hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
醍醐寺の密教法会と建築空間に関する総合的研究

1.醍醐寺所蔵史料の調査昭和62年8月17日より1週間,醍醐寺において,所蔵資料の現地調査を実施した.調査を行った所蔵史料の箱番号は, 231, 293, 301, 344, 407, 416, 514, 517で総計8箱である.調査に際しては,史料1点ごとに調書をとり,同時に写真撮影を行った.史料の総点数は約1000点,撮影の総コマ数は約10000コマである.撮影フィルムは現像ののち,一部について紙焼を作製した.2.醍醐寺関係史料のデータベース化(1)従来蓄積されてきた醍醐寺関係史料についてデータベースを作製した.(2)8月の醍醐寺史料調査で得られた史料の情報を整理したのち,データベースを作製した.3.醍醐寺関係史料の収集今回の調査で得られた史料以外に,すでに諸々の機関が収集蓄積してきた醍醐寺関係史料についても調査し,同時にポジフィルムを作製した.4.醍醐寺の建築・法会・美術その他の調査(1)建築上醍醐寺の開山堂と如意輪堂,および醍醐寺の寺域全般にわたる調査を実施した.(2)法会古来から醍醐寺で勤修されてきた仁王会(五大力)の調査を実施した.(3)美術上醍醐寺の五大堂に安置される五大尊について調査を実施した.(4)その他密教関係寺院において史料調査,法会調査を実施した.5.密教法会と建築空間の考察研究の打合わせのための会合は計9回開催され,建築史,芸能史,日本史,美術史の各分野から研究報告がなされた.本年度は調査,研究が進んだこともあって,醍醐寺史に関する詳細な報告,また史料調査で得られた新知見をもとにした考察がみられた.また醍醐寺の密教を日本の密教全体のなかでどのように捉えるべきか,という大きな問題についても討論が行なわれた.1.醍醐寺所蔵史料の調査昭和61年8月17日より一週間、醍醐寺において所蔵史料の現地調査を実施した。実施した箱番号は、232、233、300、303、306、393、436、472、474で総計9箱である。調査に際しては、調書を採取すると同時に写真撮影を行った。史料の総点数は約1000点、撮影の総コマ数は約12000コマである。撮影フィルムは現像ののち、一部は紙焼を作成した。2.醍醐寺関係史料のデータベース化(1)東京大学工学部、同史料編纂所にワークステーション各一台を設置し、校内回線を用い接続した。(2)聖教を中心とする史料群のデータベース作成のために、新たな専用ソフトを作成した。(3)従来蓄積されてきた醍醐寺関係史料(文書など)、及び8月の調査で得られた史料の情報を基礎データとして、データベースを作成した。3.醍醐寺関係史料の集収今回の調査で得られた史料以外に、従来の調査で既に調査、撮影されている醍醐寺関係史料について、ポジフィルムを作成した。4.密教関係法会の調査平安時代初頭に始修され、現在も東寺で正月に勤修されている後七日御修法の調査を実施した。5.密教法会と建築空間の考察計6回開催された研究打合せの会合において、建築史、芸能史、日本史、美術史の各分野から研究報告がなされた。本年度は、醍醐寺関係の史料、作品などの全体像、また平安、鎌倉時代の密教法会を中心とした密教寺院の実態をどの様に考えるべきか、などの各分野における基礎的な考察が中心となった。1.醍醐寺所蔵史料の調査昭和62年8月17日より1週間,醍醐寺において,所蔵資料の現地調査を実施した.調査を行った所蔵史料の箱番号は, 231, 293, 301, 344, 407, 416, 514, 517で総計8箱である.調査に際しては,史料1点ごとに調書をとり,同時に写真撮影を行った.史料の総点数は約1000点,撮影の総コマ数は約10000コマである.撮影フィルムは現像ののち,一部について紙焼を作製した.2.醍醐寺関係史料のデータベース化(1)従来蓄積されてきた醍醐寺関係史料についてデータベースを作製した.(2)8月の醍醐寺史料調査で得られた史料の情報を整理したのち,データベースを作製した.3.醍醐寺関係史料の収集今回の調査で得られた史料以外に,すでに諸々の機関が収集蓄積してきた醍醐寺関係史料についても調査し,同時にポジフィルムを作製した.4.醍醐寺の建築・法会・美術その他の調査(1)建築上醍醐寺の開山堂と如意輪堂,および醍醐寺の寺域全般にわたる調査を実施した.(2)法会古来から醍醐寺で勤修されてきた仁王会(五大力)の調査を実施した.(3)美術上醍醐寺の五大堂に安置される五大尊について調査を実施した.(4)その他密教関係寺院において史料調査,法会調査を実施した.5.密教法会と建築空間の考察研究の打合わせのための会合は計9回開催され,建築史,芸能史,日本史,美術史の各分野から研究報告がなされた.

本年度は調査,研究が進んだこともあって,醍醐寺史に関する詳細な報告,また史料調査で得られた新知見をもとにした考察がみられた.また醍醐寺の密教を日本の密教全体のなかでどのように捉えるべきか,という大きな問題についても討論が行なわれた.
新規in vivo電気穿孔法による循環器疾患の抗サイトカイン遺伝子治療の確立

サイトカインは、ウイルス性心筋炎における病因において重要であり、その抑制性サイトカインを発現させる事で有用な治療効果が得られるのではないかと考え、In vivo電気穿孔法により、IL-1ra、vIL-10、可溶性c-kitの遺伝子をマウス心筋炎モデルに導入した。IL-1ra、v IL-10導入の結果については、HUMAN GENE THERAPY 12:1289-1297に報告しているが、生存率、組織、サイトカイン等すべてにおいて、治療効果を認める結果を得た。さらに、サイトカイン遺伝子導入による血中レベルを長期に持続するため、サイトカインと免疫グロブリンのFc部分を隔合した蛋白を発現するプラスミドの作製を試みた。vIL-10+免疫グロブリンにFc隔合遺伝子導入により、血中vIL-10濃度は隔合しない場合に比べ100倍上昇し、ウイルス性心筋炎の治療効果がみられた。また、同じくマウス心筋炎モデルにおいて、可溶性c-kitプラスミドを導入することにより治療効果を見た。可溶性c-kitを発現させる事により、幹細胞因子(肥満細胞増殖因子)の活性を阻害し、肥満細胞の増殖、活性化を抑制することが狙いである。まず4週齢のDBA/2雄マウスで心筋炎モデルを作製し、ウイルス投与と同時に、マウス両前頚骨筋に、可溶性c-kitプラスミド100μg、対照群としてベクタープラスミド100μgを筋肉内に注射し、In vivo電気穿孔法にて遺伝子発現を増幅させた。その結果、7日目までの生存率は、可溶性c-kitプラスミド注射群で明らかに良好であった(可溶性c-kitプラスミドVSベクタープラスミド:100%VS50% P<0.05)。また、7日目の心臓組織の評価では、心筋炎の病勢を反映する炎症細胞浸潤、心筋壊死領域は、明らかに可溶性c-kitプラスミド投与群で軽度であった(炎症細胞浸スコア0.90±0.46VS1.37±0.65 p<0.05、心筋壊死スコア0.85±0.22VS1.61±0.23 p<0.05)。以上の結果より、マウスウイルス性心筋炎モデルにおいて、In vivo電気穿孔法による可溶性c-kitプラスミドの導入は有効な治療法であり、新しい遺伝子治療として非常に有用であると考えられた。我々は、強力な発現を期待できるIn vivo electroporation法を応用して、抑制性サイトカインIL-1receptor antagonist(IL-1ra)、IL-10、viral IL-10(vIL-10)の発現による心筋炎の治療をマウスモデルを用いて試みた。IL-1raあるいはvIL-10導入によりウイルス接種後14日までの生存率が有意に改善した。また、vIL-10導入群においても改善が認められた。5日目の心筋組織所見では、IL-1ra、vIL-10導入群において、空ベクター導入群に比して有意な改善をみとめた。

さらにその効果の機序を検討するために心筋における各種サイトカインの発現を比較したところ、IL-1ra導入群ではTNF-αおよびiNOSのは発現が有意に抑制され、また、vIL-10導入群ではIFN-αおよびiNOSの発現が有意に抑制された。したがって、IL-1raおよびvIL-10導入による治療効果は、いずれも心筋内の炎症性サイトカインを抑制することが治療効果につながっていることが示唆された。以上の結果から、抑制性のサイトカインであるIL-1raおよびvIL-10により心筋炎の治療が可能であることが示唆される。従来、その蛋白導入効率の悪さ・煩雑さ・費用等により十分な有効血中濃度が得られないために明らかでなかった抑制性のサイトカインの効果が、in vivo electroporation法を用いることにより明らかとなった。炎症性サイトカインの発現は原因疾患によらず心不全期に認められる共通の反応であることから、本法を餅苛遺伝子治療により、心疾患に対するサイトカイン療法という新たな概念の治療法が期待される。さらに我々は現在、免疫グロブリンのFc部分を連結したサイトカイン-Fcfusionproteinをvivo electroporation法を用いて発現させることにより、天然型サイトカインの発現に比し、さらに高い血中濃度を得ることに成功している。サイトカインは、ウイルス性心筋炎における病因において重要であり、その抑制性サイトカインを発現させる事で有用な治療効果が得られるのではないかと考え、In vivo電気穿孔法により、IL-1ra、vIL-10、可溶性c-kitの遺伝子をマウス心筋炎モデルに導入した。IL-1ra、vIL-10導入の結果については、HUMAN GENETHERAPY 12:1289-1297に報告しているが、生存率、組織、サイトカイン等すべてにおいて、治療効果を認める結果を得た。今回は、同じくマウス心筋炎モデルにおいて、可溶性c-kitプラスミドを導入することにより治療効果を見た。可溶性c-kitを発現させる事により、幹細胞因子(肥満細胞増殖因子)の活性を阻害し、肥満細胞の増殖、活性化を抑制することが狙いである。まず4週齢のDBA/2雄マウスで心筋炎モデルを作製し、ウイルス投与と同時に、マウス両前頚骨筋に、可溶性c-kitプラスミド100μg、対照群として対照プラスミド100μgを筋肉内に注射し、In vivo電気穿孔法にて遺伝子発現を増幅させた。その結果、7日目までの生存率は、可溶性c-kitプラスミド注射群で明らかに良好であった(可溶性c-kitプラスミドVSベクタープラスミド:100%VS50% P<0.05)。また、7日目の心臓組織の評価では、心筋炎の病勢を反映する炎症細胞浸潤、心筋壊死領域は、明らかに可溶性c-kitプラスミド投与群で軽度であった(炎症細胞浸スコア0.90±0.46 VS 1.37±0.65 p<0.05、心筋壊死スコア0.85±0.22 VS 1.61±0.23 p<0.05)。以上の結果より、マウスウイルス性心筋炎モデルにおいて、In vivo電気穿孔法による可溶性c-kitプラスミドの導入は有効な治療法であり、新しい遺伝子治療として非常に有用であると考えられた。
雌マウスにおける社会的隔離が引き起こす孤独反応の行動生理学的解析

平成29年度は孤独とは逆の集団飼育下で活性化する神経細胞のマッピングを行い、社会行動への関与が示唆される扁桃体の一部の亜核や分界条床核の一部の亜核、視索前野の神経細胞が活性化することを見出した。そこで、平成30年度は神経細胞に対して興奮毒性を有するN-Methyl-D-aspartate (NMDA)を脳定位手術により視索前野に微小注入することによる、視索前野の部位特異的破壊実験を行った。その結果、社会的分離時の抵抗反応の低下と、再集団飼育後にみられる社会的接触行動に異常がみられた。さらに、再集団飼育後に長時間にわたりマウスの群居行動を観察したところ、群居行動をとらずに単独行動をとる傾向がみられた。このことから、視索前野が孤独反応と群居行動の制御に関わる可能性が示唆された。前年度に神経ペプチドアミリンの受容体であるカルシトニン受容体細胞が視索前野に局在し、集団飼育下で活性化することを見出した。そこで、カルシトニン受容体の発現抑制実験を行うため、カルシトニン受容体遺伝子に対するshort-hairpin RNA (shRNA)をアデノ随伴ウイルスを用いて発現させる実験系を立ち上げた。このウイルスをin vivoで発現させると、約80%の内在性のカルシトニン受容体発現が抑制できることが分かった。今後はこのウイルスを用い、カルシトニン受容体発現抑制下での抵抗反応および社会的接触行動への影響を検討する予定である。ヒトを含めた社会性動物は孤立状態になると強度の精神的苦痛を感じ、ストレスから抑うつ状態になることが知られている。また、げっ歯類の社会的隔離モデルにおいて、隔離飼育により抑うつ状態や攻撃性の亢進などの異常行動を示すことが報告されている。これまでに所属研究室では、アミリンと呼ばれる神経ペプチドが視床下部内側視索前野において成人期の雌マウスを社会的隔離することにより、1週間程度でほぼ消失すること、また再集団化飼育により2週間程度で回復することを見出した。社会的隔離によるアミリンの発現低下と異常行動との関連を明らかにするため、まず、1週間の社会的隔離により引き起こされる行動の変化を定量解析する実験系の確立を目指した。その結果、うつ様行動の指標となる尾懸垂試験および強制水泳試験、また不安様行動試験であるガラス玉覆い隠し試験においては、隔離個体と集団飼育個体の間で有意な差はみられなかった。一方、攻撃行動の指標となる居住者-侵入者試験においては、雌マウスを用いているため、噛みつき行動はみられなかったが、隔離個体が侵入者を追跡し、マウンティングするといった一連の攻撃行動が観察された。さらに神経細胞の転写活性化分子指標である即早期遺伝子c-fosを用いた解析により集団飼育下ではアミリン発現細胞が活性化することを見出した。以上のことから、雌マウスにおいて視床下部アミリンが、社会的隔離により惹起される攻撃性の制御に関わる可能性が示唆された。1週間の隔離により攻撃性が亢進することを見出し、今後攻撃行動とアミリンとを関連づけることにより研究のさらなる進展が期待できるため。平成28年度は比較的長期間(1週間)の隔離飼育により攻撃行動の亢進が見られることを見出した。平成29年度は隔離直後の行動の変化を定量解析することで、孤独反応を定量解析することができる実験系を確立することを目指した。これまでに霊長類を用いた社会的孤立の実験モデルとして母子分離モデルが知られている。子供が母親から分離されると直後にはパニック様行動である「抵抗」反応がみられる。その後抑うつ状態である「絶望」反応がみられる。マウスにおいて社会的孤立の実験系を確立するために、ケージの真ん中に金網を置き、一方にマウスを隔離する実験を行った。その結果、隔離個体が特に金網を噛む、抵抗反応と思われる行動が観察された。さらに1-2時間後には隔離個体は抑うつ状態と思われる、うつむき姿勢を示した。以上から、マウスにおいても霊長類の母子分離後の反応に類似した、「抵抗」から「絶望」へと至る孤独反応を示すことが分かった。また、孤独に関連する因子を探索するため、孤独とは逆の集団飼育下で活性化するニューロン群の特定を行った。その結果、アミリンの受容体である視床下部カルシトニン受容体発現細胞と、分界条床核のCART (cocaine- and amphetamine-regulated transcript)発現細胞が集団飼育により活性化し、逆に隔離すると活性が低下することが分かった。一方、養育行動に関わることが示唆されている視床下部Galanin発現細胞やオキシトシン発現細胞などは集団飼育により活性化しなかった。霊長類に類似した社会的分離モデルをマウスにおいても確立し、孤独の認知に関与する可能性があるニューロン群を同定することができたから。

さらに、再集団飼育後に長時間にわたりマウスの群居行動を観察したところ、群居行動をとらずに単独行動をとる傾向がみられた。このことから、視索前野が孤独反応と群居行動の制御に関わる可能性が示唆された。前年度に神経ペプチドアミリンの受容体であるカルシトニン受容体細胞が視索前野に局在し、集団飼育下で活性化することを見出した。そこで、カルシトニン受容体の発現抑制実験を行うため、カルシトニン受容体遺伝子に対するshort-hairpin RNA (shRNA)をアデノ随伴ウイルスを用いて発現させる実験系を立ち上げた。このウイルスをin vivoで発現させると、約80%の内在性のカルシトニン受容体発現が抑制できることが分かった。今後はこのウイルスを用い、カルシトニン受容体発現抑制下での抵抗反応および社会的接触行動への影響を検討する予定である。社会的隔離状態を鋭敏かつ可逆的に反映して発現が変動することを見出しているアミリンを呼ばれる神経ペプチドに着目し、今後アミリンによる攻撃行動の制御機構を明らかにする。具体的には、隔離個体に対し、アミリンを連続的に脳室内投与したときの攻撃行動への影響を調べる。また、アデノ随伴ウイルスを用いてアミリンに対するshort-hairpin RNA (shRNA)を内側視索前野に導入することで、アミリン発現を抑制したときの攻撃行動への影響を調べる。今回孤独の認知に関与する可能性が見出されたカルシトニン受容体やCARTが発現する視床下部内側視索前野や分界条床核を興奮毒性(N-Methyl-L-aspartate)を用いて部位特異的破壊を行ったときの孤独反応への影響を調べる。また、アデノ随伴ウイルスを用いてカルシトニン受容体やCARTに対するshort-hairpin RNAを内側視索前野や分界条床核に導入することで、カルシトニン受容体やCARTの発現を抑制したときの孤独反応への影響を調べる。平成28年度内に研究費の不足が生じ前倒し請求を行ったが、全て使え切れなかったため次年度使用額が生じた。平成29年度内に全て使い切れなかったため次年度使用額が生じた。平成30年度に生じるウイルスベクター作成を行うための消耗品の購入に充てる予定である。平成29年度に生じるウイルス用ベクター作成を行うための消耗品の購入等に充てる予定である。
釧路湿原周辺の土地利用変化に伴う土砂流入と湿原植生の変化

流量、濁度、土砂濃度などの基礎データを釧路湿原に流入する久著呂川で収集した結果、浮遊砂・ウォッシュロードともに、洪水期の流出量がきわめて高いことが明らかになった。定量分析の結果、浮遊砂(0.1mm以上の浮遊土砂)は流域の場所による供給量の差が大きく、その大部分が湿原へ流入する前に河道内に堆積する傾向がみられた。また、ウォッシュロード(0.1mm>)については、流域全体から生産され、そのほとんどである約1000t/洪水が湿原内に流入していることが明らかになった。さらに、空中写真判読、河床の縦横断測量、河床材料調査の結果、湿原流入部において2m程度河床が上昇していることが明らかになり、河積の減少に伴う濁水の湿原内氾濫が確認できた。湿原流入部に堆積する細粒土砂については、放射性降下物(Cs-137)をつかって、その堆積速度を測定した。これによると、河川改修が実施された久著呂川においては、過去30年で200cm程度の堆積が見積もられ、河川改修のなされていないチルワツナイ川では、過去30年で60cmにとどまった。久著呂川が湿原に流入する箇所での土砂氾濫は、融雪期の衛星画像解析からも明らかであり、湿原植生と立地環境の関連性について検討した。その結果、土砂が氾濫する場所での水位変動幅は大きく、全窒素温度は高く、酸化還元電位は低い。こうした場所ではヤナギの一斉林やエゾヨモギが繁茂していることが明らかになった。また、ハンノキ林は広い分布域を呈するが、水位変動幅も小さく、全窒素濃度も低い場所では、萌芽林を形成する傾向にあることが明らかになった。また、釧路湿原の景観価値について、仮想評価法CVM(Contingent Valuation Method)を用いて評価した結果、観光客の評価額は年間約9億に達することが明らかになった。購入したウォーターサンプラーと既存のサンプラー、および水位センサー、濁度計を久著呂川流域の4箇所に設置し、流量、濁度、土砂濃度などの基礎データを収集中である。浮遊砂、ウォッシュロードともに、洪水期の流出量がきわめて高く、現在までに観測された2洪水に関し、分析を行った。その結果、浮遊砂(0.1mm以上の浮遊土砂)は流域の場所による供給量の差が大きく、その大部分が湿原へ流入する前に河道内に堆積する傾向がみられた。また、ウォッシュロード(0.1mm〉)については、流域全体から生産され、そのほとんどである1110(t)/洪水が湿原内に流入することが明らかになった。年間観測を行うことにより、年間あたり、流域のどこからどの程度の浮遊砂、さらにウォッシュロードが生産され、どの場所に堆積しているのか把握できる予定である。さらに、空中写真判読、河床の縦横断測量、河床材料調査により、農地開発にともなう河川形態の変化および流域の土地利用変化が明確になるものと思われる。久著呂川が湿原に流入する箇所での土砂氾濫は、融雪期の衛星画像解析からも明らかであり、湿原植生と土砂流入の関連性について検討した。その結果、土砂が氾濫する場所ではヤナギの一斉林が顕著にみられ、そのほかにハンノキの単幹林分が分布した。ハンノキの多幹矮性林分(萌芽林)は、流路付近から湿原内部まで広範囲に分布し、矮性化することによって湿原土壌に適応することが明らかになった。また、環境経済学的アプローチとして、札幌市内でアンケート調査を実施し、一般市民が湿原をいかにとらえているか把握した。

本年度は、昨年度からの調査を継続し、年間あたりの浮遊砂流下量を4つの定点にて観測した。浮遊砂流下量を算定するために測定した内容は、自記記録計による河川水位と濁度、さらにウォーターサンプラーによる濁水採取である。これらのデータについては、現在定量測定中であり、年間の総流砂量、年間を通じた季節変動を明らかにするつもりである。湿原内に氾濫堆積する微細土砂の局地的生産源としては、渓岸崩壊があげられ、これらの分布およびサイズに関し現地計測した。その結果、最上流の観測地点(St.1)を流れる浮遊砂量の約48%がこれらの生産源から流出したと考えられる一方、St.2では約16%にとどまり、他の生産源たとえば農地浸食などの影響が示唆された。湿原流入部に堆積する細粒土砂については、不定根および放射性降下物(Cs-137)をつかって、その堆積速度を測定した。これによると、河川改修が実施された久著呂川においては、年間45cm程度で過去30年で100cm以上の堆積が見積もられた。さらに河川改修のなされていないチルワツナイ川では、年間23cm程度、過去30年では60cmの堆積厚が見積もられた。こうしたCs-137を指標とした解析の有効性が検証でき、今後は生産源(たとえば崩壊地土砂や農地土壌)および流下土砂のCs-137を測定し、生産源をさらに詳しく調べる予定である。土砂氾濫に対する大本群落の応答についてはヤチダモの年輪を使って解析した。その結果、変動係数と平均年輪幅の間に正の相関が認められる久著呂川と負の相関を示す対照地・チルワツナイ川に区分できた。久著呂川では個体レベルの成長にバラツキはあるものの、増減傾向は一致しており、ピーク値を示す年代と大雨記録とはよい対応を示した。成長が良くなる理由としては、乾燥化、栄養化が示唆された。流量、濁度、土砂濃度などの基礎データを釧路湿原に流入する久著呂川で収集した結果、浮遊砂・ウォッシュロードともに、洪水期の流出量がきわめて高いことが明らかになった。定量分析の結果、浮遊砂(0.1mm以上の浮遊土砂)は流域の場所による供給量の差が大きく、その大部分が湿原へ流入する前に河道内に堆積する傾向がみられた。また、ウォッシュロード(0.1mm>)については、流域全体から生産され、そのほとんどである約1000t/洪水が湿原内に流入していることが明らかになった。さらに、空中写真判読、河床の縦横断測量、河床材料調査の結果、湿原流入部において2m程度河床が上昇していることが明らかになり、河積の減少に伴う濁水の湿原内氾濫が確認できた。湿原流入部に堆積する細粒土砂については、放射性降下物(Cs-137)をつかって、その堆積速度を測定した。これによると、河川改修が実施された久著呂川においては、過去30年で200cm程度の堆積が見積もられ、河川改修のなされていないチルワツナイ川では、過去30年で60cmにとどまった。久著呂川が湿原に流入する箇所での土砂氾濫は、融雪期の衛星画像解析からも明らかであり、湿原植生と立地環境の関連性について検討した。その結果、土砂が氾濫する場所での水位変動幅は大きく、全窒素濃度は高く、酸化還元電位は低い。こうした場所ではヤナギの一斉林やエゾヨモギが繁茂していることが明らかになった。また、ハンノキ林は広い分布域を呈するが、水位変動幅も小さく、全窒素濃度も低い場所では、萌芽林を形成する傾向にあることが明らかになった。
心筋組織修復における細胞動態の解明と新規治療標的の探索

哺乳類の心筋細胞は生直後に増殖能を大きく失うことから、心臓は再生能が低い臓器とされている。しかし、心筋炎の臨床症例の多くは心機能が回復することから、哺乳類成体心臓においても何らかの修復・再生機構が存在する可能性を着想した。本研究では、マウス実験的自己免疫性心筋炎(EAM)モデルを用いて、EAMからの回復過程において心筋細胞が発現するタンパク質の変化という定性的観点と、心筋細胞数の変化という定量観点から、心臓の修復再生能を検討した。その結果、定性的には細胞骨格タンパク質であるモエシンの発現が増強され細胞が形態変化を起こすこと、定量的には従来信じられていた以上に心筋細胞が増殖することを見出した。従来、哺乳類成獣の心臓は再生能が極めて低い臓器とされてきた。しかしながら、臨床的には、傷害を受けた心臓が構造的・機能的に回復する現象はしばしば認められる。例えば、ウイルス性心筋炎のほとんどの症例では、炎症極期には心筋組織が著しく傷害を受け心機能が低下するが、炎症が終息するに伴い心筋傷害は自然治癒する。本研究では、ウイルス性心筋炎の炎症反応の動物モデルとされるマウス実験的自己免疫性心筋炎(Experimental Autoimmune Myocarditis, EAM)モデルを用いて、心筋組織の炎症からの回復機構を検討してきた。その結果、これまで、以下のことが明らかになった;1EAMは、雄性Balb/cマウスに、ミオシン重鎖ペプチドを1週間おきに2回免疫することにより作製した。このモデルにおいては、1回目免疫後3週目に炎症の極期を迎え、心エコー上心機能が低下するとともに、組織学的にも心筋細胞の萎縮、細胞外基質の集積が認められた。その後、炎症が終息するに従って、心筋細胞が再び整然と配列するようになり、細胞外基質が消失し、心機能も改善した。このことから、EAMが心筋組織炎症からの回復機構の研究に適したモデルとなり得ることが確認された。2心筋炎症の極期においては、心筋細胞保護シグナルであるSTAT3が心筋細胞内で活性化されることを見出した。その時心筋組織内では、IL-11、LIFなどのSTAT3を活性化するIL-6ファミリーサイトカインの発現が上昇していることを見出した。3心筋細胞特異的にSTAT3遺伝子を欠失させたマウスを用いてEAMを作製すると、コントロールマウスと比して、心機能の回復が認められず、組織学的にも心筋組織の線維化が進展することを見出した。哺乳類の心筋細胞は生直後に分裂能を失うため、心臓は再生能力が低い臓器とされてきた。確かに、心筋梗塞により傷害を受けた心筋組織は、組織修復能をほとんど示さないため、臨床的にも心筋梗塞後に慢性心不全に至る症例が数多く認められる。しかしながら、一方で、ウイルス性心筋炎の症例の多くで、炎症後心筋組織が修復されることは広く受け入れられているものの、そのメカニズムは明らかにされていない。本研究では、ウイルス性心筋炎の炎症モデルである実験的自己免疫性心筋炎(EAM)モデルを用いて、炎症により傷害をうけた心筋組織が修復・再生する過程を分子レベルで解析し、新たな心筋再生技術を開発することを目的として研究を進めている。これまで以下の2点を明らかにしてきた;1.炎症により萎縮していた心筋細胞は、回復期にprotrusionを形成して形態学的回復を示す。その過程で、細胞骨格蛋白の再構成が重要であることがプロテオミクス解析より明らかになった。2.炎症からの回復期に、心筋細胞の増殖が認められ、数量的回復に寄与している可能性が考えられた。炎症性サイトカインシグナルが心筋に増殖シグナルを伝達する可能性が遺伝子改変動物を用いた実験より明らかになった。以上の結果から、哺乳類成体(Adult)心臓は、特に炎症病態下においては、従来考えられていた以上に再生能を示すことが示唆された。哺乳類成体心臓が有する内因性の再生能を活性化することにより新たな心筋再生技術が開発できるものと期待される。これまで哺乳類成体(Adult)の心臓は著しく再生能が低い臓器と考えられてきた。本研究では、成体心臓において、炎症病態下では顕著な心筋再生が認められることを、形態学的再生(細胞骨格の再構成)と数量的再生(心筋細胞増殖)という点から明らかにし、さらに、その分子基盤に言及し得た点で、予想以上にスムーズに進んだものと評価できる。特に、このような炎症後の組織修復・再生にフォーカスをあてた研究はこれまで数少なく、全くの未開の研究領域であることを考えると、今回得られた知見は、新たな概念を提唱する可能性があり今後の進展が期待される。前年度までに、マウス成体の心筋細胞が、実験的自己免疫性心筋炎(EAM)病態下でSTAT3を介して増殖することを見出していた。そこで、STAT3を活性化することにより、心筋細胞増殖が促進されるかどうかを検討した。具体的にはEAMを発症させたマウスにIL-11を投与してSTAT3を活性化させ、細胞周期マーカー陽性心筋細胞数を測定した。細胞周期マーカーとしては、Ki-67染色、BrdU取り込み、Aurora B染色を用いた。その結果、Ki-67陽性心筋細胞、Aurora B陽性心筋細胞の頻度が有意に増加した。また、BrdU取り込み心筋細胞の頻度も増加傾向にあった。以上のことから、STAT3を介した心筋細胞増殖系は治療へと応用し得ることが明らかになった。

次に、STAT3と他のシグナルとのクロストークに関して検討した。心筋細胞増殖に関してはこれまでYAPが重要な役割を果たしていることが知られている。そこで、活性型YAPのアデノウイルスベクターを作製し、ラット新生児培養心筋細胞に感染させた。その結果、YAPの過剰発現によりBrdUの取り込みは増加したが、その取り込みは、IL-11刺激では活性化されなかった。従って、YAPとSTAT3シグナルのクロストークは否定的であると考えられた。最後にSTAT3が増殖を促進するメカニズムを検討した。具体的には、野生型とSTAT3遺伝子欠損マウスを用いてEAMを作製し、心筋細胞を調整してDNAアレイを行った。その結果、STAT3の遺伝子欠損により、メタロチオネイン、クラスタリンの発現が低下することが明らかになった。哺乳類の心筋細胞は生直後に増殖能を大きく失うことから、心臓は再生能が低い臓器とされている。しかし、心筋炎の臨床症例の多くは心機能が回復することから、哺乳類成体心臓においても何らかの修復・再生機構が存在する可能性を着想した。本研究では、マウス実験的自己免疫性心筋炎(EAM)モデルを用いて、EAMからの回復過程において心筋細胞が発現するタンパク質の変化という定性的観点と、心筋細胞数の変化という定量観点から、心臓の修復再生能を検討した。その結果、定性的には細胞骨格タンパク質であるモエシンの発現が増強され細胞が形態変化を起こすこと、定量的には従来信じられていた以上に心筋細胞が増殖することを見出した。本研究は、心筋組織の内因性修復能を追究するというこれまでに例を見ない研究であり、炎症による心筋組織傷害からの回復機構の解明を目的としている。上述のように、心筋炎症の極期に心筋細胞内においてSTAT3シグナルが活性化されること、さらに、STAT3遺伝子を心筋細胞特異的に欠損(KO)させることにより、心筋組織の回復機構が破綻することを見出した。このことは、炎症からの心筋組織再生において重要なシグナル伝達系を同定した事を意味し、本研究のキーとなる部分を達成したことになる。特にEAMはBalb/cでは誘導できるもののB6系では発症誘導できない。心筋特異的STAT3 KOマウス作製に用いたSTAT3 floxマウス、心筋特異的タモシキフェン誘導性Cre recombinaseトランスジェニックマウスはいずれもB6からBalb/cへとバッククロスしたものであり、約3年間の準備によって達成できた成果であることを強調したい。その観点から、おおむね順調に進展していると判断できる。現在、心筋特異的STAT3KOマウスとコントロールマウスを比較することにより、心筋細胞保護、心筋細胞増殖に関するSTAT3の重要性を検証しており、ポジティブなデータを得つつある。本研究は、(i)細胞骨格の再構成、(ii)心筋細胞増殖、という二つの観点から研究を進める。(i)細胞骨格の再構成:これまで、炎症からの回復期に心筋細胞でモエシンの発現量および活性型(リン酸化)モエシンの量が増加することを明らかにしてきた。また、心筋細胞にモエシンを過剰発現させると心筋細胞がprotrusionを形成することを示してきた。
イソフルラン麻酔メカニズムにおけるアストロサイトCRACチャネルの重要性

現在はスライスパッチクランプ機器のセッティングを行っており、パッチクランプ台とその除震設定、顕微鏡・カメラのセッティングやファラデーケージの作成といった基本的なものは完了した。顕微鏡が当大学で以前から使用していたものを使うため、マニピュレーターの固定に特注の固定具が必要であり、現在はその調整中である。セッティング完了後、ノイズの除去等を行いパッチクランプ記録に適した環境を作成する予定である。スライサーは当大学共同研究室に整備されているため、そちらでの実験環境の整備も行っており、移動式の二酸化炭素・酸素混合ガス(95% O2, 5% CO2)ホルダーを用いてスライサーを使用できることは確認済である。ノックアウトマウスに関してはアメリカからの輸送の手続き中であり、それまではパッチクランプのセッティングが完了後にwild typeマウスを購入し、実験条件の最適化を行う予定にしている。Wild typeの動物実験計画は当大学動物実験施設にて承認を得た。遺伝子組み換え動物の承認も既に取得しており、現在はノックアウトマウス受け入れに際し、ウイルス感染症検査を輸送前にアメリカで行う手続きを行っている。当施設指定感染症検査が全て陰性である事を確認した後にノックアウトマウス輸送の手筈となっている。ノックアウトマウス到着後はパッチクランプ記録に加えて、麻酔薬を用いた行動実験も行う予定のため、wild typeマウスでその予備実験も行っておく。行動実験の機器は以前に同様の実験を行っていたため、同じものを用いて行う。ノックアウトマウスの到着が予定より遅いためノックアウトマウスの到着前に実験環境の最適化を行い、到着後にすみやかに計画通りの実験を行えるように準備しておく。ノックアウトマウスの到着が予定より遅れたため次年度使用額が生じたが、到着後は予定通りの額の使用が見込まれる。
複合応力下における鉄筋コンクリート中空断面部材の動的極限耐力評価

本研究では、中空断面を有する鉄筋コンクリート部材の耐震性に関する基本的諸特性を明らかにすることを目的として模型実験及び解析を行い、次の結果を得た。1.中空断面RC梁部材の終局変位は同寸法の中実断面よりも小さく、変形性能・エネルギー吸収能に劣る傾向にある。エネルギー吸収能は終局時において約20%劣る。また中空断面では耐力が低下し始めると、以後耐力減少は急激である。2.中空断面供試体において、フランジ部に当たる断面では曲げひび割れが生じるが、ウェブ部にひび割れが進展するとせん断ひび割れへと変化している。これはせん断破壊を生じた供試体だけでなく、最終的に曲げ破壊を生じた供試体でも同様の性状を示している。このことは中空断面特有のウェブ幅の薄さに起因しているものと考えられ、中空断面採用に際してはせん断耐力の問題を充分に検討する必要がある。3.実験データを曲げ変形とせん断変形に分離した結果、曲げ破壊を生起する場合においても、繰り返し載荷の進行に伴ってせん断変形の影響が増大していることが明らかになった。従って中空断面部材を用いた構造物の弾塑性地震応答解析等をする場合に曲げ変形のみを考慮した解析では限界があり、仮定する履歴復元力特性等に、せん断力が与える影響を考慮すべきである。4.高軸力を導入して載荷を行った場合、その荷重変位曲線において、軸力が作用する部材は軸力による圧縮力のため、圧縮鉄筋の座屈、かぶりコンクリートの剥落等が助長されて変形性能が劣るという傾向を認めることができる。即ち、高軸力がかかるような部材の場合は変形性能を向上させるためにせん断補強筋比を大きくするなどの対策が必要である。本研究では、中空断面を有する鉄筋コンクリート部材の耐震性の検討を目的として、中空・中実の梁模型を作製し、その載荷実験を行い次の結果を得た。また中空断面では体力が低下し始めると、以後耐力減少は急激である。2.同一変位におけるスターラップのひずみは、中空断面の方がかなり大きい。これは逆にいうと中実断面においてはコンクリートが大変形領域まで作用せん断力を分担していることを意味しており、逆に中空断面では繰り返しによるコンクリートのせん断抵抗の低下が著しく、脆性的破壊を生起する危険性が大きい。3.曲率の履歴に注目した場合、最終的にせん断引張破壊を生起した供試体においては、せん断破壊が振興するためせん断変形が卓越し、これに対応して、曲げスパン内の曲率の進行が停止あるいは減少始めるのに対し、曲げ破壊を呈した供試体では曲率が載荷ステップの進行に伴いさらに増加することがうかがえる。これらのことを考慮すれば、曲率の履歴が破壊モードを判定する一つの指標とみなすことができる。4.せん断スパン内のひび割れ角度に注目すると、中実断面では最初にほぼ鉛直に曲げひび割れが入り、これが曲げせん断ひび割れへと成長していくのに対して、中空断面ではどのスパン長においても、最初から斜めひび割れが発生することがうかがえる。このことは中空断面特有のウェブ幅の薄さに起因しているものと考えられる。中空断面採用に際しては、せん断耐力の問題を充分に検討する必要がある。本研究では、中空断面を有する鉄筋コンクリート部材の耐震性に関する基本的諸特性を明らかにすることを目的として橋脚模型を作製し、その載荷実験を行い次の結果を得た。1.中空断面供試体において、フランジ部に当たる断面では曲げひび割れが生じるが、ウェブ部にひび割れが進展するとせん断ひび割れへと変化している。

これはせん断破壊を生じた供試体だけでなく、最終的に曲げ破壊を生じた供試体でも同様の性状を示している。このことは中空断面特有のウェブ幅の薄さに起因しているものと考えられ、中空断面採用に際してはせん断耐力の問題を充分に検討する必要がある。2.せん断スパン比によって曲げ破壊とせん断破壊とに分かれ、スパンの短い供試体はエネルギー吸収能に劣り、脆性破壊を呈した。これは破壊形式がせん断スパンに大きく影響されることを示しており、設計においてはせん断スパン比、ウェブ幅などを適切に決定するよう細心の注意を払わねばならない。3.実験データを曲げ変形とせん断変形に分離した結果、曲げ破壊を生起する場合においても、繰り返し載荷の進行に伴ってせん断変形の影響が増大していることが明らかになった。従って中空断面部材を用いた構造物の弾塑性地震応答解析等をする場合に曲げ変形のみを考慮した解析では限界があり、仮定する履歴復元力特性等に、せん断力が与える影響を考慮すべきである。4.本実験では高軸力を導入して載荷を行った。その荷重変位曲線において、軸力が作用する部材は軸力による圧縮力のため、圧縮鉄筋の座屈、かぶりコンクリートの剥落等が助長されて変形性能が劣るという傾向を認めることができる。即ち、高軸力がかかるような部材の場合は変形性能を向上させるためにせん断補強筋比を大きくするなどの対策が必要である。
神経温存再生をめざす研究の統合的推進

本研究は、広汎な意味合いを包含する神経再生の領域のなかでも、損傷神経の「温存再生」に焦点を当て、その分子メカニズムの解明のための基礎的研究のボトムアップから、治療への何らかの糸口をつかむことまでの研究を統合的に強力に推進することが目的である。このため、以下の3つの柱での研究を展開した。(1)損傷神経の生存や軸索再生にかかる遺伝子のさらなる探索。(2)アデノウイルスによる遺伝子発現系を用いた、再生関連分子の機能解析。(3)得られた分子を生体へ遺伝子導入することで機能回復を図り、将来的な遺伝子治療の可能性を提示する。その結果、AIGP, ADAMTS-1,CRMP2をはじめ多くの神経再生関連分子が同定できた。また、神経再生に関連する転写因子としてATF3の重要性を明確にし、その機能的意義についても解明した。さらに、神経損傷特異的遺伝子発現制御メカニズムの解明のため、DINEのプロモーターの解析を行なった。DINEのプロモーターを用いることにより、特定の遺伝子を損傷神経細胞に特異的に発現させることが可能になった。これにより、マウス脳梗塞モデルで梗塞領域を減少させることに成功した。また、遺伝子探索で得られた再生関連遺伝子を、アデノウイルスベクターにより神経細胞種特異的に導入することで、損傷後の神経細胞死防御や軸索伸展促進が可能になった。これにより神経再生関連遺伝子の機能的な意義がラットなどの実験動物で解析できるようになった。本研究は、中枢神経の再生をめざすうえで多くの重要な情報や、それによる新たな切り口の中枢神経再生治療の可能性を提示した。また、その過程で新たな分子の生物学的な機能も解明できた。今後、本研究の成果は神経再生医学の領域に大きな貢献をもたらすと期待される。本研究は、以下の3つの柱での研究を展開している。本年度は(1)においては、Serine Protease inhibitor -3 (SPI-3)、転写因子のATF-3、新規蛋白のaxotomy induced glycoprotein (AIGP)が得られた。それぞれの機能解析を現在行っているが、SPI-3は神経傷害に伴う炎症に応答して発現する内因性のセリンプロテアーゼインヒビターであり、神経系の各種炎症モデルにおいても明らかな応答が見られた。ATF-3はAP-1ファミリーに属する転写因子であるが、極めて神経傷害に特異的にその発現が認められた。AIGPは糖鎖が付加された蛋白を標的にするため、新たにデザインされたディファレンシャルディスプレイ法により得られたもので、ゴルジ装置に局在するゴルジストレス応答分子と考えられる。ゴルジストレスに由来する神経細胞死のカスケードの一端を担う分子と考えられる。以上の分子については、いずれも(2)のアデノウイルスベクターを用いたin vitroの機能解析や、一部ノックアウトマウスの作成、(3)のin vivoの解析に移っている。1.神経損傷応答遺伝子DINEの発現制御:ラット舌下神経損傷モデルから得られた新たな遺伝子DINE (Damage Induced Neuronal Endopeptidase)は軸索損傷神経細胞に特異的に発現するが。その発現制御について検討した。DINE遺伝子のプロモーター領域の解析により、DINE遺伝子はLIFなどのpg130受容体から転写因子でもあるSTAT3へのシグナルで誘導されることが明らかになった。さらに、NGFを欠乏させることによっても発現誘導が見られることが明らかになった。

ラットを用いてLIFを投与あるいはgp130の中和抗体投与、さらにNGF中和抗体投与などにより、in vivoにおいても同様の転写調節が存在することを明らかにした。2.ラット舌下神経損傷モデルを用いた新たな遺伝子探索:ラット舌下神経損傷モデルにおいて、軸索損傷舌下神経核から得られたRNAを回収し、ディファレンシャルディスプレイ法を用いて、新規遺伝子であるAIGP (axotomy induced Golgi stress protein)を同定した(Aoki et al. J Neurosci,2002)。本遺伝子はゴルジ装置に存在する細胞死関連分子であり、軸索に損傷を受けた運動神経がゴルジストレスを受けていることを明らかにしたものである。また本遺伝子のファミリー分子も得られており、AIGP13と命名した。本遺伝子を得るにあたり、ディファレンシャルディスプレイ法でプライマーに工夫を加え、膜蛋白を選択的に得る方法が開発された。3.遺伝子導入による神経細胞死防御:アデノウイルスベクターを用いて、幼若な軸索損傷運動ニューロンにGDNF受容体を導入することでリガンドを投与せずとも細胞死を防御できることを証明した。また、CRMP-2遺伝子を成熟動物の舌下神経運動ニューロンに導入することで、軸索再生速度が速くなることを示した。(1)傷神経の生存や軸索再生にかかる遺伝子の探索:本研究では新たな神経損傷関連遺伝子として、生体内の膜トラフィッキングに関係していると考えられる分子、軸索の中間径フィラメントの構成分子、損傷遺伝子修復関連分子など多くの分子が同定された。これらの機能の詳細については今後さらに研究を進めてゆく。(2)アデノウイルスによる遺伝子発現系を用いた再生関連分子の機能解析:神経特異的に目的分子の発現を可能にするプロモーターをCre発現アデノウイルスに用いることにより、Collapsin Response Mediator Protein-2(CRMP-2)とUbiquitin carboxy-terminal hydrolase L1(UCHL1)の機能解析を行なった。(3)得られた分子を生体へ遺伝子導入することで機能回復を図り、将来的な遺伝子治療の可能性を提示する:CRMP-2を軸索損傷運動ニューロンに過剰発現させることで、軸索再生の速度が約20%加速した。以上のほか、本年度の研究で、神経再生特異的な転写因子であるATF3の機能が新たに明らかになった。軸索損傷時にはATF3はcJUnとヘテロダイマーを構築することにより、cJunダイマーが細胞死をひき起こすことを防ぎ、さらにHSP27の発現を誘導することが明らかになった。また、HSP27の新たな機能としてAktの活性化が同定された。従って、神経損傷時に発現するATF3/cJunはHSP27を誘導しHSP27はAktの活性化を促すという、生存のためのカスケードが新たに確立された。
水チェレンコフ型ミューオン観測装置による超高エネルギー拡散ガンマ線の観測及び研究

当該研究課題では、中国チベット自治区羊八井(ヤンパーチン、標高4300m)に設置されているチベット空気シャワー観測装置の地下2.5mに大面積の地下プールから成る「水チェレンコフ型ミューオン観測装置」を新たに設置し、超高エネルギー(VHE=Very High Energy)ガンマ線に対するバックグラウンドノイズを大幅に低減して感度を劇的に向上させる計画である。そして、この新しい観測装置を用いて我々の住む天の川銀河からのVHE宇宙ガンマ線を、超低ノイズ・広視野という利点を生かし世界で初めて観測することを目指す。前年度迄に、合計で約四千平米の地下ミューオン観測装置の躯体の建設が完了している。当該年度においては、完成したミューオン観測装置への20インチ光電子増倍管(PMT)等の観測設備のインストール及び建設のため撤去されていた地上部分の空気シャワーアレイ検出器の回復作業を行った。今年度の5月から、空気シャワーアレイの回復を行い、その後、プール内壁への防水材の塗装及び高反射素材(タイベックシート)の接着を行った。また、光センサーである20インチPMTを地下ミューオン観測装置内にインストールし、データ収集装置の調整を行った。さらに、約100平米のミューオン観測装置のデータを用いて、ガンマ線と宇宙線バックグラウンドノイズを区別し、銀河面からの200TeV以上のガンマ線の探索を行った。約80%のガンマ線信号を残しつつ約90%の宇宙線バックグラウンド除去に成功した。その結果、有意なガンマ線信号は見つからなかったが、銀河面からの拡散ガンマ線に対する上限値を得た。この結果は2011年に北京で開催された宇宙線国際会議(ICRC)で発表された。当該計画の目標である大面積(四千平米)の水チェレンコフ型ミューオン観測装置が完成した。また小面積(100平米)ではあるが、ミューオン観測装置によってガンマ線と宇宙線バックグラウンドノイズが区別できることを確認した。これにより、銀河面からの拡散ガンマ線の探索を行いガンマ線信号の上限値を得ることができた。大面積の水.チェレンコフ型ミューオン観測装置を本格的に稼働させ長期間観測することで、さらに高感度で銀河面からのガンマ線の探索を行う。今後、ガンマ線と宇宙線バックグラウンドを区別する方法がまだ最適化されていないため、この部分のソフトウェアのアップデートを行いデータ解析によるさらなる感度向上を目指す。当該研究課題では、チベット空気シャワー観測装置の地下2.5mに総面積10,000平米の"水チェレンコフ型ミューオン観測装置"を新たに設置し、超高エネルギー(VHE=Very High Energy)宇宙ガンマ線に対する感度を劇的に向上させる計画である。そして、この新しい観測装置を用いて我々の住む天の川銀河からのVHEガンマ線を、超低バックグラウンド・広視野という利点を生かし世界で初めて観測することを目指す。当該年度においては、次年度に設置予定の水チェレンコフ型ミューオン観測装置のための準備研究を主に行ったが、既存のデータ解析からの新しい発見もあった。以下に当該年度の研究成果を纏める。1、100平米のプロトタイプの水チェレンコフ型ミューオン観測装置の詳細なデータ解析を行った。プロトタイプ観測装置にはプール内壁に2種類の防水材/反射材が採用されたが、本解析によりプール内壁に塗装される予定の防水材及び反射材の選定を行った。2、プロトタイプ観測装置は本番の1/100スケールであるが、100倍高いエネルギーの空気シャワーを観測すれば同数のミューオンが計測されるはずである。この関係を利用し、実データからバックグラウンド宇宙線を99.9%以上の高い割合で除去できることを検証した。3、空気シャワー観測装置の既存のデータを解析し、フェルミガンマ線観測衛星(2008年打ち上げ)の観測によって公開された天体リスト中の銀河系内天体からのVHEガンマ線源の探索を行った。その結果、フェルミガンマ線観測衛星で観測されたパルサー天体とVHEガンマ線源に強い相関を見出した。これらはパルサー天体を取り巻く星雲(パルサー風星雲)からのVHEガンマ線の放射と考えられる。これは非常にエネルギーの高い宇宙線の起源に関する示唆を与えており、本研究課題による高感度化を後押しするものである。当該年度においては、チベット空気シャワー観測装置の地下に合計で約四千平米のプールの建設をほぼ完了させた。今年度の5月から空気シャワーアレイの撤去を行い、7月より地面の掘削が開始され建設が始まった。申請者及び共同研究者の監督の下で、今年度の12月に合計で約四千平米の鉄筋コンクリート製地下プールの躯体が完成した。プール内壁には申請者らが確立した方法で防水材の塗装及び高反射素材(タイベックシート)の接着を行った。またこの建設と並行して、ミューオン観測装置からのデータを取得するためのデータ収集システムの整備を行った。

今後、地下プール内に光センサーである20インチ光電子増倍管(PMT)、信号・高電圧ケーブル等のインストールを行いプールへの注水が完了すれば、VHEガンマ線観測用としては過去現在を通して世界一の有効面積を持つミューオン観測装置が稼働を開始する。当該研究課題では、中国チベット自治区羊八井(ヤンパーチン、標高4300m)に設置されているチベット空気シャワー観測装置の地下2.5mに大面積の地下プールから成る「水チェレンコフ型ミューオン観測装置」を新たに設置し、超高エネルギー(VHE=Very High Energy)ガンマ線に対するバックグラウンドノイズを大幅に低減して感度を劇的に向上させる計画である。そして、この新しい観測装置を用いて我々の住む天の川銀河からのVHE宇宙ガンマ線を、超低ノイズ・広視野という利点を生かし世界で初めて観測することを目指す。前年度迄に、合計で約四千平米の地下ミューオン観測装置の躯体の建設が完了している。当該年度においては、完成したミューオン観測装置への20インチ光電子増倍管(PMT)等の観測設備のインストール及び建設のため撤去されていた地上部分の空気シャワーアレイ検出器の回復作業を行った。今年度の5月から、空気シャワーアレイの回復を行い、その後、プール内壁への防水材の塗装及び高反射素材(タイベックシート)の接着を行った。また、光センサーである20インチPMTを地下ミューオン観測装置内にインストールし、データ収集装置の調整を行った。さらに、約100平米のミューオン観測装置のデータを用いて、ガンマ線と宇宙線バックグラウンドノイズを区別し、銀河面からの200TeV以上のガンマ線の探索を行った。約80%のガンマ線信号を残しつつ約90%の宇宙線バックグラウンド除去に成功した。その結果、有意なガンマ線信号は見つからなかったが、銀河面からの拡散ガンマ線に対する上限値を得た。この結果は2011年に北京で開催された宇宙線国際会議(ICRC)で発表された。当該計画の目標である大面積(四千平米)の水チェレンコフ型ミューオン観測装置が完成した。また小面積(100平米)ではあるが、ミューオン観測装置によってガンマ線と宇宙線バックグラウンドノイズが区別できることを確認した。これにより、銀河面からの拡散ガンマ線の探索を行いガンマ線信号の上限値を得ることができた。大面積の水.チェレンコフ型ミューオン観測装置を本格的に稼働させ長期間観測することで、さらに高感度で銀河面からのガンマ線の探索を行う。今後、ガンマ線と宇宙線バックグラウンドを区別する方法がまだ最適化されていないため、この部分のソフトウェアのアップデートを行いデータ解析によるさらなる感度向上を目指す。