hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大域的宇宙モデルの決定に及ぼす非一様物質分布の影響と重力レンズ効果

観測的宇宙論の議論は、多くの場合一様等方な宇宙モデルに立脚しているが、現実の宇宙の物質分布は、超銀河団のスケールにいたるまで非線形・非一様である。これまで我々は、重力レンズの統計的解析によって宇宙モデルを決定する研究を行ってきたが、レンズ物体による光の曲がり以外には、光の伝播に対する非一様物質分布の影響を十分に考慮していなかった。その理由の一つは、非線形・非一様物質分布を持つ現実的非一様宇宙を記述する有用な方法がなかったことにある。そこで、今回はまずこのような非一様宇宙を記述する近似法を一般相対論に基づいて開発した。我々の方法は以下のような特徴を持つ。1.密度ゆらぎが1より小さいという仮定に依存しない。2.一様等方バックグラウンドからのずれが局所的に1次元的であるときには、厳密解を含む。3.密度ゆらぎが1より十分小さいときには線形摂動論の結果を再現する。これらはまさに、ニュートン宇宙論においてよく用いられるゼルドビッチ近似が持つ特徴に対応している。この意味で我々の方法は、「一般相対論的ゼルドビッチ近似」と言うことができる。(論文は現在投稿中。)また、宇宙論的観測に及ぼす時空の非一様性の影響の重要性を明らかにするために、ルメートル・トールマンモデルという非一様宇宙モデルを使って光の伝播を調べた。その結果、近傍の銀河の観測から得られるハップル定数は必ずしも宇宙の大域的な膨脹率をあらわすとは限らないこと、従って近傍の観測で比較的大きい値のハップル定数が得られても、そのことは必ずしも宇宙年齢と矛盾するわけではないことが、新しい知見として得られた。このような非一様宇宙における重力レンズの統計的解析については現在計算中である。(論文は現在投稿中。
光時空間変換に基づく超高速光信号処理による全光パケットルーティングの基礎研究

本研究の目的は、次世代のフォトニックネットワークにおける基本的なパケット転送処理を並列処理のアプローチから全光で行う技術を実現することである。パケットは、信号の行き先を指定するアドレス(ラベル)と信号部分であるペイロードから構成される。具体的には、超高速パケット転送のために必要なラベル認識、経路スイッチング、信号再生を統合した超高速全光パケットルーティング処理の並列処理アーキテクチャによる実現を目指している。最終年度である本年度は、研究成果をまとめるにあたり、処理機能の品質評価を中心に下記の項目に対して検討を行った。1)経路スイッチング機能これまで研究を行ってきた超高速光アナログ/ディジタル変換の構成要素であるファイバ内の自己周波数シフトを用いた光マルチ閾値処理を中心に実際の光通信で用いられる10Gbpsの信号を用いた品質評価を行った。その結果、非常に開口のクリアに開いたアイパターンが得られ、処理の品質の高さを確認した。さらに、ビットエラーレートを計測することにより、最終的にエラーフリーの実験結果を得ることに成功した。2)パケット信号再生機能空間フィルタリングを用いた光符号化処理を中心に検討を行った。入力信号に応じて符号を付け替える符号変換機能の基本機能を検討した。基本実験として、入力信号(元信号)を認識し、その信号に対応した出力強度(新しい符号)に変換する実験を行い、良好な結果を得た。3)ラベル抽出処理機能ラベル認識技術を応用した信号処理による抽出と超高速スイッチングによる抽出を運用する際に信号を一時待機させることが必要であることを念頭に、光バッファメモリの検討を進めた。その結果、時空間変換を用いた方法により、2ピコ秒間隔のビット信号の超高速記録が可能であることを実験的に確認した。本年度は、下記の項目に対して検討を行った。1)経路スィッチング機能これまで研究を行ってきた超高速光アナログ/ディジタル変換の構成要素であるファイバ内の自己周波数シフトを用いた光マルチ閾値処理を中心にその適用性を検討した。その結果、波形の歪みの点から、比較的短い高非線形ファイバを用いて実現することが効果的であることを確認した。また、現在検討されているその他の超高速閾値処理方法である半導体光増幅器(Semiconductor Optical Amplifier : SOA)の4光波混合を用いた方法などとの比較検討を行い、その有用性を確認した。ラベル認識を行って得られた出力信号強度をラベルごとに変化させることにより、その強度に対応する新しいラベルを付加するラベル再生実験を行った。3)ラベル抽出処理機能ラベル認識技術を応用した信号処理による抽出と超高速スイッチングによる抽出の2通りの方法を中心にその適用性を検討した。特に、半導体光増幅器(Semiconductor Optical Amplifier : SOA)の4光波混合を用いた方法の検討を行い、その適用性を確認した。さらに、サブピコ秒領域での初期過程の利用を検討するための予備計測実験を開始した。
カオス発振回路のパルス結合ネットワーク:多彩な同期現象の解析と分類機能の考察

パルス系列発生回路(PGC)、PGCへのパルス系列入力系、PGCで構成されるパルス結合ネットワーク(PCN)について、系の呈するカオス現象、同期現象、分岐現象を解析するとともに、その工学的応用のための基本事項を考察し、以下のような結果を得た。1.PGCの典型例として、RCL回路に発火スイッチを加えた簡素な回路を考案した。写像法を用いて同回路の動作を詳細に理論解析した。そして、負抵抗の場合(R<0)は、回路がカオスアトラクタを呈すパラメータ条件を解明し、正抵抗(R>0)の場合は、回路が周期アトラクタ、平衡点アトラクタ、およびその共存現象を呈するパラメータ条件を解明した。2.PGCに周期パルス系列を入力した系を解析した。発火時刻に注目した解析法を構築し、系が入力周波数の整数倍の周波数を中心に同期することを明らかにした。同期と非同期の境界では複雑な分岐現象が発生していることも確認した。また、回路の抵抗が正(R>0)の場合、入力の無いときの平衡点アトラクタが、パルス入力によってカオスアトラクタに変化する現象を見出した。これは新しい簡素な非自律系カオス発生回路である。3.2つのカオスを呈するPGCのパルス結合系を構成し、同期現象を解析した。2つの回路のパラメータが近ければ、現象がカオスであっても系は同期現象を呈し、パラメータが離れていくと同期状態が崩れていき、同期引込特性は、不応性しきい値に強く依存することを確認した。特性は数値解析によって定量的に評価した。4.カオスを呈するPGCを格子状にパルス結合したPCNを構成し、パラメータ値の近いもの同士は同期してグループを構成するが、グループ間は非同期状態となる局所カオス同期現象を見出した。この局所同期現象の画像領域分割への応用を試み、基本的な数値解析を行った。この領域分割法は、既存の方法よりも結合方法が簡単であるにもかかわらず処理速度が早い場合があること数値実験で示した。キャパシタ、電圧制御電流源、スイッチによる回路実装法も提案した。多彩なパルス系列を発生するカオス発振回路(CSO)にパルス系列を入力した系を対象とし、同期現象と分岐現象に関する考察を行った。主要結果の概要は以下のようである。1)CSOに周期的パルス系列を入力した場合の応答特性を調べるために、CSOの発火時刻に注目した写像を用いる解析法を構築した。同手法を用いて、CSOのパルス系列入力に対する応答特性を解析し、CSOが入力周波数の整数倍の周波数を中心に同期することを解明した。同期と非同期の境界では複雑な分岐現象が発生することをも解明した。また、パルス入力が無いと回路が発振しない受動的な場合についても、パルス入力に対する応答を考察し、パルス入力の無い場合の平衡点アトラクタが、パルス入力によってカオスアトラクタに変化する新しいパルス系列ダイナミクスを見出した。受動的な場合のパルス入力に対する様々な同期現象や分岐現象も解析した。2)CSOに様々な種類のパルス系列を入力した系を解析し、CSOが複雑なパルス入力に対しても同期できることを見出した。その同期状態は複雑となるが、パルス入力の何らかの特徴の影響を受けていることを明らかにした。これは、CSOを基本した並列分散型の情報分類システムを構成するための基礎となると思われる。3)2ポート電圧制御電流源(VCCS)、キャパシタ、非線形スイッチを用いた合成法を考察した。

同手法では、KCLによる節点方程式がベースとなり、自由度の大きい2ポートを基本構成要素とできるので、系統的な回路合成法の構築のために好都合である。同手法によって回路を設計し、OTA、アナログスイッチなどを用いて回路を試作し、ハードウエア実験を行って典型的な同期現象や分岐現象を確認した。多彩なパルス系列発生回路(PGC)のパルス結合ネットワーク(PCN)を構成し、系が呈する現象の解析と画像処理への応用に関する考察を行った。結果の概要は以下のようである。1最も簡単なPCNであるPGCの相互結合系の現象を解析した。2つのPGCの時定数パラメータが近ければ、現象がカオスであっても系は同期現象を呈し、パラメータミスマッチが顕著になると同期状態が崩れていく。このような現象を、同時発火率という評価量を導入して定量的に解析した。また、パルス結合系は、通常の滑らかな結合系よりも、同期達成への過渡過程が短く、感度が優れていることも明らかにした。2カオスを発生するPGCをリング状につないだPCNを構成し、このPCNの構成要素であるPGCのパラメータを変化させたところ、パラメータ値の近いPGC同志は同期してグループを構成するが、グループ間は非同期状態となる"局所同期現象"を発見した。3局所同期現象を応用するため、2次元格子状にPGCをパルス結合したPCNを構成した。同PCN内では、各PGCはその最近傍PGCとのみ結合している。各画素の濃淡レベルを各PGCのあるパラメータに対応づけることによって、画像データをPCNに入力した。このPCNは、濃淡レベルの近い画素に対応するPGC同志が同期してグループ化する局所同期現象を呈するので、この局所同期現象は画像領域分割に応用できる。我々のPCNによる領域分割法は、既存の方法と比べ、結合方法が簡単であることと、処理速度が早いこと、が大きな特徴であり長所である。4大規模なPCNをハードウエア化する基礎として、PGCをキャパシタ、抵抗、電圧制御電流源、スイッチによって実装し、多彩なパルス系列の発生を確認した。そして、このPGCを用いて小規模なPCNを実装し、局所同期現象の発生を確認した。多彩なパルス系列発生回路(PGC)とそれで構成されるパルス結合ネットワーク(PCN)について、系が呈する現象解析とその工学的応用に関する考察を行い、以下に代表される結果を得た。1.PGCにパルス入力を印加した系について、RCL共振回路を基本とする簡素な回路を考案した。そして、以前に考案した解析法を適用し、回路が様々なカオス現象とそれに関連する分岐現象を呈することを見出した。この回路は、外力が無い場合は単純なRLC回路と同等であるので、周期パルス入力がこの単純な回路を、多彩な現象を呈する回路に変質させたことになる。新しい非自律系カオス発生回路とも見なせる。詳細な数理的物理的解析は今後の課題であるが、この回路は、今後の研究発展の糸口となると思われる。2.PGCに2つのパルス間隔を繰り返す周期パルス系列と、2つのパルス間隔をランダムに繰り返す非周期パルス入力を印加した系を考案した。周期的パルス入力の場合は、基本パルス間隔の整数倍を中心に同期現象を呈することを確認した。
マウス脳各部位における食餌による脂肪酸代謝の変化

本研究では、脳の脂肪酸代謝に食餌がどのような影響を与えるか、また脳のどの部位が影響を受けやすいのかを明らかにするために、マウス脳における脂肪酸組成がどのように変化するかを、ガスクロマトグラフィー(GC)分析により調べた。予備実験より食餌性肥満マウスの嗅球において、種々の脂肪酸にて増加傾向がみられた。そこで、食餌性肥満、絶食、通常食マウスの嗅球と大脳皮質に着目して脂肪酸量の変化を測定した。試料は、マイクロウエーブによる脳固定装置を使い、急速に脳固定をしたマウス脳組織を用いた。組織分画(大脳10-20mg)は、ホモジナイズし、クロロホルム:メタノール抽出により脂肪酸を抽出した。内部標準として奇数炭素鎖hepadecanoic acid (C17:0)、tricosanoic acid (C23:0)を添加し、メチル化処理の後にGC分析、定量した。各脂肪酸は、組織重量(mg)あたりの脂肪酸(μg)に換算し比較した。結果は、嗅球と大脳皮質の部位間において大脳脂質のほうが、高い脂肪酸濃度を示した。脂肪酸ごとに食餌の違いでみると、C16:0とC18:0は、通常食で高くなり、高脂肪食を与えた食餌性肥満マウス脳では、低下傾向を示した。C18:1、C20:4は、食餌の違いによる大きな変化は、見られなかった。C20:3、C22:4は、検出されなかった。以上より、脳部位により脂肪酸蓄積が異なることがわかった。現在は、測定部位をさらに細かく分けて測定し、脳における脂肪酸の代謝、蓄積について食餌の違いによる変化を調べている。
腸管感染症菌が産生する下痢原因毒素の構造と作用相関の研究

腸管感染症菌が産生する下痢原因毒素の構造と作用の相関を腸管出血性大腸菌の産生するVero毒素と腸炎ビブリオが産生する耐熱性溶血毒についてsite-directed mutagenesis法により研究した。腸管出血性大腸菌の産生するVero毒素群は6種類(VT1,VT2,VT2vha,VT2vhb,VT2vp1,VT2vp2)が報告されており、酵素活性を持つAサブユニットと、結合に関与するBサブユニットからなる。これらVero毒素の作用機序は、RNA N-グリコシダーゼ活性により真核細胞の60Sリボソーム亜粒子内の28SrRNAの5'末端から4324番目のアデノシン残基のN-グリコシド結合を加水分解し、その結果、EF-1依存性アミノアシル-tRNA結合反応を阻害することがわかっている。AサブユニットのN末端から167番目のグルタミン酸(E)をグルタミン(Q)に変えた変異体E167Q、(以下同様の記述で変異体を示した)、R170L,E167Q-R170L,野生型VT1を精製し、精製標品の細胞毒素を比較した。その結果、Vero細胞に対する活性は、E167QもE167Q-R170Lも野生型の1/3x10^5であり、蛋白合成阻害活性は野生型に比べ、E167Qが1/1x10^4以下、E167Q-R170Lが約1/3x10^3に低下していた。マウス致死活性ではLD_<50>がE167QもE167Q-R170Lも同程度で野生型の約1/1.5x10^3を示した。R170LではE167Q程の活性の低下はみられなかった。一方腸炎ビブリオの耐熱性溶血毒は、溶血活性、細胞毒性、マウス致死活性、心臓毒性を持つが、これらの活性はW65H、W65Y、W65L、L66Sなどの変異体において著明に減少していることがわかったので、N末端から65番目のTrpと66番目のLeuが活性に重要であると結論した。腸管感染症菌が産生する下痢原因毒素は、コレラ毒素をはじめ毒素原性大腸菌の易熱性エンテロトキシンと耐熱性エンテロトキシンなどその構造と作用相関が詳細に研究されている。構造と作用相関の研究は、作用に関与する構造を同定することにより、毒素の無毒変異体を遺伝学的に作成することを可能とし、ひいては感染防御のための防御抗原の調製を可能とする。本研究は、腸管感染症菌の産生する蛋白毒素のうち、致死活性が証明されている腸管出血性大腸菌のVero毒素と腸炎ビブリオの耐熱性溶血毒について、作用に関与する構造を同定し、遺伝学的手法により無毒変異体を作成することを目的として行った。

まず腸管出血性大腸菌のVero毒素については、RNA Nーグリコシダ-ゼの活性中心を同定し、その部位に存在する2種類のアミノ酸、すなわち、VT1のAサブユニットのN末端から167番目のグルタミン酸と170番目のアルギニンの単一アミノ酸置換体を部位特異変異法によって作成し、作成した変異体が野生型毒素に比べて1/2001/400以下の活性しか持たないことを証明した。腸炎ビブリオの耐熱性溶血毒については、すでに遺伝子構造が明らかになっている6種類の類似毒素のアミノ酸一次構造を比較し、25種類の変異毒素を部位特異変異法によって作成した。その結果、N末端より65番目のトリプトファンと66番目のロイシンの単一アミノ酸置換体は溶血活性が顕著に減少し無毒化していることを明らかにした。腸管出血性大腸菌の産生するVoro毒素群は6種類(VT1,VT2,VT2vha,VT2vhb,VT2vp1,VT2vp2)が報告されており、酵素活性を持つAサブユニットと、結合に関与するBサブユニットからなる。これらVero毒素の作用機序は、RNA N-グリコシダーゼ活性により真核細胞の60Sリボソーム亜粒子内の28SrRNAの5'末端から4324番目のアデノシン残基のN-グリコシド結合を加水分解し、その結果、EF-1依存性アミノアシル-tRNA結合反応を阻害することがわかっている。site-directed mutagenesis法を用いた変異導人法により活性中心部位を調べた結果、AサブユニットのN末端から167番目のグルタミン酸(E)と170番目のアルギニン(R)が重要であることがわかった。E167Q(167番目のEをQに変えた変異体:以下同様の記述で変異体を示した),R170L,E167Q-R170L,野生型VT1を精製し、精製標品の細胞毒素を比較した。その結果、Vero細胞に対する活性は、E167QもE167Q-R170L,も野生型の1/3×10^5であり、蛋白合成阻害活性は野生型に比べ、E167Qが1/1×10^4以下、E167Q-R170Lが約1/3×10^3に低下していた。マウス致死活性ではLD_<50>がE167QもE167Q-R170Lも同程度で野生型の約1/1.5×10^3を示した。R170LではE167Q程の活性の低下はみられなかった。精製毒素を用いた今回の実験の結果は、すでに報告した粗毒素を用いた実験結果よりも変異毒素の活性低下が著しかった。167,170番目のアミノ酸の変異について両アミノ酸置換した変異体は167番目のEの単一置換体より活性低下が著しいことを期待していたが、期待したような相加、ないしは相乗効果はみれなかった。また、cell freeの蛋白合成阻害でのE167QとE167Q-R170Lの活性低下の差が細胞レベルでは緩和されていた。今後、変異型遺伝子をsuicide vectorに組み込み、宿主菌に戻し、生菌ワクチン株を得ることを試みたい。
光励起電子スピンを用いた動的核偏極による希少天然存在核の検出

本研究は、NMR(核磁気共鳴)の感度改善に関する研究である。スピン偏極率の低さが原因で観測が困難な核スピンを、光励起三重項電子スピンを用いた動的核偏極という手法で1000倍以上の感度改善を目指すものである。この手法を用いて、ペンタセンをドープしたp-ターフェニル単結晶中で1Hスピンの信号強度を18万倍高めることに成功した。さらに、ペンタセンとフルオロ安息香酸をドープしたo-ターフェニルのガラス媒質中で19Fスピンの信号強度を1000倍以上に高めることにも成功した。13Cなどの核スピンについても研究を進めている。本研究は、存在量が少なく、感度が悪い13Cスピンなどの検出効率を、スピン偏極率を向上させることによって大幅に上昇させることを目的である。ペンタセンの光励起三重項電子スピンによる動的核偏極法を用いて、一旦高偏極1Hスピンを生成し、それを13Cスピンに移す、という手順で13Cスピンの高偏極化を実現する。今年度は、高偏極1Hスピンの生成に関する研究を行った。まず、ペンタセンの三重項電子の励起に適したレーザを開発した。励起波長・パルス幅・繰返周波数はそれぞれ589 nm、126 ns、1 kHzである。次に、試料のスピン格子緩和時間を測定したところ、高磁場の方がスピン格子緩和時間が長いという結果を得たので、既存の0.4テスラから0.6テスラへ磁場を変更し、それに合わせた動的核偏極法の実験装置を作成した。これらの装置改良を評価するため、0.05 mol%の重水素化ペンタセンをドープした部分重水素化p-ターフェニルの単結晶を用いて1Hスピン高偏極化実験を行った。これまで使用していた色素レーザ(596 nm、1 us、50 Hz)に比べて、初期偏極向上速度は約6倍向上した。また、レーザ照射しながら測定したスピン格子緩和時間は、18分から28分へと伸びた。以上の2点の改良により、これまで1Hスピンの最大到達偏極率・偏極時間は34%、40分だったものが、40%、10分へと向上した。今年度は、実験装置の評価のため単結晶試料を使用したが、来年度はガラス試料中の1Hスピンの高偏極化に取り組む。来年度前期は、今年度作成した装置を用いて1Hスピン偏極率10%以上を目指し、後期は希少天然存在核スピンの高偏極化に取り組む。本研究は、光励起三重項電子スピンを用いた動的核偏極(トリプレットDNP)による核スピンの高偏極状態生成法をNMR分光法に組み込むための基礎研究である。前年度はレーザーやマイクロ波共振器等装置系の開発を行ったが、本年度は試料の開発に注力した。可溶性ペンタセン誘導体を偏極源に用いて、エタノールと水の混合液・トルエンとベンゼンの混合液・ベンゼンとポリスチレンの混合液中の1Hスピンに対して、0.65テスラ・100ケルビン下でトリプレットDNPを行うことに成功した。これまでペンタセンを用いてトリプレットDNPを行っていたがほとんどの有機溶媒に難溶であったのに対し、この新たな偏極源は多くの有機溶媒に溶かすことができ、様々な分子にトリプレットDNPを適用することができるようになった。今回は市販されているペンタセン誘導体を用いたが、今後より適した分子を合成していくための有益な知見を得た。この成果は、化学分析への応用への重要なブレイクスルーと成り得るであろう。ペンタセン誘導体のホストとなる有機溶媒のスピン格子緩和時間に関する研究を行った。市販品の純度では不十分で、蒸留などの精製が必要であることが分かった。1Hスピンの高偏極状態を交差分極シーケンスで13Cスピンに移すための二重共鳴回路を作成した。しかし、高偏極13Cスピンの信号観測には至らなかった。二重共鳴回路の照射効率や測定感度・1Hスピンの偏極率など、まだいくつか改良の余地があり、十分な強度の信号が得られなかったことが原因であると考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。分析化学26年度が最終年度であるため、記入しない。レーザの開発が若干遅れたため、実験スケジュールが全体的にやや遅れている。しかしながら、新たなレーザや実験装置からほぼ予定通りの結果が得られたので、全体的には順調に進展してる。初年度は、単結晶試料を用いて新たな装置類の性能評価を行った。次年度は、これらを用いてガラス試料中の1Hスピンを10%以上偏極させることに取り組む。そして、二重共鳴回路を作成し、交差分極法を用いて、他の希少天然存在核へとその高偏極状態を移し高感度測定を実現する。
サブミリ波広視野サーベイで探るサブミリ銀河の形成進化及びダークマター分布の解明

ミリ波・サブミリ波で明るい銀河(サブミリ波銀河)は、ダストに厚く覆われ、多量の分子ガスを持ち、大規模な星形成活動(星形成率=数100-1000Msun/yr)を行う高赤方偏移(z1-4)大質量銀河である。宇宙の星形成史、赤外線背景放射、銀河の形成・進化に大きな役割を果たしていると考えられている。近傍の大質量楕円銀河の祖先であると考えられているが、その形成・進化過程についてはほとんど分かっていない。既存のサブミリ波探査は領域が狭く、サンプル数が少ないことや、cosmic varianceの問題があった。申請者らは、南米チリ共和国のアタカマ砂漠に設置されたASTE望遠鏡を用い、サブミリ波広視野探査を行ってきた。過去2年間の観測で、2平方度を超える領域を、深さ0.5mJyという感度で観測し、1000個を超えるサブミリ波銀河を新たに発見することに成功した。これは、広さ・深さ・検出銀河数ともに既存のサーベイを凌駕する結果である。これらの大規模サンプルを用い、サブミリ波銀河の統計的性質を調べるとともに、多波長データを用いた詳細な研究を行った。得られたサンプルから、既存のサブミリ波サーベイにおいて最も深くかつ信頼性のあるナンバーカウントを作成することに成功した。二体相関関数の解析では強いクラスタリングの兆候が得られ、10^{13-14}太陽質量という大質量のダークハローに付随するという結果を得た。これは、近傍宇宙の大質量楕円銀河や銀河団スケールのダークハロー質量に相当する。サブミリ波銀河が、銀河団中心に付随するような大質量楕円銀河の祖先であることを示唆する。銀河の形成・進化の解明や、宇宙の構造形成を探る上で重要な結果が得られた。本研究の目的は、サブミリ波で非常に明るい銀河(サブミリ波銀河)を観測・研究し、その性質を解明するとともに、宇宙における銀河の形成・進化過程を解明することである。サブミリ波銀河は可視光では非常に暗いため、サブミリ波での観測が必要不可欠である。我々は、南米チリ共和国の標高4860mに設置されたASTE望遠鏡に高感度の連続波カメラAzTECを用いて約半年にわたって大規模なサーベイ観測を行った。その結果、数平方度という非常に広い領域を、ノイズレベル0.5-1mJy/beamという高感度で観測し、数百個ものサブミリ波銀河を検出した。これは、既存のサブミリ波・ミリ波サーベイと比べて突出する成果である。本研究員は、このサーベイの中でも特にAKARI Deep Field South (ADFS)という領域を主導的に研究している。この領域は、密度超過などが観測されていないblank fieldであり、宇宙の平均的な描像を探る上で重要な領域である。日本の赤外線衛星「あかり」のグループと連携し、サブミリ波・赤外線という異なる波長で研究を行ってきた。このASTE望遠鏡、あかり衛星を用いたサブミリ波銀河の研究結果は、すでに国内学会、および国際研究会で発表を行った。また、論文としてまとめ、現在投稿中である。サブミリ波銀河の研究における問題点は、サブミリ波望遠鏡の分解能が悪く、他の波長(例えば可視光、赤外線)での対応天体を見つけるのが困難な点である。これを克服するために、我々は電波(センチ波)干渉計を用いた高分解能観測を行った。観測は本研究員が12月にオーストラリアの電波干渉計ATCAを用いて行った。その結果、高分解能・高感度の電波の画像を取得することができ、複数のサブミリ波銀河の対応天体候補を見つけることができた。さらに、サブミリ波銀河の近赤外線での性質を探るため、本研究員らはチリにあるCTIO望遠鏡で12月に観測を行った。近赤外線の非常に深いデータを得ることができ、サブミリ波銀河の近赤外線対応天体候補を見つけることができ、サブミリ波銀河の他波長での性質解明につながる成果を挙つつある。宇宙における銀河進化の謎を解き明かすためには、サブミリ波銀河と他の種族の銀河の性質を比べて、それらの関係を調べることが重要である。そこで本研究員らは、可視光の3波長で選択される銀河BzK銀河のCO輝線観測を行った。BzK銀河は、赤方偏移1.4-2.3という遠方にある銀河で、活発な星形成活動を行っている。サブミリ波銀河と存在時期が重なっていることや、星形成の特徴から、両者には関連があると指摘されている。我々は野辺山ミリ波干渉計でこのBzK銀河を観測し、分子ガス量に対して深い上限値を得た。この結果は、国内学会で発表済みであり、論文誌PASJに2009年に受理された。

過去2年間の観測で、2平方度を超える領域を、深さ0.5mJyという感度で観測し、1000個を超えるサブミリ波銀河を新たに発見することに成功した。これは、広さ・深さ・検出銀河数ともに既存のサーベイを凌駕する結果である。これらの大規模サンプルを用い、サブミリ波銀河の統計的性質を調べるとともに、多波長データを用いた詳細な研究を行った。得られたサンプルから、既存のサブミリ波サーベイにおいて最も深くかつ信頼性のあるナンバーカウントを作成することに成功した。二体相関関数の解析では強いクラスタリングの兆候が得られ、10^{13-14}太陽質量という大質量のダークハローに付随するという結果を得た。これは、近傍宇宙の大質量楕円銀河や銀河団スケールのダークハロー質量に相当する。サブミリ波銀河が、銀河団中心に付随するような大質量楕円銀河の祖先であることを示唆する。銀河の形成・進化の解明や、宇宙の構造形成を探る上で重要な結果が得られた。
雷放電に伴う中間圏・下部電理圏発光現象の研究

1990年以降、雷放電に伴う中層大気及び超高層大気における発光現象(スプライト、ブルージェット、エルブズ)は世界的な注目を集め、精力的な研究が行われてきた。しかしこれまでの光学観測の時間分解能はCCDカメラのフレームレート程度(17ミリ秒)であり、継続時間が数ミリ秒以下であるスプライトやエルブズの時間空間構造を捕えるには甚だ不十分であった。本研究課題ではそれらを解明するために、我々が開発した多チャンネル超高速フォトメータの観測データを、CCDカメラの画像データとあわせて詳細に比較検討した。フォトメータデータの解析には主にワークステーションを、画像解析には新たに購入したパーソナルコンピュータを用いた。昨年度と本年度の観測で得られた約250例のスプライト及びエルブズのデータの解析から、以下の事実が初めて明らかになった。1.雷放電直後(数ms数10ms以内)に中層及び超高層大気でおこる発光現象には、スプライトのみの場合、エルブズのみの場合、スプライトとエルブズの両方が見られる場合がある。2.エルブズは水平方向に長い円盤状(300km)に現われ、通常中心部が明るくなっている。継続時間は約1ミリ秒、伝播方向は常に下向きで、伝播速度は上部(1×10^5km/s)に比べ下部(2-4×10^4km/s)では低下する。3.明るいエルブズを伴う場合、スプライトは水平に広がった10本程度の明るい縦筋から成る。初めにエルブズが現われ、続いて短時間の発光が下向きに伝搬し、最後に中心部から上下両方向に増光領域が拡がる。4.エルブズの非常に弱い場合、スプライトは微細構造を有する太い1本の縦筋から成り、上部のやや広がった逆三角形(人参状)をしている。最初に短時間の発光が数万km/sで低高度から高高度に向かい、続いて低高度に強い発光が起こり、最後に高高度が再び増光する。継続時間は多くの場合、2-4msである。
HIV-1 pol遺伝子のSLSA1構造内1塩基置換による複製制御基盤の解析

HIV-1 VifとAPOBEC3Gとの拮抗はウイルス複製にとってcriticalである。HIV-1の馴化・適応研究から、SLSA1を含むスプライシングアクセプター1近傍の領域(SA1prox)に自然に存在する1塩基置換によりウイルス複製能が変動することを見出した。本研究では、このようなウイルス複製能の変動が、Vif発現量の増減により起こることを明らかにした。さらに、Vif低発現変異体の馴化実験により、vif mRNA産生に関与するSA1prox以外のゲノム領域が存在すること、また、APOBEC3Gにより強力に複製が抑制される環境下でも、HIV-1が極めて高い適応能力を持つことが示された。HIV-1ゲノムには複製制御に関与する種々の配列やRNA構造が存在する。我々はHIV-1の適応・進化研究から、スプライシングアクセプター1近傍の領域(SA1prox)に自然に存在する1塩基置換(nSNV, natural single-nucleotide variation)によりウイルス複製能が変動することを見出した。本研究では、この複製能変動をもたらすウイルス学的機構とSA1proxのウイルス複製における役割を調べた。SA1prox内のnSNVによりHIV-1 mRNA発現パターン、特にvif mRNA levelが変動した。そこで、HIV-1/SIVcpzシークエンス解析に基づき、vif mRNA/蛋白質は発現レベルを変動させるnSNVを新たに探索した。各nSNVを持つHIV-1は、Vif発現レベルに応じて低発現(7種)、高発現(3種)、過剰発現(2種)タイプに分けられた。Vif低発現および高発現タイプのウイルス複製能は、宿主細胞の内在性抗HIV因子であるAPOBEC3G発現レベル依存的に変化したが、過剰発現タイプのウイルス複製能はAPOBEC3Gレベルに依らず親株よりも低かった。過剰発現タイプにおけるウイルス複製能の低さは、ウイルス感染性や粒子産生能の低さに起因していた。いくつかのnSNVを複数持つウイルスの解析により、各nSNVはvif転写産物産生に関して相乗的に働くことが示唆された。HIV-2のSA1proxで認められるnSNVも、vif転写産物量を増減させ、ウイルス複製能に影響を及ぼした。これらの結果は、SA1proxの塩基配列・変異はVif発現レベルを規定することにより、APOBEC3Gとの拮抗やウイルス複製に重要な役割を果たすことを示す。SA1proxにおけるVif発現レベルを変動させるnSNVが存在することは、本領域が環境へのウイルスの適応に関わることを示唆する。HIV-1の変異・適応能は、生存戦略の基盤である。昨年度までに、HIV-1ゲノム内のスプライシングアクセプター1近傍領域(SA1prox)の塩基配列・変異が、Vif発現量を規定することを明らかにした。本年度は、SA1proxの1塩基置換(nSNV, natural single-nucleotide variation)の内、vif発現量を親株の0.02%程度まで著減させる変異体(NL-tac)の馴化実験を行った。これにより、Vifと拮抗する内在性抑制因子であるAPOBEC3G存在下で、ウイルスがどのように変異・適応するのかを調べることを目的とした。また、馴化実験により獲得した変異を解析することで、vif発現調節に関与するSA1prox以外の領域の同定を目指した。NL-tacをヒトリンパ球系細胞株H9(APOBEC3G強発現細胞)で長期培養した結果、増殖能を獲得した馴化型ウイルスが出現した。馴化型ウイルスゲノムには複数の変異が認められたが、vif発現量を増加させる(NL-tacの10倍程度)変異は、SA1proxより下流のVifコード領域内に存在し、SA1prox以外にもvif発現に影響を及ぼす領域があることが分かった。さらに、HIV-1は選択的スプライシングにより種々のウイルス蛋白質をコードするmRNAを産生するが、SA1prox nSNV変異体では、全体的なHIV-1 mRNA発現パターンが変化し、特に、vpr発現量はvif発現量の増減と逆相関することも明らかにした。従って、SA1proxのnSNVはvif発現量のみに影響するわけではなく、逆に、他の領域の変異もvif発現量を変動させ得ると考えられた。これらは、HIV-1の選択的スプライシング機構の複雑さを示しており、SA1prox nSNVによるvif発現調節機構の解析により、HIV-1遺伝子発現に関する知見が得られると考えられる。また、NL-tacの馴化実験から、強力に複製が抑制される環境下でも、HIV-1が極めて高い適応能力を持つことが示された。当初の研究実施計画では、HIV-1複製能を変動させるSA1proxの1塩基置換(nSNV)がHIV-1遺伝子発現の各過程(転写、スプライシング、核外輸送、翻訳)に及ぼす影響を調べる予定であったが、研究は計画以上に進展している。昨年度までに、SA1proxのnSNVによるHIV-1複製能の変動が、本領域の塩基配列を介したVif発現量の調節により起こること、SA1proxのnSNVを持つHIV-1が、Vif発現量に応じて低発現、高発現、過剰発現タイプに分類され、各種Vif発現タイプのHIV-1が宿主細胞種により異なる複製能を示すことを明らかにした。これらの結果を踏まえ、現在は、SA1proxのnSNVによるVif発現調節機構を解明するため、(1)Vif発現量タイプの異なるnSNVを持つHIV-1の馴化実験による変異・適応解析、(2)SA1prox RNA配列により形成されるステムループ構造変化とvif発現量変化との連関解析、(3)

SA1proxのnSNVによるスプライシング効率の変化、に関する実験を主に進めている。(1)の馴化実験からは、vif発現量に影響を及ぼすHIV-1ゲノム内の領域の同定やウイルスの変異・適応に関する知見、(2)と(3)からは、HIV-1の選択的スプライシング調節機構に関する新たな知見が得られる。現在は、HIV-1の選択的スプライシング調節機構や遺伝子発現に関する研究を新たに展開している状況にある。NL-tacad1感染H9細胞の長期培養により、増殖が促進された馴化型ウイルスが出現し、馴化型ウイルスクローン(NL-tacad2)を2種獲得した。NL-tacad2は、NL-tacad1よりも複製能が向上しており、NL-tacad1では存在しなかったEnvの1アミノ酸変異が2種のNL-tacad2クローンに共通して認められた。現在、NL-tacad1とNL-tacad2のVif発現量の比較、および、NL-tacad2で認められたEnvの1アミノ酸変異による増殖促進の有無について解析を進めている。一方、NL-gatのH9細胞における馴化実験を通じて4種の馴化型ウイルスクローン(NL-gatad)を獲得した。4種のNL-gatadは、いずれもNL-gatよりも高い複製能を示し、Vif発現量も増加していた。4種のNL-gatadに共通して認められた変異は、vprコード領域内でのストップコドンの出現とEnvの1アミノ酸変異であった。現在、NL-gatadで見出された変異が、Vif発現量や複製能に及ぼす影響を解析中である。以上の結果から、Vif低発現変異体(NL-tacとNL-gat)はAPOBEC3G抑制下において、まずある一定レベルのVif発現量を回復する変異獲得により複製能が改善され、その後Env変異等によりさらに適応していくものと推測された。ウイルスの極めて合目的的な適応過程が実証されたと考えられる。HIV-1 VifとAPOBEC3Gとの拮抗はウイルス複製にとってcriticalである。HIV-1の馴化・適応研究から、SLSA1を含むスプライシングアクセプター1近傍の領域(SA1prox)に自然に存在する1塩基置換によりウイルス複製能が変動することを見出した。本研究では、このようなウイルス複製能の変動が、Vif発現量の増減により起こることを明らかにした。さらに、Vif低発現変異体の馴化実験により、vif mRNA産生に関与するSA1prox以外のゲノム領域が存在すること、また、APOBEC3Gにより強力に複製が抑制される環境下でも、HIV-1が極めて高い適応能力を持つことが示された。本申請課題の目的は、SA1proxの1塩基置換によるHIV-1複製制御機構を明らかにすることである。当初の計画では、SA1proxの1塩基置換がHIV-1遺伝子発現の各過程(転写、スプライシング、核外輸送、翻訳)に及ぼす影響を解析することにしていた。
偏光紫外共鳴ラマン分光による配向膜蛋白質の新規構造解析法の開発

膜タンパク質の新規構造解析法の一つとして、生体膜中に配向させた膜蛋白質やペプチドの偏光紫外共鳴ラマンスペクトルを測定することにより、各種アミノ酸側鎖やペプチド主鎖の生体膜に対する傾き角を決定するための実験法およびデータ解析法の開発のを行い、以下の成果を得た。1.配向試料の偏光紫外共鳴ラマンスペクトルを測定し、特定のラマンバンドの強度から、そのラマンバンドを与える発色団の向きを決定するための実験配置の検討を行い、レーザー光の試料に対する入射角は30度、ラマン散乱の集光法は、180度後方散乱法が最適であることを見出した。2.上記最適実験配置における測定データ解析のための理論的検討を行い、偏光共鳴ラマンスペクトルの強度から、アミノ酸側鎖やペプチド主鎖の遷移モーメントの方向を決定する理論の定式化を行った。また、決定された遷移モーメントの方向から、アミノ酸側鎖やペプチド主鎖のαヘリックスやβシートの生体膜に対する配向方向を決定する方法を確立した。3.上記実験法およびデータ解析法を具体的に適用し、その有効性を確かめるために、生体膜中にイオンチャネルを形成する抗菌性ペプチド、グラミシジンAを脂質膜中に埋め込み、その脂質膜をガラス基板上に配向させる方法を確立した。4.配向脂質膜に埋め込んだグラミシジンA中の4個のトリプトファン残基のインドール環の配向方向を決定するため、個々のトリプトファンを重水素化ラベルしたグラミシジンAを合成し、244および257nmで偏光紫外共鳴ラマンスペクトルを測定し、11および13位のトリプトファンが、イオン透過時にその配向方向を帰ることを見出し、本研究で開発した新規構造解析法の有用性を確認した。
急性前骨髄球性白血病の薬剤耐性例に対する砒素標識ヒト化抗体の有効性と砒素毒性の軽減

薬剤の選択性と高め毒性軽減のための治療的工夫として期待されている抗体療法の急性骨髄性白血病(AML)に対する効果を検討した。gemtuzumab ozogamicin(CMA-676)は抗CD33抗体と抗腫瘍性抗生物質calicheamicinを結合した薬剤で、CD33陽性細胞選択的に殺細胞効果を発揮するが、AML臨床検体における検討ではP糖蛋白質(P-gp)発現例CD34陽性例での効果の減弱を認めた。急性前骨髄球性白血病(APL)ではCD33の発現量は多く、P-gpとCD34発現量が少ないとされCMA676は有望な抗体療法である。耐性克服剤はP-gp発現例でCMA-676の効果を増強した。亜砒酸はAPLに対して優れた効果を持つ一方でその副作用も多いことから抗CD33抗体を結合させるのに理想的な有機砒素化合物を探索した。o-Arsanilic acid、P-Arsanilic acidはともに5価の砒素化合物であり亜砒酸と比較して殺細胞効果が弱かった。Oxophenarsineは3価の砒素化合物でありニトロ基も有していることより理想的な化合物であると思われたが不安定な化合物で加工には適さないと判断された。Phenylarsineoxide(PAO)は殺細胞効果が亜砒酸より高く、mitochondrial pathwayをより強く活性化すると考えられ、抗CD33抗体との結合化合物として適していると考えられた。
弥生時代における経済構造の研究-石器流通と金属器流通の比較分析-

三年次にわたる本研究の結果、弥生時代における利器素材の石器から鉄器への移行は、生産力の向上あるいは効率化という功利的かつ一律的変動ではなく、社会的価値体系の変質を伴うがゆえに地域間格差の著しい変化であることが判明したのである。まず本年度でも去年度に引き続き、以下の遺跡出土の石器および金属器、木器の実見を進めた。福岡県金丸遺跡、寺福童遺跡、立岩遺跡、徳島県庄・蔵本遺跡、芝遺跡、愛媛県西番掛遺跡、高知県田村遺跡、鳥取県青谷上寺地遺跡、兵庫県天神遺跡、井手田遺跡、大阪府池島福万寺遺跡、巨摩遺跡、奈良県唐古鍵遺跡、平等坊岩室遺跡、京都府日吉ヶ丘遺跡、愛知県松河戸遺跡、朝日遺跡、元屋敷遺跡、石川県八日市地方遺跡、である。また、四月には「近畿地方における磨製石斧様式と金属製利器普及の特質」と題した研究報告(近畿弥生の会第2回テーマ討論会)を行い、本研究の成果の一部を報告した。発表では畿内地域と日本海沿岸地域における石製工具と鉄製工具の関係をこれまでの調査成果をふまえ比較し、日本列島全体で一定量の鉄製工具が普及する弥生時代中期後半において、日本海沿岸地域では鉄製工具を主とし、その代替品として石製工具が変質するのに対して、畿内地域ではそれ以前の石製工具大系を固守した器種選択や流通体制が認められることを発表した。さらに分析を進めた結果、石製武器と金属製武器の取り扱いにも地域差が認められることが判明した。具体的には、稀少な金属製武器を少数の階層上位者が独占的に副葬する北部九州地域を含む日本海沿岸地域と、石製武器を大量に生産し、一般成員に広く普及させた畿内地域という違いである。これらの事実から、従来考えられてきたように弥生時代の石器は経済的効率化のため金属器への置換が一律的に志向されていたのではなく、それぞれの地域における社会構造、具体的には縄文時代以来の階級構造顕在化を抑圧する社会システムとそのサブシステムである石器の生産と流通との関係において、その移行は地域差が顕著であることが判明したのである。本年度は、大阪湾沿岸地域において金属器と石器の量的比率が劇的に変化する弥生時代後期前後の時期に属する資料を中心に資料集成を進め、当地域における次のような石器から金属器への変遷過程が明らかになった。とくに本年度は出土点数が多く、昨日が単純であるため石器と金属器(青銅器、鉄器)の客観的比較が容易な鏃(やじり)を中心に資料集成を実施した。また、そのなかで代表的な弥生時代集落である兵庫県川西市加茂遺跡、神戸市頭高山遺跡、大阪府和泉市池上曽根遺跡、四条畷市雁屋遺跡から出土した石鏃および鉄鏃の資料調査を実施し、転用や再利用といった属性をしめす細部情報の記録に努めた。その結果、弥生時代中期後葉には、重量が増したいわゆる「戦闘用」石鏃が多数出土する集落では、多くの鉄鏃が出土する傾向があることが判明した。次に弥生時代後期になると大阪湾沿岸地域では鏃組成中の鉄鏃組成が激増することが確認でき、石鏃には、あらたに厚手細身の器種、すなわち当時の鍛冶技術の限界から鉄鏃ではなし得なかった形態の鏃が出現することが確認できた。同じ傾向は鋳造品であることから自由に形態を創出できた青銅鏃にも認められた。これまで石器と鉄器の関係性でしか論じられなかった当該期の素材変化について、青銅器を加えることにより、全く異なった経済構造の変化過程が復元できる可能性をみいだすことができた。さらに興味深い事実として、青銅鏃と鉄鏃の出土量が集落および集落形態(高地性集落と在来低地部集落)により大きな格差があることが判明した。つまり、これまで金属器として同一視されてきた鉄と青銅は、石器との変換過程期において、その流通構造に大きな違いがあったと考えられるのである。なお、以上の成果の一部は第18回古代学協会四国支部大会にて報告した。本年度は、中国地方と四国地方を中心に金属器と石器の資料集成を進め、同時に各地における良好な資料の調査を進めた。とくに本年度は資料の実見に力を注いだ。資料の調査は、各時期の石器あるいは金属器の良好なセットがみられる佐賀県神崎町吉野ヶ里遺跡、同県唐津市梅白遺跡、大江前遺跡、同県小城市久蘇遺跡、同県鳥栖市八ッ並金丸遺跡、福岡県小郡市三沢北中尾遺跡、香川県善通寺市練兵場遺跡、徳島県徳島市庄・蔵本遺跡、京都府福知山市興・観音寺遺跡、三重県度会町森添遺跡、愛知県春日井市松河戸遺跡、同県清洲町朝日遺跡出土の資料である。また、前年度の研究成果の結果あきらかとなった遺跡立地と使用利器の差異を追究するために、それらの遺跡の現地踏査を進めた。さらに今年度は、石器石材が実際に産出する地帯への踏査も行い、産出地→生産地→消費地という生産と流通の構造の解明をめざした。その結果、まず、水稲農耕伝播に伴う新しい石器型式は、従来考えられてきた福岡平野にとどまらず、高知平野や岡山平野、出雲平野などの広域に伝播することが確認できた。また、円滑かつ急速な弥生石器様式の拡散と成立のなかで、各地の石材環境にあわせた石材利用戦略と消費形態の確立が弥生時代前期末以降に認められたのである。

例えば、北部九州地域の玄武岩戦略、中部瀬戸内地域の金山サヌカイト戦略、畿内地域の二上山サヌカイト・片岩戦略がそれである。そして、その消費戦略の地域差が、その後の金属器導入にも多大な影響を与えたことが看取されるのである。次年度は金属器自体の研究によって上記の課題についての追究を進める予定である。三年次にわたる本研究の結果、弥生時代における利器素材の石器から鉄器への移行は、生産力の向上あるいは効率化という功利的かつ一律的変動ではなく、社会的価値体系の変質を伴うがゆえに地域間格差の著しい変化であることが判明したのである。まず本年度でも去年度に引き続き、以下の遺跡出土の石器および金属器、木器の実見を進めた。福岡県金丸遺跡、寺福童遺跡、立岩遺跡、徳島県庄・蔵本遺跡、芝遺跡、愛媛県西番掛遺跡、高知県田村遺跡、鳥取県青谷上寺地遺跡、兵庫県天神遺跡、井手田遺跡、大阪府池島福万寺遺跡、巨摩遺跡、奈良県唐古鍵遺跡、平等坊岩室遺跡、京都府日吉ヶ丘遺跡、愛知県松河戸遺跡、朝日遺跡、元屋敷遺跡、石川県八日市地方遺跡、である。また、四月には「近畿地方における磨製石斧様式と金属製利器普及の特質」と題した研究報告(近畿弥生の会第2回テーマ討論会)を行い、本研究の成果の一部を報告した。発表では畿内地域と日本海沿岸地域における石製工具と鉄製工具の関係をこれまでの調査成果をふまえ比較し、日本列島全体で一定量の鉄製工具が普及する弥生時代中期後半において、日本海沿岸地域では鉄製工具を主とし、その代替品として石製工具が変質するのに対して、畿内地域ではそれ以前の石製工具大系を固守した器種選択や流通体制が認められることを発表した。さらに分析を進めた結果、石製武器と金属製武器の取り扱いにも地域差が認められることが判明した。具体的には、稀少な金属製武器を少数の階層上位者が独占的に副葬する北部九州地域を含む日本海沿岸地域と、石製武器を大量に生産し、一般成員に広く普及させた畿内地域という違いである。これらの事実から、従来考えられてきたように弥生時代の石器は経済的効率化のため金属器への置換が一律的に志向されていたのではなく、それぞれの地域における社会構造、具体的には縄文時代以来の階級構造顕在化を抑圧する社会システムとそのサブシステムである石器の生産と流通との関係において、その移行は地域差が顕著であることが判明したのである。
アトピー性皮膚炎の新規治療法の開発

本研究は、アトピー性皮膚炎の新しい治療として、患者皮膚でのフィラグリンの発現そのものを増やすアップレギューレーション治療を確立することを目的とした。今回、日本人アトピー性皮膚炎患者の一部がフィラグリン遺伝子にナンセンス変異やフレームシフト変異を有していることを確認したが、興味深いことに、それらフィラグリン遺伝子変異を持つ患者のほとんどがheterozygoteであった。この結果は、アトピー性皮膚炎患者の大部分にフィラグリン遺伝子プロモーター刺激療法が有効であることを示唆している。また、同時に、本治療法がアトピー性皮膚炎の発症予防にも有効である可能性を示唆している。本研究では、フィラグリン遺伝子のプロモーターを刺激し、フィラグリンの発現を増加させるような薬剤をhigh-throughput screeningを用いて開発する。まず、high-throughput screeningを行うために、フィラグリン遺伝子プロモーターの下流にホタルルシフェラーゼ遺伝子をクローニングし、このconstructを持つstable cell lineを作成する。この細胞をChembrige社から購入したcompound library(約2万種類の化合物から成る)で治療し、各化合物のアップレギュレーション活性を測定する(drug screening)。ここで得られたヒット化合物を改良・精製し、正常表皮角化細胞に添加し、免疫蛍光抗体法とウェスタンブロット法、リアルタイムRT-PCRにてフィラグリンの発現がタンパクレベル、mRNAレベルで増加するか確認する。これによりADの主要な病因であるフィラグリン遺伝子変異をターゲットにした治療法の開発が期待できる。平成25年度は、まず、フィラグリン遺伝子プロモーターのクローニングを行い、stable cell lineの作成を行った。この細胞株を用いて、ルシフェラーゼアッセイを用いたレポータージーンアッセイ系の確立を行うため、試薬量、細胞培養時間など細かな条件検討を行い、至適条件を見いだした。今後、化合物スクリーニングを行う予定である。申請者らは最近、マクロファージ遊走阻止因子に対するDNAワクチンがDS-NhとNC/Ngaという2つの異なるアトピー性皮膚炎モデルマウスの皮膚症状を改善することを示し、また、NF-κB阻害薬であるdehydroxymethylepoxyquinomicinがNC/Ngaマウスの皮膚症状を改善することを示すことに成功した。また、申請者の所属するグループにより、アトピー性皮膚炎患者の多くがフィラグリン遺伝子変異を有することも明らかにされた。本研究では、これら最新の知見に基づき、フィラグリンをターゲットにした新しい治療法の開発を目指すことにした。これまでも、アトピーにおける皮膚バリア機能の重要性は指摘されてきたが、本研究では、フィラグリン遺伝子のプロモーターを刺激し、患者皮膚でのフィラグリンの発現そのものを増やすことでアトピー性皮膚炎の治療が可能かどうか検討することを目指した。本治療法は、その作用メカニズムから、フィラグリン遺伝子変異をホモ接合性に有する患者には効きにくく、ヘテロ接合性に有している患者でより効果が高いことが予想される。我々は、約300人のアトピー性皮膚炎患者、及び約1000人の一般集団(アトピー性皮膚炎患者を含む)をフィラグリン遺伝子変異についてスクリーニングし、変異保有者の90%以上がヘテロ接合性に有していることを確認した。この結果は、アトピー性皮膚炎患者の大部分にフィラグリン遺伝子プロモーター刺激療法が有効であること、アトピー性皮膚炎の予防にも本治療が有効であることを示唆している。皮膚科学レポータージーンアッセイの確立に予想よりもやや長く時間がかかったため。平成26年度は、平成25年度に作製した細胞株を用いて、化合物スクリーニングを行う予定である。平成25年度に予定していた化合物スクリーニングにまで進めなかったため、物品費が当初の見積もりよりも少なかったため。平成26年度は化合物スクリーニングを行うため、物品費が大幅に増える予定である。
金属塩水溶液からの単分散微粒子の生成機構の解明と高濃度溶液からの合成法の検討

本研究では、水溶液中からの金属、金属酸化物、金属硫化物等の微粒子の析出反応についてその生成機構を明らかにすることを目的とした。より具体的には、原理的な考察を基礎としながら、種々の濃度の金属塩水溶液のpHや温度、添加物の種類とその添加量の効果を詳細に検討し、生成の機構を正確に把握し、さらにはその応用として、工業生産性の見地から、高い濃度の金属塩水溶液を出発として、金属、金属酸化物あるいは金属硫化物を合成する一般的な方法を開発する研究を行なった。主として高濃度の金属塩溶液からの金属、金属酸化物、金属硫化物微粒子生成の作用機構を明らかにする研究をおこなうために、次のような手順で研究を実施した。1.まず、種々の金属塩水溶液を調製し、従来の方法の基づいて、酸化物微粒子を作成する際の金属イオンの挙動や核生成・成長の過程を追求した。Fe,Alの金属塩(塩化物、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩等)を出発物質として用いて、それらの酸化物微粒子の生成過程を詳細に検討した。2.次にFe,Alの濃厚金属塩溶液を出発物質として単分散酸化物微粒子の合成研究を精力的に行ない、pH、濃度、添加物、温度などの最適条件を確立し、論文発表した。また、生成した微粒子に種々の処理を施してから、電子線回折装置を付属している透過電子顕微鏡やX線回折装置を用いて結晶性観察を行い、酸化物微粒子の構造解析を行なった。なお、微粒子の処理は、電気炉(マッフル炉)を用いて、600°C1000°Cの範囲で行い、最適結晶化温度を求めた。3.以上の生成微粒子のキャラクタリゼーションとin-situ反応機構解析の結果をまとめ、水溶液中から析出する金属、金属酸化物、金属硫化物微粒子の生成機構を考察し、論文等に報告した。