hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
流れの3次元性に着目した数値流体解析による並列構造物の耐風性降対策に対する研究

これが、変動揚力に高周波成分を生じさせる原因の一つと考える。2次元解析では軸方向変動流を表現できないので、エネルギー散逸を正しく評価できないことによる。本研究では、まず、昨年度実施した断面辺長比4の矩形断面の空力特性と流れの状態をつかむための3次元解析を基に、3次元解析で必要な軸方向の分割に関する検討を行った。さらに、複数列並んだ並列構造の解析を実施した。具体的には、再付着型断面であるB/D=4の矩形断面において、3次元解析を行う場合に軸方向の境界に周期境界条件を用いた時の軸方向長さに関して、以下の結果と判断基準のための指針を得ることができた。(1)軸方向長さが0.2D以下では,軸方向の長さが足りず周期境界条件の影響を大きく受ける。そのため、流れそのものが2次元解析で得られた結果とほぼ同様な結果となる。(2)軸方向長さが0.8D以下では、揚力係数、モーメント係数の時刻歴に高周波成分が現れる。また、両者の波形の極小値および極大値が、零点近傍までしか到達しない不規則な波形も現れる。(3)軸方向長さが0.8D以下では、再付着点近傍以降、背面付近で圧力の過大又は過小評価を生じている。よって、空気力の過大又は過小評価を生じている。(4)軸方向長さ1.6Dと3.2Dでは、軸方向変動流、空気力等に両者大きな差異は見られない。以上より、3次元解析で軸方向の境界に周期境界を用いる場合の軸方向長さの基準として、軸方向長さ1.6D、32分割以上あれば、軸方向変動流速、空気力に変化が見られないことが確認できた。さらに、B/D=4の矩形断面まわりの3次元流れを定性的に再現出来ていると考えられる。よって,一つの判断基準の指針として、軸方向の長さは、1.6D、32分割以上が必要であることが分かった。複数列並んだ並列構造に関しては、上記で得られた実績を基に、軸方向の分割を決定し、現在、解析を行っているところである。再付着型の充腹断面の基本断面である断面辺長比B/D=4.0の矩形断面を用い、数値流体解析結果の妥当性の検証を目的として、構造物用低速風洞で比較的大きな模型を用いた静的三分力試験を実施した。一方、数値流体解析は、細かい間隔での迎角毎の3次元数値流体解析を実施して、それらの両者の結果より、数値流体解析の定量的な評価を試みた。さらに、風洞実験においては、断面の表面圧力の変動も計測し、時間平均値のみではなく時間変動量の評価を行うことも併せて実施した。これにより、現状での数値流体解析に残された検討項目を明らかにすることができた。(1)レイノルズ数の違い:矩形柱断面は一般的にレイノルズ数依存性が少ないと言われているが、定量的な評価を行うためには両者のレイノルズ数をできる限り近づける必要がある。高レイノルズ数解析のためには、より微細な分割やLES等の乱流モデルの導入が必要となる。(2)閉塞率の違い:風洞実験は4.2%、CFDは5%であるので、迎角が大きくなるに従いこの差が顕著に影響を及ぼし、断面下側面の再付着点を後方へ移動させた可能性が考えられる。(3)流入部分の乱れ:風洞実験の場合、一様流と言っても必ず乱れを含んでいる入力風の乱れの発生を解析条件として与える必要がある。(4)軸方向長さの違い:流れの3次元性に着目した3次元数値流体解析が必要不可欠である。
GeVオーダー加速器を用いるハブリッドシステムの中性子監視法の開発

GeVオ-ダ-加速器を用いるハイブリッドシステムの中性子スペクトルを測定監視するための新たな測定手法の開発に関する研究を実施した。大型加速器の実験により高エネルギ-中性子スペクトル測定の導出方法について成果を得た。また、原子炉臨界集合体の実験により、高速中性子(低エネルギー)中性子スペクトル測定手法について成果を得た。これらの測定法を用いて全エネルギー領域における中性子エネルギ-測定法について検討し、加速器駆動未臨界炉(ADS)などに用いることのできる加速器ブリッドシステム内の中性子監視法について新たな知見成果を得た。GeVオーダー加速器によるハイブリッドシステムのシステム内中性子スペクトルを測定監視するための、新たな測定手法の開発を行うことを目的とし、研究の初年度である平成18年においては、以下の3項目について研究を行なった。ここで実施した項目は全て予定通りのものであり、各項目とも予定通りの成果が得られている。(1)測定システムの整備Ge半導体検出器とデータ処理計算機を購入し、既存の高圧電源・増幅器・MCAなどと結合して、また、鉛ブロックなどとにより遮蔽体系を構築して、高性能な放射化測定システムを、京都大学原子炉実験所に整備した。また、その放射化測定システムの実証試験を、標準線源を用いて実施し、整備したシステムが所定の性能を有することを確認した。(2)高エネルギースペクトル測定法開発高エネルギー測定に用いる放射化試料の検討と基礎データ(断面積)の取得整備を行った。その後、GeVオーダー加速器ハイブリッドシステム向きの解析コードに基づき実験計画を立案した。また、高エネルギー加速器研究機構においてFFAG加速器を用いた高エネルギースペクトル測定を、本研究で想定しているビスマス(Bi)サンプルについて実施した。その結果、高エネルギー中性子スペクトルが所定の精度で得られ、高エネルギー中性子の測定の可能性を確認した。(3)低エネルギースペクトル測定法開発京都大学原子炉実験所臨界集合体(KUCA)を用い、Inなどのサンプルを用いた低エネルギー中性子スペクトル測定実験を実施し、原子炉(低エネルギー)中性子スペクトルが十分な精度で得られることを確認し、低エネルギー中性子測定の可能性を確認した。19年度の研究を基盤として、GeVオーダー加速器によるハイブリッドシステムのシステム内中性子スペクトルを測定監視するための新たな測定手法の開発に関する研究を引き続き行った。平成19年度においては、下記4項目について研究を実施した。ここで実施した項目は全て予定通りのものであり、各項目とも所定の研究成果が得られている。(1)高エネルギースペクトル測定法開発高エネルギースペクトル測定を確立するため、高エネルギー加速器を用い、本研究で想定しているビスマス(Bi)サンプルについて実施した。この実験により数百MeVまでのエネルギー範囲において実験データが取得された。さらにその実験データの解析を行い、高エネルギー中性子スペクトル測定手法をほぼ確立できた。(2)低エネルギースペクトル測定法開発京都大学原子炉実験所臨界集合体(KUCA)を用い、Nbなどのサンプルを用い、eVからMeVのエネルギー範囲における低エネルギー中性子スペクトル測定実験を実施した。また、其の実験データをアンフォールディング解析し、原子炉(低エネルギー)中性子スペクトルが十分な精度で得られる方法をほぼ確立した。(3)ADSエネルギースペクトル測定法開発上記(1)、(2)により確立した両方のエネルギー領域における中性子エネルギー測定手法の統合を図るための検討を実施し、全エネルギー範囲を少数試料により測定する手法(試料の組み合わせ最適化、測定手順確立など)を立案した。(4)ADS監視システム開発上記(3)で検討した手法を元に、実機に用いることのできるシステムのため、全エネルギー領域中性子エネルギースペクトル測定手法について検討した。平成18、19年度の研究を基盤として、GeVオーダー加速器によるハイブリッドシステムのシステム内中性子スペクトルを測定監視するための新たな測定手法の開発に関する研究を引き続き行った。平成20年度においては、所定の計画に沿って、下記4項目について研究を実施した。(1)高エネルギースペクトル測定法開発:平成19年度までに行った実験についての実験解析を実施し、低エネルギー中性子スペクトル測定手法および高エネルギー中性子スペクトル測定の導出方法について成果を得た。(2)低エネルギースペクトル測定法開発:上記と同じく、平成19年度に実施した実験を検討して改良して、KUCAなどにより実験を実施し、それを元にして、低エネルギー中性子スペクトル測定手法ならびに、中性子スペクトルの導出法について成果を得た。(3) ADSエネルギースペクトル測定法開発:上記(1), (2)による両方のエネルギー領域における中性子エネルギー測定手法の統合するための検討を実施し、全エネルギー範囲を単一試料により測定する手法(試料の組み合わせ最適化、測定手順確立など〉について検討し成果を得た。(4) ADS監視システム開発:上記(3)で検討した手法を元に、実機に用いることのできるシステムのため、全エネルギー領域中性子エネルギースペクトル測定手法について検討し成果を得た。以上を通し、ADSやGeVオーダー加速器ブリッドシステム内の中性子エネルギースペクトル測定法およびその測定法に基づいたGeVオーダー加速器によるハイブリッドシステム内の中性子監視法について新たな知見成果を得た。
ダイヤモンドマイクロ切削工具エッジ形状のサブナノメートル超高精度計測法の研究

本研究題目では「次世代ダイヤモンドマイクロエッジ形状の自律校正」について取り組み,反転エッジ形状を利用した工具刃先のマイクロエッジ形状の新規な自律的測定法を確立し,その有効性を実験的に検証することを目的としている.本研究題目では,ダイヤモンド工具刃先のマイクロエッジを軟質金属表面に押し込み,表面に形成される反転エッジの形状とダイヤモンド工具刃先の形状から測定に起因する誤差を分離することで,マイクロエッジの自律的な絶対形状測定の算出を行う反転エッジ作動法の提案と検証を実施する.工具刃先マイクロエッジおよび反転エッジの形状は原子間力顕微鏡(Atomic force microscope: AFM)により測定し,それぞれの測定結果との比較からAFMプローブチップおよび測定の誤差を評価し,それぞれの絶対形状を取得する.平成28年度は高精度反転エッジの形成と反転エッジ作動法の実行可能性を実験的な検証を実施するために,高分解能反転エッジ形成システムの構築に取り組んだ.超精密インテンデーションシステムと高分解能変位検出システムにより構成された高分解能反転エッジ形成システムを開発し,軟質金属表面への反転エッジの形成および反転エッジ作動法による工具刃先マイクロエッジとAFMチップの自律的な形状計測を行った.その結果,本研究題目で開発した反転エッジ作動法はサブナノメートルの精度でそれぞれの形状を計測できることが実験的に確認され,本研究課題の目的であるダイヤモンド切削工具マイクロエッジの絶対形状の高精度計測に関する有効性が確認された.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究題目では「次世代ダイヤモンドマイクロエッジ形状の自律校正」について取り組み,反転エッジ形状を利用した工具刃先のマイクロエッジ形状の新規な自律的測定法を確立し,その有効性を実験的に実証する事を目的とする.本題目では,ダイヤモンド工具先端のマイクロエッジを軟質金属表面に押し込み,表面に形成される反転エッジの形状とダイヤモンド工具先端の形状から測定に起因する誤差を分離することで,自律的にマイクロエッジの絶対形状を算出できる.工具エッジと反転エッジの形状は原子間力顕微鏡顕微鏡(AFM)により測定され,それぞれの測定形状との比較からAFMプローブおよび計測の誤差を評価する.ナノスケールの反転エッジ形成過程およびAFMによる工具エッジ・反転エッジの計測過程においては,原子オーダでの機械的・化学的相互作用を無視できないため,分子動力学(MD)シミュレーションにより反転エッジ形成およびエッジ-チップ間の相互作用を数値計算し,工具エッジとAFMチップの形状を反転エッジ形状から分離して算出する.それらの結果に基づいて反転エッジ差動法を確立させ,最適なエッジ転写とAFM形状測定の最適条件を論理的に検討する.平成27年度は,軟質金属表面に反転エッジを形成するための高感度力検出型工具制御装置の構成とダイヤモンド工具マイクロエッジ先端形状の加工機上計測およびAFM計測について取り組み,基本原理の確立と自律的測定法について検証した.構築した高感度力検出型工具制御装置による反転エッジの形成はMDシミュレーションと同程度の分解能と精度を達成し,シミュレーション結果を反映するために十分な性能を有することが確認され,またシミュレーション結果の妥当性についての知見を得ることができた.平成27年度には,反転エッジ形成中にダイヤモンド工具先端に加わる加工力を高分解能かつ高精度に測定するための加工力検出型高速高精度工具制御装置(FS-FTS)を構築し,構築したFS-FTSの実験的な評価を通して反転エッジ創生に必要な高精度加工力検出機能を実現できていることが確認された.さらに構築したFS-FTSを用いて,ダイヤモンド工具先端の自律的な形状評価に関する手法の提案と実験的な評価を行い,本研究のFS-FTSはマイクロエッジ形状の評価のための反転エッジ形成に必要な分解能と測定精度を有していることが実験的に確認された.また本研究題目で開発したFS-FTSは加工機上計測においても有効な加工力計測の分解能と精度を有していることが確認され,次年度以降に計画されている加工機上計測においても応用可能であることが確認された.このため,次年度以降の分子動力学(MD)シミュレーションとの比較を行うための実験装置構成を構築することができ,また当初の計画に沿った加工機上計測研究への展開に関する可能性を得ることができたことから,おおむね順調に計画を進展させていると言える.本研究題目では「次世代ダイヤモンドマイクロエッジ形状の自律校正」について取り組み,反転エッジ形状を利用した工具刃先のマイクロエッジ形状の新規な自律的測定法を確立し,その有効性を実験的に検証することを目的としている.本研究題目では,ダイヤモンド工具刃先のマイクロエッジを軟質金属表面に押し込み,表面に形成される反転エッジの形状とダイヤモンド工具刃先の形状から測定に起因する誤差を分離することで,マイクロエッジの自律的な絶対形状測定の算出を行う反転エッジ作動法の提案と検証を実施する.工具刃先マイクロエッジおよび反転エッジの形状は原子間力顕微鏡(Atomic force microscope: AFM)により測定し,それぞれの測定結果との比較からAFMプローブチップおよび測定の誤差を評価し,それぞれの絶対形状を取得する.平成28年度は高精度反転エッジの形成と反転エッジ作動法の実行可能性を実験的な検証を実施するために,高分解能反転エッジ形成システムの構築に取り組んだ.超精密インテンデーションシステムと高分解能変位検出システムにより構成された高分解能反転エッジ形成システムを開発し,軟質金属表面への反転エッジの形成および反転エッジ作動法による工具刃先マイクロエッジとAFMチップの自律的な形状計測を行った.その結果,本研究題目で開発した反転エッジ作動法はサブナノメートルの精度でそれぞれの形状を計測できることが実験的に確認され,本研究課題の目的であるダイヤモンド切削工具マイクロエッジの絶対形状の高精度計測に関する有効性が確認された.

平成28年度は,反転エッジ形成およびAFM計測における軟質金属表面のサブナノメートルスケールの変形検証するために,分子動力学(MD)シミュレーションを導入し,単一原子レベルでの挙動解析を行う.MDシミュレーションの結果は,FS-FTSを用いた反転エッジ形成およびAFM計測の最適化のためにFS-FTSとAFM計測の実験条件としてフィードバックする.MDシミュレーションおよび実験結果に基づいて,ダイヤモンド工具,反転エッジおよびAFMプローブ先端形状に起因する誤差の分離を行い,エッジ形状のナノメートル自律的計測法について検証する.マイクロエッジ形状の自律的絶対計測を加工機上において行うことで,高速・高精度なエッジ形状を実施する.ダイヤモンド工具により工作物表面に微細加工を施し,切削に伴い生じた工具エッジ形状の変化を加工機上で計測し,切削距離とエッジ形状摩耗量との関係を調査する.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。
糖尿病におけるKetosis pronenessの機序の解明とインスリン依存性

糖尿病病型と血中ケトン体:私達の開発した方法でインスリン非依存性糖尿病(NIDDM)、インスリン依存性糖尿病(IDDM)多数例において血中ケトン体を測定し、同様な血糖コントロ-ル状態でもIDDMでは血中ケトン体値は高く、ふたつの病型を鑑別しうる判別式を考案した。NIDDMにおいてもインスリン治療を必要とした患者では高い血中ケトン体値を示し、NIDDMにおいても血中ケトン体値はインスリン依存性の指標となり得ることを示した。このNIDDMにおける血中ケトン体の上昇の機序をNIDDMモデルラットの肝細胞を用いて検討し、インスリン依存性の指標であるケトン体代謝のNIDDMにおける異常の機構を明らかとした。ケトン体代謝:糖尿病性昏睡には、血中ケトン体値が著しく増加する糖尿病性ケトアチド-シス(DKA)とその増加は軽度である非ケトン性高浸透圧性昏睡がある。実験的糖尿病ラットに抗利尿ホルモン(ADH)を投与すると血中ケトン体値は低下することから、この病態にインスリン欠乏のみでなくADHがケトン体産生の抑制を介して関与することを明らかとした。このADHの抗ケトン作用はc-kinaseを介した肝におけるケトン体産生、脂肪酸酸化の律速酵素であるカルニチン;パルミチン産転移酵素(CPT)の活性抑制によるものであり、酵素のリン酸化、脱リン酸化による調節が存在することを示した。CPTの阻害剤Emeriamineは、血中ケトン体値を著明に減少させること、また薬剤の臓器特異性は高く治療薬として可能性があることも明らかとした。迅速測定システム:血中3-ヒドロキシ酪酸の簡易測定システムを開発し、小児を含む患者ても正確に測定可能なこと、家庭内血中ケトン体自己測定では、感染症や運動時には血中ケトン体値が血糖値とは関係なく変化することから、このシステムを加えた自己管理がより良い糖尿病コントロ-ルに有用であることを報告した。Ketosis pronessの機序解明の目的からヒトにおいては低インスリン血症に対する組織反応性,ケトアシドーシス(DKA)および非ケトン性高浸透圧性昏睡(NKHDC)例におけるケトン体調節,また糖尿病ラットおよびラット肝細胞ではケトン体調節の面よりホルモン応答性および機構の検討を行った.(1)ソマトスタチン,少量エピネフリンおよびグルカゴン注入下に血中ケトン体反応性を検討したがIDDMに比しNIDDMではケトン体上昇の示しにくい症例が存在しNIDDM患者における組織での低インスリン血症に対する代謝応答不全の存在が示唆された.(2)DKAおよびNKHDCではインスリン,インスリン拮抗ホルモンに明らかな差異を認めなかったが, Vasopressin(Vp)はDKAに比しNKHDCにおいて上昇しておりcーkinaseがケトン体産生を抑制してる可能性が示唆された.(3)慢性糖尿病ラットにおいてVp単独静注により血糖および血中ケトン体が上昇したが,グルカゴンの著明な上昇も認めたため,内因性グルカゴンインスリン分泌抑制のため同時にソマトスタチン注入を行うと血糖は上昇させたが,ケトン体は低下しNKHDC発症におけるcーkinaseの役割が示唆された.(4)ラット肝細胞において短期(1時間)にはグルカゴン,カテコラシンはケトン体産生を増加させたがcーkinaneを活性化するTPA,djacylー

glycerol,Vpはグルカゴンカテコラシンの作用を抑制し,この作用は律速酵素であるcarnitineーpalmitoly transferase(CPT)の活性調節で発現していることを示した.また長期(24時間)ではグルカゴンはケトン体産生を増加させ,低濃度ステロイド,インスリンはこれを抑制し,この作用はCPTの酵素量の調節に由来すると考えられた.今後はNIDDM,IDDMの判定におけるケトン体測定値の判別関数化,インスリン感受性規定要因としての拮抗ホルモンの関与と役割,ヒト肝細胞ラインを用いてケトン体産生調節における酵素の燐酸化・脱燐酸化および誘道機構の検討を行ないたい.1.糖尿病患者の血中ケトン体:精尿病患者300例以上の血中ケトン体を分別定量し、同様な血糖コントロール状態においてもインスリン存在性糖尿病(IDDM)患者では、インスリン非依存性糖尿病(NIDDM)患者よりも血中ケトン体は高値であり、とくに3ーヒドロキン酩酸(3ーOHBA)の増加が著明なことから、このふたつの病型を鑑別しうる判別式を考案した。また、インスリン治療を将来的に必要とするNIDDM患者でも食事、経口剤にてコントロール可能な患者より血中ケトン体は高値であり、血中ケトン体濃度の測定がインスリン欠乏の指標として臨床的に有用であることを示した。2.糖尿病におけるケトン体代謝調節機構:実験的糖尿病ラットにおいて抗利尿ホルモン(vasopressin)が、血中ケトン体を遊離脂肪酸の変化なしに減少させうることからこのホルモンが非ケトン性高浸透圧性皆睡の病態に関与しうること、またこのホルモンの作用機序はcーkinaseを介してラット単離肝細胞のketogenesisを抑制することも明かとした。インスリン依存性とケトン体代謝に関しては、NIDDMモデルラット肝細胞のketogehesisがインスリン分泌能の低下に伴いCPT活性の増加を通して亢進し、肝グリコーゲン含量、糖放出能と反比例することを明かとして、我々の臨床成績を裏付る結果を得た。3.3ーOHBA測定フィルムの臨床応用:3ーOHBAの迅速測定用フィルムのベットサイドにおける臨床的有用性を糖尿病昏睡患者で証明したのみでなく、このフィルムによる血中ケトン体測定は糖尿病患者で日常的に行われている血糖の自己測定と同様に小児においても実行可能であること、またこのシステムの家庭内での利用により日常生活におけるインスリン欠乏の状況を血糖のみからではなく推測、治療に応用しうることを示した。(1)糖尿病病型とケトン体代謝:インスリン非依存型糖尿病(NIDDM)患者においても血中ケトン体は健常者より高値であり、インスリン治療を必要とした患者ではさらに高値を示すことから、NIDDMにおいても血中ケトン体値はインスリン依存性の指標となり得ることを示した。このNIDDMにおける血中ケトン体の上昇の機序を新生児ラットにストレプトゾトシンを投与して作製したNIDDMモデルラットの肝細胞を用いて検討した。このモデルではインスリン欠乏の著しいketoticモデルラットと異なり、ホルモンによる調節がなされており、肝ケトン体産生能もインスリンの欠乏に応じて増加していることを示してヒトの非肥満NIDDMにおいてみられたインスリン依存性の指標としてのケトン体代謝異常の機構を明かにした。(2)ケトン体代謝とそのホルモンによる調節:糖尿病性昏睡には、血中ケトン体値が著しく増加する糖尿病性ケトアチド-シスとその増加は軽度である非ケトン性高浸透圧性昏睡がある。
ヒトゲノムの研究・応用における法と倫理の調査・研究-特に国際的視点から-

1)本研究は、人間の生命の設計図といわれるヒトゲノムの研究と応用が惹起する様々な社会的影響につき、法と倫理の面から国際的視点に立って検討し、また我が国における対応のあり方を、具体的提言も含めて検討した。2)まずヒトゲノム研究・応用に関わって生じうる問題を網羅的に検討し、生命倫理と法の立場を明確にした(第1章)。とくに人権保護と特許とは今後の重要な課題である。次に、ヒトゲノム研究をめぐる研究者、試料提供者等の権利関係を探り(第2章)、また国際的倫理基準の設定の観点から、ユネスコ「ヒトゲノムと人権に関する世界宣言」につき、成立過程から宣言内容まで分析した(第3章)。次いで、この分野にはまだ明確な法規則が殆どないことから、国際的状況も踏まえて倫理規範の策定と研究の倫理審査制度を検討した(第4章)。また、現実のヒトゲノム研究遂行に関わる問題として、我が国のクローン技術規制法を取り上げ、ユネスコ宣言などの国際的基準との対比で、法による規制の必要性や人の尊厳基準の内容などを詳細に検討した(第5章)。ヒトゲノム研究の応用でもっとも重要なのは遺伝子診断・治療であり、医療現場で守られるべき倫理規範の検討も行っている(第6章)。さらに国際的発信の一環として、現代社会においてヒトゲノム研究を含む生命科学が持つ意味(第7章)や、国際的な生命倫理規範の策定と実施に貢献しているユネスコ国際生命倫理委員会の作業(第8章)について、研究成果を海外で発表した(共に英文)。3)最後に資料として、我が国のヒトゲノム研究に関する倫理面からの憲法ともいうべき基本原則とそれを研究現場で適用するための倫理指針(案)を載せた。両者共、この研究チームの班員が策定に関わった。他の4件の資料は国際的動向を示すものである。本年度は、研究の初年度にあたるため、各自が担当課題の見極めと分担範囲の確認から始めた。現在までのところは、全員が必ずしも具体的な研究成果を発表するには至っていないが、これまで何度か研究会を開いてそれぞれの研究状況を報告しあっている。幾人かは、それぞれの研究や相互の議論による知見に基づいて、論文発表、シンポジウム報告、講演、各種機関での意見発表等を行なっている。研究代表者位田は、人クローン個体産生禁止についての邦語論稿のほか、海外でもユネスコ21世紀トークでの「生命倫理と人の生命の未来」についての報告やWHOでの生物医学臨床研究の倫理審査ガイドライン案作成に参加した他、フランス、オランダおよびイギリスでの海外調査も行なった。また、複数の関係省庁の委員会での意見発表などの機会も得ている。分担者上田は、ゲノム解析と遺伝子診療に関する論稿を数本ものにした他、学会等で意見発表の機会があった。同じく前田は、医事法の観点からアプローチを続け、共著『医事法概論』を著した。他の研究者も同様に遂行中であり、近いうちにそれぞれ研究成果を発表する予定がある。なお、次年度にはミニシンポジウムを計画しており、その準備を開始した。まず昨年度に引き続き、所定の役割分担にしたがってヒトゲノム研究に関する各国の国内法令や倫理ガイドライン、関連報告書等の収集を行った。同時に、本研究の進行と並行してわが国政府による重要な倫理規範策定の諸作業が行われ、研究チームの助力を得て研究代表者位田をはじめ、分担者上田、中村が直接間接にこれらに参画した。位田はいわゆるクローン技術規制法の国会審議に際して二度にわたり参考人として意見を述べ、また中村とともに科学技術会議生命倫理委員会の「ヒトゲノム研究に関する基本原則」の策定に携わり、実質的な起草者の役割を果たした。田中は同委員会委員として本研究に基礎をおきつつ議論に参画した。

また位田は昨年度からいわゆる遺伝子解析研究に係るいわゆるミレニアム指針の検討に参加し、さらに今年度は上田とともに4省庁(現3省)共通のヒトゲノム・遺伝子解析研究指針の策定に貢献した。熊谷は特許の問題について、医療行為との関連で検討を重ね、海外調査も行っている。前田は遺伝子解析研究と医療におけるその応用の法的位置付けに配慮しつつ、医事法教科書をものにし、吾郷はILOと比較しつつユネスコの宣言のフォローアップ措置を検討した。中井は本年度については特に論考は発表しなかったが、上記の規範策定作業を人権の側面から理論的支えを提供した。このような実際の規範策定作業への参加は、本研究が当初から抱いていたように、学問的研究にとどまることなく積極的に社会に貢献するとの目標を実現した。他方で、各研究者はチーム内での意見交換はもとより、外部のシンポジウムなどに積極的に参加して、研究成果を発表している。また収集した資料を整理して、本研究の成果を京都大学法学研究科の位田のHP(http://www.law.kyoto-u.ac.jp/ida)の形で発表し、一般の利用に供し始めている。
原子間力顕微鏡による未知の力探査

ニュートンの逆2乗法則には理論的に破れを示唆するものがあり、実験的な検証が進められてきた。本研究では、マイクロメータ領域での測定限界がどこまで下げられるか、そして、未知の力が存在するかを実験的に確かめることを目的とした。そこで、原子間力顕微鏡を用いて、表面近傍での力の状態を精密に測定することを行った。厚さ1mmの白金板および、シリコン基板上に厚さ100nmと200nmの白金薄膜を付けたものを試料とし、フォースカーブ測定を実施した。その結果、薄膜試料での力の測定から、膜厚によらず10 pN程度の精度で一致していることが分かった。本研究では、原子間力顕微鏡を用いて、巨視的ではあるが非常に短い距離で働く未知の力の探査を行うことを目的としている。巨視的な力としては、電磁気力や重力がある。その中で重力は巨視的な力として逆2乗法則に従うことは知られているが、力の働く距離が短くなるとそれが成り立たなくなる可能性が示唆されている。そこで、表面の力を測定する原子間力顕微鏡を用いて、表面近傍での力の状態を精密に測定することを行う。このとき、通常の表面力が大変に大きな影響を持つので、その影響を取り除くために、異なる物質でできた基板上に同じ物質でコーティングを施し、表面力が同じにして、コーティングの下の基板物質からの力の影響が見えるかどうかを測定する方針で実験の準備を行った。まず、今年度は、原子間力顕微鏡を用いて、これまで知られていない力が存在するかどうかを調べるためのシステムの立ち上げを行った。装置の安定動作のための環境の整備、計測ソフトウエアの整備、測定用の計算機の整備などを実施した。ここで問題としている未知の力の存在を示すためには、非常に微小な力の変化を測定する必要があるので、それに適した原子間力顕微鏡の針の選択を進めた。また、サンプルとして、プラチナの板を準備した。サンプルは、純度が99.99%のもので、1cm×1cm×1mmものを準備した。さらに、表面の状態を光学観察するために顕微鏡を購入して資料の観察の準備を行った。今年度は、原子間力顕微鏡の整備を進め、本体の機能が再現し、計測が可能な状況にまで回復した。主な改善点は、原子間力顕微鏡に用いる探針周りの設定を改善したこと、制御用の計算機関係の更新を図ったことである。次に、新しい探針を準備して、面形状の測定に用いるタッピングモードでの測定を行い、正しい表面像がとれることを確認した。そのうえで、測定用のサンプルの製作を行った。今回の研究では、表面の状態に敏感な力の測定が必要なため、表面状態の安定な物質として白金を選んだが、安定な白金の薄膜を生成するための基板材料の吟味が必要であることが判明した。金属材料、結晶材料などを検討した結果、導電性を持つシリコン基板上に白金をスパッタで製膜することが一番よいという結論に達した。しかし、その製造が可能な会社と協議を進めたところ、厚さが1μmのものを作るのはかなり困難で、500nmでも現状の経験では可能かどうか不明であるという結論に達した。そこで、今回は、100nmと200nmの厚さの薄膜を作成し、500nmのものは次年度に検討して作成することにした。今回作成した、資料では、良好な表面特性が得られていることが、電子顕微鏡写真で確認できた。しかし、この資料の測定を開始する前に、テスト基板を用いて原子間力顕微鏡でフォースカーブを測定したところ、信号が見えない状態になった。現在、その原因を調査している段階にあり、次年度まで持ち越しになった。試料作製に関しての基板の選択をする際の検討に時間がかかった。また、原子間力顕微鏡の動作が思いのほか、複雑で安定しないので測定が進まない、。本年度は、これまで準備した試料の表面での力の測定を行った。試料は、厚さ1mmの白金板および、シリコン基板上に厚さ100nmと200nmの白金薄膜を付けたものを測定した。まず、表面の状態を確認するために、1μm×1μmのエリアで表面粗さを測定した。その結果、白金板の表面状態と白金薄膜の表面の状態にはかなりの差があることが判明した。そのような状態で、力の状態を測定した。これはフォースカーブと呼ばれるものであるが、原子間力顕微鏡の探針と基板の相互作用の大きさがかなり大きく、また、いったん、吸着されてしまうと、探針が離れるまでに大きな力が働くので、今回の未知の力の探査として有効な領域が限られていることも判明した。実際に測定された力の状態を調べると、吸着力は試料ごとにばらつきがあり、フォースカーブ全体を見ると大きな違いが見られているが、非接触の引力領域での振る舞いに関しては、3つの試料で大きな差は見られなかった。さらに、詳細に検討すると、白金板と薄膜の試料ではわずかな違いが見られたが、膜厚にはほとんど依存しなかった。ただ、原子間力顕微鏡の探針の制御の位置分解能が不十分で、最終的な結論の得られるようなデータを取得することができなったが、未知の力の大きさの上限に関しては、既存の制限に比べて10000倍くらいのデータとなった。しかし、今回の研究において、非接触での引力領域での振る舞いは、空気中での測定にも関わらず、かなり安定したものであった。

この点を考慮すると、原子間力顕微鏡の測定精度の向上を進めることで、本当の目的であった未知の力探査の精度を向上できることが分かり、研究の方向性を定めることができたと考えている。ニュートンの逆2乗法則には理論的に破れを示唆するものがあり、実験的な検証が進められてきた。本研究では、マイクロメータ領域での測定限界がどこまで下げられるか、そして、未知の力が存在するかを実験的に確かめることを目的とした。そこで、原子間力顕微鏡を用いて、表面近傍での力の状態を精密に測定することを行った。厚さ1mmの白金板および、シリコン基板上に厚さ100nmと200nmの白金薄膜を付けたものを試料とし、フォースカーブ測定を実施した。その結果、薄膜試料での力の測定から、膜厚によらず10 pN程度の精度で一致していることが分かった。原子間力顕微鏡の整備が十分に進まなかったことが一番の原因である。予定の信号が出せない状態から改善できていない。特に、探針の位置の変化を読み取るための光学系のアラインメントがまったくとれず、信号が見えなかった。試料の作成に関しては、200nmまでがうまくできたので、次年度、500nmの資料の作成を進める。また、原子間力顕微鏡の装置の安定化を進める必要がある。精密計測顕微鏡本体の整備を、かなり本格的にやり直す必要があることが判明したので、顕微鏡を製作した会社に整備を依頼することにした。表面の白金の薄膜の厚さを変えた試料の作成に時間がかかることが判明したので、次年度に合わせて作成することにした。顕微鏡の整備が思うように進まなかったので、それに関連した物品の購入が進まなかったことと、学会等の発表もできなかったので、旅費の執行ができなかったためである。試料の作成費用に充当する。顕微鏡の製作会社に、根本的な整備を依頼するための費用に充当する。また、今年度できなかった探針の購入にも使用する。
連続ポテンシャル場の構築

1.高分子の化ミセル中に包埋した白金クラスターを合成し、水/界面/ミセル中に、順次酸素還元ポテンシャルの順に機能分子を配置して、連続ポテンシャル場を構築し、電子移動効率の飛躍的向上に成功した。また、高分子に包埋したバイメタリッククラスター内および高分子-プルシアンブルー平面膜内に連続ポテンシャル場を構築することに成功した。2.非晶質レーヨン繊維担持鉄(II)オクタカルボキシフタロシアニン錯体の配位構造を明らかにした。この高分子錯体の電子構造は、天然のカタラーゼのそれに近い。そこで、この繊維系を用いてカタラーゼ様反応の速度論的研究を行い、この系が、新しいギャドサイクル系を形成して高活性化していることを明らかとした。3.水を4電子酸化して酸素を発生できる触媒として、ルテニウムやマンガンの錯体を開発し、ギャドサイクルを利用して、化学的に及び電気化学的に水を酸にするシステムを確立した。電気化学的酸については、錯体を取り込んだ高分子膜を電極に被覆し、この錯体膜を経由する電荷の輸送により、目的を達成した。4.核酸の高度な機能は塩基対形成による分子間相互作用に基くが、核酸塩基を含む合成高分子系でも、核酸と同様の分子間相互作用によって、高分子錯体を形成することを見いだし、核酸系高分子錯体における連続ポテンシャル場と分子間相互作用についての基礎的知見を得ることができた。5.3-メトキシチオフェン及び3,4-ジメトキシチオフェンの電解重合及び複素5員環ポリマーの錯体を行ない、π共役連続ポテンシャル場を有し10^<-2>10^2Scm^<-1>の導電率を示す高分子を得ることに成功した。また、フェロセン単位を主鎖構造に有する高分子錯体及び高分子-金属硫化物複合錯体系での電子移動過程を解析することができた。
窒素原子を故意にドープしたアルカリ金属フラーレン超伝導錯体の電子構造

1.本研究専用の真空昇華ラインを設置することにより、これまでと同じ時間で、原料フラーレンの純度と量を増加させることが可能となった。また、アジ化アルカリ金属の熱分解反応を行うための電気炉を新たに製作した。これらにより、錯体合成回数(実験試行回数)を増加することができた。2.当初、錯体合成に仕込むアジ化アルカリ金属とフラーレンの量さえ正確に制御すれば、合成される錯体中の、フラーレンとアルカリ金属の存在比は化学量論的に明確なものになると期待していたが、アジ化アルカリ金属の熱分解反応の条件-主として反応温度および反応時間-を変化させることにより、得られる錯体中のフラーレンとアルカリ金属の化学量論比が大きく変化した。さらに、反応条件を丁寧に制御しないと、試料全体に均一な化学組成とならないことも判明した。また、特殊な反応条件下では、窒素原子をふくんだ錯体を得ることができた。この窒素原子をふくんだ錯体の電気輸送特性は、窒素原子をふくまないものと異なったものであった。3.窒素原子をふくんだアルカリ金属フラーレン錯体の粉末X線回析の測定結果は、他の合成方法によって得られたフラーレンとアルカリ金属との化学量論比が明確な錯体の結果と異質のものであった。つまり、アジ化アルカリ金属の熱分解によるアルカリ金属フラーレン錯体の錯体合成方法では、アルカリ金属の存在比の明確な錯体を得る方法として有効であるが、注意を怠ると、窒素原子がふくまれた錯体を生成する危険性があることが判明した。4.紫外線電子スペクトルの測定より、錯体中の窒素原子の化学量論比によって、電子構造が変化した。つまり、窒素原子の存在は、錯体の電気伝導度をはじめとする電子的性質に反映されるものであることが判明した。5.C60以外のフラーレンについて、本研究で用いた方法により、窒素原子が存在するアルカリ金属フラーレン錯体を合成し、それらの電子構造について研究中であり、今後はこれを継続する計画である。
砕波帯における微細気泡を含む気液混相現象の解明

2カ年計画の最終年度である本年度は,砕波帯において砕波により水中に連行される空気塊の特性について検討を行った.砕波帯内の時空間的な空気混入特性と水の流体運動を同時計測するため,シャドーグラフ法とPIV法を組み合わせ,ボイド率と気泡周りの2次元空間的な流速を求める手法を開発した.砕波帯内の流体運動に追従できるように,画像の記録には高解像度高速度CMOSカメラを用いた.液相の流速の計測には半導体連続レーザーと蛍光励起塗料を散布した微小粒子を用いたPIV法を用い,気相側の計測は平面LEDを側壁として用いてシャドーグラフ法によりボイド率を推定する手法を開発した.まず始めに,気液混相流場における気泡の形状および速度を推定する可視化手法(BTV法)を用いて砕波帯内の気液混相特性を明らかにした.気泡径分布の時間的変動とボイド率,平均気泡径の非定常性およびこれら気相・液相統計量の関係にっいて新たな知見を得た.さらに3次元構造を持つ砕波帯の気液混相特性を把握するため,気液混相流場における気泡の3次元形状およびその移動速度を同時に推定する計測手法を開発し,仮想および水理実験を行い,その妥当性について検討を行った.その結果,気泡形状と速度を3次元的に同時に測定する手法を開発した.得られた手法を仮想実験および実際の気泡群に適用し,時空間的に変化する3次元流体場の気泡計測が可能とした.2カ年計画の1年目である本年度は,砕波帯において砕波により水中に連行される空気塊の特性について検討を行った.2次元造波水路を用いて,一様斜面上を入射する規則波の砕波についてボイド率,気泡径および流速の計測を行い,砕波波峰におけるボイド率および気泡径の空間分布,および気泡特性と乱れエネルギーとの関係を調べた.フルード則に基づいた2種類の大きさの水理実験結果から,ボイド率の空間変化に及ぼすスケール効果の影響は非常に大きいことを明らかにした.ついで,連行された気泡径分布について調べ,混入する個数に差はあるものの,その分布形状は岸沖方向に殆ど変化しないことを示した.上記の検討と平行して,時空間的な空気混入特性と水の流体運動を同時計測するため,シャドーグラフ法とPIV法を組み合わせ,ボイド率と気泡周りの2次元空間的な流速を求める手法を開発した.砕波帯内の流体運動に追従できるように,画像の記録には高解像度高速度CMOSカメラを用いた.液相の流速の計測には半導体連続レーザーと蛍光励起塗料を散布した微小粒子を用いたPIV法を用い,気相側の計測は平面LEDを側壁として用いてシャドーグラフ法によりボイド率を推定する手法を開発した.計測は光学分光器とバンドパスフィルターを併用して気相と液相の計測画像を分離し,CMOSカメラを2台同時に使用することにより気相と液相の同時計測を可能とした.次年度では,実験結果をもとにした砕波帯空気混入のモデル化と3次可視化計測を予定している.2カ年計画の最終年度である本年度は,砕波帯において砕波により水中に連行される空気塊の特性について検討を行った.砕波帯内の時空間的な空気混入特性と水の流体運動を同時計測するため,シャドーグラフ法とPIV法を組み合わせ,ボイド率と気泡周りの2次元空間的な流速を求める手法を開発した.砕波帯内の流体運動に追従できるように,画像の記録には高解像度高速度CMOSカメラを用いた.液相の流速の計測には半導体連続レーザーと蛍光励起塗料を散布した微小粒子を用いたPIV法を用い,気相側の計測は平面LEDを側壁として用いてシャドーグラフ法によりボイド率を推定する手法を開発した.まず始めに,気液混相流場における気泡の形状および速度を推定する可視化手法(BTV法)を用いて砕波帯内の気液混相特性を明らかにした.気泡径分布の時間的変動とボイド率,平均気泡径の非定常性およびこれら気相・液相統計量の関係にっいて新たな知見を得た.さらに3次元構造を持つ砕波帯の気液混相特性を把握するため,気液混相流場における気泡の3次元形状およびその移動速度を同時に推定する計測手法を開発し,仮想および水理実験を行い,その妥当性について検討を行った.その結果,気泡形状と速度を3次元的に同時に測定する手法を開発した.得られた手法を仮想実験および実際の気泡群に適用し,時空間的に変化する3次元流体場の気泡計測が可能とした.
中枢神経系におけるAPUD細胞の機能形態学的研究

I.脳内におけるAPUD細胞の分布Wistar系雄性ラットを用い、末梢性aromatic L-amino acid decarboxylase(AADC)の阻害剤Ro4-4602処理後、L-DOPA負荷を行った。負荷後60分にて灌流固定後、APUD細胞(AADC含有/ドーパミン含有/TH非含有細胞)の検出を異種間抗血清を利用した蛍光二重標識法にて検索した。L-DOPA負荷後、脳内AADC含有細胞はすべてドーパミンを含有していた。このことは脳内特に視床下部に多く存在するAADC細胞は、すべてL-DOPAをドーパミンに変換する能力を持つことを示している。II.中枢内APUD細胞の投射経路の検索逆行性標識物質であるcholeratoxin B subunitと金とを結合した複合体を、視床下部APUD細胞が投射すると想定される大脳辺縁系(海馬・扁桃体・中隔野)などに投与した後、AADC免疫組織化学を行った。これらの検索の結果より、上乳頭体核周囲のAADC含有/TH非含有細胞は海馬歯状回へ投謝することが判明した。他の視床下部にあるAADC含有/TH非含有細胞は視床下部核間どおしの投謝は密であるが、非視床下部領域への投謝は希であった。III.[3H]DOPA取り込み部位のオートラジオグラフィーによる検索[3H]DOPA取り込み能を持つ細胞をin vivoの条件で検索するため、[3H]DOPAの腹腔内注射を、新生仔期ラットに行った。[3H]DOPA17.25mci/匹を腹腔内投与後、60分で断頭、オートラジオグラフィーを行った。[3H]DOPAの放射活性の最も強い部位は被殻尾状核に認められ、つづいて側坐核、嗅結節の順であった。視床下部は予想に反し中程度の放射活性を示すのみであった。このことは、AADCニューロンが大量に存在する視床下部における[3H]DOPA取り込み能は、通常の黒質線条件ドーパミンニューロン系の終末が存在する被殻尾状核よりも低いことを示している。Wistar系雄性ラットを用い、LーDOPAをド-パミンに変換する未梢性次にこれら視床下部内に存在するAPUD細胞の投射領域を検索するため、逆行性神経標識物質であるgold conjuatecholeratoxin Bsubunit(ChTxーAu)とド-パミン含有/TH非含有細胞の免疫細織化学との多重染色法を開発した。視床下部と密な線維結合が知られる海馬、扁桃体、中隔核、脳幹諸核、また視床下部内の諸核にこのChTxーAuを微量投与(1μg/μl)し、投与後3日にて潅流固定し、硝酸銀にて金を銀に置換し可視化した後、マウスモノクロ-ナル抗ド-パミン血清(ABC法、DAB染色:茶色)、ラビット抗TH血清(ABC法、DABーNickel染色体、青色)の二重免疫組織化学を行なう。注入部位に投射しているAPUD細胞は茶と青の混った色を呈した細胞体に黒色の点状粒子を持つ。この方法により、視床下部APUD細胞は視床下部外へはほとんど投射せず、視床下部内の多くの核群に投射することが判明した。

ラット又は、ヒトのAromatic L-Aminoacid Decarboxylase(AADc)のcompleteseguenceを含むcDNAをNicle-Translationにて^<35>S-ATPで標識し、in situ hybridizationを行ないラット脳におけるAADcmRNAの分布を検索した。ラット中脳及び視床下部にAADc免疫陽性細胞の分布と一致してAADcmRNA陽性細胞を検出した。しかし、現在までのところTHmRNAのin situhybridizationの陽性シグナル量に比し、かなり、シグナル強度が低い。上記は、cDNAプローブでの結果であるが、現在更にシグナルの検出能力を上げるためAADcのcDNAをsubcloneし、それよりRNAプローブを作成している。また、^3H-DoPA取り込み能を持つ細胞in viroの条件で検索するため、^3H-DoPAの腹腔内注射を、新生仔期ラットで行なった。^3H-DoPAは、^3H-tyrosineから、精製tyrosine hydroxylase酵素純品を用いて、^3H-DoPAを精製したものを、横浜市大医学部薬理、後嶋、三須先生より供与していただいたものを用いた。ラットはresetpine(10mg/kg)Pargyline(40mg/kg)Ro-4-4602(50mg/kg)を前処置し、^3H-DoPA17.25×10^3μci/π又は、3×10^3μci/πを腹腔内投与し、60分後断頭した。クリオスタット切片(15μm)作成後オートラジオグラフィーを行った。^3H-DOPAの放射活性の最も強い部位は被殻尾状核に認められ、つづいて側坐核、嗅結節の順であった。視床下部は予想に反し大脳皮質と同程度の比較的弱い放射活性を示すのみであった。このことは、AADcニューロンが大量に存在する視床下部における^3-H-DOPA取り込み能は、通常の黒質線条体系の終末が存在する被殻尾状態よりも低いことを示している。しかし視床下部全域に中等度の放射活性が認められたことは、血中の^3H-DOPAは血液脳関門を通り、視床下部のニューロンに取り込まれ得ることを示している。
東日本大震災の生活環境崩壊による子どもの発達への影響とその支援

大震災後8年が経過し、いわき市内の子どもに発達障害の行動特徴を示す者が、他の地域よりも多い。その要因は環境によるものと推測されている。本研究では、大震災による生活環境の崩壊による幼児・児童の発達への影響と支援者(保育者、教師及び保護者)の心理的影響を明らかにする。そして、発達障害の行動特徴を示す者の認知発達と日常の観察の分析結果を併せて、いわき市の発達支援プログラムの開発を目指すことを目的とする。
心筋細胞肥大における細胞周期制御機構の関与:cdc2キナーゼの動態を中心にして

最近数年間で細胞周期関連の研究は急速に進歩した。特に、p21^<cip1/waf1/sdi1>およびp16^<INK4>を初めとする細胞周期制御因子の発見により、精巧な細胞周期制御機構の全容が明らかになってきた。しかしながら、分化した細胞である心筋細胞における、これらの細胞周期抑制因子の発現、およびその役割に関しては明らかではない。そこで、計画の一部を変更して以下の研究を行った。【目的】血清刺激による心筋細胞肥大発症機構における、細胞周期制御因子の関与について明らかにする。【方法】(1)新生児ラット初代培養心筋細胞におけるp21,p16,およびこれらのCdk inhibitorのtargetであるcyclin D1のmRNA発現の検討、(2)p21,p16を強制発現させるためアデノウイルスベクター(Ax1CAp21,Ax1CAp16)を作成し、それらを作用させた心筋細胞の細胞表面積の計測、muscle specific gene発現の検討、および〔^3H〕leucine取り込み実験による蛋白合成能の評価、(3)BrdUの取り込みの評価を、抗BrdU抗体および抗sarcomeric-actin抗体の二重免疫染色法を用いて行った。【結果】(1)心筋細胞においてcyclin D1,およびp21mRNAは血清刺激により6時間後まで経時的に発現が亢進した。一方、p16mRNAの発現はほとんど認められなかった。(2)血清刺激により亢進した細胞表面積、muscle specific gemeの発現、および〔^3H〕leucine取り込みは、Ax1CAp21,Ax1CAp16による感染によりそれぞれ抑制された。(3)BrdU陽性細胞数はいずれの条件下でも全心筋細胞数の1%以下であった。【考察・結語】細胞周期抑制因子であるp21およびp16が、血清刺激による心筋細胞肥大の発症に対し抑制的に働くことが示された。非増殖細胞である心筋細胞においても、細胞周期制御機構の一部が機能していることを示唆する所見と考えられる。本年度は、cdc2キナーゼファミリーの阻害薬であるブチロラクトン-I(BL-I)による心筋細胞肥大の抑制効果について検討した。BL-I(5X10^<-5>M)は心筋肥大誘発物質であるエンドセリン-1(ET-1)およびアンギオテンシンII(AngII)による心筋細胞肥大(細胞表面積の増加)を抑制した。さらにBL-Iは、心筋肥大の遺伝子マーカーとして知られる骨格筋型アクチン(skeletal α-actin)の遺伝子発現を濃度依存性に抑制した。これらのことは、心筋肥大のメカニズムの一部にcdc2キナーゼファミリーが関与していることを示唆するものと考えられる。一方われわれは、ラット心臓において発現するcdc2キナーゼファミリーに属する新しいプロテインキナーゼ(PK)の単離に成功した。PKのコンセンサスドメインに対するdegenerate oligonucleotide primerを用いて、reverse transcription-PCRおよび3-RACEをラット心臓RNAに対して行い、得られた未報告のキナーゼ配列の一部をプローブにしてラット心臓cDNAライブラリーから2.4kbのクローンを単離した。このクローンがコードする629アミノ酸の蛋白は、cdc2 familyに属するセリン/スレオニン-PKと考えられた。ノーザンブロットにより心臓を含め種々の臓器に発現を認めた。In situ hybridizationでは正常心筋外層に発現が認められるが、圧負荷心筋ではび慢性に発現が亢進していた。

このPK蛋白は分子量68kD、myelin basicproteinおよびhistone H1に対してリン酸化活性を持ち、さらに自己リン酸化能も有した。現在心肥大誘発のメカニズムにおける本キナーゼの役割について検討中である。最近数年間で細胞周期関連の研究は急速に進歩した。特に、p21^<cipl/wafl/sdil>およびp16^<INK4>を初めとする細胞周期制御因子の発見により、精巧な、細胞周期制御機構の全容が明らかになってきた。しかしながら、分化した細胞である心筋細胞における、これらの細胞周期抑制因子の発現、およびその役割に関しては明らかではない。そこで、本年度は計画の一部を変更して以下の研究を行った。【目的】血清刺激による心筋細胞肥大発症機構における、細胞周期制御因子の関与について明らかにする。【方法】(1)新生児ラット初代培養心筋細胞におけるp21,p16,およびこれらのCdk inhibitorのtargetであるcyclinD1のmRNA発現の検討、(2)p21,p16を強制発現させるためアデノウイルスベクター(Ax1CAp21,Ax1CAp16)を作成し、それらを作用させた心筋細胞の細胞表面積の計測、muscle specific gene発現の検討、および[^3H]leucine取り込み実験による蛋白合成能の評価、(3)BrdUの取り込みの評価を、抗BrdU抗体および抗sarcomeric-actin抗体の二重免疫染色法を用いて行った。【結果】(1)心筋細胞においてcyclinD1,およびp21mRNAは血清刺激により6時間後まで経時的に発現が亢進した。一方、p16mRNAの発現はほとんど認められなかった。(2)血清刺激により亢進した細胞表面積、muscle specific gemeの発現、および[^3H]leucine取り込みは、Ax1CAp21,Ax1CAp16による感染によりそれぞれ抑制された。(3)BrdU陽性細胞数はいずれの条件下でも全心筋細胞数の1%以下であった。【考察・結語】細胞周期抑制因子であるp21およびp16が、血清刺激による心筋細胞肥大の発症に対し抑制的に働くことが示された。非増殖細胞である心筋細胞においても、細胞周期制御機構の一部が機能していることを示唆する所見と考えられる。