hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
根尖病巣成立における根管内嫌気性菌の免疫生物学的意義に関する研究

1産生誘導能は, 38人タンパクならびにLPSに作用のあることが明らかになった.以上のことから根管内から高頻度に分離されたG(-)偏生嫌気性菌は,高い免疫生物活性を有し,根尖部に集積した免疫担当細胞の機能を誘起することが示唆された.63年度は,根尖病巣の免疫病理学的検索を行い,根管内細菌が免疫応答を介し病巣成立に関与していることを形態学的に証明する予定である.63年度は、根尖病巣内の免疫担当細胞の動態および根管内細菌との関係を形態学的に明らかにすることを目的として研究を行い以下の知見を得た。免疫担当細胞の動態については、23症例のヒト根尖病巣を供試してBTcell、Tcellサブセットおよびマクロファージの分布をモノクローナル抗体を用いて免疫組織科学的に検索した。その結果、T/BRatioは、歯根襄胞で3.7.4と有意に高く、歯根肉芽腫で1.40根尖瘢痕で1.45であった。さらに、Tcellサブセットについて検討したところ、Th/iとTS/Cの比率は、根尖瘢痕および歯根襄胞では、同程度であったが歯根肉芽腫では、Th/iが優位であることが明らかになった。また、マクロファージの占める比率は、歯根肉芽腫において根尖瘢痕および歯根襄胞よりも高い傾向が認められた。これらのことから、根尖病巣内の免疫担当細胞の比率は、各病型(歯根肉芽腫、歯根襄胞および根尖瘢痕)により異なることが明らかとなり、それらの変動が病態推移に関連しているものと推定された。次に、根尖病巣内に存在する根管内細菌の局在を明らかにするために感染根管から優位に分離されたBocteroides buccae,B.oralis,B.pneumosintes,Veillonella parvvla,Peptecoccus microsおよびEubacterium alactolyticumの抗血清を作製し免疫組織化学的に局在を検索した。その結果、供試したいずれの細菌についても病変組織内の局在が認められた。また、それらの菌体成分は泡沫細胞内に取り込まれた状態でも存在していることが確認され、それらの泡沫細胞周囲には、T、B cellの接触が認められた。以上のことから、根尖病巣の成立や進展に根管内細菌による抗原刺激に基づく免疫病理学的機序の関与が強く示唆された。
アクチビンAによる慢性骨髄性白血病の分化/アポトーシス誘導の増殖抑制機構

1.慢性骨髄性白血病(CML)細胞株K562のアクチビンAによる増殖抑制機構の解析として、ジアニシジン染色およびWestern blotting(WB)によるヘモグロビン(Hb)の発現量の変化を解析し、K562の増殖抑制が赤芽球系分化によることを明らかにした。2.アクチビンA刺激によるK562のBcl-2ファミリーおよびカスパーゼファミリーの発現量の変化をWBにより経時的(096hr)に解析した結果、Bcl-2ファミリーでは、昨年度報告したCML細胞株KU812同様にMcl-1の一過性強発現(0.512hr)が認められた。しかし、K562ではKU812でみられたBaxの発現誘導は認められず、Caspase-9および-3の活性型タンパクの発現も認められなかった。3.赤芽球系細胞に対する生存因子の1つであるエリスロポエチン(EPO)をアクチビンA刺激時に併用しその効果を解析した結果、KU812ではDFF45/ICADの開裂阻止およびHbの蓄積がWBにより認められ、EPOの併用によりアポトーシスが回避され赤芽球系分化が誘導されることが明らかになった。また、EPO単独時およびアクチビンAとEPOの併用時にMcl-1の持続的な発現増加が認められた。一方、K562ではEPO併用の効果は認められず、Mcl-1の持続的な発現増加も認められなかった。4.アクチビンAによるCML細胞株の増殖抑制におけるMcl-1の役割を明らかにするために、Mcl-1の過剰発現細胞(KU812/mclおよびK562/mcl)を作製し解析した。その結果、KU812/mclではアクチビンAによりDFF45/ICADの開裂阻止およびHbの蓄積が認められ、アクチビンAとEPOをKU812に併用した場合と同様に、アポトーシスが回避され赤芽球系分化が誘導されることが明らかになった。一方対照として作製したKU812/neoでは、KU812と同様にアクチビンAによりアポトーシスが誘導された。K562/mclでは、K562/neoおよびK562と同様にアクチビンAにより赤芽球系分化が誘導され、Mcl-1過剰発現の効果は認められなかった。以上の結果より、CML細胞ではアクチビンA刺激後早初期にMcl-1の一過性強発現が起こりアポトーシスおよび分化誘導を制御している可能性が示唆された。慢性骨髄性白血病(CML)細胞株KU812のアクチビンAによる増殖抑制機構の解析として、以下の実験を実施した。1.アクチビンA刺激KU812のDNA断片化の検出、annexin V/PI染色をそれぞれ実施し、KU812の増殖抑制がアポトーシスによることを明らかにした。2.アクチビンAによるKU812のアポトーシスにIL-1βおよびIL-1 receptor antagonist(Il-1RA)産生調節が関与しているかを、IL-1β中和抗体あるいはIL-1RAを培養系に加えて解析した結果、増殖抑制は解除されなかった。またWestern blottingにより、IL-1β(前駆体、活性型)およびIL-1RAの発現量にも変化は見られなかった。3.アクチビンAによるKU812のアポトーシスにIL-1β-converting enzyme(ICE,Caspase-1)産生調節が関与しているかを、ICE阻害剤を培養系に加えて解析した結果、増殖抑制には影響が見られなかった。またWestern blottingにより、ICE(前駆体、活性型)の発現量にも変化は認められなかった。4.アクチビンAによるアポトーシス関連分子の発現量の変化を経時的にWestern blottingにより解析した結果、Bcl-2ファミリーではMcl-1の一過性強発現(0.512hr),BaxおよびBcl-XLの持続的な発現(0.596hr)が認められた。カスパーゼファミリーではCaspase-9および-3の活性型タンパクの発現が24hr後および48hr後から増加した。そこで、それぞれのカスパーゼ阻害剤を培養系に加えて解析したところ、KU812の増殖性も回復した。また、DFF45/ICADの分解が認められた。以上の結果より、アクチビンAによるKU812のアポトーシスはMcl-1およびBaxの発現誘導、Caspase-9および-3の活性化、DFF45/ICADの分解を経て進行していることが明らかになった。

3.赤芽球系細胞に対する生存因子の1つであるエリスロポエチン(EPO)をアクチビンA刺激時に併用しその効果を解析した結果、KU812ではDFF45/ICADの開裂阻止およびHbの蓄積がWBにより認められ、EPOの併用によりアポトーシスが回避され赤芽球系分化が誘導されることが明らかになった。また、EPO単独時およびアクチビンAとEPOの併用時にMcl-1の持続的な発現増加が認められた。一方、K562ではEPO併用の効果は認められず、Mcl-1の持続的な発現増加も認められなかった。4.アクチビンAによるCML細胞株の増殖抑制におけるMcl-1の役割を明らかにするために、Mcl-1の過剰発現細胞(KU812/mclおよびK562/mcl)を作製し解析した。その結果、KU812/mclではアクチビンAによりDFF45/ICADの開裂阻止およびHbの蓄積が認められ、アクチビンAとEPOをKU812に併用した場合と同様に、アポトーシスが回避され赤芽球系分化が誘導されることが明らかになった。一方対照として作製したKU812/neoでは、KU812と同様にアクチビンAによりアポトーシスが誘導された。K562/mclでは、K562/neoおよびK562と同様にアクチビンAにより赤芽球系分化が誘導され、Mcl-1過剰発現の効果は認められなかった。以上の結果より、CML細胞ではアクチビンA刺激後早初期にMcl-1の一過性強発現が起こりアポトーシスおよび分化誘導を制御している可能性が示唆された。
金属筐体の自己移植コールドリサイクル

廃棄金属筐体は溶解過程を経てリサイクルされ,この溶解過程に起因して温室効果ガス大量排出という課題が生じる。この課題解決のためコールドリサイクル法が開発された。この方法は4段階で構成されている。最初に被移植板の欠陥部分が除去されて円形の穴になる。次に移植板が廃棄金属筐体のスクラップ部から切り出され、この移植板から移植カップがプレス深絞り成形される。そして被移植板の円形穴の周囲へ移植カップが摩擦圧接される。最後に摩擦圧接部の鍛造を経て予肉が切削除去され、被移植板は均一板厚を有する薄板にコールドリサイクルされる。この摩擦圧接の機構が解明され,提案法によるコールドリサイクルの可能性が明らかになった。本研究は,自動車ボディーパネル・家電筐体などの廃棄金属筐体のリサイクルが有する温室効果ガス大量排出,エネルギー大量消費,品位低下という3課題を自己移植コールドリサイクルという新手法により解決することを目的としている.すなわち,健全部から取り出した移植板を穴やキズなどの欠陥部に移植(摩擦圧接)して同一組成・同一板厚の金属板へ戻す自己移植コールドリサイクルを提案し,この新手法によりリサイクルの上記3課題の解決を目指している.平成27年度は,まず,接合と同時に接合界面の酸化物を機械的に除去する新規高速摩擦圧接装置を試作した.試作機では,前工程として,デント(打痕),ネジ穴,スクラッチ(引っ掻き傷),錆などの欠陥部(悪性部位)をその周囲の健全部(良性部位)を含むサイズの丸穴形状で除去し,欠陥の無い健全な穴を有する薄板にした状態を被移植対象としている.この被移植対象の穴部へ,同一筐体の健全部から別途取り出された移植板を,高速摩擦圧接により埋め込み,接合する.このようにこのリサイクル技術は,外部加熱を一切用いない意味でコールドリサイクルの範疇に属する.次に,鋼板を対象として接合実験を行い,接合部の組織分析を行うとともに,引張り試験から接合部とその近傍を含む微小領域の延性を明らかにした.なお,申請者が別途開発した新しいひずみ測定法の適用により,接合界面とその近傍を含む微小領域のひずみ測定が初めて可能になった.平成27年度は計画に従い次のとおり実施した.(1)接合と同時に接合界面の酸化物を機械的に除去する新規高速摩擦圧接装置を試作した.試作機では,前工程として,デント(打痕),ネジ穴などの欠陥部をその周囲の健全部を含むサイズの丸穴形状で除去し,欠陥の無い健全な穴を有する薄板にした状態を被移植対象としている.この被移植対象の穴部へ,同一筐体の健全部から別途取り出された移植板を,高速摩擦圧接により埋め込み,接合する.(2)鋼板を対象として接合実験を行い,接合部の組織分析を行うとともに,引張り試験から接合部とその近傍を含む微小領域の延性を明らかにした.本研究は,廃棄金属筐体のリサイクルが有する1温室効果ガス大量排出,2エネルギー大量消費,3品位低下という課題を自己移植コールドリサイクルという新手法により解決することを目的としている.すなわち,廃棄筐体の健全部から取り出した自己移植板を穴やキズなどの欠陥部に移植(摩擦圧接)して同一組成・同一板厚の金属板へ戻す自己移植コールドリサイクルを提案し,この新手法によりリサイクルの課題123の解決を目指す.穴・キズ・凹み・腐食などの欠陥部を穴抜き除去し,この穴部へ同一板のスクラップ部から切り出された自己移植板を接合(自己移植)できれば,同一材質でしかも品位低下が少ない板材へ戻すこと(自己移植コールドリサイクル)が可能になるはずである.自己移植板の保持を可能にするために,自己移植板をカップ形状に絞った後,高速回転させて移植部へ圧接すれば,摩擦発熱により融点近くまで温度上昇して軟化するとともに,鍛練効果のように酸化物が接合部から外表面へ移動するはずである.本研究では,市中廃棄金属筐体の大半を占める鋼板筐体等を対象に,外部加熱を用いないという意味で自己移植を成功させる摩擦圧接方法に焦点を絞り,接合可能性と接合メカニズムについて実験的に検討した.実験結果は,(1)自己移植板(カップ)ホルダー部の断熱性を高める一方で被移植板のクランプ部(バックアッププレートを含む)の熱伝導性を高めること(自己移植板よりも被移植板の変形抵抗を高くすること)により,自己移植が可能になることを示した.また,(2)2枚重ねカップ等の適用により,移植部の局部増肉化が可能になることも明らかになった.なお,(2)の状態から板鍛造を施し,余肉部を切削除去することにより,板厚均一な板材へ戻すことが可能になる.廃棄金属筐体は溶解過程を経てリサイクルされ,この溶解過程に起因して温室効果ガス大量排出という課題が生じる。平成28年度は次のとおり実施する.

(1)銅板等の自己移植コールドリサイクルを成功させるための摩擦圧接条件,すなわち,酸化物除去条件と接合部が素板部と同じ延性を有する条件の実験的解明を行う.(2)銅板等の実験結果と昨年度の鋼板の実験結果をもとに,接合部から酸化物が除去されるメカニズムと接合部が素板部と同等の延性を発現するメカニズムに焦点を絞り,自己移植コールドリサイクルのメカニズムを解明する.塑性加工学
EEMによる次世代半導体・光学デバイス表面創製技術の開発

ウエット環境下における,粉末微粒子表面と加工物表面との化学的相互作用を利用した加工プロセスであるEEM(Elastic Emission Machining)によって,ワイドバンドギャップ半導体であるSiC, GaN表面を平滑化すること,および,極限の表面精度を持つX線ミラーの作製とその評価を行うことを目的とした研究を推進している.本年度は,以下に挙げる3項目に関する研究を行った.1.EEMにおける微粒子表面の形態が加工能率および加工表面へ及ぼす影響微粒子を用いて各種材料表面を高能率に加工するためには,加工物表面と微粒子との接触領域を拡大させる必要がある.本年度は,微粒子数や微粒子径の選択によって加工能率の向上を図るのではなく,微粒子表面の形態に着目した加工能率の向上と表面粗さ除去に関する検討を行った.その結果,表面積の大きな微粒子の採用により,加工速度を2桁以上向上させることができることを確認し,さらに加工表面の表面粗さと微粒子表面を構成する凹凸分布に相関関係があることを見出した.2.EEMによる4H-SiC(0001)表面の加工とその評価4H-SiC(0001)表面の平坦化加工を実施した結果,前加工表面に存在する無数の研磨痕が完全に除去され,表面粗さが0.1nm(RMS)以下で,かつ結晶学的な原子配列に乱れのない超平滑表面を得ることができた.3.溶液浸漬後のSi(001)表面形態の評価ウエット環境下におけるSi(001)表面の形態変化を把握することは,EEMによって極限の精度を持つX線光学素子を作製する上で必要不可欠である.本年度は,超純水,加工液の各溶液中へ浸漬後のSi(001)表面の表面粗さ,およびエッチングに関する評価を行った.その結果,超純水中とは異なり,加工液中に浸漬後のSi(001)表面は,エッチングされにくく,表面粗さはほとんど変化していないことが明らかになった.このことから,EEMによっ,て平坦化されたSi表面が,加工液中に長時間存在しても,表面平坦性への影響は少ないことがわかった.ウエット環境下における,粉末微粒子表面と加工物表面との化学的相互作用を利用した加工プロセスであるEEM(Elastic Emission Machining)によって,ワイドバンドギャップ半導体であるSiC, GaN表面を平滑化すること,および,極限の表面精度を持つX線ミラーの作製とその評価を行うことを目的とした研究を推進している.本年度は,以下に挙げる3項目に関する研究を行った.1.EEMにおける微粒子表面の形態が加工能率および加工表面へ及ぼす影響微粒子を用いて各種材料表面を高能率に加工するためには,加工物表面と微粒子との接触領域を拡大させる必要がある.本年度は,微粒子数や微粒子径の選択によって加工能率の向上を図るのではなく,微粒子表面の形態に着目した加工能率の向上と表面粗さ除去に関する検討を行った.その結果,表面積の大きな微粒子の採用により,加工速度を2桁以上向上させることができることを確認し,さらに加工表面の表面粗さと微粒子表面を構成する凹凸分布に相関関係があることを見出した.2.EEMによる4H-SiC(0001)表面の加工とその評価4H-SiC(0001)表面の平坦化加工を実施した結果,前加工表面に存在する無数の研磨痕が完全に除去され,表面粗さが0.1nm(RMS)以下で,かつ結晶学的な原子配列に乱れのない超平滑表面を得ることができた.3.溶液浸漬後のSi(001)表面形態の評価ウエット環境下におけるSi(001)表面の形態変化を把握することは,EEMによって極限の精度を持つX線光学素子を作製する上で必要不可欠である.本年度は,超純水,加工液の各溶液中へ浸漬後のSi(001)表面の表面粗さ,およびエッチングに関する評価を行った.その結果,超純水中とは異なり,加工液中に浸漬後のSi(001)表面は,エッチングされにくく,表面粗さはほとんど変化していないことが明らかになった.このことから,EEMによっ,て平坦化されたSi表面が,加工液中に長時間存在しても,表面平坦性への影響は少ないことがわかった.
ヘリコバクターピロリ感染COX-2/mPGES-1トランスジェニックマウス胃発癌の解析

5週齢のCOX-2/mPGES-1トランスジェニックマウス(K19-C2mE)とWild typeマウスを3群に分け、それぞれH.pylori感染群(n=20)、N-methl-N-nitrosourea(MNU)投与群(n=22)および無処置群(n=20)とした。H.pylori感染群はH.pylori菌(SS1株)0.5x10^8/0.5mlを3回胃内投与した。MNU投与群はMNU120ppmを隔週で10週間飲水投与した。各群とも実験開始から52週後に標本を採取した後、組織学的検査により、腺胃腫瘍発生の有無を確認した。H.pylori感染群ならびに無処置群においては胃底腺部、幽門腺部ともに胃腫瘍の発生は認められなかった。MNU投与群では、幽門腺部でWild typeマウス(8/8,100%)、K19-C2mEマウス(14/14,100%)共に腫瘍が認められた。胃底腺部では、Wild typeマウスでは腫瘍の発生は認められなかったが、K19-C2mEマウスで腫瘍の発生を認めた(3/14,21.4%)。K19-C2mEマウスはH.pylori単独感染では胃腫瘍を発生せず、MNU投与により幽門腺部のみでなく胃底腺部においても腫瘍を形成する可能性が考えられた。今後、各群の胃粘膜の炎症程度を組織学的に解析する。さらに、H.pylori感染MNU投与K19-C2mEマウスを同様に解析しすることにより、COX-2/mPGES-1経路が慢性胃炎、胃癌発生、特に胃底腺部での胃癌発生に与える影響を検討する。5週齢のCOX-2/mPGES-1トランスジェニックマウス(K19-C2mEマウス)とWild typeマウスにH.pylori菌(SS1株)0.5×10^8/0.5mlを3回胃内投与し、H.pylori単独感染群を作成した(n=60)。感染後4週に6匹ずつ標本を採取して、H.pylori菌培養と組織検査により、腺胃粘膜のH.pylori感染を確認した。胃粘膜の炎症程度を(1)好中球浸潤、(2)単核球浸潤、(3)過形成の程度で、4段階で半定量的にgastritis scoreを判定した。好中球浸潤スコアは幽門腺(1.8±0.3vs1.3±0.3,P<0.05)、胃底腺(1.7±0.3vs1.4±0.2,P<0.05)ともに、K19-C2mEマウスではWild typeより有意に高値であった。K19-C2mEマウスでは、Wild type感染群に比べて、有意に胃底腺の過形成スコアが高値であった(2.2±0.3vs1.7±0.3,P<0.05)。さらに腺胃小弯部の幽門腺、胃底腺粘膜の高さを計測すると、K19-C2mEマウスではそれぞれ167.9±15.0、601.5±82.0μm、Wild typeマウスではそれぞれ141.4±9.3,337.9±64.1μmで、有意にK19-C2mEマウスが高値であった(P<0.01)。組織学的に、H.pylori感染K19-C2mEマウスはWild typeより強い好中球浸潤および胃底腺の過形成を引き起こしていたと判定された。今後、実験10、15、25、40、50週で経時的に屠殺し、胃粘膜のCOX-2、mPGES-1のmRNA発現レベルを定量的に解析する。あわせて免疫組織学的検討も行う。COX-2/mPGES-1経路がH.pylori感染慢性持続胃炎、胃癌発生過程に如何に影響するかを検討する予定である。K19-C2mE

マウスはH.pylori単独感染では胃腫瘍を発生せず、MNU投与により幽門腺部のみでなく胃底腺部においても腫瘍を形成する可能性が考えられた。今後、各群の胃粘膜の炎症程度を組織学的に解析する。さらに、H.pylori感染MNU投与K19-C2mEマウスを同様に解析しすることにより、COX-2/mPGES-1経路が慢性胃炎、胃癌発生、特に胃底腺部での胃癌発生に与える影響を検討する。
有限要素シミュレーションによる骨格筋のスポーツバイオメカニクス研究

本研究では,筋腱複合体の有限要素シミュレーションを用い,筋と腱のもつ生理学的・力学的・解剖学的性質と発揮筋力・パワーとの関係について詳細に検討を加えることを目的とした.改良した生体組織用有限要素シミュレータを活用し,組織のもつ特徴を生理的範囲で増減させることで,それぞれのパラメータの及ぼす影響を推定した.その結果,腱組織のstiffnessが静的・動的筋力の大きな規定因子になっている可能性など,実験では独立して検討することが困難な,それぞれの因子の感度を算出することが可能となった.本研究は,実験では検討することが困難である運動時に生体内で生じる力学・生理学現象を精度良く解析する有限要素法を用いたシミュレーションシステムを構築・活用し,バイオメカニクス研究の発展に寄与することを最終的な目的としている.そのために,申請期間においては,従来から活用されてきたが使用環境に制約が大きかった汎用有限要素システムではなく,自由度の高い有限要素シミュレーターを生体組織解析用に開発し,それらをバイオメカニクス研究に応用するシステムを構築し,実際のスポーツバイオメカニクス研究へ活用する.我々はこれまでに,筋腱複合体の解剖学的・力学的・生理学的要素を再現した有限要素シミュレーターの第一世代を開発し,その研究への応用を報告した.本年度は,このモデルをスポーツバイオメカニクス研究に活用する最初の段階として,1)形状モデルの入出力や境界条件の設定,ポストプロセス等の機能を持たせた複数ソフトウェアの改良・開発・シームレスな連携により筋腱複合体の有限要素シミュレーターシステムを準備すること,2)簡易形状モデルにおける筋収縮を伴うシミュレーションを実施し,これまでの生理実験において報告された結果を再現することができた.本研究は,実験では検討することが困難である運動時に生体内で生じる力学・生理学現象を精度良く解析する有限要素法を用いたシミュレーションシステムを構築・活用し,バイオメカニクス研究の発展に寄与することを最終的な目的としている.そのために,申請期間においては,従来から活用されてきたが使用環境に制約が大きかった汎用有限要素システムではなく,自由度の高い有限要素シミュレーターを生体組織解析用に開発し,それらをバイオメカニクス研究に応用するシステムを構築し,実際のスポーツバイオメカニクス研究へ活用する.本年度は,昨年度に改良を加えてきた筋腱複合体の有限要素シミュレーターシステムを使用し,1)任意の単純化した人工形状において筋収縮挙動に関わる複数の生理的条件における解析を発展させた.また,同時に,2)MRIを用いて取得した実際の人体筋形状を用いた収縮動態の解析へと進んだ.1においては,筋腱複合体の長さの異なる条件において,力発揮ならびに筋局所変形に腱組織の力学的特性が与える影響について検討を詳細に加えるなど研究を進展させた.また,2においては,スポーツ外傷の発生と筋変形との関連を検討するための解析モデルの作成に着手した.加えて,Phase contrast MRIを用いて,収縮中の人体の変形情報を取得した.これらのデータはモデルの妥当性検討と生理・力学的パラメータの決定のために非常に重要な実験データである.これら一連の解析により,動物実験や人体を対象とした実験では困難である,運動中に人体筋において起こる力学的負荷や生理的な変化を精度よく推定することが可能であり,外傷の予防やトレーニング・リハビリテーションの方法を考案する際の重要な一助となることが期待される本年度において,実際の人体筋の形状データから作成した有限要素モデルにおいて解析を実施する一連のシステムが準備できたことは高い評価に値すると考える.今度,複数の形状を対象とした解析へと研究を展開することが可能となるためである.また,カリフォルニア大学サンディエゴ校において,phase contrast MRIを用いた人体筋の変形解析データを取得できたことで今後作成し,解析を加えていくモデルの信頼性と必須パラメータの探索が可能となった.一方,人工形状を用いた生理的・力学的条件変化と力発揮能力の解析やその感度解析に関しては進行状態が良いとは言えず,その方面の努力度を上げることが必要である.本年度は,昨年度に続き,筋腱複合体の有限要素シミュレーターシステムを使用し,特に,任意の単純化した人工形状において筋収縮挙動に関わる解析を進めた.まず,生体内に多数存在する単羽状筋の筋腱複合体モデルを作成し,初期長の異なる等尺性条件と収縮速度を変化させる条件にて,いわゆる力ー長さ関係と,力ー速度関係をシミュレートした.次に,それらの関係に結合組織(腱組織と筋を包む腱膜)の力学的な性質(stiffness)が,発揮される最大筋力に与える影響について検討した.その結果,筋腱複合体の力ー長さ関係では,腱膜の硬いモデルにおいて最大収縮力が増加し,その影響は筋腱複合体長が変化しても維持された.また,腱膜が柔らかい場合,ピーク筋力が筋腱複合体長の長い方へ移動し,最大筋力に近い筋力を発揮可能なoperating rangeが広くなった.力ー速度関係では,腱膜が硬いほど,同一短縮・伸長速度において大きな筋力が発揮される傾向が観察された.これらの原因は,柔らかい腱膜では,全体的に収縮時の筋線維長が短くなり(短縮量が多くなり),筋線維の力ー長さ関係の上向脚における力発揮ポテンシャルが小さいことで概ね説明された.一方,力ー速度関係では,筋線維の長さ分布の違いに加え,収縮速度の増加による力発揮ポテンシャルの変化も影響していた.本研究の結果は筋腱複合体の形状が同一であっても,トレーニング・リハビリテーション等により腱膜のstiffnessを高めることで筋腱複合体の機能に有利な影響を与える可能性が高いこと,ならびに腱膜のstiffnessが筋腱複合体の静的・動的筋力の規定因子として重要な要素の一つである可能性を示唆していた.

上記に加え,シミュレーションでの解析に今後使用していくことを念頭に,トップアスリートの腱腱の形態特性の測定を実施した.本研究では,筋腱複合体の有限要素シミュレーションを用い,筋と腱のもつ生理学的・力学的・解剖学的性質と発揮筋力・パワーとの関係について詳細に検討を加えることを目的とした.改良した生体組織用有限要素シミュレータを活用し,組織のもつ特徴を生理的範囲で増減させることで,それぞれのパラメータの及ぼす影響を推定した.その結果,腱組織のstiffnessが静的・動的筋力の大きな規定因子になっている可能性など,実験では独立して検討することが困難な,それぞれの因子の感度を算出することが可能となった.本年度は,まず,計算環境を整備し,次に,筋腱複合体の各種形状がその機能に与える影響を調査するための有限要素解析プログラムで用いるための汎用メッシュモデルを効率良く作成する手法について検討,実際のテストシミュレーションに着手した.申請したシミュレーション用計算サーバーを購入し,必要なシステムの実装,関連ソフトウェアの導入を実施した.次に,人工形状と医療画像を用いた実形状との両モデルを複数の汎用有限要素ソフト,CADソフト,研究グループで自作したソフトとを組み合わせて作成し,形状が計算手続きに与える影響について評価した.具体的には,複数存在するメッシュのファイルフォーマットにより計算が困難となることがないよう複数ソフトウェアにおける計算過程を精査・調整した.加えて,実形状から作成するモデルのメッシュ品質の向上に関してスムージング等の手法を確立した.その結果,簡易形状モデルにおいて,等尺性収縮,短縮生収縮,ならびに伸張性収縮のシミュレーションが実施できた.そして,過度の変形によるメッシュの座屈による計算不能状態が生じる閾値について検討した.計算事例として,長さー力関係のシミュレーションを実施し,生理学的に問題のない結果を得ることができた.加えて,対象筋が複数となり,収縮が異なるタイミングで生じるケースにおけるシミュレーションを開始した.このように順調に研究計画を達成している.基本的に大きな問題はなく,順調に研究は進展している.感度解析に関わる研究への努力度を上げることで,その進行に関する現状の問題点は解決するものと考える.バイオメカニクス上記の様に今年度は簡易形状における筋収縮を伴うシミュレーションを行う段階まで研究を進めた.現在,力ー長さ関係を再現する計算を終え,次にその値に組織のもつ力学的性質や生理的性質の与える影響について検討する.また,その後,力ー速度関係に関して同様の計算を実施する.それらの中で,運動,トレーニング,リハビリテーション等において変化しうる値が筋パフォーマンスに与える影響の感度解析を実施し,それらの貢献度の多寡について検証を実施する.次に,実形状を用いた解析を行う.その際には,医療画像からの3次元形状のモデル化について更なる改良の可能性についても検討する.
東アジア発展途上国における市場構造と企業行動

不完全競争から生じる市場の失敗は,経済政策立案者が直面する古くからの問題の1つである。その対応策を検討するためには,まず市場の失敗の程度やその原因,影響の度合いなどを知る必要がある。その重要性にもかかわらず,東アジアの製造業種における市場構造と企業行動との関連を体系的に分析した研究はなされていない。本プロジェクトの目的は,この点を踏まえ,中国,台湾,インドネシア,マレーシア,タイ,ベトナムを対象に,その関連を分析することにある。本研究により,次の3つの点が明らかとなった。第1に,台湾においては研究開発集約度の低い産業では企業の研究開発活動により参入障壁,そして集中度が高まる傾向にある。ベトナムでは国有企業や多国籍企業の存在が,インドネシアでは多国籍企業の存在が参入障壁を,そして集中度を高める傾向にある。一方で,中国の場合は多国籍企業の存在が集中度を下げ,タイの場合はコングロマリットが既に高い参入障壁を築いてきたため,多国籍企業の存在が集中度に大きな変化をもたらすようなことはなかった。第2に,中国においては集中度合いが企業の研究開発活動に強い影響をもたらしてはいないこと,またベトナムの約半数の産業において,集中度と企業の生産性や賃金報酬とは負の相関があることがわかった。一方で,タイでは,輸入制限措置が強くない産業において,集中度と企業の生産性に正の相関がある。マレーシアでは,研究開発活動の有無が輸出や生産性に影響を与えている。第3に,ベトナムでは,多国籍企業の生産性は地場と比較し高く,賃金報酬も高い。多国籍企業から地場への強い生産性及び賃金スピルオーバー効果はみられなかった。最後に,タイにおいては,生産性スピルオーバー効果は,保護の度合いが低い産業で最も強く,輸入競争が地場企業の技術吸収能力を引き上げる役割を担っていることを協調する結果が得られた。平成18年度においては,プロジェクトメンバーの6名で,中国・ベトナム・インドネシア・台湾に関する企業または事業所レベルのデータベースの作成・整備を行った。さらに,4本の論文を作成した。平成18年度の成果はワーキングペーパ4本にとどまっているが,19年度にはさらに810本の論文を執筆予定である。これらの論文を審査付学術雑誌に投稿し,一部の改訂版は書籍として出版する予定である。平成19年度は,前年に引き続き,中国・台湾・マレーシア・タイ・インドネシア・ベトナムに関する企業または事業所レベルのデータベースの整備を行い,さらに,7本の論文を作成した。Sjoholm, et. al.は中国製造業の雇用面における外資系企業の貢献を分析した。特に,輸出を行っている外資系企業の貢献が大きく,また外資系企業は地場企業の雇用創造にも間接的に正の影響をもたらしているという結果が得られた。Yangは台湾製造業について調べ,R&D集約度の低い産業においてはR&Dと技術輸入が生産者集中度を高める傾向があり,高い産業においては逆の傾向があるという結果を得ている。Kishimotoは台湾の大企業のデータを利用し,多くの産業において,近年,生産者集中度が上昇したことを示している。Leeのマレーシア製造業に関する結果では,輸出企業の生産性は比較的に高いが,必ずしも輸出自体が直接生産性を引き上げた重要な要因ではないこと,また,輸出に伴うR&Dが(製品革新よりも)工程革新に影響を与え,生産性が上昇した可能性があることが示された。Kohpaiboon and Ramstterが分析したタイの結果によると,199798年の経済危機以降,生産者集中度は上昇傾向にあり,また複合企業体のシェアが大きい産業において集中度が高まる傾向がある。Takiiは,インドネシア製造業における事業所規模の推移について調べ,平均的にみた場合,事業所規模が収束する傾向にあることを示した。

ベトナムについて調べたRamstetter and Phanの結果によれば,国営企業の生産性が比較的に低い場合が多く,国営企業が多い産業において地場民間企業の生産性も低い傾向がみられる。反面,外資系企業と民間企業の生産性格差は統計的に有意ではない場合が多く,外資系企業のシェアは民間企業の生産性に影響を与えない場合も多い。
変異導入マウスによるMAPキナーゼ経路の分割化と機能解析

p38やERKなどのMAPキナーゼ(MAPK)経路は、がん化やがん病態と密接に関連するとされるが、その生理的意義は依然混沌としている。ERKとp38について生理的な意味のあるシグナル伝達経路の解明を目的とし、それらMAPKの遺伝子改変マウスを作成/解析した。1.ERK2ノックアウトマウスの解析ERK2ノックアウトマウスは、胎盤形成不全で胎生致死であった。胎盤においてERK2は、増殖因子受容体のシグナルを伝達し、それが胎盤形成に必須と考えられた。2.sem型ERK2のノックインマウスの解析sem型ERK2のノックインマウスは、ヘテロでERK2のリン酸化が亢進しており、胎仔は低体重で、90%以上が周産期に死亡した。ERK2活性の異常亢進は、むしろ増殖因子シグナルを抑制する可能性が示唆された。sem型p38αのホモノックインマウスはp38機能の部分喪失を認め、がん悪疫質の成立に重要なサイトカイン、TNF-αの産生が低下している。sem型p38αマウスで特定組織の発育が不良であることを見い出し、現在解析中である。sem型p38αノックインマウスでは、p38αの明らかな活性化亢進は認めなかった。p38αの抑制には、チロシン脱リン酸化酵素以外にWip1などのセリン/スレオニン脱リン酸化酵素も重要であると報告されている。sem型p38αはwip1との結合性を保持しており、これによる抑制性制御が保たれていると考えられる。
ＬＵＢＡＣによる直鎖型ポリユビキチン鎖形成メカニズムの構造的基盤

本研究は、Met1結合型ユビキチン(Ub)鎖特異的な合成を行うUbリガーゼ複合体LUBACの結晶構造決定を目指していたが、2013年にKatrin Rittingerらのグループに先を越され、我々は研究計画の変更を余儀なくされた。一方、LUBACの研究の過程で得られた酵素を利用し、これまで難しかったLys6結合型、Lys29結合型、Lys33結合型Ub鎖の大量調製に成功した。また、CYLDとMet1結合型Ub鎖の複合体、CYLDとLys63結合型Ub鎖の複合体、FAAP20とLys63結合型Ub鎖の複合体、USP30とLys6結合型Ub鎖の複合体の結晶構造を決定した。ユビキチン(Ub)は酵母からヒトまで広く保存されたタンパク質であり、鎖状につながった複数個のUb(Ub鎖)が様々な分子シグナリングにおいて重要であることが明らかになってきている。近年、HOIP、HOIL1-L、SHARPINからなるユビキチンリガーゼ複合体「LUBAC」が、UbのN末端を介する直鎖型ポリUb鎖を合成することが明らかとなった。LUBACはTNF-αなどの炎症性サイトカイン刺激に応じてIKKの制御サブユニットであるNEMOを直鎖型ポリUb鎖修飾し、古典的NF-KBシグナル伝達経路を活性化する。しかし、現在までにLUBACによるポリUb鎖合成メカニズムは一切明らかになっておらず、その解明が期待されている。本研究ではLUBACの結晶構造を決定し、複合体形成機構、活性化制御機構、基質認識機構、Ub鎖合成メカニズムを明らかにする。昨年度の研究成果として、ヒト由来HOIP、HOILI-L、SHARPrN、UbcH5C、UbcH7の大腸菌を用いた発現系の構築を行った。その結果、活性測定を行うのに十分な量のタンパク質を得ることに成功し、試験管内で直鎖型Ub鎖の合成反応を確認することができた。さらに、直鎖型Ub鎖合成反応に必要ないくつかの残基に変異を導入することで、直鎖型Ub鎖合成反応の反応速度が低下することも確認できた。これらの反応速度が低下したLUBACを利用すれば、安定なUb鎖合成反応中間体を調整することができると考えている。Ub鎖はUbのリジン、もしくはN末端のアミノ基を用いて形成されるが、どの残基を用いてUb鎖が形成されるかによってUb鎖の構造と機能は大きく異なる。細胞内のエフェクターがどのようにこのUb鎖を見分けているのかは近年大きな注目を集めている。申請者は、直鎖型ポリUb鎖特異的な合成を行うHOIP、HOIL-1L、SHARPINからなるユビキチンリガーゼ複合体LUBACの結晶構造決定を目指して、これまで多くの発現系を構築し安定な複合体の構築を目指していたが、昨年度、海外の他グループから結晶構造解析によりLUBACの直鎖型Ub鎖特異的合成メカニズムが明らかとされた。一方、直鎖型Ub鎖およびLys63結合型Ub鎖を特異的に認識し、NF-kappaBの制御に関わる脱ユビキチン化酵素であるCYLDについても平行して研究を行い、その結果としてCYLDと直鎖型、およびLys63結合型Ub2量体の複合体の結晶構造解析に成功した。結晶構造解析の結果から、CYLDによるUb鎖特異的切断メカニズムを明らかとし、さらに結晶構造情報をもとにした変異体解析の結果から、CYLDによる直鎖、およびLys63鎖の切断がNF-kappaB、およびJNKシグナル伝達経路の制御において重要な役割を果たすことが明らかとなった。Ub鎖はUbのLys残基、もしくはN末端Met1残基のアミノ基を用いて形成されるが、どの残基を用いて形成されるかによってUb鎖の構造と機能は大きく異なる。これまでの研究として、Met1結合型ポリUb鎖特異的な合成を行うUbリガーゼ複合体LUBACの結晶構造決定を目指していたが、2013年度海外のグループに先を越され、結晶構造解析によりLUBACのMet1結合型Ub鎖特異的合成メカニズムが明らかとされた。近年、HOIP、HOIL-1L、SHARPINからなるユビキチンリガーゼ複合体「LUBAC」が、UbのN末端を介する直鎖状ポリUb鎖を生成することが明らかとなった。

LUBACはTNF-αなどの炎症性サイトカイン刺激に応じてIKKの制御サブユニットであるNEMOを直鎖状ポリUb鎖修飾し、古典的NF-κBシグナル伝達経路を活性化する。これまでの研究として、Met1結合型ポリUb鎖特異的な合成を行うUbリガーゼ複合体LUBACの結晶構造決定を目指していたが、2013年度海外のグループに先を越され、結晶構造解析によりLUBACのMet1結合型Ub鎖特異的合成メカニズムが明らかとされたため、我々は研究計画の変更を余儀なくされた。一方、LUBACの研究の過程で得られた酵素を利用することで、これまで大量調製が難しかったLys6結合型、Lys29結合型、Lys33結合型ポリユビキチン鎖の酵素を用いた合成法について実験を行い、これらのUb鎖の大量調製に成功した。さらに、ミトコンドリアの品質管理に関与する脱Ub化酵素であるUSP30がLys6結合型Ub鎖に対して強い活性を持つことを確認した。2013年度、海外のグループによりHOIPとUbの複合体の結晶構造が決定され、LUBACによるMet1結合型Ub鎖特異的な合成メカニズムが明らかとなり、申請者は研究計画の変更を余儀なくされた。しかし、LUBACの研究を通じて調製法を確立していた酵素を利用することで、Lys6結合型、Lys29結合型、Lys33結合型のポリユビキチン鎖の大量合成に成功したため。ユビキチン(Ub)は酵母からヒトまで広く保存されたタンパク質であり、鎖状につながった複数個のUb(Ub鎖)が様々な分子シグナリングにおいて重要であることが明らかになってきている。Ub鎖はUbのLys残基、もしくはN末端Met1残基のアミノ基を用いて形成されるが、どの残基を用いて形成されるかによってUb鎖の構造と機能は大きく異なる。細胞内のエフェクターがどのようにこのUb鎖を見分けているのかは近年大きな注目を集めている。近年、HOIP、HOIL-1L、SHARPINからなるユビキチンリガーゼ複合体「LUBAC」が、UbのN末端を介する直鎖状ポリUb鎖を生成することが明らかとなった。さらに、ミトコンドリアの品質管理に関与する脱Ub化酵素であるUSP30がLys6結合型Ub鎖に対して強い活性を持つことを確認し、USP30とLys6結合型ユビキチン鎖の複合体の結晶構造を決定した。本研究は、Met1結合型ユビキチン(Ub)鎖特異的な合成を行うUbリガーゼ複合体LUBACの結晶構造決定を目指していたが、2013年にKatrin Rittingerらのグループに先を越され、我々は研究計画の変更を余儀なくされた。一方、LUBACの研究の過程で得られた酵素を利用し、これまで難しかったLys6結合型、Lys29結合型、Lys33結合型Ub鎖の大量調製に成功した。
超小型ターボマシン用超小型・超高速動圧型空気軸受の開発

本研究では、100万rpmを超える超高速回転が可能な動圧型空気軸受を実現するために動圧型空気フォイルジャーナル軸受を提案し、その回転特性について検討し、70万rpmの超高速回転が可能であることを明らかにした。また、提案する軸受を用いたターボシミュレータを設計すると同時に、それらに用いるフォイルスラスト軸受を実際に製作し、その性能について検証を行った結果、製作したフォイルスラスト軸受は回転数35万rpmにおいて最大4.9 Nの負荷を支持できることが明らかとなった。近年、移動機器の動力・電源に適用されるターボ機械の小型化への要求は強くなっており、10mm以下の軸を100万rpm以上で超高速回転させる超小型・超高速回転ターボマシンに関する研究が活発になっている。現在100万rpm超といった超高速回転を実現している静圧空気軸受は、高圧空気を供給するためにコンプレッサなどの付帯設備が必要となるため小型化が困難である。そのため、付帯設備を必要としない動圧型空気軸受の安定限界の向上が要求されている。そこで本研究では、100万rpmを超える超高速回転が可能な動圧型空気軸受を実現するために半球突起を施したディンプルフォイルを用いた動圧型空気フォイルジャーナル軸受を提案した。前年度に得られた知見をもとに提案するフォイルジャーナル軸受を用いたターボシミュレータを設計すると同時に,それらに用いる第一世代バンプフォイルスラスト軸受を実際に製作し、高速回転域における静的特性について実験的・数値的に検証を行った。その結果、以下のことが明らかとなった。(1)取り扱ったフォイルスラスト軸受の最大負荷容量は350,000 rpmにおいて4.9 N(平均面圧0.045MPa)に達することが実験的に明らかとなった。(2)提案する数値計算手法によって、取り扱ったフォイルスラスト軸受の静的特性は定性的に良い一致を示す計算結果を得ることができる。本研究では、超高速回転に対応した軸受として半球突起を施したディンプルフォイルを用いた動圧型空気フォイルジャーナル軸受を提案し、その有効性を、理論的、実験的に明らかにした。今後、提案した動圧型空気フォイルジャーナル/スラスト軸受を搭載するターボシミュレータについて回転特性を実験的に明らかにすることで超小型・超高速ターボマシンの開発を目指す。そこで本研究では、100万rpmを超える超高速回転が可能な動圧型空気軸受を実現するために半球突起を施したディンプルフォイルを用いた動圧型空気フォイルジャーナル軸受を提案し、その高速安定性について検討を行う。平成23年度は、提案する軸受と第一世代バンプフォイルジャーナル軸受を実際に製作し、両軸受の構造的特性(剛性および減衰係数)を測定するとともに、高速安定性について実験的・数値的な検討を行った。(1)提案するディンプルフォイル軸受構造は第一世代バンプフォイル軸受構造と比較して低い動的剛性、高い減衰係数を示した。(2)ディンプルフォイルジャーナル軸受および第一世代バンプフォイル軸受は直径6mm、軸質量4.7gの軸を76万rpm以上の高速回転で安定的に支持できることが実験的・数値的に明らかとなった。ただし、エアタービンの駆動限界のために実験的にこれ以上の回転数における安定性を得られなかった。(3)取り扱った二種類の超小型フォイル軸受におけるホワール比は0.15程度であり、一般的な動圧型気体軸受と比較して小さく、高速安定性が優れていることが確認された。平成23年度には、(1)提案するフォイル軸受の構造特性、(2)提案するフォイル軸受の高速安定性について検討を行った。(1)提案するディンプルフォイルジャーナル軸受および第一世代バンプフォイルジャーナル軸受における構造特性(動剛性・減衰係数)を周波数応答試験により明らかにし、本ステップはほぼ予定通りに進展した。これにより、提案するフォイル軸受の高速安定性を数値的に求めるための必要パラメータが得られた。しかし、(2)高速安定性実験では若干の進展の遅れがでている。実験において76万rpm以上の高速回転で安定的に支持できることが確認できているが、数値解析ではトップフォイル変形を考慮しない簡易モデルについては計算が進んでいるもののトップフォイル変形を考慮した数値計算は現在進行中である。平成24年度には、(1)提案する動圧型フォイルジャーナル軸受の数値計算

(2)スラスト軸受の検証、(3)提案するフォイルジャーナル/スラスト軸受を用いた超小型遠心圧縮機の製作について進めていく予定である.(1)提案するフォイルジャーナル軸受についてトップフォイル変形を考慮した数値計算を行う。計算においては、微小時間ステップごとにトップフォイル変形と軸受すきま内圧力の支配方程式、回転軸の運動方程式を同時に計算することで軸心軌道を求める非線形軌道法を用いる。そして、提案するフォイルジャーナル軸受の高速安定性を数値的に明らかにし,その有効性を確認するとともに数値解析による高速安定性予測を可能にする。(2)小型のフォイルスラスト軸受を実際に製作し、その軸受特性(負荷容量・減衰係数)について検討する。小型のバンプフォイルスラスト軸受はターボ機械に使用するにあたって十分な負荷容量を持っていないことが報告されており、ここでは十分な負荷容量を持つと考えられる軸受面に溝を持つフォイルスラスト軸受を数値的・実験的に検討する。そして、超小型遠心圧縮機用のスラスト軸受として十分な性能を持っていることを確認し、提案するフォイルジャーナル軸受の数値計算結果とあわせて軸受設計条件の選定を行う。(3)提案するフォイルジャーナル/スラスト軸受を用いた超小型遠心圧縮機の設計を行い,実際に製作を行う。回転数を変化させた際の体積流量を流量計によって測定し,出口圧力を圧力計で測定することで遠心圧縮機として機能することを確認する。また、エアタービンによって駆動した回転軸の軸心軌跡を非接触変位計によりモニタし,安定限界まで観察を行うことで高速安定性について検証を行う。そして提案するフォイルジャーナル/スラスト軸受を用いた超小型・超高速回転ターボ機械の実現可能性を明らかにする.平成23年度において本研究に関わる成果発表を行わなかったために次年度に使用する予定の研究費が生じた。これは国内の学会よりも国際的な学会において発表すべきと判断したためである。繰り越された研究費は平成24年度に講演発表を行う予定であるアメリカ機械学会International Joint Tribology Conferenceにおける講演登録料・旅費として使用する予定である。消耗品としてはノイズ対策として変位計専用電源の購入、計算用PC費、スラスト軸受および小型遠心圧縮機を製作するための材料費を計上した。加工費としてはスラスト軸受,および超小型遠心圧縮機の加工・製作費用を想定している。
単一神経細胞を用いた神経可塑性形成機構の機能的解析

これまでの臨界期研究から、GABAを介した抑制性伝達の成熟が可塑性の出現に必要であり、特定の抑制性神経細胞がその引き金となる可能性が示唆されている。そこで、本研究ではパルブアルブミン含有(PV)細胞を選別し、単一細胞群における転写産物の網羅的発現解析を行った。はじめに、マウス大脳皮質内に広く分布するPV細胞を、少ないダメージで分離するために、セルソーターを用いた細胞分離法を改良した。細胞分離溶液にトレハロースを導入し、成熟脳における分離細胞の生存率を飛躍的に増加させることに成功した。この手法を用いて、マウスの大脳皮質からPV細胞を採取し、マイクロアレイにより遺伝子発現プロファイルを明らかにした。さらに、遺伝子改変により抑制性伝達が減弱し臨界期が遅延するGAD65 KOマウスと、それにジアゼパムを投与し正常な時期に臨界期が起こるマウスを用いて、PV細胞での遺伝子発現を比較し、可塑性の原因となる遺伝子の候補を得た。視覚皮質におけるタンパク質局在を調べたところ、Heat shock proteinファミリーの一つであるGRP78がPV細胞膜特異的に発現することを初めて発見した。興味深いことに、視覚皮質PV細胞におけるGRP78の細胞外発現は、PV自身の生後発達と同調して増加し、かつ視覚経験依存的に変化することが分かった。本研究では、単一細胞に焦点を絞った網羅的遺伝子解析により、皮質抑制細胞における新規タンパク質の局所発現を見出すことに成功した。この成果はPV細胞の可塑性における重要性を裏付ける一つの証拠となる。現在GRP78のノックアウト動物を作製中であり、in vivoでの表現型やスライス標本を用いた抑制性伝達の変化を測定することにより、特定遺伝子が及ぼす表現型への変化を示すことができれば、発達障害の治療や生涯学習の改善にも応用が期待できる。発達期における視覚皮質可塑性の開始には、抑制性神経伝達の成熟が不可欠であり、興奮性伝達と抑制性伝達のバランスが整ってはじめて、経験依存的な神経回路の再編成が行われる。そこで研究代表者は、マウスの視覚皮質可塑性における抑制性神経伝達に重要とされるGABA作動性ニューロンのひとつ、パルブアルブミン含有細胞に注目した。パルブアルブミン含有細胞は、電気生理学的にはfast-spiking neuronであることや、解剖学的には主に錐体細胞の軸索起始部や細胞体にシナプスを形成することが調べられているが、それ自身の分子機能はほとんど知られていない。研究代表者はパルブアルブミン含有細胞を特異的に蛍光標識した遺伝子改変マウスを用いて、マウスの生後発達期(臨界期)における皮質のパルブアルブミン含有細胞のみをFACSで選別し、完全長cDNAマイクロアレイによる網羅的遺伝子解析を行った。パルブアルブミン含有細胞とそれ以外の細胞群との比較では、代謝関連遺伝子を含む複数の遺伝子がパルブアルブミン含有細胞特異的に高発現していることが明らかになり、この事実はパルブアルブミン含有細胞がfast-spiking neuronであることからも信頼できる結果である。またGABA合成酵素のひとつであるGAD65との二重遺伝子改変マウスを用いた解析では、可塑性を開始する鍵となる遺伝子の候補が複数見つかっており、今後の詳細な解析によって可塑性の有無を決定づける遺伝子が発見されることが期待されている。本研究の成果は、可塑性決定遺伝子の発現を操作することにより発達障害、脳の損傷、ひいては生涯学習の研究においても発展が期待されるものである。