hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多彩なフレーバーがもたらすクォークハドロン物質の新形態に関する理論研究

KEKやLHC等の高エネルギー加速器実験施設で相次いで発見されてきた、新しいタイプのハドロンの性質を理論的に解明する研究を行った。強い相互作用の基礎理論である量子色力学に基づき現象を再現し、実験データを説明した。その結果、観測データが、従来の陽子や中間子等とは異なったハドロンの存在を強く示唆していることを示した。また、クォークの閉じ込め機構、QGP相におけるにおける非摂動ダイナミックス等、量子色力学の基本的な問題においても成果を得た。若手育成のため、国内アジア圏の若手研究者(主として大学院生)を対象に、毎年計4回研究実践形式のサマースクールを実施した。本年度は領域と計画研究の立ち上げの年度にあたり、これまでの関連研究の総括と今後5年間で行う研究に向けての検討を中心にした研究を行った。1)本研究領域研究の立ち上げとして、総括班が主催する研究会において理論研究を様々な角度から報告し、実験グループとエキゾチックな構造を探る研究に向けた検討を行った。2)本研究領域理論班が実施する研究と密接に関連する特定領域研究「ストレンジネスで探るクォーク多体系」理論班との共催で、研究会「ストレンジネスから新ハドロンへ」を開催し、研究成果の報告とともに、新領域研究で行うべき理論研究について意見交換を行った。3)新年度に向けて研究員を雇用するにあたり公募を行い、本計画研究を素粒子・原子核分野の幅広い観点から、また国際的な視点に立って推進するため5名の研究員を内定した。5名のうち2名は素粒子分野の研究者から、また2名は海外からの研究者となった。4)総括班主催の定期セミナー「ハドロンスクエア」を立ち上げ、第1回を名古屋大学で開催した。若手理論研究者を招待し、重いクォークにおけるエキゾチックなハドロンの構造について議論した。5)京都大学基礎物理学研究所で開催された国際研究集会NFQCD09に、本学術領域研究に密接に関連するQCD基礎理論、散乱理論の専門家を海外から招聘し、エキゾチックな構造を理論実験双方の側面から理解する試みについて議論した。本年度は昨年度の領域発足・立ち上げを受けて、研究支援者としてポスドク研究員5名を、高エネルギ加速器研究機構、名古屋大学、京都大学、大阪大学に配置し、本格的な研究を開始した。本計画研究班の主催で、セミナー集会(ハドロンスクエア)を5回、若手育成を主目的としたサマースクールを3日間、国際会議BARYONS'10を5日間主催した。BARYONS'10ではノーベル賞受賞者の南部陽一郎先生をお迎えし、関連研究の歴史から最近の動向までを広く議論することができた。研究内容の進展としては、ハドロン動力学に基づいた中間子生成、ハドロンの複合成分と固有成分の混合、ベクトル中間子が作る複合系の動力学、パイオンが作る重いフレーバーを含んだ複合系の性質、ハドロン複合系の生成率・崩壊率、カイラル対称性の部分的回復がベクトル中間子に与える効果、クォークグルーオンプラズマ相における負性微分抵抗の出現、クォーク分布関数の計算の改良、実験データを用いた破砕関数の決定、等、様々な理論研究を開始し、成果をあげつつある。実験研究との連携では、チャームクォークを2個含む中間子の発見が本研究領域の一つ重要な成果との認識を確認し、その性質と生成率に関する理論的な考察を開始した。定量的な計算に向けての方法を開発中である。震災のため当初3月に行なう予定であった研究打ち合わせを8月に核物理研究センターで行なった。それぞれの成果を持ち寄り今後の方向を検討した。研究成果では、まずハドロン分子状態の理解に大きな進展があった。重いクォークを含む系で、重いクォーク対称性によってパイオン交換力がより重要になることを示し、テンソル力がもたらすチャンネル結合が系により安定な解をもたらすことを示した。その結果、昨年KEK-Belleで発見されたZb粒子の性質が自然に説明できることを示した。2つ目に、格子QCDによるクォークポテンシャルの計算で、閉込め力の起源が明らかにされたことがあげられる。Diracの射影演算子によって閉込め力への寄与を分解し、閉込め機構には低エネルギーモードの寄与は重要でないことを示した。このことはカイラル対称性の自発的破れを引き起こす低エネルギーモードとは独立に閉込めが起きることを示唆している。その他ホログラフィックQCDにより核物質の性質を調べる方法が提案された。定量的には今後一層の改善が必要だが、QCDの非摂動力学が原子核のレベルでどのように発現しているのかを突き止める上で重要と考えられる。理論研究のもう一つの重要な役割は、異分野間の交流を進めることと若手育成である。前者では、新学術領域研究「素核宇宙融合」と共催で「クロスオーバー研究会」を開催し、2つの領域研究者による意見交換を深めた。

特にQCDのもたらすハドロンの様々な存在形体に関して、有効構成子の意味を問う本質的な議論が交わされた。これはハドロンの構造を真に理解する上できわめて重要な視点である。また、若手育成では当初計画通りサマースクールを実施するとともに、一作年度のサマースクールの内容を講義録として、コミュニティー雑誌「原子核研究」に出版した。重いクォークを含む系で顕著になるハドロンの分子構造の出現機構と、データとの比較において最も重要な成果を得ることができた。以下、具体的な成果の例を挙げる。(1)X(3872)に対して、D中間子の分子状態にccbarクォーコニウムが少し混合することで、質量や崩壊の性質を説明することができた。敷居近傍のためアイソスピン破れの効果が重要性となることを示した(竹内)。(2)重いクォークを含むエキゾチックハドロン系の理論研究では、Belleで発見されたZb粒子を2個のB中間子の分子状態として記述することで、質量と崩壊の性質を説明することができた。また未知の粒子の存在を予言するとともに、崩壊パターンに重いクォーク対称性が現れる機構を示した(保坂)。(3)ホログラフィック有効模型により核子の形状因子を解析し、重いベクトル中間子が観測される可能性を示唆した(原田)(4)格子QCDにより、カイラル対称性の破れが真空の低エネルギー領域の性質に依存する一方、閉じ込めポテンシャルは低エネルギーモードには依存しないことを示した。数値的に示すとともに、解析的にも示すことができた(菅沼)。(5)重いクォークの極限で見られる縮退の性質を明らかにし、(1),(2)などで実現されている重いハドロンの分子状態に適用した。2体系のみならず3体系においても縮退が見られること、そのパターンを明らかにした(保坂)。(6)高エネルギー反応のクォークカウンティング則により、粒子のエキゾチックな性質を調べる方法を提案した(森松/熊野)。研究としては当初の計画通り、まず重いクォークを含むハドロンの解析を継続した。重い中間子複合系の研究を拡張し、高スピン、および正負パリティー状態まで拡張し分光の理論予言を進めるとともに、崩壊過程では重いクォーク対称性から導かれる選択則を導いた。束縛状態や共鳴状態の複合性を議論する枠組みを提案し、従来のカイラル模型で議論されてきた共鳴状態の性質を解明した。閉じ込め機構の解明に向けてはWilson loopを用いた格子QCDによる数値シミュレーションに加え、Polyakov loopを用いた解析的な研究を開始し進めている。核子の非摂動手法としてホログラフィック模型を採用し、ベクトル中間子の無限項が形状因子に寄与する機構を解明した。また、パートン分布を用いてハドロンのエキゾチックネスを計測する手法を考案中である。昨年度に引き続き、素粒子分野の研究者を主とする、格子QCD研究者とのクロスオーバー研究会を開催し、第一原理に基づいた研究と、我々の領域研究で主として展開する有効理論による研究を議論した。その結果、今後もこの様な異なる手法に基づいた意見交換の重要性を確認した。若手育成としてのサマースクールを継続した。今回から国際スクールとし、特にアジア圏からの学生を受入れることとし、韓国・台湾からからそれぞれ2名、1名の参加があった。
パ-ギリン投与後、青斑核に出現するセロトニン細胞の分類に関する免疫組織化学的研究

セロトニン抗体の特異性がImmuno Techの市販品について抑制実験により検定された、ノルアドレナリンに対して交叉性が0.2%以下と判明した。当教室で精製したGABA抗体は吸光度系による検定で5.4%以下の交叉性と判明した。ラット青班核の厚さ5μmのクリオスタットト連続切片を作成して交互にセロトニン抗血清とGABA抗血清により免疫染色し、ミラ-法で青班核(両側)で3,500個の神経細胞を調べた結果、両細胞は別個であると結論できた。バ-ギリン投与により、青班核の1.2%を占めるにすぎなかったセロトニン細胞は81%に激増した。このMAO抑制効果は、さらにセロトニンの前駆物質であるL-tryptophan又は5-HTPで前処置をしてから、セロトニンの免疫染色をすることによって増強され、大多数の青班核神経細胞は免疫陽性反応を呈し、Sakumotoら('84)の視床下部背内側核の小型細胞群、また西田ら('85)の最後の神経細胞群と類似し、西田ら('85)の命名したmasked indoleamine cellsに該当するものと考えられた。KoeとWeissman('66)のp-chlorophenylalanineによる実験は、この薬剤「PCPA」がセロトニンの合成をtryptophan hydroxylaseの段階で阻害する事を証明した故に、PCPAを腹膣内注射したラットの青班核で、パ-ギリンやL-tryptophan又は5-HTP前処置の該反応に及ぼす効果を検討した。完全な陰性反応が得られて、青班核神経細胞はごく少数のセロトニン細胞と多数のmasked serotonin cellsより成ることを証明した。これに反して、青反核の周囲を包囲して、縫線核群に連続する細胞群は全く別個のものであり、masked indoleamine cellsと呼稱すべきである。何故なら後者がPCPAの投与によっても該反応を消失せず、これらの神経細胞がセロトニンの他に、別のイシド-ルアミンを生産している事が示されたからである。青班核は少数のセロトニン細胞と多数のマスクされたセロトニン細胞を含むと結論できる。
爪・頭髪の同位体分析による食習慣情報を伴う疾病リスク評価法の確立：栄養疫学的検討

本研究は爪および頭髪の炭素・窒素・硫黄の安定同位体分析を、簡便・非侵襲・客観的な手法として食事調査に応用すること、最終的には、食習慣情報を伴う生活習慣病のスクリーニング検査として健康診断に導入することを目指す。その第一段階として、研究基盤と栄養疫学的なエビデンスとなる成果を得ることを目的としている。具体的には、測定値に対する変動係数(測定誤差)、同位体組成の経時変化やそのタイムスケール、個人内・個人間変動等を検討する。そして、同位体比と食習慣および生活習慣病リスクとの関連を明らかにする。
半導体検出器を用いた心筋SPECTの映像化アルゴリズムの開発

1.3次元の物体に対する投影データ計算プログラムの作成数値ファントムとして心臓ファントム(MCATファントム)をもちいたシミュレーションシステムを構築した。また、γ線の入射方向を規定するコリメータとして平行多孔型のコリメータおよびコーンビーム型コリメータを想定し、任意角度から投影データを計算できるようにした。2.投影データの最適選択法の考案上記で計算された投影データを用いて画像再構成を行う際に、どのような投影データを選択すれば再構成画像の画質が向上するかを検討した。このためには、再構成画像の画質と使用した投影データとを関係づける評価基準が必要となり、2次元の投影データのパワースペクトルを基準として、投影データの独立性などを考慮したものも検討した。また、この投影データの最適選択法に関して、投影データの数、統計雑音の影響、γ線の吸収と散乱の影響、肝臓などの隣接臓器の影響を調べた。3.基礎実験による有効性の検討臨床用SPECTシステム(東芝製GCA7200A)を用いて、基礎実験ファントムに対するデータの収集を行なった。ファントムとしては心筋ファントムならびに、ロッドファントムを用いて提案手法の基本性能を詳細に調査した。実験では臨床用の装置にアタッチメントを設置し、3次元のデータ収集が可能なようにした。4.実験結果をふまえた投影データ選択法の改良シミュレーションにおける評価基準と実験における基準が一致しているかどうかの検討を行った。この結果、実験とシミュレーションの結果との間に相関がみられ、シミュレーションで選択した角度を実験データに適用することの合理性が明らかになった。また、画像再構成においては3方向の投影データをセットとし、おのおのが90度の角度をなすものを4セット使用する方が画質が向上することが明らかになった。1.3次元の物体に対する投影データ計算プログラムの作成対象とする臓器が心筋であり、シミュレーションにおいては任意の3次元的方向から投影データを取る必要があるため、数値ファントムとしてノースカロライナ大学で開発された心臓ファントム(MCATファントム)をもちいたシミュレーションシステムを構築した。画像再構成のマトリックスとしては128×128×128、1方向の投影データとしては128×128の空間分解能を持つように設計した。また、この投影データの最適選択法では、(a)いかに少ない数の投影データで高い精度の再構成画像を得ることができるか、(b)統計雑音が混入した場合はどうか、(c)γ線の吸収に対して、どの程度影響を受けるか、(d)γ線の散乱に対して、どの程度影響を受けるか、(e)肝臓などの臓器はどのように影響を与えるか、等の点についての考察を行い、再構成画像の画質と投影データの選択条件を詳細に調べた。1.基礎実験による有効性の検討現有のSPECTシステムを用いて、基礎実験ファントムに対するデータの収集を行なった。これには慶應大学医学部の協力を得て、病院に設置してある東芝製GCA7200AというSPECT装置を用いた。また、この際のファントムとしては心筋ファントム(心筋、肺、脊椎、肝臓などの人体に近い構造を有するファントム)ならびに、ロッドファントム(コールドロッド、ホットロッド)を用いて提案手法の基本性能を詳細に調査した。本研究で使用を予定している半導体検出器は、完成していなかったため、臨床用の装置にアタッチメントを設置し、3次元のデータ収集が可能なようにした。

心筋データから再構成された画像は、画質評価を行いやすいようにするため、Bull's eye表示を行い、各セグメントにおける画質を評価した。2.実験結果をふまえた投影データ選択法の改良基礎実験における再構成画像と投影データの関係を再検討し、シミュレーションにおける評価基準と実験における基準が一致しているかどうかの検討を行った。この結果、実験とシミュレーションの結果との間に相関がみられ、シミュレーションで選択した角度を実験で用いることの合理性が明らかになった。また、投影データは3方向の投影データをセットとし、おのおのが90度の角度をなすものを4セット集めた方が画質が向上することが明らかになったため、すべてのシミュレーションにおける投影データセットを組みかえ、再度検討を行った。さらに、健常のボランティアによる臨床実験を予定していたものの、実際の装置が完成しなかったため現実的にデータ収集が不可能となり、これについては見送った。3.報告書の作成本研究の成果に関して、報告書にまとめた。
日本語版クリティカルシンキング気質スケールの改良

米国哲学協会がデルファイ法で、クリティカルシンキングに必要な7つの気質(資質)を抽出し、これらの気質を測定するため米国のFacione博士等がCalifornia Critical Thinking Dispositions Inventory (CCTDI)を開発した。牧本等は日本語版CCTDIを作成し、平成9年度に16の看護系大学で実施した日本語版CCTDIの予備テストを実施した。その結果下位尺度の「CT自己自身」と「探究心」は信頼係数が高く使用可能であったが、その他の下位尺度の信頼係数、特に「真実の追究」と「偏見のない見方」の改善が必要であった。改良の問題点としては、答えにばらつきが少なく質問項目間の相関が少ないことや、日本の文化になじみのない質問も含まれていた。そこで平成10年8月に8大学から10名の教官が参加して、気質スケール改良について討議した。まず75の質問項目を下位尺度別に並び替え、信頼係数の低い下位尺度を中心に日本人の学生の文化や生活に近い表現に置き換えるようにした。例えば項目29番'銀行は貯金通帳の記載をもっと分かりやすくすべきです'という内容を'クレジットカードや携帯電話の使用明細書は、もっと分かりやすくすべきです'に変更した。米国の研究グループが、改訂版と英語版との一致性をチェックした。改訂版を看護系と工学系の2つの大学で実施し、下位尺度の点数や信頼係数を比較した。「真実の追究」と「偏見のない見方」の信頼係数は改善したが、係数は0.4から0.6でスケールとして使うには低かった。異なる地域における異なる専攻の学生を比較したが、下位尺度の平均点や信頼係数は殆ど変わらなかった。このスケールの開発された米国と日本とは、分化や教育制度が大きく異なり、これ以上改良することは困難であることが示唆された。平成9年度に16の看護系大学で実施した予備テストを詳細に分析した。そして平成10年8月に8大学から10名の教官が参加して、気質スケールの改良について討議した。例えば項目29番`銀行は貯金通帳の記載をもっと分かりやすくすべきです。'という内容を`クレジットカードや携帯電話の使用明細書は、もっと分かりやすくすべきです。'に変更した。改訂版を看護系と工学系の2つの大学で実施し、信頼係数を測定した。一般的に信頼係数は改善したが、まだスケールとして使うには低い尺度が残っている。このスケールの開発された米国と日本とは、文化や教育制度が大きく異なり、これ以上改良することは困難であることが示唆された。次年度は下位尺度で信頼係数の高いものと、クリティカルシンキングの技術的な側面との相関関数を調査し、下位尺度の妥当性の検討を行う計画である。
中学生の健康啓発支援システム開発研究

1.調査(1)中学生の健康問題への関心と対処方法の実態調査(中学生812名対象)この調査は思春期のヘルスプロモーションに関する詳細調査を行うことを目的とした。内容は思春期のセクシャリテイ、次世代の育成、家族、人間関係、学習という局面でとらえ、思春期の健康的なライフスタイルの変化と問題解決能力を獲得する要件を明らかにすることを目的にした。(2)大東町中学生の骨密度と身体発育・栄養・活動調査(中学生708名)この調査は成長期にあう中学生の骨形成の実態と、骨形成に関連する要因について明らかにする目的で中学生を対象に骨密度と身体測定、各種栄養摂取、活動、リスクファクターを明らかにした。(3)思春期の性教育に関する教員の意識調査(教員44名)この調査は学校における健康教育、特に性教育の現状と課題を明らかにするために中学校の教員が生徒の健康問題と対処をどのように認識しているかを質問紙で明らかにし、さらに今学校で起こっている性に関する問題とその解決方法、更には困っていることや今後研修などを望む内容を中心に面接調査を行い、その実態を明らかにした。2.調査報告書の作成:上記3題の調査に関して3冊の報告書作成:広報誌「だいとう」に調査結果を3回掲載・大東地域の記念館に調査データーのパネル「中学生の健康問題への関心と対処方法の実態調査」の展示3.教育講演:調査データを使い講演した。(1)テーマ「生命知時代を迎えた生と性の教育」対象者:掛川市教育委員会(1市5町の小中学校の校長・教頭・養護教諭;50名)(2)テーマ1「中学生の調査を通した健康問題」テーマ2「命・生と性」対象:中学生・保護者・教員・地域住民4.調査対象中学校の教員・教育委員会とミーティング調査3回を行う前後で計6回5.学会発表(6題)・論文発表(3)6.小冊子の作成7.健康啓発支援システムのフローチャート作成1.調査(1)中学生の健康問題への関心と対処方法の実態調査(中学生812名対象)この調査は思春期のヘルスプロモーションに関する詳細調査を行うことを目的とした。(1)テーマ「生命知時代を迎えた生と性の教育」対象者:掛川市教育委員会(1市5町の小中学校の校長・教頭・養護教諭;50名)(2)テーマ1「中学生の調査を通した健康問題」テーマ2「命・生と性」対象:中学生・保護者・教員・地域住民4.調査対象中学校の教員・教育委員会とミーティング調査3回を行う前後で計6回5.学会発表(6題)・論文発表(3)6.小冊子の作成7.健康啓発支援システムのフローチャート作成文献検索をしてみると、中学生の性を含む健康問題と自己対処法の実態報告は非常に少ない。我々は中学生という子どもから大人へと身体・精神が大きく変わる時期に注目している。その時の健康は将来にわたって大きく影響を及ぼす。思春期(特に中学生)の子どもたちが健康に過ごすためには、健康問題解決能力が必要になる。問題解決のために知りたいと思う情報、特に、リプロダクテイブ・ヘルスに関する正確な情報は入手しづらいという環境がある。子どもたちが健康問題で何らかの情報や相談が必要な時いつでもほしい正確な情報を入手できたり、身近に相談できる場所や人が必要である。そのためにも、現在の中学生の健康問題やその対処法を的確に把握すると共に何を必要としているのかを明らかにする必要がある。今回の調査では、大東町の殆どの中学生は思春期を肯定的に捉えており、生活・健康上の悩みは、「家族関係」「恋愛や性行動」に関することよりも「アイデンティティ」や「学校生活」に関することの方が23倍多かった。この結果より中学生の健康問題は恋愛や性行動よりも自分の性格や自分がわからないなど自分自身に関する悩みが多いことが明らかとなった。困ったとき時の相談相手と知識の情報源は、「相談しやすい友人」、「自分を理解してくれる人」と自分の身近な人が圧倒的に多かった。悩みの対処に関しては男女差があり、女子では「同性の友人と話すことで安心するとしていた」また男子は「誰にも相談できず、一人で悩んだ」

「じっと我慢した」という対処行動をとっていることが明らかとなった。この結果を基盤に、次年度はさらに教員から見た中学生の健康問題を明らかにする。調査研究にあたり当大学の倫理委員会で倫理的審査を受けた。その後、倫理委員会で倫理的内容の審査を受けた説明文書をもって大東町教育委員会、大東町立大浜中学校校長、大東町立城東中学校校長に調査研究の概要、倫理的配慮を説明し調査の承諾を得た。その後各中学校の教員、保護者、生徒に調査研究の説明会を開催し協力を得た。この調査研究は、データーを研究的に集計するだけではなく、調査結果の報告会を開催しデーターの見方や注意点などを説明すると共に、健康問題の質問なども受けた。各生徒が健康問題に関心を示すように、調査データーを説明書をつけて生徒個人に渡し、各家庭で生徒のデーター評価をもって日常生活を見直してもらう、例えば、食習慣に問題があれば食べ物の工夫、運動が少なかったらゲームをする時間を減らしすこし戸外での動きを考える等。さらに学校へは学校全体、クラス別、男女別にデーターを集計し評価したものを報告書として作成し各学校に配布するとともに結果の説明会を行い、今後の保健活動への参考として活用してもらうことを行った。I.調査方法1.アンケート:対象者の背景、リスクファクター、身体活動票、食習慣調査票DHQ(中学生用)2.測定:骨密度測定(超音波骨密度測定装置CM-100),身体測定(身長・体重)II.対象・倫理的配慮調査に協力の得られた大東町の中学生708名1.骨粗鬆症の家族がいる男子は、いないものより骨密度が有意に低いことが明らかになった(p<0.05)2.スポーツや身体を動かすことが嫌いな女子は、好きなものより骨密度が有意に低いことが明らかになった(p<0.05)。3.未月経者は月経があるものより骨密度が優位に低いことがあきらかになった(p<0.05)。4.骨密度の年齢分布は今回の対象年齢範囲では特定の極大値は認められなかった。以上の結果から、骨量を増やすためには中学生からの運動や活動が有効であることが明らかとなった。結果報告書を作成し、教育委員会、学校、保護者に報告するとともに結果説明会も行った。I.研究目的中学生の性を含む健康問題や自己対処法の実態、さらに骨密度と身体発育・栄養・活動調査から得たデータの解析から得た実態を明らかにした。それとともに、教員の捉えている生徒の健康問題や関わり方の実態も明らかにし、これらの結果から健康啓発支援システムのフローチャートおよび小冊子を作成した。II.研究結果と成果1)各研究結果中学生の健康問題は、「アイデンティティ」や「学校生活」に関することが多く、その対処法としては、相談しやすい友人や理解してくれる人が多く、男女による対処行動の違いも見られた。教員側は、そのような生徒の現状を理解する部分も多かったが、生徒のニーズに応じるような窓口の設置などの必要性も見られた。また、対象教員の全員が性教育を正式に学んだ経験がなく、今後のために、実例に富んだ教材や講習会開催の必要性が示唆された。骨密度に関連する要因として、骨粗鬆症の家族歴のある者、スポーツや身体を動かすことが嫌いな者、未月経な者が骨密度が低いことが明らかにされた。
対面コミュニケーションの引き込み原理に基づく協調学習ロボットの開発

対面コミュニケーションでは,単に言葉によるバーバル情報だけでなく,音声に対するうなずきや身振り・手振りなど言葉によらないノンバーバル情報が相互に同調して,対話者同士が互いに引き込み合うことでコミュニケーションしている。本研究では,この身体リズムの引き込み原理を小型パートナーロボットに導入することで,ロボットとかかわりあいながら学ぶ学習システムの開発した。まず,昨年度提案した音声駆動型うなずきロボットを介した協調学習のコンセプトに基づき,引き続き,PC制御による駆動機構の設計・製作と,駆動ソフトウェアの開発・評価を行った。ここでは,カメラとプロジェクタを搭載したプロトタイプロボットを開発し,評価実験を行った結果,ロボットを介した映像中継におけるうなずき反応提示の効果を示し,この成果を国際会議で発表した。また,ロボットを介した情報提示を円滑にするために,情報提示インタラクションにおける動作と発声のタイミング制御の有効性を明らかにした。ここでは,動作と発声を同時に生成するのではなく,適度に発声を遅延させることで「好き」「丁寧」など好ましいインタラクション効果をもたらすことを明らかにして,原著論文にまとめた。さらに,ロボットを介して教師から生徒に教えるために,顔パーツをモニタ前面に表示し,頭部に入り込んだような「面の皮」表示による教示インタフェースの開発・評価を進め,有効性を明らかにした。とくに,CGキャラクタによるプロトタイプではあるが,招待展示やイベント等でデモンストレーションを行い,体験できる形でシステムの有効性を示すことができた。対面コミュニケーションでは、単に言葉によるバーバル情報だけでなく、音声に対するうなずきや身振り・手振りなど言葉によらないノンバーバル情報が相互に同調して、対話者同士が互いに引き込み合うことでコミュニケーションしている。本研究では、この身体リズムの引き込み原理を小型パートナーロボットに導入することで、ロボットとかかわりあいながら、共に「講義→演習→復習」を繰り返すシステムの開発を進めている。本年度は、PC制御による駆動機構の設計・製作と、駆動ソフトウェアの開発・評価を行った。具体的には、音声駆動型うなずきロボットを介したコミュニケーションのコンセプトと、その要素技術としての身体的映像中継手法のコンセプトを提案し、プロトタイプシステムの開発と評価実験を行った。まず、カメラとプロジェクタを搭載したプロトタイプロボットを開発し、評価実験を行った結果、ロボットを介した映像中継におけるうなずき反応提示の効果が明らかになった。実験後のコメントでも、「ロボットに入って視聴しているかのような感じがする」「うなずきが伝わる感じがして臨場感が上がる」など、撮影している場との一体感や臨場感が向上するという意見があった。開発したプロトタイプのままでは視聴者が不快に感じることもあるなど、コミュニケーションを楽しむ音声駆動型うなずきロボットの実現には課題が残されるものの、評価実験の結果は、このようなロボットメディアの有効性を示唆するものであった。また、ロボットやCGキャラクタをインタフェースとするインタラクション設計や、ロボットを介する遠隔教育のための教示インタフェースの開発などの研究開発も並行して進めており、来年度には、これらインタフェース技術を統合させたメディアロボットとしてシステム開発を進めたい。
Stem cell scienceを基盤とした重症肝不全への再生療法の開発-肝幹細胞の分化・増殖機構の解明と細胞移植-

劇症肝炎や進行した肝硬変に伴う急性および慢性肝不全は予後が極めて不良である。これまでに種々の内科的治療法が試みられているが、十分な効果を挙げるところまで行っていない。私どもは肝幹細胞を移植することにより、重症肝不全に対する抜本的治療法を開発することを目指している。具体的には文字通りの肝幹細胞の単離をMusashi-1遺伝子をマーカーとして実現させ、病態に応じた戦略的治療法を開発しようとしている。既に、胎生期の肝において、Musashi-1遺伝子が肝幹細胞に発現していることを報告している。平成15年度においては、ラット肝障害モデルにおいて、肝幹細胞であるoval cellがMusashi-1遺伝子を発現しており、その発現はjagged1およびnotchシグナル伝達系により制御されていることを明らかにしている。平成16年度においては、ラット骨髄細胞をMatrigel上で培養すると7日目には紡錘形の小型で増殖性をもつ細胞が出現し、21日目には肝細胞索に類似した構造を形成した。同細胞はRT-PCR,蛍光免疫染色により肝特異的マーカー(アルブミン、AFP,サイトケラチン8)、さらには成熟肝細胞マーカーであるtryptophan-2,3-dioxygenase遺伝子発現を認めた。さらにGFPトランスジェニックマウス由来のCCL_4肝障害ラットの脾臓に移植したところ、14、28日目の脾臓内、門脈域にGFP陽性細胞が存在した。本研究により、(1)骨髄内に肝特異的遺伝子を発現する細胞へ分化する細胞が存在し、その分化にはnotchシグナルが関係する、(2)in vivoにおいて骨髄細胞は肝障害が強い時に限り生着し、生着した細胞の分化にはnotchシグナルが関与している、(3)Matrigelを用いることで効率のよい分化誘導が可能であることを示した。同細胞を用いることで有効な肝再生療法となる可能性がある。劇症肝炎や進行した肝硬変にともなう急性および慢性肝不全は予後が極めて悪い。これまでに種々の内科的治療法が試みられているが、十分な効果をあげるところまで行っていない。従って、これらの肝不全を治療する戦略的な治療法の開発が急務である。具体的には文字通りの肝幹細胞の単離を目的として、Musashi-1(Msi-1)遺伝子をマーカーに用いてこれを実現させ、病態に応じた戦略的治療法を開発しようとしている。平成15年度にはラット肝障害モデルにおいて、肝幹細胞であるoval cellがin vivoでMsi-1を発現していることを明らかにした。同時にラットoval cell lineにMsi-1が発現していることはすでに報告しているが、oval cellがjagged1およびnotchシグナル伝達系を発現しており、Msi-1がこのシグナル伝達を促進することにより肝幹細胞の遺伝子発現を制御していることを明らかにした。また、ラット骨髄細胞をHGF添加培養するとアルブミンを発現するが、その際にMsi-1を発現するようになる。さらに、GFP発現骨髄細胞を脾臓に移植すると脾臓には骨髄細胞は生着しないことが明らかとなった。一方、脾臓に移植された骨髄細胞は肝門脈領域に生着し、Msi-1を発現することを見出した。同時に、生着した骨髄細胞はアルブミンを発現していたが、その分布は門脈域周囲に留まっており、小葉内へ増殖することは無かった。今後、肝内での増殖を促進する工夫が必要である。劇症肝炎や進行した肝硬変にともなう急性及び慢性肝不全は予後が極めて不良である。

これまでに種々の内科的治療法が試みられているが、十分な効果を挙げるところまで行っていない。私どもは肝幹細胞を移植することにより、重症肝不全に対する抜本的治療法を開発することを目指している。具体的には文字通りの肝幹細胞の単離をMusashi-1遺伝子をマーカーとして実現させ、病態に応じた戦略的治療法を開発しようとしている。すでに、胎生期の肝において、Musashi-1遺伝子が肝幹細胞に発現していることを報告している。また、ラット肝障害モデルにおいて、肝幹細胞であるoval cellがMusashi-1遺伝子を発現しており、その発現はjagged1およびnotchシグナル伝達系により制御されていることを明らかにしている。平成16年度においては、ラット骨髄細胞をMatrigel上で培養すると7日目には紡錘形の小型の増殖性をもつ細胞が出現し、21日目には肝細胞索に類似した構造を形成した。同細胞はRT-PCR、蛍光免疫染色により肝特異的マーカー(アルブミン、AFP、サイトケラチン8)、さらには成熟肝細胞マーカーであるtryptophan-2,3-dioxygenase遺伝子発現を認めた。さらにGFPトランスジェニック、ラット由来の同細胞をCCl4肝障害ラットの脾臓に移植したところ、14、28日目の脾臓内、門脈域にGFP陽性細胞が存在した。本研究により、(1)骨髄内に肝特異的遺伝子をもつ細胞へ分化する細胞が存在し、その分化にはnotchシグナルが関係する、(2)in vivoにおいて骨髄細胞は肝障害が強い時に限り生着し、生着した細胞の分化にはnotchシグナルが関与している、(3)Matrigelを用いることで効率のよい分化誘導が可能であることを示した。同細胞を用いることで有効な肝再生療法となる可能性がある。
高分子ナノミセルに搭載した癌抑制マイクロRNAによる膀胱癌の新規核酸医薬の開発

本研究の課題は二つあり、一つはRNAseで分解されやすいmiRNAを体内で如何に安定させるかであり、もう一つは体内でmiRNAを腫瘍まで効率よく運搬するドラッグデリバリーシステム(DDS)の確立である。前者は一本鎖であるmiRNAの3末側約10塩基をDNAに置換したキメラmiRNAを合成し、さらにこれを2重鎖とすることで従来のmiRNAと比べて遥かに安定した体内動態を確立できた。またアンチセンス鎖はDNAに置き換わっているために、オフターゲット効果を抑制できる利点もある。これをunit polyion complexes (u-PIC)とキメラmiRNAを調整し、その内部にキメラmiRNAを効率よく包有できるナノミセル型DDSを確立した。そこで、今回はまずin vivo実験のための至適条件を探るためのin vitro実験を行った。これまでのin vitro実験で著名な抗腫瘍効果があった4種類のmiRNA (miR-1, miR-133a, miR-145, miR-218)の配列をキメラ型2重鎖miRNAとして人工合成した。uPICと調整して40nMの濃度で培養細胞に添加したところ、各miRNAの細胞内濃度は投与前に比べて100倍以上に上昇することが観察された。細胞内濃度のターンオーバーは早く、投与6時間後にはほぼゼロとなった。次にmiR-218細胞内導入によるCAV2ノックダウン効果をリアルタイムPCR法で検討したところ、細胞株によってややばらつきはあるが2050%のノックダウン効果を得た。MagicRed解析によるアポトーシス実験ではmiR-218を100nM濃度で投与すると、確実にアポトーシスが誘導された。今回の一連の研究により、uPICはキメラ型2重鎖miRNAを内包することが可能であり、膀胱癌培養細胞に効率よく取り込まれて抗腫瘍効果を発揮することが確認できた。in vitroにおける至適実験条件の確立のために時間を要し、in vivo実験の開始が遅れているが、本年度、開始可能であると考えている。引き続き、実験条件の確立に邁進して、研究を推進する。DDSにおける問題点については連携研究者である川崎市産業振興財団ナノ医療イノベーションセンター兼東京大学バイオマテリアル工学専攻の片岡一則教授に相談しながら進めている。
胎児心循環系におよぼすプロスタグランディンの影響と他のホルモンとの関連性

本研究を始めるにあたりまずシバヤギを用いた胎児実験モデルの確立が第1の目的であった.妊娠日数の明確な妊娠シバヤギは供給量が少いことから一度実験に使用したシバヤギをもう一度妊娠させて実験に使用できた.また胎仔へのカテーテル挿入,術後管理も確立された.この実験モデルを使って日常産科臨床でよく用いられるプロスタグランジンE_2(以下PGE_2)の胎児動脈圧(FAP)と心拍数(FHR)への作用を調べた.母獣の麻酔下でPGE_2胎仔に静注した場合FAPとFHRはdose-dependentに低下した. (γ=-0.59, r=-0.56, p<0.01)一方動注した場合には静注の時のような有意な相関関係は認められなかったが, PGE_2の投与量を10μg以下, 1120μg, 21μg以上の3群に分けてみると1120μgの群でPGE_2投与量とFAPの変化の間に有意な負の相関が認められた. (r=-0.78, p<0.05)他の2群でも有意に近い相関が認められ,なおかつ3群の相関直線はほぼ同じであった. FHRの場合も同様な傾向が認められた.動注の方が静注に比べて相関直線の傾きが急なことからPGE_2の作用はより強力と考えられる.次に母獣が麻酔から完全に覚醒してから同様の実験を行った.その結果胎仔の状態は著しく改善し, FHRの基線細変動(BLV)も認められるようになった.静注の場合FAPはPGE_2投与後一過性の低下を示したのち上昇を示す場合と低下しただけの場合があった.そしてFAP, FHRともに上昇した例ではPGE_2投与前5分間のBLVの幅が10bpm以上だった.動注の場合は1例を除きFAPはPGE_2投与後増加を示した.以上の結果からPGE_2は胎仔循環系において血管の拡張作用と心臓への直接作用によってFAP, FHRの低下を起こすと考えられた.さらにこの作用は胎仔の自律神経系,内分泌系によってさまざまに修飾されることが示唆された.今後この点について詳しく研究を進める予定である.本研究を始めるにあたりまずシバヤギを用いた胎児実験モデルの確立が第1の目的であった.妊娠日数の明確な妊娠シバヤギは供給量が少いことから一度実験に使用したシバヤギをもう一度妊娠させて実験に使用できた.また胎仔へのカテーテル挿入,術後管理も確立された.この実験モデルを使って日常産科臨床でよく用いられるプロスタグランジンE_2(以下PGE_2)の胎児動脈圧(FAP)と心拍数(FHR)への作用を調べた.母獣の麻酔下でPGE_2胎仔に静注した場合FAPとFHRはdose-dependentに低下した. (γ=-0.59, r=-0.56, p<0.01)一方動注した場合には静注の時のような有意な相関関係は認められなかったが, PGE_2の投与量を10μg以下, 1120μg, 21μg以上の3群に分けてみると1120μgの群でPGE_2投与量とFAPの変化の間に有意な負の相関が認められた. (r=-0.78, p<0.05)他の2群でも有意に近い相関が認められ,なおかつ3群の相関直線はほぼ同じであった. FHRの場合も同様な傾向が認められた.動注の方が静注に比べて相関直線の傾きが急なことからPGE_2の作用はより強力と考えられる.次に母獣が麻酔から完全に覚醒してから同様の実験を行った.その結果胎仔の状態は著しく改善し, FHRの基線細変動(BLV)も認められるようになった.静注の場合FAPはPGE_2投与後一過性の低下を示したのち上昇を示す場合と低下しただけの場合があった.そしてFAP, FHRともに上昇した例ではPGE_2投与前5分間のBLVの幅が10bpm以上だった.動注の場合は1例を除きFAPはPGE_2投与後増加を示した.以上の結果からPGE_2は胎仔循環系において血管の拡張作用と心臓への直接作用によってFAP, FHRの低下を起こすと考えられた.さらにこの作用は胎仔の自律神経系,内分泌系によってさまざまに修飾されることが示唆された.今後この点について詳しく研究を進める予定である.目的:プロスタグランジン(PG)は強力な生理学的活性を有していて、生体内での作用が細かく研究されている。一方胎児においても子宮筋からは大量のPGが分娩時には遊離されるわけで、その影響を少なからずうけているはずである。このためシバヤギ胎児を用いて【PGE_2】の投与実験を行った。方法:在胎日数137±3日のシバヤギ胎児10頭を用いた。母体を笑気、フローセンで麻酔後開腹して胎児の大腿静脈、動脈にカテーテルを挿入し、胸部に心電図用の電極を装着した。【PGE_2】の投与量は10,20,40μgとし静注と動注を交互に行った。実験は手術終了後約2時間母児の状態が安定してから行った。また別の5頭を用いて手術後母体が麻酔から覚醒した状態で実験を行い母体が麻酔中に行った実験データと比較した。

実験中は胎児動脈圧と心拍数を連続的に計測しその変化を調べた。結果:【PGE_2】を胎児に静注した場合には、いずれの投与量でも胎児心拍数、動脈圧はただちに低下して、その低下は【PGE_2】の投与量(μg/kg)と有意な負の相関を示した。(R=-0.56,-0.59,P<0.01)これら心拍数,動脈圧の変化はアトロピン,プロプラノロールの前投与によっても影響をうけなかった。一方動注の場合は全体として調べてみると心拍数,動脈圧の変化と【PGE_2】投与量との間に有意な相関は認められなかったが、【PGE_2】の投与量を10μg/kg毎に区切って調べてみると両者の間に有意に近い負の相関が認められた。これは【PGE_2】を動注した方が静注に比べて胎児の循環系の反応がより感受性に富んでいることを示唆するものである。一方母体の麻酔が覚醒してからの実験データでは【PGE_2】の静注に対して胎児動脈圧、心拍数ともに減少したが心拍数は一度低下したのち動脈圧の低下を代償すると考えられる一過性の上昇を示した。今後さらに覚醒後の実験を行いデータの解析をより細く行う予定である。尚、補助金の大部分はシバヤギ購入にあてられた。
ビタミンＢ１２誘導体とヒト血清アルブミンによる可視光利用人工酵素の開発

土壌や地下水には、過去に農薬や洗浄用溶剤として使用された有機ハロゲン化合物が残存している。これらは自然界において難分解性という性質があり、長期的な環境汚染・生物への影響が懸念されている。一方で、天然に存在するビタミンB12依存性酵素のリダクティブデハロゲナーゼは、テトラクロロエチレンの脱塩素化反応を行なうことが知られている。本研究では、このような有機ハロゲン化合物を水系かつ可視光照射という温和な条件で触媒的に進行させる人工酵素の構築に成功した。土壌や地下水には、過去に農薬や洗浄用溶剤として使用された有機ハロゲン化合物が含まれている。これらは自然界では難分解性なため長期間にわたって環境汚染を惹き起こすもととなる。一方、天然に存在するビタミンB12依存性酵素のリダクティブデハロゲナーゼは、テトラクロロエチレンの脱塩素化反応を行なうことが知られている。本研究では、このような有機ハロゲン化合物の分解反応を、水系で穏やかに触媒的に進ませる人工酵素の構築に成功した。活性中心であるビタミンB12の側鎖をアミド結合からエステル結合へと変換させることにより、有機溶媒中での取り扱いが容易になる疎水性ビタミンB12が合成されているが、これをα-へリックスのループ構造を多く含むタンパク質であるヒト血清アルブミン(HSA)の疎水的な場へと取り込むことにより新たな人工酵素を構築した。HSAは血液中に存在し、その疎水場に様々な化合物を取り込むことが可能であり、過去に有機合成した鉄ポルフィリンを取り込ませた例が報告されている。本研究では、このHSAとビタミンB12による人工酵素に光増感剤ルテニウム錯体を組み合わせることで、可視光照射による脱ハロゲン化反応に成功した。光照射によってビタミンB12誘導体の活性中心に超求核性のCo(I)が生じるが、HSAの疎水的な場に固定されているので、溶媒である水から隔離されるため失活のおそれがなく効果的に反応を進めることができる。また、有機ハロゲン化合物は水に難溶性であるので、これもHSAの疎水的な場に取り込まれるため、低濃度でも反応が進行すると期待される。土壌や地下水には、農薬や洗浄用溶剤などとして過去に使用された難分解性の有機ハロゲン化合物が残っており、環境問題となっている。一方で天然に存在するビタミンB12依存性酵素のリダクティブデハロゲナーゼは、テトラクロロエチレンの脱塩素化反応を行なうことが分かっている。本研究では、このような有機ハロゲン化合物の分解反応を水系で穏やかに触媒的に進ませる人工酵素の構築に成功した。過去に活性中心であるビタミンB12の側鎖をアミド結合からエステル結合に変換することで、有機溶媒中でも取り扱いが容易な疎水性ビタミンB12が合成されている。また、ヒト血清アルブミン(HSA)は血液中に存在し、α-へリックスによるループ構造を多く有しており、有機合成された鉄ポルフィリンを疎水的な相互作用により結合させた報告例がある。そこで、HSAの疎水的な場に、疎水性ビタミンB12を人工の補酵素として取り込ませることにより、新たな機能を持つ人工酵素を構築した。さらに、この人工酵素に光増感剤ルテニウム錯体を組み合わせ、可視光を照射することで、ビタミンB12を超求核性のCo(I)種へ変換し、毒性の高い有機ハロゲン化物DDTから脱塩素反応を触媒的に進行させることに成功した。このHSA-B12-ルテニウム人工酵素系において脱塩素化反応の条件を変え、その効率を比較検討した。この反応では、中心金属であるCo(I)種が活性種となるため、溶媒などによる失活が起こると効率が落ちるが、HSAに取り込まれたビタミンB12は溶媒から隔離された状態にあるため、失活のおそれが少ない。さらに、低濃度の有機ハロゲン化合物を水系で反応させた場合、HSAの疎水的な場に水に溶けにくい有機ハロゲン化合物が自然に濃縮されるため、HSA疎水場にとどまっているCo(I)種と優先的に反応しやすくなることが期待される。これらは量としては少ないとしても、自然界においては難分解性という性質があり、長期的な環境汚染や生物への影響が懸念される。一方、天然に存在するビタミンB12依存性酵素であるリダクティブデハロゲナーゼは、テトラクロロエチレンの脱塩素化反応を行なうことが知られている。本研究では、このような有機ハロゲン化合物を水系かつ温和な条件下で触媒的に進行させる人工酵素の構築に成功した。活性中心となるビタミンB12の側鎖をアミド結合からエステル結合へと化学修飾することにより、有機溶媒中での取り扱いが容易となる疎水性ビタミンB12の利点を生かし、α-ヘリックスのループ構造を多く含むヒト血清アルブミン(HSA)の疎水場に効率的に取り込ませ、新たな人工酵素を構築した。HSAは血液中に存在し、その疎水場にはさまざまな化合物を取り込み、運搬することが可能である。

過去にも有機合成した鉄ポルフィリン誘導体を取り込ませた報告がされている。本研究では、HSAと疎水性ビタミンB12を組み合わせた人工酵素に、光増感剤であるルテニウム錯体を組み合わせ、可視光を用いた脱ハロゲン化反応に成功した。ルテニウム錯体に光照射することによって疎水性ビタミンB12の中心金属であるCo(II)が超求核性を有するCo(I)へと還元され、脱ハロゲン化反応が進行するが、このCo(I)はHSAの疎水的な場に固定されているため、バルクの水による失活が抑えられる。また、有機ハロゲン化合物そのものが水に難溶性であるため、低濃度であってもHSAの疎水場に集積しやすくなり、より反応が効率的に進行しやすくなっていると考えられる。錯体化学HSA-ビタミンB12-ルテニウム錯体人工酵素の構築に成功した。HSAの疎水的な場は、ビリルビンやポルフィリンなどを取り込むことが分かっており、構造が似ているビタミンB12誘導体の取り込み挙動を確認したところ、側鎖をプロピルエステルに置換したものが、強固に複合体を形成することが明らかとなっている。これにルテニウム錯体を加えることで、光照射による触媒的な反応の進行に成功した。HSA-B12-ルテニウム人工酵素系の構築に成功し、水系で進行させることに成功した。HSAは生体内で、その疎水的な場にビリルビンやポルフィリンなどのテトラピロールも取り込むことが知られている。ビタミンB12も同様の骨格を持つため、疎水的に化学修飾したビタミンB12誘導体をHSAに取り込ませ水層での反応を行なえるようになった。また、疎水性ビタミンB12は、側鎖のアルキル長を変化させることなどで疎水性の度合いを調整することが可能であるため、HSAの疎水場に最適な構造を調製・比較検討した。その結果、疎水性ビタミンB12のエステル鎖が、エチル基の場合にはHSAから溶媒中へ解離してしまうが、プロピル基にすることでHSAと強く相互作用し、溶媒中への解離が抑えられることが分かった。今回使用しているルテニウム錯体は水溶性であるため、ビタミンB12や有機ハロゲン化合物が取り込まれているHSAの疎水的な場とは距離があると考えられる。現時点では、ビタミンB12に対して、ルテニウム錯体を過剰に用いているため、ビタミンB12とルテニウム錯体を近傍に結合させる、もしくは、高価な金属を用いない光増感剤、ローズベンガルなどを系に加えて構築する人工酵素を予定している。ルテニウム錯体-B12誘導体連結型酵素を構築し、光増感サイトからの電子移動の効率をさらに向上させることを計画している。具体的には、ビタミンB12の側鎖に、エステル結合、またはアミド結合によってルテニウム錯体を連結させることで、互いの距離を近づけ電子移動を容易にさせる。同時に、B12に対して過剰量使用しているルテニウム錯体の比率を減らすことを予定している。また、ローズベンガルを光増感剤として使用しても超求核性を有するCo(I)種が生成するという報告があるため、高価な金属を用いない光増感剤を利用することも検討している。研究がおおむね順調に進行したため、必要とする試薬への出費が抑えられた。また、購入予定だった測定機器装置1台を借りることができたため、その出費も抑えることができた。
半数体精子細胞の分子機構

マウス精巣で見られる精細胞の分化は、生後間もなく進行する。生後17日目には、減数分裂前期が完了し、二回の分裂の後、生後18日目には、半数体精子細胞が出現する。さらに特異的な形態分化を行いながら35日目頃には精子形成が完了する。従って、生後17日以前には半数体精子細胞は存在せず半数体特異的遺伝子の発現も見られない。そこで成熟マウス(生後35日目)の精巣cDNAライブラリーから幼若マウス(精子細胞分化直前の生後17日目)精巣mRNAを差し引くことによって半数体特異的サブトラクテッドライブラリーを作成した。従来半数体精子細胞に分化した後、新たに起こる転写は精子の等価性を保つ上でも、非常に少ないと考えられていた。しかし実際にサブトラクテッドライブラリーを作成し、その各クローンを調べて見ると、半数体精子細胞特異的に発現が見られる遺伝子はかなりの数存在する事が明らかとなった(現在85種以上の新規遺伝子を単離した。)。サブトラクテッドライブラリーから得られた遺伝子について、全長cDNAを決定し、そのmRNA、蛋白質の発現、各遺伝子のコードする産物の性質、細胞内での特異的発現について逐次解析を続けている。また、得られた精巣特異的遺伝子の全てについて染色体上の位置を決定し、ゲノムをクローングし、半数体精子細胞特異的発現をする遺伝子のゲノム構造の特徴を解析している。一方、ゲノムのクローニングと生化学的解析の進んだ遺伝子について、ジーンターゲッティングをおこない、遺伝子の個体レベルでの働きについても解析を進めている。さらに、ヒトホモローグ遺伝子の単離を行い、男性不妊症との関係についての解析を進めている。生殖細胞、特に半数体精子細胞分化の分子機構の解析は、もちろん2年の研究期間内に完了する類のものではなく、我々のこの新たな系の成功をもとに、今後ともさらにこの方向での研究をおしすすめる必要がある。)。我々は、これまでに精細胞特異的発現をする遺伝子を同定し、解析をおこなってきた。本年度は、新たに興味ある挙動を示す抗原分子を明らかにし、その遺伝子をクローニングした。また、サブトラクションライブラリーの作成により、数多くの精細胞特異的遺伝子のクローニングに成功し解析をすすめている。さらに、今までに我々が解析を進めてきた精細胞特異的カルシュウム結合タンパク質遺伝子であるCalmeginが分子シャペロンであること、また、そのノックアウトマウスが、興味ある形質を示すことをあきらかにし、このマウスを用い、精子の成熟についての解析を進めている。マウス精細胞を分化段階特異的に認識するモノクローナル抗体(TRA104,TRA54)(論文13、14)を新たにスクリーニングした。TRA104の認識する抗原は、始原生殖細胞から精子細胞までの精細胞核にだけ発現する興味深い抗原であった。現在これら遺伝子のクローニングをおこなっている。また、我々のクローニングした減数分裂前期から半数体精子細胞前期に特異的発現する新規遺伝子のコードするMeichroacidinは、減数分裂期の染色体に局在する興味ある分子量40万の酸性蛋白質であることを明らかにした(論文15)。さらに、精子細胞特異的遺伝子を含むサブトラクションライブラリーから、約80の精子細胞特異的遺伝子をクローニングし、これら遺伝子の解析を進めている(論文7)。先に解析の進んでいる減数分裂前期から半数体精子細胞に発現するCalmegin

遺伝子のノックアウトマウスの作成により、この遺伝子の欠失は個体の発生に影響を与えず、精子の形態、数にも変化を示さないが、卵子の透明体と結合できない精子が作られることを明らかとした(論文2)。分子シャペロンCalmeginが正常な精子の分化に必須であり、このCalmeginの基質蛋白質が、未だ不明である精子と卵の受精に重要な分子であることが示唆され、さらにその解析を進めている。マウス精巣で見られる精細胞の分化は、生後間もなく進行する。生後17日目には、減数分裂前期が完了し、二回の分裂の後、生後18日目には、半数体精子細胞が出現する。さらに特異的な形態分化を行いながら35日目頃には精子形成が完了する。従って、生後17日以前には半数体精子細胞は存在せず半数体特異的遺伝子の発現も見られない。そこで成熟マウス(生後35日目)の精巣cDNAライブラリーから幼若マウス(精子細胞分化直前の生後17日目)精巣mRNAを差し引くことによって半数体特異的サブトラクテッドライブラリーを作成した。従来半数体精子細胞に分化した後、新たに起こる転写は精子の等価性を保つ上でも、非常に少ないと考えられていた。しかし実際にサブトラクテッドライブラリーを作成し、その各クローンを調べて見ると、半数体精子細胞特異的に発現が見られる遺伝子はかなりの数存在する事が明らかとなった(現在85種以上の新規遺伝子を単離した。)。サブトラクデッドライブラリーから得られた遺伝子について、全長cDNAを決定し、そのmRNA、蛋白質の発現、各遺伝子のコードする産物の性質、細胞内での特異的発現について逐次解析を続けている。また、得られた精巣特異的遺伝子の全てについて染色体上の位置を決定し、ゲノムをクローングし、半数体精子細胞特異的発現をする遺伝子のゲノム構造の特徴を解析している。一方、ゲノムのクローニングと生化学的解析の進んだ遺伝子について、ジーンターゲッティングをおこない、遺伝子の個体レベルでの働きについても解析を進めている。さらに、ヒトホモローグ遺伝子の単離を行い、男性不妊症との関係についての解析を進めている。生殖細胞、特に半数体精子細胞分化の分子機構の解析は、もちろん2年の研究期間内に完了する類のものではなく、我々のこの新たな系の成功をもとに、今後ともさらにこの方向での研究をおしすすめる必要がある。