hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新しい甘味修飾タンパク質の活性構造相関の解析と物質生産

熱帯植物Curculigo latefoliaの種子からクルクリンとは別の新しい味覚修飾タンパク質(ネオクリン)を見い出した。これは、酸味をショ糖に近い自然な甘味へと変換する特性を示す。本研究では、クルクリゴ果実を凍結乾燥し、純水で洗浄後の残渣を0.05N硫酸抽出した。次いでAmberlite IRC-50に吸着させ1MNaClで溶出した溶液を60%飽和硫酸アンモニウム沈殿させた。これを0.2N酢酸に溶解後脱塩し、粗精製タンパク質画分を得た。粗精製画分をSP陽イオン変換カラム、Q陰イオン変換カラムで精製し、二次元電気泳動を行った。その結果、活性型ネオクリンが12KDaと10KDaのヘテロ二量体構造から成ることを明らかにした。12KDaはpI約5.0の耐性サブユニットで、N型糖鎖を含んでいた。また。10KDaはpI約89の塩基性サブユニットであり、N末端アミノ酸シークエンスから既に同定されているクルクリンサブユニットと同一のタンパク質であった。12KDaと10KDaは一次構造上、約80%の相同性があるが、前者は後者にくらべリジンやアルギニン等の塩基性アミノ酸が少なく、両者のpIを大きく変化させる原因であった。12KDaのキモトリブシン消化後の糖ペプチドをTFAを用いて加水分解し、単糖組成を分析したところ、マンノース、N-アセチルグルコサミン、フコース、キシロースが3:2:1:1の比で存在することがわかった。この組成比から推定されるN縮合型糖鎖は、植物特有の代表的な構造であり、ミラクリンにも存在が報告されている。熱帯植物Curculigo latefoliaの種子からクルクリンとは別の新しい味覚修飾タンパク質を見いだした。これは酸味をショ糖に近い自然な甘味へと変換する特性を示す。甘味修飾タンパク質は6M尿素、10mMDTT存在下でSDS-PAGEを行い12KDaと10KDaのサブユニットから構成されることが判明した。次に同条件下で二次元電気泳動を行うと、上記の10KDa、12KDaのバンドはいずれも複数種のPIの異なる分子種を含んでいることが示唆された。次に10KDaと12KDaのバンドを切り出し、各々を酸化型グルタチオンを加え透析操作を行うことにより二量体の形成を試みた。SDS-PAGEで、10KDa、12KDaとも二量体が形成されていたが、甘味修飾活性は認められなかった。したがって、活性の本体は10KDaと12KDaの1:1のヘテロニ量体であることが強く示唆された。さらに、10KDaと12KDaの分子的特徴を明らかにするために、SDS-PAGE後ブロッティングし、糖染色を行った。その結果12KDaは糖タンパク質であることが判明したので、糖鎖構造についても現在解析を行っている。一方、12KDaおよび10KDaについて、その一次構造をタンパク質化学的方法ならびにクローニングにより行っている。12KDaはトリプシン、リジルエンドペプチーゼ、V8酵素を用いて水解した。これらのうちトリプシン処理した際には一部分解されたが、リジルエンドペプチーゼおよびV8ではほとんど水解されなかった。トリプシン処理した12KDaのペプチドフラグメントのアミノ酸シークエンスを行っている。一方、この部分シークエンスを利用してクローニングを行うため、クルクリゴの実からmRNAを精製し、cDNAライブラリーを作成した。今後cDNAを同定し、シークエンスを決定する予定である。また。
p53遺伝子の変異した肝癌を標的とした遺伝子治療ベクターの開発

日本人の肝癌では、癌抑制遺伝子p53が変異したものが30%前後ある。本研究では、53遺伝子が変異したヒト肝癌を標的とした遺伝子治療ベクター開発を目的とした。p53変異細胞で増殖できるように操作したアデノウイルス(Ad)に、p53変異肝癌細胞でのみ特異的に高発現するプロモーター/エンハンサーの下流に細胞死に関連した遺伝子を挿入し、肝臓細胞への指向生を利用するものである。肝臓細胞で特異的に発現が調節されるB型肝炎ウイルス(HBV)のX遺伝子のM4プロモーターは、p53遺伝子が正常な細胞では殆ど発現せず、p53変異細胞でのみ著しく発現することが明らかになった。そこで、このM4プロモーターの下流に例えば、細胞死に関連している遺伝子Aを挿入し、この転写カセットをAd5ベクター中に挿入すれば、p53変異肝癌の遺伝子治療に極めて有効な候補が開発されることが期待される。細胞死関連遺伝子として、まずHBVのX遺伝子を用いた。X蛋白質は転写活性因子として知られているが、最近の我々の研究からX蛋白質の中央領域が細胞死に特異的に関係することが明らかになった。X遺伝子をAd5ベクターのE1領域に挿入し、p53変異肝癌の遺伝子治療用の組換えAd5ベクターを作製した。又、C型肝炎ウイルス(HCV)のコア遺伝子の利用も検討したが、細胞死作用が弱いことが判った。これと並行してKB細胞由来のIL-6(KB)がp53変異細胞の細胞死を強く誘導することを明らかにしたので、これをM4プロモーターの下流に挿入した転写カセトを作製することを試みることにした。昨年の9月、米国ペンシルバニア大学でアデノウイルスベクターでのOTC患者の治療中死亡が報告され、Adベクターの治療の中断が米国FDAにより指示された。その結果、遺伝子治療に用いるAd5ベクターそれ自身の安全性も問題となった。その後、Ad5ベクターの事故に関連した部分についての検討が開始されたので、この検討結果によっては、Ad5それ自身の更なる改変が必要となると判断し、それまでに遂行してきた開発を一時中断することにした。本年の3月になって、死亡の原因が投与法によるものと中間報告が得られ、ベクター自身の問題ではないとのこととなり本研究もその後Ad5ベクターの使用を再開することとなった。日本人の肝癌では、癌抑制遺伝子p53が変異したものが30%前後あることが報告されている。本研究は、このp53遺伝子が変異したヒト肝癌を標的とした遺伝子治療ベクターの開発を目的としている。その為に、p53遺伝子が変異した細胞でのみ増殖できるようにしたアデノウイルス(Ad)と、p53遺伝子が変異した肝癌細胞でのみ高発現するHBV X遺伝子のプロモーター/エンハンサーを組合せ、その目的を達成させるべく研究を行った。アデノウイルスタイプ5(Ad5)ゲノムのサイズは約35kbであり、初期遺伝子と後期遺伝子を持ち、それぞれがゲノム複製とウイルス粒子形成に関与している。Ad5ベクターについては、E3或いはE1又はE4領域に欠損変異を持ったAd5 DNAをヒト293細胞にトランスフェクションして作成した。

我々の研究から、HBVのX遺伝子のM4プロモーターは、p53遺伝子が正常な肝細胞では殆ど発現せず、p53遺伝子が変異した肝細胞でのみ著しく発現することが分かった。このM4プロモーターの下流に細胞のアポトーシスに関係している遺伝子を挿入して発現させれば、p53遺伝子の変異した肝癌細胞がアポトーシスに至ることが期待される。そこで、このM4プロモーターを用いた転写カセットを作成し、この転写カセットをAd5 DNA中のE3或いはE1領域に挿入することを試みた。現在、p53遺伝子が正常の細胞(HepG2やNIH3T3)およびp53遺伝子が変異した細胞(HuH7)を用いた感染実験を行っている。日本人の肝癌では、癌抑制遺伝子p53遺伝子の変異が30%前後あることが報告されている。本研究は、このp53遺伝子が変異したヒト肝癌を標的とした遺伝子治療ベクターの開発を目的としている。その為に、p53遺伝子が変異した細胞でのみ増殖できるようにしたアデノウイルス(Ad)と、p53遺伝子が変異した肝癌細胞でのみ高発現する遺伝子のプロモーター/エンハンサーの下流に細胞死に関連した遺伝子のコード領域を挿入した転写カセットをAdベクターに挿入し、その目的を達成させるベく研究を行った。我々の研究から、B型肝炎ウイルス(HBV)X遺伝子のプロモーター(Xpr)は、p53遺伝子が正常な肝細胞では殆ど発現せず、p53遺伝子が変異した肝細胞でのみ高発現することが分かった。そこで、このXprの下流に細胞死に関係している遺伝子cDNAを挿入した転写カセットを作成して発現させれば、p53遺伝子の変異した肝癌細胞が細胞死に至ることが期待される。本年度は、このXprプロモーターを用いた転写カセットを作成することを試みた。細胞死関連遺伝子として、HBVのX遺伝子およびC型肝炎ウイルス(HCV)のコア遺伝子のコード領域を用いた。X蛋白質は転写活性化因子として知られているが、最近の我々の研究から細胞傷害性因子であることも明らかになった。それ故、細胞死に関係した部分を解明することをまず行った。その結果、X蛋白質の中央領域が細胞死に特異的に関係することを明かにした。また、コア蛋白質に関しては、N末端側の領域が重要であることを明かにした。現在、p53遺伝子が正常の細胞(HepG2やNIH3T3)およびp53遺伝子が変異した細胞(HuH7)を用いたDNA感染実験を行っている。しかし、これらのカセットをAdベクターに挿入する前に、これら遺伝子の発癌性について詳しく研究することが重要であると考えている。日本人の肝癌では、癌抑制遺伝子p53が変異したものが30%前後ある。本研究では、p53遺伝子が変異したヒト肝癌を標的とした遺伝子治療ベクター開発を目的とした。P53変異細胞で増殖できるように操作したアデノウィルス(Ad)にp53変異肝細胞でのみ特異的に高発現するプロモーター/エンハンサーの下流に細胞死に関連した遺伝子を挿入し、肝臓細胞への指向性を利用するものである。肝臓細胞で特異的に発現が調節されるB型肝炎ウィルス(HBV)のX遺伝子のM4プロモーターは、p53遺伝子が正常な細胞では殆ど発現せず、p53変異細胞でのみ著しく発現する。そこで、このM4
ラオスからタイへの未成年出稼ぎ労働者の分析と考察

平成22年度は、タイ在住のラオス人労働者と村落社会を結ぶ多様な互助実践について参与観察をおこなった。2002年以降、タイと国境を接するラオスの調査村では、タイの携帯電波を受信できるようになり、出稼ぎ労働者と家族らの国内通話が可能になった。これによって、送金といった経済活動に留まらない、電化製品や衣料品などの取り置き、仕事の紹介、タイを訪問時の宿泊提供に関する事前の打ち合わせなどが可能になった。またパクター郡の調査村では、内戦期を北タイのフエイルックで過ごした住民が多く、現在も緊密な交流が見られる。とくにフエイルック寺では調査村から見習僧を継続的に受け入れており、調査村での祭祀には必ず僧侶を派遣していることが、聞き取り調査から明らかになった。このように、タイに居住する村出身者が、自らの生活圏にあるものを活かすことで、送金に見られるような直接的な経済活動とは異なった範疇で、村落社会をタイに取り込ませていく外延化の様態が見られた。しかしながら、互助関係はさらに外延に拡大する渦中にあることが明らかになった。フエサイ郡での二度目の生業調査では、養豚の出荷先がラオス人から、県北の中国人コミュニティに代替され、豚の種類も、タイから入荷していたランドレース種から、安価かつ飼育が容易な在来種の黒豚に変更されていた。この変化に対し、住民らは現金一括払いによる大量の子豚を購入を、互助実践のひとつとして肯定的に捉えていた。中国経済の浸透による村落社会の変容は、ラオスの農村研究において、土地利用や経済的側面からの分析が中心である。規範の面から中国人の経済活動を評価する本事例は、新たな示唆に富み、今後の検討の余地を大いに残すものである。平成20年度は、本研究が掲げる目的のうち、(1)ラオスからタイへの出稼ぎの実態把握、および(2)出稼ぎを支える制度的要因の解明を試みた。(1)については、日本国内およびラオスで文献調査を行った。そこからは、ラオスからタイへの出稼ぎの大半が、人身売買等の強制的手段ではなく自発的な労働移住として営まれていること、ただしその大部分が正規の就労許可を経ない不法就労であること、またその大半は企業等を介さず個別の渡航・越境によっていることなどが明らかになった。(2)に関しては、ラオス、タイの双方で文献調査および聞き取り調査を行い、次のことが明らかになった。まずラオス側では国外への出稼ぎを、もっぱら国境警備問題の一環としてとらえており、不法出稼ぎへの対策は主に青年同盟、婦人同盟等の党組織によって担われている。出稼ぎの大半は不法就労であるため、出稼ぎ者の多くは逮捕をおそれ、出稼ぎ終了まで帰省しない傾向にあるが、タイへの定住ではなく一定期間後の帰国を前提としている者が多い。また平成20年度は、翌年度以降の事例研究の準備として、ラオス北部ボーケーオ県で予備調査を行った。そこからは、ラオス中部、南部から東北タイへの出稼ぎだけでなく、ラオス北部からの人の流れも存在すること、出稼ぎ者が同郷者を招き寄せるチェーン・マイグレーションが安定した人の流れをもたらしていることなどが明らかになった。以上の知見は、これまで人身売買等の人権侵害問題に偏る傾向にあったラオスの出稼ぎ研究を相対化する上で大きな意義を有する。またこうした制度面での実態把握は、21年度以降の現地調査で出稼ぎ者自身の動機づけを明らかにする上での基礎作業としても有益である。平成21年度は、ラオスやタイでの現地調査を中心に研究活動をおこなってきた。前半は、ラオス北西部ボーケオ県の3つの調査村(ルー族、カム族、ラオ族)に赴き、出稼ぎの実態を明らかにするための調査をおこなった。具体的には、ランダム摘出による計90世帯の家計調査とインタビューを実施した。その結果、同一の調査村のなかでも出稼ぎの紹介者の有無によって、就労内容や出身社会との紐帯に個人差が見られた。またどの調査村においても、タバコの栽培や養豚業におけるタイ企業との提携といった、北タイとの経済面でのつながりが明らかになった。7月からは調査地をバンコクに移した。出稼ぎを経たのちにタイ人男性と結婚し、バンコク郊外に居住するルー族の調査村出身の女性にインタビューを実施し、タイで就労したのちに配偶者と自営業を営むようになった彼女が、出身村の若年者を従業員として優先的に呼び寄せるようになるまでのライフヒストリーを収集した。また、国内における出稼ぎの規模が、タイへのそれと比較して小さいことに関心をもち、国内出稼ぎについてのインタビューを実施した。具体的にはビエンチャン市内のレストランにおいて、経営者と労働者本人から聞き取り調査をおこなった。また11月にはラオス南部サワンナケートの日系縫製工場における、南部出身の出稼ぎ労働者の採用面接に随行し、経営者と労働者の双方から聞き取り調査を実施した。12月後半からは再度ボーケオ県の調査地に赴き、特にルー族とカム族の2村に特化した調査をおこなった。前回と同一の世帯を対象に、家計調査とインタビューを実施した。ルー族の村においては、近隣のカジノ建設にともない急増した中国人労働者をターゲットとした養豚業が顕著になり現金収入が増大したのに対して、充分な土地や資金を持たないカム族の村はこの流れに乗り遅れ、タイへの出稼ぎが依然として継続されているという実態が明らかになった。

2002年以降、タイと国境を接するラオスの調査村では、タイの携帯電波を受信できるようになり、出稼ぎ労働者と家族らの国内通話が可能になった。これによって、送金といった経済活動に留まらない、電化製品や衣料品などの取り置き、仕事の紹介、タイを訪問時の宿泊提供に関する事前の打ち合わせなどが可能になった。またパクター郡の調査村では、内戦期を北タイのフエイルックで過ごした住民が多く、現在も緊密な交流が見られる。とくにフエイルック寺では調査村から見習僧を継続的に受け入れており、調査村での祭祀には必ず僧侶を派遣していることが、聞き取り調査から明らかになった。このように、タイに居住する村出身者が、自らの生活圏にあるものを活かすことで、送金に見られるような直接的な経済活動とは異なった範疇で、村落社会をタイに取り込ませていく外延化の様態が見られた。しかしながら、互助関係はさらに外延に拡大する渦中にあることが明らかになった。フエサイ郡での二度目の生業調査では、養豚の出荷先がラオス人から、県北の中国人コミュニティに代替され、豚の種類も、タイから入荷していたランドレース種から、安価かつ飼育が容易な在来種の黒豚に変更されていた。この変化に対し、住民らは現金一括払いによる大量の子豚を購入を、互助実践のひとつとして肯定的に捉えていた。中国経済の浸透による村落社会の変容は、ラオスの農村研究において、土地利用や経済的側面からの分析が中心である。規範の面から中国人の経済活動を評価する本事例は、新たな示唆に富み、今後の検討の余地を大いに残すものである。
ブラックホールの中間赤外線観測:降着物理の正確な解明

本研究課題でブラックホール、銀河、星などの重要かつ新たな研究を行ないました。私の研究成果により、赤外線の詳しい観測で埋もれているブラックホールの特性は簡単に解明することができます。また、近傍の爆発的星生成銀河の最も詳細な分布が描き出されました。日本のすばる望遠鏡、あかりとすざく衛星などを利用し、様々な新しい研究を行いました。これらの研究成果は、様々なプレスリリースで発表されました。今年度、私は日本の巨大望遠鏡であるすばる望遠鏡を用いて、近傍銀河の中間赤外撮像観測を2回に渡って行った。本研究では、銀河中心核を極めて高い空間分解能で撮像することにより、その主たる光源が星形成活動にあるのか、あるいは中心ブラックホールへのガス降着にあるのかを探った。この目的を達成するためには、中間赤外領域だけでなく、X線、可視、電波領域のフラックスを総合的に比較することにより、銀河中心核の真のスペクトルを知る必要がある。地上望遠鏡を用いた中間赤外線観測の空間分解能はおよそ0.350.45秒ほどであり、宇宙望遠鏡による観測よりも約10倍優れている。これらの観測をもとに、現在私は2本の論文を執筆している。イギリスのブリストル大学と米国のハーバード大学を訪れ、共同研究者と論文について議論することにより、うち一本の論文についてはまもなく完成する見込みである。さらに本研究を、イギリスのケンブリッジ大学および、日本の国立天文台で開催された研究会において発表し、高い評価を得た。サンプルの更なる増加を目的とした新規観測提案も、再びすばる望遠鏡およびGemini望遠鏡(いずれも10メートル級望遠鏡)で採択されており、本研究の今後の展望は極めて明るいといえる。私の研究の目的は、高空間分解中間赤外線観測で拓かれる近傍銀河とブラックホールの研究です。銀河の中心に存在しているブラックホールとスターバーストの光を分けるのは、赤外線衛星望遠鏡の大きさが小さいために、以前から非常に大きな問題でした。ハワイにある日本のすばる望遠鏡は8mの大きさで、衛星と比べて空間分解は10倍ほど改善します。今年の3月のPASJすばる特集号に、私の研究成果は掲載されています。爆発的星生成銀河M82の銀河風に温められたダストからの赤外線放射の分布を詳細に解析することにより、この銀河風は1つの星団ではなく、複数の星団から吹き出したものが合わさってできていることが観測的に明確になりました。私は,国立天文台から、この結果のプレスリリースを行いました。http://www.naoj.org/Pressrelease/2011/03/07/j_index.html2010年に私は、すばるの結果について、イギリスと日本で三つの国際会議で発表しました。新しい観測について、2010年に私は二つの観測提案を行い、受理されました。1)去年打ち上げられたNASAのハーシェル望遠鏡で、私ほ21時間の観測時間を獲得しました。目的は、近傍銀河の中心にあるブラックホール周辺のトーラスの分光観測です。2)日本のすざくX線望遠鏡で100キロ秒の観測時間を獲得しました。目的は有名な電波銀河の高エネルギー観測で、AGNの光度を精度良く観測することです。次の研究として、今チリにいるESOの学生と一緒に新しい論文を執筆しました。今レフェリーからのコメントを受けて、論文を訂正しています。このほかにも、宇宙研の学生と一緒に論文を執筆しています。私の研究の目的は、中間赤外線観測で拓かれるブラックホールと星の研究です。ブラックホールに固着しているものと周りから超高速で飛んでいる噴流(ジェット)があると分かっています。しかし、銀河系内に存在している、太陽ぐらいの質量のブラックホールのジェットの起源はよく分かっていません。ジェットの最大の流束密度は中間赤外線領域に存在していると考えられています。しかし、今までの望遠鏡の検出感度ではジェットの研究は困難でした。2011年9月のApJLに、私の研究成果は掲載されました。NASAのWISE赤外線衛星望遠鏡を使って世界で初めて銀河系内のブラックホールのジェットの最大の流束密度を発見しました。そのジェットの速い速度の起源は強い磁場でと分かりました。それは地球より1万5千倍強い磁場でした。私は、NASAとJAXAから、この結果のプレスリリースを行いました。http://www.isas.ac.jp/j/topics/topics/2011/0922.shtml銀河の中心について、巨大ブラックホールが存在していると分かっています。その巨大ブラックホールとスターバーストの光を見分けるのは、現在の赤外線衛星望遠鏡は大きさが小さいために、非常に困難です。ハワイにある日本のすばる望遠鏡とチリにあるVLT望遠鏡は8mの大きさで、衛星と比べて空間分解能は10倍ほど改善しています。これらの地上望遠鏡を使って私は近傍宇宙にある銀河の中心の中間赤外線観測を行ないました。その結果は現在二つの論文として発表されています。

これらの成果を2011年にドイツと米国で開催された二つの国際会議で発表しました。2012年3月京都で開催された天文学会でも発表しました。また愛媛大学でも、巨大ブラックホールの研究の議論と発表を行ないました。それらの結果をまとめ、二つの論文を執筆し現在レフェリーからのコメントを受けて、論文を改訂しています。
気候解析に基づく新たな都市気候図を利用した仙台のアーバン・クールスポット配置計画

1)屋外実測平成13年度、14年度に福島県原町市において夏季温熱環境実測を行ない、"やませ"の吹く特異日及び典型的な夏季晴天日における市街地の温湿度、風向・風速等のデータを採取した。平成13年度の実測結果より、河川の水温の方が気温よりも高くとも、河川空間が海から吹く冷風の通り道となるために、河川周辺は市街地よりも気温が低くなっていることが確認された。平成14年度の実測結果より、海側から風の吹く日は吹かない日に比べて、市街地全域で気温上昇が大幅に抑制されていることが確認された。また、両年度とも大規模緑地内及び周辺では、市街地に比べて気温が低くなる傾向が見られた。以上、実測結果より緑地、河川、海風が市街地の温熱環境に与える影響について検討した。2)気候数値解析東北地方⇒宮城県北部から福島県北部の太平洋沿岸⇒仙台市の各領域の気候を対象として、3段階Nesting手法に基づく数値解析を行った。また、拡張AMeDASデータ及び仙台市内の既往の観測データを整理することにより、典型的な夏季晴天日における東北地方全域の風向・風速、気温、絶対湿度分布について把握するとともに、このデータを用いて各スケールの予測結果の精度を検証し、海水面温度、都市の人工排熱量、等のパラメータの最適化を行った。また、解析結果より太平洋沿岸部における日中の海風の効果が再現され、海風が気候形成に与える大きさが確認された。特に、福島県原町市を対象とした解析では、都市スケールにおける大規模緑地の気温低減効果よりも、親潮の影響による海水温の低下の方が、都市の温熱環境形成に大きな影響を及ぼしていることが確認された。3)新たな視点によるクリマアトラスの試作-都市の熱管理のための気候数値解析情報の再構成-気候数値解析より得られる大量のデータを再構成し、都市空間の熱収支の管理のための新たな観点のクリマアトラスを作成する方法を検討し、仙台を対象にそのプロトタイプを試作した。(1)仙台を対象としたミクロスケールの気候解析・仙台市を対象としてミクロ気候の数値解析を行った。解析対象は、吉野、持田、佐藤が行ってきた実測の対象領域(榴ケ岡地区)である。入力パラメータの設定は、測定データを参考に行った。・成果は以下の通りである。(1)数値解析の結果を実測値と比較し、よく一致する傾向が見られた。(2)公園緑地は冷熱源として確認され、周辺市街地への効果について評価を行った。(2)緑地の効果、水面効果、地表面被覆の変更等に関わる入力パラメータ設定のためのデータ取得(1)緑地・福島県原町市の市街地に位置する大規模緑地周辺を対象に、屋外温熱環境の実測調査を行った。また、緑地周辺では地表面温度、地中温度、地表面付近の長短波放射収支量を測定し、地表面熱収支を詳細に測定した。(2)水面・原町市を流れる新田川、太田川周辺を対象に、河川周辺の市街地の温熱環境実測により、その影響の空間的広がりを把握した。また、水温の測定を行い、冷熱源としての効果について評価した。・原町野市における実測調査の成果は以下の通りである。・本実測を行った期間、原町市には北東の冷風"やませ"が吹き、夏にしては気温の低い期間に測定を行うことにことになったが、東北地方太平洋沿岸の特異な気候に関する貴重なデータを得ることができた。

・その中でも、郊外に比べて市街地の気温は実測期間を通じて高く、原町市程度の地方の中規模都市においてもヒートアイランド現象が確認された。・その中で、緑地や河川の周辺では気温の低減が見られ、都市における貴重な冷熱源であることが確認された。東北地方⇒宮城県北部から福島県北部の太平洋沿岸⇒仙台市の各領域の気候を、3段階Nesting手法に基づく数値解析を行った。また、拡張AMeDASデータ及び仙台市内の既往の観測データを整理することにより、典型的な夏季晴天日における東北地方全域の風向・風速、気温、絶対湿度分布について把握するとともに、このデータを用いて各スケールの予測結果の精度を検証し、海水面温度、都市の人工排熱量、等のパラメータの最適化を行った。さらに、仙台市の都心近傍に位置する公園緑地内外を対象に数値解析を実施し、公園緑地の冷却効果をいかに市街地へ引き込むかについて検討を行った。解析では、公園からの冷気の流出を妨げていると考えられる公園北側の建物を取り除いたケース、公園北側の密な樹木帯を取り除いたケースについて検討を行った。また、福島県原町市を対象に、長期間(1ヶ月)の屋外温熱環境実測を実施した。その結果、典型的な夏季晴天日のデータを得ることができた。実測結果より、原町市全体の平均気温は、日中の主風向が海側からの風(東よりの風)の日においては気温上昇が抑制され、逆に海側からの風の吹かない日(西より)の日においては非常の高温となる日が多く見られた。さらに、東北地方⇒宮城県北部から福島県北部の太平洋沿岸⇒福島県原町市という領域を対象に、多段階Nesting手法に基づく数値解析を行い、典型的な夏季晴天日における都市の気候形成に関する検討を行った。解析では、太平洋沿岸部における日中の海風の効果が再現され、海風が気候形成に与える大きさが確認された。特に、福島県原町市を対象とした解析では、都市スケールにおける大規模緑地の気温低減効果よりも、海水温の上昇の方が、都市の温熱環境形成に大きな影響を及ぼしていることが確認された。以上の観測データ、数値解析データ及び土地利用データ等に基づき、快適性Mapなどの都市のクリマアトラスを試作した。
脳機能・生理的計測による高精細映像の革新的QoE分析・評価システムの開発

◎NIRSを用いて快・不快画像観察時の人の快・不快に関連する嗜好の予測を検討した。〇NIRSから得られる脳血行動態のdOxy-Hbの変化情報には、脈波情報がそのまま含まれていることが明らかとな行ったので、快・不快を感じるような嗜好と脈波との関係性について検討した。前頭前野のCh6, Ch7, Ch8, Ch9, Ch10を解析対象とし、各チャンネルのdOxy-Hbのデータに対し高速フーリエ変換を行うことでパワースペクトルを抽出する。脈波情報のパワースペクトルは1.5[Hz]周辺の帯域に発生するので、周波数が0.6 - 2.0Hzに現れるピークを脈波情報とする。実験結果より,閉眼時・好きな画像の観察時・嫌いな画像の観察時によって脈波の発生する帯域が異なる傾向にあることが確認できた。これらの識別を行うため、3層ニューラルネットワークを使用する。識別精度については、全72サンプルの識別正解率を算出する。結果、open dataでの精度検証において約50%の精度が得られた。〇ウェーブレット変換とニューラルネットワークを用いた脳血流からの嗜好の予測を行った。脳血行動態から得られたOxy-Hbデータには計測雑音が多く含まれるので、計測雑音を削減しながら本質的な情報を温存するためにウェーブレット変換を用いた。本研究ではDaubechiesの9/7フィルタを利用する。また、ニューラルネットワークは多層パーセプトロンを利用する。計測したOxy-Hbの値をもとにch5からch12についてニューラルネットワークによる学習を行う。入力データはウェーブレット変換を行った回数に応じて,L,LL,LLL,LLLLの4種類を用いて嗜好の予測を行った。open dataにおける学習の結果、中間層のユニット数が入力数の0.5倍で、学習回数5000回で高い予測精度が得られた。◎平成29・30年度の研究計画で実施予定の内容について予定通り実施されており、その成果も見られ、研究成果は関連する国際会議(IEICE IMQA2018)に1件、国内学術研究会(IEICE IMQ研究会)に3件、研究発表を行った。また、継続してNIRSに関する関連研究を推進してきた結果、査読ありの学術論文2件として成果をあげることができた。〇多種多様な静止画像(映像)コンテンツを対象とした主観評価実験の実施(脳機能計測と生理的計測)・計測データと官能評価データとのマッピングの検討この2年間で得られた知見を利用して、QoE分析・評価システムの高精度化・実用化に密接に関わる計測データと官能評価データとのマッピングを検討する。生理的計測が簡易的に行なえるセンサも開発されたので、これらを用いて同時測定することで、脳機能計測データと生理的計測データとの情報連携方法を検討し、ユーザ体感品質の分析・評価システムの高精度化・実用化に有用な生理的計測法を精査する。〇脳機能計測(NIRS)のデータを用いない簡易的な計測データと官能評価データとのマッピングの検討NIRSや表情筋筋電は人の頭部や顔面に測定端子などを接触して計測する必要があるので、実応用を考えた場合は人に非接触での情報計測が望まれる。そこで、本年度の主観評価実験では、4K高精細TVカメラ映像やサーモグラフィ映像、皮膚血流量、指尖脈波、皮膚電気活動(EDA)など頭部に非接触な状態で得られる情報のみを用いてユーザ体感品質の分析・評価システムが構築可能かの検証とその課題の整理を行う。◎NAPS Database(静止画像)から選定したhappiness画像とdisgust画像をOLED(1600×1200)に表示し、NIRSを用いた脳血流の計測実験と快・不快のアンケートを行った。〇画像観察時に変動した脳血流と嗜好の関連性:観察時から510秒間のΔOxyHbの傾きと切片、最大値と最小値とその時刻を6つの特徴量とし、一元配置分散分析により有意差のあるチャンネルを調べ、チャンネル毎のΔOxy-Hbと主観評価値の関連性を調査した。重回帰分析を行い、被験者の主観評価値の予測値を「すべての静止画像」や「カテゴリ毎の静止画像」、「カテゴリが好きな/嫌いな静止画像」で求め検討した。結果、ch.4で測定したΔOxy-Hbの変化と主観評価値の関係は、happiness画像の観察時は主観評価値は高くΔOxy-Hbは減少し、またdisgust画像の観察時は主観評価値は低くΔOxy-Hbは上昇傾向が見られた。〇同時・異時測定時のペア間の脳血流への影響の調査:被験者二人をペアとして、同時測定と異時測定を行った。同一被験者の1回目と2回目のΔOxy-Hbの傾きの相関関係及び、同時測定時、異時測定時のペア間のΔOxy-Hbの傾きの相関関係を求めた。結果から、個人間の計測データは時間に影響されず、被験者二人による同時測定をした場合でも測定データに影響ないことが分かった。◎OLED(3840 ×2160)とLCD(3840 ×2160)に選定した30枚の静止画像を表示し、NIRSを用いた脳血流の計測実験と快不快のアンケートを行った。〇異なるディスプレイを使用した時の嗜好への影響の検討:画像観察時から510秒間のOxyHbの傾きSlopeimgを単回帰分析によって求め、チャンネル毎にt検定を行った。結果、被験者のほとんどは主観評価、脳血流の変化共に有意差が見られなかった。

◎平成29年度の研究計画で実施予定の以下の内容について予定通り実施されており、その成果も見られ、研究成果は直近の国際会議で研究発表を行った。具体的には、1「嗜好」に関連性がある国際的に利用されているデータベースを用いて、この評価用コンテンツを観察した際の脳機能計測(NIRS)を被験者2名同時に計測することを実施した。2同一コンテンツに対してアンケートベースの数値や評価語による官能評価も同時に行った。3被験者2名を同時計測することで同一評価条件下での脳機能の個人間ばらつきの程度を統計的な観点から精査する。(計測データの多様性)4同一被験者に対して一定期間(1週間1カ月)をおいて同一の主観評価実験を複数回(実際には2回)行うことで個人内ばらつきの程度を統計的な観点から精査する。(計測データの再現性)を着実に実施した。◎今年度導入したNIRSの計測サンプリング精度が向上したことにより、NIRSデータから信号処理によりApparent SpO2(みかけの動脈血酸素飽和度)が算出可能となったので、静止画像の視聴時におけるApparent SpO2(みかけの動脈血酸素飽和度)と嗜好の関係性について、新規に調査した。画像観察時から、5秒後から10秒後の間のApp-SpO2の傾きと切片を単回帰分析によって求めた。また各画像に対する傾きに一元配置分散分析を行いチャンネルごとの有意差を求めた。傾きと切片、最大値と最小値とその時刻を特徴量として重回帰分析により画像を分類して精度の検討を行った。一元配置分散分析の結果、ch.7のみに有意差が見られた。disgust画像を観察している時、App-SpO2は上昇傾向が見られ、happiness画像を観察している時、App-SpO2は減少傾向が見られた。◎NIRSを用いて快・不快画像観察時の人の快・不快に関連する嗜好の予測を検討した。〇NIRSから得られる脳血行動態のdOxy-Hbの変化情報には、脈波情報がそのまま含まれていることが明らかとな行ったので、快・不快を感じるような嗜好と脈波との関係性について検討した。前頭前野のCh6, Ch7, Ch8, Ch9, Ch10を解析対象とし、各チャンネルのdOxy-Hbのデータに対し高速フーリエ変換を行うことでパワースペクトルを抽出する。脈波情報のパワースペクトルは1.5[Hz]周辺の帯域に発生するので、周波数が0.6 - 2.0Hzに現れるピークを脈波情報とする。実験結果より,閉眼時・好きな画像の観察時・嫌いな画像の観察時によって脈波の発生する帯域が異なる傾向にあることが確認できた。これらの識別を行うため、3層ニューラルネットワークを使用する。識別精度については、全72サンプルの識別正解率を算出する。結果、open dataでの精度検証において約50%の精度が得られた。〇ウェーブレット変換とニューラルネットワークを用いた脳血流からの嗜好の予測を行った。脳血行動態から得られたOxy-Hbデータには計測雑音が多く含まれるので、計測雑音を削減しながら本質的な情報を温存するためにウェーブレット変換を用いた。本研究ではDaubechiesの9/7フィルタを利用する。また、ニューラルネットワークは多層パーセプトロンを利用する。計測したOxy-Hbの値をもとにch5からch12についてニューラルネットワークによる学習を行う。
大きな複屈折を有する液晶高分子の合成と光学材料への応用

本研究の中心テーマは高分子系高複屈折性液晶であり、高分子でしか達成できない物性や機能をモノマーの設計を含めて追究してきた。フィルム形成能のよいアクリル系ポリマーでは、高温でしか液晶相を示さないメソゲンをガラス化して使用できることを示した。一方、主鎖型高分子(たとえば、ポリエステルやポリエーテル)では、主鎖にジアリールジアセチレン類、ビストラン類など、高複屈折性を有利にするアスペクト比の大きなメソゲンを用いると、機能を有する高分子(エンジニアリングプラスチックと同程度の分子量を持つもの)を得ることは難しかった。結論として、分子量3000程度の高分子でフィルム作製するか、オリゴマー程度(数量体)の液晶性分子を、架橋してフィルム固定することになった。この設計指針が、現状有効であろう。次に、有機系液晶分子を使った高複屈折材料には限界があり、有機・無機ハイブリッド型のメソゲンの材料設計を行った。しかし、平面性を維持しながら可視領域に吸収を持たない物質の設計には至らず、有機系液晶との比較はできなかった。硫黄の使用も同様であるが、条件を可視領域に限定すると、高原子屈折の元素系の使用には、制約がつきまとう。その他、液晶高分子(または低分子液晶)をコレステリック液晶に誘導する、キラルドーパントそのものを高屈折率にして、系全体を高複屈折化することに成功している。また、本研究で用いた原料にあたる物質群の特許が成立しており、応用に向けた展開も別途進んでいる。また、本研究を総括した解説論文を有機合成化学協会誌に掲載した。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。高複屈折性液晶材料はLCDフィルム、レーザー発振用フィルム、光記憶デバイス等へ応用されており、さらなる高複屈折化(Δn)求められている。性能向上の効果として、たとえばΔn = 0.6、螺旋ピッチ550 nmのコレステリック液晶を実現した場合、光の選択反射領域は385715 nm(選択幅330 nm)となり、ほぼ可視光全域の選択反射が可能となる。従って現状では複数のフィルムを積層するなどして達成されている偏光板やLCDフィルムを単一成分で作製することができ、ディスプレイの性能向上、大画面化、製造コストの削減など、そのインパクトは計り知れない。申請者らは、側鎖にジフェニルジアセチレン骨格を有するアクリル樹脂が広い温度範囲でネマチック(N)相を示し、かつガラス化(室温での固定化)可能で、低分子と遜色ない複屈折性を示すことを明らかにしているが、今回は、その性能の向上を目指した。その結果、Δn = 0.4程度が実現できることがわかった。(特許の関係上、構造式等については割愛する。)なお、主鎖にジアリールジアセチレン類などを有する液晶性ポリエステル、ポリエーテルの合成と物性評価を行ったが、広い温度範囲で液晶相を示すのは現段階で困難である。(現在、主鎖のアルキル基の構造を変えるなど、鋭意、検討中である。)さらに光硬化系を利用した、高複屈折性コレステリック液晶フィルムの作製を行った。現状ではΔn = 0.3程度の値であるが、導入する液晶を工夫するなどして、さらなる高複屈化を行う予定である。本申請者らは、これまでに顕微分光法による目的化合物単体のΔn測定法の確立、ジナフチルジアセチレン骨格を用いた高複屈折性液晶の実現(Δn = 0.62 at 550 nm)、室温でネマチック相を示しかつガラス化可能なジフェニルジアセチレン骨格を有する高複屈折性ポリメタクリレートの合成などを行ってきた。本研究では、これらを深化させる。本年度は、特に水素結合系液晶を扱った。分子間の水素結合を利用した機能性液晶の研究は、加藤らによる超分子液晶(JACS 1998)以来、数多くの報告がある。水素結合を利用することで分子の長軸(光軸)の大きなメソゲンを形成できれば配向性が向上し、より大きなΔnを実現できる。また、非共有結合液晶は、相転移温度の低下にも寄与する。今までに「超分子液晶」と「高複屈折性の発現」を結びつけた研究は報告されていない。硫黄の入った棒状液晶でこのことを実現させた。さらに、主鎖にジアリールジアセチレン類、ビストラン類を有する液晶性ポリエステル、ポリエーテルの合成をおこなった。現在、オリゴマー領域の分子を用いた液晶化について検討中である。計画よりも進んでいるものもある。特に、フィルム材料への応用展開を検討している。2016年度に論文として公表したものを中心に説明する。高複屈折性の分子の更なる性能向上に向けて、ビストラン骨格[1,4-bis(2-phenylethynyl)benzene (bistolane)]を選び、さらに原子屈折の大きな硫黄原子(アルキルスルファニル基)を導入した化合物を検討した。この化合物の欠点は、液晶転移点が高いことであるが、中心のベンゼン環にフッ素原子を導入することにより、大幅に転移点を下げることに成功した。物性値は、delta n = 0.42 at 550 nmである。液晶挙動についても検討を行っている。

次に、さらなる複屈折の向上を目指して、ビストラン骨格の片方にアルキルスルファニル基、もう1方に分極率の大きな置換基を導入した分子を設計した。シアノ基(-CN)やイソチオシアネート基(-NCS)である。delta n = 0.77 at550 nmを達成した。材料として、0.6を超えることが求められており、十分な値であるが、フィルム加工性等の付与など材料化には、いくつか問題を抱えている。これらのポリマー化やブレンドによる材料の評価も行った。全体として、ほぼ当初の計画を達成している。本研究の中心テーマは高分子系高複屈折性液晶であり、高分子でしか達成できない物性や機能をモノマーの設計を含めて追究してきた。フィルム形成能のよいアクリル系ポリマーでは、高温でしか液晶相を示さないメソゲンをガラス化して使用できることを示した。一方、主鎖型高分子(たとえば、ポリエステルやポリエーテル)では、主鎖にジアリールジアセチレン類、ビストラン類など、高複屈折性を有利にするアスペクト比の大きなメソゲンを用いると、機能を有する高分子(エンジニアリングプラスチックと同程度の分子量を持つもの)を得ることは難しかった。結論として、分子量3000程度の高分子でフィルム作製するか、オリゴマー程度(数量体)の液晶性分子を、架橋してフィルム固定することになった。この設計指針が、現状有効であろう。次に、有機系液晶分子を使った高複屈折材料には限界があり、有機・無機ハイブリッド型のメソゲンの材料設計を行った。しかし、平面性を維持しながら可視領域に吸収を持たない物質の設計には至らず、有機系液晶との比較はできなかった。硫黄の使用も同様であるが、条件を可視領域に限定すると、高原子屈折の元素系の使用には、制約がつきまとう。その他、液晶高分子(または低分子液晶)をコレステリック液晶に誘導する、キラルドーパントそのものを高屈折率にして、系全体を高複屈折化することに成功している。また、本研究で用いた原料にあたる物質群の特許が成立しており、応用に向けた展開も別途進んでいる。また、本研究を総括した解説論文を有機合成化学協会誌に掲載した。初年度に関しては、計画通りに進行している。最終年度は、材料への展開を進める。最終年度は、物性値の向上をはかるとともに、材料への展開を行う。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。企業研究者からの注目度の高い、高分子フィルム化を中心に進める予定である。他の研究費等による経常経費が十分だったため。予定以上の進捗が認められた部分があり、そのための測定機器を次年度に購入する予定である。フィルム化の研究の進捗がよいため、光硬化系について詳細に検討する予定である。そのための光反応装置やシステム開発(自作)を行うため、次年度に予算を使用する。試薬等を購入し、研究を加速させる。理由で述べた機器について、他の予算と合算で、機器を納入したい。上記のように次年度の予算と合わせて機材等を購入し、研究を加速する。
干潟におけるPAHの光化学反応メカニズムの解明と底生成物に与える影響評価

本研究では環境汚染物質であるPAHについて、従来注目されていなかった干潟における挙動を明らかにした。PAHの光化学反応において、マンガン酸化物が触媒として作用する事を明らかにした。特に干潟では海水中に含まれる塩化物イオンや臭化物イオンを基にしてハロゲン化PAHsを生じると予想される。実際の干潟からもPAH塩素化体が検出され、その濃度は日照時間とともに増加する傾向を示した。これらの結果は、本研究の仮説を強く支持するものである。19年度には、実験室内においてPAHs光化学反応のモデル実験としてPyreneに対する紫外線照射実験、及び干潟環境中におけるPAHs誘導体の分布調査を行った。(1)紫外線照射試験:紫外線照射によりPyreneのハロゲン化体及び水酸化体が生成し、かつ生成量が照射時間に依存していることが明らかとなった。また、干潟環境を模した基質であるガラスビーズをコントロールとし、重金属触媒として二酸化マンガンを用いた条件におけるPAHs誘導体の生成を行い、光化学反応における二酸化マンガンの触媒としての作用についての検証を行った。その結果、マンガン存在下及びコントロールにおける光化学反応物の生成量には変化が見られず、二酸化マンガンの光触媒としての作用を報告している既往の報告(Davide、et. al.2004,Chemosphere,55 941-949.,Rudder、et. al.,2004,Water Research,38,184-192.)と異なる結果となった。原因として、酸化触媒作用を持つ二酸化マンガンによるPyreneの分解反応が示唆された。さらに、今回はモノ置換体についてのみ注目して測定を行ったが、二酸化マンガン添加区では今回測定対象物質としなかった二水酸化体への反応が進んでいる可能性がある。これらの可能性に加え、干潟におけるPAHs光化学反応においては二酸化マンガンが触媒として作用しない可能性も推測されるために、引き続きPAHsの光化学反応プロセスを解明する必要がある。(2)干潟底質中に存在するPAHs誘導体の実態調査:熊本県有明海における荒尾前浜干潟及び緑川河口干潟から底質を採取し、GC/MSによるPAHs誘導体の測定を試みた。しかしながら現在の前処理法では光化学反応生成物の良好な回収率を得ることができないため、環境中からPAHs誘導体を検出することはできなかった。08年度には、前年度解明に至らなかった二酸化マンガン(MnO_2)の触媒作用の評価及び、干潟環境中におけるPAHs誘導体の存在の調査を行った。照射実験として、二酸化マンガンの濃度が2,000ppmになるように調整したガラスビーズに人工海水、PAHsを添加し紫外線を180分まで照射した。今回照射実験にはNaphtalene,Phenanthrene, Pyrene, Benz[a]pyreneの4種類のPAHsを使用した。照射後のサンプルはGC/MSを用いて光化学生成物を定性し、紫外線照射時間に伴う生成物の経時変化を測定した。照射の結果、NaphthaleneとPhenanthreneにっいては光化学反応生成物が検出されなかった。一方でPyrene, Benz[a]pyreneに関してはそれぞれの塩素化、臭素化誘導体が検出された。誘導体生成は紫外線照射開始後150分後から急激に増加し、180分後にはMnO_2を添加しないコントロール区の生成量を大きく凌駕した。Pyrene, Benz[a]pyreneはHOMO-LOMO間のエネルギー差が小さく、励起状態に移行しやすいために光化学反応生成物を生じたと考えらる。PAHs誘導体の実地調査は、熊本県荒尾前浜干潟において2008年7-8月の晴天時に行った。採取した底質サンプルは事前に開発した前処理法に従って処理し、GC/MSにて測定した。その結果、室内実験において生成が確認された1-Chloropyrene, di-chloropyrene, 1-bromopyreneが検出された。本研究によって大気中だけではなく、土壌や底質においてもPAHsが共存する金属酸化物や太陽光によって誘導体へ変化する可能性が示唆された。
ヒト羊膜由来細胞株の神経系細胞への分化転換性

ヒト羊膜由来細胞株(AV3)より調製した細胞浮遊液をカバースリップにのせて培養を行った。基本培地として、OPTI-MEM^<TM>培地にN2 supplement^<TM>,上皮細胞成長因子(EGF),塩基性線維芽細胞成長因子(bFGF)を添加したものを用いた。5日間、10日間の培養期間の後、細胞を固定し、神経幹細胞のマーカーとしてnestin、ニューロンへの分化マーカーとしてMAP-2、グリア細胞への分化のマーカーとしてGFAPの発現を螢光抗体法を用いて調べた。また、神経細胞への分化促進因子として3μMのall-trans retinoic acid(RA)やグリア細胞への分化促進因子としてグルココルチコイドを添加し同様に各種マーカーの発現を調べた。基本培地では、培養5日目にはnestin陽性を示す細胞がほとんどでその多くがGFAP陽性を示した。培養10日目にはnestin陽性を示す細胞は少なくなったが、GFAP陽性細胞の割合は増加していた。また、形態的にも敷石状のアストロサイトの形態を示す細胞が大部分で、MAP-2陽性を示す細胞はみられなかった。RAの添加で、培養5日目で約2%、培養10日目で約5%の細胞がMAP-2陽性を示した。これらの中にMAP-2陽性細胞が80%を占める細胞塊の形成もみられた。グルココルチコイドの添加によっては総細胞数の減少とGFAP陽性細胞の割合の増加が認められた。概してRAはAV3細胞株に対して神経細胞に分化させる促進因子として、グルココルチコイドはグリア細胞に分化させる促進因子としての作用があると考えられた。しかし、RAのAV3細胞株に対する神経細胞への分化誘導能は弱く、今後他の因子を含め検討が必要と考えられた。羊膜由来細胞株は胎生初期の外胚葉由来であり、中枢神経系の細胞の分化を検索するモデルとして位置づけられる。今回、この細胞株を種々の栄養因子を含む培地で培養し、神経系の細胞への誘導分化を試みた。ヒト羊膜由来細胞株より調製した細胞浮遊液をあらかじめポリエチレンイミンでコートした径10mmのガラス製カバースリップにのせて、24穴のプレート内で培養を行った。培地は神経系細胞への分化を誘導するため、無血清培地に種々の栄養因子を添加したものを用いた。2日間から14日間の培養期間の後、細胞を固定し、神経細胞への分化マーカーやグリア細胞への分化のマーカーに対する抗体を使って間接蛍光抗体法を行った。各培養期間についてそれぞれのマーカーを示した細胞の割合について調べた。一部は、二つのマーカーに対する二重間接抗体法を行った。無血清培地に上皮細胞成長因子(EGF)や塩基性線維芽細胞成長因子(bFGF)などの栄養因子を添加し培養すると、培養期間がすすむにつれて羊膜由来細胞株の増殖能は低下し、短い突起を伸ばしたり、多角形の形態を示す細胞がみられた。2週間の培養期間での評価では、突起を伸ばした細胞では神経細胞のマーカーを、多角形の形態を示した細胞ではグリア細胞のマーカーを呈する割合が高かった。
葉の機能発達における糖シグナリングの役割

Pale leaf表現型を示すシロイヌナズナの変異株unslの葉の電子顕微鏡解析を行い、チラコイド膜が未発達であることを見いだした。このことは、葉のクロロフィル含量やカロテノイド含量の減少という表現型と一致する。unslの原因遺伝子の単離については、ファインマッピングの結果、原因遺伝子が存在すると予想される約20kbの領域内に野生型との間で制限酵素ClaIによりRFLPを見いだした。しかし該当領域に対応するPCR産物のClaI断片は野性株と変異株とで差がみられないことから、unsl変異は遺伝子のメチル化の程度の違いによる発現量の差が原因となる可能性が示唆された。paleleaf変異株uns6では、T-DNAによって破壊されていた遺伝子が原因遺伝子であることが確認された。この遺伝子は酵母の転写開始複合体形成に関わるSSU72遺伝子に高い相同性を示す。酵母ではnull変異株は致死になるが、null株であるuns6では葉の形態や色、一部の糖応答性遺伝子の発現が影響を受けるのみである。uns2/hls1株での解析から、植物ホルモンであるオーキシンが糖の取り込みか糖のリン酸化を負に制御することで糖応答性遺伝子の発現を抑制する可能性が示唆された。さらにuns2/hls1株での内在オーキシンレベルの低下が確認された。従ってすでに明らかにしたuns2/hls1株での全ての糖応答性遺伝子発現の高い糖応答性を、オーキシンによる糖の取り込み/リン酸化の抑制が解除されたためと説明する事ができる。
肝不全モデルに対するヒトES細胞製剤を用いた胎児治療戦略の創生

本研究は、先天性高アンモニア血症患者に対する細胞治療としてのヒト多能性幹細胞由来肝細胞様細胞の作製とその有効性の評価を目的とするものである。重篤な高アンモニア血症患者へは肝移植が有用だが、ドナー不足等の問題が多いため、移植までの代替細胞としてヒト多能性幹細胞由来肝細胞様細胞の開発が望まれている。臨床応用へ向けての最適な肝細胞分化誘導系の確立と、その有用性の探索などの前臨床試験の基盤技術を整備する。また肝細胞の凍結保存技術は未だ確立されておらず、細胞保存による肝細胞としての機能低下が問題視されている。そこで本研究では、分化誘導肝細胞の移植までの保存法についても技術開発を行なっていく。特に、アンモニア代謝能を持つ細胞製剤について、機能維持培養、保存系を確立する。本研究ではエンドポイントにおける有効性を鑑みた上で、原材料及び製造関連物質、製造工程、加工した細胞の特性解析、最終製品の形態・包装、製造方法の恒常性及び妥当性、製造方法の変更、製造施設・設備の概要、感染性物質の安全性評価、最終製品の品質管理法、試験方法のバリデーション、規格及び試験方法の妥当性、試験に用いた検体の分析結果、細胞・組織加工医薬品の非臨床安全性試験、細胞・組織加工医薬品等の効力又は性能を裏付ける試験、細胞・組織加工医薬品等の体内動態、臨床試験に関して詳細に検討し、細胞医療の安全性及び有効性に関するデータの蓄積と周辺基盤技術を構築する。本年度は特に、遺伝子導入あるいは三次元培養に伴う遺伝子発現変化を解析した。メッセンジャーRNAの発現解析に加え、発生・分化等の過程に多大な影響を及ぼすことが明らかとなりつつある二十数塩基のマイクロRNAの発現解析等を行うことで、ヒトES細胞の肝細胞分化・成熟化を促進する新規遺伝子群に関する検討を実施した。ヒトES細胞から肝細胞への分化誘導を制御する基盤技術の開発を行う。ヒトES細胞を用いて、無血清条件下で液性因子を添加することにより肝細胞への安定した分化誘導方法を開発する。分化誘導した肝細胞について、網羅的遺伝子発現解析と機能アッセイにより、肝臓細胞としての成熟度の評価を行い、それを基に分化制御の分子機序を解明し、分化誘導した肝臓の更なる成熟化を図る。未分化細胞から肝細胞への分化誘導を制御する基盤技術の開発や、成熟肝細胞分化を促進する遺伝子発現制御技術の開発等の研究は、概ね順調に推移している。臨床応用へ向けての最適な肝細胞分化誘導系の確立と、その有用性の探索などの前臨床試験の基盤技術を整備した。また肝細胞の凍結保存技術は未だ確立されておらず、細胞保存による肝細胞としての機能低下が問題視されていることから、分化誘導肝細胞の移植までの保存法についても技術開発を行った。さらに、肝臓の発生に重要であると報告されている遺伝子をアデノウイルスベクターを用いてヒトiPS細胞から分化誘導した内胚葉系細胞に導入することにより、alpha-fetoprotein(AFP)陽性の肝幹細胞の分化が促進されることを確認した。また、この肝幹細胞が薬物代謝活性および薬剤応答性を有する肝細胞へと分化可能であるという結果も得られた。既に開発済みの分化誘導技術に加え、三次元培養技術を駆使してヒトES細胞→内胚葉系細胞→肝幹細胞→成熟肝細胞の分化過程における遺伝子発現変化(メッセンジャーRNAあるいはマイクロRNA等のnon-coding RNA)を網羅的に解析した。さらに、得られた候補遺伝子をウイルスベクターを用いて細胞に導入し、実際に成熟肝細胞分化を促進する事が可能な遺伝子について検討した。未分化細胞から肝細胞への分化誘導を制御する基盤技術の開発や、成熟肝細胞分化を促進する遺伝子発現えしぎょ技術の開発などの研究は、概ね順調に推移している。