hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
骨髄由来細胞の誘導による尿路組織再生方法の確立に関する研究

目的:下部尿路閉塞ラットを用いて膀胱のstromal cell-derived factor 1α(SDF1α)の発現と経静脈的に投与された骨髄由来間葉系細胞(MDS細胞)の遊走・分化について検討した。方法:(実験1)SDF1αを正常膀胱に投与し、経静脈的に投与しMDS細胞の遊走について検討した。(実験2)下部尿路閉塞ラットを用いて経時的にHIF1α,SDF1αの発現について定量的PCRを行った.(実験3)GFPラットのMDS細胞を経静脈的に投与し、下部尿路閉塞群と対照群でMDSの誘導及び分化について検討した。結果:(実験1)対照群では静脈内投与したMDS細胞の膀胱への遊走は全く認めなかったが,SDF1αを注入したSDF1α群では,GFPでラベルされたMDS細胞の膀胱への遊走を認められた。(実験2)下部尿路閉塞群では1日目において,HIF1α-mRNAは有意な増加を認めたが,BOO作成後3日目以降は減少した。SDF1α-mRNAも同様に1日目にSham群の有意に増加し、3日目には減少したが、14日目には対照群の2.5倍に増加していた。(実験3)下部尿路閉塞群では1日目おいて膀胱粘膜下および漿膜下の間質にMDS細胞の遊走を認めた。14日目においてもMDS細胞が膀胱組織に確認され、その一部は平滑筋層にも存在していた。平滑筋層に存在した一部のGFP陽性細胞は、紡錘状の形態とα-SMA染色陽性を示し,平滑筋様phenotypeに分化していることを示唆する所見を認めた。結語:下部尿路閉塞膀胱のリモデリング過程において,虚血により誘導されたSDF1αが膀胱組織へのMDS細胞の遊走・接着に関与していると考えられた.これらの機序の解明・制御は,BOOにおける下部尿路機能障害の新たな治療法の端緒となる可能性があると考えられた.
転移を予防する新しいタイプの癌転移抑制薬の開発

以前我々はマウス・メラノーマBL6に高い自然転移能をもたらす原因遺伝子はコネキシン26であることを以下の2つの実験から証明した。(1)コネキシン26(Cx26)遺伝子を導入したF10細胞株がBL6並みの高い自然転移能を獲得したこと。(2)点変異によって活性の無いギャップ結合を形成して野生型のギャップ結合を阻害するドミナント・ネガティブ型コネキシン26(DN-Cx26)をBL6細胞に導入した細胞株(BL6-Cx26DN)では内皮細胞とのギャップ結合形成能を失うと同時に自然転移能も強く抑制されたこと。ついで新鮮な下大静脈片を内腔側を上にして培養シャーレの底に沈め、その上に蛍光色素を取り込ませたメラノーマ細胞を播いてギャップ結合能を調べるという技術(BCECF)を用いてギャップ結合形成の有無を評価できる(ダイ・トランスファー法)を新たに開発して、コネキシン26阻害薬を化学合成してスクリーニングしてきた。その過程でオレアミドがコネキシン26を阻害してダイ・トランスファー法によって測定したギャップ結合能のみならず、in vivoにおける自然転移を顕著に抑制することを見出した。興味深いことにオレアミドは腹腔内投与で顕著な効果を与えたので、本年度の実験では餌に混ぜ込んで食べさせ、その効力をアッセイした。すると期待どうり、経口で投与した場合にも自然転移を顕著に抑制することを見出した。現在、阪大薬学部の北教授のグループとの共同研究としてオレアミドのderivativeを系統的に化学合成してダイ・トランスファー法により強いコネキシン26阻害活性を持つ薬物を幾つか合成することに成功した。現在、これをもう少し大量に化学合成して餌に混ぜ込んでアッセイすることで経口性の抗転移薬の開発を試みている。
血管の細胞生物学的, 分子生物学的並びに代謝学的研究

総括班を中心として,結成された遺伝子学的アプローチを循環研究に導入する企画は,ほぼ達成された.即ち,各計画班内にこの方法利用が盛んとなった.総括班内では,中西はラットキニノーゲンがK及びT-I, T-IIの3種類からなり, KとT遺伝子は発現調節及び様式に大差があることを明らかにした.深沢はAPOEの機能とその生合成の制御機構を解明し,ウサギAPOEのcDNAから一次構造を推定したが,生体内コレステロールの代謝と動脈硬化症との関連を知る上での重要な所見をえた.藤井は,ヘム蛋白質であるP-450の一次構造を明らかにし,さらにその遺伝子発現調節機構について研究をつづけている.鍋島は代表的収縮蛋白の一つであるミオシン軽鎖遺伝子についてニワトリ胚平滑筋より調製したmPNAよりcDNAライブラリーを合成し結果,骨格筋は心筋のアルカリ軽鎖と約70%のホモロジーをもつことを明らかにした.野田は3種類のNaチャネル蛋白I, II, IIIについて,総ての一次構造決定が完成したと報告した.そのうちII型チャネルcDNAからin vitroでmRNAを調成し,アフリカツメガエル卵母細胞に注入することによって,機能的なNaチャネル分子の発現に成功した.室田を中心とする細胞培養法による血管系の分化機構のシンポジウムでは,ヒト血管内皮細胞の継代培養法の特徴・細胞特性等の報告が行われた.また血管内皮細胞の増殖促進因子の研究は方法論的に重要であるのみならず循環不全や虚血疾患の治療,傷創治癒の促進等の臨床応用も考えられるし,増殖抑制因子はガン移転・ガン増殖制御にも関係のある問題であった.中村を中心とする実験モデル開発のシンポジウムでは血管炎・血栓症と動脈硬化高脂血症脳梗塞,心筋梗塞,冠動脈硬化と攣縮を起こしやすい動物モデルの開発とその意義について討論された.総括班を中心として,結成された遺伝子学的アプローチを循環研究に導入する企画は,ほぼ達成された.即ち,各計画班内にこの方法利用が盛んとなった.総括班内では,中西はラットキニノーゲンがK及びT-I, T-IIの3種類からなり, KとT遺伝子は発現調節及び様式に大差があることを明らかにした.深沢はAPOEの機能とその生合成の制御機構を解明し,ウサギAPOEのcDNAから一次構造を推定したが,生体内コレステロールの代謝と動脈硬化症との関連を知る上での重要な所見をえた.藤井は,ヘム蛋白質であるP-450の一次構造を明らかにし,さらにその遺伝子発現調節機構について研究をつづけている.鍋島は代表的収縮蛋白の一つであるミオシン軽鎖遺伝子についてニワトリ胚平滑筋より調製したmPNAよりcDNAライブラリーを合成し結果,骨格筋は心筋のアルカリ軽鎖と約70%のホモロジーをもつことを明らかにした.野田は3種類のNaチャネル蛋白I, II, IIIについて,総ての一次構造決定が完成したと報告した.そのうちII型チャネルcDNAからin vitroでmRNAを調成し,アフリカツメガエル卵母細胞に注入することによって,機能的なNaチャネル分子の発現に成功した.室田を中心とする細胞培養法による血管系の分化機構のシンポジウムでは,ヒト血管内皮細胞の継代培養法の特徴・細胞特性等の報告が行われた.また血管内皮細胞の増殖促進因子の研究は方法論的に重要であるのみならず循環不全や虚血疾患の治療,傷創治癒の促進等の臨床応用も考えられるし,増殖抑制因子はガン移転・ガン増殖制御にも関係のある問題であった.中村を中心とする実験モデル開発のシンポジウムでは血管炎・血栓症と動脈硬化高脂血症脳梗塞,心筋梗塞,冠動脈硬化と攣縮を起こしやすい動物モデルの開発とその意義について討論された.
銅鉱山性荒廃地における菌根菌の群集構造と機能に関する研究

銅鉱山性荒廃地において、樹木による植生回復を効果的に行うため、現地で定着している菌根菌の群集構造を調べ、植生回復過程に菌根菌がどのように関与しているのかを明らかにするため、平成22年度に、主に以下の二つの研究を行った。1.銅鉱山性荒廃地に生育する樹木と共生する菌根菌群集構造の解析中国安徽省の銅陵市銅鉱山性荒廃地において馬尾松から菌根を分離した。菌根菌の種を同定した結果、周辺の植生非破壊地と比べ、汚染地では、菌根菌感染率は低く、種の多様性も低いことが分かった。2.樹木と菌根菌共生系における銅ストレスの耐性メカニズムの解明昨年度までは、高濃度銅が樹木と菌根菌の共生系に与えるストレスに対する生理的メカニズムを明らかにするため、単一の菌根菌種に感染したアカマツの苗を用いて調べた。しかし、実際の森林土壌には多様な菌種が共存し、樹木の生長に影響することから、2本のアカマツの苗それぞれに、異なる2種(Pisolithus spp(Ps),Cenococcum geophilum(Cg))の菌根菌を接種し、接種したアカマツの苗を同一のポットに育てて、重金属銅のストレス下で外性菌根菌間の相互作用を調べた。現在、アカマツ苗の外生菌根菌の感染率、乾物重と重金属の集積(集積量、集積部位)を調べている。1.銅鉱山性荒廃地に生育する樹木と共生する菌根菌の群集構造を明らかにするため、中国江蘇省の湯山市銅鉱山性荒廃地において馬尾松とQuercus fabriから菌根を分離した。現在、サンプリングした菌根菌をDNA解析し、種を同定している。また、人工的に育成した当年生の実生を現地に植え、その生存と菌根形成の追跡調査を行っている。2.樹木の重金属耐性促進の生理的メカニズムと共生する菌根菌の影響を明らかにするため、以下の実験を行った。(1)樹木に異なる菌根菌を接種するため、18種の外生菌根菌をプレートで培養し、準備した。(2)菌根菌に感染しやすいため、より多く発根するアカマツ実生の育成方法を検討した。その結果、実生の根の基部から主根を切り除い、より多くの根数を得ることがわかった。(3)菌根菌未感染のアカマツの成長に対する銅ストレスの影響を調べた。Cu処理の時間が短かったため、アカマツ実生の成長に1251000mg Cu/kg DW soilまでのCu処理による影響が認められなった。1.銅鉱山性荒廃地に生育する樹木と共生する菌根菌の群集構造を明らかにするため、新たに中国安徽省の銅陵市銅鉱山性荒廃地において馬尾松から菌根を分離した。2.樹木の重金属ストレスの生報的メカニズムと共生する菌根菌の影響を明らかにするため、菌根菌感染と未感染のアカマツ苗の成長に対する銅ストレスの影響を調べた。菌根菌は2種(Pisolithus spp(Ps), Cenococcum geophilum(Cg))、銅の処理は5レベル(0、375、750、1500、3000mg Cu/kg soil)を用いた。対照処報(0mg Cu/kg soil)では、菌根菌の感染は顕著にアカマツ苗の成長と光合成速度を促進した。銅の処理については、(1)菌根菌未感染:3751500mg Cu/kg soilの処理では、対照処理と遜色ない成長と光合成速度を示した。3000mg Cu/kg soilの処理では、成長と光合成速度ともに減少した(対照を100%としたとき、成長と光合成速度がそれぞれ80%と23。4%);(2)Ps感染:低濃度(375、750mg Cu/kg soil)では、成長と光合成速度に減少が見られなかったが、高濃度(1500、3000mg Cu/kg soil)では、顕著な減少が見られた(成長:86%、63%;光合成速度:2.6%、1.4%);(3)Cg感染:低濃度(375、750mg Cu/kg soil)では、成長に減少が見られなかったが、高濃度(1500、3000mg Cu/kg soil)では、顕著な減少が見られた(74%、61%)。光合成速度はいずれの濃度でも、減少した(93.4%、84.5%、6.6%、0%)。これらの結果から、高濃度の銅ストレス条件下で、菌根菌感染により、樹木の銅耐性を向上させることはなかった。また、菌種により成長への影響が異なっていたことから、今後、他の菌種についても、検証する必要がある。2.樹木と菌根菌共生系における銅ストレスの耐性メカニズムの解明

昨年度までは、高濃度銅が樹木と菌根菌の共生系に与えるストレスに対する生理的メカニズムを明らかにするため、単一の菌根菌種に感染したアカマツの苗を用いて調べた。しかし、実際の森林土壌には多様な菌種が共存し、樹木の生長に影響することから、2本のアカマツの苗それぞれに、異なる2種(Pisolithus spp(Ps),Cenococcum geophilum(Cg))の菌根菌を接種し、接種したアカマツの苗を同一のポットに育てて、重金属銅のストレス下で外性菌根菌間の相互作用を調べた。現在、アカマツ苗の外生菌根菌の感染率、乾物重と重金属の集積(集積量、集積部位)を調べている。
分散協調型画像理解システムに関する研究

本研究では,現実世界を対象とした柔軟かつ頑健な画像理解システムを構築するための方法として分散協調処理を取上げ,実世界での応用を目指した分散協調型画像理解システムの開発を通じてその有効性を実証することを目的としている.本研究で得られた成果をまとめると以下のようになる.(1)画像理解と分散協調処理との関わり方について考察を行い,画像理解システムにおけるどのような構成要素をエージェントと考えるかによって,分散協調型画像理解システムが,(a)分散観測方式,(b)分散解析方式((b-1)機能分散,(b-2)アルゴリズム分散,(b-3)協調型空間推論)のタイプに分類できることを示した.(2)協調型空間推論方式の具体例として,画像中の個々の領域をエージェントと見なした協調型領域分割システムを開発し,その有効性を実験によって示した.(3)視点(投影中心)を固定したまま,視線方向を変化させることができる首振りカメラ(視点固定型カメラ)を設計,試作した.また,市販の首振りカメラを視点固定型カメラとして利用するための高精度カメラキャリブレーション法を考案し,その実用的有効性を示した.(4)視点固定型カメラを用いた実時間対象検出・追跡システムを開発し,対象の運動およびカメラ制御・画像処理に伴う時間遅れを動的に推定する制御によってシステムの追従性・安定性が大幅に向上することを実証した.(5)視点固定型カメラを備えた観測ステーション群の協調動作により,同一の移動対象を継続的に注視するシステムを開発した.(6)視点の異なった複数の(固定)カメラで撮影された映像データから,複数対象の動作を認識するための方式として,選択的注視に基づく動作認識法を考案し,人物の入退出動作を例とした実験により,その有効性を示した.(7)視野を共有しない観測ステーション群で得られた部分的な移動対象情報を相互に交換することによって,対象の広域的な移動軌跡を求めるアルゴリズムを考案し,シミュレーションによってその有効性を示した.本研究では,現実世界を対象とした柔軟かつ頑健な画像理解システムを構築するための方法として分散協調処理を取上げ,実世界での応用を目指した分散協調型画像理解システムの開発を通じてその有効性を実証することを目的としている.本研究で得られた成果をまとめると以下のようになる.(1)画像理解と分散協調処理との関わり方について考察を行い,画像理解システムにおけるどのような構成要素をエージェントと考えるかによって,分散協調型画像理解システムが,(a)分散観測方式,(b)分散解析方式((b-1)機能分散,(b-2)アルゴリズム分散,(b-3)協調型空間推論)のタイプに分類できることを示した.(2)協調型空間推論方式の具体例として,画像中の個々の領域をエージェントと見なした協調型領域分割システムを開発し,その有効性を実験によって示した.(3)視点(投影中心)を固定したまま,視線方向を変化させることができる首振りカメラ(視点固定型カメラ)を設計,試作した.また,市販の首振りカメラを視点固定型カメラとして利用するための高精度カメラキャリブレーション法を考案し,その実用的有効性を示した.(4)視点固定型カメラを用いた実時間対象検出・追跡システムを開発し,対象の運動およびカメラ制御・画像処理に伴う時間遅れを動的に推定する制御によってシステムの追従性・安定性が大幅に向上することを実証した.(5)視点固定型カメラを備えた観測ステーション群の協調動作により,同一の移動対象を継続的に注視するシステムを開発した.(6)視点の異なった複数の(固定)カメラで撮影された映像データから,複数対象の動作を認識するための方式として,選択的注視に基づく動作認識法を考案し,人物の入退出動作を例とした実験により,その有効性を示した.(7)視野を共有しない観測ステーション群で得られた部分的な移動対象情報を相互に交換することによって,対象の広域的な移動軌跡を求めるアルゴリズムを考案し,シミュレーションによってその有効性を示した.本年度は、研究の初年度として、以下の項目について研究を行い、研究の基礎を確立した。1.多自由度カメラ雲台の開発:カメラのレンズ節点と雲台のパン・チルト回転軸を一致させた多自由度カメラ雲台(Appearance Sphere(APS)カメラ)を開発し、全方位画像が自由に撮影できるようにした。また、APSカメラに近い特性を持った市販のカメラをAPSカメラとして使うためのカメラキャリブレーション法を考案した。今後本研究では、こうしたAPSカメラを標準的撮像装置として用い、その特性を利用した分散型多視点動画像認識システムを開発する。2.動的背景モデルを用いた背景差分アルゴリズムの考案:予め撮影しておいた背景画像と入力画像との差を計算し、移動対象を検出・追跡する背景差分の頑健性を向上させるため、木の葉やCRTなどのちらつきによる背景画像の動的な明度変化を分析し、そうした明度変化を表現するための動的背景モデルを考案し、実世界のビデオ画像を用いた実験によってその有効性を示した。3.カメラ運動を利用した移動対象の抽出:APSカメラを動かしながら静止対象を撮影した場合、観測される画像上のオプティカルフローは、対象までの3次元距離に関わらず一定となる。この特性を利用した、動画像からの移動対象の抽出アルゴリズムを考案し、実験によってその有効性を示した。4.広域シーンにおける対象追跡アルゴリズムの考案:道路網など公式シーンを対象とした移動対象の追跡では、分散配置された観測ステーションで得られた対象情報を照合し、対象の移動経路を求めることになるが一般にその結果は不安定である。

この問題を解決するための方法として、観測ステーションを多段階、介装的にグループ化し、各グループ内で対象の照合・同定を多重に行い、得られた結果を統合することによって、対象の広域移動経路を求めるアルゴリズムを考案した。昨年度考案、開発した装置やソフトウェアを基に、改良や新たな機能の付加を行い、自由に動き回る人間や模型自動車を複数の首振りカメラが互いに協調し合いながら追跡・認識するシステムを開発した。具体的な研究成果としては以下のものがある。1.視点固定型パン・チルト・ズ-ムカメラによる移動対象の検出・実時間追跡:昨年度開発したAppearance Sphere(APS)カメラを利用して、移動対象を実時間で追跡するシステムを開発した。この研究では、観測したビデオ映像を基にした対象の運動予測に加え、システム内部における画像処理やカメラ制御に要する時間を考慮してカメラパラメータの動的制御を行うという適応的対象追跡アルゴリズムを新たに考案し、それによって対象追跡の追従性・安定性が大幅に向上することを実証した。2.複数の首振りカメラによる対象の協同注視:APSカメラを1台ずつ備えた計算機群をネットワークで結合し、それらの間の協調処理によって、広く複雑な環境の中を移動する対象を安定に追跡するシステムを開発した。協調処理によって、あるカメラが対象を捉えた場合に、他のカメラの視線をその対象に誘導したステレオ視により3次元情報を獲得したり、対象がカメラの死角に入った場合には、他のカメラに対象追跡を引き継ぐことができるようになり、システムの柔軟性が大幅に増した。3.多視点映像を用いた協調的動作認識:異なる視点から同時に撮った複数のビデオ映像を解析し、人間の動作(部屋からの入退出動作)の識別と、その人数の認識を行うための方式として、複数の非決定性オートマトンを用いた「選択的注視に基づく協調的動作認識法」を考案し、その有効性を実験によって実証した。この方式を用いると、周囲を動き回る対象が存在する場合でも安定に動作認識ができることが分かった。本研究では,現実世界を対象とした柔軟かつ頑健な画像理解システムを構築するための方法として分散協調処理を取上げ,実世界での応用を目指した分散協調型画像理解システムの開発を通じてその有効性を実証することを目的としている.本年度は過去3年間の研究の総括・評価を行い,以下の結果を得た.(1)本研究ではまず,画像理解システムにおけるどのような構成要素をエージェントと考えるかによって,分散協調型画像理解システムが,(a)分散観測方式,(b)分散解析方式((b-1)機能分散,(b-2)アルゴリズム分散,(b-3)協調型空間推論)のタイプに分類できることを示した.(2)協調型空間推論方式の具体例として,画像中の個々の領域をエージェントと見なした協調型領域分割システムを開発し,その有効性を実験によって示した.(3)視点(投影中心)を固定したまま,視線方向を変化させることができる首振りカメラ(視点固定型カメラ)を設計,試作した.(4)市販の首振りカメラを視点
神経難病ポリグルタミン病に対する凝集阻害ペプチドQBP1を用いた分子治療法の確立

ポリグルタミン(polyQ)病は、原因遺伝子内のグルタミンをコードするCAG反復配列が異常伸長することにより発症する遺伝性神経変性疾患の総称である。発症分子機構としては、異常伸長したpolyQ鎖が病的コンフォメーションを獲得することにより難溶性の凝集体を形成し、神経変性を引き起こすと考えられている。現在polyQ病には有効な治療法は確立されていない。我々はこれまでに異常伸長polyQ鎖に特異的に結合し、凝集を阻害するペプチドQBP1を同定している。そしてQBP1を発現するトランスジェニックショウジョウバエとpolyQ病モデルショウジョウバエとの遺伝学的交配により、QBP1の発現による神経変性の抑制を示している。本研究では、QBP1を用いたpolyQ病の治療法確立を目指して、以下の研究を行った。(1)QBP1に細胞膜透過性ペプチド(PTD)を付加したPTD-QBP1投与によるpolyQ病モデル動物への分子治療を試みた。PTD-QBP1をpolyQ病モデルショウジョウバエのエサに混ぜて投与することにより、封入体形成、及び寿命短縮が改善されることを明らかにした。(2)PTD-QBP1を発現するウイルスベクターによる遺伝子治療を試みた。PTD-QBP1、さらにPTD-QBP1をより広範囲に広めるために分泌シグナルIg κを付加したIg κ-PTD-QBP1を発現するアデノ随伴ウイルスベクター5型(AAV5)をハンチントン病モデルマウスR6/2の脳に注射したところ、コントロールのGFP発現ウイルスベクターと比べ発現が弱く、治療効果は認められなかった。そこでQBP1-GFPを発現するAAV5を作製し、マウスの脳に注射したところ、注射側線条体広範囲で長期間にわたる高レベルのQBP1の発現を認めた。4週齢のハンチントン病モデルマウスの線条体へAAV5-QBP1-GFPの注射を行ったが、4週齢マウスでは既に異常伸長polyQタンパク質の封入体形成が始まっており、十分な治療効果が得られなかった。これらの結果から、封入体形成が始まる前(生後1-2週齢)からのAAV5-QBP1-GFPの注射が必要であることが示唆された。ポリグルタミン(PolyQ)病は、原因遺伝子内のグルタミンをコードするCAG反復配列が異常伸長することにより発症する遺伝性神経変性疾患の総称である。本研究では、polyQ病に対する治療法確立を目指し、以前我々が同定したpolyQ凝集阻害ペプチド(QBP1)のpolyQ病モデルマウスに対する治療効果を明らかにすることを目的とし、本年度は以下の結果を得た。(1)QBP1に細胞膜透過性ペプチド(PTD)を付加して高効率での細胞内移行を可能にし、ペプチドの直接投与による分子治療を試みた。PTD-QBP1をpolyQ病モデルマウスの腹腔内に連続投与した結果、組織学的及び表現系に対する顕著な効果は認められなかった。そこで浸透圧持続ポンプを用いてPTD-QBP1を直接脳室内に長期投与したところ、投与部位付近において神経細胞内の封入体抑制効果を認めた。(2)次にPTD-QBP1を発現するウイルスベクターによる遺伝子治療を試みた。PTD-QBP1、さらにペプチドをより広範囲に広めるために分泌シグナルlg κを付加したlgκ-PTD-QBP1、及びコントロールとしてGreen Fluorescent Protein (GFP)を発現するヘルペス1型アンプリコンベクターとアデノ随伴ウイルス5型ベクターを作成した。予備実験としてGFP発現両ウイルスベクターをマウスの脳に投与し、ウイルスの広まりとGFPの発現の持続を検討したところ、アデノ随伴ウイルス5型ベクターが広まりも発現の持続も大変効率が良いことが明らかとなった。現在各ウイルスをpolyQ病モデルマウスの脳に投与し、経時的に組織学的な治療効果を検討中である。

PTD-QBP1、さらにPTD-QBP1をより広範囲に広めるために分泌シグナルIg κを付加したIg κ-PTD-QBP1を発現するアデノ随伴ウイルスベクター5型(AAV5)をハンチントン病モデルマウスR6/2の脳に注射したところ、コントロールのGFP発現ウイルスベクターと比べ発現が弱く、治療効果は認められなかった。そこでQBP1-GFPを発現するAAV5を作製し、マウスの脳に注射したところ、注射側線条体広範囲で長期間にわたる高レベルのQBP1の発現を認めた。4週齢のハンチントン病モデルマウスの線条体へAAV5-QBP1-GFPの注射を行ったが、4週齢マウスでは既に異常伸長polyQタンパク質の封入体形成が始まっており、十分な治療効果が得られなかった。これらの結果から、封入体形成が始まる前(生後1-2週齢)からのAAV5-QBP1-GFPの注射が必要であることが示唆された。
超並列信号処理プロセッサの開発

本研究では,動画像符号化や3次元グラフィック表示LSIなどの大量のデータを高速に処理するマルチメディアシステムにおける並列処理プロセッサのアーキテクチャ、動さ機構について研究を行なった。動画像符号化プロセッサとして、HDTV用MPEGにおける動きベクトル検出の高速化を計る新しいアルゴリズムを提案する.階層的なピラミッドアルゴリズムに基づき、適応的に画像の特徴をもとに画素データのビット数を削減することによって,処理スピードを大幅に向上し,なおかつ非常に高い精度で動きベクトルを検出することに成功している.従来のピラミッドアルゴリズムや3-Stepアルゴリズムよりも,演算数は大幅に削減されており,なおかつPSNRで比較した動き検出精度もこれらの方法と同等である.このアルゴリズムは,0.5μプロセスにおいてVLSI実現されている.その面積は,従来発表されているものに比べ約1/4の大きさであり,なおかつ約2.5倍の高速化を図っている.また、コンピュータグラフィックスに関しては、ビットシリアルデータ方式を用いた並列パイプライン方式について研究を行ない、影処理も含むCG表示LSIがワンチップで構成できる演算方式、アーキテクチャを考案した。超並列信号処理プロセッサを目指し、その基本であるアレープロセッサについてのアーキテクチャについての研究を実施した。得られた結果は、従来のシストリックアレーを拡張した疎結合型アレーにバスで結合された共有メモリを接続したメモリ共有型プロセッサアレー(MSPA)アーキテクチャとして提案し、規則アルゴリズムのMSPAアーキテクチャでの設計手法を確立した。このMSPA技術は、柔軟に富む設計であり、設定により高速性や並列性の追求やハードウエアコストの最小化など選択することが可能で、従来のシストリックの欠点であった低並列効率、ハードウエア面積の増大、入出力ポートの肥大化、メモリ量の増大などの問題点を尽く解決した。また、次数を可変できる行列と行列の積プロセッサや汎用の規則アルゴリズムを搭載できるプログラム可能MSPAプロセッサの試作を行った。LSIは東大大規模集積回路教育研究センターを利用して構造した。現在は、二次元ウィンドウ処理に特化したWindow-MSPAの研究を進めており、MPEG-2動画像圧縮のための動き探索LSIの開発を進めている。動画像符号化プロセッサとして、HDTV用MPEGにおける動きベクトル検出の高速化を計る新しいアルゴリズムを提案する.階層的なピラミッドアルゴリズムに基づき、適応的に画像の特徴をもとに画素データのビット数を削減することによって、処理スピードを大幅に向上し、なおかつ非常に高い精度で動きベクトルを検出することに成功している。従来のピラミッドアルゴリズムや3-Stepアルゴリズムよりも、演算数は大幅に削減されており、なおかつPSNRで比較した動き検出精度もこれらの方法と同等である.このアルゴリズムは、0.5μプロセスにおいて,VLSI実現されている。その面積は、従来発表されているものに比べ約1/4の大きさであり、なおかつ約2.5倍の高速化を図っている。また、コンピュータグラフィックスに関しては、ビットシリアルデータ方式を用いた並列パイプライン方式について研究を行ない、影処理も含むCG表示LSIがワンチップで構成できる演算方式、アーキテクチャを考案した。
骨髄腫細胞におけるシクロヘキシミドで誘導されるアポトーシスの解析

骨髄腫細胞のcycloheximide(CHX)によるアポトーシスの意義と機序を解明することが本研究の目的であった。昨年度の研究で以下のような成果が得られた。1:LDHの上昇を示す劇症型骨髄腫由来の骨髄腫細胞は、CHXにより高率にアポトーシスを示すが、LDH上昇のない通常の骨髄腫では、CHXではアポトーシスが誘導されない現象が認められた。2:細胞株、患者サンプの両方で、通常の培養でアポトーシスがみられ(自然に起こるアポトーシス)、患者サンプルにおいてはこのアポトーシスと血清LDH値の相関が認められた。3:細胞株、患者サンプルの両方において、CHXによるアポトーシスと自然に起こるアポトーシスとの関連が見いだされた。4:CHXによるアポトーシスを起こしやすい細胞株では、約100kDaのリン酸化チロシンを持つ蛋白質が発現しており、一方、約140kDaのリン酸化チロシンを持つ細胞株はCHXによるアポトーシスに耐性であった。5:CHXによるアポトーシスに高感受性を示す細胞株では、Baxの過剰発現が認められ、低感受性を示す細胞株ではBcl-2の発現が強い傾向があった。以上より、CHXによるアポトーシスは、劇症型骨髄腫の特徴であること、Baxを介する可能性があること、さらに、いくつかのリン酸化された蛋白質によって制御されていることが示唆された。現在、これらのリン酸化蛋白質を免疫沈降法により純化する試みを行っている(平成9年度科学研究費申請中)。
フェライト・マルテンサイト鋼の照射誘起遍析と耐蝕性に関する研究

Fe-Crのプロトン照射に関しては、本年度に改良した照射チェンバーを作製し、16MeV、7μA、2hの照射を4種類の合金について行った。今回の照射においては、照射中の試料温度の測定も行った。しかしながら照射装置の使用時間の関係で測定は4月以降に延ばさざるを得なくなった。そのために以前照射を行った試料について、メスバウアースペクトルの局所環境効果を考慮した詳細な解析を行った。その結果は照射によりFeの周囲のCr原子の分布はランダム分布より増加することを示した。これは照射によりCr原子が遍析することを意味すると解釈される。この遍析は分析電子顕微鏡では検出できない程度の量である。微小試験片を用いた小型パンチ(SP)試験法による延性一脆性遷移温度の測定を照射試料に適用する場合には、できるだけ少数の試料により決定できることが望ましい。データ分配法により2本の最適関数の交点を求め、これを延性一脆性遷移温度とする方法を開発し、試料特性のばらつきの程度により必要試料数を推定する方式を確立した。実際に照射試料にこの方法を適用し、有効性を実証することが今後の課題である。高温・高圧水溶液中電気化学的制御SP-SCC試験装置を用いて、フェライト鋼のアノード分極曲線を求め、鋭敏化304鋼と比較して耐蝕性が優れていることを実証した。また応力腐食割れ感受性に対する皮膜特性の影響をオージェ分光分析、SEM観察、ラマン分光、歪み電極挙動などにより詳細に調べ、応力腐食割れ感受性には皮膜欠陥が関係していることを明らかにした。SP-SCC試験法は、標準的なSCC感受性試験法であるSSRT法よりはるかに短時間で感受性評価が可能であるが、両者の試験法の関連を明らかにすることが今後の課題である。
タンパク質新生鎖の末端プロテオーム解析

新規末端ペプチド濃縮法であるCHArge-Mounted Positional separation (CHAMP)法を新規に開発し、末端プロテオーム解析プラットフォームを確立した。N, C末端由来のペプチドを濃縮する従来の方法は、煩雑な化学修飾マルチステップを経るものであり、大規模解析への展開は困難であった。今回新たに開発したN末端ペプチドに対するCHAMP法は、Lys, ArgのN末側を切断するプロテアーゼTryp-Nによる消化と、それに続く強カチオン交換クロマトグラフィー(SCX)による分離のみで構成される。Tryp-Nによる消化では、タンパク質N末端由来以外のペプチド(内部ペプチド)はすべてN末端に+2価の電荷が局在するのに対し、タンパク質N末端由来ペプチドはそのN末端の電荷が+1もしくは0となる。これを利用し、SCXカラムを用いたHPLCによりタンパク質N末端由来ペプチド画分を分離するものである。HEK293T細胞を用いて条件を最適化した結果、タンパク質20ugのTryp-N消化物から1,550種のN末アセチル化ペプチドと200種のN末非修飾ペプチドを1回のLC/MS/MS測定から同定することが可能であった。この時のタンパク質N末端由来ペプチド画分中における非N末端由来ペプチドの含量は4%以下であり、従来法よりもはるかに高い濃縮率の実現に成功した。また、タンパク質C末端ペプチドに対しても同様に、内部ペプチドのC末端のみに局在する物性を利用して、それらをクロマトグラフィー分離し、タンパク質C末端由来ペプチド画分を濃縮することに成功した。新生ポリペプチド鎖に安定同位体標識もしくは化学的な標識を施し、本手法と組み合わせて解析することにより、従来法にはない特長を有する新生鎖プロテオミクスプラットフォームを確立することに成功した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。新規末端ペプチド濃縮法であるCHAMP法を開発し、末端プロテオーム解析プラットフォームを確立するとともに、新生鎖プロテオーム抽出のための安定同位体パルス標識法と組み合わせることにより、タンパク質新生鎖の大規模末端プロテオーム解析を実現することを目的としている。今回新たに開発したN, C末端ペプチド同時濃縮法であるCHAMP法(CHArge-Mounted Positional separation by ion exchange chromatography)は、プロテアーゼによる消化とその後のイオン交換クロマトグラフィーのみで構成される。本年度はタンパク質N末端ペプチドの濃縮法確立に注力し、イオン交換クロマトグラフィーとして、タンパク質分離用HPLC-SCXカラムを用い、アイソクラティック溶離条件下でタンパク質N末端ペプチドを内部切断ペプチドからほぼ完全に分離することに成功した。またプロテアーゼによる消化条件も精査し、切れ残りを最大限抑制した。ヒト培養細胞株HEK293および大腸菌をモデル試料として、N末端解析を行ったところ、タンパク質N末端ペプチドの含有率95%以上で濃縮することに成功した。また、HEK293では約90%のN末端はアセチル化修飾を受けていた。一方、タンパク質C末端ペプチド濃縮においてもHPLC-SCXによる高分離能分離は有効で、プロテアーゼによる消化後、アミノ基を化学修飾することにより、効率よく濃縮することが可能であった。オミクスによる俯瞰と従来の個別分子解析は、相補的であり相乗効果も期待でき、本法を用いた新生鎖産生の新規制御機構の解明が期待できる。ほぼ当初の計画通りに進行している。C末端解析が若干遅れているが、次の一年で十分に取り戻せると考えてる。(1) CHAMP法・安定同位体パルス標識法により、様々な生物種の新生鎖末端プロテオミクス解析および末端修飾解析を行う。前年度に引き続き、CHAT法・安定同位体パルス標識法により、様々な生物種の新生鎖末端プロテオーム解析を行う。さらに、また末端修飾についても、様々な条件下でどのような挙動を示すかについて、詳細な測定をおこなう。

測定プラットフォームの確立に伴い、本新学術領域内の各計画班や公募班との共同研究にも着手する。(2)バクテリアのN末端修飾の生理的意義を探索する。バクテリアのN末端修飾で発見されたリン酸化修飾およびアシル化修飾について、その責任酵素の同定を含めた修飾の生理的な意義の探索を行う。総括班による領域ホームページ開設や成果公開と協調して、末端プロテオームデータベースを構築し、公開する。MSMSスペクトルなどの生データとともに公開する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
西国・坂東・秩父観音巡礼開創縁起の形成と展開

西国・坂東・秩父観音巡礼の開創縁起について研究をおこない、西国三十三所巡礼の近世における開創縁起は、三類型からなることを明らかにした。そして、その内の二類型は、中世にまでさかのぼるものであることを明らかにした。これによって、秩父・坂東巡礼の開創縁起は、西国三十三所巡礼の開創縁起の展開のなかに位置づけられることが明確になった。また、西国三十三所巡礼の開創縁起は、在地伝承とも密接な関連の中で形成されたことも明らかにした。西国を中心とした観音巡礼開創縁起の形成について、本年度は資料収集を中心として調査・研究活動をすすめた。文献資料の収集については、2008年1月におこなった仏教文学会における発表「西国三十三所開創縁起と性空蘇生譚」を基礎としながら、国文学研究資料館を中心とした文献調査をおこなった。西国三十三所・坂東三十三所・秩父三十四所に関する近世の巡礼案内書および、関連する伝承をおさめる談義本等を中心として資料を収集し、主要な資料の収集は終了したといえる。文献資料の整理については、秩父巡礼の開創縁起は前年度に「秩父三十四所巡礼開創縁起の形成」(『説話伝承学』16、2008年)として研究を発表し、ほぼ文献収集・資料の整理は終了していたが、本年度の補足調査によって完了した。坂東・西国巡礼の開創伝承については、現在整理をすすめている。現地調査については、特徴的な西国巡礼の開創縁起を持つ松尾寺の現地踏査をおこない、現地の図書館において文献調査をおこなった。また、伝承によっては巡礼の開創者とされる性空・花山院の伝承について、巡礼と関連があるとみられる山口県光市・高知県須崎市・高知県土佐市の伝承地を現地踏査し、現地の図書館・資料館において文献調査をおこなった。加えて、当該地において性空や花山院に関連する寺社において調査をおこない、縁起資料等の収集活動をおこない大きな成果をおさめることができた。研究の公表については、上記の調査の過程で発見された資料及び聞き取りをおこなうことができた伝承の報告を2編作成した。2009年度は、2008年度の調査の成果を受け、更に文献資料を中心とした西国三十三所巡礼の開創縁起の資料調査を行った。また、約20例の西国三十三所巡礼の開創縁起について、データ化をおこなった。その上で、近世を中心として20数種類の西国三十三所巡礼の開創縁起を分析した。結果として、それらは3類型に分類できることがあきらかとなった。一は、従来から一般的に知られている西国札所中山寺の縁起にもとづいたもの、二は、十三権者の巡礼再興と巡礼の功徳を中心として述べたもの、三は、摂津国有馬郡の温泉寺の縁起をおおきく取り込んだものである。二と三は密接な関係にあり、大きくみれば二の類型の中におさめることもできる。従来、一の縁起が西国三十三所巡礼の開創縁起を論じるにあたっては基本とされていたが、流布状況からみると、近世では圧倒的に二の縁起が多く、西国三十三所の開創縁起を論じるにあたっては、二を基本とすべきであることが明らかとなった。また、近世の縁起の類型から、中世の縁起を俯瞰することによって、中世の縁起も近世の類型一と二の類型のなかで論じることができることも明らかとなり、西国三十三所巡礼の開創縁起の中世から近世の展開過程をも明らかにすることができた。この上で、秩父三十四所・坂東三十三所巡礼の開創縁起をみると、西国の開創縁起の類型二の展開であることがよりいっそう明確になった。以上の調査の結果をうけて、仏教文学会においてミニシンポジウム「西国巡礼縁起」(2009年10月)を組み、その成果を公表した。なお、成果の論文としての公表については現在準備中である。論文の公表の後、データベースとして西国三十三所巡礼の開創縁起に関する諸資料を公開する予定である。
量子符号化の定理の基礎付けに関する研究

符号化の定理を量子系で議論するためには,(1)量子系での相互エントロピー(情報量)の定式化と,(2)量子系の力学的エントロピーを通しての平均相互エントロピーの定式化の研究が不可欠である。本研究では,上記の(1)と(2)の研究に焦点を絞って以下の研究を実施した。(1)量子相互エントロピー型尺度に関する情報伝送効率の研究通信過程において,チャネルは入力系の情報を出力系に伝達する働きをもち,相互エントロピーは,チャネルを通して入力系から出力系に正確に伝わった情報の量を表している.本研究では,Ohya相互エントロピーと,Coherent informationやLindblad- Nielsenのエントロピーといった相互エントロピー型尺度との比較を光雑音チャネルで行い,Coherent informationやLindblad- Nielsenのエントロピーが抱える問題点を指摘し、Ohya相互エントロピーが減衰チャネルに対して最も相応しい尺度であることを示した.(2)量子系の力学的エントロピーの数理的研究古典系の力学的エントロピー(コロモゴロフ-シナイエントロピー)の量子系への拡張の試みが,Connes-Stormer, Emch, Connes-Narnhofer -Thirring(CNT), Alicki- Fannes (AF), Ohya(Complexity), Accardi-Ohya-Watanabe(AOW), Kossakowski-Ohya-Watanabe(KOW)等によってなされている.本研究では、KOW力学的エントロピーの定式化を基に,入力にスクイズド光状態を用い,光雑音チャネルと量子マルコフ過程によって構成された力学系に対して,一般化されたAOWエントロピーを計算し,入力状態の変化に対する,量子力学的エントロピーの振る舞いについて厳密に調べた.量子的な性質を持つ光子を信号に用いる光通信プロセスの研究は, 1980年代頃に盛んに行われていたが,その後の量子コンピューティングの研究が開始されたことに伴い,現在では,量子情報という,数学・物理学・計算科学・情報科学・情報工学の複合領域にまたがる新たな分野が形成され世界的な広がりを見せ研究が行われている.特に,量子情報通信プロセスの数理的研究は, (1)量子情報を測る尺度の理論である量子エントロピー理論, (2)量子状態変化の理論である量子チャネル理論, (3)量子符号化の定理, (4)量子信号理論, (5)量子信号検出理論, (6)量子信号推定理論等々があり,非可換確率論を数理的ベースとして様々な研究が行われているが,最も重要な問題の一つの量子符号化の定理が未解決のまま残されている.本研究では,量子系のエントロピー理論と量子チャネル理論の研究を基に,量子符号化の定理の完全な証明を与えることを最終目標とし,その定式化に必要となる基礎数理を地道ではあるがひとつひとつ構築していくことを目的とする.符号化の定理を量子系で議論するためには,(1)量子系での相互エントロピー(情報量)の定式化と,(2)量子系の力学的エントロピーを通しての平均相互エントロピーの定式化の研究が不可欠である。(1)量子相互エントロピー型尺度に関する情報伝送効率の研究通信過程において,チャネルは入力系の情報を出力系に伝達する働きをもち,相互エントロピーは,チャネルを通して入力系から出力系に正確に伝わった情報の量を表している.本研究では,Ohya相互エントロピーと,Coherent informationやLindblad- Nielsenのエントロピーといった相互エントロピー型尺度との比較を光雑音チャネルで行い,Coherent informationやLindblad- Nielsenのエントロピーが抱える問題点を指摘し、Ohya相互エントロピーが減衰チャネルに対して最も相応しい尺度であることを示した.(2)量子系の力学的エントロピーの数理的研究古典系の力学的エントロピー(コロモゴロフ-シナイエントロピー)の量子系への拡張の試みが,Connes-Stormer, Emch, Connes-Narnhofer -Thirring(CNT), Alicki- Fannes (AF), Ohya(Complexity), Accardi-Ohya-Watanabe(AOW), Kossakowski-Ohya-Watanabe(KOW)等によってなされている.本研究では、KOW力学的エントロピーの定式化を基に,入力にスクイズド光状態を用い,光雑音チャネルと量子マルコフ過程によって構成された力学系に対して,一般化されたAOWエントロピーを計算し,入力状態の変化に対する,量子力学的エントロピーの振る舞いについて厳密に調べた.本年度は,以上の課題の中から特に,(1)量子系の相互エントロピー型尺度に関する研究,および(2)量子論理ゲートの定式化に関する研究に焦点を絞り,上記の研究計画に従って研究を実施し,以下の成果を得た。(1)量子系の相互エントロピー型尺度に関する研究通信過程において,チャネルは入力系の情報を出力系に伝達する働きをもち,相互エントロピーは,チャネルを通して入力系から出力系に正確に伝わった情報の量を表している.通信路容量(capacity)とは,チャネルが入力の情報量を最大でどれだけ正確に出力系に伝達することができるかを測るための尺度であり,チャネル設計に関して重要な基準となっている.

本年度は,Ohya相互エントロピーと,近年,Shor,Bennet達が定めた相互エントロピー型尺度,Coherent informationやLindblad-Nielsenのエントロピーとの比較を減衰チャネルで行い,Coherent informationやLindblad-Nielsenのエントロピーが抱える問題点を指摘し、Ohya相互エントロピーが減衰チャネルに対して最も相応しい尺度であることを示した。(3)量子論理ゲートの定式化に関する研究計算の高速化に伴い現在のコンピュータが持つ避けられない欠点の一つがAND・ORゲートなどが有する論理演算の非可逆性である.この論理ゲートの非可逆性の欠点を解決する試みのひとつにフレッドキンとトホリによって提案された3入力と3出力の可逆な論理ゲートがある.ミルバーンは彼らの仕事を基にマッハー・ツェンダー干渉計と位相変調を起こす光カー装置を用いて可逆な光論理ゲート(FTMゲート)を設計した.本研究代表者等は,このFTMゲートを量子チャネルの表現を用いて再定式化し,FTM量子チャネルにおける情報伝送の効率を量子相互エントロピーを計算することによって正確に調べた.しかしながら,FTMゲートは制御光に光子数確定状態という物理的に実現することがきわめて難しい光の状態を使用しており,現在のままの定式化ではこのゲートの実現化は非常に困難であると言わざるをえない.本研究では,対称化されたフォック空間上で,一般化ビームスプリッターを定式化し,それを基に,4つのビームスプリッターを用いた量子論理ゲートの有効性について議論した。さらに,FTMゲートの問題点を量子直交状態の一種であるシューレディンガーの猫状態を用いて解消できることを示した。(1)量子エントロピーに関する研究量子情報通信に関する数理的研究は,量子エントロピー理論,量子確率論などをその基礎として定式化されており,様々な量子過程における状態変化を量子チャネルで記述し,それらの状態変化における情報伝送の効率を量子系のエントロピーを用いて厳密に論じることを目的とする.大矢によって1983年に導入された量子相互エントロピーがあるが,近年,量子干渉性を用いた量子通信に関連して,コヒーレントエントロピー・Lindblad・Nielsenエントロピーなどの相互エントロピー型尺度がShor,Bennet達によって導入されている.本研究では,様々な量子過程に関して,量子相互エントロピーとその他の相互エントロピー型尺度を厳密に計算し,量子相互エントロピーの妥当性について議論を行った.(2)量子系の力学的エントロピーに関する研究古典系の力学的エントロピー(コロモゴロフーシナイエントロピー)の量子系への拡張の試みが,Connes-Stormer, Emch, Connes-Narnhofer-Thirring(CNT), Alicki-Fannes(AF), Ohya(Complexity), Accardi-Ohya-Watanabe(AOW), Kossakowski-Ohya-Watanabe(KOW)等によってなされている.本研究では、KOW力学的エントロピーの定式化を基に,入力にスクイズド光状態を用い,減衰チャネルと量子マルコフ過程によって構成された力学系に対して,一般化されたAOWエントロピーを計算し,入力状態の変化に対する,量子力学的エントロピーの振る舞いについて厳密に調べた.(1)量子通信路容量に関する研究
オタマジャクシ・カエル・ラットの比較による脊髄再生促進因子の探索

「両生類・魚類の脊髄損傷は自発的に治癒するのに、哺乳類ではなぜ再生しないのか」という問いにアプローチするため、個体発生時に再生可能動物(幼生:オタマジャクシ)から再生不可能動物(成体:カエル)となるXenopusを用い、脊髄損傷において神経機能再建に主要な役割を演じると考えられている上衣細胞に着目し、幼生と成体の正常・損傷後脊髄における動態を観察した。申請者は、前年度までに再生可能時期のXenopus脊髄の上衣細胞は、特定時期の胎児マウス脊髄の神経上皮細胞と同様の活性を有している事を見出していた。また、再生可能時期であるStage50, 54、再生不可能時期であるStage58, 66のいずれの時期にも細胞新生が生じている事を確認していた。この、再生可能時期・不可能時期におけるXenopus脊髄上衣細胞からの細胞新生を更に詳細に検討するため、上記のそれぞれのStageのXenopusを細胞周期S期に取り込まれるBrdUの含有水にて処理し、一定期間の後、心臓からの灌流固定を行い組織を観察した。すると、再生可能時期ではグリア細胞に加え神経細胞をも生じている事が確認できたのに対し、再生不可能時期ではグリア細胞新生しか確認できなかった。また、それぞれのStageにおいてXenopusに脊髄損傷手術を施し一定期間の後組織を観察する事で、神経細胞新生が多く生じる時期を特定し得た。更に、Xenopus脊髄の上衣細胞は哺乳類の成体脊髄と異なり、放射状グリア細胞様の形態を示す事、胎児期齧歯類脊髄とは異なった特異マーカー発現を示す事から、哺乳類の成体神経幹細胞と同様の活性を有するものと考えられる事が判明した。脊髄機能再建には神経細胞新生が重要である事が考えられたが、その機能の一部を担うと考えられるmiRNAをラットの脳内に注入する事で、このmiRNAが神経細胞を誘導可能である事を見出した。26年度が最終年度であるため、記入しない。「両生類・魚類の脊髄損傷は自発的に治癒するのに、哺乳類ではなぜ再生しないのか」という問いにアプローチするため、個体発生時に再生可能動物(幼生:オタマジャクシ)から再生不可能動物(成体:カエル)となるXenopusを用い、脊髄損傷において神経機能再建に主要な役割を演じると考えられている上衣細胞に着目し、幼生と成体の正常脊髄における動態を観察した。申請者は、再生可能状態にあるオタマジャクシ脊髄の上衣細胞が、幹細胞としての能力を有すると考え、まず正常脊髄における中枢神経系の発生と細胞運命決定に重要な転写因子発現を確認した。すると、脊髄上衣細胞について背腹方向に特徴的な発現が見出され、Stageが進むにつれてその発現領域が狭くなる事も確認された。更に、M期やG0期以外の細胞周期マーカーの発現パターンを加味すると、再生可能時期におけるXenopus脊髄の上衣細胞でのこれら細胞運命決定に関する転写因子や細胞周期マーカーの発現様式は、齧歯類の胎児期脊髄におけるそれと似通っていると考えられたため、マウス胎児脊髄の転写因子発現及び細胞周期マーカー発現パターンと比較した。すると、少なくともStage50及びStage54のXenopus脊髄は、胎児発生の特定の時期のマウス脊髄と非常に良く似ていると言える事が判明した。また、XenopusのStage50, 54, 58, 66における細胞発生を確認するため、それぞれのStageのXenopusをBrdU含有水にて処理し、一定期間の後心臓からの灌流固定を行い組織を確認したところ、いずれのStageにおいてもBrdUを取り込んだ細胞が確認された。これらの事から、再生可能時期のXenopus脊髄に存在する上衣細胞は、齧歯類の発生時期にある脊髄神経上皮細胞と同様の細胞分化能力を有する事が示唆された。また、再生可能・再生不可能時期の脊髄においても、細胞新生が生じている事が示された。

脊髄機能再建には神経細胞新生が重要である事が考えられたが、その機能の一部を担うと考えられるmiRNAをラットの脳内に注入する事で、このmiRNAが神経細胞を誘導可能である事を見出した。26年度が最終年度であるため、記入しない。再生可能時期であるStage50-54のXenopus脊髄の上衣細胞の能力が、胎児期のマウス脊髄の神経上皮細胞と同等と考えられる事は想定以上の結果であった。但し、分裂細胞による細胞新生についてその細胞がどの系譜の細胞であるかをつきとめる必要があるが、Xenopus以外の両生類、例えばイモリで普通に用いる事の出来る抗体がXenopus組織では無効であったり、あるいは細胞内の線維構造や髄鞘構造が認識されても細胞体のマーカーとして用いる事が出来なかったり、そもそもXenopusでは特定細胞のマーカーとして有効ではなかったりして、分裂細胞の細胞系譜を同定する事が不可能であった。脊髄再生を促進する因子の同定には再生可能/不可能時期の上衣細胞の特性の違いを明らかとする必要があるが、そのためには分裂細胞により生じる新生細胞の細胞系譜の同定が必須であり、in situ hybridizationを組み合わせるか、あるいは抗体の自作、更には複数の抗原賦活化法の通常では用いられない組合せ等の手法の工夫が必要と考えられた。各Stageにおいて生じている細胞新生について、その新生細胞の細胞系譜を明らかとする。イモリやマウス等で用いられる神経細胞・オリゴデンドロサイト・アストロサイトのマーカーがXenopusでは使用不可能であったため、in situ hybridizationや複数の抗原賦活化法の組合せによる細胞系譜マーカーの同定を試みる。また、新規抗体作成の可能性も模索する。更に、Xenopus損傷脊髄における上衣細胞の動態を追跡し、神経再生に重要と思われる損傷後時期を確定する。そして、その神経再生に重要と思われる損傷後時期において、Stage50及びStage66の個体を用い、それぞれのステージにて偽手術群・脊髄損傷群を用意し、計4群について脊髄組織を採取し、microRNAを抽出後、次世代シークエンサーを用いて発現microRNAの比較検討を行い、再生可能動物の特定の損傷後時期において特異的に発現が上昇する、あるいは発現が下降するmicroRNAを同定する。