hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
悪心発現機構における情報伝達因子としてのc-fosの機能解析

c-fosは癌遺伝子の一つであり,細胞増殖や分化の制御に関わっている.また中枢の神経細胞においては,疼痛等様々な末梢刺激に応答し発現する.このことからc-fosは短期の細胞性応答を長期の細胞性応答に転換する際に働き,学習や記憶に関与すると考えられている.現在までわれわれはラットを用い,行動実験で実際に確認したX線照射という悪心誘発性刺激に対するc-Fosタンパクの延髄弧束核・最後野での発現を免疫組織化学的手法を用いて検索し,刺激の応答部や求心系の伝達経路を明らかにしてきた.求心路検索の次段階として,実際にc-fosが行動変化に関与していること,っまり<悪心誘発刺激投与-中枢での応答-悪心発現-悪心誘発刺激からの回避行動>という一連の経路において,c-fosが関与していることの証明を,今回の実験目的とした.平成10年度はc-fosアンチセンス,センス,生理食塩水をそれぞれ体内埋め込み式の浸透圧ポンプを用い第4脳室中へ投与し,pica発現の差をみた.picaとは毒物投与や動揺刺激がラットにカオリンのような栄養のない物質を摂取させる反応をいい,今回の刺激は催吐剤である塩化リチウムを用いた.例数が少なく有意差を検定するまで至らなかったが,塩化リチウム投与前後で比較すると3群ともカオリン摂取量は増加しておりpicaの発現傾向がみられた.塩化リチウム投与後のカオリン摂取量を3群間で比較すると,アンチセンス,生理食塩水,センスの順で少なく,c-fosアンチセンスはpica発現を抑制する傾向がみられた.第4脳室底に位置する最後野はchemoreceptive trigger zoneと呼ばれ,血液中の嘔吐物質に反応し,悪心・嘔吐発現に関与するといわれている.以上より悪心の情報伝達に最後野中のc-fos発現が直接関与していることが示唆された.c-fosは癌遺伝子の一つであり,細胞増殖や分化の制御に関わっている.また中枢の神経細胞においては,疼痛等様々な末梢刺激に応答し発現する.このことからc-fosは短期の細胞性応答を長期の細胞性応答に転換する際に働き,学習や記憶に関与すると考えられている.現在までわれわれはラットを用い,行動実験で実際に確認した癌化学療法剤投与,X線照射等の悪心誘発性刺激に対するc-Fosタンパクの延髄弧束核・最後野での発現を免疫組織化学的手法を用いて検索し,刺激の応答部や求心系の伝達経路を明らかにしてきた.求心路検索の次段階として,実際にc-fosが行動変化に関与していること,つまり<悪心誘発刺激投与-中枢での応答-悪心発現-悪心誘発刺激からの回避行動>という一連の経路において,c-fosが関与していることの証明を,今回の実験目的とした.今年度は,通常c-fosが発現する刺激に対して,同遺伝子の発現を抑制させる手段として,ノックアウトマウスを用いることとした.Jackson-Jaboratory社(米国)よりヘテロ型ノックアウトマウスを雄雌各2匹ずつ購入し,本大学歯学部動物実験施設の遺伝子変異動物専用飼育室に収容,交配開始した.現在安定した実験および交配用動物の確保中である.これと並行して,条件付け味覚嫌悪行動試験を行っているが,現在のところ有為な差はみられず,手技の安定化に配慮し,追加実験中である.c-fosは癌遺伝子の一つであり,細胞増殖や分化の制御に関わっている.また中枢の神経細胞においては,疼痛等様々な末梢刺激に応答し発現する.このことからc-fosは短期の細胞性応答を長期の細胞性応答に転換する際に働き,学習や記憶に関与すると考えられている.現在までわれわれはラットを用い,行動実験で実際に確認したX線照射という悪心誘発性刺激に対するc-Fosタンパクの延髄弧束核・最後野での発現を免疫組織化学的手法を用いて検索し,刺激の応答部や求心系の伝達経路を明らかにしてきた.求心路検索の次段階として,実際にc-fosが行動変化に関与していること,っまり<悪心誘発刺激投与-中枢での応答-悪心発現-悪心誘発刺激からの回避行動>という一連の経路において,c-fosが関与していることの証明を,今回の実験目的とした.平成10年度はc-fosアンチセンス,センス,生理食塩水をそれぞれ体内埋め込み式の浸透圧ポンプを用い第4脳室中へ投与し,pica発現の差をみた.picaとは毒物投与や動揺刺激がラットにカオリンのような栄養のない物質を摂取させる反応をいい,今回の刺激は催吐剤である塩化リチウムを用いた.例数が少なく有意差を検定するまで至らなかったが,塩化リチウム投与前後で比較すると3群ともカオリン摂取量は増加しておりpicaの発現傾向がみられた.塩化リチウム投与後のカオリン摂取量を3群間で比較すると,アンチセンス,生理食塩水,センスの順で少なく,c-fosアンチセンスはpica発現を抑制する傾向がみられた.第4脳室底に位置する最後野はchemoreceptive trigger zoneと呼ばれ,血液中の嘔吐物質に反応し,悪心・嘔吐発現に関与するといわれている.以上より悪心の情報伝達に最後野中のc-fos発現が直接関与していることが示唆された.
SUMO縮合酵素Ubc9によるインスリン感受性増強メカニズムの解明

本研究では、脂肪細胞におけるグルコース輸送のインスリン感受性発現調節機構について検討を行い,SUMO化縮合酵素Ubc9がGLUT4の細胞内ターゲティングと蛋白寿命を介してインスリン感受性発現を調節する重要な機能蛋白であること示した。さらに,GLUT4蛋白寿命の調節に,エンドソームからトランスゴルジネットワークの輸送に関与するレトロマー複合体が重要な役割を果たしていることを明らかにした。骨格筋および脂肪細胞はインスリン刺激により、細胞内へめグルコース輸送が数倍ないし十数倍活性化される。しかし,このような高いインスリン感受性を発現・維持する機構は不明である。インスリン感受性を発現・維持する機構の解明は2型糖尿病やメタボリックシンドロームにおけるインスリン抵抗性の病態の解明あるいは新たな糖尿病治療薬の開発につながることが期待される。本研究では、脂肪細胞のイシスリン感受性発現における翻訳後修飾機構の関与について検討を行った。その結果、(1)SUMO化縮合酵素Ubc9の発現量力が脂肪細胞の分化に伴い増加ナること、(2)Ubc9過剰発現した脂肪細胞では、GLUT4発現量の増加と、インスリン感受性コンパートメントへのターゲティングの促進がみられ、その結果としてインスリン感受性グルコース輸送が増強ざれること,(3)逆に,RNA干渉によりUbc9発現を抑制する'ことにより、GLUT4のインスリン感受性コンパートメントへのターゲティングの減少と,GLUT4の分解促進による発現量の低下が生じ、インスリン感受性グルコ"ス輸送の低下が見られること、(4)脂肪細胞においてはGLUT4の細胞内ターゲティングがGLUT4の蛋白寿命に大きく影響すること,等を明らかにした。これらの結果は、Ubc9がGLUT4の細胞内ターゲティングとターンオーバーを介してインスリン感受性発現を調節ずる重要な機能蛋白であること、また、脂肪細胞のインスリン感受性の発現・維持に、GLUT4の細胞内ターゲテイングが大きく影響することを示すものである。さらに,Ubc9の作用機構を明らかにするために,GLUT4のタンパク寿命制御機構について研究を行い,GLUT4タンパク寿命の調節に,トランスゴルジネットワークとエンドソーム間の輸送に関与するGGAおよびレトロマー複合体が重要な役割を果たしていることを明らかにした(第51回日本糖尿病学会で発表)。骨格筋および脂肪細胞はインスリン刺激により、細胞内へのグルコース輸送が数倍ないし十数倍活性化される。本研究では、脂肪細胞のインスリン感受性発現における翻訳後修飾機構の関与について検討を行った。その結果、(1)SUMO化縮合酵素Ubc9の発現量が脂肪細胞の分化に伴い増加すること、(2)Ubc9を過剰発現した脂肪細胞では、GLUT4発現量の増加と、インスリン感受性コンパートメントへのターゲティングの促進がみられ、その結果としてインスリン感受性グルコース輸送が増強されること,(3)逆に,RNA干渉によりUbc9発現を抑制することにより、GLUT4のインスリン感受性コンパートメントへのターゲティングの減少と,GLUT4の分解促進による発現量の低下が生じ、インスリン感受性グルコース輸送の低下が見られること、(4)脂肪細胞においてはGLUT4の細胞内ターゲティングがGLUT4の蛋白寿命に大きく影響すること,等を明らかにした。これらの結果は、Ubc9がGLUT4の細胞内ターゲティングとターンオーバーを介してインスリン感受性発現を調節する重要な機能蛋白であること、また、脂肪細胞のインスリン感受性の発現・維持に、GLUT4の細胞内ターゲティングが大きく影響することを示すものである。さらに,Ubc9の作用機構を明らかにするために,GLUT4のタンパク寿命制御機構について研究を行い,GLUT4タンパク寿命の調節に,トランスゴルジネットワークとエンドソーム間の輸送に関与するGGAおよびレトロマー複合体が重要な役割を果たしていることを明らかにした。ンスリン感受性を発現・維持する機構の解明は2型糖尿病やメタボリックシンドロームにおけるインスリン抵抗性の病態の解明あるいは新たな糖尿病治療薬の開発につながることが期待される。

これらの結果は、Ubc9がGLUT4の細胞内ターゲティングとターンオーバーを介してインスリン感受性発現を調節する重要な機能蛋白であること、また、脂肪細胞のインスリン感受性の発現・維持に、GLUT4の細胞内ターゲティングが大きく影響することを示すものである。さらに,Ubc9の作用機構を明らかにするために,GLUT4のタンパク寿命制御機構について研究を行い,GLUT4タンパク寿命の調節に,トランスゴルジネットワークとエンドソーム間の輸送に関与するGGAおよびレトロマー複合体が重要な役割を果たしていることを明らかにした。
口腔細菌による全身性疾患に対する定着・感染機構を応用した宿主のリスク診断法の開発

Streptococcus intermediusは唾液凝集素に付着し、唾液凝集素の量は個人差が大きいことを示した。次にGranulicatella adiacensとGranulicatella para-adiacensのフィブロネクチン結合タンパクを同定し、ヒトトランスフェリンが鉄イオン依存性に結合を阻害している分子機序の一部を明らかにした。さらにFusobacterium nucleatumは唾液アミラーゼと結合し、銅イオン依存性の2量体とより多く結合することを示した。目的:Nutritionally variant streptococci (NVS)は感染性心内膜炎の原因菌の1つである。感染は患部のフィブロネクチン(Fn)への結合が重要で、その感染力、病原性は結合の強さに左右されている。今回、Granulicatella para-adiacensで新規の結合因子の精製、性状分析を行う。方法と結果:para-adiacensの1株を用いてFn結合タンパクをカラムにより精製した。評価はFnを固相化したELISA法を用いた。SDS-PAGEでは活性画分には200 kDaを上回る領域にブロードな精製物が確認できた。精製物をSDS存在下で加熱処理すると75 kDaのバンドが出現した。当該タンパクは調べた8株の中ではG. para-adiacensに限局していた。免疫蛍光染色で菌体表層に存在することを確認した。精製タンパクによるFn結合反応を詳細に検討した結果、pHおよび塩濃度に大きく依存していた。塩濃度がゼロの条件ではpH6から8の範囲で結合性に余り変化はなく低い値であったが、150 mMではpH7.2をピークにして、それ以上では劇的に低下した。一方塩濃度を変化させると、150mMを下回ると劇的に低下した。NaCl濃度で150 mM以下、pHで6.5から7.0付近が至適であった。精製タンパクは確かに濃度依存的にFnに結合し、親株のFn結合を阻害した。考察:NVSの中でG. para-adiacensはG. adiacensに次ぐ結合能を示し、結合活性を持つ新規の因子を同定した。生体内の条件ではpH7.5付近に維持されていることを考慮すると、この値では付着量は低下していることになる。このことからアシドーシスの状態が病原体の患部への付着、感染を促進する1因子になることが示唆された。これまでに口腔レンサ球菌の一種であるStreptococcus intermediusが唾液凝集素に付着し、唾液凝集素の量は個人差が大きいことを示した。H25年度はさらにFusobacterium nucleatumについて解析を行った。本菌は口腔内の定着に際しレンサ球菌などのアーリーコロナイザーとPorphyromonas gingivalisなどのレイトコロナイザーとの橋渡しを担っている、と同時に、歯、粘膜表面の唾液成分と付着する。一方で唾液アミラーゼは銅イオン存在下で濃度依存的に2量体を形成した。ヒト唾液中の銅イオン濃度は個人差があり、それに伴って単量体と2量体の比率が異なっていた。F. nucleatum(ATCC10953)は唾液アミラーゼに付着し、2量体に対する付着量は単量体よりも多かった。用いたアミラーゼ阻害剤4種はいずれもF. nucleatumとアミラーゼの結合を有意に阻害したが、acarboseが最も強く阻害し、vogliboseはわずかな阻害に留まった。これらの阻害傾向はアミラーゼの酵素活性阻害効果と類似し、単量体、2量体とも同一傾向であった。また、F. nucleatumはアミラーゼの酵素活性を濃度依存的に阻害した。以上の結果はF. nucleatumは唾液アミラーゼの酵素活性部位を認識して結合することを示唆していた。今後、菌側の付着因子を同定してアミラーゼとの結合機構を解明すること、各個人の唾液の銅イオン濃度とF. nucleatumを含めたプラークの細菌組成、ひいては歯周病との関連について解析を進める予定である。平成23年予定のStreptococcus intermediusを用いた基礎データの収集は終了した。その後、NVSの1種であるGranulicatella paraadiacensを用いて新規フィブロネクチン結合タンパクを精製、同定している。基礎データの収集は終了し、論文にまとめて投稿準備に入っている。以後、上記タンパクの遺伝子単離作業に入るところである。その後、NVSの1種であるGranulicatella para-adiacensを用いて新規フィブロネクチン結合タンパクを精製、同定している。宿主側因子として揚げたアルブミンは一部だがリコンビナントタンパクが得られている。今回同定した新規フィブロネクチン結合タンパクについて分子生物学的解析を進め、細菌側因子とフィブロネクチンとの結合様式について分子的に解析する。

解析には分子構造解析ソフトウェアによるモデリング、表層プラズモン分析による結合力解析、円2色性偏光解析などの機器分析を併用して詳細な解析を行う予定である。以下は昨年度実施予定だったが、遅延により今年度計画している。口腔レンサ球菌の付着について、凝集、付着に関与する宿主側因子としてアルブミン、唾液凝集素を同定している。これらの量のバランスで付着が調節されているものと思われる。これを確認するために、まとまった数のヒト唾液、血液をサンプリングする。臨床試料は鹿児島大学歯学部に在籍する学生、代表申請者が所属する鹿児島大学附属病院口腔保健科外来で管理する患者さんの同意を得て採取する予定である。サンプル数は当面は数十程度で実施する。少なくとも唾液については別枠で後述するように鹿児島大学大学院医歯学総合研究科の倫理審査委員会の承認をいただいている。注目している因子のうちでタンパクについてはELISA法で定量する。金属イオンについては専用キット等を利用して定量する。一部については菌体凝集活性、付着活性さらに、それらへの阻害活性を測定する。また、口腔内所見(デンタルカリエス、歯周病)との関連について検討する。この過程では臨床材料を利用するため、保存方法を含め、工夫が必要かもしれない。今回同定した新規フィブロネクチン結合タンパクについて分子生物学的解析を進めるとともに、当初予定した臨床材料を用いた網羅的疫学分析を始める予定である。口腔レンサ球菌の付着について、凝集、付着に関与する宿主側因子を幾つか同定している。平成25年度の予算については当初の計画通り試薬、プラスチック器具などの消耗品に充当する予定である。機器分析を予定しており、運転費用に相応の出費を考えている。また、一部データについては分析委託が予算的に可能になる。
Poly(A) 鎖の長さによる遺伝子発現制御の破綻が導く致死性肝炎・脂肪委縮症

Poly(A)尾部はmRNAの3'末端に付加されるアデノシンの連続配列であり、その長さはmRNAの安定性や翻訳効率制御に重要であるが、詳細な遺伝子発現の制御機構、疾患との関連性は未解明な点が多い。本研究では、poly(A)鎖の長さがmRNAの安定性と発現量、さらには転写を制御する分子基盤の包括的な解明と、その生理的意義の解明を目的とした。そのため、poly(A)鎖短縮酵素CCR4-NOT複合体の足場蛋白質であるCnot1遺伝子の欠損肝臓、ならびに、脂肪組織をpoly(A)鎖の長さの制御が破綻したモデルとして用いた。そして、Cnot1欠損肝臓・脂肪組織における、mRNAの発現量、安定性、転写の変化をRNA-seqにより網羅的に解析した。この結果、Cnot1欠損肝臓では、通常状態で、低中程度発現する細胞死、炎症、転写に関わる遺伝子群のmRNAでは安定化と転写活性化がみられ、発現量も増加していた。一方、通常状態で、高発現する代謝関連遺伝子群でも、mRNAの安定化は見られたが、転写の減少が確認され、発現量は低下していた。これら発現変動は、1細胞死、炎症に関連する正の転写因子のmRNA安定化による発現上昇、2細胞死、炎症関連遺伝子のmRNA安定化ならびに転写活性化による顕著な発現上昇、3プロモーター上のRNAポリメラーゼの減少による転写の不活化による代謝関連遺伝子の発現減少により誘導されていた。そして、これら遺伝子の発現変化は、致死性肝炎を誘導した。Cnot1欠損脂肪組織でも、詳細な分子機序は明らかではないが、同様の遺伝子発現変動が見られ、脂肪萎縮症を呈していた。以上より、肝臓ならびに脂肪組織において、mRNA安定性ならびに転写を適切に制御し、これら組織の恒常性を維持するためには、細胞内のmRNAのpoly(A)鎖の長さを適切に保つことが必須であることを示した。本研究は、poly(A)鎖短縮酵素CCR4-NOT複合体の足場蛋白質であるCnot1遺伝子の欠損肝臓、および、脂肪組織をpoly(A)鎖の長さの制御が破綻したモデルとして用い、poly(A)鎖の長さがmRNAの安定性と発現量、さらには転写と翻訳を制御する分子基盤を包括的に解明し、この長さの制御の破綻が導く致死性肝炎・脂肪委縮症の発症メカニズムを明らかにすることを目的とする。平成29年度は、poly(A)鎖の長さの制御が破綻したCnot1欠損肝臓における、mRNAの発現量、安定性、転写の変化をRNA-seqにより網羅的に解析した。この結果、通常状態で、低中程度発現する細胞死、炎症、転写に関わる遺伝子群のmRNAでは安定化と転写活性化がみられ、発現量も増加していた。さらに、これら遺伝子の発現変化が致死性の肝炎を誘導することを示した。平成30年以降は、Cnot1欠損肝臓における、mRNAの発現量、安定性、転写の変化の詳細な分子機序を明らかにするとともに、本手法を用いて、Cnot1欠損脂肪組織の解析も進めていく。さらに、リボソームプロファイリング、プロテインアレイを用いて、poly(A)鎖伸長が蛋白質の発現量と翻訳効率に与える影響についても網羅的に解析していく。以上により、肝臓・脂肪組織内での遺伝子発現調節における、poly(A)鎖の長さの適切な制御の重要性を明らかにし、その機能破綻が導く肝炎・脂肪委縮症の発症メカニズムの解明を目指す。mRNAの安定性は、転写阻害剤ActinomycinDチェイス後の肝臓におけるmRNAの残存量から、半減期を算出することにより、評価した。転写変化は、RNA-seqのデータから、イントロンにアライメントされたリードを抜き出し、Intronic RPKMを算出することにより、mRNA前駆体の量を測定することで評価した。この結果、Cnot1欠損肝臓において、解析できた全遺伝子中、45%のmRNAがその発現量を2倍以上の上昇させる一方で、発現が半分以下に減少したmRNAは7%にとどまった。また、mRNAは大規模に安定化されており、73%以上のmRNAが2倍以上半減期を延長させていた。さらに、42%のmRNAの転写活性化と9%のmRNAの転写の減少が確認された。具体的には、通常状態で、低中程度発現する細胞死、炎症、転写に関わる遺伝子群のmRNAの安定化と発現量の増加がみられた。この中で、細胞死と炎症を誘導するp53やIRFなどの転写因子はmRNAの安定化を主な要因として、その発現を上昇させていた。そして、これら転写因子の発現増加による転写活性化とmRNAの安定化により、細胞死、炎症に関連する遺伝子群は、その発現を大きく上昇させていた。一方で、通常状態で、高発現する代謝関連遺伝子群では、mRNAは安定化されていたが、同時に転写の減少が確認され、発現量は低下していた。これら遺伝子発現の変化により、肝臓特異的Cnot1欠損マウスは致死性の肝炎を呈した。

以上の結果より、CCR4-NOT複合体によるpoly(A)鎖の短縮を介したmRNAの安定性制御が、転写活性を正常に保ち、肝臓の遺伝子発現と機能の恒常性に重要であることが示された。Poly(A)尾部はmRNAの3'末端に付加されるアデノシンの連続配列であり、その長さはmRNAの安定性や翻訳効率制御に重要であるが、詳細な遺伝子発現の制御機構、疾患との関連性は未解明な点が多い。本研究では、poly(A)鎖の長さがmRNAの安定性と発現量、さらには転写を制御する分子基盤の包括的な解明と、その生理的意義の解明を目的とした。そのため、poly(A)鎖短縮酵素CCR4-NOT複合体の足場蛋白質であるCnot1遺伝子の欠損肝臓、ならびに、脂肪組織をpoly(A)鎖の長さの制御が破綻したモデルとして用いた。そして、Cnot1欠損肝臓・脂肪組織における、mRNAの発現量、安定性、転写の変化をRNA-seqにより網羅的に解析した。この結果、Cnot1欠損肝臓では、通常状態で、低中程度発現する細胞死、炎症、転写に関わる遺伝子群のmRNAでは安定化と転写活性化がみられ、発現量も増加していた。一方、通常状態で、高発現する代謝関連遺伝子群でも、mRNAの安定化は見られたが、転写の減少が確認され、発現量は低下していた。これら発現変動は、1細胞死、炎症に関連する正の転写因子のmRNA安定化による発現上昇、2細胞死、炎症関連遺伝子のmRNA安定化ならびに転写活性化による顕著な発現上昇、3プロモーター上のRNAポリメラーゼの減少による転写の不活化による代謝関連遺伝子の発現減少により誘導されていた。そして、これら遺伝子の発現変化は、致死性肝炎を誘導した。Cnot1欠損脂肪組織でも、詳細な分子機序は明らかではないが、同様の遺伝子発現変動が見られ、脂肪萎縮症を呈していた。以上より、肝臓ならびに脂肪組織において、mRNA安定性ならびに転写を適切に制御し、これら組織の恒常性を維持するためには、細胞内のmRNAのpoly(A)鎖の長さを適切に保つことが必須であることを示した。平成30年以降は、Cnot1欠損が肝臓内のmRNAの安定化を導く分子機序を明らかにする。そのため、CCR4-NOT複合体を標的mRNAにリクルートすることが知られているAU-richエレメントに結合するRNA結合蛋白質(TTP, BRF1/2)やmiRNA/mRNA結合を認識するAgo2に着目し、RNA免疫沈降法を用いて、これらRNA結合蛋白質の安定化されたmRNA群への結合を調べる。また、野生型初代培養肝細胞より、これらRNA結合蛋白質の発現抑制を行い、mRNA半減期への影響を確認する。また、Cnot1欠損肝臓における、高発現する代謝関連遺伝子群の転写抑制メカニズムにも迫る。そのため、これら遺伝子のプロモーター上におけるRNAポリメレースの結合量をChIPアッセイにより確認する。さらに、Cnot1欠損脂肪組織の解析も進めていく。これまでの結果より、Cnot1欠損脂肪組織では、Cnot1欠損肝臓と比べて、不安定化されるmRNA群と発現が減少するmRNA群が多くみられることを確認している。そこで、脂肪組織におけるCCR4-NOT複合体を介したmRNA安定性と転写制御の分子機序を明らかにする。特に、不安定化するmRNA群が多くみられることは、長いpoly(A)鎖をもつmRNAを分解する脱アデニル化非依存的分解系の存在を意味する。
プレート沈み込みと内陸長大横ずれ断層の相互作用：巨大地震発生後のスマトラ断層

本研究の目的は,インドネシア国スマトラ島北西端アチェ州においてGPS観測と変動地形調査を実施し,内陸のスマトラ断層の過去の活動履歴,現在の固着/すべり分布,2004年スマトラ島沖巨大地震の発生によって引き起こされた地震活動度の変化などを解明することである.本研究グループは2005年以降継続してスマトラ断層を対象とした研究を実施しており,今回からは,都市部により近接しながら活動度が不明確ないくつかのセグメントおよび分岐断層を研究対象とした.地殻変動/地震グループ5名は2017年8月に約2週間渡航し,バンダアチェ市に近いSeulimeumセグメントを対象に,計22点から成るGPS稠密観測網を整備した.多くの観測点でアンテナ固定用のボルトを埋め込み,観測の効率化と設置誤差の低減を図った.全点で2-3日間の初期観測を行うとともに,我々自身の先行研究によって設置したGPS連続観測点3点の保守整備を行なった.観測に使用した10組のGPS観測機材を日本から持参した.変動地形グループは2017年9月に11日間渡航し,バンダアチェ市北方のWeh島におけるスマトラ断層の変位地形と露頭の調査,スマトラ断層から南東へ分岐したBatee断層の予備調査,対象地域内で2016年12月に発生したM6.5地震によって生じた亀裂の調査などを行なった.現地においてはバンダアチェ市シアクアラ大学スタッフの全面的な協力を得て,日本側との共同作業という形で調査観測を実施した.ほぼ初年度当初の計画通り,スマトラ断層Seulimeumセグメントを対象としたGPS稠密観測網を整備できた.変動地形調査においても,対象をSeulimeumセグメント両端延長部へ拡張する計画に沿って,予備調査を実施できた.本研究グループによる同じ対象領域内のGPS観測成果を用いた2012年インド洋地震に伴う粘性緩和過程に関する研究成果が,Journal of Asian Earth Sciencesに掲載された(2017年7月).GPS観測網は稠密であるものの観測は年1回程度と頻度が低く,データの蓄積量は多くない.オリジナルな観測データの使用だけでなく,既存のGPSデータの活用や,地震活動など他の地球物理観測データの併用などを積極的に進め,スマトラ断層の固着/すべり分布推定を進めたい.高解像度衛星画像解析による地形判読はSeulimeumセグメント以外まだ成されていないので,他のセグメントや分岐断層を対象に,衛星画像の活用を推進する.また,以前に行なっていた断層クリープの直接測定を再開する.さらに,断層地形を精査したうえでトレンチ調査を実施し,活動履歴の解明に努める.最終的には,異なる時間スケールでの調査観測成果を統合し,スマトラ断層の地震発生危険度評価を行いたい.本研究の目的は,インドネシア国スマトラ島北西端アチェ州においてGPS観測と変動地形調査を実施し,内陸のスマトラ断層の過去の活動履歴,現在の固着/すべり分布,2004年スマトラ島沖巨大地震の発生によって引き起こされた地震活動度の変化などを解明することである.本研究グループは2005年以降継続してスマトラ断層を対象とした研究を実施しており,今回からは,都市部により近接しながら活動度が不明確ないくつかのセグメントおよび分岐断層を研究対象とした.地殻変動/地震グループ5名は2017年8月に約2週間渡航し,バンダアチェ市に近いSeulimeumセグメントを対象に,計22点から成るGPS稠密観測網を整備した.多くの観測点でアンテナ固定用のボルトを埋め込み,観測の効率化と設置誤差の低減を図った.全点で2-3日間の初期観測を行うとともに,我々自身の先行研究によって設置したGPS連続観測点3点の保守整備を行なった.観測に使用した10組のGPS観測機材を日本から持参した.変動地形グループは2017年9月に11日間渡航し,バンダアチェ市北方のWeh島におけるスマトラ断層の変位地形と露頭の調査,スマトラ断層から南東へ分岐したBatee断層の予備調査,対象地域内で2016年12月に発生したM6.5地震によって生じた亀裂の調査などを行なった.現地においてはバンダアチェ市シアクアラ大学スタッフの全面的な協力を得て,日本側との共同作業という形で調査観測を実施した.ほぼ初年度当初の計画通り,スマトラ断層Seulimeumセグメントを対象としたGPS稠密観測網を整備できた.変動地形調査においても,対象をSeulimeumセグメント両端延長部へ拡張する計画に沿って,予備調査を実施できた.本研究グループによる同じ対象領域内のGPS観測成果を用いた2012年インド洋地震に伴う粘性緩和過程に関する研究成果が,Journal of Asian Earth Sciencesに掲載された(2017年7月).GPS観測網は稠密であるものの観測は年1回程度と頻度が低く,データの蓄積量は多くない.オリジナルな観測データの使用だけでなく,既存のGPSデータの活用や,地震活動など他の地球物理観測データの併用などを積極的に進め,スマトラ断層の固着/すべり分布推定を進めたい.高解像度衛星画像解析による地形判読はSeulimeumセグメント以外まだ成されていないので,他のセグメントや分岐断層を対象に,衛星画像の活用を推進する.また,以前に行なっていた断層クリープの直接測定を再開する.さらに,断層地形を精査したうえでトレンチ調査を実施し,活動履歴の解明に努める.最終的には,異なる時間スケールでの調査観測成果を統合し,スマトラ断層の地震発生危険度評価を行いたい.
ペーパーマイクロ検査チップ及びシステム化技術に関する研究

低コスト化と医療廃棄物処理負荷軽減を可能とする「紙」を基材とした検査チップ技術基盤の創出を目指す。特にチップ上の極微量液の検出技術の開発や、検査装置を試作し、実用化に向けての課題摘出と解決策導出を目的とした。これに対して微量液の吸光度測定のために、熱レンズ効果向光透過セルを創案・試作、また電解質濃度測定のために、交流インピーダンス測定系(10 kHz)用の金薄膜電極(膜厚100150nm)付流路(40um x5mm)を創案・試作した。これらを用いて極微量液(1uL)の吸光度(644nm)や電解質濃度(Naイオン)の計測が可能であることを示した。さらに検査装置を試作し、一連の動作を確認した。平成25年度は、試料・試薬の反応を検出するための計測系技術(1吸光度、2電気化学)、3流体要素の最適構成・配置等の設計技術に関する研究を実施。具体的には1フローセルへの反射膜形成に向けて、蒸着装置の評価・選定(紙材料への蒸着試験等)を行い、反射膜材料(アルミ、銅、金等)、蒸着条件(膜厚、紙面損傷、剥離防止策等)の探索を実施。さらに試料・試薬の更なる微量化(1μL以下)対応として、熱レンズ効果による吸光度測定の可能性を評価・確認(測定体積0.1μL可)するとともに、フローセル部の設計・製作(レーザー加工で直径1mmのフローセルを紙面上形成)及び光学配置に関する概念設計を実施。次に2電気化学測定に関しては導電率の観点から電極材料の選定と紙面への形成方法(蒸着、レーザ融着等)の検討を実施。またインピーダンス分光測定(100Hz50MHz)による凝固反応の検出可否を調べるために電極セルを試作(直径6 mmセル、底面電極)、従来目視法に比して短時間(エンドトキシン標準試料+試薬、30分→5分以内、試料量:30μL、濃度:5.0 10IU)で凝固反応の検出が可能であることを確認。また紙チップへの実装に向けての条件探索(周波数、反応液量、時間)を実施。3設計技術に関しては、毛細管力による流動の基本モデル(細管内気相/液相流れ)を作成、それを基に4-16-32流路分岐型毛細管ポンプ設計ツールを開発、流路幅、長さ、表面状態等による流動への影響予測を可能とした。また本設計ツールを用いて、所定時間内(5分)、所定量の安定吸引が可能な分岐流路、合流部、バルブ配置等について設計を行い、対応する紙チップ(試料液・駆動液ポート各1、ポンプ部:4-16-32流路の順に流路幅300μm、100μm、50μm)を試作、模擬試料を用いて流動実験を行い、所定時間内で流動可能であることを確認した。平成26年度は計測系技術の高度化と実装に向けた設計検討、3試薬・駆動液の安定滴下機構、4検査装置の構成に関する研究を行った。具体的には1紙チップ上極微量液(1uL)の吸光度測定のため熱レンズ型吸光度測定法を推進、レーザにより紙基材に穿孔形成する光透過部とインプリントで形成するフローセル部との位置決め精度向上のために、穿孔形状を微小孔(Φ1mm)から微小スリット(流路直交方向長さ3mm、幅200μm)とした。これにより再現性の良いフローセル製作が可能となった。このセルで試料(最大吸収波長644nm、中性脂肪項目等対応)の検量線を求めたところ、微量(測定体積1uL)、広濃度レンジ(3桁)で安定計測が可能であることを確認。次に2電気化学計測について、平成25年度試作の電極セルを改良、凝固過程(エンドトキシン0.25 1EU)と交流インピーダンス(1 k50MHz)の関係から検出メカニズムを推定、電極設計依存性を求めた。更にこれらの知見を基に紙チップ上流路(深さ40um、幅5mm)に形成した金電極(膜厚100150nm、1.5Ω/cm2)を用いて、交流インピーダンス(10 kHz)により電解質濃度(Naイオン;0.11wt%、血中濃度想定)計測可能であることを確認。以上、電気化学計測のチップ実装に向けた設計指針(最適周波数、電極形状・サイズ、信号取得条件)を得た。また3試薬・駆動液安定滴下機構に関して、試薬物性の実測等の結果、粘性(約15cP)濡れ性(接触角)など物性範囲が広範、多量の吐出(10uL/shot)には、Ink-Jet機構では容積、圧電駆動電圧の過大化(>100V)を伴い簡素化が困難、代わる機構として小型蠕動型ポンプを選定、機構の原理確認を実施した。4に関しては、1、2検出機構、3吐出機構を備えた全体装置の基本設計を実施。平成27年度は、1検査装置への検出機構(熱レンズ効果を検出するための簡易光学系)の実装、2試薬・駆動液滴下機構の実装、3検出機構及び試薬・駆動液滴下機構を備えた検出装置を試作し、実用化に対してボトルネックとなる課題の摘出と改良策の提案を行った。

具体的には1熱レンズ型吸光度測定法のためのファイバプローブ先端とペーパー検査チップに形成されたフローセルの間隔を測定毎に高精度に位置決め可能とするためにプローブを一定圧力で紙面に押圧するための機構を開発し、相対位置誤差が0.1mm以下であることを確認した。また2試薬・駆動液滴下機構に関しては、入口側に穿孔針、出口側に吐出ノズルを備えた超小型蠕動型ポンプを4列並行に備えた機構を試作、前記ノズル部に直接差し込んで漏れなく着脱可能な液体インターフェースを備えた試薬カートリッジを試作し、ペーパー検査チップの任意の位置に所定量(10μL/shot)の液の高精度吐出(0.1μL/パルス)が可能であることを確認した。次に3これらの機構と、ペーパー検査チップを搭載して、各機構間を自動で搬送するためのステージ、及び各機構を連動動作させるための制御部を備えた検出装置及び専用動作制御ソフトを開発し、一連の連動動作が可能であることを確認した。一方、チップの位置決めに利用したチップ外縁は、切り出し時に0.10.2 mm程度の寸法誤差が発生すること、更に動作検証中に、ペーパー検査チップを構成する紙が湿気や装置からの熱等の影響で徐々に反りが発生し平面方向に0.2 mm程度の位置ズレが発生する課題が顕在化した。そこで流路をエンボス加工する際に同時に、チップ内の2点にピン孔を形成させるプレス型を新たに試作、さらに測定時にチップ全体を真空吸引する機構を新たに設けた。これらにより寸法誤差、反りが是正され位置決め精度として0.1mm以下を確保可能となった。低コスト化と医療廃棄物処理負荷軽減を可能とする「紙」を基材とした検査チップ技術基盤の創出を目指す。特にチップ上の極微量液の検出技術の開発や、検査装置を試作し、実用化に向けての課題摘出と解決策導出を目的とした。これに対して微量液の吸光度測定のために、熱レンズ効果向光透過セルを創案・試作、また電解質濃度測定のために、交流インピーダンス測定系(10 kHz)用の金薄膜電極(膜厚100150nm)付流路(40um x5mm)を創案・試作した。これらを用いて極微量液(1uL)の吸光度(644nm)や電解質濃度(Naイオン)の計測が可能であることを示した。さらに検査装置を試作し、一連の動作を確認した。平成26年度は、具体的な分析項目を前提に計測系技術(吸光度、電気化学)の高度化と実装に向けた設計検討を進めるとともに、試薬・駆動液の安定滴下技術・機構、Ink-Jetプリンタ型検査装置の構成に関する研究を進めることを目標とした。これに対して微量液の吸光度計測対応として微小フローセルをマイクロ流路上への配置において、当初位置・形状精度が得られず、インプリント時に穿孔部を埋め戻すするなど様々な加工法を検討したが、最終的には微小スリット穿孔という極めて簡素なアイデアによりこれを克服することが出来た。また電気化学計測においては、凝固反応過程において交流インピーダンスが変化するメカニズムの把握に苦労したが、誘電分極や電極面での電離層等の影響度合いを明確化し、電極設計の方向性が得られたともに、更にこの考えを発展させることで電解質濃度の計測にも適用可能であることを確認した。また実際の検査試薬を模擬した試料(粘性、濡れ性を再現)を用いてInk-jet吐出を試みたが高粘度やノズルでの濡れ広がりにより吐出が阻害されるなどの課題が発生、最終的には蠕動型ポンプによる連続吐出により対応可能である見通しが得られた。また、以上の知見を基に全体装置の基本設計を実施した。以上から当初の目標に沿って、概ね順調に進展していると判断した。27年度が最終年度であるため、記入しない。平成27年度は、検査装置に実装するための検出機構(熱レンズ効果を検出するための簡易光学系、紙面上に形成した電極からの高効率信号取得系)、試薬・駆動系の滴下技術に関する研究を継続して行う。また検出機構及び試薬・駆動液滴下機構を備えたプリンタ型検出装置のプロトタイプを用いて実用化に対してボトルネックとなる課題の摘出と改良策の提案を行う。
随伴作用素表現に基づく対流熱伝達問題の感度解析と伝熱最適設計への応用

熱対流場の数値シミュレーションは,乱流モデルの信頼性等まだ問題は残るものの,ほぼ実用化の段階に入ったと考えられる.しかしながら,これを最適設計ツールまたは最適制御ツールとして利用しようとすると,ある状態における感度(設計変数の微小変化に対する目的関数の変化)を求めるだけでも場のシミュレーションを膨大な回数繰り返す必要があり,現在のコンピュータでも非力である.そこで本研究では,場の基礎方程式を直接シミュレーションするかわりに,その随伴問題を設定し,これを数値シミュレーションの手法を用いて求めることにより直接感度を求めることを提案した.本研究で得られた知見を以下にまとめる.1.強制対流熱伝達問題に対しては,そのエネルギー方程式の線形性から直接随伴方程式が得られ,任意の時刻における最適熱的境界条件が高々1回の随伴系に対する数値解析結果から得られる.本研究では,矩形キャビティ内の強制対流場を対象として,熱的境界条件の空間的な最適化と時間的な最適制御結果を示した.2.形式的な摂動法を導入することにより,一般的な非線形対流熱伝達問題に対しても随伴方程式系を構成することができ,この随伴方程式系を数値シミュレーションの手法で解くことにより,任意の境界摂動に対する感度が得られる.そして,この感度を勾配型最適化法に適用することにより,種々の伝熱特性に対する最適境界条件を得ることができる.本研究では,矩形キャピティ内の自然対流熱伝達問題および複合対流熱伝達問題に対して数値的検証を行い,従来の直接数値シミュレーションを用いた方法に比べ著しく計算負荷の小さな境界条件の最適化が可能であることを示した.熱対流場の数値シミュレーションは,乱流モデルの信頼性等まだ問題は残るものの,ほぼ実用化の段階に入ったと考えられる.しかしながら,これを最適設計ツールまたは最適制御ツールとして利用しようとすると,ある状態における感度(設計変数の微小変化に対する目的関数の変化)を求めるだけでも場のシミュレーションを膨大な回数繰り返す必要があり,現在のコンピュータでも非力である.そこで本研究では,場の基礎方程式を直接シミュレーションするかわりに,その随伴問題を設定し,これを数値シミュレーションの手法を用いて求めることにより直接感度を求めることを提案した.本研究で得られた知見を以下にまとめる.1.強制対流熱伝達問題に対しては,そのエネルギー方程式の線形性から直接随伴方程式が得られ,任意の時刻における最適熱的境界条件が高々1回の随伴系に対する数値解析結果から得られる.本研究では,矩形キャビティ内の強制対流場を対象として,熱的境界条件の空間的な最適化と時間的な最適制御結果を示した.2.形式的な摂動法を導入することにより,一般的な非線形対流熱伝達問題に対しても随伴方程式系を構成することができ,この随伴方程式系を数値シミュレーションの手法で解くことにより,任意の境界摂動に対する感度が得られる.そして,この感度を勾配型最適化法に適用することにより,種々の伝熱特性に対する最適境界条件を得ることができる.本研究では,矩形キャピティ内の自然対流熱伝達問題および複合対流熱伝達問題に対して数値的検証を行い,従来の直接数値シミュレーションを用いた方法に比べ著しく計算負荷の小さな境界条件の最適化が可能であることを示した.近年のコンピュータの高速化および数値解析手法の充実に伴い熱対流場の数値シミュレーションが実用になりつつある.しかしながら,これを最適設計ツールとして利用しようとすると,ある状態における感度(設計変数の微小変化に対する目的関数の変化)を求めるだけでも場のシミュレーションを膨大な回数繰り返す必要があり,現在のコンピュータでも非力である.そこで本研究では,場の基礎方程式を直接シミュレーションするかわりに,その随伴問題を設定し,これを数値シミュレーションの手法を用いて求めることにより直接感度を求めることを提案する.そして,現実的計算時間で実行可能な伝熱最適設計システムの構築を目的とする.平成12年度に得られた知見を以下にまとめる.1.熱対流場の非線形基礎方程式を摂動近似を用いて形式的に線形化することにより,その摂動系に対する随伴方程式が得られる.2.この随伴方程式を基準熱対流場とともに数値的にシミュレートすることにより,任意の熱および流れの境界摂動に対する熱伝達特性の変化率(感度)が得られる.3.強制対流熱伝達問題に対しては,そのエネルギー方程式の線形性から摂動近似を用いることなく直ちに随伴方程式が得られ,この随伴系に対する数値解析は時空間を反転したシミュレーションとなる.その結果,任意の時刻における最適熱的境界条件が高々1回の随伴系に対する数値解析結果から得られる.近年のコンピュータの高速化および数値解析手法の充実に伴い熱対流場の数値シミュレーションが実用になりつつある.しかしながら,これを最適設計ツールまたは最適制御ツールとして利用しようとすると,ある状態における感度(設計変数の微小変化に対する目的関数の変化)を求めるだけでも場のシミュレーションを膨大な回数繰り返す必要があり,現在のコンピュータでも非力である.そこで本研究では,場の基礎方程式を直接シミュレーションするかわりに,その随伴問題を設定し,これを数値シミュレーションの手法を用いて求めることにより直接感度を求めることを提案する.そして,現実的計算時間で実行可能な伝熱最適設計制御システムの構築を目的とする.平成13年度に得られた知見を以下にまとめる.1.強制対流熱伝達問題に対しては,そのエネルギー方程式の線形性から直接随伴方程式が得られ,この随伴系に対する数値解析は時空間を反転したシミュレーションとなる.その結果,任意の時刻における最適熱的境界条件が高々1回の随伴系に対する数値解析結果から得られ,熱的境界条件に対する最適制御が可能である.2.浮力の影響や流れの境界摂動を伴うような非線形対流熱伝達系に対しては,微小な時間内で基礎方程式系を線形化することにより,これに対応する随伴方程式系が得られる.

その結果,任意の時刻において熱および流れの境界摂動に対する感度推定が可能となる.近年のコンピュータの高速化および数値解析手法の充実に伴い熱対流場の数値シミュレーションが実用になりつつある.しかしながら,これを最適設計ツールまたは最適制御ツールとして利用しようとすると,ある状態における感度(設計変数の微小変化に対する目的関数の変化)を求めるだけでも場のシミュレーションを膨大な回数繰り返す必要があり,現在のコンピュータでも非力である.そこで本研究では,場の基礎方程式を直接シミュレーションするかわりに,その随伴問題を設定し,これを数値シミュレーションの手法を用いて求めることにより直接感度を求めることを提案する.そして,現実的計算時間で実行可能な伝熱最適設計制御システムの構築を目的とする.平成14年度に得られた知見を以下にまとめる.1.形式的な摂動法を導入することにより,一般的な非線形対流熱伝達問題に対して随伴方程式系を構成することができ,この随伴方程式系を数値シミュレーションの手法で解くことにより,任意の境界摂動に対する感度が得られる.そして,この感度を勾配型最適化法に適用することにより,種々の伝熱特性に対する最適境界条件を得ることができる.本研究では,矩形キャビティ内の自然対流熱伝達問題および複合対流熱伝達問題に対して数値的検証を行い,従来の直接数値シミュレーションを用いた方法に比べ著しく計算負荷の小さな境界条件の最適化が可能であることを示した.2.強制対流熱伝達問題に対しては,そのエネルギー方程式の線形性から直接随伴方程式が得られ,任意の時刻における最適熱的境界条件が高々1回の随伴系に対する数値解析結果から得られる.本年度は,数値実験により熱的境界条件の最適制御例を示すとともに,熱的境界条件の同定等の逆問題に対する応用についても検討した.
ブラジキニンの血管反応多様性の解明〜G-蛋白質機能と代謝分解の検討〜

15年度実験計画のうち、(1)ブラジキニン刺激により遊離した一酸化窒素(NO)およびアラキドン酸代謝産物の定量およびそれらの相互作用の検討に関しては、培養ブタ脳底動脈内皮細胞にブラジキニンを処置しNO濃度としてその代謝産物であるNO_2/NO_3濃度を指標に測定した。ブタ脳底動脈は無刺激条件下でもNOを産生するが、ブラジキニン処置後はブラジキニンの濃度依存性にNO産生量を高めた。この高められたNO産生は、B_2受容体拮抗薬であるHOE140(10^<-7>M)処置により、またNO合成阻害剤であるL-nitro-arginine(10^<-4>M)処置によって有意に抑制された(第138回日本獣医学会報告予定)。(2)ブラジキニンとアンジオテンシン受容体との関連性の検討に関しては、B_2受容体拮抗薬のHOE140がAngII(10^<-8>M)収縮反応を用量依存性に抑制し、またアンジオテンシン変換酵素阻害薬であるcaptopril(10_<-4>M)処置はAngIIの反応を有意に増強した。しかし、L-nitro-arginine(10^<-4>M)存在下でブラジキニン2相性反応のうち弛緩反応を抑制して収縮反応のみが見られるようにした場合、このブラジキニン収縮反応にAT_1受容体拮抗薬であるlosartan(10^<-6>M)処置は有意に影響しなかった。以上の結果は、ブタ脳底動脈内皮細胞に存在するAT_2受容体または平滑筋細胞に存在するAT_1受容体と同じく内皮細胞に存在するブラジキニンB_2受容体との間に相互作用ではないにしても何らかの関与が疑われ、さらなる実験が必要であるものと思われた。ブタ脳底動脈内皮細胞の培養に成功したことは、今回の研究の大きな成果だが、一方平滑筋細胞のコンタミを防ぎ、実験に使えるまで培養細胞を成長させることは、予想以上に困難であったため、G-蛋白関連の実験は、今後の研究課題として残った。本研究は、(1)ブラジキニン(BK)刺激のG蛋白質機能制御に関する検討、(2)BKの血管反応へのチロシンリン酸化の関与の検討、(3)BK刺激により合成遊離したNOおよびアラキドン酸代謝産物の定量およびそれらの相互作用の検討、(4)アンジオテンシン変換酵素(ACE)および中性エンドペプチダーゼ(NEP)活性の定量とBK分解速度の検討、から成り立つ。平成13年度は、(1)および(2)を予定していたが、実験は現在も進行中である。特に脳底動脈内皮細胞培養方法の確立にはまだ時間を要するものと思われる。先に(4)のアンジオテンシン変換酵素(ACE)および中性エンドペプチダーゼ(NEP)活性の定量が摘出ブタ脳底動脈で終了し、両活性値とBKによる血管反応との関連性を報告した(11.研究発表、雑誌論文参照)。すなわち、ACE阻害薬であるカプトプリルとNEP阻害薬であるチオルファンは、シクロオキシゲナーゼ阻害薬の存在下で起きるBK弛緩反応のpD_2値を8.11から9.55に、B_2-拮抗薬の[Thi^<5.8>D-Phe^7]-BKのpA_2を6.95から7.59に上昇させた。

また、NO阻害薬の存在下で起きるBK収縮反応のpD_2値を7.93から8.97に、[Thi^<5.8>D-Phe^7}BKのpA_2を6.86から7.50に上昇させた。カプトプリルは、ACE活性をIC_<50>値38.0nMで、チオルファンは、NEP活性およびACE活性をそれぞれIC_<50>値1.4nMおよび295.0nMで抑制した。内皮細胞の除去は、ACE活性およびNEP活性を76.7%および15.9%それぞれ抑制し、ACEmRNAレベルを59.4%抑制したが、NEPmRNAレベルには有意な影響を及ぼさなかった。以上の結果から、ブタ脳底動脈のBKによる弛緩と収縮反応は、カプトプリルとチオルファンにより、主に血管内皮細胞に存在するACE活性を抑制することにより増強していることが示唆された。今後、(1)および(2)の実験を完成させたい。本年度の研究実施計画のうち(3)の「ブラジキニン(BK)とアンジオテンシン(Ang)受容体の関連性の検討」に関しては、張力実験を終了した。血管平滑筋にAT_1受容体が、血管内皮細胞にAT_2受容体が存在する可能性を示唆する結果を得た(第134回獣医学会報告済)。また、B_2受容体拮抗薬がAng IIの反応を抑制しBKとAng受容体との関連性を示唆する結果を得ている。現在、放射性リガンド結合実験を行いさらに2つの受容体の関連性を検討している。研究実施計画のうち(2)の「BKの血管反応へのチロシンリン酸化の関与の検討」に関しては、張力実験をほぼ終了した。血管反応にチロシンリン酸化が関与している事を示すには「反応がチロシンキナーゼ阻害薬で抑制され、チロシンフォスファターゼ阻害薬で増強される」現象を認める必要がある。ブタ脳底動脈にBKを適用して得られる2相性反応には、いずれの相にもこの現象を認めなかった。そのため、チロシンリン酸化が収縮反応に関与しているとの報告のあるAng IIを脳底動脈に適用して検討した。Ang IIの収縮反応は上記の現象を示し、チロシンキナーゼ活性を測定すると活性増加が認められ、この反応へのチロシンリン酸化の関与が示唆された(第135回獣医学会報告予定)。研究実施計画のうち(1)の「BK刺激のG蛋白質機能制御に関する検討」に関しは、ようやくブタ脳底動脈の内皮細胞および平滑筋の細胞培養に成功し、細胞を増殖させている。しかし当初、4つのG蛋白質抗体を使って実験を計画していたが、抗体1つを入手後、突然、残りの3つの抗体の製造が中止され、替わりの抗体があるかどうか検索中である。もし、入手出来ない場合は計画の変更余儀なくされる。なお、当初ウシでも計画していたが、BSE対策のため、サンプルの入手は不可能となった。本年度の研究実施計画の(1)は、培養したブタ脳底動脈内皮細胞をブラジキニン(BK)で刺激し、培養液中に含まれる一酸化窒素(NO)濃度をその代謝産物であるNO_2/NO_3濃度を測ることにより検討した。その結果、BK刺激後NO濃度の有意な上昇を認めた。アラキドン酸代謝物質であるプロスタグランジン類の測定は、現在進行中である。研究実施計画の(2)は、張力実験でBKと分子レベルで2量体を形成しているのではと推測されているアンジオテンシン(Ang)IIの収縮反応をBKのB_2受容体拮抗薬であるHOE140で検討した。その結果、HOE14Cは、Ang IIの収縮反応を用量依存性に抑制し2つの受容体の関連性が示唆された。この抑制が受容体レベルで行われているかどうかは、ラジオリガンド結合実験で検討予定である。また、本年度は、Ang IIに対する2つの受容体、AT_1およびAT_2受容体の分布および受容体特性をラジオリガンド結合実験および培養ブタ脳底動脈内皮細胞を用いて検討した。
釣り合い行列の固有値制御による最小ひずみエネルギー曲面の特定法

膜構造の初期形状を材料・力学的観点から合理的に設定する目的で実施される形状解析では、歪エネルギーもしくは膜面積という汎関数の停留解を得なければならない。支持境界が単純な閉曲線の場合でも停留解は理論的に複数存在する場合があるため、形状解析法には初期値依存性を考慮した汎関数を最小化する大域的最適解の探索手法が望ましい。汎関数最小化探索を成功させる解析制御パラメータの設定法、および探し終えた曲面が大域的最適解であることを保証した数値解析手法は申請者の知るところ存在しない。本研究では膜構造の釣り合い行列の固有値を制御パラメータとして膜面の歪エネルギーの最小化を保証した形状解析法の構築を目的としている。