hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
均質化法と連鎖反応理論による電気化学触媒反応の数理モデル構築

本研究課題では、合成分子から多電子移動性を示す触媒開発を目指す実験解析と非線形ダイナミクス理論の相互研究により、現象論的モデルを導きだし自己組織的連鎖反応を理解することを目指す。またその足がかりとなる数学的な準備を始める。連鎖反応の各過程に生成物からのフィードバックを仮定したTributsch-Pohlmannモデルは多電子移動を説明し得る現象論モデルの卵と考えられている。Tributsch-Pohlmannモデルはプリゴジンの連鎖反応理論を一般化し、ある状態から別のある状態に遷移する際に際に中間生成体を経てゆくと考える。多電子が一気に移動するというのは、この中間生成体にほとんど止まらずに別の状態に急速な遷移が起るということである。この反応を加速するためにTributschは、仮想的な中間生成物を考え、中間生成体の反応定数が中間生成物濃度に依存すると考えたのである。中間生成体方向に連続極限をとり、見かけ上は非線形の増殖項のある移流拡散方程式が得られる。昨年度に引き続き、Tributsch-Pohlmannモデルの解析を進めた。まず境界条件を定式化し、ある条件下では確かに自己触媒的に加速が実現することを確認した。このモデルは、空間的にはあるところで起きている現象なので、これを電極方向に拡張したモデルを試行錯誤しながら構築している。昨年度に引き続きTributsch-Pohlmannモデルの解析を進めた。また境界条件だけでなく、中間生成物の初期条件も重要で、実際に現れるのは、パルス進行波でなく、次第に増殖する孤立波である。数値的に特徴的な解が得られているが、数学的な定式化は未着手である。このモデルは、空間的にはあるところで起きている現象なので、これを電極方向に拡張したモデルも試行錯誤しながら構築している。白金等の優れた既存の触媒は、あたかも自己組織的に電子移動を促進しているかのように連鎖反応を効率的に行っているが、現状の電気化学理論はこれを理解するに至っていない。一方、生物はこうした希少金属を使わずして高効率なエネルギー変換を実現している。
タンパク質分解異常による発がん機構の研究

がんは種々の原因によって引き起こされるが、最終的には細胞周期の制御異常に収斂すると考えられている。われわれは特に静止状態(G0期)と増殖ループの制御の異常によって発がんにつながる分子機構を明らかにするために、G0期の制御に関わるタンパク質の分解制御に注目し、モデルマウスを作製して実際にがんが発生するかどうかを検証してきた。その結果、特にG0期への脱出を抑制する原がん遺伝子産物c-Mycの分解を制御するユビキチンリガーゼFbw7が発がんの制御や幹細胞維持に重要な役割を果たすことを突きとめた。細胞周期への再進入(G0期からG1期への移行)のためには、その阻害分子であるp27の破壊が必要であるが、当初p27のユビキチン化因子として予想されたSkp2は時期的にも空間的にもp27のユビキチン化因子としての要件を満たさず、さらにSkp2ノックアウトマウスにおいてもG0-G1移行期におけるp27の分解が認められることから、この時期においては何か別のユビキチン化因子が働いているとの結論に至った。そこで上記の方法にてG0-G1移行期におけるp27の新規ユビキチンリガーゼを同定し、KPC(Kip1-ubiquitylation Promoting Complex)1およびKPC2と命名した。さらに各々の分子が含むドメイン構造を欠失する変異体を多数作製し、その機能的差異を調べた。KPC1はSPRYドメインを含むN末端側でKPC2及びp27と結合し、C末端側のRINGフィンガードメインでE2と相互作用することが示された。p27はそのサイクリン・CDK結合ドメイン付近においてKPC1と結合する。一方、KPC2はN末端側のUBLドメインでKPC1と結合し、UBLドメインとUBAnドメインを含む領域で26Sプロテアソームと結合することが判明した。さらにUBAnドメインとUBAcドメインでポリユビキチン鎖と結合することから、KPC2はユビキチン化されたp27を26Sプロテアソームに効率よく運搬するためのシャトル分子である可能性が示唆された。われわれはT細胞・乳腺・骨髄・肝臓・脳・線維芽細胞・皮膚特異的なFbw7コンディショナルノックアウトマウスを作製して、その異常を検索中である。T細胞特異的コンディショナルノックアウトマウスでは、本来細胞周期が停止すべきDP期にc-Mycが過剰に蓄積するために細胞周期が停止せず、最終的にp53を介して強制的に細胞周期が停止されている。そのためp53遺伝子の変異に伴い、効率にリンパ腫が発症することが明らかとなった。乳腺特異的Fbw7コンディショナルノックアウトマウスは、乳腺の発達障害から乳汁分泌不全を起こして新生仔の哺育ができず、ノックアウトマウスの仔はほとんど死亡する。乳腺上皮は高度のアポトーシスを起こしており、これはc-Mycの異常蓄積とp53の誘導が起こっていることが示された。つまり成熟T細胞と全く同じ表現型である。さらにT細胞と同様に長期間の後に乳癌を発症することがわかった。つまり乳腺上皮においては、c-Mycの異常発現がp53を誘導し、その結果細胞周期停止とアポトーシスの上昇を招くことが明らかとなった。このことから、Fbw7の欠失はc-Mycの過剰発現を招き、p53によるチェックポイントが作用して細胞周期は強制的に停止させられることが示唆される。しかしこのような不安定な状態は、長期間のうちにp53遺伝子に変異が入ることによって容易に癌化することが判明した。最近ヒトの乳癌においてFbw7の異常が多く報告されており、本研究結果はそのメカニズムを具体的に再現したものである。骨髄特異的Fbw7コンディショナルノックアウトマウスは、骨髄幹細胞中のG0期細胞群が正常の4分の1まで減少し、さらに骨髄移植による骨髄再建能を完全に喪失する。このことから骨髄幹細胞がG0期に維持されることが幹細胞機能にとって必須であり、そのG0期維持にFbw7が重要な役割を果たしていることが遺伝学的に証明された。細胞周期の停止異常における発がんの可能性を調べるために、細胞周期を回転させるタンパク質群を標的とするSCF型ユビキチンリガーゼであるFbw7のコンディショナルノックアウトマウスを作製した。特にTリンパ球において、特異的にFbw7を欠失させ、どのように細胞周期制御および発がんに影響するかを検討した。その結果、このマウスでは胸腺が過形成を呈し、特にCD4+CD8+細胞が増加していた。細胞周期を詳細に調べると、本来細胞周期が停止すべきCD4+CD8+期の細胞において、細胞周期が停止していないことが明らかとなった。この細胞では本来分解されるはずのNotch1とc-Mycが分解されずに蓄積していた。

われわれはFbw7/RBP-JダブルコンディショナルノックアウトマウスおよびFbw7/c-Mycダブルコンディショナルノックアウトマウスを作製し、その細胞周期を観察したところ、前者では依然細胞周期の過剰が認められたのに対し、後者ではその異常が消失していたことにより、c-Mycの蓄積がこの異常増殖の一義的な原因であると考えられた。この過剰増殖はある期間p53の作用によって抑制されているが、p53が変異によって機能が喪失すると、胸腺リンパ腫を発症することが判明した。さらに骨髄幹細胞においてFbw7誘導欠損マウスを作製したところ、GO期の細胞が減少し、Fbw7がGO期維持に関与していることが明らかとなった。さらにこの骨髄幹細胞は移植実験によって長期骨髄再建能が著しく喪失していることが判明した。つまりFbw7によるGO期維持は幹細胞としての機能に重要な役割を持っていることが示唆された。また、このマウスを数ケ月観察すると高頻度にT細胞急性リンパ性白血病を発症することが明らかとなった。これはFbw7が白血病やリンパ腫にとって抑制的に働く因子であることを示す結果である。われわれはマウス個体を用いて、GO期制御のメカニズムを研究している。特にSCF複合体型ユビキチンリガーゼであるSCF/Skp2とSCF/Fbw7がこの制御に重要であることを発見した。SCF/Skp2は細胞周期のブレーキ役であるCDKインヒビターp27を分解することによって細胞周期を促進させ、逆にSCF/Fbw7は細胞周期のアクセル役であるc-Mycを分解することによって細胞周期を停止させる。この生化学的実験結果を裏付けるように、T細胞系列においてp27をが欠損すると胸腺が肥大し、Skp2をノックアウトすると逆にp27が蓄積し、T細胞の増殖率が低下して胸腺が小さくなる。p27/Skp2ダブルノックアウトマウスではp27ノックアウトマウスと同様の表現型を示す。一方で胸腺においてFbw7ノックアウトマウスはc-Mycが蓄積し、細胞周期からの脱出ができなくなり、過剰増殖状態に陥るが、これはc-Mycのノックアウトによって是正される。Fbw7欠損状態における過剰な増殖に対し、生体はp53を介して何とかこの状態を是正しようとするが、いずれp53遺伝子に変異が起こり最終的に胸腺リンパ腫の発症に至る。これらの生化学的・遺伝学的事実は、Skp2がp27の分解を通じて細胞周期の再進入系を制御し、Fbw7がc-Mycの分解を通じて細胞周期からの脱出に関与することを示しており、この調節系の破綻が発がんに直結することが明らかとなった。さらに興味深い知見として、Fbw7ノックアウトマウスでは幹細胞の維持に重大な欠陥が見つかった。つまりGO期への維持が幹細胞機能に必須であることを初めて分子レベルで示した。このように細胞の増殖はSkp2とFbw7で正負にコントロールされており、これが幹細胞機能に重要であること、さらにSkp2-p27、Fbw7-Mycの両軸に障害が生じると発癌することが明らかとなった。昨年度までに、SCF複合体型ユビキチンリガーゼであるSCF/Skp2とSCF/Fbw7がこの制御に重要であることを報告してきた。特に細胞の増殖はSkp2とFbw7で正負にコントロールされており、これが幹細胞機能に重要であること、さらにSkp2-p27、Fbw7-Mycの両軸に障害が生じると発癌することを明らかにしてきた。
肝内寄生虫感染と胆道癌の相違について

1.研究背景:タイ国でのタイ肝吸虫(Opisthorchis viverrini)の高感染地域では肝内胆管癌の発生が極めて高く,さらにハムスターを用いた実験肝癌の解析から肝吸虫の感染が肝内胆管癌の発生を強力に促進する事を明らかにした。但しタイ肝吸虫に起因した肝内胆管癌に特異的な組織形態は認められなかった。実験的解析およびヒト肝の検討から肝吸虫の感染に基づいた胆管上皮の慢性炎症と上皮の増殖反応が胆管癌発生に大きく関わっているとの確信を得た。本研究では韓国に高頻度に認められる肝吸虫(Clonorchis sinensis)も同様な作用があるかどうかをヒトと動物実験から追究した。ここにその成果を報告する。2.ヒト肝腫瘍での研究進捗状況:Pusan大学校医科大学寄生虫学の宋壽復教授の協力によってPusan大学およびKosin大学で行なわれた肝腫瘍の手術材料(1966年1992年)から20歳以上の症例432例について肝腫瘍の組織型と肝吸虫の感染状況を対比した。症例は男性337例(平均年齢50.9歳:2773歳),女性95例(平均年齢51.2歳:2176歳)を対象とした。その結果,男性では88例が,女性では24例が糞便検査にて感染を認めない陰性例であったが,45例と11例にそれぞれ虫卵をみとめ,組織学的に感染を確認できた例を加えて,男性で49例が,女性で12例が感染陽性と判断された。そのうち肝細胞癌は男性27例(55.1%),女性5例(41.7%),胆管細胞癌は男性21例(42.9%),女性7例(58.3%)であり,肝吸虫感染陰性である男性88例と女性24例のうち肝細胞癌が男性78例(88.6例),女性19例(79.2%),胆管細胞癌は男性10例(11.4%)女性4例(16.7%)と,男女とも肝細胞癌は肝吸虫感染陰性例に有意に高く,逆に胆管細胞癌は陽性例に有意に高い頻度を示した。今回の検索対象には肝硬変症例が少なからず認められた(男性37例,女性6例)が,肝硬変症例では肝吸虫感染の有無に関わらず肝細胞癌の頻度が高く,非肝硬変症例(男性77例,女性28例)でのみ感染と非感染間で肝細胞癌と胆管細胞癌の発生頻度に統計学的な明らかな差異が観察された(男女併せて,肝細胞癌の頻度は感染例,非感染例で各々15/32(46.9%),56/73(76.7%))。3.ハムスター50匹を用い,釜山周辺の感染淡水魚から収集したメタセルカリアを50匹づつ経口感染させたあと2週目からdimethyl-nitrosamineを6.25ppmの濃度で飲料水とともに投与する実験を開始したが,約10週目までに多数の動物が重篤な肝吸虫感染により死亡し,実験を中止せざるを得ない状況になった。4.まとめ:今回の外科的摘出標本の検討から韓国におけるclonorichis sinensisの感染がタイで観察されたように肝内胆管癌の発生を促進していることを明らかにしえた。現在では肝吸虫に対する啓蒙と治療薬プラジカンテルの普及により韓国の肝吸虫の感染率はきわめて低くなっており,胆管細胞癌は今後減少する事が期待される。そのうち肝細胞癌は男性27例(55.1%),女性5例(41.7%),胆管細胞癌は男性21例(42.9%),女性7例(58.3%)であり,肝吸虫感染陰性である男性88例と女性24例のうち肝細胞癌が男性78例(88.6例),女性19例(79.2%),胆管細胞癌は男性10例(11.4%)

女性4例(16.7%)と,男女とも肝細胞癌は肝吸虫感染陰性例に有意に高く,逆に胆管細胞癌は陽性例に有意に高い頻度を示した。今回の検索対象には肝硬変症例が少なからず認められた(男性37例,女性6例)が,肝硬変症例では肝吸虫感染の有無に関わらず肝細胞癌の頻度が高く,非肝硬変症例(男性77例,女性28例)でのみ感染と非感染間で肝細胞癌と胆管細胞癌の発生頻度に統計学的な明らかな差異が観察された(男女併せて,肝細胞癌の頻度は感染例,非感染例で各々15/32(46.9%),56/73(76.7%))。3.ハムスター50匹を用い,釜山周辺の感染淡水魚から収集したメタセルカリアを50匹づつ経口感染させたあと2週目からdimethyl-nitrosamineを6.25ppmの濃度で飲料水とともに投与する実験を開始したが,約10週目までに多数の動物が重篤な肝吸虫感染により死亡し,実験を中止せざるを得ない状況になった。4.まとめ:今回の外科的摘出標本の検討から韓国におけるclonorichis sinensisの感染がタイで観察されたように肝内胆管癌の発生を促進していることを明らかにしえた。現在では肝吸虫に対する啓蒙と治療薬プラジカンテルの普及により韓国の肝吸虫の感染率はきわめて低くなっており,胆管細胞癌は今後減少する事が期待される。
結晶ひずみを利用したSiMOS反転層移動度決定機構の解明と高移動度化指針の確立

ひずみSi MOSFETの表面ラスネス散乱移動度とMOS界面凹凸を評価し、ひずみの印加により電子移動度は向上するものの正孔移動度はやや減少すること、MOS界面の凹凸は、ひずみの印加で低減することが明らかとなった。また、高精度の透過電子顕微鏡像によって、実際のSi/SiO2界面凹凸形状とその自己相関関数を直接決定する方法を新たに提案し、この方法で得られた凹凸に基づいて計算した移動度は実験から得られた値と、電子と正孔ともに、良い一致が見られることが分かった。また、ひずみSi MOS界面は、FNストレスによる界面準位発生が少なく、これはひずみによる界面ラフネスの低減に起因している可能性が高いことが明らかとなった。更に、ひずみSi pMOSFETの界面電荷によるクーロン散乱正孔移動度は、二軸引張りひずみの印加で移動度が増大する一方、基板不純物散乱によるクーロン散乱移動度では、移動度が低下するという、電子移動度とは反対のひずみ依存性をもつことを見出し、これらのひずみ依存性は、ひずみによる電子と正孔のサブバンド構造の変調によって統一的に説明できることが明らかにした。二軸引っ張りひずみをもつバルクSi MOSFETの移動度において、特に、表面ラフネス散乱とクーロン散乱によって決まる移動度成分に関して、ひずみ量を系統的に変化させて、ひずみの影響とその物理的機構を調べた。ここで、ひずみSi MOSFETの基板の緩和SiGe基板のGe量を、0%(ひずみ量0%)から40%(ひずみ量約1.7%)まで変化させた。結果として、以下のことが明らかとなった。(1)表面ラフネス散乱による移動度・表面ラフネス散乱によって決まるSi MOS反転層の電子移動度は、二軸引っ張りひずみの印加による増加する一方、正孔移動度は、移動度が若干減少したのちほぼひずみなしと同じレベルにまで戻ることが明らかとなった。・MOS界面をTEM分析により直接評価したところ、ひずみの印加と共に、表面凹凸の高さが減少することが確認できた・以上の点から、ひずみによる電子移動度の上昇は、表面凹凸の高さの低下に起因する一方、正孔移動度の移動度の若干の低下は、凹凸の相関長の低減と凹凸の高さが複合していると考えることで説明できる可能性がある。(2)クーロン散乱による移動度・クーロン散乱によって決まるSi MOS反転層の電子移動度に与えるひずみの効果は、クーロン散乱対が基板不純物であるか、MOS界面電荷であるかによって、その依存性が異なることが明らかとなった。基板不純物の場合は、二軸引っ張りひずみの印加で、移動度は上昇するが、MOS界面電荷の場合は、移動度は低下する。・一方、正孔移動度に当たるひずみの効果は、この逆の傾向を示すことが明らかとなった。クーロン散乱対が基板不純物の場合は、移動度が上昇する一方、MOS界面電荷の場合は、移動度が上昇することが実験的に示された。(1)表面ラフネス散乱による移動度・MOS界面の形状をTEM分析により定量的に決定し、表面ラフネス散乱の散乱強度を実験的に決定する新しい手法を提案し、実測を行った。この方法では、Si/SiO2界面の界面凹凸形状の自己相関関数を、仮定を置かずに、高精度TEMによって、実際のSi/SiO2界面から直接測定し、自己回帰法を用いて決定できる。結果として、ひずみの印加と共に、表面凹凸の高さと相関長の両方が変化することが分かった。・上記の方法を用いて計算した移動度は、実測結果を定量的に説明できることが明らかとなった。この結果、ひずみによる電子移動度の上昇は、表面凹凸の高さの低下に、また正孔移動度の移動度の若干の低下は、凹凸の相関長の増加に起因し、電子と正孔のフェルミ波数の違いと凹凸の自己相関関数の波長依存性によって、電子移動度と正孔移動度の振る舞いの違いが説明できることが明らかとなった。

・引張りひずみが印加されたSiにMOS界面を形成するグローバルひずみSi技術は、MOS界面凹凸の減少に有効であり、高い移動度や高い信頼性などが期待できる、新たな観点からのtechnology boosterとなり得る。(2)クーロン散乱による移動度・クーロン散乱によって決まるSiMOS反転層の電子移動度に与えるひずみの効果に関し、基板不純物によるクーロン散乱移動度は、二軸引っ張りひずみの印加で、移動度は低下する。これは、基板木純物の増大によ名実効電界の増加により、ひずみの印加で低下したlight holeバンドとheavy holeバンドのエネルギーレベルがほぼ同等となることによるバンド間散乱の増大によって、説明できることが明らかとなった。二軸引っ張りひずみをもつバルクSiMOSFETにおいて、表面ラフネス散乱の基礎となる界面ラフネス量の評価手法やとクーロン散乱の基礎となる界面生成電荷量に関して、ひずみ量を系統的に変化させ、その影響と物理的機構を調べた。結果として、以下のことが明らかとなった。(1)二軸引張りひずみ下で作製されたMOS界面ラフネスの評価・昨年度提案した、TEM分析によるMOS界面形状の定量的決定手法において、測定されるラフネス値とTEM試料膜厚との関係を調べ、TEM試料厚の増加とともに観測される見かけのラフネスの大きさが増大することを明らかにした。・表面ラフネス散乱による移動度を決定する真のラフネス値とTEM測定から求められるラフネス値の対応関係を実験的に決定するとともに、シミュレーションにより、この関係が妥当であることを明らかにした。以上のことから、TEMにより求めたラフネス量に基づいて、移動度を定量的に決定する手法を確立した。(2)クーロン散乱の評価・クーロン散乱と表面ラスネス散乱の複合効果が存在するかどうかを調べるため、FNストレスによりクーロン散乱を発生させた後、表面ラフネス散乱移動度を評価した結果、クーロン散乱体の増大により、表面ラフネス散乱移動度も低下すること、また二軸引張りひずをもち表面が平坦なMOSFETでは、この影響が小さくなることが示された。(3)クーロン散乱対となる界面準位生成量と界面準位の電気特性の評価・ひずみSinMOSFETへのFN注入による界面準位生成を調べた結果、二軸引張りひずみ量の増大に伴い、界面準位生成量が低下することが見出された。一方、界面準位生成に重要と言われている基板ホール電流量のひずみ量依存性は小さいことから、ひずみSiMOSFETでの界面準位生成抑制現象は、ひずみ印加による表面ラスネスの低減が原因と結論づけられた。
悪性胸膜中皮腫のプロテオーム解析による分子標的治療の開発

悪性胸膜中皮腫は胸膜の中皮細胞に由来する悪性腫瘍である。過去に職場や日常生活においてアスベストに暴露し、現在悪性胸膜中皮腫に罹患している患者は増加の一方であり、診断時にすでに広範囲に進展し根治手術が不可能であることが多く、化学療法のみでの治療の場合ペメトレキセドとシスプラチンの併用である程度の効果をあげているものの有効とは言えず、予後はきわめて不良である。そこで申請者がこれまで培ってきたプロテオミクスの技術を駆使して治療の標的となるタンパクを同定し、標的タンパクに照準を合わせた治療法の開発を目的とする。昨年の段階では、プロテオーム解析の結果HSP70、GRP78、PDX 2、protein disulfide isomerase A3、annexin A3、14kDa phosphohistidine phosphataseの発現が正常胸膜中皮細胞と比較して増強していることが明らかとなっていたが、今回特異抗体を用いたウェスタンブロットの結果、同定された蛋白質の中でHSP70とGRP78の発現が悪性胸膜中皮腫細胞において増強していることを確立することができた。現在HSP70とGRP78の特異的なsiRNAを用いてのノックダウンを行い、ノックダウンによって悪性中皮腫細胞の増殖、浸潤、遊走にどのような影響があるのかを調べている最中である。悪性胸膜中皮腫は胸膜の中皮細胞に由来する悪性腫瘍で、過去に職場や日常生活においてアスベストに暴露し、現在悪性胸膜中皮腫に罹患している患者は増加の一方であり、診断時にすでに広範囲に進展し根治手術が不可能であることが多く、化学療法のみでの治療の場合ペメトレキセドとシスプラチンの併用である程度の効果をあげているものの有効とは言えず、予後はきわめて不良である。具体的には、これまでのプロテオーム解析より感度の良い中皮腫特異的タンパクの同定を行い、また細胞株のみではなく外科的腫瘍切除の際に入手できる悪性中皮腫組織と周辺の正常組織の比較プロテオーム解析を行い、その特異的タンパクの制御法を(例えば文献的に報告されていれば阻害剤や抗体)用いて、青アスベストの腹腔内投与で実験的にマウスに発癌させた悪性中皮腫に対しての治療実験を行う予定である。プロテオーム解析の結果、正常胸膜中皮細胞と比較して、HSP70、GRP78、Peroxiredoxin 2などのべ7種の蛋白質の発現が悪性胸膜中皮腫細胞で増強していることが明らかとなった。このことは、2013年5月に開催される欧州胸部腫瘍学会にて発表予定である。また、特異抗体を用いたウェスタンブロット解析によりDDX39の発現増強も明らかとなった。その発現は有意差を持って増強していたので悪性胸膜中皮腫の特異的蛋白質の一つとして期待している。このことは、Anticancer Research誌に投稿し既に受理されており、ただ今in pressの状態である。行ってきたプロテオーム解析で同定されてきた蛋白質はいずれも標的治療の分子としては弱いものであった。しかしながら、悪性胸膜中皮腫の病態を表す分子の可能性があることから、今後はこれらの分子と悪性胸膜中皮腫の病態、発生に関係した研究を行なう予定である。腫瘍学悪性胸膜中皮腫細胞のプロテオーム解析の結果同定された蛋白質の特異抗体を用いての確認工程は既に終了しており、確認がとれたHSP70とGRP78のノックダウンによる悪性胸膜中皮腫細胞の増殖、浸潤、遊走への影響を調べる段階となっているが、デザインしたsiRNAの機能がはっきりしておらずノックダウンが成功していない。そのため、まだHSP70とGRP78の中皮腫細胞の悪性度への影響が確認できていない。質量分析計の調子が悪く、二次元電気泳動による蛋白質スポット発現の解析が予定通りに終了していたにもかかわらず、質量分析に時間がかかってしまったのが遅れの原因である。とは言え、研究計画のうち、悪性胸膜中皮腫細胞株3株と正常胸膜中皮細胞株を用いてのプロテオーム解析は一段落しており、いくつかの悪性胸膜中皮腫特異的蛋白質の候補が同定できている。また、5月にはルガノで開催される欧州胸部腫瘍学会での発表を予定している。また、10月に横浜で開催されるHUPO(Human Proteome Organization)世界大会での発表も予定している。しかしながら、特異抗体を用いての確認作業までは終了しておらず、また、ノックダウンによる機能実験にも着手できていない。さらに、これまで用いた細胞株以上に細胞株を入手、使用してのプロテオーム解析も必要である。今後は、ますますのプロテオーム解析への集中が必要となってくる。

候補蛋白であるHSP70とGRP78のノックダウンを完了して悪性胸膜中皮腫細胞への影響を確認することが第一である。そのため、HSP70とGRP78のsiRNAのデザインを再度行って実際に機能的なsiRNAを使用できるようにする。また、昨年悪性胸膜中皮腫細胞での強発現が確認できたDDX39にも焦点を絞って、ノックダウンによって増殖、浸潤、遊走への影響を調べる。まず、さらなる数の悪性胸膜中皮腫細胞株を入手してのプロテオーム解析を行う。その結果とこれまでのプロテオーム解析の結果を統合して、悪性胸膜中皮腫細胞に特異的な蛋白質を同定する予定である。そのためには、二次元電気泳動解析の感度を上げる必要がある。悪性胸膜中皮腫の組織摘出手術の患者からの組織サンプルを用いてのプロテオーム解析ならびに、細胞株でのプロテオーム解析結果の確認を行う。しかしながら、研究分担者が当院で行う予定の悪性胸膜中皮腫摘出術は今のところ予定されておらず、どれだけのサンプルを入手できるかは不明である。in vivoでの悪性胸膜中皮腫組織のプロテオーム解析を行うためにC57BL/6マウスへの青アスベスト腹腔内投与によって悪性中皮種を実験的に発癌させる予定である。これまでに同定された悪性胸膜中皮腫特異的蛋白質が治療のターゲットとなりうるかの確認のためにsiRNAを用いてのノックダウン実験が必要となってくるので、準備したい。プロテオーム解析によって悪性胸膜中皮腫細胞に特異的に強発現している蛋白質として同定されたHSP70とGRP78のノックダウンが成功していないことから次年度使用額が生じた理由である。HSP70とGRP78のsiRNAを再デザインしてノックダウンを成功させ、同定されたHSP70とGRP78の悪性胸膜中皮腫の増殖、浸潤、遊走における役割を明らかにするための消耗品で使用する予定である。(1)siRNAとノックダウンのための試薬一式(2)MTSアッセイ用試薬(3)マトリジェルとトランスウェル前年度、当初予定していたプロテオーム解析による悪性胸膜中皮腫特異的蛋白質同定の予定が、質量分析計の調子が悪く蛋白質同定の進み方が遅いため332,461円の残高が生じた。この繰越金額は、質量分析計不調のために遅れているプロテオーム解析のための消耗品に充てる予定である。具体的には、(1)質量分析のための試薬類(アセトニトリル、超純水、トリプシン、ネブライザー等)と(2)特異抗体である。次年度は、プロテオーム解析推進のために、(1)二次元電気泳動試薬類、(2)二次元電気泳動プレキャストゲル、(3)等電点電気泳動用のIPGストリップ、(4)質量分析のための試薬類(アセトニトリル、超純水、トリプシン、ネブライザー等)を購入予定である。悪性胸膜中皮腫特異的蛋白質同定のために(5)特異抗体が必要である。また、同定された蛋白質の標的分子となる可能性確認のためにsiRNA類のノックダウン試薬が必要となる。in vivoでの悪性胸膜中皮腫解析のための(6)動物購入が必要となる。(7)5月にルガノで開催される欧州胸部腫瘍学会での発表用の旅費。(8)10月に横浜で開催されるHUPO(Human Proteome Organization)世界大会発表用の旅費など、学会発表用の旅費が必要となる。
超臨界CO2を用いた高アスペクト比回折格子への異種材料埋め込み基盤技術の確立

本研究では、超臨界CO2に分散するGd2O3ナノ粒子を合成し、中性子位相イメージング用回折格子にナノ粒子を均一に埋め込みナノ粒子超格子構造を形成する技術の開発を目指した。超臨界CO2流体に分散するナノ粒子の合成は2段階で行った。前駆体をオレイン酸添加Tri-n-octylamine溶液中にてオレイン酸修飾Gd2O3ナノ粒子を合成した。その後、配位子交換法を用いて、修飾オレイン酸をHexafluoroacetylacetone(hfac)に配位子交換しhfac修飾Gd2O3ナノ粒子を得た。現在、基板表面を局所的に冷却することにより分散性を低下させることによるCFD法を開発中である。1「メッキ技術に代わる超臨界CO2プロセスを用いた金属材料充填法の確立」超臨界CO2を用いてGdを高アスペクト比トレンチ構造に埋め込むためには、超臨界CO2に溶解するGdプリカーサーの探索および温度や圧力などの溶解条件の最適化が重要となる。GdプリカーサーをGdに還元する際、耐圧容器内に基板を局所的に加熱することで流体内での均一な反応よりも基板上での反応が特異的に進むように設計する。また、流体内の均一反応が優勢な場合、流体内の均一反応を抑えるために耐圧容器自体を恒温槽に入れて熱を逃がす必要がある。逆に、Gd錯体が安定である場合、水素を添加することも検討する。26年度では、この条件探索のための装置を設計し組み立ておよび耐圧試験まで行うことができた。今後、27年度以降、装置を用いて条件探索を行っていく。高アスペクト比吸収型中性子回折格子を作製するためのGdのプリカーサーは、Gd(acac)3、Gd(hfac)3の他にGdF3を検討に加えた。Gd(acac)3は2の課題のナノ粒子合成においても用いているが、錯体が安定であることが分かり、より反応性の高いプリカーサーが必要であると考えている。高アスペクト比トレンチ構造を形成するための微細加工は引き続き野田(産総研、研究協力者)が矢代(研究分担者)と共同で行う。2「超臨界CO2分散ナノ粒子の合成」超臨界CO2に分散するGd2O3ナノ粒子の合成を行う。26年度に行った実験結果から超臨界水場においてGd(OH)3ナノ粒子が合成されることが分かった。また、ナノ粒子表面でのオレイン酸の修飾量が低く、粒径が大きいため、シクロヘキサンへの分散性が悪いことが分かった。今後、オレイン酸中でのソルボサーマル条件で粒子を合成する。「超臨界CO2分散ナノ粒子の合成」昨年度に引き続き、超臨界CO2に分散するGd2O3ナノ粒子の合成を行っている。ソルボサーマル条件において、Gd2O3ナノ粒子コア部分の合成のためのオレイン酸修飾Gd2O3ナノ粒子の合成に成功した。昨年度では、超臨界水熱条件においてオレイン酸修飾Gd2O3ナノ粒子を合成していたが、超臨界水熱反応では粒子表面のオレイン酸修飾量が少なく、また、粒径が100ナノメートル以上と大きことが問題であった。オレイン酸を直接用いたソルボサーマル条件での合成では、十分なオレイン酸修飾が行え、かつ、粒径も3ナノメートルとなり、良好なオレイン酸修飾Gd2O3ナノ粒子が合成された。カテコール基を持つ配位子(4-tert-Butylcatechol(TBC))を用いて、配位子交換を行うことで、TBC修飾Gd2O3ナノ粒子の合成に成功した。TBC修飾Gd2O3ナノ粒子を超臨界CO2に分散させるために、様々な温度、圧力(40°C100°C、10 MPa16 MPa)の超臨界CO2への分散性を評価したが、ごく少量のナノ粒子しか分散が確認できなかった。リン酸基を持つ配位子(Di-tert-buthylphospate(DTBP))を用いた配位子交換の条件を探索し最適化を行った。これにより、DTBP修飾Gd2O3ナノ粒子の合成に成功した。今後、超臨界CO2への分散性を評価するとともに、リン酸基を持つ他の配位子を用いた配位子交換を今後行う予定である。超臨界CO2に分散するGd2O3ナノ粒子の合成に成功していないため。オレイン酸修飾Gd2O3ナノ粒子の合成には成功したが、オレイン酸修飾Gd2O3ナノ粒子は超臨界CO2に微小量しか分散が確認できていない。配位子交換法を用いて、オレイン酸修飾から配位子を替えて超臨界CO2に分散するGd2O3ナノ粒子の合成を試みている。しかしながら、超臨界CO2に分散する配位子の特定には至っていない。「超臨界CO2分散ナノ粒子の合成」昨年度に引き続き、超臨界CO2に分散するGd2O3ナノ粒子の合成を行った。昨年度、オレイン酸を直接溶媒として使用したソルボサーマル条件において、オレイン酸修飾Gd2O3ナノ粒子の合成に成功している。(粒径3ナノメートル)これは、高アスペクト比吸収型中性子回折格子作製のためのGd材料として使用するナノ粒子のコア材料になる。次に、オレイン酸修飾ナノ粒子をリガンド交換法を用いることで、超臨界CO2に分散するGd2O3ナノ粒子の合成を行った。

リガンドとして、種々のリガンドを試行錯誤した結果、Hexafluoroacetylacetonatoを使用することで、超臨界CO2に分散するHexafluoroacetylacetonato修飾Gd2O3ナノ粒子の合成に成功した。超臨界CO2の条件は40°C、12 MPaであり、次の課題であるGd2O3ナノ粒子を回折格子に充填するのにおいて、パターンの倒れ等の問題のない条件である。「超臨界CO2プロセスを用いた新規ナノ粒子充填法の開発」今年度は、実際の中性子位相イメージングに使用するための高アスペクト比吸収型中性子回折格子へのGd2O3ナノ粒子の埋め込みを行う前段階として、シリコン基板上へのナノ粒子の堆積を行った。超臨界CO2に分散するHexafluoroacetylacetonato修飾Gd2O3ナノ粒子を用い、ナノ粒子を超臨界CO2に分散させた。シリコン基板を局所的に冷却することで、基板上でナノ粒子の分散性が低下することでデポが可能であることが分かった。本研究では、超臨界CO2に分散するGd2O3ナノ粒子を合成し、中性子位相イメージング用回折格子にナノ粒子を均一に埋め込みナノ粒子超格子構造を形成する技術の開発を目指した。超臨界CO2流体に分散するナノ粒子の合成は2段階で行った。前駆体をオレイン酸添加Tri-n-octylamine溶液中にてオレイン酸修飾Gd2O3ナノ粒子を合成した。その後、配位子交換法を用いて、修飾オレイン酸をHexafluoroacetylacetone(hfac)に配位子交換しhfac修飾Gd2O3ナノ粒子を得た。現在、基板表面を局所的に冷却することにより分散性を低下させることによるCFD法を開発中である。超臨界CO2に分散させるためのオレイン酸修飾Gd2O3ナノ粒子の合成に成功していないため。超臨界水熱反応を用いるとGd2O3の代わりにGd(OH)3が合成された。脱水させることが難しいことが分かった。また、粒子表面のオレイン酸修飾量が少なく、また粒径が100ナノメートル以上と大きいことが分かった。これらは次のステップである超臨界CO2への分散させるうえで問題だと考えている。超臨界CO2に分散する配位子の探索を引き続き行う。今年度は、特に、リン酸基およびアセチルアセトナートを持つ配位子を使用する予定である。昨年度では、カテコール基を持つ配位子を主に使用して配位子交換を行っていた。しかしながら、配位子交換自体には成功しているが、超臨界CO2に分散するナノ粒子の合成には至らなかった。これは、カテコール基同士のπーπ結合が大きいため、分子間力が大きくなってしまっていることに起因していると考えている。28年度が最終年度であるため、記入しない。気・液・固・超臨界流体反応操作今後、組み立てた装置を用いて1の研究課題を引き続き行っていく。また2の研究課題については、オレイン酸中でのソルボサーマル条件で粒子を合成する。これによって、Gd(OH)3の脱水問題は解決できると考えている。また、プリカーサーについてもGd(acac)3の代わりにより反応性の高いGd(IPr)3を用いる。学術研究助成基金助成金は3年計画で使用する予定のため。翌年度の研究費と合わせて、物品、旅費等に用いる予定である。翌年度、翌々年度の研究費と合わせて、物品、旅費等に用いる予定である。
婦人科悪性腫瘍に対する新規治療法の開発：子宮平滑筋肉腫の生物学的応答性の解析

子宮平滑筋肉腫(子宮肉腫)は、再発・転移を繰り返す難治性腫瘍である。子宮肉腫への治療法は外科的手法に限定され、延命効果が認められる分子標的治療法の確立が必要である。私達は、プロテアソーム構成因子LMP2の欠損マウスで、子宮肉腫が高頻度に自然発症することを報告した。そこで、私達は、各種子宮間葉系腫瘍の生検組織でのLMP2の発現状況について検討し、特異的に子宮肉腫でLMP2の発現が著しく減弱することを報告した。私達は、LMP2に着目した遺伝子プロファイリングを行い、子宮間葉系腫瘍に対する標的分子の探索を行っている。本研究では、カベオリン1の子宮間葉系腫瘍に対する標的分子としての可能性を検討した。生体内で発生した腫瘍細胞は、1p53を中心とした生体防御因子による老化からアポトーシスへの道程、2遺伝子変異を起因とした癌関連因子の活性化による悪性化への道程、いずれかの運命を進むことになる。人種を問わず成人女性のほぼ全員に発症する子宮平滑筋腫(子宮筋腫)は良性腫瘍であるが、子宮肉腫との判別が極めて難しい場合もある。画像診断技術は日々進歩しているが、MRI等の画像診断では、子宮肉腫は子宮筋腫と区別しにくい場合もある。現行の確定診断は、病理医の経験に基づいた摘出物の病理診断により行われるため客観性に欠けている。そのため、容易で正確に診断できる技術と治療法の確立が要望されている。これまで、私達は、プロテアソーム構成因子LMP2の欠損マウスで、子宮肉腫が高頻度に自然発症することを報告した(利根川進教授米国・MITの研究協力)。そこで、私達は、病理ファイルより選別された各生検組織でのLMP2の発現状況について免疫組織化学染色により検討した。その結果、子宮肉腫で特異的にLMP2の発現が著しく減弱することが明らかとされた。そこで、私達は、LMP2に着目したDNA MicroArrayの遺伝子プロファイリングを行い、子宮肉腫特異的にCyclin Eの著しい発現が認められた。提携の医療機関との連携の基、私達は、LMP2とCyclin E、Calponin h1の3種類の因子を子宮間葉系腫瘍の診断マーカーとして検証している。さらに、この遺伝子プロファイリングの結果を基に分子生物学と病理組織学的解析を行ったところ、LMP2は、子宮肉腫細胞に対して老化・アポトーシスへの誘導因子として働いている可能性が見いだされた。つまり、私達は、子宮平滑筋腫瘍において、LMP2がp53と似通った役割を担っている可能性を示した。子宮平滑筋肉腫(子宮肉腫)は、再発・転移を繰り返す難治性腫瘍であり、50歳以降その罹患率の増加が認められる。子宮平滑筋腫(子宮筋腫)は、人種を問わず50歳以上の成人女性の約80%が発症する良性腫瘍であるが、子宮肉腫との判別が極めて難しい場合もある。子宮肉腫は、既存の化学療法に対して抵抗性を示すため、外科的治療法が唯一有効性のある治療法とされる。特に、再発・転移に対する治療法の選択は、限りなく狭い。そこで、子宮肉腫に対する新規治療法の確立に向け、子宮肉腫細胞の生物学的特性を理解することが重要である。これまで、私達の研究グループは、米国・MITの利根川進教授の研究協力のもと、イムノプロテアソーム構成因子LMP2の欠損マウスで、子宮肉腫が高頻度に自然発症することを報告した。そこで、私達の研究グループは、病理ファイルより選別された各種生検組織でのLMP2の発現状況について免疫組織化学染色により検討を行なった。その結果、子宮肉腫で特異的なLMP2の著しい発現低下が認められた。さらに、LMP2に着目したMicroArrayの遺伝子プロファイリングより、子宮肉腫特異的にアクチン・カルモデュリン結合タンパク質であるCalponin h1の著しい発現低下が認められた。これまでの研究成果より、LMP2発現は、Calponin h1の発現を誘導し、LMP2による細胞形態の変化はCalponin h1を介して行なわれていることが明らかとされた。さらに、LMP2により発現誘導されたCalponin h1は、子宮肉腫細胞の浸潤能を有意に低下させることが認められた。現在、私達の研究グループは、子宮肉腫を中心とした子宮間葉系腫瘍の生物学的特徴の解析を行い、新規治療に向けた標的因子の探索を行っている。人種を問わず成人女性の多くに発症する子宮平滑筋腫(子宮筋腫)と子宮肉腫の判別が極めて難しい場合もある。画像診断の技術は日々進歩しているが、MRI等の画像診断では、子宮肉腫は子宮筋腫と区別しにく場合もある。現在まで、子宮肉腫への治療法は外科的手法に限定されているが、多くの場合、再発や転移が認められる。そのため、延命効果が認められる分子標的治療法の確立が要望されている。これまで、私達は、プロテアソーム構成因子LMP2の欠損マウスで、子宮肉腫が高頻度に自然発症することを報告した(利根川進教授MITの研究協力)。

そこで、私達は、病理ファイルより選別された各種子宮間葉系腫瘍の生検組織でのLMP2の発現状況について免疫組織化学染色により検討し、特異的に子宮肉腫でLMP2の発現が著しく減弱することを報告した。提携医療機関との連携の基、私達は、LMP2に着目したDNA MicroArrayの遺伝子プロファイリングを行い、子宮間葉系腫瘍に対する標的分子の探索を行っている。培養細胞を用いた実験解析系と手術摘出組織を用いた実験系をもとに分子生物学的解析、病理組織学的解析により得られた研究成果より、血管形成に関与するカベオリンが子宮間葉系腫における特異的マーカーおよび治療標的分子の候補因子となる可能性を含む組織学的解析結果が得られている。現在、私達は、各種子宮間葉系腫瘍におけるカベオリンの発現状況と発現機序について分子生物学的解析を行っている。本研究で、私達は、カベオリンやLMP2を含む複数の候補因子における子宮間葉系腫瘍に対する診断や治療に向けた標的分子としての可能性を見出した。子宮平滑筋肉腫(子宮肉腫)は、再発・転移を繰り返す難治性腫瘍である。人種を問わず成人女性の多くに発症する子宮平滑筋腫(子宮筋腫)は良性腫瘍であるが、子宮肉腫との判別が極めて難しい場合もある。そのため、容易で正確に診断できる技術と治療法の確立が要望されている。私達の研究グループは、プロテアソーム構成因子PSMB9の欠損マウスで、子宮肉腫が高頻度に自然発症することを報告した。そこで、私達の研究グループは、病理ファイルより選別された各種子宮間葉系腫瘍の生検組織でのPSMB9の発現状況について免疫組織化学染色により検討し、特異的に子宮肉腫でPSMB9の発現が著しく減弱することを報告した。提携の医療機関との連携の基、私達の研究グループは、PSMB9に着目したDNA MicroArrayの遺伝子プロファイリングを行い、子宮間葉系腫瘍の診断マーカーの候補分子の探索を行っている。これまでの研究で、私達の研究グループは、PSMB9、CAV1、Cyclin Eなどの候補因子に対する子宮間葉系腫瘍の診断マーカーの可能性について検討を行った。現在、私達の研究グループは、これらの診断マーカーの候補因子の信頼性と特異性についてさらなる研究を行っている。子宮肉腫への治療法は外科的手法に限定され、延命効果が認められる分子標的治療法の確立が必要である。私達は、プロテアソーム構成因子LMP2の欠損マウスで、子宮肉腫が高頻度に自然発症することを報告した。そこで、私達は、各種子宮間葉系腫瘍の生検組織でのLMP2の発現状況について検討し、特異的に子宮肉腫でLMP2の発現が著しく減弱することを報告した。私達は、LMP2に着目した遺伝子プロファイリングを行い、子宮間葉系腫瘍に対する標的分子の探索を行っている。本研究では、カベオリン1の子宮間葉系腫瘍に対する標的分子としての可能性を検討した。私達は、プロテアソーム構成因子LMP2の欠損マウスで、子宮肉腫が高頻度に自然発症することを報告した(利根川進教授MITの研究協力)。
大光度赤外線銀河の全光度の決定とエネルギー源の研究

銀河の遠赤外放射を観測するための気球搭載望遠鏡を開発、気球観測を行った。中でも最も重要な技術となる気球望遠鏡の姿勢制御システムを、光ファイバージャイロおよびCPUを用いたデジタル制御によって、これまでのシステムと比べて格段に安定に、しかも簡潔なシステムとして完成させることができた。姿勢の安定度は0.003度角以下であり、これは遠赤外センサーの角度分解能、0.02角度に比べて格段に小さい値である。また、姿勢決定用のスターカメラシステムに関しても、通常のCCDと35mmレンズの組み合わせで7等級の星まで校正に使えることが確認できた。一方、焦点面に設置されるセンサーとして、世界初の圧縮型Ge:Gaアレイセンサー(4×8素子)を用いた遠赤外撮像型センサーの開発に成功した。これは光学系とともに超流動ヘリウムクライオスタットに入れられて、1.8Kで冷却される。このアレイセンサーの信号を読み出す32チャンネルの低温動作FETアレイも新規開発に成功した。さらに、観測中に地上受信局でデータを取得してモニターするシステム(QL)及び、コマンドを発生するシステムも準備した。当初、平成10年9月に岩手県三陸町の気球基地から初観測を試みた。光ファイバージャイロを用いたデジタル姿勢制御システムはほぼ完璧に動作した。制御精度は約5秒角であり、科学衛星のそれに匹敵する結果が得られ、汎用観測システムとしての性能を実証することができた。しかしながら観測時間が得られなかったため、天文学的データの取得にはいたらなかった。その一方で、銀河遠赤外線の放射源、放射機構に関する研究、および宇宙近傍から遠方にいたるまでの赤外線銀河のシミュレーションモデルを確立して解析を行い、今後の観測研究の方向を定めることができた。本年度は遠赤外2次元アレイセンサー及び大口径集光鏡の開発をする計画であった。まずアレイセンサーに関しては、Ge:Ga光伝導素子を用いた4×8ピクセルの2次元圧縮型遠赤外線アレイの製作に成功し、波長100200ミクロン帯のセンサーとしては最大フォーマットを達成することができた。このセンサーはプリアンプも含めたアレイ全体での量子効率として50%近い値を達成しており、世界の最先端に並ぶ開発成果である。一方、望遠鏡光学系については、当初50cm以上の大口径集光鏡を製作する計画であったが、軸外し鏡の持つ低放射率性(低雑音性)を生かすためには、集光鏡の全面のうちで周辺部を使用しないように冷却ストップを入れる必要がある。従って50cmの集光鏡の場合、実質40cm程度以下しか使えない。そこで、我々は50cmの集光鏡の外側に外形77cm、内径50cmの超軽量反射リングを設けるた。これによって実質的に直径77cmの集光鏡と同じ効果を期待できると期待される。また、薄型軽量主鏡(口径50cmの軸外し放物面鏡)の結像精度を測定し、波長150ミクロンの遠赤外線の回折限界撮像条件を満たすことを確認した。上記のように今年度の所期の開発目標はほぼ達成されたといえる。本年度は気球望遠鏡の開発、完成、気球観測実験の準備などを行った。姿勢の安定度は0.003度角以下であり、これは遠赤外センサーの角度分解能、0.02度角に比べて格段に小さい値である。一方、焦点面に設置されるセンサーとして、世界初の圧縮型Ge:Gaアレイセンサー(4×8素子)を用いた遠赤外撮像型センサーも完成した。

これは光学系とともに超流動ヘリウムクライオスタットに入れられて、1.8K間で冷却される。このアレイセンサーの信号を読み出す32チャンネルの低温動作FETアレイも新規開発に成功した。さらに、観測中に地上受信局でデータを取得してモニターするシステム(QL)及び、コマンドを発生するシステムも準備した。このように平成10年5月の実観測に向けてほぼ準備が完了したところである。さらに、初観測における観測対象を選定し、観測計画を立案した。およそ10程度の近傍の大光度赤外線銀河を中心に観測することにより、これらの全光度を決定しエネルギー源を特定することができると期待される。本年度は気球望遠鏡の開発、完成、気球観測実験の準備などを行った。中でも最も重要な技術となる気球望遠鏡の姿勢制御システムを、光ファイバージャイロおよびCPUを用いたデジタル制御によって、これまでのシステムと比べて格段に安定に、しかも簡潔なシステムとして完成させることができた。姿勢の安定度は0.003度角以下であり、これは遠赤外センサーの角度分解能、0.02度角に比べて格段に小さい値である。また、姿勢決定用のスターカメラシステムに関しても、通常のCCDと35mmレンズの組み合わせで7等級の星まで校正に使えることが確認できた。一方、焦点面に設置されるセンサーとして、世界初の圧縮型Ge:Gaアレイセンサー(4×8素子)を用いた遠赤外撮像型センサーも完成した。これは光学系とともに超流動ヘリウムクライオスタットに入れられて、1.8Kで冷却される。当初、平成10年5月に岩手県三陸町の気球基地から初気球観測を行う計画であったが、直前になってセンサー系にトラブルが発生したため、フライトを8、9月のシーズンに延期した。準備万端整え、9月7日に初フライトを行った。初めての試みである光ファイバージャイロを用いたデジタル姿勢制御システムはほぼ完璧に動作した。制御精度は約5秒角であり、科学衛星のそれに匹敵する結果が得られ、汎用観測システムとしての性能を実証することができた。
パーシュートを用いた視覚情報処理能力の測定法の開発

本研究の目的は、研究期間全体を通じて眼球運動の制御特性と身体反応との関連性を検討し、視覚情報処理における新しい測定法の研究開発につながる基礎的知見を得ることである。初年度は、視標の動きを知覚する能力を、滑動性追跡眼球運動(パーシュート)を指標として評価できるかどうかを検討した。その知見に基づき、次年度は、様々な視覚刺激に対するパーシュートの眼球速度および眼球運動反応時間と、視標の動きに対する身体反応との関連性を検討することに主眼をおいた。最終年度では、視覚認知との関連性が深いパーシュートの立ち上がり局面を眼球加速度からさらに詳細な分析を行い、この加速度の値と反応時間および視標の動き(visual motion)の認知時間との関連性を検討した。パーシュートには、個人差の違いや,上下や左右の運動方向によって加速度局面が異なる非対称性が認められる。これらの眼球運動に表れる現象と反応時間により評価される視覚認知の関連性を調べ、さらに,球技系と非球技系の競技者を対象として,視標の動き(visual motion)に対する視覚認知能力と反応時間の特性を検討した。その結果、個人差と非対称性のいずれも反応時間との関連性が認められた。また、球技群と非球技群では視覚認知能力に異なる特徴が認められ,視覚認知時間の群間における違いは,球技系競技におけるボールなど動く視覚対象の速さや方向を把握するための視覚認知能力の違いに起因することが推察された。以上の結果から、眼球運動と反応時間測定を用いて評価されるvisual motionに対する認知能力は,視標の動きに係る中枢神経系の視覚情報処理能力を反映する視標であると考えられ,個々の視覚認知能力の違いを評価するための有効な手段となることが示唆された.実際の競技スポーツ場面において、ボールや相手の動きなど、視標の動き(速度、方向)を捉える能力は運動パフォーマンスに大きな影響を及ぼす。動くものを見る際に誘発される滑動性追跡眼球運動(パーシュート)は身体運動に先行して発現する。視標の動きに対するパーシュート反応は、視標の動きを知覚、認知する時間に相当することから、従来の反応時間測定だけでは推定できない視標の動きを捉える能力の評価指標となる可能性がある。本研究の目的は、眼球運動の制御特性と身体反応との関連性を検討し、視覚情報処理における新しい測定法の研究開発につながる基礎的知見を得ることである。初年度である平成28年度は、視標の動きを知覚する能力を、パーシュートを指標として評価できるかどうかを検討することに主眼をおいた。眼球運動を誘発させる視覚刺激として、視標が静止した状態から一定速度で動く視標の追跡課題を用いた。この課題は、眼球の動き始めの加速度局面と、速度を一定に維持する2つの局面から成っており、それぞれが異なる制御特性を反映している。これらの2局面における水平方向の眼球加速度および速度を評価した結果、視標の動きに対するパーシュートの反応時間、眼球加速度、眼球速度には個人間で差異が認められ、眼球運動の計測によって個々の視覚情報処理能力の違いを評価することができた。眼球運動は、視標の動きを知覚するための一要因であることから、被験者間で異なる眼球運動の特性が、運動経験に基づいた個々の視覚情報処理能力の違いに関連していることが明らかになった。初年度に予定した視標の動きを知覚する能力を、パーシュートの眼球運動成分を用いて評価するための基礎的知見は完遂した。ここまでは一定速度で動く視標の追跡課題を用いたが、本研究により、眼球運動の成分に個人間差異が生じることが明らかになったため、異なる視覚刺激によって誘発される眼球運動にも、同様の特徴が認められるかどうかについての検討を開始している。実際の競技スポーツ場面において、ボールや相手の動きなど、視標の動き(速度、方向)を捉える能力は運動パフォーマンスに大きな影響を及ぼす。視標の動きに対するパーシュート反応は、視標の動きを知覚、認知する時間に相当することから、従来の反応時間測定だけでは推定できない視標の動きを知覚する能力の評価指標となる可能性がある。初年度の28年度は、視標の動きを知覚する能力を、パーシュートを指標として評価できるかどうかを検討した。その知見に基づき、平成29年度は、様々な視覚刺激に対するパーシュートの眼球速度および眼球運動反応時間と、視標の動きに対する身体反応との関連性を検討することに主眼をおいた。視覚的な動き(visual motion)に対する身体反応時間は、従来から用いられている光点滅刺激に対する反応時間に比べ、反応までの時間が顕著に遅延し、個人差も大きい。この個人間差異が視覚による知覚の違いによるものかどうかを検証するため、パーシュートの眼球運動速度および反応時間との関連性を評価した結果、パーシュートの反応時間および速度と相関関係が認められた。したがって、パーシュートの動態が、被験者間で異なる視覚情報処理能力の違いに関連していることが示唆された。当該年度に予定した、様々な視標(視覚刺激)に対するパーシュートの眼球運動速度および反応時間の個人間差異、パーシュートと身体反応時間の関連性を評価するための実験は完遂した。本研究により、パーシュートの能力が視覚的動きの知覚とそれに伴う身体反応を評価するための指標となり得ることが明らかになった。