hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
N,0一複系環を有する天然物の合成と薬理作用に関する研究

本年度、申請者は以下に示すような研究を行った。(1)ピラチン、ピペラチン骨格を有する天然物の合成と生理作用の研究アステクロームは、インドール環とピラチン環とを併せ持つユニークな鉄含有ヒドロキサム酸であり、抗菌活性をはじめとする様々な生理活性が期待されている。そこで、我々は、まずピラチンセグメントとインドールセグメントを合成し、両セグメントにコンバージェント合成により本化合物を得ることを検討した。その結果、両セグメントの合成、及びそれらのカップリングに成功した。今後、得られた化合物の官能基変換を行い、天然物へ誘導する予定である。合成した化合物の生理活性については今後の課題である。(2)シクロペンタノ[c]ピリジン骨格を有する天然モノテルペンアルカロイドの合成及び生理活性の探索研究モノテルペンアルカロイドは、数々の興味ある薬理活性が報告されている。申請者は、既に(d,l)-oxerineの合成に成功しているが、今回不斉還元、光延反応を用いることにより光学活性体の合成を検討することにした。鍵反応である(-)-BINAL-Hによるケトンの不斉還元は高選択的に進行し、高い光学純度を有するアルコールを与えた。次に、アルコールを光延反応により逆配位のエステルへ誘導することに成功した。現在、(-)-oxerineの合成途上にある。更に、venoterpineの合成についても検討中であり、次年度への課題である。(3)ネオリグナン類の簡易合成及び抗腫瘍活性の検討前年度合成した(d.l)machicendiol、cgonolに関して抗腫瘍活性の検討を行った結果、(d,l)machicendiolに活性が認められた。また、作用機序としては、細胞毒性によると考えられた。更に、高活性化合物の開発に向けて、誘導体の合成を行うことが、次年度に向けての課題である。
プロジェクタ投影機を用いた実物体の色修復システムの構築

本研究では,重要文化財を保存しようとするデジタルアーカイブの研究の拡張として,文化財の色彩を仮想的に修復することを目的とした.提案した色修復システムには,複数人が同時に環境を共有できるという利点から,プロジェクション方式によるMR技術を用いた.この方式を用いた場合,照明光源の分光分布や投影対象の物体表面がもつ分光特性が異なれば,同色のテクスチャを投影しても合成像の色の見えは異なる.そのため,本システムでは,対象物体に単一カラー光を投影したときの実測値から求めた投影光の推定式に基づいて色修復を実現する.この手法は,実測値に基づいて投影光を制御するため,環境光や対象物体などの外的要因に依存しないという利点がある.まず初年度は,色修復のプロトタイプシステムとして,サンプル画像に対してテストパターンをプロジェクタで投影することで対象物体の分光特性を考慮した関係式を導いた.次に,修復領域と修復色を決定するインターフェースを作成して,プロジェクタとビデオカメラの特性を考慮した投影色の推定を行った.この色修復システムを2次元物体である絵画に対して適用した結果,筆感を残したまま,ユーザの意図どおりに絵画の色調を修復できたことが確認された.更に最終年度では,本システムに3次元物体の形状計測を行う機能を取り入れ,銅鐸に対して色修復を適用した.この結果,対象物体の質感を損なうことなく,修復色を再現することができた.これらの結果より,任意形状の実物体に対して本システムによる色修復が有効であることが確認できた.本研究では,重要文化財を保存しようとするデジタルアーカイブの研究の拡張として,保存データをもとに修復情報を可視化し,文化財の現状を維持しながら,修復後を擬似的に体験できることを目的とする.あらかじめ,実物体に対してプロジェクタでカラー光を投影し,投影光と投影する際に取得した色の見えから実物体の分光特性を考慮した関係式を導く.この関係式を用いてプロジェクタの投影光を自動的に調節して適切な色補正を行う.修復情報は既知であるか,または,ユーザから求まるものとし,作業の困難な実物体の色修復を仮想的に実現できることが本手法の特徴である.本年度は,提案する色修復システムを構築するために,以下の項目を実施した.1.色修復のプロトタイプシステムを構築し,サンプル画像に対してテストパターンをプロジェクタで投影することで実物体の分光特性を考慮した関係式を導いた.2.修復領域と修復色を決定するインターフェースを作成し,実際に,プロジェクタとビデオカメラの特性を考慮した投影色の算出を行った.3.プロジェクタで投影した実物体をビデオカメラで撮像し,この結果から投影色を再計算(補正)し,実物体に対して再投影を行った.4.24色のカラーチャートや絵画といった2次元の実物体に対して,色修復シミュレーションを行った.次年度は,色修復に用いる実物体を2次元物体から銅鐸や陶器のような3次元の文化財へと適用範囲を拡張し,さらに,本システムの色修復における評価実験を行う予定である.本研究では,重要文化財を保存しようとするデジタルアーカイブの研究の拡張として,文化財の色彩を仮想的に修復することを目的とした.提案した色修復システムには,複数人が同時に環境を共有できるという利点から,プロジェクション方式によるMR技術を用いた.この方式を用いた場合,照明光源の分光分布や投影対象の物体表面がもつ分光特性が異なれば,同色のテクスチャを投影しても合成像の色の見えは異なる.そのため,本システムでは,対象物体に単一カラー光を投影したときの実測値から求めた投影光の推定式に基づいて色修復を実現する.この手法は,実測値に基づいて投影光を制御するため,環境光や対象物体などの外的要因に依存しないという利点がある.まず初年度は,色修復のプロトタイプシステムとして,サンプル画像に対してテストパターンをプロジェクタで投影することで対象物体の分光特性を考慮した関係式を導いた.次に,修復領域と修復色を決定するインターフェースを作成して,プロジェクタとビデオカメラの特性を考慮した投影色の推定を行った.この色修復システムを2次元物体である絵画に対して適用した結果,筆感を残したまま,ユーザの意図どおりに絵画の色調を修復できたことが確認された.更に最終年度では,本システムに3次元物体の形状計測を行う機能を取り入れ,銅鐸に対して色修復を適用した.この結果,対象物体の質感を損なうことなく,修復色を再現することができた.これらの結果より,任意形状の実物体に対して本システムによる色修復が有効であることが確認できた.
脂肪酸代謝異常に基づく心筋症でのミトコンドリア増生の意義に関する分子生物学的研究-遺伝性全身性カルニチン欠乏マウスを用いて-

心臓における脂肪酸代謝障害は心機能を低下させ、やがて重篤な心筋症を引き起こすと考えられている。しかし、障害の始まりから死に至る一連の過程を分析することは、ヒトにおいては不可能である。全身性カルニチン欠乏マウス(JVSマウス)はautosomal recessiveの遺伝形式を示し、心肥大を呈する新しいanimal modelである。本研究ではその心筋における組織学的、生化学的及び分子生物学的特徴を分析した。即ち、2,4,8週齢のhomozygoteおよびJVSの母系であるC3Hマウスを用いた。屠殺時に心臓を摘出し、心重量を測定たのちカルニチン含量、組織化学的検索、電顕的観察および脂質化学的分析を行った。骨格筋と心筋よりAGPC法にてtotal RNAを抽出し、COXIのcDNA断片をプローブとしてドットブロット法にてミトコンドリアmRNA量を分析した。結果は以下の通りである。homozygoteの遊離カルニチン、アシルカルニチンは母系C3H系に比し約15%であった。homozygoteの心重量/体重比は8週齢で10.7±0.1mg/gと母系C3Hマウス5.0±0.4に比し、約2倍であった。光顕的に心筋細胞は肥大しゴモリ変法染色ではragged red fiberをみとめた。電顕的にミトンドリアの形態異常、集簇をみとめ、これらミトコンドリアの変化は加齢と共に進行した。8週齢においてhomozygoteのphosphatidylcholine、phosphatidylethanolamine、cardiolipinの心重量あたり含量は母系C3Hマウスの約2倍であった。心筋のtotal RNAあたりのCOXI mRNA量は2群の間に明確な差を認めなかった。以上より、カルニチン欠乏に基づく心筋の脂肪酸代謝障害により、ミトコンドリア増生及び変性、脂肪蓄積などを特徴とした心肥大を生じることが示唆された。
患者向けネット上情報とバーチャルコミュニティの再構成、及びその効果についての研究

HIV陽性者の視点から、必要なサイトにアクセスでき、適切な健康管理をしたり精神健康を向上させるのに役立つHIV陽性者向けのWEBサイトを設け、当事者にとっての効果を評価することは、実践的・学術的に絶対的に必要である。本研究では、日本のHIV陽性者を対象に、インターネットを通じた患者ネットワークの再構成とその実際の健康への影響について、実践的に探求することを目的とした。初年度は「HIV陽性者のための総合情報サイト」準備フェーズとし、リソースの収集・整理をした。2年度は「HIV陽性者のための総合情報サイト」を開発・公開した。最終年度は、アクセス解析結果をもとに、修正を実施した。本研究では、日本のHIV陽性者を利用対象として、ネット上での情報源及びバーチャルコミュニティを再構成して提示し、そのことが、実際に彼らのヘルス・プロモーションにどのような影響を及ぼすのかを、実践的に探求することを目的とする。2年目の平成25年度は、平成24年度に企画開発した「HIV陽性者向けの総合情報サイト(http://futures-japan.jp/)」の公開フェーズと位置付けられる。具体的には、構築したHIV陽性者向けの総合情報サイトを広く公開した。その際、このサイト自体へのアクセスを高めるために、既存のHIV関連サイトや一般向けのポータルサイト、医療情報サービスサイトなどに幅広くリンクを求めた。また、新たなリソース情報についても、管理者の承認のもとリンクできるようにする体制を整えた。また、情報環境についてのWEB調査を実施し、このWEBページのみならず、HIV関連の情報にどのようにアクセスしているのか、あるいはアクセスしていないのかについて、特に医療者から得られている情報を軸として調査した。公開以来、平成25年度はその内容の再吟味を図り、内容面の一層の充実を図ることとした。たとえば「ニュースを見る」では約110本ほどHIV陽性者にかかわりのある国内外のニュースを紹介、「Pick Upコーナー」には「妊娠・出産を考えている人へ」を追加した。HIV陽性者の日常を紹介する「ブログを読む」も計10リンクに増やし、セルフチェックコーナーには「睡眠のセルフチェック」を追加した。2014年4月24日現在でユーザー数は12,399、ページビュー数55,690、セッション数23,708(週平均約400)、新規セッション割合は51.9%となっており、一定の成果はおさめていると考察される。しかし一方で、ユーザー数、ページビュー数、セッション数いずれも横ばいの状況にあり、今後の発展をどのように持っていくのかが課題と考えられる。本研究では、HIV陽性者の情報環境の充実によりヘルスリテラシーを向上させ健康維持やライフ充実を図ることを目的としている。初年度はHIV陽性者向けの総合ポータルサイト開設した(http://futures-japan.jp/)。コンテンツ検討では、米国などでの健康関連WEBサイトやそのガイドラインを参考にし、理論的にも構造的にもアクセス者のヘルスリテラシー向上が狙えるような作りとした。さらに、WEBサイトのコンテンツを検討するにあたり、HIV陽性者の視点でどのような情報が必要なのかを精査し、必要な情報にたどり着きやすくなる方法を吟味したうえで、各コンテンツを配置し、豊富な情報を掲載するものとした。具体的には、以下のような工夫を施すものとした。1きめ細かいタグづけや検索キーワード提示により「HIVお役立ち情報」の検索をしやすくする。2キーワードがわからない人向けにpick upコーナーを設け「陽性とわかったばかりの人へ」「セックスについて悩んでいる人へ」「ドラッグを使用している人へ」など各対象者層別にセットで情報獲得ができる形にする。3電話相談先についての情報や2週間後までのミーティング・イベント情報をカレンダー形式で表示し時間経過とともに更新させる。4HIV陽性者によるブログへのアクセスを容易にすることでナラティブ情報を得やすくする。5ミニアンケートや健康セルフチェックコーナーなどで双方向性を持たせる。当初リンクしたリソースは468件であり、タグ総数は1126件、種類は90件であった。内訳は、セクシュアリティ関係では「ゲイ・バイセクシャル男性」54件・「ヘテロ・セクシャル(異性愛)男性」1件、サポート関係では「ピアサポート(陽性者向け)」26件・「ピアサポート(パートナー・家族)」5件、ライフプラン関係では「仕事」17件・「人生設計」3件など、各々偏りが認められた。3年目の平成26年度は、平成24年度に開設したHIV陽性者向けの総合情報サイトを公開した結果、どのような効果があったのかを検討する時期であった。効果を検討するためにアクセス分析をした結果、スマートフォンからのユーザーが当初の2割程度からはるかに高まり6割近くを占めるようになった。

しかも、スマートフォンからアクセスした場合に、直帰率が高く、有効に利用されていないことが想定された。また、アクセス数も週に400件程度にとどまっていた。そこで、平成26年度はまず、ネット上での情報源及びバーチャルコミュニティとして中核をなすFutures Japanポータルサイトを大幅にリニューアルすることとした。特に、キーワード検索の仕様の簡素化、もっともアクセス数の高い情報源を各テーマのもと解説付きで紹介するpick upコーナーの充実化を図った。また患者にとって生活や医療、福祉の主体的選択が可能となるためにはナラティブ情報が重要であることから、HIV陽性者によるブログとのリンクをさらに高め、メニューとしても目立たせ、平成25年度の約2倍となる15のブログへアクセス可能な形を整えた。結果としてリニューアル後は週700件のアクセス数となり、直帰率も低下した。健康社会学情報環境についてのWEB調査査データは、2013年2月に実査終了後データクリーニングに入った。しかし、データクリーニングに予想以上の時間がかかり、平成25年度中にはデータ分析には至っていない。また、聞き取り調査による利用実態調査を予定していたが、これらについても、量的調査を踏まえて行うこととなっていたために、現状ではできていない。しかし代替的に、アクセス分析を入念に行うものとし、その結果を踏まえた内容の修正を図るものとした。インターネット上のHIV陽性者向けリソース収集と整理についてはひとまず終了し、コンテンツ原案と大筋の骨子を作成し、HIV陽性者向けの総合ポータルサイトとして年度内の公開をするに至った。また、同サイトを作成するにあたっては、当初の予定通り、WEB作業グループを形成し担当、HIV陽性者団体からの研究協力者やコンテンツ検討グループからアドバイスをもらう形をとり、単なるポータルサイトではなく、ユーザーにとって道標となりえるコンテンツになるようにつとめた。バーチャルコミュニティに関する社会学的分析については、上記の総合ポータルサイトを作成する作業に付随して、専門家を交え、先行している事例・プロジェクトの状況を調査し、方向性を具体的に検討することができた。特に米国における試みを中軸に調査をし、それらを日本文化型に修正したものを導入した。以上より、当初予定に照らすとおおむね順調と判断できるが、学会等での成果報告についてのみは取り組みが遅れ、2年度以降の課題となる。平成26年については、ポータルサイト「HIV陽性者向けの総合情報サイト」について、その全体を統括的に評価し、今後のあり方について示唆を得るものとする。特に、サイトの聞き取り調査による利用実態調査を実施し、アクセス分析結果や量的調査分析結果と統合しつつ、修正すべきポイントを洗い出し、バーチャルコミュニティとしての機能をより明確に果たすサイト構築を図るものとする。さらに、学会発表や論文発表を行う。
高時間分解能一分子計測によるキネシンの化学力学共役機構の解明

本研究は、微小管上を運動する分子モーターキネシンがATP加水分解によって得られたエネルギーを一方向性の運動や力発生に変換する仕組みを明らかにすることを目標にする。本年度はキネシンが一方向性を示す仕組みを明らかにするための研究を行った。ステップを引き起こすモデルとして、拡散運動にバイアスがかかるというモデルと前後の結合部位への結合のしやすさにバイアスがかかるという二つのモデルが提案されている。これらのモデルを検証するために、2つの仕組みを交互に使いながら二足歩行運動するタンデム変異体を用いて、それぞれの頭部を金コロイド粒子で標識し、全反射照明型暗視野顕微鏡を用いて50マイクロ秒の時間分解能で観察を行った。その結果、結合バイアスのみでのステップの場合は、90%以上の確率で前方ステップするが、拡散バイアスのみでのステップの場合は、50%程度の確率で後ろの結合部位に再結合し、ATP濃度を下げるとその確率が上昇することが明らかになった。これらの結果は、前方ステップには拡散バイアスの仕組みのみで十分であることを示唆するものである。一方、微小管から解離した後、再び結合するまでの時間は、いずれも3ミリ秒程度で顕著な違いは見られなかった。次に、微小管から解離して再結合するまでの速度定数を決める要因を調べるために、片頭部の微小管への結合解離の高速一分子観察を行った。片頭部をコイルドコイルストークを介して微小管に結合した後解離しにくい変異体頭部につなぐことで微小管に繋留する実験系を確立した。野生型頭部を金コロイドで標識し、高速一分子計測法で運動を観察したところ、片頭部が微小管から解離している時間はATP濃度によらず3ミリ秒程度であることがわかった。この結果は、微小管から解離している時間は、浮いている頭部自身の何らかの構造遷移に依存していることを示すものである。本年度4月に研究代表者が青山学院大学に異動したため、研究室の引っ越し・立ち上げを終えて、本研究で使用する高速暗視野顕微鏡のセットアップを完了するのに7月末まで時間を要した。しかしその後は顕微鏡装置が研究目的に対して十分な性能を発揮し、片頭部のキネシンの結合解離を高時間分解能で計測する新しい実験系を確立するなど、順調に研究が進んだ。キネシンが二足歩行運動する際に、前頭部よりも先に後ろ頭部が微小管から解離する仕組みを明らかにするために、後ろ頭部が微小管から解離しにくい変異体ヘテロダイマーを用いて、前頭部の微小管からの結合解離を高速暗視野顕微鏡を用いて観察する。また本年度実施した、拡散バイアスと結合バイアスを交互に使って運動する変異体キネシンの高速一分子観察を引き続き行うことで、キネシンのステップを引き起こす仕組みの詳細を明らかにする。
海岸線自動後退理論を基礎とする河川デルタ堆積系の実験オート層序学

本研究によって、河川デルタ堆積系のオート層序学を開拓し、国外・国内学会にてその概念を初めて提唱した。オート層序学は大きなスケールで生起するオートジェニックな地層・地形形成過程の理解に根差した成因論的層序学の枠組みである。オート層序学の基本原理は次のように要約される。1.河川デルタ堆積系に作用する外的フォーシングが定常的であっても、それに対するデルタの応答は一般に非定常的であり、デルタが何らかの平衡形態を獲得する方向へ進化する必然性はない。定常的フォーシングのもとで河川デルタ堆積系は一般に非平衡応答をとる。2.下流域沖積堆積系における埋積傾向と削剥傾向の境界条件は海水準停滞ではなく、海水準下降である。この境界条件は、沖積勾配とデルタ前縁の海底基盤斜面勾配に依存する。海水準が停滞し続けるならば、下流域沖積堆積系は安定的に埋積し続け、平衡状態に到達することはない。3.河川-デルタ系で進行するオートジェニックな応答には、系の進化課程でただ一度しか起こらない決定論的応答と、繰り返し起こる確率論的応答とがある。不連続的・離散的な地形や地層であっても、それらは定常的フォーシングに対する系のオートジェニックな応答の所産でありうる。4.堆積系に及ぼされるフォーシングがそれぞれ一定値と周期性をもつものであっても、それらに対する層序応は一般に非線形である。線形和のアイデアに囚われると、フォーシングの復元を誤るところとなる。堆積系は堆積物の供給を受けて成長する一方であるから、シークウェンスの初期条件はシークウェンスが形成されるたびに変わる。5.海水準変動のもとで河川デルタ堆積系は応答時間を規制する固有のスケールを有する。本研究の目的は河川デルタ堆積系のオート層序学(autostratigraphy)を確立することである。その4ヶ年計画の初年にあたる平成15年度は研究遂行に必要な実験装置のセットアップと同装置による予備実験をおこなった。予備実験とはいえいくつかの重要な新知見が得られた。なかでも下記の2点は特に重要と思われる。1.チャネルオートインシジョン(channel autoincision)の実験的検証。海水準下降期におけるデルタ上流端すなわち沖積-基盤岩境界(alluvium-bedrock boundary)の挙動が海岸線自動後退理論の予言どおりであることを確かめた。海水準下降の早期においては沖積-基盤岩境界が陸側へ移動しこの間デルタは埋積的にふるまう。しかしその後、沖積-基盤岩境界が海側への移動に転じデルタの沖積斜面は下刻を受け、供給堆積粒子のすべてがデルタ水中斜面に堆積する。堆積盆の動的条件が不変であっても埋積レジメから浸食レジメへの移行が必然的におこる。2.平衡河川(fluvial grade)の実現条件の解明。オートインシジョンの検証実験から、副次的に、平衡河川の実在条件が明らかになった。平衡河川は確かに天然に実在しうる。しかし、(1)それは安定した究極的状態ではなく、(2)定常的な堆積盆フォーシングのもとでは平衡状態は一瞬だけ現れてすぐに消失し、回腹しない。(3)平衡河川が実現かつ維持されるためには海水準低下が必要であり、その低下速度は特定の時系列パターンに従わなければならない。(4)平衡河川は直線的な縦断面形をもつ。(5)平衡河川は陸域アコモデーションを規定しない。このような理解は一つの理論として完成段階に近づきつつあり、すでに次の研究ステップに入りつつある。すなわち平衡河川を実験水路で再現することであるが、これは次年度の研究目標に含めることとしたい。本研究の目的は、河川デルタ堆積系のオート層序学(autostratigraphy)を確立することである。

4ヶ年計画の2年目にあたる平成16年度は、オート層序学の基礎に関わる重要な問題であった平衡河川の実現条件について理論的検討を進めるとともに、その検証実験を多数回実行した。本理論は拡散方程式モデルに立脚して組み立てたもので、平衡河川の出現が物理的に充分可能であることを明らかにした。検証実験はそれを裏付ける結果をもたらした。これら一連の検討で明らかになった知見は以下のように要約される。平衡河川は海水準が低下するときに限って現れ、上昇海水準もしくは停滞海水準のもとでは実現不可能である。停滞海水準のもとでは河川は埋積傾向(非平衡状態)を永続させることができる、平衡河川が陸域アコモデーションを規定するとした因習的学説は否定される。平衡河川の出現とその後の持続を許す海水準変動パターンは河川デルタの置かれている地形条件に強く左右される、一様勾配の基盤斜面上では、海水準下降速度が経過時間の平方根の逆数に比例する場合のみ、平衡河川は持続される。海水準下降一定速度のもとでは平衡状態は一瞬だけ現れてすぐに消失し、回腹しない。一方、過去の平衡河川が急激な海水準上昇により水没して陸棚化した場合、その直上を前進する河川デルタは、一定速度の海水準低下のもとで平衡河川を実現し持続させることができる。このとき、海水準低下速度の大きさは平衡状態への到達に要する時間を決めるだけで、平衡河川の実現の可否そのものには影響を及ぼさない。いずれにしても、平衡河川の実現・持続には特定の時系列パターンに従う海水準低下速度が要求される。さらに、平衡河川は直線的な縦断面形をもつ。滑らかな曲線形をもつとした従来の説はやはり誤りである。本研究の目的は、河川デルタ堆積系のオート層序学(autostratigraphy)を確立することである。4ヶ年計画の3年目にあたる平成17年度は、平成16年度に引き続き、オート層序学の基礎に関わる重要な問題であった平衡河川の実現条件についての理論的モデルを誌上で提唱するとともに、その検証実験を多数回実行した。この理論は、(1)平衡河川の出現が海水準下降期に限られること、(2)平衡河川の実現を許す海水準下降パターンはデルタのジオメトリと堆積盆の地形によって大幅に変わりうること、を述べている。検証実験はこれらの予想を裏付ける結果を与えた。一連の検討で明らかになった知見は以下のように要約される。平衡河川には、堆積盆の動的条件が特定パターンに沿って時間的に変わる非定常的フォーシングのもとでのみ実現可能なものと、動的条件がまったく変わらない定常的フォーシングのもとで必然的に実現するオートジェニックなものとがある。後者は、急激な海水準上昇によって沈水した旧沖積堆積系の上を、次の海水準下降期に新しい河川デルタが前進していく際に容易に実現できる。これに比べて、前者の実現は一般的には非常に難しい。したがって、地層記録に保存される平衡河川の多くはオートジェニックと考えてよい。また、デルタがダウンラップする海底斜面の勾配が沖積河川の勾配よりも小さい地形条件のもとでは平衡河川は実現せず、海水準がどのような速度で低下しても河川は埋積傾向を永続させることができる。
プラズマ‐前方共鳴散乱分光法による広帯域光源を用いた真空紫外原子吸収遷移の測定

プラズマ-前方共鳴散乱分光法とは、グロープラズマで試料を分解・原子化し、生成した原子を励起し、原子の基底・励起状態の原子吸収遷移をプローブ光の前方共鳴散乱光を利用して測定する分光法である。本研究では鉄鋼材料の強度特性などに大きな影響を与えるC, N, O, S, Pやハロゲン元素などの非金属元素をターゲットに、その真空紫外や深紫外の波長に現れる共鳴線やそれに準じる原子吸収遷移を、プローブ光源として重水素ランプや深紫外発光ダイオードなど通常の原子吸光法では吸光信号をほとんど与えない広帯域光源を用いて、プラズマ-前方共鳴散乱分光法により測定する。
流れストレスと伸展刺激による機能的尿路組織の作製と臨床応用への試み

作成した平滑筋細胞層が組織全体としての方向性と強弱をもった統一性のあるいわゆる蠕動運動を誘起し、効率的な尿移送が可能となった。ホローファイバーシステムに律動的な電気刺激を加えることで平滑筋組織に方向性をもった空間的配置が確立され、電気的結合も強化された。更に、サイトカイン刺激を加えることでKit陽性間質細胞がこのシステム内に誘導され、平滑筋組織に自動能がもたらされることが示唆された。尿路再建術に際しては、摘除した尿管組織の補填材料として生体適合性のある機能的な組織が必要とされる。しかし、培養細胞を材料とした組織では力学的強度が不十分であり、また臨床応用可能な必要量が確保できないなどの課題があった。われわれは、これまでホローファイバー(中空糸)システムを用いて、幹細胞から再生した尿路上皮細胞と平滑筋細胞とを流体下で共培養する手法により、力学的な強度を持つ尿路組織を作製した。さらに電気刺激とサイトカイン刺激により細胞間接着を強化するとともに間質細胞を分化誘導し、自己調節能力を有し蠕動運動が可能な管腔組織を作製した。作製された管腔組織は、尿管などさまざま部位での尿路再建手術に臨床応用が可能な生理的な手術材料となることが示唆された。実際の臨床応用においては組織レベルの物理的サイズと強度が必要で、プロセスの更なる効率化が課題である。出発点としてES細胞などを用いればより非侵襲的な方法となる。ES細胞由来の細胞群を基に尿路上皮やその周囲の組織を得ることも検討中である。今までとは違った治療法へ発展させる事ができる可能性も示唆された。尿路上皮や平滑筋の幹細胞が利用できれば、未分化状態を維持したままの分裂増殖により、大きく欠損した尿路を補うのに十分な量の新しい組織を得ることが可能である。ホローファイバー(中空糸)を用いた尿路上皮細胞の培養:中空糸周囲空間(extra capillary space/ ECS)に細胞を培養した。中空糸は高い物質交換特性を持ち、細胞に養分と酸素を供給し、老廃物(アンモニア、乳酸)を除去する。ポンプを用いて培養液を環流させることで、自動的に栄養を供給し老廃物を除去できる。中空糸の外径は200-630μm、膜厚は8-150μmとなる。透析面積は123-2200cm2, ECS 1.4-12mlである。このシステムを用いて尿路上皮に対して、経時的に細胞数の算定および位相差顕微鏡での形態観察を行った。その増殖能、活性および形態学的特徴を評価し、最適な培養期間および培養の条件等を検討した。ホローファイバーシステムは、中空糸周囲空間(extra capillary space/ ECS)に大量の細胞を培養することを目的に開発された。流れ刺激により上皮細胞は上皮間葉誘導を来たし平滑筋およびKit陽性間質細胞へと再分化する可能性がある。間葉系細胞のマーカーであるビメンチンの分布を検討した。さらに、KitリガンドであるStem Cell Factor (SCF)を加えることでKit陽性間質細胞をこのシステム内に誘導し、平滑筋細胞層が組織全体としても統一性ある運動(いわゆる蠕動運動)をすることを電気生理学的および薬理学的に確認した。上皮間葉(EMT)誘導:一部の上皮細胞はEMTを来たし平滑筋へと再分化した。その過程を免疫組織学的に追跡する。この際には、上皮系細胞のマーカーであるサイトケラチンと間葉系細胞のマーカーであるビメンチンの分布を検討する。アクチンミクロフィラメントやギャップジャンクションを確認する。ES細胞への遺伝子導入、尿路上皮細胞系の確立:Hox、Wnt、BMP4及びBMP7など腎・尿管発生(特に尿路上皮)に重要な働きをしている遺伝子のcDNAを鋳型にPCRで遺伝子を増幅し、プラスミドベクターに組み込む。ES細胞に対して遺伝子を導入したのち、LIFを除いた培養液中でhanging drop法を用いembryoidbody(胚様体:EB)を形成させ、分化させる。5日後にEBを再度ディッシュに付着させて分化を進め、時間の経過とともに細胞を回収し、他の尿路発生の各段階で発現してくる遺伝子に変化がないかどうまた細胞の形態変化なども評価する。以上の実験において特出される導入遺伝子とそれに対応して発現する遺伝子群、また分化させたときの形態などから標的となる尿路上皮(移行上皮)やその周囲の組織(平滑筋など)を同定し、その特異的な抗原を用いたflow cytometryで細胞のソート(FACS)を施行し、単一の前駆細胞の抽出を検討する。重層的な研究体制を構成することで組織の安定化を図る。ホローファイバーシステム作製、マトリックス作製、動物実験(ラット)・細胞培養・遺伝子発現解析などそれぞれの技術に習熟した研究者の協力のもとに実験を遂行する。効率的に研究を進めるため研究方法ごとに研究者を分担する。

ホローファイバーシステムに律動的な電気刺激を加えることで平滑筋組織に方向性をもった空間的配置が確立され、電気的結合も強化された。更に、サイトカイン刺激を加えることでKit陽性間質細胞がこのシステム内に誘導され、平滑筋組織に自動能がもたらされることが示唆された。尿路再建術に際しては、摘除した尿管組織の補填材料として生体適合性のある機能的な組織が必要とされる。しかし、培養細胞を材料とした組織では力学的強度が不十分であり、また臨床応用可能な必要量が確保できないなどの課題があった。われわれは、これまでホローファイバー(中空糸)システムを用いて、幹細胞から再生した尿路上皮細胞と平滑筋細胞とを流体下で共培養する手法により、力学的な強度を持つ尿路組織を作製した。さらに電気刺激とサイトカイン刺激により細胞間接着を強化するとともに間質細胞を分化誘導し、自己調節能力を有し蠕動運動が可能な管腔組織を作製した。作製された管腔組織は、尿管などさまざま部位での尿路再建手術に臨床応用が可能な生理的な手術材料となることが示唆された。実際の臨床応用においては組織レベルの物理的サイズと強度が必要で、プロセスの更なる効率化が課題である。出発点としてES細胞などを用いればより非侵襲的な方法となる。ES細胞由来の細胞群を基に尿路上皮やその周囲の組織を得ることも検討中である。今までとは違った治療法へ発展させる事ができる可能性も示唆された。尿路上皮や平滑筋の幹細胞が利用できれば、未分化状態を維持したままの分裂増殖により、大きく欠損した尿路を補うのに十分な量の新しい組織を得ることが可能である。ホローファイバー(中空糸)を用いた尿路上皮細胞の培養:中空糸周囲空間(extra capillary space/ ECS)に細胞を培養した。中空糸は高い物質交換特性を持ち、細胞に養分と酸素を供給し、老廃物(アンモニア、乳酸)を除去する。ポンプを用いて培養液を環流させることで、自動的に栄養を供給し老廃物を除去できる。中空糸の外径は200-630μm、膜厚は8-150μmとなる。透析面積は123-2200cm2, ECS 1.4-12mlである。このシステムを用いて尿路上皮に対して、経時的に細胞数の算定および位相差顕微鏡での形態観察を行った。その増殖能、活性および形態学的特徴を評価し、最適な培養期間および培養の条件等を検討した。ホローファイバーシステムは、中空糸周囲空間(extra capillary space/ ECS)に大量の細胞を培養することを目的に開発された。流れ刺激により上皮細胞は上皮間葉誘導を来たし平滑筋およびKit陽性間質細胞へと再分化する可能性がある。間葉系細胞のマーカーであるビメンチンの分布を検討した。さらに、KitリガンドであるStem Cell Factor (SCF)を加えることでKit陽性間質細胞をこのシステム内に誘導し、平滑筋細胞層が組織全体としても統一性ある運動(いわゆる蠕動運動)をすることを電気生理学的および薬理学的に確認した。上皮間葉(EMT)誘導:一部の上皮細胞はEMTを来たし平滑筋へと再分化した。
実践的有用性の高いアルゴリズム・プログラミング学習教育支援環境の構築

申請者らが本研究以前に開発したアルゴリズム・プログラミングを対象とする学習者・教師総合支援システムに対して、実用上の問題点を改善することにより、より高い実践的有用性を持つシステムを実現した。具体的には[1]アルゴリズム理解に困難を感じる学生の支援のために、プログラムの挙動を教師がデザインした見え方で視覚化するツールの開発、[2]学習支援ツールを使用している個々の学習者の学習状況データをリアルタイムで収集・分析する教員向け学習状況把握支援ツールの開発、[3]ツール[1]を用いて初級から中級の各種アルゴリズムを教育するための教材DBの開発、を行った。1、アルゴリズム理解支援ツールの強化について前年度までに、アルゴリズム学習者に学ぶべきアルゴリズムの操作手順を構造化および抽象化させることにより一般的アルゴリズムの理解とプログラムの理解を支援するシステムを開発している。平成24年度にはこのシステムに学習者をガイドする機能を付与した(International Conference on Computers in Education (2012)に採録、教育システム情報学会全国大会2012にて発表)。また協力大学におけるプログラミング系授業においてこのシステムを使用し、多重ループを含むアルゴリズムの理解に関する学習効果を評価して肯定的な結果を得た(教育システム情報学会学生研究発表会にて発表。また教育システム情報学会H25大会にて発表予定)。2、学習状況データの収集・自動分析を行う教師支援ツールの開発について先行研究において、プログラミング演習における学習者が作成したプログラムを予め教師が与えた標準アルゴリズムと突き合わせて評価する機構、および予め指定した特徴を持つプログラムを検索する機構を開発している。平成24年度はこれらの機能を利用し、演習授業中に学生が作成中のプログラムをモニタリングして評価し、クラス全体の進捗度を整理してその情報を教師にリアルタイムで提供するシステムを構築した。3、教師に対してオープンな教材アーキテクチャおよび教材DBの開発についてプログラミングにおける対象世界(データ構造)を視覚化する手法について国内外の研究事例をサーベイし、教材表現の基礎的検討を行った。本年度は以下の成果を挙げた。なお文中の数字は、[1]アルゴリズム理解支援ツール、[2]教師支援ツール、[3]教材アーキテクチャおよび教材DBに関する成果であることを示す。(a)具体的データに対する処理手順を学習する環境(アルゴリズム再現場)の開発:前年度までに、アルゴリズム再現場においては対象世界をどのように視覚化するかが重要であるとの知見を得ている。そこで本年度は、プログラミング言語が直接的に提供するデータ構造(配列、構造体、ポインタなど)を視覚化するにとどまらず、課題やアルゴリズムに固有のデータ形式(木構造、グラフ構造、スタック・キュー等)をも視覚化する能力を実現するための教材エディタを設計開発し[3]、作成した教材を学習者に提示する環境を構築した[1]。(b)具体的操作手順の一般的な意味を捉えさせる環境(操作群グループ化場)の開発:前年度において、操作群グループ化場を実現するプロトタイプシステムを用いて、大学教育の現場にて多重ループの意味理解を目的とした実験授業を行った。ここで得られた知見として、多重ループの難易度を左右する要因について仮説を立てた。本年度はこの仮説に基づいて、操作群のグループ化に基づく演習を行う際、初学者が多重ループを理解する際に障壁となっている要因に着目させる手法を開発し、実践からその効果を評価した[1]。(c)データ分析結果を表示する教師支援システムの実装:既に開発したプログラム半自動評価システムの評価結果をリアルタイムに教師に提供し、演習中の学習者の進度を教師に俯瞰させるシステムを開発した[2]。(d)演習中の教師を支援するシステムの実装:(c)のシステムを基盤として、演習中に学生の個別指導を行う際に必要な情報をタブレット型PCで参照できる機構を開発した。[26-1]具体的データに対する処理手順を学習する環境(アルゴリズム再現場)の開発:初級から中級のアルゴリズム・プログラミング教育で学習対象となるアルゴリズム全般に利用できるように再構築した。H26は連結リストや木などの動的データ構造の処理を扱える機能を開発した。[26-2]具体的操作手順の一般的な意味を捉えさせる環境(操作群グループ化場)を用いた実践研究:昨年までに開発した学習環境を用いて大学におけるアルゴリズム教育の授業実践を行い、その学習効果を実験的に評価し、肯定的な結果を得た。成果は教育システム情報学会全国大会および国際会議ICCE2014(査読付き、フルペーパー)にて発表した。[26-3]学習状況データの収集・自動分析を行う教師支援ツールの開発について:データ分析結果を表示する教師支援システムの実装を行った。機能としては、各学生の進捗度など、教師に有用なデータをリアルタイムで分析し、表示することができる。また収集したデータをプログラミング演習における机間巡視に活用する機能を設計し、一部を実装した。成果は国際会議ICCE2014(査読付き、ショートペーパー)にて発表した。また国際ジャーナルResearch and Practice in Technology EnhancedLearning (RPTEL)に採録された(掲載はH27年度の予定)。[26-4}教師に対してオープンな教材アーキテクチャ及び教材DBの開発について:標準プログラムと表示方法を指定するルールをユーザ(教師)から受け取り、再現対象であるアルゴリズムの実行トレースデータをもとにデータ構造の値の変化を教師の指定に基づいて視覚化する機能を実現した。またこのシステムを高校生向けプログラミング講習会で活用した。成果は教育システム情報学会全国大会にて発表し、大会奨励賞を受賞した。

[27-1]GUIを用いた対象世界の視覚化とソースコード・操作系列の関係性の提示に基づくアルゴリズム・プログラム学習環境の構築に関する研究:多重ループを対象として、対象世界の挙動を視覚化するとともに、ソースコード・操作系列の関係性を学習者に提示することにより、プログラム実行時の挙動と、それを実現するループ記述の間の抽象度の差を埋め、それらの関係の理解を支援するシステムを構築した(雑誌論文2)。[27-2]プログラムの挙動可視化システムにおけるレイアウト言語を用いた教師の説明意図の指定機能に関する研究:模範プログラムの挙動をプログラムの対象世界上で視覚化するシステムにおいて、レイアウト言語により教師の説明意図を表現するオブジェクトの挿入を指定する機能を実現した(雑誌論文3)。[27-3]デバッグ学習支援システムの構築に関する研究:プログラミング初学者にはデバッグの体系的方法論を持たず、場当たり的デバッグ活動を行うためにプログラミングに行き詰まる者が少なくない。本研究ではデバッグの標準的手順を示唆する対話的ワークシートと、プログラムの正しい挙動の想起を支援するアルゴリズム視覚化機構からなるデバッグ学習支援システムを構築した(雑誌論文4)。[27-4]プログラミング演習に携わる教師を支援するシステムに関する研究:主に2つの成果を上げた。1つはクラス全体で学生が開発中のプログラムをモニタリングし、これを解析することによって課題進捗状況の分布を教師に提示するシステムに関するものである。この成果に関する論文が国際学会誌に掲載された(雑誌論文1)。もうひとつは演習中に蓄積される各受講生に関する指導履歴や教材などを蓄積し、リアルタイムで教員同士が共有・参照可能にするシステムの開発である。これは小規模ながら実教育環境で試用するに至った(学会発表4。この発表は優秀発表賞を受賞した)。本研究はアルゴリズム・プログラミングにおける学習者を支援するシステム、および教師を支援するシステムを総合的に開発することを目的としている。研究成果27-1、27-3は学習者支援システムに関する成果であり、研究成果27-2、27-4は教師支援システムに関する成果である。このように、当初の目的通りに2つの側面からの研究が進展している。特に27-1は学習教育支援システムの分野で権威ある国際学会誌であるResearch and Practice in Technology EnhancedLearning (RPTEL)に採録されており、高い評価を受けている。27-2,27-3はコンピュータ利用教育に関する歴史ある大規模な国際会議であるInternational Conference on Computers and Education 2015(ICCE2015)に採択されており、上記に準ずる高い評価を受けている。27-4も国内発表ながら優秀発表賞を受賞するなど、一定の評価を受けている。
環境要因に対する高感受性集団の応答

同じ環境因子に暴露されても、生体の示す反応には個体差があり、人体影響を強く受ける集団と比較的抵抗性を示す集団が存在する。ここでは前者を高感受性集団と呼び、この集団を他から区別している遺伝要因を明らかにすることを目的として以下の研究を行なった。1.遊離硅酸に暴露された大分県の集団大分県佐伯市および南海部郡の成人男子31,199人中2,566人(8.2%)が硅肺症を中心としたじん肺症に悩んでいる。同一環境下でも硅肺症を発症しない群、発症してもその進行が緩徐な群あるいは急速に進行する群などが存在するが、これらの集団の遺伝学的特徴を明らかにするためHLA-ABC抗原系の検索を行なった。硅肺症91名において、HLA-A24の抗原頻度が有意に減少したのに対し、HLA-Bw54が健常対照群に比し有意の増加を示した(P<0.007)。さらに胸部X線上、進行の急速な群(N=11)では、Bw54の有意の増加を観察したが、症状の安定な群(N=18)ではBw54の増加は観察されなかった。これらのことは、硅肺症の発症、あるいは症状の進行に遺伝要因が関与しており、おそらくHLAと連鎖した主遺伝子が存在することを示唆している。さらに免疫応答性を直接支配していると考えられるHLA-クラス【II】抗原系について現在検討中であるが、日本人集団では、患者群で増加していたBw54がDR4-Dw15と連鎖不平衡にあることから、HLA-DR4と患者群との相関が予想される。2.日本住血吸虫に感染した山梨県の集団山梨県韮崎市の感染集団のうち、感染後肝硬変に比較的抵抗性と考えられるHLA-DR2-Dw12陽性で、虫体抗原に対する非応答者の免疫応答性を詳細に解析した。サプレッサーT細胞により免疫応答性を抑制されている非応答者の末梢血リンパ球の培養系に、抗HLA-DQ単クローン抗体を共培養すると応答性が回復したことから、虫体抗原特異的免疫抑制にHLA-DQ分子が重要な役割をしていることが示唆された。
小胞体の膜形態による機能的サブコンパートメント形成機構の解明

小胞体で合成されたタンパク質は、積荷としてCOPII小胞により小胞体の出芽領域(ERES)からゴルジ体へと運ばれます。全ての真核生物で共通するこの機構を理解するために、本研究では、ERES形成の分子機構について研究を進めました。従来の光学顕微鏡を超える速度と解像度をもつ顕微鏡SCLIMにより、COPII小胞形成を司る膜局率を制御する分子、Sar1はERESに集積することが明らかになりました。そこではSar1はCOPII小胞の膜の端の小胞体膜とつながっている領域に限局して局在することも判明しました。さらにこのSar1の局在がSar1自身の活性化・不活性化サイクルにより制御されることも明らかにしました。小胞体は、連続した膜構造を持つにもかかわらず、形態的にはシート状とチューブ状の膜構造に分かれ、機能的には独立した異なる機能を持つサブコンパートメントに分かれている。申請者は、小胞体上に形成される輸送小胞の出芽領域が小胞体膜の高い曲率領域に依存すること、すなわち、小胞体の膜形態が機能的なサブコンパートメント形成に関与することを明らかにしてきた。本研究では、輸送小胞の出芽領域が小胞体膜の高い曲率領域に形成される分子機構の解明を目指すとともに、その他の機能的なサブコンパートメントの形成への小胞体膜形態の関与を明らかにすることを目的に研究を開始した。26年度は、超高感度高速のライブイメージング顕微鏡を用いて輸送小胞の出芽領域形成の分子機構の解明を中心に計画を進めた。はじめに、輸送小胞出芽領域のマーカーであるCOPII小胞のコートタンパク質Sec13とCOPII小胞の形成を開始させるSar1の2次元タイムラプス観察をおこなった。その結果、輸送小胞出芽領域では、COPII小胞が繰り返し集積することが判明した。Sar1とSec13の集積の時期を詳細に解析したところ、COPII小胞集積に先んじてSar1が集積することを見出した。また、3次元構造を解析した結果、Sar1はCOPII小胞根元の膜収縮領域に限局して集積することを見出した。さらにこのSar1の集積がSec16の機能に依存することも明らかとなり、現在論文を作成中である。本研究では、輸送小胞の出芽領域が小胞体膜の高い曲率領域に形成される分子機構の解明を目指すとともに、その他の機能的なサブコンパートメントの形成への小胞体膜形態の関与を明らかにすることを目的に研究を進めている。27年度は、26年度に引き続き超高感度高速ライブイメージング顕微鏡を用いて輸送小胞の出芽領域形成の分子機構の解析をおこなった。輸送小胞形成開始をつかさどるSar1はSec12により活性化しCOPIIコートタンパク質の集積に先んじてERESに集積する。3次元構造を解析した結果、Sar1はCOPII輸送小胞の根元に限局して集積することが判明したが、その分子機構を解析するためにSar1の活性化型変異体を酵母細胞に導入しCOPIIコートタンパク質ならびに活性化型Sar1の3次元局在を解析した。その結果、活性化型Sar1は巨大なCOPIIコートタンパク質が集積する膜構造の形成を促し、かつその根元のみならず全体に局在したことからSar1の小胞の根元への限局した局在はSar1-GTPの加水分解によりもたらされることが明らかとなった。一方、小胞の融合に働くSec18の温度感受性株では膜から遊離した小胞が細胞質中に多数見られたため、COPII小胞は小胞体膜から遊離して細胞質中を漂い、ゴルジ体へ輸送されるモデルが考えられていた。そこでsec18温度感受性株におけるCOPIIコートタンパク質の細胞内局在を解析したところ、制限温度下でもCOPIIコートタンパク質は安定して小胞体膜上に局在することが明らかとなった。この結果はCOPII小胞が細胞質中に遊離する効率は非常に少ないことを示唆する結果であった。当初予定していたSec16温度感受性株を用いたCOPII出芽領域形成と膜構造の解析を早期に終了させたため、Sar1活性とCOPII出芽領域の膜構造の解析をおこなうことができた。さらにとCOPII輸送小胞の局在とSar1活性に着目してSar1のCOPII小胞の根元に限局した集積がSar1の活性化不活性化に伴う膜局在機構に関連することが判明した。さらにsec18温度感受性株におけるCOPIIコートタンパク質の細胞内局在を解析したところ、制限温度下でもCOPIIコートタンパク質は安定して小胞体膜上に局在することを明らかにすることができ、当初の研究計画とは異なるが順調に研究を進められている。真核生物の小胞体で新たに合成されたタンパク質は、積荷として輸送小胞(COPII小胞)によりその出芽領域(ERES)からゴルジ体へと運ばれる。小胞体は、連続した膜構造を持つにもかかわらず、ERESのように機能的に独立したサブコンパートメントに分かれている。本研究では、連続した小胞体膜上にどのようにERESが形成されるのか、その分子機構の解明を目指して研究を進めた。ERESでのCOPII小胞形成には膜局率を制御する機能を持つSar1の活性化が必要である。

Sar1は小胞体膜に広く分布することが示されてきたが、通常の光学顕微鏡では解像度が低く、Sar1の詳細な局在は不明であった。本研究では、従来の光学顕微鏡を超える画像取得速度と解像度をもつ顕微鏡SCLIMを用い、生細胞内のSar1の2次元、3次元の詳細な局在を解析した。小胞体膜上でのSar1局在を2次元タイムラプスにより解析した結果、Sar1が他の小胞体膜上よりもERESにより集積していることを明らかにした。次に高解像度3次元局在解析を行った結果、Sar1はCOPII小胞の膜の端の小胞体膜とつながっている領域に限局して局在し、それ以外のCOPII小胞の膜には局在しないことが判明した。Sar1は、GTPと結合した活性化型で小胞体膜へ結合し、GTPがGDPに加水分解された不活性化型では小胞体膜から遊離する。そこでSar1の活性化型変異体を酵母細胞に導入し活性化型Sar1の3次元局在を解析した結果、活性化型Sar1が巨大なCOPIIコートタンパク質が集積する膜構造を形成させ、その膜全体に局在することが明らかになった。一方ERESでSar1の不活性化を抑制するSec16の機能を阻害するとERESでのSar1の集積は見られなくなったことから、Sar1の限局した局在がSar1自身の活性化・不活性化サイクルにより制御されることが明らかとなった。小胞体で合成されたタンパク質は、積荷としてCOPII小胞により小胞体の出芽領域(ERES)からゴルジ体へと運ばれます。全ての真核生物で共通するこの機構を理解するために、本研究では、ERES形成の分子機構について研究を進めました。従来の光学顕微鏡を超える速度と解像度をもつ顕微鏡SCLIMにより、COPII小胞形成を司る膜局率を制御する分子、Sar1はERESに集積することが明らかになりました。そこではSar1はCOPII小胞の膜の端の小胞体膜とつながっている領域に限局して局在することも判明しました。さらにこのSar1の局在がSar1自身の活性化・不活性化サイクルにより制御されることも明らかにしました。当初の目的ではCOPII輸送小胞形成を開始させる低分子量GTPase、Sar1の活性化因子であるSec12の温度感受性株を用いて、制限温度下でSec12の機能を阻害した後に許容温度下に戻してSec12の機能を回復させて、一旦消失した輸送小胞出芽領域がどのように新規形成されるかを解析する予定であったが、COPII輸送小胞が繰り返し輸送小胞出芽領域に形成されることが判明したため、2次元タイムラプス観察での解析を主として行った。そしてSar1がCOPII小胞集積に先んじて輸送小胞出芽領域に集積して輸送小胞出芽領域が形成されることが明らかになった。しかしながら、完全に消失した輸送小胞出芽領域に新たにCOPII小胞が形成される機構も解析する必要があるため、温度感受性株を利用した解析も27年度に行う。一方で、27年度で予定していたSec16温度感受性株を用いたCOPII出芽領域形成の解析は本年度ですでに終了し、Sar1の集積がSec16の機能に依存することを明らかにした。なお、高い膜曲率に依存して局在するレティキュロンタンパク質と板状膜構造に依存して局在するトランスロコンタンパク質、COPII小胞コートタンパク質などを用いた多色観察は27年度におこなう予定である。