hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
カルビンサイクル調節システムの構造基盤

カルビンサイクル調節タンパク質CP12との複合体であるGADPH-CP12、GAPDH-CP12-PRK、PRKの立体構造をX線構造解析法によって決定し、これら複合体形成によるGAPDH、PRKの阻害機構を解明すること、ならびに、天然変性蛋白質であるCP12の段階的折り畳み機構を解明する目的で研究を行った。平行して、二酸化炭素固定酵素RuBisCOの複合体の立体構造を決定することによって、代謝産物による調節機構を解明することを目的として研究を行った。GAPDH-CP12複合体については、X線回折実験に適した大きさの単結晶を作成することに成功した(Structure, 2011)。大型放射光施設にてX線回折実験を行ったところ回折能2.2Å分解能を示した。構造解析を行ったところ、CP12のC末端部分(Thr53-Asp75)のみがGAPDHと結合して立体構造を形成し、その他の部分は特定の立体構造を持たないことが分かった。また、CP12はジスルフィド結合を有し、同時にNADとも結合していたことから、GAPDHとの結合にCP12の酸化とNADが必須である理由が明らかとなった。GAPDHの基質結合部位はCP12によってふさがれ、GAPDHは基質に結合できない状態にあったため、CP12によってGAPDH活性が阻害されるメカニズムが示された。また、PRKの結晶化にも成功し、構造解析を行った。さらに、GAPDH-CP12-PRK複合体のSAXS測定を行い、低分解能での構造解析に成功した。平行して、イネ由来RuBisCOの調製を行い、代謝産物であるNADP(H)と6PGとの複合体の結晶をそれぞれ作製した.1.9, 1.65Å分解能のX線回折強度データをそれぞれ収集し、立体構造を決定し、代謝産物によるRuBisCO活性化機構を解明した(J. Mol. Biol., 2012)。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、カルビンサイクル調節タンパク質CP12との複合体であるGADPH-CP12、GAPDH-CP12-PRK、ならびにPRKの立体構造をX線構造解析法によって決定し、これら複合体形成によるGAPDH、PRKの阻害メカニズム、すなわち、カルビンサイクル調節メカニズムを明らかにすること、ならびに、"Intrinsically Unstructured Protein"であるCP12の段階的折り畳みメカニズムを解明する予定である。平成23年度は、GAPDH-CP12複合体を中心にその結晶化とX線構造解析を行った。Synecococcus由来GAPDHとCP12をそれぞれ組み替え大腸菌で大量生産し、Niアフィニティークロマトグラフィー、ゲル濾過クロマトグラフィーにより精製を行った。得られた高純度のGAPDHとCP12を用いて、GAPDH-CP12複合体の結晶化を行った。恒温インキュベータ(20°Cと4°C)で、種々の結晶化条件の検討を行ったところ、PEG3350を沈殿剤として用いた条件で、0.2x0.2x0.1mm程度のX線回折実験に適した大きさの単結晶を作成することに成功した。大型放射光施設にてX線回折実験を行ったところ回折能2.2A分解能を示し、構造解析に成功した。GAPDH-CP12複合体の構造解析から、CP12のC末端部分(Thr53-Asp75)のみがGAPDHと結合して立体構造を形成し、その他の部分は特定の立体構造を持たないことが分かった。

平行して、イネ由来RuBisCOの調製を行い、代謝産物であるNADP(H)と6PGとの複合体の結晶をそれぞれ作製した.1.9, 1.65Å分解能のX線回折強度データをそれぞれ収集し、立体構造を決定し、代謝産物によるRuBisCO活性化機構を解明した(J. Mol. Biol., 2012)。24年度が最終年度であるため、記入しない。通常、結晶化が困難とされるIntrinsically Unstructured Proteinを結晶化するにあたって、新たなタンパク質結晶化技術を適用し、GAPDH-CP12複合体の結晶を作製することができた。さらに、構造解析にも成功し、そのメカニズム解明に迫ることができ、計画どおりおおむね順調に研究が進展していると考えている。今後は、今後、PRKの構造解析ならびに、さらなる複合体の構造解析に取り組むことによって、カルビンサイクル調節メカニズムを明らかにすること、ならびに、"Intrinsically Unstructured Protein"であるCP12の段階的折り畳みメカニズムを解明する予定である。
核融合炉設計と評価(総括班)

本研究最終年度にあたり、本班は3つの計画研究を推進した。その第一は関連技術のシステム解析を課題としてこれまでに研究された要素技術並びに材料データを核融合炉システムへ適用するためのフィージビルティーを中心に検討を深める研究ならびに核融合特別研究において輩出された研究成果のデータベース化に関する研究であり、第二は技術評価に基づいた社会的受容性に富んだ核融合炉の概念設計研究、第三は核融合特別研究において蓄積されたプラズマ生成技術を大型の核融合プラズマ実験装置へ適用することによって、プラズマ閉じ込め技術の進展を図る共同研究である。本班では、それぞれの計画研究の適確にかつ効率よく進展するべく研究の推進と総括を行うとともに核融合特別研究過去10年間の研究成果をとりまとめる作業を併せ行なった。研究の推進に関しては、年度当初と中間時期に2度の班会議を開催し、各計画研究の研究計画内容に関する検討を詳細に行い、更に年度末には過去10年間の成果とりまとめと本年度における新しい計画研究課題である「技術評価と核融合炉設計」について研究会を開催して集中的に検討を深めた。大型プラズマ実験装置へのプラズマ生成技術の適用では、これまで懸案であった九州大学応用力学研究所のTRIAMー1への適用研究が実施されたのを始めその効果は高く評価されしかるべきであろう。関連技術のシステム解析では、提案され研究されてきた多くの要素技術において核融合炉システムレベルへの適用が解析され、そのフィージビリティーに関する検討が深まったとともに他の技術分野への波及効果が期待される要素技術が萌芽しつつあるに至っている。核融合炉の新しい概念として、DーHe3系燃料によるFRCコンセプトに関する検討が進められるとともにICF系の炉設計においても進展が図られた。プラズマ物理研究を対象とする今後の物理研究に関する検討も深められた。
樹木の生長応力発生機構解明に関する研究

樹木の成長応力は,細胞壁の木化に伴って発生する。その発生過程は1970年代から二つの仮説が提案されており,両者はあいいれない議論によって対峙してきた。そのひとつはリグニン膨潤説であり,他はセルロース引張応力説である。前者は,セルロースミクロフィブリルの横方向のギャップにリグニンが沈着し,それによって細胞は横方向に膨潤する結果,細胞は縦方向に縮もうとするため,縦方向に引張応力が,横方向に圧縮応力が発生すると考えるものである。後者は.セルロースミクロフィブリル自身がその長さ方向に引張応力を発生すると考えることを基本としている。本研究代表者らは,多種類の樹木のあて材の成長応力とその組織化学的性質とに関する実測と,細胞力学モデルによる弾性解析とから,成長応力発生機構に関して統一モデルによる説明を試みてきた。その結果.細胞壁成熟過程において,リグニン堆積とセルロース沈着の双方が成長応力発生にかかわるものとの仮説を得ていた。この仮説を検証するためには,セルロースミクロフィブリル傾斜角が小さい範囲から大きい範囲までS_2層に分布するあて材を有する種類の広葉樹について,成長応力と組織化学的なデータが必要とされる。そこで,本研究において,イエローポプラを用いた測定を中心にして米国アパラチア山系に実験場を設定して研究を行なった。その測定結果は以下のとおりである。ウエストバージニア州立大学の実験林にフィールドを設定した。そこで,7樹種の広葉樹を試験木に選定し,成長応力の測定を行なった。さらに,測定した試料を名古屋大学に持ち帰り,以下の試験を行なった。(1)ウエストバージニアでの試験項目:a,各試験樹木の直径.傾斜角度の測定,記録。b,立木状態での成長応力解放ひずみの測定。c,化学成分,微細構造,弾性定数の測定用試料の調整,日本への発送。(2)日本での試験項目:a,弾性定数の測定および解放ひずみから成長応力の算定。b,ゼラチン層,S_2層の断面積,ミクロフィブリル傾斜角,結晶化度の測定。c,αセルロース,クラソンリグニンの定量。その結果,(1)ブラックローカストにおいて0.5%もの縮みの解放ひずみが測定された。これは,成長応力にして70MPaものおおきさである。また,ゼラチン層の占有面積率の大きい部分で大きな引張の成長応力を発現している。(2)イエローポプラでは,a,ミクロフィブリル傾斜角が小さい程,αセルロースの比率が大きいほど,そして結晶化度が大きいほど大きな引張応力を発生する。b,リグニン量と引張の成長応力とは相関はないか,リグニン量が少ないほどわずかに引張応力が大きくなる。などの正確なデータが得られた。以上の測定結果は,成長応力の発生にミクロフィブリルが積極的に寄与することを示唆するものである。以上の測定結果を細胞壁形成過程から説明するために,細胞をミクロフィブリルとマトリックスからなる繊維強化複合円筒に置き換え,その内部応力の発生について弾性論によるシミュレーションを行なった。その結果,上述の実験関係を矛盾なく説明するためには,a,ミクロフィブリルが軸方向に引張応力を発生する。b,マトリックスは等方的な圧縮応力を発生する。とする初期条件が必要であることが明らかとなった。これらのことから,樹木の成長応力の発生機構について,「樹木細胞壁が成熟し終わった時点で,セルロースミクロフィブリル束はその軸方向に大きな引張力を.その横方向のギャップにはマトリックス物質の充填によって圧縮力を残留している。そのどちらが樹幹の成長応力となるかはミクロフィブリル傾斜角によって決定され,あて材はどちらか一方の効果が優先的に現れる」との結論を得た。これらの結果は,最終年度の8月にフランスで開かれたIUFRO国際大会,国際形態学セミナーで発表し,討論が行われた。

b,立木状態での成長応力解放ひずみの測定。c,化学成分,微細構造,弾性定数の測定用試料の調整,日本への発送。(2)日本での試験項目:a,弾性定数の測定および解放ひずみから成長応力の算定。b,ゼラチン層,S_2層の断面積,ミクロフィブリル傾斜角,結晶化度の測定。c,αセルロース,クラソンリグニンの定量。その結果,(1)ブラックローカストにおいて0.5%もの縮みの解放ひずみが測定された。これは,成長応力にして70MPaものおおきさである。また,ゼラチン層の占有面積率の大きい部分で大きな引張の成長応力を発現している。(2)イエローポプラでは,a,ミクロフィブリル傾斜角が小さい程,αセルロースの比率が大きいほど,そして結晶化度が大きいほど大きな引張応力を発生する。b,リグニン量と引張の成長応力とは相関はないか,リグニン量が少ないほどわずかに引張応力が大きくなる。などの正確なデータが得られた。以上の測定結果は,成長応力の発生にミクロフィブリルが積極的に寄与することを示唆するものである。以上の測定結果を細胞壁形成過程から説明するために,細胞をミクロフィブリルとマトリックスからなる繊維強化複合円筒に置き換え,その内部応力の発生について弾性論によるシミュレーションを行なった。その結果,上述の実験関係を矛盾なく説明するためには,a,ミクロフィブリルが軸方向に引張応力を発生する。b,マトリックスは等方的な圧縮応力を発生する。とする初期条件が必要であることが明らかとなった。これらのことから,樹木の成長応力の発生機構について,「樹木細胞壁が成熟し終わった時点で,セルロースミクロフィブリル束はその軸方向に大きな引張力を.その横方向のギャップにはマトリックス物質の充填によって圧縮力を残留している。そのどちらが樹幹の成長応力となるかはミクロフィブリル傾斜角によって決定され,あて材はどちらか一方の効果が優先的に現れる」との結論を得た。これらの結果は,最終年度の8月にフランスで開かれたIUFRO国際大会,国際形態学セミナーで発表し,討論が行われた。本共同研究は3年計画である。平成2年度は研究初年度にあたり予備調査として、マサチュ-セッツ大学とウエストバ-ジニア大学を訪問し、これまでの研究の討論とこれからの研究の打ち合せ、本測定のための試験樹木の選定などを行った。1.樹木の成長応力の発生機構に対する仮説として、リグニン膨潤説とミクロフィブリル収縮説とがある。これらが、成長応力の発生にどう関与するかが多くの研究者の議論の対象とされてきて、いまだに結論が得られていない。本研究代表者らは、成長応力の精密な測定結果と、リグニン量、ミクロフィブリル傾角、細胞壁面積率、セルロ-ス量など定量結果の対応から、圧縮あて材部ではミクロフィブリル関隙へのリグニン充填が、また正常材部や引張あて材部ではミクロフィブリルの縦方向への収縮が成長応力の発生を支配していることを明らかにした。
人工神経に対するシュワン細胞供給法としての端側神経縫合の有用性について

本年度は実験モデルの作成や独自の評価法の確立を念頭に実験を行った。実験モデルの作成が当施設の動物実験室で可能な様に、蛍光実態顕微鏡の設置や今まで他施設で使用していた2種類のトランスジェニックマウスの搬入を行ない、実験に対する環境整備を行った。トランスジェニックマウスは、すべての神経が発色するThy1-YFP16マウスとシュワン細胞が幼若化すると蛍光発色するNestin-GFPマウスになるが、蛍光実体顕微鏡下で坐骨神経の損傷モデルを作成することで、各々のマウスの軸索やシュワン細胞における蛍光発色の状態や軸索発芽の状況を観察することが出来た。今回のプロジェクトでは、正常な坐骨神経に対し上膜開窓・軸索部分切断を行った上で、同部位に人工神経を端側神経縫合することでシュワン細胞を人工神経内へ誘導しハイブリッド型人工神経を作成することが重要な手技となる。人工神経には、新たに保険適応となったリナーブを使用するが、人工神経の両端に対し端側神経縫合を行い、人工神経の内部にシュワン細胞の遊走が可能かをマウスで検討する必要があった。そこで、実際に使用する人工神経と同程度の弾性を有する小児輸液用のカテーテルを人工神経に見立てて同様の手技を行ない、やや煩雑な手技ではあったが、モデル作成が可能であることを確認した。人工神経はオールコラーゲンで柔らかいことが特徴であるが、輸液用カテーテルよりも弾力があり、同様にU字状に折り曲げ、坐骨神経にその両端を縫合出来るかをさらに検討する必要もあった。しかし、最も細いものでも1.0mmとマウスの坐骨神経に対して太く、さらに細い人工神経を特別に作成する必要があると考えられた。さらに細い人工神経については、作成が可能かを業者と検討すると伴に、軸索の蛍光発色するトランスジェニックラットの使用を、本実験系に加える必要があると考えられた。動物実験室の大規模改修のため、平成30年10月平成31年2月まで実験室使用が不可能となっており、動物を飼育することも出来ない状況となっていた。搬入していたトランスジェニックマウスを他施設で継続させることも出来なかった為、成体は一旦処分する形となった。現在新たに遺伝子改変マウスの孵化をおこなっており,実験開始が本年度中旬になる予定である。モデル作成に必要な微小血管外科操作セット、蛍光実体顕微鏡、共焦点レーザー顕微鏡、画像解析電算機器、組織切片作成のクリオスタット、インキュベーターなどの主要設備の準備は完了している。マウス坐骨神経での神経損傷モデル作成は可能となっている。マウスを用いたモデル作成は、動物実験室の使用が可能になり次第再開していく。今年度は実験室修復のため、実験モデル作成後の評価が全く出来ない状況であったが、Live imaging法やWhole mount imaging法にて、人工神経内のシュワン細胞の遊走がどの程度生じ得るかを観察しデータ化する。また、人工神経がマウスの坐骨神経に対して太いため、さらに細い人工神経の作成について、開発部と再検討する。さらに、実験系に軸索が蛍光発色するラットを加え、現状の人工神経でのモデル作成が、より良い形で行える様、その納入を検討していく。

モデル作成に必要な微小血管外科操作セット、蛍光実体顕微鏡、共焦点レーザー顕微鏡、画像解析電算機器、組織切片作成のクリオスタット、インキュベーターなどの主要設備の準備は完了している。マウス坐骨神経での神経損傷モデル作成は可能となっている。マウスを用いたモデル作成は、動物実験室の使用が可能になり次第再開していく。今年度は実験室修復のため、実験モデル作成後の評価が全く出来ない状況であったが、Live imaging法やWhole mount imaging法にて、人工神経内のシュワン細胞の遊走がどの程度生じ得るかを観察しデータ化する。また、人工神経がマウスの坐骨神経に対して太いため、さらに細い人工神経の作成について、開発部と再検討する。さらに、実験系に軸索が蛍光発色するラットを加え、現状の人工神経でのモデル作成が、より良い形で行える様、その納入を検討していく。動物実験室の大規模改修のため、平成30年10月平成31年2月まで実験室使用が不可能となっており、動物を飼育することも出来ない状況となっていた。その為、当初予定していた動物モデルの作成や評価が出来ない状況となり、実験そのものをしていく事が不可能な状況であった。その為に、本来マウスでのモデル作成やその評価で必要な研究費を次年度に繰り越し、前年度の分まで実験を進めていくことが必要となった。
帝国日本における「北進論」の特質と影響：樺太と千島を例に

本研究では樺太千島関連の文献資料を収集し、これらの特質を明らかにしてきた。全体的な傾向として北進論とされる言説には、1「北門の鎖鑰」という言に代表される北守のための北進論、2満蒙華北方面への進出をめざす<大陸北進論>、3シベリア・ロシア極東への進出をめざす<征露論>に分類されることを論じた。また、個別事例として日持上人の海外布教伝説をめぐる言説群をとりあげ、近世までの蝦夷地の支配を正当化した言説が拡大再生産され、樺太や満蒙・華北地域枝の進出を支えていた実情も論じた。本研究に関連する研究成果として、北方民族博物館の機関誌「Arctic Circle」に「地域開発と製紙産業:樺太パルプ三国志」と題する論考を発表した。また、「日持上人の樺太伝教説をめぐって:帝国日本における北進論の特質と影響(1)」と題する論考を北海道大学スラブ・ユーラシア研究センターの学術雑誌『境界研究』に投稿し審査を受ける予定である。前者はこれまで論じられることの少なかった樺太における製紙産業の沿革を、包括的かつ一般向けに報告したものである。後者は、従来明確な定義のなかった北進論について、日本の防衛戦略という立脚点で整理分類を行うとともに、広域的な展開を見せた日持上人の海外伝教説(13世紀末に日蓮聖人の直弟子日持上人が、北海道・樺太を経由して外蒙古・中国・朝鮮に渡って布教活動を行ったという伝説)の戦前期における広がりについて論じた。北進論が1伝統的な対ロシア防衛論、2「南進論」との対立概念としての大陸進出論、3シベリア出兵に代表されるロシア領への進出論に分けられることを明らかにすると同時に、日持上人の伝説が樺太の北進論として、新しい歴史を希求する島民たちの支持を受け広がったという特質にも言及した。また、口頭による発表としてスラブ・ユーラシア研究センターの公開講座の第5回を担当し、「亜港と尼港の旅人たち:日本とロシアのさざまの記憶」と題して講演をおこなった。亜港と尼港は一度も日本領になったことはないものの、日露戦争やシベリア出兵によって日本の軍事占領を経験した、いわば「北進論」の矢面にたった都市である。この都市を尋ねた人びとの回想・記録を通時的に整理することで、日本が「北」にむけてきたまざなしの変化を論じた。このほかに、保障占領時の裁判文書を用いた「亜港パクロフスカヤ人をめぐって:北サハリン軍事占領と司法」という報告もおこなった。本研究では、「北進論」という概念に着目して、これに該当する言説群の整理検討をはかるとともに、より体系的な北方圏の歴史理解を進めることを目標としてきた。その成果として、以下に挙げる二つの成果を世に問うことができた。1)『境界研究』第6号に「日持上人の樺太布教説をめぐって:帝国日本における北進論の特質と影響1」と題する論文を発表した。2)第一回日本シベリア学会において「サハリン軍事占領と司法:ロシア連邦極東歴史公文書館所蔵資料を中心に」と題する報告をおこなった。1)「日持上人の樺太布教説をめぐって」では、第一に、北進論とよばれる言説を言説の発表時期と対象地域から三種に区分すべきであることを論じた。それは1北海道・樺太・千島について展開された「北守という名の北進論」、2満蒙を中心とする大陸進出論、3征露論の3種であった。これらの区分を包括した、特筆すべき事例として、「日持上人の海外布教説」をとりあげ、この伝説が大アジア主義を正当化する言説として流布していく状況に考察を加えた。その結果、この伝説の流布した過程については、いわゆる「義経チンギスハン伝説」との相互補完性・連関性が濃厚に認められること、大陸ではこの言説の影響は限定的であったと見られること、対照的に樺太においては、この伝説が何度も紹介・引用され、あたかも史実のような形で語られており、日本人が鎌倉時代からサハリンで活躍していたとする「新たな北方史」の証左となっていたことなどを論じた。2)「サハリン軍事占領と司法」では、ウラジオストクの歴史公文書館に所蔵された北サハリン軍事占領期の裁判資料を考察し、保障占領と称された軍政下において、日本軍がいかなる裁判をおこなっていたのかを実証的に論じ、同地では或る程度の「裁判の公平」が存在していたこと、これが日本の北方進出を有利に導くことを志向したものだと論じた。北進論の総体を把握するための言説群については、サハリン・樺太地域を中心に相当数を収集することができた。また、おおまかながら、北進論の特質分類について、論文を刊行しえたことは評価すべきことと考えている。ただ、一方で千島列島に関する文献の収集整理については、おおよその目処は付いたものの、まだ十分とはいいがたい。同様に、北サハリンの軍事占領期(1920-1925)に関する言説群については、研究分担者となっている基盤研究(B)「サハリン(樺太)島における戦争と境界変動の現代史」との連携から、この共同研究の成果報告集において論文を発表する予定であったが、この報告集の刊行が遅れているため、成果として報告することができなかった。本研究では北進論に該当しうる樺太千島関連の文献資料を収集し、これらの特質を明らかにしてきた。

全体的な傾向として北進論とされる言説には1「北門の鎖鑰」という言に代表される<北守のための北進論>、2満蒙華北方面への進出をめざす<大陸北進論>、3シベリア・ロシア極東への進出をめざす<征露論>に大別されること、個別事例として日持上人の海外布教伝説をめぐる言説群をとりあげ、蝦夷地の支配を正当化した言説が拡大再生産され、樺太や満蒙・華北地域への進出を下支えしていた実情を論じた。また、研究分担者として参画した「帝国日本の移動と動員」(研究代表者:今西一)との関連で、樺太で成立発展した遊郭の実情と変遷を対象とした検討を行い、樺太では料理屋での芸妓酌婦にによる売春営業が黙認され、内地における公娼制度の欺瞞製がさらに強まっていたことや、これが1920年にはじまる北サハリンでの軍事占領下で援用され、軍政下での売春が公然化していたことをまとめた。また「サハリン(樺太)島における戦争と境界変動の現代史」(研究代表者:原暉之)との関連を鑑みて、北サハリン軍事占領下での裁判制度について論じた。法権の曖昧な地域で前時代的な裁判制度が布かれていた実情や、にもかかわらず現地の裁判官が「裁判の公平」を志向して尽力していた実情などを論じた。前者については共同研究の成果報告書となる論文集の出版助成が内偵しているため、本年度中に図書として刊行される予定である。さらに、『岩波講座ロシア革命とソ連の世紀』第2巻において「日ソ戦争」をテーマにした論考を執筆した。ここでは、日本の北進政策が第二次世界大戦の終末に至るまで、戦略的なグランドデザインと地政学的な目的意識を欠き、対照的にそれを備えていたソ連側の軍事行動を阻止できなかったことを改めて問題視した(本稿は2017年7月に刊行予定である)。本研究では樺太千島関連の文献資料を収集し、これらの特質を明らかにしてきた。全体的な傾向として北進論とされる言説には、1「北門の鎖鑰」という言に代表される北守のための北進論、2満蒙華北方面への進出をめざす<大陸北進論>、3シベリア・ロシア極東への進出をめざす<征露論>に分類されることを論じた。また、個別事例として日持上人の海外布教伝説をめぐる言説群をとりあげ、近世までの蝦夷地の支配を正当化した言説が拡大再生産され、樺太や満蒙・華北地域枝の進出を支えていた実情も論じた。昨年7月9月において他の共同研究にかかわる海外現地調査に参加したため、予定していたニコラエフスクでの調査はできなかったものの、それに代わりうる成果をウラジオストクのロシア国立極東歴史公文書館において得ることができた。北海道内および国会図書館における文献収集活動はおおむね順調である。今年度は千島列島に関する北進論について、明治中期における海獣密猟に対する脅威論(郡司重忠など)を軸として検討考察を加えた論文を執筆するほか、研究分担者となっている基盤研究(A)「帝国日本の異動と動員」との連携を鑑み、「朔北のからゆきさん:樺太における公娼と私娼」と題する論文を執筆する予定である。また、北進論の影響に関連して、第二次世界大戦時の日ソ戦争に関する論考を、『岩波講座ロシア革命とソ連の世紀』第2巻中に提供し、帝国における北進論の帰結点を論じる予定である。「北サハリン軍事占領と司法」についても、「サハリン(樺太)島における戦争と境界変動の現代史」の中で論文をまとめる予定であり、これも本年度中に上梓される計画となっている。サハリン樺太史今後は、昨年の公開講座でてがけた「亜港と尼港の旅人たち」を論文として整理し、帝国日本における北進論の特質と影響(2)という形で投稿する予定である。
水中環境状態観測のためのユビキタス情報収集手法に関する研究

本研究は,珊瑚礁や沿岸部における水中環境情報収集の作業支援を実現する手法,システムの研究開発を目的とした.水中定点センサノードおよび水中移動センサノードの開発,およびこれらを無線ネットワークにより相互に接続した情報収集システムの開発を行った.水中環境での実験により,取得時間と取得データを整合した形式で,ネットワークに接続された計算機上に情報収集・蓄積が実現されることを示した当該年度は,水中環境データ収集支援の基礎となるセンサノードのハードウェアの設計・試作を中心に研究開発活動を行った.定点観測のための水中定点センサノードの開発として,サンゴ礁等の目視観測において求められている多様な水深での調査に対応可能であるとともに,水中環境状態を外部に伝達可能な定点センサノード・プラットフォームのハードウェアの設計および試作を行った.試作した定点センサノードは,モジュール化されたセンサ部と通信部からなり,これらをテザーにより接続する形式をとった.センサ部は水深20m程度まで係留可能な耐圧・防水ケース内に小型カメラ,温度センサを設置したモジュールとして開発した.また,通信部は水上浮遊可能な防水ケース内に計算機をおさめたモジュールであり,無線通信を水上で行うことが可能となっている.両モジュール間は通信・送電ケーブルを内包したテザーにより接続されている.試作した定点センサノード単体を用い,プールにおいて基礎的な動作確認実験を行った.さらに,水中定点センサノードによる観測が困難な領域において詳細な観測が必要な箇所に移動することでデータ収集の補助を行う水中移動センサノードの設計・試作を行った,移動センサノード本体(移動部)に水中用スラスタ-を複数搭載することで,移動制御および姿勢制御を実現可能とした.移動部にはカメラを搭載し,テザーを通じて制御信号や画像情報を送受信し,水中での遠隔操縦やモニタリングが可能なプラットフォームの試作を行った.プラットフォームを用いてプールにおいて移動部に関する基礎的な動作確認実験を行った.得られた成果は,関係学会や講演会,研究会などで報告を行った.本研究は,珊瑚礁や沿岸部における水中環境情報収集の作業支援を実現する手法,システムの研究開発を目的とした.水中定点センサノードおよび水中移動センサノードの開発,およびこれらを無線ネットワークにより相互に接続した情報収集システムの開発を行った.水中環境での実験により,取得時間と取得データを整合した形式で,ネットワークに接続された計算機上に情報収集・蓄積が実現されることを示した研究最終年度である本年度は,前年度までに研究開発を行った水中環境データ収集支援のためのセンサノード・プロトタイプおよびオンライン・データ収集手法について高度化を行った.また,開発技術を統合することで水中環境データ収集システムの構築を試みた.水中での実験を行うことで,当初の目的が達成されたことを実証した.具体的には以下に示す通りである.定点観測のための水中定点センサノードに関する研究開発として,開発を行った定点センサノード・プラットフォームを用いた水中環境データ収集および時空間情報等の収集データの蓄積・提示に関する技術開発を行った.特に,安定した定点観測データ収集のためのノード係留法やデータ転送法について開発を行った.さらに,収集水中データを時空間情報と整合した形式で計算機上に蓄積する手法を設計し,データ収集機能として実装した.また,水中移動センサノードに関する研究開発として,複数スラスタを協調的に制御することでデータ収集・観測のための姿勢安定化に関する機構や制御手法ついて開発を行った.さらに,オペレータによる移動センサノードの遠隔操縦の間に,水中環境データを自動的にオンライン収集する手法について開発を行い,プロトタイプに実装した.これにより,水中移動センサノード搭載されている内界センサ(姿勢,深度,電流等)及び外界センサ(カメラ)のデータをオンライン転送し,外部の計算機上に蓄積する機能を実現した.最終的に,水中環境データをオンラインで収集するために,開発した定点・移動センサノードを無線ネットワークにより結合してシステム化を行った.各センサノード・プロトタイプを水中環境に展開して,オンラインでデータ収集を行い,実験結果により当初の目標を達成したことを確認した.研究課題遂行によって得られた成果については,関係学会の論文集や国際会議等にて発表を行った.当該年度は,前年度に開発を行ったセンサノードのプロトタイプを用いて,水中での基礎的なデータ収集実験を実施し,その結果に基づいてハードウェアの改良およびソフトウェアの開発,実装を中心に研究開発を行った.水中定点センサノードの開発として,前年度開発したプロトタイプを用いて海で実験を実施し,水中画像等のデータをオンラインで取得できることを確認した.この際,波や海流の影響による通信ユニットの浸水や不安定な動作等の課題が発見され,対策としてハードウエアおよびソフトウエアの改良を行った.具体的には,システム構成簡略化および水密性向上のために,通信ユニットおよびセンサユニットにそれぞれ組込PC,電源を搭載して機能分散しつつ,ユニット容器の密封性を向上した.また,ソフトウエアのモジュール化と統合を行い,指定の時間間隔で同期した情報取得を行えるようにした.さらに,アンテナ構成変更により無線通信の接続性の向上,設置のために固定型フレームを作製した.移動センサノードの開発として,前年度開発を行った移動センサノード・プロトタイプを基礎として,操作性を向上するために高性能スラスタを実装し,プールにおいて操縦・誘導実験を行った.陸上からの操縦指令を基に,イーサンネットケーブル経由で上下方向の移動,垂直方向の移動,旋回の制御性能を検証した.また,プロトタイプに搭載したカメラからの映像に基づいて遠隔操縦する実験も実施した.さらに,水中環境データ収集システム構築のための基盤の開発として,定点観測/移動センサ

ノード共に画像,各種センサデータの取得を一定間隔で行ない,無線ネットワークを介して,データサーバにセンサデータを自動的に蓄積するソフトウェアの基礎的な設計・開発を行い,実験により機能することを実験により確認した.本課題は,秋頃追加採択された研究課題であったため,時間が十分ではないことが懸念されたが,それまでの基礎的検討や研究開発準備状況が比較的整っていたことから,初年度の目的であったハードウェアの設計・試作やそれを用いた基礎的な実験による検証などの成果を得ることができた.25年度が最終年度であるため、記入しない。研究者間で緊密に情報交換や協力,意思疎通を行いことで,順調に研究開発活動を推進することで,今年度目標としていた目標を概ね達成することができた.具体的には,定点観測センサノードの試作機を用いた実地での機能試験の結果,ハードウエアの機能向上およびソフトウエアの操作性と動作の安定性の向上という研究開発項目を達成することができた.移動センサノードについても,プロトタイプのハードウェア構成について改良を加えて駆動性能を向上させるとともに,水中での基礎的な制御実験,操縦実験を実施することで,設計した機能が実現できたことを確認できている.さらに,各センサノードで取得した画像や各種センサデータを無線ネットワーク通信に基づいて収集し,データ用計算機にオンラインで蓄積するために必要不可欠なソフトウェアの設計と基礎的な実装を行い,基本的な機能要件を満たしていることを確認できた.次年度も引き続き,現在の研究開発体制を維持,発展させることで,本研究課題の当初の目標を達成することが十分可能である状態・状況にあるといえる.次年度以降も引き続き計画通り,ユビキタスに水中環境観測を支援する技術・システムに関する研究開発を実施していく.特に,開発するプラットフォームを用いて随時水中での実験や検証を行うことで,研究開発に適切なフィードバックをかけていくことで当初目標とした技術を確立していく.さらに,水中環境モニタリングの専門家(連携研究者として参加)からの意見も取り入れて,有用かつ適切な研究開発を進めていく.本研究課題の遂行によって得られた研究成果等は,順次,関係学会の論文誌や国際会議,研究会等にて発表を行っていくとともに,知的財産についても積極的に検討を行う.25年度が最終年度であるため、記入しない。今年度までの研究開発成果をうけて,計画に基づいて,当初目標としたユビキタスに水中環境観測を支援する技術・システムに関する研究開発を実施していく.
胃がんの外科手術に適した周術期リハビリテーションの研究

胃癌患者は、癌の病態による栄養障害と手術侵襲の両面から周術期に低栄養リスクをかかえる。患者は手術後1週間以内に急激な体重減少に見舞われ、手術後はさらに摂食障害を招き筋肉量が低下する。このため術前から離床、歩行を初めとした生活基本動作と呼吸介助のリハビリテーションと並行して免疫栄養補助食品インパクトによる栄養介入を実施してその有用性を検討した。この研究によって、リハビリテーション栄養群は介入しなかった患者群に比べて栄養状態が良好に保たれ、術後合併症発生率が低くなった。従って、手術前から手術後を通して運動療法と栄養強化を実施することは胃がん手術の安全性・有効性に寄与することが示唆された。胃がん患者の術前、術後食開始直後、術後3,6,12ヶ月における栄養評価、食事摂取量、体成分分析を開始した。術後1週間の体重減少は-2.76±1.20 kg、胃全摘術後で-3.87±1.34 kg、噴門側切除術後で-2.55±0.49 kg、幽門側切除術後で-2.18±0.70 kgで、このうち筋肉量の減少は約1/3であるが筋肉量の減少は術後食開始後もすぐには止まらず減少傾向が続くことが明らかになりつつある。特に胃全摘術後は筋肉量の減少が目立つ。患者個々の特徴を分析してみると、以前に開腹手術の既往がある患者や肝炎など代謝系の基礎疾患を有する高齢者は手術後の腸蠕動回復が遅れる傾向があり、術後食の開始時期が遅延する傾向がある。そうした患者は特に術後栄養状態が低下しやすいことが明らかになりつつある。これを踏まえながら栄養介入の方法を検討するとともに、平地歩行などのリハビリテーションプログラムを開始してその効果を確認しつつある。研究一年目には、研究開始までに準備した栄養評価方法、体成分分析方法を応用して胃がん患者の周術期体成分変化の特徴、食事摂取量の変化、そして栄養指標の推移に関する特徴を確認することが出来た。特に、胃がん患者の周術期、急性期には筋肉量の減少が著しいことが特に胃全摘患者であきらかな傾向としてとらえられた。この結果を参考に、患者に栄養介入の重要性とその期待される効果を説明し、了解された患者を対象に術前1週間以上にわたって免疫栄養剤「インパクト」の服用を指導した。現在までに、以下の二点について有意な結果が得られつつある。1)患者血中における脂肪酸濃度を測定することによって、術前から開始する栄養療法によって投与した栄養剤成分、脂肪酸成分が患者体内に確実に吸収され、有意に患者の血中における濃度が上昇することが確認できた。2)特に、術前からプレアルブミン値が低値を示す低栄養状態の胃がん患者において、術前にインパクトを投与した患者群では、術前栄養介入を行わなかった患者群に比較して有意に術後合併症発生率が抑制されることが明らかになりつつある。また、統計学的有意差は確認できないが、術後SSI発生率、術後在院日数も術前から栄養療法介入を行った患者群において低く抑えられる傾向にあることがあきらかになりつつある。したがって、当初目的とした、胃がん患者に対する栄養介入療法の方法論とその期待される結果について、現在の研究方法は方向性として良好な結果に結びつく可能性を示しており、さらに現在の研究方針で進めていく価値があると考えている。胃がん患者は手術後1週間で平均約3kgの体重減少を示し、特に胃全摘術後の体重減少が大きいことが判明した。また、術後食開始後も栄養状態は急速には回復せずしばらく体重減少、筋肉量減少が続くこと、特に高齢者、代謝系基礎疾患の既往を有する患者で術後食が進まないことが多い傾向があることを把握した。このデータから、胃がん患者では術前から栄養介入することの重要性に気づき、術前1週間インパクトを投与する術前栄養療法の効果を検討した。術前栄養評価でTTRが22mg/dl未満の栄養不良患者43人を術前インパクト投与群(A群)29人、非投与群(B群)24人に分けた。胃癌に対する根治的手術を施行後の栄養評価、感染性合併症の発生率を比較した。術前栄養療法によって手術直前のTTRはA群で優位に上昇した。17.8 +/- 3.3 mg/dlから20.1 +/- 6.9 mg/dl。両群の術後合併症発生はA群で10.3 %、B群で33.3 %と術前栄養介入群で優位に合併症発生率が低く抑えられた。感染性合併症はA群3.4 %、B群16.6 %、術後在院日数はA群23.2 +/- 4.6日、B群30.0 +/- 5.4日と優位に術前栄養介入群で良好であった。胃癌周術期は急激な栄養状態の悪化、体重減少が発生する。この問題に術後から栄養療法を開始したのでは十分な解決が得られにくい。胃手術後は経口摂取が進まないため、術後食による解決だけではなく、術前早期からの栄養療法が術後合併症予防、在院日数の短縮に有効であることが示唆される結果となった。

このため術前から離床、歩行を初めとした生活基本動作と呼吸介助のリハビリテーションと並行して免疫栄養補助食品インパクトによる栄養介入を実施してその有用性を検討した。この研究によって、リハビリテーション栄養群は介入しなかった患者群に比べて栄養状態が良好に保たれ、術後合併症発生率が低くなった。従って、手術前から手術後を通して運動療法と栄養強化を実施することは胃がん手術の安全性・有効性に寄与することが示唆された。術前低栄養状態の胃がん患者において、術前にインパクトを投与した患者群では、術前栄養介入を行わなかった患者群に比較して有意に術後合併症発生率が抑制されることが明らかになりつつある。また、統計学的有意差は確認できないが、術後SSI発生率、術後在院日数も術前から栄養療法介入を行った患者群において低く抑えられる傾向にあることがあきらかになりつつあるので、現在の研究方針で研究目的の達成に近づく事が出来るのではないかと考えており、順調に進展していると評価している。消化器外科ω3系不飽和脂肪酸を含有する栄養剤「インパクト」を用いた術前からの栄養介入療法によって胃がん周術期の栄養改善、体成分の変化に与える影響、周術期合併症減少効果などについてさらに詳細なデータをまとめ、論文にまとめて発表する予定である。当初の研究計画に盛り込んだ平成25年度の第一段階研究計画は概ね順調に進展している。胃がん手術後患者の栄養指標の変化、体成分の変化の傾向を定量的に分析できるようになりつつある。その基礎データを国内のいくつかの学会で発表する機会も得られた。現在はさらに外科手術後の患者の変化に対応した栄養介入、リハビリテーションの方法論を決定して介入効果を確認しようとしているところである。研究に用いる測定方法のほとんどが今回の科学研究費補助金で購入した体成分分析と血中の栄養指標評価項目、さらに日常診療に用いる血液データや栄養指標であるため、研究費を用いて測定する項目がプレアルブミン値だけであった。このため、予定よりもコストがかからずに研究が遂行できている。具体的な栄養介入方法として糖分を主体としたカロリーの補給を第一プランとして考えている。さらに、ω3系不飽和脂肪酸高含有補助食品の効果を確認する作業も進めたいと考えている。来年度は研究発表、論文作成を予定しているため、その費用にあてる計画である。
リアプノフ関数の自動生成とその応用に関する研究

本研究では,その「等高線(面)」が多面体によって与えられる凸多面体リアプノフ関数の計算機による自動生成とその非線形システムの解析・設計への応用について,主に次の5課題について研究を行った.なお,得られた成果については論文誌への投稿を準備中である.(1)多面体の改良アルゴリズムの確立:幾つかのアルゴリズムの比較検討を行い,数値実験の結果,一般化セクタ条件から定められる複数の区分的線形システムによって定まるベクトル場の成分を追加する方法が最も良い結果を得られるのではないかという一定の結論を得た.また,実ジョルダン標準形を利用した効果的な初期の凸多面体の構成方法を提案できた.(2)動的凸包算法の開発と高速化:Beneath-Beyond法に基づく方法の計算機へのインプリメントが完了したが,膨大な記憶容量を必要であり,中規模の問題に対しては適用可能であるが,大規模な問題に対しては適用が困難であることが判明した.このため,新たに,双対な凸多面体という概念を導入し,凸多面体を更新するだけでなく,ファセット等の情報を得ることもできる線形計画問題としての定式化について検討し,Beneath-Beyond法よりも必要とする記憶容量が少なく且つ高速な動的凸包算法を考案した.また,そのインプリメントも行った.(3)不連続システムへの適用:滑り現象を生ずるようなシステムに対しても連続系の場合と殆ど同様な安定条件を得た.また,凸多面体リヤプノフ関数を用いて可変構造制御系の設計を行う方法を提案することができた.この方法は,いわゆる,チャタリング現象を避ける為の方策とその場合の限界も明らかにしている.(4)大規模複合システムの安定解析への応用:凸多面体リアプノフ関数を複合系の安定理論の枠内で適用し,凸多面体リアプノフ関数の柔軟性を活かすことによって,従来のものよりより保守的でない安定条件を得られる可能性があることを示した.(5)ファジィ制御系の安定解析への応用:実際的なファジィ制御系を対象として凸多面体リアプノフ関数の生成と安定領域の推定について検討を行ったが,拡張されたセクタ条件という概念を用いることにより,従来用いられてきたリアプノフ関数を適用した場合よりも良い結果を得ることができた.本研究では,その「等高線(面)」が多面体によって与えられる凸多面体リアプノフ関数の計算機による自動生成とその非線形システムの解析・設計への応用について,主に次の5課題について研究を行った.なお,得られた成果については論文誌への投稿を準備中である.(1)多面体の改良アルゴリズムの確立:幾つかのアルゴリズムの比較検討を行い,数値実験の結果,一般化セクタ条件から定められる複数の区分的線形システムによって定まるベクトル場の成分を追加する方法が最も良い結果を得られるのではないかという一定の結論を得た.また,実ジョルダン標準形を利用した効果的な初期の凸多面体の構成方法を提案できた.(2)動的凸包算法の開発と高速化:Beneath-Beyond法に基づく方法の計算機へのインプリメントが完了したが,膨大な記憶容量を必要であり,中規模の問題に対しては適用可能であるが,大規模な問題に対しては適用が困難であることが判明した.このため,新たに,双対な凸多面体という概念を導入し,凸多面体を更新するだけでなく,ファセット等の情報を得ることもできる線形計画問題としての定式化について検討し,Beneath-Beyond法よりも必要とする記憶容量が少なく且つ高速な動的凸包算法を考案した.また,そのインプリメントも行った.(3)不連続システムへの適用:滑り現象を生ずるようなシステムに対しても連続系の場合と殆ど同様な安定条件を得た.また,凸多面体リヤプノフ関数を用いて可変構造制御系の設計を行う方法を提案することができた.この方法は,いわゆる,チャタリング現象を避ける為の方策とその場合の限界も明らかにしている.(4)大規模複合システムの安定解析への応用:凸多面体リアプノフ関数を複合系の安定理論の枠内で適用し,凸多面体リアプノフ関数の柔軟性を活かすことによって,従来のものよりより保守的でない安定条件を得られる可能性があることを示した.(5)ファジィ制御系の安定解析への応用:実際的なファジィ制御系を対象として凸多面体リアプノフ関数の生成と安定領域の推定について検討を行ったが,拡張されたセクタ条件という概念を用いることにより,従来用いられてきたリアプノフ関数を適用した場合よりも良い結果を得ることができた.本研究では,その「等高線(面)」が多面体によって与えられる凸多面体リアプノフ関数の計算機による自動生成とその非線形システムの解析・設計への応用について,主に次の5課題について研究を行った.なお,得られた成果については論文誌への投稿を準備中である.(1)多面体の改良アルゴリズムの確立:幾つかのアルゴリズムの比較検討を行い,数値実験の結果,一般化セクタ条件から定められる複数の区分的線形システムによって定まるベクトル場の成分を追加する方法が最も良い結果を得られるのではないかという一定の結論を得た.(2)大規模複合システムの安定解析への応用:凸多面体を複合系の安定理論の枠内で適用し,従来のものよりより保守的でない安定条件を得られる可能性があることを示した.

(3)不連続システムへの適用:滑り現象を生ずるようなシステムに対しても連続系の場合と殆ど同様な安定条件を得た.(4)ファジイ制御系の安定解析への応用:実際的なファジイ制御系を対象として凸多面体リアプノフ関数の生成と安定領域の推定について検討を行ったが,従来用いられてきたリアプノフ関数を適用した場合よりも良い結果を得ることができた.(5)動的凸包算法の開発と高速化:Beneath-Beyond法に基づく方法の計算機へのインプリメントが完了したが,膨大な記憶容量を必要であり,中規模の問題に対しては適用可能であるが,大規模な問題に対しては適用が困難であることが判明した.このため.新たに,双対な凸多面体という概念を導入し,凸多面体を更新するだけでなく,ファセット等の情報を得ることもできる線形計画問題としての定式化について検討中である.最終年度である平成4年度における研究は,研究計画に沿った形で行われ,以下のような研究成果を得た.(1)動的凸包算法の開発と高速化:凸多面体リヤプノフ関数の構成という問題に限定すると,凸多面体の情報として,凸多面体の端点の集合,ファセットの集合,ファセットの法線ベクトルが得られれば,十分であり,Beneath-Beyond法のように全てのフェイスの情報は必ずしも,必要でないことに注目し,新たに双対な凸多面体という概念を導入し,端点の集合だけを更新するだけでなく,ファセット等の情報を得ることもできる線形計画問題としての定式化について検討し,Beneath-Beyond法よりも必要とする記憶容量が少なく且つ高速な動的凸包算法を考案した.また,そのインプリメントも行った.(2)制御則の設計法の確立:主に可変構造システムの制御器の設計問題について研究を行い,凸多面体リヤプノフ関数を用いたスライディングモード制御におけるチャタリングを解消する制御則の設計法を考案した.また,外乱がある場合についても,どの程度の外乱であれば,外乱を抑制でき,外乱によるオフセットをどの程度に押さえられるかということも理論的に明らかにした.(3)ロバスト安定なシステムの計算機援用解析・設計システムの開発:昨年度と今年度に得られた成果を元に計算機援用システムの開発を行った.対象とするシステムの特性を与えるプログラムを作成し,それを開発した汎用部分のプログラムとリンクするという方法を取れば,かなり一般的なシステムを対象とできるシステムは開発できた.さらに,対象とするシステムの特性をテキストファイルとして記述し,それを読み込むことによって処理するシステムへの改良も試みたが,時間の都合で非線形特性の記述の際に必要な論理判断による分岐を制御する部分が完成できなかった.得られた結果は,電子情報通信学会回路とシステム研究会,情報処理学会アルゴリズム研究会,システム制御情報学会研究発表講演会などで,発表を行うと共に,システム制御情報論文誌などで論文として公表した.また,一部の成果は,現在,国際会議ECC'95,IECON'95等に投稿中である.
大腸発がんにおいて、低酸素・低栄養環境とゲノム不安定性とが作る負のスパイラル

PKMスイッチを不能化し、ワールブルグ効果成立を阻害したマウス(ノックインマウス)を樹立した。これらノックインマウス腸において、実際にPKMスイッチを人為的に操作することに成功したことを確認した。上記ノックインマウスを、活性化型Krasを誘導発現できるマウスと交配し、PKM/Krasダブルノックインマウスを樹立した。Ppp6cコンディショナルノックアウトマウスを樹立した。タモキシフェン投与によってPpp6c欠損を誘導できることを確認したのち、前述のノックインマウスとの交配を開始した。本課題では、大腸上皮の多段階発がんにおける「低酸素・低栄養といった特有の微小環境における代謝特性」と、「ゲノム不安定性」との間の相互作用について検討することを目的に、研究をすすめた。その結果、平成25年度は、以下のような結果が得られた;1)がんに特徴的な代謝異常である“ワールブルグ効果"との関連が深い、解糖系の律速酵素の一つ、ピルビン酸キナーゼM(PKM)のアイソザイム変換を不可能とした遺伝子改変マウス(PKM1ノックイン、および、PKM2ノックインマウス)を樹立した。PKM1ノックインマウスについては、BL6系統への戻し交配をスピードコンジェニック法にて行い、通常の解析にはほぼ問題ない程度までコンジェニック化が進んだ。ヘテロPKM1-、およびPKM2-KIマウス同士の交配により、ホモPKM1-、およびPKM2-KIマウスを得た。当初予想に反し、いずれのヘテロおよびホモKIマウスも、ほぼ正常に出生し、発育し、雌雄ともに繁殖可能であった。2)DNA修復機構に関与する6型プロテインホスファターゼ(PP6)遺伝子(PPP6C)変異マウスに関して、タモキシフェエンによって活性化誘導されるCreリコンビナーゼを発現するマウスと交配し、PP6欠損を細胞特異的に、かつ時期特異的に誘導できるマウス実験系を確立した。3)上記のPKM-KIマウスと、細胞特異的PP6誘導欠損マウスを交配し、二重変異マウスの作製を開始した。本課題では、大腸上皮の多段階発がんにおける、「低酸素・低栄養といった特有の微小環境における代謝特性」と、「ゲノム不安定性」との間の相互作用について検討することを目的に、研究をすすめた。その結果、平成24年度は、以下のような結果が得られている;1)がんに特徴的な代謝異常である“ワールブルグ効果"との関連が深い、解糖系の律速酵素の一つ、ピルビン酸キナーゼM(PKM)のアイソザイム変換を不可能とした遺伝子改変マウス(PKM1ノックインマウス)由来の細胞を用い、その性状を解析した。PKM1ノックインによって、細胞の代謝ネットワークが広く影響を受けていることが確認された。と同時に、そのような代謝ネットワークの乱れが、遺伝子発現(トランスクリプトーム)の変化や、ゲノム安定性維持にも影響を与えていることを窺がわせる結果も得られた。2)上記のPKM1ノックインマウスに加え、PKM2ノックインマウスの作製も行うこととした。ターゲティングベクターを作製し、ES細胞への導入と、相同組み換え体スクリーニングを行い、PKM2ノックインES細胞を複数樹立できた。これらESクローンをもとに、キメラマウス作製にも成功した。3)DNA修復機構に関与する6型プロテインホスファターゼ(PPP6C)遺伝子ノックアウトマウスに関しては、薬剤投与によってPP6欠損を誘導できる細胞を作製したものの、誘導効率に問題があることが分かったため、現在、その改良に取り掛かっている。変異マウス同士の交配が十分に行えなかった点や、解析機器の導入遅れが生じた点があるものの、その他の点で当初の計画以上に進展した箇所もあり、区分「2」とする。おおむね当初計画に沿って研究を推進する。納入が遅れていた解析装置の支払に充てられるほかは、ほぼ、当初の計画通りの予定である。
グロビン遺伝子群の多型を用いた日本人集団の分子人類遺伝学的研究

本年度はアフリカ、地中海沿岸域から中近東、インド、東南アジア、中国にかけ高い頻度で見られるサラセミアにおけるβグロビン遺伝子の変異と多型とに注目し、目本人の起源を検討した。なかでも北方起源の可能性を見るために中国および韓国の、また南方起源の可能性を見るためにタイ、マレーシア、インドネシアのサラセミアの変異と、変異に連鎖したグロビン遺伝子群の複数の多型の組み合わせからなるパターン(ハプロタイプ)と、遺伝子内の多型の組み合わせ(フレームワーク)を検討した。その結果、各集団間に共通に見られる変異としては、日本人とタイ人、マレーシア人、インドネシア人ではIVS-2 nt654(C-T)、codons 41/42 4bp欠失の2種類であり、日本人と韓国人とはcodons 41/42 4bp欠失、codon 121(G-T)、IVS-2 nt1(G-A)である。しかし山口大学の大庭や川崎医科大学の原野により、韓国人で見られるIVS-1 nt130(G-C)、initiation codon(T-G)またcodon 17(A-T)の変異が日本人でも見出されており、これらも加えると6種類の変異を共有することとなる。多型のパターンつまりハプロタイプ及びフレームワークを検討した結果、東南アジアでも見られる日本人の変異は中国人由来と考えられた。一方韓国人および中国人にも見られる変異は同様に中国人由来と考えられた。韓国人および日本人でのみ見られる変異の起源は同定できなかったが、今後多型を詳細に検討することにより推測が可能と考えられた。以上をまとめると、日本人の起源をサラセミア変異および多型から検討した結果、中国・韓国人起源が主であり、東南アジア人起源の可能性は低いものと考えられた。