hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新たに同定されたNKR-P1陽性TCRα/β陽性胸腺細胞の分化と機能の研究

1.我々はaly/alyマウス胸腺内NK-T細胞が著明に減少していることを報告している。今回、NK-T細胞を欠くaly/alyマウスをドナー、同じくNK-T細胞を欠くβ2M-/-マウスをホストとして作成した骨髄キメラに、正常の割合のNK-T細胞が産生されること、これは両マウス系統間のgene complementationによることを明らかにした。出現したNK-T細胞の表現系、機能とも正常であった。現在、NK-T細胞産生に必須のβ2M-/-マウス胸腺ストローマ細胞の同定を試みている。2.チロシンキナーゼ(ZAP-70)ノックアウトマウスにおいて、NK-T細胞が産生されないことを明らかにした。またZAP-70-/-マウスの胸腺、脾臓に、NK細胞にもT細胞にも属さないユニークなNK1.1^+CD3^-細胞が増加していることを見い出し、in vitroの培養系でこれらがNK-T細胞の直接の前駆細胞であることを証明した。3. OVA特異的、I-A^d拘束性TCRトランスジェニックマウス(DO.10)にNK-T細胞が産生されることを明らかにした。このDO.10トランスジェニックマウスとMHCクラスII-/-、およびクラスI-/-マウス間で骨髄キメラを作成し、ドナー骨髄由来細胞上のCDl分子のみならず、I-A分子によってNK-T細胞の選択に影響が与えられることを初めて解明した。NK-T細胞の分化と機能について研究を行った。その結果、NK-T細胞がVα14を発現しないTCRトランスジェニックマウス(DO11.10)においても産生されること、NK-T細胞もクローン消去によるnegative selectionを受けることを明らかにした。さらにNK-T細胞の分化にはチロシンキナーゼのZAP-70の存在が必須であることをZAP-70ノックアウトマウスを用いて明らかにした。興味深いことに、ZAP-70ノックアウトマウス胸腺には、NK1.1^+TCRαβ^-細胞が増加していることを発見した。これらのNK1.1^+TCRαβ^-細胞を新生仔胸腺培養系で、PMAとイオノマイシンで刺激するとNK-T細胞に分化することを明らかにした。従って、ZAP-70ノックアウトマウス胸腺に出現するNK1.1^+TCRαβ^-細胞は、NK-T細胞の前駆細胞であることが判明した。さらにリンパ節、パイエル板を欠くaly/alyマウスにおけるNK-T細胞分化欠落の原因を明らかにする研究を行い、NIK突然変異の影響が、胸腺髄質細胞の機能不全を誘導し、その結果NK-T細胞のpositive selectionが生じないことを明らかにした。最後に自己免疫マウスのNK-T細胞を解析し、lprマウスでは異常がないこと、(NZB/NZW)F1マウスでは加齢とともにNK-T細胞が減少することを明らかにした。NK-T細胞の減少は、自己抗体によることを示唆する結果が得られつつある。
CD44の糖鎖認識とシグナル伝達制御に関する構造生物学的研究

細胞の遊走機構を理解する上で、主要な細胞接着分子であるCD44と細胞外マトリックスの主要成分であるヒアルロン酸(Hyaluronic acid ; HA)やコンドロイチン硫酸プロテオグリカン(PG)との相互作用を構造生物学的に解明することは重要である。本特定領域研究において、CD44のヒアルロン酸結合ドメイン(HA-binding domain ; HABD)の二次構造とHA結合部位を同定した。さらにHA結合に伴い、HA結合部位と異なる部位に構造変化が誘起されることを示した。次に、HA結合状態でのCD44 HABDの立体構造を決定した。その結果、リガンド非結合状態に比較して、CD44のC末端領域がランダム様に構造変化することを明らかにした。CD44は、低分子量HAの添加により、細胞外領域においてプロテアーゼによる切断が誘導されることが示されている。HA結合によるC末端領域のランダム様への構造変化とプロテアーゼによる切断との相関を調べるため、in vitroにおけるCD44のトリプシン分解を試みた。その結果、リガンド非結合状態に比較して、HA結合状態においてC末端領域における分解速度の亢進が見られた。さらに、HABDの立体構造に基づき、C末端領域の高次構造保持に重要と考えられるアミノ酸残基に変異を導入した。変異体のHA結合能を測定した結果、野生型と比較し、高い結合活性を有することを明らかにした。変異体はHA非存在下においてもC末端領域がランダム構造をとることがわかった。野生型において構造多型に由来する2組(major, minor)のNMRピークが検出され、minorピークのスペクトルパターンが変異体とほぼ一致することを明らかとした。以上の結果は、CD44が2状態間の平衡を有し、低分子量HAの結合に伴い、プロテアーゼ感受性が高い立体構造へと移行することを示唆する。我々は、(i)CD44のヒアルロン酸結合ドメイン(HA-binding domain ; HABD)の二次構造を決定し、(ii)当研究室で開発した交差飽和法を用いてHABDのHA結合部位を同定し、さらにHA結合に伴い、HA結合部位と異なる部位に大きな構造変化が誘起されることを示した。今年度、我々はHA結合状態でのCD44HABDの立体構造を決定した。しかし、そのメカニズムは未だ解明されていない。我々は、HA結合によるC末端領域のランダム様への構造変化とプロテアーゼによる切断との相関を調べるため、in vitroにおけるCD44のトリプシン分解を試みた。その結果、リガンド非結合状態に比較して、HA結合状態においてC末端領域における顕著な分解速度の亢進が見られた。現在、in vivoにおける切断部位が、ランダム様へ変化する領域に相当するか否かについて検討中である。また、CD44がリガンド結合時に構造変化を起こす生理的意義について明らかにするため、リガンド非結合時においてもHA結合状態の立体構造を示す変異体の取得を試みた。立体構造に基づく検討の結果、点変異によって目的の変異体を得ることが出来た。この変異体は、野生型に比較して5倍のHA親和性を示した。現在、in vivoにおける検討を進めている。
ロドプシンを起動分子とした「化学・力学・光」エネルギー発動機構の理解と利用

光受容タンパク質であるロドプシンは発色団レチナールにより光エネルギーを吸収し、その後、レチナールの異性化を引き起こすことで、化学エネルギーを生み出す。生成した化学エネルギーはタンパク質の構造変化として力学エネルギーに変換され、生物学的機能が生まれる。また、ロドプシンは光エネルギー変換体としても注目されている。本研究では、このような『光-->化学・力学・光』エネルギー変換機構の精密・詳細な解析を行う。加えて、得られた知見を基盤に、ロドプシンを用いた生体光操作ツールの開発・利用を行う。これにより、ロドプシン型『発動分子』の基礎学理構築を行う。
超強磁場下における希土類合金の相変態の研究

これまで、磁場誘起マルテンサイト変態は、磁化過程から判断すると10μ秒オーダー以下の短い時間で変態が起こっていると考えられ、様々な研究が0.4ミリ秒のパルス幅を持つマグネット(ショートパルスと呼ぶ)によって行われてきた。ところが、Fe-24.5Ni-6.2Mn(at.%)における常磁性から強磁性への磁気転移を調べる際に40テラス以上での測定が必要となり、パルス幅が8ミリ秒のマグネット(ロングパルスと呼ぶ)を用いた測定を行ったところ、二段階に転移する変態が観測された。高磁場側に見られる磁化のとびはショートパルスによってヘリウム温度から観察されている臨界磁場と連続的につながっており、自由エネルギーなどから求められる臨界磁場とよい一致を示している。低磁場側の磁化のとびはショートパルスでは観測されなかっただけでなく、非常にブロードでこれまでの考え方では説明ができない。しかし、磁場発生時間がショートからロングへ変わったことと、マルテンサイト変態には時間に依存する転移があることも考えれば、低磁場の転移は等温変態的な性格を持ち、高磁場の転移は非等温的であると考えることによって現象は整理できる様に見える。しかし、この考え方には多くの仮定がある。例えば、本来非等温であるはずの変態が磁場中でのみ等温変態に近い振舞いをするとか、その振舞いもショートでは観測されずに、ロングならば観測されるという様に、転移が起こるまでの時間が有効に残るなどである。今後、パルス幅や温度などを変えてこの現象を明らかにしたい。もう一方の研究テーマであるDy化合物の磁化仮定についてはtriple-q構造を持って反強磁性オーダーするDyCnの容易軸方向<111>で55テスラまで磁化測定を行い、初じめて飽和までの全磁化過程を観測した。磁化過程には四重極相互作用が重要な働きをすることがわかった。
小型・低消費電力・低コストで実現されるデバイス連携技術に関する研究

当初の研究計画・研究目的に対応する成果としては,具体的に以下のような成果が挙げられる.まず,真の意味でのユビキタスコンピューティングを実現するための新しいコンピューティング技術とネットワーキング技術の確立に向けて,小型・低消費電力・低コストで実現可能なデバイス連携技術が極めて重要となることを明らかにし,イベント駆動型のサービス記述機構を中核としたデバイス連携技術ANTH (Antennary Thing)を提案した.次に,イベント駆動型サービス記述機構の開発については,ANTHの中核をなすデバイスの機能管理をIDベースで行い,柔軟に接続可能とする結合制御モデルを確立し,実装・評価した.イベント指向ネットワーク機構の開発については,上位レイヤでセンサやコンテキストの抽出機構を個々のサービスから解き放つことでマッシュアップ的にデバイス同士を連携可能とする仕組みを提案し,実装・評価した.適応型メディアアクセス制御手法では,ANTHよりも下位のレイヤにおいて,ANTHをサポートする無線方式としてスケーラブルなデバイス発見のためのメディアアクセス制御方式,ウェイクアップ型の無線モジュールの研究を行った.研究計画・研究目的以外での大きな成果としては,省資源で動作するハードリアルタイムオペレーティングシステムの開発が挙げられる.研究を進めていく過程で,省資源でハードリアルタイム制御をすることが将来のセンサネットワーク技術では必須との結論に達した.そこで研究開発中盤以降,省資源ハードリアルタイムオペレーティングシステムPAVENET OSの研究開発を行った.さらに,PAVENET OSは本研究で目的としているデバイス連携技術以外にも幅広く活用可能であり,すでに地震モニタリングや無線ネットワーク制御システムなどの新たな応用分野に向けた検討が進められている.当初の研究計画・研究目的に対応する成果としては,具体的に以下のような成果が挙げられる.まず,真の意味でのユビキタスコンピューティングを実現するための新しいコンピューティング技術とネットワーキング技術の確立に向けて,小型・低消費電力・低コストで実現可能なデバイス連携技術が極めて重要となることを明らかにし,イベント駆動型のサービス記述機構を中核としたデバイス連携技術ANTH (Antennary Thing)を提案した.次に,イベント駆動型サービス記述機構の開発については,ANTHの中核をなすデバイスの機能管理をIDベースで行い,柔軟に接続可能とする結合制御モデルを確立し,実装・評価した.イベント指向ネットワーク機構の開発については,上位レイヤでセンサやコンテキストの抽出機構を個々のサービスから解き放つことでマッシュアップ的にデバイス同士を連携可能とする仕組みを提案し,実装・評価した.適応型メディアアクセス制御手法では,ANTHよりも下位のレイヤにおいて,ANTHをサポートする無線方式としてスケーラブルなデバイス発見のためのメディアアクセス制御方式,ウェイクアップ型の無線モジュールの研究を行った.研究計画・研究目的以外での大きな成果としては,省資源で動作するハードリアルタイムオペレーティングシステムの開発が挙げられる.研究を進めていく過程で,省資源でハードリアルタイム制御をすることが将来のセンサネットワーク技術では必須との結論に達した.そこで研究開発中盤以降,省資源ハードリアルタイムオペレーティングシステムPAVENET OSの研究開発を行った.さらに,PAVENET OSは本研究で目的としているデバイス連携技術以外にも幅広く活用可能であり,すでに地震モニタリングや無線ネットワーク制御システムなどの新たな応用分野に向けた検討が進められている.本研究の目的は,ユーザが自分自身の手で身の回りの照明などの電源駆動のオブジェクトのみならず,マグカップに組み込まれたセンサや目覚まし時計などのバッテリ駆動オブジェクトの機能を利用してさまざまなサービスを構築することができるような創造的な空間の構築である.今年度は,デバイス連携技術の機能要件の検討,イベント駆動型サービス記述機構の検討,イベント指向ネットワーク機構の検討,適応型メディアアクセス制御機構の検討,テストベッドの開発および初期的評価を行った.1.小型・低消費電力・低コストなデバイス連携技術に向けたビジョンと実現に向けての検討小型・低消費電力・低コストで実現可能なデバイス連携技術を実現するための機能要件やアプリケーションイメージに関する検討を行った.2.イベント駆動型サービス記述機構の検討イベント駆動型サービス記述機構の実現に向け,結合制御モデルと動的機能ローダに関する検討を行った.3.イベント指向ネットワーク機構の検討イベント指向ネットワーク機構の実現にむけ,機能に基づくアドレッシング方式とフラッディングを基盤としたルーティング方式に関して消費電力や連携の柔軟性の観点から検討を行った.4.適応型メディアアクセス制御方式の検討バッテリ駆動のデバイスと電源駆動のデバイスが混在する環境においてスループットの向上と消費電力の低減化とを同時に実現するために,2種類のメディアアクセス制御方式を切り替える手法の検討を行った.5.テストベッドの開発および初期的評価上記検討を踏まえ,テストベッド上に初期的な実装を行った.本研究の目的は,ユーザが自分自身の手で身の回りの照明などの電源駆動のオブジェクトのみならず,マグカップに組み込まれたセンサや目覚まし時計などのバッテリ駆動オブジェクトの機能を利用してさまざまなサービスを構築することができるような創造的な空間の構築である.本年度は,平成17年度の検討を推し進めるとともに,小型無線通信コンピューティングデバイスの開発を行い,本デバイス上に各種機構の実装を進めた.1.近接指向ユーザインタフェースの検討近接指向ユーザインタフェースは,ユーザが本デバイス連携技術を利用してサービスを作成するためのユーザインタフェースである.至近距離にあるオブジェクトに対してしか操作を与えることができないという制限を利用することで,直感的な操作とセキュリティの2点が実現可能である.近接指向ユーザインタフェースの実現に向けて,受信電波強度を利用することによる近接検知手法の検討を行った.2.小型無線通信コンピューティングデバイスの検討と開発テストベッドの実現に向けて,小型無線通信コンピューティングデバイスの検討と開発を行った.3.無線センサネットワーク向け基盤ソフトウェアの移植上記小型無線通信コンピューティングデバイス上に,森川研究室で開発した無線センサネットワーク向けの基盤ソフトウェアの一部の移植を行った.

具体的には,タスクスケジューリング機構,ネットワークレイヤリング機構,抽象デバイス入出力API,各種システム関数の移植を行った.4.イベント駆動型サービス記述機構の開発と実装小型無線通信コンピューティングデバイス上に移植された基盤ソフトウェア上にイベント駆動型サービス記述機構の実装を行った.今年度は実証実験,基盤技術の詳細な評価,コンセプトの検証を行った。実証実験これまでに研究開発を行った結合制御モデル,動的機能ローダ,イベント指向ネットワーク機構,適応型メディアアクセス制御機構を基に実証実験を行った。具体的には,ライト,椅子,机,テレビの電源,目覚まし時計,スイッチ,温度センサ,明るさセンサ,モーションセンサ,加速度センサなどを実装した。基盤技術の詳細な評価デバイス連携の基盤技術であるオペレーティングシステム「PAVENET OS」をTiiyOSとハードリアルタイム性能,省資源性,低オーバヘッド,プログラムの書きやすさの観点から比較評価を行った。ハードリアルタイム処理に関しては,PAVENET OSはどのような場合でも0.01%の精度でタスクを実行できるのに対し,TinyOSは最高で0。03%,最悪で39.41%の精度での実行ができなかった。省資源性に関しては同等の性能を達成した。例えばTinyOSのサンプルプログラムであるBlinkでは,PAVENET OSのRAMサイズが63バイト,ROMサイズが1183バイト,TinyOSのRAMサイズが44バイト,ROMサイズが1428バイトであった。また,PAVENET OSは最小限の構成ではRAMサイズが29バイト,ROMサイズが490バイトで実現可能である。オーバヘッドに関してもTinyOSと同等の性能を発揮した。サンプルプログラムBlinkの時刻では,PAVENET OSが平均8。5サイクルで実行可能であるのに対し,TinyOSは19.5サイクルでの実行であった。またプログラムの開発のしやすさはPAVENET OSの方が優れている。サンプルプログラムBlinkの実装では,PAVENET OSが23行のソースコードで実装可能なのに対し,TinyOSは45行のソースコードが必要となる。コンセプトの検証
交配マグロ類仔,稚魚の飼育,生態研究

本研究の目的はカツオ,マグロ類を対象として、精液保存による人工受精,交雜種仔,稚魚の飼育を行ない種々の生物学的知見をうることである。このため、60,61年に伊豆臨海実験所にて、定置網に入網したマルソウダ熟卵に南方海域で採集し、長期間保存したカツオ精液(60年実験315日間,61年689日間保存),キハダ精液(61年実験,1,075日間)により人工授精させ室内実験をした。結果1)60,61年度、供試魚マルソウダ不漁により熟卵が入手困難で、実験に多大の支障を来たした。しかし、60年、カツオ(♂)×マルソウダ(♀)のふ化実験を、また61年、キハダ(♂)×マルソウダ(♀)のふ化実験を行なうことが出来た。2)カツオ×マルソウダの交配飼育実験からふ化後10日間の仔魚(全長5.229mm)を得、卵内発生,ふ化仔魚の形態の発達,挙動の観察記録を得、また、水温別ふ化実験,走行性実験等を行なうことが出来た。3)2)の実験からふ化は20時間30分後に始まり、25時間後に終了した。ふ化の完了時間は既往のマルソウダのみのものとくらべ5時間30分早かった。24°C,26°C,28°Cの階温実験では28°Cで比較的高い生残を示した。4)ふ化後10日目の交雜仔魚はマルソウダ仔魚と頭部の形に共通点が見られ、全体的にもカツオよりマルソウダに近い形態を示した。5)交雜仔魚の走光性はマルソウダ仔魚と同様に背光性を示した。また、好適照度は1700LuX附近にあると見られた。6)キハダ(♂)×マルソウダ(♂)の仔魚はふ化後46時間15分まで生存させ(全長3.80mm)形態の発達,挙動の観察を記録した。7)交雜仔魚を稚魚まで飼育出来なかった理由は供試魚のマルソウダ熟卵が恵まれなかったこと,奇形によるふ化率が低いこと,60年度の実験にウージニウム症の発生により死魚を多く出したことなどがあげられる。
深層学習を用いた人工知能による超早期爪部メラノーマ診断システムの構築

当教室に蓄積されている爪部メラノーマ症例を含む爪甲色素線条症例のダーモスコピー画像に関して、臨床診断、病理診断、年齢、部位、などの臨床情報と紐づけて整理を行い、本研究で行う人工知能研究用データとして一定の基準を満たしているかの検討を行った。それらの基準については、産総研開発WG(医療機器開発ガイドライン:経済産業省)平成29年度医療機器開発ガイドライン策定事業事業報告書人工知能分野平成29年度開発WG報告書および国立医薬品食品衛生研究所審査W(次世代医療機器評価指標:厚生労働省)平成29年度人工知能分野審査WG報告書に則り、医療用AI開発に必要な要件を確認し検討した。その結果、どのような評価指標を採用するのが本研究において適切であるのかおよび、画像データをランダム化して学習用/性能確認用/検証用に適切に分配して利用する必要があることを理解し、各用途のデータの準備を行った。本研究における人工知能を用いたコンピューター診断支援装置開発にあたっては、国内および海外学会参加、書籍情報収集、人工知能に関する資格取得を行い準備を進めた。特に、医療機器として米国でFDA承認されたIDx社が開発した糖尿病性網膜症AI自動診断システム「IDx-DR」の臨床研究デザイン、本邦初のオリンパス(株)が開発した,人工知能(AI)搭載の内視鏡画像診断支援ソフトウエア「EndoBRAIN」の国内、国際共同臨床試験デザインについて検討を行った。医療用人工知能開発にあたっては、適切な医療情報を有するデータの収集と、重複しない学習データ/性能確認データ/テストデータの作成および管理が重要であり、おおむね順調に進んでいると判断できる。集積した症例データを用いて、研究計画に則り、学習データでコンピューター診断支援プログラムの作成を行う。本研究における人工知能コンピュータープログラム開発にあたっては、臨床情報を伴った患者画像情報の漏洩防止対策が必要であり、条件を満たしたプログラム開発環境を構築するには、単年度経費では支払うことができないため。
日本における化学工業の発展と兵器生産

従来旧日本軍でホスゲンは「あを」剤、として制式化されていたことは資料によって知られていた。旧軍におけるイペリットなどの生産量を知る上で米国国立公文書館が保管する旧日本軍に関する資料は重要な役割を果たしてきた。しかしホスゲンについてはその製造量など、それら米国公文書館の資料では不明だった。しかし今回入手した「有末機関報」によってホスゲンが旧軍施設ではなく、民間の複数の化学会社によって製造され、それが陸軍に納入され、砲弾に充填されていたことが明らかになった。ホスゲン弾と思われる遺棄化学兵器はこれまでに実際に中国国内で発見されている。米国の文書にホスゲンの記載がないことは、戦後の米軍による旧軍の調査において、日本側ができるだけ製造していた化学剤の種類を少なく見せようとしたとも考えられるが、米国の調査目的が旧軍施設に限定してのものだったため、と言う可能性もある。今後の研究課題だ。化学剤の製造においては、各種の化学物質が必要で、当初は旧軍でそれらの大部分を製造していたが、軍はそれらの内染料その他の民需用原料として量価値の高いものについては、可能なものから順次民間で製造させるようにして、技術移転を計っていたことも今回入手した『本邦化学兵器技術史』(技研資第31号)によって明らかとなった。ちなみにホスゲンは現在でも化学工業における重要な原材料の一つだが、戦前は染料の原料として欠かせないもので、多くの民間の化学会社が製造していた。今後の研究課題だ。本年度は研究初年度であり、基礎的な調査・研究を行った。文献的には日本の敗戦後、占領軍と旧日本軍とのリエゾンをつとめた有末機関が米軍に提出した、旧軍での化学兵器の生産量を種類毎にまとめた報告書を入手し、分析した。その結果、有末機関の報告書は従来、常石ら研究者によって米国国立公文書館等で発見されていた、米軍文書の元となったものであることが判明した。その意味では、有末機関の報告書は第1級の文書だ。またこの文書の発見によって、民間の化学工場でどんな種類の化学兵器がどの程度の量、および各化学平気の原材料がどの程度の量、どの程度の期間にわたって生産されていたかの概要を初めて正確につかむことができた、と言える。聞き取り調査としては陸軍の化学兵器工場があった広島の大久野島の元従業員の方々、砲弾に毒ガスを充填していた北九州小倉の元従業員の方々、原材料の一つである砒素の産地、宮崎の土呂久の住民の方々について行った。それらの方々は、旧陸軍での化学兵器生産が1940年から42年にかけがピークであった、という実感を持っておられることが分かった。これは旧軍の資料による生産量の推移と一致している。また11月から12月にかけて日本の国会議員による、中国における旧日本軍の遺棄化学兵器の現状調査団に顧問として参加する機会があった。中国側は外交部(外務省)および人民解放軍が現地を案内し、また昨年秋に発見された、中身の入っている旧日本軍の毒ガス砲弾を見せてくれた。この調査によって、旧日本軍が生産した化学兵器の量が膨大だったこと、実際に中国大陸に運ばれていたことを実感することができた。化学兵器禁止条約が本年4月に発効することを踏まえ、旧日本軍が中国に遺棄した化学兵器の処理が大きな問題となっている。その処理で重大な問題となっているのが、砲弾を爆発させ、中身の化学剤を周囲へ撒き散らすため炸薬としてピクリン酸が使われているが、これは年月の経過によって不安定度の増す火薬である。使用されたピクリン酸の火薬の実態および、化学剤の成分を十分に把握することなしには安全な処理はありえない。このような現状を踏まえ、本年度は各火薬メーカーの火薬成分についての資料の収集および聞き取り調査を行った。

また前年度に引き続き、戦前、毒ガスの生産量の拡大につれてその採掘量を増やし、結果として砒素中毒患者を多数出した、宮崎の登呂久での聞き取り調査を行った。さらにこれまで、旧軍で窒息性のガスであるホスゲンを砲弾に充填していたことは、北九州市の曽根での聞き取りから明らかとなっていたが、その製造および実戦配備などの実態が不明だった。しかし本年度の調査によって、現在中国国内に旧軍のものと推測されるホスゲンを中身とする化学砲弾が多数存在することが確認できた。旧陸軍の化学兵器工場である大久野島ではホスゲンは製造していなかったことが確認されており、それらは民間会社が生産し旧軍に納めたものであると考えるべきである。これについては昨年度発見した「有末機関報告」に記載があったが、砲弾の存在を通じて具体的に確認できたのは初めてである。従来旧日本軍でホスゲンは「あを」剤、として制式化されていたことは資料によって知られていた。旧軍におけるイペリットなどの生産量を知る上で米国国立公文書館が保管する旧日本軍に関する資料は重要な役割を果たしてきた。しかしホスゲンについてはその製造量など、それら米国公文書館の資料では不明だった。しかし今回入手した「有末機関報」によってホスゲンが旧軍施設ではなく、民間の複数の化学会社によって製造され、それが陸軍に納入され、砲弾に充填されていたことが明らかとなった。ホスゲン弾と思われる遺棄化学兵器はこれまでに実際に中国国内で発見されている。米国の文書にホスゲンの記載がないことは、戦後の米軍による旧軍の調査において、日本側ができるだけ製造していた化学剤の種類を少なく見せようとしたとも考えられるが、米国の調査目的が旧軍施設に限定してのものだったため、と言う可能性もある。今後の研究課題だ。化学剤の製造においては、各種の化学物質が必要で、当初は旧軍でそれらの大部分を製造していたが、軍はそれらの内染料その他の民需用原料として量価値の高いものについては、可能なものから順次民間で製造させるようにして、技術移転を計っていたことも今回入手した『本邦化学兵器技術史』(技研資第31号)によって明らかとなった。ちなみにホスゲンは現在でも化学工業における重要な原材料の一つだが、戦前は染料の原料として欠かせないもので、多くの民間の化学会社が製造していた。
コヒーレント縦光学フォノン－プラズモン結合モードによる周波数可変テラヘルツ波発生

ノンドープGaAs/n型(p型)GaAsエピタキシャル構造を試料として、時間分解テラヘルツ(THz)分光法を用いてTHz電磁波の系統的な測定を行った。時間領域信号のフーリエ変換から、周波数が顕著な励起強度依存性を示す2つのTHzバンドを見出した。縦光学フォノンープラズモン結合(LOPC)モードの周波数のキャリア濃度依存性に関する理論に基づいて解析を行い、上記の2つのTHzバンドがコヒーレントLOPCモードの上下分枝であること、及び、ノンドープGaAs層での光生成電子濃度によって周波数が決定されることを明らかにした。即ち、コヒーレントLOPCモードからの周波数可変THz電磁波発生を実証した。ノンドープGaAs(d nm)/n型GaAs(i-GaAs/n-GaAs)エピタキシャル構造(d=100, 200, 500, 800nm)を試料として、フェムト秒パルスレーザー(パルス幅50fs、中心波長800nm)励起により発生するテラヘルツ(THz)電磁波の時間領域信号を光伝導ダイポールアンテナを用いて時間分解THz分光法(光ゲート法)により検出した。研究実績概要は、以下の通りである。1. THz電磁波発生の要因であるi-GaAs層の表面電場(表面フェルミ準位ピニングによる)を、光変調反射分光法によって観測されたFranz-Keldysh振動を解析して評価し、d=100nmで50kV/cm、d=200nmで28kV/cm、d=500nmで11kV/cm、d=800nmで8kV/cmという電場強度が求まった。この表面電場によって、i-GaAs層で光生成された電子がn-GaAs層に向かってドリフト運動する。2. THz電磁波時間領域信号の励起強度依存性の系統的な測定を行い、その一連のフーリエ変換スペクトルから、d=100, 200, 500nmの試料において、コヒーレント縦光学(LO)フォノンとコヒーレントLOフォノンープラズモン結合(LOPC)モードの上下分枝[LOPC(+)とLOPC(-)]のスペクトルを明確に観測した。LOPCモードの誘電関数に基づいて解析を行い、振動数が光生成電子濃度によって決定されること、及び、プラズモン性が大きいLOPC(-)モードの振動数が2.8THzから5.0THzまで可変できることを明らかにした。以上のことは、i-GaAs層をドリフト運動している光生成電子がプラズモンとして作用していることを明示している。3.時間分割フーリエ変換を用いてコヒーレントLOフォノンとLOPC(-)モードの寿命解析を行い、典型的な寿命がそれぞれ0.75psと0.12psであるとの結果が得られた。LOPC(-)モードの寿命が極めて短いことの理由としては、i-GaAs層における電子のドリフト走行時間と関連していると考えられる。本研究の目的は、以下の通りである。コヒーレントLOフォノンープラズモン結合(LOPC)モードを周波数可変THz電磁波発生源として応用するための物理学的ストラテジーを確立することを目的とする。具体的には、i-GaAs/n-GaAsとi-GaAs/p-GaAsエピタキシャル構造を試料として、この構造特有のi-GaAs層の空間的に均一な表面電場を利用し、フェムト秒パルスレーザー励起により瞬間的ドリフト運動キャリア(プラズモンとして作用)とコヒーレントLOフォノンを同一空間で分極結合させてコヒーレントLOPCモードを生成し、時間分解THz分光法により、THz電磁波周波数の励起強度(キャリア密度)依存性、即ち、周波数可変THz電磁波発生機構を明らかにする。この目的に対して、平成27年度では、i-GaAs/n-GaAsエピタキシャル構造を試料として、THz電磁波時間領域信号のフーリエ変換スペクトルの励起強度依存性から、LOPCモードの検出に成功した。さらに、LOPCモードからのTHz電磁波周波数が励起強度、厳密には光生成電子濃度によって決定されることを明らかにし、THz周波数可変性(2.85.0THz)を実証した。また、系統的なデータは今後の課題であるが、LOPCモードの寿命が0.12psとコヒーレントLOフォノンの寿命0.75psと比較して非常に短いことを見いだし(寿命は典型値)、LOPCモードのダイナミクスに関する知見も得られた。LOPCモードのダイナミクスは、LOPC生成消滅機構と密接に関連している。以上のことから、研究はおおむね順調に進展していると自己評価する。下記の試料を対象として、フェムト秒パルスレーザー励起により発生するテラヘルツ(THz)電磁波を時間分解THz分光法により検出した。1.ノンドープGaAs(d nm)/p型GaAs(i-GaAs/p-GaAs)エピタキシャル構造(d=200、500、800)を対象として、THz電磁波時間領域信号の励起強度依存性の系統的な測定を行い、そのフーリエ変換スペクトルから、全ての試料において、コヒーレント縦光学(LO)フォノンープラズモン結合(LOPC)モードの上下分枝[LOPC(+)とLOPC(-)]のTHzスペクトルを明確に観測した。LOPCモードの誘電関数に基づいて振動数のキャリア濃度依存性の解析を行い、LOPCモード振動数が光生成電子濃度によって決定されることが明らかとなった。

即ち、i-GaAs/p-GaAs構造においても、昨年度のi-GaAs/n-GaAs構造と同様に、研究目的であるLOPCモードの周波数可変性(制御性)を実証した。具体的には、i-GaAs/p-GaAs構造の場合、LOPC(-)モードの周波数を2.6THzから4.9THzまで励起強度により変化させることができた。2. i-GaAs(200 nm)/n-GaAsエピタキシャル構造を対象として、LOPCモードから発生するTHz電磁波の減衰ダイナミクスを詳細に調べた。その結果、LOPC(-)モードの寿命はLOPC(+)モードよりも短く、LOPC(+)モードの寿命はコヒーレントLOフォノンよりも短いことが明らかになった。この結果について、LOPCモードの位相緩和時間に関するモデルに基づき解析し、フォノン強度(LOPCモードに含まれるフォノン割合)がLOPCモードの寿命を支配しているという結果が得られた。ノンドープGaAs/n型(p型)GaAsエピタキシャル構造を試料として、時間分解テラヘルツ(THz)分光法を用いてTHz電磁波の系統的な測定を行った。時間領域信号のフーリエ変換から、周波数が顕著な励起強度依存性を示す2つのTHzバンドを見出した。縦光学フォノンープラズモン結合(LOPC)モードの周波数のキャリア濃度依存性に関する理論に基づいて解析を行い、上記の2つのTHzバンドがコヒーレントLOPCモードの上下分枝であること、及び、ノンドープGaAs層での光生成電子濃度によって周波数が決定されることを明らかにした。即ち、コヒーレントLOPCモードからの周波数可変THz電磁波発生を実証した。1. i-GaAs/n-GaAsエピタキシャル構造においてLOPCモードからの周波数可変THz電磁波が発生することは平成27年度の研究において検証できたので、研究対象にi-GaAs/p-GaAsエピタキシャル構造を加える。試料に関しては、有機金属気相エピタキシー法によって作製したi-GaAs層厚が異なる系統的なものが既に準備できている。i-GaAs/p-GaAsエピタキシャル構造の場合、i-GaAs/n-GaAsエピタキシャル構造と比較して、表面フェルミ準位ピニングによるi-GaAs層の表面ポテンシャルが反転するために正孔がi-GaAs層を走行する。このことが、LOPCモードからのTHz電磁波発生に与える影響について励起強度依存性とi-GaAs層厚依存性(表面電場強度依存性)の観点から系統的な研究を行い、i-GaAs/n-GaAsエピタキシャル構造における結果と対比する。これによって、LOPCモードからのTHz電磁波発生に対する表面電場とキャリア極性の効果に関する総合的な知見を得ることができる。2. LOPCモードの生成消滅機構の解明の観点から、LOPCモードのダイナミクスに関する研究を系統的に行う。具体的には、THz電磁波時間領域信号の時間分割フーリエ変換と短時間フーリエ変換(ガウス関数を時間窓としてその時間を逐次ずらせてフーリエ変換を行う)を手法として、LOPCモードとコヒーレントLOフォノンの寿命(時間分割フーリエ変換から求まる)と時間分解THzスペクトル(短時間フーリエ変換から求まる)の励起強度依存性とi-GaAs層厚依存性を系統的に研究する。これによって、LOPCモードの生成消滅過程に関する総合的な知見を得ることができる。半導体光物性
多雪山地の泥炭層の堆積開始期と堆積速度の変化からみた最終氷期以降の降雪量変化--北アルプスから中国山地を対象として--

最終氷期最盛期以降に陸上における降雪量の変遷.および,晩氷期以降の自然環境の変遷を関する基礎資料を得る目的で,近畿地方から中国山地にかけての日本海側多雪山地に分布する泥炭地を中心に取り上げ,泥炭層の堆積開始時期および泥炭層の分解度の変化などについて検討した.1).丹後半島大フケ湿原(高度540m)では,深さ約5mの泥炭層基底部から約16000年前の^<14>C年代値が得られ,その南隣りの放棄水田では,深さ約5m付近まで泥炭層が連続しており,深さ4.3m付近にAT火山灰,深さ約1mにAh火山灰が存在する.泥炭層は,いずれも,地滑り起源の頂部凹地に堆積したものである.局地的な地形条件の影響が強いものの,丹後半島では,1万年よりかなり以前から泥炭層は堆積していた.2).岡山県北部の細池湿原(標高約900m)では,現在まで連続する厚さ約2mの新規泥炭層の堆積開始期は約12000年前,ヒプシサーマル期以降において堆積速度が増す時期は1500-2000年前頃からである.3).以上のデータは,北アルプスに比べて,泥炭の堆積開始期は若干早いものの,堆積速度の増加期はかなり遅くれたことを示す.中国山地の湿原を数多く調査した三好(1991)によれば,深さ1m付近から6000-9000年前の年代値が得られた湿原が多く,それらでは二葉マツ型花粉はおおまかには深さ50cm前後の層準から急増し,その年代は約1000年前頃である.細池湿原は三好(1991)の結果とほぼ調和的であり,丹後半島でも矛盾しない.以上から,西日本の多雪山地では,北アルプスに比べて,泥炭層の堆積開始期は早いものの,ヒプシサーマル期以降において泥炭の堆積速度が増加する時期はかなり遅れたことが判明する.前者は北アルプスに比べ降雪量の増加が顕著でなったことが示唆される.最終氷期最盛期以降に陸上における降雪量の変遷.および,晩氷期以降の自然環境の変遷を関する基礎資料を得る目的で,近畿地方から中国山地にかけての日本海側多雪山地に分布する泥炭地を中心に取り上げ,泥炭層の堆積開始時期および泥炭層の分解度の変化などについて検討した.1).丹後半島大フケ湿原(高度540m)では,深さ約5mの泥炭層基底部から約16000年前の^<14>C年代値が得られ,その南隣りの放棄水田では,深さ約5m付近まで泥炭層が連続しており,深さ4.3m付近にAT火山灰,深さ約1mにAh火山灰が存在する.泥炭層は,いずれも,地滑り起源の頂部凹地に堆積したものである.局地的な地形条件の影響が強いものの,丹後半島では,1万年よりかなり以前から泥炭層は堆積していた.2).岡山県北部の細池湿原(標高約900m)では,現在まで連続する厚さ約2mの新規泥炭層の堆積開始期は約12000年前,ヒプシサーマル期以降において堆積速度が増す時期は1500-2000年前頃からである.3).以上のデータは,北アルプスに比べて,泥炭の堆積開始期は若干早いものの,堆積速度の増加期はかなり遅くれたことを示す.中国山地の湿原を数多く調査した三好(1991)によれば,深さ1m付近から6000-9000年前の年代値が得られた湿原が多く,それらでは二葉マツ型花粉はおおまかには深さ50cm前後の層準から急増し,その年代は約1000年前頃である.細池湿原は三好(1991)の結果とほぼ調和的であり,丹後半島でも矛盾しない.以上から,西日本の多雪山地では,北アルプスに比べて,泥炭層の堆積開始期は早いものの,ヒプシサーマル期以降において泥炭の堆積速度が増加する時期はかなり遅れたことが判明する.前者は北アルプスに比べ降雪量の増加が顕著でなったことが示唆される.
遺伝子レスキューマウス解析による肥満肝発癌を制御する組織・細胞Nrf2の役割解明

ヒトNASHに類似するSqstm1/Nrf2遺伝子二重欠失マウス(DKO)を用いてNASH発症メカニズムを臓器連関の観点から探索した.DKOマウスでは,肝クッパー細胞のLPS感受性亢進,細菌叢変化による腸管内のLPS産生増加と腸管透過性亢進による血清LPS増加,内臓脂肪による炎症シグナルなど,多臓器のネットワークが関与するLPSを中心とした免疫反応と炎症シグナルの活性化がNASHの発症進展に重要な役割を果たしていると推測された.今後,臓器特異的Nrf2レスキューマウスの表現型をDKOマウスと比較解析し,各臓器のNASHへの病態や炎症シグナル活性化への関連を探求していく予定である.p62, Nrf2遺伝子二重欠損マウスは,通常食餌による飼育下で約10週齢以降に過食による肥満と単純性脂肪肝を呈し、約25週齢以降には脂肪性肝炎を発症、さらに、50週齢以降には約10%の個体に肝腫瘍が出現するユニークなヒトの非アルコール性脂肪性肝炎に類似したモデルである。われわれのこれまでの解析結果に基づき,組織特異的p62, Nrf2遺伝子ノックインマウスの作製に着手した。p62遺伝子の第2イントロンあるいはNrf2遺伝子の第2イントロンに、LoxP配列で挟まれた転写終結シグナルおよびpolyA付加シグナルを挿入した組換え遺伝子を持つ、ES細胞(C56BL/6由来)を相同組換えにより得た。これを胚盤胞(BALB/c由来)にインジェクションし、偽妊娠ICRメスマウスの卵管に移植してキメラマウスを作製する。このうち、キメラ率の高い雄を野生型C57BL/6雌と交配しF1ヘテロマウスを得る。遺伝子型の判定は、尾端組織DNAを用いたPCR産物のパターンを解析して行う。ここで得られる遺伝子改変マウス(p62KI/KIおよびNrf2KI/KI)は、第2イントロンで転写がストップするため、全身でp62あるいはNrf2の発現が欠損する。これらのマウスを、既に作製済のp62-/-、Nrf2-/-、あるいは互いに交配して、p62KI/KI:Nrf2-/-、p62-/-:Nrf2KI/KI、p62KI/KI:Nrf2KI/KIマウスを得る。これらのマウスは、全身でp62およびNrf2遺伝子二重欠損となり、NASHを発症する。次年度も引き続きノックインマウスの作製を行う。昨年度に引き続き組織特異的p62, Nrf2遺伝子ノックインマウスの作製を行った。昨年度作製したキメラマウスのうち、キメラ率の高い雄を野生型C57BL/6雌と交配しF1ヘテロマウスを得た。遺伝子型の判定は、尾端組織DNAを用いたPCR産物のパターンを解析して行った。これらのマウスを、既に作製済のp62-/-、Nrf2-/-、あるいは互いに交配して、p62KI/KI:Nrf2-/-、p62-/-:Nrf2KI/KI、p62KI/KI:Nrf2KI/KIマウスを得た(現在この段階を遂行中である)。平成28年度は、p62、Nrf2の全身二重欠損下において、組織特異的にp62、Nrf2の発現をレスキューするために、上記マウスを組織特異的にCreリコンビナーゼを発現するマウスと交配する。これにより生まれる仔は、Creが発現する組織でのみLoxPで挟まれた転写終結シグナルおよびpolyA付加シグナルが除去され、p62あるいはNrf2の発現がレスキューされる組織特異的ノックインマウスとなる。本研究では、腸管上皮、肝細胞、骨髄系細胞(クッパー細胞)、脂肪細胞特異的ノックインマウスを作製するために、それぞれLyz2-Cre、Albumin-Cre、CK19-Cre、aP2-Creマウスを用いる。マウスの繁殖に時間を要している。その対処法として、繁殖ケージを増やして繁殖している。現在、匹数は増えてきており、レスキューできているマウスから実験を行う予定である。研究成果の一部について,国際学会にて口演にて発表した.p62:Nrf2遺伝子二重欠損(double knockout ; DKO)マウスは単純性脂肪肝から非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)を自然発症する.そこでDKOマウスを用いて,Kupffer細胞と腸管上皮に主眼をおき,NASHの発症機序について検討した.また,各遺伝子を欠損させたRaw264.7細胞とCaco2細胞を作成し,NASH発症機序における各遺伝子の関わりについて検討した.野生型,p62-KO,Nrf2-KO,DKOマウスにおいて血清および糞便中LPS含有量を測定した.FITCデキストラン経口投与により腸管透過性を評価した.また,CRISPR-Cas9を用いて,各遺伝子を欠損させたRaw264.7細胞とCaco2細胞を作成し,Raw264.7では炎症反応,Caco2では腸管バリア機能を評価した.In vivo解析ーNASH発症前(8週齢):糞便中LPS含量は各マウスで差を認めなかった.しかし,Nrf2-KO,DKOマウスにおいてFITC

デキストランの腸管透過性の亢進が観察された.NASH発症後(30週齢):DKOマウスでは,糞便中LPS含量が野生に比べ増加しており,血清中LPS含有量も増加していた.In vitro解析ー各Raw264.7にLPSを添加したところ,p62-KOにおいて炎症反応の増悪がみられたが,Nrf2-KOにおいて激しい増悪がみられた.また,Caco2細胞のバリア機能を解析したところ,Nrf2-KOでタイトジャンクションタンパク質の発現低下がみられた.DKOマウスでは,Nrf2欠損による腸管透過性の亢進,LPSに対するKupffer細胞の炎症反応の増幅が生じていた.さらに, p62欠損の過食肥満による腸内LPS産生の増加が炎症病態を進展させると考えられた.p62とNrf2の両遺伝子の活性化は,NASH発症と進展の予防・治療に繋がる可能性があることが示唆された.ヒトNASHに類似するSqstm1/Nrf2遺伝子二重欠失マウス(DKO)を用いてNASH発症メカニズムを臓器連関の観点から探索した.DKOマウスでは,肝クッパー細胞のLPS感受性亢進,細菌叢変化による腸管内のLPS産生増加と腸管透過性亢進による血清LPS増加,内臓脂肪による炎症シグナルなど,多臓器のネットワークが関与するLPSを中心とした免疫反応と炎症シグナルの活性化がNASHの発症進展に重要な役割を果たしていると推測された.今後,臓器特異的Nrf2レスキューマウスの表現型をDKOマウスと比較解析し,各臓器のNASHへの病態や炎症シグナル活性化への関連を探求していく予定である.本学動物資源センターにて組織特異的p62, Nrf2遺伝子ノックインマウスの作製は順調に進捗している。NASH発症機序に重要な組織を追求するために,DKOマウスの任意の組織・細胞において各遺伝子をレスキューしたマウスを作製し,DKOマウスと形質を比較し,その組織・細胞とNASH発症との関係を明らかにする.一連の研究結果を踏まえて,分子学的機構を解明することにより,どの臓器でどの遺伝子がNASH発症に深く関わっているかを明確にすることができる.28年度が最終年度であるため、記入しない。消化器内科p62、Nrf2の全身二重欠損下において、組織特異的にp62、Nrf2の発現をレスキューするために、上記マウスを組織特異的にCreリコンビナーゼを発現するマウスと交配する。これにより生まれる仔は、Creが発現する組織でのみLoxPで挟まれた転写終結シグナルおよびpolyA付加シグナルが除去され、p62あるいはNrf2の発現がレスキューされる組織特異的ノックインマウスとなる。本研究では、腸管上皮、肝細胞、骨髄系細胞(クッパー細胞)、脂肪細胞特異的ノックインマウスを作製するために、それぞれLyz2-Cre、Albumin-Cre、CK19-Cre、aP2-Creマウスを用いる予定である。測定キット(輸入品)の納品が年度内に行なわれなかった.28年度が最終年度であるため、記入しない。新年度において,測定キットの納品後,速やかに測定を実施する.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。
無臭チオール及びスルフィドの創製とそのグリーンケミストリーへの応用

硫黄やセレンを含んだ試薬は、他の元素の利用では代替できない特性をもっており、有機合成において必要不可欠であるが、特有の悪臭を発するために取扱い困難な試薬である。すでに私達は、炭素数12以上のアルキル基をもつチオールやスルフィド類が無臭であり、エタンチオールやジメチルスルフィドの優れた代替試薬となることを見出してきた。今回、さらに環境に優しい試薬の開発を目指して、アルキル基末端に塩基性のモルフォリノ基が結合したアルキルチオール(MMSH)、アルキルメチルスルフィド(MMS)の開発に成功した。これらの試薬は、反応の後処理段階(酸・塩基分配抽出)で生成物と容易に分離でき、工業的プロセスにおいても再利用可能な無臭チオール、無臭スルフィドである。さらに、MMSは酸化してスルフォキシド(MMSO)にも変換可能である。MMSおよびMMSOをジメチルスルフィド、DMSOの代わりに用いるとCorey-Kim酸化やDMSO酸化を完全に無臭条件で行なうことができた。さらに、ジフェニルジスルフィドやジフェニルジセレニドのベンゼン環のp,p'-位に「トリメチルシリル基」を導入することでも試薬の無臭化に成功した。前者はp-トリメチルシリルベンゼンチオールをカップリングさせるだけで、また、後者はp-トリメチルシリルブロモベンゼンとセレンとを出発原料に2工程で収率良く調製できた。これら無臭のジフェニルジスルフィドやジフェニルジセレニドを使ってフェニルスルフィニル化や共役カルボニル化合物の合成を行なったところ、既存の臭い試薬を使った場合より優るとも劣らない収率で反応を進行させることができた。
新生嗅球介在ニューロンによる嗅覚行動の制御機構の解析

匂いの情報処理を行う嗅球の介在ニューロンは、生涯に渡り新生するというユニークな特徴を持つ。本研究は、嗅球介在ニューロンの役割に着目して研究を行った。膜タンパク質5T4は、嗅球介在ニューロンの一部のサブタイプ(5T4+顆粒細胞)で特異的に発現する。5T4欠損マウスでは、5T4+顆粒細胞の樹状突起の枝分かれが減少する。興味深いことに、5T4欠損マウスでは、弱い匂いの感知や、匂いを識別する能力が低下していることが分かった。本研究により、嗅球介在ニューロンのサブタイプの1つである5T4+顆粒細胞が、匂いの情報処理に必須の役割を果たすことが明らかとなった。匂いの情報処理を行う嗅球介在ニューロンは、成体の脳内でも新生することが知られる。新生ニューロンが、生涯を通じて組み込まれることで、嗅球の神経回路は維持されている。新たに生まれた嗅球介在ニューロンは、外界からの匂い刺激に応じて神経活動依存的に発達する。一方、「成体においても産生される新生ニューロンがどのような役割を果たし、神経活動依存的な新生ニューロンの発達がいかにマウスの行動を制御しているのか?」という匂い情報処理の機構は未だに明らかにされていない。そこで本研究では、申請者らが見出した神経活動依存的に新生ニューロンの発達を促進する分子(5T4, Npas4)に着目し、「嗅球介在ニューロンの形態変化が、いかにしてマウスの嗅覚行動の制御に関わるのか?」という点を明らかにする。膜タンパク質5T4は、嗅球介在ニューロンの一部のサブタイプ(5T4陽性顆粒細胞)で特異的に発現する。5T4欠損マウスでは、5T4陽性顆粒細胞の樹状突起の枝分かれが減少する一方、5T4を発現しないその他の顆粒細胞の形態には、全く影響が見られなかった。そこで、5T4陽性顆粒細胞の発達異常が、マウスの行動にどのような影響を及ぼすのか?という点を、行動実験により検討した。興味深いことに、野生型マウスと比較して、5T4欠損マウスでは、匂いの検出閾値が2オーダー以上も上がっていることを見出した。また、2つの匂いが混ざって存在する場合に、報酬と関連づけて記憶させた匂いを識別できないという異常も見られた。今後、5T4欠損マウスの嗅覚行動について、さらに詳細を検討していく予定である。本年度の研究により、5T4を発現する嗅球介在ニューロンの一部のサブタイプが、マウスの嗅覚行動の制御に必須の役割を果たすことが示唆された。これまで多様な顆粒細胞のサブタイプが存在する意味はほとんど明らかとなっていなかったが、本年度の成果により特定のサブタイプの役割が明確になった点は、大きな成果であると考える。介在ニューロンである5T4陽性顆粒細胞の接続先を検討した結果、投射ニューロンである外房飾細胞との間に接続があることが明らかとなった。興味深いことに、5T4陽性顆粒細胞の樹状突起の枝分かれが減少する5T4欠損マウスでは、5T4陽性顆粒細胞と外房飾細胞との間の神経接続が顕著に減少していること分かった。本年度に明かとなった5T4欠損マウスの神経回路の異常と、嗅覚行動の異常との関係性について、今後さらに詳細に検討を行っていく予定である。本年度の研究により、5T4陽性顆粒細胞が嗅球の神経回路においてどのようなニューロンと接続しているのか?という点が明らかとなった。本年度の成果により、介在ニューロンである5T4陽性顆粒細胞と、投射ニューロンである外房飾細胞との間で形成される神経回路が、匂いの情報処理に果たす役割が明らかになった点は、大きな成果であると考える。

一方、「成体においても産生される新生ニューロンがどのような役割を果たし、神経活動依存的な新生ニューロンの発達がいかにマウスの行動を制御しているのか?」という匂い情報処理の機構は未だに明らかにされていない。そこで本研究では、申請者らが見出した神経活動依存的に新生ニューロンの発達を促進する分子(5T4, Npas4)に着目し、「嗅球介在ニューロンの形態変化が、いかにしてマウスの嗅覚行動の制御に関わるのか?」という点を明らかにする。膜タンパク質5T4は、嗅球介在ニューロンの一部のサブタイプ(5T4陽性顆粒細胞)で特異的に発現する。5T4欠損マウスでは、5T4陽性顆粒細胞の樹状突起の枝分かれが減少する。5T4陽性顆粒細胞が匂いの情報処理に果たす役割を明らかとするため、5T4欠損マウスを用いて嗅覚行動を検討した。興味深いことに、5T4欠損マウスは野生型マウスと比較して、弱い匂いを感知できないことが分かった。また、2つの混合した匂いの中から、目的の匂いを識別する能力にも異常が見られた。以上の研究により、嗅球介在ニューロンのサブタイプの1つである5T4陽性顆粒細胞が、匂いの情報処理に必須の役割を果たすことが明らかとなった。匂いの情報処理を行う嗅球の介在ニューロンは、生涯に渡り新生するというユニークな特徴を持つ。本研究は、嗅球介在ニューロンの役割に着目して研究を行った。膜タンパク質5T4は、嗅球介在ニューロンの一部のサブタイプ(5T4+顆粒細胞)で特異的に発現する。5T4欠損マウスでは、5T4+顆粒細胞の樹状突起の枝分かれが減少する。興味深いことに、5T4欠損マウスでは、弱い匂いの感知や、匂いを識別する能力が低下していることが分かった。本研究により、嗅球介在ニューロンのサブタイプの1つである5T4+顆粒細胞が、匂いの情報処理に必須の役割を果たすことが明らかとなった。今後、5T4欠損マウスが示す嗅覚行動の異常について、さらに詳細に行動実験を行っていくと共に、嗅球の神経回路の中で、5T4陽性顆粒細胞がどのニューロンと結合しているのか?という点について、詳細を検討していく予定である。今後、5T4欠損マウスでみられる嗅球の神経回路の異常と、嗅覚行動の異常の間の関係性について、さらに詳細に検討していく予定である。神経科学行動実験で興味深い結果が得られたので、そちらを重点的に解析した。その結果、当初の計画よりも組織染色等の実験が減り、消耗品の購入が若干減ったため。消耗品の使用が少ない電気生理および行動実験による解析を重点的に行ったため、当初の計画よりも消耗品の購入が減ったため。今後、組織染色を行う必要があるので、抗体等の消耗品の購入にあてる計画である。今後、ウイルスを作製する必要があるので、細胞への遺伝子導入試薬などの消耗品の購入にあてる計画である。