hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
気相成長ダイヤモンドの合成および機械的特性の評価

ITERに使用するダイヤモンド窓は直径約100mm、厚さ約2mmのダイヤモンド板を100枚ほど必要とするもので、それに対応できる設備は保持せず、筆者の経産省大型プロジェクトで使用してきた60kW級マイクロ波CVD装置を用いることを前提に、保有している300W級マイクロ波CVD装置で研究することの問題点を抽出することを行なった。結果、透明度の優れたダイヤモンド板は合成装置のマイクロ波のパワーに大きく依存することがわかり、300W級マイクロ波CVD装置では種々合成条件を選定しても得られないことがわかった。また、筆者がリーダーを務めた経産省大型プロジェクトで所有し、現在(株)神戸製鋼所で所有している60kW級マイクロ波CVD装置ではITERに使用するダイヤモンド窓の合成が可能であることがわかった。しかし、ダイヤモンド窓は、マイクロ波に透明なばかりだけでなく、真空容器としての機能ももたせる必要から安全性を保証するための機械的性質を解明し、使用時における安全性を保証する必要がある。是非ともわが国での製造を可能にし、さらに評価法を確立する必要があり、これらの方針を確立したことが本研究の成果である。
骨折治癒機転における核内転写因子“fos"の役割の検討

最近、骨折の治癒機転の一段階である仮骨形成時に、その仮骨内の細胞において、核内転写因子の一種であるfos遺伝子が、一時的に発現していることが、報告されている.このfosは、当初、癌遺伝子として発見されたが、近年の研究により、多種の正常細胞でも発現し、核内においてのDNAからRNAへの転写を制御していることがわかってきた.そこで、この遺伝子をトランスジェニックマウスの手法を用いて、生体内で大量に発現させることにより、その役割について解析しようという試みがある.すでに諸家により、数々の異常が報告されており骨腫瘍が自然発症したという報告もある.また、fosが全く発現していないマウスも作成され、それでは大理石病を自然発症することも報告されている.すなわち核内転写因子であるfosが、骨形成に大きく関与していることが強く示唆されるが、新生骨形成を伴う骨折の治癒機転におけるfosの役割についての検索は未だ充分なされていない.そこで、fosを生体内で持続的にかつ、大量に発現しているfosのトランスジェニックマウスを用いて骨折を作成し、その治癒機転を検討することが本研究の目的である。しかし、現在、骨折のモデルとして使用されている動物は主にラット以上の大きさのものであり、マウスにおいては確立されていないのが現状である。そこで本年度はまずマウスにおける骨折のモデルを作成する事に重点を置き、その方法を以下のように確立した。ヘンブタール麻酔科に脛骨に近位より髄内釘を挿入し3点支持による簡易骨折作成器にて横骨折が作成する。これにより再現性のある横骨折を作成することが可能になり、次年度以降fosトランスジェニックマウスを用いて実験することが可能となった。
Chemical CALI法の確立とそれを用いた生体内蛋白質の機能操作

ChemicalCALIの基礎的研究を引き続き行った。緑の励起光に反応して活性酸素を放出する蛍光蛋白質KillerRed、ホタルの発光蛋白質であるルシフェラーゼの融合蛋白質をkillerfireflyと名付けたが、その蛋白質に重合アクチン結合ペプチドを融合させて(Lifeact-Killerfirefly)細胞に発現させ、ルシフェリン投与することによってアクチンフィラメントに特異的に活性酸素を作用させることによって、アクチンの重合を誘導することができることを示してきた。この技術を用いて、細胞内のアクチンフィラメントに特異的に活性酸素を吹きかける処理を行うことにより、アクチンコフィリンロッドと考えられる構造が形成されることを昨年見出したが、今年度は、この構造がLifeact-Killerfirefly以外の方法で誘導した重合アクチンと形状が異なることを確認した。また、Lifeact-Killerfireflyから本当に活性酸素が放出されているか、発せられる光のスペクトル解析を行ったところ、長波長側の光成分が増大していたことから、ホタルルシフェラーゼからKillerRedへのエネルギーの転移が起きていることがわかった。このことは、Lifeact-Killerfireflyから活性酸素が放出されていることを強く示唆し、ChemicalCALIの原理が正しいことを示す。一方神経細胞にLifeact-Killerfireflyを発現させ、ルシフェリンを作用させることによって、スパインや樹状突起といったアクチンによって形状が規定される構造が変化するか調べたが、Lifeact-Killerfirefly発現によって神経細胞が細胞死を起こす傾向があり、結果を判断するまでに至らなかった。遺伝子導入法の改良など条件検討が必要になると考えられる。細胞株HEK293Tを用いて、Chemical CALIの基礎的実験を行った。Chemical CALIに用いるkillerfireflyタンパク質は、蛍の発光タンパク質であるルシフェラーゼと、ルシフェラーゼの発光によって、スーパーオキシドを放出するKillerRedタンパク質によって構成されている。この融合タンパク質に重合アクチンに結合ペプチドをさらに融合させ、細胞内に発現させると、ルシフェリン投与によって誘導されるアクチンの重合が観察されることが分かっている。今回、ルシフェラーゼとKillerRedのどちらをN末端側に配置し、どちらをC末端側に配置するか、また両タンパク質の間にリンカー配列を挿入するかしないかによってChemical CALIの効果が影響を受けるか試験した。その結果、両タンパク質の位置関係、リンカーの有無にかかわらず、融合タンパク質を発現させてルシフェリンを加えた場合、アクチンの重合が観測された。一方、いずれの条件でもルシフェリンを加えない場合はアクチン重合は観測されなかった。これらの結果から、アクチン重合を誘導するChemical CALI技術は確立されたと判断できる。また、ルシフェラーゼ、KillerRedの融合タンパク質に中間径フィラメントの一つであるビメンチンを融合させたタンパク質も作製し、細胞内に発現させたが、細胞内の内在性ビメンチンとの共局在が観測されなかった。現時点でChemical CALIの技術は特定の対象タンパク質にのみ有効なタンパク質操作技術であるといえる。今回、アクチンの重合を誘導するChemical CALIは成功したが、ビメンチンフィラメントに作用するChemical CALIは失敗した。これは内在性のビメンチンフィラメントに融合タンパク質が取り込まれなかったことが原因であることが分かっている。KillerFireflyに融合させるタンパク質によっては立体構造の構築が障害される場合や、活性酸素に対して抵抗性が強い場合も十分考えられることから、Chemical CALIによって機能制御ができない場合も当初から想定できた。今回試したビメンチンフィラメントに融合したKillerFireflyは、そういったケースに当たると考えられる。KillerFireflyが有効にタンパク質の活性を制御できるかどうかを事前に予測する方法はなく、今後もトライアンドエラーによってKillerFireflyによって機能制御が可能なタンパク質を発見する予定である。今後は、現在Chemical CALIが成功しているアクチン重合制御に関して研究を続行するとともに、それ以外の標的にChemical CALIが使用可能かどうかの検証を行っていきたい。KillerFireflyから発生する活性酸素の定量をするため、Nitro Blue Tetrazolium法を試してみたが、正常に反応が起こらなかった。今のところ原因ははっきりしないが、反応条件を変えても活性酸素量を計測できないようであれば、Nitro Blue Tetrazolium法以外の方法で活性酸素の計測を行う。前年度に引き続き、ChemicalCALIの基礎的研究を行った。ChemicalCALI技術で用いる蛋白質として、緑の励起光に反応して活性酸素を放出する蛍光蛋白質KillerRed、ホタルの発光蛋白質であるルシフェラーゼの融合蛋白質をkillerfireflyと名付けたが、このkillerfireflyに様々な細胞内局在シグナルを融合させた蛋白質をHEK293T細胞に発現させた。この状態でルシフェラーゼの基質であるルシフェリンを培地に投与すると、ルシフェラーゼの光がKillerRedを励起し活性酸素を発生する。昨年度はアクチン重合をこのkillerfirefly蛋白質が誘導できることを示したが、今年度、細胞膜に局在するシグナルをkillerfireflyに融合させた蛋白質を発現させた状態でルシフェリンを投与すると、killerfireflyの赤色蛍光を有する細胞内の小胞がふえる傾向が見られた。このことは細胞膜での活性酸素の発生が、エンドサイトーシスやオートファジーのような現象を誘導していることを示唆している。また、初年度に開発したアクチンの重合を誘導できるkillerfireflyに関して、重合されたアクチンフィラメントの性状を調べた。その結果、このアクチンフィラメントはコフィリンと呼ばれるアクチン結合蛋白質と共局在することが分かった。

この共局在はアルツハイマー病で見られるアクチンコフィリンロッドという構造で見られる。このことは、killerfireflyをもちいてアルツハイマー病のモデルを構築できる可能性を示している。一方でkillerfireflyから放出される活性酸素が非常に少量であると考えられるため、どれくらいの量の活性酸素が発生しているか計測することは、初年度に引き続きできなかった。前年度にkillerfirefly蛋白質を用いたChemicalCALI技術を用いて、細胞内のアクチン重合を誘導できることを発見していたが、この重合アクチンがどのような性質を有しているか解析が進んでいなかった。今回、その重合アクチンの性状がコフィリンアクチンロッドと呼ばれる構造と似ていることが分かった。この構造はアルツハイマー病などの神経細胞でみられることが知られており、killerfirefly蛋白質を用いたChemicalCALI技術をアルツハイマー病などのモデル動物作製へ応用する筋道が立ってきた。ChemicalCALIの基礎的研究を引き続き行った。緑の励起光に反応して活性酸素を放出する蛍光蛋白質KillerRed、ホタルの発光蛋白質であるルシフェラーゼの融合蛋白質をkillerfireflyと名付けたが、その蛋白質に重合アクチン結合ペプチドを融合させて(Lifeact-Killerfirefly)細胞に発現させ、ルシフェリン投与することによってアクチンフィラメントに特異的に活性酸素を作用させることによって、アクチンの重合を誘導することができることを示してきた。この技術を用いて、細胞内のアクチンフィラメントに特異的に活性酸素を吹きかける処理を行うことにより、アクチンコフィリンロッドと考えられる構造が形成されることを昨年見出したが、今年度は、この構造がLifeact-Killerfirefly以外の方法で誘導した重合アクチンと形状が異なることを確認した。また、Lifeact-Killerfireflyから本当に活性酸素が放出されているか、発せられる光のスペクトル解析を行ったところ、長波長側の光成分が増大していたことから、ホタルルシフェラーゼからKillerRedへのエネルギーの転移が起きていることがわかった。このことは、Lifeact-Killerfireflyから活性酸素が放出されていることを強く示唆し、ChemicalCALIの原理が正しいことを示す。
双方向性大動脈血流の波形分析に基づく高血圧性臓器障害の病態解明

中心血行動態の主要構成成分である拍動性大動脈血流が高血圧性臓器障害に及ぼす影響について検討した。高血圧患者を対象に双方向性大動脈血流脈波を非侵襲的に記録し、拡張早期逆流と収縮期順流の比(逆流比)や大動脈コンプライアンスを計測した。大動脈逆流比は推定糸球体濾過量と有意な関連を有し、大動脈硬化に伴う腎機能の低下に寄与することが明らかとなった。また、大動脈コンプライアンスは拡張期の大動脈圧減衰やsubendocardial viability indexと関連し、大動脈伸展性の低下が心筋虚血の要因となることが推測された。本研究の結果は、大動脈血流動態異常が高血圧性臓器障害を惹起する可能性を示唆する。本年度は、高血圧患者を主な対象として、胸腹部大動脈の血流波形を超音波ドップラ法によって記録する研究実施体制を確立した。また、胸部近位下行大動脈の双方向性血流に関して、新規の波形解析アルゴリズムに基づいた定量的かつ詳細な分析方法を独自に開発した。同時に、種々の中心血行動態指標(中心血圧・大動脈スティフネス等)および高血圧臓器障害指標をあわせて評価し、血流波形との相互関連についてデータ解析を行った。これらの分析の結果、本年度内において、大動脈双方向性血流と高血圧性腎障害の関連に関する新知見を得ることができた。具体的には、近位下行大動脈における拡張期逆流が高血圧患者の腎機能と独立に関連することを見出し、大動脈逆流が増加するほど腎内への流入血流が減少して糸球体濾過率が低下することを実証できた。加齢等に伴う大動脈の硬化が腎機能の低下を引き起こすことは以前からよく知られているが、その病態学的機序は不明であった。大動脈内の逆流が大動脈硬化に起因する腎障害の原因であることを示したのは、知りうる限り本研究が初めてである。以上の研究成果は、本年度の国際高血圧学会ならびに日本高血圧学会等において口頭にて発表(シンポジウム・パネルディスカッション・招待講演等)を行った。本成果は、米国心臓協会雑誌であるHypertension誌において原著論文として掲載されることが確定している。また、関連する研究内容について、国際・国内雑誌において総説等として公開を行った。本年度は、昨年度確立した研究実施体制を継続し、データベースの更なる拡充と強化を行った。具体的には、高血圧患者を主な対象として、胸腹部大動脈の双方向性血流波形を超音波ドップラ法によって記録し、新規の解析アルゴリズムに基づいた定量的かつ詳細な分析を進めた。同時に、種々の中心血行動態指標(大動脈血圧・スティフネス等)および高血圧臓器障害指標をあわせて評価し、血流波形との相互関連についてデータ解析を施行した。こられの研究の結果、大動脈双方向性血流と高血圧性腎障害の関連に関する新知見を得た。具体的には、近位下行大動脈における拡張期逆流が高血圧患者の腎機能を規定する事実を発見し、加齢等に伴う大動脈硬化によって糸球体濾過率が低下する病態機序を、世界に先駆けて実証した。本年度内に、米国心臓協会雑誌であるHypertension誌において本知見を原著論文として公開した。この論文は、2015年に公開された末梢動脈疾患関連論文のなかで、重要論文のTop 5として欧州心臓雑誌に取り上げられている(Aboyans V et al. The year in cardiology 2015. European Heart Journal 2016;37:676-685)。また、日本動脈硬化学会シンポジウム、日本高血圧学会シンポジウム、日本循環器学会モーニングレクチャー等の国内学会講演、ならびに動脈硬化に関する国際ワークショップ等にて、本成果を公開した。さらに、腎臓以外の主要臓器と大動脈双方向性血流の関連に関するデータの詳細な分析が現在進行中である。現在までの進捗状況は、以下のようにまとめられる。1.近位下行大動脈血流波形に関して独自に開発した記録・解析アルゴリズムを、広く高血圧患者に適用し、非侵襲的かつ定量的な評価方法が確立できたこと。2.データ分析の結果、大動脈血流と腎機能の関連に関する重要な所見を得ることができ、国際主要雑誌および国内・国外の主要学会において成果を公開したこと。3.血流波形データならびに関連データ(基本情報、血圧・生化学データ、臓器障害指標等)を順調に蓄積してきており、腎臓以外の臓器障害や加齢などとの関連についても検討が進められていること。これらの点から本研究は、おおむね順調に進展していると考える。本年度は、平成2627年度に確立した方法論に基づいて得られたデータベースの更なる拡充と強化を行った。具体的には、高血圧患者を主な対象として胸腹部大動脈の双方向性血流波形を超音波ドップラ法によって記録したデータを、新規の解析アルゴリズムに基づいて定量的かつ詳細に分析を進めた。これまでの研究の結果、近位下行大動脈における拡張期逆流が高血圧性の腎障害と関連することを見出し、逆行性塞栓による脳梗塞の原因となりうることを明らかにした。また、高血圧性の様々な臓器障害の相互連関において、大動脈血流の異常が仲介的な影響を及ぼすことが推測された。本年度内に、国際高血圧学会でのシンポジウムならびに教育講演、日本脳卒中学会・日本高血圧学会合同シンポジウムでの発表、および日本高血圧学会での教育講演等を通じて、本研究の成果を公開した。また、中心血行動態、大動脈硬化および高血圧の病態生理に関する総説等を、国際・国内雑誌において公開した。

今後は、腎臓以外の主要臓器と大動脈双方向性血流の関連に関するデータについても詳細な分析を進めていく予定である。現在までの進捗状況は、以下のようにまとめられる。1.近位下行大動脈血流波形に関して独自に開発した記録・解析アルゴリズムを、広く高血圧患者に適用し、非侵襲的かつ定量的な評価方法が確立できたこと。2.データ分析の結果、大動脈血流と腎機能の関連に関する重要な所見を得ることができ、国際主要雑誌および国内・国外の主要学会において成果を公開したこと。3.血流波形データならびに関連データ(基本情報、血圧・生化学データ、臓器障害指標等)を順調に蓄積してきており、腎臓以外の臓器障害や加齢などとの関連についても検討が進められていること。これらの点から本研究は、おおむね順調に進展していると考える。最終年度である平成29年度は、平成2628年度に実施した研究のデータベースを基に、様々な分析を行った。具体的には、高血圧患者を主な対象として胸腹部大動脈の双方向性血流波形を超音波ドップラ法によって記録したデータを、新規の解析アルゴリズムに基づいて分析し、高血圧性臓器障害の指標との関連を調べた。また、研究対象者を高血圧患者のみならず健常者にも拡げて調査を行い、大動脈血流の生理的な役割について検討するとともに、高血圧患者との比較を行って大動脈血流の病的変化について考察した。研究期間全体を通じて、近位下行大動脈における拡張期逆流が、1高血圧患者における動脈硬化の進行とともに増大すること、2高血圧や動脈硬化による腎機能低下の機序と密接に関わること、および3腎機能低下に伴う大動脈逆流の増加が逆行性脳塞栓による脳梗塞の原因となり得ることを明らかにし、これらの新しい所見を米国心臓協会雑誌Hypertensionに掲載した。本研究は、大動脈の拍動性血圧のみならず拍動性血流の異常が様々な高血圧性臓器障害の発生機序に深く関わることを示しており、中心大動脈血行動態を血圧と血流の双方の視点から評価する必要性を強く示唆するものである。また、本研究で用いた大動脈血流波形分析は、心血管病や腎臓病のリスクを予測する新たな臨床検査法となり得ることが推測された。本年度は最終年度として、本研究から得られた所見を全体としてまとめ、国際英文雑誌(Journal of Atheroclerosis and Thrombosis)に総説として公開するとともに、本成果を日本腎臓学会の教育講演等において発表した。中心血行動態の主要構成成分である拍動性大動脈血流が高血圧性臓器障害に及ぼす影響について検討した。高血圧患者を対象に双方向性大動脈血流脈波を非侵襲的に記録し、拡張早期逆流と収縮期順流の比(逆流比)や大動脈コンプライアンスを計測した。大動脈逆流比は推定糸球体濾過量と有意な関連を有し、大動脈硬化に伴う腎機能の低下に寄与することが明らかとなった。また、大動脈コンプライアンスは拡張期の大動脈圧減衰やsubendocardial viability indexと関連し、大動脈伸展性の低下が心筋虚血の要因となることが推測された。本研究の結果は、大動脈血流動態異常が高血圧性臓器障害を惹起する可能性を示唆する。
大気及び表層土壌中の主要な化学発がん要因の検索とそのリスク評価

環境中の3,6-ジニトロベンゾ[e]ピレン(DNBeP)の精製法及び高感度分析法を確立するとともにそれらの方法を用い、大気粉じん及び表層土壌中に含まれる3,6-DNBePの分析を行った。近畿地区の5地点において採取した表層土壌5試料を分析したところ、すべての試料から3,6-DNBePが検出され、土壌1gあたり3475004pgであった。また、これらの表層土壌抽出物の変異原性に対する3,6-DNBePの寄与率を算出したところ16.530.6%であった。一方、京都市、大阪市及び東京都港区において採取した大気粉じん7試料を分析したところ、すべての試料から3,6-DNBePが検出され大気1m^3あたり1371238fgであった。これらの結果から、3,6-DNBePは広く表層土壌及び大気中に存在しており、表層土壌中の主要な変異原性物質であると考えられた。強い変異原性を示した京都市の表層土壌抽出物について各種カラムを用いたクロマトグラフィーにより分画を行い、5種類の変異原物質を単離した。各変異原物質は、標準物質を用いたHPLCにおける保持時間、UV吸収スペクトルなどの結果から、1,6-ジニトロピレン(DNP)、1,8-DNP、1,3,6-トリニトロピレン、3,9-ジニトロフルオランテン及3,6-DNBePと同定した。これらニトロアレーンの土壌抽出物の変異原性(TA98、S9mix非存在下)に対する寄与率はそれぞれ310%であった。強い変異原性を示した大阪府高槻市、同泉大津市、愛知県名古屋市及び同碧南市の表層土壌抽出物について同様の検討を行った結果、各土壌抽出物から共通に上記5種類のニトロアレーンが主要な変異原物質として検出された。これまでの研究により、私達は強い変異原性を示した大阪府高槻市の表層土壌から新規化合物である3,6-dinitrobenzo[e]pyrene(DNBeP)が主要な変異原性物質として分離・同定した。さらに、強い変異原性を示した大阪府泉大津市及び高石市並びに愛知県名古屋市及び碧南市の表層土壌について同様の検討を行った結果、3,6-DNBePが主要な変異原性物質として検出された。3,6-DNBePのネズミチフス菌に対する変異原性は極めて強く、1,6-及び1,8-dinitropyrene(DNP)のそれに匹敵するものであり、3,6-DNBePは発がん性を示す可能性が高いと予想される。このため、環境中の3,6-DNBeP量を明らかにすることはヒト健康へのリスクを予測するために重要であると考え、環境中の3,6-DNBePの精製法及び高感度分析法を確立するとともにそれらの方法を用い、大気粉じん及び表層土壌中に含まれる3,6-DNBePの分析を行った。近畿地区の5地点において採取した表層土壌5試料を分析したところ、すべての試料から3、6・DNBePが検出され、土壌1gあたり3475004pgであった。また、これらの表層土壌抽出物の変異原性に対する3,6・DNBePの寄与率を算出したところ16.530.6%であった。一方、京都市、大阪市及び東京都港区において採取した大気粉じん7試料を分析したところ、すべての試料から3,6・DNBePが検出され大気1m^3あたり1371238fgであった。これらの結果から、3,6・DNBePは広く表層土壌及び大気中に存在しており、表層土壌中の主要な変異原性物質であると考えられた。

京都市内住宅地域の表層土壌の変異原性質による汚染状況を明らかにするため、12地点から2回もしくは3回、表層土壌を採取し(合計25試料)、抽出物についてエームス試験を行った。その結果、大部分(約92%)の試料がTA98株に対し変異原性を示し、8試料(32%)は強い(1,00010,000revertants/g土壌)もしくは非常に強い(>10,000revertants/g土壌)活性を示した。土壌中の変異原物質の構造を明らかにするため、変異原物質による汚染が著しくかつ継続的であると考えられた地点から表層土壌を採取し、抽出物をソックスレー抽出法により得た。TA98株に対する変異原性を指標として抽出物を各種カラムによるクロマトグラフィーで分画し、5種類の変異原物質を単離した。各変異原物質は、標準物質を用いたHPLCにおける保持時間、UV吸収スペクトルなどの結果から、1,6-ジニトロピレン(DNP)、1,8-DNP、1,3,6-トリニトロピレン(TNP)、3,9-ジニトロフルオランテン(DNF)及び3,6-ジニトロベンゾ[e]ピレン(DNBeP)と同定した。これらニトロアレーンの土壌抽出物の変異原性(TA98、S9mix非存在下)に対する寄与率はそれぞれ3、10、10、10及び6%であった。強い変異原性を示した大阪府高槻市、同泉大津市、愛知県名古屋市及び同碧南市の表層土壌抽出物について同様の検討を行った結果、上記5種類のニトロアレーンが各土壌抽出物中の主要な変異原物質として検出された。以上の結果から、京都市の住宅地域は広く変異原物質により汚染されており、汚染状況が著しい箇所が存在することがわかった。また、1,6-DNP、1,8-DNP、1,3,6-TNP、3,9-DNF及び3,6-DNBePが京都市及びその他地域の主要な表層土壌汚染物質であると考えられた。
ブレインライフログシステムの開発

BMI(Brain Machine Interface)は脳活動を利用してコンピュータを操作する技術である.本研究の目的は,BMI技術を応用し,ライフログのインデキシング(メタデータの付与)に利用可能なブレインライフログシステムの試作を目的とした.被験者が屋内で着座状態にある場合と,屋外で運動強度の異なる様々な状態にある場合とを比較し,屋外においてBMIの性能がどの程度確保できるか検証した.屋外で計測した脳波をパターン認識処理した結果,事象関連電位の検出精度は運動強度が増すにつれて減少することが確認できた.一方で,加算回数を適度に設定することにより,検出精度が確保できることも分かった.この知見に基づき,BMIのブレインライフログへの応用のためオンラインシステムを構築し,その性能を検証した.また,被験者の注意のタイミングに画像を記録するためのソフトウェアの予備的開発も行った.本研究の目的は、脳情報のみにより屋外での写真の記録を可能とする「ブレインライフログシステムの開発」を行うことであり、従来にない新しいライフログシステムの実現に向け、まず被験者に聴覚刺激を提示するシステムを開発した。屋内での着座、さらに屋外(富山県立大学キャンパス内もしくはその周辺)での直立、歩行、走行時の運動状態で聴覚刺激時の脳波を計測した。脳波計測は小型の脳波計をあらたに調達して実現し、頭頂部と耳朶に電極を装着した。結果的に、運動強度と脳波の波形の劣化には明瞭な相関があることが判明したが、屋外における歩行状態においても比較的明瞭な事象関連電位が出現することが分かった。さらに、屋外の実験で得られた歩行等の脳波を用いた機械学習手法により、ヒトの状態推定を行った。ヒトの状態推定は可能な限り短時間の脳波で行われる必要があり、アルゴリズムの開発においては、高度なパターン認識技術を適用する必要があった。主に、多変量解析による特徴抽出、判別分析を利用した識別を行った。これに基づき、複数回加算時に高い精度を持つ、ユーザへのフィードバックを伴うオライン駆動のブレインライフログが実現できることを屋外歩行実験により実証し、目的を達成した。より理想的なシステムとするため、屋外の写真を自動で記録するシステムの開発に着手した。コンピュータビジョンの機能をソフトウェア開発により実装し、ノートPCにおいて駆動することを確認した。一方、問題点としては、このコンピュータビジョンのソフトウェアと脳波推定システムは個別2台のノートPCで実現しており、研究期間内では連携するには至らなかった。今後はこの連携を可能とし、システムの完成を目指したいと考えている。BMI(Brain Machine Interface)は脳活動を利用してコンピュータを操作する技術である.本研究の目的は,BMI技術を応用し,ライフログのインデキシング(メタデータの付与)に利用可能なブレインライフログシステムの試作を目的とした.被験者が屋内で着座状態にある場合と,屋外で運動強度の異なる様々な状態にある場合とを比較し,屋外においてBMIの性能がどの程度確保できるか検証した.屋外で計測した脳波をパターン認識処理した結果,事象関連電位の検出精度は運動強度が増すにつれて減少することが確認できた.一方で,加算回数を適度に設定することにより,検出精度が確保できることも分かった.この知見に基づき,BMIのブレインライフログへの応用のためオンラインシステムを構築し,その性能を検証した.また,被験者の注意のタイミングに画像を記録するためのソフトウェアの予備的開発も行った.ブレインライフログシステムの実現に向けて、被験者に聴覚刺激を提示するシステムを開発した。まず屋内での着座、さらに屋外(富山県立大学キャンパス内もしくはその周辺)の直立、歩行、走行時の運動状態で聴覚刺激時のP300を計測した。計測はアクティブ電極を搭載した脳波計を調達して実施した。頭皮頭頂部に電極を1個、耳朶にリファレンス電極を装着した。また、被験者の運動の様子を屋内でモニタ可能なモーションキャプチャ装置を調達し、運動状態を計測可能な環境を構築した。結果的に、屋外においても歩行状態までは比較的明瞭なP300が出現することが分かり、また、運動強度とP300波形の劣化には明瞭な相関があることが判明した。筋電計測を実施する予定であったが、屋外歩行状態でのP300検出の目的が十分に達成されたため、特に詳細に実験・解析を行う必要はなくなった。さらに、屋外の実験で得られたデータの解析を詳細に行った。歩行等のP300を用いて、パターン認識により、ヒトの状態推定を行った。P300の検出は可能な限り短時間で行われる必要があり、アルゴリズムの開発においては、高度なパターン認識技術を適用する必要があった。主に、多変量解析による特徴抽出、線形判別分析、サポートベクターマシンを利用した識別を行った。これにより、5回加算から加算無しのP300が、それぞれ約90%から約70%の精度で検出できること確認した。以上より、当初の目標は達成でき、一部次年度の内容に踏み込んだ実験を行った。現在までの達成度としては、一部で研究の進捗が極めて速く、すでに次年度に予定されている研究内容を実施している。この点から、順調に進んでいると判断できる。一方で、一部、想定よりも進捗状況が良いために実施を省略した計測もある点を指摘しておきたい(筋電計測)。筋電計測は技術的には十分に可能であるが、すでにブレインライフログシステムの実現可能性が確認され、その開発に緊急に取り組むべきと判断されたためである。以上から、達成度としては順調であり、次年度の取り組みにより、さらに良い結果が期待できる状況である。

次年度は、聴覚刺激に注意した場合と、無視した場合の脳波のパターンの相異を利用して、P300が検出された際(聴覚刺激に注意した場合)に映像を記録するシステムを開発する予定である。ただし、1年目において、このシステムの原型となるものを開発済みである。システムの動作状況は、ヘッドマウントディスプレイを通して被験者にフィードバックする仕組みとする予定であったが、屋外歩行時には事故につながる可能性があるため、音声でのフィードバックとすることが望ましい。よって現状、P300の検出結果はイヤホンにより提示されることになっている。被験者がリアルタイムで「興味」のある索引を付与し、その時刻を考えるだけで記録可能なシステムとなっている。以上より、前倒しで「ブレインライフログシステム」が実現した状況であるが、当初の予定通り、カメラシステムとの連動までを行う考えである。次年度もブレインライフログシステムの開発を継続するが、研究費はラップトップ型パソコンや計算機を購入する費用に充て、脳情報処理を行うシステムに活用する。以上は当初の予定通りである。また繰越金は、被験者の謝金等に充てることを検討している。
ショウジョウバエを用いたＡＬＳ原因遺伝子群ネットワークのｉｎ　ｖｉｖｏ解析

筋萎縮性側索硬化症(ALS)は運動ニューロンが変性・脱落して運動障害を来たす難治性の神経変性疾患である。近年、ALS発症の原因遺伝子が多数同定され、これらの遺伝子の機能は多岐にわたることが明らかとなった。本研究では、これらALS原因遺伝子群の相互関係を複数のALSモデルショウジョウバエを用いた解析により解明することで、ALSに共通する病態・治療標的を明らかにすることを目的とした。本研究から、微小管依存的な細胞内輸送の機能低下がALS原因遺伝子TDP-43の毒性獲得関与することを示し、さらに微小管依存的輸送の活性化がALSの新たな治療標的候補となることが明らかとなった。近年、筋萎縮性側索硬化症(ALS)の原因遺伝子が多数同定され、これらの遺伝子の機能は多岐にわたることが明らかとなった。このことから、ALS原因遺伝子群の相互関係を解明しこれらに共通する病態を明らかにすることで、ALSの治療標的を見出すことができると考えられた。1) ALSモデルショウジョウバエの樹立:今年度は、ALS原因遺伝子であるDCTN1を発現するトランスジェニックショウジョウバエの樹立を行った。その結果、野生型および変異型ヒトDCTN1の複眼における発現では、野生型、変異型ともに複眼変性を惹き起こした。2) ALS原因遺伝子群ネットワーク解析:昨年度までに私は、ALSの原因遺伝子FUSの過剰発現、およびUBQN、DCTN1の機能喪失によりTDP-43が惹き起こす神経変性が増悪されることを明らかにした。今年度は、これらの遺伝子のうち微小管依存的輸送に関わるDCTN1に着目し、DCTN1の機能喪失がTDP-43の毒性を増悪するメカニズムの解明を目指し研究を行った。TDP-43発現培養細胞および初代神経細胞についてタイムラプスイメージング解析した結果、DCTN1のノックダウンによりTDP-43の細胞質内輸送が遅延することが明らかとなり、このことからTDP-43はDCTN1依存的に細胞質内を輸送されていることが示唆された。本研究からALSではDCTN1の機能障害によりTDP-43の凝集体形成が促進され、神経変性が惹き起こされる可能性が示唆された。今後、DCTN1機能低下による毒性増悪の分子メカニズムをさらに詳細に解析するとともに、DCTN1がALSの治療標的となる可能性を検討する。近年、筋萎縮性側索硬化症(ALS)の原因遺伝子が多数同定され、ALSの病態は多岐にわたることが明らかとなった。このことからALSの病態解明・治療法開発には、ALS原因遺伝子群の相互関係すなわちALS原因遺伝子群ネットワークを解明することが必要であると考えられる。本研究では、様々なALS原因遺伝子を発現し神経変性・神経症状を再現するモデルショウジョウバエを多系統樹立し、遺伝学的な解析によりin vivoでのALS原因遺伝子群ネットワークを解明する。1) ALSモデルショウジョウバエの樹立:今年度は、ALS原因遺伝子であるVCPおよび最近発見されたGGGGCCリピート配列の異常伸長RNAを発現するトランスジェニックショウジョウバエの樹立を行った。その結果、野生型および変異型ヒトVCPの複眼における発現では明らかな異常を認めなかった。異常伸長GGGGCCリピートRNAの発現では、細胞の脱落による重度な複眼変性を生じることが明らかとなった。一方で野生型GGGGCCリピートの発現ではこれらの症状は生じ見られなかった。2) ALS原因遺伝子群ネットワーク解析:TDP-43が惹き起す神経変性に対する他の家族性ALS原因遺伝子の過剰発現(FUS)および機能喪失(VCP, UBQN, DCTN1)の影響を調べた。その結果、FUSの過剰発現およびUBQNおよびDCTN1の機能喪失によりTDP-43が惹き起す神経変性が増悪することが明らかとなった。VCPの機能喪失ではTDP-43神経変性に明らかな影響は認めなかった。本研究からTDP-43が引き起こす神経変性にはFUS、UBQN, DCTN1が関与している可能性が示唆された。今後、これらの遺伝子の分子レベルでの相互作用を検討することでALS発症の分子メカニズムを明らかにする。昨年度までに、ALSの原因遺伝子であるTDP-43の細胞内輸送が同じくALSの原因遺伝子であるDCTN1のノックダウンにより障害されることをin vitro実験により明らかにした。DCTN1は微小管依存的輸送に関わる遺伝子であるため、TDP-43はDCTN1を介して微小管依存的に細胞質内を輸送されていると考えられた。

本年度は、TDP-43を可視化できるEGFP-TDP-43発現ALSモデルショウジョウバエを入手し、in vivoにおいてもDCTN1のノックダウンによりTDP-43の輸送が障害されることをタイムラプス観察にて明らかにした。そしてさらに、TDP-43の輸送が障害されるとTDP-43のオリゴマー化が促進されることを蛍光相関分光法(FCS)にて明らかにした。in vitroで合成したTDP-43オリゴマーを培養細胞の培養液中に添加したところ、細胞毒性を示したことから、このオリゴマーが毒性構造体である可能性が示された。そして最も重要なことに、微小管依存的輸送活性化剤をTDP-43発現ALSモデルショウジョウバエに投与したところ、TDP-43の輸送が活性化され毒性オリゴマーが減少し、神経変性が抑制されることを明らかにした。以上のようにALSの原因遺伝子間の相互作用を調べることから、ALSの新たな治療標的として微小管依存的輸送の活性化が重要であることを示すことに成功した。神経変性疾患当初、平成25年度の目標は様々なALS原因遺伝子の過剰発現、あるいはそれらに対するRNAiを発現するトランスジェニックショウジョウバエを用いた遺伝子間相互作用解析であり、実際にTDP-43を中心としたALS原因遺伝子群ネットワーク解析を行っている。さらにTDP-43とDCTN1については遺伝学的相互作用に加えて、分子間相互作用も明らかにしている。このことから、当初の研究計画以上に進展していると評価した。当初、平成24年度の目標は様々な遺伝子に着目したALSモデルショウジョウバエの作製であり、実際にDCTN1やVCPなどの遺伝子発現トランスジェニックショウジョウバエの作製を終了している。またこれらの遺伝子を含めたALS原因遺伝子に対するRNAiを発現するトランスジェニックショウジョウバエを入手し、TDP-43を中心としたALS原因遺伝子群ネットワーク解析を開始している。以上のことから、全体的に当初の研究計画がおおむね順調に進展していると評価した。ALS原因遺伝子を発現するトランスジェニックショウジョウバエの作製・樹立およびALS原因遺伝子群ネットワーク解析を引き続き行う。またALS原因遺伝子群ネットワーク解析から明らかとなったTDP-43とDCTN1の関係についてさらに詳細な解析を行う。異常伸長GGGGCCリピートRNAを発現するALSモデルショウジョウバエについては、さらに神経症状を解析するとともに、in situハイブリダイゼーションおよび神経組織の免疫染色にて、神経細胞内のRNA蓄積およびRNA結合蛋白質などの異常蓄積を評価する。またALS原因遺伝子を発現するトランスジェニックショウジョウバエの作製および解析を引き続き行う。一方で、これらの遺伝子に対するRNAiを発現するトランスジェニックショウジョウバエを購入し、ALS原因遺伝子群ネットワーク解析を行う。当初は遺伝子組換えショウジョウバエの作製や購入を一括して行い3年間系統を維持する予定であったが、飼育・維持の労力を減らす目的で作製・購入を適宜しているために、残りの系統の作製・購入・維持に必要な研究費を今年度に繰り越すこととなった。また当初予定していた研究発表のための経費が必要と無くなったため、今年度に繰り越した。
ハプロタイプに依存したHLA-DRB1遺伝子多様化とその系統進化に関する研究

ヒト白血球抗原(HLA)-DRB1遺伝子は、250以上の対立遺伝子を持つ非常に多型性に富んだ遺伝子である。さらに、DRB1遺伝子と連鎖する機能遺伝子の種類や偽遺伝子の有無によってその領域は少なくとも5つのハプロタイプグループ(DRグループ)に分類される。本研究では、そのDRハプロタイプグループを基にDRB1遺伝子の多様化、系統進化について解析を行った。本研究で主に解析したDRグループは、DR53(DRB1^*07,^*04,^*09対立遺伝子が属している)グループであり、そのDR53グループ特異的に存在する偽遺伝子(Processed Pseudogene)と、その偽遺伝子とDRB1遺伝子を挟むニュートラルな領域(CFDRと暫定的に呼ぶ)との間(偽遺伝子-CFDR)のハプロタイプについてまず解析した。その結果、DR53グループに属する、ヒトDRB1*^07,^*04そしてチンプDRB1^*0701を含むハプロタイプが互いに良く似ていることが明かになった。この結果は、DR53グループに属するDRB1対立遺伝子が共通祖先のDR53ハプロタイプから由来していることを示唆している。次に、これらの結果を基に、偽遺伝子、CFDR領域、DRB1対立遺伝子(DR53グループに限る)の塩基置換率、そして進化速度を解析した。その結果、偽遺伝子、CFDR領域の塩基置換率はほぼ同じであったのに対して、DRB1対立遺伝子の塩基置換率はそれらに比べて高く、それを基に算出された進化速度は、ニュートラルな領域(偽遺伝子も含む)の進化速度よりも速いことが示唆された。これらの結果から、この速い進化速度が、DRB1対立遺伝子の多様化に貢献している可能性が考えられた。以上の研究成果から、従来のDRB1塩基配列データに基づく系統進化研究だけではなく、ハプロタイプを基にしたDRB1対立遺伝子の系統進化研究の重要性が示された。さらに、DRB1遺伝子と連鎖する機能遺伝子の種類や偽遺伝子の有無によってその領域は少なくとも5つのハプロタイプ(DRハプロタイプ)に分類される。我々は、そのDRハプロタイプを基にDRB1遺伝子の多様化、系統進化について解析を行った。以前の我々の研究で、我々はDR53ハプロタイプ(DRB1^*07,^*04,^*09対立遺伝子が属している)特異的に存在する偽遺伝子(Processed Pseudogene)を発見している。今回、その偽遺伝子とDRB1遺伝子を挟むニュートラルな領域(CFDRと暫定的に呼ぶ)を任意に選び、それらの領域(偽遺伝子-CFDR)間のハプロタイプを調べた。本研究では、DRB1対立遺伝子がホモ接合体となっている細胞株(HTC細胞株)から抽出したヒトゲノムDNA、そしてヒトDRB1^*07と極めて相同性の高いチンプDRB1^*0701対立遺伝子を持ったチンプゲノムDNAを用いて解析を行った。解析の結果、1)ヒトDR53ハプロタイプ特異的に存在する偽遺伝子がチンプゲノム中にも存在することが認められた。2)DR53ハプロタイプに属する、ヒトDRB1^*07,^*04そしてチンプDRB1^*0701を含むハプロタイプが互いに良く似ていることが明らかとなった。以上の結果から、解析した偽遺伝子はヒトとチンパンジーのDR53共通祖先のゲノム上に成立したことが示された。

そして、得られたハプロタイプを基にDRB1対立遺伝子の系統進化系譜を調べた結果、ヒトDRB1^*04対立遺伝子系譜がDRB1^*07対立遺伝子系譜からヒトとチンパンジーが分かれた後に分岐したことが示唆された。今回の結果は、従来の進化系統樹(DRB1遺伝子の塩基配列データだけを使って解析されたもの)とは明らかに異なっており、ハプロタイプを基準にしたDRB1遺伝子の系統進化研究の有効性・重要性を示している。ヒト白血球抗原(HLA)-DRB1遺伝子は、250以上の対立遺伝子を持つ非常に多型性に富んだ遺伝子である。さらに、DRB1遺伝子と連鎖する機能遺伝子の種類や偽遺伝子の有無によってその領域は少なくとも5つのハプロタイプグループ(DRグループ)に分類される。我々は、そのDRハプロタイプグループを基にDRB1遺伝子の多様化、系統進化についての解析を行った。前年度の我々の研究で、DR53グループ(DRB1*07,*04,*09対立遺伝子が属している)特異的に存在する偽遺伝子(Processed Pseudogene)と、その偽遺伝子とDRB1遺伝子を挟むニュートラルな領域(CFDRと暫定的に呼ぶ)との間(偽遺伝子-CFDR)のハプロタイプを解析した。その結果、DR53グループに属する、ヒトDRB1*07,*04そしてチンプDRB1*0701を含むハプロタイプが互いに良く似ていることを明かにし、DR53グループに属するDRB1対立遺伝子が共通祖先のDR53ハプロタイプから由来していることを示唆した。これらの結果を基に、本年度は、偽遺伝子、CFDR領域、DRB1対立遺伝子(DR53グループに限る)の塩基置換率そして進化速度を解析した。その結果、偽遺伝子、CFDR領域の塩基置換率はほぼ同じであったのに対して、DRB1対立遺伝子の塩基置換率はそれらに比べて高く、その塩基置換率を基に算出した進化速度は、ニュートラルな領域(偽遺伝子も含む)の進化速度よりも速いことが示された。これらの結果から、この速い進化速度が、DRB1遺伝子の多様化に貢献している可能性が考えられた。昨年度、そして本年度の研究成果から、従来のDRB1塩基配列データに基づく系統進化研究だけではなく、ハプロタイプを基にしたDRB1遺伝子の系統進化研究の重要性が示された。
カンラン岩のリチウム同位体組成にみるマントル内同位体非平衡の時空間スケール

今年度は,幌満カンラン岩試料の記載と分析を進めながら,前年度に引き続き,水素濃度局所分析の実質的な検出限界や分析精度の評価,分析条件の最適化を行った.SIMS分析の条件を改良したことによって,水素濃度局所分析の標準物質,サンカルロス産マントルゼノリスのカンラン石(先行研究によれば,含水量は1 wt.ppm H2O以下)について,その含水量を誤差約20%で1-2 wt.ppm H2Oと見積もることが可能になった.そこで,幌満カンラン岩試料のうち,二次的変質による蛇紋岩化が進んでいて全岩の含水量が最も高い(岩体縁部の,地球化学的特徴の改変が著しい)試料と,顕著な二次的変質が認められない(岩体中央部の,初生的な地球化学的特徴の保存がよい)試料について,主要鉱物(カンラン石,輝石,斜長石)の水素濃度局所分析を再度行い,リチウムや希土類元素を含む微量元素組成,およびリチウム同位体組成との関係を調べた.また,一連のSIMS分析を行った鉱物の組織を,電子顕微鏡を用いて観察した.その結果,幌満カンラン岩試料のカンラン石は,典型的なマントルカンラン岩のそれより有意に含水量が高いこと,二次的変質の効果が顕著な試料では,リチウム同位体組成の変動とともに,リチウム濃度や含水量も高くなる傾向があることがわかった.ただし,カンラン石の変質による蛇紋石以外にも,ミクロンサイズの角閃石や沸石といった含水鉱物が輝石や斜長石の縁に生じていて,それらによって見かけ上,高い含水量が得られている場合も確認された.今後の分析では,そのようなミクロンサイズの含水鉱物に留意する必要がある.また,これまでに行ってきたリチウム同位体分別の実験岩石学的研究の成果や,リチウムや水素を含む軽元素の鉱物ー水流体間における分配や同位体分別を扱った研究の成果を論文にまとめ,国際学術雑誌に発表した.当初の計画では,水素濃度局所分析用の試料準備や標準物質の整備,および実質的な検出限界や分析精度の評価,分析条件の最適化が,前年度までに完了している予定であったが,実質的な検出限界の評価と分析条件の最適化の行程が,今年度に持ち越しになっていた.このため,幌満カンラン岩試料の化学分析が全般的にやや遅れており,特に水素濃度局所分析については,現時点で,当初の予定の60%程度までしか完了していない.今後は,整備した標準物質や,確立した試料準備および局所分析の方法を用いて,幌満カンラン岩試料を系統的に分析していくと同時に,結果の解析も進めていく.当初の計画にしたがって,幌満カンラン岩類の岩石記載・化学分析を進め,結果を解析・総括する.これまでのところ,岩体規模におけるリチウム同位体不均質を把握する上で不可欠な化学分析や結果の解析がほぼ完了したので,引き続き露頭規模,岩石薄片規模の解析に向けた分析を進めていく.幌満カンラン岩類の中には,二次的変質による蛇紋岩化が進んでいるものを除いても,典型的マントルカンラン岩の十倍以上もの水を含むものがある.これは,カンラン岩を構成する主要鉱物の縁部や割れ目に,光学顕微鏡レベルでは検知できないミクロンサイズの二次的含水鉱物が生じているためであることがわかった.全岩の含水量が高い試料では,主要鉱物の含水量もやや高い傾向があるが,その違いが分析領域に存在した含水鉱物に起因している場合もある.今後の分析では,より詳細な組織観察を踏まえて分析領域の選定や分析結果の評価を行い,主要鉱物の含水量とリチウム同位体組成の関係を調べ,そして,岩体規模,露頭規模,岩石薄片規模におけるリチウム同位体不均質を明らかにする.その結果をもとに,水素やリチウムといった軽元素に関するマントル内不均質・非平衡の時空間スケールについての知見をまとめ,投稿論文に仕上げる.今年度は,岩石学的・地球化学的記載が行われた幌満カンラン岩体の試料コレクションを用いて,構成鉱物の記載と化学分析を重点的に行った.幌満カンラン岩体には約十億年前の中央海嶺下での部分溶融とその後の海洋底熱水変質,約三億年前の中央海嶺下でのメルト交代作用,約五千万年前の沈み込み帯深部流体との交代作用が記録されているが,岩体中での位置や空間規模によって,後のイベントによる化学的改変の程度が異なる.そこでまず,約十億年前の部分溶融と熱水変質の記録を最もよく残している試料と,後の沈み込み帯流体との交代作用の影響が最も顕著な試料について,岩石薄片の観察および構成鉱物の化学組成分析を行った.光学顕微鏡や電子顕微鏡(SEM)を用いた観察の後,電子線マイクロアナライザ(EPMA)を用いて元素マッピングを行い,構成鉱物の組織的特徴やモード組成を調べた.その後,岩石薄片を1インチ径の円板状に加工,あるいは1インチ径の円板状研磨片を新たに作成して二次イオン質量分析計(SIMS)による微量元素組成分析を行った.水素濃度局所分析用の試料準備や標準物質の整備については,試料岩片や標準物質(サンカルロス産マントルゼノリスのカンラン石)を金属インジウムに包埋した試料を用意することを計画していたが,SEM観察やEPMA分析をした後の薄片試料を加工・包埋するよりも,標準物質を分析対象の岩石研磨片とともに1インチ径の円板状薄片に加工した方が簡便であったため,後者を分析に用いた.

現時点までの結果から,初期のイベントの特徴を保持している試料に比べて,沈み込み帯流体による交代作用の影響が顕著な試料では,全岩のリチウム同位体組成の変動とともに,元来リチウムに乏しい斜長石や希土類元素に乏しい斜方輝石のリチウムや軽希土類元素の濃度が高くなっていることがわかったが,水素濃度に関しては明瞭な違いは認められなかった.今年度扱った試料については,予察的に高分解能SIMSを用いたリチウム同位体分析を行っていたので,一部の試料については多元素・リチウム同位体のデータセットが揃ったが,多元素二次元マップの完成には至っていない.これまでに行ってきた観察および分析の結果をふまえて,次年度以降に改めて同位体分析を行い,岩石薄片規模の多元素二次元マップを完成させる必要がある.また,今年度は代表的な試料の特徴を把握する段階までしか作業が完了していないので,その他の試料についても観察および分析を進めて,試料間における差異などにも注目した解析を行う.水素濃度局所分析用の試料準備や標準物質の整備については,実質的な検出限界や分析精度の評価,分析条件の最適化までには至っていない.このため,幌満カンラン岩試料における分析結果に,期待された試料間の差異が明瞭に現れなかったのが,分析精度の如何によるのかどうか判断できない.今後の分析を通じて,分析方法の最適化を進める.今年度は,幌満カンラン岩試料の記載と分析を進めながら,前年度に引き続き,水素濃度局所分析の実質的な検出限界や分析精度の評価,分析条件の最適化を行った.SIMS分析の条件を改良したことによって,水素濃度局所分析の標準物質,サンカルロス産マントルゼノリスのカンラン石(先行研究によれば,含水量は1 wt.ppm H2O以下)について,その含水量を誤差約20%で1-2 wt.ppm H2Oと見積もることが可能になった.そこで,幌満カンラン岩試料のうち,二次的変質による蛇紋岩化が進んでいて全岩の含水量が最も高い(岩体縁部の,地球化学的特徴の改変が著しい)試料と,顕著な二次的変質が認められない(岩体中央部の,初生的な地球化学的特徴の保存がよい)試料について,主要鉱物(カンラン石,輝石,斜長石)の水素濃度局所分析を再度行い,リチウムや希土類元素を含む微量元素組成,およびリチウム同位体組成との関係を調べた.また,一連のSIMS分析を行った鉱物の組織を,電子顕微鏡を用いて観察した.その結果,幌満カンラン岩試料のカンラン石は,典型的なマントルカンラン岩のそれより有意に含水量が高いこと,二次的変質の効果が顕著な試料では,リチウム同位体組成の変動とともに,リチウム濃度や含水量も高くなる傾向があることがわかった.ただし,カンラン石の変質による蛇紋石以外にも,ミクロンサイズの角閃石や沸石といった含水鉱物が輝石や斜長石の縁に生じていて,それらによって見かけ上,高い含水量が得られている場合も確認された.今後の分析では,そのようなミクロンサイズの含水鉱物に留意する必要がある.また,これまでに行ってきたリチウム同位体分別の実験岩石学的研究の成果や,リチウムや水素を含む軽元素の鉱物ー水流体間における分配や同位体分別を扱った研究の成果を論文にまとめ,国際学術雑誌に発表した.当初の計画では,水素濃度局所分析用の試料準備や標準物質の整備,および実質的な検出限界や分析精度の評価,分析条件の最適化が,前年度までに完了している予定であったが,実質的な検出限界の評価と分析条件の最適化の行程が,今年度に持ち越しになっていた.このため,幌満カンラン岩試料の化学分析が全般的にやや遅れており,特に水素濃度局所分析については,現時点で,当初の予定の60%程度までしか完了していない.
神経栄養因子高発現間葉系幹細胞移植によるALS治療の試み

筋萎縮性側索硬化症(ALS)などの神経変性疾患の治療法として,我々はこれまでに人工染色体(HAC)システムを用いて,神経栄養因子を高発現する間葉系幹細胞(HAC-MSC)を樹立し,このHAC-MSCをALSモデルマウス発症直前期に脳室投与することで,寿命延長効果を示した。一方で,HAC-MSCは移植後急激に減少しており,脳内への生着期間を延長することで治療効果の向上が期待できると考えられた。本研究ではHAC-MSCを細胞シート状に培養し,皮質に直接貼り付ける。HAC-MSCの治療効果は移植後の生着期間に依存すると考えられるので,この細胞シートの生着の長期化を目的としている。