hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
蛋白質内における光誘起プロトン移動のダイナミクス

当該年度における主要な研究テーマは、(1)プロトン移動が起こらないバクテリオロドプシン変異体に対してその原因を解明すること、(2)ロドプシンにおける水の構造変化を明らかにすること、(3)測定可能な領域を拡張することであった、これらに関して以下のような成果が得られた。(1)プロトン供与体であるプロトン化シッフ塩基と受容体である解離したアスパラギン酸85が存在するにも関わらずプロトン移動が起こらない変異体D212NのL中間体の構造解析により、シッフ塩基からAsp85への分子内プロトン移動は、水分子を介して起こり、その過程においてAsp212が重要な役割を演じていることが明らかになった(Kandori et al., J. Am. Chem. Soc. 1995,117,2118)。(2)一方、バクテリオロドプシンと比較して研究の遅れているロドプシンの構造解析を赤外の全波数領域で行い、発色団近傍に水分子が存在すること、異性化によって起こる蛋白質の構造変化を明らかにした(Kandori et al., Biochemistry 1995,34,14220)。(3)さらには、研究室に既存の赤外分光装置を最適化し、全波数領域の測定を可能にした。このことは今後の研究の発展を約束するものであり、現実にロドプシンの全波数領域の測定がはじめて可能になり、(2)の研究を行うことができた。それ以外にも、バクテリオロドプシンやその変異体、ロドプシン、ハロロドプシン等の研究を推進し、研究発表論文の欄に掲載した種々の成果を挙げることができた。
パラジウム触媒による二酢酸ベンザル類の求核置換反応の開発

本研究ではパラジウム触媒による二酢酸ベンザル類の求核置換反応の開発の課題について研究を行った。二座ホスフィン配位子DPPPentとパラジウム錯体[Pd(π-C_3H_5)Cl]_2から反応系中で調製される錯体を触媒とし、1-ナフチルメチレンジアセテートとアリールボロン酸による交差カップリングについて炭酸カリウム存在下、反応温度80°Cにおいて検討したところ、第3級アルコールの1つである第3アミルアルコールを溶媒とした場合のみ円滑に反応が進行し、高収率で目的の1-ナフチルジフェニルメタンを与えることを見出した。この反応では配位子の選択が重要であり炭素鎖数の異なるDPPBやDPPHexを用いた場合は収率が低下した。さらに、他の二座ホスフィン配位子を用いた場合、反応はほとんど進行しなかった。さらに反応温度を60°Cに下げることで原料の分解が抑えられ、より高収率で目的化合物が得られた。ここで得られた最適条件下において触媒量を3%に低減して反応を試みたところ1-ナフチルメチレンジアセテートとフェニルボロン酸エステルの交差カップリングは48時間で完結し、目的化合物が収率81%で得られた。さらにホロン酸として電子供与性の置換基であるメトキシ基、電子求引性であるトリフルオロメチル基を導入したボロン酸や、2-フェニルフェニルボロン酸のような嵩高いボロン酸を用いても目的化合物の大幅な収率の低下や反応速度の低下はなく反応が進行した。しかしながら求核剤としてマロン酸ジメチルやアミンを用いた場合、反応は進行しなかった。
軟体動物有肺類の肺形成に関する研究:動物の陸上化の進化と多様性について

多細胞動物の陸上化進化の一要因を発生過程の肺形成イベント獲得と捉え、その様な視点での研究対象となっていなかった冠輪動物について肺形成の発生メカニズム解明を目的に、軟体動物有肺類を用い研究を行った。有肺類のカラマツガイにおいて発生過程を観察するとともに、マウス等で気管形成に関与する遺伝子の単離を試みた。軟体動物を含む冠輪動物群における、肺形成の形態形成、遺伝子発現等の発生メカニズムの詳細な解析は、動物の陸上化適応についての統一的見解を示唆し得る重要な手掛かりを与えるだろう。本年度は、まず、カラマツガイ属の一種、ヒラカラマツガイSiphonaria(Mesosiphon)atraの成体を採集し、成体の足部または内臓塊からゲノムDNAを抽出した。マウスやショウジョウバエの気管形成に関与することが知られている遺伝子、branchless(bnl,FGF family)、Sprouty(Spry)の、カラマツガイにおける相同遺伝子を単離するため、それぞれについてのdegenerate primersを作成し、カラマツガイのゲノムDNAを鋳型にpolymerase chain reaction(PCR)を行った。degenerate primersの作成は、Spryについては、DNAのデータバンクから得たショウジョウバエ、アフリカツメガエル、ニワトリ、マウスのアミノ酸配列に対し、ClustalW(DDBJ)またはpfam(NCBI)を用いて多重配列を得た後、保存性の高い領域を選んで行った。また、bnlについては、ショウジョウバエ、カイコガ、線虫、イソギンチャクそれぞれの相同遺伝子をもとに得られた多重配列より、Spryと同様に保存性の高い領域を選んだ。PCRのアニーリング温度を3650°Cの範囲で変えながら、カラマツガイにおけるbnl、Spryの相同遺伝子のゲノム配列を得ようとPCRを行ったが、いずれの断片の単離にも至らなかった。また、軟体動物有肺類の中でも、より陸上化に適応したモノアラガイにおいても、bnl、Spryに対する上述のdegenerate primersを用い、ゲノムDNAを鋳型にPCRを行ったが、いずれの断片の単離にも及ばなかった。しかし、カラマツガイ、モノアラガイのゲノムDNAを鋳型に、elongation factor 1α(EF1α)に対するdegenerate primersを用いてPCRを行ったところ、いずれにおいてもEF1αと思われる断片が得られたことから、ゲノムDNAの抽出に問題はないと思われた。よって、bnl、Spryに対するdegenerate primersの設計に改善の余地があることが考えられた。動物界を大きく3つに分けた場合、軟体動物を含む冠輪動物群では、これまでbnl、Spryの相同遺伝子は単離されておらず、本研究において単離されれば、冠輪動物群では初めての報告となり、分子進化の視点からも重要な成果となり得る。軟体動物門腹足綱有肺亜綱のカラマツガイ属の3種、カラマツガイSiphonaria japonica、キクノハナガイSiphonariasiriusの成体、さらに軟体動物門腹足綱前鯉亜綱のマツバガイCellananigrolineateの成体を採集した。カラマツガイにおいては、フィールドでの卵塊の採集を行うとともに、実験室飼育下で産卵された卵塊の採集にも成功し、ベリジャー幼生まで発生を観察することができた。軟体動物有肺類の中でも、より陸上化に適応したモノアラガイも含め、各種成体の足部または内臓塊からゲノムDNAを抽出した。マウスやショウジョウバエの気管形成に関与することが知られている遺伝子、branchless (bnl,FGF family)、Sprouty(Spry)の、各種における相同遺伝子単離のため、それぞれのdegenerate primersを作成し、各種ゲノムDNAを鋳型にpolymerase chain reaction(PCR)を行った。各条件を変えながらPCRを行ったが、いずれの断片の単離にも至らなかった。しかし、各種のゲノムDNAを鋳型に、elongation factor 1a(EF1a)、転写調節因子であるengrailedに対するdegenerate primersを用いてPCRを行ったところ、すべての種において各相同遺伝子と思われる断片が得られたことから、ゲノムDNAの抽出に問題はないと思われた。また、今回、増幅を試みたEF1a断片には、マツバガイではイントロンがひとつであったが、有肺類のカラマツガイ、キクノハナガイ、モノアラガイではそれ以外にふたつイントロンが含まれていた。bnl、Spryに対するdegenerate primers設計に改善の余地があることが考えられるが、有肺類においては、前鰓類よりも2つ多いイントロンがEF1a断片領域に挿入されていた進化的変化から、単にprimersの再設計ではなく、cDNA library、ゲノムlibrary作成による直接的な配列の解読が必要である可能性がある。軟体動物を含む冠輪動物群では、これまでbnl、Spryの相同遺伝子は単離されておらず、将来的に単離され、発現パターンも解析されるならば、分子進化のみならず、遺伝子や形態の機能の進化の視点からも、動物の陸上化適応について、統一的な見解を与える重要な手掛かりを与えるだろう。
イオン照射によるセラミックスの高機能化

本研究の結果、アルミナ中に注入された高濃度で注入された遷移金属イオンはas-implantedの状態で直径4nmから14nm程度の金属クラスターを生成すること、クラスターサイズはアニールによって制御可能であることを示した。また、原子の拡散挙動を調べた結果、酸化され易さの差が顕著に現れ、鉄の場合には酸化によって表面側への拡散が促進されるのに対して、銅の場合には照射欠陥の消滅とともに移動できなくなることが明らかになった。さらに、注入イオンの存在状態に関して、鉄の場合には濃度が高い飛程付近では金属状態が支配的であり、濃度が低い分布の端の部分においては酸化されていることが明らかになった。このことより、クラスター生成に関与していない孤立元素が酸化状態にあることが示された。銅の場合には金属状態が存在すること、またCu^<2+>(CuO)が存在しないことが明らかになった。注入層における電気伝導はイオンの分布の幅、照射種に関わらず飛程近傍の金属濃度で決定されることを示した上で、ニッケルを注入した試料に関してクラスター間の熱活性化トンネリングモデルを適用することにより、電気伝導測定からクラスターサイズについて見積もった結果、注入濃度に応じてクラスターサイズが変化し、非オーム性が増大することを示した。酸化によって拡散が促進される鉄の場合には表面にアルミニウムを全く含まない酸化鉄の層を形成することが明らかになり、適当な照射量においてはアルミナ基板上にエピタキシャル成長することが明らかになった。以上の結果より高濃度金属イオン注入と絶縁性セラミックスの組み合わせにおいては照射量、熱処理熱条件の選択によりクラスターサイズのコントロールが可能であること、非オーム的導電層や金属導電層の形成や連続的組成変化を持った表面酸化物層の形成が可能であることを示し、機能材料の作製手法として応用可能であることを示した。本研究においてはイオン照射によってセラミックス中へ機能層の作製を行うことを目的として、単結晶アルミナに対する鉄、ニッケル及び銅の遷移金属イオンの高濃度注入実験を行った。ニッケルイオン、鉄、銅の各イオン注入試料についてX線回折(XRD)測定によりクラスター(金属相)の検出を行った。その結果全ての試料において金属クラスターの生成が確認され、その平均粒径はそれぞれ14nm(Ni)、4nm(Fe)、5nm(Cu)であった。照射欠陥の回復およびクラスターのサイズ制御を行うため、1073K、空気中において熱アニールを行った結果、短時間のアニールにより鉄の場合は20nm、銅の場合には40nm程度までクラスターが成長することが明らかになり、クラスターサイズが制御可能であることが示された。鉄クラスターのサイズはアニールを継続することによって減少に転じたが、銅のクラスターは継続的に成長し、100nm以上に達した。このクラスター成長挙動の違いを検討するため、ラザフォード後方散乱分析(RBS)によって元素の拡散挙動を測定した結果、鉄の場合には表面方向への選択的拡散により、酸化物が析出していることが明らかになった。表面に析出したヘマタイト層は原子間力顕微鏡(AFM)観察およびXRDの結果より、アルミナ基板との相互作用によって配向成長していることが明らかになった。この析出層は酸化物同士が複合酸化物を介して連続した組成変化により接合を形成したものと考えることも可能で、これまでにない改質効果として注目に値する。一方、銅の場合にはアモルファス化したマトリックスの再結晶が完了するとともに表面側への拡散は起こりにくくなり、クラスターが成長することが明らかになった。注入イオンの存在状態に関しては、鉄原子の濃度が高い飛程付近においては金属状態が支配的であり、浅部の濃度が低い領域においては酸化された状態が支配的であることが明らかになった。次年度においては、得られた原子層(金属クラスター分散層)における電気的および光学的物性の変化を測定し、付与された機能に関する検討を行う。

以上の結果より高濃度金属イオン注入と絶縁性セラミックスの組み合わせにおいては照射量、熱処理熱条件の選択によりクラスターサイズのコントロールが可能であること、非オーム的導電層や金属導電層の形成や連続的組成変化を持った表面酸化物層の形成が可能であることを示し、機能材料の作製手法として応用可能であることを示した。
協調学習における学習過程と社会的相互作用の可視化による学習支援システム開発

本研究では,プロジェクト型の協調学習場面を対象として,学習過程と社会的相互作用過程を俯瞰的に可視化するシステムを開発した.システムを利用した実践結果から,教師が持つ経験則の確認あるいは見直しを行い,学習者に支援するか否かの判断がしやすくなる可能性が見いだされた.また,協調学習において教師が「人」ではなく学習者の取り組む「課題」に着目し,適宜支援することが望ましいことが示唆された.本研究では,プロジェクト型の協調学習場面を対象として,学習過程と社会的相互作用過程を俯瞰的に可視化するシステムを開発した.システムを利用した実践結果から,教師が持つ経験則の確認あるいは見直しを行い,学習者に支援するか否かの判断がしやすくなる可能性が見いだされた.また,協調学習において教師が「人」ではなく学習者の取り組む「課題」に着目し,適宜支援することが望ましいことが示唆された.長期自立型のプロジェクト型協調学習がより多くの教育現場で実践されるようになり,協調的な学習場面における学びの過程と,そこでのグループやクラス全体で起きている社会的な相互作用の過程を学習者が振り返るための支援システムが求められている.そこで本研究では,こうしたプロジェクト型の協調学習場面を対象として,そこでの学習過程と社会的相互作用過程を俯瞰的に可視化する学習システムを開発する.このシステムによって,長期自立型のプロジェクト型協調学習を実践する効果として,学習者の興味関心の拡大や学習における理解深化が起きていることを明らかにできると考えられる.本研究の意義は,実践的な協調学習場面において学習者のみならず教師も含めた授業実践の振り返りを可能としている点,さらに長期の学習過程を共有することによって,従来の学習理論を拡張することにある.平成25年度はシステムウェブページを開設しシステムの開発を中心に研究を進めた.また,授業におけるデータを蓄積し,システム開発後に入力することで可視化し,システムの改修につなげている.研究成果として学会発表を1件実施し,論文2本を投稿中である.平成26年度は前年度の知見からシステム改修をさらに進める.また実践の中での利用を目指す.社会的相互作用と学習過程を可視化することで教師や学習者の支援が可能かどうかについて検討を進めたい.また,最終年度であるため,より多くの研究成果を発表したい.本研究は協調的な学習場面における学びの過程と,そこでのグループやクラス全体で起きている社会的な相互作用の過程を学習者と教師が振り返るための支援システム(SeVIT)を開発した.平成26年度は開発したシステムの改修をさらに進め,実践の中での利用を試みた.また過去の蓄積されていた学習過程のデータを利用し,教師の支援が可能かどうかについても検討した.本研究で開発したシステムを利用し,山田ら(2015)では大学生が卒業論文制作までに,誰といかなる課題に取り組んだかという選択プロセスを可視化した.結果,多様な仲間と多様な課題について学習し,自身の興味関心に従ってテーマを選択したほうが教員からの評価も高いことが示唆された.本研究によって,以下の3つの示唆が得られた.1教師が日常的に拠って立つ経験則の確認あるいは見直しを行い,学習者に支援するか否かの判断がしやすくなる可能性が見いだされた.また,2協調学習において教師がグループについて,「人」ではなく学習者の取り組む「課題」に着目し,その学習過程の可視化などによって経過を観察し適宜支援することが望ましいことが示唆された.これらの実践研究より,本研究で開発したシステムが有する学習者の選択した課題や仲間,それぞれの興味関心を多重的・多層的に時間的推移も含めて表示し,一人ひとりの移動軌跡を可視化するグラフ表現が,学習者の「選択」の大量の学習過程のデータを教師が振り返り,次の実践を修正できるようなシステムの要件として有効だと考えられた.学習科学平成25年度は,開発中の学習過程可視化システムを元に,より一般的な協調学習場面において適応可能なシステムの開発を実施した.具体的には,協調学習場面における社会的相互作用の過程となるグループの情報を入力ー蓄積するモジュールの開発,およびクラス内で学習者一人一人がどのような考えを持っていたかを示す学習内容に関する学習過程の情報を入力ー蓄積するモジュールの開発,さらにそれらを,個人ーグループークラス,という人数の単位や,長期ー短期といった期間の単位で可視化する出力モジュールを開発した.システムにはオープンソースのCMSであるmoodleを利用し,一部のモジュールにはGraphviz等を利用した.具体的なシステムの仕様を決定し,業者へ委託後サーバー上にシステムウェブページを設置した.システムウェブページ上でシステムを動作させ,試験的にデータを入力しシステムの改修へとつなげる.データの分析から協調学習場面での実装を想定しシステム改修を検討した.対象としている学習場面は,長期間における学習過程である.具体的には,認知科学を4年間学習し卒業論文を完成させた学習者のデータを利用した.授業ではJigsaw法という協調学習を中心に学習者自身の興味関心からプロジェクトに分かれ実習形式の授業を実施していた.データは学習者(20名程度)の2年生後期から4年生の卒業論文に至るまでの学習過程を利用した.これらの授業では,興味関心によってグループ作成がなされており,グループメンバーのデータが蓄積されているため,社会的相互作用過程のデータとして利用している.両者のデータから,学習過程と社会的相互作用過程が如何に卒業論文のテーマに影響しているかを検討し,さらに学習者の興味関心の拡大や学習の促進について検討している.平成26年度は,開発されたシステムを実際の長期自立型のプロジェクト型協調学習場面に実装し,システムの改修を実施する.さらに,そこから多様なグループあるいはコミュニティーに所属し,多様な相手と相互作用することが本人の興味関心の拡大や学習の促進に役立つことを明らかにしていく.具体的には2つの実践および分析を計画している.

一つは平成25年度にサンプルデータとして利用した大学学部生のデータを拡張し,サンプルデータを増やすことを計画している.利用したサンプルデータの前後数年のデータを利用し,長期自立型のプロジェクト型協調学習の実践が興味関心の拡大や学習の促進を支援しているかどうかについての検討を実施し,学習理論構築へ向けた学習過程そのものの理論構築へとつなげていくことを目標とする.もう一つは大学院における「カリキュラムデザイン概論」および「授業デザイン概論」において恒常的にシステムを実装する(平成26年度前期開講).両授業は教員を目指す大学院生(25名程度)に対して開講している修士課程1年生の必須科目である.授業の多くは協調学習形式でなされているため,開発したシステムを実装し,システムの改修を推進する.同科目は平成25年度にも開講されているため,平成25年度のシステム開発には同授業での実践を基にシステム仕様を決定する予定である.また「カリキュラムデザイン実習」(平成26年度後期開講)においても同システムを実装予定である.本研究におけるシステムは学習者を支援すると同時に教師支援も視野に入れている.そのため,システムを導入し将来の教師であり現在は大学院生である学生に対し振り返りを支援しシステム開発を進めていきたい.
極限寿命生物の活動的長寿の分子基盤

なぜ生物は老いるのか?この問いに答えることは、至近要因的にも進化的・究極要因的にも生物学の最重要課題である。近年の分子生物学的手法の発展により、老化や生理寿命の分子基盤に対する理解は急速に進んできている。しかし、主要な研究は線虫・ショウジョウバエ・マウスといった短命なモデル生物を用いて行われてきた。本研究では、70年以上の寿命をもつと推定されるヤマトシロアリの王に着目し、従来の短命なモデル生物の研究では到達しえない寿命研究の全く新しい領域を開拓するものである。最新の研究により、孵化した幼虫がワーカーとして発育するか、羽アリとして発育するかのカースト決定に、フェロモンだけでなく、ゲノムインプリンティング(精子・卵特異的なエピジェネティック修飾)が影響することが明らかになった。カースト分化に対するインプリンティングの効果を検証するため、まず若い王に対してDNAメチル基転移酵素(DNMT1、DNMT3)をターゲットとしたRNAiを行い、精子のエピジェネティック修飾を操作し、コロニーを創設させた。現在、子のカースト分化への影響を評価している。王の代謝活性は全体として年齢とともに変化するのか、また、どの代謝経路が駆動しているのかを判別するために水同位体比アナライザー(PICARRO社L2140-i)を用いた二重標識水法により、代謝フラックス解析を行っている。現在、標識水投与による生存への影響評価を完了し、本試験の実施中である。ヤマトシロアリのワーカーは王と女王に対して特殊な餌(以後、ロイヤルフードと呼ぶ)を給餌している。このロイヤルフードの成分を特定し、その機能を明らかにするため、ワーカーから王と女王への口移し給餌物の直接採取、および解剖によって中腸内容物を回収した。現在、MALDI-IT-TOF型顕微質量分析装置を用いて成分を分析中である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
ユーメラニンおよびフェオメラニンの紫外線による分解過程の解明とその生理的意義

メラニンには黒色のユーメラニン(EM)と赤褐色のフェオメラニン(PM)の2型がある。本研究は、両型のメラニンの紫外線(UV)-A(および可視青色光)による分解過程およびその生理的意義の解明を目的とした。EMのモデルとしてのDHICAメラニンについて、UVAにより酸化されてキノン体となり、さらに酸化されて特異的分解産物を生じるが、これらの過程において、スーパーオキサイドラジカルおよび一重項酸素が生じることを示した。さらに、合成EMおよびPMについて、300-550 nmの光照射により前記の活性酸素を生じるが、メラニンにより速やかに捕捉されることを示した。メラニンには黒色のユーメラニンと赤褐色のフェオメラニンがあり、前者は紫外線防御に働くが、後者は光発がんをもたらすと言われている。メラニンはメラノサイト内のメラノソームにおいて産生され、ケラチノサイトに転送されるが、その後の紫外線による生体内での分解については、ほとんど不明であった。平成23-25年度の基盤研究(C)において、UVA照射によりユーメラニンではベンゼン環の開裂と架橋形成、フェオメラニンではベンゾチアジン構造からベンゾチアゾール構造への変化が起こることを明らかにした。本研究では、これらの成果をさらに発展させ、ユーメラニンとフェオメラニンの紫外線(特にUVA)による分解過程およびその生理的意義を、合成メラニン、毛髪メラニン、ヒト正常メラノサイト、ヒト皮膚を用いて解明したい。メラニン分解の追跡には、我々の開発したメラニンの化学定量法を活用する。平成26年度は、合成ユーメラニンであるDHICA-メラニンについて、その可溶性を利用して、差スペクトル法によりUVAによる分解過程を解析した。その結果、1)還元型から酸化型への変化、2)ベンゼン環の開裂、3)メラニンの分解、の順で変化が起こることを解明した。同時に、この過程でスーパーオキシドラジカルや一重項酸素が産生され、メラニン構造の分解に関与していることを明らかにした。この成果は、Pigment Cell Melanoma Res誌に投稿すべく、論文執筆中である。メラニンはメラノサイト内のメラノソームおいて産生され、ケラチノサイトへ転送されるが、その後の紫外線による生体内での分解については、ほとんど不明であった。メラニン分解の追跡には、我々の開発したメラニンの化学的定量法を活用する。平成26、27年度には、合成ユーメラニンであるDHICA-メラニンについて、その可溶性を利用して、差スペクトル法によりUVAによる分解過程を解明し、Pigment Cell Melanoma Res誌に発表した(2016)。その内容は、1)還元型から酸化型への変化、2)ベンゼン環の開裂、3)メラニンの分解、の順で起こることを解明した。同時に、この過程でスーパーオキサイドラジカルや一重項酸素が産生され、メラニン構造の分解に関与していることも明らかにした。なお、一重項酸素の産生およびそのメラニンとの反応の確証は、ポーランド国Jagiellonian大学のTadeusz Sarna教授との共同研究の成果である。また、短波長可視光線照射による合成メラニンの分解過程における一重項酸素の産生について、比較研究がSarna教授との共同研究として進行中である。合成ユーメラニンであるDHICA-メラニンを用いた、ユーメラニンのUVAによる分解過程の解析は、当初の予定どおりに進行して、専門誌に発表することができた。その成果を発展させた、短波長可視光線による合成メラニンからの一重項酸素の産生について、共同研究が進行中である。また、フェオメラニンが紫外線照射によらなくてもグルタチオンなどの生体還元剤を酸化し、同時に活性酸素を産生するという知見も得ている。メラニンには黒色のユーメラニンと赤褐色のフェオメラニンがあり、前者は紫外線防御に働くが、後者は光発がん性をもたらすと言われている。メラニンはメラノサイト内のメラノソームで産生され、ケラチノサイトへ転送されるが、その後の紫外線による生体内での分解については、ほとんど不明であった。本研究では、ユーメラニンとフェオメラニンの紫外線(特にUVA)による分解過程およびその生理的意義を、合成メラニン、毛髪メラニン、ヒト正常メラノサイト、ヒト皮膚を用いて解明したい。研究成果として、合成ユーメラニンであるDHICA-メラニンについて、その可溶性を利用して、差スペクトル法によりUVAによる分解過程を解明し、Pigment Cell Melanoma Res誌に発表した(2016)。同時に、この過程でスーパーオキサイドラジカルと一重項酸素が産生され、メラニン構造の分解に関与していることも明らかにした。

さらに、短波長可視l光線照射による合成メラニンの分解過程において、スーパーオキサイドラジカルと一重項酸素が産生され、それらがメラニンとの反応により消費されることを、引き続く共同研究で明らかにした(Pigment Cell Melanoma Res, 2016)。ヒト正常メラノサイトを用いる実験は現在進行中であるが、メラニンの分解過程に短波長可視l光線が寄与するという実験結果を得ている。メラニンには黒色のユーメラニン(EM)と赤褐色のフェオメラニン(PM)の2型がある。本研究は、両型のメラニンの紫外線(UV)-A(および可視青色光)による分解過程およびその生理的意義の解明を目的とした。EMのモデルとしてのDHICAメラニンについて、UVAにより酸化されてキノン体となり、さらに酸化されて特異的分解産物を生じるが、これらの過程において、スーパーオキサイドラジカルおよび一重項酸素が生じることを示した。さらに、合成EMおよびPMについて、300-550 nmの光照射により前記の活性酸素を生じるが、メラニンにより速やかに捕捉されることを示した。合成ユーメラニンであるDHICA-メラニンを用いた、ユーメラニンのUVAによる分解過程の解析は、当初の予定どおり進行して、投稿準備中である。合成フェオメラニンであるDOPA+Cysteine-メラニンを用いる実験については、メラニン合成など、準備を進めている。UVA照射によるヒト表皮でのメラニンの構造変化については、共同研究者であるKolbe博士(ドイツBeiersdorf社)との間で実験方法を調整中である。平成28年度は、合成フェオメラニンについて、差スペクトル法を用いてUVAによる分解過程を解明する。ヒト皮膚におけるメラニン(ユーメラニンおよびフェオメラニン)のUVAおよび短波長可視光線による分解過程の解明については、Kolbe博士(ドイツBeieresdorf社)との共同研究として、今年度中に実施することが決定している。さらに、マウス体毛メラニンについても黒色(ユーメラニン)、黄色(フェオメラニン)、および白色(メラニン無し)の体毛を広部博士(放射線医学総合研究所)から入手しており、これらを用いる実験も推進する。医歯薬学平成27年度は、合成フェオメラニンについて、差スペクトル法を用いてUVAによる分解過程を解明する。フェオメラニンは活性酸素を産生し、同時にグルタチオンを酸化することが近年報告されている。この過程をUVAが亢進することが推測されるので、UVAによるフェオメラニンの構造変化と合わせて、グルタチオンなどの生体内還元剤の酸化を追跡する。ユーメラニン産生黒色マウスおよびフェオメラニン産生黄色マウスの体毛(放医研広部博士から入手済)を用いる実験も推進する。平成28年度当初に、印刷中の論文の投稿費(エクストラページ費、カラー印刷費、計15万円)が見込まれるため。平成27年度の当初に、掲載済みの論文の投稿費(約18万円)が見込まれるため。
発生系譜のインフォマティクス技術の構築と、胚の生きの良さの定量化への応用

画像解析を総括し、その一部を自動核同定のアルゴリズム修正にフィードバックして効率を高めた。また、本研究の自動画像解析およびGUIによるエラー補正で得られた細胞核同定情報を教師データとして、深層学習による各同定アルゴリズムの評価を行い、既存のシステム以上の精度を学習で実現できることを確認した。特に細胞数が増えた状況での各同定に有効であることがわかった。発生4Dデータと発生系譜データを元に、その振る舞いを再現する発生力学モデルの構築を行った。細胞の弾性力などの計測実験を元に、非線形な仮想力を細胞間で仮定し、ノイズを加えたシミュレーションで再現性を確認した。その結果、排除体積による反発力、接着にもとづく引力のみならず、細胞分裂時に細胞を引き話す積極的な力の存在が、胚内での大きな細胞の運動の再現に必要であることがわかった。一方で、力学モデルで実際に観測されている細胞の軌道を復元することは極めて難しいことも確認された。関連して、細胞集団の運動のデータから細胞間に働く相互作用を推定する手法の検討も行った。2次元細胞運動を対象に、モデル推定により相互作用の種類を辞書の中からモデル選択的に選ぶ手法などを検討した。データの再現に関しては極めてよい性質が得られるものの、データの予測の精度が上がらず、また精度の高いモデルで選ばれている相互作用が必ずしも物理的要請と整合するものではないことが明らかになった。計測された系譜データに基づき5%, 20% O2の結果を比較することで生きの良さが胚のどのような性質に反映されるかを解析した。特に4から8細胞期、そして8から16細胞期の分裂タイミングにおいて顕著な分裂の遅れと分裂タイミングの脱同調が20% O2条件で確認された。またコンパクションやキャビテーションなどの胚全体での構造変化が必ずしもこれら細胞周期の遅れと強く相関していないことも示唆された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。発生系譜を4Dイメージデータから再構築するため、構築済みの画像解析システムを用いて細胞の核を3D蛍光画像から自動同定し、自動同定結果を目視で確認して手動修正をするシステムの改良を行った。特にこれまでとは異なる培養条件で計測されたマウス胚イメージデータから発生系譜を作成したことから、システム全体の調整が必要となった。システムを再調整し、また手動修正のGUIの利便性を改良することで、インフォマティクスに馴染みのない学生などでも修正作業が可能になり、このシステムを用いて異なる培養条件の胚について割球の核位置の同定作業を進める準備が整った。発生系譜の再構成には、細胞分裂時に親細胞と娘細胞との対応関係を見つけ追跡することが不可欠である。高い精度で分裂細胞のトラッキングを実現するためにこれまで開発してきな整数計画法を応用した追跡方法の改良を検討した。具体的にはこれまですでに同定された割球に対し、その重心間の距離をスコアとして最適化問題を構成して、全体としてのスコアの最小化によってトラッキングを実現していた。これに対して、細胞核の形状の類似性や蛍光強度などの情報を組み込んだスコアを検討した。検討の結果、計測条件や発生の進行度に応じたスコアの調整が必要なことや手動での調整は難しいことがわかり、この部分の自動化をすすめることが課題として明確となった。追跡できた発生系譜を解析するための統計解析法の検討を進めた。特にHormozやNozoeらの手法を主要な先行研究として位置づけていたが、その数理的な背景をおさえ、またHormozらを日本に招聘して国際WSを開催することで、同氏が開発している手法やその応用についてのより詳細な情報交換を行った。またこれらの手法と増殖系モデルの関連との解析も進めた。異なる条件での新たな胚発生系譜データの作成作業に対して、解析システムを想定よりも大きく修正する必要が判明し、その対応ため予定より開発が遅れた。また、申請時からの予算減額に伴いデータ修正に必要な補助者の雇用が難しくなったため、インフォマティクスの知識のない学生などにもデータ補正作業に参加できるように、データ補正GUIの修正を行い、その検討にも時間が必要となった。28年度に調整を完了した発生4D画像からの自動核同定および手動補正のシステムを活用して、異なる培養条件下の胚発生過程での割球の位置を同定したデータの作成を進めた。前年度にGUIなどを工夫して、インフォマティクスの知識のない実験系の学生でも修正作業に従事できるようにしたため、予定よりも多くの胚について胚内の割球の位置を同定したデータを作成することができた。また、前年度にHormzらを招聘して議論を重ねた系譜の統計解析方法についての開発を進めた。Hormozらの方法は物理学的な手法を背景に娘細胞などのpair correlatorに着目して細胞状態変化を系譜から推定するものであったが、主に細胞の表現型変化に詳細釣り合いを仮定し、また細胞分裂時の分裂時間の確率性や差などを無視したものだった。この方法をNozoeらの細胞の履歴に着目した解析や確率過程における分岐過程の文脈で解釈をし直し、より統計的な手法へと発展させた。具体的には、分岐をする隠れ状態を持つ統計推定問題として再定式化をして、より統計学的な視点からの解析手法の開発に取り組んだ。特に実際の発生系譜で見られる細胞分裂時間の差などを直接取り扱えるように手法を構成した。これらの結果について、4件のヨーロッパ開催の国際会議にて発表を行い、手法の改良の方向性について数学者・生物学者の双方からフィードバックを得た。

画像解析の効率化のための同時最適化は、トラッキングにおけるスコア関数の設定に困難があることが前年度にわかってきたため、そこに更に核同定の最適化を加えることは困難と判断した。代わりに、共同研究者らと共にすでに作成できている核同定の結果を元にして、3Dイメージからの核同定の精度を深層学習によって高める方向性の探索と検討を進めた。イメージデータからの発生系譜の再構成については、前年度のGUIの改良の効果で、当初の想定よりも効率が上がった。また系譜統計解析手法の開発についても、当初想定以上に明確な数理構造を先行研究から抽出することに成功し、その拡張の道筋を立てることができた。一方、細胞追跡や同時最適化による画像解析精度の向上については別の方策を考える必要が出てきた。深層学習なども検討してきたが、現時点で決定的な解決には至っていない。上記を平均すると全体としては順調な進行であると考えられる。画像解析を総括し、その一部を自動核同定のアルゴリズム修正にフィードバックして効率を高めた。また、本研究の自動画像解析およびGUIによるエラー補正で得られた細胞核同定情報を教師データとして、深層学習による各同定アルゴリズムの評価を行い、既存のシステム以上の精度を学習で実現できることを確認した。特に細胞数が増えた状況での各同定に有効であることがわかった。発生4Dデータと発生系譜データを元に、その振る舞いを再現する発生力学モデルの構築を行った。細胞の弾性力などの計測実験を元に、非線形な仮想力を細胞間で仮定し、ノイズを加えたシミュレーションで再現性を確認した。その結果、排除体積による反発力、接着にもとづく引力のみならず、細胞分裂時に細胞を引き話す積極的な力の存在が、胚内での大きな細胞の運動の再現に必要であることがわかった。一方で、力学モデルで実際に観測されている細胞の軌道を復元することは極めて難しいことも確認された。関連して、細胞集団の運動のデータから細胞間に働く相互作用を推定する手法の検討も行った。2次元細胞運動を対象に、モデル推定により相互作用の種類を辞書の中からモデル選択的に選ぶ手法などを検討した。データの再現に関しては極めてよい性質が得られるものの、データの予測の精度が上がらず、また精度の高いモデルで選ばれている相互作用が必ずしも物理的要請と整合するものではないことが明らかになった。計測された系譜データに基づき5%, 20% O2の結果を比較することで生きの良さが胚のどのような性質に反映されるかを解析した。特に4から8細胞期、そして8から16細胞期の分裂タイミングにおいて顕著な分裂の遅れと分裂タイミングの脱同調が20% O2条件で確認された。またコンパクションやキャビテーションなどの胚全体での構造変化が必ずしもこれら細胞周期の遅れと強く相関していないことも示唆された。特にトラッキングのスコアを自動で設定する方法について、妥当な方法の検討をすすめる。また系譜再構築のスピードをさらにあげるために、より精度の高い画像解析方法の検討も合わせて進める必要がある。系譜データの完成のため、画像からの核同定や系譜追跡の精度の向上を検討する。
生活の安全面での自治体の評価および当該評価とICTの活用との関係に関する研究

本研究の目的は,社会安全・安心面についての自治体評価を行う際に用いる指標策定,および当該指標を用いた自治体評価と自治体のICT活用との関係を分析し,アウトカム(成果)の観点に基づいた自治体のパフォーマンス測定の新しい分析モデルを提示することである.成果として,住民の安全(観)・安心(感)に基づいた自治体評価指標を作成し,ICT施策の実施状況と安全・安心面に関する住民の自治体評価との関係をモデル化した.本研究の目的は,社会安全・安心面についての自治体評価を行う際に用いる指標策定,および当該指標を用いた自治体評価と自治体のICT活用との関係を分析し,アウトカム(成果)の観点に基づいた自治体のパフォーマンス測定の新しい分析モデルを提示することである.成果として,住民の安全(観)・安心(感)に基づいた自治体評価指標を作成し,ICT施策の実施状況と安全・安心面に関する住民の自治体評価との関係をモデル化した.●申請書の平成20年度研究実施計画の実行に関する状況(a)既存の都市ランキングの類の調査、分析(b)米国を中心とする海外各国の都市ランキングなどの調査、分析→(a)は、実行した。それらにおいては、「安全」や「安心」と題する評価項目自体が数少ない。その中では、ほとんどが、犯罪発生率、交通事故発生率、医療機関の数などを指標に組み込んでいる。自治体のICT活用との接点が広がりそうにないため、他のアプローチを優先し、(b)はペンディングとしている。(c)インターネット調査や詳細なインタビューなどによる住民の安全観などについての調査(d)戸別配付、インターネットなどによる数百サンプル程度のアンケート調査による、住民の「暮らしの安全」の感じ方に影響する要因の分析→(c)については、一般住民ではなく、学生を対象に、アンケートによるプレ調査を実施した。「安全観」に影響する因子の抽出を狙ったが、実施した質問群ではうまく抽出できなかった。再実施するか否かを含め、検討中。(d)のうち、インターネット調査を実施した。その実施時期がずれ込んで、平成21年2月となったため、実施済みだが、結果は未分析。(e)住民の安全確保ICTシステムや、災害時避難場所のウェブによる検索システムの導入状況等についての調査。→関西2府4県の市町村を対象に平成20年秋に実施した。回収率は、約4割である。(f)インターネット調査などによる一般住民が「安全と思う都市(固有名詞)」の調査→実施していない。(g)英国の、安全観、行政観、安全に関する社会観などについての調査→平成21年3月に、現地調査を実施した。収集した情報について、分析中である。本研究では,安全・安心面での自治体の評価について,その指標を策定し,その結果と電子自治体の評価などから推定される自治体におけるICTの活用との関係を分析することを目的としている.平成21年度研究計画では,(1)地域(都市)の安全性の要因及び関連施策の調査(2)安全・安心の自治体ランキングのプロトタイプ試作(3)安全・安心分野のICT利用について国内外の事例調査に取り組んだ.(1)では,平成20年度に実施した「行政サービスの情報化に関する住民アンケート調査」により得られた関西8自治体の住民(3000名)の回答データをもとに多変量解析を行い,住民が描く安全・安心な地域社会イメージの抽出及びそれの構成要素となる自治体の関連施策を明らかにした.また,地域の安全性に対する住民の評価には,交通事故や災害など当該地域における発生リスクの実態(実数)より,地域の住み心地やにぎわい(活性化)状況といった住民の日常的な生活経験・感情が強く影響を与えていることが確認された.この結果もふまえ,(2)では,安全・安心面からの自治体評価における重要指標として「地域の活性化」をあげ,その発展モデル化を試作した.また全国自治体に対して電子アンケート調査を実施し,各自治体の発展段階について分析・検討を進めた.(3)では,監視カメラ導入先進国である英国の自治体及び警察機関,民間セキュリティ会社を訪問調査し,現状について把握し,日本の自治体における防犯設備導入にともなう課題を整理した.本研究では,安全・安心面についての自治体評価指標を作成し,その結果と電子自治体の評価などから推定される自治体におけるICTの活用との関係を分析する.平成22年度は,(1)自治体評価に用いる指標作成,(2)当該指標を用いた自治体評価,(3)ICT活用状況との関係モデルの構築・検証を行った.(1)では,平成20年度に実施した行政サービスの情報化に関する住民アンケート調査の回答データについて多変量解析し,在住地域(自治体)に対する住民の安全(観)と安心(感)を総合的に測る評価指標を作成した.(2)では,平成21年度に実施した地方自治体を対象に情報化と安全・安心に関する調査と住民の行政サービスや安全・安心に対する意識,地域への満足に関する調査をもとに,自治体によるIT施策と住民満足との関係について分析を行った.その結果,IT施策と安全・安心に関する施策の実施数および住民満足の間には正の相関があることや,IT講習会,防犯情報提供システムなどの認知度が住民満足の向上に寄与する行政サービスとなることを明らかにした.(3)では,(2)で作成した指標による自治体の安全・安心総合評価とIT施策の実施に関するデータに回帰分析を行い,これらの関係を表す回帰モデル式を作成した.このモデル式により,住民の安全・安心面に関する自治体評価を,GPSを使った安全確保システム,公共施設等の予約システム,地域活動を支援する自治体SNSの実施状況と住民の将来における在住意思および性別によって,予測することが可能である
アオコを殺すウィルスの増加に果す溶存有機物の役割

自然水域においてMicrocystis aeruginosaのアオコが短時間で顕著に減少することが観察されている。その機構を解明することは、このアオコの抑制手法を開発する上で極めて重要である。このM.aeruginosaの減少の因果関係として、M.aeruginosaの増殖によって生産される細胞外排出溶存有機物(EOM)が細菌を増加させ、ウイルスがこの細菌に感染し増殖し、さらにこの増殖したウイルスがM.aeruginosaに感染し、顕著なM.aeruginosaの減少を引き起こすことを想定した。つまり細菌とウイルスの介在によってM.aeruginosaの増殖が結果的にM.aeruginosa自身の減少を引き起こすと仮定した。実験は、1)細菌の成長に対するEOMの役割を評価し、2)細菌の有り無しの条件下でウィルスの殺藻効果を比較し、3)2)で細菌有りでより殺藻効果が見られた時、ウイルス、細菌、M.aeruginosaの関係を解析し、仮説を実証する目的で行った。得られた実験結果は以下の通りであった。M.aeruginosaのEOMのバクテリアの増加に対する影響は紫外線(UV)の有無によって異なった。UV処理前のEOMはバクテリアにとって易分解性物質であったが、UV処理後は難分解性物質に変わった。また、UV処理後EOMの濃度の変化はなかったが、EOMの成分の中で親水性塩基が減少し、親水性酸が増加した。M.aeruginosaに対するウィルスの殺藻効果は、ある時期によって異なり、殺藻ウィルス群集の組成や量が時期によって異なることを強く示唆した。また、バクテリアが有り無しの条件下でのウィルスの殺藻効果の差はなかった。現段階では、M.aeruginosaのEOMが細菌を増加させることは明らかになったが、細菌を介在したウィルスの殺藻効果に対してのEOMの役割はまだ説明できていない。ウィルスのhostとしてのバクテリアの増加に対してM. aeruginosaの体外排出溶存有機物(excreted dissolved organic matters ; EOM)の役割を紫外線(UV)の有無条件で評価した。UV処理前後のEOMの生分解程度と有機物の成分を比較した。UV光源としてはUVAとUVBランプを用いた。各処理後のEOMの成分分析はXAD-8、陽イオン、陰イオン樹脂を用いた。その結果、以下の3点が明らかになった。1)UV処理前のEOMはバクテリアによる分解し易い物質でしたが、UV処理後は難分解性物質に変えた。EOMの難分解性程度はUVのエネルギーが強いほど大きかった(例:UVA処理のEOMよりUVB処理の方で難分解性程度大きい)。2)UV処理後、EOMの濃度には変動がなかったがその成分には顕著な差が見られた。EOMの成分の中で親水性塩(hydrophilic bases ; protein-like fractions)は減少したが親水性酸(hydrophilic acids ; carboxylic acids-like fractions)は増加した。3)バクテリアによるEOMの生分解実験からUV処理前より処理後の方で親水性塩と共に親水性酸の成分にも分解が少なかった。これらの結果から、バクテリアの増殖に対してEOMの役割がUVの有無によって違うのがわかった。自然の中ではUVA及びUVBの短波長の紫外線が湖水の表層水まで到達し、さらにM. aeruginosaは湖水の表層水で大量発生するので表層水でM. aeruginosaによって生産されたEOMがUVを受けるとEOMの光変換(photo-alteration)によりバクテリアの増殖にも影響を及ぶ可能性が考えられる。また、ウィルスのhostとしてのバクテリアの減少はウィルスの増殖に影響を及び、M. aeruginosaに対してのウィルスの殺藻効果の低下も考えられる。
土壌圏における有機物の数十〜数百年レベルでの経時的化学構造変化

本研究は、土壌有機物を植物遺体に近い構造を持つ新しい画分から古い画分へと順次分画する方法を確立し、各画分の生成年代および化学構造を分析することで、数十年数百年レベルでの土壌圏における有機物の経時的な化学構造変化を明らかにすることを目的とした。今年度は、初年度に確立した方法で、新潟県中頸城郡燕埋没土壌から抽出した腐植物質(腐植酸)を、黒色度の高い成分から低い成分へと順次分画し、各画分の^<14>C生成年代をタンデトロンを用いて測定した。その結果、黒色度の2種の指標と^<14>C年代との間に有意な相関を見つけることに成功した。確認のために、静岡県御殿場市湯船原埋没土壌について同様の実験を行い、燕土壌と同様黒色度の指標と^<14>C年代との間に有意な相関を認めた。両土壌の生成年代は約1000年異なったが、腐植酸の黒色度の増大にかかる年数は土壌間で類似しており、同一の式を用いて推定できることが明らかになった。導いた式により、腐植酸が最も安定な形態(A型)になるまで120年、また、黒色度が最高値に達するまで<400年かかると見積もられた。しかしながら、腐植酸細画分の黒色度と^<13>C CPMAS NMRに基づく炭素官能基組成との間には、土壌間の比較で認められてきた関係(黒色度の増大に伴うアルキルC、O-アルキルCの減少および芳香族C、カルボニルCの増加)が認められず、腐植酸の経時的構造変化を芳香族成分の濃縮に集約することはできなかった。したがって、今後、さらに機構の異なる複数の分画法を組み合わせて腐植酸細画分の精製を図り、構造と生成後年数との関係をより具体的に評価する必要がある。また、腐植酸細画分の炭素安定同位体比(δ^<13>C)と^<14>C年代との間にも有意な相関関係が存在い古い腐植酸ほどδ^<13>Cが高いことを明らかにした。この関係から、例えば一時的に大きな植生変化があった年代の推定が可能であることを示した。本研究は、土壌有機物を、植物遺体に近い構造を持つ新しい画分から古い画分へと順次分画する方法を確立し、各画分の生成年代および化学構造を分析することで、数十年数百年レベルでの土壌圏における有機物の経時的な化学構造変化を明らかにすることを目的としている。本年度は、対象とする新潟県中頸城郡燕埋没土壌を採取し、腐植物質(腐植酸)の大量抽出・精製を行うとともに、数種の土壌を用いて、生成後年数と対応して増大すると考えられる黒色度の違いを目安とした腐植酸の分画法の確立を行った。植物根等新しい有機物を除去するために比重1.6の塩化亜鉛溶液を用いた前処理を行うことで、燕土壌から^<14>C年代1662±28yBPの腐植酸を得ることに成功した。腐植酸の分画には0.01MNaOH-エタノールまたはアセトン系における沈殿法を適用し、溶質濃度(24mgL^<-1>)、静置時間(16時間)、イオン強度(NaCl 10gL^<-1>添加)を調整することで、土壌に関わらず、黒色度の高い成分から低い成分へと順次沈殿分画できる条件を見出した。また、高い極性で沈殿する成分ほどδ^<13>Cが高いことがわかった。このことは、δ^<13>Cの上昇が、年数の経過、黒色度の増大と平行して起こっている可能性を示唆した。しかしながら、同一断面の生成年代が異なる層から分離したbulk腐植酸の比較では、各層表層時の植生の違いがδ^<13>C値に影響し、年数、黒色度との関係を解析することは困難であった。^<13>C-NMRおよびIRによる化学構造の分析結果から、沈殿法で得られた各細画分は、芳香環構造の割合には大きな違いはないが、黒色度が低く、低い極性で沈殿する画分ほど、メトキシル基あるいはフェノール性水酸基の含有率が高いことが明らかになった。このことから、低い極性で沈殿する画分ほどリグニン構造が残存している、すなわち生成後年数が短いことが推察された。

導いた式により、腐植酸が最も安定な形態(A型)になるまで120年、また、黒色度が最高値に達するまで<400年かかると見積もられた。しかしながら、腐植酸細画分の黒色度と^<13>C CPMAS NMRに基づく炭素官能基組成との間には、土壌間の比較で認められてきた関係(黒色度の増大に伴うアルキルC、O-アルキルCの減少および芳香族C、カルボニルCの増加)が認められず、腐植酸の経時的構造変化を芳香族成分の濃縮に集約することはできなかった。したがって、今後、さらに機構の異なる複数の分画法を組み合わせて腐植酸細画分の精製を図り、構造と生成後年数との関係をより具体的に評価する必要がある。また、腐植酸細画分の炭素安定同位体比(δ^<13>C)と^<14>C年代との間にも有意な相関関係が存在い古い腐植酸ほどδ^<13>Cが高いことを明らかにした。この関係から、例えば一時的に大きな植生変化があった年代の推定が可能であることを示した。
C型肝炎ウイルス・トランスジェニックマウスの作製とその分子生物学的、免疫学的解析

患者血清よりクローニングしたHCV遺伝子(cDNA)をもとに、全遺伝子領域(CR)、core、E1、E2/NS1、NS2を含む領域(CN2)、NS2、NS3、NS4を含む領域(N24)を、それぞれ導入したトランスジェニックマウス(TgM)を作製した。founderの数は、現在、CR-TgMが1、CN2-TgMが8、N24-TgMが11である。Cre/loxPスイッチング発現のシステムを用いているため、導入遺伝子にコードされた蛋白の発現にはCreの同一細胞内での発現が必要となるが、これはCre遺伝子組換アデノウイルス(AxCANCre)を感染させることにより行った。founderのうち、in vitroで、蛋白発現が確認されたのはCR-TgMで1、CN2-TgMで2であった(N24-TgMは未検索)。in vivoの実験は、主に、CN2-TgMを用いて行った。AxCANCreをTgMに靜注することにより、感染細胞において蛋白発現が開始されるが、この方法により、HCVの構造蛋白が主に肝臓内で発現することを蛍光抗体法、ウエスタン・ブロット法にて確認した。肝細胞でのHCV core蛋白の発現は、AxCANCre靜注後、7日目でピークに達した。また、7日目より急激なALT値の上昇も認められ、肝組織像の解析ではクッパー細胞、T細胞の浸潤を伴う肝細胞死が観察された。この肝細胞死がcore蛋白発現細胞に起こっていること、その形態が、アポトーシスであることなども組織学的に確認された。現在、これがcore蛋白の発現それ自体によるものか、あるいはHCV蛋白特異的CTLなどによる免疫反応なのか等につき、検討中である。スイッチング発現システムを利用したTgMモデルは、HCV感染時の肝障害発現機構の解析に非常に有用なモデルであることが確認された。