hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
甚大な被害を出す魚病原因細菌に対する高分子抗菌構造体の抗菌活性とその応用

抗菌ナノ粒子の主要海産養殖魚で問題になっている主要な細菌感染症に対する抗菌活性を調べ、魚を用いた感染実験を行い、その感染防御効果についても調べた。その結果、類結節症菌、α型溶血性連鎖球菌症菌、β型溶血性連鎖球菌症菌、ビブリオ病菌に対して抗菌活性が確認された。また、ナノ粒子を一定期間ニジマスに経口投与後にβ型溶血性連鎖球菌症原因菌を用いて実験感染を行った結果、感染防御効果が確認された。本研究では、1年目の計画に従って、産業的に大きな被害を出している魚病細菌のエドワジェラ症原因菌(Edwardsiella tarda、E. piscicida)、ブリ類結節症原因菌、細菌性腎臓病原因菌、冷水病原因菌、ならびに滑走細菌症原因菌に対するナノ粒子の最小発育阻止濃度(MIC)を微量液体希釈法によって測定した。本試験では4種類のナノ粒子溶液DAla、D60、Asp、ならびにGlyを用いてMICを測定し、一方で、各供試魚病細菌に対する陽性対照として既知の抗生物質を用い比較評価した。各種ナノ粒子による抗菌活性は、ほぼ同じ傾向が認められたが、中でもDAlaナノ粒子溶液は、全般的に成績がよかった。具体的には、DAlaナノ粒子溶液はグラム陽性細菌である細菌性腎臓病原因菌に対しては0.5μgでも抗菌性が認められ、これらの魚病細菌に対して、強い抗菌性を示すことが明らかとなった。また、グラム陰性細菌であるブリ類結節症原因菌、冷水病原因菌ならびに滑走細菌症原因菌について同様にして抗菌効果を調べた結果、高濃度の区で全てのナノ粒子溶液で抗菌性が認められた。しかし、冷水病原因菌に対してはDAlaナノ粒子溶液で50μg /mlの結果となり、グラム陰性細菌の中では比較的高い抗菌効果が認められた。グラム陰性細菌に対してはグラム陽性菌と異なり、抱合アミノ酸の影響は少ないが、どのナノ粒子溶液も高濃度でのみ抗菌性が認められた。しかし、エドワジェラ症原因菌に対しては、どの種類のナノ粒子溶液においても抗菌効果は認められなかった。本研究では、初年度は産業的に大きな被害を出している魚病細菌のエドワジェラ症原因菌(Edwardsiella tarda、E. piscicida)、ブリ類結節症原因菌、細菌性腎臓病原因菌、冷水病原因菌、ならびに滑走細菌症原因菌を対象に、ナノ粒子の最小発育阻止濃度(MIC)を微量液体希釈法によって測定し、各供試魚病細菌に対する陽性対照として既知の抗生物質を用い抗菌活性を比較した結果、DAlaナノ粒子溶液はグラム陽性細菌に強い抗菌性を示すことを明らかにした。また、グラム陰性細菌については、高濃度の区で全てのナノ粒子溶液で抗菌性が認められた。本年度は、これまで供試してきたナノ粒子では、一部の細菌に対して抗菌活性が認められなかったことから、さらに粒径の小さいナノ粒子を調製してその抗菌活性について調べた。具体的には。これまでのものは粒径が200nm程度であったのに対し、今回新しく調製したナノ粒子の粒径は、30nmと比較的小さくなっている。これらのナノ粒子を用いて抗菌試験を実施した結果、類結節症原因菌、滑走細菌、冷水病菌に対して10分の1の濃度で昨年度とほぼ同様の抗菌効果が得られる可能性が示唆された。また、抗酸菌に対する効果についても調べた結果、高い抗菌活性が確認された。しかしながら、初年度に得られた結果と同様にエドワジェラ症原因菌に対しては、高濃度の処理においても抗菌活性は認められなかった。また、実験動物であるブリを用いた試験では、本ナノ粒子溶液を一定濃度添加した飼育水における毒性試験を実施した。具体的には、循環型水槽を用いて全量100Lの海水に0.1%CNP溶液を100μL、900μL(計1mL)、9mL(計10mL)、40mL(計50mL)、50mL(計100mL)の順に1日おきに添加して飼育した。その結果、全ての区で死亡魚は認められておらず、今回の試験で実施した濃度では、ブリに対して毒性がないことが明らかになった。本年度は、動物実験を実施する予定になっていたが、供試魚を維持飼育管理を行っている中で、大規模な寄生虫症が発生し、また、なかなかおさまらず予定の実験を実施することが難しくなった。一部、生き残っと供試魚もいたが、健康な個体を必要尾数確保することができなかったので、次年度に実施することとした。当初計画していたとおりほぼ実施できた。しかしながら連鎖球菌ならびに各種耐性菌については、調整が間に合わず現在、実施の為に準備を行っている。1年目、2年目の試験結果から、最終年度はナノ粒子による抗菌性が認められた魚病細菌について、魚を用いた動物実験を実施し、その治療ならびに予防効果について調べる。水産学1年目の試験結果から、2年目はナノ粒子による抗菌性が認められた魚病細菌について、魚を用いた動物実験を実施し、その治療ならびに予防効果について調べる。

実験動物に感染症が発生したため、予定どおりの実験が実施されなかった為、次年度使用とした。当初の計画よりもスムーズに実験が進んだことにより、実験に必要な試薬やキットなどの購入経費が抑えられたことによる。今回繰り越した研究費を含めて実験魚を購入し、最終的に当初予定していた実験を全て実施できるようにしたい。次年度は、動物実験を用いた実験を行うため維持経費に使用したいと考えている。
フェリシア・ヘマンズとレティシア・ランドンに関する研究

19世紀前期に活躍した英国女性作家フェリシア・ヘマンズとレティシア・ランドンとその作品について調査・分析し、彼女等が後代の作家に与えた影響の一端について考察し明らかにした。本研究の目的は、19世紀前期に英米等で数多く出版された女性を読者対象とする年刊本(アニュアル)に最も多く作品が掲載されていた二人の女性作家(フェリシア・ヘマンズとレティシア・ランドン)について調査し、その作品を分析することによって、文学史上断絶したものとして捉えられがちだったロマン派からヴィクトリア朝への移行期に、女性作家が果たした役割を解明する一助となることと、同時に、アニュアルの特徴を体系的に整理することによって、研究対象年代における女性作家間の影響関係を明らかにすることである。研究目的を達成するため、大英図書館から必要文献を取り寄せたほか、平成22年2月に渡英し、大英図書館にて必要資料を収集して、主にアニュアルにおいて両作家が果たした役割を分析・整理することができた。平成21年5月時点までの研究成果は、日本英文学会全国大会にて『十九世紀前期のアニュアルで活躍した女性作家たち-Felicia HemansとLetitia Elizabeth Landon-』という題で発表し、それ以降の成果は、平成22年3月のブロンテ協会関西支部春季大会にて『シャーロット・ブロンテとリテラリー・アニュアル』という題で、後代の女性作家へ与えた影響を考察した発表を行う予定である。また平成22年3月には、研究対象年代の貴重文献を所有するサウスカロライナ大学にて、さらに文献を収集し、来年度の分析に備える予定である。研究目的を達成するため、平成21年度中に取り寄せた文献を解読する作業を進め、主にアニュアルにおいて両作家が果たした役割を分析・整理することができた。研究成果は、平成21年5月に日本英文学会全国大会にて発表した「十九世紀前期のアニュアルで活躍した女性作家たち-Felicia HemansとLetitia Elizabeth Landon-」と、平成22年3月のブロンテ協会関西支部春季大会にて発表した「シャーロット・ブロンテとリテラリー・アニュアル」をもとにして、2010年11月発行の摂大人文科学第18号に「ブロンテとリテラリー・アニュアル」という題の論文にまとめ、両作家が後代の女性作家へ与えた影響の一端を明らかにした。
擬対称関数の解析とタイヒミュラー空間

代表者佐官は、当該研究課題の海外共同研究者であるD.Partykaとの共同研究を継続している。その成果として、「ジョルダン曲線の一般化された擬対称自己同型からなる空間上の擬距離について」及び「Heinzの不等式について」を発表した。前者の論文では、ジョルダン曲線の一般化された擬対称自己同型からなる空間に擬等角写像を用いずにいくつかの擬距離を導入し、タイヒミュラー擬距離の位相的性質への応用を論じた。後者の論文では、単位円板から単位円板の上への1対1かつ調和な写像に関するHeinzの結果を、単位円周の自己同型のポアソン積分で与えられる写像の場合に改良した。応用として、調和かつ擬等角である写像に対し対応する結果を示した。また、間もなく投稿予定の論文では、単位円周の自己同型のポアソン積分で与えられるK擬等角写像に対するSchwarzの補題にあたる結果を導き、その応用としてKが1に収束するとき漸近的にシャープであるようにHeinzの不等式を改良した。擬対称性の解析には、調和測度、非調和比による最大歪曲度等の表現の解析が有用であり、調和拡張の撮等角性には、境界歪曲度、共役関数、コーシーの特異積分等が深く関わっていることが、これらの研究を通して判明した。それらの解析について、分担者西尾、吉田とポテンシャル論、確率論的観点から検討している。また、境界歪曲度は、調和拡張の撮等角性のみならず極値拡張とも密接に関連している。その解析については、関連する研究を行っている海外共同研究者Y.Shen, S.Wuとの研究連絡を継続しつつ、分担者大竹、須川と議論を重ねている。分担者今吉、小森、中西とは、タイヒミュラー空間に関連する各々の専門的研究の成果と当該研究との関連性を検討している。代表者佐官は、D.Party kaとの共同研究の成果「ジョルダン曲線の一般化された擬対称自己同型からなる空間上の擬距離について」を発表し、「Heinzの不等式について」を発表予定である。前者の論文では、ジョルダン曲線の一般化された擬対称自己同型からなる空間に、擬等角拡張を用いずに、いくつかの擬距離を導入し、タイヒミュラー擬距離の位相的性質への応用を論じた。これらの研究により、単位円周の擬対称自己同型あるいは一次元の擬等角写像(quasihomography)が、普遍タイヒミュラー空間を定義する擬等角写像の族の境界写像として重要な役割を果たしていることを示した。また、擬対称性の解析には、調和測度、非調和比による最大歪曲度等の表現の解析が必要になり、調和拡張の擬等角性には、境界歪曲度、共役関数、コーシーの特異積分が深く関わっていることが判明した。それらの解析について、分担者西尾、吉田、帰山とポテンシャル論、確率論的観点から検討している。また、境界歪曲度は、調和拡張の擬等角性のみならず極値拡張とも密接に関連している。その解析については、今後、分担者大竹と議論を重ねていく計画である。分担者今吉、小森、中西とは、タイヒミュラー空間に関連する各々の専門的研究の成果と本研究との関連性を検討している。その成果として"On Heinz's inequality"を発表予定である。

また、単位円板から単位円板の上への1対1かう調和な擬等角写像に関するSchwarzの補題および漸近的にシャープなHeinzの不等式についての成果を、論文として準備中である。"On Heinz's inequality"では、単位円板から単位円板の上への1対1かつ調和な写像に関するHeinzの結果を、単位円周の自己同型のポアソン積分で与えられる写像の場合に改良した。応用として、調和かつ擬等角である写像に対し対応する結果を示した。後者の準備中の成果では、単位円周の自己同型のポアソン積分で与えられるK擬等角写像に対するSchwarzの補題にあたる結果を導き、その応用としてKが1に収束するとき漸近的にシャープであるようにHeinzの結果を改良した。これらの研究により、先ず単位円周の自己同型のポアソン積分で与えられる調和写像が擬等角であるための必要十分条件が判明し、次に擬等角である場合には境界関数の擬対称性を用いた解析が興味深いことが分かってきた。また、タイヒミュラー空間等の研究への応用が期待される。擬対称性の解析には、調和測度、非調和比による最大歪曲度等の表現の解析が必要になり、調和拡張の擬等角性には、境界歪曲度、共役関数、コーシーの特異積分が深く関わっていることが判明した。それらの解析について、分担者西尾、吉田とポテンシャル論、確率論的観点から検討している。また、境界歪曲度は、調和拡張の擬等角性のみならず極値拡張とも密接に関連している。その解析については、今後、分担者大竹、須川と議論を重ねていく計画である。分担者今吉、小森、中西とは、タイヒミュラー空間に関連する各々の専門的研究の成果と当該研究との関連性を検討している。代表者佐官は、当該研究課題の海外共同研究者であるD.Partykaとの共同研究を継続している。その成果として"On Heinz's inequality"を発表した。また、単位円板から単位円板の上への1対1かつ調和な擬等角写像に関するSchwarzの補題および漸近的にシャープなHeinzの不等式についての成果を、間もなく論文として投稿予定である。前者では、単位円板から単位円板の上への1対1かつ調和な写像に関するHeinzの結果を、単位円周の自己同型のポアソン積分で与えられる写像の場合に改良した。応用として調和かつ擬等角である写像に対し対応する結果を示した。後者の投稿予定の論文では、単位円周の自己同型のポアソン積分で与えられるK擬等角写像に対するSchwarzの補題にあたる結果を導き、その応用としてKが1に収束するとき漸近的にシャープであるようにHeinzの結果を改良した。擬対称性の解析には、調和測度、非調和比による最大歪曲度等の表現の解析が必要になり、調和拡張の擬等角性には、境界歪曲度、共役関数、コーシーの特異積分が深く関わっている。その解析については、関連する研究を行っているYu-Liang Shenとの研究連絡を継続しつつ、分担者大竹、須川と議論を重ねている。
ゼブラフィッシュ変異体における神経・血管形成

臓器・組織に脳からの指令を伝える神経系と酸素や栄養を運ぶ血管系は目的が異なるものの、どちらも体のすみずみまでネットワークをはりめぐらせる器官である。それぞれの発生様式は全く異なるものと考えられていたが、これまでの申請者らの研究から両者には共通した分子メカニズムにより支配されることがわかってきた。これをもとに本研究では血管系と神経系の双方に欠損のある新規のゼブラフィッシュ変異体の同定・解析を行い、変異体にみられる発生異常を起点として、さらに両者に共通する発生・発達の分子機構を探索・解明することを計画した。1.解析途中の変異ゼブラフィッシュが東日本大震災の被害で死滅したことから、系統の復旧を試みた。前年度に復旧した変異系統mujinaに加えて、飼育環境の悪化により昨年度中の復旧ができなかった原因遺伝子未同定の変異系統(walk off系統)を、凍結保存精子からの人工授精を行うことで確保に成功した。walk off系統はゼブラフィッシュの発生期に運動神経と体節間血管の双方が密接にコンタクトするNiche様の細胞(MP細胞)が欠損する貴重な系統であり、今後は神経・血管・MP細胞の相互作用を解析することが可能になった。2.昨年度までの研究から変異体mujina系統の研究から、細胞内輸送系を担う分子群が血管内腔形成に重要な役割をもつことを発見していたが、血管内皮細胞を蛍光タンパクで標識するTie2:GFPマウスを導入し、新生血管のモデルであるマトリゲル・プラグ法とsiRNAによる遺伝子ノックダウン法を行うことによって、同様の分子メカニズムが魚類から哺乳類まで保存されていることを明らかにした。24年度が最終年度であるため、記入しない。神経系では神経成長円錐のフィロボディア(糸状仮足)が周辺のシグナルを認識して神経突起の伸長方向を決定するが、一方で血管系の形成の際にもやはり血管内皮細胞が紡錘状となってフィロポディアを伸縮させながら自らの位置を認識して定められた場所に移動していく現象が知られており、最近では両者には共通した発生のメカニズムのあることが注目を集めている。本研究では血管系と神経系の双方に欠損のある新規のゼブラフィッシュ変異体の解析を行い、これを起点に両者発生・発達のメカニズムに共通する分子機構を探索・解明することを目的としている。平成23年度には東日本大震災で全滅したゼブラフィッシュ変異体の凍結精子からの復旧を行った。研究計画作成時には予期しなかった建物被害による飼育環境の悪化とこれに伴う腸管内寄生虫の被害が重なり、系統の復旧にほぼ1年間の時間を必要とした。また顕微鏡等の研究機器の修理・更新にも予想以上に時間がかかったために研究計画を見直し、マウスを用いた研究を行った。具体的にはそれまでのゼブラフィッシュ変異系統の研究において細胞内輸送系を担う分子群が血管内腔形成に重要な役割をもつことを発見したことから、「同様の血管内腔機構が高等な脊椎動物に保存されている」ことを仮説とし、これをマウスを用いて検証した。具体的にはマウスの新生血管のモデルであるマトリゲル・プラグ法を採用し、siRNAによる遺伝子ノックダウンを試みた。残念ながら抗体を用いた手法では血管内腔の描出が不良であったため、血管内皮細胞をGFPで標識するTie2:GFPマウスを導入し、次年度以降の研究に備えた。東日本大震災で被害を受けたゼブラフィッシュ系統の復旧が遅れているものの、代わってゼブラフィッシュ変異体で得られた発見をより高等な哺乳動物での保存性を検証する研究計画を前倒して遂行している。全体としては上記の進捗状況と判断した。初年度に計画していたゼブラフィッシュを用いた研究を復旧し遂行するとともに、新たに導入したマウスの研究を並行して行う。
がん薬物療法を受ける高齢者のフレイル予防：縦断研究によるハ-モニ-ケアモデル開発

がん薬物療法を受ける高齢がん患者の健康状態を考慮した適切なケアは、副作用に伴うフレイル(脆弱性)の進行を予防し、生活の質の維持に重要である。本研究はがん薬物療法を受ける高齢がん患者のフレイルの影響要因を明らかにし、それらの結果を基にフレイルの進行予防のためケアモデルを開発、実用性の検証を行うことが目的である。家で暮らす高齢がん患者が実用できるケアモデルを提供し、フレイル進行予防に貢献することを目指す。
粒子線治療に関する基礎的研究

1緒言:粒子線の高いエネルギー賦与(高LET)と荷電粒子線の優れた線量分布(Bragg Peak)を応用してがん治療成績を向上させるために必要な基礎研究を行なった。粒子線の名目的標準線量(NSD)と晩期放射線効果の評価に重点を置いて研究を進め、重荷電粒子線の生物学的効果比(RBE)に関する研究はローレンスバークレイ研究所(LBL)の協力を得て実施した。2研究結果:a生物学的基礎研究:速中性子線治療の基礎になるNSD公式は早期皮膚反応についてほぼまとまった。速中性子線のNSD推定に必要な線量分副因子CN兇の乘數はx線よりも小さく、LETが高くなるにつれて低い値となることが分った。速中性子線による皮膚・軟部組織の晩期効果(マウスの後肢短縮を含む)は早期反応と相関と、線量が耐容限度を越え、線量分割數が多くなる程重篤になることが分った。重イオンの中でシリコンイオンに関する研究が進み、そのピーク位置のRBEはx線に対して2.4となり、その値は入射部よりも大きい。陽子のRBEは0.95である。b臨床トライアルによる基礎研究:速中性子ブースト照射によるNSDは900retと定まり、ブースト照射のRBEの値2.2は速中性子線の単独照射の時よりも小さい。陽子線による皮膚の線量効果関係はストランドクイスト型を示すことが分った。3結論:速中性子線の治療可能比を求める研究では、NSD公式が定まり、晩期効果に関する研究が進んだ。陽子と重イオンのRBEがかなり明らかになった。
ラーベス相化合物の電子構造

ラーベス相化合物は六方晶C14,C36型と立方晶C15型の3つのタイプの結晶構造を持ち、200個以上のものが見い出されている。そしてその〓性は変化に富んでおり、他の化合物に見られない〓性が観測されている。本研究はこの様な〓性と電子構造の関連をバンド理論に基き解明することを目的としている。得られた結果は次に示される。(1)遷移金属間化合物のバンド計算を行い、状態密度,〓気モーメント等を求めた。常〓性状態のバンド構造から、フェルミレベルが状態密度曲線のどの位置を占めるかで化合物が常〓性,強〓性,反強〓性のどの状態をとるかを大雑把に理解できた。(2)遷移金属間化合物A【B_2】の結晶構造は主としてB原子によって決まり、B原がCr,Co,Ni(Mo,Rh,Pd)の場合はC15型,Mn,Fe(Tc,Ru)の場合にはC14型が安定で、この規則からずれている場合には何らかの〓性が関与している。(3)B原子のバンド幅はA原子によって微妙に変化する。A原子がY,Zr,Nbと変化するとA,B原子のdバンドの混成が強くなりB原子のdバンド幅はY→Nbに従って広くなる。そのために、〓気モーメントを持つために得するエネルギーがY→Nbで急激に減少し、Nb→Zr→Yの順でB原子の〓性を強めている。(4)A原子を4d遷移金属から3d遷移金属に置き換えたときも同じ傾向が見られる。即ち、A原子が4d→3dに変わるとA原子とB原子の混成が始まり、B原子のバンド幅が広まる。そのために〓気モーメントを持つために得するエネルギーが大幅に減少し、Zr【Fe_2】は強〓性だがTi【Fe_2】は反強〓性になる。
基板界面による強誘電性液晶の層構造及び物性制御と新界面評価システムの試作

反強誘電性を示す液晶について基礎、応用の両面から研究を行った。主な成果は、(1)捩位と呼ばれる複合欠陥の発見、(2)コノスコープ像観察による副次相(SmCa*)の構造解析と悪魔の階段の出研、(3)さまざまな副次相を持つ液晶の混合物のコノスコーポ象観察による、電場-温度相図の作製と強誘電的および反強誘電的相互作用競合による解釈、(4)バイアス電場下での誘電測定と電場誘起悪魔の階段の出現、(5)3種の同族列液晶のX線回折による層間隔測定と分子2量体化モデルの検討、(6)スメクティック層間隔に対する高次X線回折の測定と層の秩序度の決定、などである。液晶セル中での界面近傍の分子の拡散挙動を研究するための全反射強制レーリー散乱装置を、当初の的目通り、おそらく世界で初めてかなり高い完成度で構築できた。この装置を用いて、一様に配向したネマティック液晶中での棒状染料分子の報散定数に対する、界面の影響を調べた。この結果、界面ではバルクと比較して速い拡散過程があることが分かった。界面の影響であることを確認するために、通常の強制レーリー散乱による拡散定数測定のセル厚依存性を測定した。この結果、2μm厚のセルで確かに速い拡散が観測され、界面での速い拡散は本質的なものであることが分かった。金属など固定表面近傍での不純物原子の拡散では表面近傍の欠陥構造やボイドのために完全結晶中と比べて拡散定数は大きいことが知られている。ネマティックのような流動性のある液晶中でも表面近傍の配向乱れによって同様のことが起こッている可能性が考えられる。
翅形成マスター遺伝子を用いた翅獲得メカニズムの解明とその応用

昆虫の翅獲得の分子メカニズムを明らかにするため、ショウジョウバエにおいて翅形成のマスター遺伝子として同定されたvestigial(vg)およびVGとヘテロテトラマーを形成する転写因子をコードするscalloped(sd)に着目し、無翅昆虫および有翅昆虫を材料に用い、発現解析およびRNAi法を確立し機能解析を行った。本研究により、昆虫による翅獲得メカニズムを考察する新知見および新規生物農薬の開発の可能性を見いだした。ナミテントウにおけるparental RNAi法の検討まずナミテントウにおいてParental RNAi法を確立するため、二本鎖RNA量やインジェクションの時期、一回のインジェクションによるRNAiの有効期間などについて条件を検討した。この条件検討には、幼虫孵化の時点でRNAiの効果が明確であること、さらに初期胚へのインジェクションによるRNAi法(embryonic RNAi法)の効果を既に確認していることから、付属肢の遠近軸形成に関与するホメオボックス遺伝子であるナミテントウDistal-less(Ha-Dll)を用いた。その結果、蛹・未交尾雌成虫のいずれのステージにおいてもHa-Dllの二本鎖RNAをインジェクションした場合、不妊となりParental RNAi法による効果を確認できなかった。不妊となった原因については不明であるが、今後ナミテントウからクローニングした他の遺伝子について条件検討を行う予定である。マダラシミにおけるembryonic RNAi法の検討これまでにRNAi法について全く報告のない無翅昆虫であるマダラシミについてRNAi法が有効であるか否かを検討した。そこでまず遺伝子配列や機能が進化的に保存されたホメオボックス遺伝子であるDistal-less(Dll)をマダラシミよりクローニングした。得られた配列に基づき二本鎖RNAを合成し、初期胚にインジェクションを行うことにより、embryonic RNAi法の有効性を検討した。その結果、胸部および頭部の付属肢において顕著な短縮が観察された。したがって、マダラシミにおいてもembryonic RNAi法を用いた遺伝子の機能解析が有効であることが判明した。地球上で昆虫が繁栄してきた要因の一つとして、翅の獲得が挙げられる。昆虫翅の進化的な由来については古くから議論され、いくつかの仮説が提唱されているものの、未だに決定的な証拠は示されていない。この昆虫翅の起源の問題にアプローチするために有翅昆虫に最も近縁な無翅昆虫であるシミ目に属するマダラシミ(Thermobia domestica)に着目した。昆虫の翅形成については、主にショウジョウバエにおける研究から、vestigial(vg)およびscalloped (sd)の両遺伝子が必須の機能を有することが明らかとなっている。そこで本研究では、マダラシミからクローニングしたvgおよびsdについて、RT-PCR法により各体節における発現解析を行った。その結果、マダラシミのvgは胸部全体節で高い発現を有していることが明らかとなった。興味深いことに、有翅昆虫において通常翅の存在しない前胸でもマダラシミにおいては他の胸部体節と同程度の発現が認められた。マダラシミの胸部各体節には側背板と呼ばれる背板側方部の突出構造が存在しており、この構造から翅が派生したとされる仮説が提唱されている。今回の結果から、vgが側背板のような突出構造の形成に関与している可能性が示唆された。また、飛べないテントウムシの作出法を開発する過程で、これまで明らかにされていなかったsdの新規機能を発見した。さらに、このsdの新規機能はチャイロコメノゴミムシダマシ(Tenebrio molitor)においても保存されていることが明らかとなった。シミ目は、翅を持たず、変態も行わない祖先型を示す無翅昆虫である。そのため、昆虫の祖先的な体制を理解するにあたり、優れたモデルになると考えられる。そこで、シミ目が有翅昆虫に最も近縁な無翅昆虫であるという点に着目し、昆虫翅獲得の分子機構を調査することを目的として、既に飼育法を確立したマダラシミ(Thermobia domestica)においてショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)で同定された翅形成のマスター遺伝子であるvestigialおよびそのコファクターをコードするscallopedについて以下の解析を行った。まず、in vivo遺伝子機能解析法として本研究により以前に確立したembryonic RNAi法により、胚におけるvestigialおよびscallopedの機能解析を行った。しかしながら、いずれの遺伝子においても胚致死となってしまった。したがって、embryonic RNAi法では表現型の解析が不可能であることが判明した。そこで、後胚発生期における遺伝子機能阻害を行うため、幼虫の体内への二本鎖RNA注射によるnymphal RNAi法の適用を試みた。その結果、いずれの遺伝子のRNAiにおいて、特異的な表現型が観察された。したがって、マダラシミにおいてnymphal RNAi法が有効であることが明らかとなった。現在、本方法を用いて、無翅昆虫における翅形成マスター遺伝子の機能を詳細に解析中である。

また、有翅昆虫の中で最も祖先的と考えられている浮遊目昆虫の一種であるシロタニガワカゲロウ(Ecdyonurus yoshidae)を実験材料に用いvestigialの発現部位を調査するため、リアルタイムPCR法に基づく定量的RT-PCR法を行った。その結果、昆虫翅の起源を考える上で興味深い結果が得られた。
室温可視発光薄膜の合成とその評価

(1)蛍光発光機能のないCdOとWO3の混合粉末をぺレットにしたターゲットに266nmのパルスレーザーアブレーションにより、酵素雰囲気中で室温で発光機能をもつCdWO4薄膜を作成できることを見出し、結果が学術誌に掲載された。この結果をもとに以下の実験成果が得られた。(a)レーザーアブレーションを用いたCdWO4薄膜の作成条件のうち、レーザースポットサイズ、レーザー強度、酸素圧、ターゲット-基板間距離、基板温度を検討した。アブレーション後に薄膜をアニールすることで結晶性の良い薄膜が得られることを見出した。プルーム中でCdWO4クラスターが合成され、基板上に堆積することが示唆された。結晶性の促進に伴い、室温で充分蛍光発光強度のある薄膜が得られた。(b)CdW04単結晶をターゲットにし、レーザーアブレーションによりCdWO4クラスターを表面積の大きなゼオライト上に堆積させ、発光機能を調べた。XRDでは非晶質、EPMAではCd,Wが表面上に分布し、SEMでは粒子がほとんど観測されないことから、クラスターが生成すると考えた。CdWO4には2種類の発光ルートがあること、CdWO4がクラスターになると低波長側の発光が得られることが判明した。(c)このレーザ一を用いた新しい合成法を他の複合酸化物薄膜作成に展開した。CaOと-WO3から室温で可視光発光機能性CaWO4薄膜をこの方法により初めて合成できた。以上の成果を発表準備中である。(2)超高真空装置内でSiターゲットをレーザーアブレーションし、テフロン基板上に堆積させると酸素原子を含むSiクラスター、Si3-4O、が生成し、この仕事関数がSiより小さいことをXPS,UPSを用いた価電子帯スペクトルから明らかにした。結果を学術誌に投稿し受理された。(3) SiのレーザーアブレーションをNH3雰囲気中で行い、窒素終端Siの作成プロセスを学術誌に報告した。(4)レーザーアニールにより室温で安定で、緑色発光する窒素終端Siが得られた。結果を報告準備中である。(1)室温可視発光薄膜をCdWO_4(010)単結晶をターゲットとして266nmパルスレーザーアブレーションにより作成した。作成した膜中のCdとWの元素分布をEPMAにより表面からの脱離放出角の関数として解析した。更にCd/W比を酸素圧,ターゲット-基板間距離を変化させて検討し,化学量論比(1:1)が得られる条件を見い出した。得られた薄膜は室温でカソードルミネセンス,フォトルミネセンス特性を示した。以上の結果を論文発表した。(2)ゼオライト細孔内に可視発光微粒子を作成するプロセスの解析を行なう過程で,ゼオライトに266nm光を照射するとゼオライト骨格からAl,H_2,H_2Oが脱離することを見い出し,飛行時間質量分析法により放出粒子のエネルギー解析を行なった。Shifted-Maxwell-Boltzmann分布によく結果が一致し,この解析から2光子プロセスとそれに続く表面緩和過程を提案した。(3)設備備品として購入した紫外線源を現有の超高真空系に設置し,エネルギーアナライザーと動作させ紫外光電子スペクトルをとれることを確認した。又,この真空紫外線源でHe-I21.2eVを発光させ,Si微粒子作成のために使用している有機シリコン蒸気の分解を調べている。

(1)発光機能のないCdOとWO_3の混合粉末ペレットをターゲットとして266nmのパルスレーザーアブレーションにより、酸素雰囲気中で室温で発光機能を持つCdWO_4薄膜を作成できることを見いだし、学術論文として報告した。(2)CaOとWO_3の混合粉末ペレットをターゲットとしたアブレーションによりCaWO_4薄膜を作成することができた。作成した薄膜は室温で発光し、450nm付近にピークをもつスペクトルを示した。CdWO_4と比較して、レーザー光のエネルギーが飛行中の粒子の並進エネルギーとして分配される割合が大きいことがわかった。(3)レーザーアブレーションによる粒子放出のメカニズムを飛行時間分解質量分析法により解析した。ターゲット温度を変化させると、脱離粒子の放出量が変わることから、脱離プロセスが熱的であること、飛行粒子が脱離後プラズマとなり、レーザー光エネルギーにより加速されることを結論した。この結果を論文投稿し、掲載が許可された。(4)266nmパルスレーザー照射により、アブレーションにより粒子が脱離した後のCdWO_4熱緩和により、coneが表面上に3方向に配列することを見いだした。この3方向を原子レベルでのCdWO_4(010)の表面原子の構造、配列と関連づけた。結果を論文投稿し、掲載が許可された。(5)酸素雰囲気中で放出する粒子のエネルギー解析を3チャンバー構成の差動排気系で解析し、質量の大きなクラスターが飛行し、これが発光機能を持つ薄膜に重要な役割をはたすことを示した。(6)有機シリコンガスのうちゼオライトに吸着し、266nmで光分解するものを見いだした。表面に折出したSi種をIR、X線電子分光で解析した。発光機能について調べている。(7)Siターゲットをアブレーションして得られるクラスターはゼオライトに堆積すると、負の電荷をもち、熱により細孔内を拡散することを見いだした。Siクラスターの発光機能について調べている。(1)蛍光発光機能のないCdOとWO3の混合粉末をペレットにしたターゲットに266nmのパルスレーザーアブレーションにより、酸素雰囲気中で室温で発光機能をもつCdWO4薄膜を作成できることを見出し、結果が学術誌に掲載された。この結果をもとに以下の実験成果が得られた。(a)レーザーアブレーションをもちいたCdWO4薄膜の作成条件のうち、レーザースポットサイズ、レーザー強度、酸素圧、ターゲット-基板間距離、基板温度を検討した。アブレーション後に薄膜をアニールすることで結晶性の良い薄膜が得られることを見出した。プルーム中でCdWO4クラスターが合成され、基板上に堆積することが示唆された。結晶性の促進に伴い、室温で十分蛍光発光強度のある薄膜が得られた。(b) CdWO4単結晶をターゲットにし、レーザーアブレーションによりCdWO4クラスターを表面積の大きなゼオライト上に堆積させ、発光機能を調べた。XRDでは非晶質、EPMAではCd,Wが表面上に分布し、SEMでは粒子がほとんど観測されないことから、クラスターが生成すると考えた。
開発者背景情報を活用するコード推薦システム

開発者と開発環境の相互作用に焦点を当てて研究進め、(1)開発者の編集操作履歴から開発者の意図を推定し、コード推薦システムの推薦精度を向上させる手法の提案、(2)プログラムの大域的な構造を変更するようなリファクタリングアルゴズムの提案と実証、(3)細粒度の編集操作履歴と、開発者が認識する作業単位の関連性を発見する手法の提案、(4)開発者の意図に反してプログラムに漏れ(omission)がある場合の巻き戻し型デバガの提案、(5)ライブプログラミング環境を実用的にする目的で、テスト実行機能との統合およびデータ構造可視化機能の統合を行い、また開発者の行動変化ついての利用者実験を行った。研究計画に沿って、コード推薦システムに開発者知識を推定する手法を取り入れることを試みた。具体的にはKerestenの関心度モデルに基づいて編集操作履歴から開発者の興味を推定することで推薦精度の向上を目指した。Eclipse統合開発環境およびSeleneコード推薦システムの上に、関心度追跡アルゴリズムと推薦重み付けアルゴリズムを追加し、実験的に取得したソフトウェア開発時の操作履歴の記録から、重み付けパラメータの最適化を行った。その上で利用者実験を行い、開発者が少数のモジュールを集中して編集している場合に推薦の質の向上を得た。この結果はInternational Conference on Software Engineering (ICSE)に併設される査読付き国際ワークショップRSSEに採録・発表された。上記で扱ったような開発者知識をコード推薦以外にも応用する試みとして(1)開発者の編集行動に即時のフィードバックを与えるライブプログラミングシステムおよび、(2)実行履歴に基づくデバッガの改良を行った。(1)ライブプログラミングは試行錯誤や誤りの早期発見に適していることで注目されているが、本研究課題で行っているような開発者の意図を推定によって、フィードバックをより適切なものにすることが可能になると考えられる。この発想の下、本年度は様々な実験に供することができるようなライブプログラミングの基本機能についての改良を行った。(2)実行履歴デバッガは、プログラムの実行内容を記録しそれを利用者が精査することで効率的に誤りを発見させるようなシステムである。本年度はそのようなデバッガにプログラム静的解析結果を利用する方法を提案・発表したが、この際に記録する実行履歴や、解析によって得る参照関係は、開発者の意図の近似となっている可能性がある。開発者の知識をソフトウェア開発環境で活用する試みとして(1)開発者の編集行動に即時のフィードバックを与えるライブプログラミングシステムおよび、(2)実行履歴に基づくデバッガの改良を行った。これらは前年度から行っている試みの継続である。ライブプログラミングシステムは、試行錯誤や誤りの早期発見に適していることで注目されているが、本研究課題で行っているような開発者の意図を推定によって、フィードバックをより適切なものにすることが可能になると考えられる。この発想の下、本年度はライブプログラミング環境においてユニットテスト技法を簡便に用いる手法を提案・実現した。これまでのライブプログラミングが教育などの小規模なソフトウェア記述のみを対象としていたのに対し、本格的なソフトウェア開発にも利用できる新たな可能性を示すことができた。この成果はInternational Conference on Systems, Programming, Languages and Applications: Software for Humanity (SPLASH)国際においてポスターおよびデモとしてそれぞれ採択・発表されている。実行履歴デバッガは、プログラムの実行内容を記録しそれを利用者が精査することで効率的に誤りを発見させるようなシステムである。昨年度より進めている「実行されなかったことによる誤り(Omission Bug)の発見」に関して、問題提起とその解決手法を示した論文がACM/SIGAPP Symposium On AppliedComputingに採択され発表を行った。有効性についてのさらなる実験を行い、論文誌に投稿中である。ライブプログラミングシステムに関する研究、実行履歴デバッガに関する研究ともに、国際会議等で発表するなど一定の成果を挙げている。開発者の知識をソフトウェア開発環境で活用する試みとして開発者の編集行動に即時のフィードバックを与えるライブプログラミングシステムの研究を行った。この発想の下、本年度は以下の2点について研究を進めた。(1)ライブプログラミング環境の効果のモデル化に関しては、これまで即時のフィールドバックがどのようにプログラミング体験を変化させるかが不明であったところ、我々は実験的なライブプログラミング環境を使用した経験を基に、特に誤りを発見するタイミングに影響を与えている可能性に注目してモデル化を行った。さらに予備的な実験を数名の被験者を対象に行い、モデルが不足する点や他の要因についての検討を行った。この結果は、日本ソフトウェア科学会プログラミングとプログラミング言語ワークショップにおいてポスター発表された。(2)リスト構造や木構造を代表とするデータ構造とそれに対する処理を記述する際に、ライブプログラミング方式でデータを自動的グラフィクス表示するような開発環境を設計し、予備的な処理系を作成した。データ構造に関する処理は、参照関係が複雑になるためにコード動きを理解するのが困難なため、ライブプログラミングによる効果が高いであろうという予想に基づいている。予備段階ではあるが、構想と処理系作成の際の問題解決を中心とした内容で、情報処理学会プログラミング研究会での発表を行った。また国際会議<Programming>に併設されたワークショップProgramming Experience 2017 (PX/17)においても発表を行う予定である。ライブプログラミングシステムに関する研究を中心に進めていて、新しい研究テーマにつながる課題の発見と、その第一歩に踏み出すことができた。今後の発展も大いに期待できる。

開発者の知識をソフトウェア開発環境で活用する試みとして開発者の編集行動に即時のフィードバックを与えるライブプログラミングシステムの研究を行った。これらは前年度から行っている試みの継続である。ライブプログラミングシステムは、試行錯誤や誤りの早期発見に適していることで注目されているが、本研究課題で行っているような開発者の意図を推定によって、フィードバックをより適切なものにすることが可能になると考えられる。この発想の下、本年度は以下の2点について研究を進めた。(1)前年度に作成を開始したデータ構造プログラミングのためのライブプログラミング環境の開発を継続した。前年度までに作成していた基本部分に加えて、(a)データ構造の自動レイアウト機能、(b)プログラム変更前後でデータ構造表示が自然に変化するようなmental map preservation機能を中心に、実用的な開発環境に必要となるように機能の充実を図った。(2)このような環境が開発者のプログラミング行動にどのような影響を与ぼすかについての予備的な実験を行った。具体的には、今回開発した環境と、文字列によってデータ構造の表示を行うライブプログラミング環境の2つを用い、小規模のデータ構造に関するプログラミングを行わせ、その違いを観察した。その結果、文字列表示と図表示では、図表示の方が実行時エラーを早く解決している傾向があること、図表示の場合には文字列表示の場合に見られない種類の誤りを犯す場合があることなどが判明した。また、被験者の多くが図表示の有用性を認めていることも分かった。これらの成果については現在、国際会議に論文を投稿中である。開発者と開発環境の相互作用に焦点を当てて研究進め、(1)開発者の編集操作履歴から開発者の意図を推定し、コード推薦システムの推薦精度を向上させる手法の提案、(2)プログラムの大域的な構造を変更するようなリファクタリングアルゴズムの提案と実証、(3)細粒度の編集操作履歴と、開発者が認識する作業単位の関連性を発見する手法の提案、(4)開発者の意図に反してプログラムに漏れ(omission)がある場合の巻き戻し型デバガの提案、(5)ライブプログラミング環境を実用的にする目的で、テスト実行機能との統合およびデータ構造可視化機能の統合を行い、また開発者の行動変化ついての利用者実験を行った。
胎児仮死における新規の羊水診断マーカーの検索とその病理的意義の開明

羊水中の生物活性物質(カテコールアミン、β-エンドルフィンなど)が胎児切迫仮死において上昇することが報告されており、その診断マーカーとしての意義が提唱されている。我々は羊膜上皮細胞が種々の生物活性物質(神経栄養因子、神経伝達物質、アクチビン、ノギン、アルブミン、エリスロポイエチン)を合成、分泌する能力を保持していることをin vitro実験で証明してきた。この羊膜上皮細胞のin vivo機能について、胎児切迫仮死動物モデルを用いて検討した。妊娠17齢ラットの子宮血管の30分間の結紮により、胎児仮死を作出した。24時間および48時間後に羊水を採取して、カテコールアミン、アセチルコリン、アクチビン、神経栄養因子を測定した。モデルラットの羊水中のNT-3(神経栄養因子)は、3.5±2.0pg/m(対象1.1±1.1pg/ml)に有為に上昇していた。そしてactivin-Aおよびカテコールアミン(DA, DOPACNE)も上昇していた。またインフォームドコンセント施行後に得られた胎盤より羊膜上皮細胞を分離、培養し、in vitro低酸素実験を行った。培養液中の神経栄養因子の測定を行ったところ、NT-3濃度が0.18±0.10pg/ml(対象O.56±0.19pg/ml)と有為に上昇した。NGF, BDNFは上昇傾向にあるが有為さはなかった。この実験結果より胎児切迫仮死モデルにおいて、羊水中の神経栄養因子、特にNT-3有為に上昇することが判明し,培養実験でも証明された。既報のごとくカテコールアミンおよびactivin-Aの羊水濃度が胎児切迫仮死で上昇することが今回の実験モデルラットでも証明された。本実験により羊水中の種々の生物活性物質は羊膜上皮細胞から合成、分泌され、胎児仮死において羊水中の濃度が上昇することが判明した。このことより、ヒト胎児切迫仮死においても羊水中のこれら生物活性物質の濃度が胎児仮死の診断マーカーとして応用できる可能性を示唆された。羊水中の生物活性物質(カテコールアミン、βエンドルフィンなど)が胎児切迫仮死において上昇することが報告されており、その診断マーカーとしての意義が提唱されている.我々は羊膜細胞から種々の生物活性物質(神経栄養因子、神経伝達物質、アルプミン、エリスロポイエチン)が分泌されていることを証明してきた。本実験ではヒト羊膜細胞の中胚葉誘導因子(アクチピン)の合成と分泌について検討した。インフォームドコンセント施行し、帝王切開分娩により得られた胎盤より羊膜細胞を分離、培養した。培養上清中のアクチビン濃度は柳200pg/ml(ELISA法)であった。濃縮培養上清(アクチビン濃度、8.7ng/mlをツメガエルSt.8.5の予定外胚葉を用いてanimal cap assayを施行した。3日後の外植体では背策、筋肉、神経組織への分化が見られた.原腸胚期では,goosecoid,Xlim-1,XbrachyuryのmRNA誘導がみられた.神経胚期ではXnot-1,m-actin,NCAM mRNAの誘導が見られ、この誘導はfollistatinにより誘導された.また培養系へのアクチビン添加により、下流のnogginの誘導が認められた。この誘導はアクチビン濃度に依存し、cycloheximide処理で阻害されず、抗アクチビン抗体により阻害された。

この結果、3胚葉に分化する前に形成されるヒト羊膜組織は中胚葉誘導因子を合成・分泌し、胎生初期の発生分化にも関与していることが示唆された.次に、ラットの子宮血管を一時結紮による胎児仮死モデルを作成し、1-2日後の羊水中の生物活性物質を測定した。そしてアクチビンおよび神経栄養因子(BDNF,NT-3)の有為な上昇が観察された。以上より胎児仮死において、アクチビンおよび神経栄養因子は生化学的診断マーカーとして使用可能であると考えられる。羊水中の生物活性物質(カテコールアミン、β-エンドルフィンなど)が胎児切迫仮死において上昇することが報告されており、その診断マーカーとしての意義が提唱されている。我々は羊膜上皮細胞が種々の生物活性物質(神経栄養因子、神経伝達物質、アクチビン、ノギン、アルブミン、エリスロポイエチン)を合成、分泌する能力を保持していることをin vitro実験で証明してきた。この羊膜上皮細胞のin vivo機能について、胎児切迫仮死動物モデルを用いて検討した。妊娠17齢ラットの子宮血管の30分間の結紮により、胎児仮死を作出した。24時間および48時間後に羊水を採取して、カテコールアミン、アセチルコリン、アクチビン、神経栄養因子を測定した。モデルラットの羊水中のNT-3(神経栄養因子)は、3.5±2.0pg/m(対象1.1±1.1pg/ml)に有為に上昇していた。そしてactivin-Aおよびカテコールアミン(DA, DOPACNE)も上昇していた。またインフォームドコンセント施行後に得られた胎盤より羊膜上皮細胞を分離、培養し、in vitro低酸素実験を行った。培養液中の神経栄養因子の測定を行ったところ、NT-3濃度が0.18±0.10pg/ml(対象0.56±0.19pg/ml)と有為に上昇した。NGF, BDNFは上昇傾向にあるが有為さはなかった。この実験結果より胎児切迫仮死モデルにおいて、羊水中の神経栄養因子、特にNT-3有為に上昇することが判明し,培養実験でも証明された。既報のごとくカテコールアミンおよびactivin-Aの羊水濃度が胎児切迫仮死で上昇することが今回の実験モデルラットでも証明された。本実験により羊水中の種々の生物活性物質は羊膜上皮細胞から合成、分泌され、胎児仮死において羊水中の濃度が上昇することが判明した。このことより、ヒト胎児切迫仮死においても羊水中のこれら生物活性物質の濃度が胎児仮死の診断マーカーとして応用できる可能性を示唆された。
Bach転写因子群による発がんの分子機構

1.研究目的.本研究の目的は、Bach1とBach2遺伝子の異常が実際ヒトの悪性腫瘍の原因となっているかどうかを明らかにすることである。具体的には、(1)Bach2が全く発現していないヒトBリンパ球性白血病細胞株にBach2を遺伝子導入することにより、Bach2ががん抑制遺伝子としての機能を持つかを明らかにする。また、LOHのある症例でBach2遺伝子のミュウテイションがあるかどうかを検索する。(2)Bach1がダウン症候群の急性巨核球性白血病やTMDの原因遺伝子であるかどうかを明らかにするために、Bach1のトランスジェニックマウスを作製する。2.研究によって得られた新たな知見等の成果.がん遺伝子Mafのファミリーとヘテロ二量体を形成するBach1とBach2の機能を解析し以下の点について明らかにした。(1)Bach2をBach2が発現していないBリンパ球性白血病細胞株RAJIに過剰発現させると増殖能(コロニー形成能)を著しく抑制する。(2)Bach2遺伝子は、B細胞性悪性リンパ腫で高率にLOHがみられる。しかし、検索したLOH(+)の5症例とBach2の発現がまったく見られなかった2種類のB細胞株にはBach2遺伝子に点変異などの異常は認められなかった。ただし、プロモーター領域の検索はまだ行っていない。(3)Bach1のトランスジェニックマウスを作製した。現在ライン化を進めている。今後、白血病の発症や造血能について解析する予定である。
ゲノム上の距離が確率に変換される細胞系譜決定機構の存在を検証する

細胞分化においては、系譜特異的な転写因子群がネットワークを構成しながら、各系譜に特徴的な遺伝子発現パターンを確立する。一方、細胞分化は確率論的にも制御されると考えられている。しかしながら、確率論的制御を担う分子機構や、確率論的な分化制御と転写ネットワークによる分化制御との接点は未だ不明である。これまでの予備実験結果から、我々は分化能の獲得には鍵となる転写因子の発現以前に遺伝子-エンハンサー間のループ構造が予め整っている必要があること、さらにその形成には確率論的機構が働くと考え、全く新しい仮説:「細胞運命決定には、ゲノム上の遺伝子-エンハンサー間の『距離』がクロマチン立体構造決定の『確率』に変換される原理が用いられている」を得るに至った。本研究は細胞分化の基本原理として、転写因子による分化プログラムと確率論的機構がどのように出会うのかを解明するために、本仮説を検証する。2018年度は、細胞分化において早期クロマチンループ構造がどの段階で形成されるか、さらに早期クロマチンループ構造形成が普遍的な事象であるかについて検討を行った。早期クロマチンループ構造の形成時期の評価については、単球分化に必須の転写因子遺伝子をモデル遺伝子として解析を行った。この遺伝子座のループ構造が形成される血球細胞の分化段階を解析した結果、血球分化の極早期に形成されることが判明した。また、早期クロマチンループ構造形成の普遍性の検討では、公共データを用いて細胞分化に伴い活性化される遺伝子について解析を進めた。その結果、複数の細胞系譜においてクロマチンループ構造の早期形成が普遍的であることを示唆する結果を得た。2019年度は、特にループ構造形成の確率論的機構を評価するために新規レポーター細胞を作出して解析を行う。本研究の実施計画は以下に記述する三段階で構成されており、2018年度は主に1)、2)について解析を行った。1)造血細胞分化に伴うクロマチン立体構造変化の解析:これまでに我々は単球分化に重要な転写因子遺伝子Klf4の遺伝子-エンハンサー間のループ構造がKlf4の発現誘導以前に形成されていることを見出している。この両領域の近接が血球分化のどの段階で生じるかを検証するために、生体由来の血球前駆細胞のFISH解析を行った。その結果、単球よりはるか上流の骨髄系共通前駆細胞(CMP)の段階で、高頻度に両領域の近接が検出された。このCMPでは、Klf4遺伝子だけでなく、Klf4を誘導する転写因子遺伝子IRF8の発現も誘導されておらず、Klf4遺伝子の遺伝子-エンハンサー間のループ構造は極めて早期に形成されることが明らかとなった。2)早期クロマチンループ構造形成が普遍的な事象であるかの評価:Klf4遺伝子では、発現誘導以前に形成されるクロマチンループ構造を介して、エンハンサーとプロモーターとが相互に活性化することが判明している。早期クロマチンループ構造の普遍性を評価するために、複数の細胞系譜のPromoter Capture Hi-Cの公共データを用いて、エンハンサーとプロモーターとの近接が認められ、かつ細胞分化に伴い新規に活性化される遺伝子を抽出した。これらの遺伝子のエンハンサーとプロモーターのヒストン修飾を解析した結果、約6割においてKlf4遺伝子と同様のエンハンサーとプロモーターとの相互活性化が認められ、早期クロマチンループ構造形成の普遍性が示唆された。3)クロマチンループ構造の大きさと形成頻度との関係を評価する:この解析では、ループ構造が形成されるとレポーター遺伝子が発現する細胞株を作出して解析することを計画しており、現在レポーター細胞の作出など準備を進めている。2019年度においても三段階の計画で研究を進め、特に2)、3)を中心に解析を行う予定である。1)2018年度の解析では、解析した全ての分化段階においてKlf4遺伝子の遺伝子-エンハンサー間のループ構造が検出されており、このループ構造がどの段階で生じるかは未だ不明である。2019年度においてはさらに上流の造血幹細胞、多能性前駆細胞を用いた解析を行う。2)2019年度では、分化前のクロマチンループ構造データを用いた評価、ならびに分化の鍵を握る転写因子遺伝子での詳細な解析を行う。この解析は血球系細胞に限らず複数の細胞種を対象に公共データを用いて調べる。必要に応じて血球細胞でのHi-CやCapture Hi-Cを行う。分化に関わる転写因子遺伝子が細胞系譜特異的なループ構造を持つか、またそのループ構造の大きさと血球細胞が分化産生される頻度とに逆相関性があるかに注目する。3)ループ構造が形成されるとレポーター遺伝子が発現する細胞株を作出して、解析を行う。CTCFなどのDNA結合配列を、波長の異なる蛍光タンパク質などのレポーター遺伝子の近傍、ならびにエンハンサー配列の近傍に配置する。エンハンサーとの距離が異なるレポーター遺伝子を複数用いて、各レポーター遺伝子の発現頻度を計測する。この発現頻度と、DNA配列から導き出される1次元上の距離との関係を評価する。