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人文科学とコンピュータ -コンピュータ支援による人文科学研究の推進-

本年度は成果とりまとめということで,総括班のみが研究活動を行った。具体的には,これまでの4年間の総括を行い,これからの展望を含め,研究成果報告書を作成した。この報告書には総括班の他に,公募班の研究課題についても「何ができて,何ができなかったか,これからの課題と展望」を中心にした報告が含まれている。また,情報処理学会「人文科学とコンピュータ」研究会と共済で人文科学とコンピュータシンポジウム「じんもんこん1999」を国立民族博物館で開催した。1995年度は総括班を含めた5つの計画研究班と80の公募研究班で研究を進めた。本年度は初年度ということで、まず人文科学分野におけるコンピュータを利用した研究の実態の把握,データベースやソフトウェアの開発状況及び流通の現状について調査,分析を行った。とくにデータベースの流通を促進するための方策については,その体制作りを含めた検討を行った。本重点領域の特色は,人文系と理工系の研究者が協力しながら研究を進めていくところにあるが,人文系と理工系の研究者の研究スタイル,研究に対する姿勢,視点には違いがある。その違いをお互いに認め,自らの研究にフィードバックし研究成果に結びつけていく必要がある。このため,人文系と理工系の研究者との相互理解を深めるため、下記のように8回のシンポジウム等の研究集会を開催するとともに,研究情報誌『じんもんこん』の第1-2号を,ニューズレター『じんもんこんニュース』の第1-3号を刊行,配布し,「人文科学とコンピュータ」研究の現状認識に努め,新しい研究視点の芽を探った。なお,昨年に続き『公募研究申請のてびき』1996年版を作成し、約500名の研究者に配布した。1995年度開催研究集会一覧1995.5.26-27重点領域「人文科学とコンピュータ」1995年度全体会議1995.10.6第1回シンポジウム「コンピュータ国文学」1995.10.28人文科学班第1回研究発表会1995.11.25イメージ処理班第1回研究発表会1995.12.25公開シンポジウム「人文科学とデータベース」1996.3.11-12シンポジウム「人文科学データベース」「人文科学における数量分析」1996.3.25-26重点領域「人文科学とコンピュータ」1995年度最終報告会1996.3.26イメージ処理班第2回研究発表会1996年度は総括班を含めた5つの計画研究班と65の公募研究班で研究を進めた。本年度も昨年度に引き続いて、人文科学分野におけるコンピュータを利用した研究の実態の把握,データベースやソフトウェアの開発状況及び流通の現状について調査,分析を行った。本重点領域の特色は,人文系と理工系の研究者が協力しながら研究を進めていくところにあるが,人文系と理工系の研究者の研究スタイル,研究に対する姿勢・視点には違いがある。このため,人文系と理工系の研究者との相互理解を深めるため,下記のように7回のシンポジウム等の研究集会を開催するとともに,研究情報誌『じんもんこん』の第3号を,ニューズレター『じんもんこんニュース』の第4号を刊行,配布し,「人文科学とコンピュータ」研究の現状認識に努め,新しい研究視点の芽を探った。なお,昨年に続き『公募研究申請のてびき』1997年版を作成し,約500名の研究者に配布した。また,研究情報のより活発な流通を促進するために本重点領域のホームページを立ち上げ,WWWによる利用を可能にした。なお,今年度より報告書はCD-ROM化して配布することにした。1996年度開催研究集会一覧1996.6.14-15重点領域「人文科学とコンピュータ」1996年度全体会議1996.9.4-5公開シンポジウム「人文科学とコンピュータ」1996.9.7公開シンポジウム「考古学とコンピュータ」1996.10.17-18公開シンポジウム「人文科学とコンピュータ-テキスト処理-」1996.12.14公開シンポジウム「人文科学とコンピュータ-イメージ処理-」1996.12.21公開シンポジウム「人文科学とデータベース」1997.3.10-11シンポジウム「人文科学における数量分析」1997年度は総括班を含めた5つの計画研究班と59の公募研究班で研究を進めた。本年度も昨年度に引き続いて,人文科学分野におけるコンピュータを利用した研究の実態の把握,データベースやソフトウェアの開発状況及び流通の現状について調査,分析を行った。とくにデータベースの流通を促進するための方策については、その体制作りを含めた検討を行った。

その違いをお互いに認め,自らの研究にフィードバックし研究成果に結びつけていく必要がある。このため,人文系と理工系の研究者との相互理解を深めるため,下記のように7回のシンポジウム等の研究集会を開催するとともに,研究情報誌『じんもんこん』の第4,5号を,ニューズレター『じんもんこんニュース』の第58号を刊行,配布し,「人文科学とコンピュータ」研究の現状認識に努め,新しい研究視点の芽を探った。また,本年度はかねてより計画していた解説書「人文科学研究のための情報処理講座(全5巻)を刊行した。これは科学研究費研究成果公開促進費の助成を受けてたものである。また,各種データベースのCD-ROM化を行い,広く研究者に配布するとともに,今年度もまた最終報告書はCD-ROMとした。1997年度開催研究集会一覧1997.6.14-15重点領域「人文科学とコンピュータ」1996年度全体会議1997.11.14公開シンポジウム「人文科学とコンピューターイメージ処理」1997.12.5公開シンポジウム「コンピュータ国文学」1997.12.20公開シンポジウム「人文科学とデータベース」1998.3.9公開シンポジウム「人文科学における数量分析」1998年度は総括班を含めた5つの計画研究班と57の公募研究班で研究を進めた。本年度も昨年度に引き続いて、人文科学分野におけるコンピュータを利用した研究の実態の把握、データベースやソフトウェアの開発状況及び流通の現状について調査、分析を行った。とくにデータベースの流通を促進するための方策については、その体制作りを含めた検討を行った。本特定領域の特色は、人文系の理工系と研究者が協力しながら研究を進めていくところにあるが、人文系と理工系の研究者の研究スタイル、研究に対する姿勢・視点には違いがある。その違いをお互いに認め、自らの研究にフィードバックし研究成果に結びつけていく必要がある。このため、人文系と理工系の研究者との相互理解を深めるため、下記のように6回のシンポジウム等の研究集会を開催するとともに、研究情報誌『じんもんこん』の第7,8号を、ニューズレター『じんもんこんニュース』の第912号を刊行、配布し、「人文科学とコンピュータ」研究の現状認識に努め、新しい研究視点の芽を探った。1998年度開催研究集会一覧1998.10.23-24特定領域「人文科学とコンピュータ」函館シンポジウム1998.12.3-4第4回シンポジウム「コンピュータ国文学」1998.12.4シンポジウム「人文科学と-イメージ処理」1998.12.19公開シンポジウム「人文科学とデータベース」1999.3.18公開シンポジウム「人文科学における数量分析」1999.3.19-20特定領域「人文科学とコンピュータ」最終報告会本年度は成果とりまとめということで,総括班のみが研究活動を行った。具体的には,これまでの4年間の総括を行い,これからの展望を含め,研究成果報告書を作成した。この報告書には総括班の他に,公募班の研究課題についても「何ができて,何ができなかったか,これからの課題と展望」を中心にした報告が含まれている。
顎骨における水平的骨増生を目指した組織工学的手法の検討

加齢や歯周病等により菲薄化した顎骨量を回復させるため、「骨増生」を目的とした治療法の開発を実施した。本研究では、脂肪組織幹細胞(Adipose-derivedstemcells;ASCs)と多血小板血漿(Platelet-RichPlasma;PRP)の混合物移植時に、αもしくはβ-tri-calciumphosphate(TCP)を圧縮成形した足場材料を組み合わせた組織工学的手法を骨増生のために応用した。その結果、円筒状α-TCPとASCs及びPRPを応用した組織工学的手法は硬組織再生に有用であり、骨増生法の可能性が示された。本研究は、非薄化した顎骨等に対して、「骨増生」を目的とした治療法の開発検討を、間葉系幹細胞と各種成長因子及び足場材料を組み合わせて実施する。間葉系幹細胞としては、血管新生能力、多分化能において良好な結果が報告されている脂肪組織由来幹細胞を応用することとした。H22年度は、まず動物実験モデル作製を実施した。Fischer ratの頭蓋骨上にtri-calcium phosphate(TCP)由来の天板部と3本の支柱部からなる足場を植立し、骨増生モデルの作製を試みた。足場材料の設計として、天板部は直径6mm、厚さ1mmとし、支柱部は直径5mmで幅が1mmになるよう成形し、またα-TCPとβ-TCPの2種類の材質を用意した。支柱部を頭蓋骨上に植立する際は、支柱部を植立する部位の骨を歯科用エンジンバーにてドリリングした後、植立した。移植4週後に移植部位を観察した結果、α-TCPとβ-TCP由来の足場材料は、移植した際の足場材料の形状を維持できず、支柱部の破折が認められた。破折部位は主に天板部と支柱部の接合部であり、in vivoでの物理的強度維持が困難であったと推察された。H23年度は、前年度の結果を検証し、「骨増生」するための足場材料の構造を、より物理的強度をあげるような形状に変更し、骨増生モデルの作製を実施する予定である。間葉系幹細胞としては、脂肪組織由来幹細胞を応用する。H22年度は、動物実験モデル作製を実施した。H23年度は、前年度の結果を鑑み、「骨増生」のための足場材料に物理的強度を加え、かつ組織再生を阻害しない形状の設計に取り組んだ。検証の結果、骨増生のためには足場材料を円柱状に設計し、かつ円柱構造の側面部を多孔性にする形状が最も強度を維持でき、かつ血管新生を阻害しないことがシュミレーション結果から確認された。そこで足場材料の素材としてα-TCPとβ-TCPを応用し、円柱状足場材料を作製した。H24年度は、作製した円柱状足場材料と脂肪組織幹細胞を組み合わせ、動物実験を行う予定である。加齢や歯周病等により歯が喪失した部位の顎骨の量を回復するため、「骨増生」を目的とした治療法の開発を実施した。本研究では「骨増生」を目的として、脂肪組織幹細胞と多血小板血漿及びα-/β-tri-calcium phosphate(TCP)足場材料を組み合わせて検証した。実験当初、骨増生を行うために最適な足場材料の整形方法を検討した。α-及びβ-TCPを圧縮整形した構造物(天板部と3本の支柱部からなる足場材料)を作製し、実験動物(F344ラット)頭蓋骨に作製した直径6mmの全層骨欠損に植立した。結果、足場材料の支柱部分の機械的強度不足が確認されたため、足場材料の整形方法を再検討した。次に同材料を円筒状に整形した足場材料を作製し、頭蓋骨上への移植実験を実施した。

さらに整形足場材料と脂肪組織幹細胞及び多血小板血漿の混合物を円筒状足場材料の内部に移植し、足場材料内部に再生される骨量を足場材料単独移植と比較検証した。評価方法として、移植4週間後にマイクロCTによる頭蓋骨上の硬組織再生体積の計測、及び組織学的観察を実施した。結果、足場材料単独では足場材料内部における硬組織再生は低く、骨増生、すなわち作製した骨欠損量以上の骨再生は認められなかった。しかし、脂肪組織幹細胞と多血小板血漿の混合物を足場材料内部に移植した場合、骨欠損部上にも骨再生が確認された。また足場材料による骨再生能を比較した結果、α-TCPと脂肪組織幹細胞及び多血小板血漿の組み合わせが最も効果的であった。今回、骨増生を目的とし、脂肪組織幹細胞と多血小板血漿及びTCPの組み合わせによる検証を実施した。これらの組み合わせは自己由来材料と人工材料の組み合わせであるため、臨床応用を考えた際に安全性が高く実用的と考えられた。しかし、骨増生の制御及び増生した骨の由来等は未解明であることから、今後も詳細な検証が必要と考えられた。これまでに本研究に使用するα、β-トリリン酸カルシウム(TCP)由来の足場材料の形状を検証することを実施した。結果、平成22年度の予備実験結果を基に、平成23年度中に本実験で使用する足場材料の詳細な形状を決定及び製作するに至った。現在までのところ、当初の研究計画に大幅な変更及び遅れは認められない。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度前半に、作製した足場材料を実験動物の頭蓋骨欠損部に移植し、足場材料のみによる骨増生能を検証する予定である。また後半では多血小板血漿との併用による骨増生、また脂肪組織幹細胞と多血小板血漿との併用による骨増生効果を検証するため、移植実験を実施する予定である。
重度重複障害のある子どものインクルーシブ教育環境整備基準に関する国際比較研究

本研究では重度重複障害のある子どもにとってのインクルーシブ教育環境を追究するにあたり、早くから統合教育を進めてきたイタリア、人権・教育保障の強力な法整備が進むカナダ、高福祉国家かつインクルーシブ教育が進んでいるスウェーデン、そして世界の潮流とは異にして特別支援教育に重きをおく日本、これら4か国をフィールドとする。各国におけるインクルーシブ教育の意味づけと教育体制を捉え、それらに対応した施設計画と合理的配慮について国際比較分析を行い、これら複合的観点からまとめた学校施設の「インクルーシブ教育環境整備基準」を提示する。
コモンマーモセットの前頭葉ー頭頂葉系の障害が半側空間無視を誘発する神経機構

28年度が最終年度であるため、記入しない。
好中球が組織から上皮を経て管腔内へtransmigrateする機序の解明

生体防御は好中球によってその第一線が担われている。病原微生物の侵入が起こり得る部位は主に組織であることから、生体防御の観点から考えて、組織防衛が最も重要と言える。病原微生物が組織に侵入すると、その部位に局在する好中球に加えて、流血中から大量の好中球が集積する。このような流血中から組織への好中球の移動に、血管内皮をトランスミグレート(TEM)する過程がある。この過程の制御に、種々のサイトカインや接着分子のほか、NOの作用が指摘されている。しかしその意義や機序について充分に明らかでない。そこでNOが好中球TEMに対する作用を明らかにする目的で検討した結果、次の成績を得た。・ヒト臍帯由来血管内皮細胞(HUVEC)をNO合成酵素阻害剤で処理すると、好中球のTEMは促進する。・NOスカベンジャー存在下で、好中球TEMは促進する。・NO合成酵素阻害剤存在下でNOドナーを添加すると、好中球TEMは抑制される。以上より、HUVECが産生するNOが好中球に作用して、好中球TEMを抑制すると考えられた。・好中球とHUVECを共存させると、好中球内にNOの存在が確認される。・NO合成阻害剤で処理したHUVECでは、好中球内NOは上記に比べて量的に減少する。・グアニルシクラーゼ(GC)活性化剤で処理すると、好中球TEMは抑制される。・好中球をGC阻害剤で処理すると、好中球TEMは促進する。以上より、NOは好中球内のGCへの作用が機序の一部と考えた。このように、血管内皮細胞から産生放出されるNOは、非炎症時においては好中球のTEMを抑制することにより組織傷害を防ぎ、一方感染炎症時等ではNOの産生放出低下により好中球TEMを積極的に亢進し生体防御に寄与すると考えられる。以上、NOは好中球TEMに対して極めて合理的な動的制御に機能していると考えられる。好中球は感染防御の中心的役割を担っており、組織に病原微生物が侵入するとそれを感知し、病巣局所へと集積する。この時、血流中にある好中球は血管内皮を通過し組織へと移動する。血管内皮を通過するためには、好中球に発現するCD15、CD15sと血管内皮に発現するセレクチンの反応により、それぞれに発現するβ2インテグリンとICAM-1の発現並びに機能的変化がもたらされ、トランスミグレーションが進行する。この一連の過程を制御する機構はまだ充分に明らかでなく、そこでNOに注目してNOによる制御機構を明らかにすることとした。血管内皮としてHUVECを用いてin vitroにおける研究を進めた。これまでの研究の結果、NOがHUVECから産生されること、好中球がHUVECを通過する実験系でNOの添加はトランスミグレーションを抑制しNO消去剤は増強することなどを明らかにした。またNOは好中球に作用してトランスミグレーションを抑制することを明らかにしてきた。そこでNOが作用した好中球に認められる変化を明らかにすることとし、作用点としてはguanylate cyclase(GC)に注目した。GCを活性化する物質、YC-1を好中球に作用させると、好中球のトランスミグレーションは抑制された。一方GCの抑制剤ODQは、好中球のトランスミグレーションを促進した。以上よりHUVECから産生されるNOが好中球に作用し好中球のGCを活性化することにより、トランスミグレーションを抑制すると考えられた。

NOは通常好中球のトランスミグレーションに対して抑制的に作用し、炎症時にはその抑制を解除することにより、またその他の促進機序が稼働することにより、好中球がすみやかに炎症局所に集積するものと考えられる。病原微生物の侵入が起こり得る部位は、主に組織である。従って生体を防御する観点から考えると、組織における防衛が最も重要と言える。生体防御の第一線を担う中心的な因子、好中球は、骨髄で産生され血中に出て、その後組織へと流出する。病原微生物が組織に侵入すると、その部位に局在する好中球に加えて、流血中から大量の好中球が集積する。一方、平時では、傷害性の高い好中球が過度に活性化や動員されないよう抑制的に制御され、組織傷害を防いでいる。このような流血中から組織への好中球の移動に、血管内皮をトランスミグレート(TG)する過程がある。この過程の制御における、種々のサイトカインや接着分子の重要性が明らかにされている。このほかNOの役割は、指摘されながらその意義や機序について充分に明らかでない。これを明らかにする目的で検討した結果、次の成績を得た。(1)ヒト臍帯由来血管内皮細胞(HUVEC)をNO合成酵素阻害剤のL-NAME、L-NMMAで処理すると、好中球のTGは促進した。(2)NOスカベンジャー存在下で、好中球TGは促進した。(3)L-NAMEあるいはL-NMMA存在下でNOドナーを添加すると、好中球TGは抑制された。以上より、HUVECが産生するNOが好中球に作用して、好中球TGを抑制すると考えられた。(4)好中球とNOを産生するHUVECを共存させると、好中球内にNOの存在が確認された。(5)NO合成阻害剤で処理したHUVECでは、好中球内NOは(4)に比べて量的に減少した。(6)グアニルシクラーゼ(GC)活性化剤で処理すると、好中球TGは抑制された。(7)好中球をGC阻害剤で処理すると、好中球TGは促進した。以上より、NOは好中球内のGCに対する作用が少なくとも機序の一部と考えた。HUVECが常時産生するNOは、好中球に作用して過度のトランスミグレーションを抑制し、組織傷害を防いでいる。
冥王代の地球からエンケラドスまでの多様な熱水環境をハイパーフローリアクターで造る

冥王代の地球で生命誕生に至る化学進化過程の検証実験のために多様な熱水環境を模擬できるハイパーフローリアクターを設計・製作した.ハイパーフローリアクターは高温チャンバーと低温チャンバーで構成され,非平衡開放系で400°C,30MPaの高温高圧環境を実現した.海底熱水噴出孔から陸上温泉までのさまざまな熱水環境を模擬できる性能を有することを確認した.熱水の温度と高温滞在時間がアミノ酸の重合反応に対して支配的であることが判明した.冥王代の地球で生命誕生に至る化学進化過程が進行した場所として海底熱水噴出孔(深海温泉)および陸上温泉に着目し,それらを非平衡な反応の場として捉え,多様な熱水環境を模擬したハイパーフローリアクターを設計・製作した.反応溶液は予備加熱炉で所定の温度まで加熱され,恒温炉で高温を維持したまま所定の滞在時間を経て冷水中に噴出される.低温チャンバーは冷却槽に浸し,海底温泉では0°C,地上温泉では最大95°Cまで任意の温度に設定できる.高温チャンバーにはチタン合金製を用い,高温時の耐性を確保するとともにチタン合金製内筒を介してチャンバーの内容積を可変にした.最大到達温度450°C,常用圧力30MPaの初期目標を達成した.常用温度300°Cに達する時間およそ20分で,それ以後は安定に維持される.多様な熱水環境実現のため,高温を通過する経路を2経路,高温を通過しない経路を1経路設けた.低温チャンバーの熱水の噴出し口に熱電対を直接挿入し,フローリアクターで初めて熱水の温度を測定した.高温チャンバーから低温チャンバーに行く過程で熱水は急冷され,熱水の温度を350°Cにしたとき低温チャンバー噴き出し口では最大200°C程度であった.熱水の冷却温度は高温と低温チャンバー間の流路を通過する時間に依存し,最長12秒を要する流量5ml/minでは78°Cまで低下した.グリシンを反応出発反応物質としたとき,温度の上昇とともにグリシン2量体の生成量が増加した.350°C以上ではグルシンの分解が進み,ジケトピペラジン(DKP)の生成が300°Cを超えると増大した.また流量一定条件下で高温滞在時間が長くなるほどグリシン2量体の生成量が増大した.ハイパーフローリアクターは原始地球の化学進化過程の検証実験に有益なツールであり,土星の衛星エンケラドスなどの内部海を持つ衛星の熱水環境へも応用も可能である.冥王代の地球で生命誕生に至る化学進化過程の検証実験のために多様な熱水環境を模擬できるハイパーフローリアクターを設計・製作した.ハイパーフローリアクターは高温チャンバーと低温チャンバーで構成され,非平衡開放系で400°C,30MPaの高温高圧環境を実現した.海底熱水噴出孔から陸上温泉までのさまざまな熱水環境を模擬できる性能を有することを確認した.熱水の温度と高温滞在時間がアミノ酸の重合反応に対して支配的であることが判明した.アストロバイオロジー
ヒトII型糖尿病モデルNONマウスのインスリン遺伝子発現異常の解析

本研究の2年目である61年度はRFLP(Restriction Fragment Length Polymorphism)を調べることによって、インスリン遺伝子の転写の低下が遺伝子上の変異(mutation)によるものかどうかを検討した。方法は、NONとその対照ICR肝より高分子ゲノムDNAを抽出した。即ち、動物屠殺後直ちに肝をとり肝細胞を採取し、Proteinase K処理後フェノール抽出した。DNA溶液への混入RNAをRNase消化後再度フェノール抽出し、透析によって高分子DNAを得た。このDNAを各種制限酵素による消化、アガロース電気泳動、ラットプレプロインスリンIIcDNAをプローブとしたSouthem brot hybridization、Autoradiographyの手順でRFLPを調べた。NONと、対照間には制限酵素EcoRI、HindIII、KpnI、TaqI処理で差を認めなかったが、BomHI処理によってNONには対照に認められない1.7kbpの余分の断片が認められた。我々はNONと同様ICR由来でI型糖尿病モデルとして確立されたNODマウスについても検討したが、BamHIで正常ICRと同様1.7kbp断片は存在しなかった。NODは糖尿病発症前に耐糖能異常を有しないので、NONにのみ1.7kbp断片を認めたことは同系のICR、NON、NODのうち、耐糖能異常を伴い、II型糖尿病の特徴を有するNONだけが異なること、NONのインスリン遺伝子に変異があることを示唆し、この変異と耐糖能の因果関係は不明であるが、この成績はインスリン遺伝子発現異常によるII型糖尿病の存在可能性を支持する。本結果より今後更に、DNAレベルで両者の関係を調べ、II型糖尿病の成因を解明する上で一つの有力な手がかりを得た。
合金ナノ粒子における相平衡の解析

ナノ粒子においては急速な合金化が起こるとともに対応するバルク物質とは異なる様々な相安定性を示す。本研究では、急速な合金化を利用して生成された種々の合金ナノ粒子において出現する微細組織の熱的安定性について調べた。その場蒸着装置が組み込まれた200kV電顕を用いて、Au-Sn、Au-Sb、Au-Sn-Pb系等についてバルク合金では二相領域に相当する組成をもつ合金ナノ粒子を作製した。これらの合金ナノ粒子について、低温から高温における微細構造を観察し、以下の知見を得た。(1)バルク合金では二相領域に相当する組成をもつ合金ナノ粒子においては、異なる二相間の明瞭な界面は存在せず、粒子内部がサブナノスケールにまで微細化されたアモルファスと類似した相が生成する。(2)このアモルファス的微細組織は融点の近傍まで保持され結晶化過程を経ずに溶融すること、また、凝固過程においても液相からこの組織が直接現れることから、ここで見られるアモルファス的微細組織は熱的に高い安定度を有する構造であると考えられる。(3)バルクの相図における二相領域の組成幅が広い系ほどこのような微細化が起こりにくい。(4)粒径が小さい粒子ほどこのアモルファス的微細組織は高い温度まで安定である。以上から、このような合金ナノ粒子においては、構成原子間の化学的環境を優先した構造が高い安定度を有することを明らかにした。
原発性胆汁性肝硬変(PBC)の胆管細胞から明らかにする発症機序と治療への応用

胆管細胞は自然免疫リガンドと疎水性胆汁酸の暴露により細胞内酸化ストレスが亢進するとともにAE2発現が低下し、IL-6やケモカインの産生が亢進した。胆管細胞でのAE2発現をsiRNAで落としても同様であった。またAE2発現が低下した胆管細胞周囲には自己免疫細胞が有意に遊走することも明らかになった。IFN-gの存在で更にAE2発現が減弱した。またこのようなPBC模倣環境では胆管細胞の老化を認め、一連の現象は細胞老化関連分泌現象であることが示唆された。病理的に検討した結果、PBC胆管では酸化ストレスが亢進しAE2発限低下を認めた。またPBC胆管の中でも胆管炎活動性が高いほどAE2発現は低下していた病理学的に慢性非化膿性破壊性胆管炎を炎症の首座とするPBCにおいて胆管細胞が免疫細胞から攻撃を受ける機序の一つとして、胆管細胞では、細胞周囲環境の変化に応じてインフラマソームが活性化され、タンパク分解速度を規定するオートファジーに異常を来たし、胆管細胞における自己抗原提示が亢進していることが想定される。本年度は、まずPBC(n:20例)と対照肝疾患(慢性C型肝炎、n:12例)での胆管細胞におけるインフラマソームであるNLRP3とAM2の発現を免疫染色で検討した。その結果PBCの胆管細胞において胆管炎の亢進とともに特にNLRP3の有意な発現亢進を認めた。そこで次に、NLRP3によって誘導される炎症性サイトカインであるIL-1bの胆管細胞からの産生条件を検討した。IL-1bの産生には、まずpro IL-1b産生が必要条件となる。今回の検討の結果、疎水性胆汁酸(CDCA,DCA)は酸性環境で胆管細胞はpro IL-1b産生を行う事が明らかとなった。また、この条件下でIL-1b産生に必要なインフラマソームであるNLRP3の発現が亢進することが明らかになった。これまでに病理学的にPBC胆管細胞でのIL-1b産生を免疫染色で確認して来た。そこで今回はPBC病態を模倣するin vitro培養細胞系の中で、IL-1b産生の条件を検討した。一般にIL-1bは、pro IL-1bがNLRP3によって活性化されるカスパーゼ1によって切断され、成熟したIL-1bとして細胞外に放出される。(1)PBC胆管細胞が病理学的にIL-1b産生を認める。(2)PBC胆管細胞ではNLRp3発現が亢進する。(3)ELISAレベルでは、生体外胆管炎再構築系を用いた培養実験で胆管細胞が疎水性胆汁酸によってNLRP3発現亢進し、培養上清中にIL-1bを産生する。以上を明らかにした。しかし、ELISAではpro IL-1bとIL-1bの区別が出来ないため、改めてWB法を用いてIL-1bの産生を検討した結果、胆管細胞はpro IL-1bを放出するが、成熟型のIL-1bを産生しない事が明らかになった。成熟型産生を促すためのATP添加やERストレスの誘導も無効であった。そこで本研究課題のPBCの胆管細胞から明らかにする発症機序と治療への応用の基本に立ち返り、再度生体外胆管炎再構築系を用いた培養実験を行った。その結果活性化NK細胞が大量に存在すると胆管細胞は傷害され自己蛋白が放出され単球系細胞が貪食し自己反応性T細胞へ抗原提示をすること、NK細胞が少量存在した場合NK細胞が産生するIFN-gによって胆管細胞がHLA class I発現を亢進させるため、以降のNK細胞による胆管障害が起きにくい環境になることが新たに明らかになった。胆管細胞は自身が傷害される過程でpro IL-1bを放出することが明らかになった。胆管細胞由来のpro IL-1bは細胞外でプロテアーゼ等によって成熟型IL-1bに切断される事が予想され、それを示すための培養系の樹立を行っている。また、NK細胞がIFN-g産生と胆管細胞からの自己抗原放出を促す事で、獲得免疫への橋渡しを担うことが明らかとなり、IFN-gを鍵とした治療への応用を示すための培養系樹立を試みている。PBC患者では陰イオン交換体2(AE2)の発現低下と治療による回復を認め、AE2ノックアウトマウスではPBC様の胆管炎が出現することから、胆管細胞でのAE2発現低下をもたらす環境因子とAE2発現が低下した胆管細胞の表現形を明らかにすることを目的とした。PBC環境を模倣した培養系を用いて検討した結果、胆管細胞は自然免疫リガンドと疎水性胆汁酸の暴露により細胞内酸化ストレスが亢進するとともにAE2発現が低下し、前炎症性サイトカインであるIL-6やケモカインの産生が亢進することが明らかになった。

PBCの病態を増悪させる因子として、ケモカイン・細胞接着分子として知られるCX3CL1の発現が胆管細胞で亢進することが知られているが、胆管細胞は疎水性胆汁酸による暴露に加えて、主に免疫細胞から産生されるIFN-gの存在でCX3CL1産生を亢進させるとともに、更にAE2発現が減弱することが明らかになった。またこのようなPBC模倣環境では胆管細胞の老化を認め、一連の現象は細胞老化関連分泌現象であることが示唆された。最後にPBC胆管を正常胆管や肝炎症例の胆管と病理的に比較した結果、PBC胆管では酸化ストレスが亢進しAE2発限低下を認めた。またPBC胆管の中でも胆管炎活動性が高いほどAE2発現は低下していることが明らかとなった。以上の結果から、AE2発現に注目することにより、自然免疫リガンドと疎水性胆汁酸刺激による胆管炎の進行と、免疫細胞からのIFN-g刺激が加わることによる悪性サイクルの完成が明らかとなった。胆管細胞は自然免疫リガンドと疎水性胆汁酸の暴露により細胞内酸化ストレスが亢進するとともにAE2発現が低下し、IL-6やケモカインの産生が亢進した。胆管細胞でのAE2発現をsiRNAで落としても同様であった。またAE2発現が低下した胆管細胞周囲には自己免疫細胞が有意に遊走することも明らかになった。IFN-gの存在で更にAE2発現が減弱した。病理的に検討した結果、PBC胆管では酸化ストレスが亢進しAE2発限低下を認めた。またPBC胆管の中でも胆管炎活動性が高いほどAE2発現は低下していた当初の目標であったインフラマソームの解析をPBCと対照肝疾患(慢性C型肝炎)で比較検討を終了し、PBC胆管細胞でのNLRP3発現亢進を明らかにすることができている。次年度はNLRP3発現亢進が胆管病変の進展をどのように修飾するか診ていくためのスムーズな足がかりができたと考えている。PBC胆管細胞は陰イオン交換体の先端膜での発現が低下するため、重炭酸イオン分泌が損なわれ、疎水性胆汁酸による傷害を受けやすくなる事が近年報告されるようになった。そこでこれまでに樹立した生体外胆管炎再構築系を用いて、AE2発現制御による胆管細胞の表現形を明らかにするとともに、AE2発現制御を司る鍵分子の同定を試みる。自己免疫2014年度は、酸性環境における疎水性胆汁酸刺激でNLRP3の発現が亢進するということがあきらかになったので、2015年度はこの環境下で標的となる胆管細胞と攻撃する免疫細胞との関係について明らかにしていく予定である。特に、NLRP3発現亢進が胆管病変の進展をどのように修飾するかを中心に診ていく方策を立てている。
仮想現実環境を利用した家庭内行動の生成によるデータセットの効率的な大規模化

本研究では,家庭内のインタラクションを含む動作を対象としており,モーションキャプチャを用いて操作した没入型の仮想現実空間内でのエージェントによる動作パターンと動作の内容を表した複数の説明文のペアを含むデータセットを構築する.次に,目的とする動作を表した説明文からそれに対応する動作パターンを生成する手法を提案・評価し,仮想現実空間上で物体などの周囲環境に適切な変化を与える動作が生成できることを確認する.さらに,生成された基準動作から年齢・性別・感情の変化によるバリエーションを持たせた様々な動作パターンに変換し,それをデータセットとして利用することで動作認識の性能が向上することを明らかにする.本研究では,家庭内のインタラクションを含む動作を対象としており,モーションキャプチャを用いて操作した没入型の仮想現実空間内でのエージェントによる動作パターンと動作の内容を表した複数の説明文のペアを含むデータセットを構築する.次に,目的とする動作を表した説明文からそれに対応する動作パターンを生成する手法を提案・評価し,仮想現実空間上で物体などの周囲環境に適切な変化を与える動作が生成できることを確認する.さらに,生成された基準動作から年齢・性別・感情の変化によるバリエーションを持たせた様々な動作パターンに変換し,それをデータセットとして利用することで動作認識の性能が向上することを明らかにする.
清末士大夫官僚の対内・対外認識の新研究--郭嵩トウの「風俗」観念

本研究課題は、郭嵩〓の政治思想に注目し、清末士大夫の対内・対外認識の特徴を考察したものである。郭は有名な清末士大夫で、初代駐英公使に任命されたことでも知られる。その郭は政治における「風俗」の重要性に着目し、風俗の改良には士大夫同士の良好な関係こそが重要であると考えた。郭はこのような観点から、同時代の士大夫のまとまりの無さを批判するとともに、イギリスの政治制度、特に議会制とアソシエイションに関心を持つようになっていったのである。本研究は、清末期に地方大官や初代駐英公使を務め、独特な西洋理解、中国批判を行った郭嵩〓の「風俗」観念に着目し、清末士大夫官僚の対内・対外認識研究に新たな視座を提示するものである。郭において対内認識と対外認識とは密接な関係にあり、それをつなぐのが風俗観念であった。風俗とは、人々の心や行動から生じた場の雰囲気、習慣であるとともに、最終的に人の在り方を規定する大きな力となる。地方大官であった郭の課題は、この風俗をいかにして管理するかにあった。その郭が、西洋社会に関心を抱いていくのも、西洋社会がこの風俗の管理に長けていると考えたからであった。平成23年度は、この郭の風俗観念について(1)成豊年間の郭嵩〓の徴税論と風俗観念の関係、(2)同治年間の郭嵩〓にとっての外交と風俗観念の関係、(3)光緒初期、郭が風俗という観点から描いた西洋近代社会、という三つの観点から分析を行った。(1)については、宣講が郭にとって一生涯重要な行為であることが『宣講集要』、『郭嵩〓日記』の解読により判明した。(2)については、郭が同治期に執筆した『大学章句質疑』『中庸章句質疑』という政治哲学の書が、彼の風俗観念の形成に重要であったことを明らかにした。これらの二書は、重要かつ容易に閲覧可能であるにもかかわらず、従来さほど注目されてこなかった。研究代表者はこれら二書に対する自身の見解を、台湾の国際学会ならびに国内の研究会にて報告し、重要性を訴えた。(3)については、特に、郭嵩〓が風俗という観念から西洋議会制を認識していたことに注目し研究を進めた。まず、郭およびその周辺を事例に取り上げた場合、実に多様な西洋議会観が存在したことが判明した。民間人の意見を地方行政に反映させるための議会、官僚の発言の機会を増やすための議会、風俗改良装置としての議会である。郭嵩〓の見方は従来注目されなかった第三の見方であることが判明した。研究代表者はこの見解を、一般向けの総合学術雑誌として評価の高い『アジア遊学』(勉誠出版)にて公表した。本研究は、清末期に初代駐英公使等を務め、独特な西洋理解、中国批判を行った郭嵩燾の「風俗」観念に着目し、清末士大夫の対内・対外認識の解明を目指した。本研究の課題は、(1)咸豊期の郭の徴税論と風俗観念の関係、(2)同治期の郭にとっての外交と風俗観念の関係、(3)光緒初期、郭が風俗という観点から描いた西洋近代社会、(4)光緒中期、湖南で行った風俗改良グループ結成の意味であり、平成24年度は、23年度の研究成果の公表、(3)(4)の解明、そして(1)(4)の連結作業を行った。23年度の成果の公表としては、郭の『大学』『中庸』解釈についての論文を『孫文研究』に発表した。(3)については、郭が駐英公使時期に、西欧の各種アソシエイションに関心を示したことに注目し、関連する英文資料の読解に努めた。以上の成果は、日本現代中国学会にて報告した。(4)については、郭が結成した禁煙公社の実態を解明した。当初、湖南省等での実地調査を予定していたが、多くの刊行史料が活用できることが判明、その読解に労力をかけた。最後に(1)(4)を連結し、以下の結論を得た。郭の対内・対外認識の中心課題は、士大夫たちがいかにして合意を形成するかということであった。郭によれば、中国で風俗が悪化し秩序が乱れるのも、士大夫が明確な合意を持たず、党派争いにあけくれたことに原因があった。一方興味深いのは、こうした問題意識から西洋を捉えたことで、議会制やアソシエイションが為政者同士の良好な関係をはぐくむ装置だとする、ユニークな見解が導き出されたことである。以上、清末士大夫が西洋をも視野に入れつつ自身の課題に取り組んでいたことを解明した。なお24年度は、研究成果を広く中国近代史像の構築にも役立てようとし、その一環として幅広い層の参加する中国近代通史の書評会にて報告、後に『近代中国研究彙報』で成果を公表した。研究はおおむね順調に進展していると言える。

とりわけ『宣講集要』『大学章句質疑』『中庸章句質疑』など、比較的閲覧が容易でありながら注目されてこなかった史料の重要性に気が付いたことは、研究を進展させる要因となった。ただこれらの書は、中国の伝統学術である経学への理解が無いと読解困難であり、平成23年度はその経学自体の学習ならびに関連書籍の購入に相応の時間と費用がかかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度は、中国伝統学術の学習と関連書籍の購入に相応の時間と費用がかかった。そのため当初予定していた広東などでの新史料調査の時間や費用を、これらの学習と書籍購入に充てざるを得なかった。今後は、平成23年度に蓄積した中国伝統学術の知識に基づいたうえで、当初の予定通り中国の図書館等での史料調査を行うことにより、研究の一層の進展が期待できると思われる。
氷縁域における波ー海氷相互作用および氷盤分布の形成過程に関する研究

氷縁域において波ー海氷相互作用が氷盤分布の形成および波活動に及ぼす影響を明らかにすることを目的として2012年晩冬季に東南極域の海氷域で波活動と氷盤分布の同時観測を実施した。ただし天候の事情で氷盤分布は波の影響が少ない海氷内部領域で観測を行い、同海域氷縁域の過去の結果と比較することにより波の影響を推定した。その結果、内部領域においても既に氷縁域で見られる氷盤分布の原型が見られ波ー海氷相互作用は新たな氷盤分布を作るというよりはこれらを変調する働きがあること、ストームに伴う大波は内部領域まで侵入して氷盤形成に影響を及ぼし得ることなどが示された。今年度は当初の予定通り(1)東南極域でヘリに搭載したビデオカメラで取得した画像の解析、(2)衛星画像(MODIS)データを用いた氷盤分布の解析、(3)東南極域で取得した波エネルギーデータの解析、そして(4)波ー海氷相互作用の数値モデルの開発などを行った。初年度の観測(2012年9月11月)において、ヘリコプターによるビデオ観測は当初予定していた氷縁域ではなく海氷内部領域で実施された。そこで今回は目的を修正し、波の影響が少ない内部領域における氷盤分布特性と従来同じ海域の氷縁域で得られた氷盤分布特性とを比較することにより、波ー海氷相互作用の影響を間接的に理解することとした。(1)はこのことに対応するものであり、直径約100m以下の比較的小さな氷盤を対象に行った。(2)は直径約1km以上の比較的大きな氷盤を対象としたものである。解析の結果、2つのスケールでともにほぼ自己相似性の特徴を持つこと、ただしフラクタル次元は顕著に異なり小さなスケールでは約1.3、大きなスケールでは約2.9の値を取ること、氷縁域で見られた直径数10mを境とする明瞭なレジームシフトは見られないことなどが分かった。これらの特徴を基に氷盤の形成過程を考察した結果、小さな氷盤は氷盤同士の衝突破砕過程が、大きな氷盤は風応力による破砕過程が重要であり、波ー海氷相互作用はこれらの特徴を変調する役割があることなどが示唆された。(3)は研究協力者(Kohout, Meylan)が中心となって行い、波高3m以上の大きな波は氷盤の破砕効果により波の減衰が弱まることを見出した。(4)は研究分担者(三寺)を中心に独自の数値モデルを開発し、内部波によって特徴的な海氷分布パターンが生じることを示した。以上のように、ほぼ当初の研究目的に沿った有意義な結果を出すことができたと思われる。今年度は当初の計画通り(1)南極氷縁域で現場データの取得に重点的に取り組んだほか、(2)波ー海氷相互作用の数値モデルの開発、(3)論文の執筆などを行った。(1)に関しては2012年9月ー11月にかけて研究代表者および研究協力者Dr. Kohout(NZ)がオーストラリアの研究観測船に乗って東南極域で波のエネルギー分布、氷盤の大きさ分布、それに氷厚分布の現場観測を行った。波のエネルギー分布を計測するためにNZ側が用意した8つの加速度計を氷縁から海氷内部領域にかけて約200kmの範囲で航海途上の代表的な氷盤の上にヘリコプターや船のクレーンを用いて設置した。この内4つは設置後途中で通信不能となったものの、残り4つの地点におけるデータが得られ、外洋から入射する波のエネルギーが氷縁域で減衰する様子などを捉えることに成功した。一方、氷盤の大きさ分布に関しては、当初予定していたヘリコプターによるビデオモニタリング観測は、悪天候などのため計画通りには実現できなかった。その代替として、船のアッパーデッキに設置したモニタリング用カメラを用いて一分間隔で取得したデータを解析に用いる予定である。氷厚に関してはビデオシステムによりデータが取得でき、解析もほぼ終了した。(2)に関しては、研究分担者(三寺)は研究協力者のモデルとは独立に波ー海氷分布の相互作用の研究に取り組み、表面波の伝搬による直接的な影響の他に内部波による鉛直循環の重要性を明らかにするなど、今後の研究に有用な結果を出すことができた。(3)に関しては、波ー海氷相互作用で有用な情報となる氷盤の成長履歴について酸素安定同位体比を用いて求めるための手法を実験および観測から論文としてまとめた。以上のように、氷縁域における氷盤分布のデータが当初の計画通りには取得できなかった点を除けばその他はほぼ計画通り遂行できた。今年度は当初の予定の(1)南極観測で得られた氷盤分布の解析結果を論文にまとめる作業、(2)波ー海氷相互作用の数値モデルの吟味に加え、(3)南極海氷域において海氷上の積雪深と氷盤分布との関連性についての解析を行った。

(1)については、昨年度の実績報告書で記した内容に基づき、波ー海氷相互作用は氷縁域の氷盤分布を新たに創造するというよりも、むしろ内部領域に既に存在する氷盤分布を変調する役割があることを間接的に示した点に焦点を当てて執筆した(論文改訂中)。(2)については、氷盤形成に重要な波の氷盤破壊過程をどのようにモデルに取り入れるかという観点から研究協力者(Kohout)と検討した。手法は南極観測中に遭遇した3度の大波によって発生した破砕現象時の波エネルギーを解析して現モデルで用いられている理論の検証を行った。その結果、破砕を起こす臨界ひずみ値は特に長波長の波による破砕を過小評価することが示された(論文改訂中)。一方、内部波によって生じる特徴的な海氷分布パターンに関しては論文改訂中である。(3)については、氷盤分布の影響を多角的に知るために取り組んだ。初年度の南極航海の氷況の特徴は、従来の観測結果と比較して顕著に厚い氷厚と積雪深であった。そこで過去23年間の気象再解析データを用いて海氷域の降雪量の年々変動の実態を解析した結果、この年の降雪量は他年と有意な違いはなく、むしろ氷厚の増大に伴い雪ごおりの生成が制限されたこと、それに氷盤からリードに消失する雪が少なかったことが異常積雪深の主因であった可能性が高く、氷盤分布が海氷上の積雪深にも有意に影響を及ぼすことが示唆された(論文執筆中)。以上、観測の変更に伴い研究計画を修正する必要が生じたものの、氷縁域で波による氷盤分布形成において海氷内部領域の役割の重要性が示されるなど本研究課題に関わる有意義な成果が得られたと考えている。海氷科学本研究は氷縁域における現場観測から得られたデータを基に、データ解析およびその結果に基づく数値計算により波ー氷盤形成の相互作用の実態を明らかにしようというものである。ただし、研究実績の概要で記した通り、現場で氷盤分布の画像を取得できたのは氷縁域ではなく内部領域であったため、研究計画を若干変更せざるを得なかった。そのような状況下で視点を内部領域の氷盤分布の特徴を調べることに移してヘリコプターから取得したビデオ画像および衛星画像の解析を行った結果、意義ある解析結果を導き出すことができた。すなわち、内部領域における氷盤分布には風や氷盤衝突で生じる破砕作用のため既に氷縁域の氷盤分布の原型となる特徴が存在しており、氷縁域における波ー海氷相互作用はそれを変調する役割を果たしていることを間接的に示すことができた。この点、研究目的はある程度達成できたと考えている。一方、波のエネルギー伝搬特性に関しても、限られたブイデータの解析であったが意義ある結果を導き出すことができた。すなわち、波高3メートル以上の大きな波はそれ以下の波と異なり、波の減衰係数が波高に依らず一定の値を持つことが示され、これは氷盤を破砕する効果によるものと推論された。このことは現実の海氷域でストームに伴う大波が氷縁から数100キロメートルも内部に侵入しうる観測事実を説明するとともに、氷盤形成過程と密接に結びついていることが示された(本結果は近くNature誌に掲載予定)。従って、この点においても研究目的はある程度達成できたと考えられる。ただし、波ー海氷相互作用に関わる数値モデルの開発に関しては、研究協力者が昨年度は観測データの解析および論文執筆に力を入れた事情もあり、今後の進展が待たれる状況にある。本研究は氷縁域における現場観測から得られたデータを基に、データ解析およびその結果に基づく数値計算により波ー氷盤形成の相互作用の実態を明らかにしようというものである。
線虫の温度受容細胞AFDニューロンにおける記憶形成分子メカニズムの解明

線虫C. elegansにおいて、記憶と学習を観察できるシンプルな実験系として、温度学習行動があげられる。温度学習行動とは、一定の温度で、餌の存在する条件で飼育された個体が、温度勾配上で、過去に体験した餌の存在した飼育温度へ移動する行動である。この学習行動をつかさどる神経回路が同定されており、その回路の最も上流に位置するのが、温度受容細胞であるAFDニューロンおよびAWCニューロンである。特に主要な温度受容を担うAFDニューロンは、温度受容だけでなく、温度記憶形成という機能も持ち合わせていることが示されており、このような多機能性の細胞を解析することは、記憶・学習の成立機構を明らかにするうえで非常に重要であると考えられる。本研究において、線虫C. elegansの温度受容細胞AFDニューロンの初代培養系を構築し、AFDニューロンが、他の神経細胞と神経接続を形成していない条件下においても、過去の培養温度依存的に温度応答を行うことを示した。この結果は、AFDニューロン内に細胞自律的な温度記憶メカニズムが存在し、AFDニューロンが単一神経細胞記憶を行う細胞である事を強く指示するものである。次に、AFDニューロンの記憶形成に関与する遺伝子の同定を目的として、哺乳類やショウジョウバエ、アメフラシなどにおいて、長期記憶の形成、維持に深く関与することが知られている遺伝子の線虫ホモログ遺伝子の変異体について解析を行った。これらの変異体のAFDニューロンにおける温度記憶をカルシウムイメージングで検証したところ、一部の変異体において、野生株とは異なる異常な温度応答が観察された。さらには、これらの遺伝子がコードするタンパク質と相互作用する分子の探索を行い、無脊椎動物からヒトを含む哺乳動物に至るまで多くの生物種において保存されたタンパク質をインタラクターとして同定した。本研究において、これらの分子が機能する分子経路について解析を行うことで、生物種を超えて保存された記憶メカニズムの解明に多大な貢献を果たすものと期待される。線虫C. elegansのAFDニューロンにおける温度記憶のメカニズムとその制御機構を解明することができた。本研究によって得られた成果を論文として発表する予定である。C.elegansにおいて、記憶と学習を観察できるシンプルな実験系として、温度学習行動があげられる。この学習行動をつかさどる神経回路が同定されており、特に主要な温度受容を担うAFDニューロンは、温度受容だけでなく、温度記憶形成という機能も持ち合わせていることが示されている。本研究者は、AFDニューロンの初代培養系を確立し、AFDニューロンを他の細胞から完全に隔離した条件下で、温度記憶が形成されるか検証を行った。具体的には、まず、カルシウムインディケーターであるGCaMP分子がAFDニューロン特異的に発現する線虫系統を樹立し、それらの個体群から胚細胞を単離してAFDニューロンの初代培養系を確立した。次に、初代培養AFDニューロンが、培養温度を記憶しているかを、カルシウムイメージングで検証したところ、一部のAFDニューロンにおいて、培養温度依存的な温度応答が観察されたこの結果は、AFDニューロンにおける記憶形成は、他の細胞との相互作用を必要としないことを強く支持するものである。また、本研究者はAFDニューロンの記憶形成に関与する遺伝子の同定を目的として、cmk-1(CaMキナーゼI)変異体の温度学習行動異常の抑圧変異体と、異常の促進変異体の原因遺伝子の同定を行い、nj72変異がX染色体の約40kbの領域内に、nj73変異が転写調節因子SUR-2をコードするsur-2遺伝子内に存在することを明らかにした。SUR-2はRas-MAPK経路で機能することが報告させており、MAPK経路の分子の変異体について温度走性を調べたところ、一部の変異体において異常が検出された。この結果からAFDニューロンの記憶形成にMAPキナーゼ経路が関与している可能性が示唆された。記憶と学習を観察できるシンプルな実験系として、線虫C.elegansの温度学習行動があげられる。温度学習行動とは、一定の温度で、餌の存在する条件で飼育された個体が、温度勾配上で、過去に体験した餌のあった飼育温度へ移動する行動である。本研究では、AFDニューロンの初代培養系を確立し、AFDニューロンを他の細胞から完全に隔離した条件下で、温度記憶が形成されるか検証を行った。次に、初代培養AFDニューロンが、培養温度を記憶しているかを、カルシウムイメージングで検証したところ、一部のAFDニューロンにおいて、培養温度依存的な温度応答が観察された。この結果は、AFDニューロン内に細胞自律的な温度記憶メカニズムが存在することを強く指示するものである。

従来、高等動物はシナプスの可塑的変化を介して細胞非自立的に記憶を形成すると考えられているが、これらの研究成果は、細胞自立的な記憶メカニズムが存在することを示唆するものであり、記憶メカニズムの解明に多大な貢献を果たすものと期待される。線虫C. elegansにおいて、記憶と学習を観察できるシンプルな実験系として、温度学習行動があげられる。温度学習行動とは、一定の温度で、餌の存在する条件で飼育された個体が、温度勾配上で、過去に体験した餌の存在した飼育温度へ移動する行動である。この学習行動をつかさどる神経回路が同定されており、その回路の最も上流に位置するのが、温度受容細胞であるAFDニューロンおよびAWCニューロンである。特に主要な温度受容を担うAFDニューロンは、温度受容だけでなく、温度記憶形成という機能も持ち合わせていることが示されており、このような多機能性の細胞を解析することは、記憶・学習の成立機構を明らかにするうえで非常に重要であると考えられる。本研究において、線虫C. elegansの温度受容細胞AFDニューロンの初代培養系を構築し、AFDニューロンが、他の神経細胞と神経接続を形成していない条件下においても、過去の培養温度依存的に温度応答を行うことを示した。この結果は、AFDニューロン内に細胞自律的な温度記憶メカニズムが存在し、AFDニューロンが単一神経細胞記憶を行う細胞である事を強く指示するものである。次に、AFDニューロンの記憶形成に関与する遺伝子の同定を目的として、哺乳類やショウジョウバエ、アメフラシなどにおいて、長期記憶の形成、維持に深く関与することが知られている遺伝子の線虫ホモログ遺伝子の変異体について解析を行った。これらの変異体のAFDニューロンにおける温度記憶をカルシウムイメージングで検証したところ、一部の変異体において、野生株とは異なる異常な温度応答が観察された。さらには、これらの遺伝子がコードするタンパク質と相互作用する分子の探索を行い、無脊椎動物からヒトを含む哺乳動物に至るまで多くの生物種において保存されたタンパク質をインタラクターとして同定した。本研究において、これらの分子が機能する分子経路について解析を行うことで、生物種を超えて保存された記憶メカニズムの解明に多大な貢献を果たすものと期待される。AFDニューロンの初代培養系の確立、および記憶形成への関与が示唆される分子の単離に成功した。線虫C.elegansのAFDニューロンにおける温度記憶メカニズムが、細胞非自立的に成立することを示唆する結果が得られ、また、その分子メカニズムについても多くの知見が得られた。線虫C. elegansのAFDニューロンにおける温度記憶のメカニズムとその制御機構を解明することができた。前年度に引き続き、AFDニューロンの初代培養系を用いて、初代培養AFDニューロンにおける記憶形成について、生理学的・薬理学的解析を行う。具体的には、1)培養液のイオン組成を変える、2)ホルモンや神経伝達物質などの神経内分泌因子を投与する、3)特定のイオンチャネルの阻害剤を投与するなどを実施し、初代培養AFDニューロンの温度応答性にどのような影響が生じるか検証することで、記憶形成に関与する分子やシグナル伝達経路の推定を行う引き続き、研究計画に沿って線虫C.elegansのAFDニューロンにおける温度記憶について解析を行い、記憶の形成・維持を司る分子機構の解明を行う。