hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
遺伝子工学による高効率ヒ素酸化バイオマイニング細菌株の創製とその資源工学的評価

持続的銅資源確保の為には鉱石中の毒性ヒ素(As)に由来する環境問題を克服する必要がある。微生物のAs(III)酸化能の増強は1つの手法である為、未開の研究領域であるバイオマイニング微生物の遺伝子工学手法の開発に挑戦した。本研究では、ヒ素酸化細菌Thiomonas arsenitoxydans 3As由来の酵素タンパクarseniteoxidaseをコードする遺伝子群を広宿主域ベクターpJRD215cosmidに挿入し、条件に適した中度好熱・超好酸性菌に導入することを目指した。As(III)酸化酵素遺伝子(aioA、aioB)発現ベクターであるpJRD215_ aioABの構築は完了した。その後、電気穿孔法、ヒートショック法、接合法により複数の超好酸性菌株の形質転換を試みたが、まだ分子生物学的に遺伝子が組換えられたことは確かめられておらず、今後は特に接合法に焦点を当て検討を行なっていく必要がある。そもそもこれらのバイオマイニング微生物自身が高い抗生物質耐性を有すること、固体培地でのコロニー形成が安定しないこと、Fe等による細胞表面の性状により外来遺伝子の導入が難しいことなどの課題が多々見出された。これまでバイオマイニング微生物の遺伝子組み換え研究領域がほぼ未開拓である理由はこれらの課題によるものかもしれない。今回の3年間の研究期間において抽出した諸々の課題について、引き続き独自に基礎研究を続けていきたい。ヒ素含有鉱物の製錬プロセスにて多量に生成する高毒性の亜ヒ酸含有廃液処理の課題が世界的に拡大している。本申請では、亜ヒ酸処理のためのバイオプロセス開発を目的とし、ほぼ未開の研究領域といえるバイオマイニング微生物の遺伝子工学的手法の開発に着手することとした。具体的には「(i)まず形質転換(宿主・ベクター)系の開発を行い、(ii)ヒ素酸化能を付与・増幅することにより、(iii)最終的に超好酸性・中等度好熱性の高効率型ヒ素酸化細菌株を創製する」ことを目的とした。H28年度は、まず、Acidimicrobium属およびAcidithiobacillus属の菌株を選択・入手し、まずこれらを宿主とした場合の形質転換系の開発と最適化を試みた。ベクターには広宿主域ベクターを用いた。宿主細胞培養用の固体培地の最適化、エレクトロポレーションによる遺伝子導入法の条件最適化、エレクトロポレーション後の蘇生手順および蘇生培地についての検討を行っている。現在、まだ形質転換株が得られていないため、引き続き、条件検討を進めている。同時に、ヒ素酸化細菌の染色体DNAを入手し、ターゲットとするヒ素酸化酵素遺伝子群を増幅しクローニングを行った。対象とする遺伝子群配列が長く、形質転換効率が非常に低いため、さらなる条件検討を進めている。上記に成功し次第、ヒ素酸化酵素遺伝子群を高宿主域ベクターにつなぎ、Acidimicrobium属およびAcidithiobacillus属細胞の形質転換を試みる予定である。対象とするAcidimicrobium属およびAcidithiobacillus属細胞の形質転換法が未知であり、ゼロからの条件模索であること、また、クローニング対象とするヒ素酸化遺伝子群のDNA配列領域が長く、サブクローニング効率が低いことが、最大の理由として挙げられる。しかしながら、本年度も複数の学生に従事させることで、条件検討をスピードアップしていきたいと考えている。〇Acidimicrobium属およびAcidithiobacillus属のエレクトロポレーションによる形質転換の条件検討を引き続き進める。個々の細菌株について学生を割り当て、条件検討を加速化する。継続して、固体培地の最適化、エレクトロポレーションによる遺伝子導入法の条件最適化、エレクトロポレーション後の蘇生手順および蘇生培地を含め検討を行う。〇大腸菌へのサブクローニングについて、対象遺伝子群領域を限定し、配列をやや短めにして形質転換効率アップを図る。これによって、サブクローニングをできるだけ早く完了し、遺伝子領域の広宿主域ベクターへのクローニングへ移行したい。
近地地震波形を用いたアスペリティの分布とスケーリング則の研究

2004年新潟県中越地震、1995年兵庫県南部地震・2001年芸予地震などの中・大地震震源域周辺の詳細な地震波速度構造を求め、地震波・地殻変動解析による地震時すべり量分布と比較したその結果、1995年兵庫県南部地震については、断層に沿って低速度帯が分布することが分かった。すべり量の大きな領域は、地震波速度の低速度域の大きな領域を避け比較的高速度の領域におよそ分布しているように見えることが分かった。この傾向は2003年宮城県北部地震・1997年鹿児島県北西部地震・2000年鳥取県西部地震でも同様に見られ、アスペリティ領域が地震波速度高速度域に対応している可能性を示した。2005年8月16日に発生した宮城県沖の地震(M7.2)の地震時すべり分布を近地波形・遠地波形ジョイントインバージョンにより推定し,1978年宮城県沖地震(M7.4)の地震時すべり分布と比較した。地震時すべり量分布も余震分布も、2005年の地震は1978年の地震の震源域のうち、その破壊開始点付近のみを破壊したことを示している。このことは余震分布の関係からも支持される。一方、1930年代に発生した3つの宮城県沖地震(1933年、1936年、1937年)の余震分布の再決定からは、それらの余震分布の広がりをあわせたものが、1978年宮城県沖地震の余震分布の広がりとおおよそ等しいことが分かった。これらのことから、1978年の地震は複数のアスペリティの複合破壊であり、2005年の地震はそのうちの一つだけを破壊したと強く示唆される。アスペリティの規模依存性(スケーリング)について,地震波スペクトルより検討を行った.特に孤立した小アスペリティの繰り返しすべりによると考えられている相似地震とその他の地震との違いについて注目した.現在のところ,東北地方太平洋下のプレート境界近傍で発生する地震については,相似地震とその他の地震には顕著なスケーリングの違いを見出すことはできなかったが,より深部で発生する地震はより大きな応力降下量を持つことが分かった.また,岩手県釜石市沖のケーブル式海底地震計を用い,詳細な震源分布を求めた結果,プレート境界近傍での地震活動は相似地震を含む小クラスターに限られることが分かった.ダブルディファレンストモグラフィー法により,2003年宮城県北部地震・2000年鳥取県西部地震・1995年兵庫県南部地震・2001年芸予地震の震源断層およびアスペリティ周辺の地震波速度構造を詳細に求めた.その結果,それらの地震について,アスペリティの領域は断層面上の高速度域に対応することが分かった.このことはアスペリティの成因を考える上で重要な情報であると考えられる.2001年芸予地震・2003年宮城県沖地震などのスラブ(沈み込む海洋性プレート)内大規模地震ではスラブ地殻のみならずスラブマントルまで断層破壊が達するが,それらの地震の震源域にはスラブモホ面付近からマントル上部でのやや深部の定常的に活発な地震活動やスラブマントル内低速度域として特異性が存在する可能性が示唆される.2004年新潟県中越地震、1997年鹿児島県北西部地震などの中・大地震震源域周辺の詳細な地震波速度構造を求め、地震波・地殻変動解析による地震時すべり量分布と比較した。その結果これまで得られていた他の内陸地震・スラブ内地震と同様にすべり量の大きな領域は、地震波速度の低速度域を避け比較的高速度な領域におよそ分布しているように見えることがわかった。このことは断層面上のアスペリティの領域が地震波速度高速度域としての特徴を持つ可能性が指摘される.一方、震源・破壊開始点は低速度域内あるいはその境界におよそ位置していることが分かった。2005年8月16日に発生した宮城県沖の地震(M7.2)の余震分布・すべり量分布を求め、1978年宮城県沖地震(M7.4)と比較した。実際、Seno et al.(1980)や加藤・他(2003)は,1978年の地震の際,破壊開始点付近で大きなすべりがあった可能性を指摘している.例えば,Seno et al. (1980)は、1978年の地震の破壊開始点付近で、Mw7.1相当の破壊があったとするモデルも提出している。つまり、1978年の地震は複数のアスペリティの複合破壊であり、2005年の地震はそのうちの一つだけを破壊したと考えられる。この傾向は2003年宮城県北部地震・1997年

鹿児島県北西部地震・2000年鳥取県西部地震でも同様に見られ、アスペリティ領域が地震波速度高速度域に対応している可能性を示した。2005年8月16日に発生した宮城県沖の地震(M7.2)の地震時すべり分布を近地波形・遠地波形ジョイントインバージョンにより推定し,1978年宮城県沖地震(M7.4)の地震時すべり分布と比較した。地震時すべり量分布も余震分布も、2005年の地震は1978年の地震の震源域のうち、その破壊開始点付近のみを破壊したことを示している。このことは余震分布の関係からも支持される。一方、1930年代に発生した3つの宮城県沖地震(1933年、1936年、1937年)の余震分布の再決定からは、それらの余震分布の広がりをあわせたものが、1978年宮城県沖地震の余震分布の広がりとおおよそ等しいことが分かった。これらのことから、1978年の地震は複数のアスペリティの複合破壊であり、2005年の地震はそのうちの一つだけを破壊したと強く示唆される。
生体超分子を利用した3次元メモリデバイスの作製および評価

本研究では,高性能および高信頼性のメモリ作製を研究目的として,積層ナノドット層が埋め込まれたフローティングゲートメモリ(積層ナノドット型メモリ)および薄膜トランジスタ型メモリ(TFT型メモリ)の作製を行った。フェリチンに内包されている酸化コバルトから金属コバルト(Co)を形成するために,ゲート酸化膜にナノドットが埋め込まれたMOS構造に対して,650°Cの100%水素雰囲気中で熱処理を行った。その結果,ゲート酸化膜中に埋め込まれているCoナノドットが完全に還元している事が確認された。続いて,メモリ作製プロセスに関して,1つである高圧重水処理の条件を最適化する事で,前年度に作製した積層ナノドット型メモリよりも高性能および高信頼性のメモリを作製した。積層ナノドット型メモリの電気特性を測定した結果,ナノドットを積層させる事で,従来のフローティングゲートメモリよりもはるかに低電圧である5Vで動作するメモリを実現し,作製したメモリは電荷を10年以上保持する高信頼性のメモリである事も同時に確認した。また,積層させるナノドットの種類を変化させ,1層目が鉄(Fe)ナノドット,2層目がCoナノドットである積層ナノドットが埋め込まれたメモリを作製した。1層目をFeナノドット層とする事で,メモリウィンドウ幅が増加している事が確認された。一方,電荷保持特性に関して,2層Coナノドットが埋め込まれたメモリよりも悪化している事が確認された。この特性の変化は,Feナノドットにおいて,水素雰囲気中での還元処理でFeが完全に還元せずFeナノドット中で酸化鉄とFeが混在しているためである。以上の結果から,ナノドットの種類を変える事でメモリ特性が変化することが確認された。一方TFT型メモリに関して,Niフェリチンを利用して結晶化された多結晶シリコンおよびPtナノドットを利用する事で,従来のTFT型メモリよりも高性能で高信頼性のメモリをガラス基板上へ作製した。我々の周りに存在する電子機器にはメモリ素子として半導体メモリが使用されているが、特にフラッシュメモリは高集積化および大容量化が容易であるため非常に多く使用されている。浮遊ゲートをナノメートルサイズの金属ドット(金属ナノドット)としたナノドット型浮遊ゲートメモリが高信頼性および低電圧駆動の観点から注目を集めている。本研究では、フェリチンと呼ばれる生体内の鉄分を調整するタンパク質を利用して金属ナノドットを形成し、そのナノドットを電荷保持ノードとしたフローティングゲートメモリの作製を行っている。フェリチンを利用してナノドット型浮遊ゲートメモリを作製する場合、フェリチンの吸着密度に限界が存在するため電荷保持部分となるナノドットの吸着密度にも限界が存在する。現在フェリチンを利用したナノドットの最大吸着密度は8.0×10^<11> cm_<-2>であり、この数値以上の吸着密度は達成不可能である。そこで本研究ではTitanium-Binding-Ferritin (TBF)という特殊なフェリチンを利用して、ナノドットを積層化させるBio-Layer-By-Layer (Bio-LBL)法を利用する事でナノドットの吸着密度を増加させる手法を提案した。このフェリチンはチタン、銀およびシリコンにのみ特異的に吸着するペプチドアプタマーを有する特殊なフェリチンであり、自発的に無機物を形成するバイオミネラリゼーションの能力も有している。今年度は浮遊ゲートメモリの作製に適したBio-LBL法の確立および同一種類の金属ナノドットを積層化させた浮遊ゲートメモリの作製を行った。その結果、ナノドット層を積層させることにより、電荷注入量の増大だけではなく、電荷保持特性の向上、書込および消去特性の向上およびメモリの信頼性向上を実現する事ができた。
重症脳損傷後におけるアルツハイマー病の発症機構の解明と新規予防法の開発

水素水は飲水によって活性酸素を消去することによって、酸化ストレスに関連する病態に有効である。我々は水素水の飲水が頭部外傷による脳損傷後のアルツハイマー病の発症を予防するかについて検討を行った。外傷前の水素水の飲水によって脳浮腫は抑制され、外傷後におけるタウの蓄積を抑制した。さらに、グリアの活性化は抑制し、炎症性サイトカイン産生へ影響していた。また、水素水はミトコンドリアにおけるATP産生へも影響していた。水素水の頭部外傷における機能水として効果が確認された。これらの作用は単にフリーラジカル制御によるだけとは考えにくく、神経炎症やエネルギー代謝への影響などが複雑に関与していることが解明された。この結果を踏まえて平成24年度は抗酸化ストレス療法として水素水投与による脳組織中Aβ40、Aβ42、TAU蛋白、炎症性cytokines産生抑制効果、水素水の頭部外傷後脳浮腫抑制効果について検討した。その結果、水素水投与群において外傷後脳浮腫は抑制されていた。さらに水素水投与群では非投与群と比較して外傷部位のTAU蛋白の発現(リン酸化)が減少していた。また、脳におけるcytokines発現では水素水投与群において外傷後24時間でG-CSF, KC(keratinocyte chemoattractant), MCP-1 and MIP-1aが有意に上昇していた。その一方で炎症性サイトカインのTNFについては明らかな差異は認めなかった。この意義については現在検討中である。また、脳浮腫に関係するHIF,AQP4についても検討を行ったが水素水投与群では非投与群と比較してHIFは抑制されており外傷後の虚血性ストレスを軽減している可能性が示唆された。これらの結果より、頭部外傷後における水素水の経口投与は脳浮腫抑制効果、頭部外傷後のタウ蛋白のリン酸化を制御していること、さらに水素水が各種サイトカイン発現や外傷後の脳虚血ストレスに影響していることが明らかとなった。【背景】機能水として代表的なものとしてう歯の予防として用いられている水道水フッ化物添加が知られている。今回、水素水(molecular hydrogen water: mHW)の脳損傷抑制を目的とした機能水としての効果について検討した。【方法】C57BLマウス(20-25g)を使用して実験的頭部外傷モデル(CCI model)を作製した。水素水の外傷前投与(24h)による脳浮腫抑制効果、タウ蛋白沈着、HIF-1α, AQP-4, MMPs、CyclophilinAの発現について検討した。【結果】水素水飲水によって有意に脳浮腫は抑制されタウ蛋白沈着低下、HIF-1α, MMP-9、CyclophilinAの発現低下が観察された。AQP-4, MMP2の発現は増加していた。また、外傷によって過剰発現する多くの遺伝子発現が制御されていた。【結語】頭部外傷、脳卒中をはじめとする神経救急疾患は病院前救護、救急治療、集中治療管理、リハビリテーションなど包括的な治療によって進歩してきている。その一方で一度起こった脳損傷の治療は未だ満足できるものではない。水素水は機能水として容易に飲水することが可能であり、発症の予防とは別に発症後の神経救急疾患の脳損傷を軽減させるためのアプローチとして有効な方法の一つと考える。【平成23年度の研究計画予定】マウス実験的頭部外傷モデル【Controlled Cortical Impactor (CCI)】を作製し、脳損傷後の脳組織におけるフリーラジカル産生と抗酸化能について、さらにはAβ40、Aβ42、炎症性cytokines (IL-1alpha,IL-1beta, IL-6, and TNF)産生について検討する予定で研究を推進してきた。具体的には以下のとおり研究を行った。【脳組織中Aβ40、Aβ42、炎症性cytokines測定】外傷後より経時的(搬入時、1時間、6時間、12時間、1日、2日、4日、7日)に深麻酔下に安楽死させて脳を摘出する。摘出した脳組織は病側と健側に分けたのちに、直ちに液体窒素で凍結し-80°Cで冷凍保存する。炎症性サイトカイン(IL-1alpha, IL-1beta, IL-6, and TNF)、Abeta1-40, Abeta,1-42は多重ELISA法を用いて測定した。その結果、頭部外傷後より脳組織中Aβ40、Aβ42、炎症性cytokinesの上昇が認められた。【当初の計画より進展している点について】上述の結果より頭部外傷後にアルツハイマーと深く関与するAβ40、Aβ42や炎症反応物質が増加していることが分かった。そこでAβ42の排出系に関与すると考えられている。に低密度リポタンパク質受容体関連タンパク質(LRP)の発現について検討した。

その結果頭部外傷後にLRPの発現量が低下していることを突き止めた。さらに血液脳血管門でのAβ42の排出能力が外傷後に低下していることも解明された。【背景】水素水は飲水によって体内に発生した活性酸素を消去することによって、酸化ストレスに関連する病態に有効であると考えられている。我々は水素水を飲水していることにより、頭部外傷をはじめとする脳損傷によるダメージを軽減させる、いわゆる“機能水"としての効果を有するかについて検討を行っている。昨年までに頭部外傷モデルにおける外傷前の水素水の飲水によって脳浮腫が抑制されることを報告した。追加研究として、同様のモデルにおいて水素水の飲水が頭部外傷後の脳内におけるタウの蓄積、グリアの活性化における作用、各種サイトカイン産生等へ影響について検討した。【対象と方法】C57BLマウス(20-25g)を使用して実験的頭部外傷モデル(CCI model)を作製した。水素水飲水群と通常の水道水飲水群で外傷後における脳内のタウ発現(AT8 and Alz50)、グリアの活性化(GFAP, Iba-1)について免疫組織化学的に検討した。サイトカイン発現についてはmultiplex system (Luminex)を用いて炎症性・抗炎症性サイトカイン23種について検討した。【結果】飲水群において外傷周囲におけるタウの発現、アストロサイト、ミクログリアの活性が制御されていた。炎症性あるいは抗炎症性サイトカインの多くが非飲水群と比較して有意に複雑に変化していた。【まとめ】水素水の頭部外傷における機能水としての作用は単なるフリーラジカル制御によるだけとは考えにくく、グリア細胞の活性化制御やサイトカイン産生への影響などが複雑に関与していることが解明された。外傷や脳卒中による脳障害を機能水で軽減しうる可能性が見いだされた。アルツハイマー症候群の予防効果も期待され高齢化社会において非常に価値のある知見を得た。救急医学昨年度予定していた検討項目については概ね順調に研究は進行しているものと考えている。さらに、水素水の頭部外傷そのものに対する効果や頭部外傷後のアルツハイマー病の発病に関する新たな知見を得たために、さらなる検討計画推進していくことが出来た。現在得られている知見は当初予定していた以上の結果であり、今後さらなる進展が見込める。前年度より施設が変更となり、研究の立ち上げに時間がかかったが結果としておおむね予定通りの計画で進み論文投稿中である。しかし、いくつかの追加実験の必要性を指摘されて、現在計画中である。補助事業期間延長をH25年3月31日承認を受けた。【当初の計画より進展している点について】上述の結果より頭部外傷後にアルツハイマーと深く関与するAβ40、Aβ42や炎症反応物質が増加していることが分かった。そこでAβ42の排出系に関与すると考えられている。に低密度リポタンパク質受容体関連タンパク質(LRP)の発現について検討した。
マルチスペクトラムイメージングシステムによる低光量下の微生物3次元可視化

本研究では、様々な映像システムを組み合わせて得られるマルチスペクトラム情報を利用し、物体の3次元プロファイルを非破壊かつリアルタイムで取得する方法を提案する。具体的にはマルチスペクトラム情報に統計処理を加えることで、低放射光量下での可視化が可能である。さらにレンズアレイを用いることで一回の撮影で3次元構造が取得できるため、リアルタイム処理も容易である。この年度は、顕微鏡の光学系を介して得られた様々な情報の特性分析と活用法に関する理論的研究、及び最適化されたマイクロスコピシステムを製作した。1)3次元データの生成に必要な再生アルゴリズムの開発を行った。集積映像に使用される要素画像が互いに類似するピクセルを持つという性質を使用して、局所エネルギー関数(localized energy function)を使用してMarkov Random Field(MRF)で3次元再生映像を生成する方法を用いて光子計数映像で最適の光子の数を取得する技術を開発した。またマルチスペクトラム映像システムを介して得られた様々な情報の特性分析ためのカラー光子計数イメージング技術を開発した。2)少量の放射線条件での非線形フィルタを使用した生体画像の認識する研究を行った。少量の放射線条件で光子計数画像法集積映像法によって復元された生体画像は存在する光子の数に応じて画質が変わる。したがって、生体画像の認識率も光子の数との関係がる。本研究では、非線形フィルタを使用して光子計数生体画像を認識する方法を使用した。一般的に、映像を認識するための最も基本的な方法は、相関フィルタ(correlation filter)を使用するものである。得られた結果を取りまとめ、国内外の学会に報告するとともに、国際専門ジャーナルに論文発表した。本研究は少量の放射線条件では、存在する光子の数が非常に少ないため、一般的にマイクロスコピシステムでは、映像獲得が不可能である。この問題を解決するために、少数の光子を計数する光子計数映像法(Photon counting imaging)が提案された。しかし、この方法も、少数の光子を検出するので、映像の画質を向上させることはできない。これを補完するために、光子計数画像法集積映像法を混合した3次元フォトニック係数集積映像法が提案した。この方法は、集積映像を通じて多数の生体画像を取得し、これを光子計数映像法で光子を抽出した後、統計推定法でウォン映像を復元するものである。このの方式では、各生体画像に関する情報(prior information)をUniform分布であると仮定してMaximum Likelihood Estimation(MLE)に元映像を推定した。また、生きた細胞や微生物の損失なしに3次元情報を取得するため、顕微鏡と高解像度カメラを組み合わせたマイクロスコピシステムと高解像度な画像のデータ解析や高速アルゴリズムの開発に進んでいる。今後は、マルチスペクトラム映像システムを用いて最適化された3次元マイクロスコピ製作、取得された様々な情報や高度な統計手法を活用した微生物の判別システムの構築を行う。また3次元可視化映像の解像度の改善を行い、統合されたシステムを制作する。関連アルゴリズム開発とソフトウェアの最適化を推進し、パフォーマンスの向上を目指す。生体の映像情報で期待できるような精密な復元画像を得ることができない問題が予想されるので光子計数映像法で光子を抽出した後、統計的推定法・集積映像コンピュータ再生法などのソフトウェア手法を用いて、3次元的に復元することで高解像の情報を得る。得られた結果を取りまとめ、国内外の光学会、ディスプレイ学会に報告するとともに、国際専門ジャーナルに論文発表する。この年度は、少量の放射光条件でのマイクロスコピに関する基礎理論の研究、マルチスペクトラム映像システムを使用した合成画像に関する基礎理論の研究、ホログラフィーや集積映像を利用した3次元可視化アルゴリズムの基礎研究を行った。実験系では、基礎マイクロスコピ実験システム製作、インテグラルイメージングを顕微鏡の光学系に適用したシステム製作、3次元可視化映像の解像度を改善した。1)少量の放射光条件下でマイクロスコピによる微生物の観察は難しい。それは光子量が不足しているため、観測者は微生物の詳細な情報の観測が困難となるからである。今年度では、少量の放射光条件下で情報を検出するための光子計数画像生成方法の数学的モデルに関する基礎的な研究を行い、実際の実験を通じこれを検証した。2)映像取得システムの融合に関する基礎研究を行った。単一の物体に対して様々な形のデータ取得システムを使用することで、様々な特性を発見することができる。顕微鏡の光学系に適用した映像システムでは、さまざまなデータ取得装置を使用する、したがって、顕微鏡の光学系を介して得られた様々なデータをもとに、それぞれに適したデータ分析手法を使用して、物体の正確な情報を取得する。この基礎段階でマイクロスコピシステムを試作した。少量の光を照射し、細胞を顕微鏡で観察して3次元可視化アルゴリズムを用いて3次元光子集積映像を復元することが可能になった。

本研究は少量の放射光条件下で情報を検出するための光子計数画像生成方法の数学的モデルに関する基礎的な研究を行い、実際の実験を通じこれを検証することであるが既存設計した少量の放射光条件でのマイクロスコピを用いたマルチスペクトラム映像システムではなく、インテグラルイメージングを顕微鏡の光学系に少し変更することで得られた様々なデータをもとに、それぞれに適したデータ分析手法を使用して、物体の正確な情報をより簡単で取得や細胞を顕微鏡で観察して3次元可視化アルゴリズムを用いて3次元光子集積映像を復元することができるようになった。また、顕微鏡の光学系に少量のLEDだけを照射して、生きた細胞や微生物の損失なしに3次元情報を取得するため、顕微鏡と高解像度カメラを組み合わせたマイクロスコピシステムと高解像度な画像のデータ解析や高速アルゴリズムの開発に進んでいる。本研究では、様々な映像システムを組み合わせて得られるマルチスペクトラム情報を利用し、物体の3次元プロファイルを非破壊かつリアルタイムで取得する方法を提案する。具体的にはマルチスペクトラム情報に統計処理を加えることで、低放射光量下での可視化が可能である。さらにレンズアレイを用いることで一回の撮影で3次元構造が取得できるため、リアルタイム処理も容易である。この年度は、顕微鏡の光学系を介して得られた様々な情報の特性分析と活用法に関する理論的研究、及び最適化されたマイクロスコピシステムを製作した。1)3次元データの生成に必要な再生アルゴリズムの開発を行った。集積映像に使用される要素画像が互いに類似するピクセルを持つという性質を使用して、局所エネルギー関数(localized energy function)を使用してMarkov Random Field(MRF)で3次元再生映像を生成する方法を用いて光子計数映像で最適の光子の数を取得する技術を開発した。またマルチスペクトラム映像システムを介して得られた様々な情報の特性分析ためのカラー光子計数イメージング技術を開発した。2)少量の放射線条件での非線形フィルタを使用した生体画像の認識する研究を行った。少量の放射線条件で光子計数画像法集積映像法によって復元された生体画像は存在する光子の数に応じて画質が変わる。したがって、生体画像の認識率も光子の数との関係がる。本研究では、非線形フィルタを使用して光子計数生体画像を認識する方法を使用した。一般的に、映像を認識するための最も基本的な方法は、相関フィルタ(correlation filter)を使用するものである。得られた結果を取りまとめ、国内外の学会に報告するとともに、国際専門ジャーナルに論文発表した。本研究は少量の放射線条件では、存在する光子の数が非常に少ないため、一般的にマイクロスコピシステムでは、映像獲得が不可能である。この問題を解決するために、少数の光子を計数する光子計数映像法(Photon counting imaging)が提案された。しかし、この方法も、少数の光子を検出するので、映像の画質を向上させることはできない。これを補完するために、光子計数画像法集積映像法を混合した3次元フォトニック係数
国際経済秩序と平和に関するカール・ポランニーの制度主義的アプローチの展開

本研究は、普通の人々の暮らしや雇用、地球環境、社会の安定に破壊的な影響を及ぼしているグローバル市場経済を批判する思想的・理論的な拠り所として世界的に注目されている、主著『大転換』(1944)を中心としたカール・ポランニーの経済思想の全体像を視野に入れながら、また、近年急速に発展しつつあるポランニー研究の国際的動向と連携しながら、特に今なおポランニー研究の未開拓の領域となっている「国際経済秩序と平和」に関する考え方とその分析方法の形成と発展を知的・思想的源泉にまで立ち入って明らかにする。そして、19世紀的市場社会の批判者としての彼の経済思想が、市場経済のグローバル化が進む冷戦崩壊後の世界状況を捉えるための理論的枠組みとしていかなる意義を有するのか、検討しようとするものである。平成30年度は、ポランニーに関心を持つ多様な立場の研究者や実践家との知的交流の機会に恵まれ、ギャレス・デイルによる最新のポランニー伝記的研究を踏まえたハンガリー時代からの新しいポランニー像を報告し、ポランニー思想や研究の現代的意義について、研究を深めることができた。DIJ(ドイツ日本研究所)の国際会議では、日本における人手不足、低賃金、不安定雇用(とりわけ、公務員の非正規問題)、女性の生きづらさ(構造的・文化的な男女差別、労働環境、家事分担、法律的な空白部分)等、実証的な問題を欧州のケースと比較しながら考察する機会を得た。そして「カール・ポランニーと社会的連帯経済」、および「20世紀初頭の東欧・中欧における非ユダヤ的ユダヤ人の文脈のなかに、ポランニーとその同時代人を配置したような思想史地図の創造」といったテーマが拓かれてきて、実り多い年度となった。カナダ以外にも実践面(社会的連帯経済)では韓国、ドイツやハンガリーではアーカイブ研究の拠点が生まれつつあるポランニー研究は、新たな段階を迎えている。本研究の計画や方法の概要として、ポランニーの全体像との関連において「国際的経済秩序と平和」の問題を究明することを意図している本研究の計画の概要として、(1)内外の研究者と連携して意見を交換し、ポランニー研究の国際的な潮流にかかわっていく、(2)学際的、かつ実践的な側面から、ポランニー研究に関する共同研究の場を構築し、研究を進展・普及させていくことを、重視していた。平成29年度に引き続いて30年度も、これらの点に関しておおむね重要な成果が得られたと考える。平成29年初頭に韓国で、拙著『カール・ポランニーの経済学入門ーポスト新自由主義時代の思想』(平凡社新書、2015年)が翻訳され、同年に開催された第14回カール・ポランニー国際会議(於ソウル市長舎)では、カール・ポランニーと協同組合運動、および社会的連帯経済との関連性が、重要テーマであることが確認された。そして、欧州のポランニー研究者が進めてきたポランニー論文集の刊行プロジェクトや翻訳の進捗状況について、意見交換を行った。30年度の本研究は、基本的に、この流れを引き継いで行ってきた。とりわけ、ポランニーの現代的意義をめぐっては、社会的連帯経済の研究者や活動家、労働問題に詳しい研究者との協力関係、共同研究に取り組んだ。欧州危機をめぐるポランニーの国際経済秩序を分析する視点と方法だけでなく、2010年以来、ポランニー研究の最前線を切り開いてきたギャレス・デイルのポランニー研究の成果について、論文を執筆した。デイルと連絡を取りながら、デイルによる初の『ポランニー伝』の日本版の刊行に取り組んできた。今後の研究の推進方策としては、W.シュトレイクやG.デイルなどによる現在の欧州複合危機の文脈のなかで国際経済秩序と平和を考察するポランニー思想を再評価する研究(平成28年度のケインズ学会での報告)を踏まえながら、主として、以下の点について検討していく。平成28年度に公刊された、デイルによる初のカール・ポランニーの詳細伝記的研究の翻訳プロジェクトを開始した平成29年度、そして30年度において、『大転換』最終章「複雑な社会における自由」やその他の諸論考の諸断片においてみられる「小さすぎる主権」、「無制限な主権」、「画一的な主権」などへの批判的論点への理解を深めている。平成31年度は、ハプスブルク帝国末期とその解体期に壮年期初頭までブダペストで過ごしたポランニーにとって決定的な影響を与えた「民族問題」、とりわけマジャル文化に同化した「非ユダヤ的ユダヤ人」としての彼の思想形成が、ポランニーの自由論の国際的側面(国際秩序と平和の構想)にどう関連しているか、という側面を明らかにする。この側面は、ポランニーの自由論の共同社会的側面(協同組合、社会的連帯経済、見通し問題)と表裏一体であるので、ポランニー受容において、新自由主義の対抗軸としてのポランニーの理論的・思想的役割、新自由主義への実践的対抗軸のアイディアの宝庫としてのポランニーの制度論や民主主義論、ポランニーと社会的連帯経済の関連など、内外の研究動向と連携させながら、多角的に発展させていく。平成28年度は、第一に、モンペルラン協会設立前後以降から現代にかけてのネオ・リベラリズムの変遷・動向についての文献をはじめとして資料を収集し、1経済と民主主義、2保護主義・社会の自己防衛・ポピュリズム、資本主義における私的領域と公的領域の確執(財政、金融、労働、土地の領域=ポランニー的には擬制商品の領域)にあらわれる、といった諸論点について、考察を行った。考察は主として、ポランニーの論敵でもあったハイエクとシュンペーター、

そしてニュー・リベラリズムの立場はある程度共有するケインズといった同時代人の対照する舞台設定を行った論文(草稿)を執筆し、学会で報告した。論文(草稿)は、本研究の核心部分を構成しており、引き続き加筆・修正・さらなる発展を継続していかねばならない、と認識している。第二に、2010年にポランニーに関する優れた思想史研究の成果を単著として著したG.デールが、その後、5年間にわたって行ったポランニーに関する初の本格的伝記やハンガリー時代の論文集、そしてポランニー的思考の再構成の著書が、2016年に同時刊行された。デールによる著作は、国際的なポランニー研究を飛躍的に推し進めているが、デールの扱っているテーマは、経済思想の全体像との関連において、今もなおポランニー研究の未開拓領域となっている「国際経済秩序と平和」の問題について、ユダヤ系ハンガリー人として二度の亡命を含む三度の移住を経験したカール・ポランニーをとりまいていた、人的ネットワークの思想史的解明という方法から、試みている。デールを吸収するための論文執筆と、翻訳作業に着手した。この課題は、平成29年度以降も継続する。平成28年度の春から夏にかけて、ネオ・リベラリズム関連の文献、新しいポランニー関連資料の入手、それらの解読、草稿の執筆を行った。秋には草稿をほぼ完成させ、ケインズ学会で報告(12月4日)し、2本の論文を執筆するなど、デールによるポランニー研究の2016年の新展開という事態に対応しながら、本研究を研究計画に沿っておおむね順調に進めることができたと考える。本研究は、普通の人びとの暮らしや雇用、地球環境、社会の安定に破壊的な影響を及ぼしているグローバル市場経済を批判する思想的・理論的な拠り所として世界的に注目されている、主著『大転換』(1944)を中心としたカール・ポランニー(1886ー1964)の経済思想の全体像を視野に入れながら、また、近年急速に発展しつつあるポランニー研究の国際的動向と連携しながら、特に今なおポランニー研究の未開拓の領域となっている「国際経済秩序と平和」に関する考え方とその分析方法の形成と発展を知的・思想的源泉にまで立ち入って明らかにする。そして、19世紀的市場社会の批判者としての彼の経済思想が、市場経済のグローバル化が進む冷戦崩壊後の世界状況を捉えるための理論的枠組みとしていかなる意義を有するのか、検討しようとするものである。平成29年度は、アジアで初めて開催される第14回カール・ポランニー国際会議に関連する研究交流を組織したり、ポランニーに関連したシンポジウムを実施したりするなど、東京、大阪、ソウルにおいて、(1)ドイツ、カナダ、韓国、日本の研究者たちと最新のポランニー研究の動向について意見交換を行う(カール・ポランニー政治経済研究所(モントリオール)とポランニー研究所(アジア)の両所長の講演企画、第14回カール・ポランニー国際会議への参加)、(2)最新のポランニー研究の成果を踏まえた論文執筆や報告などを行う(国学院大学公開研究会での報告)、(3)ポランニーに関心を持つ多様な立場の人々、とりわけ社会的連帯経済に関わる実践家や人類学者、欧州研究者との知的交流の機会を作り、ポランニーの現代的意義や研究の多様な方向性について意見交換をし、ポランニー研究を豊かにする仕掛けを作る(ポランニーと欧州関連シンポジウムの企画)、(4)これらの企画を進める過程でポランニー研究協力者に出会った、などの成果を得られた。
化合物半導体を用いたカスケード非線形光学素子の研究

カスケードデバイスに不可欠な高い変換効率を実現することを目指して,低損失・高効率デバイス作製のためのプロセス最適化をおこなった。CMPによるテンプレートの平坦化について検討をおこない,5nm以下の平坦化を実現することができた。平坦化テンプレート上の最適成長条件も特定した。2.GaAs導波路デバイスにおけるパラメトリック蛍光GaAs/AlGaAs周期副格子交換導波路デバイスを用いて1.064μmポンプ光に対するパラメトリック蛍光の観測に成功した。温度チューニング特性は設計どおりで,得られた変換効率は実効相互作用長とコンシステントであった。3.GaAsアンチフェイズ境界の微視的評価GaAs周期反転構造におけるアンチフェイズ境界の微視的な幾何学構造と電子構造をあきらかとするために超高圧電子顕微鏡観察とカソードルミネッセンス測定をおこなった。最適化されていない成長条件で作成されたGaAsアンチフェイズ境界は結晶性が劣化しており,非発光性再結合中心の集中した劣悪なものとなっていることがあきらかとなった。4.InP基板上副格子交換エピタキシーの研究InP基板上へ化合物半導体疑似位相整合非線形光学デバイスを作製するために,InP基板上副格子交換エピタキシーの実現に取り組み,これを始めて実現した。また,緩和Ge層上に反転GaAsを良好な結晶品質で成長することができることも確認した。5.GaNの非線形光学定数の精密評価サファイアc面基板上にMBE成長したGaN薄膜について,その非線形光学定数の精密測定をおこなった。薄膜試料内での多重反射効果を考慮して正確な測定,解析をおこなったところ,従来値の半分程度の大きさが得られた。化学的機械研磨(CMP : chemical mechanical polishing)によるテンプレートの平坦化について検討をおこなった結果,パッドにSURFINを,スラリーにNaOCl(6g/l, INSECNIB)を用いて,印加圧力60g/cm^2で5nm以下の平坦化を実現することができた。CMPによって平坦化したテンプレート上で再成長をおこなうための基板処理法能についても検討し,塩酸・過酸化水素系エッチャントを用いたエッチングにより,保護酸化膜を形成することで良好な再成長が可能であることを見出した。並行して,ドメイン境界の垂直に保持した再成長を実現できる成長条件の特定にも取り組み,ドメイン境界の伝播方向がMBE再成長時のV/III比(As flux/Ga(Al)flux)と成長するAlGaAsの組成に強く依存することをあきらかとした。また,平坦化テンプレート上での再成長時に発生する段差の復活についても検討を加え,低温成長(基板温度300°C)によってこれを抑制できることをあきらかにした。2.InP基板上副格子交換エピタキシーの研究InP基板上へ化合物半導体疑似位相整合非線形光学デバイスを作製するために,InP基板上副格子交換エピタキシーの実現に初めて取り組んだ。IV族中間層としてGe(InPに対する格子不整合-4%)を,III-Vエピタキシャル層にはInPに格子整合するIn_<0.53>Ga_<0.47>Asを用いた。[01^^-1]方向に4°傾斜させた(100)InP基板上にInGaAsバッファ層を挿入し,臨界膜厚よりも厚く(100Å以上)Geを成長した後にInGaAsを成長することで副格子交換が実現できることを始めて見出した。これによってInP基板上でInGaAsP系レーザとAlGaAs系非線形光学デバイスをモノリシックに集積化できる可能性が開けた。

1.GaAsアンチフェイズ境界の微視的評価カスケードデバイス作製の大前提となる高効率波長変換デバイスの実現には伝搬ロスの低減が必須であることが,前年度までの研究であきらかとなった。現状の伝搬ロスの大部分は導波層界面の段差によるものと考えられるが,これ以外にも,反転層と非反転層の境界(アンチフェイズ境界)の影響が懸念される。そこで,GaAs周期反転構造におけるアンチフェイズ境界の微視的な幾何学構造と電子構造をあきらかとするために超高圧電子顕微鏡観察とカソードルミネッセンス測定をおこなった。その結果,最適化されていない成長条件で作成されたGaAsアンチフェイズ境界は結晶性が劣化しており,非発光性再結合中心の集中した劣悪なものとなっていることがあきらかとなった。現在,最適条件下で作製したより良質と考えられるGaAsアンチフェイズ境界について同様の評価を進めている。2.GaNの非線形光学定数の精密評価1.3μm帯や0.8μm帯などで動作するカスケード非線形光学デバイスを実現するためには,ワイドギャップ半導体を用いる必要がある。近年急速な進歩を示している窒化物半導体は比較的高い非線形性を有するとされ,有望な材料系であるといえる。しかし,その非線形光学手ウィ数の測定は信頼性が低く,実用的な非線形光学デバイスを実現するためには,その特性の精密な再評価が不可欠である。そこで,サファイアc面基板上にMBE成長したGaN薄膜について,その非線形光学定数の精密測定をおこなった。新たに透過型メーカーフリンジ測定系を立ち上げ,薄膜資料内での多重反射効果を考慮して正確な測定,解析をおこなった。得られた結果は,従来値の半分程度の大きさとなった。従来の報告がすべて多重反射効果を考慮していなかったことがその原因の一つと考えられる。今後,MOVPE成長GaNについても同様の測定をおこなう予定である。
重症筋無力症患者胸腺中に見出されたリンパ球遊走因子の分散精製と生物学的意義の解析

1939年Blalockが重症筋無力症(MG)の治療として胸腺摘出術を施行して以来,本法は胸腺腫合併例や内科的治療法に抵抗する症例に施行されてきた.しかし乍ら手術療法の適応は定かな法則がある訳でなく,症例によっては症状の寛解がみられるが,改善の見られない事も稀でない.我々は術後経過の良否が術前の患者の細胞性免疫能の活性化の有無と関連している事に気付き,この胸腺がmediateするリンパ球の活性化機序を解明する事が本症の手術適応判定や,病態解明の一助になると考え,以下の事実を見出した.1)MG患者の胸腺抽出液に強い活性を持つリンパ球遊走因子が存在し,リンパ球の中でもT細胞を選択的に強く遊走させる.2)T細胞のsubpopulationではhelper/inducer T cellに特異的遊走活性を有し, suppressor/cytotoxic Tcellは遊走させない.3)リンパ球遊走活性はMGを伴わない悪性胸腺腫の抽出液には認められなかったが,正常胸腺抽出液には弱いながらも遊走活性が認められ, helper T cellとsuppressor T cellを同程度遊走させた. 4)MG胸腺抽出液をSephadex-G-100カラムクロマトグラフィーに展開すると分子量が160,000-100,000, 25,000-15,000と1350以下の分画に遊走活性のピークが存在する.5)本因子は二硫化基をもつ糖蛋白で, 56°C30分の熱処理,酸化(pH4),アルカリ化(pH10)で失活する. 6)本因子は胸腺実質細胞の抽出液や培養上清中には認めるが胸腺細胞抽出液や患者血清中には認められなかった.七)本因子は既知のリンパ球遊走因子であるC5aやIL-1, IL-2とは異なる全く新しい因子であった.以上の事より本因子が抗AchR抗体産生に必要なhelper T cellを強く胸腺に集積させ,抗体産生を抑制するsuppressor T cellをほとんど遊走させない事は, MG患者にみられる免疫異常に本因子が重要な役割を演じている事が示唆される.更に本因子の活性の強弱を測る事はその患者の術後経過の良否を予測する一助となるであろう.1939年Blalockが重症筋無力症(MG)の治療として胸腺摘出術を施行して以来,本法は胸腺腫合併例や内科的治療法に抵抗する症例に施行されてきた.しかし乍ら手術療法の適応は定かな法則がある訳でなく,症例によっては症状の寛解がみられるが,改善の見られない事も稀でない.我々は術後経過の良否が術前の患者の細胞性免疫能の活性化の有無と関連している事に気付き,この胸腺がmediateするリンパ球の活性化機序を解明する事が本症の手術適応判定や,病態解明の一助になると考え,以下の事実を見出した.1)MG患者の胸腺抽出液に強い活性を持つリンパ球遊走因子が存在し,リンパ球の中でもT細胞を選択的に強く遊走させる.2)T細胞のsubpopulationではhelper/inducer T cellに特異的遊走活性を有し, suppressor/cytotoxic Tcellは遊走させない.3)リンパ球遊走活性はMGを伴わない悪性胸腺腫の抽出液には認められなかったが,正常胸腺抽出液には弱いながらも遊走活性が認められ, helper T cellとsuppressor T cellを同程度遊走させた. 4)MG胸腺抽出液をSephadex-G-100カラムクロマトグラフィーに展開すると分子量が160,000-100,000, 25,000-15,000と1350以下の分画に遊走活性のピークが存在する.5)本因子は二硫化基をもつ糖蛋白で, 56°C30分の熱処理,酸化(pH4),アルカリ化(pH10)で失活する. 6)本因子は胸腺実質細胞の抽出液や培養上清中には認めるが胸腺細胞抽出液や患者血清中には認められなかった.七)本因子は既知のリンパ球遊走因子であるC5aやIL-1, IL-2とは異なる全く新しい因子であった.以上の事より本因子が抗AchR抗体産生に必要なhelper T cellを強く胸腺に集積させ,抗体産生を抑制するsuppressor T cellをほとんど遊走させない事は, MG患者にみられる免疫異常に本因子が重要な役割を演じている事が示唆される.更に本因子の活性の強弱を測る事はその患者の術後経過の良否を予測する一助となるであろう.1960年Simpsonが重症筋無力症における胸腺異常に注目して自己抗体による神経筋接合部のブロックが病因とする自己免疫説を堤唱して以来、抗アセチルコリンレセプター抗体を中心とした液性免疫の研究が進んでいる。しかし手術後の予後を念頭に入れながら手術適応を定めるにあたり、術前の患者血中の抗AChR抗体の多寡、胸腺腫の有無、病悩期間等にはあまり左右されず、リンパ球を主体とする細胞性免疫が過活性化状態であった時は胸腺摘出が術後の症状寛解に与える効果が大なる事に気付いた。この胸腺を経路とするリンパ球活性化機序を解明する事が本症の成因、病態究明につながるものと考え、動物実験と二本立てで研究し以下の事実を見出した。

1)マウス胸腺中に強いリンパ球遊走因子が認められ、この活性は胸腺実質細胞、及びその培養上清中には存在するが、胸腺細胞、正常血清及び補体活性化血清中には認められない。2)この因子はB細胞やリンパ節細胞には作用せず、胸腺細胞、末梢血及び脾のTリンパ球分画に作用し、濃度依存性に遊走活性を増す方向性をもった因子である。3)胸腺抽出液をSephadex G-200カラムにかけ分画すると遊走能は3種のピークを示めし、PeakAはM.W.約125000、PeakBは約15000PeakCは約10000であった。4)これらの遊走活性は56°C30分間加熱すると活牲を失なうが、37°C1hrでは失活しない。ヌトリプシン処理にて破壊される。5)この遊走因子は既知のリンパ球遊走因子であるIL1やIL2、C5aとは異なるものと考えられる。6)重症筋無力症患者胸腺中に強いリンパ球遊走活性が存在し、その因子の生物学的性格はマウスの因子と極めて類似しており、胸腺抽出液をSephadexG-100カラムにかけ分画すると同様に3つの遊走活性のピークを示した。7)これらの遊走因子はリンパ球のsubpopulationのうち特にT細胞に対して強い遊走活性をもつ。
南北問題における社会経済的指標の検討-永続可能な発展の視点から-

本年度は、2年目であるため報告書のまとめ方を念頭において、4回にわたる研究会を開催した。5月27日の第1回研究会では、津田守が「ピナトゥボ大噴火にともなう災害とルソン島中部の地域開発」について報告し、自然災害に対する救助活動の国際比較をまとめることにした。6月27日の第2回研究会では斉藤千宏「貧困・ニーズの充足・指標--80年以降の諸理論の比較検討」について報告した。あわせて中村尚司が「参加型農村開発の諸問題」を取り上げ、コロンボ大学との共同研究案を紹介した。第3回研究会は、9月8、9の両日に原グループと合同で福岡にて研究合宿を行った。川村能夫が「貧困概念とその指標について」、広岡博之が「社会経済指標の再検討について」報告した。10月17日に行なった第4回研究会では、斉藤千宏が「民衆科学運動と政府の相互作用--インド・ケララ州の事例--」、中村尚司が「海の交易と経済システム」について報告した。12月16日に、食道ガンの予後が思わしくなかった研究分担者の一人である鶴見良行が急逝し、共同研究を続けることができなくなった。まことに残念である。最終回の第5回研究会は、2月13日から15日まで長浜市において合宿し、報告書の執筆内容について各自が概要を報告し、その研究内容について討論した。この研究会の報告書は、鶴見の執筆を得られないものの、次年度の総括班の刊行物として印刷される予定である。まことに残念である。
歯周組織再生を目指したCaチャンネル阻害剤の骨吸収と骨形成作用の解析

歯周疾患が進行すると歯周組織の破壊と病的な骨吸収が引き起され,歯が喪失する。歯周病治療において歯周組織の破壊防止のみならず,失われた歯周組織を再生する治療が求められている。最近,細胞内のカルシウム(Ca)シグナル伝達阻害薬であるシクロスポリンAが骨吸収を抑制することが報告されたが,この薬剤は,免疫抑制剤のため,歯周治療に応用出来ない。そこで,Caチャンネル阻害剤のひとつである抗てんかん薬(Phenytoin)が骨吸収に及ぼす影響を解析した。平成18年度は,PhenytoinのLPS誘導性骨吸収に及ぼす影響を検討した。その結果,Phenytoinは骨芽細胞でなく,破骨細胞前駆細胞に直接働き破骨細胞分化を抑制していると考えられた。平成19年度は,破骨細胞へのPhenytoinの直接的な影響及びin vivoでの作用を検討した。その結果,破骨細胞分化に重要な転写因子であるNFATc1やc-Fosの発現をPhenytoinは抑制していた。さらに,Phenytoinは破骨細胞分化に重要なNFATc1の核内への蓄積を阻害していた。また,in vivioでPhenytoinの骨吸収に対する作用を検討したところ,骨吸収の充進したマウス(sRANKLトランスジェニックマウス)の病的骨吸収に対して,投与部位の局所でPhenytoinは強い抑制作用を示した。本研究により,Phenytoinは局所骨吸収を抑制することを明らかにした。更に,歯周病などの局所炎症性骨吸収疾患に対して有効な治療薬となりうることが示唆された。1.マウス骨髄細胞と骨芽細胞の共存培養系を用いて,LPS刺激で破骨細胞形成を誘導した。これをPhenytoinは,有意に抑制した。LPSの破骨細胞分化にPGE_2産生が重要である。そこで,Phenytoinの作用機序を調べるため,LPS刺激によるPGE_2産生に及ぼす影響を検討した。2.新生仔マウス頭蓋骨を用いた骨器官培養系を用いて,LPSの骨吸収活性にPhenytoinを添加して,Ca放出量を測定した。その培養上清中のCa量は,Phenytoinにより有意に抑制した。さらに,この培養上清中のPGE2量は,Ca量と相関して減少傾向を示した。3.PGE_2の鍵酵素であるCOX-2,破骨細胞分化の必須因子であるRANKLとそのデコイ受容体のOPG発現をRT-PCR法で調べた結果,LPS刺激によるマウス骨髄細胞のCOX-2発現をPhenytoinは抑制した。しかし,骨芽細胞では,L, PS刺激によるCOX-2,RANKLおよびOPGの発現に何ら影響を及ぼさなかった。以上の結果,Phenytoinは骨芽細胞でなく、破骨細胞前駆細胞に直接働き破骨細胞分化を抑制していると考えられた。次年度は,その作用について詳細に検討する予定である歯周疾患が進行すると歯周組織の破壊と病的な骨吸収が引き起され,歯が喪失する。
強重力場における重力波の生成と伝播の理論的解明および重力理論の検証への応用

本年度は強重力場における重力波の生成と伝播の理論的解明のために、重力波と同じくヌル測地線に従う光の曲がり角について以下の研究を行った。またこの研究成果について、ローマで行われた国際会議「MG15」にて発表した。2.[T. Ono et al. Phys. Rev. D 96, 104037 (2017)]の手法を漸近的非平坦な時空への拡張を議論するために、欠損角がある回転するglobal monopole時空への応用を議論した。この結果はプレプリントとして公開し、査読付きの学術誌に投稿中である。これらの研究を通じて、漸近的非平坦時空へ拡張の指標が得られた。また、[T. Ono et al. Phys. Rev. D 96, 104037 (2017)]の手法では光の軌道面を赤道面に限定していた。そのため、光の軌道面を赤道面に限定しないで、光の曲がり角の有限距離補正を得られる手法の導出を議論する予定である。