hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
魚類における配偶システム・雌雄同体性の系統進化と脳内ホルモン遺伝子に関する研究

単系統群を形成するハゼ科ベニハゼ属・イレズミハゼ属を用いて,一夫一妻,一夫多妻を示す種について,繁殖行動への関与が知られるアルギニンバソトシン(VT)およびイソトシン(IT)の上流域を種間で比較し,配偶システムとの関連を探索した.配偶システムは5種で一夫一妻, 7種で一夫多妻であった.一夫一妻3種,一夫多妻2種について, VT遺伝子及びIT遺伝子上流域の塩基配列を決定した.配偶システムと関連は見られなかったが,雌雄異体のカスリモヨウベニハゼと雌雄同体の他種の間に塩基配列の変異が認められた.これはVTが性転換に関係した転写調節機構を有している可能性を示唆している.ハゼ科アオギハゼはサンゴ洞窟内の中層に3-100尾以上の複雄群を作っており,双方向性転換の能力があるが主に雌性先熟的な性転換を行う.本研究では,本種の配偶システムを調べるために奄美大島で採集した50個体(雄3個体,雌47個体)をイラストマーで個体識別し,飼育条件下で観察を行った.サイズは雄が雌より有意に大きかった.産卵は主に昼頃に行われる.水槽内に設置した塩ビパイプを雄が産卵床として占拠し訪れた雌に対して体側誇示を行い,産卵床へと誘導する.産卵が終了すると雌は産卵床から離れ,その後は雄が孵化まで卵保護を行う.その結果,配偶システムはなわばり訪問型複婚であることがわかった.飼育観察中,雄が存在しているのにも関わらず雌が雄へ性転換したため,ハタ科キンギョハナダイと同様に一定の性比に収束するように性転換が起こることが考えられた.そこで,水槽から雌を5個体ずつ25個体になるまで別の水槽へ移動する実験を行った.その結果,移動先で3個体の雌が雄へ性転換した.したがって,性比が雄:雌=1:69になるまで性転換が起こることが示唆された.飼育実験終了後,本種の頭部からVT/IT関連遺伝子のmRNAの配列を決定しようとしたが,決定するまでにはいかなかった.また,全長cDNAの配列についても同様の結果だった,ハゼ科ベニハゼ属アオギハゼおよびオヨギベニハゼは属内でも単系統グループを形成し互いに近縁である.両種は共にサンゴ礁の洞窟内の中層で混群を形成し,双方向性転換の能力があることが知られている.また,配偶行動や性転換に関係し,配偶システムとの関わりが示唆されているホルモンとして,脳内ペプチドホルモンであるアルギニンバソトシン(AVT)・イソトシン(IT)が知られている. 24-25年度を通じて両種の配偶システムの観察とともに,AVT・ITの塩基配列解析を行い,配偶システムに関する遺伝的基盤についての知見を得た.24年度のアオギハゼに引き続き,25年度はオヨギベニハゼを研究した.本種では雌が雄より有意に大きく,雄性先熟的な性転換を行うことが予測された.性転換現象が進化する条件は,配偶システムが深く関わることが体長・有利性モデル(Size-advantage model,以下SAモデル)によって予測されている. SAモデルによると,オヨギベニハゼは雌の配偶者選択がないランダム配偶であると予測される.そこでオヨギベニハゼの配偶システムを明らかにするために,鹿児島県奄美大島で採集した個体を水槽で飼育し,繁殖行動の観察を行った.その結果,オヨギベニハゼはなわばり訪問型複婚であるが,決まった雄と雌がペアを継続させる一夫一妻的な配偶システム持つ場合があり,SAモデルが予測したランダム配偶とは異なる配偶システムであることが判明した.アオギハゼおよびオヨギベニハゼのAVT遺伝子は3 exon/2 intron,IT遺伝子は4 exon/3 intronから構成されおり,両種について比較を行うと,高い相動性を示した.したがって,配偶システムとの対応関係は確認されなかった.今後は雌雄異体であるカスリモヨウベニハゼ等の別のベニハゼ属との対応関係を確認する必要性がある.26年度はベニハゼ属の一種カスリモヨウベニハゼを対象として,鹿児島県奄美大島の内湾で採集した個体を飼育し観察を行った.本種は泥質の海底に孤立して点在する岩に群れで生息している.飼育には孤立した一群れを全て採集して用いた.群れの性比は14:27と雌に偏り,全長は雄よりも雌が有意に大きかった.繁殖行動を観察した結果,一度形成したペアが継続して繁殖を行う傾向にあり,一夫一妻に近い配偶システムであった.成熟した雌雄の生殖腺を観察したところ,雄は精巣のみ,雌は卵巣のみを有する雌雄異体であることが明らかとなった.さらに幼魚では精巣組織・卵巣組織から成る両性生殖腺が見られた.このことから,本種は幼時雌雄同体であることが明らかとなり,幼時期の成長率によって性を分化させている可能性が考えられた.配偶システム進化の遺伝的基盤となる塩基配列を特定するため,イレズミハゼ属2種,ベニハゼ属10種においてVT/IT遺伝子の上流域(転写調節領域)のクローニングと塩基配列決定を試み,昨年度はベニハゼ属2種のVT遺伝子上流域,4種のIT遺伝子上流域の塩基配列決定を新たに完了した.上記の配列を既知のベニハゼ属2種のものと合わせて比較すると,VT/IT両ホルモンにおいて成熟型ホルモンのアミノ酸配列はそれぞれ完全に一致し,ホルモン前駆体のアミノ酸配列についてもVT/ITでそれぞれ高い保存性が認められた.

これに対し,ホルモン上流域の塩基配列にはVT/IT両遺伝子に種間で多様性が見られた.これは,ホルモンの転写調節機構の変異が行動の変化を導くことを示唆している.ベニハゼ属イチンモンジハゼについて千葉県館山市伊戸海岸で詳しく観察した.本種は3ー11尾のグループを形成しており,最大の個体が雄,その他が雌という社会構成で配偶システムは一夫多妻であることが明らかとなった.雌から雄への性転換は,構成個体が消失し残った雌が独身化した場合が1例観察された.雄から雌への性転換は,異なるサイズの雄どうしが同じグループになった2例で確認された.これらはすべてグループ内の社会順位が変動した際に起こり,これまでハレム型魚類で確認されているように,体長有利性モデルに合致する結果であった.奄美大島瀬戸内町においてエリホシベニハゼおよびウロコベニハゼを社会ユニット毎にサンプリングし,雌雄の尾数,サイズから配偶システムを推定し一夫多妻とした.既知の知見を統合すると,配偶システムが明らかになった種は12種となり,その内5種が一夫一妻, 7種が一夫多妻であることが判明した.一夫一妻3種,一夫多妻2種を用いて, VT遺伝子及びIT遺伝子上流域の塩基配列を決定した.VT遺伝子の転写調節領域には3種のステロイドホルモン応答配列(アンドロゲン応答配列,エストロゲン応答配列,グルココルチコイド応答配列)が確認され, IT遺伝子ではエストロゲン応答配列が認められた.種間で比較した結果,配偶システムと関連する変異は見られなかったが,アンドロゲン応答配列およびグルココルチコイド応答配列において,雌雄異体のカスリモヨウベニハゼと雌雄同体の他種の間に塩基配列の変異が認められた.アンドロゲン,グルココルチコイドは魚類の社会行動・性転換に関与するので, VT遺伝子は性転換に関係した転写調節機構を有している可能性がある.一方,配偶システムの進化の遺伝的基盤については,今後転写産物や生理基盤に着目する異なるアプローチが望まれる.単系統群を形成するハゼ科ベニハゼ属・イレズミハゼ属を用いて,一夫一妻,一夫多妻を示す種について,繁殖行動への関与が知られるアルギニンバソトシン(VT)およびイソトシン(IT)の上流域を種間で比較し,配偶システムとの関連を探索した.配偶システムは5種で一夫一妻, 7種で一夫多妻であった.一夫一妻3種,一夫多妻2種について, VT遺伝子及びIT遺伝子上流域の塩基配列を決定した.配偶システムと関連は見られなかったが,雌雄異体のカスリモヨウベニハゼと雌雄同体の他種の間に塩基配列の変異が認められた.これはVTが性転換に関係した転写調節機構を有している可能性を示唆している.26年度以前はベニハゼ属アオギハゼおよびオヨギベニハゼの配偶システムを飼育によって明らかにしてきた.またVT/IT関連遺伝子についても上記の方法で示すことができた.したがってほぼ計画通りに進んでいる.ただ当初の計画にあったシマイソハゼについては配偶システムの調査が未着手であるので,これについては実行してゆきたい.27年度が最終年度であるため、記入しない。行動生態学シマイソハゼ属シマイソハゼの配偶システムに関する調査を鹿児島県口永良部島で実施する.時期は6ー8月を予定している.また近縁属のイレズミハゼ属ミサキスジハゼの配偶システムは一夫一妻が予想されているが未確認なので,千葉県館山において調査する.VT/IT関連遺伝子についてはさらにイレズミハゼ属2種,ベニハゼ属5種について新たに配列を決定し,VT/IT関連遺伝子の系統樹を作成する.今年度は最終年度に当たるので成果を論文として発表する.9.で述べたように計画通りに飼育実験を実施し,アオギハゼの配偶システム,産卵時刻,体サイズと産卵数の関係,成長率等,本種の生態に関する基礎データを得ることができた.
細菌感染におけるCD14の意義と初期シグナル伝達分子の検索および制御

CD14欠如マウスにおける好中球反応:CD14欠如マウスで対照に比E.coliの腹腔注射で強い好中球の早期浸潤が観察された。この反応はエンドトキシン(LPS)およびlipidAでも観察された。E.coliのclearanceにおける好中球の意義検索:CD14欠如マウスでは投与E.coliはより速やかに血中より排除される。CD14欠如マウスにおけるE.coli注射のさいの好中球の意義を検討するためにシクロヘキシミド投与により好中球を排徐したマウスで検討し、CD14欠如マウスの腹腔E.coli数は対照のそれと同じであることから、CD14欠如マウスの好中球はE.coliの血中clearanceに寄与するものと思われた。LPSによる好中球浸潤におけるTLR4の役割検索:TLR4を欠如するC57BL/10ScNマウスではLPSの腹腔投与により対照に比べ強い好中球の早期浸潤が観察された。さらに、TLR4欠如マウスではE.coloの血中clearanceがより強く起こることを観察した。LPSの構造と好中球反応の検索:Re-LPSやmonophsphoryl lipidA(MPLA)と好中球反応との関係を検素したところ、いずれもCD14欠如マウスとTLR4欠如マウスで強い好中球の早期浸潤を起こした。しかし、興味あることにMPLAは対照マウスでも強い好中球の早期浸潤を起こした。しかし、多糖鎖を欠如するRe-LPSはこの好中球反応を起こさなかった。LPSによる好中球浸潤におけるTLR2の役割検索:TLR2を欠如するハムスターではMPLAの腹腔投与により対照に比ベ強い好中球の早期浸潤が観察されたが、LPSでは反応が認められなかった。以上の成績から、好中球の早期浸潤とdearanceにCD14-TLR4あるいはTLR2系以外の系が働くことが示唆された。N71TMの作成:LPS結合部のみを含むN末端71アミノ酸N71をαアンチトリプシンプロモーター遺伝子制御下に発現するTMを作成し、Shwartzman反応が有意に低下が見られることを観察した。LPS刺激初期伝達に関与する新たな分子の検討:ファージディスプレイ法で候補淡白を同定し、現在、解析中である。グラム陽性菌(グ陽菌)に対するCD14の反応性のin vitro解析:腹腔レジデントおよびチオグリコレート刺激MΦはグ陽菌死菌によるin vitro刺激に対しTNF-αおよびIL-6を遊離する。しかし、CD14ノックアウトマウス(KO)のMΦはこれらのサイトカインの遊離は低い。いっぽう、脾細胞刺激ではKOが野生型に比べより高い成績を得た。グ陽菌に対するCD14の反応性のin vivo解析:KOはLD100に相当するグ陽菌の感染によりTNF-αおよびIL-6の血中への遊離を示す。しかし、in vitroと異なり野生型にグラム陰性菌投与時におけるTNF-α遊離に比べ非常に低く(IL-6では2/3程度)、さらにKOでより強い遊離が観察され、in vitroにおける脾細胞と同一の傾向が観察された。

LPSのクレアランスにおけるKOMΦの機能:in vitroにおけるMΦのLPS結合性はKO MΦでは低レベルで、MΦのinternalizeも少ないことを観察した。in vivoにおけるLPSの結合性について:LPSの血中クレアランスをリムルス法で検討し、野生型およびKOマウスで違いが見られないことを観察した。TLR遺伝子発現解析:ヒト臍帯血管培養細胞(HUVEC)、ヒト抹消血単球(PBMC)およびMΦ細胞株THP-1における発現:種々の濃度のLPS刺激後における発現をRT-PCR法で検索した。TLR1およびTLR4mRNA発現は全ての細胞に見られた。TLR2RNA発現はPBMCおよびTHP-1では強いが、HUVECでは殆ど見られなかった。TLR5およびRP105RNA発現はPBMCおよびTHP-1で見られるが、HUVECでは見られなかった。TLR4発現はFlow cytometry法(FCA)でも観察され、発現はLPS刺激で亢進した。HUVECのLPS刺激によるEセレクチン発現におけるTLR4の意義:LPS刺激によりHUVECのEセレクチンmRNA発現は亢進するが、この亢進は抗TLR4に対する単クローン抗体(mAb)により抑制された。しかし、抗RP105mAbでは抑制されなかった。FCAでも同様な成績が見られた。抗CD14mAbでは完全に抑制された。HUVECのLPS刺激によるIL-6遊離におけるTLP4の意義:LPS刺激によりHUVECのIL-6遊離は亢進するが、この亢進は抗TLP4mAbにより抑制された。抗CD14に対するmAbでは完全に抑制された。CD14欠如マウスにおける好中球反応:CD14欠如マウスで対照に比べE.coliの腹腔注射で強い好中球の早期浸潤が観察さねた。この反応はエンドトキシン(LPS)およびlipidAでも観察された。E.coliのclearanceにおける好中球の意義検索:CD14欠如マウスでは投与E.coliはより速やかに血中より排除される。CD14欠如マウスにおけるE.coli注射のさいの好中球の意義を検討するためにシクロへキシミド投与により好中球を排除したマウスで検討し、CD14欠如マウスの腹腔E.coli数は対照のそれと同じであることから、CD14欠如マウスの好中球はE.coliの血中clearanceに寄与するものと思われた。LPSによる好中球浸潤におけるTLR4の役割検索:TLR4を欠如するC57BL/10ScNマウスではLPSの腹腔投与により対照に比べ強い好中球の早期浸潤か観察された。さらに、TLR欠如マウスではE.coliの血中clearanceがより強く起こることを観察した。LPSの構造と好中球反応の検索:Re-LPSやmonophsphoryl lipidA(MPLA)と好中球反応との関節を検索したところ、いずれもCD14欠如マウスとTLR4欠如マウスで強い好中球の早期浸潤を起こした。しかし、興味あることにMPLAは対照マウスでも強い好中球の早期浸潤を起こした。しかし、多糖鎖を欠如するRe-LPSはこの好中球反応を起こさなかった。LPSによる好中球浸潤におけるTLR2の役割
知的障害者施設における地域自立生活を支援目標としたソーシャルワークに関する研究

知的障害者施設において、利用者の地域での自立生活を支援していくための支援内容は必ずしも明らかでない。脱施設化に大きな関心が寄せられるようになっているが、単に居住の場を地域に移せばよいというだけではない。今年度2回調査に訪れたスウェーデンでも、脱施設化(施設解体)が住居水準の改善をもたらしたものの、近隣者とのつきあいや一般住民との関係を含めた社会的な統合が決して十分ではないことが指摘されている。こうしたことをふまえながら、昨年度実施した全国の知的障害者更正施設対象とした調査結果を分析・検討したところ興味深い結果を得ることができた。この調査では、独立変数である4つの因子からなる支援内容で従属変数である地域移行率を予測・説明することに主眼をおいたが、その結果地域移行率に最も高い数値を示している支援は「社会体験を重視した支援」(β=.327)となっており、その内容は施設外での働く機会や買い物、公共交通機関の利用など社会体験を重視するというものである。また、「個別支援計画にもとづく支援」(β値=.080)は、数値そのものは高くないが、地域移行率には地域生活を視野においた計画的な支援が重要であることを示すものであるといえる。また、支援観においても本人の能力の向上ではなく、「支援のあり方に焦点をあてた支援観」が先の支援内容に有意な影響をおよぼすことが確認できた。こうしたことから、この研究を通じて知的障害者において、利用者の地域自立生活を支援目標としたソーシャルワークを実践する場合の支援の内容の輪郭が明らかになったといえる。本研究の目的は、わが国の知的障害者施設におけるこれからのソーシャルワークの中心課題として「地域生活支援」を位置づけて、それを具体化していくための方法として個々の施設利用者ごとの「個別支援計画(自立生活支援計画)」の作成とそれに基づく実践という枠組みから、障害者施設におけるソーシャルワークのあり方を研究することにある。そこで、本研究としては平成14年6月から12月の間に施設で利用者個別の地域生活支援のあり方を事例検討(会)を積み重ねるかたちで分析・検討し、実践してきている大阪市内の施設でのヒアリング調査、全国に先駆け脱施設化・地域移行の実践を展開している長崎県の雲仙コロニーでのヒアリング調査、地域生活移行やグループホームの研究を先駆的に行ってきている愛知県コロニーでの資料収集およびヒアリングなどの調査活動を行った。すでに別の研究プロジェクトでヒアリング調査等を実施している兵庫県西宮市、北海道伊達市、横浜市、大阪府金剛コロニー、そして2002年末に「施設解体宣言」を行った宮城県船形コロニー等での施設における地域生活支援、地域移行、脱施設化などに関する調査結果を加えて「調査票」を作成した。調査対象は、当初近畿圏の知的障害者施設を予定していたが、上記のヒアリング調査等から地域生活支援'の実情には地域差が認められる可能性が強いと判断できることから、『全国知的障害者関係施設名簿(2001版)』をもとに、全国の知的障害者更生施設1703か所を調査対象(悉皆調査)とした(回答件数は約640件、回収率は約38%)。調査票では、地域生活移行者数率を被説明変数とし、説明変数として施設所在地、設立年、職員の有資格者数率、支援内容(指標化)、支援観(指標化)、実施している事業・サービス等をとりあげて、地域生活支援と施設におけるソーシャルワークの関係を分析する予定である。
放射線治療による腫瘍特異的免疫の活性化に関する研究

本研究はヒトがんにおいて、放射線治療開始後に抗腫瘍免疫が誘導されることの立証を目的として行った。食道がんの放射線治療患者からリンパ球を分離して腫瘍特異的CTLが誘導されているかを確認した。特異的CTLの確認にはELISPOTassayを用いた。放射線治療により特異的なCTLが誘導されることを見出した。次に、誘導されるCTLの意義を検討するために動物実験を行った。実験的放射線治療モデルにおいてCTLを抗体の投与によって除去したところ、放射線治療の効果が減弱した。これらのことから、放射線治療により腫瘍特異的な免疫が誘導されること、誘導された免疫は放射線治療効果に重要な役割を果たしていることが考えられた。最近の研究より、放射線や抗がん剤が、直接的殺細胞効果のみならず、宿主の免疫活性化を介して抗腫瘍効果を発揮する可能性が指摘されている。しかし、ヒト臨床の放射線治療で実際に抗腫瘍免疫が誘導されるかは不明である。本研究はがん患者で実際に放射線治療により抗腫瘍免疫が誘導されることの立証を目的とした。対象は本研究施設で多数の治療症例がある食道がんとした。食道がん特異的なHLA拘束性抗原が複数知られており、そのような抗原に特異的なCTLについて検討した。まず患者の頬粘膜を少量採取し、HLAを決定した。放射線治療中の患者より、治療開始前、治療中、治療後、と数回に分けてンパ球の採取を行い、既知のHLA拘束性抗原に反応するCTLを検出するためにIFNγ、IL-2産生を指標としたELIspot assayを行った。複数の患者において、放射線治療により抗原特異的なCTLが誘導されることを見出した。放射線治療により誘導されるCTLが、治療効果に影響しているかについて、動物モデルを用いて検討した。C57BL/6マウスを用い、同マウス由来扁平上皮がんLewis lung carcinoma(LL/C)を移植し、腫瘤形成が認められた後、高線量率X線照射装置を用いて実験的放射線治療を行った。X線照射により腫瘍の増殖遅延、生存期間の延長が認められた。CTLの関与を証明するために、抗CD8抗体を投与してCTLを除去したところ、X線照射による治療効果は著しく減弱した。まとめると、ヒトがんの放射線治療において抗腫瘍免疫が活性化することを世界に先駆けて見出した。さらに、誘導された抗腫瘍免疫は放射線治療の効果に重要な役割を果たしていると考えられた。本研究はヒトがんにおいて、放射線治療開始後に抗腫瘍免疫が誘導されることの立証を目的としている。対象とするヒトがんは本施設で多数の放射線治療経験がある食道がんとした。食道癌で高頻度に発現している腫瘍特異的なHLA拘束性抗原が複数知られており、そのような抗原に特異的なCTLについて検討した。CTLの検出は、患者より末梢血採血を行い、Ficol採血管を用いた遠心分離によりリンパ球を分離してELIspot assayにより行った。リンパ球の採取は放射線治療開始前、治療中、治療後、治療後一ヶ月と数回に分けて行い、経時的な活性の評価を行った。我々は小検討により、放射線治療により腫瘍特異的なCTLが誘導されることを見出した。これは現在までに知られていなかった重要な知見である。さらに、放射線治療による抗腫瘍免疫活性化のメカニズムとして、樹状細胞を活性化させるdanger signalタンパク質の関与が考えられた(論文投稿中)。また、放射線治療により抗腫瘍免疫が活性化するのであれば、放射線治療と免疫治療を組み合わせるという、新しいがん治療戦略が有効な可能性がある。そこでマウスを用いた動物腫瘍モデルにて、放射線治療実験を行った。その結果、放射線治療効果には、宿主の抗腫瘍免疫が関与していること、及び抗腫瘍免疫の強化により放射線治療効果が増強されることが示された。メカニズムの詳細については現在検討中である。二カ年で100例の症例を集積する予定であったが、現在までに50例について検討した。その結果については論文投稿中である。臨床研究で導かれた結果より、動物モデルを用いた放射線治療実験を行った。現在までに、放射線治療と免疫治療を組み合わせる方法が有効である可能性を示唆する結果を得た。引き続き、抗腫瘍免疫が強化されるメカニズムについて検討する必要がある。二カ年で100例の症例を集積する予定であったが、現在までに50例について検討し、その結果について論文投稿中である。引き続き症例を集積して、放射線治療により腫瘍特異的なCTLが誘導されることを確認する。また、抗腫瘍免疫が誘導されるメカニズムについて検討する。現在までに、放射線治療と免疫治療を組み合わせる方法が有効である可能性を示唆する結果を得ている。

引き続き、抗腫瘍免疫が強化されるメカニズムについても検討する。前年度に引き続き、臨床検体からCTLを検出するための、試薬、採血管、免疫キット、動物実験のための実験動物、飼料など、細胞培養試薬など、成果発表のための旅費、動物実験補助や資料整理のための人件費(謝金)が必要である。なお、臨床検体からのCTL検出については一定の結論が得られて論文投稿中であるため、一カ年目に予定している症例の解析の一部を二カ年目に予定した。このことにより次年度使用額が発生した。
超微粒子懸濁気泡塔における気液界面流動挙動の解析

超音波法の基礎として固液、気液及び気液固系における粒子及びガスホールドアップと超音波の伝搬時間差(音速変化)及び減衰との関係を解析し、その関係式を理論的に導き、実験結果と比較したところ、良好な一致を示した。またその関係式を利用して、一種類の周波数のみの超音波パルスの音速変化と減衰を注目することによって山相系における粒子及びガス各ホールドアップの同時測定方法を提案し、検証した。三測定法の実用化のために、測定パラメータとなる粒径、気泡径及び使用周波数の影響について調べた。上記の新しい超音波法を利用して懸濁気泡塔内の塔径方向の粒子及びガス濃度分布を測定した。塔内の粒子の濃度分布のメカニズムについて説明する際、粒子に働く揚力の作用、粒子と気泡又は気泡ウェーク及び粒子と渦との相互作用について考察した。測定結果から得られた気泡の分布状態より、懸濁気泡塔内の流動様式を考察した。気泡は旋回しながら上昇し、塔内の流動領域は旋回渦流動領域、高速気泡流動領域、中心流動領域及び下降流動領域の四つに分けられた。粒子は旋回渦流動領域と高速気泡流動領域との間、または高速気泡流動領域と下降流動領域との間に最も濃度が高い。粒子及び気泡の分布の測定結果を説明するために、本研究では初めて気泡ウェーク・拡散モデルを提案した。本モデルは懸濁気泡塔または三相流動層の流動解析のためによく用いられる気泡ウェークモデルと気液または固液系における気泡または粒子の分布の解析によく用いられる気泡及び粒子拡散モデルを併合し、三相系における粒子及び気泡の分布の解析に用いた。モデルによる計算と超音波法による測定結果は良好な一致を示した。懸濁気泡塔または三相流動層内の粒子およびガスホールドアップの測定に超音波法を確立した。本測定法は周波数の関数となる音速変化への粒子および気泡の影響を利用し、二種類の周波数を用いた。この方法を用いて懸濁気泡塔内の粒子および気泡の分布を測定し塔内の流動解析に応用した。また、完全発達した流れ領域において半径方向の粒子濃度(ホールドアップ)分布を詳しく調べ、粒子分布の構造に対するガスおよび液空塔速度および粒径の影響を検討した。粒子は塔壁付近では濃度が高く、塔中心部では低いことがわかった。ガス空塔速度または粒径が大きくなると塔壁付近でのピークがさらに高くなり塔中心では低くなることがわかった。一方、液空塔速度が大きくなると、逆に粒子の濃度分布はやや平らになる傾向があった。完全発達した流れの領域における半径方向の粒子濃度分布の構造を説明するために気泡ウェーク・粒子拡散モデルを提案した。本モデルは気泡およびウェークと粒子との相互作用、粒子の濃度勾配による拡散力および液速度分布による揚力を考慮した。モデルによる計算と超音波法による測定結果とを比較したところ本モデルは実験結果をよく説明できた。また、二種類の周波数を用いる代わりに一種類の周波数のみでもできる方法を確立した。本方法は二種類の周波数で超音波の伝播時間のみを注目する代わりに、一種類の周波数で伝播時間と減衰を注目する。これによって測定はより簡易でコンパクトかつ粒子およびガスホールドアップを同時に瞬間的に測定できるようになった。この方法を用いて懸濁気泡塔内全体の粒子および気泡の分布の測定に成功した。またその関係式を利用して、一種類の周波数のみの超音波パルスの音速変化と減衰を注目することによって三相系における粒子及びガスホールドアップの同時測定方法を提案し、検証した。さらに、本測定法の実用化のために、測定パラメータとなる粒径、気泡径及び使用周波数の影響について調べた。

上記の新しい超音波測定法を利用して懸濁気泡塔内の塔径方向の粒子及びガス濃度分布を測定した。塔内の粒子の濃度分布について説明する際、粒子に働く揚力の作用、粒子と気泡又は気泡ウェーク及び粒子と渦との相互作用について考察した。測定結果から得られた気泡の分布状態より、懸濁気泡塔内の流動様式を考察した。塔内の流動領域は、旋回渦流動領域、高速気泡流動領域、中心流動領域及び下降流動領域の四つに分けられる。粒子濃度は旋回渦流動領域と高速気泡流動領域との間、または高速気泡流動領域と下降流動領域との間が最も高い。
プロティンキナーゼによる酵母遺伝情報発現の制御機構

PHOP80とPHO85遺伝子はサッカロミセス酵母の抑制性酸性ホスファターゼ制御遺伝子として分離同定された遺伝子で、前者はサイクリンを、後者はCdc28蛋白質と高いホモロジーを示すプロテインキナーゼをコードする。Pho80-Pho85は複合体を形成して酵素活性を現わし、典型的なCdkである。pho85欠失株はホスファターゼ生産性以外にも影響を及ぼす。例えば、pho85欠失株はグルコース培地上で増殖が遅い、非発酵性糖を炭素源として利用できない、ガラクトースやしょ糖を利用できないなど。これらの全ての形質はpho4変異によりサプレスされるので、Pho4蛋白質は酸性ホスファターゼの構造遺伝子PHO5の転写因子としての働き以外の機能をも合わせ持つことがわかった。このようなpho85欠損が示す多面形質発現支配の分子機構をPho85蛋白質構造とを関連つけるために、今年度はPho85蛋白質の機能ドメインを明らかにすることを目的とした。Pho85のATP結合ドメイン中に保存されているチロシンをフェニルアラニンに置換するとPho85キナーゼ活性は低下する。このような変異PHO85遺伝子を野生型細胞内で高発現させると細胞の形態が丸く大きくなる。この結果はPho85キナーゼが細胞の形態形成にも関与することを示唆する。Cdc2キナーゼファミリーで保存されているPSTAIRE配列に変異を入れたもののうち、E→Aは優性で不活性型の変異形質を示した。この結果から、Pho85キナーゼにおいてもPSTAIRE領域は重要な機能を持っていることがわかる。種々の変異型遺伝子産物の酵素活性を、前年度に確立したアッセイ法により評価した。(1)PHO85による多面形質支配機構の解析:△pho85変異体は、呼吸欠損、ガラクトース資化不能、蔗糖資化不能、増殖遅延を引き起こす。これらの表現型は全てpho4変異でサプレスされる。この結果は、これまで、PHO4遺伝子はPHO系の正の調節遺伝子としてだけ働くとされていたが、PHO4遺伝子はさらに別の調節系にも働くことを示唆する。△pho85の増殖遅延について、本申請で購入したFACScanにより増殖中の細胞のDNA含量を測定したところ、特定の細胞周期の位置で遅延している様子はなかった。△pho85により蔗糖資化性はそれに含まれるSUC遺伝子により異なり、SUC遺伝子のプロモーター構造に依存することが分かった。(2)2種類のpho85変異体から変異遺伝子を、ギャップ修復法によりクローニングし、変異部位を塩基配列のレベルを特定した。一つの変異ではcdc2キナーゼファミリーに保存されている87番目のアスパラギン酸がアスパラギンに、他の一つは170番目のトリプトファンが停止コドンに変化していた。さらに多数の変異体を取得して、変異部位と機能部位の関係を調べる予定である。(3)我々は、pho85変異を相補するキメラ遺伝子PHO85-lacZ,GST-PHO85を構築した。このPho85蛋白につけたタッグを利用してPho85蛋白の精製を試みている。精製試料が得られたら、キナーゼ活性の測定、調節、リン酸化の有無などを調べる。cdc2キナーゼの15番目のチロシンに相当するPho85蛋白のチロシンをフェニルアラニンに変え(PHO85F)、上記と同様のキメラ遺伝子GST-PHO85Fを構築した。この変異遺伝子の機能を調べることにより、Pho85キナーゼ活性の調節に及ぼすチロシンリン酸化の影響を明らかにする。(4)cdc28-13変異株にPHO85F遺伝子を導入すると、酸性フォスファファターゼ生産について異常に高い構成性を示す。

この現象の背景を明らかにすることにより、Cdc28キナーゼとPho85キナーゼとの相互作用について新しい知見が得られるであろう。Pho85キナーゼ活性の測定法の確立:GST-PHO85融合遺伝子がPHO85活性を持つことを確認した後、GST-PHO85遺伝子を発現させた酵母菌体の抽出液から抗-GST抗体で融合蛋白質を沈降させ、キナーゼ活性測定の酵素源とした。基質としてプロタミン、ミエリン塩基性タンパク、ヒストンH1、κ-カゼインを比較したところ、κ-カゼインがもっとも良い基質であったので、以後これを基質として用いた。野生型酵母を、高リン酸培地と低リン酸培地で培養し、Pho85活性の時間経過を調べたところ、pho85活性は培養を通じて、また、低リン酸培地中でホスファターゼが脱抑制される条件下でも変化しなかった。GST-PHO80およびmyc-PHO80融合遺伝子はPHO80活性を持つ。この融合遺伝子を高発現した酵菌体の抽出液から、抗-GST、あるいは、抗-myc抗体で免疫沈降する蛋白質はPho85キナーゼ活性を持っていた。この事実は、Pho80蛋白質とPho85蛋白質が複合体を作っていることを強く示唆する。さらに、Pho80蛋白質はPho85キナーゼによりin vitroでもリン酸化されることがわかった。指定部位突然変異誘発法によりATP結合ドメインとPSTAIRE領域に向けて種々の塩基置換を導入し、そのPho85活性を相補性試験で調べた。PHO85Y18Fと同様にPHO85T17Aも優性構成性を示した。PHO85Y18Eは野生型と同様の表現型を示した。PHO85Y18Fのキナーゼ活性は野生型のものに比べて低かった。この結果は、同様のアミノ酸置換を持つ変異型分裂酵母のcdc2キナーゼやCdc28キナーゼが示す結果と異なり、Y/F置換の第三番目の効果といえる。さらに、PSTAIREの変異PHO85R53Aは優性で不活型のPho85キナーゼを形成することがわかった。PHOP80とPHO85遺伝子はサッカロミセス酵母の抑制性酸性ホスファターゼ制御遺伝子として分離同定された遺伝子で、前者はサイクリンを、後者はCdc28蛋白質と高いホモロジーを示すプロテインキナーゼをコードする。Pho80-Pho85は複合体を形成して酵素活性を現わし、典型的なCdkである。pho85欠失株はホスファターゼ生産性以外にも影響を及ぼす。例えば、pho85欠失株はグルコース培地上で増殖が遅い、非発酵性糖を炭素源として利用できない、ガラクトースやしょ糖を利用できないなど。これらの全ての形質はpho4変異によりサプレスされるので、Pho4蛋白質は酸性ホスファターゼの構造遺伝子PHO5の転写因子としての働き以外の機能をも合わせ持つことがわかった。このようなpho85欠損が示す多面形質発現支配の分子機構をPho85蛋白質構造とを関連つけるために、今年度はPho85蛋白質の機能ドメインを明らかにすることを目的とした。Pho85のATP結合ドメイン中に保存されているチロシンをフェニルアラニンに置換するとPho85キナーゼ活性は低下する。このような変異PHO85遺伝子を野生型細胞内で高発現させると細胞の形態が丸く大きくなる。この結果はPho85キナーゼが細胞の形態形成にも関与することを示唆する。
剪断波伝搬モデルに基づく定量的組織粘・弾性映像法の開発と肝線維化早期診断法の研究

超音波で体内に生成した剪断波の音速から組織の硬さ(弾性)を可視化するshearwave elastographyの手法が実用化したが、組織の力学的特性としては、弾性とともに粘性も重要となることから、以下に示す項目について研究を進めた。(1)肝線維化モデル構築:肝線維化の進行により弾性とともに、NASHなどでは粘性の変化も反映する可能性があることから、結節の形成過程に、弾性と粘性の変化を組み入れた肝線維化モデルを構築し、剪断波の伝搬をシミュレーションにより再現した。また、剪断波速度を求めて、線維化stageの進行に伴い、速度が増大することが示された。さらに、速度分散特性に、Voigtモデルを当てはめ粘性と弾性の推定を行った。この際、組織に粘性要素を付加しない場合でも、線維化によるミクロな組織構造が、速度分散を生じ、見かけ上の粘性が生じることが示された。(2)肝組織サンプルを用いた剪弾波伝搬解析:ブタ肝臓を用いて測定した剪弾波伝搬の速度分散から弾性と粘性の推定を行った。その結果、剪断波の波長(数mm数cm)に比較し、薄い組織の場合は、ラム波としての伝搬を生じる結果、通常のTime of Flight法では誤差が大きくなるため、実際の臨床の場においても考慮が必要なことを示した。また、B型およびC型の慢性肝炎の各線維化stageにおける病理組織サンプルを用いて、線維構造を抽出したモデルを構築し、剪断波伝搬のシミュレーション解析を行った。その結果、(1)で検討した肝線維化モデルと類似の傾向を示した。以上から、剪断波の速度計測によるNASH等の脂肪性の肝炎の鑑別診断や早期診断の可能性が示された。一方で、組織のサイズやミクロな構造の違いが速度分散を生じるため、速度分散からの粘弾性の評価における精度向上には、それらを配慮した測定法を適用する必要があることが確認された。28年度が最終年度であるため、記入しない。肝線維化等の診断を目的に組織の硬さを可視化するエラストグラフィの手法として、近年実用化したshearwave elastographyは、超音波で体内に生成した剪弾波の音速から弾性率が求まり定量性が高い点が特徴となっている。しかし、実際には組織内の伝搬特性を単純化しているため、アーチファクトが生じやすい点が課題である。また、これまで組織の硬さについては弾性のみであったが、病態の進行度や鑑別診断への粘性の利用が期待できる。そこで、本年度は、以下に示す項目について研究を進めた。【剪断波伝搬モデルに基づく定量的組織粘・弾性影像法の開発】現在の剪断波速度の測定の多くは、伝搬方向を仮定したTOF法であるが、剪断波速度が組織間で1 -10m/sと大きく異なるため、反射や屈折の影響を強く受け定量性が損われる。そこで、剪断波の特定方向の伝搬を仮定せず, Time Reversalの処理を施して,剪断波を任意の点で仮想的に集束させ伝搬速度を推定する方法を検討した。ファントムの計測では,従来法に比較しより正確に内包物が描出され、また、周波数を10300Hzに変化させて剪断波速度を測定した結果、明確な速度分散を示すことから、弾性とともに粘性の評価が可能なことが確認された。【粘弾性を考慮した肝線維化モデル構築】剪定波から測定した粘弾性をもとに、肝線維化など病態の診断を可能とするには、剪断波速度と媒質の粘弾性との関係を明らかにする必要がある。従来、一様な媒質とフォークトモデル等で近似する場合が多いが、線維化による不均質化した媒質内の伝搬では、これらの近似が成り立たない可能性がある。本年では、単純化したモデルとして、薄膜におけう剪断波伝搬をシミュレーション解析とファンムによる検討した。その結果、粘性のない媒質でも薄膜を伝搬する場合、速度分散が生じ見かけ上の粘性が現れることが確認された。肝臓線維化モデルの構築について、当初の計画では、モデル化の基礎データとして、マウスを用いて粘弾性の計測を行うとしていたが、より基礎的な問題として剪断波の速度と粘弾性の関係を明確にする必要性を感じたため、不均一媒質での剪定波速度の計測の理論的及び実験的検討に着手した。その結果、媒質の構造が、剪断波速度分散に影響し見かけ上の粘性が得られることが確認された。これにより次年度は、肝線維化に近い構造のモデルで、その効果を確かめることにした。

この際、組織に粘性要素を付加しない場合でも、線維化によるミクロな組織構造が、速度分散を生じ、見かけ上の粘性が生じることが示された。(2)肝組織サンプルを用いた剪弾波伝搬解析:ブタ肝臓を用いて測定した剪弾波伝搬の速度分散から弾性と粘性の推定を行った。その結果、剪断波の波長(数mm数cm)に比較し、薄い組織の場合は、ラム波としての伝搬を生じる結果、通常のTime of Flight法では誤差が大きくなるため、実際の臨床の場においても考慮が必要なことを示した。また、B型およびC型の慢性肝炎の各線維化stageにおける病理組織サンプルを用いて、線維構造を抽出したモデルを構築し、剪断波伝搬のシミュレーション解析を行った。その結果、(1)で検討した肝線維化モデルと類似の傾向を示した。以上から、剪断波の速度計測によるNASH等の脂肪性の肝炎の鑑別診断や早期診断の可能性が示された。一方で、組織のサイズやミクロな構造の違いが速度分散を生じるため、速度分散からの粘弾性の評価における精度向上には、それらを配慮した測定法を適用する必要があることが確認された。【肝線維化モデル構築】肝線維化の進行により弾性とともに粘性の変化を組み入れた組織モデルを構築する。特に粘性ついては、組織の構成要素の違いとともに、ミクロな組織構造の違いがマクロに特[生として計測される可能性についても検討し、線維化と粘弾性の関係を解析する。【シミュレーションによるモデルの評価】構築したモデル用いて、剪断波による粘弾性計測のシミュレーションを行う。前年度開発した方法を用いて設計通りの粘弾性が得られるかを検討する。【肝線維化モデルに基づく早期診断法の検討】構築したモデルに基づく肝線維化stageを判定するためのパラメータを検討する。線維化stageの判定をシミュレートして、最適な計測条件、適用範囲と限界等について検討する。また、B、C型肝炎の他、NASH等の脂肪性の肝炎の鑑別診断や早期診断の可能性について検討する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
CD8+γδT細胞が遅発型喘息反応と気道炎症を抑制するメカニズムについての研究

CD8+γδT細胞が、遅発型喘息反応(LAR)と気道の好酸球浸潤を抑制することを以前報告して来た。気道のTh2サイトカイン発現細胞数は減少し、またIFNγ発現細胞数は増加していた。そこで今回CD8+γδT細胞の分泌するIFNγが、LARと好酸球浸潤を抑制すると仮定した。OVAで感作されたBNラットの頸部リンパ節から採取されたCD8+γδT細胞を、IFNγのantisense(AS)-oligodeoxynucleotide(ODN)またはcontrol(CTL)ODNで6時間処理し、OVAで感作されたレシーピエントBNラットの腹腔内に投与した。なおin vitroでAS-ODNはIFNγの発現を65%抑制した。コントロール群のBNラットにはPBSが投与された。2日後OVAで吸入曝露し、8時間の肺抵抗測定の後BALを施行した。PBS投与群と比べCTL-ODN処置群で抑制されたLARと好酸球浸潤は、AS-ODN処置群で共に回復を認めた(P<0.05)。これらの結果は、CD8+γδT細胞がIFNγの分泌を介してLARと気道の好酸球浸潤を抑制し、気管支喘息の病態に影響を及ぼしていることを示す。そのメカニズムとしてIFNγで刺激を受けたマクロファージが気道炎症に対し抑制的に働いている可能性が示唆された。この成果は日本呼吸器学会総会ですでに発表し現在論文を投稿中である。さらにBNラットの喘息気道リモデリングモデルを用いて、CD8+T細胞がリモデリングに抑制的に働くことを示した。本成果は日本呼吸器学会および米国胸部疾患学会で報告し、現在は論文を投稿中である。[目的]我々は以前CD8+γδT細胞が遅発型喘息反応(LAR)と気道の好酸球浸潤を抑制することを報告したが、詳細なメカニズムは不明であった。しかし気道ではTh2サイトカイン発現細胞数は減少し、IFNγ発現細胞数は増加していた。そこで今回CD8+γδT cellsの分泌するIFNγが、LARと好酸球浸潤を抑制すると仮定した。[結果]PBS投与群と比較しCTL-ODN処理群で、LARとBAL中好酸球浸潤が抑制(P<0.05,P=0.001)されたが、AS-ODN処理群ではLARの完全な回復と好酸球浸潤の部分的回復(P<0.05,P<0.05)を認めた。喘息モデルBNラットにCD8^+γδT細胞を移注すると気道炎症と気道応答を抑制するが、IFNγantisense phosphorothioated oligodeoxynucleotideで処理したCD8^+γδT細胞を移注してもそれが抑制されないことを示し、CD8^+γδT細胞の喘息抑制メカニズムにそのIFNγの分泌が重要であることを示してきた。本年度はCD8^+γδT細胞の分泌するIFNγの気道炎症抑制メカニズムとして、気道に多数存在するマクロファージの関与について検討した。ラットの肺抵抗測定後に得られたBAL中細胞のMBP免疫染色を行い、MBP陽性マクロファージを計数することで、MBP陽性好酸球を貪食したマクロファージを評価したところ、CD8^+γδT細胞の分泌するIFNγが肺胞マクロファージを活性化しMBP陽性マクロファージを増加させることを示した。マクロファージ培養液中に、蛍光染色された酵母(ZymosanA)とIFNγを加えると、IFNγ濃度依存的にマクロファージ中の酵母の数が増加していた。これはIFNγによりマクロファージの貪食能が上がっていることを示す。

マクロファージはロイコトリエン(気道収縮の主要メディエーター)始めさまざまなケモカイン、サイトカインを分泌し必ずしも喘息に抑制的に働くという報告ばかりではない。そこでマクロファージ培養上清中のロイコトリエン量をEIAで測定したところ、IFNγ濃度依存的にマクロファージの分泌するロイコトリエン量は減少する傾向にあった。以上よりIFNγは気道のマクロファージを活性化することで気道炎症を抑制している可能性が示され、これはCD8^+γδT細胞の気道炎症抑制メカニズムの1つであると考えられる。これらの結果は現在論文に投稿中である。
Wntによるアルマジロ蛋白群の分解制御におけるカゼインキナーゼIの作用機序の解明

ユビキチン依存性の蛋白分解系によるβ-catenin/Armadillo(Arm)蛋白量の制御はWnt/Wingless(Wg)シグナル伝達において中心的な役割を演じている。この過程には、プロテインキーゼGSK3/Zw3並びにCasein kinase Iα(CKIα)によるβ-catenin/Armのリン酸化が重要である事が報告されている。Zw3とCKIαさらには他のArm蛋白分解制御複合体の構成員は、Wgシグナル依存的にArmのリン酸化を、制御しているが、その詳細な機構は明らかでない。特にZw3とCKIαによるβ-catenin/Armのリン酸化のうちWnt/Wgシグナルが細胞内でどちらのリン酸化を抑制しているのかは不明である。これらの疑問に答えるため、本研究では、Drosophila S2R+細胞において種々のRNAi実験を行い、それをArm蛋白の中の異なる位置のSer残基に生じたリン酸化を特異的に認識する抗体を用いて解析した。主要な結果を以下に示す。1)CKIαはArm蛋白N-末端のSer45/Ser56アミノ酸残基を特異的にリン酸化することによって、Zw3によるArm蛋白のThr41,Ser37,33/Thr52,Ser48,44アミノ酸残基のリン酸化を促進する事を見いだした。β-catenin/Arm蛋白の分解は、これらの一連のリン酸化による事から、CKIαはCanonicalWnt/Wgシグナル伝達経路の負の制御因子であると結論した。2)DaxinはZw3によるArmのリン酸化を促進するが、CKIαによるArmリン酸化には影響を与えない。3)WgシグナルはZw3よるArmのリン酸化を速やかに抑制するが、CKIαによるArmのリン酸化には影響を与えない。従ってこの過程がWgシグナル伝達の主要な制御段階となっている事が判明した。4)Wg刺激によって誘導されるDishevelledのリン酸化はCKIαによる事も明らかとなった。ユビキチン依存性の蛋白分解系によるArmadillo(Arm)蛋白量の制御はWingless(Wg)シグナル伝達において中心的な役割を演じている。最近この過程には、プロテインキーゼZeste white 3(Zw3)並びにCasein kinase I(CKIα)によるArmのリン酸化が重要である事が報告されている。Zw3とCKIαさらには他のArm蛋白分解制御複合体の構成員は、Wgシグナル依存的にArmのリン酸化を制御しているが、その詳細な機構は明らかでない。特にZw3とCKIαによるArmのリン酸化のうちWgシグナルが細胞内でどちらのリン酸化を抑制しているのかは不明である。これらの疑問に答えるため、本研究では、Drosophila S2R+細胞において種々のRNAi実験を行い、それを蛋白の中の異なる位置のSer残基のに生じたリン酸化を特異的に認識する抗体とを用いて解析した。その結果は以下の様である。1)CKIαは及びZw3はArmのそれぞれSer 56及びThr 52,Ser 48,Ser 44を特異的にリン酸化しており、またZw3によるArmリン酸化にはCKIαによるPrimingリン酸化が必須であった。さらに4)Wg刺激によって誘導されるDishevdlledのリン酸化はCKIαによる事も明らかとなった。

Casein kinase Iα(CKIα)はβ-catenin/Arm蛋白N-末端のSer45/Ser56アミノ酸残基を特異的にリン酸化することによって、Glycogen synthase kinase 3(GSK3)/zeste white 3(ZW3)によるβ-catenin/Arm蛋白のThr41,Ser37,33/Thr52,Ser48,44アミノ酸残基のリン酸化を著しく促進する事を見いだした。β-catenin/Arm蛋白の分解は、これらの一連のリン酸化による事から、CKIαはCanonical Wgシグナル伝達経路の負の制御因子であると結論した。本年は他のisozymeであるCasein kinase Iε(CKIε)に関して解析を広げた。その結果、CKIεは弱いながら正の制御因子として働いており、なおかつCKIεはβ-catenin/Arm蛋白量に影響を与えない事、β-catenin/Armにより誘導したTCF/Dtcf依存性転写活性をCKIεのRNAiが抑制する事から、その作用点はβ-catenin/Arm蛋白の下流である事が明らかになった。おそらく転写因子TCF/DtcfやBCL9-2/Leglessのリン酸化を介して、β-catenin/Arm・TCF/Dtcf転写複合体の状態を制御しているものと考えられた。Drosophila培養細胞でのRNAiを用いたWg経路構成員の網羅的検索系の確立を、本年度の研究課題に加えた。Wg刺激に依存して1500倍ものLuciferase活性の上昇を与える広いダイナミックレンジを持つFirefly Luciferase Reporter plasmidを作成し、これを用いた微量アッセイ系を開発した。Microplate僅か50枚でDrosophila全遺伝子についてのRNAi screeningが可能となった。
インフレーションに伴い生成される大域的磁場による宇宙のバリオン数生成に関する研究

本研究課題の目的は、インフレーションに伴って生成される大域的磁場による、宇宙のバリオン数生成のシナリオを確立することである。インフレーション期において、電磁場の持つ共形不変性が破られる場合、電磁場の量子揺らぎを起源として、大域的磁場が生成される可能性がある。磁場がねじれた構造を持つ場合、磁気ヘリシティと呼ばれる、磁場とベクトルポテンシャルとの内積の体積積分に相当する物理量が存在する。電弱相転移より前の時期に磁気ヘリシティを持った大域的磁場が存在すると、量子異常効果を通じてバリオン数が生成される。一方、弦理論等の高次元時空理論から予言されるディラトン場は、電磁場と相互作用する可能性がある。また、電磁場は、高エネルギー理論から予言される擬スカラー場とも相互作用する可能性がある。この相互作用に起因して、電磁場の左右の円偏光成分の時間発展が互いに異なるため、系全体のヘリシティが変化する。そこで本年度の研究では、電磁場がディラトン場と擬スカラー場との双方と相互作用する場合を考察し、インフレーションに伴って生成される大域的磁場の持つ磁気ヘリシティの強度を評価した。その結果、最終的に観測されているバリオン非対称が生成されることを明らかにした。そして、この研究成果を学術論文として公表し、また学会等で発表した。また、曲がった時空における量子電気力学での1-ループの真空偏極の効果から、電磁場は重力場とも結合する可能性がある。そこで、電磁場が、ディラトン場や重力場等の背景時空での場と結合する場合を一般的に考察し、観測的に興味深い強度を持った大域的磁場が生成されるために必要な条件を明らかにした。更に、インフレーション宇宙において生成される大域的磁場のスペクトルの性質に関する考察を行い、この研究成果を学術論文として公表した。本研究課題の目的は、インフレーションに伴って生成される大域的磁場による、宇宙のバリオン数生成のシナリオを確立する事である。この大域的磁場は、超弦理論等の高次元時空理論から予言されるディラトンが電磁場と結合し、電磁場の持つ共形不変性が破れる事に起因して生成される可能性がある。ディラトンは、重力場とも結合する可能性があり、この結合に起因する宇宙論的帰結を理解する事は、大域的磁場の生成機構及びこの磁場の磁気ヘリシティに起因した字宙のバリオン数生成の研究にとって極めて重要である。そこで本年度は、スカラー曲率と結合した2つのディラトンが存在する理論の枠組みにおいて、曲率揺らぎの新たな生成機構であるカーバトンシナリオの実現可能性を研究し、その内容を学術論文として公表した。カーバトンシナリオでは、通常のインフレーションシナリオとは異なり、宇宙の大規模構造の種となる曲率揺らぎが、インフレーションを引き起こすインフラトンとは異なる、より遅くに崩壊するカーバトンと呼ばれるスカラー場の量子揺らぎから主として生成される。結果として、2つのディラトンとスカラー曲率との結合定数が1より充分小さくかつ互いに近い値の場合、換言すると、2つのディラトンが近似的な0(2)対称性を持つ場合には、本理論の枠組みにおいて、2つのディラトン以外にその他の場を導入せずとも、カーバトンに相当する場が存在する可能性がある事を明らかにした。更に、このカーバトンに相当する場が2次型のポテンシャルを持つ場合のカーバトンシナリオを考察した結果、宇宙背景輻射の非等方性に関するWMAPの観測からの制限と整合的なパワースペクトルの振幅及びその指数を持つ曲率揺らぎが生成可能である事を示した。