hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
学校文化とセクシュアリティ-性愛を巡る「隠れたカリキュラム」の日英比較-

そのため本研究では、1970年代に性的少数者の解放運動が組織化され、性的少数者が社会の中で比較的目に見える存在となってきている英国と、1950年代から社会の中で目立たない形で情報の共有が図られていながら、社会に順応する形で性と生を形作ってきた日本の性的少数者の様態を比較対照し、そうした社会基礎を踏まえて、両国の学校文化において性をめぐる規範がどのように生起しているのかを調査している。そのため本年度は、以下の作業を行った。1、英国と日本における同性愛をめぐる動きを、歴史社会学の知見に学びながら体系的に整理した。2、ロンドン大学の性的少数者のミーティングに定期的に出席して参与観察し、現地の当該青年の動態の把握に努めた。3、上記2)のミーティング参加者の中からレズビアンとゲイの学生1名ずつに面接調査を実施し、英国の中等教育において同性愛がどのように扱われている(いない)かについて情報を得た。英国では、民族的少数者を侮蔑するような発言に対する指導と比較した場合、性的少数者を侮蔑するような発言を取り締まるような学校文化はないが、個別に教師に相談すれば対策をとってくれるというように、性的少数者に関する教員の意識が一定程度高いことが明らかとなった。4、日本の英語、国語、社会、倫理、保健体育、音楽などの教科書を探査し、そこに見られる異性愛的表象を指摘した。
酪酸菌を用いたＮＡＳＨの進展・発癌阻止を目指した予防法の開発

CDAA食投与によるラットNASHモデルでは、投与2週目より著明な脂肪肝がみられ、肝線維化(8週)、肝硬変(16週)、肝がん(50週)へと進行した。酪酸菌を投与した群では、肝での酸化ストレス抑制、門脈中エンドトキシン減少、肝脂肪沈着の抑制、インスリン抵抗性の改善、炎症反応抑制等が認められ、同時に肝でAMPK、AKTのリン酸化とともにNrf2の著明な発現増加がみられた。In vitroの解析より、酪酸によるAMPKのリン酸化はSirtuin1のリン酸化と核移行を促し、その結果mTOR2 complexの集積とAKTのSer473のリン酸化が起こり、最終的にNrf2の発現が増加することが判明した。人のNAFLD/NASHモデルとして、コリン欠乏アミノ酸置換食(CDAA食)投与ラットを用い、脂肪肝から肝線維症、肝硬変、肝臓癌への進展過程に対する酪酸菌の予防効果を検討した。Fisherラット(67週齢)にCDAA食を投与し、2週後、8週後、16週後、50週後にラットを屠殺し、血液(尾静脈及び門脈)、肝臓、大腸、糞便を採取し検討した。酪酸菌は、肝臓に脂肪沈着が著明となる2週目よりCDAA食に原末を10%の割で混ぜ投与した(酪酸菌群)。CDAA群は、投与開始後8週目では肝線維化に、16週目で肝硬変に進行し、50週では肉眼的に腫瘍がみられた。酪酸菌群では、8週目の肝臓の脂肪沈着が著明に減少しており、肝線維化の程度も軽かった。16週目でも線維の沈着は軽度で、50週での腫瘍の個数、大きさともCDAA群と比べ有意に抑制されていた。8週目では、CDAA群と比べ、酪酸菌群では血液検査でインスリン抵抗性の改善(HOMA-IR)や肝臓の中性脂肪の減少がみられた。また、門脈中のエンドトキシン濃度も低下していた。肝臓ではAMPKの活性化がみられた。大腸粘膜では、CDAA食により低下したtight junctionタンパクであるZO-1やOccludinの増加がみられた。さらに、解毒や抗酸化の鍵となるNrf2の誘導と、その標的酵素であるHO-1やNQO-1の誘導が酪酸菌群で観察された。また、炎症の指標となるNF-κB、TNF-α、ALTの低下を認めた。CDAA食でみられた脂質過酸化のマーカーである4-HNEは、酪酸菌群はほとんど観察されなかった。酪酸菌群の糞便検査では、酪酸菌群で全例腸管内での酪酸菌の発芽増殖が確認された。腸内細菌叢の解析では、CDAA群に比べて酪酸菌群ではClostridium coccoidesグループおよびE. cylindroidesグループの菌数が有意に低かった。人のNAFLD/NASHモデルとして、コリン欠乏アミノ酸置換食(CDAA食)投与ラットを用い、脂肪肝から肝線維症、肝硬変、肝臓癌への進展過程に対するプロバイオティクスMIYAIRI 588(酪酸菌)の予防効果を検討した。前年度までの研究で、酪酸菌投与により肝での酸化ストレス抑制、エンドトキシン減少、肝脂肪沈着の抑制、インスリン抵抗性の改善、肝線維化抑制、肝腫瘍抑制が認められ、同時に肝でAMPK、AKTの活性化とともにNrf2の著明な発現増加がみられた。今年度は、酪酸菌によるNASH進行阻止効果の機序の解明のための研究を行った。酪酸菌は自然に酪酸を産生するので、in vivoで観察された現象が酪酸菌の産生する酪酸によるものであることを明らかにする目的で、in vitroで培養ヒト肝癌細胞株HepG2を用い、酪酸添加による影響を検討した。酪酸添加により、Western blotで濃度依存性にNrf2の産生量が増し、核への蓄積がみられた。酪酸添加により、AMPK、AKTのリン酸化とともにNrf2のユビキチン化が阻害され、半減期が延長することが判明した。siRNAを用いた遺伝子発現抑制実験から、酪酸によるAMPKのリン酸化はSirtuin1のリン酸化と核移行を促し、その結果mTOR2 complexの集積とAKTのSer473のリン酸化が起こり、最終的にNrf2の発現が増加することが判明した。酪酸によるこれらの変化が肝線維化の抑制、GST-P陽性コロニー発生の抑制につながり、最終的に肝発癌抑制がみられたものと考えられた。人のNASHモデルとして、ラットにコリン欠乏アミノ酸置換食(CDAA食)を用いた。Fisherラット(67週齢)にCDAA食を投与し、2週間、2ヵ月、4ヵ月目にラットを屠殺し、血液(尾静脈及び門脈)、肝臓、大腸、糞便を採取した。なお、CSAA食投与群を対照として比較検討した。

脂肪沈着はOil Red染色で、線維化はAzan染色で、脂質過酸化は4-HNE陽性で判定した。CDAA食投与2週間目には肝臓には脂肪沈着が著明であった。CDAA食2ヵ月目では肝線維化がみられ、4ヵ月目で肝硬変に進行した。画像解析では、CDAA食投与群では脂肪沈着、肝線維化、脂質過酸化が顕著であった。また、前がん病変とされるGST-Pは、CDAA食群で2ヵ月目より小コロニーとして観察された。2ヵ月目の血液検査では、CDAA群ではCSAA群と比べ、ALTの高値、インスリン値の高値、HOMA-IRの高値を認めた。また、門脈血中のエンドトキシンは有意に高値であった。さらに、肝組織のホモジナイトを用いた測定で、CDAA群では脂質過酸化のマーカであるMDAやTNF-αの高値を認めた。CDAA食投与による脂肪肝からの肝病変の進行阻止(NASH、肝発癌阻止)をめざし、CDAA食の粉末に酪酸菌の原末を10%の割りでまぜて投与し、その効果を検討した。酪酸菌群の糞便検査では、全例腸管内での酪酸菌の発芽増殖が確認された。酪酸菌群では、CDAA群と比べ、2ヵ月目の脂肪沈着や肝線維化が著明に抑制され、脂質過酸化の指標である4-HNEやMDAも有意に低かった。血液検査では、ALTやHOMA-IRが有意に低く、門脈のエンドトキシンも有意に低値であった。以上の結果より、CDAA食投与による脂肪肝からの肝病変の進行に、酸化ストレス、腸管でのエンドトキシン産生が関与し、酪酸菌の経口投与は、その過程を抑制し、肝病変の進展を阻止した。本研究は、CDAA食投与によるNASHモデルを作成し、脂肪肝から肝硬変、肝臓癌への進展機序の解明と、それに基づく病変進行阻止を目指した予防戦略の樹立が目的である。1年目にはCDAA食投与2週、8週、16週のラットより血液、肝臓、大腸、糞便の採取などを行い、当初の計画通り肝組織や血液を用い、肝病変の進行具合を確認するとともに、酸化ストレス、エンドトキシン、炎症の面より検討した。本年度はさらに50週まで経過を観察し、検体を採取した。CDAA食開始2週目の脂肪肝完成時より、酪酸菌をCDAA食に混ぜで経口投与し、NASHの進行阻止効果を検討した。酪酸菌投与による肝病変進展阻止効果は、肝組織の検討で評価し、その結果は予想通り顕著にみられ、最終的に肝腫瘍の発生の抑制が認められた。脂肪の沈着改善、インスリン抵抗性の改善、門脈血中エンドトキシン濃度の低下、炎症反応の低下がみられた。その機序として、酪酸菌投与による大腸や肝臓におけるAMPKの活性化やNrf2の誘導があり、その結果大腸粘膜のtight junctionの回復や酸化ストレスの抑制につながり、肝線維化や肝発癌の抑制に関与したと考えられる。また、酪酸菌は本来整腸剤であり、その投与による腸内細菌叢の変化が顕著に認められたことも、エンドトキシン産生の低下に関連していることが示唆された。現在までのところ、in vivoの解析はほぼ予定通り達成された。本研究は、CDAA食投与によるNASHモデルを作成し、肝病変進展機序の解明とそれに基づく病変進行阻止を目指した予防戦略の樹立が目的である。1年目にはCDAA食投与2週間、2ヵ月、4ヵ月のラットより血液、肝臓、大腸、糞便の採取などを行い、当初の計画通り肝組織や血液を用い、肝病変の進行具合を確認するとともに、酸化ストレス、エンドトキシン、炎症の面より検討した。
観測記録に基づく基盤入力地震波の評価に関する研究

本研究では、地震動を的確に予測する上で必要な要因の一つである基盤入力地震波の特性を解明するため、地震基盤に到達したボアホールと岩盤上の観測記録を利用して、その定量的評価を行うことを目的としている。以上の目的を達成するため、本年度は以下の項目について検討を行った。1.神戸市東灘区で観測された地震記録の解析地震基盤に到達したボアホールを利用して鉛直アレイ観測が行われ、かつ、その近傍に露頭岩盤の観測点がある神戸市東灘区を対象地域として、小地震の観測記録を基に解析を行った。既往の研究で指摘されている様に、露頭岩盤の記録には表層付近に存在する風化層により高周波数で地震動が増幅していることが確認された。しかし、小地震では低周波数帯域のエネルギーが小さいため、増幅を受けているのか否を確認することは難しい。もり少し規模の大きな地震記録を用いて検討する必要がある。2.数値解析による予備的検討対象地域の南北およそ10km区間を二次元地下構造モデルによって表現し、単純な基盤入力地震波を平面波として鉛直下方から入射した場合の数値解析を差分法によって行った。その結果と中小地震の記録を比較すると、観測記録の現象が大まかに説明出来ることを確認した。この結果から周囲10km程度の空間的広がりでは、基盤入力地震波はほぼ同じであると見なせることが予測された。
人の手腕が有する運動知能の獲得とロボティクスによる実現

本研究は,多指ハンドアームシステムを用いた動的物体把持・操作手法の開発を目的としており,半球形状指先と物体表面間の転がり動作を考慮した,任意多面体の安定把持・操作手法を提案している.この転がり動作を考慮することで,把持対象物形状などの幾何情報が得られない場合においても,物体の安定把持・操作が可能となる.本年度は,昨年度までの提案手法の改良を行い,カメラなどの視覚センサを用いたシステムの時間遅れに対して頑健な,把持物体の位置・姿勢制御手法を開発した.視覚センサを用いたシステムでは,視覚センサから得られる把持物体の位置・姿勢情報を,制御系のフィードバックループに組み込むことで,高精度な物体の位置・姿勢制御が期待できる.しかし一方で,視覚情報欠損や,低サンプリングレート,得られた画像の演算処理,データ転送に起因する時間遅れなどの問題がある.本年度は,低サンプリングレートのカメラを使用する場合や,大きな時間遅れが発生した場合においても,把持物体の位置・姿勢を頑健に制御する手法を提案した.本手法では,ロボットの指先位置・姿勢によって定義される仮想的な物体の位置・姿勢(仮想フレーム)を,把持物体の実際の位置・姿勢(実フレーム)の代わりとして制御する.その際,実フレームと,その目標値との誤差が減少するよう,仮想フレームの目標値を設定し,視覚センサによって新たな情報が獲得されたタイミングに応じて,仮想フレームの目標値を適宜更新することで,間接的に,実際の位置・姿勢を目標値へ収束させる.仮想フレームの目標値の更新時に,時間遅れを考慮し,実フレームと仮想フレームの同期をとることで,時間遅れに頑健な把持物体の位置・姿勢制御を実現した.また,数値シミュレーションおよび,3本指ロボットハンドの実機を用いた実験によって,本手法の有効性を確認した.本研究では,多指ハンドアームシステムを用いた多様な形状の物体に対する3種類の安定把持操作手法を開発した.まず,1.これまでに提案している任意多面体の把持手法を拡張し,より多様な形状を持つ物体に対する把持手法を開発した.また,把持物体の操作手法として,2.オンラインで取得される物体姿勢情報を用いた把持物体の姿勢制御手法を開発した.更に,3.把持物体の位置姿勢情報がオクルージョンなどにより一時的に欠損した場合でも,把持物体を安定して操作可能な動的物体操作手法を開発した.多指ハンドアームシステムを用いた従来の任意多面体の把持手法では,物体表面での転がりによって,指先位置が安定把持領域から逸脱してしまう問題がある.これに対し,これまでに転がりに対する抑制力を発生させ,物体把持を行う手法が幾つか提案されている.しかし,これらの手法では,新たに加えた制御入力が,物体操作を行う際に把持物体の位置・姿勢制御入力と干渉し合い,正確な物体操作が実現できない.一方,提案した物体把持手法1では,指先姿勢のみを拘束することで,転がりに対する抑制力を発生させているため,システム全体が拘束されることはない.そのため,提案した把持物体の姿勢制御手法2と併用することで,正確に目標姿勢を実現可能である.またシミュレーション実験により,位置制御も実現できることを確認した.更に,これらの物体把持・操作手法を用いた場合のシステム全体の安定性について,システム全体の閉ループダイナミクスの収束解析を行うことで,理論的な証明を行った.また,視覚センサを用いて把持物体の位置姿勢を取得し,上述した手法により物体操作を行う際,オクルージョンなどによって把持物体の位置・姿勢情報が完全に欠落する場合が想定される,そこで,そのような場合にも安定な物体操作が可能な,物体位置・姿勢情報の欠損に頑健な安定把持操作手法3を開発した.本研究は,多指ハンドアームシステムを用いた動的物体把持・操作手法の開発を目的としている.本年度は,上記目標の達成に向け,研究代表者が昨年度までに提案してきた手法の実験的考察を行った.対象となる手法は,外界センサレスによる任意多面体把持・操作手法(I)および把持物体のオンライン位置姿勢情報欠損にロバストな動的物体操作手法(II)の二つである.外界センサレス任意多面体把持・操作手法(I)は,外界センサを一切用いることなく任意多面体の安定把持を実現する.また,外界センサによる物体の位置・姿勢情報の代わりに,関節エンコーダから得られる関節角度情報を用いて仮想的な物体位置・姿勢を表す仮想フレームを定義し,これを操作することで,把持物体の大まかな位置・姿勢制御を実現する.しかし,これまで数値シミュレーションによる本手法の有効性は示されているが,実機を用いた検証は行われていない.そこで,本年度は3本指ロボットハンドの実機を用いて物体把持・操作実験を行った.実験結果から,提案手法によって,外界センサレスによる安定な物体把持および位置・姿勢制御が実現できることを確認した.上述した手法(I)は,外界センサレスで把持物体の大まかな位置姿勢制御が可能である.しかし,把持物体の位置・姿勢情報を用いないために,正確な位置・姿勢制御には不向きである.そこで研究代表者はこれまでに,把持物体のオンライン位置姿勢情報欠損にロバストな動的物体操作手法(II)を提案している.本手法では,オンラインの物体位置・姿勢情報を用いて正確な位置・姿勢制御を行う.また,オクルージョンなどによって把持物体の位置・姿勢情報が完全に欠落した場合には,操作対象を実物体から仮想フレームへと切り替えを行う.

この操作によって安定な物体把持・操作を実現する.本年度は,視覚センサと3本指ロボットハンドを用いた把持物体の位置・姿勢制御実験を行い,物体の把持操作中に突然視覚情報が欠落した場合においても,提案手法により安定な物体の把持・操作が実現できることを示した.本研究は,多指ハンドアームシステムを用いた動的物体把持・操作手法の開発を目的としており,半球形状指先と物体表面間の転がり動作を考慮した,任意多面体の安定把持・操作手法を提案している.この転がり動作を考慮することで,把持対象物形状などの幾何情報が得られない場合においても,物体の安定把持・操作が可能となる.本年度は,昨年度までの提案手法の改良を行い,カメラなどの視覚センサを用いたシステムの時間遅れに対して頑健な,把持物体の位置・姿勢制御手法を開発した.視覚センサを用いたシステムでは,視覚センサから得られる把持物体の位置・姿勢情報を,制御系のフィードバックループに組み込むことで,高精度な物体の位置・姿勢制御が期待できる.しかし一方で,視覚情報欠損や,低サンプリングレート,得られた画像の演算処理,データ転送に起因する時間遅れなどの問題がある.本年度は,低サンプリングレートのカメラを使用する場合や,大きな時間遅れが発生した場合においても,把持物体の位置・姿勢を頑健に制御する手法を提案した.本手法では,ロボットの指先位置・姿勢によって定義される仮想的な物体の位置・姿勢(仮想フレーム)を,把持物体の実際の位置・姿勢(実フレーム)の代わりとして制御する.その際,実フレームと,その目標値との誤差が減少するよう,仮想フレームの目標値を設定し,視覚センサによって新たな情報が獲得されたタイミングに応じて,仮想フレームの目標値を適宜更新することで,間接的に,実際の位置・姿勢を目標値へ収束させる.仮想フレームの目標値の更新時に,時間遅れを考慮し,実フレームと仮想フレームの同期をとることで,時間遅れに頑健な把持物体の位置・姿勢制御を実現した.また,数値シミュレーションおよび,3本指ロボットハンドの実機を用いた実験によって,本手法の有効性を確認した.研究の目的は,これまでに提案している外界センサレス任意多面体把持手法を,曲面を有する物体に対して適用し,その有効性を数値シミュレーションおよび実機実験により検証することである.現在は,数値シミュレーションの実行に必要な,任意曲面間の回転接触モデルの定式化を行っている.また並行して,実機実験による手法の有効性の検証も行っている.外界センサレス物体把持手法の対象物体形状の多様化を図るとともに,これまでに提案している視覚サーボを用いた任意多面体の位置・姿勢制御手法の拡張を行う.前者では,引き続き任意曲面間の回転接触モデルの定式化を行う.後者については,視覚サーボシステムの問題点の一つである"視覚情報の時間遅れ"に頑健な手法の開発を行う.この手法では,低サンプリングレートによる時間遅れと,画像処理やデータ転送にかかる時間遅れの両方を取り扱う.把持物体の位置姿勢情報欠損に頑健な動的物体操作手法の開発の中で得た,仮想フレームを用いた把持物体の位置・姿勢制御技術の知識を用いて手法の開発を行う.
高分子超薄膜の粘弾的性質測定法の開発

高分子超薄膜を水面展開法、ラングミュア・プロジェット法あるいは溶媒蒸発法により調整した。高分子超薄膜として高分子/(液晶)複合薄膜、高分子/(人工脂質)複合薄膜、重合性の官能基を有する人工脂質を用いた。高分子超薄膜の特性解析は、広角X線回折、小角X線散乱透過型電子顕微鏡観察により行ない、膜中での分子の配向状態について明らかにした。高分子超薄膜の粘弾性測定方法としてはパレスエコ-法及び水面上での単分子膜の表面圧の変形に対する応答を測定する方法を用いた。パレスエコ-法では超音波が物質の中を通る速度と吸収を評価することにより材料の粘弾的性質が評価出来る。このパルスエコ-法の測定装置はパルス発生器で得られた広い周波数成分をもつ超音波を試料に印加し、透過後の観測波形を高速フ-リエ変換することにより高速吸収の周波数依存性を解析するものである。この方法で膜厚10μmのポリビニルアルコ-ル/(人工脂質)複合薄膜の超音波吸収を測定し、人工脂質分子の凝集体の力学的緩和挙動を明らかにした。一方水面上の単分子膜の粘弾的性質は、ラングミュアバランスを試作して測定した。水面上に展開した高分子膜あるいは人工脂質(重合後も含めて)単分子膜に、バリヤ-を移動させることにより変位を与え、応答の応力(表面圧)の変化を観測し、応力と変位量から粘弾的なパラメ-タ-を評価した。粘弾的なパラメ-タ-は特に単分子膜の結晶性に大きく依存した。
口腔扁平上皮がん幹細胞増殖における新規幹細胞分子ＳＰＲＲ１Ｂの機能解析

本研究において、ヒト口腔がん細胞株よりAldefluor法を用いてがん幹細胞を分離した。口腔がん幹細胞の遺伝子発現プロファイルをcDNAマイクロアレイ法にてスクリーニングした結果、口腔がん幹細胞にはSPRR1B分子が高発現することを見出した。また、遺伝子ノックダウンおよび過剰発現により、SPRR1Bは、RASシグナルを介して、口腔がん幹細胞の細胞増殖に関わっている事を見出した。当該結果は、治療抵抗性口腔がん幹細胞に対して新たな治療戦略としてSPRR1Bが標的分子となる可能性が示唆された。がん幹細胞は1高い造腫瘍能を示す、2自己複製能を有する、3多分化能を有するがん細胞分画と定義される。我々は口腔扁平上皮がん幹細胞における高い造腫瘍能(腫瘍起始能)の分子メカニズム解明を進めている。口腔扁平上皮がん細胞株から、がん幹細胞分画をALDEFLUOR法を用いてALDHhigh細胞として分離した。ALDHhigh細胞は高い造腫瘍能を示し、がん幹細胞が濃縮されていることが確認された。次に、がん幹細胞に発現する遺伝子群をcDNAマイクロアレイ法にスクリーニングした結果、Small proline-rich protein 1B (SPRR1B)が、がん幹細胞に有意に発現することを見出した。SPRR1B過剰発現がん細胞株では、in vitroにおける細胞増殖能の亢進が観察された。また、逆にsiRNAにてSPRR1Bをノックダウンしたがん細胞株では細胞増殖能の抑制がみられた。SPRR1B過剰発現およびノックダウン細胞の遺伝子発現をマイクロアレイにてスクリーニングした結果、SPRR1Bはがん抑制遺伝子の一つであるRASSF4発現を抑制することが見出された。RASSF4がRAS-MAPKシグナルを抑制する。すなわち、がん幹細胞においてはSPRR1Bが過剰発現することにより、RASSF4発現を抑制し、RAS-MAPKシグナルを亢進することにより、細胞増殖能が亢進していることが示唆された(BBRC 2013)。本研究結果は、口腔扁平上皮癌幹細胞の増殖能を分子レベルで解明するきっかけになると考えられる。がん幹細胞は1高い造腫瘍能を示す、2自己複製能を有する、3多分化能を有する癌細胞分画と定義される。我々は、口腔扁平上皮がん株からがん幹細胞分画をALDH1high細胞として分離し、ALDH1high細胞に高発現する分子として同定されたSmall proline-rich protein 1B (SPRR1B)の分子メカニズム解析を進めている。ALDH1high細胞において、SPRR1B遺伝子発現が高く、造腫瘍能が高い事から、細胞増殖に関わるシグナルであるMAPKシグナルを調べた。その結果、ALDH1high細胞において、有意に活性化型(リン酸化型)ERKの亢進を認め、ALDH1high細胞における細胞増殖を更新している可能性が示唆された。また、本研究において、ALDH1high細胞が口腔扁平上皮癌細胞株のみならず、口腔扁平上皮癌組織においても検出可能か、抗ALDH1モノクローナル抗体を用いて口腔扁平上皮癌組織を免疫染色し、検討した。その結果、口腔扁平上皮癌組織で、は0%最高40%の発現を認めた。また、ALDH1高発現症例では、ALDH1低発現症例と比較して有意に頸部リンパ節転移が高かった。この結果は、臨床症例においてもALDH1high細胞が転移に関わっている事を示唆するものであり、ALDH1high細胞をがん幹細胞の研究ソースとして用いる有効性および有意性を示す。これらの研究結果は、ALDH1high細胞が培養細胞のみならずヒトがん組織においてもがん幹細胞マーカーとなりうることを支持する重要な結果と考える。本研究において、ヒト口腔がん細胞株POT-1, OSC19, OSC20, OSC40, OSC70, SAS, HSC-2などを用いてAldefluor法により、ALDH1陽性細胞を分離した。ALDH1陽性細胞は、免疫不全マウスにおいて高い造腫瘍能を示し、高い幹細胞マーカー発現を示し、ALDH1陽性細胞にがん幹細胞が濃縮されている事が確認された。がん幹細胞分子メカニズムを解明する為、cDNAマイクロアレイ法を用いてトランスクリプトーム解析を行った。その結果、口腔がん幹細胞にはSPRR1B遺伝子が高発現することを見出した。SPRR1B過剰発現および遺伝子ノックダウンにより、SPRR1Bには造腫瘍能に関わる機能が存在する事が示唆された。次にSPRR1B下流分子を検索するため、SPRR1B過剰発現およびSPRR1Bノックダウンによるトランスクリプトームを解析することにより、RASSF4を見出した。RASSF4はRASシグナルを負に制御する癌抑制遺伝子である。ウエスタンブロット法によりSPRR1BはRASSF4発現を抑制することにより、RASシグナルを更新することが確認された。当該結果は、口腔がん幹細胞が、SPRR1B分子を用いることにより、RASシグナルを活性化し、造腫瘍能に関わっている事を示唆する。さらに、口腔がん臨床検体を用い、免疫組織化学染色にて検討を行った。ALDH

1陽性例は高いリンパ節転移を示した。in vivoにおけるがん幹細胞がリンパ節転移に関わっている可能性が示唆された。しかしながら、SPRR1B染色と、患者生命予後、リンパ節等のパラメーターとの関連性は見られなかった。腫瘍学本研究において、口腔扁平上皮癌幹細胞の細胞増殖に関連する分子群の解析を進めている。SPRR1BがRAS-MAPKシグナルを介して、口腔扁平上皮癌幹細胞の細胞増殖に関与する事を明らかとした。また、平成25年度中には、これらの研究結果を論文発表することが出来、大きく研究が前進したと考える。本研究は、がん幹細胞におけるSPRR1Bの機能解析を目的としている。平成24年度において、SPRR1B発現ベクターの構築、SPRR1B過剰発現細胞株の樹立、SPRR1B特異的siRNAのデザインを行った。また、免疫不全NOD/SCIDマウスにおける造腫瘍能評価系安定して機能した。これらの研究ツールは、SPRR1Bの分子機能解析を進めるう上で非常に有用な手段になると考えられる。これまでの研究結果から、SPRR1BのsiRNAによるノックダウンにより、RAS-MAPKシグナルを介して細胞増殖を抑制することが示された。しかしながら、siRNAは一過性の遺伝子発現抑制であり、完全な遺伝子欠失形質を観察出来る訳ではない。そこで、SPRR1B分子機能を詳細に検討する為に、平成26年度には、SPRR1B遺伝子ノックアウトシステム構築を目指す。すなわち、CRISPR/Cas9を用いたゲノム編集を用い、SPRR1Bコンディショナルノックアウト細胞を作製を目指す。また、ノックアウト細胞作製により、これまでの検討では困難であった免疫不全マウスを用いたin vivoの造腫瘍能の検討を予定する。がん幹細胞は高い造腫瘍能を示すと同時に、化学療法や放射線といった既存のがん治療に対して抵抗性を有することが知られている。本研究においてはSPRR1BのMAPKシグナルを含めた分子生物学的な機能解析を進める予定である。また、臨床上問題点となる治療抵抗性や、がんの遠隔転移等とSPRR1Bとの関連性についても検討を進めたいと考えている。具体的に、SPRR1B過剰発現細胞株や、SPRR1Bノックダウン細胞で、治療抵抗性や遠隔転移モデルを用いて評価を予定する。平成25年度においては、in vivo評価系をさらに進める為に、実験動物(NOD/SCIDマウス)の購入を予定している。また、SPRR1Bの造腫瘍能における分子メカニズムを解明するために、遺伝子発現アレイ、定量的PCRなど分子生物学的なアプローチを行い、SPRR1Bの機能解析を進める。来年度はNOD/SCIDマウスを多く使う実験を予定しているため、今年度の研究費残額をマウス購入やFBS等の消耗品にあてる。
ドップラーフリー分光計測に基づくエルゴディック層内粒子輸送の研究

核融合プラズマにおける粒子輸送現象の理解において重要な水素原子電離位置の測定を目的として,半導体レーザーを用いた吸収分光計測の手法により水素原子のスペクトル線を詳細に計測する手法を開発した.発光観測では実現し得ない超高波長分解計測を比較的簡素なシステムで可能とした.スペクトルに含まれるテール成分や異常クロスオーバー信号など,プラズマ中粒子の運動量緩和機構の解明に繋がると期待される現象が観測された.核融合プラズマにおける粒子輸送現象の理解において重要な水素原子電離位置の測定を目的として,半導体レーザーを用いた吸収分光計測の手法により水素原子のスペクトル線を詳細に計測する手法を開発した.発光観測では実現し得ない超高波長分解計測を比較的簡素なシステムで可能とした.スペクトルに含まれるテール成分や異常クロスオーバー信号など,プラズマ中粒子の運動量緩和機構の解明に繋がると期待される現象が観測された.ドップラーフリー分光計測に用いる半導体レーザーの特性評価を行った.ドップラーフリー分光にはレーザー光の吸収飽和が必要である.飽和は,光励起により遷移の下準位ポピュレーションが減少し,レーザー光の吸収が起こりにくくなることにより生じ,計測では,レーザーパワーを増大させたときの吸収量の減少として観測される.一般には,衝突遷移などによる下準位へのポピュレーション流入や,下準位と基底状態との間の輻射再吸収によるポピュレーションの入れ替えが発生するため,下準位ポピュレーションの減少が緩和され,光の吸収および放出過程だけを考えた2準位モデルと比較すると,飽和状態への到達は妨げられる.飽和状態の実現には,他の関連するプロセスの遷移レートを上回るレーザー光励起のレートが必要であり,そのためにはすなわち,高強度のレーザーが必要となる.飽和に必要なレーザー強度を調べるため,名古屋大学のヘリコン波放電方式の直線型プラズマ発生装置で実験を行った.プラズマの軸方向にレーザー光を通過させ,周波数スキャンを行いながら透過光強度を測定することで吸収スペクトルを求めた.レーザー光強度の増大とともに,吸収量が減少することは確認できたが,事前の見積りよりも飽和状態への到達が緩やかであることが明らかとなった.飽和のための条件は対象とするプラズマによって異なり,現在実験を遂行している直線装置で得られた飽和のための条件をそのままLHD実験に適用できるものではないため,飽和を妨げる主要な原子過程を明確にし,LHDプラズマ条件を考慮に入れた上で,飽和状態の実現に必要なレーザーのパラメータを導出する必要がある.そのためには,微細構造準位に分けた水素原子の衝突輻射モデルの整備が不可欠であり,モデルの構築と,実験によるモデルの正当性の実証が次年度の主要な課題となる.直線型ヘリコン波プラズマ生成装置の低密度モードの放電において,水素原子のバルマーα線に対する計測を行ったところ,吸収スペクトルにわずかな凹みが観測され,飽和吸収が達成されていることが確認された.観測された凹みからドップラーフリースペクトルを再構築したところ,スペクトルは,磁場強度約350ガウスのゼーマン分離したσ光成分によって主に構成されていることが確認された.現在の配置では,レーザーの光軸と磁場の方向がほぼ一致しているため,π光成分が微弱であることは妥当な結果と考えている.今回購入したレーザー増幅器を用いてレーザー強度を変化させ,飽和パラメータがレーザー強度に応じて増大することを確認した.しかしながら,飽和パラメータの上昇とともに線広がりが増大し,その結果観測されるスペクトル線のゼーマン分離が不明瞭となる傾向にあることが明らかとなった.このような性質は本計測にとって今後障害となる可能性があるが,その原因はよくわかっていない一方,レーザー光吸収の過程を考慮に入れた衝突輻射モデルの整備を行った.レーザー光を吸収する原子のうち,レーザー光の波長および線幅に対応する速度分布成分だけを取り出して原子過程レート方程式を解き,吸収過程が飽和をシミュレートするための計算モデルを構築した.シミュレーション結果は飽和パラメータがレーザー光の波長によって変化することを示唆しているが,実験ではそのような結果が得られていない.また現状では,飽和パラメータの絶対値についても,実験結果とシミュレーション結果との乖離が大きいが,今後さまざまな副次的プロセスを考慮に入れることで,シミュレーションの精度を向上させて行くための基礎を準備することができたと考えているLHDプラズマにレーザー光を入射し,プラズマによるレーザー光の吸収量を調べた.レーザー光は既存の分光計測用光ファイバにより装置まで伝送した.分光計測用光ファイバはコア径が100μmのマルチモードファイバであり,コリメータによる集光度が悪く,入射位置から約8m離れた位置では効率の良い受光が難しいことが明らかとなった.そのため,現状ではS/N比が悪く吸収プロファイルの計測には至っていない.しかしながら,微小ではあるが有意な大きさの吸収が検出され,伝送系および集光光学系の最適化により当初の目的である飽和吸収分光計測を行う見通しが立った.ダイバータシミュレーション装置では60ガウスから1000ガウス程度の範囲で磁場強度を変化させた放電を行い,磁場強度に応じてゼーマン分裂スペクトルが得られることを確認した.一般的な吸収分光では,ドップラー広がりに隠されてこのような低い磁場強度のゼーマンスペクトルを観測することは不可能であり,ドップラーフリー分光計測の有用性を実証することができた.また,本計濁ではレーザーの光軸が磁場方向と一致しているため原理的にはσ光成分しか検出されないはずであるが,実際にはπ光成分に対応する波長位置にわずかな信号が現れていた.

これまでは光軸と磁場方向との間のわずかなずれがその理由と考えていたが,これはクロスオーバー共鳴線と呼ばれる,現実には存在しないが飽和吸収分光計測のシステム上現れる信号として説明できることがわかった.他にも計測されたスペクトルには同定されていない信号線が多く存在していたが,それらはほとんどすべてクロスオーバー共鳴線として理解できることがわかった.しかしながらいくつかのクロスオーバー共鳴線は,通常の原子構造を説明する理論では起こりえないものであることも判明し,現在原因を調査中である.ダイバータシミュレーション装置ではゼーマン分離が計測精度以下となる60ガウスの磁場強度で放電を行い,前年度問題となったクロスオーバー線について詳細に調べた.クロスオーバーとは,共通する下準位または上準位を持つ近接したスペクトルの中間に正または負のピークが生じる現象を言う.得られるスペクトルには,共通の準位を持たない遷移の中間にもピークが存在し,クロスオーバーと同様の現象が生じていることが推定される.これらは飽和吸収スペクトルにおいて正のピークとなることから,下準位のポピュレーションが原子の速度を保存したまま交換していることを示唆している.バルマーアルファ線の下準位には,2S_1/2, 2P_1/2, 2P_3/2の3準位があるが,いずれの準位の間にもクロスオーバー様のピークが見られ,これらの3準位の間でポピュレーションの交換が生じていることを示している.2s-2p間の電子衝突による遷移はよく知られているが,微細構造の間での遷移が直接的にスペクトルに現れていることは興味深く,遷移レートの解析などの研究へつながる結果が得られた.LHDプラズマでの計測では,レーザーの拡散を抑えるため径の小さい光ファイバを用意し,また集光光学系の改善によりシステム全体のスループットの向上を図った.8mの空中伝送によるロスが抑えられ,結果としてこれまでよりも3桁程度高い強度の戻り光が得られるようになった.原因不明のノイズのため目標とする0.01%レベルの吸収の検出には至っておらず,実際の計測においても有意な吸収を検出することができなかった.核融合プラズマは一般に光学的に薄く,吸収量を定量的に計測するためにはロックイン技術等の高精度な計測が必要であることが明らかとなった.バルマーα線の吸収を飽和させるのに当初予想していたより大きな放射エネルギー密度が必要であることが判明し,レーザーパワーを増強するなど最適化に時間を要した.ただし,その原因は一般的にも明らかになっておらず新しい知見であり,本研究の成果のひとつである.24年度が最終年度であるため、記入しない。直線プラズマでの基礎実験はほぼ終了し,本年度はLHDでの計測に注力する.予備的に行った前年度の計測では既設の分光用光ファイバがレーザ「光伝送に適していないことが判明したため,本年度は通信用シングルモードファイバを利用する.レーザー光の同ファイバへの導入効率は若干落ちるが,コリメータによる集光効率が高く,本計測に最適であることを確認した.また,価格は分光用と比べ単位長さあたり20分の1程度であるので今年度の予算で十分整備できることも確認している.24年度が最終年度であるため、記入しない。
FGF23等の低リン血症因子を標的とした歯牙形成異常の分子治療に関する基礎的研究

遺伝性・腫瘍性低リン血症に伴う骨形成障害の所見から、骨局所におけるリン酸調節とリン酸代謝調節因子の役割が推察される。この視点に立ち、私たちはラットを用いた様々なモデルにより以下の結果を得た。1.私たちは、骨形成の一連の過程、すなわち骨芽細胞の増殖と分化、基質形成、石灰化のうち、石灰化のみを評価できるモデルを作製した。2.ナトリウム依存性リン酸(NaPi)トランスポーター選択的阻害剤フォスカネットを用い、骨芽細胞におけるNaPiトランスポーターが血中リン酸レベルとは無関係に骨の石灰化に関与することを明らかにした。3.現在報告されているNaPiトランスポーターのうち、骨芽細胞における機能的NaPiトランスポーターは、タイプIII(Pitl)であり、これが骨の石灰化のトリガーとなることを機能獲得・損失実験により確認した。4.リン酸代謝調節因子、線維芽細胞増殖因子(FGF)23が骨(骨芽細胞など)、歯(象牙芽細胞など)で強く発現されることを明らかにした。アデノウイルスを用いてFGF23を骨芽細胞で過剰発現すると、FGF受容体がリン酸化され、それに伴い骨の石灰化が抑制された。これらの結果は、骨の石灰化における骨芽細胞のリン酸代謝調節因子の重要性を示唆するものであり、その調節は骨、歯科疾患の新たな治療ターゲットとして期待される。低リン血症における骨形成/歯牙形成異常の分子機構を明らかにする目的で,研究計画の実施予定の2項目について検討し,いくつかの主として以下の所見を得た。1)Pit1トランスジェニック(Pit1-TG)ラットの歯牙・歯周組織の組織学的特徴の検索。Pit1はユビキタスに発現するタイプIIIのNaPiトランスポーターであるが,骨組織の石灰化や血管平滑筋など異所性石灰化のトリガーの1つとして考えられている。Pit1-TGラットは生後4週より白内障,低体重,生後8週より蛋白尿,低アルブミン血症,高脂血症を伴い,進行性のネフローゼ症候群を示し,寿命が短い。今回,成獣の歯牙,歯周組織について,TGラットと正常ラットの組織学検索を行ったところ,これらの形質異常の程度に一致して切歯に著明な異常所見を認めた。とりわけ,エナメル芽細胞の成熟期における機能障害が示唆された。2)ラット骨芽細胞におけるリン酸-Pit1応答の上流/下流の因子の少なくとも1つを同定。リン酸-Pit1応答と関連すると予想される線維芽細胞増殖因子(FGF)23組換えアデノウイルスをラット頭蓋由来細胞に感染させた。これによって得られた石化化障害を示す骨芽細胞と正常に石灰化する骨芽細胞を用い,GeneChipマイクロアレイを実施した。約32,000の遺伝子のうち,未同定の遺伝子を含む約50の遺伝子の発現量の変動を認めた。このうち,現在明らかにされているリン酸代謝関連遺伝子では唯一Phex(phosphate-regulating gene with homologies to endopeptidases on the X chromosome)が含まれていた。現在,siRNAによる骨芽細胞でのPhexノックダウンを実施し,Pit1を含むリン酸と石灰化の分子機構をより詳細に検討している。リン酸代謝は硬組織形成を含む生命活動全般を維持するために厳密に調節されている。活性型ビタミンD(1,25D)と副甲状腺ホルモン(PTH)はリン酸代謝に重要であるが、最近、腫瘍性骨軟化症における網羅的解析等により、新たなリン酸代謝調節因子が多数報告された。一方、これらとは別に、生体におけるリン酸輸送のキー分子であるナトリウム依存性リン酸トランスポーター(NPT)が骨や歯といった硬組織形成にどのように関与するか注目されてきた。そこで、本件と関連し、本申請者らはこれまでに骨における主要なNPTがタイプIIIに属するPit1であることを明らかにした。今回は、マウスPit1遺伝子を導入したトランスジェニックラットの歯牙硬組織の組織学的観察を行い、エナメル質、象牙質形成の異常所見を明らかにした。

これにより、Pit1を導入またはノックダウンした培養骨芽細胞(セメント芽細胞等の代替、取り扱いが簡便なため)に様々なリン酸代謝調節因子を導入したが、Pit1による骨形成障害を改善することはできなかった。一方、NPTの選択的阻害剤を用い、動物実験レベルでの骨芽細胞のPit1と骨形成、とくに基質石灰化の関連性を明らかにした。また、リン酸代謝調節因子のうち、FGF23はセメント芽細胞や象牙芽細胞にも局在することから、FGF23の組換えアデノウイルスを作製し、培養骨芽細胞または骨器官培養に導入し、その生物活性を解析した。その結果、FGF23の過剰発現は骨芽細胞のFGF受容体FGFR1を介し、細胞分化、基質石灰化をそれぞれ独立して抑制することが明らかとなった。以上より、(1)リン酸代謝調節因子の1つであるFGF23は骨形成に対し、負に作用すること、(2)骨芽細胞のPit1の機能は血中リン酸レベル非依存的に骨形成に直接関与することが明らかとなった。これらの結果は硬組織形成とリン酸との関連性を強く示すものであり、これらの成果を発展的に進めることで、リン酸代謝の新機軸を確立するとともに、これまでにない歯・骨障害の治療標的を提供するものと思われる。
バイオフィルムでの遺伝子水平伝播と生物進化

バイオフィルムは、細菌などの細胞が、多糖、高分子化合物などと共に可視的な塊を形成している物を指す。バイオフィルムは、食品の腐敗、医療器具(カテーテルなど)の汚染、人体組織表面(歯など)における疾病などを引き起こすことから、その研究が重要視されている。バイオフィルムの構造体内部には、多量の細胞外DNA(以下、extracellular DNAの略eDNAと記載する)が存在していることが知られており、それが遺伝子水平伝播の原材料になっている可能性がある。バイオフィルム内部は浮遊状態と比較して、高密度に微生物細胞が密集した状態であるので、遺伝子の水平伝播を起こすために大変有利な場所であると考えられる。そこで、本年度はeDNAとiDNA(細胞内DNA)を環境サンプルから精製し、その大量配列解読を次世代シーケンサーを用いて行った。具体的には、つくば市の池から採取したバイオフィルムサンプルをDNaseで処理したものとしなかったものを用意し(各n=3、総計6サンプル)、それらの差分を解析することとした。それぞれのサンプルから、3000万を超えるリード数が得られた。その詳細な解析結果はまだ途上であるが、得られたデータのin silicoでの解析を行い、どのようなDNA成分、あるいは遺伝子カテゴリー成分に差があるか情報を得る必要がある。現在は、データを適切にトリミングなどを行った後に、様々な解析ソフトウェアにかけて、どのような解析をするのが最適か検討しているところである。環境バイオフィルムから高クオリティのDNAを細胞外と細胞内に分けて調整する過程に困難があり、その解決に時間を費やし、その結果その後の実験が遅れた。また、次世代シーケンサーでのリード獲得を外注したため、その結果を得られるまでに時間を要した。早急に得られたデータのin silicoでの解析を行い、どのようなDNA成分に差があるか情報を得たい。それには半年ほどかかる予定である。様々な解析ソフトウェアで試行錯誤する必要があるだろう。バイオフィルムは、微生物が細胞外多糖や細胞外DNAなどと共に、界面や固体物表面に高密度に存在している構造体である。バイオフィルムは、食品の腐敗、医療器具(カテーテルなど)の汚染、人体組織表面(歯など)における疾病などを引き起こす。従って、バイオフィルム形成を調節する方法や、完全に除去する方法を開発する必要があるが、バイオフィルムが形成される分子メカニズムに不明な点が多く、未だに実現困難である。近年、バイオフィルムの構造体内部に、多量の細胞外DNAが存在していることが明らかにされ、それが遺伝子水平伝播の原材料になっている可能性が指摘されている。本研究では、バイオフィルムに存在するとされる細胞外DNA、細胞内DNAを大規模配列解読し、これまで不明とされてきた細胞外DNAの由来生物と遺伝子構成について解析する。これによって、バイオフィルムと進化、バイオフィルムと微生物の病原性の関係の2点について明らかにする。本年は、実際の野外実験により、様々な場所でのバイオフィルムサンプルの取得可能性を検討し、その結果、様々な環境からバイオフィルム試料を取得することに成功した。しかし、予定よりも得られるバイオフィルムの体積が少ない場合も多く、実験の詳細に再検討が必要なことも判明した。さらに、採取したサンプルにおいて、細胞外DNAと細胞内DNAを分離する方法と細胞外DNA精製を効率よく生成する方法の確立を目指した。・環境バイオフィルムの準備:バイオフィルムのサンプルは東京近郊の河川の石の表面、つくば市内の淡水などから10点採取した。現在もより良いサンプルの採取を続けている。・細胞外DNAの分離・精製:現在、採取したサンプルの細胞外DNAと細胞内DNAを分離する方法を検討している。細胞破砕前にDNaseで処理あるいは未処理を施すことで、その後のDNAの差分を見る方法や、温和な条件でサンプルを洗浄するなど、酵素的方法や物理的方法など様々な観点からを試している。・次世代シーケンサーによる配列解読:現在DNAの分離・精製と並行して、16S rRNAのDNA断片の増幅と精製を行っている。配列解読は、受託による解読の手続きを行っているところである。

環境バイオフィルムから高クオリティのDNAを細胞外と細胞内に分けて調整する過程に困難があり、その解決に時間を費やし、その結果その後の実験が遅れた。また、次世代シーケンサーでのリード獲得を外注したため、その結果を得られるまでに時間を要した。当初予定よりも、細胞外DNAの分離に手間取っている。そこで本年度はこの問題を早急に解決することを第一の目標とする。その後、は当初の予定通り16SrRNA遺伝子の配列解読による細胞外DNAの由来探索、メタゲノムDNA解析へと進んでいく。また、当初予定よりも、1サンプルから得られるバイオフィルムの体積が少ないことが分かってきたため、バイオフィルムが大量に取得できる場所・領域の選定をやり直す必要があるかもしれない。早急に得られたデータのin silicoでの解析を行い、どのようなDNA成分に差があるか情報を得たい。それには半年ほどかかる予定である。様々な解析ソフトウェアで試行錯誤する必要があるだろう。細胞外DNAの精製に手間取ったため、次世代シーケンサーの稼働が出来なかった。その分の繰越が生じた。次年度にその繰越分を予定通り次世代シーケンサーの稼働に利用する。細胞内外DNAの分離・精製の方法を検討するたにに手間取ったため、次世代シーケンサーの稼働後、in silicoでの解析などが遅くなってしまった。解析結果次第で、追加の次世代シーケンサー稼働も必要であるので、その分の資金としたい。
マスタ-対称性の研究

荒木不二洋は作用素環論の方法により研究課題である「マスタ-対称性の研究」を進め,量子統計力学における一次元XY模型のマスタ-対称性の構造を完全に決定した。それはC^*環の自己同型写像による無限次元Lie群の表現を与える。中西襄は場の理論の方法により量子重力の顕わに共変的な正準作用素形式においてはchoral対称性と呼ばれる顕著な超対称性が時空,B場,FaddeevーPopovゴ-スト場,FaddeevーPopov反ゴ-スト場の間にあり、C数である時空と作用素である種々の場の役割を入れ代えることができることを示した。河合隆裕は代数解析学の方法によりD.C.Struppaと共同で多変数関数論のHartogsの定理の型の結果を定係数無限階線形微分方程式系の超関数解について証明した。高崎金久は完全可積分系の観点から新しい超戸田格子階層を提唱し、微分代数の形式を用いて定式化し、またその背後にあるD加群の構造を明らかにした。このことから,新しい階層と無限次元超グラスマン多様体のアファイン座標との間の直接の関係を見出し,後者はτ関数の本質的構成や対称性の基礎となることを明らかにした。三輪哲二は可解格子模型の観点からn次元特殊線形変換群のq変形で得られる量子群の基本的な表現について,Kailash C.Misraと共同で結晶基底のYoung図形による具体的記述を見出した。結晶基底は柏原正樹が導入した概念で、テンソル積の既約分解の組合わせ的な記述を与えるものである。伊原康隆はG.W.Andersonと共同で射影直線のlべき次分岐被覆系の与える有理数体上の絶対ガロア群の表現と,高次円単数への同ガロア群の作用との間の関連を研究し,それらの間にl^n(n=1,2,3...)を法として成立する一種の相互律を確立した。
新規な遺伝子操作系を用いたロタウイルス増殖および病原性発現の機構の解明

主要なウイルスのほとんどで、cDNAのみから感染性ウイルスを人工合成することを可能にする完全なリバースジェネティクス系(遺伝子操作系)が開発され、ウイルス増殖や病原性発現の機構といった基礎研究のみならず、ワクチン開発やウイルスベクター開発にもおいても活用され、多くの重要な知見が得られている。重要な下痢症ウイルスであるロタウイルスにおいては、そのゲノム構造の複雑さ故にその開発は困難を極めたが、ごく最近に、大阪大学との共同研究により、その開発に成功した(PNAS 114, 2017)。この新規な遺伝子操作系における組換えロタウイルスの人工合成効率はいまだ不十分であったが、BHK/T7-9細胞に遺伝子導入する全11本のロタウイルス分節ゲノムをコードするT7プラスミドのうち、NSP2とNSP5の非構造蛋白質をコードするプラスミド量を調整することで、組換えロタウイルスの人工合成効率が飛躍的に向上することを見い出した(J Virol 92, 2018)。この独自の遺伝子操作系を用いることで、世界初となる、全長の蛍光蛋白質(EGFP, mCherry)を安定に発現する組換えロタウイルスの作成も報告した。一方で、最も重要なヒトロタウイルスは増殖能がきわめて低く、依然として遺伝子操作系の開発は困難であったが、ロタウイルス胃腸炎患者便中のヒトロタウイルスを効率良く分離する技術(高濃度のトリプシン添加と回転培養)を利用することで、世界に先駆けて、ヒトロタウイルスを人工合成することにも成功した(J Virol 93, 2019)。ロタウイルスをコードする11本のプラスミドのみから、効率良く動物ロタウイルスを人工合成する技術に引き続き、増殖能がきわめて低いヒトロタウイルスを人工合成する技術の開発にも成功した。上述の、独自の有力な遺伝子操作系を駆使して、各ウイルス蛋白質の機能、特にウイルス増殖機序の解析を行う。また、新原理に基づく次世代ロタウイルスワクチン開発および腸管指向性ロタウイルスベクター開発の可能性を探る。今年度に引き続き、次年度も研究補助員の雇用が必要なため、計画的に次年度使用額として残しました。次年度において、主にこの目的に使用する予定です。
東アジアの古代湖「琵琶湖」の固有種成立過程の解明のための総合的研究

本科研では、琵琶湖の地史や古生物、現生生物の分子系統解析などの個々の研究を総合化して、琵琶湖の固有種の生い立ちを明らかにすることを目的としている。本年度は研究初年度であり、各研究班ごとの研究を進めると共に、2018年5月と2019年2月に研究集会を開催した。このうち、第1回目の集会では、特に琵琶湖の固有種ならびに琵琶湖の地史や古環境に関するこれまでの研究の到達点を中心に、研究分担者各々が発表を行った。また、第2回目の研究集会では、各班の研究の進捗状況の確認やそれぞれの研究についての情報交換を行ったほか、分担者以外で本研究に関連する研究を行っている外部の研究者を招聘して勉強会も行った。それらは、シジミ類の進化を研究している京都府農林水産技術センターの山田充哉研究員および哺乳類の臼歯のマイクロウエアと食性に関する研究を行っている山梨県立博物館の山田英佑学芸員であった。さらに、第2回研究集会では集会が開催された琵琶湖博物館に蓄積されているボーリングコアならびに現生魚類の液浸標本などの見学を行い、今後の研究の進め方の議論を行った。こうした2回の研究集会の発表を基に、今年度は、琵琶湖の模式的な古地理図および古水系図を試作するとともに、その上に琵琶湖の固有魚類の分岐年代を重ねあわせる試みを行った。今後はこの古水系図をより正確なものにすると共に、個々の研究を深めていくことを行っていく。また、本研究に関係する研究史ならびに文献集を作成する計画も現在進めており、徐々に原稿が集まり始めている。本研究に関係した具体的な成果としては、後述するとおり、研究代表者や研究分担者が公表した論文は6件、学会発表等は8件ある。本年度は研究の1年目であり、これまでの研究の到達点をまとめることができたことは、おおむね順調に進展していると評価できる。これらの研究史と文献集について、学術雑誌に投稿できるように、準備を行っている。また、古地理班、植生史・古気候班、陸上大型動物班、水棲生物班ともにそれぞれの調査研究を進めており、論文や学会発表を着実に行っている。古地理班では、1年目に製作した古琵琶湖の古地理図や古水系図をより正確なものとすることをめざす。植生史・古気候班では、琵琶湖地域で産出する大型植物化石および花粉化石の分析を引き続き行い、古琵琶湖層群に記録されたローカルな気候変化を探る。陸上大型動物班は、古琵琶湖層群から産出しているゾウやシカの臼歯化石を用い、そのマイクロウエア解析を行うことで、古植生の変化を概観する。水棲生物班は、現生の魚類および貝類をRAD-seq法を用いることで他地域の集団との遺伝的交流の履歴を高精度で推定する。また、古琵琶湖層群からの魚類咽頭歯化石を分析し、属レベルでの魚の動態を探る。こうした研究を推進するために、滋賀県内で多賀町博物館が中心になって行っている古琵琶湖層群蒲生層(約190180万年前)の発掘調査の成果や琵琶湖博物館の市民研究組織による化石くクリーニングなどの援助を受け、作業を加速化させる。また、第2回研究集会に参加し、講演をしてもらった2名の研究者(山田英輔氏および山田充哉氏)に研究協力者として加わってもらい、今後の研究の充実を図る。