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泉名月氏旧蔵、泉鏡花未調査資料の実証的研究

平成30年度は、前年度に引き続き、草稿の整理と分類、分析を行ない、データ入力を行なった。草稿の分類は、明治二十年代、三十年代、四十年代、大正期、昭和期、作品名不明の断簡に分けて整理した。研究代表者は、明治三十年代の整理分析を終えるとともに、一部が「怪語」として発表されて全貌が明らかでなかった作品「他人之妻」の原稿を翻刻して『怪語』との関連を考察し、「金沢学院大学紀要」17号(平成31年3月)に「泉鏡花『他人之妻』の構想」として発表、第二七四回鏡花研究会(平成31年3月30日、石川近代文学館)で「泉鏡花『怪語』の周辺」として、口頭発表を行なった。明治三十年代の草稿は、「ねむり看守」から「無憂樹」まで、42作品の348枚を確認した。「蝦蟇法師」47枚については、慶應義塾図書館・石川近代文学館の草稿と併せて、今年度中に論文として成果を発表する予定である。「凱旋祭」は、13枚の完本、「湯島詣」20枚の初稿では、蝶吉がお紋で神月は巡査高山とする初案が確認された。最多は、「深沙大王」58枚は初稿で、訂正が多い。また『通夜物語』は台本で小説にない向島植半の場面でありいずれも考察に値する。研究分担者は、大正・昭和期の草稿を調査し、天理大学図書館所蔵原稿との異同を確認した。特に、「夜叉が池」の上演台本(他筆)と鏡花の書き込みを詳細に調査し、慶應義塾図書館の完成原稿と比較考察した。調査結果は、「国語と国文学」2020年5月〈近代文学における自筆資料)特集に掲載予定である。併せて、「黒髪」と「竜胆と撫子」完成原稿を調査し、正編と続編の整理、草稿断片の位置づけを行なった。また、主人公のモデルが登場する「祭りのこと」草稿も調査して成立過程の問題を考察した。調査結果については、泉鏡花研究会編「論集和泉鏡花第6集」に発表する予定である。明治時代の草稿研究を、研究代表者が行い、研究分担者が大正・昭和時代の草稿研究を行なっている。2年目の成果として、研究代表者が「他人之妻」の草稿を翻刻紹介したことが挙げられる。さらに慶應義塾図書館・石川k甚大文学館と併せて三か所に草稿が分かれている「蝦蟇法師」の草稿の分析が現在進行中である。研究分担者は、『夜叉ケ池』の上演台本の研究、『竜胆と撫子』の草稿研究をほぼ終え、論文として成果をまとめている。草稿の分析も進んでおり、今年度前半で草稿の目録データを終える見込みであり、おおむね順調に進展しているということができる。今後の課題として、以下が挙げられる。1草稿の検討を行なうとともに、慶應義塾図書館、石川近代文学館、泉鏡花記念館、天理大学図書館所蔵原稿との比較検討を行なうこと。2草稿のデータベース化を終えること。3書簡の整理、分析、考察を行ない、データベース化を進めること。4成果をまとめて、発表すること。以上について、研究代表者、研究分担者、研究協力者が密接に連携して、情報を共有し、資料目録を作成刊行をどのように進めていくか具体的に検討していく必要がある。泉名月氏旧蔵、泉鏡花未調査資料は、現在一部を除いて泉鏡花記念館が保管している。平成29年度は、草稿の整理と分類と分析を行ない、データ入力を開始した。草稿は、発表作と未定稿に分け、発表作については年代ごとに、保存箱に収納した。書簡も保存箱に整理した。「泉鏡花逗子文庫自筆原稿目録」が発見された。昭和42年末までに判明した草稿の目録だが、原稿の整理は一部にとどまる。「卯辰新地」、「蒟蒻本」、「古貉」については、製本された完本があった。異同の多い「りんどうとなでしこ」も含めて、分担して研究論文を作成することとした。草稿については、A4版の封筒に作品のタイトル、初出を記載する作業を、夏までに終えた。タイトルがない場合は、内容から作品を推定した。その他に、タイトルのある断簡、記名のない断簡がある。秋から、作品ごとの整理と分析を行ない、年明けに研究協力者に依頼して、一部をデータベース化した。現在は、草稿の前後、岩波版全集本文との照合を行ない、概略を封筒の表に記載する作業を行なっている。3月までに、明治20年代が終わり、30年代前半の整理と分析の作業中である。「秘妾伝」の初稿では、柴田勝家の二女小宰相が主人公であったこと、「化鳥」の鮟鱇博士のモデルは、貧民を給養した金沢の慈善家小野太三郎であること、「凱旋祭」はほぼ完本であること、「ささ蟹」は初出「国民之友」の原稿で校正者の姓が記載されているが、他筆であることが判明した。最大の成果は、「他人之妻」の全貌が明らかになったことである。この作品は、金沢から武生までが「怪語」「去りながら」として発表されていたが、その後の展開や結末が不明であった。

結末は、春日野隧道で、盲人と主人公が美貌の人妻お秀をめぐって対峙し、盲人が自身の嘱託殺人を主人公に依頼する内容であることが明らかになった。翻刻と併せて来年度、論考を発表する予定である。未調査資料の中でも、論文作成に結び付きやすい草稿類の検証から始めた。草稿を作品発表順に年代別に分類し、整理する作業、つまり保存箱に入れ、作品ごとに封筒に入れて、初出を記入する作業、夏までに終わったことで、見通しがついた。また、完本を対象にした論文作成についても、担当を決めることができた。さらに、全集本との比較、検証によって、草稿の意義や問題点が明らかになっている。研究代表者は、明治三十年代前半までの比較、検証を行なった。研究分担者は、大正期を中心に、全集本文との比較、検証を続けている。特に長編「りんどうとなでしこ」の比較、検証を本格的に進めている。この作品は、始め「黒髪」として発表され、のちに「黒髪」本文を取り込んで「りんどうとなでしこ」として発表したものであり、成果が期待できる。平成30年度は、前年度に引き続き、草稿の整理と分類、分析を行ない、データ入力を行なった。草稿の分類は、明治二十年代、三十年代、四十年代、大正期、昭和期、作品名不明の断簡に分けて整理した。研究代表者は、明治三十年代の整理分析を終えるとともに、一部が「怪語」として発表されて全貌が明らかでなかった作品「他人之妻」の原稿を翻刻して『怪語』との関連を考察し、「金沢学院大学紀要」17号(平成31年3月)に「泉鏡花『他人之妻』の構想」として発表、第二七四回鏡花研究会(平成31年3月30日、石川近代文学館)で「泉鏡花『怪語』の周辺」として、口頭発表を行なった。明治三十年代の草稿は、「ねむり看守」から「無憂樹」まで、42作品の348枚を確認した。「蝦蟇法師」47枚については、慶應義塾図書館・石川近代文学館の草稿と併せて、今年度中に論文として成果を発表する予定である。「凱旋祭」は、13枚の完本、「湯島詣」20枚の初稿では、蝶吉がお紋で神月は巡査高山とする初案が確認された。最多は、「深沙大王」58枚は初稿で、訂正が多い。また『通夜物語』は台本で小説にない向島植半の場面でありいずれも考察に値する。研究分担者は、大正・昭和期の草稿を調査し、天理大学図書館所蔵原稿との異同を確認した。特に、「夜叉が池」の上演台本(他筆)と鏡花の書き込みを詳細に調査し、慶應義塾図書館の完成原稿と比較考察した。調査結果は、「国語と国文学」2020年5月〈近代文学における自筆資料)特集に掲載予定である。併せて、「黒髪」と「竜胆と撫子」完成原稿を調査し、正編と続編の整理、草稿断片の位置づけを行なった。また、主人公のモデルが登場する「祭りのこと」草稿も調査して成立過程の問題を考察した。調査結果については、泉鏡花研究会編「論集和泉鏡花第6集」に発表する予定である。明治時代の草稿研究を、研究代表者が行い、研究分担者が大正・昭和時代の草稿研究を行なっている。2年目の成果として、研究代表者が「他人之妻」の草稿を翻刻紹介したことが挙げられる。さらに慶應義塾図書館・石川k甚大文学館と併せて三か所に草稿が分かれている「蝦蟇法師」の草稿の分析が現在進行中である。研究分担者は、『夜叉ケ池』の上演台本の研究、『竜胆と撫子』の草稿研究をほぼ終え、論文として成果をまとめている。草稿の分析も進んでおり、今年度前半で草稿の目録データを終える見込みであり、おおむね順調に進展しているということができる。3月に研究分担者、協力者と今後の研究について、打ち合わせを行なった。2年目は、草稿の整理と解析を終わらせ、データベース化を図ることを目標とする。また、最終年に作成する資料目録については、論考を加えて、資料の意義を明記して研究者の便宜を図ることとした。草稿の整理と分析については、秋山が明治時代、田中氏が大正以降を中心に担当しているが、固定されるものではない。
皮質異形成の病態機序：体細胞変異仮説の検証

てんかん外科病理診断の経験から、限局性皮質異形成(FCD)は細胞内情報伝達系における体細胞変異が原因であるとの仮説を立てこれを検証した。難治てんかん原性脳組織がFCD type IIbの特徴を示す患者の凍結脳組織と血液を対象に、全エクソーム解析を行い、脳病巣特異的にMTOR遺伝子に超低頻度の体細胞変異を見出した。生化学的発現解析では、MTOR産生蛋白の下流に位置する蛋白の発現が亢進していた。In vitro系による発現解析でも、変異を強制発現させた場合には、同情報伝達系の機能が亢進していた。このように、MTORの体細胞変異が、FCD type IIbの病因であることが明らかとなった。難治てんかん患者:特に乳幼児や小児の脳から採取された外科手術標本を対象に、病理組織学的診断を進めた。特に限局性皮質異形成や片側巨脳症を対象に、臨床病理学的スペクトラムを解析すると共に、分子生物学的研究を進めるための標本処理を進めた。高度の異形成を示す症例は両者の中間に位置し、その病態形成機序にAKT3情報伝達蛋白合成系における体細胞変異が関与していると仮説を立て、その実証に向けた取り組みを行った。1当該症例の病理組織学的診断と材料の蓄積:本研究課題では、てんかん原性としての皮質異形成病巣にdysmorphic neuronの出現を伴う稀な症例を対象としている。その病理組織学的診断には、てんかん外科病理学に関する専門的な経験知を必要とする。皮質異形成症例は約20例、片側巨脳症に類似する高度の病巣を呈する症例は11例を経験した。こうした症例で、当該研究に使用可能な凍結生組織を採取し保存した。2レーザーマイクロダイセクション:保存した凍結脳組織から4micron厚の薄い組織標本を切り出し、特殊なコーティング加工を施したスライドガラスに進展させた。次いで、対象切片のHE染色像を顕微鏡下に確認しながら、レーザーマイクロダイセクション(Leica)で、複数のdysmorphic neuronを選択的にパンチアウトし収集した。こうした材料から核酸を精製し、PIK3CA, AKT3, MTOR genesのexome sequencing解析を開始した。3Western blotting:細胞内情報伝達系関連蛋白は、リン酸化の有無によって活性型と非活性型の変換が行われている。上記材料を用い、同伝達系分子のリン酸化特異抗体を用い、Western blottingによる蛋白発現解析を開始した。てんかん外科病理診断の経験から、限局性皮質異形成(FCD)は細胞内情報伝達蛋白合成系における体細胞変異が原因であるとの仮説を立てた。本研究はこの仮説を検証し、その分子病態を明らかにすることを目的に行った。難治性てんかん患者:特に乳幼児や小児の脳から摘出された外科手術標本を対象に、FCDの臨床病理学的スペクトラムを解析するとともに、本研究に必要な凍結脳組織と血液サンプルの採取を進めた。FCDは臨床病理学的に3つのtype (I, II, III)に分類される。このうち、皮質神経細胞の構築異常に加え、dysmorphic neuronとballoon cellの出現を伴う脳病巣は、FCD type IIbと亜分類される。本研究では、難治てんかん原性脳組織がFCD type IIbの特徴を示す患者の凍結脳組織と血液を対象に、次世代シークエンサーによる全エクソーム解析を行い、脳病巣特異的な超低頻度の体細胞変異を見出した。候補遺伝子Xの変異解析を行い、複数の有意な変異を見出した。このX遺伝子変異は、FCD type I, IIaには認められなかった。Westernblottingによる発現解析を行い、X遺伝子産生蛋白の下流に位置する情報伝達系の発現が亢進していることを見出した。In vitro系を用いた発現解析では、患者脳に認められた体細胞変異を強制発現させた場合には、同情報伝達系の機能が亢進していた。このように、本研究で見出したX分子の体細胞変異が、FCD type IIbの病因であることが明らかとなった。本研究結果は国際学術誌に投稿済みであり、現在provisional acceptanceの状況にある。神経病理学1当該症例の病理組織学的診断と材料の蓄積:本研究課題では、てんかん原性としての皮質異形成病巣にdysmorphic neuronの出現を伴う稀な症例を対象としている。

次いで、対象切片のHE染色像を顕微鏡下に確認しながら、レーザーマイクロダイセクション(Leica)で、複数のdysmorphic neuronを選択的にパンチアウトし収集した。こうした材料から核酸を精製し、PIK3CA, AKT3, MTOR genesのexome sequencing解析を開始した。3Western blotting:細胞内情報伝達系関連蛋白は、リン酸化の有無によって活性型と非活性型の変換が行われている。上記材料を用い、同伝達系分子のリン酸化特異抗体を用い、Western blottingによる蛋白発現解析を開始した。上記の進行状況であることから、研究はおおむね順調と自己評価した。1体細胞変異の検証には、当該患者における脳病巣以外の組織で、分子異常が観察されるかどうかも重要である。手術対象となった患者に、再度研究目的等を説明し、informed consentが戴けた場合には採血を行い解析対象に加える。2exome解析のためには、十分量のgenomeが精製される必要がある。レーザーマイクロダイセクションによる組織採取を更に多数例で行い、当該遺伝子変異の有無を検定する。3蛋白発現解析には複数の症例を同時に電気泳動し、数値化して有意差を検定する必要がる。コントロールとして、てんかん原性病巣として採取された他の病態:focal cortical dysplasia type Iを用いて検定を進める。上記の解析結果をもとに研究を総括する。研究目的を達成するためには、実験を継続的に実施する必要がある。その際、研究に必要な消耗品は、無駄にならないようその都度購入し使用することが必要であった。そのため、研究の遂行に合わせた形で予算執行を行っていることから、次年度使用額が生じたものである。研究を継続するにあたり、必要な消耗品を購入する。研究成果を学会等で発表するための旅費として使用する。研究成果を論文として発表するための、英文校正料金、投稿料に充てる。
サクラマスの産卵微細環境で起こる精子競争とその適応意義の解明

サクラマスは2つの生活史を持つサケ科魚類である。サケ科魚類の繁殖行動は多くの場合一雌多雄で行われる。これを乱婚と呼ぶ。しかしサケ科魚類は間接的利益を通した淘汰圧が雌にかかると考えられるので、質の良い雄1尾から確実に精子をもらった方が良いはずである。ここでサクラマスの雌は乱婚をすることによって何か利益を得ている可能性がある。そこで本研究では、「サクラマスが乱婚をすることにより生まれてくる受精卵の発眼率が上昇する」という仮説を立て、卵を受精させる雄の数または生活史タイプ(サクラマスまたはヤマメ)を変えて受精卵の発眼率との関連性を調べた。2016年9月11月、北海道標津町標津サーモン科学館にて実験を行った。供試魚には標津川で捕獲された成熟した個体を使用した(ヤマメ雄27尾、サクラマス雄27尾・雌9尾)。まず供試魚の頭部を即殺する。その後体表面の水気をふき取り、精子は腹部から肛門にかけて手で軽く圧迫して採取し、体腔液は肛門から卵は腹部を切って掻き出した。採取した卵を均等な数になるようにタッパーに分け、精子の組み合わせパターンに沿って精子を滴下した。その後10%体腔液をタッパーに注いで精子を活性化させて受精させた。1時間静置した後に受精卵を飼育棚に収容した。受精から24日後に死卵を除去し、最終的に71日後に孵化した稚魚、発眼卵および死卵の数をカウントした。産卵行動に参加する雄の数が多くなるほど発眼率は有意に高くなった(Tukeyの多重比較、P<0.05)。また、サクラマスのみの場合やヤマメのみの場合よりもサクラマスとヤマメ両方存在する方が発眼率は有意に高くなった(Tukeyの多重比較、P<0.05)。本研究の結果より、乱婚はサクラマスの雌にとって発眼率が上がるという点でメリットがあるということが解明された。サクラマス(Oncorhynchus masou)の生活史二型(降海型オスと残留型オス)における繁殖形質の変異は性選択に大きな影響を受けており、代替繁殖戦略の進化を理解する上で重要である。本研究では、複合的な微細環境(産卵微細環境)中でどのような精子競争が起きているのか、またどのような因子がどのように両表現型オスの繁殖成功に関わっているかを明らかにすることを目的とした。サクラマスは浮上後降海する大型オス(降海型オス)と一生を河川で生活する小型オス(残留型オス)の2つの生活史が存在する。本研究では、それらの精子運動能(速度、運動率、運動時間)を降海型・残留型で比較するとともにメスの体腔液の影響を調べた。精子速度・運動率・運動時間は降海型に比べて残留型で大きくなった。しかし、メスの体腔液の存在下では各生活史間で違いはみられなかった。これらの結果はメスの体腔液による選択圧が各生活史オスで異なることを示している。一般に、雄間競争で不利な残留型は降海型の放精の瞬間に後ろから放精し卵を受精させようとする(スニーキング行動)。つまり、残留型の精子は河川水に放出されたのちに高濃度のメスの体腔液が含まれた溶媒を通過し卵に到着しなくてはならない。一方、メスの近くで放精することのできる降海型は放精直後から高濃度のメスの体腔液が含まれた溶媒中を泳ぐことになる。これらのことから、残留型の精子は降海型に比べてメスの体腔液による選択圧が高いことが示唆された。これらの結果は、メスの体腔液がオスの繁殖成功に大きく影響を与える可能性を含んでいる。本研究内容は、国際学術雑誌へ投稿中である。初年度でサクラマスの代替繁殖戦略の違いによる精子運動性能およびメスの体腔液中における運動性能の違いを明らかにすることができた。精子運動性能の測定系を確立したことにより来年度以降さらなる解析が期待できる。当初の予定通り、順調に進展している。また、行動学的研究についても実験実施場所について計画を進めている。さらに、生化学・遺伝子に関する実験についても準備を進めている。これを乱婚と呼ぶ。

採取した卵を均等な数になるようにタッパーに分け、精子の組み合わせパターンに沿って精子を滴下した。その後10%体腔液をタッパーに注いで精子を活性化させて受精させた。1時間静置した後に受精卵を飼育棚に収容した。受精から24日後に死卵を除去し、最終的に71日後に孵化した稚魚、発眼卵および死卵の数をカウントした。産卵行動に参加する雄の数が多くなるほど発眼率は有意に高くなった(Tukeyの多重比較、P<0.05)。また、サクラマスのみの場合やヤマメのみの場合よりもサクラマスとヤマメ両方存在する方が発眼率は有意に高くなった(Tukeyの多重比較、P<0.05)。本研究の結果より、乱婚はサクラマスの雌にとって発眼率が上がるという点でメリットがあるということが解明された。当初、サクラマス降海型雄と残留型雄の精子運動性能比較のみに焦点を当てていたが、よりその個体の繁殖成功を反映するであろう卵の発眼率を2つの生活史で比較することができた。このことから、受精成功においてサクラマスの残留型雄は降海型雄に比べて強い淘汰圧に晒されていることが考察された。今後は、DNAマイクロサテライト父性判定を用い繁殖(受精)成功度の比較を行う。北海道に生息するサクラマスは生まれた河川から海に降り成熟する降海型と生まれた河川に滞在し成熟する残留型に分かれる(代替繁殖)。体サイズの大きく優位な降海型は雌とペアを組み産卵するのに対して、小型で劣位な残留型は他のペアの産卵の瞬間に飛び込んで放精する(スニーキング行動)。精子競争理論では代替繁殖戦略において劣位の雄はより繁殖(精巣)にエネルギーを費やし、産卵において不利な劣位な雄は優位な雄よりも遊泳速度の速い精子を生産すると考えられている。なぜなら体外受精を行うサケ科魚類にとって精子速度は受精成功を決定付ける重要な要素である。さらに、受精の瞬間に精子の遊泳環境には河川水だけではなく卵とともに放出される体腔液が存在する。本研究では、サクラマスの降海型と残留型の精子運動能を比較するとともに、体腔液が二つのタイプの雄の精子運動に与える影響を明らかにする目的で実験を行った。北海道標津町標津川で捕獲されたサクラマスの雄(降海型および残留型)から精子を、雌から体腔液を採取し、精子を活性させる溶媒として、河川水もしくは体腔液を河川水で薄めて10%にしたものを用意した。倒立顕微鏡上で精子を活性化させ、その運動を動画で撮影し、動画解析ソフト(MoveTr2D,ライブラリー社)を使い、精子速度、精子運動率、精子寿命をそれぞれ算出した。降海型に比べて残留型の精子速度は河川水中で速かった。体腔液中では残留型の精子速度は変化せず、降海型では上昇した。精子運動率も同様の結果となった。精子寿命は2タイプともに体腔液中で河川水に比べて上昇した。本結果より、残留型は降海型に比べて遊泳速度の速い精子を持っており産卵における繁殖成功の不利益を精子速度によってカバーしていることが明らかとなった。これは精子速度によって残留型雄が淘汰を受けていることを示しており、体腔液によって2タイプの精子が異なる影響を受けていた。当初の計画であった、サクラマス雄の精子が雌の体腔液から受ける影響について学術論文をだすことができた(Makiguchi et al., 2016 Theriogenology 2189-2193)。また、現在、ライバル雄の精漿が精子運動に与える影響について実験を実施し、内容について解析中である。今後、この内容についても学術論文にまとめ投稿を予定している。サクラマスは2つの生活史を持つサケ科魚類である。サケ科魚類の繁殖行動は多くの場合一雌多雄で行われる。これを乱婚と呼ぶ。
時計タンパク質の機能から探るシアノバクテリア生物時計の環境適応メカニズム

シアノバクテリアSynechococcus elongatus PCC7942株(Se)の生物時計はSe-KaiA, Se-KaiB, Se-KaiCの3種類のタンパク質によって構成される。中でもSe-KaiCは、自己リン酸化、自己脱リン酸化、ATPase活性を持ち、それらの活性はSe-KaiA、Se-KaiBが共存すると、約24時間周期でリズミカルに変動する。さらにSe-KaiCは振動子としてのみならず、生物時計の周期調節の役目を担っていることが、最近の研究から明らかになりつつある。ATPaseの前定常状態解析において、Se-KaiCは単独でも減衰型の振動を示す。その波形から固有振動数を見積もると、時計の振動数(周期の逆数)と見事な一致を示す。これらの結果は生物時計の言わば源振がSe-KaiCの中にエンコードされていることを意味しているが、こうした機能解析を基軸に、他種のKaiCの性質について検証することはシアノバクテリア生物時計の進化・多様性・生育環境への適応について有益な情報をもたらすと期待される。今年度は他種シアノバクテリア由来KaiCホモログの大腸菌による発現、性質の異なるクロマトグラフィーを用いた単離、そして機能解析を行った。様々な発現ベクター、培養条件を組み合わせたKaiCホモログ発現スクリーニング系を整備し、その結果6種類のKaiCホモログの取得に成功した。これまでに得られたすべてのホモログがSe-KaiC同様、極めて低いATPase活性を示す一方、自己リン酸化・自己脱リン酸化活性については一部のホモログでは見られなかった。また、前定常状態解析から求められた固有振動数には1日に1回に相当する振動数を中心とした分布が見られた。本課題の遂行は十分な収量のタンパク質を単離・精製することが前提となるが、そのための方策として研究初年度にKaiCホモログ発現のスクリーニング系を確立し、その実効性を示すことができた点は大きい(Mukaiyama et al., IJOBM 2019)。またこれまでに取得したKaiCホモログには、少ないサンプル数ながらもKaiC機能の普遍性・多様性を示唆する結果が含まれており、これまでの研究の進め方が妥当であることを支持している。時計タンパク質KaiCのホモログはシアノバクテリアのみならず、一部のバクテリアやアーキアにも散見される。それらは進化系統樹上においてSe-KaiCと非常に離れた場所に位置することから、進化の初期過程に分岐したものと推測される。これらのKaiCホモログが果たして生物時計としての機能を保持しうるのかを検証する。データベースを元に候補となるホモログを数種類選定し、大腸菌での発現、精製および機能解析を行う。また、すでに単離、機能解析に着手したホモログについては、変異体解析や構造解析を行い、機能発現に重要な因子、部位の特定を行う。
アラブ水稀少社会における共存原理―灌漑耕作慣行を中心に

乾燥地域に位置するアラブ社会は,限られた資源状況の極限にある。したがって,それは「持続可能性」の原理を検討するのに格好な場所である。本研究は水稀少性社会のいくつかを事例研究の対象として取り上げ,灌漑耕作慣行を中心に,そこでの共生原理を、水資源の分配に焦点を当てて現地調査を行い、学際的に明らかにすることを目的とした。主な研究対象地域は、エジプトの西部砂漠オアシス,チュニジア南部オアシスの村落、天水に農業用水を依存するヨルダン北部農村である。これらの研究対象地域・村において、本研究は日本人研究者とエジプト・チュニジア・ヨルダン研究協力機関・研究者との学際的な共同研究を組織した。オアシス地方などのアラブ水稀少社会は,限られた資源状況の極限にある。本研究は水稀少性社会のいくつかを事例研究の対象として取り上げ,灌漑耕作慣行を中心に,そこでの共生原理を学際的に明らかにすることを目的とする。具体的には、エジプトのナイル川流域と西部砂漠オアシス,チュニジア南部オアシスの村落でこれまで個別に行ってきた事例研究を水資源の分配に焦点を当てて現地調査を行うことである。また,他のアラブ地域との比較のため,天水に農業用水を依存するヨルダン北部農村も事例研究の対象とし,日本人研究者(研究代表者と分担者計5人)とエジプト・チュニジア・ヨルダン研究協力機関・研究者との学際的な共同研究として行われる。平成25年度の調査研究実施地域は,エジプト西部砂漠のダハラオアシスとチュニジア南部ケビリ地域に設定し、以下の手順で、研究・調査をすすめた。(1)灌漑・耕地デジタル地図の作成、(2)水資源管理体制の把握、(3)農家調査の実施、(4)衛星データの収集と解析、(5)現場観測による農業と水利用に関わるデータ収集と調査実施以上の5つの研究・調査項目のうち,エジプトのダハラオアシスについては(5)を、チュニジアについては(3)を中心に行った。「持続可能性」は21世紀の世界を読み解く鍵概念の一つである。つまり,限られた資源状況と増え続ける人口のなか,いかに平和で安定した人間社会を作り出すかのデザインとアイデアが問われているのである。ところで,オアシス地方などのアラブ水稀少社会は,限られた資源状況の極限にある。具体的には、エジプトのナイル川流域と西部砂漠オアシス,チュニジア南部オアシスの村落でこれまで個別に行ってきた事例研究を水資源の分配に焦点を当てて現地調査を行う。また,他のアラブ地域との比較のため,天水に農業用水を依存するヨルダン北部農村も事例研究の対象とする。以上の研究目的にしたがい、平成26年度においては、エジプト西部砂漠のダハラオアシスとチュニジア南部のケビリ・オアシスで調査をおこなった。研究・調査手順は以下からなる。(1)灌漑・耕地デジタル地図の作成、(2)水資源管理体制の把握、(3)灌漑耕作慣行調査の実施、(4)農家調査の実施、(5)衛星データの収集と解析、(6)現場観測による農業と水利用にかかわるデータ収集と調査実施以上の6つの研究・調査項目のうち、エジプトのダハラオアシスについては(2)(3)(6)を中心に行い、チュニジアについては(4)を中心に行った。以上の研究目的にしたがい、平成27年度においては、エジプト西部砂漠のダハラオアシスとヨルダン北部農村において調査をおこなった。エジプト西部砂漠オアシス村においては、実験圃場において灌水量測定のための実験を行った。また、ヨルダン北部農村においては、ヨルダン統計局と共同で、世帯調査を実施し、農業経営と農産物の自家消費の実態把握に努めた。

また,他のアラブ地域との比較のため,天水に農業用水を依存するヨルダン北部農村も事例研究の対象とする。以上の研究目的にしたがい、平成28年度においては、エジプト西部砂漠のダハラオアシスとヨルダンを中心に調査をおこなった。研究・調査手順は以下からなる。(1)灌漑・耕地デジタル地図の作成(2)水資源管理体制の把握(3)灌漑耕作慣行調査の実施(4)農家調査の実施(5)衛星データの収集と解析(6)現場観測による農業と水利用にかかわるデータ収集と調査実施以上の6つの研究・調査項目のうち、エジプトのダハラオアシスについては(2)(3)(6)を中心に調査を継続し、ヨルダンについては(2)や(6)を中心に行った。乾燥地域に位置するアラブ社会は,限られた資源状況の極限にある。したがって,それは「持続可能性」の原理を検討するのに格好な場所である。本研究は水稀少性社会のいくつかを事例研究の対象として取り上げ,灌漑耕作慣行を中心に,そこでの共生原理を、水資源の分配に焦点を当てて現地調査を行い、学際的に明らかにすることを目的とした。主な研究対象地域は、エジプトの西部砂漠オアシス,チュニジア南部オアシスの村落、天水に農業用水を依存するヨルダン北部農村である。これらの研究対象地域・村において、本研究は日本人研究者とエジプト・チュニジア・ヨルダン研究協力機関・研究者との学際的な共同研究を組織した。エジプトとチュニジアは、「アラブの春」後の情勢悪化のために調査実施の困難化が危惧され、実際、2015年2月から3月にかけて予定していた(6)現場観測による水利用にかかわる調査実施ができなくなるなどの問題に直面したが、無事に調査をすすめることができた。そのうえ、いくつかの分野においては予想以上に計画が進展した。とりわけ、エジプト西部砂漠のダハラオアシスについては、(3)灌漑耕作慣行調査の実施と(6)現場観測による農業と水利用にかかわるデータ収集と調査実施のみを予定していたが、(2)水資源管理体制の把握についても行うことができた。また、(6)については2015年2月の調査が実施不可能になったものの、2014年8月から9月にかけての調査により、灌水量の計測を行うことができたことなど、貴重なデータを収集することができた。また、チュニジアについては、前年度から始めた農家調査を終えることができた。平成28年度は本科研の最終年度であり、補足調査を治安情勢が許せばエジプト、ヨルダン、チュニジアで行うほか、研究成果のとりまとめを行うためにデータ整理・分析作業を進める予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。中東地域研究11.現在の達成度で述べた進展状況を踏まえ、来年度においては、新たに、ヨルダンと下エジプト・上エジプトにおいての調査を行う。また、エジプト西部砂漠においては(1)(6)において補足調査を行うとともに、分析作業を行う。とりわけ(6)については灌水量の把握を行うために実験圃場を増やすことを検討する必要がある。チュニジアについては、今年度に完成した農家調査データの分析作業を行うほか、(5)衛星画像の収集と解析を行いたい。
ダイナミカル格子QCDアルゴリズムの前処理法による改良の研究

本年度はUV-フィルター前処理付多項式ハイブリッドモンテカルロ法(UV-PHMC法)のより現実的なパラメータでの性能の評価を行なった。用いた格子は、16^3x48で格子間隔は約0.2fmである。ダイナミカルクォークの数は2(2フレーバー)で、クォーク質量は、パイ中間子ロー中間子質量比で0.70.8に相当するものを用いた。これらのパラメータは、現実的な問題を行なうのに必要十分な計算量のものである。UV-PHMC法のパラメータには、UV-フィルターのパラメータがあるが、これを調節することで、アルゴリズムの効率が変化する。最も効率が良くなる点で、UV-フィルター無しの場合と効率を比較した。その結果、最も効率の良い点では、分子動力学法のダイナミカルクォークからの力の寄与が約3分の1になっていることが分かった。この結果、分子動力学法の積分ステップサイズを大きくとる事が出来る様になり、分子動力学法を1トラジェクトリー進めるのに必要な計算量が、約半分になった。この結果全体として、UV-PHMC法は、UV-フィルターなしの場合に比べて、計算時間が約半分になり、効率が2倍良くなった。これらの効率の改善は、調べたクォーク質量の範囲ではほぼ一定であった。これらの結果は国際会議Lattice 2006で発表された。以上のようなUV-PHMC法の有効性が示されたので、これをLuescherの領域分割HMC法と組み合わせて3フレーバーのダイナミカル格子QCDアルゴリズムを作成した。このアルゴリズムの予備的実験を、筑波大学を中心とするPACS-CSグループと共同で行なった。予備的実験の結果は、日本物理学会2006年秋季大会で発表した。近年の計算機能力の発展と計算アルゴリズムの発展により、QCDの第一原理計算である、格子QCDによるハドロン質量などの物理量の計算が可能となってきた。特に3つのクォークフレーバーの真空偏極を取り入れた計算がPHMC法という計算アルゴリズムにより可能となった。しかしながら、このアルゴリズムをもってしても、取り扱うことのできるクォーク質量は現実世界のものより重いことが議論され、精度のよい物理量の計算に困難が生じることがわかってきた。私はこのPHMCアルゴリズムがより軽いクォーク質量においても効率よく計算ができるようになる改良を目的として研究を行った。本年度は研究計画に則り、UVフィルター前処理の有効性を調べた。Hasenbuschにより提案された前処理方法も調べた。具体的には本研究予算で購入したPCとコンパイラを用いてこれらの前処理を施したPHMC法アルゴリズムのプログラムを作成した。このプログラムを用いて、高エネルギー加速器研究機構にあるスーパーコンピューターSR8000にて、各前処理の効率を比較的小さな格子サイズの重いクォーク質量の点で以前の前処理を施していないアルゴリズムと比較した。Hasenbuschにより提案された前処理方法は格子点を非対称に前処理を施した非対称even/odd前処理法に加えて前処理を施す方法である。われわれはすでに、法支店を対称に前処理した対称ever/odd前処理を行っており、これは非対称even/odd前処理よりも効率がよいことが分かっている。われわれの対称even/odd前処理に加えてHasenbusch前処理を施しても計算効率が良くならないことが分かった。この原因についてはさらに調べる必要があり、効率のクォーク質量依存性が重要であると思われる。UVフィルター前処理を施したアルゴリズムについては計算プログラムが正しい計算結果を出力することを確かめるにとどまった。物理量に対する軽いクォークの重要性について、私は、国際会議「格子上の場の理論Lattice2004」にて招待講演をおこなった。17年度の課題は、各前処理法の効率のパラメータ依存性を詳しく見ていくことである。前年度に引き続きUVフィルター前処理を施したPHMC法アルゴリズムの実装と計算効率の研究を行った。前年度には計算結果が正しいことを確認したので、次に実装において計算効率の向上の余地のある部分に注目した。UVフィルターの計算には大規模疎行列の指数関数が必要になるが、前年度までは効率を犠牲にして正しい結果を出すよう高次のパデ近似を用いていた。近似の打切り誤差の公式を用い、パデ近似とテイラー近似、またクリロフ部分空間法による近似で精度一定に保った場合の計算量を実際のQCD配位の上で比較した。この結果テイラー近似による方法が同じ精度で計算量は最も低くなった。つぎに、1フレーバー部分をPHMC法により計算する際に必要になる、補正行列の平方根の計算の部分の効率化を行った。前年度までは大規模疎行列の平方根の計算にテイラー展開を用いていた。精度を保障するため平方根の2乗が元に戻るかどうかを確認してテイラー近似を打ち切るようにしていたため、計算量は2倍となっていた。H17年度は、クリロフ部分空間法とテイラー近似の計算量を比較した。この結果、クリロフ部分空間法が2倍近く効率が良いことが分かった。効率向上の理由は、精度の保障のため2度平方根を計算する必要がないことである。以上の改良の後、UVフィルターのパラメーターと多項式近似の次数を変化させて、PHMC法全体の効率をUVフィルターを施さない場合のPHMC法と比べた。現在数組のパラメータで比較を行っている。現在分かったことは、精度一定の下で、UVフィルターのパラメータを大きくしていくと多項式近似の次数を減らすことができるが、もっとも次数が低くなるUVフィルターのパラメータが、PHMCアルゴリズム全体の最も効率の良い点ではないことが分かった。

実際に最も効率の良い点はクォーク部分からの分子動力学の力の大きさが最も小さくなる点であった。H18年度は引き続きデータの採取を行い、結果を論文にまとめたい。本年度はUV-フィルター前処理付多項式ハイブリッドモンテカルロ法(UV-PHMC法)のより現実的なパラメータでの性能の評価を行なった。用いた格子は、16^3x48で格子間隔は約0.2fmである。ダイナミカルクォークの数は2(2フレーバー)で、クォーク質量は、パイ中間子ロー中間子質量比で0.70.8に相当するものを用いた。これらのパラメータは、現実的な問題を行なうのに必要十分な計算量のものである。UV-PHMC法のパラメータには、UV-フィルターのパラメータがあるが、これを調節することで、アルゴリズムの効率が変化する。最も効率が良くなる点で、UV-フィルター無しの場合と効率を比較した。その結果、最も効率の良い点では、分子動力学法のダイナミカルクォークからの力の寄与が約3分の1になっていることが分かった。この結果、分子動力学法の積分ステップサイズを大きくとる事が出来る様になり、分子動力学法を1トラジェクトリー進めるのに必要な計算量が、約半分になった。この結果全体として、UV-PHMC法は、UV-フィルターなしの場合に比べて、計算時間が約半分になり、効率が2倍良くなった。これらの効率の改善は、調べたクォーク質量の範囲ではほぼ一定であった。これらの結果は国際会議Lattice 2006で発表された。以上のようなUV-PHMC法の有効性が示されたので、これをLuescherの領域分割HMC法と組み合わせて3フレーバーのダイナミカル格子QCDアルゴリズムを作成した。このアルゴリズムの予備的実験を、筑波大学を中心とするPACS-CSグループと共同で行なった。予備的実験の結果は、日本物理学会2006年秋季大会で発表した。
中枢神経におけるセロトニン神経のリアルタイムにおける測定解析

人間における精神機能などの生理機能は、特定の神経の神経活動と相関することが知られている。中枢神経系は、特にセロトニン、ノルアドレナリン、ドーパミンなどのモノアミン神経に広く支配されており、様々な精神疾患、精神機能がモノアミン神経機能と相関すると理解されており、それに基づいた薬物治療が治療の中心となっている。そこで、時間分解能に優れたシステムとして、瞬間的なモノアミン神経活動を意識清明な実験動物において測定できるツールとして、TetOシステムやFLEXシステムを利用して、アデノ随伴ウイルス下にG-CAMP6蛋白質を発現させ、細胞内のカルシウムイオン濃度に依存した蛍光強度の変動を利用して、特定神経の神経活動を測定することを可能とするファイバーフォトメトリーシステムを立ち上げた。同システムにより、リアルタイムにセロトニン神経活動、ノルアドレナリン神経活動、ドーパミン神経活動を測定することに成功した。FLEXシステムを利用して、DATCreマウスの腹側被蓋野に特異的にG-CaMP6を発現させ、急性の嫌悪刺激を与え、同部位のドーパミン神経活動が上昇することを発見し、2018年度にNeuroscience誌に掲載された。同成果においては同年度の日本神経科学大会にて発表した。また、TetOシステムを利用して、Tph-tTAマウスの縫線核やDbh-tTAマウスの青斑核に特異的にG-CaMP6を発現させ、急性の痛み刺激を与えた際に、それぞれセロトニン神経活動、ノルアドレナリン神経活動が上昇することを発見し、同所見については同年度の日本生理学会大会において発表した。これらの所見は精神生理機能の瞬間的な変動の理解を深めるものであり、精神疾患、精神症状の病態理解や薬物治療戦略の理解の一助となりうる面で意義があると考えられる。現在は更に研究を進行させている。脳内モノアミン関連神経活動の解明の実験をファイバーフォトメトリーシステムを利用して施行した。急性の有害な刺激をDAT-Creマウスに負荷した際の腹側被蓋野(VTA)のドーパミン(DA)神経活動を測定した。同部位のDA神経活動は急性に上昇した。本システムを利用してVTADAニューロン神経活動を測定した初の研究であり、現在論文投稿中である。また、同システムを利用してTph-tTAマウス及びDbh-tTAマウスに急性の痛覚刺激を与えてTph-tTAマウスの背側縫線核及び大縫線核のセロトニン(5HT)ニューロン神経活動、Dbh-tTAマウスの青班核のノルアドレナリン(NA)の神経活動を測定した。それぞれの部位において5HT神経活動及びNA神経活動は急性に上昇した。この所見に関しても、本システムを利用して神経活動を測定した初の研究であり、現在論文投稿直前である。脳内モノアミンの特にDA神経回路の異常が指摘されている病気について統合失調症が有名であるが、これまでにDISC1遺伝子改変マウスを用いてアデノシン関連試薬を投与して全体の動作性などを中心とした行動変化、また加えてファイバーフォトメトリーシステムを用いての同マウスでの神経活動の測定を薬剤投与条件下で施行している。本測定においてはノルダスエソビジョンシステムを使用しており、特に動作性の面で詳細な解析が可能である。特に統合失調症においては、陽性症状として精神運動性症状が重要であるため、動作性への着目は重要である。我々の測定解析方法は把握している限りではなく、意義のあるものと考えている。ドーパミンニューロンのファイバーフォトメトリーの各種測定は順調に進行している。そうちの一つに関しては既に論文投稿中である。セロトニン、ノルアドレナリンの同システムを利用しての各種測定も順調に進行している。そのうちの一つに関しては近日中に論文投稿予定である。統合失調症モデルマウスを用いた行動測定及びファイバーフォトメトリーシステムによる神経活動の測定は概ね順調に進行している。データも順調に出ている状況である。今後論文投稿を進められる状態にある。

これらの所見は精神生理機能の瞬間的な変動の理解を深めるものであり、精神疾患、精神症状の病態理解や薬物治療戦略の理解の一助となりうる面で意義があると考えられる。現在は更に研究を進行させている。ファイバーフォトメトリーシステムによる各種条件下での神経活動測定はこれまで一定の部位で順調に所見がとれている。今後はさらに種々の条件下での測定を進行させるとともに、脳内回路の機能の明確化を目指すため、投射部位を特定化することを目指す。ファイバーフォトメトリーシステムの備品及びエソビジョンシステムを使用する際のチャンバーが必要であるため
新しいスピネル型窒化ケイ素の量子材料設計とその機能探索

1999年にドイツのグループが発見したスピネル型をとる立方晶窒化ケイ素は,これまで六方晶のα型とβ型の窒化ケイ素に比べて,3.5eVのバンドギャップを持つ,直接遷移型の物質であることを我々は理論計算に基づいて予測し,また超高硬度材料としても興味が持たれることを提唱してきた.硬度については,すでに我々の実験により,ダイヤモンドとcBNに次ぐ硬度をスピネル型窒化ケイ素が有することを発見している.本研究では,理論計算を系統的に行うことと平行して,衝撃庄縮法と薄膜合成法により系統的な実験を行うことを目的とした.初年度得られた結果を以下に列挙する.1)バンド計算による量子材料設計を行った結果,立方晶窒化ケイ素を薄膜合成するためのプロセシング条件を明らかにし,半導体化させるためのドーパントを探索した.薄膜実験にも着手し,現在は予備実験段階である.2)新規物質の高圧合成を衝撃圧縮装置を用いて行った.とくに,炭素の固溶の可能性とスピネル型サイアロンの可能性について検討した.3)スピネル型サイアロンおよび,β型サイアロンについて,分子化学研究所UVSOR放射光施設でのAl-K端XANESの測定を行った.これまで,本研究での理論計算では,両サイアロンともに,Al-Oの優先的な結合が形成されることを予測していたが,実験Al-K端XANESの化学シフトおよびスペクトル形状は,その理論予測と定量的に一致した.1999年にドイツのグループが発見したスピネル型をとる立方晶窒化ケイ素は,これまで六方晶のα型とβ型の窒化ケイ素に比べて,3.5eVのバンドギャップを持つ,直接遷移型の物質であることを我々は理論計算に基づいて予測し,また超高硬度材料としても興味が持たれることを提唱してきた.硬度については,すでに我々の実験により,ダイヤモンドとcBNに次ぐ硬度をスピネル型窒化ケイ素が有することを発見している.本研究では,理論計算を系統的に行うことと平行して,衝撃庄縮法と薄膜合成法により系統的な実験を行うことを目的とした.初年度得られた結果を以下に列挙する.1)バンド計算による量子材料設計を行った結果,立方晶窒化ケイ素を薄膜合成するためのプロセシング条件を明らかにし,半導体化させるためのドーパントを探索した.薄膜実験にも着手し,現在は予備実験段階である.2)新規物質の高圧合成を衝撃圧縮装置を用いて行った.とくに,炭素の固溶の可能性とスピネル型サイアロンの可能性について検討した.3)スピネル型サイアロンおよび,β型サイアロンについて,分子化学研究所UVSOR放射光施設でのAl-K端XANESの測定を行った.これまで,本研究での理論計算では,両サイアロンともに,Al-Oの優先的な結合が形成されることを予測していたが,実験Al-K端XANESの化学シフトおよびスペクトル形状は,その理論予測と定量的に一致した.1999年にドイツのグループが発見したスピネル型をとる立方晶窒化ケイ素は,これまで六方晶のα型とβ型の窒化ケイ素に比べて,3.5eVのバンドギャップを持つ,直接遷移型の物質であることを我々は理論計算に基づいて予測し,また超高硬度材料としても興味が持たれることを提唱してきた.硬度については,すでに我々の実験により,ダイヤモンドとcBNに次ぐ硬度をスピネル型窒化ケイ素が有することを発見している.本研究では,理論計算を系統的に行うことと平行して,衝撃圧縮法と薄膜合成法により系統的な実験を行うことを目的とした.初年度得られた結果を以下に列挙する.1)バンド計算による量子材料設計を行った結果,立方晶窒化ケイ素を薄膜合成するためのプロセシング条件を明らかにし,半導体化させるためのドーパントを探索した.薄膜実験にも着手し,現在は予備実験段階である.2)新規物質の高圧合成を衝撃圧縮装置を用いて行った.とくに,炭素の固溶の可能性とスピネル型サイアロンの可能性について検討した.3)スピネル型サイアロンおよび,β型サイアロンについて,分子化学研究所UVSOR放射光施設でのAl-K端XANESの測定を行った.これまで,本研究での理論計算では,両サイアロンともに,Al-Oの優先的な結合が形成されることを予測していたが,実験Al-K端XANESの化学シフトおよびスペクトル形状は,その理論予測と定量的に一致した.1999年にドイツのグループが発見したスピネル型をとる立方晶窒化ケイ素は,これまで六方晶のα型とβ型の窒化ケイ素に比べて,3.5eVのバンドギャップを持つ,直接遷移型の物質であることを我々は理論計算に基づいて予測し,また超高硬度材料としても興味が持たれることを提唱してきた.硬度については,すでに我々の実験により,ダイヤモンドとcBNに次ぐ硬度をスピネル型窒化ケイ素が有することを発見している.本研究では,理論計算を系統的に行うことと平行して,衝撃圧縮法と薄膜合成法により系統的な実験を行うことを目的とした.初年度得られた結果を以下に列挙する.1)バンド計算による量子材料設計を行った結果,立方晶窒化ケイ素を薄膜合成するためのプロセシング条件を明らかにし,半導体化させるためのドーパントを探索した.薄膜実験にも着手し,現在は予備実験段階である.2)新規物質の高圧合成を衝撃圧縮装置を用いて行った.とくに,炭素の固溶の可能性とスピネル型サイアロンの可能性について検討した.

3)スピネル型サイアロンおよび,β型サイアロンについて,分子化学研究所UVSOR放射光施設でのAl-K端XANESの測定を行った.これまで,本研究での理論計算では,両サイアロンともに,Al-Oの優先的な結合が形成されることを予測していたが,実験Al-K端XANESの化学シフトおよびスペクトル形状は,その理論予測と定量的に一致した.
リステリア感染における樹状細胞の役割とその分子機構

リステリアはヒトにおいて胃腸炎のほか、妊婦における早産や流産さらには母子感染による新生児の髄膜炎を引き起こすグラム陽性菌である。リステリアの排除には、樹状細胞が産生するIL-12によって誘導されるNK、Th1あるいは抗原提示細胞からのIFNγが重要な役割を果たすと考えられる。本研究ではリステリアの持つ因子であるinternalin B(inl B)と受容体c-Metの相互作用によるphosphoinositide 3-kinase(PI3K)の活性化が樹状細胞に及ぼす影響を調べ、リステリア感染における生体防御との関連を検討している。骨髄由来樹状細胞に野生株(wt)あるいはinl B欠損株(Δtinl B)に、(細菌の増殖を抑える為)熱処理死したリステリア(HKL)を加えて24時間培養しその培養上清中のIL-12を測定したところ、MOIが10以上で作用させた場合にΔinl Bを加えた方の産生量が多かった。また、それぞれのリステリアを野生型マウスに半致死菌数の1/10量を静脈内投与し血清中のIFNγを経時的に測定したところ、産生量がピークに達する投与2日後において、Δinl Bを感染させた群で有意に高かった。またこの現象は、rag-2欠損マウス(T、B細胞が存在しない)においても見られ、NKあるいは抗原提示細胞からのIFNg産生が増大していることが示唆された。以上のことから、リステリアが樹状細胞に感染する際にinl Bがc-Metを介してPI3Kを活性化出来なくなると、感染初期の樹状細胞からのIL-12産生が増大し、それによって活性化されたNKあるいは抗原提示細胞からのIFNγ産生が増大することが、in vivoにおいて示された。リステリアの排除には、樹状細胞が産生するIL-12によって誘導されるTh1細胞からのIFNγが重要な役割を果たすと考えられる。リステリアの持つ因子であるinternalin B (inlB)と受容体c-Metの相互作用によるphosphoinositide 3-kinase (PI3K)の活性化が樹状細胞に及ぼす影響を調べ、リステリア感染における生体防御との関連を検討している。まずFACS解析により樹状細胞株DC2.4の細胞表面上にc-Metの発現を確認した。そこでIn vitroにおいてDC2.4に野生株(wt)のリステリアを感染させたところ数分以内にPI3Kの基質であるAktのリン酸化が見られ、感染により速やかにPI3Kが活性化されることが示された。またinlB欠損株(ΔinlB)による感染では野生株に比べリン酸化の速度が遅れることが明らかになり、inlBとc-Metの相互作用が感染初期に関与することが示された。さらに、骨髄由来樹状細胞にwt及びΔinlBを一定時間感染させて洗った後細胞内に存在する菌数を数えたところ、ΔinlBではwtの約半数であった。樹状細胞内には殺菌活性を示す分子がほとんどないことから、ΔinlBでは野生株より樹状細胞へ感染しにくいことが考えられた。またin vivoにおいてwt及びΔinlBをマウス腹腔内に投与したところ半数致死菌量(LD50)は野生株に比べてΔinlBの方が高いことが示され、in vitroでの結果と合わせると樹状細胞への感染力が低いことにより病原性が下がったと考えられる。
ATPからアデノシンへの細胞外変換を介したアストロサイトによるシナプス前抑制機構

シナプス前プリン受容体がシナプス近傍のアストロサイトから放出されるATPによって活性化される可能性を延髄孤束核の脳スライス標本を用いて検討した。1.GAFP-GFPマウスを用いて、アストロサイトへの選択的パッチクランプ法によってアストロサイト・ネットワークの空間的広がりと電気生理学的性質を解析したところ、ギャップ・ジャンクションを介したdye-couplingは23個にとどまる一方、突起の伸張が水平方向(吻尾内外側)に多く、背腹側方向には少ないという空間的特徴が見出された。脳幹水平断および冠状断切片でのGFAP染色像の2次元フーリエ解析によっても同じ結論が得られた。この結果は、孤束核アストロサイトが背腹方向の層的な支配域をなしてニューロンとのコミュニケーションを図っている可能性を示す。2.テトロドトキシン潅流下、脳幹スライス孤束核小型ニューロンから微小興奮性シナプス後電流3.GFAP-GFPマウス孤束核におけるX-Rhod-2AMを用いたCa imagingによって、2mSADPがアストロサイト選択的に細胞内Ca^<2+>濃度を上昇させる事実を見出した。以上より、アストロサイトからの局所的ATP放出が直接的にシナプス前P2X受容体を活性化させて内臓一次求心線維からのグルタミン酸放出を誘発する可能性が示された。研究代表者らはすでに延髄孤束核においてATPの投与がシナプス前P2X受容体を活性化して自発的グルタミン酸放出を促進するとともに、細胞外でアデノシンに代謝されシナプス前アデノシン受容体を活性化し活動電位誘発グルタミン酸放出を抑制する事実を報告している。これらのシナプス周囲プリン受容体がアストロサイトから放出されるATPによって活性化される可能性を証明するため以下の実験を行った。(1)免疫組織化学的方法によってラット孤束核におけるニューロン(NeuN)およびアストロサイト(GFAP)を可視化したところ、高密度のアストロサイトの突起がニューロン周囲の細胞間領域を充満していた。(2)孤束核シナプスを電子顕微鏡で観察したところ、全体の99%のシナプス前構造はアストロサイト突起と直接接触し、それらはGLT-1およびGLAST陽性であった。(3)細胞外ATPからアデノシンへの代謝に関与するecto-nucleotidaseとGFAPの共染色を行ったところ、前者は後者の突起上にpuncta状に発現していた。(4)脳スライス標本において1次求心線維誘発興奮性シナプス後電流に及ぼすATP投与の影響を検討した。Ecto-nucleotidase阻害薬ARL67156はATPのアデノシンA_1受容体を介したシナプス伝達抑制効果に顕著な効果を及ぼさなかった。(5)GAFP-GFPマウスの孤束核を観察し、ラットにおけるGFAP染色に近いアストロサイトの分布が見られることを確認し、パッチクランプ法によるGFP陽性細胞に対する蛍光色素などの細胞内注入法を確立した。以上の形態学的な基礎知見を得るとともに基礎技術を確立した。これらの基礎知見に基づき局所的アストロサイトの活性化によるシナプス伝達の修飾機構を解明する。