hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
比直交基底タイトバインディング分子動力学法の開発とフラーレン構造体への応用

今回の研究期間において、我々は炭素系、シリコン系の構造緩和や分子動力学をタイトバインディング法により行った。具体的には以下のようなことを行った。1)既存のタイトバンディングパラメーターを改善し、それを用いた第一原理分子動力学法によりC60クラスターの衝突過程のシミュレートとC60+クラスターの振動スペクトルの計算を行った。2)巨大炭素クラスター(C120,C240,C420などの同位体)の構造緩和を行った。また、それらのクラスターの凝集エネルギーとバンドギャップを計算し、熱的安定性と動的安定性を調べた。3)いくつかのフラーレン(特にド-ナッツ形C240の同位体)の振動スペクトルを計算し、それらの機械的な安定を調べた。4)C60二重体のIR活性モード、ラマン活性モード、およびIR吸収スペクトルの計算を行った。5)シリコン(001)表面の構造緩和とエネルギー状態について、冷却過程のシミュレートと遺伝的アルゴリズムの手法を用いて調べた。6)これらの研究結果はすでに雑誌に掲載または投稿されている。このタイトバインディング法に関する研究は今後も継続していく予定であり、現在は炭素、シリコン以外の元素系(特に遷移元素系)のタイトバインディングパラメーターの作製を行っている。すでに銅とチタンのタイトバインディングパラメーターは作製されており、これを用いた研究結果は日本金属学会の平成9年春期大会とMRSの97年春期大会で発表する予定である。
FDCDを利用した有機小分子の絶対配置決定に関する基礎的研究

FDCD法は、化合物の三次元構造に関する情報を追跡するのに非常に有効なCD法の一つで、CD法の特徴に高感度と高い選択制を付与できると期待されている。しかし実際は、応用例がほとんど報告されていないばかりか、これまで使われて来たFDCD測定装置は不完全であったため、測定によって得られる曲線は適用系によってはにせ信号が発生し、信頼性が低いものになっていた。報告者は昨年度、日本分光と共同で新しいFDCD測定装置を試作した。この新しいFDCD測定装置は、にせ信号を引き起こす異方性の解消と、集光効率の大幅な向上を同時に実現できる楕円鏡構造を持ち、従来のCD測定装置の試料台とそのまま交換するだけで信頼性の高いFDCD測定ができる一体型の付属装置とした。性能試験では、これまでの問題点を解消したものであることが確認されており、高性能と簡便性の両方を備えている。本研究ではこの新しいFDCD付属装置をFDCD465と名付け、天然物の誘導体を含むいくつかの化合物に適用して従来モデルであるFDCD357およびFDCD405との直接比較を行い、楕円鏡型FDCD465が確かに実用的であることを示した。すなわちFDCD465は、これまでもっとも感度の高かったFDCD357よりもさらに2倍以上も感度が良く、にせ信号を唯一完全に回避できたFDCD405と同じ曲線を常に与え、このとき感度は20倍程度の向上を示した(投稿準備中)。また、FDCD465は単純な部品の組み合わせで高性能を発揮できるよう設計されており、現在は日本分光からの市販化が計画されている。FDCDは蛍光を観測媒体としてCD曲線を得るので、化合物の立体情報を追跡する方法の一つとして、非常に好感度で選択的だと言われている。しかし、応用がほとんど報告されてないばかりか、現行のFDCD測定装置はまだ不完全であり、得られる曲線は必ずしも信用できない。そこで本研究では、楕円鏡構造ならば原理的に異方性による問題を回避しつつ、その集光効率が高いために感度が向上すると言う予測に基づき、日本分光と共同で、通常のCD測定装置の試料室にそのまま装着できる楕円鏡型FDCD付属装置を試作した。実際に蛍光異方性を持つ試料で性能試験を行った結果、異方性によるにせ信号は大幅に減少し、感度は従来モデルと比較して20倍程度向上した。さらに、わずかに残る異方性の影響は、試料セル周辺にマスクをかけて光量を微調整することで最小化した後、偏光曲線からFDCDとのずれを予測して差し引くことで、完全に除去できた。また、これら一連の操作がすべて同じ装置上で行えるよう、操作用ソフトウェアも開発した。こうして得られるFDCD曲線が有意義であることは、インド蛇木の薬効成分であるAjmalinを用いて確認した。このように、異方性の影響を完全に除去でき、感度も飛躍的に向上する測定プロセスを確立した結果、FDCDの適用範囲は大幅に拡大し、これまでしばしば混同されていたphotoselection効果とにせ信号も明確に区別できるようになった。このことは、FDCD応用研究へ向けての大きな前進と考えている。
悪性脳腫瘍に対する細胞工学的手法を用いた新しい免疫療法の開発

初めに,LAK細胞を用いた悪性グリオーマ患者に対する養子免疫療法の有効性を高める目的で,グリオーマ組中での過剰発現を認めた上皮成長因子受容体(EGF-R)に対する抗体を,アビジン-ビオチン法を用いて,LAK細胞に結合させ,このLAK細胞の臨床応用の検討を行った。この操作で得られたエフェクター細胞は,従来のLAK細胞に比べ,20%以上の細胞障害活性を示し,ヘルパーT細胞よりからも同様のLAK細胞を誘導できることから,腫瘍局所での効率的なエフエクター細胞の誘導に効果的なものと考えられた。次いで,グリオーマ細胞のオートクライン機構に基づく増殖機構に関与すると思われる諸因子を遺伝子レベルで調節しその増殖を制御する,いわゆるアンチセンス療法を試みた。ヒトグリオーマ細胞における各遺伝子の発現形式を検討するとTGFアルファーが5種の細胞に検出され,neu,c-mycも,各々,3種類の細胞に認められた。これらの各遺伝子に対するアンチセンスオリゴマーのヒトグリオーマ細胞への取り込み能を検討するとアンチセンスTGFアルファーオリゴマーを1microM加えると分裂細胞数は,3,4日目より著明に減少し,センスオリゴマーを加えても変化は認められなかった。更に,TGF alphaに対するモノクローナル抗体を加えると,この抑制効果は増強され,一部のグリオーマ細胞では,約20%にも抑制されるようになった。他の増殖因子に対するオリゴマーを用いた検討では一定の傾向は認められず,モノクローナル抗体の併用効果は認められなかった。以上の結果は,グリオーマ細胞の分裂増殖へのTGFアルファーの深い関与を示しており,そのアンチセンスオリゴマーの応用によるグリオーマ細胞の増殖機構の制御まで可能と考えられた。悪性グリオーマ患者リンパ球のT細胞レセプター(TCR)に関する研究目的でTCR Vβ領域に対するプライマーを用いてPCRを行い,TCR Vβファミリーのclonalityの変化を初回治療時と再発時とで比較検討した結果,未梢血リンパ球においては,ほぼ一様に検出可能であり治療に伴う明らかな変動も認めず,病変局所のリンパ球においても,一般に,そのシグナルは弱いものの,末梢血リンパ球におけるとほぼ同様のパターンを示し,TCR Vβファミリーの特定の偏りは認めなかった。但し,LAK療法を施行後,自己腫瘍細胞に対する細胞障害活性の増強を認めた症例において,治療後のVβ7のシグナル増強を認め,特定のクローンがpositive selectionを受けているものと考えられた。更に,LAK療法施行後に再発をきたしたグリオーマ組織内に浸潤したリンパ球のTCR Vβファミリーの偏りも一部の症例で認め,そのようなリンパ球の自己腫瘍細胞に対する細胞障害活性の増強を認め,抗腫瘍活性を持つエフェクター細胞活性化の機序を考える上で重要なものと思われた。一方,グリオーマ細胞のサイトカイン産生能と接着分子の発現性についての解析では,8種のグリオーマ細胞株でIL-6,IL-8の産生を認め,IL-1β刺激で約100倍に,放射線照射で約310倍に増強された。又,全例IL-6,IL-8の恒常的な遺伝子発現が認められ,IL-1β刺激,放射線照射で発現が亢進した。組織ではIL-6とIL-8は4例に,IL-6receptorは全例に遺伝子発現を認めた。NCAM,ICAM-1は3種の細胞株で発現を認め,IFNγ刺激と放射線照射により2例に新たな発現を認め,組織ではNCAMは11例,ICAMは6例に陽性であり,ICAM-1の発現と浸潤リンパ球数との間には相関関係を認め,グリオーマ細胞と免疫担当細胞との間に何らかの相互作用があるものと考えられた。グリオーマ細胞のオートクライン機構に基づく増殖機構に関与すると思われる諸因子を遺伝子レベルで調節し、その増殖を制御するアンチセンス療法を試みた。

ヒトグリオーマ細胞株7種類より、既存の方法でmRNAを抽出した後、環状の2本鎖cDNAを合成し各遺伝子の第1、及び第6エクソンをプライマーとして用いるPCRを行い、各細胞の遺伝子の発現形式を検討すると、TGF alphaが5種の細胞に検出され、neu,c-mycも、3種類の細胞に認められた。各遺伝子の存在が確認された細胞の核内取り込みを検討すると、TGF alphaは48時間で最大値を示し、neu/erbB2もより早期にピークを示し、これらの翻訳は比較的早期に始まるものと思われた。次に、細胞の分裂増殖能に及ぼす影響を検討すると、アンチセンスTGF alphaオリゴマーを1micoM加えると分裂細胞数は、3、4日目より著明に減少し、アンチセンスTGF alphaオリゴマーを1microM加えるとU251細胞では最高で75%も抑制された。更に、TGF alphaに対する抗体を加えると、この抑制効果は増強され、U251細胞では48時間後には、約20%にも抑制されるようになった。他の増殖因子に対するオリゴマーを用いた検討では一定の傾向は認められなかったが、グリオーマ細胞の分裂増殖へのTGF alphaの深い関与が示唆され、こうしたオリゴマーを用いたグリオーマ細胞の増殖機構の制御も可能と考えられた。
小学校における英語教育担当教員の資質向上プログラムの開発

第一に、スウェーデンにおける実地調査をもとに、英語教育の現状分析を行い、4つの観点から資料を分析し、今後の日本における英語教育について提言を行った。第二に、平成20年度から23年度に実施された更新講習「小学校英語」を担当し、事前の課題意識調査と事後評価の結果から教材開発及び指導方法を検討した。その結果、理論的な学習に加えて、ネイティブスピーカーが参加した実習や実践例の紹介など理論と実践を組み合わせた講習の開発が重要であった。本研究は、学習指導要領の改訂により小学校高学年において外国語活動が導入さるにとを踏まえて計画された。併せて、平成21年度より教員免許更新制が実施されることを受けて大学におれる教育現場への支援を今後進展させるためにも意義のある研究であった。本研究の目的は、平成20年度予備講習を実施した経験小学校教員を対象とした研修ニーズに対する調査結果から、小学教員を対象とした英語指導のための講習内容を大学において開発し、小学校の教育現場に提供することであった。そこで、第一に、予備講習の事後評価と更新講習の事前の課題意識調査の結果をもとに、講習内容の構成と教材の作成を行った。第二に、海外の英語教育の実態を調査し、日本の小学校における英語教育について検討し、講習内容を深めることとした。平成21年度の更新講習は、選択講座「小学校英語」(6時間以上認定)として8月6日と20日の各1日計2日間実施された。2日間の受講者数は合計35名であった。受講者の事前の課題意識調査及び事後評価の結果から、小学校教員は、英会話の学習経験の違いを意識し、自身の英語能力への高い不安や英語活動の計画・実施・評価に対する困難さを感じていた。さらには、研修やネイティブスピーカーの配置など制度面の不十分さについて不安を抱えていた。以上の結果から、今後も小学校教員の現状や課題意識を踏まえた講習内容の開発の必要性が指摘され、小学校現場の現状を踏まえて、継続して研究することの重要性が示唆された。また、カンボジアにおける英語教育の現状についてまとめ、第二言語の習得過程について考察を深め、講習内容に反映させるにとを試みた。このような実践的な講習内容だけに偏らず、理論を伴った講習内容を開発することは大学の役割であり、本研究の意義であると考えられる。本研究は、学習指導要領の改訂により小学校高学年において外国語活動が導入されたことを受けて計画され、教育現場への支援を目的とした教員免許更新制更新講習の実施に向けた研究であった。本研究の目的は、平成20年度予備講習、平成21年度更新講習において「小学校英語」講座を実施した経験や受講者を対象とした調査結果から、小学校教員を対象とした英語指導のための講習内容を大学において開発し、小学校の教育現場に提供することであった。そこで、第一に、平成21年度更新講習の事前の課題意識調査の結果と事後評価の結果を分析し、講習内容の改善と教材開発を行った。第二に、海外の英語教育の実態を調査し、日本の小学校における英語教育について検討した。平成21年度は、選択講座「小学校英語」(6時間以上認定)として2日間実施され、受講者数は合計35名であった。事後評価の自由記述形式の回答部分を分析したところ、出現頻度が15回以上のキーワードは15個であった。「キーワード」として「英語」「よい」「楽しい」「なる」「できる」「ありがとうございました」「わかる」等の記述が多く見られた。不安や苦手のようなネガティブな記述も見られたが、全体的にポジティブな記述が多かった。カテゴリ間の関連では、[英語]のカテゴリを中心に[講習の内容][よい][できる][講習][講師][講師へのお礼の言葉][わかる]との関連が強いことが示された。受講した結果、[できる][よい]というポジティブな評価と関連する記述が多く見られ、本講習の受講により英語に対する不安感の低下につながったと思われた。以上の結果から、今後も小学校教員の現状や課題意識を踏まえた講習内容の開発が必要であることが示唆された。今後、小学校教員養成課程を有する大学として理論と実践を伴った講習内容を開発することが本研究の意義であると考える。本研究の目的は、第一に、スウェーデンにおける英語教育の現状分析と教材開発、およびその成果をもとにした研修方法と研修内容について検討すること、第二に、本学において研究・開発された成果を小学校の教育現場に提供し、広く活用できるようにしていくために報告書を作成し、広く本研究の知見を公開することも目的とした。スウェーデンにおける英語教育の現状分析については、これまでに得られた資料を分析し、論文としてまとめた。その成果をもとに、平成23年度更新講習では、「小学校英語」講座を担当し、教材の開発及び指導方法について検討した。

その結果、昨年度までと同様に、事前の課題意識調査では小学校における英語教育への対応について地域差が見られること、個人的な対応の面においても差が見られることが示された。したがって、受講者の特性によって、本講座の内容や本講座が目指す到達水準において受講者が感じる難易度に大きな差が見られた。しかしながら、理論的な学習だけではなく、ネイティブスピーカーが参加した実習および小学校で実施されている現職教員による英語教育の実践例の紹介は受講者から評価が高く、理論と実践を交えた講習の開発が重要であると思われた。以上の結果から、今後も小学校教員の現状や課題意識を踏まえた講習内容の開発が必要であることが示唆された。今後、小学校教員養成課程を有する大学として理論と実践を伴った講習内容を開発することが本研究の意義であると考える。
神経再生を誘導するための再生コア因子複合体の同定

神経再生を促進する分子群の発現を統合的に制御している中核的転写機構が存在すると予想されていた。今までの成果から、転写因子のATF3,cJun,STAT3の関与がとりわけ重要であることが分かっていた。本研究では、神経損傷特異的に発現する遺伝子DINEのプロモーターを用いて、これらの転写因子が別の転写因子であるSp1に結合し、Sp1を介してDNAに結合していることを明らかにした。この新たな転写因子複合体は、一部の他の神経再関連分子の転写も同様に制御することから、神経再生を起動する新たな再生コア因子複合体であることが明らかになった。神経再生を制御する分子の発現を統合的に制御している中核的転写機構が存在すると考えられており、転写因子のATF3,cJun,STAT3の関与がとりわけ重要であることが示唆されている。本年度は、これらの転写因子が直接神経再生関連遺伝子のプロモーターに結合しているのかどうか。また、何らかの分子群との複合体を形成しているとすれば、いかなる分子と複合体を形成しているかなどについて、神経損傷特異的に発現する遺伝子DINEのプロモーターを用いて検討した。まず、STAT3とATF3が相互作用しているかを免疫沈降法等で確認した。さらにATF3と同じファミリーに属するcJunも同様にSTAT3と結合していることが明らかになった。DINEプロモーターのどの領域でこれらの転写因子群が作用しているかを検討したところ、これらの転写因子が作用すると考えられていたコンセンサス配列とは全く異なる領域と関連していることが明らかになった。この領域は転写因子のSp1が結合する領域であったため、ATF3,cJun,STAT3のコンプレックスがSp1と結合している可能性が浮かび上がった。そこで、同じく免疫沈降法等で検討したところ、ATF3,cJun,STAT3はSp1に結合しそれらがコンプレックスを形成しDINEプロモーター上のSp1結合領域に作用していることが明らかになった。このように神経再生と関連しているとお思われていた転写因子群(ATF3,cJun,STAT3)が神経再生とは一見全く関係のない別の転写因子Sp1と複合体を形成することで、神経再生関連遺伝子を発現させていることが初めて明らかとなり、神経再生関連分子発現の新たな制御メカニズムが明らかになった。本複合体がこの他いかなる分子の発現に関与しているかを検討することが次年度以降の課題である。末梢神経損傷後の軸索再生現象には、多くの分子群が一定の時期に活性化あるいは抑制されることにより傷害を受けた神経系を再構築する。これら再生に関与する多くの分子群の発現制御機構の解明を本研究は目的にしている。ここまでの研究によりこのメカニズムには再生に特異的な転写因子複合体が存在する可能性が示唆されている。この複合体のうち、神経損傷後特異的に活性化される転写因子としてATF3があり、この転写因子を中心に機能解析を行った。ATF3はAP1ファミリーに属する転写因子c-Junと結合することが示唆されている。そこで、ATF3とc-Junをフレキシブルなポリペプチド鎖で繋いだ融合蛋白を神経系の培養細胞で発現させ、DNAマイクロアレーによる遺伝子プロファイリングを行った。その結果、Translationally controlled tumor protein1(TCTP1),Ligand of Numb protein X2(LNX2)などの神経細胞死の阻止や突起伸展に関与していると考えられる分子が複数同定された。さらに同定された遺伝子が末梢神経損傷動物でも発現誘導されていることを確認した。これらの遺伝子は、軸索損傷後ATF3/c-Junにより発現誘導され、神経細胞の細胞死防御と突起伸展促進を通じて神経再生に関与していると考えられる。このように、我々が神経再生に関係していると考えている転写因子複合体のコアメンバーであるATFとc-Junの発現は、損傷神経の修復に関わる分子群の発現を誘導することが確認された。平成20年度までの実験で、STAT3とATF3/cJunが一つの複合体を形成し、それらが特定の転写因子プラットホーム蛋白(Spl)上でコンプレックスをつくることにより、神経再生関連遺伝子(damage induced neuronal endopeptidaseなど)を強力に発現することが明らかになった。これにより本研究の目的である転写因子複合体の一つが同定されたことになる。しかし、この他にも異なる組合せの複合体が存在する可能性がある。いずれの複合体にもATF3の関与は必要であると考える。そこで、ATF3に焦点をあて、本年は一連の研究をさらに推進してゆく上で必要なツールの作成に取り組んだ。特に神経再生に関係する再生コア因子複合体の主要メンバーであるATF3のプロモーターを解析同定し、このバッククローンを用いてATF3のプロモーター下でCreと蛍光蛋白を発現するATF3バックトランスジェニックマウス作成用のコンストラクトを作成した。現在トランスジェニックマウスを作成中である。

また、ATF3の研究者でオハイオ州立大学のHai教授から、ATF3欠損マウスを導入することができるようになった。このマウスの解析は今後の本領域の研究を継続する上で不可欠なツールになると考えられる。また、本研究で得られた転写因子複合体によって、発現がコントロールされている分子群(DINEや抗酸化分子など)の神経再生における機能に関する研究も並行して行った。
近接場光学顕微鏡による光第2次高調波発生の観察

近接場領域での非線形分光を実現することは、短時間で高感度な検出が可能な光学系が求められる。そのため、前回我々が報告したように近接場領域における非線形光学の観察には繰り返し周波数の高い超短パルスレーザーが用いられてきたが、数10ヘルツ程度の繰り返し周波数で10ナノ秒程度のパルス幅を持つレーザー光を用いた近接場領域における非線形光学の観察例はほとんどない。本研究では10ナノ秒程度のパルス幅を持つTiSaレーザーを用いた近接場光学顕微鏡を構築した。超短パルスレーザーでは問題となる光ファイバ中におけるパルス光のひろがりなどの問題が気にならないこと、イルミネーションモードを用いることが可能であること、レーザーの単色性がよく広い波長領域(λ=690-1000nm)でレーザー発振が安定であるため分光測定に適していること、レーザーの構成が単純であり光学系に特殊な技術を必要としない、などの利点がある。実験に用いた光源はNd:YAGレーザー励起のTiSa:レーザーを用いた。パルス幅は約10-15nsであり繰り返し周波数は10Hzと非常に低いため、SHGによる近接場光学顕微鏡像は難しい。そのため、試料形状はHeNeレーザー光などを用いて通常の線形光学像として観察をおこない、注目した領域をSHG観察する構成である。ナノ秒程度のパルス幅を持つレーザー光を用いることには以下の利点がある。この顕微鏡の構築が終了し、その性能を確かめるために有機色素分子の集合体の観察を行っている。
切削加工における凝着の安定性

切削加工で生じる被削材の切削工具への凝着は加工仕上げ面の品位や工具寿命に大きな影響を与えることから,この凝着の挙動について切削仕上げ面形状と工具幾何形状に注目して実験的な調査検討を行った.凝着物は成長・脱落を繰り返す不安定な挙動を示すと一般的に言われてきたが,本研究の結果,凝着が激しく生じるとされるオーステナイト系ステンレス鋼,Ti6Al4V合金,Ni基耐熱合金の切削では,工具に直接凝着している安定層とその表面に不安定層が生成され,高切削速度下でも安定層は消滅しないことが分かった.仕上げ面の劣化は不安定層が厚い場合に起こる.また,安定層の存在が工具の劣化をもたらしている可能性が高い.本研究は,凝着による切削加工仕上げ面劣化メカニズムおよび工具寿命短命化のメカニズムを明らかにすることを目的としている.これまでに凝着物の安定性を議論した研究報告例は少なく,評価方法も確立されていない.そこで,凝着現象の一種である構成刃先が生じた場合に現れる仕上げ面断面曲線の不規則な乱れに着目し,断面曲線の形状と工具幾何形状を比較することにより,凝着物の規模と安定性を評価する手法を想起した.初年度である平成24年は本評価法を実施する上で必要となるデータ処理プログラムを作成するとともに,チタン合金やニッケル合金を中心に,かつて研究代表者のグループが提案した切削抵抗動的成分による凝着性評価と本研究による凝着物の安定性評価とを比較検討した.これに引き続き平成25年度は,典型的な凝着が生じるといわれているオーステナイト系ステンレス鋼を切削加工した場合における凝着物の挙動について調査した.実験に際して,従来凝着が生じ難く,特に高切削速度域では凝着が生じないため光沢のある仕上げ面が得られるとされているサーメット工具を用い,凝着の生じない実験例を取得するべく実施した.しかしながら,一般的な説と異なり,高切削速度域においてすら,「薄いながらも凝着層が工具切刃稜線上に存在する」としか説明しようのない断面曲線が得られた.また,実験では光沢のある仕上げ面が得られており,光沢の有無と凝着の生成自体には関係が無いことが実験的に明らかになった.また,刃先稜線上の凝着物は極めて狭い範囲で成長と脱落を繰り返しており,炭素鋼切削時に生じる構成刃先について従来報告されているような凝着物全体の大規模な脱落は生じなかった.このように,本年度得られた結果は従来の刃先近傍で生じていると考えられている一般的なイメージと異なった現象が生じていると判断せざるを得ないものであった.切削加工で生じる被削材の切削工具への凝着は加工仕上げ面の品位や工具寿命に大きな影響を与えることから,この凝着の挙動について切削仕上げ面形状と工具幾何形状に注目して実験的な調査検討を行った.凝着物は成長・脱落を繰り返す不安定な挙動を示すと一般的に言われてきたが,本研究の結果,凝着が激しく生じるとされるオーステナイト系ステンレス鋼,Ti6Al4V合金,Ni基耐熱合金の切削では,工具に直接凝着している安定層とその表面に不安定層が生成され,高切削速度下でも安定層は消滅しないことが分かった.仕上げ面の劣化は不安定層が厚い場合に起こる.また,安定層の存在が工具の劣化をもたらしている可能性が高い.本研究は,凝着による加工仕上げ面劣化メカニズムおよび工具寿命短命化のメカニズムを明らかにすることを目的としている.これまでに凝着物の安定性を議論した研究報告等は無く,評価手法も確立されていない.そこで,凝着現象の一種である構成刃先が生じた場合,仕上げ面断面曲線が不規則に乱れることに着目し,断面曲線の形状を詳細に検討することにより,凝着物の規模と安定性を評価する手法を想起した.初年度である本年は,まず,本研究に必要なデータ処理のためのプログラム及び実験装置を作成した.凝着物の規模を評価するために,仕上げ面曲線の測定データと工具幾何形状との相互相関係数を求め,凝着物の安定性を評価するために,送り量で仕上げ面断面曲線を分割したそれぞれの断面曲線間の相互相関係数を求める必要がある.これら曲線同士の比較を行う場合,測定者の主観が入り恣意的なデータ整理となる懸念があっため,工具コーナ半径とすくい角及び仕上げ面断面曲線のディジタルデータのみを入力することによって,相互相関係数を求めるPythonプログラムを作成した.また,凝着性の評価は切削抵抗動的成分によっても行うため,多成分切削動力計を組み込んだ実験装置を構築した.ニッケル基合金,チタン合金,ステンレス鋼の切削実験を行い,仕上げ面断面曲線を測定した.従来炭素鋼切削時に生じる構成刃先が数十数百Hzで成長・脱落を繰り返す事実から凝着物は不安定なものとされてきた一般的な認識があったが,連続旋削では幅広い切削速度域で凝着物は非常に安定しており,これとは全く異なった新たな知見が得られた.また,チタン合金の断続旋削では連続旋削時と同様に凝着物が安定していたが,ニッケル基合金の断続旋削加工で生じる凝着物は連続旋削時と比べ不安定であり,被削材成分等により凝着の安定性が異なることが示唆された.今後,凝着物脱落の条件を明らかにしたい.本研究は,凝着による切削仕上げ面劣化メカニズムおよび工具寿命劣化メカニズムを明らかにすることを目的としている.

仕上げ面断面曲線に着目し,この形状と工具幾何形状を比較することにより凝着物の規模と安定性を評価する,これまでの年度で開発した手法を用いて,オーステナイト系ステンレス鋼の断続旋削を行い凝着物の安定性について検討を行った.切削抵抗の衝撃的な作用による凝着物の脱落については,工具上へ付着した切りくずが被削材への工具再突入時に工具から脱落することがビデオ撮影による動画観察の結果明らかとなり,切削抵抗の測定から,切りくずが付着していた時の方が衝撃力が緩和されており,衝撃力よりも切りくずの自由面と被削材の干渉が切りくずの脱落に影響を与えていることが新たに判明した.このため,当初予定していた切削厚さの変化と凝着物の安定性についての検討は行わなかった.工具刃先処理の影響については,従来からの知見の通りチャンファによって安定したやや大きい凝着物が得られ,刃先が鋭利になると小さい凝着物となることが判明した.工具表面材質の影響を調査するため,工具メーカが推奨するコーティング工具を用いて,これまでの本研究で用いていたサーメット工具と比較した結果,切削終了時に工具上に残留している凝着物は目視で判断できる程度の広範囲に残留した.断続旋削時の切りくずの末端(被削材から工具が離脱する側)には切削中に生成していた凝着物が付着していることが観察され,工具と接触する側の表面には工具の表面粗さが転写されていることが新たに判明した.コーティング工具を用いた実験で,付着していた凝着物を酸で溶解除去したところ,工具表面の粗さは変化していなかったため,いずれの場合も凝着物と工具表面の界面では滑りは生じておらず,凝着物は工具すくい面上に安定してとどまり,その上を切りくずが擦過していることが新たに判明した.切削加工初年度のやや遅れた状況を取り戻す予定であった.しかしながら,従来凝着が生じないと考えられていた切削条件下で実験を実施したところ,薄いながらも凝着物が切刃稜線に存在するとしか考えられない仕上げ面断面曲線が得られてしまった.このため,実験方法に誤りがなかったか,追試験を何度か行い確かめる必要が生じた.さらに,この凝着物の厚さ,実験上避けられない誤差によるものではないことを確認する必要も生じ,工具形状誤差の把握や切削抵抗により生じる工具姿勢の幾何形状誤差を見積もる等の検討が増えてしまった.また,切刃稜線に施されたホーニングの影響等追加で確認する事項が増加してしまった.これらのことで,本年度は「凝着の有無と仕上げ面の光沢とは無関係である」ことや「切刃稜線上には凝着が常に生じていると考えられる.」といった従来の説とは全く異なった新たな知見が得られたものの,当初予定していた断続加工における切削厚さの変化が凝着の安定性に与える影響を検討するための実験までは実施できなかった.本研究では凝着物の規模を評価するために工具形状と断面曲線との相互相関係数を求める予定であったが,相互相関係数は二つの曲線の差の最小二乗和を用いるため,単純に相互相関係数を求めただけでは,工具の内部に仕上げ面が入り込んでしまう状況で両曲線の差の二乗和が最小となることが判明した.しかしながら,工具摩耗を生じていない状況を想定している本研究では,このようなことは起こらず仕上げ面断面曲線は必ず工具形状の外側に存在する.このため,工具と幾何形状の相互相関係数に代わる評価法を考案する必要があった.凝着物の大きさが予期されたほど大きくなく,また,生成脱落周期が予期されたものより大幅に長く凝着物が安定して存在し,場合によっては突然の成長・脱落と理解せざるを得ない断面曲線の変化が現れたため,当初の予定より断面曲線測定個所を増加させざるを得ない状況となったと同時に,被削材回転周方向の測定分解能を上げる必要があった.
植物細胞における分泌系膜タンパク質SCAMPの局在と機能解析

SCAMP (Secretory Carrier Membrane Protein)は、脊椎動物の神経細胞で見出され、4回膜貫通領域と細胞内輸送に関わる様々な配列を持つ膜タンパク質である。我々は、植物細胞におけるSCAMPの局在およびその機能に興味を持ち、タバコ培養細胞BY-2株を用いて、詳細に解析を行った。共焦点レーザー顕微鏡解析の結果、SCAMPは細胞膜と細胞内に多数のドット状の構造体として存在した。膜系オルガネラマーカータンパク質、蛍光色素、輸送阻害剤を用いてSCAMPの局在を検討した結果、そのドット状の構造体は、トランスゴルジネットワーク(TGN)以降のオルガネラであるが、多胞体/液胞前区画(MVB/PVC)ではないことがわかった。さらに、高圧凍結技法により作製したBY-2株の免疫電顕を行った結果、SCAMPはTGNおよび細胞膜、そして、小胞のクラスター構造体に局在を示した。タンニン酸染色による微細構造観察、4次元-共焦点レーザー顕微鏡解析、全反射レーザー顕微鏡解析の結果、このクラスターは、TGNとは異なりゴルジ体と独立して存在することから、我々はSVC (SCAMP-containing vesicle cluster)と命名した。さらに、SVCが細胞膜および細胞板と融合する像を得た。以上の結果から、SCAMPはTGN, SVC,細胞膜に局在し、SVCはゴルジ以降の分泌に関与する新規オルガネラであることがわかった。これらの成果は、国内学会および国際学会で発表し、論文にまとめ国際雑誌へ投稿中である。当研究室で整備中のタバコ培養細胞の完全長cDNAライブラリーから、SCAMPホモログを含むベクターを選抜し、これをテンプレートとして、N、C末端にYFPおよびC末端に単量体RFPを持つSCAMPの融合タンパク質を発現するタバコ培養細胞BY-2株形質転換体を作製した。並行して、SCAMPのcDNAを発現ベクターに組み込み、大腸菌でリコンビナントタンパク質を作製し、精製した。これを抗原としウサギポリクローナル抗体およびラットポリクローナル抗体を作製した。NtSCAMPとYFPの融合タンパク質を発現するBY-2株の形質転換体を作製し、蛍光ビデオ顕微鏡により動的解析を行った。その結果、NtSCAMPは細胞膜とドット状の構造体に局在を示し、エンドサイトーシスのトレーサー色素FM4-64と共局在を示すことから、エンドソームにも局在することが推定された。そして、ゴルジ体と蛍光の一部が重なることからトランスGolgiネットワークに局在することが推定された。作製した抗体を用いた免疫電顕により、その局在が確認された。さらに、SCAMP-YFPおよび-RFPは細胞板に集積することを見出し、作製した抗体を用いた蛍光免疫染色および高圧凍結技法による免疫電顕でもフラグモプラストと呼ばれる赤道面に局在することがわかった。現在、輸送阻害剤および分裂阻害剤を用いて解析を行うとともに、機能に重要と思われる領域を欠損した変異SCAMPを発現させることにより、SCAMPの機能解析を進めている。
カルベンを鍵活性種とする光駆動型多環性骨格構築手法の開発

本研究では、有機化合物を合成するための革新的手法を開発することを目的に、光反応により発生させた高反応性化学種の反応制御に基づく、新規な環状骨格構築手法の開発を主題として検討を行った。具体的には、アシルシラン類の光異性化で生じるシロキシカルベン種を反応活性種とし、その求核的性質、求電子的性質を活用した反応開発を行った。その結果、アシルシランと有機ホウ素化合物の分子内カップリングに基づくトランス縮環骨格の新規構築手法、イソシアナートやアルデヒドとの分子間カップリング反応、さらには、キノリン等とのイリド形成に基づく環状骨格構築手法など、光の作用で進行する数々の新規合成反応の開発に成功した。本研究では、同時に二つの結合形成を担える二配位炭素化学種「カルベン」を活用し、多環性炭素骨格や複素環骨格を短工程・高効率で合成する革新的合成手法の開拓を目指して研究を実施している。具体的には、これまで有機合成にほとんど用いられたことのなかったアシルシランの光異性化によるシロキシカルベン生成に着目し、光を駆動力とする新規環状骨格形成手法の開発を試みた。その結果、申請者らがこれまでに開発に成功していたアシルシランとボロン酸エステルとの光化学的カップリング反応を基盤とし、反応基質を適切に設計することで、トランス縮環骨格の簡便な構築が可能であることを見いだした。次年度以降の詳細な検討により、確実かつ独創的なトランス縮環構造構築手法が開発できると期待される。またその他の検討により、シロキシカルベン種はキノリン類とイリドを形成することを見いだし、ここで生じるイリドはアルケン類と付加環化反応を起こして含窒素多環性化合物を一挙に与えることも見いだした。さらに、アシルシランと電子豊富アルケンの混合物に二酸化炭素雰囲気下で光照射を行うと、三成分がカップリングした五員環ラクトンが低収率ながらも生成することを発見した。現時点でこの反応の効率は低いが、今後反応機構を含めて詳細な検討を実施することにより、新規なブチロラクトン合成法の開拓も期待される。以上の成果は、アシルシランの光異性化で生じるシロキシカルベンの反応性を活かすことにより、有用環状化合物が簡便に合成可能となることを示しており、更なる研究展開によって実用的かつ独創的な物質合成手法の開拓が期待される。本年度は、前年度に引き続き、申請者らがこれまでに開発に成功したアシルシランとボロン酸エステルとの光化学的カップリング反応を基盤とした分子内環化反応について検討を行い、適切な分子設計のもと、有機ホウ素化合物の立体特異的な反応性を活かすことで、様々な環員数を有するトランス縮環骨格の簡便な構築手法の開発を行った。この手法によれば、二つの5員環がトランスに縮環したひずみの大きな化合物であっても効率良く合成可能であることが明らかとなっている。また分子内の適切な位置にカルボニル基を有するアシルシランから光異性化によりカルベンを発生させれば、分子内環化反応によりカルボニルイリド型中間体が簡便に発生できると考え、各種検討を行ったところ、オルト位にエステル部位を有するベンゾイルシランの光反応において、高反応性のジエンと見なせるイソベンゾフラン中間体が効率的に発生することが明らかとなった。この中間体は各種アルケン類と速やかに付加環化反応を起こし、最終的に多置換ナフトール、ナフトキノン類を高収率で与える。多置換ナフトール類は様々な生理活性物質の部分構造として見られるものであり、今回開発した手法はこれらの合成に新たな手法を提供するものであると言える。今後様々な反応基質に展開することで、光を活用した各種環状化合物合成法の開拓が期待される。アシルシランの光異性化で生じるカルベン種を活用した新規環状骨格構築法を開拓するという研究目的に対し、前年度の検討結果を基盤とした継続的検討により、新たな環状骨格形成反応の開拓にも成功したことから、おおむね順調に研究が進展していると判断される。本研究では、同時に二つの結合形成を担える二配位炭素化学種である「カルベン」を活用し、環状炭素骨格、複素環骨格を効率的に合成する新規合成手法の開拓を目指して研究を実施してきた。具体的には、これまで有機合成にほとんど活用されてこなかったアシルシランの光異性化によるシロキシカルベン生成反応に着目し、光を駆動力とする新規環状骨格形成手法の開発を試みている。前年度までは、申請者が既に開発したアシルシランとボロン酸エステルとの光化学的カップリング反応を基盤とした分子内環化反応の検討を行っており、有機ホウ素化合物の立体特異的な反応特性を活かした分子設計を施すことで、トランス縮環炭素骨格の簡便な構築が可能であることを明らかとした。本年度はこの手法について引き続き検討を行った結果、本手法が多様な環員数を有するトランス縮環骨格の構築に適用可能であることを明らかにすると共に、得られた環化生成物に含まれる炭素ーホウ素結合部位を活用して、立体特異的な分子変換が可能であることも見出した。この手法は、トランス縮環骨格を部分構造に含む生理活性物質等の合成にも適用可能と考えられる。

また本研究では、光異性化で発生させたシロキシカルベン種を利用した複素環合成反応の開発も行っており、イミン、チアゾリン、オキサゾリン等の炭素ー窒素二重結合化学種と電子不足アルケンの共存下でアシルシランに光照射を行うと、これら三成分がカップリングした多置換ピロール誘導体が得られることも明らかとした。現時点でその反応効率は必ずしも十分なものとはなっていないが、引き続き詳細な検討を実施することで、新規かつ高効率的な含窒素複素環合成手法の提供が可能となると期待される。アシルシランの光異性化で発生するシロキシカルベン種を活用した、光駆動型新規環状骨格構築手法の開拓を行う、という研究目的に対し、複数の環状骨格形成手法の開拓に成功していることから、おおむね順調に研究が進展していると判断できる。本研究では、同時に二つの結合形成を担える二配位炭素化学種である「カルベン」を活用し、環状炭素骨格、複素環骨格を効率的に合成する新規合成手法の開拓を目指して研究を実施してきた。具体的には、これまで有機合成にほとんど活用されてこなかったアシルシランの光異性化によるシロキシカルベン生成反応に着目し、光を駆動力とする新規環状骨格形成手法の開発を試みている。前年度までの研究では、申請者が既に開発したアシルシランとボロン酸エステルとの光化学的カップリング反応を基盤とした分子内環化によるトランス縮環炭素骨格構築法の開発を中心に検討を行ってきた。本年度は、これまでの成果を基盤とし、シロキシカルベン種と他の求電子剤との反応による環状骨格構築法の開発を目指して検討を行ったところ、イソシアナートとの反応によりヒダントイン誘導体が高効率で合成できることを明らかにした。またシロキシカルベンのもつ求電子性を活かした反応開発を目的に、各種求核剤との反応についても検討を行った結果、イミン類であるキノリン、ピリジン、チアゾリン、オキサゾリン等と電子不足アルケンの共存下でアシルシランに光照射を行うと、これら三成分がカップリングした多置換ピロール誘導体を合成可能であることを明らかとした。一部の反応においては未だ反応効率が十分ではないが、本研究課題で得られた成果は、今後、更に高効率的な含窒素複素環合成手法の実現に向けて重要な知見となるものである。本研究では、有機化合物を合成するための革新的手法を開発することを目的に、光反応により発生させた高反応性化学種の反応制御に基づく、新規な環状骨格構築手法の開発を主題として検討を行った。具体的には、アシルシラン類の光異性化で生じるシロキシカルベン種を反応活性種とし、その求核的性質、求電子的性質を活用した反応開発を行った。その結果、アシルシランと有機ホウ素化合物の分子内カップリングに基づくトランス縮環骨格の新規構築手法、イソシアナートやアルデヒドとの分子間カップリング反応、さらには、キノリン等とのイリド形成に基づく環状骨格構築手法など、光の作用で進行する数々の新規合成反応の開発に成功した。アシルシランの光異性化で生じるカルベン種を活用した新規環状骨格構築法を開拓するという研究目的に対し、今年度の検討により多様な環状骨格構築手法の確立に向けて複数の重要な基礎的知見を得ることに成功していることから、おおむね順調に研究が進展していると判断される。
センサ単位の機能仮想化による端末間の機能共有と消費電力平滑化

本研究では,スマートフォンを含む,Android OSとセンサを内蔵する情報家電,さらに家を相互に連携することを可能にすることである.通信機能を共有する「テザリング」のように,センサ機能を共有することを可能にするために,(1)2台のAndroid端末間で仮想的に加速度センサを共有する仕組みの設計と実装を行い,提案の実現性と有用性を明らかにする.そして,(2)家に取り付けられたセンサとAndroid端末の連携に取り組み,両者を組み合わせた直感的なリモコンシステムを構築し,有用性を明らかにした.本研究では,スマートフォンを含む,Android OSとセンサを内蔵する情報家電,さらに家を相互に連携することを可能にすることである.通信機能を共有する「テザリング」のように,センサ機能を共有することを可能にするために,(1)2台のAndroid端末間で仮想的に加速度センサを共有する仕組みの設計と実装を行い,提案の実現性と有用性を明らかにする.そして,(2)家に取り付けられたセンサとAndroid端末の連携に取り組み,両者を組み合わせた直感的なリモコンシステムを構築し,有用性を明らかにした.スマートフォンに搭載されたさまざまなセンサを仮想化し、異なる端末間でネットワークを介した機能の共有を行うことを目的として、初年度はAndroid OSの拡張方式を設計、実装し、加速度センサの仮想化を実現した。Android 4.0以降では、位置情報(Location)を偽装する擬似ロケーション(mockLocation)という機能が搭載されている。この機能では、ユーザは任意の緯度、経度を設定して、自身の位置を偽装することが可能である。使用目的としては、位置連携アプリケーションのデバッグや、位置に関するプライバシー保護といったことが考えられる。mockLocationは、Android OSのLocationManagerを拡張する形で実装されており、上位のアプリケーションからは認識されない。つまり、インストールされているあらゆるアプリケーションに対して、そのアプリケーション自身を改変することなく、偽の値を渡している。本研究では、この実装の仕組みを参考に、SensorManagerというさまざまなセンサを統括するクラスを拡張して、擬似センサ(mockSensor)機能を実現する。mockSensorは、そのAPIを介して、外部から任意のセンサ値を設定可能にする。本研究では、2端末間でのリアルタイムなセンサ共有を実現するため、mockSensorに加え、外部端末のセンサ値をネットワークに送出する機能を有するアプリケーション、ならびに受け取ったセンサ値を内部のmockSensorに伝えるアプリケーション、の2つのAndroidアプリケーションも開発した。当初の研究計画では,1年目に作成した機能仮想化システムについて,2年目ではアクセス制御(セキュリティ)と消費電力の平滑化制御に取り組む予定であった.提案システムはAndroid OSの内部を改編する必要があるが,Android OSの広がりとともにそのアップデート頻度が高くなり,仮想化機能を維持することが難しくなった.そこで,申請時の内容に立ち返り,スマートフォン同士ではなく,スマートフォンと環境の連携に取り組むことにした.具体的には,環境に取り付けられた位置センサを仮想化し,スマートフォンの内蔵位置センサと置き換えることにより,スマートフォンの位置と向き,高さを屋内でも正確に把握する手法と,それに基づいた直感的なリモコンシステムについて研究を進めた.提案システムは,従来のリモコンと同様に操作したい家電にスマートフォンをかざすと,その画面に対象機器の操作リモコンが表示される.スマートフォンの上下には,環境において位置を計測するための超音波センサが取り付けてあり,常時環境側がその場所を計測している.具体的には,スマートフォンの位置,高さ,角度,向きがわかるようになり,GPSセンサや地磁気センサといった内蔵センサがうまく動作しない屋内環境であっても,それらが正常に動作しているのと同等の情報を得ることを可能にしている.本研究は,国内会議で発表するとともに,国内ジャーナルにも採択されている.ユビキタスコンピューティングシステム本提案は、実現できるかどうかわからない挑戦的な研究として申請しており、申請時には、こういうアーキテクチャで実現できるのではないか検討する、という内容であった。しかしながら、今回、その想定通りに、機能を実装することができ、mockSensorの実装ならびに周辺アプリケーションの実装まで進むことができた。以上のことから、当初の計画以上に進展しているといえる。現在、加速度センサ以外のセンサについて、仮想化と機能共有を実現するべく、実装を進めている。さらに、申請時には思いついていなかったアイデアではあるが、センサ情報の記録と再生機能も実装しているところである。申請時には、他端末とのリアルタイムな機能共有だけを考えていたが、自端末の過去のデータを記録再生できることは、センサを活用したアプリケーションのデバッグ時に有効であるという意見もあったため研究の1つとして取り入れいきたいと考えている。これらの実装が終わったら、アクセス権制御の検討や消費電力の評価など、実用性の観点から、研究を発展させていく予定である。初年度には被験者実験を行うことができなかったため、謝金として申請していた部分が繰越金として残ってしまったため。次年度では、実装もさることながら、提案の有用性、実用性を評価する必要があり、その被験者実験のための謝金として利用する。
視覚系における空間周波数成分の処理およびパタン知覚への影響に関する多角的考察

カフェウォール錯視が我々の視覚系のどの処理段階で生じるのかを検討するための実験を行った。刺激は3本の正弦波縞からなるカフェウォール図形であり、これを高い時間周波数で位相反転させながら提示した。正弦波縞を高い時間周波数で位相反転させると、見かけの縞の空間周波数が2倍になることが知られている。これを二重周波数知覚(frequency doubling illusion)と言い、皮質での処理において、時間位相情報が欠落することで生じると考えられている現象である。すなわち、位相反転させた刺激において二重周波数知覚が生じると、刺激を構成する正弦波縞間の位相差が実際の刺激と見かけの刺激で異なることになる。このとき、どちらの位相差に基づいた錯視が見られるかを二肢強制選択で調べた。実際の(物理的な)位相差に基づく錯視が見られるのであれば、カフェウオール錯視は皮質への入力に基づいて生じていることになり、見かけの(知覚的な)位相差に基づいた錯視が見られるのであれば、皮質での処理を経た後に方位が計算されていることになる。このため、設定した位相差は2倍になると錯視の生じ方が変わる大きさにした。結果は、時間周波数が高くなっても錯視の方向は変化しないと言うものであった。つまり、見かけの位相差ではなく、刺激に与えられた物理的な位相差によって錯視の方向は決まっていた。このことは、カフェウォール錯視を生じさせる処理は皮質への入力を入力としている、すなわち皮質における最初の処理であることを示唆するものである。刺激の「見え」が変化しなくても、図形の空間周波数成分によってカフェウォール錯視の方向が変化することを示す実験を行った。矩形波縞と「矩形波から3f成分を除去した縞」の2種類の縞で構成されたカフェウォール図形に対し、それぞれの基本波成分の振幅を変化させた。矩形波縞からMF縞へと変化する途中で、錯視方向が変化するのに対し、3fを含まない縞では基本波成分の振幅が0になっても錯視方向は変化しなかった。この結果を日本視覚学会夏季大会にて発表した。さらに、カフェウォール錯視が我々の視覚系のどの処理段階で生じるのかを検討するために、カフェウォール図形の両眼分離提示実験を行った。刺激図形の分離は、3本の縞からなるカフェウォール図形の偶数番目の縞と奇数番目の縞を別々の目に対して提示すると言う方法で行った。両眼に提示される刺激の差違が大きいと視野闘争が生じ刺激を知覚することが困難になるため、刺激の輝度コントラストは低くした。また、エッジなどの際立った特徴が融像の誤対応を引き起こすことを避けるために、通常のカフェウォール図形では矩形波縞であるところを、正弦波縞に置き換えて刺激を作成した。また、融像を助ける参照枠を刺激の外側に提示した。課題は、縞の間隙であるモルタルと呼ばれる細い線分の傾きに対する2肢強制選択であった。このことで、両眼融像に伴う何らかの像の歪みと錯視によって生じるモルタルの傾きを区別するためであった。なお、比較すべき刺激として、単眼にのみカフェウォール図形を提示する条件を設け、視野闘争および図形の知覚されにくさに起因する傾き判断と錯視由来の傾き判断を区別可能にした。結果は、カフェウォール図形を両眼分離提示すると錯視が生じないと言うものであり、このことから両眼からの情報を統合する以前の、初期的なレベルの処理によってカフェウォール錯視が生じていることが示唆された。
実験的脳動脈瘤における遺伝子発現

脳卒中は依然として死亡原因の上位を占め、脳卒中に対する遺伝子解析とその予防は医療の中でも重要な課題と思われる。ヒト脳卒中の原因血管病変のうち動脈硬化性病変については分子生物学的解析が行われているものの、出血性脳卒中の主要原因である脳動脈瘤を始めとした脳血管奇形についての細胞分子生物学的機構の解明はほとんど行われておらず、発生に関わる遺伝子の解析は全く行われていない。本研究では、脳動脈瘤の発生・増大に関与する可能性のある遺伝子群について、微量組織レベルにおける遺伝子発現、蛋白発現を経時的に検討し、脳動脈瘤の発生における原因遺伝子の探索を行うことを目的とする。当該研究者の橋本らにより開発されたラット脳動脈瘤モデルを用いて、脳動脈瘤形成過程における関連遺伝子の発現を、遺伝子改変マウスにおいて遺伝子操作による脳動脈瘤の形成変化を検討している。現在候補遺伝子につき特にAtac-PCRを用いて検索中である。現在までに、特にiNOSの発現亢進、ETBRの遺伝子、蛋白レベルでの発現変化、細胞接着因子の発現変化につき検討を加え、iNOSによる脳動脈瘤の増大の可能性につき発表してきた。また、ETBRの発現変化、細胞接着因子の発現変化と脳動脈瘤との関係につき論文作成中である。今後、ヒトの脳動脈瘤における遺伝子発現についても解析を加え、これらの因子を制御することによる脳動脈瘤の非手術的治療の開発の可能性につき検討する予定である。脳卒中は依然として死亡原因の上位を占め、脳卒中による後遺症は社会的にも大きな負担となっており、脳卒中に対する遺伝子解析とその予防は医療の中でも重要な課題と思われる。ヒト脳卒中の原因血管病変のうち動脈硬化性病変については分子生物学的解析が行われているものの、脳出血の原因疾患として重要な脳動脈瘤などの脳血管奇形についての細胞分子生物学的機構の解明はほとんどなされておらず、また、発生に関わる遺伝子の解析は全く行われていない。本研究では、脳卒中の重要な原因血管病変である脳動脈瘤において、その発生に関与する可能性のある遺伝子群について、微量組織レベルにおける遺伝子発現、蛋白発現を経時的に検討し、さらには脳動脈瘤の発生における原因遺伝子の探索を行うことを目的とする。当該研究肴の橋本らにより開発されたラット脳動脈瘤モデルを用いて、脳動脈瘤形成過程における関連遺伝子の発現を検討する。また、開頭術により得られた脳動脈瘤の組織内で発現している遺伝子および蛋白をnorthem blotting western blotting、in situ hybridization、immunohistochemistryにより同定する。脳動脈瘤については特に高血圧、hemodynamic stressに関する遺伝子、血管基質に関する遺伝子(各種成長因子、ACE、endoglin、eNOS、iNOS、MMP)などにターゲットを絞る。現在PCRを用いて検索中である。