hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フェーズフィールド法によるミクロ組織の定量化と構造材料の新しい設計指針の提示

本研究は、フェースフィールド法により高温構造材料のミクロ組織形成をモデル化し、ミクロ組織制御に基づく材料設計基盤を構築することを目的とする。本年度は、前年度までに得られたニッケル基超合金における高温クリープ中のミクロ組織形成シミュレーション結果を基に、ミクロ組織変化と原子拡散現象の相関について検討した。まず、シミュレーション結果と実用合金CMSX-4の高温クリープ中のミクロ組織変化を比較することにより、母相(γ)と折出相(γ')の異相界面モビリティを算出した。次に、原子拡散係数データベースおよび平衡状態図の熱力学データベースを基に整備されている既存の拡散モビリティデータベースを利用し、CMSX-4合金の構成元素の拡散モビリティを算出した。以上の結果を用いて、シミュレーションにより得られたγ/γ'界面モビリティと構成元素の拡散モビリティの相関を検討した結果、実用合金におけるγ/γ'界面移動すなわちミクロ組織変化は、レニウム(Re)の拡散に律速されることが明らかとなった。レニウム(Re)はCMSX-4の構成元素の中で拡散モビリティが最も小さい元素である。これらの結果は、レニウム(Re)の添加が高温でのミクロ組織変化抑制の一役を担っていることを示唆している。以上の解析はすべて母相(γ)の拡散モビリティデータベースに基づいているが、今後、折出相(γ')について多元系データベースが整備されれば、フェーズフィールド法に基づくミクロ組織形成シミュレーションの精度がさらに向上することが期待される。本研究の目的は、高温材料のミクロ組織形成に影響を及ぼす因子、および、ミクロ組織と材料特性の相関をフェーズフィールド法により明らかにすることである。母相(γ相)と析出強化相(γ'相)からなるニッケル基超合金の組織形成過程について、弾性不均一性を考慮した計算プログラムを作成した。本年度は、物質・材料研究機構のTMS合金の弾性定数を用いた解析により、弾性異方性または剛性率の不均一性が高温でのミクロ組織形成に及ぼす影響を検討した。その結果、弾性異方性の違いが立方体状γ'相の安定性、および、γ'相粒子のサイズ分布の幅に影響を与えることが分かった。さらに、その影響は、γ'相の成長を等価円半径の三乗則で記述した場合の粗大化速度定数にも及ぶことが明らかとなった。一方で、剛性率の不均一性がミクロ組織形成に及ぼす影響は小さいことが分かった。他方、Type304オーステナイト系耐熱鋼の高温クリープ変形について、M_<23>C_6炭化物近傍における強磁性相(α相)の析出とクリープ転位量の相関をフェーズフィールド法により検討した。具体的には、炭化物近傍の転位のエネルギーがα相析出の駆動力の一部になるとし、古典的核生成理論を用いてM_<23>C_6炭化物およびα相の核生成・成長過程を再現した。転位の分布関数は、TEM観察による炭化物近傍の転位密度解析結果をもとに決定した。その結果、高温クリープにおける炭化物および強磁性相のモル分率変化の再現に成功した。この結果は、強磁性相の量がクリープ初期から増加し、クリープ後期に飽和するというこれまでの報告と一致するものであった。さらに、クリープ中の転位量を仮想的に変化させた計算により、転位量のわずかな違いが強磁性相の量の経時変化に大きな影響を及ぼすことが分かった。本研究の目的は、高温構造材料のミクロ組織形成をフェーズフィールド法によって再現し、ミクロ組織と材料特性の相関を検討することである。本年度は、ニッケル基超合金の高温クリープ変形とミクロ組織変化を同時にシミュレートする解析モデルを構築した。さらに、解析結果を既存の実験結果と比較し、構築したモデルの妥当性を検証した。本モデルは、母相(γ)と析出相(γ')により構成される二相ミクロ組織を解析対象としている。γ相中の非弾性ひずみを塑性ひずみとクリープひずみの和にて定義し、ひずみ構成式として、塑性ひずみについて古典的流れ則、クリープひずみについてMises型クリープ理論をそれぞれ適用した。初期組織として中央に四角形状γ'相を配置し、周期境界条件のもと二次元数値解析を行った。γ/γ'間の格子定数ミスフィット、各相の弾性定数、γ相の降伏応力として実用合金CMSX-4の物性値を採用した。その結果、引張応力軸に垂直なγ相へのひずみ集中、応力軸に垂直方向へのγ'相の粗大化が再現された。これら異方的なひずみ導入およびミクロ組織変化は、これまでの実験報告とよく一致していた。また、γ'相の異方性粗大化によりγ/γ'ラメラ構造を形成する際、異相界面近傍にて一時的にひずみ速度が増加する結果が得られた。一方、解析で得られたひずみ速度-時間曲線をCMSX-4の実験結果と比較したところ、遷移クリープ域初期の曲線が定量的に再現されていた。しかし、加速クリープ域のひずみ速度一時間曲線は再現されなかった。今後、ミクロ組織の不均一性を考慮した解析により、クリープ後期におけるγ'相の凝集・粗大化の再現が必要であると考えられる。

まず、シミュレーション結果と実用合金CMSX-4の高温クリープ中のミクロ組織変化を比較することにより、母相(γ)と折出相(γ')の異相界面モビリティを算出した。次に、原子拡散係数データベースおよび平衡状態図の熱力学データベースを基に整備されている既存の拡散モビリティデータベースを利用し、CMSX-4合金の構成元素の拡散モビリティを算出した。以上の結果を用いて、シミュレーションにより得られたγ/γ'界面モビリティと構成元素の拡散モビリティの相関を検討した結果、実用合金におけるγ/γ'界面移動すなわちミクロ組織変化は、レニウム(Re)の拡散に律速されることが明らかとなった。レニウム(Re)はCMSX-4の構成元素の中で拡散モビリティが最も小さい元素である。これらの結果は、レニウム(Re)の添加が高温でのミクロ組織変化抑制の一役を担っていることを示唆している。以上の解析はすべて母相(γ)の拡散モビリティデータベースに基づいているが、今後、折出相(γ')について多元系データベースが整備されれば、フェーズフィールド法に基づくミクロ組織形成シミュレーションの精度がさらに向上することが期待される。
アストログリアによるシナプス機能の調節

初代培養されたラットのアストロサイトに神経伝達物質を適用した場合のカルシウム応答には大きなばらつきがある。その原因を明らかにする目的で、培養アストロサイトのカルシウム応答に影響を与える因子を検討した。さらに、脳スライス標本を用いて、アストロサイトのカルシウム応答の脳機能における意義を検討した。EGFやBasic FGFのような成長因子はグルタミン酸やATPなどの刺激薬を適用した時や、細胞内IP3受容体を直接活性化させる薬物であるチメロサールを適用した場合のカルシウムオシレーションの発現に必須であることが判明した。これらの成長因子による処置は細胞内カルシウム貯蔵量を増大させ、アストロサイトの形状を繊維状に変化させた。これらの反応は全て炎症性サイトカイン(Interleukin-1β:IL1-βやTumor necrosis factor-α:TNF-α)、Lipopolysaccharide、やMAPK(Mitogen activated cytokinase)の阻害薬、U0126によって抑制された。この事実はカルシウムオシレーション発現にはMAPKが関与していることを示唆し、カルシウムオシレーションの発現は脳の機能と病理に影響を与える因子によって二重支配を受けていることを示唆している。スライス標本ではG-タンパク質共役型グルタミン酸受容体作用薬、t-ACPDを適用するとニューロンのカルシウム濃度が、アストロサイトで見られたのと同様な時間経過のオシレーションを示した。これは、アストロサイトに作用したt-ACPDによって生ずる細胞内カルシウムのオシレーションによってアストロサイトからグルタミン酸が遊離され、そのグルタミン酸によってニューロンの活動がフィードバック調節を受けていることを示唆している。本年度の実績は次の通りである。1)アストログリア細胞のダイナミックな活動の検出(主担当:工藤)ラット海馬スライス標本を電位感受性色素で染色し、電気刺激によって生ずる電位の発生源を解析した。その結果、グルタミン酸受容体を完全に遮断した後にも生ずる極めてゆっくりした脱分極電位はアストロサイトのグルタミン酸トランスポーター(GLTI)活性化に伴って生じていることが判明した。この電位は予想通りGLT1ノックアウトマウスではほとんど生じなかった(論文印刷中)。2)アストログリア細胞の細胞内Ca^<2+>濃度オシレーション発現条件設定(主担当:森田)培養アストログリア細胞において代謝調節型グルタミン酸受容体を刺激するとCa^<2+>濃度の激しいオシレーションが生ずることがある。このCa^<2+>オシレーションがアストログリアとシナプスの連動に寄与している可能性を解析する第一歩として、このオシレーションが確実に生ずる培養条件を確立した。3)アストログリア細胞の生体内標識(主担当:森田)シナプス周辺に存在するアストログリア細胞の活動を計測するため、アストログリア紳胞特異的な遺伝子にGreen Fuorescence Protein(GFP)を発現させるための実験系を確立した。4)神経損傷後にダリア細胞に発現する遺伝子の解析(主担当:木山)軸索に損傷を与えたラット舌下神経核を回収し、CDNAライブラリーを作成した。このライブラリーを用いて、ランダムにクローンをピックアップし神経傷害後にグリアに発現する遺伝子のクローニングをおこなった。これにより、cyctatin CやGFAPなどの既知の分子のほかに未知の分子が得られた。次年度はこれの機能解析に向けて研究を進める。マウス海馬においてグリア型グルタミン酸トランスポーター(GLT1)の生後発達を電位感受性色素を用いた解析法により検討した。GLT1ノックアウトマウスにおけるGLT1活性をべ一スラインとして野生型の活性を見ることにより、このGLT1は生後23週間で急速に発達することが明らかになった。海馬スライス標本を蛍光Ca2_+色素、Calcium greenで染色すると、CA1細胞体層からややはずれた位置に分布する細胞(赤外線顕微鏡でグリア細胞と同定)が選択的に染色された。これらの細胞は、代謝活性化型グルタミン酸受容体刺激薬、t-ACPDを適用すると、大きなCa2_+濃度上昇を生じたり、Ca2_+濃度の激しいオシレーションを生ずることを見いだした。

これらのグリア細胞は長期増強現象誘発刺激によりCa2_+濃度上昇応答した。このCa2_+応答とシナプス可塑性の関係を検討中である。無血清培地で培養したラット海馬のタイプIアストロサイトは線維状の形態をとり、t-ACPDにより確実にオシレーションを生じた。この細胞とオシレーションを生じにくい細胞についてCa2_+濃度調節に関わることが予測される種々の機能タンパク質の発現状態をPCR法で比較検索した。その結果、INADと呼ばれる機能タンパクの発現に差があることを発見した。正常および軸索に損傷を与えたラット舌下神経核についてディファレンシアルディスプレー法で解析し、膜結合型のメタロペプチダーゼ、DINE(Damage induced neuronal endopeptidase)を捉えることに成功した。この分子はニューロンに特異的に発現しており、末梢、中枢神経系のいずれにおいても損傷によって著しい増大を示した。また、DINEを発現させたCOS細胞ではC2セラミドによるアポトーシスが強く抑制された。これは、おそらくアンチオキシダント酵素群の活性化によるものと考えられる。海馬スライス標本におけるグルタミン酸遊離量の可視化計測法を二種開発した。そのうち、アストログリアのトランスポーター電位の計測により、海馬における長期増強発現時にグルタミン酸遊離量が増大していること証明できた。また、グルタミン酸受容体を強制発現させたCHO細胞の細胞内カルシウム量の計測による方法で虚血時の神経細胞死に関わる大量のグルタミン酸遊離を可視化解析することに成功した(Uchino et.al.2001.)。蛍光カルシウムプローブを局所的に適用することによって、グリア細胞とニューロンを染色してコンフォーカル顕微鏡で解析する方法で、G-タンパク質共役型のグルタミン酸受容体の活性化よって、グリア細胞にしか見られなかった細胞内カルシウム濃度の変動がニューロンにも生じていることを発見した。この事実はグリア細胞からニューロンへのシグナル伝達が生じていることを示唆している(論文準備中)。カメレオン蛍光タンパク質をミトコンドリア、小胞体、形質膜に特異的に発現させ、アストロサイトにおける細胞内カルシウム濃度の変動を部位特異的に測定することに成功した。シュワン細胞におけるCNTFの発現はRas-ERK系の情報伝達系の活性化によりネガティブに調節されており、他の栄養因子の発現とは全く逆であることが明らかになった。
無傷高等植物におけるホウ酸・低分子キャリア複合体の精製と構造決定

ホウ素が高等植物にとって必須元素であるが栽培実験において明らかにされたのは1923年である。以後70年以上が経過したがいまだにこの元素が細胞のどこでどのような作用によってその必須性を発揮しているのかは明らかにされていない。植物に含有されるホウ素には,ホウ素の供給量によって含有率が変動する水溶性ホウ素と,ほとんど変化しない水溶性ホウ素が存在する。不溶性のホウ素は細胞壁に結合して存在している。多くの種でその結合相手はラムノガラクツロナンIIと呼ばれてきたペクチン質多糖である。本研究では水溶性ホウ素の形態と局在部位を検討した。水耕栽培したフダンソウ(Beta vulgaris)緑葉から直径4mmのリ-フディスクを調製し約50枚をNMR測定ガラス管(外径5mm)に隙間なく充填した。ホウ素の移動があまり起こっていないと考えられる30分間の測定では,葉片に含まれるホウ素の97%がホウ酸として存在していた。葉片を測定ガラス管ごと凍結融解するホウ酸の約50%が4配位子を持つホウ酸アニオンに変化した。この結果は,ホウ酸が糖などのリガンドと結合したことを示している。つまり凍結融解処理によって膜構造が壊れるとホウ酸は糖と結合するようになるが,無傷植物ではホウ素はホウ酸の型で糖などに富む領域から隔離されていることが示唆された。そこで膜を透過しないクロモトロープ酸をこの葉片に与えるとただちにホウ酸-クロモトロープ酸複合体のシグナルが検出された。この結果は無傷植物に含まれる水溶性ホウ素のほとんどがホウ酸として存在し,その局在部位は細胞壁であることを示している。
新規2核ヘテロ混合原子価錯体の合成的研究

有機遷移金属錯体に導電性などの機能性が発現するメカニズムを明らかにする観点から、複核有機遷移金属錯体内での金属間相互作用に及ぼす種々の因子を、種々の遷移金属メタロセニルアセチリド錯体について検討した。1.Ru(ll)フェロセニルアセチリド錯体を合成し、その一電子酸化体の単離に成功した。この錯体はX線結晶構造解析によってその構造を確定できた。また、各種スペクトル測定によって、極めて大きな電子の非局在化した系であることが明らかになった。2.金属交換反応を用いて鉄(ll)フェロセニルアセチリド錯体を合成した。この一電子酸化体では、酸化サイトはフェロセニル部位に局在化しており、金属間での電子の非局在化は大きくなかった。3.ビスホスフィン存在下で光照射することによって、ホスフィンを配位した鉄(ll)フェロセニルアセチリド錯体を合成することができた。この錯体の一電子酸化体では、電子が両金属間に大きく非局在化していることが各種スペクトル測定から明らかになった。また、DDQやTCNQとの電荷移動錯体では、電子が分子全体に、受容体の電子受容能に応じて非局在化していることも明らかになった。4.フェロセニルアセチレンとクロル白金錯体との反応で、白金(ll)フェロセニルアセチリド錯体を合成した。この錯体の一電子酸化体では電子の非局在化はあまり大きくなかった。5.Ru(ll)ルテノセニルアセチリド錯体を、ルテノセニルアセチレンとクロルルテニウム錯体とから合成した。この錯体の一電子酸化体は不安定で単離できなかったが、二電子酸化体が安定に単離された。この錯体では、両金属上に生じる不対電子がスピンを相殺して安定化していた。ペンタメチルルテノセニルアセチリド錯体も合成しその性質を検討した。有機遷移金属錯体に導電性などの機能性を付加するメカニズムを明らかにする観点から、複核有機遷移金属錯体内での金属ー金属間の相互作用におよぼす種々の因子を検討するために、種々の配位子を有するルテニウムおよび鉄錯体のメタロセニルアセチリド錯体について研究した。以下にその結果を要約する。1)リチウムメタロセニルアセチリドと相当するヨウ化鉄錯体との反応で目的とする新規鉄アセチリド錯体が好収率で合成できた。メタロセニルアセチレンと相当するクロルルテニウム錯体をNH_4PF_6存在下で反応させたのち塩基で処理すると、目的とする新規ルテニウム錯体を好収率で合成できた。そして各種スペクトルデータおよびサイクリックボルタメトリーで、構造およびその電気化学的性質を明らかにした。【chemical formula】2)得られた錯体を各種酸化剤で酸化し、比較的安定な一電子酸化体を単離することができた。この一電子酸化体のIR・電子スペクトルおよびメスバウアースペクトルを測定し、これらの錯体が電子の非局在化した混合原子価錯体であることを明らかにした。3)電子の非局在化の程度は、金属原子上の配位子の電子供与性が大きくなる程大きくなることが明らかとなった。また、金属の種類の効果は予期に反してM=Ru>Feであった。4)ルテニウムルテノセニルアセチリド錯体(M=M'=Ru)では、電子が大きく非局在化した比較的安定な

2電子酸化体が単離できた。有機遷移金属錯体に導電性などの機能性が発現するメカニズムを明らかにする観点から、複核有機遷移金属錯体内での金属-金属間の相互作用におよぼす種々の因子を種々の遷移金属メタロセニルアセチリド錯体について検討した。以下にその研究結果を要約する。1.鉄カルボニルアセチリド錯体をビスホスフィン存在下で光照射すると、鉄ホスフィンアセチリド錯体(1)を高収率で得ることが出来た。これら錯体の一電子酸化体はきわめて大きな電子の非局在化した系であることが各種スペクトル測定によって明らかになった。2.ルテニウムルテノセニルアセチリド錯体(2)は、ルテノセニルアセチレンを相当するクロルルテニウム錯体とNH_4PF_6存在下で反応させ高収率で合成した。これら錯体の一電子酸化体は不安定で溶媒からプロトンを引き抜きビニリデン錯体を与えた。一方、二電子酸化体は安定な結晶として単離され、これは、両金属上に生じる不対電子が配位子を通してスピンを相殺した珍しい錯体である。3.ペンタメチルルテノセニルアセチリド錯体(3)を上と同様な方法で合成した。この錯体の一電子酸化体は(2)と同様にビニリデン錯体を与えた。一方、二電子酸化体では分子内でのプロトン移動が起こり、フルベン配位子を有する新たな錯体が得られた。4.フェロセニルアセチレンとクロル白金錯体との反応で白金フェロセニルアセチリド錯体(4)を合成した。これら錯体の一電子酸化体では、原子価間遷移がアリール置換基に直線的に依存した。
統合的アプローチによる東南アジアの民主化比較研究:国家-市民社会分析を中心として

今年度は前年度に引き続き、東南アジアの民主化比較の出発点となるフィリピンについての研究成果を公表するとともに('The Dilemma of Democratic Consolidation in the Philippines:Civic Organizations in Electoral Governance,' Philippine Political Science Journal, Vol.29,No,52,2007および「民主主義の定着・発展と市民社会-フィリピンにおける民間選挙監視団体の活動に注目して」〔小林良彰、富田広士、粕谷祐子編『市民社会の比較政治学』慶応大学出版会、2007年〕)、フィリピン、ミャンマー、インドネシアを中心とする東南アジアの比較分析に取り組んだ。これまで現地調査で収集した資料や聞き取り調査を踏まえて、市民社会の実態を詳細に把握しつつ、その共通性と差異性の整理を行った。その上で、3カ国の民主化過程において、市民社会がいかなる役割を果たしたのかを国家との関係性に留意して検証を行い、その可能性と限界を探った。この比較分析に関する研究は現在、学術論文としてまとめており、来年度に学会誌に投稿する予定である。分析枠組みに関しては、本年度に提出した博士論文の中で国家-市民社会アプローチの精緻化に取り組み、フィリピンを事例としてそのアプローチの有効性の検証し、同論文によって2008年3月に博士(学術)の学位を取得した。民主化分析における国家-市民社会アプローチは、従来の民主化研究にはない新しい比較分析アプローチであり、この部分についても学会誌に投稿することを予定している。今年度はフィリピンを東南アジアの民主化比較の出発点と位置づけ、マルコス体制崩壊過程の市民社会の実態について2回にわたる現地調査を踏まえて検証を行った。この調査に基づき2005年10月には慶應義塾大学COEプロジェクト(市民意識比較分析カンファレンス)で、比較政治の分析枠組みを用いながらマルコス体制崩壊過程の市民社会に関する報告を行った。その内容をさらに深めて11月のアジア政経学会の全国大会(島根県立大学)では、「マルコス体制崩壊過程における市民社会:その二面性の実態と民主化との因果律の解明」というタイトルで報告した。同報告では、政治社会に力点をおいた従来の研究に対して市民社会の役割と実態をヘゲモニー闘争という分析視角から再検証した。同報告をもとに2006年2月には「マルコス体制崩壊過程における市民社会の実相:民主化をめぐるヘゲモニー闘争のダイナミズムに着目して」として、アジア政経学会の学会誌である『アジア研究』に投稿した。同論文は現在査読中である。また、東南アジアとの比較事例として、民主化過程で市民社会の活躍が顕著に見られた韓国と市民社会の蜂起が失敗に終わった中国を含めた東北アジアの市民社会についても若干の考察を行い、論文「東北アジアの環境ガバナンスと市民社会」を環日本海学会の学会誌『環日本海研究』第11号に公表した。同テーマに関しては、2006年9月出版予定の『環日本海事典(仮称)』(国際書院)の中項目においても1500字程度で執筆した。分析枠組みに関しては、統合的アプローチによる東南アジアの比較分析のために、今年度は計量分析の中で有意とされる変数の整理を行った。同時にこれまで民主化研究を牽引してきた2つのアプローチ、すなわち「構造主義アプローチ」と「アクター中心主義アプローチ」との関係を意識して市民社会アプローチの位置づけを検討し、比較のための分析枠組みの土台作りに取り組んだ。前年度にアジア政経学会の学会誌である『アジア研究』に投稿した「マルコス体制崩壊過程における市民社会の実相:民主化をめぐるヘゲモニー闘争のダイナミズムに着目して」については査読者から修正の要請を受けたため、適切な修正を施し再投稿し、2007年1月に公表した。また、今年度はフィリピンに加えてミャンマーについての調査も進めた。現地調査を踏まえて、ミャンマーの市民社会の実態と民主化の行く末について、聞き取り調査を踏まえながら見識を深めた。分析枠組みに関しては、今年度に提出した博士論文の中で国家-市民社会アプローチの精緻化に取り組んだ。同論文の国家-市民社会アプローチの部分を論文として学会誌に投稿することを予定している。
癌組織・センチネルリンパ節を可視化する蛍光拡張現実感ナビゲーション手術の開発

癌に対する外科治療において、原発巣の三次元的な浸潤範囲や転移リンパ節の部位を把握することはきわめて重要であるとともに、センチネルリンパ節の同定が容易にできれば治療成績は向上する。外科医の新しい目として腫瘍の存在する位置情報をリアルタイム三次元ディスプレイにより患者に重ね合わせて表示できれば、画像誘導手術の操作性を格段に向上させると考えられる。本研究では、最新の拡張現実感技術・蛍光造影法・画像センシング技術を導入して、肉眼的に明らかでない原発巣の進展範囲や転移巣を実空間で立体的に視覚化する基盤技術の開発を行なった。実空間での位置計測のために高精度CCDカメラによるマシンビジョンシステムを用い、空間座標を特定して空間的な位置関係を精確に一致させるシステムを確立した。本研究では、最新の拡張現実感技術・蛍光造影法・画像センシング技術を口腔外科領域に導入して、肉眼的に明らかでない原発巣の進展範囲や転移巣を実空間で立体的に視覚化できるシステムを開発し、三次元的な位置関係を明瞭とする未来の新しい手術環境を実現することが目的である。本研究では、実空間での位置計測のために高精度CCDカメラによるマシンビジョンシステムを用い、空間座標を特定して空間的な位置関係を精確に一致させるシステムを確立した。本年度は、実空間での位置計測のために高精度CCDカメラによるマシンビジョンシステムを用い、空間座標を特定して空間的な位置関係を精確に一致させるシステムを確立した。研究計画調書の内容と進行状況がほぼ同一のため。基本的に研究計画調書の通り、ICG蛍光造影法を用いた拡張現実感によるセンチネルリンパ節ナビゲーション手術の開発の開発を行う。具体的には、蛍光物質としてICGを用いてセンチネルリンパ節ナビゲーション手術に対するナビゲーションを行なう。実空間での位置計測のためには光学式位置センサーやマシンビジョンシステムを用い、空間座標を特定して空間的な位置関係を精確に一致させ、インテグラルビデオグラフィ立体画像表示システムにより三次元画像を実空間に重畳表示する。ICG蛍光造影法を用いた拡張現実感によるセンチネルリンパ節ナビゲーション手術の開発費用に用いる。
農業経済倫理学の展開とその応用-農の倫理への超学的アプローチ-

本研究では、「農業を通した文化、農村社会、家族社会の活動は代表的な地域活動であり、これらを地球環境問題との関連で倫理学の枠組みを用いて研究しようとするのが農環境倫理学である」と定義した。この定義は、センのケイパビリティ(capability)という概念に依拠している。このように考えると、地域の豊かさは、その地域環境と地域社会のかかわりの中で、経済活動、コミュニティ活動、地域教育、家族生活などに表れる市民の生活の幅で測られるもので、経済財の消費による満足だけで測られるべきではないことになる。本研究では、このように定義した農環境倫理学の視点に立脚して、それぞれの専門分野の立場からさまざまな農の問題を論理的に説明するとともに、現実の生産・生活の場への応用可能性を検討することを目的とした。研究成果は、下記の通りである。第I部「環境倫理・農業倫理・食の倫理」では、農業経済倫理学の土台と骨組に関わる問題の整理を試みた。第II部「倫理を巡る地域の社会的行為」では、農民や農村リーダーの行為の内面的動機、そしてその行動を律した規範、倫理について明らかにした。第III部「農業技術の倫理・動物の福祉では、バイオテクノロジーの農業への応用におけるリスク・不確実性の問題は、「家畜福祉倫理」の問題に焦点をあて、近年の農業技術進歩の動向から生じた倫理的諸問題を検討した。第IV部「農村環境と倫理に関する計量的評価」第V部「地域づくりを題材にした環境教育の実践-ロールプレイングゲームを用いた山形県金山町の事例-」は、本研究の特色の一つである超学的アプローチ、すなわち研究と実践、双方向のフィードバックの過程を記述し、分析を加えたものである。本研究で提案した文脈不一致型RPGは、地域づくりの観点から、地域性の視点の獲得への支援効果を持つことが明らかとなり、地域づくりにおける「地域とは何か」という根本的な問題に対応するための一つの方法論的妥当性が得られた。本年度は、3年間にわたる研究の方向性を検討するとともに、農学各分野における倫理問題について整理した。本年度の研究の具体的内容は、つぎの通りである。(1)研究の方向性を明確にするため、既往研究をレビューした。また、本研究の推進に指標となるJ.E.Roemer著Theories of Distributive Justiceについて検討し、同時にそれを翻訳した。(2)平成11年10月22日に東京農工大学鬼頭秀一教授、平成11年11月27日に東京大学岩本純明教授を招き研究会を開催し、環境倫理と生業との関係および英国のコモンズに関する歴史制度的側面について検討した。(3)平成11年12月17日に東京大学中嶋康博助教授、山形大学綱島不二雄教授、東北大学大長谷部正教授の3名の報告、株式会社ラドファー三浦昭悦常務によるコメントをもとに、食と倫理に関する研究会をおこなった。(4)農村風景に関する評価構造を明らかにするために、東北大学及び沖縄国際大学の学生を対象にパソコンによるアンケー調査を実施した。本調査は来年度もおこない、両年の調査結果をもとに分析をおこなう予定である。本年度の研究によりつぎのことが明らかになった。現在は、農業の公益的機能の議論に端的に示されるように、農業あるいは農業経済のあり方については、個々の問題に関する研究業績及び農業・農業経済のあり方を公共選択のなどの研究成果を取り入れて経済学的に体系化するという研究が中心である。しかし、今後の農業発展にとって、農業の役割を倫理の観点から積極的に位置づけておくことが農業に対する国民的なコンセンサスをえるためにも不可欠である。

(2)本年度は、3回の研究会を実施し、農業経済倫理学の応用問題を検討した。・平成12年9月1日に東北大学佐藤英明教授、同佐藤衆介助教授、同木谷助教授忍の報告による研究会を開催し、環境倫理とバイテク、動物の福祉および農村風景評価について検討した。・平成12年9月11日に頼平京都大学名誉教授、東京家政学院筑波女子大学丸山義皓教授、東京国際大学矢澤則彦助教授の報告による研究会を開催し、経済学及び農業経済学と農環境倫理との関係について討論した。・平成12年12月16日に農林水産省東北農業試験場佐藤正衛技官、東北大学大学院学生平松成実君、福間聡君の報告による研究会を開催し、動物成長ホルモン、契約主義及び食と身体に関わる倫理問題について討論した。(3)農村風景に関する評価構造を明らかにするために、北海学園北見大学と韓国全北大学の学生を対象にパソコンによるアンケート調査を実施した。本調査は昨年度もおこない、両年の調査結果をもとに分析をおこなった。(4)平成12年12月16日に近畿大学九州工学部新井潔教授、秋田大学井門正美助教授を招き、宮城県鳴瀬町の協力のもとに倫理を含めた地域計画における問題析出方法としてゲーミング・シミュレーションの有効性を検討するための実験をおこなった。今年度の研究をとおして、(1)健康や安全性、(2)農業資源の枯渇、(3)農業による自然環境・生態系の破壊、(4)家族農業の保護、(5)工業的農業の在り方と畜産、(6)アグリビジネスの独占的支配等が、農業経済倫理学において取り組むべき具体的課題として整理された。本研究では、「農業を通した文化、農村社会、家族社会の活動は代表的な地域活動であり、これらを地球環境問題との関連で倫理学の枠組みを用いて研究しようとするのが農環境倫理学である」と定義した。この定義は、センのケイパビリティ(capability)という概念に依拠している。このように考えると、地域の豊かさは、その地域環境と地域社会のかかわりの中で、経済活動、コミュニティ活動、地域教育、家族生活などに表れる市民の生活の幅で測られるもので、経済財の消費による満足だけで測られるべきではないことになる。本研究では、このように定義した農環境倫理学の視点に立脚して、それぞれの専門分野の立場からさまざまな農の問題を倫理的に説明するとともに、現実の生産・生活の場への応用可能性を検討することを目的とした。研究成果は、下記の通りである。第I部「環境倫理・農業倫理・食の倫理」では、農業経済倫理学の土台と骨組みに関わる問題の整理を試みた。第II部「倫理を巡る地域の社会的行為」では、農民や農村リーダーの行為の内面的動機、そしてその行動を律した規範、倫理について明らかにした。第III部「農業技術の倫理・動物の福祉」では、バイオテクノロジーの農業への応用におけるリスク・不確実性の問題や集約的畜産は、「家畜福祉倫理」の問題に焦点をあて、近年の農業技術進歩の動向から生じた倫理的諸問題を検討した。
神経精神疾患モデル動物に対するシグマ受容体の役割

1)ストレス疾患モデル動物,2)精神分裂病様モデル動物,3)薬物依存モデル動物および4)学習記憶障害モデル動物を用いてシグマ受容体関連化合物の作用を調べ,以下の知見を得た.1.シグマ_1受容体作動薬の(+)-SKF-10,047およびdextromethorphanは,phenytoin感受性シグマ_1受容体を刺激することによってマウスにおける恐怖条件付けストレス反応を緩解し,この緩解作用の発現には中脳辺縁系ドパミン作動性神経系の賦活化が関与していることを見い出した.また,シグマ_1受容体に親和性を有するニューロステロイドのdehydroepiandrosterone sulfate(DHEAS)およびpregnenolone sulfateは,シグマ_1受容体を刺激することによってマウスにおける恐怖条件付けストレス反応を緩解し,逆に,ニーロステロイドの中でもprogesteroneは,シグマ_1受容体拮抗作用を有していることを見い出した.さらに,ストレス反応の発現に内因性のDHEASが重要な役割を果たしていることを見い出した.2. (+)-SKF-10,047をマウスに連続投与すると,PCPを連続投与した場合と同様に精神分裂病陰性症状様作用を惹起するが,シグマ受容体拮抗薬のBMY-14802は,PCP誘発精神分裂病陰性症状様作用を改善しないことを見い出した.従って,シグマ受容体はPCPによる精神分裂病陰性症状様作用の発現に関与しているが,シグマ受容体拮抗薬はその治療薬としての可能性は少ないことが示唆された.3. PCPでsalineに対して弁別を形成したラットにおいては,シグマ_1受容体作動薬は般化せず,PCPの弁別刺激効果は,シグマ受容体拮抗薬によって影響されなかったことから,PCPの弁別刺激効果にシグマ受容体は関与していないことを見い出した.4.一酸化窒素(NO)合成阻害剤や非競合的NMDA受容体拮抗薬のdizocilpineによるマウスやラットの空間認知記憶障害は,シグマ_1受容体を刺激することによって改善されることを見い出した.また,シグマ_1受容体は,空間認知記憶に関与していることが示唆された.1)ストレス疾患モデル動物,2)精神分裂病様モデル動物,3)薬物依存モデル動物および4)学習記憶障害モデル動物を用いてシグマ受容体関連化合物の作用を調べ,以下の知見を得た.1.シグマ_1受容体作動薬の(+)-SKF-10,047およびdextromethorphanは,phenytoin感受性シグマ_1受容体を刺激することによってマウスにおける恐怖条件付けストレス反応を緩解し,この緩解作用の発現には中脳辺縁系ドパミン作動性神経系の賦活化が関与していることを見い出した.また,シグマ_1受容体に親和性を有するニューロステロイドのdehydroepiandrosterone sulfate(DHEAS)およびpregnenolone sulfateは,シグマ_1受容体を刺激することによってマウスにおける恐怖条件付けストレス反応を緩解し,逆に,ニーロステロイドの中でもprogesteroneは,シグマ_1受容体拮抗作用を有していることを見い出した.さらに,ストレス反応の発現に内因性のDHEASが重要な役割を果たしていることを見い出した.2. (+)-SKF-10,047をマウスに連続投与すると,PCPを連続投与した場合と同様に精神分裂病陰性症状様作用を惹起するが,シグマ受容体拮抗薬のBMY-14802は,PCP誘発精神分裂病陰性症状様作用を改善しないことを見い出した.従って,シグマ受容体はPCPによる精神分裂病陰性症状様作用の発現に関与しているが,シグマ受容体拮抗薬はその治療薬としての可能性は少ないことが示唆された.3. PCPでsalineに対して弁別を形成したラットにおいては,シグマ_1受容体作動薬は般化せず,PCPの弁別刺激効果は,シグマ受容体拮抗薬によって影響されなかったことから,PCPの弁別刺激効果にシグマ受容体は関与していないことを見い出した.4.一酸化窒素(NO)合成阻害剤や非競合的NMDA受容体拮抗薬のdizocilpineによるマウスやラットの空間認知記憶障害は,シグマ_1受容体を刺激することによって改善されることを見い出した.また,シグマ_1受容体は,空間認知記憶に関与していることが示唆された.ストレス誘発情動障害におけるシグマ受容体の役割、およびシグマ受容体関連化合物の学習・記憶障害改善作用における一酸化窒素(NO)の関与について行動薬理学的および神経化学的に検討した。1.ストレス負荷によって誘発される情動障害に対するシグマ受容体関連化合物の作用シグマ受容体作動薬の(+)-SKF-10,047およびdextromethorphanによるストレス反応緩解作用は、SCH23390あるいは(-)-sulpirideによって拮抗された。またこれらのシグマ受容体作動薬による緩解作用は、6-OHDA前処置によって抑制された。同様な結果は、(+)-SKF-10,047またはdextromethorphanとphenytoinとの併用投与によるストレス反応緩解作用においても観察された。ストレス負荷後の脳内モノアミン量を測定したところ、側坐核におけるドパミン代謝回転が低下しており、この低下は、(+)-SKF-10,047によって緩解された。従って、(+)-SKF-10,047は、phenytoin感受性シグマ1受容体を刺激することによってストレス反応を緩解し、この緩解作用の発現にはドパミン作動性神経系の賦活化が関与していることを見い出した。

2.NO合成阻害薬による学習・記憶障害に対するシグマ受容体関連化合物の作用シグマ受容体作動薬の(+)-SKF-10,047や(+)-pentazocineは、L-NAMEや7-NIによる自発交替行動の障害を改善し、この改善作用は、シグマ受容体拮抗薬のBMY-14802やNE-100によって拮抗された。従って、(+)-SKF-10,047の改善作用は、シグマ受容体を介して発現していることを見い出した。L-NAMEによる自発交替行動の障害に対する(+)-SKF-10,047の改善作用が、NO/cGMP系に作用して発現しているかどうか調べたところ、L-NAMEによるcGMP産生低下に対して(+)-SKF-10,047は何ら影響を与えなかったので、NO/cGMP系以外の作用機序によって改善作用を発現している可能性を示唆した。1.ストレス負荷によって誘発される情動障害に対するニューロステロイドの作用Dehydroepiandrosterone sulfate (DHEAS)、pregnenolone sulfate (PREGS)は、恐怖条件付けストレス反応を有意に緩解したが、強制水泳試験における無動状態には有意な作用を示さなかった。Progesterone (PROG)、5-α-pregnan-3-α-ol-20-oneは、恐怖条件付けストレス反応および無動状態に何ら影響を与えなかった。DHEASおよびPREGSによるストレス反応緩解作用は、シグマ1受容体アンタゴニストのNE-100およびシグマ1受容体アンタゴニスト様作用を有するPROGによって優位に桔抗された。従って、ニューロステロイドによる恐怖条件付けストレス反応の緩解作用は、シグマ1受容体を介して発現していることが示唆され、ニューロステロイドの中でもPROGは、シグマ1桔抗作用を有していることが確認された。PCPを28日間連続投与したマウスにおいてPCPはPPを誘発した。Conditioningの期間中、NO合成酵素阻害薬のN^G-nitro-L-arginine methyl ester(L-NAME)をPCPと併用投与しても有意な変化は認められなかったが、PCPとL-NAMEを28日間併用投与したマウスにおいてPCP誘発PPは消失した。したがって、PCP誘発PPの獲得過程(Conditioning)でなく、PCP連続投与の間にNO系が変化し、PPが誘発されたものと示唆される。3.Dizocilpine誘発空間認知記憶傷害に対するシグマ1受容体アゴニストの作用NMDA受容体アンタゴニストのdezocilpineにより放射状迷路試験における作業記憶エラーと参照記憶エラー数が有意に増加し、両記憶の障害が認められた。Dizocilpineによる参照記憶傷害は、(+)-SKF10,047によって改善されたが、作業記憶傷害には影響を及ぼさなかった。Dizocilpineによる参照記憶傷害に対する(+)-SKF10,047の改善作用は、NE-100により拮抗された。(+)-SKF10,047はdizocilpineにより誘発される行動異常・摂食行動の抑制には影響を及ぼさなかった。Dizocilpineは作業記憶と参照
早期に臨床応用が可能な放射線増感剤の研究

オラパリブは、ポリ(ADPリボース)ポリメラーゼ阻害剤(PARP阻害剤)である。オラパリブは、in vitroにおいて、臨床上達成可能な低濃度や短時間添加でも放射線増感効果がみられ、かつ、抗がん剤カンプトテシンの作用増感効果を認めた。また、オラパリブの放射線増感効果はp53遺伝子の状態に依存しなかった。さらにオラパリブとカンプトテシン併用でより効果的な放射線増感効果がみられ、放射線増感剤としての臨床応用が期待される。(1)オラパリブの放射線増感作用について子宮頸部腺癌細胞株(CAC-1)を使用し、細胞生存率を求め、オラパリブによる放射線増感作用について調べた。オラパリブの放射線増感作用とオラパリブ濃度の関係では、0.011μMの濃度で検討したが、0.05μMでプラトーに達した。オラパリブの放射線増感作用とオラパリブの添加時間の関係では、添加時間3, 6, 24,時間で検討したが、2Gyでは有意差はみられなかったが、6, 8Gyと線量が高くなるに従い、添加時間が長いほど放射線増感作用が増大する傾向がみられた。(2)ノギテカン(カンプトテシン誘導体)の放射線による殺細胞効果の増強について子宮頸部腺癌細胞株(CAC-1)に対する、ノギテカンの殺細胞効果について検討した。ノギテカンの濃度と添加時間を変化させ、殺細胞効果の変化を検討した。濃度は050ng/mlで検討したが、殺細胞効果は20ng/mlでほぼプラトーに達した。添加時間は3, 6, 24時間で検討したが、殺細胞効果は3, 6時間に比べ、24時間で著明に大きかった。次に、ノギテカンと放射線の併用効果について検討した。放射線量を4Gyに固定し、ノギテカンの濃度と添加時間を変化させ、放射線による殺細胞効果の増強変化を検討した。細胞生存率はノギテカンの濃度が10ng/mlでほぼプラトーに達した。ノギテカン添加時間は3, 6, 24時間で検討したが、殺細胞効果は3, 6時間に比べ、24時間で著明に大きかった。放射線照射単独に比べ、低濃度で3時間程度のノギテカンの添加でも有意な放射線による殺細胞効果の増強がみられた。オラパリブはPARP阻害剤で、DNA一本鎖切断の修復を阻害し、DNA複製分岐点を崩壊させDNA二重鎖切断を生成する。カンプトテシンは抗がん剤として使用されており、トポイソメラーゼIとDNA1本鎖の共有結合を安定化させ、一過性に作られた一本鎖切断の修復を阻害することによりDNA複製中にDNA二重鎖切断を生成する。これらの薬剤の放射線増感効果を検討し、放射線増感剤としての臨床応用への可能性を検討することを目的とした。大腸腺癌細胞株を使用し、細胞生存率を求め、γH2AXフォーカスアッセイ法により放射線誘発のDNA二重鎖切断の生成及び修復について調べた。オラパリブによる放射線増感作用は、0.011μMの濃度において用量依存的な放射線増感効果を認め、0.01μMのような低濃度でも増感効果が認められた。また、オラパリブ添加時間と放射線増感効果の関係をみると、オラパリブの添加時間は放射線照射後2,6,24時間において放射線増感効果に差はみられなかった。これは、オラパリブは、2時間という短時間の添加でも有意な放射線増感効果を有することを意味する。また、オラパリブはカンプトテシンの殺細胞効果も増強し、0.01や0.05μMの低濃度のオラパリブでもカンプトテシン単独と比較してカンプトテシンの増感が見られた。また、オラパリブとカンプトテシンの放射線増感効果は、放射線単独と比較して、オラパリブ併用群、カンプトテシン併用群ともに増感効果がみられ、オラパリブとカンプトテシン両者の併用群では、さらに強い放射線増感効果を認めた。γH2AXフォーカスの数は、コントロールと比較してオラパリブ単独では変化がなく、カンプトテシン添加及び放射線照射により増加した。また放射線照射単独と比較して照射にオラパリブあるいはカンプトテシンを併用した場合の方が増加し、さらに両者を併用した場合が最も増加を認められた。平成24、25年度で、PARP阻害剤オラパリブやtopoisomerase I阻害剤の放射線増感効果を細胞レベルで検討した。これらの放射線増感効果は、DNA二重鎖切断の形成数を増加させることによると考えられる。臨床上、これらの放射線増感剤による放射線増感効果が期待できる癌の予測のため、この基礎データとして、放射線治療効果とDNA二重鎖切断修復の関係を検討することが必要である。そこで、免疫組織染色で、DNA二重鎖切断修復の非相同末端接合修復に関わる蛋白の発現を調べた。放射線による細胞死では、DNA損傷の一つであるDNA二重鎖切断が重要であり、その主な修復機構の一つに非相同末端結合がある。

これに関与する蛋白として、XRCC4、Ku70、Ku86がある。これらの蛋白発現の強度と放射線治療成績の相関性を解析し、治療効果の予測因子となりうるかを検討した。対象は2001年から2012年において子宮頸部癌で術前照射を施行された、110例である。病期分類は、大部分はstage IからIIであるが、一部stage IIIも含まれた。放射線治療は、1回2グレイで、合計40グレイを照射した。大部分の症例では、照射単独で施行された。治療前における、生検組織を用いて、前述した蛋白について免疫染色を行った。標本の腫瘍組織の中で最も強く染色される領域について、蛋白の発現率を算出した。全生存率や疾患特異的生率をエンドポイントとして解析したが、XRCC4、Ku70、Ku86、いずれの発現率も、単変量解析において、有意な相関はみられなかった。これは、手術の根治度や、術後の化学療法が異なるので、それらが、影響している可能性がある。現在、手術標本の病理学的な放射線治療効果と、XRCC4、Ku70、Ku86の発現に相関がないか解析中である。医歯学PARP阻害剤であるオラパリブを臨床応用するために必要な特性が進んだ。以前我々が検討したヒト大腸癌細胞の他、子宮頸部腺癌細胞でも、オラパリブが、臨床で達成可能な低濃度でも、放射線増感効果があることが判明した。また、ノギテカン(カンプトテシン誘導体)がそれ自体の殺細胞効果の他に、放射線による殺細胞効果を増感することを示唆する結果が得られた。PARP阻害剤であるオラパリブを臨床応用するためのに必要な特性が進んだ。オラパリブが、臨床で達成可能な低濃度でも、放射線増感効果があることが判明した。PARP阻害剤であるオラパリブを臨床応用するために必要な研究をさらに進める。具体的には、オラパリブやノギテカンの放射線増感効果が期待できる癌が予測できないか、生検標本でのDNA2重鎖切断修復に関わる蛋白の発現の検討や、in vitroでのオラパリブやノギテカン、放射線の3者併用の検討を行うことを予定している。PARP阻害剤であるオラパリブを臨床応用するためのに必要な特性の研究をさらに進める。様々な種類の癌細胞で、オラパリブの放射線増感について、検討する。また、正常細胞でのオラパリブの毒性や、放射線増感効果についても検討する。既に研究室にあった消耗品を使用して研究を行ったため、残額が発生した。H25年度の残額とH26年度の直接経費を用いて、PARP阻害剤(オラパリブ)の臨床応用に向けた研究を行う。in vitroの実験や、免疫組織染色における消耗品、また実験補助のための人件費、学会参加のための費用などに使用する予定である。H24年度の残額とH25年度の直接経費を用いて、PARP阻害剤(オラパリブ)の臨床応用に向けた研究(最大の放射線増感効果の得られるギメラシルとオラパリブの投与条件の検討)を行う。様々な種類の癌細胞や正常細胞を用いて、オラパリブとギメラシル併用での最大の放射線増感効果が得られる、オラパリブの濃度、投与のタイミング、投与期間を、検討する。
実世界の認識学習並列化に向けたスマートフォンを用いた複製容易な小型ロボット開発

本年度の研究開発成果は二つの方向性にまとめることができる。1.スマートフォンを用いた複製容易な小型ロボット開発と、2.スマートフォン上で動作するアクチュエータ駆動、センサ読み出し及び通信制御ソフトウェアの開発である。1.スマートフォンを用いた小型で複製容易なロボット設計開発:本研究は実世界での並列学習を可能とするための複製容易な小型ロボット開発を目的とし、複製の容易さを実現するために以下の条件を満たすロボットの開発を行った。(a)スマートフォン一台でアクチュエータの制御とセンサ(カメラ、マイク、姿勢センサ、アクチュエータ角位置)情報取得が可能であり制御系を構成できる。(b)スマートフォン向けモバイルバッテリの5V電源によりアクチュエータの駆動を含む電源系を構成できる。(c)アクチュエータの制御はスマートフォンと市販のUSBシリアル変換基板のみで可能であり特別な電子基板を用いない。(d)ロボットの骨格は3Dプリンタを用いて作成した。(e)ロボット一台の開発は10万円程度で可能。2.スマートフォン上で動作するアクチュエータ駆動およびセンサ読み出し、通信制御ソフトウェア開発:Android上で動作しスマートフォンに搭載されたカメラ、マイク、姿勢センサを読み出すことができ、USB通信を用いたアクチュエータの駆動が可能なソフトウェアを開発した。またこれらの機能はROS(Robot Operating System, http://wiki.ros.org/ja)を用いて通信により遠隔から用いることが可能な構成となっている。複数台の別ロボットが混在する環境でも動作するよう、通信アドレスとなるロボット名と関節数をGUIを用いて変更可能とした。今後は完成したロボットを実際に動かす中で設計の問題点を洗い出し、ロボットの完成度を高めながら数台を複製し並列学習実験を行っていく。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
臨界期可塑性におけるコヒーシンを介したクロマチン構造制御のメカニズム

発達中の幼若な脳には、適切な神経回路形成を行うために、経験に応じて可塑性が高まる「臨界期」がある。本研究では、臨界期の分子機構をクロマチン制御の観点から理解することを目的として、ゲノム制御領域間の相互作用を司り遺伝子発現を調節するコヒーシンに焦点を当てて、ゲノム学的解析を試みている。本年度はまず、臨界期(生後28日齢)のマウス大脳皮質におけるコヒーシンのゲノムワイドな結合位置を調べるために、ChIP-seq解析を行った。生後14日齢の未熟な大脳皮質と比較して、臨界期大脳皮質に特異的なコヒーシン結合部位を持つ遺伝子には、シナプス関連およびイオントランスポーターの遺伝子群が含まれていた。この結果は、発達過程において変化していく神経細胞の機能に関わる遺伝子発現にコヒーシンが関与することを示す。一方、経験依存的なクロマチン変化を調べるために、通常飼育と暗所飼育の臨界期相当のマウス大脳視覚野を用いて、コヒーシンおよび活性なエンハンサーに特徴的な修飾ヒストンのChIP-seq解析を行ったところ、飼育条件で大きな差は見られなかった。理由として、脳内の特定の細胞種で起こる変化が検出されにくいことが考えられるため、現在細胞種特異的な解析を行うための系の構築を進めている。また、コヒーシン関連因子は精神遅滞を伴うCornelia de Lange(CdLS)症候群の原因遺伝子であり、神経細胞の発達への機能が示唆されている。脳発達におけるコヒーシンの役割を検討するために、CdLSのモデルマウス(コヒーシン関連因子のコンディショナルマウス)を導入し、生後の興奮性ニューロン特異的にノックアウトされるラインを作成した。今後このマウスを用いて脳機能発達への影響を調べていく。本研究では臨界期脳におけるコヒーシンの役割を解析するが、コヒーシンは細胞分裂時の必須因子であり、細胞分化後も遺伝子発現制御に機能するため、生後の神経細胞に特異的に欠損させることが重要である。その点でコンディショナルノックアウトマウスを得ることができたため機能解析の準備が予定通り進んだ。また、本年度に得た視覚野全細胞を用いたChIP-seq解析データは細胞種特異的な解析の土台となる。細胞種特異的な解析を行うためのレポーターマウス作成も進んでいる。本年度に作成したレポーターマウス用いて、臨界期前後の野生型正常マウスの大脳皮質から細胞種を分けてコヒーシンおよび修飾ヒストンのゲノムワイド局在解析を行い、臨界期特異的なエンハンサーの同定およびコヒーシンによるクロマチン構造制御について知見を得る。さらに、本年度に作成したコヒーシン関連因子のコンディショナルノックアウトマウスを用いて、臨界期可塑性におけるコヒーシンの役割について電気生理学を用いた機能解析を行う。また、組織学的にも脳神経細胞においてクロマチン因子に影響があるかを検討する。

さらに、本年度に作成したコヒーシン関連因子のコンディショナルノックアウトマウスを用いて、臨界期可塑性におけるコヒーシンの役割について電気生理学を用いた機能解析を行う。また、組織学的にも脳神経細胞においてクロマチン因子に影響があるかを検討する。本年度は主にマウスの作成、および実験手法の条件検討を行ったため、物品費として主に計上していた次世代シークエンサー使用に掛かる金額を、次年度使用額として繰り越す。ゲノムワイド局在解析の準備が整い次第、次世代シーケンサー使用の際の物品費として使用する予定である。