hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ハイドロゲルを用いた機能性材料設計のための基礎的研究

水溶性高分子の三次元架橋体であるハイドロゲルは、体積相転移現象が発見されて以来、新規な機能性材料への応用が注目されている。特に電荷を有する高分子電解質ゲルの体積相転移は、溶媒組成、温度、ph、塩濃度および電場などの種々の外部環境因子の変化で引き起こされ、その際の体積変化が大きいことから、アクチュエータやドラッグデリバリーシステムなどのスイッチ機能性材料への応用が考えられる。本研究では、高分子ゲルの体積相転移を利用した機能性材料開発のための基礎的知見を得る目的で、高分子電解質ゲルの体積相転移現象の支配因子並びにメカニズムについて検討した。高分子電解質ゲルの膨潤平衡挙動と、水中に添加するイオンの種類、及びゲルを構成する高分子鎖の分子構造との関係について系統的に調べた結果、水中における高分子電解質ゲルの膨潤平衡挙動は、ゲルの持つ荷電基の対イオン種に対し強い選択性を示し、解離性の低いイオンが対イオンの場合、外部電解質濃度の増加によって荷電基の解離度が減少して体積相転移が発現することがわかった。また、このような相転移は水に対する親和性の低いゲルにおいて生じ得ることも見いだした。さらに、温度依存性と相転移パターンの関係について測定を行い、水中において相転移が生じる際の分子間力としては疏水性相互作用が支配的であることを明確にした。次に、1)高分子溶液系に適用されるFlory-Hugginsの理論、2)Donnan膜平衡理論に基づくゲル内外の可動イオンの濃度差、及び3)エントロピー弾性に基づくゴム弾性理論を基にしたゲルの状態方程式を提案し、実験結果に対する理論的な考察を行った。その結果、高分子電解質ゲルの相転移挙動が、水中に添加したイオンとの会合平衡に基づいた荷電基の解離度の変化と、高分子鎖/溶媒間の相互作用の相違を考慮することにより表現し得ることが明らかとなった。さらに、本研究で提案したゲルの状態方程式を用いて、有機溶媒中で体積相転移を生じ得る高分子ゲルの分子構造を推算し、それに基づいて合成したオルガノゲルの膨潤平衡挙動を調べた。その結果、有機溶媒中において100倍以上の不連続体積変化を示すゲルを見いだした。このことは、本研究の推算法が、種々の溶媒中において相転移を生じ得る高分子ゲルを分子設計する際に有効であること示すものである。
金融機関の破綻処理と公的資金による救済に関する比較法的研究

銀行が破綻するとセーフティーネットの補完として、預金保険機構を通じて、公的資金が導入される。その方法は資金援助方式及びペイオフ方式である。特に資金援助方式の場合ペイオフコストを超えて、公的資金が投入されることがあり、その資金の流用防止が問題となる。この場合時間が経てば経つほど、資産は劣化し、回復が難しくなる。金融の破綻処理に関して、早期措置こそ、コストを最小化し、システムリスクを極小化するために必要な大原則である。しかし銀行には、公衆の預金を保管し、資金移動のシステムを管理し、企業及び個人に資金を供与するという役割があるが故に、このような特別法の適用があるのである。近年バブル経済崩壊に伴い、金融機関の破綻が相次いでいる。これは護送船団行政のもとでは無かった事例である。また破綻した銀行の旧経営陣に対し、乱脈経営や違法取引にたいし責任追及する訴訟が提起されている。その際銀行取締役と一般事業会社の取締役は、注意義務について、同じ内容の義務を負っているのだろうか。融資取引には、一面では顧客にとって、金融商品取引以上の意味を持つ。同時に不特定多数の預金者から預かった預金を基に融資取引を行う銀行は、その回収にも大きな責任を負っている。特に金融機関の破綻のもっとも大きな要因は、融資債権の不良債権化である。護送船団行政のもとでは金融機関の破綻はほとんど無かったが、金融自由化が進展し、バブル経済が崩壊した状況の下では、金融機関の破綻が頻発した。金融機関の破綻は、それだけに止まらず、金融システム不安を引き起こす可能性があり、破綻処理には公的資金が導入される。アメリカでは、我が国より一足早く1980年代以降金融機関の破綻が相次ぎ、破綻した金融機関を引き継いだFDICが旧経営陣に対し責任追及の訴えを多数提起した。その中でFDICは旧経営陣に対し、銀行(貯蓄金融機関)破綻の責任追及の訴えを起こし、多数の判決が出ている。(研究実施計画)今後は、リーマン危機以降の各国の金融機関の破綻とアメリカにおける金融機関規制法の研究を行へ、今後金融機関の規制がとのような方向に無可能のか、検討したい。特に資金援助方式の場合、当局の判断としてペイオフコストを超えて、公的資金が投入されることがあり、その資金の流用防止が問題となる。その際に通常の会社更生法等の破綻処理法ではなく、なぜ特別法が用いられるのか。銀行は株式会社であるので、基本的に会社法の適用を受ける。最終的に破綻処理において重要なことは、銀行資産を減らさないことである。そのためにはわが国もグループ企業内における相殺権を大幅に制限し、破綻処理の際には破産法より強力なアメリカ法にいうサイドアグリーメントルールを適用して、資産の目減りを防ぐべきである。

この点特に重要なことは、グループ内企業同士の物品取引、及び金融集約取引、グルーブ内企業及び主要株主に対する信用供与、再保険を通じたリスク移転、資産・債権の担保については、監督当局が常にリスクを把握をしておき、破綻の際には整理回収機構や預金保険機構等の管理の下、債権者による別除権及び相殺権を大幅に制限して、資産の確定をすると同時に、ファイアーウォールを設け、資本の流失を防がなければならない。24年度が最終年度であるため、記入しない。
金属アレルギーの原因となるＴ細胞の特定

金属やレジン、セラミックスなどは、歯の人工修復材料として用いられている。特に、金属は、これらの人工修復材料の中では突出して利用されており、患者のQOLの向上に役立ってきた。しかし、一部の患者においては、金属アレルギーなど、炎症性免疫反応が問題となっている。厚生労働省の調査によると、ピアスやネックレスなどの装飾品をつける人も増えたことから、金属アレルギーは増加の一途にある。これまでの研究から、金属アレルギーは金属イオンが生体内タンパクと結合することにより抗原となっておこるIV型アレルギーとして位置づけられているものの、その分子機構はわかっていない。金属はそのままでは疾患を引き起こさず、溶出してイオンとなり、その金属イオンが生体内タンパク質と結合することで抗原となり、悪さをするT細胞がこの抗原を認識して疾患を引き起こすと考えられている。したがって本研究は、金属アレルギーの原因となる悪さをするT細胞を特定することを目的としている。前年度の研究で金属アレルギー動物モデルにおいて、悪さをするT細胞を絞り込むことができた。29年度は、前年度までに金属アレルギー動物モデルから絞り込んだ特異的T細胞受容体の候補について、T細胞受容体のクローニングを試みた。しかしながら、塩基配列情報からの遺伝子クローニングには予想以上の困難があり、未だクローニングができていない。そのため実施期間を延長して、金属アレルギー特異的T細胞受容体の特定を行う。T細胞受容体の候補はいくつか見つけることができたものの、そのT細胞受容体がパラジウムアレルギーの原因であることの証明には、遺伝子クローニングが必須である。塩基配列情報からの遺伝子クローニングに予想以上に時間がかかってしまったため、T細胞受容体がパラジウムアレルギーの原因であることの証明には至っていない。遺伝子クローニングに向けて、変異の多いCDR3領域のみをDNA合成するなどの工夫を加え、T細胞受容体の遺伝子全長のクローニングを試みる。加えて、in vitro培養実験系を用いて、パラジウム特異的T細胞受容体の特徴を分子生物学的な側面から明らかにする。歯の人工修復材料として用いられているのが、金属、レジン、セラミックなどである。その中で金属が頻用されており、患者のQOLを満足させてきた。しかし、ごく一部の患者においては金属アレルギーの誘発など問題を抱えている。さらに、ピアスやネックレスなどの装飾品をつける人も増えたことから、金属アレルギーは増加の一途にある(平成19年度の厚生労働省の報告による。)。これまでの研究で、金属アレルギーは金属イオンが生体内タンパクと結合することにより抗原となっておこるIV型アレルギーとして位置づけられているものの、その分子機構はいまだわかっていない。金属は、そのままでは疾患は引き起こさず、溶出してイオンとなり、その金属イオンが生体内タンパクと結合することが、疾患の原因となっている。そして、金属イオンとタンパク質が結合したものが、抗原として提示され、この抗原を認識するT細胞が悪さをして疾患を引き起こす。そこで本研究は、金属アレルギーの原因となる、悪さをするT細胞を特定することを目的とした。歯科金属でよく用いられているパラジウムを用いて、マウスに金属アレルギーを誘導後、悪さをする(病原性と考えられる)T細胞が、所属リンパ節に存在すると考えられることから、所属リンパ節リンパ球を採取し、遺伝的背景が同じ免疫不全マウスの養子移入して、病原性T細胞を濃縮した。現在、このT細胞の特徴について、フローサイトメトリー、免疫組織染色など免疫学的手法で解析を行っているところである。T細胞受容体は、10x18乗通りもの多様性をもつため、金属アレルギーの原因となるT細胞を特定するためには、まずある程度の絞り込みが必要である。この絞り込みのためには、in vivoマウスモデルを用いて行うことが効率的であり、この絞り込みに一番時間がかかる。本年度は、予定どおりマウスモデルを用いてある程度の絞り込みを行うことができた。28年度は、我々が開発したT細胞受容体解析法を用いて、悪さをするT細胞の受容体の特定を試みた。これまで、多くの疾患ではT細胞受容体はβ鎖がその特徴を決定していることから、β鎖に着目した。金属アレルギー動物モデルからリンパ球を採取して、total RNA, cDNA合成後、T細胞受容体をPCR法にて増幅して、特異的T細胞受容体の候補が見つかった。パラジウムを用いた金属アレルギーモデルを用いて、我々が開発したT細胞受容体解析法により、悪さをするT細胞の受容体の特定を試みた。金属アレルギー動物モデルからリンパ球を採取して、T細胞受容体をPCR法にて増幅することにより、特異的T細胞受容体の候補を見つけることができた。

金属やレジン、セラミックスなどは、歯の人工修復材料として用いられている。特に、金属は、これらの人工修復材料の中では突出して利用されており、患者のQOLの向上に役立ってきた。しかし、一部の患者においては、金属アレルギーなど、炎症性免疫反応が問題となっている。厚生労働省の調査によると、ピアスやネックレスなどの装飾品をつける人も増えたことから、金属アレルギーは増加の一途にある。これまでの研究から、金属アレルギーは金属イオンが生体内タンパクと結合することにより抗原となっておこるIV型アレルギーとして位置づけられているものの、その分子機構はわかっていない。金属はそのままでは疾患を引き起こさず、溶出してイオンとなり、その金属イオンが生体内タンパク質と結合することで抗原となり、悪さをするT細胞がこの抗原を認識して疾患を引き起こすと考えられている。したがって本研究は、金属アレルギーの原因となる悪さをするT細胞を特定することを目的としている。前年度の研究で金属アレルギー動物モデルにおいて、悪さをするT細胞を絞り込むことができた。29年度は、前年度までに金属アレルギー動物モデルから絞り込んだ特異的T細胞受容体の候補について、T細胞受容体のクローニングを試みた。しかしながら、塩基配列情報からの遺伝子クローニングには予想以上の困難があり、未だクローニングができていない。そのため実施期間を延長して、金属アレルギー特異的T細胞受容体の特定を行う。T細胞受容体の候補はいくつか見つけることができたものの、そのT細胞受容体がパラジウムアレルギーの原因であることの証明には、遺伝子クローニングが必須である。塩基配列情報からの遺伝子クローニングに予想以上に時間がかかってしまったため、T細胞受容体がパラジウムアレルギーの原因であることの証明には至っていない。絞り込みに成功したT細胞集団から、T細胞受容体の決定を行う。これには、T細胞受容体の塩基配列を網羅的にシークエンスする。それらの大量の塩基配列から、T細胞受容体を選び出し、かつT細胞受容体のV鎖-D鎖-J鎖をアライメントする。このアライメントした結果をもとに頻度分析を行い、金属アレルギー特異的T細胞を特定する。マウスモデルを用いた方法により、パラジウムアレルギーの特異的T細胞受容体の候補が絞り込めたので、さらに特異的T細胞受容体を特定することを試みる。加えて、in vitro培養実験系を用いて、パラジウム特異的T細胞受容体の特徴を分子生物学的な側面から明らかにする。遺伝子クローニングに向けて、変異の多いCDR3領域のみをDNA合成するなどの工夫を加え、T細胞受容体の遺伝子全長のクローニングを試みる。
2型糖尿病教育入院後の治療アドヒアランスに影響する睡眠関連QOLの因子の検討

糖尿病患者の治療アドヒアランス低下に影響すると考えられる睡眠関連、糖尿病関連QOLの低下に関わる因子を解析するために、横断的調査を行った。教育入院中の2型糖尿病患者50名を対象に、血糖コントロールの不良な患者において睡眠関連QOLを問うアンケート(ピッツバーグ睡眠質問票(PSQI)等の調査を施行した。目標の200名には到達しなかった。教育入院時の睡眠関連QOLの項目と退院後の血糖コントロールに有意な関係は見出せなかった。外来通院中の480名の患者についても検討し、睡眠障害患者が全体の23%存在することを見出した。これらの患者では血糖高値と経口糖尿病薬多剤服用に有意な関係があることが認められた。本年度は2型糖尿病患者の血糖コントロールに関連すると考えられる睡眠関連QOLが、教育入院後の血糖コントロールの維持にも深い関係があるのかいかなる因子とより関連が深いかを検討するための横断調査が主体である。そのため、本年度はその基本となる当院の教育入院プログラムを既存のものからすべての患者に差が生じないような精密なものとして再検討、作成が完了した。その上で以下に示すアンケート調査を開始した。アンケートの内容については、睡眠関連QOL (Morning Evening Questionair (MEQ)およびピッツバーグ睡眠質問票)ならびに不眠症のQOL評価尺度である。さらに糖尿病全体のQOLの判断としてDiabetes Satisfaction and Treatment Questionnaire (DTSQ)、教育入院のQOLに対する効果を見るためのDiabetes Therapy-related QOL (DTR-QOL)(前後で計2回のアンケートが必要)、ウェルビーイングを、家族関係によるサポートを見るためにDiabetes Family Behavior Checklist (DFBC)を、また日常生活の活動度を見るためにIPAQを行う。それに加え、本研究のユニークな点として期待する「糖尿病関連QOLに関わる質問に対する自由筆記の質問紙」を開発、作成した。目標数は教育入院中の2型糖尿病患者200名であるが現時点では調査開始間もなく、教育入院患者数は10名余である。本年度はまず、昨年度に引き続き2型糖尿病患者の血糖コントロールに関連すると考えられる睡眠関連QOLのいかなる因子がより教育入院後の血糖コントロールの維持に深い関係があるのかを探索する目的で、このたび確立された教育入院システムで入院した患者に対して様々な質問紙を用いて調査を施行した。教育入院システムは講義型を減らし、食事療法、運動療法ともに患者本人の参加型とした。当初教育入院患者数の目標は200名としたが地域事情もあり、教育入院の数が増えず、現在約30名にとどまっている。昨年度開発に着手した「糖尿病関連QOLに関わる質問に対する自由筆記の質問紙」に関しては質問紙が使用可能な状況となったため無作為に半数の教育入院患者に運用を開始し、その後の血糖コントロールおよびQOLに対する変化を検索開始した。教育入院患者が予想より少ない現実があり、本年度は教育入院患者とは別に、外来診療において教育を受けた(食事指導、糖尿病教室参加、専門看護師による療養指導)2型糖病患者のうち睡眠薬を使用していない者400名に対し睡眠関連QOL質問紙のうちピッツバーグ睡眠質問票ならびにMorning Evening Questionair(MEQ)を施行して回収を終了。現在解析中である。23年度研究でもそうであったように日本人糖尿病患者におけるMEQで判定した夜型患者は極めて少ない状況であることが再認識されたが、やはり完全な昼型でHbA1cが良好な傾向があることが判明しつつある。今後1年後のHbA1cの状況などについて再度調査を行いたい。進行の遅れの理由はおおよそ以下の3点となる。1.これまで行っていた当院の教育入院を見直し患者参加型の新しい形式とし、さらに教育入院した患者間に教育内容の差が生じないようにした(期間、内容)。2.大学病院の地域的な特徴もあり入院患者が予想ほど多くない現状があった。3.2の理由を解決するために外来患者においてのアンケート調査を開始したが、これの施行に約半年を費やした。本年度も昨年度に続き血糖コントロールに関連すると考えられる睡眠関連QOLが、教育入院後の血糖コントロールの維持に深い関係があるいかなる因子とより関係が深いかを検討するための前向き調査を継続した。一昨年度に完成した教育入院プログラムに乗った教育入院患者は50名に至ったが目標の200名には到達しなかった。その中間解析では教育入院時の睡眠関連QOLならびに不眠症のQOL評価尺度と退院後の血糖コントロールに有意な差は認められていない。「糖尿病関連QOLに関わる自由筆記の質問紙」への解答も現在のところ血糖コントロールとの有意な関係は見出されていない。本研究終了は平成28年度であるが引き続き入院患者に対しアンケート調査と血糖コントロールのその後の状況を継続中である。本年度は当初の教育入院患者が予想以下の人数にとどまったため、外来通院中の2型糖尿病患者についても同様の検討を行う目的で東邦大学医療センター大森病院糖尿病代謝内分泌センター外来通院中の2型糖尿病患者のうち睡眠薬を服用していないもの450名に対し睡眠関連QOL調査(ピッツバーグ睡眠質問票PSQI、Morning Evening Questionaire (MEQ)、不眠症のQOL尺度)を用いたアンケート調査を行いPSQI6点以上の睡眠障害患者が全体の23%存在することを見出し、睡眠障害がある患者において血糖高値と経口薬の多剤服用が有意に多いことが認められた。本研究の内容は日本糖尿病合併症学会にて報告した。

またその後PSQIが高い患者のうち血糖コントロールの悪い患者群の特徴を解析したところ年齢との相関、若いほど睡眠障害が強い傾向が見出された。糖尿病患者の治療アドヒアランス低下に影響すると考えられる睡眠関連、糖尿病関連QOLの低下に関わる因子を解析するために、横断的調査を行った。教育入院中の2型糖尿病患者50名を対象に、血糖コントロールの不良な患者において睡眠関連QOLを問うアンケート(ピッツバーグ睡眠質問票(PSQI)等の調査を施行した。目標の200名には到達しなかった。教育入院時の睡眠関連QOLの項目と退院後の血糖コントロールに有意な関係は見出せなかった。外来通院中の480名の患者についても検討し、睡眠障害患者が全体の23%存在することを見出した。これらの患者では血糖高値と経口糖尿病薬多剤服用に有意な関係があることが認められた。今回の研究は23ー25年度基盤研究Cで行った外来患者を対象としたアンケート調査をこれまで以上のより患者自身が考える機会を与える様式の教育入院で実施していくことが望ましいと考えた。そのため新しい教育入院システムの構築と新しい質問紙の開発作成に多くの時間を費やし、また入院患者のリクルートのための活動にも時間がかかったため対象患者となる教育入院患者の数が予想より伸びていない。上記のように教育入院に限定せず、外来教育を行った2型糖尿病患者をも対象としてアンケート調査を行っており大半の回収が終了した。今後はこれらの解析を進め論文化に持っていきたい。また当初計画の入院患者対象の調査も地域連携がかなり深まってきたのでできる限りの数を集め解析に持っていきたいと考えている。応用健康科学今後は教育入院患者数を伸ばしまずはn数を稼ぐことが急務である。場合によっては純粋な入院とは異なる血糖コントロール目的の入院患者も含めた調査への変更も検討する必要があるかもしれない。7240円という少額であり概ね計画通り使用されている。本年度も研究助手の雇用に使用したが、端数として余剰となってしまった。次年度の研究ではアンケート調査の集積、統計操作等が必要となると考えられ、引き続き主に研究助手の人件費として使用する予定。
低温共鳴電子メスバウア-分光法(1.5-300K)による金属表面酸化物の研究

本研究の目的は、様々な条件のもとで金属表面に生成する酸化物の磁気的性質(磁性)を、従来は不可能とされてきた絶対温度1.5度(1.5K)から室温までの共鳴電子メスバウア-スペクトルを観測することにより、明らかにすることである。そのために、純鉄の箔を4%の食塩水に浸して表面を酸化し、その共鳴電子メスバウア-スペクトルを絶対温度が300度、78度、6.3度で観測した。その結果次のようなことが明らかになった。1.低温での共鳴電子メスバウア-スペクトルを観測する実験技術が確立された。従来は絶対温度で78度までの測定しかできなかった。この測定技術は広く一般の物性研究に応用できるものである。2.純鉄表面にできる酸化物は超微粒子の集合体で78度ぐらいでは磁気的性質を示さず、6.3度まで冷やして始めて磁性が現れることがある。この場合の微粒子の平均直径は約4ナノメ-トルであった。3.純鉄が酸化する際溶液中の酸素濃度が低いと、酸化物微粒子の粒径と箔を溶液に浸す時間との間には相関はない。しかし酸素濃度が高いと、溶液に浸す時間とともに粒径は大きくなる。すなわち、表面酸化物を作っている微粒子の直径は浸される溶液中の酸素濃度に強く依存している。金属表面酸化物の磁性をさらに詳しく調べるには、さらに低い温度から絶対温度で30度ぐらいまでにわたってスペクトルをとる必要がある。そのために極低温用小型冷凍機を購入したので、現在それを使って上に述べたような温度範囲で比例計数管を作動させるように準備をしているところである。
伴行動静脈形成過程の形態学的解明と分子機構解析-発生中ラット後腎をモデルにして-

【到達目標】典型的な伴行動静脈を有するラット胎仔の後腎を用いて、伴行動静脈形成過程の詳細を時間的空間的に明らかにする。【結果】前年度はエポン樹脂標本の15日齢の後腎の水平断準超薄切片での再構築を試みた。しかし、連続的横断管腔が得られず、葉間血管の部分的な再構築にとどまった。そこで、今年は、後腎の葉間血管の横断切片で全長を解析するためには後腎に対する薄切方向が重要で、矢状断が薄切方向として適していると考えた。血管腔の周囲には、小判型の核を持ち血管腔を形成する内皮細胞と内皮細胞の外側に密着する細胞が存在した。その細胞は核が大きく円板状でクロマチンは濃染し、周囲は不整であった。光学顕微鏡レベルでは血管外膜に当たる層は明瞭ではなかったが、周皮細胞の特徴に類似していたので、この細胞も加えて三次元再構築をおこなった。その結果:(1)後腎の外側帯から認めたれた管腔から背側大動脈に至る全長440μmの葉間血管について三次元再構築を行った。(2)それは一本の血管の部分と各所で陥入・縦割れにより血管が2本になっている部分が存在し、色素注入標本や樹脂鋳型標本の葉間血管の形態と一致した。(3)葉間血管の陥入・縦割れには、周皮細胞の関与が推察された。【まとめと展望】他の発生段階についても三次元再構築を行い、陥入・縦割れに関与している可能性が疑われた周皮細胞の特性をさらに詳細に解析を進めることで当初の目標を達成すると思われる。目的:典型的な伴行動静脈を有するラット胎仔の腎臓を用いて、伴行動静脈形成過程の詳細を時間的空間的に明らかにする。方法:(1)未分化毛細血管網から伴行動静脈が形成されるステージについての腎臓内・外のアトラスの作成、(2)陥入・縦割れを起こしている血管を連続準超薄切片の三次元再構築、(3)動静脈分化過程の内皮細胞と壁細胞の性質の変化の解析結果:(1)腎臓内での血管形成の生体内での時間的空間的な変化と、それが腎臓への供給動脈の変遷過程を解明した。腎臓外・内における血管形成過程には複雑な過程、および周囲の臓器形成、特に大動脈周囲の副腎・交感神経節の発生が関わっていることが明らかになった。これらの時期に対応して動静脈伴行が胎齢14.3日に始まった。腎臓内の区域動脈、葉間動脈、弓状動脈が伴行動静脈を形成するのが胎齢16.0日で完成していた。完成する腎臓内での位置を特定できた。(2)胎生15日齢の腎臓について、陥入・縦割れを起こしている葉間血管の数カ所について準超薄切片を作成し三次元構築した。三次元構築したデータによって、色素注入標本、樹脂注入標本の管腔周囲の縦割れを起こしている構成要素や内皮細胞と周皮細胞の量的・質的なものを計測した。また、TEMにおいて、その微細構造を確認した。(3)動脈と静脈の分化に関係するマーカーのうちラットに適応できるものの選定できた。その特性と形態的変化との関係を解析中である。来年度の研究目標:(2)後腎内・外の血管形成過程のアトラスをもとに管腔の形成に関わる内皮細胞、周皮細胞、接着因子の変化を胎齢15.0日前後をさらに網羅的に準超薄切片による三次元構築によって経時的・量的変化の検討をする。(3)特定部位の動脈と静脈の分化に関わる責任遺伝子を同定するために、当該部位に発現する遺伝子を時系列で明らかにする。
細胞膜骨格の動的な分子構築をin situで解析する方法の開発

細胞骨格蛋白質の細胞内局在を正確に決定する方法として、従来電子顕微鏡による直接的な観察方法が一般的に用いられてきた。しかし、固定の影響や界面活性剤処理による膜の可溶化のために生体内での本来の局在位置とは異なってしまう可能性が指摘されてきた。我々は生化学実験から導き出された幾つかの細胞骨格蛋白質の特性を考慮に入れた選択的抽出法と間接蛍光抗体法による形態学観察を組み合わせ、当該蛋白質の動的特性をも解析しながらその細胞内局在を解明して行く方法を種々の組織、細胞を用いて検討した。1.ラウス肉腫ウイルスによる形質転換細胞の基質接着構造ラウス肉腫ウイルスによる形質転換細胞には運動性に富むポドソームと静的な辺縁接着部の2種類の基質接着構造が形成されることを見い出した。ポドソームにはアクチン・ミオシンなどの収縮系蛋白質が集積しており、活発な運動性の物質的基盤となっていることを示した。一方、辺縁接着部にはインテグリンの著明な集積があり、悪性細胞の組織への浸潤の際にポドソームとの機能分担が行われているものと考えられた。2.Ca・燐脂質結合蛋白質であるアネキシンVI結合蛋白質の検索Ca・燐脂質結合蛋白質であるアネキシンVIの役割及びその分子機構を明らかにすることを目的として、ラット脳におけるアネキシンVI結合蛋白質を検索を行い、シナプシンIとカルスペクチンなど14種類の蛋白質に結合することを見い出した。この結果は、アネキシンVIがこれらの蛋白質と結合することにより、神経伝達物質の放出や細胞膜骨格のCa制御など種々の機能に関与することを示唆する。3.神経系細胞の動的な細胞基質間接着構造とアクチン及びアクチン結合蛋白質神経細胞とアストロサイトにおけるアクチンフィラメント・ゲルゾリン・アクトミオシン系蛋白質(ミオシン・カルデスモン・トロポミオシン)の細胞内局在を検索した。その結果、神経成長円錐にゲルゾリンとカルデスモン・トロポミオシンがアクチンフィラメントとともに局在していることを見い出した。この所見は、成長円錐のCa依存性の活動性にゲルゾリンおよびアクトミオシン系収縮要素が関与していることを示している。また、培養アストロサイトがアクチンフィラメントを豊富に含む活発に運動する基質接着構造を形成することを明らかにした。この接着構造には、ゲルゾリンとアクトミオシン系蛋白質が集積しておりその運動性の物質的基盤となっていることが示唆された。しかし、固定の影響や界面活性剤処理による膜の可溶化のために生体内での本来の局在位置とは異なってしまう可能性が否定できない。

我々は生化学実験から導き出されたいくつかの細胞骨格蛋白質の特性を考慮に入れた選択的抽出法と間接蛍光抗体法による形態学的観察を組み合わせ、当該蛋白質の動的特性をも解析しながらその細胞内局在を明らかにしていく方法を、正常線維芽細胞とそのラウス肉腫ウイルスによる形質転換細胞を用いて検討した。正常線維芽細胞では、収縮系蛋白質(ミオシン・カルデスモン・トロポミオシン・アクチン)はほとんどがストレスファイバー上に分布しているが、形質転換細胞ではおもに動的接着部周辺に局在するようになる。低張な緩衝液を用いて背側の細胞膜を除去する方法によって、ストレスファイバーと動的接着部のマイクロフィラメントの安定性を比較した。その結果、ストレスファイバーでは各蛋白質間の結合が強く、容易には各要素を抽出できないこと、それに対し動的接着部ではミオシン・トロポミオシンが簡単に遊離し、カルデスモンがアクチンフィラメントに対しCa^<2+>存在下でカルモデュリンとともにインキュベートすることによって抽出できるなど各蛋白質間の相互作用が弱いことが明らかになった。動的接着部に収縮系蛋白質の集積をみたことから、動的接着部の活発な運動性はアクトミオシン系に由来しているものと考えられた。動的接着部においては、カルデスモンの分布がミオシン・トロポミオシンと解離しており、カルデスモンがアクチンフィラメントの束形成などアクトミオシン系の活性調節以上にもなんらかの機能を果たしている可能性が示唆された。1.ラウス肉腫ウイルスによる形質転換細胞の基質接着構造ラウス肉腫ウイルスによる形質転換細胞には運動性に富むポドソームと静的な辺縁接着部の2種類の基質接着構造が形成されることを見い出した。ポドソームにはアクチン・ミオシンなどの収縮系蛋白質が集積しており、活発な運動性の物質的基盤となっていることを示した。一方、辺縁接着部にはインテグリンの著明な集積があり、悪性細胞の組織への浸潤の際にポドソームとの機能分担が行われているものと考えられた。2.Ca・燐脂質結合蛋白質であるアネキシンVI結合蛋白質の検索Ca・燐脂質結合蛋白質であるアネキシンVIの役割及びその分子機構を明かにすることを目的として、ラット脳におけるアネキシンVI結合蛋白質を検索を行い、シナプシンIとカルスペクチンなど14種類の蛋白質に結合することを見い出した。この結果は、アネキシンVIがこれらの蛋白質と結合することにより、神経伝達物質の放出や細胞膜骨格のCa制御など種々の機能に関与することを示唆する。3.神経系細胞の動的な細胞基質間接着構造とアクチン及びアクチン結合蛋白質神経細胞とアストロサイトにおけるアクチンフィラメント・ゲルゾリン・アクトミオシン系蛋白質(ミオシン・カルデスモン・トロポミオシン)の細胞内局在を検索した。その結果、神経成長円錐にゲルゾリンとカルデスモン・トロポミオンがアクチンフィラメントとともに局在していることを見い出した。この所見は、成長円錐のCa依存性の活動性にゲルゾリンおよびアクトミオシン系収縮要素が関与していることを示している。また、培養アストロサイトがアクチンフィラメントを豊富に含む活発に運動する基質接着構造を形成することを明らかにした。この接着構造には、ゲルゾリンとアクトミオシン系蛋白質が集積しておりその運動性の物質的基盤となっていることが示唆された。
動物遺伝資源としての薩摩鶏の評価と活用に関する研究

在来鶏である薩摩鶏は、その肉質がすぐれていることから最近のブロイラ-専用種の肉質の改善に寄与することが期待され、薩摩鶏とブロイラ-専用種との交雑F_1 (薩摩鶏交雑ブロイラ-)が鹿児島県の農家に普及されつつある。本研究は、動物遺伝資源としての活用が期待されている薩摩鶏(赤笹系)について、種々の遺伝的特性の評価を行った。薩摩鶏などの在来鶏について筋肉蛋白質代謝回転速度を分析し、実用鶏である卵用鶏および肉用鶏との比較検討を行った。その結果、薩摩鶏などの在来鶏は合成・分解速度ともに、実用鶏に比して高い値を示した。薩摩鶏を実用鶏として改良する過程において、初産日齢、卵重、産卵数および300日日齢体重についてその遺伝率およびこれら特質問の遺伝相関および表型相関係数の評価を行った。さらに、薩摩鶏の経済能力向上を計ることを目的として、育成期間中の飼料効率に関する遺伝的パラメ-タ-の推定を行った。父親分散成分から遺伝率を評価すると、4週齢時体重0.27、9週齢時体重0.10、49週齢時採食量0.07、49週齢時増体量0.08、49週齢時飼料効率0.18といずれも低く評価された。今後、薩摩鶏の飼料効率を改良する場合は個体選抜よりも家系選抜による方が望ましいと考えられる。つぎに、血液蛋白質型18遺伝子座位を遺伝標識として薩摩鶏の遺伝子的変異性を推定した。その結果、多型遺伝座の割合(Ppoly)は0.22、個体当り、座位当り平均ヘテロ接合の割合(H^^ー)0.08および座位当り対立遺伝子の有効数(Ne)は1.1と評価された。さらに、DNA切断片長多型(RFLP)を利用して鶏の品種分化に関する知見を得るために、薩摩鶏をはじめ13品種の核DNAよりランダムクロ-ニングしたDNAをプロ-ブとして用い、RFLPの検出を試みた。その結果、制限酵素による切断において510本のハイブリッドのバンドが検出されたが品種内変異は認められなかった。薩摩鶏は、肉質がすぐれていることから最近のブロイラ-専用種の肉質の改善に寄与することが期待され、薩摩鶏とブロイラ-専用種との交雑F_1(薩摩鶏交雑プロイラ-)が鹿児島県の農家に普及されつつある。本研究は、動物遺伝資源としての薩摩鶏(赤笹系)の経済能力を評価し、活用することを目的として、育成期間中の飼料効率に関する遺伝的パラメ-タ-の推定を行った。20家系の父家系群の中から合計255個体の雄を選び4週齢時体重、9週齢時体重、4週齢から9週齢時までの期間の採食量、増体量ならびに飼料効率を分析した。その結果、4週齢時および9週齢時における平均体重は376gおよび1142gであった。4週齢から9週齢時までの平均採食量2622.4g、平均増体量765.6g、平均飼料効率は0.29であった。父親分散成分より遺伝率を評価すると、その主なものは4週齢体重0.27、9週齢時体重0.10、49週齢時飼料効率0.18といずれも低く評価された。

今後、薩摩鶏において飼料効率を改良する場合は、個体選抜よりも家系選抜による方が望ましいと思われる。体重、採食量、増体重および飼料効率間の相互の表型相関係数および遺伝相関巻数を求めた結果、飼料効率は増大量と高い正の相関がみられた。一方、当教室で作出したコ-ニッシュ系伴性矮性鶏雄を背地位手、薩摩鶏へのdw遺伝子の導入をはかり、矮性系薩摩鶏の作出を試みた。F_1およびF_2に分離した矮性鶏について受精率、孵化率、性比、週齢時体重、脛長、産卵形質(初産日齢、初産卵重、初産時体重、ヘンディ産卵率、生存率)などを現在、調査分析中である。薩摩鶏は、その肉質がすぐれていることから最近のブロイラ-専用種の肉質の改善に寄与することが期待され、薩摩鶏とブロイラ-専用種との交雑F_1(薩摩鶏交雑ブロイラ-)が鹿児島県の農家に普及されつつある。本研究は、動物遺伝資源としての薩摩鶏(赤笹系)について、その遺伝生化学的特性を明らかにするために、実用鶏である卵用鶏(白色レグホ-ン)と肉用鶏(白色プリマスロック、農林502など)を用い、筋肉蛋白質代謝回転速度について薩摩鶏との比較検討を行った。さらに、DNA切断片長多型(RFLP)を利用して鶏の品種分化に関する基礎的知見を得ることを目的として、薩摩鶏の核DNAよりランダムクロ-ニングしたDNAをプロ-ブとして用い、RFLPの検出を試みた。その結果、先ず筋肉蛋白質代謝回転速度では、4週齢における各品種の筋肉蛋白質の合成・分解速度は、在来鶏(薩摩鶏)、肉用鶏および卵用鶏で異なる様相を示した。すなわち、薩摩鶏などの在来鶏は合成・分解速度ともに高い値を示した(Ks=814%・day^<-1>、Kd=510%・day^<-1>)。一方、実用鶏である肉用鶏および卵用鶏はいずれも在来鶏に比べて分解速度が低いことが判明した(Kd=34%・day^<-1>)。鶏の幼若期における筋肉蛋白質の合成・分解速度は本来、在来鶏でみられたように高いものであったが、肉用種および卵用種への改良により、それらの速度に変化が生じたものと思われる。一方、RFLPによる遺伝解析では、制限酵素による切断において、510本のハイブリットのバンドが検出されたが薩摩鶏など本研究に供試した品種では品種間変異および品種内の変異は認められなかった。今後はへテロ接合体の頻度が高いDNAマ-カ-すなわちVNTRを用いてRFLPの検出を行う予定である。
知識情報処理手法を用いたDNAチップからの遺伝子ネットワーク解析

本年度の研究計画に基づいて以下のような研究実績をあげました。(1)DNAチップによる肺ガン細胞の遺伝子発現データの採取肺ガン細胞に対してサイトカインの一種であるTGF-βを添加し、全RNAを抽出し遺伝子発現のパターンの変化をDNAマクロアレイで収集することに成功した。現在、解析中である。これとは別に、ガン患者の予後と個人データの関係を人工ニューラルネットワークを用いて解析した。PIMによる入力項目の選択を行ったところ、14項目のうち、患者の年齢、Brickmanlndex(喫煙習慣)、腫瘍の大きさ、浸潤性、p53遺伝子の変異が重要な項目として選択され、5年生存率を80%以上の推定精度で推定できることがわかった。この推定精度をさらに上げ、薬剤の作用機作も明らかにするため、DNAチップの研究と関連づける必要がある。(2)適応共鳴理論(ART)による遺伝子のクラスタリング(分類)スタンフォード大学でとられて情報公開されている酵母の胞子形成に関する経時的遺伝子発現データを用いて、適応共鳴理論(ART)によるクラスタリングを行った。ARTは教師信号なし学習によってクラスタリングを行うアルゴリズムであり、学習による自動的に新しいクラスターを作製する。胞子形成時に発現する45個の遺伝子に注目し、ARTで解析した結果、発現時期に応じて5つのクラスターに分けられることがわかった。また、発現メカニズムからEarly,Middle,Middle-Late,Lateとして分けられる遺伝子が、それぞれ同じクラスターを形成することがわかり、それら遺伝子の識別率は90%以上に達することがわかった。従来から行われている統計的手法である階層型クラスター分析も同じクラスター数で解析したが、分類された遺伝子はこれまでの知識と異なっており、識別率は70%程度であった。これらの結果、遺伝子のクラスタリングに関して本手法が有効であることがわかった。現在、解析中である。
冬季の南岸低気圧に伴う層状性降水システム内の降雪と降雨の判別に関する研究

冬季の日本列島の太平洋沿岸では、南岸低気圧に伴う層状性降水システムにより、降雨または降雪がもたらされる。本研究では、甲府盆地と静岡域を対象に、冬季の南岸低気圧に伴う層状性降水システムの構造とそれがもたらす降雨または降雪時の気象場を解析し、降雨と降雪の判別の可能性を検討した。降雨と降雪の判別は、複数台のX-バンドマルチパラメータレーダーの3次元観測による、降水システム中のブライトバンド(融解層)の高度とその上層の雪または氷粒子の層の地表への落下の監視により、適切に行える可能性が示唆された。また、南岸低気圧の下層の循環場と降水システム到達前の地上気象場の監視の充実化も必要であることが示唆された。冬季の日本列島の太平洋沿岸では,温帯低気圧(南岸低気圧)に伴う層状性降水システムにより,降雪と降雨,それらの混在が広く分布する.そこで本研究では、南岸低気圧に伴う層状性降水システムの雲微物理学的構造の解明とそれに基づいた降雪と降雨を簡潔に判別する手法の提案を目的としている.2012年度と2013年度の冬季(12月翌年2月)に,山梨大学により甲府盆地内に,国土交通省により駿河湾沿岸に設置されたX-バンドマルチパラメータレーダー(X-MPR)により,駿河湾から甲府盆地を覆う南岸低気圧に伴う層状性降水システムが複数回観測された.2013年1月14日に駿河湾沿岸に降雨を、甲府に最大積雪深10cmの降雪をもたらした降水システムについて,ブライトバンド(融解層)の駿河湾の上空高度1km付近での存在と,甲府盆地内の地表付近での出現と消滅が,X-MPRで観測された反射強度(ZH)と偏波間相互相関(ρHV)により示された.甲府盆地内で降雨から降雪に変化するときの降水システムの構造と,気象官署甲府の地上気温(T)と水蒸気混合比(qv)の時間変化を解析した.盆地内へのブライトバンドより上層の降水の落下に伴い,甲府ではTが約5°Cから降下し,qvは約3g/kg(相対湿度(RH)約60%)から増加し,降雨となった.その後ブライトバンドより上層からの降水は盆地内を満たし,Tは0°C付近まで降下し,qvは約4g/kg(RH約95%)を維持して降雪となった.雪片の融解,その融解により形成した雨滴の蒸発による盆地内の冷却の加湿に伴って,盆地内の大気場が降雪を維持できる場に変化し,雪片が融解せずに盆地内に落下できたと考えられた.X-MPRの3次元観測によるブライトバンドの高度とそれを基にした地表にもたらされる降水の推定,そして降水システム通過前の地上の気温と水蒸気場の監視が,南岸低気圧に伴う層状性降水システム内の降雪と降雨の判別の簡易化に寄与すると考えられる.冬季の日本列島の太平洋沿岸では、南岸低気圧に伴う層状性降水システムにより、降雨または降雪がもたらされる。冬季に太平洋沿岸に豪雪をもたらす冬季の南岸低気圧に伴う層状性降水システム内に混在する、降雪域、降雨域そして両者が混在する遷移域を簡潔に判別する手法の提案を目的として、本年度は以下の研究等がなされた。駿河湾からその沿岸、そして山岳に囲まれた内陸で標高のやや高い甲府盆地を覆う南岸低気圧に伴う層状性降水システムを捉えるため、山梨大学による甲府盆地内、また国土交通省による駿河湾沿岸でのX-バンドマルチパラメータレーダー(X-MPR)観測のデータ取得とその解析ツールの整備を行った。2012年12月から2013年2月にかけて、解析領域を通過する南岸低気圧に伴う層状性降水システムがX-MPRにより数多く観測され、それらのデータの取得に成功した。主な事例について、気象庁気象官署の地上観測データから、層状性降水システムは、1駿河湾沿岸、甲府盆地ともに降雨(2012年12月30日)、2駿河湾沿岸で降雨、甲府盆地で降雪(2013年1月14日)、3駿河湾沿岸で降雨、甲府盆地で降雪から降雨への変化(2013年2月18日)、をもたらせていた。X-MPRで観測された反射強度と偏波間相互相関の時間変化から、観測された降水システム中のブライトバンドの高度の時間変化を捉えることができた。その解析から、上述のそれぞれの事例について以下のことが示された。1では駿河湾から甲府盆地にかけてブライトバンドの高度は2 3 kmを維持していた。2では駿河湾上で高度1 km付近にブライトバンドが見られ、甲府盆地では見られなかった。3では、駿河湾上ではブライトバンドは高度1.5 2.5 kmを維持し、甲府盆地上では高度0.5 kmから高度2.5 kmまで時間の経過と共に上昇した。2012年12月から2013年2月にかけて、南岸低気圧に伴う層状性降水システムの観測とそのデータ取得が狙い通りに行え、本研究の遂行に十分な資料が得られた。

また、解析も徐々に進められ、異なる地上気象をもたらす層状性降水システムの構造の違いも示されている。データの取得時期や解析期間、学術会議への参加の締切期日の兼ね合いから本年度中の成果公表は難しかったが、公表の準備は進められている。しかしながら、気流に関する解析ツールの作成がやや遅れていることから、これの推進と雲解像モデルを用いた実験が今後の研究において重要となる。これまでに取得したX-MPRやその他気象データから、ブライトバンドの高度の変動に着目して層状性降水システムの構造を考察する。また雲解像モデルによる層状性降水システムの再現実験を試み、融解層の再現性と問題点を考察する。解析結果については、随時学術会議等で発表していく。以上の結果を踏まえ、層状性降水システムの降雪域、降雨域そして両者が混在する遷移域の簡潔な判別の可能性を考察し、その手法の提案に結びつける。・当該研究費が生じた状況本研究で使用している山梨大学レーダー本体と関連する機器等の保守について、大きなトラブルが生じなかったこと、また一部の保守について他の経費にて対応が行われたことにより、予算額よりも安価にて保守対応が行えたことにより残額が生じた。・翌年度以降に請求する研究費と合わせた使用計画今年度から山梨大学レーダー本体と関連する機器等の保守は、本研究が主体となって行うため、それに利用する計画である。また、解析に利用する気象資料の購入、学術雑誌や会議への投稿・参加費、そして研究発表や情報収集のための出張旅費に利用する計画である。
ナノ材料による神経系発達障害の評価系の開発に関する研究

最初に、神経幹細胞を用いたニューロスフェア法で銀ナノ粒子の神経系発生毒性評価を行った。ニューロスフェアを培養系に静置すると、表面から細胞が外側に向かって移動した。この系に銀ナノ粒子を曝露し、細胞の移動距離を測定すると、銀ナノ粒子濃度との関係に直線関係を得た。50%阻害率は約400 ng/mlだった。また、銀ナノ粒子を曝露する前に予めニューロスフェアから神経幹細胞を十分に移動させておき、それから銀ナノ粒子を曝露すると、ある濃度以上の銀ナノ粒子は、移動した神経幹細胞のアポトーシスを誘導させることが明らかになった。次に、銀ナノ粒子を新生仔に経口投与すると、自発運動量が有意に亢進した。私たちはこれまでに内分泌撹乱化学物質や農薬がラット新生仔に曝露すると、多動性障害が惹起されることを自発運動量を指標とした行動科学的に実証してきている。その原因としてカテコールアミン系神経の発達障害であること示した。一方、東京理科大の武田グループは、ディーゼル排気粒子に含まれているナノ粒子が、私たちの報告と同じようにマウスの自発運動量に影響を及ぼし、しかもモノアミン系の代謝産物量が変化するという報告を行っている[文献Particle and Fibre Toxicology(2010)7:7]。そこで、本研究ではこれまで確立してきた自発運動量を指標とした行動試験を次のように行った。銀ナノ粒子(10nm100nm)を生後5日の雄性Wistarラットに経口投与した。ヒトの学童期に対応する45週齢より自発運動量(Supermexシステム・室町機械株式会社)を測定を始める。自発運動量測定器は、遠赤外線を利用した温度センサーが付着しており、これでラットを認識し、ラットの移所行動、身づくろい、立ち上がりを測定した。明暗は、午後19時から翌午前7時までを暗期とし、それ以外は明期に調節した。測定の結果、ヒトの学童期に相当するラット45週齢までは変化が見られなかった。これは内分泌かく乱化学物質が自発運動量を更新することとは一致しなかった。そこで、大人多動性障害のモデルになるかどうかを引き続き計測を続けている。ナノテクノロジーは、これまでの科学技術基本計画や新産業創造戦略において、推進すべき重要な政策として位置づけられており、産業発展のために必須の科学技術である。したがって、我が国が産業立国として21世紀の新たな産業技術をリードしていくためにもその基盤となるナノ材料の健康への影響、特に次世代への健康影響を明確にして、十分な対策を構築することが極めて重要な課題である。しかしながら、ナノ材料の有害性に関しての研究報告は混沌とした状況にある。それはナノ材料の特異的な物性にあるといわれている。ナノ材料は評価困難物質とされ、その有害性評価は全く不明である。本研究では、神経幹細胞の機能にナノ材料がどのように影響するかを調た。はじめにラット胎生1516日の脳胞から神経幹細胞を単離し、その培養系を確立した。脳胞から取り出した神経幹細胞は、これまでの予備実験において培養7日ぐらいから塊を形成しはじめ、23週間で直径100200ミクロンの球状の塊を形成する(neurosphereの形成)。今回は、このneurosphereを用いて実験を行こなう。neurosphereを培養系に静置すると、表面から細胞が飛び出してくるのを観察している。neurosphereが培養皿に接着していると、飛び出してくる細胞も底皿を外側に向かって移動していくことが観察された。脳内の神経幹細胞もその他の神経系細胞も胎生期から新生期にかけて盛んに移動し、機能的な神経回路網を形成することから神経系細胞の移動は、高次脳機能形成に重要な現象で、培養系でその細胞移動を模擬できると考えられた。こうした神経幹細胞の移動に対して、ナノ材料、はじめに銀ナノ粒子がどのような影響を及ぼすかの評価を行った。その結果、銀ナノ粒子が他の内分泌攪乱物質や農薬のように神経幹細胞の移動を阻害することが明らかになった。ナノ材料の生体影響はそのサイズに依存していると考えられていることから、2種類のサイズの銀ナノ粒子を用いてラット自発運動量への影響を検討した。2種類の銀ナノ粒子のサイズを光散乱法を用いて測定した結果、10nmと2030nmのところにピークを持つことが明らかになった。銀ナノ粒子を分散溶液中で分散した状態で生後5日の雄性ラット新生仔に経口投与した(30μg/pup)。対照ラットには分散溶液のみを投与した。6週齢より自発運動量(Supermexシステム)の測定を開始した。本システムではラットをとらえる

センサーが付属してあり、ラットの異所行動、身つくろい、立ち上がりなどを測定する。その結果、生後5日に銀ナノ粒子(10nmあるいは2030nm)を投与したラット群(57匹)の自発運動量は、対照ラットのそれに比較すると、それぞれ1.4倍、1.3倍有意に亢進することが明らかになった。また、その分子レベルでの影響をDNAアレイ法で解析した。解析には各中脳を供した。その結果、シナプトタグミンや各種膜受容体やP450などの遺伝子発現が2倍以上増加していることが明らかになった。これらの遺伝子のこれまで報告されてきた機能から銀ナノ粒子の影響ネットワークを推定することは困難であった。環境神経科学おおむね順調と判断されるのでこのまま継続する。おおむね順調と判断されるのでこのまま継続する。今年度の結果より、銀ナノ粒子のラット新生仔曝露は成人ADHDを惹起する可能性が出てきた。引き続き銀ナノ粒子による生体影響の行動科学的検討を加える。私たちはこれまでに内分泌撹乱化学物質や農薬がラット新生仔に曝露すると、多動性障害が惹起されることを自発運動量を指標とした行動科学的に実証してきている。その原因としてカテコールアミン系神経の発達障害であること示した。一方、東京理科大の武田グループは、ディーゼル排気粒子に含まれているナノ粒子が、私たちの報告と同じようにマウスの自発運動量に影響を及ぼし、しかもモノアミン系の代謝産物量が変化するという報告を行っている[文献Particle and Fibre Toxicology(2010)7:7]。そこで、本研究ではこれまで確立してきた自発運動量を指標とした行動試験を次のように行う。銀ナノ粒子(10nm60nm)を生後5日の雄性Wistarラットに経口投与する。ヒトの学童期に対応する45週齢より自発運動量(Supermexシステム・室町機械株式会社)を測定を始める。自発運動量測定器は、遠赤外線を利用した温度センサーが付着しており、これでラットを認識し、ラットの移所行動、身づくろい、立ち上がりを測定する。811週齢まで測定を継続する。本研究は、銀ナノ粒子の神経系への影響をIn vitroとIn vivoの2つの側面からアプローチをしてきている。これら2つのアプローチは、これまで確立してきた神経系発生・発達の毒性試験法に基づいており、今回銀ナノ粒子に応用したものである。しかしながら、これまでの内分泌攪乱化学物質や農薬と異なり銀ナノ粒子の物性の相違からくると考えられる困難さが随所にみられ、研究計画より若干の遅延が生じ、次年度使用額が生じてきている。これまで通りのアプローチを継続するが、新たに研究補助員を雇用することにより研究計画を成就する予定である。第一に、培養系において神経幹細胞の細胞移動が銀ナノ粒子により阻害される知見が得られた。そこで、次年度はこの阻害機構の詳細を調べる。たとえば、濃度依存性、銀ナノ粒子の粒子径依存性を調べる。また、銀ナノ粒子に対する神経幹細胞の縮退作用の有無も検討する。第二に、銀ナノ粒子における神経発達障害が惹起されるかをin vivoにおいて調べる。たとえば、これまで同様、ドーパミン神経系の発達障害に注目して実施する。
RNAウイルス遺伝子の分子進化学的研究

本研究は、「RNAウイルス遺伝子の分子進化学的特徴を明らかにすること」を目的として開始された。特に、RNAウイルス遺伝子の塩基置換速度を、DNAをゲノムとする生物種の遺伝子の塩基置換速度と比較すると共に、各種の病原性を有するRNAウイルスの分子系統樹の作成を中心に本研究を行なった。その結果、エイズウイルスに代表されるレトロウイルスは、一般に平均10^<-3>/サイト/年のオ-ダ-の塩基置換速度をもつことが明らかになった。この速度は、ヒトの核遺伝子やミトコンドリア遺伝子、ショウジョウバエの核遺伝子や大腸菌の遺伝子に比べて約100万倍も高いことが確認された。また、DNAウイルスでありながらレトロウイルス様の逆転写酵素を持つヒトB型肝炎ウイルス(HBV)の塩基置換速度は、10^<-5>/サイト/年のオ-ダ-であることも判明した。このHBVの置換速度は、真核生物の核遺伝子の速度(10^<-9>のオ-ダ-)とレトロウイルスの速度(10^<-3>のオ-ダ-)の中間的な値をもつことが示された。また、成人T細胞白血病ウイルス(HTLVーI/II)の塩基置換速度は、真核生物の核遺伝子より高いものの、典型的なレトロウイルス遺伝子よりかなり低いことが示唆された。上記の各病原性ウイルスの分子系統樹を、それぞれの塩基置換数を用いて構築した。その結果、これらの病原性ウイルスでは、その進化の過程において宿主間の水平感染(種間感染)が起こっている可能性の高いことがわかった。これを一般に「宿主非依存型の進化」と呼ぶことにした。また、これらの病原性RNAウイルスの起源が、調べられたどのウイルスの場合も、家畜動物のウイルスやサルのウイルスと深い関係のあることが示唆された。このことは、ヒトの最近の進化や野生動物の家畜化という人類学的観点で、これらRNAウイルスの進化を考察することの重要性を強く指摘するものである。本研究は、「RNAウイルス遺伝子の分子進化学的特徴を明らかにすること」を目的としている。特に、塩基置換速度に関して、RNAウイルスは、DNAをゲノムに有する生物種(例えば、ヒト、サル、マウス、ショウジョウバエ及び大腸菌)より何倍くらい高いのかは、本研究を開始した重要な動機でもあった。また、これらウイルス遺伝子の進化がヒトの進化にどう関係するかも、研究目標の一つである。これらの研究目的を達成するため、幅広い生物種の分子進化学的描像、特に塩基置換速度を、多角的に調べた。その結果、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)に代表されるレトロウイルスは、平均10^<-3>1サイト1年のオーダーの塩基置換速度を有することが、かなり一般的に判明した。ただし、このウイルスの外被糖タンパク遺伝子の同義置換(アミノ酸を変えない塩基置換)速度は、さらにその10倍も高い可能性が指摘された。また、ヒトの核DNAの遺伝子よりも塩基置換速度が高いと言われるミトコンドリアDNA遺伝子も、10^<-8>1サイト1年のオーダーであり、RNAウイルス遺伝子とは約100万倍の相違があることに変わりはなかった。さらに、ショウジョウバエ遺伝子についても、哺乳類の核DNA遺伝子より約10倍程度、塩基置換速度が高いと考えられる。大腸菌遺伝子においては、まだ不明な部分も多く、確実な推定値が出さないものの、種々の間接的解析により、哺乳類のDNA遺伝子の塩基置換速度と同じオーダーであることが推測された。このように、「RNAゲノムの遺伝子は、DNAゲノムの遺伝子よりも、約100万倍速く進化する」という知見の一般性が確実に検証されつつある。