hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
海洋表面マイクロ層とエアロゾルの微生物学：生物活動と気候をつなぐフロンティア

今年度は,昨年度実施した観測試料の解析を行う他,インド洋ベンガル湾側海域の南北縦断観測に参加して,海水,SMLとこれに由来するエアロゾルの採集を行った.(1)海表面マイクロ層とエアロゾルの微生物群集組成解析(浜崎・PD):昨年度に引き続き、水中,SML,エアロゾルのバクテリア・アーキア群集の解析と各種環境パラメータの測定を行った.バクテリア・アーキア群集については,16SrRNA遺伝子をPCR増幅し,超並列シーケンサーでの大量シーケンスによる群集構造解析(16Sアンプリコン解析)を行い、SMLから大気エアロゾルへの特定分類群の移行が明らかとなった.各種環境パラメータと合わせた解析の結果、植物プランクトン増殖に伴うゲル様粒子の蓄積や、それらがエアロゾル粒子に移行すること、その過程で細菌群集もエアロゾル中に移行することが示された.(2)海表面マイクロ層とエアロゾルの微生物の代謝機能ポテンシャル解析(浜崎・高見・PD):エアロゾルから得た試料のメタゲノム解析を行ために必要な極微量DNAからのメタゲノムシーケンス手法について検討を行った.(3)エアロゾル試料の化学分析(岩本):太平洋横断航海で得たエアロゾル試料の化学分析を行い,エアロゾルの物理化学的性質に影響を与える水溶性有機態窒素の動態を明らかにした。観測データの少ない北太平洋亜熱帯海域における動態と微生物活動との関係について新しい知見が得られた.また,九十九湾で得られたSML試料について,新規手法による雲凝結核の吸収特性評価を行った.九十九湾での集中観測試料の解析について,環境パラメータの解析,微生物群集解析のためのDNAシーケンスまで終了した.また,比較解析のための太平洋亜熱帯海域試料については,エアロゾル試料の化学分析,微生物群集解析のためのDNAシーケンスを終了した.エアロゾルから得た試料のメタゲノム解析については,極微量DNAからのメタゲノムシーケンスが検討課題として残っており,未着手となっている.今年度は,インド洋航海でのエアロゾル,SML,海水の採集を行った.今年度の12月には,上記集中観測(2016年10-11月)について,昨年度と同様に得られたデータを持ち寄り,観測メンバーによるデータ検討会を実施した. CCN活性測定データと環境パラメータ,有機物,微生物群集組成変動との関係について検討した.さらに,新しいCCN吸湿特性測定法による測定結果,SMLにおける高いIN活性データが示された.これらの解析結果をまとめて,2019年2月に開催された大気バイオエアロゾルシンポジウム、および4月に開催された大気ー海洋相互作用に関する国際会議SOLAS Open Science Conferenceにおいて発表した.本年度は,水中,SML,エアロゾルのバクテリア・アーキア群集の解析と各種環境パラメータのデータについて、九十九湾測定の結果の取りまとめと論文化を行う.また,検討課題となっている極微量DNAからのメタゲノムシーケンスの実施が難しい場合には,海水とSMLサンプルのみのメタゲノムシーケンスを実施する.太平洋亜熱帯海域試料,インド洋試料について,各種環境パラメータの測定(フローサイトメトリによる微生物計数,塩分,クロロフィル,有機物,栄養塩濃度など)を行う.同時に,エロゾル試料の有機物の種組成分析と個別粒子分析に注力する.今年度は,金沢大学附属臨海実験施設に1ヶ月間(10/20-11/20)滞在し,能登半島北東部に位置する九十九湾を観測フィールドとして,海水,SMLとこれに由来するエアロゾルの直接的な比較を行うための集中観測を行った.実験所の桟橋と湾内の2カ所で,1ヶ月の滞在期間中に複数回の観測を行い,海表面マイクロ層(SML)用のドラムサンプラーと現場型海水面エアロゾルサンプラーによるサンプリングと雲凝結活性の測定を行った.(1)海表面マイクロ層とエアロゾルの同期的サンプリング:微生物動態解析用の試料,海水とエアロゾルの生物・化学分析用の試料を採集した.これまで,クロロフィルほか一部の有機物分析が終了し,現場で連続測定したエアロゾル粒子数,粒子サイズ,雲凝結活性のデータと合わせて予備的な解析を行った.プロジェクトの紹介と予備的な成果報告のため,第10回バイオエアロゾルシンポジウムで口頭発表を行った.(2)エアロゾルの雲凝結活性の測定:現場型海水面エアロゾルサンプラーを測定装置に連結し,雲凝結活性,エアロゾル粒子数,粒子サイズを測定した.さらに,異なる過飽和度における雲凝結活性の変化からエアロゾル中に含まれる有機物の平均体積割合を推定した.これらの成果を東京理科大学研究推進機構総合研究院大気科学研究部門第1回成果報告会でポスター発表した.(3)海表面マイクロ層とエアロゾルの微生物の代謝機能ポテンシャル解析:実際の解析データは未だないため,既存のメタゲノムデータを用いて,多変量解析手法やネットワーク解析手法による代謝機能の比較アルゴリズムの検討を行った.また,ホモロジーサーチエンジンGhostXを搭載することによるMAPLEシステムの高速化と生理代謝機能の可視化ツールの開発を行った.第10回バイオエアロゾルシンポジウムでは,高見が招待講演を行い,これらの解析手法を紹介した.当初計画では,初年度は海表面マイクロ層(SML)用のドラムサンプラーと現場型海水面エアロゾルサンプラーを用いて観測条件など試料採集方法の検討を行う予定であったが,予定よりも早く条件設定が確定した.そこで,次年度に予定していた現場での集中観測を秋に実施し,研究計画を前倒しすることができた.また,海表面マイクロ層より分離した細菌の全ゲノム解析を行った結果をゲノムアナウンスメントとして公表した(研究業績欄に記載).

さらに,金沢大学の大気観測グループ(松木准教授)の協力を得ることにより,雲凝結活性に加えて重要なパラメータである氷晶核活性の測定データが加わる他,集中観測のバックグランドデータとして能登半島での大気連続観測データを参照できることとなった.これらの追加的なデータにより観測データの充実が図られ,計画した内容を上回る成果が期待できる.今年度は,前年度実施した観測試料の解析を行う他,太平洋亜熱帯海域の東西横断観測に参加して,海水,SMLとこれに由来するエアロゾルの採集を行った.(1)海表面マイクロ層とエアロゾルの微生物群集組成解析(浜崎・PD):水中,SML,エアロゾルのバクテリア・アーキア群集の解析と各種環境パラメータの測定を行った.バクテリア・アーキア群集については,16SrRNA遺伝子をPCR増幅し,超並列シーケンサーでの大量シーケンスによる群集構造解析(16Sアンプリコン解析)を行った.水中環境パラメータとして,蛍光顕微鏡による微生物計数,塩分,クロロフィル,有機物,栄養塩濃度の測定を行った.(2)海表面マイクロ層とエアロゾルの微生物の代謝機能ポテンシャル解析(浜崎・高見・PD):実際の解析データは未だないため,既存のメタゲノムデータを用いて,多変量解析手法やネットワーク解析手法による代謝機能の比較アルゴリズムの検討を行った.また,機能的特徴を可視化するツールとして,複雑な代謝マップを簡易的に示す粗視化マップを改良し,ダウンロードした結果をアップロードすることで,サーバに依存せず描画できるスタンドアローン版粗視化マップ描画システムを開発した.(3)エアロゾルの雲凝結活性の測定(岩本):九十九湾野外実験のデータ解析と電子顕微鏡によるエアロゾル粒子分析を進め,データ検討会で報告した.また,SSAの比較対象として北太平洋と縁辺海の広範囲にわたる大気エアロゾルの雲凝結核能を解析した.1月にはエアロゾルを介した大気海洋間の物質循環に関する研究集会を開催した.昨年度に実施した九十九湾での集中観測試料の解析を進め,環境パラメータの解析がほぼ終了したほか,微生物群集解析用のDNA抽出もほぼ終了した.さらに,8-9月には太平洋亜熱帯海域において,SMLとこれに由来するエアロゾルの採集も行い,比較解析のための新たな試料も得られた.一方で,研究費不足のため,当初予定していた微生物群集解析のためのDNAシーケンスができず,次年度の課題となった.今年度の11月には,上記集中観測(2016年10-11月)について,これまでに得られたデータを持ち寄り,観測メンバーによるデータ検討会を実施した.観測概要について,いくつかの環境パラメータのデータから,期間中の海洋および大気環境の変化について検討を行った.また,CCN活性測定データと環境パラメータ,有機物との関係について検討した.さらに,新しいCCN活性測定法の紹介,IN活性の測定データが示された.CCN活性の補完データとして,表面張力の測定について議論した.全体の解析としては,エアロゾルのCCNの変化と水中の有機物,微生物相,機能ポテンシャルとの関係,SML/UWのINの変化と水中の有機物,微生物相,機能ポテンシャルとの関係,BBAについては全サンプルをプールするか,再サンプリングして,SML,UWとの比較メタゲノムを中心に解析して行くこととなった.
眼球運動計測による児童の文章理解能力の発達の検討

本研究は,小学校児童の読み理解の発達過程を眼球運動パターンの変化という視点で検討した。研究1では小学校3年生と5年生および成人に教科書の副読本より選出した文章を自然に理解しながら読むときの眼球運動を測定した。その結果,発達に伴って単語に停留する時間は短くなった。ただし,漢字表記語はひらがな表記語と比較して,発達による停留時間の短縮の度合いが低かった。研究2では小学校2年と4年生と成人を対象に,文章の分かち書きが読み理解に及ぼす影響を検討し,文を文節に分かち書きすることが読み理解の促進につながることが小学校児童でのみ示された。本年度は,小学生が読書を行う際の眼球運動の基礎データの取得と解析を目指した.具体的には,小学校3年生・5年生にそれぞれの学年に対応した内容のテキストを読んでもらい,読書中の眼球運動を測定した.テキストに含まれる単語の内,漢字を含む内容語,ひらがなのみの内容語,ひらがなのみの機能語の3カテゴリーについて,停留時間の発達的変化および成人データとの比較を行った.その結果,英語を対象とした先行研究の結果を繰り返して,発達に伴って,読み時間が短縮される一般的な傾向が確認された.それに加えて,本研究独自の発見として,ひらがな表記の内容語については,小学校3年生よりも5年生で読み時間が短くなることが示されたが,漢字表記の内容語では,そのような読み時間の短縮が見られなかった.この結果から,ひらがな文字列から単語を抜き出す能力の向上を示すと示唆された.漢字を含む内容語の読み時間が,なぜ短縮されないのかは,今後,詳しく検討する必要がある.また,成人データでは,どのカテゴリーについても,小学生よりも短い読み時間が一貫して見られたが,成人が,小学生のテキストを読む場合,普段目にする表記とは異なるひらがな表記の単語が複数見られることが判明した.そのため,同一内容で,普段目にする表記で記述された文章を読んでいる時のデータを追加取得した.今後は,さらに解析を進めていくと同時に,単語の停留位置についても解析する予定である.本年度は前年度に取得した小学生の読みの眼球運動の解析を引き続き行った。また、テキストの表記方法が読み理解に与える影響に関する発達的検討の一環として、テキストを文節ごとに分かち書きした文章、分かち書きを行わない文章、テキストにランダムに空白が挟まれる文章という3種類文章を小学校2年生および4年生の児童と成人に読んでもらう実験を行った。その際、読み手の眼球運動を測定して1ページあたりの読み時間や停留時間、停留位置等から読みやすさを評価した。現在、取得したデータを解析中である。全体的な傾向として、成人は分かち書きの促進効果(分かち書きありの文章が分かち書きなしの文章と比較して読み時間が短くなることと定義)が見られないが、児童には読みの促進効果の傾向が見られる。また、ランダムに空白をはさんだ文章を読む場合には小学校児童と成人の両者で効率的な読みが妨害される傾向が見られている。今後は小学校2年生と4年生に分けてデータを詳細に解析することにより、小学生の間にどのような変化が見られるのかを明らかにする予定である。さらに眼球運動データの解析を進めて発達とともに読書中の情報処理過程がどのように変化するのかを明らかにできると考えられる。また、発展途上にある児童の読み理解を表記の仕方によって促進させることができるかを考察する。このような検討は読みの発達に関する基礎的知見を提供するだけでなく,読みの支援方法への応用が可能であると考えられる。
希少食肉目動物の実践的保全にむけた繁殖生理の解明と繁殖生態調査法の確立

希少食肉目動物の保全にむけて,動物園飼育下の希少クマ科およびネコ科動物を対象に,繁殖生理の内分泌学的解明と繁殖生態調査法の確立に関する研究を行った。その結果(1)チーターやホッキョクグマ等において糞を用いた生殖腺活動の非侵襲的内分泌モニタリング法を確立できた。(2)アムールトラやマレーグマ等の排卵様式等が明らかになった。(3)糞中の性ステロイドホルモンの濃度分布からアムールトラの性別と生理状態を推定でき,野外調査に応用できる可能性があることが明らかになった。希少食肉目動物の飼育下個体が排泄した糞を用いて,糞中の性ステロイドホルモン代謝物の有効な定量法を確立することを目的として,糞中のプロジェステロン代謝物およびエストロジェン代謝物の同定を行った。1.クマ科3種とネコ科7種の飼育下個体から,糞を定期的に採取保存し,繁殖生理の解明に必要な試料を収集した。2.チーターとツシマヤマネコにおいて,高速液体クロマトグラフィーと酵素免疫測定法を併用した方法により,糞中の性ステロイドホルモン代謝物の同定を行った。チーターの妊娠期の糞中には,いくつかプロジェステロン抗体免疫反応性ピークが検出され,このうちの3種を5α-pregnan-3α/β-ol-20-one, 5α-pregnan-3,20-dioneと同定し,他に5β-pregnan-3α/β-ol-20-oneのわずかな免疫反応性も認められた。妊娠の前・中・後期の間で,これらの糞中プレグナンの構成に明らかな違いは認められなかった。また,ツシマヤマネコの妊娠期の糞中にも同様に,5α-pregnan-3α/β-ol-20-oneと5α-pregnan-3,20-dioneが検出された。両種の糞中には,非代謝型のプロジェステロンはほとんど存在しなかった。両種の糞中エストロジェンとして,主に3種の物質が検出でき,このうち2種はestradiol-17βとestroneであり,estradiol-17βが主要排泄型であることが明らかとなった。3.チーターとツシマヤマネコの糞を用いた非侵襲的内分泌モニタリングにおいて,卵胞活動を調べる場合には糞中estradiol-17βを定量する方法,卵巣黄体活動や妊娠のモニタリングには,5α系のプレグナンと高い交叉性を示す抗体を用いた定量法が有効であることが明らかとなった。希少食肉目動物の繁殖生理の解明と繁殖生態調査法の確立にむけた本年度の研究において,主に次の結果が得られた。1.プロジェステロン(P)とアンドロステンジオン(AD)抗体を用いて,糞中の代謝物含量を定量する酵素免疫測定(EIA)法を確立し,サーバルにおいて,糞中代謝物の動態から繁殖生理学的特徴について調べた。マウントまたは交尾行動がみられた個体では、その最終観察日の平均2.4日後からP値が急激に上昇し始めた。これらの行動がみられなかった個体のPは基底値を維持した。ローリングや顎や体の擦付けなどの行動変化が頻繁に観察された時期には、AD値の明確な上昇が認められ、卵胞発育を反映しているものと考えられた。すなわち,サーバルは交尾排卵動物である可能性が高く、また発情に関連したいくつかの行動が明らかとなった。3.高速液体クロマトグラフィーとEIA法を併用し,ホッキョクグマの糞中の性ステロイドホルモン代謝物の同定を行った。雄個体の糞中から,AD, epi-androsteroneおよびandrosteroneが同定でき,またテストステロンや5α-dihydrotestosteroneは非常に僅かである(または含まれていない)ことが判明した。雄ホッキョクグマの繁殖生理の調査には,これらのアンドロジェンと高い交叉性を示す抗体を用いた定量法が有効であることが明らかとなった。4.飼育下のトラの全血と糞を用いて,X・Y染色体上にある性特異的プライマー(ZFX-PF/R, DBY7-PF/R)を使ったPCR反応により,各染色体上の特異配列を増幅させることに成功した。この方法により判別した性は既知の性と一致したことから,トラの糞中DNAを指標とした性判別法が確立できた。1.動物園のクマ科とネコ科の希少種7種(ホッキョクグマ,ツキノワグマ,マレーグマ,アムールトラ,ツシマヤマネコ,チーター,サーバル)から糞サンプルを継続的に採取し,繁殖生理状態を長期的に追跡した。2.特に,採血の機会が得られ,血清サンプルを入手できた,チーターおよびアムールトラにおいて,血中と糞中におけるプロジェステロン値間の相関を調べた結果,相対的な高低関係は血中と糞中とで矛盾はなかった(相関係数を求めるまでのサンプル数を集めることができなかったため動態のみ比較)。

すなわち,糞中プロジェステロンの動態は,体内(血中)での動態をほぼ反映していることが判明した。3.チーター,アムールトラ,ツシマヤマネコおよびマレーグマの雌個体について,黄体活動の指標としてプロジェステロン,卵胞活動の指標としてエストラジオール-17βまたはアンドロステンジオンを継続的に測定し,行動等の記録との関連性を調べた。その結果,いずれの種も明確な繁殖の季節性はもたず,基本的に交尾排卵様式で,種や個体により程度の差はあるが,稀に自然排卵が起こっている可能性が示唆された。4.ホッキョクグマとツシマヤマネコでは,日本動物園水族館協会種保存委員会の種別繁殖検討委員会において研究データを報告し,動物園での繁殖計画に役立てた。また,公開シンポジウムの開催やインターネット上のコラム掲載を通して,研究概要を一般向けにも発信した。5.野生個体の排泄糞を用いた調査が可能かどうかを明らかにするため,飼育下のアムールトラとチーターにおいて排泄直後に糞を採取し,経過時間ごとの糞中プロジェステロン値を調べた。その結果,両種とも少なくとも排泄後60時間後までは,排泄直後の数値とほぼ変わらないことが明らかとなった。希少食肉目動物の繁殖生理の解明と繁殖生態調査法の確立にむけた本年度の研究において,主に次の結果が得られた。1.雄ツシマヤマネコの糞中テストステロン(T)代謝物含量は1歳未満の個体で低値を示したが,210歳までの個体では2倍以上有意に高く,冬季(12月,1月,2月)に高値を示す個体が多く認められた。飼育下における雄の性成熟は2歳頃であると推察され,2年目の冬から繁殖期にむけて精巣活動が活発になっていくと考えられた。2.動物園飼育下のアムールトラにおいて,妊娠期,黄体期およびそれ以外の時期の雌と雄の各ホルモン測定値を比較検討した。雌雄のプロジェステロン(P)ーT間およびPーアンドロステンジオン(AD)間において,顕著な分布傾向の違いが認められた。さらに,雌雄間でP/T比およびP/AD比の平均値を算出したところ,「妊娠期・黄体期の雌>その他の時期の雌>雄」の順に顕著な差が認められ,糞中ホルモン値の分布傾向から性判別ができる可能性が示唆された。3.動物園のクマ科とネコ科の希少種5種(ホッキョクグマ,マレーグマ,ツシマヤマネコ,スマトラトラ,チーター)から排泄糞を定期的に採取し,生理状態をモニタリングすると共に,各種の排卵有無の判断や妊娠判定を実践し,域外保全の取り組み(動物園の繁殖計画)に役立てた。4.野外生息地で採取されたアムールトラとアムールヒョウの糞(糞中DNAから性判別)を用いて,糞中の性ステロイドホルモン代謝物含量を測定し,飼育下個体から得た基盤データと比較することにより,野生個体の繁殖生理状態を評価することを試みた。特にアムールトラでは,野生雄の糞51サンプルは飼育下雄のサンプルの濃度分布に一致し,また野生雌の糞18サンプルは飼育下雌の分布傾向と比較して黄体期や妊娠期のものは含まれていないと判断できた。動物園と協働して,クマ科とネコ科の希少種の繁殖生理に関する研究が飼育下個体の調査によって,ほぼ計画通り進展した。特に本年度重点的に取り組んだ,チーター,ツシマヤマネコおよびマレーグマでは,長期間の研究によって,種の繁殖生理学的特性が明らかにでき,その一部は学会発表や論文発表することができた。また,野外調査において必須となる,屋外採取糞の分析可否に関する基礎的検討も進んだ。24年度が最終年度であるため、記入しない。
細胞質分裂における膜ダイナミクスの時空間制御機構の解明

F-BARドメイン蛋白質シンダピンは、細胞質分裂における膜動態に重要な機能を持つ。シンダピンはリン酸化により機能制御されるが、その制御を行うキナーゼとホスファターゼは不明であった。本研究では、シンダピンの脱リン酸化にPP1ホスファターゼが必要であることを、ショウジョウバエ培養細胞におけるPP1のRNAiにより明らかにした。一方、シンダピンがポロ様キナーゼPlk1によってリン酸化されることを、in vitroリン酸化実験により明らかにした。以上の結果より、細胞質分裂におけるシンダピンの機能が、PP1ホスファターゼおよびポロ様キナーゼによって時空間的に制御される可能性を世界に先駆けて明らかにした。動物細胞の細胞質分裂は、アクチン収縮環の収縮力と、細胞膜リモデリングの協働によって進行する。ショウジョウバエのF-BARタンパク質Syndapinは、細胞質分裂における膜リモデリングに重要な機能を持つが、その時空間的な制御のしくみは明らかになっていない。Syndapinの膜結合性と膜変形活性はリン酸化による制御を受け、細胞質分裂においては脱リン酸化型のSyndapinが機能することが明らかになっている。そこで本研究では、Syndapinの脱リン酸化に関わるホスファターゼを同定し、細胞質分裂における膜リモデリングの時空間的な制御機構を明らかにすることを目的とした。まずアフィニティー精製したSyndapin複合体をプロテオーム解析し、Syndapinの脱リン酸化に関わるホスファターゼの同定を試みた。しかし、このアプローチではシンダピンに相互作用するホスファターゼは同定することができなかった。そこで、ショウジョウバエゲノムに存在するホスファターゼのうち、特に細胞分裂期に重要な機能を持つホスファターゼについて、RNAiによる機能阻害実験を行い、Syndapinの局在に及ぼす影響を解析した。その結果、複数のホスファターゼのRNAiにより、Syndapinの細胞分裂面への局在が異常になることが明らかになった。一方、Syndapinによる膜変形の作用機序を明らかにするために、in vitroの膜変形アッセイ系を用いて、高速原子間力顕微鏡(高速AFM)を用いたナノスケールでのイメージングを行うことを計画した。これまでに、膜変形活性をもつSyndapin(野生型とリン酸化変異体)を大腸菌において発現・精製した。さらにこれらの精製タンパク質とリポソームを使った、in vitroの膜変形アッセイ系を確立した。細胞質分裂は、分裂面の細胞膜が変形し細胞を切断するという、ダイナミックな膜動態を伴う生命現象である。動物細胞の細胞質分裂における膜動態制御には、膜変形活性を持つBARドメイン蛋白質シンダピンが重要な機能を担う(Takeda et al., Open Biol. 2013)。細胞質分裂時に、シンダピンは脱リン酸化型として機能するが、そのリン酸化制御に関わるキナーゼやホスファターゼは明らかになっていなかった。そこで本研究では、シンダピンのリン酸化制御に関わるキナーゼとホスファターゼを同定し、その機能解析を通じて、細胞質分裂における膜動態調節機構を明らかにすることを目的とした。先行研究より、シンダピンの脱リン酸化にはPP1ホスファターゼが関与する可能性が高かった(Takeda et al., Open Biol. 2013)。そこで、ショウジョウバエに存在するすべてのPP1ホスファターゼの触媒サブユニット(flw,Pp1α-96A,Pp1-87B, Pp1-13C)をRNAiで発現抑制したところ、シンダピンが分裂面に局在できなくなり、細胞質分裂が異常になることが明らかになった。一方、シンダピンはリン酸化されると膜変形活性を失い、分裂面に局在しなくなる(Takeda et al., Open Biol. 2013)。このことは、細胞分裂期中期までの細胞では、シンダピンはリン酸化によって膜変形能が不活性化し、細胞の膜動態を低下させている可能性が考えられた。そこで、分裂期キナーゼによるシンダピンのリン酸化を検証したところ、シンダピンがポロ様キナーゼPlk1によって、in vitroで直接リン酸化されることが明らかになった。これらの結果より、細胞質分裂におけるシンダピンの機能がPP1ホスファターゼおよびポロ様キナーゼによって時空間的に制御されることが強く示唆された。今年度は、1.高速AFMによる膜ダイナミクス観察に適したin vitroアッセイ系の確立、および2.高速AFMによるSyndapinのリン酸化による機能調節機構の解明、の2点を実施計画とした。上記のように、1に関してはほぼ達成できている。また2に関しては上記のアッセイ系を利用して金沢大学・安藤敏夫教授の研究室の協力のもと、実際に高速AFM観察を始めている。さらに、研究計画には含めなかったが、Syndapinのリン酸化制御に関わると考えられるホスファターゼの同定に成功した。これらの状況をふまえ、本研究はおおむね順調に進行していると判断した。

27年度が最終年度であるため、記入しない。細胞生物学1.Syndapinのリン酸化制御に関わるホスファターゼの機能解析Syndapinのリン酸化制御に関わると考えられるホスファターゼについて、その局在やダイナミクス、またRNAiを行った際のSyndapinの局在および細胞質分裂におよぼす影響を詳細に解析する。さらに、これらのホスファターゼと拮抗してはたらくキナーゼの同定を試みる。さらにSyndapinが同定したキナーゼとホスファターゼによってリン酸化制御される部位を特定し、そのリン酸化特異的抗体を作成して、Syndapinが細胞質分裂の際に時空間的にどのようにリン酸化制御を受けるのかを明らかにする。2.高速AFMによるSyndapinのリン酸化による機能調節機構の解明昨年度の研究において確立した高速AFM観察のin vitroアッセイ系において、Syndapinのリン酸化変異体や、キナーゼやホスファターゼを加えてリン酸化状態を変化させたSyndapinを用いて、Syndapinの構造変化とそれに伴う膜変形ダイナミクスへの影響を明らかにする。
ミクログリアにオルタナティブ活性化を指向させる低分子量化合物

転写調節因子の一つとして知られるIRF4が、脳内の免疫担当細胞であるミクログリアを組織保護・修復性のモードである「オルタナティブ活性化」状態に導く上で重要なシグナル因子であることを見出した。また、ミクログリアの活性化制御を指標として探索的薬効評価を行った結果、複数の低分子量化合物にオルタナティブ活性化促進効果を認め、うち天然由来の1化合物についてはパーキンソン病に関連するドパミンニューロンに対する神経保護効果を新たに見出した。脳内ミクログリアは、組織傷害性に働く「古典的活性化状態」と組織保護・修復性に働く「オルタナティブ活性化」と呼ばれる異なる活性化状態を取り得る。本研究は、ミクログリアのオルタナティブ活性化を誘導する細胞内外シグナル伝達機序の解析を行うとともに、病態脳内のミクログリアを組織保護・修復性に指向させる化合物の探索・同定を企図した。1)ミクログリア様細胞株BV-2細胞において、LPS処置により誘導される古典的活性化(iNOS発現の誘導)は、GABAによって有意に抑制された。一方で、IL-4により誘導されるオルタナティブ活性化(アルギナーゼ-1発現の誘導)は、GABAによって促進された。同様の効果は、GABAB受容体選択的作動薬のバクロフェンにも認められた。したがって、GABAB受容体作動薬が新たなミクログリア活性化制御薬の分子ターゲットとなりうる可能性が明らかになった。2) PPARα/γ作動薬活性を有することが報告されている天然化合物の効果について検討したところ、単独処置によりBV-2細胞のアルギナーゼ-1の発現を有意に増大させることが判明した。次いで、同化合物を培養中脳組織切片に適用し、ドパミンニューロン保護効果について検証したところ、IFN-γ/LPS処置により誘導されるミクログリアの古典的活性化を介したドパミンニューロン変性が著明に抑制された。またこの保護効果は、アルギナーゼ-1阻害薬を共処置することによって消失した。したがって、当該化合物はミクログリアのオルタナティブ活性化の誘導促進を介して作用を発揮する新しいタイプのドパミンニューロン保護薬となりうる可能性が示された。ミクログリア系細胞株BV-2細胞にIL-4を処置すると、オルタナティブ活性化マーカーであるアルギナーゼ-1やYm-1などの発現が亢進し、これはJAK阻害薬により抑制された。また翻訳阻害薬のシクロヘキシミドによってオルタナティブ活性化マーカーの発現がmRNAレベルで遮断されたことから、IL-4刺激後の何らかのタンパク質性因子のde novo合成がオルタナティブ活性化の誘導に必須であることが示唆された。そこで当該因子の分子実体について探索を進めた結果、転写調節因子IRF4が同定された。すなわち、BV-2細胞にIL-4を処置するとIRF4の発現が増大し、これはJAK阻害薬によって抑制された。また、siRNAによってIRF4の発現を抑制すると、IL-4によるアルギナーゼ-1の発現誘導が著明に抑制された。さらに、IL-4によるアルギナーゼ-1の発現誘導は、プロテインキナーゼA阻害薬によって抑制され、アデニル酸シクラーゼ活性化薬によって増強されたことから、オルタナティブ活性化の誘導においてJAK/STAT経路とcAMP経路が協調的に働く可能性が示された。一方、古典的活性化を誘導するリポ多糖をIL-4と共処置すると、IRF4の発現誘導が抑制されるとともに、オルタナティブ活性化マーカーの発現も著明に抑制された。以上の結果から、ミクログリアの古典的活性化とオルタナティブ活性化との間のスイッチング機構においてIRF4が中心的役割を担う可能性が初めて明らかとなった。当初の研究目的のうち、ミクログリアのオルタナティブ活性化を誘導する細胞内外シグナル伝達機序を解明するという点に関して、IRF4の介在する新規の活性化スイッチング機構を突き止めることができた。また、オルタナティブ活性化を促進する低分子量化合物の探索・同定についても検討を進めており、現在までにある種の神経伝達物質関連化合物にそのような活性を認めている。1.引き続き、オルタナティブ活性化を促進する低分子量化合物の探索を進める。有効性の認められた化合物については、その作用機序についてBV-2細胞および初代培養ミクログリアを用いて解析を行う。作用機序解析は主として、IL-4の細胞内シグナル伝達経路のどの段階で亢進作用が発揮されるのかに焦点を当てて進める。

2.培養細胞系において有効性の認められた化合物については、培養ラット脳組織切片を用いた疾患病態モデル(脳出血についてはトロンビン誘発組織傷害、パーキンソン病についてはドパミン神経毒誘発ニューロン変性)におけるミクログリア活性化状態への影響を調べ、オルタナティブ活性化の亢進効果の有無を検証する。3.前項の検討で培養脳組織においても有効性の認められた化合物については、in vivo疾患モデル(脳出血およびパーキンソン病)に投与し、疾患脳組織内のミクログリアの活性化に及ぼす影響について検討する。病態誘発後のミクログリア活性化状態の時間経過に対する影響も考慮して投与スケジュールを設定し、脳組織保護効果および神経症状改善効果についても検証する。該当なし
心外膜脂肪に潜む免疫細胞を介した心筋梗塞後心不全における炎症進展機序の解明

マウス心筋梗塞後4日目の心外膜脂肪に浸潤する炎症細胞をflow cytometryにより検討した。その結果興味深いことに、心外膜脂肪の容量が心筋梗塞を作製しないshamのマウスと比較してMI後に増加すること(sham 12 ±2 vs. MI 26 ±4 mg)、MI後の心外膜脂肪にはshamのマウスの心外膜脂肪と比較して、monocyte, macrophage, T細胞, B細胞などの炎症細胞が多数存在すること、さらに興味深いことに、shamマウスではほぼ見られなかったInterleukin-3 (IL-3)を産生するB細胞(IgM+)が強力に誘導されることを見出した。同様の細胞は、心筋梗塞部位、脾臓、腹部内臓脂肪には認められなかった。本研究ではIL-3KOマウスを使用予定であるが、Balb/cからC57BL/6への交配は終了したものの、その後の繁殖に時間がかかり、現在のところWTマウスでの解析のみとなっている。安定した繁殖が得られたのち、IL-3KOマウスを用いた研究を遂行していく。当初の計画通り、IL-3KOマウスを用いて、心筋梗塞モデルにおける表現系の解析を行なっていく。また、IL-3KOマウスとB細胞欠損マウス(μMTマウス)の骨髄を用いたmixed bone marrow chimeraによりB細胞特異的IL-3KOマウスを作製し、表現型の評価を行う。次年度使用額が生じた理由:未使用額の発生は効率的な物品調達を行ったため使用計画:各種抗体の購入
サイトカイン依存症白血病細胞株の分化誘導の解析と顆粒球系分化特異的転写因子の同定

GM-CSF依存性ヒト白血病細胞株MB-02のIL-3による好酸球系への分化を詳細に解析するため、IL-レセプターa遺伝子をレトロウイルスベクターにて同細胞株に導入し、安定亜株MB-02-3Rを作成した。この細胞株は高濃度のIL-3により増殖するが、高度の分化を誘導する低濃度のIL-3では一部の細胞にアポトーシスが出現していた。従ってIL-3の濃度勾配によって分化の割合を再現性よくコントロールできるシステムといえる。分化誘導後May-Glemsa染色にて特徴的な顆粒が観察された。この顆粒は好酸球系のマーカーであるeosinophil major basic protein(MBP)であることが免疫染色で確認できた。そこで転写開始部位の5'側の250baseほどのMBP promoterをprobeとして好酸球系分化に特異的な核タンパクの同定、検出を試みた。低濃度のIL-3で刺激した細胞の核タンパクを用いてgel-shift assayを行い、分化誘導時に出現するユニークなバンドの存在を検討した。諸家の報告を参考にするとGATA1,GATA2,GATA3,NF-E2,及びPU-1などが候補として予測され、それらを念頭において検討したが、現在まで決定的といえるものはない。現在は定量的変化をも考慮し、候補を絞ってCAAT-boxに結合するC/EBP5に着目し、DNAカラムによる同タンパクの抽出と分化誘導時のmRNAレベルの発現の変化につき、実験を続行している。一方、好酸球系への分化特異的転写調節領域自体も文献上でも完全にはまだ決定されていないため、HL60細胞の分化モデルの報告にもとづき、5'側のMBP promoter領域をふくめたDNA断片の1.5-2Kbを調整し、それから各種の長さの断片を調整し、ルシフェラーゼ遺伝子につないでMB-02-3Rにtransient transfectionした。各濃度のIL-3刺激下でのルシフェラーゼ活性にもとずき、IL-3によるMBP遺伝子発現領域を決定すべく現在も実験を続行中である。平成7年度に我々はGM-CSF依存性白血病細胞株MB-02細胞がIL-3により好酸球分化を示すことを初めて明らかにした。これまでの報告と併せてMB-02細胞が造血の3系統に分化しうる数少ない細胞株であることが判明したわけで、我々はこれまでテーマとしてきた分化のlineage commitmentの定量的解析にとって、有力なモデルを手にしたことになる(投稿準備中)。IL-3レセプターαを遺伝子導入した亜株はある濃度以上のIL-3に反応して細胞増殖し、それ以下の濃度では親株で見られた好酸球分化傾向が再現された。Il-3レセプターαを遺伝子導入したこの亜株の解析により単一のサイトカイン、IL-3が濃度に応じてアポトーシス回避、細胞分化と細胞増殖とを決定する役割を演ずるという興味深い現象が明らかになった。これは近年明らかになりつつある細胞回転関連遺伝子群と細胞分化関連転写調節遺伝子群との密接な相関(多分、相互抑制)を強く示唆する。平行して解析しているbcl-2遺伝子導入亜株の解析においても、アポトーシスが回避されれば細胞増殖が停止すると赤血球系への分化に連動するとする、我々の以前からの化学的分化誘導での報告を裏づけるものであった。これらの亜株の解析により細胞のアポトーシス、細胞分化誘導、及び細胞増殖の関係を解析し分化誘導を決定する物質的根拠を分子生物学的方法にて探索する我々の平成8年度以降のプロジェクトに強い根拠をあたえるものとなった。発現して来ると思われる好酸球

特異的転写調節因子の検索を好酸球分化前後の材料よりdifferential display等の方法を駆使して行う予定である。GM-CSF依存性細胞株MB-02におけるIL-3での好酸球分化を解析する目的で、更にIL-3receptor αを遺伝子導入したMB02-IL3Rα株を作成したところ、IL-3の濃度に応じてMB-02同様の好酸球分化を示した(投稿準備中)。培養面での有利さからこのMB02-IL3Rα株を材料として、本年度は好酸球特異的転写調節因子の解析を開始した。GM-CSF及び各濃度のIL-3で刺激したMB02-IL3Rα株の核蛋白を作成した。既報eosinophilperoxidaseの5'側のプロモーターfragmentをPCR法にて作成しgel shift assayにてこの領域に結合する蛋白を検索した。特に低濃度のIL-3刺激時(好酸球分化誘導条件)の変化に着目したが、予備実験では著明な変化を認めなかった。現在さらに領域を拡げてプロモーター及びエンハンサーに結合する分化特異的蛋白の候補を検索中である。他の好酸球特異形質であるeosinophil major basic protein(MBP)についても同様の検索を始めるべく検討中である。MBPのプロモーターは最近の報告によればP1とP2の2種類存在するとされているため、MB02-IL3Rα株でのMBP trans criptionについてどちらが有意か決定した後、PCR法にてプローブを作成し同様に実験を行いたい。一方、今年度の研究計画書にも述べた如く、プロモーターないしエンハンサーを用いたDNAaffinityカラムでの分化特異的蛋白の同定の試みについても、現在カラム作成等の基礎実験を開始した。方法論的に問題がなければ一般的プロモーターでの予備実験を開始する予定である。GN-CSF依存性ヒト白血病細胞株MB-02のIL-3による好酸球系への分化を詳細に解析するため、IL-レセプターa遺伝子をレトロウイルススペクターにて同細胞株に導入し、安定亜株MB-02-3Rを作成した。この細胞株は高濃度のIL-3により増殖するが、高度の分化を誘導する低濃度のIL-3では一部の細胞にアポトーシスが出現していた。従ってIL-3の濃度勾配によって分化の割合を再現性よくコントロールできるシステムといえる。分化誘導後May-GIemsa染色にて特徴的な顆粒が観察された。この顆粒は好酸球系のマーカーであるeosinophil major basic protein(MBP)であることが免疫染色で確認できた。そこで転写開始部位の5 ́側の250baseほどのMBP promoterをprobeとして好酸球系分化に特異的な核タンパクの同定、検出を試みた。低濃度のIL-3で刺激した細胞の核タンパクを用いてgel-shift assayを行い、分化誘導時に出現するユニークなバンドの存在を検討した。
GISを用いた古代都城の用排水系統に関する総合的研究

各機関調査の条坊発掘情報の収集とデータ化を進めた。奈良市教育委員会調査分の情報収集が終了し、データ入力及び整理をほぼ完成させた。このデータを活用し、また一般に公開するための方法の検討を開始している。また、都城内の用排水系統の分析に必要な平城京地形データについても、基礎的な編集活動を終え、デジタル化に向けた作業をおこなった。1/1000基礎図(76葉)の等高線データのラスター化をおこない、試験的に1地域を選択してCAD上で芯線化をおこない、ベクター化、DEMの作成作業へ良好な成果を得た。条坊データとのオーバレイの関連を考える為に座標あわせと同時表示の試行をおこなっている。GISシステムについては、入力方法と、表示方法についての検討をおこなった。開発が予定よりも遅れているが、徐々に進行させている。これらの成果は、平城京総合地図として、各条坊のデータを公開した。初年度にあたる本年度の研究は、研究システムの構築と、基礎データの整理を中心におこなった。システムのうちハードウェアは、WorkStationをメインマシンとし、情報収集・分析用のパーソナルコンピュータ、デジタルデータ作成のためのデジタイザ、スキャナから構成される。基礎となるGISソフトウェアには汎用性が高く、広く普及しているAutoCADMap2000を利用し、独自に開発するプラグインモジュールを用いて研究者がデータの利用や新たなデータの追加を簡単におこなえることを目標に開発を進めている。基礎データの整理は、平城宮・京の調査で蓄積されている条坊側溝の平面および標高のデータについての検討をおこない、入力データの形式、方法について決定した。実データについては奈良国立文化財研究所調査分についてほぼ収集・整理を終え、モデル地域として選択した2個所のデータを実際に使用して入出力、分析等の方法の検討をおこなっている。また、用排水系統の検討に不可欠な平城京の微地形をデジタルデータ化する作業も進行させている。これは奈良国立文化財研究所作成の1/l000地形図から等高線を抽出し、これをデジタイザによってデジタル化していくというもので、本研究のみならず、今後幅広い用途に利用できるものである。デジタル化された条坊データ、微地形データについては、早期に成果物として広く公開し、研究成果の普及に努めたい。また、これらの活動については年2回発行したニュースレターに報告し、大学等の研究機関に送付して研究者間の交流の促進と成果のすみやかな公開をおこなっている。本年度は、前年度に収集したデータについて成果の入力と、加工を中心に活動を行った。また、補足データについても、収集を進めた。発掘調査関連の条坊側溝データについては、昨年度収集済みの奈良国立文化財研究所調査分のデータを表計算ソフトに入力を行い、ほぼ終了した。現在、奈良市教育委員会による調査情報を収集している。これらは来年度を目標に公開を行いたい。また、奈良国立文化財研究所作成の1/1000地形図のDEM化も作業を進め、方法の模索を行っている。これをもとに調査成果に基づく条坊の復元を行い、都城の都市計画と用排水系統の実態を明らかにしたい。システムの面では、モデル化についてプラグインソフトウェアの応用などの検討を行い、当初想定していたAutoCAD Map2000を基礎とした開発の検討をおこなってきたが、TINモデル化を標準機能としてもっているAutoCADLand Development Desktop2が発売されたことから、これを中心に進めることに変更し、検討をおこなっている。また、研究過程を公開、広報するため、ニュースレターの3号を発行した。4号からはDTPによりコストを削減すると共に、随時発行していくこととし、現在検討・作成中である。また、既存のニュースレターについては、中国・韓国語への翻訳を終えており、これらもDTPによって発行を行い、研究活動の周知と連携を深めることとしたい。学会発表としては、地理情報システム学会(GISA)にて、研究発表をおこなった。昨年度に引き続き、各機関調査の条坊発掘情報の収集とデータ化を進めた。

GISシステムについては、入力方法と、表示方法についての検討をおこなった。開発が予定よりも遅れているが、徐々に進行させている。これらの成果は、平城京総合地図(暫定版)として、各条坊のデータおよびラスター形式の等高線データをCD-R媒体にて製作し、公開へ向けての実装の研究をおこなった。今後、ベクター形式の等高線データ、およびDEMを各図幅に対して作成する上で必要な項目の検討をおこなっている。
高柔軟・高信頼電気エネルギー流通システムに関する基礎研究

1.マルチメニューサービスを実現可能な系統構成ならびに電力改質センターの検討FRIENDSを実現するためには、その中核的存在である電力改質センターがどのような構成をとり、FRIENDSシステムの中でどのような役割を果たすべきであるのかを明らかにしなければならない。そこで、QCCが果たすべき機能を明らかにすることによってFRIENDSにおけるQCCの位置づけを明確にし、種々の内部構成を提案し、それらの果たすべき機能について検討した。さらに、より詳細なQCCモデルを提案し、電磁過渡解析プログラム(EMTDC)を用いた計算機シミュレーションによって、FRIENDSにおける多品質電力供給機能の一方式が、少なくとも技術的には実現可能であることを具体的に示した。2.マルチメニューサービスの需要量の評価と電力改質センターのハードウェア構成FRIENDSの特徴の一つであるマルチメニューサービスの実現に関する基礎研究として、人間の活動とエネルギー使用機器の使用状況を詳細に追跡するボトムアップシミュレーション型の電力日負荷曲線生成モデルを作成した。生活のパターンについてのデータは90年度NHK国民生活時間調査を用い、モデルのチューニングにより現実の日負荷曲線に近い曲線が得られた。このモデルの応用として主要電気機器をそれが要求する電力品質に振り分けることにより、いくつかの地域を想定して品質別に電力日負荷曲線を生成することが可能となった。さらに電力改質センターの具体的な回路構成について研究をすすめ、半導体を用いた切り替えスイッチの実験による特性評価、ならびに品質別電力供給を経済的に実現し得る方式として提案した、三相四線式交流多品質電源の基本的特性のシミュレーションによる検証を行い、それぞれ所期の結果を得た。3.需要端分散電源を考慮した最適系統構成の決定法並びにフレキシブルな開閉器操作手法の開発FRIENDSの系統構成決定に関する、(1)需要端分散電源を考慮したタブー探索による電力供給信頼性の観点から見たFRIENDSの系統構成決定アルゴリズム(2)系統のあらゆる2重事故時においても負荷に無停電で電力を供給可能なような最適な運用系統を決定するアルゴリズムの2つのアルゴリズムを開発し、これらを統合して、供給信頼性並びに事故時運用も考慮した最小コスト系統構成探索アルゴリズムを完成し、研究成果を国内外の学会で発表した。4.デマンドサイドからみたFRIENDSのあり方についての検討需要家の視点から見たFRIENDSのあり方について検討を行った。需要家からみた場合、FRIENDSは品質別マルチメニューサービスだけでなく、電力自由市場の恩恵を小口需要家にももたらすという働きもある。それによって、小売り託送市場が活性化されることを想定し、需要家の行動モデルを用いて解析を行った。その結果、各地域の新規参入事業者が互いに価格競争を行うような送電線使用料の設定を行えばよいということが分かった。高柔軟・高信頼電気エネルギー流通システム(FRIENDS)の特長の一つであるマルチメニューサービス(多品質電力供給)について、それが実現可能な系統構成とその運用方策について検討した。

具体的には、先ずマルチメニューサービスが可能な電力改質センター内設置の分散型電源や分散型電力貯蔵装置の規模とその運用アルゴリズムを、(1)電力改質センターが単独でマルチメニューサービスを保証する場合と、(2)複数の電力改質センター間の電力融通を考慮する場合について、モデル系統を用いて検討した(長谷川)。また、マルチメニューサービスのうち、高信頼(無停電)電力供給を実現するために電力改質センターに分散型電源が整備された場合にどのような系統構成をとるのが最経済的かを決定する方法について、過負荷解消感度指標による方法と遺伝アルゴリズムによる方法を開発し、モデル系統でその正当性を確認した(奈良)。マルチメニューサービスの需要量と配電網におけるロードカーブの評価については、個々の需要家の電力需要量をシミュレートできるエンドユ-スモデルを作成し、それを用いて高品質電力の日負荷曲線を得ることができた。このモデルは、個々のユーザーの一日の生活の流れを炊事、娯楽など4つの主要な活動に分類し、それらの活動に伴うエネルギー機器の使用状況をほぼ忠実にシュミレートすることを基本としている(辻)。需要家から見て選択肢を多くすることもFRIENDSの大きな特長の一つである。この面から、規制緩和及び配電ネットワーク技術の進歩によって小売託送が行われるようになった時の望ましい電気エネルギー供給システムの形態についての検討を、一時間帯モデルを用いて行った。その結果、新規参入発電事業者の規模が既存の電気事業者に比べて小さい場合は電気事業者の行動の選択には注意が必要であることが分かった(大山)。1.マルチメニューサービスを実現可能な系続構成FRIENDSの中核的存在である電力改質センター(QCC)には、様々な形式や内部構成が考えられ得る。本年度は、QCCの内部構成を確立し、それらの持つ特徴を定性的かつ定量的に評価するための基礎的な検討として、FRIENDSの概念の中におけるQCCの果たすべき機能を明らかにし、そのいくつかの主要部分について具体的な内部構成を提案した。さらに提案した構成のもつ特徴を定性的に検討し、来年度以降に検討すべき課題を明確にした。2.マルチメニューサービスの需要量と配電網におけるロードカーブの評価前年度に作成した人間の活動とエネルギー使用機器の使用状況を詳細に追跡するボトムアップシミュレーション型の電力日負荷曲線生成モデルの精緻化を図り、モデルを完成させた。生活のパターンについてのデータは90年度NHK国民生活時間調査を用い、モデルのチューニングにより現実の日負荷曲線に近い曲線が得られた。
ホログラフィ的手法によるMR画像の実時間再構成システムの開発

1. CAMACデータ収録システムを導入して既存のプロトタイプNMRフレネル変換映像法システムの整備を行い、映像法システム運転のコンピュータ制御による省力化、実験の効率化を図った。さらに、中磁場用の位相拡散フーリエ法による映像法システムの整備も併せて行い、低磁場、中磁場のフラッシュMRI相当の高速データ収集が行える映像法システムを実現した。2.ホログラフィでは立体映像の再生が可能であるが、フレネル変換映像法に於ても、空間情報をエンコードする特徴磁場形状に工夫を凝らせば二次元的走査で三次元立体映像再成の可能性がある。そこでこのような目的のための、NMRフレネル変換映像法の特徴磁場形状について検討を行い、二次元的走査によっても不完全ではあるが、三次元像の再生が可能なことを数値的シミュレーションによって明らかにした。3.市販の超高精細液晶プロジェクターを改造してホログラフィック光学映像再構成システムを試作し、整備した高速データ収集が行える映像法システムとオンラインで結合して小形試料を対象としたオンライン実時間ホログラフィック映像再構成システムを構築した。4.種々のサンプルについてオンライン実時間映像再構成の実験を行い、データ収集を行いながら映像を見ることができることを確認した。併せて動きのあるファントームの映像化実験を行い、データ収集時間が数十ミリ秒の超高速映像法でなくとも数秒程度の通常の高速映像法を用いても、位相拡散フーリエ法のデータが局所の情報を強く反映したものである性質により、大きなアーティファクトを伴うことなく、動画像再構成が可能であることを明らかにした。5.以上により、本研究の所期の目的は達成されたが、本研究の結果を踏まえて臨床用の実用機における実時間NMR映像再構成システムの実現を目指したい。1.既存のプロトタイプNMRフレネル変換映像法システムに於てデータ収集、データ転送制御のコンピュータ化のため、CAMACデータ収録システムを導入して整備を行い、映像法システム運転の大幅な省力化、実験の効率化を図った。その結果、システム運転の能率化が基本的にほぼ達成された。2.ホログラフィでは立体映像の再生が可能であるが、フレネル変換映像法に於ても空間情報をエンコードする特徴磁場形状に工夫を凝らせば二次元的走査で三次元立体映像再成の可能性がある。そこでこのような目的のための、NMRフレネル変換映像法の特徴磁場形状について検討を行い、二次元的走査によっても不完全ではあるが、三次元像の再生が可能なことを数値的シュミレーションによって明らかにした。3.三次元フレネル変換映像法のデータを高速に高精細液晶パネルに転送し、実時間で動画像として三次元物体断層像を再生する、数値的データならびに実験データを用いたシュミレーション実験を行い、三次元像の実時間再構成が可能であることを確かめた。4.今年度の結果を踏まえて次年度には映像装置からのデータ収集、光学映像再生システムへのデータ転送制御系を一体化し、実時間NMR映像再構成システムの実現を目指したい。1.前年度導入したCAMACデータ収録システムにより、既存のプロトタイプNMRフレネル変換映像法システムの整備を行い、映像法システム運転のコンピュータ制御による省力化、実験の効率化を図った。2.市販の超高精細液晶プロジェクターを改造してホログラフィック光学映像再構成システムを試作し、整備した高速データ収集が行える映像法システムとオンラインで結合して小形試料を対象としたオンライン実時間ホログラフィック映像再構成システムを構築した。3.種々のサンプルについてオンライン実時間映像再構成の実験を行い、データ収集を行いながら映像を見ることができることを確認した。

併せて動きのあるファントームの映像化実験を行い、データ収集時間が数十ミリ秒の超高速映像法でなくとも数秒程度の通常の高速映像法を用いても、位相拡散フーリエ法のデータが局所の情報を強く反映したものである性質により、大きなアーティファクトを伴うことなく、動画像再構成が可能であることを明らかにした。4.以上により、本研究の所期の目的は達成されたが、本研究の結果を踏まえて臨床用の実用機における実時間NMR映像再構成システムの実現を目指したい。