発生率が高かった(p<0.01)。この条件が当てはまる場合、良好胚盤胞または孵化胚盤胞まで育つ胚は46.2%であるが、この条件に当てはまらない場合の良好胚胚盤胞発生率は2.7%、孵化胚盤胞発生率に至っては0%であったことから、この条件は「真の良好胚」を選別するにあたり、重要な指標の一つになり得ることが示唆された。今後は、この選別法を行うことで胚移植後の成績が向上するか検討を行う必要がある。
平面グラフの外ｋ角格子凸描画アルゴリズムに関する研究

平面グラフGの点数をnと書き,n≧3としよう.平面グラフGの描画で,Gの各点が整数座標を持ち,Gの各辺が互いに交差しない直線分として描かれ,各面が全て凸多角形で描かれる描画をGの格子凸描画という.格子凸描画で外面がk角形であるものを外k角格子凸描画という.本研究では,k=4のときに外4角格子凸描画の大きさを2n×4nを2n×2nに改良した.さらに,k=5および6のときに,6n×n^2の大きさの整数格子内にGを外5角および外6角格子凸描画できることを証明するとともに,そのような描画を求める線形時間アルゴリズムを与えた.平面グラフGの描画で,Gの各点が整数座標を持ち,Gの各辺が互いに交差しない直線分として描かれ,各面が全て凸多角形で描かれる描画をGの格子凸描画という.平面グラフGが格子凸描画できるための条件は,Gが内部3連結であることである.格子凸描画で外面がk角形であるものを外k角格子凸描画という.内部3連結平面グラフGの3連結成分分解木T(G)の葉がちょうど5枚のとき,大きさ10n×n^2の整数格子内に線形時間で外5角格子凸描画できることが知られていた.本研究において,この外5角格子凸描画の大きさ10n×n^2を6n×n^2に改良した.すなわち,内部3連結平面グラフGの3連結成分分解木T(G)の葉がちょうど5枚のとき,Gを6n×n^2の大きさの整数格子内に外5角格子凸描画できることを証明するとともに,そのような描画を求める線形時間アルゴリズムを与えた.以上の結果を論文にまとめ,学術雑誌へ投稿した.また,内部3連結平面グラフGの3連結成分分解木T(G)の葉が6枚以上のときには,多項式の大きさの格子内に格子凸描画できるかどうかは知られていなかった.本研究において,T(G)の葉がちょうど6枚であり,T(G)の形がある条件を満足するならば,Gを6n×n^2の大きさの整数格子内に外6角格子凸描画できることを証明するとともに,そのような描画を求める線形時間アルゴリズムを与えた.以上の結果について,学術雑誌への投稿を目指し論文にまとめた.平面グラフGの描画で,Gの各点が整数座標を持ち,Gの各辺が互いに交差しない直線分として描かれ,各面が全て凸多角形で描かれる描画をGの格子凸描画という.平面グラフGが格子凸描画できるための条件は,Gが内部3連結であることである.格子凸描画で外面がk角形であるものを外k角格子凸描画という.Gの点の数をnとしよう.内部3連結平面グラフGの3連結成分分解木T(G)の葉がちょうど4枚以下の場合には,Gをnの多項式の面積の整数格子内に格子凸描画できることは知られていた.しかし,T(G)に葉が5枚以上ある場合には,nの多項式の面積の整数格子内に格子凸描画できるかどうかは知られていなかった.本研究において,内部3連結平面グラフGのT(G)の葉がちょうど5枚であるならば,Gを6n×n^2の大きさの整数格子内に外5角格子凸描画できることを証明するとともに,そのような描画を求める線形時間アルゴリズムを与えた.以上の結果を情報科学技術フォーラムにおいて発表するとともに,電子情報通信学会英文誌に投稿し,採録された.さらに,本研究において,T(G)の葉がちょうど6枚であるならば,Gを6n×n^2の大きさの整数格子内に外6角格子凸描画できることを証明するとともに,そのような描画を求める線形時間アルゴリズムを与えた.以上の結果について,情報科学技術フォーラムにおいて発表するとともに,学術雑誌への投稿を目指し論文にまとめた.また,格子凸描画以外の研究も行った.平面グラフの各面の面積ができるだけ均等な描画を求めるアルゴリズムを開発するとともに,様々なグラフに対するシミュレーションを行い,アルゴリズムの評価を行った.以上の結果をまとめ,情報処理学会東北支部連合大会および情報処理学会東北支部研究会において発表を行った.平面グラフGの点数をnと書き,n≧3としよう.平面グラフGの描画で,Gの各点が整数座標を持ち,Gの各辺が互いに交差しない直線分として描かれ,各面が全て凸多角形で描かれる描画をGの格子凸描画という.格子凸描画で外面がk角形であるものを外k角格子凸描画という.本研究では,k=4のときに外4角格子凸描画の大きさを2n×4nを2n×2nに改良した.さらに,k=5および6のときに,6n×n^2の大きさの整数格子内にGを外5角および外6角格子凸描画できることを証明するとともに,そのような描画を求める線形時間アルゴリズムを与えた.平面グラフGの描画で,Gの各点が整数座標を持ち,Gの各辺が互いに交差しない直線分として描かれ,各面が全て凸多角形で描かれる描画をGの格子凸描画という.平面グラフGが格子凸描画できるための条件は,Gが内部3連結であることである.格子凸描画で外面がk角形であるものを外k角格子凸描画という.内部3連結平面グラフGの3連結成分分解木T(G)の葉がちょうど4枚のとき,大きさ2n×4nの整数格子内に線形時間で外4角格子凸描画できることが知られていた.ここで,nはGの点数である.

本研究において,この外4角格子凸描画の大きさ2n×4nを2n×2nに改良した.すなわち,内部3連結平面グラフGの3連結成分分解木T(G)の葉がちょうど4枚のとき,Gを2n×2nの大きさの整数格子内に外4角格子凸描画できることを証明するとともに,そのような描画を求める線形時間アルゴリズムを与えた.以上の結果を電子情報通信学会コンピュテーション研究会で発表するとともに,電子情報通信学会論文誌に投稿し,採録された.さらに,内部3連結平面グラフGの3連結成分分解木T(G)の葉がちょうど5枚のとき,大きさ10n×n^2の整数格子内に線形時間で外5角格子凸描画できることが知られていた.本研究において,この外5角格子凸描画の大きさ10n×n^2を6n×n^2に改良した.すなわち,内部3連結平面グラフGの3連結成分分解木T(G)の葉がちょうど5枚のとき,Gを6n×n^2の大きさの整数格子内に外5角格子凸描画できることを証明するとともに,そのような描画を求める線形時間アルゴリズムを与えた.以上の結果を第10回情報科学技術フォーラムにおいて発表するとともに,学術雑誌への投稿を目指し論文にまとめた.平成24年度においては,外6角格子凸描画を求めるアルゴリズムを開発する予定であった.本研究において,入力グラフに制約が必要という条件付きではあるが,この目標を達成している.平成23年度においては,外5角格子凸描画を求めるアルゴリズムを開発する予定であったが,アルゴリズムを開発するだけではなく,当初予想されていた格子サイズを大幅に改良できることを証明できた.さらに,当初予定にはなかった外4角格子凸描画に関しても,従来知られていた格子サイズを大幅に改良できることを証明できた.外6角格子凸描画を求めるアルゴリズムの入力グラフの条件を見直し,T(G)の葉がちょうど6枚である全てのGに対してアルゴリズムが適用できるように改良を進める.更に,この手法を応用して,Gの外7角および外8角格子凸描画を求めるアルゴリズムの開発を行う.外5角格子凸描画を求める手法を改良し,外6画格子凸描画を求めるアルゴリズムの開発を進める.外5角格子凸描画を求めるときには,入力グラフをいくつかの部分グラフに分割し,それぞれの部分グラフを個別に描画した上で組み合わせるという手法を用いていた.外6角格子凸描画を求めるときにも,分割の仕方および外形の6角形の決め方を工夫することにより,nの多項式の大きさの格子内に描画することを目指す.平成25年度の研究費は,計算機上でのシミュレーションを行うためのパソコンおよび周辺機器,ソフトの購入や,年度中に得られた成果の発表のための研究会やシンポジウムへの出張旅費として使用する予定である.平成24年度の研究費は,計算機上でのシミュレーションを行うためのパソコンおよび周辺機器,ソフトの購入や,年度中に得られた成果の発表のための研究会やシンポジウムへの出張旅費として使用する予定である.
先史時代におけるマリアナ諸島の貝類利用の考古学的研究

本年度は2016年度までに実施したグアム博物館等での資料調査と文献収集の実施の調査成果を整理した。そして、先史マリアナ諸島における貝製品の研究史をまとめ、実測図をデジタルトレースにより製図化するなどの整理作業を進めた。一方で、マリアナ諸島の先史時代における貝製品に関する先行研究や民族事例をまとめた。そして、これら先行研究を基にし、集成した貝製品を貝製実用品と貝製装飾品の大きく二つに分類し、素材や形態、製作技法などから細分をおこなった。マリアナ諸島の先史時代は、紀元前約1500年紀元後約1000年の先ラッテ期と、紀元後約1000年1700年のラッテ期に大きく分かれる。マリアナ諸島で出土した貝製品の分類をおこない、各時期における各製品の有無を分析したところ、貝製品の組成と各貝製品の素材や形態について時期的相違が見て取れた。とくに貝製装飾品の組成内容は、貝製小玉や貝製腕輪、定形貝製品など比較的多種多様な貝製装飾品を有する先ラッテ期に対し、ラッテ期はウミギクガイ科製ビーズやウミギクガイ科製有孔製品、シャコガイ科製三日月状貝製品などに特化しており、両時期で明確に異なった。また、貝斧、貝製釣針などの実用品については両時期で形態や製作技法上の違いが確認された。先行研究では貝製品に関する総括的研究が存在しないため、これら貝製品の組成変化や形態変化などを精査し変遷をまとめることは当時の貝殻利用や生業活動、精神性の一端を知る上で重要である。また今後、先史時代のマリアナ諸島の起源や文化伝播に関する重要な知見を示せる可能性がある。これらの成果の一部を学術雑誌、論集に投稿し、研究集会での発表もおこなった。本年度までに当初の目的の一つとしていた貝製品の集成作業はほぼ終了した。また、資料調査で実測した資料のうち、8割の貝製品については図化が終了している。グアム博物館では先ラッテ期の貝製品が多く出土したナトン海岸遺跡や、ラッテ期の貝製品が出土したガン海岸遺跡における資料調査を実施できている。今後、タシ遺跡やマネンゴン丘陵遺跡などの調査申請を行う予定だが、博物館側の状況次第では、サイパン博物館のウナイチュチュ遺跡やチャランピアオ遺跡の資料調査に移行する。2019年度は本研究課題の最終年度である。本年度は昨年度実施できなかった分も含めて資料調査を予定しているが、グアムの発掘資料を保管しているグアム博物館の状況が変わり、資料閲覧が困難になる可能性がある。そのため、新たにサイパン博物館における資料調査を画策しており、調整中である。また、貝製品の集成表や分布図の作成、ハプト遺跡のラッテ期の貝製品の整理作業などを同時進行で行う。最終的にその調査成果を発表や論文で公表する。本年度まで実施した科学研究費(平成2729年度、若手研究(B)「先史時代における太平洋西部島嶼地域の貝類利用の復元研究」課題番号15K16873)の研究計画にそって、平成29年度までにマリアナ諸島のうちグアム島、ティニアン島、サイパン島などにおいて貝製品が出土した先史時代の遺跡約50遺跡の一覧表を作成した。このうち、グアム島に所在する先ラッテ期(BC1500AD1000年)とラッテ期(AD1000AD1700)の複合遺跡であるNatonBeach遺跡は埋葬人骨に伴って大量の貝製品が出土したことで著名である。人骨は一次葬のものが多く、貝製品の装着状況が復元できるような資料も多く存在しており、貝製品の機能を考える上でも重要である。本資料はHagatnaのGuam museumにおいて保管されている。Natonbeach遺跡については報告書が刊行されているが、貝製品の実測図はほぼ認められなかった。先史時代におけるマリアナ諸島の貝類利用の実態を語る上で本遺跡出土資料は特に重要と考えられるため、本資料の実測図化を目的とした資料調査を2017年12/1015の日程で実施した。先ラッテ期の貝製品を中心とした24点について実測をおこなった。内容はシャコガイ科、イモガイ科製の腕輪や、ウミギクガイ科、小型イモガイ科を用いた小玉(shell beads)などが確認された。先ラッテ期とラッテ期の貝製品と比較すると、前者にシャコガイ科やイモガイ科を素材とする腕輪などの大型の貝製装飾品が存在する点や、小型イモガイ科を用いた加工状況の異なる複数種の貝製小玉が存在することの違いが認められた。研究課題の目的の一つである貝製品の変遷図の作成について一定の見通しがついた。グアム島現地のスタッフとの調整をとりながら、貝製品の実測図化を順調に進めている。ただし、NatonBeach遺跡の資料はGuam museumの常設展示に使用されるため、いくつかの貝製品は実測図化が困難になる可能性がある。その場合は別遺跡の資料の図化に転換する。

マリアナ諸島の先史時代は、紀元前約1500年紀元後約1000年の先ラッテ期と、紀元後約1000年1700年のラッテ期に大きく分かれる。マリアナ諸島で出土した貝製品の分類をおこない、各時期における各製品の有無を分析したところ、貝製品の組成と各貝製品の素材や形態について時期的相違が見て取れた。とくに貝製装飾品の組成内容は、貝製小玉や貝製腕輪、定形貝製品など比較的多種多様な貝製装飾品を有する先ラッテ期に対し、ラッテ期はウミギクガイ科製ビーズやウミギクガイ科製有孔製品、シャコガイ科製三日月状貝製品などに特化しており、両時期で明確に異なった。また、貝斧、貝製釣針などの実用品については両時期で形態や製作技法上の違いが確認された。先行研究では貝製品に関する総括的研究が存在しないため、これら貝製品の組成変化や形態変化などを精査し変遷をまとめることは当時の貝殻利用や生業活動、精神性の一端を知る上で重要である。また今後、先史時代のマリアナ諸島の起源や文化伝播に関する重要な知見を示せる可能性がある。これらの成果の一部を学術雑誌、論集に投稿し、研究集会での発表もおこなった。本年度までに当初の目的の一つとしていた貝製品の集成作業はほぼ終了した。また、資料調査で実測した資料のうち、8割の貝製品については図化が終了している。グアム博物館では先ラッテ期の貝製品が多く出土したナトン海岸遺跡や、ラッテ期の貝製品が出土したガン海岸遺跡における資料調査を実施できている。今後、タシ遺跡やマネンゴン丘陵遺跡などの調査申請を行う予定だが、博物館側の状況次第では、サイパン博物館のウナイチュチュ遺跡やチャランピアオ遺跡の資料調査に移行する。グアム島現地のスタッフとの調整をとりながら、貝製品の実測図化を進めていく。また、サイパン島の博物館で保管されている資料についても現地スタッフとの調整を図り資料調査に赴く準備をする。資料調査にあたっては、一度の調査期間が職務の都合上長くとれないことが多い。また、研究代表者一人では写真撮影、実測図化などの作業に支障が出ることがある、こうした場合はミクロネシアの研究者あるいは学生を連れて調査の補助とする。2019年度は本研究課題の最終年度である。本年度は昨年度実施できなかった分も含めて資料調査を予定しているが、グアムの発掘資料を保管しているグアム博物館の状況が変わり、資料閲覧が困難になる可能性がある。そのため、新たにサイパン博物館における資料調査を画策しており、調整中である。また、貝製品の集成表や分布図の作成、ハプト遺跡のラッテ期の貝製品の整理作業などを同時進行で行う。最終的にその調査成果を発表や論文で公表する。2017年度は当初2度のグアム島での資料調査を予定していたが、職務の都合と、資料を管理しているGuam museumの常設展示の模様替えの期間の問題もあり、対象とする資料を調査する日程を組むことができなかった。本年度に旅費として使用し、調査者を増やすなどすることで調査を推進させる。昨年度は職務の関係で海外への長期間の渡航と資料調査を実施することができなかった。今年度は昨年度行けなかったグアムやサイパンの博物館への資料調査を予定している。また、実測や写真撮影などデータ記録の作業効率を上げるため、太平洋考古学の専門家あるいは学生と共に調査を実施する。
興奮性細胞における代謝動態の数理モデル構築とシミュレーション

高等脊椎動物の脳には、脳回・脳溝の構造、いわゆる『脳のしわ』が存在する。実験動物マウスの小脳皮質は、異なる種類の神経細胞が決められたタイミングで適切な数だけ産生され、正しい場所に移動することで、『しわ』の構造を含む特徴的な皮質構造が形成される。本研究は、「神経細胞レベルでの細胞間接着・相互作用の変化は、小脳の葉形成(組織レベルのグローバルな形態形成)の異常にどのように寄与するか?」を明らかにすることを目的としている。平成30年度の研究では、細胞同士の相互作用が変化することでグローバルな形態形成の乱れに至る可能性のある遺伝子の候補をバイオインフォマティクス解析により見出すため、単一細胞(Single-Cell)レベルのRNAseq解析の報告を活用した。NCBIのGene Expression Omnibus (GEO)データベースから生データをダウンロードし、Pythonプログラムによるスクリプト処理によりt-SNE解析など大規模なバイオインフォマティクス解析が可能なデータセットを構築した。胎生10日目成体期まで、異なる発生時期をほぼ全て網羅したデータセットが構築された。これらのSingle-Cell RNAseqのデータセットを網羅的に解析し、小脳皮質を構成する顆粒細胞とプルキンエ細胞で発現量が異なる細胞接着関連タンパク質の候補を挙げた。複数のデータベースを対象とした解析により、細胞同士の相互作用に変化を及ぼし、その変化が『しわ』の形成に異常をきたす可能性のある遺伝子の候補を絞り込んだ。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。特別研究員(RPD)としての研究活動を開始する前は、包括的細胞シミュレーション環境E-Cell Systemを開発した研究室で研究活動に携わっていた。シミュレーションは、実験から得られたデータの背景にある因果関係を定量的に記述する上で、有用な手段である。しかし、これまでの研究では、既に論文発表されている数理モデルに基づいた速度式の拡張や組み合わせの変更を行ってきたため、既存の数理モデルで説明できる範囲に限定された解釈を行うことが多かった。特別研究員としての研究活動では、観察事象に基づいて仮説を立て、その仮説を検証するために一から数理モデルを構築する研究に携わりたいと考えていた。初年度は、(1)モルモット単一心筋細胞モデルを活用した研究の継続、(2)アストロサイト-ニューロン乳酸シャトル仮説のモデル構築、(3)マウス小脳の脳回形成シミュレーションに向けた予備的な検討、を行った。(1)東邦大学薬学部薬物学教室との共同研究で、肺静脈の異所性心筋細胞層における異常自動能が発生するメカニズムに着目した。遅延Na(+)チャネル電流のモデルを追加し、数理モデル上で異常自動能の発生に至るパラメータの組み合わせを検討した。(2)アストロサイト-ニューロン乳酸仮説の数理モデルをE-Cell System上に構築し、先行研究(Sada et al., 2015)の追試として、ニューロンの乳酸脱水素酵素(LDH)を抑制する実験結果をシミュレートした。しかし、代謝動態と電気的な挙動のモデルの連携が不十分であったため、先行研究で報告された観察事象を定量的に説明できるまでに至らなかった。(3)マウス小脳の脳回形成について、文献調査をした。主に、遺伝的に小脳に異常が生じる変種に関する情報を収集し、それぞれの変種において特定の細胞種の振る舞いを比較した。また、マウス胎仔を用いた予備実験を開始した。(1)と(2)については、動的な代謝シミュレーションに用いる数理モデルをE-Cell System上に構築し、ソースコードを公開するまでに至った。また、(3)については、受け入れ研究室での動物実験から得られた結果の観察に基づいて仮説を導き出すことから始める新しい研究を開始した。特別研究員としての研究活動において目標としていた、既に論文発表されている数理モデルに基づいた速度式の拡張や組み合わせの変更ではなく、仮説を検証するために一から数理モデルを構築する研究を開始することができた。2年目の研究では、(1)は立命館大学生命科学部の学部学生に研究の引き継ぎを依頼し、今後、遠隔で指導をしながら進める。

(2)は、数理モデルの構築を中断し、メチロームデータなど、大規模なオミクスデータのバイオインフォマティクス解析を行う。(3)は、数理モデルの開始以前に、脳回形成に関する仮説を立て、その仮説を検証する実験を繰り返す。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
有機単結晶中に捕捉された電子の偏光吸収スペクトル

この研究の目的は, 1, 6-ヘキサンジオールと1, 8-オクタンジオールの単結晶に捕捉された電子について,光励起による電子遷移の性質を研究することによって,捕捉サイトの三次元構造とそのダイナミクスを明らかにすることである.この目的を達成するために,(1)偏光吸収スペクトルの測定と,(2)非経験的分子軌道方による理論計算が計画された.(1)については,液体ヘリウム温度で偏光吸収スペクトルが測定できるクライオスタットを製作した.既存の,試料を液体ヘリウムに浸すタイプのクライオスタットを改造して,熱伝導で試料を冷却する方式にした.この改造によって,極低温においてノイズの少し吸収スペクトルを測定することが可能になった.現在,偏光吸収スペクトルのデータを解析中である.(2)については,アルカンジオール単結晶中に生成した捕捉電子のモデルとして,メタノールないしはエタノールの三量体に過剰電子が付加したイオンクラスターについて, ab initio法を用いて計算を行った.電子捕捉サイトとして,イオンクラスターの末端のOH基と-CH_2-または他のOH基がカップルした系について計算を行い,そのいくつかは電子に対して安定な捕捉サイトになり得ることを明らかにした.またそれぞれのサイトについて,過剰電子の存在確率を表わす等高線団を完成させた.アルコール性マトリクスに捕捉された電子について,等高線団を明らかにしたのはこれがはじめてである.以上の結果と,昭和61年度の科研費によって行われた捕捉電子の光誘起ラジカル変換の実験結果と合わせて,アルコール性マトリクス中では,放射線によって放出された電子は水素結合の欠陥の部分に捕捉されると結論された.この研究の目的は, 1, 6-ヘキサンジオールと1, 8-オクタンジオールの単結晶に捕捉された電子について,光励起による電子遷移の性質を研究することによって,捕捉サイトの三次元構造とそのダイナミクスを明らかにすることである.この目的を達成するために,(1)偏光吸収スペクトルの測定と,(2)非経験的分子軌道方による理論計算が計画された.(1)については,液体ヘリウム温度で偏光吸収スペクトルが測定できるクライオスタットを製作した.既存の,試料を液体ヘリウムに浸すタイプのクライオスタットを改造して,熱伝導で試料を冷却する方式にした.この改造によって,極低温においてノイズの少し吸収スペクトルを測定することが可能になった.現在,偏光吸収スペクトルのデータを解析中である.(2)については,アルカンジオール単結晶中に生成した捕捉電子のモデルとして,メタノールないしはエタノールの三量体に過剰電子が付加したイオンクラスターについて, ab initio法を用いて計算を行った.電子捕捉サイトとして,イオンクラスターの末端のOH基と-CH_2-または他のOH基がカップルした系について計算を行い,そのいくつかは電子に対して安定な捕捉サイトになり得ることを明らかにした.またそれぞれのサイトについて,過剰電子の存在確率を表わす等高線団を完成させた.アルコール性マトリクスに捕捉された電子について,等高線団を明らかにしたのはこれがはじめてである.以上の結果と,昭和61年度の科研費によって行われた捕捉電子の光誘起ラジカル変換の実験結果と合わせて,アルコール性マトリクス中では,放射線によって放出された電子は水素結合の欠陥の部分に捕捉されると結論された.
内分泌攪乱物質およびエストロジェンによる外分泌腺障害成立機序の解明

エストロゲンならびに内分泌撹乱物質によるEBウイルス再活性化の可能性を検討するために、活性化に必須因子であるBZLF1遺伝子のプロモータアッセイ、ならびに遺伝子産物のZEBRA蛋白の発現を指標に解析した。エストラジオールはB95-8及びAkata細胞において誘導されるZEBRA発現を抑制した。また、Zp221-LucおよびZp552-Lucプラスミドをstableに遺伝子導入したB95-8細胞株を用いた結果、エストロゲンはTPAによるプロモーター活性の増強を抑制した。このエストロゲンによる抑制作用について、HSY, HSGおよびHela細胞においてZEBRAの遺伝子導入もしくは、TPA刺激によるZp活性でも確認できた。さらに、これらのエストロゲンの作用発現に要する時間が30分と短い事から、その作用の一部はERの膜型受容体もしくはGPR30などの受容体を介したnon genomicな反応である可能性が考えられ、現在その作用機序の確認の検討を行っている。また、Akata細胞やB95-8細胞に各種の環境ホルモンBPA,3-MC, B[a]P, TCDDを作用させたが、いずれの場合も活性化は認められなかった。一方、HelaやHSY、HSG細胞について、3-MC、TCDDによりZpの活性増強が認められた。AhR/Arntと同時にERを共発現させるとHelaでは活性抑制が、HSYおよびHSGでは活性増強の傾向が認められたことから、ERは細胞種により環境ホルモン類のZp活性を負あるいは正に制御している可能性が考えられた。さらにHSY細胞でZEBRAをAhR/Amtと共発現させると、その活性は増強されたことから、環境ホルモン類は活性化の過程を促進させる可能性が考えられた。現在ZEBRA蛋白とAhRの相互作用を、免疫沈降法、Gelシフトアッセイ、GSTプルダウン法を用いて検討を行っている。エストロジェンならびに、環境ホルモンによるEBウイルス再活性化関連遺伝子の転写活性能を比較検討した。すでに作製済みのEBウイルス関連のレポーターコンストラクトpZp-Luc, pRZ-Luc, pBHLF1-Luc, pBHRF1-Lucを用いてエストロジェンの作用を検討した。各レポーターコンストラクトをMCF-7細胞、HeLa細胞、およびHSG細胞に遺伝子導入し、エストロゲンを添加後、各レポーターの活性を測定した。その結果、ZEBRA非存在下ではいずれの細胞においてもエストロジェンによる各プロモーターへの影響はみられなかった。しかし、ZEBRA存在下でMCF-7細胞ではエストロジェン濃度依存的にpBHLF1-Luc, pBHRF1-Lucプロモーター活性の上昇がみられた。pZp-Lucの活性はエストロジェン存在下と非存在下では差がみられず、pRZ-Lucではエストロジェン濃度が1 X 10^<-5>Mで活性化される傾向が認められた。Hela, HSG細胞ともに高濃度のエストロジェンによっても各プロモーター活性の変化は認められなかった。次に、EBウイルス陽性細胞のB95-8、およびAkata細胞を用いてエストロジェン及び環境ホルモンのEBウイルス再活性化に及ぼす影響を検討した。B95-8細胞はTPA刺激で、Akata細胞は細胞表面のIgGをクロスリンクすることでEBウイルスの再活性化を誘導し、同時にエストロジェンあるいは各種環境ホルモンを加えて培養後、再活性化の指標であるZEBRA蛋白の発現をイムノブロット法にて確認した。その結果、エストロジェンはEBウイルスの再活性化を抑制したが、環境ホルモンの3-メチルコレントレン、2,3,7,8-テトラクロロディベンゾ-p-ダイオキシンおよびベンゾ[a]ピレン添加ではその発現に変化は認められなかった。

エストロゲンならびに、環境ホルモンによるEBウイルス(EBV)再活性化の評価の感度を上げるため、ZEBRAのプロモータコンストラクト(pZp-Luc)を恒常的に発現している細胞株をB95-8細胞より樹立した。エストロゲンによるpZp-Lucの抑制作用が、エストロゲンレセプターを介したものか否かを確認するために、種々のエストロゲンレセプターの拮抗薬用いて検討を行った。その結果、ICI、タモキシフェン、ラロキシフェンにより、pZp-Lucの活性は抑制されなかった。次にGPRを介したシグナルによりエストロゲンがZEBRAのプロモータ活性を抑制する可能性について検討を行った。TPA刺激を施したpZp-552-Lucの細胞株をエストロゲンで処理をすると、その30分後にはTPAによるpZp-552-Lucの活性が抑制されることが確認できた。現在、GPR30のアンチセンスオリゴを作用させることによりエストロゲンの作用が抑制されるか否かを確認している。アンチセンスオリゴによるGPR30の発現抑制はノーザンブロッティグにより確認を行っている(本年度購入したマルチダイザーオーブンを使用)。また、環境ホルモンによるpZp-lucの活性化へ与える影響について、EBV感染B細胞株ならびに、唾液腺上皮細胞株のHSG、HSY細胞へpZp-552-Lucを遺伝子導入して、検討を行った。その結果、B細胞株では環境ホルモンはpZp-Lucの活性化に影響を与えなかったが、HSGおよびHSY細胞では3-メチルコレントレンおよび2,3,7,8-テトラクロロディベンゾ-p-ダイオキシンによりpZp-Lucは活性化した。これらのことから、環境ホルモンは唾液腺上皮細胞において、単独でEBVを活性化する可能性が示唆された。
メゾ回路内の情報伝達から発火活動を理解する

フィードフォワードネットワークにおいて,入力から出力へ伝達される情報量ができるだけ大きくなるように結合を変化させる学習則を導いた.この回路で写真の一部を切り出したものを入力として使い,学習を行うと,出力素子は単純型細胞に類似した選択性を持つようになる.さらにこの単純型細胞的な素子の出力を入力としてフィードフォワードネットワークの次の層の学習を行うと,第二出力層の素子は複雑型細胞にきわめてよく類似した選択性を持つようになることがわかった.具体的には,線分の平行移動に対して応答が変化せず,方位選択性は単純型細胞よりもやや弱く,受容野の中心に最適方位と直交する方位の線分を提示すると抑制され,古典的受容野の外に最適方位に一致する方位の線分を提示すると抑制され,古典的受容野の外に最適方位に直交する方位の線分を提示すると興奮を示す.すなわち,phase invariance,orientation alignment suppression, orientation contrast facilitationを示した.さらに,超複雑型細胞の特徴として知られるend-stoppingを示す素子もあり,この多層フィードフォワードネットワークモデルは単純型細胞・複雑型細胞・超複雑型細胞の三種類,すなわち皮質一次視覚野に存在するとされる細胞すべての選択性を再現できることがわかった.これによって,単純型細胞と同様に複雑型細胞の選択性も皮質が保持する情報量を最大化しているという仮説から説明されることが明らかになった.さらに,このモデルの結果から逆に考えると,複雑型細胞の本質は並進変換不変性を持つことではなく,むしろテクスチャの境界に対して応答することであることがわかった.24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は皮質運動野で課題実行中に観察されるような持続発火活動が出現するモデルを構築した。神経回路のモデル研究では、単純化されたニューロンモデルを組み合わせてネットワークを構築する。本研究でもネットワーク(特にモデルニューロン同士に相互結合のあるリカレントネットワーク)を使った。ネットワークで保持される情報量が大きくなるように学習すると持続発火活動が出現するという仮説を立て、検証した。リカレントネットワークが保持する情報量を測るのは難しいので、次のようにして情報保持能力の高いネットワークを構築した。情報保持能力が高いネットワークでは、複数の入力時系列を入力したとき、ネットワークの最終状態からどの時系列が入力されていたかを識別できるはずである。したがって、複数の時系列の弁別性能が高くなるようなネットワークを作ればよい。モデルニューロンとしては離散時間の発火率モデルを二種類使った。一つはコンダクタンス型ニューロン的なモデルで、発火率は仮想的な平衡膜電位の関数である。もう一つは電流型ニューロン的なモデル(通常よく使われるシグモイド型ニューロンモデルと同じ)で、発火率は仮想的な入力電流の総和の関数である。現実の神経細胞に近いのは前者のニューロンモデルであることがわかった。この二つのニューロンモデルでそれぞれネットワークを作り、その情報保持能力が高くなるように結合を調整すると、コンダクタンス型ニューロン的なモデルを使った場合は持続発火状態と低発火率状態が生じた。一方で電流型ニューロン的なモデルでは明瞭な持続発火や低発火率状態は生じず、発火率は平均付近を緩やかに変動した。以上により、持続発火活動が脳で観察されるのは、神経細胞が膜のコンダクタンスによって駆動されるような性質を持っており、回路の情報保持能力が高くなっているからであることがわかった。本研究では、課題実行中の神経細胞の持続発火を説明することと複雑型細胞など高次の特徴に応答する細胞の選択性を説明することを目的とした。本年度はこの一個目の目的をおおむね達成することができた。現在進行中の持続発火活動を説明するモデルの研究を進めるとともに、第二の目的である高次の特徴を検出する細胞の形成を説明するモデルを構築する。

現在、単純型細胞の出力を加工したものを入力として受けるネットワークで情報量最大化を行うと複雑型細胞的な選択性が生じてくることがわかったので、来年度も継続して研究を進めていく予定である。