hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
普遍性と多元性-言語・思想・文化における-

(2)価値論的反省においては、これまでの哲学史的な分析が十分ではないこと、その結果価値の多元性については、従来の哲学史上の諸理論が、必ずしも適切に取り扱っていないことが確認された。(3)現代の各種の言語論についての論理的分析を通じて、人間の思考のカテゴリーの多元性についても、従来の理解をさらに深める必要があることが指摘された。以上の成果は、研究計画の順調な遂行を意味しているが、なお相互批判による問題理解の深化の点で不十分な面もあるので、今後改善に努めたい。平成8度の研究においては、研究者5名が、研究方法に関しては<歴史的分析>と<論理的・概念的分析>という二つの視点から、また研究領域としては<多元性と普遍性の関係>と同時に<哲学・思想の営み自体における普遍性と多元性の意義>もふくめて、研究が遂行され、それらの二つの方法論と二つの研究領域との理論的連絡づけも試みられた。まず歴史的分析としては、内山を中心として、初期ギリシア哲学における多元論と一元論の論争的過程が後づけられるとともに、プラトンとアリストテレスにおいて一つの焦点を結ぶ古代ギリシア哲学が、ソクラテス以前の哲学者たちの多様な議論を上に初めて成立する経緯が具体的に解明され、さらに山本によってこのようなギリシア哲学の中世哲学における批判的受容過程が追跡された。また近代の神秘主義思想などが持つ哲学的意義が園田によって検討され、哲学の普遍的性格とその周囲の多元的文脈との関係が明らかとなった。他方、論理的・概念的的分析においては、伊藤によって、ケインズの思想の分析などを通じて、合理性概念のもつ普遍性と多元性の問題が検討され、また現代哲学そのものの多元的性格がその問題点とともに確認された。中畑は、一元論的とみなされる<因果性に基づく世界像>と多元的であると想定されている<模範性・合理性>との関係を、心をめぐる古代ギリシアの知見と現代の機能主義や非法則的一元論などの立場との比較検討を通じて、統一的に理解する可能性を論じた。これら各人の研究成果を踏まえて、相互の検討、批判が行われることによって、哲学・思想・文化における普遍的局面が多元的な文脈を前提としそれを批判的に受容することによって成立することが、歴史的・具体的に解明されるとともに、普遍性と多元性の理論的関係を理解する上での合理性概念の重要性も明らかとなった。平成9年度は、方法論的には(i)歴史的分析と(ii)論理的・概念的分析を通じて、研究領域としては多元性と普遍性が(a)<哲学内部、および哲学と宗教・信仰との関係>に関わる場面と(b)<個人と社会・外的世界>に関わる場面において研究を遂行し、さらに以上の二つの方法論と二つの研究領域の相互の理論的連絡の明確化に努めた上で、最終的な研究成果の集約をおこなった。まず、(i)及び(a)については、研究分担者に新たに川添と福谷を加えていっそうの充実を図り、その成果を理論的・概念的分析にも生かすことを試みた。具体的には、内山によって「ソクラテス以前の哲学者たち」の断片・学説の初の邦語全訳が試みられ、哲学の生誕時にすでに内含された理性的思考と宗教的・魔術的要素とのダイナミックな緊張関係とそこから発する複数の思考の線を見届けるための基礎資料が提示された。川添はボナヴェントゥラとトマスの「哲学観」における信仰と哲学の関係の多様な理解の分析に基づいて、また薗田は諸宗教の対峙と協調に対するクザ-ヌスによる哲学的反省の解明を通じて、多元性と普遍性の関係を考えるための思考のモデルを抽出した(山本もそのための資料を提供した)。
40年にわたる生涯的縦断研究における研究者・協力者関係-両者の体験の質的分析

2つの30年40年にわたる縦断研究を通して研究者と母親世代協力者・子ども世代協力者が出会い、子どもの5歳時点から行ったノンプログラムの人間関係体験の場(Human Relationship Laboratory(HRL)、通称:中里キャンプ)などにおいてそれぞれの立場で体験したことの意味を自伝的に語り質的分析を行った。その結果、(1)子どもはあるがままに受容された体験がその後の人生において子育てや仕事における指針となっていたこと、(2)研究者や母親は、それぞれの枠組みを揺すぶられ見直した経験から、「大人の心的展開なくして子どもの成長はない」という命題を確信したこと、等が明らかとなった。本研究は、古澤と我々が40年余りにわたり継続してきた2つの母子関係の形成過程に関する縦断研究(シニアグループ、ジュニアグループ)であり、3年間の研究期間内の目的として4点を挙げている。平成21年度はそのうち以下の2点について検討した。(1)縦断研究に参加したことによる親世代の体験の意味の変化を検討するため、シニア・ジュニア各グループの親世代への質問紙調査を実施し20名から回答を得た。さらに、それを元にして、母親へのナラティブ面接をシニアグループ・ジュニアグループ各3名ずつ計6名に実施することができた。不安や迷いの多い第一子の子育てにおいて、研究者との関わりや協力者同士の関わりが継続的に得られたことが、支えやヒントになり、自らの子育ての自覚化につながってきていることが語られた。(2)研究者・スタッフとして参加した者にとって、中里キャンプや月例会において体験したことの意味が、その後のそれぞれの人生の時期においてどのように変化したかを検討するため、毎月の定例会と1泊2日の夏のスタッフ合宿において、15名のスタッフがそれぞれ自分の体験とその意味について語った。スタッフの多くは現在本継続研究からは離れてはいるが、本研究に参加した経験が、心理臨床家、保育者、大学・短大の教員としての現在のそれぞれの仕事において、その基本的姿勢の礎となっていることが語られた。こうして得られた研究協力者である母親達の質問紙調査結果と語りの録音記録、研究者・スタッフの語りの録音記録の逐語記録作成を進めている。そこには、生涯的縦断研究ならではの研究者・協力者関係の構築の過程、それぞれの生涯発達における体験の「意識による捉えの変化」が表現されており、今後、質的分析を行い、研究代表者・分担者の所属機関の紀要、学会等において発表していく予定である。平成22年度はそのうち以下の3点について検討した。(1)研究者・スタッフとして参加した者にとって、中里キャンプや月例会において体験したことの意味が、その後のそれぞれの人生の時期においてどのように変化したかを検討するため、毎月の定例会と1泊2日の秋のスタッフ合宿において、15名のスタッフがそれぞれ自分の体験とその意味について語った。さらにその語りの逐語録に基づいて、15名のうち9名のスタッフがこれまでの人生の生き方とHRL体験との関連について詳細に自伝的に分析し記述したものを冊子にまとめた。(2)シニアとジュニアの子どもと、生涯的縦断研究者、および中里キャンプスタッフが一同に会した合同ミーティングを実施し、2010年度におけるそれぞれの体験を語り、これまでのHRLを通した体験との関係性を探った。(3)上記の合同ミーティングに基づいて、シニアとジュニアの子どものHRL中里キャンプやその他の体験が、その後の人生にどのような影響を及ぼしているのかを明らかにすること、さらに受動的に生涯的縦断研究の研究協力者となったことの意味から縦断研究の方法論を検討することを目的として、質問項目の検討を行った。(4)昨年度から今年度にかけて行った研究成果について、日本発達心理学会第22回大会においてポスター発表を行った。昨年度からこれまでに得られた研究協力者である母親達の質問紙調査と語りの逐語記録、研究者・スタッフの語りの逐語記録に基づく自伝的分析、さらにシニアとジュニアの子どもにとってのHRL体験の意味についての把握を進めている。そこには、生涯的縦断研究ならではの研究者・協力者関係の構築の過程、それぞれの生涯発達における体験の「意識による捉えの変化」について、今後、さらに語りの質的分析を行い、研究代表者・分担者の所属機関の紀要、学会などにおいて発表していく予定である。本研究は、古澤と我々が40年余りにわたり継続してきた2つの母子関係の形成過程に関する縦断的研究(シニアグループ、ジュニアグループ)であり、3年間の研究期間内の目的として4点をあげているが、最終年度である平成23年度は以下の3点について検討した。

(1)9名のスタッフの語りに基づく自伝的記述を中心に昨年度にまとめた冊子をシニア・ジュニアの子どもにも配布し、スタッフの体験について、子どもたちと共有した上で、生涯的縦断研究者、および中里キャンプスタッフが一同に会した合同ミーティングを実施した。子どもたちにとって、現在の仕事や子育てにおけるHRL体験の影響について明らかとなった。(2)シニアとジュニアの子どもと、両グループの母親、生涯的縦断研究者、および中里キャンプスタップが一同に会した合同ミーティングを実施し、特に親の立場から我が子がHRLに参加したことによる出会い、親子としての体験、そして母親自身の人生への影響について語りによる意味づけを行った。(3)中里キャンプの旧スタッフ2名について面接調査を実施し、当時の体験について振り返り、現在の自分への影響について語りを通して吟味し、HRLから物理的に離れていても心理的には繋がっており、子ども観、臨床観の基盤となっており、その内容は深化されていくことが明らかとなった。昨年度から今年度にかけ行った研究成果について、日本発達心理学会第23回大会においてポスター発表を行った。
Wavelet理論を用いた嗄声の音響分析的研究

Wavelet理論は80年代末より提唱された数学理論で、一種のフーリエ変換に類似する。音声波形への適用は90年代になってからで、音声波形にWavelet変換を適用すると、最終的には元の波形の特徴、特にそのpitch成分を保持したSinusoid波形に変換され、ためにpitchの抽出が可能になることが報告されている。今回は雑音成分を多く含んだ嗄声からpitchを正確にとらえることができるか否か知ることを目的にして以下の検討を行った。正常声帯30人と一側声帯麻痺30人の音声約187msec分を16ビット、サンプリング周波数44.1kHzでマッキントッシュコンピュータにとりこんだ。この音声データに自らプログラミングしたWavelet変換(Lemarie-BattleのWaveletを使用)を行なった。その結果、正常音声波形はWavelet変換を7回から9回施行すればほぼSinusoid波形に変換され、Pitch抽出はきわめて容易となることがわかった。ところが声帯麻痺の気息性嗄声では、9回変換してもSinusoidにはならないものが散見された。特にそれは聴覚印象的に気息性が強くなればなるほど多く、聴覚印象との強い相関を示すことがわかった。因子分析的手法を用いてこの関連性を検討して、数個以下のパラメータを抽出しようと現在模索しているところで、因子分析のプログラミングも同時に行いつつある。一方でWaveletで変換した各波形について基本周波数変動率や振幅変動率、規格化雑音エネルギーを計算して、その変化の程度を検討していく。
L.ロビンズの選択理論とアノマリーを巡る20世紀初頭の経済学の再考

本年度は、L.ロビンズの『経済学の本質と意義』に展開された個人行動のモデルとL. v.ミーゼスおよびP. H.ウィックスティードとの共通点を、彼らの合理的経済人に対する批判的な観点から研究した。また松嶋敦茂による「近代的パラダイム」の観点を踏まえて、限界革命を担ったW. S.ジェヴォンズから始まり、A.マーシャル、ウィックスティード、ロビンズへ至る選択理論としてのイギリス経済学史の一面を、選択の合理性を巡る議論に着目して研究した。先行研究で示されたロビンズ像と異なり、本研究が明らかにするロビンズの選択行為の類型は、合理的経済人の形式で示される完全な合理性だけではなく目的選択おいて矛盾を含むような限定的な合理性をも考慮する形で、より多様な人間行動を経済学の研究対象に定めようとする。そこで、「近代的パラダイム」の枠組みにとらわれない観点に着目することで、ロビンズの経済学方法論の射程の広さが、それまでの選択理論としての経済学の系譜にも見られることを指摘した。以上の研究内容を一次資料から検討するために、2019年2月17日から3月2日までLSE(イギリス、ロンドン)を訪問し、LSE Archivesにおいてロビンズの草稿資料の収集を行った。収集することができた資料は膨大なロビンズ・コレクションの極一部であるが、ロビンズとミーゼスとの書簡や未発表の草稿、ウィックスティードの草稿などから本研究が提示するロビンズの特徴を明らかにすることが出来ると考えられる。本年度は、本研究が提示するロビンズの特徴について論文1件、共著書1件を発表し、LSEにおける資料収集も行ったことで当初予定していた以上の研究成果を出すことが出来た。その反面、国内で予定していた資料収集を行うことが出来なかった。この理由は、勤務校における学内業務の都合上、国内の資料収集に長期間日程を割くことが困難であったためである。資料収集に未達成な部分もあるが、基礎的な研究成果をまとめて発表することが予定していた以上に達成できたため、本研究課題は総合的に順調に進んでいると考えられる。なお本年度で遂行できなかった国内の資料収集は次年度に繰り越して実施する予定である。今後の推進方策として、本年度末に収集した一次資料を検討し、その研究成果を現在執筆中の論文として発表する。これまでロビンズとパレートは、同じ選択理論としての経済学の系譜に位置付けられてきたが、本研究課題の観点からはロビンズとパレートの相違点を指摘することが出来る。また前年度に実施できなかった国内資料収集および前年度から引き続きLSEでの海外資料収集を行い、本研究課題を遂行する。本年度に実施できなかった国内における資料収集を次年度に延期したために、主に国内旅費および資料収集における複写費が次年度使用額として生じている。

国内資料収集が実施できなかった理由は勤務校における学内業務との調整が難しかったためである。本年度は本研究課題の初年度にあたるが、本年度(2018年度)に催されるオープンキャンパス担当等の学内業務日程はその前年度(2017年度)までに概ね決定しているため、本研究課題の採択を受けた以後の調整が困難であった。なお次年度においては、この国内資料収集を実施すべく学内業務日程を調整済みである。このように、本年度実施できなかった国内資料収集に関わる旅費および複写費は次年度の計画と合わせて使用される。
自然退縮皮膚腫瘍におけるTNF-α産生細胞とアポトーシスの関連について

前年度に、上記の皮膚腫瘍の退縮において、Fasリガンドを経由したアポトーシスが一つの役割を果たしていることを見出したが、さらに、腫瘍周辺浸潤単核球由来のTNF-αおよびcytolytic effectorが腫瘍細胞のアポトーシスの誘導に重要な役割を果たしていることが示唆された。
低次元超伝導体の粒子線照射効果

低次元超伝導体TaSe3に北大型バンディグラフ加速器を用いてプロトン照射を行い,超伝導性及び常伝導状態の輸送現象の照射効果を研究した.以下の研究成果が得られた.1.TaSe_3の超伝導遷移温度T_cは照射によって急激に降下(1.2K以下)した.この原因を探究するために,超伝導遷移の異方性及び低温比熱の測定がなされた.その結果,超伝導遷移はチェン軸に平行方向では抵抗ゼロとなったが,垂直方向では抵抗減少は小さく有限抵抗が残留した.即ち,異方的超伝導遷移を示した.又, Tcでの比熱異常はとびではなく,ブロードになりバルク超伝導とは異なるふるまいを示した.これらの実験結果より, TaSe_3の超伝導はフィラメンタリーであると結論された.2.高濃度に照射されたTaSe_3の電気抵抗と磁気抵抗の測定から以下のことがわかった.(1)金属-非金属転移(抵抗極小)が観測され,非金属領域での抵抗はInT型を示すこと,(2)照射量の増加に共なって,低次元特有の温度変化が表われる領域が減少し, InT型の領域が増加すること.(3)照射試料の磁気抵抗は異常で,磁場の2乗則からずれ低磁場で急激に増加すること.(4)磁気抵抗の異方性は照射試料では小さいこと,これらの実験結果より,「照射されたTaSe_3では原子配列に不規則な構造が生じている」とするモデルが提案された.このモデルにもとづいて,照射試料で異方性が小さいのは原子配列の不規則性により電子構造がぼけるため,又, InT型の電気抵抗の出現は伝導電子を介在して原子がトンネル効果により1つの位置から別の位置へ移動でき,近藤効果と同様な原理で説明できると,結論された.今後,低次元電子系をもつ超伝導物質(最近発見された高温酸化物超伝導体など)に照射して,耐粒子線照射材料の開発に関する体系的研究を進める予定である.低次元超伝導体TaSe3に北大型バンディグラフ加速器を用いてプロトン照射を行い,超伝導性及び常伝導状態の輸送現象の照射効果を研究した.以下の研究成果が得られた.1.TaSe_3の超伝導遷移温度T_cは照射によって急激に降下(1.2K以下)した.この原因を探究するために,超伝導遷移の異方性及び低温比熱の測定がなされた.その結果,超伝導遷移はチェン軸に平行方向では抵抗ゼロとなったが,垂直方向では抵抗減少は小さく有限抵抗が残留した.即ち,異方的超伝導遷移を示した.又, Tcでの比熱異常はとびではなく,ブロードになりバルク超伝導とは異なるふるまいを示した.これらの実験結果より, TaSe_3の超伝導はフィラメンタリーであると結論された.2.高濃度に照射されたTaSe_3の電気抵抗と磁気抵抗の測定から以下のことがわかった.(1)金属-非金属転移(抵抗極小)が観測され,非金属領域での抵抗はInT型を示すこと,(2)照射量の増加に共なって,低次元特有の温度変化が表われる領域が減少し, InT型の領域が増加すること.(3)照射試料の磁気抵抗は異常で,磁場の2乗則からずれ低磁場で急激に増加すること.(4)磁気抵抗の異方性は照射試料では小さいこと,これらの実験結果より,「照射されたTaSe_3では原子配列に不規則な構造が生じている」とするモデルが提案された.このモデルにもとづいて,照射試料で異方性が小さいのは原子配列の不規則性により電子構造がぼけるため,又, InT型の電気抵抗の出現は伝導電子を介在して原子がトンネル効果により1つの位置から別の位置へ移動でき,近藤効果と同様な原理で説明できると,結論された.今後,低次元電子系をもつ超伝導物質(最近発見された高温酸化物超伝導体など)に照射して,耐粒子線照射材料の開発に関する体系的研究を進める予定である.本学工学部に設置されている北大バンディグラフ加速器を用いて、低次元超伝導体の代表的物質であるTa【Se_3】にプロトン照射を行った。プロトン照射量は1×【10^(15)】4×【10^(16)】フルエンス・【cm^(-2)】である。電気抵抗(R)、磁気抵抗(R(H))及び超伝導遷移温度(Tc)の粒子線照射効果を探求した。1)電気抵抗の照射効果室温でのRは照射量に比例して増加した。これは室温に於いてもRがフォノン散乱より格子欠陥による散乱の寄与が大きいことを示俊している。末照射試料のRが温度(T)に対して直線的に変化せず、負の曲率を持っていることの関連しているかもしれない。照射された試料のRは低温で極小を示し、金属-絶縁体転移を示した。極小値を示す温度は照射量と共に上昇する。絶縁体領域でのRのT依存性はInTに対して直線関係を示した。この温度依存性を示す機構として(1)アモルファス転移(2)近藤効果(3)電子局在が考えられる。2)磁気抵抗の照射効果末照射試料の磁気抵抗は磁場(H)の2乗に正比例する通常のふるまいを示す。一方、照射試料のR(H)は【H^2】に対して直線関係にならない。低磁場ではH-依存性を高磁場領域では【H^2】-依存性を示した。

これは絶縁相ぜの電子がHで容易に影響される状態にあることを意味する。照射試料のX線解析は試料がアモルファス状態になく、単結晶であることを示した。このことから、抵抗極小は電子局在もしくは近藤効果による可能性が大きい。3)超伝導遷移温度の照射効果1×【10^(15)】フルエンス・【cm^(-2)】の照射量で超伝導は破壊され、1.2K以上ではTcは観測されなかった。これは通常の超伝導体と比較すると照射効果が非常に大きい。低次元性が反映された結果と解釈される。低照射量でTcの照射効果を行う必要がある。
p63が制御する細胞接着因子の発現プロファイルと上皮-間葉転換

扁平上皮癌細胞の発症と進行におけるp63の機能を明らかにするため、RNA干渉法でp63をノックダウンし、発現プロファイルを解析するとともに、p63を誘導するシグナル伝達系と上皮-間葉転換(EMT)の関連を検討した。その結果、p63ノックダウンにより上皮細胞特異的に発現する種々の細胞接着因子および分化マーカーの発現が低下する一方、浸潤癌と関係する遺伝子が発現誘導され、EMT様の変化がおこることが分かった。また、IKKαが作用するケラチノサイト特異的なTGF-β経路によりp63が発現誘導を受けることを明らかにし、p63とIKKαの相互活性化とそれぞれの経路での遺伝子発現制御によって浸潤型への進行が阻止されることが強く示唆された。[具体的内容] p63の発現消失よる扁平上皮癌の上皮間葉転換(悪性転化)の機構を明らかにする目的で、次の各項目の実験を実施した。(1) p63のRNAサイレンシング: p63を高発現する扁平上皮癌細胞FaDuおよびSCC4において、我々が設計したsiRNAの導入によりp63のノックダウンを実施した。約90%のp63タンパク質消失が確認され、p53やp73に影響せずp63に特異的で高率なノックダウン細胞が得られた。(2)遺伝子発現への影響: RT-PCRおよびメンブレン遺伝子アレイによりp63消失に伴う遺伝子発現の変化を調べた。p53標的遺伝子群とその他の細胞周期関連遺伝子群に明確な変化は見られず、p63消失による接着因子インテグリンα3とβ4の低下が確認された。(3)細胞分裂への影響: p63ノックダウン細胞では分裂が抑制され、cyclinD1およびp21waf1の核内蓄積とG1期停止が観察された。p63の消失によりタンパク質脱リン酸化酵素PP2Aの活性が低下し、GSK-3βのSer9リン酸化やErk-1リン酸化の恒常的な促進が見られた。(4)悪性転化とp63発現の関連:ΔN-p63のプロモーターがSmad2とIKKαによる新しいTGF-βシグナル伝達系により活性化されることを明らかにした。また、IKKαとΔN-p63が相互に発現を活性化する増幅機構を示す結果が得られた。[意義と重要性]p63は機能的にp53と重複せず、接着関連の標的遺伝子に作用することが確認された。また、p63がGSK-3β経路に影響して細胞分裂を促進するという新しい分子機構が明らかになったことで、細胞分化と関連するWntシグナル系との接点が見つかった。さらに、p63の消失による上皮間葉転換がSmad-IKKα経路による細胞制御と関連するという新しい視点からの研究展望が開かれた。[具体的内容]本研究課題では、扁平上皮癌において高発現するp63によって制御される遺伝子発現と扁平上皮癌の悪性転化(上皮-間葉転換)の関連について解析を行っている。《実施内容と結果》H20年度の研究により、p63の〓Nアイソフォーム(〓Np63)のプロモーターが新しく同定されたケラチノサイト特異的なTGF-βシグナル経路(Smad2/IKKα)によって活性化されることが示唆された。本年度はこの発現調節機構について検討を進めるとともに、この機構によるp63の発現と扁平上皮癌の悪性化に関する解析を行った。Smad2の結合配列をクロマチン沈殿法やレポーターアッセイで明らかにするとともに、分化型扁平上皮癌細胞A431と浸潤型扁平上皮癌FaDuを用いて、TGF-β刺激や、siRNAのトランスフェクション法によりp63発現の変化を分析した。分化型のA431細胞ではIKKαがp63を誘導し、逆にp63はIKKαを誘導する、という相互の増強反応が検出された。また、p63の発現がTGF-βにより誘導された。さらに、p63またはIKKαのどちらか一方をノックダウンすると細胞か移動活性を示し、相互誘導反応が悪性転化の抑制に重要であると考えられた。一方、浸潤型のFaDuではp63の発現はIKKαに依存していたが、その逆は見られなかった。両細胞での効率の良いp63ノックダウンの条件が決まり、遺伝子アレイ解析が進行中である。[意義と重要性]扁平上皮癌でのp63の高レベル発現はケラチノサイト特異的なTGF-βシグナルによるという新しく、興味深い知見が得られた。口腔癌や皮膚癌の悪性化を抑制する機構として重要である。「目的」

扁平上皮癌細胞の発症と進行におけるp63の機能を明らかにするため、RNA干渉法でp63をノックダウンし、発現プロファイルを解析するとともに、p63を誘導するシグナル伝達系と上皮-間葉転換(EMT)の関連を検討した。「実施事項」ステージの異なる扁平上皮癌細胞株で様々な試薬や条件を検討し、siRNAのトランスフェクションによりp63のノックダウンを実施し、その細胞の遺伝子発現プロファイルの解析をいった。さらに明らかになった結果を基に市販の癌組織アレイを用いてp63とIKKαの発現に関して蛍光免疫染色を行った。「結果」p63ノックダウンにより上皮細胞特異的に発現する種々の細胞接着因子(Claudin 1, Nectin, laminin等)および分化マーカー'(transglutaminase, cystatin A等)の発現が低下する一方、浸潤癌と関係する遺伝子(Matrix metalloproteinase-7 MMP inhibitor 2, TGF-β2, Inhibinβ等)が発現誘導され、マトリゲル浸潤アッセイなどの結果から、EMT様の変化がおこることが分かった。すなわち扁平上皮癌におけるp63の役割のうち、上皮形質を維持する機能が、遺伝子発現プロファイルにより鮮明にされ、これまでの知見が確認されるとともに、上記のような未報告の遺伝子群への影響が示唆された。さらに興味深いことに、IKKαが作用するケラチノサイト特異的なTGF-β経路によりp63が発現誘導を受けることを明らかにし、p63とIKKαの相互活性化とそれぞれの経路での遺伝子発現制御によって浸潤型への進行が阻止されることが強く示唆され、p63とTGF-βシグナル経路との相互作用を世界で初めて明らかにした。
超高感度酵素アッセイシステムの構築を目指した新規脂質ナノ粒子発光デバイスの開発

本申請課題は、革新的な酵素アッセイシステムを構築するために、粒子の表面を酵素ー基質の特異的反応の場として提供し、感度と特異性に優れた新規な脂質ナノ粒子発光デバイス(LNPLD)を開発することを目的としている。初年度(平成30年度)は、グルタチオン(GSH)をモデル基質として選び、γ-グルタミルトランスフェラーゼ(γ-GT)アッセイが可能なLNPLDの開発をおこなった。今年度は、1)LNPLD懸濁液中でのイクオリン安定化の検討、2)LNPLD表面へのGSH修飾の検討、3)GSHを修飾したLNPLD(GSH-LNPLD)に対するγ-GTの応答性の検討、の3点をおこなった。1)について、LNPLDの発光源はイクオリンを利用している。GSHをLNPLDに修飾している間もイクオリンが失活しないための溶媒の検討をおこなった。種々の条件を検討した結果、2 mM EDTA、0.1%ウシ血清アルブミンを含むHepes buffer(pH 7.4)中ではLNPLDのイクオリンの発光は3日間安定して観測された。2)について、LNPLDの構成脂質のカルボキシ基とGSHのアミノ基を縮合試薬のNHS/EDCを用いてアミド結合させ、GSH-LNPLDを調製した。GSH-LNPLDにおいてもイクオリンの発光は観測されたことから、このGSH-LNPLDをγ-GTアッセイに用いることとした。3)について、GSH-LNPLDの対するγ-GTの応答性について実験をおこなった。25 mUのγ-GT水溶液を添加し、イクオリンの発光を観測した。その結果、蒸留水をGSH-LNPLDに添加した時にはイクオリンの発光は観測されなかったが、γ-GT水溶液を添加した時には明確にイクオリンの発光が観測された。この結果より、LNPLDにGSHが固定化されていること、GSH-LNPLDはγ-GTのアッセイに利用できることが示唆された。平成30年度に、GSH-LNPLDを用いたγ-GTアッセイ系を構築する予定であったがまだ定量的なデータは得られていない。その理由として、GSH-LNPLD中でイクオリンを長時間安定に保つ検討に時間を要したからであった。また、LNPLDはpH 7.4のHepes buffer中では凝集しやすく、安定な粒子が形成できないのも問題であった。しかし、Hepes bufferに1%ショ糖を加えることで、現時点でこの問題は解消している。当面の課題は、GSH-LNPLDの粒子外に存在しているイクオリン、および縮合剤のNHS/EDC、GSH-LNPLD懸濁液中の未反応のGSHをどのように除去するかである。ゲルろ過クロマトグラフィーで主に高分子であるイクオリンを除去した後、半透膜を用いた透析により低分子化合物を除去し、純粋なGSH-LNPLDを調製する方法を検討中である。まず、夾雑物のない純粋なGSH-LNPLDを早急に完成させる。種々のUのγ-GT水溶液に対するGSH-LNPLDのイクオリン発光量を観測し、定量的なデータを得る予定である。また、β-アミロイドタンパク(Aβ)を修飾したAβ-LNPLDを調製し、セクレターゼに対するAβ-LNPLDの応答性を検討する予定である。

平成30年度に、GSH-LNPLDを用いたγ-GTアッセイ系を構築する予定であったがまだ定量的なデータは得られていない。その理由として、GSH-LNPLD中でイクオリンを長時間安定に保つ検討に時間を要したからであった。また、LNPLDはpH 7.4のHepes buffer中では凝集しやすく、安定な粒子が形成できないのも問題であった。しかし、Hepes bufferに1%ショ糖を加えることで、現時点でこの問題は解消している。当面の課題は、GSH-LNPLDの粒子外に存在しているイクオリン、および縮合剤のNHS/EDC、GSH-LNPLD懸濁液中の未反応のGSHをどのように除去するかである。ゲルろ過クロマトグラフィーで主に高分子であるイクオリンを除去した後、半透膜を用いた透析により低分子化合物を除去し、純粋なGSH-LNPLDを調製する方法を検討中である。まず、夾雑物のない純粋なGSH-LNPLDを早急に完成させる。種々のUのγ-GT水溶液に対するGSH-LNPLDのイクオリン発光量を観測し、定量的なデータを得る予定である。また、β-アミロイドタンパク(Aβ)を修飾したAβ-LNPLDを調製し、セクレターゼに対するAβ-LNPLDの応答性を検討する予定である。(理由)研究に必要な機器の修理・試薬等を購入していった結果、残金が116円となった。この金額では新たに試薬等を購入するのは不足なので、残金を次年度に繰り越し有効に利用したい。(使用計画)翌年度配当額である1,100,116円の内訳として、消耗品費1,050,116円、国内旅費50,000円を計画している。
放射線被曝影響解析に向けた線量付与の統計的モデルの構築

生体細胞に照射した放射線の影響を、モンテカルロ法に基づく電子線や生理活性物質の挙動に関するシミュレーションと、放射線照射後の細胞核損傷観測の両者によって解析した。その結果、放射線照射により生体内に発生する電子線のエネルギー付与過程が細胞核内のDNA損傷に強く影響すること、また細胞生存率が損傷修復を考慮した統計分布と致死確率を考慮したモデルにより説明できること等を明らかにした。本研究は、生体細胞に照射した放射線の影響を、電子線飛跡(トラック)によるエネルギー付与の計算機シミュレーションと、実際に細胞へ放射線を照射し細胞核の損傷を観測する実験、の両者によって明らかにすることを目的としている。本年度の成果を以下に列挙する。(1)光子線(X線・γ線)が生体組織内に生み出す電子線を想定し、水中での電子線トラックのモンテカルロシミュレーションを行い、電離による分岐点の数から電離・励起クラスターのサイズと個数を評価する方法を考案した。また、電離・励起事象の空間凝集度を代表する指標としてのAI(Aggregation Index)が、細胞核内DNAの損傷(二本鎖切断)数と強く相関することを示唆する結果を得た。(2)放射線量と細胞生存率の関係に関して、電子線トラックが細胞核を通過する頻度と修復の確率を考慮したNLP(Non-Lethal Probability)モデルを立て、文献にて報告されている実験的生存率へのカーブフィッティングにより、モデル公式でのパラメータを決定した。今日広く利用されているLQ(Linear-Quadratic)モデルでの曲線との比較を行なう他、NLPモデルでの公式が実測値をよく再現することを確認した。(3)細胞株(H1299,A549,MCF7)におけるDSBの発生の有無を、γ-H2AX(リン酸化ヒストン)による免疫蛍光染色法によって調べ、1Gyと2Gyの照射に対して、照射後の細胞あたりfoci数の時間的変化を観測した。これにより、DSBの数が照射後数時間で大きく減少すること等がわかった。本研究は、生体細胞に照射した放射線の影響を、電子線飛跡(トラック)によるエネルギー付与の計算機シミュレーションと、細胞への放射線照射後の細胞核損傷の観測実験、の両者によって明らかにすることを目的としている。(1)光子線が生体組織内に生み出す電子線が細胞核内で起こす電離と励起の凝集度を、これまで、AI(AggregationIndex)という指標で評価する方法を提案してきたが、これにより電離・励起のかたまり(クラスター)サイズを分類できることが分かり、クラスターサイズと細胞核内DNAの損傷(二本鎖切断)数との関係を明らかとした。(2)申請者らが提唱してきた放射線量と細胞生存率の関係を表すNLP(Non-LethalProbability)モデルについて、実験的生存率へのカーブフィッティングによりモデル公式でのパラメータを決定すると共に、その一致度を、AICやG-valueといった数理的指標により評価した。今日広く利用されているLQ(Linear-Quadratic)モデルの他、数種類の異なるモデルとも比較し、NLPモデルでの公式が実測値をよく再現することを確認した。(3)CHOK1細胞及びH1299細胞を用いて、Clonogenicassay法を行った。また、γ-H2AX抗体を用いた免疫染色法によってDSB数を観測し、光子線の線エネルギーと損傷数の関係について比較を行った。報告されている文献データも踏まえ、100kVpX線、200kVpX線、137Csγ線、60Coγ線、Linac-6MVX線照射におけるCHOK1細胞、200kVpX線および6MVX線照射におけるH1299細胞の生存率曲線から、細胞核内の損傷数などの推定を行い、光子線のエネルギーが低くなるにつれ、細胞生存率が低下することを明示した。本研究は、生体細胞に照射した放射線の影響を、モンテカルロ法に基づく電子線やラジカル、生理活性物質の挙動に関するシミュレーションと、細胞への放射線照射後の細胞核損傷の観測(主として文献データ)の両者によって明らかにすることを目的としている。本年度に行った主な内容と成果を以下に列挙する。(a)放射線誘起バイスタンダー効果のモデル構築とモンテカルロシミュレーションコードの作成を行ない、照射細胞から放出され伝搬するバイスタンダーシグナル(生理活性物質)と非照射細胞(バイスタンダー細胞)からの再放出シグナルの放出率を、シミュレーションと実測された結果との比較から定量した。シグナルの再放出確率にポアソン分布を仮定すると、細胞培養液中の細胞全体の損傷に関するシミュレーションと実測値の差が最も小さくなる条件を評価することができることを提示した。(b)放射線治療における腫瘍細胞への効果と正常組織へ損傷効果の両者を考慮し、正常組織の損傷を最小とする条件から、分割照射の適否を判定した。放射線照射された腫瘍細胞への効果と正常組織の損傷効果を、両者への線量を媒介変数としてグラフにプロットすることによって、その曲線から多分割照射と少分割照射のどちらの方法が適切かを判定できることが分かった。この曲線は、両者の被曝効果にLinear-Quadratic(LQ)モデルを仮定するとき、正常組織と腫瘍のα/βの比と正常組織への被曝線量の割合に依存することが明らかとなった。

(c)細胞へ線量と細胞生存率の関係を表す新たなモデル式の妥当性を検討した。細胞核内に生じ、その後の化学的修復過程を経て残存する損傷の数によって細胞の致死確率が異なるとするモデル式内のパラメータについて、修復時間の効果を調べた結果、時間依存する実測データの傾向をうまく説明し得るものであることが分かった。当初に予想した細胞生存率の傾向が確認されると共に、提案したモデルの妥当性も確かめられたことから、順調に進展していると考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後、より多くの実験を重ねてこれまでの知見を評価する他、提案したモデルにおけるパラメータの意味を生物学的な観点から明らかにする予定である。
マルコフ連鎖における定常分布の不等式系に基づく数値計算法と待ち行列モデルへの応用

本研究では,可算無限な状態集合上で定義された斉時かつエルゴード的な連続時間マルコフ連鎖における条件付き定常分布の新たな数値計算法を開発し,各種待ち行列モデルへの応用を目指す.具体的には,一般のマルコフ連鎖における条件付き定常分布を推移率行列の北西角がもつ情報から得られる線形不等式系で特徴付け,これを元に新たな条件付き定常分布の数値計算法を開発する.なお,この数値計算法では出力結果の誤差上界も同時に出力される.さらに,開発した数値計算法を基礎として,従来の行列解析法では取り扱うことができなかった各種待ち行列モデルに対して,それらに固有の構造を活用した数値的解法を確立する.本研究では,可算無限な状態集合上で定義された斉時かつエルゴード的な連続時間マルコフ連鎖における条件付き定常分布の新たな数値計算法を開発し,各種待ち行列モデルへの応用を目指す.具体的には,一般のマルコフ連鎖における条件付き定常分布を推移率行列の北西角がもつ情報から得られる線形不等式系で特徴付け,これを元に新たな条件付き定常分布の数値計算法を開発する.なお,この数値計算法では出力結果の誤差上界も同時に出力される.さらに,開発した数値計算法を基礎として,従来の行列解析法では取り扱うことができなかった各種待ち行列モデルに対して,それらに固有の構造を活用した数値的解法を確立する.
透過型メタサーフェス板を前置した低姿勢アンテナ構造体による多偏向ビーム形成

メタサーフェス板の特性を利用した電磁波通信機器が国内外で開発されつつある.本研究では透過型メタサーフェス板を創造し,これを給電アンテナ前方に配置することで,所望の1方向に1つ,あるいは異なる複数の方向に,それぞれ1つの電磁波ビームを放射できるように,新たなアンテナ構造体を実現した.この構造体は,薄型・低姿勢になっている.本構造を実現するにあたり,(A)周期的に配列された新たな素子から成るメタサーフェス板の電磁界を明らかにし,(B)メタサーフェス板の電磁界と給電アンテナからの放射界とを考慮して,1つ,あるいは複数の電磁波ビームを放射させるために,周期配列素子の最適構造と配列法を解明した.超表面(メタサーフェスとよぶ)の特性を利用した、新しい機能を有する電磁波通信機器が国内外で開発されつつある.本研究では、「透過型メタサーフェス板」を創造し、これを給電アンテナ前方に配置することで、所望の1方向に1つ、あるいは異なる複数の方向に、それぞれ、1つの電磁波ビームを放射できるように、新たなアンテナ構造体を実現する.その際、薄型・低姿勢構造体の構築を目指す.本構造を実現するために、1)「周期的に配列された新たな素子から成るメタサーフェス板」の電磁界特性を明らかにし、2)メタサーフェス板の電磁界と給電アンテナからの放射界とを考慮して、1つ、あるいは複数の電磁波ビームを放射させるために、周期配列素子の最適構造と配列法を解明する.今年度は、透過型メタサーフェス板を励振する給電アンテナとして、直線偏波用正方形パッチを採用し、その放射特性を解明した.本パッチは単方向ビームを有し、利得5.5dBiとなっていた.さらに、波長に比べて小さな金属正方形ループ(外周L、線幅W)を多数個配列して1層の透過型メタサーフェス板を構成した.金属正方形ループの外周Lを固定し、線幅Wを変動させた場合の解析を遂行した.線幅Wがすべて等しいとき放射ビームは基板に垂直な方向に形成されることを明らかにした.この垂直ビームは基板面上の電界位相分布を変えることによりチルトする.金属正方形ループの線幅を段階的に変えると、位相分布が変わり、高利得の一方向チルトビームが得られることを見出した.これに基づき、金属正方形ループの線幅を調整し、33度のチルト角で16.4dBiの利得を達成した.この構造での放射パターン、ビーム方向、VSWRの周波数特性の詳細を明示した.透過型メタサーフェス板(T-MS薄板)を励振するための給電アンテナを、中心周波数8 GHzで動作する様に設計した.給電アンテナとして、直線偏波用正方形パッチを採用した.放射パターン、利得、入力インピーダンスに関する理論値を収集した.同時に、波長に比べて小さな金属正方形ループ(外周L、線幅W)を多数個配列して1層及び2層のT-MS薄板を構成した.周波数7 GHzから9 GHz(中心周波数8 GHz)の電磁波が、T-MS薄板に入射した場合の基礎特性(透過係数、反射係数、薄板上の電界分布)を求めた.このとき、外周Lを固定し、線幅Wをパラメータとした.定量化のための、計算プログラムを作成した.同様のことを金属長方形ループに対しても一部遂行し、基礎特性を定量化した.定量化された基礎特性を実験により確認した.上記の結果を基にして、一偏向ビームを放射する『T-MS薄板前置アンテナ構造体』を検討した.ただし、この段階では、T-MS薄板の枚数を1枚とし、給電アンテナを直線偏波パッチアンテナとしている.このとき、T-MS薄板を、構造値の異なるループ素子の配列によって構成し、偏向ビーム最大角33度を得た.さらに2偏向ビームについても一部検討し始めた.超表面(メタサーフェスとよぶ)の特性を利用した,新しい機能を有する電磁波通信機器が国内外で開発されつつある.本研究では「透過型メタサーフェス板」を創造し,これを給電アンテナ前方に配置することで,所望の1方向に1つ,あるいは異なる複数の方向に,それぞれ,1つの電磁波ビームを放射できるように,新たなアンテナ構造体を実現する.この構造体は,薄型・低姿勢になっている.本構造を実現するために,1.「周期的に配列された新たな素子から成るメタサーフェス板」の電磁界特性を明らかにし,2.メタサーフェス板の電磁界と給電アンテナからの放射界とを考慮して,1つ,あるいは複数の電磁波ビームを放射させるために,周期配列素子の最適構造と配列法を解明している.1)前年度の結果に基づき,今年度,透過型メタサーフェス板を2層とし,直線偏波1偏向ビーム角のさらなる増加を検討した.その結果,54度の偏向ビーム角を達成できた.ビーム方向での利得は17.3 dBiと高利得化されたことも明示できた.同時に,透過型メタサーフェス板の1層構造を新たに構築し,直線偏波2偏向ビームに関する測定を実施した.結果として,42度の偏向ビームの発生を可能とした.2)新たに,給電アンテナを円偏波アンテナとした場合のメタサーフェス板1層構造・2偏向ビームについての実験を開始した.実験結果を考察するために,理論値の導出を同時に実施した.3)以上の検討結果に基づき,メタサーフェス板1層構造・円偏波4偏向ビーム放射について,検討し始めた.

最大偏向ビーム角,円偏波率,入力特性を解析上から明らかにした.2層の透過型メタサーフェス板を設置し,直線偏波・1偏向ビーム角のさらなる増加を検討した.その結果,1層のときに得られた偏向ビーム角36度を,54度へと増加できた.ビーム方向での利得は17.3 dBiであり,高利得を達成できたと言える.直線偏波2偏向ビームに関する実験を実施した.この時,1層の透過型メタサーフェス板を使用した.結果として,42度の偏向ビームの発生が可能となった.ビーム方向での利得は11.5 dBi,入力定在波比は2以下であることを明らかにした.給電アンテナを円偏波アンテナとした場合の2偏向ビームについて実験を開始した.このとき,給電アンテナの前面に装荷する透過型メタサーフェス板を1層とし,摂動素子付円偏波正方形パッチを給電アンテナとした.ただし,円偏波正方形パッチは単方向の放射パターンを有し,利得は約4 dBiであった.実験結果を考察するために,理論値の導出も同時に実施した.円偏波偏向ビーム数を2から4にするための新たな1層透過型メタサーフェス板を検討し始めた.理論解析によって,40度の4偏向ビーム角が実現できることを明らかにした.入力定在波比が2以下,および,最大偏向ビーム角度での円偏波率が3 dB以下であることを明示できた.超表面(メタサーフェスとよぶ)の特性を利用した,新しい機能を有する電磁波通信機器が国内外で開発されつつある.本研究では「透過型メタサーフェス板」を創造し,これを給電アンテナ前方に配置することで,所望の1方向に1つ,あるいは異なる複数の方向に,それぞれ1つの電磁波ビームを放射できるように,新たなアンテナ構造体を実現する.この構造体は,薄型・低姿勢になっている.本構造を実現するために,1.「周期的に配列された新たな素子から成るメタサーフェス板」の電磁界特性を明らかにし,2.メタサーフェス板の電磁界と給電アンテナからの放射界とを考慮して,1つ,あるいは複数の電磁波ビームを放射させるために,周期配列素子の最適構造と配列法を解明していく.最終年度は,前年度の結果に基づき,(A)円偏波4偏向ビーム放射についての理論結果を検証するために,実験を遂行した.結果として実験値と理論値との良い一致を得た.これにより透過型メタサーフェス板を1層とした状態での,2偏向ビームおよび4偏向ビーム放射についての検討が完了したことになる. (B)さらに,透過型メタサーフェス板を2層使用した状態での, 2偏向ビーム放射および4偏向ビーム放射を検討した.この検討結果から,ビーム最大偏向角度をこれまでの40度から60度へと増加させる方法が明らかになった. (C)以上の成果をもとに,偏向ビーム放射についての理論の体系化をはかり, journal論文を執筆した.本論文では,透過型メタサーフェス板を1層,2層,さらに3層まで増加させた場合におけるビーム偏向現象が明示されている.以上の成果をもって本研究を完了した.メタサーフェス板の特性を利用した電磁波通信機器が国内外で開発されつつある.本研究では透過型メタサーフェス板を創造し,これを給電アンテナ前方に配置することで,所望の1方向に1つ,あるいは異なる複数の方向に,それぞれ1つの電磁波ビームを放射できるように,新たなアンテナ構造体を実現した.この構造体は,薄型・低姿勢になっている.本構造を実現するにあたり,(A)周期的に配列された新たな素子から成るメタサーフェス板の電磁界を明らかにし,(B)
リアノジン受容体チャネル作動機構の原子レベルでの解明

本研究は、筋小胞体のカルシウム遊離チャネルであるリアノジン受容体(RyR)の作動機構を原子レベルで明らかにすることを目的としている。そのため、分子内に多数存在する疾患変異の表現型解析を行い、最近得られた原子レベルに迫る高分解能構造モデルと照合することでチャネル作動機構の予測を行い、さらに予測に基づく人工変異導入による検証を行う。平成30年度は前年度に引き続きCa2+およびカフェイン結合部位の機能解析を行うと共に、S1からS4の膜貫通領域および周辺部位の疾患変異体を作製して機能解析を行った。Ca2+およびカフェイン結合部位については、1カフェイン結合部位に存在するトリプトファン残基がCa2+結合部位を形成するC末ドメインのイソロイシンと疎水性相互作用することでCa2+結合ポケットを大きくして親和性を下げていること、2カフェインが結合するとトリプトファンの側鎖の向きが変わり、イソロイシンとの相互作用が切れることでCa2+結合ポケットが小さくなり親和性が増大すること、3カフェイン結合部位周辺の疾患変異はトリプトファンとイソロイシンの相互作用を低下させ、Ca2+感受性を増大することがわかった。この成果は論文発表した(Commun Biol, 1: 98, 2018)。S1-S4の膜貫通領域および周辺部位の疾患変異を作製したところ、S1セグメントの後半からluminal loopにかけて機能低下型変異が数多く見られた。この結果については今後、人工変異を作製して検証を行う予定である。昨年度に当初予定していなかった領域(リガンド結合部位)の変異体の機能解析を行ったため、本年度に当初予定していたS1からS4の膜貫通領域および周辺部位の疾患変異体の結果に基づいた人工変異体の機能解析が完了しなかった。そこで、来年度まで期間延長を行い、完了させる予定である。来年度はS1からS4の膜貫通領域および周辺部位の疾患変異体の結果に基づいた人工変異体の解析を行い、リガンド結合からチャネル開閉に至る制御機構についてまとめる予定である。平成28年度は、1型RyR(RyR1)のチャネル領域のS4-S5リンカーからC末端に存在する悪性高熱(MH)およびセントラルコア病(CCD)変異体を作製して、機能解析を行った。疾患変異導入RyR1はHEK細胞に安定発現した。チャネル活性はカフェイン感受性、小胞体内腔Ca2+測定および定量的リアノジン結合法によって評価した。MH変異はチャネル活性が著明に亢進していた。一方、CCD変異はチャネル活性が抑制されていた。特にS5領域後半の変異は著明な抑制を示した。現在、これらの変異を構造モデルと照合して、作動機構予測を行っている。人工変異体の表現型も解析中である。本年度に予定していたS4-S5リンカーからC末端までの領域の変異については、ほとんど解析が終了した。構造モデルとの照合による作動機構の予測および人工変異体の作製も順調に進んでいる。平成29年度はS1からS4の膜貫通領域および周辺部位の疾患変異体を作製して機能解析を行う予定であった。しかし、2016年にRyR1のクライオ電子顕微鏡像が発表され、Ca2+、ATPおよびカフェインの結合が提唱された(de Georges et al., Cell 167, 145-157, 2016)。これらは活性化リガンドとしてチャネル制御に重要であることから、急遽、これらのリガンド結合部位近傍の疾患変異を探索し、その機能解析を中心に行うこととした。RyR2のカフェイン結合部位に存在するトリプトファンの変異はCPVTを引き起こすことが報告されていた。この変異体を機能解析したところ、活性化Ca2+感受性が大きく増大し、カフェインに対する感受性が消失していた。リガンド結合領域の構造比較から、カフェイン結合部位のトリプトファンを介する疎水性相互作用がCa2+結合部位の親和性を制御している可能性が浮上した。そこで、関係するアミノ酸残基を置換した変異体を作製して検証実験を行ったところ、Ca2+結合部位とカフェイン結合部位が密接に関連してCa2+結合を制御していることが明らかとなった。この結果については論文にまとめて投稿中である。本年度は、当初予定していなかった領域(リガンド結合部位)の変異体の機能解析を主に行ったが、非常に興味深い結果を得ることが出来た。当初予定していたS1からS4の膜貫通領域および周辺部位の疾患変異体については、機能解析には至っていないものの変異体の作製は年度内に完了したことから、来年度に行うことが可能である。

そのため、分子内に多数存在する疾患変異の表現型解析を行い、最近得られた原子レベルに迫る高分解能構造モデルと照合することでチャネル作動機構の予測を行い、さらに予測に基づく人工変異導入による検証を行う。平成30年度は前年度に引き続きCa2+およびカフェイン結合部位の機能解析を行うと共に、S1からS4の膜貫通領域および周辺部位の疾患変異体を作製して機能解析を行った。Ca2+およびカフェイン結合部位については、1カフェイン結合部位に存在するトリプトファン残基がCa2+結合部位を形成するC末ドメインのイソロイシンと疎水性相互作用することでCa2+結合ポケットを大きくして親和性を下げていること、2カフェインが結合するとトリプトファンの側鎖の向きが変わり、イソロイシンとの相互作用が切れることでCa2+結合ポケットが小さくなり親和性が増大すること、3カフェイン結合部位周辺の疾患変異はトリプトファンとイソロイシンの相互作用を低下させ、Ca2+感受性を増大することがわかった。この成果は論文発表した(Commun Biol, 1: 98, 2018)。S1-S4の膜貫通領域および周辺部位の疾患変異を作製したところ、S1セグメントの後半からluminal loopにかけて機能低下型変異が数多く見られた。この結果については今後、人工変異を作製して検証を行う予定である。昨年度に当初予定していなかった領域(リガンド結合部位)の変異体の機能解析を行ったため、本年度に当初予定していたS1からS4の膜貫通領域および周辺部位の疾患変異体の結果に基づいた人工変異体の機能解析が完了しなかった。そこで、来年度まで期間延長を行い、完了させる予定である。昨年にリアノジン受容体のさまざまな状態の構造モデルが相次いで発表された。それらには開状態およびリガンド(Ca2+、ATP、カフェイン)の結合状態が含まれていた。これらの構造と照合することで、より詳細な作動機構予測が可能になると考えられる。リガンド結合によるチャネル制御機構を知るためには、チャネル領域のみ鳴らずリガンド結合領域の解析が必要となる。来年度以降は、それらについても解析を行っていく予定である。来年度はS1からS4の膜貫通領域および周辺部位の疾患変異体の機能解析を行うと共に、構造から予測から人工変異体の解析を引き続き行っていく。最終的には、リガンド結合からチャネル開閉に至る制御機構を解明することが出来るように実験を続けていく予定である。来年度はS1からS4の膜貫通領域および周辺部位の疾患変異体の結果に基づいた人工変異体の解析を行い、リガンド結合からチャネル開閉に至る制御機構についてまとめる予定である。検証用人工変異体の機能解析が終わっていなかったため、延長を行った。人工変異体の機能解析を行う。
問題解決能力を涵養する電気系分野の総合学習教材の開発

学生実験で行われる各種の測定実験では、ともすれば、ある現象をなぞらえるだけで、その実験のテーマとして扱われている現象やそれに伴う原理が、どのように日常生活で使われているのか、ということを体験する機会があまり無いように思われる。そこで、基本的な内容の測定実験でも、ある程度日常生活に関連したことを体験できないかと考えラジオと、その音量制御用リモコンを製作させることを考えた。これらが動作しない状態から動作する状態へ解決させることを通じて、各種電気電子回路の学習、ICの内部構造の理解、開発言語によるコード記述等総合的な学習はもちろん、それらに加えて問題解決能力を涵養できる教材を開発することを目的とした。まずラジオ教材部分についてであるが、ラジオの回路を、共振回路、高周波増幅回路、発振回路、中間周波幅回路、検波回路、低周波増幅回路と、電子回路の教科書に例として扱われている代表的な回路毎にわけ、最終的にそれをつなぎ合わせてラジオとすることを考えた。先に出した、6つの回路は、それぞれの回路毎に測定実験を行えるように製作した。しかし、まだ回路全てをつないでラジオの状態にしたとき、受信がうまくいかないので、ひとつひとつ問題を確認して、その旨をテキストとしてまとめることが今後の目標となる。次に音量制御用リモコン教材部分であるが、書籍を参考にして、赤外線通信の音量制御リモコンは製作した。しかし、内容は豊富かつ難解であり、まだ自分の理解が十分ではない。そこで、今後の予定として、前段階として赤外線通信でLEDを点灯させる回路とプログラムを作り、マイコンの基礎から学習できるテキストを作成したいと考えている。そして、赤外線通信の内容やそのプログラムが理解できれば、次にアンプの内容、それを制御するプログラム、最終的に音量制御という具合に、段階を追った内容で学べるようなテキストを作成したい。