hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
粉末活性炭を添加した沈殿池膜分離法による浄水処理

汚濁している多摩川下流の表流水を原水とし,マグネティックスターラで駆動するクロスフロー膜モジュールを使用し,真空吸引による定圧ろ過とした.粉末活性炭を適量添加した系と無添加の2系統とし,異なる差圧で長期のろ過実験を行った.使用したろ過膜は精密ろ過膜である.逆流洗浄は,膜を裏返して吸引することにより行った.定期的に膜流束と水質を測定した.本研究により得られた結論は,以下の通りである.粉末活性炭の添加は膜分離を阻害せず,むしろ抵抗値の増加を抑制する.膜分離差圧が高いほど膜の抵抗値は大きく増加も速い.従って,差圧を大きくしても流束は比例して高くはならない.クロスフローのみでは膜面に堆積し付着する被膜を剥離することはできない.この被膜の強度は,膜分離の差圧が大きいほど圧密によって強くなり剥離し難くなる.膜面被膜の剥離には,膜面をスポンジ等で拭う強制的な洗浄,または逆流洗浄が有効である.濁質の沈降を抑制して懸濁物質濃度を高くした方が膜の抵抗値が低く,抵抗値の増加速度も遅くなる.従来の砂ろ過を中心とする浄水処理法と同様に,膜ろ過のみの浄水場でも原水水質の異常時に粉末活性炭を注入しても支障がないことが判明した.また,有機化学物質による汚染が認められる原水では,粉末活性炭注入を常時注入することで対応でき,閉塞も遅くなることが確認できた.沈殿池に膜モジュールを浸漬する沈殿池膜分離法では、濁質は沈殿し膜の固形物負荷は小さくなるが,沈殿しない微細な濁質が膜を閉塞させる.浸漬槽内を撹拌して沈殿を防止すると膜面の固形物負荷は高くなるが,膜面の閉塞は少なくなる.撹拌の所要動力を考慮に入れた処理方式の選択が課題となる.超小型膜モジュールで長期運転が可能であり,少量の試水で長期間のデータが取得可能であった.装置の操作は簡単であり,安価なので簡便な試験装置として利用できる.汚濁している多摩川下流の表流水を原水とし,マグネティックスターラで駆動するクロスフロー膜モジュールを使用し,真空吸引による定圧ろ過とした.粉末活性炭を適量添加した系と無添加の2系統とし,異なる差圧で長期のろ過実験を行った.使用したろ過膜は精密ろ過膜である.逆流洗浄は,膜を裏返して吸引することにより行った.定期的に膜流束と水質を測定した.本研究により得られた結論は,以下の通りである.粉末活性炭の添加は膜分離を阻害せず,むしろ抵抗値の増加を抑制する.膜分離差圧が高いほど膜の抵抗値は大きく増加も速い.従って,差圧を大きくしても流束は比例して高くはならない.クロスフローのみでは膜面に堆積し付着する被膜を剥離することはできない.この被膜の強度は,膜分離の差圧が大きいほど圧密によって強くなり剥離し難くなる.膜面被膜の剥離には,膜面をスポンジ等で拭う強制的な洗浄,または逆流洗浄が有効である.濁質の沈降を抑制して懸濁物質濃度を高くした方が膜の抵抗値が低く,抵抗値の増加速度も遅くなる.従来の砂ろ過を中心とする浄水処理法と同様に,膜ろ過のみの浄水場でも原水水質の異常時に粉末活性炭を注入しても支障がないことが判明した.また,有機化学物質による汚染が認められる原水では,粉末活性炭注入を常時注入することで対応でき,閉塞も遅くなることが確認できた.沈殿池に膜モジュールを浸漬する沈殿池膜分離法では、濁質は沈殿し膜の固形物負荷は小さくなるが,沈殿しない微細な濁質が膜を閉塞させる.浸漬槽内を撹拌して沈殿を防止すると膜面の固形物負荷は高くなるが,膜面の閉塞は少なくなる.撹拌の所要動力を考慮に入れた処理方式の選択が課題となる.超小型膜モジュールで長期運転が可能であり,少量の試水で長期間のデータが取得可能であった.装置の操作は簡単であり,安価なので簡便な試験装置として利用できる.強い有機物質汚濁を受けている原水として近隣の多摩川表流水を原水とした.本原水の有機物濃度は高いが,濁度と生物分解性は低くいので研究に適していた.マグネティックスターラ駆動のプラスチック製クロスフロー膜分離モジュール(径75mm)を用い,真空ポンプと受液タンクを用いた定圧減圧ろ過とし,受液タンクはタイマーにより定期的に排出した.流束の測定は吸引圧は3種類とし,各圧力につき粉末活性炭を添加したものと添加しない場合の比較を行った.原水は添加系と非添加系の2種類とし,共通の貯留槽よりチューブポンプにより膜モジュールに供給し循環させた.濁度の影響を知るために,貯留槽をエアレーションした場合と,しない場合についても実験した.原水が減少した時に貯留槽の水を入れ替えた.実験は3回行い,継続時間はは1.5ヵ月から2ヵ月であった.ろ過を開始すると,流束は流束に低下し,じょじょに安定してくる.膜の抵抗値の劣化は,膜差圧が大きいほど著しく,低差圧のろ過抵抗は安定していた.膜差圧の如何を問わず安定期の流束には大きな違いはなかった.膜が閉塞するまで継続した初期の実験では,閉塞までの積算ろ過量は低差圧の方がむしろ大きくなった.粉末活性炭を添加した系の抵抗値は無添加系よりやや低いが顕著な差は見られなかった.TOCの除去率は添加系が当然大きくなった.

濁質濃度の影響は見られなかった.濁質を沈降させない場合の方がろ過抵抗が低く,濁質が凝集し粒径が大きくなったためと考えられる.未使用膜,使用済みの膜,粉末活性炭,および濁質の圧縮係数は,すべて0.6近傍にあり,差圧を大きくしても流束が比例して高くはならない.膜表面に堆積した被膜は高い差圧により圧密されて強固になるため剥離が難しく,むしろ抵抗値が増加する.差圧を変えても流束が変わらなかったのはこれらの理由によると考えられる.汚濁している多摩川下流の表流水を原水とし、マグネティックスターラで駆動する径75mmの小型クロスフロー膜モジュールを使用し、真空吸引による定圧ろ過とした。粉末活性炭を約10mg/L添加した系と無添加の2系統とし、4種の異なる差圧で長期ろ過実験を行った。使用したろ過膜は精密ろ過膜である。逆流洗浄は、膜を裏返して吸引することにより行った。定期的に膜流束と水質を測定した。本研究により得られた結論は、以下の通りである。粉末活性炭の添加は膜分離を阻害せず、むしろ抵抗値の増加を抑制する。膜分離差圧が高いほど膜の抵抗値は大きく増加も速い。従って、差圧を大きくしても流束は比例して高くはならない。クロフクローのみでは膜面に堆積し付着する被膜を剥離することはできない。この被膜の強度は、膜分離の差圧が大きいほど圧密によって強くなり剥離し難くなる。膜面被膜の剥離には、膜面をスポンジ等で拭う強制的な洗浄、または逆流洗浄が有効である。濁質の沈降を抑制して懸濁物質濃度を高くした方が膜の抵抗値が低く、抵抗値の増加速度も遅くなる。従来の砂ろ過を中心とする浄水処理法と同様に、膜ろ過のみの浄水場でも原水水質の異常時に粉末活性炭を注入しても支障がないことが判明した。また、有機化学物質による汚染が認められる原水では、粉末活性炭注入を常時注入することで対応でき、閉塞も遅くなることが確認できた。沈殿池に膜モジュールを浸漬する沈殿池膜分離法では、濁質は沈殿し膜の固形物負荷は小さくなるが、沈殿しない微細な濁質が膜を閉塞させる。浸漬槽内を攪拌して沈殿を防止すると膜面の固形物負荷は高くなるが、膜面の閉塞は少なくなる。撹拌の所要動力を考慮に入れた処理方式の選択が課題となる。超小型膜モジュールで長期運転が可能であり、少量の試水で長期間のデータが取得可能であった。装置の操作は簡単であり、安価なので簡便な試験装置として利用できる。
AGB星進化と質量放出の観測的研究

大小マゼラン雲は、距離(絶対光度)が判るため、恒星進化終末期の研究で重要な役割を担ってきた。本研究では、年齢(質量、金属量)が判り、しかも、様々な年齢のものが存在する球状星団、及び、マゼラン雲一般星野の星の系統的な観測を、南アフリカ天文台に新設された専用望遠鏡を用いて行い、AGB星の進化及び質量放出現象を解明しようとしたものである。本研究では、南アフリカ天文台において専用望遠鏡(IRSF)+近赤外カメラ(SIRIUS)を用い、昨年度、今年度の2シーズンにわたり、年齢、重元素量の判っている球状星団約30ヶの反復観測を行った。その結果、1.AGB上部にある進化の進んだ星は、皆、変光現象を示すこと、また、光度の低い星から高い星へと進化が進むにつれて、その周期が長く、振幅が大きくなること、2,他方、質量放出現象はAGBに沿って連続的に増大するのではなく、AGBのある時期のみに起こること、が判った。これらの結果は、一般星野にあり距離の判っていない星でも、長周期かつ大振幅の変光星であれば、それはAGBの上部にある進化の進んだ星であり、周期・光度関係からその光度が決定でき、その光度から質畳、年齢、距離等が推定できることを意味しており、様々な領域の観測に応用可能である。しかしながら反復観測の密度が低く、短周期でおそらく小振幅であると思われる変光星を発見するに至らず、変光がAGB期のいつ始まるか、また、半規則的変光星の起源を決定できなかった。今後の課題である。今後の課題である。本研究では、年齢(質量、金属量)が判り、しかも、様々な年齢のものが存在する球状星団、及び、マゼラン雲一般星野の星の系統的な観測を、南アフリカ天文台に新設された専用望遠鏡を用いて行い、AGB星の進化及び質量放出現象を解明するものである。今年度は、以下のことを行った。1.観測におけるデータ処理の自動化、パイプライン化を確立するとともに測光精度の向上を目指し、ソフトウエアの再評価を行った。この結果、データ処理が正確かつ迅速に行えるようになった。2.南アフリカ天文台において名古屋大学専用望遠鏡(IRSF)+近赤外カメラ(SIRIUS)を用いて約2ヶ月間観測を行った。観測は、1.大マゼラン雲のバー領域1°×1゚、及び2.年齢、重元素量の判っている球状星団約30ヶに対して行われ、AGB末期における変光現象を見つけるため3-4回反復観測した。現在、これらのデータの詳細な解析を行っているが、特に、絶対輻射等級が-2等より明るいAGB星について、進化とともに絶対等級が明るくなるが、どこで変光現象が現れ、それにつれて質量放出量がどう変わるかを調べている。来年度の観測データと合わせることにより、より周期の長いAGB変光星についても同様のことが明らかになると期待される。本研究では、年齢(質量、金属量)が判り、しかも、様々な年齢のものが存在する球状星団、及び、マゼラン雲一般星野の星の系統的な観測を、南アフリヵ天文台に新設された専用望遠鏡を用いて行い、AGB星の進化及び質量放出現象を解明しようとしたものである。

その結果、1、AGB上部にある進化の進んだ星は、皆、変光現象を示すこと、また、光度の低い星から高い星へと進化が進むにつれて、その周期が長く、振幅が大きくなること、2、他方、質量放出現象はAGBに沿って連続的に増大するのではなく、AGBのある時期のみに起こること、が判った。これらの結果は、一般星野にあり距離の判っていない星でも、長周期かつ大振幅の変光星であれば、それはAGBの上部にある進化の進んだ星であり、周期・光度関係からその光度が決定でき、その光度から質量、年齢、距離等が推定できることを意味しており、様々な領域の観測に応用可能である。しかしながら反復観測の密度が低く、短周期でおそらく小振幅であると思われる変光星を発見するに至らず、変光がAGB期のいつ始まるか、また、半規則的変光星の起源を決定できなかった。今後の課題である。
非線形解析とその応用

本研究では、様々な数理モデルに現れる非線形問題を、発展方程式、無限次元力学系、偏微分方程式、数値解析の立場から取り扱って新しい知見や手法が得られたが、これらの成果は非線形解析の理論的進展に大きく貢献するものとなった。さらに現在重要な研究課題とされている非線形問題について理論と応用の両面から研究を進め以下に述べるように当初の目標に対して十分な成果をあげることができた。1.積分化半群の時間に依存する非線形摂動について基本的な結果を得、これによって、多くの非線形現象の数理モデルを組織的かつ詳細に解析できるようになった。2.発展作用素の生成理論を拡張し、これを有界変動関数の理論と共に非線形退化拡散・輸送方程式に適用して新しい結果と知見を得た。3.非線形弾性体力学、化学反応速度論、微分幾何に関する問題を、非線形楕円型境界値問題の立場から組織的に取り扱い、多くの成果を得た。4.発熱を伴う拡散・化学反応過程を記述する反応拡散系の解の時空間パターン形成について無限次元力学系の観点から詳細な解析を進め、新知見を得た。5.流体問題に対する新しい数値計算法を開発し、具体的な現象の解析に応用した。流れ場の中の物体に働く揚力・抗力解析、非圧縮流れ問題の数値解法とアルゴリズムに関し、各手法の理論的背景、近似解の収束性、精度について調べた。非線形解析は、現代の科学技術において提起される非線形問題の研究と相まってその理論と応用が相補的かつ学際的に進展している分野である。このような研究を遂行するためには研究者間の緊密な研究連絡が必要であるが、この補助金により上述のように多くの成果をあげることができた。とくに、今年度は関連分野の著名な外国人研究者と共に大規模な国際会議を開催したが、この助成により貴重な情報交換と新しい研究プロジェクトを発足することができた。本研究では、様々な数理モデルに現れる非線形問題を、発展方程式、無限次元力学系、偏微分方程式、数値解析の立場から取り扱い、これによって得られた新しい知見や手法を非線形解析における理論的成果として体系化することを試みると共に、現在重要な研究課題とされている非線形問題に適用し、今後の進展が期待される形で研究を遂行することができた。1.積分化半群の時間に依存する非線形摂動について基本的な結果を得た。これによって、典型的な非線形現象の数理モデルに対し新しい形で解析を行った。2.発展作用素も生成理論を拡張し、これを退化拡散・輸送方程式に適用した。3.非線形弾性体力学、科学反応速度論、微分幾何に関する問題を、非線形楕円型境界値問題の立場から組織的に研究を進めて多くの結果を得た。4.発熱を伴う拡散・化学反応過程を記述する反応拡散系の解の時空間パターン形成について無限次元力学系の観点から詳細な解析を行った。5.軸対称流れ問題、揚力・抗力係数の高精度計算、非圧縮流れ問題の数値解放とアルゴリズムについて各手法の理論的背景、近似解の収束性、精度について数値実験を含めて新しい興味のある結果を得た。非線形解析は、現代の科学技術の問題として提起される非線形問題の研究と相まってその理論と応用が相補的かつ学際的に進展している分野である、このような研究を遂行するために学際的な研究集会を組織するなど国内外の研究者との研究連絡が、この補助金により上述のように多くの成果をあげることができた。とくに、この助成により関連分野の著名な外国人研究者と共に大規模な国際会議を開催し、貴重な情報交換を行い、新しい研究プロジェクトを発足することに成功した。
2型糖尿病患者における重症低血糖が及ぼす臨床的影響

2型糖尿病(DM)において重症低血糖が心血管疾患や死亡リスクを上昇させる可能性が指摘されている。また、1型DMにおいては心血管疾患との関連を示唆する報告は少ないが、「dead-in-bed syndrome」と呼ばれる睡眠中の突然死が重症低血糖と関連している可能性が指摘されている。その原因としては重症低血糖がQTを延長させ、致死的不整脈を誘発した可能性が指摘されている。しかし、睡眠中の重症低血糖の危険性について十分解明されておらず、不明な点が多いのが現状である。今回の我々の研究目的は重症低血糖発症の時間帯によりQT延長を呈する割合に違いがあるか調査することであり、下記の研究結果をAnnals of Medicine(IF 5)に報告した。対象は2006年1月から2012年3月に国立国際医療研究センターに救急搬送され、重症低血糖と診断された患者とした。全59,602症例がスクリーニングを受け、最終的に287人(DM 192人、non-DM 95人)が調査対象となった。重症低血糖を午前4-10時の早朝発症群とそれ以外の時間帯に発症した群に分けると、QT延長(QTc≧0.44秒)を示した割合はDMにおいてはそれぞれ74.3%と54.1% (P = 0.02)であり、non-DMおいても78.3%と50.0% (P = 0.01)で早朝発症群で有意に多かった。多重ロジスティック解析の結果、早朝に発症した重症低血糖はQT延長の独立したリスク因子であった(糖尿病患者:調整オッズ比2.80, 95%信頼区間1.15-6.80, P = 0.02.非糖尿病患者:調整オッズ比4.53, 95%信頼区間1.30-15.74, P = 0.01)。低血糖の原因に関係なく、早朝の重症低血糖はQT延長のリスク因子であることが示唆され、本研究は糖尿病治療に大きく貢献するものと考えられる。重症低血糖はけいれん、意識障害、脳神経障害につながる危険な状態である。さらに最近の研究では重症低血糖が心血管疾患の発症や死亡率の上昇と関連することが示されている。その原因については、重症低血糖による交感神経系の亢進や活性化が一因と考えられている。重症低血糖時には重症高血圧や低カリウム血症を高率に伴うことが知られている。最近の基礎研究においてβ遮断薬使用により重症低血糖時の著明な血圧上昇や低カリウム血症を防げる可能性が示唆されている。今回の研究目的は重症低血糖患者を対象にβ遮断薬の有効性を調査することであり、下記の結果をMedicine (Baltimore). 2015Sep;94(39):e1629.(IF 5.7)に報告した。対象は当院に救急搬送された59602症例のうち糖尿病患者352症例であった。重症低血糖時の重症高血圧(&#8805;180/110 mmHg)は、1型糖尿病群(n = 61) 21.3%、2型糖尿病群(n = 291) 38.8%であった(P = 0.009)。既存高血圧のある患者でそれぞれ40.0%、40.7%と高率に重症高血圧を認め有意差はなかったが、β遮断薬使用の有無で2群に分けると重症高血圧発症は20.7%、42.6%とβ遮断薬使用者で有意に低かった(P = 0.02)。多変量解析の結果でもβ遮断薬使用は重症低血糖時の重症高血圧発症と負の関連を示した(P = 0.02)。また、β遮断薬使用者に低K血症は認めなかった。β遮断薬を服用している糖尿病患者は重症低血糖時にその悪影響が出現しにくい可能性が示唆された。本研究は糖尿病治療に大きく貢献すると考えられる。研究結果をpeer review systemのあるジャーナルに投稿し、アクセプトされており、研究は順調に進んでいると考えられる。最近の研究で重症低血糖は心血管疾患の発症や死亡率の上昇と関連することが示されている。そして、重症低血糖時には重症高血圧や低カリウム血症を高率に伴うことが知られている。我々の研究においても重症低血糖患者を対象にβ遮断薬使用中の糖尿病患者においては重症高血圧や低カリウム血症を呈するリスクが低下することをMedicine (Baltimore). 2015Sep;94(39):e1629.に報告している。ACCORD試験では厳格な血糖管理が標準的な血糖管理より死亡のリスクが有意に上昇したが、低血糖が死亡リスク上昇に関与していることが疑われている。ACCORD試験はその後のサブ解析において厳格な血糖管理で虚血性心疾患のリスクが減少していたことが報告され、厳格な血糖管理にも一定の治療効果を認めるものであった。そこで、β遮断薬使用中の患者においては厳格な血糖管理は低血糖の悪影響が出にくく、死亡を増加させずに心血管イベント低下につながりうるのではないかと考え、ACCORD試験のデータベースを用い科研費のサポートを受け研究を実施した。

結果は仮説を支持するものであり、β遮断薬使用中の患者において厳格な血糖管理は標準的な血糖管理よりも死亡のリスクを上昇させることなく心血管イベントのリスクを減らしていた。一方、β遮断薬使用していない患者においては厳格な血糖管理で有意に死亡のリスクを増やしており、心血管イベントリスクは低下していなかった。この結果はDiabetes Careに報告した(Diabetes Care 2016;39:1818)。研究結果をpeer review systemのあるジャーナルに投稿し、糖尿病領域のトップジャーナルにアクセプトされており、研究は非常に順調に進んでいると考えられる。糖尿病患者のマネージメントは糖尿病関連合併症を予防することが主要な目的である。適切な血糖コントロールが合併症を予防するが、Action to Control Cardiovascular Risk in Diabetes (ACCORD)試験において厳格な血糖管理が全死亡や心血管死を増加させうることが明らかになった。その結果は、血糖を低下させることで心血管イベントや死亡リスク上昇と関連する低血糖頻度が増加することが原因として考えられている。最近の我々の研究においてβ遮断薬は重症高血圧や低カリウム血症などの重症低血糖発症後の悪影響を予防もしくは減弱させ、重症低血糖が関連する不整脈や死亡が減らせるかもしれないことが示されている。しかし、β遮断薬は重症低血糖の発症リスクになりうることから、この結果は必ずしもβ遮断薬の使用が糖尿病患者に有効であるということを意味しない。そのため、我々はβ遮断薬の使用が糖尿病患者にとって有効かどうか、また、β遮断薬の使用が重症低血糖の発症リスクを上昇させるかどうかについて調査し結果を高血圧のトップジャーナルであるHypertensionで発表した。ACCORD試験のデータを用いて糖尿病患者におけるβ遮断薬の使用と心血管イベント、全死亡や心血管死、重症低血糖との関係を評価した。その結果、心血管イベントリスクはβ遮断薬使用群が非使用群より有意に高かった。また、全死亡リスクに関しては有意な差は認めなかったが、心血管死のリスクに関してはβ遮断薬使用群が非使用群より有意に高かった。本研究の結果からβ遮断薬の使用は心血管イベントのリスクを増加させる可能性が示唆された(Hypertension 2017;70:103-110)。今回の我々の研究結果は糖尿病診療に大きく貢献すると考えられる。研究結果をpeer review systemのあるジャーナルに投稿し、アクセプトされており、研究は順調に進展していると考えられる。β遮断薬を内服している糖尿病患者においては重症低血糖の悪影響が出にくい可能性はあるが、β遮断薬の使用そのものが低血糖リスクを上昇させる可能性がある。近年の糖尿病治療においてβ遮断薬の使用が心血管イベントの発症にどの程度影響を与えるかさらに研究を進めていく予定である。β遮断薬は低血糖後の悪影響は軽減できる可能性があるが、無自覚低血糖や重症低血糖のリスクになる可能性もあり、そのリスクとベネフィットを考慮し糖尿病患者のβ遮断薬の適応を考える必要がある。糖尿病治療においてβ遮断薬の使用が心血管イベントの発症にどの程度影響を与えるかさらに研究を進めていく予定である。糖尿病重症低血糖時の血圧上昇や低カリウム血症発症に関する予測因子や重症低血糖後の腎機能の変化についてさらに研究を進めていく予定である。今年度は作成したデータベースを用いた解析と論文作成が中心となったことから物品費や人件費、旅費の支出が少なくなったため次年度使用額が生じた。
高等植物におけるペルオキシソーム形成機構の遺伝学的、細胞生物学的解析

脂肪性種子植物の子葉に存在するペルオキシソームは、その成長過程において可逆的に機能転換することが知られているオルガネラである。暗所で生育させた黄化子葉には脂肪酸β酸化やグリオキシル酸回路に関与するグリオキシソームが存在する。やがて光を受けて緑化した子葉では光呼吸に関与する緑葉ペルオキシソームへと機能転換する。近年決定されたシロイヌナズナゲノム配列を検索すると、ペルオキシソーム輸送シグナルであるPTS1やPTS2を持つ遺伝子、あるいはペルオキシソームの機能に関与する遺伝子が281存在していることが明らかとなった。このことは、ペルオキシソームに未同定タンパク質が数多く存在していることを示唆する。そこで本研究では、MALDI/TOF-MSを用いたプロテオーム解析によりペルオキシソームに局在するタンパク質を網羅的に解析することで、新規タンパク質の同定を行うこととした。すでにシロイヌナズナからの緑葉ペルオキシソーム単離系を確立し、19の新規タンパク質を含む29のタンパク質を同定することに成功している。これを黄化子葉に存在するグリオキシソームへと解析対象を移し、同じくプロテオーム解析を行った。この結果、13の新規タンパク質を含む19のタンパク質を同定した。このようなオルガネラに特化したプロテオーム解析において、同定された新規タンパク質が実際そのオルガネラに局在するかどうかを解析することは、その実験の精度を証明する上でも非常に重要なポイントとなる。そこで新規に同定されたタンパク質の1つをperoxisomal protein kinase1(PPK1)と命名し、さらに詳細な解析を行った。解析の結果、PPK1はグリオキシソーム膜の内側に存在する表在性型膜タンパク質であり、kinase domainと予想される領域がグリオキシソーム内に存在していることを明らかになった。これまで、全生物種のペルオキシソームにおいて、ペルオキシソーム内でのリン酸化が起こるかどうかは知られていなかった。このことから、カボチャ黄化子葉からの単離グリオキシソームを用いて、グリオキシソームタンパク質がアイソトープラベルされるかを確認したところ、確かにグリオキシソームタンパク質がリン酸化を受けることを明らかにした。さらに、PPK1が約40kDaタンパク質に対して特異的にリン酸化を行っていることが示唆された。
発生工学的手法を用いた白血病関連転写因子の機能解析

AML1/Evi1は急性巨核芽球性白血病(AML-M7)あるいは造血幹細胞腫瘍の急性転化で観察されるt(3;21)(q26;q22)の結果形成されるキメラ型転写因子遺伝子である。当研究室で作製されたAML1/Evi1ノックインヘテロマウスは、中枢神経系の出血により胎生致死となり、胎仔肝造血が廃絶している。しかしながら、コロニー・アッセイにより、AML1/Evi1ノックインマウスの胎仔肝には、分化異常があり(赤芽球には分化せず、異形成のある骨髄球および巨核球にのみ分化する)、自己複製能の亢進した造血前駆細胞が残存していることが明らかになった。一方、AML1/Evi1キメラマウスは2系統のEs細胞から作製されているが、すでに死亡している6個体はいずれも出生後8ヶ月以内に死亡した。最初に死亡した5個体には肝脾腫を認めず、その死因は明らかではなかった。最後に死亡した1個体は出生後5ヶ月で死亡しており、死亡時には著明な肝脾腫が認められた。脾臓のスタンプ標本には多数の白血病細胞の浸潤が認められた。肝臓・脾臓の組織像でも同様であり、播種性血管内凝固症候群を合併していた。白血病細胞は一部多核であり、血小板ペルオキシダーゼ反応が陽性であることから、このマウスは急性巨核芽球性白血病を発症していたと結論された。これはAML1/Evi1がヒトで発症させる白血病と同じ表現型である。今後キメラマウスの観察を継続する予定であるが、AML1/Evi1はAML1/ETOと異なり、ワン・ヒットで白血病を発症させる可能性が示唆された。さらに、現在AML1/Evi-1ノックインコンディショナルベクターを構築中であり、後天的にAML1/Evi1を発現させた際の白血病発症の有無についても解析する予定である。TELトランスジェニックマウスの造血機能の解析GATA1プロモーター下に野生型TELを発現するTELトランスジェニックマウスを作製し、造血能に関して解析を行った。骨髄細胞におけるTELトランスジーンの発現をGATA1プロモーターとTEL cDNAをまたぐプライマーを用いてRT-PCR法で確認した。末梢血の血算を施行した所、TELトランスジェニックマウスではコントロールマウスに比して統計学的有意差をもって赤血球数増加が観察された。白血球数および血小板数に変化は認めなかった。骨髄細胞の表面マーカー解析では、c-kit+/CD34+の造血幹細胞数に変化を認めず、CD71+/TER119-、CD71+/TER119+、CD71-/TER119+の赤芽球の各分画にも変化を認めなかった。コロニー形成能について検討を行ったが、CFU-GEMMおよびBFU-Eの数に変化を認めなかった。一方、骨髄細胞を8日間液体培養した所、TELトランスジェニック細胞ではコントロール細胞に比べて、TPO/IL-3/IL-6の存在下でc-kit+/CD41+分画の、EPO/SCFの存在下ではCD71+/TER119+分画の増大が観察された。TELには赤芽球/巨核球共通前駆細胞を増幅する、あるいは、赤芽球の分化を促進し巨核球の分化を抑制する機能があると考えられた。分子生物学的・細胞生物学的に野生型TELに対してドミナント・ネガティブ効果を発揮するΔHLH(HLH領域の欠失変異体)あるいはΔETS(ETS領域の欠失変異体)を発現するトランスジェニックマウスも作製し、造血能に関して同様の解析を行ったがコントロールマウスとの差は認めなかった。
東アジア出土品から見たシルクロードの織物技術と文化交流

本研究では、東アジア地域の織物技術体系復元と、織物交流の様相からシルクロードの文化交流の実態解明に取り組んだ。ブリヤート、モンゴルなどから出土した資料を調査し、日本や中国出土資料との比較を進めた。その結果、中国製織物、西方製織物・刺繍などを確認し、豊かな織物文化が形成されていたことが分かった。突厥墓出土の西方製・中国製の絹織物の中には、我が国の正倉院所蔵の錦と同じものを確認した。シルクロード地域でよく見られるような、宝相華文や連珠円文などの多くの絹が、北方にまでもたらされていたことを示す重要な成果を得た。東アジアにおける調査により、シルクロードの織物技術と文化交流の実態をより詳細にすることができた。韓国慶州出土の6世紀織物の分析を行った。中国製と非常によく似ているが、類例が少なく検証が難しい。今後、資料の増加を待って半島独自の特徴を今後明らかにしていく必要がある。モンゴルでは、匈奴、突厥、ウイグル、契丹、モンゴル帝国期の織物調査を行った。その結果、各時代の織物の特色と、地域的な技法、そして盛んな東西交流を明らかにした。匈奴では中国や西方からも織物がもたらされていたことが分かった。さらに従来、匈奴は織物製作技術を持たないと言われていたが、匈奴で製作されたと考えられる独自の技法も明らかにした。突厥ではビザンチンや中国などから織物を得るとともに、シルクロードの各地でよく見られる織物も多く確認できた。その中には我が国の正倉院と同一の錦も含まれており、年代が明らかな碑文が共伴していることから、正倉院錦の年代が明らかになったことは重大な成果であった。ウイグル墓出土品調査では、中国国内でよく見られる遼代の特徴を持つ織物類を確認することができ、910世紀であることが判明した。契丹墓出土品調査でも、遼代に特徴的な織物を確認することができた。モンゴル帝国期のモンゴル帝国期の織物調査では、金糸には和紙の台紙を用いるものの他、動物の腸膜に金箔を貼る技法も確認できた。西方から移住させられた織工によって生み出された独自の技法、「ナシチ織り」も確認した。これらはモンゴル帝国期に特徴的な織物として盛んに中国出土品研究が行われているが、モンゴル出土品はほとんど研究されてこなかった。さらに、従来知られていた金糸技法(平金糸・撚金糸)の他に、絹糸一本一本に直接金属(金泥あるいは箔)を塗布する技法を、電子顕微鏡による観察で明らかにした。日本に舶載された金襴の製作地を探ること上でも重要である。本研究では、シルクロード交流の実態解明を目指し、東アジア地域から出土した織物の調査研究を実施した。シルクロード織物研究において注目されるのは高級絹織物であるが、技術・文様が類似し中には製作地同定が困難な場合があることから、各地の織物の特徴を明らかにするために幅広い時期の織物を調査した。織物研究の蓄積が少ないブリヤート共和国(ロシア科学アカデミー)、モンゴル国(モンゴル科学アカデミー、国立歴史博物館、国立カラコルム博物館、ザナバザル名称美術館、アルハンガイ県立博物館、軍事博物館、モンゴル国立科学技術大学、モンゴル国立大学)などで調査を実施し、日本や中国出土資料との比較を進めた。ブリヤートでは匈奴(紀元前2世紀後2世紀)から13世紀までの織物を確認した。匈奴期の資料は、モンゴルでもよく見られるZ撚糸の平織物が大半であった。13世紀になるとモンゴル同様にランパ織物(金糸織物)が見られるようになる。バイカル湖周辺にまで中国の絹がもたらされていたことが分かった。モンゴルでは、紀元前5世紀頃の遺跡から編布やフリンジ、毛皮製品を確認した。匈奴(紀元前2世紀2世紀)の遺跡からは中国製絹織物(経錦、パイル織、羅、刺繍など)、西方の刺繍、現地製と思われるフェルトや平織物、革製品などを確認した。鮮卑(4世紀頃)の遺跡からは中国製とみられる絹織物が確認できた。突厥(7世紀)の墓からは、西方製・中国製の絹織物の中に、我が国の正倉院に所蔵される錦と同一の織物を確認した。さらに、シルクロードの織物に代表される宝相華文や連珠円文などが、北方のモンゴルにまでもたらされていたことを示す重要な成果が得られた。突厥墓出土織物は緯錦や綾、羅、印金などである。本研究により、ブリヤートやモンゴルなどの北方にも東西から多くの織物が流入し、また自らも生産するなどして豊かな織物文化を形成していたことを示す重要な成果が得られた。当初予想していなかった研究機関(釜山大学、モンゴル科学アカデミー歴史学研究所、モンゴル国立歴史博物館、国立カラコルム博物館、モンゴル国立大学など)、および研究者から協力を得られたことから、予想を上回る成果を得られることができた。

幅広い時代・地域をカバーする資料を得ることができ、データの充実に繋がっている。さらに、関係者側の親身な協力も、計画以上に研究が進展している理由である。考古学引き続き調査を実施するとともに、これまで収集したデータから文様・技術・材質など織物の各時代・地域的特徴を明らかにした上で、製作地の特定を試みる。さらに、どのような織物がどこで製作され、どこへ流通したのかについて詳細に検討する。さらに事例研究を総合し、これまでの研究成果と比較する。すでに調査が行われ、詳しいデータが公表されているものについても併せて検討することとする。さらに西アジア・中央アジア・日本との比較を試みる。これまでのシルクロード織物の先行研究、および申請者がこれまでに行った研究データとの比較を行い、最終的にシルクロードの織物技術と文化交流としてまとめる。
被災現場での実用作業を目的とした, ハンドアーム搭載小型レスキューロボットの開発

本研究は,本校で製作されてきたレスキューロボットを中心として改良,追加工を行い,より強力なハンドアームを製作し,実作業を行う災害対応ロボットを目標として製作を行ってきた.まず,計画4「遠隔操作装置の高性能化」について,双方向遠隔操作装置サンリツオートメーション製(TPIP3)を搭載することにより,無線LAN通信を利用し,ロボットに搭載したカメラ映像を基に遠隔操作を行う事が可能になった.また,同時に行った計画3「電力対策」についても,マクソン製モーター(RE35)によるモーターの交換,電力ドライバーを信頼性の高い自作によるものから既製品に交換することにより確実に動作させる事が可能となった.しかし,計画5でもある性能試験を兼ねた競技大会「ロボカップレスキュー実機部門」参加での遠隔操作の中で,自らを破壊してしまい,ロボット自体の状況を把握する負荷電流センサー等を搭載の必要性が判明し,実用を最大の目標とした本研究において,克服すべき新たな課題が発見できた.さらに,機構の複雑さや30kgを超える重量の簡素化や軽量化が必要であると考えられたことから,ベルトコンベアー部品(椿本チェーン製)を流用したクローラーに変更し軽量化と信頼性を高めた.また,複雑な機能を持つクローラー多足型の他にデルタ配置タイヤ型での走行試験を開始した.次に計画1, 2を想定した計画3「機体強化」において,ハンドアーム先端に5kgの重りを吊るしての実験を行った結果,関節にギアボックスを設置する機構では,ベースギアボックス能力不足とロボットベース剛性不足が判明した.以上のことから基本設計の変更を行い,ハンドアームベースに第2関節ギアボックスを設置するタイプに変更を行っている.これらの改良により先端工具の装着や物体を掴む事が可能になると考えられる.その他,充電池を動力源で使用している事から作業を行うには稼働時間が十分でなく(最大15分程度),切断工具を搭載する場合,工具に電力を消費され,稼働時間がさらに短くなり,動力源の問題解決が今後の重要な課題で有ると考えられる.本研究は,本校で製作されてきたレスキューロボットを中心として改良,追加工を行い,より強力なハンドアームを製作し,実作業を行う災害対応ロボットを目標として製作を行ってきた.まず,計画4「遠隔操作装置の高性能化」について,双方向遠隔操作装置サンリツオートメーション製(TPIP3)を搭載することにより,無線LAN通信を利用し,ロボットに搭載したカメラ映像を基に遠隔操作を行う事が可能になった.また,同時に行った計画3「電力対策」についても,マクソン製モーター(RE35)によるモーターの交換,電力ドライバーを信頼性の高い自作によるものから既製品に交換することにより確実に動作させる事が可能となった.しかし,計画5でもある性能試験を兼ねた競技大会「ロボカップレスキュー実機部門」参加での遠隔操作の中で,自らを破壊してしまい,ロボット自体の状況を把握する負荷電流センサー等を搭載の必要性が判明し,実用を最大の目標とした本研究において,克服すべき新たな課題が発見できた.さらに,機構の複雑さや30kgを超える重量の簡素化や軽量化が必要であると考えられたことから,ベルトコンベアー部品(椿本チェーン製)を流用したクローラーに変更し軽量化と信頼性を高めた.また,複雑な機能を持つクローラー多足型の他にデルタ配置タイヤ型での走行試験を開始した.次に計画1, 2を想定した計画3「機体強化」において,ハンドアーム先端に5kgの重りを吊るしての実験を行った結果,関節にギアボックスを設置する機構では,ベースギアボックス能力不足とロボットベース剛性不足が判明した.以上のことから基本設計の変更を行い,ハンドアームベースに第2関節ギアボックスを設置するタイプに変更を行っている.これらの改良により先端工具の装着や物体を掴む事が可能になると考えられる.その他,充電池を動力源で使用している事から作業を行うには稼働時間が十分でなく(最大15分程度),切断工具を搭載する場合,工具に電力を消費され,稼働時間がさらに短くなり,動力源の問題解決が今後の重要な課題で有ると考えられる.
読みの行動の国際比較

日本語の表記には漢字・仮名混じり文という国際的にみても独自の形態が用いられている。このうち仮名は表記の上で英語やドイツ語のアルファベットと類似しているが、漢字は読みの認知心理学からみても多くの点で構造的にも機能的にも異なる。本研究は読みの国際比較を通してアルファベットを基礎とする英語やドイツ語と漢字・仮名混じり文を基礎とする日本語の相違点を視覚情報処理と言語情報処預の観点から明らかにするとともに、視力障害者の読みの国際比較をも行い上記の言語間比較を通して本邦での視力障害者の読みの改善への基礎データを得ることを目的としている。さらに日本語と表記の上で類縁関係にある中国語についても国際比較を通して粗似点と相違点を明らかにしようとしている。研究期間中を通してGroner教授(スイス国)とベルン大学心理学研究室で英語、ドイツ語と日本語の読みの比較のための実験の共同研究を行った。言語間比較としてはドイツ語と英語間、ドイツ語と日本語間、英語と日本語間の読みの比較を行なっている。比較のための指標として、読みに係わるワーキングメモリ容量(リーディングスパンテストにより測定)を考慮した実験を行った。さらに、弱視者の読みの実験的研究はLegge教授(米国)がミネソタ大学心理学研究室を中心として盛んに行われている。本研究は読みの国際比較を通してアルファベットを基礎とする英語やドイツ語と漢字・仮名混じり文を基礎とする日本語の相違点を視覚情報処理と言語情報処理の観点から明らかにするとともに、視力障者の読みの国際比較をも行い上記の言語間比較を通して本邦での視力障害者の読みの改善への基礎データを得ることを目的としている。さらに日本語と表記の上で類縁関係にある中国語についても国際比較を通して類似点と相違点を明らかにしようとしている。本年度はGroner教授(スイス国)とベルン大学心理学研究室で英語、ドイツ語と日本語の読みの比較のための実験の共同研究のための準備を行った。言語間比較としてはドイツ語と英語間、ドイツ語と日本語間、英語と日本語間の読みの比較を考えている。比較のための指標として、読みに係わる眼球運動やワーキングメモリ容量(リーディングスパンテストにより測定)を考慮した実験デザインを共同で開発中である。さらに、弱視者の読みの実験的研究はLegge教授(米国)を中心として盛んに行われているので、これを我が国の弱視者の漢字の読みの研究と比較するための共同研究を行なう。Legge教授は3月に来日され小田と苧阪がそれぞれ東京と京都で講演会と研究会をもった。講演会と研究会は公開とし、本邦の視覚障害者にもインターネットを通して参加を呼びかけ、ライトハウスや盲学校関係者が多く来場し意義ある討議をすることができた。本研究は読みの国際比較を通してアルファベットを基礎とする英語やドイツ語と漢字・仮名混じり文を基礎とする日本語の相違点を視覚情報処理と言語情報処理の観点から明らかにするとともに、視力障害者の読みの国際比較をも行い上記の言語間比較を通して本邦での視力障害者の読みの改善への基礎データを得ることを目的としている。本年度はGroner教授(スイス国)とベルン大学心理研究室で英語、ドイツ語と日本語の読みの比較のための実験の共同研究のための準備を行った。さらに、弱視者の読みの実験的研究はLegge教授(米国)を中心として盛んに行われているので、これを我が国の弱視者の漢字の読みの研究と比較するための共同研究を行なっている。

Legge教授は昨年3月に来日され小田と苧阪がそれぞれ東京と京都で講演会と研究会をもった。講演会と研究会は公開とし、本邦の視覚障害者にもインターネットを通して参加を呼びかけ、ライトハウスや盲学校関係者が多く来場し意義ある討議をすることができた。今年度も引き続き共同研究を続行中である。日本語の表記には漢字・仮名混じり文という国際的にみても独自の形態が用いられている。このうち仮名は表記の上で英語やドイツ語のアルファベットと類似しているが、漢字は読みの認知心理学からみても多くの点で構造的にも機能的にも異なる。本研究は読みの国際比較を通してアルファベットを基礎とする英語やドイツ語と漢字・仮名混じり文を基礎とする日本語の相違点を視覚情報処理と言語情報処理の観点から明らかにするとともに、視力障害者の読みの国際比較をも行い上記の言語間比較を通して本邦での視力障害者の読みの改善への基礎データを得ることを目的としている。さらに日本語と表記の上で類縁関係にある中国語についても国際比較を通して類似点と相違点を明らかにしようとしている。本年度はGroner教授(スイス国)とベルン大学心理学研究室で英語、ドイツ語と日本語の読みの比較のための実験の共同研究を行った。言語間比較としてはドイツ語と英語間、ドイツ語と日本語間、英語と日本語間の読みの比較を行なっている。比較のための指標として、読みに係わるワーキングメモリ容量(リーディングスパンテストにより測定)を考慮した実験を行った。さらに、弱視者の読みの実験的研究はLegge教授(米国)がミネソタ大学心理学研究室を中心として盛んに行われている。今年も昨年に引き続き、我が国の弱視者の漢字の読みの研究と比較するための実験的及び調査による研究を共同で行なっている。
伝導電子系における空間的不均一性の研究(強い電子相関による揺らぎの効果)

高温超伝導体や重い電子系では磁性と超伝導の共存または相分離が観測されている。また擬2次元有機導体では電荷秩序と超伝導の共存という新奇な現象が発見されている。高温超伝導物質に関しては、昨年までの我々の研究から、モット転移近傍の有限のキャリアードープ量において反強磁性-d波超伝導の不連続転移および相分離の可能性を示した。また擬2次元有機導体α-(ET)_2I_3の電荷秩序近傍の金属相において電荷揺らぎと超伝導の空間的な住み分けが起こっている可能性を示した。すなわち、この物質は単位胞に4個の等価でないET分子が存在するが、そのうちの一つのET分子上に強い電荷揺らぎが発生し、それを媒介としたS波超伝導が他のET分子上で生じている。本年度はα-(ET)2_I_3における電荷秩序下の超伝導についての研究を行った。α-(ET)2_I_3の現実的な電子状態を正確に取り扱うため、近藤らによるX線構造解析に基づく拡張ヒュッケル法による遷移積分パラメータを用い、そこにオンサイト斥力Uと次近接サイト間斥力Vを導入した拡張ハバード模型を採用した。電荷秩序状態を平均場近似を用いて解き、そこでの電子状態を用いた乱雑位相近似とギャップ方程式の解析の結果、電荷秩序相ではET分子間にまたがる(非対角の)スピン揺らぎを媒介としてそれと異なるボンドでs波の超伝導が生じることを示した。高温超伝導体、有機超伝導体、重い電子系では金属・超伝導・反強磁性絶縁体の空間的に不均一な共存(相分離)が観測されている。これらの不均一性の実体を明らかにし発現機構を解明すること目的として研究している。これらの不均一性にみられる共通点は強い電子相関を持つ系における金属-絶縁体転移の近傍で発現していることである。我々のこれまでの研究から金属-絶縁体転移の近傍では電子相関が強い揺らぎ(超伝導揺らぎ、スピン揺らぎ、電荷揺らぎ)を誘起することがわかっている。これらの揺らぎが電子系に本質的な不均一性を引き起こしていると考えられる。高温超伝導体における超伝導-反強磁性転移の様相を調べるため、d-p模型においてスレーブボソン法と1/N展開理論を用い、これにより導かれる準粒子バンド(ingap-state)上の超交換相互作用による超伝導と反強磁性をセルフコンシステントに扱った。ここで強調したいことは、ホールドープ量が小さいときingap-stateのフェルミエネルギーと超交換相互作用が拮抗することである。したがって準粒子形成とクーパー対形成とをコンシステントに解かなければならないのである。さらに超伝導状態の安定性を考察するため、超伝導ギャップに対する自由エネルギーを計算した。絶対零度における計算の結果、有限のホールドープ量において超伝導-絶縁体不連続転移が起きることがわかった。ここで現れた絶縁体相では圧縮率が負、すなわち熱力学的に不安定な解となっている。これは空間的に均一な解を仮定した結果である。この計算において解の空間依存性を導入すれば、系は反強磁性絶縁体領域とドープされたキャリアの凝集した領域とに相分離することになる。高温超伝導物質や一部の重い電子系においては磁性と超伝導の共存、あるいはそれらの空間的に不均一性な分布が観測されている。また最近擬2次元有機導体において電荷秩序と超伝導の共存という新奇な現象が観測されている。これはモット転移近傍において繰り込まれたフェルミエネルギーと超交換相互作用の競合という新しいメカニズムによる。本年度は主に擬2次元有機導体における電荷秩序と超伝導についての研究を行った。擬2次元有機導体は高温超伝導物質と同様に2次元性を特徴とする伝導電子系を持ち、電子相関に起因する電荷秩序、磁気秩序、そして超伝導が観測されている。最近電荷秩序と超伝導の可能性が指摘されたα-(ET)_2I_3の現実的な電子状態を正確に取り扱うために堀田のモデルに基づき、第一原理計算による遷移積分パラメータを用いた。その上でオンサイト斥力U、サイト間斥力VによるRPA(乱雑位相近似)により電荷秩序・磁気秩序・超伝導を計算した。その結果、この物質では「電荷揺らぎと超伝導の空間的な住み分け」という新奇な現象が生じていることがわかった。

本年度はα-(ET)2_I_3における電荷秩序下の超伝導についての研究を行った。α-(ET)2_I_3の現実的な電子状態を正確に取り扱うため、近藤らによるX線構造解析に基づく拡張ヒュッケル法による遷移積分パラメータを用い、そこにオンサイト斥力Uと次近接サイト間斥力Vを導入した拡張ハバード模型を採用した。電荷秩序状態を平均場近似を用いて解き、そこでの電子状態を用いた乱雑位相近似とギャップ方程式の解析の結果、電荷秩序相ではET分子間にまたがる(非対角の)スピン揺らぎを媒介としてそれと異なるボンドでs波の超伝導が生じることを示した。
麹菌のプロテアーゼ誘導基質の同定を目指したペプチド輸送体の解析

麹菌のゲノムデータベースより、出芽酵母のproton-dependent oligopeptidetransporter (POT)であるPtr2pと相同性の高いトランスポーターが15個見出された。これら15個のトランスポーター遺伝子の発現をRT-PCRにより調べた結果、3遺伝子が大豆ペプチド存在下で強く発現していた。このうち2遺伝子を、ヒスチジンおよびロイシン要求性を示す出芽酵母BY4742株を親株としたptr2破壊株で発現させた。His-Leuジペプチドを添加したヒスチジンおよびロイシン欠乏培地における生育を調べた結果、いずれのトランスポーター遺伝子を発現させた場合にも生育が回復した。そこで、これらの遺伝子をpotAおよびpotBとそれぞれ命名し、麹菌における発現量を定量PCRにより調べた。その結果、Ptr2pと最も相同性の高いトランスポーター遺伝子であるpotAは、最小培地を用いた前培養時にはほとんど発現しておらず、大豆ペプチド添加培地で6時間培養することで約35倍に発現量が増加した。一方、potBは前培養の時点で既に高い発現量を示したことから、構成的に発現していることが示唆された。以上の結果から、PotAとPotBがジペプチド取り込み能を有しており、これらは異なる発現制御機構によって遺伝子発現が制御されていることが示唆された。一方、いずれの遺伝子も菌体外プロテアーゼ遺伝子の発現を制御する転写因子(PrtR)の破壊により、大豆ペプチド存在時における発現量が低下した。また、prtRをアミラーゼ遺伝子プロモーターで強制発現させた場合には、大豆ペプチド非存在条件でもpotAの発現量は約13倍、potBの発現量は約4倍に増加した。これらの結果より、いずれの遺伝子もPrtRによる発現制御を受けることが示唆された。29年度が最終年度であるため、記入しない。
母性効果因子による分化全能性を有した幹細胞へのリプログラミング

本研究では、卵母細胞に豊富に存在する母性効果因子を用いて、分化全能性を有した幹細胞へのリプログラミングを目指す。23種類の母性効果因子を、山中4因子とともに一つずつMEF細胞へ発現させたところ、そのうちいくつかがiPS細胞へのリプログラミング効率を上昇させるとともに、全能性の遺伝子マーカーとなりうる胚2細胞期特異的遺伝子の発現およびその陽性細胞の分布を増加させた。母性効果因子を発現するES細胞あるいはiPS細胞を、初期胚と混合させ胎盤胞まで成長させたところ、これらの細胞が通常寄与できない栄養外胚葉へ寄与している可能性が示唆された。これらの母性効果因子は、全能性獲得に重要である可能性がある。本研究の目的は、卵母細胞に豊富に存在する母性効果因子を用いて、分化全能性を有した幹細胞へのリプログラミングおよびその獲得メカニズムについて解明することである。初年度では当初の計画に基づき、22種類の母性効果因子の遺伝子クローニングを行い、レンチウイルスベクターに組み込んだ。次に、HEK293細胞を基本としたパッケージングシステムを用いてこれらレンチウイルスを作製、濃縮し、実際にこれらのタンパク質が発現することをウエスタンブロッティングにより確認した。次に、マウス胚性繊維芽細胞(MEF細胞)へ、山中4因子とともに母性効果因子を一つずつ発現させ、iPS細胞へのリプログラミング効率を測定するとともに、iPS細胞の状態の違いについて解析を行った。その結果、すでにiPS細胞へのリプログラミング効率を上昇させると報告されているGlis1の他に、いくつかの母性効果因子がリプログラミングの効率を上昇させることを発見した。上記のように山中4因子と母性効果因子を組み合わせて作製した個々のiPS細胞について、全能性の遺伝子マーカーとなりうる胚2細胞期に特異的に発現する遺伝子群(Zscan4、Dub1、Tsctv3など)の発現レベルを、山中4因子のみで作製したiPS細胞と比較した。これにより、母性効果因子が2細胞様細胞特異的な発現と分布を増加させるかどうか、そして分化全能性を持つ状態までES細胞をリプログラミングすることが可能かどうかについて検討した。その結果、2細胞様細胞の分布を有意に増加するいくつかの母性効果因子を同定することに成功した。これらの母性効果因子は、リプログラミングおよび全能性獲得に重要である可能性が高い。本研究の初年度では当初の計画に基づき、まず複数報告されている母性効果因子の遺伝子クローニングを卵母細胞より抽出したRNAを用いて行い、発現効率の良いレンチウイルスベクターに組み込んだ(研究計画1)。予定していた22個の遺伝子すべてについてcDNAクローニングに成功し、これら母性効果因子を全てテトラサイクリン誘導性(Tet-on)のレンチウイルス発現ベクターへサブクローニングを行った。また、MEF細胞へ山中4因子とともに母性効果因子を一つずつ発現させ、iPS細胞へのリプログラミング効率を測定した(研究計画2)。まず、2種類のトランスジェニックマウス(Nanog-GFPおよびStella-ECFPマウス)より胚性繊維芽細胞(MEF細胞)を採取した。これらMEF細胞に、山中4因子とともに母性効果因子をそれぞれ発現させ、GFPあるいはECFP陽性のiPS細胞のコロニー数を測定及び、フローサイトメトリーによってiPS細胞の数を測定した。その結果、幾つかの母性効果因子がリプログラミングの効率を上昇させることを明らかとした。現在、さらにウイルスのタイター(力価)や培地の組成、低分子化合物の付加などを検討し、条件の最適化を行っている。ES細胞内では、数%の細胞において胚の2細胞期に特異的な遺伝子(Zscan4など)の発現が見られる。そこで、母性効果因子が2細胞様細胞特異的な発現と分布を増加させるかどうか、そして、分化全能性を持つ状態までES細胞をリプログラミングすることが可能かどうか検討した(研究計画3)。Zscan4の発現を主な指標として解析を行う事とし、リアルタイムPCRによるZscan4 mRNAの定量、また抗Zscan4抗体を用いた細胞の染色およびフローサイトメトリー解析を行った。その結果、2細胞様細胞の分布を有意に増加する幾つかの母性効果因子を同定することに成功した。このように本研究は順調に推移しており、現在のところ特に問題点はない。最終年度では、初年度に作製した22種類の母性効果因子を発現するレンチウイルスを用いて、山中4因子とともにマウス胚性繊維芽細胞(MEF細胞)へ一つずつ発現させ、iPS細胞へのリプログラミング効率の変化および生じたiPS細胞の状態の違いについて解析した。その結果、Glis1の他にBnc1を始めとするいくつかの母性効果因子がリプログラミングの効率を上昇させることを同定した。また、Glis1やBnc1などを用いて生じたiPS細胞では全能性の遺伝子マーカーとなりうる胚2細胞期に特異的に発現する遺伝子群(Zscan4など)の発現レベルが有意に上昇しており、山中4因子のみによって生じたiPS細胞との状態の違いを確認した。次に、これらのiPS細胞が分化全能性を持つかどうか解析するため、全身にEGFPを発現するCAG-EGFPトランスジェニックマウスから採取したMEF細胞から、上記の母性効果因子を用いてiPS細胞を作製した。これらの細胞を野生型マウスから採取した初期胚の8細胞期において混合させた後、胎盤胞(blastocyst)まで成長させた。