hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
動的立位バランスの評価と機能向上プログラムの構成:COPに着目して

今年度は、さらに、他動的な「水平外乱条件」に対する、バランス制御の解析を試みた。これは、身体重心位置(COP)を他動的に移動させ、意図的に不安定な条件を作り、動的バランス機能を評価するものである。「踏みなおり反応」の応用として、「ステップ・ストラテジー」による足部の前または後方への移動によって、COPを確保し転倒を回避する方法である。この方法は、より、実際的な転倒回避方法の開発に発展できる可能性がある。比較的安価で簡単な「踏みなおり反応」のプログラムと共に、新たに導入した、外乱装置を用いたプログラムの活用とその効果を検証できたことは大きな成果である。
ペロブスカイト構造型単結晶における巨大圧電効果とドメインダイナミクス

本研究は、ペロブスカイト構造型強誘電体である亜鉛ニオブ酸鉛(Pb(Zn, Nb)O_3)-チタン酸鉛(PbTiO_3)系固溶体単結晶(以下、PZNT単結晶)について、同結晶の示す巨大圧電効果を超音波トランスジューサあるいはマイクロアクチュエータに応用するため、巨大圧電効果発生のメカニズムを強誘電性ドメイン構造との関係から解明することを目的として実施された。まず、電界誘起歪み曲線と分極-電界(P-E)ヒステリシス曲線を同時に精度良く測定する装置を試作し、その性能を検証した。また、フラックス法で育成したPZN-9%PT単結晶のドメイン構造を解析し、同結晶には正方晶系90°ドメイン構造、三方晶系71°ドメイン構造、正方晶系と三方晶系のドメイン構造が複雑に混合したランダムドメイン構造の3種類のドメイン構造があることを明らかにした。これら3種類のドメイン構造の各々について、電界誘起歪み曲線を測定し、特に三方晶系71°ドメイン構造が非常に大きな圧電歪みを発生することを明らかとした。この圧電歪みは三方-正方の電界誘起相転位によるものであった。3種類のドメイン構造で特性が大きく異なることは、この単結晶を超音波トランスデューサに応用するときに大きな障害となることが予想された。そこで、三方晶系を安定化するため、PT固溶量の少ないPZN-7%PTの単結晶を育成した。この結晶にも異なるドメイン構造は観察されたが、ドメイン構造による特性の差は小さくいことが明らかとなつ失。一方、ドメインダイナミクスを解析する手法の確立を目的として、共振状態の複素イミタンスを理論式とフイッテングし、物性値を複素定数として正確に評価する方法を提案した。試料にはハード系とソフト系のPZTセラミックスを用いた。解析の結果、ハード系とソフト系のb7は弾性定数の虚数部分に最も顕著に表れ、この差は非180°ドメイン壁のクランピングの程度を反映するものであることを明らかにした。本研究は、ペロブスカイト構造型強誘電体である亜鉛ニオブ酸鉛(Pb(Zn,Nb)O_3)-チタン酸鉛(PbTiO_3)系固溶体単結晶(以下、PZNT単結晶)について、同結晶の示す巨大圧電効果をマイクロアクチュエータ、超音波トランスディウーサに応用するため、巨大電圧効果発生のメカニズムを強誘電性ドメイン構造との関係から解明することを目的とする。本年度は、フラックス法による単結晶の育成、ドメイン構造の解析、電気的特性の測定を行った。酸化鉛をフラックスとして用い溶融、徐冷の条件を精密に制御することで大きさ数mmの単結晶試料を育成することができた。この試料および共同研究者の山下から提供された単結晶ウェハーについて光学顕微鏡を用いてドメイン構造の観察を行った。(001)面でカットした単結晶板には、ランダム、三方晶系110度、三方晶系70度の3種類のドメイン構造が観察された。X線測定の結果では単結晶中には正方晶系の相も存在することが確認されているが、正方晶系に属するドメインは顕微鏡下では均一な部分として観察されなかった。観察された3種類のドメイン構造で、構造が特定できた三方晶系の2つのドメイン構造について均一な部分を切り出し、電気的測定を行った。その結果、誘電率測定では70度ドメインの方が110度ドメインよりも大きな値を示した。

また、P-Eヒステリシス曲線は110度ドメインが角型のデジタル的なドメインスイッチングをすることを示していたのに対し、70度ドメインでは角型比が小さくドメインスイッチングが連続的に起こることを示していた。これらの結果はいずれも70度ドメインの方が110度ドメインよりもドメイン構造の物性への寄与が大きいことを示している。ドメイン構造により物性が大きく異なることが明らかとなったので、来年度は圧電効果の測定を行う予定である。ペロブスカイト型強誘電体であるPb(Zn_<1/3>Nb_<2/3>)O_3-PbTiO_3(PZN-PT)単結晶について、巨大圧電効果の発現メカニズムの解明と、医療用超音波トランスデゥーサへの応用における問題点の解決を目的として、昨年度に引き続き研究を行った。本年度は、電界誘起歪みと分極-電界ヒステリシス曲線を同時に精度良く測定するためのシステムを試作した。歪み測定には接触式の差動トランスを用いた。ヒステリシス曲線の測定は、通常のソーヤ・タワー回路では高い精度が得られなかったため、オペアンプによる電流-電圧変換回路と積分回路を組み合わせることで測定を行った。PZN-PT単結晶ウェハーからドメイン構造の均一な部分を切断し測定を行った結果三方晶系の71度ドメイン構造で非常に高い電界誘起歪が観測された。この歪は電界印加による三方晶系-正方晶系への相転移によるものであることを明らかにした。しかし、PTを9mol%固溶した試料では、ドメイン構造あるいは結晶相により特性が大きく変動し、医療用超音波トランスデゥーサとして用いるのは適当でないという結果が得られた。そこで、PT固溶量を調整した試料を作製し測定を行ったところ、PT固溶量7mol%で比較的高い圧電特性と均一性を両立できることがわかった。ぺロブスカイト型強誘電体であるPb(Zn_<1/3>Nb_<2/3>)O_3-PbTiO_3(PZN-PT)単結晶について、巨大圧電効果の発現メカニズムの解明と、医療用超音波トランスデゥーサへの応用における問題点の解決を目的として、昨年度に引き続き研究を行った。本年度は、PTが9mol%固溶した単結晶のドメイン構造の解析を行い、単結晶ウェハー中のドメインは三方晶系71度ドメイン、正方晶系90度ドメイン、および、三方晶系と正方晶系のドメインが複雑に入り組んだランダムドメインから構成されることを見出した。この3つのドメイン構造の電界誘起歪みを昨年度開発したシステムを用いて測定した。その結果、電界誘起歪みは正方晶系ドメイン、ランダムドメイン、三方晶系ドメインの順で大きくなり、特に、三方晶系の大きな歪みは三方晶系から正方晶系への電界誘起相転位によるものであることを明らかにした。このようにPTが9mol%固溶した試料では、ドメイン構造により圧電性が大きく変動し医療用超音波トランスデゥーサとして用いるには適当でないと考えられた。そこで昨年度にPTを7mol%固溶した単結晶を育成し、本年度はドメイン構造の解析と圧電誘起歪みの測定を行った。その結果、この試料においても異なる3つのドメイン構造が確認され、これらドメイン構造では正方晶系相の存在する比率が異なることが明らかとなった。電界誘起歪みは三方晶系相が多く含まれる試料で最も高くなるが、9mol%固溶試料よりも特性のバラツキが抑制されることが判明した。
スピン流を用いた高温超伝導物質のスピン励起の観測

高温超伝導現象は磁気秩序と密接な関係があり、その発現機構においてスピン(電子の磁気的性質)の励起が重要な役割を果たすと考えられている。そこで新規物性プローブとしてスピンの流れである「スピン流」に注目する。近年スピントロニクス分野において盛んに研究されてきた磁性体や金属中のスピン流現象から、スピン励起によって伝搬するスピン流の描像はかなり鮮明になってきている。高温超伝導物質のスピン流に対する応答を調べることによって、従来の実験手法に加え高温超伝導スピン励起について新しい情報を取得し、高温超伝導の機構解明への貢献を目指す。
小唾液腺をターゲットとした高齢者口腔乾燥症の治療戦略構築

近年、総唾液分泌量の低下を伴わない口腔乾燥症患者の存在が明らかとなった。その原因として、総唾液分泌量とは別に、口腔内に広く分布している小唾液腺の分泌量低下が口腔乾燥感を惹起している可能性が考えられるが、その実態は不明である。本研究の目的は、口腔乾燥症の罹患頻度が多いことが知られている高齢者を対象として、小唾液腺分泌機能と口腔乾燥症状との関連を明らかとすることである。当該年度は、口腔乾燥感のために東北大学病院を受診した高齢者患者を対象として、当教室で開発した、簡易に小唾液腺分泌量を測定できる“ヨウ素デンプン濾紙法"を用いて、実際の小唾液分泌量を測定した。また、小唾液腺分泌量測定と同時に、小唾液腺分泌機能と口腔乾燥との関連を明らかにするために、口腔乾燥感の自覚調査、口腔内の乾燥程度と様々な口腔乾燥併発症状(味覚障害、歯肉炎、口腔粘膜疾患、口腔カンジダ症など)の有無に関する口腔内精査、口腔細菌培養検査、総唾液分泌量測定を行った。その結果、口腔乾燥感を訴えた65歳以上の高齢者患者に、総唾液分泌量は正常であるにもかかわらず口腔内に口腔乾燥がみられるものが確認され、それらの患者では、小唾液腺分泌量が健常高齢者よりも低下していた。また、これらの高齢者患者に、口腔乾燥の併発症状として味覚障害を示す患者がみられ、特に基本5味の中で“うま味"に特化した味覚障害を示す患者がふくまれていた。“うま味"感受性低下を示した患者は、食欲不振やそれに伴う体重減少を示すことが多く、体調不良を訴えていた。これらの患者に、唾液腺分泌量増加作用のある漢方薬を処方した結果、小唾液腺分泌量は増加し、“うま味"感受性は正常化し、患者の食欲と体重の改善が得られた。小唾液腺分泌量低下は、口腔乾燥を招き、またその併発症状として味覚障害を惹起する場合があることが判明した。23年度が最終年度であるため、記入しない。当該年度は、口腔乾燥感のために東北大学病院を受診した高齢者患者を対象として、当教室で開発した、簡易に小唾液腺分泌量を測定できる"ヨウ素デンプン濾紙法"を用いて、実際の小唾液分泌量を測定した。また、これらの高齢者患者に、口腔乾燥の併発症状として味覚障害を示す患者がみられ、特に基本5味の中で"うま味"に特化した味覚障害を示す患者がふくまれていた。"うま味"感受性低下を示した患者は、食欲不振やそれに伴う体重減少を示すことが多く、体調不良を訴えていた。これらの患者に、唾液腺分泌量増加作用のある漢方薬を処方した結果、小唾液腺分泌量は増加し、"うま味"感受性は正常化し、患者の食欲と体重の改善が得られた。

“うま味"感受性低下を示した患者は、食欲不振やそれに伴う体重減少を示すことが多く、体調不良を訴えていた。これらの患者に、唾液腺分泌量増加作用のある漢方薬を処方した結果、小唾液腺分泌量は増加し、“うま味"感受性は正常化し、患者の食欲と体重の改善が得られた。小唾液腺分泌量低下は、口腔乾燥を招き、またその併発症状として味覚障害を惹起する場合があることが判明した。23年度が最終年度であるため、記入しない。
分子イメージング法の開発を目指した膵癌における神経浸潤に関わる因子の網羅的解析

神経浸潤は膵癌の90%以上に認めるという報告もある膵癌に特徴的な浸潤様式である。局所再発の原因としては手術の際に切除されなかった膵周囲の神経組織への浸潤が癌細胞遺残の重要な因子である。最近の研究で神経微小環境が放出しているサイトカインや成長因子が癌細胞の増殖を促進しているという相互作用が示唆されている。SemaphorinはAxon誘導や神経細胞の接着に関わる蛋白で、PlexinはSemaphorinの受容体で膜に局在し、Rhoファミリーを介して血管新生や腫瘍進展に関わる。我々はSemaphorin4D (Sema4D)とPlexinB1 (PLXB1)に注目した。Sema4D/PLXB1はRhoAを介して膵癌の遊走を促進すると報告されており、PLXB1及びSema4Dは頭頸部扁平上皮癌、唾液腺癌及び前立腺癌などの癌及び神経細胞に発現を認めRhoAを介して神経浸潤に関与するとの報告もある。当施設における神経浸潤が著明な膵癌症例(神経叢浸潤陽性例[PL+])と神経浸潤の少ない症例を約30例ずつ抽出した。これらの症例においてSema4D及びPLXB1に対する免疫組織化学染色を行ったところ、Sema4Dは神経及び炎症細胞に強い発現、PLXB1は癌細胞に発現を認め、神経にも軽度の発現上昇を認めた。それぞれを染色強度と陽性率でスコアリングし、神経浸潤現が著明な症例と神経浸潤を認めない症例で免疫染色のスコアを比較したところPLXB1の発現は神経浸潤著明な症例の膵癌細胞で有意に高かった(Mann-Whitney U-test; p>0.0001)。Sema4Dは神経に強い発現を認め、両者のリガンド受容体関係によって受容体であるPLX1Bをもつ膵癌細胞の遊走が促進され、神経方向への浸潤が促進されるというメカニズムがあるのではないかと考えられた。26年度が最終年度であるため、記入しない。前テーマ(通常型膵癌におけるAGR2の生物学的意義の検討)の追加実験施行のため。Semaphorin4D/PlexinB1が膵癌における神経浸潤に関与する因子であるとの仮説を検証するためまずは免疫染色で評価を行う。その結果を踏まえて膵癌細胞株を用いたIn vitroの実験を行う予定である。
がん特異的抗原を利用したがんの診断・治療法の開発

本研究は、cDNAマイクロアレイによる癌細胞と正常組織における遺伝子発現の比較解析結果、あるいは、がん患者由来の血清中の抗体によるスクリーニング(SEREX法)に基づき、癌特異的に高発現している、あるいはがん患者において免疫系からの認識の標的となっているがん抗原を選択し、ヒト癌の診断ならびに免疫療法に利用できるものを選びだすことを目的とする。今年度は、これらの腫瘍抗原について、抗腫瘍免疫療法への応用の可能性について検討した。1.新規癌特異抗原ならびに細胞傷害性T細胞(CTL)エピトープの同定と臨床応用東大医科研の中村祐輔博士との共同研究により、cDNAマイクロアレイ解析データをもとに肺癌、膵臓癌および胆管癌においても、新規癌特異抗原を同定している。これらの抗原について、HLA-A2トランスジェニックマウスを用いて、HLA-A2拘束性のCTLエピトープを同定した。さらに、同定したエピトープペプチドを用いて、癌患者由来の末梢血単核細胞(PBMC)を刺激することにより、当該ペプチドに特異的なCTLで、当該抗原を発現する腫瘍細胞を傷害できるCTLを誘導できるペプチドの同定を試みた。この手法により、がん抗原(CDH3,FOXM1およびCDCA1)に由来し、HLA-A2上に提示される、がんワクチンとして有望なペプチドを複数同定した。2.マウスにおける癌特異抗原によるin vivo抗腫瘍免疫誘導の検討SEREX法により以前に同定していたがん抗原、HSP105、を標的とした免疫療法が、大腸腺腫を自然発症するApcMinマウスにおいて、腺腫発生を抑制できることを見出した。cDNAマイクロアレイ解析により、正常組織では脂肪組織、乳腺、卵巣、脊髄、精巣、子宮、胎盤などに軽度に発現しているが、スキルス胃癌、膵臓癌、大腸癌および胃腺癌において高発現する遺伝子として、Secreted protein acidic and rich in cysteine(SPARC)を同定した。同様の遺伝子発現の組織特異性が、RT-PCRおよびノザン解析により確認された。SPARCは303個のアミノ酸により構成される分泌蛋白質であり、細胞外基質蛋白質と細胞との相互作用を調節することにより、組織の修復、再構築や細胞増殖に関与すると考えられており、メラノーマや骨肉腫などの腫瘍細胞および膵癌、胃癌などの腫瘍の間質細胞に高発現することが報告されている。ヒトとマウスのSPARCでアミノ酸配列が共通しているペプチドで、HLA-A24およびH2-K^dに共通したモチーフを持つものを4種類合成し、これらを負荷した骨髄由来樹状細胞(BMDC)を、BALB/cマウスの腹腔内に2回免疫した後に脾細胞を回収し、ペプチド特異的細胞傷害性T細胞(CTL)の誘導を検討した。このうち2種類のペプチドがBALB/cマウスにおいて、自己免疫現象を伴うことなく、K^d拘束性にSPARC陽性細胞株を傷害するSPARCペプチド特異的CTLを誘導できることを明らかにした。さらに、同様にペプチドを負荷したBMDCを投与した後に、SPARCを高発現する細胞株を移植し、抗腫瘍効果を検討したところ、腫瘍の増殖が80%のマウスにおいて抑制され、生存期間の延長を誘導することができた。またHLA-A2(A*0201)トランスジェニックマウスを利用して、HLA-A2拘束性にマウスのキラーT細胞を誘導する、SPARC由来のペプチドを2種類同定し、さらにそのうちの1種類のペプチドがヒトキラーT細胞を誘導できることを確認した。以上より、SPARCを標的とした免疫療法の可能性が示された。
気管支喘息ラットモデルにおける細胞増殖因子の作用と治療への応用に関する検討

本研究の目的は、気道炎症、気道障害の一病態である気管支喘息において、上皮特異的作用や臓器障害後の修復因子として注目される細胞増殖因子keratinocytegrowthfactor(KGF)、hepatocyte growthfactor(HGF)の作用およびステロイドとの相互作用に関して、また、acute respiratory distresssyndrome(ARDS)や喘息の治療への応用が試みられ、感染防御機能や抗炎症作用として注目されているサーファクタント関連蛋白(SP-A,B,C,D)との相互作用について検討を加えた。平成10年度は研究実施計画に基づき、喘息モデルラットの作製をヤケヒョウヒダニ虫体より部分精製したDer p II抗原を吸入感作と腹腔内投与することにより行った。免疫前後での好酸球数では吸入ラット2例中1例では2.0%から12.2%へ上昇していた。Dot blot法による解析では、腹腔内投与を行ったラット1例と吸入ラット2例中1例に特異的IgG抗体の反応が認められ、感作されていることが確認された。一方、培養胎児肺を用いた実験では、day 14がらの4日間培養において、デキサメサゾン(1200nM)で濃度依存性に肺の発達を促進させた。Nothern blot法による解析では、SP-A,B,C,CC-10(気道上皮クララ細胞分泌),KGF,KGF受容体(KGFR),HGF受容体(c-MET)の発現を促進させた。肺の発達におけるスデロイドの作用は、一部KGFを介して肺に作用していると考えられた。平成11年度は、培養液中に加えたレチノイン酸,ビタミンA(all-trans,9-cis retinoic acid)の単独での効果とデキサメサゾンとの相互作用について培養胎児肺でのSP-A,B,CとKGF、HGFの発現をみた。all-trans retinoic acid 10^<-7>10^<-5>の濃度において単独では10^<-5>の濃度にて末梢肺胞の軽度の拡張が認められた。デキサメサゾンとの相互作用においてはレチノイン酸は胎生後期における胎児培養肺のデキサメサゾンによる形態学的効果を抑制し、Nothern blot法による解析では、デキサメサゾンによるKGFの増強効果とHGFの減弱効果をさらに強め、SP-A,B,C,CC-10の増強を抑制した。また、予備実験として行ったアスコルビン酸、ビタミンCは臨床的に運動誘発性喘息(EIA)を抑制する可能性が示唆された。本研究の目的は気道炎症、気道障害の一病態である気管支喘息において、上皮細胞特異的作用や臓器障害後の修復因子として注目される細胞増殖因子Keratinocyte Growth Factor(KGF),Hepatocyte Growth Factor(HGF)の作用およびステ口イドとの相互作用に関して、また、ARDSや喘息の治療への応用が試みられ、感染防御機能や抗炎症作用として注目されているサーファクタント関連蛋白(SP-A,B,C,D)との相互作用について検討を加えることにある。本年度は研究実施計画に基づき、喘息モデルラットの作製をヤケヒョウヒダニ虫体より部分精製したDer p II抗原を吸入感作と腹腔内投与することにより行った。吸入感作には抗原を一回0.3ml(蛋白量200ug)/生食2mlを6日間連日、週3回を3週間、さらに週1回を2ヶ月間吸入させた。腹腔内投与には抗原1.2ml(800ug)を完全Freund's Adjuvant同量とともに腹腔内注入し、1週後に1.2ml(800ug)を不完全Freund's Adjuvant同量とともに腹腔内注入、1週後同様の投与を行い、さらにその後1週毎に抗原のみ2ヶ月間投与した。Dot blot法による解析では、ダニ特異的IgE抗体の反応は見られなかったが、腹腔内投与を行ったラット1例と吸入ラット2例中1例に特異的IgG抗体の反応が認められた。明かな臨床症状は示していないが感作されていることが示唆された。一方、培養胎児肺を用いた実験では、day14からの4日間培養において、デキサメサゾン(1-200nM)で濃度依存的に肺の発達を促進させた。至適濃度と考えられた100nMを作用させた培養肺では、培養3日目より効果が明かとなった。また、Nothern b1ot法による解析では、SP-A,B,C,CC-10(気道上皮クララ細胞分泌蛋白),KGF,KGF受容体(KGFR),HGF受容体(Met)の発現を促進させた。これまでの研究の結果も含め、肺の発達におけるステ口イドの作用は一部、KGFを介して肺に作用しているとも考えられ、来年度は成人ラット肺での作用について検討を加える。

平成10年度は研究実施計画に基づき、喘息モデルラットの作製をヤケヒョウヒダニ虫体より部分精製したDer p II抗原を吸入感作と腹腔内投与することにより行った。免疫前後での好酸球数では吸入ラット2例中1例では2.0%から12.2%へ上昇していた。Dot blot法による解析では、腹腔内投与を行ったラット1例と吸入ラット2例中1例に特異的IgG抗体の反応が認められ、感作されていることが確認された。一方、培養胎児肺を用いた実験では、day 14がらの4日間培養において、デキサメサゾン(1200nM)で濃度依存性に肺の発達を促進させた。Nothern blot法による解析では、SP-A,B,C,CC-10(気道上皮クララ細胞分泌),KGF,KGF受容体(KGFR),HGF受容体(c-MET)の発現を促進させた。肺の発達におけるスデロイドの作用は、一部KGFを介して肺に作用していると考えられた。平成11年度は、培養液中に加えたレチノイン酸,ビタミンA(all-trans,9-cis retinoic acid)の単独での効果とデキサメサゾンとの相互作用について培養胎児肺でのSP-A,B,CとKGF、HGFの発現をみた。all-trans retinoic acid 10^<-7>10^<-5>の濃度において単独では10^<-5>の濃度にて末梢肺胞の軽度の拡張が認められた。デキサメサゾンとの相互作用においてはレチノイン酸は胎生後期における胎児培養肺のデキサメサゾンによる形態学的効果を抑制し、Nothern blot法による解析では、デキサメサゾンによるKGFの増強効果とHGFの減弱効果をさらに強め、SP-A,B,C,CC-10の増強を抑制した。また、予備実験として行ったアスコルビン酸、ビタミンCは臨床的に運動誘発性喘息(EIA)を抑制する可能性が示唆された。本研究の目的は、気道炎症、気道障害の一病態である気管支喘息において、上皮特異的作用や臓器障害後の修復因子として注目される細胞増殖因子keratinocytegrowthfactor(KGF),hepatocyte growthfactor(HGF)の作用およびステロイド(デキサメサゾン)との相互作用に関して、また、acute respiratory distresssyndrome(ARDS)や喘息の治療への応用が試みられ、感染防御機能や抗炎症作用として注目されているサーファクタント関連蛋白(SP-A,B,C,D)との相互作用について検討を加えることにある。昨年度は研究実施計画に基づき、喘息モデルラットの作製とデキサメサゾンの培養胎児肺への効果をみた。研究最終年度となる本年は、培養液中に加えたレチノイン酸,ビタミンA(all-trans,9-cis retinoic acid)の単独での効果とデキサメサゾンとの相互作用について培養胎児肺でのSP-A,B,CとKGF,HGFの発現をみた。
ゲル材料モデリングの高度化と成長誘起形態形成の分岐座屈解析フロンティア

現在,分岐座屈解析をフロンティアと考える理由は,分岐座屈の発生がモノづくりの設計段階における単なる回避事項ではなく,生物の進化や成長の歴史に極めて重要な役割を果たしているという検証実験に基づいている.生体軟組織のような柔らかい材料に生じる分岐座屈は,成長に伴いプログラムされたかのように連続して発生し,形態の複雑化による組織の高度化と結びついている.進化の歴史に刻み込まれた固体力学的寄与の大きさや機構を明らかにすることは,将来的に生物模倣した能動的システム開発を進める上でも基礎的で重要な研究未開拓領域を提供している.本研究では,理論と実験,解析を組み合わせ,この未開拓分野の研究基盤構築を目指す.生体軟組織のようにウエットでソフトな材料に生じる分岐座屈は、成長に伴いプログラムされたかのように連続して発生し、形態の複雑化による組織の高度化と結びついていると考えられる。そこで、理論構築としてゲル材料モデルの高度化を進め、階層的分岐座屈解析による成長誘起形態形成の再現と機構解明、分子設計されたハイドロゲルの開発、それによる再現実験により、非線形固体力学フロンティアにおける研究基盤を構築する。理論と実験の両面から取り組む計画が提案されている。理論と実験のアプローチとも研究代表者らの実績の上に練られたもので、高度で新規なものと思われ当該分野への貢献は大きい。また、各研究課題推進のために適切な研究者が研究分担者として組織されており、研究計画を遂行可能なチームが編成されているように推察される。本研究は、生命科学の分野だけでなく、新しい人工物創成に意義のある研究であると期待される。現在,分岐座屈解析をフロンティアと考える理由は,分岐座屈の発生がモノづくりの設計段階における単なる回避事項ではなく,生物の進化や成長の歴史に極めて重要な役割を果たしているという検証実験に基づいている.生体軟組織のような柔らかい材料に生じる分岐座屈は,成長に伴いプログラムされたかのように連続して発生し,形態の複雑化による組織の高度化と結びついている.進化の歴史に刻み込まれた固体力学的寄与の大きさや機構を明らかにすることは,将来的に生物模倣した能動的システム開発を進める上でも基礎的で重要な研究未開拓領域を提供している.本研究では,理論と実験,解析を組み合わせ,この未開拓分野の研究基盤構築を目指す.
環境勾配における遺伝子流動は適応を阻害するか：最適化理論を用いたアプローチ

同一種内でも、局所適応により環境勾配にそった形質や遺伝子の変異が生じる。しかし、別の環境からの非適応遺伝子の流入によって局所適応が阻害される場合がある。標高傾度は、空間的距離が近い割に環境変化の勾配が大きく、遺伝子流動による適応阻害が起こりやすい系であると考えられる。本研究では、滋賀県伊吹山の広い標高範囲に生育し、標高に沿った形質変異が見られるハクサンハタザオを材料とし、遺伝子解析、形質評価、数理モデルなどの手法を駆使し、各エコタイプがそれぞれの生育環境にどれだけ最適に近く適応しているかを評価することを試みた。1)ゲノム解析:伊吹山の連続的な48地点からハクサンハタザオの個体の一部を採取し、全ゲノム解析を行った。試行的に10遺伝子を選択し、その塩基置換にどのような標高依存性があるかを詳細に解析した。その結果、遺伝子間や遺伝子内の塩基によって標高依存パターンが異なり、標高依存的な選択のかかり方が遺伝子によって異なることを見出した。今後はこれら解析をより多くの遺伝子に行い、変異と選択のパターンをより詳細に解析する予定である。2)形質評価:現地の高・低標高で採取した種子から個体を同じ人工気象室内で異なる栄養条件で育成した。数理モデルを用いて解析した結果、高標高由来の個体が富栄養環境に適応していることを示唆する実験結果を得た。一般に、高標高ほど貧栄養条件であることが多いため、予想に反した結果であった。そこで現地の土壌栄養条件を調べた結果、これも予想に反して高標高ほど富栄養であり、高標高由来の個体は富栄養条件に適応していることが明らかとなった。3)遺伝子解析:高標高個体や低標高個体に特徴的に見られる塩基置換をもつ遺伝子をシロイヌナズナで強制発現させる実験を行っている。導入がうまくいかない遺伝子があり難航している。うまくいった遺伝子については、実験のために種子を繁殖させている。野外調査と遺伝子導入に若干の遅れが認められるが、繰越により問題なく進んでいる。ゲノム解析は、10遺伝子で行った解析を100遺伝子以上に拡張し、論文にまとめる予定である。形質評価については、低温耐性の実験を進めている。遺伝子導入個体について形質評価を行い、各遺伝子の機能と適応性について研究を進める。
フタロシアニン系色素を担持したラテックス光触媒の開発と環境汚染物質の高効率光分解

本研究は、(i)吸着媒として様々な機能を持つラテックスと光捕集色素として優れた性質を持つフタロシアニン系色素を結合させて新規な光触媒を開発すること、(ii)それを用いて環境汚染物質を高効率で光分解処理すること、及び(iii)その光反応機構を解明することを意図したものである。当該研究期間中に、以下のように、フタロシアニンアルミニウム錯体を担持したラテックスの合成とそれを用いた河川水汚染物質のモデル化合物の光分解を試みた。(1)フタロシアニンアルミニウム錯体の合成San Romanらの方法(J.photochem.Photobiol.B : Biol.1989,3,615)を参考にして、カルボキシル基を持つフタロシアニンアルミニウム錯体を合成した。得られた化合物について元素分析、可視-紫外分光法及び赤外分光法によって特性解析を行った。さらに、蛍光スペクトル測定などによってフタロシアニンアルミニウム錯体の分光学的特性を明らかにした。(2)フタロシアニンアルミニウム錯体を担持したラテックスの合成表面イオン基としてアミノ基を有するラテックスに前記のフタロシアニンアルミニウム錯体をアミド結合によって導入した。元素分析、ICP発光分光分析及び赤外吸収法によってフタロシアニンアルミニウム錯体の担持量を決定した。(3)河川水汚染物質のモデル化合物の光分解フタロシアニンアルミニウム錯体を担持したラテックスの分散液中に河川水汚染物質のモデル化合物としてエオシンYを溶解し、光分解を試みた。フタロシアニンアルミニウム錯体を担持していないラテックス分散液に比べ、エオシンYの顕著な分解が見られた。エオシンYの光酸化分解の機構として、一重項酸素による機構(タイプIIの光酸化)が考えられるが、そのことを解明するため、今後、一重項酸素の測定や過渡吸収スペクトル測定などを行う予定である。さらに、フタロシアニンアルミニウム錯体を担持したラテックスを用いて実際の環境汚染物質(内分泌攪乱物質等)の光分解を行うことを計画している。本研究は、(i)吸着媒として様々な機能を持つラテックスと光捕集色素として優れた性質を持つフタロシアニン系色素を結合させて新規な光触媒を開発すること、(ii)それを用いて環境汚染物質(とりわけ、内分泌撹乱物質)を高効率で光分解処理すること、及び(iii)その光反応機構を解明することを意図したものである。平成12度はラテックスの合成とテトラカルボキシフタロシアニン銅の合成を試みた。【1】ラテックスの合成アゾ開始剤(V50)を用いてスチレンと2-アミノエチルメタクリレート塩酸塩を共重合することにより、ポリスチレン粒子の表面にアミノ基を持つラテックスを合成した。動的光散乱法によって粒径を測定したところ、約100nmであった。フルオレスカミンを用いる滴定法によってラテックス粒子上のアミノ基の密度を測定したところ、4050μ当量/gであった。【2】テトラカルボキシフタロシアニン銅の合成San Romanらの方法(J.Photochem.Photobiol.B:Biol.1989,3,615)を参考にして、テトラカルボキシフタロシアニン銅を合成した。得られた化合物について元素分析、可視-紫外分光法及び赤外分光法によってキャラクタリゼーションを行った。

今後の当面の予定としては、上記ラテックスにテトラカルボキシフタロシアニン銅をアミド結合によって導入すること、フタロシアニン色素の担持量を決定すること、及び担持されたフタロシアニン色素の分光学的特性を調べることである。本研究は、(i)吸着媒として様々な機能を持つラテックスと光捕集色素として優れた性賞を持つフタロシアニン系色素を結合させて新規な光触媒を開発すること、(ii)それを用いて環境汚染物資(とりわけ、内分泌撹乱物質)を高効率で光分解処理すること、及び(iii)その光反応機構を解明することを意図したものである。平成13度は、フタロシアニン銅を担持したラテックスの合成とそれを用いた河川水中の内分泌撹乱物質の光分解を試みた。【1】フタロシアニン銅を担持したラテックスの合成表面イオン基としてアミノ基を有するラテックスにテトラカルボキシフタロシアニン銅錯体をアミド結合によって導入した。元素分析原子吸光法及び赤外吸収法によってフタロシアニン銅の担持量を決定した。【2】内分泌撹乱物質の光分解フタロシアニン銅を担持したラテックスの分散液中に内分泌撹乱物質であるフタル酸エステル類を溶解し、光分解を試みた。フタル醸エステル類は第一励起一重項状態がフタロシアニン銅より高エネルギー側にあるのでエネルギー移動による光分解は可能性が低く、一重項酸素の発生による酸化分解が期待される。しかし、フタル酸エステル類の光分解はあまり効率よく進まなかった。可視吸収分光法および蛍光分光法により、ラテックスに結合したフタロシアニン銅の分光学的特性を調べところ、フタロシアニン銅がラテックス粒子上で二量体を形成しているため、一重項酸素の発生が阻害されることが分かった。今後の予定として、フタロシアニン飼の代わりにフタロシァニンアルミニウムを用いて同様の実験を行う。フタロシアニンアルミニウムは平面構造をしていないので、二量体形成の問題は軽減されることが期待される。本研究は、(i)吸着媒として様々な機能を持つラテックスと光捕集色素として優れた性質を持つフタロシアニン系色素を結合させて新規な光触媒を開発すること、(ii)それを用いて環境汚染物質を高効率で光分解処理すること、及び(iii)その光反応機構を解明することを意図したものである。平成14度は、フタロシアニンアルミニウム錯体を担持したラテックスの合成とそれを用いた河川水汚染物質のモデル化合物の光分解を試みた。【1】フタロシアニンアルミニウム錯体の合成San Romanらの方法(J. Photochem. Photobiol. B : Biol.1989,3,615)を参考にして、カルボキシル基を持つフタロシアニンアルミニウム錯体を合成した。得られた化合物について元素分析、可視-紫外分光法及び赤外分光法によって特性解析を行った。さらに、蛍光スペクトル測定などによってフタロシアニンアルミニウム錯体の分光学的特性を明らかにした。【2】フタロシアニンアルミニウム錯体を担持したラテックスの合成表面イオン基としてアミノ基を有するラテックスに前記のフタロシアニンアルミニウム錯体をアミド結合によって導入した。元素分析、ICP発光分光分析及び赤外吸収法によってフタロシアニンアルミニウム錯体の担持量を決定した。【3】河川水汚染物質のモデル化合物の光分解フタロシアニンアルミニウム錯体を担持したラテックスの分散液中に河川水汚染物質のモデル化合物としてエオシンYを溶解し、光分解を試みた。
熱流により誘起された反強磁性マグノンスピン流における奇パリティ多極子効果の開拓

熱流による非相反スピン流応答について共同研究者と理論的な考察を行い、論文を発表した(Phys. Rev. B 98, 020401(R)(2018))。対称性のよい通常の磁性体では温度勾配の方向をひっくり返しても同じ大きさのスピン流が流れるが、空間反転対称性が破れていると非相反的なスピン流応答が許される。MnPS3およびa-Cu2V2O7に対する実験パラメータを用いた具体的な非相反応答の値の見積もりを行うと、非相反応答の効果は非常に小さいものとなり、実験的観測には実験系の工夫が必要と判断している。また、おなじく低対称磁性体で期待される熱流誘起スピン偏極の効果についても、共同研究者と理論的な裏付けについて議論を続けている。これまでの研究では、電気磁気効果とのアナロジーから対称性としては許されると考えられるものの、微視的機構を考察すると単純な結晶構造を有する低対称磁性体では発現しない可能性が示唆されている。テスト実験の遂行と並行して、候補物質や具体的な実験系を含めて理論的な考察を引き続き行う。加えて、新学術領域の強みを活かした領域内共同研究も精力的に行った。研究代表者の異動も一つの契機として、磁気圧電効果の研究を領域内の研究者と共同でスタートさせ、既に論文も一編発表した(Phys. Rev. Lett. 122, 127207 (2019))。磁気圧電効果とは、磁性金属における圧電効果であり、通常絶縁体や半導体でしか観測されない圧電効果を金属系で観測したことは基礎物理のみならず応用物理としても意味がある。磁気圧電効果も磁性体における対称性の破れに起因する効果である。本新学術領域の主題とする磁性体における奇パリティ多極子効果の代表例の一つであり、その観測は大きな意義を有する。計画内容の実験的な開拓に先立ち、共同研究者と理論的な考察を行い、論文を一編発表した。継続して理論的考察を深めており、今まで想定していなかった方向性への研究発展が生まれようとしている。また、新学術領域の強みを活かした領域内共同研究も精力的に行っている。磁気圧電効果の研究を領域内の研究者と共同でスタートさせ、既に論文も一編発表した。研究代表者の異動に伴い研究環境が変わることとなったが、新学術領域の強みを活かして研究を精力的に進めている。低対称磁性絶縁体における熱流誘起スピン偏極の効果について、共同研究者と理論的な考察を続ける。現象の理論的記述はおおむね達成されており、発現のための条件も明らかになってきている。第二年度は、具体的な候補物質や実験系を考案し、実験的な開拓を狙う。今年度に領域内共同研究を行うことで世界で初めて観測した磁気圧電効果の研究も、物質開拓や測定系の改善により研究発展させる。領域内で積極的に試料提供および理論的な援助を受け、引き続き実験研究を継続して行う。

現象の理論的記述はおおむね達成されており、発現のための条件も明らかになってきている。第二年度は、具体的な候補物質や実験系を考案し、実験的な開拓を狙う。今年度に領域内共同研究を行うことで世界で初めて観測した磁気圧電効果の研究も、物質開拓や測定系の改善により研究発展させる。領域内で積極的に試料提供および理論的な援助を受け、引き続き実験研究を継続して行う。
二次元一般座標系における荷電粒子拡散コードの開発

テカルト座標系におけるz軸回りの対称性を仮定したLevermore & Pomraning理論に基づく二次元一般座標系荷電粒子拡散コードを開発した。このコードにより、種々の密度・温度のプラズマ条件のもと、任意の非直交格子に対して精度良く荷電粒子のエネルギー付与密度を時間・空間依存で計算できる。このコードは計算格子が流体運動に伴い変形するLagrange型二次元流体コードとの結合を想定している。慣性核融合用の統合爆縮コードの開発が現在も大阪大学レーザー核融合研究センターを中心に続けられているが、流体部をLagrange的手法で扱う場合、燃焼計算の途中で格子の変形・ねじれ等に起因して数値計算が破綻(計算の続行が不可能となる状態)する困難な状況に直面しており、有効な解決策は見つけられていないのが現状である。計算格子を固定したEuler型流体コードではこのような問題は原理的に生じない。この観点から、Euler型流体コードとの結合を想定したデカルト座標系の二次元拡散コードを開発した。これを、平板系のプラズマを対象とした二次元流体コードと結合し、荷電粒子の振舞い(エネルギー・運動量付与)がレイリー・テイラー流体不安定性に対して及ぼす効果を解析した。荷電粒子の不安定性の安定化効果、いわゆるfire-polishing効果についても調べた。前述の解析で使用した流体コードは慣性核融合用の爆縮解析コードではなく、慣性核融合用で重要な素過程である、輻射損失等を考慮していない。より実際的な情報を得るためには、爆縮コードを用いた解析が不可欠である。今後は爆縮コードへの多次元拡散コードの組み込みを行い、同様な解析を行うことが課題である。本年度は、デカルト座標系におけるz軸回りの対称性を仮定したLevermore & Pomraning理論に基づく二次元一般座標系荷電粒子拡散コードを開発し、種々の密度・温度のプラズマ条件のもと、任意の非直交格子に対して精度良く荷電粒子のエネルギー付与密度を時間・空間依存で計算できることを確認した。x-y面上に投影した二次元格子は一般座標系の手法で扱っている。慣性核融合用の統合爆縮コードの開発が現在も大阪大学を中心に続けられているが、流体部をLagrange的手法で扱う場合,燃焼計算の途中で格子の変形・ねじれ等に起因して数値計算が破綻(計算の続行が不可能となる状態)する困難な状況に直面しており、現段階で有効な解決策は見つけられていない。時間によらず計算格子を固定したEuler型流体コードではこのような問題は原理的に生じない。この観点から、Euler型流体コードとの結合を想定したデカルト座標系の二次元及び三次元の拡散コードを現在開発中である。また、拡散コードの結合対象となるべき流体コードの開発にも現在着手している。この流体コードに開発済みの荷電粒子拡散コードを組み込んで、荷電粒子の振舞い(エネルギー・運動量付与)が流体不安定性に対して及ぼす効果を定性・定量的に評価することを計画している。
遺伝子導入によるロタウイルス高感受性細胞の樹立とその診断法への応用

本研究ではロタウイルス特異的レセプターあるいはその関連遺伝子を単離し、それらの遺伝子を培養細胞に導入して、ロタウイルス高感受性細胞の樹立することを最終目標に、まず、ロタウイルスの11セグメント遺伝子の解析及び細胞表面に存在するトリロタウイルスに対するレセプターの性状を検討した。また、レセプター遺伝子の単離や発現を確認するために、ロタウイルスレセプターに対するモノクローナル抗体の作出を試みた。その結果、以下のことが明らかになった。1、レセプターに対応するウイルス構造蛋白質を同定する一貫として、トリロタウイルス、PO-13株の全ゲノム遺伝子の塩基配列を決定した。また、クローニングした遺伝子を培養細胞に導入し、それらにコードされる蛋白質を発現させ、各機能解析を行ったところ、VP4が細胞レセプターに対応するものと思われた。(Ar ch.Virol.,1995.Virology,1995.Vet.Microbiol.,1996.Arch.Virol.,1996.Virus Genes 1997.Virus Res.,1997)2、ロタウイルスに感受性のMA-104細胞の表面に存在するレセプターの性状を酵素及び各種ガングリオシドにより検討したところ、MA-104細胞上のロタウイルスレセプター分子にシアル酸の関与が強く示唆された。(Arch.Virl.,発表予定)3、牛乳及び卵白ムチンがロタウイルスと結合し、その感染増殖を阻止することを明らかにした。また、両ムチンに対する抗血清中に細胞レセプターに結合すると考えられる抗体が含まれていたことから、両ムチンに対するモノクローナル抗体の作出を行った。しかし、これまでのところレセプターに対するモノクローナル抗体は確立されていない。(第126回日本獣医学会、発表予定)今後、レセプターと結合するウイルス構造蛋白質のアミノ酸部位を特定し、その部位に対する合成ペプチドを用いてモノクローナル抗体を作出する予定である。1、レセプター遺伝子のクローニングに先立ち、レセプターに対応するウイルス構造蛋白質を同定するために、トリロタウイルス、PO-13株の各構造蛋白質をコードする遺伝子のクローニングを行い、その塩基配列を決定した。また、クロニーングした遺伝子を用いて培養細胞内での発現を行った。(Arch. Virol., 1995. Virology, 1995. Vet. Microbiol., in press. Virology,発表予定)2、免疫学的手法によって細胞遺伝子ライブラリーよりレセプター遺伝子挿入クローンを選択するために、抗細胞抗体の作出を試みた。すなわち、トリロタウイルスに比較的高い感受性を示すMA-104細胞に対するポリクローナル抗体を作出し、それと抗ロタウイルス抗体と反応させ、抗細胞抗体の中にレセプターに対する抗体のあることを確認した。(第44回日本ウイルス学会発表予定)3、2、と同様の目的で、MA-104細胞に対するモノクローナル抗体を作出中である。4、レセプター遺伝子をクローニングするために、幼犬の腸管上皮細胞及び培養細胞の細胞膜からメッセンジャーRNAを抽出し、そのcDNAをpUC19ベクターに導入して細胞遺伝子ライブラリーを構築した。現在、ライブラリーからレセプター遺伝子挿入クローンを選択中である。1、まず、細胞レセプターに対応するウイルス構造蛋白質を同定することを目的に、トリロタウイルス、PO-13株の各構造蛋白質をコードする遺伝子のクローニングを行い、その塩基配列を決定した。また、クロニーングした遺伝子を用いて培養細胞内で発現させ、各種機能解析を行った。

2、ロタウイルスに感受性のMA-104細胞の表面に存在するレセプターの性状をシアル酸分解酵素および各種ガングリオシドを用いて検討したところ、MA-104細胞上のロタウイルスレセプター分子にシアル酸の関与が示唆された。(Arch.Virol.,発表予定)3、MA-104細胞上のロタウイルスレセプターに対するモノクローナル抗体をMA-104細胞を抗原とし、抗体の検出系として抗ロタウイルス抗体を用いて作出中である。(第124回日本獣医学会、1997年10月発表予定)4、最近、牛乳および卵白中のムチンがロタウイルスと結合し、その感染増殖を阻止することが明らかにされた。そこで、ムチンにレセプターあるいはそれに類似の分子が存在するものと考え、ムチンに対するモノクローナル抗体の作出を試みている。5、レセプターと結合するロタウイルス構造蛋白質の部位を特定するために、単独発現させた種々の欠損VP4のウイルス感染阻止能を調べている。(Virology,1995.)本研究ではロタウイルス特異的レセプターあるいはその関連遺伝子を単離し、それらの遺伝子を培養細胞に導入して、ロタウイルス高感受性細胞の樹立することを最終目標に、まず、ロタウイルスの11セグメント遺伝子の解析及び細胞表面に存在するトリロタウイルスに対するレセプターの性状を検討した。また、レセプター遺伝子の単離や発現を確認するために、ロタウイルスレセプターに対するモノクローナル抗体の作出を試みた。その結果、以下のことが明らかになった。1、レセプターに対応するウイルス構造蛋白質を同定する一貫として、トリロタウイルス、PO-13株の全ゲノム遺伝子の塩基配列を決定した。また、クローニングした遺伝子を培養細胞に導入し、それらにコードされる蛋白質を発現させ、各機能解析を行ったところ、VP4が細胞レセプターに対応するものと思われた。(Arch.Virol.,1995 Virology,1995.Vet.Microbiol.,1996.Arch.Virol.,1996.Virus Genes 1997.Virus Res.,1997)2.ロタウイルスに感受性のMA-104細胞の表面に存在するレセプターの性状を酵素及び各種ガングリオシドにより検討したところ、MA-104細胞上のロタウイルスレセプター分子にシアル酸の関与が強く示唆された。(Arch.Virol.,発表予定)3、牛乳及び卵白ムチンがロタウイルスと結合し、その感染増殖を阻止することを明らかにした。また、両ムチンに対する抗血清中に細胞レセプターに結合すると考えられる抗体が含まれれていたことから両ムチンに対するモノクローナル抗体の作出を行った。しかし、これまでのところレセプターに対するモノクローナル抗体は確立されていない。(第126回日本獣医学会、発表予定)今後、レセプターと結合するウイルス構造蛋白質のアミノ酸部位を特定し、その部位に対する合成ペプチドを用いてモノクローナル抗体を作出する予定でる。
神経系細胞に対するサリン類似化合物の細胞骨格制御系を介した毒性機構研究

サリン、ソマンなどの有機リン系神経剤の直接的毒性機構を検討するために、サリン類似物質BIMPを用いヒト神経由来細胞への影響を観察した。細胞免疫染色とWestern blottingの2つの手法により検討したところ、対照の有機リン系薬剤に比べBIMPが細胞骨格を不安定化するという結果が得られたが、その後の試行において、安定した結果が得られない状況となってしまった。細胞骨格分子の挙動観察(細胞免疫染色およびウエスタンブロッティング)を安定して行うための培養条件の検討を行った(前年度報告参照)。時間が掛かりはしたが、培養細胞のロット、BIMPの合成ロット、溶媒に使用する薬剤の変更などを行った結果、対照(溶媒のみ・および他の有機リン薬剤添加時)とBIMP添加時において細胞の外見および細胞骨格分子(重合化アクチン、αーチューブリン)に変化が観察できる条件を安定して得られるに至った。上記条件下で、細胞骨格形成に参加している=重合化している骨格分子量を、細胞免疫染色の傾向郷土を詳細に観察することで計測している。また並行して、細胞骨格形成に関わるとされるリン酸化酵素の動態をウエスタンブロッティングで可視化・計測を行っている段階である。研究の基礎的事象として、サリン類似神経剤の投与によるヒト神経系細胞の障害メカニズムの解析を続けている。具体的には、細胞骨格分子およびその直接的な制御を行うリン酸化因子について、細胞免疫染色及びウエスタンブロッティングの条件検討を行っている。前年度までにある程度の条件が得られていたが、本年度は特にコンフォーカル蛍光顕微鏡での観察を前提とした細胞免疫染色の条件検討に注力し、培養条件と合わせ、至適条件の検索を行った。当該年度の計画に従って、まず観察のために、効果が観察でき同時に培養細胞の生育を障害しないBIMPの濃度および細胞の播種濃度を検討した。細胞の形態変化を指標に、両者を満たす条件を決定し、それに従いBIMPに曝露した細胞の細胞骨格分子の挙動を観察した。しかしながら、細胞免疫染色・ウエスタンブロッティングの両手法において、実験の試行ごとに結果が異なり、安定した結果が得られない状態であった。BIMPの合成ロットによる活性の差異、細胞の微細な培養条件などの違いなどについて検討したが、明確な条件の違いは確認できなかった。検討の過程で、BIMPの効果をより明確に視認できる系として、MAPK系細胞内シグナル分子のリン酸化状態をウエスタンブロッティングで確認する系の確立を並行して行った。使用機器の特性などから、リン酸化状態を保ったままのタンパク抽出が行えるようになるのに時間がかかったが、試行ののち目的のWBが行える状態となった。現在、BIMPについて、活性の再チェック、および上述の培養条件の確認を再度行っている。全体的なスケジュールの遅れにつき、計画を予定通り遂行するには至らなかったが、今年度到達できなかった研究も含め翌年次以降の課題としていく。サリン類似神経剤投与時におけるヒト神経系細胞の障害メカニズムについて、細胞骨格分子の量的解析、その直接的な制御を行うリン酸化因子の量的・リン酸化状態解析の条件検討を継続して行った。mRNA量・タンパク量(細胞免疫染色及びウエスタンブロッティング)・リン酸化特異抗体による質的解析(同)の諸条件について検討した。並行してコンフォーカル蛍光顕微鏡での観察により、細胞内の各分子の動態を観察した。公開フォーラムにて講演発表演題:「サリン曝露後の身体的・精神的自覚症状に関する研究」フォーラム名:地下鉄サリン事件から20年民間団体ができたこと・できなかったこと(NPO法人リカバリー・サポート・センター主催)平成27年3月15日医歯薬学前年度の遅れに加え、今年度も実験の安定化までに時間が掛かったこと、研究代表者の異動に伴い実験の時間が十分取れなかったことなどにより、当初の研究計画に比べ大幅な遅れが生じていると言わざるを得ない。最終年度で当初計画を完遂できる可能性は低いと考えられるが、本年度の結果を元に実験を継続し、遂行できうる段階まで研究を行いサリン類似神経剤の毒性機構を明らかにしていく所存である。昨年と同様であるが、研究以外の業務による拘束が長時間にわたる状態が続いており、研究代表者が研究に関わる状態を作り出すことが困難であった。当初計画の冠水は非常に困難な状況であるが、一年間の延長に伴い、サリン類似神経剤の毒性気候について明らかにしていくという研究目標について、遂行できる段階まで研究を進めていく予定である。概要に記載した通り、実験の試行ごとに安定した結果が得られなくなり、その原因を追究するとともに環境を改善するのに時間を要してしまった。その結果、当初予定していた、細胞骨格の変性の定量化、およびRhoAなどの細胞骨格制御シグナル因子のリン酸化動態の解析まで行うことができず、十分な達成度を得るに至らなかった。まずは当初計画の2年目まで、神経剤投与時に細胞に起きている現象を理解する"現象の把握"を目標に実験を進めていく。細胞骨格分子および(既知の)リン酸化因子の動態を詳細に検討すると同時に、研究室で得られている知見を元に、BIMP分子がもたらすとされる亜リン酸化がこれらにどう影響を与えているか、すなわち正常なリン酸化経路をどう撹乱しているのかについて、モデルを提唱できる段階まで進めることを目的とし遂行していく予定である。

当初計画では2年目までの計画と予定していた、神経剤投与時に細胞に起きている現象を把握する、培養条件下での現象の把握に注力する。細胞骨格分子及び直接制御に関わるリン酸化因子について、サリン(およびサリン類似神経剤)がもたらすとされる亜リン酸化がどう影響し、正常なリン酸化・脱リン酸化とその制御がどのように攪乱されているのか、モデルを提唱できる段階まで研究を進め、研究期間終了後にもその検証を行える様に実験を進めていく。上述の通り研究の進行が遅れているので、まずは平成23年度に予定されていた内容の研究を進行することを目的とする。その中で、本年度において、予備解析のため細胞内リン酸化シグナル分子の抽出条件を確立できたので、その系を活用し以後の解析を迅速に行っていく予定である。研究費の使用は、前年度・本年度と同様に、細胞培養とそれに伴う諸実験に用いる消耗品購入、および、研究結果ならびに技術的打ち合わせのための旅費として用いるのが主となる予定である。研究代表者が、研究以外の業務に拘束され、実験を行える時間が十分確保できなかった。そのため、実験に使用する各種消耗品の使用量もごく小規模となり、主に消耗品費として使用する予定であった予算の執行が十分に行えなかった。現段階で予定を変更し、高額の機器の購入を検討する段階でもなく、当初計画に従い各種消耗品費として使用する予定である。一年間の延長を認めて頂いたうえでの最終年度であり、実験及び(ディスカッションを含めた)研究の効率化を最大限図れるような物品を適切に選択し、予算の執行を正しく行っていく。本年度と同じく、主として細胞培養・タンパク質の抽出や検出、合成に使用する消耗品の購入のために使用していく予定である。それに加え、本年度は執行しなかった、当該分野で知識見識を持つ他研究者との情報交換、実験の進行や結果の解釈についての助言を貰うための旅費について、研究費から支出していく予定である。