hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
初期生命の硫黄転移系の探究

あらゆる生物において、モリブドプテリンや鉄硫黄クラスターなど含硫補因子やtRNAのチオ化修飾は生命維持に寄与している。常温生物では、システインデスルフラーゼ(CDS)の作用によりL-システインから脱離する硫黄が、これら含硫化合物への硫黄転移に使われる。一方、初期生命の性質を強く残している超好熱性アーキアの多くは、CDSオルソログをもたず、これら含硫化合物の生合成系は不明である。超好熱性アーキアの含硫化合物の生合成系が、全生物の共通祖先が有していた始原的経路と考えられる。本研究の独創的な点は、生命起源に近い生物であるT. kodakarensisやS. acidocaldariusのモリブドプテリン生合成やtRNAチオ化の硫黄転移系に着目し、超好熱性アーキアの硫黄転移系の普遍的なモデルを構築する試みにある。本年度は、T. kodakarensisの硫黄転移のキャリアーと考えられるユビキチン様タンパク質オルソログ(TK1065, TK1093, TK2118)に着目した。それぞれのオルソログの機能を調べるために、特異的遺伝子破壊を試みた。得られたそれぞれ3種の遺伝子破壊株の生理的及び生化学的解析の結果、TK2118がモリブドプテリンの生合成に関わる事が示唆された。次に、これら遺伝子破壊株を、野生株の至適生育温度(85°C)及び高温ストレス環境(93°C)で培養したところ、TK1065やTK2118遺伝子破壊株はいずれの温度でも野生株と比べて同等に生育した一方で、TK1093遺伝子破壊株は93°Cで著しい生育遅延を示した。tRNAのチオ化修飾は、好熱菌の高温での生育に重要であると考えられるため、TK1093はtRNAのチオ化修飾に関わると予想された。平成29年度は、超好熱菌Thermococcus kodakarensisのモリブドプテリン生合成における硫黄転移機構に着目した。含硫化合物への硫黄転移系では、ユビキチン様タンパク質が関与することが多くの常温生物で知られている。T. kodakarensisは、3つのユビキチン様タンパク質オルソログ(TK1065、TK1093、TK2118)を有している。本年度は、このユビキチン様タンパク質遺伝子の特異的破壊や、遺伝子破壊株のモリブドプテリン含有酵素活性測定を行うことで、その関与を調べ、以下14の結果が得られた。1. TK1065、TK1093、TK2118のいずれの遺伝子の単独での破壊に成功した。2. TK1065、TK1093遺伝子破壊株はマルトオリゴ糖含有栄養培地で生育した一方、TK2118破壊株は生育できなかった。3. TK2118遺伝子破壊株では親株と比べてモリブドプテリン含有酵素活性の顕著な減少が見られた。4.TK1093遺伝子破壊株は親株と比べて生育上限温度93°Cで生育遅延を示した。T. kodakarensisはマルトオリゴ糖を炭素源として資化でき、その資化経路にはグリセロアルデヒド-3-リン酸:フェレドキシン酸化還元酵素が働く。本酵素は、活性発現にモリブドプテリンを要求する。つまり、TK2118遺伝子破壊株のマルトオリゴ糖含有栄養培地での生育欠損は、本酵素活性の欠失によるものと予想された。さらに、TK2118遺伝子破壊株のモリブドプテリン含有酵素活性が減少したことから、TK2118がモリブドプテリン生合成に関わる事が示唆された。また、tRNAのチオ化修飾は、好熱菌の高温での生育に重要であると考えられるため、TK1093はtRNAのチオ化修飾に関わると予想された。TK2118のモリブドプテリン生合成への関与を生化学的に調べる。具体的には、TK2118遺伝子破壊株でのモリブドプテリン前駆体であるPrecursorZの蓄積を調べる。TK2118の硫黄転移系を明らかにするため、T. kodakarensis CDSやアデニル基転移酵素TK2117とのタンパク質間相互作用やCDS活性のTK2118やTK2117による活性化を調べる。一方、TK1093のtRNAのチオ化修飾は、TK1093遺伝子破壊株より全RNAを抽出し、LC-MSでtRNAのチオ化修飾(2-チオウリジン及び4-チオウリジン)を解析する。好熱性アーキアSulfolobusacidocaldariusの3種のユビキチン様タンパク質遺伝子(Saci_0952、Saci_0666、Saci_1691)の破壊を試みる。これら遺伝子の生理的、生化学的解析を行う。

本研究の独創的な点は、生命起源に近い生物であるT. kodakarensisやS. acidocaldariusのモリブドプテリン生合成やtRNAチオ化の硫黄転移系に着目し、超好熱性アーキアの硫黄転移系の普遍的なモデルを構築する試みにある。本年度は、T. kodakarensisの硫黄転移のキャリアーと考えられるユビキチン様タンパク質オルソログ(TK1065, TK1093, TK2118)に着目した。それぞれのオルソログの機能を調べるために、特異的遺伝子破壊を試みた。得られたそれぞれ3種の遺伝子破壊株の生理的及び生化学的解析の結果、TK2118がモリブドプテリンの生合成に関わる事が示唆された。次に、これら遺伝子破壊株を、野生株の至適生育温度(85°C)及び高温ストレス環境(93°C)で培養したところ、TK1065やTK2118遺伝子破壊株はいずれの温度でも野生株と比べて同等に生育した一方で、TK1093遺伝子破壊株は93°Cで著しい生育遅延を示した。tRNAのチオ化修飾は、好熱菌の高温での生育に重要であると考えられるため、TK1093はtRNAのチオ化修飾に関わると予想された。平成29年度は、超好熱菌Thermococcus kodakarensisのモリブドプテリン生合成における硫黄転移機構に着目した。含硫化合物への硫黄転移系では、ユビキチン様タンパク質が関与することが多くの常温生物で知られている。T. kodakarensisは、3つのユビキチン様タンパク質オルソログ(TK1065、TK1093、TK2118)を有している。本年度は、このユビキチン様タンパク質遺伝子の特異的破壊や、遺伝子破壊株のモリブドプテリン含有酵素活性測定を行うことで、その関与を調べ、以下14の結果が得られた。1. TK1065、TK1093、TK2118のいずれの遺伝子の単独での破壊に成功した。2. TK1065、TK1093遺伝子破壊株はマルトオリゴ糖含有栄養培地で生育した一方、TK2118破壊株は生育できなかった。3. TK2118遺伝子破壊株では親株と比べてモリブドプテリン含有酵素活性の顕著な減少が見られた。4.TK1093遺伝子破壊株は親株と比べて生育上限温度93°Cで生育遅延を示した。T. kodakarensisはマルトオリゴ糖を炭素源として資化でき、その資化経路にはグリセロアルデヒド-3-リン酸:フェレドキシン酸化還元酵素が働く。本酵素は、活性発現にモリブドプテリンを要求する。つまり、TK2118遺伝子破壊株のマルトオリゴ糖含有栄養培地での生育欠損は、本酵素活性の欠失によるものと予想された。さらに、TK2118遺伝子破壊株のモリブドプテリン含有酵素活性が減少したことから、TK2118がモリブドプテリン生合成に関わる事が示唆された。また、tRNAのチオ化修飾は、好熱菌の高温での生育に重要であると考えられるため、TK1093はtRNAのチオ化修飾に関わると予想された。TK2118のモリブドプテリン生合成への関与を生化学的に調べる。具体的には、TK2118遺伝子破壊株でのモリブドプテリン前駆体であるPrecursorZの蓄積を調べる。TK2118の硫黄転移系を明らかにするため、T. kodakarensis CDSやアデニル基転移酵素TK2117とのタンパク質間相互作用やCDS活性のTK2118やTK2117による活性化を調べる。一方、TK1093のtRNAのチオ化修飾は、TK1093遺伝子破壊株より全RNAを抽出し、LC-MSでtRNAのチオ化修飾(2-チオウリジン及び4-チオウリジン)を解析する。好熱性アーキアSulfolobus
生体医用マイクロ泳動ロボットの研究

本研究は,生体医用ロボットに適した新規のマイクロスケール推進泳動機構を提案・開発し,そのコンポーネントとしての有効性を実証し,その産業価値を明確にすることを目的としている.具体的には,泳動推進機構を100μm以下で製作し,自己推進速度30μm/sを達成する.目的達成のため次の4項目,1.泳動推進原理の実証,2.マイクロスケールプロトタイプの製作,3.推進速度評価,4.設計論の構築・産業応用への可能性の提示,を実施する計画であった.前年度は上記実施項目のうち13を実施した.まず,新規コンセプトとして,生体で供給可能な物質であるグルコースと酸素を酸化還元し電位差を生成するバイオ燃料電池と,その電位差によって発生する電気浸透流の反作用により自己推進する自己電気浸透推進機構とからなるマイクロ泳動ロボットを考案した.フォトリソグラフィによって約100μmのプロトタイプを製作し,これを用いた推進速度評価実験を実施して,最大推進速度35μm/sを達成した.本年度は上記4を実施した.この自己推進速度の物理モデルを精確に導出し,この物理モデルに基づき設計論を整理した.特に小型するほど高速化することを理論的に示した.将来的には生体内での医療処置への応用,特に推進モジュールとしての利用が期待される.例えば,血管へのカテーテルガイドワイヤ挿入時の先端牽引機構や,人工授精時の精子の補助推進機構,抗がん剤などの搬送機構などが考えられる.ただし,速度・方向制御,歩留まりの向上,血球や血管への固着防止,免疫系による排除の回避,生体適合性の保証が課題として残る.本年度の成果公開については,査読付き国際学会発表1件,査読無し国内学会発表1件を実施した.また,査読付き外国語論文誌に1件掲載された.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は,生体医用ロボットに適した新規のマイクロスケール推進泳動機構を提案・開発し,そのコンポーネントとしての有効性を実証し,その産業価値を明確にすることを目的としている.具体的には,泳動推進機構を100μm以下で製作し,自己推進速度30μm/sを達成する.目的達成のため次の4項目,1.泳動推進原理の実証,2.マイクロスケールプロトタイプの製作,3.推進速度評価,4.設計論の構築・産業応用への可能性の提示,を実施する計画である.本年度は上記実施項目のうち13を実施・完了した.まず,これまでにないコンセプトとして,生体で供給可能な物質であるグルコースと酸素を酸化還元し電位差を生成するバイオ燃料電池と,その電位差によって発生する電気浸透流の反作用により自己推進する自己電気浸透推進機構とからなるマイクロ泳動ロボットを考案した.マイクロ流体理論に基づき,この自己推進速度の物理モデルを導出し,マイクロスケールで特に有効な原理であることを理論的に示した.次に標準的なフォトリソグラフィによって約100μmのマイクロスケールプロトタイプを製作し,これを用いた推進速度評価実験を実施して,最大推進速度35μm/sを達成した.既に上記4の着手を開始した.本年度の成果公開については,査読付き国内学会発表1件を実施した.また,査読付き外国語論文誌に1件投稿し,掲載が確定した(電子版公開中,7月掲載予定).また,本研究の推進原理について国内特許1件の出願を行った.平成29年度では,実施項目1.泳動推進原理の実証,2.マイクロスケールプロトタイプの製作,3.推進速度評価,を実施する計画であった.まず,これまでにないコンセプトとして,生体で供給可能な物質であるグルコースと酸素を酸化還元し電位差を生成するバイオ燃料電池と,その電位差によって発生する電気浸透流の反作用により自己推進する自己電気浸透推進とからなるマイクロ泳動ロボットを考案した.バイオ燃料電池は液排出用貫通孔を備えた酸化還元電極対から構成され,電気浸透推進機構は2電極間に配置された絶縁管から構成される.マイクロ流体理論に基づき,この構成における自己推進速度の物理モデルを導出し,マイクロスケールで特に有効な原理であることを理論的に示した.マイクロスケールプロトタイプは,酵素を固定した銀微粒子とフォトレジストSU-8とを混合した導電性コンポジットでバイオ燃料電池の電極対を構成し,フォトレジストSU-8で電気浸透推進機構の絶縁管を構成する.この構成について,フォトマスクを用いた標準的なフォトリソグラフィによって約100μmのマイクロスケールプロトタイプを製作した.グルコース溶液中でこのプロトタイプが直線的に推進する挙動が光学顕微鏡下で観察され,提案した泳動原理が実証された.また推進速度評価実験を実施し,最大推進速度35μm/sを達成した.この実験値は物理モデルにより計算される理論値と整合する結果であった.以上のように,当初の研究計画のとおり,生体医用マイクロ泳動ロボットの理論及び基礎特性が得られ,おおむね順調に進展していると考える.本研究は,生体医用ロボットに適した新規のマイクロスケール推進泳動機構を提案・開発し,そのコンポーネントとしての有効性を実証し,その産業価値を明確にすることを目的としている.具体的には,泳動推進機構を100μm以下で製作し,自己推進速度30μm/sを達成する.目的達成のため次の4項目,1.泳動推進原理の実証,2.マイクロスケールプロトタイプの製作,3.推進速度評価,4.設計論の構築・産業応用への可能性の提示,を実施する計画であった.前年度は上記実施項目のうち13を実施した.

まず,新規コンセプトとして,生体で供給可能な物質であるグルコースと酸素を酸化還元し電位差を生成するバイオ燃料電池と,その電位差によって発生する電気浸透流の反作用により自己推進する自己電気浸透推進機構とからなるマイクロ泳動ロボットを考案した.フォトリソグラフィによって約100μmのプロトタイプを製作し,これを用いた推進速度評価実験を実施して,最大推進速度35μm/sを達成した.本年度は上記4を実施した.この自己推進速度の物理モデルを精確に導出し,この物理モデルに基づき設計論を整理した.特に小型するほど高速化することを理論的に示した.将来的には生体内での医療処置への応用,特に推進モジュールとしての利用が期待される.例えば,血管へのカテーテルガイドワイヤ挿入時の先端牽引機構や,人工授精時の精子の補助推進機構,抗がん剤などの搬送機構などが考えられる.ただし,速度・方向制御,歩留まりの向上,血球や血管への固着防止,免疫系による排除の回避,生体適合性の保証が課題として残る.本年度の成果公開については,査読付き国際学会発表1件,査読無し国内学会発表1件を実施した.また,査読付き外国語論文誌に1件掲載された.当初の研究計画に従い,実施項目4.設計論の構築・産業応用への可能性の提示,を行う.そのサブ項目として4-1.推進機構の設計論の構築,4-2.設計論を基に少なくとも1つの産業応用システム例,及びその新規性・進歩性の提示,を行う.具体的な応用としては生体医用を想定しており,提案のマイクロ泳動ロボットによって新たに解決できそうなミッションを抽出・整理する.現状考えられるミッションとしては例えば,高精度ドラッグデリバリーや安全なカテーテルガイドワイヤの挿入などが考えられる.次に生体内で適用する際の制約条件と必要機能について整理し,現状のマイクロ泳動ロボットで実現できている特性(サイズ,速度など)と比較し,解決すべき課題を明らかにする.次にその課題を解決する実施形を考案し,その実現可能性について設計検討を行う.特に現状のマイクロ泳動ロボットは位置決め制御もしくは推進方向制御が課題であり,これらを解決する実施形の検討を行う.また,必要に応じてシステムの一部分のプロトタイプを製作し,一部性能の検証を実施する.以上の解決課題,制約,必要機能・性能,実施形について整理し,マイクロロボット及びそれを利用した医用ロボットシステムとしての設計論を構築する.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
コンピテンシーに基づく教育（CBE）の実施に関する調査研究

本研究においては、近年特に米国において多くの大学が実施を始めたコンピテンシーに基づく教育(CBE)について、1CBEがどのように実施されているのか。2CBEが従来のカリキュラムとどのようにして共存しているのか。3コンピテンシーの習得のためにどのような教材が提供されているのか。4CBEプログラムの学生にどのような学習支援が提供されているのか。5コンピテンシーの習得をどのように評価しているのか。6コンピテンシーの習得をどのように証明しているか。を明らかにすることを目的としている。研究年度2年目の平成31年度に関しては、5と6にフォーカスを当て、コンピテンシーの習得の評価、特に、専門分野に限らない一般教育、又は教養教育の部分でどのようにコンピテンシーの習得を評価しているのかを中心に情報収集をした。AAC&U(全米カレッジ・大学協会)のLiberal Education and America's Promise (LEAP)プロジェクトでは、日本でいう学士力に相当するような一般的な学力を評価するためのバリュールーブリック(Value Rubric)という評価指標を開発している。バリュールーブリックでは、批判的思考力(Critical Thinking)、創造的思考(Creative Thinking)、文章表現(Written Communication)、数理的思考(Quantitative Literacy)等が定義され、標準化テストではなく、学生のポートフォリオに基づいたエビデンスによる評価を行うことが前提条件となっている。6においては、マサチューセッツ工科大学が開発したBlockcerts等、デジタルバッジをブロックチェーン技術を用いて分散管理するして、個人のコンピテンシーや修了証名等を行う試みが始められていることが情報収集から明らかになり、大変興味深い。平成30年度に実施する研究計画として、ケーススタディによる情報の収集が主であった。大学等の個別訪問による調査は、研究者の本務スケジュールと訪問先のスケジュールの調整がつかなかったため、訪問できたのはアリゾナ州立大学のみであったが、デジタルクレデンシャルやデジタルバッジを含む高等教育におけるオープンレコグニションの最大の会議であるePICと前述したAAC&UのLiberal Education(教養教育)とGeneral Education(一般教育)の評価に特化した会議に参加して情報収集を行うことにより、有用な情報を得ることができたと考える。当初の予定では、米国の大学におけるコンピテンシーに基づく教育(CBE)に関する情報を主に集める予定であったが、CBEに関しては、欧州の高等教育機関においても様々な取り組みがなされていることが、情報収集過程において判明したため、本研究計画の最終年度である本年度においては、欧州における動向も視野にいれて情報収集を行う。特にMOOC(massive open online courses,大規模公開オンライン講座)を活用したCBE教育とコンピテンシーの認定、欧州の高等教育機関がCBEに関してどのような方向性を示しているか、そして、CBEの根底にあるオープンエデュケーションの動向についての情報収集を予定している。本年度明らかになったことは、1については、既に全米で600以上の大学がCBEを実施していること、その先駆者的存在のウェスタンガバナーズ大学は、1997年の設立当初からCBEを実施しており、学生が受講する科目数に限らず、半年間一律の学費を徴収しており、専任教員の役割としては、複数の教員が役割分担を行って、学生の指導にあたっていること、が明らかになった。2については、米国の認証評価機関は、単位等価の科目ベースと直接評価の2種類の方法によるCBEプログラムの認証評価を行っており、CBEを実施しているほとんどの大学が、従来型の単位ベースのカリキュラムに馴染みやすい単位等価の科目ベース方式を採っていることが分かった。3については、多くの大学が、出版社が提供する有料の教材に加えて、OERと呼ばれる無料の公共教育資源や、MOOCを活用していることが分かった。5について、CBEにおける学生の評価方法として、客観的テスト、課題提出、オーセンティック評価の3種類があること、そして、学部レベルのジェネリックスキルの評価ルーブリックとして、DQF、LEAP, VALUEなどが、既に開発され、活用されていることがわかった。6については、ここ12年でデジタルバッジの普及が拡大し、その一端をCredlyという営利企業が担っていることがわかった。平成29年度に実施する研究計画としては、1)CBEを実施している大学のリストから、(1)CBEプログラムのみで成り立っている大学、(2)従来の通信制課程(遠隔教育プログラム)にCBEプログラムを追加した大学、(3)従来の通学制課程にCBEプログラムを追加した大学、の3種類に大学を分類する。2)10月に開催されるCBEを実践している大学の会合、CBExchangeに参加し、CBEの最新動向に関する情報収集、及び、訪問調査のためのコンタクト発掘を行う。3)2月に開催される米国の高等教育における情報通信技術(ICT)の教育活用に関する会議EDUCAUSE Learning Initiative (ELI)に参加し、米国の高等教育におけるCBEの最新動向の情報収集を行う。

4)文献・ウェブ調査と上記会議において収集した情報を分析して、重要な要素(変数)を抽出して、次年度の調査に向けた分析枠を作成して、それに基づいて主要な大学を選定する。であったが、上記全てを順調に実施することができた。本研究においては、近年特に米国において多くの大学が実施を始めたコンピテンシーに基づく教育(CBE)について、1CBEがどのように実施されているのか。2CBEが従来のカリキュラムとどのようにして共存しているのか。3コンピテンシーの習得のためにどのような教材が提供されているのか。4CBEプログラムの学生にどのような学習支援が提供されているのか。5コンピテンシーの習得をどのように評価しているのか。6コンピテンシーの習得をどのように証明しているか。を明らかにすることを目的としている。研究年度2年目の平成31年度に関しては、5と6にフォーカスを当て、コンピテンシーの習得の評価、特に、専門分野に限らない一般教育、又は教養教育の部分でどのようにコンピテンシーの習得を評価しているのかを中心に情報収集をした。AAC&U(全米カレッジ・大学協会)のLiberal Education and America's Promise (LEAP)プロジェクトでは、日本でいう学士力に相当するような一般的な学力を評価するためのバリュールーブリック(Value Rubric)という評価指標を開発している。バリュールーブリックでは、批判的思考力(Critical Thinking)、創造的思考(Creative Thinking)、文章表現(Written Communication)、数理的思考(Quantitative Literacy)等が定義され、標準化テストではなく、学生のポートフォリオに基づいたエビデンスによる評価を行うことが前提条件となっている。6においては、マサチューセッツ工科大学が開発したBlockcerts等、デジタルバッジをブロックチェーン技術を用いて分散管理するして、個人のコンピテンシーや修了証名等を行う試みが始められていることが情報収集から明らかになり、大変興味深い。平成30年度に実施する研究計画として、ケーススタディによる情報の収集が主であった。大学等の個別訪問による調査は、研究者の本務スケジュールと訪問先のスケジュールの調整がつかなかったため、訪問できたのはアリゾナ州立大学のみであったが、デジタルクレデンシャルやデジタルバッジを含む高等教育におけるオープンレコグニションの最大の会議であるePICと前述したAAC&UのLiberal Education(教養教育)とGeneral Education(一般教育)の評価に特化した会議に参加して情報収集を行うことにより、有用な情報を得ることができたと考える。今年度の計画としては、当初の予定通り、CBEの実施や最新動向等、全体的な情報収集を継続的に行う。
造血細胞運命決定においてＨｅｓ１の可逆的短時間発現変動が果たす役割

前年、造血前駆細胞でHes1の短周期的発現変動を確認した。この生物学的な意義を解明するため、Hes1の短周期的発現変動が観察される細胞の分離を試みたが不成功であった。一方、マウス胎仔肝造血前駆細胞にMLL融合遺伝子を導入し同系マウスに移植することで急性骨髄性白血病(AML)を発症させるモデル実験系において、Hes1ノックアウトマウスを用いて解析した。Hes1ノックアウトマウス胎仔肝造血前駆細胞にMLL融合遺伝子を導入して同系マウスに移植すると、AMLの発症が有意に促進された。また、Hes1欠損AML細胞ではFLT3の発現が亢進し、FLT3リガンド刺激により増殖が促進された。この増殖は、FLT3キナーゼ阻害剤によってキャンセルされた。さらに、WEB上のデータベースを解析し、ヒトMLL関連AMLでは、Hes1の発現とFLT3の発現との間に負の相関関係があることを見いだした。以上から、Hes1はFLT3の発現を抑制することを通じてAMLの発症を抑制しており、何らかの理由でHes1の発現が低下することによりFLT3の発現が亢進し、これがAMLの発症または進展に関与することが推察された。NotchシグナルによるHes1の発現のコントロールがAMLの発症抑制に寄与しているかを検討するため、Notchシグナルで中心的な役割を果たすRBP-Jκのコンディショナル・ノックアウトマウスを用いてさらに解析を行った。その結果、RBP-Jκの欠損によりHes1欠損と同様のMLL融合遺伝子導入AMLの発症促進とFLT3発現亢進が確認された。以上から、Notch-Hes1を介するAML発症抑制機構の存在が示された。24年度が最終年度であるため、記入しない。造血前駆細胞におけるHes1の可逆的短時間発現変動の発見:造血前駆細胞におけるHes1の発現変動を詳細に解析するため、Hes1プロモーター下でユビキチン化ルシフェラーゼ(Ub-luc)レポーターを発現するトランスジェニック・マウスを用い、個々の細胞におけるUb-luc発現をタイムラプス観察した。胎仔肝KSL細胞を培養開始後、一部の細胞で時間経過とともにUb-lucが一過性に強く発現し、その後発現が減衰する現象が観察された。さらに、Ub-lucの一過性発現が観察された細胞の一部では、時間経過とともに再びUb-lucが一過性に発現した。これらのUb-lucの一過性発現の周期は、細胞間で差が大きいものの、概ね2時間前後であった。以上から、一部の造血前駆細胞でHes1の短周期的発現変動(ultradiation oscillation)が確認された。Hes1ノックアウトマウス胎仔肝造血細胞の解析:造血前駆細胞および造血幹細胞においてHes1が果たす役割を解明するため、Hes1ノックアウトマウス胎仔肝細胞のコロニー形成能、および同系マウスに移植後の造血再建能を観察した。その結果、コロニー形成能、移植後造血再建能とも異常なく、Hes1は正常造血において重要な役割を果たしていないと推察された。一方、マウス胎仔肝造血前駆細胞にMLL融合遺伝子を導入して移植することで急性骨髄性白血病(AML)を発症させるモデル実験系において、Hes1が欠損することによりAMLの発症が有意に早くなること現象を見いだした。このことは、Hes1がMLL融合遺伝子に誘導されるAML発症を抑制していることを示唆している。今後、Hes1の短周期的発現変動が、AML発症抑制に関わるかについて検討する.前年、造血前駆細胞でHes1の短周期的発現変動を確認した。

造血前駆細胞におけるHes1の可逆的短時間発現変動の発見したことや、Hes1が急性骨髄性白血病発症を抑制することを発見したことから、概ね順調な進展といえる。Hes1が可逆的短時間発現変動している造血前駆細胞を同定するところまで達成できれば、さらに望ましかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。・Hes1の短周期的発現変動が、AML発症抑制に関わるかについて検討する。・ヒト骨髄系造血器腫瘍細胞において、Hes1の短周期的発現変動に異常があるかを検討する。
ユーモアの生起メカニズムに関する認知心理学的検討

本年度は、ユーモアの生起メカニズムに関する代表的理論とされる不適合理論に欠けていた「無意味性」の概念について検証を行った。これまで不適合理論ではユーモアを認知的現象とみなす傾向が強く、特有の表情の変化や発声(笑い)を伴う感情現象としてユーモアを捉える視点が欠けていた。近年の感情研究では、感情が生じる際には、対象が自らにとってどのような影響を与えうるかに関する意識的・無意識的な評価が不可欠であるという認知的評価理論がコンセンサスを得つつあるが、不適合理論ではこうした考え方が取り入れられてこなかった。また、近年、進化学的視点からユーモアの起源や適応的意味についての理論的考察が盛んになされるようになった。こうした考察においては、ユーモアの起源は類人猿の「遊び」に求めることができるという遊び理論が主流になりつつある。不適合理論はこうした進化学的理論とも接点を持たなかった。そこで筆者は、論理的・構造的不適合に加え、無意味性という第3の要因がユーモアの生起を規定するというモデルを想定した。無意味性とは、状況が個人的にも社会的にも何ら深刻で重大な意味を持たないという評価を意味しており、遊びという活動の中核になる要素である。本年度の実験では、このモデルを検証するため、論理的・構造的不適合および無意味性という3つの要素を独立に操作し、ユーモアの変化を検討した。その結果、無意味性は論理的・構造的不適合とは独立にユーモアに影響を及ぼすことが明らかになった。本研究によって、一般的な感情理論や進化学的理論とユーモアの不適合理論が整合的に結びつけられた。この研究成果は現在、学術雑誌「心理学研究」に投稿中である。ユーモアの生起メカニズムを実証的に検討するため、本年度は2つの実験を実施した。実験1では、ユーモラスな事象に含まれる"不適合ユニット"の数を操作し、ユーモア反応の変化を検討した。不適合ユニットとは、"真面目な人が転倒"、"卒業式に着ぐるみで参加"のような、情報の特異的な組み合わせを意味する。実験の結果、不適合ユニットの増加にともない、ユーモア反応が直線的に強まることが示された。これは、筆者が提案する理論モデルの基本的仮説に一致し、不適合ユニットがユーモア喚起の最少要素であることを示唆している。不適合ユニットの概念は、理論的に2つの次元によって記述できる。1つは、情報同士の結合の強さ、もう1つは、情報の組み合わせの特異性である。例えば、"真面目な人が転倒"より"真面目な人が凍った水たまりで転倒"の方が、因果的説明が含まれる点で"真面目な人"と"転倒"の結合が強い。また、"やんちゃな子どもが転倒"より"真面目な人が転倒"の方が、通常起こりにくい事象であるため、情報の組み合わせの特異性が高い。実験2では、これら2つの次元について独立に操作を行い、ユーモア反応の変化を検討した。その結果、情報間の因果的結合が強いほど、また、情報の組み合わせの特異性が高いほど、ユーモア反応が強まることが示された。このことは、筆者の理論モデルに一致し、ユーモアの生起に至る認知プロセスにおいて、複数の情報を因果的に結びつけるプロセスと、結びつけられた情報の組み合わせの特異性を評価するプロセスが独立に存在することを示唆している。従来の理論において、情報間の因果的結合性の弱さと、情報の組み合わせの特異性は、互いに区別されず"不適合"という概念で扱われてきたが、本研究の結果は、これら2種類の不適合がユーモアに対して、独立に、しかも、反対の影響を及ぼすことを示している点で、きわめて重要な意味を持っている。本年度は、ユーモアの生起メカニズムに関する2つの論文を学会誌に投稿し、受理された。1つめの論文では、ユーモアの生起メカニズムに関する2つの代表的な理論の対立を発展的に解消する統合的モデルを提案した。ユーモア研究の領域では、1970年代以降、不適合モデルと呼ばれる立場と不適合-解決モデルと呼ばれる立場の間で論争が続けられてきた。前者の立場では、「予期と実際とのズレ」として定義される不適合が直接ユーモアを生起させると考えられている。一方、後者の立場では、不適合が何らかの理由づけによって解決されることで初めてユーモアが生じると考えられている。しかし、両者の主張を精査すると、不適合モデルが想定する、ユーモアをもたらす不適合と、不適合-解決モデルが想定する、解決の対象となる不適合は、理論的に区別することができる。そこで本論では、これらをそれぞれ構造的不適合(状況の特異性)および論理的不適合(状況の不可解さ)と呼び、区別することで、2モデルが論じた2つのプロセスを1つのモデルの中で統合的に表現することに成功した。2つめの論文では、上述の論文において提案された統合モデルの実験的検証を行った結果を報告した。統合モデルでは、構造的不適合がユーモアの直接の生起因として、論理的不適合がユーモアの生起を阻害する要因として想定されている。この想定の妥当性を検証するため、この実験では、刺激エピソードに含まれる論理的不適合と構造的不適合を個別に操作し、ユーモア反応の変化を検討した。その結果、モデルの予測に一致し、論理的不適合はユーモア反応を弱め、構造的不適合はユーモア反応を強めることが示された。論理的不適合と構造的不適合が独立にユーモアを規定することを示すこの結果は、2つの概念を区別した統合モデルの概念枠組みと基本的仮定の妥当性を示している。本年度は、ユーモアの生起

メカニズムに関する代表的理論とされる不適合理論に欠けていた「無意味性」の概念について検証を行った。これまで不適合理論ではユーモアを認知的現象とみなす傾向が強く、特有の表情の変化や発声(笑い)を伴う感情現象としてユーモアを捉える視点が欠けていた。近年の感情研究では、感情が生じる際には、対象が自らにとってどのような影響を与えうるかに関する意識的・無意識的な評価が不可欠であるという認知的評価理論がコンセンサスを得つつあるが、不適合理論ではこうした考え方が取り入れられてこなかった。また、近年、進化学的視点からユーモアの起源や適応的意味についての理論的考察が盛んになされるようになった。こうした考察においては、ユーモアの起源は類人猿の「遊び」に求めることができるという遊び理論が主流になりつつある。不適合理論はこうした進化学的理論とも接点を持たなかった。そこで筆者は、論理的・構造的不適合に加え、無意味性という第3の要因がユーモアの生起を規定するというモデルを想定した。無意味性とは、状況が個人的にも社会的にも何ら深刻で重大な意味を持たないという評価を意味しており、遊びという活動の中核になる要素である。本年度の実験では、このモデルを検証するため、論理的・構造的不適合および無意味性という3つの要素を独立に操作し、ユーモアの変化を検討した。その結果、無意味性は論理的・構造的不適合とは独立にユーモアに影響を及ぼすことが明らかになった。本研究によって、一般的な感情理論や進化学的理論とユーモアの不適合理論が整合的に結びつけられた。この研究成果は現在、学術雑誌「心理学研究」に投稿中である。
高純度・高品質2層ナノチューブの大量生成・精製システムの開発

前年度に開発した高品質2層ナノチューブの生成と精製を自動化する装置を用いて、高品質2層ナノチューブを大量生産した。この装置は塩酸による金属除去と空気酸化によるアモルファスカーボンおよび単層ナノチューブ除去を最適化し、2層ナノチューブの生成を行うシステムである。この高品質2層ナノチューブは世界有数の構造均一性と欠陥の少なさを持ち、標準物質としての地位を確立しつつある。この高品質2層ナノチューブを用いて、C_<60>ピーポット生成や発光特性、およびSTMによる内外層相互作用の観察を行った。まず、2層ナノチューブピーポットが生成できることから、ピーポット生成時においてフラーレンなどは2層チューブの側壁の欠陥部ではなく、開端部から進入していることが明らかになった。これは、側面部の欠陥が2層チューブの内層と外層の同じ位置にあることの確率がきわめて低いことが予想されることから明らかである。さらに、2層チューブの発光特性から、外層に保護された内側からの発光が観測され、さらに内層から外層へのエネルギー移動も観測されつつある。さらにSTMによる観測からは、内層と外層の相互作用から、モアレパターンがグラファイト構造の上に観測され、層間間隔がグラファイトよりも大きいナノチューブでも相互作用があることと、STMなどのプローブ顕微鏡によっても内層を測定できる可能性を示すことができた。現在解析を進め、内層と外層の構造決定と、特異な電子状態の観測を試みている。今年度は高品質2層ナノチューブの生成と精製を自動化する装置を開発した。高温炉中で空気酸化し、アモルファス炭素および単層ナノチューブを除去する操作と、常温で塩酸により、金属を除去する操作を繰り返し、通常では困難な精製を自動化する。われわれの生成する高品質2層ナノチューブはパルスアーク放電法を用いて生成するため、使用する触媒金属量が多く、、含まれる金属不純物が多い。このため、化学蒸着法で生成するナノチューブに比べ、ナノチューブ自体の構造欠陥は少ないにもかかわらず、精製は困難であった。この自動精製システムの構築により精製が遙かに容易になり、その結果純度の高い2層ナノチューブを用いて、、AFM探針を製作することが可能となった。この探針は、単層ナノチューブに比較して、高い機械的耐久性を持つ2層ナノチューブの性質を反映し、より高い解像度を示し、世界最高水準の高性能探針であることが明らかになった。この探針は使用済みの珪素製AEM探針に今回開した精製システムで高純度化した高品質2層ナノチューブを付着させたものであり、非常に安く簡便に製作でき、実用化の可能性もある。現在この2層ナノチューブ探針を安定して製作できるように、珪素製AFM探針に付着させるシステムも開発しており、今回の研究の成果をさらに発展させる予定である。今後は、大量精製した高品質2層ナノチューブを用いて、ピーポットなど派生物質を生成し、ナノチューブの特性の層数依存性をさらに発展させる予定である。この高品質2層ナノチューブは世界有数の構造均一性と欠陥の少なさを持ち、標準物質としての地位を確立しつある。

さらに、2層チューブの発光特性から、外層に保護された内側からの発光が観測され、さらに内層から外層へのエネルギー移動も観測されつつある。さらにSTMによる観測からは、内層と外層の相互作用から、モアレパターンがグラファイト構造の上に観測され、層間間隔がグラファイトよりも大きいナノチューブでも相互作用があることと、STMなどのプローブ顕微鏡によっても内層を測定できる可能性を示すことができた。現在解析を進め、内層と外層の構造決定と、特異な電子状態の観測を試みている。
生体における狭窄する血管の中の流れ

当該研究は心臓・動脈血管系と靜脈血管系に分けられる。前者については、1)梶谷は犬の動脈下行枝に狭窄を作成し、冠動脈中隔枝における血流は心筋収縮時に心筋内から冠動脈側への逆流が増加することを確認した。また冠動脈狭窄時における血管径と血流をパルスドップラ超音波血流計などを用いて計測し、血流のスロッシュに与える影響を調べ、2)また、山口(隆平)が腹部大動脈から腎動脈への非対称分岐に着目し、対称分岐の場合と異なり、流れ方向へのせん断応力の変化が激しいことなどを初年度に確立した電気化学的手法により実験的に示し、3)さらに、谷下が大動脈弓部に注目し、LDVによる血流分布測定及び培養内皮細胞の酵素などの透過性を調べ、また解析手法も用い、マクロとミクロな観点からの動脈硬化症への検討を進め、4)山口(隆美)は鋳型標本より測定した数値シミュレーション用の左心室モデルに対し、各種の生理学的状態における心室内の血流とその力学的影響について数値的に検討を行った。5)清水は血圧測定に関連して、ヒト上腕のカフ下動脈での現象の計測と理論的解析を行い、聴診法の原理は脈波の非線形伝播により生ずる脈波圧の上昇脚の急峻化現象によることを明らかにした。靜脈血管系に対しては、1)大場が血管モデル内の流れの自励振動および管内の脈波の伝播に関する実験と理論について、張力の影響を系統的に調べ、2)山根も血管モデルを用い、流れやチューブよるヒステリシス特性の自励振動に与える影響を調べ、3)また、林は流れの剥離を直接考慮していない二次元分布定数非定常モデルに基づいた数値解析を行い、チューブの自励振動現象に対して実験データと定性的に一致することを明らかにし、4)さらに、松崎は流れの剥離を考慮した2次元弾性膜流路の1次元非定常モデルに対して高次振動理論を提案し、また、流体理論の検証のため2次元流路での圧力分布の計測などを行った。当初の計画通り平成4年7月及び平成5年2月に研究代表者、分担者が第1回,第2回の研究集会を開催し、各研究者の行なってきた研究について報告と討論を行なった。特に第1回研究集会において、当総合研究としての方向について検討し、下記の3つの研究を重点課題とした。1.大動脈における曲がりと非対称な分岐、狭窄部の血流とずり応力2.冠動脈における収縮、拡張期およびスパズム時に血流と管径3.つぶれ易い管の中の流れと管の変形の連成により発生する自励振動当該年度における研究の実積は1.については、腹大動脈における基本的血管分岐として45度および90度の場合について、分岐部におけるせん断応力を解析的,実験的な方法により推定を行なった。2.については、(1).冠状動脈のれん縮(スパズム)における血管壁の局所的かつ短時間の血管収縮時における血流の数値力学的シミュレーションを行い、流れと収縮の関係を明からにした。(2).心筋内の冠血管には心筋拡張期に血流が流入し、心筋収縮時には一部逆流を伴った流れになる。超音波ドップラー流速計を用い、イヌの中隔枝血流パターンを測定し、心筋内のスロッシュ現象の定量的評価を行なった。3.については、(1).購入したデータレコーダと既存の2次元流路模型を用い、一層精密な流れの剥離の計測と1次元剥離流れ理論に用いる剥離パラメータの値の評価を行なった。

(2).集中定数解析モデルを確立し、モデルの定常流れに対する安定性を検討し、不安定の性質と領域を明らかにした。(3).実験的にチューブへの軸力の大きさを変え、自励振動現象の様子を調べるとともに、外部からの圧迫などでつぶれている場合については、血流速度と非定常圧力伝播の関係について実験的に明らかにし、血管の弾性特性との関係も示した。当該研究は心臓・動脈血管系と靜脈血管系に分けられる。前者については、1)心臓壁内の(冠)血管に関して、平滑筋の制御により、冠動脈狭窄時における血管径と血流との関係などをパルスドップラ超音波血流計やマイクロスコープを用いて計測し、血圧損失と平滑筋の連成が血流のスロッシュに与える影響を調べ、2)また、腹部大動脈から腎動脈への非対称分岐に着目し、壁面でのせん断応力が小さい対称分岐と異なり、流れ方向へのせん断応力の変化が激しいことなどを電気化学的手法により実験的に示し、3)さらに大動脈弓部に注目し、LDVによる血流分布測定及び培養内皮細胞の酵素などの透過性を調べ、マクロとミクロな観点からの動脈硬化症への検討を進め、4)また、鋳型標本より測定した数値シミュレーション用の左心室モデルに対し、各種の生理学的状態における心室内の血流とその力学的影響について数値的に検討を行なった。5)さらに、血圧測定に関連して、ヒト上腕のカフ下動脈での現象の計測と理論的解析を行い、聴診法の原理は脈波の非線形伝播により生ずる脈波圧の上昇脚の急峻化現象によることを明らかにした。靜脈血管系に対しては、1)靜脈血管モデル(ゴムチューブ)を用い、圧力・流量やチューブの変形の計測により、流れやチューブよるヒステリシス特性のチューブの静特性や自励振動に与える影響を調べ、2)また、流れの剥離を直接考慮していない二次元分布定数非定常モデルに基づいた数値解析を行い、チューブの自励振動現象に対して実験データと定性的に一致することを明らかにし、3)さらに、流れの剥離を考慮した2次元弾性膜流路の1次元非定常モデルに対して高次振動理論を提案し、また、流体理論の検証のため2次元流路での圧力分布の計測などを行なった。
ヘルスケアチップのためのマイクロ気・液・プラズマ流体素子のグローバル集積化研究

微量血液中成分を高感度に分析するヘルスケアチップの実現を目指し、マイクロプラズマ搭載キャピラリー電気泳動システム、単一細胞レベル発現解析システムの開発とそのためのプロセス及び要素デバイスの研究を行った。プロセス研究ではPyrex製マイクロ流体素子形成技術とマイクロプラズマジェットを用いた超高速局所エッチング技術を開発した。Pyrexは代表的ガラス材料であるだけでなく、シリコンとの陽極接合が可能なことから最も有用なバイオチップ材料の一つであり、精密加工法の確立が要求されているが、難揮発性フッ化物を形成する金属元素を含むためドライエッチングが困難とされてきた。本研究では、SF_6プラズマにArを添加してフッ化物除去を促進し、高マスク選択比と平滑エッチング面を両立する条件を導出し、ディープドライエッチング技術を確立した。ドライエッチングとSi薄膜を介した陽極接合を利用するプロセスにより、Pyrex製キャピラリー電気泳動チップを作製し、良好な動作を確認した。他方、新規マイクロマシン加工プロセス実現のため、マイクロプラズマジェットエッチング装置を開発した。これは大気圧で100μm程度の微小径のプラズマジェットを発生させ、局所領域を超高速で加工する装置であり、Siウエファを約1mm/minの最高速でエッチング可能なことを示した。要素デバイス研究ではマイクロネブライザー、細胞ソーティングチップを開発した。微小液滴をマイクロプラズマに一定速度で導入するために不可欠なマイクロネブライザーチップの開発においてはマイクロキャピラリー電気泳動チップの末端に微細ガスノズルを組み込み、数ナノリットルの微量液滴の安定した噴出動作を確認した。またマイクロプラズマ生成のための整合回路、発振器の小型化、マイクロプラズマチップの高効率化も検討した。細胞ソーティングチップにおいては個々の細胞の顕微鏡による精密観察情報に基づいた分取を実現するため、誘電泳動力により選択的に細胞の流れを制御する流体デバイスを開発した。
多粒子系の確率解析

1次元のランダム媒質の中を動く確率過程について研究を行なった。多くの場合、ランダム媒質の中の確率過程は、媒質がランダムでない場合のものに比べて非常に遅く変動することが知られている。本研究では、1次元の媒質として、正の部分と負の部分に違う確率過程をとり、その中を動く拡散過程の長時間後の漸近挙動について考察することを目的としていたが、特に、負の部分の媒質としてはブラウン運動を、正の部分には媒質はない場合を考え、このようなランダム媒質の中を動く拡散過程(片側ブラウンポテンシャルをもつ拡散過程と呼ぶ)の長時間後の漸近挙動について研究を行なった。その結果、原点から出発する片側ブラウンポテンシャルをもつ拡散過程に対し、ブラウン運動を不変にする尺度変換をほどこし、極限操作を行なうと、その極限は、確率1/2で非負実数上の反射壁ブラウン運動に、あとの確率1/2で恒等的に原点にとどまる過程になるという結果を得た。また、片側ブラウンポテンシャルをもつ拡散過程の最大値過程と最小値過程の長時間後の漸近挙動についても考察を行なった。(田中洋日本女子大教授、河津清山口大教授との共同研究。)これらの解析を行なうにあたっては、媒質の自己相似性の利用が有効であった。今後は、1次元の媒質として、負の部分と正の部分に指数の異なる2つの狭義安定過程をとり、その中を動く拡散過程の長時間後の漸近挙動について研究することを計画している。さらには、媒質として、負の部分には狭義安定過程を、正の部分には自己相似性のない確率過程をとり、同様の研究を行なうことも計画している。1次元のランダムな媒質の中を動く確率過程について研究を行なった。ランダム媒質としてブラウン運動をとり、その中を動く拡散過程を考えた場合には、媒質がランダムでない場合のものに比べて非常に遅く増大することが知られている。本研究では、1次元の媒質として、正の部分と負の部分に違う確率過程をとり、その中を動く拡散過程の漸近的挙動について考察する。本年度は、負の部分の媒質としてはブラウン運動を、正の部分には媒質はない場合を考え、このようなランダム媒質の中を動く拡散過程の漸近的挙動について研究した。このような媒質の中を動く原点から出発する拡散過程に対し、ブラウン運動を不変にする尺度変換をほどこし、極限操作を行なうと、その極限は、確率1/2で原点を反射壁とする反射壁ブラウン運動に、あとの確率1/2で恒等的に原点にとどまる過程になるという結果を得た(田中洋日本女子大教授との共同研究)。この解析を行なうにあたっては、媒質の自己相似性の利用が有効であった。今後は、負の部分にはブラウン媒質を、正の部分の媒質としてはブラウン運動以外の拡散過程を考え、このようなランダム媒質の中を動く拡散過程の漸近的挙動について研究することを計画している。媒質としていくつかの拡散過程が考えられるが、媒質に自己相似性がない場合が興味深い。また、媒質として、負の部分と正の部分にブラウン運動以外の二つの異なる拡散過程をとった場合についても、その中を動く拡散過程の漸近的挙動について研究することを計傾している。
細胞接着蛋白による神経再生促進活性の解析とその臨床応用

本研究では、神経組織に特徴的な細胞接着蛋白であるL1,P0蛋白の基礎的研究をもとに病態生理学研究を行った。L1蛋白に関する研究:1)L1蛋白には分子量20万の神経細胞に特異的に発現する完全型の他に、一部を欠損した短型L1が存在し、シュワン細胞などの非神経細胞に発現すること、短型L1の発現細胞は細胞移動能が著明に低下することを示した。2)モノクローナル抗体による解析から、発達期の神経細胞膜、成長円錐に発現し、神経突起伸展、細胞移動促進作用を示す分子量68,000の新しい細胞接着蛋白質(Neurinl)を同定した。3)ラットに脊髄損傷モデルを作成し、L1発現L細胞を損傷部位に移植することによって神経再生の促進効果のあることを示した。生体内で作用させる為に、神経親和性の高い、変位、無毒化ヘルペスウイルスベクターを利用して、L1cDNAを初代培養アストロサイトに導入、発現させ、L1発現アストロサイトを得て、神経再生促進効果を検討中である。4)日本の遺伝的水頭症患者のL1の新しい遺伝子変異(第8エキソンの5ヌクレオチドの欠損)が見出された。大脳皮質の形成障害を来すHemimegalencephaly患者においてL1の発現の異常が見られ原因との関与が示唆された。P0蛋白の研究:1)ヒトP0cDNAのクローニングを行ない、アミノ酸配列を推定し、P0遺伝子が第1番染色体上のq22-23の位置に存在することを示し、遺伝性ニューロパチーであるCharcot-Marie-Tooth病タイプ1Bの2家系において、P0遺伝子に点変異のあることを明らかにした。2)Dejerine-Sottas病についても、P0遺伝子の別の点変異が見出されたが、この症例においてP0蛋白/mRNAには著明な変化は無いことを示した。遺伝性ニュロパチーについて、P0遺伝子の新しい変異例、P2蛋白の発現の減少例を報告した。神経組織に特徴的な細胞接着蛋白であるL1およびP0について、in vitroおよびin vivoの系を用いて、構造と機能の解析を進め、これらの遺伝子/蛋白群を利用して、障害時の機能回復など臨床応用の可能性を検討した。1)ラットおよびヒトのL1蛋白の構造を決定し、L1cDNAを培養細胞に導入し、L1蛋白を発現する細胞系を確立し、L1に同種性の細胞接着作用、神経突起伸展、神経細胞移動促進作用の存在することを確かめた。L1には完全型の他に細胞外および細胞内にそれぞれ数アミノ酸が欠如したアイソフォーム(短型L1)が存在することを明らかにした。完全型が神経細胞に特異的に発現するのに対し、短型L1はシュワン細胞などに発現する非神経細胞型であり、短型L1には細胞移動活性が弱く、リン酸化部位が欠如することがその原因である可能性を示した。脳障害、脊髄損傷、末梢神経障害などのモデル系におけるL1cDNA導入細胞の移植、L1cDNA導入ウイルスベクターの適用などの方法を検討中である。L1遺伝子の変異は遺伝性水頭症、知能発育障害を伴うMASA症候群、痙性片麻痺などの原因となること、L1が長期増強と関与することが最近報告され、L1蛋白の研究と応用の重要性が深くなってきた。2)P0蛋白は哺乳類では末梢神経系に限局して存在するが、コイなどの魚類では中枢神経系にも存在することを明らかにした。

P0の機能解析の結果、強い同種性の細胞接着作用の他に、脊髄後根神経節および大脳皮質の神経細胞に対し神経突起伸展作用を示すことが明らかとなり、神経再生能と関与する可能性が示された。P0のトランスゲニックメダカの作成の前段階として、メダカP0遺伝子の構造解析が進行中である。免疫グロブリンスーパーファミリーに属する神経組織の細胞接着蛋白群の構造と機能の解析を行ない、これらの遺伝子/蛋白群による、障害時の機能回復など臨床応用の可能性を検討した。1)培養L細胞にL1cDNAを導入し、細胞膜にL1蛋白を発現する細胞系を確立し、L1発現細胞は同種性の細胞接着作用、神経突起伸展、神経細胞移動促進作用を示すことは既に報告した。成熟ラットの脊髄損傷モデル動物を作成し、L1発現L細胞を損傷部位に移植し、損傷部位における神経突起伸展促進作用を検討した。その結果、損傷部位の反応性アストロサイトの出現状況は移植によって影響を受けなかったが、損傷部位への下降性神経線維の突起伸展は移植によって明らかに促進された。今後さらに長期に亘る機能回服の検索を行なう予定である。2)細胞毒性を減弱させた、L1cDNAを含む変異ヘルペスウイルスベクターを初代培養アストロサイトに感染させたL1発現細胞の作成を試み、脊髄損傷部位への移植による神経再生効果を検討中である。3)L1は210kDの高分子蛋白質であるが、蛋白分解酵素の作用によって、細胞外に放出される140kDの分子と膜貫通部位を含む80kDの分子が産生される。L1は分子全体としては神経線維の束化を促進するが、切断された80kDの分子は脱束化を促すことが明らかとなった。80kD分子は発育期に時期特異的に出現することから、この脱束化作用は前シナプス形成期の標的認識に関与する可能性が示された。4)末梢神経ミエリンの主要蛋白のPOを強制発現させた培養細胞は強力な同種性の細胞接着作用を示すと共に共培養した場合、後根神経節神経細胞および大脳皮質神経細胞に対し神経突起伸展促進作用を示した。POの細胞接着作用を示す活性部位は糖鎖結合部位とその近傍であるが、神経突起促進作用とは異なる可能性が示唆された。本研究では神経組織の細胞接着蛋白群の機能解析とその臨床応用の可能性の検討した。1)L1蛋白は神経組織に発現する高分子の細胞接着蛋白質であり、免疫グロブリンスーパーファミリーに属する。L1遺伝子の変異は脳形態形成不全の遺伝性水頭症や知能発育障害を伴うMASA症候群の原因となることが知られている。L1蛋白には神経細胞に発現する完全型の他に、一部欠如した短型がシュワン細胞など非神経細胞に発現し、短型L1の発現細胞は完全型L1の発現細胞に比べ、細胞移動能の低下することが明らかとなった。2)新しく見い出された細胞接着蛋白質(ニューリン1)は発達期の神経細胞膜、成長円錐に発現し、神経突起伸展、細胞移動促進を介して形態形成に関与することが示された。3)変異ヘルペスウイルスベクターを利用し、L1cDNA初代培養アストロサイトに導入する方法を確立し、L1発現アストロサイトによる細胞接着、神経突起伸展、細胞移動の促進作用を確認し、神経再生への効果を検討中である。4)日本の遺伝的水頭症患者のL1の新しい遺伝子変異が見い出され、ヒトの胎児期の小脳および大脳の発達におけるL1の発現が詳細に検討された。5)シュワン細胞は発育の過程でミエリン形成前期にアポトーシスによる細胞死をおこすことを明らかにし、その細胞死を調節する要因としてGGFと細胞接着蛋白による神経軸索との接着が重要であることを示した。