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水素移行反応を活用した木質バイオマスの脱酸素化と芳香族炭化水素への転換

本研究では、木質バイオマスを液化して得られるバイオクルードオイルからの効率的な炭化水素製造に向けて、重質油との混合接触分解における水素移行反応の活用を検討した。結果として、水素移行反応を促進することにより、バイオクルードオイル中に含まれる酸素の大部分を水として脱酸素できることを確かめた。これは、重質油中に含まれる水素が水素移行反応によって含酸素化合物に受け渡されて水を生成したためである。接触分解は水素雰囲気を用いない安価なプロセスだが、非水素雰囲気下にもかかわらず水としての脱酸素ができることで、炭素損失を伴わずに効率的にバイオマスを炭化水素へ転換することが可能になる。本研究では、バイオオイルと重質油の混合接触分解により、バイオオイルの脱酸素化と芳香族炭化水素への転換を安価なプロセスで効率的に進行させることを目的としている。今年度(平成27年度)は、木質バイオマスの加溶媒分解によって調製したバイオオイルと重質油モデル物質との混合接触分解による脱酸素化の検討を行うとともに、前処理である加溶媒分解の条件が接触分解反応に及ぼす影響を調査した。加溶媒分解処理において木質バイオマスの十分な液化・低分子化が進行していない場合、接触分解反応装置内でのコーキングによる閉塞が起こり、炭化水素への転換は困難であった。一方、加溶媒分解処理条件を調整することで接触分解反応装置の閉塞を抑制し、炭化水素への転換が可能となった。なお、この検討の中で、加溶媒分解を用いて木質バイオマスの90%以上を液化する技術の開発に成功した。また、バイオオイルと重質油の混合接触分解の反応生成物分析の結果、バイオオイル中に含まれる酸素の90%以上が水として除去されることを確かめた。さらに、水素移行反応活性の異なる触媒を用いて検討を行い、水素移行反応活性が強くなるにつれて水としての脱酸素化が進行すること、すなわちバイオオイルと重質油の混合接触分解において水素移行型脱酸素反応が寄与することを確認した。これにより、接触分解プロセスを用いることでバイオオイルの炭素資源の損失を抑制しつつ脱酸素化を達成できることが示された。さらに、水素移行反応を活用した脱酸素化は木質バイオマス由来のバイオオイルだけでなく、油脂の接触分解においても進行することを確かめた。特に油脂の接触分解においては、エステル結合の脱酸素反応機構の詳細を解明するとともに、芳香族炭化水素生成に対して原料中の不飽和結合の存在が影響することも確かめられた。エステル結合以外の含酸素官能基の脱酸素反応機構に関しては次年度以降に検討する。本研究の中心的な検討事項である接触分解反応場での水素移行型脱酸素反応の進行を確認し、バイオオイルの脱酸素化に重質油との混合接触分解が有効であることを示すことができた。また、研究当初は木質バイオマスの加溶媒分解によるバイオオイルの調製が不完全であったため、接触分解反応装置での閉塞が進行し反応解析が困難であったが、加溶媒分解処理条件の検討を行うことでその問題を解決することができた。さらに、水素移行型脱酸素反応の反応機構について詳細な解析を行い、特にエステル結合の脱酸素反応については詳細な反応機構を明らかにすることができた。これらの成果は化学工学会にて発表を行っており、今後論文投稿を行う予定である。以上を勘案し、本研究は概ね順調に進められていると判断する。本研究では、木質バイオマスを液化して得られるバイオクルードオイルを重質油と混合して接触分解を施すことにより効率的に脱酸素化し、芳香族炭化水素に転換することを目的としている。今年度(平成28年度)は、バイオクルードオイル中に含まれる可能性がある様々な含酸素官能基(エステル、カルボン酸、ケトン、アルデヒド、アルコール、エーテル、フェノール類など)に着目し、それぞれのモデル物質を重質油モデル物質と混合して接触分解反応試験を行うことで、脱酸素の可否や反応機構の解明に取り組んだ。エステルを原料に用いた実験では、カルボン酸、ケトン、アルデヒド、アルコールを経由して完全脱酸素が進行することを確かめた。さらに、カルボン酸からケトンを経由する経路では脱炭酸による炭素損失が生じるのに対し、カルボン酸からアルデヒドやアルコールを経由する経路には水素移行反応が寄与することで炭素損失なく効率的な脱酸素化が達成できることを確かめた。また、グアイアコールと水素供与体(パラフィン、オレフィン、ナフテン)の混合接触分解実験では、グアイアコール中のメトキシ基が速やかに水として脱酸素されること、ヒドロキシ基の脱酸素化が遅いこと、水素供与体の種類によって脱酸素化の速度や選択性が変わること、などを確かめた。以上の結果から、接触分解を用いることで大部分の含酸素官能基からの脱酸素化が可能となる一方で、芳香族炭化水素の製造のためにはフェノール類の脱酸素化をさらに促進する必要があることを確かめた。様々な含酸素化合物の接触分解反応について検討し、脱酸素反応経路や律速段階について明らかにすることができた。特にエステル類からの脱酸素反応に関しては国際会議と論文で発表することができた。また、芳香族炭化水素の製造に向けてはフェノール類からの脱酸素化が最も困難であることを確かめられた。さらに、従来の反応試験及び生成物分析だけでなく、利用を計画していたオンラインガスクロマトグラフィー付パルス反応器や拡散反射赤外分光測定(DRIFTS)についても装置作製がおおよそ完了し、反応中間体や反応場の状態に関する有効な情報を獲得できつつある。

本研究では、木質バイオマスを液化して得られるバイオクルードオイルからの効率的な炭化水素製造に向けて、重質油との混合接触分解における水素移行反応の活用を検討した。平成29年度は、バイオクルードオイルの中に含まれる含酸素化合物の中でも最も脱酸素が困難であることがこれまでの研究で確かめられているリグニン分解物に着目し、グアイアコールをモデル物質として用いて脱酸素反応機構の詳細を検討した。さらに、実際に木質バイオマスを加溶媒分解によって液化したバイオクルードオイルを用いた接触分解試験を行った。グアイアコールと重質油モデル物質(パラフィン類またはナフテン類)との混合接触分解では、反応温度、接触時間、水素供与体濃度などを変更して実験するとともに、反応中間体や構造異性体を用いた反応試験を行い、反応機構の詳細を明らかにした。また、速度論的解析を行って反応機構の詳細や律速段階を解明した。結果として、メトキシフェノール類やベンゼンジオール類からフェノール類への脱酸素は速やかに進行するものの、フェノール類から単環芳香族類への脱酸素化が遅いことが確かめられた。また、450°C程度の低温処理では水としての脱酸素の選択率がほぼ100%であるが、一部の官能基(特にフェノール類)は脱酸素されずに残った。一方で、550°C程度の高温処理を施すことで全ての含酸素官能基からの脱酸素化が進行したが、COとしての脱酸素も並行して進行するために水の選択率はやや減少する結果となった。また、実際のバイオクルードオイルを重質油モデル物質(パラフィン類)と混合して接触分解を行った結果、バイオクルードオイルに含まれる酸素の大部分を水として除去できることを確かめた。特に、触媒の水素移行反応活性を向上させることで、水として脱酸素化される割合が増加することが確かめられ、接触分解を用いた脱酸素化に向けた触媒設計指針を得ることができた。結果として、水素移行反応を促進することにより、バイオクルードオイル中に含まれる酸素の大部分を水として脱酸素できることを確かめた。これは、重質油中に含まれる水素が水素移行反応によって含酸素化合物に受け渡されて水を生成したためである。接触分解は水素雰囲気を用いない安価なプロセスだが、非水素雰囲気下にもかかわらず水としての脱酸素ができることで、炭素損失を伴わずに効率的にバイオマスを炭化水素へ転換することが可能になる。これまでの研究では木質バイオマス由来のバイオオイルを原料に用いて検討を行い、脱酸素反応の進行を確認してきたが、バイオオイルの組成が複雑であるために脱酸素反応機構の詳細を解明することはできていない。そこで次年度は、バイオオイルの多く含まれる構造を持つモデル物質を用いた反応試験を行い、反応生成物分析を行うことで、反応中間体の検出や律速段階に関する知見を集め、様々な含酸素官能基の水素移行型脱酸素反応機構の詳細な解明に取り組む。また、今年度作製に取り組んだパルス反応器システムを完成させ、極めて短い接触時間での反応解析を行うことで反応初期の反応経路に関する知見の獲得も行う。
IgA腎症発症・進展に関わる口腔および消化管細菌叢の関与の解明

歯周病菌であるCampylobacter rectusの投与により、IgAの沈着が一部のマウスで観察されることを確認が終わり、血中の抗体価など補足するデータの検討を行っている。Treponema Denticolaの投与では、IgAの沈着は惹起で出来ず、これは繰り返しても同様の結果を得ている。さらに齲蝕菌であるミュータンス菌の静脈内投与でIgAの沈着を惹起することを見出し、現在検討中である。また、扁桃における持続感染が、免疫老化を惹起している可能性を考え扁桃におけるPD-1遺伝子やその関連遺伝子の発現を現在検討しているBヒトIgA腎症患者の扁桃摘出ステロイドパルス療法前後の腸内細菌叢の変化の検討兵庫医科大学の動物実験施設の移転に伴い、昨年度の動物実験は、後半は休止せざるを得なかった。しかしながら、その後の開設に伴い、ほぼ計画通りに実験を進めるとともに、共同研究を行っている施設で、ミュータンス菌の投与実験も併せて行っている。最終年度にあたり、歯周病菌および齲蝕菌の投与実験、歯周病菌の拡張した検討、扁桃の免疫応答の状態の評価などを論文化に向けて、精密な検討を行っていき、年度内の論文化を目指す。1)IgA腎症特異的な細菌の感染によるIgA腎症発症マウスに対するステロイド・免疫抑制剤投与による治療の検討2)IgA腎症特異的な細菌の感染によるIgA腎症発症マウスの感染成立前と感染成立後、さらに治療介入による腸内細菌叢の変化の検討歯周病菌であるCampylobacter rectus投与によるIgA沈着症モデルマウスに対して菌投与前の便とCampylobacter rectus投与後の便を比較することで腸内細菌叢の変化を検討を行うため、この菌の投与実験を行い、まずIgAの染色が最もつよい時期の検討を行った3)IgA腎症特異的な細菌の感染によるIgA腎症発症マウスを用いた血中IFI27の変化の検討歯周病菌であるCampylobacter rectus投与によるIgA沈着症モデルマウスを作製し、Sacrifice時点での採血を行い血液サンプルを採取したB.ヒトIgA腎症患者における歯周病菌と腸内細菌叢の相関の検討1)IgA腎症特異的な歯周病菌と、腸内細菌叢の相関の検討すでにIgA腎症患者の歯周ポケットより歯周病菌を検出し、その中のTreponema denticolaとCampylobacter rectusをreal-time PCR法にて検討を行う方法を開発している。今回は、さらにIgA腎症患者の唾液を持ちいて、歯周病菌の検討が行えるかどうかを検証した。さらに、この歯周病菌の検出と蛋白尿との相関を見出した。Campylobacter rectusの投与により、IgAの沈着が一部のマウスで観察されることを確認が終わり、血中の抗体価など補足するデータの検討を行っている。現在、これらのモデルを論文として発表できるように検討中であるBヒトIgA腎症患者の扁桃摘出ステロイドパルス療法前後の腸内細菌叢の変化の検討歯周病菌であるCampylobacter rectusの投与により、IgAの沈着が一部のマウスで観察されることを確認が終わり、血中の抗体価など補足するデータの検討を行っている。Treponema Denticolaの投与では、IgAの沈着は惹起で出来ず、これは繰り返しても同様の結果を得ている現在、血中のIgAの推移、検尿所見の推移、C3での染色などを検討を加えて、論文化に向けて努力を行う。BヒトIgA腎症患者の扁桃摘出ステロイドパルス療法前後の腸内細菌叢の変化の検討Campylobacter rectusが治療の予後のみならず、患者の蛋白尿と相関することを、別のコホートで確認し、論文として報告した.さらに、IgA腎症患者での免疫応答や、口腔内や腸内の細菌叢についてさらなる検討を加えていく最終年度にあたり、歯周病菌および齲蝕菌の投与実験、歯周病菌の拡張した検討、扁桃の免疫応答の状態の評価などを論文化に向けて、精密な検討を行っていき、年度内の論文化を目指す。兵庫医科大学の動物実験施設の移転に伴い、本年度の動物実験は、後半は休止せざるを得なかった。また、行った検体の採血データなどが、来年度に持ち越している。

2018年4月より、動物実験施設は使用可能となり、さらなる動物実験の施行と、血液サンプルを用いて、IgAの上昇・IgA/C3の比率の検討などの測定に使用していく計画である。動物実験施設や共同利用研究施設が、移転に伴い使用が出来ない期間があり、一部の検討が次年度となったため。次年度は、扁桃の免疫関連遺伝子の発現や細菌叢のPCRを用いた定量化や、最近の投与実験の最終的な確認を行う予定である
グローバル土地利用計画のための土地適性評価方法とそのシステム化

FAOが提唱した農業生態ゾーンをはじめとするいくつかの土地適性評価方法を整理し、土地適性評価の基本方法とプロセスを明らかにした。“評価目的の設定"、“土地利用の選定"、“当該土地利用の気候、土壌への要求"、“データベース整備"、“データと土地利用の要求とのマッチング及び期待生産高の予測"、“生産コストと適性のクラス分け"及び“土地利用区分図の作成"の7つのステップに対して今年度は“土地利用の選定"と“データベースの整備"を重点的に進めた。グローバル適性評価の最終的目的は広域の農業的土地利用適性区分図の作成であることを明確にした上、FAOのフレームワークを踏まえて東アジア地区主要各国の農業統計から評価の対象となりうる主要農作物を抽出した。その結果、稲と小麦をはじめとする20種類をリストアップした。評価を行うためにはこれらの作物ごとに気候や土壌への要求を整理し、システム化する必要がある。20種類を同時に実施することが困難であることを鑑み、現在稲と小麦を中心に評価知識の整理と知識ベース化を行っている。評価の実態のもう一つの条件であるデータについて、既存のグローバルデータセット、人口衛星データを総合的に調査し、その有効性に関する試験利用を行った。地球規模に整備されている植生データ(GRASS Ecosystem Data)と世界地図(Thed Digital Chart of the World)が入手できて、東アジア地区を抽出し、データベース化した。しかし、これらのデータは解像度が低い(10キロ以上)ため、利用が限定されている。それを補うために、試験的に上海地区のAVHRR画像(赤道直下では解像度1キロ)とランドサットTM画像(解像度30メートル)を導入した。植生の季節的変化を分析し、土地被覆分類を行った結果、上海地区の農作物のを地域分布と市街地の拡大の様子を定量的に抽出できた。今後、これらの高解像度画像をグランドトールスとしてAVHRRデータ及びDCWを補完し、広域土地評価のための効率的なデータベース整備方法を検討する。評価システムについて、既存のシステムの改良作業が進んでおり、農作物ごとに評価知識ベースを構築する予定である。
ヒト消化器癌におけるβ-カテニンがん遺伝子シグナル伝達活性化と制御機構の解明

本研究は大腸癌におけるβ-カテニンのがん化シグナル活性化とその標的分子群の発現や,この情報伝達系の制御異常をさまざまな癌病態との関連から個別的かつ網羅的に究明することを目的としている.この解析を通じて得られる知見を大腸発がん・進展機構の解明,悪性度・予後などのがんの個性に関する分子診断や,この情報伝達系の制御・転写因子を標的にした分子治療などに応用することも目指している.近年,ユビキチンシステムががん遺伝子やがん抑制遺伝子産物の発現制御を介して発がん・進展に関与することが示されている.β-カテニンがん化シグナル制御の本質もユビキチンシステムにあり,昨年度までに我々はβ-TrCP(E3ユビキチンリガーゼ受容体)がβ-カテニン依存的に誘導され,β-カテニンとともにIkBαのユビキチン化分解を標的とすることによりNF-κBシグナルを誘導することを見出してきた.このような背景から今年度は,大腸癌病態におけるβ-カテニンのユビキチン化分解システムの関与を明らかにする目的で,45例の大腸癌を対象にβ-TrCPの発現(mRNA,蛋白)と局在を解析し,β-カテニンやNF-κBの活性化,アポトーシス,臨床病態との関連について検討した.その結果,β-TrCPの発現亢進を認めた25症例(56%)ではβ-カテニンの活性化が高頻度であり,アポトーシスは有意に減少していた.これらの腫瘍においてβ-TrCPはβ-カテニンや活性型NF-κB(p65)とともに核内に局在していた.β-TrCPの発現亢進は臨床的には癌細胞の脈管侵襲や異時性遠隔転移の発生と有意な相関を示した.以上の結果から,β-TrCPはβ-カテニンがん化シグナルおよびNF-κB細胞生存シグナルを同調させることにより,大腸癌の進行と悪性度や臨床病態に重要な影響を及ぼすことが明らかとなった.また今年度の成果は,β-TrCPとその関連因子を標的にした癌病態の分子診断や分子標的治療開発の基盤になることが示唆された.細胞接着因子として同定されたβ-カテニンはユビキチン化分解機構から逸脱して安定化されて細胞核内に移行し,固有の情報伝達(Wnt/β-catenin/Tcf)系を介してがん遺伝子の作用を発揮することが近年の分子腫瘍学的実験系で提唱された.とくに大腸癌では新規がん遺伝子として注目され,臨床的な癌における生物学的機能の解明は重要な課題である.我々は最近,大腸癌200数十例を対象に国内外でも例のない系統的解析を行い,β-カテニンの腫瘍浸潤先進部における特異的活性化が癌病態や悪性度診断の分子指標になることをマトリックス分解酵素の転写活性化の観点から明らかにし,他に先駆けて報告してきた.本年度は,β-カテニンの特異的活性化・制御の分子機構を解明するために,細胞内におけるβ-カテニンの生理的発現,造腫瘍性シグナル伝達やがん遺伝子としての活性化機構に関与する可能性のある分子群を個別的に対象にして,大腸癌における発現や動態をβ-カテニンの活性化パターンと比較検討した.その結果,このがん遺伝子の腫瘍浸潤先進部における特異的活性化がAPCがん抑制遺伝子の不活化に依存しないことが解った.また,このがん遺伝子活性化パターンにはβ-カテニンそのものを標的とするubiquitin ligase受容体β-transducin repeats-containing protein (βTrCP)の発現が密接に関与することも明らかにした.現在,大腸癌の多段階発癌・進展過程に関与するがん関連遺伝子のうちこのシグナル伝達系との関連が示唆されているp53やrasとの関連性を調べている.途中経過ではあるが,β-カテニン活性化はp53がん抑制遺伝子の不活性化やrasがん化シグナルの活性化とは明らかな相互反応を示さなかった.一方,少数ではあるがβ-カテニンとrasがん化シグナルが同時に活性化されている腫瘍は悪性度が高く,転移や再発が高率であった.本研究は大腸癌におけるβ-カテニンのがん化シグナル活性化とその標的分子群の発現や,この情報伝達系の制御異常をさまざまな癌病態との関連から個別的かつ網羅的に究明することを目的としている.この解析を通じて得られる知見を大腸発がん・進展機構の解明,悪性度・予後などのがんの個性に関する分子診断や,この情報伝達系の制御・転写因子を標的にした分子治療などに応用することも目指している.近年,ユビキチンシステムががん遺伝子やがん抑制遺伝子産物の発現制御を介して発がん・進展に関与することが示されている.β-カテニンがん化シグナル制御の本質もユビキチンシステムにあり,昨年度までに我々はβ-TrCP(E3ユビキチンリガーゼ受容体)がβ-カテニン依存的に誘導され,β-カテニンとともにIkBαのユビキチン化分解を標的とすることによりNF-κBシグナルを誘導することを見出してきた.このような背景から今年度は,大腸癌病態におけるβ-カテニンのユビキチン化分解システムの関与を明らかにする目的で,45例の大腸癌を対象にβ-TrCPの発現(mRNA,蛋白)と局在を解析し,β-カテニンやNF-κBの活性化,アポトーシス,臨床病態との関連について検討した.その結果,β-TrCPの発現亢進を認めた25症例(56%)ではβ-カテニンの活性化が高頻度であり,アポトーシスは有意に減少していた.

これらの腫瘍においてβ-TrCPはβ-カテニンや活性型NF-κB(p65)とともに核内に局在していた.β-TrCPの発現亢進は臨床的には癌細胞の脈管侵襲や異時性遠隔転移の発生と有意な相関を示した.以上の結果から,β-TrCPはβ-カテニンがん化シグナルおよびNF-κB細胞生存シグナルを同調させることにより,大腸癌の進行と悪性度や臨床病態に重要な影響を及ぼすことが明らかとなった.また今年度の成果は,β-TrCPとその関連因子を標的にした癌病態の分子診断や分子標的治療開発の基盤になることが示唆された.
明治期の日本正教会教会堂イコンに関する総合的研究：ロシア美術の伝播と受容

本研究の目的は,明治期ロシアから将来された日本正教会教会堂のイコノスタシスを網羅的に調査・研究することにより,19-20世紀初頭ロシア・イコンの,日本への伝播と受容を総合的に研究することである。具体的には,東京復活大聖堂(ニコライ堂)の旧イコノスタシス,大阪生神女庇護教会,京都生神女福音教会のイコノスタシスの特徴を明らかにし,19-20世紀初頭ロシア教会美術における位置づけをおこなう。東京復活大聖堂の旧イコノスタシスについては、イコン画家ペシェホーノフの他の作例と比較・分析を行った。その結果、同聖堂のイコノスタシスは1870年代にペシェホーノフが手掛けたイコンと図像、イコノスタシス・プログラムのいずれにおいても共通点が多いことが分かった。一方でニコライ堂に配置されていたイコン《幼児福音》は、19世紀後期に人気を博した主題であるが、イコノスタシスへの設置は珍しく、ペシェホーノフの手による他作も現在のところ見つかっていない。また大阪生神女庇護教会のイコノスタシスについて、イコン画家グリヤーノフの他の作例との比較・分析を行った。グリヤーノフのイコノスタシスが完全な形での現存が判明しているのは,世界中で大阪正教会のみである。そのため同工房のイコンとの比較から,様式的特徴を明らかにした。加えて同時代のロシア大聖堂のイコンや壁画と比較・分析を行い、モスクワの救世主キリスト聖堂、キエフの聖ウラジーミル聖堂のイコノスタシスや壁画と共通する図像を明らかにし,グリヤーノフ工房のイコン制作における図像上の源泉を示した。京都生神女福音教会のイコノスタシスについては、イコン画家エパネチニコフの他の作例を調査し,比較・分析を行っている。明治期に制作された3大イコノスタシスのうち、東京復活大聖堂の旧イコノスタス、大阪生神女庇護教会のイコノスタスの調査・研究が終了し、学会発表、論文執筆を行った。日本国内の学会発表に加えて、2018年3月第23回イリナ・ヴォロンツェヴォ記念中世ロシアイコン学会(於:ヤロスラヴリ)で成果を発表し、後期ロシア・イコン研究者から反響を得た。今後ロシアの学術雑誌等に論文を投稿し、より広く研究成果を公表する予定である。現在は京都生神女福音教会のイコノスタシスを調査している。2019年3月にはモスクワのアクシーニナ教会で、イコン画家エパネチニコフが制作したイコノスタシスの調査を行った。京都正教会より規模は小さいが、共通する図像があることが明らかになった。また、同工房が制作した注文イコンの調査を行い、分析を進めている。イコンの作例に加えて、当時の新聞や文献資料を収集しており、歴史的観点からの研究も進めている。今年度は、初めに京都福音教会のイコノスタシスの調査・研究を行う。モスクワでの現地調査で明らかになったエパネチニコフの作例の分析、文献資料の分析を進めて、エパネチニコフ工房のイコン制作について研究する。エパネチニコフは、東京復活大聖堂のイコノスタシスを制作したペシェノーノフ、大阪庇護教会のグリヤーノフと比較して、ロシアでも調査が遅れているため、基礎研究に時間を費やすことになる。この基礎研究を受けて、エパネチニコフ工房における、京都正教会のイコノスタシスの特徴を明らかにする。その後東京復活大聖堂、大阪庇護教会、京都生神女福音教会の3つのイコノスタシスを総合的に分析する。これらのイコノスタシスは、明治期に亜使徒ニコライが直接注文に関与している。明治期日本正教会ではイコノスタシスはロシアに注文することが通例であり、その際イコノスタシス・プログラムは日本側から要望が出された。イコノスタシスを総合的に分析することにより、日本正教会のイコノスタシスに共通する特徴が明らかになると考える。さらに明治期に日本人正教徒が制作したイコンを分析し、ロシア・イコンの日本における受容と、その特徴については明らかにする。これらの研究の成果を、国内外の学会において発表し、論文投稿を通して広く公表する。本研究の目的は、明治期ロシアから将来された日本正教会教会堂のイコノスタシスを網羅的に調査・研究することにより、19ー20世紀初頭ロシア・イコンの、日本への伝播と受容を総合的に研究することである。具体的には、東京復活大聖堂(ニコライ堂)旧イコノスタシス、大阪生神女庇護教会、京都生神女福音教会のイコノスタシスの特徴を明らかにし、19ー20世紀初頭のロシア教会美術における位置づけを行う。さらに、明治期に日本人正教徒によって制作されたイコン等を分析し、ロシア・イコンの日本における受容と、その特徴を明らかにすることである。その結果、東京復活大聖堂の旧イコノスタシスは、1870年代にペシェホーノフが手がけたイコンと図像、イコノスタシス・プログラムのいずれにおいても共通する点が多いことが分かった。一方でニコライ堂旧イコノスタシスに配置されていたイコン《幼児福音》は、19世紀後期に多く制作された主題であるが、ペシェホーノフの手による他作は発見できなかった。この主題ついては今後引き続き調査する必要がある。次に大阪ハリストス正教会のイコノスタシスについて、イコン画家グリヤーノフの他の作例と比較・分析を行った。

グリヤーノフのイコノスタシスはロシアに現存しておらず、これまでの調査で大阪正教会のイコノスタシスが唯一現存するイコノスタシスであることが分かった。19世紀末ー20世紀初頭に建築された大聖堂のイコノスタシスと比較した結果、モスクワの救世主キリスト聖堂、キエフの聖ウラジーミル聖堂のイコノスタシスや壁画と共通する構図を持つことが明らかになった。これにより、グリヤーノフ工房のイコンに関する新たな作例を提示すると共に、グリヤーノフ工房のイコン制作の図像上の源泉を示した。東京復活大聖堂の旧イコノスタシスに加え、平成30年度調査予定であった大阪ハリストス正教会所蔵の、ロシア宮廷イコン画家グリヤーノフ工房によるイコノスタスの調査・研究もほぼ終了した。その結果、従来指摘されていたモスクワの救世主キリスト教会の壁画の影響に加えて、ネステロフ原画のキエフ聖ウラジミル教会の壁画、その他19世紀末のロシアの著名な聖堂の壁画やイコンを源泉として、イコノスタスが制作された可能性が明らかになった。この研究成果は2018年3月第23回イリナ・ヴォロツェヴォ中世イコン学会(於:ヤロスラヴリ)で発表し、後期ロシアイコン研究者から大きな反響を得た。また、大阪正教会のイコノスタシス・プログラムを分析した結果、第一層に配置される、寸法が大きいイコンには、キリストに関する事績が描かれ、第二層の小さいイコンには、聖母(生神女)に関する事績や、聖人像が配置されていることが明らかになった。これは日本における伝道活動を意識した配置になっていることが推察される。日本正教会のイコノスタシスの独自性については、京都正教会のイコノスタシス分析等により、引き続き調査・研究を進める。本研究の目的は,明治期ロシアから将来された日本正教会教会堂のイコノスタシスを網羅的に調査・研究することにより,19-20世紀初頭ロシア・イコンの,日本への伝播と受容を総合的に研究することである。具体的には,東京復活大聖堂(ニコライ堂)の旧イコノスタシス,大阪生神女庇護教会,京都生神女福音教会のイコノスタシスの特徴を明らかにし,19-20世紀初頭ロシア教会美術における位置づけをおこなう。東京復活大聖堂の旧イコノスタシスについては、イコン画家ペシェホーノフの他の作例と比較・分析を行った。その結果、同聖堂のイコノスタシスは1870年代にペシェホーノフが手掛けたイコンと図像、イコノスタシス・プログラムのいずれにおいても共通点が多いことが分かった。一方でニコライ堂に配置されていたイコン《幼児福音》は、19世紀後期に人気を博した主題であるが、イコノスタシスへの設置は珍しく、ペシェホーノフの手による他作も現在のところ見つかっていない。また大阪生神女庇護教会のイコノスタシスについて、イコン画家グリヤーノフの他の作例との比較・分析を行った。グリヤーノフのイコノスタシスが完全な形での現存が判明しているのは,世界中で大阪正教会のみである。そのため同工房のイコンとの比較から,様式的特徴を明らかにした。加えて同時代のロシア大聖堂のイコンや壁画と比較・分析を行い、モスクワの救世主キリスト聖堂、キエフの聖ウラジーミル聖堂のイコノスタシスや壁画と共通する図像を明らかにし,グリヤーノフ工房のイコン制作における図像上の源泉を示した。京都生神女福音教会のイコノスタシスについては、イコン画家エパネチニコフの他の作例を調査し,比較・分析を行っている。
高速原子間力顕微鏡を用いたコラゲナーゼによるコラーゲン消化メカニズムの解明

コラーゲン分解酵素の反応触媒メカニズムを明らかにすることを目的として、当該酵素が反応中にコラーゲンの高次構造の中でどのような挙動を示すかを観察し、挙動を解析した。本研究では、コラーゲン分解酵素の挙動とコラーゲン高次構造を同時に観察することが極めて有効であるため、高速原子間力顕微鏡を用いて観察した。細菌型コラゲナーゼがコラーゲン特有の高次構造によって活性が制御される様子、コラゲナーゼ分子がコラーゲンのカルボキシル末端からアミノ末端へ一方向に運動する様子を録画することに成功した。この運動がコラーゲン分解活性と固く共役していることを明らかにした。本研究では、コラーゲン分解反応におけるコラーゲン分解酵素の動態を、高時間・空間分解能を有する高速原子間力顕微鏡(高速AFM)を用いて直接可視化することで、コラーゲン分解酵素の運動とコラーゲン高次構造の関係を明らかにすることを目的としている。1)コラゲナーゼの調製:コラーゲン分解機能を有するがまったく構造の異なる細菌性コラゲナーゼ(ColG)と動物性コラゲナーゼ(MMP-1)の運動を比較するため、先ず、材料の組み換えタンパク質作製を行った。ColGは可溶性画分として回収できた。N,C末両端に付けた短いタグ配列(Strep-tag II, His-tag)を用いてアフィニティー精製し、コラーゲン分解活性を有することを確認できた。一方、MMP-1は可溶性画分に回収できなかった。さまざまな発現プラスミドを作製したが、発現誘導後に溶菌もしくは、発現誘導できても不溶性画分となった。哺乳動物細胞での発現精製も試みたが、非発現誘導細胞と比べて充分な発現誘導を確認できなかった。そこで、大腸菌不溶性画分(封入体)を変性剤で可溶化後、変性剤を除去してリフォールディングさせる条件を検討し、活性を有するMMP-1を調製することができた。2)ColGによるコラーゲンフィブリル分解の高速AFM観察:先ず始めに、高速AFMステージ基板上に固定したコラーゲンフィブリル(67 nmピッチの縞模様の高次構造)を、実際に調製したColGが分解できることを確認した。さらに、コラーゲンフィブリル上に結合し、コラーゲンフィブリルの長軸方向に運動するものがあることを見出した。これらの成果については日本分子生物学会年会で発表を行った。その後、すべり運動するものは少なく、むしろ結合した場所で解離するものが多いということが明らかになった。また、触媒阻害剤を加えると、結合している時間が長くなることを観察できた。ヒトのタンパク質の30%を占めるコラーゲンは細胞・組織・器官の構造の維持に重要な細胞外マトリックスの主成分タンパク質である。コラーゲン分解酵素はコラーゲン特異的なタンパク質分解酵素で、コラーゲン代謝に重要な役割を持っており、細胞運動(がん細胞の浸潤)、組織・器官の再生、細菌感染などに関連している。医科学的見地からも重要な酵素であるにも関わらず、コラーゲン分解反応の触媒メカニズムは未解明のままであった。生体内では大部分のコラーゲンは外観上特有な縞模様を有する高次の線維構造(フィブリル、ファイバー)を形成する。コラーゲンの構造はコラーゲン分解酵素の活性を決する要因の一つだが、コラーゲンの高次線維構造は不溶性であるため、一般の溶液系の生化学研究を行い難い。生理条件下で不溶性の線維構造上での酵素を観察する手法には光学顕微鏡を用いた蛍光一分子観察があるが、充分な空間分解能があるとは言えない。そこで、本研究では高い時間分解能と空間分解能を持ち合わせた高速原子間力顕微鏡(高速AFM)を用いてコラーゲン線維上でのコラーゲン分解酵素による触媒反応を観察した。その結果、コラーゲン分解酵素がコラーゲンを分解する際に、コラーゲン線維の上を線維軸に沿って運動することを発見した。高速高次構造を形成して不溶性となるタンパク質はコラーゲンのみならず、他にも多数の種類があるので、これらが関係する酵素反応の触媒メカニズムを解明するに当たっても本研究の実験手法・解析手法は極めて有効である。生物物理学MMP-1調製に時間を要した。また、高速AFM観察で得られた動画の解析方法の検討に時間を要した。研究初年度中に材料の準備、ColGのコラーゲン分解の高速AFM観察までおおむね順調に進んでいる。平成25年度の研究結果から、ColGはコラーゲンフィブリル上に結合した後、解離するときに分解反応を触媒していることが示唆される。阻害剤の存在下、非存在下での高速AFM観察から結合時間の統計解析を実施し、これまでの生化学実験解析から得られている反応速度定数との対応を議論する。

また、一つのColG分子がコラーゲンフィブリルに結合、分解反応触媒後にフィブリル上をすべって(ゆるい結合)別の部位に結合するのかを検討するため、ColGの濃度を変化させて高速AFM観察を実施する。ColG濃度とColG結合の発見頻度と結合持続の関係を明らかにして結論付ける。同様の観察をMMP-1についても行い、ColGと比較する。
トランスポゾンを用いた方法論に基づく脊椎動物フェノーム解析の基盤形成

(1)モデル脊椎動物ゼブラフィッシュにおいて、遺伝子トラップスクリーニングを行い、改変型酵母転写因子Gal4FFを細胞・器官・組織特異的に発現するトランスジェニックフィッシュを新規に400系統作製することに成功した(数値目標250系統)。(2)トランスジェニックフィッシュを基にして、国内の連携研究者、国外の共同研究者と器官形成のメカニズムを明らかにした。(3)トランスジェニックフィッシュを用いて、リアルタイムでの脳神経活動のイメージングに成功した。(1)Ga14を細胞・組織・器官特異的に発現するトランスジェニックフィッシュの作製モデル脊椎動物ゼブラフィッシュにおいて、Gal4を組み込んだ遺伝子トラップコンストラクトを用いたスクリーニングを行い、細胞・組織・器官特異的にGal4を発現するトランスジェニックフィッシュを新たに100系統作製することに成功した。その内、mnr2b遺伝子のトラップ系統は、Gal4を運動神経系で特異的に発現していた。その発現パターンの詳細な解析を行い、論文発表した。またprdm14遺伝子のトラップ系統では、脊椎のCaP運動神経にGal4を発現していた。それを用いた運動神経活動のイメージングを行い、論文発表した。(2)連携研究者とのトランスジェニックフィッシュの表現型解析我々が作製したトランスジェニックフィッシュを基に、運動システム(遺伝研・平田)、新生ニューロンの移動(名古屋市大・澤本)、側線神経細胞運命決定(名古屋大・伊藤)等の共同研究を行ない、論文発表した。(3)ゼブラフィッシュにおいてTol2トランスポゾンを用いた高効率のBAC tranegenesis法の開発に成功した。これについて関連論文の発表を行なった。(4)ゼブラフィッシュ成魚の脳におけるGal4発現パターンの解析を行なった。成魚脳の様々な領域にGal4を特異的に発現する系統を約70系統樹立することができた。(5)新規UASエフェクター系統の開発。調節的に発現することができるCre、ボツリヌス神経毒素遺伝子、Wntシグナルを阻害するdkk遺伝子等を組み込んだUASエフェクター系統の作製に成功した。(1)モデル脊椎動物ゼブラフィッシュにおいて、Gal4を組み込んだ遺伝子トラップトランスポゾンコンストラクトをゲノムにランダムに組み込ませたトランスジェニックフィッシュから、細胞・組織・器官特異的にGal4を発現するトランスジェニックフィッシュを選別する大規模スクリーニングを行い、平成25年度、新規100系統を作製することに成功した。これらをかけあわせ単一挿入をもつ系統を樹立し、インバースPCR等分子生物学的解析を行うことにより、トランスポゾン挿入部位を決定した。(2)本研究により作製してきたトランスジェニックフィッシュを用いて、国内外の研究者と初期発生、器官形成、神経科学に関する共同研究を行った。ゼブラフィッシュの感覚器官である感丘の分裂・増殖における神経細胞からのwntシグナルの重要性、WntとそのインヒビターDkkのフィードバックによる器官サイズの制御機構(和田博士との共同研究)、心臓弁形成におけるマイクロRNAによるターゲット遺伝子の発現制御(小椋博士との共同研究)、神経細胞を染め分けるトランスジェニックゼブラフィッシュ系統の開発(東島博士との共同研究)、運動神経の軸索伸長における血管からの成長因子の役割(望月博士との共同研究)、嗅覚からのインプットによる脳左右半球非対称性の形成(澤本博士との共同研究)、発生過程の脳形成における転写因子Gbx2の役割(弥益博士との共同研究)、神経細胞移動におけるVangl2の役割(Chandrasekhar博士との共同研究)を明らかにした。(3)脳の様々な領域でGal4を特異的に発現するトランスジェニックフィッシュ系統をUAS-神経毒素遺伝子トランスジェニックフィッシュ系統とかけあわせ、行動解析実験を行うことにより、恐怖条件付け学習に必要な脳領域の同定に成功した。(1)モデル脊椎動物ゼブラフィッシュにおいて、Gal4を組み込んだ遺伝子トラップコンストラクトを用いたスクリーニングを行い、細胞・組織・器官特異的にGal4を発現するトランスジェニックフィッシュを、新たに100系統作製することに成功した。これらをかけあわせ、分子生物学的解析を行うことにより、単一挿入をもつ系統を樹立し、トランスポゾン挿入部位を決定した。(2)これまでに我々が作製してきたトランスジェニックフィッシュを用いて、初期発生研究、器官形成研究、神経科学研究を行った。側線神経細胞が誕生日に依存してサブタイプを決定すること(Lopez-Schier博士との共同研究)、前腎形成のメカニズム(横山博士との共同研究)、付属肢(ヒレ)形成のメカニズム(田村博士との共同研究)、頭蓋顔面骨の詳細な形成過程(八田博士との共同研究)、感丘形成のメカニズム(和田博士との共同研究)、グリシン作動性シナプスの形成メカニズム(平田博士との共同研究)を明らかにした。(3)UASの下流にチャンネルロドプシン、及び改良型GCaMPをつないだUASエフェクタートランスジェニックフィッシュ系統を開発した。前者を用いて、人為的に光刺激により神経細胞を活性化させることに成功した。後者を用いて視覚刺激に応答した脳の神経活動のリアルタイムイメージングに成功した。

(4)脳の様々な領域でGal4を特異的に発現するトランスジェニックゼブラフィッシュ系統約70系統について、UAS:GFP系統とかけあわせ、それらから脳の連続切片を作製し、脳領域得意的なGal4発現を同定した。これらは脳機能解析のための基盤となる。(1)ゼブラフィッシュにおいて、Gal4を組み込んだ遺伝子トラップトランスポゾンコンストラクトをゲノムにランダムに組み込ませたトランスジェニックフィッシュから、細胞・組織・器官特異的にGal4を発現するトランスジェニックフィッシュを選別する大規模スクリーニングを行い、平成26年度、新規100系統を作製した。これらをかけあわせ単一挿入をもつ系統を樹立し、インバースPCR等分子生物学的解析を行うことにより、トランスポゾン挿入部位を決定した。これら発現パターン、ゲノム情報をデータベースzTrapに登録・整備し、閲覧・検索可能にした。(2)本研究により作製してきたトランスジェニックフィッシュを用いて、国内外の研究者と初期発生、器官形成、神経科学に関する共同研究を行った。脊髄神経細胞の増殖・分化におけるNotchシグナルの役割(千葉大伊藤博士との共同研究)、幹細胞の増殖や器官の再生におけるレチノイン酸受容体の役割(英国アストン大Johnson博士との共同研究)、側線鱗(管器)の骨リモデリング過程による形成(国立遺伝研和田博士との共同研究)、小脳神経細胞特異的なトランスジェニックゼブラフィッシュ系統(名古屋大日比博士との共同研究)、神経細胞におけるナトリウムチャンネルの蛋白質レベルでの調節機構(国立遺伝研平田博士との共同研究)を明らかにし、英文論文5報、総説1報を発表した。また本研究に関連した遺伝学的方法論に基づき、脊椎動物の性決定、哺乳動物細胞への遺伝子導入などの英文論文3報、及び方法の論文1報を発表した。(3)脳の様々な領域でGal4を特異的に発現するトランスジェニックフィッシュ系統を脳切片の作製により明らかにした。これらをGal4発現神経細胞の機能を神経毒素遺伝子発現によ阻害し行動解析実験を行うことにより、学習・記憶に必要な脳神経回路の同定に成功した。26年度が最終年度であるため、記入しない。複合新領域26年度が最終年度であるため、記入しない。申請時目標とした新規トランスジェニックフィッシュの作製数50系統を大幅に越えて新規系統の開発に成功した。またそれらに基づいて、我々自身の研究室および共同研究者の研究室から平成23年度中に関連論文計12報を発表することができたから。申請時目標とした新規トランスジェニックフィッシュの年度作製数50系統を大幅に越えて新規系統の開発に成功した。またそれらに基づいて、我々自身の研究室および共同研究者の研究室から平成25年度中に関連論文計16報を発表することができたから。
新規発光性材料としてのＡＩＥポリマーおよびＡＩＥゲルの開発

本研究では凝集状態で発光性を示すAIE色素を構成成分として有する高発光性材料、刺激応答性材料の開発を行った。様々な精密重合や種々の汎用ビニルモノマーとの共重合が可能なビニル基を有するAIEを基盤とし、様々なポリマー、コポリマー、ゲルを開発した。その結果、カルシウムイオン(Ca2+)存在下で凝集するポリアクリル酸との共重合体が、細胞外Ca2+濃度であるmMオーダーのCa2+濃度を検出する蛍光Ca2+センサーとして機能することを見出した。さらに、そのポリマーを架橋した溶媒不溶のゲルにもCa2+センシング能を持たせることが可能であり、新規Ca2+センシングデバイスの開発に繋がると考えられる。平成24年度はまず、AIE特性を有するビニルモノマーの開発と、その重合および共重合によって得られるポリマー、コポリマーの性質について研究した。文献に従い合成したヒドロキシル基を一つ有するテトラフェニルエテンに対し、アクリロイルクロリドを作用させることにより新規ビニルモノマーを合成した。得られたモノマーを様々な濃度でフリーラジカル重合することにより、様々な分子量を有するAIEポリマーを合成した。それぞれのポリマーの発光性について調べたところ、分子量が高いものほど、強い発光性を示すことが分かった。また、より精密で複雑な構造を有するポリマーの構築にむけて、このモノマーの精密ラジカル重合性について検討した。ATRP(原子移動ラジカル重合)法によっては重合が困難であったが、RAFT(可逆的付加開裂連鎖移動)重合によっては、分子量および分子量分布が制御されたポリマーが得られることが分かり、今後の展開に有用な知見が得られた。次に、このモノマーの共重合性について調査するために、種々の汎用ビニルモノマー(スチレン、4ービニルピリジン、メタクリル酸メチル、アクリル酸t-ブチル、アクリルアミド、N-イソプロピルアクリルアミドなど)とのランダム共重合を行ったところ、仕込み比通りに問題なくコポリマーが得られることがわかった。これらの固体状態での量子収率について調べたところ、同じ個体状態にもかかわらず、対応するポリマーマトリックスに分散させたモノマーと比べて高い量子収率を示すことがわかった。また、驚くべきことにこれらコポリマーのうち、アクリル酸との共重合体は、水/メタノール混合溶液中でカルシウムイオンを添加すると蛍光強度が上昇することが分かった。このような蛍光強度の上昇はナトリウム、カリウム、マグネシウムを加えても観測されず、このコポリマーはカルシウムセンサーとして機能することがわかった。本研究では新規高発光性材料、刺激応答性材料などの開発を目指し、AIE(凝集誘起発光:Aggregation-Induced Emission)特性を示すユニットを有する高分子材料開発を行った。ビニル基を導入したAIE分(AIEモノマー)を基盤とし、その単独重合、共重合、ゲル化重合によって得られるホモポリマー、コポリマー、ゲルの物性・機能を行った。(1)ホモポリマー、コポリマー、ゲルの合成と性質:ホモポリマー、コポリマーは、対応するAIEモノマーホモポリマー蛍光量子収率を測定した所、ポリマーはモノマーの5倍以上の量子収率を示した。これらのことから、溶液状態、固体状態いずれにおいてもポリマー構造が色素間の凝集を促進しAIE挙動に影響を及ぼすことがわかった。(2)AIE-ポリアクリル酸コポリマー、ゲルのカルシウムセンシング能:ポリアクリル酸はカルシウムイオンとmMオーダーで会合し、ポリマー鎖が凝集する性質があることが知られている。このような性質をもつポリアクリル酸にAIE色素を導入したコポリマーを合成すれば、Ca2+存在下ではポリマー鎖が凝集し、AIE発光団が蛍光性を示すようになり、神経伝達に重要なCa2+のセンサーとして機能することが期待される。AIE成分5mol%、ポリアクリル酸成分95%のコポリマーを合成しそのCa2+センシング能を評価した。このコポリマーの溶液に、CaCl2を添加すると、その蛍光強度は著しく上昇した。しかし、NaCl、KCl、MgCl2を添加しても蛍光強度は上昇しないことから、このコポリマーは設計通りCa2+センサーとして機能することがわかった。また、架橋剤存在下で調製したAIE-ポリアクリル酸ゲルも、Ca2+の濃度変化に伴い、蛍光強度を上下することがわかり、固定化可能なセンサーとして機能することがわかった。平成24年度は、AIE部位を有するポリマー、コポリマーの性質について検討することを計画していた。本年度では、AIE部位を有するポリマーの蛍光強度の分子量依存性を見出し、また、コポリマーにおいても固体状態における量子収率の向上を見出した。また、これらの成果に加え、ポリアクリル酸との共重合体はカルシウムイオンセンサーとして働くという予想外の機能を見出すことができた。これらのことから本年度は当初の計画以上に研究が進んだと評価した。25年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度では、前年度で得られたテトラフェニルエテンモノマーとアクリル酸の共

重合体がカルシウムセンサーとして働くといった、予想外の発見をさらに発展させるための研究を行う予定である。まず、このポリアクリル酸ーテトラフェニルエテンコポリマーのカルシウムセンサーとしての性質について精査する。具体的には、このコポリマーのイオンセンシング能のコポリマー組成依存性、溶媒依存性、イオン種、分子量依存性などについて調べる。次に、固体状態(溶媒不溶状態)のイオンセンサー作製を目指し、ゲル化や表面固定化などを行い、そのセンシング能について調べる予定である。25年度が最終年度であるため、記入しない。
細胞排除現象における物理的力可視化プローブの開発

申請者は「正常細胞に囲まれた異常細胞は、組織から排除される」という興味深い現象に着目している。異常細胞排除現象は組織の恒常性を維持する重要な機構であると考えられる。正常細胞から異常細胞へと排除する力(物理的力)が加わっていることが予想される一方で、細胞排除に関与する物理的力の可視化には至っていない。申請者は、圧力や張力を検出するプローブを開発し、異常細胞の排除を誘導する物理的力を可視化することを目的に研究を行う。細胞排除現象の物理的動態の解析が可能になれば、恒常性維持機構の破綻と関連するがんなどの様々な疾患の病態における物理的力の影響を解明する上で有益なツールになると期待できる。
変形性関節症自然発症マウスモデルの解析

変形性関節症は最も罹患者の多い加齢性の運動器疾患であり、介護要因の一つである。これまでに、障害誘導性のモデルマウスやヒト集団を用いた分子遺伝学的アプローチにより、病因論につながる分子やパスウェイが提案されてきたが、手術による治療法以外にエビデンスで支持された治療法は非常に限られており、また疾患修飾薬もない。申請者らは世界でも珍しい遅発性の変形性関節症自然発症マウスの遺伝素因の解析から、新たな分子の活性消失型変異を発見した。この分子の変異が軟骨変性に関わると考え、培養細胞とマウスを用いた実験により、仮説を検証し、変形性関節症の新たな病理を明らかにする。
骨基質小胞中microRNAによる骨代謝調節機構の解明と効率的歯牙移動への応用

初年度はmiR-125bの骨芽細胞の増殖・分化段階への影響を確認する。また、miR-125bObl/Venus不死化細胞の作製、基質小胞の単離を行い、miR-125Obl/Venus基質小胞の骨芽細胞、破骨細胞分化への影響についての検討を行う。次年度以降は、歯牙移動モデルマウスにおけるmiR-125Obl/Venus基質小胞媒体としたmiR-125bの動態と歯牙移動への効果を検証する。その結果、修正が必要となる可能性がある場合には、個体数を増加し、条件修正のためのin vitro実験と並行して行う予定である。
POSデータによる物価変動と市場機構の計量分析

本研究は価格硬直性と市場構造との関係を明らかにすることを目的としている。分析には消費者がスーパーマーケットで商品を購入する際に記録されるPOSデータを用いる。研究計画の2年目にあたる平成23年度は、価格硬直性と市場構造についてそれぞれ要因分解を行い、より詳細な関係を明らかにした。日本にある373の小売店舗で1988年3月1日から2008年4月30日までに記録された小売価格のPOSデータを解析した結果をまとめると、以下の4点となる。1.ハーフィンダール指数と4社独占度で計測した市場の寡占度は価格改定頻度に対して負に有意な相関をもつ。すなわち、寡占的市場ほど価格は硬直的になる。2.流通経路の構造的要因である取引企業数は、価格改定頻度に対して正に有意な相関をもつ。これはより多くの製造者あるいは小売店が参加している開放的な流通経路ほど価格がより頻繁に改定されることを示している。言い換えれば、少数の参加者しかいない閉鎖的な流通経路において価格は硬直的になる。3.ブランド間競争とブランド内競争はともに小売店舗の特売頻度に対して正に有意な相関をもつ。特売以外の要因による通常価格の改定頻度に関しては、製造者間のブランド間競争が正に有意だが、小売店舗間のブランド内競争は有意な相関をもたない。これは製造者の価格設定行動は製造者間の競争に関係し、小売店舗間の競争には関係しないことを意味する。4.製造者と小売店舗の契約期間の長さは価格改定頻度に対して負に有意な相関をもつ。これは流通経路の長期的な取引関係が価格硬直性の要因となることを示している。こうした価格硬直性と市場構造との関係は、金融政策の分析で使われる硬直価格モデルの理論的根拠となるものであり、その妥当性をデータから検証できたことには大きな意義がある。本研究は市場構造が物価変動や価格硬直性に与える影響を、POSデータから実証することを目的としている。計画の初年度にあたる平成22年度は、価格硬直性が市場集中度や小売・製造元の価格設定行動の違いによって説明できるか否かを検討した。1988年から2008年に及ぶ日時データを解析した結果、価格改定頻度と集中度との間には統計的に有意な負の相関が存在することを明らかにした。この相関関係は安定的であり、商品グループの固定効果と総売上高でコントロールしたとしても、同様に有意に負であるという結果を得ている。また、同論文では、90パーセント以上を占める商品グループで、価格改定頻度が小売店舗間においても製造元企業間においても有意に差があることを明らかにした。これは小売と製造元の価格設定行動の違いが価格硬直性に影響を与えていることを意味する。この成果は公正取引委員会競争政策研究センターにおける研究会にて発表し、一橋大学物価研究センターのワーキングペーパーとして公表した。以上に示した結果は、物価変動が市場構造と密接に関係していることを示唆するものである。したがって.今後の研究としては、POSデータから価格指数を推計することで、両者の関係をより直接的に実証することが考えられる。この方面では、POSデータから価格指数を構築する際の利点と問題点をまとめながら、実際に推計を始めている。こうした研究成果を日本経済学会2010年度春季大会にて報告し、その追加的な分析の方向性を現在検討している。
原索動物門ナメクジウオ類の下垂体様構造の解析とそのホルモン遺伝子からみた進化

原索動物門頭索類ナメクジウオは脊椎動物の祖先であり、神経・脊索の発生・分化、様々な生体調節機構の基礎を研究する上で、新たな知見を得る格好の材料である。本研究は、平成8年度の1年間で日本産ナメクジウオの提供、遺伝子レベルでの研究の基礎を作り、研究環境の整備を図った。以下に実績を順に示す。1)愛知県渥美半島沖(高松)および伊良湖水道沖(出山)の2カ所で高密度生息地を水深15-30mに発見した。定期的に雇船で調査・採集し、ほぼ周年での成体の遺伝子発現解析ができる材料を集めた。5月には海洋研究所の淡青丸で詳細な環境調査と1000匹以上の採集をした。2)分布はパッチ上で、底質の平均粒径は0.18-1.22mmであり、成熟個体な未成熟個体より質底選択性が低かった。性比はほぼ同数であった。成長曲線より0.8mmで着底し、3年の寿命と推定された。繁殖期は7月8月で、大潮付近で産卵すると推定された。東京大学三崎臨海実験所で5月から飼育していた数匹が産卵し、約1カ月の発生段階が追えた。3)繁殖期の成熟個体から頭部全体および、下垂体原基部分のみのcDNAライブラリーを作成した。4)胚の神経管形成の分化マーカーである内向き整流性K+チャネルの遺伝子を得るために、PCR法でプローブを作成し、プラークハイブリダイゼーション法によって、2つのクローンを得た。5)下垂体ホルモンの存在を調べるために円口類から哺乳類までの入手可能な限りの下垂体ホルモンと視床下部ホルモンの抗体20種類を使って免疫組織化学を行った。その結果、ヒトLH抗体のみが陽性反応を示した。6)ヒトLHのアミノ酸構造を中心に、他の生殖線刺激ホルモンのアミノ酸構造の保存性からPCR法を用いてプローブを得た。PCR産物のアミノ酸配列は下垂体糖タンパク質βサブユニットの系統樹で最も古く分岐したとされる魚類のGTHIに最も近かった。