hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
陸域生態系の将来シナリオシミュレーション評価システムの開発

本研究の目的は、社会・生態システムの不確実性を表す定性的な将来シナリオを定量的に評価するために、申請者が開発中の陸域生態系の将来シナリオシミュレーション評価システム(S3-TEC)を高度化することである。S3-TECは1.景観動態モデリングプロセス、2.シナリオーモデルインタープリタ、3.生態系評価ユニット変換エンジンから構成されている。それぞれ1.日本の陸域生態系を構成する多様な土地被覆での植生動態シミュレーションの再現性の向上を図ること、2.将来シナリオで想定される生態系管理のルールを柔軟にモデリングすること、3.マルチベネフィット評価のために評価指標を多様化し、社会・生態システムを俯瞰する包括的な評価を行うこと、の3つの研究課題を設定した。本年度は別寒辺牛川流域を対象に各課題に取り組んだ。課題1では、従来の森林景観モデルで再現されていなかった放棄地の湿地への回復を表現した。湿地の履歴がある農地では、先行研究を参考に放棄後は潜在的な湿地とみなすようモデルの運用を工夫した。課題2では、2050年の日本社会像と再生可能エネルギー導入を題材に、想定される森林管理や耕作放棄の拡大と再利用を設計した。課題3では土地被覆や森林蓄積などの自然資本や炭素吸収サービス、牧草・木材供給サービスのほか、エネルギー供給ポテンシャルや希少な鳥類の生息適性指数を算出する機能を追加した。特に課題2と3の進捗によって多様なシナリオの社会・生態システムの将来像を多角的に可視化できた。居住地の選択や活用する資本の選好によって自然資本や生態系サービスが異なることを定量的に示せたほか、再生可能エネルギー導入と生態系影響の潜在的なトレードオフ関係が明らかになった。本研究の成果は将来シナリオ別のSDGs Goal7,13,15間の連関関係を理解するのに役立ち、意思決定を支援する科学的根拠になると期待される。研究課題2および3に関わる「2050年の4つの将来シナリオ別の自然資本・生態系サービスのシミュレーション」について、査読付国際誌(Sustainability Science)1報、アブストラクト査読付き国際会議(Global Land Programme 2018 Asia conference、英語口頭発表)1報で報告した。また、研究課題1、2、3に関係する「再生可能エネルギー導入と生態系影響のトレードオフ分析」については査読なし国内学会(日本生態学会第66回大会、日本語ポスター発表)1報で報告し高い評価を得るとともに、現在査読付国内誌(土木学会G(環境))に投稿中で査読を受けている。研究課題1について、天然更新や耕作放棄後の植生遷移の再現性を向上するため、ササによる木本の更新阻害をプロセスベースでモデル化を試みる。研究対象地域の北海道別寒辺牛川流域の森林の林床にはササが繁茂しており、木本の実生が利用可能な光資源を制限し、天然更新を阻害することが知られている。この現象は日本国内のどの地域でも直面する課題であり、森林景観モデルを日本にローカライズするにあたって計算の信頼性の向上のために改良が必要である。そこで、ササが十分に生育しているグリッドに木本を天然更新させ、木本の定着と初期成長に関わるパラメータのうち、光資源競争に関わる部分を調整し、文献値で検証する。研究課題2について、自然資本を利活用する社会像を実現する手段として、対象地でニーズが高い畜産系バイオマスの利活用を実装する。対象地では酪農のための牧草生産が盛んである。そこで牧草地を維持し、畜産廃棄物から液肥やバイオガスを生産するシナリオを設計し、生態系影響とエネルギー供給ポテンシャルや期待される生態系サービスのトレードオフ・バンドル分析を行う。さらに、従来型の畜産廃棄物をたい肥として牧草地に散布する場合と液肥利用する場合について、森林景観モデルでシミュレーションされる表層土壌からの栄養塩の溶脱を比較する。研究課題3では、希少種だけではなく、生態系ディスサービスに分類される鳥獣害リスクを可視化する。そこで、シカやイノシシ、クマなど近年被害が増加している大型野生動物の生息適性を評価する機能を追加する。これまでに実装が完了した自然資本・生態系サービス評価の結果とGISで重ね合わせることで、より多角的なシナリオ分析を実現する。さらに各課題の成果を統合することで、十分なエネルギーや生態系サービスを享受でき、かつ、自然資本への生態系影響が少なくなる最適なシナリオを探索する。

課題3では土地被覆や森林蓄積などの自然資本や炭素吸収サービス、牧草・木材供給サービスのほか、エネルギー供給ポテンシャルや希少な鳥類の生息適性指数を算出する機能を追加した。特に課題2と3の進捗によって多様なシナリオの社会・生態システムの将来像を多角的に可視化できた。居住地の選択や活用する資本の選好によって自然資本や生態系サービスが異なることを定量的に示せたほか、再生可能エネルギー導入と生態系影響の潜在的なトレードオフ関係が明らかになった。本研究の成果は将来シナリオ別のSDGs Goal7,13,15間の連関関係を理解するのに役立ち、意思決定を支援する科学的根拠になると期待される。研究課題2および3に関わる「2050年の4つの将来シナリオ別の自然資本・生態系サービスのシミュレーション」について、査読付国際誌(Sustainability Science)1報、アブストラクト査読付き国際会議(Global Land Programme 2018 Asia conference、英語口頭発表)1報で報告した。また、研究課題1、2、3に関係する「再生可能エネルギー導入と生態系影響のトレードオフ分析」については査読なし国内学会(日本生態学会第66回大会、日本語ポスター発表)1報で報告し高い評価を得るとともに、現在査読付国内誌(土木学会G(環境))に投稿中で査読を受けている。研究課題1について、天然更新や耕作放棄後の植生遷移の再現性を向上するため、ササによる木本の更新阻害をプロセスベースでモデル化を試みる。研究対象地域の北海道別寒辺牛川流域の森林の林床にはササが繁茂しており、木本の実生が利用可能な光資源を制限し、天然更新を阻害することが知られている。この現象は日本国内のどの地域でも直面する課題であり、森林景観モデルを日本にローカライズするにあたって計算の信頼性の向上のために改良が必要である。そこで、ササが十分に生育しているグリッドに木本を天然更新させ、木本の定着と初期成長に関わるパラメータのうち、光資源競争に関わる部分を調整し、文献値で検証する。研究課題2について、自然資本を利活用する社会像を実現する手段として、対象地でニーズが高い畜産系バイオマスの利活用を実装する。対象地では酪農のための牧草生産が盛んである。そこで牧草地を維持し、畜産廃棄物から液肥やバイオガスを生産するシナリオを設計し、生態系影響とエネルギー供給ポテンシャルや期待される生態系サービスのトレードオフ・バンドル分析を行う。さらに、従来型の畜産廃棄物をたい肥として牧草地に散布する場合と液肥利用する場合について、森林景観モデルでシミュレーションされる表層土壌からの栄養塩の溶脱を比較する。研究課題3では、希少種だけではなく、生態系ディスサービスに分類される鳥獣害リスクを可視化する。そこで、シカやイノシシ、クマなど近年被害が増加している大型野生動物の生息適性を評価する機能を追加する。これまでに実装が完了した自然資本・生態系サービス評価の結果とGISで重ね合わせることで、より多角的なシナリオ分析を実現する。
ひきこもりの改善を目指した家族支援における認知行動療法的プロセス変数の包括的検討

ひきこもり状態にある人の多くは,支援につながりづらいという特徴がある。したがって,とくに支援の初期段階においては,家族を対象とした心理的支援が重要である。その一方で,ひきこもり状態の改善を目指して家族を対象とした心理的支援を行なう場合,必ずしも十分な改善までには至りづらい現状にある。その理由の1つとして,家族にどのような心理的または行動的変化が生じれば改善につながるかということが必ずしも明らかにされていない点があげられる。そこで本研究においては,家族を対象とした支援に焦点を当てて,ひきこもり状態の改善に影響を及ぼす家族の要因を包括的に明らかにすることを目的とする。平成30年度は,ひきこもり状態からの改善を狙いとした先行研究を概観し,効果的な家族支援方略の1つであると考えられる認知行動療法的観点から,ひきこもり状態の改善に影響を与える家族の要因を整理した。そのうえで,まず,ひきこもり経験者および非経験者を対象とした質問紙調査を行ない,ひきこもり者の社会的交流行動を本人評定によって測定する尺度を作成した。分析の結果,ひきこもり者の社会的交流行動を測定する尺度として,本尺度の信頼性と妥当性が確認された。加えて,ひきこもり状態中にある者は,過去ひきこもっていた者やひきこもり経験のない者よりも社会的交流行動が少なく,過去ひきこもっていた者は,ひきこもり経験のない者よりも社会的交流行動が少ないことが示された。なお,この知見は結果を整理したうえで,学術雑誌に投稿中である。また,家族を対象とした質問紙調査を用いて,これまで暗黙のうちに想定されてきた「心理的ストレス」や「否定的認知」といった家族におけるプロセス変数,および,それらの変数よりも直接的にひきこもり状態に影響を及ぼすことが想定される「随伴性認知」や「対応レパートリー」というプロセス変数を包括的に検討した(データ収集中)。次年度は,引き続き家族を対象とした質問紙調査のデータを収集することに加えて,今年度の実績をふまえて,家族だけではなく,ひきこもり者も対象とした調査を行ない,ひきこもり者と家族の相互作用プロセスを検討する予定である。当初の予定通り,ひきこもり状態からの改善に影響を及ぼす家族支援における要因を認知行動療法的観点から包括的に検討した。また,必要とされるアセスメント方略の作成を行なった。しかしながら,当初の予定通り,本年度はひきこもり者と家族の相互作用プロセスの検討までには至らなかったため,今後はこの検討を行なう必要がある。ひきこもり者の家族を対象とした今年度の質問紙調査の結果をふまえて,ひきこもり状態の改善に影響を及ぼすひきこもり者と家族の相互作用プロセスを明らかにする研究を行なう。その際,今年度に作成した社会的交流行動を測定する尺度も用いて検討を行なう。
自己組織化大気圧プラズマを利用したバリア放電メカニズムの解明

本研究では,誘電体バリア放電における誘電体上の蓄積電荷の挙動と放電形態との関係を明らかにするための実験を行った.リンギング部を持つ印加電圧を用いた放電実験では,第1のパルスによる放電の後に,第2の比較的小さいパルスによって第1パルス放電で生じた表面蓄積電荷を消滅させて初期化することにより,一様な放電様式が得られることを明らかにした.更に,このように放電様式を左右する蓄積電荷の評価方法として,ポッケルス効果を用いた蓄積電荷の評価装置を構築し,沿面放電の解析に適用することによって,世界で初めてプラズマディスプレイ(PDP)形式の沿面放電における蓄積電荷の二次元空間分布の動的挙動を観測することに成功したPDP用のXe/Neガス放電では,二次元分布は比較的一様となり,本評価装置の二次元計測という特質を活かすことはできなかったが,Heを用いた場合には,電極面内において電荷蓄積が局所的に開始し,徐々にその蓄積領域を広げてゆく現象を観測することができた.最後に,この手法を当初目的であった,自己組織化フィラメントの放電形式に適用し,完全に動きが停止した自己組織化フィラメントの場合には,フィラメントが存在しない箇所での蓄積電荷量がゼロであり,フィラメントが存在する箇所では,1本当たり67nC/cm^2という電荷密度が蓄積されていることを明らかにした.なお,将来展望としては,用いる電気光学結晶としてより薄い結晶を用いることによって,細いフィラメント近傍の蓄積電荷の空間分布を測定することが可能になることを挙げたい.また時間分解測定については,高速のゲート動作が可能なイメージインテンシファイアCCDカメラを併用することによって,フィラメント1本に関する蓄積電荷の二次元空間分布の動的挙動を明らかにすることが可能であるということを提案し,本研究計画終える.本研究では,誘電体バリア放電における誘電体上の蓄積電荷の挙動と放電形態との関係を明らかにするための実験を行った.リンギング部を持つ印加電圧を用いた放電実験では,第1のパルスによる放電の後に,第2の比較的小さいパルスによって第1パルス放電で生じた表面蓄積電荷を消滅させて初期化することにより,一様な放電様式が得られることを明らかにした.更に,このように放電様式を左右する蓄積電荷の評価方法として,ポッケルス効果を用いた蓄積電荷の評価装置を構築し,沿面放電の解析に適用することによって,世界で初めてプラズマディスプレイ(PDP)形式の沿面放電における蓄積電荷の二次元空間分布の動的挙動を観測することに成功したPDP用のXe/Neガス放電では,二次元分布は比較的一様となり,本評価装置の二次元計測という特質を活かすことはできなかったが,Heを用いた場合には,電極面内において電荷蓄積が局所的に開始し,徐々にその蓄積領域を広げてゆく現象を観測することができた.最後に,この手法を当初目的であった,自己組織化フィラメントの放電形式に適用し,完全に動きが停止した自己組織化フィラメントの場合には,フィラメントが存在しない箇所での蓄積電荷量がゼロであり,フィラメントが存在する箇所では,1本当たり67nC/cm^2という電荷密度が蓄積されていることを明らかにした.なお,将来展望としては,用いる電気光学結晶としてより薄い結晶を用いることによって,細いフィラメント近傍の蓄積電荷の空間分布を測定することが可能になることを挙げたい.また時間分解測定については,高速のゲート動作が可能なイメージインテンシファイアCCDカメラを併用することによって,フィラメント1本に関する蓄積電荷の二次元空間分布の動的挙動を明らかにすることが可能であるということを提案し,本研究計画終える.誘電体バリア放電のフィラメント/グローの形態の違いの原因解明は,大気圧放電を工業用途で用いる際の均一性確保のために急務となっている.本研究では,ガラス上に透明電極を蒸着し,放電形態を観察可能とした.まず,基礎的な原因として,各種ガスにおいて電極端部での不均一がバルク部に影響を与えること,並びに,局所的な温度の上昇が実効的なガス圧を局所的に変化させ,そこに正のフィードバック機構が働き,不均一放電が前面に広がる様子を観察することができた.また,電極表面の蓄積電荷量は,パルス放電を行う誘電体バリア放電の放電形態と密接な関係を持っている.これまでのランダムフィラメントのバリア放電では,ひとつのフィラメントに関係した蓄積電荷の時空間変化を追跡することは不可能であった.今回,固定されたフィラメントが形成可能となり,従来から提案されていた蓄積電荷測定法をうまく適用することができる.この方法は,偏光が圧電結晶を透過した際に,その偏光状態が結晶にかかる電圧によって変化することを利用している.この結晶を透明な誘電体電極に貼り付ければ,蓄積電荷による電圧によって透過する偏光の状態が変わるため,偏光状態変化の観測から蓄積電荷量を見積もることができる.申請者がエリプソメータを自作した経験を生かし,レーザー(He-Ne),偏光子(×2),波長板,圧電結晶(BSO)の組み合わせにより,表面電荷量測定装置を製作した.観測に当たっては,発光,電流,電圧,そして上記蓄積電荷に対応する偏光の透過光強度,を同時に計測できるよう,3チャネル以上の高速デジタルオシロスコープを用い,その現象を追跡することに成功した.本研究では,誘電体バリア放電における誘電体上の蓄積電荷の挙動と放電形態との関係を明らかにするための実験を行った.リンギング部を持つ印加電圧を用いた放電実験では,第1のパルスによる放電の後に,第2の比較的小さいパルスによって第1パルス放電で生じた表面蓄積電荷を消滅させて初期化することにより,一様な放電様式が得られることを明らかにした.

更に,このように放電様式を左右する蓄積電荷の評価方法として,ポッケルス効果を用いた蓄積電荷の評価装置を構築し,沿面放電の解析に適用することによって,世界で初めてプラズマディスプレイ(PDP)形式の沿面放電における蓄積電荷の二次元空間分布の動的挙動を観測することに成功した.PDP用のXe/Neガス放電では,二次元分布は比較的一様となり,本評価装置の二次元計測という特質を活かすことはできなかったが,Heを用いた場合には,電極面内において電荷蓄積が局所的に開始し,徐々にその蓄積領域を広げてゆく現象を観測することができた.最後に,この手法を当初目的であった,自己組織化フィラメントの放電形式に適用し,完全に動きが停止した自己組織化フィラメントの場合には,フィラメントが存在しない箇所での蓄積電荷量がゼロであり,フィラメントが存在する箇所では,1本当たり67nC/cm2という電荷密度が蓄積されていることを明らかにした.なお,将来展望としては,用いる電気光学結晶としてより薄い結晶を用いることによって,細いフィラメント近傍の蓄積電荷の空間分布を測定することが可能になることを挙げたい.また,時間分解測定については,高速のゲート動作が可能なイメージインテンシファイアCCDカメラを併用することによって,フィラメント1本に関する蓄積電荷の二次元空間分布の動的挙動を明らかにすることが可能であるということを提案し,本研究計画終える.
in vitro重複受精と顕微細胞操作による高等植物の受精・初期胚形成機構の解析

1.花粉管誘導機構の解析胚嚢が裸出するトレニア(Torenia fournieri)における体外受精系の確立は、胚嚢が拡散性の花粉管誘引シグナルを放出することを初めて実験的に示した。シグナルを発生する細胞に着目し、さらに解析を進めた。無傷の胚嚢に対してほぼ100%花粉管が誘引されるように受精系を改良したのち、狙った細胞だけをUVレーザーで確実に破壊できる条件を見出した。その結果、卵細胞のわきにある2つの助細胞を2つとも破壊すると花粉管誘引が止まり、逆に助細胞1つを胚嚢内に残して他の全ての細胞を破壊しても誘引が見られることがわかった。これにより、少なくとも1つの助細胞が花粉管の誘引には必須であり、また、助細胞は単独でも自律的に誘引シグナルを発生できることが解明された。受精を行う卵細胞と中央細胞は、誘引シグナルの発生に直接的には必要でなかった。また受精が起こると、助細胞が1つ残っているにも関わらず、誘引が積極的に停止することも明らかになった。助細胞から発せられる花粉管誘引シグナルは、長くても100200μm程度の短距離で働くもので、花粉管ガイダンスの最終段において胚嚢のターゲティングを担うシグナルと考えられた。誘引活性に見られる有効誘引距離や種特異性から、花粉管誘引シグナルは従来提唱されてきたCa^<2+>イオンとは異なり、助細胞で生合成される物質であると考えられた。2.受精および初期発生機構の解析高感度ICCDカメラシステムを導入し、花粉管内部における精細胞および花粉管核、さらにその内部における染色体や核小体の挙動までも100倍対物レンズで連続的に撮影できるようになった。受精の瞬間の様子についてさらに解析を進めている。また受精後、胚嚢はin vitroで正常に発生を開始した。胚嚢細胞を単離し、回収する技術も確立されたので、各胚嚢内細胞のcDNAライブラリーの構築を開始した。
光化学反応を利用する重・軽油の新規な脱硫プロセスの開発

ジベンゾチオフェン(DBT)類は軽油留分中に多く含まれ、従来の水素化脱硫法では脱硫が困難であることが知らされている。本研究では、軽油と水の二相系に紫外光を照射し、有機相中のDBTを光反応させ水相中に抽出除去するプロセスについて検討した。DBTをテトラデカン(n-C_<14>H_<30>)に溶解した模擬軽油および市販軽油を用いた。水相には蒸留水またはNaOH水溶液を用いた。高圧水銀灯を試料溶液(有機相100ml・水相300ml)に挿入し、空気を吹き込みながら攪拌し光照射した。模擬軽油を用いた場合、約10時間の光照射によりすべてのジベンゾチオフェンが有機相から除去され、DBTの硫黄分のうち8095%が硫酸イオンとなって水相に移動した。これに対して、市販軽油を用いた場合には、10時間の光照射による軽油中の硫黄分の除去量は10%程度にとどまった。その理由として、軽油中には芳香族成分が多く含まれることが考えられるが、このことは模擬軽油系においてもナフタレンを添加すると脱硫特性が悪くなることで確認された。ナフタレンが直接的に光反応するのではなく、光励起されたDBTからナフタレンにエネルギー移動することが原因と考えられる。一方、テトラリンやデカリンなどの芳香族性の小さいものは脱硫をあまり阻害しなかった。DBTのメチル化誘導体である4-メチルDBTおよび4,6-ジメチルDBTは、従来の水素化脱硫法では特に脱硫が困難なことが知られているが、光脱硫法ではむしろDBTよりも除去されやすいことが明らかとなった。模擬軽油に三重項増感剤であるベンゾフェノンを添加した場合の脱硫速度に及ぼす影響について検討した。6時間の光照射で模擬軽油中のジベンゾチオフェンのすべてが除去され、ベンゾフェノンを添加しない系に比較して初期反応速度は3倍になった。この場合にもナフタレンの添加によって脱硫速度は大きく減少し、芳香族成分の阻害効果が大きいことが示された。
アルツハイマー病最初期バイオマーカーとしての血清アルブミンAβに関する前向き研究

アルツハイマー病発症前段階からの治療介入を目指して、その段階を血液で簡単に測定できるバイオマーカーを探索した。以前、我々はアルツハイマー病患者では血清中のアルブミンがAβと結合しにくくなり、脳でも同様のことが起こっていると考えられ、脳内Aβがアルブミンに結合して輸送されず蓄積すると報告した(Geriatr Gerontol Int. 14: 716-723: 2014)。今回、アルブミンがAβと結合しにくくなっている理由として、1老人斑中にCuが多い(Journal of the Neurological Sciences 158: 47-52: 1998)、2CuはAβと結合し凝集させやすい(Br J Pharmacol. 163: 211-219: 2011)、3アルブミンは元々Cuと結合しやすい、の3つの理由から、アルツハイマー病患者ではアルブミンがCuと結合しにくくなり、アルブミン-Cu-Aβ複合体ができず、Cu-Aβ複合体が多くなり、それは凝集し、老人斑として脳内に沈着するとの仮説をたてた。そこで、当院に通院する患者の銅親和性アルブミンの濃度を測定したが、非認知症群>軽度認知症群>アルツハイマー病群の順に低下することが分かった。以上の研究成果を、平成27年度の日本神経学会総会にて発表した。今後、対象患者数、対象疾患を増やして検証する予定であったが、大学を退職したため、研究を中断した。AD発症前段階から治療介入できれば、より効果的に認知症発症を抑制できる可能性が高く、そのため血液で簡易に測定できるバイオマーカーを検索した。MCIやAD患者の脳には、Aβが凝集した老人斑を認めるが、その中にはCuやZnなど2価の金属が多く含まれ(Journal of the Neurological Sciences 158: 47-52: 1998)、CuやZnはAβを凝集させ、神経毒性を持たせる(Br J Pharmacol. 163: 211-219: 2011)ことが報告されている。また、アルブミンはCuと結合しやすい蛋白である。以上から、MCIやAD患者では非認知症群に比べアルブミンがCuと結合しにくい状態になっており、そのためCuを介したAβとの結合ができず複合体量が減少し、その結果Aβ及びCuが脳内に留まりし神経毒性を発揮すると仮定し、銅イオンと結合できる正常アルブミンの量を測定する方法で、軽度認知障害とアルツハイマー型認知症を、非認知症群と鑑別できるかについて横断的に検証した。当科に通院された14例の認知症を有さない他疾患患者(Control)、22例のPIB陽性MCI患者、26例のPIB陽性AD患者を対象に血液を採取し、銅イオン親和性アルブミンの濃度を測定し、一元配置分散分析及び多変量解析にて比較し、銅イオン親和性アルブミン濃度は、Control>MCI>ADの順で、低下することが分かった。アルブミンAβ複合体測定よりも、より簡便に測定できる新規血液バイオマーカーの候補を発見した。血中銅イオン親和性アルブミンについて、更に多くの例数にて検証を行う。2014年度購入予定のあった試薬について、2015年度からの使用に変更した。2015年に試薬を購入し、実験を進める。
弾性表面波を用いた乾式マイクロマニピュレーション

近年,電子や創薬等の産業分野,特に次世代の3Dプリンターやオーダーメイド創薬において,高精度の乾式粉体操作(搬送や分級)が要求されている。しかしながら,固体でありながら液体や気体のように振舞うことが可能な粉体の正確な操作は難しい。特に,数百μgから数mgオーダーの微量な粉体の乾式輸送は汎用のコンベアやブロワーを単純に小型化しただけでは不可能である。そこで,我々は構造が非常に簡単で製作が容易な弾性表面波(SAW)デバイスに注目し,導体を対象とし粉体輸送用のSAWアクチュエータの基礎的研究を行ってきた。しかし,上記の分野分野においては,導体のみならず誘電体粉を操作することが求められている。そこで本研究では,SAWアクチュエータによる誘電体粉の乾式輸送特性を調べた。その結果,水平状態では輸送できなかったそれらの粉体もSAWアクチュエータ自身を傾斜させること,つまり重力を利用することで輸送可能となることがわかった。この結果を基に,SAWアクチュエータの実用および製品化を考え,粉体貯蔵用ホッパーを取り付けて小型のSAWフィーダーを製作し,その切り出し特性を調べた。その結果,1粒子単位の抽出とまではいかないものの,今までに不可能であった数mgオーダーの微細粉体(粒径100μm)の切り出しに成功した。更に,SAWアクチュエータの応用分野として惑星生命探査での利用について検討した。この結果,SAWには粉体粒子の操作だけではなく液体攪拌と温度上昇の効果もあり,電気化学分析と組み合わさることで分析感度が上昇することがわかった。本研究の最終目的は弾性表面波(Surface Acoustic Wave: SAW)を用いた微小物体の乾式操作技術を構築することである。この技術は工学、医療、生物等で対象物の微小化に伴い注目されているマイクロマニピュレーションの新基盤技術となり、一微小粒子の物性評価や単一生体分子の機能解明に役立ちマイクロ領域における科学技術の礎の一つになると考えている。この技術を確立するため、今(平成28)年度は、SAWで操作可能な微小物体(粉体)が現時点では限られていることから、微小物体の多種化ついて検討した。この対象となる微小物体が限定されている理由としては、物体が微小になればなるほど重力より静電気力の影響が大きくなるので、その静電気力によって搬送路と微小物体の吸着や反発が生じると我々は考えた。そこで、イオナイザーによる操作場の除電等を試みたが微小物体(粉体粒子)を制御することが難しく、芳しい成果を得ることができなかった。このため、再度、操作不可な粉体粒子の挙動を詳細に調べた結果、個々の粉体粒子が止まっているのはなく全ての粉体粒子が様々な方向へ動いていることがわかった。このことから、SAW以外の力を粉体粒子へ一方向に加味することができれば輸送できる可能性があると考えられる。そこで、SAWアクチュエータを傾けることで重力により各粉体粒子に外力を与えた結果、今まで輸送不可であった粉体種が輸送できるようになった。当初の今年度の予定では、SAWによる操作可能な微小物体の多種化の検討を行った後、速やかに微小物体群の分別技術の構築について検討する予定であった。しかしながら、微小物体の多様化の検討を行う段階で多くの課題が存在することが明らかになり、この対策のため多くの時間を割く羽目になった。このため、分別技術構築については着手し始めた段階となっている。昨年度、弾性表面波(SAW)アクチュエータを傾けて微小物体(粉体)に重力を利用して外力を与えることで、今まで移動させることができなかった絶縁体の粉体種を移動できることがわかった。更に、水平状態で移動できなかった粉体の挙動をミクロ的に調べたところ、個々の粒子がその場で止まっているのはなく全ての粒子がSAW伝搬面上で様々な方向へ移動し拡散していることもわかった。そこで今年度は、SAW伝搬面上でのSAWの振幅についてレーザドップラー振動計を用いて調べた。その結果、基板端からのSAW反射で非常に複雑な定在波が存在していることがわかった。この定在波が原因でSAWにより一方向に効率的に粒子を移動できていないことが明らかになった。このような複雑な定在波の存在下においては正確に粒子を位置制御(マニピュレート)することは難しいと考えられる。そこで次年度に、SAWの反射を無くすためのアブソーバー等について検討し、この問題を解決する予定である。上記以外にも、今年度は本研究の最終計画である応用分野でのSAWの利用についても検討した。具体的な応用分野としては、惑星生命探査における分析を考えた。この分析においては、惑星から採取した粉状の土の一部をSAWでマニピュレートして微量溶液中に入れ、化学分析を行うことで微生物を検出する。この化学分析を高感度に行うためには、粉状の土と微量溶液を効率的に攪拌する必要となる。そこで、マニピュレートだけではなく、攪拌にもSAWアクチュエータを利用の有効性について調べたところ、SAWにより攪拌があることがわかり、電気化学分析の感度が上がることが明らかになった。SAWによって様々な微小物体を一応操作(移動)可能になったが、操作領域(輸送路)で非常に複雑なSAWの定在波が存在したため、精密に微小物体を位置制御できる段階にまでは至っていない。

しかしながら、吸収体等を検討することでこの定在波を無くすことができれば、研究は一挙に加速すると我々は考えている。近年,電子や創薬等の産業分野,特に次世代の3Dプリンターやオーダーメイド創薬において,高精度の乾式粉体操作(搬送や分級)が要求されている。しかしながら,固体でありながら液体や気体のように振舞うことが可能な粉体の正確な操作は難しい。特に,数百μgから数mgオーダーの微量な粉体の乾式輸送は汎用のコンベアやブロワーを単純に小型化しただけでは不可能である。そこで,我々は構造が非常に簡単で製作が容易な弾性表面波(SAW)デバイスに注目し,導体を対象とし粉体輸送用のSAWアクチュエータの基礎的研究を行ってきた。しかし,上記の分野分野においては,導体のみならず誘電体粉を操作することが求められている。そこで本研究では,SAWアクチュエータによる誘電体粉の乾式輸送特性を調べた。その結果,水平状態では輸送できなかったそれらの粉体もSAWアクチュエータ自身を傾斜させること,つまり重力を利用することで輸送可能となることがわかった。この結果を基に,SAWアクチュエータの実用および製品化を考え,粉体貯蔵用ホッパーを取り付けて小型のSAWフィーダーを製作し,その切り出し特性を調べた。その結果,1粒子単位の抽出とまではいかないものの,今までに不可能であった数mgオーダーの微細粉体(粒径100μm)の切り出しに成功した。更に,SAWアクチュエータの応用分野として惑星生命探査での利用について検討した。この結果,SAWには粉体粒子の操作だけではなく液体攪拌と温度上昇の効果もあり,電気化学分析と組み合わさることで分析感度が上昇することがわかった。微小物体を操作する場合、傾斜させた操作場ではなく水平のそれの方が利点が多い。そこで、次年度においては、水平でも微小物体を操作可能な方法について検討する。更に、この検討と同時に微小物体群の分別技術についても構築し、研究進捗の遅れを取り戻したいと考えている。水平状態でも微小物体を高精度に操作可能とするために、SAWの吸収体等について検討する。そして、定在波が無視できるようになった暁には、SAWを用いた乾式マイクロマニピューレーターのプロトタイプを製作する予定である。未購入の消耗品があったため当初、予定していた学会に参加しなかったため、その参加費と旅費が不要となった。次年度、本研究の成果を学会で発表する予定である。速やかに、消耗品を購入する予定
無限次元ハバ-ドモデルの新しい解法とその3次元モデルへの拡張

強結合領域において電子の自己エネルギーΣを解析的に正しく計算する方法の一つとして,電子相関が厳密に取り扱える原子極限,すなわち,バンド幅Wがゼロの極限を無摂動状態と見なし,電子のホッピングエネルギーを摂動として扱うことが考えられる.しかし,空間次元dが有限の場合,摂動次数の増加と共に電子の空間的な遍歴過程の数は急激に増加し,無限次までそれらを正しく取り込んだ実際の計算は,ほぼ不可能である.電子間の相互作用が局所的であるような電子系は,dが無限大の極限において,電子の遍歴性を表す動的有効場Aを導入することによって,有効不純物モデルにマップすることができる.これは,d=∞の電子系において電子のホッピングエネルギーに関する摂動展開を取り扱うには,有効不純物モデルにマップしておいてから,Aに関する摂動展開を考えればよい,ということを意味する.つまり,空間的な電子の遍歴過程をあらわに考慮する必要がなくなり,計算は著しく簡単化される.そこで本研究では,無限次元電子系において,グリーン関数法に基づいて,Wがゼロの極限からAに関する摂動展開によってΣを求める系統的な方法を開発した.最初の応用例として,この手法をハバ-ド・ホルスタイン(HH)モデルに適用した.HHモデルとは,電子間の短距離クーロン斥力相互作用に加えて,ω_0のエネルギーをもつ局在した光学フォノンに媒介された電子間引力相互作用も考慮する複雑なモデルであるが,ある相互作用の強さにおいて,電子相関の取り扱いが簡単化されるという利点がある.さて,このHHモデルにおいて,原子極限では,あるエネルギーω^^_lでΣが発散し,これはフォノンによる電子の「動的局在」であると解釈される.本研究で得られた摂動展開理論に基づく計算の結果,このΣの発散は,Wがω_0に比べて非常に狭いが有限の場合でも生じることが示された.さらにWを大きくしていったときに,ある有限なW_cでこの発散が消失することから,Wの変化による動的局在・非局在転移が予言された.強結合領域において電子の自己エネルギーΣを解析的に正しく計算する方法の一つとして,電子相関が厳密に取り扱える原子極限,すなわち,バンド幅Wがゼロの極限を無摂動状態と見なし,電子のホッピングエネルギーを摂動として扱うことが考えられる.しかし,空間次元dが有限の場合,摂動次数の増加と共に電子の空間的な遍歴過程の数は急激に増加し,無限次までそれらを正しく取り込んだ実際の計算は,ほぼ不可能である.電子間の相互作用が局所的であるような電子系は,dが無限大の極限において,電子の遍歴性を表す動的有効場Aを導入することによって,有効不純物モデルにマップすることができる.これは,d=∞の電子系において電子のホッピングエネルギーに関する摂動展開を取り扱うには,有効不純物モデルにマップしておいてから,Aに関する摂動展開を考えればよい,ということを意味する.つまり,空間的な電子の遍歴過程をあらわに考慮する必要がなくなり,計算は著しく簡単化される.そこで本研究では,無限次元電子系において,グリーン関数法に基づいて,Wがゼロの極限からAに関する摂動展開によってΣを求める系統的な方法を開発した.最初の応用例として,この手法をハバ-ド・ホルスタイン(HH)モデルに適用した.HHモデルとは,電子間の短距離クーロン斥力相互作用に加えて,ω_0のエネルギーをもつ局在した光学フォノンに媒介された電子間引力相互作用も考慮する複雑なモデルであるが,ある相互作用の強さにおいて,電子相関の取り扱いが簡単化されるという利点がある.さて,このHHモデルにおいて,原子極限では,あるエネルギーω^^_lでΣが発散し,これはフォノンによる電子の「動的局在」であると解釈される.本研究で得られた摂動展開理論に基づく計算の結果,このΣの発散は,Wがω_0に比べて非常に狭いが有限の場合でも生じることが示された.さらにWを大きくしていったときに,ある有限なW_cでこの発散が消失することから,Wの変化による動的局在・非局在転移が予言された.
炭素材料の不均一度測定法の確立と材料機能性との相関に関する研究

フェノール樹旨を出発物質物質として950°Cで焼成したガラス状炭素、さらにそれを様々な温度で熱処理したものを試料として小角X線散乱実験を行った。ガラス状炭素は炭素部分と空孔の二元系とみなすことができる。いわば、物質の分布に不均一がある系であるが、不均一度を測定する手段として小角X線散乱法が優れている。同時に、広角X線散乱も併せて行い、炭素部分の構造についての知見も得、小角X線散乱実験との相補性も議論した。小角散乱強度は、1800°C以下の試料に対しては、1800°C処理試料の散乱強度に飽和するかのように増加し、それ以上の処理温度では急激に増加した。この変化は、炭素部分の構造変化すなわち結晶子の成長とよく対応している。ガラス状炭素は、従来難黒鉛化性炭素に分類され、コ-クスなどの易黒鉛化性炭素とまったく異なる炭素化・黒鉛化挙動をとると思われてきた。しかし、小角・広角X線散乱実験の結果を総合すると、結晶子のサイズは異なるが、微視的には難黒鉛化性炭素も易黒鉛化性炭素と同様なメカニズムで炭素化、黒鉛化すると結論された。そして、1800°C附近が炭素化と黒鉛化をわける境界である。ガラス状炭素の熱処理に伴う構造変化のモデルとして以下のようなモデルを提案する。すなわち、初期炭化過程でグラファイトの基本骨格である総合炭素平面ができ、それ自体は熱処理温度が上昇しても、大きく変化しないが、平面の整列化がおこり積層方向の成長がおこる。それと同時に空孔も成長し、炭素部分と空孔部分とのコントラストが小角X線散乱強度の増加として観測される。また空孔は、3000°Cの試料において直径60Aの閉孔と結果される。
ウェブクランプ形式柱梁接合部の応力伝達機構及び損傷予測に関する研究

ウェブクランプ形式は、中低層鉄骨造建物における新しい柱梁接合部として提案された。本接合部は、特殊な技能を必要とせず、ボルトの締結のみで施工が完了することが大きな利点である。本接合部設計方法の実現のためには、本接合形式が伝達する応力を解明する必要がある。既往の検討では、シアプレートを省略しても応力伝達が可能であることがわかったものの、接合金物とシアプレートがどのような応力を伝達するのかについては解明されていない。もし、本接合部の応力伝達が解明されシアプレートを省略できることが可能であることがわかれば、本接合部の実用化に寄与するだけでなく、本接合部製作の簡略化が実現し、優位性の向上につながると考えられる。以上の観点から、本年度では、シアプレートを有無を統一的に評価できる設計法を提案するため、構造実験と数値解析の両面から、本接合形式接合金物とシアプレートの応力伝達に関する検討を行った。この検討により、本接合部内部の応力の流れを明らかとすると同時に、シアプレートの力学的な働きを明らかとした。本年度の検討により、シアプレートを設けることで接合金物の曲げ変形を抑制し、これに伴い接合金物とシアプレートの間に応力分担が生じていることがわかった。これに対して、シアプレートを設けない場合は接合金物の曲げ変形が生じやすくなることがわかった。この接合金物の曲げ変形は、梁フランジおよびウェブの局部変形を誘発する恐れがあるため、梁の板厚がうすくシアプレートを設けない場合は、この局部変形により接合部全体の耐力と変形能力が低下する可能性がある。今後の課題としては、以下の2つが挙げられる。ひとつは、接合金物の曲げ変形に着目して、シアプレートの有無を統一的に評価する接合部設計手法を検討することであり、もうひとつは、シアプレートを設けない場合において、使用できる梁の形状について検討することである。26年度が最終年度であるため、記入しない。ウェブクランプ形式柱梁接合部は、建築現場においては高力ボルトの締め付けのみで施工が完了する、高施工性を実現した鉄骨柱梁接合部である。我が国で規定されている許容応力度設計法ならびに終局耐力設計法に本接合部を適用する為には、まず本接合部最小断面(仕口部)の応力を適切に評価することが先決である。しかしながら、本接合形式仕口部の応力評価は現在困難な状況にある。これは、本接合部は従来とは異なり、柱と梁を特殊な接合金物とシアプレートで接合する複雑な構成であることが原因である。そこで、本年度ではウェブクランプ形式柱梁接合部の応力評価を目的として、有限要素解析による仕口部の応力伝達の検討、及び仕口部の応力伝達の把握を目的としたハーフスケールT字形試験体載荷実験を行った。なお、当初交付申請書には研究実施計画として本接合部パネル部の応力伝達に関する検討を行う予定であったが、本検討事項は昨年度で検討が一旦完了した。まず、有限要素解析による仕口部の応力伝達に関する検討により、仕口部の応力は1)接合部パネルの変形、2)ボルト接触領域のすべり、および3)梁長さの3つが影響していることがわかった。また、一連の検討により、当初本接合部で重要と考えられていたシアプレートを省略できる可能性がある事がわかった。シアプレートを省略できれば、製作コストの節約になるだけでなく、施工時間も大幅に短縮でき、本接合部の優位性が向上する。次に、ハーフスケールT字形ウェブクランプ形式柱梁試験体を製作し、仕口部の応力伝達を実験的に検討した。その結果、実験結果は解析結果と概ね一致する結果となり、仕口部の応力伝達挙動が解析で再現可能である事が示された。さらに、シアプレートを省略しても、構造上問題ないことが実験的に明らかとなり、シアプレート省略形式の実現を大きく支持する実験結果が得られた。

ひとつは、接合金物の曲げ変形に着目して、シアプレートの有無を統一的に評価する接合部設計手法を検討することであり、もうひとつは、シアプレートを設けない場合において、使用できる梁の形状について検討することである。26年度が最終年度であるため、記入しない。本接合形式仕口部の応力伝達挙動を有限要素解析と実験の両面から検討を行い、応力伝達挙動の影響因子を発見した。これらは、本接合形式仕口部の応力評価の確立の大きな手掛かりとなると考えられる。また、シアプレート省略形式の実現可能性についても明らかにし.これにより本接合部の施工性が格段に改善された。以上の理由から、学術的にも実務的にも大きな進展が見られたものと思われる。本年度に行った一連の検討により、本接合形式仕口部の応力伝達挙動が明らかとなった。ただし、一連の検討は梁が十分剛強な場合を対象にした場合であるため、今後は梁が弱い場合における仕口部の応力伝達挙動を検討する必要がある。その後、仕口部の応力評価式を提案し、本接合部設計法を設計させるとともに、シアプレート省略形式における設計法についてもあわせて提案する予定である。
サンスクリット大叙事詩マハーバーラタのテキスト形成史の解明

大叙事詩マハーバーラタの複雑な語り構造を分析調査し、その結果、叙事詩テキストの成立過程とおよその成立年代を明かにし、さらに他のテキストすなはちラーマーヤナなどとの関連について良き手掛りを得ることができた。(1)サンスクリット大叙事詩マハーバーラタの内容構成および叙述の枠組を分析し、同叙事詩の形成過程を解明する。(2)マハーバーラタと他叙事詩、例えばラーマーヤナやハリヴァンシャ等との関連について調査考察し、マハーバーラタ形成の諸段階のおほよその年代を推定する。平成19年度には当初の予定にしたがひ、大叙事詩マハーバーラタの叙述の枠組みの研究に専念した。同叙事詩の叙述構造は複雑をきはめてゐるが、叙述の枠組としてもっとも重要なものはヴァイシャムパーヤナの語り(V)とウグラシュラヴァスの語り(U)であり、両者の基本性格および相互関係の解明には叙事詩のプロローグ部分とエピローグ部分の構造、この両部分の説話内容、それらの成立過程の分析が必要となる。平成19年度には内外の印度叙事詩研究者による先行研究を充分に踏まへ、マハーバーラタおよび他の関連印度語テキストの精査を行ひ、マハーバーラタの叙述構造についての考察を進めていった。その結果1、枠組Vが枠組Uに先行すること、2、ある段階のマハーバーラタはアースティーカ物語から始まること、3、その後パルヴァサングラハパルヴァンが添加されたこと、4、枠組Vのみからなる古いマハーバーラタは現行テキストの第1巻第54章から始まるとと、5、枠組Uは現行テキストでは第4章パウローマパルヴァンから始まるが、本来は第14章のアースティーカパルヴァンから始まることなどを確認した。これらの研究成果は、年度末にConsiderations on the Narrative Structure of the Mahabharata(Studies in IndianPhilosophy and Buddhism 15,Tokyo 2008 March)といふ論文にまとめることができた。なほ平成19年度の研究をとほしてマハーバーラタの叙述構造の解明には附篇ハリヴァンシャの構成と形成史の調査が不可欠であることを再確認した。平成20年度は19年度の研究成果を踏まへ、大叙事詩マハーバーラタ(Mbh)およびその附篇ハリヴァンシャ(Hv)のテキスト形成と年代論について調査考察を進め、ほぼ以下のやうな成果をあげることができた。(1)Hv第3部すなはちHv115-118の隠れた主題はシュンガ王朝開祖プシャミトラ王のアシュヴァメーダ祭挙行である。この部分はしたがつてシュンガ王朝中期後期に成立したと思はれる。(2)HvがMbhの語りの枠を踏襲してゐることに留意すれば、MbhのU伝本は遅くともシュンガ朝初期に形成され、より古いV伝本の成立はマウリヤ朝期もしくはさらに前マウリヤ朝期に遡るものと考へられる。(3)MbhとHvの形成には、形成時の政治状況がきはめて微妙な形で反映してゐる。(4)バールガヴァ婆羅門がMbhの形成に決定的な役割を果たしたといふ従来の学説は認られない。平成21年度は20年度の研究成果を踏まへ、大叙事詩マハーバーラタ(Mbh)と附篇ハリヴァンシャ(Hv)と大叙事詩ラーマーヤナ(Ra)について、成立時や相互影響等について調査考察を進め、ほぼ以下のごとき成果をあげることができた。(1)Hv第3部バヴィシャットの主題は、シュンガ王朝プシャミトラ王(紀元前二世紀)のアシュヴァメーダ祭への批判であることを再確認し、この研究成果をthe 14^<th> World Sanskrit Conferenceにおいて"Janamejaya and Pusyamitra"と題して發表した。(2)プシャミトラの祭祀擧行およびシュンガ王朝からカーヌヴァ王朝への交替のいきさつは、マツヤプラーナとヴァーユプラーナの一節でも暗示されていることをつきとめ、調査研究成果を"On the dynastic transtionfrom the Sungas to theKanvayanas"という論文にまとめた。(3)Raの第7巻Uttarakandaには、Mbhがさまざまな形で影を落としていることが判明した。(4)したがってMbh主要部分の成立はおほよそのところ、Ra7の成立に先立つものであることが推測される。(5)逆にRaの主要部2-6には、Mbhとの直接的聯関は認められず、Mbh的世界とは別の独特のRa的世界が提示されていることが、ほぼ判明した。(6)Ra7の王統譜ではイクシュヴァーク中心史観が提示され、この史観はMbhの王統譜のパウラヴァ中心史観に対抗するものであることが推測される。上記(3)(4)(5)(6)については、平成22年にさらに綿密な調査研究をしたいと望んでいる。マハーバーラタともう一つのサンスクリット叙事詩ラーマーヤナは複雑に聯関してゐる。本年度はラーマーヤナの第7巻ウッタラカーンダの内容と構成を吟味調査し、マハーバーラタの形成に側面から光をあてることにした。

ウッタラカーンダにはマハーバーラタ、もしくはその登場人物への言及ば見あたらないが、丹念な調査の結果、ウッタラカーンダの編者がマハーバーラタやハリヴァンシャの内容を意識しながら、それに対抗するかのやうに、マハーバーラタ的歴史観とは異るラーマ王家中心史観を提示する目的で、このラーマーヤナ第7巻を作成したといふことをほぼ明らかにすることができた。つまりラーマーヤナ最終巻が作られた頃にはマハーバーラタやハリヴァンシャの主要部分はすでに出来てゐたことになるが、このことは両叙事詩の相対年代論を考へる上できはめて重要な意味をもつと思はれる。また昨年度に引き續き、ハリヴァンシャとシュンガ王朝の関係について考察を進めたが、その結果スータ・ウグラシュラヴァスの語りを枠とするマハーバーラタテキストは、遅くともマウリヤ王朝期に成立し、ヴァイシャムパーヤナの語りを枠とするより古い同叙事詩テキストはおそらくマウリヤ王朝開始以前に成立したといふ結論に至ることができた。これらの研究成果を英文論文にまとめることを計画してゐたが、平成二十二年暮より入院生活を餘儀なくされたため斷念せざるをえなかった。マハーバーラタ成立年代の問題および両叙事詩の相互影響の問題は、できるだけ平成二十四年春頃までに論文にまとめたいと望んでゐる。
動脈平滑筋細胞の増殖におけるGla含有蛋白質およびそのリセクターの作用機序の解析

われわれがHepG2細胞よりクローニングした受容体型チロシンキナーゼSkyは、その特徴的な構造から、Axl/Ufo、Mer/Eykとともに受容体型チロシンキナーゼの中で一つのサブファミリーを形成している。近年、γ-carboxyglutamic acid(Gla)含有蛋白質であるProteinSとGas6がこれらの新規な受容体型チロシンキナーゼの生理的リガンドであることが明らかとなった。本研究では、血管平滑筋細胞の増殖におけるこのリガンド受容体系を介する新規なシグナル伝達機構の生理的意義の解明を試みた。ラット血管平滑筋細胞の初代培養系を用いて、ヒトProteinSおよびラットGas6の増殖作用を検討したが、いずれも単独では増殖活性を示さなかった。しかし、ラットGas6は中野らの報告のごとくトロンビンによる増殖を促進した。ProteinS、Gas6とAxl/Sky受容体ファミリーとの結合には種特異性が存在するので、ウシおよびヒト大動脈より作成した血管平滑筋細胞の初代培養系を用いて、ヒトProteinSによる増殖活性を検討中である。ヒトAxl、ヒトSky、マウスMerの細胞外ドメインとヒトIgGlのFc部位との融合蛋白である可溶型受容体とリガンドとの結合反応の解析では、ラットGas6がAxl、Sky、Merのいずれとも結合するが、ヒトProteinSは結合しなかった。なかでも最も強い親和性を示したGas6とAxlとの結合は、Gas6のC末端側の性ホルモン結合グロブリン様ドメインを介しており、N末端側のGlaドメインがこれを調節することが分かった。炎症性サイトカインであるIL-1βをブタ冠動脈外膜側に長期間投与することにより、内膜肥厚を伴う血管攣縮病変を形成し、これは冠動脈疾患の動物モデルとして有用であった。この血管攣縮病変の形成に、ProteinS、Gas6とAxl/Sky受容体ファミリーとの結合を介したシグナル伝達が関与するかを検討する目的で、これらの分子の病変部位での発現を検討中である。血管平滑筋細胞の増殖は、動脈硬化病巣での内膜肥厚に中心的な役割を果たす重要な現象である。1992年にGasicらが、γ-carboxyglutamic acid(Gla)含有の凝固制御因子であるProtein Sが、血管平滑筋細胞を増殖させることを報告した。近年、Protein Sに類似した構造のGas6が血管平滑筋細胞から分泌され、トロンビンによる血管平滑筋細胞の増殖を促進することが報告されたことから、Gla含有蛋白質の血管平滑筋細胞の増殖への関与が示唆されている。われわれがHepG2細胞よりクローニングした受容体型チロシンキナーゼSkyは、細胞外にイムノグロプリン様ドメインとフィブロネクチンタイプIIIドメインを2個ずつタンデムに並べた特徴的な構造を持ちAxl/Ufo、Eyk/Merとともに受容体型チロシンキナーゼの中で一つのサブファミリーを形成している。われわれおよび他のグループの検討から、Protein SとGas6がこれらの新規な受容体型チロシンキナーゼの生理的リガンドであることが明らかとなった。本研究では、血管平滑筋細胞の増殖におけるこのリガンド-受容体系を介する新規なシグナル伝達機構の分子機構の解明を試みる。ラット大動脈より作成した血管平滑筋細胞の初代培養系を用いて、静止状態と増殖誘導時におけるProtein S、Gas6およびSkyの発現を、mRNA、蛋白質のレベルで検討中である。

mRNAの解析にはnorthern blotting法とRT-PCR法を用い、蛋白質レベルでの解析は、western blotting法にて行う。Gla含有蛋白質のなかで、Protein SとGas6はC末端側に性ホルモン結合グロブリン様ドメインをもつ点で特異である。そこで、受容体との相互作用に関与する機能ドメインを明らかに目的で、Protein S分子のN末端側およびC末端側の一部を欠如した変異をoverlap extension法にてProtein S cDNAに導入し、HEK 293 cellに遺伝子導入して変異Protein S分子の調整を試みている。一方、Protein S分子上の各ドメインに特異的に反応するモノクローン抗体も作成中である。ラット胸部大動脈より作成した血管平滑筋細胞の初代培養系を用いて、ヒトProtein SおよびラットGas6の増殖作用を検討したが,いずれも単独では増殖活性を示さなかった。しかし、ラットGas6はトロンビンによる増殖を促進した。受容体との相互作用に関与する機能ドメインを明らかにする目的で、N末端側およびC末端側の一部を欠如した変異Protein S分子をHEK293cellに発現させた。また、warfarin存在下に培養することにより、Gla非含有Protein Sを調製した。同様にして、ラットGas6についてもCHO cellを用いた発現系を構築した。ヒトProtein S分子上の各ドメインに特異的に反応するモノクローン抗体も作成した。ヒトAxl、ヒトSky、マウスMerの細胞外ドメインとヒトIgG1のFc部位との融合蛋白をCOS-7に発現させて可溶型受容体を調製した。これらの可溶型受容体との結合反応の解析では、ラットGas6はAxl、Sky、Merのいずれとも結合するが、ヒトProtein Sは結合しなかった。なかでも最も強い親和性を示したラットGas6とAxlとの結合は、Gas6の性ホルモン結合グロブリン様ドメインを介しており、Glaドメインがこれを調節することが分かった。Gas6による血管平滑筋細胞の増殖促進作用に、Axl/Sky受容体ファミリーのいずれが関与するかを確認するため、RT-PCR法、Northern blotting法にてAxl、Sky、Merの血管平滑筋細胞での発現を検討中である。IL-1βをブタ冠動脈外膜側に投与することにより、約2週間後にセロトニン、ヒスタミン、PAF投与により血管攣縮をきたす炎症性増殖性病変を惹起させることができた。この血管攣縮病変の形成に、Protein S、Gas6とAxl/Sky受容体ファミリーとの結合を介したシグナル伝達が関与するかを検討する目的で、これらの分子の病変部位での発現を検討中である。