hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アミロイドｂを標的とした加齢黄斑変性・緑内障の早期診断・治療に向けた新規戦略法

我々は、アミロイドβ(Aβ)がAMDの重要な原因物質であることを解明したが、最近、緑内障の網膜にAβ蓄積が明らかになり、両者がAβ蓄積という共通の発症プロセスを有する可能性がある。そこで、両者に対し、Aβを標的とした早期診断、早期治療に向けた新規戦略法を確立することを目的として、眼底に蓄積したAβをex vivo, in vivoで可視化するために、網膜下注入AβをPiB標識ののちに網膜フラットマウントにて観察した。neprilysin欠損マウスの脳および網膜組織切片においてPiB標識によりAβが観察できるか調べた。さらにラマン分析で凝集Aβに特徴的なパターンを同定した。アミロイドβ(Aβ)が生体眼で効率よく可視化できるかを調べるために、Aβペプチドを用いて、単量体から凝集体まで種々の状態のAβ蛋白を調整し、手術顕微鏡を用いて、C57Blマウスの網膜下に注入した。1週間後に標識物質であるPIBBF-227、THK-265、Thioflavin-T、NIAD-4、Curcumin、chrysamine-G、X34、Congo red、methoxy-X04を眼球摘出して網膜伸展標本を作製し、それぞれに適した蛍光波長および多光子励起を用いて、走査レーザー検眼鏡による観察を行った。その結果、特に、PiB染色を行った眼において、網膜下の注入部位に一致してAβを明瞭に可視化することができた。また同時にラマン分析を行い、今回注入したAβに特異的なスペクトラムを解析した。Aβが蓄積する動物モデルであるNeprilysinノックアウトマウスおよびAPPトランスジェニックマウスを用い、網膜および脳の組織切片をPiBと反応させる、もしくは尾静脈からPiBを注入し、その後に眼球摘出を行い、網膜伸展標本でAβを可視化できるか検討した。その結果、脳内のAβはよく可視化されたが、網膜内のAβは、組織切片、伸展標本ともに染色が薄くやや不明瞭であった。そのため、網膜下に注入するAβ量およびPiBの注入量を増やして、画像シグナルの増強を試みたところ、染色の増強を得られたが、脳に比較するとやや染色は不良であり、この点について今後の改善を要すると思われた。我々は、加齢黄斑変性(age-related macular degeneration; AMD)発症を惹起する原因物質として、ドルーゼン内に蓄積しているアルツハイマー病発症の原因物質であるアミロイドベータがAMDの重要な原因物質であることを解明したが、さらに最近では、緑内障における網膜神経節細胞死に先行して網膜内層に網膜神経線維に沿ってアミロイドベータが蓄積していることが明らかとなった。以上のことはこれまで、別の疾患と考えられてきたAMDと緑内障がアミロイドベータ蓄積という共通の発症プロセスを有する可能性を示唆するものである。そこで今回、AMDと緑内障に対し、アミロイドベータを標的とした早期診断、早期治療に向けた新規戦略法を確立することを目的として研究を行った。まずin vivoで眼底アミロイドベータ画像を可視化するシステムを構築し、アミロイドベータ蓄積がみられる症例を早期に同定し、アミロイドベータを標的とした特異的な早期治療を確立することを目的とした。ヒトアミロイドベータの凝集型においてラマン分光を解析し、特異的な波長の検出に成功した。さらにマウスの眼底の網膜下に凝集したアミロイドベータを注入し、そののちに尾静脈からアミロイドベータを標識する蛍光色素であるPiBを注入し、その後に眼球を摘出し、網膜のフラットマウントを蛍光顕微鏡で観察した。その結果、網膜下に一致した蛍光発色を認め、特異的に網膜下のアミロイドベータを検出できた。また、neprilysin欠損マウスにおいて同様に眼球を摘出しPiB標識によるアミロイドベータ検出を試みたが、アミロイドベータ蓄積量の違いにより検出は難しかった。平成23年度は、まず網膜下に凝集アミロイドbetaを留置したのちに眼球を摘出し、ex vivoで網膜下のアミロイドを検出できるかを検討した。その結果、摘出網膜においてPiBにて部位特異的にアミロイドbetaを描出することができた。さらに二光子励起によりアミロイドbetaに特異的なスペクトラムを解析し、アミロイド前駆タンパクのトランスジェニックマウスの網膜と脳の切片を観察し、これらの組織内に蓄積したアミロイドbetaを検出することが可能であった。そこでつぎに、AMDモデルマウスとして、我々が報告したneprilysin欠損マウス(J Clin Invest 2005)およびAmyloid precursor proteinトランスジェニックマウスにおいてPiBをマウスの腹腔内もしくは尾静脈から注入し、そののちに眼球を摘出し、網膜伸展標本を用いてアミロイドbetaの蓄積を観察した。

その結果、アミロイドbetaを網膜下に注入したマウスとは異なり、蓄積したアミロイドbetaの量が少ないため十分な蛍光強度で観察することが困難であった。現在neprilysin欠損マウス(J Clin Invest 2005)およびAmyloid precursor proteinトランスジェニックマウスの交配により、さらに網膜下に多量のアミロイドbetaを蓄積するマウスを作成しており、このマウスを用いてin vivoのアミロイドbeta検出を網膜において進めようとしている。以上において、網膜内に蓄積したアミロイドbetaを検出することが可能となれば、網膜の変性が生じる前に前駆段階で検出でき、アミロイドbetaを標的とした全く新しい治療を可能にするものである当初予測したよりも網膜下に注入したアミロイドの染色性が網膜伸展標本において不良であったために、その対策に時間を要した。neprilysin遺伝子欠損マウス、またはAPPトランスジェニックマウスの単独では網膜内のアミロイドbetaの蓄積がやや少ないことが問題であったが、現在さらに交配を進め、二重変位マウスを作成することによりこの問題は解決できると考えている網膜下のアミロイドβの可視化を促進するために、網膜下に注入するアミロイドの量の増加、および染色する標識物質の増加を試みる。さらに網膜伸展標本における反応を促進する方法を改良するとともに、in vivoのモデルとして遺伝子改変動物の交配により、より多くのアミロイドが網膜下に沈着するモデルを確立し実験に用いる。neprilysin遺伝子欠損マウス、またはAPPトランスジェニックマウスの単独では網膜内のアミロイドbetaの蓄積がやや少ないことが問題であったが、現在さらに交配を進め、二重変位マウスを作成することによりこの問題は解決できると考えている。二重変異マウスにおいて網膜内の十分量のアミロイドbetaの蓄積を確認した後に、ただちにマウスにおけるin vivoでの蛍光観察、さらにはヒト剖検眼における観察へと順次進めていく予定である遺伝子改変動物の追加購入、アミロイド蛋白の購入、標識物質の購入、走査レーザー県眼鏡をマウス眼球の光学系に合わせて改変する費用にあてたいと思います二重変位マウスの作成ののちに、マウス用眼底カメラ(Phoenix社製;標識物質に即した蛍光フィルタを装着)を用いて眼底蛍光撮影を施行し、in vivoで眼底のAmyloid betaが最も良く可視化できる条件を設定するとともに、撮影終了後に眼球摘出し、網膜組織を用いてAmyloid betaに対するELISAとAmyloid beta抗体を用いた免疫組織染色を施行し、眼底撮影で観察されたAmyloid beta画像と、組織的に確認されたAmyloid beta蓄積が一致することを確認する。つぎに上記のモデルマウスに対し、まずbaselineの眼底Amyloid beta画像を取得したのち、Amyloid betaを標的とした新規分子化合物を眼球内および眼球周囲に異なる容量で投与する。短期治療効果として治療後3か月後に眼底Amyloid betaの減少を検討するとともに、眼球摘出し免疫組織学的にAmyloidの減少がみられるかを確認する。長期治療効果の最終判定は次年度に行う。
電波天文観測用高速並列処理型デジュタルフィルターLSIの基礎開発研究

本研究は、電波観測の広帯域データのデジタル信号処理には必須の、並列デジタルデータに対するフィルタリング処理を行うデジタルフィルターLSIを設計・試作し、試験を行うことを目的とした。平成9年度は、主に高速へ列処理型デジタルフィルター回路概念設計を行った。具体的には、電波天文観測に必要な以下の2つの要求;(a)最高サンプリング周波数2GHz(32MHzクロックで64並列)の入力データに対応、(b)異なる帯域幅(最大帯域幅の1/2、1/4、1/8、1/16、1/32、1/64)のデータを出力できる、を満たす設計を行った。設計の際、当面の応用は野辺山宇宙電波観測所で稼働中のデジタル分光相関器であるが、将来の大型ミリ波サブミリ波干渉計の信号処理にも、回路構成は変更せずクロック速度を上げるだけで対応可能であることが確認できた。平成10年度は、回路をプログラマブル高集積LSI(FPGA)内で実現するための詳細設計を行った。ここでは、現実に使用するLSIの回路規模(10-20キロゲート)を考慮して、概念設計で検討したすべての機能を盛り込むことはせず、当面稼働中のデジタル分光相関器に必要な以下の要求を満たす詳細設計と演算精度及び回路の詳細シュミレーションを行った。平成11年度は、デジタルフィルターLSI(FPGA)を用いた試験用信号処理回路基板の設計・製作と、同信号処理回路の信号試験を行った。なお、上記の作業に先立ち、電波天文学のより広い範囲で所用できるように、これまでに検討したデジタルフィルターの仕様に、VLBIシステムへの適用を加え、EPGAの設計を一部変更した。回路設計後、周辺回路を含む信号処理回路基板の製作を行い、パターン信号発生器を利用したテストパターン処理試験を行った。ここで、すべての機能に関して理論処理に間違いがないことが確認できた。本研究は、電波観測の広帯域データのデジタル信号処理には必須の、並列デジタルデータに対するフィルタリング処理を行なうデジタルフィルターLSIを設計・試作し、試験を行うことを目的とする。平成9年度は、主に高速並列処理型デジタルフィルター回路の概念設計を行った。まず、電波天文以外の(主に通信)分野でのデジタルフィルターの設計方法や実現されているフィルタリングの精度等について調査した後、電波天文観測に必要な以下の要求を満たす設計を行った。(a)最高サンプリング周波数2GHz(32MHzクロックで64並列)の入力データに対応。(b)異なる帯域幅(最大帯域幅の1/2,1/4,1/8,1/16,1/32,1/64)のデータを出力できる。設計の際、当面の応用は野辺山宇宙電波観測所で稼働中のデジタル分光相関器であるが、将来の大型ミリ波サブサブミリ波干渉計の信号処理の際にも、回路構成は変更せずクロック速度を上げるだけで対応可能であることが確認できた。また、(b)については、3種類のフィルター設計のパラメータについて、各帯域幅でフィルタリングのシミュレーションを行い、電波天文学に使用する際に十分な精度が得られるパラメータを決定した。現在(98年3月)は、概念設計の最終段階として、今後のデバッグを容易にするために構成回路のユニット化を行っている。概念設計終了後は、回路をプログラマブル高集積LSI(FPGA)内で実現するための詳細設計に進予定である。平成9年度のデジタルフィルター回路の概念設計に引き続き、平成10年度は、回路をプログラマブル高集積LSI(FPGA)内で実現するための詳細設計を行った。

ここでは、現実に使用するLSIの回路規模(10-20キロゲート)を考慮して、概念設定で検討したすべての機能を盛り込むことはせず、当面稼働中のデジタル分光相関器に必要な以下の要求を満たす詳細設計と演算精度及び回路の詳細シュミレーションを行った。(a)サンプリング周波数1GHz(32MHzクロックで32並列)の入力データに対応。(b)異なる帯域幅(最大帯域幅の1/16,1/32,1/64)のデータを出力できる。演算精度シミュレーションの結果、デジタルフィルタリングの演算は、入力がガウスノイズの場合は、9ビット程度の演算でも観測に十分な精度が得られることがわかったが、今回のFPGA設計では、内部のライブラリーを使って容易に実現できる単精度(16ビット)演算を行うことにした。現在(99年3月)は、詳細設計の最終段階として、上言FPGA回路と現存のデジタル分光相関器を接続するための周辺回路の設計を行っている。周辺回路も含めた詳細設計の終了後は、実回路基板の製作を進める予定である。最終年度である平成11年度は、1)デジタルフィルターLSI(FPGA)を用いた試験用信号処理回路基板の設計・製作と、2)同信号処理回路の信号試験を行った。なお、上記の作業に先立ち、電波天文学のより広い範囲で使用できるように、これまでに検討したデジタルフィルターの仕様に、より狭い帯域幅を使用するVLBIシステムへの適用を加え、FPGAの設計を一部変更した。その後、下記のような設計・製作と評価を行った。1)回路入力したFPGAを用いてその機能のすべてを確認するための信号処理回路の設計を行った。設計に際しては、入力信号は、既存のパターン信号発生器を利用したテストパターンデータと、45m鏡用マルチビームデジタル分光計システム(国立天文台野モ山宇宙電波観測所)で生成される1ビーム分のデジタルデータのいずれをも扱えるようにした。回路設計後、周辺回路を含む信号処理回路基板の製作を行った。2)上記試験回路基板の組立後、パターン信号発生器を利用したテストパターン処理試験を行った。これは、2ビットのテストパターンを作成し、それを試験回路に入力して、結果のデジタルデータをロジックアナライザで測定することにより、論理的に正しいフィルター処理が施されたか確認するものである。ここで、すべての機能に関して論理処理に間違いがないことが確認できた。なお、当初予定していた、45m鏡用マルチビームデジタル分光計システムと広帯域雑音信号(最大帯域幅512MHz)を用いた信号試験に関しては、同システムが共同利用に供されることから、その観測が終了する2000年5月以降に実行することとした。しかしながら、上記テストパターン等の結果から、FPGAにプログラムされたデジタルフィルタリング処理回路は、設計通りの動作が確認され、本研究の当初目的はほぼ達成されたといえる。
トロピカル幾何を軸とする代数多様体と特異点の総合的研究および工学への応用

【トロピカル幾何の基礎】トロピカル幾何で使える概型理論に関して,前年度までにわかっていた付点モノイドを基礎とすると値の点により多様体と射が作れることを踏まえて引き続き研究した.首都大学東京や東北大学で行った講義をもとに,まとまった文献がない付点モノイドによる原稿を書き進めた.9月17日から10月19日までマンハイム大学に滞在し,研究発表と議論を行うことで理解を深めた.【トロピカル幾何の発展】8月2日から20日までリオデジャネイロで国際数学者会議およびその衛星会議である研究集会「トロピカル幾何学とモジュライ」に参加した.また12月21日と22日に首都大学東京で「第二回トロピカル幾何ワークショップ」を共催した.これらでトロピカル幾何に関する最新の情報を収集し,研究者との情報交換に大いに努めた.【トロピカル幾何の応用】工程計画問題への応用について,最短完了時間のニュートン多面体から元のネットワークの情報を引き出す研究を継続した.6月6日から7月末までソルボンヌ工科大学からフランス人実習生1名を受け入れ計算機を用いた計算を行った.その際ポスドクを1名雇用した.上記のリオの研究集会には共同研究者1名も同行し議論と情報収集を行った.9月4日に日本応用数理学会(名古屋大学)で招待講演を行った.2月4日から3月8日までシドニー大学に出張して研究発表を行い特異点に関するいくつかの問題について議論した.【その他】代数幾何学の最新の知識を得るため,7月28日から8月1日まで東京大学玉原国際セミナーハウスで研究集会「代数幾何学サマースクール2018」(テーマ:特異点の正規化体積とα不変量)を共催した.その際情報収集補助のため大学院生1名を同行させた.また10月6日から8日まで高知工科大学で行われた研究集会「射影代数多様体の幾何とその周辺」がドイツ出張と重なったため情報収集を依頼した.前年度にやや遅れていた,工程計画問題に対する共同研究については,本年度はポスドクを雇い,インターンシップ生を受け入れ,共同研究者とまとまった時間議論を行い,さらにサバティカル制度を活用するなどして,整理ができた.また研究集会も複数実施することができた.これまで得られた結果をさらに進めて論文等にまとめることが基本である.また,昨年度の成果を踏まえて,トロピカル幾何等をテーマとする研究集会に参加して,共同研究と情報収集を行う.【トロピカル幾何の基礎】概形は単位的可換環から作られるが,その一般化として,より広い幾何的対象を条件を弱めた代数系から作れることが近年注目を浴びている.研究代表者は特にトロピカル多様体の定式化の観点から,付点モノイドによる概形に注目した.付点モノイドは単位的可換環から加法を忘れたものである(ただし0はもつことが重要である).まず出発点として梶原・Payneのトーリックトロピカル多様体に対する付点モノイドによる定式化といった基礎的事実について整理を行い,執筆を行いつつ首都大学東京と東北大学で講義を行った.【トロピカル幾何の発展】種数の小さなトロピカル曲線の詳細な分類について東北大学談話会で研究発表を行った.また4月から8月までFalko Gauss氏(マンハイム大)を学振特別研究員(欧米短期)として受け入れ,トロピカル曲線などについての共同研究を開始した.【トロピカル幾何の応用】工程計画問題への応用について,トロピカル多項式から元のネットワーク構造の情報を引き出す研究を継続した.【その他】8月21日から25日まで玉原東京大学国際セミナーハウスで研究集会「代数幾何学サマースクール2017」(テーマ:Bridgeland安定性と壁越え)を共催した.その際情報収集の補助のため大学院生1名を同行させた.2月1日に京都大学で研究集会「トロピカル幾何ワークショップ」を共催した.8月8日の首都大学東京におけるトロピカル幾何研究集会で講演者旅費と茶菓子代の援助を行った.10月の城崎代数幾何学シンポジウムには指導する大学院生1名を派遣し情報収集補助を行った.これらの活動を通じて,トロピカル幾何を中心とする代数幾何の情報収集を行った.なお代数学に関する書籍を一点出版した.研究実施計画に挙げた内容のうち,特に情報収集と講演者の招聘については,複数の研究集会の共催や海外からの学振特別研究員の受入れなど,計画以上に進めることができた.また,トロピカル幾何の基礎付けについても,付点モノイドに特化して考えることでこの1年で大幅に整理が進んだと感じている.その一方で工程計画問題に対する共同研究は本年度は思うように進めることができなかった.ただしこの点は具体的方策をすでに立ててあるので特段の問題とはならないと考える.【トロピカル幾何の基礎】トロピカル幾何で使える概型理論に関して,前年度までにわかっていた付点モノイドを基礎とすると値の点により多様体と射が作れることを踏まえて引き続き研究した.首都大学東京や東北大学で行った講義をもとに,まとまった文献がない付点モノイドによる原稿を書き進めた.9月17日から10月19日までマンハイム大学に滞在し,研究発表と議論を行うことで理解を深めた.【トロピカル幾何の発展】8月2日から20日までリオデジャネイロで国際数学者会議およびその衛星会議である研究集会「トロピカル幾何学とモジュライ」に参加した.また12月21日と22日に首都大学東京で「第二回トロピカル幾何ワークショップ」を共催した.これらでトロピカル幾何に関する最新の情報を収集し,研究者との情報交換に大いに努めた.【トロピカル幾何の応用】

工程計画問題への応用について,最短完了時間のニュートン多面体から元のネットワークの情報を引き出す研究を継続した.6月6日から7月末までソルボンヌ工科大学からフランス人実習生1名を受け入れ計算機を用いた計算を行った.その際ポスドクを1名雇用した.上記のリオの研究集会には共同研究者1名も同行し議論と情報収集を行った.9月4日に日本応用数理学会(名古屋大学)で招待講演を行った.2月4日から3月8日までシドニー大学に出張して研究発表を行い特異点に関するいくつかの問題について議論した.【その他】代数幾何学の最新の知識を得るため,7月28日から8月1日まで東京大学玉原国際セミナーハウスで研究集会「代数幾何学サマースクール2018」(テーマ:特異点の正規化体積とα不変量)を共催した.その際情報収集補助のため大学院生1名を同行させた.また10月6日から8日まで高知工科大学で行われた研究集会「射影代数多様体の幾何とその周辺」がドイツ出張と重なったため情報収集を依頼した.前年度にやや遅れていた,工程計画問題に対する共同研究については,本年度はポスドクを雇い,インターンシップ生を受け入れ,共同研究者とまとまった時間議論を行い,さらにサバティカル制度を活用するなどして,整理ができた.また研究集会も複数実施することができた.これまで得られた結果をさらに進めて論文にまとめることが基本である.またトロピカル幾何等をテーマとする国際研究集会に参加して共同研究と情報収集を行う.トロピカル幾何の基礎付けをさらに進め,文献としてまとめる.トロピカル曲線について得られた知見についても論文にまとめる.特異点に関しては最新の知見を得るために代数幾何サマースクールを共催する.工程計画問題への応用についての共同研究を仕上げて論文にまとめる.これは初年度に遅れが見えたところであるので,特に次年度に重点的に推進する.例えば計算補助等にポスドクを短期間雇用したり,連携研究者とまとまった時間,研究集会等で議論をする機会を作ることにしている.研究時間の確保のため,サバティカル制度も活用する.これまで得られた結果をさらに進めて論文等にまとめることが基本である.また,昨年度の成果を踏まえて,トロピカル幾何等をテーマとする研究集会に参加して,共同研究と情報収集を行う.次年度(平成30年度)にトロピカル幾何についての非常に重要な国際研究集会がリオデジャネイロ(ブラジル)で行われることが年度途中にわかった.もともと同市で開催される国際数学者会議2018に出席を計画してはいたが,延長して情報収集および連携研究者との共同研究を進めることが重要であると考え,そのため2名分の滞在費を追加で確保することが必要になった.已む無く優先度をつけて前年度の活動のいくつか(書籍の購入や海外出張等)を中止しそのための原資に充てることにした.
実験的自己免疫性涙腺炎の発症機構に関する免疫学的研究

本研究では自己免疫性涙腺炎の実験動物モデルとして、SJLマウスを用いて臓器特異的涙腺炎を作成し、涙腺浸潤リンパ球のsubsetについて検討した。実験動物にSJL/Jマウスの68週齢の雌を用い、涙腺抗原としてウシ涙腺から抽出、精製したLG-Ag-45Kをもちいた。涙腺抗原(100μg)をcomplete Freund adjuvantと1:1に混合し、マウスに免疫し、免疫後30日および40日後に眼窩外涙腺を摘出し、組織学的および以下の抗マウスTリンパ球抗体を用いて免疫組織化学的に浸潤Tリンパ球のsubsetについて検討した。抗体として抗Thy-1(p an T cell)、抗L3T4(helper T cell)および抗Lyt-2(suppressor/cytotoxic T cell)を用いた。その結果、免疫30日後の涙腺に、導管周囲を中心に強い単核球の浸潤部位がみられた。一部の腺房中にも単核球の浸潤がみられ、腺房が破壊されている所見も観察された。浸潤細胞のみられない部位では、正常の腺房構造がたもたれていた。浸潤リンパ球の多くはThy-1陽性とT細胞で、L3T4陽性のヘルパーT細胞がLyt-2陽性のsuppressor/cytotoxicT細胞よりも多くみられた。免疫40日後の涙腺においても、30日の所見と同様に涙腺組織中に単核球を主体とする細胞浸潤を示す部位がみられた。以上の結果より、ウシ涙腺由来のLG-Ag抗原を用いたSJLマウスにおける涙腺炎は、自己免疫性涙腺炎の実験動物モデルとして有用と考えられた。この発症にはTリンパ球、特にhelperT細胞が重要と推測された。今後、この動物モデルを用い自己免疫性涙腺炎の発症機序の解析と治療法の検討を行うことにより、ヒトのドライアイに対するより有効な治療法の開発が期待出来る。本研究では、マウスを用い自己免疫性涙腺炎の実験モデルを作製し、涙腺炎の発症機構を免疫学的および免疫遺伝学的立場から解明し、涙腺破壊の免疫病態を明らかにし、さらにこの動物実験モデルを用いて、治療法の検討を行うことを目的とした。本年度の研究により、SJLマウスを用いて臓器特異的涙腺炎を作成すること、および涙腺浸潤リンパ球のsubsetについて検討した。以下、研究実績の概要を述べる。実験動物にSJL/Jマウスの68週齢の雌を用いた。涙腺抗原としてウシ涙腺から抽出、精製したLG-Ag-45Kをもちいた。涙腺抗原(100μg)をcomplete Freund adjuvantと1:1に混合し、マウスに免疫した。免疫後30日および40日後に眼窩外涙腺を摘出し、組織学的に検討し、同時に摘出組織を液体窒素で凍結し、クライオスタットにて切片を作成、以下の抗マウスTリンパ球抗体を用いて免疫組織化学的に浸潤Tリンパ球のsubsetについて検討した。抗体として、(1)抗Thy-1(pan T cell)(2)抗L3T4(helper T cell)(3)抗Lyt-2(suppressor/cytotoxic T cell)を用いた。その結果、1)免疫30日後の涙腺に、導管周囲を中心に強い単核球の浸潤部位がみられた。

浸潤細胞のみられない部位では、正常の腺房構造がたもたれていた。浸潤リンパ球の多くはThy-1陽性のT細胞で、L3T4陽性のヘルパーT細胞がLyt-2陽性のsuppressor/cytotoxic T細胞よりも多くみられた。2)免疫40日後の涙腺においても、30日の所見と同様に涙腺組織中に単核球を主体とする細胞浸潤を示す部位がみられた。以上の実験結果から、ウシ涙腺由来のLG-Ag抗原を用いたSJLマウスにおける涙腺炎は、自己免疫性涙腺炎の実験動物モデルとして有用と考えられた。その発症にはTリンパ球、特にhelper T細胞が重要であることを明らかにすることが出来た。Dry eyeをきたす代表的疾患であるSjogren症候群の動物モデルとしては、Sjogren症候群の自然発症マウスであるMRLマウスが有名である。今回、我々は自己免疫性涙腺炎の実験動物モデルとして、SJLマウスを用いて臓器特異的涙腺炎を作成し、涙腺浸潤リンパ球のsubsetについて検討した。実験動物にSJL/Jマウスを用い、涙腺抗原としてウシ涙腺から抽出、精製したLG-Ag-45Kをもちいた。涙腺抗原(100μg)をcomplete Freund adjuvantと混合し、マウスに免疫した。免疫後30日および40日後に眼窩外涙腺を摘出し、組織学的および以下の抗マウスTリンパ球抗体を用いて免疫組織化学的に浸潤Tリンパ球のsubsetについて検討した。抗体:(1)抗The-1(2)抗L3T4(3)抗Lyt-2。その結果、1)免疫30日後の涙腺に、導管周囲を中心に強い単核球の浸潤部位がみられた。一部の腺房中にも単核球の浸潤がみられ、腺房が破壊されている所見も観察された。浸潤リンパ球の多くはThy-1陽性のT細胞で、L3T4陽性のヘルパーT細胞がLyt-2陽性のsuppressor/cytotoxicT細胞よりも多くみられた。以上の実験結果から、結論として1)ウシ涙腺由来のLG-Ag抗原を用いたSJLマウスにおける涙腺炎は、自己免疫性涙腺炎の実験動物モデルとして有用と考えられた。2)その発症にはTリンパ球、特にhelperT細胞が重要と推測された。今後は、この実験系を用い発症に関与する免疫機構とその制御機構について、更に研究をすすめる予定である。
マウス初期発生におけるdisallowed genesの解析

分化発生の過程において、細胞特性を変える遺伝子の発現活性化制御が従来研究されてきたが、近年、細胞特性の変化を妨げる遺伝子(disallowed genes)産物の分解制御が重要な働きを持つことが明らかになりつつある。本研究では、マウス初期発生におけるdisallowed genesの同定およびその制御機構の解明を目標にする。このために、mRNAポリA脱アデニル化酵素のノックアウトマウスを用いてRNAシーケンシング等の解析を行う。本研究の達成によって、同定された個々の因子の解析が将来的テーマとなること、従来見過ごされてきた不妊を起こす因子の発見などへと波及していくことが期待できる。
第一壁構造用材料の高温多軸応力下における非弾性構成関係の構築

本研究課題では、第一壁構造用材料(PCA材)の高温における非弾性構成関係の構築を目的として、解析的、実験的検討を行い、以下に示す研究結果を得た。1.塑性-クリープ相互作用下の統一型非弾性構成式の検討・・・広い温度領域に適用できると考えられる統一型構成式の中からBodner,Chaboche,Millerによる3種類のモデルを選び、PCA材による実験結果と比較検討した。その結果、いずれのモデルも、繰返し変形挙動の記述は比較的精度よくできるが、降伏応力が明確でない超高温においては、降伏を仮定しないBodnerモデルが優れており、一方、多軸応力下ではMillerモデルが有用であることがわかった。2.PCA材の速度依存性・・・PCA材に対してクリープ試験を実施し、高温における速度依存性を検証した。その結果、他のオーステナイト系ステンレス鋼に比べて、クリープ強度が向上しており、特に降伏応力以下では、定常クリープ速度が著しく低下することが確かめられた。3.FEMによる弾-粘塑性解析・・・第一壁の高温構造強度評価を目的として、汎用ソフトPIGS-PAFECの入・出力プロセッサを利用できるコンバータ・システムを開発した。それを弾-粘塑性FEMプログラムに適用し、環状切欠き材の捩り問題における速度依存性の解析を行って、システムの有用性を明らかにした。また、弾-粘塑性問題に特有の解の収束性についても考察した。なお、上述の結果は互いに関連しており、これらを統合し高温構造物の総合評価手法を確立する必要があるが、特に本研究課題においては、1.と2.で得られた結果を、比較的用意に3.に適用できることを検証しつつ研究を遂行した。
Mesothelinをターゲットとした抗体治療の臨床応用

1)Mesothelin発現細胞の作製:Mesothelin発現陰性細胞株にMesothelin遺伝子を高発現したものを作成した。2)抗Mesothelin抗体の入手:当初自主作成を試みていたが、現時点でPhaseIIが終了していることから、現在企業と抗体使用に関して協議中である。3)肝転移モデルの作成:肝転移モデルとして門脈注入モデルと脾注入モデルがありどちらでも肝転移モデルの作成が可能であることを確認した。4)腹膜播種モデルの作成:腹膜播種モデルを作成し、Mesothelin陽性細胞株、Mesothelin陰性細胞株どちらでも腹膜播種モデルが作成可能であることを確認した。抗体の入手ができれば直ちに実験が開始できるように準備できた。細胞:Mesothelin発現細胞株、Mesothelin発現陰性細胞株の選択Mesothelin過剰発現細胞株の樹立実験系In vivo :肝転移モデル、腹膜播種モデルの確立細胞および動物を用いた抗Mesothelin抗体を用いた実験は当初の予定通りに行う。2019年度はさらに人員が増えるので研究計画は順調に進むと思われる。理由研究を実行するにあたり上記費用で十分であったため。使用計画次年度使用額27940円は抗体購入に使用予定である。
複合機能化材料設計

本プロジェクト分担課題、"複合機能化材料設計"では,(1)金属系センサ・アクチュェータ機能要素材料の設計・開発、(2)多層構造膜系材料の設計・開発、(3)複合機能・能動応答型コンポジットの設計・開発およびこれらの(4)材料特性解析、非破壊評価に分類し、相互連携研究を進めてきた。本年度(平成14年度)は、最終年度であり、総括に重点をおいて成果をまとめた。(1)液体急冷凝固線材・薄帯作成装置(単ロール、双ロール)により、材料結晶構造や微細組織をメゾミクロンレベルまで多様に変化・制御して、金属系機能性素材の高性能化・多機能化に成果を挙げた.結晶粒径10nm10μmの結晶極微細組織制御された、線径0.030.1mm、板厚30120μm,幅220mm、長さ1mm200cm程度と、前年度よりも一層高性能で長い、難加工性を含む各種金属系アクチュエータ・センサ要素材料の作成が可能になり、広い応用分野への適用を拓いた。(2)感温型では、前年度までに開発済みの、非線形応答TniCu,線形応答TiNiCo、高温型では、TiNiPd,NiAlMnさらに回復温度1000°Cを超えるRuTa,RuN系合金の機械的特性に関するデータ採取を進めた。また、急冷FeP系、CoNiGa系新磁性形状記憶合金、新規急冷FeGa系超磁歪合金のデータ採取で性能を実証・確認できた。以上の成果に対して、日本金属学会・東北支部第一回研究発表会最優秀ポスター賞、"急冷FeGa合金での巨大磁歪効果"、(斉藤千尋、古屋泰文、岡崎偵子)を受賞した。(3)多元型MO-CVD法装置で作製した、電極薄膜/イオン伝導薄膜/電極薄膜/圧電体/電極薄膜構造からなる複合機能型システム薄膜のイオン伝導特性挙動の応力付加による感受性効果を確認・デバイス化へのメドをつけた。(4)感温型形状記憶TiNi合金繊維強化・Al合金複合材料での高温強度向上、さらには、磁性記憶合金の応力誘起型相変態と形状回復機能を生かした、損傷部磁気非破壊評価とその修復機能を有する"スマートコンポジット・ボート(Smart Composite Board)"で多機能/知能化を検証し、従来の非破壊検査法(超音波,熱,渦電流)などでは検出困難な複合材内部での層間剥離などの適用性を実証した。(5)複合機能化形状記憶線維TiNi/6061Al合金コンポジットの材料特性の理論予測に関しては、弾性論的複合則に基づくEshelby等価介在物法や有限要素法(FEM)により設計し、その強度向上効果を中心に解析して、実験結果との相関性を議論した。これらの変形・破壊予測シュミレーションの有効性を実証・確認した。以上、本プロジェクトの最終年度として、目標とする研究成果を達成したことを確認し、研究を総括した。(5)複合機能化形状記憶線維TiNi/6061

Al合金コンポジットの材料特性の理論予測に関しては、弾性論的複合則に基づくEshelby等価介在物法や有限要素法(FEM)により設計し、その強度向上効果を中心に解析して、実験結果との相関性を議論した。これらの変形・破壊予測シュミレーションの有効性を実証・確認した。以上、本プロジェクトの最終年度として、目標とする研究成果を達成したことを確認し、研究を総括した。本研究での開発目標は,まず、センサ・アクチュエータ機能を有する能動応答型要素材料とそれらの材料協調設計手法による複合機能材料化を実現するための(I)金属系複合機能材料および(II)多層構造膜系材料設計・開発グループに分かれる。以下の各分担テーマ(研究者)においておのおの研究成果が得られている。I.金属系複合機能化要素材料開発:I-1.電磁浮遊熔解ノズルレス急冷凝固法の装置設計・製作,最適制御化(古屋)を行い、電磁ノズルレス双ロール急冷法と単ロール液体急冷装置組み立て試運転から、線径0.030.1mm,板厚30120μm,幅220mm、長さ1mm30cmまでの幅広い金属系要素材料の作成が可能になるメドがつきつつある.I-2.感熱型形状記憶合金の高性能化(古屋,木村)形状記憶合金(SMA)アクチュエータ関係では,室温型Ti50Ni50,Ti50NiCu(020at%)(変態温度Tr.=4070°C)高温型ではTiNiPd(Tr.=100150°C)の急冷凝固材薄板の作成できた.さらに,高温強化要素材用のNiAlMn,NiAlMnFeでTr=300540°Cの高温側オーステナイト逆相変態点を実験で確認済である。また、新しい磁性記憶合金であるFe-30at%Pd合金系急冷薄帯板で温度,磁場可変薄板片持梁振動計(米国製)を用いて,いままで不明の点が多く残されている磁性形状記憶合金の相変態,減衰,磁歪特性を熱処理組織を変えながら追跡し,極めて短時間(15分程度)の大きな結晶異方性組織で大きな磁歪特性が得られることを再確認中である.II.多元系薄膜の作成プロセス装置設計・製作(増本)多元複合膜作成分担(増本)では,現在,その独自な装置設計に基付いて装置一式を制作中であり,3月中には大学に設置予定で進めている.なお,増本らも,研究対象となる機能性薄膜の基板上に上手に作成するための,予備実験を旧来の2元系薄膜装置用いて行っている。III.複合機能化材料組織解析・特性評価III-1.結晶粒界性格分布解析(渡邊)III-2.複合化のための要素材料の特性評価・データ解析(古屋,佐藤,一條)急冷効果により,極めておおきな結晶異方性(微細柱状結晶集合組織)が出来てくることが、電子線反射テャンネリングパターン結晶(SEM/EBSP)解析で明らかになり、結晶内部のマルテンサイト双結晶の核発生やその界面の移動しやすさが増して、大きな形状記憶効果が現れてきたものと考察している。しかし、もっと大きな形状記憶相変態ひずみは、急冷後、短時間焼鈍で得られる結果も得られてきていることから、最適な形状記憶合金のアクチュエータ特性が得られる金属組織形態指針を再確認中である.本課題で分類した4つのテーマから以下の研究成果が得られた。1.金属系センサ・アクチュエータ機能要素材料の設計・開発"電磁浮遊液体急冷凝固線材・薄帯作成装置"(単ロール)を試作し、そのプロセス条件の探索から線径0.030.1mm、板厚30120μm,幅220mm、長さ1mm50cm程度までの各種金属系要素材料の作成が可能になった。また、Ti_<50>Ni_<50-x>Cu_x(X=0^20at%)
急性腸間膜血管閉塞症におけるフリーラジカルの影響,及び腸管生存性判定法の検討

急性腸間膜血管閉塞症の実験検討:動脈閉塞による急性虚血腸管壁の病理組織学的所見は既に詳細に検討されているが,静脈閉塞に基づく腸間虚血の病態は未だ解明されていない.本研究において静脈結紮群は粘膜上皮の変化のみならず,粘膜固有層と粘膜下層,特に後者のうっ血や出血が,早期より高度に認められた.腸間膜主幹動静脈の一過性遮断モデルでは,静脈遮断群の全身血圧変動は動脈遮断群に比し遮断中の変動が著明で,局所循環動態にとどまらず,全身循環動態においても静脈閉塞がより高度の障害を与えることが示唆された.腸管viability判定に関し静脈閉塞に関する報告はほとんどないが,本研究ではでは動脈,静脈閉塞ともに,LD値変動率と組織学的Gradeに有意の相関関係が認められたことより,腸管viability判定におけるLD法の有用性が示唆された.再灌流障害については,free redical scavenger投与による虚血障害の改善は認められなかった.腸管虚血においては他の実質臓器などと異なり,腸内細菌の関与や,局所・全身循環動態の変動が大きく,臨床的に問題となる虚血障害を起こす条件では,再灌流障害よりも虚血障害自体が問題であると推察され,今後の検討課題といえる.臨床的検討:上腸間動脈閉塞症(SMAO)は高齢者に多く動脈硬化による他臓器疾患合併が高率に認められたたが,上腸間膜静脈血栓症(SMVT)では特に若年者では凝固線溶系の詳細な検討が必要である.SMAOでは広範な壊死を生じ,手術死亡が高率であったが,血行再建を併施した3例はいずれも生存した.SMVTでは小腸を分節性に侵し,手術死亡は1例のみであったが,遠隔期の血栓症再発による死亡が2例に認められた.以上の臨床的検討から,治療成績向上のためには,SMAOでは積極的な血行再建と重点的な周術期管理,SMVTでは血栓症再発に対する対策が重要と考えられる.急性腸間膜血管閉塞症の実験検討:動脈閉塞による急性虚血腸管壁の病理組織学的所見は既に詳細に検討されているが,静脈閉塞に基づく腸間虚血の病態は未だ解明されていない.本研究において静脈結紮群は粘膜上皮の変化のみならず,粘膜固有層と粘膜下層,特に後者のうっ血や出血が,早期より高度に認められた.腸間膜主幹動静脈の一過性遮断モデルでは,静脈遮断群の全身血圧変動は動脈遮断群に比し遮断中の変動が著明で,局所循環動態にとどまらず,全身循環動態においても静脈閉塞がより高度の障害を与えることが示唆された.腸管viability判定に関し静脈閉塞に関する報告はほとんどないが,本研究ではでは動脈,静脈閉塞ともに,LD値変動率と組織学的Gradeに有意の相関関係が認められたことより,腸管viability判定におけるLD法の有用性が示唆された.再灌流障害については,free redical scavenger投与による虚血障害の改善は認められなかった.腸管虚血においては他の実質臓器などと異なり,腸内細菌の関与や,局所・全身循環動態の変動が大きく,臨床的に問題となる虚血障害を起こす条件では,再灌流障害よりも虚血障害自体が問題であると推察され,今後の検討課題といえる.臨床的検討:上腸間動脈閉塞症(SMAO)は高齢者に多く動脈硬化による他臓器疾患合併が高率に認められたたが,上腸間膜静脈血栓症(SMVT)では特に若年者では凝固線溶系の詳細な検討が必要である.SMAOでは広範な壊死を生じ,手術死亡が高率であったが,血行再建を併施した3例はいずれも生存した.SMVTでは小腸を分節性に侵し,手術死亡は1例のみであったが,遠隔期の血栓症再発による死亡が2例に認められた.以上の臨床的検討から,治療成績向上のためには,SMAOでは積極的な血行再建と重点的な周術期管理,SMVTでは血栓症再発に対する対策が重要と考えられる.本年度は家兎を用いた動物実験モデルより、動脈閉塞・静脈閉塞による病態生理の相違点について検討した。腸間膜の主幹血管である前腸間膜動脈および静脈本幹を1ないし2時間の遮断し、その後1時間再灌流させる一過性虚血モデルを作成し、1)LaserDoppler法による小腸漿膜面における局所血流量,2)酸素飽和度,3)全身血圧を経時的に測定、4)虚血腸管を採取し病理組織学的に検討した。1)2)については動脈群・静脈群ともに遮断直後より有意に低下を示したが、動脈群と静脈群で差は認められなかった。遮断解除後、両群とも1)2)は改善したが遮断前値より有意に低下しており、両群間の比較では静脈群が動脈群に比し有意に低値を示した。3)については動脈群は遮断及び遮断解除時に一過性の変動が認められたのみであったのに対し、静脈群は遮断直後より著明に低下し、遮断解除御徐々に回復する傾向であった。病理組織学的には動脈群は虚血性変化は比較的粘膜内、一部粘膜下層に限局する傾向であったが、静脈群では粘膜下層から筋層まで高度の障害が早期より出現していた。なお、腸管循環動態の評価では2)について測定法の改善を種々試みたが、誤差が大きく再現性が不良であったため、現在ではLaser Doppler法を中心に行っている。

以上の結果を要約すると、急性腸間膜血管閉塞症では局所腸管循環状態・全身的循環状態、及び組織学的所見において静脈閉塞が高度の障害を示すことが明かとなり、病態生理の一端が解明された。また、組織学的障害の判定では、従来動脈閉塞による知見が主に検討されてきたが、動静脈別に判定基準が作成し、今後の腸管生存判定などに応用できるものと思われる。本年度は,レーザードプラ法による腸管生存性判定法の有用性を示唆する研究成果が得られた.昨年までの虚血腸管の病理組織学的検討より,動脈群の虚血性変化は比較的粘膜内,一部粘膜下層に限局する傾向であったが,静脈群のうっ血性変化は粘膜下層から筋層まで早期に高度の障害が出現したことにより,組織学的障害度のgr adingを動脈・静脈別に作成した.動脈群はこれまでにも各種のgr adingが提唱され,筆者らのものはAhnらの報告とほぼ一致するものであったが,静脈群についてはこれまでに報告がなく,独自のgradingを作成した.実験には家兎を用い,動脈群では前腸間膜動脈根部,静脈群では門脈本幹で12時間血流を遮断して腸管虚血モデルを作成した.レーザードプラ法のより,虚血前および血流遮断後に,漿膜面から腸管血流を測定した後,測定部位委の腸管を採取し,HE染色により組織学的に判定した.その結果,レーザードプラ値,及びその虚血前値に対する変動率と,動脈群・静脈群共に組織学的障害gr adingとの間には有意の相関関係が認められた.静脈うっ血による虚血腸管生存性判定法に関する報告はこれまでになく,今後更に解析を進める予定である.再灌流障害について,遮断解除後及び遮断中にfree radical scanvenger(FRS)を投与したが,FRS投与の有無で虚血腸管のレーザードプラ値や組織所見に殆ど差が見られなかった.このことは,1-2時間の血流遮断における腸管組織障害が1時間の再灌流による障害よりも高度である可能性が考えられ,腸内細菌の関与なども含めて,他臓器における虚血・再灌流障害と病態生理がことなることが示唆された.本研究最終年度である平成8年度は,昨年度までの研究で明かとなった再灌流障害についてこれまでの実験モデルを用いてfree radical scavengerであるmannitolを投与して検討した.実験では本剤投与によっても虚血障害は軽減されず,臨床的に問題となる病態においては再灌流障害より虚血性障害が優位であり,臨床応用への困難さが浮き彫りにされた.そこで本年度は腸間膜血管閉塞症の臨床例を調査し,その病態,治療上の問題点を解明した.対象は17例の急性腸間膜動脈閉塞症(SMAO)と7例の急性腸間膜静脈血栓症(SMVT)で,平均年齢はSMAO群69歳,SMVT群59歳で,SMAOでは高齢者に多く,高血圧や心血管疾患の既往を有する例が高率であった.症状は非特異的であったが,SMAOでは突発的に高度の腹痛を生じたのに対し,SMVTの発症は緩徐であった.SMAOでは小腸から大腸まで広範に侵されていたのに対し,SMVTでは平均110cmと小腸を分節的に侵していた.SMAOの死亡率は65%で,特に術後30日以内の手術死亡が高率であったが,血行再建術を施行した3例は全例生存した.SMVT死亡率は43%であった.死亡3例中,2例は遠隔期の血栓症再発が原因であった.実験的,臨床的に動静脈閉塞の間には多くの相違点が認められたが,治療成績向上のためには,SMAOでは積極的な血行再建と重点的な周術期管理,SMVTでは血栓症再発に対する対策が重要と考えられる.
InGaNナノコラムの多色発光機構の解明とデバイス応用に関する研究

InGaN/GaN多重量子井戸を発光層とする自己形成型GaNナノコラム結晶における多色発光現象の発現機構を説明する有力なモデルを構築した。デバイス応用技術として金属膜上フレキシブルナノコラムLEDを作製し室温赤色発光を得た。また、Tiマスクによるナノ結晶の位置・形状制御技術、ナノコラム径による青色から赤色までの発光色制御技術、なよび新しい機能性ナノ結晶であるGaNナノウォールを降開発した。本研究は、InGaN/GaN多重量子ディスク(MQD)ナノコラムにおける多色発光の発現機構の解明、発光色制御技術の開発、およびデバイス応用の可能性検証を目的としている。(0001)Al_2O_3基板上において、自然核形成によるGaNナノコラムの形状や密度のAlNバッファ層厚依存性を調べたところ、AlNバッファ層厚の増大とともにGaNナノコラムの平均直径は150nmから52nmに減少し、AlN層厚3.2nmにおいてコラム密度は最大(5x10^9cm^<-2>)になった。特に、AlN層が薄い場合GaNナノコラムがAlNドット側面から成長する様子が透過電子顕微鏡で観測された。また、Si基板上に湖パターンを形成してGaNナノコラムを成長したところ、Alパターン上ではSi上に比べて成長速度が速く、選択成長が可能であることを見出した。これらの成果はナノコラムの位置・形状制御における重要な知見である。InGaN量子ディスクナノコラムをSi基板上に分散させ、1本もしくは数本程度のナノコラムからの発光を顕微鏡下で測定することに成功した。また、発光波長500nmのInGaN量子ディスクの低温蛍光寿命は、同波長帯の量子井戸(約70ns)に比べ約2桁短く、ピーク波長の励起光強度依存性も見られないことから、分極電場による振動子強度の低下が生じていないことが示唆された。可視域で発光するInGaNナノコラムLEDにおいて、InGaN活性層やp型層を高温で成長する条件を確立し、電流注入発光強度および電流電圧特性の著しい改善を得た。また、n-GaNナノコラム層の高さが発光半値幅や発光強度に影響することがわかり、市販の高輝度緑色InGaN-LEDよりも狭いスペクトル線幅の試料も得られた。ナノコラム中の量子ディスク構造における格子不整合度やIn組成依存性の影響を解明するために、GaN/AlN多重量子井戸や高In組成InAlNナノコラムを成長し、ラマン散乱や光学特性評価を行った。GaNナノコラム中に内在したInGaN量子ディスクはナノ構造に起因する歪解放効果と貫通転位フリーという特徴によって優れた発光特性を有し、さらに近接する1本1本のナノコラムが全く異なる色で発光するという特徴的な多色発光現象も見出されている。本研究ではこの多色発光の発現機構の解明、発光色制御技術の開発、およびデバイス応用の可能性検証を目的としている。本年度は、分子線エピタキシー(MBE)法によるGaN選択成長技術の開発を目指し、Si(111)基板やGaNテンプレート基板上にAlナノパターンあるいはTiマスクを用いる二つの有効な手法を確立した。特にGaNテンプレートとTiマスクを用いる選択成長では選択成長条件(成長温度、原料供給比など)の最適化を進め、InGaN/GaNナノコラムの直径を制御しつつ規則的に配列させることに成功した。この選択成長法を用いてTiマスクにストライプ状開口部を設けてGaNを選択成長させることで板状ナノ結晶(ナノウォール)という新しいナノ結晶の成長に成功した。ナノウォールでは、GaNテンプレートに存在する貫通転位のナノウォール内部への伝播が抑制されるというフィルタリング作用があることを見出した。Si基板上に作製したマイクロミラーアレイ(MMA)上にInGaN/GaNナノコラムを分散して個々のナノコラムの位置を特定し、顕微分光と電子顕微鏡によって1本のナノコラムの発光特性と形状の関係を評価する技術を確立した。本手法は自己形成型の多色発光ナノコラム評価に有効である。デバイス応用向けて、Si基板上への可視域InGaN量子ディスクナノコラムLEDの成長条件の最適化を進め、発効率の向上を得た。MBE法によるGaN選択成長技術の確立により、ナノコラムの位置・形状が可能となり、形状の異なる個々のナノコラムの発光特性の個別評価による多色発光機構の解明および多色発光現象の人為的制御による多色発光デバイス応用が飛躍的に進展すると期待される。本研究課題は、InGaN/GaN多重量子井戸ナノコラムにおける多色発光の発現機構の解明と発光色制御技術の開発を目的とした。以下に本年度の研究成果の概要を記す。(1)人工的な成長核配置制御によるナノコラム形状制御技術の確立と発光色制御分子線エピタキシー法によるTiナノパターンを用いたGaNナノコラムの直径と位置の高精度制御技術を確立し、周期4004000nm、最小径約100nmのGaNナノコラム結晶を得た。直径は精度10nm以下で制御可能であった。様々なInGaN/GaN量子井戸ナノコラムを成長し、ナノコフムの直径や周期によって青赤色の広範囲での発光色制御に成功した。本技術は、隣接した微小領域でRGBに発光するフルカラーLEDや超高効率白色LEDなどへの応用が期待される。

(2)多色発光のモデル構築と実験的検証先端が六角錐状のInGaN/GaN量子井戸ナノコラムをカソードルミネッセンスで評価し、六角錐頂点部分にInGaN量子ドットが形成されていることを確認した。ナノコラムの径や間隔により1本のナノコラムに照射されるIn量が異なり、この結果InGaNドットに供給されるIn量が異なるという多色発光モデルを立案した。自然形成ナノコラムは、径や位置がランダムであり、このモデルは多色発光現象を説明する有力な候補であると考えられる。(3)ナノコラムLEDの金属基板への転写技術の開発Si基板上にナノコラムLEDを成長した後に厚膜金属膜を形成し、Si基板をエッチング除去することでナノコラムLEDを金属膜上にて転写するデバイス作製技術を開発した。この手法を用いることで、Si基板の光吸収の抑制とフレキシブル化が可能となり、多色発光ナノコラムLEDの高性能化と応用範囲の拡大が期待される。
オートファジーの内耳生理機能および加齢性内耳障害への関与

内耳の感覚細胞である有毛細胞は、さまざまな特化された微細構造を持ち、音や加速度といった機械的刺激を生体内の電気信号に変換するという非常に巧妙な機能を担うが、細胞分裂せず一度障害を受けると機能的再生が困難なため、障害の多くは不可逆的である。このため、有毛細胞においては、細胞の恒常性維持・機能維持が特に重要と考えられる。本研究では、細胞の恒常性維持に重要であるオートファジーが、マウスの聴覚機能に重要な役割を果たすことを明らかにした。本研究により、有毛細胞における恒常的オートファジーは聴覚機能および細胞形態の維持に重要であることが示された。オートファジーと聴覚障害の病態形成との関連性について、さらなる研究の進展が期待される。27年度が最終年度であるため、記入しない。内耳の感覚細胞である有毛細胞は、細胞分裂せず一度障害を受けると機能的再生が困難なため、細胞の恒常性維持が特に重要と考えられる。本研究では、加齢性内耳障害の発症機序の解明を目指し、有毛細胞における恒常的オートファジーの生理機能、有毛細胞の加齢変化におけるオートファジーの果たす役割を明らかにすることを目的とする。オートファジーは細胞内のバルク分解系であり、恒常的に細胞質成分を入れ替えることで細胞内品質管理に貢献している。老化とオートファジーの関連においては、オートファゴソームの形成能およびタンパク質分解活性が老化に伴って低下することが個体レベルで示されている。次に、有毛細胞におけるオートファジーの活性を見るため、リソソームプロテアーゼ阻害剤であるpepstatin AとE64dを投与し、オートファゴソームの蓄積を確認することを試みた。研究代表者らは、GFP-LC3マウスコルチ器の器官培養系を用い、阻害剤投与群は非投与群と比較してLC3 dotsの蓄積が多くなっていることを確認した。マウスコルチ器の器官培養を用いて、免疫組織化学法を用いてLC3 dotsを確認する実験系を確立した。この系を用いて、リソソームプロテアーゼ阻害剤投与群が非投与群と比べ、LC3 dotsの蓄積が多くなっていることを確認し、有毛細胞におけるオートファジーフラックスを観察することに成功した。内耳有毛細胞における恒常的オートファジーの生理機能を明らかにするため、オートファジー欠損マウスの、聴覚系の機能解析および有毛細胞の組織学的解析を行い、ミトコンドリア機能・酸化ストレス・アポトーシス誘導解析を行う予定としている。
安定同位体標識アミノ酸を用いた質量分析計による薬剤耐性菌検出法の確立

MALDI-TOF MS(マトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析計)による薬剤耐性菌の迅速検出法を開発する。近年提唱されている安定同位体標識法を前処理に利用する検出法(SILAC法)は、抗菌薬原末の使用による煩雑な操作や薬剤耐性の判定が目視であることに課題がみられ、臨床現場での実用化に至っていない。本研究では、1SILAC法に薬剤ディスクを使用して簡便化を図ること、2SILAC法で処理した臨床由来の薬剤耐性株のマススペクトルをリファレンスライブラリーに登録することの2つによって、薬剤耐性菌の検出の自動化実現を目指す。