hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
建設技術の普及化に関する研究(JES,JISの発展過程と国家規格の在り方)

国家規格を扱う政府の部局に関しては、主に商工省が関係するものの統制局、総務局、技術院などに移り変わり、国家の緊急的課題と規格化が密接な関係にあることが明らかになった。我国の工業標準化は、大正11年の「金属材料抗引試験片」から始まるが、その規格決定は前年に勅令第164号により設置された「工業品規格統一調査会」によるものである。以後、昭和25年に日本工業標準法が制定されるまでは、この機関が中心となって規格制定を行なってきた。従って工業品規格統一調査会の審議内容やその組織の変遷は、時代毎に求められた国家規格の有り様を示していると言える。今年度の研究では、特にこの調査会の実行機関である下部組織の実態を明らかにした。調査会は、その下には分野別の規格策定を行ない、実質的な決定機関である四つの部会、第一部会(金属関係)、第二部会(金属以外の材料)、第三部会(電気機械器具)、第四部会(一般機械)が設けられ、さらに各部会の下には、原案作成を担当する委員会が設置された。昭和10年代も半ばになると戦時体制に対応すべく、臨時委員会が加えられ、建築関係では、「建築統制に関する件」の閣議決定を受けて、昭和17年に第二部会の中に「臨時第六委員会(建築)」が設置された。この臨時委員会は、平面計画を基とした建築計画とこれを達成するための設計方法の確立並びに構造・材料・仕様等の細部にわたり、かつ総合的な規格作成を目的とするもので、他の材料別に設けられた委員会とは性格を異にしていた。昭和19年になると、臨時委員会が多くなり煩雑になったために、委員会は整理統合され、建築関係では、臨時の名称がなくなり、第二部会第203委員会と常設になった。また同年には、応急建設に係わる規格を一元的、速やかに制定する必要から、新たな第五部会(建築)が誕生した。この部会の増設は工業品規格統一調査会発足以来のものであり、戦時態勢という特殊条件下ではあったが、総合的な規格策定を扱ったことに意義があった。建築関係の規格策定組織の変遷より、総合的な立場から規格を扱うことの重要性が明らかになった。
筒状マイクロエンベロープ内壁に構築するグラフェンバイオインターフェース

本研究の目的は,分子や細胞を内包可能な筒状マイクロエンベロープを作製し,エンベロープの内壁に,分子認識場として動作する生体分子インターフェースを構築することにより,内部の中空空間に閉じ込められた生体分子を高感度にかつ選択的に検出する,新規プラットフォームを確立することである.これにより,従来は物質の拡散により単利同定が困難であった,生きた細胞から放出される分泌物などの検出が可能となる.本年度は,グラフェン/ポリパラキシレン/シルクフィブロインゲル/アルギン酸ゲルという生体適合性の高い高分子層で構成された積層膜を用いて,最上層のグラフェン表面にアプタマを修飾する方法および,グラフェンを最内層とする筒状マイクロエンベロープを安定に構築する条件を確立した.シルクフィブロインゲルは,合成条件や個体差による硬さや厚さのばらつきが比較的大きく,精密制御の際に課題となることが分かったため,この層を,生体適合性を有するより安定で制御しやすい材料に置換する検討を行った.このようにして作製した,グラフェンを最内層とする筒状マイクロエンベロープの内部に,複数種類の細胞を内包し,数日程度の培養に成功した.さらに,細胞外分泌物の検出を想定した培養環境下において,センシングのバックグラウンドを上昇させる妨害成分およびその影響の大きさを定量的に確認した.これらの成果について,招待講演を含む国内外の学会および論文発表を行った.エンベロープ内部の培養細胞から分泌される成分検出のデモンストレーションを行い,細胞活動の研究に展開可能な新規な可視化技術を確立するという目的を達成するため,今年度の成果として,複数種類の細胞を内包し,数日程度の培養に成功したことは,大きな進捗である,さらに,細胞外分泌物の検出を想定した培養環境下において,センシングのバックグラウンドを上昇させる妨害成分およびその影響の大きさを定量的に確認した.以上の状況から,ほぼ計画通りに遂行できたことを示している.今後は,これまでに考案したいくつかの妨害成分の影響を最小限に低減する方法についてそれらの有効性を調べ,その中から選択した最適条件を用いて,標的物質の検出定量限界を見積もり,センサ性能を見極める.さらに,異種細胞の共培養およびこれらの長期培養を行うため,培養環境下においても安定に構造を保持するエンベロープの作製を行う.最後に,これまでに得られた知識を統合し,細胞から分泌されるアルブミン等の成分について,エンベロープ内壁の蛍光応答を用いた検出および,蛍光イメージのタイムラプス測定によって,エンベロープ内部の培養細胞から分泌される成分の経時観測のデモンストレーションを行い,細胞活動の研究に展開可能な新規な可視化技術を確立する.分子や細胞を内包可能な中空の3次元構造体(筒状マイクロエンベロープ)を,生体適合性の高い材料を用いて作製し,構造体内部に,生体分子の認識反応を可視化するセンシングプラットフォームを構築することを目指す.前年度までに,2次元平面に固定したグラフェン表面に,分子認識機能を有するDNA(アプタマ)を修飾したバイオインターフェースを用いて,リアルタイムな生体分子の追跡に成功している.今年度は,分子認識能を有するグラフェンを最内壁とする筒状マイクロエンベロープを安定に構築する条件の確立を行った.ガラス基板上に犠牲層となるアルギン酸ゲルを形成した上に,シルクフィブロインゲル,ポリパラキシレン(パリレン)の2種類の生体適合性高分子材料を積層し,さらにグラフェン膜を転写した多層薄膜を形成した後に,光リソグラフィ技術を用いて任意の二次元形状(例えば800 ×300 μmの長方形状)に成型した.この後,2次元平面と類似の手法を用いて,グラフェン表面に蛍光色素標識したアプタマを固定した.この工程において水溶液を用いるとアルギン酸ゲルへのダメージが生じるという問題があることが分かったが,ジメチルホルムアミドを50v/v%以上含む水溶液を溶媒および洗浄液に用いることで,ダメージを回避できることが分かった.この薄膜積層基板にキレート剤を添加して犠牲層を除去すると,上層の薄膜が基板から遊離され,グラフェンを最内壁とする中空の筒状マイクロエンベロープが自己組織的に形成されることを確認した.形成した筒状マイクロエンベロープの雰囲気中に,アプタマと結合する分子を添加すると,内壁から蛍光発光が観測された.3次元センシングのプラットフォームとして動作することを確認した.以上の結果について,招待講演を含む国内外の学会および論文発表を行った.今期は,分子認識能を有するグラフェンを最内壁とする筒状マイクロエンベロープを安定に構築する条件を確立した.ここでは,最内壁のグラフェン表面において,生体分子の認識反応を可視化するための表面修飾法について,2次元平面で問題とならなかった犠牲層へのダメージを回避する方法を見出したことが大きな進捗である.さらに,積層膜の膜厚や二次元パターンなどの条件による構造との関連についても明らかにした.具体的には,例えば800 ×300 μmの長方形状において,パリレン層の厚さを100nm300nmの範囲で変化させると,層が厚いほど筒状エンベロープの直径が大きくなり,70150μmの範囲で変化するという定量的な依存性を確認した.また,形成した筒状マイクロエンベロープを用いて,複数のタンパク質の蛍光検出に成功し,3次元センシングの動作を確認した.以上の進捗状況は,ほぼ計画通りに遂行できたことを示している.本研究の目的は,分子や細胞を内包可能な筒状マイクロエンベロープを作製し,エンベロープの内壁に,分子認識場として動作する生体分子インターフェースを構築することにより,内部の中空空間に閉じ込められた生体分子を高感度にかつ選択的に検出する,新規プラットフォームを確立することである.

これにより,従来は物質の拡散により単利同定が困難であった,生きた細胞から放出される分泌物などの検出が可能となる.本年度は,グラフェン/ポリパラキシレン/シルクフィブロインゲル/アルギン酸ゲルという生体適合性の高い高分子層で構成された積層膜を用いて,最上層のグラフェン表面にアプタマを修飾する方法および,グラフェンを最内層とする筒状マイクロエンベロープを安定に構築する条件を確立した.シルクフィブロインゲルは,合成条件や個体差による硬さや厚さのばらつきが比較的大きく,精密制御の際に課題となることが分かったため,この層を,生体適合性を有するより安定で制御しやすい材料に置換する検討を行った.このようにして作製した,グラフェンを最内層とする筒状マイクロエンベロープの内部に,複数種類の細胞を内包し,数日程度の培養に成功した.さらに,細胞外分泌物の検出を想定した培養環境下において,センシングのバックグラウンドを上昇させる妨害成分およびその影響の大きさを定量的に確認した.これらの成果について,招待講演を含む国内外の学会および論文発表を行った.エンベロープ内部の培養細胞から分泌される成分検出のデモンストレーションを行い,細胞活動の研究に展開可能な新規な可視化技術を確立するという目的を達成するため,今年度の成果として,複数種類の細胞を内包し,数日程度の培養に成功したことは,大きな進捗である,さらに,細胞外分泌物の検出を想定した培養環境下において,センシングのバックグラウンドを上昇させる妨害成分およびその影響の大きさを定量的に確認した.以上の状況から,ほぼ計画通りに遂行できたことを示している.今年度は,3次元センシングの展開として,グラフェン表面に修飾するアプタマの種類を,これまでに検出デモンストレーションに成功している種類に加えて細胞外分泌物の検出を想定したATPやアルブミンを標的とするアプタマを用いた検出を行う.また,各標的分子に対するセンサの応答(感度,選択性)の評価は,共焦点レーザー走査顕微鏡を用いて,蛍光強度の測定により行う.蛍光強度は,例えば励起光強度変化や焦点位置など,微妙な条件の違いにより大きく変化するため,筒状マイクロエンベロープを顕微鏡の視野内に並列して設置できる実験系を構築し,応答を並列評価する系を実現することによる定量評価を実施する.このため,種々の形状を検討し,並列測定に適したパターンを最適化する.さらに,場所と時間によるエンベロープ内壁の蛍光応答の変化を,蛍光イメージのタイムラプス測定を行うことで定量的に評価し,エンベロープ内部における分子拡散抑制効果について明らかにする.今後は,これまでに考案したいくつかの妨害成分の影響を最小限に低減する方法についてそれらの有効性を調べ,その中から選択した最適条件を用いて,標的物質の検出定量限界を見積もり,センサ性能を見極める.さらに,異種細胞の共培養およびこれらの長期培養を行うため,培養環境下においても安定に構造を保持するエンベロープの作製を行う.最後に,これまでに得られた知識を統合し,細胞から分泌されるアルブミン等の成分について,エンベロープ内壁の蛍光応答を用いた検出および,蛍光イメージのタイムラプス測定によって,エンベロープ内部の培養細胞から分泌される成分の経時観測のデモンストレーションを行い,細胞活動の研究に展開可能な新規な可視化技術を確立する.
トンガ語幼児発話コーパス構築と母語獲得研究への活用及び少数言語継承への影響の考察

トンガ語(オーストロネシア諸語)の幼児発話コーパスを構築し、得られたデータの分析を通じて、言語類型的に希少な特徴を持つ言語の獲得研究に貢献するとともに、少数言語の保存における幼児発話データの重要性を考察する。対象はモノリンガルのトンガ語話者を両親に持つ子供二名とし、一歳六か月から四歳六か月の三年間、二週間に一回の頻度で六十分、母子のやりとりをビデオカメラで録画する。本研究で構築するコーパスは、言語獲得理論の進展に大きく貢献する希少データであるのみならず、危機言語過渡期の特徴を示すトンガ語の言語継承の記録として、少数言語保持の観点からも重要な価値を持つ資料となる。
デジタル映像と脳波(SPN)を用いた「やる気」測定システムの開発

本研究は、脳波(SPN)で「やる気」を測るシステムを構築することが、研究の目的である。昨年度は、SPNが「やる気」の指標として用いるかできるか、基礎的な実験を行った。本年度の目的は、「やる気」の程度と脳波(SPN)の振幅がどのような関係にあるかを調べるために、質問紙で得られた「やる気得点」とSPNの振幅に関係があるかどうかを調べた。被験者は、14名の運動部経験者とした。実験条件は、報酬のもらえる条件ともらえない条件を設けた。「やる気得点」は各実験条件終了後、Visual Analogue Scale(VAS)を用いて被験者の「やる気」の程度を評価した。課題は、delayed-feedback paradigmを用いて自分が行ったパフォーマンスに関するフィードバック(パフォーマンスが正しかったか否かという結果情報)を受けるという課題を用いた。脳波は、国際式10-20法に従って、頭皮上20箇所から記録した。SPNはフィードバック刺激前200ms間の平均脳波電位とした。また、やる気を高める条件では、課題を正確に遂行した場合、1試行につき50円の報酬を与えるようにした。さらに、VASをもとに「やる気」得点をもとに被験者をやる気の高い群と低い群に分け、SPNを比較した。その結果、やる気の高い群の方がやる気の低い群よりも有意にSPNが低くなることが示された。このことは、SPNが情動的な予期を反映する脳波であることが指摘された。この結果については、Bockerら(2001)の電気ショックを用いて被験者を情動的な状態においてSPNを測定した結果と同様の結果となっており、SPNが情動予期を反映するという解釈を指示する結果となった。このことより、SPNを用いた「やる気」の評価が可能となったと考えられる。本年度における研究目的は、SPNのやる気指標としての有効性の確認をとることであった。課題を遂行するときに報酬をもらえる条件(すなわち「やる気」の高い条件)下ではSPNの振幅が大きくなることは、すでに示されているが、課題に関する情報量がこれまでの実験条件下では統制されていないのではないかという問題が指摘されていた。そこで、本年度の実験では、課題に関する情報量を統制した上で、やる気の程度を操作し、(報酬有りvs報酬なし)、SPNの振幅を測定した。脳波、国際式10-20法に従って、頭皮上10箇所から記録した。被験者は、成人男性及び女性12名であった。その結果、課題に関する情報が少ない場合でも、多い場合でもともにやる気の程度の違いがSPNの振幅の差に反映されることが示された。さらに、特に課題に関する情報量が多い場合には、よりSPNの振幅にやる気の程度の違いが反映されやすいことが示された。また、フィードバック刺激の刺激様式(音か光か)による違いもSPNに反映されることがわかった。以上のことより、SPNがやる気の指標となりうることが再度確認された。
学校図書館を中心とした雑誌利活用教育の実態・可能性に関する実証的研究

「主体的・対話的で深い学び」の実現に向けて、子供たちが学びを深めるために必要な多様な資料や情報の収集の場として学校図書館の役割が期待されている。そこで本研究では、雑誌利活用教育(MIE:Magazine in Education)として効果をあげている大学のアクティブラーニングに着目し、国内外での学校図書館における雑誌の取扱いやMIEの実態調査により意義や有効性を明らかにする。また,雑誌の探究学習などにおける教材としての利活用や,雑誌編集教育についての実証授業を協力校(中学、高校)で積み重ねることによって、MIEのモデルケースを主な教科ごとに検討し,その有効性を事例集などの形で提示する。
光と物質の相互作用向上に向けた新規非線形光学デバイスの提案

通信トラフィックの増大に伴い,ネットワーク機器における電力消費も増加し,2025年には現在の総消費電力量の1/4にあたる2400億キロワット時まで増加すると見込まれている.現状のネットワークでは,伝送してきた光信号をいったん電気信号に変換し,電子デバイスで処理を行ったあと再度光信号に戻して伝送している.このような冗長な処理は高速化および低消費電力化の妨げとなっており,光信号を光のまま制御する光デバイスの実現は次世代の光通信システムにとって必要不可欠である.当該年度は光デバイスの最適化設計について検討を行った.一般的に,光デバイスは先行研究の改良や設計者の着想によって考案される.他方,近年の光デバイスへのさらなる高性能化の要求を受けて,遺伝的アルゴリズムやトポロジー最適化,波面整合(Wavefront matching: WFM)法などの最適化手法を用いた光デバイス設計が注目を集めている.特に,WFM法はビーム伝搬法に基づく最適化手法であり,所望の出射光フィールド分布が得られる屈折率分布を決定論的に得ることができる.また,数値解析手法にビーム伝搬法を用いているため,伝搬距離の長い光導波路デバイスを効率的に最適化することが可能である.これまでWFM法は数値解析や測定実験から,その効果が実証されてきた.しかしながら,これまでに適用されたWFM法はスカラ解析,セミベクトル解析に限られてきたため,シリコンをコアとする高屈折率差導波路等の最適化には対応できなかった.そこで本研究では,フルベクトル有限要素ビーム伝搬法に基づくWFM法の開発を行い,フルベクトル解析が必要な偏波制御素子の最適化設計を行った.また,ビーム伝搬法を適用することができない反射を含む光デバイスに適用するため,導波路不連続問題のための有限要素法に基づく波面整合法を開発した.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。全光信号処理の実現には光と物質の相互作用によって発生する非線形光学効果を利用した非線形光学デバイスが必要とされる.しかし,光は物質との相互作用が弱く,従来技術の延長では実用的な非線形光学効果を得るのは難しいという問題がある.そこで我々は,1次元フォトニック結晶結合共振器型光導波路(1-D PC-CROW)に注目した.1-D PC-CROWはスローライトと呼ばれる非常に小さな群速度をもつ光を実現し,光と物質の相互作用を向上させることが可能である.本研究では,さらなる非線形光学効果の増大のために水平方向にスロット領域をもつ1-D PC-CROWを提案した.水平方向のスロット領域は垂直方向のものと比べて製造上の観点からスロット領域を非常に狭くすることができるという特徴がある.非線形光学効果の性能指数が従来構造と比較して1桁大きな値が得られることを明らかにした.こうした非線形光学デバイスの時間応答を詳細に解析するためにはパルス光を取り扱うことができる解析手法を確立する必要がある.そこで,3次元ベクトル有限要素法に基づく時間領域ビーム伝搬法(3-D FETD-BPM)の開発を行った.完成した解析手法を駆使し,1-D PC-CROWと直線導波路を高効率に接続するテーパ導波路の設計を行った.1-D PC-CROWを用いて光波回路を構成するためには一様な直線導波路との高効率な接続が必要である.これまで,1-D PC-CROWの導波路幅と空孔半径を緩やかに縮小するテーパ導波路が提案されたが,2次元解析による設計にとどまっていた.本研究では,3次元解析を行い,導波路幅と空孔半径を線形に減少させることにより広い波長帯域において-0.1 dB以上の高い透過率が得られることを明らかにした通信トラフィックの増大に伴い,ネットワーク機器における電力消費も増加している.低電力化の手法の一つとして光信号を光のまま制御する全光信号処理の実現が挙げられる.特に,光と物質の相互作用によって発生する非線形光学効果は全光信号処理の実現に重要な役割を果たすことが期待されている.しかしながら,一般に光と物質の相互作用は弱く,高い入力パワーと長い作用長を必要とする課題がある.近年注目を集めるスローライトは非常に小さな群速度を有する光波であり,光と物質の相互作用を向上させることができるため,非線形光学効果の増大が期待できる.スローライトを実現する構造としては,フォトニック結晶導波路を用いるのが有効である.しかしながら,フォトニック結晶導波路の動作帯域の端では群速度分散が大きくなるため光信号の歪みや劣化を引き起こしてしまうという課題がある.この課題を解決するために,結合共振器型光導波路(Coupled Resonator Optical Waveguide: CROW)が提案されている.CROWは光共振器が多段に接続された構造を持ち,動作帯域の中心において群速度分散を低減できるという特徴がある.近年,1次元フォトニック結晶共振器に基づくCROWが群速度と漏れ損失を同時に低減できることが報告されたが,本研究では,さらなる非線形光学効果の増大を目的として中央にスロット構造を装荷したフォトニック結晶共振器に基づくCROWを提案している.スロット構造は高屈折率媒質に挟まれた低屈折率媒質の小さな領域に光を強く閉じ込めることができる.スロット構造の幅と長さを適切に設定することで,CROWによる低群速度とスロット構造による小さな領域への強い光の閉じ込めの両方の効果が得られ,従来の光導波路と比較して数十倍の非線形光学効果の増大が得られることを示した.

フォトニック結晶導波路の動作帯域の端では群速度分散が大きくなるため光信号の歪みや劣化を引き起こしてしまうという課題があり,この課題を解決するために,結合共振器型光導波路(Coupled Resonator Optical Waveguide: CROW)に着目して研究を進めてきた.CROWは光共振器が多段に接続された構造を持ち,動作帯域の中心において群速度分散を低減できるという特徴がある.本研究では,さらなる非線形光学効果の増大を目的として中央にスロット構造を装荷したフォトニック結晶共振器に基づくCROWを提案した.スロット構造の幅と長さを適切に設定することで,CROWによる低群速度とスロット構造による小さな領域への強い光の閉じ込めの両方の効果が得られ,従来の光導波路と比較して数十倍の非線形光学効果の増大を実現できたため,おおむね順調に進展していると考えられる.また,CROWを用いて光波回路を構成することを想定して直線導波路との高効率かつ広帯域な接続も検討を進めてきた.高効率接続に有効であるテーパ導波路構造は,これまで2次元解析による設計にとどまっていたが,本研究で開発を行った3次元ベクトル有限要素時間領域ビーム伝搬法を駆使し,テーパ導波路の3次元解析を行った.空孔半径と導波路幅を断熱的に変化させることで広帯域に高効率接続可能であることを実証することができた.加えて,一連の研究成果について4件の査読付き国際学術論文誌,6件の国内・国際学会において研究成果を発表できたことも理由の一つである.通信トラフィックの増大に伴い,ネットワーク機器における電力消費も増加し,2025年には現在の総消費電力量の1/4にあたる2400億キロワット時まで増加すると見込まれている.現状のネットワークでは,伝送してきた光信号をいったん電気信号に変換し,電子デバイスで処理を行ったあと再度光信号に戻して伝送している.このような冗長な処理は高速化および低消費電力化の妨げとなっており,光信号を光のまま制御する光デバイスの実現は次世代の光通信システムにとって必要不可欠である.当該年度は光デバイスの最適化設計について検討を行った.一般的に,光デバイスは先行研究の改良や設計者の着想によって考案される.他方,近年の光デバイスへのさらなる高性能化の要求を受けて,遺伝的アルゴリズムやトポロジー最適化,波面整合(Wavefront matching: WFM)法などの最適化手法を用いた光デバイス設計が注目を集めている.特に,WFM法はビーム伝搬法に基づく最適化手法であり,所望の出射光フィールド分布が得られる屈折率分布を決定論的に得ることができる.また,数値解析手法にビーム伝搬法を用いているため,伝搬距離の長い光導波路デバイスを効率的に最適化することが可能である.これまでWFM法は数値解析や測定実験から,その効果が実証されてきた.しかしながら,これまでに適用されたWFM法はスカラ解析,セミベクトル解析に限られてきたため,シリコンをコアとする高屈折率差導波路等の最適化には対応できなかった.そこで本研究では,フルベクトル有限要素ビーム伝搬法に基づくWFM法の開発を行い,フルベクトル解析が必要な偏波制御素子の最適化設計を行った.
Language apps for mobile learning

スマートフォンやタブレットなどの携帯機器の録音・動画撮影機能を利用して、外国語によるスピーチやプレゼンテーションなどの様子を記録し、それをサーバーに直接アップロードすることによって、それらをウェブ上で共有・閲覧するシステムを開発した。これに加えて、スピーキングの結果をデータ化し、それをコンピュータが自動で採点・評価するシステムも併せて開発した。実際にこのシステムを利用した学習者へのインタビューやアンケート等でデータを収集し検証を行った結果、外国語による口頭発表に対する学習者の不安感が弱まるとともに、学習への動機付けが有意に高まり、外国語による口頭での発表能力の向上が見られた。これまで学習管理システムのMoodleに新しい機能を加えるモジュールとして、音声投稿用およびシャドーイング練習用のVoiceShadowモジュールと、動画投稿用のVideoBoardを開発し授業で活用してしてきたが、これらを使用する中で現れてきた問題点や不足している点を改めて洗い出し改善を行った。これに加えて、数枚の写真をサーバーにアップロードし、それぞれの写真に説明のための音声を加え、それらを一連のストーリーにまとめることで、ネットワーク上でいわゆるスライドショーを作成するモジュールMediaBoardを開発した。それを実際の外国語の授業において、いわゆるShow & Tellの活動や学習したニュースを要約する活動などを行うことで、授業のより一層の活性化を図った。これらのモジュールによって文字だけでなく、写真や音声、動画などのマルチメディア素材をネット上に投稿し、そこでそれらを共有しながらお互いに評価しあったり、コミュニケーションを図ったりすることができるようになった。その結果、このような活動を学んでいる外国語で行うことにより、その外国語をコミュニケーションの手段として用いるリアルな環境が提供可能となった。人文学
高速鉄道トンネルにおける圧力波の形成・伝播・放射等に関する共同研究企画調査

本企画調査組織は研究代表者を含め17名で構成されており、高速鉄道トンネルにおける圧力波に関連する諸問題を9テーマに分類し、それぞれのテーマに関して従来の研究結果や今後の研究動向、及び共同研究の可能性について分担して調査した。そして本年度2回にわたり、それぞれの調査結果をもちより、会議を開催して協同研究体制の組織化について検討した。その結果を要約すると以下のとおりである。1.列車の突入よりトンネル入口に形成される圧縮波については、現在時速350kmまで予測可能であるが、山梨実験線で行われている浮上式鉄道のように更に高速の領域に対しては山梨実験線の実験結果や模型実験、数値解析等による研究結果の蓄積が必要である。2.トンネル内を伝播する圧力波の減衰とその波形の変形はトンネル内の軌道がスラブ軌道であるかバラスト軌道であるかによって全く異なる。このようなスラブ及びバラスト軌道の空気力学的特性についてはこれまで新幹線トンネルにおける実測がなされてきたが、その解析や理論的検討があまりなされていない。3.トンネル出口における圧力波の反射とトンネル微気圧波の形成機構について、これまで音響学的研究がなされてきたが、列車の高速化に伴いトンネル内圧力波の強さが増加するにつれて、圧縮波をこれまでのように微小振幅波としてではなく、有限振幅波として取り扱う必要性が高くなってきている。4.トンネル微気圧波の低減法としての緩衝工は時速300km程度までは極めて有効であるが、それより高速の列車に対しては新たな低減対策法を研究開発する必要がある。5.列車の高速化に伴い、トンネル内における列車の空気抵抗や列車すれ違い時に列車が受ける圧力変動は急激に増加している。列車の高速化は今後も国内外において積極的に進められると予測され、この問題に関するより良い協同研究体制を企画するには引き続き調査することが必要である。
ナノクラスター化による天然物由来高活性新規抗菌剤の開発研究

分子の多量化とそれに伴う多点結合の形成により結合力が増強される効果を「クラスター効果」と呼ぶ。本効果を利用して、抗真菌抗HIV活性天然物pradimicinを金ナノ粒子上に担持したPRM-AuNPsを作製して、マンノースに対する結合力と抗真菌活性を評価した。その結果、抗真菌活性はpradimicinより劣るものの、結合力が約10倍向上していることを見出した。また、PRMの活性発現機構と金ナノ粒子の特徴に着目することで、PRM-AuNPsがマンノース残基を検出可能なケモセンサーとして機能することを見出した。分子の多量体化とそれに伴う多点結合の形成により結合力が増強される効果を「クラスター効果」と呼ぶ。本効果を二次代謝天然物に応用し、有用物質開発研究を行っている。当初、本研究の題材に用いる天然物としてイオノフォア抗菌物質ポリナクチンを想定していたが、研究協力者からクラスター効果による活性の増強がより一層期待できる二次代謝天然物プラジマイシンの提供が得られたので、本年度は抗真菌・抗HIV活性物質プラジマイシンを利用して研究を進めた。プラジマイシンはカルシウムイオンを介して二量体化後、標的タンパク質のマンノース残基に結合することで生物活性を発現する。この活性発現機構と金ナノ粒子の分光学的特徴に着目することで、活性の増強された抗菌剤のみならず、マンノース認識が可能なケモセンサーの開発も可能と考えた。そこで研究協力者から提供された構造活性相関に基づいてプラジマイシンを修飾し、予備研究の知見により確立済みの金ナノ粒子修飾法を利用してプラジマイシン担持金ナノ粒子の合成に成功した。各種単糖および多糖の添加実験の結果、この金ナノ粒子はマイクロモーラーのオーダーでマンノースおよびマンノース残基を検出可能であり、マンノースを含まない糖には反応しなかった。天然物プラジマイシンそのものは糖鎖中における認識可能なマンノースの置換様式に限りがあったが、興味深いことに金ナノ粒子担持プラジマイシンは天然物では認識できない置換様式を持つ糖鎖中のマンノース残基の認識が可能であった。そこでプラジマイシン担持金ナノ粒子の結合力を測定してみると、天然物と比較して10倍強くなっていることが明らかとなった。これはクラスター効果の影響と考えられる。以上のように、クラスター効果を利用することで天然物を凌駕する機能を備えた有用物質(マンノース認識ケモセンサー)を開発できた。今後は抗菌活性試験等を実施する予定である。当初、本研究の題材に用いる天然物としてイオノフォア抗菌物質ポリナクチンを想定していいたが、研究協力者からクラスター効果による活性の増強がより一層期待出来る抗真菌・抗HIV活性物質天然物プラジマイシン(PRM)の提供が得られたので、PRMを中心に利用して研究を進めた。昨年度までに、PRMの活性発現機構と金ナノ粒子の特徴に着目することで、糖鎖中のマンノース残基を検出可能なケモセンサーの開発に成功した。さらに、このPRM担持金ナノ粒子(PRM-AuNPs)はPRMそのもの(解離定数:96マイクロM)と比較して結合力が10倍向上することを明らかにした(解離定数:10マイクロM)。今年度は、これらの結果を踏まえてPRM-AuNPsの生物活性試験を中心に実施した。カビおよび酵母2種類ずつについて抗菌活性試験を行ったところ、カビと酵母それぞれ1種類ずつに対してPRM-AuNPsは抗菌活性を示した。しかしながら、期待に反してPRMそのものと比較して4分の1程度の抗菌活性しか示さなかった。結合力が約10倍になったにも関わらず、抗菌活性は4分の1程度だった原因として、凝集とそれに伴う粒径の増大を考えている。培地に添加する際に50 μg/mlのPRM-AuNPs溶液を調整したが、その際に凝集に伴う粒径の増大が起こり、菌の細胞壁を透過しにくくなっている可能性が示唆された。しかしながら、クラスター化したPRM-AuNPsが抗菌活性を示したことは大きな知見と考えている。今後は、金ナノ粒子でなく凝集性の低いデンドリマーを利用してクラスター化を行うことを計画している。また、新たなクラスター化の題材とするべくBU4664Lの全合成も行った。題材とする天然物を変更したものの天然物の活性発現機構と金ナノ粒子の特徴に着目することで、クラスター効果により天然物の機能を凌駕した機能性物質の創成を達成でき、論文発表にもつなげることができた。目標の一つである抗菌剤の開発には至っていないが、もう一方の目標であるクラスター効果の有用性を示すことができた点において、研究は順調に進行していると考えている。天然物

化学現在までに合成したプラジマイシン担持金ナノ粒子とともに、デンドリマー化したプラジマイシンを合成し、クラスター効果による抗菌活性向上の有無を検証したい。また、本来題材として想定していたイオノフォア抗菌物質ポリナクチンについてもクラスター化を行い、天然物との抗菌活性を比較する予定である。両化合物とも抗菌活性の向上が確認されたら、多量化の調節や分光学的な解析を行って結合力を明らかにし、活性向上機構の詳細を解明したい。当初の研究計画よりも研究が順調に進行し、平成26年度の半ばには金ナノ粒子へ生物活性天然物を再現性良く担持する方法を確立できた。当初、担持の確認はMALDI TOF-MSにより、凝集の確認は粒径測定を依頼することにより行っていたが、担持方法の確立されたことでより迅速な方法で担持と解析を行う必要性が生じた。そこで、平成27年度予算に計上していた紫外可視吸光光度計を平成26年度中に購入するために前倒し支払い請求を行った。請求時点では実際の支払いまでにどの程度の残額が生じるか不透明であったため65万円(直接経費:50万円)の請求を行ったが、結果的に支払い時には残額に余裕があり、「次年度使用額」が生じた。紫外可視吸光光度計は本来平成27年度予算に計上していた物品であり、研究期間全体における予算使用予定に変更はない。従って、平成26年度に生じた「次年度使用額」は、当初の研究計画に基づき平成27年度の物品購入経費に充てる予定である。
血管新生因子ＰＤ－ＥＣＧＦを標的としたＦ－１８標識イメージング剤の開発

血管新生因子PD-ECGFは、正常組織に比べ様々な固形腫瘍において高レベルで発現していることが知られている。本研究では、PD-ECGFの発現、すなわち血管新生をイメージングできるF-18標識放射性薬剤の開発を目的とした。PD-ECGFに親和性をもつF-18標識の合成検討において、新規TP阻害化合物を得ることに成功した。引き続き合成検討を重ねたが目的とする、標識前駆体およびF-18標識体を得ることはできなかった。しかしながら多くの合成実施例からF-18標識化合物を創製する上で、ウラシル誘導体の反応性に関する重要な知見を与えた。本研究は、血管新生因子PD-ECGFに親和性を有する新規F-18標識化合物を合成し、細胞および動物による基礎実験により、PET薬剤としての有用性を評価するものである。平成24年度は、前年度に引き続きPD-ECGFに高い親和性を有するフッ素含有化合物の合成、標識前駆体を目指し、以下の検討を実施した。1)含フッ素リード化合物の設計合成、リード化合物の標識前駆体の合成フッ素の導入や化合物の大量合成に関して、種々の保護基を検討し適切な保護基を選択することにより、目的とする含フッ素リード化合物の合成ルートを確立することができた。現在、本合成ルートによる含フッ素リード化合物の合成及び精製、化合物の機器分析データの取得を実施している。しかしながら本合成ルートは、F-18を用いた標識化には適さないため、引き続き標識前駆体の合成検討を継続している。2)他のF-18標識合成の検討含フッ素TP阻害化合物やその標識前駆体を得るための進捗が計画よりも遅れているため、他のF-18標識合成の検討を実施した。すなわち我々がすでに合成した既知のPD-ECGF阻害化合物の側鎖の複素環の窒素(N)へF-18フルオロヨウ化メチルを導入するものである。F-18フルオロヨウ化メチルの標識合成に向けて、自動合成装置の整備(装置の改造等)を実施した。来年度は、含フッ素リード化合物のPD-ECGFへの阻害活性の測定、標識前駆体の合成及びF-18フッ素体の合成を目指す。血管新生因子である血小板由来血管内皮細胞増殖因子(PD-ECGF)は、Thymidine Phosphorylase (TP)と同一タンパク質であること、さらにその酵素活性は、腫瘍の血管新生、浸潤、転移と関連があることが明らかとなっている。またTPが、正常組織に比べ様々な固形腫瘍において高レベルで発現することが古くから知られている。本研究では、PD-ECGFの発現すなわち腫瘍における血管新生をin vivoで選択的にイメージングできるF-18標識放射性薬剤の開発を目的としている。今回、これまでに開発した。PD-ECGFに対して親和性を有するC-11標識化合物、I-125/123標識化合物の骨格を基本としたF-18標識イメージング剤の開発を目指し、今年度は昨年度に引き続きフッ素含有新規阻害化合物の合成に取り組んだ。1)フッ素含有新規阻害化合物の合成:F-18を導入(標識合成)するための標識前駆体の合成検討を実施した。標識前駆体:様々な条件を試みたが前駆体を得ることができなかった。合成経路の見直しを行ったが、現時点では困難と判断した。2)他の標識化剤の検討:直接的にフッ素を導入する合成経路において、前駆体の合成が困難であったため、他の標識化剤により、F-18を導入する方法を検討した。F-18標識化剤の合成を実施した。今後、引き続き、別の標識化剤による含フッ素新規阻害化合物の合成およびその活性測定を行い、腫瘍イメージング剤としての有用性を基礎的に検討したい。PD-ECGFに対して親和性を有するC-11標識化合物、I-125/123標識化合物の骨格を基本としたF-18標識イメージング剤の開発を目指し、今年度はフッ素含有新規阻害化合物の合成に取り組んだ。1)フッ素含有新規阻害化合物の合成:ウラシル骨格の5位にフッ素を導入するための標識前駆体、含フッ素新規阻害化合物の合成検討を実施した。標識前駆体:目的とする化合物をあと1段階で得るところまで成功した。しかしながら最終反応において様々な条件を試みたが前駆体を得ることができなかった。

そのため、フッ素の導入方法についてその合成経路を再度設計し直した。2)新規阻害化合物の合成および活性測定:新たな合成経路において、その合成中間体において新規PD-ECGF阻害化合物を得ることができた。阻害活性は、予想されたとおり既存の化合物よりも低いものの、目的とする含フッ素新規阻害化合物が高い活性を有することが期待された。今後、含フッ素新規阻害化合物、ならびにその標識前駆体の合成を行い、腫瘍イメージング剤としての有用性を基礎的に検討する。医歯薬学本年度以降の実験計画では、含フッ素リード化合物の細胞及び担がんモデル動物による評価を計画していた。しかしながら、設計した含フッ素リード化合物の合成が困難を極め、種々の合成ルートを計画し、今年度ようやく含フッ素リード化合物を得ることに成功した。研究の進捗は遅れているが、目的を達成するため本含フッ素リード化合物の有用性の評価を行う予定である。目的とする阻害化合物の合成経路の変更、再設計を行ったため。再設計の合成経路については、順調に進んでいる。今後は、本研究課題により得られた含フッ素リード化合物の有効性の評価を実施する。また、F-18標識化に向け、適切な標識前駆体を設計し合成を行う。非標識体のTP阻害活性測定:得られたフッ素含有リード化合物のPD-ECGFへの阻害活性を測定しイメージング剤としての妥当性を検討する。酵素阻害活性の測定チミジンを基質としたE.coli由来およびヒトのTP活性の阻害効果を測定することにより、化合物の酵素活性阻害作用を評価する。すなわち酵素反応により生成したチミンをHPLC法を用いて定量を行うことにより求める。F-18標識薬剤の合成:にF-18標識フルオロヨウ化メチルの合成し、F-18標識PD-ECGF阻害物を得る。標識合成においては、条件検討ならびに、被ばくを考慮し自動合成装置への実用化の検討を行う。in vitro実験細胞取り込み実験:様々な腫瘍細胞(ヒト皮膚がん細胞:A431、ヒト胃がん細胞:AZ521など)を用いてin vitroでの標識化合物の腫瘍への取り込み実験を実施する。その取り込み機序について検討を行う。in vivo実験(正常マウスの体内分布測定):標識化合物について正常動物における生体内分布を明らかにする。また標識化合物の安定性、in vivoでの安定性を検討する。昨年度に引き続き、新規合成経路による阻害化合物の合成検討を進める。得られた化合物について等の評価は当初の計画通りに遂行する。平成24年度に計画していた目的化合物の細胞・動物による評価が、進捗の遅れから実施出来なかっため、研究費の未使用が発生した。平成25年度に、目的化合物の細胞・動物による評価を行い、以下の研究費の使用を計画する。細胞及び動物実験の実施のため、消耗品類、免疫染色用の抗体・キット、ヌードマウスをはじめとする動物などを購入する。H23年度の研究費において、必要な試薬の購入、成果報告のための学会発表(調査を含む)の参加費、旅費、機器分析の委託料に使用した。
清代漢籍史料に見る東南アジア大陸部の変動に関する研究

本研究では、近年利用可能になった膨大な量の清代漢籍史料の中に散在する17-19世紀の東南アジア大陸部に関する史料を収集し、史料集成として学界に提供するとともに、これらの史料の分析を通じて、今日のミャンマー、タイ、ベトナムなどの原型となる国家が形成された18世紀末から19世紀初頭にかけての東南アジア大陸部の大変動の背景を解明する手がかりを探求することを目指し、以下の研究を行った。1.史料文献目録・解題の作成「タイ関係漢籍史料目録」「ビルマ関係漢籍史料目録」を作成し、史料の所在を調査するとともに、その一部を、東南アジア関係漢籍史料の解題として『岩波講座東南アジア史』別巻に発表した。未公刊の清朝档案史料については、北京の中国第一歴史档案館所蔵の外交関係の朱批奏摺、軍機処録副などの档案、および、台北の故旧博物院所蔵の緬档の目録化を行った。2.史料の収集と抽出、および史料集成の作成公刊史料の内、宮中档乾隆朝奏摺(全75冊)、乾隆朝上諭档(全18册)から東南アジア関係史料を抽出し、その一部を、『東南アジア関係漢文史料集成清代編I(宮中档乾隆朝奏摺中ビルマ・雲南関係記事)』として、報告書を作成するとともに、続巻の編集作業を継続中である。3.史料の分析史料の分析により得た知見により、東南アジア史学会第67回研究大会(平成14年6月1,2日)において、シンポジウム<17世紀を再考する-「交易の時代」の終焉をめぐって->を組織し、17-18世紀の東南アジア史の再構成にあたって、大陸部東南アジアにおける陸域のネットワークの解明の重要性を指摘し、交易ネットワークの変化、および、鉱山開発にともなう経済の活性化が、18世紀における変動を生み出した可能性を指摘した。研究の初年度にあたる本年は、第一の研究課題である膨大な史料の中に散在する17-19世紀の東南アジア大陸部に関する史料を抽出し、史料集成として学界に提供するための基礎作業として、以下の研究活動を主として行った。その際、研究計画でも述べたように、研究対象地域は、ビルマ、タイを主たる対象とし、ベトナム、カンボジア、ラオスについては、補助的に研究するにとどめた。1.史料文献目録・解題の作成と史料の所在の調査タイに関する史料については、「タイ関係漢籍史料目録」を作成しそれぞれの史料に改題を附したものを完成した。ビルマについては、研究代表者もその作成に助言したSun Laichen氏の目録を改訂したものを利用することとした。作成した目録に基づいて所在調査を行ったが、3割ほどの史料の所在確認が完了しておらず、次年度の課題となった。なお、両目録は、所在情報を附した形で、次年度に発表する予定である。また、未公刊の清朝档案史料については、北京の第一歴史档案館、台北の故旧博物院において予備調査をおこない、所蔵史料の概要を確認した。次年度は、これに基づき、史料収集を行う予定である。2.史料の収集と抽出、および史料集成の作成最終年度における史料集成の完成にむけて、本年度は、公刊史料の内、宮中档乾隆朝奏摺(全75冊)、乾隆朝上諭档(全18冊)から東南アジア関係史料を抽出し、ビルマに関わる部分については、カード化をおこなった。今後は、すでに公刊されている大清実録中東南亜関係記事、および次年度に収集予定の未公刊史料との比較照合を行い、史料集を完成させる予定である。

本年は、第一の研究課題である東南アジア大陸部関係漢籍史料集成(清代)の作成に向けて、昨年度に引き続き、以下の研究活動を主として行った。その際、研究計画でも述べたように、研究対象地域は、ビルマ、タイを主たる対象とし、ベトナム、カンボジア、ラオスについては、補助的に研究するにとどめた。1.史料文献目録・解題の作成と史料の所在の調査昨年度に作成した「タイ関係漢籍史料目録」「ビルマ関係漢籍史料目録」に基づき、史料の所在調査を行い、ほぼ所在確認を終えた。未公刊の清朝档案史料については、北京の中国第一歴史档案館で、文書調査を行い、外交関係の朱批奏摺、軍機処録副などの档案の内容を確認し目録化したが、民族関係の档案については、史料の内容確認が完了しておらず、次年度の課題となった。また、台北の故旧博物院所蔵の文書の内容確認と目録化はほぼ完了したが、中央研究院明清研究所所蔵の文書については内容確認が完了しておらず、次年度の課題となった。2.史料の収集と抽出、および史料集成の作成最終年度における史料集成の完成にむけて、本年度は、未公刊史料の収集を主として行った。台北の故宮博物院所蔵の清朝档案については、ビルマ関係史料の抽出をほぼ完了したが、北京の中国第一歴史档案館所蔵の档案については、複写が制限されており書写によるしかないため、所在確認を行った2500件の文書の内、数十件の文書しか収集できなかったので、次年度は内容を精査し重要文書のみ収集することとしたい。また、昨年度に抽出した大清実録、宮中档乾隆朝奏摺、乾隆朝上諭档の東南アジア関係史料と今年度収集した未公刊史料との比較照合を行い、史料集を完成させる予定である。そのほか、ビルマ、タイにおける漢文碑文史料の収集については、タイについては、ほぼ終了したが,ビルマについては、次年度に完成させる予定である研究の最終年度に当たる本年は、第一の研究課題である東南アジア大陸部関係漢籍史料集成(清代)の作成に向けて、昨年度に引き続き、以下の研究活動を主として行った。1.史料文献目録・解題の作成これまでに作成した「タイ関係漢籍史料目録」「ビルマ関係漢籍史料目録」に基づき、東南アジア関係漢籍史料の解題を「岩波講座東南アジア史』別巻に発表した。未公刊の清朝档案史料については、北京の中国第一歴史档案館所蔵の外交関係の朱批奏摺、軍機処録副などの档案、および、台北の故旧博物院所蔵の緬档の目録化を行ったが、各文書館の規定により公表は差し控えることにした。2.史料の収集と抽出、および史料集成の作成本年度はビルマにおける中国寺院を中心とした碑文史料の収集にあたったが、戦争時における破壊、戦後の開発に伴う移転、廃棄などの事情により、当初の予定通りの成果を上げることはできなかった。今後の悉皆調査の必要性を痛感した。史料集成については、ビルマ関係漢籍史料集成(宮中档乾隆朝奏摺)を完成させたが、1700ページの大部のものとなったため公刊の目途がたたず、その簡略版を研究成果報告書として出版することとし、引き続き、続巻の編集作業を行っていくこととした。3.史料の分析史料の分析を通じて得た知見をもとに、東南アジア史学会第284回関西例会(4月20日)における『岩波講座東南アジア史』4の合評会、および、東南アジア史学会第67回研究大会(6月1,2日)における<17世紀を再考する-「交易の時代」の終焉をめぐって->シンポジウムをそれぞれ組織し、17-18世紀の東南アジア史の再構成にあたって、大陸部東南アジアにおける陸域のネットワークの解明の重要性を指摘した。
腫瘍内微小環境と概日リズムの相互作用による放射線抵抗性機構の解明とその克服

近年、概日周期と低酸素応答の相互作用によって細胞内代謝産物が変化し、これががんの悪性化や治療抵抗性を誘導する可能性が指摘されている。平成2628年度の3年間に亘る本研究では、“HIF-1活性をリアルタイムに可視化する技術"を用いて、概日リズムと低酸素レスポンスの相互作用ががん細胞の治療抵抗性に及ぼす影響を、細胞腫瘍組織、さらには動物個体レベルで時間空間的に解析することを目指している。平成26年度は、遺伝子工学的に概日周期制御因子の活性を調節した場合にHIF-1活性が変化するメカニズムを解明した。具体的には、HIF-1αタンパク質の転写活性化能(trans-activation活性)が亢進することを見出した。当初の計画通りに分子細胞生物学的研究を実施することで、がん細胞が悪性形質や放射線抵抗性を獲得する機序に関する基礎的知見を収集することが出来た。平成2628年度の3年間に亘る本研究では、細胞の低酸素応答で重要な役割を果たす転写因子(HIF-1)の活性をリアルタイムに可視化する技術などを用いて、概日リズムと低酸素レスポンスの相互作用ががん細胞の治療抵抗性に及ぼす影響を、細胞・腫瘍組織・動物個体レベルで時間空間的に解析することを目指している。そういった状況の中で平成27年度は、概日周期制御因子PER2とHIF-1が相互作用する機序に迫る分子生物学的研究を実施し、以下の結果を得た。(1)HIF-1依存的にルシフェラーゼ発光を生じるレポーター遺伝子を用いることで、PER2がHIF-1活性を亢進することが明らかになった。(2)HIF-1の主要サブユニットはHIF-1αであるが、HIF-1αpromoterからの転写開始速度や、HIF-1α蛋白質の翻訳開始能を各々ルシフェラーゼ活性としてモニターできるレポーター遺伝子を活用することで、PER2が両者に大きな影響を及ぼさないことを明らかにした。(3)クロマチン免疫沈降実験を実施することによって、HIF-1α下流遺伝子のプロモーターに対するHIF-1α蛋白質のリクルートが、PER2によって促進されることを見出した。(4)遺伝子工学的技術を駆使してPER2の系統的欠失変異体を準備することによって、HIF-1活性の亢進を担う活性ドメインを同定することが出来た。以上の結果をもって、概日周期制御因子PER2がHIF-1を活性化する機序を明らかにすることが出来、当初の予定を完遂することが出来た。「概日リズム制御因子PER2がHIF-1の転写活性化能(trans-activation活性)を亢進する際に重要な活性中心を明らかにすることが出来たため、当初の計画通りに順調に研究が進展していると自己評価した。近年、細胞の概日周期制御機構と低酸素環境応答機構の相互作用によって、がんの悪性形質や治療抵抗性が誘導される可能性が指摘されている。本研究では、両者のクロストークを担う分子機構を解明すること、そして得られた知見を基に新たな治療法を確立する基盤を作ることを目指して、以下の研究を実施した。これまでの研究で我々は、HIF-1依存的にルシフェラーゼ発光を生じるレポーター遺伝子等を活用して、時計遺伝子PER2を過剰発現させた場合に低酸素誘導性転写因子1の活性が亢進することを見出していた。我々はこれを、細胞の概日周期制御機構と低酸素環境適応応答機構のクロストークを解析する良好なモデルケースとして活用できると考えた。そして本研究で我々は、当該時計遺伝子がHIF-1を活性化する機序として、以下のように新たなメカニズムを見出した。まず、Western blottingをはじめとする一連の分子細胞生物学的実験を通じて、PER2を過剰発現させてもHIF-1α蛋白質の発現量が変化しないことを見出した。次に定量的なCHIP assayを実施することによって、PER2の過剰発現によって、HIF-1α蛋白質が下流遺伝子のプロモーター領域にリクルートされることが明らかになった。系統的なPER2欠失ミュータントを用いることによって、PER2のHIF-1αに対する正の作用に、PER2のN末端領域が必要であることを明らかにした。以上の結果をもって、概日周期制御因子(時計遺伝子)PER2がHIF-1を活性化する機序を明らかにすることが出来、当初の予定を完遂することが出来た。当初の計画通りに分子細胞生物学的研究を実施することを通し、「概日リズム制御因子の活性化によってHIF-1の転写活性化能(trans-activation活性)が亢進することを明らかにすることが出来たため、当初の計画通りに順調に研究が進展していると自己評価した。共免疫沈降法やルシフェラーゼアッセイの他、ウェスタンブロッティングなどの実験法を組み合わせて、概日リズム制御因子PER2がHIF-1を活性化するメカニズムをより詳細に解明する。同時に、概日リズム制御機構と細胞の低酸素応答機構のクロストークが担う機能を空き落下にする。放射線腫瘍生物学1,細胞における低酸素と概日リズムの相互作用と代謝系リプログラミングへの影響の検証:血清ショックなどを用いて概日リズムの同期を行い、低酸素レポーター遺伝子を用いて、概日リズムと低酸素応答の関係性についてリアルタイムイメージングを用いて検証する。

また、概日リズムの同期を行った細胞のHIF-1をノックダウン、もしくは阻害することにより、概日リズム遺伝子や代謝系の変動についてレポーター遺伝子や定量PCRなどを用いて評価を行う。2,個体レベルにおける低酸素と概日リズムの相互作用と代謝系リプログラミングへの影響の検証:低酸素レポーター遺伝子導入トランスジェニックマウスやレポーター導入がん細胞株を用いて、移植腫瘍内における概日リズムによるHIF-1活性化の変化について検討する。また、その結果を基に低酸素応答を誘導する試薬などを用いた場合や、概日リズムに変調をきたす処理を行った際の、低酸素応答の日内変動や代謝系への影響を検討する。3,低酸素レスポンス、概日リズム、代謝系リプログラミングを介した腫瘍悪性化、放射線抵抗性メカニズムの解明:上記2つの検討より得られた知見を基に、概日リズムや低酸素応答、代謝系リプログラミングの位相を様々に変化させた腫瘍を作出する。それらの腫瘍において、放射線抵抗性や悪性度について、in vitroでは細胞生存率や増殖速度を、in vivoに於いては腫瘍の増殖速度やマウス体重への影響などを指標として検討を行う。年度末に入手できる予定であった海外製研究試薬の輸入に時間が掛かり、年度内に入手できなかったため。次年度の初めに研究試薬を輸入して、研究を実施する。