hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
構造制御・組織制御による軽量金属間化合物延性化の試み

軽量で耐高温酸化性にも優れるAl_3Ti基化合物の重大な欠点である室温での低延性を,結晶構造および金属組織の制御により,改善する試みを行った。まず,従来のようにAl_3TiのAlをCrやMnなどの比較的重い金属元素で置き換えるのではなく,Tiの一部をScなどで置き換えたAl_3(Ti_<1-y>,X_y)合金をアルゴンアーク溶解により調製した(ただしX=Sc, Er, Lu ; y=0.250.75)。そしてX線回折によりy=0.25でいずれの添加元素XについてもL1_2+D0_<22>の2相となることを確認した。次にこれらの合金の延性(塑性変形能)を,同様に作製したD0_<22>単相のAl_3Ti化合物と圧縮試験により比較した。その結果Er, Lu添加では塑性変形量はほぼ零で変わらなかったが,Sc添加によりこれが約3%にまで増加することが明らかになった。Sc添加合金については,Sc添加量に伴って塑性変形能が増加し,y=0.5で6%,y=0.75で11%変形することが示された。しかしアーク溶解の鋳塊では鋳造欠陥や凝固偏析による不均質な組織のため材料本来の延性を示さないと思われたので,従来本化合物でほとんど行われていない熱間加工を試みた。加工条件を調査するため高価なSc添加試料ではなく,Al_<74>Ti_<26>およびAl_<65>Cr_9Ti_<26>合金を試料として調べた結果,約10^<-3>Paの真空中,1175°Cで55%以上の加工率で高温鍛造すれば,完全な再結晶組織が得られ,凝固偏析もほとんどなくなることが分かった。そしてこれに伴いAl_<65>Cr_9Ti_<26>合金の塑性変形能も4%から9%へと増加した。一層の軽量化をねらい,TiをLiで置換したAl_6TiLiの組成の合金を高周波誘導溶解により調製した結果,L1_2相の生成は認められず,またD0_<22>相の軸比が立方晶に近づくこともなかった。まず,従来のようにAl_3TiのAlをCrやMnなどの比較的重い金属元素で置き換えるのではなく,Tiの一部をScで置き換えたAl_3(Ti_<1-y>,X_y)合金をアルゴンアーク溶解により調製した(ただしX=Sc,Er,Lu;y=0.250.75)。そしてX線回折によりy=0.25でいずれの添加元素XについてもLl_2+D0_<22>の2相となることを確認した。その結果Er,Lu添加では塑性変形量はほぼ零で変わらなかったが,Sc添加によりこれが約3%にまで増加することが明らかになった。

さらにy=0.5および0.75のSc添加合金を調製し,圧縮試験に供した結果,塑性変形能はSc添加量に伴って増加し,y=0.5で6%,y=0.75で11%変形することが示された。しかしアーク溶解の鋳塊では鋳造欠陥や凝固偏析による不均質な組織のため材料本来の延性を示さないと思われたので,従来本化合物でほとんど行われていない熱間加工を試みた。加工条件を調査するため高価なSc添加試料ではなく,Al_<74>Ti_<26>およびAl_<65>Cr_9Ti_<26>合金を試料とし,11001200°Cの種々の温度,加工率で約10^<-3>Paの真空中で恒温鍛造を行った。その結果1175°Cで55%以上の加工率で鍛造すれば完全な再結晶組織が得られ,凝固偏析もほとんどなくなることが分かった。そしてこれに伴いAl_<65>Cr_9Ti_<26>合金の塑性変形能も4%から9%へと増加した。さらに地金純度の影響を調べた結果,高純度素材を使用することにより上記鍛造材の塑性変形能は約2倍となった。軽量で耐高温酸化性にも優れるAl_3Ti基化合物の重大な欠点である室温での低延性を,結晶構造および金属組織の制御により,改善する試みを行った。まず,従来のようにAl_3TiのAlをCrやMnなどの比較的重い金属元素で置き換えるのではなく,Tiの一部をScなどで置き換えたAl_3(Ti_<1-y>,X_y)合金をアルゴンアーク溶解により調製した(ただしX=Sc,Er,Lu;y=0.250.75)。そしてX線回折によりy=0.25でいずれの添加元素XについてもL1_2+DO_<22>の2相となることを確認した。次にこれらの合金の延性(塑性変形能)を,同様に作製したDO_<22>単相のAl_3Ti化合物と圧縮試験により比較した。その結果Er,Lu添加では塑性変形量はほぼ零で変わらなかったが,Sc添加によりこれが約3%にまで増加することが明らかになった。Sc添加合金については,Sc添加量に伴って塑性変形能が増加し,y=0.5で6%,y=0.75で11%変形することが示された。加工条件を調査するため高価なSc添加試料ではなく,Al_<74>Ti_<26>およびAl_<65>Cr_9Ti_<26>合金を試料として調べた結果,約10^<-3>Paの真空中,1175°Cで55%以上の加工率で恒温鍛造すれば,完全な再結晶組織が得られ,凝固偏析もほとんどなくなることが分かった。一層の軽量化をねらい,TiをLiで置換したAl_6TiLiの組成の合金を高周波誘導溶解により調製した結果,L1_2相の生成は認められず,またDO_<22>相の軸比が立方晶に近づくこともなかった。
リン酸イオン添加による火山灰土壌の陽イオン交換容量の変化について

火山灰土壌はバン土質土壌ともいわれ、活性アルミニウムに富んでいることより、その化学的性質は悪く、わが国においては低位生産地土壌して取扱われており、これの改良方法としては有機物・リン酸・石灰の施用をその3本柱として普及指導されている。この施用リン酸塩については古くよりリン酸アンモニウム(リン安)の肥効が特に顕著であることが認められている。本研究においてはリン安添加にもとずくNH^+_4の吸着量の変化について主として陽イオン交換容量(CEC)の面より検討した。得られた成果の概要は次の通りである:1.CECの約1/10程度のNH^+_4の添加において、NH^+_4の土壌への吸着量にあってはリン安溶液からは他のアンモニウム塩溶液からよりもまさっていた。2.硫酸アンモニウム溶液からのNH^+_4の吸着量は、前もって土壌をBa^<2+>によって処理した時に著しく増加した。3.土壌溶液中においては陰イオンと陽イオンは当量的に存在しているが、この土壌溶液中の陰イオン濃度が土壌による吸着や不溶性物質の生成などによって減少する時には、土壌に吸着される陽イオンの量は増加した。4.リン安溶液添加においては、醋酸アンモニウム添加にもとずくCEC以上においても著しいNH^+_4の吸着がみられた。特にアロフェン等の非晶質物質を多く含む土壌ほどこの傾向が顕著であった。5.リン安添加にもとずく吸着NH^+_4の増加の原因としては、從来よりその主体と考えられているリン酸イオンの吸着による土壌の負荷電との靜電気的作用にもとずくCECの増加のほかに、物理的作用にもとずく塩吸着の可能性が強く考えられた。火山灰土壌はバン土質土壌ともいわれ,活性アルニミウムに富んでいることより,その化学的性質は悪く,わが国においては低位生産地土壌といわれ,これの改良にあたっては有機物・リン酸・石灰の施用が奨励されている.この施用リン酸塩については昭和初期よりリン酸アンモニウム(リン安)の肥効が特に顕著であることが報告され,その原因については色々といわれているが,本研究においては陽イオン交換容量(CEC)の変化の点より検討を行なった.得られた成果の概要は次の通りである:1.pH7, INの酢酸アンモニウム(酢安),塩化アンモニウム(塩安),硫酸アンモニウム(硫安)およびリン安溶液を使用してのCEC値においては,供試したすべての土壌において,リン安溶液を使用した時のCEC値は他のものを使用した時の値を大きく上回っていた.2.粘土鉱物組成は異にするが,ほぼ同じCEC値を有する土壌に対して,各種濃度のリン安および塩安溶液を加えて4°Cにて60時間放置(本年度備品として購入した低温恒温庫を使用した)して吸着NH^+_4量を測定したか,塩安溶液においてはNH^+_4の添加量を増加しても酢安によるCEC値以下であったが,リン安においては比較的少量(酢安のCEC値の約2倍)の添加によってCEC値に達した後,一層の添加によって更に著しいNH^+_4を吸着した.特にアロフエン等の非晶質物質を多く含む土壌ほどこの傾向は顕著であった.3.NH^+_4吸着後の洗液のアルコール濃度の低下と共に,吸着量は大きく低下すると同時に,洗滌液中に含まれるHPO^<2->_4とNH^+_4はアルコール濃度の低下にともなって急激に増加した.火山灰土壌は珪バン分子比が小さく,活性アルミニウムに富んでいることより,その化学的性質は悪く,わが国においては低位生産地土壌とし取扱われており,これの改良方法として有機物・リン酸・石灰の施用をその3本柱として普及指導されている。

この施用リン酸についてはリン酸アンモニウム(リン安)の肥効が特に顕著であることが古くより認められている。本研究においてはリン安添加にもとずくNH_4^+の吸着量の変化について主として陽イオン交換容量(CEC)の面より検討した。得られた成果の概要は次の通りである:1.CECの約1/10程度のNH^+_4の添加において,NH_4^+の土壌への吸着量にあつては,硫酸アンモニウム溶液からよりもリン安溶液からの方がまさっていた。2.硫酸アンモニウム溶液からのNH^+_4の吸着量は,前もって土壌をBa^<2+>によって処理した時には著しく増加した。3.土壌溶液中の陰イオン濃度が土壌による吸着などによって減少する時には,土壌に吸着される陽イオンの量は増加した。4.粘土鉱物組成は異にするが,ほぼ等しいCEC値を有する土壌に対して,各種濃度のリン安および塩安溶液を添加して吸着NH^+_4量を測定したが,塩安溶液においてはNH_4^+の添加量を増加しても酷安溶液によるCEC値以下であったが,リン安溶液においては比較的少量の添加によってそのCEC値に達し,更に一層の添加によって著しくNH_4^+を吸着した。特にアロフェン等のような非晶質物質を多く含む土壌ほどこの傾向が顕著であった。5.リン安添加にもとずく吸着NH^+_4の増大の原因としては,従来よりいわれているリン酸イオンの吸着による陽イオン交換容量の増加のほかに物理的作用にもとずく塩吸着の可能性が強く考えられた。
古代日本における語表記の研究

本研究は、古代日本の墨書資料、伝本資料を対象として、語表記のありようについて調査・研究を行った。具体的な研究成果の概要は以下の通りである。〔1〕複合語を含めた熟字の調査・分析(1)『万葉集』の複合語の調査:『万葉集』に使用される複合動詞のデータを作成した。(2)正税帳における熟字の使用:正税帳に使用される「都合」についてその性質を明らかにした.研究成果は、国語文字史研究会編『国語文字史研究10』(和泉書院)に掲載された。〔2〕仮名(借音字・借訓字)の調査・分析:『万葉集』訓字主体表記巻における仮名の使用について調査を行い、その構造的な様相について検討・考察を行った。研究成果は、平成20年度中に論文に取りまとめる予定である。〔3〕複数の字体を有する訓字の調査・分析(1)『古事記』の数字表記の研究:『古事記』の数字表記について、大字と通常字の使用のありようについて分析・考察を行った。研究成果は、「古事記年報」(古事記学会学会誌)に掲載された。(2)天平期における公文の数字表記の研究:天平期のける公文の数字表記について分析・考察を行い、日本語学会2007年春季大会において研究発表を行った。〔4〕義訓の調査・分析:『万葉集』に使用される義訓の定義について先行研究に基づき、整理・検討を行い、国語語彙史研究会において発表を行った。本年度は、墨書資料、伝本資料等を対象にして、〔1〕複合語を含めた熟字、〔2〕仮名(借音字・借訓字)、〔3〕複数の字体を有する訓字、について調査・分析を行った。各項目の研究実績の概要は、以下の通りである。〔1〕複合語を含めた熟字の調査・分析(1)墨書資料・伝本資料の熟字の調査正倉院文書、『古事記』『万葉集』に使用される熟宇のデータを作成した。(2)『万葉集』の複合語の調査『万葉集』に使用される複合動詞のデータを作成した。(3)正税帳における「都合」と「合」の使用の分析正税帳における「都合」と「合」の使用状況を分析し、熟字の使用の一端を明確にした。この研究成果については、平成19年度中に公表する予定である。(4)『風土記』の熟字の使用について『風土記』の熟字の使用を文体との関係において分析・考察を行った。この研究成果については、平成19年度中に公開する予定である。〔2〕仮名(借音字・借訓字)の調査(1)『万葉集』の仮名の調査『万葉集』訓字主体表記巻に使用される仮名(借音字・借訓字)のデータの作成、ならびに分析。〔3〕複数の字体を有する訓字について(1)『古事記』の数字表記の研究『古事記』の数字表記にっいて、大字(「壱」「弐」など)と通常字(「一」「二」など)の使用のありようについて、分析・考察を行った。この研究業績については、「古事記年報」(古事記学会学会誌)に発表した。本年度は,[1]複合語を含めた熟字の使用,[2]仮名の使用,[3]複数の字体を有する訓字,[4]義訓の使用,について調査、分析を行った。各項目の研究実績の概要は,以下の通りである。[1]複合語を含めた熟字の使用(1)風土記における熟字の使用『播磨国風土記』を中心とする熟字の使用について検討、考察を行った。研究成果については論文にとりまとめ,神田典城編『風土記の表現記録から文学へ』(笠間書院)に掲載される予定である。(2)正税帳における熟字の使用正税帳に使用される「都合」についてその性質を明らかにしようとした。研究成果については論文にとりまとめ,国語文字史研究会編『国語文字史の研究10』(和泉書院)に掲載された。[2]仮名の使用

(1)万葉集訓字主体表記巻における仮名『万葉集』訓字主体表記巻における仮名の使用について調査を行い,その構造的な様相について検討、考察を行った。研究成果については,論文にとりまとめ,現在,萬葉学会「萬葉」に投稿する予定である。[3]複数の字体を有する訓字(1)天平期を中心とする公文における数字使用天平伎を中心とする公文における数字の使用について,日本語学会2007年春季大会において研究発表を行った。現在,論文にまとめているところである。[4]義訓の使用『万葉集』に使用される義訓の定義について先行研究に基づき,整理、検討を行った。その成果いついては,国語語彙史研究会において発表を行った。現在,論文にとりまとめているところである。
肥満における難治性乾癬形成機序の解明と難治性乾癬治療薬開発のための基礎研究

尋常性乾癬皮疹部で発現亢進しているSLURP-2 (secreted Ly-6/uPar related protein-2)をヒト皮下脂肪細胞で過剰発現させると、脂肪細胞の分化、肥大化および成熟脂肪細胞の増殖を促進させ、抗炎症性サイトカインであるアディポネクチンの発現を低下させ、炎症性サイトカインであるIL-6やvisfatinの発現を亢進させた。また、血球とSLURP-2/FLAG遺伝子導入脂肪細胞との共培養では、IL-17、IL-1βの発現亢進を認めた。以上の結果から、SLURP-2は脂肪細胞の肥大化による炎症を誘導し、肥満による乾癬の難治化に関与している可能性が示唆された。SLURP-2 (secreted Ly-6/uPar related protein-2)は、尋常性乾癬皮疹部で有意に発現亢進している分泌蛋白で、表皮角化細胞のみならず脂肪細胞においても発現している。近年、尋常性乾癬とメタボリック症候群との関連性が明らかになったことから、脂肪細胞の乾癬病態形成における作用について解明をすすめるため、1SLURP-2の脂肪細胞における増殖、分化、肥大化およびそれに伴うアディポサイトカインの発現への関与の有無を明らかにし、2脂肪細胞の肥大化を起点とした乾癬表皮形成の可否について表皮角化細胞3次元培養を用いて検討し、乾癬の病態および肥満における難治化の機序を明らかにする事を目的とする。1を明らかにするため、SLURP-2/FLAG発現ベクターを作製し、ヒト皮下脂肪由来前駆脂肪細胞に遺伝子導入し、分化培地を用いて脂肪細胞への分化誘導後、正常脂肪細胞とSLURP-2/FLAG遺伝子導入細胞における脂肪細胞の肥大化およびアディポサイトカインの発現について、位相差顕微鏡像およびRT-PCRを用いて比較検討した。肥大化について、脂肪滴の直径で検討したところ、SLURP-2/FLAG導入脂肪細胞では、正常脂肪細胞に比べ増大していることが認められた。また、RT-PCRの結果、SLURP-2導入脂肪細胞では、アディポネクチンの発現抑制およびIL-6の発現亢進が認められた。これらの結果から、SLURP-2が脂肪細胞の肥大化を誘導する可能性が示唆された。SLURP-2 (secreted Ly-6/uPar related protein 2)は、尋常性乾癬皮疹部で有意に発現亢進している分泌蛋白で、脂肪細胞においても発現している。近年、尋常性乾癬とメタボリック症候群との関連性が明らかになったことから、脂肪細胞の乾癬病態形成における作用について解明をすすめるため、1SLURP-2の脂肪細胞における肥大化およびアディポサイトカイン発現への関与の有無および2脂肪細胞の肥大化を起点とした乾癬表皮形成の可否について検討した。1を明らかにするため、SLURP-2/FLAG発現ベクターを作製し、ヒト皮下脂肪由来前駆脂肪細胞に遺伝子導入し、脂肪細胞への分化誘導後、正常脂肪細胞とSLURP-2/FLAG遺伝子導入細胞において脂肪細胞の肥大化、およびアディポサイトカインの発現について比較検討した。SLURP-2/FLAG遺伝子導入脂肪細胞の脂肪滴は、正常脂肪細胞に比べて増大していることが認められたことから、SLURP-2は脂肪細胞の肥大化を誘導する事が示唆された。また、SLURP-2/FLAG遺伝子導入脂肪細胞では、アディポネクチンの発現抑制およびIL-6の発現亢進が認められた。2SLURP-2/FLAG遺伝子導入脂肪細胞と健常人から採取した血球細胞を共培養し、正常脂肪細胞の場合と比較検討したところ、アディポネクチンの発現抑制、IL-6の発現亢進の他にVisfatinの発現亢進を認めた。しかし、共培養後の上清を用いた3次元表皮培養細胞では、表皮の肥厚は認められなかった。以上の結果から、SLURP-2は、脂肪細胞の肥大化並びにアディポサイトカイン発現調節に関与する事が示され、尋常性乾癬において脂肪細胞からの慢性炎症を誘導する因子として作用している可能性が示唆された。尋常性乾癬実験に必要なSLURP-2量を得るために、SLURP-2安定形質発現細胞の作製を試みたが、困難を極めたため、研究が遅延した。十分量が得られないため、遺伝子導入実験に変更し実験を試行したところ、使用した導入試薬の細胞毒性による細胞死が認められ、導入への条件検討に時間を要したことも遅延の一因である。今年度は、残りの実験計画を完遂させるため、脂肪細胞と血球細胞との共培養を施行し、脂肪細胞からの乾癬表皮形成誘導の有無について、表皮角化細胞3次元培養での乾癬表皮形成がなされるかを中心に研究をすすめていく。脂肪細胞を起点とする炎症が血球細胞や表皮角化細胞にどのような影響を与えるか解明する。

また、SLURP-2の発現抑制が前駆脂肪細胞や分化した脂肪細胞への影響の有無についても予定通り実験をすすめる。SLURP-2分泌蛋白を十分量得るために、同蛋白の安定形質発現細胞作製を正常表皮角化細胞および表皮角化不死化細胞で試みたが、困難を極めたため研究が遅延した。更に、好中球におけるIL-17の発現量がTh17を含む他の細胞より多いことが報告されたことから、T細胞のみでなく好中球も含めた脂肪細胞からの炎症を起点とした乾癬表皮形成の有無について検討することが必要となった。SLURP-2誘導による脂肪細胞から発現されるアディポサイトカインの好中球への作用を検討すると共に、脂肪細胞を起点とした乾癬表皮形成の実験系を好中球も含めて検討する予定である。これらに加え、SLURP-2発現抑制による脂肪細胞への影響についてなど、遅延している実験の経費として使用する予定である。
テロメアDNA損傷回避による造血幹細胞の老化抑制と体外増幅

老化に伴う造血幹細胞の機能低下には、DNA損傷の蓄積による分裂制御の異常が関連すると考えられる。我々はシェルタリン複合体分子Pot1aがDNA損傷を抑制して、造血幹細胞の自己複製分裂能の維持に働くことを明らかにした。さらに、Pot1aの導入により老化幹細胞の機能回復が見られた。加えて、Pot1aは、酸化的リン酸化関連遺伝子およびmTORの発現抑制、活性酸素の産生抑制に働く、テロメア非依存的な機能を持つことを新たに見出した。これらの結果から、Pot1aはDNA損傷の抑制(テロメア依存的機能)と、テロメア非依存的機能によって造血幹細胞の機能維持、老化幹細胞の機能回復に働くことが示唆された。1.老化による造血幹細胞の自己複製・分化能の低下における細胞分裂制御機構の関与に関する研究: 1個の造血幹細胞の培養により生み出される1対の娘細胞ペア(paired daughter cell: PDC)について、個々の娘細胞の1細胞遺伝子発現プロファイルを、サポートベクターマシン(SVM)を用いて解析することにより、細胞分裂パターンを分類し、自己複製と分化の制御機構を解析するシステムを確立している(PDC-SVM解析)。この解析系を用い、1.5年齢のマウス造血幹細胞の細胞分裂様式を解析した結果、コントロールの8週齢マウス造血幹細胞は、2個の幹細胞を生み出す(S-S)分裂、幹細胞と前駆細胞を1個ずつ生み出す(S-P)分裂が維持されていたのに対し、1.5年齢サンプルは、ほぼ全てがP-P分裂を行うことにより、幹細胞数が失われることを見出した。2.テロメアDDRの抑制による老化造血幹細胞の機能的再活性化: 8週齢の成体マウスと90週齢老化マウスの造血幹細胞について、テロメアDDRのレベルを比較したところ、老化マウス造血幹細胞においてテロメアDDRが亢進していることが分かった。さらに、90週齢の老化マウス造血幹細胞をshelterinコンポーネントの1つである、Pot1aのMTMタンパク質(MTM-Pot1a)存在下で培養し、骨髄移植を行ったところ、老化造血幹細胞の骨髄再構築能の回復が見られた。さらに驚くべき事に、老化造血幹細胞のコントロール培養サンプルでは、ドナー細胞の骨髄球系細胞への分化が亢進する一方で、リンパ球系分化が低下したのに対し、MTM-Pot1a添加した老化造血幹細胞は分化パターンがレスキューされることを明らかにした。3.上記の研究内容に加え、Pot1a以外のShelterin分子(Tpp1, Tin2)のMTMタンパク、レトロウイルスの作成が順調に進んでいる。本研究では、造血幹細胞の老化に伴う自己複製・分化能の低下に関連して、細胞分裂制御の変化およびテロメアDNA損傷応答(テロメアDDR)の作用を明らかにし、テロメアDDRの抑制により、自己複製を誘導することを目的として研究を進めている。1.造血幹細胞の新たな老化の評価系の確立: 4週齢(young: Y)、8週齢(adult: A)、および1.5年齢(old: O)の造血幹細胞と前駆細胞の遺伝子発現プロファイルを学習させた人工ニューロンネットワーク(ANN)を用いて細胞分裂後の娘細胞ペアの遺伝子発現パターンを解析することにより、娘細胞ペアの分裂様式(A-A, A-O, O-O, Y-A, Y-O, Y-Yの6種類の分裂パターン)を分類し、細胞分裂による造血幹細胞の老化を直接的に評価することが可能となった。2. Pot1aの導入による造血幹細胞の分裂様式の変化:成体マウス造血幹細胞をPot1aの細胞膜透過性タンパク(MTM-Pot1a)存在下で培養し、娘細胞ペアの分裂様式をコロニーアッセイを用いて比較した。その結果、MTM-Pot1aによって2個の娘細胞の両方が多分化能を持つnmEMコロニー(n:好中球, m:マクロファージ, E:赤血球, M:巨核球)となるペア(nmEM-nmEMペア)の頻度が増加することが分かった。3. Pot1a以外のShelterin分子(Tpp1, Tin2)に加え、Pot1の核内移行に関わることが報告されているFoxp2のMTMタンパク、レトロウイルスの作製を行った。さらに、造血幹細胞にFoxp2を導入して培養を行ったところ、長期骨髄再構築能をもつ幹細胞分画が維持されることが分かった。1.本研究では、老化に伴う造血幹細胞の機能障害と細胞分裂の異常についての関係性を明らかにすることを目的に研究を進めている。今回、ANNを用いた娘細胞の遺伝子発現プロファイルの分析により、これまでに行ってきた自己複製と分化を評価するための対称・非対処分裂(Stem(S)-S分裂、S-Progenitor(P)分裂、P-P分裂)の解析に加え、娘細胞ペアの老化パターンを解析することが可能となった。これは、Shelterin分子による幹細胞老化の抑制と自己複製能の維持の関連を解析する上で強力な手法となると考えられる。2. MTM-Pot1aにより造血幹細胞の自己複製分裂の頻度が増加することが明らかになった(nmEM-nmEMペアの増加)。この結果から、Pot1aの導入による造血幹細胞の試験管内での維持には自己複製分裂の維持あるいは誘導が関わっていることが明らかとなった。3. Foxp2により造血幹細胞分画を維持出来ることを見出すことができた。

本研究では、老化に伴う造血幹細胞の機能維持と細胞分裂制御に関するテロメアDNA損傷応答(DDR)抑制の役割について研究を行った。H28年度は、Shelterin分子Pot1aによる造血幹細胞の自己複製能維持の分子機構の解明を目指して研究を行い、以下のことを明らかにした。1. Pot1aによるDNAダメージの抑制:これまでにPot1aが造血幹細胞のテロメアDDRを抑制することを明らかにしていたが、これに加えて本年度は、新たにPot1aが非テロメア領域においてもDDRも抑制することを見出し、これには活性酸素種(ROS)の産生抑制が関わっていることを明らかにした。造血幹細胞におけるグローバルなDDR抑制は、これまでに報告されていない新たなPot1の機能であると考えられる。2. Pot1aによる造血幹細胞の代謝調節とROS産生抑制:Pot1aを導入した造血幹細胞の遺伝子発現プロファイルを解析したところ、Pot1aによってOxidative phosphorylation、Glycolysis関連遺伝子の発現が抑制され、一方では、造血幹細胞関連遺伝子の発現が亢進することがわかった。さらに、Pot1aは造血幹細胞のROS産生を抑えることも明らかとなった。また、造血幹細胞にPot1aを導入するとMtor (mTOR)およびRptor (Raptorの発現が抑制された。逆に、Pot1aをノックダウンするとMtorとRptorの発現が上昇することがわかった。これらの結果から、Pot1aはmTORシグナルを制御することによりエネルギー代謝を調節するとともに、ROSの産生を抑制して造血幹細胞の自己複製能の維持およびグローバルなDDRの抑制に貢献していると考えられた。さらに上記の研究内容に加え、Pot1の核内移行に関わるFoxp2の機能解析を行い、Foxp2が造血幹細胞において、細胞周期制御因子p21の発現を制御し、自己複製能の維持に働くことがわかった。老化に伴う造血幹細胞の機能低下には、DNA損傷の蓄積による分裂制御の異常が関連すると考えられる。我々はシェルタリン複合体分子Pot1aがDNA損傷を抑制して、造血幹細胞の自己複製分裂能の維持に働くことを明らかにした。さらに、Pot1aの導入により老化幹細胞の機能回復が見られた。加えて、Pot1aは、酸化的リン酸化関連遺伝子およびmTORの発現抑制、活性酸素の産生抑制に働く、テロメア非依存的な機能を持つことを新たに見出した。これらの結果から、Pot1aはDNA損傷の抑制(テロメア依存的機能)と、テロメア非依存的機能によって造血幹細胞の機能維持、老化幹細胞の機能回復に働くことが示唆された。1.本研究では、老化に伴う造血幹細胞の機能障害に細胞分裂の異常が関係していると仮設を立てて研究を行った。老化造血幹細胞の細胞分裂パターンのPDC-SVM解析により得られた実験データでは、細胞分裂パターンの制御に障害(S-SおよびS-P分裂能の喪失)が、老化に伴う造血幹細胞の機能障害、幹細胞の枯渇の原因となっていることが示唆されている。2. MTM-Pot1aにより造血幹細胞のテロメアDDRを抑制し、骨髄移植を行った結果、老化造血幹細胞の骨髄再構築能のみならず、分化能まで回復することが明らかになった。これは予想を超えるデータであり、テロメアDDRの抑制により老化造血幹細胞の若返りを誘導できることを示唆するものと考えられた。3. MTM-Tpp1
ｓｉＲＮＡ技術を用いた遺伝子治療研究

マウスにおける遺伝子VEGFに対するsiRNAの配列についてデザインの決定を行った。選択された配列の遺伝子をAAV type8ベクターのベクタープラスミドに挿入した。ライゲーション、トランスフォーメーションを行って、クローンの単離を行った。クローンのシークエンスを確認し、プラスミドを精製後、発現を培養細胞にて確認後、AAV type8ベクターを作製した。次にAAV type8ベクターの発現を培養細胞にて確認後、ラージスケールにてベクターを作製し濃縮を行った。動物実験として脈絡膜新生血管モデルにおいて新生血管抑制効果を確認した。2014年度にMolecular vision誌にアクセプトされた。選択された配列の遺伝子をAAV type8ベクターのベクタープラスミド(発現したい遺伝子をコード)に挿入した。また予備実験として、投与方法の検討を行った。マーカー遺伝子(EGFP, Luc)を発現するAAV type8ベクターを結膜下、硝子体、網膜下へ投与し、経時的に病理学的、電機生理学的、またIVISという屠殺しなくても同じ個体で遺伝子発現を観察できる系を用いて発現パターン、発現強度、多臓器への影響を検討した結果、結膜下は遺伝子発現が弱く、1年後においても硝子体、網膜下にはほぼ差がなく強発現していることが分かった。さらに網膜下投与は投与自体が網膜の障害になることをHE染色、GFAP染色、ERGにおいて示した。全身へのベクターの散布としては、結膜下投与の場合、肝臓において有意に上昇していたが、1ヶ月後ほぼ消失していた。Current eye researchに報告した。マウスにおける各遺伝子(VEGF, HIF, CCR3)に対するsiRNAの配列について検討し、具体的には各遺伝子を発現する培養細胞株に対する遺伝子発現抑制について多種ある配列の中からRNAレベルにて検討を行い、デザインの決定を行った。予定していた脈絡膜新生血管モデルにおいてVEGFをsiRNAを用いて抑制効果を見ることに成功したため。(1)ターゲットとなるsiRNAの選択マウスにおける各遺伝子(VEGF, HIF, CCR3)に対するsiRNAの配列について検討する。具体的には各遺伝子を発現する培養細胞株に対する遺伝子発現抑制について多種ある配列の中からRNAレベルにて検討を行い、デザインの決定を行った。(2)AAV type8ベクターを構築選択された配列の遺伝子をAAV type8ベクターのベクタープラスミド(発現したい遺伝子をコード)に挿入する。ライゲーション、トランスフォーメーションを行って、クローンの単離を行う。クローンのシークエンスを確認し、プラスミドを精製後、発現を培養細胞にて確認後、AAV type8ベクターを作製する。

次にAAV type8ベクターの発現を培養細胞にて確認後、ラージスケールにてベクターを作製し濃縮を行い、ウイルスベクターの力価を測定し、濃縮率を決定した。今後、サイトカイン量などを確認し、新生血管抑制効果のメカニズムについて解析を行う。I.加齢性黄斑変性モデルに対してベクターを投与し新生血管抑制効果、副作用の解明;(1)レーザーモデルを作製:アルゴンレーザー照射を成人C57BLマウスの網膜に行う。条件としては0.1秒、100μm、100mWにて視神経乳頭周囲に4カ所レーザー照射を行う。(2)AAV type8ベクターの投与:一般的に網膜下へ投与を行うが上記の学術的背景にも記載した通り、我々は硝子体投与もかなりの効率で遺伝子導入を行えることを確認している。この研究により投与方法の変更が行われる可能性もあり得るが、投与時期に関してはレーザー照射後すぐに投与を行う予定である。(3)脈絡新生血管の評価:新生血管測定用には、生理食塩水で還流後4%パラホルムアルデヒドで固定し、フルオレセイン標識のデキストランを還流し血管の可視化を行う。眼球を摘出し固定液内で固定を行う。眼球を前眼部と後眼部に分け、後眼部を神経網膜と色素上皮細胞、脈絡膜、強膜に分け、フラットマウントを作製する。蛍光顕微鏡下にて新生血管の範囲を計測し、コントロールのベクターとの比較を行う。(4)病理解析:生理食塩水で還流後4%パラホルムアルデヒドで固定し、眼球を摘出し固定を行う。シュクロースで置換した後、眼球を前眼部と後眼部に分け、凍結を行い、切片を作製する。抗体としてはVEGF, CCR3, CCR3のリガンドであるCCL11, CCL24, CCL26の発現を検討し、ベクター投与によりどのような影響があるか解析を行う。(5)RNAレベルでの解析:病理解析で調べるVEGF, CCR3, CCL11, CCL24, CCL26の発現がタンパクのレベルと同様であるか、RNAのレベルでも検討する。また血管新生に関連する遺伝子を網羅的に解析するため、RNAを抽出し、RNAアレイにより解析を行う。動物モデルを使用し、分子生物学的、免疫学的解析を行う予定である。現在、計画通りに進んでおり、当初の計画通り次年度も行いう。
サルコペニア（老化による筋肉減少）でのインスリン抵抗性と慢性炎症による制御の解析

加齢による骨格筋減少のメカニズムとエイコサペンタエン酸(EPA)の筋減少抑制効果を検討するために、老化促進マウス(SAMP1)と対照マウス(SAMR1)を用いた。EPAによる骨格筋量の増加は、SAMR1でのみ見られた。しかし、SAMP1で筋力増加の傾向がみられた。また、EPA投与で、SAMR1のみ骨格筋蛋白合成シグナルの活性化がみられた。SAMP1では内在的なシグナル異常があった。代償性の筋肥大は、SAMP1でもSAMR1と同様にみられ、SAMP1の筋量減少は、筋肥大能とは関係なくおこると考えられた。以上よりEPAの投与は加齢時の筋量保持や筋力改善に有効な可能性が示された。加齢による骨格筋減少(サルコペニア)は、高齢者の虚弱性の主要因であるが、予防・治療対策は限られている。本研究では、老化促進モデルマウスとその対照となる正常マウスを30週齢まで飼育し、魚油に豊富に含まれるω3系脂肪酸であるエイコサペンタエン酸(EPA)が、骨格筋量や筋力、蛋白合成と分解に関与する細胞内シグナルの加齢性変化におよぼす影響を検討した。EPAには、慢性炎症抑制作用やインスリン抵抗性改善作用があるが、近年、骨格筋で蛋白同化作用があり、高齢者の筋力維持や悪液質による筋減少の抑制に有効とする報告がある。しかしながら、そのメカニズムは十分解明されていない。平成24年度には、正常マウスにおいては骨格筋量がEPA投与によりコーン油投与と比較し増加したが老化促進マウスでは影響しなかったこと、一方で、老化促進マウスにおいて、EPA投与により非投与に比べ筋力が増加したことを示した。平成25年のおいては、細胞内シグナル解析をした。老化促進モデルマウスでは、対照マウスに比較し、蛋白合成系シグナル分子のうち4EBP1とp70S6Kにおいては蛋白発現または活性化の低下がみられたが、より上流に位置するシグナル分子であるAKTや、エネルギー制御にもかかわるAMPKのリン酸化の亢進が観察され、外的刺激非依存的に骨格筋蛋白合成シグナルが異常となっている可能性が示された。そこで、さらに筋タンパク合成制御のメカニズムを詳細に検討するため、下肢における代償性骨格筋肥大の系を用いることとした。本年度は正常マウスにおいて、腓腹筋切除時のヒラメ筋と足底筋の代償性肥大を検討し、対照肢との比較で手術肢で有意な肥大があることと、ひらめ筋の肥大が、EPA投与投与群でコーン油投与群より有意に増加することを明らかにした。サルコペニアは、高齢者の虚弱性の主要因であるが、予防・治療対策は限られている。老化によるサルコペニアを廃用性変化と区別し解析するために、本研究では老化促進モデルマウス(SAM)を用い、介入効果の有効性とメカニズムを検証する。初年度は、エイコサペンタエン酸(EPA)投与が骨格筋老化(筋量減少、機能低下、代謝異常)にどのような影響を及ぼすかを検討した。エイコサペンタエン酸は魚油に豊富に含まれるω3脂肪酸であり、すでに臨床上の有用性が明らかになっている抗動脈硬化作用に加え、慢性炎症抑制作用等による様々な有用性が期待されている。動物モデルにおいては、EPAが癌、慢性関節リウマチでの骨格筋減少や筋ジストロフィーでの骨格筋変性を抑制するとの報告があり、人においても魚の摂取量と筋力との相関が示されている。本年度は、サルコペニアとインスリン抵抗性に対するEPAの効果を、サルコペニア予防効果を検証するために筋量減少が始まる前の6週齢よりEPA投与を開始する方法と、サルコペニアの進行抑制効果を検証するためにすでに筋量減少が進行している25週齢から開始する方法で行い、30週齢の時点で骨格筋を含む臓器を摘出した。四脚の握力試験においては、老化促進マウス(SAMP1)のEPA群で対照としたコーン投与群と比較し、有意に高い筋力を認めた。筋量については、腓腹筋と足底筋を合わせた場合と大腿四頭筋で、老化促進のない対照群(SAMR1)のEPA群でコーン油群より有意に増加した。副睾丸周囲脂肪量については、SAMR1ではEPA群でコーン油群より有意に低下し、インスリン負荷試験でもEPA群でインスリンに対する感受性が亢進したが、SAMP1群では明らかでなかった。なお、SAMP1群ではコーン油投与により生存率が低下したが、EPA群ではそのような作用はなかった。

本研究では、加齢による骨格筋減少(サルコペニア)におけるインスリン抵抗性と慢性炎症の影響を、インスリン感受性をあげ慢性炎症を低下させる作用を有するω3系脂肪酸エイコサペンタエン酸(EPA)が、老化促進モデルマウス(SAM)の骨格筋生理や代謝に対してどのような作用を有するかを検討することで明らかにすることを目的とする。EPAの長期投与において、骨格筋量の増加が対照のマウスでは見られたが、SAMでは影響しなかった。しかしながら、筋力の改善がSAMで起こる可能性が示された。また、骨格筋量の変化に対応し、EPAにより骨格筋の筋蛋白合成シグナルが対照マウスでは増強されたが、SAMでは変化しなかった。SAMの筋蛋白合成シグナルは、正常のマウスより低下していた。一方、SAMでは蛋白合成シグナル分子であるAKTやERKでリン酸化亢進が見られたが、そのシグナルは下流へ伝達されていなかった。SAMにおけるEPAの効果をさらに検証するために、腓腹筋を切除することでおこる代償性な足底筋とひらめ筋の肥大について調べた。正常マウスでは、EPAによる肥大の増強効果が見られたが、SAMにおいてはその効果は明らかでなかった。ただし、SAMにおいても対照と同等な筋肥大はみられた。SAMは老化モデルではあるが、通常の老化とは異なるシグナル異常が起こっている可能性も示された。SAMでの検討に加え、インスリン抵抗性と慢性炎症の影響の検討を深める目的で、それらが亢進する高果糖食、高脂肪食負荷の影響、逆に改善する運動負荷の効果を現在は検討しており、高脂肪食で代償性筋肥大が抑制され、運動で肥大を促進する効果が見られている。ただし、これらの変化が蛋白合成シグナルのみでは説明できないため、そのメカニズムについて系統的に調べていくことで、インスリン抵抗性と慢性炎症の骨格筋生理に対する影響について明らかにできると考えている。スポーツ医学抗炎症作用を有するエイコサペンタエン酸(EPA)が、加齢(老化)時の骨格筋の維持に有効である可能性を示した。また、老化促進マウスにおいて、骨格筋蛋白合成系とエネルギー制御系において異常があることが明らかになった。EPA投与は、老化促進マウスにおけるこのような異常を改善しうるか、骨格筋の代償性肥大モデルなどを用いることで、より詳細に検討していくが、その予備的な実験は順調に行えた。本研究の主目的は、EPAの長期投与が加齢による筋肉量の減少や筋力の低下を抑制する可能性を明らかにする点であり、初年度は、予防および治療効果につき、老化促進マウス(SAM)とその対照マウスで検討し、最大約25週間に渡る投与の影響を明らかにできた。EPAは対照マウスでは筋量の増加または低下の抑制に働く可能性が示された点は、EPAがサルコペニアに対して有効な介入になる可能性を示した。さらに、SAMで、握力の評価ではEPA群で対照群(コーン油群)より維持されたという点も、EPAの有効性を示唆する重要な知見と考える。本実験系でのEPAの有効性の機序についても解析中である。本年度の研究で明らかになった問題点は、SAMにおいて、コーン油投与にて高率に死亡するという予想外の結果が得られたことと、SAMについては個体間の違い(運動量、脳機能など)が非常に大きく、筋量・筋力の評価が難しいと考えられたことである。前者については、EPAの対照としてコーン油を用いたことが炎症を惹起したとも考えられ検討を要する。また、後者については、新たな実験系での検証の必要があると考え、代償性肥大による系での検討を始めている。代償性肥大に関しては、少なくとも正常対照群においては、EPAが筋維持に有効に働くことを示唆する可能性が示されている。
最先端トランスクリプトー厶解析のための統計的バイオモデリング

生化学反応システムのシミュレーションモデルを開発するための統計科学の方法論の研究を行った。本研究の開発手法は、代謝工学や合成生物学の分野において将来的な応用が期待される。また、応用研究として、抗癌剤の薬剤動態を対象に遺伝子発現ネットワークのモデル開発を行った。薬剤耐性癌の全遺伝子の発現変化を観測し、データのパターンに基づきシミュレーションモデルを開発した。生化学反応系を対象に、状態空間モデルに基づくベイジアンモデリングの方法について研究を行った。生化学物質の濃度変化測定値から、システムの動作を規定する反応速度係数や初期状態、生化学反応ネットワークの構造を推定することを目的とする。開発手法の最も大きな特徴は、ロバストなシステムモデルを自動設計する機能にある。ノイズやパルスによる位相揺らぎ、ネットワーク構造の部分的な破壊等をシステムに与えながら、パラメータ推定やネットワークの構造改変を行う。時系列データのパターンを再現しながら、同時に、このような摂動の影響を抑制・緩和することができる頑強なシステムを、パラメータやネットワーク構造の改変によって実現する。この問題をベイズ統計学の手法で解くことができることを示した。また、開発手法を用いて、抗癌剤の薬剤動態を対象に遺伝子発現ネットワークのモデル開発を行った。他機関の共同研究者の協力のもと、薬剤耐性癌の全遺伝子の発現変化を観測し、データのパターンに基づきシミュレーションモデルを開発した。生化学反応システムを対象としたベイジアンモデリングに関する研究開発を実施した。状態空間モデルと呼ばれる動的潜在変数モデルをもとに、システムの動作を決定する生化学パラメータや生体内分子ネットワークの構造を観測データから逆推定する手法を開発した。本年度は方法論の研究を重点的に推進した。とりわけ、生化学反応システムに本来的に備わるロバスト性に着目し、モデリングの過程で、ノイズによる位相の揺らぎやパルス、ネットワーク構造の部分的な破壊など、摂動に対して頑強なシステムモデルを自動設計することが可能な極めてユニークな方法論を構築することに成功した。これらについては現在論文を執筆中である。また、開発したモデリング技術を活用して抗癌剤の薬剤動態を対象とした遺伝子発現ネットワークのモデリングに着手した(現在も開発中)。他機関の共同研究者による協力のもと、薬剤耐性を獲得した肺癌細胞の全遺伝子の発現状態を観測して、得られたデータのパターンを高精度に再現できるシミュレーションモデルを設計中である。この癌細胞の転写制御に関しては、現時点で解明されていないメカニズムがかなり多いため、モデル開発において多くの課題が残されているが、予測という観点ではある程度の精度を持つモデルが出来上がりつつある。現在は未知のメカニズムの解明へ向けたトランスクリプトーム・データ解析を実施しながら、モデルのさらなる性能強化を目指して研究を行っている。方法論の研究に関しては概ね順調である。基本的なアイデアと解析プログラムの主要部分は現時点でほぼ完成している。ソフトウェア開発についても、一般のユーザーが何とか使えるレベルまでには仕上がっている。インタフェースやマニュアル等の整備がまだ不十分であり、その点に関しては次年度以降の課題である。一番の問題は、実問題の応用において想定外の問題が出てきたことである。モデルを作る際、事前に数パターンのデータ解析を行い、転写制御システムの特性をある程度明らかにする必要がある。本来であればそこで得られた情報をモデルに取り込みたい。しかしながら、研究対象に設定した癌細胞のシステムが複雑過ぎたためか、この過程で思わぬ躓きがあった。そこで今しばらくは、プロモータ解析(文字列のパターン認識)やその他のデータ解析手法の開発を重点的に推進する方針に転換した。ここの研究がもう少し進めば、本研究プロジェクトは大きく前進することになる。・モデル開発の前段階に必要になるプロモータ解析(文字列のパターン認識)やその他のデータ解析手法の高度化を重点的に推進する。・ソフトウェアのインタフェースやマニュアル等の整備を実施する。また、モデル設計のスループット性をさらに高めるために、生体情報データベースとの連携を効率化する。・並列計算機を利用して、推定に要する計算の高速化を行う。・癌の全遺伝子転写制御モデルを完成させる。・プログラム開発の効率化のためにマルチコアを搭載した高性能計算機を一台購入する。・研究成果発表ならびに開発された技術の広報活動として、今年度は国内外の学会やセミナー等で数多くの講演を行う予定である。このため出張費を少し多めに計上した。また、論文の英文校正費と出版費を計上した。
光エネルギー共役再構成膜を用いたテトラサイクリン能動輸送担体の研究

耐性菌によるテトラサイクリン排出機構の性質を解明するため、まず、耐性菌より調製した反転膜小胞を用いて、テトラサイクリン輸送のエネルギー共役機序を検討した。この研究の途中経過において、TC排出系が主としてΔPHによって駆動される【H^+】との逆輸送系であることを見出し報告した(論文リスト1)。ΔPHとTC蓄積量の関係は傾き1の直線的比例関係であり、これは、TCの輸送が【H^+】との1=1の交換によることを示している。一方、ΔΨに関ては、当初、人工的ΔΨ7=よりTC輸送が駆動されないことから電気的に中性な輸送と考えていた。しかし、その後の詳しい解析から17mV以上のΔΨが与えられた場合にはΔPHがなくともTC輸送が駆動されることが見出された。ΔPHに関してはこのような閾値は存在せず、OmVから直線的に比例するが、Rineticsの解析からは、50mV以下のΔPHでは輸送担体のTCに対する親和性が低く、輸送系の効率が悪くなることが示された。次に、輸送担体である膜蛋白質tetAを固定するため、TC耐性遺伝子をマルチコピープラスミドにクローニングし、マキシセルを調製してプラスミド性蛋白を35S-メチオニン標識した。これにより、35KDaの分子量を持つtetAが同定され、オクチルグルコシドにより可溶化された。しかし、放射性標識は大量精製に適さず、減衰の問題もあるため、次に抗体による同定法を確立した。tetA遺伝子の塩基配列により決定されたC末の14アミノ酸相当のペプチドを合成し、このペプチドに対する抗体を調製した。この抗体はtetA蛋白を抗原として認識することが確認された。この抗体をCNBrセファロースに結合したアフィニティーカラムを用いてtetA蛋白の精製を行った。次に、再構成膜でのエネルギー供与系としてバクテリオロドプシンを組み込み、光共役にプロトン駆動力を生じるリポソームを調製した。この膜へのtetA組み込みは新年度の課題である。
甲状腺ホルモン結合蛋白質に親和性を示す化学物質の内分泌攪乱作用の機能解析

内分泌撹乱化学物質は、内在性ホルモンの合成から受容体に至るステップのいずれかまたは複数の部位に影響を与え、本来行われるべきホルモン作用を撹乱するものと考えられる。13,14年度,甲状腺ホルモン輸送に関わる血漿タンパク質(トランスサイレチン,TTR)および甲状腺ホルモン受容体を標的とする化学物質を同定した。今年度は,これらの知見を元に以下に研究を行った。(1)TTRを強く認識する化学物質が血清中でもTTRを認識できるかを明らかにする目的で、血清に化学物質を加えて平衡化の後、ゲルクロマトグラフィーやアフィニティークロマトクラフィーで分画し、TTRへの結合を検討した。その結果、血清中でもTTRに結合する科学物資が確認できたが、TTR以外の血清蛋白質を認識する化学物質もあった。(2)甲状腺ホルモン応答エレメントの下流にレポーター遺伝子をつないだプラスミドを培養細胞に導入し、パーマネントな細胞系の確立を試みた。ウイルスベクターによるものと通常のプラスドベクターによる2種のDNA導入を行った。この細胞でレポーターアッセイを行ったが、ホルモン応答はそれほど良くなかった。現在クローン化を進めて、応答のいい細胞株の樹立を試みている。(3)今まで行ってきたin vitroでのバイオアッセイ系で甲状腺系撹乱作用の見られた化学物資が、in vivoで同様の効果があるかを確認する目的で、オタマジャクシの変態アッセイを行った。幾つかの化学物資では、THのアゴニスト作用が認められたが、これらの中には甲状腺ホルモン受容体を認識しない化学物質も含まれていた。内分泌撹乱化学物質は、内在性ホルモンの合成から受容体に至るステップのいずれかに影響を与え、本来行われるべきホルモン作用を撹乱するものと考えられる。前年度,甲状腺ホルモン輸送に関わる血漿タンパク質(トランスサイレチン,TTR)を標的として甲状腺ホルモン結合を競合阻害する化学物質を同定した。今年度は,このアッセイ系が環境水中の化学物質の検出に有効であるかの検討を行った。製紙工場排水を用いて,TTRアッセイを試みたところ,排水はその原液でも十分にTTRへの甲状腺ホルモン結合を競合阻害した。その効果は,工場に近い排水ほど強く,離れるに従って弱くなった。このアッセイは,カエルや鳥類のTTRを用いてもほぼ同様の結果が得られた。製紙工場のない他の地域の汚染度の高い河川水を用いても同様の実験を行ったが,本アッセイ法による甲状腺ホルモン結合の競合は検出されなかった。よって,本アッセイ法は,製紙工場排水中に含まれる特異な化学物質を検出するのに,極めて有効であると考えられる。この排水には,甲状腺ホルモンのTTRへの結合だけでなく,甲状腺ホルモン受容体への結合を阻害する物質を含んでいる。このアッセイ系は,既知の内分泌撹乱化学物質のみならず,未知の化学物質に対して有効である可能性がある。さらに,細胞培養系を用いて甲状腺ホルモン応答に対する化学物質の影響を調べるために,甲状腺ホルモン応答のよい培養細胞を選別した。今後,この培養系を用いて化学物質の影響を検討する予定である。
新規機能性ゲル微粒子による土壌微生物の高速分析法の開発

本研究の目的は、DNAを安定に保持し、微生物DNAを高速に増幅できる機能性ゲル微粒子を作製することにより、従来手法よりも高速かつ安価な新規土壌微生物分析法を開発することである。本年度は、目的を達成するため、(1)新たなゲル微粒子の開発、(2)ゲル微粒子中のDNAを増幅するための装置の開発、という2つの方針に沿って研究を行った。一つ目の新たなゲル微粒子の開発では、生体分子が保持可能なゲル微粒子を生成することを目指して、サイズの揃ったゲル微粒子中に生体分子を高濃度に保持できる手法を開発した。さらに、ゲル微粒子に保持する生体分子の量を精密に制御することを目指して、固化するとゲル微粒子を形成する液滴と、生体分子を含む液滴とをそれぞれ連続的に等量ずつ混合することができる系を考案した。つづいて、二つ目のゲル微粒子中のDNAを増幅するための装置の開発では、微量な溶液サンプルでも取り扱いが可能なPCR装置を作製した。装置の作製には、これまでに開発した、鋳型としてハイドロゲルを利用する微小流路のrapid prototyping法(hydrogel molding法)を応用した。本研究では、再現性良く装置作製を行うため、ディスペンサーロボットを用いて成形したハイドロゲル鋳型をシリコーンゴムに転写することで、微小流路型のPCR装置を作製した。作製したPCR装置の性能を評価した結果、微量な溶液サンプル中のDNAを増幅できることが確認できた。本年度は、以上の基礎的検討を行い、その成果を国際学術誌への論文投稿(投稿中)、英文書籍および国内学会・国際会議にて発表した。26年度が最終年度であるため、記入しない。
行列・テンソル模型で探るゲージ理論・ランダム幾何学に於ける可積分性の出現

超弦理論及びその発展形からの有効な量子論的予言のために行列模型を研究する。重力の微視的起源を調べるために、ランダム幾何学を実現するテンソル模型を研究する。これらの系に於いて代数的可積分性が発生しているかを調べ、物理量の予言への有効性を探索する。