hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ショウジョウバエにおけるebony遺伝子多型と交配相手選好性の関係について

本研究は、ebony遺伝子というメラニン生合成系酵素をコードする遺伝子の5'領域の変異がその遺伝子の発現量を変化させることによってショウジョウバエの交配相手選好性に直接関与しているかどうかを明らかにするという内容である。ebony遺伝子は、神経系でも発現しており、自然集団内のebony遺伝子5'領域の変異は、表皮細胞での発現量及び脳での発現量を変化させていることが明らかとなった。脳での発現量の変異は交尾行動に影響することも明らかとなり、ebony遺伝子5'領域の変異が行動の違いと結びついていることを示唆する成果が得られた。本研究の目的は、ebony遺伝子の5領域の変異が交配相手選好性に直接関与しているかどうか、またそれはどのような組織の発現を通して起こっているのかを実験的に明らかにすることである。H20年度は、遺伝子上流領域のうち、上述の変異のある部位を含む約900bpをGa14につないで形質転換した系統をUAS-GFP系統とかけあわせ、そのエンハンサー活性を調べる実験を行なった。その結果、羽化直後の成虫について胸部三叉模様の色素沈着パターンがあらわれる部位に発現を誘導する活性があることが強く示唆された。現在、複数の形質転換系統による結果の確認と空のベクターによるコントロール実験を行っている。また、ebony遺伝子は、神経系でも多面発現することが知られており、ebonyの遺伝子の胸部での発現量が異なる系統について、脳での発現量に違いがあるかどうかを調べる実験を進めている。これは、これらの系統のF1雑種でのcDNA量を比較するという方法で、パイロシークエンサーを用いて行った。更に、ebony遺伝子の脳内での発現量が下がると、ドーパミンの相対量が上がり交尾行動に影響が出ることが知られているため、ELISA kitを用いて脳内のドーパミンをはかるための予備実験を行った。その結果、脳のサンプルを丁寧に準備すれば検出範囲内でドーパミン量を測ることができることがわかった。H21年度以後は、これらの成果をもとに、上述の形質転換体を用いた行動実験も進めていきたいと考えている。また、当初計画になかったゲノム内の同じポジションにtransgeneを挿入できるphiC31というシステムについても本研究の中に取り入れていくことを計画している。これまでに、遺伝子上流領域のうちの一部約900bpをGal4につないで形質転換した系統をUAS-GFP系統とかけあわせ、そのエンハンサー活性を調べる実験を行なった結果、羽化直後の成虫について胸部三叉模様の色素沈着パターンがあらわれる部位に発現を誘導する活性があることが明らかとなっている。H21年度は、phiC31システムを用いてゲノム内の同じポジションに上述900bpをlacZレポータを挿入したハエを作成し体色の異なる2つのタイプの間でエンハンサー活性が違うことを明らかにした。また、ebony遺伝子は、神経系でも多面発現することが知られており、ebony遺伝子の胸部での発現量が異なる系統について、脳での発現量にも違いがあることがわかった。これは、ebony遺伝子5領域の変異が何らかの行動の違いと結びついていることを強く示唆する結果である。しかし、上記900bpの領域が神経系(脳)において発現を誘導するエンハンサー活性を持つ可能性は低いことも示唆された。現在、脳での発現を誘導ずる領域を特定するため、より広い範囲の領域の転写誘導活性を調べている。また、これらの成果をもとに、上述の形質転換体を用いた行動実験も進めている。本研究の目的は、ebony遺伝子の5'領域の変異が交配相手選好性に直接関与しているかどうか、またそれはどのような組織の発現を通して起こっているのかを実験的に明らかにすることである。これまでに、遺伝子上流領域のうちの一部約900bpをGa14につないで形質転換した系統をUAS-GFP系統とかけあわせ、そのエンハンサー活性を調べる実験を行なった結果、羽化直後の成虫について胸部三叉模様の色素沈着パターンがあらわれる部位に発現を誘導する活性があることが明らかとなっている。これは、ebony遺伝子5'領域の変異が何らかの行動の違いと結びついていることを強く示唆する結果であった。これらの成果をもとに、H22年度には、脳でのebony遺伝子ノックダウン個体を用いて日周活動性及び、日周時間の違いによる交尾相手選好性を調べるための行動実験を行った。

その結果、脳(グリア)でebonyをノックダウンすると、日周活動性が変化し、暗期の活動性が高まる。また、交尾相手選好性の違いについても暗期でノックダウン雄とノックダウン雌の交尾率が、野生型どうしの交尾率と比べ高まることが示された。このことから、この遺伝子の5'領域の変異による脳での発現量の変化は、交尾相手選好性に大きく影響することが明らかとなった。
網膜新生血管における内皮細胞ダイナミクスの解析

マウス網膜の細胞動態をリアルタイムで観察することを目的に、共焦点レーザー蛍光顕微鏡および二光子レーザー顕微鏡を用いた生体イメージング技術を開発した。さらに、血小板由来増殖因子受容体βに対する阻害抗体を投与して網膜血管壁のペリサイトを消失させ、糖尿病網膜症と同様の血管異常を再現することにより、マクロファージの動態異常をとらえることに成功した。これらの成果により、今後は網膜における神経細胞、グリア細胞、内皮細胞などの動態を生理的・病的状況において観察することが可能になると期待される。本研究では、マウス腹腔内に抗PDGF受容体抗体を投与して網膜血管壁のペリサイトを消失させ、独自に開発したin vivoおよびex vivo蛍光顕微鏡システムを用いて細胞動態を経時的に観察した。その結果、ペリサイト消失網膜ではアメーバ様形態を呈するマクロファージの突起形成能が低下することが明らかとなった。これらのイメージングシステムを用いて、現在はマウス網膜新生血管における内皮細胞ダイナミクスのタイムラプス観察および定量解析を進めている。当初の予定通り、順調に進展している。平成28年度は、共焦点レーザー蛍光顕微鏡または2光子レーザー蛍光顕微鏡を用いることにより、GFP蛍光蛋白質により標識されたマウス網膜マクロファージの動態を連続的に観察する技術を開発した(Ogura et al. JCI Insight 2017)。しかし、麻酔下のマウスでは角膜乾燥により水晶体が混濁するため、1時間以上にわたる網膜イメージングは不可能であった。そこで平成29年度は、麻酔下におけるマウス角膜の乾燥を防ぐ新型コンタクトレンズを開発し(論文投稿中)、6時間以上にわたる連続網膜イメージングを実施することに成功した。つぎに、抗PDGFRβ抗体を投与して網膜血管壁のペリサイトを消失させたマウスにて、生体網膜イメージング解析を実施した。本マウスでは、網膜の血管壁バリア破綻および炎症が遷延するとともに、血管新生と血管退縮が継続的に進行する(Ogura et al. JCI Insight 2017)。実際に、生体網膜イメージングでは循環血液中の白血球が毛細血管を閉塞させることにより、血流をうっ滞させることが確認された(投稿準備中)。しかし当初予定していた、網膜新生血管における内皮細胞ダイナミクスのイメージング解析については、現時点で成功に至っていない。一方、新生仔マウスにおける網膜血管発生の組織学的解析結果をもとに、血流や酸素分圧をパラメーターにした数理モデルを構築し、網膜血管新生をシミュレーションすることに成功している(投稿準備中)。本研究課題は平成29年度をもって終了するが、これまでの研究成果をもとに、平成30年度以降の研究により網膜新生血管における内皮細胞ダイナミクスの生体イメージング解析および数理モデル構築の実現をめざす。内皮細胞ダイナミクスのin silico解析を行い、数理モデルを構築する。眼科学支払に端数が生じたため次年度で調整する予定
C型慢性肝炎にみられる胆炎性胆管障害の免疫病理・原発性胆汁性肝硬変の慢性胆管炎ての対比

最近開発された免疫不全マウスALY/Nsc Jcl-aly/alyマウスにおいては、胆管系に自然発生的に炎症所見が認められ、胆管上皮に種々の変性像、偽幽門腺化生、胆管破壊像が見られる。一方、このaly/alyマウスはヒトのシェ-グレン症候群の動物モデルとしても注目されており、シェ-グレン症候群と原発性胆汁性肝硬変(PBC)との合併例が少なからず見られる点からも関連性が注目されている。このaly/alyマウス肝内胆管上皮にはまた、好酸性の胞体を有する上皮の出現と、これに接触する微細顆粒状胞体を有する細胞の出現することが発見された。この好酸性物質は免疫組織科学的検討の結果、シスタチンC、ガストリン、セロトニン、ソマトスタチン等の消化ホルモンに陽性反応を示し、一方、PAS染色、アルシャンブルー染色、といった粘液染色、グリメリウス染色、フォンタナ・マッソン染色といった好銀性染色には陰性であることを見いだした。これら肝内胆管の異常は、PBCに特徴的とされる慢性非化膿性破壊性胆管炎に類似していると考えられ、C型肝炎に伴う肝炎性胆管傷害との異動を考察する上でのモデルとして有用である可能性があり、今後その病態についてさらに検討、解析中である。1.PBCおよびC型慢性肝炎の生検肝を用い、肝炎性胆管障害とPBCの慢性破壊性胆管炎の胆管病変の病理組織学的な違いを検討した。その結果、肝炎性胆管障害はリンパ瀘胞と関連し、PBCの胆管炎では好酸球浸潤や肉芽腫反応が高率にみられることが示された。2.免疫組織化学的に、C型慢性肝炎の肝炎性胆管障害部では、正常肝内小型胆管では発現しないMUC1アポムチンが高率で発現していることが示された。このMUC1アポムチンは細胞障害性T細胞の認識に関与しているとされ、C型慢性肝炎の肝炎性胆管障害とPBCの慢性破壊性胆管炎の共通の免疫機構が関与する可能性が示された。3.ホリマリン固定パラフィン切片と凍結切片を用い、C型慢性肝炎の肝炎性胆管障害とPBCの慢性非化膿性破壊性胆管炎の周囲や上皮層内に浸潤しているリンパ球の表面マーカーを免疫組織化学的に解析し、さらに樹枝状細胞を含めた抗原呈示細胞の出現状態と胆管病変との関連性等を検討した。さらに、障害胆管上皮に発現している種々のサイトカイン(IL-1α、IL-1β、IL-2、IL-4、IL-5、IL-6、IL-8、IFNγ、TNFα、TNFβ)の発現とヘルパーT細胞との関係を検討し、両者の類似性と違いを明かにした。4.C型慢性肝炎に伴う肝炎性胆管障害と、PBCの慢性破壊性胆管炎が、異なった機序から発生してくる可能性が示され、両疾患における胆管病変の病態を解明する端緒を示し得た。この好酸性物質は免疫組織科学的検討の結果、シスタチンC、ガストリン、セロトニン、ソマトスタチン等の消化ホルモンに陽性反応を示し、一方、PAS染色、アルシャンブルー染色といった粘液染色、グリメリウス染色、フォンタナ・マッソン染色といった好銀性染色には陰性であることを見いだした。

これら肝内胆管の異常は、PBCに特徴的とされる慢性非化膿性破壊性胆管炎に類似していると考えられ、G型肝炎に伴う肝炎性胆管傷害との異動を考察する上でのモデルとして有用である可能性があり、今後その病態についてさらに検討、解析中である。
離散可積分系の超離散極限および有限体上での数理構造の研究

一つには,離散KdV方程式(双線形,非線形),離散戸田方程式(半無限境界条件,分子境界条件,周期境界条件)におけるローラン性(各項がローラン多項式である性質),既約性,co-primeness(一定距離離れた項が互いに素である性質)を示し,これまでの可積分系判定「特異点閉じ込め法」と同様,co-primenessでも可積分判定が出来ることを示した.もう一つには,離散系および超離散系で培った知識・技術をもとに,実験で観察された内皮細胞の運動データを考察することで,セルオートマトンを利用した血管新生の基礎モデルを構築し,さらに連続化および血管内皮細胞増殖因子の影響を取り入れたモデルの拡張を行った.当初計画では,当該年度に周期箱玉系の相関関数について研究を行う予定だったが,もう一方のテーマであった離散可積分系の有限体上での考察において先に結果が得られた.これまで,有限体上において離散KdV方程式,離散パンルヴェ方程式を考察した結果として,1回の時間発展の結果を有限体上へ還元しても時間発展が破綻してしまうときには,2回,3回と時間発展を行うことを許し,その還元の結果がきちんと与えられるのであれば,それを有限体上での時間発展と定義するというAlmost good reductionの考え方を提案した.ただ,このAlmost good reductionの考え方は,有限体上に還元する前の離散方程式において,順番の近い解が互いに素であることに他ならないので,離散方程式の解について「互いに素条件」に注目して改めて考察を行った.当該年度では,これまで研究してきた方程式の他に,離散戸田方程式について,境界条件の異なる半無限戸田,戸田分子,周期戸田の3つで考察を行い,すべてにおいて解が互いに素条件を満たしていることを示した.特に,周期境界条件を課した系において,互いに素条件が成り立つことを示した点は有益であると考える.この他に,これまで可積分系であるかの判定に用いられた特異点閉じ込め法と同じように,互いに素条件でも可積分判定ができることを示した.特異点閉じ込め法では判定できない可積分方程式の判別に互いに素条件が役立つかが今後の課題である.有限体上での時間発展において,1回の時間発展では還元によって時間発展に破綻が生じてしまう場合がある.そこで,何回か時間発展を行ってから還元したものを採用することにより,この破綻を回避するAlmost good reductionの考えを導入した.しかし,この考え方は元の離散方程式において,順番の近い解が互いに素であることに他ならないことから,離散方程式の解における「互いに素条件」に注目して研究を行った.結果として,離散KdV方程式,離散戸田方程式(半無限境界,分子境界条件,周期境界条件)において,互いに素条件が成り立つことを示し,離散方程式の可積分性を特徴づける指標が得られたと考える.現在は離散可積分系と深い関わりを持つクラスター代数に着目し,同手法を元に両者の関わりを明らかにすることを試みている.また,離散系の手法,特にセルオートマトンの考え方を用いることにより,色々な現象を捉えることができる.近年,血管の成長に細胞の1つ1つの動きが大きく関わっているという実験結果が報告されており,これまで離散系や超離散系で培ってきた経験を活かし,細胞の運動を数理モデル化を試みた.まだまだ単純なモデルではあるが,血管の成長,特に細胞の運動の特徴を表すモデルを構成することが出来ており,更に現実的なモデルに近づけることによって,血管の成長メカニズムを明らかにしていきたい.周期箱玉系の相関関数について進展できていない点が問題であるが,離散可積分系の考察については順調に進んでいる.また,離散および超離散の手法を元に医学の分野への応用が見いだされたことにより,今後の研究計画に変更が生じるものと思われる.有限体上での離散系の時間発展における破綻をAlmost good reduction(何回かの時間発展後に還元を行う)の考えを導入することにより回避した.また,その考えが離散方程式の各項におけるローラン性(各項がローラン多項式である性質),既約性,co-primeness(一定距離離れた項が互いに素である性質)と見直せることから,離散KdV方程式(双線形,非線形)および離散戸田方程式(双線形)において,これらの性質を具体的に示した.なお,「特異点閉じ込めテスト」のような離散系における可積分性判断基準として,co-primenessが有用ではないかと考える.また,クラスター代数において,クラスターの変異を時間発展と考え,超離散化を行うとセルオートマトンを得ることができる.

そこで,有限体上で行った考察と同じことをクラスター代数についても考察しているが,進行中の段階であり,具体的な結果を得るまでには至っていない.なお,先の話にはなるが,このような考察を通して,クラスター代数と離散可積分系との関係性を明らかにしていきたいと考えている.この他,離散系の手法を用いて,血管の成長(血管新生)で観察される内皮細胞の運動について考察を行い,内皮細胞の運動を定性的に表す数理モデルを得ることができた.実験の精度や技術が向上していることから,より詳しい運動のデータが得られているので,より実際の現象に近い数理モデルの構築を目指し,現在も研究を遂行している.有限体上の離散可積分系の研究で進展が見られたこと,その後もクラスター代数における研究に発展したこと,さらに離散系の手法の数理医学への応用が見いだされたことにより,最初に行う予定であった周期箱玉系の相関関数についての研究が進展できていない.周期箱玉系の相関関数についての研究は,これまでの研究の振り返りを行い,系の周期性に着目したフーリエ級数を用いた母関数の導出について準備を進めていたが,数理医学分野での研究が早く進んだため,時間を確保するのが難しく,大きく進展することができなかった.離散系の手法の応用として進めてきた数理医学分野においては,血管新生で見られる内皮細胞の運動についての実験結果が溜まってきたこと,また各実験でのデータがまとめられだしてきたことにより,これまで提案してきた数理モデルを,より現実に近い形に見直すことができた.これまでは,細胞間の遠距離と近距離の2種類の引力および斥力(排除体積効果)の2体相互作用により構成したモデル,このモデルの連続系近似として得られるモデル,さらに内皮細胞活性化因子の効果を導入したモデルが得られていた.しかし,実際の細胞の動きとモデルのシミュレーションを比べると,マクロ的には性質が再現されていても,ミクロ的には個々の細胞の動きが再現されていなかったことが難点であった.そこで,実験の進展によって分かってきた細胞が1つの場合,少数の場合,多数の場合での細胞の挙動の違いに着目し,それぞれの状況の細胞の運動を包括的に再現するような数理モデルの構成を試みた.現状では,おおよその細胞の運動を再現するようなシミュレーションにはなってきているが,まだまだ再現できていない運動もあり,不十分な段階で期間が終了した状況である.一つには,離散KdV方程式(双線形,非線形),離散戸田方程式(半無限境界条件,分子境界条件,周期境界条件)におけるローラン性(各項がローラン多項式である性質),既約性,co-primeness(一定距離離れた項が互いに素である性質)を示し,これまでの可積分系判定「特異点閉じ込め法」と同様,co-primenessでも可積分判定が出来ることを示した.もう一つには,離散系および超離散系で培った知識・技術をもとに,実験で観察された内皮細胞の運動データを考察することで,セルオートマトンを利用した血管新生の基礎モデルを構築し,さらに連続化および血管内皮細胞増殖因子の影響を取り入れたモデルの拡張を行った.当初計画と異なり,周期箱玉系の相関関数についての研究よりも離散可積分系の有限体上での考察が先行してしまった点を除けば,全体的には順調に進展している.ただし,研究時間が予定よりも確保できていない部分があり,今後の研究に影響が出るのではと考える.進行が止まっている周期箱玉系の相関関数についての研究を進めていく.具体的には,行列を用いて周期箱玉系の相関関数を求めることを考え,その後,フーリエ級数を用いた母関数の導出を行い,両者の比較から相関関数の理解を深めていく.合わせて,クラスター代数における考察を進め,離散可積分系との関わりを明らかにしていくことと,血管の成長についての数理医学モデルをより現実的な形へと改良し,血管の成長メカニズムを明らかにしていくことの2点についても研究を遂行していく.周期箱玉系の相関関数についても研究を進めていく.具体的には,まず行列を用いて周期箱玉系の相関関数を求め,その後にフーリエ級数を用いた母関数の導出を行い,両者の比較から相関関数について理解を深めていく.加えて,現在進行しているクラスター代数における研究と数理医学での血管新生の数理モデル化についての研究についても進展させていく.数物系科学後回しにしていた,周期箱玉系の相関関数についての研究を進めていく.
蛋白質間相互作用検出系FlimPIAの高感度多色細胞内検出系への発展

1)ホタルの発光反応を利用したタンパク質間相互作用検出系FlimPIAのメカニズムについて、ルイジアナ州立大学との共同研究で、数理モデルを用いた解析を行った。その解析中に、ホタルの発光反応は、従来使用されてきた定常状態を仮定したミカエルス・メンテン式からは正確に解析できず、反応全体における発光量・代謝回転数(kcat)・吸着速度定数(kon)・脱着速度定数(koff)を利用して数理モデルを作成することにより、より正確に解析ができることを見出した。本研究成果は、長年多くの研究がなされてきたホタルの発光反応についての研究に一石を投じるだけでなく、ホタルの発光酵素を用いたバイオセンサー・イメージング等のバイオテクノロジー分野の発展に寄与するものである。2)発光酵素NanoLucを利用したタンパク質間相互作用検出系NanoLuc3分子テクノロジーのプローブLcBiTをより親水性にすることを試みた。親水性にすることによって、測定の安定性が高まるとともに、膜タンパク質の相互作用検出が可能となる。そのために、本研究では、LcBiTを親水性にした変異体を含むライブラリーを作製し、リポソーム存在下で、膜貫通ドメインと融合させたタンパク質を無細胞系タンパク質翻訳システムを利用して発現させることで、スクリーニングを行なった。その結果、親水性にしたことによって、膜タンパク質の相互作用に利用できる配列を得た。膜タンパク質は薬剤の標的箇所であることから、膜タンパク質に利用できるNanoLuc3分子テクノロジーが開発されたことは、新薬開発に寄与する成果である。1)初年度にFlimPIAにおける細胞内タンパク質間検出が難しいことが示され、その原因究明のために、FlimPIAのメカニズムについて、ルイジアナ州立大学との共同研究で、数理モデルを用いた解析を行った。その結果、長年、多くの研究者が探求してきたホタルの発光反応について、従来使用されてきた定常状態を仮定したミカエルス・メンテン式からは正確に解析できないことが明らかになり、さらにより正確に解析ができる新方法を確立するに至った。本成果は、本研究計画を立てた当初には全く予想できなかったものであるが、ホタルの発光反応についての研究に大きな一石を投じるものとなった。2)タンパク質間相互作用検出系NanoLuc3分子テクノロジーは昨年度開発した新方法であるが、今年度、プローブの親水性化することで、より安定な測定とともに、膜タンパク質間相互作用検出系に利用できるプローブの開発に成功した。1)ホタルの発光反応の解析法について、今後、ルイジアナ州立大学だけでなく、発光反応の量子収率の計算を御専門とする産業技術総合研究所の研究者とも共同研究を行うことで、より正確性を高める。2)複数のタンパク質間相互作用を細胞内で検出する。1.ルイジアナ州立大学との共同研究により、FlimPIAの数理モデルを作製しつつある。現時点の結果、アクセプタの酸化的発光反応の向上、あるいはドナーのアデニル化反応の抑制が細胞内検出に必要なことが解明されつつある。今後は、数理モデル完成後、アクセプタ・ドナーの性能の最適下を試みる。2. FlimPIAに匹敵する性能を持つ蛋白質間相互作用検出系である3-split Nanoluc PCA (Protein-fragment Supplementation Assay)を構築した(Ohmuro-Matsuyama and Ueda, Analitycal Chemistry, 90, 3001-3004, 2018)。PCAでは、通常、酵素を2つに分断して使用するが、本系では、2つのペプチド(LcBiT, SmBiT)と残り部分(LnBiT)の3つに分断した。融合させる酵素由来の部分がペプチドサイズであることから、相互作用タンパク質の発現時におけるフォールディングの問題・立体障害の問題が解消される点が、本法の大きな長所である。相互作用タンパク質に各々LcBiT・SmBiTを融合させ、LnBiTと基質を添加すると、相互作用時に発光値が50倍以上上昇した。さらにSmBiTのアミノ酸配列を最適化することにより、肉眼で観察可能な程、シグナルが明るくなり、その発光値が1時間以上継続した。本法は、非常に注目され、Analytical Chemistryに掲載された他、2017年度日本生物工学会大会トピックスに選出され、3月13日に日経産業新聞に掲載され、2018年度蛋白質科学会にて招待講演を行う。今後、本系を細胞内検出に応用する。FlimPIAについては、数理モデルからドナー・アクセプタの改良の必要性が指摘されつつある。そのため、すぐに細胞内検出の構築は難しい。しかし、大きな進捗として、3-split NanoLuc PCAの構築に成功したことが挙げられる。本系は、相互作用タンパク質について、発現時のフォールディングの問題や立体障害が解消される。さらにシグナル/バックグランド比が高く、また高いシグナルが長く持続する。これらの長所は、細胞内検出に適する。

2)発光酵素NanoLucを利用したタンパク質間相互作用検出系NanoLuc3分子テクノロジーのプローブLcBiTをより親水性にすることを試みた。親水性にすることによって、測定の安定性が高まるとともに、膜タンパク質の相互作用検出が可能となる。そのために、本研究では、LcBiTを親水性にした変異体を含むライブラリーを作製し、リポソーム存在下で、膜貫通ドメインと融合させたタンパク質を無細胞系タンパク質翻訳システムを利用して発現させることで、スクリーニングを行なった。その結果、親水性にしたことによって、膜タンパク質の相互作用に利用できる配列を得た。膜タンパク質は薬剤の標的箇所であることから、膜タンパク質に利用できるNanoLuc3分子テクノロジーが開発されたことは、新薬開発に寄与する成果である。1)初年度にFlimPIAにおける細胞内タンパク質間検出が難しいことが示され、その原因究明のために、FlimPIAのメカニズムについて、ルイジアナ州立大学との共同研究で、数理モデルを用いた解析を行った。その結果、長年、多くの研究者が探求してきたホタルの発光反応について、従来使用されてきた定常状態を仮定したミカエルス・メンテン式からは正確に解析できないことが明らかになり、さらにより正確に解析ができる新方法を確立するに至った。本成果は、本研究計画を立てた当初には全く予想できなかったものであるが、ホタルの発光反応についての研究に大きな一石を投じるものとなった。2)タンパク質間相互作用検出系NanoLuc3分子テクノロジーは昨年度開発した新方法であるが、今年度、プローブの親水性化することで、より安定な測定とともに、膜タンパク質間相互作用検出系に利用できるプローブの開発に成功した。1. FlimPIAの数理モデルを完成させ、細胞な検出のために、アクセプタ・ドナーの性能の向上について、検討を行う。3. 1が難しい場合、2とBRETを組み合わせ、多色検出を行う。1)ホタルの発光反応の解析法について、今後、ルイジアナ州立大学だけでなく、発光反応の量子収率の計算を御専門とする産業技術総合研究所の研究者とも共同研究を行うことで、より正確性を高める。2)複数のタンパク質間相互作用を細胞内で検出する。2017年度は、キャンペーン品等の利用により、消耗品の節約ができた。その分、2017年度に良い成果が出たので、2018年度にその成果発表をする費用としたい。複数の学会の演題登録期限までにデータが出揃わなかったため、研究成果発表のための出張が少なくなり、次年度使用額が生じました。使用計画として、2019年3月より、研究を加速させるために技術補佐員を雇用したので、その雇用費に充てます。
プライミング課題での近中心窩視による漢字情報の処理

1.近中心窩視による漢字形態情報の獲得について検討した.プライムを近中心窩に相当する位置に瞬間提示し,その後画面中央に提示されるターゲットの五彙決定を求めるプライミング課題においてプライムとターゲットの形態的関係(同一,偏共通,概形類似,中立,無関連)を操作した.その結果,両者が形態的に関連しているときのターゲットの処理に対する促進効果の分析から,漢字の細部に関する情報は視角5度の範囲からでもある程度は獲得されうること,概形に関する情報は少なくとも8度の範囲までは獲得されうることが示唆された.2.漢字表記語の意味処理を問題とする場合のプライミング課題と刺激材料の妥当性について検討した.プライムとターゲットの意味的関係のタイプとしてカテゴリー名と事例,反対語,連想語の3条件を設定し,質問紙による予備調査によって刺激項目を選択した.さらに,プライムとターゲットの両方を画面中央に提示するプライミング課題においてプライムとターゲットの意味的関係(関連,中立,無関連)を操作した.その結果,プライムとターゲットの意味的関係のタイプによらず,両者が意味的に関連しているときにターゲットの処理が促進される傾向は認められたが,統計的には有意とはならなかった.したがって,本実験の手続きおよび刺激材料をそのまま適用して近中心窩視による意味情報の獲得の問題を扱うことはできない.プライミング課題を用いるためには,時間条件などの手続きや刺激材料についてさらに検討することが必要である.1.近中心窩視による漢字形態情報の獲得について検討した.プライムを近中心窩に相当する位置に瞬間提示し,その後画面中央に提示されるターゲットの五彙決定を求めるプライミング課題においてプライムとターゲットの形態的関係(同一,偏共通,概形類似,中立,無関連)を操作した.その結果,両者が形態的に関連しているときのターゲットの処理に対する促進効果の分析から,漢字の細部に関する情報は視角5度の範囲からでもある程度は獲得されうること,概形に関する情報は少なくとも8度の範囲までは獲得されうることが示唆された.2.漢字表記語の意味処理を問題とする場合のプライミング課題と刺激材料の妥当性について検討した.プライムとターゲットの意味的関係のタイプとしてカテゴリー名と事例,反対語,連想語の3条件を設定し,質問紙による予備調査によって刺激項目を選択した.さらに,プライムとターゲットの両方を画面中央に提示するプライミング課題においてプライムとターゲットの意味的関係(関連,中立,無関連)を操作した.その結果,プライムとターゲットの意味的関係のタイプによらず,両者が意味的に関連しているときにターゲットの処理が促進される傾向は認められたが,統計的には有意とはならなかった.したがって,本実験の手続きおよび刺激材料をそのまま適用して近中心窩視による意味情報の獲得の問題を扱うことはできない.プライミング課題を用いるためには,時間条件などの手続きや刺激材料についてさらに検討することが必要である.
新生児脳低温療法のサイトカイン産生・転写因子発現に及ぼす影響の検討

低体温療法を施行した重症新生児仮死3例(重症群)と、低体温療法を必要としなかった軽症新生児仮死15例(軽症群)、比較対照症例13例(対照群)について、日齢0、1、2、3における血清サイトカイン濃度と核内転写因子発現およびシグナル伝達分子を測定した。仮死群では炎症性サイトカインが有意に高値を示した。軽症群と対照群では、炎症性サイトカインは経時的に低下したが、重症群では高値が持続した。IL10は各群において、経時的に低下した。転写因子発現とシグナル伝達分子測定では、Smad2が重症群で有意に低値であった。重症新生児仮死児では炎症が持続し、その炎症は低体温療法でも抑制する事ができていなかった。新生児仮死は新生児の神経学的後遺症の最大の原因である。新生児蘇生法の標準化ガイドラインの2010年改訂で重症新生児仮死、低酸素性虚血性脳症に対して、低体温療法が標準治療とされた。しかし、低体温療法が効果を示す機序は必ずしも明確ではない。新生児仮死による脳障害発症の機序に、児自身が産生するサイトカインが関与するという報告が続いているが、低体温療法がサイトカイン産生に及ぼす影響についての報告はいまだなく、さらに転写因子を含めた詳細な病態解析はなされていない。新生児蘇生法の標準化ガイドラインの2010年改訂で脳低温療法は重症新生児仮死・低酸素性虚血性脳症の標準治療とされた。しかし、脳低温療法が効果を示す機序については、多くの因子が推測されているが、必ずしも明確でない。新生児仮死による脳障害発症の機序には、低酸素や虚血だけでなく、児自身が産生するサイトカインが関与するという報告が続いており、これまでの我々の研究でも同様の結果が得られている。我々は、微量検体で解析が可能なsuspension-array systemを用いて、種々の新生児疾患のサイトカインプロファイルのデータを論文報告し、新生児仮死については炎症性サイトカイン高値を確認している。また、現在は、同システムを用いて、転写因子プロファイルも測定可能となっている。新生児脳低温療法がサイトカイン産生に及ぼす影響についてはいまだ報告がなく、さらに転写因子を含めた詳細な病態解析はなされていない。今後、新生児仮死に脳低温療法が広く施行されることになるが、本治療の安全性及び有効性を検討することが重要と考えられる。低体温療法を施行した重症新生児仮死症例3例、軽症仮死症例13例、比較対照13例から、のべ79検体のサイトカインと、のべ76検体の転写因子を測定した。新生児仮死群と比較対照群の比較では、IL6、IL8、IL10、GCSFが、日齢0、1において新生児仮死群で有意に高値であり、経時的にに低下した。重症新生児仮死症例、軽症新生児仮死症例、比較対照症例での検討では、IL6、IL8、IL10は重症新生児仮死症例は軽症仮死症例、比較対照症例いずれに対しても有意に高値であった。重症仮死症例において、IL6、IL8、IL10、GCSFは、日齢1に上昇し、以後低下していた。低体温療法により、これら炎症性サイトカインの上昇が抑制されているものと考えられる。TNFαとINFγは新生児仮死の有無、新生児仮死の重症度に関わらず、各群間で有意差はなく、経過を通してほぼ一定値であった。転写因子については、全項目において、新生児仮死の有無、新生児仮死の重症度に関わらず、各群間で有意差はなかった。医歯薬学脳低温療法を施行した症例1例、脳低温療法を必要としなかった軽症新生児仮死症例10例、比較対照症例10例から検体を採取した。さらに症例数を増やし、サイトカインおよび転写因子測定を近日中に行う予定である。研究は概ね順調に進んでおり、3年間の研究でよい成果が得られると期待される。本研究のために自治医大倫理委員会の承認を得て、研究を開始した。患児のご家族から同意書を得て、検体採取を始めた。脳低温療法の必要のない軽症新生児仮死症例3例および比較対照症例5例から、のべ40検体を採取でき、転写因子の測定を行った。測定は予定通り、Bio rad社のBio-plex 200 systemを用いて測定した。Quality Controlがその範囲内に入り、問題なく測定できた。測定の結果、軽症新生児仮死症例と比較対照群では、有意差は認められなかった。重症新生児仮死症例については、いまだ適切な症例がなく、今後、検体採取をすすめていく予定である。研究は概ね順調に進んでおり、3年間の研究で良い成果が得られると期待される。

引き続き、重症仮死症例、軽症仮死症例、比較対照症例の検体採取を行い、一定数検体が確保された段階で、サイトカイン、転写因子測定を行う。引き続き、重症仮死症例、軽症仮死症例、比較対照症例の検体採取を行い、一定数検体が確保された段階で、サイトカインおよび転写因子測定を行う。測定キットなど、消耗品の購入にあてる。
ヒト脳で有効なカルシウム拮抗薬の分子薬理学的探索方法の確率

1.ヒト脳cDNAライブラリより電位依存性カルシウムチャネルβサブユニットをクローニングし,その塩基配列を決定した。2.アフリカツメガエル卵母細胞翻訳系を用い、Ca^<2+>チャネルα_1サブユニットとβサブユニットを同時発現させてCa^<2+>チャネル活性を測定する方法について実用的なシステムを開発した。3.ヒトβサブユニットはカルシウムチャネルα12サブユニットがカルシウムイオン透過機能を発現するために必要不可欠なサブユニットであることを示した。また、そのカルシウムチャネルの薬理学的性質とGタンパク質による調節機構を明らかにした。4.ラットκオピオイドレセプターとカルシウムチャネルを共に卵母細胞で発現させると,カルシウムチャネルの活動がκレセプターによって抑制的な調節を受ける機構について明らかにした。2.アフリカツメガエル卵母細胞翻訳系を用い,ヒトβサブユニットはカルシウムチャネルα1サブユニットがカルシウムイオン透過機能を発現するために必要不可欠なサブユニットであることを示した。また,そのカルシウムチャネルの薬理学的性質を明らかにした。3.このようにして機能発現したカルシウムチャネルは,GTP結合性タンパク質の活性化によって抑制的調節を受けた。また,タンパク質キナーゼAでは促進的な調節を受け,タンパク質キナーゼCでは影響されなかった。これらの事実から,α1とβサブユニットから構成されるカルシウムチャネルは複数の細胞内情報伝達系によって活性調節されることが明らかになった。4.ラットκオピオイドレセプターとカルシウムチャネルを共に卵母細胞で発現させると,カルシウムチャネルの活動はκレセプターによって抑制的な調節を受けた。その調節にはタンパク質キナーゼAおよびCは関与せず,GTP結合タンパク質との直接的な共役が関与していると考えられた。5.以上の知見から,電位依存性カルシウムチャネルβサブユニットは新たなカルシウムチャネル拮抗薬の作用点として可能性があると考えられた。現在,他のヒト脳カルシウムチャネルサブユニットの分子クローニングと,GTP結合タンパク質による活性調節様式についてさらに実験を進めている。1.前年度に引き続きヒト脳からカルシウムチャネルの機能発現に重要と考えられているβサブユニット全長のクローニングを行い,その全塩基配列を決定した。2.ヒト脳βサブユニットをアフリカツメガエル卵母細胞に発現させたときに観察されるCa^<2+>チャネル応答を解析し,その薬理学的性質は卵母細胞固有の性質と類似しているが,細胞内cyclic AMPによる調節が新たに生じることを見いだした。3.Ca^<2+>チャネルα_1サブユニットを同時発現させたときの電流応答のGTP結合タンパク質による調節について解析し,Cut-Open法を用いてその抑制が直接的であることを明らかにした。4.Ca^<2+>チャネルα_1サブユニットとβサブユニットを同時発現させた細胞を用いて,Ca^<2+>チャネル活性に影響する薬物の薬効評価を行った。その結果,チャネルサブタイプ選択性を保ったまま効力検定が行えることを確認した。
光化学治療に伴うストレスタンパクの産生に関する研究

本研究は、光化学治療(Photodynamic therapy:PDT)にともなうマウス悪性腫瘍細胞内でのストレス蛋白質(Heat Shock Protein:HSP)の産生を免疫組織学的手法と分子生物学的手法を用いて、明らかにすることを目的としたものであったが、年度内には分子生物学的手法を含む全ての実験計画は達成できなかった。本研究では、多くの種類が知られているHSPの中で、HSP72を用いて実験を行った。文献的にはHSP72は細胞に為害作用が及んだ際に、細胞質内で急速に産生され、分子生物学的手法による検出では数時間で検出されはじめる。本研究では、PDT施行後、4、6、8、12、24時間後にマウスを屠殺し、腫瘍を摘出、ホルマリンにて固定後、標本を作製し、HSP72のモノクローナル抗体を用いて、ABC法にて免疫染色を行った。その結果、PDT後8時間以降の標本において、細胞膜付近に陽性反応を認める場合があった。PDTの殺細胞効果は、光化学反応にともない発生した活性酸素による、細胞膜への障害作用にもとずくと言われている。文献的にも標本上でHSPを染色したものは少ないが、それらの報告では細胞質に陽性反応を認めている。従って、本研究での結果は、障害を受けた細胞膜付近に出現したHSP72を検出したものとも考えられが、染色結果の再現性に乏しく、PDTによる反応を検出したと判断するに足るまでには至らなかった。本年度は、免疫組織学的検討を中心に行い、残念ながら満足すべき結果は得られなかったが、今後もさらに染色結果の再現性を向上させることを目標に実験を続けるとともに、今年度の結果をもとに、細胞を分画毎に回収し、分子生物学的手法を用いてHSP発現の有無を検索し、光化学治療がストレス蛋白産生に及ぼす影響について明らかにする予定である。
HCV感染のための新しい動物モデルの開発

昨年度はヒト肝組織(正常およびHCV陽性)をNOD-SCIDマウスの腎被膜下に移植する条件を確立した。本年度はヒト正常肝を移植されたマウスに、HCV陽性患者の血清を静注し、HCVのヒト肝細胞への感染実験を行った。マウスに移植されたヒト肝細胞は3週間に渡って正常に保たれるため、この期間中に実験が終了するようデザインした。ヒト正常肝細胞をNOD-SCIDマウス(一回の実験に4-5匹使用した)の腎被膜下に移植し、1週間後、100μLのHCV陽性血清(1x10^7copies/mL)をマウスに静注した。HCV陽性血清静注後、1週間、2週間目にマウス血清を採取し、Real Time PCR法でHCVゲノムを検出した(コントロ-ルとしてヒト肝細胞を移植されていないマウスにも同じHCV陽性血清を静注した)。これらのマウスではHCV陽性血清静注後2週間目のマウス血清中に、約20%の確率でHCVゲノム(5x10^2copies/mL)が検出されたが、ヒト肝細胞を移植されないマウスでは、HCVゲノムは見出されなかった。これらの結果は、HCVがヒト肝細胞内で複製される可能性を強く示唆している。このような高い確率でin vivo実験系においてヒト正常肝細胞へのHCV感染を示唆する報告は未だなされていない。さらにヒト肝細胞へのHCV感染の有無を確実に知るため、マウスに移植されたヒト肝細胞でのin situ PCR実験を行っている。このin vivo実験系はHCVの初期感染の抑制効果判定、あるいはHCV陽性慢性肝炎肝組織を移植されたマウスを用いれば、持続感染の抑制効果の判定モデルとしても応用が可能であろう。本年度はヒト肝組織をNOD-SCIDマウスに移植する条件を検討した。まずバイオプシーで得られた正常肝組織を、ヒト骨の移植部位と同じ皮下に移植したが、組織は定着しなかった。さらに皮下に移植したヒト骨髄内への移植も試みたが成功しなかった。ヒト肝組織の定着には十分な血流の補給が必須であろうと言う結論に達し、次に腎被膜下への移植を試みた。移植後、時間を追って肝組織を回収し、病理組織学的検索を行った。肝細胞は移植後、3週間正常に保たれていたが、その後時間と共に繊維化がおこり、6週間では肝細胞はみられなかった。この時期になると肝組織は、殆どが胆管組織によって占められるようになる。さらにHVC陽性の患者からの肝組織も移植した。HCV陽性の肝組織でも同様な結果が観察された。これらの実験には最低4人の異なったドナーからの組織を、ドナー一人当たり4-5匹のNOD-SCIDマウスに移植し検討を行った。我々の使用しているHCVコア-タンパクに特異的な抗体(2E5)は、血清のPCR検索でHCV陽性となった患者の肝生検に対して陽性になることを確認した。現在この抗体を用いて移植されたHCV陽性の肝組織を検討中である。さらにHCV陽性のドナーからの肝組織を移植されたマウスの血清中に、PCR法でHCVゲノムの検索を行った。3週間にわたってHCVゲノムが陽性となったが、HCV陽性の血清を腹腔に移植されたマウスでは1週間で陰性となった。さらに、この点を詳しく検討中である。現在まで、胆管組織は別として、ヒト肝組織がマウスに3週間以上に渡って定着したことを証明する報告はなされていない。我々の実験系はHCV感染のヒト化動物モデルとして発展が可能である。
古墳時代における軍事組織形成過程の研究

今年度は、まず発掘調査報告書に基き、古墳から出土した鉄製武器を集成する作業を進めた。特に、近畿地方、北部九州地方、関東地方の資料を重点的に集成した。また、パーソナルコンピューターを使用して集成した資料を整理する作業を並行して行った。さらに、報告書に実測図が掲載されていない資料や未報告の資料については、資料を保管する機関に実際に赴いて実測図の作成および写真撮影を行った。それらの作業の結果、畿内地域とその周辺地域においては鉄製武器の変遷をほぼ明らかにすることができた。また、武器を出土する古墳の分布や規模の変化から、近畿地方における軍事組織の形成過程を復元した。また、畿内以外の地域においても、武器のおおまかな形態や組み合わせの変化に畿内との共通性が認められるものの、古墳時代前期における武器の出土量や、中期における武器出土古墳の規模や分布といった点で相違点が見いだせた。そのような相違点は、それぞれの地域における軍事組織の形成過程が異なっていたことを示唆するものである。今後はさらに、ケーススタディを相互に比較する作業を進め、地域ごとの相違点が生まれる背景や全国的な軍事組織形成の画期にまで踏み込んだ考察を行う必要がある。また、いずれの地域においても、古墳時代中期の段階では武器の地域性を示すような資料は確認できなかった。古墳時代中期の段階では、特定地域で生産された武器が各地に流通していたと推測できる。一方、古墳時代後期以降は武器に地域性が認められ、武器の在地生産が開始されると思われる。そのような結果も、古墳時代における武器の生産体制や流通という側面から、当時の軍事組織のあり方を考察する手がかりとなる重要な成果であった。特に、畿内地域、内房地域、吉備地域、北部九州地域の資料を重点的に集成した。また、パーソナルコンピューターを使用して集成した資料を整理する作業も行った。さらに、畿内地域、内房地域、北部九州地域については、報告書に図版等が記載されていない資料を中心に、資料を保管する機関に実際に赴いて実測図の作成および写真撮影を行った。そうした作業の結果、畿内地域と内房地域においては鉄製武器の変遷の共通性と相違点をほぼ明らかにすることができた。いずれの地域においても、武器のおおまかな形態や組み合わせの変化に共通性が認められるものの、古墳時代前期における武器の出土量や、中期における武器出土古墳の規模や分布といった点で相違点が見いだせた。今後はさらに検討する地域を増やし、ケーススタディを行って相互に比較する作業を進め、地域ごとの相違点が生まれる背景や全国的な軍事組織形成の画期にまで踏み込んだ考察を行う必要がある。また、いずれの地域においても武器の地域性を示すような資料が確認されないことから、武器の在地生産については否定的な検討結果を得ることができた。
ナノカーボンを用いたテラヘルツイメージングの高速画像化技術の開発

平成29年度の研究を通じて、ナノカーボンを用いたテラヘルツ(THz)イメージングの広帯域化・高感度化・高速化を達成した。単一検出器の性能向上について、検出器の材料であるカーボンナノチューブフィルムの膜厚・サイズ・バンドル径といった要素の最適化、及びPN接合を使用した高感度化等を実施し、0.1439THzでの広帯域なTHz検出を達成した。また、感度の指標である等価雑音電力(NEP)についても、室温において20 pW/√Hzという研究開始当時の室温動作カーボンナノチューブ検出器(NEP = 20 nW/√Hz)の1000倍の高感度化を達成した。さらに、材料の薄膜下や熱の制御といった技術を導入することで、検出器の応答速度を5msまで向上することができた。これにより、単一検出器では1秒で200pixelの画像計測を実現することが可能であるため、当初の目標である5秒以内に100pixelの画像計測を達成することができた。加えて、撮像デバイスの性能指標の一つである空間解像度についても、THz光の電極金属への侵入を抑制する構造を取り入れることで、空間解像度の劣化を引き起こしていた不要信号を1/70倍まで低減することが可能となり、空間解像度を照射光の回折限界である波長サイズまで向上することができた。得られた研究成果により、応用物理分野の若手賞の1つである「応用物理学会講演奨励賞」という名誉ある賞の受賞に加え、「ACS Omega誌」等国際学術論文誌への掲載や、「New Diamond誌」における雑誌表紙に選定される等、国内外問わず多くの研究成果を挙げており、当初の計画以上の進展があったと評価できる。29年度が最終年度であるため、記入しない。平成28年度の研究を通じて、ナノカーボンを用いたテラヘルツ(THz)イメージングの広帯域化・高感度化・高速化を達成した。単一検出器の性能向上について、検出器の材料であるカーボンナノチューブフィルムの膜厚・サイズ・バンドル径といった要素の最適化、及びPN接合を使用した高感度化等を実施し、0.1439THzでの広帯域な検出を達成した。また、感度の指標である等価雑音電力(NEP)についても、室温において242 pW/√Hzという既存の室温動作検出器(NEP = 20 nW/√Hz)の82倍の高感度化を達成した。加えて、材料の薄膜下や熱の制御といった技術を導入することで、検出器の応答速度を30msまで向上することができた。これにより、単一検出器では5秒で166pixelの解像度を実現することが可能であるため、当初の目標である5秒以内に100pixelの解像度を達成することができた。また、作製した単一検出器を用いたTHzイメージングを実施し、封筒にいれられた薬剤等の薬品同定や、医療器具等のマルチビュースキャンによる混入物検査といったTHzイメージング応用の有力なデモンストレーションを実現した。得られた研究成果により、光学分野で最も影響力のある学術論文誌の1つ「Nature Photonics」等への論文誌掲載や、「フジサンケイビジネスアイ先端技術大賞ニッポン放送賞」という名誉ある賞の受賞、産学連携による特許出願等、国内外問わず多くの研究成果を挙げており、当初の計画以上に進展していると評価できる。到達目標1,広帯域(130THz)な検出器、室温動作かつ高感度(既存の検出器の10倍以上)な検出器の作製については、室温での広帯域(0.1439THz)なTHz検出および室温においてNEP=242 pW/√Hzという既存の室温動作検出器(NEP = 20 nW/√Hz)の82倍の高感度化を達成した。以上から、到達目標1については100%達成した。到達目標2,高速なモニタリング技術の開発については、検出器単体の高速化を実施し、検出器の応答速度を30msまで向上することができた。これにより、単一検出器では5秒で166pixelの解像度を実現することが可能であるため、当初の目標である5秒以内に100pixelの解像度を達成することができている。以上から、到達目標2については60%程度達成した。到達目標3,THzアプリケーションの実現については、単一検出器を用いたTHzイメージングを実施し、封筒にいれられた薬剤等の薬品同定や、医療器具等のマルチビュースキャンによる混入物検査といったTHzイメージング応用の有力なデモンストレーションを実現した。以上から、到達目標3については75%程度達成した。到達目標4,産学連携による本技術の産業界での実用化については、産業展開を推し進めるための2件の特許出願を達成することができ、本技術の産業界での実用化に向け、躍進する成果を挙げることができた。以上から、到達目標4については100%達成した。初年度において到達目標の8割を達成していることから、当初の計画以上に進展していると評価できる。

また、感度の指標である等価雑音電力(NEP)についても、室温において20 pW/√Hzという研究開始当時の室温動作カーボンナノチューブ検出器(NEP = 20 nW/√Hz)の1000倍の高感度化を達成した。さらに、材料の薄膜下や熱の制御といった技術を導入することで、検出器の応答速度を5msまで向上することができた。これにより、単一検出器では1秒で200pixelの画像計測を実現することが可能であるため、当初の目標である5秒以内に100pixelの画像計測を達成することができた。加えて、撮像デバイスの性能指標の一つである空間解像度についても、THz光の電極金属への侵入を抑制する構造を取り入れることで、空間解像度の劣化を引き起こしていた不要信号を1/70倍まで低減することが可能となり、空間解像度を照射光の回折限界である波長サイズまで向上することができた。得られた研究成果により、応用物理分野の若手賞の1つである「応用物理学会講演奨励賞」という名誉ある賞の受賞に加え、「ACS Omega誌」等国際学術論文誌への掲載や、「New Diamond誌」における雑誌表紙に選定される等、国内外問わず多くの研究成果を挙げており、当初の計画以上の進展があったと評価できる。現在までの進捗状況に記載のとおり、平成28年度において到達目標の8割を達成した。平成29年度の推進方策としては下記の通りである。到達目標2,高速なモニタリング技術の開発について、作製した高速THz検出器を並列にアレイ化し、並列読み出し回路を組み合わせることで100×100pixelの解像度を5秒以内にスキャンすることを達成する。到達目標3,THzアプリケーションの実現については、作製したアレイスキャナーを用いて封筒にいれられた薬剤等の薬品同定や、医療器具等のマルチビュースキャンによる混入物検査といったTHzイメージング応用の有力なデモンストレーションを実現する。また、到達目標1及び4についても引き続き取り組み、更なる高感度化及び本成果の産業展開に注力する予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。