hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
免疫異常を伴うMRL/lマウス歯周炎の組織化学的研究

歯周炎の主因が、プラーク中の細菌であることは論を俟たない。しかし、歯周炎の発症には数多くの誘因も関与する。その誘因には、局所的および全身的原因がある。全身的原因のなかには、栄養障害、代謝障害、内分泌障害、アレルギー、自己免疫疾患などがある。自己免疫疾患では、血管炎がみられることが多い、とくに、血管炎が歯周組織に存在している場合には、歯周炎による組織障害にそれが加味され、組織破壊がさらに増強されて発現されることが考えられる。しかし、このことは具体的に明らかにされていないのが現状である。それを検証するために本研究を行った。自己免疫疾患のモデル動物であるMRL/MPJ-1pr/1prマウスを用いて、下顎左測臼歯の歯周組織にリガチャーによって炎症を惹起させた。その結果、歯肉溝上皮はびらんを呈し、上皮細胞間隙に好中球が浸潤した。また、歯肉溝上皮および接合上皮直下には、炎症細胞の浸潤が広範囲にみられ、それに続いて炎症細胞の結節状浸潤を示す血管炎がみられた。浸潤細胞はマクロファージ、リンパ球がおもであり、好中球も存在した。電顕的には、歯肉溝上皮の細胞間隙に好中球、そして歯肉溝上皮および接合上皮付近に、好中球、大きなdensebodyをもったマクロファージおよびリンパ球が認められた。免疫組織化学的にはThy1.2陽性細胞がみられ、L3T4,Lyt-2およびIak[2]の各反応性については良好な結果があまり得られなかった。組織化学的には、酸性ホスファターゼ活性強陽性の細胞が歯肉溝上皮および接合上皮下に多数集簇した。この酵素活性強陽性の細胞はマクロファージであると考えられ、この胞細は血管炎に起因して集簇しているようである。多数のマクロファージの集簇やリンパ球の存在は、炎症を生じた歯周組織が血管炎の併存によって、より広範囲に破壊されていることを示している。辺縁性歯周炎の発症や進展にプラ-クが関与することはよく知られている。とくにプラ-ク中のグラム陰性桿菌の作用が大きいが,パラサイト側の因子だけでなく,ホスト側の因子も病変の進展に大きく関与する。したがって,自己免疫疾患をもっているヒトでは,組織の破壊が強くなることが予想される。実際にどのような病変がみられるかは明らかでない。辺縁性歯周炎に自己免疫疾患を併発している場合のモデルとして1520週齢のMRL/MPJーlpr/lprマウスを用いて歯周組織を病理組織学的,組織化学的および電顕的に観察した。歯肉溝上皮は数層の上皮細胞で,そして上皮下結合組織は密なコラ-ゲン線維で構成され,上皮細胞間隙には,ときに数個の好中球が認められた。強い酸性ホスファタ-ゼ活性が組織球にまれにみられることもあった。電顕的に歯肉溝上皮の細胞間隙はやや拡大し,細胞間隙にはマクロファ-ジや好中球が,そして上皮細胞内には空胞が認められた。炎症が強い場合では,上皮細胞間隙に好中球の浸潤が著しく,また,マクロファ-ジもみられた。マクロファ-ジには強い酸性ホスファタ-ゼ活性が認められた。

電顕的には,歯肉溝上皮の空胞は数を増し,多くの細胞に空胞がみられ,上皮細胞間隙もさらに拡大し,脱顕粒を起こした好中球および強い酸性ホスファタ-ゼ活性をもつマクロファ-ジなどが認められた。歯周組織近くに血管炎がみられることがあり,それには好中球優勢型と単核球優勢型とがあった。後者では,Iak陽性細胞やL3/T4陽性細胞が比較的多く認められ,また,強い酸性ホスファタ-ゼ活性を示すマクロファ-ジも散見された。歯周炎の主因が,プラーク中の細菌であることは論を俟たない.しかし,歯周炎の発症には数多くの誘因も関与する.その誘因には,局所的および全身的原因がある.全身的原因のなかには,栄養障害,代謝障害,内分泌障害,アレルギー,自己免疫疾患などがある.自己免疫疾患では,血管炎がみられることが多い.とくに,血管炎が歯周組織に存在している場合には,歯周炎による組織障害にそれが加味され,組織破壊がさらに増強されて発現されることが考えられる.しかし,このことは具体的に明らかにされていないのが現状である.そこで,それを検証するために本研究を行った.自己免疫疾患のモデル動物であるMRL/MPJ-1pr/1prマウスを用いて,下顎左側臼歯の歯周組織にリガチャーによって炎症を惹起させた.その結果,歯肉溝上皮はびらんを呈し,上皮細胞間隙に好中球が浸潤した.また,歯肉溝上皮および接合上皮直下には,炎症細胞の浸潤が広範囲にみられ,それに続いて炎症細胞の結節状浸潤を示す血管炎がみられた.浸潤細胞はマクロファージ,リンパ球がおもであり,好中球も存在した.電顕的には,歯肉溝上皮の細胞間隙に好中球,そして歯肉溝上皮および接合上皮付近に,好中球,大きなdense bodyをもったマクロファージおよびリンパ球が認められた.免疫組織化学的にはThy1.2陽性細胞がみられ,L3T4,Lyt-2およびIak[2]の各反応性については良好な結果があまり得られなかった.組織化学的には,酸性ホスファターゼ活性強陽性の細胞が歯肉溝上皮および接合上皮下に多数集簇した.この酵素活性強陽性の細胞はマクロファージであると考えられ,この細胞は血管炎に起因して集簇しているようである.多数のマクロファージの集簇やリンパ球の存在は,炎症を生じた歯周組織が血管炎の併存によって,より広範囲に破壊されていることを示している.
蝸牛リンパ液の化学組成分析とその臨床的応用について

モルモットを用いた動物実験で、前下小脳動脈結紮あるいは、蝸牛小管閉塞による鼓室階外リンパ液中の遊離アミノ酸組成への影響について調ベた。まず、前下小脳動脈結紮実験では、Aspについては非結紮側に対して結紮側が1時間後にその割合が上昇し、3時間後には低下することが認められた。Gluでは、1時間後では特に変化はみられなかったが、3時間後では、結紮側で約50%の上昇が認められた。また、動脈血漿中の遊離アミノ酸含量は数倍高く、CSF中ではやや低く、外リンパ液中のアミノ酸含量はその中間値を示すことが認められた。次に、蝸牛小管閉塞実験では、閉塞直後と3時間後の外リンパ液、髄液、閉塞しなかった場合の外リンパ液、血漿中の遊離アミノ酸含量の変動について調べた。髄液では外リンパ液と比較してアミノ酸含量が低いため、蝸牛小管を閉塞しなかった場合の外リンパ液は,髄液の影響を受けてピ-クの高さが低くなった。また、血漿は外リンパや髄液の分析ピ-クパタ-ンとは異なった挙動を示した。しかしながら、各アミノ酸の濃度を詳細に検討してみたところ、グルタミン酸以外のアミノ酸では、蝸牛小管を閉塞しなかった場合の外リンパ液は、閉塞時の外リンパ液と髄液との中間の値を示すものの、グルタミン酸では、髄液と蝸牛小管閉塞時の外リンパで高く、閉塞しかった場合では前二者よりも低くなることが認められた。さらに、閉塞直後と、3時間経過時の外リンパ液の遊離アミノ酸含量を調べた結果、メチオニンがほぼ2倍に、アスパラギン酸が73.4%に増加、逆にグリシン、スレオニン、リジンでその含量が減少することがすることが認められた。これらの結果より、種々の要因により引き起こる内耳障害と外リンパ液遊離アミノ酸含量の変動には密接な関連があるものと考えられた。モルモットを用いた動物実験で、前下小脳動脈結紮あるいは、蝸牛小管閉塞による鼓室階外リンパ液中の遊離アミノ酸組成への影響について調べた。髄液では外リンパ液と比較してアミノ酸含量が低いため、蝸牛小管を閉塞しなかった場合の外リンパ液は、髄液の影響を受けてピ-クの高さが低くなった。

しかしながら、各アミノ酸の濃度を詳細に検討してみたところ、グルタミン酸以外のアミノ酸では、蝸牛小管を閉塞しなかった場合の外リンパ液は、閉塞時の外リンパ液と髄液との中間の値を示すものの、グルタミン酸では、髄液と蝸牛小管閉塞時の外リンパで高く、閉塞しなかった場合では前二者よりも低くなることが認められた。さらに、閉塞直後と、3時間経過時の外リンパ液の遊離アミノ酸含量を調べた結果、メチオニンがほぼ2倍に、アスパラギン酸が73.4%に増加、逆にグリシン、スレオニン、リジンでその含量が減少することが認められた。モルモットでは閉塞していないといわれている蝸牛小管を実験的に閉塞を行ない,蝸牛外リンパ液中の遊離アミノ酸の動態および血漿ならびに髄液中の含量について比較、検討を行った。実験にはプライエル反射良好なモルモット(体重250350g)を使用した。ネンブタ-ル麻酔後、気管切開を行い、人工呼吸器に接続後サクシンにて筋弛緩を行った。lateral approachにて中耳骨胞を開放後、正円窓経由にてガラス細管を刺入しておよそ3μlの外リンパ液を採取した。次に、後頭蓋窩経由にて硬膜を開放し、髄液を3μl採取し、また、一側の蝸牛小管を骨蝋にて閉塞した後、同側の蝸牛からも外リンパを採取した。最後に、頚静脈より血液を採取し、8000rpm,5minで遠沈を行い血漿を得た。次にこれらのサンプル液に5倍量のエタノ-ルを加え除タンパクを行った後、凍結乾燥保存した。分析時にPTC試薬を加え、PTCーアミノ酸の誘導体を作り、Waters社製HPLC(PICO TAG column法)を用いて、遊離アミノ酸の種類および含量の測定を行った。今回は、Pheの分離が悪かったため、それ以外の16種類のアミノ酸について検討を行った結果、normalな蝸牛外リンパではGly含量が最も多く、次にAla,Serが多かった。逆に少ないものはCys,Asp,Gluなどであった。髄液ではGluが同様に含量が多く、次に、Ser,Lysの含量が多かったが、Alaについてはそれほど高値を示さなかった。アミノ酸全体からみると両者は種類、濃度とも類似していた。これらに対して、血漿ではLeu,Val,Ala含量が多く、外リンパ液で高値を示したGlyは逆に低値を示した。次に、normal側と蝸牛小管閉塞側の外リンパ液で比較するとほとんどのアミノ酸で閉塞側の方が高値を示し、髄液<normal側<閉塞側の順となった。しかし、Gluについては髄液=閉塞側<normal側となった。今後、例数を増やし、詳細な検討を行う必要があるものと考えられる。
キャリア志向の女性における母親としての発達―「母性愛」信奉傾向との関連―

本研究は,キャリア志向を持つ女性が母親である自分をどのように意味づけ,母親としてどのように発達していくか,「母性愛」信奉傾向(社会文化的通念として存在する伝統的性役割観に基づいた母親役割を信奉し,それに従って育児を実践する傾向)との関連から,縦断的に明らかにしようとしたものであった。その結果,キャリア志向を持つ女性においてもとくに第一子の出産後に,「母性愛」信奉傾向の下位因子である「母親の愛情の神聖視」傾向が高まるということが認められた。出産前はキャリア志向を有し,自分のキャリアに大きな意味を意識し短期間での職場復帰を考える女性たちが,産後は自分の変容の自覚とともに母親としての自分を評価し,それに伴い自分のキャリアを再定義するという心理的な動きを明らかにした。その変容の様相でも,複数のタイプが示唆された。また,乳幼児を持ちフルタイム勤務の女性において,キャリア志向こそが両立にかかわる葛藤や困難を緩和する働きがあるということもわかった。出産退職にかかわる論考や研究では,職場の雰囲気や福利厚生などの社会的な要因が取りざたされることが多い。ゆえに本研究のように女性たちの心理的な変化を縦断的に捉えた研究は稀少であり意義が高いと思われる。これからの社会で女性たちが仕事と家庭とを家族とともに両立させていくためにも,当事者である女性たちの心理的な様相を明らかにしていく重要性をあらためて見出せたといえよう。本年度の研究実績としては日本発達心理学会第25回大会での自主シンポジウム企画および話題提供の他、日本心理学会での公募シンポジウムの企画および司会、日本保育学会での口頭発表、日本教育心理学会および国際家族心理学会でのポスター発表が挙げられる。日本発達心理学会での発表では、母親が「母性愛神話」・「三歳児神話」などの周囲からのジェンダーベクトルにさらされる中、どのように自分の生活や親としての意識を意味づけているのか、その揺らぎや葛藤も含めて個性記述的な分析を行った。中でももともとは「母性愛」信奉傾向が高い母親でも、出産後に自分のキャリア志向を自覚して脱・伝統的な性役割観を持つようになるなど、興味深い事例を取り上げた。これは、キャリア志向の母親が「母性愛」信奉傾向との狭間でどのように成長・発達していくのかという本研究の大きな命題と関連のある代表事例であり、今後、質問紙調査を行う上での多くの示唆も得られた。またその他の学会では、「母性愛」信奉傾向は本人だけの問題ではなく、とくにパートナーである夫がどのように考えているかということが夫婦関係や母親の養育態度に影響しているという発表を行った。これも、面接調査において夫に関する項目を組み入れる重要性の確認、ならびに家族システム論の視点から母親をとらえる必要性の検証となりえた。さらに質問紙調査へ向けて、先行研究の精読および尺度項目の選定も行った。海外のジャーナルの執筆者に問い合わせ、尺度を和訳する許可も得、日本語版を作成した。以上のようなことを踏まえたうえで、今後は大規模な質問紙調査と面接調査による詳細な事例検討を並行して継続的に行っていく。本年度は、8月より研究に従事できなかったことから、おもだった研究実績としては乏しい。しかしその中で、下記の2点の研究成果を出すことができた。1点目は、昨年度にシンポジウムで行った、「母性愛」信奉傾向に対する揺らぎ、葛藤を抱える母親の実態とその要因について調べた紀要論文の執筆である。この論文では、インタビュー調査に協力を得た母親の母集団の中から、「母性愛」信奉について語らせる過程でとくにジェンダーベクトルの変容が見られる(見られた)母親について抽出し、変容の過程と要因にかかわる事例分析を行った。本プロジェクトの目的として、キャリア志向の母親が、子育てに従事する中でどのように変容するのか、または変容しないのか、自分のキャリア志向との間でどのように落とし所をつけるのかについて明らかにすることを挙げたが、本論文中で、第一子の出産という経験が、自分のキャリアと志向と「母性愛」信奉傾向とを決定づける変容の大きな機会であることが考えられた。また、葛藤を抱えたままの母親が、その葛藤を困難としてではなく、母親としての自然な感情のひとつとして抱えていく姿が推察された。2点目は、母親の「母性愛」信奉傾向とキャリア志向についてのインタビュー調査を、妊娠期・出産後にわたって縦断研究として発展させていったことである。現在、データについてまだ完全にまとめられていないが、産前産後の縦断研究であるにもかかわらず、相当数の協力者を得て研究を進められたことは実績として挙げられよう。平成27年度の前半は育児休業期間であり、後半に復帰してからも中断期間であったため、具体的な研究実績をあげることはできなかった。しかし、平成28年度4月に予定されている「日本発達心理学会第27回大会」においてラウンドテーブルを企画し、研究発表も行うことから、その準備を行った(企画者と話題提供者を担当した)。ラウンドテーブルは「子育て中の親における仕事と家庭の主体的調整ー“母親"または“家族"イデオロギーを超えてー」というタイトルであり、働きながら子どもを育てることが困難なわが国で、父親と母親がどのような葛藤を抱え、どのように主体的に対処しているかについて実際のデータを用いて議論するものであった。この企画の中で、「多重役割とキャリア女性ーキャリア志向と「母性愛」信奉傾向の観点からー」という内容で話題提供を行うこととした。本話題提供では、キャリア志向を持ちつつも「母性愛」信奉傾向の高い母親を抽出し、その母親たちが具体的にどのような葛藤を抱えているのかについて明らかにする。

そしてそれらの葛藤について個人がどのように折り合いをつけているのか、また、葛藤があっても多重役割を引き受け続けるのはなぜなのか、あるいは、葛藤がない母親もいるのかどうか、それはなぜか、ということについてインタビュー調査から記述的に探っていく。この話題提供による発表によって、キャリア志向を持ちつつ「母性愛」信奉傾向も抱いている母親の実態が見えてきたことから、次年度以降の大規模なアンケート調査でそれらの母親の実際の育児行動や親としての発達について研究していく際に着目すべき点が明らかになったことが大きな成果である。中断期間であっても、次年度以降の研究発表の準備や論文の精読などを行うことができたことから、おおむね順調に進展していると判断した。平成28年度は7月後半からが研究期間であった。7月末には31st International Congress of Psychologyにて、ポスター発表を行った。出産前後の母親の「母性愛」信奉傾向の推移について、初産婦と経産婦を比較検討したものである。その結果、アンケート調査からもインタビュー調査からも、初産の女性において産後に「母親の愛情の神聖視」の傾向が特異的に高まることがわかった。この結果から、我が国における第一子産後離職の高さとの関連も示唆された。10月には日本教育心理学会第58回総会でポスター発表を行った。親になる前の段階の青年期後期に該当する大学生を対象に、「養育性」の性差や「母性愛」信奉傾向や父親からの被養育経験や自我同一性などの促進要因との関連について発表した。3月には日本発達心理学会第28回大会でポスター発表を行った。初産女性の産前産後のインタビュー調査を分析したものである。全体的には「母親の愛情の神聖視」の傾向が高まるが、中には早期の職場復帰を希望する母親も見られるなど、いくつかのパターンが抽出された。年度末には、これまでの研究成果をまとめた「キャリア志向の女性における出産前後の『母性愛』信奉傾向の変容」と題した学術論文を執筆し、日本発達心理学会に投稿した(現在は審査中である)。内容としては、キャリア女性の出産前後にわたる「母性愛」信奉傾向の変化を量的・質的に分析・検討したものである。具体的には、研究Iでは先行研究の1260名のデータを用いて「母性愛」信奉傾向が「女性による子育ての正当化」と「母親の愛情の神聖視」の二次元に分類される可能性を確認的因子分析にて検証し、研究IIでは初産女性10名と経産女性10名を対象にしてそれぞれの因子得点の出産前後での変化の有無と女性たちが語る内容の変容をテーマティック・アナリシスにより探ったものである。大規模なアンケート調査の準備は当該年度に完了できなかったものの、国際学会での発表、国内学会での複数の発表の他、年度末には研究成果を論文にまとめることができた(現在は審査中である)ことから、本研究はおおむね順調に進行していると言える。本年度の実績としては、学会誌論文への掲載1編、国内学会での発表が2件、研究会での発表が1件であった。その他、進行中で未発表の2件の調査が挙げられる。
一元的内部表現に基づく包括的最適化コンパイラ

一元的内部表現に基づく包括的最適化コンパイラの実現を目的とし,内部表現の確立及び,最適化・並列化手法への応用に取り組んだ.特に今年度は,研究の総括として,提案手法に基づく細粒度並列化手法を,コンパイラのバックエンドに組み込むための指示子を検討,定義した.定義した指示子は,命令レベルでの資源割当や実行順序を表現するために,コンパイラの中間レベルの内部表現を拡張することで,提案手法を,粗・中粒度の自動並列化と協調して適用し,包括的な最適化を実現することができる.また,様々なアーキテクチャを対象とした評価を容易に実現するために,構成の定義・変更が容易なシミュレーション手法を検討した.これは,抽象化した規約に基づいてシミュレーション要素を定義するサイクルベースのシミュレーション環境である.この環境は,バスなどのペリフェラル要素や,精度の異なる種々の要素を同時に評価することができるため,コンパイラの評価のためだけではなく,システム開発の初期段階におけるメタシステム設計時の評価環境としても,非常に有用であることを示した.さらに,提案した最適化手法を次の例に応用し,効果を評価した.(1)バス接続型マルチプロセッサを対象とした細粒度自動並列化を目的とし,並列化による演算効率の向上とバスアクセス数の増減のトレードオフを評価することで,演算性能の向上とともに,消費電力を削減する手法を検討した.また,(2)リコンフィギュラブルプロセッサと汎用プロセッサで構成されるヘテロジニアスマルチプロセッサアーキテクチャを対象としたプログラムの細粒度自動分割手法について検討した.内部表現の演算リソースに対する定量的評価を応用することで,各プロセッサでの演算コストを定量的に評価し,効率の良いプログラムの分割が実現できることを確認した.本研究では,ターゲットアーキテクチャ上で効率よくプログラムを実行することができるようコンパイル時に最適化処理を行うことを目標に,ソフトウェアレベルからハードウェアレベルまでを一元的に表現する表現手法と,その上で最適化を行うためのアルゴリズムを得ることを目的としている.まず,この表現手法として,プログラム中の条件分岐に尺度を与えることで,プログラムのデータフローと制御フローを包括的に取り扱うことが可能である三次元表現空間についての定義と,空間上の操作を示した.三次元表現空間は,データリソースと時間,および条件分岐を示すためのモードの3つの次元で構成され,この上でプログラムは,空間上の座標に対応する変数とその変数同士を接続する作用素によって表現される.また表現空間上で,変数と作用素に対する操作が定義されている.ここでは,与えられたプログラムからこの表現を得るためのアルゴリズムを示し,操作を用いたプログラムのアーキテクチャに対応したアルゴリズムレベルでの最適化処理が実現できることを示した.さらに,この表現空間による表現と表現空間上の操作の効果を示すため,具体的に,以下の3項目への応用を行い,その効果を確認した.(1)プロセッサ上で実行されるプログラム分割とスケジューリングの最適化.(2)冗長な命令およびメモリ使用量を削減するための最適化.(3)可変構造プロセッサを利用したアーキテクチャのための実行最適化これらの応用を中心とする事例を通して,この表現空間の表現では不足している点および,空間上で定義した操作に不備,曖昧性があることがわかった.そのため,表現の整備を研究している.また具体例の中で用いた最適化アルゴリズムを包括的に取り扱うことで,システム全体に対してより柔軟な最適化処理を実現するための研究に取り組みはじめている.一元的内部表現に基づく包括的最適化コンパイラの実現を目的とし,内部表現め確立及び,その最適化手法への応用に取り組んだ.また,このコンパイル結果を定量的に評価するためのシミュレーション手法を検討した.一元的内部表現に対し,内部の演算単位のハードウェアアーキテクチャへの対応および変数と演算単位の辺に定量的な重みを定義した.これにより種々の演算命令のトレードオフや複数プロセッサへの分割による効果を定量的に評価することができ,最適なコンパイル結果が得られる.シミュレーション手法として,抽象化した規約に従ってハードウェアアーキテクチャを定義することで所望のプロセッサシミュレータや独自のアーキテクチャを容易に組み合わせ可能なサイクルレベルのシミュレーション環境について検討した.また内部表現に基づく手法を次の例に適用した.(1)バス接続型マルチプロセッサ向けの細粒度自動並列化を対象とし,バスアクセスにおけるオーバヘッドを初期配置の段階から評価する手法を検討した.これによりプロセッサ数の増加に伴い適切な初期配置を得ることができなかった従来手法と比較して良好な結果を得ることができた.また初期配置で上手くいかない場合においても定義した辺の重みから算出する確率的な変数アクセスのための負荷に基づく再スケジューリングによって全体の演算サイクルを短縮することができることを示した.(2)リコンフィギュラブルプロセッサとのヘテロジニアスアーキテクチャを対象とし,内部表現の演算リソースに対する定量的評価の応用により,リコンフィギュラブルプロセッサのような演算粒度の異なるアーキテクチャに対して,その演算コストを定量的に評価することで効率良くプログラムを分割する手法を検討した.こめ手法によって,従来人手によって行われていた部分プログラムの割り当てを自動化することができ、期待する程度の実行速度の向上を確認した.一元的内部表現に基づく包括的最適化コンパイラの実現を目的とし,内部表現の確立及び,最適化・並列化手法への応用に取り組んだ.

特に今年度は,研究の総括として,提案手法に基づく細粒度並列化手法を,コンパイラのバックエンドに組み込むための指示子を検討,定義した.定義した指示子は,命令レベルでの資源割当や実行順序を表現するために,コンパイラの中間レベルの内部表現を拡張することで,提案手法を,粗・中粒度の自動並列化と協調して適用し,包括的な最適化を実現することができる.また,様々なアーキテクチャを対象とした評価を容易に実現するために,構成の定義・変更が容易なシミュレーション手法を検討した.これは,抽象化した規約に基づいてシミュレーション要素を定義するサイクルベースのシミュレーション環境である.この環境は,バスなどのペリフェラル要素や,精度の異なる種々の要素を同時に評価することができるため,コンパイラの評価のためだけではなく,システム開発の初期段階におけるメタシステム設計時の評価環境としても,非常に有用であることを示した.さらに,提案した最適化手法を次の例に応用し,効果を評価した.(1)バス接続型マルチプロセッサを対象とした細粒度自動並列化を目的とし,並列化による演算効率の向上とバスアクセス数の増減のトレードオフを評価することで,演算性能の向上とともに,消費電力を削減する手法を検討した.また,(2)リコンフィギュラブルプロセッサと汎用プロセッサで構成されるヘテロジニアスマルチプロセッサアーキテクチャを対象としたプログラムの細粒度自動分割手法について検討した.内部表現の演算リソースに対する定量的評価を応用することで,各プロセッサでの演算コストを定量的に評価し,効率の良いプログラムの分割が実現できることを確認した.
放線菌の生産するテルペノイド化合物の生合成研究

従来テルペノイド化合物の生合成出発物質であるイソペンテニルピロリン酸(IPP)は、メバロン酸経路によってのみ生産されると信じられてきた。しかし、最近Rohmer等によって新しい経路(非メバロン酸経路)の存在が証明された。放線菌の生産するテルペン化合物がどちらの経路によって生成されるかを解明するため、Streptomyces aにより生産されるテルペノイド化合物である一次代謝産物のmenaquinoneおよび二次代謝産であるnaphterpin、longestin、novobiocinやActinoplanesが生産するBE-40644の生合成を^<13>C-及び^2H-標識化合物を用いて行なった。その結果、これらの放線菌では一次代謝産物のmenaquinoneは、すべて非メバロン酸経路で生産されることが判明した。また、naphterpinやBE-40644はメバロン酸経路で、longestin、carquinostatin、novobiocinは非メバロン酸経路で生合成されることが判明した。以上の結果より、同じStreptomycesであっても非メバロン酸経路のみを有するものと、両方の経路をもっているものの2群に分類されることが判明した。次いで、Streptomyces aeriouviderからHMGCoA reductaseを精製し、それに対応する遺伝子をクローニングした。これをプローブとして、Southern hybridizationにより種々の放線菌におけるメバロン酸経路の分布を解析した。現在までのところ、検体数が少ないためまだ確定的なことはいえないが、放線菌の化学分類とメバロン酸経路の分布との間には特別な相関が認められていない。今後Streptomyces以外の希少放線菌に付いての検討を行うことが重要であると考えられる。また、本研究で1,3-位の小さな^<13>C-^<13>C遠距離スピン結合を観測する必要が生じたために、NMRの新技術であるTANGO-HMBCを新たに開発した。この技術は、炭素-炭素結合の開烈を伴う転位反応の解析に極めて有効であり、今後NMRを用いる生合成研究で活用されると思われる。放線菌の生産するテルペン化合物がどちらの経路によって生成されるかを解明するため、Streptomyces aeriouviferにより生産されるテルペノイド化合物であるハフテルピン、およびメナキノンの生合成を^<13>C-及び^2H-標識化合物([1,2-^<13>C_2]酢酸および[U-^<13>C_6]グルコース)を用いて生合成実験を行なった。その結果、培養初期に生産されるメナキノンは主として非メバロン酸経路で、二次代謝産物の生産が始る後期に生産されるナフテルピンはメバロン酸経路で生合成されることが判明した。次いで、Streptomyces argenteolusによって生産される7環性のテトラテルペノイド化合物であるロンゲスチンの生合成研究を行なった。その結果、本化合物は非メバロン酸経路のみで生産され、本生産菌はメバロン酸経路をもっていないと結論された。

この事実は、化学分類学的に極めて重要な発見であると考えられる。また、この研究で1,3-位の小さな^<13>C-^<13>C遠距離スピン結合を観測する必要が生じたために、NMRの新技術であるTANGO-HMBCを新たに開発した。この技術は、炭素-炭素結合の開裂を伴う転位反応の解析に極めて有効であり、今後NMRを用いる生合成研究で活用されると思われる。従来テルペノイド化合物の生合成出発物質であるイソペンテニルピロリン酸(IPP)は、メバロン酸経路によってのみ生産されると信じられてきた。しかし、最近Rohmer等によって新しい経路(非メバロン酸経路)の存在が証明された。放線菌の生産するテルペン化合物がどちらの経路によって生成されるかを解明するため、Streptomycesが生産するテルペン化合物であるcarquinostatin、novobiocin、がRohmerが提出した非メバロン酸経路で生合成されるか否かについて検討した。その結果、これらの生産菌では、非メバロン酸経路のみが存在していることが判明した。またStreptomyces以外の放線菌であるActinoplanesの代謝であるBE-40644については、非メバロン酸経路およびメバロン酸経路の両方の経路が作動していることが判明した。また培養時期に伴う変化を詳細に検討したところ、この菌株では培養初期には非メバロン酸経路が、後期にはメバロン酸経路が発現していることが判明した。この結果は、昨年度に報告したnaphterpinの生合成の結果と同じであり、メバロン酸経路が二次代謝産物の生産に利用されていることを強く示唆している。次いで、Streptomyces aeriouviderからHMGCoAreductaseを精製し、それに対応する遺伝子をクローニングした。これをプローブとして、Southern hybridizationにより種々の放線菌におけるメバロン酸経路の分布を解析した。現在までのところ、検体数が少ないためまだ確定的なことはいえないが、放線菌の化学分類とメバロン酸経路の分布との間には特別な相関が認められていない。。
超高感度過渡吸収分光計による界面電荷再結合ダイナミクスの研究

界面における電荷分離・再結合過程は基本的な物理化学現象として興味深い対象であり、また、太陽エネルギー利用デバイス(太陽電池、光触媒等)での最も重要な反応素過程でもあるため、近年活発な研究開発が進められている。電荷分離反応によって、カチオンとアニオンが生成する。これらは非発光性の活性種であり、蛍光分光等の手法ではそのダイナミクスを追跡することができない。そのため、過渡吸収分光によるアプローチが有効である。過渡吸収とはパルスレーザー照射によって瞬間的に生成させた活性種の光吸収スペクトルとその時間変化を追跡する分光手法である。しかしながら、界面での反応においては生成する活性種の数がバルク系に比べて著しく少ないため、過渡吸収法による測定の感度が足りないことが多い。そこで超高感度の過渡吸収分光計を開発することで研究の展開を行うことを目標にした。平成14年度は主に装置の開発を行い、吸光度変化として10^<-6>の計測が可能である超高感度過渡吸収分光計の開発に成功した。予備的測定として酸化物半導体に色素を吸着させた系において過渡吸収測定を行い、電荷分離による色素カチオンと半導体に注入された電子の吸収スペクトルの測定に成功した。平成15年度はさらに詳細な検討を進めた。まず、色素を吸着させた酸化物半導体系において、電荷分離効率と再結合ダイナミクスの半導体の種類による違いを調べた。電子注入効率、電荷再結合速度は励起光強度に非常に強く依存し、弱い励起条件下では一定の値を示すことがわかった。また、これらの系における電子注入過程を定量的に議論するためには、電子注入効率の絶対値の見積もりが必要であり、詳細な検討の結果、非常に高い効率を示すことを明らかにした。これらの測定において、高密度励起の効果を取り除き、反応素過程を定量的に講論するためには、開発した超高感度装置の利用が必要不可欠であった。酸化チタンは光触媒反応として広く利用され、始めている。その光反応初期過程について多くの過渡吸収分光による検討が行われてきた。しかし、通常の過渡吸収分光計では感度が低いため、信頼できる結果を得ることができない。今回開発した装置を応用することで、高密度励起の影響を受けずに測定することが可能になり、反応素過程を詳細に議論することが可能になった。特に生成する電子と正孔の空間分布を議論することができるようになった。このように光触媒系における研究においても本装置が非常に有用であることを示すことができた。本年度は超高感度過渡吸収分光計の製作を行った。過渡吸収とは、励起パルス光によって生成した反応中間体による光の吸収を測定するものなので、高感度化のためには透過光強度の微小な変化を測定する必要がある。光源は安定度を得るために、過渡吸収分光でよく使われているフラッシュランプを用いず、定常光であるハロゲンランプを用いた。光強度はあまり大きくないため、光学系での光のロスが起こらないようにレンズ等の光学系を選定した。

試料を透過した光の検出にはシリコンPINフォトダイオードを用いた。得られた光電流信号から微小な変化分のみ取り出すために、交流結合アンプを用いて時間変化する成分のみを抽出した。さらに増幅した後、周波数フィルターを用いてノイズ成分を除去し、オシロスコープで計測した。過渡吸収信号の計算、分光波長の制御など、すべての測定は自作のプログラムで自動化した。その結果、10^<-6>の吸光度変化(吸光度=log ([透過光強度]/[レーザ-励起がある場合の透過光強度]))を測定できる、超高感度過渡吸収分光計を作製することができた。また、光検出器を変えることで最終的に紫外から近赤外(300nm-3000nm)までの過渡吸収スペクトルを測定することができるようになった。製作した分光計を用いて、酸化物半導体薄膜での過渡吸収測定を行った。試料としては酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウムの多孔質薄膜(膜圧5マイクロメータ以下)を用い、紫外線レーザーパルスでバンドギャップ励起をすることで半導体内に電子と正孔を発生させ、電子に起因する過渡吸収スペクトルとその時間変化の測定を行った。また、半導体表面に有機色素を吸着させ、その励起状態からの電子の注入反応によって生成した電子についても測定を行った。観測された再結合反応速度は励起光強度に非常に敏感であり、低い励起光強度のときにのみ意味のある結果が得られるため、新しく開発した超高感度分光計でなければ測定ができるものでなかった。これらの結果については平成15年3月の日本化学会年会で講演発表を行い、現在論文を執筆中である。界面における電荷分離・再結合過程は基本的な物理化学現象として興味深い対象であり、また、太陽エネルギー利用デバイス(太陽電池、光触媒等)での最も重要な反応素過程でもあるため、近年活発な研究開発が進められている。電荷分離反応によって、カチオンとアニオンが生成する。これらは非発光性の活性種であり、蛍光分光等の手法ではそのダイナミクスを追跡することができない。そのため、過渡吸収分光によるアプローチが有効である。過渡吸収とはパルスレーザー照射によって瞬間的に生成させた活性種の光吸収スペクトルとその時間変化を追跡する分光手法である。しかしながら、界面での反応においては生成する活性種の数がバルク系に比べて著しく少ないため、過渡吸収法による測定感度が足りないことが多い。そこで超高感度の過渡吸収分光計を開発することで研究の展開を行うことを目標にした。昨年度は主に装置の開発を行い、吸光度変化として10^<-6>の計測が可能である超高感度過渡奴吸収分光計の開発に成功した。予備的測定として酸化物半導体に色素を吸着させた系において過渡吸収測定を行い、電荷分離による色素カチオンと半導体に注入された電子の吸収スペクトルの測定に成功した。今年度はさらに詳細な検討を進めた。まず、色素を吸着させた酸化物半導体系において、電荷分離効率と再結合ダイナミクスの半導体の種類による違いを調べた。具体的には、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、酸化ニオブ等について検討を行った。
生物の柔軟な生活史戦略と生態系の安定性

様々な観点から個体レベルの形質変化と食物網ダイナミクスの関係について理論的な研究を行った。(1)魚類の体サイズは、水域生態系において重要な環境指標の一つである。死亡率の増加に伴って魚類は大型化することが知られているが、それが種内競争の緩和による個体成長の可塑的効果によるのか、サイズ依存的な死亡による進化的効果によるものなのか、判別するは困難であった。そこで、この問題を解消するための理論的枠組みとして、両方のメカニズムを組み込んだ数理モデルを構築した(Nakazawa, et. al.2007)。(2)多くの動物プラングトン種では、餌環境が悪化すると通常とは異なる休眠卵を産むことが知られている。本研究では、動物プランクトン-植物プランクトン系を想定して、消費者による餌依存的な代替繁殖戦略が消費者-資源ダイナミクスにどのような影響を与えるのかを数理モデルを用いて検証した。その結果、休眠卵は安定化効果を持っことが示唆された(Nakazawa, et. al.2007)。(3)ある種の植食性魚類では、捕食者の子を育てることで競争者を排除することが報告されている。本研究では、ゲーム理論的な視点から、このような利他的な行動がどのようにして維持されているのか空間構造モデルを構築することで考察した。その結果、局所的な種間相互作用や利他行動の可塑性などが重要であることが示唆された(Nakazawa and Yamamura in press)。(4)バクテリア食物網に関する共同研究を行った。バクテリアへの様々なタイプのウイルス感染によって、微生物群集の構造が大きく変化することが数理モデルによって示された(Miki, et. al. in press)。従来の理論研究では、シンプルな仮定のもとに構築された数理モデルによって生態系は不安定になりやすいと予測されていた。しかし、実際の生態系はそれほど不安定ではないと考えられている。そこで、理論研究と実証研究の間のこのギャップを解消するメカニズムとして「生物が餌や天敵の密度等の状況に応じて適応的に振舞うことが生態系の安定性に寄与しているかもしれない」という仮説を、数理モデルを用いて検証することを目的とした。まず繁殖戦略に着目して「どれだけ産むか」もしくは「子にどれだけ投資するか」といった形質を柔軟に変えられると仮定した場合に、個体群ダイナミクスの安定性がどうなるかを解析した。その結果、親の繁殖努力と生存のトレーオフもしくは子におけるサイズとパフォーマンスのトレードオフの関数形によって、個体群動態の安定性が実現されることが分かった。また、以下のような具体的なケースを想定した数理モデルを構築し、それぞれ興味深い結果が得られた。(1)多くの魚類で外来魚の移入や漁獲圧の増加により体サイズが急激に増大する。成長速度の変化は繁殖や防衛等を通じて魚類の個体群動態に大きな影響を与えることが示唆された(2)多くの生物は別々の場所で採餌と繁殖を行う。その移動タイミングが適応的に柔軟に変わることで、それぞれの場所の環境条件に依存しながら、系全体の安定性が維持されることが示唆された。以上の研究は現在、投稿済みもしくは投稿予定である。(1)生態系の中で、どれくらい多くの種が共存できるのかを決めている要因を検討することは生態学の中心課題の一つである。一つの資源を搾取競争的に利用している多種は共存できないというのが、ガウゼの競争排他原理で広く成立することが知られている。我々は、寄生者と捕食者が同一の寄主を利用するが、捕食者は寄生された寄主も食うというギルド内捕食のモデルを構築した。このとき、共存条件は変わらないが個体数の振動が起きることを見いだした(Nakazawa and Yamamura 2006)。(2)生物の個体群ダイナミクスの駆動要因を検討することは生態学で重要な課題の一つである。多くの動物は繁殖時期に生息場所を変える。そのため、そのような動物の個体群ダイナミクスを調査するためには広範囲に及ぶ長期的なモニタリングが必要である。そこで我々は、数理モデルを用いて繁殖移動をする動物の個体群ダイナミクスが安定になる条件を調べた。その結果、繁殖成功が最大になるように移動時期を柔軟に変える場合や、採餌場所の餌資源が豊富で繁殖場所が採餌場所に比べて相対的に安全である場合に個体群ダイナミクスが安定になることを見いだした(Nakazawa and Yamamura 2007)。(3)魚類の個体数や体サイズは、水域生態系の環境状態を示す重要な生物学的指標の一つである。魚類では肉食魚の増加に伴って、個体数が減少して体サイズが大型化することが知られている。しかし、それが個体成長における種内競争の緩和によるものなのか、肉食魚によるサイズ選択による進化的効果によるものなのかを判断することは困難であった。そこで我々は、両方のメカニズムを組み込んだ数理モデルを構築した(Nakazawa et al. in press)。

(2)多くの動物プラングトン種では、餌環境が悪化すると通常とは異なる休眠卵を産むことが知られている。本研究では、動物プランクトン-植物プランクトン系を想定して、消費者による餌依存的な代替繁殖戦略が消費者-資源ダイナミクスにどのような影響を与えるのかを数理モデルを用いて検証した。その結果、休眠卵は安定化効果を持っことが示唆された(Nakazawa, et. al.2007)。(3)ある種の植食性魚類では、捕食者の子を育てることで競争者を排除することが報告されている。本研究では、ゲーム理論的な視点から、このような利他的な行動がどのようにして維持されているのか空間構造モデルを構築することで考察した。その結果、局所的な種間相互作用や利他行動の可塑性などが重要であることが示唆された(Nakazawa and Yamamura in press)。(4)バクテリア食物網に関する共同研究を行った。バクテリアへの様々なタイプのウイルス感染によって、微生物群集の構造が大きく変化することが数理モデルによって示された(Miki, et. al. in press)。
高等植物の低分子RNAとDNAメチル化による遺伝子発現の制御機構

低分子RNAとDNAのメチル化は生物の遺伝子発現を制御する基本的な要素である。本研究では、植物における低分子RNAとDNAメチル化の動態と、遺伝子発現の制御機構を明らかにすることを目的に、これらの要素が働いて生じると思われるアサガオの模様を解析した。その結果、低分子RNAの増幅が模様形成の鍵であることを明らかにした。本研究では、高等植物における低分子RNAとDNAメチル化の動態と遺伝子発現の制御機構の解明を目的として、アサガオの「吹雪」と「車絞」と呼ばれる模様の形成機構を分子レベルで解析している。このうち「吹雪」は、逆向き反復配列から転写される2本鎖RNAに起因するRNAiがランダムに活性化、不活性化される「RNAiの斑入り状発現」が模様を制御するという仮説を立てている。これを検証するために2本鎖RNAを解析したところ、花弁の非着色細胞と着色細胞の間で蓄積量の有意な差がないことから、模様は2本鎖RNAの転写以降の過程で制御されることが明らかになった。さらに低分子RNAを検出する実験から、逆向き反復配列の領域に相当する配列を持つsiRNAは、着色細胞でも蓄積するが、非着色細胞においてより多く蓄積することが分かった。これらの結果は、RNAiのランダムな活性化が2本鎖RNAの分解によるsiRNAの形成以降の過程で非着色細胞特異的に起こり、「RNAiの斑入り状発現」が現れることを強く示唆する。一方「吹雪」とは異なり、「車絞り」では逆向き反復配列の転写がDNAメチル化により抑制されて模様が生じるとの仮説を立てて検証を進めた。ところが「吹雪」と同様に2本鎖RNAの蓄積量は非着色細胞と着色細胞の問で差がないことなどから、仮説に反して2本鎖RNAの転写はDNAメチル化により抑制されないことが示唆された。現在、体細胞レベルでのDNAメチル化の変化が原因となる別の模様を材料として、人為的なDNAの脱メチル化により模様を制御する手法を開発しつつある。この手法により「車絞」の模様形成とDNAメチル化の関連も検討中である。高等植物における低分子RNAとDNAメチル化の動態と遺伝子発現の制御機構の解明を目的として、アサガオの「吹雪」と「車絞」と呼ばれる模様の形成機構を分子レベルで解析した。「吹雪」と「車絞」とは、同じ花色遺伝子の逆向き反復配列を持ち、そこから転写される2本鎖RNAに起因するRNAiが、花弁の中で部分的に活性化することで生じている。このうち「吹雪」について逆向き反復配列に由来の低分子RNAを解析した結果、反復配列の転写が花弁の非着色細胞で活性化されていることが示唆された。反復配列の2本鎖RNAの蓄積量は着色細胞と非着色細胞では優位な差が見られなかった昨年度の結果と合わせると、「吹雪」の非着色細胞では反復配列の転写と転写産物(2本鎖RNA)の代謝の両方が活性化されていると思われる。さらに、一般にDNAメチル化に係わるとされる低分子RNAの存在も確認された。一方の「車絞り」については、着色細胞と非着色細胞に蓄積するRNAの解析を行い、反復配列の転写レベルではなく、転写後レベルでRNAiが活性化されていることを示す結果を得た。さらに、DNAメチル化の阻害剤を投与することでDNAメチル化と遺伝子発現の関連を調べる実験系を確立した。この系を用いた検討からは、「車絞り」とDNAメチル化に相関を示す結果は得られなかった。以上の結果から「車絞り」は、2本鎖RNAの転写ではなく、転写後の制御により非着色細胞でのみRNAiが活性化されることが強く示唆された。
膀胱癌でのATBF1発現、その分子機構および癌悪性度との関連の解析

AT motif-bindingfactor 1 (ATBF1)は3703アミノ酸からなる巨大タンパク質であり、23個のZincfingerと4個のHomeodomainを持つ。ATBF1はα-fetoproteinやMybの遺伝子発現を抑制し、前立腺などにおいて癌抑制因子として働くことが知られている。今回我々は膀胱癌におけるATBF1の発現および核細胞質移行と関連分子p21(waf1/cip1)の発現が腫瘍の悪性度と相関し、患者予後をよく反映する独立因子であることを見いだしたAT motif-bindingfactor 1 (ATBF1)は3703アミノ酸からなる巨大タンパク質であり、23個のZincfingerと4個のHomeodomainを持つ。今回我々は膀胱癌におけるATBF1の発現および核細胞質移行と関連分子p21(waf1/cip1)の発現が腫瘍の悪性度と相関し、患者予後をよく反映する独立因子であることを見いだした本研究では、ATBF1(AT-motif binding factor1)が、膀胱癌における新たな悪性度判定指標として実用性があるかどうかの確認と、実際の臨床応用を目標としている。まず、第1に、膀胱癌症例の臨床病理学的検討、対象症例の選択を行った。新潟労災病院で、1996年11月から2002年5月の約5年間に入院し検査、手術を行った膀胱癌を疑う症例121例の病理組織像および臨床経過を再検討し、予後、腫瘍による死亡か否か、再発、腫瘍サイズ増大、再発期間、病理組織型、ステージなど、パラメータを再検討した。その中で、初発時からの経過が明らかで、尿路上皮癌症例のみの選択を行い、研究対象とする41症例を決定した。対象症例すべての再発腫瘍、膀胱摘出の場合は摘出標本を選択。特にその症例の腫瘍の組織像最深部のブロックを選択し未染色切片、HE染色切片を作製した。第2に、ATBF1免疫染色のための抗原賦活法として、D1-120という既存の抗体を使用、熱処理3種類、賦活液9種類、計27種類の組み合わせと、酵素処理3種類を試した。その結果、圧力釜、4分、10mMクエン酸バッファーpH6.0、を組み合わせた前処置により、腫瘍での核と細胞質のATBF1染色性の差異を最も明確に描き出せる事を見いだしている。第3に、ATBF1,N-,C-末端に対する数種の特異抗体作製するために、ATBF1、N-末端、C-末端部位に相当するcDNAの部分をGST融合蛋白用のベクターにクローニングして、蛋白作製を行う作業をN-末端、C-末端それぞれ1種類ずつについて終了した。現在、家兎に免疫中である。本研究では、ATBF1(AT-motif binding factor1)が、膀胱癌における新たな悪性変判定指標として実用性があるかどうかの確認と、実際の臨床応用を目標とした。抗原賦活法として、圧力釜、4分、10mMクエン酸バッファーpH6.0、で前処置を行うと、腫瘍での核と細胞質のATBF1染色性の差異を最も明確に描き出せる事を見いだした。今回予後評価に使用した抗体は2種類、ATBF1、N-末端のR87とホメオドメイン1の直前部分を認識するD1-120である。D1-120に関しては、腫瘍深達の最深部において核での染色強度が強い群、弱い群で予後を比較した。その結果、染色強度が強い群ほど10年間の長期予後が良かった(Logrank p値0.0449で有意差有り)。R87は腫瘍深達の最深部で、とにかく、どこか一部でも核での染色性を認めれば、陽性、認めなければ陰性と評価し、その2群で予後を比較した。Logrank p値0.0915と有意差は出せなかったが、R87が核に発現する群で長期予後が良い傾向があった。
高木東六日記研究─1930年前後のパリにおける日本人の音楽留学と人的交流の実相─

昭和から平成にかけて活躍した音楽家・高木東六(1904-2006)が1927年から1931年にかけて書き留めていた自筆の日記全5冊の翻刻と解題を行う。高木は1928年から1932年にかけてパリに留学し,スコラ・カントルムでピアノと作曲を学んだ。日記は留学に至る過程から留学生活の終盤まで克明に記述されている。これらの作業を通して次の3点を明らかにする。1日本人音楽留学生がみた1930年前後のパリ音楽界の実相2同時期のパリにおける日本人留学生の学際的な交流の実態,帰国後の展開とその影響3高木のパリ留学生活の実態と音楽歴における位置付け昭和から平成にかけて活躍した音楽家・高木東六(1904-2006)が1927年から1931年にかけて書き留めていた自筆の日記全5冊の翻刻と解題を行う。1日本人音楽留学生がみた1930年前後のパリ音楽界の実相2同時期のパリにおける日本人留学生の学際的な交流の実態,帰国後の展開とその影響3高木のパリ留学生活の実態と音楽歴における位置付け
生存戦略としての単細胞生物の細胞死のメカニズム

本研究は分裂酵母を用いて、集団としての「生存戦略」を「細胞死」の研究を通して理解しようとするものである。「細胞死」の問題はアポトーシスとネクローシスの考え方に代表されるように、積極的に死を選択するのか、不可避に死を選択するのかに分かれる。単細胞生物である分裂酵母の現象では、定常期に達し、栄養が枯渇すると、まるでプログラム化されているように、劇的に細胞溶解することと、決して全部の細胞が死ぬのではなく、生存している細胞(約10%)が存在することに特徴がある。極度に生存状況が悪い場合において、多数の細胞が死滅したとしても、残りの細胞が生存することで、種として維持することができる機構を解明する。
莢膜細胞／アンドロゲン系を制御する：ゴナドトロピン不応症の克服を目指して

排卵誘発にうまく反応できないゴナドトロピン不応症(poor responder)や多嚢胞性卵巣症候群(PCOS)では、卵巣局所における莢膜細胞/アンドロゲン系の制御異常が背景に存在しており、それらに対し卵巣内のアンドロゲンレベルを正常化させることで、卵胞のゴナドトロピン依存性が回復し排卵誘発にも反応できるようになる可能性が、一連のin vitro実験により示唆された。卵胞発育過程における前胞状卵胞から胞状卵胞への移行期は、発育制御のメインシステムが卵巣内局所調節からゴナドトロピン(特にFSH)へと切り替わる重要なターニングポイントであり、卵胞がゴナドトロピン依存性を獲得するうえで極めて重要なステージと考えられている。本研究では「前胞状卵胞がゴナドトロピン依存性を獲得するプロセスにおいて、アンドロゲンを含む莢膜細胞由来の因子が重要な役割を担っており、このステージにおける莢膜細胞/アンドロゲン系の制御異常は、ゴナドトロピンに対する卵胞の反応異常につながる」と仮説し、その検証を進めている。本研究の最終ゴールは、不妊治療の排卵誘発に対して強い抵抗性を示すゴナドトロピン不応症(poor responder)や多嚢胞性卵巣症候群(PCOS)において、卵巣局所における莢膜細胞/アンドロゲン系を制御することにより、前胞状卵胞のゴナドトロピン依存性獲得を誘導し、排卵誘発に対する反応性を回復させることにある。本年度は、PCOSの内分泌学的特徴である高LH環境が卵胞発育に及ぼす悪影響を、動物モデルを用いて検証した。その結果、過剰なLH刺激は、莢膜細胞におけるいくつかの炎症性タンパクの発現を誘導することが明らかになった。さらに、これらの炎症性タンパクは、前胞状卵胞のFSH依存性獲得を阻害し、卵胞発育を抑制することも判明した。本年度は、莢膜細胞のmain regulatorがLHであることに基づき、ウシ小卵胞から回収した莢膜細胞をLH刺激し、その際の莢膜細胞内の遺伝子変化をDNAマイクロアレイで網羅的に解析した。このうち、リアルタイムPCR法で有意な発現誘導を最終確認しえたのは、アンドロゲン産生に関連するsteroidogenic acuteregulatoryprotein (StAR)とhydroxysteroid (11-beta)dehydrogenase (HSD11B1)、さらには炎症反応に関連するpentraxin 3 (PTX3)の3つであった。この結果より、顆粒膜細胞中のFSH受容体がその機能を開始するうえで、莢膜細胞からのパラクライン的なサポートを必要とするならば、その制御因子はアンドロゲンである可能性が高いと推測された。卵胞発育の制御システムは、その発育ステージに応じて卵巣内局所調節→卵胞刺激ホルモン(FSH)→黄体化ホルモン(LH)へとダイナミックに変化する。本研究課題では「初期卵胞が発育をスタートし最終的に排卵に至るまでの一連のプロセスにおいて、アンドロゲンを含む莢膜細胞由来の因子が重要な役割を担っており、この莢膜細胞/アンドロゲン系の制御異常は卵胞の発育停止につながるのではないか」と仮説し、その証明を試みてきた。平成2425年度は、「高LH環境が、莢膜細胞/アンドロゲン系を過剰に活性化することで、前胞状卵胞のFSH依存性獲得を障害し、卵胞発育を停止させてしまう」ことを実験的に証明し、この卵胞発育停止メカニズムがアジア人女性に特有のやせ型多嚢胞性卵巣症候群(non-obese PCOS)の病態であることを初めて明らかにした。平成26年度は、「莢膜細胞/アンドロゲン系が正常に機能しないと卵胞発育が停止してしまうのではないか」と考え、検証を試みた。その結果、至適レベルのLH刺激は、1莢膜細胞のアンドロゲン産生を介して、初期の卵胞発育と前胞状卵胞のFSH依存性獲得を誘導すること、2莢膜細胞におけるIGF1とアンドロゲンの産生を促進し、それらが顆粒膜細胞へparacrine的に働きかけることで、卵胞のLH依存性獲得さらには主席卵胞の選択プロセスを誘導すること、を明らかになった。