hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
熱帯域及び中緯度域における雲微物理過程と鉛直流の相互作用

VHF帯大気レーダー・気象レーダー・レーザーレーダー(ライダー)から、風速と雲に関する物理量を同時に観測することにより、雲微物理過程と鉛直流の相互作用を熱帯域及び中緯度域において調べた。大気レーダーによりはじめて正確に測定できる鉛直流の観測結果を用いることにより、雲粒の落下速度の精度良い観測に有用であることを示した。さらに、降水を伴わない非降水雲内における大きい鉛直流擾乱の存在や、雲頂付近における風速変動の詳細を観測により示すことに成功した。本研究課題は、雲の内外を問わず高い時間及び鉛直分解能(数分以下・数100m以下)で鉛直流を観測可能な特長を持つVHF帯大気観測用レーダー(VHFレーダー)による鉛直流観測と他の観測手段などを組み合わせることにより、中緯度及び熱帯域における雲微物理過程と鉛直流の相互作用を明らかにすることを目的としている。今年度は、以下の研究を実施した。(1)2004年の熱帯域におけるVHFレーダー(赤道大気レーダー;以下EAR)とレーザーレーダー(ライダー)の観測データの解析を行った。ライダーの非降水雲(降水を伴わない)の観測データから非降水雲の雲頂と雲底を決定し、雲頂付近で卓越する下降流の存在と雲中層から上層にかけての大きな鉛直流擾乱の存在を示した。観測成果を国内学会で発表するととともに、査読付英文学術誌へ投稿する原稿の大部分を執筆した。(2)中緯度域におけるVHFレーダー(MUレーダー)とライダーの観測データから、中緯度巻雲における雲頂付近の風速変動を12分、150mの時間及び鉛直分解能で示すことに成功した。観測成果を国内学会で発表するとともに、査読付英文学術誌へ投稿する原稿の大部分を執筆した。(3)EARと95GHz帯レーダーの同時観測により、巻雲内の氷晶の落下速度が精度よく測定できることを示し、国内外の学会で発表した。成果は査読付き英文論文誌に受理された。(4)中緯度域においてMUレーダーと9GHz帯気象レーダーの同時観測を実施し、データ解析を実施した。(5)熱帯域におけるEAR観測データを用いて、降水領域における粒径分布と鉛直流の時間高度変動との関連に関するデータ解析を実施した。(6)その他の熱帯対流システムに伴う鉛直流変動の研究成果を国際学会で発表した。これらの成果は国際学術論文誌に掲載された。大気の上下方向の運動(鉛直流)は、雲内の凝結物(雲粒・降雪粒子・降水粒子)の鉛直方向の輸送を通して積雲対流の持続時間を決定する重要な物理量である。その一方で、凝結・蒸発・放射などの雲微物理過程は対流圏大気の加熱や冷却により鉛直流の大きさを決定する重要な要因である。本研究では、VHF帯大気観測用レーダー(中緯度域設置のMUレーダーならびに赤道域設置の赤道大気レーダー)による高時間・鉛直分解能の風速観測データと、他の観測機器による雲の観測データを用いて、以下の成果を得た。(1)赤道大気レーダーで得られる鉛直流と雲観測用ミリ波レーダーで得られるドップラー速度の観測データを併用することにより、雲粒の落下速度を良い精度で得られることを示した。(2)MUレーダーで得られる風速3成分(鉛直流・水平風)の観測データを用いて、中緯度域巻雲の雲頂付近における風速変動の詳細を示した。(3)赤道大気レーダーで得られる鉛直流観測データを用いて、熱帯域対流圏中層の非降水雲内における鉛直流変動とその擾乱の詳細を示すとともに、鉛直流擾乱の生成要因につき議論を行った。(4)信楽MU観測所において、開発中の9GHz帯気象レーダー・35GHz帯気象レーダーのシステム評価を行うとともに、降水領域最下部近傍の大気不安定現象に伴う鉛直流擾乱の観測に成功した。本研究では、晴天領域・雲や降水のある領域の双方で風速3成分が観測可能なVHF帯大気観測用レーダーが、雲・降水に関連する物理現象の解明に有用であることを十分に示すことができた。本研究で得られた知見や経験をもとに、さらに詳細な雲・降水に関する物理量を得る観測手法を開発し、さらに開発した観測手法を用いて雲や降水現象の本質を解明していくことが期待される。
東日本大震災における鉄骨置屋根型構造物の損傷メカニズムの解明と損傷制御法の提案

本研究は災害時の避難所として使用される空間構造物で発生した地震被害について、その損傷メカニズムの解明と損傷制御法の提案を目的としている。数種の解析プログラムを用いた静的増分解析および地震応答解析により、支承部の損傷が妻構面から中央構面に向けて進行することを明らかとした。また、損傷するまでのベースシア係数が屋根面およびつなぎ梁のせん断剛性に影響され、つなぎ梁のせん断剛性を高めることで、支承部損傷までのベースシア係数を高めることができることを確認した。加えて、支承部を免震化することで屋根面の水平および鉛直の応答を制御でき、鉄骨置屋根構造の地震に対する安全性を確保できることを確認した。東北地方太平洋沖地震において、災害時の避難所として使用される重要施設である体育館(鉄骨屋根がRC支持構造の上部に設置された構造:鉄骨置屋根構造)の鉄骨屋根とRC造躯体を接合する箇所で、アンカーボルトの破断や敷きモルタルの圧壊といった被害が顕在化した。避難所となり得る建物の被害は被災者にとって生死に関わる重大な問題である。そこで本研究では、鉄骨置屋根構造の損傷メカニズムを解明するとともに補強方法を提案することを目的としている。平成27年度では、被災した体育館を例に、立体モデルを用いた地震応答解析から被災状況のシミュレーションを行った。また、同モデルを用いて支承部のルーズホール幅、支承部とトラス屋根の曲げ剛性、RC下部構造の水平剛性等をパラメータとした解析的検討を実施した。地震応答解析では、1下部構造の水平剛性が高い妻構面の支承部に水平力が集中し、せん断が卓越して支承部が損傷する。2妻構面の支承部損傷後は、その隣り合う構面の支承部に水平力が集中しだし、支承部損傷は妻構面から中央構面に向けて順に進行する。という鉄骨置き屋根構造の損傷メカニズムを明らかにした。パラメトリックな解析的検討では、1ルーズホール幅を有することで、ルーズホール側のRC下部構造が独立して振動し、屋根面と逆位相の振動応答となるとき衝突してアンカーボルトが破断する可能性があること確認した。2支承部とトラス屋根の曲げ剛性が高い場合、支承部に作用する曲げモーメントが増加し、せん断と曲げの複合的作用により支承部が損傷することを確認した。3中央構面のRC下部構造の水平剛性を高くした場合、妻構面と各構面の水平剛性の差が小さくなり、妻構面の支承部が損傷するまでのベースシア係数が増加することを確認した。当初の計画通り、立体解析モデルを用いた静的増分解析、地震応答解析により、鉄骨置屋根構造の損傷メカニズムを明らかにすることができた。また、支承部の損傷に影響を与える因子の検討については、平成28年度まで継続的に実施する計画であり、現在様々なパラメータ(前述した研究実績等)での解析を実施し、その定量的な評価を行っている。得られた知見については、学協会における発表や学術論文への投稿を行っている。以上を総合的に評価し、概ね順調に進展していると評価できる。本研究は、東北地方太平洋沖地震において被災した鉄骨置屋根構造の損傷メカニズムを解明するとともに補強方法を提案することを目的としている。平成28年度では、被災した鉄骨置屋根構造の置屋根支承部の損傷メカニズムについて、被災建物の詳細モデルによる被害シミュレーションおよび置屋根支承部の損傷メカニズムに影響を与える因子の検討を行った。具体的には、1置屋根支承部に摩擦特性を考慮した詳細モデルに対して、地震応答解析、静的増分解析を実施した。地震応答解析結果から、本解析結果が実被害を概ね再現できていることを確認でき、昨年度までに得られた知見と総合して、対象建物における被害の発生原因が解明できたと考えられる。また、静的増分解析で柱頭損傷を検証できる適用範囲がC通り側1通りの柱頭損傷までであることを確認した。2各構面を繋ぐRC梁のせん断剛性、屋根面のせん断剛性の違いによる各構面の層せん断力への影響を静的増分解析により検討した。実建物は屋根面が剛床に近く、置屋根支承部に作用するせん断力は、屋根面およびRC下部構造に作用する水平力の組み合わせで評価する必要があることを確認した。また、支承部に作用するせん断力は屋根面とRCつなぎ梁のせん断剛性の剛性比に依存することを確認した。当初の計画通り、支承部の損傷に影響を与える因子の検討について、各構面を繋ぐRC梁のせん断剛性、屋根面のせん断剛性の違いが各構面の層せん断力へ与える影響を静的増分解析により検討し、各パラメータと損傷メカニズムとの関係性を明らかにした。また、鉄骨置屋根構造の耐力について、RC下部構造の1通りとその他の通りの剛性比を小さくすることで耐震性を向上させることが出来ることを確認した。現在は鉄骨置屋根構造の縮小試験体に対する振動台試験の準備を進めており、損傷メカニズムに関する試験的解明と耐震補強方法の提案を行う予定である。得られた知見については、学会発表や学術論文への投稿を行っている。本研究では、研究期間全体を通して、災害時の避難所として使用される重要施設である空間構造物で用いられている鉄骨置屋根構造で確認された置屋根支承部の損傷メカニズムの解明と制御方法の提案を実験と解析の両面から検討を行った。検討結果より、実被害を概ねシミュレーション解析で再現することができ、RC繋ぎ梁、屋根面せん断剛性、屋根勾配等のパラメトリックスタディーから得られた知見とを総合して、鉄骨置屋根構造における置屋根支承部の損傷メカニズムを解明することができた。

また、支承部に作用するせん断力が屋根面RCつなぎ梁のせん断剛性の剛性比に依存し、置屋根支承部に作用するせん断力は屋根面およびRC下部構造に作用する水平力の組み合わせで評価する必要があることを確認し、その制御方法を見出した。加えて、置屋根支承部に免震装置を設けることで鉄骨置屋根構造の避難所としての安全性を確保できることを確認した。研究期間中の平成29年度では以下に示す検討を実施した。1被災建物の詳細モデルを基に屋根勾配をパラメータとした地震応答解析を実施し、屋根勾配に起因する屋根面上下応答の増幅を確認するとともに、その上下応答による置屋根支承部に作用する曲げモーメントが支承部の損傷に影響を与えない程度であることを確認した。2鉄骨置屋根構造の置屋根支承部に免震装置を設置した地震応答解析を実施し、免震装置の導入により屋根面に作用する応答加速度と屋根面上下応答を抑制できることを確認した。3鉄骨置屋根構造の縮小試験体による振動台加振試験を実施し、解析的検討で得られた屋根面に作用する水平力の下部構造への分配および下部構造から屋根面に伝達される水平力に関する知見をはじめとした同構造の動的特性を確認した。本研究は災害時の避難所として使用される空間構造物で発生した地震被害について、その損傷メカニズムの解明と損傷制御法の提案を目的としている。数種の解析プログラムを用いた静的増分解析および地震応答解析により、支承部の損傷が妻構面から中央構面に向けて進行することを明らかとした。また、損傷するまでのベースシア係数が屋根面およびつなぎ梁のせん断剛性に影響され、つなぎ梁のせん断剛性を高めることで、支承部損傷までのベースシア係数を高めることができることを確認した。加えて、支承部を免震化することで屋根面の水平および鉛直の応答を制御でき、鉄骨置屋根構造の地震に対する安全性を確保できることを確認した。研究計画にしたがい、平成28年度も引き続き、支承部の損傷に影響を与える因子に関するパラメトリックな解析的検討を実施する予定である。解析結果に基づき、鉄骨置屋根構造の保有耐力と変形性能を精査し、想定地震力の設定、応答量を推定するためのモデル化の検討、支承部の補強方法に関する検討を行う予定である。また、鉄骨置屋根構造の動的特性を把握する目的および解析で得られた結果の実証として、縮小模型実験の準備を進めており、準備が整い次第実施する予定である。平成28年度に引き続き、鉄骨置屋根構造の縮小試験体に対する振動台試験を実施し、動的特性を把握する目的および解析で得られた結果の実証を行う。加えて、鉄骨置屋根構造の耐震・制振・免震の様々な補強方法について、解析と試験の両面から検討する。建築工学、耐震工学当初の予定では、平成27年度後半より次年度の縮小試験体による実験の準備を進める予定であった。しかし本年度(平成27年度)は、解析によるパラメトリックスタディーに主眼を置いて研究を進め、実験については試験体の設計までに留まった。そのため、試験体作成に関する実際の支出がなかったため次年度使用額が生じた。平成28年度に計画していた外国旅費の支出がなかったことに加え、試験体の実験結果より次年度に計画すべき試験体があったため、一部の試験体製作費を平成29年度に繰り越した。
ヒト子宮体癌を移植した新しい動物実験系を用いたヒト腫瘍免疫系の解析と臨床への応用

免疫不全マウスにヒト腫瘍組織を移植すると、腫瘍特異的ヒトIgG抗体が検出されるのみならず、腫瘍浸潤T細胞も腫瘍中およびマウス脾臓中に観察される新しい実験系を我々は開発した。本研究では特に子宮体癌に多いマイクロサテライト不安定性(MSI)由来の異常タンパクに対する免疫応答を解析することに注目した。MSI子宮体癌に多く認められるPTEN変異に対する免疫応答を解析し、MSI陽性患者血清を用いた子宮体癌抗原の同定、MSI陽性子宮体癌を免疫不全マウスに移植し、産生されたヒトIgG抗体を用いた腫瘍抗原の同定を行うことによりMSI陽性子宮体癌に対する治療法や診断法の開発を行なった。子宮体癌で高頻度に変異が認められるPTENのフレームシフト変異が標的になるかをPTENに対して、全長蛋白質とフレームシフト変異タンパク質EX7(A4)とEX8(A5)を作製し、その抗原性を検討した。EX8に変異のある患者からEX8変異に対する抗体が検出されたことから、MSIによるフレームシフト変異タンパクに対する抗体が子宮体癌患者にも存在することが示された。3例のMSI陽性子宮体癌患者血清を用いてSEREXスクリーニングを行ったところ、KIAAO445と既知の癌精巣抗原SCP-1が同定された。MSI陽性であった3例9匹の免疫不全マウス血清を用いてSEREXスクリーニングを行い、18種の遺伝子を単離した。このうち5種の遺伝子について、患者血清が反応するかを調べたところ、いずれも患者血清を用いると検出されなかったことから、免疫不全マウスを用いることにより、効率的に癌抗原の同定が行えることが明らかになった。これら18種の抗原の中でMSIにより、14種の抗原にフレームシフト変異蛋白質が生じる可能性が示され、今後これらフレームシフト変異蛋白質が免疫系の標的となるかの検討を行うことにより、新しい治療法の開発を行う。a.腫瘍浸潤T細胞を用いた腫瘍抗原の単離同定申請者のグループの研究により、患者からの腫瘍組織を移植した免疫不全マウス体内では、腫瘍浸潤ヒトT細胞が増殖することが判明しており、同時に移植した癌細胞の維持も可能である。この材料を用いて腫瘍反応性T細胞の樹立が比較的容易になった。従来のin vitroでの腫瘍反応性T細胞の樹立に加えて、腫瘍と共にT細胞を他の免疫不全マウスへ植え継ぐことによって、in vivoにおける腫瘍特異的T細胞を維持する方法を開発中である。b.子宮体癌患者由来の末梢血単核球を用いた腫瘍細胞反応性T細胞の誘導我々が単離同定した腫瘍抗原由来ペプチドを用いて、患者末梢血単核球またはHLA-A24トランスジェニックマウスを用いて腫瘍反応性T細胞の誘導に成功し、複数の腫瘍抗原エピトープを同定した。c.腫瘍に浸潤している免疫担当細胞の解析と腫瘍免疫における役割の解明ヒト子宮体癌組織に浸潤している免疫担当細胞の種類、状態などを解析した。特に、MSIの有無による浸潤細胞の相違についても検討した。腫瘍を移植した免疫不全マウスにおいて増殖した腫瘍浸潤T細胞のレパトア解析をT細胞レセプター(TCR)β鎖の可変部位の特異抗体などで行ったところ、oligo clonalな細胞増殖をしていることが明らかとなった。d.腫瘍内部環境における腫瘍免疫系の抑制要因の解析MSI陽性悪性腫瘍などでは、腫瘍内に多数のT細胞浸潤を認めることがあるにもかかわらず、抗腫瘍効果が十分に発揮されない理由として、腫瘍による免疫抑制機序が考えられている。

近年、腫瘍免疫抑制に関わることが示唆されている制御性T細胞浸潤の有無(Foxp3、GITR高発現CD4^+T細胞など)、癌細胞、マクロファージなどから産生される抑制性サイトカイン(IL-10、TGFβなど)やPGE2の産生など、抗腫瘍免疫応答の抑制に関わる要因についても解析している。Foxp3の発現を指標として腫瘍抗原に対する制御性T細胞の抑制系の解析を進めている。この機序の解明による、新たな腫瘍免疫療法の開発を進めている。免疫不全マウスにヒト腫瘍組織を移植し、腫瘍特異的ヒトIgG抗体が検出されるのみならず、腫瘍浸潤T細胞も腫瘍中およびマウス脾臓中に観察される。この新しい実験系を用いて、子宮体癌抗原の単離・同定を行う。特に子宮体癌に多いマイクロサテライト不安定性(MSI)由来の異常タンパクに対する免疫応答を解析することにより、MSI陽性子宮体癌患者の予後との関連性を検討する。子宮体癌で高頻度に変異が認められるPTENのフレームシフト変異が標的になるかを検討し、またMSI陽性患者血清と免疫不全マウスに子宮体癌を移植したマウスでMSI陽性であった免疫不全マウス血清を用いてSEREX法を行った。PTENに対して、全長蛋白質とフレームシフト変異により生じる変異タンパク質EX7(A4)とEX8(A5)を作製し、その抗原性を検討した。健常人20例中2例で全長PTENに対して血清中のIgG抗体が認められたが、EX7(A4)、EX8(A5)に対する抗体は検出されなかった。子宮体癌患者血清33例調べたところ、全長PTENに対して3例にIgG抗体が検出された。EX7(A4)に対しては一例も検出されなかったが、EX8(A5)に対しては2例で抗体が検出された。このうち一例はエクソン8に変異のある患者だったことから特異抗体を持つことが明らかになった。3例のMSI陽性子宮体癌患者血清を用いてSEREXスクリーニングを行ったところ、KIAA0445と既知の癌精巣抗原SCP-1が同定された。MSI陽性であった3例9匹の免疫不全マウス血清を用いてSEREXスクリーニングを行い、18種の遺伝子を単離した。このうち5種の遺伝子について、患者血清が反応するかを調べたところ、いずれも患者血清を用いると検出されなかったことから、免疫不全マウスを用いることにより、効率的に癌抗原の同定が行えることが明らかになった。これら19種の抗原の中でMSIにより、7つの抗原にフレームシフト変異蛋白質が生じる可能性が示され、今後これらフレームシフト変異蛋白質が免疫系の標的となるかの検討を行うことにより、新しい治療法の開発を行う。
歯周組織再生における破骨細胞形成抑制因子および促進因子の発現制御機構の解明

高齢化社会を迎える先進諸国において、歯の喪失はQOL (Quality of Life)を阻害する重要な問題であるが、残念ながら日本において現在80才の人の平均歯数は5本弱が現状である。中高年が歯を喪失する原因の一つに歯周疾患(歯槽膿漏)が上げられるが、これらに対する予防法、治療法は十分確立されておらず充分な効果を上げていない。生涯自分の歯で噛める人を増やすためには、より効果的な予防法、治療法の開発、普及が望まれている。近年、骨芽細胞自身が、破骨細胞形成抑制因子(Osteoprotegerin ; OPG)、破骨細胞分化促進因子(Osteoclast Differentiation Factor ; ODF)を分泌し破骨細胞形成を制御していることが明らかになった。最近私たちは、歯根膜細胞自身がOPGを発現し、破骨細胞の形成を抑制し歯周組織の機能維持に関与していることを示唆する知見を得た。しかしながらOPG遺伝子の研究は日が浅く、特に歯周組織局所におけるOPG産生細胞とその発現制御機構の詳細は不明である。本研究では、エストロゲン作用の低下に伴う骨粗鬆症下の歯周組織におけるOPGの果たす役割を解明するため、ヒト歯根膜(PDL)細胞におけるOPGの発現に対するエストロゲンの効果について検討を行い以下の結果を得た。1エストラジオールは、PDL細胞に対してOPGの発現を用量依存性に誘導した。またその効果は、添加後12時間で最大を示した。PCR産物の塩基配列は、ヒトOPGの塩基配列と一致した。2 PDL細胞に対するOPG発現誘導効果は、エストラジオールおよび合成エストラジオールであるエチニルエストラジオールで観察された。しかし男性ホルモンおよび卵胞ホルモンはOPG発現誘導効果を認めなかった。3エストラジオールで処置したPDL細胞の培養上清は、ODF添加により誘導されるRAW細胞の破骨細胞分化を部分的に抑制した。以上の結果より、エストラジオールはPDL細胞においてエストラジオール受容体を介してOPG発現を制御していることが明らかとなった。従って、骨粗鬆症におけるエストロゲン作用の低下は、歯周組織においてもOPGの低下を誘発し、歯周疾患の憎悪要因になっている可能性が示唆された。閉経後エストロゲン作用の低下に伴う骨粗鬆症により急激に骨量が減少する。口腔内において歯槽骨窩に位置する歯牙にとって、歯槽骨の骨量の減少は、咬合力に対する抵抗性の低下や、歯周疾患の憎悪要因になっている可能性がある。最近、osteoprotegerin(OPG)/osteoclasogenesis inhibitory factor(OCIF)は、骨芽細胞に発現し破骨細胞分化を強力に抑制する分泌蛋白質として同定された。しかしOPGの生理的な作用や各種骨代謝異常における病態生理学的な意義についてはほとんど不明である。

2 PDL細胞に対するOPG発現誘導効果は、エストラジオールおよび合成エストラジオールであるエチニルエストラジオールで観察された。しかし男性ホルモンおよび卵胞ホルモンはOPG発現誘導効果を認めなかった。3エストラジオールで処置したPDL細胞の培養上清は、ODF添加により誘導されるRAW細胞の破骨細胞分化を部分的に抑制した。以上の結果より、エストラジオールはPDL細胞においてエストラジオール受容体を介してOPG発現を制御していることが明らかとなった。従って、骨粗鬆症におけるエストロゲン作用の低下は、歯周組織においてもOPGの低下を誘発し、歯周疾患の憎悪要因になっている可能性が示唆された。口腔内において歯槽骨窩に位置する歯牙にとって、歯槽骨の骨量の減少は、咬合力に対する抵抗性の低下や、歯周疾患の憎悪要因になっている可能性がある。最近、osteoprotegerin(OPG)/osteoclasogenesis inhibitory factor(OCIF)は、骨芽細胞に発現し破骨細胞分化を強力に抑制する分泌蛋白質として同定された。しかしOPGの生理的な作用や各種骨代謝異常における病態生理学的な意義についてはほとんど不明である。本研究では、エストロゲン作用の低下に伴う骨粗鬆症下の歯周組織におけるOPGの果たす役割を解明するため、ヒト歯根膜(PDL)細胞におけるOPGの発現に対するエストロゲンの効果について検討を行い以下の結果を得た。1エストラジオールは、PDL細胞に対してOPGの発現を用量依存性に誘導した。またその効果は、添加後12時間で最大を示した。PCR産物の塩基配列は、ヒトOPGの塩基配列と一致した。従って、骨粗髪症におけるエストロゲン作用の低下は、歯周組織においてもOPGの低下を誘発し、歯周疾患の憎悪要因になっている可能性が示唆された。
グリオーマ細胞におけるp53誘導アポトーシス機構の解析

p53蛋白は細胞周期制御作用だけではなく、状況によっては細胞死(アポトーシス)を誘導することが知られている。これは遺伝子損傷を修復しえない場合、細胞死を誘発することによって変異細胞を生体に残存させない自己防御反応と考えることができる。本研究は、p53による細胞周期停止とアポトーシスの二つのシグナルを分岐する細胞内調節機構を明かにすることを目的とした。昨年度までの研究によりEBNA-1遺伝子発現細胞株の樹立ならびにアデノウイルスによるp53発現システムの確立を行った。本年度の成果を要約すると:1)Bc1-2遺伝子発現によるp53誘導アポトーシスの阻害:本計画において、新たなp53誘導アポトーシス阻害遺伝子を取得するためには既存のアポトーシス阻害遺伝子によるモデルシステムを確立する必要がある。そこで我々はBc1-2遺伝子をBc1-2発現欠損株KoTCC-1細胞に導入し、p53アデノウイルスによるアポトーシス誘導作用の阻害を観察した。その結果、Bc1-2発現細胞はその発現量に応じて、in vitro、in vivoにおいてp53誘導アポトーシスならびにシスプラチン誘導性のアポトーシスをブロックすることが明かになった。2)EBNA-1安定発現株にpDRによって構築したcDNA発現ライブラリー(Hela細胞のcDNAライブラリー)を導入し、その後アデノウイルスにて正常型p53を発現させp53依存性アポトーシスの誘導を行った。アポトーシスを回避した細胞から、pDRプラスミドを回収し、cDNAの配列を決定したところ単一のopen reading frameを持つ新規遺伝子が同定された。この遺伝子は、大腸菌のuncleoside diphosphate kinase(NDPK)に高い相同性があった。我々はこの遺伝子にコードされる蛋白に対し抗体を作成し、親株として用いたU251MG細胞ではその発現が極めて低く、この蛋白の発現量とp53誘導アポトーシス阻害の関係が示唆された。p53蛋白は細胞周期制御作用だけではなく、状態によっては細胞死(アポトーシス)を誘導することが知られている。本年度の成果を要約すると:1)EBNA-1遺伝子発現細胞株の樹立:本計画において、最大の問題点はいかに効率よくcDNAライブラリーを細胞に導入できるかである。我々が使用するcDNAライブラリーが構築されているpDRベクターは、EBウイルスの複製起点を持っているため、あらかじめ導入する細胞にEBNA-1遺伝子を発現しておくと、高い導入効率を獲得することができる。我々は、U251グリオーマ細胞、SaOS2骨肉腫細胞、ACHN腎癌細胞にEBNA-1遺伝子を導入し、安定発現株を得た。beta-galactosidase発現pDRプラスミドをこれらの細胞に導入したところ、極めて高い導入効率(約2030%)を得ることが出来た。2)上記EBNA-1安定発現株にpDRによって構築したcDNA発現ライブラリー(Hela細胞のcDNAライブラリー)を導入し、その後アデノウイルスにて正常型p53を発現させp53依存性アポトーシスの誘導を行った。この遺伝子は、大腸菌のnucleoside diphosphate kinaseに高い相同性があった。

これは遺伝子損傷を修復しえない場合、細胞死を誘発することによって変異細胞を生体に残存させない自己防御反応と考えることができる。本研究は、p53による細胞周期停止とアポトーシスの二つのシグナルを分岐する細胞内調節機構を明かにすることを目的とした。昨年度までの研究によりEBNA-1遺伝子発現細胞株の樹立ならびにアデノウイルスによるp53発現システムの確立を行った。本年度の成果を要約すると:1)Bcl-2遺伝子発現によるp53誘導アポトーシスの阻害:本計画において、新たなp53誘導アポトーシス阻害遺伝子を取得するためには既存のアポトーシス阻害遺伝子によるモデルシステムを確立する必要がある。そこで我々はBcl-2遺伝子をBcl-2発現欠損株KoTCC-1細胞に導入し、p53アデノウイルスによるアポトーシス誘導作用の阻害を観察した。その結果、Bcl-2発現細胞はその発現量に応じて、in vitro、in vivoにおいてp53誘導アポトーシスならびにシスプラチン誘導性のアポトーシスをブロックすることが明かになった。EBNA-1安定発現株にpDRによって構築したcDNA発現ライブラリー(Hela細胞のcDNAライブラリー)を導入し、その後アデノウイルスにて正常型p53を発現させp53依存性アポトーシスの誘導を行った。アポトーシスを回避した細胞から、pDRプラスミドを回収し、cDNAの配列を決定したところ単一のopen reading frameを持つ新規遺伝子が同定された。この遺伝子は、大腸菌のnucleoside diphosphate kinase (NDPK)に高い相同性があった。我々はこの遺伝子にコードされる蛋白に対し抗体を作成し、親株として用いたU251MG細胞ではその発現が極めて低く、この蛋白の発現量とp53誘導アポトーシス阻害の関連が示唆された。
複雑ネットワークを用いた都市システム分析に関する数理地理学的研究

昨年度は不十分であった文献資料の収集と研究成果の整理を継続して行い、これらの成果を精読した上でネットワーク成長モデルの精緻化を試みた。具体的には、ノードの規模の違いを考慮したモデルの構築と現実的な大量データに適用可能なアルゴリズムの開発である。現実の都市システムでは、ノードにあたる都市の空間的配置や規模の違いがシステム全体の階層構造や都市間結合に影響を与える。そこで、日本の諸都市の空間的配置を所与として多様な規模の都市をランダムに配置した仮想的な空間データセットを用意し、空間的相互作用モデルを用いて都市間結合の復元を試みた。さらに、都市規模に比例した企業の配置を仮定し、企業間の取引関係を都市間結合に従うものとした。これを初期値とするネットワーク成長モデルを適用し、あらためて数値実験を実行した。その結果、企業間ネットワークを形成する際のパラメータの設定にもよるが、概ねスケールフリー性に特化した都市システムが構築されることが明らかとなった。これは現実の日本における都市システムの特徴を再現したものと考えられる。また、新たに導入したソフトウェアMathematicaに独自のアルゴリズムを付加することによって、現実的な大量のデータセットにも適用可能であることが実証された。ただし、当初購入を予定していた企業間取引データについては、今年度は購入には至らず、現実のデータセットへのモデル適用は次年度に見送ることとした。今年度はアルゴリズムの開発に時間がかかったことと、データの抽出や選別に配慮が必要であることから、企業間取引データの購入を見送ったため、実証的な分析が不十分であった。また、本務校での業務に忙殺されたことにより、研究時間の確保が難しかった。既存の都市システム研究で用いられた複数のデータセットを準備し、企業活動の空間的配置や都市間の連結関係などのパラメータを設定したモデルの適用を試みる。数値実験と現実データへのモデルの適用によって、複雑ネットワークの視点をふまえた都市システム分析の可能性が検証可能と思われる。今後は、企業間取引データを取得し、多様なモデルに基づくネットワーク構築と、現実の都市システム構造との比較検討をする予定である。今年度は都市の地理的分布を考慮したモデル構築のために、従来の複雑ネットワーク・モデルに関する知見を整理し、地理学的視点に基づいたネットワーク成長モデルの定式化とアルゴリズムの開発を試みた。複雑ネットワーク研究は物理学や数学などの自然科学分野での研究蓄積が盛んであるが、文献資料に基づき、これらの分野で開発されたモデルを検証したところ、現実の都市システム分析に適用するには、地理学における経験的な研究成果をふまえてモデルを改良する必要性があることを確認した。具体的には、近接性のみならずノードの規模を考慮した空間的相互作用効果や空間的拡散研究における伝達効果などである。これらをふまえてモデルの改良の可能性について検討し、改良モデルの定式化を試みた。さらに、モデルを実行するためのコンピュータおよびソフトウェアを購入し、仮想的なデータセットに対してモデルを実験的に適用した。移動距離の制約、都市規模による確率設定、バリア効果などの制約条件と、移動コスト最小化、総流動量最小化などの評価基準を変えながら数値実験を繰り返した結果、制約条件と評価基準の組み合わせによって、多様なネットワーク特性を有した都市システムが生成されることがわかった。具体的には、従来から知られているChristaller型およびPred型と呼ばれる階層構造を有した都市システム以外に、スモールワールド性やスケールフリー性に特化したネットワーク構造を有する都市システムである。これらの多様な都市システムの構造は、あくまで仮想的なデータとモデルに基づく実験結果の産物ではあるが、現実の多様な都市システムを理解するための一助となることが確認できた。複雑ネットワークに関する研究は膨大な数があり、また当該研究に取り組んでいる学問分野も多彩である。それらの文献を網羅的に渉猟するのは極めて困難であり、今年度は文献資料の収集に時間を要したため、研究成果を十分に咀嚼する時間があまりとれなかった。したがって、構築したモデルも簡易的なものに過ぎず、さらなる改良を施す必要がある。また、数値実験を実行する際は、既存のソフトウェアのみを利用したため、扱えるデータ量や条件の数に限りがあった。モデルの精緻化と現実的なデータに適用可能なアルゴリズムの開発が不十分であったことが、上記の理由である。

今年度はアルゴリズムの開発に時間がかかったことと、データの抽出や選別に配慮が必要であることから、企業間取引データの購入を見送ったため、実証的な分析が不十分であった。また、本務校での業務に忙殺されたことにより、研究時間の確保が難しかった。引き続き先行研究を精読し、モデルの精緻化に努める。とりわけノードの規模の違いを考慮したモデルの構築と大量データに適用可能なアルゴリズムの開発に着手し、数値実験をあらためて実行する必要がある。その結果をふまえて、既存の都市システム研究で用いられた複数のデータセットを準備し、企業活動の空間的配置や都市間の連結関係などのパラメータを設定したモデルの適用を試みる。数値実験と現実データへのモデルの適用によって、複雑ネットワークの視点をふまえた都市システム分析の可能性が検証可能と思われる。今後は、予定通り企業間取引データを取得し、多様なモデルに基づくネットワーク構築と、現実の都市システム構造との比較検討をする予定である。既存の都市システム研究で用いられた複数のデータセットを準備し、企業活動の空間的配置や都市間の連結関係などのパラメータを設定したモデルの適用を試みる。今後は、企業間取引データを取得し、多様なモデルに基づくネットワーク構築と、現実の都市システム構造との比較検討をする予定である。今年度に購入予定であった企業間取引データの購入を次年度に見送ったため。次年度はデータの購入とともに、当初予定していた研究計画通りに使用する予定である。
前駆体タンパク質の小胞体ゴルジ系におけるプロセシングの細胞特異性の研究

パラミクソウイルスであるニューカッスル病ウイルス(NDV)のエンベロープ結合タンパク質で、NDVが宿主細胞に感染するときに必須の膜融合タンパク質Fの前駆体F_0が宿主細胞のトランスゴルジ膜で膜結合能をもったF_1+F_2にプロセスされることを明らかにした。一方、オルトミクソウイルスの一種であるインフルエンザウイルスではやはり外膜に結合していることを報告してきた。これらのプロセッシングはラット肝のトランスゴルジ膜で効率よく行われているが、ある種の培養細胞(Nalm6)では両者とも殆どプロセスされない。しかし、サル腎由来のLLCMK_2株ではほぼ完全なプロセッシングが見られる。最近我々は、ペプチドホルモンであるカルシトニンのプロセッシングの研究を行っており、その途上、カルシトニン前駆体はLLCMK_2株では殆どプロセスされないことを見出した。おそらく小胞体-ゴルジ体におけるプロセシングには細胞特異性が存在すると考えられる。前駆体タンパク質として、ウイルスのF_0、血清アルブミン、プロカルシトニンを用いて、種々の培養細胞の系において現在それぞれのプロセシングが起こるかどうかを検討中であるが、前駆体の切断部位の一次構造に類似点があるにもかかわらず、前駆体タンパク質相互でプロセスのされ方に大きな差が認められることから、本年度は細胞毎のプロセシングのシステムの多様性とそれぞれに関与するプロテアーゼの同定を行い、小胞体-ゴルジ系でのプロセシングの詳細とタンパク質の細胞内移行の関わりを明らかにした。
歯根象芽質のアスパラギン酸ラセミ化・微量元素および第三大臼歯による年齢推定

これまでの広範な生体サンプルを用いた研究からアミノ酸のラセミ化が複雑に不均一に起こっていることが明らかになってきた。そこで、死亡年齢の決定と同様に、生体ミネラル(骨)中のアスパラギン酸の動態を詳しく測定する方法を用いることによりことにより、曖昧な考古学的な相対年代を決定する有用な方法の開発を目的とした。本年度は、考古学的に重要なマンモスの牙から得られたサンプルと以前に詳細に検討した生体ミネラルである現代の人間の象牙質とを比較した。これまで、このような考古学的な実験は行われていなかったので、まずはじめに我々はマンモスの象牙におけるラセミ化の動態と経時的変化を検討した。我々はヒトの歯の象牙質の分析で用いた実験方法でマンモスの象牙を分析した。マンモスの象牙層にはそれぞれの層の間でラセミ化速度が異なることが明らかになった。マンモスの象牙は相対的にヒトの象牙質と比較して有意にラセミ化速度が低値であった。サンプルを加熱することによって、ラセミ化速度の動態を測定したところ、ラセミ化速度と加熱時間の間に直線性が見られた。これらの結果は、両方のサンプルともラセミ化速度定数は活性化エネルギーに依存していることが示された。そのことは、環境条件の影響によって古代のコラーゲンの生物学的腐食(腐敗)やアミノ酸構成の隔離状況の変化によると考えられた。マンモス象牙のラセミ化速度は当時の環境の温度を推定出来ることが示された。科学的に年齢を推定する方法として歯に含まれるアミノ酸の加齢変化に着目した。歯に含まれるD-アスパラギン酸(D-Asp)含有量は加齢と共に増加することが知られており、内部標準による歯根象牙質のアスパラギン酸ラセミ化率を正確に測定する方法を開発した。L-Aspの値を求め、D-Asp比値ラセミ化率と年齢との関連性を検索した。我々は同一個人から種々の異なった歯のエナメル質に存在するD-アスパラギン酸をアスパラギン酸のラセミ化率として測定した。それぞれの特定の歯におけるラセミ化率と歯の形成時期との相関性を測定し、さらにラセミ化率を年齢推定に応用した。その結果、もし歯の環境状態が同じであるなら、ラセミ化率は最も早い期間に形成を完了した歯が最も高いことが分かった。エナメル質におけるラセミ化率は同一個人でも歯の種類によりその程度には差が見られた。エナメル質におけるラセミ化率は切歯より大臼歯により高いことが判明した。そして必ずしも歯形成時期と一致しない傾向を示した。また、大臼歯が存在する場所が口腔内の深奥部に位置するため温度がより高かったという事実のためであるように思われた。そしてD/L比率は象牙質よりエナメル質の方がより低かった原因は、エナメル質の方が象牙質より呼気により温度の影響を受けていたことによると考えられた。すべての異なった歯からエナメル質と象牙質を一緒に混ぜて測定するよりもエナメル質だけを用いた方がよりよい年齢推定ができた。
流体力学に現れる非線形偏微分方程式の定常解に関する研究

本研究において,流体力学の基礎方程式であるナヴィエ・ストークス方程式の半空間とその摂動で与えられる領域における,時間局所解と小さい初期値に対する時間大域解の一意存在性を証明した.また,3次元以上の半空間において無限遠で全空間や外部領域よりも早く減衰する定常解の存在とその安定性を証明した.さらに,半空間の摂動として与えられる領域において,すでに得られていた定常解の小さい初期摂動に関する漸近安定性を証明した.本研究において,流体力学の基礎方程式であるナヴィエ・ストークス方程式の半空間とその摂動で与えられる領域における,時間局所解と小さい初期値に対する時間大域解の一意存在性を証明した.また,3次元以上の半空間において無限遠で全空間や外部領域よりも早く減衰する定常解の存在とその安定性を証明した.さらに,半空間の摂動として与えられる領域において,すでに得られていた定常解の小さい初期摂動に関する漸近安定性を証明した.本研究では,流体力学に現れる非線形偏微分方程式の定常解に関する研究を行うことを目的としている.平成18年度は,Aperture domainという領域でのNavier-Stokes方程式の小さい初期値に対する一意強解の時間大域的存在性について研究を行った.Aperture domainはその形状から2つの半空間の間の流出流入条件,または無限遠での圧力降下条件を課さなければ,Navier-Stokes方程式の線形化方程式であるStokes方程式でさえ一意性を示すことが出来ないことがあるということが知られている.本研究では流動条件を与えた場合におけるNavier-Stokes方程式の小さい初期値に対する一意強解の時間大域的存在性について考察した.今年度は,流動がない場合におけるNavier-Stokes方程式の小さい初期値に対する強解の時間大域的存在について示した.また,流動がある場合についてはHeywoodの補助関数を用いることで流動がない場合に帰着することができ,流動がない場合と同様にして時間局所解の存在を示すことができた.しかし,時間大域解についてはHeywoodの補助関数の性質の悪さから,流動がない場合と同様に示すことは難しく,現在検討中である.ただし,流動が時間変数に関して単調減少関数であるときには小さい初期値に対する時間大域解の一意存在と時間無限遠での解の漸近挙動を得ることができた.流動が小さい定数である場合などにおいても,Heywoodの補助関数の性質の悪さから同様に示すことは難しく,これも現在検討中である.本年度は流体力学の基礎方程式として知られているナヴィエ・ストークス方程式に関して,半空間での定常解についての研究と2次元aperture domainでの定常解の安定性について研究を行った.半空間での定常解については,柴田良弘氏との共向研究で培った技術をもとに半空間の解の表示を求め,その表示から全空間よりも減衰度が1つよい定常解の構成に成功した.またこの定常解の安定性については半空間でのストークス半群のLp-Lq型評価を用いることにより証明できることが期待できる.2次元aperture domainでのflux条件が十分小さい定数の場合の定常解の安定性を弱Lq空間で示した(新潟大学菱田俊明氏との共同研究).3次元以上での定常解の安定性については菱田氏により証明されている.これは定常解の無限遠方での減衰度が良いため,aperture domainでのストークス半群のLp-Lq評緬を用いてよく知られている議論により示すことができる.しかし,2次元では,(領域に対称性を仮定した特別な)定常解であっても減衰度が悪いため,定常解自身がLp空間に属さない.しかし領域に対称性を仮定することにより定常解が弱Lp空間には属する.そのため,弱Lp空間での議論が必要になり,山崎昌男氏の議論に従って弱Lp空間での定常解の安定性を示すことができる.今年度は、ナヴィエ・ストークス方式の空における定常解の存在とその安定性に関する研究,並びに計算機援用証明法を用いてナヴィエ・ストークス流の平行平板間における解の存在証明の理論構築を行った.定常解については無限遠での減衰度に興味を持って研究を行った.定常解の研究は今まで全空や外部領域を中心に行われ,半空間での研究はChenによる研究だけであった.彼の研究では, .3次元の半空間に限定して研究がなされており,減衰度については半空間の定常解は全空間のものに比べ1つだけ良いものになっていることが示されている.しかし,これは背理法を用いて行われており,具体的に定常解を構成しているわけではない.本研究において, .3次元以上の半空間の解の表示を具体的に求めることで,全空間より減衰度のよい定常解の存在を証明することに成功した.2次元については解の表示を得ることはできているが期待できる定常解の減衰度が良くないため3次元以上と同様の議論で定常解の存在を証明することはできなかった.定常解の安定性に関する研究は,外部領域を中心に今まで多くの研究があったが,半空間については研究がなされていなかった.本研究において今まで定常解に課していた仮定より領域の特徴を生かした仮定での下で,初期摂動が十分小さい場合に定常解の安定性を示すことに成功した.平行平板における解の存在証明については,理論構築ならびに数値実験が必要であるが,そのうち計算機援用証明法による存在証明の理論構築を行った.
フッ素置換遷移金属カルベン錯体を経由する含フッ素化合物の触媒的合成法

含フッ素有機化合物は、近年になって医農薬としての利用例が増加しており、その効率的な合成法が求められている。本研究課題では、含フッ素化合物の高効率合成を実現するため、活性種として遷移金属ジフルオロカルベン錯体に着目し、その調製法と触媒的な利用法を開発した。ニッケル(II)および銅(I)錯体からそれぞれ対応するジフルオロカルベン錯体を調製することができ、シリルジエノールエーテルとの反応によりα,α-およびβ,β-ジフルオロシクロペンタノン両異性体を作り分けることに成功した。得られた骨格は生理活性化合物にしばしば含まれるものであり、本手法は医農薬の開発につながる。平成28年度は、中心金属として銅(I)を有するジフルオロメチレン錯体の調製と利用について検討を行った。その結果、フェナントロリン配位子を有する臭化銅(I)触媒存在下、α,β-不飽和ケトンから調製されるシリルジエノールエーテルに対してブロモジフルオロ酢酸ナトリウム(CF2源)を作用させると、[4+1]付加環化反応が進行することを見出した。反応系内で生成するブロモジフルオロ酢酸銅(I)から、脱炭酸と臭化物イオンの脱離により銅(I)ジフルオロメチレン錯体が発生し、これがジエノールシリルエーテルと反応してジフルオロアムチル銅(I)となり、共役付加型の閉環が起こると考えている。これにより、β,β-ジフルオロシクロペンタノンのシリルエノールエーテルを高収率で選択性良く合成することができる。ここで鍵中間体である銅(I)ジフルオロメチレン錯体の生成は、第一級アミンによる捕捉でイソシアニド錯体に変換した後、これを質量分析計で観測することにより確認した。既に、ニッケル(II)触媒存在下でシリルジエノールエーテルに対して2,2-ジフルオロ-2-フルオロスルホニル酢酸トリメチルシリル(CF2源)を作用させると、α,α-ジフルオロシクロペンタノンのシリルエノールエーテルが得られることを報告している。すなわち本年度の研究成果と合わせると、ニッケル(II)あるいは銅(I)の触媒系を選択することにより、フッ素の置換位置が異なる2種類の異性体を同一出発物質から作り分けられることとなり、有機合成化学上の意義は極めて大きい。平成28年度は、銅(I)ジフルオロメチレン錯体を触媒種とするフッ素置5員環シリルエノールエーテルの合成法(ジフルオロカルベンとシリルジエノールエーテルの[4+1]付加環化反応)を確立した。ジフルオロメチレンが一炭素供与体として作用する[4+1]付加環化はこれまで例がなく学術的に重要である上、既に開発済みのニッケル(II)ジフルオロメチレン錯体を触媒種とした位置選択的なドミノジフルオロシクロプロパン化/ビニルシクロプロパン転位による5員環形成と併せることで、ジフルオロシクロペンタノン誘導体の位置選択的作り分けに成功したこととなる。このように、本研究課題は概ね順調に進展している。申請者はすでに、ニッケル(II)または銅(I)ジフルオロメチレン錯体(一炭素錯体)の新規調製法と、これらをシリルジエノールエーテル(2-シロキシ-1,3-ジエン)に作用させるジフルオロシクロペンタノン誘導体(炭素五員環化合物)の合成法を報告している。今年度はまず、上述したジフルオロシクロペンタノン誘導体の合成法を、窒素五員環化合物の合成へ展開した。具体的には、シリルジエノールエーテルに対応するシロキシアザジエン(3-シロキシ-2-アザ-1,3-ジエン)を、反応系内で発生させた銅(I)ジフルオロメチレン錯体に作用させた。これにより、ジフルオロシクロペンタノン誘導体に対応する2-シロキシ-4,4-ジフルオロピロリンを良好な収率で得た。本反応は、遷移金属ジフルオロメチレン錯体を窒素五員環化合物の合成に利用した初めての例である。次に、二炭素フッ素置換カルベン錯体であるジフルオロビニリデン錯体の調製法と利用法について検討を行った。具体的には、アルキニル金属種またはアルキル金属種の存在下、1-ヨード-2,2-ジフルオロビニル亜鉛クロリド-ジアミン錯体を等モル量のヨウ化銅(I)に作用させた。これにより、アルキニル基またはアルキル基が置換した1,1-ジフルオロアルケンを得た。反応系内では、1-ヨード-2,2-ジフルオロビニル銅(I)からのα-脱離により、銅(I)ジフルオロビニリデン錯体が発生していると考えられる。続くアルキニル金属種またはアルキル金属種のビニリデン炭素への付加と反応停止時の水により、これらの生成物が得られているものと推定している。本反応は、銅(I)ジフルオロビニリデン錯体の初めての調製例であるとともに、有機合成化学におけるジフルオロメチレン錯体の有用性及び将来性を示した重要な知見と言える。

得られた骨格は生理活性化合物にしばしば含まれるものであり、本手法は医農薬の開発につながる。フッ素の置換していないメチレン錯体については、ほぼ全ての遷移金属種についてその存在が知られており、中心金属に応じた幅広い反応性が見られる。我々は今年度までにニッケルと銅のジフルオロメチレン錯体を利用する触媒反応を開発しており、引き続いて白金等を中心金属とする他の(ジ)フルオロメチレン錯体への展開を継続する。またこれまでは、一炭素カルベン錯体であるジフルオロメチレン錯体の反応を開発してきた。今後はこれを、二炭素カルベン錯体(ジフルオロビニリデン錯体)、三炭素カルベン錯体(ジフルオロアレニリデン錯体)へと拡張したい。筑波大学市川淳士研究室ウェブサイト有機合成化学
魚類の筋発達における増殖因子の解明とその機能解析

本研究では、ゼブラフィッシュを脊椎動物のモデルとして用い、頭尾軸上に沿って適切に筋肉が配置される機構を明らかにすることを目的としている。これまでに、hox遺伝子の機能阻害胚において、腹部筋肉の発達阻害されることを明らかにした。また昨年度は、cdx4遺伝子の機能阻害胚においては腹部筋肉の位置およびhox遺伝子の発現位置が後方化することを明らかにした。(1)hox遺伝子の機能亢進が腹部筋肉の発達に影響するかhox遺伝子のmRNAを胚に注入したhox遺伝子機能亢進胚において腹部筋肉の発達を調べたが、異所的な腹部筋肉の発達はみられなかった。hox遺伝子単独では腹部筋肉の発達に十分ではないことが示された。(2)hox遺伝子は筋発達のどの段階を調節するのかhox遺伝子の機能阻害胚において、軸下筋の前駆細胞で発現するマーカー遺伝子の発現解析を行い、hox遺伝子の影響を受ける遺伝子を調べた。その結果、筋分化マーカーmyf5の発現は、腹部筋肉の派生する第5体節腹側領域において著しく減少した。また、羊膜類において移動性の筋前駆細胞に発現するとされる1bx1は、正常胚において受精30時間以降に第5体節腹側領域で特に強い発現がみられたのに対し、hox遺伝子の機能阻害胚においてはこの強い発現はみられず、体節間で発現の差がみられなかった。一方、発生初期における体節での1bx1発現は正常胚とほぼ同様であった。この結果より、hox遣伝子は、筋前駆細胞のmyf5を介した筋分化、側板中胚葉の移動に必要であることがわかった。(3)CdxとFgfは腹部筋肉の調節においてするかfgf8遺伝子およびcdx4遺伝子は、ともにその機能欠如胚において腹部筋肉およびhox遺伝子の発現位置に影響をおよぼす。両遺伝子を阻害した胚においては、どちらか一方を阻害した胚より大幅な腹部筋肉の後方化がみられた。同様にhox遺伝子の発現位置も大きく変化した。これにより、両遺伝子が腹部筋肉の位置調節機構において協調的に働くことが示された。我々は、発見したFgf8機能欠如魚において腹部筋肉の発達位置が後方の体節にずれるという現象を発見した。この現象は,頭尾軸に沿った個性化を支配するHox遺伝子群の働きと関係があるのではないかと予想された。そこで、本年度は「Fgf情報伝達系は、Hox遺伝子群の働きを介して、頭尾軸に沿った筋前駆細胞の配置を決定している」という仮説を検証することを叢1の目的として研究を行った。Fgf情報伝達系がHox遺伝子群の発現に関与しているか否かを調べるため、まずhoxc6aおよびhoxc6b遺伝子に着目し、その発現をFgf8機能欠如魚において調べた。その結果、両遺伝子の発現位置がFgf8機能欠如魚において、後方にずれることがわかった。次に、これらの遺伝子機能の阻害をおこなうため、モルフォリノ・アンチセンスオリゴの胚への顕微注入を行ったところ、腹部筋肉の発達が著しく阻害された。これらの結果は、上記の仮説を支持するものであった。さらに本研究の成果は、体節由来の筋前駆細胞は外因性の因子に誘導されて各々の筋肉へと分化する、とする従来の説に反し、hox遺伝子の発現という体節内因性の情報が筋前駆細胞の特定の筋肉への分化を決定するという可能性を示している。Fgf情報伝達系が、受精時から腹部筋肉が形成される受精34時間頃までのどの時期にhoxc6bの発現位置を決定しているのかを明らかとするため、野性型魚に対して発生段階の複数の時期においてFgf情報伝達系を薬理的に阻害したところ、原腸胚期から初期体節形成期までのあいだにFgf情報伝達系が正常に機能することが、腹部筋肉の位置決定を担うhox遺伝子の発現に不可欠であることが判明した。現在、これらの遺伝子の機能亢進時における表現型を調べるため、mRNAおよび強制発現用DNAコンストラクトを胚に注入し、hox遺伝子が腹部筋肉の発達に十分であるか否かの検証を目指している。これまでに、hox遺伝子の機能阻害胚において、腹部筋肉の発達が阻害されることを明らかにした。また昨年度は、cdx4遺伝子の機能阻害胚においては腹部筋肉の位置およびhox遺伝子の発現位置が後方化することを明らかにた。(2)hox遺伝子が筋発達のどの段階を調節するのかhox遺伝子の機能阻害胚において、軸下筋の前駆細胞で発現するマーカー遺伝子の発現解析を行い、hox遺伝子の影響を受ける遺伝子を調べた。