hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
一般的ネットワーク構造を持つ異機種分散型システムにおける最適負荷分散の研究

分散コンピュータシステムの中で、負荷を分散して、システムの資源(CPU、メモリ、ネットワーク、I/O装置など)の効率的な利用をはかることは、分散コンピュータシステムの一つの重要な問題です。システムの性能(ジョブの平均応答時間、システムのスループットなど)を向上させ、分散システムの資源を最大限に利用するのが最適負荷分散です。本研究では、まず、一般的ネットワーク構造を持つ異機種分散システムにおける最適負荷分散問題を、ジョブの平均応答時間を最小化する非線形最適問題をして定式化しました。また、その問題の解の満足すべき必要十分条件を導きました。さらに、その解の構造に基づき、一般的なネットワーク構造を持つ分散システムにおける最適負荷分散問題が、各ノードをセントラルノードとし、その隣のノードを、衛星ノードとする簡単なスター型分散システムにおける最適負荷分散問題に分解できることを解明しました。そして、一つの分解アルゴリズムを新しく提案しました。提案したアルゴリズムは二つのよい特徴を持っています。一つの特徴は分散で負荷分散を行うことです。つまり、全体の複雑なネットワークをノードごとに簡単なスター型ネットワークに分解して負荷分散を行うので、分解されたスター型ネットワークのセントラルノードとその隣のノードの情報の交換しか必要ありません。もう一つの特徴は、構造的に簡単であることです。提案したアルゴリズムの有効性を解明するため、われわれは、他のアルゴリズムとメモリ需要量と計算時間需要量に対して比較し、計算実験によって提案したアルゴリズムが優れた性能を持つことを解明しました。さらに、その分散システムの負荷分散の原理を一般の原理の一つと見なす。それを利用して、並列オンライントランザクション処理システムのスケジューリング及び並行制御方式及び移動通信網での負荷分散法を用いた最適なセルの割り当てなどの問題についても研究を行いました。分散コンピュータシステムの中で、負荷を分散して、システムの資源(CPU、メモリ、ネットワーク、I/O装置など)の効率的な利用をはかることは、分散コンピュータシステムの一つ重要な問題です。本研究では、まず、一般的ネットワーク構造を持つ異機種分散システムにおける最適負荷分散問題を、ジョブの平均応答時間を最小化する非線形最適問題として定式化しました。さらに、その解の構造に基づき、一般的なネットワーク構造を持つ分散システムにおける最適負荷分散問題が、各ノードをセントラルノードとし、その隣のノードを、衛生ノードとする簡単なスター型分散システムにおける最適負荷分散問題に分解できることを解明しました。一般的に言えば、提案したアルゴリズムが二つのよい特徴を持っています。一つの特徴は分散で負荷分散を行なうことです。つまり、全体の複雑なネットワークをノードごとに簡単なスター型ネットワークに分解して負荷分数を行なうので、分解されたスター型ネットワークのセントラルノードとその隣のノードの情報の交換しか必要ありません。提案したアルゴリズムの有効性を解明するため、われわれは、他のアルゴリズムとメモリ需要量と計算時間需要量に対して比較し、計算実験によって提案したアルゴリズムが優れた性能を持つことを解明した。また、分散システムにおける動物負荷分散方式を検討し、ある種の実験を行ないました。

また、その問題の解の満足すべき必要十分条件を導きました。さらに、その解の構造に基づき、一般的なネットワーク構造を持つ分散システムにおける最適負荷分散問題が、各ノードをセントラルノードとし、その隣のノードを、衛星ノードとする簡単なスター型分散システムにおける最適負荷分散問題に分解できることを解明しました。そして、一つの分解アルゴリズムを新しく提案しました。提案したアルゴリズムは二つのよい特徴を持っています。一つの特徴は分散で負荷分散を行なうことです。つまり、全体の複雑なネットワークをノードごとに簡単なスター型ネットワークに分解して負荷分散を行なうので、分解されたスター型ネットワークのセントラルノードとその隣のノードの情報の交換しか必要ありません。もう一つの特徴は、構造的に簡単であることです。提案したアルゴリズムの有効性を解明するため、われわれは、他のアルゴリズムとメモリ需要量と計算時間需要量に対して比較し、計算実験によって提案したアルゴリズムが優れた性能を持つことを解明しました。また、分散システムにおける動的負荷分散方式を検討し、ある種の実験を行ないました。さらに、その研究の応用として、最近話題となっている移動通信網での負荷分散法を用いた最適なセルの割り当て問題についても研究を行ないました。
蝶の脳における季節型ホルモン活性の発生に伴う変動

キタテハ・アゲハチョウ・ベニシジミの3種の蝶では、その成虫に季節型がある。その夏型成虫の発現に、蛹期に脳から分泌される夏型ホルモンが関与していることが知られている。今回、これらの蝶の前蛹または蛹から脳を集め、2%Naclの抽出液をつくり、キタテハの短日蛹(秋型成虫を生ずる蛹)に注射したところ、短日蛹から夏型成虫をつくる夏型ホルモン活性が、これらの抽出液に存在していることがわかった。更に、カイコ蛾の脳を集め、その抽出液をつくり、夏型ホルモン活性を調べたところ、このカイコの脳の2%Nacl抽出液にも、夏型ホルモン活性が存在していることがわかった。上記の3種の蝶とカイコの脳に存在する夏型ホルモン活性物質は、acetoneや、80%ethanolでは抽出されず、硫安によって沈澱(50-60%飽和で、2%Nacl抽出液中の夏型ホルモン活性の50%が沈澱する。)させられることがわかった。また、キタテハの夏型ホルモンについて、その性質を調べたところ、熱にはかなり安定(95°C,5分)であるが、trypsin処理でその活性が失われることがわかった。ついで、キタテハとカイコの2%Nacl脳抽出液をSephcclexG-50および高速液休クロマトグラフィーにかけて調べたところ、いずれの夏型ホルモン活性物質も分子量が3,500から6,000の間であり、逆層クロマトグラフィーの溶出時間もほぼ同じであった。得られた夏型ホルモンの分子量、逆層クロマトグラフィーの溶出時間から、これらの夏型ホルモンは、先に報告されているカイコの前脳腺刺激ホルモンと分子量(4,400)逆層クロマトグラフィーの溶出時間ともほぼ同じであることがわかった。また、SephcclexG-50と逆層クロマトグラフィーの各フラクションをアゲハチョウの休眠蛹に注射し、前脳腺刺激ホルモン活性を調べたところ、夏型ホルモン活性が存在するフラクションと、前脳腺刺激ホルモンが存在するフラクションとがほぼ同じであることがわかった。
わが国の病院における専門職連携協働の質的評価に関する研究

本研究の総合的な結果から,サービス提供側と受け手側において概念の大きな乖離が生じている事実が明らかとなった。現在一般化されている"医療サービスの質"のフレームワークは,サービスの受け手である患者に伝えられて"サービスの選択肢"が生じ,そこからサービス提供者と受け手の相互関係が生じるが,実際の臨床施設では,そういった手続きが生じにくい。つまり,専門職間の連携協働をうまく促進できない形骸化した組織とは,サービス提供側と受け手側の満足感がそれぞれ乖離して先行していた。平成21年度の研究目的は,わが国の臨床現場(病院)で考えられている"連携の概念"と"具体的日常行動における思考過程"について各専門職別に明らかにすることである。そのための全国調査(大規模調査)と英国における調査(小規模調査)との比較から双方における違いと共通点について分析することを主眼に調査を実施した。全国の総合病院300施設を対象に各専門職(医師×診療科数,看護師×診療科数,放射線技師,薬剤師,臨床検査技師,理学療法士,作業療法士,言語聴覚士,医療ソーシャルワーカー,歯科医,歯科衛生士,介護福祉士,栄養士など)3,000部門に「他専門職との連携と協働」に関するアンケートを実施した。次に英国の総合病院において,日本と同様の調査を実施する(小規模調査)。対象は,University of SouthamptonのNHS総合病院で,現職者研修におけるファシリテータも常在する施設である。アンケート内容は,「他の専門性についての認識」「連携の概念」「スムーズな連携の阻害要因」「連携の自己評価」「連携のための改善点」など5つのカテゴリーから構成されるリカート式尺度の65項目で構成されている。アンケートの結果,大規模調査では,1,251件の回答が寄せられ(有効回答回収率41.7%),小規模調査では,47件の回答が寄せられた(有効回答回収率9.4%)。大規模調査では,薬剤師に対する重要性と,その連携に関する問題意識が高く,同様に臨床心理士,介護福祉士に対する関心と連携での問題意識を抱えている職種の多さを示した。それとは逆に,リハビリテーション関連職種では,概ねその重要さは意識されていたが連携課題についてはあまり問題視されていなかった。これらの点について,英国の小規模調査結果とは逆の傾向が示された。双方の分析から,わが国における専門職の連携概念と日常業務における連携協働への思考特性の一端が明らかとなった。平成22年度には平成21年度の研究結果より得られた臨床現場における"連携協働"の概念から,実際に臨床現場で考えられている"連携の実態"と"臨床サービスの質"について調査するための評価リストを構築した。次に,病院の現場に専門職学生グループを派遣するインタープロフェッショナル臨地実習(以下,IP臨地実習)の実施準備を行った。学生が実習先の病院で症例インタビューを通じて行う"臨床現場の質的評価"を"専門職の連携力"中心に組み立てるためのフォーカスグループ・インタビューで1グループの調査を実施した。また,IP臨地実習学生グループを担当するファシリテータ(現職者)を育成するため,英国から講師(Hugh Barr教授,University of westminster)を招へいして3日間の研修会を実施した。その際,参加者への集中インタビューを通じて,臨床現場における英国とわが国との文化的,制度的,習慣的および思考的な違いと問題点,課題の所在などについて分析した。以下は,その結果の概要である。(1)わが国の臨床現場(病院)で考えられている"連携の概念"は"患者が求めるサービス"のためにではなく,"治療を優先した医療の適正化と効果"を中心に考えられているため,サービスの提供者と受け手には乖離が生じている。(2)IP臨地実習参加学生へのフォーカスグループ・インタビュー,およびファシリテータ(現職者)へのインタビューを通じて,病院内における連携協働の質的検討(病院自体のグレード比較評価ではない)を行い,その因子を抽出した結果,7つのグループと32の因子が選択された。(3)英国の臨床現場におけるファシリテータ養成ならび様々な連携協働を促進するための実践的試みとの比較から,わが国の臨床現場(一般病院施設)における"連携協働"は組織的に実施され,そのために専門職というより職員個人の資質にフォーカスが当てられている可能性が大きい。よって,わが国では,専門職の違いを超えた個人の「使命感」や「自己効力感」がチームワークを構成するという特異な文化特性に根ざしている可能性が高かった。平成23年度は,平成22年度に病院の現場に専門職学生グループを派遣するインタープロフェッショナル臨地実習(以下,IP臨地実習)の実施準備として行なわれたフォーカスグループ・インタビューの結果を受けて,実際に2つの回復期リハビリテーション病院においてそれぞれ3日間のIP臨地実習が実施された。

IP臨地実習では5つの専門職によって構成された学生グループが2つの臨床実習施設(以下,施設AとB)でそれぞれ複数の患者を担当し,専門職の"連携の実態"と"臨床サービスの質"について調査するための評価リスト(臨床連携評価シートβ:以下,シートβ)を基盤としたインタビュー調査によって実施された。同時に各施設では患者調査の結果を受けてファシリテータ役の専門職5名との討論が行われた。次に施設AとBに勤務する12名の専門職にシートβによる調査が実施された。以上の調査結果に総合的な検討を加えたことで,患者サイドの考える「臨床の質」「医療サービスの質」のコア概念と,臨床で勤務する専門職側のコア概念一覧表が作成された。これらは,シートβに基づくキーとなる単語抽出結果であるが,さらにデータを質的帰納法でカテゴリー化しデータ間の比較検討を加えた。次に英国から研究者1名(Helena Low教授;Executive Director, CAIP:英国連携教育推進センター)を招へいし3日間のデータ検討研究会を実施した。研究者5名が参加して行われた研究会では,これまでの病院アンケート結果(H21年度)と臨床施設におけるシートβの結果,およびインタビュー調査のカテゴリー化されたデータ(H23年度)を総合的に整理して,わが国の文化と医療保険制度,国民の特性,とくに習慣的および思考的な特徴を客観的に把握するため,英国の同じようなデータとの相互比較を行った。以上の結果より以下,病院の質的評価に係わる複数の概念が示された。(1)わが国の臨床現場(病院)で考えられている"病院の質"とは,提供する施設側のサービス概念が一般的なものとして通っている。サービスの受け手である"患者が考える病院の質"は,個別性が強すぎるため,通常は般化されにくい。その結果,サービス提供側と受け手側において概念の大きな乖離が生じている。(2)一連のデータ分析の結果,現在,一般化されている"医療サービスの質"のフレームワークは,サービスの受け手である患者に伝えられて"サービスの選択肢"が生じ,そこからサービス提供者と受け手の相互関係が生じるが,実際の臨床施設では,そういった手続きが生じにくいシステムが構築されている。つまり,専門職間の連携協働をうまく促進できない形骸化した組織とは,サービス提供側と受け手側の満足感がそれぞれ乖離して先行している可能性が示唆された。
緊急通報の心理メカニズムの解明とコミュニケーションの改善方法の提案

119番通報は、通報者と通信指令員とのコミュニケーションと見なせる。通報者は救助を求め、通信指令員は必要な情報を聴取しようとする。このコミュニケーションは正確さと迅速さを最重要とするが、時にうまくいかず、出動までに時間を要したり、情報の不足や誤りが生じたりすることがある。そうした事態に現状では現場の経験則による対応策しかなく、緊急通報のコミュニケーションは盲点のように先行研究が見当たらない。当該年度では、前年度までに行った通信指令員に対する調査結果を分析し、任務における不安や困難さの規定因を学会や研究会で報告した(東北救急医学会、日本社会心理学会等)。その結果、通信指令業務に対する不安と通信指令員の勤務経験年数との間にはほとんど相関関係が認められず、また前者とコミュニケーションスキルとの間に正の相関が認められた。この結果から、実践的意義として通信指令員ならびに市民のコミュニケーションスキルの改善方法の提言を目指す中で、通信指令員が心理学の知見を取り入れてコミュニケーションスキルの向上を目指すことが有効であるという示唆を得ることができた。さらに、通報者となりうる一般市民(学生)を対象に統制された条件下で緊急通報のコミュニケーションに影響を与える心理的要因を明らかにするために、119番通報を模した会話実験実施の準備を整えた。その過程では、緊急事態として想定される場面を実験室で再現するために共同研究者および専門家からの知見提供を受け、実験刺激を作成した。それを踏まえ、協力関係にある消防機関の通信指令員に協力を依頼して同意を得て、実験を開始した。前年度までに行った通信指令員に対する調査結果を分析し、任務における不安や困難さの規定因を学会や研究会で報告した。さらに学生を対象に統制された条件下で緊急通報のコミュニケーションに影響を与える心理的要因を明らかにするために、119番通報を模した会話実験実施の準備を整え、実験を開始した。ただし、実験によるデータ収集を完了することができなかったことから、やや進捗が遅れていると判断される。原因のひとつとして所属研究機関の移籍が挙げられる。研究環境を整え、中断中の実験を速やかに再開する。実験によるデータ収集を完了し、分析を進め、その結果を踏まえてさらなる調査または実験に着手する。本研究は緊急通報のコミュニケーションにおける心理的メカニズムを解明し、正確で迅速なコミュニケーションを成立させるための方法を提言することを目指す。本年度は、119番通報を受信する消防の通信指令室において調査を実施し、実際に生じる緊急通報のコミュニケーション事例の収集および解析を行った。通信指令員にとって困難さを感じる通報事例を収集して、報告された通報事例に基づき、その内容に対して、通信指令業務の現任者や経験者とともに通報者と通信指令員の双方において働いていると考えられる心理メカニズムを検討した。その検討から見出されたことは以下のとおりである。通報者側は、ほぼ初めてといえる危機的状況に直面している者や、明確な危機ではなくても日常とは全く異なる状況にストレスを強く感じていることが多い。さらには、緊急事態に直面して先の読めない不安と、時間的切迫感から焦りが生じ、予想外の出来事による驚き、怪我や病気の悪化で恐怖を感じていることもある。そうしたストレスや強い感情により、認知容量の低下や視野狭窄が生じると考えられる。同時に、喚起された「不安」や「恐怖」を解消したい、という強い欲求に突き動かされて通報している場合もあり、そのような場合に通信指令員に詳細な聴取をされることは欲求不満となり、攻撃的言動に結びつくことが考えられる。さらに、状況に対するコントロール感の喪失や、責任感の回避の欲求から、聴取に対する不応答が生じることが考えられる。こうした検討に基づいて、年度内に行われたシンポジウムで話題提供を行った。さらに翌年度の実証研究のための準備を進めた。2017年度は、協力関係にある研究者および消防機関との関係をより強化すると同時に、実証研究に着手する準備段階としての事例データの収集と解析をすすめた。事例データの収集は実証的研究の計画の妥当性を高めるために必要な段階であり、また消防の実務者に協力をいただくために、その本来の業務を阻害しないように研究活動を進めた結果、進捗は当初計画よりもやや遅れた。しかしながらその成果として、次年度における実証研究の実現可能性を高めることができた。

その過程では、緊急事態として想定される場面を実験室で再現するために共同研究者および専門家からの知見提供を受け、実験刺激を作成した。それを踏まえ、協力関係にある消防機関の通信指令員に協力を依頼して同意を得て、実験を開始した。前年度までに行った通信指令員に対する調査結果を分析し、任務における不安や困難さの規定因を学会や研究会で報告した。さらに学生を対象に統制された条件下で緊急通報のコミュニケーションに影響を与える心理的要因を明らかにするために、119番通報を模した会話実験実施の準備を整え、実験を開始した。ただし、実験によるデータ収集を完了することができなかったことから、やや進捗が遅れていると判断される。原因のひとつとして所属研究機関の移籍が挙げられる。収集されたコミュニケーション困難な通報事例に基づく場面設定による、119番通報を模した会話実験を行う。実験参加者として主に大学生に募集をし、通報者役を割り当てる。実験協力者として通信指令員役に模擬通報に対する応答を依頼する。通報のためのシナリオ(場面想定)として、救急患者の発生場面における通報を設定する。実験参加者と実験協力者(救急患者役)を室内に配置し、救急患者役が体調不良に陥る演技をする。その状況下で実験参加者は、電話を使って通報し、実験協力者(通信指令員役)から聴取を受けて応答する。通報者役の行動の動画撮影と、音声録音を行う。行動指標として、動画と録音から、通報開始までに要した時間、通報開始から通報終了までに要した時間を測定する。また、救急患者役に対する「視線」「接触」の生起時間と頻度、「距離」「処置の適切さ」などを測定し、コーダー2名で算出する。音声を文字起こしして(業者に依頼)、伝達された情報の正確さと発話内容を指標化する。認知指標として、通報に関する知識量、通報中のコミュニケーション評価および感情、コントロール感(状況に適切に対応できるという主観的信念)を実験後に質問紙で測定する。実験結果から、通報に要した時間および内容の正確さと、その他の行動指標や認知指標との関連性を分析する。記録された音声から発話内容もテキストマイニングによって解析する。実験の計画と実施と並行して、研究会や学会での発表の準備を進める。以上の研究実施に当たり、所属機関の倫理委員会の審査を受ける。研究環境を整え、中断中の実験を速やかに再開する。実験によるデータ収集を完了し、分析を進め、その結果を踏まえてさらなる調査または実験に着手する。協力機関との協調のために、当初計画よりも研究の進捗がやや遅く、そのために必要や経費も少なくなった。次年度には実験研究を実施するため、物品費や旅費などに使用する計画である。予定していた実験を完了できなかったため、実施およびデータ分析のための諸費用が予定通りに発生しなかった。次年度では、実験の遂行と完了、更なる計画推進のために使用する。
2次元三角格子を持つ新規イッテルビウム化合物で発現する量子スピン液体の研究

本研究で取り上げるYbAX2(Yb:イッテルビウム, A:アルカリ金属元素, X:S, Se)はAやXからなる層で隔てられたYbの二次元三角格子を持った物質系である。さらに、各原子が占めるサイト間に混成がなく、量子スピン液体研究の舞台として、適した系だと考えている。本研究は結晶系の異なるYbAgS2の単結晶化をKClを溶媒とした化学輸送法により試みた結果、AgとKの置換によってYbKS2の多結晶試料が得られたことに端を発しており、今年度はYbKS2の単結晶試料の作成とその基礎物性測定を目標とした。試料作成に関しては様々な合成方法を試み、最終的にはKClフラックス法によって、0.6mm四方と小さいながらも物性測定可能なサイズの板状単結晶試料の育成に成功した。得られた単結晶試料は薄緑色をした半透明の絶縁体であった。絶縁体であることから、形式電荷は(Yb3+)(K+)(S2-)2と表せる電荷バランスのとれた物質と考えられる。実際、室温から2Kまでの磁化測定によって、Ybのイオン価数は結晶中で3価として存在していることが確かめられた。また、常磁性キュリー温度は-85Kと大きな値を持っていることがわかった。本測定のみでは結晶場基底状態を明らかにすることはできないが、当初予想したように、磁性イオンであるYb3+が有効的にS=1/2の量子スピンとして振る舞っていることが期待される。0.4Kまでの比熱測定からは、この温度まで磁気秩序等の相転移が存在しないことが明らかとなった。この系の特徴として興味が持たれる点は、4K以下で2種類の特性温度を持つ2つのブロードなピークが重なったような比熱異常が観測されたことである。現在のところ、この比熱異常の起源については判明しておらず今後の課題である。目標であった、YbAX2シリーズの一つであるYbKS2の単結晶試料を作成することに成功した。研究当初、YbKS2の多結晶試料は比較的早い段階で作成可能となっていたものの、単結晶試料の作成は中々実現しなかった。研究を始めた時点ではYbAX2に関する物性研究は一切なかったが、研究開始から10ヶ月ほど過ぎたところで、アルカリ金属元素としてNaを用いた、YbNaSに関するドイツのグループによる試料作成と物性報告がプレプリントサーバarXivに投稿された。彼らが用いた作成方法を下地にし、YbKS2に合わせた改良を加えることによって、サイズは小さいながらも十分基礎物性測定に耐える単結晶試料を得ることできた。今後、熱処理等の作成条件の最適化を進めれば、より大きなサイズの単結晶試料を得ることが可能であると考えている。基礎物性測定は現在のところ、磁化測定は1.8Kまで、比熱測定は0.4Kの極低温まで実施している。測定温度範囲内で磁気秩序等の相転移の存在は観測されておらず、且つYbイオンがYb3+状態を取ることが明らかとなったことから、YbKS2が狙い通りに量子スピン液体研究の候補物質としての条件を備えていることを示せたことが本年度の一番の成果と言える。まだ、準備段階ではあるがアルカリ金属元素をRbやCsとした試料作成への挑戦を開始した。溶媒として用いるRbClは高価であるため、CsClを用いたYbCsS2の作成を先行して進めている。YbKS2と比べてもYbCsS2の作成の難易度はかなり上がっており、多結晶試料であっても現時点ではまだ作成には至っていない。得られたYbKS2の実験結果とドイツのグループが報告したYbNaS2の結果を比較してみると、いくつかの類似点があることがわかった。両試料共に極低温まで磁気秩序化しないことに加えて、比熱には特徴的な2つのブロードなピークが4K以下に存在する。そして、それぞれの特性温度はYbKS2の方がYbNaS2に比べて若干低い結果となった。今のところ、この比熱異常の起源は分かっていない。そのため、アルカリ金属元素を変えたYbRbS2やYbCsS2の物性測定が重要となってくる。この異常がYbAX2のシリーズを通して観測される現象であるのか、また特性温度は格子定数等のパラメーターでスケールすることができるか、などの情報が起源を考察する手がかりとなるからである。作成に着手し始めたYbRbS2やYbCsS2はYbKS2に比べると作成が容易でない試料であることが判明しており、まずは多結晶試料の作成を目指す。結晶異方性に関する情報は多結晶試料を用いた測定では得られないが、零磁場での比熱測定に関しては十分議論に耐えるデータが得られるはずである。安定した単相の多結晶試料の作成が軌道に乗ったあと、単結晶試料の育成にも順次挑戦していく。次に、すでに単結晶試料が得られているYbKS2に関しては試料の大型化を目指す。現在得られている試料のサイズでは量子スピン液体を議論する上で重要となる熱伝導率の測定を行うことが難しい。また、中性子非弾性散乱実験を行うためには、さらに大きな単結晶試料が必要となってくる。今後も引き続き、様々な作成手法や作成条件の検討を続けていく。

さらに、各原子が占めるサイト間に混成がなく、量子スピン液体研究の舞台として、適した系だと考えている。本研究は結晶系の異なるYbAgS2の単結晶化をKClを溶媒とした化学輸送法により試みた結果、AgとKの置換によってYbKS2の多結晶試料が得られたことに端を発しており、今年度はYbKS2の単結晶試料の作成とその基礎物性測定を目標とした。試料作成に関しては様々な合成方法を試み、最終的にはKClフラックス法によって、0.6mm四方と小さいながらも物性測定可能なサイズの板状単結晶試料の育成に成功した。得られた単結晶試料は薄緑色をした半透明の絶縁体であった。絶縁体であることから、形式電荷は(Yb3+)(K+)(S2-)2と表せる電荷バランスのとれた物質と考えられる。実際、室温から2Kまでの磁化測定によって、Ybのイオン価数は結晶中で3価として存在していることが確かめられた。また、常磁性キュリー温度は-85Kと大きな値を持っていることがわかった。本測定のみでは結晶場基底状態を明らかにすることはできないが、当初予想したように、磁性イオンであるYb3+が有効的にS=1/2の量子スピンとして振る舞っていることが期待される。0.4Kまでの比熱測定からは、この温度まで磁気秩序等の相転移が存在しないことが明らかとなった。この系の特徴として興味が持たれる点は、4K以下で2種類の特性温度を持つ2つのブロードなピークが重なったような比熱異常が観測されたことである。現在のところ、この比熱異常の起源については判明しておらず今後の課題である。目標であった、YbAX2シリーズの一つであるYbKS2の単結晶試料を作成することに成功した。研究当初、YbKS2の多結晶試料は比較的早い段階で作成可能となっていたものの、単結晶試料の作成は中々実現しなかった。研究を始めた時点ではYbAX2に関する物性研究は一切なかったが、研究開始から10ヶ月ほど過ぎたところで、アルカリ金属元素としてNaを用いた、YbNaSに関するドイツのグループによる試料作成と物性報告がプレプリントサーバarXivに投稿された。彼らが用いた作成方法を下地にし、YbKS2に合わせた改良を加えることによって、サイズは小さいながらも十分基礎物性測定に耐える単結晶試料を得ることできた。今後、熱処理等の作成条件の最適化を進めれば、より大きなサイズの単結晶試料を得ることが可能であると考えている。基礎物性測定は現在のところ、磁化測定は1.8Kまで、比熱測定は0.4Kの極低温まで実施している。測定温度範囲内で磁気秩序等の相転移の存在は観測されておらず、且つYbイオンがYb3+状態を取ることが明らかとなったことから、YbKS2が狙い通りに量子スピン液体研究の候補物質としての条件を備えていることを示せたことが本年度の一番の成果と言える。まだ、準備段階ではあるがアルカリ金属元素をRbやCsとした試料作成への挑戦を開始した。溶媒として用いるRbClは高価であるため、CsClを用いたYbCsS2の作成を先行して進めている。YbKS2と比べてもYbCsS2の作成の難易度はかなり上がっており、多結晶試料であっても現時点ではまだ作成には至っていない。得られたYbKS2の実験結果とドイツのグループが報告したYbNaS2の結果を比較してみると、いくつかの類似点があることがわかった。両試料共に極低温まで磁気秩序化しないことに加えて、比熱には特徴的な2つのブロードなピークが4K以下に存在する。そして、それぞれの特性温度はYbKS2の方がYbNaS2に比べて若干低い結果となった。
Genome Editing法を応用した遺伝子破壊導入による細菌感染制御法の開発

本研究では、近年注目されているゲノム編集(Genome Editing)法と、細菌の持つバクテリオファージに対する獲得免疫機構であるCRISPRのスペーサー配列情報に基づいて、特定の菌のみの遺伝子破壊を誘導できる人工ファージを創出するための技術を開発することを目的とした. A群レンサ球菌の遺伝子と相同のスペーサー配列を持つ菌では,菌体の増殖が完全に抑制された.また, TALENやZFNでは菌体の増殖抑制効果は不十分であった.この結果から,CRISPR/Cas9システムは,外来性遺伝子の排除だけでなく,自身の染色体も破壊することで,増殖抑制効果があることが明らかとなった.本研究では、近年注目されているゲノム編集(Genome Editing)法と、細菌の持つバクテリオファージに対する獲得免疫機構であるCRISPRのスペーサー配列情報に基づいて、特定の菌のみの遺伝子破壊を誘導できる人工ファージを創出するための技術を開発することを目的とした.A群レンサ球菌の遺伝子と相同のスペーサー配列を持つ菌では,菌体の増殖が完全に抑制された.また, TALENやZFNでは菌体の増殖抑制効果は不十分であった.この結果から,CRISPR/Cas9システムは,外来性遺伝子の排除だけでなく,自身の染色体も破壊することで,増殖抑制効果があることが明らかとなった.本研究では、近年注目されているゲノム編集(Genome Editing)法と、細菌の持つバクテリオファージに対する獲得免疫機構であるCRISPRのスペーサー配列情報に基づいて、特定の菌のみの遺伝子破壊を誘導できる人工ファージを創出するための技術を開発することを目的とした.そこで、本年度は、まずこれまで使われているゲノム編集法のTALENおよびCas9のシステムをA群レンサ球菌の遺伝子破壊に用いることができるのか否かについて検討を加えた.A群レンサ球菌の染色体上の病原性遺伝子をターゲットとし、それぞれTALENでの標的部位、Cas9の標的部位をin silicoで決定し、発現プラスミドを構築した.その発現プラスミドおよび標的遺伝子を組み込んだプラスミドを大腸菌に導入し、それぞれのプラスミドのマーカーの耐性遺伝子を指標として遺伝子破壊効果を確認したところ、TALENでは充分な効果が認められなかったが、Cas9を組み込んだ系では、1つの遺伝子について設計した4つの標的部位に対して3つの部位で、組み込んだ標的遺伝子プラスミドを完全に破壊できることが明らかとなった.ついで、これらのCas9発現プラスミドをA群レンサ球菌特異的な発現誘導プラスミドに導入したところ、A群レンサ球菌においても同様に形質転換体の出現をほぼ完全に抑制することができたことから、Cas9を用いた遺伝子破壊系は、効率的に染色体破壊を誘導することが示された.本研究では、本研究では、特定の遺伝子配列に変異を導入できるGenome Editing (ゲノム編集)法と特定の菌に感染できるファージを利用して抗生物質に変わる新しい治療法を確立するための基盤を構築することを目的としている.ファージ療法は、長年その可能性が示唆されていたが、適用範囲の制限から実現されていなかった.しかし申請者らの独自のCRISPRの機能解析の結果、この課題が解決でき、病態に応じた安全で有効性の高い治療の実現が可能である.近年注目されているゲノム編集(Genome Editing)法と、細菌の持つバクテリオファージに対する獲得免疫機構であるCRISPRのスペーサー配列情報に基づいて、特定の菌のみの遺伝子破壊を誘導できる人工ファージを創出するための技術を開発することを目的とした.A群レンサ球菌の持つCas9/CRISPRシステムを大腸菌のプラスミドとして保持させて,そのスペーサー配列にA群レンサ球菌のもつ病原遺伝子に対するCRISPR配列を,また別のブラスミドにA群レンサ球菌の遺伝子を保持させ同時に大腸菌内に導入したところ,A群レンサ球菌の遺伝子と相同のスペーサー配列を持つ菌では,A群レンサ球菌の配列を持つプラスミドの破壊が誘導された.同様に,A群レンサ球菌のプラスミドに,染色体に相同性のあるスペーサーを保持するプラスミドを導入したところ,菌体の増殖が完全に抑制された.また,同様にTALENやZFNを用いた遺伝子破壊法を試みたところ,菌体の増殖抑制効果は不十分であった.このことから,CRISPR/Casシステムは,外来性遺伝子の排除だけでなく,自身の染色体破壊も行いうることが示された.細菌学平成25年度の目標としていた染色体遺伝子の破壊まで誘導することのできる認識配列を決定することができた.当初の目的としていたTALENを用いた遺伝子破壊系については、充分な効果を得ることはできなかった.これは、A群レンサ球菌の遺伝子配列のGC含量が平均38%と低く、特にチミンの連続配列が多いことからTALENの認識配列としては十分な認識配列となっていなかった可能性がある.一方、Cas9の系については、Cas9がもともとレンサ球菌属で保存されているシステムであり、PAM配列も明らかにされていることから比較的安定的な認識配列を選択できたことにより、効果的な遺伝子破壊誘導が起きたと考えられる.また、TALENの場合は、FokIなどの制限酵素認識配列が中心となり、その前後の配列が必要となるため、80-100塩基程度の認識配列が必要となるが、Cas9の場合はPAM配列を含めて30塩基程度で認識されるため、比較的設計の自由度も高く、1つの病原遺伝子についても1kb程度の遺伝子であれば複数の認識

配列をターゲットとして用いることができるために効果的な配列を選択できたと考えられる.ただし、A群レンサ球菌については、従来、細菌の遺伝子誘導発現系として用いられているlactoseオペロンによる誘導については誘導がかからないため、Nicin誘導系を使う必要があるが、Nicin誘導系には別の制御因子を組み込む必要があるため、実用的ではない.今後はこの点を改善する必要があると考えている.平成25年度までに効果的な遺伝子破壊システムが機能することが示唆されたため、平成26年度は以下のように実験を進めていく.1. Homologous recombinationを用いた遺伝子導入.レンサ球菌のゲノム上にあるプロファージ領域へCas9カセットの導入については、pSET4Sを用いたsingle cross over法によりファージの病原性カセット部位への導入を行う.また、レンサ球菌のファージの中には溶原化・環状化を繰り返し、エピソームとして振る舞うファージもあるため、このファージを狙う場合は、attPサイトを導入したCaspプラスミドを形質転換することにより、組み込ませる.2.ドナー菌株からのファージの誘導と精製.目的のプロファージ領域にCas9カセットを組み込ませたドナー菌株に、マイトマイシンあるいは紫外線刺激により、ファージを放出させる.この条件は、各ファージによって異なるが、過剰な刺激によっても放出が認められなくなるため、条件を十分に設定する.またファージ粒子の効果的な産生を誘導するため、宿主細胞との共培養系も導入する.3.リコンビナントファージによるレシピエント株での変異導入と増殖抑制効果.本研究では、導入されたファージによる形質が、TALENのみでは分からないため、抗生物質耐性遺伝子(pSET4SにコードされているスペクチノマイシンあるいはpSET-Kmにコードされているカナマイシン耐性遺伝子)をマーカーにして、レシピエント株での導入効率、増殖抑制効果について解析を行う.当初予定していたTALENによる実験系では、作成するオリゴが長鎖になる予定であったが、Cas9による実験系が予想以上に効果があったため、実験系をCas9による実験系に変更したため、合成オリゴの費用が若干下がったためわずかな余剰が発生した.平成26年度では、A群レンサ球菌のファージ領域への遺伝子破壊カセットの組み込みを行うが、プロファージ領域への組み込みには、本来2000塩基程度の末端領域にシングルクロスオーバーを用いて8000塩基以上の領域を組み込むことになる.そのため、その確認のために余剰のオリゴは必要となる.
ゲリラ豪雨による極短時間の冠水が水稲の中長期の成育に及ぼす影響

不時の豪雨いわゆるゲリラ豪雨による冠水がイネ生育へ及ぼす影響を明らかにするために1、2、4、8日の冠水処理を生育時期別に行った。生育初期に生じた影響は生育とともに回復し、収量への影響は小さかった。生育後期では、籾の分化期、花粉の形成期、稔の前期の処理で影響が大きく、2日以上の冠水で収量が減少した。収量の減少は弱勢の籾の退化に因る籾数の減少に起因した。生育後期の長期冠水(8日)は通常出現しない遅発分げつ(分枝)を促進した。見かけの茎数は増えるが穂を形成することは無かった。このような分げつの出現は重心を高め、倒伏に弱い姿勢に導いた。以上の障害は水温が高い場合ほど顕著であった。ゲリラ豪雨と呼ばれる局地的豪雨は、事前発生予測が困難であるため、水稲栽培においても冠水害を事前に予防することは難しい。本実験では冠水害を想定した冠水処理を重要な生育段階に行い,生育段階と冠水時間とによる生育への影響を明らかにしようとした.平成24年度は、分げつ期、幼穂分化期に0日、4日、8日潅水区を設定し、1)分げつ性、2)倒伏抵抗性、3)収量構成要素を明らかにした。また、冠水温度の違いがその生育に与える影響を検討した。1)分げつ生への影響が幼穂分化期処理の全ての区で生じ,登熟期からの茎数の再増加が見られた.8日区では伸長茎部の高位節からの分げつが出現した.休眠していた高節の分げつ芽の出現が冠水で促されたと考えている.2)伸長節間への影響は処理時期で異なり,幼穂分化期処理で下位節の第IV節の著しい伸長促進と,その一方で,処理後に伸長する上位節の第II節で伸長抑制が認められ,その程度は冠水日数が長いほど大きかった.また各節間の密度は,冠水日数が長いほど低下し,植物体の重心が上部へと移行した.このような変化は,植物体基部が上部を支えきれず,耐倒伏性を弱めると考えられる.3)1株あたりの収量の低下は,分げつ盛期処理では見られなかったが,幼穂分化期処理の冠水日数が長い4日区,8日区で顕著であった.1株あたりの収量の減少は,全籾数の減少と精籾歩合の低下で1穂重が劣ることに因った.特に,幼穂分化期処理8日区では,見かけ上の穂数は十分に確保されていたが登熟期に出現した空中分げつの穂の稔実が十分でなく充実粒が著しく減少したことで1株あたりの収量は0日区の50%程度となった.冠水時の水質の違いについては、35度・25度(昼温・夜温)30度・20度、25度・15度の区を設けた人工気象器内で検証したが、水温が高いほど、葉の伸長が促され、倒伏抵抗性の劣る生育を示した。目的:当該年度は冠水が生じる時期や地域の違いによって変動する要因として[冠水時期]、「冠水期間」「水温」の及ぼす影響やぞれぞれの関係に着目し、イネの成育に及ぼす影響について検討した。方法:「分げつ盛期」と「幼穂分化期」の2期に冠水期間1日、4日、8日の異なる三つの冠水処理期間を設け、またそれぞれに「通常水温区」と「高水温区(通常水温に比べて約3°C高い)」の2水温区を設定した。結果の概要:分げつの推移については、幼穂分化期の冠水で分げつの再増加という現象が認められた。成育後期の冠水による出穂期以降からの分げつの出現は前年においても観察されているが、この現象が高温によって強く促され、またその程度は冠水期間が長期になるほど大きかった。収量については、穂長、1穂籾数、稔実歩合、1穂籾重、1株穂重、収穫指数ともに幼穂分化期の冠水で強く影響を受けて冠水期間が長いほど減少したが、冠水期間それぞれで見ると高温区ではさらに影響を強く受け、著しい減少が確認できた。なお、分げつ盛期と言う早い生育段階の冠水処理の収量への影響も冠水期間の増加とともに認められたが、幼穂分化期処理と同様に高温区での影響が大きく、とくに1株穂重、稔実歩合に影響が生じた。これらの影響は、高水温によって生じた根の活力(酸素吸収量による呼吸測定を活力とした)低下、また、前述の登熟期の高位節からの分げつの出現が影響すると考えている。米粒品質については、全粒数に占める未熟粒の割合が高水温区で低くなったが、これを詳細に解析すると、全粒数と未熟粒割合には負の相関があり、高水温区における全粒数の減少が、一方では残存した粒への十分な炭水化物の供給をもたらしたものと考える。なお、冠水での形態的適応、生理的適応については、節間形態、葉・稈・根系間通気組織連絡、根の生理機能の変動について、時期、期間、水温別に追って解析検討中である。

生育後期では、籾の分化期、花粉の形成期、稔の前期の処理で影響が大きく、2日以上の冠水で収量が減少した。収量の減少は弱勢の籾の退化に因る籾数の減少に起因した。生育後期の長期冠水(8日)は通常出現しない遅発分げつ(分枝)を促進した。見かけの茎数は増えるが穂を形成することは無かった。このような分げつの出現は重心を高め、倒伏に弱い姿勢に導いた。以上の障害は水温が高い場合ほど顕著であった。生育段階別の短期間の冠水が水稲の収量に及ぼす影響を明らかにしようとした。収量形成において最も重要な時期にあたる幼穂分化期以降における短期間の水稲の冠水が,水稲の生育および収量構成要素に及ぼす影響を明らかにするために、頴花分化期(出穂前16日),花粉内容充実期(出穂前6日),登熟期前期(出穂後5日),登熟期後期(出穂後18日)の冠水処理(水深100cm),冠水処理を行わない対照区を設け、それぞれの冠水区には異なる冠水時間,つまり頴花分化期および花粉内容充実期で24時間(24h),72時間(72h)の2処理区を設け,登熟期前期区および登熟期後期区は48時間(48h)の1処理区を設けて影響をみた.頴花分化期24h区と登熟期後期48h区では,対照区と差はなかった.一方で,頴花分化期72h区,花粉内容充実期24h,72h区,登熟期前期48h区の1穂重には差がみられ,生育段階により,冠水による被害程度は異なることが明らかとなった.冠水処理による穂重減少の要因を明らかにするために,穂重減少区の穂上の1次,2次枝梗について,枝梗別に枝梗数,着生全粒重,全粒数,1枝梗あたりの着粒数,1粒重の各要素を調べたところ,1次枝梗の全要素および2次枝梗に着生する1粒重,1枝梗あたりの着粒数に有意な差はみられなかったが、2次枝梗の枝梗数は減少し、穂重の減少は2次枝梗数の減少のために2次枝梗着粒数、2次枝梗着粒重は対照区に比べて減少したことによった.冠水被害の程度が水稲の生育段階とその時間により異なることが明らかとなったことから、冠水による影響が大きい時期は素早い排水を必要として,影響が小さい時期は水田の貯水機能を「遊水池」として活かし下流地域の2次災害を防ぐこが可能であろう.また,生産管理の側面では,冠水被害を受けた時期や期間をもとに,被害程度の早期把握や収量予測を行うことが可能になった.平成24年度は冠水時の水温、濁度の違いについて実証することを目的としたが、あわせて研究期間中に興味深い傾向を示した、後期の分げつ性の変化、伸長節間の形態変化に焦点を当てて調査を行い、興味深い知見が得られた。分げつ期の冠水害の影響はその期間が比較的長期に及んでも、分げつ性、倒伏性、収量構成要素のいずれにも大きく影響しないことが明らかとなり、この知見は水田の遊水地への活用を強く促進できるものと考える。また、分げつの出現が終了してからの冠水は、分げつ性に変化を及ぼさないと考えることが普通であるが、予想に反して分げつの出現が終了した時期(本研究、幼穂分化期以降)の強い冠水は分げつ性を大きく変化させ、収量性を大きく低下させることが分かった。なお、水質の影響は顕著であり、高温による冠水が植物体の重心の変化、濁度の変化による生育の劣化をもたらすことが認められた。なお、水質の変化については、設備の規模から幼苗に限定した試験であるため、25年度に継続して分げつ期、幼穂分化期以降の影響についても明らかにしたい。以上から冠水とイネの生育との関係については体系的に整理でき、おおむね計画は順調に進行していると考える。平成23年度は、1.「冠水発生様相の違いによる生育変動の把握、2.「冠水害発生被害状況の実地調査」、3.「生産性を加味した都市近郊水田の調整池としての寄与」の解明を目標とした。1.については、冠水時間(生育時期、処理時間別)、水没割合(水深/草丈率)を変えた処理で、日本の主要品種コシヒカリを供試して、処理による生育反応性を生育量(CGR、RGR、NAR、葉数・茎数、T/R比(地上部/根比))の推移で検討し、冠水時期や様相による「ゲリラ豪雨」影響を収量形成過程、品質、品種差で特徴付けることができた。
卵巣癌のCD24を介したEMT標的分子の解明とdrug delivery治療

CD24発現細胞をターゲットとしたシスプラチン内包高分子ミセル(CDDP-CD24-LIPO)を開発し検討を行った。CDDP耐性をもつ卵巣癌細胞株であるCaov3の腹膜播種モデルで検討した。播種病巣のプラチナ残留濃度はCDDP-CD24-LIPO群がCDDP群に対して有意に高値であったが(p<0.05)、腎臓における濃度は有意に低く、腎障害の回避が示唆された。全生存期間はCDDP群47.8±7.4日に対して、CDDP-CD24-LIPO群71.2±28.3日と有意に延長を認めた(p<0.05)。CDDP-CD24-LIPOは難治性卵巣癌の播種病巣への移行性が高く、優れた治療効果を認めた。卵巣癌Caov-3細胞株をMACS法でCD24陽性細胞と陰性細胞に分離したところ、CD24陽性細胞でEMT特異的表現型(E-cadherinの減少、Snail、Vimentinの増加)を示していること、3D培養においてCD24陽性細胞は有意にコロニー形成能の増強を認めた。浸潤能では、CD24陽性細胞はCD24陰性細胞と比較して有意に高いことが判明した。また、細胞増殖速度は、CD24陽性細胞はCD24陰性細胞と比較して緩徐であり、シスプラチンに対するIC50はCD24陰性細胞に比してCD24陽性細胞で有意に高く、シスプラチン耐性化を確認した。これらの現象は、Caov-3細胞株にCD24を強制発現すると増強され、CD24 siRNA導入では抑制されることより、CD24発現に特異的であることが示唆された。また、ヌードマウスにCD24陽性細胞およびCD24陰性細胞をそれぞれ8x105個腹腔内投与し、播種病巣形成を見たところ、CD24陽性細胞投与群では、有意に播種転移病巣形成を確認できた。摘出した播種転移病巣でのEMT関連遺伝子の発現を見たところ、CD24陽性細胞投与群で、有意にEMT特異的表現型(E-cadherinの減少、Snail、Vimentinの増加)を示していることが明らかとなった。以上から、CD24はEMTの重要な分子ターゲットであることが明らかとなった。【方法】CDDP耐性をもつ卵巣癌細胞株であるCaov3にGFP(Green Fluorescent Protein)を導入したCaov3-GFPを、週齢5週のヌードマウスの腹腔内に投与し、難治性卵巣癌の腹膜播種モデルを作製した。1)CDDP-CD24-LIPOにCY5.5(Cyanine5.5)を修飾させ、尾静脈投与を行い、蛍光生体イメージングでマウスの観察を行った。2)次にPBS、CDDP、CD24-CDDP-LIPOの組織移行性を検討するため、誘導結合プラズマ発光分析法(ICP-OES)を用いて、播種病巣、肝臓および腎臓におけるプラチナ濃度を治療後6時間後、24時間後、48時間後と経時的に測定した。3)最後にPBS群とCDDP群そしてCDDP-CD24-LIPO群に分配し、尾静脈からの薬剤投与を低用量で複数回行った。治療効果として各群の腹囲増加率と生存期間を計測した。【成績】1)蛍光生体イメージングで観察したところ、GFP陽性の腹腔内腫瘍においてCY5.5の集積を認め、播種病巣への薬剤移行を認めた。また、肝臓および腎臓にCY5.5の集積を認めた。2)播種病巣のプラチナ残留濃度は24時間後(38.4±15.8 bpm vs 20.7±9.1 bpm)、48時間後(34.8±11.8 bpm vs 14.7±3.2 bpm)ともにCDDP-CD24-LIPO群がCDDP群に対して有意に高値であった(p<0.05)。CDDP-CD24-LIPO群は腎臓における濃度がCDDP群に比べ有意に低く、腎障害の回避が示唆される一方で、リポソームが分解される肝臓で有意に高かった。しかし、血中ALT値と肝臓の脂肪変性、巣状壊死において両群に差を認めなかった。3)CDDP-CD24-LIPO群の治療期間における腹囲増加は他の2群と比べ有意に軽減していた。さらに全生存期間はPBS群46.8±9.9日、CDDP群47.8±7.4日に対して、CDDP-CD24-LIPO群71.2±28.3日と有意に延長を認めた(p<0.05)。婦人科腫瘍学CD24が卵巣癌におけるEMTに関わる重要な分子であることを基礎的に解明できた。

CD24を表現マーカーとし、シスプラチンを内包した高分子ミセルを作成し、これをを用いたdrug deliverysystemの効果について、マウス腹腔内播種病巣に対する効果を調べる。また、腫瘍内の高分子ミセルの導入率について、組織内のシスプラチン濃度を計測することで調べる。
新規の老化モデルマウスにおける老人性疾患の病態解明

高転移性乳癌細胞株より単離された癌転移関連遺伝子(Mta1)の生体内での機能解析を目的として、Mta1欠損マウスの作成を行った。本マウスは、早老化に類似した表現型(低回転型骨粗鬆症、脊柱彎曲、脱毛、白内障、生殖能力低下など)を示し、短命であった。また、MTA1欠損MEFは、培養中に細胞老化を起こす傾向があった。そのためMta1は、生体および細胞をストレス抵抗性にすると考えられる。Mta1は高転移性乳癌細胞において高発現する遺伝子として同定され、ヒトの乳癌細胞内で強制的に発現させると浸潤性や足場非依存性増殖の上昇が観察されるため癌転移関連遺伝子と考えられる。また生化学的な解析によりNuRD蛋白質複合体のサブユニットであり、クロマチン構造変換を介した遺伝子転写の調節に関与することが報告されている。本研究ではMta1の生物個体における機能を明らかにすることを目的としている。そのため定法に従ってMta1ノックアウトマウスを作成しその表現型を解析した。本マウスは出生するが、メンデル比から予想されるよりも出生数は少ないので発生の段階に何らかの問題がある可能性がある。出生後、本マウスは野生型マウスと比較して矮小であり、精巣・卵巣の臓器重量が有意に低下しているが、全くの不妊ではなく生殖機能を低レベルで有していた。本マウスは早期に老化の特徴的な症状(骨の異常、血液細胞の異常、血管の異常、皮膚の萎縮、脱毛)を示すようになり、野生型マウスと比較して短寿命であった。骨の異常についてCTおよび骨形態計測により詳細に検討した結果、皮質骨および海綿骨の両方において骨塩量の減少を認め、骨吸収面および形成面の減少が認められた。この成績は、本マウスで見られる骨病変が低回転型(老人性)骨粗鬆症であることを示しており、従ってMta1ノックアウトマウスは、新規の"老人性骨粗鬆症モデルマウス"であると考えられる。現在そのほかの老化に類似した表現型についても解析を進めている。がん転移関連遺伝子(MTA1)は、ラット乳ガンより樹立された高転移細胞株で高発現している遺伝子として単離され、ヒトの癌でも悪性度と対応して高発現していることが示れた。MTA1を強制発現させた細胞では悪性度の指標である運動能、浸潤性、足場非依存性の増殖が高まることより、がんの悪性化に積極的に関与していることが示唆されている。また、生化学的な解析よりnucleosome-remodeling histone-deacetylase(NuRD)複合体に存在するhistone deacetylase 1/2(HDAC1/2)と相互作用し、クロマチンの構造変による遺子発現調節にコリプレッサーとして関与し、HDAC活性発現に必須であることが知られている。本研究では、哺乳類の個体でのMta1の機能解析を目的として、Mta1遺伝子のノックアウトマウスの作成を行った。Mta1(+/-)同士の交配から得られたMta1(-/-)マウスはメンデル比で予想されるよりも少なく、大部分は胎生期に致死すると考えられる。成体のMTA1(-/-)マウスは、矮小化および睾丸、卵巣、副腎等の臓器重量の減少が観察された。また、MTA1(-/-)MEFでは、継代培養ストレスに対する感受性の閾値が低下しており、細胞老化の傾向が観察された。さらに129sv/B6遺伝的背景のMta1(-/-)マウスでは、1年齢を過ぎたころより老人性(低回転型)骨粗鬆症、脊柱の彎曲、皮膚の萎縮その他老化に類似した表現型を示し始め、野生型マウスに比べて短寿命(野生型の約2.5年に対して約1.7年)であることが判明した。コリプレッサーであるMTA1をノックアウトすることにより遺伝子発現調節に変化が生じ早期老化等の影響が出たことが考えられる.よってMTA1は細胞および個体のレベルでストレスに対する防衛機構に対して抑制的に関与することが予想される。