hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
C型肝炎の病態と治療効果を規定するmiR-122の発現調節機構の解明

まず肝癌細胞株であるHuh7からcDNAを作成し、5', 3'-RACEにより全長pri-miR122を同定し、Northern blotにて全長であることを確認した。次に、同定された全長pri-miR122の転写開始点から上流の領域を種々の長さでReporter plasmidにクローニングし、Luciferase assayにて転写活性を評価したところ、転写開始点から上流200bpまでは高い転写活性を有することを見出した。種々の肝癌細胞株における同領域の塩基配列を調べたところ、同一の塩基配列であり、SNPにより転写活性が変化する可能性は低いと考えられた。また、同領域にはCpG islandは存在しておらず、メチル化による転写活性の変化も否定的であった。さらなる詳細な検討を行ったところ、pri-miR122の転写活性を重要な10bpの領域が見出され、同領域の配列を用いたEMSAを施行したところ、Shift bandを認めた。これは、10bpの同領域に結合する転写因子の存在を示唆するものである。同領域に結合する転写因子の報告はなく、コンピュータ解析では転写因子の予測が困難であったため、現在、転写因子の同定を行うべく研究を進めているところである。研究計画では、同定されたpri-miR122のプロモーター領域に結合する転写因子をコンピュータ解析にて予測する予定であったが、実際に行ってみるとコンピュータ解析の精度が悪く、予測が困難であったことが大きな要因である。実際、コンピュータ解析上では高スコアで結合が予測された転写因子でも、EMSAにて結合が証明されないケースが存在し、また、今回同定した10bpの転写因子の結合領域もコンピュータ解析では予測困難であった。そのため、様々な改変を行ったReporter plasmidを用いたLuciferase assayにて転写因子の結合領域を確認する方針に変更したが、これにより当初の計画よりやや遅れ気味となっている。また現段階で、pri-miR122の転写に重要な転写因子は複数存在する可能性が高く、それらを個別に検討する必要性が生じた。このことも、当初の実験計画を遅らせる要因となった。平成23年度の研究結果から、pri-miR122の転写に重要な未報告の転写因子の存在が示唆されるため、DNAP assayにより該当する転写因子をPull-downし、ペプチドシークエンスによる同定を試みる。該当する転写因子が同定された後は、培養細胞内で強制発現もしくはノックダウンを行い、pri-miR122およびmiR-122の発現量の変化を検討する。また、現段階で別の領域に結合する転写因子の存在も示唆されるため、そちらも同様の検討を行う。pri-miR122の転写に重要な転写因子が証明された後は、臨床検体を用いた検討に移る。具体的にはヒト肝組織中のpri-miR122と同定された転写因子の発現量との関連性や、他の臨床情報との関連性につき検討する。また、同定された転写因子の発現調節についても検討を行う。特に、同定された転写因子がmiR-122による発現調節を受けているか否かは非常に興味深いと考えられ、「同定された転写因子とmiR-122間にPositiveもしくはNegative feedback loop」が形成されているか否かにつき検討する。次年度の研究費の大半の経費は、消耗品であるPCR、クローニング、トランスフェクション、Western blotなどの試薬に、一部の経費はそれらの実験を行うための器具に充てられる予定である。
生体内光学異性化を起こすα-キラルカルボン酸の含フッ素等価体の合成と創薬への展開

α-キラルカルボン酸誘導体(1)の光学活性体はしばしば生体内で光学異性化を起こす.そのため,それらの厳密な薬理活性は不明である.今回,異性化を起こさず,かつ1の生物学的等価体となりうる分子として,異性化に関与する水素をフッ素で置換した等価体の設計,合成,薬理活性等の調査を目的として以下の検討を行った.1.サリドマイドのグルタルイミド部5位にヒドロキシル基を持つ代謝物の含フッ素等価体は,グリシンから15工程を経ることで合成に成功した.また,ピログルタミン酸から7工程で得られるδ-フルオロラクトンを中間体としたルートにより,サリドマイド加水分解代謝物の含フッ素等価体を合成した.それぞれの光学活性体はキラルカラムを用いて分離した.幾つかの等価体の両光学異性体について,HL-60細胞に対する増殖抑制活性を調べた結果,フッ素が直結した不斉炭素の絶対配置がS配置の異性体が,R配置の異性体に比べて高い活性を示すことが分かった.2.チアゾリジンジオン類の含フッ素等価体の合成を目的として,ロシグリタゾンのイミド窒素保護体をフッ素化した後,脱保護を行うことにより目的物を得るルートを検討した.その結果,t-ブトキシメチル基を保護基とすることにより,目的の含フッ素等価体の合成に成功した.また,ピオグリタゾンのフルオロカルボン酸類縁体の合成を目的として,p-ヒドロキシベンズアルデヒドから容易に得られる2-フェニルチオプロピオン酸エステルをフッ素化することにより,対応するフルオロエステルを得た.現在,カルボン酸への変換を検討している.3.幾つかのα-アリール-α-フルオロプロピオン酸についてヒスタミン遊離抑制活性を調べたところ,S体がR体に比べて高い活性を示すことが分かった.一方,これらのフルオロプロピオン酸は殆どアミロイドβ42産生抑制作用を持たないことが分かった.α-キラルカルボン酸類(1)の光学活性体はしばしば生体内で光学異性化を起こす.そのため,それらの厳密な薬理活性は不明である.今回,異性化を起こさず,かつ1の生物学的等価体となりうる分子として,異性化に関与する水素をフッ素で置換した等価体を設計し,それらの合成,薬理活性,および薬物動態の調査を目的として以下の検討を行った.1.サリドマイドのグルタルイミド部に水酸基を持つ代謝物の含フッ素等価体の合成を目的として,安価な市販品を出発原料として十数工程で全ての官能基が保護されたフッ素化前駆体を得た.これらを塩基処理後,FClO_3またはN-フルオロベンゼンスルホンイミドで処理したところ,グルタルイミド部4位に水酸基を持つ前駆体についてはフッ素化が進行せずに脱保護等の副反応が起こったが,5位に水酸基を持つ前駆体については対応するフッ素化体が高収率で得られた.現在,得られたフッ素化体から目的の含フッ素等価体への変換を検討中である.2.チアゾリジンジオン類の含フッ素等価体の合成を目的として,ロシグリタゾンおよびピオグリタゾンを塩基処理後,FClO_3を用いてフッ素化したところ,複雑な混合物が得られた.そこで,チアゾリジンジオン環のイミド窒素をベンジル基,p-メトキシベンジル基で保護した化合物を用いてフッ素化を行ったところ,対応するフッ素化体が中程度の収率で得られた.しかしながら,得られたフッ素化体の脱保護は不成功に終わった.現在,他の保護基を用いて上記と同様の検討を行っている.3.α-アリールアルカン酸類の含フッ素等価体の合成を目的として,当研究室で開発されたα-アリール-α-フルオロプロピオン酸の合成法を用いて,α位にエチル基,イソプロピル基,およびベンジル基を持つα-アリールアルカン酸の含フッ素等価体の合成および光学分割に成功した.現在,得られた光学活性体の薬理活性を探索中である.α-キラルカルボン酸誘導体(1)の光学活性体はしばしば生体内で光学異性化を起こす.そのため,それらの厳密な薬理活性は不明である.今回,異性化を起こさず,かつ1の生物学的等価体となりうる分子として,異性化に関与する水素をフッ素で置換した等価体の設計,合成,薬理活性等の調査を目的として以下の検討を行った.1.サリドマイドのグルタルイミド部5位にヒドロキシル基を持つ代謝物の含フッ素等価体は,グリシンから15工程を経ることで合成に成功した.また,ピログルタミン酸から7工程で得られるδ-フルオロラクトンを中間体としたルートにより,サリドマイド加水分解代謝物の含フッ素等価体を合成した.それぞれの光学活性体はキラルカラムを用いて分離した.幾つかの等価体の両光学異性体について,HL-60細胞に対する増殖抑制活性を調べた結果,フッ素が直結した不斉炭素の絶対配置がS配置の異性体が,R配置の異性体に比べて高い活性を示すことが分かった.2.チアゾリジンジオン類の含フッ素等価体の合成を目的として,ロシグリタゾンのイミド窒素保護体をフッ素化した後,脱保護を行うことにより目的物を得るルートを検討した.その結果,t-ブトキシメチル基を保護基とすることにより,目的の含フッ素等価体の合成に成功した.

また,ピオグリタゾンのフルオロカルボン酸類縁体の合成を目的として,p-ヒドロキシベンズアルデヒドから容易に得られる2-フェニルチオプロピオン酸エステルをフッ素化することにより,対応するフルオロエステルを得た.現在,カルボン酸への変換を検討している.3.幾つかのα-アリール-α-フルオロプロピオン酸についてヒスタミン遊離抑制活性を調べたところ,S体がR体に比べて高い活性を示すことが分かった.一方,これらのフルオロプロピオン酸は殆どアミロイドβ42産生抑制作用を持たないことが分かった.
市場型と制度型大学評価の国際比較研究

本研究は,既存の大学評価を「制度型大学評価」と「市場型大学評価」に大別し,両者の特徴を国際比較の観点から,分析することにより,今後における大学評価のあり方に資することを目的とする。制度型大学評価は,大学の質保証のために,何らかの公的機関が行う従来の大学評価である。これに対して,市場型大学評価は,商業的な目的のためになされる大学評価であり,その典型が大学ランキングである。本研究では,両者を必ずしも二者択一的なものとしては捉えず,いずれも長所と短所を持つものとして,対比した。両者が必要とされる社会的背景について,大学の質保証や大学情報の提供などの需要の拡大など,共通性がある。とりわけ,市場型評価について,近年隆盛となった背景として,高等教育のマス化とグローバル化の進展により,大学情報に対する需要が増大したことがあげられる。さらに,世界大学ランキングについて,制度型大学評価として,上海交通大学の「世界大学学術ランキング」と,市場型大学評価として,ロンドン・タイムズ高等教育版の「世界大学ランキング」を取り上げ,評価方法,評価基準,評価対象,評価内容について,計量的に詳細な分析を行った。両者の共通点としては,両者とも英語圏に有利な評価指標を採用していること,とりわけタイムズ紙のランキングにはその傾向が強いことや,評価基準について,共通の指標として論文生産性を用いていることである。相違点としては,両者は,目的・性格が異なり,共通の指標は論文生産性の一つしかないこと,さらにその共通の指標についても両者のスコアの相関は低く,大学の質について,異なる特性を評価していることが明らかになった。こうした実証的な検証と知見をもとに,大学評価のいっそうの改善がなされることが必要であろう。本研究は大学評価を市場型と制度型に大別し,それらを比較検討することにより,大学評価の向上に資することを目的としている。この目的に即して,今年度は,これらの大学評価の二つのタイプのうち,市場型大学評価を中心に分析を行った。まず,先行研究を整理し,市場型大学評価が発展した背景として,大学情報を求める学生・親,大学・研究者などの需要が,安価である市場型評価の特性と一致したことを明らかにした。ついで,個別大学データに基づき,市場型大学評価に関する統計分析を実施した。とくに,いわゆる「大学ランキング」について,日本だけでなく,イギリスのロンドン・タイムズ・高等教育版の世界大学ランキングと中国の上海交通大学の世界大学ランキングなどについて,独自の統計分析やシミレイションを行い,インテンシブに比較対象研究を行った。その結果,この二つの大学ランキングは,目的,方法,評価基準など多くの点で,まったく異なる大学評価であり,大学の異なる側面を評価している点で,同じ「世界大学ランキング」といっても,相互に比較するのは困難であり,異なるものとみなした方がよいという結論に達した。このことは,市場型大学評価の二つの大きな問題点を示している。第一に,「世界の大学」のランキングの可能性についてである。限られた評価基準とデータに基づいて,世界の大学の評価やランキングを行うことはきわめて困難であることが明らかにされた。第二に,大学の「総合ランキング」の問題点である。個別の専門分野については,比較やランクづけはある程度可能であるとしても,それらを総合得点でランクづける「総合ランキング」は,一国内の大学でも難しい。その問題点が,国際的な大学ランキングではより明確になったと言える。これらのことは,安易な大学ランキングや市場型大学評価に対する批判であるとともに,より客観的な大学評価や制度型大学評価の必要性を示唆している。これらの知見の一部について,2005年9月19・20日の東京大学大学経営政策センター主催の国際会議「高等教育の市場化」(於国連大学)や11月79日の第2回日中高等教育学会「日中高等教育新時代」(於広島大学)において,報告を行った。

さらに,これらに基づき,日本語だけでなく,英語および中国語による成果の刊行を行うこととし,その一部の作業を実施した。本研究は,大学評価を制度型大学評価と市場型大学評価に大別し,両者を国際比較の観点から検討し,その特性を明らかにしたものである。制度型大学評価は,大学自身や第三者機関による大学評価である。こうした従来の大学評価に対して,情報や雑誌の販売を目的としてなされる大学評価を「市場型評価」と規定した。両者のメルクマールは市場で商品として販売するか否かにある。制度型大学評価は,規制による大学の質の保証に代わって,競争による大学の質の向上へと高等教育政策が転換し,大学の質保証が重要な課題となった,1990年代以降急速に進展した。とりわけ,グローバル化の進展によりこうした傾向が強められた。しかし,制度型大学評価は,国内にとどまり,国際的な範囲での評価システムの椎築は困難である。これに対して,市場型大学評価とりわけ大学ランキングが隆盛している社会経済的背景と社会的機能を国際比較によって分析した。隆盛の背景には,安価に大学に対する情報が入手できるため強い需要があること,大学関係者や研究者も市場型評価を利用していることがあげられる。さらに,グローバル化に伴い,こうした要請はますます強まっている。しかし,市場型評価は,必ずしも大学情報を正確に伝えるとは限らないし,大学評価としての妥当性や信頼性にも技術的な問題があること,これに対して,責任の所在も明確ではないことなど,市場型大学評価の問題点を明らかにした。次いで,市場型大学ランキングと,「制度型大学ランキング」と対比的に統計分析して,その性格を明らかにした。前者の例としてイギリスのロンドンタイムズ高等教育版の世界大学ランキング,後者の例として中国の上海交通大学の世界大学ランキングをとりあげ,両者の比較を行い,上記の市場型大学評価の問題点を統計的手法によって明らかにした。
開口放出レベルでの神経栄養因子の分泌制御

脳由来神経栄養因子(BDNF)分泌と生理的神経回路の機能変化を解明するために、生体に近い実験系でBDNF分泌をイメージングする。(1)ゼブラフィッシュのBDNF相同遺伝子に基づく分泌プローブを新たに作製したが、ゼブラフィッシュ稚魚の視覚系神経細胞では軸索や樹状突起に蛍光の局在を認めず、当初の目標である光刺激による分泌の観察はできなかった。(2)マウス海馬にレンチウイルスや電気穿孔法でBDNF分泌プローブを発現させ、脳スライスでBDNF分泌と記憶形成の関係を解明する実験系の構築に成功した。【目的】シナプス可塑性に伴うBDNFの分泌源と分泌を引き起こすための生理的な刺激条件を探索する目的で、マウス海馬神経細胞初代培養系に代わる、より生理的な刺激な可能なゼブラフィッシュ視覚系でBDNF分泌を可視化する実験系を確立する。【成果と意義】(1)研究室を異動し、ゼブラフィッシュ飼育施設やインジェクション実験設備の立ち上げを行った。(2)これまで用いてきたマウス由来のBDNF分泌プローブをゼブラフィッシュの視覚系(網膜神経節細胞および視蓋神経細胞)特異的に発現させ、蛍光実体顕微鏡ならびに共焦点顕微鏡で観察を行った。同時に注入した赤色蛍光タンパクの発現は認めたものの、BDNF分泌プローブはゼブラフィッシュでは期待された発現様式を示さなかった。すなわち、細胞体にのみプローブ由来の緑色蛍光を観察し、樹状突起や軸索上には局在しなかった。その原因として、マウスBDNFとゼブラフィッシュBDNFのアミノ酸配列の比較を行ったところ、成熟型BDNFでは高い相同性を示すものの、タンパクのソーティングに重要な役割を果たすBDNF前駆体のシグナル配列が異なることが考えられた。そこで、ゼブラフィッシュのBDNFホモログをクローニングし、ゼブラフィッシュのBDNF分泌プローブを作製した。【重要性】(1)引き続きゼブラフィッシュ胚でBDNF分泌プローブを発現させ、光刺激により視神経軸索や視蓋神経細胞樹状突起からのBDNF分泌現象の生体での可視化を試み、BDNF分泌の制御シグナル解明を目指す。(2)マウス由来の分泌プローブが期待通り作動する可能性が高いマウス脳スライスなどの実験系も検討する。分泌現象のリアルタイムイメージングによりその制御機構を明らかにし、神経栄養因子の分泌異常と精神疾患との関連への解明を目指す。脳由来神経栄養因子BDNFはシナプス可塑性に重要な分泌蛋白質であるが、BDNFシグナルのオンオフ制御に関してはほとんど知られていない。申請者は、これまでに培養神経細胞にBDNF分泌プローブを発現させ、BDNF放出は開口放出レベルで制御されていること、BDNFの神経活動依存的な分泌源は軸索ではなく樹状突起であることを見出した。本研究は、生体レベルでのBDNF分泌過程の可視化へと発展させることにより、神経活動によって起こるBDNF分泌源を生体で同定し、分泌の制御機構を解明し、BDNF分泌異常との関連が示唆されている精神神経疾患の病理解明と新規治療法の新たな作用点を提供することを目指す。1)ゼブラフィッシュ型BDNF分泌プローブの作製と発現ゼブラフィッシュのBDNF相同遺伝子に基づくプローブをゼブラフィッシュ胚で発現させた。細胞体で微弱な蛍光のみが認められている。発現効率および発現量を改善するために、プロモータを改変した発現ベクターを検討した。2)マウス脳でのBDNF分泌プローブの発現マウス胎児脳で電気穿孔法によりBDNFプローブを遺伝子導入し、生後成獣脳からスライスを作製し、プローブの発現を確認した。3)微小タグ型BDNF分泌プローブ脳由来神経栄養因子BDNFはシナプス可塑性に重要な分泌蛋白質であり、うつ病や神経症、認知症などでBDNFシグナルの異常が知られている。申請者は、これまでに培養神経細胞にBDNF分泌プローブを発現させ、BDNF放出は開口放出レベルで制御されていることを見出した。本研究は、生体レベルでのBDNF分泌過程の可視化へと発展させることにより、神経活動によって起こるBDNF分泌源を生体で同定し、分泌の制御機構を解明する。精神神経疾患の病理解明と新規治療法の新たな作用点を提供することを目指す。1)胚が透明で、神経回路の形成が数日で完了するゼブラフィッシュでBDNF分泌プローブの発現を試みた。正しく分泌顆粒内にソートされるようゼブラフィッシュのBDNF相同遺伝子をクローニングし、ゼブラフィッシュ型分泌プローブを用いたが、視覚神経では蛍光を認めることができなかった。2)マウス脳の大脳皮質で分泌プローブを発現させることに成功した。マウス胎児脳で電気穿孔法の手技を習熟することに尽力し、狙った領域で遺伝子導入を行えるよう実験系を改良を引き続き行なっている。

3)マウス成獣脳の特定の領域で発現させるために、脳定位固定装置を用いてレンチウイルスを微量注入する方法に着手した。コントロールとしてGFPを発現するレンチウイルスを作製し、ウイルスタイターと注入量、注入部位における脳組織損傷の度合いを検討した。BDNF分泌プローブを発現させるためのレンチウイルスを作製した。新たにin uteroelectroporation法を導入し、マウス脳での分泌プローブの発現に成功したが、生理的な刺激が可能であるゼブラフィッシュ視覚系でのBDNF分泌プローブの発現に成功していない。24年度が最終年度であるため、記入しない。1)マウス脳スライスマウス型BDNFプローブの発現による研究目的の達成に全力を上げる。スライスで電気刺激パターンに応じたBDNF分泌を観察し、分泌源を探る。2)新規微小タグ型プローブ新規プローブの発現を確認できたので、刺激による開口分泌に伴って蛍光変化が起こるかどうかを検討する。
金属スクラップ選別へのショート/ロングパルス同軸落射によるレーザープラズマ制御

レーザー誘起ブレークダウン分光法(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS)は大気圧下で非常に高速に動作可能な発光分光分析法であり、測定対象元素や装置構成の制約が非常に少ないために現在では非常に多種多様な分野において応用されている。しかしながら各パルスレーザーによるレーザープラズマ生成の不安定さに起因する定量性及び再現性の低さが克服すべき課題であった。このことは測定試料のアブレーション及びエネルギー状態の励起を1つのレーザーで全て行うことに大きく起因しており、本研究課題においては測定試料のアブレーションとエネルギー励起を別々のレーザーに分担させることで試料の表面性状などの雰囲気条件に拠らない安定したレーザープラズマの生成を目的とした。本年度は鉄鋼、主に低合金鋼に含まれる微量元素(Mn, Si等)を対象に、レーザープラズマからの発光を2次元分光器にて分光し、その発光強度分布をICCDカメラにて撮影をした。波長532nmのNd:YAGパルスレーザーを単発で照射したシングルパルスLIBSと比較して、予備的に波長1064nmのNd:YAGパルスレーザーを照射したダブルパルスLIBSにおいては、低合金試料中のMnの原子線である403.076nm及びイオン線である293.305nmの発光強度分布の全面積積分値が大凡2倍程度にまで増強されることが確認された。このことはレーザーの予備照射によって試料中のMnのアブレーションと励起に必要な電子の加速のための電場が効果的に維持され、2発目のレーザーによって効率よく加速電子衝突による励起/脱励起が行われたものと考えられる。なお再現性については全面積積分値のばらつきがシングルパルスLIBSとダブルパルスLIBSで大きな差異が観測されず、照射間隔などの条件の精緻化が今後必要となった。昨年度においては擬同軸レーザー落射光学系の作製が困難を極めたために進行が遅れていたが、本年度においては特注をした薄い高レーザー耐力反射ミラーを水平面から45°に配置することで、1064nmのレーザーは可動式のレーザーヘッドから透過させて落射しつつ、532nmのレーザーについては水平方向から反射させて落射することにより落射位置のずれを補正して同一箇所に落射させることが可能となった。こうして各種鉄鋼試料中の微量元素のアブレーションによる原子/イオン発光の強度分布を波長ごとに測定することが可能となり、Mnの発光については原子線/イオン線共に楕円型の発光分布であったものの、原子線については水平方向に伸びた発光強度分布であったのに対して、イオン線については鉛直方向に伸びた発光強度分布であったことが直接的に確認された。この傾向は他の添加元素(Si, Cr, Ni等)についてもほぼ同様であった。また本研究課題において調達を予定したものではないが長焦点ズームレンズ(VH-Z50L, Keyence)及び一眼レフデジタルカメラ(EOS Kiss X9, Canon)を構成要素として自作したデジタルマイクロスコープシステムによりクレーター形状もより高速に確認可能になり、平成31年度における課題遂行の高速化に資するものと考えられる。平成30年度までにおいては鉄鋼中の添加元素のレーザープラズマ中での発光強度分布に焦点を当ててきたが、申請者が所属する研究室にて保有し使用している2次元分光器(M-25T, Bunkokeiki)では、その焦点距離が250mmと比較的短く、鉄鋼中の添加元素を分光干渉なくとらえるのは比較的困難であることが判明した。そこで本年度は測定対象を比較的発光スペクトルパターンが平易なアルミ合金に変更し、その添加元素として混入している元素のうち測定対象をCu,Si,Mn,Mg,Znに変更し、シングルパルスLIBS及びダブルパルスLIBSによる原子/イオン線の発光強度の空間分布を系統的に測定し、エネルギー順位ごとに整理することで、レーザープラズマ生成及び原子/イオン発光の安定化を図れる条件として各レーザーのパルスエネルギー、照射間隔、及び測定すべき原子/イオン発光の波長の特定を行う。また前述の自作マイクロスコープシステムを用いてレーザーの照射痕の直径や深さを測定し、この照射痕とレーザーのパルスエネルギー、2種類のレーザーの照射タイミング、反射率の異なる金属とパラメーター変化をさせながら測定することで、試料表面の性状がレーザー誘起プラズマからの発光強度に与える影響、及びロングパルス照射がその安定化に与える影響度について整理し明らかにする。合金を中心とした素材中の元素分析法として近年注目されているレーザー誘起ブレークダウン発光分光法(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS)は、元素濃度のミリ秒オーダーでの高速計測を実現可能な一方で、パルスレーザーの出力安定性、周囲の雰囲気や対流の有無、およびパルスレーザー照射点における錆や汚染などによって生成するレーザープラズマの強度が経時的に大きく変化する。そこで本研究課題においてはLIBSにおいて一般的に用いられるパルス幅がナノ秒オーダーのパルスレーザー(以降レーザー1)に加えて、パルス幅がマイクロ秒オーダーのパルスレーザー(以降レーザー2)を擬同軸で照射することによりレーザープラズマ生成部の加温と表面の汚染や錆の除去を同時に行い、レーザー1によるレーザープラズマの安定生成をアシスト可能な計測システムを試作した。レーザー1レーザープラズマ生成用として波長532nmのNd:YAGレーザー(Minilite I, Continuum)を用い、水平方向から高耐力ミラーと集光レンズにて試料直上に落射した。一方でアシスト用のレーザー2にはNd:YAG基本波、波長1064nmのNd:YAGファイバーレーザー(JL-SP0226、日本レーザー)を用い、レーザー1の高耐力ミラーの直上から試料へと落射した。

2種類のレーザーの照射タイミングはデジタルディレイジェネレータ(DG-8000, IWATSU)にてその照射タイミングをマイクロ秒オーダーでずらして制御し、生成したレーザープラズマ付近に光ファイバーを固定、小型分光器(LHR-UV3-7, StellarNet)へと導入した。試料には市販のアルミ合金(Al-Mg系, 5052番)を用い、1秒間の積算時間にてスペクトルの強度変化が安定に推移するのを確認した。進行状況が遅れている理由は主に2点ある。1点目は擬同軸の落射光学系の構築が非常に困難を極めたためである。異なる光源を同一地点に同軸照射する際には一般的にビームスプリッタやポラライザーが用いられ、本課題においても当初はこれらを用いた光学系の作製を試みたが、これらの光学素子は反射率が50%前後と低いものが多く、レーザーのエネルギーを効率よく十分に試料表面に伝達することは不可能であった。そこで代替手法としてレーザープラズマ生成用のレーザー1については1度だけ45度に配置した高耐力反射ミラーにて試料直上に落射し、レーザー2についてはその高耐力ミラーの直上からミラーの裏面を素通しして試料直上に落射する方法を選択した。この手法の場合、直上から照射したレーザー2に関しては高耐力ミラーの5mm程度の厚みに起因する屈折のためレーザー1との完全同軸落射を行うことは不可能となるが、大凡試料上の同一地点に落射が可能となったことを確認した。なお使用した高耐力レーザミラー(TFMHP-25.4C05-532,シグマ光機)についてはレーザー1の反射率はほぼ100%であり、レーザー2の透過率は90%程度であるため、十分なパルスエネルギーを送り込むことができるようになったと考えている。また2点目の理由は機械的なものであるがレーザー1の冷却水による循環冷却系の故障が多発したことによる。レーザー1は25年ほど前に製造されたものであり、光学系や回路を含めた電気系統は未だ現役使用が十分可能な状態にあるものの、駆動系を有する循環冷却系については定期的なメンテナンスが必要なものであり、この時期になって故障による漏水が頻発し、故障個所の特定やACポンプの交換、及びシーラント等による漏水処理対策に時間を要した。レーザー誘起ブレークダウン分光法(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS)は大気圧下で非常に高速に動作可能な発光分光分析法であり、測定対象元素や装置構成の制約が非常に少ないために現在では非常に多種多様な分野において応用されている。しかしながら各パルスレーザーによるレーザープラズマ生成の不安定さに起因する定量性及び再現性の低さが克服すべき課題であった。このことは測定試料のアブレーション及びエネルギー状態の励起を1つのレーザーで全て行うことに大きく起因しており、本研究課題においては測定試料のアブレーションとエネルギー励起を別々のレーザーに分担させることで試料の表面性状などの雰囲気条件に拠らない安定したレーザープラズマの生成を目的とした。
異方的超流動ヘリウム3A相における量子渦の可視化

今年度は,主にMRIの分解能の向上を行った。分解能の向上には,磁場勾配の増加が必要であるが,帯域が広がるため,測定感度の向上が必要であり,それらの改善を行い,測定を行った。磁場勾配はx,y,zの各方向とも1.7T/mを実現している。磁場勾配を増やしたためにそれに付随して,周波数帯域を制限するために試料の大きさを小さくする必要や,励起コイルの均一度の向上,励起電力の増大などが必要であった。また,パルス法を用いているために2つの異なる位相を持つ信号間のタイミング等の問題があり,それが分解能の低下の原因となっていた。さらに,低温において磁化の拡散が顕著となるため,それらの影響を調べた。大きな拡散係数のために短いパルス間間隔にしたり,90度,180度パルスの影響を減らすために位相を変えて励起したデータを用いて解析するなどの方策を用いて,データの精度を向上させるなどを行い,現時点で1μmのピクセルサイズを実現しているが,画像に様々な影があり,それらの原因を特定する必要がある。本年度は回転冷凍機の製作と量子渦によるスピン第2音波の散逸の予備実験およびMRI顕微鏡の超流動ヘリウム3への応用を柱に研究を行った。回転冷凍機は設計から始まり,多くの修正を経て,現在組立ての最終段階を行っている。これらのテストをおこない,それによる設備の修正等を行い,測定セルを設置して測定を行っていく計画である。また量子渦によるスピン第2音波の散逸の研究に関しては,水崎が米国・ラトガース大学のKojima教授と共同で,実験セルの設計のための議論を行い,セルの設計やその製作を行っている。現在テストセルが完成し,今後冷凍機の製作と平行して予備実験を行う計画である。MRIの超流動ヘリウム3への応用は,測定感度の向上を主に行ってきた。これまで傾斜磁場の増強,測定空間の大きさを一定以下に制限し,低温で動作する増幅器を用いることで,超流動ヘリウム3の渦格子の観測に必要な解像度を得られることがほぼわかってきた。今後回転冷凍機のテストと平行して測定用の実験セルの設計・製作行い,回転冷凍機テスト終了後すぐに測定セルに冷凍機を設置する。測定用の傾斜磁場は冷凍機にあわせて新しく製作する必要がある。現在設計を行っており,すぐに製作を開始する計画である今年度は,主にMRIの分解能の向上を行った。
競争入札の政治経済学--官公庁による情報システム調達の取引費用分析

本研究の狙いは、官公庁による情報システム調達過程の調査・分析を通じて、競争入札が直面している今日的課題の発生メカニズム・類型と対処策とを明らかにすることにある。その際、「談合」だけでなく「入札契約の実施・更新過程」にも競争入札の阻害要因は存在する、という視点から入札制度の分析を行う点が、本研究の特徴である。平成17年度は、前年度に引き続き、内閣官房編『政府調達における我が国の施策と実績』(各年版)に基づき、2002年及び2003年調達分の情報システムに関する行政文書の開示請求を行った上で、開示文書をデータベース化した。そのデータからは、「入札契約の実施・更新過程」における事業者の戦略的行動が調達側である官公庁にとっての取引費用を高め、一定の不経済をもたらしているであろうことが予想された。そこで、事業者の戦略的行動がどの程度の不経済をもたらしているのかを、落札率を従属変数とする回帰分析により、定量的に分析した。最もデータがそろった郵政省・郵政事業庁・日本郵政公社による1999年4月から2003年12月までの情報システム調達関連データを分析したところ、事業者の戦略的行動、とりわけ、1社応札時に容易になる再度入札の繰り返しという機会主義的行動が明白に不経済をもたらしていること、そして、競争入札の有効性を高めるには、単に入札過程での競争圧力を増大させる工夫だけでなく、事業者の戦略的行動を抑制する制度的工夫も必要であることが明らかとなった。平成16年度は、情報システムの入札契約の実施・更新過程を分析するために不可欠な、調達と予算とに関連する行政文書の収集と、そのデータベース作成作業を、中央府省を対象に行った。本研究にとって最も重要な入札状況調書をはじめとする行政文書の保存期限が5年間であるため、当初、過去5年間分の情報システム調達関連行政文書全ての開示請求を行った。ところが、内閣官房編の『政府調達における我が国の施策と実績』(各年版)のデータと照らし合わせてみたところ、各府省の情報公開が非常にずさんであてにならないことが判明した。『政府調達における我が国の施策と実績』に掲載されているにもかかわらず開示から漏れるシステム関連行政文書が少なくなかったのである。そのため、最終的に『政府調達における我が国の施策と実績』のみを典拠として行政文書開示請求を行うこととした。出版済みの『政府調達における我が国の施策と実績』が網羅しているのは平成14年(2002年)の調達分までである。今年度は、1999年から2001年までの3カ年分の行政文書について開示請求を実施、行政文書を入手の上、データベースを作成した。2002年及び2003年調達分のシステムに関する行政文書は、『政府調達における我が国の施策と実績』の最新版発行を待って、次年度に開示請求する予定である。
ナノ構造単位を用いたヘテロ界面の作製

全固体リチウム電池の電極活物質/固体電解質界面におけるナノイオニクス現象を詳細に調べるため、さまざまなイオン伝導性材料をこの界面に介在させ、界面インピーダンスに及ぼす影響を調べた。その結果、(1)酸化物正極と硫化物固体電解質の界面に酸化物固体電解質を介在させた場合、これまでに調べたいずれの組み合わせにおいても類似の界面抵抗低減効果が観測され、この界面における高抵抗発生要因、酸化物固体電解質層介在による抵抗低減現象が、高電位酸化物正極と硫化物固体電解質界面において普遍的なものであることが示唆された。(2)硫化物固体電解質として、リチウム組成の異なった固体電解質を用いた場合も、界面抵抗に大きな違いは見られず、空間電荷層におけるリチウムイオン濃度が界面を形成する2相のアニオンによりほぼ決められているものと考えられた。また、界面現象をより詳細に調べるため、パルスレーザー堆積法による薄膜界面の作製に取り組み、以下の知見を得た。(1)これまでほとんど検討されてこなかったレーザーフルエンス等のアブレーション条件が、得られる薄膜の結晶性に大きな影響を及ぼすこと。(2)従来のLiCo0_2薄膜の作製では、リチウムの散逸を補うためにリチウム過剰組成のターゲットを用い、コバルトの高酸化状態を保つために高酸素分圧下で成膜されてきた。それに対して、低酸素分圧下において成膜することにより、化学量論組成のターゲットから単相のLiCoO_2薄膜が得られることを明らかにした。(3)上記の検討の結果、サファイアc面上に原子レベルで平滑な状態のLiCo0_2薄膜をエピタキシャル成長することに成功した。界面におけるナノイオニクス現象の理解を深めるためには幾何学的にも単純で、各種分析手法を導入することが可能な界面が必要であり、平成19年度はこのような界面として薄膜系における界面の作製を目指した。まず、SrTiO_3単結晶基板上へLiCoO_2薄膜をエピタキシャル成長させその成長過程を調べることにより、多結晶白金基板上への平坦なLiCoO_2薄膜の堆積条件を確立した。一方、界面における空間電荷層を制御するための緩衝層としては、酸化物ガラス固体電解質の薄膜化に取り組んだ。通常の堆積条件では液滴化現象が激しく、平坦で緻密な酸化物ガラス薄膜を作製することは困難であったが、堆積時の酸素分圧を制御することで、ほぼ平坦で緻密な薄膜の作製に成功した。最後に、上記の研究で得られた多結晶LiC_oO_2薄膜上に、50Li_4SiO_4-50Li_3PO_4薄膜を酸化物ガラス固体電解質の緩衝層として堆積した積層体を作製し、さらに硫化物固体電解質Li_<3.25>Ge_<0.25>P_<0.75>S_4を積層することで、この薄膜界面における緩衝層の作用を調べた。この界面における反応抵抗を電気化学インピーダンス法により見積もったところ、緩衝層を介在させることにより界面抵抗は1/1000にまで低減され、定量的、分析的研究が可能な薄膜界面においても粉末試料と同様の界面インピーダンスの低減効果を観測することができた。平成20年度はこの界面を用いたナノイオニクス現象の詳細な研究を進める。
世界諸言語における語順の地理的および系統的分布に関する研究

本研究では、およそ3,000言語まで語順データを拡大し、それらを系統別に分類し、世界の各地域別に語順分布地図を作成していった。その結果、語順データ、系統別語順分布表、語順地図のいずれにおいても、世界で最大規模のものを完成させることができた。そして、それらの分析を通じて、以下の点を実証することができた言語類型地理論的に見れば、整合的VO型、整合的ないし準整合的OV型という、2つないし3つの語順類型のみが地球上で大きな連続的まとまりを成して存在している。不整合的語順を持つ言語は、たとえ数の上では多数存在しても、そのいずれか一つのタイプのみでそのような大きなまとまりを成して分布している地域はどこにも存在せず、それらは、異なるタイプ間の言語接触や、別の語順タイプへの変化というような、地理的ないし歴史的な要因を負いながら、整合的タイプの周辺に存在している。したがって、やはり整合的語順類型というものが、人類言語にとって基本的、理想的、原型的なタイプとして存在し、不整合的語順類型は、整合的タイプの周辺域にしばしば推移的に存在するタイプと考えられる。また、現在は、整合的なOV型とVO型とが、ほぼ同等に地球上に分布している。しかし、歴史的に見ると、かつては、大部分の地域がSOV型語順の言語で占められており、VO型の地域というのは、大語族が拡大を始める新石器時代に入る以前は、きわめて限られていた可能性が高いと思われる。本研究の成果は、すでに数本の論文として発表することができたが、今後は、語順の地理的、系統的分布をさらに綿密に研究し、著書の形にしていくことも考えている。今年度は、科研費で購入したコンピュータおよびスキャナーを利用して、語順データ、語順地図をコンピュータ化していった。その結果、地図に関しては、コンピュータ化が困難、あるいはそぐわない側面もあったため、すべてをコンピュータ化することはしていないが、世界全体の語順分布図のように、部分的にはすでにコンピュータ化できたものもある。一方、語順データについては、これまでに収集したすべてのデータのコンピュータ化が完了した。それにより、効率的かつ迅速なデータ処理が可能になり、今後、系統別語順分布表、各地域別の語順地図を完成し、さらに充実させる語順データを補足していくための十分な基盤を作ることができた。また、それと同時に、今年度は、購入した諸言語の記述書等を基に、今までに収録してあった語順データで欠けていた部分を可能な限り補い、語順データの充実を図っていった。その結果、むろんそれだけで世界のすべての言語の、あらゆる語順データが集まったわけではないが、今年度入手できた分の語順データを補うことができた。以上のように今年度コンピュータ化した語順データを基に、今後は、語順データのいっそうの充実を図ると共に、すでに作成し始めた、世界全体の語順の系統別分布表を完成し、まだ作成が終わっていない地域の語順地図も世界全域にわたって完成させ、本研究の完成年度の平成11年度までには、語順データ、系統別分布表、語順地図を十分に分析し、研究成果を論文にまとめていく予定である。今年度は、まず、他大学で収集したり、購入した諸言語の記述書を基に、これまでの語順データの充実を図り、以前の約2,800言語のデータを2,900以上にまで拡大すると共に、世界全体の語順の系統別分布表を、昨年度購入したコンピュータを活用しつつ、完成させることができた。また、これらのデータを基に、今年度は、特に世界諸言語における語順の地理的分布の歴史的変遷について考察し、次のような新しい知見が得られ、その成果を学会発表すると共に、学術誌に論文として掲載することができた。

すなわち、現在の語順分布は、整合的VO型と(準)整合的OV型とが、それぞれ広大な言語圏を形成しつつ、地球上でほぼ同等の面積を占めており、これは、主として新石器時代以降に起こった大語族の拡散が一通り落ち着いてから、比較的安定した分布であった。しかしながら、この分布も、現在の言語および記録の残っている言語を基に、通時的に遡っていけば、VO型語順を持つ地域というのは、きわめて限られており、かつては、地球上の大部分の地域がSOV型の言語で占められていた可能性が最も高い。現在、広域を占めるVO型語順は、大部分、比較的近年になってから、大語族が拡散し始めた新石器時代以降に、しばしば語順の改新を伴いつつ、その拡散に従って広がってきたものと考えられる。今後は、さらに資料を整えると共に、語順データ、系統別語順分布表、語順地図を十分に分析しつつ、今年度得られた知見を含めて、研究成果を論文にまとめていく予定である。本年度は、本研究の最終年度として、前年度までの研究に引き続いて更なる語順資料の充実を図ると共に、コンピュータ化した語順のデータベース、系統別語順分布表、語順地図を線密に分析していった。その過程で、言語類型論の国際誌に論文を掲載し、また、言語類型地理論シンポジウムにおいて研究成果を発表することができた。世界諸言語にわたる語順の地理的および系統的分布に関して、本研究によって得られた新たな知見は、以下の通りである。まず、共時的側面としては、たとえ統計的に不整合的語順の言語が多数存在していても、地理的に見れば、2つないし3つの整合的ないし準整合的語順類型の言語のみが、地球上に、ほぼ同等に大きな連続体を成して存在することがわかる。その他の様々な不整合な語順類型は、いずれか一つのタイプだけで大きな連続体を成している地域はどこにも見られず、多くの場合、言語接触や言語変化といった、地理的ないし歴史的要因を負いながら、整合的語順類型の周辺域に、推移的に存在するものである。また、通時的側面としては、現在の言語および記録の残っている言語を基に、通時的に遡れる限り遡っていけば、古くはSOV型語順が地球上の大部分の地域を占めていた可能性が高く、その他の語順類型は、主として新石器時代以降に、しばしば語順の改新を伴いつつ、大語族が拡散するに従って広がったものと考えられる。本研究の一応の成果は、今回、数本の論文と研究成果報告書の形でまとめることができたが、今後は、今回作成した資料、系統別分布表、語順地図を基に、さらに線密な分析をすすめ、いずれ著書の形にしてきたいとも考えている。
大型構造物の閉じたき裂映像化のための低周波加振型非線形超音波映像法の創出

高度経済成長期に建造された高速道路・橋梁などの大型構造物は経年劣化が蓄積されており、社会の安全と安心のためには、それらを非破壊で評価する必要がある。本研究の目的は、大型構造物の閉じたき裂を高分解能で映像化するため、低周波加振とパルス超音波フェーズドアレイを組み合わせた"低周波加振型非線形超音波映像法"を創出することである。本研究では、[1]装置開発、[2]閉じたき裂試験片の作製、[3]実証試験の3項目を遂行した。その結果、アルミニウム合金A7075のCT試験片に導入した閉じた疲労き裂において、パルス超音波による高分解能映像化に加えて、閉じたき裂映像化の選択性を最大で24倍改善できることを実証した。また、無負荷では約10mm過小評価してしまったき裂深さを、本手法により約1mmの精度で計測できることを実証した。本年度は、[1]大振幅低周波加振器の試作、[2]閉じたき裂試験片の準備、[3]高速数値シミュレータの開発を遂行した。[1]では、き裂面を開閉振動させるために、安定して大変位を試験片に伝達する低周波加振器(1kHz20kHz)を試作した。励振源としては、超磁歪型アクチュエータを選択した。また、このアクチュエータの形状に合わせて、固定用治具を試作した。これにより、レーザー干渉計でその変位出力性能を調べた結果、MHz帯域の周波数を使用する通常の超音波探傷ではnmオーダーの変位が限界だったのに対し、1000nmを超える大変位の励振が可能であることが分かった。[2]では、閉じたき裂試験片の準備として、アルミニウム合金A7075のCT(compact tension)試験片で、閉じたき裂試験片を作製した。これは、閉じたき裂試験片の最適作製条件を検討するため、次年度も継続して行う。[3]では、任意の散乱源を想定し、音線解析とフェーズドアレイアルゴリズムに則った高速数値シミュレータを開発した。これにより、次年度以降の実験結果と対比させて、映像化アルゴリズムおよびパラメータの最適化を行う。高度経済成長期に建造された高速道路・橋梁・トンネルなどの大型構造物は使用年数の増大に伴い経年劣化が蓄積されている。このような背景の下、国民が安心して暮らすことができるように社会の安全と安心を保障するためには、経年劣化した構造部材を非破壊で高精度に評価する必要がある。本研究の目的は、大型構造物の閉じたき裂を高分解能で映像化するため、"低周波加振とパルス超音波フェーズドアレイを組み合わせた低周波加振型非線形超音波映像法"を創出することである。本年度は、[1]低周波加振器の改良と特性評価、[2]高速波形収録・映像化装置の試作、[3]閉じたき裂試験片の作製の3項目を遂行した。[1]では、21年度に試作した低周波加振器(超磁歪型アクチュエータ)と治具の改良を行い、レーザ干渉計のスキャンを用いた変位振幅計測によりその特性を評価した。[2]では、指定の時間間隔で、アレイセンサで受信した波形を高速収録し、映像化するシステムの仕様を検討した。次に、この検討結果に基づいて、任意波形発生装置、信号増幅器、超音波フェーズドアレイ装置を組み合わせて、任意波形発生装置の位相制御を利用した同期駆動により、試作を行った。ここでは、低周波加振装置とフェーズドアレイ装置の同期取得を実現した。[3]では、油圧制御式疲労試験機を用いてアルミニウム合金A7075やオーステナイト系ステンレス鋼SUS316のCT(compact tension)試験片に適切な疲労条件で閉じたき裂を導入する試験片作製をH21年度から引き続き行った。

本年度は下記の研究を遂行した。[1]低周波加振型非線形超音波映像法の実装と閉じたき裂試験片での検証油圧制御試験機により低周波加振を模擬し、高速波形収録・映像化装置を用いて、アルミニウム合金A7075のCT試験片に導入した閉じた疲労き裂試験片の映像化を行った。その結果、パルス超音波による高分解能映像化を実証し、更に、閉じたき裂の選択性を最大で24倍改善できることが分かった。[2]計測結果の検証[1]で得られた映像の測定精度を検討するため、光学観察結果と超音波像を比較した。その結果、無負荷では10mm以上過小評価してしまったき裂深さを、低周波加振型非線形超音波映像法により約1mmの計測精度まで向上できることが分かった。
遺伝子組換えマウスを用いた生体レドックス制御の生理・病態学的意義の解明

活性酸素や一酸化窒素等の生体ラジカルの生理機能や病態発現に関して種々の矛盾点が示唆されつつある。これらは,種々の酵素や抗酸化物質,金属から成る生体レドックス制御系がin vitro実験とは質的量的に大きく隔たることに由来すると考えられる。申請者らは,生体計測用ESR-CT装置を用いてニトロキシドラジカルをプローブとし,その消失速度の変化からマウス生体内フリーラジカル反応と酸化ストレス負荷やSOD等の抗酸化酵素,抗酸化剤添加の関係を解析してきた。更に,前年度までに遺伝子組み替え動物実験室を整備し,フリーラジカル反応関連酵素を遺伝的に欠損あるいは過剰産生したマウスを材料として生体ラジカルの生成・消失を無侵襲的に解析する準備を整えてきた。本研究では,スーパーオキシドジスムターゼの過剰発現マウス(SOD-Tg)を用いて,1)SOD過剰発現による生理条件下での生体レドックスの変化を解析し,SOD-Tgでは胸部,上腹部において消失速度がNon-Tgに比べて有為に遅く,SOD過剰発現により細胞内レドックスが変化していることが示唆された。更に,2)低酸素・高酸素曝露により,Non-Tg頭部での消失速度は対照群に対して有為に低下したのに対し,SOD-Tgでは消失速度に有為な変化は認められなかった。また、クロロフェノール類投与によりNon-Tg上腹部で消失速度が亢進したが、SOD-Tgでは亢進は抑制された。以上のことから,SOD過剰発現は生理条件下での生体レドックスに影響を及ぼすこと,酸化ストレス負荷により顕著にその効果が現れることが示唆された。本研究では生体ラジカルのうちスーパーオキシドアニアン(O_2)に注目して,この消去酵素SODの欠損・過剰マウスを用いてO_2の生成・消失を種々の生理・病態条件下で無侵襲測定することにより生体レドックス制御系の変動を解析し,その生理・病態学的意義を解明することを目的として,次年度以降に予定しているSOD遺伝子組換えマウスを用いた研究を行うための準備として正常マウスを用いて下記の通りO_2の生体レドックスを中心に検討した。1)マウス大腿部の高酸素暴露障害,鉄過剰症の生体フリーラジカル反応をcarbamoyl-PROXYLを始めとする種々のプローブを用いて生体計測用ESRで無侵襲測定した。その結果,鉄過剰症がプローブの常磁性消失速度を亢進すること及び鉄キレート剤の投与により抑制されることが認められた。2)アジュバント関節炎の動物モデルを作成し、炎症に伴うラジカル反応の変化を上記プローブを用いて解析した。その結果,局所血管内及び関節腔内でプローブの常磁性消失速度を亢進しラジカル反応が惹起されることが見いだされた。ここに,SODや他の抗酸化剤をプローブと同時投与すると消失速度の亢進が抑制され,本反応へのO_2の関与が示唆された。3)生体レドックス感受性プローブを探索する目的で,アスコルビン酸投与で生体レドックスを変化させたマウスを用いて,一連のニトロキシド化合物についてその常磁性消失速度を解析した。また,外因性抗酸下剤によるレドックス変化を生体計測ESRを用いて定量的に解析する方法を開発した。本研究ではヒトCu,Zn-SOD遺伝子組換えマウスを用いて、生体内フリーラジカル反応に及ぼす影響をESRを用いて無侵襲測定した。モデル物質には2,4,6-trichlorophenol(TCP)を用いた。クロロフェノール類は工場排水の塩素処理で生成し、河川水中等に微量に見出されている。細胞毒性・遺伝毒性を持つが、その毒性発現機序は明らかになっていない。非組換え体上腹部での消失速度定数は0.1mMTCP処理群では対照群に比べ上昇したが、濃度依存的に低下し10mM処理群では対照群に比べて有為に抑制された。血清GOT量は濃度依存的に増大した。

肝炎誘発物質の四塩化炭素は薬物代謝系で代謝を受け・CCl_3を生成し、脂質過酸化や薬物代謝酵素活性の低下等を引き起こすことが知られている。従って、TCPの低用量時には代謝による活性酸素の産生によりラジカル反応が亢進し、一方高用量時には速やかに肝障害が進行した結果薬物代謝活性の低下等のレドックス変動が生じラジカル反応が抑制されたことが考えられた。1.0mM処理群の消失速度定数は、非組換え体では処理群と対照群に有為差は認められなかった。一方、組換え体では、処理群の上腹部での消失速度定数は対照群に比べて有意に亢進した。組換え体における消失速度定数の有意な亢進は、1)SODにより過酸化水素が過剰に生じラジカル反応が亢進したこと、2)肝障害がSOD活性過剰発現により抑制されラジカル反応が亢進したこと、が考えられた。これについては、ラジカル特異的スカベンジャーを用いて更に解析する必要がある。活性酸素や一酸化窒素等の生体ラジカルの生理機能や病態発現に関して種々の矛盾点が示唆されつつある。これらは,種々の酵素や抗酸化物質,金属から成る生体レドックス制御系がin vitro実験とは質的量的に大きく隔たることに由来すると考えられる。申請者らは,生体計測用ESR-CT装置を用いてニトロキシドラジカルをプローブとし,その消失速度の変化からマウス生体内フリーラジカル反応と酸化ストレス負荷やSOD等の抗酸化酵素,抗酸化剤添加の関係を解析してきた。更に,前年度までに遺伝子組み替え動物実験室を整備し,フリーラジカル反応関連酵素を遺伝的に欠損あるいは過剰産生したマウスを材料として生体ラジカルの生成・消失を無侵襲的に解析する準備を整えてきた。本年度は,スーパーオキシドシスムターゼの過剰発現マウス(SOD-Tg)を用いて,1)SOD過剰発現による生理条件下での生体レドックスの変化を解析し,SOD-Tgでは胸部,上腹部において消失速度がNon-Tgに比べて有為に遅く,SOD過剰発現により細胞内レドックスが変化していることが示唆された。更に,2)低酸素・高酸素曝露により,Non-Tg頭部での消失速度は対照群に対して有為に低下したのに対し,SOD-Tgでは消失速度に有為な変化は認められなかった。また、クロロフェノール類投与によりNon-Tg上腹部で消失速度が亢進したが、SOD-Tgでは亢進は抑制された。以上のことから,SOD過剰発現は生理条件下での生体レドックスに影響を及ぼすこと,酸化ストレス負荷により顕著にその効果が現れることが示唆された。
認知的フレイルとシグナル伝達機能低下ー早期発見から予防と克服へー

フレイル(虚弱)は、高齢者が「運動不足、低栄養、疾病などのストレスへの予備能力が低下し、要介護に陥りやすい状態」である。一方で、フレイルは可逆性を有することから、早期発見して自立復帰を促進することが“健康余命"延伸のために重要である。しかし、フレイルは疾病ではないこと、そして、フレイルの動物モデルが存在しないため、その発生機序の研究や予防と改善についての研究は緒についたばかりである。本研究では、加齢変化を模倣したフレイルモデル動物を確立する。このモデルを用いて認知的フレイルの分子機構を解明し、フレイルの早期発見そして介入による予防と克服をめざす。
速度依存的移動運動パターン変化を制御する後脳・脊髄神経回路の小型魚類を用いた解明

脊椎動物の移動運動では速度変化にともない、ウマの常歩、襲歩のように運動パターンが変化することがある。異なる速度の異なる運動パターンは、特定の速度で特定の脊髄ニューロンが選択的に活動して作られると考えられるが、その具体的なメカニズムは明らかでない。本研究では、ゼブラフィッシュ幼魚を材料に、特定の運動パターン生成に関わる脊髄ニューロンが速度依存的発火パターンを示す機構を解明するために、そのニューロンが様々な速度の運動で脊髄および後脳のニューロンから受ける入力を調べる。本研究によって、速度依存的移動運動パターン変化を制御する後脳・脊髄神経回路を明らかにする。