hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シロアリの異種混合コロニーを用いたシロアリ共生微生物群集の成立過程の解析

(2)遺伝マーカーの作製と利用のための条件設定:ヤマトシロアリの消化管内原生生物群集を標的に、遺伝的多様性を調べるため、T-RFLP法を用いるための条件設定を行った。またTeranympha属を標的に塩基配列の取得を行って多型を調査するため、原生生物1細胞のマニピュレータによる吊り出しと、等温ゲノム増幅法による全ゲノム増幅を行うための条件設定を行い、増幅に成功した。(3)野外のシロアリ共生原生生物群集と、環境が原生生物群集組成に与える影響:徳之島でオオシロアリの原生生物組成調査を行うとともに、これまでの本種の野外調査結果をまとめた。また、温度条件を変えてそれぞれヤマトシロアリの実験コロニーを2ヶ月間飼育し、原生生物群集の組成変化を調べる実験を行った。個体数や平均種数は比較的高温の28°C実験区で最大になったが、多変量解析の結果、野外コロニーに近い群集構造をとるのは18°C、次いで23°Cであり、8°Cや28°Cでは大きく組成が異なることが示された。温度の周期的変化が群集組成と安定性に大きく影響することが示唆される。平成26年度は以下の様な研究結果が得られた。複数種のシロアリを混合した場合の腸内共生原生生物群集の変化について、データの最終的なとりまとめを行い、組成の類似性の経時的変化について解析を行った。2種の宿主シロアリが保有していた構成種が異なる腸内原生生物群集が、雑種形成による急激な群集混合後に再構成される際に、どちらかの宿主の組成に収束する現象に、腸内に共存する多種の原核微生物が与える影響について調査した。カンモンシロアリとヤマトシロアリの2種のワーカー集団の双方あるいは片方にアンピシリン投与した後にを混合し、30日間の飼育を行った後に腸内原生生物群集を調査した結果、両種共に抗生物質未処理の場合はヤマトシロアリの原生生物がカンモンシロアリへ移入した頻度が、逆の移入が起こった頻度に比べ多かった。抗生物質でカンモンシロアリを処理した場合、その傾向は強まり、ヤマトシロアリを処理すると弱まった。両方の種を抗生物質で処理すると、双方向の移入頻度が低下した。このことから抗生物質処理による細菌の存在が原生生物の定着に影響を及ぼしていることが示唆される。ヤマトシロアリとカンモンシロアリの長期飼育した2種の雑種コロニーおよび野外コロニーの個体を用いて、パイロシーケンサーによる真性細菌のSSUrRNA遺伝子の一部領域の配列取得実験を行った。人為的に作成した雑種コロニーの長内容物から調整した試料では、野外のヤマトシロアリのものに相対的に近い構成のSSurRNA遺伝子の配列が取得され、特異的原生生物種に加えて真性細菌についても安定な方の親種の組成が引き継がれる傾向があることが示唆された。動物生態学本研究の中心となる雑種コロニー形成後の原生生物群集の組成の経時的変化については、計画を3種の組み合わせに拡張して順調に遂行できており、微生物群集の大規模攪乱後の再形成過程と、群集の形成に影響する要因について重要な知見が得られている。遺伝マーカーを用いた組成のモニタリングについて、AFLPを用いた方法では十分な情報を得ることが難しいことが明らかになったため、新たな方法を用いてこれを行うこととし、このための準備と予備的検討を行っている。
虚血性網膜疾患における新規創薬標的分子としてのapelinの可能性

糖尿病網膜症などの虚血性網膜疾患では,病態進行に病的血管新生が深く関与している。これまで,研究代表者らは,虚血性網膜症のマウスモデルにおいて,内因性アペリンが網膜血管新生の促進因子であることを明らかにしてきた。今回,apelinが新たな治療標的となるか否かについて検討した。その結果,apelin siRNAの硝子体内投与により網膜apelin発現を約50%抑制し,網膜血管新生および異常血管の形成を有意に抑制することを明らかにした。虚血性網膜症において病的血管新生は病態進行を促進するため、血管新生を抑制する治療が用いられている。具体的には、レーザーによる光凝固作用や抗血管内皮増殖因子(VEGF)抗体による血管新生抑制作用が行われている。しかし、これらの治療法では、視力障害が残ったり、全身性の副作用が報告されたりするなど、より効果的な治療法が求められている。そのため、網膜血管新生に関与する新たな因子の同定が必要である。研究代表者は、これまでアペリンが生理的な網膜血管形成に促進的に関与することを明らかにしている。そこで、今回、虚血性網膜疾患の動物モデルとして汎用されている酸素誘発網膜症(OIR)モデルを作製し、網膜血管新生に対するアペリンの作用を解析した。その結果、OIRモデルの病的血管新生が生じている時期に、アペリンが劇的に発現上昇していること、さらに、アペリン欠損(KO)マウスでは、これらの病的血管新生はほとんど生じないことを明らかにした。また、アペリンの作用標的を同定する目的で、受容体APJの免疫染色法を行った結果、血管新生が起きている血管内皮細胞に発現していることを見出した。さらに、増殖マーカーBrdUとAPJの二重蛍光染色を行った結果、APJとBrdUの共局在がみられた。また、OIRの網膜において、VEGFシグナルの発現量は、野生型マウスとアペリンKOマウスに差は見られなかった。さらに、内皮細胞を用いた検討から、アペリンsi RNAによるアペリン/APJシステムの抑制では、強力な血管新生因子であるVEGFの増殖作用は阻害されなかった。これらの結果から、アペリン/APJシステムが、OIRモデルの網膜血管新生において、既存のVEGFシグナルとは独立して内皮細胞の増殖作用を持つことで病的血管新生を促進していることが示唆された。増殖性糖尿病網膜症などの虚血性網膜症では、病態悪化に血管新生が深く関与する。そのため、現在ではこの血管新生を抑制することを目的とした治療が行われている。最近、従来のレーザー光凝固術に加え、血管内皮増殖因子(VEGF)の中和抗体による新たな治療が行われ始めた。しかし、このVEGF中和抗体による治療法が効果的な血管新生抑制作用を示す一方で、副作用などの問題が明らかにされてきた。また、VEGFは、血管新生を伴わない眼疾患患者の硝子体でも発現がみられることから、血管新生を誘導する別の因子の存在が考えられる。これらのことから虚血性網膜症治療における新規標的分子の同定が求められている。研究代表者は、昨年度までに虚血性網膜症モデル(OIR)マウスを用いた研究から、内因性apclinがVEGFとは独立した経路で網膜血管新生に関与することを見出してきた。そこで、本年度は、apelinシグナルを抑制することで虚血性網膜血管新生が抑制できるのか否かについて検討した。また、現在までにapelinシグナルの特異的な阻害剤が開発されていないことから、apelin siRNAを作製し、OIRマウスにsiRNAの硝子体内投与することにより、虚血性網膜血管新生がどのように変化するのかについて、FITCを灌流することによる網膜血管造影法、免疫染色および組織染色法を用いて解析した。その結果、蛍光標識したsiRNAを硝子体内投与することで、投与2日後でも網膜表面に遺伝子導入されていること、さらにapelin siRNAにより網膜におけるapelin発現が約50%にまで低下することを見出した。また、OIRマウスにapelin siRNA投与群した網膜では、コントロールsiRNA投与群した網膜と比較して、有意な血管新生の抑制がみられた。さらに、OIRマウスの網膜表面に硝子体側に突出する構造変化および細胞の侵入がapelin siRNAにより抑制されることを見出した。これらの結果からapelinが新規創薬標的分子として有効である可能性が示唆された。
幼児期・児童期における多画的自己理解の発達-個別面接による研究-

自己理解の発達を扱った従来の研究では、暗黙裡に子の一般的な自己に焦点が当てられ、子自身を取り巻く具体的・個別的関係の中における自己への配慮は相対的に欠落していたと言える。本研究は、一般的な他者の視点ではなく特定の具体的他者の視点(誰の目に映る自分なのか)を意識させることによって子の潜在的により豊かな深いレベルの自己理解の諸相を引き出し得ると考え、保育園年長児32名、小学校2年生37名、4年生35名を対象に個別面接を実施した。その結果、以下のようなことが明らかとなった。(1)加齢に伴い、身体的属性に関する自己描出は減少し、対人関係や能力の点から自己描出する傾向が強まる。(2)保育園年長児は、誰から見た自己についても、一般的にさほど自己描出の内容を変えないが、加齢とともに、友達から見た自己については対人関係的側面を強調し、一方、母や先生から見た自己については、対人関係的側面とともに行動評価の側面(自分の行動の是非、能力等)を強調するようになる。また加齢とともに全般的に自己描出のバリエーションが豊かになる(様々な観点から自ら語り得るようになる)。子は加齢とともにそれぞれの関係の中で他者の目に、自分がどのように映じているかを敏感に察知し、可変的・多面的な自己表象を構築するに到ると推察される。(3)加齢とともに自己描出の絶対量、バリエーション、描象度などに顕著な性差が認められるようになる(特に小学校4年生において、女児が男児の自己描出を質量ともに大幅に上回った)。(4)幼児は自己を一貫して肯定的に捉えることが多いが、2年生になると肯定・否定両側面から自己描出する子の割合が格段に増え、さらに4年生になると両側面描出の子に加えて一貫否定の子の比率も大きくなる。(5)加齢に伴い、関係特異的に自己描出する傾向が強まる一方で、不変的自己(“ふつうの自分"や“いつも変わらない自分")を強調する傾向が生じてくる。
母子免疫によるHTLV-1感染予防ワクチンの検討

HTLV-1は、成人T細胞白血病(Adult T-cell leukemia:ATL)等のHTLV-1関連疾患を引き起こす。ATLの発症は1年あたりキャリア10003000人に1人の割合で起こり、生涯発症率は約45%と考えられている。HTLV-1キャリアにおける発症予防ならびに新たな感染を阻止するための手段として、ワクチン接種が考えられる。HTLV-1感染はウイルス表面の糖タンパク質であるEnvタンパク質に対する抗体により中和されることから、Envタンパク質を抗原とするワクチン接種により感染防御効果が得られると期待できる。バキュロウイルス発現系を用いて作製・精製した組換えEnvタンパク質を抗原としたワクチン接種による防御効果を、マウスを用いて評価することを目的としている。HTLV-1感染評価系に関して、至適な動物実験系は存在しない。しかしながら、効率は低いもののHTLV-1感染ヒトT細胞であるMT-2細胞を生後4週齢までのマウスに移入することで、マウスに感染しプロウイルス化するとの報告がある。誕生から生後4週齢までにワクチン接種により十分な獲得免疫を誘導することは困難であると考え、母子免疫(移行抗体)による感染防御を考えている。これまでに実施した他の研究において、母マウスにワクチン接種を施した場合、仔マウスにおける血中抗体の上昇は生後2週後が最も高いことを明らかにしている。このため今年度は、生後12週齢の仔マウスへのMT-2細胞移入条件の検討を行った。MT-2細胞の移入時期・移入細胞数による大きな差異は認められなかった。今回使用したMT-2細胞のプロウイルス化効率が低いことが課題として考えられた。血液、脾臓、腸間膜リンパ節およびパイエル板におけるHTLV-1プロウイルス量を測定したところ、腸間膜リンパ節が最もプロウイルス量が高い傾向にあり評価に適していると考えらえた。HTLV-1感染ヒトT細胞であるMT-2細胞をマウスに移入することで、マウス細胞に感染しプロウイルス化することが知られている。ウイルスの複製は認められないものの、ワクチン接種で誘導された移行抗体によりプロウイルス化が起きなければ、ワクチンとして防御免疫を誘導できていることになる。既報を参考にすると、生後4週齢までのマウスにHTLV-1感染ヒト細胞を移入する必要があると考えられた。生まれてから4週齢までにワクチン接種により防御免疫を誘導することは不可能であるため、母子免疫による防御効果の評価を考えている。これまでの研究結果から、マウスにおいて母子免疫として仔マウスに移行する血中抗体は生後2週目でもっとも高くなることを明らかにしている。今年度は、移行抗体が最も高くなるであろうと想定される時期に、最も効率よくHTLV-1がプロウイルス化できる条件の検討を行った。生後1週後あるいは2週後に移入細胞数の検討を行った。また、γ線照射したMT-2細胞の移入も試みた。当初2年目に行う予定の実験であったが、先行して実施した。HTLV-1感染ヒトT細胞であるMT-2細胞の移入時期および移入細胞数で特に大きな差異は認められなかったが、今回使用したMT-2細胞の亜系統は感染効率が低いことが考えられた。プロウイルス化効率の低さが課題として残されたが、ある程度MT-2細胞の移入による感染条件の目処が立ちそうであるため、おおむね順調に進展していると判断した。今年度の検討において、HTLV-1感染ヒトT細胞であるMT-2細胞のマウスへの移入感染において、その感染効率が低いことが考えられ、その原因は使用したMT-2細胞の亜系統に起因するものであることが示唆された。新たにMT-2細胞を入手し、感染効率に関して再度検討を行う必要がある。また、ワクチン接種で誘導される母子免疫(移行抗体)による感染防御効果を検討するためには、母マウスへのワクチン接種の条件検討を行い、至適なワクチン接種スケジュール等を決定する必要がある。移行抗体による感染防御効果を評価するためには、母マウスにおいてEnvタンパク質特異的な高い抗体応答を得る必要がある。母マウスに繰り返しワクチン接種を行ない、Env特異的抗体応答を評価した上で、雄マウスと交配することで仔マウスを得ることが望ましいが、自前で交配を行なう場合は妊娠・出産の時期にズレが生じることで、実験をスケジュール管理が難しくなる恐れがある。また、交尾直後のマウスを購入し出産までの限られた時間でワクチン接種を行い、出産の時期を揃えた上で実験を行うことも考えられる。この場合は、妊娠初期のワクチン接種によるストレスで生着しないもしくは産仔数が減る可能性、十分な抗体応答が得られない可能性が考えられる。2年目は、仔マウスにおける移行抗体の量が最も高くなるワクチン接種条件に関して、1自前での交配、2妊娠マウスの購入、に関して検討を行う。HTLV-

1感染評価系に関して、至適な動物実験系は存在しない。しかしながら、効率は低いもののHTLV-1感染ヒトT細胞であるMT-2細胞を生後4週齢までのマウスに移入することで、マウスに感染しプロウイルス化するとの報告がある。誕生から生後4週齢までにワクチン接種により十分な獲得免疫を誘導することは困難であると考え、母子免疫(移行抗体)による感染防御を考えている。これまでに実施した他の研究において、母マウスにワクチン接種を施した場合、仔マウスにおける血中抗体の上昇は生後2週後が最も高いことを明らかにしている。このため今年度は、生後12週齢の仔マウスへのMT-2細胞移入条件の検討を行った。MT-2細胞の移入時期・移入細胞数による大きな差異は認められなかった。今回使用したMT-2細胞のプロウイルス化効率が低いことが課題として考えられた。血液、脾臓、腸間膜リンパ節およびパイエル板におけるHTLV-1プロウイルス量を測定したところ、腸間膜リンパ節が最もプロウイルス量が高い傾向にあり評価に適していると考えらえた。HTLV-1感染ヒトT細胞であるMT-2細胞をマウスに移入することで、マウス細胞に感染しプロウイルス化することが知られている。ウイルスの複製は認められないものの、ワクチン接種で誘導された移行抗体によりプロウイルス化が起きなければ、ワクチンとして防御免疫を誘導できていることになる。既報を参考にすると、生後4週齢までのマウスにHTLV-1感染ヒト細胞を移入する必要があると考えられた。生まれてから4週齢までにワクチン接種により防御免疫を誘導することは不可能であるため、母子免疫による防御効果の評価を考えている。これまでの研究結果から、マウスにおいて母子免疫として仔マウスに移行する血中抗体は生後2週目でもっとも高くなることを明らかにしている。今年度は、移行抗体が最も高くなるであろうと想定される時期に、最も効率よくHTLV-1がプロウイルス化できる条件の検討を行った。生後1週後あるいは2週後に移入細胞数の検討を行った。また、γ線照射したMT-2細胞の移入も試みた。当初2年目に行う予定の実験であったが、先行して実施した。HTLV-1感染ヒトT細胞であるMT-2細胞の移入時期および移入細胞数で特に大きな差異は認められなかったが、今回使用したMT-2細胞の亜系統は感染効率が低いことが考えられた。プロウイルス化効率の低さが課題として残されたが、ある程度MT-2細胞の移入による感染条件の目処が立ちそうであるため、おおむね順調に進展していると判断した。今年度の検討において、HTLV-1感染ヒトT細胞であるMT-2細胞のマウスへの移入感染において、その感染効率が低いことが考えられ、その原因は使用したMT-2細胞の亜系統に起因するものであることが示唆された。新たにMT-2細胞を入手し、感染効率に関して再度検討を行う必要がある。
過酷環境下で熱・機械的負荷が繰り返し作用する異材固相接合部品評価法の開発

アルミ合金鋳物(AC8A)ピストン頂部のみに,アルミ合金展伸材(A6061)を摩擦圧接により接合し,強度耐久性に優れたピストンを開発する.そのための接合強度評価方法を開発するための異種形状接合条件と構造解析手法を明らかにした.アルミ合金鋳物(AC8A)ピストン頂部のみに,アルミ合金展伸材(A6061)を摩擦圧接により接合し,強度耐久性に優れたピストンを開発する.そのための接合強度評価方法を開発するための異種形状接合条件と構造解析手法を明らかにした.研究目的/アルミ合金(AC8A)ピストンに対して熱・機械的負荷の厳しい燃焼室付近に強度的に優れ,アルマイト処理に適するアルミ合金展伸材(A6061)を摩擦圧接により接合し,従来の鋳物の欠点を払拭し,耐久性向上を目指す.初年度の主として得られた知見を挙げると以下のとおりである.1.摩擦圧接試験片を用いた引張試験,疲労試験(H22.9H23.8);・A6061の熱処理条件は,回転曲げ疲労試験,引張試験,シャルピー衝撃試験を総合して,T6処理が平均的に優位.・A6061の時効温度が250°Cであっても極端な強度低下は見られない.・AC8A-T6とA6061-T6を接合すると,摩擦熱により界面付近は軟化し,強度が著しく低下し,最弱部位となるため,接合後熱処理が必要となる.2.摩擦圧接による接合界面付近の金属組織的特性の把握(H22.12H23.8);・接合強度の高い接合条件による界面付近の微視組織をSEM観察すると,中間層は薄く,組織欠陥(ボイド)はほとんど見当たらない.・接合界面付近をEDX分析することにより,界面付近の金属組成を明らかにできた.3.接合界面近傍のボイド発生と成長を考慮した破壊特性を表現できるGurson構成式の改良(H22.11H23.3);・適切な接合条件下では,接合界面近傍にボイドは見当たらない.・摩擦圧接によるピストンモデルを作成し,実働状態を想定した構造解析により構造上の問題点を顕在化した.従来の一体型鋳物ピストンにはない高応力発生箇所を確認したが,接合界面付近は応力的に特別留意する必要はないことが分かった.研究目的/アルミ合金(AC8A)ピストンに対して熱・機械的負荷の厳しい燃焼室付近に強度的に優れ,アルマイト処理に適するアルミ合金展伸材(A6061)を摩擦圧接により接合し,従来の鋳物の欠点を払拭し,耐久性向上を目指す.2年目の主として得られた知見を挙げると以下のとおりである.1.アルミ合金(AC8A)母材の熱処理条件の検討(H23.9H23.12)初年度は,ピストントップ部に適用するA6061の適切な熱処理条件を検討した.今年度は,その熱処理条件をピストン母材のAC8Aに適用したときの機械的強度について検討した.その結果,A6061にとって適切な条件は,必ずしもAC8Aにとっては適切ではなく,AC8A-T6本来強度よりも明らかに低下することが分かった.むしろ,AC8A適切条件を課した方がA6061に対して,強度低下幅が小さくなることが確認できた.2.製法の異なるアルミ合金(AC8A)特性比較(H23.5H23.12)これまでの試験片は溶湯鍛造で作られたAC8A材料を使用していたが,実際のAC8Aピストンは重力鋳造で作られる.そのため,大型ピストンより切り出した実体試験片を用いて機械特性試験を実施した.その結果,溶湯鍛造材と実体試験片に強度的に優位な差はないことが確認できた.3.異形状部品の摩擦圧接に関する接合性検討(H23.5H24.2)自動車用ピストンを作成する場合,ピストントップを中実材に,スカート付近を中空材とした接合となる.この可能性について簡易形状を用いて検討した結果,圧接を行った全て条件で継手に圧接面の移動現象による欠陥が生じた.また,引張試験を実施すると全てこの欠陥部で破断したので,形状変更が必要となることが分かった.エンジン部品の中でも,ピストンは燃焼熱,燃焼圧が同時に作用する過酷環境で使用されるため,市場不具合の多くは,ピストン頂部に発生する亀裂に集中する.そこで研究目的として,従来のアルミ合金鋳物(AC8A)のピストン頂部に,別材料を摩擦圧接により接合し,部分的材料置換により耐久性に優れた摩擦圧接型ピストンの製造法と構造検討を行う.置換材料であるアルミ合金展伸材(A6061)は,高強度で熱伝導率が高く,アルマイト処理し易い利点を有している.なお,摩擦圧接時の摩擦熱による焼きなましの影響で強度が低下するため,接合後の熱処理が必要であること,並びにピストン頂部の置換材形状は中実円柱,一方スカート側は中空円筒というように圧接面形状違いの接合になるため適切な接合条件の設定が課題となる.以上の課題を踏まえ,次のような成果を得た.1接合試験片に対する高サイクル疲労試験と引張試験の結果より,摩擦圧接後の熱処理条件は,AC8A材のT6条件の方が,A6061のT6条件よりも適していることが総合的には良い.2数値シミュレーションを用いて,従来型ピストンと摩擦圧接型ピストンの強度検討を行った結果,摩擦圧接型ピストンの方が発生温度は低く,熱応力も小さいなど構造的に有利であることが分かった.

3圧接面形状違い(中実円柱と中空円筒)を接合する場合,ブレーキ式よりもクラッチ式の方が適している.4圧接面形状の違いによる圧接面の移動を抑えることはできず,高い継手効率を得ることが困難であった.5これらを元に摩擦圧接型プロトタイプピストンを試験的に製作した.以上の成果を踏まえ,今後の展開を以下に示す.(1)上記4に示した圧接面の移動を抑制する接合法の開発.(2)上記5に示したプロトタイプピストンのエンジン搭載試験による耐久性評価,(3)普通旋盤改造により簡易型摩擦圧接機の多機能化かつ高精度化への改良1.普通旋盤を摩擦圧接機への改造するためのノウハウの欠如と,大型部品を加工できる工作機械の確保が困難なため.2.共同研究者が担当する回転曲げ疲労試験機が不調で,計画通りに試験が行えないこと.24年度が最終年度であるため、記入しない。1.摩擦圧接機への改造のための部品加工は,外注或いは共同研究者に依頼して挽回を図りたい.2.回転曲げ疲労試験機に修理については,メーカーに依頼する予定.24年度が最終年度であるため、記入しない。
ナノメートル光化学プローブ顕微鏡の開発

本研究ではpH感応高分子微粒子の光マニピュレーションを利用して水素イオン濃度の3次元不均一分布を計測する新しい手法を開発した。pH感応高分子としては、アクリルアミド、N,N-メチレンビスアクリルアミド、フルオレセインアミン誘導体の共重合体を作製した。微粒子を生成する手法として、粉砕法、種々の活性剤によるエマルジョンを利用した手法、噴霧による気体中液滴による手法などを実験的に検討した結果、1μm以下の微粒子を作製するには粉砕法が最適であった。作製した微粒子をナノメートルオーダーの精度で走査するためには、Nd:YAGレーザーを顕微鏡下で集光し放射圧で微粒子を捕捉する光マニピュレーション法を応用した。本手法は非接触・非破壊的な微粒子操作技術であり、試料の物理化学的環境に対する影響もほとんどなく、また、従来のファイバーチップに比べてプローブが試料に接触したときの損傷が小さいという特徴もある。レーザー操作による微粒子の位置制御は、理論的、実験的に約10nmの精度が得られることを確認した。この微粒子をpHの異なる緩衝液中で励起光を照射し、高感度マルチチャンネル分光検出器で蛍光スペクトルを観測した結果、各位置毎のスペクトルから水素イオン濃度分布を解析できることを確認した。本pHプローブ顕微鏡を用いてガラス/水界面の電気二重層の測定を試みたところ、水中とガラス界面近傍におけるpHの差を観測することができた。本手法で得られる空間分解能は光の波長には制限されず、微粒子の大きさと走査の精度によって決まり、ナノメートルオーダーの計測を実現することができ、今後、色素の退色などいくつかの残された問題を克服してナノメートルの分解能で空間分布を観測することを試みたい。
大面積二次元微粒子プラズマ流における波動

微粒子プラズマの流れや渦構造などに関する実験的研究を通して、流体力学等における基礎物理への様々な寄与が期待される成果が得られた。観測された現象の多くは電磁流体力学の法則で説明できるが、微粒子プラズマ固有と考えられる現象も観測された。針状導体障害物下流域における2次元微粒子流での滞留粒子の存在、0.15 Tの磁場の印加による厚みのある円盤中心からの微粒子の吹き出しなどである。コンプレックス・プラズマ中の微粒子は、媒質の運動の単なるマーカーではなく、それ自体が電磁気学的な力に基づいて運動しており、コンプレックス・プラズマにおける流体的な現象での個々の微粒子の動力学の重要性を示唆している。前年度の研究によって,YCOPEX装置では微粒子を結晶状態にして流れを作ることが容易ではないことが明らかとなったため,比較的容易に微粒子結晶を作ることができるYD-1装置を用いた.円筒ガラス管のYD-1装置に,円筒軸方向に永久磁石で磁場を印加して軸周りの微粒子の流れを作り,実験を行った.YD-1で得られた知見はYCOPEXでの実験に活用できる.中性ガスの圧力が高い場合には微粒子は薄い層の円盤として2次元的に分布し,圧力が低い場合には微粒子はある程度厚みを持った円盤として分布する.磁場を印加することでイオンが方位角方向に回転し,そのイオンに押される形で微粒子が回転を始める.2次元的に分布している状態で磁場の強さを変えると,微粒子が同心円状に種々の構造を形成することが明らかとなった.また,厚みを持って分布している状態で磁場の強さを調節し,実験領域での磁場の強さが1.5 kG程度とすると,微粒子が円盤中心部から重力に逆らって上方へと吹き出す現象が観測された.この現象は,茶葉等が沈んでいる湯のみの湯をスプーン等で一方向に掻き回したときに,茶葉等が底の中心部に集まり,中心部で上昇する現象(Ekman境界層,Ekmanポンピング)に類似していると考えられる.ただし,茶葉等は,流体運動の単なるマーカーであるのに対して,帯電微粒子の場合には微粒子そのものが運動の主役であるという本質的な違いがある.これらの場合にも,微粒子は強結合系をなしておらず,結晶構造を形成していない.本来の研究目的からは若干ずれているが,逆に,微粒子プラズマには強結合系以外にも多様な現象が潜在的に含まれていることを示していることがわかり,重要な成果であると考えられる.微粒子プラズマの流れや渦構造などに関する実験的研究を通して、流体力学等における基礎物理への様々な寄与が期待される成果が得られた。YCOPEX装置を用いた大面積2次元流と障害物の相互作用実験において,障害物の下流側のボイドと流れの境界領域において,流速が亜音速の場合に少数の微粒子が滞留すること見出した.このような滞留が生じるメカニズムは,欠損流速によって障害物後方で流速が遅くなる領域が存在すること,障害物によって2分された微粒子流が再び合流することによって局所的に負電位の大きな領域が形成されることなどであると考えられる.強結合状態での微粒子流を形成するには,如何にして微粒子の熱運動エネルギーを抑えるかが重要である.YCOPEX装置では,微粒子に作用する力の内,中性粒子によるドラッグ力とイオンによるドラッグ力が主たるものであると考えられる.そのため,中性粒子温度,イオン温度,電子温度の制御ができれば,より容易に強結合の微粒子流を形成できると考えられる.そのため,小型の装置を用いて雰囲気温度が液体窒素温度において微粒子プラズマを生成し,これらの温度制御を試みた.その一環として,電子温度を下げるためにアフターグロー中で微粒子に直流電場によって波を励起し,その波の興味深い性質を発見した.YCOPEX装置,および,それを小型化した装置を用いてrf放電によってコンプレックス・プラズマを形成し,大面積2次元微粒子流と導体障害物の相互作用に関する実験を行った.障害物の周りには微粒子の存在しないボイドが形成される.微粒子流は障害物の上流で2流に分岐される.分岐された流れは下流域において合流する.合流した流れを狭めたりあるいは堰き止めたりすることで,微粒子はその2次元的な分布から3次元的な分布になると同時に,とりわけ堰き止めた場合には合流点付近で結晶化がみられた.上流域で液相的ないしは気相的に振る舞っていた微粒子流が,合流点において固相に相転移したと考えられる.結晶状態で流れを生成することはできなかったが,このような相転移現象を見出すことができ,微粒子流と結晶化の関連の糸口をつかむことができた.これらの装置では流れの生成に重力の実験板に沿った成分を利用したが,この場,微粒子には常に外力が働いていることとなる.これが結晶状態の流れを生成できなかった理由の一つであると考えられる.そこで,直流放電プラズマにおいてコンプレックス・プラズマを形成し,装置内に短冊状の電極を数本,流れを生成する方向に並べて電位勾配を与え,重力を用いずに流れを生成することを試みた.

電位勾配を与えた瞬間に流れが生じることが確認できた.一方,直流放電で中性ガス圧がrf放電に比べて相対的に低いにも関わらず,主に中性粒子のドラッグ力のためだと思われるが,流れは短距離しか維持されなかった.電位勾配で微粒子流を生成する実験や波動を励起する実験において改善を要することが明らかとなった.プラズマ物理学最終的な目的の一つは,結晶構造を保った微粒子流を生成して障害物との相互作用を調べる実験を行うことである.しかしながら,結晶構造を保ったままの微粒子流を作ることが非常に困難であって未だに解決策が見出せていない.一方で,結晶構造を作っていない,弱結合系の微粒子プラズマ系を用いた実験では,特に,磁場を印加した場合について,物理学的に非常に興味深い現象を見出すことができている.結晶構造をもった微粒子集団に流れを与えるという観点からは非常に遅れていると言えなくもないが,研究業績の概要でも書いたように,弱結合系としての微粒子プラズマにおいて観測される現象の多様性を明らかにすることができているという点を考慮して,さらに,建屋改修に伴う部屋の移動に費やした時間が予想よりかかったことも含めて,やや遅れているという判断になった.当初の予定では,結晶構造を保った微粒子流を生成して障害物との相互作用を調べる実験を今年度中に行う予定であった.しかしながら,予想以上に結晶構造を保ったままの微粒子流を作ることが困難であって未だに解決策が見出せていない.一方で,以下のようにそれなりの成果が出ているため,やや遅れているという判断になった.微粒子プラズマと導体障害物の相互作用の物理については,障害物の下流において微粒子の流速が亜音速の場合に少数の微粒子が滞留する.その滞留メカニズムについて,流体力学における欠損流速の考え方を援用した説明が可能である主旨の結果を得て国際会議で成果発表している.より定量的に説明ができるようになれば学協会誌の論文として出版可能であると思われる.目的としている,障害物と微粒子流の相互作用の理解について,現時点で,ある程度達することができていると考える.障害物の上流側では,微粒子の流速が亜音速の場合には目立った構造形成はなく,超音速の場合にバウ・ショックが形成されることはすでに論文として出版しているため,明らかにすべき現象で取り得ず現時点で未解明だと考えられるものは,亜音速流の場合の下流における航跡波様構造の形成メカニズムと,超音速流の場合の下流における微粒子流の挙動である.一方,微粒子プラズマ中の新しい波動の可能性がある波動現象を,小規模かつ流れのない微粒子プラズマのアフター・グロー中で見出した.この波動についてモデリングと分散式の導出を試みているところである.大面積の2次元微粒子流とは若干,波動の励起条件が異なっているが,微粒子プラズマ波動の新しいモードを見出すという意味での目的は達成できるのではないかと期待される.結晶構造をとらない弱結合の微粒子プラズマにおける流れと障害物の相互作用,特に,障害物下流側における乱流形成について実験的に研究する.同時に,結晶構造を保ったままの微粒子流形成について,引き続き考察を行い,可能な限り,今年度中に実験的に実現したい.現在考えている具体的な方法の一つとしては,障害物の周りにあらかじめ微粒子結晶を形成した上で実験板に傾斜をつける(微粒子に流れを与えるために重力を利用している.そのため,実験板に傾斜をつける必要がある)ことを考えている.
人材配置の違いがもたらす経済効果の分析

本プロジェクトは人材の配置が生産性と階層化に与える影響を分析することを目的とする。以下、プロジェクトの成果を要約する。人材の配置と生産性に関しては、高等教育や企業特殊熟練と人材配置の関連を理論的に分析した。また、社長交代がもたらす企業戦略の変更の実証を行った。人材配置と階層化に関しては、昇進とローテーションの関係、合併後の役員の処遇と吸収合併された役員の勤続年数の関係の実証分析を進めた。企業の階層化については、以前開発したモデルを日本のデータに応用し成果を得た。人材配置分析のためのデータ作成作業は、大学偏差値データの拡張や官僚データ等、多方面にわたり地道に積み上げられてきた。本研究は人材配置の違いが生産性と階層化へ与える効果を包括的に分析することを目的としている。以下、今年度実施した研究の概要について述べる。1.マクロ分析においては、産業別教育のリターンを推計し、IT技術や規制が日本の教育のリターンにどのように影響を与えるのかの分析を進めてきた。現在、推定結果の信頼性を高めるための努力を重ねている。一方、企業間格差の源泉を説明する定量モデルの精緻化も行い、人材の割り当てが企業間格差に与える影響が非常に大きいことが示された。理論的には、企業の分布が教育政策に与える影響や、労働市場の流動性が企業組織に与える影響に関する分析も進めてきた。2.ミクロ分析においては、吸収合併された企業の役員が合併後の役員として残る確率に何が影響を与えるのかを調べている。その中で、暫定的ではあるが、企業に勤めた期間が長いほど合併後も残る可能性は高いが合併後の役員にとどまる期間は短いという結果を得ている。また、企業内部の昇進とローテーションの分析も進められ、ローテーションと昇進のタイミングには正の相関があることや、部長時代に経理や人事を経験することが役員への昇進の確率を高めることが発見された。このことは、企業運営を行う上で重要な資質として、資源配分能力があることを示唆している。理論的には、情報の非対称性が階層的な人材の配置を生み出す可能性についての分析が行われた。3.データ作成作業としては、異なるデータセットをマッチさせる作業を地道に続けてきている。大学の偏差値データをダイヤモンドや役員四季報の個人データにマッチさせる作業、日経ニーズやダイヤモンドに含まれる未上場企業をマッチさせていく作業などである。その他には、役員の企業間移動を補足できるデータ作りや公務員のキャリアのデータ整備を開始した。これらのデータは来年度以降の実証の基礎となるであろう。本年度行ったプロジェクトは以下のようなものである。1.人の配置と生産性:1)役員四季報の整備と日経ニーズとのマッチを通じて、役付き役員の流動性が大きいときには、次年度の雇用の変動や資本収益率の変動が大きいことを発見した。2)組織を維持するために経営者と労働者の双方が協力して努力を促す必要がある一方で、組織が非効率な時にはその組織を潰して別の組織の参入を促すことが望ましいという時に、どのような政策パッケージが望ましいかということに関する理論分析を開始した。2.人の配置と階層化:1)人の階層化:昇進とローテーションの関係に関するファクトファインディングを整理した結果、ローテーションとプロモーションのタイミングに正の相関があることを発見した。これらのファクトは、プロモーションとローテーションは同時に行われるほうが、スキルロスが少ないのであろうことを示唆している。また、会計の部長は役員になりやすいが、研究の部長は役員になりにくいことが発見された。2)組織の階層化:Takii(2008)の改定モデルを完成させ、企業活動基本調査を通じて日本企業の階層化に割り当て効果が大きな役割を果たしている可能性があることを突き止めた。3.データ構築:1)より信頼のできる大学偏差値データの整備したうえで、大学学科定員、1966年以前の入試情報、教員養成大学・短大等の追加情報を入力した。2)国交省のキャリアデータの充実をはかった。3)官民の人事データとのマッチを行うための補助データ整備を進めた。本年度は以下のようなプロジェクトを行ってきた。1.人の配置と生産性:1)マクロの生産性:a)教育政策が人材の割り当てに与える効果を分析した論文を修正しより完成度の高いものにした。結果Canadian Journal of Economicsへ公刊されることが決定した。b)大学院生に対する需要を文系と理系に分けて分析を開始した。c)企業が労働者に企業特殊資本への投資インセンティブを促さなければならない下で、労働者の最適な配置を促すための労働市場の制度設計についての理論分析の結果を整理し、数回にわたり発表を行ってきた。2)企業の生産性:a)トップの変化が、雇用政策や投資政策等の企業の戦略にどのような変化をもたらすのかの実証分析の結果が整理されてきた。b)合併の後に生き残る役員のタイプに対するファクトが整理されてきた。

3)人の生産性:個別企業において行われるアンケート調査の分析やキャリアのインセンティブ効果についての理論分析を地道に続けてきている。2.人の配置と階層化:1)人の階層化:a)昇進とローテーションの関係に関するファクトファインディングを行った論文のFirstDraftを完成させ、ディスカッションペーパーとして公開した。b)国交省における出向と昇進との関係を分析した論文をより精緻なものにした。2)組織の階層化:a)大学間偏差値がどのように変化したかを分析するためのより精度の高いデータがほぼ完成した。b)人材配置の変化がもたらす企業間格差の影響を分析した論文を修正しより完成度の高いものとした。3.データ構築:1)学歴データと民間・公務員・政治家等の人事データをマッチさせる準備がほぼ整った。2)銀行の統廃合に関するデータを整備された。3)企業間の系列関係を整理するデータが整備された。4)国交省の人事データをより充実したものとした。本研究では人材配置の違いが生産性(マクロと企業の生産性)と階層化(人と組織の階層化)へ与える効果を包括的に分析することを企図している。2012年度は下記のような成果を上げた。1.人の配置と生産性:(1)マクロの生産性:1企業特殊熟練習得のための投資インセンティブを引き出すための契約を明示的に考慮にいれた競争サーチのモデルをつくり、GDPを最大にする労働市場がどのような時に達成されるのかを考察した。その中で、企業特殊熟練が生産において重要であるかどうかで、競争的市場環境の是非が変わることを指摘した。2教育と人の配置との関係を分析するために、模試やセンター試験が及ぼす高校生の大学選択への影響に関する分析を開始した。現在、データを購入し、推計モデルのたたき台が出来上がったところである。(2)企業の生産性:社長交代が企業の戦略にどのような変化をもたらすのかの実証分析を行い、社長の交代の直後に雇用の削減が行われやすいが企業のパフォーマンスの向上には貢献していないことがわかった。2.人の配置と階層化:(1)国交省における昇進のあり方をより精緻に分析するため、すべての部長職・課長職を昇進における重要度で色分けを行った。(2)企業が吸収合併された後に勤続年数の長い人が新しい企業で生き残りやすいのか否かを分析するモデルを作り、データを使って検証した。その中で、勤続年数が長い人は、合併後に新しい企業の役員に任命されやすいが、そのまま役員として長く居続けることは少ないことがわかった。このことは、合併後の企業が吸収された企業における特殊熟練を必要としているが、勤続年数が長くなると新しいスキルを学ぶ力が減ってくるという仮説と整合的である。3.データ構築:(1)教員養成校・短大のデータ整備を行い、大学偏差値データの最終整備を行った。(2)国交省のデータ整備の推進および天下りデータの入手を行った。
商品としての知識のマーケティング

経済における知識の重要性が年々高まっているが、いったい知識のマーケティングとはどのようなものなのだろうかという問題意識を持ち、本研究では知識マーケティングの特性を整理することを試みた。製薬産業の新薬開発プロセスでは知識商品が扱われているため、そこに着目し、調査した結果、未完成品の取引、文脈依存性、顧客志向の必要性、交渉プロセスの存在、知識の対称性といった5つの特性を導出することができた。2013年度は、研究を始めるにあたって問題意識と知識マーケティングの必要性を論文「知識マーケティングの必要性」(同志社商学第65巻5号、pp.263-274、2014年)にまとめた。そして、本研究は製薬産業で知識を捉えていくため、製薬産業の新薬開発行動について論文「経営学視点における新薬開発の概要」(同志社商学第65巻6号、pp.178-194、2014年)にまとめた。さらに、企業に対するインタビュー調査も行った。知識創造のアイデア創出に関して論文「知識創造における顧客との関係」を作成し、学会誌に投稿した。査読後の修正を行っている段階である。もう1つ、知識の融合(移転)に関して論文「グローバルR&Dにおける海外研究所との知識の融合」にまとめた。こちらは現在、学会誌に投稿している段階である。なお、後者の論文の内容で学会報告も行っている。そのタイトルは「R&Dイノベーションにおける知識の融合」(日本商業学会第63回全国大会、立命館大学、2013年5月25日)である。以上のように、2013年度は研究初年度にあたるため、まず問題意識を今一度、整理して知識マーケティングの必要性について指摘した。さらに、具体的な調査を行った。知識創造におけるスタート部分にあたるアイデア創出とそして創造された知識をより高次元なものにするための知識融合のプロセスという2つの段階について、企業に対してインタビュー調査を行った。2013年度に導き出した知識マーケティングモデルの4つのプロセスのうち、2014年度はアイデア創出と知識融合に関して、それぞれ論文を作成したものを学会誌に投稿し、採択された。アイデア創出に関する研究では、エーザイ知創部を事例として取り上げ、その知創部の取り組みにおける「1%ルール」と「hhc Driven Innnovation活動」に着目した。これらにより患者志向に基づいた薬の改良が行われていることを明らかとした。そして、漸進的イノベーションでは出発点としての顧客の存在が不可欠であること、さらには研究開発担当者は顧客の傍らに立つことで暗黙知の共同化が可能になることを示すことができた。また、知識融合に関する研究では、グローバルR&Dにおける海外研究所との知識の融合に着目した。これまでの先行研究では知識の送り手と受け手の役割が明確に区分されていたが、本研究では両者がともに知識の送り手となり、受け手となる事例を扱った。その結果、知識の吸収と融合が促進された要因として、本国研究所と海外研究所との知識量格差が小さかったこと、非公式的なコミュニケーションパスが存在していたこと、さらには両者が相互に監視できる状態にあったこと、の3つを導出した。以上のように、2013年度と2014年度は知識集約型である製薬産業を対象にして調査を進めてきた。その内容を著書として2015年度にまとめようと思っているが、そのための資料収集や研究は十分に進めることができた。最終年のため、成果のまとめということで著書を出版した。著書『知識マーケティング』(中央経済社、2015年10月発行)では、知識マーケティングの5つの特性を提示した。その特性とは「未完成品の取引」「文脈依存性」「顧客志向の必要性」「交渉プロセスの存在」「知識の対称性」の5つである。特に「未完成品の取引」と「知識の対称性」は他の財のマーケティングとは異なる、知識商品ならではの特性と言える。また、この著書の内容で、学会報告を行った(論題「知識をマーケティングするには」、日本商業学会関東部会、於:青山学院大学、2015年12月19日)。さらには、第7章の内容と第8章の内容でも学会報告を行った。第7章の内容は、「新薬開発における海外研究所との知識の融合」、商品開発・管理学会第24回全国大会、於:神戸国際大学、2015年6月13日である。第8章の内容は、「創薬のライセンス・イン/アウトで知識をマーケティングする際の特性」、日本マーケティング学会2015年カンファレンス(全国大会)、於:早稲田大学、2015年11月29日。この学会では、オーラルセッションベストペーパー賞受を受賞することができた。以上のように、当該研究は知識商品を対象としたマーケティングのあり方を探ることを問題意識としていたが、研究実施計画通りに研究を進めることができ、それと並行して学会誌への学術論文や学会発表、さらには著書に成果をまとめることもできた。当初の研究計画通りには十分進めることができ、一定の結論、成果を得ることができた。本研究では、新規の概念を定性的に導出したため、よくばって考えると、それを定量的にも証明した方が議論をより精緻化することができる。そのため、次年度にアンケート調査を実施し、その結論の検証を行っていけば、本研究での結論はさらに確かなものとなると思われる。

最終年度(2016年度)においては、2015年度までに得られた結論を、他産業へ応用することを検討した(これは当初の研究計画には含まれなかったが、本研究の結論が製薬産業だけに該当する特異なものなのか、或いは広く一般的な産業においても該当するのかを検討することで、本研究の意義がさらに大きなものになると判断した)。具体的には、知識をマーケティングする際の特性として、未完成品の取引、文脈依存性、顧客志向の必要性、交渉プロセスの存在、知識の対称性といった5つが導かれた。また、知識のマーケティングにおいては特許と時間という要因が効いていることも導かれた。以上の結論は製薬産業における知見のため、議論の一般化として他産業でも当てはまるかどうかを検討した。その結果、確かに5つの特性、さらには2つの要因とも当てはまることを検証できた。しかし、その当てはまりは製薬産業ほど強くないことも分かった。その要因として、製薬産業における製品、つまり新薬はわずか2つほどの特許からなっていることを指摘できる。一方、たとえば電機や自動車などの製品では、完成品となるまでには数百から数万の特許を要する。そのため、1つの特許、つまり知識が占める割合が低下してしてしまうのである。よって、核となる特許(知識)を特定化して、さらなる検証を試みることが今後の研究課題として残された。あるいは、今回の調査は小規模であったため、規模を大きくして調査を行ってみる必要もあると思われる。経済における知識の重要性が年々高まっているが、いったい知識のマーケティングとはどのようなものなのだろうかという問題意識を持ち、本研究では知識マーケティングの特性を整理することを試みた。製薬産業の新薬開発プロセスでは知識商品が扱われているため、そこに着目し、調査した結果、未完成品の取引、文脈依存性、顧客志向の必要性、交渉プロセスの存在、知識の対称性といった5つの特性を導出することができた。仮説をしっかり立て、インタビュー調査を行ったため、満足できる調査を実行することができた。そのため、研究を論文として形にまとめることができ、採択の結果を得ることができた。今後の課題としてアンケート調査を実施し、これまで得た結論の検証を行っていきたい。調査の性格上、大規模なアンケート調査は不可能であるが、サンプルに偏りが無いよう気を付けていきたい。アンケート調査や、さらには研究会などへ参加し本研究の結論を示すことによって意見聴取も行っていきたい。マーケティング2015年度は、研究最終年度にあたるため、著書にまとめていきたい。また、これまでの2年間は知識集約型である製薬産業を対象にしてきた。今後は、他産業にも目を向け、議論の一般化に向けた議論を展開していきたい。2013年度においては順調に企業インタビューが行えたことが大きい。またその前段階として問題意識を明確にして、仮説モデルの設定も行った。インタビュー調査から得られた内容が仮説と矛盾することなく、かつさらなる調査・議論に発展する可能性を秘めたものが得られたことが、順調に計画が進展している大きな要因となっている。実家の介護問題が発生し、平成27年度に予定した研究会への参加が不十分だった。また、今回得た結論は定性的研究によるものであったため、それをさらに定量的に検証したいと考えるようになった。研究会への参加、さらにはそこで本研究の結論を積極的に提示することにより、意見聴取を行っていきたい。
脂質ラフトによる神経軸索成長の制御機構

細胞膜を構成する脂質と蛋白質は均一に分布するのではなく、特定の分子同士が集合あるいは離散した不均一な局在を示す。例えば、主としてスフィンゴ脂質とコレステロールから構成される大きさ数十から数百nmの微小領域(脂質ラフト)は、ある種の膜蛋白やシグナル伝達分子を豊富に含み、細胞外から細胞内へのシグナル伝達のプラットフォームと考えられている。神経細胞が軸索突起を伸ばして神経回路を形成する過程で、軸索突起の先端部(成長円錐)の脂質ラフトが必須であることを報告したが(J Cell Biol 159:1097-1108,2002)、脂質ラフトの役割の詳細については未解明であった。神経細胞に発現する細胞接着分子L1へのリガンド結合により脂質ラフト内外を移動する蛋白質の網羅的解析を行った結果、munc-18とシナプトフィジンを同定した。いずれの分子も細胞膜小胞のエキソサイトーシス制御に関与し、L1へのリガンド結合によりmunc-18はラフトから解離しシナプトフィジンはラフトに集積することが示唆された。これらの蛋白質の局在変化の結果から、細胞膜小胞のエキソサイトーシスは成長円錐での局所形質膜補給を制御し、このことが軸索突起の伸長やガイダンス(方向転換)に重要な役割を担うものと推察した。次に、軸索突起での細胞内膜輸送とエキソサイトーシスを詳細に解析した。成長円錐内部の膜小胞を標識してその動態を観察したところ、軸索突起が伸長する方向へ膜小胞が輸送された。さらに、(1)成長円錐の周辺部でVAMP2陽性膜小胞がエキソサイトーシスされること、(2)このエキソサイトーシスは軸索突起の誘引生ガイダンスに必須であることを発見した。以上、成長円錐での膜小胞のエキソサイトーシスは軸索突起の伸長方向を制御する重要な要素であることが明らかになった。神経細胞の細胞膜にはスフィンゴ脂質とコレステロールと特定の蛋白質が集積した界面活性剤難溶性領域(脂質ラフト)が存在し、脂質ラフトは細胞内情報伝達に重要な役割を担うと考えられている。神経接着分子L1は脂質ラフトおよび非ラフト領域の双方に存在し、L1による軸索突起伸長は軸索先端部(成長円錐)のラフトを必要とすることが知られている。そこで、L1による軸索突起伸長の情報伝達系を明らかにする目的で、L1へのリガンド結合により脂質ラフト内外を移動する蛋白質の網羅的解析を行った。L1のホモフィリックリガンドであるL1-Fcキメラとその対照としてFc蛋白を大量に作製・精製し、マウス小脳顆粒細胞培養系に添加した。L1-Fc刺激した培養神経細胞とFc処理した培養神経細胞を、それぞれ生化学的手法により脂質ラフト分画と非ラフト分画に分離し、ディファレンシャル2次元電気泳動により発現する蛋白質の網羅的解析を行った。L1-Fc刺激群・Fc処理群のラフト・非ラフト分画を比較し、L1-Fc刺激によりラフト内外で量比に有意な変動が見られた蛋白質スポットを約40種類ほど同定した。現在、この量比変動の再現性を確認している。また、抗体マイクロアレイ法を用いて、L1-Fc刺激群・Fc処理群のラフト・非ラフト分画に存在する約500種類の抗原をスクリーニングし、L1-Fc刺激によりラフト内外で量比に有意な変動が見られた蛋白質を約20種類ほど同定した。現在、この量比変動の再現性をウェスタンブロットにより確認している。

以上の研究を進め、来年度はL1活性化によりラフト内外を移動する情報伝達分子を同定し、その機能的意義の解析を開始する。細胞膜の特定脂質が集積した微小領域(脂質ラフト)は、細胞外から細胞内へ情報が伝達される「場」として機能する。神経接着分子L1の軸索伸長活性は、軸索先端部(成長円錐)の脂質ラフトを必要とする(J Cell Biol 159,1097-1108,2002)。本研究課題では、軸索突起伸長過程における脂質ラフト依存性の情報伝達を解明するため、L1'で軸索伸長を刺激した小脳顆粒神経細胞において、脂質ラフト内外を移動する蛋白質を網羅的に同定するプロテオーム解析を行った。抗体マイクロアレイ法では、L1刺激によりラフト内外を移動する候補分子として、神経接着分子L1、ミトコンドリア局在タンパク質DAP3の低分子量型、微小管重合調整に関与するGSK3βやAkt、アクチン線維形成を制御する低分子量G蛋白質(Rac1、Cdc42)やGAP43、Srcファミリー非受容体型チロシンキナーゼなど約20種類の抗原を同定した。現在は、ウェスタンブロット法によりその再現性と定量性の検討を継続している。特にラフト内外での発現量変動の再現性に優れた分子として、munc-18とシナプトフィジンを同定した。いずれの分子も細胞膜のエキソサイトーシス制御に関与し、munc-18はL1刺激によりラフトから解離し、シナプトフィジンはL1刺激によりラフトに集積することが実証された。これらの蛋白質によるエキソサイトーシスの調節は、軸索伸長に必要な成長円錐での形質膜補給に関与するものと考えられるため、今後はその機能的意義についての研究を進めていく。また、2次元電気泳動法を用いたプロテオーム解析のための蛋白質サンプルの可溶化条件を改良し、ラフトと非ラフト領域いずれの分画でも高い再現性で2次元分離が可能となった。昨年度までのプロテオーム解析により、軸索突起の伸長過程で細胞膜小胞のエキソサイトーシスを担う蛋白質の局在変化が明らかになった。そこで平成18年度は、伸長過程にある軸索突起先端部(成長円錐)での膜小胞の輸送とエキソサイトーシスを詳細に解析し、軸索突起の伸長方向と膜小胞の動態に密接な関連性があるか否かを検証した。成長円錐内部の膜小胞を脂溶性色素(FM1-43)で標識してその動態を観察したところ、軸索突起が伸長する方向へ膜小胞が輸送された。また、エキソサイトーシスを担う蛋白質VAMP2(Vesicle-Associated Membrane-Protein 2)が存在する膜小胞の動態を観察したところ、同様に成長円錐が伸長する方向へ膜小胞が輸送された。次に、これらの膜小胞が成長円錐の先端縁近傍(周辺部)の形質膜と融合してエキソサイトーシスされるか否かを検証した。細胞内膜小胞の内腔でのpH値は約5.5であるが、エキソサイトーシスされると細胞外液と混合するためpH値は約7.3となる。VAMP2の膜小胞内腔側にpH感受性蛍光蛋白質を付加して、このpH値の変化をモニターすることで膜小胞エキソサイトーシスを可視化した。その結果、(1)成長円錐の周辺部でVAMP2陽性膜小胞がエキソサイトーシスされること、(2)このエキソサイトーシスと軸索突起の伸長方向には有意な相関があることを発見した。また、破傷風毒素でVAMP2の機能を阻害すると、軸索突起は誘引性因子に向かって伸長することができなくなった。