hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
縞状鉄鉱層の堆積方法:現行熱水活動場での鉄沈殿メカニズムの解明。

薩摩硫黄島における鉄沈殿物について、鉄の沈殿が起こっている長浜湾において、1)沈殿物の広域マッピング、2)長期セジメントトラップ、3)堆積物コア採取,4)海底熱水系チムニー群の発見,5)海水と熱水の挙動観察,6)表層海流長期観測,7)DNA処理を行った。1)広域マッピングにより、鉄沈殿物が100mx100mの湾内に約1-1.5m沈殿していることが明らかになった。2)トラップによる沈殿物は0.4-1.1kg/m^2/dayになり非常に急速な堆積作用からなる。3)コアは75cmほど摂取でき,下部には1997年ごろに噴出したと言われているピンク色の凝灰岩層が残る.浚渫作用の記録より,10年間で約1-1.5mほどの堆積物が沈殿していることが明らかになった.4)チムニーは湾内の至る所でクラストマウンドを作っており,大きいところでは高さ1.5m幅が3mほどあり水深約3-5mのところに形成している.5)満潮で海水の流入・嵐時および大雨時に攪拌および陸上からの染み出しによって鉄物質が海底で巻き上がる.6)鉄酸化バクテリアが多くいることがrRNAの解析で明らかになった.今回の研究により、硫黄島ではいままでに報告のない急速で大量の鉄酸化物を沈殿がいつ,どのように起こっているかが明らかになった。また、海底では現在でも活発に熱水が噴き出し、チムニーができている。本地域の熱水はpHが1.7ほどの酸性の低い熱水であり、強酸に溶けていた2価鉄が海水と中和して3価鉄に化学的に変化する作用にて酸化鉄の沈殿が起こっていたと思われていたが、それらの化学的作用に加えバクテリアの関与が明確になった。本研究は、太古代・原生代における縞状鉄鉱層の生成・堆積過程を理解することを視野に入れ、現世の鉄酸化物の生成・堆積過程の理解を目指すものである。本研究では、国内において最も活発な鉄酸化物の沈殿が起こっている薩摩硫黄島をモデルフィールドとしている。平成18年度の成果は、以下の4項目に総括できる。1)小型海底現場観察装置「オグリビュー」の改良・テスト、2)オグリビューによる観察、3)簡易セディメントトラップによる堆積速度の測定、4)鉄酸化物マウンドの空間分布把握。以下にその概要を記す。1)従来、比較的透明度の高い海洋で利用されていたオグリビューを、鉄酸化物の浮遊物が多い薩摩硫黄島の実情に合わせて、改良を加えた。さらに、福岡県、熊本県、鹿児島県などに分布する条件の異なる様々な湖沼等で観察実施テストを行った。2)薩摩硫黄島において行ったオグリビュー観察の結果、鉄酸化物の沈殿・再移動・固定についていくつかの事例が観察できた。3)薩摩硫黄島の湾内に設置した簡易セディメントトラップにより、0.120.18[g/cm2/day]という極めて速い堆積速度で、鉄酸化物の堆積が行われていることが明らかとなった。4)鉄酸化物の生成が活発に行われている湾内において、潜水調査を実施した。その結果、湾底の一部に、非常に緻密な鉄酸化物マウンドが生成されていることが明らかとなった。このことは、薩摩硫黄島の湾内においては、海中に浮遊する大量の細粒鉄酸化物および鉄酸化物マウンドという二つの様式で、鉄の酸化沈殿が行われていることを示唆している。薩摩硫黄島における鉄沈殿物について、鉄の沈殿が起こっている長浜湾において、1)沈殿物の広域マッピング、2)長期セジメントトラップ、3)堆積物コア採取、4)海底熱水系チムニー群の発見と観察を行った。3)コアは75cmほど摂取でき、下部には1997年ごろに噴出したと言われているピンク色の凝灰岩層が残る。浚渫作用の記録より、10年間で約1-1.5mほどの堆積物が沈殿していることが明らかになった。4)チムニーは湾内の至る所でクラストマウンドを作っており、大きいところでは高さ1.5m幅が3mほどあり水深約3-5mのところに形成している。5)コア・セジメントトラップ・チムニー群ともにEDS電子顕微鏡下によるとほぼ酸化鉄からなり、バクテリアの痕跡を残していることがあきらかになった。今回の研究により、硫黄島ではいままでに報告のない急速で大量の鉄酸化物を沈殿が起こっていることが明らかになった。本地域の熱水はpHが1.7ほどの酸性の低い熱水であり、強酸に溶けていた2価鉄が海水と中和して3価鉄に化学的に変化する作用にて酸化鉄の沈殿が起こっていたと思われていたが、それらの化学的作用にバクテリアが関与している可能性が大きくなった。

薩摩硫黄島における鉄沈殿物について、鉄の沈殿が起こっている長浜湾において、1)沈殿物の広域マッピング、2)長期セジメントトラップ、3)堆積物コア採取,4)海底熱水系チムニー群の発見,5)海水と熱水の挙動観察,6)表層海流長期観測,7)DNA処理を行った。1)広域マッピングにより、鉄沈殿物が100mx100mの湾内に約1-1.5m沈殿していることが明らかになった。2)トラップによる沈殿物は0.4-1.1kg/m^2/dayになり非常に急速な堆積作用からなる。3)コアは75cmほど摂取でき,下部には1997年ごろに噴出したと言われているピンク色の凝灰岩層が残る.浚渫作用の記録より,10年間で約1-1.5mほどの堆積物が沈殿していることが明らかになった.4)チムニーは湾内の至る所でクラストマウンドを作っており,大きいところでは高さ1.5m幅が3mほどあり水深約3-5mのところに形成している.5)満潮で海水の流入・嵐時および大雨時に攪拌および陸上からの染み出しによって鉄物質が海底で巻き上がる.6)鉄酸化バクテリアが多くいることがrRNAの解析で明らかになった.今回の研究により、硫黄島ではいままでに報告のない急速で大量の鉄酸化物を沈殿がいつ,どのように起こっているかが明らかになった。また、海底では現在でも活発に熱水が噴き出し、チムニーができている。本地域の熱水はpHが1.7ほどの酸性の低い熱水であり、強酸に溶けていた2価鉄が海水と中和して3価鉄に化学的に変化する作用にて酸化鉄の沈殿が起こっていたと思われていたが、それらの化学的作用に加えバクテリアの関与が明確になった。
DNAメチル化を介した軟骨基質破壊機構の解明

研究責任者が以前欧米人の大腿骨頭を用いた研究において、健常軟骨細胞と比較して、変形性股関節症(股関節OA)の軟骨細胞でインターロイキン-1b(IL1B)遺伝子の発現が著明に亢進していいることを確認した。その遺伝子発現調節機構に関して、IL1B遺伝子のプロモーター領域におけるDNAメチル化の関与を解明する目的で研究を開始した。一方、今回の研究では日本人の股関節OAの軟骨細胞において、IL1B発現に著明な亢進がみられないことが判明した。このためまず欧米人と日本人のOA軟骨細胞の遺伝子発現パターンの違いを検証した。日本人の非OA大腿骨頭8検体、OA骨頭12検体から核酸を抽出し、マイクロアレイによる網羅的遺伝子解析を行った。さらに過去に欧米人検体で報告されたOA軟骨細胞の遺伝子発現パターンと比較した。解析した全24,460遺伝子のうち,非OA群よりOA群で発現が上昇したものは888遺伝子,低下したものは732遺伝子であった.OA群で顕著な発現を示した遺伝子はII型コラーゲン(COL2AI)などの細胞外基質を構成する因子を多く含んでいた.OAで発現が亢進している遺伝子のうち,欧米人の一次性OAと共通しているものは10%のみであった.日本の二次性股関節OA軟骨細胞で著明な発現上昇を示した新規遺伝子として,DPT, IGFBP7,KLF2が同定された.欧米人OAと共通した有意なpathwayとして,ECM-receptor interaction pathway等が同定された.上記の通り、研究の前提となる「OA軟骨細胞におけるIL1B遺伝子の過剰発現」が日本人OA軟骨細胞でみられなかったことから、まずOA軟骨細胞における遺伝子発現パターンの解析から開始することとなった。その後、日本人の変形性関節症に特異的な発現遺伝子の絞り込みを行っており、DPT・IGFBP7・KLF2などの有力遺伝子が同定されたが、これらの作用メカニズムについての解析作業が滞っている。以上の点が、今回の研究において計画と異なる展開となった最も大きな要因である。上記で同定された遺伝子群の、軟骨細胞における機能解析を行う。具体的には、上記の遺伝子群は転写因子として知られるタンパクをコードする遺伝子である。このため変形性関節症の軟骨細胞において上記の因子がどのような遺伝子の発現に影響を与えているかについて、転写因子データベースとクラスター解析の照合作業を行う。上記転写因子が発現調節に関与し、かつ変形性関節症に特異的に発現すると考えられる遺伝子について、その機能解析および遺伝子プロモーター領域における転写因子との結合能の検証を行う(ChIP assay)。さらには、当該領域のDNAメチル化状態と転写因子の結合能の関連を検証する。現段階までにおいて、マイクロアレイを用いて変形性股関節症(股関節OA)と非OA軟骨細胞間の遺伝子発現パターンの網羅的比較を行い、転写因子を中心とした細胞内伝達経路を網羅的に解析した。その結果、我々が現在までに欧米人検体を用いた研究により公表してきた結果と、異なる遺伝子発現パターンとなっていることが判明した。具体的には、股関節OA患者8検体と、健常者の12検体からの軟骨細胞を抽出して網羅的遺伝子解析を行った結果、解析した全24,460遺伝子中、非OA群と比較してOA群ででは916遺伝子で有意な発現亢進が、772遺伝子で有意な発現低下がみられた。報告されているhip OA関連の51遺伝子のうち、16遺伝子で報告と同様の変動がみられた一方、欧米でOA関連遺伝子として知られているIL1Bを含めた45遺伝子で有意差がみられなかった。本研究では両群間の比較でこれまでに欧米からの報告にない多数の遺伝子の発現に有意差がみられた。また、過去に欧米での研究で報告されいている複数のOA関連遺伝子に同様の変動がみられた一方、OA発症に強く関連があるとされている遺伝子で有意差がみられないものもあった。これまでは欧米人を対象とした研究が多く、日本人で同様のデータが得られたという報告はない。今回の結果より、日本人における変形性股関節症発症の遺伝的な背景が欧米人と異なることが推測された。股関節OAを惹起する遺伝子群の発現調節に関わる転写因子の網羅的解析も行った。それによると股関節OA由来の軟骨細胞では、非OA軟骨細胞よりも44の転写因子遺伝子の発現が亢進し、40の遺伝子の発現低下がみられた。さらに軟骨基質分解酵素であるMMP13との発現と相関がある転写因子をクラスター解析により絞り込んだ結果、FOS, CREB3L4, LEF1の3転写因子遺伝子が、MMP13の発現と強い発現の相関を示した。現在、関連転写因子の選定作業は上記の通りに進んでおり、下記に示すとおり、その機能解析の段階に入っている。その点において、研究は概ね順調に進んでいると考えている。研究責任者が以前欧米人の大腿骨頭を用いた研究において、健常軟骨細胞と比較して、変形性股関節症(股関節OA)軟骨細胞ではインターロイキン-1b(IL1B)遺伝子の発現が著明に亢進していた。今回の研究では、日本人の股関節OA軟骨細胞において、IL1B発現に著明な亢進がみられないことが判明した。一般に欧米人の股関節OAは明らかな誘因がない一次性であるのに対し、日本人では発育性股関節形成不全症(DDH)を基にした二次性OAが殆どである。

このためまず欧米人と日本人のOA軟骨細胞の遺伝子発現パターンの違いを明らかにすることから研究を開始した。日本人のOA軟骨細胞における網羅的遺伝子発現解析の報告は過去に例を見ない。今回我々は、日本人の非OA大腿骨頭8検体、OA骨頭12検体から拡散を抽出し、マイクロアレイによる網羅的遺伝子解析を行った。さらに過去に欧米人検体で報告されたOA軟骨細胞の遺伝子発現パターンと比較した。マイクロアレイで解析した全24,460遺伝子のうち,非OA群よりOA群で発現が上昇したものは888遺伝子,低下したものは732遺伝子であった.OA群で顕著な発現を示した遺伝子はII型コラーゲン(COL2AI)などの細胞外基質を構成する因子を多く含んでいた.OAで発現が亢進している遺伝子のうち,欧米人の一次性OAと共通しているものは10%のみであった.日本の二次性股関節OA軟骨細胞で著明な発現上昇を示した新規遺伝子として,DPT, IGFBP7, KLF2が同定された.欧米人OAと共通した有意なpathwayとして,ECM-receptor interactionpathway,focal adhesion pathway等が同定された.上記の通り、研究の前提となる「OA軟骨細胞におけるIL1B遺伝子の過剰発現」が日本人OA軟骨細胞でみられなかったことから、まずOA軟骨細胞における遺伝子発現パターンの解析から開始することとなった点が、今回の研究において計画と異なる展開となった最も大きな要因である。研究責任者が以前欧米人の大腿骨頭を用いた研究において、健常軟骨細胞と比較して、変形性股関節症(股関節OA)の軟骨細胞でインターロイキン-1b(IL1B)遺伝子の発現が著明に亢進していいることを確認した。その遺伝子発現調節機構に関して、IL1B遺伝子のプロモーター領域におけるDNAメチル化の関与を解明する目的で研究を開始した。一方、今回の研究では日本人の股関節OAの軟骨細胞において、IL1B発現に著明な亢進がみられないことが判明した。このためまず欧米人と日本人のOA軟骨細胞の遺伝子発現パターンの違いを検証した。日本人の非OA大腿骨頭8検体、OA骨頭12検体から核酸を抽出し、マイクロアレイによる網羅的遺伝子解析を行った。解析した全24,460遺伝子のうち,非OA群よりOA群で発現が上昇したものは888遺伝子,低下したものは732遺伝子であった.OA群で顕著な発現を示した遺伝子はII型コラーゲン(COL2AI)などの細胞外基質を構成する因子を多く含んでいた.OAで発現が亢進している遺伝子のうち,欧米人の一次性OAと共通しているものは10%のみであった.日本の二次性股関節OA軟骨細胞で著明な発現上昇を示した新規遺伝子として,DPT, IGFBP7,KLF2が同定された.欧米人OAと共通した有意なpathwayとして,ECM-receptor interaction pathway等が同定された.
視覚障害者の映像鑑賞における音声合成利用の可能性と新展開

研究の2年目は,「人間の声(肉声)と合成音声に対する認知特性」のうち,映画本編に流れる環境音に対して,それを説明する音声ガイドの提示タイミングの影響評価から進めた.若年晴眼者8名を対象とした実験の結果,肉声に比べて合成音声を用いた音声ガイドでは,環境音から離れると状況や登場人物の心情理解がしにくくなる傾向が得られた.さらに,音声ガイドの音声周波数に着目し,環境音の音域との干渉を防ぐ手法についても実験した.ヘリコプターの騒音が持続的に鳴り響くシーンを用いたところ,同一話者である認識を保持したまま聞き取りやすい音声ガイドを提示するためには,単に合成音声の音声ガイドの基本周波数をシフトさせるよりも,音声ガイドの周波数成分のうち環境音で疎な周波数帯域に対応する領域のパワーを一部増幅することで,環境音との対比を際立たせる方法が効果的であると示唆された.これらの聴覚心理実験と並行して,約2時間の新作邦画作品に対して音声合成を用いた音声ガイド化の実証実験を遂行した.視覚障害者,映画製作者,音声ガイド制作者の協力を得て,映画上映およびDVD版に収める肉声と合成音声の二つのバージョンの音声ガイドを制作し,合成音声を用いた音声ガイド制作の具体的課題を抽出した.その結果,音声ガイド制作者が書き上げた台本は従来通り1秒単位で音声ガイド提示タイミングが設定されており,この時間分解能では映画本編の環境音・セリフ・音楽との適切な時間配分による効果的な音声ガイドの提示が困難な場面が多々確認された.このことから,589個ある音声ガイド1つ1つについて聞こえの確認と適宜調整が必要であった.また,話速,イントネーションなどの修正も必要であった.結果として,本実証実験においては,合成音声を用いた音声ガイド制作も肉声と同様に時間と手間がかかり,音声合成の最大の利点である制作コストの削減に至っていないことが判明した.2年目の研究計画のうち「音声合成を用いた映画鑑賞システムの開発」については,初年度に引き続き,順調に開発を進めている.約2時間の新作邦画作品の音声ガイド制作の実証実験を通じて,「音声合成を用いた映画鑑賞すステムの開発」に盛り込むべき要素を具体的に特定することができた.またその改善点の実装も進み,評価を始める段階に至った.また,「人の声と合成音声に対する認知特性」についても,合成音声の周波数調整という観点から,聞きやすい音声ガイドを開発する上での新たな糸口も得ることができた.一方,視覚障害者を対象とした聴覚心理実験は未達な箇所がある.2年目で得た実験結果に基づき,「音声合成を用いた音声ガイド制作ソフト」に新たに,映画本編と各音声ガイドの波形表示機能を開発・搭載し,実証実験の際に修正頻度が最多であった“音声ガイドのタイミング調整"を容易にする.さらに改良したソフトウェアを実際の音声ガイド制作に用いることで,ソフトウェアの有用性と課題を得る.評価の際には,音声ガイド制作者のソフトウェア操作履歴やソフトウェアを用いて制作した台本内容および台本修正履歴などを記録し,構文解析や音響分析を用いて,合成音声の特徴を活かした音声ガイド台本の定量化を試みる.視覚障害者を対象に,ソフトウェアを用いて制作された台本を評価し,合成音声を用いた音声ガイド制作手法についてまとめる.初年度は、研究開発の要点を得るために、視覚障害者および映画製作者や音声ガイド制作者へのヒヤリングからスタートした。視覚障害者を対象に合成音声とナレーターによる肉声の音声ガイド(本編音を含まない)の聞き取り実験を実施したところ、音声ガイドにおけるポーズ(無音区間)長の重要性が指摘された。また、映画製作者と音声ガイド制作者へのヒヤリングから、従来の音声ガイド台本では音声ガイド提示タイミングは1秒刻みで設定されており(調査を継続中)、映画の本編音(セリフ、環境音、音楽など)や登場人物の行動や場面展開に合わせた微妙な音声ガイド提示タイミングの調整はナレーターが担ってきたことがわかった。音声合成を用いた音声ガイド制作においては、質の確保や向上だけでなく、時間的また金銭的なコスト削減の視点も忘れてはならない。音声ガイド提示タイミングの調整をナレーターに頼れない分、音声ガイド台本制作時やスタジオ調整時にいかにスムーズにタイミング調整を行えるかは重要な課題と考えた。そこで若年晴眼者を対象とした予備実験により、合成音声と肉声を用いて、セリフや環境音の発生と音声ガイド提示の時間差を-2秒から+2秒の間で5条件設定し、聞きやすさや状況のイメージし易さなどの観点から音声ガイド提示タイミングの最適値を評価した。実際の映画館での映画鑑賞状況を想定して映画本編音はスピーカーから音声ガイドはイヤホンから提示し、セリフおよび環境音と音声ガイド1文からなる短い提示条件(6から8秒)で評価した。結果、本条件では必ずしも肉声の評価が合成音声の評価を上回る訳ではなく、合成音声と肉声とで最適な音声ガイド提示タイミングが異なった。そこで後半では、音声ガイドの提示タイミングの設定や調整を研究開発の重要項目の一つと定め、音声合成を用いた音声ガイド制作ソフトを試作し、音声ガイド制作者と視覚障害者による評価実験の準備を進めた。初年度の研究計画のうち、合成音声と肉声に対する認知特性の違いを活かした『合成音声を用いた音声ガイド提示手法』と『音声合成を用いた音声ガイド制作支援システム』の検討については、視覚障害者および映画製作者や音声ガイド制作者に対する聞き取り調査や評価、および、若年晴眼者を対象とした予備実験を通じて、開発要素を定量的に検討することができた。そのうち『音声合成を用いた音声ガイド制作支援システム』については試作に至り、スムーズに“視覚障害者の聴覚特性を活かした音声合成による映画鑑賞支援システムの開発"の準備を進めることができたと考える。

研究の2年目は,「人間の声(肉声)と合成音声に対する認知特性」のうち,映画本編に流れる環境音に対して,それを説明する音声ガイドの提示タイミングの影響評価から進めた.若年晴眼者8名を対象とした実験の結果,肉声に比べて合成音声を用いた音声ガイドでは,環境音から離れると状況や登場人物の心情理解がしにくくなる傾向が得られた.さらに,音声ガイドの音声周波数に着目し,環境音の音域との干渉を防ぐ手法についても実験した.ヘリコプターの騒音が持続的に鳴り響くシーンを用いたところ,同一話者である認識を保持したまま聞き取りやすい音声ガイドを提示するためには,単に合成音声の音声ガイドの基本周波数をシフトさせるよりも,音声ガイドの周波数成分のうち環境音で疎な周波数帯域に対応する領域のパワーを一部増幅することで,環境音との対比を際立たせる方法が効果的であると示唆された.これらの聴覚心理実験と並行して,約2時間の新作邦画作品に対して音声合成を用いた音声ガイド化の実証実験を遂行した.視覚障害者,映画製作者,音声ガイド制作者の協力を得て,映画上映およびDVD版に収める肉声と合成音声の二つのバージョンの音声ガイドを制作し,合成音声を用いた音声ガイド制作の具体的課題を抽出した.その結果,音声ガイド制作者が書き上げた台本は従来通り1秒単位で音声ガイド提示タイミングが設定されており,この時間分解能では映画本編の環境音・セリフ・音楽との適切な時間配分による効果的な音声ガイドの提示が困難な場面が多々確認された.このことから,589個ある音声ガイド1つ1つについて聞こえの確認と適宜調整が必要であった.また,話速,イントネーションなどの修正も必要であった.結果として,本実証実験においては,合成音声を用いた音声ガイド制作も肉声と同様に時間と手間がかかり,音声合成の最大の利点である制作コストの削減に至っていないことが判明した.2年目の研究計画のうち「音声合成を用いた映画鑑賞システムの開発」については,初年度に引き続き,順調に開発を進めている.約2時間の新作邦画作品の音声ガイド制作の実証実験を通じて,「音声合成を用いた映画鑑賞すステムの開発」に盛り込むべき要素を具体的に特定することができた.またその改善点の実装も進み,評価を始める段階に至った.また,「人の声と合成音声に対する認知特性」についても,合成音声の周波数調整という観点から,聞きやすい音声ガイドを開発する上での新たな糸口も得ることができた.一方,視覚障害者を対象とした聴覚心理実験は未達な箇所がある.初年度に試作した『音声合成を用いた音声ガイド制作支援システム』を実際の音声ガイド制作に用いることで、音声ガイド提示タイミングの決定や調整における課題と改善策をメインに制作フロー全体への影響も踏まえ、合成音声の利用による効果や具体的課題を得る。その上で、視覚障害者を対象とした合成音声と肉声の聞き取り実験により、開発要素を絞り込む。これにより、合成音声でも聞きやすい音声ガイドの開発方法を定める予定である。
昆虫の連合学習に果たす一酸化窒素シグナル伝達系の分子基盤の解明

コオロギを用いた研究から、ガス状の拡散性分子である一酸化窒素(NO)は、短期記憶を長期記憶へと誘導する重要な物質であることが知られている。しかしながら昆虫の記憶中枢であるキノコ体において、NOが果たしている役割は不明であった。本研究によって、NOは、キノコ体の内在ニューロンである大型ケニオン細胞によって産生され、細胞内のシグナル伝達を介して各種のイオンチャネルタンパク質の性質を変え、膜の興奮性を上昇させるモジュレーターとしての働きがあることが示された。今年度は、昆虫の記憶中枢であるキノコ体の内在ニューロンであるケニオン細胞膜上にユニークな性質を持つ電位依存性Naチャネルを同定し、その電気生理学的及び薬理学的性質を明らかにした。遅速2種のNa電流はそれぞれTTX、リルゾールに対する薬物感受性を異にしていること、遅いNa電流の活性化閾値は速いNa電流のそれよりマイナス側にシフトしていることが明らかにされた。これらのNa電流に対し、一酸化窒素(NO)はいずれの電流も増加することが明らかにされた。さらにNa電流の膜興奮性に対する機能的役割を電流固定下に記録した自発性及び誘発性活動電位に対する作用から調査し以下の結果を得た。(1)脱分極性電流注入により誘発された活動電位は10nMTTX下で、閾値以下の振動電位となった。この振動電位は1μMTTX、持続性Na電流をブロックすると考えられるCd投与、外液NaのCholine置換により消失した(2)振動電位はNa活性化Kチャネルブロッカーのキニジンにより消失した(3)振動電位は膜が-60mV以下の深い膜電位領域でも出現し、TTX1μMで消失する(4)膜電位振動現象は100μMリルゾールによっても出現した(5)自発性活動電位の頻度はCdにより低下した(6)誘発性活動電位の活動電位幅は外液をCa-freeに、またCaチャネルブロッカーのベラパミル投与により延長し、いわゆるプラトー型の活動電位の出現頻度が増大した。(7)このプラトー型活動電位の出現頻度は、持続性Na電流ブロッカーとしてのCdにより低下した。以上の結果から、持続性Na電流はケニオン細胞の膜電位振動の発生、自発性活動電位の閾値下からの立ち上げ、プラトー型活動電位の形成に関与する可能性が示唆された。これまで同定した各種イオンチャネルに対するNOの作用から、NOはケニオン細胞の膜興奮性のレベルを高めることが判明した。研究成果:一酸化窒素(NO)の下流に存在するシグナル伝達経路を以下に示すシグナル伝達の特異的拮抗剤を用いて明らかにした。●NO供与剤であるGSNO及びSNAPはNa+活性化K+チャネルを抑制、Ca2+チャネルを増強した。●可溶性グアニル酸シクラーゼ阻害剤ODQはNOのNa+活性化K+チャネル抑制作用を抑制した。●膜透過型cGMPである8-BromcGMPはNa+活性化K+チャネルを抑制した。●cGMP依存性プロテインカイネース(PKG)抑制剤KT5823はNOのNa+活性化K+チャネル抑制作用を抑制した。さらに以下の特異的阻害剤を用いてNO上流域にアセチルコリン(ACh)受容体の存在する可能性を示唆することができた。●ACh作用は非特異的ムスカリン性ACh受容体阻害剤アトロピン、M1ムスカリン性ACh受容体阻害剤ピレンゼピンにより抑制され、M3ムスカリン性ACh受容体阻害剤4-DAMPによっては影響を受けなかった。●ACh作用はフォスフォリパーゼC(PLC)阻害剤U73122により抑制された。●ACh作用はカルモジュリン阻害剤W7により抑制された。W5は効果がなかった。●ACh作用は一酸化窒素合成酵素阻害剤L-NAMEにより抑制された。●GABAB受容体が、Na活性化Kチャネル及びCa活性化Kチャネルと機能的カップリングしていることを発見した。以上の結果は、NOの上流と下流に位置するシグナル伝達経路に関する仮説が正しいものであることを裏付けた。フタホシコオロギの嗅覚連合学習において、短期記憶から長期記憶の形成過程に一酸化窒素(NO)/環状GMP(cGMP)シグナル伝達系が重要な役割を果たすことが報告されている。本年度は、細胞内の調節因子の流出が起きない、Cell-attached patch clamp法とβエスチンを用いた穿孔パッチクランプ法を大型ケニオン細胞に適用した。その結果、NOの上流に代謝型アセチルコリン受容体の活性化、それに続く一酸化窒素合成酵素(NOS)の活性化があり、さらにNOの下流にcGMP/PKG活性化によるイオンチャネルのリン酸化修飾(BKチャネル、電位依存性Caチャネル、一過性及び持続性Naチャネルの増強、Na活性化Kチャネルの抑制)があること、NOは条件刺激(匂い情報)の媒介神経伝達物質であるアセチルコリン(ACh)と同様に、ケニオン細胞の自発性活動電位及び誘発性活動電位の発火頻度と発火数の増強作用のあることを明らかにした。本研究の過程でBKチャネルは電位依存性L

型Caチャネルを介するCa流入によって活性化され、両者に機能連関のあることが判明した。さらにNa活性化KチャネルはTTX感受性持続性Naチャネルを介するNa流入により活性化され、両者に機能連関のあることが明らかにされた。NOはCaチャネルを活性化し間接的にBK電流を増大し、Naチャネルの電位依存性不活性化を軽減すること、またNOは持続性Na電流を増強する一方、Na活性化Kチャネルを抑制し、両者をアンカップルすることで膜の持続的脱分極を誘因する可能性が示唆された。以上の結果から、NOはケニオン細胞の各種イオンチャネルに協調的に作用して膜の興奮性を上昇させる正の興奮性メデイエイターとして作用し、活動電位発生能力を高めることで、出力ニューロンとのシナプス伝達効率をSTDP(スパイクタイミング依存性シナプス可塑性)機構を介して増強し、長期記憶形成に関与する可能性を示唆することができた。神経生理学前年度は、ケニオン細胞に同定したNa活性化Kチャネルに焦点を絞りこのチャネルを抑制的に制御する一酸化窒素(NO)の作用とNOの下流と上流に渡るシグナル伝達を網羅的に調査した。NO上流のM1ムスカリン受容体、メカミラミン感受性ニコチン性アセチルコリン受容体、そして下流のcGMP/PKGシグナル伝達系の作用を明らかにした。本年度はケニオン細胞の膜興奮性に決定的に重要な役割を果たす電位依存性Naチャネルを同定しその電気薬理学的特徴を明らかにした。またNOの作用が特定できたことから、(2)の評価が妥当と考得られる。NOの下流と上流に存在するシグナル伝達経路をシグナル伝達特異的拮抗剤を用いて明らかにすることを24年度の目標とした。●NO作用に対する可溶性グアニル酸シクラーゼ阻害剤ODQの阻害効果。●膜透過型cGMPである8-BromcGMPの作用。●NO作用に対するcGMP依存性プロテインカイネース(PKG)抑制剤KT5823の効果。●ACh作用に対する非特異的ムスカリン性ACh受容体阻害剤アトロピン、M1ムスカリン性ACh受容体阻害剤ピレンゼピン、M3ムスカリン性ACh受容体阻害剤4-DAMP、ニコチン性ACh受容体阻害剤αブンガロトキシン、メカミラミン、ヘキサメソニウムの効果。●ACh作用に対するフォスフォリパーゼC(PLC)阻害剤U73122の効果。●ACh作用に対するIP3受容体阻害剤ゼストスポンジン及び2-APBの作用。●ACh作用に対するカルモジュリン阻害剤W7及びW5の効果。●ACh作用に対する一酸化窒素合成酵素阻害剤L-NAMEの効果。これらの企画実験のうち約8割は達成でき一定の成果を得ることができた。よって概ね順調に進展していると判断した。24年度はNa活性化Kチャネル、25年度は電位依存性Naチャネルを中心に成果を得た。今後はさらに電位依存性Caチャネル及びBKチャネルについて明らかにする必要がある。また本研究の経過から、NaチャネルとNa活性化Kチャネルとの機能連関、CaチャネルとBKチャネルの機能連関を示唆する知見を得たことから、今後異種イオンチャネル間の複合体の持つ性質を明らかにする必要がある。
先天性ケトン体代謝異常症の酵素診断と分子病態解析

本年度先天性ケトン体代謝異常症の3疾患について酵素診断,病態解析を行った.1.β-ケトチオラーゼ(T2)欠損症:本年度新たに12例の酵素診断の依頼をうけ,4名の本症を診断した.遺伝子変異の解析においても,本年度新たに6つのこれまでに報告のない遺伝子変異を同定した.本症の遺伝子変異についてHum. Mutat.のMutation Updatcという総説を執筆する栄誉を得た.また本症における初めての出生前診断をPrenatal Diagnosisに報告できた.2.サクシニル-CoA:3-ketoacid CoAトランスフェラーゼ(SCOT)欠損症:酵素診断法を確立し,本邦ではじめて本症を診断し報告できた.また本症患児の家系における出生前診断をする機会を得,絨毛および羊水細胞により活性を測定し,胎児が患者であることを明らかにした.なお本胎児は妊娠を継続され,出生直後からの厳重な管理により,現在正常発育している(投稿中).抗ラットSCOT抗体を用いたイムノブロットについては種々検討したがヒトSCOTとは交差しないことがわかり,現在ヒトSCOT蛋白に対する抗体を作成している.世界ではじめてヒトのSCOTcDNAをクローニングし,患者遺伝子変異を同定し,現在投稿準備中である.3.細胞質チオラーゼ(CT)欠損症:我々が以前作成した抗体を用いて,抗体沈降により本酵素活性を線維芽細胞において評価する方法を確立して報告し,現在印刷中である.本法によりCT欠損症の正確な診断が可能となった.3例ほど活性測定依頼があったが本症は否定された.本年度先天性ケトン体代謝異常症の3疾患について酵素診断,病態解析を行った.1.β-ケトチオラーゼ(T2)欠損症:本年度新たに12例の酵素診断の依頼をうけ,4名の本症を診断した.遺伝子変異の解析においても,本年度新たに6つのこれまでに報告のない遺伝子変異を同定した.本症の遺伝子変異についてHum. Mutat.のMutation Updatcという総説を執筆する栄誉を得た.また本症における初めての出生前診断をPrenatal Diagnosisに報告できた.2.サクシニル-CoA:3-ketoacid CoAトランスフェラーゼ(SCOT)欠損症:酵素診断法を確立し,本邦ではじめて本症を診断し報告できた.また本症患児の家系における出生前診断をする機会を得,絨毛および羊水細胞により活性を測定し,胎児が患者であることを明らかにした.なお本胎児は妊娠を継続され,出生直後からの厳重な管理により,現在正常発育している(投稿中).抗ラットSCOT抗体を用いたイムノブロットについては種々検討したがヒトSCOTとは交差しないことがわかり,現在ヒトSCOT蛋白に対する抗体を作成している.世界ではじめてヒトのSCOTcDNAをクローニングし,患者遺伝子変異を同定し,現在投稿準備中である.3.細胞質チオラーゼ(CT)欠損症:我々が以前作成した抗体を用いて,抗体沈降により本酵素活性を線維芽細胞において評価する方法を確立して報告し,現在印刷中である.本法によりCT欠損症の正確な診断が可能となった.3例ほど活性測定依頼があったが本症は否定された.
半導体上におけるRu錯体の光触媒機能材料発現と人工光合成系の応用

有機金属錯体は植物の光合成の光反応中心として、また生体内での酸素運搬担体としてなど生命現象の中で様々な重要な役割を果している。特に光合成は太陽エネルギーなど化学変換のモデルとして非常に注目されており、その光励起の中心化合物であるクロロフィルやその類似物質の光化合物、電気化学的特性の評価が盛んに行われている。その中でもRu錯体は励起状態の長寿命性や酸化還元能の強さなどから典型的な光合成モデル分子として特に注目されている。本研究では、このRu錯体の高い光エネルギーの化学変換触媒能に着目し、半導体微粒子とのハイブリッドによる高効率な光/化学エネルギー、光/電気エネルギー変換素子、光触媒の開発を目的として研究してきた。この目的を達成するために、分子レベルでの基礎的な光化学的、電気化学的特性の評価に加え、半導体との界面における電子移動機構、光電気化学的特性、光触媒作用など研究した。具体的には、新規な有機金属/半導体微粒子複合系の構築を行い、その基礎的な特性を十分に検討し、炭酸ガスの還元、光エネルギー変換触媒等への応用を試みた。下記に具体的な研究成果の内容を記す。1.小分子の活性化によるCO_2の還元および固定化の実現2.有機金属/半導体微粒子複合系による光エネルギー変換素子への開発3.TiO_2半導体電極を用いて光電気化学系を構築し、この光エネルギー変換効率を向上させるために、Ru錯体をTiO_2上に化学修飾によってつけ、この光増感反応を調べ、実用化へ前進した結果を得た。
胚珠の起源と系統進化の解析-花の進化史解明に向けて

花の起源・進化を理解するには多様な花形態をもつ群で複雑な制御遺伝子の発現ネットワークを詳細に解明していかなければならない.そこで本研究では複雑な器官複合体である花の起源・進化を形態形成制御遺伝子群発現システムの進化と捉えて進化史を解明する研究の第1ステップとして裸子植物の生殖器官に目標を絞って解析を行った.裸子植物のイチョウにおいてクローニングされたMADS遺伝子を,各遺伝子ファミリーごとに既知の遺伝子配列とともに系統樹を作成,各遺伝子の起源と分子進化について考察を行った.さらに胚珠をSEM,切片にて詳細な形態形成過程の観察を行い,胚珠の各ステージにおいて,本研究でクローニングされた遺伝子がどのステージのどこで発現しているかをin situ hybridization法により解析した.その結果,被子植物のBクラス遺伝子(AP3/PIグループ)に属する遺伝子が裸子植物においても存在する事が確認でき,さらにこの群に属する3遺伝子のうち2つはそれぞれが雄性生殖器官,雌性生殖器官に特異的に発現していることが明らかになった.花の起源・進化を理解するには多様な花形態をもつ群で複雑な制御遺伝子の発現ネットワークを詳細に解明していかなければならない.そこで本研究では複雑な器官複合体である花の起源・進化を形態形成制御遺伝子群発現システムの進化と捉えて進化史を解明する研究の第1ステップとして裸子植物の生殖器官に目標を絞って解析を行った.裸子植物のイチョウにおいてクローニングされたMADS遺伝子を,各遺伝子ファミリーごとに既知の遺伝子配列とともに系統樹を作成,各遺伝子の起源と分子進化について考察を行った.さらに胚珠をSEM,切片にて詳細な形態形成過程の観察を行い,胚珠の各ステージにおいて,本研究でクローニングされた遺伝子がどのステージのどこで発現しているかをin situ hybridization法により解析した.その結果,被子植物のBクラス遺伝子(AP3/PIグループ)に属する遺伝子が裸子植物においても存在する事が確認でき,さらにこの群に属する3遺伝子のうち2つはそれぞれが雄性生殖器官,雌性生殖器官に特異的に発現していることが明らかになった.本研究では原始的被子植物と裸子植物の胚珠について、その形態制御遺伝子の発現と形態の関連を解明し、相互に比較することにより胚珠の系統進化過程を明らかにする事を目的としている。さらにシダ植物における相同遺伝子を探索することにより胚珠自体の起源の解明も合わせて試みる。平成9年度は裸子植物のイチョウ、ソテツ、シダ植物のミズワラビ、クラマゴケを材料としてLEAFY相同遺伝子とMADS遺伝子のRT-PCR法によるクローニングを行った。生殖器官から抽出した全RNAからRT-PCR法によって増幅を試みた結果、LEAFY遺伝子については両種ともに2個の異なる配列を有するクローンが得られた。これまで配列が決定された他のLEAFY相同相同遺伝子とともに系統樹を作成した結果、この2種のクローンはマツから得られている2種類のLEAFY相同遺伝子とクラスターを作り、裸子植物においてLEAFY相同遺伝子が2個存在していることを示している。被子植物では通常1種類の遺伝子しか存在しない。ミズワラビからは1種類のクローンが得られた。MADS遺伝子ではイチョウで9種類、ソテツで1種類をクローニング済みであり、現在、発現の解析を行っている。クラマゴケからは1個のMADS遺伝子をクローニングした。この遺伝子は坦根体、根を除く他の器官で広く発現していることが示唆された。裸子植物のイチョウにおいてクローニングされたMADS遺伝子を,各遺伝子ファミリーごとに既知の遺伝子配列とともに系統樹を作成,各遺伝子の起源と分子進化について考察を行った.さらに胚珠をSEM,切片にて詳細な形態形成過程の観察を行い,胚珠の各ステージにおいて本研究でクローニングされた遺伝子がどのステージのどこで発現しているかをin situ hybridization法により解析した.その結果,被子植物のBクラス遺伝子(AP3/PIグループ)に属する遺伝子が裸子植物においても存在する事が確認でき,さらにこの群に属する3遺伝子のうち2つはそれぞれが雄性生殖器官,雌性生殖器官に特異的に発現していることが明らかになった.
ポルフィリン担持樹脂による金属イオンの速度差分離分析法に関する研究

ポルフィリンの錯形成反応は非環状配位子に比べて10^8倍遅いけれども,イオン半径の大きい水銀,カドミウム,鉛によって約10^4倍促進されることを見出した.この結果に基いて,ポルフィリン担持樹脂による金属イオンの速度差分離を行うために(1)金属イオンとポルフィリンとの錯形成反応速度の測定, (2)バッチ法によるポルフィリン担持樹脂への金属イオンの分配係数の測定, (3)カラム法による金属イオンの速度差分析を行なった.更に(4)アミノ酸の分離分析法について研究した.(1)水溶性ポルフィリン(5,10,15,20-テトラキス(4-スルホナトフェニル)ポルフィン(H_2TPPS_4)と亜鉛,カドミウム,水銀との錯形成反応の速度はそれぞれ1.59,4.86×10^2,>10^3(単位=mol^<-1>dm^3s^<-1>)であった.(2)ポルフィリン(H_2TPPS_4)を陰イオン交換樹脂(アンバーライトIRA-401)に吸着させてポルフィリン担持樹脂を作り,バッチ法により水銀との分配係数を種々のpHにおいて求めた.その結果pH46の間で分配係数(Kd)は最大となりKd=63cm^3g^<-1>であった.(3)ポルフィリン担持樹脂をカラム(長さ20cm×直径1cm)につめてpH5に調製した試料溶液20cm^3を流した.更にpH5の緩衝液で溶離した. 5cm^3すつ分画しジチゾン法により亜鉛,カドミウム,水銀の濃度を測定した.上記の結果から予想されるように亜鉛>カドミウム>水銀の順で溶離してきた.亜鉛は全く吸着されないので亜鉛,カドミウム,水銀の速度差分離分析に成功した.(4)種々のアミノ酸を含む溶液を上記のカラムに流すとVal>phe>Tyr>Trpの順に溶離することを見出した.これは均一溶液中におけるH_2TPPS_4とアミノ酸との分子錯体の生成定数と関係づけられた.ポルフィリンの錯形成反応は非環状配位子に比べて10^8倍遅いけれども,イオン半径の大きい水銀,カドミウム,鉛によって約10^4倍促進されることを見出した.この結果に基いて,ポルフィリン担持樹脂による金属イオンの速度差分離を行うために(1)金属イオンとポルフィリンとの錯形成反応速度の測定, (2)バッチ法によるポルフィリン担持樹脂への金属イオンの分配係数の測定, (3)カラム法による金属イオンの速度差分析を行なった.更に(4)アミノ酸の分離分析法について研究した.(1)水溶性ポルフィリン(5,10,15,20-テトラキス(4-スルホナトフェニル)ポルフィン(H_2TPPS_4)と亜鉛,カドミウム,水銀との錯形成反応の速度はそれぞれ1.59,4.86×10^2,>10^3(単位=mol^<-1>dm^3s^<-1>)であった.(2)ポルフィリン(H_2TPPS_4)を陰イオン交換樹脂(アンバーライトIRA-401)に吸着させてポルフィリン担持樹脂を作り,バッチ法により水銀との分配係数を種々のpHにおいて求めた.その結果pH46の間で分配係数(Kd)は最大となりKd=63cm^3g^<-1>であった.(3)ポルフィリン担持樹脂をカラム(長さ20cm×直径1cm)につめてpH5に調製した試料溶液20cm^3を流した.更にpH5の緩衝液で溶離した. 5cm^3すつ分画しジチゾン法により亜鉛,カドミウム,水銀の濃度を測定した.上記の結果から予想されるように亜鉛>カドミウム>水銀の順で溶離してきた.亜鉛は全く吸着されないので亜鉛,カドミウム,水銀の速度差分離分析に成功した.(4)種々のアミノ酸を含む溶液を上記のカラムに流すとVal>phe>Tyr>Trpの順に溶離することを見出した.これは均一溶液中におけるH_2TPPS_4とアミノ酸との分子錯体の生成定数と関係づけられた.
環境化学物質による肺細胞傷害に関する電顕的研究

パラコート(PQ)の細胞毒性に関し,従来細胞内小器官の一つ小胞体で過酸化を受けて生じるPQラジカルがその本体であるとされていたが,ミトコンドリアが標的であることが明らかになった.1.PQはミトコンドリア電子伝達系のチトクロム酸化酵素を拮抗的に阻害し, Ki値は5.8mMであった.2.NADH存在下にPQが肝ミトコンドリアでO_2吸収を促進し, PQラジカルになることが判明した.この反応はロテノンで阻害されないので, NADH脱水素酵素で直接還元されることが示唆された.3.NADHとPQの存在下に分離ミトコンドリアが崩壊した.ブロムベンゼン(BB)はマウス細気管支上皮のクララ細胞を特異的に壊死させた. BB4.85mmoles/kg投与後12時間目にクララ細胞の滑面小胞体の膨化と空胞化が生じ, 24時間目に壊死した. BBによるクララ細胞傷害はSKF525-A(70mg/kg)の投与で完全に抑制され,同傷害が薬物代謝系のチトクロムP-450を介して起こることが明らかになった.BBで傷害された細気管支では,クララ細胞が線毛細胞から分化再生することが発見された.〔関連した成果〕SPFラットの気管上皮細胞はペルオキシダーゼ陰性であるが,コリネバクテリウム感染でペルオキシダーゼ陰性になった.セリウム塩による電子顕微鏡的細胞化学検出法でH_2O_2を検出し,肺胞マクロファージは好中球や腹腔マクロファージよりH_2O_2生成能が弱いことを見出した.定量的電子顕微鏡細胞化学法でII型肺胞上皮細胞は好気的代謝を, I型細胞は嫌気的代謝をしていることが明らかになった.パラコート(PQ)の細胞毒性に関し,従来細胞内小器官の一つ小胞体で過酸化を受けて生じるPQラジカルがその本体であるとされていたが,ミトコンドリアが標的であることが明らかになった.1.PQはミトコンドリア電子伝達系のチトクロム酸化酵素を拮抗的に阻害し, Ki値は5.8mMであった.2.NADH存在下にPQが肝ミトコンドリアでO_2吸収を促進し, PQラジカルになることが判明した.この反応はロテノンで阻害されないので, NADH脱水素酵素で直接還元されることが示唆された.3.NADHとPQの存在下に分離ミトコンドリアが崩壊した.ブロムベンゼン(BB)はマウス細気管支上皮のクララ細胞を特異的に壊死させた. BB4.85mmoles/kg投与後12時間目にクララ細胞の滑面小胞体の膨化と空胞化が生じ, 24時間目に壊死した. BBによるクララ細胞傷害はSKF525-A(70mg/kg)の投与で完全に抑制され,同傷害が薬物代謝系のチトクロムP-450を介して起こることが明らかになった.BBで傷害された細気管支では,クララ細胞が線毛細胞から分化再生することが発見された.〔関連した成果〕SPFラットの気管上皮細胞はペルオキシダーゼ陰性であるが,コリネバクテリウム感染でペルオキシダーゼ陰性になった.セリウム塩による電子顕微鏡的細胞化学検出法でH_2O_2を検出し,肺胞マクロファージは好中球や腹腔マクロファージよりH_2O_2生成能が弱いことを見出した.定量的電子顕微鏡細胞化学法でII型肺胞上皮細胞は好気的代謝を, I型細胞は嫌気的代謝をしていることが明らかになった.環境化学物質のうち、除草剤パラコートと工業用有機溶剤ブロムベンゼンによる肺傷害機構に関し、新知見を得た。また当該テーマを効果的に遂行するために必要な酵素活性検出の方法論および肺細胞の生物活性を明らかにした。1.パラコート毒性に関し、従来の小胞体過酸化説は試験管でのみ通用し生体では起こらず、真の標的はミトコンドリアであることを明らかにした。2.パラコートは、1)チトクロームオキシダーゼを拮抗的に阻害し、2)NADH-チトクロームC還元系のバイパスを形成することを明らかにした。3.ブロムベンゼンは細気管支上皮のクララ細胞を特異的に傷害した。壊死した細胞に代わって新しいクララ細胞が線毛細胞から変換再生することを見出した。これは全く新しい細胞分化機構の発見である。4.関連分野としては、1)通常の環境で飼育した動物の気管上皮にペルオキシダーゼ活性が検出されるが、清浄な空気下では検出されず、細菌感染や化学物質の吸入で、気道系上皮が刺激を受けていることが明らかになった。2)電顕組織化学的なチトクロムオキシダーゼ定量法を開発し、その結果肺細胞種によって、呼吸活性にかなりの差があることを見出した。3)肺胞大食細胞は、他のマクロファージに比べ電顕組織化学的に活性【O_2】産生能は弱いことが明らかになった。4)ポリプロピレン製人工気管を移植するさい、コラーゲンをコートすると正常な上皮の再生が誘導されることが明らかになった。
日常の経験と学習による色の知覚認知における熟達化と精緻化の過程

従来の色覚研究は固定的で明確な構造を持つ末梢系の特性を重視するあまり、色認知の変化可能性を低く見積もってきたが、他の生物よりも優れた人間の色認知システムの本質を理解するためには可塑性の高い大脳皮質における色処理過程のダイナミクスを考慮する必要がある。それが高次の中枢系を進化させてきた人間の強みと言えるからである。これまでの予備的研究から職業や趣味を通して色との関連が深い人の色認知には熟達度の違いによる個人差が見られた。これは末梢の色覚過程の堅牢で固定的な性質とは対照的な結果であり、本研究では大規模で厳密な実験と調査を行って、色処理のダイナミックで融通性の高い特性を多様な側面から示す。
近代化と民衆的世界の変化に関する比較研究

本研究は、明治維新前後における民衆的世界を明らかにすることを目的としており、本年は豊前小倉藩で起こった慶応2年の打ちこわしを対象に研究した。日本における慶応2年は、近世初期以来の国内戦-長州戦争-がおこり、米価をはじめ諸物価が暴騰し、全国各地で打ちこわしが起こった年である。これら民衆の動向は、「世直し一揆」或いは「世直し騒動」として把握されてきた。これまでの民衆運動研究は、「世直し」のスローガンに託してその変革性に注目してきた。一揆・打ちこわしの民衆運動に、封建国家である幕藩制国家を否定して新たな国家構想・世界像の展開を期待しているのだが、現実にそうした展開はないから、運動への評価は低くならざるをえないジレンマを抱えていた。本研究は、農村部を基盤とした打ちこわしに新しい国家像といったようなことは期待できず、民衆運動の政治性はもう少し違った形で把握しなければならないことを提唱する。つまり「治世厚天下」という<あるべき権力像>をつねに時の権力に突きつけていく運動として、小倉藩の打ちこわしをはじめ各地で発生した慶応2年の騒動を対象に検討して、一揆・打ちこわしの持つ政治性を位置づけた。
小児救急医療機関における子育て支援プロモートモデルの開発

本研究は、小児救急医療機関における子育て支援を促進するための方略のモデル化を目指すものである。今年度は資料や情報収集および研究計画の整理と実施体制の準備を行った。研究実施への具体策として医療機関調査のための倫理審査の承認が得られ、複数の医療機関と研究協力の調整を図ることができた。したがって次年度早々には医療機関調査を開始する予定である。また子育て支援職調査の準備を進めたため、次年度に倫理審査を受審予定である。当初、同時進行で計画していた親への調査については質問項目の設定に、医療機関調査と子育て支援職調査の分析結果の反映が重要と考えられたため調査時期を変更することにした。当初の計画では、親の調査を初年度に実施する予定であったが、研究者らと協議し、医療機関および子育て支援職調査の結果を親の調査項目に反映させることにしたため、実施時期を遅らせることにした。医療機関及び子育て支援機関での調査は次年度実施できる目途が立ったため当初の計画通り展開できることが予測できる。医療機関調査を開始し、子育て支援職調査も倫理審査の承認を得られれば速やかに協力機関と協議し開始していく。また親の調査項目及び時期を再検討するために、次年度中に計画全体のタイムラインを再調整し、親調査の実施準備を並行して進めることとする。親調査を実施予定であったが、時期を遅らせたため今年度の支出が計画よりも少なくなった。繰り越し分は調査実施の費用に充て、調査で必要な保存メディアの物品購入なども行い研究を進める。
ウェルナー症候群の解析に基づくサルコペニア発症の分子機構の解明

超高齢社会を迎える本邦において、高齢者の生活の質をいかに保持し、健康長寿を達成するかは重要な課題である。高齢者の身体機能の低下と密接に関連する因子として、サルコペニアが挙げられる。本研究においては、ヒト老化のモデル病態であるウェルナー症候群患者の検体あるいは患者由来iPS細胞を用いて、老化に伴う筋肉の量と質の低下のメカニズムについて探索している。まず、ウェルナー症候群患者をリクルートし、8人の患者からiPS細胞の樹立に成功した。これらのiPS細胞は未分化形質を有しており、正常なリプログラミングができたと考えられた。さらに、iPS細胞から筋肉への分化を行なっている。また、筋肉に至る前段階での異常を検討するために、iPS細胞から間葉系幹細胞への分化を行ったところ、老化マーカーの発現の増加や、細胞増殖の遅延が認められ、早期に細胞老化をきたしていると考えられた。また、これらの遺伝子発現プロファイルを検討したところ、細胞増殖やDNA複製など、多くの老化に関連するgene ontology termが得られた。また、ウェルナー症候群の原因遺伝子であるWrnの欠損マウスはヒトと異なり表現型を有さないが、同じRecQヘリカーゼファミリーの一つであるRecql5ノックアウトとの交配を行ったところ、ダブルノックアウトマウスは野生型と比較して体重が増えやすく、耐糖能に異常を生じていた。すなわち加齢に伴っておこるメタボリックシンドロームのモデルと考えられた。このような研究から、健常者の老化と早老症に共通する、サルコペニア分子機序の解明を目指している。iPS細胞の樹立は順調で、また、筋肉への分化までは至っていないものの、中間段階である間葉系幹細胞への分化にについては成功し、表現型も観察されているため。今後、iPS細胞から筋肉への分化系の確立を、これを用いたウェルナー細胞と野生型の相違について、検討していく外来通院中のウェルナー症候群患者リクルートを行い、現在までに4060歳代の5名のウェルナー症候群患者(男性3名、女性2名)から血球を採取し、CD34陽性細胞を単離した後、センダイウイルスにてKLF4, OCT4, SOX2, c-MYC遺伝子の導入を行ない、iPS細胞株の樹立に成功した。これらiPS細胞においてはNANOGなどの多能性遺伝子の発現が確認されており、現在これらのコロニーを拡大している。さらに樹立したiPS細胞の形質解析に使用するべく、筋細胞をiPS細胞から分化誘導する実験系を検討中である。また、以前にレトロウイルスを用いて樹立したウェルナー症候群患者由来iPS細胞株を用い、マイクロアレイを用いた包括的遺伝子発現解析を行った。今までに、患者由来iPS細胞の遺伝子発現プロファイルは、既報のES細胞にWRN遺伝子変異を導入した細胞のプロファイルと大きく異なる事が判明し、これらの実験系が同等ではない事が判明している。また、いくつかの興味深い遺伝子発現に変化が見られることがわかり、現在これらの解析を行っている。また、筋細胞へ分化を試みる一方で、ウェルナー症候群患者は皮膚潰瘍、肉腫などに悩まされ、間葉系の異常が想定されるため、iPS細胞を間葉系幹細胞に分化誘導した。すると、一部のウェルナーiPS細胞由来間葉系幹細胞は早期に増殖が低下し、核の膨化も見られ細胞老化を呈していると考えられたが、一方、一系統はかえって増殖が亢進した。この細胞ではTP53の変異を生じていることがわかり、患者由来iPSによりウェルナー症候群の老化や癌化などの表現型を再現できたと考えられる。多くのウェルナー症候群患者からiPS細胞を樹立することができたため超高齢社会を迎える本邦において、高齢者の生活の質をいかに保持し、健康長寿を達成するかは重要な課題である。今後、樹立したiPS細胞を筋細胞に分化させる系を確立する。さらに、筋分化を行なった際の遺伝子発現プロファイルを検討し、筋関連遺伝子ローカスのエピジェネティックな変化についても検討する。