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脳虚血後微小循環障害の機序解明- アンギオテンシンに注目して -

このことは、アンギオテンシンIIがAT1に作用することが虚血後脳における微小循環障害を増悪させていることを意味している。次に、AT2欠損マウスと野生型マウスを用い、同様の観察を行った。すると、野生型マウスに比較してAT2欠損マウスでは、より多くの白血球および血小板のadhesionおよびrollingが生じていることが判明した。これは、AT2が虚血再灌流後の脳微小循環障害に保護的に作用していることを意味している。アンギオテンシンIIからAT1の経路を阻害する薬剤を服用している脳梗塞患者は予後が良いことが臨床的に示されている。われわれのこの研究は、臨床で認められるこの知見の機序として、虚血脳における微小循環の改善が関与しているであろうことを示している。虚血脳での微小循環障害におけるアンギオテンシンの役割を検討した。1型アンギオテンシンII受容体(AT1)欠損マウスと野生型マウスを用い、虚血再灌流後の脳表血管での白血球や血小板のadhesionやrollingを観察したところ、AT1欠損マウスは野生型マウスより少数のadhesionやrollingしか生じていないことが判明した。次に2型アンギオテンシンII受容体(AT2)欠損マウスと野生型マウスで同様の比較をしたところ、AT2欠損マウスではより多くのadhesionやrollingが観察された。AT1経路阻害とAT2刺激が脳梗塞の予後を改善させるという知見と合致する結果と考えられた。ナイロン糸を用いたマウス一過性中大脳動脈モデルが安定しないことが最大の理由である。C57blackマウスを用いた本モデルは本来やや難しいモデルではあるのだが、ナイロン糸の工夫などで、さらなる安定化を目指していきたい。もう1点の遅延要因としては、intravital fluorescence microscopy不具合の時期があったことが挙げられる。これについては、修理に出して現在は問題は解決している。本研究で用いているC57blackマウスは、ナイロン栓子による中大脳動脈閉塞モデル作成が難しい傾向にある。そのため、平成27年度の「推進方策」に記載したとおり、本モデルの安定した作成と一貫した結果の追及は行いながらも、両側総頸動脈一過性閉塞モデルでの研究も引き続き行っていく予定である。白血球や血小板のrollingやadhesionの検索からさらに進み、血管透過性の評価などを行っていく予定である。このことは、血栓溶解療法による脳梗塞の出血性変化との関連で臨床的事項と関連している課題である。ナイロン栓子による中大脳動脈閉塞モデルに関しては、使用機材の再検討、ナイロン栓子の工夫などを引き続き行っていく。神経内科学モデル安定化まで時間がかかることが懸念されたため、申請時に記載したように、類似の他モデル(両側頸動脈一過性閉塞モデル)での検索を並行して行ってきた。こちらについては、われわれの仮説を支持する結果が順調に得られている。そのため、このモデルでの機序解明は引き続き行っていくつもりである。その一方、より人間の脳梗塞に近いと思われる一過性中大脳動脈閉塞モデルでのデータも集積させていきたい。ナイロン糸の形状の見直し、使用器具の検討などから、一定した虚血負荷がかかるように工夫していく。
アブダクションを用いた豊かな学びモデルの開発

情報検索を組込んだアブダクション(仮説形成)を探究学習の基底に置き,説明仮説の一貫性を吟味しながら確定してレポート作成する単元設計を豊かな学びモデルとして開発することを目的とする。探究学習における知識構築は確定的で一貫性をもつ説明仮説を形成する過程ととらえることができ,その際に情報検索は対象とする概念構造の初期段階を描き出すために効果があると考える。さらに,探究の学習過程の質を向上させていくために,学びの深まりとICTの主体的活用の段階を考慮した「豊か学びのマップ」を用いたポートフォリオシステムを開発し,省察を効果的に活用した単元設計をモデル化する。
牛久における地域の特性を生かした人と自然との共生を目指す環境教育の実践

本校は,牛久沼の北東に位置し,周辺には自然豊かな谷津田の環境がある。科学部では,「牛久沼の再生」を目標に8年間にわたって,牛久沼や周辺の谷津田,牛久沼に流入する河川について環境調査を行ってきた。今年度は,これまでの研究を引き継ぎ,水質調査,植生調査,トン溝調査,鳥調査を行った。水質は,昨年と比べても大きく変化したことはなかったが,トンボの種類は年々変化していくことがわかった。これまでは,ウチワヤンマは,沼に産卵を行うため,牛久沼でしか見ることができなかったが,最近では谷津田でも見ることができるようになった。また,チョウトンボが昨年は1度しか観察できなかったが,今年は数カ所で見られるようになっており,徐々に生息域を広げている可能性がある。また,植生に関しては,今年度は170種もの植物について調べ,日の当たり具合,地面の湿り具合などの環境によって,多様な植物が棲み分けをしていることがわかった。このように,一見すると変化がなく,汚れたままに見える牛久沼や周辺の環境でも,一種雫種の動植物に注目し,細かく観察を行うことで,年によって,少しずつ変化していることがわかった。また,それぞれが複雑なネットワークを形成していることがわかった。この複雑なネットワークの中で,人がどのように行動するかによってその環境は大きく変化してしまう。子どもたちは,その自然の循環の様子やネットワークについて図表などで表しながら,人と自然と共生できる環境について考えることができた。また,このような研究の結果は,茨城県内の中学高校研究発表会での研究発表を始め,全国規模の科学研究発表大会に参加し,他の中高生と意見を交換することで,生徒たちは大変刺激を受けたようである。今後も,継続した調査活動を行い,自然とともに生きていくためには,どのようなことが求められるのか考えることができるような子どもたちの育成に励みたい。
胎児・未熟児における自発運動の解析による脳の発達の評価

未熟児の手、足の運動には一見すると乳児にみられるのと同じような運動が含まれていることがある。今回我々はこうした運動の中から、Hand-mouth-contact(H-M-C)とKickingについて検討した。未熟児を自然のまま裸で仰臥位で1時間、腹臥位で1時間ビデオ録画し、単位時間あたりのH-M-CとKickingの出現頻度を算出した。対象は17名のlow-riskの未熟児で在胎29週から34週の者である。生後1才半2才の発達はすべて正常であった。H-M-Cは約60%の観察で見られたが、右側がほとんどであり、顔の向きと完全に一致した。さらに、手を口に入れる前より口を開けているのが80%以上にみられた。このことはH-M-Cが一種の協調運動であり先天的に組みこまれたものであると考えられた。Kickingについては片足のみのものSK、両足同時にKickするDKと交互にKickするAKと分けて観察した。しかし、年令に応じた特異なパターンはなかった。しかし、仰臥位の方が腹臥位より多くKickingがみられ、泣いている時に有意に多く出現した。ネズミの実験とは違い、人のKickingは年令に応じた変化をせず、年令に特有のパターンもなかった。そして、体位や覚醒レベルによって影響をうけることもわかった。未熟児(つまり胎児が子宮外に出たもの)の運動の中に協調性の高いものが存在することはこれが後々の随意的な協調運動の前段階として存在している可能性を強く示唆するものといえよう。
カルコパイライト型半導体を用いた次世代薄膜太陽電池の開発に関する研究

太陽光発電を実用化させるためには、高効率・低価格な太陽電池を開発することが重要な課題である。ここで取り扱う太陽電池はカルコパイライト型半導体を活性層とするもので、光吸収係数が大きいことから薄膜化による低コスト化およびバンドギャップを理論最適値に調整可能なことによる高効率化が期待できる。本研究では、高効率・低価格な次世代薄膜太陽電池を開発することを目的として、太陽電池用として具備すべき特性を有する材料の作製方法を検討した。Mo/ソーダライムガラス基板上へ、In/CuIn(Ga)Seプリカーサを、Sを添加したSe雰囲気中で結晶化することによってCu(In,Ga)(S,Se)_2薄膜を作製した。また、CuInSe/CuGaSe積層型プリカーサをSe雰囲気中で熱処理することによってCu(In,Ga)Se2薄膜を作製した。この方法を用いることにより、カルコパイライト構造を有し、組成とバンドギャップを調整可能な薄膜を得ることができた。ヨウ素系化合物からの溶液成長法におけるCdS(Zn=0)成膜時の原料溶液濃度および成膜後の熱処理が、作製した薄膜の結晶性、電気特性や光学特性に及ぼす影響を評価した。特に、成膜後の熱処理により、太陽電池特性に飛躍的な改善が見られた。i-ZnOのスパッタ成膜時における酸素導入効果および基板位置の影響を評価した。特に、高抵抗化のために、スパッタガス中に酸素を導入することが有効であった。高周波マグネトロンスパッタのOff-axis成膜法により作製したn-ZnOを、太陽電池の表面櫛形電極形成時に熱処理を行うことにより、一層の低抵抗化を試みた。熱処理温度が高くなるに連れて、n-ZnO薄膜の抵抗率は減少した。上記の各検討項目に対して太陽電池を作製し、その効率等の変化を調べた。特に、Sを添加したSe雰囲気中で結晶化することによって、太陽電池の開放電圧の飛躍的な向上が認められた。太陽電池を作製するためには、充分な特性を有する材料を作製するとともに、これらを順次積層する技術を確立する必要がある。本研究では、高効率・低価格な次世代薄膜太陽電池を開発することを目的として、その構成材料について作製条件とその特性の関係を明らかにし、太陽電池用として具備すべき特性を有する材料の作製方法を確立する。その後、これらの材料を順次積層し太陽電池を試作して、その特性を評価する。現在までに、以下の成果を得た。(1)気相固相結晶化法によるMo/ソーダライムガラス基板上へのCu(In,Ga)(S,Se)_2薄膜の作製固相のプリカーサの組成や気相中のセレンと硫黄の蒸気量を変化させることにより、Cu(In,Ga)Se_2薄膜、CuIn(S,Se)_2薄膜やCu(In,Ga)(S,Se)_2薄膜を作製した。

(2)溶液成長法によるバッファ層(Cd,Zn)Sの作製ヨウ素系化合物からの溶液成長法におけるCdS(Zn=0)成膜時の原料溶液濃度および成膜後の熱処理が、作製した薄膜の結晶性、電気特性や光学特性に及ぼす影響を評価した。特に、成膜後の熱処理により、太陽電池特性に飛躍的な改善が見られた。(3)高周波マグネトロンスパッタ法によるバッファ層i-ZnOの作製スパッタ成膜時における酸素導入効果および基板位置の影響を評価した。特に、高抵抗化のために、スパッタガス中に酸素を導入することが有効であった。以上の分析評価結果を、本研究の成果として論文等で発表した。さらに、太陽電池の特性向上のために、直列抵抗の低減が重要な課題であることが明らかになった。太陽光発電を実用化させるためには、高効率・低価格な太陽電池を開発することが重要な課題である。ここで取り扱う太陽電池はカルコパイライト型半導体を活性層とするもので、光吸収係数が大きいことから薄膜化による低コスト化およびバンドギャップを理論最適値に調整可能なことによる高効率化が期待できる。本研究では、高効率・低価格な次世代薄膜太陽電池を開発することを目的として、その構成材料について作製条件とその特性の関係を明らかにし、太陽電池用として具備すべき特性を有する材料の作製方法を検討した。(1)気相固相結晶化法によるMo/ソーダライムガラス基板上へのカルコパイライト型半導体薄膜の作製Mo/ソーダライムガラス基板上に、In/CuIn(Ga)Seプリカーサを、sを添加したSe雰囲気中で結晶化することによってCu(In,Ga)(S,Se)_2薄膜を作製した。また、CuInSe/CuGaSe積層型プリカーサをSe雰囲気中で熱処理することによってCu(In,Ga)Se_2薄膜を作製した。この方法を用いることにより、カルコパイライト構造を有し、組成とバンドギャップを調整可能な薄膜を得ることができた。(2)溶液成長法によるバッファ層(Cd,Zn)Sの作製Cu(In,Ga)(S,Se)_2薄膜/Mo/ソーダライムガラス基板上にヨウ素系化合物からの溶液成長法を用いてCdS(Zn=0)を成膜した。CdS成膜前の処理方法及びCdS成膜回数が、太陽電池特性に与える影響を評価した結果、顕著な差は認められなかった。(3)高周波マグネトロンスパッタ法による透明導電膜n-ZnOの低抵抗化高周波マグネトロンスパッタのOff-axis成膜法により作製したn-ZnOを、太陽電池の次の作製プロセスである表面櫛形電極形成時に熱処理を行うことにより、一層の低抵抗化を試みた。熱処理温度が高くなるに連れて、n-ZnO薄膜の抵抗率は減少した。(4)太陽電池の作製上記の各検討項目に対して太陽電池を作製し、その効率等の変化を調べた。その結果、更なる高効率化への課題等を抽出できた。
金属材料の脆化の解明とその防止

前年度にはA1-4%Cu合金の粒界割れによる脆化におよぼす極微量不純物元素の影響を検討した。ピーク時効処理後に引張試験をすると粒界割れを呈するが、GD-MSによる極微量分析の結果によれば1ppm以下のNaが関係していると考えられた。そこで、99.999%純度のアルミニウムを用いて作製した合金に1ppmまでのNaを添加し、1ppm以下のレベルでもNa量が増加すると粒界破面率が増加することを明らかにした。すなわち、このような極微量不純物元素が脆化と関係していることが明確となった。本年度は不純物の水素に注目して研究を行なった。これまで純銅、チタン、アルミニウムなど汎用金属はすべて引張試験を行なうと破断時に水素を放出することが分かっている。破壊に先立って変形中にも水素が試料から放出されているものと考えられるが、従来変形中の水素ガス放出の検討は不可能であった。そこで材料試験機に付帯する超高真空試料室の真空度水素分圧を低下させれば可能になると考え、昨度迄に年真空度の改善を計り、10^<-9>Paの超高真空を達成した。しかし現有する質量分析計は放出ガスが多く、10^<-9>Paの超高真空でも水素のバックグラウンドが高くなるために十分水素放出の検討ができる状況ではなかった。それ故超高真空仕様の四重極質量分析計の導入を計り、変形途中における水素放出を効率よく把握できるかどうかを検討した。現在までの結果では、なおm/e=19のガス放出があり、その対策を検討している。この検討の過程で、水素放出がある場合にはメタンも放出されることが多く、このメタンの検出を通して、放出水素ガスの検討ができることが判明した。これらの検討と並行して高融点で反応性の低いことから将来の耐熱高融点材料として期待されているイリジウムの粒界割れについても検討した。やはりこの場合も粒界割れと不純物水素とが関係している事を示唆する水素放出が観測された。水素量を低減させての試験を引き続き行なう予定である。金属材料の脆化の解明と防止の研究において、平成5年度はAl-Cu合金の粒界割れに基づく脆化現象に及ぼす不純物水素の影響について検討する予定であった。変形中あるいは破断時に放出されるであろう極微量の不純物水素を捉えるため、まずアクターポンプと非蒸発型ゲッターポンプおよびゲートバルブを導入し、試料室の真空度の改善を図った。結果的に、10^<-9>Pa台の超高真空が達成されたが、それまでの装置に付属していた真空計では計測不能となったため、新たに超高真空用の真空計も導入した。真空関係についてはこのようにして当初の目的をほぼ達成できたが、肝心の微量ガスを補足する四重極質量分析計が極高真空に近い真空度で作動する型式でなく微量ガスの検出は不可能であった。極高真空仕様の質量分析計の今年度導入は時間的に不可能であるため、次年度に導入することとし、今年度は水素以外の不純物の影響について検討することにした。5Nと4Nのアルミニウム地金を用いてAl-4%Cu合金を作製し,引張試験を行なったところ、4Nアルミニウム地金を用いた合金の方が延性が低く粒界破面率も高かった。GD-MSを用いて40種類の元素について極微量分析を行なったところ、4N地金を用いた合金は不純物のナトリウムの含有量がやや多かった。

そこで破壊現象に及ぼす極微量のナトリウムの影響を検討する必要があると考え、Al-0。01%Na母合金を新たに作製し、5N地金を用いたAl-4%Cu合金に1ppm以下の範囲で不純物ナトリウム量を変化させ、引張試験を行なった。その結果、4N地金から作製した合金中の不純物ナトリウム量と同程度のナトリウムが含有されると粒界割れを伴う脆化現象を生じることが明らかとなった。次年度はこれを踏まえて、Al-Cu合金の不純物水素の影響を検討すると共に、他の金属の材料の脆化と不純物水素について検討する予定である。前年度にはAl-4%Cu合金の粒界割れによる脆化におよぼす極微量不純物元素の影響を検討した。ピーク時効処理後に引張試験をすると粒界割れを呈するが、GD-MSによる極微量分析の結果によれば1ppm以下のNaが関係していると考えられた。そこで99.999%純度のアルミニウムを用いて作製した合金に1ppmまでのNaを添加し、1ppm以下のレベルでもNa量が増加すると粒界破面率が増加することを明らかにした。すなわち、このような極微量不純物元素が脆化と関係していることが明確となった。本年度は不純物の水素に注目して研究を行なった。これまで純銅、チタン、アルミニウムなど汎用金属はすべて引張試験を行なうと破断時に水素を放出することが分かっている。破壊に先立つ変形中にも水素が試料から放出されているものと考えられるが、従来変形中の水素ガス放出の検討は不可能であった。そこで材料試験機に付帯する超高真空試料室の真空度水素分圧を低下させれば可能になると考え、昨度迄に年真空度の改善を計り、10^<-9> Paの超高真空を達成した。しかし現有する質量分析計は放出ガスが多く、10^<-9> Paの超高真空でも水素のバックグランドが高くなるために十分水素放出の検討ができる状況ではなかった。それ故超高真空仕様の四重極質量分析計の導入を計り、変形途中における水素放出を効率よく把握できるかどうかを検討した。現在までの結果では、なおm/e=19のガス放出があり、その対策を検討している。この検討の過程で、水素放出がある場合にはメタンも放出されることが多く、このメタンの検出を通して、放出水素ガスの検討ができることが判明した。これらの検討と並行して高融点で反応性の低いことから将来の耐熱高融点材料として期待されているイリジウムの粒界割れについても検討した。やはりこの場合も粒界割れと不純物水素とが関係している事を示唆する水素放出が観測された。水素量を低減させての試験を引き続き行なう予定である。
ヒト大脳半球完全連続切片標本に基づきヒト脳を直接調べヒト脳固有の構造を発見する

脳研究の最終目標はヒトの脳を理解することであるといってよいであろう。しかし様々な制約から、実験動物の脳を対象として詳しい研究がなされてきた反面、ヒトの脳の構造は実はあまり調べられていない。しかしヒトの脳にはマウスとは違う独自の構造があるはずであり、それを明らかにするために、ヒト大脳半球の完全連続切片を作成し、組織標本のトレースに基づく三次元再構築と免疫組織化学により、詳細な解析をおこなった。その結果、動物に比べて格段に高度の記憶能力を支える海馬の内部構造において、未知の繰り返し配列をとるユニット構造を見いだした。さらに腹側線条体と脳室下帯においても、ヒト脳独自の構造の詳細な形態を明らかにした。本研究はヒト大脳半球の完全連続切片標本を作成し、ヒトの脳だけに見られる組織構造を発見することを目的とする。平成25年度は、前年度に引き続き海馬に焦点を当て、研究を遂行した。まず海馬体および海馬体周囲の構造に見いだした繰り返し構造が、当教室のプロジェクトとして進行している、「大脳半球全体の連続切片に基づくデジタル脳アトラス作成」に供している一個体で観察できるだけでなく、ヒト海馬に一般的構造であるか否かを確かめた。即ち、別の二個体の大脳半球で、以前に確立した方法(Fukuda et al.,Neurosci Res67:260-265,2010)に基づき、100ミクロンの厚さの完全連続切片を得た。その結果いずれの個体でも、現在解析を進めている個体と同様の、顕著な繰り返し構造が海馬およびその周辺領域に存在している事を確認できた。この結果に基づき、昨年度からの詳細な画像解析を継続した。ユニット構造は嗅内野におけるものが有名であり、また前海馬台の構造も知られているが、海馬体内部のものは全く報告がない。その三次元的な分布をデジタル化し、広範囲にわたる立体構成を明らかにする解析を継続した。一方で、齧歯類に比べて格段に複雑な構成をとるヒトの海馬とその周辺領域において皮質野の区分を客観的に行うことが、定量的解析の前提条件となるため、免疫組織化学染色を実施した。ただし理想的な染色条件とはなりえないヒト脳での免疫染色は、当然ながら困難が伴い、一応領域区分の目安を得ることはできたが、確実な結果を記載するにあたっては、研究の継続が必要である。他方、この困難性を克服する一助として、ヒトの大脳半球に近い形態を示すアカゲザルの脳での検討も実施した。その結果、今追究している海馬体内部のユニット構造は、サルではごくわずか萌芽といえるものが認められるものの、やはりヒトにユニークな構造である事を見いだした。ヒトの脳の組織構造の詳細な解析が実は多くの領域で不十分なままである。平成24年度は、特に他の動物よりも格段に高度な記憶機能を支える海馬に焦点を当て、研究を遂行した。以前に確立した方法(Fukuda et al.,Neurosci Res67:260-265,2010)に基づき、左右に分割した大脳半球の一側から1cm厚のスライスを正確に作成し、さらに振動刃ミクロトームにより100ミクロンの厚さの完全連続切片を得た。得られた連続切片にNissl染色を施し、画像解析ソフトNeurolucidaを用いて、連続切片の輪郭と主な内部構造をコンピュータ上でトレースした。さらに高倍率での顕微鏡観察に基づいて海馬体内部の領域区分をトレースに書き込みながら、特に本研究により新たに見いだしつつある海馬体内部の繰り返しユニット構造の位置をプロットする作業を、現在鋭意実行中である。トレースをもとに三次元再構築を行うと、複雑な形状を示すヒト海馬の一般的内部構造全体を明瞭化することが実現する。さらにその組織構築の中に、今回新たな発見として提示するユニット構造がどのような広がりをもって分布しているかを示すことができる。以上と並行して、問題とする繰り返し構造が海馬体内部のどの領域に属するかを正確に同定するために,Nissl標本の隣接切片に免疫組織化学染色を行った。実験動物に比べてヒト脳標本では良好な免疫染色を得ることには困難が伴うが、種々の工夫を加えた結果、海馬の領域区分に有用な免疫染色をヒト脳でも得ることに成功した。本年度は昨年度に引き続き、ヒトの海馬にのみ観察される繰り返し構造についての研究を継続した。詳細な検討を加える中で、これまで明瞭な繰り返し構造を一種類のものと考えていたのが、細胞構築が異なる複数の構造に分けられる可能性に気づいた。

しかもそのような繰り返し構造の複数のタイプは、海馬内部の亜区域に応じた違いを呈している可能性を示した。従ってヒト海馬内部の亜区域を正しく同定することが必要となったが、げっ歯類と異なり、霊長類の海馬の内部区分には確立したものがない。げっ歯類では明快なCA3、CA2、CA1の区分も、文献により異なった(主観的な)解釈がなされている。そこで客観的な亜区域区分を得るために、複数の抗体を用いて免疫組織化学による区分を検討した。その結果、これまでほとんど用いられることのなかった物質に対する抗体が、CA3領域と、げっ歯類よりも大きな広がりを示すCA2とを示す結果を得た。その妥当性を、より厳密な実験条件を設定できるげっ歯類で確認したが、その過程では海馬台、前海馬台内部の亜区域についての新たな所見を得ることもできた。これらの結果を再びヒト海馬および海馬の周辺構造に適用し、これまで行われてきたNissl染色による区域区分に客観的な免疫組織化学的区分を総合したうえで、ヒト海馬に固有の複数のタイプからなる繰り返し構造についての定性的、定量的検討を鋭意加えている最中である。神経解剖学以前に作成した個体の標本から得た新しい構造の知見を確かなものとするために、別のに個体から新たに標本作成を行い、同様の所見があるかどうかを検証した。その結果、以前の分も含めると3個体で、海馬およびその周辺領域に、実験動物では見られない顕著な繰り返しユニット構造が存在している事を確認した。顕微鏡連動型画像解析ソフトの使用により、新規繰り返しユニット構造の三次元的マッピングも順調に行っている。またその内部構造が複雑なヒト海馬における領域区分の妥当性を知る目的で、サルの脳での検討も実施した。以上のように、研究は順調に進行している。平成24年度は、以前に作成した個体の標本から予備的に得た新しい構造の知見を確かなものとするために、新しい標本作成を行うことを第一の目標としたが、連続切片作成は順調に進行している。さらに顕微鏡連動型画像解析ソフトの使用により、新たに見いだした繰り返しユニット構造の三次元的マッピングも順調に行っている。加えて、動物に比べその内部構造が格段に複雑なヒト海馬において、以下に客観的に領域区分を行えるかということは重要な課題であったが、さまざまな実験上の工夫によって、ヒト海馬の領域区分を可能にする免疫染色に成功した。最終年度は、実験的工夫を重ねながらデータの実証性を得る事ができた現在の研究手法を用いて、データ解析をさらに強力に推進し、質の高い国際雑誌での出版を目指す。平成24年度の研究を引き続き強力に推進し、ヒト海馬に特有の、これまで全く知られていなかった構造の解明を実施する。免疫染色による正確な領域区分を実施し、繰り返しユニット構造の分布と数の定量的解析、さらに嗅内野および前海馬台に存在する既知のユニット構造との量的比較を行い、ヒト海馬に固有の組織構築の提示と詳細な解析を実施する。基金助成金は3年間の研究の遂行に伴い柔軟に支出することが可能であるため、平成25年度の研究における未使用分を次年度使用額に計上した。今年度から追加した新しい個体からの脳の標本作製を次年度に継続するに際して、超大型切片用の特注の機器に費用がかかる見込みであることが、主となる事情である。ヒトの超大型切片用の特注のスライドグラス、カバーグラス、標本箱などの器材、ならびに超大型切片での免疫組織
分子構造制御による有機半導体中のキャリア移動過程の高速化

本年度は最終年度であり、(1)アモルファス状の有機半導体ポリマー、(2)アモルファス状のオリゴマー、(3)高配向性の有機半導体ポリマーについて移動度を測定し、分子構造・膜の構造と移動度の関係、電荷移動メカニズムについて、得られて結果を総括する。(1)アモルファス状の有機半導体ポリマー(ポリチオフェン類)は未ドープの状態で移動度が10^<-6>10^<-5>cm^2V^<-1>s^<-1>程度で電気化学的にドープをすると10^<-1>10^<-2>cm^2V^<-1>s^<-1>程度まで移動度が単調に上昇する。この単調に移動度が上昇する現象は、ポリアセチレンなどの、他のアモルファス状の導電性高分子にも見られる現象である。(2)アモルファス状のオリゴマー(オリゴチオフェン類をSiで架橋した有機半導体ポリマー)は未ドープの状態で移動度が10^<-6>cm^2V^<-1>s^<-1>程度で電気化学的にドープをしてもほとんど移動度の変化は見られず、むしろやや減少する傾向が見られた。これはポリマーとオリゴマーの大きな違いであり、本研究にて、発見された結果である。(3)高度に配向した有機半導体ポリマーは未ドープの状態で移動度が10^<-2>10^<-3>cm^2V^<-1>s^<-1>程度と非常に高い値を示すが電気化学的にドープをすると一度移動度が減少し高ドープで10^<-1>1cm^2V^<-1>s^<-1>程度まで移動度が上昇することが見出された。ESR、UV-Vis-NIRなどの測定により未ドープではキャリアはいずれもポーラロンであった。この移動度がアモルファス状のポリマーとオリゴマーに大差がなく、配向すると大いに速くなる。すなわち、ポーラロンのホッピングは主鎖上ではなく、分子間のホッピングが律速になっており、アモルファス状の物ではそれがほぼ同程度、配向すると速くなることが想像できる。また、発生キャリア種としてバイポーラロンが生成することにより移動度の増加が、πダイマーと言われる新しいキャリア種が生成することにより移動度の減少が引き起こされることも示唆され、ドープしたときの移動度の様子は発生キャリア種に大きく依存しており、発生キャリア種を特定して、移動度の変化を議論することが必要であることが、本研究を遂行して得られた、新たな知見であり今後の課題でもある。本年度は、導電性高分子の構造と移動度の関係についての知見を得ることを目的に、次の(1)(3)の膜の移動度を、ドープ率を制御し測定した。さらに、ESR測定,紫外-近赤外吸収測定を同時に行うことにより、各膜のキャリアの同定も試みた。(1)まず、最も一般的なアモルファス状のポリマーとして電解重合で作製したポリチオフェン膜の移動度の測定を行った。電気化学ドープを行うことにより移動度が約4桁上昇した。一般にSiなどの無機半導体では、ドープを行うと移動度が減少することが知られており、ポリチオフェンの結果は非常に興味深い。ESR測定などにより、ドーピングにより生成しているキャリアがポーラロンからバイポーラロンに変化することにより移動度が急激に増加することが確認された。(2)次に、高度に配向したポリマーとして、regioregularポリオクチルチオフェンの移動度測定を行った。低ドープ領域では(1)の1000倍の移動度を示し、ポリマーを高度に配向させると高い移動度が期待できることが確認できた。この移動度はドープ率を増加していくに従って約1桁減少し、その後3桁増加するという複雑な変化をすることを発見した。この理由解明は来年度の重要な課題である。(3)ポリマーのモデル化合物としてオリゴチオフェン類の移動度の測定を行った。紫外-近赤外吸収測定などによりオリゴチオフェン膜でのキャリアはポーラロン、バイポーラロンの他に、πダイマーと呼ばれる新しい化学種が存在することが確認された。また、移動度は(1)、(2)のいずれよりも低い値となったが、π共役系が短く、キャリアの移動は鎖間の移動が主体になるためであると考えてる。次年度は更に多様な化合物を測定し、分子構造とキャリア移動度との相関を明らかにする予定である。(2)アモルファス状のオリゴマー(オリゴチオフェン類をSiで架橋した有機半導体ポリマー)は未ドープの状態で移動度が10^<-6>cm^2V^<-1>s^<-1>

程度で電気化学的にドープをしてもほとんど移動度の変化は見られず、むしろやや減少する傾向が見られた。これはポリマーとオリゴマーの大きな違いであり、本研究にて、発見された結果である。(3)高度に配向した有機半導体ポリマーは未ドープの状態で移動度が10^<-2>10^<-3>cm^2V^<-1>s^<-1>程度と非常に高い値を示すが電気化学的にドープをすると一度移動度が減少し高ドープで10^<-1>1cm^2V^<-1>s^<-1>程度まで移動度が上昇することが見出された。ESR、UV-Vis-NIRなどの測定により未ドープではキャリアはいずれもポーラロンであった。この移動度がアモルファス状のポリマーとオリゴマーに大差がなく、配向すると大いに速くなる。すなわち、ポーラロンのホッピングは主鎖上ではなく、分子間のホッピングが律速になっており、アモルファス状の物ではそれがほぼ同程度、配向すると速くなることが想像できる。また、発生キャリア種としてバイポーラロンが生成することにより移動度の増加が、πダイマーと言われる新しいキャリア種が生成することにより移動度の減少が引き起こされることも示唆され、ドープしたときの移動度の様子は発生キャリア種に大きく依存しており、発生キャリア種を特定して、移動度の変化を議論することが必要であることが、本研究を遂行して得られた、新たな知見であり今後の課題でもある。
トランスオミクスによる精神病態分子基盤の特徴量抽出

自閉スペクトラム症(ASD)はコミュニケーション障害や行動の限局性を特徴とする発達障害であり、1%を越える高い有病率から近年特に注目を集める精神疾患の1つである。本研究では申請者が作製した信頼性の高いASDモデルあるCHD8変異マウスをモデル動物として、遺伝子発現やタンパク質について網羅的な解析をおこなうことでASDに特徴的な脳内変化の同定を目指す。さらに同定された脳内変化からASDの発症メカニズムを推定し、動物モデルを用いて検証実験をおこなうことでASDの理解を深めることを目的とする。
バクテリア細胞における環境状態感知システムによる細胞内ネットワーク解析

バクテリアにおける細胞内ネットワーク解明をバーコードを導入した2種類のトランスポゾンを利用した超高効率網羅的2重欠失株解析法の確立を目的とした。すでに単一欠失株を遺伝子単位で、接合により組合せる方法を開発し解析を進めている。しかし、環境条件の違いによる細胞内ネットワーク構造の動的変化や、網羅的リソースが完備されていない非モデル生物においても適用可能な普遍性の高い方法論の開発は非常に重要である。1次元目のトランスポゾンをTn5で、2次元目をMarinerを利用した。Tn5はトランスポゼースが市販されるなど、一般的な利用が普及しているトランスポゾンであり、誰でもが利用しやすい環境を整える為に重要である。2次元目のMarinerトランスポゾンは、バクテリア由来ではなくAT配列を認識し挿入されるなどのバイアスも存在するが、すでにShewanellaなどのバクテリアでの実績があり、特性解析も進んでおり利用した。Tn5の断片の中に、loxあるいはFRTで挟まれたMarinerの断片を挿入する。Mariner断片には20塩基程度の分子バーコードとしてランダム配列を断片増幅時に導入を行う。一次元目のランダム挿入変異の位置の確定には、III型制限酵素認識部位を挿入したTn5末端挿入位置より25塩基までのゲノム配列と導入したバーコード領域を含む断片を調整し、シーケンサーで読み取る。その後、CreあるいはFLPにより、Mariner断片の切り出しと、トランスポゼースの誘導により、2次元目の転移を活性化する。これらを変異株プールとして様々な条件で培養を行い、生育への適合をシーケンサーにより変異位置同定頻度の違いで評価を行う。現在は、2種類のトランスポゾンを持つ上述の断片の作製を終了した。現在は、1および2次元目の転移活性化の効率の上昇を目指した条件検討を進めている。26年度が最終年度であるため、記入しない。バクテリアにおける細胞内ネットワーク解明への高効率網羅的2重欠失株解析法の確立を目的として、2種類のトランスポゾンを利用した、2次元ランダムトランスポゾン変異株作製による遺伝的ネットワーク解析法の研究開発を行った。アイデアはトランスポゾンの中に別種のトランスポゾンを組み込み、Tn in Tn断片の構築を行った。全体はTn5で、その中にMariner Tnを導入した。研究開始当初は、Mariner Tnの構築も行う必要があったが、共同研究先の先行研究によりすぐに利用が可能になり、本トランスポゾンを用いた方法も同時に開発を開始した。本年度は、Tnin TnのPCR増幅のための鋳型プラスミドの構築を行った。同一染色体の挿入変異であることを確認するためのバーコードは、鋳型プラスミドをPCR増幅する際のPrimer配列に導入する。2段階でトランスポゾンの転移を活性化するシステムを構築し、導入しているバーコード領域をシーケンサーで読み取ることによって、同一染色体における2重挿入変異であることを確認する。挿入による遺伝子破壊ライブラリーの構築方法の検討と、その挿入位置の同定を、次世代シーケンサーを用いた解析システムの構築を進める。現在、Fプラスミドをベースにした低コピープラスミド上に、組換えを用いて鋳型となるTn in Tn断片のクローンかを行っており、当初予定していた構造の作製を終えた。挿入破壊のランダムさ及び遺伝子破壊の効率の評価を次世代シーケンサーを用いて行い、実験条件の最適化をはかる段階に来ているが、現在は増幅断片の形質転換による最初のTn断片のターゲット細胞への導入効率の向上をはかっている。

当初、2稚類のTnの入手および改良から始める予定であったが、共同研究先の先行研究により、開始当初より利用が可能になったことで、スムーズな開始を行えた。プラスミド椛築においては、当初はTnmTI1システムの中の2次元目のTn断片を切り出す目的でloxP部位を導入し、Cre-loxの部位特異的組換えで挿入領城から切り出す柵造で榊築を開始した。Tn断片の挿入後、切り出されたTn断片にコードされるトランスポゼースの活性化で2次元目の娠移をはかる予定であったが、Cre組換え酵素の活性の制御が雌しく、最終的にCre組換え酵素およびトランスポゼースは、別のプラスミドから供給する方法の開発も行った。当初からの想定外のことも起ったが、うまく切り換えることができたと考えている。現時点で、最終段階のテストに近く入れると考えている。これまでの鋳型プラスミドおよびCre、Himer Tnとランスポゼース供給プラスミドの縦築は、ほぼ終了した。実際にバーコードを持たせたTn in Tn断片をPCRで調整し、大腸菌細胞に導入し、1次元目のランダム挿入変異の変異導入効率、ランダムさなどのテストを行う。そして、2次元目の転移の活性化を、Cre-Himerとランスポゼース供給プラスミドを接合により導入、2次元目の転移変異導入効率のテスト、バーコードによる同一染色体であることの確認等の検証を進める。機能解析による鶴のため、1次元目の変異を糖副責に関する遺伝子鱒入変鷲選択し、2次元目のテストを行うことで、既知のsynthetic lethal/sicknessの相互作用を持つものの確認を行うことで、系の検証を進める。
サイト適応型インデクサの実現方式に関する研究

近年、汎用的な言語処理ツールやフリーの検索ソフトの普及によって、自前のコンテンツをWeb上に発信するポータルサイトの構築が容易に行えるようになった。これらポータルサイトによる検索機能の提供は、一極化しがちなインターネット検索の多様性を維持し、専門的な知識を広く流通させる上で重要な役割を担っている。ここで、専門的コンテンツの検索には、複合語を中心とする専門的キーワード抽出処理が不可欠であるが、既存の分かち書きツールは、この目的のために必ずしも満足の行くものではない。そこで本研究では、専門的ポータルサイトにおける検索機能強化を目的とするキーワード抽出法について検討した。平成18年度では、(A)テキストからの最長複合語単位の抽出、(B)複合語内の構成語の依存解析、の2つを独立なモジュールで実現し、例外的な用法や未知語・解析誤りに対するカスタマイズを低コストで行うための手法について検討を進めた。そして、(1)キーワードを構成する任意長の単語Nグラムに対する右接続・左接続コストを、最大エントロピー法を用いて定め、(2)これに基づき複合語構成語の依存木を生成して有効なキーワードを切り出す手法について予備的な実験を行った。また平成18年度では、専門用語集や専門コーパスを使ってあらかじめ各構成語に対して計算した分野関連度を利用して、大量の候補語の中から「情報処理関連用語」や「土木関連用語」など特定分野の用語を抽出する方法について検討を開始した。平成19年度では、前年度の検討結果を踏まえて、テキスト・文要素・文節区切り等の語頭・語尾に位置する構成語の左側・右側境界が自明であることを利用してCRF(Conditional Random Field)を用いてコスト調整を行う方法を提案した。また、作成した辞書を人手で編集するためのツールの適用と改良について検討し、辞書構築支援環境Dictionpediaの公開に協力した。そこで本研究では、専門的ポータルサイトにおける検索機能強化を目的とするキーワード抽出法について検討する。そして、(1)キーワードを構成する任意長の単語Nグラムに対する右接続・左接続コストを、最大エントロピー法を用いて定め、(2)これに基づき複合語構成語の依存木を生成して有効なキーワードを切り出すためのプログラムを実装した。また平成18年度では、専門用語集や専門コーパスを使ってあらかじめ各構成語に対して計算した分野関連度を利用して、大量の候補語の中から「情報処理関連用語」や「土木関連用語」など特定分野の用語を抽出する方法について検討を開始し、検索エンジンのsnippetを周辺語として利用するための実験環境を構築した。平成19年度では、テキスト・文要素・文節区切り等の語頭・語尾に位置する構成語の左側・右側境界が自明であることを利用して、(A)の出力から直接コスト調整を行う方法を提案するとともに、解析結果の評価方法を検討する。また、作成した辞書を人手で編集するためのツールの適用と改良についてもあわせて検討を進めたい。

これらポータルサイトによる検索機能の提供は、一極化しがちなインターネット検索の多様性を維持し、専門的な知識を広く流通させる上で重要な役割を担っている。ここで、専門的コンテンツの検索には、複合語を中心とする専門的キーワード抽出処理が不可欠であるが、既存の分かち書きツールは、この目的のために必ずしも満足の行くものではない。そこで本研究では、専門的ポータルサイトにおける検索機能強化を目的とするキーワード抽出法について検討する。平成18年度では、(A)テキストからの最長複合語単位の抽出、(B)複合語内の構成語の依存解析、の2つを独立なモジュールで実現し、例外的な用法や未知語・解析誤りに対するカスタマイズを低コストで行うための手法について検討を進めた。そして、(1)キーワードを構成する任意長の単語Nグラムに対する右接続・左接続コストを、最大エントロピー法を用いて定め、(2)これに基づき複合語構成語の依存木を生成して有効なキーワードを切り出す手法について予備的な実験を行った。また平成18年度では、専門用語集や専門コーパスを使ってあらかじめ各構成語に対して計算した分野関連度を利用して、大量の候補語の中から「情報処理関連用語」や「土木関連用語」など特定分野の用語を抽出する方法について検討を開始した。平成19年度では、前年度の検討結果を踏まえて、テキスト・文要素・文節区切り等の語頭・語尾に位置する構成語の左側・右側境界が自明であることを利用してCRF(Conditional Random Field)を用いてコスト調整を行う方法を提案した。また、作成した辞書を人手で編集するためのツールの適用と改良について検討し、辞書構築支援環境Dictionpediaの公開に協力した。
高アミロース米の澱粉構造と難消化性澱粉利用に関する研究

高アミロース米は澱粉中のアミロース含有率が25%以上の米であり、人の体内で消化されない難消化性澱粉を多く含む米として注目されているが、炊飯米の粘りがないため日本での利用は進んでいない。高アミロース米の普及と新品種育成のためには、複数のタイプの高アミロース米品種系統を用いて、調理した際の食品物性と難消化性澱粉の消長を明らかにし、おいしく摂取できかつ難消化性澱粉を高めることの可能な調理条件を明らかにする必要がある。2018年度は、複数の高アミロース米試料を各地の農業研究センターから入手して澱粉の構造特性を解析するとともに、生米粉、炊飯米、および膨化加工した際の難消化性澱粉含有率を測定した。見かけのアミロース含有率と真のアミロース含有率は、高アミロース性遺伝子とアミロースエクステンダー遺伝子の有無によって差異があることを確認した。米の生澱粉には難消化性澱粉がほとんど含まれていないが、高アミロース性遺伝子とアミロースエクステンダー遺伝子を併せ持つ系統では、生澱粉にも難消化性澱粉が含まれることを見出した。中アミロース米の炊飯米は約0.1%、高アミロース米の炊飯米は約12%、高アミロース性遺伝子にアミロースエクステンダー変異を併せ持つ米の炊飯米は約4%の難消化性澱粉を含むが、膨化加工を行いポン菓子状にすると、中アミロース米品種でも高アミロース米品種でも難消化性澱粉は0.1%以下になることを見出した。このことは、加工によって難消化性澱粉を制御できる可能性を示唆している。また、アミロペクチンを精製して平均鎖長を調べた結果、高アミロース品種系統間おいてアミロペクチンの平均鎖長にも差があることを見出した。北海道農業研究センターでは、複数のタイプの高アミロース米品種系統について、見かけのアミロース含有率と真のアミロース含有率、炊飯米と膨化米の難消化性澱粉含有率を測定し、高アミロース性遺伝子の違いやアミロースエクステンダー遺伝子の有無によって生澱粉と炊飯米の難消化性澱粉に差異があることを見出し、加工方法が異なると難消化性澱粉含有率が変化することを見出した。2018年9月6日に発生した北海道胆振東部地震による断水・停電等の被害があったため、実験の中断や調製中サンプルの廃棄、機械の故障が併発した。このため、当初予定していた炊飯後の乾燥方法の違いによる難消化性澱粉含有率の解析を行うことはできなかった。福山大学では、澱粉のヨウ素親和度の測定、中圧ゲルろ過クロマトグラフィーによる分子構造解析、アミロペクチンの精製と平均鎖長の測定等を行い、計画通りに研究は進んでいる。今後は、複数の高アミロース米品種系統を用いて、2018年度に実施できなかった炊飯後の乾燥方法の違いによる難消化性澱粉含有率の解析を行うとともに、油を加えた調理や蒸す等の調理を行い、調理直後や保存(常温、冷蔵、冷凍&解凍)後の物性と難消化性澱粉含有率を測定する。また、米調理物からの澱粉生成方法を検討し、澱粉構造と物理特性の解析手法を確立する。

2018年9月6日に発生した北海道胆振東部地震による断水・停電等の被害があったため、実験の中断や調製中サンプルの廃棄、機械の故障が併発した。このため、当初予定していた炊飯後の乾燥方法の違いによる難消化性澱粉含有率の解析を行うことはできなかった。福山大学では、澱粉のヨウ素親和度の測定、中圧ゲルろ過クロマトグラフィーによる分子構造解析、アミロペクチンの精製と平均鎖長の測定等を行い、計画通りに研究は進んでいる。今後は、複数の高アミロース米品種系統を用いて、2018年度に実施できなかった炊飯後の乾燥方法の違いによる難消化性澱粉含有率の解析を行うとともに、油を加えた調理や蒸す等の調理を行い、調理直後や保存(常温、冷蔵、冷凍&解凍)後の物性と難消化性澱粉含有率を測定する。また、米調理物からの澱粉生成方法を検討し、澱粉構造と物理特性の解析手法を確立する。当初2018年度行う予定だった、炊飯後の乾燥方法の違いによる難消化性澱粉含量の差異を明らかにするための実験できなかったため、2019年度に実施するための経費が次年度使用額となった。また、地震の後凍結乾燥機が故障したため修理費用を捻出する予定であったが、スイッチ切り替えによって使えるようになり修理費用が浮いたため次年度使用が生じた。残額は、2019年度に前年度に実施できなかった実験を行うために使用する他、研究代表者が人事異動により北海道からつくばに転勤したため、実験環境を整えるために使用する。
自己免疫寛容に必須な微小環境を形成する遺伝子発現制御機構の解析

免疫応答に重要なT細胞が胸腺で分化成熟する際、自己抗原を認識するT細胞が除去されることで、自己に対する免疫寛容が成立し、結果として自己免疫疾患の発症は抑制される。胸腺髄質上皮細胞は、通常は組織特異的に発現する抗原を胸腺で異所的に発現することで、それらを認識するT細胞の除去に寄与する。本研究課題で、髄質上皮細胞の遺伝子発現の制御し、それを介して髄質上皮細胞の分化を制御する転写因子が明らかとなった。胸腺内の負の選択は自己免疫寛容の誘導機構の一つであり、その際自己抗原を強く認職するT細胞が分化途中で除去される。その際、胸腺髄質に局在する髄質上皮細胞は末梢組織特異的に発現するタンパク質(組織特異的抗原、TSA)を異所的に発現し、未熟なT細胞に提示することで自己反応性T細胞を除去することが明らかとなってきた。髄質上皮細胞で異所的に発現する組織特異的抗原(TSA)は極めて多種類にわたることが知られているが、各組織で異なった発現制御を受けているはずの、これら組織特異的な遺伝子群が髄質上皮細胞ではどのようなメカニズムで多種類にわたって発現するのか、ほとんど明らかでない。本年度は、胸腺髄質上皮細胞で遺伝子発現を制御すると予想される候補転写因子の同定を目指した。胎仔マウスより調製した胸腺ストローマをin vitroで器官培養中、胸腺髄質上皮細胞の分化を誘導するRANKリガンドタンパク質を作用させ、発現が誘導される遺伝子のプローモーター領域を解析した。誘導される遺伝子のゲノム領域の5'側に結合配列を有する転写因子を、JASPARデータベースを利用し、超幾何分布を仮定してin silicoで抽出した。その解析の結果、転写因子STAT1の活性化が予想された。実際に胸腺ストローマにおけるSTAT1の活性化をウエスタンブロットで確認したところ、RANKL依存的な活性化が確認できた。ついで胸腺ストローマにおけるSTAT1の標的遺伝子を調べたところ、1型インターフェロンで誘導される遺伝子(インターフェロン誘導遺伝子)が数多く存在していた。そこでRANKL依存的な1型インターフェロンの誘導を検討したところ、IFNbがRANKL依存的に発現誘導することが判明した。以上の結果は・胸腺髄質上皮細胞でSTAT1が活性化して、遺伝子発現を制御していることを示唆している。胸腺内の負の選択は自己免疫寛容の誘導機構の一つである。負の選択により自己抗原を強く認識するT細胞は分化途中で除去されるが、その不全は自己免疫疾患の発症を引き起こす。胸腺髄質に局在する髄質上皮細胞は末梢組織特異的に発現するタンパク質(組織特異的抗原)を異所的に発現し、未熟なT細胞に提示することで自己反応性T細胞を除去することが明らかとなってきた。本研究課題は髄質上皮細胞で異所的に発現する組織特異的抗原(TSA)は多種類にわたることが知られている。これら組織特異的な遺伝子群が髄質上皮細胞ではどのようなメカニズムで発現制御されているのかを明らかにすることを目的とし、胸腺髄質上皮細胞で遺伝子発現を制御すると予想される候補転写因子の同定を目指した。これまでにTNFファミリーのRANKLによるシグナルが胸腺髄質上皮細胞の分化を誘導することを明らかにしてきた。そこで、RANKLで活性化あるいは誘導される転写因子の同定を目指した。胎仔マウスより調製した胸腺ストローマをin vitroで器官培養中、RANKリガンドタンパク質を作用させ、胸腺髄質上皮細胞の分化進行に伴い発現が誘導される遺伝子群をマイクロアレイで同定した。ついで誘導される遺伝子群の中から核内に局在するタンパク質を既知のデータベースにより予測し、候補転写因子とした。候補転写因子の1つについて実際にRANKLシグナルで誘導されることを、in vitro器官培養と胸腺髄質上皮細胞株を用いて確認した。さらに成体マウスの胸腺髄質上皮細胞で高く発現していることも確認した。候補転写因子のプロモーターをレポーターアッセイで解析したところ、転写因子NF-kappaBでその転写が制御されているとの結果を得た。胸腺内の負の選択は自己免疫寛容の誘導機構の一つであり、その際自己抗原を強く認識するT細胞が分化途中で除去される。負の選択による自己寛容誘導には自己抗原の提示を必要とするが、胸腺では主に上皮細胞と樹状細胞が自己抗原の提示を担当する。胸腺髄質に局在する髄質上皮細胞は末梢組織特異的に発現するタンパク質を異所的に発現し、未熟なT細胞に提示することで自己反応性T細胞を除去することが明らかとなっている。この機構はヒト自己免疫疾患の原因遺伝子産物であるAireにより制御されることから、自己免疫疾患の発症抑制と密接に関連すると考えられる。

組織特異的な遺伝子群が髄質上皮細胞では、どのようなメカニズムで多種類にわたって発現するのか、現在まで明らかといえず、本研究課題はそのメカニズム解明を目的とした。これまでに得た知見に基づき、胸腺ストローマ器官培養実験を利用して、髄質上皮細胞で分化過程依存的に発現する転写因子を同定した。その一つであるETSファミリータンパク質SpiBに関して、欠損マウスを利用して、髄質上皮細胞における機能を検討した。その結果、SpiBは胸腺髄質上皮細胞の分化シグナルであるRANKLシグナルにより誘導されること、SpiBは、組織特異的な遺伝子の発現が増強すること、SpiBはRANKLのデコイレセプターであるOPGの発現を増強し、その結果胸腺髄質上皮細胞の分化を負に制御することを見つけた。本研究は、胸腺髄質上皮細胞の遺伝子発現制御機構の一端が明らかとしたことで、個体の自己寛容成立の分子基盤解明に寄与する。24年度が最終年度であるため、記入しない。