hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
天体温度での炭素－ヘリウム核融合反応断面積の直接測定

恒星がヘリウム燃焼の後期に起こす反応、炭素-ヘリウム核融合反応の反応速度(断面積)を測定する研究を行った。九州大学タンデム加速器施設を用いて、加速器で作られた炭素ビームをヘリウムガス標的に照射し、生成した酸素を質量分析器でバックグラウンドを取り除いた後、放射線検出器を用いて測定を行った。天体温度近傍では断面積が激減するため、大強度ビーム、厚い標的、及び高分解能なバックグラウンド除去装置が必要であった。これらを開発し、世界初となる低エネルギーでの断面積の測定に成功した。太陽より8倍以上重い恒星では水素燃焼後にヘリウム燃焼が起こり、炭素と酸素が核融合によって合成されている。ヘリウム燃焼後の炭素と酸素の元素存在比は後の天体進化を予測するために非常に重要な値である。この比を実験的に求めるために天体温度近傍での炭素・ヘリウム核融合反応12C+4He→16O+gammaの反応速度(反応断面積)および天体S因子の測定実験を九州大学原子核実験室のタンデム加速器を用いて行った。去年度は反応エネルギー1.2MeVでの実験を行った。加速器から得られる炭素ビームをヘリウムガス標的に衝突させ、酸素を生成させた。生成された酸素を反跳質量分析器を用いて炭素のバックグラウンドと分離した後、電離箱検出器および半導体検出器で測定した。原子核標的であるヘリウムガスを封じ込めるための容器とビームが衝突する事で酸素のバックグラウンドが発生し、核融合反応で生成した酸素と同じエネルギーを持って検出器まで届いてしまっているという事が分ったので、これを除去するための対策を施した。容器表面を酸素の存在しない金で覆い、またビーム自体が容器と衝突しない様にビームサイズを制限するためのスリットを設置した。そうする事で、酸素バックグラウンドはほとんど除去する事が出来た。バックグラウンド対策後に測定実験を行い、反応エネルギー1.2MeVでの反応断面積を求める事に成功した。これは現在、世界で最も低いエネルギーでの成功例であり、我々が世界トップのデータを取得したという事になる。太陽より8倍以上の質量を持つ恒星でヘリウム燃焼期に起こる核反応、炭素ーヘリウム核融合反応の反応速度(確率)測定を行った。この反応確率は恒星が後に超新星爆発を起こすか、起こさずに白色矮星になるかを決定する際に大きな影響を与える重要な反応である。本研究では炭素ビームをタンデム加速器で目標のエネルギーまで加速しヘリウムのガス標的に衝突させ、生成する酸素を検出器で測定する。この反応はエネルギーが低くなるほどに反応確率が下がるため測定が困難になる。前年度までは2.4MeVから1.2MeVまでのエネルギー範囲で測定を行い、反応速度を求めることに成功してきたが、当年度ではさらに低エネルギーである1.0MeVでの測定を行った。この測定を行うためにバックグラウンドをS/N比にして10-19という能力で除去する必要があるが、これまでに反跳質量分析器、パルスビームを用いた飛行時間測定、長時間幅を持ったRF電場偏向器、電離箱型検出器などを開発し低バックグラウンドを達成してきた。当年度では、さらに低いエネルギーで測定するにあたってバックグラウンドの除去性能を向上させる必要があったため、新たにマイクロチャネルプレートを用いた飛行時間測定器を開発した。開発した装置を用いて実験を行った結果、反応エネルギー1.0MeVでの反応速度を求めることができた。太陽質量の8倍以上の恒星がヘリウム燃焼期の後半に起こる炭素-ヘリウム核融合反応について、天体温度での反応速度(反応断面積)を求めるための研究を行った。この反応速度は後に恒星が超新星爆発を起こすか、それとも白色矮星に進化するかを決定する重要な反応である。本研究では反応断面積を反応エネルギー2.4MeVから0.7MeVまで高い順に実験的に測定し、天体温度(反応エネルギー0.3MeV)の反応速度を外挿によって決定する事を目標とする。実験は九州大学原子核実験室のタンデム加速器を用いた。加速した炭素ビームをヘリウム標的に衝突させ、生成した酸素を質量分析器を用いてバックグラウンドとの分離を行った後、焦点面に設置した放射線検出器を用いて測定した。反応エネルギー0.7MeVでの測定には1.大強度ビーム, 2.厚いヘリウムガス標的, 3.高い分離能力を持ったバックグラウンド除去装置の3つが必要不可欠である。1についてはタンデム加速器を改良し加速・減速収束運転法を用いる事、また前段バンチャーを導入する事で目標を達成できた。2については吹込み型ガス標的を改良し、大口径でありながら十分な厚さを確保する事が出来た。3についてはイオンチェンバーの他にマイクロチャネルプレートを用いた飛行時間測定器を開発し、シリコン半導体検出器と組み合わせる事で十分な能力を達成する事が出来た。これらの装置を用いて2013, 2014年度に反応エネルギー1.5MeV, 1.2MeV及び1.0MeVで実験を行った。2015年には得られたデータの解析と測定器の校正データの取得を行った。その結果、反応エネルギー1.5MeVと1.2MeVでは反応断面積の値を得る事に成功した。これは本研究の測定手法を用いた中では世界初のデータとなる。

天体温度近傍では断面積が激減するため、大強度ビーム、厚い標的、及び高分解能なバックグラウンド除去装置が必要であった。これらを開発し、世界初となる低エネルギーでの断面積の測定に成功した。恒星内部での反応確率を求めるためには、出来るだけ低い反応エネルギーでの測定データが必要になるが、当年度では1.0MeVでの測定が完了した。これまでの測定と合わせると、2.4, 1.5, 1.2, 1.0MeVでの反応確率の測定に成功したことになるので、これにより十分な精度で反応確率を求めることができるようになったと考えられる。1.0MeVでの測定のために実験装置の改良を複数点について行った。1つは、マイクロチャネルプレートを用いた飛行時間測定器であり、他にも炭素ビームの電流量を増強するための前段バンチャー等がある。それらは全てうまく動作し、実験の成功に役立った。数理系科学タンデム加速器を用いた測定はほぼ終了したと考えている。今後は恒星内部での反応確率を求めるために得られたデータを整理し他のグループの実験結果との比較や、理論計算などを行っていく。得られた結果を投稿論文や国際会議において発表を行っていく計画である。最終目標は天体エネルギー近傍の0.7MeVでの測定であり、去年度は1.2MeVまでのエネルギーで測定に成功してた。この後、1.0, 0.8 MeVで測定を行っていく予定である。今後の測定に必要な事は加速器からのビーム電流を増強する事であるが、ビーム輸送系の改良による方法で解決できる目処は立っている。去年度までに問題であったバックグラウンド除去については、反跳質量分析装置の改良やヘリウム標的容器の改造で解決された為、後は計画通りに測定を行っていく予定である。今後、より低いエネルギーで反応速度の測定を行ってゆくが、反応確率が減少していくため、より強いビーム電流と高分解能なバックグラウンド除去が必要である。炭素と酸素の飛行時間差を用いたバックグラウンド除去を行うための検出器を新たに導入する予定である。薄膜と粒子の衝突により発生する2次電子をマイクロチャネルプレートという増幅器を用いて衝突した時間情報を得る検出器で、基本的な設計と実機の製作はほぼ終了しており、性能テストを行った後使用予定である。ビーム電流については、プリバンチャーというビーム粒子を時間的に収束させる装置をビームコースに組み込む事で増強する事が出来ると考えている。装置の開発と動作テストは終了しており、今後は効率を上げるための調整を行っていく。以上の改造を行った後、反応エネルギー1.0MeV以下での測定を行う。
共形場理論と低次元空間の物理

低次元空間にはその位相的性質の特殊性に起因する不可思議な現象が存在する。具体的に量子ホール系を考察することにより、低次元空間特有の豊富な物理現象を場の理論的に解析した。その為に複合ボソン理論を提唱し共形場理論の手法を用いた。次の2点が特に重要である。(i)2次元物理系では粒子の統計は任意に変換できる。事実、量子ホール状態は電子と磁束量子が結合してボソン化した複合粒子の凝縮状態とみなせる。(ii)量子ホール状態はランダウ準位に束縛された電子の作る状態であるが、この束縛によって電子のx座標とy座標は交換しなくなる。これは非可換幾何学の最も簡単な具体例である。この2点から色々な低次元空間特有の現象が帰結される。例えば、電気的励起としてスピンSU(2)対称性の自発的破れに伴う位相的励起(スカーミオン)が現れる。また、量子ホール系の周辺部はカイラル朝永ラッティンジャー液体となる。2層量子ホール系で、電子はスピンと2層の自由度を合わせたSU(4)の内部対称性をもつ。クーロン交換相互作用の結果、SU(4)対称性の自発的破れに伴う巨視的コヒーレンスが発生する事を論証し、併せてSU(4)コヒーレンスの実験的検証方法を研究した。先ず、SU(4)アイソスピン波は2層間のプラズモン励起として測定される。次に、SU(4)スカーミオンは活性化エネルギーの測定で検証できる。理論的成果を検証するための実験を計画した。2層量子ホール系での活性化エネルギーの測定を東北大学理学部超低温研究施設およびNTT基礎研究所の共同研究者が行った。その観測結果をSU(4)コヒーレンスの発生に基づいて説明した。研究成果は国際的に著名な専門誌に多数発表し、又、多くの国際会議で講演した。2000年アメリカ物理学会で招待講演を行った事を特記する。更に、本科研費による研究成果を中心に532ページの大著を出版した。低次元空間の位相的性質の特殊性に起因する不可思議な現象が存在する。例えば、平面電子は磁場中で磁束と結合してボーズ粒子に転換され単独で凝縮可能になる。この様な系においては共形場理論が有効である。具体的には、量子ホール状態は単独電子の凝縮状態と考えられる。今年度はこの観点から量子ホール系の研究を行った。第一の研究成果として、量子ホール効果を物理的によく説明する改良複合ボソン理論を提唱した。最低ランダウ準位の一般の状態は解析関数ω[z]をラフリンの波動関数に掛けて得られるが、このω[z]を波動関数に持つ改良複合ボソンの場の理論を構成した。状態は解析関数で特徴づけられており自由度は半分になっている。最低ランダウ準位射影で、電子の持つ自由度が重心座標のみになるからである。射影後の重心座標はx成分とy成分が非可換になる([x,y]=i)と言う事である。系のダイナミックスは運動エネルギーではなく、この射影後の空間の非可換性によって記述される。第二の研究成果として、上記の改良複合ボソン理論を2層量子ホール系に適用して新しい励起状態の予言と実験的検証を行った。2層の自由度を擬スピンと呼ぶ。

スピンと擬スピンの自由度がコヒーレントに絡み合ってSU(4)の自由度が実現し、その励起はSU(4)スカーミオンであることを論証したのである。このスカーミオンはランダウ準位占有率がv=2/mで電荷2e/mを持つ分数統計粒子である。実験は東北大学理学部超低温研究施設と同大学電気通信研究所高速知能システム研究施設と共同で行った。低次元空間の位相的性質の特殊性に起因する不可思議な現象が存在する。例えば、平面電子は磁場中で磁束と結合してポーズ粒子に転換され単独で凝縮可能になる。具体的には量子ホール状態は単独電子の凝縮状態と考えられる。この結果、量子ホール系には巨視的コヒーレンスが発生し一般に位相的励起が存在する。このような系を取り扱うには共形場理論が最適である。第一の研究成果として、スピン自由度を導入した時、昨年度提唱した改良複合ボソン理論に立脚してスピン・コヒーレンスが発生する事を示した。この様なコヒーレンス系に存在する位相的励起はスカーミオンである。元来、スカーミオンは核子を記述するため導入されたO(4)内部対称性をもつ非可換位相的励起であるが、量子ホール系ではO(3)スピン対称性を持つ。第二に、上記の解析を2層量子ホール系に拡張し新しい成果を得た。2層の自由度を擬スピンと呼ぶ。スピンと擬スピンの自由度がコヒーレントに絡み合ってSU(4)の自由度が実現し、その励起はSU(4)スカーミオンであることを改良複合ボソン理論に立脚して示した。第三の研究成果として、以上の理論的成果を検証するための実験を行った。実験は東北大学理学部超低温研究施設・同大学電気通信研究所高速知能システム研究施設およびNTT基礎研究所と共同で行った。2層系でSU(4)スカーミオンが存在する傍証を得た。又、2層系で層間コヒーレンスが存在する傍証も得た。以上の研究成果は6編の国際的に著名な専門誌に発表し、又、3つの国際会議で発表した。特に、2000年アメリカ物理学会で招待講演を行った。低次元空間にはその位相的性質の特殊性に起因する不可思議な現象が存在する。具体的に量子ホール系を考察することにより、低次元空間特有の豊富な物理現象を場の理論的に解析した。その為に複合ボソン理論を提唱し共形場理論の手法を用いた。次の2点が特に重要である。(i)2次元物理系では粒子の統計は任意に変換できる。事実、量子ホール状態は電子と磁束量子が結合してボソン化した複合粒子の凝縮状態とみなせる。(ii)量子ホール状態はランダウ準位に束縛された電子の作る状態であるが、この束縛によって電子のx座標とy座標は交換しなくなる。これは非可換幾何学の最も簡単な具体例である。この2点から色々な低次元空間特有の現象が帰結される。例えば、電気的励起としてスピンSU(2)対称性の自発的破れに伴う位相的励起(スカーミオン)が現れる。また、量子ホール系の周辺部はカイラル朝永ラッティンジャー液体となる。2層量子ホール系で、電子はスピンと2層の自由度を合わせたSU(4)の内部対称性をもつ。クーロン交換相互作用の結果、SU(4)対称性の自発的破れに伴う巨視的コヒーレンスが発生する事を論証し、併せてSU(4)コヒーレンスの実験的検証方法を研究した。先ず、SU(4)アイソスピン波は2層間のプラズモン励起として測定される。
歯髄体性幹細胞を用いた再生医学の確立

同意を得た歯科矯正治療患者の便宜抜去歯から摘出した歯髄組織を10%牛胎児血清添加イーグル変法MEM培地を用いてExplant Culture法で培養した.歯髄組織よりoutgrowthした細胞を分散後,5-8代まで継代してそれぞれの分化誘導培地で培養した.象牙芽細胞および骨芽細胞の分化誘導では0.1mMデキサメタゾン,0.05mMアスコルビン酸,10mMβ-グリセロフォスフェイトを含むMSC培地を用い,脂肪細胞への分化誘導には0.01mg/mlインスリン,0.2mMインドメタシン,0.5mM3-イソブチル-1-メチルキサンチンを含む培地を用いた.また,破骨細胞への分化には骨吸収因子を用いた.分化した細胞形質の検討では,象牙芽細胞ではdentin matrix protein (DMP), core binding factorα(Cbfa)1, osteocalcin (OC), alkaline phosphatase (ALP),骨芽細胞ではOC, TypeI collagen, ALP, receptor activator of NF-κB (RANKL)の発現についてRT-PCR, In situ hybridization,免疫組織染色を行った.破骨細胞ではTRAP染色および象牙質片上の吸収窩形成実験(pit formation assay)を行い,倒立顕微鏡で同定した.その結果,歯髄組織由来培養細胞では,象牙芽細胞,骨芽細胞ならびに脂肪細胞の形質を有する細胞が誘導され,組織体性幹細胞の存在することが示唆された.また,破骨細胞への分化誘導は,象牙芽細胞や骨芽細胞に比べ誘導効率が低いことが明らかとなった.【目的】歯髄細胞が分化刺激に反応して異なる細胞に分化する性質(可塑性)と胚葉をこえた可塑性(分化転換)を有するか明らかにすることを目的として行った。本研究期間では、歯髄体性幹細胞の採取と分離培養ならびに培養細胞の形質について検討した。【方法】ヒト歯髄は、同意を得た歯科矯正治療患者の便宜抜去歯を用いた。抜去歯から採取した歯髄組織は、10%牛胎児血清添加イーグル変法MEM培地を用いてExplant Culture法で培養した。歯髄組織からoutgrowthした細胞を分散後、5代まで継代し、分化誘導培地で培養した。細胞形質の同定には、アルカリフォスファターゼ活性の測定、コラーゲンタイプIの合成、アリザリンレッド染色のほか、分化抗原を免疫染色して検討した。【結果】1)Explant Culture法で培養した歯髄組織からoutgrowthした細胞を分離することができた。実験に供するまで分離細胞はCELLBANKERで凍結保存した、2)0.1mMデキサメサゾン、0.05mMアスコルビン酸、10mMβ-グリセロフォスフェイトを含む増殖培地では、アルカリフォスファターゼ陽性細胞の増加がみられ、タイプIコラーゲンの合成も増加した。3)0.1mMデキサメサゾン、0.05mMアスコルビン酸、10mMβ-グリセロフォスフェイトを含む増殖培地の他、1mMポリリン酸ナトリウムを添加して培養した歯髄細胞は、象牙芽細胞様細胞であるBSP陽性細胞へと分化誘導されている可能性が示唆された。【考察】現在までの研究では、1)歯髄組織には、歯髄体性幹細胞が存在する、2)デキサメサゾン、アスコルビン酸、β-グリセロフォスフェイトまたはポリリン酸ナトリウムを添加した増殖培地では、歯髄体性幹細胞が象牙芽細胞様細胞へ分化する可塑性を有していると考えられた。同意を得た歯科矯正治療患者の便宜抜去歯から摘出した歯髄組織を10%牛胎児血清添加イーグル変法MEM培地を用いてExplant Culture法で培養した.歯髄組織よりoutgrowthした細胞を分散後,5-8代まで継代してそれぞれの分化誘導培地で培養した.象牙芽細胞および骨芽細胞の分化誘導では0.1mMデキサメタゾン,0.05mMアスコルビン酸,10mMβ-グリセロフォスフェイトを含むMSC培地を用い,脂肪細胞への分化誘導には0.01mg/mlインスリン,0.2mMインドメタシン,0.5mM3-イソブチル-1-メチルキサンチンを含む培地を用いた.また,破骨細胞への分化には骨吸収因子を用いた.分化した細胞形質の検討では,象牙芽細胞ではdentin matrix protein (DMP), core binding factorα(Cbfa)1, osteocalcin (OC), alkaline phosphatase (ALP),骨芽細胞ではOC, TypeI collagen, ALP, receptor activator of NF-κB (RANKL)の発現についてRT-PCR, In situ hybridization,免疫組織染色を行った.破骨細胞ではTRAP染色および象牙質片上の吸収窩形成実験(pit formation assay)を行い,倒立顕微鏡で同定した.その結果,歯髄組織由来培養細胞では,象牙芽細胞,骨芽細胞ならびに脂肪細胞の形質を有する細胞が誘導され,組織体性幹細胞の存在することが示唆された.また,破骨細胞への分化誘導は,象牙芽細胞や骨芽細胞に比べ誘導効率が低いことが明らかとなった.
超低雑音コヒーレント光源に関する研究

1.レーザ特性の量子論的解析:非線形光学結晶を含む半導体励起固体レーザが単一周波数発振している際、その出力光の雑音特性を記述する理論を提案した。従来の量子力学的理論では、共振器内の光の場をほぼ一様と仮定していたため、この仮定が崩れる高励起状態に関しては、正しい予測が不可能であった。この困難を克服するため、量子雑音の空間発展を記述する理論を共振器内部の場に適用することを提案し、レーザ共振器内高調波発生システムへの応用を試みた。この結果、従来の予測とは異なり、非線形変換効率が極めて大きくなると、出力光雑音が増大する可能性を明らかにした。この原因は、システムの動作点を規定する飽和が、主として非線形損失によって与えられ、レーザ雑音の抑制機構である利得飽和が顕著に現れないためである。2.光非線形効果によるレーザ特性の改善に関する実験的検証:定在波共振器を用いたレーザシステムを構築し、これに非線形光学結晶(KTP)を挿入することで、緩和共振雑音のスペクトルピークが13dB程度低減されることを観測した。しかし、発振周波数の複数化に伴うモード競合雑音の発生により、低周波域における雑音特性が劣化することが明らかになった。この不具合を克服するため、現在、リング型共振器を用いたシステムを構築し、単一方向発振を試みている。3.励起高帰還変調による雑音特性の改善:上記2.で構築したレーザシステムについて、励起用半導体レーザの注入電流を負帰還制御することにより、最大で30dB程度のスペクトルピークの低減を達成することができた。しかし、緩和共振周波数より高い周波数域で、帰還回路に起源を持つと思われる過剰雑音の存在も確認された。
クローン技術を用いた胚の初期発生過程の異常動態

前年度に引き続き,初期発生過程における各細胞期の体細胞クローンマウス胚を回収し,GeneChip(Affymetrix社)を用いて網羅的発現遺伝子プロファイリングを行った。さらに,最終年度である本年度は特に下記に注力して研究を遂行した。常時強力活性型プロモーターの下流にE-カドヘリン遺伝子を結合させた遺伝子を体細胞核クローンマウス胚に遺伝子導入することを試みた。網羅的発現遺伝子プロファイリング結果をもとにして,野生型マウス胚とは異なる,体細胞核クローンマウス胚におけるドナー細胞特異的,および体細胞クローンマウス胚に共通する発現様式を示す遺伝子を詳細に理解し,正常な初期発生に影響を及ぼす遺伝子に焦点を絞った。体細胞核クローンマウス胚におけるそれらの遺伝子の発現をRNAレベル,タンパクレベルで解析することと並行してE-カドヘリン同様に常時強力活性型プロモーターの下流に各候補遺伝子を結合させた遺伝子を構築し,それらをクローンマウス胚に遺伝子導入することで胚の正常発生が誘導できるか否かを検討した。本年度までに蓄積された研究成果をもとに,初期発生過程における核の遺伝情報の正常な使われ方とそれに関与する遺伝子群への理解を深めると同時に,体細胞核の初期化過程において,そのような重要な遺伝子の発現に異常をもたらす原因の究明にむけてジェネティック,エピジェネティック,両方向からアプローチした。哺乳類卵の正常な初期発生過程には割球間に働く接着タンパク質が必須である。クローンマウス胚に発現する遺伝子をプロファイリングすることにより上記の割球間の接着性の問題のみならず、正常マウス胚に劣るポイントを明確にし、クローンマウスの発生率の向上と初期化過程におけるドナー細胞の特性解明を目指している。現在、研究に用いる体細胞核クローンマウス胚作製を行っている。ドナー細胞特異的な初期発生過程の存在を想定し、採集方法に関しても条件検討を重ねている。得られたクローンマウス胚と野生型マウス胚を用いて接着タンパク質(E-カドヘリン)と関連分子の存在と発現様式をRNAレベル、タンパクレベルで検出する。先行研究において、体細胞核クローンマウス胚ではE-カドヘリンを含め、正常な遺伝子・タンパク発現が阻害されている可能性が示唆されていることから、体細胞核クローンマウス卵にE-カドヘリン遺伝子を強制発現させることにより正常な初期発生を示すか否かを検討する。そのために常時強力活性型プロモーターの下流にE-カドヘリン遺伝子を結合させた遺伝子を構築する。また、野生型マウス胚にE-カドヘリンタンパク阻害抗体を作用させることにより、正常な初期発生過程におけるE-カドヘリンの存在意義を改めて検証する必要がある。初期発生過程における各細胞期の体細胞クローンマウス胚を回収し、細胞間接着活性の測定とGeneChip(Affymetrix社)を用いた発現遺伝子プロファイリングを開始する。先行実験で行った分化神経細胞核クローンマウス胚を用いた集合キメラ胚を形成実験において、割球の相互接着性が弱いことを明らかにした。哺乳類卵の正常な初期発生過程には割球間に働く接着タンパク質が必須であることを考慮して、クローンマウス胚に発現する遺伝子をプロファイリングすることにより、割球問の接着性の問題のみならず。哺乳類卵の初期発生過程の異常動態の解明を目指している。前年度から引き続き、研究に用いる体細胞核クローンマウス胚作製し、得られたクローンマウス胚と野生型マウス胚を用いて接着タンパク質(E-カドヘリン)と関連分子の存在と発現様式をRNAレベル、タンパクレベルで検出する。また、常時強力活性型プロモーターの下流にE-カドヘリン遺伝子を結合させた遺伝子を体細胞核クローンマウス胚に遺伝子導入する。初期発生過程における各細胞期の体細胞クローンマウス胚を回収し、GeneChip (Affymetrix社)を用いた発現遺伝子プロファイリングを引き続き行っている。前年度の遺伝子プロファイリング結果をもとにして、体細胞核クローンマウス胚におけるドナー細胞特異的、および体細胞クローンマウス胚に共通する発現様式を示す遺伝子を理解し、正常な初期発生に影響を及ぼす遺伝子を探る。これまでの研究成果をもとに、初期発生過程における核の遺伝情報の正常な機能とそれに関与する遺伝子群への理解を深めると同時に、体細胞核の初期化過程において、そのような遺伝子の発現に異常をもたらす原因の究明にむけてジェネティック、エピジェネティック、両方向からアプローチしている。

本年度までに蓄積された研究成果をもとに,初期発生過程における核の遺伝情報の正常な使われ方とそれに関与する遺伝子群への理解を深めると同時に,体細胞核の初期化過程において,そのような重要な遺伝子の発現に異常をもたらす原因の究明にむけてジェネティック,エピジェネティック,両方向からアプローチした。
人工光環境とストレス関連ホルモン分泌動態に係わる内分泌疫学研究

現代人における夜間の人工光曝露とメラトニン作用との関連を調べるため、4つの調査を実施した。まず、ヒトの内因性リズムの位相を知るうえで血液中メラトニン濃度の代わりとして使用できる生理学的指標を見いだすため、心拍変動や皮膚色の時系列解析を試みた結果、有用な指標を得ることはできなかった。次に、20代ボランティアにおいて夜間の室内明暗環境を異ならせた2夜4夜の尿中メラトニンを調べた結果、夜間光曝露のちがいによるメラトニンの差は観察されなかった。つづいて、疫学調査では、乳癌のリスクとなっている血清や尿中のエストロジェンとメラトニンとの関係について、日本人と米国白人女子、日本人、日系人と米国白人の比較を行った。乳癌リスクは、日本人、日系人および白人女子の順に高く、エストロジェンのレベルもこの順に高くなる傾向が示唆されるが、メラトニンとの間に予想された負の相関は見られなかった。つまり、動物実験で示されているようなメラトニンがエストロジェンとを低下させる作用は人の生理レベルでは支持されなかった。最後に、札幌と東京の高齢者について夜間就寝までの時間帯における屋内光曝露の実態調査を行った結果、最高で300ルックス程度であった。少数例ではあるが、一般的な照度としてはこのレベルまでであるとすれば、上記の光曝露実験では見ていない200-300ルックスによるメラトニン分泌への影響などについては、その他極端な照度を仮定した場合とともにさらに疫学的な検討の余地が残されている。本研究の途中において、単色光を夜間曝露する実験において青色の光が最も効率よくメラトニン分泌を抑制することを示唆する結果が報告された。現在開発されている新たな光源である青色LEDなどの応用開発が進められていることもあり、そうした新光源の安全性評価が急務となっている。本研究の成果を基に、本研究では検討しえなかったこうした光源の影響などを含めさらなる研究を計画中である。1)携帯式光モニター系の有効性に関する予備的検討を行なった。Mini-Mitter社のActiwatch-Lは、本来、手首に装着して身体加速度を計測し、その付加機能として前腕部での受光量を計測するものである。我々は小型・軽量の受光量計としてのActiwatch-Lの利点を生かして、目に比較的近く目と同じ方向を向く確立の高い胸部前面にその器具を固定することで、目の受光量との近似性が高く、かつ簡便に実施可能な受光量モニターを実現しようと考えた。アメリカ西海岸への1週間前後の旅行を行なった男性に、出発前1週間、旅行中、および帰国後1週間の計3週間にわたりActiwatch-Lの衣服前胸部への装着を依頼し、1分ごとの受光量を連続モニターした。その結果、行動記録に合到した受光量の変動が認められ、またActiwatch-Lの本来の計測項目である加速度のデータも行動記録と合致していた。すなわちこの方法は、被験者の負担を小さく抑えながら目の受光量および身体活動量を長期間連続してモニターするために極めて有効であると考えられた。2)生理実験室での睡眠実験で得た1時間おきの血漿メラトニン濃度と心拍R-R間隔の時系列データとの比較解析を試みた。

20代30代男性10名での、1名につき4夜、計40夜のデータを解析した結果、心拍数や心拍変動指標のマーキングポイント(最小・最大時刻など)とメラトニンのピーク時刻との一致率は低く、心電図R-R間隔の時系列データから単純に算出される指標にはメラトニンの分泌動態と関連深い情報はあまり含まれていない事が示唆された。1)ヒトの受光パターンと内分泌動態との関連を調べるにあたっては、予め調査対象者(被験者)の内因性概日リズムを調べたうえで、そのリズムの位相を被験者間もしくは被験者内でそろえておく必要がある。現在のところ、ヒトの内因性リズムを最も正確に計測する方法は、血液の頻回採取によりメラトニンの分泌動態を評価することであるが、この方法はその大きな侵襲性のためにフィールドで適用することは不可能である。そこで、メラトニン測定に代わる生体リズム評価の簡易法としての心拍モニターおよび体動モニターの可能性を探るべく、今年度は、以下のような方法論上の改善・拡大を図った。(1)心拍RR間隔のスペクトル解析の能力を上げるために、これまで使用していたMS-DOSプログラム(Turbo Cで作成)に代わり、Visual C++6.0を用いてWindowsプログラムを新たに作成した。(2)スペクトル解析に加えて、非線形時系列解析のアルゴリズムを心拍変動解析に導入した。試みに最大Lyapnov指数や相関次元を数日間の心拍RR間隔データで算出したところ、明瞭な1日リズムが認められた。(3)胸部電極一体型の心拍RR間隔+体動・体勢連続記録計を新たに作成することを検討し、ワンチップ・マイコンとEEPROMによる作製の目途がたった。2)受光量・体動モニター計(Mini-Mitter社製Actiwatch-L)と心拍RR間隔モニター計(Mini-Mitter社製ML-2000)の2日間連続装着、および夜間尿の2夜採取を20代男子6名に実施させた。現在、心拍RR間隔のスペクトル解析および非線形時系列解析、受光量と心拍データの相関分析、および夜間尿のホルモン(メラトニン、コルチゾール)測定を実施中である。20代男子8名に、連続2日間を1クールとして、1週間以上の間をおいて計2クールの実験を実施させた。1クールの内容は以下の通りである。(1)受光量・体動モニター計(Mini-Mitter社製Actiwatch-L)と心拍RR間隔モニター計(Mini-Mitter社製ML-2000)を2日間連続装着する。(2)1日目、2日目の就寝、起床時刻を一致させて、就寝前34時間の時間帯を自宅で過ごし、その時間帯において1日目と2日目の照度を可能な限り違わせる。この暗/明の2条件の順序を、1クール目と2クール目で入れ替える。(3)それぞれの日で、就寝前34時間、および就寝中の全尿を収集する。以上により、睡眠習慣を変えないで夜間の光環境を変えた実験条件を通常の生活環境の中に作りだし、夜間に分泌されるホルモン(メラトニン、コルチゾールなど)の総分泌量に差が生じるかを観察できるようにした。また心拍変動の観察によって自律神経系活動も同時にモニターできるように考慮した。ホルモンおよび心拍変動の解析は、現在も継続中である。就寝前34時間の平均受光量は、Actiwatch-Lによって胸部中央で計測した値では、明条件で150200Lux、暗条件で25Luxであった。夜間の人工光暴露とメラトニン分泌との関連を調べるために、以下の実験を実施した。実験1:20代男子16名を対象とした。
ショウジョウバエ性成熟に伴う生殖行動発現のホルモン制御機構

ショウジョウバエの雌の産卵行動は、羽化直後の性的に未熟な個体では生じず、性的に成熟した個体で出現するようになる。この産卵行動がdsx発現ニューロン群の強制活性化により引き起こされ、その誘導も性成熟とともに生ずる。また、このdsx発現ニューロンによる産卵行動の制御がドーパミン作動性ニューロンの活動により調節されており、ドーパミン受容体DopRあるいはDopR2を発現するニューロン群(dsx∩DopRニューロン、dsx∩Dop2Rニューロン)がその調節に関与することが明らかになっている。そこで、dsx∩DopRニューロン、dsx∩Dop2Rニューロンの強制活性化による産卵行動の誘導も性成熟とともに変化するかどうか調査した。産卵行動として、産卵管伸展および腹部屈曲の行動要素に焦点を絞って解析した。その結果、いずれも羽化後、性成熟とともに誘導能が上昇することがわかった。一方、羽化直後でも産卵行動は誘導されることから、産卵のためのdsx回路網は、羽化時にすでに形成されており、羽化後行動発現の閾値が変化している可能性が示唆された。次に、性成熟にともなうdsx∩DopRあるいはdsx∩Dop2Rニューロンの強制活性化による産卵行動の誘導率の上昇に、幼若ホルモンJHが関与するかどうか検証するため、JHレセプターの発現をノックダウンし、その影響を調査した。JHレセプターとしては、MetとGceが知られている。本年度は、そのうちMetレセプターに注目した。その結果、dsx∩DopRニューロンのMetノックダウンでは、産卵管伸展および腹部屈曲の誘導率が減少し、dsx∩DopR2ニューロンでも、産腹部屈曲の誘導率が少し減少することがわかった。このように、産卵行動のための回路網はMetレセプターを介してJHにより制御されていることが示唆された。本年度の研究により、ドーパミン受容体DopRあるいはDopR2を発現するニューロン群(dsx∩DopRニューロン、dsx∩Dop2Rニューロン)の強制活性化による産卵行動の誘導も、性成熟に伴ってより生じやすくなることが確認され、今後の解析の基盤となる系をつくることができた。また、それらニューロン群の強制活性化による産卵行動誘導率が羽化後上昇するという変化が、幼若ホルモンJHのレセプターのノックダウンで抑制されることが示され、JHの関与が大きく示唆されたことは、当初の予定にそって進んでいるものである。幼若ホルモンJHの関与を検証するため、引き続き次の実験を行う。本年度は、JHレセプターのうちMetに焦点を絞って解析したが、もう一つのレセプターgceについては、まだ検証されていない。そこで、今後dsx∩DopRあるいはdsx∩Dop2Rニューロンにgce RNAiを誘導し、JHレセプターgceのノックダウンの影響を調査する。さらに、これらJHレセプターの関与を明らかにするためには、dsx∩DopRあるいはdsx∩Dop2RニューロンにおいてJHレセプターの発現が確かに存在するかどうか検証しなければならない。そのために、JHレセプター(Met or gce)ドライバーGal4を用いてレポーター遺伝子を発現させ、これらニューロンと共発現しているかどうか明らかにする。また、本研究ではドーパミン作動性pale発現ニューロンがdsx∩DopRあるいはdsx∩Dop2Rニューロン群による回路網を修飾している可能性を考えているが、pale発現ニューロン自身がJHホルモンにより制御を受けているかどうかの検証も必要となっている。この検証も、上記と同様にJHレセプター(Met or gce)をノックダウンさせたとき、pale発現ニューロンの強制活性化の羽化後の誘導率の変化に影響を及ぼすかどうか調査する。

このように、産卵行動のための回路網はMetレセプターを介してJHにより制御されていることが示唆された。本年度の研究により、ドーパミン受容体DopRあるいはDopR2を発現するニューロン群(dsx∩DopRニューロン、dsx∩Dop2Rニューロン)の強制活性化による産卵行動の誘導も、性成熟に伴ってより生じやすくなることが確認され、今後の解析の基盤となる系をつくることができた。また、それらニューロン群の強制活性化による産卵行動誘導率が羽化後上昇するという変化が、幼若ホルモンJHのレセプターのノックダウンで抑制されることが示され、JHの関与が大きく示唆されたことは、当初の予定にそって進んでいるものである。幼若ホルモンJHの関与を検証するため、引き続き次の実験を行う。本年度は、JHレセプターのうちMetに焦点を絞って解析したが、もう一つのレセプターgceについては、まだ検証されていない。そこで、今後dsx∩DopRあるいはdsx∩Dop2Rニューロンにgce RNAiを誘導し、JHレセプターgceのノックダウンの影響を調査する。さらに、これらJHレセプターの関与を明らかにするためには、dsx∩DopRあるいはdsx∩Dop2RニューロンにおいてJHレセプターの発現が確かに存在するかどうか検証しなければならない。そのために、JHレセプター(Met or gce)ドライバーGal4を用いてレポーター遺伝子を発現させ、これらニューロンと共発現しているかどうか明らかにする。また、本研究ではドーパミン作動性pale発現ニューロンがdsx∩DopRあるいはdsx∩Dop2Rニューロン群による回路網を修飾している可能性を考えているが、pale発現ニューロン自身がJHホルモンにより制御を受けているかどうかの検証も必要となっている。この検証も、上記と同様にJHレセプター(Met or gce)をノックダウンさせたとき、pale発現ニューロンの強制活性化の羽化後の誘導率の変化に影響を及ぼすかどうか調査する。(理由)2018年度の研究費使用計画のうち、旅費について他の経費等で賄うことができたため、86,974円を2019年度に繰り入れることとなった。(計画)2019年度品目別内訳として、物品に306,974円、旅費160,000円、人件費・謝金720,000円,その他100,000円、計1,286,974円を予定している。
レーザー超音波による界面欠陥の検出法に関する研究

この研究は,レーザー超音波波動測定法を利用して,アレー型の検出法により超音波の波動を数点で同時に非破壊・非接触で測定し,ディジタル化して収録してその特性を評価するとともに,数値シミュレーションによる同定解析結果とを比較検討することにより,界面欠陥の位置,形状,大きさ並びに界面の状態などの総合的な特性を認識する方法を開発することを意図したものである.本年度の主な成果の概要は以下のようである.1)レーザー超音波波動ディジタル収録システムの高精度化:昨年度に構築したレーザードップラー振動計を用た非接触アレー波動測定装置(高精度で測定された波動を,高速サンプリングのディジタル・オッシロスコープを用いてスタッキングして,GPIBを介して収録し,コンピューターを用いて処理するシステム)をさらに改良し,高精度化した.2)欠陥同定法の研究:時間域境界要素法による界面欠陥同定のための数値逆解析プログラムを改良発展させた.そのプログラムを用いて,超音波トランスデュサーからの波動入力特性を解明し,また欠陥検出への適応性を調べた.なお,並行して測定波動のスペクトル解析なども行い,欠陥の大まかな特性などを推定する方法なども検討した.3)弾性波伝播速度の高精度計測法の開発:上記の非接触アレー波動測定装置を用いて,表面超音波波動を2点(アレー測定法の原理)で測定し,その間の伝播時間をシングアラウンド装置,あるいはディジタルオッシロスコープと組み合わせて、0.1ナノ秒の高精度で計測するシステムを開発した.4)レーザー超音波応力測定法の開発:上記の伝播速度測定システムを用いて,Rayleigh波の応力-伝播速度の関係を調べ,音弾性定数を決定するとともに,H-型鋼や板の突き合わせ溶接に伴う残留応力測定へ適用し,実構造物への非破壊超音波応力測定の可能性を示した.この研究は,レーザー超音波波動測定法を利用して,アレー型の検出法により超音波の波動を数点で同時に非破壊・非接触で測定し,ディジタル化して収録してその特性を評価するとともに,数値シミュレーションによる同定解析結果とを比較検討することにより,界面欠陥の位置,形状,大きさ並びに界面の状態などの総合的な特性を認識する方法を開発することを意図したものである.本年度の主な成果の概要は以下のようである.1)レーザー超音波波動ディジタル収録システムの高精度化:昨年度に構築したレーザードップラー振動計を用た非接触アレー波動測定装置(高精度で測定された波動を,高速サンプリングのディジタル・オッシロスコープを用いてスタッキングして,GPIBを介して収録し,コンピューターを用いて処理するシステム)をさらに改良し,高精度化した.2)欠陥同定法の研究:時間域境界要素法による界面欠陥同定のための数値逆解析プログラムを改良発展させた.そのプログラムを用いて,超音波トランスデュサーからの波動入力特性を解明し,また欠陥検出への適応性を調べた.なお,並行して測定波動のスペクトル解析なども行い,欠陥の大まかな特性などを推定する方法なども検討した.3)弾性波伝播速度の高精度計測法の開発:上記の非接触アレー波動測定装置を用いて,表面超音波波動を2点(アレー測定法の原理)で測定し,その間の伝播時間をシングアラウンド装置,あるいはディジタルオッシロスコープと組み合わせて、0.1ナノ秒の高精度で計測するシステムを開発した.4)レーザー超音波応力測定法の開発:上記の伝播速度測定システムを用いて,Rayleigh波の応力-伝播速度の関係を調べ,音弾性定数を決定するとともに,H-型鋼や板の突き合わせ溶接に伴う残留応力測定へ適用し,実構造物への非破壊超音波応力測定の可能性を示した.この研究は,レーザー超音波測定法を利用し,アレー型の検出器を用いることにより,超音波の波形を数点で同時に非破壊・非接触で忠実に測定し,それをディジタル化して収録して,その特性を評価し,同時に数値シミュレーションによる同定解析結果とを比較検討することにより,界面欠陥の位置,形状,大きさ並びに界面の状態などの総合的な特性を認識する方法を開発することを意図したものである.主な成果の概要は以下のようである.1)レーザー超音波波形ディジタル収録システムの整備と調製:現有の非接触レーザードップラー振動計を用いて高精度で測定された波動を,高速サンプリングのディジタル・オッシロスコープを用いてスタッキングし,GPIBを通して収録し,コンピューターを用いて処理するシステムを構築した.2)欠陥同定法の研究:時間域境界要素法を中心に界面欠陥同定のための数値逆解析法を改良発展させた.既に提案した方法を界面欠陥に適用できるように改編・拡張した.3)弾性波伝播速度の高精度計測法の開発:レーザードップラー振動計を用いて表面超音波波形を2点で測定し,その間の伝播時間をシングアラウンド装置,あるいはディジタルオッシロスコープと組み合わせて,高精度(0.1ナノ秒)で計測するシステムを開発した.4)レーザー超音波応力測定法の開発:上記の伝播速度測定システムを用いて,表面波の応力-伝播速度の関係を調べ,応力測定法への可能性を示した.この研究は,レーザー超音波波動測定法を利用して,アレー型の検出法により超音波の波動を数点で同時に非破壊・非接触で測定し,ディジタル化して収録してその特性を評価するとともに,数値シミュレーションによる同定解析結果とを比較検討することにより,界面欠陥の位置,形状,大きさ並びに界面の状態などの総合的な特性を認識する方法を開発することを意図したものである.主な成果の概要は以下のようである.

1)レーザー超音波波動ディジタル収録システムの高精度化:昨年度に構築したレーザードップラー振動計を用た非接触アレー波動測定装置(高精度で測定された波動を,高速サンプリングのディジタル・オッシロスコープを用いてスタッキングして,GPIBを介して収録し,コンピューターを用いて処理するシステム)をさらに高精度化した.2)欠陥同定法の研究:時間域境界要素法による界面欠陥同定のための数値逆解析法を改良発展させた.その逆解析法を用いて,超音波トランスデュサーからの波動入力特性を解明し,また欠陥検出への適応性を検討した.なお,測定波動のスペクトル解析から,欠陥の大まかな特性などを推定する方法も検討した.3)弾性波伝播速度の高精度計測法の開発:上記の非接触アレー波動測定装置を用いて,表面超音波波動を2点(アレー測定法の原理)で測定し,その間の伝播時間をシングアラウンド装置,あるいはディジタルオッシロスコープと組み合わせて,高精度(0.1ナノ秒)で計測するシステムを開発した.4)レーザー超音波応力測定法の開発:上記の伝播速度測定システムを用いて,表面波の応力-伝播速度の関係を調べるとともに,H-型鋼や板の突き合わせ溶接に伴う残留応力測定へ適用し,実構造物への非破壊超音波応力測定の可能性を示した.
肝臓における組織幹細胞の分離と肝再生過程解明の研究

これまで、肝小欠損創部に温度感応性ハイドロゲル(TGP)を充填することにより肝組織幹細胞(HSC)が誘導されることを報告してきた。HSCは小欠損傷部周囲に細胆管に類似した腺管構造を呈し出現する。欠損部の修復に伴い肝細胞へと分化していくことから肝再生に関与していると考えられる。HSCは3日目ではstem cell markerであるc-Kit^+、Thy-1^+、幼若細胞のmarkerであるAFP^+、胆管細胞のmarkerであるCK19^+、肝細胞markerであるalbumin^-で、且つ増殖系markerであるPCNA^+、Ki67^+である高い増殖能を持つ細胞である。組織再生を終える28日目にはalbumin^+細胞となる。本年度の研究ではHSCの分離・培養とHSCの肝細胞への分化を試みた。HPCを誘導した7日目のラット肝臓からコラゲナーゼ灌流法及び胆管上皮細胞分離法を組み合わせて分離した。分離細胞をReverse transcription Polymerase chain reaction(RT-PCR)にて解析した結果、musashi-1^+、c-Kit^+、Thy1^+、AFP^+、albumin^+、transferrin^+、CK19^+、CX43^+であった。培養HPCをTGPにて被覆すると5週目頃より成熟過程に発現する転写因子C/EBPα^+、肝細胞における代謝酵素であるCYP2E1^+の細胞がクラスターを形成して出現し、細胞間には毛細胆管様構造が見られ、その構造に沿ってトランスポーターMRP2が発現していた。透過電子顕微鏡像においても、ミトコンドリアや粗面小包帯などの細胞内小器官に富み、グリコーゲン顆粒も有していた。これらの結果より、HSCは成熟肝細胞へ分化したと考えられた。被覆材としてコラーゲンゲルを用いた群、もしくは被覆材を用いなかった群ではこうした変化は確認できなかった。TGPが肝再生を促すことが示唆され、肝再生医療への応用など新たな可能性が期待できる。申請者は、温度感応性ハイドロゲルをラット肝小欠損創部に充填する手法により、欠損部に於いて速やかな組織修復を導き、かつ、肝前駆細胞誘導を可能とした。速やかな組織修復には申請者のプロトコールにて誘導された肝前駆細胞の役割が大きいことが推測され、本細胞の特性と、経時的変化を検討した。この細胞は欠損部周囲に胆管様構造を呈して出現し、造血系細胞、幼若細胞、胆管上皮細胞、肝細胞のマーカーであるc-kit、AFP、CK19、アルブミンにそれぞれ陽性で、肝前駆細胞の可能性を強く秘めている事が判明した。本細胞は損傷部の組織修復過程早期より出現し、最終的にalbumin陽性、CK19陰性細胞へと変化する特性を有する。この特性変化の過程で肝細胞へと形態変化を起こす。すなわちCK19は胆管様管腔構造から索状に形態変化するに伴い消失し、逆にalbuminは細胞の大型化に伴い発現を強める。さらには増殖型のマーカーであるPCNA、Ki67陽性で、組織修復時、増殖能力が強く組織修復の中心的役割を果たす事が判明した。本検討は通常の成熟肝細胞による肝再生とは異なり、本細胞が出現する際には成熟肝細胞による肝再生は進まないこと、肝前駆細胞の可能性を秘めた細胞が肝組織の状況に合わせ形態変化をする能力を秘めている事が判明した。また、本細胞は組織修復過程の補充的役割をとり、リモデリングに寄与する特徴を有する事が判明した。組織修復過程では、小欠損にとどめ、充填をおこなわないコントロール群は、柵状に繊維性瘢痕を残すのに比し、本手法では繊維性変化を認めず組織修復がおこなわれることが判明した。申請者は、温度感応性ハイドロゲル(TGP)をラット肝小欠損創部に充填する手法により肝前駆様細胞(HPC)誘導を可能とした。また通常、肝小欠損創では組織再生はおきず、同部は繊維組織と肉芽組織により置き換わるが、申請者のプロトコールを行った場合、誘導されたHPCにより欠損部の速やかな組織再生も同時に起こることが判明している。HPCは損傷部の組織修復過程早期より胆管様構造を呈して出現し、造血系細胞のマーカーc-kit、thy-1、胆管上皮細胞のマーカーCK19、肝細胞のマーカーアルブミンにそれぞれ陽性である。一方で組織再生を終える28日目にはalbumin単独陽性細胞となる。すなわちCK19は胆管様管腔構造から索状に形態変化するに伴い消失し、逆にalbuminは細胞の大型化、すなわち、胆管様細胞から肝細胞へと分化するに従い発現を強める。また増殖型のマーカーであるPCNA、Ki67陽性で、組織修復時、増殖能力が強く、HPCは組織再生の中心的役割を果たす事が判明した。本検討の結果、通常の成熟肝細胞による肝再生とは異なり、HPCが出現する際には成熟肝細胞による肝再生は進まないこと、HPCが経時的に形態変化を行い組織再生の役割を担っている事が判明した。申請者は本年度、この生体に誘導されたHPCの分離を行った。対照とした胆管結紮モデルラットから分離した胆管細胞は、14日目でほぼ死滅するのに対し、分離したHPCは、生体に誘導した細胞と同様にthy-1、albumin、CK19陽性であった。この後もalbumin、CK19陽性のまま増殖を続け14日目では約500個の細胞からなるコロニーを形成した。

HPCは90日以上増殖を続けた。我々が分離し得たHPCは、肝再組織化、移植、薬物代謝、分化のヒアラルキーの解析など新たな可能性が期待できる。これまで、肝小欠損創部に温度感応性ハイドロゲル(TGP)を充填することにより肝組織幹細胞(HSC)が誘導されることを報告してきた。HSCは小欠損傷部周囲に細胆管に類似した腺管構造を呈し出現する。欠損部の修復に伴い肝細胞へと分化していくことから肝再生に関与していると考えられる。HSCは3日目ではstem cell markerであるc-Kit^+、Thy-1^+、幼若細胞のmarkerであるAFP^+、胆管細胞のmarkerであるCK19^+、肝細胞markerであるalbumin^-で、且つ増殖系markerであるPCNA^+、Ki67^+である高い増殖能を持つ細胞である。組織再生を終える28日目にはalbumin^+細胞となる。本年度の研究ではHSCの分離・培養とHSCの肝細胞への分化を試みた。HPCを誘導した7日目のラット肝臓からコラゲナーゼ灌流法及び胆管上皮細胞分離法を組み合わせて分離した。分離細胞をReverse transcription Polymerase chain reaction(RT-PCR)にて解析した結果、musashi-1^+、c-Kit^+、Thy1^+、AFP^+、albumin^+、transferrin^+、CK19^+、CX43^+であった。培養HPCをTGPにて被覆すると5週目頃より成熟過程に発現する転写因子C/EBPα^+、肝細胞における代謝酵素であるCYP2E1^+の細胞がクラスターを形成して出現し、細胞間には毛細胆管様構造が見られ、その構造に沿ってトランスポーターMRP2が発現していた。透過電子顕微鏡像においても、ミトコンドリアや粗面小包帯などの細胞内小器官に富み、グリコーゲン顆粒も有していた。これらの結果より、HSCは成熟肝細胞へ分化したと考えられた。被覆材としてコラーゲンゲルを用いた群、もしくは被覆材を用いなかった群ではこうした変化は確認できなかった。TGPが肝再生を促すことが示唆され、肝再生医療への応用など新たな可能性が期待できる。
酸に安定な保護リン酸化アミノ酸誘導体の調製とリン酸化ペプチド合成への応用

タンパク質中のチロシン、セリン、スレオニンなどの水酸基がリン酸化を受けることにより、そのタンパク質が活性化されたり、逆に活性が抑えられたりすることは以前から知られていたが、近年このようなタンパク質リン酸化の生化学的な意義をより詳細に解明するために、リン酸化を受けたアミノ酸残基を含むペプチドフラグメントの合成が強く望まれるようになった。われわれはペプチド合成に不慣れな生化学者でも希望するリン酸化ペプチドを合成できるように、固相法によるリン酸化ペプチド合成の一般的な方法の開発を目指した。方法としては、酸性条件でのアミノ保護基の除去を基本とするBocストラテジーが最も適当と考えられる。この方針に沿って、アミノ保護基の除去に用いるトリフルオロ酢酸に安定なリン酸保護基として、4-ニトロベンジル基あるいはシクロヘキシル基を有するホスホアミノ酸誘導体を用いた固相合成法を確立した。続いて、ベンジル基をリン酸保護基として用いれば、より温和な条件で最後の脱保護を行なうことができることも分かった。実際に、本合成法を用いて熱ショック蛋白質、EGF受容体蛋白質、タウプロテインキナーゼIなど、種々の天然リン酸化蛋白質関連リン酸化ペプチド約10種の合成に成功した。これまで、このように天然リン酸化ペプチドが容易に合成された例はなく、本研究の成果はリン酸化蛋白質の機能解明に多大の貢献をするものと期待されている。
人権条約の地理的・時間的適用理論の統合的研究―「移行期正義」関連事例に着目して

本研究は、国家が自国領域外で行った人権侵害的行為に、人権条約と呼ばれる国際諸条約の適用が認められるかという問題(人権条約の地理的適用)を検討するものである。そのような行為の中には、例えば第二次世界大戦期にドイツが欧州各国で行った虐殺が典型的なように、戦後発効した人権諸条約が少なくとも直接には適用されないものがある。この時間的適用という問題は、前述の地理的適用とは区別して論じられてきた。他方で本研究では、国家の積極的義務という概念を介在させることで両適用理論を体系的に整理できるのではないかとの着想のもと、このような人権保障の限界事例において、いかなる要素が適用範囲を画するのかを明らかにする。