hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
膠芽腫幹細胞が眠るInvasion nicheの機能解析と幹細胞破綻環境の探索

膠芽腫における腫瘍幹細胞(Cancer stem cell:CSC)の存在は、大部分の症例でみられる摘出腔辺縁からの局所再発における主要な要因と考えられる。そこで、腫瘍周辺におけるCSCの発現と作用を調べるため、膠芽腫組織を中心部と辺縁部に分け、各部位で発現している幹細胞マーカーを解析し、画像との対比、予後との関係、及び新規治療の可能性について検討した。13名の膠芽腫患者で,ナビゲーション下に腫瘍中心部と辺縁部を同定、各部位から組織を採取し、各種幹細胞マーカー及び関連分子の発現をqRT-PCRにて解析した。また、一部の幹細胞マーカーについては免疫組織学的にも検討した。さらに腫瘍辺縁部の組織を用いた初代培養より樹立したグリオーマ幹細胞様(GSL)細胞を用いて、in vitro及びin vivoでの遊走能,浸潤能,増殖能などの機能解析を行った。画像上、浸潤型の腫瘍では、CD44が中心部と比較して辺縁部でより多く発現しており、早期に再発を来たし予後不良であった。一方、境界鮮明型の腫瘍では辺縁部でのCD44の発現が低下する一方で、VEGFの発現量が多く、高い増殖能を示した。また、樹立したGSL細胞はCD44の発現が高く、同細胞は高い遊走能・浸潤能を有しており、CD44 siRNAによるknockdownにてそれらの活性は抑制された。一方、CD44をknockdownしたGSL細胞をマウス脳内に移植すると、腫瘍の浸潤のみならず増殖も抑制され、対照と比べマウスは長期間生存した。以上より、腫瘍摘出腔辺縁部にCD44高発現のCSCが多く存在する症例があり、同細胞群が高い浸潤性、早期再発に関与していると思われた。また、腫瘍辺縁部に残存したCD44発現腫瘍幹細胞の制御機構を解明することで新たな治療戦略の確立に繋がる可能性が示唆された。膠芽腫患者では、腫瘍摘出腔辺縁部にCD44高発現のCSCが多く存在する症例があり、同細胞群が高い浸潤性、早期再発に関与していると思われた。今後は、腫瘍辺縁部に残存したCD44発現腫瘍幹細胞の制御機構を解明することで新たな治療戦略の確立を模索する予定である。なお、上記は、H30年度に計画していた事項であり、研究は概ね順調に経過していると判断する。現在までの結果を踏まえると、腫瘍辺縁部に残存したCD44発現腫瘍幹細胞の制御機構を解明することが、膠芽腫に対する新たな治療戦略の確立に繋がっていく可能性が高いと推測され、今後は同部位におけるCD44発現腫瘍幹細胞の特性を検討していく予定である。H30年度に計画していた研究計画が一部、進渉していない部分もあったため、次年度使用額が生じた。

今後は、腫瘍辺縁部に残存したCD44発現腫瘍幹細胞の制御機構を解明することで新たな治療戦略の確立を模索していく予定である。
赤外線衛星観測によって解き明かす、銀河の一生と物質進化の関係

本年度は主に、「あかり」衛星によって取得された近赤外線スペクトル(波長2.5-5.0μm)を用いて、近傍銀河に存在している星間氷の研究を行った。星間氷は、惑星における海や、有機分子などの複雑な分子の元になると考えられており、物質の進化や生命の誕生を考える上で、非常に重要な物質である。まず、前年度から準備を行っていた投稿論文を完成、発表した。論文では、近傍銀河M82内において、H_2O氷とCO_2氷の空間分布が異なっており、銀河内の大きなスケールでCO_2/H_2O比が変化していることを明らかにした。さらに、CO_2/H_2O比は星間輻射場の硬さと正の相関があることを示した。その原因として、大質量星形成に伴って起きる超新星爆発が、宇宙線を加速し、分子雲内で紫外線を生成、CO_2氷の生成に寄与している、という可能性を議論した。次に、「あかり」衛星で近赤外線スペクトルが得られている全ての近傍銀河(z<0.03、全158天体、1031領域)に対して、上記のCO_2/H_2O比を用いた議論を拡張した。まず、全スペクトルに対してH_2O氷、CO_2氷の探査を行ったところ、H_2O氷は30天体中の125領域、CO_2氷は12天体中の54領域から検出された。このサンプルを用いて、M82の場合と同様に、CO_2/H_2O比と星間輻射場の関係を調べた所、銀河ごとに系統的に関係が異なっていること、つまり、星間輻射場以外にも、CO_2/H_2O比を決めるパラメータが存在することがわかった。さらに議論を行ったところ、CO_2/H_2O比は銀河の比星形成率と正の相関があることがわかった。つまり、銀河の星形成年齢が若く、活発であるほど、銀河内のCO_2/H_2O比は高いことを示している。一連の研究によって、私はCO_2/H_2O比が銀河内の紫外線輻射環境、および銀河の星形成進化段階と関係があるということを世界で初めて明らかにした。以上の内容を、博士論文としてまとめ、学位を取得した。近赤外線帯に存在している氷の吸収スペクトルフィーチャーに注目し、氷の存在量が銀河の星形成進化と関係していることを明らかにした。一連の研究の集大成として、学位論文をまとめた。本研究では、近傍銀河に対してCO_2/H_2O比の振る舞いを調べ、超新星爆発がCO_2氷生成に寄与している可能性を議論した。そこで次のステップとしては、銀河系内の星形成領域をターゲットにした、同様の解析が考えられる。銀河系内の超新星残骸に対しては、距離、年齢が詳しく調べられているものが多いので、それらをパラメータとして、CO_2/H_2O比との相関を調べることで、超新星爆発がCO_2氷生成に与える影響を、より直接的に検証することができると考えられる。「あかり」衛星の指向観測データを基にした銀河の解析として、近赤外線分光観測データ(波長2.5-5.0μm)を用いた、近傍銀河における星間氷と多環芳香族炭化水素(PAH)に関する研究を行った。星間氷は、銀河における温度、化学状態、輻射環境に敏感であると考えられており、星間環境の指標として非常に有用な物質である。しかし、これまで近傍銀河において氷を検出し、議論を行った先行研究は1例しか存在しない。そこで私は、「あかり」によって得られた、近傍銀河122天体に対する近赤外線分光観測データを解析し、星間氷(H_2O氷、CO_2氷)の探査を行った。探査の結果、122天体のうち36天体からH_2O氷、9天体からCO_2氷による吸収を検出した。また、H_2O氷の柱密度は水素の再結合線であるBrα輝線の強度と良く相関しており、CO_2氷はBrα輝線の強い領域でしか検出されていないことがわかった。以上の結果から、H_2O氷、CO_2氷の生成においては、それぞれ分子雲の密度、輻射環境が重要な要因になっている可能性があることを明らかにした。また、近傍銀河M82に対して、近赤外線分光観測を用いたPAHの研究を行った。M82は、銀河の南北に大規模な物質のアウトフロー(スーパーウインド)を持ち、銀河円盤からハローにかけての物質の状態を知るために有用なターゲットである。その結果、銀河中心から2kpcというスーパーウインドの先端でPAH3.3μmの放射をクリアに検出した。このことは、スーパーウインドという激しい環境下においても、PAHという小さな分子が存在しているということを示している。さらに、銀河の中心からハローにかけて、PAHに対する鎖状炭化水素の割合が増加していることを示した。このことは、スーパーウインド中で、サイズの大きなダストの破砕によって、鎖状炭化水素が生成されているという可能性を示唆しており、ダストの変性をクリアに捉えた重要な観測例である。本年度は、「あかり」衛星の観測データを基にした近傍銀河の研究として、近赤外線スペクトル(波長2.5-5.0μm)を用いた星間氷の研究と、IRSF望遠鏡を用いた鉄輝線の研究を行った。星間氷の研究については、近傍銀河M82において、H_2O氷,CO_2氷の空間分布の違いを議論した論文を準備中である。

本論文では、銀河スケールでCO_2/H_2O比が変化していることを、世界で初めて明らかにした。CO_2氷は、活発な大質量星形成領域の近くの分子雲で効率的に生成されており、宇宙線と水素分子の相互作用によって、分子雲内で生成される紫外線が、CO_2氷生成に大きく寄与している可能性を示した。この結果は、氷を指標として、銀河内での星間環境の違いをクリアに示した結果である。近赤外線スペクトルについては、これ以外にも、近傍銀河(約200天体)に対する近赤外線スペクトルを全て解析し、スペクトルのデータベースを作成した。この近赤外線スペクトルを用いて、銀河ごと、星間環境ごとの、星間物質の進化・変化を系統的に議論するため、スペクトルの全波長域を統一的に表現出来る物理的なモデルの構築をおこなった。モデルは来年度までに完成させる予定である。また、IRSF望遠鏡に観測提案を行い、「あかり」の観測結果からダスト破壊の兆候が見られた、近傍銀河NGC1097に対して、近赤外線[FeII]輝線のナローバンド撮像観測を行った。鉄は、通常の星間空間では99%以上がダスト中に取り込まれており、ダストが破壊されたときのみ、星間空間中に出てくると考えられている。したがって、鉄輝線は、ダストの破壊をトレースする重要な輝線である。観測で得られたデータは、現在解析中であり、この観測によって、NGC1097内のダスト破壊の状況を明らかにすることが出来ると期待される。本年度は主に、「あかり」衛星によって取得された近赤外線スペクトル(波長2.5-5.0μm)を用いて、近傍銀河に存在している星間氷の研究を行った。星間氷は、惑星における海や、有機分子などの複雑な分子の元になると考えられており、物質の進化や生命の誕生を考える上で、非常に重要な物質である。まず、前年度から準備を行っていた投稿論文を完成、発表した。論文では、近傍銀河M82内において、H_2O氷とCO_2氷の空間分布が異なっており、銀河内の大きなスケールでCO_2/H_2O比が変化していることを明らかにした。さらに、CO_2/H_2O比は星間輻射場の硬さと正の相関があることを示した。その原因として、大質量星形成に伴って起きる超新星爆発が、宇宙線を加速し、分子雲内で紫外線を生成、CO_2氷の生成に寄与している、という可能性を議論した。次に、「あかり」衛星で近赤外線スペクトルが得られている全ての近傍銀河(z<0.03、全158天体、1031領域)に対して、上記のCO_2/H_2O比を用いた議論を拡張した。まず、全スペクトルに対してH_2O氷、CO_2氷の探査を行ったところ、H_2O氷は30天体中の125領域、CO_2氷は12天体中の54領域から検出された。このサンプルを用いて、M82の場合と同様に、CO_2/H_2O比と星間輻射場の関係を調べた所、銀河ごとに系統的に関係が異なっていること、つまり、星間輻射場以外にも、CO_2/H_2O比を決めるパラメータが存在することがわかった。さらに議論を行ったところ、CO_2/H_2O比は銀河の比星形成率と正の相関があることがわかった。つまり、銀河の星形成年齢が若く、活発であるほど、銀河内のCO_2/H_2O比は高いことを示している。一連の研究によって、私はCO_2/H_2O比が銀河内の紫外線輻射環境、および銀河の星形成進化段階と関係があるということを世界で初めて明らかにした。以上の内容を、博士論文としてまとめ、学位を取得した。近傍銀河M82のスーパーウインド中におけるPAHについて研究を行い、その成果を投稿論文としてまとめた。この成果は、銀河の円盤からハローにかけての、星間ダストの分布と物理状態を議論する際の、重要な材料の1つとなる。
Secトランスロコンマシーナリーの解明

細胞内でリボソームにより合成されたタンパク質が生体膜を超えて輸送される際に重要な役割を果たす膜タンパク質SecDFの詳細構造を,世界で初めて解明した。その構造から「生体膜を隔てた陽イオンの濃度差を利用してSecDFが大きな構造変化を繰り返し,膜を超えたタンパク質輸送に関与する」という新たな仮説を提唱し,いくつかの生化学と生物物理学の手法を駆使してこの仮説を立証した。生命体に欠くことのできない基本的な生命現象の一つであるタンパク質の輸送を原子レベルで解析した本研究成果は,当該分野のみならず,膜を超えた細胞内外へのイオンや薬剤等の輸送の研究にも大きな影響を与えることが期待される。細胞質でリボソームによって新しく合成されたタンパク質の多くは膜を超えて輸送されたり,膜へと組込まれたりしてその役割を果たす。このようなタンパク質の膜透過・膜組込みの仕組みはすべての生物に保存された必須の生命現象であり,膜透過・膜組み込み装置の中心部は膜タンパク質Secトランスロコンからなる複合体から構成される。この現象を詳しく知る為には,Secトランスロコン複合体の構成因子の立体構造の情報が必要である。本年度は,細菌由来SecYEG複合体(Secトランスロコン)とSecDF(Secトランスロコン関連膜タンパク質)の構造をX線結晶構造解析によって明らかとすべく,研究を進めた。SecYEGの解析では高い純度で精製する系を確立し,SecYEGの結晶を得た。大型放射光施設SPring-8でのX線回折データの収集を進めており,これまでの報告を越える高分解能(3A分解能以上)での構造決定を目指している。SecDFの解析においては,3.5A分解能のX線回折データを基に,SecDFの構造の精密化を進め,未だ報告のないSecDFの詳細構造をはじめて明らかとした。この構造と,構造情報に基づく生化学的解析から,「SecDFはプロトン駆動力(proton-motive force)によってダイナミックな構造変化を繰り返しながら,ペリプラズム側で膜透過基質タンパク質と相互作用し,膜透過の高効率化に寄与する膜内在性シャペロンである」とのモデルを提唱した。次年度においても引き続き,上記の研究内容を進め,タンパク質の膜透過・膜組み込み機構を解明していく。タンパク質の膜透過はSecA ATPaseによって駆動されるが,その分子メカニズムの詳細は不明である。本年度は,細菌由来SecYEG複合体(Secトランスロコン)とSecDF(Secトランスロコンと共に働く膜タンパク質)の構造をX線結晶構造解析によって明らかとすべく,研究を進めた。SecYEGの解析では,構造解析が可能となるX線回折像を示す良質なSecYEGの結晶を得た。今後,構造解析に向け結晶化条件の最適化を進める。SecDFの解析においては,3.3Å分解能でSecDFの構造の精密化を終え,SecDFの立体構造をはじめて明らかとした。構造情報に基づく生化学的解析から,「SecDFはプロトン駆動力(proton-motive force)によってダイナミックな構造変化を繰り返しながら,ペリプラズム側で膜透過基質タンパク質と相互作用し,膜透過の高効率化に寄与する膜内在性シャペロンである」とのモデルを提唱し,発表に向けた準備を進めた。本年度は,細菌由来SecYEG複合体(Secトランスロコン)とSecDF(Secトランスロコンと共に働く膜タンパク質)の別状態の構造をX線結晶構造解析によって明らかとすべく,研究を進めた。SecDFの解析においては,3.3A分解能でSecDFの構造の精密化を終え,SecDFの立体構造をはじめて明らかとした。構造情報に基づく生化学的解析から,「SecDFはプロトン駆動力(proton-motiveforce)によってダイナミックな構造変化を繰り返しながら,ペリプラズム側で膜透過基質タンパク質と相互作用し,膜透過の高効率化に寄与する膜内在性シャペロンである」とのモデルを提唱し,論文にて発表した。
MIMO-UWB-IR通信システムにおける移動体の高精度位置検出

本年度購入した備品(パルスジェネレータ・デジタイジングオシロスコープ)を用いて、MIMO-UWB-IR通信システムを構築した。パルスジェネレータを送信機として高速パルスを送信し、デジタイジングオシロスコープを受信機としてサンプリングする。このとき、パルスジェネレータ、デジタイジングオシロスコープのチャネル数はそれぞれ2CH、4CHなので、チャネルごとにアンテナ素子を割り当てたとすると、送信2素子・受信4素子の2×4MIMOチャネルが構成できる。本研究で用いる装置では、2×4MIMOチャネルの同時観測が可能であり、フェージングが起こるような環境下(周囲に散乱体が存在し、送信機、受信機、散乱体のいずれかが移動しているような場合)でも、比較的短時間に効率よく実験が可能である。また、MIMO-UWBシステムによる伝搬実験に基づく、タイミングコントロールやチャネル推定についても考察した。伝搬実験はネットワークアナライザを用いて行われ、2×2MIMO環境をシールドルーム内でダイナミックに測定して、実用的なデータを取得した。このデータを用いて、送信信号を効率よく分離するために必要となる、タイミングコントロール法の提案を行い、チャネル推定について考察を行った。タイミングコントロールでは、送信信号をわずかに送信側をずらすことで、効果的に制御できることを示した。これらの結果は、本年度の複数の国際会議で発表された。周囲に散乱体が存在しマルチパス波が発生する場合や、送受信間に遮蔽物が存在し見通しとならない場合のMIMO通信の特性について、フェージングシミュレータを用いたテストベットを作成して実験を行った。テストベッド内のアルゴリズムはコンパクトなものが望まれるため、簡略手法を提案し、それを組み込んでいる。その結果、固有ビーム空間分割多重(E-SDM)方式を実現するMIMO通信がリアルタイムに動作することを示すことができた。提案する方式では、移動によるチャネル情報の変化を予測して送受信パラメータを最適化するため、歩行程度の速度まではE-SDM方式によるMIMO通信が有効であることを示した。また、マルチパス波が発生する実伝搬環境で見通しありとなしの場合について、複数アンテナを用いた伝搬測定を行いMIMO通信に対する影響について評価を行った。さらに、その伝搬データを用いた計算機シミュレーションにより、移動端末のチャネル情報の予測法について検討し、2次関数や指数関数を用いた高次の外挿により良好な特性が得られることが分かった。なお、当研究の成果は、前述のテストベットに一部組み込まれている。これらの得られた結果から、MIMO通信がマルチパス波が発生する環境において非常に有効なテクニックであることがわかった。さらに、本年度予算で購入したFPGAボードシステムを用いて、UWBに対応するテストベッドを構築するべく検討を進めており、次年度の実験のためのシステムを準備している。本年度は主に以下の3つの項目について研究を行った。1. UWB(超広帯域)アンテナを送受信双方に設置したMIMO(他入力他出力)システムにおいて、多くのマルチパス散乱が存在する環境を想定した場合の周波数領域でのチャネル推定法を考案した。この手法は、周波数領域等化を考慮した際に、繰り返し手法を用いることで推定精度を向上させるものである。計算機シミュレーションの結果、繰り返し回数が特性に大きな影響を及ぼすことが分かった。また、計算負荷を低減し、実装時の回路規模を小さくできることを示した。2.円筒状にアンテナ素子を配置し、高分解能信号到来方向推定法であるSAGEアルゴリズムを用いて、方位方向および仰角方向を高精度に検出する。具体的には、初めにROOT-MUSIC法を用いて到来方向の粗推定を行い、つぎに、2次元サーチを、2回の1次元サーチに分解することでSAGEアルゴリズムを適用させ、計算負荷を低減させたうえで精度の高い手法について提案した。3.一般に、2つの端末が方位角的に近接している場合、受信側でその到来方向を分離するためには、SN(信号対雑音)比が十分大きいか、ある程度時間をかけて信号を観測しなければならない。そこで、UWB信号を用いて、周波数領域の信号を狭帯域条件が満たされる範囲で切り出し、スナップショット数を稼くことにより、低SN比で短い観測時間でも到来方向推定が可能となるようにした。特に、その範囲を周波数の低いもの、中程度のもの、高い周波数のものに分割し、低い周波数からMUSIC法を適用していくことで、比較適容易に近接して到来する2波を分離することを可能にした。
遠州沖活断層群の変形構造と活動様式の解明

反射法地震探査記録を用いて東海・熊野海域の活断層群の分布の把握と断層活動の履歴を推定した.熊野沖では測線間隔の密な調査により東北東?西南西方向の3列の伏在断層を確認した.北西部が相対的に上昇する変動が支配的であるが,最も新しい時期には海盆中央部全体の隆起運動が顕著となった.東海?遠州沖では地形および既往の地震探査記録の解析により,右横ずれ成分をともなった逆断層運動の長期にわたる活動が明らかになった.反射法地震探査記録を用いて東海・熊野海域の活断層群の分布の把握と断層活動の履歴を推定した.熊野沖では測線間隔の密な調査により東北東?西南西方向の3列の伏在断層を確認した.北西部が相対的に上昇する変動が支配的であるが,最も新しい時期には海盆中央部全体の隆起運動が顕著となった.東海?遠州沖では地形および既往の地震探査記録の解析により,右横ずれ成分をともなった逆断層運動の長期にわたる活動が明らかになった.東海沖から熊野沖に連続して分布する遠州断層系のうち,西部については高解像度の反射法地震探査,東部については既存のデータのコンパイルを行った.西部の調査では,学術研究船「淡青丸」を用いて測線間隔の密なグリッド調査を熊野トラフ北部に分布する泥火山周辺において行った.音源はGIガンを用い,海底浅部の構造を高解像度で取得することを目指した.結果として,東北東一西南西方向に連続する背斜構造が前弧海盆下に存在することが明らかになるとともに,軸部には未固結泥の上昇・貫入による構造,いわゆるマッドリッジ,の発達を確認した.断層は陸側傾斜の逆断層が卓越するが,一部には横ずれ変形も認められ,その方向と連続性から遠州断層系の断層群に相当すると解釈した.海底面の地形は,僅かに東北東一西南西方向に直線的に盛り上がった構造を示すことより,これらの構造は活動的であると言うことができる.また,反射面ごとの変位の累積性が認められることから,活動の継続性が明らかとなった.マッドリッジとメタンハイドレートBSRの分布には関係が認められることから,断層あるいはマッドリッジに沿った地下からのガス移動が推定される.東部のデータコンパイルでは,サイドスキャンソナーによる海底音響画像と日仏KAIKO計画などによる反射法地震探査断面の解析を行った.微細地形に注目した結果,渥美半島沖の3列の断層分布の南西延長部の位置がこれまでにない精度で特定することができた.また,志摩海脚の頂部を横断する複数のリニアメントが確認できた。本研究が対象としている遠州断層系の活断層群は,東海沖から志摩半島沖においては断層に沿って地形的な段差が認められる一方,熊野トラフにおいては概ね伏在して分布している.学術研究船「淡青丸」による測線間隔の密なグリッド調査データを用いて,堆積層の反射面の特徴に注目し,熊野トラフの地下構造の3次元的な分布をマッピングした.その結果,東北東-西南西方向に連続する3列の褶曲構造が認められ,1つの軸はトラフ中央部で東方に2本に分布する形状が確認された.層準ごとの堆積層の厚さの変化から,基本的に北西部が相対的に上昇する変動を示すが,最も新しい時期にはトラフ中央部全体が隆起する運動があったことが初めて明らかになった.中央部の大規模な隆起は,軸をもった変形を示していないことからドーム状の変形に起因しているものとみられる.泥火山の分布は,堆積層の層厚変化の大きい所に沿って分布している.その原因として,断層に沿った泥ダイアピルの発生が考えられる.海底疑似反射面の東海から志摩半島沖の海域は,断層に沿って北西が相対的に上昇する変動地形がみられるが,既往のデータの解析により,それを境とする堆積層の層厚の急変を確認できた.また断層に沿って堆積層の厚さの分布が平面において階段状のずれのパターンを示すことが明らかとなり,右横ずれの断層活動によるものと解釈された.表層で採取された堆積層の分布を検討したが,断層を境とした層序・岩相の著しい変化は認めることができなかった.遠州灘沖海域において,白鳳丸KH-10-3による深海曳航式の浅部地下構造探査を実施し,地形的および既往の反射法地震探査断面で推定された断層に沿って海底面付近の堆積層が変形していることを明らかにした.また,断層北側の堆積盆が陸へ深部ほど傾動している構造が見られ.継続した変動が最近まで行われていることが明らかになった.深海底ビデオカメラによる観察では,断層地形の箇所でバクテリアマット,貝殻片を多数発見した.これまで,この海域における反射法地震探査で活断層が推定されていたが,海底付近の変形については明らかでなかった.今回の浅部地下構造およびメタン湧水を示唆するバクテリアマット,貝殻片の発見は,断層運動が現在も活発であることの証拠として意義が大きい.既往の反射法地震探査断面の再解釈により,この海域の堆積層を5つのユニットに分け,各々のユニットの堆積層の厚さの分布図を作成した.各ユニットの堆積層厚を比較したところ,断層線に沿って不連続となっており,パターンより右ずれが推定できた.断層の鉛直成分については,堆積層の変形の形態より逆断層によるものと解釈された.また,断層の南東側で厚くたる傾向が断層に沿って認められたが,ユニットごとに違いがあり、最下部のユニットで最も変動が大きいことが分かった.

この他,層厚異常が局所的に認められ.古銭洲海嶺などの高まりの沈み込みによる影響が示唆される,これらの結果から遠州断層系の活断層群は,右横ずれ成分をともなった逆断層で,活動に変化を伴うものの現在も活動的であることが明らかになった.
ゲノム編集技術に関する科学リテラシーの構築~問題解決型学修を通して~

本研究は、授業・アンケート調査・インタビュー調査を通じて、大学生の「ゲノム編集技術」についての科学リテラシーに関する調査および理解の向上度合いの評価を行い、その結果をもとに、より効率的に科学リテラシー教育を行うためのシステムを構築することを目的としている。同時に、遺伝子組換えおよびゲノム編集技術に関する問題解決型学修を行うことによって、社会に向けたコミュニケーションの手法を深化させることを目指すものである。本年度は、ゲノム編集技術に関連した生命科学の用語と内容の理解度および科学リテラシーについて、初年次の大学生を主な対象とした調査およびランダムに選択された大学生を対象とした調査を行い、データの収集および学生の生物学的知識の背景と関連付けた分析を行った。生命科学に関する用語の理解は、生物系の学生においても正確ではない事例がみられるとともに、高年次の学生においても全体的に理解度が低い傾向にある用語が明らかとなっており、科学リテラシーを涵養するための基礎的な課題が具体化された。また、授業において、研究者向けプロトコールにしたがった研究計画の作成と、実験の様子を観察することによる研究の疑似体験を行った。それらの経験をもとにした問題解決型学修を通じて、遺伝子組換え技術およびゲノム編集技術に関する科学リテラシーの構築について議論するとともに、学修した理論の理解をすすめるためのグループワーク形式の討論と、社会に向けたコミュニケーションの手法について検討した。その結果、科学リテラシーの構築における学生の視点からの課題が明らかになった。当該年度の研究計画に沿って、ゲノム編集技術について理解するために必要となる事項について、データを収集し、生命科学に関する認識と理解度についての実態の把握、データベースの作成および分析を行った。前年度に収集したデータに加え、大学入学時と後期のデータを収集することができたことから、科学リテラシーの発達を比較することが可能となった。また、問題解決型学修の科目における学生の議論をもとに、遺伝子組換え技術およびゲノム編集技術に関する科学リテラシーの構築についての課題を明らかにすることができた。当初の計画通り、授業を通して大学生がその時点でもつ科学リテラシーとその発達の度合に関するデータ収集を継続し、生物学的知識の背景と関連付けて分析する。前年度の調査および問題解決型学修に参加した学生から得られた学生側の視点をフィードバックすることにより、効果的な科学リテラシー教育の検討を継続して行い、教育効果について検証する。その結果、生命科学に関する用語の理解は、生物系の学生においても正確ではない事例がみられるとともに、高年次の学生においても全体的に理解度が低い傾向がみられ、科学リテラシーを涵養するための基礎的な課題が明らかになった。また、問題解決型の授業において、研究者向けプロトコールにしたがった研究計画の作成と、実験の様子を観察することによる研究の疑似体験を行った。また、問題解決型学修の科目を開講し、遺伝子組換え技術およびゲノム編集技術に関する科学リテラシーの構築についての課題を明らかにすることができた。

当該年度の研究計画に沿って、ゲノム編集技術について理解するために必要となる事項について、データを収集し、生命科学に関する認識と理解度についての実態の把握、データベースの作成および分析を行った。前年度に収集したデータに加え、大学入学時と後期のデータを収集することができたことから、科学リテラシーの発達を比較することが可能となった。また、問題解決型学修の科目における学生の議論をもとに、遺伝子組換え技術およびゲノム編集技術に関する科学リテラシーの構築についての課題を明らかにすることができた。当初の計画通り、授業を通して大学生がその時点でもつ科学リテラシーとその発達の度合に関するデータ収集を継続し、生物学的知識の背景と関連付けて分析する。前年度の調査および問題解決型学修に参加した学生から得られた学生側の視点をフィードバックすることにより、効果的な科学リテラシー教育の検討を継続して行い、教育効果について検証する。実験・データ解析の補助を行う研究補助員について、当該年度は当初予定の作業従事時間に見合った条件で採用することができなかったため、次年度の謝金として使用する。物品費、旅費、人件費・謝金については、今後の研究の推進方策に記載した実施内容にしたがって使用する。実験・データ解析の補助を行う研究補助員について、当該年度は当初予定の作業従事時間よりも少ない労働時間しか確保することができなかったため、次年度の謝金として使用する。
シロイヌナズナ内在性トランスポゾンのエピジェネティックな制御

前年度までの研究で、トランスポゾンの転移抑制にDNAメチル化が必要であること、一度活性化されたトランスポゾンは野生型条件下でも転移し続けることなどを示した。本年度は、(1)トランスポゾンの制御に関わる他の因子について、(2)染色体上でのトランスポゾンの分布に影響する要因について中心に研究を進めた。(1)シロイヌナズナのCAF-1(Chromatin Assembly Factor 1)はDNA複製時におけるクロマチン再構築に関わる。caf-1変異体では、内在トランスポゾンCAC1を含め幾つかのトランスポゾン配列や不活性な外来遺伝子の転写レベルでの活性化が引き起こされた。クロマチン再構築因子はエピジェネティックな状態の安定な遺伝に寄与していると考えられる(Genes Cells 11,153-162)。(2)CAC1を初め多くのトランスポゾンはセントロメアのヘテロクロマチン領域で高頻度に観察される。CAC1の場合にはヘテロクロマチン特異的な挿入がその直接的な要因ではないことを以前報告した。トランスポゾンの分布に影響する他の要因として、ヘテロクロマチンに挿入したトランスポゾンが再度不活性化され、結果的にセントロメア周辺に蓄積してきた可能性も考えられる。野生型条件下でCAC1の転移を誘導する実験系を利用し、この可能性について検討した。予備的な結果では、ヘテロクロマチンに転移したCAC1において周囲の高度にメチル化された状態がトランスポゾン配列の内部に広がり再メチル化が観察された。現在、実験結果を再度検証している。DNA高メチル化の領域が世代を経ることで変化するかという問題も興味深い。本研究を通じて、トランスポゾン配列を中心に構成されるセントロメアの安定性やその進化、さらにヘテロクロマチンやDNA高メチル化領域の境界を決定する機構について理解が深まると期待される。DNA配列の変化を伴わないエピジェネティックな遺伝子発現修飾の例が様々な生物で知られている。これはDNAやクロマチンの修飾によると考えられている。これらエピジェネティックな修飾は分裂酵母から脊椎動物まで普遍的に保存されているが、その役割には未知の部分も多い。私はシロイヌナズナのDNAメチル化に影響する変異体を用いて、エピジェネティックな遺伝子発現調節とトランスポゾン制御との関係について調べている。シロイヌナズナのddm1変異はゲノムDNAの低メチル化を引き起こす。内在トランスポゾンCACTA1は野生型条件下では転移不活性な状態で維持されているが、ddm1変異条件下では高頻度に転移を起こす。またddm1変異により活性化したCACTA1は野生型条件下に戻した後も転移し続けた(Genetics. 168,961-969)。同時にddm1変異により引き起こされたDNA低メチル化の状態は元には戻らず、低メチル化のままであった。トランスポゾンのサイレンシングは、世代ごとの新たなメチル化による再不活性化ではなく、世代を越えた不活性状態の維持に依存しているようだ。シロイヌナズナの自然集団におけるトランスポゾンの挙動を知るため、幾つかの野生系統でのCACTA1類似トランスポゾンの分布を調べた.その分布は系統により多様であるにもかかわらず、大部分がセントロメアヘテロクロマチン付近に集中していた(MGG. 270,524-532)。他のファミリーのトランスポゾンも一般にヘテロクロマチンに蓄積する傾向がある。しかしその原因はわかっていない。上記の野生型条件下でCACTA1の転移を誘導する系を用い、その転移先を調べた。その結果から、少なくともこのファミリーのトランスポゾンについては、ヘテロクロマチン特異的な挿入がトランスポゾンの分布を決定する直接的要因ではないと示唆された(Genetics. 168,961-969)。現在トランスポゾンの分布に影響する他の要因について検討している。トランスポゾンの挙動を知ることはセントロメア機能やヘテロクロマチンの進化を考える上で興味深い。

本研究を通じて、トランスポゾン配列を中心に構成されるセントロメアの安定性やその進化、さらにヘテロクロマチンやDNA高メチル化領域の境界を決定する機構について理解が深まると期待される。
消滅に瀕する満洲語の社会言語学的研究―ドルブットモンゴル族コミュニティ言語と比較

本課題は中国黒龍江省三家子村の満洲語の語彙、文法及び物語を記述した。また満洲語はモンゴル語と同様に中国語と接触を起こす際、形態的、文法的に簡略化現象が起きることがわかった。即ち満洲語とモンゴル語は類似するメカニズムを見せることが確認できた。三家子満洲族小学校の満洲語習得実態の追跡調査を行い、満洲語を継承していくことに繋がった。満洲語がコミュニケーションの役割を失い、これは危機言語が歩む共通のプロセスであることがわかった。25年度において、研究成果を以下のようにまとめることできる。12013年12月9日に東京にて、第三回目の日中国際ワークショップ「現代中国における言語政策と言語継承ー少数言語について考える」を主催した。その際、満洲ーツングース系言語を中心に考え、シベ語、エヴェンキ語、満洲語に関する専門家も発表を行い、その他の専門家も加え、少数言語の維持や継承について意見交換を行うことができた。2三家子村を中心にした調査を行い、満洲人コミュニティにおいて、日常言語で使える教科書の作成準備調査を行った。今、教科書を作成している途中である。3三家子村の満洲族小学校において、引き続き授業参加をし、満洲語の習得状況の確認を行った。4チチハル市扎龍地区において、満洲族小学校の満洲語の授業に参加し、学校教育における満洲語の習得状況の確認を行った。5満洲語やその他の危機言語に関する資料収集を行うことができた。6データに関する分析などを行い、また2013年12月9日に行われた会議論文集の出版に向けてある程度までの準備をした。7専門家らを招聘し、国際学会の開催などによって研究成果を発信することができた。8分担者の風間教授は語彙及び文法などに関する調査を予定とおり行い、分析を行っているところである。平成24年度に、中国黒龍江省富裕県の三家子村を対象とした研究資料、危機言語に関連する資料(特に英語で書かれたもの)の収集を行った。研究分担者と共に現地調査を実施し、基本語彙、文法事項及び物語などを中心にしたデータの収集を行った。今まで6人のインフォーマントからデータを収集することができた。そして、2012年5月25日ー27日に、長崎外国語大学で開催された「満族歴史研究会第27回大会」にて、「中国黒龍江省富裕県における満洲語の現状と課題」というテーマで口頭発表を行った。資料の初期段階の分析において、東北地域のモンゴル人コミュニティー言語と類似する言語特徴が現れていることが確認された。26年度において、以下のような研究成果がある。12014年9月15日に第4回日中国際ワークショップ「現代中国における言語政策と言語継承ー少数言語を中心に考える」を主催した。その際、イギリス、中国から専門家も参加し、少数言語の保護、維持や継承実態などについて意見交換を行い、研究成果を共有することができた。さらに残されている課題について今後どう対応すべきかなどについても話し合いをすることができた。2三家子村において、2014年9月と2015年3月に二回にわたる調査を行った。その際、作成中の教科書の内容確認も行い、同時に母語話者に物語などを満洲語で語ってもらい、記録をした。また、遼寧省本溪満族自治県の満洲語教育の実態についても調査を行った。3満洲語やその他の危機言語に関する資料収集を行った。4『現代中国における言語政策と言語継承』第2巻の編集作業を行い、今年の5月末までに出版する予定である。52014年9月13日に学習院大学にて開催されたLinguapax ASIASymposium「危機言語復興ネットワーキングーその意義と今後の可能性」という国際会議の組織委員会メンバーとなり、また満洲語に関する発表も行った。6本課題を「消滅の危機に瀕する満洲語の社会言語学的研究ー中国黒龍江省を事例としてー」とまとめ、今年出版される予定の『現代中国における言語政策と言語継承』(第2巻)にて掲載される予定である。言語学、社会言語学本研究は概ね研究計画とおり進んでいる。1三家子村を中心とする研究調査報告を国際ワークショップによって発信することができた。また、中国の少数言語に関する研究者らとの意見交換をすることができた。2語彙と文法、物語などに関する調査を実施することができた。3三家子村の満洲族小学校及びその他の満洲族小学校において、授業に参加することができ、満洲語の習得状況を確認することができた。4満洲語やその他の危機言語に関する資料をある程度まで収集することができた。5招聘や講義、会議などを通じて、危機言語である満洲語の大切さを発信することができた。6満洲人コミュニティにおいて、日常言語で使える教科書の作成準備がある程度まで達成している。

本研究は24年度から実施された研究として、当該年度の目的に達することができたと言える。危機言語に関連する資料をある程度まで収集し、現地調査によって言語データを記録することができた。異なるインフォーマントから得られた言語データにはそれぞれの特徴があり、若ければ若いほど中国語の影響を強く受けていることがわかった。社会言語学的にみると、消滅に瀕している言語として異なる世代、異なる話者において語彙的にも自らの特徴があることがわかった。それは消滅に瀕する言語の話者間において、当言語によるコミュニケーションが頻繁に行われていないことの証拠でもあり、危機に瀕している言語が持つ共通の特徴でもあると言える。言語資料を分析することによって、満洲語と中国語の二言語によって構成されたバイリンガル動詞があることが確認された。中国語からも多数の文法語を借用していることがわかった。1満洲人コミュニティにおいて、日常言語で使える教科書の作成を完成させるよう努力する。2学校教育における言語継承の意識を強化させる活動をし、満洲語の継承につながるよう努力する。3その他の地域の満洲語の調査と言語継承活動を収集する。同時に学校教育に関する調査も行う。4今までの成果をまとめ、2013年12月9日に行われた会議論文集の出版に向けての準備をし、できるだけ今年度中に出版できる努力をする。5学習院と共同で開催される国際シンポジウム(9月13日)にて危機言語の満洲語に関する発表を行う予定である。。6三家子村、ウンドル村以外の地域における満洲語の調査を実施していないが、今年の夏に、満洲語を話せる地域は別にあるかどうか、その実態を調べ、あれば調査を行う予定である。25年度は、黒龍江省富裕県を中心とし、現地と緊密に連絡を取り、満洲語の学校教育状況を考察し、言語継承の実態を把握する。その際、現地の民族委員会の許可を得て、小学校・中学校で満洲語がどの程度まで教えられているかを把握し、言語習得のプロセスを記録し、観察する。さらに満洲語に関する資料収集を行い、現地で使える満洲語の会話本を作る試みをし、三家子村以外の地域における満洲語の使用実態を調査する予定もある。インタビュー調査票を作成し、言語意識調査を行い、言語継承の実態を把握する。研究者間の情報交換を推進するため、危機言語に関する国際ワークショップの開催を企画中である。該当なし
短距離相互作用をもつ有限次元スピングラスの相転移

短距離相互作用をもつ有限次元スピングラス(SG)の相転移をフラストレーションの濃度と配置という観点に注目して調べた結果、次のことがわかった。1.二次元正方格子でのイジングモデルでは、秩序相(Mattis相)への有限温度相転移の有無は、フラストレーションの濃度ではなく配置によって決められる。2.三次元単純立方格子上のイジングスピン系では、有限温度でSG相転移が存在する。しかし、ボンドランダムモデルとサイトランダムモデルでは、SG相転移の臨界指数は異なっているように見え、違う普遍性クラスに属する相転移の可能性がある。さらに、低温相の性質やその動的性質も、有限サイズの有限時間の計算機実験では異なっているように見え、ボンドモデルとサイトモデルのSG相は本質的に異なっている可能性がある。これらの違いも、フラストレーションの濃度の配置の違いに帰されると我々は信じている。今後は三次元系でも、フラストレーションの濃度と配置を自由に変更できるモデルの研究を進めていく予定である。
造腫瘍性突然変異とその発現の細胞遺伝学的研究

本研究では、主としてヒト癌を対象に、癌の発生にかかわる突然変異とその生成の機構、遺伝子の再構成、転位、増幅などゲノムの再構成、および変異の発現の機構に関して細胞遺伝学的ならびに分子生物学的解析を進めてきた。造血系腫瘍では、腫瘍あるいは発生組織特異的染色体変異として染色体の転座が多く認められ、発癌機構として転座による癌遺伝子の活性化が示唆され、具体的にはヒト濾胞性リンパ腫、ラット骨髄性白血病細胞でそれぞれbcl-2、c-ablの分子転座あるいは活性化が明らかとなった。網膜芽細胞腫の発生には欠失型の突然変異が出発点となっているが、造腫瘍性の獲得には一般には悪性度の増強に関連するNo.1染色体の長腕の増量など二次的変異が重要な役目を果している。同様な現象はX線誘発マウス骨髄性白血病の発症にも認められた。DNA修復欠損症など高発癌性が劣性遺伝素因で支配されている場合の高発癌性は高突然変異性で説明できる実験結果を得た。胞状奇胎、卵巣奇型腫は、どちらか一方の親のみの配偶子性ゲノムに由来し、配偶子ゲノムの倍化あるいはホモ接合化が腫瘍原性に関係していると考えられた。T細胞性リンパ腫では14p12,14g11転座が指摘されたが、成人T細胞白血病(ATL)では疾患特異的染色体異常は観察されなかった。ATL細胞ではIL-2受容体の恒常的発現がある。ヒトIL-2受容体遺伝子は異種細胞でも発現するが自律増殖に至らない。すなわちATLの発症にはIL-2受容体の恒常的発現のみでは不十分である。胃癌では、c-mycの増幅を示すもの以外に新しくc-yes-1の増幅を示す例が見出された。新しい癌遺伝子c-rosを単離した。その一次構造からキナーゼ活性を持つ新しい型の受容体型遺伝子であると推定され、また、ヒト癌の中で発現していることも確認された。
圧付加による神経変性：水柱下培養装置を用いた分子基盤の解析

緑内障や水頭症、腸閉塞や結石症などでは内圧上昇によって神経や粘膜の変性が生じる。その圧の閾値は20ー30 cm水柱と低圧で、臓器によらずほぼ一定である。この軽微で慢性的な圧付加に対する細胞応答の分子基盤は未解明である。本研究では、独自に考案した数10 cm高の水柱下で細胞を培養する上下2チャンバー装置を用いて、この閾値相当の水圧が上皮細胞の増殖に及ぼす影響を調べた。MDCK腎上皮細胞を上チャンバーの半透膜上で培養すると2 cm水柱下では円柱状の形態を示した。15、30、50 cmと付加圧を増加させると、細胞倍化時間は有意に延長し、細胞は扁平化して体積は1.5倍になった。NCI-H441肺上皮、Caco-2腸上皮細胞でも同様の結果が得られた。上皮由来ながら球状の形態を取る細胞(KATO-III等)や紡錘形の間葉系細胞(NIH3T3等)では倍化時間・細胞形態とも有意な変化はなかった。円柱形上皮細胞のファロイジン染色及びHippo経路分子のウエスタン解析を行った。50 cm水柱下で体積増加に伴ってアクチン線維の分布が疎になったが、1細胞当たりの総量は変化しなかった。またHippo経路の主要タンパク質であるYAPのリン酸化が亢進し、細胞質局在量が増加していた。RNAシークエンスでは、50 cm水柱下のMDCK細胞で中間系フィラメントであるkeratin 14の12倍発現上昇が同定され、免疫染色及びウエスタン解析でも確認された。以上より、円柱形の上皮細胞ではその増殖に細胞形態と細胞骨格とが深く関わることが明らかになった。内圧上昇はこの連関及びHippo経路に直接的に作用し粘膜変性を惹起すると考えられた。本研究を遂行するために、半透膜付き培養インサートに細長い円筒を垂直に接続することにより、円筒内の水柱の高さ分の圧力を細胞が受ける2チャンバー培養装置を作製した。この装置を用いて細胞を培養し、上チャンバー(半透膜直上)のpH・O2・CO2ガス分圧を測定した。上チャンバー内のpH・O2・CO2ガス分圧は下チャンバーと変わらず、圧付加による影響を評価することができる培養系を確立することができたため。圧上昇に伴う神経変性に接着分子cell adhesion molecule 1(CADM1)の酵素的切断が関与することを報告した。さらに粘膜変性についてもこの培養装置を用いて研究を行った。円柱状の形態を示す上皮細胞は付加圧を増加させると、細胞倍化時間が有意に延長することを見出し、細胞形態等が関与すると示唆することができたため。A.静的圧力に対する神経細胞変性の分子基盤遺伝子・蛋白発現の網羅的解析:水柱下培養後の細胞からRNA、及び蛋白を抽出し、水柱の高さが異なる2群間(例えば10 cmと40 cm)で、遺伝子発現解析(DNAマイクロアレイ)及びプロテオーム解析(2D-DIGE+LC-MS/MS)を行う。得られたデータを基にパスウェイ解析等を行い、静的圧力による細胞変性・アポトーシスの分子経路全体像の把握を目指す。B.内圧上昇による神経変性のin vivoでの実態解析眼内圧上昇による網膜神経節細胞変性(緑内障モデルDBA/2Jマウス)1本マウスでは612ヵ月齢で眼圧が上昇する(ピークは9ヵ月で約30 cmH2O)。次の月齢時に手持ち眼圧計(トノラボ)にて眼圧を測定し、網膜を採取する。2組織学的な手法により、網膜神経節細胞の数・アポトーシス率(TUNEL陽性率)、網膜神経節細胞の軸索の変性、数(密度)や長さを定量し、眼圧の変化及びCADM1発現や候補分子の発現との相関性を調べる。3凍結切片のマイクロダイセクションにて採集した網膜神経節細胞はCADM1の2種類のスプライシング・アイソフォーム(上皮型と神経型)を発現しており、スプライシングへの影響も疑われるので、RT-PCRを行い、検証する。4Aの網羅的解析にて得られた新規遺伝子群・分子群についても発現検討を行う。緑内障や水頭症では眼内圧や脳室内圧の上昇(30ー50 cmH2O)による不可逆的な神経細胞死が原因とされるが、圧付加に対する細胞応答の分子機序は未解明である。IgCAM型接着分子cell adhesion molecule 1(CADM1)は上皮や神経に発現し、細胞外傍細胞膜領域において酵素的に切断(shedding)される。肺気腫では、このsheddingが亢進し細胞内shedding断片(αCTF)が蓄積して、ミトコンドリア膜電位低下を惹起し肺胞上皮アポトーシスを誘導する。腫瘍狭窄により腸内圧が上昇し内腔が拡張した結腸では、筋層内神経の密度減少と神経CADM1のshedding亢進が見出され、圧付加による神経変性にCADM1 sheddingの関与が示唆された。この可能性を検証するため、半透膜付き培養インサートに細長い円筒を垂直に接続することにより、円筒内の水柱の高さ分の圧力を細胞が受ける2チャンバー培養装置を作製した。水柱50 cm下での培養時に半透膜直上のpH、O2・CO2ガス分圧は下チャンバーと変わらないことを確認した。

マウス後根神経節細胞(DRG)を本装置で培養したところ、30 cmH2O以上の水柱下培養で、CADM1 sheddingが亢進しαCTFが増加した。その時、神経軸索は狭小化し数が減少するとともに、軸索上に節状の腫大が出現した。これらの軸索変性所見はDRGにαCTFを遺伝子導入することでほぼ完全に再現された。以上の結果から、圧付加によって神経軸索では、CADM1のshedding亢進が惹起され、その結果過剰に産生されたαCTFが軸索変性を招来することが示唆された。本研究を遂行するために、半透膜付き培養インサートに細長い円筒を垂直に接続することにより、円筒内の水柱の高さ分の圧力を細胞が受ける2チャンバー培養装置を作製した。この装置を用いて細胞を培養したところ、半透膜直上のO2・CO2ガス分圧は下チャンバーと変わらないことを確認し、圧付加による影響を評価することができる培養系を確立したため。腫瘍による内腔閉塞に起因する腸内圧上昇によって内腔が拡張した大腸癌の手術標本を収取した。組織学的手法により、腸管神経系のアウエルバッハ筋間神経叢神経節細胞数の減少、筋層内神経線維の変性所見(軸索腫大、数の減少)を認めた。筋層から蛋白抽出を行いCADM1抗体によるウエスタンに供したところ、CADM1 shedding率(全長型に対するαCTF量)・αCTF発現量がともに増加することを明らかにしたため。マウス後根神経節細胞に3040 cmH2Oの圧を付加することによってCADM1 sheddingが惹起されることを見出し、神経変性にCADM1 sheddingが関与する可能性を示唆することができたため。緑内障や水頭症、腸閉塞や結石症などでは内圧上昇によって神経や粘膜の変性が生じる。その圧の閾値は20ー30 cm水柱と低圧で、臓器によらずほぼ一定である。この軽微で慢性的な圧付加に対する細胞応答の分子基盤は未解明である。本研究では、独自に考案した数10 cm高の水柱下で細胞を培養する上下2チャンバー装置を用いて、この閾値相当の水圧が上皮細胞の増殖に及ぼす影響を調べた。MDCK腎上皮細胞を上チャンバーの半透膜上で培養すると2 cm水柱下では円柱状の形態を示した。15、30、50 cmと付加圧を増加させると、細胞倍化時間は有意に延長し、細胞は扁平化して体積は1.5倍になった。NCI-H441肺上皮、Caco-2腸上皮細胞でも同様の結果が得られた。上皮由来ながら球状の形態を取る細胞(KATO-III等)や紡錘形の間葉系細胞(NIH3T3等)では倍化時間・細胞形態とも有意な変化はなかった。円柱形上皮細胞のファロイジン染色及びHippo経路分子のウエスタン解析を行った。50 cm水柱下で体積増加に伴ってアクチン線維の分布が疎になったが、1細胞当たりの総量は変化しなかった。またHippo経路の主要タンパク質であるYAPのリン酸化が亢進し、細胞質局在量が増加していた。RNAシークエンスでは、50 cm水柱下のMDCK細胞で中間系フィラメントであるkeratin 14の12倍発現上昇が同定され、免疫染色及びウエスタン解析でも確認された。以上より、円柱形の上皮細胞ではその増殖に細胞形態と細胞骨格とが深く関わることが明らかになった。内圧上昇はこの連関及びHippo経路に直接的に作用し粘膜変性を惹起すると考えられた。この装置を用いて細胞を培養し、上チャンバー(半透膜直上)のpH・O2・CO2ガス分圧を測定した。
制震装置を活用した付加減衰に基づく送電鉄塔の耐震性向上に関する研究

我が国では,兵庫県南部地震や東北地方太平洋沖地震等,大規模地震による送電鉄塔の被害が多発しており,今後の電力の安定供給のため,鉄塔の耐震性確保は重要課題である.そこで,鉄塔の地震に対する安全性確保,及び耐震性向上を図るため,我が国の現行の電力網において主幹線に位置する鉄塔を対象に,過去の大規模地震に対する耐震性評価,及び耐震性向上のための解析的検討,及び実験的検討を行う.本研究では,鉄塔と地震動の共振現象に対して,制震装置を適用する方法で鉄塔の高減衰化を図り,耐震性向上を検討する.我が国では,兵庫県南部地震や東北地方太平洋沖地震等,大規模地震による送電鉄塔の被害が多発しており,今後の電力の安定供給のため,鉄塔の耐震性確保は重要課題である.そこで,鉄塔の地震に対する安全性確保,及び耐震性向上を図るため,我が国の現行の電力網において主幹線に位置する鉄塔を対象に,過去の大規模地震に対する耐震性評価,及び耐震性向上のための解析的検討,及び実験的検討を行う.本研究では,鉄塔と地震動の共振現象に対して,制震装置を適用する方法で鉄塔の高減衰化を図り,耐震性向上を検討する.