hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
黒毛和種で胚死滅を引き起こす遺伝的要因の解明

黒毛和種雌牛の受胎率は年々低下する傾向にあり、胚死滅が主な原因の1つと考えられている。本申請では、黒毛和種で、劣性変異では説明できない胚死滅の遺伝的要因を明らかにするため、胚死滅育種価を表型値としてゲノムワイド関連解析を行い、関連ゲノム領域を詳しく調べることで、胚死滅を引き起こす遺伝子とそのリスク多型を同定することを目的として研究を行った。ゲノムワイド関連解析の結果、18-29日の間に起こる胚死滅に関連するSNPを10番染色体に1ヶ所、30-60日の間に起こる胚死滅に関連するSNPを7番染色体に1ヶ所それぞれ検出した。関連領域内から原因となる遺伝子とリスク多型を同定するまでには至らなかったが、DNAマーカーを特定したことで目標を達成した。また、多型の1つとしてゲノムコピー数多型についても検討した結果、1,481頭のSNP情報から861ヶ所のゲノムコピー数多型領域を特定し、その中の1つが30-60日の間に起こる胚死滅に関連することを明らかにした。今後、これらの3つの領域の胚死滅への効果と黒毛和種集団における頻度を調べ、育種利用性について検討する必要がある。黒毛和種・雌牛の受胎率は年々低下する傾向にあり、胚死滅が主な原因の1つと考えられている。本申請では、黒毛和種で、劣性変異では説明できない胚死滅の遺伝的要因を明らかにするため、胚死滅育種価を表型値としてゲノムワイド関連解析を行い、関連ゲノム領域を詳しく調べることで、胚死滅を引き起こす遺伝子とそのリスク多型を同定することを目的として研究を行っている。平成26年度、ゲノムワイド関連解析の結果、18-29日の間に起こる胚死滅に関連するSNPを10番染色体に1ヶ所、30-60日の間に起こる胚死滅に関連するSNPを7番染色体に1ヶ所検出した。10番染色体の関連領域は約500kbで、領域内には3つの遺伝子が存在した。7番染色体の関連領域は約250kbで、領域内には遺伝子は存在せず、近傍遺伝子までの距離は約240kbであった。また、多型としてゲノムコピー数多型についても検討した結果、1,481頭のSNP情報から861ヶ所のゲノムコピー数多型領域を特定した。胚死滅を引き起こす遺伝子と、そのリスク多型を同定することを目的としているが、関連領域をマッピングしたことで平成26年度の達成目標を達成した。また、新たに861ヶ所のゲノムコピー数多型領域を特定したため、この多型についても関連解析を行う準備が出来たため、研究計画通りに研究が進行していると考えられる。平成26年度に得られた結果を基に、関連SNPと連鎖不平衡にある領域内の遺伝子の多型を探索する。加えて、ゲノムコピー数多型領域についても関連解析を行う。多型によって引き起こされる影響を、多型の種類や部位(終止コドン、スプライシングサイト、アミノ酸部位)と、アミノ酸置換を伴う多型については、置換に伴う蛋白質機能への影響をPolyPhen2やSIFTプログラムで判定し検討する。候補となる多型は、平成27年度から平成28年度にかけて、1,469頭の黒毛和種雌牛で型判定を行い胚死滅育種価との関連を調査する。
植物の老化過程を制御する転写因子の機能解析

bZIP型の転写因子をコードしているtbzF及びtbz17 mRNAは共に老化葉で,さらにtbzFは花器官でも高レベルで蓄積することが明らかとされている.老化に伴い発現が増大する遺伝子の報告は多くを数えるが,転写因子の報告はほとんど見られない.したがって,TBZF/TBZ17の下流に位置する遺伝子(群)の同定や上流に位置するシグナル分子の同定は,植物における老化メカニズムの解明に重要な知見を導くものと考えられる.そこで,TBZF/TBZ17の標的遺伝子(群)を探索することを目的として,老化葉及び花で発現が増大する遺伝子の調査を行った結果,これら両器官で蓄積する遺伝子としてhin1遺伝子を単離し,hin1遺伝子発現における植物ホルモン類の応答性を調査した結果,ポリアミン類の一種であるスペルミンにのみ応答することが示された.さらに,スペルミンによるhin1発現誘導のシグナル伝達過程には活性酸素種,カルシウム及びミトコンドリアの機能低下が関与していることが示唆された.また,上流に位置するシグナル分子を同定することを目的として,特にリン酸化・脱リン酸化反応の関与を調査した結果,老化及びスペルミンによって活性化するMAPキナーゼが存在することを明らかとした.さらに,スペルミンにおけるMAPキナーゼ活性化には,hin1発現と同様,活性酸素種,カルシウム及びミトコンドリアの機能低下が関与していることが示唆された.tbzF及びtbz17の遺伝子産物はいずれもbZIP型の転写因子であり、これら遺伝子の発現はタバコ植物の齢が進むにつれ高まる。老化に伴い発現が増大する遺伝子の報告は多くを数えるが、転写因子の報告はほとんど見られない。従って、転写活性化因子であるTBZF/TBZ17の下流に位置する標的遺伝子(群)の同定や、上流に位置するシグナル分子の同定は、植物の老化過程を植物栄養学・園芸利用学的に捉えるうえで重要な知見を導くものと考えられる。現在までの研究で、このtbzF及びtbz17のmRNAは共に老化葉で、さらにtbzFは花器官でも高レベルで蓄積するという結果を得ている。そこで、老化葉及び花で発現が増大する遺伝子の調査を行った結果、これらの両器官で蓄積する遺伝子としてhin1遺伝子を単離し,植物ホルモン類への応答を調査した結果,ポリアミン類の一種であるスペルミンにのみ応答することが示された.また,スペルミンによるhin1発現誘導のシグナル伝達過程には活性酸素種が関与していることが示された.さらに,ミトコンドリアの機能とムhin1遺伝子発現とが密接に関与していることを示唆する結果も得られており,スペルミンやミトコンドリアの機能とhin1発現との関係についても現在研究を進めている。また、上流に位置するシグナル分子を同定するため、特にリン酸化・脱リン酸化反応の関与を調査した結果、老化に伴って活性化するプロテインキナーゼが存在することを明らかとした.プロテインキナーゼの標的因子は転写因子であるとされており,このプロテインキナーゼがtbzF及びtbz17の上流に位置するシグナル分子として関与する可能性についても現在解析を行なっている.bZIP型の転写因子をコードしているtbzF及びtbz17 mRNAは共に老化葉で,さらにtbzFは花器官でも高レベルで蓄積することが明らかとされている.老化に伴い発現が増大する遺伝子の報告は多くを数えるが,転写因子の報告はほとんど見られない.したがって,TBZF/TBZ17の下流に位置する遺伝子(群)の同定や上流に位置するシグナル分子の同定は,植物における老化メカニズムの解明に重要な知見を導くものと考えられる.そこで,TBZF/TBZ17の標的遺伝子(群)を探索することを目的として,老化葉及び花で発現が増大する遺伝子の調査を行った結果,これら両器官で蓄積する遺伝子としてhin1遺伝子を単離し,hin1遺伝子発現における植物ホルモン類の応答性を調査した結果,ポリアミン類の一種であるスペルミンにのみ応答することが示された.さらに,スペルミンによるhin1発現誘導のシグナル伝達過程には活性酸素種,カルシウム及びミトコンドリアの機能低下が関与していることが示唆された.また,上流に位置するシグナル分子を同定することを目的として,特にリン酸化・脱リン酸化反応の関与を調査した結果,老化及びスペルミンによって活性化するMAPキナーゼが存在することを明らかとした.さらに,スペルミンにおけるMAPキナーゼ活性化には,hin1発現と同様,活性酸素種,カルシウム及びミトコンドリアの機能低下が関与していることが示唆された.
日印交雑F1雑種イネの生理生態的特性に関する研究

本研究は温度感受性雄性不稔系統であるT29を交配母本に用い、日本型品種およびインド型品種を花粉親に用いてF1雑種を作出して、その光合成形質および農業形質におけるヘテロシスについて検討することによりF1雑種利用に有効な知見を提供する目的で実験を実施した。交配母本に使用したT29は不稔系統であるために、ヘテロシス程度については主として花粉親と比較して論じた。結果は以下の通りである。TGMS T29系統は、出穂前15-11から24.1°Cかそれ以上の温度に遭遇すると不稔になった。沖縄では、6月16日から11月7日の期間は気温が24.1°C以上であったために花粉および種子ともに完全不稔になった。このことは沖縄ではこの期間にT29系統が出穂前15-11に当たるように栽培すれば、この系統を交配母本にしたF1雑種の大量採種が可能であることを示唆している。気温が20-35°Cの範囲においてはT29系統由来F1雑種の光合成能力(CER)は両親の中で光合成能力の高い親よりは低かった。これとは反対に、40°Cでは蒸散が高くなるに従って気孔伝導度が大きくなりF1雑種はCERで花粉親および中親を凌ぐヘテロシスを発現した。また、F1雑種ではNon-photochemical quenchingが高かければ高いほどCERも高くなった。インド型および日本型の栽培品種とT29系統との交配で作成したF1雑種の生理的形質における雑種強勢現象を明らかにするために、分けつ最盛期、出穂期および湖熟期において調査を実施した。その結果、ほとんどのF1雑種のCERは全ての生育期間において花粉親より低くなっていた。以上のように本研究TGMS系統とインド型および日本型品種との交配で作出したF1雑種の光合成形質および農業的形質の特性を明らかにしたもので、F1雑種利用に新しい知見を提供したものである。稲の日印交雑F_1雑種における光合成のヘテロシスを明らかにするために、日印交雑で得られた12組み合わせのF_1雑種とそれらの親品種における光合成速度(CER)、葉緑素値(SPAD値)、比葉面積(SLA)を分げつ盛期、開花期および湖塾期に測定した。その結果、全てのF_1雑種および親品種ともCERは分げつ盛期で高かったが、この時期においてはヘテロシスは認められず、開花期で正のヘテロシスを示した。また、CERにおけるヘテロシスの大きさは組み合わせによって異なっていた。分げつ盛期のSPAD値で正のヘテロシスが認められたが、全生育期間を通じて、SPAD値におけるヘテロシスとCERにおけるヘテロシスとの間には相関は認められなかった。SLAにおけるヘテロシスは分げつ盛期で高く、その後は次第に減少した。CERにおけるヘテロシスにはSLAにおける負のヘテロシスだけでなく、他の光合成関連要素、例えば、窒素含量、可溶性タンパク質含量、ルビスコ活性等におけるヘテロシスも関与していると考えられる。また、形態的形質におけるヘテロシスを明らかにするとともに、分げつ盛期、開花期および湖熟期における形質間相関を明らかにするために、ガラス室内でポット実験を実施した。その結果、草丈、分げつ数、葉面積及び乾物重において全生育期間を通じて正のヘテロシスを示した。

分げつ数、葉面積及び乾物璽におけるヘテロシスは分げつ盛期で他の時期より大きな値を示した。分げつ盛期と開花期における分げつ数と葉面積の間には有意な正の相関が認められた。全生育期間を通じて、葉面積と乾物重の相関及び分げつ数と乾物重の相関は有意であった。生育初期の葉面積と生育後期の乾物生産との間に有意な正の相関が認められた。このことは、F_1雑種における高い乾物生産にとって、生育初期の葉面積の拡大が重要な要因であることを示唆している。一般に、日印交雑F1雑種は種子稔性が低い。しかし、従来の研究でインド型品種の中でも、Aus系統は日本型の栽培品種との間に性的親和性があり、両者のF1雑種で高い種子稔性を示す組み合わせの存在が明らかにされている。そこで、本研究では、日本型品種とAus品種との間のF1雑種を作出して、乾物重、種子稔性、収量および収量形質におけるヘテロシスについて検討するとともに、収量と収量形質との関係を明らかにするために、圃場実験を実施し、以下のような結果を得た。F1雑種は親品種よりも早く開花し、穂首分化期および登塾期の乾物重では正のヘテロシスを示した。また、1株稔実粒数、種子稔性および収穫指数に関しては、全組み合わせ平均では負のヘテロシスを示したが、いくつかの組み合わせのF1雑種では、正のヘテロシスが認められた。以上のことは、Aus品種との日印交雑により、収量で高いヘテロシスを示すF1雑種の育種の可能性が高いことを示している。F1雑種では、1株穂数、1穂籾数が多くなり、その結果、収量が高くなったと思われる。1株収量と種子稔性との間には有意な正の相関が認められた。多くのF1雑種では、種子稔性が低くなり、そのためにF1雑種の高収量は収穫指数の大きさよりもむしろ高い乾物生産によってもたらされたと考えられる。
トップダウン情報を活用した視覚情報処理の研究

われわれ人間は,網膜に映った光学像を単に受動的に処理しているわけではなく,もっと能動的な処理を行なっている.何か重要な情報がありそうなところに注意を向けて,そこだけを詳しく観察したり,ある場所に存在するパターンをその前後の情報を用いて予測してみて,その予測が正しいかどうかを確認しながら認識操作を進めていくようなことも行なっている.このような能動的情報処理には,トップダウン信号が重要な役割を果たしている.視覚神経系におけるトップダウン処理をはじめとする高次脳機能に関しては,最近生理学的研究がかなり進み多くの実験事実が発表されつつある,そこで,情報処理という立場に立って実験結果を整理し,新しい情報処理システムの設計原理を確立していくために,神経回路モデルを仲介とする研究を並行して進めていった.すなわち,高次脳機能に関して新しいモデルを提唱し,その動作を計算機シミュレーションによって調べ,生理学や心理学などの実験データと比較しながらモデルの改良を進めていった.またこれと並行して,提唱したモデルの考え方を工学的に実現させるために実世界のデータを用いた実用化試験もあわせて進め,従来とは異なる新しい形式の動的パターン認識システムの設計原理の開発を試みた.その結果,以下のようないくつかの成果を得た.●部分的に遮蔽されたパターンを認識し修復する機能を持つ神経回路モデルの実現●ネオコグニトロン(視覚パターン認識機構の神経回路モデル)の文字パターン認識能力の向上●階層型神経回路に適した新しい追加学習方式の提唱●図形の対称軸を抽出する神経回路モデルの実現●オプティックフロー抽出機構の神経回路モデルの提唱●図地分離,輪郭統合,運動統合の各機構間の関係についての心理実験・モデルによる解明●LPD刺激に対する知覚と大域的運動統合・運動透明視との関係についての心理実験・モデルによる解明われわれ人間は,網膜に映った光学像を単に受動的に処理しているわけではなく,もっと能動的な処理を行なっている.何か重要な情報がありそうなところに注意を向けて,そこだけを詳しく観察したり,ある場所に存在するパターンをその前後の情報を用いて予測してみて,その予測が正しいかどうかを確認しながら認識操作を進めていくようなことも行なっている.このような能動的情報処理には,トップダウン信号が重要な役割を果たしている.視覚神経系におけるトップダウン処理をはじめとする高次脳機能に関しては,最近生理学的研究がかなり進み多くの実験事実が発表されつつある,そこで,情報処理という立場に立って実験結果を整理し,新しい情報処理システムの設計原理を確立していくために,神経回路モデルを仲介とする研究を並行して進めていった.すなわち,高次脳機能に関して新しいモデルを提唱し,その動作を計算機シミュレーションによって調べ,生理学や心理学などの実験データと比較しながらモデルの改良を進めていった.またこれと並行して,提唱したモデルの考え方を工学的に実現させるために実世界のデータを用いた実用化試験もあわせて進め,従来とは異なる新しい形式の動的パターン認識システムの設計原理の開発を試みた.その結果,以下のようないくつかの成果を得た.●部分的に遮蔽されたパターンを認識し修復する機能を持つ神経回路モデルの実現●ネオコグニトロン(視覚パターン認識機構の神経回路モデル)の文字パターン認識能力の向上●階層型神経回路に適した新しい追加学習方式の提唱●図形の対称軸を抽出する神経回路モデルの実現●オプティックフロー抽出機構の神経回路モデルの提唱●図地分離,輪郭統合,運動統合の各機構間の関係についての心理実験・モデルによる解明●LPD刺激に対する知覚と大域的運動統合・運動透明視との関係についての心理実験・モデルによる解明筆者はこれまで「部分的に遮蔽されたパターンを認識する神経回路モデル」の研究を進めてきた.これは,階層構造を持った神経回路モデルで,ひとたび遮蔽物体の切り出しができれば,かなり大きく隠されているパターンでも正しく認識する能力を持っていた.しかしこの従来のモデルは,ボトムアップの信号経路だけしか持っておらず,隠れているパターンを認識することはできても,隠れている箇所の形状を推定する能力は持っていなかった.そこで従来のモデルに,トップダウン信号の経路を追加し,ボトムアップ信号とトップダウン信号の相互作用によって情報処理を進めていく機構を導入した.この新しいモデルは,パターンの一部がほかの物体で隠されていても,そのパターンを正しく認識し,隠れている箇所を修復する能力を持っている.モデルに種々の文字パターンを学習させた後には,その文字パターンが多少変形していても,部分的に遮蔽された欠損部を修復可能であることを,コンピュータシミュレーションによって確かめた.またこれと並行して,階層型の多層神経回路モデルに適した追加学習方式に関しても研究を進めた.多層神経回路モデルとしては,筆者が以前提唱した神経回路モデル「ネオコグニトロン」を用い,このモデルに,あるパターンセットをいったん学習させた後に,さらに追加して別のパターンセットを学習させることのできる新しい学習方式を提唱した.多層回路に追加学習を行なわせると,往々にしてどのような刺激に対しても反応しない細胞が形成されて回路内のゴミになってしまうおそれがあるが,新しい学習法を用いれば,できてしまったゴミを取り除くのではなく,ゴミの発生を大幅に抑制することができる.前年度までの研究で,パターンの一部がほかの物体で隠されていても,そのパターンを正しく認識し,隠れている箇所を修復する能力を持つ神経回路モデルを作成した.このモデルは,階層型構造をもつ神経回路で,回路内のボトムアップ情報とトップダウン情報の相互作用によって情報処理が進んでいく。

モデルに種々の文字パターンを学習させた後には,その文字パターンが多少変形していても,部分的に遮蔽された欠損部を修復する能力を持っていた.しかし,これまでに学習したことのない未知パターンが隠されている場合の修復能力は不十分であった.そこで本年度は,学習したことのない未知パターンが隠されている場合でも,隠されている箇所の形状を推定し,修復する能力を向上させるために,トップダウン信号の経路の構造に改良を加えた.未学習のパターンが与えられた場合にも,モデルは,それまでに学習したほかのパターンの部分的な特徴をもとに,隠されている欠損部の形状を推定し修復していくことを,コンピュータシミュレーションによって実証した.また,図形の対称軸を抽出する能力を持った神経回路モデルの構成に着手した.これは,入力層,コントラスト抽出層,方位選択性エッジ抽出層,対称軸抽出層などからなる階層型神経回路モデルで,入力パターンの形状の多少のゆがみは許容してその図形の対称軸を抽出できることを,計算機シミュレーションによる予備実験で確認した.われわれ人間の視覚系は,パターンを図と地に分離して知覚する能力を持っている.図地分離知覚には,輪郭の対称性,平行性,凸性などが重要な役割をはたしていると考えられる.それらの特徴を抽出し,図地分離を行う階層型神経回路モデルを構成した.図形の対称軸を抽出する神経回路を構築した.幾何学的図形からだけでなく,CCDカメラで撮影した中間調(灰色)やテクスチャーのある複雑な画像からも,わずかな変形や輝度の違いなどにもとづく微細な非対称性には影響されずに,対対称軸を正しく抽出することを計算機シミュレーションで実証した.この回路では,ある種の「ぼかし」の機構が,柔軟な情報処理と計算量の削減に役立っている.筆者が以前提唱したネオコグニトロンも,ぼけの導入によって頑強なパターン認識能力を獲得していたが,対称軸抽出においては,ネオコグニトロンとは異なる形状の「ぼけ」の導入が必要になる.視覚神経系の上位に位置するMST野には,視野の広い範囲に呈示された運動パターンの回転,拡大・縮小などに対して選択的に反応し,しかもその反応が運動の中心位置に影響されない細胞があることが知られている.これらの細胞と同じように,網膜像のoptic flowを抽出する能力を持つ神経回路モデルの構築に着手した.モデルは,網膜(入力層),V1野,MT野,MST野などに対応する神経細胞層を階層的に接続した多層神経回路である.V1細胞は局所的な運動速度を抽出する.その情報にもとついてMT細胞は,隣接する2点の相対速度を抽出する.MST細胞は,MT細胞の出力を統合して,視野全体の回転や拡大縮小などの大局的な動きを抽出する.ここで重要なのは,MT細胞の受容野の興奮性領域と抑制性領域との相対的位置関係を変えるだけで,同じ構造の回路で,回転や拡大・縮小などを抽出できることである.輪郭統合と図地分離との関係を調べる心理実験を行った結果,ownership属性を有し,かつその極性(図方向)が一方に揃った線分群を統合できることが明らかになり,輪郭統合と図地分離の処理は逐次的ではなく双方向的であることが示唆された.
臓器内代謝物変化から紐解くCKD合併認知機能低下・筋消耗の発症機序の解明

本研究は、慢性腎臓病(CKD)病態が認知機能障害および筋消耗を引き起こす機序を、尿毒素蓄積による臓器内・細胞内の代謝物変化からのアプローチにより解明し、CKD合併症の予防・治療法開発への展開を目的としている。具体的には、1質量分析(MS)ー代謝物解析(メタボロミクス)およびイメージングMSを駆使し、CKDにおける各臓器(脳、筋、褐色・白色脂肪細胞)の細胞内代謝変化を培養細胞およびモデル動物を対象として同定し機序を解明する。さらに2組織内代謝変化に着目した予防・治療薬の探索・評価を行う。
樹状細胞に発現するトランスポーターを標的とした抗アレルギー薬の開発

前年度の研究結果より、sulforhodamine B(SR-B)を輸送するSST1の機能解析に取り組んだ。まず、Xenopus oocyteを用いたSST1発現系におけるestrone sulfateの排出輸送について検討した。その結果、SST1介在性の排出が確認できたものの、その活性は受動拡散と同じ程度であった。細胞系においてSST1は主に小胞体に局在することが確認されていることから、Xenopus oocyte系においても細胞膜にほとんどソーティングされず、細胞外排出量が期待した以上に見られなかったのでないかと考えられる。次に、SST1のmRNAの組織分布をreal time PCRで検討した。その結果、腎臓で最も高く、続いて胎盤、精巣上体に多く発現が確認された。SST1はhousekeeping geneであることが報告されていることから、ユビキタスな発現分布が予想されたが、その組織間における発現量に大きな違いが見られた。以上の結果より、SST1の生理的機能について次のように考えられる。体内に存在するエストロゲンなどのステロイドホルモンの多くは血液中に硫酸抱合体のかたちで存在するが、それ自体はエストロゲンレセプターに結合できないため、生理活性を示すには細胞内で硫酸抱合を外す必要がある。その硫酸抱合を外すSTS(steroidal sulfatase)は小胞体膜にのみ分布するが、STSの基質結合部位はluminal側(小胞体内腔側)にあるため、小胞体膜の透過が必須となる。SST1は小胞体内にステロイドホルモンなどの硫酸抱合体を輸送することが考えられることから、ステロイドホルモンが豊富に存在する胎盤や精巣上体において、その恒常性の維持にSTSと協調し重要な役割を果たしていると考えられる。SST1の機能解析に取り組み、硫酸化エストロゲンを取り込むトランスポーターとの共発現系において排出輸送活性を見出すことができたが、SST1単独発現系において直接的な硫酸化エストロゲンの輸送活性を明確に示すことはできなかった。SST1は、ステロイドの豊富な臓器である胎盤や精巣上体において多く発現していることが示されたことから、SST1が生体内においてステロイド濃度の恒常性を制御していることが考えられる。今後は、SST1の生体内での機能的役割をより明らかにしていく予定である。ステロイドの恒常性の破綻により、乳がんなど様々な病態の発症に関わることが知られている。SST1の機能をさらに明らかにし、SST1を標的としたステロイド硫酸の輸送を制御することが出来れば、ステロイド恒常性の破綻により発症する疾患に対しての新薬を、見出すことが出来るのではないかと期待される。先進国諸国においては、アレルギー疾患は増加の一途をたどり、今や日本人の約30%が何らかのアレルギー疾患を有していることが指摘されている。現在その治療には、主に化学伝達物質の放出抑制や抗ヒスタミン剤が用いられるが、これらは対症療法にすぎないため、根本的な治療方法の確立が望まれている。そこで、免疫反応に重要な役割を果たしている樹状細胞に注目し、その制御因子である低分子化合物の輸送に焦点あてた。樹状細胞のESTデータベースより、機能未知のトランスポーター様蛋白をコードするcDNAsを同定し、それらの遺伝子クローニング及び発現系を用いて様々な蛍光性物質の取り込みを検討した。その結果、5-aminofluorecein1(5-AF)を輸送するものと、sulforhodamine B(SR-B)を輸送する新規トランスポーターを2つ同定することに成功した。5-AFを輸送する新規トランスポーターは、小胞器官であることを明らかになったことから、本遺伝子産物をvesicular organic anion transporter1(VOAT1)と命名することにした。5-AFは天然には存在しない人工化合物であるため、生理的輸送基質の探索を行ったが、未だ輸送されるものを見出せていなく、VOAT1の生理的役割は不明のままである。一方、SR-Bを輸送する新規トランスポーターに関しては、estrone sulfateを輸送することから、本遺伝子産物をsteroid sulfate transporter1(SST1)と命名することにした。また、その局在を調べてみると小胞体に分布していることから、SST1は小胞体に局在するステロイドの脱硫酸抱合化酵素(steroidalsulfatase)と共に機能し、生体内のステロイドホルモン濃度の制御に関与している可能性が示唆された。

その硫酸抱合を外すSTS(steroidal sulfatase)は小胞体膜にのみ分布するが、STSの基質結合部位はluminal側(小胞体内腔側)にあるため、小胞体膜の透過が必須となる。SST1は小胞体内にステロイドホルモンなどの硫酸抱合体を輸送することが考えられることから、ステロイドホルモンが豊富に存在する胎盤や精巣上体において、その恒常性の維持にSTSと協調し重要な役割を果たしていると考えられる。本研究で、機能未知トランスポーターを2つ同定することが出来た。VOAT1に関しては生体内基質を決定するに至っていないが、SST1に関しては、生体内での役割に関して相当程度解析が進んだとみている。SST1の機能解析に取り組み、硫酸化エストロゲンを取り込むトランスポーターとの共発現系において排出輸送活性を見出すことができたが、SST1単独発現系において直接的な硫酸化エストロゲンの輸送活性を明確に示すことはできなかった。SST1は生体内のステロイドを制御している可能性があることから、創薬のターゲットになる可能性を十分に秘めている。たとえば、女性の罹患率が非常に高い乳癌は、エストロゲンなどの女性ホルモンの過剰産生により発症することが知られている。このSST1の輸送系をブロックするような医薬品を開発することが出来れば、乳癌に対する新たな抗癌ターゲットになることが予想される。しかし、現在SST1の輸送機能は排出方向にしか見ることが出来ず、SST1の輸送系を阻害するような化合物の探索は困難である。そこで、今後はSST1の簡便な機能評価系の確立に取り組んでいく予定である。SST1は、ステロイドの豊富な臓器である胎盤や精巣上体において多く発現していることが示されたことから、SST1が生体内においてステロイド濃度の恒常性を制御していることが考えられる。今後は、SST1の生体内での機能的役割をより明らかにしていく予定である。ステロイドの恒常性の破綻により、乳がんなど様々な病態の発症に関わることが知られている。SST1の機能をさらに明らかにし、SST1を標的としたステロイド硫酸の輸送を制御することが出来れば、ステロイド恒常性の破綻により発症する疾患に対しての新薬を、見出すことが出来るのではないかと期待される。
肝内胆汁うっ滞の分子物学的解析

胆汁うっ滞の原因の一つとして,毛細胆管周囲下ーアクチンの機能異常がある。機能異常はGーアクチンの重合不全,Fーアクチンの収縮不全に大別できるので,実験的肝内胆汁うっ滞モデルを使って、この2点の検討を目的とした。胆汁うっ滞はサイトカラシンB,ファロイジンで誘起し,本年度の研究計画,方法に従って検討した。(1)ラット肝細胞内アクチンのGーアクチン/Fーアクチン比(G/F比)をDNaseI阻害法で検討した。サイトカラシン投与でG/F比は上昇し,ファロイジン投与で低下した。(2)小腸上皮微絨毛を核としたGーアクチンの重合能に対し,胆汁うっ滞をおこす薬剤が如何に影響を及ぼすかについて,in vitroで検討した。サイトカラシン添加はGーアクチンの重合を完全に阻止し,ファロイジン添加は影響を与えなかった.(3)Fーアクチンの収縮能を検討するため,小腸上皮刷子縁を用いたバイオ・アッセイ系を確立した。この系を用いて,Fーアクチンの収縮能に及ぼす薬剤の影響を検討した。サイトカラシン,ファロイジンの両薬剤とも,小腸上皮刷子縁の収縮を阻止した。以上の検討より,肝内胆汁うっ滞の原因として,サイトカラシンはアクチン重合不全と収縮不全,ファロイジンでは収縮不全が主であると推論できる。今後は,このバイオ・アッセイ系を用いる事により,肝内胆汁うっ滞の原因をヒトにおいて検討ができると考えられた。
ユビキタス環境における人間中心の情報行動センシング技術の研究

本研究の目的は、ユビキタス情報環境における外部観測可能な情報行動から、人々が欲する情報を推測する技術の開発である。この技術開発を目標に、項目1として、人の情報探索対象判別技術の確立、項目2として、情報探索対象判別技術を実装した、ユビキタス環境において実際的な情報行動判別センサデバイスの開発を目指した。これらの成果は、論文(Ito2006,伊藤2007)等で発表した。この技術開発を目標に、項目1として、人の情報探索対象の判別技術確立を目指している。また項目2として、情報探索対象判別技術を実装した、ユビキタス環境において実際的な情報行動判別センサテバイスの開発を目指している。項目1における平成18年度の目標は、マルチモーダルな情報行動を対象とした、高解像観測可能な実験的空間の構築と、情報行動データベースの生成であった。項目2における平成18年度の目標は、情報行動評価に重要な観察指標を検出記録するセンシング手法の検討であった。項目1について、情報探索行動の記録分析を行った。モーションキャプチャシステムとアイマークレコーダシステムを同期して、複数被験者の姿勢や位置、視線方向を記録可能な環境において蓄積された、実験期間5日間、延べ被験者数72人による情報探索行動の記録を対象としている。平成18年度中に身体姿勢や位置情報の一部記録について整理と分析を行い、その結果を情報探索行動における身体運動の個人差を統計的に示す論文(Ito2006)として発表した。項目2について、項目1による実験結果を参照しつつ、情報探索行動の検出に適したセンサデバイス仕様の検討を行った。視線及び頭部方向の検出に関わる検討結果を援用した論文投稿準備を行った(2007年4月投稿済み)。人対人の相互作用における相対位置の意味検討と、光学式アクティブタグ方式による相対位置検出用センサデバイスの実装に関するものである。また項目2として、情報探索対象判別技術を実装した、ユビキタス環境において実際的な情報行動判別センサデバイスの開発を目指している。項目1について、情報探索行動の分析を進めている。モーションキャプチャシステムとアイマークレコーダシステムを同期して記録した、複数人による大型構造物組み立て課題などでの被験者の姿勢や位置、視線方向の情報から、共同作業時の意図伝達や社会的役割に着目した分析の詳細化を進め、これについて発表(Suzuki 2007, Umata 2007)した。項目2について、情報探索行動の検出に適したセンサデバイスの検討の一環として、光学アクティブタグ方式による相対位置検出用センサデバイスの評価と検討を行い、その結果を発表(Ito 2007,伊藤2007)した。項目1について、情報探索行動の分析を進めており、複数人による大型構造物組み立て課題などをモーションキャプチャシステムを用いて記録し、共同作業時の役割に着目した分析を進め、これを発表(鈴木2008)した。項目2について、応用領域として、グループホームを対象に、RFIDタグや赤外線LED-PDによる入居者行動の検出装置群を開発し、これを現地へ導入、運用を開始し、その成果を(三浦2008, Lim 2008,他)発表した。
肺循環系における血管透過性亢進に関する神経回路と受容体のクローニング

神経原性肺水腫は中枢神経系疾患に併発する病態であるが、その機序は不明な点が多い。本研究で以下の知見が得られた。1.フィブリン肺水腫モデルで肺内NPYの分布を調べた結果、肺胞マイクロファージ及び肺胞水腫液中に見出され、水腫液中NPY濃度は約200nMで血中濃度に比し著しく高濃度かつ水力学的肺水腫液濃度よりも有意に高かった。NPY受容体のサブタイプでは、われわれの行った薬理学的実験より、NPY Y_3受容体がNPYの肺血管透過性亢進作用に関与することが示唆された。2.培養ラット大動脈血管内皮細胞(RAEC)を用い、正常状態(20%酸素)と低酸素状態(5%酸素)でNPY投与によるRAECの透過性を比較した。NPYは正常状態でRAECの透過性に影響しなかったが、低酸素状態で用量依存性に透過性を亢進させた。薬理学的実験から、低酸素状態ではNPYはY_3受容体を介し、血管内皮細胞透過性を亢進させることが示唆された。3.NOは末梢組織と中枢神経系とで肺水腫対する影響が異なることが報告されている。フィブリン肺水腫モデルで第四脳室内へのNO合成阻害薬投与の結果、迷走神経無傷の場合は肺水腫の発生率と重症度を増加させたが、切断した場合は変化しなかった。一方、アルギニンを投与すると、迷走神経無傷では変化がなく、切断した場合肺水腫の発生率と重症度を減少させた。4.ラット左側迷走神経切断モデルでフィブリン肺水腫発生に対する影響を検討した。左側迷走神経切断群では2週後、同側の弧束核、迷走神経背側核、疑核においてbNOSの発現が強く増加した。5.中枢神経系におけるL-glutamateはNMDA受容体に結合し、NOの合成を促進し、神経原性肺水腫を抑制することが示唆された。現在、NPY Y3受容体のクローニングに取り組んでいる。これが完成すれば、新しい治療薬の開発及び治療への応用が期待できる。研究の進捗状況:肺血管透過性の亢進を引き起こす神経を解明するため、神経原性肺水腫モデルであるフィブリン肺水腫をラットで作成している。このモデルを使って、まず脳におけるNOの働きを調べる目的で脳脊髄液中にNO合成酵素阻害薬を投与した。その結果、迷走神経を無傷にした場合肺水腫の発生率・重症度を増加させたが、切断した場合変化しなかった。これに対してNO合成酵素の基質であるアルギニンを投与すると、迷走神経無傷では変化がなく、切断した場合肺水腫の発生率・重症度を減少させた。これらの結果から、脳におけるNOは、迷走神経と密接に関係しながら交感神経活動を抑制的に働き、その結果神経原性肺水腫を発生率・重症度ともに抑制することが示唆された。そのため、第2ステップとして左側迷走神経切断後1,2、4週間と放置して右迷走神経切断後フィブリン肺水腫の変化について検討した。これは、左側迷走神経切断後2週間後に延髄の孤束核などの迷走神経細胞においてbNOSの発現が増加するという文献に基づくものである。2週間後では特に非常に強い抑制がみられ、発生率・重症度は共に減少した。

この減少はNOSの阻害剤であるL-NAMEによって抑制されるが、異性体であるD-NAMEでは抑制されないことから、2週間後ではbNOS発現増加に伴うNO遊離の増加によって肺水腫発生を抑制することが示唆された。血管透過性の指標として測定した水腫液中の血漿に対する蛋白濃度比が切断後の日数によってほぼ一貫して増加したことと対照的であり、血管透過性神経の独立した存在を示唆している。ちなみに2週間後におけるL-NAME投与による場合水腫液・血漿蛋白濃度比は減少した。これらのことから第3ステップとして肺における気管支平滑筋収縮に基づく肺胞内圧増加および肺血管内圧増加の可能性を調べる実験を進行させている。神経原性肺水腫における血管透過性亢進機序を解明するため、血管内皮細胞を使った実験系と中枢神経系特に延髄におけるNOの変動に伴う発生率の変化を検討する実験系、そしてneuropeptide Y(NPY)Y3受容体のDNA配列を調べる実験系を用いた。1)血管内皮細胞に関する研究:ラットの大動脈内皮細胞を単離して培養を行った。血管透過性の変化は、内皮細胞を直径0.5ミクロンの穴のある培養皿の上で培養して蛍光色素でラベルしたアルブミンの通過量によって検討した。また、一方では内皮細胞に発現する血管内皮細胞成長因子VEGF mRNAおよびその蛋白量をPCR, western blottingにて検討した。現在注射麻酔薬(ketamine, propofol, thiopental),神経伝達物質(neuropeptide Y, norepinephrine, acetylcholine)、その他の生体内物質について、諸指標の変化から血管透過性に影響する物質の薬理学的検討を行っている。Ketamine, thiopentalの通常用いられている濃度は透過性を亢進させるVEGF放出量を増加させた。2)中枢神経系のNOとフィブリン肺水腫発生率との関係:延髄におけるNO放出量の増加は、フィブリン肺水腫発生率を増加させることを昨年度報告したが、今年度ではさらに迷走神経切断2週間後にbNOS発現量の増加が顕著であり、そのような時フィブリン肺水腫の発生率は有意に抑制されることがわかった。しかし、水腫液中の蛋白濃度は発生率の時間経過とは異なった経時的変動を示した。今年度さらに延髄のNO遊離を増加させる興奮性神経伝達物質L-glutamate, aspartateの影響を調べている。これらにより脳脊髄液中へのNO遊離の増加が見られ、フィブリン肺水腫の発生率は完全に抑制された。一方、NOS阻害薬のL-NAMEの前処置によって元に戻った。現在さらに関与する受容体について調べている。3)NPY Y3 receptorのクローニング:既にneuropeptide Yは、フィブリン肺水腫などの神経原性肺水腫の発生において交感神経終末から放出され血管透過性を亢進させる重要な神経伝達物質であることを示した。その関与するNPY Y3receptorは、現在まだ遺伝子配列が決定されていない。そのため、有効な薬物の開発に支障を来している。今年度そのクローニングを開始した。ラットの延髄と肺からmRNAを抽出してcDNA作成後、ZAP Express VectorにligateしてZAP発現ライブラリーを作成した。大腸菌株に感染させ寒天培地上でプラークを形成させた。NPYおよび抗NPY抗体さらにリガンドPYYと抗PYY抗体との反応性からクローニングを進行中である。神経原性肺水腫発生機序に関する神経回路の解明を行うため、以下の実験を行った。興奮性神経伝達物質L-glutamateは中枢神経系に広く存在し、弧束核など神経核においてbNOSと共存している。
炭素ナノケージに貯蔵された物質の放射光共鳴制御

(1)放射光イオン化質量分析法を用いて、光子エネルギーhv=25120eVの範囲で気相フラーレンC_<60>の光イオン化全断面積を測定した。本研究から得たデータに、hv〓26eVの光吸収断面積の文献データを組み合わせることで、hv=3.5120eVまでの広範囲で絶対光吸収断面積を決めることができた。この断面積曲線から算出した、hv=35119eVでの振動子強度値f=230.5はThomas-Kuhn-Reicheの総和則から期待される値とよく一致した。(2)hv〓26eVの文献データの内容に疑問が残ること、hv〓26eVの領域では光イオン化量子収率が1にならず気相光イオン化法は利用不適なことの2つの理由から、本研究ではコロジオン極薄膜にC_<60>又はC_<70>を蒸着させ、赤外可視紫外放射光を照射して薄膜の吸収断面積の定量作業を行った。その結果、固相C_<60>に関しhv〓12eVの領域で、固相C_<70>に関しhv〓を6eVの領域で、世界初の吸収スペクトルデータを集積した。(3)C_<60>とC_<70>の単一イオン化及び2重イオン化断面積を再評価・修正した。さらに、C_<70>の3重イオン化断面積とC_<84>の1価から3価イオンの生成部分断面積を初めて報告した。価電子励起と後続の傍観オージェイオン化と内部転換・振動エネルギー再配分の多段機構に基づいて、フラーレンの多価イオン生成反応素過程を議論した。(4)イオン画像検出装置を開発し、高速中性フラーレン分子線の3次元速度分布を精密に測定することに成功した。(5)金属内包フラーレンCe@C_<82>とPr@C_<82>の内殻励起巨大共鳴の光吸収スペクトルを正確に決定する為に、1価から3価までのフラーレンイオンの相対検出感度を見積もった。希ガスの光イオン化デマタにTwerenboldらの経験式を外挿させて検出感度のm/z依存性を求めた。(1)気相フラーレンに光子エネルギー25から120eVの放射光を照射し、質量分析法によって1価から3価までのイオンを観測し、それらの生成部分断面積を測定した。フラーレンイオンの相対検出感度を見積もるために、希ガスのデータにTwerenboldらの経験式を外挿させて検出感度の質量/電荷比の依存性を求めた。フラーレンの正確な光イオン生成部分断面積を決定する際に検出感度の補正が重要であることを示した。C_<60>とC_<70>の単一イオン化及び2重イオン化断面積を再評価し、断面積曲線の修正案を提出した。さらにC_<70>の3重イオン化断面積とC_<84>の1価から3価イオンの生成部分断面積を初めて報告した。2重イオン化と単一イオン化の断面積比を光子エネルギーの関数としてプロットして漸近値を得た。価電子励起と後続の傍観オージェイオン化と内部転換

・振動エネルギー再配分の多段過程に基づいて、フラーレンの多価イオン生成反応機構を議論した。(2)金属内包フラーレンCe@C_<82>とPr@C_<82>の光吸収スペクトルを測定し、検出感度の補正処理を行った後に、25から150eVの範囲で1価と2価イオンの収量スペクトルを決定した。内包金属原子に由来する巨大共鳴のピークが約130eVに観測された。Pr@C_<82>に関し巨大共鳴のピークの断面積を求めたところ130eVで52Mbであった。巨大共鳴の影響が無い110eVでは37Mbであるので、巨大共鳴による増強は15Mb程度しかなく、フラーレン殻によって巨大共鳴が抑制されると予想し、励起軌道の受ける摂動のため遷移強度が小さくなると結論した。(3)フラーレンの光電子分光装置を建設し、C_<60>のHeI共鳴線光電子スペクトルを50meVの分解能で測定した。現在、本補助金の本課題で購入したScienta社製の半球型分析器の立ち上げを行っている。(1)放射光イオン化質量分析法を用いて、光子エネルギーhv=25120eVの範囲で気相フラーレンC_60の光イオン化全断面積を測定した。本研究から得たデータに、hv〓26eVの光吸収断面積の文献データを組み合わせることで、hv=3.5120eVまでの広範囲で絶対光吸収断面積を決めることができた。この断面積曲線から算出した、hv=35ll9eVでの振動子強度値f=230.5はThomas-Kuhn-Reicheの総和則から期待される殖とよく一致した。(2)hv〓26eVの文献データの内容に疑問が残るこ、hv〓26eVの領域では光イオン化量子収率が1にならず気相光イオン化法は利用不適なことの2つの理由から、本研究ではゴロジオン極薄膜にC_60又はC_70を蒸着させ、赤外可視紫外放射光を照射して薄膜の吸収断面積の定量作業を行った。その結果、固相C_60に関しhv〓12eVの領域で、固相C_70に関しhv〓6eVの領域で、世界初の吸収スペクトルデータを集積した。(3)C_60とC_70の単一イオン化及び2重イオン化断面積を再評価・修正した。さらに、C_70の3重イオン化断面積とC_84の1価から3価イオンの生成部分断面積を初めて報告した。価電子励起と後続の傍観オージェイオン化と内部転換・振動エネルギー再配分の多段機構に基づいて、フラーレンの多価イオン生成反応素過程を議論した。(4)イオン画像検出装置を開発し、高速中性フラーレン分子線の3次元速度分布を精密に測定することに成功した。(5)金属内包フラーレンCe@C_82とPr@C_82の内殻励起巨大共鳴の光吸収スペクトルを正確に決定する為に、1価から3価までのフラーレンイオンの相対検出感度を見積もった。希ガスの光イオン化データにTwerenboldらの経験式を外挿させて検出感度のm/z依存性を求めた。
金属イオン共役電子移動による高原子価金属オキソ錯体の水の酸化触媒活性制御

オキシゲナーゼ酵素は生命活動の過程で重要な役割を果たすことが知られている。また、生体酵素は金属イオンやその周囲に存在する種々の配位子によって特定の機能を発現する。それらの役割を理解することは酵素機能の再現や生体模倣の触媒開発あるいは新薬の開発に取り組む上で非常に重要である。金属結合酵素においてノンヘム高原子価鉄オキソ錯体は有機基質酸化反応の中間体として同定されて以来、多くの注目を集めており、その活性あるいは構造的、分光学的および化学的な特徴が広く研究されてきた。例えば、電子移動、ヒドリド移動、C-H結合活性化、酸素原子移動などの反応が挙げられる。ノンヘム高原子価鉄オキソ錯体の活性はその周囲の環境によって影響を受け、温度や圧力、pHのみでなく、溶媒や配位子、トポロジー、酸化還元不活性な金属によっても変化する。本研究では、ノンヘム高原子価鉄オキソ錯体([(N4Py)Fe^<IV>(O)]^<2+>(N4Py=N,N-bis(2-pyridylmethyl)-N-bis(2-pyridyl)methyl-amine)を用いたトルエン誘導体のC-H結合活性化反応およびチオアニソール誘導体のスルホキシド化反応においてルイス酸であるSc^<3+>イオンおよびブレンステッド酸の添加が反応を促進することを見出した。活性の向上は、電子受容体であるノンヘム鉄オキソ錯体に対するSc^<3+>イオンの強い結合および酸によるプロトン付加によって、[(N4Py)Fe^<IV>(O)]^<2+>の一電子還元電位が正側にシフトするためであることを明らかにした。これらの効果は種々の電子供与体である有機物を用いても観測することが出来た。ノンヘム鉄オキソ錯体[(N4Py)Fe^<IV>(O)]^<2+>を用いた酸化反応は金属イオンおよびトリフルオロメタンスルホン酸といったルイス酸やブレンステッド酸によって促進されることを明らかにした。また、プロトン共役電子移動と金属共役電子移動を統一的にまとめることが出来た。これらの反応機構の解明は電子移動酸化反応を理解する上で非常に重要である。ノンヘム鉄オキソ錯体による有機基質の電子移動酸化活性はルイス酸やブレンステッド酸によって促進されることがわかった。しかし、プロトン共役電子移動と金属共役電子移動の反応性に対する有機基質酸化の反応性の相関関係はまだ明らかにされていない。今後、酸化反応において様々な基質を用いることで、酸によるノンヘム鉄オキソ錯体の活性向上効果についての統一的な解釈の仕方をマーカス理論に基づき調べる。
アディポカインの象牙質再生医療への応用

アディポネクチン(AD)は脂肪細胞より豊富に分泌される血中ホルモンで、AD受容体1(AR1)および2(AR2)を介して血糖値の調節に重要な役割を果たすことで知られている。本研究では、ADの歯髄保存療法剤としての有用性を調べる目的で、ラット歯髄細胞におけるADの機能を検討した。RT-PCRの結果、歯髄細胞においてAR1とAR2のいずれの発現も認められた。さらに、ウエスタンブロット法により歯髄細胞においてAR1のタンパク質発現が見られた。ADの石灰化能への影響をアリザリンレッド染色により検討したところ、培地中への10 μg/ml AD添加により12日後の石灰化結節の形成は有意に促進された。また、歯髄細胞のAD処理により象牙質形成関連遺伝子であるDSPP発現が8日目に誘導されたが、コントロールの細胞では発現が検出できなかった。以上の結果より、ADは歯髄細胞のDSPP発現を誘導することで石灰化を亢進する働きがあることが示唆された。ラット歯髄細胞とMDPC-23におけるアディポネクチン受容体(AR)1, 2およびアディポネクチンの遺伝子発現をRT-PCRにて調べた結果、いずれの発現も認められた。さらに、AR1のタンパク質発現をウエスタンブロット法により解析したところ、ポジティブコントロールであるマウス心臓抽出液サンプルと同様に約40kDaの分子量を持つバンドが検出された。AR1の存在が確認できたため、そのリガンドであるアディポネクチンの細胞に与える影響について検討を行った。10μg/mlアディポネクチン添加群では24時間後の細胞数は未処理のcontrol群に比べて有意に増加した。さらに4日後においてMDPC-23のALP活性をcontrol群に比べて有意に亢進し、さらに処理2および4日後のOCNとOPNの発現を増強した。MDPC-23による石灰化結節の形成をアリザリンレッド染色後に光学顕微鏡下にて観察したところ、明らかな石灰化結節の増大がみられた。さらに、アディポネクチンの歯髄細胞におけるDentin sialophosphoprotein(DSPP)発現への影響を検討したところ、8日後ではDSPPの発現はコントロールに比べて著しく増加した。次に、ヒトアディポネクチン全長遺伝子は、ヒト脂肪細胞cDMAライブラリーよりPCR法により増幅し、動物細胞発現用ベクターにサブクローニングを行った。今回の結果から、アディポネクチンは歯髄細胞および象牙芽細胞前駆細胞の分化・石灰化を促進することがはじめて明らかとなった。また、アディポネクチンは、歯髄細胞のDSPP発現を誘導することでその石灰化能を亢進する作用を持つことが分かり、積極的な硬組織形成を誘導する材料として硬組織再生医療に応用できる可能性が示唆された。今後、ラットへのアディポネクチン遺伝子発現誘導により修復象牙質形成への影響を詳細に検討する。ヒト骨髄由来間葉系幹細胞におけるアディポネクチン受容体(AR)1,2およびアディポネクチンの遺伝子発現をRT-PCRにて調べた結果、いずれの発現も認められた。さらに、AR1のタンパク質発現をウエスタンブロット法により解析したところ、マウス心臓抽出液サンプルと同様に約40kDaの分子量を持つバンドが検出された。AR1とAR2の両者の存在が確認できたため、そのリガンドであるアディポネクチンの細胞に与える影響について検討を行った。10μg/mlアディポネクチン添加群では24時間後の細胞数は未処理のコントロール群に比べて有意に増加した。さらに7日後において幹細胞のALP活性はコントロール群に比べて有意に亢進し、さらに処理14日後のオステオカルシンの発現を増強した。石灰化結節の形成をアリザリンレッド染色後に光学顕微鏡下にて観察したところ、明らかな石灰化結節の増大がみられた。さらに、アディポネクチンの幹細胞における骨シアロタンパク質(BSP)発現への影響を検討したところ、21日後ではBSPの発現はコントロールに比べて著しく増加した.次に、ヒトアディポネクチン全長遺伝子は、ヒト脂肪細胞cDMAライブラリーよりPCR法により増幅し、大腸菌発現用ベクターにサブクローニングを行った。ヒトアディポネクチン/pET15bをBL21にトランスフォーメーションし大量培養後、Ni-Tiカラムにより組み換え型アディポネクチンの精製を試みた。今回の結果から、アディポネクチンは間葉系幹細胞の分化・石灰化を促進することがはじめて明らかとなった。

また、アディポネクチンは、BSP発現を誘導することでその石灰化能を亢進する作用を持つことが分かり、積極的な硬組織形成を誘導する材料として硬組織再生医療に応用できる可能性が示唆された。
強相関電子系物質のパルス強磁場を用いた弾性定数・音波吸収係数の測定

○研究実績の概要阪大強磁場施設のパルス磁石を用いて超音波測定するために必要な、試料ホルダーの設計および製作を完了させた。更に、パルス強磁場を用いた超音波実験では、超音波の測定法を従来のパルスエコー法から連続波法に移行する必要がある。本科研費で購入した線形広帯域高周波検出器を用いて、この連続波法超音波装置を試作した。現在のところ音速分解能は約10^<-6>を得ており、本研究計画で目指した性能をほぼ達成した。本研究の計画は、(1)試料ホルダーの製作と連続波法超音波装置の試作、次に、(2)共同研究者である広大総合科によるdHvA効果測定に十分な品質を備えた強相関電子系物質CeNiSnの単結晶育成を待って、この試料のパルス強磁場を用いた超音波実験、の順で進められる予定であった。計画(1)は、上述したように達成された。一方、計画(2)については、未だ純良単結晶が得られていないので残念ながら未了のままである。この点に関しては、今後もこの研究計画を継続し、純良単結晶が得られ次第測定を行う予定である。その他、本研究者が、CeNiSn系に関して平成5年度中に得た研究成果を以下に述べる。(その詳細、およびその他の研究に関する詳細については、裏面の「研究発表」欄参考)。CeNiSnの近藤準粒子バンドに低温で開くギャップは、Ptのドープにより破壊される。CeNi_<1-x>PT_xSnの比熱の温度依存性から、この原因がPt導入による格子系の乱れによる事が明らかになった。これは、CeNiSnのギャップがコヒーレンス効果によって形成されたものであることを強く示唆する。