hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
個人差を考慮した適応型コミュニケーションインタフェースの開発と評価

研究代表者らはユーザが日常生活の中で自然に獲得している技術や動作を,ヒューマンインタフェースの設計・構築に活用することに関する研究を行っている.本研究計画では,特に視線方向と頭部の動きを用いたコミュニケーションインタフェースの開発と評価を行い,さらにユーザの意図を把握しながらユーザのタスクを支援するシステムを開発した.その過程において,ファジィ推論による感情データの分析,最大エントロピー原理を用いた確率的ネットワークの学習,ファジイ推論によるユーザモデル,推論システムにおける信念修正の理論等の,理論及び応用に関する研究成果が派生的に得られた.主な成果: 1.視線と頭部ジェスチヤを用いたコミュニケーションインタフェース2.情報提示におけるマルチモダリティの効果に関する評価3.協同描画環境における利用者間のコミュニケーションに関する考察4.デジタル動画像におけるトランジション効果の評価5.ファジィ推論による感情データの分析と推論規則の評価6.確率的ネットワークの学習とその数理的性質7.ファジィ連想記憶システムの動作識別への応用8.可能性理論における信念更新の形式化9.確率的ネットワークを用いたGUI環境における知識発見支援システム研究代表者らはユーザが日常生活の中で自然に獲得している技術や動作を,ヒューマンインタフェースの設計・構築に活用することに関する研究を行っている.本研究計画では,特に視線方向と頭部の動きを用いたコミュニケーションインタフェースの開発と評価を行い,さらにユーザの意図を把握しながらユーザのタスクを支援するシステムを開発した.その過程において,ファジィ推論による感情データの分析,最大エントロピー原理を用いた確率的ネットワークの学習,ファジイ推論によるユーザモデル,推論システムにおける信念修正の理論等の,理論及び応用に関する研究成果が派生的に得られた.主な成果: 1.視線と頭部ジェスチヤを用いたコミュニケーションインタフェース2.情報提示におけるマルチモダリティの効果に関する評価3.協同描画環境における利用者間のコミュニケーションに関する考察4.デジタル動画像におけるトランジション効果の評価5.ファジィ推論による感情データの分析と推論規則の評価6.確率的ネットワークの学習とその数理的性質7.ファジィ連想記憶システムの動作識別への応用8.可能性理論における信念更新の形式化9.確率的ネットワークを用いたGUI環境における知識発見支援システムコミュニケーションインタフェースシステムの構築に先立ち,コンピュータユーザモデルのファジィ化及びファジィ推論システムの整備を行なった。このことに関して,7月末にジェルマノ・レスコー二教授(伊国・ブレシャカトリック大学)を招き,レビューを受けるとともにファジィ推論システムに関する討論を行なった。コミュニケーションインタフェースのうち,特にファジィ推論エンジンに関する成果をまとめ,9月上旬,「知的技術とソフトコンピューティングに関する欧州会議」において研究成果を公表した(独国・アーヘン)。一方8月中旬よりシステムの開発を開始した。アイマークレコーダからの出力信号から注視点座標データを分離するためのインタフェース回路を設計・製作し,またコンピュータへの実時間入力ドライバを構成した。3次元位置計測システムに関しては,既存のMS-DOS用のドライバをWINDOWSに移植し,アイマークレコーダからのデータと合わせてコンピュータユーザの視線方向の計測を可能とした。「視線を用いたノンバーバルコミュニケーションインタフェース」の概要を,9月下旬に「計測自動制御学会北海道支部シンポジウム」において公表した。10月より,視線によるインタフェースに,ファジィ推論を用いたユーザの意図の識別機能の適用を試みた。派生的な研究成果として、「デジタル動画像におけるトランジションの効果」「ファジィ推論による感情データの分析」「オンライン文書表示システムの操作性」等について知見を得ることができ,これらを公表した。3月に,今回のシステム設計とハードウェア化に関して独国・ミュンヘンで,またコミュニケーションインタフェースにおけるグラフィックス表示方式に関して仏国・パリで,それぞれインタラクティブセッションにおいて公表・討論を行なうとともに,伊国・ミラノにおいてファジィ推論システムに関して,今回の研究成果を公表した。平成10年度は、視線及び頭部移動を用いたコンピュータ入力システムの開発を行なった.これにより、アイマークレコーダ(株式会社ナック製"EMR-7")及び3次元位置センサ(POLHEMUS社製"3Space Fastrak")を用いた入力システムによる、注視状態の検出、眼球の追従運動状態の識別機能が実現し、平成11年度はこれらの成果に加えて、新たに追加的なシステム開発及び研究を実施した。1.サッケード運動の識別機能を追加し、得られたデータをもとに、ファジィ推論を用いた視線選択に関するユーザの意図の識別システムを開発した.2.このユーザの意図の識別機能におけるファジィ推論部を、ファジィニューラルネットに置き換え、さらにその最適化の手法として、"ルール削除型学習"を考案した.本手法に関してその効果を実験的に検証した.3.平成10年度に開発した、視線及び頭部移動を用いたコンピュータ入力システムを改良すべく、ユーザの動作識別のためのファジィ連想記憶システムを開発した.4.本システムで採用した確率的ネットワークにおける知見を、情報検索システムに応用し、さらにそのファジィ化による改善を行なった.5.推論システムにおいて特に、可能性理論における信念更新の理論的枠組みに着目し、その定式化を行なった.6.システムに採用したニューラルネットワークを高速化することを目的とし、入力装置として超音波物体識別システムを用いた、パルスニューラルネットワークシステムを開発した.この改良は、現状では静止物体の識別のみへの対応となっており、移動物体への拡張が12年度以降の研究課題として残されている.

平成1011年度は,視線及び頭部移動を用いたコンピュータ入力システムの開発と,その拡張を行なった.これにより,アイマークレコーダ(株式会社ナック製"EMR-7")及び3次元位置センサ(POLHEMUS社製"3 Space Fastrak")を用いた入力システムによる,注視状態の検出,眼球の追従運動状態の識別機能が実現し,平成12年度はこれらの成果に加えて,新たに追加的なシステム開発及び研究を実施した.1.サッケード運動の識別機能を追加し,得られたデータをもとに,ファジィニューラルネットを用いた視線選択に関するユーザの意図の識別システムを開発した.これに付随して"ルール削除型学習"を考案し,その評価を行なった.2.DPマッチングを用いた頭部ジェスチャの識別システムを開発し,視線によるフォーカスの移動及びズーミングの評価を行なった.3.ユーザの動作識別のためのファジィ連想記憶システムを開発した.4.本システムで採用した確率的ネットワークにおける知見を,情報検索システムに応用し,さらにそのファジィ化による改善を行なった.5.推論システムにおいて特に,可能性理論における信念更新の理論的枠組みに着目し,その定式化を行なった.6.平成11年度に,入力装置として超音波物体識別システムを用いた,パルスニューラルネットワークシステムを開発した.12年度は,これを移動物体に拡張し,コミュニケーションインタフェースへの追加を行なった.平成12年度までに,視線及び頭部移動を用いたコンピュータ入力システムの開発と,その拡張を行った.これにより,アイマークレコーダ(株式会社ナック製"EMR-7")及び3次元位置センサ(POLHEMUS社製"3 Space Fastrak")を用いた入力システムによる,注視状態の検出,眼球の追従運動状態の識別機能が実現した.さらにサッケード運動の識別機能及び前庭動眼反射の検出機能の追加,ファジィニューラルネットを用いた視線選択に関するユーザの意図の識別システムの開発,DPマッチングを用いた頭部ジェスチャの識別システムの開発を行った.平成13年度前半はこれらの成果に加えて,ユーザの動作識別のためのファジィ連想記憶システを開発するとともに,本システムで採用した確率的ネットワークにおける知見を,情報検索システムに応用し,さらにそのファジィ化による改善を行なった.また視覚効果の感性的影響について検討し,システム評価の補足を行なった.平成13年度後半は,以上を整理し研究成果の公表を行なった.
核計算手法検証のための臨界ベンチマークデータの整備

核計算手法の妥当性を検証するための臨界ベンチマークデータの整備を行った。このために、PCクラスターによる並列計算システムを導入し、必要なソフトウェアを整備するとともに、ベンチマーク対象計算用の標準炉心として、KUCA及びTCAの実験体系を選定し、以下の評価を行った。・KUCAの臨界実験データの精度評価のために、炉心構造材であるポリエチレン及びアルミニウムの組成及び不純物の分析を行うとともに、これまでに測定を行った炉物理パラメータの測定精度を評価した。この評価では、実験を行った際の各種条件の再現性、使用した燃料等の組成や寸法の誤差等をもとに、それらの精度が最終的に求める炉物理パラメータ値に与える影響を調べた。この結果に基づき、KUCAの標準炉心に対する核計算手法の検証に使用できるベンチマークデータ(モデル)を整備した。このモデルを用いて、最新の核データライブラリJENDL-3.3を含む核データライブラリの検証を行い、核データの精度を評価した。・TCAのMOX炉心の臨界性、ウラン炉心の実効遅発中性子割合に関する実験精度を評価し、ベンチマークデータとして整備した。さらに、本研究で整備した核計算手法を用いて、JENDL-3.3を中心とした核データライブラリの精度評価のためのベンチマーク解析を行った。・以上の成果に基づき、KURの核特性解析手法を検討し、高濃縮ウラン炉心によるベンチマーク評価及び低濃縮ウラン炉心の核特性予測評価を行った。これにより、低濃縮ウラン燃料により制限値を満足した炉心を構成できることを確認した。本研究では、京都大学臨界実験装置KUCAで行われた熱中性子スペクトル体系の臨界実験データの精度評価を行い、原子炉設計等で使用する核計算手法の検証のためのベンチマークデータとして広く利用できるように整備することを目的としている。平成17年度は、以下の内容を実施した。・並列計算システムの整備PCクラスターによる並列計算システムを導入・整備した。ここでは、2CPUを内蔵したPC2台の組み合わせによる計算機システムを導入した。また、同システム上で核計算を実行するために必要なソフトウェア(OSとしてLinuxシステムを導入、核計算コードとして、連続エネルギーモンテカルロコードと同コード用の核データ)を整備した。・標準炉心の選定KUCA実験炉心の中から、ベンチマークデータとする標準炉心として、固体減速架台において実効ウラン濃縮度及び減速比を変化させた一連の炉心を選定した。・炉物理パラメータの評価上記標準炉心の炉物理パラメータの評価として、減速材として使用しているポリエチレンブロックの組成、不純物の分析を行った。・ベンチマークデータの調査日本原子力学会の大会(2005年秋及び2006年春)に参加し、ベンチマーク実験及び核計算手法に関する国内動向を調査した。本研究に関連する活動として、日本原子力研究所(現、原子力機構)が実施している「炉物理実験データの保存に関するWP」の活動報告が行われた(2005年秋)。平成18年度は、以下の内容を実施した。・並列計算システムの整備昨年度整備したPCクラスターによる並列計算システムに、データ処理用の計算機1台を付加した。この計算機では、PCクラスターで使用する計算入力データ作成のための事前解析及び計算結果データの処理を行うものである。これにより、効率的な計算作業の実施が可能となった。・炉物理パラメータの評価昨年度選定したKUCA標準炉心の炉物理パラメータの評価として、燃料構成材として使用しているアルミニウムの組成、不純物の分析を行った。・ベンチマーク実験解析KUCA標準炉心について、代表的な評価済み核データライブラリを用いた臨界解析を実施し、核データライブラリの予備的な精度評価を実施した。我が国で整備している最新の核データライブラリJENDL-3.3では、実効増倍率の中性子スペクトル依存性があることがわかった。

・ベンチマークデータの調査日本原子力学会の大会(2006年秋)に参加し、ベンチマーク実験及び核計算手法に関する国内動向を調査した。今回の学会では、メーカーにおいて開発が行われているいくつかの核計算手法の検証に関する報告が行われた。本研究は、京都大学臨界実験装置KUCA等で行われた熱中性子スペクトル体系の臨界実験データの精度評価を行い、原子炉設計等で使用する核計算手法(核データを含む)の検証のためのベンチマークデータとして広く利用できるように整備することを目的としている。最終年度として以下の内容を実施した。1)KUCA炉心のベンチマークデータ整備これまでに選定した京都大学臨界実験装置KUCAの標準炉心を用いて、核データを含む核計算手法の検証に使用できるベンチマークデータ(モデル)を整備した。このモデルを用いて、最新の核データライブラリJENDL-3.3を含む核データライブラリの検証を行い、核データの精度を評価した。2)軽水炉体系のベンチマークデータ整備軽水炉体系である軽水臨界実験装置TCAのウラン炉心及びウラン炉心の臨界性、動特性パラメータ(主に遅発中性子割合)に関する実験精度を評価し、ベンチマークデータとして整備した。さらに、本研究で整備した核計算手法を用いて、JENDL-3.3を中心とした核データライブラリの精度評価のためのベンチマーク解析を行った。また、これらの成果に基づき、京都大学研究用原子炉KURの核特性解析手法を検討し、高濃縮ウラン炉心によるベンチマーク評価及び低濃縮ウラン炉心の核特性予測評価を行った。3)成果のまとめ上記1)、2)の成果をもと、炉物理実験データベースに組み入れるためのデータの整備を行った。
結核菌PE_PGRS タンパク質の病原性に関する機能解析

PE_PGRS62は、結核の病原因子の一つであると考えられている。PE_PGRS62が結核菌の病原因子であるかどうか決定するために、我々が全ゲノムシークエンスした結核菌Erdman株DNAの情報を元にまずPE_PGRS62/Rv3812を破壊するための結核菌ファージを作製した。遺伝子破壊株ΔPE_PGRS62へPE_PGRS62遺伝子とそのプロモーターを挿入したpMV306(インテグレーションプラスミド、ゲノムに1コピーの遺伝子を挿入する)でPE_PGRS62遺伝子を相補した株(Δ62Comp)、また、Δ62Comp株のコントロールとして、目的遺伝子挿入のないpMV306を導入したΔPE_PGRS62 (Δ62/mock)株も作製した。これらの遺伝子破壊と相補を確かめるために、我々は野生型(WT)、Δ62/mock、Δ62Compのそれぞれの菌株からゲノムDNAを抽出した。これらのDNAをSmaI処理し、得られた断片を特異的なプローブで検出した。次に、WT、Δ62/mockとΔ62Compのそれぞれの菌株のPE_PGRS62の発現量を調べた。これらの菌株を7H9/ADC培養液中で培養し、RNAを抽出した。PE_PGRS62の発現量は、特異的なプライマーを用いてqRT-PCRで測定した。その結果Δ62Comp株のPE_PGRS62の発現が回復していた。WT株、Δ62/mock株とΔ62Comp株が7H9/ADC培養液中で培養した場合、それらの生育速度に違いはなかったが、J774細胞に感染させた場合は細胞内でのΔ62/mock株の生存率が減少していた。マウスにおけるΔPE_PGRS62株の病原性低下を評価するために、WT株またはΔPE_PGRS62株をマウスの尾静脈に注射した。ΔPE_PGRS62株を感染したBALB/cマウスあるいはSCIDマウスにおいて、WT株感染マウスと比較すると顕著な生存日数の遅延が認められた。これらの結果により、PE_PGRS62が結核菌の病原性に必要であることがわかった。本研究では、結核菌タンパク質PE_PGRS62の感染における役割を明らかにするために、まずマクロファージ内での増殖速度を測定した。C57BL/6マウスから骨髄マクロファージを得て、結核菌Erdman株及びErdman株を親株として作製したPE_PGRS62遺伝子破壊株を細胞1に対して菌3の割合で感染させた。その結果PE_PGRS62遺伝子破壊株は、Erdman株と比較して、マクロファージ内で増殖しにくくなっていることを見出した。さらに、PE-PGRS62遺伝子破壊株を親株として、PE_PGRS62タンパク質を強制発現させる補完株を作製し、同様にマクロファージ内での増殖速度を測定したところ、補完株は、Erdman株と同等の増殖速度を示し、PE_PGRS62がマクロファージ内での増殖に必要である事が示唆された。次に、PE_PGRS62と相互作用することで見出したPeroxiredoxin1(Prdx1)についてPrdx1-/-マウスの結核菌感染に伴う臓器生菌数の推移を測定した。

結核菌Erdman株を尾静脈より2×10^6 CFU感染させ、脾臓・肝臓・肺内の生菌数を測定したところ、獲得免疫が成立する2-3週以後に、Prdx1-/-マウス臓器内の菌数がC57BL/6マウス臓器内の菌数を上回る事が明らかとなった。これより、Prdx1が結核感染に際し、獲得免疫において結核防御因子の役割を果たしている事が示唆された。また、Prdx1-/-マウスから得た骨髄マクロファージに結核菌を感染させ、その増殖速度を測定したところ、IFN-γによりマクロファージを活性化させた場合に、結核菌の増殖が、野生マウスから得た骨髄マクロファージ内でより速くなった。IFN-γは、獲得免疫成立後に臓器内で検出されるサイトカインであり、これによるマクロファージの活性化に、Prdx1が関与している可能性が示唆された。本研究では、既に報告されている魚類結核菌の病原因子PE_PGRSタンパク質の情報をもとに、その相同性タンパク質である結核菌PE_PGRS30タンパク質およびPE_PGRS62タンパク質が病原因子であるかどうかを、それらの遺伝子破壊株を感染させたマウスの生死観察により調べた。その結果、PE_PGRS62タンパク質が結核菌の病原因子であり、PE_PGRS30タンパク質が病原因子でないことが明らかになった。病原因子であった結核菌PE_PGRS62タンパク質の役割を調べるために、結核に対して主に抵抗性を示す宿主細胞であるマクロファージとT細胞のうち、まず、マクロファージにおけるPE_PGRS62タンパク質の役割について調べた。結核菌野生型株(Erdman株)およびPE_PGRS62遺伝子破壊株を、マウス骨髄から調製したマクロファージに感染させ、それらの菌株のマクロファージ内の増殖速度を生菌数(CFU)測定により評価した。その結果、PE_PGRS62遺伝子破壊株は野生型株にくらべ、マクロファージ内での増殖速度が低下していた。次に、宿主の結核防御因子としてペルオキシレドキシン1(Prx1)について解析を行った。Prx1ノックアウトマウスは結核への感受性が高いことを我々の研究グループで明らかにしていたので、Prx1の役割をマクロファージおよびT細胞で調べた。その結果、結核菌感染により誘導されるマクロファージの免疫反応にPrx1が必須であることがわかった。また、マイトジェンによるT細胞活性化を行ったところ、T細胞の活性化にPrx1が必須であることも明らかにした。本研究に用いた強毒結核菌であるErdman株の全ゲノムを解析し、全塩基配列を報告した。本研究では、結核菌タンパク質PE_PGRS62の感染における役割を明らかにするために、結核菌Erdman株を親株として作製したPE_PGRS62遺伝子破壊株(ΔPE_PGRS62/pMV306)および相補株(ΔPE_PGRS62/PMV306-PE_PGRS62)をマクロファージ細胞株J774細胞に感染させ、それぞれの結核菌の細胞内生存率を算出するために生菌数(CFU)を測定した。その結果PE_PGRS62遺伝子破壊株は、野性型株であるErdman株と比較して、感染24時間後および48時間後にマクロファージ内で生存率が低下することが明らかになった。また、ΔPE_PGRS62/pMV306-PE_PGRS62は野性型株と同程度のマクロファージ内生存率を示したことから、PE_PGRS62遺伝子が病原因子であることが強く示唆された。
ヒト血管内皮細胞を用いたテロメラーゼ遺伝子TERT新規機能の解析

血管内皮細胞は血管維持・新生に重要な役割を果たしており、長寿命で正常性を保った培養血管内皮細胞は疾患のin vitroモデル、血管新生をターゲットとした新薬開発、再生医療への利用が期待される。本研究では、1.この細胞機能亢進がhTERT遺伝子によるテロメア・G-tail延長によるものか、2.hTERT遺伝子の未知の新規機能はあるか、3.hTERT導入血管内皮細胞の血管新生能はin vivoで発揮されるか、4.hTERT遺伝子の未知の機能はin vivOで発揮されるか、を検証する事を目的とし研究を遂行した。培養血管内皮細胞に染色体末端テロメアDNAを延長するhTERT遺伝子を導入し細胞不死化、hTERT導入血管内皮細胞はin vitroでの管腔形成能、血管内皮細胞マーカーvWF、各種サイトカイン発現を継代早期の血管内皮細胞と同等以上に維持する事を確認した。また細胞内でのhTERT遺伝子の転写を調節するために、野生型ベクター2種(Tet-ON-hTERT, Tet-OFF-hTERT)および変異型ベクター2種(Tet-OFF-変異型hTERT, Tet-ON-変異型hTERT)を作成した。引き続き血管内皮細胞にこれらのレトロウイルスベクターを導入して細胞株を作成を試みた。DOC添加あるいは除去によるhTERT遺伝子の発現誘導または発現抑制について確認中である。また、培養時に還元剤であるアスコルビン酸を添加することで正常細胞の分裂寿命が延びることが確認された。血管内皮細胞は血管維持・新生に重要な役割を果たしており、長寿命で正常性を保った培養血管内皮細胞は疾患のin vitroモデル、再生医療への利用が期待される。本研究では、1.この細胞機能亢進がhTERT遺伝子によるテロメア・G-tail延長によるものか、2.hTERT遺伝子の未知の新規機能はあるか、3.hTERT導入血管内皮細胞の血管新生能はin vivoで発揮されるか、4.hTERT遺伝子の未知の機能はin vivoで発揮されるか、を検証する事を目的とし研究を遂行した。また細胞内でのhTERT遺伝子の転写を調節するために、野生型ベクター2種(Tet-ON-hTERT,Tet-OFF-hTERT)および変異型ベクター2種(Tet-OFF-変異型hTERT,Tet-ON-変異型hTERT)を作成した。これらの結果を踏まえ、最終年度となる来年度はhTERT遺伝子の未知の新規機能についてさらに検討を深める。
銅硫化物スピネルCuV_2S_4における電荷密度波の核磁気共鳴よる研究

CuV_2S_4は3次元結晶であるのにも拘わらず、低次元物質の典型的な特性である電荷密度波(CDW)転移する。高温では、^<63>Cu,^<65>Cuも^<51>Vもその核磁気緩和率はコリンハ則に従い、単純な金属である。^<51>Vの緩和は90K位からアレニウス的温度変化を示し、CDWによるエネルギーギャップの形成を示す。しかし、75K以下になると再びコリンハ則に従い、エネルギーギャップが異方的と考えられる。^<63>Cu,^<65>Cuの緩和は高温では両者の比が磁気回転比の自乗に比例し、磁気緩和を示すが、CDW転移が近づくと四重極緩和が効いてきて、その比が逆転し、四重極モーメントの比の自乗に比例する。緩和率は90Kで発散傾向を示す。Cu位置での電場勾配が非常に大きくなったと考えられるが、^<63>Cu,^<65>CuのNMRスペクトルはCDWにより消失することと符合する。^<51>Vのナイトシフトは高温で内殻分極が効き負であるが、CDWによりそれが減少し正値に変わる。これはCDWの各波長に2個づつの電子が配分されたことと解釈される。Cu核の超微細結合定数は正値を示し、超交換相互作用が存在することを示唆する。それらの核の横緩和率もCDW転移温度で得意な変化を示す。同じスピネルのCuTi_2S_4のNMRによる研究も行った。またこの間、スイス・チューリッヒ大学で共同研究を行い、高温超伝導体YBa_2Cu_4O_8の^<63>Cu(2)NQRの緩和率の測定により、スピンギャップ温度がアイソトープによりどのように変わるかを調べた。高温超伝導発現機構の解明には、モット転移近傍の研究、関連する銅化合物の系統的研究、低次元物性の研究が重要であるが、銅硫化物スピネル系は多彩な物性を示す。我々はCu_<1.5>Rh_<1.5>S_4の超伝導特性をNMRと帯磁率測定で調べ、BCS超伝導であることを明らかにした。CuIr_2S_4は約220Kで金属・絶縁体転移する。一方CuV_2S_4は3次元物質と考えられるのに電荷密度波(CDW)転移する。CDWは重要な低次元物性であり、CuV_2S_4のCDWの特性をNMRにより詳しく研究することは極めて重要である。私達は^<63>Cu,^<65>Cu及び^<51>VのNMRスペクトル、核緩和率の温度変化の測定を行なった。^<63>Cuと^<65>Cuの信号はCDW転移により、消失することが分かった。スペクトルのピークから^<63>Cu及び^<51>Vのナイトシフト^<63>Kと^<51>Kの温度変化を得たが、^<51>Kは高温では内殻分極を反映して、負値であるが、CDW転移により正値に突然変化する。これはCDWによりスピン対が出来て磁性が減少したことを示す。^<63>Kは温度低下により減少する。静帯磁率も減少するので、超微細結合定数は正になる。これは高温超伝導体の場合と似ているが、CuV_2S_4でも超交換相互作用が働いているのかも知れない。^<51>Vの核緩和率は高温及び低温でコリンハ則に従うが、90K直下では指数関数的に変化し、アレニウスプロットから0.052eVのCDWにより生じたギャップを評価した。ギャップは異方的と考えられる。

^<63>Cu及び^<65>Cuの核緩和率の温度変化は高温でコリンハ則に従い、単純な金属の性質を示すが、CDW転移により四重極緩和機構が効いてくることを明らかにした。横核緩和率の温度変化の測定結果は近く論文にしたい。CuV_2S_4は3次元結晶であるのにも拘わらず、低次元物質の典型的な特性である電荷密度波(CDW)転移する。高温では、^<63>Cu,^<65>Cuも^<51>Vもその核磁気緩和率はコリンハ則に従い、単純な金属である。51Vの緩和は90K位からアレニウス的温度変化を示し、CDWによるエネルギーギャップの形成を示す。しかし、75K以下になると再びコリンハ則に従い、エネルギーギャップが異方的と考えられる。^<63>Cu,^<65>Cuの緩和は高温では両者の比が磁気回転比の自乗に比例し、磁気緩和を示すが、CDW転移が近づくと四重極緩和が効いてきて、その比が逆転し、四重極モーメントの比の自乗に比例する。緩和率は90Kで発散傾向を示す。Cu位置での電場勾配が非常に大きくなったと考えられるが、^<63>Cu,^<65>CuのNMRスペクトルはCDWにより消失することと符合する。^<51>Vのナイトシフトは高温で内殻分極が効き負であるが、CDWによりそれが減少し正値に変わる。これはCDWの各波長に2個づつの電子が配分されたことと解釈される。Cu核の超微細結合定数は正値を示し、超交換相互作用が存在することを示唆する。それらの核の横緩和率もCDW転移温度で得意な変化を示す。同じスピネルのCuTi_2S_4のNMRによる研究も行った。またこの間、スイス・チューリッヒ大学で共同研究を行い、高温超伝導体YBa_2Cu_4O_8の^<63>Cu(2)NQRの緩和率の測定により、スピンギャップ温度がアイソトープによりどのように変わるかを調べた。
マクロファージの活性化と機能的多様性の解析-M1/M２パラダイムを超えて

明細胞腎癌においてM2型腫瘍随伴マクロファージ(M2-TAM)が腫瘍細胞の幹細胞性の維持に重要な役割を果たす事を示した。成人T細胞白血病/リンパ腫ではCD163陽性M2-TAMのみが患者予後と関係し、CD163陽性M2-TAMとCD204陽性M2-TAMの機能に違いがあることを示した。大腸癌や悪性黒色腫の所属リンパ節のCD169陽性洞マクロファージ数と腫瘍中のCD8陽性T細胞数に正の相関がみられ、CD169陽性マクロファージが抗腫瘍免疫に関与する事を示した。マクロファージのM2活性化を抑制し腫瘍増殖を抑制するコロソリン酸は、細胞間相互作用におけるStat3の活性化抑制によって作用を発揮する。種々の病態におけるマクロファージの活性化状態を検討した。まずATLリンパ腫における腫瘍随伴マクロファージ(TAM)を免疫組織化学的に検討すると、M2マクロファージマーカーであるCD163陽性TAMが多いほど、予後不良であることがわかった。また、慢性閉塞性肺疾患には多数のマクロファージ浸潤が観察されるが、重症度に比例してCD163,CD204,CD206の陽性率が上昇し、慢性閉塞性肺疾患の病態にM2マクロファージが関与する可能性が示唆された。一方、M1マクロファージのマーカーとしてCD169に注目し、大腸癌患者の所属リンパ節におけるCD169陽性マクロファージを解析すると、CD169陽性マクロファージの発現率に比例して予後が良好であることがわかった。その理由として、CD163マクロファージがCD8陽性T細胞による抗腫瘍免疫を増強している可能性が示された。マクロファージのM2活性化を制御する天然化合物として、corosolic acidとonionin Aを同定しているが、今年度はcorosolic acidについて、先行して検討を進めた。上皮性卵巣癌とマクロファージとの相互作用の検討では、corosolic acidはシグナル伝達転写因子であるSTAT3の活性化を抑えることで、腫瘍細胞の増殖やマクロファージのM2活性化を抑制することが明らかとなった。さらに、低濃度の抗がん剤と併用する事で腫瘍増殖抑制効果が増強されることがわかった。また、マウス骨肉腫細胞移植マウスを用いた検討では、corosolic acidの投与によって、腫瘍重量の増大が抑えられるとともに、肺転移巣の形成も抑制された。その理由の一つとして、STAT3の活性化の抑制とともに、myeloid-derived suppressor cellの機能を抑制することで、T細胞の浸潤が増強されたためと考えられた。平成26年度は初年度の実績を更に発展させ、ヒト悪性腫瘍における腫瘍随伴マクロファージ(TAM)の役割に関して、多種の腫瘍について臨床病理学的な検討を行った。成人T細胞白血病(ATL)においては、CD204(クラスAスカベンジャー受容体)陽性のTAMの浸潤数とATL細胞の増殖に相関がみられた。また、ヒトの腎明細胞癌の検索では、腫瘍細胞とCD204陽性TAMに発現するT cell Ig and mucin domain-containing molecule-3 (TIM-3)が不良予後と相関し、その機序の一環としてTIM-3分子が治療抵抗性に関与することを明らかにした。一方、私どもがM1マクロファージのマーカーとして注目しているCD169に関しては、昨年度、大腸癌におけるリンパ節洞マクロファージにおけるCD169発現が良好な予後と関連することを見出したが、今年度は、悪性黒色腫ならびに子宮内膜癌について解析し、所属リンパ節の洞マクロファージにおけるCD169の発現が高いほど予後が良好であることが明らかとなった。その機序として、大腸癌と同様、リンパ節においてCD169陽性マクロファージがCD8陽性T細胞による抗腫瘍免疫を増強し、腫瘍増殖を抑制する可能性が示唆された。マクロファージの活性化を制御する天然化合物の探索は順調に進んでおり、トマト由来の化合物、ニンニク由来のGarlicnin類、タマネギ由来のOnionin類、海洋動物のアルカロイド類などがマクロファージの活性化に対する作用を有することが明らかになった。なかでも、Onionin Aについては、子宮内膜癌細胞を用いてin vitroでの検討を行い、低濃度の抗がん剤と併用する事で十分な腫瘍増殖抑制効果を示すことが明らかになった。1.ヒト腫瘍組織における腫瘍随伴マクロファージ(TAM)の役割について、これまで、グリオーマ、卵巣癌、肝内胆管癌、腎細胞癌、およびT細胞リンパ腫において、CD163陽性M2-TAMの浸潤密度と腫瘍の悪性度や患者の不良予後との間に有意な相関がみられることを報告した。本年度はM2マクロファージマーカーの一つであるCD163分子自体が腫瘍進展に及ぼす作用を検討した。CD163欠損マウスを用い線維肉腫移植モデルを作成したところ、欠損マウスでは腫瘍重量の有意な減少と生存率の延長が認められた。腫瘍細胞との共培養ではCD163欠損マクロファージからのIL-6分泌が低下し腫瘍増殖が抑制されている可能性が示唆された。2.TAMは腫瘍内の癌幹細胞にも密接な関連を示すことが想定されることから、ヒト腎細胞癌組織を用いて検討すると、M2-TAMの浸潤密度が高い領域に幹細胞マーカーであるCD44陽性腫瘍細胞が多く観察された。培養実験から、マクロファージ由来のTNF-αが腫瘍細胞によるCD44発現を誘導することがわかった。3.大腸癌ではリンパ節のCD169陽性洞

マクロファージが多い症例ほど患者予後が良好であることを報告したが、今年度は悪性黒色腫および子宮内膜癌に関して同様の結果を発表した。その機序として、大腸癌と同様、CD169陽性マクロファージがCD8陽性T細胞による抗腫瘍免疫を増強している可能性が示唆された。4.マクロファージのM2活性化を抑制する天然化合物として、タマネギからの新規抽出物であるonionin Aを同定したが、本年度の検討でマウス卵巣癌移植モデルにおいて、onionin Aが腫瘍増殖を抑制し、生存率が延長することを明らかにした。培養系による解析から、onionin Aは腫瘍細胞ならびにマクロファージのSTAT3の活性化を抑制し、腫瘍増殖を抑制している可能性が示唆された。明細胞腎癌においてM2型腫瘍随伴マクロファージ(M2-TAM)が腫瘍細胞の幹細胞性の維持に重要な役割を果たす事を示した。成人T細胞白血病/リンパ腫ではCD163陽性M2-TAMのみが患者予後と関係し、CD163陽性M2-TAMとCD204陽性M2-TAMの機能に違いがあることを示した。大腸癌や悪性黒色腫の所属リンパ節のCD169陽性洞マクロファージ数と腫瘍中のCD8陽性T細胞数に正の相関がみられ、CD169陽性マクロファージが抗腫瘍免疫に関与する事を示した。マクロファージのM2活性化を抑制し腫瘍増殖を抑制するコロソリン酸は、細胞間相互作用におけるStat3の活性化抑制によって作用を発揮する。ヒト悪性腫瘍における腫瘍随伴マクロファージ(TAM)の役割解明に関しては、従来から検討を行っているグリオーマ、卵巣癌、肝内胆管癌、悪性リンパ腫などに加え、成人T細胞白血病、子宮内膜癌、腎明細胞癌などでTAMの役割解明が進んだ。さらに分子メカニズムとして、マクロファージの活性化に重要な転写因子であるSignal Tranducer and Activator of Transcription 3(STAT3)やガレクチン結合蛋白であるT cell Ig and mucin domain-containing molecule-3(TIM-3)などの機能分子の役割解明が進み、新しい展開となっている。また、リンパ節の洞マクロファージにおけるCD169の解析では、CD169陽性マクロファージが抗腫瘍免疫の一翼を担うことが示され、種々のヒト悪性腫瘍において重要な意味を持つことが明らかになってきた。マクロファージの活性化を制御する天然化合物については、共同研究者を主体に精力的にスクリーニングが進められ、多くの新規化合物が同定されてきた。これらの一部については、既に動物実験において、TAMの活性化制御を介して腫瘍増殖を抑制することが見出されており、発展が期待される。これまでの私どものマクロファージと病態との関連に関する解析は国内外で高く評価されており、平成26年度の第103回日本病理学会総会で宿題報告として「マクロファージの活性化と病態」と題する講演を行うとともに、種々の英文総説を発表することで国内外に情報発信をすることが出来た。この様な観点から、本研究は当初の計画以上に進展しているものと考える。
核プロテオミクス分析法の開発と蛋白質ネットワークの解明

本研究ではタンパク質の網羅的定量解析の中でも、タンパク質生合成に関与する核内のタンパク質を対象とする核プロテオミクス分析法の開発を行った。具体的には、核抽出法の開発及び抽出再現性評価を行い、その後、核タンパク質を網羅的に定量分析できる条件の構築を行った。その結果、使用した細胞の核膜の脆弱性が判明し、定量的に再現良く核タンパク質を回収することが困難であると分かった。そこで、核抽出法の最適化を行った結果、核タンパク質を定性的には再現良く抽出を行うことが可能となった。これまで核タンパク質の抽出は定量性・再現性の面から評価が行われておらず、核タンパク質抽出法の開発は今なお進行中である。本研究では申請者らが開発したプロテオーム解析法を用いて活性酸素であるスーパーオキシドアニオン(O2-)の消去酵素スーパーオキシドジスムターゼ1(SOD1)を欠損した細胞の核プロテオミクス分析法の開発を行い、O2-の核内への影響を明らかにすることを目的とする。本年度実施した研究実施項目は下記6項目である。1.SOD1欠損細胞と発現細胞、DT40細胞の入手→実際の解析用試料であるSOD1欠損細胞と発現細胞と両細胞の遺伝子操作前の細胞であるDT40細胞の提供を研究協力者武蔵野大学薬学研究所榎本武美教授より受けた。2.核タンパク質抽出条件の再現性評価並びに検討→核タンパク質の抽出市販キットを用い、HPLC-蛍光検出器で評価した。その後、市販キットでの低抽出効率のため、効率を向上させるための検討を行い、抽出効率の向上を達成したものの、この手法では抽出再現性を取ることが難しく、実用的でないと判断した(項目4, 5, 6参照)。3.核抽出液中に含まれるタンパク質網羅解析のためのHPLC-蛍光検出条件の検討→分離カラムの評価、溶離液組成の検討、グラジェント溶離条件の検討を行った。4.SOD1欠損細胞と発現細胞の差異分析→項目3で確立した条件を基に、両細胞核内タンパク質のHPLC-蛍光分析を行い、SOD1の有無で起こるタンパク質の発現量の差異を分析した。5.変動するタンパク質のnano-HPLC/MS/MSによる同定→上記項目2と並行して、変動するタンパク質の同定を行い、核タンパク質を抽出できているかどうかの確認を行った。6.抽出した核タンパク質を濃縮する手法の導入→項目2、4及び5の結果から、新たに確立した市販キットの効率を向上した改良法でも抽出再現性を得ることが難しかった。そこでキットプロトコール通りに抽出後、核タンパク質をロート型ゲル電気泳動にて濃縮する手法の導入を新たに検討した。研究は当初順調に進行していたが、前年度の結果から、取り扱う細胞(ニワトリDT40細胞)の核膜が文献に記載されている以上に極めて脆弱であることが判明し、再現性のある核タンパク質の回収が困難であった。濃縮方法はロート管状の筒にポリアクリルアミドゲルを充填したゲルを、SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS-PAGE)の原理で濃縮する手法で、予備試験にてタンパク質の非特異的吸着が少なく、回収率が高いことが明らかとなっている。しかしながら、この手法は本来、SDS-PAGEの原理に則り、濃縮ゲルにて添加試料を濃縮後、分離ゲルにて分子量の順に試料を分離していく方法である。従って、添加試料の濃縮のみに使用する例は初めてであるため、条件の最適化、並びに評価を行う必要性があった。濃縮条件の最適化項目は、濃縮ゲルのゲル濃度、ゲル作製時間、ゲル長、泳動時間、及び電流値である。最適化の結果、それぞれの条件は、3.0%、120 min、5.0 cm、85 min、及び10 mAであった。また、個々のロート管により、体積が若干異なるため、常に同一のゲル管を用いること、更にゲル作製前にゲル作製用緩衝液を37oC、10 min間加温、ゲル作製時の室内温度を常に25oCと一定にすることで、濃縮操作の再現性を得ることができた(BSAで日間RSD < 25%)。本研究では申請者らが開発したプロテオーム解析法を用いて活性酸素であるスーパーオキシドアニオンの消去酵素スーパーオキシドジスムターゼ1を欠損した細胞の核プロテオミクス分析法の開発を行い、スーパーオキシドアニオンの核内への影響を明らかにすることを目的とする。研究は当初順調に進行していたが、前々年度の結果から、取り扱う細胞(ニワトリDT40細胞)の核膜が極めて脆弱であると判明し、再現性のある核タンパク質の回収が困難であった。そこで前年度は研究計画を変更し、核抽出タンパク質の新規濃縮方法の開発を行った。具体的には、核をキットプロトコール通りに抽出後、ロート管状の筒にポリアクリルアミドゲルを充填したゲルを、SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動の原理で濃縮する手法である。条件の最適化後、BSAで濃縮操作の再現性を確認できた(日間RSD<25%)が、複数のタンパク質が含まれる状態で試料をゲルに添加すると回収部分に詰りが生じ、濃縮タンパク質をひとつの分画で再現良く回収できなかった。

そこで、本年度は上記濃縮操作の導入を断念し、抽出法の改善を行った。具体的には、抽出前の細胞の状態や、抽出スケール、インキュベーション時間などを最適化した。その結果、核抽出前の細胞を冷凍保存しないこと、抽出に用いる細胞数を1/10減らし、15 mL遠沈管から1.5 mLチューブで一連の抽出を行うこと、60 minインキュベーションすることとした。その結果、核タンパク質の種類に関しては、再現良く抽出を行うことが可能となった。また、nano-HPLC/MS/MSで抽出タンパク質の同定を行ったところ、histone H3-IVやheterogeneous nuclear ribonucleoproteins A2/B1など多くの核内タンパク質が確認でき、細胞質成分の汚染を受けることなく核抽出できた。本研究ではタンパク質の網羅的定量解析の中でも、タンパク質生合成に関与する核内のタンパク質を対象とする核プロテオミクス分析法の開発を行った。具体的には、核抽出法の開発及び抽出再現性評価を行い、その後、核タンパク質を網羅的に定量分析できる条件の構築を行った。その結果、使用した細胞の核膜の脆弱性が判明し、定量的に再現良く核タンパク質を回収することが困難であると分かった。そこで、核抽出法の最適化を行った結果、核タンパク質を定性的には再現良く抽出を行うことが可能となった。これまで核タンパク質の抽出は定量性・再現性の面から評価が行われておらず、核タンパク質抽出法の開発は今なお進行中である。本年度途中に半年間の緊急入院をしたため、研究を継続することができなかった。退院後、速やかに再開中であるが、上述のように、研究計画の変更を余儀なくされ、計画通りに進まなかったため、当初の研究計画より大幅に遅れている。分析化学研究は当初順調に進行していたが、昨年度、取り扱う細胞の性質上、定量的な核タンパク質の回収が困難であることが判明し、研究計画の変更を余儀なくされた。そこで新たに核タンパク質を濃縮する手法の導入を検討した。条件の最適化の結果、濃縮ゲルのゲル濃度、ゲル作製時間、ゲル長、泳動時間、及び電流値の条件はそれぞれ、3.0%、120 min、5.0 cm、85 min、及び10 mAであった。また、使用ゲル管の統一、ゲル作製用緩衝液の加温、ゲル作製時の室内温度を一定にすることで、BSAで日間RSD < 25%と濃縮操作の再現性を得ることができた。今後は、確立した条件を用いて、タンパク質の濃縮再現性を評価した後に、SOD1欠損細胞とSOD1発現細胞の差異分析へと応用する予定である。当初の予定と比べ、核タンパク質抽出条件の再現性評価並びに検討、及び核抽出液中に含まれるタンパク質網羅解析のためのHPLC-蛍光検出条件の検討で遺伝子操作前の細胞であるDT40細胞を用いることで、従来よりも1/3の培養期間で検討に用いることが可能となった。また、当初の予定では初年度で上記項目3までを行う予定だったが、実験を並行して遂行したこと、市販の抽出キットで再現性が取れないことで早めに実験を切り替えたことが功を奏し、当初の計画以上に進展していると考えられる。平成26年度途中に半年間の緊急入院をしたため、研究を継続することができなかった。
新規高分子量G蛋白質と結合分子群の機能協関および細胞内局在の動態

ミトコンドリアに局在する新規高分子量G蛋白質mOPA1について、結合蛋白を同定し、mOPA1が局在するミトコンドリアを断片化する機構について解析することにより、mOPA1の生理的機能を解明することを目的として研究を進め、以下の知見を得た。(1)酵母two-hybrid法により、mOPA1と相互作用する分子として、3量体G蛋白質調節因子であるRGS14、GABAA受容体alpha4サブユニット、moPA1自身のC末端断片、および数種の新規遺伝子を同定した。(2)moPA1がミトコンドリア形態に及ぼす作用を、2種類のミトコンドリアマーカーを使用して詳細に解析した。膜間部分は、内在性に発現するチトクロームC蛋白質の抗体染色によって標識し、マトリックスは、マトリックスヘ移行することが知られている緑色蛍光タンパク質(EYFP-mito)の遺伝子導入により標識した。その結果、マトリックスは主にリング状もし<は馬蹄形様の形状をしており、そのリング状構造の一部分に膜間部分とmOPA1とが共局在している様子が認められた。すなわち、mOPA1は遺伝子導入した細胞内においてミトコンドリア膜間部分に局在しミトコンドリア内膜に何らかの作用を与えることによりミトコンドリア断片化を導いていることが示唆された。(3)mOPA1の遺伝子導入により観察されるミトコンドリアの形態変化に、mOPA1のGタンパク質としての機能が関与するかどうかを検討するため、GTP結合モチーフに点変異を導入した変異体を用いて解析を行った。その結果、変異体を遺伝子導入した細胞においても、野生型の場合と同様にミトコンドリアが断片化されること、しかし野生型を導入した場合とは異なり、変異体と膜間部分マーカー、マトリックスマーカーの3者の局在はほぼ完全に一致することが明らかになった。マウス脳新規高分子量GTP結合タンパク質の機能解析を開始するにあたり、初年度は相互作用する蛋白質を同定することを目的に酵母two-hybrid法によるスクリーニングを行った。なお、本研究にて解析を行うマウス高分子量GTP結合タンパク質のヒトにおける相同分子が、遺伝性視神経萎縮の原因遺伝子であることが他のグループにより報告されOPA1と命名されたことより、以下マウスタンパク質をmOPA1と表記する。960アミノ酸よりなるmOPA1のほぼ全長に相当する部分(90-960の領域)をbaitとして用いて、マウス脳cDNAライブラリーを酵母two-hybrid法によってスクリーニングを行った。その結果、3量体Gタンパク質シグナル伝達系の調節因子であるRGSファミリーのサブタイプの一つであるRGS14、GABAA受容体サブユニットのサブタイプの1つである4サブユニット、mOPA1自身のC末端断片、および数種の新規遺伝子をmOPA1と相互作用する分子として同定することができた。欠失変異体を用いたtwo-hybrid法による検討により、mOPA1とRGS14間の相互作用はmOPA1のC末端付近に位置する645-885の領域と、RGS14の266-434の領域により行われていることが判明した。RGS14における相互作用する領域は3量体Gタンパク質のGTPaseを活性化するRGSドメインとは異なった領域であった。またmOPA1とGABAA受容体4サブユニット間においてはmOPA1の210-355の領域と、GABAA受容体4サブユニットのC末端付近において相互作用していることが判明した。次年度以降は神経細胞において、mOPA1タンパク質とこれら同定された結合分子群との細胞内分布と機能的意義をさらに解析していく計画である。

我々がマウス脳の神経細胞において高発現していることを明らかにした新規高分子量G蛋自質(mOPA1)は、そのヒトにおける相同遺伝子の欠損により遺伝性の視神経萎縮症が引き起こされることから、神経細胞の生存、維持に関する機能を果たしていることが示唆される。本課題においてはmOPAlTの果たす機能について、培養細胞を用いた発現系を用いて解析を行った。mOPA1はN末端にミトコンドリア輸送シグナルを有しており、遺伝子導入したCOS-7細胞内においてミトコンドリアに局在する。mOPA1が過剰発現することにより、Tube状の形態をしているCOS-7細胞のミトコンドリアは断片化し、小さな棒状もしくはリング状の形態に変化した。mOPA1のミトコンドリア内における局在をミトコンドリアの膜間部分およびマトリックスのマーカーとともに同時に観察したところ、小さなリング状になったマトリックスの一端に、mOPA1および膜間部分マーカーがVesicle状の局在を示している様子が認められた。さらに免疫電顕による解析により、mOPA1を発現する細胞においてはミトコンドリア内膜にあるべき特徴的なひだ(クリステ)構造が消失し、凝集して片寄った分布をしている膜間部分にmOPA1が局在していることが判明した。以上得られた結果より,mOPA1は遺伝子導入した細胞内においてミトコンドリア膜間部分に局在し、ミトコンドリア内膜に何らかの作用を与えることによりミトコンドリア全体の形態に影響を与え、ミトコンドリア断片化を導いていることが示唆された。他の何らかの蛋白質との相互作用により、その機能が修飾・制御される可能性も考えられるので、マウス脳よりmOPA1をbaitとして用いたtwo-hybrid法スクリーニングによって得られたクローンとの共発現によりmOPA1の機能が変化するかどうかについて、今後解析を行う。我々がマウス脳の神経細胞において高発現していることを明らかにした新規高分子量GTP結合タンパク質(mOPA1)は、N末端にミトコンドリア輸送シグナルを有し、COS-7細胞に遺伝子導入するとミトコシドリアに局在し、ミトコンドリアの断片化を引き起こすことをこれまでに明らかにしてきた。近年、ヒトにおける相同遺伝子が、遺伝性1型視神経萎縮症の原因遺伝子であることがポジショナルクローニングの手法により同定された。これまでに多くの家系調査により、遺伝病の原因となる変異が様々な部位に導入されていることが発見されてきている。これら変異の導入による機能変化についての知見はなく、本研究においては、疾患の原因となるアミノ酸点変異を導入したマウスクローンの変異体を作製し、培養細胞に発現させたときのミトコンドリア形態に与える影響について検討した。これまでに報告された疾患変異のうち、アミノ酸点変異に、由来するものは16種類存在する。mOPA1のアミノ酸配列において、疾患変異に相当する部位のアミノ酸はヒトと同一であったので、マウスクローンにおいて上記の点変異体をすべて作製し、COS-7細胞に遺伝子導入した。その結果、ミトコンドリア形態に与える影響は変異体間で違いが見られ、16種類の疾患変異体の表現型は以下の4グループに分けられた。(1)グアニン塩基への結合能を失った変異体と類似のもの、(2)GTPase活性を失った変異体と類似のもの、(3)C末端欠失変異体と類似のもの、(4)野生型mOPA1と類似のもの。