hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
外来種の侵略性に関る遺伝的基盤の解明

重複遺伝子保持率と環境適応力との関連を強く支持するものであり、ゲノム配列情報からの環境適応力評価への応用が期待される。ザリガニゲノムのde novoアセンブリを実施するため、複数の長さのメイトペアライブラリの作成を試みている。paired-endライブラリからのシークエンスは順調に進んでいるものの、メイトペアライブラリの作成が上手くできていない。DNAの品質が疑われるため、今後はDNAを再度抽出し、高品質のDNAでメイトペアライブラリの作成を試みる。27年度が最終年度であるため、記入しない。比較ゲノム学引き続き長さの異なるメイトペアライブラリの作製を行う。メイトペアライブラリの作製が完了次第シークエンスを行う。その後、すみやかにゲノムアセンブリを実施する。アセンブリが完了したら、ここで得たゲノム配列を参照配列とし、リシークエンスを行った近縁種個体のreadsのマッピングを行う。マッピング完了後、ヘテロ接合座位を抽出し、配列長あたりのヘテロ接合座位数(ヘテロ接合座位率)を遺伝子ごとに求める。ヘテロ接合座位率が高い遺伝子は多型的な遺伝子であると言える。また、ヘテロ接合座位が同義置換、非同義置換または有害突然変異(フレームシフト、終止コドン)を引き起こすのか調査・分類し、例えば有害突然変異を伴う場合のみのヘテロ接合座位率も求める(同義置換、非同義置換についても同様に行う)。そして、アメリカザリガニではオオノログや疾患関連遺伝子のヘテロ接合座位率が低い傾向にあるか調査する。また、ある閾値のもとで遺伝子全体を多型的な遺伝子群と単型的な遺伝子群に分類したとき、アメリカザリガニではオオノログ・疾患関連遺伝子が単型的な遺伝子群に多いか調査する。仮説1(侵略種では多型的な疾患関連遺伝子・オオノログの割合が低い)、及び、仮説2(侵略種はゲノム上に多く重複遺伝子を保持)の検証を行うため、侵略的外来種アメリカザリガニのゲノム配列を次世代シークエンサーにより解読した。二倍体生物のde novoシークエンスは、依然としてヘテロ接合座位のアセンブルの難しさが問題なっている。それに付随してアセンブル可能な領域が単型的遺伝子座の周辺領域に集中し、ゲノム全体のヘテロ接合の度合いが実際の値よりも低く見積もられる可能性も考えられる。この問題を解消するため、16年間近親交配のみで継代されてきた近交化アメリカザリガニからゲノム配列を抽出し、50 xカバレッジのpaired-endライブラリ、50 xカバレッジの3kb mate-pairライブラリ、10 xカバレッジの6kb mate-pairライブラリ、1 xカバレッジの9kb mate-pairライブラリを作成し、Illumina HiSeq 2000で配列決定を行った。いずれのライブラリからも高精度のshort readsが得られた。これらの配列を複数のアプリケーション(Allpaths-LS、SOAP denovoを用いてゲノムアセンブリを実施した。
ニワトリ初期胚における胚葉の成立と分化

本研究の目的は、ニワトリ胚において胚葉が成立し、部域を生じ、分化していく過程を分子的に明らかにすることである。特に、従来から私の研究室で解析がすすでいる消化管の形成と分化に注目した。消化管は最初、内臓板が左右から褶曲して中央で融合し、原始的な管となる。その後管は、食道、前胃、砂嚢、小腸、大腸などの消化器官に分化し、固有の形態と機能を獲得する。このような過程では消化管を構成する上皮と間充織の相互作用が重要であることが既に明らかになっている。本研究では、内胚葉の部域化に関わると思われるいくつかの遺伝子に注目し、その発現と間充織による制御を検討した。胚発生で後方の構造を決定することが知られているCdxA遺伝子は。発生のきわめて初期から発現して、胚や神経系の前後軸の決定に関わることが示唆された。内胚葉では、早くから将来小腸に分化する領域に発現し、器官形成がおきてからは小腸の消化酵素であるスクラーゼの発現調節に関与するというデータが得られた。神経系の発生などに重要であることなどから近年注目されているSox2遺伝子はCdxAと相補的に内胚葉の前半で発現し、しかも前胃腺上皮では特異的に消失するという興味深いパターンを示した。さらに、sonic hedgehogは消化管上皮の全体にわたって発現するが、やはり前胃腺上皮では発現が消失する。このように、消化管の領域を特異的に区別する遺伝子群が存在することが明らかになり、このことは、胚葉の成立と分化を分子的に解析する上できわめて有用な手がかりとなることが期待される。
時間分解紫外共鳴ラマン法によるセンサー蛋白の情報感知・伝達及び機能発現機構の解明

本研究の実施前に辞退する事になったため本格的な実施ではないが、特別推進研究においても関連課題を実施しているので成果の一部をここに記す。バシラスという細菌の酵素分子センサーであるHemATという蛋白の共鳴ラマンスペクトルを測定し、酸素分子の特異的認識メカニズムを構造化学的に調べた。すなわち、HemATの鉄-酸素伸縮振動を同位体置換法で帰属し、この振動数が非常に低い事から、鉄に結合した酸素がまわりの蛋白と強く水素結合していると結論した。シグナル伝達部の長さを変えると、強く水素結合した酸素とそうでない酸素の存在比が変化したので、その水素結合が情報伝達に寄与していると考えられた。
大西洋を渡るオリシャ崇拝:アメリカ黒人の社会運動とともに変容するナイジェリア宗教

本研究は、グローバル化、異種混交化する現代社会において、現実的に破綻する傾向にある原理主義的な社会運動に代わる新たな運動の在り方、ならびに、異なる民族(人種)、宗教を排斥するのではなく、それらと共存できる文化実践について文化人類学的視点から考究を試みた。具体的には、アメリカ黒人の社会運動(オリシャ崇拝運動)と、彼らアメリカ黒人と宗教、文化的に交流しているナイジェリアの宗教組織をとりあげた。そのうえで、急速に保守化する現代社会において、少数派の社会政治的権利や宗教文化実践の権利をもとめる社会運動が、自身とは異なる民族(人種)や宗教集団といかに共存しながら維持、拡充できるのかを検討した。本年度の研究では、アメリカ黒人の社会運動(オリシャ崇拝運動)におけるつぎの事象について考察を試みた。すなわち、オリシャ崇拝のなかでもより真正であると解釈されるナイジェリアのオリシャ崇拝をもとめて、ナイジェリアとアメリカ合衆国のあいだでみられる宗教的な移動に着目し、その移動によって生じる文化接触について考察した。そのうえで、同じ「人種」や「抑圧(被害者)の歴史」を共有しているとされながらも「近代/未開、抑圧/被抑圧」という植民地主義的な関係に位置づけられてきたアメリカ黒人とアフリカ大陸の黒人(ナイジェリア人)が、オリシャ崇拝を通じて積極的に交流する社会的、文化的な要因を検討した。本年度の研究は、オリシャ崇拝の真正性をめぐってアメリカ黒人とナイジェリア人が相互交渉的な関係を構築しようとする文化行為は、それぞれ以下の理由から促進されていることを明らかにした。オリシャ崇拝を実践するアメリカ黒人が、ナイジェリアでオリシャ崇拝の知識と技術を経験しようとする背景には、彼らが活動する米国のオリシャ崇拝・コミュニティのなかで宗教的権威(名声)を獲得したいという目的がある。一方、ナイジェリアでオリシャ崇拝・コミュニティを運営するナイジェリア人司祭が、アメリカ黒人を顧客(成員)として受容する背景には、米国で就学・就業機会を獲得することや宗教・文化活動の市場を拡大するという目的がある。さらに、両者のこのような文化接触はナイジェリアと米国のオリシャ崇拝につぎの変化をもたらしている。ナイジェリア人司祭は、ナイジェリアでは伝統的に承認されていない儀礼をアメリカ黒人の要求に応えるために執行している。また、アメリカ黒人はナイジェリアのオリシャ崇拝・コミュニティで異宗教が共存していることを実際に体験することで、彼らのオリシャ崇拝運動の原理主義的な性質をとりわけ実践レベルにおいて弱めつつある。本年度の研究からは、つぎのことが明らかになった。すなわち、オリシャ崇拝運動は、1950年代後半に、「反白人・反キリスト教」主義を標榜して組織化され、集合的な運動が実践された。その後、この運動は、1980年代半ばにオヨトゥンジ村から成員が大量に流出するという転換期を迎えたが、「反白人・反キリスト教」主義と、集合的な運動実践という形態を変化させながら現在もなお展開されている。以上を踏まえれば、黒人らしさを単純に抵抗とみなすことはできない。アメリカの黒人にみられる黒人らしさとは、礼賛されるにしろ非難されるにしろ、アフリカのイメージと関連づけて解釈されてきた。しかしながら、オリシャ崇拝者は、アフリカを文明と文化で捉え直すことで黒人らしさそのものを定義し直した。これによって、黒人らしさの実践とは、もはや抑圧的な白人の支配文化にたいする抵抗ではなく、能動的に実践できる伝統や文化を創り出し、その伝統や文化を共有する社会空間を形成するための共同性を編み出すことになったのである。オリシャ崇拝者は、この共同性にもとづいて築かれた社会空間にかぎってではあるが、社会の周縁ではなく中心に身を置くことができる。さらに、彼らはオリシャ崇拝をパフォーマティヴに実践することで自己と他者とのあいだに信頼関係を築き、つながりの感覚を創出している。このつながりの感覚は、アメリカのオリシャ崇拝者のあいだにとどまるだけではなく、固定的な民族や宗教の枠組みをこえてひろがる可能性を呈している。また、オリシャ崇拝運動では、アフリカ系アメリカ人とアフリカ(ナイジェリア人)との文化接触が相互交渉的におこなわれている。この背景には、真正なオリシャ崇拝をめぐる両者のやりとりが認められる。なお、こうした両者の相互交渉をきっかけにして、オリシャ崇拝運動とそれに触発されてアメリカの各地に根づくハウスは、人種的、宗教的に包摂的な境界を形成し始めている。
子宮体癌の予後に関与するフコシル化糖鎖の発現機構の解析 -フコース転移酵素の関与を中心に-

子宮体癌由来培養細胞株SNG-IIを免疫源として作製されたモノクローナル抗体MSN-1は組織化学的に正常子宮内膜とは殆ど反応しないのに対して子宮体癌組織とは高率に反応し、その組織反応性がよい症例ほど予後がよいことから、この抗体の認識抗原は子宮体癌の予後因子と密接に関係していると思われる。また、この抗体は少なくとも血液型関連糖鎖Lewis^bを認識することが判明している。そこでLewis^bの(Fuc α1-2 Gal β1-3 (Fuc α1-4) GlcNAc-)の構造のうちFuc α1-4という構造を構築するのに必須であるフコース転移酵素(FT-III)の遺伝子型と、MSN-1をはじめとする各種抗Lewis抗体の認識するフコシル化糖鎖の発現の有無との関連につき以下の実験を行った。1.子宮体癌摘出組織を用いてMSN-1による免疫染色を行うとともに、各患者の末梢血白血球より抽出したDNAを使ってPCR-RFLPの手法によりFT-III遺伝子(Le遺伝子)の遺伝子型を検索し、両者の関連を検討したところ、FT-IIIが不活性型であり、Lewis^b型糖鎖を発現するはずのない症例でもMSN-1反応陽性であった。2.そこで、各種Lewis型糖鎖に対する抗体を用いて子宮体癌組織50例を免疫染色したところ、MSN-1はLewis^b型糖鎖のほかにLewis^y型糖鎖も認識する可能性が示唆された。3.この結果からMSN-1は両者の糖鎖に共通する非還元未満の〔Fuc α1-2〕という構造を認識する可能性が出てきたため、この構造を特異的に切断する酵素(α1-2 Fucosidase)で子宮体癌組織を処理し、MSN-1対する反応性を免疫組織化学的に検討したところ、その反応性の低下がみられたため〔Fuc α1-2〕という構造の存在がMSN-1との反応に必要であることが示唆された。
フードシステムにおける農産物流通の進化論的比較制度研究

本年度は、引き続き東中欧諸国のうちポーランドとチェコにおける資本主義移行過程の青果物流通の構造的変化の調査を行うとともに、ポルトガルのリスボンで開催された卸売市場世界大会において情報収集・調査を行った。ポーランドでは、ポズナニの卸売市場がスーパーチェーン等の大規模小売店への対応を図っていたが、必ずしも順調に行っておらず、個別の農家が大規模小売店へ単独で対応する例もあり、西欧諸国から進出してきたスーパーチェーンへの対応が、どのように進むかは明確ではない。また、ポーランドでは、政策的に卸売市場の整備を進めているが、その整備は、必ずしも市場に参加する主体のニーズに応えているわけではない。日本のように卸売市場法によりレギュレーションがあれば、制度的に卸売市場の利用を進めることが可能であるが、ポーランドにはそのような法律がなく、その下で卸売市場流通を政府が主導するには、卸売市場機能の有効性を市場利用主体に示さなくてはならないが、必ずしも十分ではなく、従来の市場が今なお機能している。チェコのプラハでは、1989年以降、小さな卸売業者が集まる卸売市場が形成され、今日も存続しているが、この卸売市場に参加している卸売業者の内、いくつかは大きく取引が成長して、卸売市場外において物流・商流のセンターを設立し、卸売市場に依存した卸売業者ではなくなっている。世界卸売市場連盟(WUWM)では、取り組んでいるプロジェクトの1つに、GPG(Good Practice Guide for wholesale Markets in Europe)の策定プロジェクトに取り組んでいる。この取組みは、食品の安全性を確保する責任がすべての食品関連企業にあり、適正農業基準(GAP)などの普及を念頭に、卸売市場においても同様の行動基準が必要との認識から始まり、2004年5月に最終案が確定する予定である。本年は、青果物卸売市場流通の制度に関する調査と、ヨーロッパの主要国における青果物流通の実態調査を行った。卸売市場流通の制度に関しては、卸売市場世界大会(南アフリカ)において情報収集・調査を行い、青果物の流通実態については、イギリス、オランダ、ベルギー、ドイツ、フランスにおいて調査を実施した。青果物卸売市場流通の制度に関する調査では、卸売市場の管理・運営において三つの展開方向を確認することができた。一つ目は政府による管理運営の方向(スペイン型)、二つ目は民間による管理運営の方向(オーストラリアのシドニー市場型)、三つ目は政府による管理運営から段階的に民間による管理運営へ転換する方向(イタリア型)である。政府による管理運営の効率性の水準によって制度設計が異なってくることが明らかになった。今後、青果物流通の制度設計をするためには、卸売市場の管理運営がどの主体によって担われるかの決定要因について検討をする必要があることが確認された。ヨーロッパ主要国の青果物流通の調査については、規模の大きな小売における青果物の取り扱いを中心に調査を行った。特にイギリスでは、大規模食料品小売企業のTESCO、Sainsbury、ASDA、Safewayで約46%のシェアを占めており、小売の規模拡大が進んでいる。規模の大きな小売では、物流センターの設置が進んでおり、青果物流通もその物流センターの枠組みの中に位置づけられている。したがって、卸売市場の利用が極端に少なく、小売店舗における青果物のパッケージも、ストアー・ブランド(プライベート・ブランド)化が進んでいる。また、ヨーロッパ最大の卸売市場であるフランスのランジス市場では、テレビ、ラジオによる宣伝を行い、卸売市場流通の活性化の取組みを行っていること、ドイツ・フランスにおける有機農産物の流通体制の整備が進んできていることなども確認された。本年度は、農産物流通の研究における進化的比較制度研究の視点から日本における食料品小売業および外食産業の生鮮食品調達のシステムとイギリスの小売イノベーションとを比較検討を行うシンポジウムを開催した。グローバル化が世界的に進行しているが、そのグローバル化への対応は国によって異なる。

今日、生鮮性という商品特性や物流が広域(グローバルな)流通の制約条件ではなくなり、また、有機農産物など品質や環境への対応、トレーサビリティの確立などの安全性の確保、ECRによる消費者ニーズへの適切な対応などを組み合わせた差別化戦略等、小売業に求められる戦略はほとんど同一でるものの、日本とイギリスでは、小売業の規模、卸売市場流通への依存度、輸入への依存度などの流通構造に、大きな違いがみられる。その要因として、生産構造の違いがあげられるが、小売規模拡大の進行の程度の違い、つまりポジティブフィードバックを伴う自己組織化の違いに注目する必要があることが確認された。また、本年度の海外調査はポーランド(共和国)、チェコ(共和国)、オーストラリアにおいて行った。ポーランドとチェコは1989年の革命によって社会主義体制から資本主義体制へ移行した。移行して約10年が経過したいが、それぞれの国の農産物流通には大きな違いがみられる。ポーランドは社会主義体制の時から農家は土地の所有を認められていたのに対してチェコは集団農場体制が支配的であった。この違いが資本主義へ移行した後に影響を与え、ポーランドは卸売市場流通のみられる青果物流通が形成されたが、チェコは卸売市場がほとんど形成されず、大規模卸売業者の形成や大規模農場による大型量販店の直接流通の形成など、異なった農産物流通の構造が形成され、経路依存性が確認された。オーストラリアについては、農産物流通におけるトレーサビリティとHACCPへの対応について調査を行った。本年度は、引き続き東中欧諸国のうちポーランドとチェコにおける資本主義移行過程の青果物流通の構造的変化の調査を行うとともに、ポルトガルのリスボンで開催された卸売市場世界大会において情報収集・調査を行った。ポーランドでは、ポズナニの卸売市場がスーパーチェーン等の大規模小売店への対応を図っていたが、必ずしも順調に行っておらず、個別の農家が大規模小売店へ単独で対応する例もあり、西欧諸国から進出してきたスーパーチェーンへの対応が、どのように進むかは明確ではない。また、ポーランドでは、政策的に卸売市場の整備を進めているが、その整備は、必ずしも市場に参加する主体のニーズに応えているわけではない。日本のように卸売市場法によりレギュレーションがあれば、制度的に卸売市場の利用を進めることが可能であるが、ポーランドにはそのような法律がなく、その下で卸売市場流通を政府が主導するには、卸売市場機能の有効性を市場利用主体に示さなくてはならないが、必ずしも十分ではなく、従来の市場が今なお機能している。チェコのプラハでは、1989年以降、小さな卸売業者が集まる卸売市場が形成され、今日も存続しているが、この卸売市場に参加している卸売業者の内、いくつかは大きく取引が成長して、卸売市場外において物流・商流のセンターを設立し、卸売市場に依存した卸売業者ではなくなっている。
ミュージアムの新たな評価システムとしてのコミュニケーション・デザイン力指標の研究

本研究は、わが国のミュージアムに関わるコミュニケーションの諸問題について現状のミュージアム調査により、その実態を定量データにより客観的事実として詳らかにするとともに、先進的な活動内容の詳細をコミュニケーション・デザインの視点から詳細に分析することで、解決すべき課題の正確な抽出と実現可能な解決策について提起するものである。特に、本研究においてはミュージアムコミュニケーションの新たなアプローチ研究として、チラシやポスター、WEBサイト、ブログ,twitter等の様々なコミュニケーションツールの組み合わせによる効果について、コンジョイント分析による調査、研究を行った。その結果ターゲット別に信頼のおけるメディアや情報を得るタイミングが異なり、それぞれに応じたメディアアプローチの設定方法についての結論を得ることができたと言えよう。ミュージアムのコミュニケーション・デザインに関する本研究領域は、未だ明確な学問体系の形成が未成熟な状況であり、その新たな体系づくり自体には多くの困難が生じるものである。しかしながら今日のICTの進展に伴うミュージアムのコミュニケーションのあり方をシステムとして捉えるアプローチが現実的な可能性を持つに至った現在、ミュージアムとそれにかかわる人々との関係性について捉えていくのに最適かつ本来的なアプローチとして、本研究の評価手法が、新たなミュージアム評価を考えていく一助となることを期待するものである。
Syntaxin18複合体:膜輸送とシグナル伝達のインターフェイス

NSF-α-sNAP-sNARE複合体は、小胞輸送や神経伝達物質の開口放出において小胞とターゲット膜の融合に関わるタンパク質複合体である。NSFはシャペロン様ATPaseであり、α-SNAPはNSFを膜内在性タンパク質であるSNARE (SNAP receptorの略で、syntaxin、SNAP-25、VAMP-2などのサブユニットから成る)に結合させるアダプターである。我々は以前、小胞体に存在するsyntaxin18を発見し、このタンパク質がZW10、RINT-1(Rad50結合タンパク質)、p31、BNIP1などと結合していることを明らかにしている。これらの知見を基に本年度は以下の成果を得た。1)タンパク質間相互作用の解析i)RINT-1とZW10は直接結合し、その結合には互いのN末端領域が関与している。ii)p31のN末端19アミノ酸がRINT-1/ZW10との結合に関与する。ただし、RINT-1/ZW10とp31の結合は直接的ではない可能性がある。iii)p31はC末端部分によりあわせコイル構造とそれに引き続く膜貫通領域(TMD)(いわゆるSNAREモチーフ)を有し、syntaxin18と直接結合する。一般にSNARE間の結合はこのモチーフを介して行われるが、p31の場合はこのよりあわせコイル構造以外の領域もsyntaxin18との結合には必要である。2)各サブユニットの大量発現系の構築シャペロンと共発現させることによって活性を保持した状態でp31ΔTMDを大腸菌内で発現させることに成功した。現在、他のサブユニットの発現系の構築を進めている。
嗅覚アミューズメント性を生かした科学教材システムの開発と科学教育への活用

あらゆる分野でいろいろな情報がコンピュータやインターネットで管理されている中で、五感に訴えるアミューズメント性のある情報、映像のある動画などがインターネットを介して情報交換されている。本研究は、五感のひとつである嗅覚に訴えるアミューズメント性の情報、化学物質の匂い発生のコンピュータ管理技術を獲得し、科学教材として教育に応用しようとするものである。まず、匂いを伴う化学物質を高分子ゲルに含ませて、その安全性と匂いの芳香性の基礎研究を実施し、数十種の化学物質の匂いをコントロールすることができた。匂いの発生には、オリジナルな発生装置を開発し、パソコンのUSBバスで制御するシステムを開発した。さらに、匂いの情報としてデータを数値化して、インターネットでも匂い情報の管理ができるシステムを開発し、インターネットメールの添付データとしてデータのやり取り、そして、送信した匂いの自動発生などのシステム化を行った。国内はもとより、国外では、IUPAC主催の19ICCE国際会議(2006,ソウル開催)で報告し、参加者から好評を得た。開発したコンピュータ制御の匂い発生システムを使って嗅覚アミューズメント性を必要とする教育現場で活用を図り、科学教育での匂い識別学習の教材として利用していく予定である。この成果はコンピュータでの匂いディスプレイシステムとしての応用が考えられ、更なる教育教材としての利用を検討し、教育的効果を模索する。あらゆる分野では音声や動画といったアミューズメント情報がコンピュータ管理されるようになり、それに関わる技術が開発されつつある。しかし、匂いに関する情報を管理するシステムは未開発であり、嗅覚を伴うアミューズメント性を持った教育システムやゲームシステム等の実用化を本研究の目的とした。本研究では、科学教育では重要なテーマである化学物質の匂いの管理を実施し、教材化することが課題である。匂いを伴う化学物質の教育において、任意に配香したい時点で選択した匂いをコンピュータ管理の下で発生する教材システムを開発している。本年度は、複数種の匂い物質をコンピュータ管理の下で発生する教材システムのプロトタイプを開発した。近年のパソコンはUSBバスが標準であり、USBバスを利用した。具体的には、平成16年度ではつぎのような研究成果を上げた。(1)匂い化学物質の保存管理において、匂いを有する化学物質に関する嗅覚体験の科学教育利用を想定して、化学物質8種類を厳選して、匂い物質を水溶液と水性高分子粒子に封じ込めて、匂い物質を固定化した。安定した匂い発生方法を検討し、その保存と管理の方法を検討した。匂い物質は市販されている化合物を水やエタノールに溶かして水性高分子粒子に溶け込ませた。(2)コンピュータ制御の匂い発生装置のプロトタイプを設計し開発した。コンピュータ制御を行ううえで、USB-I/O(by Km^2)キットでコントロールして、匂い発生コンピュータ制御USBシステムを開発した。制御プログラムはVisual Basicにより開発した。あらゆる分野では情報がコンピュータ管理されるようになり、それに関わる技術が開発されつつある。しかし、匂いに関する情報を管理するシステムは未開発であり、嗅覚を伴うアミューズメント性を持った教育システムやゲームシステム等の実用化が切望されている。本研究では、化学物質の匂いを管理し、任意に配香したい時点で選択した匂いをコンピュータ管理の下で発生する教材システムを開発する。化学物質の匂いの発生をコンピュータ管理できることが本研究の特色であり、匂い発生をシステム管理することに独創性がある。本研究の予想される成果はいろいろな用途に利用でき、その意義は、嗅覚を伴うアミューズメント性を持つことから、いろいろな分野で社会的貢献が期待できる。科学教育には、化学物質の匂い識別学習が重要である。以下に、本年度実施した研究内容を示す。(1)匂い物質の保持管理(吉村分担)...匂い物質を水性高分子粒子に保持させる方法における基礎研究を行い、匂い物質のデータを集めた。(2)発生した匂いの消臭装置の開発(吉村分担)...匂い発生後の不要な匂いを消臭する装置を設計・開発した。(3)匂い配信ネットワークシステムの開発(上島・吉村分担)...インターネット利用を想定し、発生情報をネット上で利用できるシステムを開発した。(4)科学教育への試用(吉村・上島分担)...開発したシステムを用いて、科学教育への利用の試行を行った。(5)研究会等での報告(吉村・上島分担)...関連の研究会に参加し、研究成果の報告を行った。
安全関連系における危害リスクに基づいた保全実施計画策定支援技術の開発

安全関連系の保全実施計画策定を支援する技術の開発を目的として,安全関連系の代表的保全活動であるプルーフテストを取り上げ,危害リスクに基づきながら理論的にその実施間隔を決定する問題を定義し,定常状態における危害リスクと保守コストの最小化に基づいた安全関連系の最適保全実施間隔の決定手法を開発する.安全関連系の保全実施計画策定を支援する技術の開発を目的として,安全関連系の代表的保全活動であるプルーフテストを取り上げ,危害リスクに基づきながら理論的にその実施間隔を決定する問題を定義し,定常状態における危害リスクと保守コストの最小化に基づいた安全関連系の最適保全実施間隔の決定手法を開発する.
中学校数学の証明問題で中学生が「未完成な証明」を生み出す認知的・情緒的要因の解明

本研究では,中学生の「未完成な証明」の生成過程の推論に着目し,それを生み出す認知的要因と情緒的要因を探っている.中学生による「未完成な証明」を類型化し,各タイプをもたらす認知的要因と情緒的要因を同定するとともに,その背後の思考を推察した.また,証明を成功的に構成できる中学生の証明過程に焦点を当てて,その過程での数学的認知の特質を明らかにし,それを基に「未完成な証明」をもたらす認知的要因を示唆した.本研究では,中学生の「未完成な証明」の生成過程の推論に着目し,それを生み出す認知的要因と情緒的要因を探っている.中学生による「未完成な証明」を類型化し,各タイプをもたらす認知的要因と情緒的要因を同定するとともに,その背後の思考を推察した.また,証明を成功的に構成できる中学生の証明過程に焦点を当てて,その過程での数学的認知の特質を明らかにし,それを基に「未完成な証明」をもたらす認知的要因を示唆した.平成22年度の研究の成果は大きく次の三点である。第一に,Furinghetti & Morselli (2004,2007,2009), Heinze et al (2008)の先行研究を整理し,認知的・情緒的要因と,それらの相互関係を分析する視点を得た。第二に,表現・行為レベルの認知的・情緒的要因を探るために,中学生によって書かれた証明をもとに,「未完成な証明」をいくつかのタイプに類型化した。そして,Heinze et alによる証明の構成過程に関する理論枠組みとインタビュー調査によって得た発話データとをもとに,各タイプを生み出す認知的要因を分析した。その結果,証明の構成過程において仮定と結論を繋げる架橋過程が重要な鍵の一つであることが分かった。しかも,架橋過程には,下位の行為が存在しており,この各行為の遂行の困難が「未完成な証明」を生み出す要因となっていることがわかった。また,「未完成な証明」の認知的要因には,同じタイプでも要因が異なるものもあれば,異タイプでも要因が重なり合うものもあることがわかった。これらの成果によって,「未完成な証明」をもたらす諸要因を探るポイントを絞ることができた。また,表現・行為といった表層の背後に隠れている本質的要因には,表現・行為レベルでの類型化とは異なる構造(メカニズム)がある可能性を示唆している。第三に,「未完成な証明」を生成する際の推論の特質を明らかにするために,証明問題を成功的に解決した生徒の推論過程と比較・検討することを計画した。そこで,証明問題を成功的に解決した生徒に対するインタビュー調査を実施し,成功的証明者の証明過程における思考・推論の特徴を分析した。その結果,成功的証明者は架橋過程を成功的に遂行するために,「結論から逆向きに推論すること」,「証明の誤りや無駄な経路を修正すること」を行っていることがわかった。これによって,「未完成な証明」を生成した生徒の推論過程の特質を分析する視点を得ることができた。また,不安という情緒が,証明の方針の選択決定に影響を与えている様子を捉えることができ,証明過程における情緒の影響に関する情報を得ることができた。平成23年度の研究の成果は,次の通りである.第一に,Schoenfeld(1992)による「数学的認知を捉える枠組み」を調べ,「未完成な証明」を生成する中学生の要因の認知的側面を捉える視点として,「基になる知識」,「問題解決ストラテジー」,「モニタリングとコントロール」が明らかになった.この結果,要因の認知的側面を漠然と捉えるのではなく,各視点から分析する必要があることがわかった.第二に,「基にある知識」の観点から,「未完成な証明」を生成する生徒でも,平行線の性質,三角形の合同条件,合同な図形の性質といった基本的な数学的知識を持っていた.一方で,そうした生徒は,例えば,平行であることから導かれる「性質」を導くことはできるが,平行になるための「条件」を見出せないというように,数学的概念の「性質」と「条件」の両方を調和的に把握できないことがわかった.このことが,証明のストラテジーである「後向きに推論する」を困難にする要因の可能性が高いということがわかった.第三に,「問題解決ストラテジー」の観点から,「未完成な証明」を生成した中学生は,証明問題に成功的に解決した中学生とは違って,前提からの前向きに推論するだけで,結論から後向きに推論することに困難を持っていることがわかった.しかし,ある生徒が結論からの「後向き推論」ができるにもかかわらず,「未完成な証明」を生成したことから,「前向き推論」と「後向き推論」とを繋げる第三の推論が鍵となることがわかった.第四に,証明過程における中学生の思考・推論の様相を調べる際に,カードを使うことが,「前向き推論」と「後向き推論」とを繋げられるかどうか,そこでの思考・推論の特質を見出すのに有効であることがわかった.
逆最適化を用いた人の意思決定のモデル構築

IoT(モノのインターネット)の発達や持続可能な福祉・幸福への関心を受け,社会の機能・サービスは,人が納得する車の自動運転や無理がない節電誘導など,個人への適応や個人の満足の追求などの個人化を一層指向すると想定される.その実現には人の満足度ないし判断基準の把握が不可欠である.人が行動を決定する際には自分が持つ判断基準を参考にする.しかしこれを外部から知ることはできない.そこで,本研究では,外部から知ることができる人の行動結果のデータから逆最適化を利用して判断基準を推定する方法を開発する.IoT(モノのインターネット)の発達や持続可能な福祉・幸福への関心を受け,社会の機能・サービスは,人が納得する車の自動運転や無理がない節電誘導など,個人への適応や個人の満足の追求などの個人化を一層指向すると想定される.その実現には人の満足度ないし判断基準の把握が不可欠である.人が行動を決定する際には自分が持つ判断基準を参考にする.しかしこれを外部から知ることはできない.そこで,本研究では,外部から知ることができる人の行動結果のデータから逆最適化を利用して判断基準を推定する方法を開発する.
環日本海域の有害性多環芳香族炭化水素類の発生・輸送・反応と曝露の国際比較

東アジアの大気質は急激変化している。本研究では,強毒性でPM2.5の主要成分であるPAH, NPAHに焦点を合わせて,これ等とその反応(代謝)物の高性能分析法を開発し,実試料分析を行った。1990年代後半から日本では自動車排ガス規制の効果により大気中PAH, NPAH濃度が大幅に減少したが,中国やロシアでは濃度が増加傾向を示す都市もあった。測定結果から,この地域におけるPAHの排出インベントリと大気化学輸送モデルを開発し,長距離輸送も再現できた。また大気輸送中のPAH, NPAH二次生成物を同定し,これらと代謝物の中に変異原性や内分泌撹乱作用など,強い生物活性を示すものがある事を明らかにした。(1)代表者が主宰する日中韓露四ヵ国共同研究体制により,わが国(金沢,東京,札幌,北九州)及び中国(北京,瀋陽,上海),韓国(ソウル,釜山),ロシア(ウラジオストク)で,ハイボリュームエアーサンプラーを設置し,毎季節1週間ずつ,毎日フィルターとカートリッジを交換しながら浮遊粒子状物質の連続捕集を継続した。代表者らが開発した超高感度HPLC-蛍光/化学発光法により,現在PAH,NPAHを分析中である。これまでに得られた分析結果では,わが国の金沢市及び東京では,過去10年間に大気中PAH,NPAH濃度は減衰傾向を示していた。特にNPAH濃度の低下は著しかった。この主な理由として,[NPAH]/[PAH]組成や他の大気環境基準項目の推移を考え合わせた結果,両都市における自動車からの排ガス規制の強化と,東京におけるディーゼル車走行規制の実施の効果が推定された。(2)能登半島先端に設置したハイボリュームェアーサンプラーで5年間にわたって毎週ごとに得られた浮遊粒子状物質中のNPAH濃度を上述の方法を改良して分析した結果,既に報告したPAHだけでなく,極低濃度のNPAHも初めて検出でき,PAH濃度と同様の季節変動(冬>夏)を呈していることがわかった。[NPAH]/[PAH]組成及び後方流蹟線解析の結果,冬季のNPAHも中国東北部から長距離輸送されていることが強く推定された。(3)共同研究者らが開発した尿中NPAH代謝物量測定法を瀋陽,上海,金沢の住民の尿に適用した結果,NPAH代謝物量は,瀋陽>上海>金沢となり,大気中濃度と同じ傾向を呈したことから,本法がヒトのNPAH曝露量を把握できる有用な方法であるこたが示された。(1)2010年度代表者が主宰する日中韓露4か国共同研究体制により,ハイボリュームエアーサンプラーで毎季節2週間ずつ一斉連続捕集した浮遊粒子状物質のうち,わが国4都市(金沢,東京,札幌,北九州)及び中国4都市(北京,瀋陽,上海,福州)の試料について,PAH,NPAH濃度を超高感度HPLC-蛍光/化学発光検出法により分析した。本年度に測定が終了した都市のうち,金沢市の過去12年間(19992010年度)の結果に基づいて,汚染の推移を解析した。(2)12年間を通して,常にPAH濃度はNPAH濃度より高く,冬高夏低の季節変動を呈していた。(3)大気中PAH濃度を見ると,夏季は1/4.4,冬季は1/2.8に減少した。一方,NPAH濃度を見ると,夏季は1/8.2,冬季は1/7.9に減少し,特にNPAHの減少が顕著であった。(4)発見した発生源マーカー[NPAH]/[PAH]を見ると,12年間に顕著な減少が見られた。(5)以上より,金沢市の大気汚染は過去12年間に顕著に改善しており,とりわけNPAH濃度の減少が顕著であった。この間の金沢市の自動車登録台数は微増の一方,全自動車に占めるディーゼル車の割合は微減したことを含めると,上述の特にNPAHで顕著な大気汚染の軽減は,これまで金沢市では自動車が大気中PAH,NPAHの主要な発生源とされてきたが,排ガス規制の強化及び自動車の性能の向上によって,それらの排出量,とりわけディーゼルが主要排出源であったNPAHが減少したためと考えられた。(6)現在,分析が終了していない都市の試料についてPAH,NPAH分析を進めるとともに,金沢市以外の旨都市についても大気中PAH,NPAH濃度の推移と変化の要因を解析し,最近の東アジアの大気汚染の変化を明らかにする。(1)2010年度代表者が主宰する日中韓露4か国共同研究体制により、ハイボリュームエアーサンプラーで毎季節2週間ずつ一斉連続捕集した浮遊粒子状物質のうち、わが国4都市(金沢、東京、札幌、北九州)及び中国4都市(北京、瀋陽、上海、福州)の試料について、PAH、NPAH濃度を超高感度HPLC

-蛍光/化学発光検出法により分析した。昨年度の金沢に続いて本年度に測定が終了したわが国の残り3都市も加えて4都市の過去7年間(20042010年度)の結果に基づいて、汚染の推移を解析した。(2)7年間を通して、都市によって濃度の推移は一様では無かったが、常にPAH濃度はNPAH濃度より高く、冬高夏低の季節変動を呈していた。(3)大気中PAHの一つと,してbenzo[a]pyrene濃度を見ると、夏季は1/1.8、冬季は1/3.4に減少した。一方、NPAHの一つとして6-nitrobenzo[a]pyrene濃度を見ると、夏季は1/2.3、冬季は1/3.0に減少していた。金沢で見られたPAH、NPAHの減少傾向は日本全体で見られることがわかった。(4)発見した発生源マーカ[NPAH]/[PAH]から主要排出源を見ると、この値は顕著に減少しており、以前は自動車が大気中PAH、NPAHの主要な発生源とされてきたが、排ガス規制の強化及び自動車の性能の向上によって、その寄与が著しく減少したと考えられた。(5)現在、分析が終了していない中国、韓国及びロシアの都市の試料についてPAH、NPAH分析を進めるとともに、大気中PAH、NPAH濃度の推移と変化の要因を解析し、最近の東アジアの大気汚染の変化を明らかにする。超微量ニトロ多環芳香族炭化水素(NPAH)の大気内動態を追跡する1次生成NPAHである1-nitropyrene(1-NP)及び2次生成NPAHである2-nitrofluoranthene(2-NFR)と2-nitropyrene(2-NP)を対象として、1-NP重水素体(1-NP-d9)を内標準として用いて定量分析する方法を、代表者らが既に開発したHPLC-化学発光検出法の前処理条件及びHPLC条件を改良することにより開発した。次に、中国大陸から日本海を越えて日本に長距離輸送されるNPAHの動態を明らかにするために、能登半島先端で通年捕集した大気粉塵試料に本法を適用した結果、1-NP、2-NFR、2-NPのいずれの大気中濃度も、既に報告した多環芳香族炭化水素(PAH)と同様の季節変動(冬高夏低)を呈し、相互に平行して推移していた。代表者らが発明した発生源マーカーである[NPAH]/[PAH]比を、Pyrene(Py)と1-NPを用いて計算した結果、NPAH濃度が高い冬季はいずれも石炭燃焼に近い値を示していた。さらに、PAH、NPAHの主要排出源を明らかにしている日本・金沢市(主要排出源は自動車)と中国・瀋陽市(主要排出源は石炭燃焼施設)において同時期に捕集した大気粉塵のPAH、NPAH組成を比較した結果、能登半島先端の組成は、近隣の金沢市より1000 km以上離れた瀋陽市に類似していた。また、能登半島先端で冬季に捕集した空気塊の後方流跡線も13日前は瀋陽市を含む中国東北地方を経由していた。以上のことから、一次生成1-NPだけでなく、2-NFR、2-NPもFRやPyが中国都市域で発生直後に大気中で二次生成し、その後偏西風によって日本海を越えて日本まで長距離輸送されると考えられた。
作動記憶における意味表象の能動的保持

国外の研究者と行った共同研究については,データをまとめ執筆した科学論文を現在校正している.また昨年度10月から就職に伴い研究拠点が変わったため,実験環境を整え予備実験を開始している.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は,言葉や視覚オブジェクトが持つ意味情報を一時的に保持するメカニズム(意味短期記憶)の解明である.今年度の研究実施状況について,1)系列的に呈示された複数の単語の順序の記憶(系列記憶)に関して,「意味情報の順序を保持するメカニズム」が存在するか,またそのメカニズムが音韻情報の順序保持メカニズムと同一であるかについて一連の検証実験を行った.そして,この結果を国際誌に投稿すべく,共同研究者であるエジンバラ大学のRobert Logie教授の元に赴きミーティングと執筆活動を行なった.現在は共同で執筆を進めている.2)意味情報を一時的に保持するメカニズムと音韻情報を一時的に保持するメカニズム(構音リハーサル)が異なることを証明するために,ワーキングメモリトレーニングを利用した実証実験を行った.この実験の計画立案と実行は共同研究者であるチューリッヒ大学のKlaus Oberauer教授の元で行った.現在は実験結果の解析と新たな実験計画を推敲している.主たる研究について実験が終了し,共同研究者とのミーティングを終え,投稿準備段階に入っているため概ね順調に進展していると判断した.国外の研究者と行った共同研究については,データをまとめ執筆した科学論文を現在校正している.また昨年度10月から就職に伴い研究拠点が変わったため,実験環境を整え予備実験を開始している.web上で作動するソフトウエアを利用し実験参加者が在宅で作動記憶トレーニングを行う研究を準備している.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
自己組織化型アパタイト人工格子の創製と生体分子吸着特性制御

ヒドロキシアパタイト(HAp)格子内イオン置換によるタンパク質吸着特性の制御を追究するために,HApおよび炭酸含有ヒドロキシァパタイト(CHA)を合成した。長期透析患者の透析アミロイドーシス症の原因物質とされるβ_2-ミクログロブリン(β_2-MG)と必須タンパク質のモデルである牛血清アルブミン(BSA)を指標物質として用い,その混合タンパク質水溶液中でのβ_2-MGに対するCHAの高い選択吸着能を明らかにしだ。安定同位体<13>^Cをエンリッチした炭酸源を用いてナノ結晶性炭酸含有ヒドロキシアパタイト粉末を合成し,.その結晶格子構造中の炭酸イオン,リン酸イオン周囲の局所構造を固体二次元<13>^C{1^H},<31>^p{1^H}異種核相関(HetCor)MAS-NMR分光法で明らかにした。透過型電子顕微鏡観察の結果からHApよりもCHAの粒子サイズは僅かに減少し,合成中に炭酸イオンの添加によって,結晶成長が抑制されたと考えられる。<13>^C{1^H}HetCor MAS-NMRスペクトルの結果によると炭酸イオン周囲の局所構造には少なくとも4種類のサイトカが存在し,いずれもCO_3^<2->イオンの状態で存在しており,HCO_3噂イオンは観測されなかった。OHサイトには少なくとも2種類のサイトが存在することが明らかとなった。亜鉛含有量の異なるヒドロキシアパタイトを合成し,β_2-MGと必須タンパク質のモデルである牛血清アルブミン(BSA)を指標物質に用い,その混合タンパク質水溶液中でのβ_2-MGに対する選択吸着能とヒドロキシアパタイトの組成,結晶子径,比表面積,微細構造の関係について考察した。亜鉛含有量が増加すると,結晶子径は低下して比表面積は増加した。亜鉛含有量が増加するに伴い,BSAの吸着率は6.0から2.3%に減少しβ_2-MGの吸着率は28から94%に急激に増加した.亜鉛イオンがタンパク質吸着能に及ぼす影響を調べるために,亜鉛イオンを含有する水溶液にHApを含浸することによって,HAp表面に亜鉛を導入したZn/HApを作製した。結晶性および粒子サイズをほとんど変えることなくHApに亜鉛を導入した。β_2-MGの吸着サイトは亜鉛とその周辺の表面化学構造であると予想され,HAp構成要素イオン(Ca^<2+>,PO_4-<3->,OH^-)の一部を金属及び陰イオン種で置換することによって病因タンパク質に対する吸着特性をさらに向上できる可能性が期待される。1.ソフト化学的手法による自己組織化型アパタイト粒子の作製置換イオン種(炭酸イオン,亜鉛)を含むカルシウムおよびリン酸塩原料溶液を調製し,所定の温度及びpH,速度条件下で混合してアパタイト微粉を合成した。別に,通常の湿式法でヒドロキシアパタイト粒子を生成の後,亜鉛イオン水溶液に温度制御下で浸漬し,表面のみナノ格子チューニングした微粒子を得ることに成功した。2.自己組織化型アパタイト粒子の表面化学組成・化学結合状態解析合成した亜鉛含有アパタイト粒子の表面

化学組成・各種置換イオンの化学結合状態を高分解能X線光電子分光装置で調べ,粒子表面に亜鉛イオンが存在することを確かめた。3.自己組織化型アパタイト粒子の微細構造解析・局所構造精密解析結晶構造・結晶子径をX線回折装置,透過型電子顕微鏡,表面形態を走査型電子顕微鏡で調べ,各置換イオンの化学状態を赤外分光装置で調べた。炭酸含有アパタイトについては,炭酸含有量の増加に伴い,一次粒子径の大きさが20nmまで小さくなった。これと並行して,多核固体NMR分光装置による結晶格子中の置換サイトの精密スペクトル解析を行い,結晶格子内のリン酸サイトと水酸化物イオンサイト位置の両方への置換を確認し,定量を行った結果,Bサイトに優先的に置換していることを明らかにした。4.生体分子吸着特性の評価・機構解明血漿タンパク質として牛血清アルブミンを用い,病因物質として知られているβ_2-マイクログロブリンを指標物質として,混合タンパク質溶液を用いて吸着実験を行い,アルブミンとβ_2-マイクログロブリンに対する選択吸着特性を調べた。炭酸含有アパタイトについては,炭酸イオン含有量の増加に伴って,β_2-マイクログロブリンに対する吸着性が向上した。一方,亜鉛含有アパタイトについては,亜鉛イオン含有量の増加に伴って,牛血清アルブミンに対する吸着性が減少することにより,β_2-マイクログロブリンに対する選択吸着性が向上した。これらの結果は,透過型電子顕微鏡観察による一次粒子径の大きさと強い相関が得られたので,粒子径とタンパク質の大きさが同程度か,それ以下の場合には,二次粒子表面の電荷分布の影響が吸着性に影響すると考えられる。生体分子吸着性のみならずヒドロキシアパタイトと接触したタンパク質の二次構造の変化,すなわち変性の有無を円二色性分光計で明らかにした。1.表面ナノ格子制御・ソフト化学的手法による自己組織化型アパタイト粒子の作製硝酸カルシウム塩水溶液とリン酸水素アンモニウム塩水溶液をそれぞれ調製し,pH10,20°Cから60°Cの温度範囲,3ml/minの速度条件下で混合してアパタイト微粉を得た。アパタイト粒子生成の後,亜鉛およびマグネシウム等の生体活性金属イオンを含む溶液に浸漬し,アパタイトに対する過飽和度とイオン交換反応の平衡を,温度制御下で調節し,極表面のみナノ格子チューニングした微粒子を得た。2.自己組織化型アパタイト粒子の表面化学組成・化学結合状態解析上述の自己組織化型アパタイト粒子の表面化学組成・各種置換イオンの化学結合状態を高分解能X線光電子分光装置で調べ,表面に亜鉛イオンおよびマグネシウムイオンが置換していることを確かめた。3.自己組織化型アパタイト粒子の超微細構造解析・局所構造精密解析結晶構造・結晶子径をX線回折装置,透過型電子顕微鏡で調べ,赤外分光装置及び,多核固体NMR分光装置により,置換イオンやリン酸イオンの化学状態を調べた。表面への亜鉛およびマグネシウムイオン置換処理前後での一次粒子径および結晶性を詳細に比較した結果,イオン置換処理によって,粒子径は僅かに増加したが,結晶性および比表面積の変化は小さかった。
腎臓における小胞体ストレスの病態生理学的意義の解明

初年度に、各種腎臓病モデルラット(ネフローゼ、糸球体腎炎、急性虚血性腎不全)を用いて、糸球体や尿細管病変部において小胞体ストレス、及びその細胞応答経路(unfolded proteinresponse : UPR)が著しく亢進していることを明らかにしてきた。そこで次年度は、それら病変部の小胞体ストレスが病態形成・進展に関与すること、さらにそれを標的とした治療戦略の可能性を明らかにする目的で、小胞体ストレスpreconditioning(腎疾患誘導前に腎障害を及ぼさない少量の小胞体ストレス誘導剤、ツニカマイシンあるいはタプシガルギンを前投与)の腎保護効果を検討した。その結果、小胞体ストレスpreconditioning、つまり腎毒性の無い少量のツニカマイシンあるいはタプシガルギン投与は腎病理や機能に影響を及ぼすことなく軽度のUPR(GRP78やORP150などの小胞体シャペロン発現亢進やeIF2α, PERKのリン酸を介した翻訳抑制経路の活性化)を誘導した。preconditioning4日後にThy-1腎炎を誘導すると、未処置の対照群に比し、糸球体病変(microaneurysm、糸球体の癒着や肥大、メサンギウム細胞増殖)や腎機能低下(蛋白尿)が著明に軽減した。その際、preconditioning群では、Thy-1腎炎で誘導される過剰なUPR亢進(小胞体シャペロン発現誘導や翻訳抑制)が著明に抑制されており、小胞体ストレスpreconditioningによるbasal UPRの軽度惹起が糸球体障害に対して保護的に働くことが明らかとなった。これら成果によって、basal UPRの惹起は腎障害時の腎臓構成細胞の小胞体機能維持、ひいては腎保護効果を有することが示され、腎病態進展時に生じる過剰なUPR変動を制御することによる治療効果の可能性が示唆された。申請者らはこれまでに、腎臓特異的セリンプロテアーゼインヒビター"メグシン"の高発現ラットが腎臓細胞の小胞体ストレスに陥って腎不全を発症する「新規腎不全モデルラット」であることを明らかにすると共に、腎臓において小胞体ストレスが腎病変形成に深く関与する可能性を示唆してきた。そこで本研究では、メグシン高発現ラット、いわゆる腎小胞体ストレスモデルラットの腎臓を指標にして、各種腎疾患モデル動物における小胞体ストレスの動態を分子レベルで比較検討し、小胞体ストレスの腎疾患における病因論解明を試みた。その結果、ネフローゼモデル(puromycin腎症ラット)や糸球体障害モデル(Thy-1腎炎ラット)において小胞体ストレスのマーカーとも言える小胞体ストレス応答性シャペロン分子(ORP150,GRP78)の発現が、puromycin腎症ラットでは尿細管に、Thy-1腎炎ラットでは糸球体に誘導されることを見いだした。さらに急性腎不全モデルである虚血再潅流ラットにおいても同様に、病変部の尿細管においてORP150,GRP78の発現亢進が認められた。これらのことから、尿細管においても、糸球体においても障害時に小胞体ストレスを伴う可能性が示された。そこで、Thy-1腎炎ラットにおける小胞体ストレスの経時的変化を詳細に検討したところ、1)小胞体ストレス応答性シャペロン分子の発現は糸球体障害の程度に伴って過剰に亢進すること、2)小胞体ストレス回避機構の一つである蛋白翻訳抑制因子(eIF2α,PERK)が著明に活性化(リン酸化)すること、3)小胞体ストレスの過剰変動をER stress preconditioning(Thy-1腎炎誘導前に腎臓に影響のない軽度の小胞体ストレスを誘導しておく)によって軽減させることで、Thy-1腎炎の病像を改善できることなどを明らかにし、腎病変部における小胞体ストレスの病態生理学的関与を示した。

申請者らは、昨年度までにネフローゼ(puromycin腎症)、糸球体腎炎(Thy-1腎炎)、急性腎不全、(虚血再潅流)モデルラットにおいて、糸球体、及び尿細管病変部で小胞体ストレスによる細胞応答経路(unfolded protein response: uPR)が著しく亢進していることを明らかにしてきた。そこで本年度は、それら病変部の小胞体ストレスが病態形成・進展に病因として関与すること、さらにそれを標的とした治療戦略の可能性を明らかにする目的で、小胞体ズトセスpreconditioning(腎疾患誘導前に腎障害を及ぼさない少量の小胞体ストレス誘導剤、ツニカマイシンあるいはタプシガルギンを前投与)が腎保護効果を有するか否かを検討した。その結果、小胞体ストレスpreconditioning、つまり腎毒性の無い少量のツツニカマイシンあるいはタブシガルギン投与は腎病理や機能に影響を及ぼさないが、軽度のUPR(GRP78やORP150などの小胞体シャペロン発現亢進やeIF2α,PERKのリン酸を介した翻訳抑制経路の活性化)を誘導した。preconditioning4日後}とThy-1腎炎を誘導すると、未処置の対照群に比し、糸球体病変(mlicroanetirysm、糸封体の癒着や肥大、メサンギウム細胞増殖)や腎機能低下(蛋白尿)が著明に軽減した。その際、preconditioning群では、Thy-1腎炎で誘導される過剰なUPR亢進(小胞体シャペロン発現誘導や翻訳抑制)が著明に抑制されており、小胞体ストレスpreconditioningによるbasal UPRの軽度惹起が糸球体障害に対して保護的に働くことが明らかとなった。これら成果によって、basal UPRの惹起は腎障害時の腎臓構成細胞の小胞体機能維持、ひいては腎保護効果を有することが示され、腎病態進展時に生じる過剰なUPR変動を制御することによる治療効果の可能性が示唆された。