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タイト結合の機能病理学－ヒト正常上皮を中心に

タイト結合は、体の内外を境し、外界刺激に対するバリアで、細胞にとっては極性を維持する細胞接着装置である。本研究ではヒト正常上皮細胞を用いて、以下を明らかにした。タイト結合機能の可逆的な変化は、あたらしい薬物投与法の開発につながることが示唆された。タイト結合タンパクががん治療の標的分子となる可能性が示唆された。タイト結合タンパクの免疫組織染色は、病理発生学や病理診断学に有用であることが示唆された。本年度は,1.マウステラトーマF9細胞を用いたクローディン-6(Cldn6)接着シグナルと上皮分化について,2.正常ヒト子宮内膜上皮細胞及び子宮内膜癌細胞のタイト結合に対する性ホルモンの影響3.膵癌細胞のEMTに対するPKCα阻害剤の効果,を検討した.1.F9細胞にCldn6を発現させると、細胞接着装置および微絨毛の形成を伴う上皮細胞分化を認めた。第二細胞外ドメインを欠くCldn6を導入したF9細胞では、上皮分化が見られなかった。さらにCldn6のC末端に存在するY196およびY200の2つのチロシン残基、ならびにそれらのリン酸化が上皮分化誘導に必須であることが明らかになった。免疫沈降法および各種阻害剤による解析から、活性型Srcファミリー・キナーゼがCldn6と共役して上皮分化を誘導していた。2.ヒト正常子宮内膜上皮細胞ではcldn-1,-3,-4,-7,occludinの発現が確認され、プロゲステロンに反応してcldn-3,-4の増加を認めた。この変化は、月経周期における変化と同様であった。内膜癌細胞株(Sawano)は、エストロゲンに反応しcldn-3,-4の増加が認められた。これらの変化には,甑PK経路が関与しており、内膜癌細胞ではさらにhedgehog経路も関与していた。Cldn-4は,Welch菌毒素(CPE)のレセプターであるが,正常ヒト子宮内膜上皮細胞にはまったく殺細胞性を示さず,子宮内膜癌細胞にのみ殺細胞性が認められた。3.TGF-βおよび低酸素で誘導したEMTに対するPKCα阻害剤の効果を,cldn-1の変化を指標に解析した.PKCαは膵癌で高発現しており,PKCα阻害剤はEMT誘導転写因子を抑制し,EMTによるcldn-1などのタイト結合分子の発現や,タイト結合機能の変化を抑制する効果があることが判明した.一方,正常細胞ではPKCα阻害剤はタイト結合分子の発現を誘導したことから,細胞の分化を誘導する可能性が示唆された.PKCαはタイト結合分子の発現調節に強く関与し,膵癌細胞と正常膵管上皮細胞は異なるメカニズムで制御されていることが考えられた.本年度は,1.ヒト鼻粘膜上皮細胞を用いて,緑膿菌エラスターゼによるバリア機能への影響と介在するシグナル伝達経路についての検討,2.ヒト肝の線維化にともなうタイト結合蛋白の変化とマウスモデルとの比較検討.3.ヒト膵癌とtricellulinの教材についての検討,を行った.1.ヒト鼻粘膜上皮細胞に緑膿菌エラスターゼを作用させると,claudin-1,-4,occludin,tricellulin蛋白が,30分,1時間で発現低下し,4時間までに回復したが,緑膿菌エラスターゼは,PKC,MAPK.PI3K,JNKやNFκBを介し,タイト結合タンパクのリン酸化およびタイト結合分子の発現低下をもたらすこと,PAR-2はタイト結合の発現調節に関与し,その低下はタイト結合蛋白の発現低下をもたらすことがあきらかになった.2.ヒト肝硬変では,再生結節内辺縁にclaudin-7陽性肝細胞が認められた.肝細胞のclaudin-7の発現は新犬山分類に基づいた線維化のスコアが上がるほど増加した.肝細胞におけるclaudin-7の役割を検討するために,マウス肝細胞由来細胞株にclaudin-7を強制発現させた.claudin-7の発現は,肝細胞や胆管上皮細胞のいずれのマーカーにも影響を与えなかったが,claudin-1,occludinを誘導した.3.ヒト膵癌では,分化度が低下するに従い,tricellulinが核に染色される細胞の割合が増加した.Kaplan-Meier生存曲線で,tricellulin核陽性群は,陰性群と比較して5年生存率が有意に短かった.更に低分化膵癌細胞株でtricellulinの核への局在を細胞分画法,免疫電顕法を用いて確認した.Tricellulinの発現抑制,強制発現により,Panc-1では細胞増殖能・浸潤能が変化した.本年度は、タイト結合の機能調節機構の解明を目的に、以下の点について検討した。1)ギャップ結合によるタイト結合機能、2)タイト結合タンパクclaudin(CLDN)に特異的に結合する細菌毒素(CPE)のC末端アミノ酸1194(以下、C-CPE)を用いた解析、3)タイト結合タンパク免疫染色の病理診断への応用、4)がんの治療標的としてのCLDN-4。

1)イルソグラジンマレイン酸(IM)は、細胞間ギャップ結合コミュニケーション(GJIC)を活性化する。鼻粘膜上皮におけるIMによるGJIC活性化とタイト結合バリア機能への影響を検討した。IMはGJIC機能の活性化により、ヒト鼻粘膜上皮細胞のタイト結合タンパクを転写レベルで増加させ、上皮バリア機能を亢進することができた。IMはTLR 3刺激による一部のタイト結合蛋白の低下を抑制した。2)CLDN-4に高い親和性を示すC-CPEを用い、ヒト鼻粘膜上皮細胞のバリア機能への影響を調べた。C-CPEによるヒト鼻粘膜上皮バリア機能の低下はCLDNの発現および局在の変化を伴わず、主にMAPK経路を介していた。3)胆道生検での悪性診断の精度向上のため、CLDN-18、maspin、p53の発現様式を解析した。cldn18、maspin、p53はそれぞれ胆管・乳頭部癌における優れた診断マーカーであった。3抗体をパネル化し、積算値を用いるとより良い判別能が得られた。二値化処理を行っても良好な結果が得られた。4)一般に膵癌はclaudin-4を高発現している。膵癌細胞株及びヒト正常膵管上皮細胞を用いて、C-CPEによるタイト結合への影響を検討した。高分化型膵癌細胞株において、C-CPE処置によりタイト結合のフェンス機能およびバリア機能の低下がみられ、この変化はMAPK経路を介してタイト結合機能を制御していた。26年度が最終年度であるため、記入しない。医歯薬学26年度が最終年度であるため、記入しない。1.マウステラトーマF9細胞を用いたクローディン-6(Cldn6)接着シグナルと上皮分化について,2.正常ヒト子宮内膜上皮細胞及び子宮内膜癌細胞のタイト結合に対する性ホルモンの影響,3.膵癌細胞のEMTに対するPKCα阻害剤の効果について結果を得た。1.緑膿菌エラスターゼとタイト結合の関係2.ヒト肝硬変肝細胞におけるclaudin-7の異所性発現3.ヒト膵癌細胞におけるtricellulinの核局在と増殖能・浸潤能の関係,について明らかにした.26年度が最終年度であるため、記入しない。1)三細胞接着部に局在するトリセルリンの調節機構;2)ヒト癌細胞のJAM-Aの発現を中心に行う。1.タイト結合の機能である細胞の極性形成と維持について2.Claudin以外のタイト結合膜タンパクの機能についての2点を中心に研究をすすめる.26年度が最終年度であるため、記入しない。実験結果から、購入を予定していた消耗品目の内容が変化したため。必要な消耗品の購入に充当する。
バイカル湖堆積物の有機分子・同位体組成に基づく過去の気候変動

今までの研究により、バイカル湖堆積物中の全有機物の安定炭素同位体比(δ^<13>C_<toc>は完新世(間氷期)では氷期よりδ^<13>C_<toc>値が低く、間氷期・氷期という対照的なそれぞれの気候下でのシステマティックな違いが示されてきた。そのようなδ^<13>C_<toc>値の違いは気候変化に引き起こされた湖沼水系における植物植生のC3植物とC4植物の相対的寄与率の変化(氷期には同位体的に重いC4植物が比較的多く繁茂した)で説明されてきた。本研究ではバイカル湖堆積物のδ^<13>C_<toc>値の変化が陸上植物の植生の変化に対応するかどうか、奇数炭素をもつ陸上植物由来の個別長鎖n-アルカン(C_<27>以上)の炭素同位体比を測定した。過去約2万年の記録をもつバイカル湖北部堆積盆でのコア試料(Core 323-PC1)を一定間隔で分析した。その結果、分析した全コア試料を通して陸上植物葉ワックス由来のC_<27>-C_<33> n-アルカンの個別炭素同位体比は-31.0から-33.5%_0の範囲で注目すべく一様であった。そのような炭素同位体比は堆積物コアを通してn-アルカンがC3植物によって生合成されたことを示す。本結果は更新世氷期に見られるδ^<13>C_<toc>値の増加はC4植物植生がバイカル湖水系に広がったためではないということを示し、従来の氷期・間氷期におけるδ^<13>C_<toc>値の変化に対する説明に再考を促す。これらの結果を第19回国際有機地球化学会で発表するとともに国際学術誌に投稿した。古環境および古気候解析のためにバイカル湖堆積物コア試料を地球化学的手法を用いて研究し、主に次のような結果を得た。(1)温暖期(完新世)と寒期(最終氷期)からのバイカル湖堆積物中に含まれる長鎖直鎖アルカン(陸上植物のバイオマーカー分子)の化合物レベル安定炭素同位体比組成を測定した。これはバイカル湖付近でのC3およびC4植物などの陸上での植生分布が気候変動によってどのように影響を受けているかを理解しようとするものである。本研究での結果は寒期でさえC3植生が優位であったことがわかり、古植生を支配する環境要因に新しい考察を加えた。本研究の結果を論文として国際専門誌に投稿した。(2)過去80万年間のシベリア大陸内部の気候システムを支配するメカニズムを明らかにする目的で、バイカル湖堆積物のスペクトル解析を行った。その結果、バイカル湖付近の古気候を支配する過程について現在までの説と異なる新しい結果を得た。本研究での結果は、従来言われてきたミランコヴィッチサイクル仮説の10万年サイクルの起源について新しい展開を与えるものである。現在、本研究の結果を投稿論文として準備中である。
気球・超伝導スペクトロメーターによる宇宙起源反粒子の精密探査

気球・超伝導スペクトロメーターによる宇宙起源反粒子の精密探査(BESS気球実験)は、気球による大気上空での宇宙粒子線観測を通し,宇宙の初期過程に発生したと考えられる"物質と反物質の対称性破れ"など、「初期宇宙における素粒子現象」を探る事を目的とした。本研究は、高エネルギー物理実験分野で長年にわたって培われた薄肉超伝導電磁石技術、高性能粒子検出器技術を応用・駆使し、1m^2srに迫る大立体角スペクトロメーターを実現し、これまでに比べ、一ケタ以上高感度な宇宙線反粒子の探索を行い、科学観測結果として以下の成果を得た。・超伝導スペクトロメーターによる気球実験において、「質量同定」を伴う確実な方法で、1GeV以下の宇宙線反陽子を初めて検出し、40余イベントの反陽子の観測によって宇宙線反陽子の存在を確立した。また、そのスペクトルが、宇宙線標準伝播モデルによる二次粒子スペクトルに比べ僅かながら平坦であり、10^<-2>(m^<-2>sr^<-1>s^<-1>GeV^<-1>)のレベルである観測結果を得た。・反ヘリウムの探索については、これまでの観測の中に反ヘリウムの候補はなく、Rigidity(運動量/電荷)が0.5から16GVの範囲で反ヘリウム/ヘリウム比の上限値として2x10-6を得た(95%信頼度)。本年度は研究計画の初年度として、気球実験用スペクトロメーターの測定器整備を重点的に行った。スペクトロメーターの骨格となるプレッシャーベッセルを設計・製作し粒子識別装置のコアとなる飛行時間測定器(TOF)、及びチェレンコフカウンターの開発を行った。チェレンコフカウンターの機能とあわせ、時間分解能100psを実現する事が出来、粒子識別上限値を1.5GeVまで上げる事が可能となった。プレッシャーベッセル(1.7mφ×3.8m)はすでに完成し、測定器の組立が今年度中に完了予定である。(図1参照)。これによって次年度の気球飛翔による宇宙線観測実験に向け、準備が整った。本年度は研究計画の2年度として、昨年の成果を踏まえ、スペクトロメーターに大幅な改良を加え、さらに精度の高い宇宙起源反粒子の探索を行った。具体的には粒子識別を行う粒子飛行時間測定器(TOF)の時間分解能の大幅な向上(300ps→100ps)によって粒子識別可能運動エネルギー範囲の500MeV→1000MeVへのアップグレードが可能となった。平成7年度のカナダでの気球飛翔実験は、この改善を踏まえて実施された。カナダ・マニトバ州北部のリンレークに、10名の派遣を行い、約1ケ月の実験準備を経て、約24時間にわたる気球飛翔、科学観測実験に成功した。データ解析の結果、過去2年間の8イベントを大幅に上回る40を越える反陽子イベントを検出し、反陽子/陽子比として10^<-5>の有限値を得た。この観測結果は、宇宙線観測における、はじめての明確な粒子同定を行った低エネルギー観測結果として、学会より高い評価を受けた。また平成5年度のデータ解析のまとめは平成7年にPhysical Review Letterにも掲載され、評価の高さが明確なものとなった。宇宙起源反粒子の候補となり得る反ヘリウム探索では、従来の観測感度を一ケタ以上、上回る反ヘリウム/ヘリウム2×10^<-6>の上限値を得ている。以上の科学観測から、以下の実験結果が得られている。1、宇宙線反陽子のスペクトルは、いわゆるリ-キーボックスモデル(宇宙線が銀河間の飛行中の衝突によって生成される二次粒子としての反陽子)によって予想されるスペクトルにほぼ一致するが、低エネルギー領域に於いて、若干のずれが観測され、超対称性粒子の対消滅や、初期ブラックホールの蒸発による低エネルギー反陽子の可能性が残されている。2、宇宙起源反粒子候補となる反ヘリウムの探索では、10MPcレベルの宇宙距離の範囲内には、宇宙起源反粒子が存在する兆候は観測されなかった。さらに感度の高い観測は長期間のフライトによって可能となるが、今後の課題となる。

本年度は研究計画の第3年度(最終年度)として昨年までの観測成果(低エネルギー反陽子の40イベントを越える観測)を踏まえ、観測統計精度を高め、これまでの観測を再確認する事に主眼を置いた。実験の準備として、昨年度のスペクトロメーターのデーター収集システムに改善を加え、収集効率を2倍以上高める事に成功した。カナダにおける気球飛翔実験は、日米政府間の外交的な取り決めの完了をまって、気象条件の整った8月8日に実施され、気球の打ち上げには成功したが、上昇中に気球本体に技術的な問題が発生し、残念ながら科学観測の高度には、達成する事ができなかった。一方、これまでの科学観測結果の解析が精力的に進められ、特に宇宙起源反粒子候補の筆頭となる、反ヘリウムの探索において、反粒子/粒子の存在可能上限比を2×10^<-6>にまで感度を高めた解析結果を得た。これは、従来の報告に比べ一桁以上感度を更新した結果であり、Journal Letter of Astrophysicsに掲載される予定である。本計画のまとめとして、質量測定を伴う初めての宇宙粒子線反陽子の観測および、反ヘリウム探索の10^<-6>レベルまでの観測感度更新を学術的な成果をして報告するとともに、次期計画が認められ、さらに宇宙起源の解明に貢献出来る事を願う。
界面破壊-その機構と制御-

本研究では界面破壊の問題を取り上げ、その機構の解明と破壊の制御を通じて、接合技術に対する1つのブレークスルーを得るための体制作りと目的とした。この目的を達成するために数回の調査研究会を行なった。第1回の研究会ではこの界面破壊の問題を解決するために、広範な分野の研究者が参加できる重点領域研究において取り上げる必要性があるとの認識が得あられた。第2回目の研究会では重点領域研究「界面破壊-その機構と制御-」を進行するための基本方針、、研究方法、研究課題および研究組織等について議論を行なわれた。接合構造を有するあらゆる新しい材料には異種材料の接合構造であるという共通の特徴があり、それ故にそれぞれの特色を生かした使い方が模索されているが、反面"界面破壊"という接合構造である故の問題点が存在する。この研究での一連の調査研究を通じて、界面破壊の問題を界面の物性、界面の力学、界面の創成プロセス及び界面破壊の機構と制御の4つの研究項目に分けてそれぞれについて研究を行なうと共に相互の連携プレーにより界面破壊の問題の体系化を図ることが重要であり、体系化の過程によってこれまで個別分野における技能として扱われていた問題を1つ技術体系確立することができるとのとして結論が得られた。最後に本研究の成果の総括として、「界面破壊-その機構と制御」シンポジウムを開催し、その内容をまとめて本研究の報告書(別資料参照)とする。
円形脱毛症におけるサイトカイン発現分析

(目的)円形脱毛症におけるリンパ球の役割をサイトカインの発現を調べることにより明らかにする。(材料と方法)円形脱毛症患者19名と健常人8名の末梢血単核球におけるサイトカインの発現をRT-PCR法にて検討した。チオシアン酸グアニジン法にて末梢血単核球からRNAを回収し、逆転写酵素でcDNAを合成。IL-4、IL-13、IFNγ、G3PDHの合成primerと^<32>P-CTPを用いてPCRを行い、増幅産物をPAGE後、ゲルを乾燥させ、Fuji Bastation 2000で放射活性を測定した。G3PDHの発現量で補正し、患者間および健常人と比較した。PCRに先立ち、予備実験を行い、PCRのサイクル数、RNA量による指数関数および直線的増減が確認され、半定量的に比較することができる条件を決定した。(結果)統計学的有意差は認められなかったが、円形脱毛症患者では健常人と比べてIL-4、IL-13の発現が多く、IFNγの発現が少なかった。また、疾患の重症度別に観察すると、重症例ではIFNγ、IL-4両者の発現が強く認められることが明らかとなった。(考察)重症例では発症にリンパ球がなんらかの形で関与していると考えられる。今回の研究ではTH1、2両者のサイトカイン発現が亢進し、本疾患がどちらかのサイトカインバランスに偏っているかわからなかった。今後は経時的に変動を見ることによりそれらを明らかにしたい。
機能オントロジーに基づく設計知識マネージメントの枠組みと展開

人工物の概念設計においては機能がどのような効果を持ちどのような部分機能で達成できるかを表す機能的な知識が重要である.本研究ではそのような知識を計算機上に記述する枠組みを構築しその記述とそれに基づいた設計を支援するシステムを開発することを目標とした.本年度では,機能を達成する仕方(機能達成方式)が持つ特性を記述する枠組みと,方式知識の利用について考察し,システムとしてまとめた.(1)方式の属性関係に関する考察:機能達成方式知識を生産現場で実用するためには,達成方式の持つ様々な属性(精度やコストなど)を扱える必要がある.方式の属性は全体機能の属性と部分機能の属性を結ぶ関係式において,定数や係数の役割を果たす.そのような知識の内容について考察し,記述するための記述様式を策定した.(2)補助機能に関する知識の一般化:昨年度までに明らかにした補助機能の設計意図を明確にした設計知識を,利用するためにはある程度の一般化を行っておくことが有意義である.知識の有用性を失わずに適用範囲を広げるために,一般化すべき項目について考察した.(3)補助機能に関する知識の知識提供に関する考察:前項で考察した一般的補助機能知識に基づいて,実際の設計行為の中のどのようなフェイズにおいて,どのような知識提供が有効であるかを考察し,その方法を設計した.(4)システムプロトタイプの実装:これまでに行ってきた研究をまとめ,機能的設計知識の記述・利用環境のプロトタイプを実装した.これまで開発してきたプロトタイプシステムを拡張することで実装した.特性間の関係を記述しそれらをたどることで,設計を進めることができる.本研究の目的は工業生産物の設計者の意図を表す機能的知識記述枠組みを実用レベルにまで展開することである.具体的には,機能的設計知識の中で機能を達成する部分機能系列を表す「機能達成方式知識」を主な研究対象として,(1)故障を防ぐなどの役割を果たす補助機能の規約を明らかにする,(2)設計知識の収集と蓄積を支援する計算機システム(設計知識記述支援環境)を実現することを目標とする.前者は故障を事前に防ぐなどの補助的役割を果たす機能のことをいうが,その記述には異常(故障)状態の記述を行う枠組みが必要である.後者は,企業内に散在する情報源からオントロジーが定める規約に則って知識を記述することを支援する機能を持つ.本年度では前者の目標をほぼ達成した.まず生産上の機能を達成するための各種の補助機能を収集した.実際の生産システムや生産装置の不具合情報などから補助機能とそれが防いでいる不具合について整理を行った.次に,得られた補助機能をいくつかの種類に分類した.これは,補助機能が不具合連鎖のどの部分に対して影響を与えているかで分類することができ,不具合状態の発生を事前に防止する機能,不具合状態の発生は許容しその影響伝播をなくす機能などの5種類に分類した.さらに,得られた記述の枠組みをオントロジーとして計算機的に定式化した.設計者によって意図されている「機能」と意図されていない「不具合」との関係性をオントロジーとして明確にした.特に,補助機能が不具合に与える影響について,その記述要素を明らかにした.オントロジーはオントロジーエディタと呼ばれるオントロジー構築環境を用いて記述された.得られたオントロジーの規約に則って半導体生産プロセスなどにおける補助機能を実際に記述し,補助機能の設計意図ぶ記述できることを確認した.人工物の概念設計においては機能がどのような効果を持ちどのような部分機能で達成できるかを表す機能的な知識が重要であるが,現状では記述がアドホックになりがちで設計者間で共有することが困難である.本研究では,従来から開発してきた機能を表す概念体系(機能オントロジー)に基づく機能的知識の記述の枠組みを実用レベルにまで展開することを目標としている.本年度では,設計知識の収集と蓄積を支援することを目標とした.まず,実際のドキュメントにおける語彙の性質を調査し,その具体例に基づいて分析と分類を行った.そのなかでもまず概念的な分析を行い,機能を表す概念として,機能を達成する手法を含意した機能概念や,改良設計行為の前後における装置の変化(改良点)を意味する機能概念,また,単に望ましい装置や材料の性質(正確には,属性と属性値の組である特性)を表す機能概念などが存在していることを明らかにした.次に,表層的な語句(機能語彙と呼ぶ)との関係を分析し,同じ機能概念を複数の機能語彙が表す関係や,概念に対してドメインの特殊性を付加した語彙などがあることを明らかにした.次に,これらに基づいて,(1)基盤概念層,(2)基本概念層,(3)語彙層,(4)領域語彙層の4層構造による機能概念・語彙の構造化手法を考察した.基盤概念層は機能概念オントロジーそのものであり,計算機的に厳密に記述された多段階層になっている.基本概念層は,ユーザが直接参照することが可能な程度に簡略化された階層として構造化されている.語彙層はユーザが一般的に用いる表層的語句であり,領域語彙層は領域固有性の高い語句を定義している.これらの層の概念や語句を相互に対応づけることにより,より柔軟な設計知識の記述と蓄積が可能になる.人工物の概念設計においては機能がどのような効果を持ちどのような部分機能で達成できるかを表す機能的な知識が重要である.本研究ではそのような知識を計算機上に記述する枠組みを構築しその記述とそれに基づいた設計を支援するシステムを開発することを目標とした.本年度では,機能を達成する仕方(機能達成方式)が持つ特性を記述する枠組みと,方式知識の利用について考察し,システムとしてまとめた.

(1)方式の属性関係に関する考察:機能達成方式知識を生産現場で実用するためには,達成方式の持つ様々な属性(精度やコストなど)を扱える必要がある.方式の属性は全体機能の属性と部分機能の属性を結ぶ関係式において,定数や係数の役割を果たす.そのような知識の内容について考察し,記述するための記述様式を策定した.(2)補助機能に関する知識の一般化:昨年度までに明らかにした補助機能の設計意図を明確にした設計知識を,利用するためにはある程度の一般化を行っておくことが有意義である.知識の有用性を失わずに適用範囲を広げるために,一般化すべき項目について考察した.(3)補助機能に関する知識の知識提供に関する考察:前項で考察した一般的補助機能知識に基づいて,実際の設計行為の中のどのようなフェイズにおいて,どのような知識提供が有効であるかを考察し,その方法を設計した.(4)システムプロトタイプの実装:これまでに行ってきた研究をまとめ,機能的設計知識の記述・利用環境のプロトタイプを実装した.これまで開発してきたプロトタイプシステムを拡張することで実装した.特性間の関係を記述しそれらをたどることで,設計を進めることができる.
昆虫ポックスウイルスのタンパク質:その網羅的探索とフゾリンの農薬への利用技術開発

ポックスウイルス科アルファエントモポックスウイルス属のドウガネブイブイ昆虫ポックスウイルス(AcEPV)の全ゲノム塩基配列(約246kb)を解読した。この属のウイルスとしては初の全解読である。ゲノムの特徴としては、両末端の逆方向繰り返し配列が野生型のポックスウイルス中最長であり、この属のゲノムサイズの定説より小さい点等が挙げられる。ゲノム中タンパク質をコードする可能性のある配列(ORF)は約250個あり、その中には昆虫のウイルスでは初めてセルピン系の免疫系タンパク質を発現する可能性のある配列が見つかった。また、AcEPVの生産するウイルス農薬病原力強化タンパク質フゾリンの遺伝子を酵母発現系に組み込んだ。Anomala cuprea entomopoxvirus(AcEPV)ゲノム解析のために、インサートサイズが約2kbのショットガンゲノムライブラリーを作製した。次に、約2000クローンについて、サンガー法によるシーケンス解析を行った。得られたデータのグレードをPhredプログラムにより評価し、PFPプログラムにより不要な配列を除去後、PGAプログラムによりアセンブリーを行った。その結果、223kbの長いコンティグと数個の短いコンティグが形成された。この長いコンティグは、冗長度平均12で、ゲノムのほぼ全体をカバーしているものと考えられた。更に次世代シーケンサー454FLXTitaniumを使用した解析も行い、222kbの大きなスキャホールド配列を得たが、これはサンガー法によるゲノム解析結果を基本とするも、別の手法によるシーケンス結果も参考にしてゲノムの最終決定を目指すために行った。フゾリン、スピンドルの効率的大量生産法の開発については、まず、酵母発現系の利用を試みた。定法に従い、フゾリン遺伝子をプラスミドpPICZαにクローニング後大腸菌を形質転換し、組換えプラスミドを大量に精製した。次に、この組換えプラスミドを鎖状にし、エレクトロポレーションによってPichia pastoris x-33に導入を図った。PCRによりフゾリン遺伝子の導入を確認できたが、発現については確認中である。代替え宿主としては、アオドウガネは感染率がドウガネブイブイと同等であったことから、これに適していることが判明したが、コフキコガネでは長期間飼育できた少数の個体では感染が確認できなかった。しかし、後者では飼育法が十分確立されていない可能性もあり、これが結果に影響を与えた可能性もある。前年度に行ったフゾリン遺伝子の酵母外来遺伝子発現系利用の試みはフゾリンシリーズの一部のタイプのみの導入に終わり、またその発現も確認できなかったため、本年度に遺伝子導入を再び試みた。その結果、全てのタイプのフゾリン遺伝子(フゾリン遺伝子全長+Hisタグ、フゾリン遺伝子全長のみ、フゾリン遺伝子の活性部位+Hisタグ)の酵母(Pichia pastries x-33)への導入がPCRにて確認された。現在、組換え体からフゾリン遺伝子コピー数のより多いクローンの選抜とフゾリンの発現確認実験を行っている。前年度に得られた222kbシーケンスの遺伝子構造とアセンブルされたリードを解析したところ、本来3'側に存在すると考えられるターミナルインバーテドリピート(ITR)の大半が5'側の同にミスアセンブルした可能性を発見した。そこで、3'側のITRの存在の確認とそのシーケンスの解読を試みた。プラグ内でウイルス粒子からのDNA抽出と制限酵素SacI処理を行い、パルスフィールド電気泳動で3'片(約37kb)を分離し、ショットガンライブラリーを作製後シーケンスを行った。その結果、末端部24kbはゲノム5'末端部と対をなすITRであることが判明した。従って、AcEPVのゲノムサイズは246kbであることが判明した。さらに、ゲノムに対してアノテーションを行い243のORFを認めた。代替え宿主の探索(宿主範囲の調査)では、コフキコガネおよびオオコフキコガネ幼虫のための培養土の組成を改良して接種・飼育を行ったが感染は観察されなかった。また、サトウキビ害虫のケブカアカチャコガネ3齢幼虫も発病が認められなかった。1.AcEPVゲノム解読結果確認とアノテーション改良ゲノム末端部のシーケンス確認は、末端部にアダプターを結合させ、アダプター配列を一方のプライマー配列としてPCRを行い、シーケンスすることにより行った。また、得られたシーケンス中の、BamHI、HindII、PstIの各切断配列をはさんだ数百bpのシーケンスとダイレクトシーケンスの結果を照合した結果、両者は一致した。また、ORF(CDS)予測の精度を上げるために、Silva and Upton(2005)の方法を適用し、前年度のアノテーション結果を改良した。

2.フゾリン、スピンドルの効率的大量生産法の開発代替え宿主の探索では、ヒメコガネ、アカチャケブカコガネ、コフキコガネ、マメコガネ幼虫を対象にしたが、感染が確認された種類はなかった。3.AcEPVタンパク質の網羅的同定精製包埋体サンプルの2次元電気泳動で分離したタンパク質スポット53個をゲルから切り出し、MS解析を行った。ゲノムから想定されるORFと類似のものは少しあったが、ORF由来と確認できた配列はなかった。これは、包埋体の難溶解性によるコンタミタンパク質の相対的増加が主な原因と考えられる。対応策として、サンプル用としてウイルス粒子自体の精製を行ったので、至急解析に進む予定である。4.封入体の立体構造の解析スピンドルの原子構造が1.9オングストロームの解像度で解明された(主にニュージーランドAuckland UniversityのDr.Metcalfの作業)。スフェロイドは3.2オングストロームまで解像できた(主にオーストラリアMonash University ClaytonのDr.Coulibalyの作業)。5.微生物農薬の一種BT剤の殺虫力に対するスピンドルの影響カイコ幼虫に対するBT剤の殺虫力を強化することを発見した。詳細な解析では、BT剤中の毒素タンパク質、胞子双方の殺虫力を強化することが判明した。スピンドルによるBTの殺虫力強化は世界初の知見である。
気管支喘息における気道リモデリングのスフィンゴシン1リン酸による抑制に関する研究

気管支喘息の重症化、難治化には気道壁のリモデリングが重要である。また、新しい生理活性脂質の一つとして注目されているスフィンゴシン1・リン酸(S1P)が気管支平滑筋に作用して気道壁のリモデリングに関与する可能性がある。ヒト正常気管支平滑筋細胞(BSMC)は血小板由来増殖因子(PDGF)によって遊走し、特にBSMCの気道上皮側への遊走は気道壁のリモデリング形成過程に重要である。また、BSMCはRANTESなどのケモカインを産生し、好酸球などの炎症細胞を気道局所に集積させ、気道炎症の遷延化、重症化を惹起し、気道壁のリモデリング形成を進展させる。S1PはBSMCに作用し、PDGFによるBSMCの遊走を抑制し、またTNFα刺激によるBSMCからのRANTES産生を抑制したことより、気道壁のリモデリング形成に抑制的に作用する可能性が示唆された。次にS1PによるBSMCの機能抑制の細胞内メカニズムを検討した。S1PはPDGF刺激によるGTP結合蛋白Racの活性化を抑制し、Dominant negative Rac1をアデノウィルスベクターを用いて導入したBSMCではPDGFによる遊走が抑制された。また、S1PによるBSMCのRANTES産生抑制は、Dominant negative Gαqを遺伝子導入すると解除された。S1Pによる細胞遊走抑制およびRANTES産生抑制がS1Pレセプターを介する作用であることを確かめるためにS1PレセプターのmRNA発現をreal time PCRで解析したところ、BSMCはS1P2レセプターを優位に発現しており、S1P2レセプター拮抗薬はS1Pの作用を阻害した。以上の結果より、S1PはS1P2レセプターを介してBSMCに直接作用し、それぞれRac活性化の抑制、Gαqを介する作用によって細胞遊走およびRANTES産生を抑制することが明らかになった。気管支喘息患者において気管支平滑筋は気道上皮側の粘膜下層へ遊走し、その重症化に関与すると予想される。培養ヒト気管支平滑筋細胞(BSMC)はボイデンチャンバー法でPDGFによって遊走が惹起されるが、PDGFによる遊走はスフィンゴシン1リン酸(SIP)によって有意に抑制された。PDGF刺激によってBSMCではGTP結合蛋白Rac1の活性化が確認されS1PはPDGF刺激によるRac1の活性化を抑制した。また、Dominant negative Rac1をアデノウイルスを用いて遺伝子導入したBSMCではコントロールに用いたEGFPをアデノウイルスで遺伝子導入したBSMCや、アデノウイルスを感染させないBSMCに比較して、有意にPDGFによる遊走が抑制された。以上の結果より、S1PはRac1の活性化を抑制して、BSMCの遊走を抑制するものと予想された。一方BSMCはTNF刺激によってRANTESを産生するが、RANTES産生もS1Pによって有意に抑制された。この抑制はmRNAの転写レベルで起きていることを半定量PCRにより確認した。BSMCではTNF刺激によりRac1の活性化は惹起されず、Dominant negative Rac1を遺伝子導入したBSMCにおいて、RANTES産生の抑制が観察されなかったことより、S1PによるRANTES産生抑制はRaclには依存しないことが示唆された。BSMCにおいてTNF刺激により、NFκB経路およびc-Jun amino-terminal kinase(JNK)の活性化が惹起され、阻害薬を用いて両経路のいずれかを遮断するとRANTES産生が抑制されたことより、両経路がTNF刺激によるRANTES産生に必要であると考えられた。

しかしながら、S1PによってNFκBの活性化、JNK活性化のいずれも影響されなかった。気管支喘息の重症化、難治化には気道粘膜における線維沈着、平滑筋増生肥厚などにより、永続的な気道壁の肥厚が起こること、いわゆる気道壁のリモデリングが重要である。近年、新しい生理活性脂質の一つとして注目されているスフィンゴシン1-リン酸(S1P)は気管支喘息患者を経気管支的に抗原刺激した後に気管支肺胞洗浄液中で増加することが報告されており、S1Pが気管支平滑筋や気道線維芽細胞に作用して気道壁のリモデリングに関与する可能性がある。ヒト正常気管支平滑筋細胞(BSMC)は血小板由来増殖因子(PDGF)によって遊走し、特にBSMCの気道上皮側への遊走は気道壁のリモデリング形成過程に重要である。また、BSMCはRANTESやEotaxihなどのケモカインを産生し、好酸球などの炎症細胞を気道局所に集積させ、気道炎症の遷延化、重症化を惹起し、気道壁のリモデリング形成を進展させる。S1Pは特異的なG蛋白共役型レセプターを介してBSMCに作用し、PDGFによるBSMCの遊走を抑制し、またTNFα刺激によるBSMCからのRANTES産生を抑制したことより、気道壁のリモデリング形成に抑制的に作用する可能性が示唆された。次にS1PによるBSMCの機能抑制の細胞内メカニズムを検討した。S1PはPDGF刺激によるGTP結合蛋白Racの活性化を抑制し、Dominant negative Rac1をアデノウイルスベクターを用いて導入したBSMCはPDGFによる遊走を抑制した。また、S1PによるBSMCのRANTES産生抑制は、Dominant negative Gαqを遺伝子導入すると解除された。以上の結果よりS1PはS1Pレセプターを介して、Rac活性化を抑制し、また、S1Pレセプター、Gαqを介してRANTESの産生を抑制する。
走査トンネル顕微鏡を用いた光合成系の分子配依存性に関する研究

走査トンネル顕微鏡(STM)による光合成モデル系における電荷移動の直接観察を目指して研究を行った。最も簡単なモデル系として、光誘起電荷移動の期待できる銅フタロシアニン分子とSrTiO_3表面の組合わせを選び研究を行った。まずSrTiO_3単結晶表面について調べた。この成果として、超高真空中で加熱還元することにより、原子的平坦さをもつSrTiO_3単結晶の清浄表面を得ることに初めて成功した。この表面を走査トンネルスペクトロスコピーを用いて詳細に調べた結果、規則的酸素欠陥配列による表面再構成が起こっていることを明らかにした。また、この還元SrTiO_3表面と酸素分子の相互作用についても詳細に検討した。その結果、酸素分子は高真空中では還元SrTiO_3表面と吸着・脱離平衡状態にあり、酸素分子は酸素欠陥サイトに約1eVの吸着エネルギーで分子状吸着することを見い出した。またさらに酸素の被覆率を増やすと、酸素欠陥を完全に酸化することがわかった。この表面を基板として、超高真空中で銅フタロシアニンの真空蒸着を行いSTM観察を行った。その結果、孤立分子像を得ることに成功した。観察されたSTM像は銅フタロシアニンのパイ電子系の形をよく反映していた。この系に半導体レーザー光を照射しながら走査トンネルスペクトロスコピー観察を行ったところ、フタロシアニンからSrTiO_3基板表面への電荷移動に関連すると思われるスペクトルを得ることができた。今後研究を継続し、表面上での分子間の電荷移動について研究する予定である。
配位数可変型キラル希土類錯体を活用した外場応答発光プログラミング

タンパク質やDNAなど生体高分子に見られるように、キラルな構成単位を含むらせん型分子は、選択的に分子を認識し、それらの情報を伝達・増幅し、さらには触媒的にエナンチオマーを生成するという特異な機能を担っている。金属錯体の配位立体化学を活用するとらせん型分子を比較的容易に形成することができるが、より精密な分子プログラミングを行いスイッチング特性を持たせるなど機能発現に向けた新たな展開を図る必要がある。我々はアミノ酸より誘導した光学活性な直鎖型配位子を含む遷移金属錯体がらせん構造を形成し、アニオン刺激により瞬時にらせんの向きが反転する錯体や、酸-塩基刺激によりらせんピッチをコントロールできる錯体を設計・合成してきた。本研究では、これまでに得られた知見に基づき、新たに種々の配位数可変型のトリポード型キラル配位子を設計・合成し、アミド配位基の外場応答による結合異性化と補助配位部位の脱着を活用した発光スイッチング型希土類錯体の構築を目指した。芳香族アミド末端を導入したキラルなトリポード型の7-10座配位子を設計し、多段階を経てその合成に成功した。フェノール末端をもつ配位子はX線結晶構造解析によりその構造を明らかとすることができた。しかし、合成したキラル配位子は、希土類イオンと安定な錯体を形成することは非常に困難で、常温で分解する傾向にあった。このトリポート型配位子は遷移金属イオンとは安定な錯体を形成し、スクリュー型構造を持つことが示唆された。また、ジメチルアミンやクロロホルム分子を取り込むことも明らかになったことから、中性分子やアニオン分子を包摂する新規なキラルホスト分子としての可能性を持つと期待される。タンパク質やDNAなどの生体高分子に見られるように、キラルな構成単位を含むらせん型分子の構造制御は、「選択的な分子の認識やセンシング」、「情報の伝達や増幅」、「触媒的なエナンチオマーの生成」という特異な機能を担っている。金属錯体の配位立体化学を活用したらせん構造の形成は、ビピリジン配位子-金属錯体系を中心に"helicate"として大きな成果をあげてきたが、より精密な分子プログラミングによって発光スイッチング特性を持たせるなど機能発現に向けた新たな展開を図る必要がある。我々はアミノ酸より誘導したアミド基末端を含む光学活性な直鎖型配位子を用いた遷移金属錯体のらせん構造が、アニオン刺激により瞬時に反転する現象や、酸-塩基刺激により伸縮する現象を見いだしてきた。本研究では、これまでに得られた知見に基づき、新たに種々の配位数可変型キラル配位子を設計・合成し、アミド配位基の外場応答による結合異性化と補助配位部位の脱着を活用した発光スイッチング型希土類錯体を構築する。さらに、それら希土類錯体の様々な外部基質に対するセンシングなど新たな機能発現について幅広く探求を行う。そのために本年度は、外部刺激による結合異性化が可能な補助配位部位を含む芳香族アミド末端を導入したキラルなトリポード型配位子を新たに設計し、その合成経路の開発を行った。今後、合成したキラル配位子を用いて種々の希土類錯体を合成し、それらの構造や発光、キラリティー特性を明らかにし、さらに、それらの酸-塩基刺激によるスイッチング機能について詳細に検討し、発光スイッチング分子としての可能性を精査する。
生体組織の立体構造・機能計測を目的としたインコヒーレント・ディジタルホログラフィ

生きたままの動物個体を用いたin vivoイメージングを目的として、ディジタルホログラフィ法を試み、顕微鏡対物レンズにより複数方向から同時観測し、立体像を合成・表示できる手法を開発した。乳がんの早期診断に役立つ、石化細胞の三次元可視化に成功した。本研究の目的は、偏光検出CCDカメラにより生体細胞の偏光変化および蛍光発光をスティッーク顕微鏡対物レンズにより複数方向から同時観測し、ほぼ実時間で立体像を合成・表示できる手法を開発することである。ここで研究する方法は、従来の蛍光イメージング法などとは異なり、生きた組織内および組織間.の機能分子の活動を立体動画可視化できるもので、情報伝達物質の時間軸に沿った現象(量、分布)の可視化、乳がんの早期診断解析ができるなど、医療、基礎医学、細胞生物学への大きな寄与が期待できる。従来法は、複数枚の投影画像からその物体の3次元的な空間周波数分布を求め、これからホログラムを計算する方法であった。本研究に先立ってわれわれは、偏光・蛍光顕微鏡の射出瞳面に適当な開口をもうけ、これを移動させることで、実質的な投影方向を決定し、投影画像を取得する方法を試みた。この方法では、生体表面の立体蛍光像の取得が可能であるが、生きた動物内部の臓器等の偏光・蛍光映像が取得できない。そのため本研究で億、多重方向観測顕微鏡を試作した。また、この対物レンズを用いて偏光計測をする場合には、光学系における偏光変化を補正しなければなちない。本申請者らが開発中の偏光OCTにおいて使用された、対象部位のみの偏光変化(主にリターデーション)を抽出する技術により、この問題を解決し、偏光検出CCDカメラを組み合わせ偏光画像の取得の光学系を作成した。投影画像を用いたホログラフィ法により、乳腺の病理標本の三次元可視化に成功した。生きたままの動物個体を用いたin vivoイメージング技術は、発生や再生を始め個体レベルでの現象を解析する上で強力な手段を提供するばかりでなく、生命科学研究で得られた知見を医療や創薬に応用する際にも非常に重要な手段である。優れた機能イメージングを実現するためには、必要な特性を検出できる生検試料作成技術の開発と光学的な撮像技術の開発が不可欠である。本研究の目的は、偏光検出CCDカメラにより生体細胞の偏光変化および蛍光発光をスティック顕微鏡対物レンズにより複数方向から同時観測し、ほぼ実時間で立体像を合成・表示できる手法を開発することである。ここで研究する方法は、従来の蛍光イメージング法などとは異なり、生きた組織内および組織間の機能分子の活動を立体動画可視化できるもので、情報伝達物質の時間軸に沿った現象(量、分布)の可視化、乳がんの早期診断解析ができるなど、医療、基礎医学、細胞生物学への大きな寄与が期待できる。ここで試みる方法は、複数枚の投影画像からその物体の3次元的な空間周波数分布を求め、これからホログラムを計算する方法である。この方法では、生体表面の立体蛍光像の取得が可能であるが、生きた動物内部の臓器等の偏光・蛍光映像が取得できないので、多重方向観測顕微鏡を試作した。試作した多重方向観測顕微鏡を用い、モデル的な試料を用いデータ取得法の検討を行った。すでに作成済みの病理標本の偏光解析も行い、早期がん組織近傍の形態変化も観測する。さらには、in vivoイメージングの検討と、立体像再生を試みた。複数枚の画像の取得方法として、水平移動法を新たに試み原理確認実験を行った。また、より一般的な回折光学系による画像取得の理論も検討した。更に、ドップラー位相シフト法によるディジタルホログラフ法についても検討し、物体表面形状の計測を試みた。

影画像を用いたホログラフィ法により、乳腺の病理標本の三次元可視化に成功した。すでに作成済みの病理標本の偏光解析も行った。さらには、in vivoイメージングの検討と、立体像再生を試みた。
地域文化とボランティア意識に関する研究-島根県を中心に-

本研究は地域文化とボランティア意識の関連について実証的に分析・考察するための基礎研究である。研究過程の概要は次の通りである。(1)既存の社会学理論の検討を通して大枠の仮説を設定し、(2)ボランティア活動の活発な地域を選定しその仮説に従って調査を行った。既存の理論研究は主にイタリアの社会学者アルベルト=メルッチの集合行為概念を検討した。調査対象地域は島根県邑智郡瑞穂町である。この町は従来から社会福祉協議会の活動を中心に地域住民によるボランティア活動が盛んである。調査は主に社協関係者およびボランティア団体の構成員に対するインタビュー形式で行った。ここで使用する地域文化概念は地域住民に共通する意識形態と行動様式の複合体と定義される。ボランティア意識とはボランティア活動を直接導く理念を含んだ意識のことである。インタビューによる調査は主に次の点に留意して行った。すなわち、地縁による相互扶助意識、互助活動はボランティア意識、活動を導くための主要因になるのか、ということである。この調査の結果主に以下の二点が確認された。(1)相互扶助意識・互助行動は一定地域(主に部落単位)に限定され、直接町全体に対する意識・行動にはつながらない。(2)ボランティア意識はボランティア団体に加入した後活動を経験する過程で形成されることが多い。(2)の結果は、集合行為と集合行為者の関連についてメルッチが指摘したこととおおよそ一致する。今後の研究課題はこの調査で得られた結果に基づいて作業仮説を立て詳細に検証していくことにある。
多電子移動錯体系(バナジル錯体)を利用した分子変換

配位子置換不活性のバナジル錯体(VO(salen))を対象に、多核錯体系における一段階多電子過程の構造要件を明らかにした。これを特定分子間の電子媒体として作動させ、多電子過程を経由する新しい酸化重合反応系を構築した。前年度に一段階2電子過程の生起が実証されたバナジル多核錯体系を用いて、溶存基質(酸素)との多電子移動過程を物理化学的に解析した。多核錯体をNafion被覆膜を用いて電極に集積固定し、Koutecky-Levichプロットや回転リングディスク電極ボルタモグラムなどから、0.3V(vs.SCE)において酸素の4電子還元が選択度高く(70%)生起することを明らかにした。この結果から、一段階多電子移動を示す錯体が、多電子過程を経由した分子変換である具体例が得られた。また、一段階多電子移動の機構解明を目的として、亜鉛ポルフィリンとの光誘起電子移動過程を時間分解閃光器を用いて解析した。遷移スペクトルから亜鉛ポルフィリンのカチオンラジカルのみ観測され、ジカチオンの生成は見られないこと、電子移動が2次の速度式に従うことから、光励起に伴う1電子過程が確認された。つまり、電極反応場での一段階2電子過程と異なり、より微小時間領域(nsec order)では一電子移動のみが生起する興味深い知見が得られた。^<19>F-NMR2の結果と併せ、対アニオンとの相互作用に基づく2電子移動機構が解明された。
科学コミュニケーションにおけるメディアの影響と役割-実態調査とモデルの提言-

本研究の目的は、科学コミュニケーションにおけるメディアの役割と影響を明らかにし、今後の科学コミュニケーションのあり方を提言することであった。とくに、メディアと科学者とがどのような関係を構築することが科学コミュニケーションにとって健全かつ生産的なのか、モデルケースを提案し、マニュアルやハンドブックのような形で成果をまとめる作業が積み残されていたが、研究費の年度繰り越しによって、その成果をある程度達成することができた。具体的には、「科学者のためのコミュニケーション・ハンドブック-メディアの活用『話せる科学者』になろう-」というタイトルでパンフレットをまとめ、印刷製本した。部数は90部と多くはないが、学会やシンポジウムなどの機会に関係諸氏に手渡しで配布することを想定しており、科学とメディア、あるいは科学と社会のコミュニケーションにおいてキー(ハブ)となる研究者、メディア関係者に行き渡るには十分な部数であると考えている。このハンドブックの内容は、マスメディアやインターネットなどの特徴を分析した理論的考察と、実際にマスメディアと接触した科学者の経験に基づいた考察の二部からなる。理論的考察と実践的活動の融合を目指した。当初は、より汎用性の高いモデル構築を目指していたが、実際に事例を分析してみると、さまざまな要因が複雑に絡みあっており、単純なモデル化は困難であるばかりか、むしろ危険であることが判明した。そのため、安易なモデル化は避け、まずは現状の理論的考察と実際の活動との相互作用を地道に促進する作業を完成させるべきと判断した。マスメディアは科学技術をどのように表現しているのか?この問題を明らかにするために、今年度はテレビ番組と科学映画に注目した。まずNHKスペシャル14本における遺伝子やゲノムなどの描かれ方を分析し、制作者にインタビューをおこなった。その結果、テレビの目指しているところは、特定の科学的知識を持たない視聴者が1回見ただけで理解できるように科学的知識を「加工」することであることが明確になったが、実際には民放のある番組のように、「視聴者のため」を標榜しつつ、実は「番組制作者の都合」や「思いこみ」が優先されている事例がしばしば見られる。これは、制作者が意識的におこなうこともあるが、無意識にそのようなバイアスがかかっていることも多い。番組制作過程をどのように改良するかという問題もあるが、科学者の側としては、テレビ番組作成の制約条件(資金の制限、制作時間の短さなど)を十分考慮した上でテレビ番組と関わる必要があろう。また、日本の科学映画を対象に、その歴史を洗い直し、テレビとは反対に高度な科学リテラシーを持った視聴者層のみを対象に、芸術的とすらいえるこだわりを持ち続けた制作者たちの意識を浮き彫りにした。これらの「こだわり」を、現代社会のマスメディアにどのように取り入れるか、今後の課題といえる。また、保存の体制が整っていないことも大きな問題である。それに関連して、各種上映会やセミナーなどをおこない、科学映画の普及と再生に実践的にも取り組んでいる。
栄養状態を反映する発現バイオマーカーの体系的作出と利用

窒素やリンなどの主要な栄養成分やその他の必須元素の欠乏・過多は植物の生育に重大な影響を及ぼす。そのため植物体中のこれらの成分量、さらには吸収経路や転流による植物体内での動態を知ることは様々な局面で重要となる。本研究では、これらの成分量、吸収経路、植物体内動態などを推定することを可能とする遺伝子発現量をもとにしたマーカー(以下、発現マーカー)の開発を行う。前年度までに、申請者のグループが有するユニークな技術(スマートインキュベータ、低コスト多検体RNA-Seq、統計モデリング・機械学習)を駆使しつつ、イネ、ネギ、タバコを材料として、約2500サンプルのRNA-seqデータの取得と、それらのデータを用いた解析によって、根からの直接吸収量と菌根菌を経由した吸収量のそれぞれのリン量などに対する発現マーカーの作出を行った。また、これらの解析の過程で、発現マーカー作出のための新規データ解析手法を開発した。今年度は、検証用データを取得し、吸収経路別のリン量マーカーの精度の評価を行った。また、独自に開発した手法により、遺伝子ごとに発現マーカーに寄与する確率を推定し、その確率の高い遺伝子のリストに既知のリン吸収関連遺伝子が含まれていることを確認した。このことから、リストの他の遺伝子に未知のリン吸収機構にかかわる遺伝子が含まれていることが示唆された。また、糖の転流速度を推定するマーカーや、気温など周辺物理環境を推定するマーカーの開発に着手し、プロトタイプを得た。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。窒素やリンなどの主要な栄養成分やホウ素などその他の必須元素の欠乏・過多は植物の生育に重大な影響を及ぼす。そのため植物体中のこれらの成分量を知ることは様々な局面で重要となる。従来から行われてきたCNコーダーなどによる測定に加えて、近年、遺伝子発現量をもとにしたマーカー(以下、発現マーカー)の開発がおこなわれつつある。ここでいう発現マーカーは複数遺伝子の発現をもとに計算される指標のことである。本研究では、申請者のグループが有するユニークな技術(スマートインキュベータ、低コスト多検体RNA-Seq、統計モデリング・機械学習)を駆使して気象条件、体内時計時刻、日齢、植物種によらず頑健に栄養状態を表す発現マーカーを体系的に作出する手法を確立することを目標とした。発現マーカーの作出のためには、対象形質が様々な値になっている多数の測定が必要である。そこで、多検体を安定に処理するために、RNA-Seqライブラリの自動調整系を確立した。これによって、同時に384多検体のRNA-Seqライブラリの自動調整を行うことが可能となった。今年度はイネ、ネギ、タバコを材料として、約2000サンプルのRNA-seqデータを取得した。ネギ、タバコに関してはリン施用条件を様々に変えたサンプルからデータを取得しており、それらのデータを用いた解析から、例えば8遺伝子の発現量の組み合わせからなる十分な精度の発現マーカーを作出することに成功した。また、これらのデータ解析の過程で、発現マーカー作出のための新規データ解析手法を開発した。単純にリン量を推定可能な発現マーカーの作出に成功しただけでなく、発現マーカー作出のための新規手法を開発することが出来たため、当初の計画以上に進展していると考えられる。前年度までに、申請者のグループが有するユニークな技術(スマートインキュベータ、低コスト多検体RNA-Seq、統計モデリング・機械学習)を駆使しつつ、イネ、ネギ、タバコを材料として、約2000サンプルのRNA-seqデータの取得と、それらのデータを用いた解析によってリン量などに対する発現マーカーの作出を行った。今年度は、様々な時刻、気温、光条件下で、リン条件を変えて栽培したサンプルを追加で取得し、数百サンプルについてRNA-Seqによるトランスクリプトームデータの取得を行った。特に、リン条件に関しては、北大・江澤グループと共同で、単純に施用量を変えるのではなく、根からの直接吸収量と菌根菌を経由した吸収量のそれぞれを制御して栽培を行ったサンプルを得た。これらのサンプルのトランスクリプトームデータから、吸収経路特異的にリンの吸収量を推定する発現マーカーのプロトタイプを得ることが出来た。単純にリン量を推定可能な発現マーカーの作出に成功しただけでなく、吸収経路特異的なリン量を推定することが可能となりつつあるため、当初の計画以上に進展していると考えられる。