hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
臓器リモデリングの分子機構:間葉系細胞における遺伝子転写制御と細胞間相互作用

KLF5ノックアウトマウスを用いて、KLF5が平滑筋細胞や線維芽細胞のみならず、脂肪細胞、リンパ球やマクロファージの活性化・分化に重要であることを示した。疾患に関しても、KLF5が心血管病態のみならず、慢性気管支喘息や腎疾患にも関わることが分った。また、各細胞におけるKLF5の機能をin vivoで解析するために、KLF5遺伝子をloxPで挟み込んだKLF5 floxedマウスと、平滑筋細胞などの細胞特異的にCre組み換え酵素を発現するマウスを確立した。来年度以降に、これらのマウスを交配することによって、各細胞におけるKLF5機能がin vivoで示される。また、KLF5以外に血管組織のリモデリングに重要な転写因子Sox9を同定した。治療法開発においては、KLF5機能を指標とする薬剤スクリーニング系を確立し、約300の化合物のスクリーニングを行い、有望な薬理作用を示す化合物を複数同定した。さらにKLF5と他因子との相互作用を指標とするスクリーニング系を確立した。Klothoに関しては、内皮細胞保護作用を有することを明らかとし、その細胞内情報伝達系路を検討した。転写因子KLF5/BTEB2は心血管系組織リモデリングに重要である。本研究では、(1)KLF5の分子機能を地因子との相互作用に着目して解析すると同時に、様々な臓器の組織リモデリングにおける機能をin vivoで解析すること、(2)組織リモデリングに重要な新たな転写因子を同定すること、(3)これらの研究結果に基づいた組織リモデリングを抑制する治療法の開発を目的とする。また、(4)老化関連遺伝子Klothoの機能解析と治療応用を進める。今年度の研究によって、KLF5が脂肪細胞やマクロファージの活性化・分化に重要であることが明らかとなった。これらの細胞におけるKLF5機能発現に、C/EBPやNF-κB、あるいはp300/CBPなどのコファクターとの相互作用が重要であることを示した。KLF5ノックアウトマウスでは全身の代謝にもフェノタイプであり、脂肪細胞や骨格筋細胞での機能によってメタボリック症候群の発症・進展に重要であることが示唆された。近年、メタボリック症候群が動脈硬化・虚血性心疾患のリスク要因として非常に重要であることが明らかとなっており、今回の結果はKLF5がメタボリック症侯群に関わる細胞において共通に機能する鍵分子であることを示唆する。また、昨年度同定した転写因子Sox9が筋線維芽細胞への活性化や血管石灰化に重要である結果を得た。Sox9は間葉系細胞による組織線維化に重要である可能性が高い。治療法開発においては、KLF5と相互作用因子との相互作用を指標とする高効率スクリーニング系を確立し、薬剤スクリーニングに応用できることを確認した。Klothoに関しては、内皮細胞保護作用においてAktが重要であることを見いだした。
西洋ワサビのペルオキシダーゼアイソザイムの遺伝子構造と発現調節

西洋ワサビ培養細胞からmRNAを調整し、puc9に連結したcDNAバンクを作成した。Welinderの報告した中性ペルオキシダーゼCのアミノ酸配列に基づき合成したプローブを用い、バンクから3種のペルオキシダーゼcDNA、prxc1a、c1b、c1cを得た。塩基配列は互いに約90%の相同性を有し、prxc1aはWelinderの報告したアミノ酸配列と完全に一致するペプチドおよび、N末端、C末端に翻訳後プロセッシングを受けるたしい余分のペプチドをコードしていた。培養細胞のゲノムDNAのバンクからcDNA、prxc1aをプローブにしてcDNAに対応する3個、およびprxc2、prxc3と名付けた計5個の遺伝子を単離した。prxc1cゲノム遺伝子の一部を除き全塩基配列を決定した。いずれも4エキソンと3イントロンから成り、347-353アミノ酸残基をコードしていた。イントロンがエキソンを分断する位置は全て同じであった。コード領域の相同性はC1群とC2とは71-76%、C1群とC3は63-67%であった。補欠分子、ヘムに統合するHis^<40>とHis^<170>近傍の約25残基は既報のカブ、タバコのペルオキシダーゼも含め、全ての酵素で殆ど同じであった。いずれの遺伝子も5'側上流にはTATAボックスが3'側下流にはポリ(A)シグナルが数か所存在し、機能性遺伝子であることが推定された。そこで培養細胞、植物体各組織からRNAを調整し、ノザンハイブリダイゼーションを行った。プローブとして遺伝子間で比較的相同性の低い領域、prxc1群ではcDNA、prxc2とc3では第4エキソン領域を用いた。培養細胞ではprxc1、c2、c3いずれのmRNAも多く認められた。根部でも3種のmRNAが存在したが、茎部、葉部ではprxc1mRNAのみが認められた西洋ワサビ培養細胞からmRNAを調整し、puc9に連結したcDNAバンクを作成した。根部でも3種のmRNAが存在したが、茎部、葉部ではprxc1mRNAのみが認められた
院内感染防止システムの確立-歯科診療における血液汚染範囲-

適切な院内感染予防対策を確立させるために、ルミノール試薬を用いて、歯科治療時の血液汚染範囲について調査した。調査対象は、松本歯科大学病院特殊診療科を受信した患者9名である。調査方法は、診療前に床、ユニット、イス、キャビネット、ブラケット等にサランラップを巻きつけ、過去の血液汚染の影響をなくした。そして診療後にルミノール試薬を各箇所へ散布し、発光させた状態を写真撮影した(30秒間)。また、診療スタッフのディスポ-ザブルの衣類、(ゴム手袋、フェイスガード、帽子、マスク、ガウン)や患者のエプロンについても同様に血液汚染範囲を調査した。さらにLA-525(PIAS社製)の画像解析装置を用いて、血液汚染面積を検討した。結果1.肉眼的に出血がみられなかった根管治療、義歯調整修理などの際には、ユニット周囲や患者エプロン、スタッフ衣類などに血液汚染が認められなかった。2.形成時の歯肉出血や抜歯、盲裹掻爬、抜髄など肉眼的に出血がみられた時は、ユニット周囲、スタッフ衣類、患者エプロンに血液汚染が認められた。3.床の血液汚染範囲は、最も広範囲でも安頭台中心部から30cmの範囲内であった。特に汚染されていたのは、歯肉出血時にスリ-ウェイ・シリンジを使用するような充填、窩洞形成、クラウン形成などであった。また、抜歯や盲裹掻爬時にはバキュームチップ直下の床が汚染されていた。4.スリ-ウェイ・シリンジを使用した際には、アシスタントのフェイスシールドとマスクに血液汚染が認められた。5.抜髄時のエプロンの血液汚染範囲は、わずか4.3cm^2であった。6.上顎臼歯の抜髄時に、笑気吸入鎮静法で使用する鼻マスクにも0.64cm^2の血液汚染が認められた。
環境ストレスによるグラム陽性球菌の病原因子発現の調節の解析

グラム陽性球菌である黄色ブドウ球菌、A群レンサ球菌の病原因子発現を中心に研究を行った。これらの菌の病原因子の大部分は各種の菌体外分泌毒素ならびに酵素である。2次元電気泳動ならびにLC/MS/MSなどを用いて分泌蛋白の網羅的プロテオーム解析を行い、まず基本的な2次元マップを作成した。さらに発現調節に関与すると予想される遺伝子をゲノムデータベースから見いだし、ノックアウト株を作成した。それらを用いて各種環境条件下での分泌蛋白の産生に与える影響を調べた。また多数の黄色ブドウ球菌野生株について、23種の毒素遺伝子ならびに各種分泌酵素の分子疫学解析を行った。同時に主要な株について分泌蛋白のプロテオーム解析を行い、産生量の違いを見いだした。特にTSST-1の産生が新生児毒素ショック発疹症株において高かった。TSST-1の産生はグルコース存在によって抑制され、カタボライト・リプレッションの関与が見いだされた。agr調節遺伝子領域には違いが見られなかった。A群レンサ球菌Sic蛋白について調節遺伝子mgaをノックアウトすると、産生量が大幅に低下したので、Sicはmgaによって調節されることを見いだした。他の数種の分泌蛋白もmgaによって調節されていた。黄色ブドウ球菌ならびにA群レンサ球菌の菌体外分泌蛋白の発現には、それぞれの細菌が持つ分泌構が関わっている。黄色ブドウ球菌のゲノムに大腸菌TAT分泌機構と類似の遺伝子が見いだされたので、tat類似遺伝子をノックアウトしたところ、菌株によって数種類の毒素遺伝子の産生量が変化した。したがってTATは黄色ブドウ球菌の毒素蛋白産生量に関与していた。tat類似遺伝子はS.intermediusには存在するが他の病原性の低いブドウ球菌属には存在しなかった。A群レンサ球菌Secシステムはほとんどの菌体外分泌蛋白に関与していると考えられる。ゲノム配列から4種のシグナルペプチダーゼ(SP)様遺伝子を見いだし、それぞれのノックアウト株を作成した。その結果それぞれのSPは働き、関与する分泌蛋白が異なることを見いだした。1.野性株は病原性に関与する種々の形質を持ち、その発現に対する種々の環境因子の影書を調べることができる。黄色ブドウ球菌の野性株である臨床分離MRSA株ならびに劇症型感染を起こしたA群レンサ球菌株についてスクリーニングし、トランスフォーメイションならびにファージによる形質導入の可能な株を選択した。それらを用いて種々の遺伝子ターゲッティングを試みている。以下に詳述する。2.ゲノムデータから黄色ブドウ球菌2成分制御系と予測される8種類について、遺伝子ターゲッティングを行いそれぞれの欠失変異株を作成した。さらに黄色ブドウ球菌の主要な菌体外プロテアーゼ3種のターゲッティングを試み、形質導入によってMRSA株のV8プロテアーゼ欠失変異株を得た。3.これらの変異株について菌の増殖ならびに種々の菌体外分泌蛋白の発現に対する影響を調べている。その解析には合成培地を用いて環境因子としての培地成分の影響を調べなければならない。しかし黄色ブドウ球菌用の良い合成培地は知られていないので、合成培地の検討をまず行っている。これまでに報告された全ゲノム配列からアミノ酸代謝、ビタミン代謝などに関わる遺伝子群を同定し遺伝子が欠失している栄養素の同定を行い、その情報を基に合成基礎培地の作成を目指している。

4.A群レンサ球菌のなかで特に病原性が強いと考えられるM1型の劇症型感染由来株について、病原因子である種々の菌体外蛋白の発現を調節する遺伝子の一つであるアンチターミネーター遺伝子のノックアウト株作成を行った。現在その変異株の性質を解析中である。前年に引き続き黄色ブドウ球菌(含MRSA)ならびにA群レンサ球菌について、病原因子としての菌体外分泌蛋白である各種蛋白毒素、酵素について、2次元電気泳動ならびにLC-MS/MSを用いて解析した。1.Super antigenのTSST-1について、MRSA腸炎株、NTED株、その他の院内感染株のTSST-1産生量を各種培養条件でイムノブロッティングにより定量し比較したTSST-1はグルコースによる強い産生抑制を受ける。これはtst遺伝子上流の特定の塩基配列によるカタボライトリプレッションによることが明らかとなった。培養条件を同一にして産生量を比較すると、NTED株は大量のTSST-1を分泌したがMRSA腸炎株は必ずしもその量が多くなかった。したがって他のsuper antigenの作用も考えられた。産生量の違いについて現在agr遺伝子の構造、tst遺伝子上流域の構造について検討している。2.MRSAの分泌を担う蛋白の一つであるTatについて、ノックアウト株を数珠について作成し分泌蛋白について検討した。その結果菌株によっては分泌蛋白の変化が見られたが、その影響は必ずしも一定ではなかった。現在antisense RNAベクターを用いてTatの黄色ブドウ球菌蛋白分泌の役割を検討中である。3.表皮剥離毒素ETBについて大量産生MRSA株を見いだした。この株では他の分泌蛋白の産生が抑制されていた。そのメカニズムについてノックアウト株を作成し検討中である。4.MRSAの3種の菌体外proteaseの菌の増殖における役割について検討するために、ノックアウト株の作成を試みた。しかしV8 proteaseは欠失株が得られたが他の2種の欠失株は得られなかった。これらは黄色ブドウ球菌の増殖に必須と考えられる。A群レンサ球菌M1株の病原因子分泌蛋白であるSicについて、調節遺伝子mgaノックアウト株では産生量が大幅に低下することを見いだした。したがってsicはmgaによって調節されている、なおmga欠失株では他の数種の分泌蛋白の産生にも影響が見られた。前年に引き続き黄色ブドウ球菌ならびにA群レンサ球菌について、病原因子としての各種菌体外毒素ならびに菌体外酵素であるプロテアーゼ、リパーゼ、ニュークレアーゼについて、2次元電気泳動およびLC/MS/MS、多次元LC/MSなどによる解析を行った。また近縁菌としてグラム陽性菌であるBacillus cereusの全ゲノム配列解析を行い、その遺伝子情報に基づいて上記のグラム陽性球菌類の遺伝子の比較を行い、DNAチップを作成することによって発現調節機構についても検討中である。
適切な自己表現・意見交換を育むマルチメディア教育環境構築とその悪質因子の抽出の研究

"Originality"(知恵の創造、独創性)"と"Creativity(智慧の創造、生きる力)"に区別される創造性のうち、我々は、後者を対象とした創造性教育をマルチメディアの有効活用により、能動学習授業形態の中で研究し試用している。本研究の骨子は次の通りである。1.能動学習授業形態の理論的再構築とマルチメディアの意義付け2.マルチメディア有効活用の設計法3.マルチメディア・システム運用状況と計量的評価4.マルチメディアの影の部分の抽出とその対処法5.一般教室・遠隔教室での能動学習授業形態の拡張の検討先ず我々は、学育論(島田)と構成主義教授・学習理論(Jonassen)を基に、提案してきた能動学習授業を再構築し、教育理論上明確に位置付けることが出来た。そして授業へのマルチメディアの活用法を次のように絞って設計してきた。(1)不慣れと経験不足の学生の発表支援(2)活発な討論仕掛け(3)発表後の達成感と充実感平成11年度は、特にこの設計法が適切であるかどうかをシステム運用の計量的評価により行った。従来授業形態より23倍の学習時間をかけ、それも試験合格型でなく予習中心型であり、目的意識を持っての学習であることが分かった。匿名質問機能により挙手の12件から約25件/発表と大幅に増加していることが分かった。全員発表という全員参加の義務付けにより無責任発言は防止できていることも分かった。第三者評価機能による同僚評価の即時還元により発表後の達成感を倍化することができ、努力して良かったとの充実感を得られていることも分かった。このように、全員参加の条件を添えての能動学習授業は、マルチメディア活用により学生のcreativityを育む適切な授業形態であることが実証できた。併せて、マルチメディアの光の部分と表裏一体をなす影の部分を"表現ツールのみにたよることの問題"、"匿名質問機能のみにたよることの問題"として、その対処法も考察した。また、能動学習授業の成果を普及化するための方法として、一般教室そして複数教室間での遠隔・交換授業可能とするための基本的検討をおこなった。我々高等教育機関においてはマルチメディア・インターネット基盤の整備は殆ど完了,実用の段階に入っている.そしてこれら基盤に立脚したソフトウェアやコンテンツ製品の品揃えも豊富になってきている.一方,少子化,理工系離れ,創造性教育と我々の教育の場に求められる社会の要請は厳しいものになってきている.この厳しい環境の中,本研究では,新しい時代にはそれに相応しい新しい道具それは“マルチメディア"であると位置づけし,創造性教育へのマルチメディアの有効性(光の部分)と有害性(影の部分)も併せて行っている.本年度は,主としてマルチメディアの有効性を1.能動的学習授業形態への有効性(研究発表[1],[2],[5])2.遠隔地間協調教育・研究への有効性(研究発表[3],[4])においてシステム開発・検証を通して行った.学生の学習意欲は従来型の授業より23倍学習(予習型)していることが分かり,マルチメディアの有効性が検証できた.また活発な討論を促す補助手段としての匿名質問機能の開発・検証,さらに教材としてのコンテンツ製作・一部検証も試みた.

前者は,質問件数は非常に増えたが本来の挙手による質問との関連で問題を残している.後者は,理工学への関心励起さらに工学の核心理解手段として有効であるとのデータがアンケート調査と匿名質問機能を通して得られた.特にエージメディア依存学生にはその関係が強いことも分かってきた.今後は,光の部分としては専門教科以外も対象とし,そして標準LAN敷設の一般教室(複数教室連動)下での能動学習授業形態について研究を推進する予定である.また,影の部分である悪質因子の抽出研究は,匿名質問,エージメディア依存学生への対処法,高性能パソコンゲーム絡みの問題(仮想と現実の関係)を中心として研究を進める予定である."Originality(知恵の創造,独創性)"と"Creativity(智慧の創造,生きる力)"に区別される創造性のうち、我々は、後者を対象とした創造性教育をマルチメディアの有効活用により、能動学習授業形態の中で研究し試用している。本研究の骨子は次の通りである。1.能動学習授業形態の理論的再構築とマルチメディアの意義付け2.マルチメディア有効活用の設計法3.マルチメディア・システム運用状況と計量的評価4.マルチメディアの影の部分の抽出とその対処法5.一般教室・遠隔教室での能動学習授業形態の拡張の検討先ず我々は、学育論(島田)と構成主義教授・学習理論(Jonassen)を基に、提案してきた能動学習授業を再構築し、教育理論上明確に位置付けることが出来た。そして授業へのマルチメディアの活用法を次のように絞って設計してきた。(1)不慣れと経験不足の学生の発表支援(2)活発な討論仕掛け(3)発表後の達成感と充実感平成11年度は、特にこの設計法が適切であるかどうかをシステム運用の計量的評価により行った。従来授業形態より23倍の学習時間をかけ、それも試験合格型ではなく予習中心型であり、目的意識を持っての学習であることが分かった。匿名質問機能により挙手の12件から約25件/発表と大幅に増加していることが分かった。全員発表という全員参加の義務付けにより無責任発言は防止出来ていることも分かった。第三者評価機能による同僚評価の即時還元により発表後の達成感を倍化することができ、努力して良かったとの充実感を得られていることも分かった。このように、全員参加の条件を添えての能動学習授業は、マルチメディア活用により学生のcreativityを育む適切な授業形態であることが実証できた。併せて、マルチメディアの光の部分と表裏一体をなす影の部分を"表現ツールのみにたよることの問題"、"匿名質問機能のみにたよることの問題"として、その対処法も考察した。また、能動学習授業の成果を普及化するための方法として、一般教室そして複数教室間での遠隔・交換授業可能とするための基本的検討をおこなった。
細胞の形態形成、接着、運動におよぼす定常磁場の効果

近年、人体に対する磁場影響についての実験的あるいは疫学的研究が盛んに行われ、多くの知見を得ている。にもかかわらず、磁場が悪性腫瘍の臨床的発症を促すか否かの論争には、未だ決着が付いていない。われわれは「細胞の形態形成、接着、運動におよぼす定常磁場の効果」について調べた。それは、仮に電離放射線(エックス線やガンマ線)のような遺伝子レベルでの影響がなくとも、悪性腫瘍の転移段階への影響があれば、臨床的発症率が変わるのではないか、という発想に基づいている。悪性腫瘍の転移には、細胞の形態形成、接着、運動(遊走)といった要素が関与しているため、複数の腫瘍細胞(A172、A175、T98G、YKG-1)のそれぞれの機能を定常磁場下で観察した。特に、Wound Assay法を用いた脳腫瘍細胞の形態形成、接着、運動(遊走)の観察では、有意の磁場影響を確認できた。このとき、骨格タンパク質などの細胞内成分の偏在が起こることが、免疫染色法で観察された。定常磁場によるこれらの影響は、脳腫瘍細胞によって抑制・促進の方向が異なり、また、その程度にも大小があった。これらの磁場影響の多様性が何に起因するのかを確定することが、今後の課題であろう。ところで、2006年に世界保健機関(WHO)が電磁波に関する環境保健基準(EHC)を公表する。その基本精神は"Prudent Avoidance"(賢明な回避、あるいは、慎重な回避)に基づく「予防原則」の考え方である。その背景には、電磁波影響の有無に関して明確な結論を得られないことがあろう。われわれも、電気学会電磁界生体影響問題調査特別委員会、日本学術会議電波科学研究連絡委員会K分科会(生体・医学に係わる電磁波)、国際電波科学連合(URSI)国内委員会(Commission-K TOKYO Chapter)の元で、調査研究に協力してきた。過去の科学論文を詳細に検討すると、疫学研究で電磁波影響を確実には否定できない。しかし、実験研究では明確な作用機序を明らかにすることができない。この微妙な乖離を埋めて、将来さらに明確な基準を提示できるようにするためには、上述のような発想、つまり、遺伝子レベルでの影響がなくとも、転移段階で促進・抑制があれば、悪性腫瘍の臨床的発症率が変わるのではないか、といった視点も必要になるであろう。細胞・組織工学の技術の発達で、医用・歯用材料の開発は飛躍的に進展した。また、生体の複雑な機能を担う生体機能材料や人工臓器が実用化されている。これらは、生体高分子・細胞と巧みに組み合わせると、さらに有用である。我々は過去に、赤血球、血小板、精子、鞭毛、繊毛、フィブリンの磁場配向を捉え、細胞成分の寄与を解明した。それらの異方的反磁性帯磁率を実測し、その数値の妥当性を理論的に確かめた。この基盤研究では、磁場配向の力が細胞の挙動におよぼす効果を調べる。細胞の形態形成、接着、運動が磁場内外でどれくらい異なるかを測定する。

細胞成分の異方的帯磁率を用いて、磁場配向が細胞機能に与える効果を定量的に見積もる。それを踏まえて、生体機能材料の開発に際しての、定常磁場の実用例を提示する。4年間の研究戦略として、以下の観察を順次、行う。《接着》細胞外基質をコーティングしたシャーレを用いて、磁場内で培養後、接着した細胞を染色し、吸光度法で検討。《運動その1》化学的走化因子の濃度勾配による運動能を、Boyden chamberassayで測定。《運動その2》基底膜ゲル内での浸潤能を、Matrigel chemoinvasion assayで測定。初年度は、上述の接着、運動その1、その2の実験用に磁場内細胞培養システムを組んだ。シャーレ設置スペース、恒温水循環部、ガス供給部をφ50×60mmにまとめて、円柱状の細胞培養器を作った。大阪大学低温センターの超電導マグネット(最大磁場強度:8テスラ、縦方向、実験スペース:φ60×80mm)に出し入れできるように、天井から吊るした。接着、運動1、2の予備実験を行い、順調に稼動することを確認した。温度条件を始め、システムの信頼性を確認し、次年度からの本実験の準備を行った。この基盤研究では、磁場配向の力が細胞の挙勲におよぼす効果を調べることを日指す。細胞の形態形成、接着、運動が磁場内外でどれくらい異なるかを測定する。過去に赤血球、血小板、精子、フィブリノーゲンなどで求めた細胞成分の異方的帯磁率を用いて、磁場配向が細胞機能に与える効果を定量的に見積もる。以下の観察を、順次行うことを4年間の研究戦略とした。《運動その1》創面修復での細胞運動の観察。《運動その2》化学的走化因子の濃度勾配による運動能を、Boyden chamberassayで測定。基底膜ゲル内での浸潤能を、Matrigel chemoinvasion assayで測定。昨年度は、上述の接着、運動その1、その2の実験用に磁場内細胞培養システムを組み、温度条件など、システムの信頼性を確認し、本実験の準備を行った。本年度は、《運動その1》の本実験を行った。一般の培養器内で、シャーレの底面に脳神経腫瘍細胞(YKG-1、T98G)を敷き詰めた。十字状に傷をつけて、細胞を部分的に排除した。細胞が遊走して、再びシャーレ底面の排除部分を覆う過程を、磁場の内外で、数時間追跡した。顕微鏡写真で、傷の修復面積を測定した。YKG-1の遊走スピードは磁場内で抑制された。T98Gは、逆に促進された。磁場の方向に依存するかどうかは、いまだ明らかではない。この基盤研究では、磁場配向の力が細胞の挙動におよぼす効果を調べることを目指す。過去に赤血球、血小板、精子、フィブリノーゲンなどで求めた細胞成分の異方的帯磁率を用いて、磁楊配向が細胞機能に与える効果を定量的に見積もる。
肉芽腫マクロファージ由来のMIF活性物質の分子生理学的研究-α-naphthyl acetate esterase-I(ANAE-1)の生物活性

本研究を遂行するにあたり、新たに家兎肺類上皮細胞肉芽腫組織よりANAE-1の精製を行った。即ち、Freund's complete adjuvantを家兎に静注し、最もANAE-1がrichな静注後4週目に肺を摘出し、肉芽腫部分を切り出しホモジネートを作成した。そのホモジネートより既報の方法を一部改変してANAE-1を精製した。今回精製したANAE-1はSDS-PAGEにおいて、CBB染色にて単1のバンドを示した。精製倍率は、約160倍であった。次に、精製ANAE-1が再現性をもってマクロファージ遊走阻止活性を示すか否かの確認を行ったところ、今回精製したANAE-1は80nM以上の濃度でマクロファージ遊走阻止活性を示した。さらに、PCR用のプライマーを作成するためにANAE-1のアミノ酸配列(2030残基)の決定を試みたが、再現性のある結果が得られず、現在までアミノ酸配列を決定し得ていない。その原因のひとつと考えられることは、精製ANAE-1を等電点電気泳動あるいはnative-PAGEにて解析すると、なお過剰なANAE-1のアイソザイムバンドが認められており、精製ANAE-1が単一の蛋白ではなかったことに起因するものと考えられる。これに関しては、精製ANAE-1のアイソザイムをイオン交換クロマトグラフィー、chromatofocusingで分離することを試みたが、蛋白が微量であることもあり、成功していない。一方、家兎でANAE-1が類上皮細胞あるいは活性化マクロファージに特異的なANAE-アイソザイムであるように、ヒト類上皮細胞に特異的なアイソザイムを等電点電気泳動にて検討したところ、ヒト類上皮細胞に特異的なアイソザイムは存在しなかった。日本白色家兎に、フロイント完全アジュバントを静注し、肺肉芽腫を作成した。その肉芽腫より、非特異的エステラーゼ-1(ANAE-1)を抽出し、各種クロマトグラフィー法にて、今後の研究に必要十分な量のANAE-1を精製した。ANAE-1はSDS-PAGEで単一のBandを示した。次にアミノ酸シークエンサーを用いて、N末端30残基を決定した。現在この30残基をもとに、DNAプローブを合成中である。日本白色家兎にFreund's complete adjuvantを静注し、家兎肺に類上皮細胞肉芽腫を誘発した。最もα-naphthyl acetate esterase-1(ANAE-1)がrichな静注後4週目に肺を取り出し、抽出液を作成し、既報の方法でANAE-1を精製した。精製ANAE-1はSDS-PAGEでは単一であり、また、生物活性としてマクロファージ遊走阻止活性を示した。そこで、次に精製ANAE-1より、アミノ酸配列の決定を行ったが、単一のアミノ酸配列が得られなかった。即ち、精製ANAE-1はnative PAGEあるいはIEFにて複数のbandsを示し、未だcrudeであると考えられた。そこでそれら複数のbandsをさらに分離精製し、それぞれのbandsについての検討が必要となり、それに関しては現在遂行中である。
体外受精の着床率向上に向けた卵子機能マーカーの確立を目指して

早期の卵胞(前胞状卵胞)において、卵子由来のGDF-9は、(1)莢膜細胞のアンドロゲン産生促進、および(2)顆粒膜細胞のアポトーシス抑制を介して、卵胞発育を促進するメカニズムが、明らかになった。このように、GDF-9が卵胞の生存や発育に極めて重要な物質であることから、卵子に発現するGDF-9の量、あるいはGDF-9によって制御されている様々な物質を調べることにより、卵子の質を評価できる可能性が推測された。【研究の目的】体外受精における移植胚の着床率向上に向けて、良質な卵子を正確に評価し得る生化学的マーカーの確立を目的に、本研究を立案した。当該研究者らは「卵子が、paracrine調節機構を介して卵胞細胞のアポトーシスを調節することにより、卵胞そして卵子自らの運命(発育・排卵あるいは閉鎖)を決定するのではないか」と仮説し、その検証を進めている。本研究では、卵子に特異的に発現する成長因子であるgrowth differentiation factor-9(GDF-9)が、卵胞の発育や閉鎖を調節するか否か、さらにはその細胞内メカニズムを、卵子局所での遺伝子ノックダウン・システムと卵胞培養系を組み合わせたin vitro実験系を用いて検討中である。【現在までの研究の成果】卵子局所におけるGDF-9の遺伝子発現をノックダウンすると、(1)卵胞発育が抑制されること、(2)卵胞によるアンドロゲンおよびエストロゲン産生が抑制されること、(3)卵胞細胞のアポトーシスが誘導されること、が明らかになった。これらの事実は、卵子局所におけるGDF-9発現量の多寡が、卵胞におけるステロイド産生やアポトーシスを介して、卵胞発育を調節している可能性を示唆する。次年度はその細胞内メカニズムについて詳細に検討するとともに、GDF-9が良好卵マーカーの候補になり得るか検証する予定である。近年の深刻な少子化社会において、不妊治療とくに体外受精など生殖補助医療に寄せられる期待は極めて大きい。体外受精で未解決な課題の1つに、「いかにして最も妊娠する確率の高い卵子あるいは受精卵を選択し、子宮に戻すことができるか?」という問題がある。すなわち、従来の形態学的な「見た目の良さ」に基づいた選別法では実際の着床(妊娠)率を約1015%しか反映しておらず、本当に妊娠の可能性が高い良質な卵子や受精卵を評価する方法が確立していない。私たちは、卵子の質を評価する方法を確立する目的で、卵子自身が産生する成長因子であるGDF-9という物質に着目している。卵子は、女性卵巣の卵胞という袋の中で発育しやがて排卵に至るが、卵子の質は排卵よりもかなり以前に既に決められている可能性がある。そこで私たちは、卵子由来のGDF-9が、早期の卵胞(前胞状卵胞)の発育や生存をコントロールするメカニズムの解明を試みた。卵子由来のGDF-9は前胞状卵胞の発育を促進するが、GDF-9が働かないようにすると(ノックダウン)卵胞の発育は停止した。GDF-9は、卵胞の莢膜細胞に含まれるCYP17A1という酵素の発現を介して、男性ホルモン(アンドロゲン)の産生を促進した。アンドロゲンが働かない環境では、GDF-9による卵胞の発育促進効果が抑制されたことから、GDF-9は莢膜細胞からのアンドロゲン産生を介して、卵胞の発育を誘導するメカニズムが初めて明らかになった。さらに、GDF-9は卵胞の顆粒膜細胞が死んでいく(アポトーシス)のを防ぐが、GDF-9をノックダウンすると顆粒膜細胞のアポトーシスが誘導された。
中・高エネルギー領域におけるハドロン生成反応の理論的研究

第一に、原子核を標的とするハドロン生成反応を、グリーン関数の方法を用いて理論的に考察した。まず、歪曲波撃力近似(DWIA)においてハドロン生成反応断面積は原子核におけるハドロンのグリーン関数の虚部を用いて表されることを示した。また、グリーン関数の虚部の二つの部分への分離とそれぞれの部分の物理的意味を明らかにした。ハドロン生成反応断面積の和則についても考察した。次に、グリーン関数の特異性とハドロン生成反応断面積のピークの関係、特に不安定束縛状態(UBS)について考察した。グリーン関数の方法をΣハイパー核・Σ原子・深く束縛されたπ原子の生成反応に応用し、実験結果との比較を行った。π原子生成反応については、グリーン関数の方法をクライン・ゴルドン方程式に従う粒子の場合について拡張した。これらの成果を総合報告としてまとめた。第二に、ハドロンの核物質中でのふるまい及びハドロンと核子との相互作用をQCD和則を用いて考察した。QCD和則を用いて計算した核子と核子の散乱長は実験値と定性的に一致すること、ハイペロンと核子の散乱長は核子と核子の散乱長に比べて小さくなること、π中間子と核子の散乱長はカレント代数による関係式に一致すること、K中間子と核子の散乱長はカレント代数による結果とΛ(1405)の寄与だけ異なりK^-P原子の実験結果と一致することを見いだした。第三に、高エネルギー重イオン衝突におけるハドロン生成を調べた。時間に依存する平均場の方法で時間発展を定式化し、シグマ模型を用いて、局所的にエネルギーが集中した(高温相にある)状態を初期条件とし、時間の経過とともにどのようにエネルギーが分散し(低温相に移行して)ハドロンが生成されるかを調べるための予備的な考察を行った。原子核を標的とした中間子生成反応の理論的研究を行った。最初に、相対論的な運動エネルギーを持ち、クラインーゴルドン方程式によって記述される粒子の包括的な生成反応に対して、グリーン関数の方法を拡張した。第二量子化の定式化を用いることによって、クラインーゴルドン方程式によって記述される粒子に対しても、シュレディンガー方程式によっと記述される粒子と同様に、抱括的な生成断面積が、グリーン関数を用いて表されることを示した。中間子には、原子核内では、核子対によって吸収されるために、真空中では安定な状態が、共鳴状態となり幅を持つ、また、共鳴状態ではない連続状態も存在する。原子核を標的とした中間子生成反応において、共鳴状態とバックグラウンド的な連続状態の相対的な重要性を調べた。原子核の内において中間子が生成される場合には、バックグラウンド的な連続状態の寄与が支配的であるのに対して、原子核の表面付近において中間子が生成される場合には、共鳴状態の寄与が支配的であることがわかった。次に、(π^-,γ)反応による深く束縛されたパイオン原子生成反応に,グリーン関数の方法を適用した。電磁場とパイオンの相互作用を,ディラックの置きかえによって導入すると,(π^-,γ)反応の抱括的な断面積は,適当な有効演算子とグリーン関数を用いて表されることがわかった。また,(π^-,γ)反応による深く束縛されたパイオン原子状態の生成反応断面積は,単位立体角・エネルギー当たり数十マイクロバーンであること,およびバックグラウンドは比較的小さいこと,従って,反応が表面付近でおこっていることがわかった。第一に、昨年度に引き続いて、原子核を標的とするハドロン生成反応をグリーン関数の方法により調べた。グリーン関数とハドロン生成

反応断面積の関係、グリーン関数の特異性・和則を解析的に考察した。また、ハイパー核の生成、ハドロン原子生成にグリーン関数の方法を適用した。これらの研究成果を総合報告としてまとめ、Progress in Particle and Nuclear Physicsに投稿した。第二に、ハドロンの核物質中でのふるまい及びハドロンと核子との相互作用をQCD和則を用いて調べた。QCD和則を用いて計算した核子と核子の散乱長は、実験値と定性的に一致すること、ハイペロンと核子の散乱長は、核子と核子の散乱長に比べて小さくなること、π中間子と核子の散乱長は、カレント代数によるTomozawa-Weinberg関係式に一致すること、K中間子と核子の散乱長は、カレント代数による結果とΛ(1405)の寄与だけ異なり、Kp原子の実験結果と一致することを見いだした。第三に、高エネルギー重イオン衝突におけるハドロン生成を調べた。時間に依存する平均場の方法で時間発展を定式化し、シグマ模型を用いて局所的にエネルギーが集中した(高温相にある)状態を初期条件とし時間の経過とともにどのようにエネルギーが分散し(低温相に移行して)、ハドロンが生成されるかを調べるための予備的な考察を行った。
正標数における非特異代数曲線巡回拡大の標数零への引き上げ問題について

正標数における代数曲線の巡回拡大の標数零へのいわゆる引き上げ問題を解決するために群スキームの変形理論を構築してきたが、この変形群スキームを用いて、新しいタイプの有限群スキームのCartier双対を具体的に与えることができ、また、変形群スキームの拡大群について、新しい知見を得た。また、代数曲線のPicard群における加算アルゴリズムをCantorアルゴリズムの拡張を行うことにより、Grobner基底を用いるものより高速なものを与えた。本研究では、群スキームの変形理論を用いて、代数曲線の巡回拡大の引き上げ問題を扱うことが主題であった。その為に、変形群スキームの自然なコンパクト化を行うことを考えており、2次元の場合にネロンブロウアップを用いて実験を行った。この考え方により、混標数の場合の興味有る多様体が考察対称となることが期待されるものである。また、変形群スキームの構成において、様々な拡大群が現れるが、そうした変形群スキームの拡大群について、新たな結果を与えることが出来た。群スキームの応用として、代数曲線を平面曲線として表す三浦理論を用いてそのPicard群の効率的なアルゴリズム構成を与えた。このアルゴリズムは、特異代数曲線も許すものであり、平面の単純性を選ぶために、特異点を許すものである。こうした考察は、一般代数曲線のPicard群上のペアリングによる公開鍵暗号への道を開くものと考えている。正標数pにおける代数曲線の巡回被覆の標数零への引き上げ問題が主目的であり、p次巡回拡大についてはOort-Sekiguchi-Suwaにより解決し、p^2次拡大の場合にはGreen-Matignonによって肯定的に解決をみている。その際の手法として、Artin-Schreier-Witt理論のKummer理論への変形理論を構成することであった。これら理論の統合は、加法群から乗法群への変形群スキームを構成し、それらの拡大群を決定することによりなされる。更に、分岐を記述するために変形群スキームのコンパクト化が必要になるが、Wittベクトルのなす群スキームのコンパクト化はGarutiによりなされており、2次元におけるGreen-Matignonの結果を指針に、Neron blow-upを計算することによりなされると考えており、これについては尚研究続行中である。引き上げ問題解決において開発した変形群スキームに関して、様々な問題が考えられ、これらを解決することは、引き上げ問題解決のみならず、群スキームに関して新たな重要な具体例を与えるものと考えている。そうした問題として、様々な拡大群の計算、それら変形群スキームの有限部分群スキームに関するCartier双対の計算、トーザーの計算があり、これらに関する結果について、現在まとめている。代数曲線のPicard群の加算アルゴリズムについて、暗号への応用を視野に、Cantorアルゴリズムの一般化を行い、現在、雑誌への投稿準備中である。
マイクロＲＮＡ解析による子宮体部漿液性腺癌の薬剤耐性機序の解明と治療応用への検討

子宮將液性腺癌(USC)細胞株でパクリタキセル(PTX)、シスプラチン(CDDP)の耐性株を樹立し、マイクロRNAマイクロアレイにより、耐性株において薬剤の暴露に比例して発現減少を認めたlet-7cについて解析した。let-7cを耐性株に導入したところ、PTXとCDDPに対する薬剤耐性が増強した。let7cの標的遺伝子HMGA2の発現は、耐性株へのlet-7c導入により有意に減少した。薬剤排出トランスポーターとの関連では、let7c導入によりABCC1の発現が有意に減少していることを明らかにした。USC薬剤耐性獲得にはHMGA2とABCC1を介してlet7cが関与していることが示唆された。子宮体部漿液性腺癌由来の2つの細胞株UPSC-1、SPAC-Lを用い、パクリタキセル(PTX)と、シスプラチン(CDDP)、アドリアマイシン(ADR)に対する薬剤耐性株を樹立させた。樹立した薬剤耐性株においては、薬剤トランスポーターABCG2(BCRP), ABCB1(MDR1), ABCC1(MRP1), ABCC2(MRP2)の発現の変化を確認した。PTX耐性株では、解析したすべてのトランスポーターの発現が亢進していた。CDDP耐性株、ADR耐性株では、それぞれ、ABCB1(MDR1)とABCG2(BCRP)以外のトランスポーター3種類で発現が亢進しており、薬剤耐性獲得を確認できた。3つの薬剤に対する耐性株と野生株のマイクロRNAの発現プロファイルを比較検討するため、マイクロアレイ解析を行った。野生株に比較して、すべての耐性株において共通して発現が上昇していたマイクロRNAは10種類(miR-200a-3p, miR-200b-3p, miR-29a-3p, miR-29b-a-5p, miR-31-5p,miR-429など)抽出された。また、すべての耐性株で発現が減少していたマイクロRNAは31種類であった。薬剤耐性株で発現が亢進していたマイクロRNAに着目し、以後の研究を行うことにした。10種類のマイクロRNAのうち、miR-200aとmiR-200bでは、3種類のすべての耐性株において発現が亢進しており、薬剤耐性獲得に関与しているマイクロRNAであることが示唆された。現在、耐性株で発現が亢進しているマイクロRNAのインヒビターをトランスフェクションし、薬剤耐性の変化がみられるかどうか、解析中である。今年度の研究結果は、平成26年4月に開催される、日本産科婦人科学会学術講演会で発表する予定である。研究の第一段階として、子宮体部漿液性腺癌由来の細胞株UPSC-1、UPSC-2、SPAC1-Lの薬剤感受性を検討した。パクリタキセル(PTX)に対する感受性を調べたところ、UPSC-1株がもっとも高い薬剤感受性を示したことから、UPSC-1株を研究対象にした。使用した薬剤は、PTXと、シスプラチン(CDDP)、アドリアマイシン(ADR)の三剤であり、それぞれの濃度でIC50を測定し薬剤耐性を確認した。PTXでは、2週間ごとに5nM、10nM、50nM、100nMと濃度を上げIC50を測定したところ、50nMの濃度まで培養した耐性株において野生株に比べて薬剤耐性が5倍に達した。ADMに対する耐性株では、75nMの濃度まで培養した耐性株で、IC50において2.5倍の耐性が得られた。CDDPでも2μMの濃度まで培養した耐性株で3倍の薬剤耐性を獲得した。この耐性株からマイクロRNAを抽出し、野生株と耐性株におけるマイクロRNAマイクロアレイを行い、各薬剤における発現プロファイルの比較を検討中である。また、in vivoでの解析を行うための予備研究として、ルシフェラーゼを安定導入させた子宮体部漿液性腺癌を用いて同所移植モデルマウス、腹膜播種モデルマウス作製のための条件検討を行った。同所移植モデルでは、1×106および1×104個のUPSC-1細胞をアテロコラーゲン処理しマウス子宮内に投与した。腫瘍の増殖はin vivoイメージングでモニタリングできることを確認し、さらに、卵巣転移、リンパ節転移、腹膜播種については病理学的にも確認した。マイクロRNAマイクロアレイにより明らかになった薬剤耐性関連マイクロRNAに対しては、マイクロRNA導入によりモデルマウスの薬剤耐性にどのような変化がみられるか解析する予定である。子宮内膜將液性腺癌(USC)細胞株USPC1から樹立したパクリタキセル(PTX)、シスプラチン(CDDP)、アドリアマイシン(ADM))それぞれの耐性株を用いて研究を行った。前年度の網羅的解析の結果から、親株と比較し耐性株において薬剤の暴露期間に比例して発現の減少を認めたマイクロRNA let-7cに対象を絞って解析を行った。親株USPC

1にlet7c inhibitorをトランフェクションしたところPTX感受性およびCDDP感受性が低下したが、ADRの感受性は変化を認めなかった。さらに、let-7c precursorを耐性株にトランスフェクションしたところ、PTXとCDDPに対する薬剤耐性が増強し、ADRの耐性には影響を与えなかった。以上より、let7cがPTXとCDDPの薬剤耐性獲得に関連していることが明らかになった。let7cのtarget解析からHMGA2を標的遺伝子候補として引き続き研究を行った。PTXおよびCDDP耐性株にlet-7c precursorをトランスフェクションしたところ、HMGA2の発現が有意に減少した。また、薬剤排出トランスポーターの発現とlet7cとの関連を解析した。PTXおよびCDDP耐性株にlet7c precursorをトランスフェクションし、4つの薬剤排出トランスポーターABCB1、ABCC1、ABCC2、ABCG2の発現をqRT-PCRにて確認したところ、ABCC1の発現が有意に減少していることを明らかにした(PTX耐性株: p=0.040、CDDP耐性株: p=0.020)。以上の結果から、USC薬剤耐性獲得にはlet7cが関与しており、その標的遺伝子がHMGA2とABCC1であることが示唆された。婦人科悪性腫瘍25年度初めにマイクロRNAマイクロアレイを遂行したことにより、薬剤耐性獲得に関与する候補マイクロRNAを抽出する研究は、当初の予定通り今年度に達成可能であった。現在、候補マイクロRNAのインヒビターを耐性株にトランスフェクションし、薬剤耐性に変化がみられるかを検討中である。この耐性株での変化を確認した後、候補マイクロRNAの機能解析を行う予定であるが、候補マイクロRNAのインヒビター作製、および、至適投与条件検討に予想以上に時間がかかっており、当初予定よりも研究が遅れている。また、一つ一つのマイクロRNAに関する情報が多くなっており、候補マイクロRNAや候補遺伝子を絞り込む作業にも時間を要していることも、研究の若干の遅れの原因となっている。本研究では、薬剤耐性株と野生株におけるマイクロRNAの発現を比較し、薬剤耐性に関連するマイクロRNAを明らかにすることが第一の目的である。そのため、薬剤耐性株の作製がその後の研究結果の信頼性を大きく左右することになる。本研究では、培養時の薬剤の開始濃度や薬剤濃度上昇の早さを変え、3通りの方法で耐性株を作製した。そのために、当初の計画よりも3か月ほどの遅れを生じている。これまでは子宮体癌に使用される3種類の抗がん剤(パクリタキセル、シスプラチン、アドリアマイシン)について解析を行っていた。3種類の抗がん剤の中でも、パクリタキセルが子宮体癌ないしは婦人科癌抗がん剤治療において高頻度で使用されている。今後は、研究計画を推進するために、パクリタキセル耐性株に絞りこみ、耐性獲得機序の機能解析を進めていきたい。マイクロRNAから候補遺伝子を絞り込むのが困難な場合は、プロテオーム解析などを行い、直接的に関与する遺伝子を抽出し解析を行うことで研究を推進させる予定である。適切な薬剤耐性株を作製することが、本研究を今後遂行する上で重要な研究であったために、計画より多くの時間を費やした。
重力波検出器KAGRAのためのクラックリング雑音の研究

日本の重力波検出器KAGRAの防振装置に用いられている幾何学的反バネには、クラックリング雑音が発生し、KAGRAの目標感度達成を妨げる可能性がある。そこで我々は、クラックリング雑音の評価を行うため、小型の幾何学的反バネユニットからなる鏡の懸架システムを用いたマイケルソン干渉計を製作した。まず、懸架システム1台を使った干渉計を動作させ、この実験で得られた知見をもとに、懸架システムを改良し、もう1つの鏡およびビームスプリッターの懸架システムも製作した。また、クラックリング雑音のスケーリングローを理論的に導き、本実験の感度の要求値を設定した。これにより、クラックリング雑音評価の全ての準備が整った。本研究の当初の予定では、KAGRAで使われる幾何学的反バネ防振ユニットを横置き型にアレンジしたものを製作する予定であった。しかし、詳細な検討の結果、横置き型防振ユニットの場合、ミラーの制御の伝達関数の位相遅れの問題や、本研究で得られるであろう結果をKAGRAに適用する際の困難さなどの原因により、縦置き型防振ユニットで本実験を行うことに決定した。そこでまず、縦置き型防振ユニットおよび全体構造、そしてアクチュエーターの設計を行った。幾何学的反バネ防振ユニットに関しては、KAGRAの防振システムを担当しているメンバーと相談しながら行った。なお、幾何学的反バネ部分の材質に関しては、最終的にはマルエージング鋼を用いる予定であるが、今回は問題点を洗い出すためのプロトタイプであることから、加工しやすいベリリウム鋼を使用することとした。全体構造に関しては、エンドミラーと90度光路折り曲げ用鏡をともに一つのフレーム内に収め、しかも全体の高さが真空槽に収納できるように工夫して設計した。これによりマイケルソン干渉計が容易に構成できることとなる。アクチュエーターに関しては、板バネの中心部分にくる金属リングに取り付けた磁石とフレームに固定されたコイルで行うことにした。その際、クラックリング雑音を観察するために十分な力が得られるようにした。これらの設計をもとに縦置き型防振ユニットのプロトタイプを1台製作した。そして、防振ユニットにかける荷重と伸びについての測定を行い、当初の予想通りの性能が得られていることを確認した。また、制御用電子回路に必要な電子部品を購入し、電子回路の設計および製作を行った。なお、本実験はカリフォルニア工科大学との共同研究として行っているため、今年度は日本側の研究者が、カリフォルニア工科大学を訪れ、彼らが行っている実験に参加した。KAGRAで使われる幾何学的反バネユニットの小型版を用いた鏡防振システムのプロトタイプを製作した。反バネユニットはベリリウム鋼で作られ、垂直方向に防振効果が得られるように設置されている。反バネユニットの中心部に取り付けられたキーストーンからは、鏡が鏡面が水平になるように1本のワイヤーで吊るされている。キーストーンには磁石が着けられており、外部に設置されたコイルに電流を流すことによりキーストーンに垂直方向の力を加えることができ、したがって鏡を垂直方向に動かすことが可能である。それを一方のエンド鏡として用いてマイケルソンレーザー干渉計を構成した。なお、ビームスプリッター、もう一方のエンド鏡、折り返し鏡は共通のブレッドボードに固定した。ブレッドボードは4本の引きバネにより吊り下げられ、共振周波数以上で垂直、水平、回転方向に関して防振されている。このマイケルソン干渉計をミッドフリンジにロックすることに成功した。干渉光を光検出器で検出し、その出力からミッドフリンジのパワーに相当する電圧を差し引き、それを適切なフィルターアンプを通して、コイルにフィードバックすることにより、常にミッドフリンジに留まるように制御した。そして、干渉計の感度を測定し、様々な雑音についての特性評価を行った。その結果、干渉計の雑音はほぼブレッドボードの振動によって制限されることが分かったが、これはビームスプリッターやもう一方のエンド鏡などがブレッドボードに固定されていることから当然の結果である。ショットノイズ、電気雑音、そして全ての光学系が吊り下げられた場合に予測される地面振動の影響など様々な雑音の見積もりを行った。これらの実験によりプロトタイプの改良すべき点の洗い出しを行い今後の実験計画への改善案を提示した。また、比較のため、防振ユニットを使わない干渉計を使った測定の準備も進めている。幾何学的反バネユニットの小型版を用いた鏡防振システムのプロトタイプの製作を行い、それを用いたマイケルソン干渉計の動作に成功し、最終的な装置の設計を固めることができたから。日本が建設中の重力波検出器KAGRAは、防振装置として幾何学的反バネユニットを使用する。しかし、この幾何学的反バネユニットにはクラックリング雑音が生じる可能性があり、KAGRAの感度を損なう可能性がある。そこで我々は、小型幾何学的反バネユニットを使ったマイケルソン干渉計を製作し、クラックリング雑音の評価を行っている。前年度には、小型幾何学的反バネユニット1台を一方のエンド鏡にだけ用いた干渉計を動作させ、改良すべき点の洗い出しを行った。今年度は、それを受けて、小型幾何学的反バネユニットのさまざまな改造を行った。また、前年度は、折り返し鏡は光学定盤に固定されていたが、今年度は、この折り返し鏡も、エンド鏡と同じフレームから、独立した小型幾何学的反バネユニットにより吊り下げる構造にした。次に、この複合的小型幾何学的反バネユニットシステム1台を用いて干渉計をロックした。この際、エンド鏡の機械的共振が複数出現し、干渉計のロックを困難にした。

そこで、それぞれの共振に対してノッチフィルターを組み込み、最終的にロックに成功した。次に、この複合的小型幾何学的反バネユニットシステムを、もう一方のエンド鏡と折り曲げ鏡にも使うため、同じシステムをもう1セット製作した。また、ビームスプリッターの吊り下げシステムを設計し製作した。この際、小型幾何学的反バネユニットに伴う機械的共振の問題を回避するため、フィードバック信号をビームスプリッターに返すことができるように、ビームスプリッターの懸架システムにアクチュエーターを組み込んだ。また、クラックリングノイズの理論的解析も行い、スケーリングローを理論的に導いた。これにより、本実験の感度をどこまで上げれば、KAGRAにとってクラックリング雑音が問題になるかどうかを確認できるのかが判明した。日本の重力波検出器KAGRAの防振装置に用いられている幾何学的反バネには、クラックリング雑音が発生し、KAGRAの目標感度達成を妨げる可能性がある。そこで我々は、クラックリング雑音の評価を行うため、小型の幾何学的反バネユニットからなる鏡の懸架システムを用いたマイケルソン干渉計を製作した。まず、懸架システム1台を使った干渉計を動作させ、この実験で得られた知見をもとに、懸架システムを改良し、もう1つの鏡およびビームスプリッターの懸架システムも製作した。また、クラックリング雑音のスケーリングローを理論的に導き、本実験の感度の要求値を設定した。これにより、クラックリング雑音評価の全ての準備が整った。当初の予定通り横置き型防振ユニットを用いるか、縦置き型に変更するかについて詳細な検討を行った結果、若干の遅れが引き起こされたが、その後プロトタイプの製作を迅速に進めることができ、遅れをおおむね取り戻すことができた。今後は、防振システムに対して前年度の実験で得られた情報をもとに種々の改良を施す。特に、吊り下げ位置を鏡ホルダーなどの重心により近づけることにより機械的な共振周波数を低く抑える。また、折り返し鏡も防振システムに組み込む。このシステムを両方の鏡に対して製作する。さらに、ビームスプリッターも防振することにより、ブレッドボードの振動が干渉計の感度を汚さないようにする。また、幾何学的反バネ部分の材料として、ベリリウム鋼でなくKAGRAで用いられるマルエージング鋼を用いる。これらのセットアップを用いて、プロトタイプ実験と同様に、マイケルソン干渉計を構成し、ミッドフリンジにロックする。そしてノイズハンティングを行い、1kHz付近でレーザーのショットノイズで制限される感度の実現を目指す。次に、2つの防振ユニットに低周波で同相信号を加え、雑音の位相依存性を調べる。これにより、クラックリング雑音のストレスの強度と変化率に対する依存性を計測することが可能となり、クラックリング雑音のメカニズムの解明に大きな手掛かりをつかむことができる。また、比較のため、防振ユニットを使わない通常の干渉計においても、同様の実験を行い、クラックリング雑音の計測を行う。最後に、高周波変調法などを用いて、雑音低減を試み