hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
モジュライ空間と無限次元代数

今年度は主に、近年Bridgelandが導入した2周期的複体のHall代数について研究を進めた。Hall代数とはAbel圏に対して拡大の数え上げを構造定数として定義される結合代数である。箙の表現圏に対するHall代数は量子群の上三角部分と同型であり、また曲線上の連接層のなす圏に対するHall代数は量子ループ代数やDing-Iohara-Miki代数など無限次元量子群の上三角部分と関係することが知られている。2011年の秋、BridgelandはAbel圏の2周期的複体のなす圏からHall代数を導入し、一般的な状況下で結合代数が得られる事を証明した。またAbel圏が遺伝的な場合、BridgelandのHall代数が元のAbe1圏に対するHa11代数を部分代数として含むことも証明されている。特に楕円曲線上の連接層なす圏についてこの議論を適用すると、Ding-Iohara-Miki代数のDrinfeld doubleの自己同型群にSL(2,Z)が含まれることが分かる。この自己同型はK理論的AGT予想において重要な役割を演じると期待される。また今年度後期は余積構造について研究を進めた。従来のHall代数にはGreenによって余積が導入されているが、私はその類似物をBridgelandのHall代数に導入した。余積の構成には完全圏に対するHall代数の枠組みを用いる。またAbel圏が遺伝的な場合、BridgelandのHall代数が双代数としてDrinfelddoubleと同型であることも証明した。これにより普遍R行列の存在が保障され、K理論的AGT予想の理解が一つ進んだことになる。これらの結果はプレプリント(Bialgebra structure on Bridgeland's Hall algebra of two-periodic complexes, arXiv : 1304.6970)にまとめてある。K理論的AGT予想およびDing-Iohara-Miki代数を理解する事を動機としてBridgelandのHall代数を研究目的に挙げたが、計画通り導来同値と代数同型の関係及び余積構造の研究が遂行できた。引き続き次年度もこのHall代数を中心とした研究を計画している。今年度のHall代数の研究は遺伝的なAbel圏上の複体を中心に考えた。今後は一般次元のAbel圏上でBridgelandのHall代数を研究したい。元々の定義のままだとこの代数は大きすぎて、良い性質を持つと期待しにくい。そこで結合定数を小さくする、即ち数え上げる拡大を制限することで良い代数が得られると期待している。'制限する手段としてやはりBridgelandが導入した三角圏上の安定性条件が役立つものと期待している。
ネットワーク経済学と経済成長理論による経済統合の研究：理論とシミュレーション

平成30年度の研究実績の概要は次のとおりである。まず、ネットワーク外部性を組み込んだ経済成長モデルを、マルチエージェントシミュレーション用のソフトウェアであるArtisocを用いて可視化した。このシミュレーションにより、ネットワークの形状変化の様子とそのタイミングが一目でわかるようになった。この手法を2018年度応用経済学会春季大会にて報告したところ、会場から良い反響を得ることができた。次に、ネットワークの形状に変化が起こった時点を自動的に判別し、各国がネットワークへの加盟(リンク接続)または離脱(リンク切断)のどちらのインセンティブを持っていたかを記載したファイルを出力するためのプログラムを別途作成した。これにより、大国と小国のどちらがネットワーク瓦解の原因となったかを確認できるようになった。CompleteとEmptyが交互に出現するケースやCompleteが安定となるケースでは、初期時点において大国側がリンク切断のインセンティブを持ち、小国側は大国とはリンクを接続したいが他の小国とはリンクを結びたくないというインセンティブを持つことが明らかとなった。大国側がリンク接続のインセンティブを持つようになるのは、小国がある程度の経済成長を達成した後であり、小国同士がリンク接続のインセンティブを持つようになるのは更にその後となることが明らかになった。また、研究協力者の宇野木広樹氏は、ネットワーク形成モデルがサブモジュラー性を満たすための条件を探る理論研究を行った。リンク接続(もしくは切断)のインセンティブをどのような国が持っているのかについては前年度からの課題となっていたが、シミュレーション分析の手法を開発し、この問題を解明することができた。したがって、この点は大いに進展があったと判断できる。しかし、人的資本に外部性のあるネットワーク形成の理論分析については、納得のいくモデルの構築には至っていない。以上のことから、全体として「おおむね順調」と判断している。令和元年度(平成31年度)はEUネットワークの接続・切断問題に特化した分析を行い、Brexitの原因を探ることとする。そのためには、一本一本のリンクの接続・切断を決定するのではなく、EUに加盟するか否かを決定するようにモデルを変更する。すなわち、EUに加盟すると、加盟国すべてとCompleteネットワークが形成されるようになると考える。さらに、国を大国・中規模国・小国の3種に区分し、中程度の経済力を持つ国にのみ、EU離脱のインセンティブが生じる状況が存在するのかを検証する。これにより、ドイツやフランスがEUに残留し、イギリスのみがEUを離脱することの説明につなげたい。平成29年度の研究計画では、(1)資本のネットワーク外部性を生産関数に導入したモデルを労働(または人的資本)や技術に外部性がある場合に拡張する、(2)ネットワーク全体の計画者ではなく、個々の国が自国の利得(所得)を最大化するような最適戦略を導出する、(3)このようにして構築されたモデルをシミュレーションする、ことを予定していた。これらの計画の中で、平成29年度には(2)と(3)に関して以下のような進展があった。まず、資本ストックにネットワーク外部性が生じるような経済成長モデルを構築し、ネットワークの形状変化を伴う移行過程の計算機シミュレーションを行った。シミュレーションでは、各国が毎期の期首にその期のGDPがより大きくなるように他国とのリンクを接続するか切断するかの意思決定を行うものとした。その結果、ネットワーク維持費用の大きさによってネットワークの動学的な形状変化の過程に違いがみられることが示された。具体的には、定常状態の安定ネットワークがCompleteネットワークやEmptyネットワークとなるケースの他に、CompleteネットワークとEmptyネットワークを交互に繰り返すような周期解の存在も確認された。また、ネットワーク規模が拡大すると、Completeネットワークが安定となるような「リンク費用負担率」(各国のGDPに比例して参加国はネットワークの費用負担を行うと仮定している)の値は小さくなることが明らかになった。特に、最後に指摘した結果から、次の政策的含意が得られた。もし、リンク費用負担率を一定とした状態でネットワーク規模を拡大(参加国が増加)すると、ネットワークが瓦解してしまう恐れがある。そこで、ネットワークを維持しつつその規模を拡大する場合には、リンク費用負担率を下げることが望ましい。構築した理論モデルのシミュレーションを手掛けることで、安定ネットワークへの移行過程上でネットワークの形成や切断が繰り返される状況を明らかにできた点、ネットワーク規模を拡大する際には、同時にリンク費用負担率を下げることが望ましいといった政策提言が得られた点は大きな進展であると考えている。この成果は国際コンファレンスにおいて発表を行うことができた。しかし、当初計画していた「労働(人的資本)や技術の外部性」を明示した理論モデルは完成していない。さらに、シミュレーションの過程で、ネットワーク切断のインセンティブが大国と小国のどちら側にあるかの解明が、新たに必要であるとの認識を持つようになった。このように、研究のメインの部分では順調に進展しつつも、若干の課題を残していることから、本研究はおおむね順調に進展している、と判断している。

これにより、大国と小国のどちらがネットワーク瓦解の原因となったかを確認できるようになった。CompleteとEmptyが交互に出現するケースやCompleteが安定となるケースでは、初期時点において大国側がリンク切断のインセンティブを持ち、小国側は大国とはリンクを接続したいが他の小国とはリンクを結びたくないというインセンティブを持つことが明らかとなった。大国側がリンク接続のインセンティブを持つようになるのは、小国がある程度の経済成長を達成した後であり、小国同士がリンク接続のインセンティブを持つようになるのは更にその後となることが明らかになった。また、研究協力者の宇野木広樹氏は、ネットワーク形成モデルがサブモジュラー性を満たすための条件を探る理論研究を行った。リンク接続(もしくは切断)のインセンティブをどのような国が持っているのかについては前年度からの課題となっていたが、シミュレーション分析の手法を開発し、この問題を解明することができた。したがって、この点は大いに進展があったと判断できる。しかし、人的資本に外部性のあるネットワーク形成の理論分析については、納得のいくモデルの構築には至っていない。以上のことから、全体として「おおむね順調」と判断している。当初の計画通り、平成30年度の研究目標は「実社会のネットワーク問題を使ったシミュレーション分析」である。昨年度に完成した理論モデルを用いて、この目標に向けた研究を進めたい。ところで、平成29年度は、ネットワーク維持費用との関係でのネットワークの形状変化を見たが、その中で新たな研究課題が見えてきた。それは、リンク両端のどちらの国の意思でネットワークが切断されたかを解明する必要があるということである。リンクの接続/切断はペア安定性に基づいて決定しており、接続の場合には両国の同意があるものの、切断の場合には片方の国のみが切断を望んでいる場合がある。英国のEU離脱では、切断を望んだのは大国側であるが、一般に離脱のインセンティブが大国と小国のどちらにあるのかを把握することは極めて重要である。EUネットワークのシミュレーション分析を念頭に置く平成30年度は、この点も詳細に分析するつもりである。また、大国が複数ある場合など、初期ネットワーク状況を変化させて分析を行っても同様の帰結が得られるのか、検討する必要があると考えている。令和元年度(平成31年度)はEUネットワークの接続・切断問題に特化した分析を行い、Brexitの原因を探ることとする。そのためには、一本一本のリンクの接続・切断を決定するのではなく、EUに加盟するか否かを決定するようにモデルを変更する。
粘弾性の力学特性の測定及び評価手法に関する研究

工業分野や医療分野等において,粘弾性体は,広く使用されており,その需要は近年,ますます増加してきている.粘弾性体は"柔らかい"物質が多く,使用時に大きな変形を伴って使用されることが多い.そのような大きく変形した際の粘弾性特性,すなわち,ひずみに対する応力の関係が非線形となる領域での粘弾性特性については,測定法・評価法ともにその整備が十分ものとは言い難い.本研究では,ゲルやエラストマといった"柔らかい"粘弾性固体を対象とし,非線形領域を見据えた粘弾性特性の測定及び評価法の開発を進めている.初年度は,動的粘弾性測定装置の加振器用のアクチュエータとして,変位拡大機構と電磁吸引力を組み合わせた新しい電磁アクチュエータの提案を行った.本アクチュエータは変位拡大機構を用いることにより,磁極間距離が小さいときの強力な電磁吸引力をより長いストロークで利用するものであり,電磁アクチュエータの持つ耐環境性を維持しつつ,高速応答を実現可能であると期待できる.本年度は,本アクチュエータに関して,モデル化や加振器への適用に関して,引き続き検討を行った.また,粘弾性特性の同定手法に関しても基礎的検討において,一定の成果を得ることが出来た.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。粘弾性体は,工業分野や医療分野をはじめとして様々な分野で使用されており,その需要はますます高まってきている.粘弾性体の多くは"柔らかい"物体であり,その多くが使用時に大きな変形を伴って使用されることが想定されるが,そのような大きな変形が起こった際の粘弾性特性,すなわち非線形領域での粘弾性特性については測定法・評価法ともに十分整備されているとは言い難い状況である.本研究では,ゲルやエラストマといった"柔らかい"粘弾性固体を対象とし,非線形領域を見据えた粘弾性特性の測定及び評価法の開発を1.粘弾性測定装置, 2.粘弾性特性の評価法, 3.粘弾性の校正標準の3項目に分けて進めている.本年度は,粘弾性測定装置に関する項目について重点的に研究を行っており,動的粘弾性測定における加振を実現するアクチュエータとして有用な変位拡大機構と電磁吸引力を組み合わせた新しい電磁アクチュエータの提案を行った.本アクチュエータは変位拡大機構を用いることにより,磁極間距離が小さいときの強力な電磁吸引力をより長いストロークで利用するものであり,電磁アクチュエータの持つ耐環境性を維持しつつ,高速応答を実現可能であると期待できる.また,一体構造での作製が可能であり,その構造の簡便さから小型化にも有利だと思われる.本アクチュエータに関しては,試作機による駆動実験に成功している.工業分野や医療分野等において,粘弾性体は,広く使用されており,その需要は近年,ますます増加してきている.粘弾性体は"柔らかい"物質が多く,使用時に大きな変形を伴って使用されることが多い.そのような大きく変形した際の粘弾性特性,すなわち,ひずみに対する応力の関係が非線形となる領域での粘弾性特性については,測定法・評価法ともにその整備が十分ものとは言い難い.本研究では,ゲルやエラストマといった"柔らかい"粘弾性固体を対象とし,非線形領域を見据えた粘弾性特性の測定及び評価法の開発を進めている.初年度は,動的粘弾性測定装置の加振器用のアクチュエータとして,変位拡大機構と電磁吸引力を組み合わせた新しい電磁アクチュエータの提案を行った.本アクチュエータは変位拡大機構を用いることにより,磁極間距離が小さいときの強力な電磁吸引力をより長いストロークで利用するものであり,電磁アクチュエータの持つ耐環境性を維持しつつ,高速応答を実現可能であると期待できる.本年度は,本アクチュエータに関して,モデル化や加振器への適用に関して,引き続き検討を行った.また,粘弾性特性の同定手法に関しても基礎的検討において,一定の成果を得ることが出来た.26年度が最終年度であるため、記入しない。測定機本体の要である加振用の新型アクチュエータの駆動実験に成功し,良好な結果を得ているとともに,粘弾性パラメータの同定手法についても一定の結果が得られており,おおむね順調に進行していると思われる.現在までに,粘弾性測定装置のアクチュエータ及び制御手法,また粘弾性パラメータの推定法に関して一定の成果を上げており,これらの成果を元にこれらの要素技術を統合することにより,総合的な"粘弾性測定システム"の開発目指す.また,未だ検証途中である粘弾性測定用の校正器についても検証及び検討を重ねていく.さらには,開発した粘弾性測定システムや要素技術の更なる検討を通じて,問題点の解決や応用について検討を進めていく.
腸管における粘膜筋板の形態、神経支配および運動特性に関する研究

1)モルモット近位結腸の良く発達した粘膜筋板を実験材料として、その形態、神経分布および収縮特性について研究した。2)形態学的には平滑筋細胞の一般的特徴を有していたが、ミトコンドリアが豊富でしかも細胞膜に沿って細胞の辺縁部に局在する傾向があった。3)粘膜筋板の条片標本を開発し、潅流実験をおこなった。本標本は頻度の高い(18.8+0.29/min)規則的かつ律動的な自発収縮を示した。4)短時間(10秒間)の経壁的電気刺激により、数秒の潜時のあと急速に立ち上がる相動性(phasic)収縮が起こった。この収縮は10^<ー6>MのTTXで完全に阻止され、また、10^<ー5>Mのアトロピンでも同様に阻止されたので、コリン作動性神経によるものと考えられる。5)長時間(180秒間)の刺激をした場合の収縮は2相性で、短時間刺激の場合と似たパタ-ンの収縮の後に長く続くピ-クを持つ2番目の収縮がみられた。アトロピン存在下では、はじめの収縮は消失したが、緩やかに立ち上がる次の収縮は刺激時間中持続した。どちらの収縮も10^<ー6>MTTXで完全に阻止された。従って、2相目の収縮は非コリン作動性神経によるものと考えられる。6)免疫組織化学的研究によって、粘膜筋板には3種のタキキニン含有神経が豊富に分布していることが明かとなった。その他、CCKやNPYなどを含む神経も分布していた。7)潅流実験で、これらのニュ-ロペプチドのうち、最も低濃度で最も強い効果があったのはタキキニン類のうちのNKーAであり、次いでNKーB、SPの順であった。CCKやNPYは効果がなかった。8)以上の結果より、粘膜筋板の収縮は、コリン作動性神経とタキキニン含有神経とりわけNKーA含有神経の少なくとも2種の神経によって調節さている可能性が高い。1.形態学的研究1)モルモット近位結腸の粘膜筋板は縦走及び輪状の2方向の平滑筋細胞により構成されていたが、縦走する平滑筋の方がはるかに厚く、輪状の成分は1ー2層の菲薄な層であった。本筋は基本的には外筋層の筋細胞と同様の構造であったが、直径がやや小さく、ミトコンドリアが豊富であった。2)下行大動脈にカニュ-レを挿入して確実に腸管を潅流する技術を開発したので、歪みや収縮の少ない状態で組織を採取する事が可能になった。平成3年度にはこの組織標本を用いて形態計測を行い、定量的研究を完成させる。2.生理学的研究1)一連の恒温潅流装置を改良し、極力摩擦抵抗を減らすことにより、微細な標本の運動を記録できるようにした。2)外筋層を剥離除去し、縦8ー10mm、幅1ー2mmの粘膜筋板の条片標本を作製した。本標本の運動を上記装置で潅流し、再現性の良い等張性収縮を記録した。3)本標本は1分間に15ー20回の規則的な自発性収縮を示した。4)壁内神経叢の電気刺激では、数秒以内に最大となる収縮と、漸増し刺激開始約3分後に最大値を示す2相性収縮を示した。10^<ー5>

Mのアトロピン存在下では前者は完全に抑制されたが、後者は抑制されず、10^<ー6>Mのテトロドトキシンによってはじめて完全に消失した。10^<ー5>Mのグアネシジンはこれらの収縮に全く影響を及ぼさなかった。故に、速い収縮はコリン作働性神経によるもの、遅い収縮は非コリン作働性・非アドレナリン作働性神経によるものと考えられる。3.平成3年度はこのアトロピン抵抗性の収縮がどのような神経を介して起きているのかを免疫組織化学的手法と生理学的・薬理学的手法により追求する。本年度は、モルモット近位結腸の粘膜筋板に分布する神経について研究を行った。1.形態学的研究酵素組織化学的研究により、間接的ではあるが、アセチルコリンエステラ-ゼを含むコリン作動性神経が粘膜筋板に分布している事が示された。免疫組織化学的研究によりド-パミンーβーハイドロキシラ-ゼ陽性神経線維も存在しており、アドレナリン作動性神経の本組織への分布も示唆された。更に、腸管の粘膜や外筋層に分布する神経に含まれているとされているニュ-ロペプチドに対する抗体を用いた免疫組織化学的研究によって、数種のペプチド含有神経の分布が認められた。特に、タキキニン含有神経は多数分布しており、本組織に対する主要な調節作用を有すると考えられる。2.生理学的研究前年度に開発した条片潅流標本を用いて、上記形態学的研究で得られた結果にもとずき、粘膜筋板に分布する神経が含んでいた各種の物質の効果を検討した。その結果最も顕著な収縮増大効果を有していたのはタキキニン類で、とりわけニュ-ロキニンーA(NKーA)であったので、電気刺激による収縮増大現象のうち、アトロピンで遮断されない成分(前年度の報告書参考)は、NKーA含有神経による可能性が高い。従って、モルモット近位結腸の粘膜筋板の収縮増大は、コリン性動性神経とNKーA含有神経の協調によって引き起こされていると考えるのが妥当であろう。一方、研究の途上で抑制反応の存在を示唆する所見が得られたものの、その機序に関しては解明が進んでおらず、平成4年度以降に研究を行う計画である。
校内授業研究におけるストップモーション方式の導入が参加者の発話におよぼす影響

本研究では、校内授業研究にストップモーション方式を導入することで、研究授業後の検討会における参加者の発話が、どれだけ子どもの学びや姿を重視したものになるか、その影響について明らかにすることを試みた。10月24日に行われた2年生国語と11月28日に行われた4年生国語の2回の校内授業研究をとりあげ、後の方をビデオあり(ストップモーション方式導入)の事例として設定した。各検討会における参加者の発話を録音してテキストにおこし、その内容を(1)教科内容に関わること、(2)子どもの学びや姿に関わること、(3)教授方法に関わること、(4)個人的な印象や感想の4つの型に分類したところ、ビデオなしでは(1)1(2)10(3)33(4)17であったのに対し、ビデオありでは(1)2(2)14(3)46(4)4となった。2つの事例間で差がないと仮定して計算したカイ2乗値は11.04である。自由度3においてカイ乗値11.04が起こるのは、有意水準5%(カイ2乗値7.81)より小さい確率なので、2つの事例間に差があることがわかる。(4)の数値で違いが顕著だが、まだ何も発言していない者が最後に一人ずつ話すという場面において(4)が出やすい点は、事例間で共通している。その場面だけでは差がないことから、違いはその場面にかかった時間の長短によるところが大きいと考えられる。また、発話のつながりを質的に分析した結果、ビデオなしの事例では、司会の進め方によって議論の方向が左右されやすく、(2)が出ても単発的であり、議論が深まりにくかったのに対し、ビデオありの事例では、(2)が集中的に多く出され、そこから授業での事実に即した議論が活発に展開されていった傾向が明らかになった。問題を共有しやすく、誰でも意見を言いやすいとされるストップモーション方式の効果によって議論が充実したことで、(4)に流れてしまいがちな場面の時間が、ビデオなしに比ベビデオありの事例で短くなったとも推察できる。
個体レベルにおける細胞の増殖と分化に関する研究

Id2はbHLH型転写因子の機能抑制因子の一つであり、細胞の分化と増殖の制御に深く係わっている。多彩な表現型を示すId2欠損マウスの病態解析とin vitroにおける分子機能解析を組み合わせることで、Id2を介した生体応答ネットワークの全体像を理解し、細胞の増殖分化や機能調節に関わる生体制御システムを分子レベルで明らかにすることが本研究の目的である。得られた研究成果は以下のとおりである。1.乳腺上皮細胞の増殖制御に関する解析Id2欠損マウスとC/BBPβの欠損マウスは共に妊娠乳腺上皮細胞の増殖障害を示す。生化学的解析とC/EBPβ欠損マウスを用いた解析により、妊娠乳腺上皮細胞においてId2がC/EBPβの直接の標的遺伝子として機能していることを明らかにした。一方、Id2欠損マウスとMMTV-サイクリンD1トランスジェニックマウス(D1Tg)との交配実験から、サイクリンD1の過剰発現ではId2欠損マウスの病態は改善しないものの、D1Tgにみられる乳腺腫瘍や過形成はId2の欠損により軽減することを見いだした。2.Idタンパク質の細胞内局在の分子機構Id2のタンパク質の細胞内局在機構を検討し、Id2のHLH領域とC末端領域に、それぞれ核移行シグナルとCRM1依存性の核排出シグナルがあることを明らかにした。また、Id1タンパク質の核排出シグナルは、Id1のHLH領域のC末端側に存在することを示した。3.神経幹/前駆細胞の増殖制御におけるId2の役割Id2欠損マウスでは、生後8日目以降に嗅球の狭小化を来す。この原因として、Id2欠損マウスの傍側脳室帯の神経幹細胞/前駆細胞ではp21(CDKインヒビター)の遺伝子発現が亢進していることを見いだした。bHLH型転写因子の機能抑制因子の一つであるId2は、細胞の分化と増殖の制御に深く係わっている。Id2欠損マウスが示す多彩な病態の解析をとおして、細胞の増殖と分化がどのように制御されているのかを個体レベルであきらかにすることが本研究の目的である。1.Id2欠損マウスにみられる多動などの行動異常の原因を明らかにするために、線条体と黒質を含む種々の脳の領域の組織学的解析行ったが、有意なId2欠損マウス所は検出できなかった。一方、in situ hybridizationを用いて神経発生に係わるbHLH因子の発現解析を行い対照マウスとId2欠損マウスで比較ところ、11.5日齢胎仔ではMash1、neurogenin2に差は認めなかったが、Math2はId2欠損マウスにおいて大脳皮質の発現範囲が広くかつ強く認められた。また、11.5日齢胎仔の脳室帯での細胞増殖の程度をKi67抗体で検討したところ、対照に比しId2欠損マウスでは染色性が減弱していた。2.抗GAD抗体を用いてGABAニューロンの数と分布を検討したが、対照とId2欠損マウスの差は認めなかった。しかし、スライス切片を用いた黒質網様部GABAニューロンの解析では、対照に比しId2欠損マウスで、自然発火頻度が1.3倍程度亢進していた。3.Id2欠損マウスにみられる乳汁分泌不全の病態が、乳腺上皮細胞にサイクリンD1を過剰発現させることによりレスキューできないかをサイクリンD1トランスジェニックマウスとの交配実験で検討したが、レスキューされなかった。またCDKインヒビターの一つであるp27の欠損マウスとも交配実験を行ったが、病態の改善はみられなかった。

4.精巣セルトリ細胞のアポトーシスについては、表現型の浸透率が低いこと、マウスの遺伝的背景によりその程度が大きな影響を受けることが明らかになった。bHLH型転写因子の機能抑制因子の一つであるId2は、細胞の分化と増殖の制御に深く係わっている。Id2欠損マウスが示す多彩な病態の解析をとおして、細胞の増殖と分化がどのように制御されているのかを個体レベルで明らかにすることが本研究の目的である。本年度の研究成果は以下のとおりである。1)Id2欠損マウスにみられる乳汁分泌不全は乳腺上皮細胞でのサイクリンD1の異所性過剰発現によっても回復せず、Id2はサイクリンD1の機能的な下流因子ではないと考えられた。一方、サイクリンD1の異所性過剰発現によって生ずる乳腺上皮細胞の過形成と腫瘍形成がId2遺伝子の欠損により消失することを見出した。以上より、Id2はサイクリンD1のエフェクター分子である可能性が示唆された。2)C/EBPβ欠損マウスはId2欠損マウスと同様の乳汁分泌不全を呈するが、Id2のプロモーター解析により、C/EBPβがId2の上流因子として機能し、Id2の発現調節を行っているを明らかにした。C/EBPβの発現誘導システムを培養細胞を用いて構築し誘導をかけると内因性Id2の遺伝子発現が誘導されること、C/EBPβ欠損マウスの乳腺ではId2の発現が低下していることも確認した。3)B細胞の免疫グロブリンのクラススイッチに重要な役割を果たすAIDの遺伝子発現にはPax5が関与しており、Id2はこのPax5の機能発現を抑制的に制御していることが判明した。basic helix-loop-helix(bHLH)型転写因子の機能抑制因子であるId2の個体レベルでの細胞の増殖と分化の制御における機能を明らかにすることが本研究の目的である。得られた研究成果は以下の通りである。(1)乳腺上皮細胞の増殖制御に関する解析Id2欠損マウスと転写因子であるC/EBPβの欠損マウスは共に妊娠乳腺上皮細胞の増殖障害を示す。Id2のプロモーター解析などにより、Id2がC/EBPβの直接の標的遺伝子であることを明らかにした。C/EBPβ欠損マウスの妊娠乳腺においては対照マウスにみられるId2の発現誘導が認められないことも確認した。一方、Id2欠損マウスとMMTV-サイクリンD1トランスジェニックマウス(D1Tg)との交配実験の結果から、D1Tgにみられる乳腺腫瘍や過形成はId2の欠損により軽減することを見いだしていたが、Id2自体がD1TgのプロモーターであるMMTV-LTRの転写活性に対して促進的に働いている可能性を示唆する結果を得ており、現在も解析を継続している。(4)Id2のタンパク質の細胞内局在について検討し、Id2のHLH領域とC末端領域に、それぞれ核移行シグナルとCRM1依存性の核排出シグナルが存在することが判明した。(3)癌抑制因子とId2の機能関係に関する解析Rb(癌抑制因子であるRetinoblastoma遺伝子)欠損マウスは胎生致死という表現型はId2をさらに欠損させることで回復すると報告されているが、複合欠損マウスを検討したところ、表現型の回復は見られなかった。(3)Id2をbaitとした酵母two-hybridスクリーニングで約100万クローンをスクリーニングし、84種類の候補因子を単離した。Id2とのタンパク質間相互作用の再確認により27種類の候補に絞り込み、現在も解析中である。分化抑制因子
微分幾何学の特異点論的研究とその応用

微分幾何学の特異点論的研究とその応用として、特異点を持つ平面曲線としてルジャンドル曲線、特異点を持つ空間曲線として枠付き曲線、特異点を持つ曲面として枠付き曲面の定式化を行い、曲率、基本不変量を導入することで存在と一意性の証明を行いました。また、微分幾何学的な対象でもある縮閉線、伸開線、包絡線、焦面の研究をルジャンドル曲線、枠付き曲線に対して行いました。さらに、ラグランジュ特異点論とルジャンドル特異点論の研究として、ラグランジュ同値によるラグランジュ部分多様体芽の分岐の生成的な分類を与えました。また、幾何構造Dnに付随する接線曲面の生成的な分類や微分幾何学、微分方程式の性質の研究を行いました。微分幾何学の特異点論的研究とその応用として、1.特異点を許容する空間曲線の微分幾何学の研究を行い、枠付き曲線の定式化と縮閉線の定義や性質を調べました。枠付き曲線から決まる動標構と曲率を与え、正則曲線やルジャンドル曲線と同様に、枠付き曲線の曲率に関する存在と一意性を示しました。また、枠付き曲線の性質や具体例を構成しました。さらに、枠付き曲線の縮閉線を定義し、縮閉線が再び枠付き曲線になることを示し、繰り返して得られるn階縮閉線の式を求めました。縮閉線の性質を調べましたが、まだ幾何学的意味が十分ではありませんので、引き続き研究を行う予定です。2.特異点を許容する平面曲線の微分幾何学の研究を行いました。すでに得られているルジャンドル曲線の曲率を用いて、曲線の性質として単純閉フロンタルに対して凸である必要十分条件を求めました。3.特異点を許容する球面曲線の微分幾何学の研究を行いました。空間曲線の縮閉線は球面内の良い(少なくても生成的な)曲線に対しては点になるので、球面内の特異点を持つ曲線の縮閉線の研究を行いました。球面ではルジャンドル双対性がありますので、この性質とルジャンドル曲線の曲率を用いることにより、フロントだけではなくフロンタルに対して縮閉線の定義を行い、幾何学的な性質を求めました。4.特異点を許容する双曲空間内とド・シッター空間内の曲線に対して研究を行いました。ここでは、2つの双対性がありますので、ルジャンドルはめ込みの曲率を用いることにより空間的フロントと時間的フロントに対して、縮閉線を定義し性質や関係性を求めました。5.Dnの幾何構造に付随する性質と接線曲面の研究を行い、生成的な特異点の分類を行いました。微分幾何学の特異点論的研究とその応用として、1.特異点を許容する平面曲線の研究として、ルジャンドル曲線族の包絡線の研究を行いました。接線方向が定義されるクラスであるルジャンドル曲線に対して、ルジャンドル曲線族の曲率や性質、さらにルジャンドル曲線族の包絡線を定義し、性質を調べました。2.特異点を許容する空間曲線の研究として、枠付き曲線に対する縮閉線と焦面との関係を調べました。特に、特異点の対応関係を記述しました。3.特異点を許容する曲面の研究として、枠付き曲面の導入と定式化を行いました。特に、基本量を用いて枠付き曲面の存在性と一意性を証明しました。しかし、枠付き曲面の性質等研究することはたくさんありますので、引き続き研究を継続します。27年度の研究目的と研究計画において、特異点を許容する曲線の微分幾何学に対しては、枠付き曲線の縮閉線と焦面の特異点の関係を記述し、新たにルジャンドル曲線族に対する研究と包絡線への応用が得られました。一方、特異点を許容する曲面の微分幾何学に対しては、基本量や不変量の構成を行いましたが、まだ研究する点が多いので来年度も研究を行います。微分幾何学の特異点論的研究とその応用として、1.特異点を許容する曲線論として枠付き曲線を導入し、微分幾何学的な性質の研究を行いました。特に、基本定理として曲率にあたる写像を導入し、その曲率における枠付き曲線の存在と一意性や曲線に対して枠付き曲線が存在する条件を与えました。また、応用としてフロンタルの凸性の条件や1径数ルジャンドル曲線族に対する包絡線の定式化を行いました。特に、包絡線をルジャンドル曲線族に対して導入することにより、ユークリッド空間だけではなく、球面、双曲空間、ド・シッター空間に対応したルジャンドル曲線族に対して包絡線の定義をすることが出来、双対性や包絡線の性質を研究しました。包絡線が存在する必要十分条件や包絡線は再びルジャンドル曲線になるので、ルジャンドル曲率を与えました。2.特異点を許容する曲面論として枠付き曲面を導入し、微分幾何学的な性質の研究を行いました。特に、基本定理として曲率にあたる基本不変量を導入し、その基本不変量における存在と一意性を与えました。また、ガウス曲率、平均曲率に対応する関数等を定義し、ルジャンドルはめ込みになる必要十分条件や枠付きはめ込みになる必要十分条件を求めました。さらに、枠付き曲線に沿った、ルジャンドル曲線族から作られる曲面が枠付き曲面になるための条件を求め、その枠付き曲面の特異点の判定を行いました。

3.ラグランジュ特異点論とルジャンドル特異点論の研究としてラグランジュはめ込み芽の分岐の生成的な分類を、グラフ型ルジャンドル開折を用いることにより、行いました。4.B_2=C_2, G_2, D_4に付随する双対性の研究の続きとしてD_n幾何学に付随する接線曲面の生成的な分類を行いました。微分幾何学の特異点論的研究とその応用として、特異点を持つ平面曲線としてルジャンドル曲線、特異点を持つ空間曲線として枠付き曲線、特異点を持つ曲面として枠付き曲面の定式化を行い、曲率、基本不変量を導入することで存在と一意性の証明を行いました。また、微分幾何学的な対象でもある縮閉線、伸開線、包絡線、焦面の研究をルジャンドル曲線、枠付き曲線に対して行いました。さらに、ラグランジュ特異点論とルジャンドル特異点論の研究として、ラグランジュ同値によるラグランジュ部分多様体芽の分岐の生成的な分類を与えました。また、幾何構造Dnに付随する接線曲面の生成的な分類や微分幾何学、微分方程式の性質の研究を行いました。26年度の研究目的と研究計画において、特異点を許容する曲線の微分幾何学に対しては、空間曲線に対して枠付き曲線の研究を行い、平面曲線に対して微分幾何学的な結果が得られましたので、順調に進展しています。特に、特異点を許容する球面曲線、双曲空間、ド・シッター空間など、ユークリッド空間だけではなく別の空間形に対しても新たな視点からの研究を行い成果を得ました。一方、特異点を許容する曲面の微分幾何学に対しては、研究中であり、多少の進展は有りますが、まだ問題点がありますので、この点に関しては来年度以降の課題となります。また、幾何構造に付随する特異点の研究を行い、接線曲面の生成的な特異点の分類を行いました。枠付き曲線の縮閉線と焦面に関しては研究をまとめ、論文投稿する予定です。枠付き曲面に対して、深い結果を得られるよう研究を継続し、理論構築を目指します。そのため研究集会等において意見交換・研究打合せを行い推進します。また、微分方程式への応用に対してはアイデアが出来ましたので、今後研究を推進します。特異点論特異点を許容する曲線の微分幾何学に関しては、空間曲線の縮閉線の研究を詳しく行い、微分幾何学的な性質を明らかにします。また、引き続き様々な空間に対する特異点を許容する曲線論の性質を研究します。特異点を許容する曲面の微分幾何学に関しては、問題点を整理し、うまくいかない場合は、特異点を持つ具体的な例に対して性質を調べ、一般論の構築を目指します。そのため研究集会等において専門家との意見交換、研究打合せを行います。新たに、微分方程式への応用や特異点を許容する曲線の位相不変量の研究も行います。基金の有効活用として年度をまたいで出張を行いました。決算が年度で区切るため次年度使用額が生じました。また、京都大学数理解析研究所にて研究集会を開催することになり、そのため次年度使用額が生じました。27年度に日本にてオーガナイザーの一人として国際研究集会「Singularities in Generic Geometry and its Applications」を開催することになり、そのために次年度使用額が生じました。研究集会の補助として旅費を計上します。また、共同研究者との研究打合せ、国内・国外の研究集会に参加・講演・意見交換・研究打合せを行い、研究を推進するために旅費を計上します。さらに図書費として物品費を計上します。国際研究集会に国外・国内の方を呼び、講演、研究打合せを行う予定です。その研究集会の補助として旅費、謝金、その他を計上します。また、共同研究者との研究打合せ、国内・国外の研究集会に参加・講演、意見交換、研究打合せを行い、研究を推進するために旅費を計上します。
筋骨格モデルを用いた順動力学的評価に基づく新たなリハビリテーションシステムの開発

筋骨格モデルを用いたシミュレーション解析により、従来のリハビリテーションシステムにおいては困難であった動作時の筋個々の発揮張力や関節負荷を推定し、患者の代償動作のメカニズムを客観的に評価することを試みた。股関節疾患患者においては、関節モーメント値からの推定のみでは窺い知れない特定の筋(腸腰筋)の発揮張力低下を示すことができ、また、大腿部軟部腫瘍切除後の患者においては、切除された筋の代償として張力増加を示す筋を明確にすることができた。本研究課題で試みた方法は、運動器疾患患者のリハビリテーションシステムにおいて、動作特性の客観的評価に有用であると考えられる。平成21年度には、当初の計画通り健常者を対象とした動作の測定ならびに順動力学的分析に適切な筋骨格モデルの作成を行うとともに、患者における動作測定を行った。健常者を対象とした測定とモデル作成については、本研究課題において基礎となる部分であり、今後の患者を対象としたモデル解析において重要な過程である。実際の分析では、主に荷重位での動作を想定し、片足立ちでの股関節周囲の筋活動のシミュレーションを行った。股関節筋力低下を呈した患者においては、他の共同筋が代償的に筋活動を高めて姿勢を保持する適応が観察されることがある。その場合、他の筋への負担が増加するため二次的な障害が発生する危険性もある。そこで今回は、片足立ちを保持するために最も重要な筋である中殿筋の筋活動を任意に減少させた場合に、他の筋にどのような影響が及ぶかを分析した。その結果、中殿筋の筋活動が通常の5%程度に減少することによって、大殿筋、半腱様筋、腸腰筋などの張力が増大することが確認された。しかも、股関節負荷合力も通常の120%程度まで増加することも明らかとなった。この結果は、筋活動のバランスの異常が筋張力だけでなく関節への負荷にも影響を与えることを示唆しており、重要な知見であるといえる。また、患者(骨軟部腫瘍患者、変形性関節症患者)の筋骨格モデル作成のための歩行動作測定も現在進行中であり、歩行分析結果の一部について平成23年度の学会発表が決定している。連携研究者:京都大学運動機能開発学分野教授市橋則明京都大学運動機能開発学分野助教建内宏重研究開始から現在までに、筋骨格モデルを用いたシミュレーション解析の基礎的研究として、健常者を対象として静止片足立ちにおける股関節周囲筋の筋張力の解析を行った。その後、平成23年度には、患者を対象とした筋骨格モデル作成のために、歩行動作を中心に実際の動作データを採取し分析を行った。まず、骨腫瘍切除にともない腫瘍用人工膝関節置換術を行った患者5名の歩行動作分析を実施した。患者群の歩行特性として、患者5名中4名は術側接地後に膝屈曲運動が出現せず、1名は術側立脚期後半の膝伸展運動が出現しなかった。また、立脚期における股・膝・足関節伸展モーメントの総和であるサポートモーメントや膝伸展モーメントは立脚期前半の最大値が健常群より患者の術側では有意に小さかった。また、立脚期中の足関節の負のパワーの時間積分値と足底接地-立脚中期間の平均足背屈角速度は術側が健常群より有意に大きかった。立脚後期の床反力の垂直分力の最大値は術側が健常群より有意に小さく、非術側が健常群より有意に大きかった。立脚後期の足底屈モーメント・圧迫力の最大値は術側が健常群より有意に小さく、膝関節の圧迫力は非術側が健常群より有意に大きかった。なおこのデータについては、第47回日本理学療法学術大会において発表予定である。また、変形性股関節症による人工股関節全置換術を施行された患者を対象として、歩行動作の測定から患者固有の筋骨格モデルを作成し、それを用いた筋張力の推定を行った(第38回日本股関節学会にて発表済み)。その結果、患者における歩行時の筋張力の低下は、筋個々によりその低下率には違いがあり、特に腸腰筋の張力低下が著しいことなどが明らかとなった。今後は骨軟部腫瘍の患者の筋骨格モデルも作成し、骨や筋の部分切除に伴う代償メカニズムの解析および筋張力の増減をシミュレーションすることによる治療戦略の立案に向けた調査を進めていく予定である。連携究究者:京都大学運動機能開発学分野教授市橋則明京都大学運動機能開発学分野助教建内宏重本研究課題では、下肢関節に障害を有する患者を対象として、患者個別の筋骨格モデルを作成し、歩行障害の特性やその代償メカニズムの解析を行った。

変形性股関節症に対して人工股関節全置換術を施行された患者24名について、自然歩行における下肢関節角度および関節モーメントを逆動力学により算出し、これらの変数が患者群の平均値に最も近い患者1名について、モーションキャプチャーで得られたデータを基に筋骨格モデルを作成し、歩行の下肢筋張力を推定した。その結果、健常者に比べて患者では、股屈曲モーメントは86%の状態であったが、それらを構成すると考えられる筋張力は大腿直筋で60%であったのに対して、腸腰筋では32%まで低下していた。この調査より、従来のモーションキャプチャーによる運動学的・運動力学的変数で推定されるよりははるかに大きく発揮張力が低下している筋が存在することが明らかとなり、患者の動作特性の本質を解明するためには本方法は有用であることが示唆された。また、大腿軟部腫瘍切除後患者を対象とした解析においては、腫瘍切除後患者(内転筋群、ハムストリングス、縫工筋、内側広筋を切除)に対して、歩行動作の測定を行い、そのデータを基に筋骨格モデルを作成した。モデルでは、切除された筋やそれによる患側での下肢筋力低下の情報、ならびに歩行時の床反力、筋電図データを取り込み、患者固有のモデルを作成した。歩行時の筋張力を推定した結果、健側と比較して患側では、大殿筋、腸腰筋、足底屈筋群の筋張力が代償的に増大していることが示され、患側下肢における歩行時の代償メカニズムが明らかとなった。これらの研究成果は、実際の患者における臨床評価システムとして、患者固有の筋骨格モデルによる筋張力推定が有用である可能性を示している。24年度が最終年度であるため、記入しない。
ファゴサイトーシスとマクロパイノサイトーシスの機械的分子機構とシグナル伝達

ファゴサイトーシスおよびマクロパイノサイトーシス過程におけるアクチン細胞骨格の再編成と膜輸送は、多種のアクチン結合蛋白質、ミオシン、EEA1などの機械的分子とホスホイノシチド、Rho family GTPaseなどのシグナル伝達分子により複雑な制御を受けていると考えられる。本研究は、シグナル分子と機械分子の時間空間的リンクを解析し、ファゴサイトーシスとマクロパイノサイトーシスのシグナル伝達系による制御メカニズムを解明することを目的とした。各種ホスホイノシチドと特異的に結合するPLC, Akt、BtkのPH domainとFYVE domainのYFP融合キメラをA431細胞に発現させ、EGF刺激で誘導されるマクロパイノサイトーシス過程での局所的PIs濃度変化を生きた細胞内で蛍光顕微鏡イメージング解析を行った。PI(4,5)P2は、カップ状の偽足伸展部位に多く見られ、マクロパイノゾームとして細胞内に入ると消失した。一方、PI(3,4,5)P3はPI(4,5)P2より遅れてカップ状偽足の細胞膜にあらわれ、マクロパイノゾームとして閉鎖するときにピークになりその後徐々に減少していった。PI(3)Pは、マクロパイノゾーム形成後に現れ、30分以上局在した。PI(4,5)P2の濃度変化は、アクチン線維の挙動と時間空間的に一致し、PI(4,5)P2の減少とPI(3,4,5)P3の産生はマクロパイノゾームの閉鎖に一致するようである。また、PI(3)Pは、形成後のマクロパイノゾーム融合に関わることが示唆された。このように、PIsの代謝は、マクロパイノサイトーシスの過程でアクチン細胞骨格や膜輸送、融合を時空間的に制御していることが分かった。また、ファゴサイトーシスの過程においても、マクロパイノサイトーシスと類似した所見が得られており、両者は共通する分子メカニズムを利用しているようである。ファゴサイトーシスおよびマクロパイノサイトーシス過程におけるアクチン細胞骨格の再編成と膜輸送は、多種のアクチン結合蛋白質、ミオシン、EEA1などの機械的分子とホスホイノシチド、Rhofamily GTPaseなどのシグナル伝達分子により複雑な制御を受けていると考えられる。本研究の目的は、シグナル分子のイメージングおよびシグナル分子の活性状態と相互関係をFRETにより時間空間的解析を行い、ファゴサイトーシスとマクロパイノサイトーシスのシグナル伝達系による制御メカニズムを解明することである。本年度はPIP2,PIP3などのホスホイノシチドと特異的に結合するPLC, BTKのPH domainのYFP融合キメラをマクロファージに発現させ、ファゴサイトーシス過程でのPIP2,PIP3動態を生きた細胞内で蛍光顕微鏡観察した。PIP2は、phagocytic cup形成時の偽足伸展部位に多く見られ、phagosomesとして細胞内に入るとたちまち消失した。一方、PIP3はPIP2より少し遅れてphagocytic cupに現れ、phagosomesになってもしばらくとどまった後、徐々に減少していくことが判った。このことから、PIP2は偽足伸展に必要なアクチン結合蛋白質の制御を、PIP3はその後の膜輸送を制御していることが推測される。EEA1のマクロパイノサイトーシスへの関与についても免疫細胞化学的に追究した。この分子は、レセプター介在性エンドサイトーシス経路においてearly endosomesどおしの融合に働くことが知られているが、我々はマクロパイノサイトーシス経路においてもmacropinosomesど

おしの融合にEEA1が関与していることを明らかにし、論文として報告した(Anat. Rec. 2004)。ファゴサイトーシスおよびマクロパイノサイトーシス過程におけるアクチン細胞骨格の再編成と膜輸送は、多種のアクチン結合蛋白質、ミオシン、EEA1などの機械的分子とホスホイノシチド、Rhofamily GTPaseなどのシグナル伝達分子により複雑な制御を受けていると考えられる。本研究の目的は、シグナル分子のイメージングおよびシグナル分子の活性状態と相互関係をFRETにより時間空間的解析を行い、ファゴサイトーシスとマクロパイノサイトーシスのシグナル伝達系による制御メカニズムを解明することである。本年度は、上皮成長因子(EGF)によって誘起されるA431細胞のマクロパイノサイトーシスのシグナル伝達機構、特にPI3kinaseシグナルの関与について検討した。EGFは、細胞表面のラッフリングを起こし、次いでラッフルの変形、閉鎖によりマクロパイノゾームを形成する。PI3kinaseの阻害剤はラッフリングは抑制せず、マクロパイノゾーム形成を阻害した。PI3kinaseの基質となるPIP2、産生物であるPIP3を可視化するため、それぞれに特異的に結合するPHドメインと蛍光蛋白の融合キメラ分子を細胞に強制発現してバイオイメージングをおこなうと、PIP3の局所的上昇がマクロパイノゾーム形成部位に観察された。このことはら、ラッフリングからのマクロパイノゾーム形成過程の移行には、PI3kinase活性によるPIP3の産生と、その下流シグナリングが必須であることを示唆している。ヒト上皮系細胞株A431細胞に、上皮成長因子(EGF)を添加すると、顕著な細胞表層ラッフル運動が誘起され、それに続くラッフルの変形からマクロパイノゾーム形成がおこる。本研究では、ラッフル運動とマクロパイノゾーム形成を制御するシグナル伝達系を解明する目的で、脂質シグナル分子であるPI(4,5)P2とPI(3,4,5)P3に着目し、GFP変異体融合PH domain発現系を用いて、生きた細胞でのシグナル動態解析を行った。PI(4,5)P2は、EGF添加後膜ラッフルに高濃度に存在し、マクロパイノゾーム形成時には減少する。一方、PI(3,4,5)P3の膜内濃度はマクロパイノゾーム形成時にその部位で局所的に増加し、2,3分以内に減少、消失した。このことは、ラッフルが変形してマクロパイノゾームを形成されるさいにPI(4,5)P2がPI3kinaseによりリン酸化され、PI(3,4,5)P3が生成されることを示唆している。これに一致して、PI3kinase阻害剤LY294002で細胞を処理すると、PI(3,4,5)P3濃度の局所的上昇が起こらず、マクロパイノゾーム形成も抑制された。以上のことから、PI(4,5)P2の減少変化によるactin cytoskeletonの制御とPI(3,4,5)P3の局所的一過性上昇によるシグナルがマクロパイノゾーム形成に必須であることが考えられる。ファゴサイトーシスおよびマクロパイノサイトーシス過程におけるアクチン細胞骨格の再編成と膜輸送は、多種のアクチン結合蛋白質、ミオシン、EEA1などの機械的分子とホスホイノシチド、Rho
ホメオボックス遺伝子の二段階転写調節による肢芽の区画化と遠近軸形成

ショウジョウバエの肢形成は、hedgehog,winglessといった位置情報を担う因子、その下流で円環状に発現する一連の転写制御因子、及びその他の因子の複雑な共同作業に基づいている。我々は、この機構の基本を理解するために、肢原基で円環状に発現するホメオボックス遺伝子Barの転写調節機構および機能を調べている。ホメオボックス遺伝子Barの発現は3齢初期の肢原基で始まり、少なくとも二段階の転写制御を受けていた。初期発現(発現のイニシエーション)は、位置情報や既に場で発現している他の転写制御因子により支配されていた。位置情報因子dppの効果をその受容体thickveinの変異のモザイクを作り調べた。技術的な問題もありまだ最終的な結論には至っていないが、Barは、その発現の内側(中心側)ではdppシグナルにより負に、その外側では正に制御されていた。初期のBarの発現には、胚期から肢で発現しているホメオボックス遺伝子Distallessの活性が必須であった。また、3齢初期以降Bar発現領域の外側で発現しているDackshundは、Barを負に制御し、反対にDackshundの発現は、Barにより負に制御されていた。この様なBarの初期発現とは、独立にほぼ時を同じくして別のホメオボックス遺伝子AristalessがBar円環の内側で、一部Bar発現領域と重なる形で発現を始める。しかし数時間の内にBarとAristalessの発現は完全に排他的になり、Aristalessの発現するPT区画とBar特異的なTS5区画の境界が確定する。遺伝子発現のモザイク分析の結果、Bar及びAristalessを同時に発現する細胞内で、BarとPT側の因子が互いに互いの発現を抑制し、かつ自分自身の発現を活性化させることが分かった。aristalessは、ホメオボックス遺伝子ではあるがその相互抑制に対する寄与は小さく、新たにclawlessなる遺伝子変異が同定された。
非ウイルス性生体遺伝子導入による摂食量改善と成長促進

動物の成長促進は第一義的に飼料摂取量の増加によって達成できる。脳内で合成され摂食量促進効果をもつ生理活性物質については既にニューロペプチドY(NPY)、アグーチ関連蛋白質(AGRP)などが知られ、脳内の視床下部の摂食中枢レセプターに結合することによってその作用を生ずる。それゆえ末梢投与では効果が期待できないと考えられている。しかしながら、非ウィルス性生体遺伝子導入法により、抹消へ摂食抑制系生理活性物質を強制発現させることにより、動物の摂食量を減少させ、成長を抑制することが可能であるこを示した。そこで、本年度は摂食高進作用を持つAGRPの末梢投与により動物の成長促進が可能であるかを調査した。研究結果の概要は以下の通りである。1.AGRP遺伝子による飼料摂取量、体重、脂肪組織重量に及ぼす影響を調べるため、マウスへエレクトロポレーション法、並びに流体力学法を用いて生体遺伝子導入を行った。2.導入遺伝子はプラスミドに組み込んだAGRP発現ベクターを用いた。3.エレクトロポレーション法による生体遺伝子導入の結果、対照区と比べて有意な体重の増加と飼料摂取量の増加が観察された。また、体重は増加しても、副睾丸周囲脂肪組織重量に変化は見られず、余剰な脂肪蓄積が生じるわけではないことを確認した。4.エレクトロポレーション法による生体遺伝子導入の結果、脳内の視床下部で、NPY遺伝子発現量の増加が観察された。5.流体力学法による遺伝子導入では、飼料摂取量および体重に変化は見られなかった。副睾丸周囲脂肪組織重量も同様に変化は見られなかった。6.元来脳内で生理作用を発揮すると考えられてきたAGRPだが、エレクトロポレーション法により末梢組織で強制発現させれば、脳内の摂食中枢神経へシグナルを伝達し、動物の成長を促進することが明らかとなった。7.非ウイルス性生体遺伝子導入により、摂食量改善と成長促進をもたらすことが可能であると結論した。脳内で合成され接食量促準効果をもつ生理活性物質については既にNPY、AGRPなどが知られ、脳内の視床下部の摂食中枢レセプターに結合することによってその作用を生ずる。一方、レプチンは末梢にて合成され、脳内に到達した後、NPYやAGRP等の合成を調節することにより摂食量を調節することが知られている。そこで、本研究では、血中へのレプチン生産のための最適な非ウイルス性生体遺伝子導入法の選択と、その成長への効果を調査した。1.レプチン遺伝子による飼料摂取量、体重、脂肪組織重量に及ぼす影響を調べるため、マウスへエレクトロポレーション法、並びに流体力学法を用いて生体遺伝子導入を行った。2.導入遺伝子はプラスミドに組み込んだレプチン発現ベクターを用いた。3.エレクトロポレーション法による生体遺伝子導入の結果、対照区と比べて有意な体重の低下と飼料摂取量の低下、並びに褐色脂肪組織重量、副睾丸周囲脂肪組織重量の低下の傾向が観察された。4.同様に、流体力学法でも1週間後に体重の低下が確認され、さらに副睾丸周囲脂肪組織重量の低下も確認された。5.これらの結果は、エレクトロポレーション法並びに流体力学法の両手法ともに末梢からの中枢神経系への組換えレプチンの輸送に有効な方法であると結論された。6.遺伝子導入効率については、導入後1週間目では流体力学法がエレクトロポレーション法に比べて非常に高いことが示唆された。

6.元来脳内で生理作用を発揮すると考えられてきたAGRPだが、エレクトロポレーション法により末梢組織で強制発現させれば、脳内の摂食中枢神経へシグナルを伝達し、動物の成長を促進することが明らかとなった。7.非ウイルス性生体遺伝子導入により、摂食量改善と成長促進をもたらすことが可能であると結論した。