hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
骨代謝調節性のキサントフィルを活用した歯と骨の相互的な機能強化

骨粗鬆症と歯周病に関わる共通のメカニズムを解明し、キサントフィルの骨保護作用を活用した“骨と歯の健康維持"に有効な機能性食品の開発基盤を確立する。平成30年度は骨粗鬆症発症における歯周病の発症機序の解析を行った。野生型マウスに卵巣摘出を施し、性ホルモン欠乏の骨粗鬆症発症において歯周病モデルマウスを構築し、両疾患の発症メカニズム解析を進めた。骨粗鬆症の評価では大腿骨、歯周病では歯槽骨を用い、3次元CTによる骨密度測定、骨形態計測を実施した。測定した骨パラメーターの解析を進めた。骨粗鬆症マウスでは四肢を形成する長管骨、脊椎骨の骨吸収が亢進した、さらに、新た発見として、骨粗鬆症マウスでは膜性緻密骨である歯槽骨骨量が低下することが明らかとなった。これら新発見より、性ホルモン欠乏に起因する骨吸収は、長管骨の海綿骨を主とした破壊に加えて、緻密骨である歯槽骨の骨吸収にも関与し、すでに骨破壊が進展している歯槽骨に歯周疾患で誘発された炎症性骨吸収が加わることを意味しており、相互が骨破壊のリスクとなることが明らかとなった。さらに、キサントフィルを用いた骨代謝調節作用のメカニズムをIn vitro細胞系を用い、骨吸収と骨形成に着目して解析した。破骨細胞の形成系では、骨芽細胞における破骨細胞形成因子(RANKL)や、それを制御する転写因子であるNfatc1の発現は抑制された。また、骨芽細胞による骨形成を解析したところ、骨形成因子についてはOSX、オステオカルシン、コラーゲンの産生変動が上昇した。これら検討により、キサントフィル類は骨吸収を抑制すると共に骨形成を促進して、骨量を増大させることが明らかとなった。H30年度の解析では、骨粗鬆症における歯周疾患の発症機構の研究を進め、炎症と歯周病の関係や歯周病と骨粗鬆症の相互リスクを検討した。マウスを用いた骨粗鬆症における歯周病モデル系を確立した。これらモデルの解析の結果、骨粗鬆症マウスでは四肢を形成する長管骨や脊椎骨の骨吸収が亢進し、さらに、膜性緻密骨である歯槽骨骨量が低下することを明らかとした。これら新発見により、性ホルモン欠乏に起因する骨吸収は、海綿骨を主とする長管骨と緻密骨である歯槽骨で同様に起こり、すでに骨破壊が進展している歯槽骨に炎症性骨吸収が加わることにより増悪することが明らかとなった。これら発見は解析当初では不明であったが、H30年度の解析実施により、歯周病が骨粗鬆症におけるリスク因子であることが具体的に証明された一例となった。さらに、これらを改善する因子として、キサントフィルを用いた骨代謝調節作用のメカニズムを行った結果、キサントフィル類は骨吸収を抑制すると共に骨形成を促進して、骨量を増大させることが明らかとなった。これらは、骨芽細胞における破骨細胞形成因子(RANKL)や、それを制御する転写因子であるNfatc1の発現を抑制させ、骨芽細胞による骨形成ではOSX、オステオカルシン、コラーゲンの産生が上昇した。In vitro解析におけるキサントフィルの骨吸収抑制効果及び骨形成促進効果の発見はH31年度のキサントフィルによる骨粗鬆症と歯周病の改善効果検証に確実な展開が可能となった。さらに、骨粗鬆症モデルマウスを用いた検討では、長管骨と歯槽骨の骨吸収が同様の調節機構により破壊が促進することから、キサントフィルによる効果検証が必須である。これらの成果は次年度のH31年度の本課題を円滑に進める基盤として必須であり、今年度の研究進展は前倒しの課題実施を可能とする。これら理由により、当初の計画以上に進展していると判断する。H31年度は、キサントフィルによる骨粗鬆症と歯周病の改善効果検証を試みる。骨粗鬆症/歯周病併発モデルマウスに、キサントフィルを摂取させ、骨粗鬆症と歯周病の併発へのキサントフィルの有効性を立証する。
軟Ｘ線分光による液体・溶液の局所電子構造解析法の確立

軟X線吸収分光法は液体・溶液の局所電子構造を元素選択的に観測できる有用な手法であるが、溶媒による軟X線の吸収が大きいためこれまで透過法での測定が困難であった。本研究では、液体層の厚さを20nmから2000 nmの範囲で調整可能な窓付き液体セルを開発することによって、液体・溶液の透過吸収スペクトル測定を可能にした。そしてメタノール水溶液などの様々な溶液の局所構造を明らかにした。さらに液体セルを改良することにより、触媒反応や電気化学反応中の反応化合物の局所構造変化をその場観測することにも成功した。X線吸収分光法は、化学的環境の異なるサイトにある原子を区別した局所構造解析が可能であり、これにより液体・溶液の局所構造解析に強力な手法となりうる。しかし、溶質となる有機分子や生体関連分子を構成する原子を内殻励起する波長の軟X線は、大気や溶液となる水、有機溶剤に吸収される。そのため溶液試料を透過法で測定するには、1μm以下の均一な薄膜が必要であり、これまで技術的に困難であった。本研究では、我々が初めて試作に成功した、100nm以下の精度で液体薄層の厚さが制御可能な軟X線透過吸収セルを完成させることで、液体・溶液の軟X線吸収分光技術を確立し、軟X線吸収分光および共鳴内殻分光による液体・溶液の局所電子構造解析法を確立することを目的とする.本年度は、まずこれまでの液体セルの試作から明らかになった問題点を解決した。具体的には、まず液体薄層の厚さ制御の高精度化を行った。液体薄層は液体を2枚の厚さ100mmの窒化ケイ素の薄膜で隔てて、その外側を流れるヘリウムの圧力調整により、液体薄層の厚さを制御しているが、ヘリウムガスの流量調整器と圧力表示器をより高精度なものにすることにより、10nm程度の精度で厚さが制御可能となった。また液体試料の温度制御についても、冷却加熱装置をより液体試料に近いところに配置することにより、高精度で制御可能となった。また用いる薄膜を窒化ケイ素だけではなく、炭化ケイ素を用いることにより、炭素、窒素、酸素の吸収端で軟X線吸収分光測定が可能となった。以上の液体セルを用いて、塩化リチウム水溶液やメタノール水溶液を異なる濃度で軟X線吸収分光測定して、水溶液中の異なる内殻サイト周辺の局所構造を調べた。またピリジン-水の溶液の軟X線吸収測定から、すでに我々のグループで行った芳香族クラスターの第一配位構造とスペクトルシフトの関係が、液体ではどのようになるかを調べた。3年目(最終年度)は以下の成果を挙げた。(1)軟X線吸収オペランド分光の開発と不均一触媒反応、電極反応への応用液体セルの窓に銅などの金属触媒の薄膜を蒸着することで触媒反応を起こして、中間体などを観測する試みを行った。また、酸化チタンを触媒としてシアノ基の加水分解によりアミド基ができる反応の時間変化及び温度変化の観測に成功した。さらに、液体セルに電極を組み込むことで遷移金属イオンなどの価数変化の実体を観測することに成功し、論文を出版した。透過軟X線吸収顕微鏡の立ち上げも行い、電極セルを導入することで面内方向での30nmオーダーでの顕微観測をin situで実現した。(2)液体・溶液の軟X線共鳴光電子分光これまで蓄積した液体・溶液の軟X線透過吸収スペクトルの基礎データに基づき、液体ビーム光電子分光の共鳴内殻分光への展開を図って、アンモニア水の窒素内殻励起領域での実験を行ったが、大きなエネルギーシフトが観測されなかった。アンモニア分子は水分子と違って水素結合の水素ドナーサイトが3,水素アクセプターサイトが1と数のバランスが悪く、水溶液中のアンモニア分子周辺の局所構造として、水素ドナーサイトは約1/3しか水素結合を形成しないため、全体としてのシフトが実験的に小さくなることが、分子動力学シミュレーションと量子化学スペクトル計算から説明することができた。本研究に専従する博士研究員を公募し、応募者の中から1名選考し、本研究の2年次から雇用し、以下の研究を実施した。(1)試料厚みのむらがあると吸収スペクトルの絶対値の見積もりに誤差が生じる。厚みむらをUVSOR施設で新たに開発した透過軟X線吸収顕微鏡で評価するため、現在利用している液体セルをそのままで顕微鏡に導入できるような機構を設計開発した。実際の評価は3年次に行う。(2)芳香族液体の局所構造解析として、ベンゼン、ピリジン、フルオロベンゼンを液体セル(試料厚み1μm以下の薄膜セル)で測定した。特に、固体ベンゼンの構造の温度変化とスペクトル変化の対比により、スペクトルシフトから分子間距離の変化を定量的に評価する方法を確立し、局所液体構造を議論した。同じ液体セルを使って赤外吸収スペクトルの測定を可能とし、軟X線吸収スペクトルの挙動と比較検討を進めた。

また、アセトニトリル、メタノール、アンモニアについても実験を行い、疎水性及び親水性相互作用の観点でスペクトルシフトの一般則を導くことに成功した。(3)共鳴および非共鳴軟X線発光によれば分子の価電子励起状態(ラマン活性の対称性をもつもの)とイオン化準位(価電子光電子分光に相当)がわかる。分子が液体状態になったときのこれらの電子状態の変化の観測が可能かどうかを調べた。一般的に、発光は中間状態と終状態の差であり、価数が変わらないため、近接分子による変化がキャンセルされてはっきり見えてこないことが判った。アセトンとDMSOについての結果を論文として発表した。(4)2成分系の液体モデルの理論解析の準備として、窒素分子とアルゴンのクラスターの内殻スペクトルの実験と理論解析を行い、論文として発表した。試作段階だった液体セルを窓材、膜厚制御、温度制御等の面から検討し、測定装置を完成させるのが1年目の最も重要な目的であり、これについては満足すべき結果を得た。測定結果については3編程度の論文としてまとめるための材料はほぼ得ることができた。1年目は、予算配分方式が例年と違っていたため、当初計画にあった博士研究員の年度途中の雇用は断念した。当初計画通り赤外分光光度計を購入したが、軟X線用の液体セルをそのまま測定できるようにするため、予定外の出費が生じた。また、国際共同のための派遣が予定より長期になったため、必要とする予算が増えた。これらは雇用のため確保していた予算で対応した。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究グループが開発した液体セルを利用した軟X線分光実験は予想以上に進んでおり、実験データが蓄積している。一方、実験で見つかっている変化が何に由来するかについては、赤外吸収分光など、他の分光学的研究や分子動力学シミュレーションなども併用する必要があり、論文にまとめる際の律速になっている。本研究グループが液体、溶液を手がけるのは本研究をきっかけとしており、まだ、2年程度しか経っていないが、国際会議、国内会議の招待講演などの依頼が増えつつあるので、成果は認知されてきたと思われる。完成した軟X線吸収液体セルを利用した局所構造解析を進めるために、当初計画にあった博士研究員を公募選考によって2年目から雇用している。液体セルを利用した国際共伺研究のための研究者招へい計画も予定通り、進めていく。国外における軟X線光電子分光及び軟X線発光分光による液体・溶液研究も国際共同によって実施していく。本研究で開発した液体セルは単に液体、溶液専用の試料セルではなく、試料厚みの制御が簡単に行えるなどの特徴があり、一般的に気体、液体、固体表面反応(触媒等)、酸化還元反応(電極)などのその場観測が可能に出来るセルであり、今後、広く利用できる基本ツールになるものと期待できる。あと1年で本研究は終了するが、その先の展開も考えつつ、最終年度の研究を進める方針である。
化学蓄熱を用いた太陽光熱利用高温蒸気生成システムの開発

太陽光熱で温水を製造し,これを化学蓄熱を応用した蒸気生成装置で安定的に高温高圧蒸気へ変換する,太陽光熱利用高温蒸気生成システム開発のための要素研究を行った.主な結果は以下のとおりである.蓄熱および放熱過程を予測するモデルを用いて,蓄熱の支配因子を検討して蓄熱に適した条件を示した.また,蒸気生成量を増加させる方策として,予熱時に発生する吸着熱を蓄熱する方法を提案した.吸着材熱容量がサイクルに及ぼす影響を検討した結果,生成量を極大にする熱容量が存在することを示した.さらに,粒子充填層における新規伝熱促進法を提案した.また,サイクルに伴う粒子の破損を確認して,その原因について検討した.太陽光熱利用に適した構造を有する新規化学蓄熱ユニットの開発を目的として,本年度は,化学蓄熱装置の核である,吸着材粒子充填層内で生じる熱,物質移動,吸着・脱着現象,水の相変化を考慮した数値解析モデルを作成し,蒸気生成および吸着材再生それぞれについて,実験結果と比較し,解析モデルの妥当性を確認した.作成した解析モデルを用いて,各工程における操作条件が,蒸気生成および吸着材再生の性能に及ぼす影響を検討した.蒸気生成では,高温蒸気が安定に生成するためには一定の層高さが必要であることを示した.吸着材再生に関しては,再生初期の乾燥過程では,雰囲気湿度の影響,すなわち物質移動の影響は少なく,伝熱の影響が大きいことがわかった,また,再生後半の脱着過程では,物質移動および伝熱の影響が大きいことがわかった.これらの結果は,減圧条件でも同様であることがモデルだけでなく,実験でも確認できた.再生速度を向上させるための具体的な手法として,吸着材粒子充填層の熱伝導促進に加え,吸着材の加工による自由水保持量の低減を提案した.具体的には,吸着材を表面処理し,自由水の低減を検討した.システムに適した吸着材の探索について,平成26年度実施項目を前倒しでスタートさせた.電動弁を制御し,自動で吸着-再生を繰り返す装置を作製し,いくつかの吸着粒子を試験した.その結果,球状粒子の方がペレット粒子よりも繰り返し使用時の粒子耐久性が高いことがわかった.太陽光熱利用に適した構造を有する新規化学蓄熱ユニットの開発を目的として,本年度は,太陽光熱を利用した蓄熱に相当する吸着材再生に着目し,昨年度に作成した,吸着材再生時の充填層内の移動現象を予測するモデルを用いて,再生速度(蓄熱速度)に及ぼす熱伝導促進の効果について調査した.その結果,従来の通気再生に加え,積極的に外部から熱供給する系に対しては伝熱促進が効果的となり,その反面,従来の通気再生では,逆に再生速度が低下することがわかった.また,減圧条件での再生について検討したが,こちらも同様に,外部からの加熱が十分に行える条件でのみ再生が効果的となることがわかった.これは,現状の再生条件では,供給熱量が十分ではないことを示している.今後,積極的に外部から熱を取り入れる方策が必要で,熱交換面と粒子充填層間の接触熱抵抗低減も重要であることが示唆された.粒子耐久性の検討では,蒸気生成中に吸着材粒子破損が進行することがわかったため,その原因について検討した.その結果,給水時に粒子内に浸透した水が,粒子内で発生する吸着熱により加熱あるいは,粒子と熱交換することで蒸発し,そのため粒子内の圧力が急激に上昇することによって,粒子が破損することがわかった.実際に蒸気生成を行う場合,供給した水との接触により,粒子の内外で蒸発が生じるため,破損抑制のためには,粒子表面で積極的に水を蒸発させ,粒子内での水の蒸発を抑制する必要があることが示唆された.さらに,粒子が一旦破損すると,それにより,粒子が崩壊していくことを確認した.そのため,蒸発時の粒子破損が抑制できれば,粒子の耐久性は大きく向上できるということがわかった.粒子破損を抑制できる給水条件・および,粒子の性状について検討した.太陽光熱利用に適した構造を有する新規化学蓄熱ユニットの開発を目的として,本年度は,1粒子充填層内のガス透過性を有する伝熱促進法の模索,2低通気動力型の吸着材再生法の検討,3蒸気生成量増大のための方策の検討,4蓄熱可能条件の検討,の4つを行った.1では,粒子充填層内の伝熱促進のため,従来では,充填層内の空隙を熱伝導率の高い素材で埋める方法が用いられていたが,ガス透過性の低下が課題となっていた.そこで,粒子間の点接触部分のみに熱伝導率の高い素材を濃縮する方法を提案した.アルミナ粒子を用いた試験の結果,充填層有効熱伝導率を通常の約5倍に高めることに成功した.このときの通気時の圧力損失増加は16%程度に抑えることができた.

2では,従来の固定層ではなく,噴流層および流動層の適用可能性を模索した.ラボ試験結果より,固定層に比べて通気時の圧力損失を70%低下させることに成功した.本方法は連続的に粒子を処理できる可能性を秘めており,新しい化学蓄熱システムの可能性を示した.3では,放熱時の蒸気生成量増加させる方策として,蒸気を用いた予熱の強化,および,必要最低限の給水方法を検討した.前者については,水よりも蒸気を吸着したときの発熱量が大きいことに着目して,給水前に,予熱として蒸気を導入して,そのときの熱を有効利用するため蓄熱材を併用する方法を提案し,実験でその効果を確認した.後者については,必要最低限の水を供給するために,微小液滴を空気もしくは蒸気で搬送するシステムを提案した.太陽光熱で温水を製造し,これを化学蓄熱を応用した蒸気生成装置で安定的に高温高圧蒸気へ変換する,太陽光熱利用高温蒸気生成システム開発のための要素研究を行った.主な結果は以下のとおりである.蓄熱および放熱過程を予測するモデルを用いて,蓄熱の支配因子を検討して蓄熱に適した条件を示した.また,蒸気生成量を増加させる方策として,予熱時に発生する吸着熱を蓄熱する方法を提案した.吸着材熱容量がサイクルに及ぼす影響を検討した結果,生成量を極大にする熱容量が存在することを示した.さらに,粒子充填層における新規伝熱促進法を提案した.また,サイクルに伴う粒子の破損を確認して,その原因について検討した.本年度の検討によって,充填層を単に伝熱促進するだけではなく,外部から積極的に熱を取り込むために伝熱面積を拡大する必要があること,その際,粒子と伝熱面間の熱伝達を向上させる必要があることが示された.また,粒子の耐久性に関しては,粒子破損の要因を概ねとらえることができ,耐久性向上のための方策を提案することができた.なお,具体的な伝熱促進法については,情報収集を進め,現在検討中である.熱工学研究の最終年度にあたるH27年度は,1具体的な粒子充填層内の伝熱促進法,粒子伝熱面間の熱伝達促進を検討する.また,2蓄熱温度を時間的に変動させた場合について,まずは,数値的に検討し,その際の温度応答,および,再生速度について考察を加える.また,3実際に装置を作製し,稼働させ,問題点などを洗い出す.4粒子耐久性の更なる検討を行う.化学蓄熱装置設計に関する移動現象モデルによる検討は,目標としていた装置設計の指標となる図表作成までには至っていないが,その基礎となる,蒸気生成および吸着材再生の性能に及ぼす操作条件の影響に関して評価を進めたので,概ね順調と判断する.再生速度を向上させるための具体的方策検討として,計画書に記載していた伝熱促進の検討は十分できなかったが,計画書にはなかった吸着材の表面処理という新しいアプローチを提案し,着手できた.これは,伝熱促進による改善ではなく,そもそも,装置内に残留する水の量を減らし,再生に要するエネルギーを低減しようとするものである.将来的には,これに伝熱促進を組み合わせれば,さらなるブレークスルーが期待できる.よって,このような新しい方策に着手できたことは大変有意義であったと考える.また,吸着材探索のための評価系装置の作製,および吸着材評価は次年度検討事項を前倒しで検討できたため,計画よりも大きく進行できている.以上の結果から,一部遅れが生じている箇所もあるが,前倒しで検討を進めることができた部分もあるため,全体的には「おおむね順調」と判断する.当面の検討事項として,解析モデルによる装置設計指標の作成を進める.この指標に基づいて充填層内の伝熱促進法を検討し,システム開発に必要な基礎データの取得を行う.また,平成25年度に開始した吸着材の表面処理に関する検討も合わせて進め,得られた知見をもとに化学蓄熱装置の操作条件を決定し,実証試験を行う予定である.
後発白内障におけるプロテオグリカン・デコリンの関係と機能解析

我々の予備実験において、プロテオグリカンの1種であるDecorin(DCN)は、ラット術後後嚢混濁モデルの水晶体上皮細胞(LEC)で発現上昇することが明らかになっている。しかし、DCNのヒトLECにおける役割は明らかではない。今回、DCNのヒト白内障眼のLECにおける発現を解析した。実験は金沢医科大学臨床研究倫理委員会の承認を得て施行した。金沢医科大学病院で白内障手術を行い、文書にて同意を得た患者からの82眼を対象とし、術中採取した前房水と前嚢片のヒトLECをサンプルとして用いた。白内障の分類はWHO分類で皮質、核、後嚢下白内障の3病型および前嚢下混濁に分類し評価した。ヒト前房水中のDCN濃度はHuman DCN ELISA法(Sigma)で測定し、ヒトLEC DCNの遺伝子発現量はリアルタイムPCR法((Taq Man human DCN Probe,内因性コントロール:18srRNA)にて測定した。結果は、ヒト前房水中にもDCNが検出された。前房水DCN濃度は年齢や水晶体混濁病型および程度に関わらず様々な値を認めた。LEC DCN遺伝子発現量も前房水と同様に年齢や水晶体混濁の病型及び程度に関わらず様々な値を認めた。ラット後嚢混濁発生に伴いDCN発現増加を認めたが、ヒトの加齢白内障発生とDCN発現には関連がない可能性がある。結論として、ヒトLECにはDCNが発現しており、ヒト房水中にもDCNが分泌していることが初めて明らかになった。1)現在、唯一の白内障治療は、手術で混濁した水晶体を除去し、眼内レンズを挿入する方法である。しかし、術後の後発白内障(PCO)により、再度、視機能低下をきたすことがある。ラットPCOモデルの水晶体上皮細胞(LEC)は、術後1週目で創傷治癒に伴う上皮間葉系移行変化を生じ、2週目以降赤道部水晶体嚢において水晶体線維再生という異なる細胞変化を生じる。今回、ラットPCOモデルを作成し、術後0、1、2週目におけるLECの遺伝子発現の継時的変化をDNAマイクロアレイで網羅的に解析した。結果:Day0に比べて、1週, 2週後に発現が2倍以上になっていた遺伝子の中でも100倍以上増加していたのがデコリン(DCN)であった。他にコラーゲンやフィブロネクチン、以前よりPCO関与の報告があるトロポミオシン、TGFβ誘導因子などが検出された。これらDCNやTGFβ誘導因子はリアルタイムPCRでも発現上昇を確認した。Day0に比べて1W後に発現が1/2以下になり、2W後に発現が2倍以上になっていた遺伝子にγクリスタリンやフィレンシンなど、分化した水晶体線維に発現する遺伝子を認めた。2)DCNはヒトLEC (HLEC)及び房水中にも発現しているかを、ヒト白内障手術時に採取したサンプルで解析した。また、年齢及び白内障混濁程度との関係も解析した。結果:金沢医科大学臨床研究倫理委員会の承認を得て施行した。2015年5月12月までで、金沢医科大学病院で白内障手術を行い、文書にて同意を得た患者82名101眼(男性34名39眼、女性48名62眼)、平均年齢71歳。対象者の中でも増殖性糖尿病網膜症や硝子体出血、ステロイド使用者は除外した。結果HLECにもDCN遺伝子発現を認め、房水中にもDCNが検出された。DCN遺伝子発現量と房水中DCN濃度は年齢や水晶体混濁程度に関わらず様々な値を認めた。研究計画通りに実験が進行しているため動物実験の遅れを考慮し、動物実験と並行し平成30年度の計画である白内障術後の後嚢混濁(PCO)で上昇するTGFβによるデコリン(DCN)発現の変化や、DCN添加によるTGFβに誘導される遺伝子群の抑制効果や細胞増殖能の解析を平成29年度に施行した。TGFβ2とFGF2添加によるLECでのDCN発現変化と、DCNが細胞増殖に与える影響について解析した結果、培養ヒト水晶体上皮細胞(HLEC)、マウスLEC (MLEC)ともに、FGF2添加により濃度依存的にDCN mRNA発現の増加を認めた。また、HLECへの、DCN添加によりLEC生細胞の増殖能の亢進や減少は認めないことが分かった。DCN機能解析にはDCN遺伝子改変マウス作成が必須であるが、他のDCN-siRNAによる、ノックアウト(KO)実験より、DCN-KOによりEMTは影響を受けないとの結果が得られた。よって、DCN-KOではなく、DCNトランスジェニックマウス作成を開始した。DCN遺伝子改変マウスの有用性を検討するため、マウスを用いたPCOモデルを作成し、ラットと同様なDCN発現変化がみられるかを解析した結果、マウスPCOモデルでも術直後と比較してDCN発現は上昇しており、今後のPCO発症機構の解明にDCN遺伝子改変マウスは有用と推測された。現在、水晶体特異的にDCNを発現させるクリスタリンPax6プロモーターにDCNをつなげた発現ベクターを作成し、F0マウス作成に成功した。次年度に、マウスを繁殖しF1no機能解析を行う。研究計画の順番の前後はあるが、最終計画どおりに実験が進行しているため。

しかし、DCNのヒトLECにおける役割は明らかではない。今回、DCNのヒト白内障眼のLECにおける発現を解析した。実験は金沢医科大学臨床研究倫理委員会の承認を得て施行した。金沢医科大学病院で白内障手術を行い、文書にて同意を得た患者からの82眼を対象とし、術中採取した前房水と前嚢片のヒトLECをサンプルとして用いた。白内障の分類はWHO分類で皮質、核、後嚢下白内障の3病型および前嚢下混濁に分類し評価した。ヒト前房水中のDCN濃度はHuman DCN ELISA法(Sigma)で測定し、ヒトLEC DCNの遺伝子発現量はリアルタイムPCR法((Taq Man human DCN Probe,内因性コントロール:18srRNA)にて測定した。結果は、ヒト前房水中にもDCNが検出された。前房水DCN濃度は年齢や水晶体混濁病型および程度に関わらず様々な値を認めた。LEC DCN遺伝子発現量も前房水と同様に年齢や水晶体混濁の病型及び程度に関わらず様々な値を認めた。ラット後嚢混濁発生に伴いDCN発現増加を認めたが、ヒトの加齢白内障発生とDCN発現には関連がない可能性がある。結論として、ヒトLECにはDCNが発現しており、ヒト房水中にもDCNが分泌していることが初めて明らかになった。1)DCNのノックアウトマウスの作成DCNのノックアウトマウスをCRSPR-CASシステムを用いたゲノム編集技術により作成する。DCNノックアウトマウスはホモでは胎生致死、ヘテロマウスでは皮膚の脆弱性が報告されている。しかし、眼球の形態に関する報告はない。今回DCNノックアウトヘテロマウスを作成し、水晶体の形態変化のみならず白内障やPCOモデルを作成し、水晶体におけるDCNの役割を解明する。2)DCN添加によるPCOで上昇するTGFβによるDCN発現の変化や、PCO抑制効果の解析本研究では、細胞増殖やEMTを制御する標的因子としてのDCNの機能解析により、後発白内障予防薬の開発を目指す。水晶体上皮細胞(LEC)の培養細胞を用いて、DCN投与による水晶体上皮細胞の変化、TGFβにより誘導される上皮間葉系移行やEpidermal growth factor (EGF)が関与する細胞周期制御機構について解析する。また紫外線など各種ストレス下でのDCN発現量の変化を検討する。DCNトランスジェニックマウス水晶体の表現型の解析およびマウスPCOモデルを作成する。PCOモデルにおいてDCN過剰発現によるPCO抑制効果を組織切片で解析する。最終年度に実験を増やしため、必要な試薬の購入費に使用する。
パラミクソウイルスゲノムの構造と機能

パラミクソウィルスは一本鎖で負の極性を持つRNAをゲノムとするが、そのゲノム構造の解析はようやく始まったばかりであった。我々はこのウィルス群を代表するセンダイウィルス(HVJ)について、ゲノムRNAに相補的DNAの合成とそのクローニングを行い、その解析からHVJゲノムの全塩基配列と各ウィルスの蛋白質の一次構造を明らかにした。次いで、同じウィルス群のパラインフルエンザ3型ウィルスやニューキャッスル病ウィルスのゲノム解析も行ったが、その結果をHVJの解析結果と比較することにより、パラミクソウィルスゲノムに共通する基本構造と各ウィルスに特異的な構造を明らかにした。各ウィルス蛋白質についても共通構造と特異構造が判明しつつあり、ウィルス蛋白質の機能中心と抗原性部位に関する知見が集積しつつある。このパラミクソウィルス群のゲノムに共通する基本構造の中にゲノムに転写複製に関与するシグナルと推定される塩基配列が見い出された。しかし、これらの配列のシグナルとしての意味を同定するためには試験管内の転写複製系の確立が必要であり、この点でも宿主細胞由来の分画を反応系に導入することで好結果を得た。現在この系を用いて、上記シグナルの機能を解析中である。さらに、パラインフルエンザ3型の病原性変異株の遺伝子比較も進行し、ウィルスの赤血球凝集素ニューラミニデース,膜融合蛋白質,膜蛋白質の変異の組み合わせが、ウィルスの病原性を左右していることが関係づけられた。だが、病原性変異を含め、パラミクソウィルスの各ウィルス蛋白質の変異と機能の関係をより確実詳細に立証するためには、ウィルスゲノム全長に対応する相補的DNAから感染性ウィルスを回収する系を確立し、DNAレベルの遺伝子組換え実験や変異導入実験を行う必要があり、現在この系の確立をめざしている。
エンジニアリングプラスチックスの衝撃強度の応力状態依存性

応力状態を変えた衝撃負荷手段としてシャルピー(三点曲げ)衝撃試験(モードI負荷)とパンクチャー衝撃試験(モードI+II+III)をとり上げた。この両負荷試験で次の各種高分子材料の衝撃強度の評価を行い、両方法による強度の違いについて検討した。すなわち、材料として、HIPS、PPE、PBT、PBT/PPE(ブレンド)、PA6、PA6/EPR、PA6/PPE/SBS、PA6/PPE/SBS/EPRをとり上げた。衝撃強度の評価には計装化衝撃試験機が用いられた。この負荷(F)-変位(δ)曲線から衝撃エネルギーEを得た。上記9種のプラスチックスに対して、三点曲げ試片は厚さ4mm(一部3mm)、パンクチャー試片は厚さ3mmと2mmを用意し、E_<3pb>とE_<pun>の相関関係を調べた結果、次のように整理出来ることがわかった。(1)HIPSとPPEは原点付近の低い値を示す。(2)9種のプラスチックスは3つにクラス分け出来る:(i)PBTおよびPA6(ii)PBT/PPE、PPE/SBS、PA6/PPE/SBS(iii)PA6/PPE/SBS/EPR、PA6/EPR。ここで(i)(ii)(iii)の順でノッチ付衝撃強度が相対的に強くなる傾向を持っている。すなわち、(i)は一軸下の応力集中に対して弱く、(iii)は一軸及び三軸下の応力に対して共に強いことがわかった。パンクチャーテストの試片の厚さの効果は23mmの範囲では顕著ではない。イメージインテンシファイア-カメラにより高速度撮影を行い、F-δ曲線と変形・破壊挙動の関係を明らかにすることが出来た。1.計装化衝撃試験における振動性信号の解析現在内外で広く用いられている計装化衝撃試験による定量測定で最も問題となっていることはゲージからの出力信号に衝撃に伴う動的効果(慣性及び波動)が重じょうし、これがノイズ成分として衝撃強度の評価に大きく影響してしまう点である。この振動信号の解析のためにこの研究においてはポリカーボネートのシャルピー形試験を取り上げた。その結果、シャルピー試片の衝撃面に0.5mm厚のラバーシートを貼付した場合に衝撃棒の出力信号には動的効果はわずかに残るものの大部のノイズ成分が消え、き裂先端近傍に貼付したひずみゲージの出力信号に最も近付くことを見出した。また、各種の条件下で動的効果の解析も行い、振動性信号の持つ性質を明らかにすることが出来た。2.ポリカーボネートの動的破壊靱性の衝撃速度依存性試作された衝撃変位計の出力を参照信号として利用して、前記衝撃棒出力信号から評価される値と比較しながら、ポリカーボネートの動的破壊靱性の衝撃速度依存性を調べた。ここで衝撃変位計から得られる変位量は破壊力学式により応力拡大係数すなわち破壊靱性に変換された。測定の結果によると1から5.2m/sの範囲の衝撃速度に対する依存性について両者は逆の傾向を示した。すなわち衝撃変位計による評価の結果は負の、衝撃棒による結果は正の、依存性をそれぞれ示した。3.上記2.の結果のもつ物理な意味を明らかにするために、他の種々の高分子材料について2.と同様の試験を実施中である。厚さを変える実験も含まれており、その結果は応力状態依存性に関係する。また、高速度撮影装置を用い、光学的コーステック法により応力拡大係数を評価してこの問題を検討することも予定している。

この両負荷試験での次の各種高分子材料の衝撃強度の評価を行い、両方法による強度の違いについて検討した。すなわち、材料として、HIPS、PPE、PBT、PBT/PPE(ブレンド)、PA6、PA6/EPR、PA6/PPE/SBS、PA6/PPE/SBS/EPRをとり上げた。衝撃強度の評価には計装化衝撃試験機が用いられた。この負荷(F)-変位(δ)曲線から衝撃エネルギーEを得た。上記9種のプラスチックに対して、三点曲げ試片は厚さ4mm(一部3mm)、パンクチャー試片は厚さ3mmと2mmを用意し、E_<3pb>とE_<pun>の相関関係を調べた結果、次のように整理出来ることがわかった。(1)HIPSとPPEは原点付近の低い値を示す。(2)9種のプラスチックは3つにクラス分け出来る:(i)PBTおよびPA6(ii)PBT/PPE、PPE/SBS、PA6/PPE/SBS(iii)PA6/PPE/SBS/EPR、PA6/EPR。ここで(i)(ii)(iii)の順でノッチ付衝撃強度が相対的に強くなる傾向を持っている。すなわち、(i)は一軸下の応力集中に対して弱く、(iii)は一軸及び三軸下の応力に対して共に強いことがわかった。パンクチャーテストの試片の厚さの効果は23mmの範囲では顕著ではない。イメージインテンシファイア-カメラにより高速度撮影を行い、F-δ曲線と変形・破壊挙動の関係を明らかにすることが出来た。
近代イスラームにおける国際法理解－アブドゥルカーディルと１９世紀世界－

本研究は19世紀北アフリカのアルジェリアにおいて、フランス植民地軍に対する武装闘争であるジハードを指導し、思想探求者としても知られる、アミール・アブドゥルカーディル・ジャザーイリー(Amīr 'Abd al-Qādir al-Jază' irī, 1807-1883、以下アブドゥルカーディル)の思想について、彼の準拠していた国際法としての側面を以下の点から明らかにすることを目的とした。1異教徒との対立、調停におけるイスラーム法の役割、イスラームにおいて言及されてきた社会秩序について、政治哲学、国家思想の側面からアブドゥルカーディルの思想における法の役割について2彼の著作で述べられているイスラーム法と関連する概念について他のイスラーム学者との見解の共通点と差異について分析することで、彼の思想の位置づけについて。11844年隣国モロッコがフランスとの戦争に敗北した結果を受け、アブドゥルカーディルに対するモロッコの態度が援助から敵対に転じた事例、イスラーム国家と非イスラーム国家との間に締結された和平の是非に焦点を当てて検討を行った。このときアブドゥルカーディルは自らのジハードの遂行を妨げる、和平の是非について、エジプトの法学者ムハンマド・イライシュに法的判断を仰いだ。それによるとモロッコが住民の安全上必要不可欠であるとして和平を締結したことは、受け入れざるを得ないものであった。したがってアブドゥルカーディルの法的判断とは、ジハードの必要性を最大限主張し、その指導者である自らの立場をも主張したといえ、戦闘の劣勢によりジハードより和平が優先される事態を食い止めきれるものではなかったといえる。2アブドゥルカーディルの主張は、伝統的なイスラームのマーリキー学派、シャアフィイー学派の見解に依拠し、とくに北アフリカの法学者によって多く参照され、スペインの「国土回復運動」の渦中にあった15世紀の法学者、ワンシャリースィーの議論を土台としていることが今回注目された。彼の議論のイスラームと異教徒との関係をアブドゥルカーディルがどのように再考してきたのか、彼に至る思想の歴史の実態とはどのようであったのか今後も検討していきたい。今年度の研究結果については、口頭発表の形で何回か発表を行ったものの、論文として発表するまでに至らなかった。今後は今年度明らかにしきれなかった箇所をもう一度問い直す作業を行うとともに、対外勢力であるフランスとの戦争、交渉、和平締結を行うに至ったアブドゥルカーディルの政治的立場を考えるうえで、在地勢力との関係性についての研究も進めていく。これを従来の研究の成果と関連付けたうえで、論文形式での発表を行う。
アッセイ法と誘導条件の確立による哺乳類ERphagyの機能解析

オートファジーによる小胞体分解を検討するため、誘導性unfoldingタンパク質を小胞体膜上もしくは小胞体内腔へ発現させたが、効率的なオートファジー依存性分解は観察されなかった。そこで誘導性unfoldingタンパク質の改変を行った結果、局所的な疎水性度を上昇させることで、タンパク質の不安定化に成功した。さらなる疎水性度の改変を行うことでERphagyの効率的な基質となることが期待される。27年度が最終年度であるため、記入しない。
モンスーンアジアの人口増加と気候変化が食糧生産に及ぼす影響

モンスーンアジアの主要な農業形態である水稲耕作の将来を考えるとき、水温の分布とその将来変化はきわめて重要である。しかしながら、現状において水温の広域的かつ連続的な測定は行われていない。本年度はOhta et al.(1993)の気候データから水温を求めるモデルを利用して、将来の気温上昇が水稲耕作へ及ぼす影響について研究した。まず、植被の繁茂は直接の日射を遮る一方で長波放射を水体に供給して温度を上げる点を考慮するために、今回は水田において水稲が移植されてから次第に大きくなって収穫されるまでを葉面積指数の関数で表し、大気、水稲と水体の熱収支から水面の純放射量を求めた。この水面純放射量と諸条件をOhta et al.(1993)のモデルに与えて日平均水温をシミュレーションした。我が国において1950年代から測定されている水温と葉面積指数のデータを用いて、本モデルを検証したところ、モデル水温はきわめて良い精度で実測水温を再現していることがわかった。次に、このモデルと緯度経度30分グリッドの現在気候データを用いて、モンスーンアジアの水田水温の分布を明らかにした。気候データは月単位の時間解像度を持っているので、その季節変化も同時に明らかにした。ほかに農業気候資源の分布として、移植可能早限期、耕作可能期間、有効積算水温、蒸発能および蒸発能と降水量の比、ボーエン比を描いた。また、同様にして、現在の気温よりも1.5、3.0、4.5K高く、相対湿度が現在気候と変わらないと仮定した将来気候下でも計算した。これらの結果を総合すると、中国東北部においては乾燥化が進み灌概の必要性が高まり、一方で北緯33度以南の太平洋岸のほとんどの地域や中国東南部、タイ、マレーシアなどの東南アジアにおいて極端に高い水温となることが予想され、高温障害への対策を急がなければならないことがわかった。1.緯度経度0.5度グリッド化された各種データベースの整備、純放射量の計算年間値および月間値の気候データベース、地理情報(標高、太陽光反射率、土地利用形態)データベースの収集、整備を進め、これらを使って地球規模の月別純放射量を計算した。純放射量は植物の生長にとって重要な温量資源であるにも関わらず、その計算方法の煩雑さから地理的な分布はあまりデータベース化されていない。同様に、水資源の指標でもある放射乾燥度も併せて計算して、2004年9月に開催されるInternational Symposium on Food Production and Environmental Conservation in the Face of Global Environmental Deteriorationにおいて発表を行う予定である。高解像度の各種データを処理することが可能な大規模メモリを搭載したコンピュータの導入により、perlによる簡易的な処理が可能となった。このスクリプトも随時ウェブペイジで公開していく予定である。2.人口密度分布と土地利用変化、純一次生産力の関係モデルの検証と修正研究代表者である太田は、人口密度分布と森林面積、農耕地面積、都市面積などの土地利用変化の定量化と純一次生産力との関係をモデル化している。このモデル式の検証は行政単位で入手可能な社会統計値を利用してすでに行っているが、緯度経度0.5度グリッド単位のモデルに適応できるかどうかの検証は十分ではない。本研究では1.で整備した気候データや地理情報を利用して、グリッド単位で活用できるモデルに修正した。現在、アジア地域をモデルケースとした原著論文を執筆中である(Forest Ecology and Management誌を予定)。昨年度までに整備した緯度経度30分グリッドの気候、地理データを用いた世界の植物生産力の評価にもとづき、単位面積あたりの日射量と生産力の関係を調べ、その地理的分布を明らかにした。陸域植物生産のいわゆるリンデマン比は地球平均で0.29%であり、1970年代から行われたきた別の方法を用いた評価値と非常によく一致した。次に30分単位で緯度的な変化を分析したところ、植物生産力のパターンとは異なってリンデマン比は中緯度帯において極端に低く、低緯度帯と高緯度帯で高い値を示していた。このことは、中緯度帯の温帯落葉樹よりも高緯度帯の常緑針葉樹のほうが少ない太陽エネルギーを効率よく固定しているという実験結果とも整合性があり、植生によって太陽エネルギー利用効率が大きく異なることを意味している。一方で、利用効率の低い中緯度帯において多くの人口を抱え、今後もその伸びが予想されることから将来の土地利用形態に十分に注意を払う必要があるだろう。これらの成果についてはJ.Agirc.Meteorol.60:861-864に発表した。以上の評価はすべて潜在的な植物生産力にもとづいたものであるが、現在の実際の森林面積は少なくなっている。この値をどう見積もるかによって、将来の食料生産が可能な面積や生産効率を求めることは大変難しい。したがって、目下農耕地のグリッドデータと簡単な食料生産モデルを用いて将来の地球の人口扶養力を求める研究を進めている。森林面積は人口増加とともに極端に減少し、とくに中緯度帯において深刻である。このことは将来に農耕地へ転用することが難しいということを意味しており、食料生産の拡大は面積の拡大によって生じさせることが事実上困難であると予想される。このシナリオにそって、最終年度には具体的な数値を提示したいと考えている。

本年度はOhta et al.(1993)の気候データから水温を求めるモデルを利用して、将来の気温上昇が水稲耕作へ及ぼす影響について研究した。まず、植被の繁茂は直接の日射を遮る一方で長波放射を水体に供給して温度を上げる点を考慮するために、今回は水田において水稲が移植されてから次第に大きくなって収穫されるまでを葉面積指数の関数で表し、大気、水稲と水体の熱収支から水面の純放射量を求めた。この水面純放射量と諸条件をOhta et al.(1993)のモデルに与えて日平均水温をシミュレーションした。我が国において1950年代から測定されている水温と葉面積指数のデータを用いて、本モデルを検証したところ、モデル水温はきわめて良い精度で実測水温を再現していることがわかった。次に、このモデルと緯度経度30分グリッドの現在気候データを用いて、モンスーンアジアの水田水温の分布を明らかにした。気候データは月単位の時間解像度を持っているので、その季節変化も同時に明らかにした。ほかに農業気候資源の分布として、移植可能早限期、耕作可能期間、有効積算水温、蒸発能および蒸発能と降水量の比、ボーエン比を描いた。また、同様にして、現在の気温よりも1.5、3.0、4.5K高く、相対湿度が現在気候と変わらないと仮定した将来気候下でも計算した。これらの結果を総合すると、中国東北部においては乾燥化が進み灌概の必要性が高まり、一方で北緯33度以南の太平洋岸のほとんどの地域や中国東南部、タイ、マレーシアなどの東南アジアにおいて極端に高い水温となることが予想され、高温障害への対策を急がなければならないことがわかった。
マイクロエマルション重合による粒子径分布の狭いナノ高分子粒子の調製

スチレンをモノマーとするマイクロエマルションにアゾ系開始剤を添加し、紫外線を所定時間照射し、所定時間経過後に得られた高分子微粒子の直径分布を電子顕微鏡法で測定した。温度、照射時間、重合時間を変えて実験を行い、最適な条件で重合することで、平均粒子径21nm程度で比較的分布の狭いものを調製できたが、重合率が低かった。ノニオン性乳化剤水溶液中で転相乳化しつつパラメチルスチレンを重合させることにより、平均粒子径が26nm程度で比較的分布が狭く、モノマーの重合率が80%以上の高分子微粒子が得られた。ナノデバイスの基盤材料として、大きさの揃った(直径分布の狭い)ポリスチレン微粒子を得ることを目的に、スチレンと水と乳化剤および光開始剤を混ぜてマイクロエマルション状態とし、そこに光を時間的に制御して照射し、ポリスチレンの微粒子を調製し、得られた粒子の大きさとその分布を調べた。分布を狭くするのには、以下の条件が望ましいことが分かった。1)乳化剤としてドデシル硫酸ナトリウムと1ペンタノールを用いた場合よりもドデシルトリメチルアンモニウムブロミド(DTAB)を用いた方が良い。2)照射時間は短い方が良いが、短すぎると生成する微粒子の数が少なくて観測が困難で、しかも生産効率が低下する。3)生長時間には最適値がある。4)光開始剤としては、アゾ系のもののうち疎水性の高い2, 2'-アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)または水溶性の2, 2'-アゾビス2メチルN-(2-ハイドロキシエチル)プロピオンアミドのいずれを用いても直径分布はそれほど変わらない。また、光源の照射スペクトルや温度の影響についての知見も得られた。乳化剤としてDTAB、光開始剤としてAIBNを用い、5°C程度で1分間照射後、9分間暗所に静置し、その後で空気を混ぜて重合を停止させた場合に、平均直径が26nm程度、直径の標準偏差を平均直径で割った値が0.25程度の微粒子を得ることができた。これは今までにマイクロエマルション重合で得られていたポリスチレン微粒子の直径分布に比べて狭いものである。さらに分布の狭い、すなわち大きさの揃った高分子微粒子を調製することができれば、より精密なナノデバイスの創製に役立つと期待される。前年に引き続き、スチレンをモノマーとするマイクロエマルションにアゾ系開始剤を添加し、重水素ランプから紫外線を照射後、所定時間経過後に得られた高分子微粒子の直径分布を電子顕微鏡法によって測定した。温度、照射時間、重合時間をさまざまに変えて実験を行った。結果から、必ずしも低温で得られる粒子の方が分布が狭いわけではなく、高温でも、照射時間と重合時間を適切に調節すると粒子径分布の狭いものが得られることがわかった。このことは、連鎖移動反応で生じたラジカルが粒子外に脱出せずにその粒子内で成長反応を開始する確率が高温で高くなることを示唆する。最適な温度で重合することにより、平均粒子径21nm,CV値25%のものを調製することができた。ただし、この方法では重合率が低いことが問題であった。そこで、ノニオン性乳化剤を用いて転相しつつ重合させるという方法を開発した。スチレンをモノマーとする場合よりも、水への溶解度の低いジビニルベンゼンやパラメチルスチレンを用いた場合の方が得られる高分子微粒子の平均直径がより小さかった。転相乳化により調製されるモノマー滴や生成する高分子微粒子の間のモノマーの物質移動が粒子径の増加の原因となることが示唆された。開始剤濃度が高い方が得られる高分子微粒子の平均直径が小さかった。転相乳化中の重合により平均粒子系が26nm、CV値が20%、モノマーの重合率が80%以上の高分子微粒子を得ることができた。
免疫担当細胞における亜鉛トランスポーターの役割

亜鉛は生体において必須微量元素として機能しており、亜鉛要求性タンパク質に配位しその活性中心や構造維持に働くことが知られている。しかしながら、亜鉛がどのような機序によって亜鉛要求性タンパク質に運ばれているのかについては明らかにされていない。本研究においては亜鉛トランスポーターから亜鉛要求性タンパク質に亜鉛を運ぶタンパク質(亜鉛シャペロン)を同定することを目指した。BCRシグナル経路における亜鉛の役割について検討するため、小胞体、ゴルジ体に局在する3種の亜鉛トランスポーターZnT5とZnT6およびZnT7の単独欠損株を、anti-IgM抗体を用いてBCRを刺激し、細胞全体のタンパク質のリン酸化について解析を行った。ZnT6欠損株においてリン酸化されないタンパク質をいくつか見いだしたが、ZnT6の相補実験でリン酸化の回復を確認できなかった。二重、三重欠損株においても同様にBCRを刺激し、細胞全体のタンパク質のリン酸化について検討を行い、シグナル経路に障害を生じることを見いだしたが、亜鉛トランスポーターの直接的な影響というよりはむしろ間接的に細胞内亜鉛の恒常性維持に破綻をきたした結果と推察された。亜鉛がシグナル経路における関与している可能性は示唆されたため、これらの亜鉛トランスポーターに相互作用するタンパク質を同定することを試みた。nonflowMS/MS、MOLDI-TOF/MSをもちいていくつかの候補タンパク質を見いだした。現在これらのタンパク質のシグナル経路における機能について検討を行っているところである。一方で、マスト細胞に関してサイトカインの分泌について検討をおこった。今年度は、野生マウスとZnT5ノックアウトマウス由来の肥満細胞について解析した。ある種のサイトカインの培養液中に分泌される量が低下する原因を検討し、ゴルジ体から分泌経路を介して細胞膜に至る段階(エキソサイトーシス)には異常が見られず、転写段階におけるサイトカインmRNA量に減少が見られる可能性が示唆された。現在、特にジンクフィンガー型転写因子に着目し解析を進めている。昨年度、研究代表者らはアレルギー反応、自然免疫、自己免疫疾患などに重要な役割を果たしているマスト細胞において抗原刺激依存的に細胞内の亜鉛濃度が上昇することが示し、亜鉛が細胞内シグナル分子として働くことを明らかにした。しかしながら、亜鉛シグナルの標的分子や生理的意義、また、亜鉛がどのような機序によって運ばれているのかについては不明である。本年度は、亜鉛をセカンドメッセンジャーとする新たな細胞内情報伝達経路を同定することを目標に、「亜鉛トランスポーターから亜鉛要求性タンパク質に亜鉛を運ぶタンパク質(亜鉛シャペロン)の同定」のため下記の実験を行った。小胞体、ゴルジ体に局在する亜鉛トランスポーターZnT7の機能解析を行い、ZnT7の機能に必須なドメインを決定した。ZnT7に必須なドメインを用いたin vitroプルダウンアッセイ、nanoLC/MSMS解析により、亜鉛シャペロン候補タンパク質を決定した。さらに、野生型ZnT7発現株と、重要なドメインを欠損させた変異ZnT7発現株を作製し、免疫沈降法により亜鉛シャペロン候補タンパク質を絞り込んだ。遺伝子欠損株の作製が容易なニワトリB細胞DT40を用いて候補タンパク質を欠損させた株を樹立し、亜鉛要求性タンパク質の活性を測定したが、いずれの株もその活性を有している。現在のところ亜鉛シャペロンの同定にはいたっていない。亜鉛シャペロンの機能重複性の可能性が考えられるため、候補遺伝子の2重あるいは3重欠損株の作製が必要であると考えられる。
非対称爆縮における高密度コアプラズマの形成と加熱のダイナミクス

大阪大学レーザー核融合研究センターで高速点火核融合方式の原理実証を目標として進めているコーンシェルターゲットの爆縮では、コーンの存在により爆縮は必然的にモード1の非対称性を有するため、爆縮過程および形成されるコアプラズマは非対称な構造を持ち、コアプラズマ内部に流れが存在するなど、球対称爆縮とは大きく様相を異にする。本研究の目的は、非対称爆縮の形成および加熱のダイナミクスの解明である。以下の成果を得た。(1)多チャンネルマルチイメージX線ストリークカメラや多チャンネル2次元サンプリングイメージX線ストリークカメラなど、高時間空間同時分解の超高速2次元X線画像計測法を開発・改良し、高速で変化する非対称爆縮コアの挙動を性格に観測する手法を確立した。(2)コーン付きシェルターゲットの非対称爆縮では、爆縮コア形成の直前に衝撃波ジェットが形成され、これがコーン先端に向かって流れることを実験的に解明した。(3)2次元シミュレーションコードを開発し、このような非対称爆縮コアおよび様々なジェット状流体現象などを精度良く再現することに成功した。(4)多チャンネル中性子シンチレータを用いた計測システムおよび解析手法を開発・整備し、1次反応中性子、2次反応中性子の測定から、非対称爆縮コアにおけるコアパラメータ測定法を確立した。(5)トラックディテクタCR-39を用いた核融合反応プロトンのスペクトル計測法を開発・整備し、上記の中性子計測と併用し、コアパラメータの測定精度を向上した。(6)クライオ重永素平板ターゲットを用いた加速と加熱のダイナミクスに関する基礎実験を開始し、加速と輸送に関するダイナミクスおよびターゲット密度構造などが、非局所熱伝導を取り入れたシミュレーションコードにより正確に記述できることを明らかにした。以上により高速点火核融合ターゲットの非対称爆縮コア形成と加熱のダイナミクスに関する多くの知見を得ることが出来た。以下の成果を得た。大阪大学レーザー核融合研究センターで高速点火核融合方式の原理実証を目標として進めているコーンシェルターゲットの爆縮では、コーンの存在により爆縮は必然的にモード1の非対称性を有するため、爆縮過程および形成されるコアプラズマは非対称な構造を持つことになり、コアプラズマ内部に流れが存在するなど、球対称爆縮とは大きく様相を異にする。本年度は以下の項目について研究開発を行った。特に非対称爆縮に関する日米協力で、米国ロチェスター大学レーザーエネルギー研究所のオメガレーザーを用いた実験を行うことが可能となったので、本来大阪大学の激光XII号レーザーで行う計画であった実験の一部をより高出力のオメガレーザーでの実験に置き換えた。平成15年度の成果・X線ストリークカメラを用いた超高速X線画像計測装置MIXS(マルチイメージX線ストリークカメラ)の結像系の製作・改造・X線フレーミングカメラを用いたX線画像計測装置の結像系の製作・改造・チタンドープターゲットの開発・X線反射鏡を用いた結像方式のテスト・核反応粒子計測のための多チャンネル中性子検出器の立ち上げ・2次元シミュレーションコードの開発これらにより、激光XII号およびオメガレーザーにおいてコーンシェルターゲットの爆縮実験をおこない、非対称コアの爆縮ダイナミクスの観測に成功した。また、実験結果を2次元コード結果と比較し、コアからコーン先端への衝撃波およびプラズマ流の動きを明らかにした。大阪大学レーザーエネルギー学研究センターで高速点火核融合方式の原理実証を目標として進めているコーンシェルターゲットの爆縮では、コーンの存在により爆縮は必然的にモード1の非対称性を有するため、爆縮過程および形成されるコアプラズマは非対称な構造を持つことになり、コアプラズマ内部に流れが存在するなど、球対称爆縮とは大きく様相を異にする。