hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高密度量子ナノワイヤーの自己組織的創出によるデバイス開発

本研究では、酸化物バイクリスタル(双結晶)を高温接合により合成し、意図的に配列させた界面転位部に、機能元素を閉じこめる方法によって、結晶固体中に量子細線を形成および量子効果による新機能発現化を目的とする。MgOバイクリスタル粒界界面の微細構造解析には、TEMおよびSTEMを用いて行った。断面観察用試料はアルゴンイオンスパッタ法により作製した。汎用TEM(加速電圧:200kV)を用いて低倍観察、高分解能観察および制限視野電子回折図形(SAED)解析により界面の微細構造や結晶方位関係について詳細に観察を行った。接合角度について、SAEDパターン解析及びHRTEM像解析により評価した。界面の原子微細構造解析には収差補正装置を搭載し、電子線プローブサイズを0.1nm以下に収束可能な走査透過電子顕微鏡を用いた。この原子分解STEM観察では、高角環状暗視野(HAADF)像法により、構成材料の原子番号に起因したZコントラスト像による優れた組成識別能と、原理的に極めて高い原子直視性が得られる。そのため、界面の識別や組織構造の差異が可能である。また、STEMの収束ビームと電子エネルギー損失分光法(EELS)を組み合わせることによって、原子スケールでの材料組成マッピングを試みた。さらに、転位芯近傍の原子の化学結合状態分析を電子エネルギー損失吸収端微細構造(ELNES)によって解析した。一方、構造像や組成マッピングから得られた構造モデルを用いて、第一原理による電子状態の理論計算も行った。計算には、密度汎関数理論(DFT)に基づくVienna ab initioシミュレーションパッケージ(VASP)を用いた。電子-イオン相互作用を考慮して、Projector Augmented Wave Methodを用いた。構造緩和計算には共役勾配アルゴリズムを用いて行い、安定構造をシミュレーションした。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
量子ウォークの同値性に関する研究

量子ウォークはランダムウォークを量子化したものであり、量子情報理論、特にグローバーのアルゴリズムと言われる探索アルゴリズムとの関連が強く、近年多くの研究がなされている。これまでに多くの量子ウォークのモデルが調べられているが、複数の量子ウォークの関係性についての研究結果は非常に少ない。本研究の目的は、この関係性を調べることにある。特に、2つの量子ウォークがユニタリ同値の関係にある場合は、スペクトルや確率分布といった、量子ウォークの研究の中で重要な性質が全て一致する。そのため、量子ウォークの間のユニタリ同値性を調べ、量子ウォークのユニタリ同値類を決定することが本研究の第一の目標である。平成30年度の研究では、2次元2状態量子ウォークのユニタリ同値類の計算を行った。2次元2状態の量子ウォークのユニタリ同値類の計算では、1次元のときのやり方が通用しなかったため、これまでにない新しい計算方法を模索した。具体的には、量子状態を表すヒルベルト空間の正規直交基底を、量子ウォークが最も簡単に表せるように選び、その表現をもとにしてユニタリ同値類を計算した。結果として、2次元2状態量子ウォークのユニタリ同値類は、2つの実パラメータを用いて表せることがわかった。この研究結果は,“Parameterization of translation-invariant two-dimensional two-statequantum walks"というタイトルで、Acta Math. Vietnam.に掲載された。研究実績の概要で述べた通り、2次元2状態量子ウォークのユニタリ同値類を完全に決定することができ、またこれを論文として発表することができた。さらに、これに続く研究も順調に進んでいるため、本研究はおおむね順調に進展しているといえる。1次元、2次元の量子ウォークのユニタリ同値類の計算ができたので、次は円上や直線上の量子ウォークのユニタリ同値類の計算を行う。また、全ての量子ウォークに通用するユニタリ同値類の計算方法についても研究を行う。本年度の研究では、1次元量子ウォークのユニタリ同値類の計算を行った。1次元量子ウォークは、量子ウォークの中でも最も多く研究されているもので、重要度も高い。この計算を行った結果、一般的な1次元量子ウォークのユニタリ同値類を決定することができた。また、1次元量子ウォークの特別なクラスである、シフト不変量子ウォーク、1つの特異点を含む量子ウォーク、2相量子ウォーク、1つの特異点を含む2相量子ウォークのユニタリ同値類について計算をし、それぞれいくつのパラメータで表されるかを完全に決定した。またこの研究内容は、“Unitary equivalence classes of one-dimensional quantum walks II"というタイトルで、Quantum Inf. Process.に掲載された。研究実績の概要で述べた通り、1次元量子ウォークの重要なクラスのユニタリ同値類を完全に決定することができ、またこれを論文として発表することができた。また、これに続く研究も順調に進んでいるため、本研究はおおむね順調に進展しているといえる。1次元量子ウォークのユニタリ同値類については決定することができたので、2次元や多次元の量子ウォークや、円上の量子ウォークのユニタリ同値類を計算する予定である。このうちのいくつかについてはすでに結果を得られているが、未計算なものについても計算を進めていく。

1次元、2次元の量子ウォークのユニタリ同値類の計算ができたので、次は円上や直線上の量子ウォークのユニタリ同値類の計算を行う。また、全ての量子ウォークに通用するユニタリ同値類の計算方法についても研究を行う。当初計画で見込んだよりも安価に研究が進んだため、次年度使用額が生じた。次年度使用額は平成31年度請求額と合わせて旅費や消耗品費として使用する予定である。
Cdフリー量子ドットの溶液・フィルム・LEDにおける劣化・耐久性の解明

量子ドットは夢の光学材料とよばれ,量子ドットの液晶TVやタブレットが市場に出回り始めた。しかし,量子ドットの本格的普及には,解決すべき2つの大きな課題,1)毒性,2)耐久性,がある。1)は,Cdフリーが重要で,2)は,劣化原因や耐久性向上の研究が極めて少ない。応募者は過去14年間の研究で,光の三原色ならびに白色で発光するシリコン(Si)量子ドットの生成,世界初の青白発光のSi量子ドットLEDを開発した。本研究では,Si量子ドットの溶液,フィルム,LEDの劣化の要因と耐久性向上に必要な物性・構造を解明する。実用化も見据えたCdフリーとなる量子ドットの基礎研究を世界へ発信する。
光音響分光(PAS)法とAE法による塗装鋼板劣化の評価法の研究

塗装鋼板の劣化を非破壊・連続測定する方法としてPAS, AE,交流インビーダンス法を適用することを試み,次のことが明かとなった.(1)塗膜劣化過程の各段階における巨視的現象と劣化機構が, AEの観察, PA信号変化および交流インビーダンス測定結果とよく対応する.(2)劣化過程におけるAE計数およびAE波形解析により,塗膜劣化開始時期の検出,塗膜の剥離進行速度の識別が可能であること,また,カソード分極により劣化を促進した場合の塗膜剥離と水素発生のAE信号を,それぞれ分離できることが示された.(3)PA信号は塗膜の劣化・剥離の発生で振幅が低下することにより劣化が検出されるが,特に塗膜/金属界面に空気層が形成された場合の信号変化は極めて敏感であり,ふくれの位置と拡がりを2次元的に精度よく同定できること,さらに, PZT・圧電フィルムをセンサーとすることにより,耐雑音性・位置検出精度のより高い測定の可能性が示された.(4)塗膜劣化に伴う交流インビーダンス特性の変化が明らかにされ,高周波側にみられる折点周波数が塗膜剥離面積に対応することが示された.さらに巨視的な欠陥を持つ塗膜についても交流インビーダンス特性の解析から,欠陥の大きさ・剥離の程度などを評価できる可能性が示された.以上,本研究では4つの異なる視点から塗膜劣化を評価することを試み,各方法はそれぞれに特徴を持つものであるが,塗料・塗膜あるいは下地処理の開発評価には,これらのいわば要素技術を組み合わせた総合的塗膜評価システムを構成してゆくことが必要であることが確認された.本研究は,そのようなシステムを構成していく上での基礎データと今後の研究・開発の方向性を与えたといえる.塗装鋼板の劣化を非破壊・連続測定する方法としてPAS, AE,交流インビーダンス法を適用することを試み,次のことが明かとなった.(1)塗膜劣化過程の各段階における巨視的現象と劣化機構が, AEの観察, PA信号変化および交流インビーダンス測定結果とよく対応する.(2)劣化過程におけるAE計数およびAE波形解析により,塗膜劣化開始時期の検出,塗膜の剥離進行速度の識別が可能であること,また,カソード分極により劣化を促進した場合の塗膜剥離と水素発生のAE信号を,それぞれ分離できることが示された.(3)PA信号は塗膜の劣化・剥離の発生で振幅が低下することにより劣化が検出されるが,特に塗膜/金属界面に空気層が形成された場合の信号変化は極めて敏感であり,ふくれの位置と拡がりを2次元的に精度よく同定できること,さらに, PZT・圧電フィルムをセンサーとすることにより,耐雑音性・位置検出精度のより高い測定の可能性が示された.(4)塗膜劣化に伴う交流インビーダンス特性の変化が明らかにされ,高周波側にみられる折点周波数が塗膜剥離面積に対応することが示された.さらに巨視的な欠陥を持つ塗膜についても交流インビーダンス特性の解析から,欠陥の大きさ・剥離の程度などを評価できる可能性が示された.以上,本研究では4つの異なる視点から塗膜劣化を評価することを試み,各方法はそれぞれに特徴を持つものであるが,塗料・塗膜あるいは下地処理の開発評価には,これらのいわば要素技術を組み合わせた総合的塗膜評価システムを構成してゆくことが必要であることが確認された.本研究は,そのようなシステムを構成していく上での基礎データと今後の研究・開発の方向性を与えたといえる.塗装鋼板の劣化過程の新しい追跡評価方法として、レーザーを光源とする光音響分光法(PAS)法による塗膜剥離・ふくれ発生位置の2次元的検出および塗膜劣化の極く初期における金属/塗膜界面の剥離音をアコーステック・エミッション(AE)法による検出を試み、劣化の評価方法を確立することを目的としている。本年度のPAS法による研究では、アルゴン・ガス・レーザを光源として精密な試料面走査装置,光音響検出装置およびこれらの制御・計測用コンピュータシステムを試作し、その性能を調べた。次にシステムを用いて、エポキシ樹脂系、アクリル系塗料による塗装鋼板の剥離部の検出を行った。その結果、乾湿繰返しにより塗膜/金属界面に空隙を生じた試料では高感度で劣化位置を検出できること、さらにレーザ光の断続周波数を高める程、感度および位置(ひろがり)の検出精度が高まることがわかった。(電気化学協会54回大会発表)AEによる剥離音の検出については、予備実験においてエポキシ系塗膜において確認されていたが、本年度の研究により塗膜の剥離音と水素気泡の発生音とはAE波形およびエネルギーが異ること-塗装の状態(塗布法・乾燥法・剥離速度)によっても異るパターンの信号が得られることが確認された。(AE国際会議、腐食防食討論会発表)以上、本年度の研究目標の多くが達成されたが、PAS法においては光音響検出法の改良、低出力レーザによっても検出可能にすること、計測時間の短縮などの問題点を、AE法においては剥離音に特徴的な信号を抽出することなどの問題点について、来年度の研究を行う。
真核細胞内小器官ペルオキシソームの生合成とその障害の分子機構

1)新たなペルオキシソーム欠損性CHO変異細胞株の分離と生化学解析ならびに相補性群分類本課題研究では、P9OH/UV法及び蛍光抗体染色法により、先に分離した3種のペルオキシソーム欠損性CHO変異細胞、ZP24,Z65,ZP92に加えて、新たな相補性群に属する変異細胞株、ヒト相補性群2群(CG2)のZP105/ZP139,CG3のZP109,ZP110,ZP114,CG-JのZP119,CG-A(CG8)のZP124,ZP126,CG-HのZP128,CG-R(CG11)のZPG207およびZPG208を分離した。以上のことから、ヒト相補性群数13を含め哺乳動物細胞において計17の相補性群が明らかとなり、ペルオキシソーム形成には少なくとも17以上の遺伝子が必要と考えられる。2)ペルオキシソーム形成因子(Peroxin)のクローニングとペルオキシソーム病患者異常遺伝子解析CHO変異細胞Z24/ZP107,ZP109,ZP128,ZP110,およびZP119に対しそれぞれペルオキシソーム形成回復活性を有する相補遺伝子PEX1,PEX12,PEX13,PEX14,およびPEX19の単離に成功、ついでPEX14を除きそれぞれに対応する相補性群におけるペルオキシソーム欠損症の病因遺伝子であることも明らかにした。また酵母相補遺伝子を用いてexpressed sequence tag(EST)search法によりPEX10,PEX16ヒトホモログをクローニングし、それぞれは相補性群B(7)群およびD(9)群の病因遺伝子であることも解明した。さらにZP105およびZP139細胞用いた細胞生化学的解析の結果、ヒト相補性群2群の相補遺伝子産物Pex5p(PTS1シグナルレセプター)はPTS1タンパク質のみならず哺乳動物系独自の機能としてPTS2タンパク質の輸送にも関わることを明らかにした。新規ペルオキシソーム形成因子Pex5pの機能並びにPex2p(PAF-1)の膜トロポジ-解析:私たち独自に分離したペルオキシソーム欠損性CHO変異細胞のうち相補性群IIおよびIII群に属するZP105/ZP139およびZP109それぞれを用いたペルオキシソーム形成因子の解析を行った。II群の相補遺伝子CHOPEX5(PTS1Sグナルレセプター)をクローニングし,ZP105およびZP139細胞における表現型とPEX5変異の解析など細胞生化学的検討を行った。その結果,ペルオキシソーム形成因子Pex5pはPTS1タンパク質のみならずPTS2タンパク質の輸送にも関わることが明らかになった。これら哺乳動物系における成果を酵母(Saccharomyces cerevisiae)系でのPex5pとの構造並びに機能比較をルール大学Kunau教授とも情報交換・討議した結果,PTS2タンパク質輸送へのPex5pの関与は哺乳動物系独自の知見であると結論した。私たちがペルオキシソーム形成因子として初めてクローニングしたPAF-1(Pex2p)のペルオキシソーム膜におけるトロポジ-を領域特異的抗体やプロテアーゼ処理法を用いた検討を行った結果,ラットPex2pはN末端側,C-末端側共に細胞質側へ向けたトロポジ-を有する膜タンパク質であることが明らかになった。

この知見を酵母(Yarrowia lypolytica,Yl)系でのPex2pを研究しているRachubinski教授グループの成果と比較すると,YIPex2pはC-末端側を細胞質,N末端側をペルオキシソーム内に向けたトロポジ-をもち,しかもN末端側領域に糖鎖修飾を受けているという新しい知見を見出している。この点,この酵母系特有の現象か,哺乳類Pex2pとの共通性があるのか,またその機能解明はペルオキシソーム生合成の初期段階の解明にもつながることから,現在Rachubinski教授との討議を進めている。ペルオキシソーム形成因子(Peroxin)のクローニングとペルオキシソーム病患者異常遺伝子解析:ペルオキシソーム形成異常酵母相補遺伝子を用いたexpressed sequence tag(EST)search法によりPEX10,PEX16ヒトホモログをクローニングすることができた。これらはそれぞれ,CHO変異細胞がまだ分離されていない相補性群B(VII)およびD(IX)群の患者由来線維芽細胞に対しペルオキシソームの形成を回復させ,かつ患者遺伝子に変異が認められることからこの2つの相補性群疾患の病因遺伝子と断定した。ついでヒトPexl6pはペルオキシソーム局在性膜タンパク質であることを明らかにした。この知見を酵母(Yarrowia lypolytica,Yl)系でのPEX16を酵母(yarrowia Iypolytica,Yl)で単離したRachubinski教授グループの成果と比較すると,その膜トポロジーおよび糖鎖修飾を受けているという点で哺乳動物系とは異なっており非常に興味深い。ヒト先天性ペルオキシソーム欠損症C群患者におけるPEX6遺伝子変異部位解析に続き,今回新たに分離したCHO変異細胞ZPl07に対しペルオキシソーム形成回復活性を有するPEX1の単離に成功した。第I群ぺルオキシソーム欠損症患児ではPEX1に変異を持つこと,患児由来PHX1変異体は相補活性を有しないことからPEX1第I群疾患の病因遺伝子であると結論した。ついでPEX1温度感受性変異は患者の臨床症状において軽症型を与えるという非常に興味深いかつ重要な知見も見出した。さらに最近,ZPl10に対し相補遺伝子PEX14の単離に成功している。この哺乳動物系における成果を酵母(Saccharomyces cerevisiae)系でのPcxl4pとの構造並びに機能比較をルール大学Kunau教授と情報交換・討議した結果,PTSlおよびPTS2シグナルレセプターであるPex5pおよびPex7pとの結合を両者で見出していることから,生化学的機能に関し分子レベルでの研究の展開が期待される。1)新規ペルオキシソーム欠損性CHO変異細胞株の分離と相補性群分類:P90H/UV法及び蛍光抗体染色法により、先に分類した10種のペルオキシソーム欠損性CHO変異細胞、ZP24/ZP107,Z65,ZP92,ZP105/ZP139,ZP109,ZP110,ZP114,ZP119,ZP124,ZP126に加えて、今回新たな相補性群に属するZP128を分離した。ZP128について細胞融合法によりペルオキシソーム病患者由来線維芽細胞との相補性試験の結果、ペルオキシソーム欠損症相補性群H群と同一相補性群であることを明らかにした。さらに新たな変異細胞株の分離とその迅速化を目指しPTS2-GFPをマーカータンパク質とした分離法を確立、2種の新規CHO変異細胞株、ZPG207およびZPG208を分離した。ZPG207はPEX
インスリン由来アミロイドーシスの病態と発症メカニズムおよび構造と毒性の研究

インスリン由来アミロイドーシスは,インスリン療法の皮膚合併症であり,注射されたインスリンがアミロイド蛋白となり注射部位に沈着する.本研究では,インスリン由来アミロイドーシスの臨床的特徴と長期予後を明らかにした.また,インスリン治療中の糖尿病患者のインスリンン注射部位をMRIによってスクリーニングしてインスリン由来アミロイドーシスの頻度を調べた.さらに,インスリン由来アミロイドーシスの構造と毒性について研究した.本研究によりインスリン由来アミロイドーシスの病態がより明らかとなり,インスリン療法の向上に貢献した.インスリン由来アミロイドーシスは、インスリン治療中の糖尿病患者において、注射されたインスリンがアミロイド蛋白となり皮下に沈着するインスリン療法の合併症である。申請者らは、インスリン由来アミロイドーシスがインスリンの皮下吸収を低下させ、血糖コントロール悪化及びインスリン投与量増加の原因となることを報告した。本研究は、インスリン由来アミロイドーシスの病態を明らかにし、また細胞毒性と構造の関連及び細胞毒性が生じるメカニズムを解明することを目的としている。インスリン由来アミロイドーシスの病態を明らかにするために、その発症頻度を調べることが必要である。インスリン由来アミロイドーシスは触診では存在が分からない場合があり、スクリーニングのためにインスリン注射部位をMRIで撮影する。疑わしい所見がみられた際に、切開生検または針生検でアミロイドーシスを診断し、免疫組織化学的方法または質量分析計によりインスリン由来を証明する。本年度は、MRIによるスクリーニングと生検を開始した。インスリン由来アミロイドーシスの発症危険因子の解明のために、上記のスクリーニング対象者のインスリン治療歴などの臨床的情報の収集及びインスリン抗体価を測定している。さらに血液サンプルを採取し保存している。インスリン由来アミロイドーシスの細胞毒性と構造の研究は、生検検体からマイクロダイセクションによりアミロイドを採取し、細胞毒性と透過型電子顕微鏡によって構造を調べた。現在5症例を調べ、細胞毒性のあるインスリン由来アミロイドーシスを発見し、その構造の違いと周囲組織への影響を検討した。本年度は、インスリン由来アミロイドーシスのMRIによるスクリーニングを開始し、またその後の生検を開始した。発症危険因子の検討のための臨床情報やサンプルの収集も進行している。また、インスリン由来アミロイドーシスの毒性と構造の研究も進展し、投稿準備中である。インスリン由来アミロイドーシスは、インスリン治療中の糖尿病患者において注射したインスリンがアミロイド蛋白となり皮下に沈着する合併症である。インスリン由来アミロイドーシスの病態を明らかにするために、その頻度を知る必要がある。疑わしい所見が見られた際に、切開生検または針生検でアミロイドーシスを診断し、免疫組織化学的方法または質量分析計によりインスリン由来を証明する。本年度は、インスリン治療中の糖尿病患者に対しMRIによるスクリーニングを逐次実施し、疑わしい場合に生検を行った。また、インスリン由来アミロイドーシスの発症危険因子の解明のために、上記のスクリーニング対象者のインスリン治療歴などの臨床的情報の収集及びインスリン抗体価を測定している。さらに血液サンプルを採取し、保存している。インスリン由来アミロイドーシスの細胞毒性と構造の研究は、5症例の生検検体からマイクロダイセクションによりアミロイドを採取し、細胞毒性と透過型電子顕微鏡によって構造を調べた。本年度は、さらなる病理学的及び生化学的解析を追加した。また、インスリン由来アミロイドーシスが炎症性に消失した症例や、長期のフォローアップ症例の症例解析を行った。本年度は、インスリン由来アミロイドーシスのMRIによるスクリーニングが進み、対象例数が増加した。また、その後の生検、診断も逐次実施し、発症危険因子の検討のための情報やサンプルの収集も進んでいる。毒性と構造の研究も進展した。インスリン由来アミロイドーシスは、インスリン治療中の糖尿病患者において、注射されたインスリンがアミロイド蛋白となり皮下に沈着する合併症である。インスリン由来アミロイドーシスの頻度を知るために、インスリン治療中の糖尿病患者182名に対しMRIを実施した。その結果、約15%にMRI所見上アミロイド沈着が疑われた。これらの疑わしい患者に対し生検を行って、アミロイド沈着の有無を確かめている。またインスリン治療歴などの臨床的情報やインスリン抗体価を測定し、アミロイド沈着との関連を検討する。さらにインスリン由来アミロイドーシスの16症例をまとめて検討した。16例のうち2例は腫瘤を触知しないアミロイド沈着であり、それらは腫瘤を触知するアミロイド沈着と同様な臨床的影響を示したが、画像所見は異なる可能性が示された。さらに8例について長期的予後を検討し、血糖コントロールやインスリン量は悪化していないことが明らかになった。インスリン由来アミロイドーシスの細胞毒性と構造の研究は、細胞毒性を示す例では電顕でアミロイドの構造が異なる可能性が示された。さらに細胞毒性が周囲組織に影響する可能性が示唆された。本研究によりインスリン由来アミロイドーシスの病態がより明らかとなり、インスリン療法の改善につながることが期待された。

インスリン由来アミロイドーシスは,インスリン療法の皮膚合併症であり,注射されたインスリンがアミロイド蛋白となり注射部位に沈着する.本研究では,インスリン由来アミロイドーシスの臨床的特徴と長期予後を明らかにした.また,インスリン治療中の糖尿病患者のインスリンン注射部位をMRIによってスクリーニングしてインスリン由来アミロイドーシスの頻度を調べた.さらに,インスリン由来アミロイドーシスの構造と毒性について研究した.本研究によりインスリン由来アミロイドーシスの病態がより明らかとなり,インスリン療法の向上に貢献した.現在の研究方針で研究を進める。MRIによるスクリーニングを進め、サンプルを収集する。細胞毒性の発症メカニズムについて、どのようにアプローチするか今後検討をすすめる。現在の研究方針で研究を進める。MRIによるスクリーニングの結果をまとめて、発症危険因子の解析を行う。毒性と構造の研究では、アミロイド構造の変化を来す因子についてさらに解析を進めている。また、インスリン由来アミロイドーシスの長期予後について検討を行う。代謝内分泌学本研究は平成27年10月に交付決定されたため研究費を使用する期間が短く、このために次年度使用額が生じた。本研究は初年度の研究費を使用する期間が短く、初年度からの繰り越しがかなりあったため次年度使用額が生じた。本研究では、主としてスクリーニングのためのMRI撮影と発症危険因子の検討のための血液サンプルの解析に研究費が使用される。今後、スクリーニングの件数が増加し、研究費の使用が増加することが見込まれる。本研究ではスクリーニングのためのMRI撮影と発症危険因子検討のための血液サンプルの解析に研究費が使用される。今後もスクリーニングの件数の増加とともに、研究費の使用が増加することが見込まれる。
チミジンキナーゼ遺伝子導入腫瘍の化学的除去を利用した腫瘍細胞免疫原性の研究

(1)腫瘍細胞としては、同系マウスに接種したとき排除されず進行性増殖を示すSC115(DSマウス由来乳ガン細胞)およびB6UV4,1(C57BL/6マウス由来紫外線誘発腫瘍)を用いた。この2種の腫瘍細胞に、HSV II型チミジンキナーゼ(TK)遺伝子をpBR322のリコンビナントプラスミドpGR18を用いて燐酸カルシウム法により導入した。(2)TK遺伝子導入株から、抗ウイルス剤ガンシクロビル(GCV)に高感受性のクローンを複数個樹立し、in vitroでの各種抗ういるす剤感受性を解析した。その結果、代表的なクローンの50%増殖抑制を起こす薬剤濃度を親株/遺伝子導入株で比較すると、アシクロビール(ACV)についてはSC115では100μg/ml、5ug/mlB6UV4.1では10μg/ml/0.2μg/mlであり、GCVについてはSC115では100μg/ml/0.02μg/m、B6UV4.1では10μg/ml/0.005μg/mlであった。この結果から、ACVに較べGCV有効域が広く、かつ低能度でTK遺伝子導入腫瘍の増殖を抑制することが伴った。BVDU(bromovinyl deoxyuridine)はGCVと同程度に有効であったが、I型HSV治療薬であるBV-araU(arabinofuranosyl bromovinyl uracil)は無効であった。(3)TK遺伝子導入腫瘍を同系マウスに皮下接種後5日目或いは腫瘍径が10mmに達した時点から、GCV(1mg以上/マウス)を7日間連続投与することにより、腫瘍を完全に消失させることができたが、同様の処置は親株に対しては全く無効であった。GCVによりTK遺伝子導入腫瘍を排除したマウスでは、接種親株細胞を拒絶し特異的CTLが誘導されるなど、T細胞を介した特異的免疫応答が成立していた。(4)SC115は通常IFN-γ遺伝子導入・発現により造腫瘍性が低下する。しかし、なかには造腫瘍性を保持したままのクローンが存在するが、このようなクローンに追加してTK遺伝子を導入することにより、GCV投与により生体から除去することが可能であることが確認された。従って、本実験系はサイトカイン遺伝子導入によるがん治療モデルにおけるフェイルセイフシステムとしても利用できると考えられる。
下部マントルにおけるマグマの密度と地球深部分化過程の解明

マントルの大部分は固体であるが、一部は融解してマグマが生じている。マグマの多くは地表へと噴出するが、地球深部に留まっている物もある。この様な「マグマだまり」は地震波や電気伝導度などの地球物理観測で確認される。マグマが留まるか噴出するかは、マグマと周囲の岩石との密度差に依存する。また、下部マントル起源の超深部ダイヤモンドが近年続々と発見されており、それをもたらしたキンバーライトの噴火を考える上で密度は不可欠である。そこで本研究では、高圧力下でマグマの密度を測定し、地球深部におけるマグマの挙動を解明する。
ニホンナシ自殖系統におけるリンゴ全ゲノム情報を用いた近交弱勢の解析

リンゴやニホンナシなど果樹の多くは自分の花粉で受粉が出来ない性質(自家不和合性という)を持つことで子孫での遺伝子のヘテロ性(雑種性)を保ってきました.ところが,最近の果実の品種改良では,優良な品種を親として近親交配が繰り返されるので,遺伝子のホモ化(同質化)が進んでいます.このため,最近の品種では,劣性遺伝子が原因とみられる生育障害や果実の障害が出やすくなっていると言われています.本研究では,自分の花粉で受粉が出来る珍しいニホンナシ(梨)品種を用い,自殖を2回繰り返してホモ化の程度を高めたときにどの様な現象が起きるか明らかにしようとしました.本研究では,ニホンナシ`おさ二十世紀'の自殖後代である`なし中間母本農1号'をもう一度自殖した世代を擬似S2世代とみなして材料とし,ニホンナシでは初の自殖第2世代について圃場における遺伝子や形質の発現,ゲノム構造とその機能の解析を行う.昨年度までに,ナシ自家和合性品種`おさ二十世紀'およびそのS1である`なし中間母本農1号'そしてその自殖後代であるS2世代について,生育評価とSSRマーカーを用いたホモ化レベルの解析を行った.その結果,初期の樹高において近交弱勢とみられる生育抑制が確認された.本年度は,以下の2項目について検討を行った.(1)ニホンナシ標準連鎖地図上に位置付けられているSSRマーカーを用いてゲノムワイドな遺伝子型の解析を開始した.ニホンナシの17連鎖群に散在する112座のうち,年度内に約半数まで解析を完了している.今後,残りのすべての遺伝子型を評価し,全22個体の自殖第2世代と主要栽培品種について,ゲノム領域ごとの詳細なヘテロ性を明らかにする予定である.(2)茨城大学農学部内の樹園地で育成しているS2世代について,その生育状況を継続的に評価した.S2世代は4年生個体であるが,昨年度までの観察結果と同様に,同樹齢の品種間実生と比較して,いずれも生育が劣り,樹高が1mに達するものは本年度も現れなかった.生育不良に経年変化がないことからも,S2世代の生育不良が,自殖弱勢によるものと推察された.また,生殖成長相への相転換の兆候も見られなかった.以上の結果から,来年度における開花結実は不可能であると予想された.ニホンナシをはじめとする日本における果樹の育種においては,親品種や親系統となる育種素材の家系がかつての主要品種に偏ることが多い.このため,新しく育成された品種ほどゲノムのホモ化レベルが高くなる傾向があると推察され,その弊害が生理障害などの劣悪形質の出現に現れている可能性も示唆されている.本研究では,ニホンナシで唯一,自殖が可能となった自然突然変異第一世代の`おさ二十世紀'に着目し,その自殖後代品種である`なし中間母本農1号'をさらに自殖することで後代系統を作出した.自殖によるゲノムのホモ化の影響を研究するために,この系統を擬似S2世代とみなして材料とし,ニホンナシでは初の自殖第2世代についての圃場における形質の発現,ゲノム構造とその機能の解析を行っている.これまでに,ナシ自家和合性品種`おさ二十世紀'およびそのS1である`なし中間母本農1号'そしてその自殖後代であるS2世代について,生育評価とSSRマーカーを用いたホモ化レベルの解析を行った.本年度は,樹園地で育成しているS2世代について,その生育状況と生殖成長への相転換を評価し,ゲノムのヘテロ性との相関を検討した.S2世代は2014年3月時点で5年生であり自根栽培され,剪定は施していない.これらについて花芽の着生状況を調査したところ,22個体中27.3%にあたる6個体で着生が確認され,生殖成長への相転換が認められた.一方,相転換した個体と,自殖弱勢の兆候が顕著に表れる樹高や幹直径との相関は認められなかった.本研究を踏まえて,次年度以降,開花した個体を自殖して,S3世代を獲得し,ゲノムのホモ化が樹体の生育に及ぼす影響をより詳細に調査し,基盤研究に発展させていく予定である.リンゴやニホンナシなど果樹の多くは自分の花粉で受粉が出来ない性質(自家不和合性という)を持つことで子孫での遺伝子のヘテロ性(雑種性)を保ってきました.ところが,最近の果実の品種改良では,優良な品種を親として近親交配が繰り返されるので,遺伝子のホモ化(同質化)が進んでいます.このため,最近の品種では,劣性遺伝子が原因とみられる生育障害や果実の障害が出やすくなっていると言われています.本研究では,自分の花粉で受粉が出来る珍しいニホンナシ(梨)品種を用い,自殖を2回繰り返してホモ化の程度を高めたときにどの様な現象が起きるか明らかにしようとしました.本研究では,`おさ二十世紀'の自殖後代である`なし中間母本農1号'をさらに自殖した世代を擬似S2世代とみなして材料とし,ニホンナシでは初の自殖第2世代について圃場における形質の発現,ゲノム構造とその機能の解析を行う.本年度は,ナシ自家和合性品種`おさ二十世紀'およびそのS1である`なし中間母本農1号'そしてその自殖後代であるS2世代について,生育評価とSSRマーカーを用いたホモ化レベルの解析を行った.

22個体の3年生のS2実生を材料として用いた.さらに栽培品種の中から世代間の遺伝子型の変遷を検討する際の対照品種として`ゴールド二十世紀'および`おさゴールド'(擬似F1世代),および`なし中間母本農1号'(S1世代)を用いた.SSR座としては,ニホンナシ標準連鎖地図および品種識別に用いられている42マーカーを用いた.S2実生22個体は42SSR遺伝子座において,`なし中間母本農1号'由来のアリルのみを持っていた.このことからS2実生`1'`22'に雑種性は無く,`なし中間母本農1号'の自殖世代であることが確認された.42遺伝子座のうち,擬似F1世代においては全体の24%(10座),S1世代の`なし中間母本農1号'において64%(27座),S2世代で69(29座)82%(37座)の遺伝子座がホモ化していることが明らかになった.S1世代とS2世代の間と比べて,擬似F1世代からS1世代へ進む過程でのホモ化の進行が顕著であった.また,S2世代`18'においては第5,10,12,15,連鎖群の大部分がホモ化していると推察された.一方,S2世代のホモ化遺伝子座率と1年生実生の樹高の相関係数をとったところ,5%水準で負の相関が確認された。この結果はニホンナシにおいて近親交配が1年生実生の樹高に大きな影響を及ぼすという佐藤ら(2008)の報告を支持するものであった.本年度までに,本研究における萌芽性の高い材料である`おさ二十世紀'の自殖第2世代を育成し,その生育評価を開始している.また,ナシSSRマーカーを用いたホモ化レベルの詳細な解析を継続している.しかしながら,自殖弱勢の影響でS2個体の生育が遅く,来年度も開花結実後の評価はできないと推察された.この状況を打開するために,来年度はナシマイクロアレイを利用した発現遺伝子の網羅的解析によって,研究を進める予定である.本年度までに,本研究における萌芽性の高い材料である`おさ二十世紀'の自殖第2世代を育成し,その生育評価を開始した.また,ナシSSRマーカーを用いたホモ化レベルの解析を行った.その結果,S2世代の一部の系統においては,極めて高いホモ化程度を示していると推察された.さらに,S2世代のホモ化程度と1年生実生の樹高の負の相関を確認した.これらの結果,今後の計画を遂行するうえでの準備が整った.自殖弱勢に起因する材料の生育の遅れによる研究の停滞を打開するために,来年度はナシマイクロアレイを利用した発現遺伝子の網羅的解析によって,研究を進める予定である.本年度にS2世代を用いて得られた基礎的なデータを踏まえて,以下のような小課題を遂行する予定である.1.S2個体を高接ぎして育成し,開花結実を促進する.2.S2個体について,前年度から開始したSSRマーカーによるグラフ遺伝子型の作製を完了し,各個体ゲノムにおけるホモ化部位および遺伝子型のアノテーションを完成させる.3.S2個体の慣行栽培を前年度に引続き継続すると同時に,表現形質を継続して観察することによって形質の経年変動を評価する.4.リンゴを中心としたバラ科果樹のゲノム研究の成果として報告されている同定済みの遺伝子について,ホモ化部位や遺伝子型が異なるS2個体間での発現量の違いをリアルタイムPCRで検出するナシマイクロアレイを利用した発現遺伝子の網羅的解析を行うために,研究予算を集中して使用する.上記の推進方策の円滑な遂行のため,圃場における材料管理に用いる資材,およびリアルタイムPCRをはじめとした分子生物学的手法に用いる物品に優先的に研究費を計上する予定である.
経済学実験を用いた所得再分配の選好の検証

本研究は経済学実験的手法を用い、被験者が自分で行ったタスクから得られる稼得を再分配する状況での個人の報酬再分配に対する選好を検証するものである,被験者は全員同じ数と内容の計算問題を解くなどのタスクを与えられ、その成果に伴って報酬を与えちれる。被験者には成果によって報酬にばらつきが出ることを説明し、参加者の報酬の何割かを一律徴収して報酬再分配に充てる事ができるならどれだけを再分配に充てるのが望ましいかの選好を訪ねる。選好はタスクについての情報がない時点、タスクを終了ししかしその結果については知らされていない時点、タスクの結果である個人の報酬と再分配め結果が明らかになった時点の3つの時点で調査を行った。本研究の結果の一部は欧米で行われた過去の類似の研究の成果を追認するものであるがそれ以外に幾つか興味深い結果が確認された。例えばタスクは終了したがその結果や自分の相対的な稼得水準がまだ知らされず、そのために再分配による報酬の増減が分からない段階において、難易度が低い課題が与えられた場合、あるいは難易度が同じでも課題の量が少ない場合、それ自体が相対的な報酬ひいては再分配による損得に影響しないにもかかわらず低水準の再分配が選好されるという傾向が見られた。これは相対的な報酬水準の見込みが再分配水準め選好についての意思決定には重要であるが、被験者は必ずしもそれを適切に判断できず、些細な要因で見込みを揺らがせてしまうことを意味する。これは現実の社会で社会調査や投票によって示される報酬再分配の水準の選好表明が景気見通しなどに容易に影響されて安定しないという傾向を生みうることを示唆する。近年の格差社会に対する世論の関心の高さはこのような要因によっても説明されうる。詳細な内容は専門誌に投稿予定である。本研究はどのような所得再分配の制度を人々が選好するのかを実験経済学的な手段を用いた研究で明らかにすることを目的とする。現実の社会における政治参加の場で意思表示をする際に自分の現時点での状況に有利になるようにバイアスがかかるため、再分配に関する真の選好が表明されるとは考えられない。そこで仮想的なバイアスをこのグループに与えることでバイアスが表明される選好に与える影響について検証を行った。具体的な実験手法としてはまず被験者に課題の出来に応じた報酬を払うことを説明し、その上で報酬の再分配についての選好を10段階で尋ねる。10段階の0は全く再分配を行わない状況であり、10は全所得が再分配されるため全員の報酬が同じになる。課題は文章中の漢字の間違いを指摘するものであるが、その事は事前には説明しない。解答させた後実際に課題をこなし、その上で課題の出来の自己評価と再分配の選好をもう一度尋ねた。実験の結果は、まず平均として課題終了後の方がより高い割合の再分配を望むようになり、また課題の出来の自己評価が低い主体ほどより高い再分配を望む傾向が見られた。これは再分配の選好が堅牢なものではなく、自己評価が揺らげば容易に変化しうることを示唆する。再分配は全く行わない場合と、あらかじめ得点の40%を再分配する場合(どちらも事前にそうすることは被験者に知らされる)と2つのパターンで実験を行ったが、再分配の選好の程度に差は見られなかった。このことから再分配の現行制度に選好が影響を受けるとはいえないと考えられる。また再分配の程度の選好を絶対水準で評価すると性別や学年・年齢は関係しなかった。これらは類似の先行研究とは異なっており、欧米と日本の差として捉えられる。
高速道路における長区間旅行時間演算システムに関する調査研究

1.交通実態調査;長大な渋滞発生の予想される夏期繁忙期、発生の原因や形態の異なる大規模渋滞を対象に、トラカンデータの集収と自動車輌確認装置による旅行時間の計測を実施し、状況変動への対応力と出力の安定性を目標に調査を継続し、対応可能ケースの拡大を目指した。また、フローティング法により調査区間内を走行させ、各地点における走行速度の変動状況を把握するとともに、自動車輌確認装置を用いて調査区間内の旅行時間計測を行った。2.ランプ流出入交通量調査;小牧、一宮、栗東インターチェンジ等の流出入交通量の多い交通量で計測を実施し、変動パターンの蓄積を重ねた。3.OD解析;小牧、米原の両ジャンクションおよび栗東インターチェンジのランプ車両検知データを対象に平成8年度実施方法と同様のOD解析を実施して、OD表の逐次入力手法の信頼性を高めた。4.旅行時間予測シュミレーションの実施とその評価;OD解析の結果得られるOD表から当該時間帯の各入出路交通量を求め、予測対象の時間帯までの交通量の傾向値で補正し、前年迄に開発した旅行時間予測演算シュミレーションを実行した。ただし本予測手法を現行交通管制システムの演算過程に組み込むことを目差して検知情報に基ずいた補正演算過程を検討し、ループ式車両検知器の検知出力を演算過程に挿入した。また旅行時間予測の検証に不可欠の実旅行時間計測も回数を増やし、フローティング調査を利用する方向で予測演算の精度検証を行い予測演算手法の信頼度を高めた。5.予測旅行時間補正方法の改善;渋滞解消時に生ずる過大な誤差を補正するため、ため込み交通量の差による補正を加えて自動車輪確認装置による旅行時間の計測値を利用した補正方法導入を試み精度の向上を計った。(1)交通実態調査;東名高速道路豊田インターチェンジ名神高速道路彦根インターチェンジ間の下り線を対象に平成7年8月11日12日実施した方法は速度測定車をフローティング法により調査区間内を走行させ、各地点における走行速度の変動状況を把握するとともに、自動車輛確認装置を用いて調査区間内の旅行時間計測を行った。(2)インターチェンジ流出入交通量調査;調査対象区間内のインターチェンジ流出入交通量調査をビデオカメラを用いて実施した。調査対象時間帯は朝のピーク時をカバーするため午前5時から午後5時の12時間とした。インターチェンジ数が多いため区間的に分割して2日間程度にわたって録画を実施する。(3)OD解析;上記流出入交通量調査の結果を集計解析し、時間変動パターンからシミュレーション実施の時間帯巾を設定した。さらにジャンクションの流出入交通量の自動観値を集積して変動パターンを求め、これとシミュレーション実施上流端の本線車両検知器の計測値(単位時間帯の5分間移動平均値等)から流入交通量の予測値を求める手法について検討を加えた。(4)渋滞シミュレーションの改良;長区間の高速道路上の交通需要の伝播状況をシミュレートするため、シミュレーションの実施区間内の大区間分割を旅行時間の変動に合わせてダイナミックに変動させ、この分割点で演算時間帯の送り込み機能を加え、さら旅行時間の算定のタイミングをトラカンの計測時間帯に合わせる等の改良を加えた。(5)旅行時間算定シミュレーションの実行;改良プログラムを用い、流出入交通量の予測過程により求められたランプの流出入交通量を逐次入力しながら旅行時間演算のシミュレーションを実施し、演算過程の問題点の出力値の現実データとの検証を試み適切な補正方法を求めた。(1)交通実態調査;長大な渋滞発生の予想される夏期繁忙期に発生する大規模渋滞を対象に、トラカンデータの集収と自動車輌確認装置による旅行時間の計測を実施し、状況変動への対応力と出力の安定性を目標に調査を継続し、対応可能ケースの拡大を目指す。また、速度測定車をフローティング法により調査区間内を走行させ、各地点における走行速度の変動状況を把握するとともに、自動車輌確認装置を用いて調査区間内の旅行時間計測を行った。(2)ランプ流出入

交通量調査;小牧、一宮、栗東、瀬田西・東インターチェンジ等の流出入交通量の多い交通量で計測を実施し、変動パターンの蓄積を重ねる。この際早朝からの渋滞の立ち上がりに対応するため計測は午前4時に開始した。(3)OD解析;小牧・米原の両ジャンクションおよび瀬田東・西インターチェンジのランプ車両検知データを季節をずらせて平成7年度実施方法と同様のOD解析を実施して、OD表の逐次入力手法の信頼性を高めた。(4)旅行時間予測シミュレーションの実施とその評価;OD解析の結果得られるOD表から当該時間帯の各入出路交通量を求め、予測対象の時間帯までの交通量の傾向値で補正し、前年迄に開発した旅行時間予測演算シミュレーションを実行した。しかし本予測手法を現行交通管制システムの演算過程に組み込んでいくためには、本線上の各車線に埋め込まれているループ式車両検知器の検知出力を直接使用する必要があった。このため検知情報に基ずいた補正演算過程を検討した。(5)適用ケースの拡大;平成9年度以降も上記(1)(4)の研究も続ける。ただし、検討対象としては、震災等の災害復旧工事や事故発生時といった異なった事象をとりあげ手法の適用性と手法の信頼性、実用性を高める。なお調査研究の役割分担については、交通実態調査の実施と解析は巻上・中西が、モデルの改良については巻上・塚口が、また評価と課題の抽出は全員で行っている。1.交通実態調査;長大な渋滞発生の予想される夏期繁忙期、発生の原因や形態の異なる大規模渋滞を対象に、トラカンデータの収集と自動車輌確認装置による旅行時間の計測を実施し、状況変動への対応力と出力の安定性を目標に調査を継続し、対応可能ケースの拡大を試みた。また、フローティング法により調査区間内を走行させ、各地点における走行速度の変動状況を把握るとともに、自動車輌確認装置を用いて調査区間内の旅行時間計測を行った。2.ランプ流出入交通量調査;小牧、一宮、栗東インターチェンジ等の流出入交通量の多い交通量で計測を実施し、変動パターンの蓄積を重ねた。3.OD解析;小牧・米原の両ジャンクションおよび栗東インターチェンジのランプ車両検知データを対象に平成8年度実施方法と同様のOD解析を実施して、OD表の遂次入力手法の信頼性を高めた。4.旅行時間予測シミュレーションの実施とその評価;OD解析の結果得られるOD表から当該時間帯の各入出路交通量を求め、予測対象の時間帯までの交通量の傾向値で補正し、前年迄に開発した旅行時間予測演算シミュレーションを実行した。ただし本予測手法を現行交通管制システムの演算過程に組み込むことを目差して検知情報に基ずいた補正演算過程を検討し、ループ式車両検知器の検知出力を演算過程に挿入した。また旅行時間予測の検証に不可欠の実旅行時間計測も回数を大巾に増やし、フローティング調査を利用する方向で予測演算の精度検証を行い予測演算手法の信頼度を高めた。5.報告書の作成;平成9年度までの研究成果をとりまとめて、報告書の作成を行った。
ステロール14脱メチル化P450の機能多様化と臓器特異的発現調節

本研究課題では,哺乳動物のすべての臓器で発現している特異なP450酵素であるステロール14脱メチル化P450(CYP51)の臓器特異的な発現調節と機能に関係する可能性を解析する研究の一環として行った。本研究では先ず,CYP51が哺乳動物の調べた限りすべての臓器で発現していることを再確認した後,肝臓,小腸,副腎,脳,卵巣について発現に関わるホルモン制御と臓器特異的機能の関連を解析した。一連の解析で見出した最も重要な成果は,卵巣におけるCYP51の発現が,他の臓器と異なり,ゴナドトロピンの支配を強く受けていることであり,この卵巣特異的発現調節が卵巣に特異的な機能(減数分裂活性化ステロールの産生)に結びついている可能性を示した。また,肝臓におけるCYP51の発現にインスリンが必要であり,それには他の脂質代謝酵素の場合と同様,インスリンによるSREBPの誘導が関与することを示し,肝臓のCYP51がステロール合成系酵素群の一員として発現調節されることを示唆した。さらに,肝臓,小腸,副腎におけるCYP51の発現に甲状腺ホルモンが必要であること,デキサメタゾンがこれらの臓器におけるCYP51の発現に抑制的因子となることを見出し,デキサメタゾンのCYP51発現抑制効果がグルココルチコイド受容体を介する可能性を示唆する知見も得た。脳におけるCYP51の発現に対するホルモンの影響には肝臓と本質的な相違点が見られず,神経組織におけるCYP51の発現が特別な調節を受けていることを示す事実は見出されなかった。本研究では更に,培養肝細胞とルシフェラーゼ遺伝子をレポーターとする発現プラスミドを用いたCYP51プロモーターの機能解析実験によって,同領域に存在するSRE, CREがCYP51発現に必要であることを確認すると共に,それらに隣接する塩基配列GCAATのエレメントが発現に必要であることを見出した。ラットの肝臓と卵巣におけるCYP51発現に対するトリヨードチロニン、デキサメタゾン、ゴナドトロピン、インスリンの影響をCYP51mRNAレベルと酵素活性を指標にして検討した。実験は、産生臓器の摘出によるホルモン枯渇の影響とホルモン枯渇動物に対する各ホルモン投与の影響を解析する方法で行ない、トリヨードチロニンは肝臓、卵巣双方においてCYP51発現に促進的な役割を演じ、デキサメタゾンは逆に抑制的な作用を示すことを明らかにした。これに対して、インスリンは肝臓CYP51に対して促進的な作用を示したが卵巣CYP51の発現レベルには有意な影響が見られず、ゴナドトロピンは卵巣CYP51の発現のみを促進した。これらの事実から、CYP51の発現調節には肝臓と卵巣に共通する発現の促進と抑制の機構と臓器特異的な発現を調節する機構が協同して関与していることが明らかとなった。免疫組織染色を利用して臓器内でのCYP51発現部位を解析し、ゴナドトロピンに依存した卵巣CYP51の発現部位が卵胞と黄体であることを明らかにした。この場合、ゴナドトロピンで誘導されたCYP51は、卵丘と卵胞腔に接する部分で相対的に高い発現を示し、この部分のCYP51がその直接の代謝物であるFF-MAS(ヒト卵胞液性減数分裂活性化ステロール)を蓄積させる機能をもつ可能性を強く示唆した。ルシフェラーゼ遺伝子をレポーター、ラット肝臓癌由来の培養細胞をホストとするCYP51遺伝子の発現調節解析系を構築した。

この系を用いてCYP51遺伝子のプロモーター領域のトランケーションに伴うレポーター遺伝子発現レベルを解析し、ステロール代謝酵素遺伝子のプロモーター領域に広く存在する転写調節エレメントであるSREがCYP51遺伝子の転写に必要であり、このエレメントによるCYP51の発現がステロールによって抑制されることを見出した。ラットの小腸と副腎におけるCYP51発現に対する各種ホルモンの影響を、前年度までに行った肝臓における発現調節と比較して解析した。小腸、副腎におけるCYP51の発現は、mRNAレベル、酵素活性のいずれに関しても、肝臓と同様、下垂体摘出で低下し、トリヨードチロニン投与によって回復したが、ゴナドトロピンやACTHは回復作用を示さなかった。また、甲状腺ホルモン抑制薬であるメチマゾール処理によって、小腸と副腎のCYP51発現レベルは低下し、トリョードチロニンがこの低下を回復させた。この現象は対照として検討した肝臓においても観察された。これらの諸事実から、小腸、副腎におけるCYP51発現が、肝臓と同様に甲状腺ホルモンによって正の調節を受けていることを明らかにした。肝臓におけるCYP51発現は、デキサメタゾン投与によって抑制されるという昨年度に見出した予備的知見を、小腸、副腎を含めて詳細に検討した。デキサメタゾン投与は、肝臓、小腸、副腎におけるトリヨードチロニンによるCYP51の発現誘導を抑制すると共に、無処置ラットのこれら臓器におけるCYP51レベルを低下させた。これらの知見は、CYP51の発現がグルココルチコイドによって負の調節を受けている可能性を示唆するものである。しかし、グルココルチコイド抑制薬であるメチラポン投与や副腎摘出は、これら臓器のCYP51発現レベルに有意な変化を与えず、機構の詳細は今後の検討課題である。培養細胞を用いたCYP51遺伝子の発現調節解レポーター系を用いた解析では、SREBP活性ドメインの遺伝子を共発現させることにより、プロモーター領域に存在するSREがCYP51遺伝子の転写に必要であり、このエレメントによるCYP51の発現がステロールによって抑制されることを確認した。前年度までの研究によって,ステロール14脱メチル化P450(CYP51)の発現が,肝臓,小腸などと卵巣では異なった調節を受けており,それがこの酵素の卵巣特異的な役割(減数分裂活性化ステロールの産生)に関与していること,肝臓や小腸におけるCYP51の発現にインスリンが必要であり,それにはSREBPの発現に対するインスリンの促進効果が関与する可能性が高いこと,甲状腺ホルモンが本酵素の発現に必要であることなどを明らかにした。本課題研究の最終年度に当たる本年度は,肝臓以外の臓器,特に脳における発現調節に関する検討,本酵素の発現に対して抑制的に働く因子として見出しているデキサメタゾンの意義についての解析,培養細胞系を用いたCYP51のプロモーターの機能解析と細胞の増殖・分化に対するCYP51の機能研究に関する予備的検討を行い,以下の結果を得た。(1)脳におけるCYP51の発現は,これまで対象にしてきた肝臓や小腸と本質的な相違点はなく,神経組織におけるCYP51の発現が特別な調節を受けているという事実は見出されなかった。(2)肝臓CYP51の発現抑制に必要なデキサメタゾン投与量は,副腎萎縮及び血中コルチコステロン濃度の低下に必要な濃度に相当し,デキサメタゾンのCYP51発現抑制がグルココルチコイド受容体を介している可能性が示唆された。(3)培養肝細胞とルシフェラーゼ