hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
統計的規則性の潜在学習と人の記憶促進・抑制メカニズムの解明

本研究は,人が日常生活でどのような情報に基づいて対象を記憶しているのかについて,時系列順序という規則性に焦点を当てて検討した。参加者は,物体が同じ順序で現れる刺激列およびランダムに出現するランダム刺激列を観察した。また,終盤には規則性を壊す文字刺激が挿入された。その後,学習時に見ていた刺激かどうかを判断する記憶テストに参加した。実験の結果,ランダムに呈示された物体よりも同じ順序で呈示された物体を正確に記憶していることが示された。さらに,規則性を壊す文字刺激に対する記憶成績が低下することが示された。これらの結果は,人は順序という規則性に基づいて対象を効率的に記憶している可能性を示唆している。本研究では,人が日常場面で遭遇する統計的規則性(時系列順序情報)の学習と,人の記憶過程との関連性を明らかにすることを目的とする。本年度では,統計的規則性の学習が規則性を有する対象の記憶を高めるか否かを検討した。実験は統計的規則性を学習させる学習フェイズ,学習フェイズで呈示された刺激,学習フェイズでは呈示されなかった刺激かを判断する再認記憶フェイズ,学習フェイズにおいて実際に統計的規則性を学習できていたか否かを確認するためのFamiliarity判断課題の3段階で構成された。学習フェイズでは,意味情報を持たない新奇なオブジェクト刺激3つが常に同じ順序で呈示されるトリプレット刺激列,ランダムな順序で呈示されるランダム刺激列を作成した。学習フェイズではこれらの刺激列をミックスし,参加者はこの刺激列を観察した。直後の再認記憶フェイズでは,学習フェイズで呈示されたトリプレット刺激列とランダム刺激列を構成するオブジェクト,学習フェイズでは呈示されなかった新奇なオブジェクトが,1つずつランダムな順序で呈示された。参加者は,先の学習フェイズで実際に見たオブジェクトか,見ていない新しいオブジェクトかを判断した。最後のFamiliarity判断課題では,学習時と同一の順序で呈示されるトリプレット刺激列(例えば,ABC)と,学習時には順序としては呈示されなかったフォイル刺激列(例えば,AEI)が対呈示された。参加者は,どちらの刺激列の方が見覚えがあるかを判断した。実験の結果,規則性のない刺激列を構成するオブジェクトに比べて,規則性のある刺激列を構成するオブジェクトに対する記憶成績が促進されることが示された。この結果は,規則性の学習によって高められた刺激列の予測可能性が,刺激列を構成する個々の構成員に対する記憶を促進するメカニズムが存在する可能性を示唆している。本年度では,統計的規則性の学習が規則性を有する対象の記憶を高めるか,さらに規則性を妨害する対象の記憶を抑制するか否かについて検討した。実験は学習フェイズ,再認記憶課題,Familiarity判断課題の3段階で構成された。学習フェイズでは,3つのオブジェクト刺激が同じ順序で呈示されるトリプレット刺激列,ランダムな順序で呈示されるランダム刺激列をミックスした刺激列を作成し,参加者はこの刺激列を観察した。学習フェイズの後半では,トリプレット刺激列の間に規則性を壊す妨害刺激が挿入された。再認記憶フェイズでは,学習フェイズで呈示されたトリプレット刺激列とランダム刺激列のオブジェクト,学習フェイズでは呈示されなかった新奇なオブジェクトが1つずつランダムな順序で呈示された。参加者は,直前の学習フェイズで実際に見たオブジェクトか見ていない新しいオブジェクトかを判断した。このような再認記憶課題は,トリプレット刺激列に挿入された妨害刺激に対しても実施された。最後のFamiliarity判断課題では,学習時と同一の順序で呈示されるトリプレット刺激列,学習時には順序としては呈示されなかったフォイル刺激列が対呈示された。実験の結果,ランダム刺激列のオブジェクトに比べて,トリプレット刺激列のオブジェクトに対する記憶成績が高いことが示された。一方で,規則性を妨害しない刺激と比較して,規則性を壊す妨害刺激に対する記憶成績が低下することが示された。これらの結果は,規則性の学習によって高められた刺激列の予測可能性が個々の構成員に対する記憶を促進し,規則性を壊す妨害刺激に対する記憶を抑制するメカニズムが存在することを示唆している。予定どおり2年目までに視覚統計学習と記憶促進・記憶抑制に関する行動実験を完了したため,研究は順調に進展していると考えられる。本年度では,統計的規則性の学習による記憶促進および記憶抑制過程の神経基盤を検討するために,fMRI実験を実施した。メインの実験は学習フェイズ,再認記憶フェイズで構成された。学習フェイズでは,3つのオブジェクト刺激が同じ順序で呈示されるトリプレット刺激列,ランダムな順序で呈示されるランダム刺激列をミックスした刺激列を作成し,参加者はこの刺激列を交互に観察した。学習フェイズの後半では,トリプレット刺激列およびランダム刺激列の間に妨害刺激として文字が挿入された。再認記憶フェイズでは,学習フェイズで呈示されたトリプレット刺激列とランダム刺激列のオブジェクト,学習フェイズでは呈示されなかった新奇なオブジェクトが,1つずつランダムな順序で呈示された。このような再認記憶課題は,トリプレット刺激列に挿入された文字刺激に対しても実施された。

実験の結果,ランダム刺激列のオブジェクトと比較して,トリプレット刺激列のオブジェクトに対する記憶成績が高いことが示された。一方で,規則性を妨害しない文字と比較して,規則性を壊す文字に対する記憶成績が低下することが示された。これらの結果は,規則性の学習が刺激列を構成する個々の構成員に対する記憶を促進し,規則性を壊す妨害刺激に対する記憶を抑制するメカニズムが存在することを示唆しており,昨年度までの先行実験の結果が追試された。課題遂行中の脳画像については,現在解析中である。本研究は,人が日常生活でどのような情報に基づいて対象を記憶しているのかについて,時系列順序という規則性に焦点を当てて検討した。参加者は,物体が同じ順序で現れる刺激列およびランダムに出現するランダム刺激列を観察した。また,終盤には規則性を壊す文字刺激が挿入された。その後,学習時に見ていた刺激かどうかを判断する記憶テストに参加した。実験の結果,ランダムに呈示された物体よりも同じ順序で呈示された物体を正確に記憶していることが示された。さらに,規則性を壊す文字刺激に対する記憶成績が低下することが示された。これらの結果は,人は順序という規則性に基づいて対象を効率的に記憶している可能性を示唆している。予定どおり1年目に視覚統計学習と記憶に関する行動実験を行ったため,研究は順調に進展していると考えられる。今後は2年目までに得られた行動実験の結果を基に,視覚統計学習の記憶促進・記憶抑制の神経基盤を検討していく。実験心理学今後は1年目で得られた行動実験の結果を基に,視覚統計学習の記憶抑制の関係を検討していく。
過去と未来を想うこころの発生

現在の事象から解放され、こころの中に過去や未来を描く私たちの日常的な働きは、進化史の中でいつどのようにして発生したのか。本課題の目的は、多様な動物たちの「過去と未来を想うこころ」を、さまざまな手法を用いて分析し、体系的な系統発生研究を推進することである。平成27年度には、26年度に引き続き、1)「過去を想うこころ」、2)「未来を想うこころ」の2つの課題に関する行動的研究をおこなった。1)に関しては、偶発的記憶のテストとして、特段に記憶することを要求されない単回生起事象の記憶の自発的想起の可能性を、ネコ、デグー、ハムスター、ウマを対象に実施した。複数の採食場所のうち特定の箇所のみで採食が許されたただ一度の経験を、長い遅延時間経過後の突然の再訪問時に思い出して利用できるかの検討である。現在までのところ、やや明瞭度に種差は見られるものの、デグー以外の種に関しては、イヌですでに得られている結果と同様の行動傾向が見られた。すなわち、これらの動物は、初回の訪問時に食物の存在を確認しただけで食べなかった場所に最初に向かった。これらのことから、偶発的記憶を積極的に利用する能力は、考えられている以上に多くの動物に分有されており、進化的には古い起源を持つことが示唆される。2)に関しては、ハトを対象に、展望的記憶の利用可能性を検討した。背景課題となっている条件性弁別課題を定められた回数だけ完了すると、刺激画面はほぼ同じだが異なる課題(展望的記憶課題)を実施することが求められた。ヒトでは、展望的記憶課題を実行中、その実行時期が近づくにつれて背景課題の遂行成績が低下する。実験の結果、少数のハトではそのような結果が得られたが、大多数の個体では効果はなかった。課題を工夫してさらに検討する必要がある。またこれ以外に未来志向的な準備行動が可能かどうかの予備的検討を霊長類で開始した。27年度が最終年度であるため、記入しない。現在の環境刺激から離れ、こころの中に過去や未来を描く働きは、ヒトだけが持つ特権なのだろうか。本課題の目的は、これを多様な系統の動物で比較検討することを通じて明らかにすることである。平成26年度には以下のような成果を挙げた。1)過去を描く能力として、一度きりの経験から偶発的に記憶した情報を取り出して、自身の適応的な採餌活動に利用できるかを、シリアンハムスター、デグー、ネコを対象に検討した。具体的には複数箇所の餌場を順次訪問させ、そのうちの1箇所でのみ採餌を許容した。その後遅延時間を置いてから、再度餌場を自由に訪問させた。ハムスターとデグーでは明瞭な結果が得られなかったが、ネコでは、イヌ同様に、食べることのできなかった餌場を優先的に訪問することがわかった。これは単回の偶発的経験を想起した結果と考えられる。また同様の実験を、ウマを対象にして開始した。2)未来を描く能力として、ハトを対象に、展望的記憶の検討を開始した。基礎課題として線分長の長短分類課題を遂行させ、一定試行回数の後に、より簡単に報酬の得られる課題を挿入した。長短分類課題の成績が、挿入課題の予期によって影響を受けるか否かを検討したところ、6羽中3羽の個体では、挿入課題が近づくと、長短分類課題の成績が悪化した。これは展望的記憶からの予測に一致するが、残る個体では現在のところそうした傾向は見られていない。手続きを修正して、さらに検討する必要がある。これらの実験に関して、計画班や公募班との共同研究を開始した。

またこれ以外に未来志向的な準備行動が可能かどうかの予備的検討を霊長類で開始した。実績概要欄に記載の通り、特に過去を描く能力については、当初予定していた以上の多様な動物種を対象に実験資料を得ることができた。未来を描く能力については、さらに手法的洗練が必要だと思われるが、他班との共同研究も含め、より広い種比較に向けて、見通しは非常に明るい。27年度が最終年度であるため、記入しない。進行中の実験を、必要に応じて実験手続きに修正を加えて完了させる。未来を描く能力の検討により力を注ぎたい。今年度は新たにオカメインコとニワトリを被験体に加える予定である。また計画班との共同研究として、チンパンジーとボノボを対象に加える。新たな検討課題としては、偶発的記憶からの複合情報の取り出し、及び偶発性と情報統合性を備えた完全な形のエピソード記憶、衝動的行動の予見的制御、将来を見越したトークンの予期的選択、等について検討を開始したい。成果が得られたものから着実に論文化し国際誌に投稿する。7月の日本霊長類学会、8月のInternational Ethological Conference、9月の動物心理学会大会、日本心理学会大会等で、関連した研究発表をおこなう。
Dysbindinによる神経伝達物質受容体輸送メカニズムの解析

統合失調症の発症原因、発症機序およびその分子病態は現在もなお不明な点が多く、解明に向け研究の推進が望まれている。本研究では、有力な統合失調症発症脆弱性因子の一つであるDISC1に焦点を当て、その生理機能や分子間ネットワークを解明することにより、統合失調症の原因および病態の解明を試みた。まず、網羅的なDISC1の新規結合分子の同定をLC-MS/MSの手法を用いて行った。その結果、V-ATPase複合体を同定し、さらなる解析の結果、DISC1とV-ATPase複合体構成タンパクの直接結合を示した。そして、我々が作製したDISC1ノックアウトマウスを用いた解析により、シナプス小胞上に存在するV-ATPase複合体構成タンパクの減少が示唆された。本研究では、有力な統合失調症発症脆弱性因子の一つであるDISC1に焦点を当て、その生理機能や分子間ネットワークを解明することにより、統合失調症の原因および病態の解明を目指すことを目的とした。これまでの研究により我々は、DISC1の新たな結合分子として液胞型プロトンATPase (V-ATPase)複合体を同定しており、これらがDISC1の新規の生理機能に関わる可能性を見出した。この知見をもとに、生化学的、細胞生物学的手法により解析を進め、また近年我々が作製したDISC1ノックアウトマウスを用いることで、in vivoの脳内での液胞型プロトンATPaseに関連する分子動態の解明を行い、統合失調症の分子病態解明に努めた。神経細胞内においてDISC1/V-ATPaseの相互作用が存在し、DISC1がV-ATPaseの機能を制御していると仮定すると、シナプス小胞ならびに有芯小胞への影響が考えられる。In vitroでの解析において、DISC1と直接結合をするV-ATPaseサブユニット同定を行ったところ、小胞膜表面上でV0セクターとV1セクターを結びつける軸として働く、ATP6V1Dが強く結合することが示された。当研究室で作製したDISC1ノックアウトマウスを用いて、V-ATPase複合体のそれぞれのサブユニットの神経細胞内での局在をイムノブロット法を用いて検討したところ、野生型マウスと比較し、膜画分であるP2画分では違いが認められなかったが、粗シナプス小胞画分において、野生型と比較しDISC1ノックアウトマウスでは、ATP6V1Dの局在が減少していることが示された。このことは、DISC1欠損によるV-ATPaseを介した神経伝達物質放出機構への影響を示唆し、新たな統合失調症の分子病態を説明する機序である可能性が示された。発症要因としては、環境因子の関与や神経発達期の異常も考えられているが、双生児研究により、発症には何らかの遺伝的因子が働くことが知られており、連鎖解析や関連解析などの遺伝学的解析から、発症脆弱性因子の一つとしてDysbindin遺伝子が同定されている。Dysbindinと関連し、それ自体も発症脆弱性因子として発症機序ならびに病態生理に強く関与が示されてるDISC1について、プロテオミクスの手法により相互作用分子の同定を行った。その結果、Dysbindinと同様に、細胞内輸送(エンドサイトーシス、エキソサイトーシス)に関与する分子を多数同定した。また、作用分子の一つにV型H+-ATPase(V-ATPase)を同定した。V-ATPaseは、リソソーム、エンドソーム、ゴルジ体、シナプス小胞などの細胞内膜に存在し、細胞液側から、内膜の内側にH+を輸送するタンパク質複合体である。現在は、このV-ATPaseに着目し、神経細胞内でのDISC1との作用機構、シナプス小胞の動態などを、我々の研究室にて作製したDISC1ノックアウトマウスを用いて解析している。Dysbindinと同様に、統合失調症脆弱性因子であり細胞内輸送に関連する分子であるDISC1について、プロテオミクスの手法により相互作用分子の同定を行ったところ、神経伝達物質輸送に必須であるシナプス小胞の膜分子であるV-ATPaseを同定することができた。DISC1ノックアウトマウス由来の培養神経細胞およびマウス脳内において、シナプス小胞輸送に異常があるかどうかを解析する。また、統合失調症の分子病態解明のモデルとしてDISC1ノックアウトマウスに作業記憶や社会性、不安症状といった認知機能異常が起こるかどうかを、シナプス小胞輸送をもとに解析するとともに、脳内での責任領域や神経回路を特定し、行動薬理学的に解析していく。上記研究推進方策に対して、細胞培養用試薬、分子生物学的試薬、免疫抗体、薬理学的試薬、細胞観察用試薬・器具等を追加的に必要とします。
麻酔および手術侵襲が生体のサイトカイン産生に及ぼす影響

麻酔および手術侵襲が生体のサイトカイン産生に及ぼす影響について調べるために以下の実験を行った。(方法)静脈麻酔薬であるペントバルビタールを投与し,PaO2,PaCO2が正常範囲になるよう経気管的に人工呼吸器により調節呼吸を行った。術中は,血圧,心電図,心拍数,体温(直腸体温計)のモニタリングを行い経時的に測定を行った。術中の麻酔維持は,ペントバルビタールを臨床症状にあわせて適宜,静脈より投与した。採血は,静脈確保直後,麻酔薬投与直後,以後30分毎に行い,血中サイトカイン(TNF,IL-1,IL-6)濃度を測定した。(結果)1.麻酔中は,血中サイトカイン(TNF,IL-6)に有意な変動はみられなかった。2.手術侵襲に伴い,血中のIL-6は上昇した。3.手術侵襲に伴い,血中のTNFには有意な変動はみられなかったが,一部上昇する症例もみられた。4.いずれの試料についてもIL-1は検出することができなかった。麻酔および手術中,臨床上問題となるような異常はみられなかった。(考察)以上のことから,静脈麻酔薬(ペントバルビタール)は血中サイトカイン(TNF,IL-6)の変動に対して影響が少ないものと思われる。また,血中サイトカインの中では,IL-6が最も明確に変動することが考えられた。
2台のドップラーライダーによる都市大気の移流・乱流拡散の空間分布と時間変動の計測

1)2台のドップラーライダー計測:夏季(8月約2週間)に仙台市都心部の高層建築2棟(電力ホール、東北電力本店ビル)の屋上にそれぞれ1台ずつドップラーライダー(レンタル)を設置し、上空の風向・風速の鉛直成分や水平方向の変動成分の水平分布などと同時に鉛直方向の変動成分の鉛直分布を計測し、移流・乱流拡散性状の時間変化のデータが得られた。この結果を気象条件で分類し分析することで、海風進入時と内陸側からの風の進入時では上空の風向・風速の鉛直構造や、鉛直混合の性状が異なることが分かり、これらの時間変化を詳細に把握できた。2)仙台市内の小学校における温湿度の多点同時測定:既存の仙台市内計22か所の小学校百葉箱と、これに加えて新規に荒浜海岸公園にも百葉箱を設置し、百葉箱に入れた温湿度センサ付きデータロガーにて、仙台市広域の温湿度の空間分布及びその時間変化を測定した。これは1)の計測と同時に測定した。この測定により、海風進入時には沿岸地域から気温上昇の停止が生じる様子が確認された。3)風環境評価指標の検討:数値解析(LES)を実施し、着目する街区の風下側領域における風環境を予測し、風上側にある市街地が風下側の市街地の通風性能へ与える影響を評価した。4)GIS/DSMを併用したLES:LCZ(Local Climate Zone)区分に基づいて選定した仙台市内の13ケースの実街区の建物形状データを、衛星データ(DSM)に基づきGISによって生成した。これを対象にLESを実施し、各街区の歩行者高さにおける風環境の特性を分析した。「5.研究実績の概要」の「3)風環境評価指標の検討」、「4)GIS/DSMを併用したLES」は当初の今年度実施予定項目ではなかったが、研究が大幅に進んだため実施された。本成果は2019年度日本建築学会大会(北陸)で発表予定である。1)昨年度に実施した2台のドップラーライダー計測で得られた移流・乱流拡散性状の時間変化について、仙台市内の小学校における温湿度測定結果と併せて、種々の気象条件を基に類型化し、移流・拡散性状と温湿度分布と気象条件の関係を分析する。2)市街地内の地表付近における風環境改善効果と風下側の風環境へ与える悪影響を同時に評価する新たな風環境評価指標を検討すると同時に、提案した風環境評価指標の適用可否の評価を実施する。3)仙台市を対象に、昨年度の解析で不足していたLCZ区分に対してLESを実施し、実市街地の形状が地表付近の通風性能に及ぼす影響を分析するとともに、上空から市街地への風(運動量)の輸送メカニズムを明らかにする。また、気象条件毎に解析を実施する。交付額に基づきドップラーライダーのレンタル期間を短縮した結果、差額(次年度使用分)が発生した。

以下のように使用する予定である。「7.現在までの進捗状況」の通り、「風環境評価指標の検討」と「GIS/DSMを併用したLES解析」が当初の計画以上に進み、次年度に当初の計画以上の成果投稿・発表が可能となったことから、成果投稿に係る英文校正費、成果発表旅費に充てる計画である。
静止期がん細胞を標的とした抗がん剤の一次スクリーニング法:固型がん治療薬の選別を目指して

既存の一次スクリーニング法は、培養細胞を用いたものでも、担がん動物を用いたものでも、増殖期がん細胞の増殖能抑制効果に関する情報しか得られない。本研究で意図した第一点は、静止期にある培養細胞に被検物質を作用させその増殖能を失わせることができるか否かを判定し、固型がん組織内部の静止期がん細胞や休止期がん転移巣への治療効果に関する情報を得ようとするものである。第二点は静止期培養細胞に機能障害を引き起こすか否かを判定し、正常臓器細胞への毒性を予見しようとするものである。既存の制がん剤などを用いて検討した結果、本研究で意図した新しいスクリーニング法としての有用性の可能性が示された。年間数万という化合物や天然物が制がん性候補物質としてアッセイに提供されている現状を考えると、これらの検体から一次スクリーニングの段階で、出来るだけ多くの情報を提供できることは、制がん性候補物質のデザインにも資することになると考えられる。本スクリーニング法を用いて、もし、増殖期細胞と並んで静止期細胞の増殖能を失わせる物質が選別され、それが静止期細胞への機能障害が無いことが示されれば、固形がん組織全体の死滅あるいは増殖阻止が期待され、しかも高い選択毒性も期待できよう。一方、今までには殆ど知られていないが、栄養環境の悪い静止細胞の増殖能だけを阻害する物質が選別されるとすれば、既存の制がん剤との併用により固型がんへの効果的な治療効果が期待できよう。今後、数多くの化合物についてランダムスクリーニングを行い、本スクリーニング法の有用性について結論を得たいと考えている。
液体He-3の磁性と超流動転移機構の理論

超流動^3Heの超流動転移は,スピンゆらぎすなわちパラマグノンを媒介とする引力相互作用によるとするのが定説であるが,最近のエアロジェル中の超流動^3Heの実験では,高圧までA相が出現せず超流動転移機構について再検討の必要性が生じている.エアロジェル中の^3Heでは,転移温度や超流動密度が抑制されており,エアロジェルが不純物として働いていることを示唆している.しかし,現段階では,均一分布不純物モデルを用いた理論は,NMR,捩れ振り子,超音波吸収などの実験を統一的に説明することが出来ず,不純物モデルの見直しが必要であり,また,エアロジェルが超流動転移に与える影響を調べる必要がある.本年度の研究では,エアロジェル中の^3Heの超音波伝播に対する不純物効果について調べた.実験では,不純物が存在するにもかかわらず,超音波の吸収の大きさは純粋な液体の場合と同程度である一方,吸収の温度依存性は純粋な液体と大幅に異なっている.散乱体であるエアロジェル分子が固定されていると考えると,音波の吸収はきわめて大きくなり,実験に対応しない.我々は,^3He準粒子が散乱されるときのエアロジェル分子の反跳効果を取り入れることで,吸収の実験値の温度圧力依存性を説明することに成功した.これによって,音波伝播に関するエアロジェルの不純物効果を明らかにすることが出来た.現在超流動相での超音波伝播の理論を展開中である.超流動相の音波の実験では音響インピーダンスの測定がよく用いられる.音響インピーダンスには境界効果が重要であり,境界効果に関する理論も平行して研究した.超流動^3Heの超流動転移は,スピンゆらぎすなわちパラマグノンを媒介とする引力相互作用によるとするのが定説であるが,最近のエアロジェル中の超流動^3Heの実験では,高圧までA相が出現せず超流動転移機構について再検討の必要性が生じている.エアロジェル中の^3Heでは,転移温度や超流動密度が抑制されており,エアロジェルが不純物として働いていることを示唆している.しかし,現段階では,均一分布不純物モデルを用いた理論は,NMR,捩れ振り子,超音波吸収などの実験を統一的に説明することが出来ず,不純物モデルの見直しが必要であり,また,エアロジェルが超流動転移に与える影響を調べる必要がある.本年度の研究では,エアロジェル中の^3Heの超音波伝播に対する不純物効果について調べた.実験では,不純物が存在するにもかかわらず,超音波の吸収の大きさは純粋な液体の場合と同程度である一方,吸収の温度依存性は純粋な液体と大幅に異なっている.散乱体であるエアロジェル分子が固定されていると考えると,音波の吸収はきわめて大きくなり,実験に対応しない.我々は,^3He準粒子が散乱されるときのエアロジェル分子の反跳効果を取り入れることで,吸収の実験値の温度圧力依存性を説明することに成功した.これによって,音波伝播に関するエアロジェルの不純物効果を明らかにすることが出来た.現在超流動相での超音波伝播の理論を展開中である.超流動相の音波の実験では音響インピーダンスの測定がよく用いられる.音響インピーダンスには境界効果が重要であり,境界効果に関する理論も平行して研究した.液体^3Heの強相関多体効果の研究において,原子間の相互作用から直接出発するのは困難であり,従来からHubbard模型を用いた種々の研究がなされてきた.ひとつは液体^3Heを強磁性に近い液体と見なしパラマグノン効果を考慮するDoniach,Engelsbergの比熱の対数項の理論やBeal-Monodらの帯磁率の理論である.超流動転移はパラマグノンを媒介とする引力相互作用によるとするのが定説であり,圧力が高いときには超流動A相,低いときには超流動B相が実現している事実を定性的には説明しているが,常流動状態におけるパラマグノンの効果(例えば比熱の対数的温度依存性)が実験的に確認されたとは言い難い.本研究の目的は,液体^3Heでのパラマグノン効果を数値計算を用いて定量的に調べることである.従来から三沢は,Fermi液体では相互作用の結果,種々の物理量に対数依存性が必ず含まれ,その結果帯磁率の温度依存性に極大が見えるはずということを主張してきた.最近大阪市立大学の実験グループによって,その主張と一致する結果が観測されている.本研究では,帯磁率に対するパラマグノン効果の再検討を行った.動的帯磁率χ(q,ω)を含む自由エネルギーの一般的表式から出発し,広範囲の温度,磁場領域において数値計算を行い,比熱,磁化を調べた.χ(q,ω)としてRPA近似を用いるが,従来のパラマグノン理論のようにq,ω0の形で近似せずに数値計算を行った.その結果,対数依存性は表れるが,その符号は三沢の主張とは反対であり,パラマグノン効果のみでは帯磁率の温度依存性の極大は説明できないことが明らかになった.関連する研究として,超流動^3He薄膜のA-B転移,及び超流動密度の膜厚依存性の計算を行った.これらの結果はLT22で発表されている.液体^3Heの強相関多体効果の研究において,原子間の相互作用から直接出発するのは困難であり,従来からHubbard模型を用いた種々の研究がなされてきた.

ひとつは液体^3Heを強磁性に近い液体と見なしパラマグノン効果を考慮するDoniach, Engelsbergの比熱の対数項の理論やBeal-Monodらの帯磁率の理論である.超流動転移はパラマグノンを媒介とする引力相互作用によるとするのが定説であり,圧力が高いときには超流動A相,低いときには超流動B相が実現している事実を定性的には説明しているが,常流動状態におけるパラマグノンの効果(例えば比熱の対数的温度依存性)が実験的に確認されたとは言い難い.本研究の目的は,液体^3Heでのパラマグノン効果を再検討することである.本研究では,昨年度に引き続き帯磁率に対するパラマグノン効果の再検討を行った.動的帯磁率χ(q,ω)を含む自由エネルギーの一般的表式から出発し,広範囲の温度,磁場領域において数値計算を行い,比熱,磁化を調べた.χ(q,ω)としてRPA近似を用いるが,従来のパラマグノン理論のようにq,ω≒0の形で近似せずに数値計算を行った.その結果,対数依存性は表れるが,その符号は三沢の主張とは反対であり,パラマグノン効果のみでは帯磁率の温度依存性の極大は説明できないことが明らかになった.引き続き,パラマグノンのくり込みを考慮するSCR理論を適用して,帯磁率の温度,磁場依存性を検討している.関連する研究として,超流動3HeのA相が1軸異方性を持つことから,横波の音響ファラディ効果を観測できるかを検討した.これらの結果は日本物理学会で発表されている.超流動^3Heの超流動転移は,スピンゆらぎすなわちパラマグノンを媒介とする引力相互作用によるとするのが定説であるが,最近のエアロジェル中の超流動^3Heの実験では,高圧までA相が出現せず超流動転移機構について再検討の必要性が生じている.エアロジェル中の^3Heでは,転移温度や超流動密度が抑制されており,エアロジェルが不純物として働いていることを示唆している.しかし,現段階では,均一分布不純物モデルを用いた理論は,NMR,捩れ振り子,超音波吸収などの実験を統一的に説明することが出来ず,不純物モデルの見直しが必要であり,また,エアロジェルが超流動転移に与える影響を調べる必要がある.本年度の研究では,エアロジェル中の^3Heの超音波伝播に対する不純物効果について調べた.実験では,不純物が存在するにもかかわらず,超音波の吸収の大きさは純粋な液体の場合と同程度である一方,吸収の温度依存性は純粋な液体と大幅に異なっている.散乱体であるエアロジェル分子が固定されていると考えると,音波の吸収はきわめて大きくなり,実験に対応しない.我々は,^3He準粒子が散乱されるときのエアロジェル分子の反跳効果を取り入れることで,吸収の実験値の温度圧力依存性を説明することに成功した.これによって,音波伝播に関するエアロジェルの不純物効果を明らかにすることが出来た.現在,超流動相での超音波伝播の理論を展開中である.超流動相の音波の実験では音響インピーダンスの測定がよく用いられる.音響インピーダンスには境界効果が重要であり,境界効果に関する理論も平行して研究した.
イオン液体による木質バイオマスの液化機構の解明

イオン液体は木質バイオマスに対して、無触媒の液化反応媒体として機能し、木質バイオマスの主要構成成分であるセルロース、ヘミセルロース、リグニンのいずれも液化可能であることが明らかとなった。また、それらの成分の液化反応中に低分子化反応も併せて生じることも分かった。さらに液化や低分子化反応は、木質バイオマスの化学成分的な観点からも組織構造的な観点からも、不均一な反応であることが、本研究課題の遂行により明らかとなった。本研究では、バイオマスの有効利用を狙った、イオン液体を用いた新規な木質バイオマスの化学変換法の確立を目指し、未だ解明されていない木質バイオマスのイオン液体中での液化反応について、化学成分的な観点と組織構造的な観点の両面から検討を行い、それらの結果を融合させながら、反応機構の全容を明らかにすることを研究目的としている。その中で、本年度(平成25年度)は、各種イオン液体中での木材液化反応における化学成分変化の解明およびイオン液体中におけるセルロースおよびヘミセルロースの低分子化に関する検討を行い、下記のような研究成果が得られた。イオン液体としてピリジニウム系イオン液体処理によるスギおよびブナの液化挙動について検討を行った結果、木材の主要成分であるセルロース、ヘミセルロース、リグニンはいずれも液化されたが、特にヘミセルロースおよびリグニンが優先的に液化されることが明らかとなった。また、イミダゾリウム系イオン液体を用いた場合は、セルロース、ヘミセルロースの液化が優先的に生じており、用いるイオン液体により液化挙動が大きく異なることが判明した。さらに、これらのイオン液体を用いた液化反応の際には、木材成分が低分子化し、セルロースやヘミセルロースからセロビオース、グルコース、マンノース、キシロースなどの木材構成糖や、セロビオサン、レボグルコサン、5-ヒドロキシメチルフルフラールなどの糖分解物も生成することが明らかとなった。本研究では、イオン液体を用いた新規な木質バイオマスの化学変換法の確立を目指し、木質バイオマスのイオン液体中での液化反応について、化学成分的な観点と組織構造的な観点の両面から検討を行い、反応機構の全容を明らかにすることを研究目的としている。前年度(平成25年度)は、イミダゾリウム系イオン液体を用いた処理で、セルロース、ヘミセルロースの液化が優先的に生じること、さらに、液化した木材成分は低分子化し、各種単糖や糖分解物が生成することを明らかにした。それを受けて本年度(平成26年度)は、イオン液体中におけるリグニンの低分子化メカニズムの解明およびイオン液体中での木材液化反応における組織構造変化の解明を行い、下記のような研究成果が得られた。スギおよびブナから単離した摩砕リグニンを試料として、イミダゾリウム系イオン液体を用いて処理を行った結果、どちらの試料もイオン液体に速やかに可溶化した。可溶化したリグニン試料は、反応時間の経過とともに分子量の低下が見られたが、フェニルプロパン単位の化合物を多量に生成するような著しい変化ではないことが明らかとなった。しかしながら、収率は高くないものの、分解物としてバニリンやコニフェリルアルデヒドなどの低分子化合物の生成も見られたことから、リグニン試料の一部が分解を受けていることが判明した。また、組織構造変化に関する検討から、スギでは早材部は目立った構造変化は見られなかったが、晩材部において細胞同士の解離が見られた。また、ブナでは早材部、晩材部とも木部繊維において著しい膨潤が見られた。また、細胞表面の溶解、道管放射組織間壁孔における壁孔膜の破壊、木部繊維や柔細胞における二次壁と複合細胞間層の解離が観察された。これらのことから、イオン液体の反応性は、樹種や細胞の種類に大きく依存することが明らかとなった。本研究では、イオン液体を用いた新規な木質バイオマスの化学変換法の確立を目指し、木質バイオマスのイオン液体中での液化反応について、化学成分的な観点と組織構造的な観点の両面から検討を行い、反応の全容を明らかにすることを研究目的としている。前年度(平成26年度)は、イミダゾリウム系イオン液体を用いたリグニン処理において、リグニンが速やかに可溶化することや、リグニンの一部が分解を受け、バニリンやコニフェリルアルデヒドなどの低分子化合物が生成することを明らかにした。さらに組織構造変化に関する検討から、イオン液体の木材に対する反応性は、樹種や細胞の種類に大きく依存することが明らかにした。それを受けて本年度(平成27年度)は、イオン液体中での木材組織の液化反応におけるトポ化学的な解明を行い、下記のような研究成果が得られた。イミダゾリウム系イオン液体を用いてスギを処理し、ラマン顕微鏡分析を行った結果、リグニンは細胞間層およびセルコーナーに多く分布し、72時間処理後も多くが残存していた。一方で二次壁に多く分布しているセルロースおよびヘミセルロースは、72時間処理後までに細胞壁全体で大きく減少した。イミダゾリウム系イオン液体はリグニンおよびセルロース、ヘミセルロースを可溶化するが、細胞壁中においてセルロースおよびヘミセルロースとは均一に反応し、リグニンとは不均一に反応することが明らかとなった。この結果は前年度までの化学分析結果を裏付けるものであった。研究期間全体を通じて実施した研究成果として、イオン液体は木材に対して、無触媒の液化反応媒体として機能し、木材成分であるセルロース、ヘミセルロース、リグニンのいずれも液化することが可能であることが明らかとなった。

さらに、その液化反応は木材の化学成分的な観点からも組織構造的な観点からも、不均一であることが本研究課題の遂行により明らかとなった。イオン液体は木質バイオマスに対して、無触媒の液化反応媒体として機能し、木質バイオマスの主要構成成分であるセルロース、ヘミセルロース、リグニンのいずれも液化可能であることが明らかとなった。また、それらの成分の液化反応中に低分子化反応も併せて生じることも分かった。さらに液化や低分子化反応は、木質バイオマスの化学成分的な観点からも組織構造的な観点からも、不均一な反応であることが、本研究課題の遂行により明らかとなった。本年度(平成26年度)の研究計画では、1)イオン液体中におけるリグニンの低分子化メカニズムの解明と2)イオン液体中での木材液化反応における組織構造変化の解明を課題としていたが、両課題とも成果が得られており、学会での成果発表および査読付き論文発表にも結び付いていることから、順調に進展していると判断した。バイオマス化学本年度の研究成果を受けて、平成27年度は当初の研究計画に従って、下記のような研究を推進していく。1)イオン液体中での木材液化反応における組織構造変化の解明光学顕微鏡観察を行うことで、イオン液体で加熱処理を行った木材サンプルについて、詳細な組織構造変化の解析を行う。具体的には、組織構造が異なる針葉樹と広葉樹の各種組織構造について、イオン液体に対する反応性の違いを微細構造の点から明らかにしていく。また、走査型電子顕微鏡を用いた観察も併用しながら、より詳細な組織構造変化について明らかにしていく。さらにラマン顕微鏡などの分析顕微鏡を用いた解析も行うことで、各組織構造レベルでの化学成分組成変化についても明らかにしていく。この結果とこれまでの研究で明らかになっている化学成分組成分析の結果とを関連づけながら、各木材組織構造の反応性について考察を加えていく。2)イオン液体中での木材の液化メカニズムの解明前2年間および本年度の検討から得られた化学成分レベル、細胞レベル、組織構造レベルでのイオン液体の反応について総括しながら、イオン液体中での木材の液化反応のメカニズムについて、その全容を明らかにしていく。本年度(平成25年度)の研究計画では、1)各種イオン液体中での木材液化反応における化学成分変化の解明と2)イオン液体中におけるセルロースおよびヘミセルロースの低分子化メカニズムの解明を課題としていたが、両課題とも成果が得られており、学会での成果発表にも結び付いていることから、順調に進展していると判断した。本年度の研究成果を受けて、今後(平成26年度)は当初の研究計画に従って、下記のような研究を推進していく。1)イオン液体中におけるリグニンの低分子化メカニズムの解明木材から単離した摩砕リグニンについて、イオン液体中で処理した時の低分子化挙動について検討していく。このイオン液体反応系に対し、多糖の場合と同様にGPC、HPLCおよびGC-MS分析により、生成した化合物の分析を行い、イオン液体中でのリグニンの低分子化メカニズムの解明を試みる。2)イオン液体中での木材液化反応における組織構造変化の解明光学顕微鏡を用いて、イオン液体に浸漬した木材サンプルの加温下における組織構造変化について観察を行う。木口、まさ目、板目の3面を観察し、木材の各組織構造のイオン液体に対する反応性の違いを明らかにしていく。
インターネットによる同期型教育情報共有システムの開発に関する研究

資料提示機能と回答集計機能を有する、インターネットによる同期型教育情報共有システムを開発した。資料提示機能は、講義中に、プレゼンテーション用の資料等を、教師の操作に従って生徒の手元にブラウザに自動的(同期的)に表示させる機能である。Javaによる資料提示サーバプログラムと、教師用ページに組み込まれた教師用アプレット、および生徒用ページに組み込まれた生徒用アプレットにより構成され、それぞれデータの送受信を行う。また本機能では、資料がどれだけの生徒に提示されたかを表す資料提示率が教師用画面に表示され、教師がそれを把握することができる。さらに、教師の操作により、インターネット上の任意のページを生徒の手元のブラウザに提示することができる。回答集計機能は、生徒からのアンケート回答を集計し、その結果のグラフを表示する機能である。教師の操作により、生徒にアンケート画面が自動的に表示され、生徒はそれに回答する。生徒からの回答はサーバのCGIプログラムに送られる。サーバのCGIプログラムは、アンケート結果のグラフ、およびそれを表示するためのHTMLファイルを作成する。その後、教師の操作により、生徒の画面に結果のグラフが表示される。なお、生徒へのアンケート表示およびグラフの提示は、資料提示機能を用いている。本機能により、講義中に生徒のレスポンスをリアルタイムに得ることができる。資料提示機能と回答集計機能を備えた本システムにより、教師と生徒間の同期的な情報共有が実現でき、学習効果の高い講義が実現可能である。本年度は主として、Webサーバに蓄積された教育情報を登録ユーザに通知するシステムおよび、学習者の履歴収集機能を有するインターネット学習教材の設計・開発を行い、次のような成果を得た。1.教育情報自動検索通知システムの構築日本教育工学会および教育工学関連学協会連合の、大会発表文献および論文のデータベースを構築した。ユーザは、キーワードと電子メールアドレスを登録することにより、最新の論文等の情報を電子メールにより受け取ることができる。データベース更新時に、ユーザがあらかじめ登録したキーワード等を用いて、システムが自動的に検索する。自動検索で新規情報が見つかった場合は、ユーザに対して電子メールで通知するという機能を有している。2.学習者の履歴収集機能を有するインターネット学習教材の設計・開発インターネットを介してWebサーバにアクセスして学習を進める学習教材を、Javaアプレットを用いて開発した。学習機能としては、アニメーション機能、グラフィック機能、索引機能が提供され、各機能はインタラクティブ性が重視され、学習効果を高めている。また、履歴収集用アプレットにより、学習者のブラウザにおける学習履歴を蓄積する。表示文書名、表示時刻、グラフ表示などのインタラクティブ性を有するアプレットウィンドウにおける操作履歴、が収集される。収集された情報は、学習が修了時に学習履歴サーバに転送される。来年度は、本年度構築したシステムをベースに、同期的に情報を共有するシステムに発展させていく計画である。
循環器疾患における脈管作動物質の病態生理学的意義に関する研究

[目的]昨年度に引き続きACE遺伝子多型と体液性因子および心肥大との関係を検討したが、本年度は症例数を増やすとともに、BNPについても検討した。[対象と方法]心臓カテーテル施行例において、EF≧50%、かつ右房圧≦8mmHgの心機能正常と判断した149例を対象とした。末梢血白血球より抽出したゲノムDNAを用いてACE遺伝子型(II,ID,DD)を決定した。早朝空腹安静臥位の状態で採血し、血漿レニン活性(PRA)、血漿アンジオテンシンII、ANP、およびBNP濃度(PAI,PANP,PBNP)、ならびに血清ACE活性を測定した。左室心筋重量係数(LVMI)を心エコーにて計測した。[結果]ACE遺伝子型はII型68例、ID型67例、DD型14例であり、各群で年齢、男女比に差はなかった。EF、心係数、平均動脈圧、右房圧も各群で差を認めなかった。PRA、PAIIも3群で差がなかったが、Dalleleを持つ2群ではII群より血清ACE活性は有意の高値を示した(P<0.05)。PANPはDalleleを持つ2群(ID;26±2pg/ml、DD;21±3)でII群(38±5)より有意の低値を示した(P<0.05 vs II)。PBNPはDD群(29±7pg/ml)で低値ではあったが他の2群(II群;50±7、ID群;46±7)と有意の差はなかった。LVMIはDD群(165±7g/m^2)において他の2群(II;135±5、ID;137±6)より有意に高値であった(p<0.05)。[考察]ACE遺伝子多型が循環器疾患のリスタに関与する可能性が指摘されている。心機能が正常と思われる症例においてACE遺伝子多型とANP,BNPおよぼ植性の軟骨肉腫細胞や卵巣摘出動物等の実験動物を使用して,組織細胞化学的,分子生物学的な検討を行ってゆきたい。[目的]本年度はACE遺伝子多型と体液性因子および心肥大との関係を検討した。[対象と方法]心臓カテーテル施行例において、EFが50%以上でかつ右房圧が8mmHg以下を示し心機能が正常と判断した100例を対象とした。末梢血白血球より抽出したゲノムDNAを用いてPCRを行い、電気泳動にてII、ID、DDのACE遺伝子型を決定した。早朝空腹安静臥位の状態で採血し、血漿レニン活性(PRA)、血漿アンギオテンシンII、アルドステロンおよびANP濃度(PAII,PAC,PANP)、ならびに血清ACE活性を測定した。[結果]ACE遺伝子型はII型41例、ID型46例、DD型13例であった。3群とも年齢、男女比に有意差はなかった。EFは3群間で差がなく、心係数、平均動脈圧や右房圧にも3群間で差は認めなかった。

PRA、PAII、PACも3群間で差はなかったが、血清ACE活性はDD群において他の2群より有意に高値であり、PANPはDD群(19.6±3.3pg/ml)において他の2群(II;35.2±5.1,ID;35.7±6.1)より有意に低値であった(p<0.05vsII+ID)。一方、LVMIはDD群(157.0±5.0g/m^2)において他の2群(II;137.7±5.5,ID;137.4±6.2)より有意に高値であった(p<0.01vsII,ID)。[考察]ACE遺伝子多型が循環器疾患のリスクに関与するとされている。心機能が正常な症例においてACE遺伝子多型と体液性因子およびLVMIを検討した本研究においてDD型で血清ACE活性の高値とLVMIの増大が示された。PANPは心肥大で増加するとされているが、心肥大を示すDD型において低値を示した。DD型においてPANPが低値を示すことはANPが降圧、利尿、血管平滑筋細胞増殖抑制作用などの循環器疾患の病態を改善する作用を有していることを考慮するとDD型における循環器疾患のリスクの増大にANPの低下が関与する可能性も示唆され、興味深い所見と思われる。[目的]昨年度に引き続きACE遺伝子多型と体液性因子および心肥大との関係を検討したが、本年度は症例数を増やすとともに、BNPについても検討した。[対象と方法]心臓カテーテル施行例において、EF≧50%、かつ右房圧≦8mmHgの心機能正常と判断した149例を対象した。末梢血白血球より抽出したゲノムDNAを用いてACE遺伝子型(II,ID,DD)を決定した。早朝空腹安静臥位の状態で採血し、血漿レニン活性(PRA)、血漿アンジオテンシンII、ANP、およびBNP濃度(PAII,PANP,PBNP)、ならびに血清ACE活性を測定した。左室心筋重量係数(LVMI)を心エコーにて計測した。[結果]ACE遺伝子型はII型68例、ID型67例、DD型14例であり、各群で年齢、男女比に差はなかった。EF、心係数、平均動脈圧、右房圧も各群で差を認めなかった。PRA、PAIIも3群で差がなかったが、Dalleleを持つ2群ではII群より血清ACE活性は有意の高値を示した(P<0.05)。PANPはDalleleを持つ2群(ID;26±2pg/ml、DD;21±3)でII群(38±5)より有意の低値を示した(P<0.05 vs II)。PBNPはDD群(29±7pg/ml)で低値ではあったが他の2群(II群;50±7、ID群;46±7)と有意の差はなかった。LVMIはDD群(165±7g/m^2)において他の2群(II;135±5、ID;137±6)より有意に高値であった(p<0.05)。[考察]ACE遺伝子多型が循環器疾患のリスクに関与する可能性が指摘されている。心機能が正常と思われる症例においてACE遺伝子多型とANP,BNPおよびLVMIを検討した本研究においてDD型でLVMIの増大が示されDalleleを持つものでANPの低値が認められたことはDD型における循環器疾患のリスクの増大にANPの低下が関与する可能性が示唆された。一方、BNPはDD型で低値ではあったが有意差は認められなかった。このことはBNP値には左室肥大の影響がより強く反映していることが考えられ、興味深い所見と考えられた。
ヒトiPS細胞由来肝細胞を用いた家族性高コレステロール血症に対する移植治療の検討

ホモ接合体性家族性高コレステロール血症(HoFH)患者(c.901G>T)の末梢静脈血から疾患特異的iPS細胞の樹立を行い、肝細胞への分化誘導および肝細胞に特異的なマーカーの遺伝子発現の確認を行なった。その後、LDL受容体遺伝子などの脂質代謝に関連する遺伝子の発現や機能解析を行った。CRISPR/Cas9システムを用いたゲノム編集を行い、HoFH患者を由来とするiPS細胞より、ホモ接合性およびヘテロ接合性に野生型と同じ配列を持つiPSクローンを樹立した。肝細胞への分化誘導後、LDL取り込み能に関する解析およびHoFH患者末梢血単核球への免疫反応について検討を行った。本研究の目的は、ホモ接合型家族性高コレステロール血症患者より末梢静脈血より低侵襲に、(1)疾患モデルをiPS細胞を用いて構築すること、(2)遺伝子修復を行いLDL受容体の発現、LDLとり込み能の改善を確認すること、(3)ゲノム編集後のiPS細胞由来肝細胞の移植時の免疫反応について調べることである。平成27年度は対象となるホモ接合体性家族性高コレステロール血症患者より症例の選定を行い、症例の末梢静脈血から疾患特異的iPS細胞の樹立を行った。その樹立したiPS細胞について、多能性幹細胞の分子マーカー発現を確認、iPS細胞よりサイトカインを用いて肝細胞への分化誘導について行った。事前の検討では健常例を由来とするiPS細胞より、肝細胞への分化誘導を行っていたが、疾患特異的iPS細胞からも同様の方法を用いて分化誘導が可能であることを確認した。引き続き肝細胞に特異的なマーカーの遺伝子発現を確認し、LDL受容体、LDL取り込み能などの機能解析を行った。健常者から樹立したiPS細胞を由来とする肝細胞については、すでに機能解析を行っており、疾患特異的iPS細胞由来の肝細胞との比較についても引き続き行っていく予定である。ゲノム編集については平成27年度先行する研究として、いくつかの方法を用いて試みているが、未だ遺伝子修復には至っていない。引き続きゲノム編集を行い、正常配列に修復したことを確認した上で、再び肝細胞分化を確認し以降の研究へと発展させていく。疾患特異的iPS細胞に対する遺伝子修復についてはまだ達成しておらず、喫緊の課題として現在取り組んでいるところである。本研究の目的は、ホモ接合体性高コレステロール血症(FH)患者の末梢静脈血より低侵襲に、(1)疾患モデルをiPS細胞を用いて構築すること、(2)遺伝子修復を行いLDLR受容体の発現、LDL取り込み能の改善すること、(3)遺伝子修復後のiPS細胞を由来とする肝細胞移植時の免疫反応について調べることである。平成27年度は対象となるホモ接合体性FH症例の選定、および症例の末梢静脈血から疾患特異的iPS細胞の樹立を行った。樹立したiPS細胞については、多能性幹細胞の分子マーカー発現を確認し、iPS細胞よりサイトカインを用いて肝細胞への分化誘導を試みた。健常者から樹立したiPS細胞を由来とする肝細胞については、機能確認(LDL受容体の発現、LDL取り込み能、アルブミン合成能などを定量評価)を行った。平成28年度は、対象となる樹立したホモ接合体性FH患者を由来とするiPS細胞より、サイトカインを用いて肝細胞への分化誘導を行った。肝細胞に特異的なマーカーの遺伝子発現を確認し、特にLDL受容体遺伝子などの脂質代謝に関連する遺伝子の発現や機能解析を行った。過剰発現モデルの作成を検討していたが、すでに同様の報告が散見され、LDL取り込み能についてin vitroで確認されていたため、直接ゲノム編集を行い、遺伝子修復を試みる方針とした。現在ゲノム編集については喫緊の課題として取り組んでいるところである。LDL受容体遺伝子の変異に対するゲノム編集を行っているが、修復については達成しておらず、喫緊の課題として取り組んでいる。平成29年度は、CRISPR/Cas9システムを用いたゲノム編集を行い、ホモ接合体性FH患者由来iPS細胞より、WT配列と同配列を持つiPSクローンを樹立した。機能細胞への分化後、機能解析およびFH患者末梢血単核球への免疫反応について検討を行った。

ホモ接合体性家族性高コレステロール血症(HoFH)患者(c.901G>T)の末梢静脈血から疾患特異的iPS細胞の樹立を行い、肝細胞への分化誘導および肝細胞に特異的なマーカーの遺伝子発現の確認を行なった。その後、LDL受容体遺伝子などの脂質代謝に関連する遺伝子の発現や機能解析を行った。CRISPR/Cas9システムを用いたゲノム編集を行い、HoFH患者を由来とするiPS細胞より、ホモ接合性およびヘテロ接合性に野生型と同じ配列を持つiPSクローンを樹立した。肝細胞への分化誘導後、LDL取り込み能に関する解析およびHoFH患者末梢血単核球への免疫反応について検討を行った。ゲノム編集にて遺伝子修復を行い、並行して免疫応答の確認、肝細胞分化後の代謝に関する評価などを行う。ゲノム編集を行うことと同時に、修復が確認に時間がかかるような場合は正常LDL受容体発現モデルの作成も検討する。肝細胞分化誘導後の詳細な機能解析を行い、並行してLDL受容体遺伝子のゲノム編集による修復、必要があればウイルスベクターを用いた正常LDL受容体に関する強制発現モデルを用いた検討を予定していく。脂質代謝平成27年度予定していた海外学会での発表を見送ったため旅費が予算よりも減少したことと、予定していた遺伝子解析に関する費用が平成28年度以降に延期されたため。研究の遅れより国際学会での発表を行うことがなかったため予定していた旅費としての支出がなかったため。平成28年度海外学会での発表を予定。マイクロアレイなどの発現解析、シークエンスなどの遺伝子解析に使用予定。研究費は主に細胞培養関連費、抗体、染色関連試薬、ゲノム編集関連費、遺伝子発現解析費用など、本研究の遂行に必須である試薬に使用を予定している。