hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
時間差、音圧差、時間差・音圧差取引による補聴器、人工内耳の両耳聴の研究

補聴器と人工内耳による両耳聴について方向感が成立し得るものか研究した。対象は、両耳補聴器、片耳補聴器と反対側人工内耳、両側人工内耳の3群である。検査にはリオン社製方向感検査装置を用いた。両耳伝音難聴に対する骨導補聴器、両耳感音難聴に対する気導補聴器装用では両耳時間差も両耳音圧差も成立した。しかし片耳補聴器、片耳人工内耳装用の場合および両側人工内耳では両耳音圧差は成立したが両耳時間差は成立しなかった。これは中枢への到達に1msecの遅れが生じるためであろう。方向感検査装置を用いて500Hz Band noiseを検査音として下記の研究を行い、次の16の新しい知見を得た。1両側中高度感音難聴者では、両側気導補聴器下に時間差も音圧差も成立することがわかった。2両側中耳奇形による両側気導補聴器装用下では、時間差も音圧差も成立し、かつ感音難聴者の検査結果よりも閾値が低いことがわかった。3両側外耳道閉鎖症に対する両側骨導補聴器装用下では、時間差も音圧差も成立する例が多いが、閾値は高く、かつバラツキが多いことがわかった。44.片側人工内耳、反対側補聴器装用下では、時間差は±400μsecでは成立しないが、音圧差について成立することがわかった。人工内耳は片側でも両側でも時間差の成立は困難であるが、音圧差は成立する。両耳音圧差の認知機能を生かして音源定位やノイズ下の聴き取りの向上に貢献していると考えられる。5時間差・音圧差取引については、両側気導・両側骨導補聴下も成立する可能性を示したが、人工内耳を使う限りは成立しないことがわかった。6音楽の専門家の方向感検査を行い、非音楽家より時間差も音圧差も閾値が低いことを示した。平成25年度は、両側人工内耳手術を実施した症例を対象に2つの両耳聴の研究を行った。1.方向感検査法による両耳聴の成立の有無に関する研究:これまでと同様に、リオン社製方向感検査装置を用いて、両耳時間差、両耳音圧差について500Hzのバンドノイズを刺激音として調べた。その結果、a.両耳時間差はいずれの症例でも成立しなかった。B.両耳音圧差についてはいずれの症例でもコントロールに比べて閾値は高いが成立した。この2つとも両耳音圧差による能力の改善によるものであることがわかった。2.両耳分離能検査による両耳聴の成立の有無に関する研究:両耳分離能検査は、三桁の数字によるDichotic Listening法を用いて行った。人工内耳には誘導コイルを両耳に用いて行った。その結果、両側人工内耳装用下に成立することがわかった。ただし正答率は各耳50%以下で左右差については有意はなかった。この結果は、左右の耳から入った数字の音声情報は、脳の中で分離統合されることが明らかにされた。平成25年度は以上の他に、片側小耳症・外耳道閉鎖症の術後の患者に対して術側にカナル型補聴器を装用させ方向感検査を行い、両耳聴が成立するか否かプレリミナリーな研究を行った。その結果90%の患者では音圧差も時間差も成立することがわかった。恐らく時間差が成立するには、中耳・内耳が機能していることが必要条件であることが示唆された。両耳聴力について、両側高度難聴者に対して、補聴器と人工内耳の左右耳の組み合わせを、(1)両側気導補聴器、(2)片側気導補聴器vs反対側人工内耳、(3)両側人工内耳に分けて、a.両耳時間差認知能力、b.両耳音圧差認知能力、c.時間差・音圧差取引について成立するか否かを研究した。本年度はRION社製の自動方向感検査装置を用いた。さらに言語音の認知を、a.単音節、b.単語、c.文章に分けて単耳聴と両耳聴のそれぞれに分けて、その能力を評価した。その結果、(1)両側気導補聴器症例は両耳時間差も音圧差も時間差・音圧差取引も成立することがわかった。語音認知も片耳より両耳の方が向上することがわかった。(2)片耳気導補聴器、反対側人工内耳症例では、3つの検査法のうち、両耳音圧差だけで成立することがわかった。ただし、語音の認知は単音節も単語も文章も両耳聴の方が向上した。(3)両耳人工内耳症例でも3つの検査法のうち、両耳音圧差のみ成立した。語音の認知は単音節も単語も文章も両耳人工内耳では必ずしも向上しないことがわかった。

本年度の研究の結果、人工内耳による両耳聴は両耳時間差よりも両耳音圧差によって成立することがわかった。すなわち、人工内耳は蝸牛神経を刺激するものであるが、蝸牛神経のすべてを刺激するものではなく、人工内耳装用者にとっては部分的な蝸牛神経障害とみなすことができよう。補聴器だけの装用では両耳時間差の能力が保たれるのに対し、人工内耳では片耳装用でも両耳装用でもそのようにはならないことが今回世界に先駆けて証明することができた。補聴器と人工内耳の組み合わせで、なぜ語音認知が向上するかその機序の証明は次年度の研究目標である。本研究は2年間で終了する見込みで応募し幸い採択され、直ちに研究をスタートした。しかし研究対象の症例が1年目は十分な数でなく、2年目になって次第に増え始めた。1年目に研究設備は整備し検査自体は高いレベルで可能になっている。現在、test-retestを各症例ごとに進めており、統計学的に信頼できる数にするには、平成25年3月末までには不足で、現在のところ、平成25年度後半まで必要な症例数の研究が終了する見込みである。本研究はRION社製の自動方向感検査を用いたため限界があった。近く新しい両耳聴の測定装置を使える見込みであり、より正確な両耳聴検査が可能な見込みである。この半年間、既に片側人工内耳手術を受けた成人並びに小学生が両側人工内耳装用を希望し、非術側の手術を希望する例が増加している。既に両側人工内耳手術を受けた3例の成人は、われわれ聴覚研究者が気づかない利点について体験報告をしており、これをもとに両耳分離能、両耳合成能の成立の有無について研究を推進予定である。研究の成果は平成25年11月にトルコのアンタルヤで開催される第29回Politzer Society Meetingで発表する予定である。その内容を論文としてActa Otolaryngologicaに投稿予定である。人工内耳患者については、術前の(1)裸耳、(2)両耳気導補聴器下に方向感が成立するか調べる。術後の(3)片耳補聴器、反対側人工内耳装用、(4)両耳人工内耳装用についても方向感が成立するか調べることで、人工内耳下の両耳聴の中枢機序をさらに解明する。本研究の成果を発表するための海外出張旅費、英文論文の校正、統計処理のためのソフトウェア等の消耗費として使用する予定である。本研究の方法についてテキストを作成し、今後の研究者のための参考書とする。研究成果を発表するための学会への参加費並びに旅費、検査に必要な消耗品等で使用する予定である。
O^6メチルグアニンDNA傷害による細胞死誘導の作用機作

本研究は、ミスマッチ修復(MMR)機構の初期に働くMLH1とMSH2タンパク質が、異常塩基O^6-メチルグアニンの引き起こす細胞死において作用する機構を、KOマウス由来の様々な細胞を用いて明らかにするのが目的である。(成果1)Mgmt^<-/->Mlh1^<+/->マウス間の交配によりMgmt^<-/->Mlh1^<+/+>, Mgmt^<-/->Mlh1^<-/->, Mgmt^<-/->Mlh1^<-/->の細胞を樹立して以下のような成果をあげる事ができた。一方、Mgmt^<-/->Msh2^<+/->マウス間の交配からは二重欠損マウスを得る事ができなかった。原因は不明だが、引き続き交配を続け、目的の細胞株の樹立を図りたい。(成果2)これまではアルキル化剤として化学発がん剤であるMNUを用いて研究を進めてきた。一方、アルキル化剤の持つ強力な致死作用を利用した抗がん剤は臨床現場で広く使われているが、その致死作用のメカニズムには不明な点が多い。メチル基を転移する抗がん剤ダカルバジンとクロロエチル基を付加する抗がん剤ACNUを研究対象に取り上げ、MLH1欠損細胞を用いて、ダカルバジンによる細胞死や突然変異の誘導にはMMR系が関与するが、ACNUの致死作用にはMMR系は無関係であることを明らかにした。(成果3)アルキル化剤が誘導する細胞死ではミトコンドリア経路が重要な役割を演じている事をcaspase-3活性化のための足場蛋白質であるApaf-1欠損細胞を用いて証明した。現在、ミトコンドリア活性化がMMR機構に依存するか否かを、MLH1欠損細胞を用いて解析中である。(成果4)ヒトがん細胞において、MMR複合体を免疫沈降法で同定する事に成功した。現在、同様な実験をマウス変異細胞で試みている。遺伝学的に明解な性質を持った細胞で生化学的研究を展開する事により、MMR複合体の機能をより深く解析したい。本研究は、ミスマッチ修復(MMR)機構の初期に働くMLH1とMSH2蛋白質が持つ、異常塩基O^6mGが引き起こす細胞死における作用機作を、KOマウス由来の様々な細胞を用いて明らかにするのが目的である。(成果1)Mgmt^<-/->Mlh1^<+/->間マウスおよびMgmt^<-/->Msh2^<+/->マウス間の交配から得られる胎児より、合計6種類(Mgmt^<-/->Mlh1^<+/+>,Mgmt^<-/->Mlh1^<+/->,Mgmt^<-/->Mlh1^<-/->,Mgmt^<-/->Msh2^<+/+>,Mgmt^<-/->Msh2^<+/->,Mgmt^<-/->Msh2^<-/->)の線維芽細胞を収集しつつある。このうちいくつかのものについては、継代を続け不死化した細胞も樹立しつつある。このような初代細胞や自然形質転換細胞が示すアルキル化剤に対する応答を、これまでに使用してきたlargeT抗原による形質転換株細胞の示すそれと比較する。

(成果2)これまではアルキル化剤として化学発がん剤であるMNUを用いて研究を進めてきた。一方、アルキル化剤の持つ強力な致死作用を利用した抗がん剤は臨床現場で広く使われているが、その致死作用のメカニズムには不明な点が多い。そこでメチル基を転移する抗がん剤ダカルバジンとクロロエチル基を付加する抗がん剤ACNUを研究対象に取り上げ、その作用機構をMMR系の視点から解析中である。これまでに、ダカルバジンによる細胞死にはMMR系が関与するが、ACNUの致死作用にはMMR系は無関係であることを示すデータが得られている。今後は各々の抗がん剤が示す作用機作の違いを細胞死と突然変異誘導の2つの視点より詳細に解析して行く。本研究は、ミスマッチ修復(MMR)機構の初期に働くMLH1とMSH2タンパク質が、異常塩基O^6-メチルグアニンの引き起こす細胞死において作用する機構を、KOマウス由来の様々な細胞を用いて明らかにするのが目的である。(成果1)Mgmt^<-/->Mlh1^<+/->マウス間の交配によりMgmt^<-/->Mlh1^<+/+>,Mgmt^<-/->Mlh1^<+/->,Mgmt^<-/->Mlh1^<-/->の細胞を樹立して以下のような成果をあげる事ができた。一方、Mgmt^<-/->Msh2^<+/->マウス間の交配からは二重欠損マウスを得る事ができなかった。原因は不明だが、引き続き交配を続け、目的の細胞株の樹立を図りたい。メチル基を転移する抗がん剤ダカルバジンとクロロエチル基を付加する抗がん剤ACNUを研究対象に取り上げ、MLH1欠損細胞を用いて、ダカルバジンによる細胞死や突然変異の誘導にはMMR系が関与するが、ACNUの致死作用にはMMR系は無関係であることを明らかにした。(成果3)アルキル化剤が誘導する細胞死ではミトコンドリア経路が重要な役割を演じている事をcaspase-3活性化のための足場蛋白質であるApaf-1欠損細胞を用いて証明した。現在、ミトコンドリア活性化がMMR機構に依存するか否かを、MLH1欠損細胞を用いて解析中である。(成果4)ヒトがん細胞において、MMR複合体を免疫沈降法で同定する事に成功した。現在、同様な実験をマウス変異細胞で試みている。遺伝学的に明解な性質を持った細胞で生化学的研究を展開する事により、MMR複合体の機能をより深く解析したい。
胸部大動脈瘤治療における血管内挿型人工血管のシミュレーションシステムの開発

胸部大動脈瘤の破裂予防の手段として臨床応用が進んでいる血管内挿型人工血管(ステントグラフト)を用いた血管内手術は、その成績を安定させる上でステントグラフトの緻密な設計が極めて肝要である。本研究では最良のステントグラフトを設計、作成するうえで重要なシュミレーションシステムの開発を行った。平成15年度に68人、16年度に30人の患者の同意を得て収集した3次元CTを用いて、現有設置されている画像構築システムで描写した胸部大動脈瘤像をもとにステントグラフトを設計、作製し、3次元CTより実体化した光硬化樹脂モデルを用いて作製したステントグラフトのフィッティングの良し悪しをデーターとして蓄積した。また、生体の血流に近似した水流回路内におけるステントグラフトの瘤閉鎖効果を確認し、くわえて、既に臨床の場でステントグラフトによる治療を受けられた患者の長期間でのステントグラフトの経年変化を確認することで耐久性に関するデーターも蓄積した。その結果、瘤形状およびそれにフィットするステントグラフトのパターンは瘤中枢側部位で4パターン、瘤末梢側部位で3パターンとなり、それぞれの組み合わせで合計12パターンとなった。繰り返された改良によってシュミレーションシステムの精度は向上し、ステントグラフトの動脈屈曲への追従性、固定性、密着性も向上し、本システムの有効性は極めて高いものとなった。瘤の形状とステントグラフトをパターン化することでステントグラフトの作製は容易になり、動脈瘤切迫破裂といった緊急治療を要する患者に対してもより迅速な対応が可能となった。また、パターンを逸脱するような形状の動脈瘤であっても、本システムを用いることでステントグラフトの設計が簡便になった。臨床においても従来の診断法に加えてこのシステムを中心にステントグラフトを作製し、より安全で確実な治療が可能となった。68例の患者の3次元CTから現有設置されている画像構築システムを用いて胸部大動脈瘤像をコンピューター上に描写し、それらを血管の屈曲形状や分枝の位置、病変部の形状を考慮して10パターンの形状に絞り込み、血管内挿型人工血管(ステントグラフト)をそれらに合わせてコンピューター上で設計し、同様に人工血管の形状もパターン化したうえで実際にそれらの人工血管を作成した。パターン化されたそれぞれの血管形状を光硬化樹脂モデルとして実体化し、作成した人工血管を実体モデル内に留置し、またフロイド液を用いた水流回路を用いてそのフィッティング状態を観察しデーターを蓄積した。データーの蓄積にはフィッティングの良し悪しをポイント化することで明確化し、プラスポイントとなるものは設計基準に組み入れ、マイナスポイントとなるものは設計基準から除外することで設計の精度を向上させた。これらのデーターから血管形状が既成のパターンに当てはまるものであれば、充分な精度を持った人工血管の設計が患者のCTをもとにコンピューター上で行うことが可能となった。今年度末に施行した最終的な水流実験では、屈曲への追従性、固定性、密着性が極めて優れた人工血管の作成が本シュミレーショシシステムを用いることで完全に行えるようになった。臨床においても従来の診断法に加えてこのシステムを中心に人工血管の設計および作成を行い、98%以上の初期成功率を得た。今後のさらなるデーターの蓄積に伴い、パターンの見直しや追加、また作成技術を改善することでその精度をさらに向上させることが可能である。本年度も平成15年と同様の方法でデーターの蓄積を継続し、血管内挿型人工血管のシュミレーションシステムを完成させた。30人の患者の同意を得て収集した

3次元CTを用いて、現有設置されている画像構築システムで胸部大動脈瘤像をコンピューターモニター上に描写し、昨年度にパターン化した10種類の動脈瘤形状のいずれかにそれぞれの動脈瘤を合わせ、そのパターンにあった血管内挿型人工血管(ステントグラフト)を設計、作製し、収集した3次元CTより実体化した光硬化樹脂モデルを用いて作製したステントグラフトのフィッティングの良し悪しを確認してポイント化し、昨年に追加してデーターを蓄積した。また、生体の血流に近似した水流回路内でもステントグラフトの瘤閉鎖効果を確認し、瘤破裂の原因となる瘤内血流が消失するようにステントグラフトの構造をさらに改良した。くわえて、既に臨床の場でステントグラフトによる治療を受けられた患者の追跡調査により、CTや単純X-Pから長期間でのステントグラフトの経年変化を確認し、耐久性に関する情報もデーターとして蓄積した。その結果、昨年度の10パターンを見直すことで、最終的に瘤形状およびそれにフィットするステントグラフトのパターンは瘤中枢側部位で4パターン、瘤末梢側部位で3パターンとなり、それぞれを組み合わせることで合計12パターンとなった。昨年度以上にシミュレーションシステムの精度は向上し、ステントグラフトの動脈屈曲への追従性、固定性、密着性はさらに向上し、本システムの有効性は極めて高いものとなった。臨床においても従来の診断法に加えてこのシステムを中心にステントグラフトを作製し、より安全で確実な治療が可能となった。
小脳髄芽腫の腫瘍形成における分子機構の解析

脳腫瘍は小児の固形腫瘍として最も発生頻度が高く、その中でも髄芽腫は悪性脳腫瘍として最も重要な腫瘍である。最近の分子生物学の進歩とTurcot症候群とGorlin症候群という2つの髄芽腫を先天的に発症する家族性疾患の解析に伴い、小脳の顆粒細胞由来の脳腫瘍である髄芽腫はWnt signalとHedgehog signalの異常によって発生することが判明したが、その分子機構の詳細は未だ不明である。一方、近年ヒトゲノム計画の進展により、ヒトゲノムデータベースはほぼ完成し、それに伴いヒトの遺伝子の総体は判明しつつある。現在の課題はこれら同定された遺伝子群のどれが様々な疾患に関与しているかを解析することである。本研究ではまずヒト髄芽腫組織を用い、そのmRNAを抽出し、正常ヒト小脳組織との間でSuppression Subtractive Hybridization法を用いて髄芽腫のSubtractiveライブラリーを作成した。本ライブラリーをスクリーニングし髄芽腫で特徴的に発現する遺伝子群を同定したところ、Drosophila BarH-like 1のmammalian homologueであるBARHL1,neural tube吻側部のmastergeneといわれるhomeobox gene OTX2,神経細胞のneuriteの伸展に関与するといわれるUnc33-like protein (ULIP),neuronatinなどの発生過程のrhombic lipや小脳外胚細胞において発現し機能している発生関連遺伝子群、the nuclear matix protein NRP/B (ENC1),SOX4などのWnt signalを構成する遺伝子群、SAM68,CROPなどの腫瘍関連遺伝子群などこれまで本腫瘍への関与が指摘されていなかった多くの遺伝子群が同定された。さらにHedgehog signalに異常を持つPTCノックアウトマウスに発生する髄芽腫を用いて同様の解析を行い、G1サイクリンの一つであるcyclin D2,神経幹細胞に発現するRNA binding proteinであるMusashi-1,Protein phosphataseの主要なインヒビターの一つであるProtein phosphatase2A inhibitor-2 (I-2PP2A),C eleganceにおいて最初に同定され、Axonの伸長や神経細胞の生存にも関与していると言われるUnc5H4(D),発生過程の胸腺のgrowthfactorでもあるthymopoietinなどが新たに同定された。さらに35例の髄芽腫症例の腫瘍サンプルにおいてこれらの同定された遺伝子群の発現をRT-PCRにて半定量的に調べたところ2/3以上の多くの症例で高発現していることが判明した。また約20種類以上の様々な人の癌のCell lineにおいてこれらの遺伝子群の発現を解析したところ、BARH1,OTX2,neuronatin, Unc5H4などで髄芽腫特異的な発現が証明された。これら髄芽腫特異的遺伝子群は髄芽腫の腫瘍形成機構、腫瘍の分化形質など髄芽腫の細胞学的特性の決定に重要な役割を果たしているものと推測されたが、これらの遺伝子群の本腫瘍における詳細な機能解析に関しては今後の課題として残された。

また約20種類以上の様々な人の癌のCell lineにおいてこれらの遺伝子群の発現を解析したところ、BARH1,OTX2,neuronatin, Unc5H4などで髄芽腫特異的な発現が証明された。これら髄芽腫特異的遺伝子群は髄芽腫の腫瘍形成機構、腫瘍の分化形質など髄芽腫の細胞学的特性の決定に重要な役割を果たしているものと推測されたが、これらの遺伝子群の本腫瘍における詳細な機能解析に関しては今後の課題として残された。小脳の顆粒細胞由来の脳腫瘍である髄芽腫はWnt signalとHedgehog signalの異常によって発生することが判明したがその下流遺伝子群の詳細は未だ不明である。一方、近年ヒトゲノム計画の進展により、ヒトゲノムデータベースはほぼ完成しつつある。当初の予定では初年度よりマウスモデルを用いて解析を行う予定であったが、未完成なマウス等のモデル動物の遺伝子データベースより、より完全なヒト遺伝子データーベースを活用する方が有利と考え、初年度よりヒトの脳腫瘍を用いて解析を行った。初年度:ヒト髄芽腫組織を用い、そのmRNAを抽出し、正常ヒト小脳組織との間でsubtractive hybridizationを行い、ライブラリーを作成した。さらにこのライブラリーをスクリーニングして、髄芽腫で特徴的に発現する遺伝子群の同定を行った。ライブラリー作成前に、腫瘍の特徴を調べるため、zic,Gli等を含めた様々な遺伝子の発現解析したところ、本腫瘍はWnt signalの異常が推測された。本ライブラリーをスクリーニングし、髄芽腫で特徴的に発現する遺伝子群を同定したところ、BARH1,ULIP,neuronatinなどの発生過程の小脳外胚細胞において発現する遺伝子群、ENC1,SOX4などのWnt signal下流遺伝子群、SAM68,CROPなどの腫瘍関連遺伝子群が同定された。現在ヒトcDNA arrayを用いて腫瘍に優位に発現している遺伝子群を解析し、subtractive cloningの結果と比較検討している。来年度はHedgehog signalに異常を持つ腫瘍を用いて同様の解析を行い、さらにマウスモデルとの比較検討も予定している。脳腫瘍は小児の固形腫瘍として最も発生頻度が高く、その中でも髄芽腫は悪性脳腫瘍として最も重要な腫瘍である。最近の分子生物学の進歩とTurcot症候群とGorlin症候群という2つの髄芽腫を先天的に発症する家族性疾患の解析に伴い、小脳の顆粒細胞由来の脳腫瘍である髄芽腫はWnt signalとHedgehog signalの異常によって発生することが判明したが、その分子機構の詳細は未だ不明である。一方、近年ヒトゲノム計画の進展により、ヒトゲノムデータベースはほぼ完成し、それに伴いヒトの遺伝子の総体は判明しつつある。
オサムシの進化における形態多様化の不連続性とタイプスイッチングの検証

平行放散進化は、はじめはオオオサムシ亜属で見いだされた現象だが、その後カブリモドキ亜属をはじめ、クビナガオサムシ亜属やクロナガオサムシ種群でも同様な現象が見いだされている。このことから、平行放散進化はオサムシの多様化の過程で一般的にみられる現象なのではないかと推察している。最近我々は、カブリモドキ亜属においても同様の現象が見られることを見いだした。この現象はアオカブリモドキとヤンコースキーカブリモドキのいう一見して別種と判断できる種間で起こっている。本研究は、このカブリモドキ亜属に見られる形態多様化の過程を再現し、「平行放散進化説」と「タイプスイッチング仮説」を検証することを目的としている。今年度は、ロシア・沿海州・ウラジオストック周辺でクビナガオサムシとカブリモドキの採集を行った。これらのサンプルのND5遺伝子を分析し、韓国や中国のサンプルと比較したところ、これまでと同様に離れた地域に生息している同種より、同一地域に生息している別種の方が近縁であるという結果が得られた。これらの解析に加え、日本産オオオサムシ亜属について、核のITS領域の塩基配列を決定し、系統関係を推定した。ITS領域から推定された系統関係はミトコンドリアのND5遺伝子から推定された系統関係と大きく異なっており、mtDNAのintrogressionの可能性が示唆された。また、現在独立種とされているいくつかの種は明らかに過去の交雑由来であることが明らかとなった。今年度は、韓国南部の智異山と北部の五台山、雪嶽山周辺でカブリモドキの採集を行った。これらのサンプルのND5遺伝子を分析したところ、これまでと同様に離れた地域に生息している同種より、同一地域に生息している別種の方が近縁であるという結果が得られた。また、この現象を詳細に調べるためには、韓国南西部のサンプルが必要であることが明らかとなった。来年度の調査地は中国のため日本側で調査を実施することはできないが、今後韓国側の共同研究者が同地のサンプルを集中的に採集することになった。なお、核の28SrRNA遺伝子の塩基配列を調べたが、アオカブリモドキとヤンコースキーカブリモドキ種内はおろか種間でもで全く差が見られず、mtDNAのintrogressionの有無を確認することはできなかった。今年度は、中国四川省北部と隣接する甘粛省南部でカブリモドキの採集を行った。これらのサンプルに海外共同研究者の白が採集した韓国南西部のサンプル、研究協力者の永幡が採集したロシア極東地域のサンプルを加えND5遺伝子による系統解析を実施した。

その結果、カブリモドキ亜属は、大きく3つのグループに分かれることが明らかとなった。各グループ内の種構成を見てみると、ほとんどの種が1グループに属している一方で、アオカブリモドキとヤンコフスキィカブリモドキはどのグループにも見られ、容易には解釈できないような系統関係を形成していた。そこでITS1領域の塩基配列を調べ核のDNAによる系統解析を試みたが、ITS1は同一個体内でもリピートユニット間で多型が見られるためダイレクトシーケンシングでは一部のサンプルでしか塩基配列を特定することができなかった。また塩基配列を確定できた領域においてもほとんど変異がみられなかったため、系統解析を実施することは困難であった。しかし塩基の挿入や欠失の位置から考えると、少なくともアオカブリモドキに関しては単系統をサポートするような結果が得られた。平行放散進化は、はじめはオオオサムシ亜属で見いだされた現象だが、その後カブリモドキ亜属をはじめ、クビナガオサムシ亜属やクロナガオサムシ種群でも同様な現象が見いだされている。このことから、平行放散進化はオサムシの多様化の過程で一般的にみられる現象なのではないかと推察している。最近我々は、カブリモドキ亜属においても同様の現象が見られることを見いだした。本研究は、このカブリモドキ亜属に見られる形態多様化の過程を再現し、「平行放散進化説」と「タイプスイッチング仮説」を検証することを目的としている。今年度はまず大陸のサンプルが必要だったため、ロシアのウラジオストック周辺でアオカブリモドキとヤンコフスキィカブリモドキを採集した。ついで、カブリモドキと同様の現象が認められるアイヌキンオサムシについて検討するため、北海道においてアイヌキンオサムシを採集した。近縁種を加えてミトコンドリアND5遺伝子の分子系統を調べたところ、頭部の形態がかなり特異なクバーニュカブリモドキを含めて、カブリモドキ亜属全体は単系統としてまとまった。カブリモドキ亜属内での分岐を見てみると、分岐の開始はマイマイカブリの場合とほぼ同じおよそ1400万年前で、まず大きく3つのグループに分かれることが明らかとなった。このことより、カブリモドキに見られる形態の多様化は、マイマイカブリで見られる"静の進化"とは対照的に、極めて短期間におこった現象と考えられた。一方核のDNAに関しては、ITS領域、Wingless遺伝子等について検討したが、ND5遺伝子以上に複雑な関係となり、各種間の系統関係は全く推定できなかった。
B中間子物理とニュートリノ物理による新素粒子模型の探求

摂動的QCD処方を用いてB中間子がπ,ρ中間子ヘレプトンを伴った崩壊を行なう際の形状因子を計算した.結果は格子QCDやQCD総和則などの他の手法による計算とよい一致を示し,かつそれらの計算を補うものが得られた.この結果をD中間子への準レプトン崩壊にも適用し,(B中間子質量)≫(D中間子質量)≫(QCDスケール)という階層性の下に主要部分を計算した.結果はBファクトリー実験で得られたデータとよい一致を示し,摂動的QCD処方がD中間子という比較的重いハドロンに対しても有効であることが示された.またB→D_sπ崩壊へも摂動的QCD処方を適用して分岐比を求め,得られた結果とBファクトリー実験で得られたデータを比較することにより,素粒子標準模型における重要なパラメータの一つである小林・益川行列要素|V_<ub>|を求められることを示した.|V_<ub>|はレプトンを伴うB→π,ρ遷移の研究からも得られるが,両者を比較することで素粒子模型のチェックや摂動的QCD処方の妥当性を知ることができた.他のハドロンへの2体崩壊にもこの計算法を発展させる計算が現在進行中である.B中間子崩壊におけるCP非保存の初期の測定結果が素粒子標準模型による予言よりも大きめの値を出したことを受け,そのような大きなCP非保存を与えうる理論の可能性としてleft-right模型をとりあげて詳細な計算を行ない,右巻きカレントに結合するWボソンが重くても(1-10TeV)実験結果を再現しうることを示した.left-right模型には右巻きニュートリノが必然的に含まれており,その存在は実験で確認されたニュートリノ質量の問題と大きく関わっている.クォーク部分でのフレーバー混合行列の制限がこの研究によって解析されたので,これとレプトン部分とのつながりを今後考察することでニュートリノ振動について新しい知見が得られるものと思われる.B中間子崩壊の摂動的QCDによる分岐比の計算では、これまでの結果とよく一致し、かつ、計算時間を大幅に短縮したコンピュータ計算を行うことができた。今後は、プログラムの改良と、計算する対象をひろげることをめざし、B中間子のハドロンへの2体崩壊を理論的に精度よく求める研究を充実させていく予定である。ニュートリノ物理に関しては、興味ある実験データが着々と蓄えられているので、現在はそれらのデータの収集と整理に努めている。今後、まとまったデータをもとに種々の素粒子模型の検証を行っていく予定である。摂動的QCD処方を用いてB中間子がπ,ρ中間子ヘレプトンを伴った崩壊を行なう際の形状因子を計算した.結果は格子QCDやQCD総和則などの他の手法による計算とよい一致を示し,かつそれらの計算を補うものが得られた.この結果をD中間子への準レプトン崩壊にも適用し,(B中間子質量)≫(D中間子質量)≫(QCDスケール)という階層性の下に主要部分を計算した.結果はBファクトリー実験で得られたデータとよい一致を示し,摂動的QCD処方がD中間子という比較的重いハドロンに対しても有効であることが示された.またB→D_sπ崩壊へも摂動的QCD処方を適用して分岐比を求め,得られた結果とBファクトリー実験で得られたデータを比較することにより,素粒子標準模型における重要なパラメータの一つである小林・益川行列要素|V_<ub>|を求められることを示した.|V_<ub>|はレプトンを伴うB→π,ρ遷移の研究からも得られるが,両者を比較することで素粒子模型のチェックや摂動的QCD処方の妥当性を知ることができた.他のハドロンへの2体崩壊にもこの計算法を発展させる計算が現在進行中である.B中間子崩壊におけるCP非保存の初期の測定結果が素粒子標準模型による予言よりも大きめの値を出したことを受け,そのような大きなCP非保存を与えうる理論の可能性としてleft-right模型をとりあげて詳細な計算を行ない,右巻きカレントに結合するWボソンが重くても(1-10TeV)実験結果を再現しうることを示した.left-right模型には右巻きニュートリノが必然的に含まれており,その存在は実験で確認されたニュートリノ質量の問題と大きく関わっている.クォーク部分でのフレーバー混合行列の制限がこの研究によって解析されたので,これとレプトン部分とのつながりを今後考察することでニュートリノ振動について新しい知見が得られるものと思われる.B中間子の準レプトン崩壊の形状因子の計算に、中間子波動関数の高次ツイストの効果とthrethould resummentionの効果を新たに加えた。結果は実験データや他の理論とよい整合性のあるものを得ることができた。さらにB中間子がDs中間子とπ中間子に二体崩壊する分岐比を、同様の効果を取り入れて求めた。この結果は現在進行中のB中間子工場での実験結果の解析にも用いられ、小林・益川行列のub要素に対する制限が得られている。これらの結果は「第4回B中間子物理とCPの破れに関する国際会議」で発表され、会議の報告集に掲載予定である。同様の解析を他の崩壊様式についても行う計算が現在進行中であり、近いうちに発表できる見込みである。次世代B中間子物理実験の将来計画に関する研究も同時進行させており、現在の施設では測定困難なB中間子崩壊が将来観測されるようになった場合に、どのような解析を行なえば、新素粒子模型の探求に役立つかを検討している。

神岡のニュートリノ実験施設で平成13年度より稼働を開始するカムランド検出器を用いた場合に、原子力発電所から出てくるニュートリノがどのような割合で検出されるかの予備的な計算を行なった。ニュートリノ混合行列のパラメータを、他の実験からの制限も考慮して、今後どれほど精密に決定していくことができるかを検討した。摂動的QCD処方を用いてB中間子がπ,ρ中間子ヘレプトンを伴った崩壊を行なう際の形状因子を,中間子波動関数の高次ツイストの効果とthrethould resummentionの効果を加えて計算した.結果は格子QCDやQCD総和則などの他の手法による計算とよい一致を示し,かつそれらの計算を補うものが得られた.今後はこの結果をD中間子への準レプトン崩壊やハドロンへの2体崩壊に発展させる計算が現在進行中である.KEKでのB中間子崩壊におけるCP非保存の測定結果が素粒子標準模型による予言よりも大きめの値を出したことを受け,そのような大きなCP非保存を与えうる理論の可能性としてleft-right模型をとりあげて詳細な計算を行ない,右巻きカレントに結合するWボソンが重くても(1-10TeV)KEKの実験結果を再現しうることを示した.神岡のニュートリノ実験施設で今年度に稼働を開始したカムランド検出器での太陽ニュートリノや原子力発電所から出てくるニュートリノの量の測定について,ニュートリノ混合行列にCP非保存が存在する場合に測定されるニュートリノの量がどう変化するかの理論的見積もりを行なった.今後のデータと照合しつつ来年度に細部をつめる予定である.摂動的QCD処方を用いてB中間子がD^<(*)>中間子へレプトンを伴った崩壊を行なう際の形状因子を,以前に行なったβ→π,ρ遷移形状因子の計算手法を発展させて,(B中間子質量)》(D中間子質量)》(QCDスケール)という階層性の下に主要部分を計算した.結果はBファクトリー実験で得られたデータとよい一致を示し,摂動的QCD処方がD中間子という比較的重いハドロンに対しても有効であることが示された.この結果をB→Dπ,B→DKのハドロンへの2体崩壊に発展させる計算が現在進行中である.B→D_sπ崩壊の分岐比を摂動的QCD処方に基づいて求め,得られた結果とBファクトリー実験で得られたデータを比較することにより,素粒子標準模型における重要なパラメーターの一つである小林・益川行列要素|V_<ub>|を求められることを示した.|V_<ub>|はレプトンを伴うB→π,ρ遷移の研究からも得られるが,両者を比較することで素粒子模型のチェックや摂動的QCD処方の妥当性を知ることができる.
世界の大地震のアスペリティマップ -アスペリティの地域性とテクトニクスの関係-

最近起こった地震については場所を選ばず,できるだけ準リアルタイムで解析していった.過去の地震については,今回は特に北海道,千島,パプアニューギニア,アリューシャンで起こった地震について解析した.1980年代以前についてはWWSSNの記録しかないのでそれらを掘り起こし解析を行った。地震計の特性としては現在の広帯域地震計に比べ帯域が狭いが、現在の解析と比較することができる十分な結果を得ることができた。その結果,千島弧ではたびたびM7を超える巨大地震が起きており、ほぼ30年の間を置いて同じアスペリティが破壊していたらしいこと,パプアニューギニアでは横ずれ地震の背後に隠れていた正断層地震が津波を引き起こしていた可能性があることなどがわかった。北海道太平洋側地域についてはM7以上の地震すべての解析を行った。その結果、北海道のプレート境界地震について、プレートの形状(または位置)とアスペリティのサイズに相関があることがわかってきた。またこれまで余震分布から千島弧では大地震が埋め尽くすように起こっていると考えられていたが、アスペリティは離散的に存在していて、余震など小地震が起きやすい地域がその間に存在しているらしいこともわかってきた。また2003年に起きた十勝沖地震は1952年十勝沖地震のアスペリティ(の1つ)と合致することがわかった。このことから2003年十勝沖地震は1952年の再来地震であることが言えた。内陸の活断層についての解析も行った。2001年11月14日の崑崙地震では全長400kmに及ぶ地震断層が現れた。観察された断層は大きく4つのセグメントからなり、すべり量は極端に不均一であった。この断層すべりは地震波解析によって得られたモーメント解放分布と良い一致を示した。同様のことが、2002年11月4日のアラスカ・デナリ地震でも示された。世界のアスペリティマップを作成するため、今年度はまず解析対象とする地震のリスト作成を行った。解析可能な1962年以降に世界で起こった地震で様々なカタログ、過去の解析を基にM7.5以上あるいはM7クラスでも重要そうな地震をリストアップした。これらのリストを基に1977年以降の267地震に対してデジタル記録の収集を行った。さらに千島列島域に関してはマイクロフイルム化されているアナログ記録の収集も行った。今年度はあまり地域を選ばず最近の地震からさかのぼって解析を行った。一方北海道太平洋側地域についてはM7以上の地震すべての解析を行った。その結果、北海道のプレート境界地震について、浅い部分ではアスペリティの大きな地震が起こるのに対し、プレートの沈み込み角が急になっている部分ではM7程度の比較的規模の小さい地震しか起きていないなど、プレートの形状(または位置)とアスペリティのサイズに相関があることがわかってきた。またこれまで余震分布から干島弧では大地震が埋め尽くすように起こっていると考えられていたが、アスペリティは離散的に存在していて、余震など小地震が起きやすい地域がその間に存在しているらしいこともわかってきた。

今年度は千島弧、パプアニューギニア、アラスカーアリューシャン地域に重点的をおいて解析を行った。1980年代以前についてはWWSSNの記録しかないのでそれらを掘り起こし解析を行った。地震計の特性としては現在の広帯域地震計に比べ帯域が狭いが、現在の解析と比較することができる十分な結果を得ることができた。千島弧ではたびたびM7を超える巨大地震が起きており、ほぼ30年の間を置いて同じアスペリティが破壊していたらしいことがわかった。このことからここでのseismic coumpingは100%と考えられる。今回新たに問題となったことは震源の位置、つまり破壊開始点の重要性である。が、日本国内と違い地域によって決定精度などに問題がある場合がある。今回はUSGSの震源またはISCの震源を元に解析を行ってきた。震源債決定等も行ってみたが、構造等の問題もあり深さまでをしっかり決めることにはいろいろと問題があることがわかった。今後アスペリティ分布を議論するに当たって、破壊開始点の位置について吟味する必要性がある。次回の検討課題としたい。一方北海道太平洋側地域についてもさらに解析を行った。2003年に起きた十勝沖地震は1952年十勝沖地震のアスペリティ(の1つ)と合致することがわかった。このことから2003年十勝沖地震は1952年の再来地震であることが言えた。今年度はもう少し多くの地域の解析を分担者である故菊地正幸と行うはずであったが、病に倒れてしまい、共同研究者を失ってしまった。そのため全地域での解析を行うことはできなかった。
古代地中海世界における自然理解と宗教観

便宜上、研究対象となった古代地中海世界を時代別に「1.古代ギリシャ」「2.旧約時代のイスラエル」「3.新約時代の地中海世界」「4.古代ローマ」「5.初期ビザンツ時代」という大区分に分割し、各時代ごとに明らかになった「自然理解と宗教観」の全体像を記すことにしたい。まず、「1.古代ギリシャ」においては、その神話的世界観のなかに、例えば季節の変化が自然界における死と再生の現れとして捉えられるなど、古代人特有の宗教的認識が認められる(水谷)。また神話的表徴による思索の中で人間に内在する霊魂の神性に注目するプラトンから、その弟子アリストテレスへの移行期において、自然界に対する科学的認識が高まるとともに、形而上学が宗教的な意味を担うようになる(山本)。次に「2.旧約時代のイスラエル」では、特に出エジプト期や預言者たちの時代において、「火」の形で神が顕現を果たすという認識が生まれるとともに、歴史を通して神は自己の意思を実現するという神学が展開される(宮本)。そして「3.新約時代の地中海世界」では、父なる神のひとり子、救い主イエス・キリストは自然界のロゴスの受肉体であるとするヨハネ神学に代表されるように、贖罪者の到来により自然界にまでおよぶ神の救済意思が完遂されたというキリスト教神学が成立する(大貫)。そして「4.古代ローマ」においては、古代ギリシャからの世界観が継承される一方、ローマ帝国という政治的な機構へのキリスト教の浸透とともに、自然理解は人間中心的なものへと変貌を遂げていく(本村、秋山)。そして「5.初期ビザンツ時代」にあっては、以上二つのヘレニズム的そしてヘブライズム的な思潮が東ローマ帝国の中で止揚され、次第に時代はキリスト教中世期に向かい、諸建築物や芸術活動などに見出されるように、典礼行為を通して人間が聖霊を内在させることによって、自然界に対してより高次の文化的対話が試みられるようになる(秋山)。便宜上、時代別に「1.古代ギリシア」「2.旧約時代のイスラエル」「3.新約時代のイスラエル」「4.古代ローマ」「5.ビザンツ時代」という大区分に分割し、各時代ごとに明らかになった「自然理解と宗教観」の全体像を記すことにしたい。まず「1.古代ギリシア」においては、神話伝承が徐々に形成されてゆく過程で、ギリシア民族の自然に対する畏怖あるいは驚嘆の念のうちに宗教的感覚の発露が見出される(水谷)。また、特にプラトン主義哲学において、人間に内在する霊魂の神的性格に注意が向けられ、宇宙の創造者である神に対しての観想が展開される(山本、今井)。一方「2.旧約時代のイスラエル」においては、人類史のなかに絶対者としての神の意思の発露を見出そうとする、特に歴史的な形態を採った宗教観が展開される(宮本)。次いで「3.新約時代のイスラエル」においては、「神のひとり子」であるイエス・キリストの地上への到来、すなわち人類史への受肉によって、神の救済意思が完遂を見たとする神学の誕生を見る(大貫)。そして「4.古代ローマ」においては、古代ギリシアからの哲学的世界観が受け継がれる一方、ローマ世界へのキリスト教会の浸透によって、古代世界が徐々に中世世界へと変容してゆく(本村)。最後に「5.ビザンツ時代」にあっては、古代ギリシア時代に築かれた古典的世界観・人間観が継承されつつ、聖書あるいは古典文献に対する学的な注釈作業のうちにも、そこに時代と風土を越えた父なる神の意思あるいは聖霊の流れを見出そうとする普遍的変容の神学が展開されることになる(秋山)。便宜上、研究対象となった古代地中海世界を時代別に「1.古代ギリシア」「2.旧約時代のイスラエル」

「3.新約時代の地中海世界」「4.ローマおよび初期ビザンツ時代」という大区分に分割し、各時代ごとに明らかになった「自然理解と宗教観」の全体像を記すことにしたい。まず「1.古代ギリシア」においては、その神話的世界観のなかで、例えば季節の変化は自然界における死と再生の現れとして捉えられていたが、その意識の変遷のうちに「秋」という単語が新たに生まれるなど、使用語彙の上でも変化がみられるようになる(水谷)。また、神話的表徴の世界からまだ十分に脱していなかったプラトンから、その弟子アリストテレスへ移行期において、自然界に対する科学的・実証主義的認識が高まるとともに、形而上学が宗教的な意味をも担うようになり、観想生活が人間にとって最も神的な状態として位置づけられるようになる(山本)。次に「2.旧約時代のイスラエル」では、特に出エジプト期や預言者たちの時代において、「火」の形で神が顕現を果たすという認識が生まれるとともに、歴史を通して神は自己の意志を実現するという神学が展開される(宮本、秋山)。そして「3.新約時代の地中海世界」では、「父なる神のひとり子」であり「人類の救い主」イエス・キリストは自然界のロゴスの受肉体であるというヨハネ神学に代表されるように、贖罪者の到来により神の救済意思が完遂されると同時に人間は自然界とも融和を果たしうるとするキリスト教神学が成立する(大貫)。そして「4.ローマおよび初期ビザンツ時代」にあっては、以上二つのヘレニズム的そしてヘブライズム的な思潮がローマ帝国の中で止揚され、次第に時代はキリスト教中世期に向かい、諸建築物や芸術活動などに見出されるように、典礼行為を通して人間が聖霊を内在させることによって、自然界に対してより高次の文化的対話が試みられるようになる(今井、秋山)。
nucleoredoxinによるグルコース代謝経路の制御

Nucleoredoxin(NRX)はチオレドキシンファミリーに属する蛋白質である。pull-down法によりNRXの結合因子を網羅的に探索したところ、新たなNRX結合蛋白質として、解糖系の酵素PFK1を同定した。NRXによるグルコース代謝制御の全貌を明らかにするため、野生型とNRX欠損MEFを用いたメタボローム解析を行った。乳酸などPFK1の下流の代謝物量が低下し、一方でPFK1の上流で分岐するペントースリン酸経路(PPP)の代謝物であるリブロース5リン酸は増加傾向にあった。これらの実験結果より、NRXがPFK1の制御を介してペントースリン酸経路とのバランスをとっていることが明確となった。本研究ではチオレドキシンファミリー分子nucleoredoxin (NRX)によるグルコース代謝経路の制御機構と、その役割を追求することを目的としている。平成26年度は、NRXノックアウトマウス由来の繊維芽細胞(NRX-/- MEF)において解糖系における主要な酵素であるphosphofructokinase (PFK) 1の活性が低下している、その分子機序を明らかにすることなどを主要な研究対象としていた。特にNRXが還元活性を示し、またPFK1の酵素活性が酸化・還元によって変化することが知られていたため、PFK1の酸化について中心的に調べた。まず確認実験として、PFK1の組換え精製タンパク質の酵素活性を還元剤ジチオスレイトール(DTT)の有無で比較したところ、DTTの存在下で高い活性を示しており、既報どおりPFK1の酵素活性がレドックス依存的であることが確かめられた。次に酸化、あるいは還元、それぞれの状態のNRXの組換え精製タンパク質との共存下で比較したところ、還元型のNRXと共存下でのみ、PFK1の酵素活性が上昇することが明らかとなった。これらの実験結果より、NRXはPFK1を還元することで、その酵素活性を高めていると考えられた。実際にどのアミノ酸残基が酸化されているか調べるべく、S-S結合の検出に汎用される非還元型SDS-PAGEを行ったところ、PFK1の泳動度に明確な差は見受けられなかった。このため、PFK1の酸化修飾は非還元型SDS-PAGEで泳動度が変化する、分子内あるいは分子間ジスルフィド結合とは異なる様式であると想定された。本研究は、チオレドキシンファミリー分子nucleoredoxin (NRX)によるグルコース代謝経路の制御機構と、その役割を追求することを目標としている。平成27年度は、NRX欠損MEF細胞やそこから樹立したがん化細胞株について、その性質を明らかにすることなどを計画していた。その一環として、野生型およびNRX欠損MEF細胞を用いたメタボローム解析を行っている。それぞれ2つの独立した細胞株を用い、一貫した傾向が見受けられるものを探索した。その結果、乳酸など、いくつかの代謝物の量がNRX欠損細胞で有意に低下していた。乳酸はNRXによって活性が制御されるPFKの下流に位置しており、NRXがPFKの活性を正に制御しているという、これまでの結論と合致するものであった。また同様にPFKの下流にあるピルビン酸やクエン酸などの代謝物もNRX欠損細胞で低下傾向にあった。一方で、PFKの上流で分岐するペントースリン酸経路の代謝物であるリブロース5リン酸の量は増加傾向にあった。これらの実験結果により、NRXがPFKの働きを制御しており、NRXの欠損はペントースリン酸経路へのシフトを引き起こすというこれまでの結論がより強固なものとなった。また、他にもNRX欠損細胞ではグリシンの量が有意に増えており、一方でリン酸化セリンの量が低下していた。この結果はNRX欠損MEFではセリン代謝経路の働きが変化していることを示唆するものであり、NRXがPFK以外のターゲット分子を介して、代謝を変容させている可能性を想起させるものと考えられた。NRXの欠損によってグルコース代謝経路が変わる、その全体像を本年度の解析によって明らかにできた。また同時に、これまで明らかにしてきたPFKを介した制御のほかに、未知のターゲット分子を介してNRXが代謝を制御している可能性が浮かびあがってきており、今後のさらなる展開が望める。本研究ではチオレドキシンファミリーに属するnucleoredoxin(NRX)によるグルコース代謝経路の制御機構と、その医学生物学的重要性を明らかにすることを目的と定めている。平成27年度のメタボローム解析の結果からNRXの欠損によるペントースリン酸経路の活性化が示唆されたことを踏まえ、平成28年度の研究ではペントースリン酸経路の代表的な役割の一つである、活性酸素種に対する耐性の獲得の有無について調べた。野生型、およびNRX欠損マウスよりそれぞれ採取、樹立したマウス胚性線維芽細胞(MEF)を1 mMの過酸化水素で処理し、その後3時間おきにゲノムDNAを採取し、電気泳動を行うことでDNA断片化の度合いを調べた。その結果、野生型マウス由来のMEFでは過酸化水素処理後9時間からDNAの断片化が顕著に観察された一方、NRX欠損マウス由来のMEFでは過酸化水素処理後9時間の段階では断片化は見られず、また12時間後のDNA断片化の度合いも野生型マウス由来のMEFと比べて有意に抑えられていた。また、過酸化水素処理後9時間の細胞を用いたコメットアッセイ法でも、NRX欠損マウス由来のMEFではテイルを有する細胞の割合や、それぞれのテイルの長さが野生型MEFと比べて短くなっていた。

これらの実験結果はいずれもNRXの欠損により過酸化水素に対する耐性が高まっていることを示唆しており、昨年度までの結果と併せてNRXの欠損はPFKの活性低下とペントースリン酸経路の亢進により、活性酸素種に対する抵抗性を付与していると考えられた。これまでの3年間の研究により、NRXがPFKの活性制御を介してペントースリン酸経路を調節しすることで、酸化ストレスに対する抵抗性に関与することを明らかにできた。これは研究当初の目的をおおむね満たすものである。本研究ではチオレドキシンファミリーに属する分子nucleoredoxin(NRX)について、グルコース代謝経路との関連や、個体レベルでの役割を明らかにすることを目的としてきた。これまでの3年間の研究から分子、細胞レベルでの機能が明らかとなってきたので、本年度は特にNRXの遺伝子欠損マウスを用いてがんとの関わりを追究した。NRXホモ欠損マウスは胎生致死であることをすでに見出している。そこでNRXのヘテロ欠損マウスや、NRXヘテロ欠損マウスとp53欠損マウスを掛け合わせて作出した、二重欠損マウスを用いて各系統の経過を観察した。その結果、NRXヘテロ欠損マウスでは野生型マウスと比べてやや生存期間が延長していることを発見した。一方、p53ヘテロ欠損マウスとNRX、p53両ヘテロ欠損マウスとの間には明確な生存期間の差異は認められなかった。つまり、NRXとp53との間に何らかのクロストークのある可能性が示唆された。これまでの細胞レベルでの解析結果よりNRXがグルコース代謝経路と関わっていることが判明しており、またp53も様々な分子を介してグルコース代謝経路を制御していることが知られている。本研究結果より、両者が協調してグルコース代謝経路を調節している可能性が考えられ、今後より詳細な解析を行うことで、それを明らかにしてゆきたいと考えている。また各系統のマウスの解剖し、腫瘍の有無やその部位、悪性度などを細かく解析してゆくことで、NRXとp53のクロストークのがんにおける重要性を追究してゆく予定である。Nucleoredoxin(NRX)はチオレドキシンファミリーに属する蛋白質である。pull-down法によりNRXの結合因子を網羅的に探索したところ、新たなNRX結合蛋白質として、解糖系の酵素PFK1を同定した。NRXによるグルコース代謝制御の全貌を明らかにするため、野生型とNRX欠損MEFを用いたメタボローム解析を行った。乳酸などPFK1の下流の代謝物量が低下し、一方でPFK1の上流で分岐するペントースリン酸経路(PPP)の代謝物であるリブロース5リン酸は増加傾向にあった。これらの実験結果より、NRXがPFK1の制御を介してペントースリン酸経路とのバランスをとっていることが明確となった。本研究の主要な目的である、NRXによってPFK1の働きが変わる、その仕組みの解明について、NRXによるPFK1の酸化・還元制御が関わっていることを示唆する結果が得られている。上述のように、NRXの欠損細胞ではさまざまな代謝様式の変化がおこっており、この現象のさらなる追究に加えて、がんとの関わりなど、その医学・生物学的意義を明らかにしていくことを目指す。