hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
膜タンパク破綻機構の解明とシェーグレン症候群の免疫制御

研究代表者はシェーグレン症候群疾患モデルNFS/sldマウスから病因と密接に関連した責任抗原として分子量120KDの臓器特異的自己抗原を分離精製した(SCIENCE276:604,1997)。得られたN末端20残基のアミノ酸解析によりこの自己抗原蛋白は分断化された膜骨格タンパクα-fodrin断片であることが明らかとなった。そこで本研究は膜タンパクα-fodrinの破綻機構の解明により難病克服への活路を開くことを目的として実施されている。シェーグレン症候群における自己抗原120KDα-fodrin膜骨格タンパクの成立機序を解明し、痴患特異的免疫応答の制御法の確立が急務であり、本年度は、シェーグレン症候群モデルマウスやヒト患者で自己抗原が形成される機序を明らかにする目的で、生体内で起こってタンパク分断化の分子機構を解析した。口唇腺生検材料を用いた免疫組織化学法ではシェーグレン症候群患者の口唇腺導管上皮細胞にα-fodrinN末20残基に対するペプチド抗体に陽性所見がみられ、ウエスタンブロット法でも患者サンプルにのみ自己抗原に対する陽性所見が確認された。従って、腺組織破壊に関与するCD4T細胞の標的分子が唾液腺細胞膜上に存在する可能性が強く示唆される。そこで、疾患特異的なT細胞エピトープを解明する目的で、α-fodrin遺伝子全領域をカバーするpGEX発現ベクターの産生するGST fusion蛋白について制限酵素によるdeletin mutagenesis法を実施した。T細胞エピトープの決定は疾患モデル末梢またはリンパ節からT細胞を分離調整し、各種リコンビナント蛋白及び合成ペプチドとの増殖反応性で解析を実施し、シェーグレン症候群特異的なT細胞エピトープのシークエンスを明らかにした後、その責任分子のアナログペプチドを作製し、モデルマウスin vivoに投与することにより疾患特異的な実験的治療法の確立を試みた。シェーグレン症候群の自己抗原α-フォドリンはT細胞増殖を誘導することからT細胞エピトープを解明し、抗原ペプチドによる治療法の開発を試みた。T細胞エピトープの決定は疾患モデルからT細胞を分離調整し、合成ペプチドとの増殖反応性で解析した。自己抗原のオーバラッピングペプチドを合成し、モデルマウスリンパ節細胞との増殖反応を検討した結果、限られた領域のペプチドに高い増殖活性が認められT細胞エピトープ候補であると考えられた。エピトープ配列に基づいた競合的アナログペプチドを用いて実験的治療を試みた結果、アナログペプチドの皮下投与により病態回復効果が認められ、特異的アナログペプチド投与による新規治療法の可能性が示された(論文投稿中)。シェーグレン症候群モデルにおけるFasリガンドを介した末梢トレランスの維持には病因抗原に依存する経路が存在することを明らかにした(J. Immunol.167:6031,2001)。
ランダムスピン系のグリフィス相における緩和現象

正方格子上の2次元±Jイジング模型に対して、グリフィス相(ランダムな系の相転移温度とランダムでない系の相転移温度の間の温度範囲)において、モンテカルロ・シミュレーションを行い、個々のスピンの自己相関関数および、その全系での平均q(t)を計算した。個々のスピンの自己相関関数は長時間で指数関数的緩和(緩和時間はそれぞれ異なる)に近づいて見えるのに対し、それらの平均q(t)は長時間で指数関数的緩和に近づているようには見えず、“引き伸ばされた指数関数"的緩和をしているように見えることがわかった。次に、各スピンの自己相関関係の長時間での振舞いより、各スピンの緩和時間を評価し、緩和時間の長いスピンがクラスターを形成していること、そのクラスター中にはフラストレーションがないことを明らかにした。また、クラスター内のスピンの長時間での振舞いが、この“強磁性的"クラスター全体が反転する緩和時間で決っていることも明らかにした。個々のスピンの緩和時間より、そのスピンの属しているクラスターの“有効サイズ"を定義し、その分布を調べたところ、希釈イジング模型の場合と同様の分布をしていることがわかった。さらに、この緩和時間分布からスピン自己相関関数の平均q(t)の長時間での振舞いを説明できることを示した。これらの結果は、2次元±Jイジング模型のグリフィス相における緩和現象を、希釈イジング模型の場合と同様のクラスター的描像で理解できることを示唆している。今後、より精度良く緩和時間分布を決定すること、緩和時間分布とランダムなボンドの分布との関係を明らかにすることが重要である。さらに、いろいろなランダムネス、温度において、同様の解析を行い、クラスター的描像の有効性を明らかにしていく必要がある。以上のほかに、イジング模型専用計算機を用いて、バクスター模型の非平衡動的臨界現象に関する研究、動的イジング模型のシミュレーションの方法に関する研究を行った。
サブタイプ選択的な新規ニコチン性アセチルコリンレセプター結合放射性化合物の開発

中枢に存在するニコチン性アセチルコリンレセプター(nAChR)は、記憶・学習・認知などの脳神経機能に関与すると共に、抗不安作用や鎮痛効果、神経保護効果など多様な性質を有することが知られている。これまで、アルツハイマー病などの脳神経疾患においてnAChRの顕著な減少が報告され、nAChRを対象とした様々な検討が行われてきたが、その中枢での詳細な役割については明らかとなっていない。そこで、本研究では、α_4β_2サブタイプに高い親和性、選択性を有する5-iodo-3-(2-(S)-azetidinyl-methoxy)pyridine(5IA)を合成し、記憶・学習障害を主な症状とするアルツハイマー病(AD)の動物モデルを作製して、記憶・学習機能への脳内nAChRの関与について検討することを計画した。ADでは発症早期におけるマイネルト核の破壊、およびこれを起点として大脳皮質へ投射するコリン作動性神経機能の低下が報告されていることから、ラットにおいてマイネルト核に相当するnucleus basalis magnocellularis(NBM)を破壊し、投射先である前頭葉での神経機能変化について検討を行った。その結果、NBM破壊ラットにおいて、破壊側で局所脳糖代謝量が一時的に減少したが、その変化は時間と共に回復した。また、ムスカリン性アセチルコリンレセプター(mAChR)密度は低下する傾向を示したが、逆に増加する個体もあり、その変化は一定しなかった。これらに対し、nAChR密度はNBM破壊1週間後、1ヶ月後ともに低下しており、記憶・学習障害への脳内nAChRの関与が示唆された。さらに、同様の結果は[^<125>I]5IAを用いたex vivo autoradiographyにおいても得られており、[^<123>I]5IAを用いるnAChRの非侵襲的なインビボイメージングの可能性が示された。中枢に存在するニコチン性アセチルコリンレセプター(nAChR)は、記憶・学習・認知などの脳神経機能に関与すると共に、抗不安作用、鎮痛効果、神経保護効果など多様な性質を有することが知られている。これは、中枢に複数のnAChRサブタイプが存在することに起因しており、それ故、各サブタイプの機能を別々に評価することが必要である。特に、α_2β_4及びα_7サブタイプは中枢での発現量が多く、脳内nAChRの主要な部分を担っているものと考えられることから、これらの機能を選択的に評価する測定法の開発が強く望まれている。そこで、本研究では、α_2β_4サブタイプに高い親和性、選択性を有する5-iodo-3-(2-(S)-azetidinyl-methoxy)pyridine(5IA)を合成し、現在臨床で問題となっている神経因性疼痛に対する5IAの作用を検討するとともに、本化合物の^<125>I標識体を用いて、神経因性疼痛へのα_2β_4サブタイプの関与について基礎的に検討した。まず、坐骨神経結紮モデルラットを作製し、神経因性疼痛に対する51Aの効果について調べた結果、5IAは神経因性疼痛に対しnAChRを介して鎮痛作用を示すことを認めた。次に、ラジオレセプターアッセイにより本モデルラットにおけるnAChRの変化を調べたところ、神経因性疼痛時に視床においてnAChRの密度が上昇した。そこで、5IAをモデルラットの視床後外側腹側核内に直接投与したところ、鎮痛作用を発現することが確認され、鎮痛作用の発現には、視床に存在するnAChRのα_2β_4サブタイプを介した痛覚情報伝達の抑制が関与することが示唆された。これらに対し、nAChR

密度はNBM破壊1週間後、1ヶ月後ともに低下しており、記憶・学習障害への脳内nAChRの関与が示唆された。さらに、同様の結果は[^<125>I]5IAを用いたex vivo autoradiographyにおいても得られており、[^<123>I]5IAを用いるnAChRの非侵襲的なインビボイメージングの可能性が示された。
統語的・語彙的プライミングを用いた再帰的計算能力を支える皮質構造の解明

本研究の目的は,人間言語に固有の特性である「再帰的計算によって統語構造を構築する能力」の認知神経基盤を探るために,「統語的プライミング」と呼ばれる現象を手がかりにとしてf照1を使用した脳機能イメージングや事象関連電位計測などの実験的研究を実施することである.本年度は,次の(1)(4)の研究を実施した.(1)文産出時における統語構造構築の過程を探るため,受動文の産出過程における統語的プライミング効果を探る行動実験を実施し,受動文産出の際に顕著なプライミング効果が観察されること,効果は主に文法関係を決定する段階で生じていることが明らかになった.(2)文理解の過程を探るため,かきまぜ文の処理過程に関する行動実験及び事象関連電位計測実験を実施した.話者がか豊まぜ語順に気付いた時点と,文末の動詞を処理する時点の二箇所で主要な処理負荷の増大が見られること,かきまぜ語順に気付いた時点でN400と呼ばれる事象関連電位成分が観察されることがわかった.(3)計画班メンバーである東京大学酒井邦嘉氏との共同研究として,敬語文処理の脳機能イメージング実験を実施し,研究成果を学術誌おrainandLanguageに掲載した.(4)話者が言語を処理する際に,視覚呈示されるオブジェクトをどのように注視するか計測する「視覚世界パラダイム」と呼ばれる実験方法を用いて,文の産出過程におけるメッセージの組み立て,文法関係の決定,語順の決定などの複数の過程の関与を検討し,文頭の単語の産出と平行して文法関係の決定が行われていることを示唆する結果を得た.これらの研究成果を国内外の学会で発表するとともに,前年度までの研究成果を学術誌に掲載しだ脳機能イメージング研究に関する研究情報を入手して意見交換を行うため,香港大学認知脳科学中核研究拠点からLi-HaiTang教授を招聘し,講演会を実施した.この研究では,統語的プライミング現象を手がかりに統語処理の過程を純粋に抽出し,fMRIを使用した脳機能イメージング実験を実施することで,再帰的計算能力を支える皮質構造を特定しその機能を解明することを目指している.今年度は,プライミングの脳機能計測実験の準備として前年度から実施中である日本語動詞活用形の処理に関する実験を継続し,動詞の語彙処理には側頭葉中側頭葉後部が関与し,活用形の処理には前頭葉下前頭回のBA45野が,動詞句の意味処理には47野が強く関与するという結果を得た.実験結果を論文としてまとめ,現在投稿準備中である.音声呈示された日本語の複合語を処理する際の脳機能イメージを計測する実験を実施し,側頭葉上側頭回の活動が高まっているという結果を得たため,日本認知科学会第23回大会において口頭発表した.これらの結果を受けて統語的プライミングの脳機能計測実験を開始し,現在までに約10名のデータを取得して実験を継続中である.統語的プライミングの行動実験としては,昨度までに実施した研究成果をまとめ,学術紙(認知科学:日本認知科学会)及び専門書(Communicating Skills of Intention)に掲載した.さらにプライミング効果が文処理のどの時点で生じているのかを明らかにするため,日本語かき混ぜ文の自己ペース読み時間計測実験を実施した.文中で読みの遅延が生じる箇所を正確に特定し,研究成果は国際学会(CUNY Conference on Human Sentence Processing 2007)においてポスター発表した.文処理過程の脳機能計測研究に関する情報提供を受けるため,アメリカ合衆国カリフォルニア大学サンディエゴ校の植野美枝子講師を招聘して,セミナーを実施した.本研究の目的は,人間言語に固有の特性である「再帰的計算によって統語構造を構築する能力」の認知神経基盤を探るために,「統語的プライミング」と呼ばれる現象を手がかりにとしてf照1を使用した脳機能イメージングや事象関連電位計測などの実験的研究を実施することである.本年度は,次の(1)(4)の研究を実施した.(1)文産出時における統語構造構築の過程を探るため,受動文の産出過程における統語的プライミング効果を探る行動実験を実施し,受動文産出の際に顕著なプライミング効果が観察されること,効果は主に文法関係を決定する段階で生じていることが明らかになった.(2)文理解の過程を探るため,かきまぜ文の処理過程に関する行動実験及び事象関連電位計測実験を実施した.話者がか豊まぜ語順に気付いた時点と,文末の動詞を処理する時点の二箇所で主要な処理負荷の増大が見られること,かきまぜ語順に気付いた時点でN400と呼ばれる事象関連電位成分が観察されることがわかった.(3)計画班メンバーである東京大学酒井邦嘉氏との共同研究として,敬語文処理の脳機能イメージング実験を実施し,研究成果を学術誌おrainandLanguageに掲載した.(4)話者が言語を処理する際に,視覚呈示されるオブジェクトをどのように注視するか計測する「視覚世界パラダイム」と呼ばれる実験方法を用いて,文の産出過程におけるメッセージの組み立て,文法関係の決定,語順の決定などの複数の過程の関与を検討し,文頭の単語の産出と平行して文法関係の決定が行われていることを示唆する結果を得た.これらの研究成果を国内外の学会で発表するとともに,前年度までの研究成果を学術誌に掲載しだ脳機能イメージング研究に関する研究情報を入手して意見交換を行うため,香港大学認知脳科学中核研究拠点からLi-HaiTang教授を招聘し,講演会を実施した.
酸化物二次元界面の量子機能とデバイス応用

本研究では、酸化物の分極界面に蓄積される二次元電子を制御し、新たな量子伝導機能を開拓することを目的とした。酸化亜鉛の分極界面において少量の電子を蓄積することにより、100万cm2/Vs超の電子移動度を達成し、ν=3/2という新しい偶数分母分数量子ホール状態を観測することに成功した。本系の量子散乱時間は最高品質のヒ化ガリウム系二次元電子ガスを超えるほどに到達した。チタン酸化物強誘電体薄膜・イオン液体の界面において多量の電子を蓄積することにより、強誘電体をチャネル材料とした新しいトランジスタ動作を実証した。本研究では、酸化物界面に二次元電子を蓄積させ、強誘電体をチャネルとして用いたトランジスタおよび酸化亜鉛(ZnO)分極界面における量子物性の研究を行うことを目的としている。(1)強誘電体としてBaTiO3単結晶および、分子線エピタキシー法により作製したBaTiO3薄膜を用いた。キャリア蓄積のためのゲートとしてイオン液体を用い、温度220Kにおいてゲートに電圧を印加すると、いずれの試料においても伝導率は増加し、トランジスタ動作を確認した。温度を下げていくと、BaTiO3単結晶は180K付近の構造相転移以下で抵抗が急激に増大した。一方、BaTiO3薄膜は抵抗にほぼ温度依存が無かった。これは、薄膜の格子が基板に固定されているために構造相転移が抑えられ、より金属に近い状態が低温まで実現できたことを示している。(2)現在までZnO薄膜成長技術の向上を追求することにより、最大で80万cm2/Vsの高移動度を示す二次元電子ガスを作製可能である。本研究提案で導入した希釈冷凍機を用いて、この試料の低温磁気伝導特性を測定した。20mKほどの低温において磁場を印加していくと、縦抵抗はゼロを示し、ホール抵抗が量子化値を取る量子ホール効果が観測された。特に、電子相関に基づく分数量子ホール効果が顕著に現れたが、量子化を示す指数が通常の奇数分母だけでなく、偶数分母の状態が観測された。この現象はこれまで非常に清浄なGaAsの二次元電子系でのみ観測されてきたが、ZnOもこの水準に達していることを示している。本研究では、(1)酸化物界面に二次元電子を蓄積させ、強誘電体をチャネルとして用いたトランジスタの開拓、及び(2)酸化亜鉛分極界面における新奇量子物性の解明、を進めることを目的としている。(1)BaTiO3単結晶・薄膜における電気二重層トランジスタ動作の知見から、強誘電体チャネルトランジスタの金属化には構造相転移の抑制が重要であることが明らかになった。そこで、高い結晶対称性を保ちながら大きな自発分極をもつPbTiO3へと物質開拓を進め、パルスレーザー堆積法による結晶性の非常に優れたPbTiO3薄膜の作製を行った。その分極状態の制御と表面電荷蓄積によるヘテロ界面の伝導特性制御に成功した。(2)ZnO薄膜の成長技術を向上し、現在最高で80万cm2/Vsの高移動度を示す二次元電子ガスを作製可能である。本研究提案で導入した希釈冷凍機を用いて、この高移動度試料の低温量子伝導特性を測定し、ν=3/2の偶数分母をもつ分数量子ホール効果を観測した。この状態はGaAs二次元電子ガスにおいて盛んに研究が進められているν=5/2分数量子ホール状態と非常に類似しており、複合フェルミオン描像では説明不可能な基底状態であることが明らかになった。また、試料表面とゲート電極間のエアギャップをゲート絶縁層とする電界効果トランジスタを作製し、本系を清浄に保ったまま分数量子ホール状態を制御することに成功した。本研究では、酸化物分極界面に二次元電子を蓄積させ、強誘電体をチャネルとしたトランジスタおよび酸化亜鉛における量子伝導についての研究を行うことを目的としている。(1)強誘電体チャネルトランジスタについては、前年までにBaTiO3単結晶および薄膜をチャネルとした電気二重層トランジスタの動作を実証してきた。そのため、BaTiO3の強誘電分極反転によるチャネル伝導のスイッチングを目指して、SrRuO3/BaTiO3積層構造の作製を進めてきた。また、電界による超伝導発現を目的として、関連物質であるWO3やPbOなどの層状物質を用いて電気二重層トランジスタを作製した。結果として、WO3では電界による伝導特性の変調に成功したが、超伝導の観測には至らなかった。(2)酸化亜鉛二次元電子系の量子伝導では、前年までにν=3/2という偶数分母分数量子ホール効果を半導体で初めて観測した。この研究を進め、ν=3/2の再現性を複数の試料で確認するとともに、その素性を明らかにするため、電界変調や微細加工によるアンチドットの作製を行った。電界変調では通常の絶縁膜の代わりに、真空層を絶縁体として用いるAir-gapトランジスタの作製に成功した。また、アンチドットを作製すると、電子がドットを周回し干渉することに相当する整合性振動が観測された。この振動はν=3/2付近でも観測され、複合粒子の形成を示唆した。この振動周期はν=3/2の状態がスピン偏極していることを示唆しており、高品質GaAs二次元電子系で観測されるν=5/2と同様の複合粒子のペアリングに由来する状態である手がかりを得た。本研究では、酸化物分極界面に二次元電子を蓄積させ、強誘電体をチャネルとしたトランジスタ及び酸化亜鉛界面における量子伝導についての研究を行うことを目的としている。

(1)強誘電体チャネルトランジスタについては、前年までにBaTiO3単結晶・薄膜をチャネルとした電気二重層トランジスタの動作を実証してきた。そのため、BaTiO3の強誘電分極反転による伝導のスイッチングを目指して、SrRuO3を下部電極に用いたSrRuO3/BaTiO3ヘテロ構造の作製を進めている。また、電界による新しい超伝導の発現を見据えて、EuTiO3やWO3などの関連物質の電気二重層トランジスタを作製し、伝導特性の大幅な変調に成功している。(2)酸化亜鉛二次元電子系の量子伝導では、100万cm2/Vsの移動度を達成し、ν=3/2という新しい偶数分母分数量子ホール状態を観測することに成功した。本系の量子散乱時間は、最高品質のGaAs系二次元電子ガスと同程度となっており、GaAs系に比肩する二次元電子ガスの舞台として注目を浴びつつある。ν=3/2の状態については、アンチドット構造における整合性振動の周期から、スピン偏極した複合粒子の形成を示唆する結果が得られた。エアギャップトランジスタや超伝導接合等の周辺技術の確立が進んでおり、新しい偶数分母分数量子ホール状態の基底状態の解明を進める。(1)強誘電体チャネルトランジスタに関しては、最終的に強誘電体の表面・界面における分極不連続による電荷蓄積・空乏を実証し、強誘電体分極の反転に基づく新たなタイプのトランジスタの作製を目的としている。これまでBaTiO3強誘電体をチャネルとする電気二重層トランジスタの動作に成功し、予定通りの成果を得ている。強誘電体の分極反転による伝導特性の制御は、強誘電体のリークなどにより難航しているが、分子線エピタキシー法を用いて高品質BaTiO3と下部電極SrRuO3が作製できるようになったので、引き続き計画通りに研究を進めていく。(2)酸化亜鉛二次元電子系においては、薄膜及び界面の高品質化を行い、新たな量子相の観測を行うことを目的としている。移動度は当初80万cm2/Vsであったものが、現在では100万cm2/Vsを超え、今でも徐々に増加している。また、ν=3/2という偶数分母分数量子ホール状態を初めて観測し、世界的にも非常に注目される結果となっている。量子干渉の安定度を評価する目安である量子散乱時間が最高品質のGaAs系二次元電子ガスと同程度となっていることも判明し、予想を超える進展と言える。さらに、電子線リソグラフィによるアンチドット構造や真空を絶縁体とするエアギャップトランジスタを開発し、周辺技術の確立も進んできている。超伝導との接合の作製にも成功し、新しい偶数分母分数量子ホール状態の基底状態のさらなる解明が期待される。本研究では、酸化物分極界面に蓄積される二次元電子を制御し、新たな量子伝導機能を開拓することを目的としている。(1)強誘電体・イオン液体界面に多量の電子を蓄積することにより、強誘電体をチャネル材料とした新しいトランジスタ動作を実証した。BaTiO3単結晶・薄膜に加えて、構造相転移による絶縁化が抑えられるPbTiO3薄膜についてもトランジスタの動作に成功し、強誘電絶縁体を低温まで金属化することに成功した。また、電界による新しい伝導機能の発現を目指して、EuTiO3やWO3等の関連構造の電気二重層トランジスタの動作にも成功した。基板歪みに依存した伝導状態の違いも見えており、今後分極構造の制御による伝導状態の変化を実証する。
歯科金属アレルギーの免疫化学解析

生体材料は、医療技術の進歩により、現在では広く用いられている。歯科は、生体材料を用いて治療することも多く、特に、金属材料はよく用いられている。しかしその一方で、生体金属材料も、アレルギーや炎症を引き起こす可能性が報告されている。本年度は、研究代表者らが作成した遺伝子改変マウスを用いて、アレルギー発症の分子機構の一端を明らかにすることを目的とした。野生型マウスを用いて、マウスパラジウムアレルギーを誘導すると、パラジウムに反応するT細胞が確認できる。これまでの報告では、そのT細胞はある特定のT細胞受容体、TRAV8をもつと報告されている。そこで、そのT細胞受容体遺伝子を単離し、その遺伝子を導入したマウス(TRAV8遺伝子導入マウス)を作成した。このマウスを用いてパラジウム溶液を接種して金属アレルギーを誘導するなど、金属アレルギーの病態を解明するため、種々の研究を行った。その結果、TRAV8遺伝子導入マウスは、野生型同様、パラジウム溶液を接種することで、金属アレルギーが誘導された。また、in vivoでパラジウム接種したマウスから採取したT細胞は、TRAV8遺伝子導入マウスでも、野生型マウスでも同様に活性化していた。また、パラジウムアレルギーマウスのT細胞受容体解析を我々の開発したシングルチェーンアダプターライゲーション法で再度行ったところ、TRAV8ではない別のT細胞受容体が検出された。これらの結果は、アダプターライゲーション法でのT細胞受容体解析自体に問題があった可能性が高く、シングルチェーンアダプターライゲーション法などの正しい解析法でT細胞受容体解析の再検討が必要と考えられた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。近年、医療技術の進歩により、生体材料が広く使われている。金属は、加工性やその機械的性質から生体材料の主たる構成成分として用いられている。歯科は、生体金属材料を最も用いている診療科である。しかし、生体金属材料も、アレルギーや炎症を引き起こす可能性が報告されている。本研究は、申請者らがこれまで行ってきた免疫学的手法を用いて、金属アレルギーの発症にかかわるT細胞の特徴を明らかにすることを目的としている。本年度は、金属アレルギーを発症するT細胞集団の絞り込み、および、遺伝子を非バイアスで増幅する技術開発を行った。申請者らは、マウス動物モデルを用いて、歯科金属でよく用いられているパラジウムに着目し、パラジウムに対するアレルギーを誘導した。パラジウムアレルギーを発症したマウスリンパ球を採取し、別のマウスに養子移入する方法などにより、金属アレルギーを発症するT細胞集団の絞り込みに成功した。さらに、T細胞の特徴を詳細に明らかにするために、T細胞受容体の解析を進めた。これまで申請者らは、ELISA法を基本としたT細胞受容体解析法を行ってきた。しかしながら、この方法ではT細胞受容体解析が煩雑であること、必ずしも網羅的解析といえないことから、新規T細胞受容体解析方法の開発を試みた。T細胞受容体の遺伝子解析のためには、PCR法による遺伝子増幅が欠かせない。本年度は、リンパ球から、total RNAを抽出、cDNA合成後に、PCR増幅する際に、遺伝子を非バイアスで増幅する画期的な方法の開発に成功した。歯科金属として広く用いられているパラジウムに着目して、マウス金属アレルギーモデルを用い解析した。さらに本年度は、リンパ球から、total RNAを抽出、cDNA合成後に、PCR増幅する際に、遺伝子を非バイアスで増幅する方法の開発に成功した。本年度は、研究代表者らがこれまで行ってきた免疫学的手法を用いて、アレルギー発症の分子機構の一端を明らかにすることを目的とした。研究代表者らは、マウス金属アレルギー動物モデルを用いて、歯科金属でよく用いられているパラジウムに着目し、パラジウムに対するアレルギーを誘導した。昨年度までは、T細胞の養子移入によるアレルギーの発症を検討して明らかにしたが、29年度は、抗原提示細胞の養子移入によるアレルギーの検討を試みた。その結果、パラジウムで刺激した抗原提示細胞を移入することでアレルギーを発症させることに成功した。このことは、1.T細胞の養子移入により、アレルギーの病態を、他のマウスに移すことができた。すなわち、アレルギーを引き起こす病気の原因となるT細胞が存在することを意味する。このT細胞を特定することができれば、アレルギーの診断・治療に役立つと期待される。2.抗原提示細胞の養子移入でもアレルギーの病態を、他のマウスに移すことができた。このモデルは、今後金属アレルギーを解明する上で有用なツールとなると考えられた。今後、これら養子移入マウスから、リンパ球を採取して、T細胞受容体の解析を行う予定である。歯科金属として広く用いられているパラジウムを用いて、マウス金属アレルギーモデルで解析した。これまでの実験とは逆の発想で、パラジウムで刺激した抗原提示細胞を移入することにより、アレルギーを発症できるか検討した。この方法を用いることで、金属アレルギーの発症機構の分子メカニズムのみならず、金属アレルギーの抗原提示の分子機構が明らかになるものと考えられる。

生体材料は、医療技術の進歩により、現在では広く用いられている。歯科は、生体材料を用いて治療することも多く、特に、金属材料はよく用いられている。しかしその一方で、生体金属材料も、アレルギーや炎症を引き起こす可能性が報告されている。本年度は、研究代表者らが作成した遺伝子改変マウスを用いて、アレルギー発症の分子機構の一端を明らかにすることを目的とした。野生型マウスを用いて、マウスパラジウムアレルギーを誘導すると、パラジウムに反応するT細胞が確認できる。これまでの報告では、そのT細胞はある特定のT細胞受容体、TRAV8をもつと報告されている。そこで、そのT細胞受容体遺伝子を単離し、その遺伝子を導入したマウス(TRAV8遺伝子導入マウス)を作成した。このマウスを用いてパラジウム溶液を接種して金属アレルギーを誘導するなど、金属アレルギーの病態を解明するため、種々の研究を行った。その結果、TRAV8遺伝子導入マウスは、野生型同様、パラジウム溶液を接種することで、金属アレルギーが誘導された。また、in vivoでパラジウム接種したマウスから採取したT細胞は、TRAV8遺伝子導入マウスでも、野生型マウスでも同様に活性化していた。また、パラジウムアレルギーマウスのT細胞受容体解析を我々の開発したシングルチェーンアダプターライゲーション法で再度行ったところ、TRAV8ではない別のT細胞受容体が検出された。これらの結果は、アダプターライゲーション法でのT細胞受容体解析自体に問題があった可能性が高く、シングルチェーンアダプターライゲーション法などの正しい解析法でT細胞受容体解析の再検討が必要と考えられた。遺伝子を非バイアスで増幅する方法の開発に成功したので、今後は、この非バイアス遺伝子増幅法を用いて、C57BL/6マウスをモデルとして、パラジウム特異的T細胞受容体を特定する。アレルギーモデルマウスより、リンパ球を採取、total RNA抽出、cDNA合成して、非バイアス遺伝子増幅法を用いて、T細胞受容体を増幅し塩基配列を決定する。マウス金属アレルギーの養子移入実験において、T細胞移入と抗原提示細胞移入の両方の実験系が確立できたので、30年度はこのモデルを用いて、金属特異的に反応するT細胞、およびT細胞受容体の特定を進める。昨年度までに非バイアス遺伝子増幅法も開発済であるので、この方法を用いて次世代シークエンサーを使ったT細胞受容体解析を試みる。実験は、アレルギーモデルマウス、T細胞養子移入マウス、抗原提示細胞養子移入マウスそれぞれより、リンパ球を採取、total RNA抽出、cDNA合成して、非バイアス遺伝子増幅法を用いて、T細胞受容体を増幅し塩基配列を決定する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
精神疾患と関連した行動異常を呈するHDAC6遺伝子欠損マウスの解析

私たちは、ヒストン脱アセチル化酵素6(Hdac6)とよばれるタンパク質が脳のセロトニン神経細胞に多く含まれること、このタンパク質の働きが情動行動の制御に関わることを明らかにしました。さらにHdac6の働きを抑制する薬剤には、抗うつ薬と同様の効果があることを、マウスを用いた実験で確認しました。本研究成果は、うつ病の病態解明や新しい作用メカニズムに基づいた抗うつ薬の開発に繋がることが期待されるものです。HDAC6遺伝子欠損(HDAC6KO)マウスは、尾懸垂試験において抗うつ薬を投与されたかのようなフェノタイプを示す。HDAC6は細胞質性脱アセチル化酵素であり、脳の中でも特に「うつ症状」との関連が指摘されている縫線核に強く発現していることから、HDAC6およびHDAC6による非ヒストンタンパク質のアセチル化レベル調節が「うつ症状」の緩解に関与することが推察される。本研究では、うつ病に対する新しい治療戦略の創出を目標に、HDAC6KOマウスが示す抗うつ傾向の分子基盤を明らかにすることを目指している。本年度はまずHDAC6KOマウスの示す行動異常が、成体マウスの神経系におけるHDAC6脱アセチル化活性の欠損に起因するか否かを検討した。HDAC6阻害剤の野生型マウスに対する薬理効果について尾懸垂試験を用いて検討したところ、HDAC6阻害剤には抗うつ薬様の作用があることが判明した。このことはHDAC6KOマウスの示す抗うつ様行動は、成体マウスの神経系におけるHDAC6脱アセチル化活性の消失が原因であることを示している。次に、HDAC6阻害剤の作用機序について考察するために、HDAC6KOマウスに対する既製の抗うつ薬の薬理効果を検討した。興味深いことに、セロトニンとノルアドレナリントランスポーターを標的とした抗うつ薬はすべてHDAC6KOマウスに対しても野生型と同程度の抗うつ効果を示した。このことは、HDAC6遺伝子欠損およびHDAC6脱アセチル化活性抑制による抗うつ効果の作用機序が既製の抗うつ薬のそれと異なることを示唆している。以上の結果から、HDAC6およびHDAC6による基質分子のアセチル化レベル調節は、うつ病に対する治療戦略において、全く新しい標的となりうることが判明した。HDAC6は細胞質性脱アセチル化酵素であり、脳の中でも特に「うつ症状」との関連が指摘されている縫線核に強く発現していることから、HDAC6による非ヒストンタンパク質のアセチル化調節が「うつ症状」の緩解に関与することが推察される。本研究では、うつ病に対する新しい治療戦略の創出を目標に、HDAC6KOマウスが示す抗うつ傾向の分子基盤を明らかにすることを目指した。昨年度、HDAC6KOマウスの抗うつ様行動は、脳の発生・形態的な異常によるものではなく、成体脳におけるHDAC6脱アセチル化活性の欠損に起因すること、HDAC6阻害剤に抗うつ薬様の効果があることを明らかにした。本年度は、(1)マウス脳における主なHDAC6発現細胞はTPH2陽性のセロトニン作動性神経細胞であること、(2)HDAC6KOマウスのホームケージ活動量は野生型と同程度であること、(3)HDAC6KOマウス脳内のセロトニン合成酵素及びセロトニン含量は野生型と同程度であること、(4)既製の抗うつ薬の投与は、マウス脳内で顕著なタンパク質のアセチル化変化をもたらさないことを明らかにした。これらの結果から、HDAC6遺伝子欠損およびHDAC6脱アセチル化活性抑制によってもたらされる抗うつ効果は、既製の抗うつ薬の作用機序と異なると推察された。従って、セロトニン神経細胞におけるHDAC6の活性抑制(またはHDAC6基質分子のアセチル化誘導)は、うつ病に対する新しい治療戦略として期待できる。
予疲労を与えられた上で高速引張りを受けたAl合金の破面解析

従来の構造設計において,疲労と衝撃は全く異種の負荷モードとして認識されてきた.したがって,特定の材料に対する許容応力はそれぞれ全く別個に求められてきている.しかしながら,実際の使用環境においてはこれらの負荷モードが複雑に組み合わされていることの方が多い.残念なことに,これまで疲労の研究者と衝撃の研究者が交わることがなかった.本課題はこのような状況に一石を投じるものである.研究代表者が所属していた研究グループはA2219-T87,A6061-T6合金に予疲労後に高速引張りを与えるとA2219-T87合金のみ準静的強度よりも劣化するという現象を見出しており,仮説として「動的負荷のもとでは,強化相である第二相の周囲で母相との音響インピーダンスの差異による応力波の反射,重ね合わせが起こり,応力集中が発生した.したがって,第二相の周辺が選択的に損傷を受け,予疲労による内部損傷の導入ともあいまって,カタストロフィックな破壊への引き金となり,破壊現象全体として強度の劣化として発現した.」という予測をつけた.これにしたがって,本課題では同様な破断面を形成させてEPMAによる強化相を形成する元素の分布状況を測定した.今回の条件では残念ながら仮説を裏付けるような差異は認められなかった.しかし,どちらの合金もそれなりの強度劣化を起こしており,それなりの原因があるはずだと考えて破断面付近の側面をSEMで観察すると,破断させた試験片にはき裂がそれなりに開口しており,予疲労を与えた試験片にはそのき裂からさらに細いき裂のような線が観測された.局所的なすべりなのかモードIIのき裂なのかは判別できなかったが,試験片表面がその線に沿ってせん断を受けていた.これはバージン材の試験片にはほとんど見られないものであり,これが予疲労後の動的負荷による強度劣化の一因と考えられる.一般に,Al合金はその機械的性質のひずみ速度依存性が少ない材料として認識されている.また,Al合金の強化機構は固溶強化と析出強化に大別することができる.予疲労を与えた固溶強化型のA6061-T6合金と析出強化型のA2219-T87について高速引張り試験を実施すると,A2219-T87合金のみ動的引張り強度が準静的引張り強度よりも劣化させられてしまうことを研究代表者は実験結果として把握していた.これは全くの新事実であり,経年部材が動的負荷を受けることが予測されるならば,設計における材料選定の段階で十分考慮されるべき知見となる可能性が高い.仮説として「動的負荷のもとでは,強化相である第二相の周囲で母相との音響インピーダンスの差異による応力波の反射,重ね合わせが起こり,応力集中が発生した.したがって,第二相の周辺が選択的に損傷を受け,予疲労による内部損傷の導入ともあいまって,カタストロフィックな破壊への引き金となり,破壊現象全体として強度の劣化として発現した.」という考え方を提案した.本年度は,手始めとして予疲労と衝撃引張り負荷の組み合わせで強度の劣化が発現されない固溶強化型のA6061-T6を取り扱った.圧延方向(L方向)とそれに直交する方向(T方向)について実験を実施した.実験結果はL方向,T方向それぞれの機械的性質に著しいひずみ速度依存性が無いことを示した.EPMAによる破面解析についても,特筆すべきことは観察されなかった.研究計画調書作成段階では考慮していなかったが,予疲労の時効効果を想定した高速引張り試験まで数カ月間間隔を開けた実験も当初(交付申請書作成段階)予定していたが,圧延方向の影響の方が本研究課題の趣旨に沿うものと判断して前述のような実験とした.従来の構造設計において,疲労と衝撃は全く異種の負荷モードとして認識されてきた.したがって,特定の材料に対する許容応力はそれぞれ全く別個に求められてきている.しかしながら,実際の使用環境においてはこれらの負荷モードが複雑に組み合わされていることの方が多い.残念なことに,これまで疲労の研究者と衝撃の研究者が交わることがなかった.本課題はこのような状況に一石を投じるものである.研究代表者が所属していた研究グループはA2219-T87,A6061-T6合金に予疲労後に高速引張りを与えるとA2219-T87合金のみ準静的強度よりも劣化するという現象を見出しており,仮説として「動的負荷のもとでは,強化相である第二相の周囲で母相との音響インピーダンスの差異による応力波の反射,重ね合わせが起こり,応力集中が発生した.したがって,第二相の周辺が選択的に損傷を受け,予疲労による内部損傷の導入ともあいまって,カタストロフィックな破壊への引き金となり,破壊現象全体として強度の劣化として発現した.」という予測をつけた.これにしたがって,本課題では同様な破断面を形成させてEPMAによる強化相を形成する元素の分布状況を測定した.今回の条件では残念ながら仮説を裏付けるような差異は認められなかった.しかし,どちらの合金もそれなりの強度劣化を起こしており,それなりの原因があるはずだと考えて破断面付近の側面をSEMで観察すると,破断させた試験片にはき裂がそれなりに開口しており,予疲労を与えた試験片にはそのき裂からさらに細いき裂のような線が観測された.局所的なすべりなのかモードIIのき裂なのかは判別できなかったが,試験片表面がその線に沿ってせん断を受けていた.
会計技術の国際間移転の比較制度分析とモデル構築

会計技術の移転の構図とプロセスに注目し、共通の歴史的・文化的諸条件が観察される諸国の比較制度分析を行うという目的を達成するために、フランス国内で観察された変化と、フランス・スペイン間の制度移転の研究を行った。研究内容の要約と結論は以下の通りである。1.フランス「国家会計審議会」の組織改革に関する歴史的考察(1)長らくフランス語圏における会計技術移転主体であった国家会計審議会が組織改革を行った。この改革は、昨今の国際的調和化の影響を受けたものと指摘する研究が多いが、戦後以降の改革を追跡してゆくと、今般の改革は必ずしも「外圧」のみを理由としたものとは言えない。(2)しかし、部分的にしろアングロサクソン流の組織構造を採り入れたことは移転主体そのものが変化する事例を示している。2.スペインにおけるフランス型会計制度受容についての研究(1)スペイン会計制度および実務の発展において,最も重要な変化は、プラン・コンタブル・ジェネラルの導入であったと評価されている。会計規則の欠如と情報の無秩序状態から脱皮するため、1964年の貸借対照表再表示に関する法律を実行するため、経済財政省はフランス型制度の導入を決定した。(2)その結果、現在に至っても税制に傾倒した会計制度が定着してしまい、税制支配からの脱皮と欧州会社法指令にもとづく会計の調和化が緊急課題である。3.研究が示唆すること(モデル構築との関連において)1の研究は移転に際して最も力をもつ主体そのものが財務環境の変化によって変化を余儀なくされた例である。2は会計技術を受入れた主体が移転主体との対等な立場にあり、積極的に受容した例である。1の事例は、特に水平的な移転関係が垂直的な移転関係に変化する可能性を示唆している。2は1960年から1970年代に限定されるものの、水平的移転関係を支持する結果である。本研究では、会計技術の国際間移転としてフランスが影響を与えた諸国を観察対象としている。今年度はフランス経済圏の代表として、フランスとチュニジアを事例に選択した。文献研究および面接調査にもとづき、次のような暫定的結論をえた。(1)チュニジアでは1960年代中葉に経済成長指標として、経済会計の概念にもとづく付加価値尺度、その企業会計レベルにおける付加価値の導入が必要と判断されていた。経済会計の影響を強く残した会計基準と1957年フランス・プランの利用が長く続いていたが,近年国際的に調和した会計基準が大蔵省から公表された。先進各国および英連邦振興諸国の調和化動向に触発されての判断である。(2)フランスでは1996年に国家会計審議会の組織改革を実施し、会計規制委員会および緊急問題委員会を設置した。資本市場を取り巻く環境変化、とりわけ1998年法律に定める国際基準の適用に柔軟に対処するためである。(3)これはフランスからチュニジアに対する影響の中断があり、その結果会計スキルは残しつつ、アングロサクソン型会計基準との組み合わせが生じてた(中間移転に移行中)こと、税務基準と企業会計基準が一体化したフランス型会計制度が資本市場のグローバル化により会計制度・会計技術の生産場所(国家会計審議会)が思考の転換を余儀なくされた事例となる。会計技術移転の視点からは、会計技術・制度を受容した経済社会の変化が受入主体と移転主体の両方で起こったことが示される。
高エネルギー原子核反応とクォーク・グルーオンプラズマ生成

本研究の目的は、これからの強力に推進されようとしている高エネルギー原子核衝突実験に備え、その主要な現象であるハドロン多重発生の研究を進めるとともに、量子色力学に従う基本粒子であるクォークやグルーオンのプラズマ状態の力学についての理論的基礎を固めることである。そのために、我々は流体模型に基ずくクォーク・グルーオンプラズマ(QGP)の動力学的研究と、高エネルギー原子核衝突における標準モデルとしての多重鎖模型の事象生成プログラム開発の研究の2つの方向から研究を進めた。第一の方向については、QGPが生成されたと仮定し、その後の時間的発展を3次元的な相対論的流体模型で分析した。数値計算の結果、流体の横方向の運動が生成ハドロンの横方向運動量を強く支配し、その分析からQGPの初期状態の情報が得られることが判明した。また、QGP流体のハドロン化に関しては、内部構造をもったハドロンの多体系の自由エネルギーの取り扱いについては現在研究中である。第二の方向に関しては、その基礎研究として、電子陽電子対消滅におけるクォークカスケード生成プログラムによる検討、及び重クォーク破砕の詳細な解析をおこなった。さらに、ハドロンや原子核の高エネルギー衝突の分析用にハドロン鎖模型を構築し、モンテカルロ法による事象生成プログラムの開発を進めた。これは、QGP生成などの新現象とバックグランドを区別するためにも不可欠なものである。この模型の結果は、ハドロン同士の衝突の支配的な特徴を良く再現すると共に、原子核の関与する高エネルギー衝突にも有用であることを確認した。今後、それぞれの方向について研究を一層掘り下げると共に、二つの方向を統一し、高エネルギー原子核衝突の物理学、中でもQGP研究を総合的に進めて行くことが残された課題である。
政治的ガバナンス構造の比較経済分析

本研究は政治的ガバナンス構造をプレイヤー間のゲームとしてモデル化し、それらのガバナンス構造の比較をおこない、結果として生じる経済的効率性の比較を様々な政治・経済の局面で検討した。まず、細江「レントシーキングと地域統合と分離」では地域統合と分離に関する政治家のレントシーキング活動がどのように効率的な統合基準にバイアスをもたらすかを示した。また細江「政治家と官僚の政治的ガバンナンス構造の比較分析」では政治家と官僚の選出方法、インセンティブの違いなどの特徴を明らかにして、官僚の意思決定と政治家の意思決定の集合的な成果としての政治成果に対するそれらの政治アクターがもたらす意思伝達システムの違いの影響を明らかにした。また、金崎「自治体合併における選挙と特定利益団体」では地域間の統合の可能性に対する特定利益団体のロビング活動の与える影響について論じ、過剰な統合と過小な統合の生じる条件を析出した。また、三浦「ソフトな予算とスピルオーバー効果」では政府予算の特徴としてソフト予算問題を検討し、それがもたらす公共財の過大供給と、逆に地域間のスピルオーバー効果の逆効果の関係に、官僚と政治家の行動の差異がどのような影響をもたらすかを考察し、公共財供給へのバイアスを明らかにした。また、三浦「公共入札における総合評価落札方式」では公共財の調達メカニズムの比較研究をおこない、とくに総合評価方式の最適デザインをプレイヤー間のインセンティブ、情報の非対称性などを通じて求めた。まず、日本の戦後政治の区分とその特徴について文献整理をおこなった。とくに、政治学者の研究、そして、海外の日本政治・経済研究者の成果の確認をおこない、また、最近の内閣主導政治については政治改革に関する多くの研究を集めた。金崎は政治科学的アプローチを中心として官僚-政治家モデルを検討し、利益団体の政策決定への影響に関する研究を進めた。その中で、地域間の統合と分離に関わる政治家と住民の投票行動について研究を進め、統合と分離における選挙制度のデザインが公共財生産へのあり方にどのように影響するかに関する論文を作成した。細江は日本政治の制度的、法的ありかたについてその変遷を明確し、これまで様式化されたファクトが適切であるかどうかについて検討した。その過程で、政治的ガバナンスの比較分析に関する論文を作成し、国際学会で報告をおこなった。また、金崎との共同研究で、地域統合と分離の政治モデルにレントシーキングを導入したモデルを構築し、新たな成果が得られ、これを公共選択の国際学会で報告した。3月に春期「公共政策のガバナンス」ワークショップを開催し、「ゲーム理論による政官関係の分析:政治学・行政学における動向と展望」を曽我謙悟氏(大阪大学)に、「政府間財政とソフトな予算制約」を井堀利宏氏(東京大学)に報告してもらった。これらの研究交流により公共財供給における政治的配分の様々な観点の理解を深めることができた。本年度は比較政治ガバナンス論の統合作業をおこない、政治ガバナンス構造としての官僚主導システムの特徴、公共プロジェクトの統治メカニズム、政治家主導システムの効率性、それらの比較経済分析などの研究を行った。三浦は公共プロジェクトの統治構造について「公共入札における総合評価落札方式」また、徴税システムの権限配分に関して「非対称情報下の最適所得税と脱税防止メカニズム」の論文を完成させた。また、金崎は地方分権の枠組みにおいて政治家のレントシーキング活動の公共財供給への影響を分析した論文「自治体合併における選挙と特定利益団体」を完成させた。また、堀は選挙制度と官僚の役割についての分析研究を進めている。細江は以上の研究を踏まえ、"The Governance Structure of Politicians and Bureaucrats with Rent-Seeking"を完成させ、欧州公共選択学会で報告し、その一部は「政治家と官僚のガバナンス構造の比較分析」として発表した。また、金崎論文を受けて、地方分権に対する選挙制度のもたらす影響を論文「レントシーキングと地域間統合と分離」で発表した。また、3月はじめに九州大学において名古屋市立大学の村瀬英彰教授、一橋大学の林正義教授らの参加を得て堀のコーディネイトによる「公共経済・財政学コンファレンス」を開催しそこで、これまでの研究成果として細江、金崎は「公共支出における官僚と政治家の役割」を報告した。
動物ステロイドホルモンが制御する植物の性分化ロジックの解明

動物の黄体ホルモンであるプロゲステロンが,シロイヌナズナ,イネ,トマト,エンドウなどの高等植物に存在し,植物の細胞分裂,胚成長,花粉管伸長などに関与していること,またにヒト型プロゲステロン受容体が存在することが報告されている(Iino etal, Phytochemistry, 2009)。このことはプロゲステロンが動植物界を超えて生理作用を制御する化合物であることを示唆している。また近年,我々は,プロゲステロンがゼニゴケやシダ類などにも存在することを明らかにした(unpublished data)。トウモロコシ野生株の茎頂端には雄花が形成されるが,突然変異株tasselseed2 (ts2)の茎頂端には雌花が形成される。ts2変異株における性分化異常の分子メカニズムは長年謎のままであった。TS2酵素は,短鎖型脱水素酵素/還元酵素ファミリーの一つであり,その中でもヒドロキシステロイド脱水素酵素ファミリー(HSD)に分類される。シロイヌナズナにおいてHSDは少なくとも6分子種(At3g29250, At3g29260, At2g47120, At2g47130, At2g47140, A3g51680)が存在しており,その酵素機能は未解明のままであった。そこで,我々は大腸菌を用いて6分子種の異種発現酵素を調製し,様々な水酸化ステロイド化合物を基質としてその酵素活性を調べた結果,すべての異種発現酵素が基質とした水酸化ステロイドを代謝した。また各HSD遺伝子の突然変異株におけるプロゲステロン内生量を分析した結果,野生株におけるプロゲステロン内生量と変化しなかった。このことから,これらHSD酵素の全てまたは幾つかは,植物体内において生化学的役割を相補していることが示唆された。29年度が最終年度であるため、記入しない。1)基部陸上植物苔類ゼニゴケにおける植物ステロイドの定性定量解析これまで高等植物においてPROGをはじめとする植物ステロイドが内生することが明らかにされてきた。動物界と植物界を超えて機能すると推定されるPROGの生理機能や生合成経路を解明するためには、植物ステロイドの分布を高等植物だけでなく、下等植物を含めた植物群で調査する必要がる。そこで基部陸上植物苔類ゼニゴケをはじめとするコケ植物やシダ植物における植物ステロイドの定性・定量解析を行った(Yokota et al., 2017)。その結果、ゼニゴケやヒメツリガネゴケにおいて、植物ステロイドであるブラシノステロイドの活性体であるカスタステロンが内生することを明らかにした。このことから植物が陸上化する際において,植物は植物ステロイドを生成していたことが示唆された。2)トウモロコシ由来プロゲステロン生成酵素の酵素機能解析トウモロコシにおけるプロゲステロン生成酵素の候補遺伝子であるSDR酵素を大腸菌異種発現系により調製し,プレグネノロン,補酵素NAD+を用いて酵素活性試験を行った。酵素代謝産物とプロゲステロン標準品をガスクロマトグラフー質量分析装置で分析した結果、マススペクトルおよび保持時間が一致した。以上より,トウモロコシの性分化異常の原因遺伝子の一つであるSDR酵素がプレグネノロンを基質としてプロゲステロンを生合成することを明らかにした。現在, SDR酵素の相対活性や酵素速度論解析を実施し、その生化学的性質の解析を行っている。植物ステロイドが基部陸上植物苔類ゼニゴケに存在すること,トウモロコシ由来のプロゲステロン生成酵素の同定に成功したことから,おおむね順調に進展している。プロゲステロン生成酵素の相対活性や酵素速度論解析を実施し、その生化学的性質の解析を行う。

基部陸上植物苔類ゼニゴケにおける動物ステロイドの定性定量解析を行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。
能力開発型学習評価システムの構築に関する実証的研究（小学校理科）

1研究目的科学的思考力を育成するための学習システム(能力開発型学習評価システム)を構築する。さらに、本学習評価システムで学習活動中における児童の探究的活動を分析するための行動分析ソフトを開発する。2研究方法1小学校理科第6学年「ものの燃え方(燃焼の仕組み)」第4学年「すがたを変える水(水の三態変化)」の単元で、能力開発型学習システムによる学習活動を行った。2上記2の学習活動中において、本学習評価システムが児童に与える効果を、行動分析ソフトを開発して検証した。3上記2-2の単元で能力開発効果がどの程度でたのか質問紙、及び、評価問題で検証した。3研究成果1本学習評価システムによって単元設計された学習活動を展開することで、理科の授業が得意でない教師、指導全般に未熟な若手教師であっても児童の科学的思考力育成の効果・改善がみられた。(質問紙による検証、ペーパーテストによる検証)2本学習評価システムの考えに基づいて合計4単で単元設計を行った。第3学年「じしゃくのふしぎを調べよう(磁石の性質)」第4学年「空気と水の性質(空気と水の圧縮)」「すがたを変える水(水の三態変化)」「ものの燃え方(燃焼の仕組み)」3既存の行動分析ソフトを改良し、児童の探究活動の質的変化が記録できるようにした。また、活動記録をもとに探究的活動の時系列プロフィール作成し視覚化できるようにした。そのプロフィールを詳細に分析し探究活動時における特徴的な行動パターンを抽出することができた。4一人ずつ主体的に実験・観察に取り組むことだけでなく、実験結果や考察の場面で話し合いや情報交換をするような場や時間を意図的に行わせることが設定するとことが探究的活動の質を改善する傾向にあることがわかった。5本学習評価システムによる学習活動は、経験知によらず一定の能力開発効果、主体的な学習を促すことになる。このことから、次期学習指導要領の中核となるアクティブラーンニングの先行事例に位置づけられる。