hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
宇宙初期密度揺らぎの再構築による精密宇宙論の展開

2017年度は宇宙の密度揺らぎの初期パワースペクトルの再構築を行った。宇宙マイクロ波背景輻射温度揺らぎ観測衛星WMAPのデータを用いた我々の先行研究において、初期揺らぎパワースペクトルの多重極ell=120付近に、べき型のスペクトルから有意に外れた特徴的な振動の存在が指摘されている。揺らぎの起源として有力な候補であるインフレーションを考えると、シンプルなインフレーションモデルではこのような振動現れないと予想されるため、このようなパワースペクトルの詳細な解析はインフレーションモデルへの制限として有益なものである。本研究では、新しく公開された観測衛星PLANCKのデータを用いて解析を行った。WMAPとは独立な観測衛星のデータを用いることで、人工的なノイズ起源である可能性を排除するとともに、WMAP衛星では得られなかった詳細な偏光揺らぎのデータを用いることで、独立な検証を行うことができる。マルコフ連鎖モンテカルロ法を用いた詳細な解析により、以下のことを明らかにした。1.WMAPのデータ中に発見した特徴的な振動をPlanckのデータにおいても同じスケールに存在すること。2.温度揺らぎのデータだけでなく、偏光揺らぎのデータにも同じスケールに同じ周期の振動があることを確認した。ただし、偏光揺らぎのデータは温度揺らぎのデータから示唆される振幅よりも小さな振幅を示唆している。3.WMAPの解析時には、この振動を考慮することにより他の宇宙論パラメタの推定値が大きく変わることがあったが、PLANCKのデータではより小スケール側のデータで宇宙論パラメタが決定されているため、大きく推定値が変わることはないことが分かった。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。ビッグバンの名残りである宇宙マイクロ波背景輻射(CMB)の温度および偏光ゆらぎの詳細な観測によって、宇宙の構成要素と存在量、宇宙年齢などが明らかになった。解析では温度揺らぎのパワースペクトルなどの統計量から宇宙論モデルを検定するのが主要な手法である。しかしながら、統計量の推定には宇宙が一つしか存在しないことに由来する原理的な誤差(コスミックバリアンスと呼ばれる)が必ず付随し、この誤差が宇宙モデルの決定精度をリミットしている。本研究の目的は統計の推定に付随する誤差を越えた精密宇宙論を開拓することである。そのためにインフレーション期に生成されたとされる宇宙初期密度揺らぎを宇宙マイクロ波背景輻射揺らぎおよび遠方銀河団の散乱による偏光の情報を用いて直接推定および再構築を行い、揺らぎの分散といった統計量だけでなく、揺らぎそのものが時間発展していく様子を追うことで、宇宙モデルの決定を行うことを目指す。銀河団に存在する自由電子が宇宙マイクロ波背景放射(CMB)を散乱すると偏光が生じる。この偏光は、銀河団からみたCMBの四重極分布によって決まる。従ってこの偏光は、宇宙の離れた場所での局所的なCMB揺らぎを再構築する手段を与えてくれる。本研究ではこの偏光から初期密度揺らぎのフーリエモードを構築することを試みた。遠方銀河団の偏光と、我々の観測できるCMBの偏光揺らぎの情報を用いることで、我々の位置から観測すべき温度揺らぎの四重極と八重極が再構築できることが分かった。これはWMAPやPLANCK衛星の観測で報告されている大角度スケールでの温度揺らぎの異常(小さな四重極揺らぎや揺らぎの整列)が宇宙論起源なのかどうかについての新しい検証方法となる点で重要な結果である。研究計画に記した密度揺らぎの再構築の方法として、銀河団を用いる方法については論文を一遍発表することができた。また、PLANCK衛星のデータからパワー・スペクトルを再構築する研究についても、解析は進んでおり、29年度には学術論文として発表できる予定である。研究計画にしたがって、宇宙初期密度揺らぎのパワー・スペクトルをスパースモデリングの手法を用いて再構築する研究を進める。

また、パワースペクトルを用いることなく宇宙論パラメータを推定する手法についての定式化を進めている。この定式化を29年度中にまとめられるよう引き続き進めてゆく。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
被虐待児の箱庭技法、コラージュ技法の臨床的特徴

本研究は、児童養護施設入所児を対象に、箱庭技法、コラージュ技法を用いて集計調査を行った。具体的方法として、120名の箱庭作品、コラージュ作品を収集し、内容分析(箱庭作品、コラージュ作品の表現特徴)、印象評定分析(表現された作品の印象)を行い、年齢(小学生、中学生、高校生)、入所年齢(乳幼児期、児童期、思春期)、在園年数(03年、47年、8年以上)、入所理由(直接的虐待、間接的虐待)、箱庭体験(0回、1から5回、6回以上)、コラージュ体験(0回、1から5回、6回以上)ごとに比較検討しその特徴を明らかにした。また、児童養護施設における箱庭療法、コラージュ療法の意義についても考察した。近年、児童養護施設において、虐待を理由に入所するケースの割合が増加する傾向にあり、被虐待児への心理的支援の重要性が指摘されている。その中で、被虐待児に対して、2000年より箱庭療法が導入され、被虐待児に対する適切な心理的支援が試みられている。森谷(1988)は、無口で話も十分にできず、また絵なども苦手で自己表現ができない人たちや箱庭の設備もないような環境でも適用できる方法として、コラージュ慮法を提案した。この方法は、雑誌やパンフレットなどを切り抜いて台紙に貼るだけの簡単な方法である。とくに、被虐待児は自分の心の中に刻み込まれた記憶をうまく表現することができないことが多いとされ、箱庭療法やコラージュ療法の導入は、虐待された子どもの自己表現を助け、よりよい生活を送るための一助になると思われる。すなわち、箱庭療法やコラージュ療法は、被虐待児の内面の理解に役立ち、心理的支援にも影響を与えると思われる。本研究は、児童養護施設での箱庭技法、コラージュ技法を用いた調査研究を基礎としている。対象は、児童養護施設に入所中の被虐待児150名を予定している。具体的には、150名一人一人の箱庭作品、コラージュ作品を収集し、虐待タイプ(身体的虐待、ネグレクトなど)、形態タイプ(入所年齢、在園年数など)による箱庭表現、コラージュ表現の臨床的特徴を明らかにする予定である。また、被虐待児の箱庭作品、コラージュ作品の特徴から被虐待児への箱庭療法、コラージュ療法の有効性についても検討する予定である。以上のように、本研究の目的は、被虐待児の箱庭作品、コラージュ作品による臨床的特徴を明らかにし、箱庭技法やコラージュ技法が児童養護施設において治療的効果があることや心の傷をいやし、心の成長を促進させる予防的意義もあることを明らかにしていくことである。対象は、児童養護施設に入所中の被虐待児120名を予定している。具体的には、120名一人一人の箱庭作品、コラージュ作品を収集し、虐待タイプ(身体的虐待、ネグレクトなど)、形態タイプ(入所年齢、在園年数など)による箱庭表現、コラージュ表現の臨床的特徴を明らかにする予定である。近年、児童養護施設において虐待を理由に入所するケースの割合が増加する傾向にあり、被虐待児への心理的支援の重要性が指摘されている。

その中で、被虐待児童に対して2000年より箱庭療法が導入され被虐待児に対する適切な心理的支援が試みられている。森谷(1988)は、無口で話も十分にできない、また、絵なども苦手で、箱庭の設備もないような環境でも適用できる方法としてコラージュ療法を提案した。この方法は、雑誌やパンフレットなどを切り抜いて台紙に貼るだけの簡単な方法である。とくに、被虐待児は自分の心の中に刻まれた記憶をうまく表現することができないことが多いとされ、箱庭療法やコラージュ療法の導入は、虐待された子どもの自己表現を助け、よりよい生活を送るための一助となると思われる。すなわち、箱庭療法やコラージュ療法は、被虐待児の内面の理解に役立ち、心理的支援にも影響を与えると思われる。本研究は、児童養護施設での箱庭技法、コラージュ技法を用いた調査研究を基礎としている。対象は、児童養護施設に入所中の被虐待児150名を予定している。具体的には、150名一人一人の箱庭作品、コラージュ作品を収集し、虐待タイプ(身体的虐待、ネグレクトなど)、形態タイプ(入所年齢、入所期間など)による箱庭表現、コラージュ表現の臨床的特徴を明らかにする予定である。また、被虐待児の箱庭作品、コラージュ作品の特徴から被虐待児への箱庭療法、コラージュ療法の有効性について検証する予定である。以上のように、本研究の目的は、被虐待児の箱庭作品、コラージュ作品による臨床的特徴を明らかにし、箱庭技法やコラージュ技法が児童養護施設において治療的効果があることや心の傷をいやし心の成長を促進させる予防的意義もあることを明らかにしていくことである。現在までの研究経過として、23年度はA・B・C県内にある児童養護施設入所児童生徒の100名の箱庭作品、コラージュ作品を収集したが、今年度は25名の児童生徒の箱庭作品、コラージュ作の収集を行った。さらに、今年度は、作品収集とともに、児童生徒の入所に至るまでの経過の確認を職員の理解と協力を得て調査した。実施にあたっては、児童養護施設長に研究目的などを説明する文章を提示し研究への協力を依頼し了解を得た。さらに実施する際は、子どもたちに事前に説明し協力をお願いした。また、各養護施設において、、心理担当者、施設関係者に事前に箱庭療法、コラージュ療法について説明を行い理解を得るようにした。子どもたちとは、事前に触れ合う時間をとり、コミュニケーションを深める意味からもコラージュ制作から実施した。以上のように今年度は、作品の収集と、入所経路について具体的に確認する時間を多く取った。そのため、関係者への理解を得るための時間も必要であった。そういう中、作品の収集と被虐待児の入所経路を確認する作業ができたことは研究が順調に進展しているととらえられる。現在までの研究経過として、A・B・C県内にある児童養護施設入所児童生徒100名の箱庭作品、コラージュ作品を収集した。実施に当たっては、児童養護施設長に研究目的などを説明する文章を提示し研究への協力を依頼し了解を得た。さらに実施する際は、子ども達に事前に説明し行い協力をお願いした。また、各養護施設において、心理担当者、施設関係者に事前に箱庭療法、コラージュ療法について説明を行い理解を得た。子ども達とは、事前にふれあう時間をとり、コミュニケーションを深める意味からもコラージュ制作から実施した。以上のように、研究を推進するためには関係者への理解を得るために時間を要した。そういう中、100名の作品について収集できたことは研究が順調に進展しているととらえられる。
保育環境としての保育士の活動とストレス状態の分析

保育者をはじめとする対人援助職はストレスが多く精神的健康度に影響を及ぼすと考えられるが、その一方で自分がどれだけ被援助者の役にたっているかについて振り返ることも多く、その際に自分ができていると思えるか、自分ができていないと思うかは、その精神的健康度に大きく影響すると考えられる。そこで、保育者をはじめとする対人援助職の自己効力感が、そのストレスや精神的健康度にどのような影響を及ぼすかを質問紙調査とインタビュー調査をもとに明らかにした。調査の対象については保育者を中心に分析することを目的としたが、あわせて学校の教員や障害者施設の介護職員などの他の対人援助職についても調査をし、職種間の結果を比較することで保育者の特徴を考察した。調査の結果、保育者のストレスは、他の対人援助職と比べると、職場の物的環境によるストレスは小さいものの、職場内での対人関係によるストレスが高いという保育者特有の特徴があることが示された。仕事のコントロール度も、他の対人援助職に比べて、保育者は最も低く、このことも保育者のストレスの一つの特徴といえる。また、自己効力感と精神的健康度の関係性についても、保育者の結果は教員や介護職員の結果とは異なることが示された。すなわち、教員や介護職員は自己効力感が高いものほど精神的健康度が高いという結果であったが、保育者については逆に、自己効力感が高いもののほうが精神的健康堂が低いという結果が示された。質問紙調査等によるデータ収集はやや進んだものの、生理的指標に関するデータ収集等は分析できるほどに進んでいない。その理由は、昨年度と同様、研究者自身の業務上の時間配分の問題で、研究活動以外の大学運営業務に大きく時間を取られ、研究活動に十分な時間をとることができなかったことにある。質問紙調査については、うまく研究協力者との協力関係がとれたことで進んだこともあるため、研究協力者との協力関係をうまくとっていきたい。研究期間の1年延長を認めていただいたので、研究協力者の協力を得ることで、少しでもデータ収集を進めていきたい。本研究の目的は、保育士の抱えるストレスを、行動的指標、心理的指標、生理学的指標などさまざまな側面から分析することである。そのために1年目は、試行的に数ヶ所の保育所を対象として、保育中の保育士の行動観察や唾液アミラーゼ測定などを行い、ストレス測定の方法を試行錯誤しながら確定する予定であった。また、あわせて、そこで得られたデータをもとに、保育士の業務役割によるストレスの違いや、保育士の経験年数による違いについて考察する予定であった。ただ実際には、行動観察や唾液アミラーゼ測定を行う前の予備段階として、どの時間帯に保育士がどの程度ストレスを感じているかを大まかに把握する必要性があり、保育士を対象とした質問紙調査から始めることとした。具体的には、一日の生活の主な活動内容として24項目(業務に関するものと私生活に関するものの両方を含む)を設定し、それぞれの活動時間帯に感じているストレスを100点満点で評価してもらった。その結果、最もストレス得点が高かったのは記録等の作成時であり、ついで園内での会議時であった。保護者との会話時も高く、子どもと関わっているときのような直接的な保育活動中よりも、保育に付随する活動中のほうがストレスを感じていることが示された。子どもと関わる時間として最もストレスが高いのは長時間保育時であり、ついで午前の設定保育時、園児の昼食前、園児の昼食後が高かった。仕事が終わった後の私生活の場面でのストレス得点は、家事時以外では低く、今回調査した保育士は、仕事のストレスがその後まで引きずっていることは少ないことが示唆される。保育士のストレスには個人差も大きくみられ、保育士の属性による違いも幾つかみられた。若い保育士は年配の保育士に比べて保護者との会話時のストレスが高く、低年齢児担当保育士は高年齢児担当保育士よりも昼食時のストレスが高かった。当初の予定では、1年目の段階で、保育中の保育士の行動観察や唾液アミラーゼ測定などをある程度行う予定であったが、実際は、これらのデータをきちんと分析できるレベルまでには至らなかった。一つの理由は、研究実績の概要にも記載したとおり、行動観察や唾液アミラーゼ測定の前段階として、一日の流れの中でのストレス変化を保育士の意識レベルででも把握しておくべきであると考え、まずはそちらの調査研究を先に実施したためである。もう一つの理由は、当初協力していただくことを予定していた保育園との調整がうまくできず、別の保育園に変更して依頼をすることになり、そのための保育園側との手続きの打ち合わせなどに時間を要したためである。2年目となる今年度は、1年目のアンケート調査など予備的調査をもとに、本格的に個々の保育士からのストレスデータの収集を行う予定であった。すなわち、データの収集のために、研究者が保育現場に足を運び、保育士の一日の行動を観察するとともに、心理状態を把握するためのインタビューをし、生理的データを測定するという手続きを、繰り返し実施する予定であった。データをとる場面としては、原則として、出勤時、午前の設定保育時、園児の昼食時、園児の午睡時、延長保育時、退勤時という1日の生活の流れにそってデータをとるとともに、予備調査の結果とくにストレスが高いと想定される記録作成や園内での会議が行われた後などにもデータを取る予定であった。

しかし、研究者自身の業務上の時間配分の問題で研究活動のための時間を十分に確保することができず、今年度には本格的なデータ収集を行うことができなかった。研究協力者と時間を合わせながら研究者自身が直接的にデータをとることを想定して計画していたが、実際に時間の調整が難しく、データ収集がうまくいかなかったこともあるため、今後は、研究者自身が立ち会っていない状態でも、研究協力者が自発的にデータを収集できるようなデータ収集の方法を工夫しながら、効率的にデータ収集を進めていきたい。年度当初の予定では、今年度には本格的なデータ収集を行い分析を行う予定であったが、まだ本格的なデータ収集には取り組めていない。理由は、研究者自身の業務上の時間配分の問題で、研究活動以外の大学運営業務に予定以上に時間を取られ、研究活動に十分な時間をとることができなかったことである。研究協力者と時間を合わせながらデータをとることを想定して計画していたが、実際に時間の調整が難しく、データ収集がうまくいかなかった。今後は、状況によっては研究協力者が自発的にデータを収集できるような工夫もとりながら、研究を進めていきたい。保育者をはじめとする対人援助職はストレスが多く精神的健康度に影響を及ぼすと考えられるが、その一方で自分がどれだけ被援助者の役にたっているかについて振り返ることも多く、その際に自分ができていると思えるか、自分ができていないと思うかは、その精神的健康度に大きく影響すると考えられる。そこで、保育者をはじめとする対人援助職の自己効力感が、そのストレスや精神的健康度にどのような影響を及ぼすかを質問紙調査とインタビュー調査をもとに明らかにした。調査の対象については保育者を中心に分析することを目的としたが、あわせて学校の教員や障害者施設の介護職員などの他の対人援助職についても調査をし、職種間の結果を比較することで保育者の特徴を考察した。調査の結果、保育者のストレスは、他の対人援助職と比べると、職場の物的環境によるストレスは小さいものの、職場内での対人関係によるストレスが高いという保育者特有の特徴があることが示された。仕事のコントロール度も、他の対人援助職に比べて、保育者は最も低く、このことも保育者のストレスの一つの特徴といえる。また、自己効力感と精神的健康度の関係性についても、保育者の結果は教員や介護職員の結果とは異なることが示された。すなわち、教員や介護職員は自己効力感が高いものほど精神的健康度が高いという結果であったが、保育者については逆に、自己効力感が高いもののほうが精神的健康堂が低いという結果が示された。質問紙調査等によるデータ収集はやや進んだものの、生理的指標に関するデータ収集等は分析できるほどに進んでいない。その理由は、昨年度と同様、研究者自身の業務上の時間配分の問題で、研究活動以外の大学運営業務に大きく時間を取られ、研究活動に十分な時間をとることができなかったことにある。質問紙調査については、うまく研究協力者との協力関係がとれたことで進んだこともあるため、研究協力者との協力関係をうまくとっていきたい。現在、質問紙調査の結果も参考にしながら、1年目の予定であった試行的なデータ測定を行っているところである。当初の予定では、2年目は、4月から3月までの1年間のデータの変化を縦断的に分析する予定であった。
誘導熱プラズマ発生装置による高気圧遮断器消弧媒体プラズマの過渡特性診断

平成13年度は以下のような実験検討を行った。(1)消弧媒体誘導熱プラズマにおける多波長同時スペクトル過渡観測平成12年度に設計作成した「多波長同時スペクトル観測装置」を用いて,異なる3波長のスペクトルを同時に時系列で測定し,同種粒子からの三つの励起粒子密度の過渡変化を測定した。具体的には誘導熱プラズマをまず安定維持し,コイル電流を意図的にAM変調して,プラズマを過渡状態にした。この際のプラズマからのArスペクトル放射強度の時間変化を測定した。混合ガスとして,消弧媒体SF_6とN2とを対象とした。この測定により,ガスを混合させた場合のプラズマの変動を明らかにできた。(2)反応論的非平衡プラズマの解析前年度から開発した一次元反応論的非平衡モデルを用いて,SF_6およびN_2誘導熱プラズマのコイル電流パルス変調時における過渡変化を計算した。この計算においては,これまでの局所熱平衡計算とは異なり,数十にわたる反応の速度を考慮している点である。この計算の結果,これまでの局所熱平衡モデルによる計算結果に比較して,急激な過渡状態においては分子形成が遅れを生じることが判明した。その遅れ時間はSF6の場合にはS2分子の形成が,N2プラズマの場合にはN2分子形成により平衡密度に達するためには数100micro sec程度必要であることがわかった。(3)実測と解析結果との比較測定したデータと上記構築したモデルとの比較を行い,非平衡モデルの妥当性を検証し,ほぼ実験データを再現できることを示せた。平成12年度は以下のような実験検討を行った。(1)消弧媒体プラズマの安定点弧維持条件の把握消弧媒体は基本的にプラズマを消滅させる能力の大きいガス特性を持っている。そのため,100%消弧媒体ガスで誘導熱プラズマを点弧することは極めて難しい。そこでまず,現有プラズマトーチを用いて,大気圧30kW誘導Arプラズマを定常維持しておき,そこに消弧媒体を次第に流し入れてプラズマ定常安定維持できる消弧媒体流入量条件を見いだす実験を行った。ガス種としてはSF_6,N_2のほか,Air(空気遮断器消弧媒体),H_2(油遮断器消弧媒体),CO_2(解離性ガス←遮断特性解明)を対象とした。その結果,SF6の場合,混合割合が3%を超えるとプラズマの安定維持が難しくなることを見出した。対象とする全てのガス種の熱力学・輸送特性を計算によって求め,基礎データを蓄積できた。(2)多波長同時スペクトル測定装置の設計開発上記(1)と同時進行で,分光器Jobin Yvon HR-320(現有)を用いた多波長同時スペクトル測定装置の設計開発を行った。これにより,相異なる三波長における線スペクトル放射強度の時間変化を同時に観測でき,温度の時間変化などを算出できるようになった。(3)一次元反応論的非平衡熱プラズマ解析プログラムの開発N2,SF_6プラズマを対象として,時間依存一次元反応論的非平衡モデルを構築した。このモデルではプラズマ内の多数の反応の反応速度を考慮して,反応論的な非平衡状態におけるプラズマの組成を計算できるようにしている。ここでは,時事刻々計算した非平衡組成から,熱力学・輸送特性を計算し直し,より実際に近いモデルが構築できている。
肺局所感染防御機構における肺サーファクタント蛋白質関与の分子生物学検討

特発性間質性肺炎(IPF)患者は,肺由来コレクチン(SP-A,SP-D)の血清濃度が高値であること,しばしば気道感染を契機に急激に増悪し死の転帰をとることから,SP-A,SP-Dの肺内外での病的変動が本疾患患者の病勢や予後を左右するとの仮説をたて,臨床病態,血清濃度および肺胞内濃度との関係を調べた。また,どのようなメカニズムによってコレクチンが,肺内炎症の拡大と消褪に関っているかを明らかにする目的で,細菌由来成分(LPS,PGN)と肺胞マクロファージ系細胞株(U937細胞)間の刺激応答系への作用をin vitro下に検討した。予後調査(3年間)の結果,呼吸不全の重症度に関らず,初診時の血清SP-A濃度および血清SP-D濃度は,生存例に比し死亡例において有意に高値であった。また,血清SP-AとSP-D濃度を上昇させる主原因が,基底膜の損傷に基づく「肺胞腔から血液への逸脱亢進」であることが動物実験の結果により示された。健康人に比し,IPF患者では肺胞腔内のSP-A,SP-D濃度が低下していること,とくに肺胞腔内のSP-A/リン脂質比が低い患者ほど予後不良であることも過去に報告済みである。以上をまとめて考察すると,SP-AとSP-Dが末梢気道・肺胞内で異常減少することがIPFの予後を悪化させている可能性が示唆される。in vitro実験では,SP-Aが,LPS,CD14の双方と結合能し,U937細胞での炎症性サイトカイン(TNFα)産生能を変調させること,その振る舞いがLPSの種類(rough/smooth)によって全く異なることを示し,SP-A機能の多様性を示唆する結果が得られた。また,SP-Aは黄色ブドウ球菌由来PGN刺激によるTNFα産生亢進を顕著に抑制した。以上の結果から,IPF患者においては、肺胞腔内SP-A異常減少が,気道感染を契機とする炎症拡大を容認し,急性増悪,死の転帰に至らしめることにつながると考えられた。肺サーファクタント蛋白質,SP-AとSP-Dは,C型コレクチン・サブグループに属し,特にSP-Aは補体C1qと構造上の相同性を有し,結合病原体をオプソニン化し,レセプターを介して肺胞マクロファージの貧食能を増強させる働きを有する。SP-AとSP-Dの一部は,肺局所から血液循環系へ移行し,特に間質性肺炎でその移行は顕著となること,それによってSP-AとSP-Dは肺胞内で減少することを明らかにした。この減少は結果的に本疾患の易感染性の一因になっていると推定される。また,慢性型特発性肺炎患者では,血中SP-D濃度が高い症例ほど,その後2-4年の経過において呼吸機能低下が顕著に現れる傾向があることを明らかにした。さらに,血中SP-A,SP-D濃度が共に高い症例ほど予後不良であること,死亡例の殆どがいわゆる「急性増悪」によることも明らかになった。急性増悪は慢性型特発性肺炎の予後を規定する最重要因子とされており,しばしばウイルス感染などの気道感染によって誘発される。

血中SP-A,SP-D濃度が共に高い症例では,肺胞内の濃度が減少しており,これが原因となり,コレクチン関与の肺局所感染防御機能が低下して感染と急性増悪を生じ,予後不良因子となっている可能性が示唆された。特発性間質性肺炎(IPF)患者は,肺由来コレクチン(SP-A,SP-D)の血清濃度が高値であること,しばしば気道感染を契機に急激に増悪し死の転帰をとることから,SP-A,SP-Dの肺内外での病的変動が本疾患患者の病勢や予後を左右するとの仮説をたて,臨床病態,血清濃度および肺胞内濃度との関係を調べた。また,どのようなメカニズムによってコレクチンが,肺内炎症の拡大と消褪に関っているかを明らかにする目的で,細菌由来成分(LPS,PGN)と肺胞マクロファージ系細胞株(U937細胞)間の刺激応答系への作用をin vitro下に検討した。予後調査(3年間)の結果,呼吸不全の重症度に関らず,初診時の血清SP-A濃度および血清SP-D濃度は,生存例に比し死亡例において有意に高値であった。また,血清SP-AとSP-D濃度を上昇させる主原因が,基底膜の損傷に基づく「肺胞腔から血液への逸脱亢進」であることが動物実験の結果により示された。健康人に比し,IPF患者では肺胞腔内のSP-A,SP-D濃度が低下していること,とくに肺胞腔内のSP-A/リン脂質比が低い患者ほど予後不良であることも過去に報告済みである。以上をまとめて考察すると,SP-AとSP-Dが末梢気道・肺胞内で異常減少することがIPFの予後を悪化させている可能性が示唆される。in vitro実験では,SP-Aが,LPS,CD14の双方と結合能し,U937細胞での炎症性サイトカイン(TNFα)産生能を変調させること,その振る舞いがLPSの種類(rough/smooth)によって全く異なることを示し,SP-A機能の多様性を示唆する結果が得られた。また,SP-Aは黄色ブドウ球菌由来PGN刺激によるTNFα産生亢進を顕著に抑制した。以上の結果から,IPF患者においては、肺胞腔内SP-A異常減少が,気道感染を契機とする炎症拡大を容認し,急性増悪,死の転帰に至らしめることにつながると考えられた。
携帯可能なマルチメディア画像診断装置の試作

本研究の目的は、(1)小型携帯可能な診断装置、(2)画像診断のためのマルチメディア・データベース構造の最適化、(3)診断支援技術の確立の3点である。小型携帯可能な診断装置は、パソコンを基に3.5インチ光磁気ディスク、SCSIインターフェースやネットワーク・インターフェースを接続し、全体で約3kgの画像表示装置を開発した。ソフトウエアは、3.5インチ光磁気ディスクから画像情報を読み出し、画面に表示するプログラムを開発した。次に、画像診断のためのマルチメディア・データベース構造は、画像情報のデータフォーマットを決定し、この情報をワークステーションのハードディスクに記録し数万件の画像データから表示したい画像を素早く検索するための方法を確立した。しかし、画像情報以外に動画や音声に関するデータベース構造の最適化は、さらに検討する必要があった。最後に、診断支援技術の確立であるが、過去の症例から類似の所見を有するものを探し出し、これらの症例を表示し、比較参照することにより診断支援を行った。また、類似画像をキーワードの検索のみで表示できるような画像のindexingを行い、ハイパーテキスト機能で現在普及しているHTML(Hyper Text Markup Language)を用いた、診断支援機能も検討した。1995年度から2年間に渡り行ってきた研究で、当初の目的はほぼ達成したが、今後、さらにマルチメディアデータベースの整備および診断支援の効率化が必要である。1.画像診断装置の開発:携帯型のパーソナルコンピュータを購入して、この装置を基に画像入力・画像表示のソフトウエアを開発した。画像入力装置としてX腺フィルムを読みとるフィルムスキャナーを使用し、画像を記録する媒体には、IS&C規格の130mmの光磁気ディスク・ドライブ装置を用いた。130mmの光磁気ディスクドライブは、重量があり携帯には問題があった。そのため、来年度に90mmの光磁気ディスク・ドライブ装置の検討をおこう予定である。2.画像データの作成:X線フィルムを現有の読み取り装置を用いて、デジタル画像データ(1k×850画素、12ビット)に変換し、光磁気ディスク装置に記録・蓄積し画像データベースを構築した。光磁気ディスクの枚数が90枚以上となり、画像の管理に問題点が認められ、次年度ではこの画像データベースの研究をさらに行う予定である。マルチメディア表示機能の開発:現在所持しているUNIXワークステーション上で、電子化した画像や診断知識などをマルチメディア機能を用いて表示・検索できるプロトタイプを作成した。これは、クライアントのパーソナルコンピュータから検索したいキーワードを入力すると、蓄積されている画像データベースや診断知識などから該当するデータを検索して、ワークステーションからパーソナルコンピュータへ情報を伝送し、表示する機能を持っている。4.画像検索時間の検討:本研究で利用されるキーワードからの検索技法は、本来並列処理が可能な計算機で高い能力を発揮するが、現状ではプログラム開発が不十分で実現しないため、検索・画像処理に時間が数秒から数十秒かかる。来年行う分散型検索の可能性を検討した。次に画像診断のためのマルチメディア・データベース構造は、画像情報のデータフォーマットを決定し、この情報をワークステーションのハードディスクに記録し数万件の画像データから表示したい画像を素早く検索するための方法を確立した。しかし、画像情報以外に動画や音声に関するデータベース構造の最適化は、不十分であった。1996年度は、読影診断を音声で記録できるような機能を盛り込んだ。音声をマイクで取り込み、画像と関連つけた。しかし、この音声の索引の作成や検索機能の開発は困難であり、研究が不十分であった。また、診断支援技術の確立として、過去の症例から類似の所見を有するものを探し出し、これらの症例を表示し、比較参照することにより診断支援機能以外に、類似画像をキーワードの検索のみで表示できるような画像のindexingを行い、ハイパーテキスト機能で現在普及しているHTML(Hyper Text Markup Language)を用いた、診断支援機能も開発した。
細胞の張力を制御するHippo-YAPシグナル伝達系の肝形成における役割の解明

肝臓は、内胚葉由来の前腸の特定領域に幹細胞である肝芽細胞が発生し、細胞増殖と分化を経て、一定サイズの三次元(3D)器官に成長する。国内外を通じて、肝サイズや3D構造を制御する分子機構の解明が重要課題となっている。我々は、これら問題を解決する目的で、小型魚類メダカを用いた大規模な肝形成不全変異体のスクリーニングを行った。その結果、“肝臓が小さな緋扇(hiohgi) "変異体や、“上皮を含む組織が扁平になるヒラメ(hirame) "変異体が単離された。これら変異体の解析から、肝サイズの制御にレチノイン酸シグナルが重要であること、転写共役因子YAPが細胞張力を介して3D器官形成に必須の役割を果たしていることが明らかになった。また、国外の研究グループは、マウス肝臓でYAPを過剰発現させたり、上流のHippoシグナルを破綻させると、肝細胞は増殖し、肝臓は肥大し、肝細胞がんが発症することを報告した。さらに、我々は、イヌ腎上皮細胞MDCKにYAPを過剰発現させると、隣接細胞に圧力が誘導され、YAP発現細胞が頂端面に押し出されることを見出した。マウス肝臓においては、YAP依存的に障害肝細胞が排除されることを見出した。すなわち、Hippo-YAPシグナルは、細胞増殖や細胞張力などの細胞応答を介して、肝臓のサイズや肝臓の品質を制御することが示唆された。そこで、我々はアクチン結合タンパク質であるActininの特性を有するFRETプローブ(mCherryークモ糸タンパク質ーEGFPを基本構造を含む)を利用することで、物理力の可視化を試みた。その結果、時間依存的にMDCK細胞2細胞間にFRETが誘導されることを見出した。排除される2細胞間に生じる圧力の可能性が示唆された。現在、この真偽を検討中である。YAP依存性の細胞排除現象をin vitroとin vivoで見出し、物理力が関与する実験系を確立したため。見出したin vitroとin vivo実験系を用いて、物理力の可視化を行う。肝臓は物質の代謝や解毒を担う生命維持に必須の器官である。肝臓の細胞はこうした生理機能上、常に様々なストレスにさらされている。ストレスは細胞の老化や損傷を誘導する。これら異常細胞は組織の機能不全や腫瘍形成の原因となるため、排除する必要がある。しかしながら、肝臓における異常細胞の排除機構については不明な点が多く残されている。近年、肝臓のサイズを制御するシグナルとしてHippo-YAPシグナル伝達経路が注目されている。本シグナルのノックアウトマウスやトランスジェニックマウスの解析によって、肝臓全体における転写共役因子YAPの活性化は肝肥大と肝がんを誘導することが示された。しかしながら、YAP活性化肝細胞の詳細な動態は不明な点が多い。我々は肝臓におけるYAP活性化細胞の動態を明らかにするため、マウス肝臓でモザイク解析を行った。その結果、1)アデノウイルスベクターを用いて肝臓内の約30%の肝細胞に活性型YAPを発現させると、肝臓は肥大し、活性型YAP発現肝細胞は増殖すること、2)一方、HTVi法を用いて活性型YAPを発現させた場合は、肝サイズは変化せず、活性型YAP発現肝細胞は、7日間で30%から3%まで減少すること、3)この肝細胞排除現象には獲得免疫を必要でないこと、4)YAP活性化肝細胞は、類洞へ細胞移動し、アポトーシスを起こした後、クッパー細胞によって貪食され、排除されること、5)アデノウイルスベクターとHTVi法の違いによる細胞応答の差は、肝障害の有無であること。6)HTVi法やエタノールによって、肝細胞と類洞内皮細胞の両者に傷害を与えた場合には細胞排除が誘導されること、が判明した。すなわち、Hippo-YAPシグナルは、肝臓のサイズ制御のみならず、肝臓の品質管理の制御にも関与することを示唆する。本研究成果はNature Communications誌に掲載された。注目している転写共役因子YAPが細胞増殖を介して肝臓のサイズを制御することは知られていた。本研究成果によって、YAPの新規機能を見出し、英文原著論文に掲載することに成功したため。また、物理的力である圧力の可視化に成功したため。

すなわち、Hippo-YAPシグナルは、細胞増殖や細胞張力などの細胞応答を介して、肝臓のサイズや肝臓の品質を制御することが示唆された。そこで、我々はアクチン結合タンパク質であるActininの特性を有するFRETプローブ(mCherryークモ糸タンパク質ーEGFPを基本構造を含む)を利用することで、物理力の可視化を試みた。その結果、時間依存的にMDCK細胞2細胞間にFRETが誘導されることを見出した。排除される2細胞間に生じる圧力の可能性が示唆された。現在、この真偽を検討中である。YAP依存性の細胞排除現象をin vitroとin vivoで見出し、物理力が関与する実験系を確立したため。新たに見出したYAPの新規機能を、FRETプローブを用いて、物理的力の観点から解析する。興味深い生命現象を物理的に説明する努力をする。見出したin vitroとin vivo実験系を用いて、物理力の可視化を行う。
アトピ-性皮膚炎発症におけるFcεレセプタ-陽性リンパ球の免疫学的役割

アトピ-性皮膚炎(AD)患者,湿疹(ED)患者,および健常人の末梢血よりFicoll比重遠沈法でリンパ球を採取し,interleukin(IL)ー2,ILー4,phytohemagglutinin(PHA)と培養し,さらにこれらにprostaglandin E_2(PGE_2),recombinant interferon(rIFN)ーα,rIFNーγを単独あるいは組み合わせて培養した後,培養細胞を抗FcεRII抗体(H107)と抗T、B細胞抗体で二重染色を行い,Flowcytometryを用いて解析した.ILー4添加によりAD、ED、健常人のいずれも無添加群に比して有意に強くFcεRII^+細胞が誘導された.FcεRII^+B細胞の特異的誘導率は,AD重症群では他群に比べて有意に高かった.ILー4、PHAは,いずれの群にもFcεRII^+細胞(Tε細胞)を誘導したが,特異的誘導率は各群で差がなかった.ILー2単独ではT細胞上へのFcεRII発現は認められなかったが,PHAで刺激後にILー2を添加すると,PHA単独群に比し有意に高値のTε細胞が誘導された.Tε細胞のサブセットについては,いずれの群においてもCD4^+Tε細胞とCD8^+Tε細胞の両方が出現したが,AD患者では他群に比べてCD8^+Tε細胞の出現が有意に高く認められた.ILー4と同時にPGE_2、rINFーα、rIFNーγを添加したところ,rIFNーγのみがAD患者および非AD患者群においてTε細胞を含むFcεRII^+細胞の誘導を抑制した.以上の結果から,FcεRII^+リンパ球はPHAなどのマイトゲンやインタ-ロイキン,特にILー4により誘導されることがわかった.Tε細胞はin vitroにおいては,AD患者のみならず健常人においてもPHA、ILー4により誘導された.しかし,Tε細胞はED,健常人の末梢血中,またED皮疹部にはほとんど出現していない.このことからAD患者ではin vitroでTε細胞が出現しやすい状態にあると考えられた.AD患者ではCD8^+Tε細胞が有意に誘導される傾向にあったことは,ADの病態にこの細胞群が何らかの役割を果たしていると考えられた.アトピ-性皮膚炎(AD)患者,湿疹(ED)患者,および健常人の末梢血よりFicoll比重遠沈法でリンパ球を採取し,interleukin(IL)ー2,ILー4,phytohemagglutinin(PHA)と培養し,さらにこれらにprostaglandin E_2(PGE_2),recombinant interferon(rIFN)ーα,rIFNーγを単独あるいは組み合わせて培養した後,培養細胞を抗FcεRII抗体(H107)と抗T、B細胞抗体で二重染色を行い,Flowcytometryを用いて解析した.ILー4添加によりAD、ED、健常人のいずれも無添加群に比して有意に強くFcεRII^+細胞が誘導された.FcεRII^+B細胞の特異的誘導率は,AD重症群では他群に比べて有意に高かった.ILー4、PHAは,いずれの群にもFcεRII^+細胞(Tε細胞)を誘導したが,特異的誘導率は各群で差がなかった.ILー2単独ではT細胞上へのFcεRII発現は認められなかったが,PHAで刺激後にILー2を添加すると,PHA単独群に比し有意に高値のTε細胞が誘導された.Tε細胞のサブセットについては,いずれの群においてもCD4^+Tε細胞とCD8^+Tε細胞の両方が出現したが,AD患者では他群に比べてCD8^+Tε細胞の出現が有意に高く認められた.ILー4と同時にPGE_2、rINFーα、rIFNーγを添加したところ,rIFNーγのみがAD患者および非AD患者群においてTε細胞を含むFcεRII^+細胞の誘導を抑制した.以上の結果から,FcεRII^+リンパ球はPHAなどのマイトゲンやインタ-ロイキン,特にILー4により誘導されることがわかった.Tε細胞はin vitroにおいては,AD患者のみならず健常人においてもPHA、ILー4により誘導された.しかし,Tε細胞はED,健常人の末梢血中,またED皮疹部にはほとんど出現していない.このことからAD患者ではin vitroでTε細胞が出現しやすい状態にあると考えられた.AD患者ではCD8^+Tε細胞が有意に誘導される傾向にあったことは,ADの病態にこの細胞群が何らかの役割を果たしていると考えられた.
習熟度別編成と英語力向上とに係る力動的関係について

平成20年1月の答申で,確かな学力を確立するために学習意欲や学習習慣を含めた取組みを行う必要性について言及された。また,教育現場では教育実践を科学的なデータに基づいて行う時代となっている。本研究では学力向上に関与する要因の関係を解明するために,授業,成功経験,自信,習慣,成績,家庭学習等について高校2年生に調査した。4因子18尺度((1)生徒一体の授業因子:生徒への配慮,習熟度別への満足,活躍の場の提供,授業の分かり易さ,学力の向上感,(2)学習への意欲因子:授業への積極性,授業への無気力,英語学習への無気力,努力による成功経験,努力による成功予測,(3)学習への自信因子:授業への学力自信,英語学習習慣力への自信,自己抑制力への自信,英語の才能への自信,(4)生徒乖離の授業因子:生徒疎外,不満授業の不成立,外的帰属)が構成された(α係数:0.70.9)。その尺度と成績の伸び,家庭学習等との関係が重回帰,正準相関等で分析され,次のような傾向が見られた。第1に,英語成績の伸びは,授業が生徒に疎外感を感じさせず授業に自信が持てる難易度であり,発展クラス等でない不満があり授業は少し受けたくないが,積極的な授業態度であることと関係があった。第2に,授業への積極性は,授業が適切に行われて分かり易く学力が身に付くと認識されているが,自分には英語の才能はないと思い家庭学習が習慣化していることと関係があった。第3に,家庭学習は,普段と試験時では質的な差があり,普段は授業への満足度や授業への積極性と関係しているが,試験時は自己抑制力への自信と関係しマナー等の評価と関係があった。第4に,過去に努力して成功した学習経験は,授業等に肯定的評価を生み,学習意欲・態度を維持・向上させる傾向があった。他方,努力をすれば成功すると予測したり英語の才能に自信があったりすることは必ずしも学力向上に繋がらないことがわかった。
細胞外環境による前立腺・膀胱の発生や形態形成の制御機構

組織発生時における形態形成は細胞同士であったり、細胞と細胞外マトリックス(ECM)との相互作用によって制御されている。テネイシンC (TN-C)は主に間質細胞が産生するECM分子の1つであり、本研究課題ではTN-C欠損マウス泌尿生殖洞間充織細胞(TN-C KOマウスUGM)における遺伝子発現プロファイルを検討した。その結果、TN-C KOマウスUGMではthymosinβ10の他、chemotaxis, cell-matrix adhesion, response to wounding, collagen fibril organizationに属する遺伝子の発現が減少もくしは消失していることを見出し、間質由来TN-CシグナルもしくはTN-C関連シグナルが前立腺の発生や形態形成において重要な役割を担っている可能性を示した。前立腺は男性ホルモン(アンドロゲン)依存性の臓器であり、その発生・分化・成長にはアンドロゲンが必要不可欠である。そこで、3週令のテネイシンC(TN-C)ノックアウト(KO)マウス(♂)もしくはwild type(WT)マウス(♂)に3mg/Kgジヒドロテストステロン(DHT)を皮下注射し、血中アンドロゲン濃度を高めたときの変化を病理組織学的に検討した。【検討1】DHT投与から6, 12, 24時間後にマウスを屠殺し、体重および泌尿生殖器(前立腺、膀胱、尿道)の重量を測定したが、明らかな差は観察されなかった。【検討2】E-カドヘリンの免疫染色により、上皮細胞における二核細胞の出現率を検討したが、DHT投与により二核細胞の出現率に有意な差は認めなかった。以上の結果から、TN-C KOマウス前立腺における二核細胞の出現は、前立腺におけるアンドロゲン受容体シグナルの活性化の有無とは関係ないことが判明した。さらに、次年度に予定している胎生期間充織細胞を用いた網羅的遺伝子発現解析に対する予備検討として、TN-C KOマウスおよびWTマウスの胎生期泌尿生殖洞(E15E17)を取り出し、トリプシン処理および実体顕微鏡下での解剖にて上皮と間充織細胞を選別し、当科のプロトコールに従って初代培養できることを確認した。thymosinβ10は癌遺伝子Rasを阻害し、細胞分裂や細胞増殖,血管新生を抑制する。さらに、反接着作用を有し、細胞をアポトーシスへと誘導する働きが報告されている。これまでに我々が報告した、TN-C KOマウス前立腺上皮細胞に出現する二核細胞は、正常なサイトカイネーシス(細胞質分裂)が起こらないことに起因すると考えられる。つまり、TN-Cの遺伝子欠損により、反接着作用を有するthymosinβ10発現が減少し、正常なサイトカイネーシスが起こらないことで二核細胞の出現に至る可能性が示唆された。本年度は、テネイシンC (TN-C)ノックアウト(KO)マウス膀胱を病理組織学的に解析し、膀胱上皮細胞の増殖や分化、形態形成に対するTN-Cの役割を検討した。【検討1】生後4週齢から4週間毎にTN-C KOマウスを屠殺し、膀胱重量の測定や組織型を病理組織学的に評価した。その結果、TN-C KOマウス膀胱重量はwild type (WT)マウス膀胱重量と比べて、有意な差は認められなかった。また、TN-C KOマウス膀胱の組織形態をE-cadherinやuroplakinの免疫染色により評価したが、WTマウス膀胱との間に明確な差は存在しなかった。さらに、TN-C KOマウス前立腺で観察された二核細胞の出現等の異常形態も観察されなかった。【検討2】成獣マウス膀胱上皮細胞に胎児マウス泌尿生殖洞間充織細胞を組み合わせて前立腺上皮細胞へと誘導する組織組み替え実験を施行した。その結果、胎生16日目のTN-C KOマウス泌尿生殖洞間充織細胞と組み合わせた成獣マウス膀胱上皮細胞にはアンドロゲン受容体の発現が誘導されたものの、uroplakinの発現が消失しなかった。つまり、TN-C KOマウス泌尿生殖洞間充織細胞による前立腺上皮細胞への分化誘導は不完全であった。以上の結果から、TN-Cは前立腺の腺上皮細胞におけるサイトカイネーシス(細胞質分裂)に重要な役割を担っているものの、膀胱上皮細胞のサイトカイネーシスには影響していないことが判明した。また、TN-Cの遺伝子欠損に伴い泌尿生殖洞間充織細胞では種々の遺伝子発現が低下もしくは消失していることから、膀胱上皮細胞から前立腺上皮細胞への完全な分化誘導を起こすことができなかったと考えられた。GeneChip解析により、TN-C KOマウス前立腺上皮細胞に出現する二核細胞には、反接着作用を有するthymosinβ10発現減少が関与している可能性を見出せた。

しかし、マウス泌尿生殖洞におけるthymosinβ10の発現・局在を確認できておらず、今後の課題としたい。24年度が最終年度であるため、記入しない。反接着作用を有するthymosinβ10がTN-Cと同様に、マウス前立腺上皮細胞のサイトカイネーシスを制御しているか否かは、thymsinβ10 KOマウスを導入して病理組織学的な解析を施行する必要がある。
周波数安定化参照共張器用光学素子のレ-ザ-損傷の研究

干渉用光源としての周波数安定化レ-ザ-では,参照共振器が周波数安定度を決定する重要な要素であり,サブヘルツの安定度を実現するには,周波数幅が10KHz以下の高フィネス共振器が必要となる。このような高フィネス共振器では,共振器内部での電界強度が極めて強くなるため,芝振器用ミラ-のレ-ザ-損傷しきい値の向上について研究した。先づ,高出力のミラ-のレ-ザ-損傷を向上させるために膜の熱伝導率とレ-ザ-損傷の関係を流体コ-ドを用いて調べたところ,レ-ザ-損傷が膜の熱伝導率に大きく依存することを見つけた。これを実証するために,ミラ-のオ-バ-コ-トとして従来から用いられているSiO_2とAl_2 O_3とを比較したところ,熱伝道率の高いAl_2 O_3のオ-バ-コ-トをしたミラ-では,約30%程度のレ-ザ-損傷しきい値の向上をみた。また,干渉計用共振器に用いるミラ-は,高反射率であることが必要である。この高反射率は,従来の電子ビ-ムまたは抵抗加熱法による蒸着法では達成できない。このため,イオンビ-ムスパッタ-法を用いて散乱の少ない,すなわち高反射率ミラ-の開発を開始した。このイオンビ-ムスパッタ-法で製作した膜のレ-ザ-損傷は,余り高くないこは一般に良く知られている。そこで,蒸着した膜面にレ-ザ-光を照射するレ-ザ-アニ-リング法を適用したところ,膜のレ-ザ-損傷しきい値を高め得ることを見つけた。
ミトコンドリアを中心とした植物の新しいカルシウム制御ネットワーク

ミトコンドリアは酸化呼吸のみならず、アポトーシスや老化など様々な細胞機能で重要な役割を果たしている。動物細胞では、それらの制御にカルシウムイオンシグナリングが深く関係している。本研究では、植物細胞のミトコンドリアの多様な機能を解析し、次の事実を明らかにした。(1)ミトコンドリア内膜に機械受容チャンネルMSL1が存在し、気孔応答を制御する重要な働きをしている。(2)ミトコンドリア電子伝達の抑制によって生じる細胞質カルシウムシグナルを介して、ミトコンドリアが免疫遺伝子発現を制御している。これらの研究から、ミトコンドリアが植物機能を制御する新しいメカニズムが見えてきた。ミトコンドリアは酸化呼吸の場であるとともに、アポトーシス、酸化ストレス応答、老化など様々な細胞応答の司令塔としての役割をもつことが動物細胞ではよく知られている。その制御の中心で重要な役割を果たしているのがCa2+シグナリングである。しかし、植物細胞のCa2+シグナリングとミトコンドリアの関係はよく分かっていない。本研究では、ミトコンドリアのCa2+シグナリングとの関係が推定される候補因子として、ミトコンドリア局在の機械受容チャネルMSL1およびミトコンドリアCa2+ユニポーターの制御因子であるMICU1に注目し、ミトコンドリアを中心としたCa2+制御ネットワークの実態と、生理応答制御における役割の解明を目指している。平成27年度までの研究で、MSL1およびMICU1に対する特異抗体を作成し、MSL1がミトコンドリア内膜に存在する膜タンパク質であること、さらにMICU1がミトコンドリア内膜の膜表在タンパク質であることを明らかにした。さらに、植物体に弱い接触刺激を与えることで細胞質Ca2+濃度の一過的上昇が起こること、ミトコンドリアの電子伝達を阻害することでも同様なCa2+応答が起こることを見出した。この細胞質ゾルのCa2+応答は細胞外からのCa2+流入に依存せず、明暗に関係なく生じることから、ミトコンドリアからのCa2+放出が関係する可能性が示唆された。さらに、接触刺激とミトコンドリア電子伝達阻害によって共通する遺伝子群の発現応答が見られることから、接触刺激に対する遺伝子発現応答にミトコンドリアによる細胞質ゾルのCa2+制御が関係すると考えられた。1バクテリア型の機械受容チャネルの一種であるMscSは、細胞の浸透圧調整に関係し、Ca2+透過性のチャネルでもある。植物のMscSホモログの一つMSL1はミトコンドリア局在であると考えられていた。これまでに、MSL1特異的抗体やGFP融合タンパク質発現植物を作成し、MSL1がミトコンドリア内膜に局在することを明らかにした。2動物細胞では、ミトコンドリアのCa2+輸送チャネルとしてMSCが知られている。また、MSCを制御する因子としてMICU1が知られている。これまでに、MICU1の特異抗体やGFP融合タンパク質発現植物を作成し、MICU1がミトコンドリア内膜に局在することを明らかにした。3接触刺激は、細胞質ゾルのCa2濃度の一過的上昇を引き起こすことが知られている。27年度、接触刺激が誘導するCa2+濃度上昇に、細胞外からのCa2+流入でなく、ミトコンドリアや葉緑体などからのCa2+放出が関係することを明らかにした。特に、このCa2+応答は暗所でも見られることから、ミトコンドリアの関与が示唆された。一方、ミトコンドリア電子伝達阻害剤のDBMIBを処理することで、接触刺激応答遺伝子の多くが発現応答すること、DBMIBも根や暗所で細胞質ゾルのCa2+応答を引き起こすことから、接触刺激応答の初期過程で、ミトコンドリアが関与する細胞質ゾルCa2+上昇と、それに引き続く遺伝子発現パターンの再構成が起こっていることが考えられた。4さらに、サリチル酸がミトコンドリア膜電位の低下とミトコンドリアの膨潤を引き起こすことを見出した。サリチル酸の生理応答において、ミトコンドリアが直接のターゲットとなっている可能性が考えられた。以上のように、研究は概ね順調に進展している。ミトコンドリアは酸化呼吸のみならず、アポトーシス・酸化ストレス・老化など様々な細胞機能で重要な役割を果たしている。本研究では、植物細胞のプログラム細胞死やミトコンドリア品質保証におけるCa2+シグナルの役割を解明し、植物の多様な細胞応答を統御するミトコンドリアCa2+を中心とした新しい制御ネットワークを提案することを目的に研究を行った。平成28年度は、ミトコンドリアレトログレードシグナル(RS)とCa2+制御の関係について研究を進めた。DBMIBは、光合成のシトクロムb6f複合体とミトコンドリアのbc1複合体に作用する電子伝達阻害剤である。DBMIB処理によって、感染防御関係遺伝子やキシログルカン転移酵素酵素などの細胞壁調節酵素の発現が強く誘導されることを明らかにした。そこで、DBMIBによる遺伝子発現誘導に関わるRSの実体を検証した。まず、DBMIBによる遺伝子発現誘導が暗条件や切断根でも見られることから、DBMIBによる発現制御にミトコンドリアRSが関係することを明らかにした。また、DBMIBが細胞質ゾルのCa2+応答を引き起こし、このCa2+応答がミトコンドリアに依存することを示した。実際、DBMIB誘導遺伝子の発現が細胞質ゾルCa2+濃度上昇によって活性化されることも明らかにした。これらの結果から、ストレスによるミトコンドリア機能傷害によってミトコンドリアRSが生じ、細胞壁調節酵素などの遺伝子発現が制御されていること、ミトコンドリアRSにCa2+シグナルが関係する可能性が示された。