hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
グリシンを結合するイソロイシンtRNAは翻訳以外で機能するか？

本研究は、乳酸菌に存在するtRNA様のRNAの存在意義を明示し、当該RNA分子の生体への影響を解明することを目指しました。平成30年度は、以下の項目についていくつか成果をあげることができました。(1))tRNAIle(UAU)様分子が翻訳に利用されているか→乳酸菌タンパク質発現システムを利用し、AUAコドン翻訳に当該RNAが利用されるか解析を行ったところ、貧栄養下では、非常にわずかではありますが、翻訳に利用されているという結果が得られました。本実験を確実なものにするのは、さらに再現性を見る必要があります。また、乳酸菌無細胞翻訳系内でアンチセンスオリゴを利用することで、tRNA様RNA[以下tRNAIle(UAU)と記載]の利用を解析しようと試みましたが、乳酸菌では翻訳系の確立が困難であることが判明しました。(2)tRNAIle(UAU)様分子が結合するタンパク質が存在するか→同定できていた親和性タンパク質の組換え体を複数調製しました。現在、詳細な解析を進めています。(3)遺伝子破壊株解析→乳酸菌に2つ存在するtRNAIle(UAU)遺伝子各々の一遺伝子破壊株を獲得できておりましたので、二重遺伝子破壊株の作成を試みました。複数とおりの方法で試しましたが、現在のところ二重遺伝子破壊はできておりません。現在のところ、両遺伝子の欠損は致死的であると考えております。(1)-(3)に加え、グリシルtRNA合成酵素およびイソロイシルtRNA合成酵素の組換えタンパク質を準備し解析を進めました。その結果、試験管内実験でイソロイシルtRNA合成酵素は、tRNAIle(UAU)を基質としないことを明示することができました。一方、グリシルtRNA合成酵素はtRNAIle(UAU)を活性は弱いものの基質とし、また、酵素ーRNAの結合活性は十分であったことから、現在結晶構造解析を進めています。本研究は、乳酸菌に存在する特異なRNAの存在意義を明示し、そのRNA分子の生体への影響を解明することを目的としています。平成28年度は、以下の項目に重点を置き研究することを目標とし、幾つかの成果をあげることができました。(1)乳酸菌tRNAIle(UAU)様分子がグリシルtRNA合成酵素(GlyRS)にどう認識されているか→tRNAIle(UAU)変異体を作成し、GlyRSの基質認識に必要な塩基を同定することができました。(2)tRNAIle(UAU)様分子が翻訳に利用されているか→tRNAIle(UAU)はアミノアシル化効率が非常に悪く、伸長因子との結合活性解析を行うことが困難でありました。リボザイムにより、強制的にアミノアシル化することで、活性測定を行うことができるようになりました。結果、アミノアシルtRNAIle(UAU)の翻訳伸長因子との複合体は検出できず、このRNAが翻訳に利用されている可能性は低いことが示唆されました。(3)tRNAIle(UAU)様分子が結合するタンパク質(もしくはその他の結合分子が)存在するか→現在、結合分子を同定すべく、解析系を確立しているところです。(4)tRNAIle(UAU)様分子の構造と生理的機能→酵素処理により得られたtRNAIle(UAU)のRNA断片を解析したところ、通常のtRNA構造をとらないことが判明しました。以上の研究に加え、遺伝子破壊株の解析を進めております。また、現在、平成27年度までの研究結果と、(1)(2)の結果を論文にまとめているところです。論文投稿に着手しているところであり、国内学会、国際学会で発表することができています。しかしながら、遺伝子破壊株がまだ得られておらず、このRNAの生理的意義を示すことに至っていないことから、「おおむね順調に進展している」と評価しました。本研究は、乳酸菌に存在する機能未知RNAの機能解明と、当該RNA分子が生体へ及ぼす影響を明らかにすることを目的としています。平成29年度は、以下の項目に重点を置き研究を遂行し、いくつかの成果をあげることができました。(1)tRNAIle(UAU)様分子が翻訳に利用されているか→乳酸菌タンパク質発現システムを利用し、AUAコドン翻訳に当該RNAが利用されるか解析を行ったところ、通常栄養条件下では、翻訳に利用されないということが明らかになった。翻訳伸長因子との結合活性をみても、非常に結合能が悪いことから、現在のところ当該RNAが翻訳に利用されている可能性は非常に低いと判断しています。(2)tRNAIle(UAU)様分子が結合するタンパク質が存在するか→親和性タンパク質を複数同定することができています。さらに、これら因子が当該RNAに特異的に結合しているものか解析をすすめているところです。(3)遺伝子破壊株解析→当研究室において、乳酸菌遺伝子破壊系を扱うことができるようになりましたが、tRNA修飾酵素tilS遺伝子破壊株は現在のところ得られていません。当該遺伝子破壊株は、大腸菌で致死性を示すことからも、乳酸菌でも致死である可能性は高いと考えられます。乳酸菌に2つ存在するtRNAIle(UAU)遺伝子各々の一遺伝子破壊株を得ることができ、現在、二重遺伝子破壊株を準備しているところです。これまで明らかになったことを、論文にまとめることができました(Tomikawa et al. 2018 J Biochem.163(3) 233-241)。

これまでの研究成果を論文にまとめることができ、学会でも発表することができています。遺伝子破壊株作製に苦戦しておりましたが、ようやく当研究室での破壊株作製系を確立することができ、今後、破壊株解析がスムースに進められるものと期待できます。また、tRNAIle(UAU)様分子に関係すると考えられる因子の候補を複数あげることができていることから、「おおむね順調に進展している」と評価しました。本研究は、乳酸菌に存在するtRNA様のRNAの存在意義を明示し、当該RNA分子の生体への影響を解明することを目指しました。平成30年度は、以下の項目についていくつか成果をあげることができました。(1))tRNAIle(UAU)様分子が翻訳に利用されているか→乳酸菌タンパク質発現システムを利用し、AUAコドン翻訳に当該RNAが利用されるか解析を行ったところ、貧栄養下では、非常にわずかではありますが、翻訳に利用されているという結果が得られました。本実験を確実なものにするのは、さらに再現性を見る必要があります。また、乳酸菌無細胞翻訳系内でアンチセンスオリゴを利用することで、tRNA様RNA[以下tRNAIle(UAU)と記載]の利用を解析しようと試みましたが、乳酸菌では翻訳系の確立が困難であることが判明しました。(2)tRNAIle(UAU)様分子が結合するタンパク質が存在するか→同定できていた親和性タンパク質の組換え体を複数調製しました。現在、詳細な解析を進めています。(3)遺伝子破壊株解析→乳酸菌に2つ存在するtRNAIle(UAU)遺伝子各々の一遺伝子破壊株を獲得できておりましたので、二重遺伝子破壊株の作成を試みました。複数とおりの方法で試しましたが、現在のところ二重遺伝子破壊はできておりません。現在のところ、両遺伝子の欠損は致死的であると考えております。(1)-(3)に加え、グリシルtRNA合成酵素およびイソロイシルtRNA合成酵素の組換えタンパク質を準備し解析を進めました。その結果、試験管内実験でイソロイシルtRNA合成酵素は、tRNAIle(UAU)を基質としないことを明示することができました。一方、グリシルtRNA合成酵素はtRNAIle(UAU)を活性は弱いものの基質とし、また、酵素ーRNAの結合活性は十分であったことから、現在結晶構造解析を進めています。平成29年度前半までの論文採択を目指します。また、平成28年度計画を継続するとともに、乳酸菌内でのタンパク質発現系の構築を行います。さらに、平成28年度に進めた研究結果から、tRNA様分子は通常のtRNA二次構造をとっていない可能性が浮上しましたので、このRNA構造に着目し、機能解明することを目標に足したいと思います。平成29年度計画を継続するとともに、乳酸菌無細胞翻訳系を調製し、tRNAIle(UAU)の翻訳利用について明らかにします。また、tRNAIle(UAU)と候補となっている親和性タンパク質との生化学解析を進め、当該RNAの機能解明を目指します。解析機器使用料、および受託解析料の支払いにあてるように予算を残しておりましたが、サンプル調製が間に合わず、予算執行期間内に解析をすることができませんでした。
スパースモデリングを用いた超巨大ブラックホールの直接撮像

巨大ブラックホールの直接撮像のため、スパースモデリングを用いた電波干渉計の超解像技法を開発した。それを既存の実データに応用して超解像が可能なことを実証し、M87の巨大ブラックホールの最も近いところでジェットの根本を分解することに成功した。また、巨大ブラックホールの直接撮像を目指す国際ミリ波VLBI網の観測を2017年4月に初めて実現した。そして、開発した手法によりブラックホール撮像可能な分解能が得られ、巨大ブラックホールの直接撮像が実現できるレベルに到達していることを示した。さらに、スパースモデリングの手法を天文学の様々なデータ解析にも応用し、この手法の有効性を幅広く示した。本研究は、スパースモデリングの手法を電波干渉計のイメージング解析に適用して超解像技法を実現し、それを基にブラックホールの直接撮像を実現することを目指している。初年度である本年度は、モデリング班(B01-1班)と協力し、スパースモデリングの中でもLASSOを用いた画像再構成法について検討し、通常の回折限界を超えた超解像イメージングが実現可能であることを示し、モデリング班と共同の成果として英文査読論文として出版した。また、通常の電波干渉計よりもキャリブレーションがより簡単な観測量であるバイスペクトルを用いたイメージング手法についても検討を進め、バイスペクトルから観測ビジビリティを推定してスパースモデリングを適用する手法について、その実現に向けた道筋をつけることができた。今回研究代表者らが開発した手法は国際的にも注目されており、ブラックホールの直接撮像に関係した世界の研究者が集まる国際研究会“EHT2014" (開催地:カナダ)に招待され、今回の成果に関して招待講演を行った。さらに、電波干渉計の実データに本手法を適用し、期待通りの分解能向上が達成されることも示した。特にブラックホール撮像の重要天体であるM87で史上最高分解能の画像を得ることに成功した。さらに、ミリ波VLBI観測に関連した研究活動も進め、M87などの活動銀河中心核に関する研究成果を英文査読論文として出版した。また、研究分担者が中心となってスパースモデリングの天文学の様々な分野への応用も検討し、変動天体の周期解析やドップラートモグラフィーなどにおいて成果を上げた。なお、研究遂行に当たっては、若手研究員を雇用してプログラムの作成や評価を中心的に担って頂き、本人のスキルアップと研究を並行して進めている。また、新学術領域内での一層の連携のため分野横断的なワークショップや研究打合せを複数回開催した。第二年次にあたる本年度は、初年度に開発したLASSOのプログラムを実データに適用してその評価を継続した。特に、ブラックホールの直接撮像にとって重要天体であるM87について、43GHz帯および86GHz帯の観測データにスパースモデリングを適用し、実際に分解能が向上することを実データに基づき確かめた。また、スパースモデリング手法をさらに発展させるものとして、closure位相を観測量とする非線形な問題に適用可能なスパースモデリングのイメージング手法について検討し、コーディングと検証を進めた。また、ミリ波VLBIによるブラックホール直接撮像に向けた準備研究として、M87の1.3mmのVLBI観測のデータ解析を進めた。この観測は参加局が3局のみであり、イメージングをすることは難しいが、今回初めてM87の1.3mm帯の観測からclosure位相を測定することに成功した。実データでのclosure位相の検出と、上記で述べたclosure位相を観測量とするイメージングコード開発の進展により、1.3mmのVLBI観測による実際にブラックホールの撮像に着実に近づいたといえる。このほか、ALMAを含む1.3mmの装置整備のために、ALMAの観測所に設置した光伝送装置の基板更新による性能安定化対策を行い、国際的な観測アレイの整備にも貢献した。また、京都大、広島大の研究者が中心となって、スパースモデリングのより広範囲な天文学分野への応用も進めた。具体的には、京都大のチームが矮新星の光度曲線の解析にLASSOを用いて様々なモードの抽出に成功し、この光度変動解析の分野でスパースモデリングの有効性を実証した。当初計画で設定した3課題について達成度を見ると、1つ目の課題であるスパースモデリングによるイメージング技法については、closure位相を用いた非線形手法も開発の目途がついたことにより、ほぼ当初の課題を達成しつつある。また、2つ目の課題であるミリ波VLBIによるブラックホール観測の推進については、ALMAのミリ波VLBIの装置整備が完了したこと、および3局による試験観測データでclosure位相を確認したことにより、順調に進んでいる。また、3つ目の課題であるブラックホール研究ついても、既存データなどを用いてブラックホールに関する研究成果が出版されるなど、着実に進んでいると考えられる。以上の状況をまとめるに、現在の達成度について、「(2)おおむね順調に進展している」と判断する。第三年次にあたる本年度は、これまで主に調査を進めてきたM87に加えて、もう一つの最重要天体であるSgr A*について具体的な検討を進めた。特に、Sgr A*の場合はM87と異なり星間散乱の影響が大きいので、これの扱いについて検討した。その結果、現在知られている星間散乱のカーネルを用いて補正を行うことで、LASSOの手法と合わせてブラックホールシャドウの観測が可能なことが示された。

また、スパースモデリング手法をさらに向上させるため、closure位相を観測量とする非線形な問題に適用可能なイメージングコード完成させ、その一部を論文として投稿した。また、ミリ波VLBIによるブラックホール直接撮像に向けた準備研究として、Sgr A*の1.3mmのVLBI観測により初めてブラックホール近傍の磁場構造の検出に成功し、国際的な共同研究成果として発表した。また、M87についても3mm帯のVLBI観測結果について成果を出版するなど、巨大ブラックホールの観測的研究に関する成果を出版した。また、京都大、広島大の研究者が中心となって、スパースモデリングのより広範囲な天文学分野への応用も並行して進めた。京都大においては天体の光度曲線観測に関する研究を継続し、特に2015年6月に26年ぶりにアウトバーストを示したブラックホール連星V404Cygにおいて、大振幅かつ短時間の可視光変動の検出に成功した。また、広島大においては、連星系スペクトルの輝線プロファイルを用いて連星系降着円盤の2次元マップを再構成する「ドップラートモグラフィー」の手法を開発して成果を出版するとともに、Ia型超新星の極大等級を決める変数について、LASSOを用いたデータ駆動科学的手法で変数選択が可能であることを実証した。当初計画で設定した3課題について達成度を見ると、1つ目の課題であるスパースモデリングによるイメージング技法については、closure位相を用いた非線形手法が完成したことにより、当初の課題が十二分に達成されている。また、2つ目の課題であるミリ波VLBIによるブラックホール観測の推進については、3局による試験観測データが進められるとともに、これまで国際協力で進めてきたALMAを含むVLBIの2017年の観測開始が決定するなど、実観測へ向けた準備が順調に進んでいる。また、3つ目の課題であるブラックホール研究ついても、Sgr A*のブラックホール近傍で磁場構造を検出した他、巨大ブラックホール以外でも連星ブラックホールに関する研究で大きな成果があがっている。また、今年度から4つ目の課題として、ブラックホール以外に天文学全般にスパースモデリングを適用する、「スパースモデリング天文学の開拓」を設定しており、これに関しても、超新星や連星系降着円場の研究で興味深い成果が出ている。これらの状況から現在の達成度について、「(2)おおむね順調に進展している」と判断する。本研究は、スパースモデリングの手法を電波干渉計のイメージング解析に適用して超解像技法を実現し、それを基にブラックホールの直接撮像を実現することを目指している。第4年次である本年度は、今後得られるEHT (Event Horizon Telescope)の観測データにスパースモデリングを適用する上で必要なツールやマニュアルの整備を進め、また実観測に近い条件で手法の評価を進めた。
足部疾患に対する有限要素法の応用－新しい装具療法の開発－

これまで存在しなかった、正確に腱や靭帯を再現した足部・足関節の有限要素モデルを扁平足を用いて確立した。本研究の成果をConf Proc IEEE Eng Med Biol Soc.に発表した。扁平足の手術方法として外側支柱延長術や踵骨隆起内側移動術があるが、扁平足の手術を行うことで足部の応力分布がどのように変化するか、適切な骨切り部位や移動量がどの程度かを明らかにした。1中間位における脛骨と距骨の位置関係は変形足と健常足では異なっている.位置関係の変化により底背屈での関節裂隙間距離に変化が生じ,距腿関節にストレスがかかる.変形性足関節症に進行する可能性がある.そこで,健常足における距腿関節の関節間距離が底背屈に伴ってどのように変化するかを研究した.健常ボランティア10例20足を対象とした。中間位,最大底背屈位で足関節CTを撮像し,3次元再構築画像を作製した.足関節を内果,天蓋部,外果に分割し,関節間距離を計測した.天蓋部を前中後および内中外の9領域に分割し,それぞれの関節間距離(JSW)を計測した.中間位に対する最大底屈位および背屈位の変化率を算出し,統計学的に検討した.中間位のJSWは内果1.70±0.13mm,天蓋部2.04±0.29mm,外果2.13±0.20mmであった.全領域において背屈位,中間位,底屈位の順にJSWは広くなった.9領域における底背屈時の変化率は,中央-中央で有意差がなかった.内側では前中後ともに大きな有2足部荷重時における各関節の負荷を,立命館大学工学部と共同で研究している.3次元再構築CT画像を用いて,過去の文献に基づいて,腱および靭帯を作製した.脛骨および腓骨から足底に負荷をかけて,有限要素法を用いて,各関節の変化を評価した.本研究はEMBC2014で発表した.本研究の内容はConf Proc IEEE Eng Med Biol Soc.に掲載された.1中間位における脛骨と距骨の位置関係は偏平足と健常足では異なっている。位置関係の変化により底背屈位での関節列劇間距離に差が生じ距腿関節にストレスがかかる。そこで、健常足における中間位および最大底背屈位での関節間距離を計測した。中央における関節間距離にはsポジションで差はなかったが、内側では3ポジションで差を認めた。本研究の結果はJournal of Foot and Ankle Researchに掲載された。2足部荷重における各関節の負荷を立命館大学工学部と共同で研究している。前年度に作製した扁平足モデルを用いて、手術操作を加えたときの各関節の圧変化を有限要素解析を用いて研究した。手術前後で圧分布に変化を認めた。本研究の結果をJournal of Biomechanicsに投稿中である。3後足部変化に伴う負荷の研究をする上で、臨床的に膝関節の術後によるアライメント変化によって、後足部のアライメント異常が生じた症例を検討した。現在、Case Report of Orssopedicsに投稿中である。前年度構築した有限要素モデルを用いて、扁平足の術前後の圧変化についての結果はでており、予定通りの進捗状況と考える。1足部荷重における各関節の負荷を立命館大学工学部と共同で研究している。前年度に作製した扁平足モデルを用いて、踵骨内側移動術もしくは外側支柱延長術を施行したときの各関節の圧変化を有限要素解析を用いて研究した。手術前後および骨切りの部位や移動量の変化で圧分布に変化を認めた。2応力分布を評価する上で、単純X線画像的な変化を検討する必要があると考え、扁平足および外反母趾における前足部および中足部の変化を評価した。足の外科学会およびアジア足の外科学会で発表し、現在論文を作成中である。有限要素法に関する適切な方法を検討してきた.扁平足における,有限要素法のモデルの作製はできたと考える.より人体の組成に近いモデルを作製すべく、軟骨を考慮に入れたモデルの作製を検討している。また、これまで作製してきた有限要素のモデルの作製方法に関して、より効率的に作製できる方法を検討していく予定である。バイオメカニクス扁平足においては,様々な術式における圧分布の変化を評価していく予定である。今後,健常足におけるモデルの作製を検討している.また,扁平足や健常足を作製する時間を短縮する方法を検討していく予定である.有限要素のソフトウェアの購入が7月までずれ込んだため、次年度使用額が生じた。有限要素法のためのソフトウェアを購入する予定であったが,基礎データを蓄積する必要があったたため,購入を見合わせた.有限要素を評価するためのソフトウェアを購入する。有限要素を評価するためのソフトウェアを購入する.
モラル・エコノミストとしてのオウエン,1825-1842年

オウエンは、理想社会の形成をめざして、アメリカのニュー・ハーモニーにおいて協同村を建設することにつとめたが、しかしその試みは1825年から2年間ほどしかつづくことなく失敗した。その失敗にもかかわらず、かれは、個人主義的で利己的な自由競争つまり市場原理の悪弊を糺し、お互いがお互いを「思いやる心charity」を中心としたモラル・エコノミーと協同社会の必要性をそこで再確認し、それらを教育・啓蒙活動を通じて普及させていこうと決意した。その後、失意のままイギリスに帰国したオウエンは、労働者階級の大歓迎をうけ労働運動に手を染めはじめ、ニュー・モラル・ワールドを実現する啓蒙実践活動に精力を傾けた。それが「全国公正労働交換所」の設立と「全国労働組合大連合」の運動に結実した。しかしかれは、労資が協調して新道徳世界を創るというかれの思想に反する労働運動から決別し、『新道徳世界の書』(1842年)を出版するにいたった。本研究では、ニュー・ハーモニーの協同村建設、「全国公正労働交換所」の設立事情、「全国労働組合大連合」の運動、および『新道徳世界の書』を研究対象として取りあげ、オウエンのモラル・エコノミーの内実を研究する予定であった。しかし、時間が足りなく、「全国労働組合大連合」の運動と『新道徳世界の書』の研究はおこなうことができなかった。しかし、本研究と関連する「オウエンと全国公正労働交換所」という論文と『オウエンのユートピアと共生社会』という著作を出版するという大きな成果をえることができた。本研究を通じて、筆者はオウエンのモラル・エコノミーの重要性を認識し、個人主義的になりがちな市場経済において、それを何らかの形で生かす必要があるという知見をえた。それは、本研究が示唆しているように、ユートピアであるかもしれないが、ユートピアなくしては良き社会への希求も社会改革への欲求もなくなる。博愛的な工場経営者から社会改革家として自己改革を成し遂げたオウエンは、理想社会の形成をめざして、その原理を彫琢するとともに、アメリカのニュー・ハ-モニ-において協同村を建設することをめざしたが、しかしその試みは2年間ほどしか続くことなく失敗した。それにもかかわらず、かれの信念は露も揺らぐことはなく、かれは、その過程で個人主義的で利己的な自由競争の悪弊を回避し、お互いがお互いを「思いやる心charity」を中心とした協同の原理に基づく社会の形成、つまりニュー・モラル・ワールドの必要性を再確認し、その社会形成を教育・啓蒙活動を通じておこなっていくことを強く確信していった。今年度の研究では、オウエンの1820年代後半期における実践と思想形成を対象とし、この時代においてかれがより以上にモラル・エコノミー(チャリティ、財の共有、公正価格)の世界に突き進んでいたことを認識するにいたった。それは、以前に考えられていた協同社会の原理を基礎にしながらも、それ以上に一歩深化したニュー・モラル・ワールドの概念を理論化し具体化する営為でもあった。そこでは、当然チャリティを培う教育・啓蒙活動こそが、その社会形成の中心になるべきであることが強調されていた。概括的には、今年度の研究でこれらの知見をえることができた。これからの研究では、1830年代のオウエンを対象にすることで、モラル・エコノミーの構成部分である公正価格の概念を労働による公正な価格という視点から考察するとともに、財の共有を財を分かち合うつまり相互扶助という視点から考察していきたい。その後に、オウエンのニュー・モラル・ワールドの世界を纏めていきたい。

博愛的な工場経営者から社会改革家へと自己変革を遂げたオウエンは、個人主義的で利己的な自由競争の蔓延している市場経済社会を肯定するポリティカル・エコノミーを批判し、人間どうしが相互に助け合う公正で平等な社会を肯定するモラル・エコノミーに基礎づけられた協同社会の創設を提案し、実践していった。アメリカのニューハ-モニ-での協同村建設の実験は2年ほどしか続くことがなかったとはいえ、かれの協同社会建設という信念は揺らぐことなく、かれはいっそうニュー・モラル・ワールドの重要性を確認し、その社会形成を教育・啓蒙活動を通じておこなっていく必要性を実感した。今年度の研究では、1830年代のオウエンの「全国公正労働交換所」の創設とその経緯を分析することにより、オウエンのモラル・エコノミーにおける公正価格と労働証券の位置づけおよびそれらと協同社会との関係を明らかにすることに努めた。公正価格に基づく労働証券の普及をめざすオウエンの「全国公正労働交換所」は、市場経済のもとでチャリティを基盤とした協同の原理を追求するものであったが、市場経済に巻き込まれ、成功することがなかった。しかし、チャリティあるいはボランティアの精神を生かし、金銭的な損得にこだわることがなければ、それは存続する可能性がある。これからの研究においては、オウエンの1830年代の「全国労働組合大連合」の活動経過と『新道徳世界の書』(1842年)を対象とし、それらの中でモラル・エコノミーおよび協同社会論の内容を深化させていきたい。オウエンは、理想社会の形成をめざして、アメリカのニュー・ハーモニーにおいて協同村を建設するようにつとめたが、しかしその試みは1825年から2年間ほどしかつづくことなく失敗した。その失敗原因は、経済運営のまずさとニュー・モラル・ワールドへ向けて住民たちの心を一致させられなかったことにあり、市場経済社会のなかに協同社会という小世界を形成するユートピアの難しさのなかにあるだろう。その失敗にもかかわらず、かれは、個人主義的で利己的な自由競争つまり市場原理の悪弊を糺し、お互いがお互いを「思いやる心charity」を基礎とした協同社会形成の必要性とその原理の正当性をそこで再確認し、それらのことを教育・啓蒙活動を通じておこなっていく決心をした。本年度の研究では、かれのモラル・エコノミーが集大成されたと考えられる『新道徳世界の書』(1842年)を念頭におきながら、それを実践していたニュー・ハーモニーの協同村建設を中心とし、そのような実践を成し遂げるにいたったオウエンの思想とその形成過程を『オウエンのユートピアと共生社会』としてまとめた。しかしながら、この平成810年度の研究目的であった1825-1842年のオウエンのモラル・エコノミーの解明の後半部分、つまり1834年から1842年までの研究は残念ながら、時間が足りなかったためにおこなうことができなかった。そのかわり、本研究と関連する『オウエンのユートピアと共生社会』という著作を出版するという大きな成果を獲得することができた。本研究を通じて、筆者はオウエンのモラル・エコノミーの重要性を認識し、個人主義的になりがちな市場経済においてそれを何らかの形で生かさなければならないという知見をえた。それは、本研究の成果が示しているように、ユートピアであるかもしれないが、ユートピアなくしてはより良き社会への希求つまり社会改革への欲求もなくなる。
新しい低速原子散乱法による絶縁体表面ナノ構造の動的過程の観察

研究期間内に行った内容は、低速原子散乱装置の開発であった。全ての計測電子回路の自作による開発を行った。具体的には、プリアンプ、アンプ、パルス発信器、飛行時間計測器、イオン電源、イオン銃、IEEDの用電源である。H18年度末に絶縁体であるMgO(100)試料表面から飛行時聞スペクトルの計測に成功した。この際にプリアンプとノイズから発生しているノイズを除去することが課題となった。そこでH19年度は最初にノイズを除去するために600MHzのデジタルオシロスコープを利用して電子回路の設計の見直しと実装の実装のやり直しを行った。具体的には700MHz帯域まで利用できるOPアンプを利用し実際には200MHzまでの高周波信号に利用できるプリアンプとアンプの開発を行った。次にイオン源の改良を行った。自作イオン源において抵抗が必ず故障をする現象が生じた。この原因はフィラメントのエミッション電流の制御にあった。そこで保護回路を作製しイオン源が安定して働くようにした。続いて、Visual Basic 6で自作した計測制御プログラムを開発を行った。その後にこのプログラムを使ってステッピングモータがPCで制御できていることを確認した。ソフトも使いやすいものとなり大きく前進した。一方で理論計算を進めるために解析ソフトMaterial Explorer 5を購入した。これは分子動力学に関する計算ソフトである。表面の原子構造を計算するために利用している。この2年間は計測に関する様々な問題点を解決する2年であった。H18年度に行ったことは装置の新規開発である。絶縁体表面原子構造(表面第1原子層第3原子層)1を解析する自的で新しい低速原子散乱装置を自主開発した。ブラックボックスはない。低速原子ビームを生成するため、最初にイオンビームを生成するためのイオン源を自作した。その後に電荷交換反応を利用して電気的に中世な原子ビームを生成した・絶縁体表面に低速原子ビームを照射した際に得られるスペクトルを計測する方法として飛行時間計測法を採用した。検出器にはマイクロチャンネルプレート(MCP)を利用した。飛行時間計測にあたり様々な電子機器を自作しかつ、計測ソフトも自作した。具体的には、プリアンプ、アンプ、time-to-digital converter(時間デジタル変換器、時間分解能10 nsec、4ch)、パルスジェンレータ(50V,3ch独立)、マニェピュレータ回転用ステッピングモータ制御器である。低速原子散乱装置は電気的に中性なビーム(原子ビーム)を用いて絶縁体表面構造を原子レベルの分解能(0.1Å以下)で計測する特徴をもつ。一般に絶縁俸表面は電子線、イオンを照射しても電荷蓄積効果のため計測ができないがこの問題を解決し現在までに絶縁体試料表面原子からのスペクトルが計測できるまで開発が出来ている。H19年度に行った内容は、前年度に引き続き装置開発が中心であった。H18年度末に絶縁体であるMgO(100)試料表面から飛行時間スペクトルの計測に成功した。ノイズレベルは、10mVまでと非常に小さくなった。続いて、Visual Basic 6で自作した計測綱御プログラムをVisual Basic 2005の仕様にて使えるように新しいソフト開発を行った。試料を回転させるための2個のステッピングモータを制御するにあたりDLLドライバーの開発をした。

ソフトも使いやすいものとなり、現在廃盤となっているVisllal Basic6からの脱却に向けて大きく前進した。一方で理論計算を進めるために(株)富士通よりMaterial Explorer5を購入した。これは分子動力学に関する計算ソフトである。表面の原子溝造を計算するために利用している。最後に実用化に向けてメーカが飛行時間計測電子回路の基板を新規開発することとなった。H19年度はH18年度に生じた計測に関する問題点を解決する1年であった。
産業構造の変動と地域社会の変動・再編に関する比較研究

我が国の産業構造の変動はME技術革を起動因としている。今回の調査は東京圏一極集中の多極分散型の国土構造への転換が可能かどうか。あるいはどの程度進展しているのかの実態把握にある。その結論は以下の如くである。(1)北関東は東京圏機能の受け皿地域として再編されつつある。ハイテク型生産機能ばかりではなく、研究開発機能も一部受容しつつある。このことの含意は、東京圏への組み込みでもある。(2)札幌を中心とした道央圏は、札幌、千歳、苫小牧を極とした三角型機能連環による(都市機能-住機能-リゾート機能)企業立地誘発アメニティ効果を形成し、圏域型企業立地を進展させてきた。この傾向は熊本市、そしてやや弱いが富山市にも言えることである。この事態は北関東の東京圏への組込みということとは質的に異なる。(3)北海道北部の下川町は典型的な過疎地域、岩手県の大船渡市は従来型地方小都市、そして島根県松江市は県都でありながら、十分な都市機能を末だ整備してきれていない都市である。これらの地域は三角機能連関から誘発されるアメニティ効果がうすく、企業立地の可能性が少ない。従って内発的発展の地域振興策が探求される必要がある。(4)結論的には、首都圏における多極分散は指摘可能であるが、我が国全体からみれば、むしろ特定圏域への集中と過疎化の同時進行・併存構造が極端な形で顕著になりつつある。平成3年度の調査は主として北海道央テクノポリス(北海道庁、札幌、千歳、苫小牧の各市、)道央テクノ立地企業、熊本テクノポリス(熊本県庁、熊本市)、熊本県長洲町役場及び長洲町に立地している(株)日立造船へのインテンシヴなヒアリングト資料収集を実施した。これまでの研究で得られた知見として摘出できた事柄は次の通りである。1.ハイテク型企業立地の型には2つのパタ-ンがあること。それらは波紋型立地と圏域型立地である。前者は北関東、山梨及び静岡にみられるパタ-ンである。後者は県都あるいはそれに準じる都市を中心に立地する型である。2.その原因は、ME技術革新が東京圏にあえて工場を立地させる必要性を希薄化し、それ以外の地域との工場間分業を可能にしたこと、一極集中の矛盾が東京圏での立地を物理的(電気、水等)に不可能にしたこと、通信技術の発展が地方への分散を可能にしたこと、そして東京圏における労働力確保を困難にしていることである。これらをPush要因と呼んでおこう。3.これに対して労働力確保の容易性、安価な土地価格等の通常のPull要因に加えて、住機能ー都市機能(消費、教育、情報、遊等)ーリゾ-ト機能の三角型機能連環から誘発される企業立地のためのアメニティ効果要因の摘出である。このPushーPull要因の相乗効果によって企業立地が規定される。東京圏を囲む北関東、山梨のゾ-ンは、この3角型機能連環から誘発されるアメニティ効果が最も高い。従って企業はこれらの地域に波紋を描くように立地しつつある。これに対して熊本、道央は、首都圏と同様3つの機能が整備され、それに対応して企業立地が進展するという同一の傾向がみられる(圏域型)。平成3年度は過疎地域の調査は実施していない。これらの地域を前記した機能連環の視点から分析するのが4年度の研究の狙いの1つである。本年度は東京圏一極集中の関連から北関東の地域変動の特質とその意味を栃木県域を中心とした工業化の質量的展開から明らかにしようとした。その場合比較の視点を加味するために熊本、松江、富山等の地域を分析の射程に含めた。但し分析は十分行われてはいないが。(1)北関東は工業化の質量的水準から既に北関東圏ともいうべきハイテクゾーンの形成がみられる。それは都市機能(消費,教育,情報,遊等)、リゾート機能,住機能の三角型機能連環から醸成される、企業立地誘発アメニティ効果の形成から合理的に説明される。

(2)宇都宮テクノポリスを例にとれば、テクノポリス政策はハードからソフトへの質的転換を含意としている。即ち企業立地誘発アメニティ効果成の一つの要因として、都市機能それ自体が産業インフラとして意味変換されているという点である。(3)工業化の質量的展開は、北関東の、栃木に例をとれば就業構造の変動を生起せしめている。科学技術、専門的、管理的職業層の増大である。換言すれば、都市部における高学歴の新しい<市民>層の堆積である。(4)この新しい市民層と大学新設に伴う学生の増大、若年労働者の増加、外国人の流入は都市機能の革新を誘発している。(5)栃木県域においても過疎化の進展が部分的に見られるが、首都圏における過疎地域は、東京圏民にとって<森^^<しん>水^^<すい>>機能を持った地域振興の有力な資源に意味変換されつつある。東京圏民の中期帯在型のリゾート機能を持った地域と言い換えることが可能である。
農産物の超音波伝播特性に及ぼす雰囲気圧の影響に関する基礎的研究

農産物は水分と主に細胞間隙中に存在する若干のガスが分散した系と考えられるが、その音速は空気の音速約340m/sと水の音速約1500m/sの中間の値をとるとは限らず、気泡率約20%のリンゴの音速などは150200m/sと空気中の音速よりも小さな値をとる。これは農産物の細胞間隙中や細胞質内に存在するガスの影響であると考え、農産物を均質な粘弾性媒質中に十分小さな気泡が分散した系として音速と気泡率の関係を理論化し、実測結果と一致するか否かを検討した。その結果、農産物の気泡率が増加すると音速は減少し、その関係は理論式にほぼ一致した。また細胞実質自体の個体差の影響を排する目的で、農産物の雰囲気圧を高めて同一試料中のガスの体積分率を減小させながら音速の計測を行った。これはガスの圧縮率は細胞実質の大部分を構成する液体の圧縮率よりもはるかに大きいことを利用したものである。この結果、農産物の気泡率が増加するほど音速は減小し、その関係も理論式とほぼ一致した。以上の結果はどの高水分農産物にも共通してあてはまることから、音速は種の違いによる影響はほとんどなく、気泡率という要素を考慮することで高水分農産物の音速、即ち弾性的な情報を統一的に表現できることがわかった。またこのことは農産物の非破壊評価時には組織内ガスの存在に留意する必要があることを示唆するものである。そこで検査時に農産物の雰囲気圧を高めることで、従来の超音波検査では得られなかったガスを除いた細胞実質部の情報を得ることができる。一時的な雰囲気圧変化が農産物のその後の貯蔵性や品質にどのような影響をもたらすのか現在実験中である。同時に自作の耐圧セルに農産物を封入し、加圧しながら実体顕微鏡で観察し、雰囲気圧を高めることで農産物組織中のガスの体積が確かに減小している様子もあわせて確認した。
ダイニンの構造解析に基づいた、AAA型分子モーター作動機構の解明

ダイニンは、多種多様な細胞運動のエンジンとしてはたらく巨大モータータンパク質複合体である。しかし、このエンジン自身がどのような仕組みで動いているのかという根本的な問いについては、半世紀近い研究にもかかわらず、多くの未解決問題が残されているのが現状である。研究代表者は、本研究課題においてダイニン分子の結晶化を達成し、X線結晶構造解析法により5Å分解能での構造情報を得ることに成功し、この巨大な分子モーターの運動機構について、その仕組みの一端を明らかにした。ダイニンは、ATPの化学エネルギーを利用することで微小管上を滑り運動する、巨大なAAA+型分子モーターである。私たちの細胞内では、細胞内物質輸送、細胞分裂、細胞移動、鞭毛・繊毛運動を含む広範な細胞運動を駆動することで、重要な生理的機能を担うことが明らかにされてきた。しかし、ダイニン自身がどのような分子メカニズムで動いているのかという根本的な問いについては、半世紀近い研究にもかかわらず、多くの未解決問題が残されているのが現状である。本研究課題は、ダイニンの機能面での解析を進めるとともに、構造面での研究を強力に推進することで、その運動メカニズムの全貌を明らかにすることを最終目標としている。平成20年度の研究では、主に構造面での研究において2つの成果を上げた。ひとつめは、ダイニン内のサブドメインの空間的位置関係を明らかにしたことである。ダイニンはAAA+モジュールと呼ばれるATP加水分解ユニットを6個持つが、その相対的位置関係を明らかにすることはメカニズムを理解する上で重要である。本研究では、ダイニン内のさまざまな位置にGFPを挿入することで、モーター活性を維持したまま、空間的目印を持つ組換えダイニンを7種類作成した。これらに対してネガティブ染色電顕-2D単粒子解析を行うことで、6個のATP加水分解ユニットの位置を確定した。その結果は、従来の構造モデルを否定し、ダイニンの構造についての新たな知見をもたらすものとなった。もうひとつの研究成果は、ダイニン内のATP加水分解部位と微小管結合部位との間の分子内情報伝達機構を明らかにしたことである。細胞骨格系分子モーターが運動するためには、そのATP加水分解過程とトラックへの結合解離を共役させること重要である。本研究では、ダイニン内でこの共役を担うのはストークと呼ばれる長い(10-15nm)コイルドコイルであり、コイルドコイル内のわずかな構造変化により情報が伝達されることを直接示した。ダイニンは、微小管上を運動する巨大なAAA+型分子モーターである。今年度の研究では、本研究課題の基盤技術となるダイニンの遺伝子操作・組換え体発現精製系の新規開発-改良を成功させた。具体的な主要研究成果は以下の2点である。1.ダイニンモータードメインモノマー組換え体の発現精製系改良ダイニンはその巨大さから、組換え体発現系を構築することが従来非常に困難であった。研究代表者らは細胞性粘菌発現系を利用することで、モーター活性を維持した組換えダイニンを得ることに初めて成功している。本年度はこの発現・精製系の全面的改良を行い、十分なモーター活性(90%以上の分子がアクティブ)をもつモータードメインを大量(2-10mg)かつ安定して得ることが可能なシステムを確立した。また、代謝工学的手法を適用することで、セレノメチオニン等の非天然アミノ酸を導入したダイニンの発現系構築にも成功した。これらの系は主にダイニンの構造研究に大きな貢献をするものと期待される。2.ダイニンモータードメインヘテロダイマー遺伝子操作系の新規開発(細胞質)ダイニンは、2個のモータードメインを交互に使いながら微小管上を運動することで細胞内機能を発揮する。したがって、ダイニン運動メカニズムを解明するためには、運動活性をもつ最小領域である上記モータードメインモノマーの研究に加えて、モータードメイン2個を含んだダイマー系での研究が必要である。本年度の研究では、ダイニン分子内の2個のモータードメインを個別に遺伝子操作することが可能な"ヘテロダイマー系"の構築に成功した。この系は、歩行メカニズムに対する様々な研究への適用が可能であり、主にダイニンの機能研究に重要な貢献をするものと期待される。

私たちの細胞内では、細胞内物質輸送、細胞分裂、細胞移動、鞭毛・繊毛運動を含む広範な細胞運動を駆動することで、重要な生理的機能を担うことが明らかにされてきた。しかし、ダイニン自身がどのような分子メカニズムで動いているのかという根本的な問いについては、半世紀近い研究にもかかわらず、多くの未解決問題が残されているのが現状である。本研究課題は、ダイニンの機能面での解析を進めるとともに、構造面での研究を強力に推進することで、その運動メカニズムの全貌を明らかにすることを最終目標としている。最終年度である平成22年度の研究では、ダイニンメカニズム研究において非常に重要な研究成果を上げることに成功した。ダイニンモータドメインは分子量約38万の巨大モーターユニットであり、その巨大さと分子としての柔軟さから、従来、高分解能構造解析に必須な結晶化がきわめて困難であるとされてきた。研究代表者らは、本研究課題において、この全領域の結晶化を達成し、X線結晶構造解析法により5Å分解能での構造情報を得ることに成功した。また、この構造情報を基に、ダイニンが微小管上を運動する際に鍵となるメカニズム-微小管結合部位とATP加水分解部位との間の分子内情報伝達機構-について詳細な構造モデルを構築した。これらの研究成果は、新規かつ重要な研究成果を発表する場である米国Biophysical Societyの"New and Notable" symposiumにおいて招待講演として発表した。ダイニンの運動メカニズムを解明するためには、原子分解能(3.5Å以上)でその構造を決定する必要があるが、本研究によってこの課題を達成するための基盤は確立されたと言えよう。
極域プランクトンーその特質の理解ー

本研究の目的は、極域に生息する海洋生物特に、食物網の底辺を支える植物・動物プランクトンに着目し、昇温や海洋酸性化に代表される環境の激変に対してこれら低次生物がどのように応答するのかを明らかにすることを目的としている。具体的には、西部北極海を研究対象海域とし、1)酸性化の脅威にさらされている炭酸塩プランクトンの応答の定量的評価、2)亜寒帯域に生息する植物プランクトン種の温暖化による極域進出の可能性の把握、3)他の海域に生息する種には見られない極域プランクトン種の特異的な機能を明らかにすることを目的としている。平成30年度は以下の研究を実施した。1海洋観測:西部北極海に2点設置したセジメントトラップ係留系の回収ならびに再設置とともにCTD/採水観測、各種センサーによる観測も行う。また、回収された係留系に蓄積された1年分の各層の流向・流速データについて衛星観測による海氷広域分布データとともに時系列の解析を行う。以上の計画どおり実施した。2海洋観測試料分析/データ解析ならびに遺伝子分析手法開発:回収された時系列セジメントトラップの生物起源粒子について検鏡による群集組成と18SrRNA配列を用いた定量的群集解析を実施する計画であった。検鏡観察による群集組成解析はほぼ計画通り実施したが、遺伝子解析については、再度、ホルマリン試料からの遺伝子レスキューの過程の見直しを実施しているところである。3プランクトンの培養・飼育実験ならびにMXCT法開発:北極海由来のプランクトンの炭化水素合成系酵素遺伝子について、現在も引き続き探索を行なうとともに、炭化水素合成量がこれまでより単位細胞あたり1桁多くなるような生育培養条件を見出す事ができた。MXCT法については、新たにオートサンプラー開発を行い、プランクトンの骨格密度測定の効率を上げ、高精度な解析が短時間で可能になるようシステムの高度化を行った。炭化水素合成能を持つ植物プランクトンの無菌化に成功し、独立行政法人製品評価技術基盤機構の特許生物寄託センターへの株の寄託と特許「微細藻類を用いた炭化水素の製造方法」(特願2017-139275)を出願することが出来た。特許申請が可能となった理由は、現生の地球上の生物として唯一、この種が合成する直鎖飽和炭化水素組成が原油と同じ組成である点にあり、将来のバイオエネルギーの可能性の幅を広げたことが大きい。2点目として、本研究にて開発してきたMXCT法による動物プランクトンの殻密度計測技術は、過去に実施されたことのない全く新しい手法で海洋酸性化の生物影響を定量的に評価するものであり、現時点で世界で唯一海洋研究開発機構だけが持つ技術に成長させることが出来た。MXCT装置でも現在、特許申請を準備中であり、「密度計測用ファントムとの同時撮影による検体密度の定量化方法(仮)」という名称で標準物質の制作に関わる特許の申請を準備中である。他にもオートサンプラー一式と自動密度計測技術について、過去に例のない先進的なアイディアが盛り込まれており、これについて3件の特許出願を予定している。このように自然科学からの研究成果を論文としてのみならず、当初は想定していなかった複数の特許出願という形で、成果を出す事が出来そうであり、当初の目標を超える成果が見込まれる。さらに、これも本科研費の申請当初は想定していなかった嬉しい誤算として、研究代表者の所属先の海洋研究開発機構では、MXCTを用いた海洋酸性化研究が2015年、2016年の当機構を代表する研究成果となっているとその大きな学術的価値を認め、2017年、海洋酸性化研究に特化したMXCT2号機の新規製作を運営費交付金にて実施することを決定した。それにより2018年度以降、MXCT2台体制での研究推進が可能となった。以上のことから、この自己評価結果とした。1.海洋観測プランクトンが大増殖するホットスポットであるチャクチ海南部ホープ海底谷において、8-9月に韓国と米国の砕氷船を利用して研究航海を実施し、係留系による時系列観測を継続するとともに海洋観測を行う。また、セジメントトラップ係留系によって採取される10日毎の時系列生物起源粒子について、顕微鏡を用いた植物プランクトン、動物プランクトンの主要種の群集組成を把握するとともに過去のデータと比較してこの数年でどのような変化があったか、あるいは数年では変化のトレンドは見られないのか、結果を取りまとめる。これらの係留系データやこれまでの海洋観測データを解析することによって、対象範囲をバロー海底谷のホットスポットまで広げてそこの生物生産ホットスポットの形成・維持機構を明らにする。2.海洋観測試料分析/データ解析ならびに遺伝子分析手法開発ホルマリン固定される生物起源粒子試料から研究に資する長鎖の遺伝子をレスキューする手法を完成させる。次世代シーケンサーによる生物起源粒子の18SrRNA配列を用いた定量的群集解析を実施し、全有機炭素に占める各種の寄与量の推定を行うと同時に、沈降粒子を構成する種の多様性に変化が起きているか、過去数年分のデータを比較しながら、時系列推移が生じているのか否かを明らかにする。3.プランクトンの培養・飼育実験ならびにMXCT法開発MXCTについては、新たに増設したサブミクロン精度の解像力を有するシンチレーター式CCDエリアイメージセンサについて、X線を可視光に変換するシンチレーター付きテーパーファイバー(光ファイバー)内部に発生する局所的な「歪み」について、格子状グリッドを数十ミクロンの間隔で細かく撮影し補正式を作ることで補正改善を目指す。

本研究は、酸性化と温暖化の影響を世界でもっとも深刻に受けている極域において、海洋生態系の底辺を支える低次生産者(動物・植物プラクトン)に着目し、1酸性化が炭酸塩殻を有するプランクトンに与える影響;2温暖化に伴う外来性植物プランクトンの極域繁茂の可能性;3極域プランクトン種の特異的機能の解明を目的としている。具体的には、チャクチ海、ノースウインド深海平原を対象に、時系列セジメントトラップを用いて生物由来沈降粒子を採取するとともに、塩分、水温、深度(CTDと表記)、溶存酸素、pH等の各種センサーで周辺環境因子を観測する。マイクロX線コンピュータートモグラフィー法(MXCT)にて炭酸塩プランクトン生物の殻骨格密度を計測し、酸性化による炭酸塩生物への影響が時間とともにどう進行しているのか傾向を明らかにする。次世代シーケンサーによる沈降粒子の18SrRNA配列を用いた定量的群集解析を行い、沈降粒子を構成する種の多様性に変化が起きているか時系列推移を明らかにするといった実施計画である。今年度の実績は、カナダ海盆及びチャクチ海でセジメントトラップ係留系の回収・再設置等を実施した。また、(MXCT)を用いた炭酸塩骨格プランクトンの骨格密度の定量測定のための分析手法の開発を行った。ビームハードニング効果、二重焦点など、測定に係る技術的諸問題はほぼ解決し測定可能状態に確立することができた。イマントニア株のゲノム情報整備を目的として、本株のシングルクローン化および交雑細菌の除去を行った。得られた株を培養してゲノムDNAを抽出し、次世代シークエンサーMiSeqを用いてゲノムシークエンスを実施した。北極海における観測(セジメントトラップ係留系の回収および再設置)は計画通りに実施することができた。極域の場合、海氷の状況によっては計画通りに回収や設置作業ができない場合がこれまでの経験上40%程度あるため、大成功と言える。また。セジメントトラップで採取された時系列沈降粒子試料からMXCTによる極域炭酸塩生物翼足類の炭酸塩骨格密度のデータを取ることもできた。新しく雇用することになったポストドクターも平成28年2月に着任し、実験準備に着手したところである。以上、ほぼ計画通りの進捗であった。本研究は、地球上で海洋酸性化と温暖化進行のフロントラインである北極海において、海洋生態系の底辺を支える低次生産者(動物・植物プランクトン)に着目し、1酸性化が炭酸塩殻を有するプランクトンに与える影響の解明、2温暖化に伴う外来性植物プラクトンの極域繁茂の可能性、3極域プランクトン種の特異的機能の解明を目的としている。具体的には、チュクチ海、ノースウインド深海平原を対象に、時系列セジメントトラップを用いて生物由来の沈降粒子(マリンスノー)を採取するとともに、水温、塩分、深度、溶存酸素、pHなどの各種センサーで周辺環境因子を観測する。マイクロX線コンピュータトモグラフィー法にて炭酸塩プランクトン生物の骨格密度を計測し、海洋酸性化による炭酸塩生物への影響が時間とともにどう進行しているのか傾向を明らかにする。次世代シーケンサーによる沈降粒子の18SrRNA配列を用いた定量的
肝細胞癌の再発予測・予後予測・治療標的としてのN6-メチルアデノシトシン修飾

本研究では初めにN6-メチルアデノシトシン修飾(m6A)に関わる遺伝子群の肝細胞癌(HCC)における発現状況と予後との関連を調査するために、公共データベースであるThe Cancer Genome Atlasのシーケンスデータを用いたトランスクリプトーム解析を行った。この解析によってm6A関連遺伝子の一つであるALKBH5の発現が低いHCCは予後が悪いことが明らかとなった。また、当教室で手術治療を受けたHCC患者から採取された、HCC腫瘍部および背景肝組織のm6A関連遺伝子の発現解析を行い、ALKBH5およびMETTL3などのm6A関連遺伝子が腫瘍部と非腫瘍部で統計学的優位差をもって異なる発現を示すことを確認した。さらに、HCC腫瘍部および背景肝の総RNAにおけるm6A修飾を定量的に解析し、背景肝と比較して腫瘍部におけるm6Aメチル化が高い傾向にあることが明らかとなった。特にデメチラーゼとして作用するALKBHファミリーは、酸化的脱メチル化という新たな機序でDNA/RNA脱メチル化活性を示す点など、RNAエピジェネティクスにおいて特に注目を集めている。我々の実験から、ALKBHファミリーの一つであるALKBH5は背景肝と比べてHCC腫瘍部で発現が低く、この遺伝子の発現低下がHCC腫瘍部におけるm6Aメチル化亢進を引き起こす一つのメカニズムと予想され、興味深い結果であった。m6A修飾の制御異常とHCCを含む消化器癌との関連は未だほとんど解明されておらず、m6A関連遺伝子およびm6A修飾そのものとHCCの臨床病理学的特徴との関係を明らかにすることで、これらを標的としたファースト・イン・クラスとなる治療薬の創製の可能性など、ますますの展開が期待される。本研究結果については現在学会発表および論文発表のための準備を行っているところである。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。