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チベット医学と仏教の生命論ー臨床、身体技法からのアプローチー

本研究は、チベットの伝統医学と仏教にまたがる境界領域について、オイル・マッサージの臨床とヤントラヨーガの身体技法に焦点を当て、チベット文化の生命観について明らかにすることを目的とした。現地調査と文献研究によって、1オイル・マッサージの臨床技法とチベット医学の基礎理論、診断法2ヤントラヨーガの起源、実修、適用法、3その背景となる後期密教の身体=生命理論、およびそれと現代脳科学との異同について、明らかにした。その内容については、9本の論文(英文2、和文7)および、単行本(単著)1冊によって公刊した。3年間の研究の進展は、科学研究費助成金による調査によって、はじめて可能になった。深く感謝する。1、前年度の研究を踏まえ、ツボをめぐる『四部医典』の記述と実際のオイル・マッサージの臨床の異同について、文献研究、現地調査(チベット医学病院での臨床の参与観察、コンファランスへの参加、インタヴュー)の両面から明らかにし、また中国医学のツボとの関連について研究した。それによって、臨床では、『四部医典』にとどまらない多くのツボが用いられていること、またツボの効能が中国医学とは異なる例が多いことが明らかになった。これらについては、先行研究によって十分に明らかになっておらず、大きな成果だといえる。この点に関連して、後代の医学文献の研究に着手した。2、チベット医学とアーユルヴェーダ医学の診断、治療法の異同について明らかにした。チベット医学では風の過剰に対する治療が最優先すること、その背景には、後期密教の意識・身体論があることを明らかにした。この点は、たいへん重要な成果だといえる(アーユルヴェーダ学会で発表済み)。3、チベットに移植されたヤントラヨーガの中で最も古い「太陽と月の和合」に焦点を当てて研究した。その結果、1「太陽と月の和合」は、ハタヨーガおよび他のヤントラヨーガとの比較から、両者が分化する前の最も古い祖型を保つものと推測される。2ダンスと身体的ヨーガのあいだの連関、3ヤントラヨーガの三つの機能(悟り、健康法、治療法)とその背景にある意識論、医学理論、さらに聖者伝にみられる精神疾患の記述との関連を明らかにした。いずれも、まったく研究されたことがなく、たいへん大きな成果だといえる(その概要については、すでに論文としてまとめ、専門学術誌に掲載される予定である)。4、ヤントラヨーガと連関する密教舞踏、脈管と風のヨーガについて、文献・現地調査をもとに論文をまとめた(前者は国際学術誌に掲載予定。後者は発表済み)。最終年度にあたって、前年度までの研究を踏まえ、以下の研究を行った。1チベット医学のオイル・マッサージ(クニェ)において使われるツボについて、チベット医からの聞き取りおよび、17世紀以降の医学テキストの分析を行った。その結果、根本となる『四部医典』とは異なるツボがかなり多く存在することが明らかになった。これは、従来まったく理解されていなかった点であり、大きな収穫だといえる。また、オイル・マッサージ以外の外的治療法について、参与観察を行うとともに、ストレス緩和、鎮痛としての役割を確認した。これは、社会に研究の内容を還元する上で、たいへん重要な発見だといえる。2チベットに伝承されるヤントラヨーガについて、18世紀以降に実践されるようになったヤントラヨーガについて現地調査を行った。その結果、8世紀の「太陽と月の和合」とはきわめて異なることが明らかになった。これは従来まったく理解されていなかった点であり、世界的に見ても重要な発見である。3中国医学と道教の修行について、チベットとの比較のために、現地調査および文献研究を行った。特に「導引」について、運動としては「太陽と月の和合」とも共通のものがあるが、「気」の運用は臓器と経絡を中心に観念されており、医学理論との関係がより密接であることがが明らかになった。この点は、今後発展すべき重要な論点だと言える。4(i)「太陽と月の和合」のヤントラヨーガ、(ii)チベット仏教、医学の身体=生命イメージと現代の脳科学理論の共通点と相違点、(iii)チベットの生命論と女性性の関係、(iv)ヤントラヨーガと密接な関係を持つ密教舞踏、(v)チベットの生命論が現代世界において持つ意味について、計5本の論文を発表した。また学会発表を行った。全体を通じて、「チベットの生命論」をその医学、仏教の理論と実践の両面から明らかにするという目的を十分に達成することができたと考える。深く感謝する。1、『四部医典』(TIb. Rgyud bzhi)、およびその注釈書のなかにあるクニェ・マッサージについての記述を抽出し、それらの異同を検討した。この研究は、従来行われたことはなく、文献学上、重要な意義をもつといえる。

2、チベットに伝承されるヤントラヨーガのうち、おもに、『カーラチャクラタントラ』(プトン流)のテキストを検討し、それと中央チベットで伝えられているクニェ・マッサージとともに伝承されている治療ヨーガとの関連について、文献、臨床両方の観点から、比較、検討した。この研究は、従来全く行われたことがなく、重要な成果だといえる。3、インドにおいて、文献調査、収集を行った。さらに、ネパールで実践されているクニェ・マッサージについて、その由来、臨床の実際について、聞き取り調査を行い、今後のさらなる研究調査への土台づくりを行った。その結果、『四部医典』の記述や注釈書とはかなり異なる臨床実践ーオイルの調製その他ーが行われていることがわかった。4、ブータンに伝承されるヤントラヨーガについて、聞き取り調査を行った。今後、さらなる現地調査、参与観察を行うための土台を作ることができた。5、ブータンにおけるチベット医学の現状、マッサージの方法、オイル調製、適応対象について、実地調査、聞き取り調査を行った。以上を通じて、クニェ・マッサージとヤントラヨーガの背景にある生命イメージ、その歴史的由来、現代における臨床実践の実情についての理解を深めることができた。主題であるヤントラヨーガ、およびチベット医学のオイル・マッサージについて、文献および臨床の両面から、概要を明らかにするとともに、従来理解されていなかったポイントについて、新たな発見をすることができた。現地調査については、諸般の事情によって、調査地、時期などを一部変更したが、十分な成果を得ることができた。医学テキスト、ヤントラヨーガの一部についての文献学的解析をある程度終えることができた。また、実地調査によって、今後の研究を進めるために重要な視点、情報を得ることができた。基本方針に大きな変更はない。文献・現地調査の両面から研究を推進する。調査地、時期については、現地の事情について最新の情報を集め、最大限の成果が得られるように、必要に応じて変更することがありうる。最終年度にあたり、あらたな調査を踏まえつつ、研究の内容を報告書としてまとめ、印刷、刊行する。また、一般向けのチベット医学講習会をつうじて、社会への還元を行う予定である。基本方針については、変更はない。チベットでの調査については、今回、当地の社会情勢の変化によって、調査地を変更して、実施した。今年度以降も、状況を見て、調査地を変更し、最大限の効果を得られるようにする。当初の計画から変更はない。旅費、資料、人件費が支出の中心となる。それにくわえ、報告書の印刷、送料に使用する。当初の計画から大きな変化はない。文献・資料の購入、旅費、謝金が主なものとなる。
体節分化モデルを用いた骨、軟骨の分化決定過程におけるBMPの役割に関する研究

高等脊椎動物の体幹を構成する骨は、体節から硬節が生じそれが軟骨、骨へと分化して内軟骨性骨化を起こすことが知られている。我々は鳥胚に直接実験操作を加えることで、体節から骨軟骨の分化決定の機構を理解しようとしている。本研究では、BMP(Bone Morphogenetic Protein)に注目し、まずその内因性の遺伝子発現パターンをwhole mount in situ hybridizationにより検討し、次にBMPタンパクを担体と共に胚に埋入しその影響を調べた。本年度の得られた結果としては(1)BMP4は胚発生の2日に神経管背側に発現が認められ、3日、4日と発生が進むに従い、その発現は神経管のみならず側方の皮筋節背側、それをおおう上皮にも発現が認められた。(2)BMP2の発現はこの時期の体幹中心軸組織には認められなかった。(3)2日胚の胸椎レベルに体節背側のBMP2あるいはBMP4タンパクを埋入させ、1週間後に骨格標本を作製すると脊椎骨、肋骨、肩甲骨に変異が認められた。(4)3日胚のもっと発生が進んだ体節にBMP2タンパクを埋入させると1週間後に認められる変異は肋骨の変化が中心で脊椎骨の変化は全く認められなかった。(5)BMPタンパクによっておこる脊椎骨の変化は椎体より後方の要素にのみ起こり椎体そのものの変異は認められなかった。以上の結果より、軟骨前駆細胞が出現する時期より以前に体節背側に埋入されたBMPは、中心軸骨格のパターン形成に影響を与えることがわかった。このことから体節形成期に胚の背側に発現するBMP4は、中心軸骨格の形成の制御に関与している可能性が示唆された。今後体節発生期にBMPタンパクにより制御を受ける分子を検索し、骨格形成に至る過程を分子レベルで理解したいと考えている。
強相関電子状態と電子共鳴状態の基礎理論の開発と複雑な量子状態への応用

複雑な電子状態を記述できる分子理論を開発し、触媒反応のメカニズムや光機能分子の光物性を研究した。最先端の実験研究と協力して、触媒反応や光機能分子の解析を実施し、新しい分子・反応系の開発を目指した理論設計を行った。具体的には、金属微粒子による省エネルギー触媒反応、フラーレンやフタロシアニンなどのナノカーボンが示す有用な光物性、DNA損傷に関連する低エネルギーの電子が分子に及ぼす影響、有機分子から構成される太陽電池の光電子過程、水の酸化反応のための人工光合成などの量子的な過程について研究した。本研究課題では、強相関電子状態や電子共鳴状態を精密に取り扱うことのできる基礎理論の開発を行い、複雑な電子状態が本質である化学現象に応用することを目的としている。今年度は、実施計画で挙げた研究テーマについて下記の研究成果を得た。(1)強相関電子状態の理論開発では、強相関系を記述するSAC-Cl general-R法やCR-CC(2,3)理論を、金属錯体の励起状態やナノクラスターにおける触媒反応に応用した。金クラスターによるメタノール空気酸化反応では、反応が発熱的であることや、律速段階などの反応機構の詳細を解明し、エネルギーダイアグラムをCR-CC(2,3)で精密に計算した。また、密度汎関数法では汎関数としてMO6が有用であることを示した。(2)大規模系電子励起状態の理論開発では、Direct SAC-CI法の並列計算を実行し、大規模共役系分子である融合型フタロシアニン二量体、C_<60>フラーレン、コロネン誘導体などについて、世界で初めて電子相関理論による精密な励起状態の研究を行った。(3)電子共鳴状態の理論開発においては、複素吸収ポテンシャル(CAP)に基づくCAP/SAC-CI法を開発し、基礎理論を確立するために、ホルムアルデヒドの共鳴状態に応用し、電子透過スペクトルの詳細を解明した。特に、射影法(Projected scheme)を採用することによって、大規模分子系に応用できる方法の実装を行った。(4)量子ドット・太陽電池色素増感の量子過程の研究では、実験と協力し、D-D-π-A型の色素増感太陽電池の励起スペクトルや分子内電子移動励起の精密な理論解析を行った。さらに、TiO_2基板を含むクラスターモデルの理論計算を実施し、この色素は電子注入がダイレクト機構によって起こり、そのために光電変換効率が高いという知見を得た。(5)電子誘起化学反応の精密解析では、実験と協力し、シンナメート分子の光異性化について、励起状態における水素結合の効果を詳細に解析した。(1)強相関電子状態の理論開発では、強相関が重要となる微粒子触媒について検討した。金クラスターにおけるメタノール酸化反応について、高精度クラスター展開法であるCR-CC(2,3)法を用いて、DFT汎関数の評価や摂動法を用いた外挿法の研究を行った。(2)大規模系電子励起状態の理論開発では、励起状態の溶媒効果の理論(PCM-SAC-CI)、その線型応答理論と状態選択の方法の特徴、摂動法に基づいて多状態の溶媒効果を一挙に求める計算法について、理論の定式化、プログラムの実装、応用計算を行った。コロネンπ拡張系への応用、ビフェニルの励起状態の精密な帰属、減衰全反射遠紫外(ATR-FUV)分光法によるアミド拡張系の遠紫外領域の分光と水素結合の効果、紫外線遮蔽分子であるシンナメート誘導体の吸収スペクトルにおける置換基効果などについて研究を行った。(3)電子共鳴状態の理論開発においては、内殻電子過程を中心に研究を進めた。内殻二電子コアホール状態の分光、特に、分極ユニットの効果やN2O分子におけるオージェ過程、さらに、ヨウ素分子によるニュートリノ質量分光の可能性についても研究を行った。(4)量子ドット・太陽電池色素増感の量子過程の研究では、実験と協力し、クマリンをドナーとするD-π-A型の色素増感太陽電池の色素分子の励起スペクトルや分子内電子移動励起の精密な理論解析を行った。(5)電子誘起化学反応の精密解析では、電子移動型励起の化学指標のプログラムの実装、応用計算を行った。また、励起状態の構造論や蛍光エネルギーに関するTD-DFT法の汎関数の評価を行った。本研究課題では、強相関電子状態や電子共鳴状態を精密に記述する基礎理論の開発を行い、複雑な電子状態が本質である化学現象に応用することを目的としている。(1)強相関電子状態の理論開発では、強相関系を記述するCR-CC(2,3)法によりAuクラスターの励起状態の精密な解析を行った。また、アルミナ表面に担持されたAg微粒子による水素活性化のメカニズムを研究し、Ag原子のd-band中心との相関を示した。微粒子-担体の境界領域が触媒作用に重要な役割を果たすことを明らかにした。Au/Pdクラスターの幾何構造やスピン状態を遺伝的アルゴリズムおよび電子状態計算によって検討し、C-Cl結合活性化のメカニズムを明らかにした。(2)大規模系電子励起状態の理論開発では、摂動選択法の参照関数依存性について系統的に検討した。

また、溶質と溶媒の分極を一次の摂動論によって記述し、多数の励起状態の溶媒効果を一挙に求める方法を開発した。(3)電子共鳴状態の理論開発においては、新規の複素吸収ポテンシャル(CAP)を開発し、緩和法に基づいてその有用性を示した。さらにCAP/SAC-CI法に実装した上で、中規模分子の電子付加共鳴状態に適用し、共鳴エネルギーと寿命の計算に成功した。(4)光機能分子の量子過程の研究では、電荷移動色素の励起状態と電荷移動度を置換基効果と溶媒効果の観点から検討した。また、実験と協力し、カルボテトラシランのσ共役と電子スペクトル、MCDスペクトルの詳細な解析を行った。(5)電子励起化学反応の精密解析ではシンナメート分子の光異性化について、Pump-Probeレーザー分光の理論解析を実験と共同で実施した。本研究課題では、強相関電子状態や電子共鳴状態を精密に取り扱うことのできる基礎理論の開発を行い、複雑な電子状態が本質である化学現象に応用することを目的としている。H27年度は、実施計画で挙げた研究課題について下記の研究成果を得た。H26年度の未使用額が生じた要因であった大規模な理論計算と解析を実施し、国際シンポジウムにおいて招待講演を行った。(1)強相関電子状態の理論開発では、金クラスターのCO酸化反応についてDFT法の汎関数に関するベンチマークを行い、種々の微粒子触媒の反応メカニズムの解明を行った。金・パラジウム合金微粒子触媒によるウルマンカップリング反応のメカニズムや逆ハロゲン効果、金微粒子触媒によるフェニルボロン酸の反応サイクル、FeやFe-OをドープしたグラフェンおよびBNシートにおけるメタン活性化のメカニズムを明らかにした。(2)大規模系多電子励起状態の理論開発では、大規模系に適用できる高圧下の励起状態理論(PCM XP SAC-CI法)を開発し、高圧下におけるフランの特異的な励起状態の変化について明らかにした。また、実験と協力し、イミダゾールおよびベンズイミダゾール誘導体の励起状態の溶媒効果を解明した。(3)電子共鳴状態の理論開発では、様々な形状の分子に適用できる複素吸収ポテンシャルの開発に成功した。DNAおよびRNA核酸塩基やその誘導体の電子共鳴状態に適用し、最低エネルギーの状態だけでなく、高いエネルギー領域の電子共鳴状態を計算することに成功した。(4)光機能分子の量子過程の研究では、クマリンをドナーとするD-π-A型色素増感太陽電池の色素についてπスペーサーの種類や共役長・平面性と電荷移動距離の相関について系統的に検討した。(5)電子励起化学反応の精密解析では、密度を基盤とした電荷移動励起の化学指標を励起状態における水素移動反応などに適用し、その有用性を示した。複雑な電子状態を記述できる分子理論を開発し、触媒反応のメカニズムや光機能分子の光物性を研究した。最先端の実験研究と協力して、触媒反応や光機能分子の解析を実施し、新しい分子・反応系の開発を目指した理論設計を行った。具体的には、金属微粒子による省エネルギー触媒反応、フラーレンやフタロシアニンなどのナノカーボンが示す有用な光物性、DNA損傷に関連する低エネルギーの電子が分子に及ぼす影響、有機分子から構成される太陽電池の光電子過程、水の酸化反応のための人工光合成などの量子的な過程について研究した。
アロサミジン分子を基盤としたケミカルバイオロジーの新展開

キチナーゼ阻害物質アロサミジンの示す抗喘息作用の機能解析を行い、アロサミジンプローブと結合するキチナーゼ様タンパク質を鍵タンパク質として同定した。他のアロサミジンターゲット候補タンパク質を含めて組換体タンパク質発現系を確立し、アロサミジン類との相互作用解析等による抗喘息作用解明の基盤を築いた。アロサミジン生合成遺伝子クラスターの一部の取得に成功し、アロサミジンの放線菌に対するキチナーゼ生産促進作用の環境中での役割を探るための基盤を築いた。アロサミジン(allo)は放線菌の生産するキチナーゼ阻害物質であるが、哺乳類に対する抗喘息作用、放線菌に対するキチナーゼ生産促進作用を有することが最近明らかになった。本研究では、アロサミジン分子の作用機構をケミカルバイオロジーの手法を用いて解明することを目的とする。alloおよびallo類縁体でalloより強力な抗喘息作用示すデメチルアロサミジン(dma)のフォトアフィニティプローブを用いて、喘息マウス肺胞洗浄液中に存在するallo類特異的結合タンパク質の検出を以前と条件を変更した方法で試みたところ、キチナーゼ様タンパク質Ym1およびαアンチトリプシンが結合分子として同定された。組み換え体Ym1(rYm1)の大腸菌での発現を種々検討したところ、可溶性画分での発現には成功しなかったが、不溶性画分からリブォールディングを行うことでalloと特異的に結合する活性を有するrYm1を調製した。rYm1をin vivoでマウスに投与したところ好酸球遊走活性が観察され今後alloおよびdmaの作用解析を行う上で大きな一歩となった。allo生産放線菌Streptomyces sp. AJ9463の菌体無細胞抽出液から、dmaからalloへの変換を司る生合成酵素であるmethyltransferaseの精製を行った。硫安沈殿、陰イオン交換、各種HPLCカラムを用いて精製したサンプルをSDS-PAGEに供し、酵素活性と関連の見られるバンドのN末端アミノ酸配列解析を行い既知のmethyltransferaseとのホモロジーが得られた。AJ9463株のゲノム解析を外注し、ほぼ全遺伝子の配列を含む3000個程度のコンチグが得られた。今後のアロサミジン生合成遺伝子、キチナーゼの発現制御の解析がスムーズに行える基盤が整った。アロサミジン(allo)は放線菌の二次代謝産物でキチナーゼ阻害活性を有する。Alloは哺乳類に対する抗喘息作用、放線菌に対するキチナーゼ生産促進作用を有することが最近明らかになった。デメチルアロサミジン(dma)はalloの誘導体で喘息モデルマウスに対してalloより強力な抗喘息作用を示す。Dmaとalloの活性の違いを手がかりにallo類の作用機構の解明を試みることにした。Allo類の作用分子として2種類のキチナーゼ(酸性キチナーゼ、キトトリオシダーゼ)、3種類のキチナーゼ様タンパク質(Ym1、Ym2、BRP39)の可能性が高い。喘息マウス肺胞洗浄液の分析よりYm1が喘息時に肺で多く発現することを示した。また、酸性キチナーゼ、Ym2およびBRP39をコードする遺伝子のmRNA量も喘息時に上昇することが判明した。キトトリオシダーゼの遺伝子発現量に変化は見られなかった。これら5種のタンパク質の大腸菌での発現系の構築を試みた。現在、可溶性画分に組み換え体タンパク質が得られるように発現系の最適化を行っている。今後、5種のタンパク質を調製し、alloおよびdmaとの結合の強さをそれぞれのタンパク質を用いて調べる予定である。allo生産放線菌Streptomyces sp.AJ9463のゲノム解析を外注し、ほぼ全遺伝子の配列を含む3000個程度のコンチグが得られた。既知タンパク質とのホモロジー検索を行い、アロサミジン生合成遺伝子を含むと予想されるコンチグをいくつか選択することができた。AJ9463株のDNA断片を用いてコスミドライブラリーを構築し、異種株でalloを生産できるコスミドをスクリーニングすることにした。現在、コスミドのスクリーニングを開始しておりallo生合成遺伝子全長の取得を試みている。アロサミジン(allo)は放線菌の生産するキチナーゼ阻害物質であるが、哺乳類に対する抗喘息作用、放線菌に対するキチナーゼ生産促進作用を有する。抗喘息作用ではデメチルアロサミジン(dma)が、alloより強力な抗喘息作用を示す。allo類の抗喘息作用のターゲット分子の解明は、抗喘息薬開発のための新たなターゲットを提供する上で重要である。本研究では、アロサミジン分子の作用機構を解明することを目的とする。

アロサミジン類のマウスでの抗喘息作用のターゲット分子はキチナーゼ(酸性キチナーゼ、キトトリオシダーゼ)とキチナーゼ様タンパク質(Ym1、Ym2、BRP39)が考えられ、昨年度までに喘息モデルマウスの肺では酸性キチナーゼ、Ym1、Ym2およびBRP39をコードする遺伝子の劃mRNA量が増加しており、タンパク質の発現量として最も多いのはYm1であることを示した。dmaとalloの抗喘息作用の違いはこれらタンパク質との相互作用の違いによる可能性が高いと考えられる。そこで本年度は、酸性キチナーゼ、Ym1、Ym2およびBRP39とアロサミジン類の相互作用解析を行うためにそれら組換え体タンパク質の大腸菌での発現系を構築した。N末端にHisタグを付した組換え体Ym1はフォトアフィニティープロープを用いた実験でアロサミジン類との結合が示されたが高濃度で不溶化しITCでの解析が困難であった。そこでGSTとの融合タンパク質としてそれぞれのタンパク質の組換え体を作製した。現在それら組換え体タンパク質を用いて相互解析を行っている。一方、alloによって生産誘導されるキチナーゼ遺伝子はallo生合成遺伝子の近隣にコードされることが予想されallo生合成遺伝子の取得を試みた。生合成酵素の一つをコードすると考えられたDNA断片を基に生合成遺伝子クラスターと推定できる遺伝子を得ることができた。
離散力学系の代数的整数表現の基礎的研究

本研究は代数的整数論を用いることにより,セル・オートマトンを中心に,いわゆるコンクレストシステムの挙動につて解析することを目的として行った.以下主要な点につき報告する.(1)学術交流を密に行うことにより最近の研究の進行を把握でき,そのことが本研究内容の精密化に極めて有効であったこと,及び研究結果の報告に役立ったこと.(2)ワークステーション上のソフトウェアを用いることにより,大規模計算を行って実用的な研究に貢献できたこと,及び数値実験が高速に行えるようになったこと.(3)パーソナルコンピュータ上のソフトウェアについては,いわゆるウィンドウシステムを用いることにより良好なマン・マシンインターフェイスが得られたこと.(4)文房具(とくにOHP用のもの)を使って研究結果をより明確に報告できたこと.(5)研究結果についてはGauss-Seidel型セル・オートマトンと通常のセル・オートマトンとの関係を明らかにし,相互の変換方法を明らかにすることができたこと.このことはコンピュータの並列化に関係する.(6)同じローカル・ルールをもつセル・オートマトンについて,代数的整数論を用い,いわゆるp-進解析が有効であることを明かにしたこと.非線型のセル・オートマトンについて代数的整数論を用いた解析方法についてより精密な結果が得られたこと.本研究は代数的整数論を用いることにより,セル・オートマトンを中心に,いわゆるコンクレストシステムの挙動につて解析することを目的として行った.以下主要な点につき報告する.(1)学術交流を密に行うことにより最近の研究の進行を把握でき,そのことが本研究内容の精密化に極めて有効であったこと,及び研究結果の報告に役立ったこと.(2)ワークステーション上のソフトウェアを用いることにより,大規模計算を行って実用的な研究に貢献できたこと,及び数値実験が高速に行えるようになったこと.(3)パーソナルコンピュータ上のソフトウェアについては,いわゆるウィンドウシステムを用いることにより良好なマン・マシンインターフェイスが得られたこと.(4)文房具(とくにOHP用のもの)を使って研究結果をより明確に報告できたこと.(5)研究結果についてはGauss-Seidel型セル・オートマトンと通常のセル・オートマトンとの関係を明らかにし,相互の変換方法を明らかにすることができたこと.このことはコンピュータの並列化に関係する.(6)同じローカル・ルールをもつセル・オートマトンについて,代数的整数論を用い,いわゆるp-進解析が有効であることを明かにしたこと.非線型のセル・オートマトンについて代数的整数論を用いた解析方法についてより精密な結果が得られたこと.
カルパインの制御異常による胃粘膜損傷の発生機構に関する研究

常に外界(異物)に曝される胃腸粘膜には、複雑かつ様々な防御システムが備わっている。胃腸粘膜上皮の粘液分泌細胞に特異的に発現する細胞内プロテアーゼ、カルパイン8(CAPN8)とカルパイン9(CAPN9)は、複合体G-カルパインを形成して、外的ストレスに応答して作動する胃粘膜防御システムに働く。本研究では、CAPN8とCAPN9が複合体を形成する意義を明らかにすると共に、G-カルパインが粘液分泌細胞の移動を制御することで粘膜防御に関わる可能性を見出した。胃粘膜は複雑なシステムにより外的ストレスから保護されており、胃粘膜上皮表層の表層粘液細胞は大きな役割を果たす。我々は、この細胞に特異的に発現する細胞内プロテアーゼ、カルパイン8(CAPN8)とカルパイン9(CAPN9)について、ノックアウトマウスの解析から、これらが複合体G-カルパインを形成してストレスに応答した胃粘膜防御に働くことを明らかにしてきた。本年度は、(1) G-カルパインによる胃粘膜防御機構の検討と、(2)CAPN8と9の複合体形成の意義の解析を行った。(1)について、結腸ガン由来細胞株を用いたノックダウン実験で、G-カルパインが表層粘液細胞の増殖の制御を行うことを見出した。また、CAPN8では少なくとも1種類、CAPN9では6種類の一塩基多型(SNPs)が酵素活性の減弱・消失をもたらすことをin vitro解析によって明らかにして、胃粘膜損傷に伴う疾患のリスク因子としてのCAPN8/9の可能性を見出した。CAPN8/9による粘液細胞の増殖の制御機構の解明と、ヒト生検を用いたCAPN8とCAPN9の遺伝子及びタンパク質レベルの解析が今後の課題である。(2)について、昨年度確立した発現・精製系を用いてリコンビナントG-カルパイン及びその変異体を精製し、これらの性質を比較解析したところ、G-カルパインにおいてCAPN8はプロテアーゼ活性サブユニット、CAPN9は制御サブユニットとして主に機能することを明らかにした。これを分子レベルで説明するため、G-カルパインの構造解析を目指している。常に外界(異物)に曝される胃腸粘膜には、様々な防御システムが備わっているが複雑がゆえに不明な点も多い。研究代表者らは、胃腸粘膜上皮の粘液分泌細胞に特異的に発現する細胞内プロテアーゼ、カルパイン8(CAPN8)とカルパイン9(CAPN9)が、複合体G-カルパインを形成して、外的ストレスに応答して作動する胃粘膜防御システムに働くことを明らかにし、また、腸管免疫への関与を示唆する結果を見出してきた。本年度は、昨年度に引き続き(1)G-カルパインによる胃粘膜防御メカニズムの検討と、(2)CAPN8とCAPN9の複合体形成の意義解析を行い、さらに、(3)G-カルパインが関わる腸管免疫機序の解析を行った。(1)について、Capn8KOマウスとCapn9KOマウスの胃に対してアルコール以外によるストレスを与えた時の影響を検討した。ヘリコバクター・ピロリを野生型マウスおよび上記KOマウスに投与して一定期間後に胃の炎症を評価したが、実験操作の問題で同じ遺伝子型のマウスで炎症の程度にばらつきが生じてしまい、ヘリコバクター・ピロリ投与の影響をうまく見ることができなかった。(2)について、欠失変異体や点変異体を用いてCAPN8とCAPN9の相互作用部位を特定した。また、構造解析を行うため、これまでCAPN8とCAPN9のリコンビナントタンパク質発現に用いていた小麦胚芽無細胞系に代わる、大規模発現が可能なバキュロウイルスによる発現系確立を目指し、十分な力価を持つ組換えウイルスを得た。(3)について、CAPN8とCAPN9の腸管Th17細胞分化制御への関与を検討した。まず、CAPN8とCAPN9が血球系細胞に発現するか調べたが、発現しないことを確認した。次に、腸管Th17細胞分化に必須な腸内細菌の存在がCAPN8とCAPN9の活性化に及ぼす影響を調べた。野生型マウスとgerm-freeマウスの腸管におけるCAPN8とCAPN9挙動を調べたが変化は見られなかった。現在、他の可能性について検討している。カルパインはカルシウムによって活性が制御される細胞内プロテアーゼであり、多様な生体機能や病態へ関与する。研究代表者らは近年、胃腸特異的に発現するカルパイン8と9が複合体(G-カルパイン)を形成して胃粘膜防御に関わることを明らかにした。本年度は、ノックアウトマウスを用いた腸管における表現型の解析と、G-カルパインの構造解析に向けた組換えタンパク質の大量精製法の確立と、その酵素学的性質の解析を行った。カルパイン8/9ダブルノックアウトマウスの腸管におけるCD4陽性ヘルパーT細胞(Th17細胞)の数をFACSにより評価したところ野生型に比べて数が約半減していること、また、Th17細胞が産生するインターロイキン(IL)-17, 22の発現低下を見出した。

Th17細胞は、過剰な活性化が自己免疫疾患の原因となる一方、腸管粘膜固有層だけには常在して腸管免疫の恒常性に寄与すると考えられている。現在、解析するマウス個体数を増やして検討中である。リコンビナントG-カルパインの大量精製法については、大腸菌発現系では殆ど可溶性画分にG-カルパインが得られなかったことから、まず、小麦胚芽無細胞発現系を用いたところ、G-カルパインは安定に可溶性画分に得られたことから、これをNi-affinityカラムと陰イオン交換カラムにかけ、ほぼ単一に精製し、酵素学的性質の解析することに成功した。ただし精製G-カルパインは、精製中に一部が不安定化してしまい、精製後1ヶ月以内に完全に失活する問題点があることから、発現系にSf-9/baculovirus系を用いること等さらに条件の検討を行っているところである。G-カルパインが発現する粘液細胞の増殖・移動制御することを示唆する結果が得られたことは、G-カルパインによる胃粘膜防御のメカニズムを解明する上で大きな進展であった。また、CAPN8とCAPN9が複合体を形成する意義の解明に向けてCAPN8とCAPN9それぞれのG-カルパインにおける役割を生化学的に明らかにすることができたことも大きな進展であった。研究計画中におけるG-カルパインの結晶構造解析に向けて、本年度はリコンビナントG-カルパインの発現・精製系の確立をかなり進展させることができた。一方、G-カルパインによる胃粘膜防御のメカニズムについてはあまり進展させることができていないが、その過程において新たに腸管免疫への関与を示唆する実験結果を得ることができ、G-カルパインの生理機能解明に新たな可能性を見出すことができた。G-カルパインが関わる胃粘膜防御のメカニズムについて、アルコールや非ステロイド系抗炎症剤投与などによって胃粘膜損傷を引き起こした時の、胃粘膜粘液細胞の増殖・移動を組織学的に検討したい。具体的にはBrdU投与による増殖・移動のモニタリングを考えている。また、最近、G-カルパインの腸管免疫への関与を示唆する実験結果を得た。腸管Th17細胞分化制御への関与を念頭に免疫学的な解析を進めていきたい。G-カルパインにおけるCAPN8とCAPN9の役割分担を生化学的に明らかにできたので、構造解析により分子レベルで説明することを目指す。次年度は試料の結晶化の条件決定を目標としている。胃粘膜防御のメカニズムについて、アルコールの他に、高脂肪食の一定期間投与や、胃疾患の危険因子である非ステロイド系抗炎症剤(NSAIDs)やピロリ菌の摂取による胃粘膜への影響を調べたい。その上で、G-カルパインが発現する表層粘液細胞の微細構造の解析、表層粘液細胞の分化移動能、アポトーシス誘導亢進の有無、粘膜修復因子の発現レベルやサイトカインレベルの増減を調べる。また、腸管免疫については、Th17細胞分化におけるG-カルパインの役割について解析すると共に、Th17細胞の減少によりどのような病態をもたらすのか詳細に検討する。G-カルパインの構造解析に向け、より安定な大量発現・精製系の確立を目指す。
デザイナーチャイルドの是非:体外受精卵の遺伝子操作によるヒトの子をめぐる法政策

本報告書は、まず前半で、クローンベビーの規制、特に2002年来の国連での禁止条約をめぐる動きを調査した。結果からいえば、国際社会は「クローンベビーは望ましくない」と同意していたにもかかわらず、その出生を、早い時期に条約で禁止することには失敗した。この影響は、クローンベビー問題にとどまらない。これと並び、21世紀社会への挑戦となるであろう問題に「デザイナーチャイルド」がある。本稿ではこれを、「ヒト精子・卵子・受精卵の染色体上の遺伝子操作、いわゆるgermline engineeringを経て出生した子」に限定して論じた。クローン禁止条約策定の失敗は、21世紀へのインパクトがより大きい「デザイナーチャイルド」の国際規制の合意形成にも、暗雲をもたらしかねない。本報告書の後半は、クローンベビーと対比しつつ、日本ではあまり論じられなかったデザイナーチャイルドの危険性や「魅力」、誕生への賛否を検討し、国内外での規制が必要であることを示した上で、我々が現時点でできることは何か、解決策を提示した。具体的には、政府・総合科学技術会議が2005年5月にデザイナーチャイルドの是非について専門家を招いた上で議論を開始したことをふまえ、ヒトクローン技術等規正法の附則の下で、「ヒト受精胚の人の生命の萌芽としての取扱い[...]に関する総合科学技術会議における検討の結果を踏まえ[...]必要な措置を講ずる」内容として、デザイナーチャイルドの問題も含みうることを提案する。また、新たな科学技術の発展に、社会や法制度の設備が追いつかないという現状こそが、危急の問題であり、問題の解決に特化した体制が、行政・研究機関を問わず、分野横断的・学際的にに採られること、そこでは新たな問題を常に探求し、早く発見し、徹底的に議論し、解決策のストックをもっておくことが最も効果的であると結論づけた。1)本年度はまず、遺伝子操作とヒトの子・出生をめぐる重要な判決で、わが国では初めてH15年4月25日に東京地裁で出されたことを受けて、遺伝子操作と遺伝相談・カウンセリングをめぐる問題を検討し、今後のデザイナー・チャイルド研究への敷石とした。(11.の論文の第1番目に公刊。)2)次に国連でのヒトクローン胚をめぐる国際条約策定失敗と言う新たな動き(2003年11月)をふまえ、研究課題たるデザイナーチャイルドに直接関係する問題であることを明言し、デザイナーチャイルドの是非をめぐる論文を短いものではあるが、公刊した。(11.の論文の第2番目に公刊。)3)さいごにこの問題と進化生物学、進化心理学との関係の位置づけを明確化するために、この分野の専門家との研究会シンポジウムに招かれ、発表者として参加したり(JSTフォーラム、2004年2月)、学会「進化の隣人たち:遺伝子から心まで」(於京都大学、2004年3月6日7日、科研費で出張)に参加した。4)必要な基本書や、ハードウェア(パソコン)も整備した。1.遺伝学の発展がめざましい。医療への応用にも多くが期待されている。個人の遺伝子情報が日常的に扱われる現代では、「21世紀型の(遺伝子医療における)自律的決定」という新たな課題がある。遺伝子工学の発展により、クローンベビーのみならず、デザイナーチャイルド(遺伝子操作により誕生したヒトの子)すら可能になりつつある。そうした中、20034月と、2005年1月に順に、東京地裁判決、同事件高裁判決が出、重篤な遺伝性疾患については、医師に重い説明義務を課す方向が打ち出されつつある。和田は、それ以上に、新たな専門家による遺伝カウンセリングが必須と考える。

本研究では、倫理的にも法的にも許容される範囲のデザイナーチャイルドがありえるかも検討した。仮に、ありえるとしても、親への専門的カウンセリングは必要であろう。新たな科学技術の発展に、法制度の整備が追いつかない現状こそが危急の問題である。2.こうした事象の根底には、生命倫理問題が潜むことが多い。「一つの正しい答」が見いだせない中で、より長期的に、人類共通の倫理が方の基盤に見いだせるか、進化生物学・進化心理学の視点からも検討を行ったのが本研究である。まだ仮説段階ではあるが、ヒトの進化において、「進化上安定的な戦略(Evolutionary Stable Strategy ; ESS)」は確かに存在し、共有される倫理も、この枠内にとらえることが出来よう。
スペクトル制御による高出力軟Ｘ線光源の開発

高効率軟X線光源を実現するため,重元素多価イオンの持つ膨大な遷移から得られる帯域放射により,変換効率の改善を目指した.プラズマにおける自己吸収効果とスペクトル構造を制御することで光源の高出力化を図る.自己吸収効果は質量吸収係数と密度とプラズマの膨張距離に依存し,直接観測できない.そこで,間接的に測定するため,ターゲットの初期密度と照射パルス幅を変化させてスペクトルを観測した.ターゲットの初期密度を変化させた実験では,観測されたスペクトル形状に大きな違いは得られず,初期密度による吸収構造は観測されなかった.また,照射パルス幅を変化させた実験では,観測されたスペクトルはパルス幅に起因する自己吸収効果の影響よりも,発光に寄与するイオン量の影響が確認された.以上の結果から,重元素多価イオン光源において自己吸収効果の影響は小さいことが示された.顕微鏡で用いられる波長域内の光子数を増加させ,高効率化を図るために時間変化に対するスペクトル形状の変化を数値解析し,実験結果と比較した.重元素多価イオン光源における数値解析はレーザーパルスのピーク時刻で止まり,それ以降の計算が進められないのが現状である.この時のスペクトル形状の結果は実験と比較して2つある疑似連続スペクトル(UTA)構造の強度比が異なっていた.そこで,ピーク時刻以降スペクトル形状がどのように変化するのかを調べた.衝突輻射モデルを用いて得られる放射能率と質量吸収係数の電子密度・電子温度依存性を確認すると,密度・温度の変化によって, UTAの強度比が異なり,ピーク時刻における臨界密度近傍の最大電子密度に比べ,低密度低温側で所望のUTA構造を強く発光できることが確認された.この結果は実験において,低密度低温側のプラズマ領域を時空間的に広げることで,変換効率の改善に繋がり,高出力化を実現できる指針を与えたものである.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。コンパクトで帯域放射の高効率水の窓(波長2.34.4 nm)軟X線光源により,生体細胞をシングルショット撮影できる卓上型軟X線顕微鏡を開発し,研究室サイズで生命科学分野に貢献できるインパクトのある撮影を目指すことを目標とした.高効率水の窓軟X線光源を実現するため,従来の線放射ではなく帯域放射により,シングルショット撮影に必要な出力を確保し,変換効率も従来方式よりも10倍以上大きい0.1%以上にし,シングルショット撮像を実現しようとする研究である.このため,多価イオン光源のスペクトル構造と光学的厚みを制御することで,帯域放射光源を高出力化するとともに,この光源を組み合わせて軟X線顕微鏡の実証実験を行うことにした.最初に,スペクトル効率を改善するために,希薄プラズマによる白金多価イオンからの炭素の窓軟X線放射特性を明らかにすることにした.そこで,白金を対象とし,スペクトルの電子温度依存性を明らかにした.Unresolved transition array (UTA)スペクトル構造が波長4.6 nm近傍に観測された.また,電子温度は6001700 eVの領域で発光強度は強くなっており,電子温度の変化に対して鈍感であることが明らかになった.これらに加えて,衝突放射モデルを組み合わせて計算された放射能率の電子温度依存性も計算した.計算結果のピーク波長は長波長側に約0.4 nmずれており,発光強度が大きくなる電子温度も観測結果よりもやや低温であることが分かった.次に,レーザー生成ビスマスプラズマのスペクトル解析とスペクトル制御について簡単に報告する.二重パルス照射法により発光スペクトルの振る舞いと光子数を明らかにした.現在,放射流体数値解析を進めているところである.1年目は,(1)重元素多価イオン(特にBi)UTA光源の高輝度化・高効率化を,(2)多価イオン光源の放射流体シミュレーションを駆使するスペクトル構造の能動的制御することで達成するように研究を進めてきた.放射流体数値解析は状態方程式のほか,放射流体コードの改善を進め,実験結果とのベンチマークを行っている.これらと並行して,(3) Biプラズマ光源を生体顕微鏡に適用し,HeLa S3細胞をフラッシュ撮影し,撮像した結果から分解能などを評価しているところである.以上のことから,進捗状況はこの区分でよいのではないかと考えている.高効率軟X線光源を実現するため,重元素多価イオンの持つ膨大な遷移から得られる帯域放射により,変換効率の改善を目指した.プラズマにおける自己吸収効果とスペクトル構造を制御することで光源の高出力化を図る.自己吸収効果は質量吸収係数と密度とプラズマの膨張距離に依存し,直接観測できない.そこで,間接的に測定するため,ターゲットの初期密度と照射パルス幅を変化させてスペクトルを観測した.ターゲットの初期密度を変化させた実験では,観測されたスペクトル形状に大きな違いは得られず,初期密度による吸収構造は観測されなかった.また,照射パルス幅を変化させた実験では,観測されたスペクトルはパルス幅に起因する自己吸収効果の影響よりも,発光に寄与するイオン量の影響が確認された.以上の結果から,重元素多価イオン光源において自己吸収効果の影響は小さいことが示された.顕微鏡で用いられる波長域内の光子数を増加させ,高効率化を図るために時間変化に対するスペクトル形状の変化を数値解析し,実験結果と比較した.重元素多価イオン光源における数値解析はレーザーパルスのピーク時刻で止まり,それ以降の計算が進められないのが現状である.この時のスペクトル形状の結果は実験と比較して2つある疑似連続スペクトル(UTA)構造の強度比が異なっていた.そこで,ピーク時刻以降スペクトル形状がどのように変化するのかを調べた.

衝突輻射モデルを用いて得られる放射能率と質量吸収係数の電子密度・電子温度依存性を確認すると,密度・温度の変化によって, UTAの強度比が異なり,ピーク時刻における臨界密度近傍の最大電子密度に比べ,低密度低温側で所望のUTA構造を強く発光できることが確認された.この結果は実験において,低密度低温側のプラズマ領域を時空間的に広げることで,変換効率の改善に繋がり,高出力化を実現できる指針を与えたものである.2年目は,(3)細胞をフラッシュ撮影を進めるとともに,(2)多価イオン光源の放射流体シミュレーションを駆使するスペクトル構造の能動的制御する点について,放射流体数値解析は状態方程式のほか,放射流体コードの改善を進め,実験結果とのベンチマークを行い,光源の更なる高輝度化についての指針を得る予定である.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
感染動物モデル実験系樹立のためのカニクイザル抗ＨＩＶ因子解析

サルにおけるHIV-1の感染抵抗性因子としてTRIM5αと、TRIM5遺伝子にCypA遺伝子が挿入された変異によって生じるTRIMCypが知られている。HIV-1感染動物モデルを樹立するためには、サルTRIM5αやTRIMCypの性質を調べ、これらのタンパク質による感染抑制を回避するウイルスを作成する必要がある。カニクイザルのTRIM5遺伝子を調べたところ、TRIMCypの頻度がアカゲザルに比較して高かった。あるサル指向性HIV-1の感染実験にTRIMCyp変異を両染色体にもつ個体を用いた場合、変異を持たない個体よりも高いウイルス増殖が観察され、HIV-1感染動物モデルの樹立に一歩、近づいた。昨年度、サル指向性HIV-1の感染を抑制する因子として、カニクイザルにはTRIMCypとTRIM5aの2種類のアレルが存在することを示した。作成したサル指向性HIV-1はカニクイザルTRIM5aの感染抑制を回避することは適わなかったが、TRIMCypによる感染抑制は完全に回避することがin vitroの実験系において示した。本年度は、サル指向性HIV-1をTRIM5アレルを両方の染色体上に持つ個体(TRIM5a-homo)3頭とTRIMCypアレルを両方の染色体上に持つ個体(TRIMCyp-homo)6頭に感染させ、経時的に血液中のウイルス量を測定した。その結果、血中ウイルス量はTRIM5a-homoではピーク値が10^3コピー/mL程度であったのに対して、TRIMCyp-homoでは10^5コピー/mLと高かった。また、病原性の指標の1つとして測定した末梢血中のCD4陽性T細胞数は、TRIMCyp-homo個体において減少が見られ、感染成立の指標として、抗HIV-1抗体の誘導も強く見られた。血中のウイルス量は、TRIMCyp-homo個体においても、感染後6ー8週で検出限界以下となったが、抗CD8抗体の投与によりCD8陽性T細胞が減少するに伴って、再び血中ウイルス量の増加が観察され、TRIMCyp-homo個体においてサル指向性HIV-1は染色体ゲノムに組み込まれた状態で保持されており、CD8細胞による免疫により感染がコントロールされていることが明らかとなった。TRIM5αはアカゲザルで発見された抗HIV-1因子である。TRIMCypはTRIM5とサイクロフィリンAの融合蛋白質でやはり抗HIV-1活性を持つ。ワクチン開発に必須のHIV-1感染動物モデル実験系を樹立するためには、サルTRIM5αやTRIMCypの性質を調べ、これらの抗HIV-1因子を回避するHIV-1を作製する必要がある。昨年度はHIV-1のカプシドとvifを改変し、TRIMCyp遺伝子を両染色体に持つカニクイザル個体に感染させることで一定の増殖が得られたものの、この改変HIV-1の増殖はサル免疫不全ウイルスSIVmac239の増殖には及ばなかった。そこで本年度はカプシドにランダムな変異を導入したライブラリーを作成し、TRIMCypあるいはTRIM5αを高発現する細胞に感染させて、耐性能を持ち増殖効率の良いウイルスの分離を試みた。独立した2回の実験から得られたカニクイザルTRIMCyp耐性株に認められた変異は、H87R、A88G、P90D、P93Aの組み合わせとH87R、G89E、A92T、P93Tの組み合わせであった。それらの変異を導入したクローンウイルスは確かにカニクイザルTRIMCypに対する耐性は確認できたが、ウイルスの増殖能としては、昨年度の実験に用いたものとほぼ同程度に留まった。現在は、遅れて回収することができたカニクイザルTRIMT5α高発現下で増殖するウイルスの変異を同定中である。カニクイザルTRIM5αからの完全逃避変異を持つHIV-1はこれまで報告がないので、新しい変異HIV-1の候補として期待が持てる。Gagと相互作用する感染抵抗性因子としてTRIM5αと、Cyclophilin Aが知られている。近年、TRIM5遺伝子へのサイクロフィリンA遺伝子の挿入が、旧世界ザルで起きていることが報告された。そこでカニクイザルのTRIM5遺伝子を調べたところ、TRIMCypの頻度がアカゲザルに比較して高いことが明らかとなった。また、TRIMCyp遺伝子を持つ個体ではTRIMCypのCypA部分の配列に、66番目のアミノ酸がアスパラギン酸(D)でかつ143番目がリジン(K)のDKハプロタイプと、66番目のアミノ酸がアスパラギン(N)でかつ143番目がグルタミン酸(E)のNEハプロタイプの2つのハプロタイプが存在することが明らかになった。TRIMCypタンパク質の抗ウイルス効果を調べたところ、DKハプロタイプのTRIMCypはアカゲザルTRIMCypとは異なりHIV-1の感染を抑制し、HIV-2およびSIVmacの感染は抑制しなかった。

一方でNEハプロタイプのTRIMCypはアカゲザルTRIMCypと同様に、HIV-1よりもむしろHIV-2の感染を強く阻害したが、SIVmacの感染は阻害しなかった。TRIMCypの結合は、いわゆるCypA結合ループとして以前から知られているカプシドのN末端から数えて4番目と5番目のαヘリックス間のループ(L4/5)と考えられる。これまでに作成されたサル指向性HIV-1はL4/5をSIVmac由来のものに置き換えてあるが、いまだカニクイザルTRIM5αからの逃避は完全ではない。しかし、DKおよびNEの両方のハプロタイプのカニクイザルTRIMCypによる抑制は回避していることが明らかとなった。以上の結果から、今後、サル指向性HIV-1の感染実験はTRIMCyp変異を両染色体にもつ個体を用いることが望ましいと考えられた。本年度は、サル個体において、確かにサル指向性HIV-1が増殖が可能なことを示し、HIV-1感染サルモデル実験系が成立したことをが明らかとなった。感染初期過程に関わる宿主因子として、これまでTRIM5αに着目してきたが、カニクイザルにおいてはTRIM5遺伝子のTRIMCyp変異の頻度が高く、TRIMCypタンパク質の抗ウイルス効果のほうが重要であることが明らかとなり、研究は着実に進展している。今年度、TRIMCyp-homoの個体を選ぶことにより、カニクイザルにおいてHIV-1が増殖可能となったが、ウイルスが血液中に常に検出される持続感染の状態にはならなかった。サルTRIMCypによる感染抑制を回避するように、HIV-1のカプシド領域に変異を導入したために、ウイルスの増殖力そのものは親株よりも低下していることが原因と考えられる。次年度は、感染性の向上を目指したウイルスの改変と平行してヒト細胞由来の感染促進因子の探索を行う。今年度、サルにおけるHIV感染抑制因子についての詳細が明らかになり、TRIMCypを回避するHIV-1の作成に成功している。しかし、TRIMCypによる感染抑制を完全に回避してもなお、HIV-1のサル細胞における増殖は、ヒト細胞における増殖に比較して悪いことが改めて確認された。次年度は感染性の向上を目指したウイルスの改変と平行してヒト細胞由来の感染を促進する因子の探索を行う。計画に変更はなく、申請書に沿って執行する。今年度末にレトロウイルスの作成を委託したが、まだ完成していない(納品されていない)ために支出が次年度予定になった。H24年度は計画に変更はないので申請書に沿って執行する。
磁気浮上を利用した低周波重力波検出実験

本年度は、前半に超伝導磁気浮上型ねじれアンテナのロトタイプを開発し、その有効性-実現可能性などを実験的に検証した。その結果、試験質量を回転方向に対して非常に自由(ダンピング定数で1.2±0.7×10^<-8>Nms/rad,バネ定数3.6±2.1×10^<-7>Nm/radで)に支持することに成功した。また、0.2Hzで2×10^<-9>1/rHzという重力波振幅等価雑音の実現にも成功した。この雑音レベルは、他の周波数帯域と比べると必ずしも良くないが、0.1-1Hz帯域では世界成功レベルである。さらに、年度後半に簡易観測運転を行い、観測データを用いて電波パルサーPSR J2144-3933起源の連続重力波と初期宇宙に起源を持つ原始重力波に対する上限値を評価した。特に、このパルサーは、最長の周期8.51秒を持ち、標準のパルサー理論を超える性質を持っている。このようなパルサー起源の重力波探索は、異常パルサーの研究の面からも興味深い。上限値評価の結果、パルサー起源の連続重力波の振幅に対して2.8×10^<-8>の頻度主義的上限値と8.4×10^<-10>のベイズ的な上限値を信頼度95%で得た。原始重力波に対しては、宇宙の臨界密度で規格化された重力波のエネルギ-密度Ωと規格化されたハッブル定数hに対してΩh<8.1x10^<17>の制限を信頼度95%で得た。これらの上限値は他の周波数帯域で既に得られた値と比較して、数桁大きい値であるが、0.1-1Hz帯域の制限は初めてのものであり、既存の上限値と相補的な情報を我々に与えてくれるものである。我々は、ねじれ型と呼ばれる新しい重力波検出器の開発を行っている。これは、棒状試験質量が重力波による潮汐力で回転する効果を精密測定し、重力波を検出する装置である。特に、棒状試験質量支持に必要な高い支持力と低い損失を実現するために、我々は超伝導磁気浮上を採用する。本年度は、キーテクノロジーである超伝導磁気浮上型ねじれ振り子を実際に構成し、その支持力と損失を測定した。支持力の測定結果は約200gfであり、Frozen-image法による計算結果と一致する。また、損失の測定結果は、共振の鋭さを示すQ値に換算して約4000であった。他の方法で、約200gfという高い支持力とQ=4000という低損失を両立した例は無く、我々の提案するねじれ型重力波検出器に超伝導磁気浮上が非常に有効であることを実証した。また、実際に長さ20cmの棒状回転子を実際に構築し、実際に重力波に対する分解能としてどの程度なものを実現できるかの確認を行っている。理論的には、損失に起因する熱雑音が原理的に分解能を制限することがわかっている。現在までのところ、熱雑音レベルより約1桁大きいレベルの分解能まで実現することを確認した。これは力の分解能に換算して0.2pN/Hz^<1/2>程度である。この値は、世界各地で進められている力の精密測定実験と比較しても最高レベルの分解能に相当している。