hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スピン・層・軌道の自由度が織りなすグラフェンの多彩な量子特性とその素粒子論的側面

2次元ディラック電子系として注目されるグラフェンについて、その二層化、三層化に伴って出現する軌道縮退・混合という新種の現象とその帰結を追求した。磁場中の二層グラフェンには複数のゼロエネルギー・ランダウ準位が現れるが、これらの準位がディラック電子系に特有な価電子帯の強い量子ゆらぎにより(軌道の違いに応じて)有意に分離することを指摘した。水素原子のラムシフトに類似したこの新種の多体量子効果“軌道"ラムシフトは積層系の最低ランダウ準位の構造を大きく支配し、その様子は量子ホール効果を通して観測できる。三層グラフェンでは積層形式の違いによりこの量子効果の様子も変わり、三層系の多様性を一段と深める。グラフェンは質量ゼロのディラック粒子のように振る舞う電子をもつ“相対論的な"2次元電子系であり、その独特な量子特性は基礎物理と応用の両面から多くの研究者を魅了している。近年研究の焦点はグラフェンの積層系に移行してきている。層・スピン・軌道の自由度がゲージ相互作用を介して多様な力学をもたらし、グラフェンの物理と応用をより豊かにするからである。研究代表者もこの視点に立って、磁場中でグラフェンの多層化に伴って出現する軌道縮退・混合という新種の現象の解明と、その帰結を追求してきた。その内容は以下の通りである。磁場中でグラフェンの二層系にはスピン・層・軌道について8重に縮退するゼロ・エネルギー準位が現れる。特に軌道に係わる縮退は(カイラル量子異常に由来する)位相的起源をもつ現象であり、グラフェン二層(そして多層)系に固有な現象である。研究代表者は、この軌道縮退するゼロ・モード準位が価電子帯の量子揺らぎにより有意に分離することに気づいた。これは水素原子のLamb shiftと類似した多体効果である。平成24年度には、この“軌道"ラム・シフトを考慮に入れて、擬ゼロ・モード8重項の構造を解析するとともに、その考察を三層系に拡張し、特にABC積層型三層グラフェンについては二層系と同様の特性が引き継がれることを指摘した。その際、積層形式が異なると軌道ラム・シフトの様子が大きく変わる兆候を得たので、引き続き平成25年度にはその詳細を(自然界で最も普通に見られる)ABA型三層について調べた。(ABC型三層とは対照的に)ABA積層三層グラフェンのゼロ・モード準位には一般に電子・ホール非対称性とvalley非対称性が現れるが、これらの非対称性が軌道ラム・シフトと電子間相互作用により著しく強められること、そしてこの結果は既存の実験事実とも整合していることを指摘する論文を発表した。グラフェンは質量ゼロのディラック粒子のように振る舞う電子を伝導帯と価電子帯にもつ“相対論的な"2次元電子系であり、その独特な量子特性は基礎物理と応用の両面から多くの研究者を魅了している。近年研究の焦点はグラフェンの二層(そして多層)系に移行してきている。多層化グラフェンに伴う層・スピン・軌道などの自由度がゲージ相互作用を介して多様な力学をもたらし、グラフェンの物理と応用をより豊かにするからである。研究代表者もこの視点に立って平成24年度には、磁場中でグラフェンの二層化、三層化に伴って出現する軌道縮退・混合という新種の現象の解明と、その帰結を追求した。1.磁場中でグラフェンの二層系にはスピン・層・軌道について最大8重に縮退するゼロ・エネルギー準位が現れる。特にこの軌道に係わる縮退は(カイラル量子異常に由来する)位相的起源をもつ現象であり、グラフェン二層(そして多層)系に固有な現象である。研究代表者は、この軌道縮退するゼロ・モード準位が価電子帯(Diracの海)の量子揺らぎにより有意に分離することに気づいた。これは水素原子のラム・シフト(Lamb shift)と類似した多体量子効果であり、二層系グラフェンではスピンと層の自由度を伴って“多成分ラム・シフト"として現れることを意味している。このラム・シフトとともに、クーロン相互作用による軌道混合を考慮に入れて、擬ゼロ・モード8重項の構造を考察した論文を発表した。2.引き続き、上述の考察を三層系に拡張した。三層系でも“軌道ラム・シフト"が起こり、特に、ABC積層型三層グラフェンについては二層系と同様の特性と制御性能が素直に引き継がれることを指摘した。積層形式が異なると三層系の軌道ラム・シフトの様子が大きく変わる兆候を得ており、目下その詳細をABA型三層について調べている。理想的な2次元電子系であるグラフェンには質量ゼロのディラック粒子のように振る舞う電子が現れ、その独特な量子特性は基礎と応用の両面から多くの研究者を魅了している。

グラフェンを二層、三層と積層するとスピン・軌道・層の自由度が連携し、グラフェンの物理と応用は格段に豊かになる。特に、磁場中のグラフェンにはスピンと谷(valley)自由度について4重に縮退する特徴的なゼロ・エネルギー準位が現れるが、二層(そして多層)グラフェンでは新たに軌道についても縮退が生じる。この軌道縮退はカイラル量子異常に起源をもつ位相的現象である。研究代表者はこの軌道縮退するゼロ・モード準位が価電子帯の量子揺らぎにより有意に分離することに気づくとともに、この現象が水素原子のLamb shiftと類似した多体効果であることを指摘した。過去2年度にわたっては二層系と三層系について、この新種の現象「軌道ラムシフト」の機構の解明とその帰結を追求してきた。平成26年度にはこれらの研究から派生した課題として集団励起の効率的な計算法の開発に焦点を当てた。磁場中では電子間のクーロン(直接)相互作用を交換相互作用が明白な形に書き直すことができる。この相互作用の直接/交換双対性に着目して、(代表的な非摂動的計算法である)単一モード近似の枠内で集団励起を記述する実効作用を簡潔な表式にまとめ上げた。その結果、実際の計算が従来に比べ著しく容易となる。目下、応用例として二層グラフェンにおけるサイクロトロン共鳴や集団励起について(実験で見られる電子・ホール非対称性を考慮に入れた)再吟味・精密化を進めている。実のところ、新計算法の開発に伴う試行錯誤や各種検証に手間取り、また一時期健康上の問題を抱えたこともあって論文の執筆が大幅に遅れているが、確実に新しい結果が得られているで、今後なるべく早期に論文として発表するべく努めたい。数物系科学研究代表者の研究の基調には、素粒子論研究者の観点から,グラフェンに特有な“相対論的"な真空構造(Diracの海=価電子帯)に由来するグラフェンの量子特性を探究するという問題意識があり、現在の主要研究テーマである“軌道ラム・シフト"は正にその線に沿った成果と考えています。先行する研究ではこの量子効果の存在は見過ごされてきました(電子間相互作用として最低ランダウ準位に射影したもののみを用いると、この効果は見落とされてしまいます)が、この効果の寄与を正しく取り込むことなしには、実験的にも関心の高い、多層グラフェンの最低ランダウ準位の微細構造を理解することはできません。この効果の帰結については更に幅と深さを広げて研究する必要があると考えています。研究代表者の研究の基調には、素粒子論研究者の観点から,グラフェンに特有な“相対論的"な真空構造(Diracの海=価電子帯)に由来するグラフェンの量子特性を探究するという問題意識があり、今年度の研究で明らかにした“軌道ラム・シフト"は正にその線に沿った成果と考えています。先行する研究ではこの量子効果の存在は見落とされてきましたが、この効果の寄与を正しく取り込むことなしには、実験的にも関心の高い、多層グラフェンの最低ランダウ準位の微細構造を理解することはできません。1.研究テーマ(1)グラフェン多層系の量子特性:今年度の研究を引き継ぎ,拡張する形で,グラフェン多層系の特性の考察を推進する。
臭気の嗅覚測定における不確かさ算出方法の確立

嗅覚測定法の信頼性確保のために重要であると考えられる不確かさの評価方法を確立するために、不確かさの要因を系統的に整理し、不確かさの見積もりを試みるとともに、実際の測定における不確かさ評価の適用範囲について例示した。不確かさ成分は大きく標準臭気、試料採取、パネル、判定試験に分類することができるが、昨年度の研究から年齢、性別、パネル・オペレーターの経験年数、当初希釈倍数、測定所要時間が影響している可能性が高いことが明らかになったことを踏まえて、不確かさの見積もりを行った。昨年度のデータ解析で対象外であった測定器具に起因するものと判定試験の繰り返しに起因するものについて概算したところ、判定試験方法自体に起因する不確かさの要因が大きく影響している可能性が考えられた。不確かさ評価の適用可能性については、まず精度管理の一手法として用いる方法が挙げられた。すなわち、各測定機関で精度管理のための標準臭気に対する嗅覚測定法の不確かさ評価を行っていれば、標準臭気を用いた定期的なチェックの際に判定基準に適合しているかどうかを知ることができると考えられた。次に、規制基準遵守状況のチェックとして用いる方法が挙げられた。すなわち、ある工場排ガスに対して嗅覚測定データを蓄積している場合、その臭気に対する不確かさを評価することによって、規制基準近辺などの判定が微妙な領域の測定結果に対して有用な情報を与えることができると考えられた。嗅覚測定法の精度向上を図る際の重要な一要素として、測定結果の不確かさに関わる影響因子の抽出を行った。具体的には、標準試料を用いた照合試験における繰り返し測定結果に対して、個人閾値を目的変数、パネルの年齢、性別、経験数などを説明変数として重回帰分析を適用した解析を行った。ここで、照合試験とは、複数機関で未知濃度の試料ガスの臭気指数を三点比較式臭袋法で測定し、参加機関の全体の測定結果から各機関の測定精度の評価を行うものである。嗅覚測定は官能試験のため、試験に関わるヒトが結果に大きく作用すると考えられる。試料サンプルは全機関同じものであるから、測定結果に大きく変化があるとすれば、試験室の環境、パネルの嗅力、オペレーターの技量などが考えられる。その影響因子ごとに条件が異なり一概に比較することが難しいため、今回は多変量解析の一種である重回帰分析を行った。解析結果から、年齢、性別、パネル・オペレーターの経験数、当初希釈倍数、測定所要時間が個人閾値に比較的影響している可能性が高いことが明らかになった。個人閾値自体は実際の測定結果である臭気指数とは異なるため、断定することはできないが、測定結果にも影響を与えていると考えられる。しかし、抽出した因子の中には目的変数へ影響が及ぶ方向の解釈が矛盾するものも存在し、不確かさ因子を抽出する上で基盤となる繰り返し測定結果の記録方法の改善やそのデータの適切な処理方法を検討することが課題として指摘された。また、今回考えた変数の他に個人閾値に影響する因子があることが示唆されたことから、今回の解析結果を基礎データとして更なる影響因子の究明を行うことが嗅覚測定法の精度の向上を考える上で重要であると考えられた。
幾何学的函数論への対称化法の応用

3次元ユークリッド空間内にはめ込まれたコンパクト曲面Sが平均曲率一定であることは、体積と境界を保つSの任意の変分に対してSが面積汎関数の臨界点であることと同値である。ここで、はめ込まれたコンパクト曲面Sの体積とは、Sが境界のない埋め込まれた曲面である場合にはSが囲む領域の体積と一致し、Sが境界を持つ場合や自己交差を持つ場合には上の意味の体積の自然な拡張になっている。さて今、二つの平行な平面P_1とP_2が与えられたとする。これらで囲まれる閉領域内にあるはめ込まれたコンパクト曲面(境界はP_1∪P_2上にあるものとする。)であって与えられた体積を持つもの全体の中で面積を最小(あるいは極小)にせよ、という変分問題を考える。本研究ではこの変分問題の面積最小曲面が存在すること、さらにそれは円柱または半球面であることを証明した。円柱となるか半球面となるかは与えられた二平面間の距離と与えられた体積との比に依る。上記の平均曲率一定曲面の特徴付けにより、この変分問題は、平均曲率一定曲面に対する自由境界問題となっている。一般に、境界を持つ曲面について、固定境界であれ自由境界であれ、体積一定の曲面全体の中での面積最小曲面の存在は、非常に特別な場合を除き知られていない。その意味で、本研究の結果は重要である。証明の概要は次のとおりである。SteinerおよびSchwarz対称化法のはめ込まれた曲面に対する一般化を用いることにより、回転面ばかりから成る面積最小列を構成することができる。体積一定の条件からこの最小列は有界であることが証明され、このことを用いてこの最小列が収束部分列を含むことが示される。再びSteiner対称化法を用いることにより、面積最小曲面は自己交差を持たない回転面であることが示されるが、平均曲率一定の回転面はすべて具体的にわかっており、これらの安定性を調べることにより、この曲面は円柱または半球面であることが示される。
大腸injuryに対する消化管ホルモンの作用に関する検討

平成7-9年度にかけてボンベシンの大腸及び小腸に対する作用を雄性Fisher344ラットを用いて検討した.1.ボンベシン投与によって直腸粘膜のBromodeoxyuridine(BrdU)の取り込みが用量依存性に促進されることが明らかとなった.即ち,ボンベシン3μg/kgでは効果が認められなかったが,10,30μg/kgの用量では対照に比較して有意にBrdUの直腸粘膜への取り込みが増加した.2.実験大腸炎モデルとして,ラット下行結腸に二連銃式の人工肛門を作成後,空置した肛門側の直腸を4%酢酸に暴露させることにより大腸炎を惹起させた.術後第4病日に直腸を摘出し,大腸炎の程度を病理組織学的に8項目にわたってスコア化し評価した.術直後より術後第4病日まで8時間毎にボンベシンを投与したところ,ボンベシン3μg/kgでは効果が認められなかったが,10,30μg/kgの用量で大腸炎スコアが対照群と比較して有意に減少した.以上よりボンベシンは用量依存性に直腸粘膜の増殖を促進し,実験大腸炎の修復を早めることが示された.3.上記1と同様な方法でボンベシンの空腸粘膜に対する作用を検討したところ,ボンベシンは3,10,30μg/kgいずれの用量でもBrdUの取り込みを増加させ,この効果は用量依存性であった.またボンベシン3μg/kgの用量では有意な効果を認めなかったが,30μg/kgの用量で空腸の重量,DNA,RNA,タンパク含量を対照に比較して有意に増加させた.以上よりボンベシンは空腸粘膜の増殖を促進することが示された.平成7-9年度にかけてボンベシンの大腸及び小腸に対する作用を雄性Fisher344ラットを用いて検討した.1.ボンベシン投与によって直腸粘膜のBromodeoxyuridine(BrdU)の取り込みが用量依存性に促進されることが明らかとなった.即ち,ボンベシン3μg/kgでは効果が認められなかったが,10,30μg/kgの用量では対照に比較して有意にBrdUの直腸粘膜への取り込みが増加した.2.実験大腸炎モデルとして,ラット下行結腸に二連銃式の人工肛門を作成後,空置した肛門側の直腸を4%酢酸に暴露させることにより大腸炎を惹起させた.術後第4病日に直腸を摘出し,大腸炎の程度を病理組織学的に8項目にわたってスコア化し評価した.術直後より術後第4病日まで8時間毎にボンベシンを投与したところ,ボンベシン3μg/kgでは効果が認められなかったが,10,30μg/kgの用量で大腸炎スコアが対照群と比較して有意に減少した.以上よりボンベシンは用量依存性に直腸粘膜の増殖を促進し,実験大腸炎の修復を早めることが示された.3.上記1と同様な方法でボンベシンの空腸粘膜に対する作用を検討したところ,ボンベシンは3,10,30μg/kgいずれの用量でもBrdUの取り込みを増加させ,この効果は用量依存性であった.またボンベシン3μg/kgの用量では有意な効果を認めなかったが,30μg/kgの用量で空腸の重量,DNA,RNA,タンパク含量を対照に比較して有意に増加させた.以上よりボンベシンは空腸粘膜の増殖を促進することが示された.平成7年度は,ボンベシンの大腸粘膜増殖作用に注目し,大腸injuryモデル特に実験大腸炎を作成しボンベシンが傷害治癒を促進するかどうかについて研究を進めたきた.実験大腸炎モデルとして,下行結腸に2連銃式の人工肛門を作成後,空置した肛門側の直腸を4%酢酸に暴露させることにより大腸炎を惹起させた.手技がやや煩雑なためこの方法を用いた報告例は極めて少ないが,我々は実験ラットの安定した生存率を得ている.本法の最大の利点は直腸が完全に空置されているために便などのluminal factorの影響を無視できることである.実験的に大腸炎を生じさせた直腸を摘出後,病理組織学的にulceration,mecuscelldepletion,crypt abscess,inflammatory cyst,mucosal atrophy,edema,inflammatorycell infiltration,vascular dilatationの8項目について検討し,これらをスコア化し大腸炎の程度を評価した.これまでに我々は上行結腸,下行結腸においてボンベシンの大腸粘膜増殖作用を明らかにしてきたが,直腸でも同様にBromodeoxyuridineの取り込みがボンベシンによって用量依存性に促進されることが明らかとなった.即ち,ボンベシン3ug/kgでは効果が認められなかったが,10,30ug/kgの用量では有意にBromodeoxyuridineの直腸粘膜への取り込みが増加した.そこで上記実験大腸炎モデルを作成し,ボンベシンの効果を検討した.ボンベシン用量10,30ug/kg,3回/日,4日間投与では有意に前述の大腸炎スコアが対照群と比較して減少したが,3ug/kgでは十分な効果は認められなかった.以上によりボンベシンにより直腸粘膜の傷害治癒が促進されることが明らかとなった.平成7年度はボンベシンの大腸粘膜増殖作用が上行結腸,下行結腸のみならず直腸にも同様にあることをBromodeoxyuridineの取り込み実験により明らかにし,ボンベシンが空置直腸に作成した大腸炎の治癒を促進することを明らかにした.

平成8年度は小腸に注目し同様の方法により,ボンベシンに小腸粘膜増殖作用があるかを検討した.一晩絶食状態においたラットにボンベシンを投与したところ,10,30ug/kgの用量では有意にBromodeoxyuridineの空腸及び回腸粘膜への取り込みが増加し,ボンベシンは小腸粘膜のDNA合成を促進することが明らかとなった.現在,抗癌剤の一種であるメソトレキセートを用いて小腸粘膜傷害を惹起させ,ボンベシンの小腸injuryに対する作用を検討中である.さらに平成8年度は,大腸粘膜増殖作用についてはcontroversialなガストリンについての実験を進めた.プロトンポンプインヒビター(PPI)は,胃酸分泌を抑制することによりガストリン分泌のネガティブフィードバックを遮断し,その結果血中ガストリン値を上昇させる.我々はこの現象を利用して,18時間の絶食状態においてラットにPPIを投与し,血中ガストリン値,Bromodeoxyuridineの直腸粘膜への取り込み(ラベリングインデックス)を測定した.PPI投与群では非投与群に比較して統計学的に有意に血中ガストリン値は上昇していたが,直腸粘膜のラベリングインデックスには有意な上昇を認めなかった.以上より内因性のガストリンの上昇には直腸粘膜のラベリングインデックスが伴わないことが明らかとなった.このためガストリンを介したPPIの大腸粘膜増殖作用及びその作用を利用した実験大腸炎の治癒促進効果は得られない可能性が大きいと考えられた。平成9年度は空腸に注目し,ボンベシンの小腸粘膜増殖作用の有無を検討した.18時間の絶食状態においた雄性Fischer344ラット32匹を4群に分け,I群には生理食塩液(生食)をII,III,IV群にはBBSをそれぞれ3,10,30μg/kgを投与した.結果は全てmean±SDで表した.I,II,III,IV群のlabeling indexは43±1.7,50±2.3,58±3,62±3%であり,ボンベシン投与群で用量依存性に有意に増加していた.さらに32匹のラットをグルタミンを含まないElemental Diet下に飼育し,A群には生食を,B,C,D群にはそれぞれボンベシン3,10,30μg/kgを8時間毎,5日間投与した.空腸25cmの重量はA,B,C,D群それぞれ314±14,312±11,319±10,371±11(mg/100g体重)でD群でA群より有意に増加していた.DNA含量は59.5±10,62.9±16.4,71.3±9.4,77.1±9.8(μg/100g体重)でC,D群でA群より有意に増加していた.RNA含量46.2±7.39,63.4±10.5,70.6±11.3,73.8±8.2(μg/100g)体重であり,ボンベシン投与群で用量依存性に有意に増加していた.タンパク含量221±21,219±33,250±37,260±44(mg/100g体重)でD群でA群より有意に増加していた.以上よりボンベシンは空腸粘膜に対する増殖促進作用を有していることが示された.小腸炎モデルとしてメトトレキセート20mg/kgを投与すると,強い腸炎が惹起されラットが投与4,5日目で死亡してしまうため、グルタミンを抜いたElemntal Diet下での飼育は困難であった.そのため小腸炎モデルでのボンベシンの作用は検討不能であった.
亡霊のアイルランドを描くジョイス―「悪夢」の歴史としてのディアスポラ

本研究は20世紀最大の小説家と称されるジェイムズ・ジョイスの『ユリシーズ』(1922)を、アイルランドの「民族離散(Irish Diaspora)」との関連から分析をするものである。難解さで有名なジョイス作品であるため、テキストの精読は不可欠であるが、同時に19世紀の大飢饉、それによって発生した移民との関連から研究を遂行することは、グローバル化の進展とともに、移民や難民が大量に発生している今日において非常にアクチュアルな視座を提供することになるだろう。2022年の『ユリシーズ』出版100周年に向けて、一般読者にもジョイス作品の知られざる魅力や特徴を紹介できれば、と考えている。
筋原線維結合型セリンプロテアーゼによる火戻り現象誘発メカニズムの解明

蒲鉾の品質低下現象である火戻りの主要な原因酵素と考えられる筋原線維結合型セリンプロテアーゼ(Myofibril-bound serine protease, MBSP)における、筋原線維タンパク質との結合様式及びミオシン重鎖に対する分解作用を調べた。【MBSPと筋原線維との結合】MBSPが筋原線維にどのように結合しているかを明らかにするため、マエソの筋肉から希釈沈殿及び硫安塩析によりミオシンを精製し、その過程で蛍光合成基質を用いてミオシンに含まれるMBSP活性を測定した。ミオシンを精製するに従って、ミオシン画分に含まれるMBSP活性(比活性)が上昇したことから、MBSPはミオシンに結合していることが示唆された。MBSPと筋原線維タンパク質の結合部位を調べるため、精製したマエソMBSPのN末端配列をもとに、MBSPに対するポリクロナール抗体を作成した。【ミオシンに対するMBSPの作用】スケトウダラ、マダイ、マトウダイ、シロザケ、アカエイ、ヌタウナギ等、合計15魚種、及び市販のスケトウダラ冷凍すり身から筋原線維タンパク質を調製し、同画分に含まれるMBSPによるミオシン重鎖の分解を調べた。いずれの魚種でも火戻りの温度帯である55°Cでミオシン重鎖の分解がみられたが、アクチンの分解は認められなかった。このような筋原線維タンパク質の分解パターンは、蒲鉾製造過程で生じる火戻りの分解パターンともよく一致していた。また、魚種によってミオシン重鎖の分解量が著しく異なっており、魚種ごとに筋肉中に含まれるMBSPの量が異なることが示唆された。ミオシンの精製過程でミオシン画分に含まれるMBSPの比活性が著しく上昇したことから、MBSP結合タンパク質がミオシンである有力な実験データが得られた。一方、スケトウダラやマエソ等の蒲鉾の原材料を含む様々な魚種で、MBSPによるミオシン重鎖の分解を調べた結果、SDS-PAGEでミオシン重鎖よりやや低分子の位置に分解断片が観察された。次年度以降、この分解断片の一次構造を決定することで、ミオシン重鎖に対するMBSPの作用部位を決定できると考えられる。【MBSPと筋原線維との結合】精製したミオシンをMBSPとは異なるプロテアーゼで加水分解し、その断片中のMBSP活性を測定することで、ミオシン中のMBSP結合部位を調べる。また、MBSPに対するポリクロナール抗体を用いて、免疫組織化学染色により生体内におけるMBSPと筋原線維タンパク質の結合様式を調べる。【ミオシンに対するMBSPの作用】MBSPによるミオシン重鎖の分解断片の一次構造を解析し、ミオシンに対するMBSPの作用部位を明らかにする。火戻りの条件で加熱し、実際に物性が低下した蒲鉾においても同様の実験を実施し、蒲鉾中でのMBSPの作用についても検討する。【MBSPの作用がミオシンのゲル形成能に及ぼす影響】MBSPにより分解されたミオシン重鎖断片を材料に加えた蒲鉾を作成し、蒲鉾の物性、ミオシン分子の架橋や、網目構造の状態を分析する。【ミオシンに対するMBSPの作用】

MBSPによるミオシン重鎖の分解断片の一次構造を解析し、ミオシンに対するMBSPの作用部位を明らかにする。火戻りの条件で加熱し、実際に物性が低下した蒲鉾においても同様の実験を実施し、蒲鉾中でのMBSPの作用についても検討する。【MBSPの作用がミオシンのゲル形成能に及ぼす影響】MBSPにより分解されたミオシン重鎖断片を材料に加えた蒲鉾を作成し、蒲鉾の物性、ミオシン分子の架橋や、網目構造の状態を分析する。計画的に使用したが、見積金額と実際の支払金額との間に多少の相違があり、残額が生じた。
維持型ＤＮＡメチル化酵素の構造を基盤とした機能解析

DNAにメチル基が導入される際、それがどのように制御されるかを理解することは、細胞分化、癌化の分子機構を明らかにするうえで重要なことである。なかでも、一旦形成されたDNAのメチル化模様は、細胞分裂を超えて、正確に維持されないと、癌化などの異常を引き起こすことが知られている。DNAメチル化模様を維持する酵素,Dnmt1,のC末端には触媒領域があり、N末端側には機能が解明されていない領域がある。そのN末端の機能解析をした結果、Dnmt1のN末端に存在するRFTS領域に依存して、その活性が制御されることをみいだした。DNAにメチル基が導入される際、どのように制御されるかを理解することは、細胞分化、癌化の分子機構を明らかにするうえで重要なことである。一旦形成されたDNAのメチル化模様を維持する酵素、Dnmt1、のC末端には触媒領域があり、そのN末端側の機能は、まだ充分に明らかになっていない。本年度は、Dnmt1のN末端に存在するRFTS領域に依存した酵素学的性質の違いについて報告した。具体的には、人工的ではあるが、非常に短い12bpのDNAを基質とした際、RFTSを含むDnmt1(Dnmt1(291-1620) )は活性を示さないが、RFTS領域を欠いたDnmt1(Dnmt1(620-1620))は、有意な活性を示すことを見出した。これは、結晶構造から、触媒領域にRFTS領域が刺さりこんでいるため、DNAが認識しにくいのではないかと考え、RFTS領域と触媒領域との間で水素結合を担うアミノ酸に変異を入れたところ、RFTS領域を含むDnmt1(291-1620)でも、予想通りDnmt1(620-1620)に近い性質を示す結果を得ることができた。一方、DNAメチル化の維持に必須であるUhrf1分子内部のSRAドメインは、ヘミメチル化DNAを認識することが知られている。本年度において、SRAはDnmt1のRFTS領域と結合すること、またSRAの添加により、Dnmt1(291-1620)が活性を示すようになることから、2者の相互作用が触媒活性の制御に関与することを示した。さらなる生化学的解析から、SRAが、そのDNA結合は介さず、Dnmt1のRFTS領域を触媒領域から乖離させ、基質DNAが触媒領域にアクセスできるように制御をかけると提案することができた。真核生物のゲノムのシトシン塩基はメチル化修飾を受け、その修飾は遺伝情報発現に抑制的に働く。繊維芽細胞にDNAメチル化阻害剤を与えた場合、様々な種類の細胞に分化転換する。これは、各体細胞ゲノムDNAの塩基配列は同一であっても、DNAメチル化による遺伝子発現抑制の膨大な数の組み合わせにより、細胞特有の遺伝子発現が行われ、固有の性質を示しうることを示している。従って、ゲノムDNA化修飾の調節機構を理解することは、細胞分化などの生理的現象を考える上で重要な課題となる。DNAメチル化が遺伝子発現抑制機構の1つとして機能するには、細胞特異的な遺伝子発現を保障する組織特異的な遺伝子のメチル化模様の確立が必須である。一旦確率された後は、細胞増殖を超えて、安定に維持されないと、細胞分化状態は維持されず、癌などになる。DNAメチル化を維持するDnmt1は、マルチドメイン構造をとっている。よく知られているものでは、N末端から、DNA複製点に局在化するのに必要とされてきたRFTS領域、2価金属を配位するZincフィンガー(CXXC)領域、BAH領域、最後にバクテリアから保存された活性領域である。これまでの構造解析の結果から、分子内にドメイン構造間に相互作用があり、Dnmt1のRFTS領域が触媒領域に突き刺さっていること、同時にこの領域が活性化エネルギーをあげていることを明らかにしている。本研究の目的は、Dnmt1について、構造を基盤とした触媒反応機構を解析することである。本年度は、RFTS領域内に様々な変異を入れた組み換え体を用意するとともに、その基質として、100bpを超える長さのヘミメチル化DNAを調整する方法を確立した。現在、これらの材料を使って、Dnmt1の性質を詳細に調べている.DNAにメチル基が導入される際、どのように制御されるかを理解することは、細胞分化、癌化の分子機構を明らかにするうえで重要なことである。DNAのメチル化の導入には、新たにメチル化を導入する機構だけでなく、一旦形成されたDNAのメチル化模様は、細胞分裂を超えて、正確に維持される機構の2つがある。DNAメチル化を維持する酵素として、Dnmt1が知られているが、その活性の制御機構についてはまだ充分に明らかとなったとは言えない。Dnmt1のC末端には触媒領域があり、N末端側には機能があまり解明されていない領域がある。

そのN末端の機能解析をするのが、本研究の大きな目的である。試験管内の実験で、非常に短いDNAを基質に用いることで、Dnmt1のN末端に存在するRFTS領域の存在に依存して、活性に差が出ることを見出したため、本年度は、その違いが生体内でどのように機能するかについて、対応する遺伝子を胚性幹細胞(ES細胞)に導入することで調べた。ゲノム全体のメチル化レベルや、特異的ゲノム領域で変化があるかについて調べたところ、RFTS領域に依存した変化を予備的であるが見出すことができた。なお、このES細胞の系でも、RFTSが存在する場合は、野生型Dnmt1は細胞核内でDNA複製点に存在するが、RFTSに依存して局在が変化した。そのため、Dnmt1の試験管内性質と、細胞内での機能の関連性を詳細に調べる手がかりを得た。今後、さらに詳細な解析を行い、活性制御機構と機能との相関について、明らかにできると考えている。生化学本研究計画で、生化学的解析をするのに必要な分子を用意できた。それらを用いて、順に酵素反応速度論的な解析を進めて、成果を出している。ただし、用意できた分子の中には、大量調整が難しいものがあり、その調整過程における回収率の改善が必要となるものがあり、今後の課題として残っている。生化学的解析をするにあたっては、まず目的とする分子を用意することが大切である。これまでに、本研究で提案した計画にかかわる分子を順調に用意できている。また、それらを用いて、順に酵素反応速度論的な解析を進めており、構造を基盤とした反応機機構の解析が行える段階になっている。現在のところ、研究遂行にあたり、特に大きな問題はなく、本研究計画で提案した計画を順次遂行できると考えている。現在のところ、特に大きな問題はなく、本研究計画で提案した内容の研究を順当に遂行できると考えている。今年度に問題が出てきた実験について、来年度にこの未使用金を用いて、研究計画を遂行する実験計画遂行上、実験条件の効率化が必要となる。その効率化のために、来年度に今年度の予算を合わせ使う。該当なし
歯周病と認知症の共通リスク因子としての口腔由来エンドトキシンの役割の解明

ダウン症(DS)者30名と健常者38名の口腔衛生状態の評価、細菌学的検査、免疫学的検査を行い、DS者のアルツハイマー型認知症(AD)発症リスクとの関連を検討した。その結果、血中アミロイドβ(Aβ42)濃度、Candida albicansの分離頻度、唾液中IL-6、IL-8濃度、PCR、OHI、GI、GBIが健常者(対照群)に比べてDS群で高かった。歯周病菌には両群で有意差が見られなかった。DS者では、不十分な口腔清掃が原因と考えられる口腔内の炎症を示す臨床所見がみられた。DS者は、血中アミロイドβ(Aβ42)濃度が高いので、口腔の慢性炎症は健常者以上にAD発症のリスクになると考えられる。ダウン症候群(DS)は発達と知的の障害を伴う発生頻度の高い染色体異常であり、原因は21番染色体のtriplicationである。DSは40歳を過ぎると、アルツハイマー病(AD)に類似した神経症状が現れることがある(Arch Neurol.2011;68(11):1461-1466.)。ADはアミロイドβたんぱく質(Aβ)の蓄積を特徴とする認知症である。Aβが脳内に蓄積し、海馬の萎縮や神経伝達機能の低下が起こり認知症を発症すると考えられている。DSの脳内では、non-DSよりも20から30年早くAβが発現し、臨床的にも認知症は20から30%多く発症する。本研究では、ダウン症候群(DS)30名(27.97±9.9歳)、健常者38名(31.79±6.4歳)を調査した。DS群は小児科カルテより染色体検査で21trisomyであることを確認した。被験者は重篤な内部疾患のない歩行可能な者で非喫煙者を対象とした。問診票に基礎疾患の有無、常用薬の有無、1日の歯磨き回数、年1回以上の歯科定期健診の有無、ADLと意欲の評価(Barthel Index・Vitality Index)を家族が記載した。血液の採取は被験者自身の疾病・診断・治療に必要な検査を実施する際に増量して2ml採血した。採取した血液は遠心分離(4000回転15分)後、血清を-50°Cフリーザーで保管した。解凍した血清でアミロイドβをELISA法(Human beta Amyloid(42)ELISA Kit Wako 96回用を使用)で測定した(委託先LSIメディエンス)。その結果、血清中のアミロイドβはDS群(n=30)で51.45±8.9 pg/mlコントロール群(n=38)は27.0±5.0 pg/ml有意に高かった。血清中のアミロイドβ量がDSにおいて高いことが認知症の発症に関わっている可能性を示した。本研究に先立って、鶴見大学及び東京小児療育病院倫理委員会の承認を得ることができた(許可番号:鶴見大学1213)。本研究では予定通り、ダウン症候群(DS)30名(27.97±9.9歳)、健常者38名(31.79±6.4歳)の調査が行われた。研究の趣旨については本人及び家族に口頭と文書で説明し、文書にて同意を得た。DS群の80%に先天性心疾患、甲状腺機能障害、てんかん、先天性腸疾患、精神疾患、痛風、肝機能障害、肥満などの合併症が認められ、60%が常用薬を内服していた。アミロイドβは21番染色体上に存在することから、21番染色体のtriplicationであるダウン症の人たちの血清中のアミロイドβ量は多いと予想していた。その結果、調査対象者30名のうち、一人の例外もなく血清中のアミロイドβ量が健常者よりも多かった。平均値では、アミロイドβはDS群(n=30)で51.45±8.9 pg/mlコントロール群(n=38)は27.0±5.0 pg/ml有意に高かった。ダウン症候群(DS)者は歯周病を若年期から発症し、進行が早いと言われている。これは、DS者の免疫異常、口腔衛生の不良、歯周組織の異常、唾液、細菌、染色体異常に起因した活性酸素の異常などが原因として考えられている。DSは21番染色体のトリソミーであり、21番染色体上にアルツハイマー病(AD)に関与していると考えられているアミロイドβ(Aβ)を産生するアミロイド前駆体タンパクがコードされているため、アミロイドβが多く産生されアルツハイマー病(AD)を発症するリスクが高いと考えられている。Aβは脳に沈着するが、沈着する要因の一つとして、炎症が関係しているという報告がある。我々はDS者の口腔の炎症について口腔衛生の評価、細菌学的検査、免疫学的検査を行い総合的に検討した。その結果、DS群の80%が慢性疾患を有しており、対照群(15.8%)と比較して有意に多くみられた(p<0.001)。歯科定期管理を受けているDS者(76.7%)は対照群(23.7%)よりも有意に多かった(p<0.001)。ADLのスコアはDS群で有意に低かった(p<0.001)。

DS群のアミロイドβ(Aβ42)濃度の平均(51.4 pg/ ml ±9.2)は対照群(26.5 pg/ ml ±4.7)と比較して有意に高かった(p<0.001)。PCR, OHI, 3mm<PD, GI, GBIはDS群で有意に高かった。DMFはDS群で有意に低かった(p<0.001)。DS者は歯周病を若年期から発症するにもかかわらず、歯周病関連の5菌種すべてにおいてDS群と対照群の両群の間に有意差はなかった。調査対象は東京小児療育病院に通院しているダウン症候群(DS;21番染色体トリソミー)の患者と、同院スタッフで、重篤な疾患や1ヶ月以内の抗生剤使用歴のない、歩行可能である非喫煙者とした。DS者の保護者と、対照群の被検者に研究計画の説明を行ったのち、DS者30名(平均年齢28.0歳)に対して書面で同意を得ることができた。また、同時に年齢を調整した同院スタッフ38名(平均年齢31.8歳)の同意を得ることができた。倫理審査は鶴見大学と東京小児療育病院にて行われ、承認を得ることができた。アミロイドβ(Aβ42)血中濃度測定は株式会社LSIメディエンスに依頼し、ELISA法で行うことができた。ダウン症(DS)者は21番染色体のトリソミーであり、21番染色体上にアルツハイマー病(AD)に関与するアミロイドβ(Aβ)を産生するアミロイド前駆体タンパクがコードされている。Aβは脳に沈着するが、その要因の一つとして、慢性炎症が関係しているという報告がある。我々はDS者の口腔の慢性炎症について総合的に検討した。対象はDS(21トリソミー)の患者30名(平均年齢28.0歳)と、健常者38名(平均年齢31.8歳)である。DS群の80%が慢性疾患を有しており、健常な対照群(15.8%)と比較して有意に多くみられた(p<0.001)。歯科定期管理を受けているDS者(76.7%)は対照群(23.7%)よりも有意に多かった(p<0.001)。ADLのスコアはDS群で有意に低かった(p<0.001)。DS群のAβ42濃度の平均(51.4 pg/ ml ±9.2)は対照群(26.5 pg/ ml ±4.7)と比較して有意に高かった(p<0.001)。歯周病原因菌の検出率は、5菌種すべて両群間に有意差はなかった。Candidaのコロニー数は対照群(1.1±3.7)と比較してDS群(35.2±93.8)で有意に多かった(p<0.001)。DS群のCandidaの分離頻度(73.3%)は対照群(13.2%)よりも高かった(p<0.001)。唾液のTNF-α濃度は両群に有意差はなかったが、IL-6とIL-8濃度は対照群と比較してDS群で有意に高かった(p<0.001、p<0.001)。DS者では、不十分な口腔清掃が原因と考えられる口腔内の炎症を示す臨床所見がみられた。DS者は、血中Aβ濃度が高いので、口腔の慢性炎症は健常者以上にAD発症のリスクになると考えられる。ダウン症(DS)者30名と健常者38名の口腔衛生状態の評価、細菌学的検査、免疫学的検査を行い、DS者のアルツハイマー型認知症(AD)発症リスクとの関連を検討した。その結果、血中アミロイドβ(Aβ42)濃度、Candida albicansの分離頻度、唾液中IL-6、IL-8濃度、PCR、OHI、GI、GBIが健常者(対照群)に比べてDS群で高かった。歯周病菌には両群で有意差が見られなかった。DS者は、血中アミロイドβ(Aβ42)濃度が高いので、口腔の慢性炎症は健常者以上にAD発症のリスクになると考えられる。
肺がん自動スクリーニングシステムに関する研究

肺がんの早期発見,早期冶療を目的としてX線CTによる集団検診の実施が考えられている.しかしこの方式の一つの問題点は診断する医師の負担が大きい点にあり,そこで計算機による自動スクリーニングシステムの開発に着手した.このシステムの最重要課題は,計算機による異常病巣認識性能を飛躍的に向上させることであるが,本研究ではそのための特徴抽出・識別手法として3種類の互いに独立な手法を導入し,それらの論理積を採る方式を開発した.以下にその概要を述べる.(1)3次元モデルマッチング法異常ながん陰影を球で表現し,また正常陰影の6割以上をしめる血管陰影については幾つかの円筒をつなぎ合わせた3次元モデルで表現する.このモデルと実際に入力されてくる病巣候補陰影を比較し,がんモデルと血管モデルのどちらに近いかによって入力画像を判定する手法を開発した(3次元モデルマッチング法).(2)部分空間法病巣候補陰影の関心領域内に分布する全てのCT値そのものを特徴量(33x33=1089次元特徴量)として採用する手法である.ただし,このままでは扱う特徴量が膨大となりすぎるので,主成分分析法を用いて10次元に情報圧縮を行った上で識別を行う方式を新たに開発した(部分空間法).(3)発見的特徴抽出法の改良病巣候補陰影中から,面積や周囲形状,CT値分布,テクスチャ情報など,研究者が経験的に有効と見なした15個の特徴量を選択し,それらによって作られる特徴量空間上で統計的識別関数を設定してがん陰影と正常陰影を識別する手法(発見的特徴解析法)の改良を行った.(4)実症例による認識精度の確認実験以上のアルゴリズムを実際の症例に適用した.3病院から収集された約200症例の異常症例に対して97%を正しく検出することが出来た.ただ,正常を異常と見なす読み過ぎがまだ多いので(17個/スライス),この点の改善が今後の課題である.肺がんの早期発見,早期冶療を目的としてX線CTによる集団検診の実施が考えられている.しかしこの方式の一つの問題点は診断する医師の負担が大きい点にあり,そこで計算機による自動スクリーニングシステムの開発に着手した.このシステムの最重要課題は,計算機による異常病巣認識性能を飛躍的に向上させることであるが,本研究ではそのための特徴抽出・識別手法として3種類の互いに独立な手法を導入し,それらの論理積を採る方式を開発した.以下にその概要を述べる.(1)3次元モデルマッチング法異常ながん陰影を球で表現し,また正常陰影の6割以上をしめる血管陰影については幾つかの円筒をつなぎ合わせた3次元モデルで表現する.このモデルと実際に入力されてくる病巣候補陰影を比較し,がんモデルと血管モデルのどちらに近いかによって入力画像を判定する手法を開発した(3次元モデルマッチング法).(2)部分空間法病巣候補陰影の関心領域内に分布する全てのCT値そのものを特徴量(33x33=1089次元特徴量)として採用する手法である.ただし,このままでは扱う特徴量が膨大となりすぎるので,主成分分析法を用いて10次元に情報圧縮を行った上で識別を行う方式を新たに開発した(部分空間法).(3)発見的特徴抽出法の改良病巣候補陰影中から,面積や周囲形状,CT値分布,テクスチャ情報など,研究者が経験的に有効と見なした15個の特徴量を選択し,それらによって作られる特徴量空間上で統計的識別関数を設定してがん陰影と正常陰影を識別する手法(発見的特徴解析法)の改良を行った.(4)実症例による認識精度の確認実験以上のアルゴリズムを実際の症例に適用した.3病院から収集された約200症例の異常症例に対して97%を正しく検出することが出来た.ただ,正常を異常と見なす読み過ぎがまだ多いので(17個/スライス),この点の改善が今後の課題である.肺がんの早期発見,早期治療のためには,X線CTによる集団検診が最も有効と考えられる.本研究では,それを実現する上で必須となる自動スクリーニングシステムを開発する.我々は既に,医師と計算機が並列診断を行う,いわゆるセカンドオピニオン型の診断支援システムを開発している.そこで次の課題として,医師と計算機が直列診断を行う自動スクリーニングシステム,すなわち医師がチェックすべき画像をあらかじめ計算機が10%以下程度に削減するシステムの開発に着手した.このためには計算機による異常病巣検出精度を従来より1桁以上と飛躍的に向上させる必要がある.このための課題として今年度は下記の点に取り組んだ.(1)血管など肺野内組織および病巣の人工モデルの発生とデータベース化血管を複数の円筒の合成として,また病巣を球のそれぞれ幾何学的モデルで近似し,その寸法,角度,CT値,ならびにそれらの相互配置を変えた数万通りのモデルを発生,蓄積し,これら3次元モデルと入力画像とを比較することにより,入力画像が正常組織の一部であるか,がんであるかを決定するアルゴリズムを開発した.(2)計算アルゴリズムの高速化上述の3次元モデルと入力画像とのパタンマッチングの手数が膨大なため,当初は1症例あたり約2時間もかかり非現実的であったが,これを1ケタ以上高速化する新規アルゴリズムを開発した.(3)特徴抽出,識別アルゴリズムの改良,追加開発上記人工モデルングマッチングと並行して従来形の特徴抽出,識別アルゴリズムの改良,追加開発を行った.

特に正常組織群の細分化(クラスタリング)アルゴリズムとして,特徴量を主成分分析して得られる第1主成分得点で2分割する手法を樹状に多段階展開する新たなクラスタリング手法を開発し,認識精度の向上をはかった.(4)中規模サンプルによる認識精度の確認実験異常50症例,正常50症例程度の中規模サンプルを用いて項番(1),(3)の効果判定実験を行い,従来より良好な結果を得た.しかし精度面ではさらに改良を要することが判明し,来年へ持ち越した.肺がんの早期発見,早期治療を目的としてX線CTによる集団検診の実施が考えられている.しかしこの方式の一つの問題点は診断する医師の負担が大きい点にあり,そこで計算機による自動スクリーニングシステムの開発に着手した.このシステムの最重要課題は,計算機による異常病巣認識性能を飛躍的に向上させることであるが,本研究ではそのための特徴抽出・識別手法として3種類の互いに独立な手法を導入し,それらの論理積を採る方式を開発した.以下にその概要を述べる.(1)3次元モデルマッチング法異常ながん陰影を球で表現し,また正常陰影の6割以上をしめる血管陰影については幾つかの円筒をつなぎ合わせた3次元モデルで表現する.このモデルと実際に入力されてくる病巣候補陰影を比較し,がんモデルと血管モデルのどちらに近いかによって入力画像を判定する手法を開発した(3次元モデルマッチング法).(2)部分空間法病巣候補陰影の関心領域内に分布する全てのCT値そのものを特徴量(33x33=1089次元特徴量)として採用する手法である.ただし,このままでは扱う特徴量が膨大となりすぎるので,主成分分析法を用いて10次元に情報圧縮を行った上で識別を行う方式を新たに開発した(部分空間法).(3)発見的特徴抽出法の改良病巣候補陰影中から,面積や周囲形状,CT値分布,テクスチャ情報など,研究者が経験的に有効と見なした15個の特徴量を選択し,それらによって作られる特徴量空間上で統計的識別関数を設定してがん陰影と正常陰影を識別する手法(発見的特徴解析法)の改良を行った.(4)実症例による認識精度の確認実験以上のアルゴリズムを実際の症例に適用した.3病院から収集された約200症例の異常症例に対して97%を正しく検出することが出来た.ただ,正常を異常と見なす読み過ぎがまだ多いので(17個/スライス),この点の改善が今後の課題である.
遺伝子操作による大豆アレルゲンタンパク質の遺伝的除去に関する基礎研究

ダイズ種子タンパク質の中でも主要なアレルゲンである、34KDタンパク質cDNAのクローニングを行った。34KDタンパク質の3`末端の塩基配列と相補的なオリゴヌクレオチドをプライマーとして用いてcDNAを合成した。cDNAをプラスミドベクターに組み込んで作成したミニライブラリーのクローンをランダムにとり制限酵素分析を行った。34KDタンパク質cDNAと同一と思われるクローン:1-24、2-22について部分的に塩基配列を決定し、34KDタンパク質cDNAであることが確かめられたので、全塩基配列を決定した。1-24は34KDcDNAより5`方向に約1400bp長く、2-22は約30bp短かった。2-22の5`側からExoIIIとMung Bean Nucleaseとを用いて約100bpおきにディレーションをおこさせたクローンのシリーズを作成し、それぞれのクローンの5`末端の塩基配列を決定した後に、インサートを発現ベクターpRSET A、B、Cに、読み枠に従ってライゲーションした。T7RNApolymerase遺伝子を組み込んだM13を感染させることによって、各ディレーションクローンに対するポリペプチドを大腸菌で発現させた。ポリペプチドの発現はSDS-PAGEによって確認することが出来た。34KDタンパク質に対するモノクローナル抗体を用いてイムノブロットを行い、モノクローナル抗体のエピトープ部位を決定した。現在アレル-ギ-患者のIgE抗体を用いてイムノブロット行い、エピトープ構造の解析を行っている。
発話、身振り、呼吸の個人内・個人間での協調を生態力学的に制約する情報に関する研究

本研究は、発話と身振りというマルチモーダルな身体運動の、個人内及び個人間における協調を可能にする機構を、生態力学という観点から明らかにすることを課題としている。本研究の初年度にあたる平成13年度(11月3月)は、主として個人内及び個人間での発話、身振り、呼吸運動相互の協調データを集録・整理・解析するための設備を導入し、三次元動作解析装置や呼吸運動測定装置等から成る実験システム、及びLabView(National Instruments社)をベースとした解析システムを構築することに充てられた。また、このようなシステムが整えられるまでの期間に、限られてはいるが利用可能な機材を用いて予備的なデータの集録を開始した。現在のところ、顎の大きな動きを含む/ba/という音声の発声と、日常的な状況で身振りとして十分使用され得る右手首の伸展・屈曲運動との協調に関して、協調の相対位相モードと振動周波数といった制御パラメータが、協調の安定性と変動性といった巨視的状態を示す秩序パラメータにどのように関わるかを検討する第一実験を実施し、そのデータの整理と解析を行っているところである。また、これと平行して顎の大きな動きを含まない/a/という音声の発声と、第一実験と同様の右手首の伸展・屈曲運動との協調に関する第二実験の計画も立てている。平成13年度の研究成果は、平成14年6月に米国テキサス大学オースティン校で開催される国際身振り学会主催の第一回会議(First Congress of the International Society for Gesture Studies, University of Texas at Austin)、及び平成14年9月に広島大学で開催される日本心理学会第66回大会で発表する予定であり、また、国際身振り学会が発行する専門誌Gestureその他にも投稿する予定である。
腸上皮組織における細胞競合の役割

本研究は、腸上皮組織における細胞競合の分子機構の解明を目指すものである。2種類の細胞競合を対象とする。一つは、分化細胞における細胞競合、細胞脱落のシステムであり、もう一つは、腸上皮組織幹細胞の維持に関わる細胞競合である。前者については、腸上皮組織における脱落を誘起するシグナル伝達機構と腸上皮層からの脱落メカニズムの二つの分子メカニズムを明らかにすることを目指している。これら二種の細胞競合の分子機構を解析するために、以前に開発した腸上皮組織において簡易に遺伝子ノックダウンする手法の改良・簡便化を行った。さらに、腸オルガノイドを用いたアッセイ系の改良・簡便化を行った。腸上皮層からの脱落メカニズムについては、細胞が腸上皮層から脱落する過程での関与が推定される細胞骨格系タンパク質や関連タンパク質のオルガノイドにおけるノックダウン及びノックアウトの実験を行った。オルガノイドの成長に関与する因子を見出し、その因子と腸上皮層からの脱落との関連を調べている。腸上皮組織幹細胞の維持に関わる細胞競合については、時間の変化(老化)に伴い細胞競合に関わる候補遺伝子の発現や機能がどのような影響を受けるかについて解析を行った。RNAシーケンシング解析により、老化により発現が変動する細胞競合関連遺伝子を見出した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。適応度の低い細胞が腸上皮の管腔側(アピカル側)に脱落するプロセスについて、腸上皮組織における脱落を誘起するシグナル伝達機構と腸上皮層からの脱落メカニズムの二つの分子メカニズムを明らかにしていく。i)脱落を誘起するシグナル伝達機構細胞競合に関わる可能性のある因子のノックダウンを行い、細胞脱落への影響を解析するために、腸上皮組織において簡易に遺伝子ノックダウンする手法を開発し改良した。本方法は、複数の遺伝子の導入並びに複数の遺伝子のノックダウンを同時に行うことが可能であり、本研究を進める上で非常に有利な手法となる。また、個体から単離した腸上皮は、適切な培養条件下でオルガノイドとして培養できることが最近報告されたが、この培養系を用いた細胞競合のアッセイ方法の構築を行った。ii)腸上皮層からの脱落メカニズム細胞が腸上皮層から脱落する過程で、周囲の細胞がそれらの細胞をアクチン・ミオシンリングによって積極的に排除することが分かってきた。また最近の研究によって、勝者細胞は隣接する敗者細胞の存在を認識し、細胞骨格タンパク質フィラミンや中間径フィラメントを敗者細胞との境界に集積させることによってそれらの細胞のアピカル側への排除を促進していることが明らかになった。敗者細胞内でも、CDC42やミオシンの活性化、WAVEの細胞局在変化、VASPのリン酸化亢進などの様々な変化が起こることも分かってきた。これらの分子の局在を明らかにするにあたり、腸上皮組織における細胞の脱落を免疫組織学的手法により観察する手法の改良を行った。また、これらの細胞競合の実行因子の脱落現象への関与を明らかにするための遺伝子導入法について検討し、予備的実験を行った。これら二種の細胞競合の分子機構を解析するために、以前に開発した腸上皮組織において簡易に遺伝子ノックダウンする手法をさらに改良した。本方法は、複数の遺伝子の導入並びに複数の遺伝子のノックダウンを同時に行うことが可能であり、本研究を進める上で非常に有利な系となる。また、個体から単離した腸上皮は、適切な培養条件下でオルガノイドとして培養できることが報告されているが、本培養法の改良を行い、オルガノイド培養において、遺伝子をノックダウンあるいはノックアウトする手法の改良を行った。腸上皮層からの脱落メカニズムについては、細胞が腸上皮層から脱落する過程での関与が推定される細胞骨格系タンパク質や関連タンパク質のノックダウン及びノックアウトの実験に着手し、一部のものは、ノックダウンが行えるようになった。現在、その影響を解析している。また、腸上皮組織における細胞の脱落を免疫組織学的手法により観察する手法の改良をさらに進めた。腸上皮組織において、細胞競合の生理的意義やその分子機構を解析するための独自の手法として、遺伝子導入並びに遺伝子ノックダウン法を開発してきたが、その改良を行うことが出来た。また、オルガノイド培養法の改良を行い、遺伝子ノックダウン及び遺伝子ノックアウトをより効率よく行えるようになってきた。また、幾つかに遺伝子については、ノックダウンを行い、その影響を調べる段階にまでなった。本方法は、複数の遺伝子の導入並びに複数の遺伝子のノックダウンを同時に行うことが可能である。