hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超伝導ボロメータ技術を用いた高感度マヨラナニュートリノ探索

本研究の目的はニュートリノのマヨラナ性(マヨラナニュートリノ)を証明することで、素粒子物理学に残された「軽いニュートリノ質量」と「物質優勢宇宙」という大きな問題を解決に導くことである。マヨラナニュートリノを示すには、特定原子核(例えば76Geや136Xe)のニュートリノ放出を伴わない2重(0v2b)崩壊事象の検出すれば良いことが知られている。本研究では、最新超伝導検出器MKIDを放射線検出器で応用することの原理実証に成功した。また、NdGaO3やCaF2などの2重崩壊核を含む結晶を基板として超伝導検出器の作成にも成功した。ニュートリノのマヨラナ性(マヨラナニュートリノ)を証明することで,素粒子物理学に残された「軽いニュートリノ質量」と「物質優勢宇宙」という大きな問題を解決に導くことができる.マヨラナニュートリノを示すには,特定原子核(例えば136Xeや150Nd)のニュートリノ放出を伴わない2重β崩壊(0νββ崩壊)事象の検出すれば良いことが知られている.本研究は,独自アイディアによる150Ndの高感度0ν2β探索を提案し,その原理を検証することを目的とする.本年度は,東北大学金属材料研究の協力のともに小型NdF3結晶を作成し,超伝導検出器のために結晶を精密研磨することに成功した.また, 3Heソープション冷凍機を入手し,その立ち上げを行なった.無負荷の状態で,約半日で0.3Kまで冷却することを確認した. 0.3Kの維持時間は100時間以上であった.さらに,超伝導検出器であるMicrowave Kinetic Inductance Detectors(MKID)のサンプル品を理化学研究所から入手して, 3Heソープション冷凍機でMKIDの共振を観測することに成功した.また, MKIDの読み出しのためにKEK CMBグループから専用電子回路と各種ソフトウェアを入手して準備を進めている.現在は. NdF3結晶に超伝導検出器MKIDを取り付けるための条件出しを進めている.また,平行して検出器の性能評価を自動でする行うためにハードとソフトの両側から準備を進めている.これが上手くいくと, NdF3に超伝導検出器を取り付けてテストして,超伝導検出器のデザインを最適化するという一連のプロセルを高速で行うことができるようになる予定である.NdF3結晶に超伝導検出器の取り付けるための,条件出しで当初の予定以上に時間がかかっている.ニュートリノのマヨラナ性(マヨラナニュートリノ)を証明することで,素粒子物理学に残された「軽いニュートリノ質量」と「物質優勢宇宙」という大きな問題を解決に導くことができる.マヨラナニュートリノを示すには,特定原子核(例えば136Xeや150Nd)のニュートリノ放出を伴わない2重β崩壊(0νββ崩壊)事象の検出すれば良いことが知られている.本研究は,独自アイディアによる150Ndの高感度0ν2β探索を提案し,その原理を検証することを目的とする.本年度は,鍵となる超伝導検出器Lumped Element Kinetic Inductance Detectors(LEKID)開発のテスト環境構築を行った.東北大学西澤センターで自分たちで素子を作成する環境を整えた.また, KEK CMBグループから専用電子回路と各種ソフトウェアを入手して,作成した素子を評価するテスト環境を構築した.それらを用いて, 241Amのγ線を照射して, LEKIDのγ線に対するフォノン応答特性を評価した.これらの測定を通じて,現状は理論的に予想される雑音より桁で大きい雑音を持っていることがわかった.これらはテスト環境の外部輻射や磁場などによる影響が原因だということもわかった.さらに, NdF3にLEKIDを実装することに成功した.しかし, KIDの共振を測定することはできなかった.これはNdF3のなんらかの物性的な性質が問題になっていると考えれる.一方で, NdGaO3上でのKID検出器は問題なく動くことも確認した.今後は, NdF3とNdGaO3の物性的な違いを確認する予定である.本研究の目的はニュートリノのマヨラナ性(マヨラナニュートリノ)を証明することで、素粒子物理学に残された「軽いニュートリノ質量」と「物質優勢宇宙」という大きな問題を解決に導くことである。NdF3結晶に超伝導検出器を取り付けるための条件出しを早急に終える.その後は,当初の予定に従って蛍光熱量の同時読み出しの評価へと進む予定である29年度が最終年度であるため、記入しない。ニュートリノ29年度が最終年度であるため、記入しない。
超イオン性の微視的発現機構-高速イオン物質設計の基礎-

微視的観点からの超イオン性の発現機構を明らかにするとともに,この基礎研究に基づいて,酸化物超伝導体中の酸素拡散や生体膜中のNa^+輸送を微視的観点から調べた。さらにd電子が超イオン導電相出現機構に重要な役割を演じていることを考慮し,価電子の他にd電子の影響を取り入れたAgI,CuXの有効電荷の計算を行い,以下の結果を得た。(1)超イオン性の発現機構についてp-d混成によりdouble well potentialを形成し,これに起因してフレンケル欠陥の活性化エネルギーの低下し,超イオン相転移の発現につながることを提言した。(2)酸化物超伝導体中の酸素拡散についてRBa_2Cu_3O_<7-δ>(R=rare earth)型酸化物超伝導体では、Cu(3d)とO(2p)との強い相関のためにO(4)原子がc軸方向にわずかに変位しdouble wellを形成する.このO(4)原子の分極場によってCu-O面内にいるO(1)原子が駆動され,面内を拡散する.したがって高温超伝導体中のO(4)サイトでの局所格子歪は強いp-d電子相関に依っていると見なし,これに起因して酸素のフレンケル欠陥の活性化エネルギーの低下を予測した.(3)CuXの有効電荷についてAgI,CuXの場合,AgとCuイオンのd電子エネルギーレベルは価電子バンドのエネルギーレベルに近く,そのためd電子が価電子バンドに容易に昇位すると考えられる。価電子バンドに昇位したd電子は価電子バンドの有効電子数を増加させ,その結果,有効電荷が増加する。d電子の影響を取り入れてAgI,CuXの横有効電荷の値を見積った。
関節リウマチの病因としてのCOX-2誘導性ムチンの検討

研究の目的関節液にもともと豊富に存在するムチンは、糖鎖異常におちいりIL-1やTNF-αなどのサイトカイン、PGE_2の産生亢進による様々な関節破壊につながる免疫現象を起こす可能性がある。本研究では、関節リウマチ患者関節液からサイトカイン・COX-2誘導性ムチンを検出し、構造解析、生理活性を検討し、糖鎖異常のあるムチンの関節リウマチの病因としての可能性を検討する。本研究の結果1)関節リウマチ患者の滑膜組織において癌関連糖鎖抗原であるTn、sialyl Tnに加え、MUC-1が免疫染色により、炎症性単核球やマクロファージ、滑膜細胞に存在することを明らかにした。3)関節リウマチ患者の関節液由来の新たに検出したムチンは、ヒト末梢血単核球でIL-1、TNF-α、PGE_2産生増強作用があることをELISA法で示した。今後の展望本研究で、関節リウマチの滑膜組織にムチンが存在し、また、関節液よりサイトカイン、PGE_2誘導性のムチンの精製に成功した。このムチンは、MUC-1が主体であると考えられるが、今後精製物の構造解析をさらに進めていく予定である。また、関節リウマチの病因に関わる現象である滑膜細胞の増殖、破骨細胞の誘導などの関節破壊への同物質の関与を調べ、関節リウマチ治療薬のターゲット分子として検討していく。関節リウマチ患者関節組織での癌関連糖鎖抗原発現癌関連糖鎖抗原として知られるシアリルルイスA、シアリルTn、Tn抗原のモノクローナル抗体を用いた関節リウマチ(RA)患者関節組織の免疫染色では、滑膜細胞にシアリルTn、Tn抗原の発現がみられ、マクロファージ様の単核球では、シアリルルイスAがTn抗原と比較して反応はやや弱いが同様の発現を認めた。これらは、RA関節組織にムチンが存在することを癌関連糖鎖抗原の抗体を用い明らかにした事を示している。今後下記の関節液中ムチン関連物質の検出を進め、そのモノクローナル抗体を作成し、RA関節組織での病因に関連するムチンの発現を免疫組織学的法により検討する予定である。関節リウマチ患者関節液からの新たなCOX-2誘導性ムチンの検出とその解析RA患者関節液を採取し、関節液から細胞成分を除去した後、ヒアルロン酸処理しゲル濾過(Sepharose4B, PBS)行い、高分子画分を同定した。この高分子画分には、Dot blot(MLS128/MLS132)法でムチン成分が存在することを確認した。この画分を健常者単核球に添加し、その培養上清をPGH2assey, TNFαasseyで測定したところ、ムチン成分を含有する高分子画分の添加培養上清でPGE2とTNFαの産生高値を認めた。これらの結果は、リウマチ患者関節液中に正常人リンパ球を刺激しPGE2,TNFα産生を促す、高分子画分のムチン物質が存在することを示している。今後これらの物質の精製をすすめ、その他の生化学的性質についても検討を加える。研究の目的関節液にもともと豊富に存在するムチンは、糖鎖異常におちいりIL-1やTNF-αなどのサイトカインのみならず、COX-2の誘導に続くPGE2の産生亢進による様々な関節破壊につながる免疫現象を起こす可能性がある。本研究では、関節リウマチ患者関節液からCOX-2誘導性ムチンを検出し、構造解析、生理活性を検討し、糖鎖異常のあるムチンの関節リウマチの病因としての可能性を検討する。さらには、関節リウマチ治療薬、創薬のターゲットとした重要な分子として検討していく。現在の進行状況これまで、関節リウマチ患者の滑膜組織において癌関連糖鎖抗原であるTn、sialyl Tnが関節リウマチ滑膜組織において、炎症性単核球の一部、滑膜細胞に存在することを免疫染色で明らかにした。また、関節リウマチ患者の関節液をカラムにより精製後、高分子量分画にムチン成分のあることをドットブロット法、Western blot法にて確認し、遠心分離法により採取したヒト健康成人単核球にPGE_2,TNFαを高度に産生させる事を明らかにした。

本年度の研究計画1.ムチン含有高分子量分画の末梢血単核球のどの血球がPGE_2、TNFα産生能を持っているかについて、患者n数を増やし検討する2.ムチン含有高分子量分画COX-2発現の増強作用であることをWestern blot法、PCR法を用い蛋白、mRNAレベルで引き続き検討する。3.ムチン含有高分子量分画の精製をイオン交換カラム、レクチンカラムなどを利用し現在もすすめているが、精製が完了すればこの物質のその他の生化学的性質について検討を加える。また、糖鎖の分析としては、ピリジルアミノ化後、蛍光標識しHPLCでの分取、分析と酵素消化をくり返し、糖鎖構造を推定し、最終的に、NMR,MSを用いて糖鎖構造を決定する。研究の目的関節液にもともと豊富に存在するムチンは、糖鎖異常におちいりIL-1やTNF-αなどのサイトカインのみならず、COX-2の誘導に続くPGE2の産生亢進による様々な関節破壊につながる免疫現象を起こす可能性がある。本研究では、関節リウマチ患者関節液からCOX-2誘導性ムチンを検出し、構造解析、生理活性を検討し、糖鎖異常のあるムチンの関節リウマチの病因としての可能性を検討する。さらには、関節リウマチ治療薬、創薬のターゲットとした重要な分子として検討していく。現在の進行状況これまで、関節リウマチ患者の滑膜組織において癌関連糖鎖抗原であるTn、sialyl Tnが関節リウマチ滑膜組織において、炎症性単核球の一部、滑膜細胞に存在することを免疫染色で明らかにした。また、関節リウマチ患者の関節液をカラムにより分離後、高分子量分画にムチン成分のあることをドットプロット法、Western blot法にて確認し、遠心分離法により採取したヒト健康成人単核球にPGE_2、IL-1、TNFαを高度に産生誘導させる事を明らかにした。本年度は、これらの高分子量分画を脱塩、密度勾配遠心法によりさらにムチンを精製し、この精製物にもムチンが存在し、関節液由来の高分子量分画同様に、ヒト健康成人単核球にPGE2、IL-1、TNFαを産生誘導させることを明らかにした。これら関節リウマチのムチン物質を、分析と酵素消化をくり返し、糖鎖構造を推定し、最終的に、NMR,MSを用いて糖鎖構造を決定する予定であるが、現在までのところその主体がMUC-1であることを、滑膜組織の免疫染色、精製物のドットプロット法、Western blot法で証明した。他のMUCファミリーの含有の証明についても、構造解析とともに今後すすめていく。
培養口腔粘膜を用いた組織工学的手法による声帯再生

目的)口腔粘膜から積層培養組織を作製し、自家移植による声帯層構造と物性の再生を試みる。方法)イヌ口腔粘膜をわずかに採取し粘膜上皮細胞と線維芽細胞をそれぞれ分離・培養した。下層に配向性コラーゲンシート、線維芽細胞の上層に粘膜上皮細胞を播種して共培養を行なった。喉頭截開を行い声帯膜様部全長を切除し、培養組織を移植した。結果)8週間後の作製した培養組織は正常声帯粘膜に類似した形態であった。再生声帯粘膜に規則的な粘膜波動を認めた。再生声帯粘膜は粘膜上皮と線維芽細胞を含む粘膜固有層で構成された組織であった。再生声帯粘膜上皮は連続した薄い重層扁平上皮であり、再生粘膜固有層では弾性線維密度が減少していた。培養重層組織の作成には、まずイヌの口腔粘膜を3×3mm大採取し、上皮と上皮下組織に分離した上で、上皮細胞と線維芽細胞をそれぞれ分離・培養した。上皮組織は、酵素処理を行い、上皮細胞をsingle cellに単離して培養を行った。上皮下組織は遊走法により線維芽細胞を増殖させて回収し、継代培養を行った。3T3細胞をフィーダーレイヤーとするCell Culture Insert(Becton Dickinson)を用いて、回収した上皮細胞を上層に、回収した繊維芽細胞を播種したコラーゲンゲルを下層にした上で約2週間の共培養を行った。結果、重層培養組織の作製に成功した。次に、作製した重層培養組織、正常声帯および頬粘膜をHE染色にて組織学的に比較検討した。作成した培養組織における重層上皮の厚さは約40μmであった。イヌ頬粘膜上皮は約100μm250μmと厚いのに対して、作製した重層培養組織の重層上皮は正常イヌ声帯上皮(約2550μm)に近い厚みであることがわかった。また免疫組織化学において、作製した組織の重層上皮は、上皮性マーカーであるサイトケラチンが全層に陽性で、基底細胞はβ1インテグリンが陽性であった。基底細胞は立方型の胞体であり、表層になるにつれて扁平となる35層に重層化した重層扁平上皮であることを確認した。さらに、上皮下組織内の細胞はビメンチン陽性であった。走査型電子顕微鏡検査において、重層上皮表面に正常粘膜上皮同様の微絨毛の存在を確認した。作製した重層培養組織は、組織学的に正常声帯との類似しており、声帯モデルとして今後の声帯に対する自家移植に利用できるものと考えられた。H26年度に、頬粘膜の組織培養から作製した培養重層組織の上皮の厚さは約40μmであり、正常イヌ声帯上皮(約2550μm)に近い厚みであった。作製した重層培養組織は、組織学的に正常声帯との類似していた。次に声帯モデルとして声帯に対する自家移植の実験を開始した。移植用の培養重層組織の作成を行い、声帯傷害モデルへの移植実験を行った。その際に、口腔粘膜を取り出したイヌから自己血清を採取し、これを他種血清の代替として用いることで生体内での安全性に配慮することにした。さらに、移植における生着性と細胞配向性を考慮して、配向性をもつメッシュコラーゲンシートを線維芽細胞コラーゲンゲル層の足場に利用し、より確実な移植実験を行った。移植においては喉頭載開した上で、片側声帯の膜様部全長にわたり筋表層まで切除した後に、培養組織を切除面へフィブリン糊で接着、さらに吸収糸で縫合固定した。移植後8週目に喉頭を摘出し、摘出喉頭用いて吹鳴実験を行った。ストロボスコピーにより声帯振動を観察したところ、上皮のみのを移植した声帯では、規則的な声帯振動がみられたものの、粘膜波動は正常側に比べ、小さい結果であった。背景)瘢痕声帯や声帯溝症は不可逆的な音声障害をきたす。発声機能を回復するためには、正常な声帯層構造と各層の物性の再生が必要になる。当教室の再生医療研究チームの目標の一つは、患者自身の口腔粘膜により声帯組織を再生することであり、動物実験を経て臨床応用を目指している。目的)口腔粘膜から積層培養組織(声帯粘膜モデル)を作製し、自家移植による声帯層構造と物性の再生を試みる。方法)<声帯粘膜モデルの作製>イヌ口腔粘膜を3x3mm2採取し粘膜上皮細胞と線維芽細胞をそれぞれ分離・培養した。Cell Culture Insert(BD)を用い、下層に配向性コラーゲンシート、中間層に線維芽細胞を含むアテロコラーゲン溶液、上層に粘膜上皮細胞を播種して共培養を行なった。<声帯粘膜モデルの自家移植>まず喉頭截開を行い声帯膜様部全長を切除した。切除部に声帯粘膜モデルをフィブリン糊で固定し吸収糸で縫合した。

8週間後に喉頭を摘出して吹鳴実験および組織学的検討を行った。結果)in vitroで作製した声帯粘膜モデルは、組織学的に正常声帯粘膜に類似した形態であった。移植後の摘出喉頭の吹鳴実験では、再生声帯粘膜に規則的な粘膜波動を認めた。摘出喉頭の免疫組織化学的検討で、再生声帯粘膜は粘膜上皮と線維芽細胞を含む粘膜固有層で構成された組織であった。また、再生声帯粘膜上皮は切除端との境界のない連続した薄い重層扁平上皮であり、再生粘膜固有層では弾性線維密度が減少していた。考察)口腔粘膜の小片から作製した声帯粘膜モデルは、良好な組織親和性によって声帯層構造を再生できる。また、移植後の再生声帯粘膜には規則的な声帯振動を得るための物性がある。しかし、より良好な発声機能に必要な声帯粘弾性を考慮した場合、再生粘膜固有層の線維密度やヒアルロン酸量などの細胞外マトリクスの調整に課題が残されている。目的)口腔粘膜から積層培養組織を作製し、自家移植による声帯層構造と物性の再生を試みる。方法)イヌ口腔粘膜をわずかに採取し粘膜上皮細胞と線維芽細胞をそれぞれ分離・培養した。下層に配向性コラーゲンシート、線維芽細胞の上層に粘膜上皮細胞を播種して共培養を行なった。喉頭截開を行い声帯膜様部全長を切除し、培養組織を移植した。結果)8週間後の作製した培養組織は正常声帯粘膜に類似した形態であった。再生声帯粘膜に規則的な粘膜波動を認めた。再生声帯粘膜は粘膜上皮と線維芽細胞を含む粘膜固有層で構成された組織であった。再生声帯粘膜上皮は連続した薄い重層扁平上皮であり、再生粘膜固有層では弾性線維密度が減少していた。研究に要した時間が計画を遂行するのに妥当であった。喉頭H27年度の実験計画通り、摘出喉頭の前額断の組織学的検討を行う。摘出喉頭を10%ホルマリンに固定し、脱水、パラフィン包埋した後に、HE染色、EVG染色、銀染色、PAS染色、Alcian blue染色を行なう。光学顕微鏡を用いて、再生声帯粘膜上皮および粘膜上皮下の層構造を観察し、健常側の声帯と層構造を比較する。また、酵素抗体法による免疫染色としてはH25年度と同様の手法で、再生粘膜の構成蛋白質を観察する。そして、走査型、透過型電子顕微鏡によりH25年度と同様の手法で、移植粘膜組織表面の非上皮細胞の存在を除外し3次元的組織構造を観察する。そのなかで移植培養粘膜組織の微細構造を観察する。年度末に試薬が不足したため購入が必要であった。H26年度には移植用の培養重層組織の作成と声帯傷害モデルへの移植実験を行う。その際に、口腔粘膜を取り出したイヌから自己血清を採取し、これを他種血清の代替として用いることで生体内での安全性に配慮する。さらに、移植における生着性と細胞配向性を考慮して、配向性をもつメッシュコラーゲンシートを線維芽細胞コラーゲンゲル層の足場に利用し、より確実な移植実験を行う。動物実験時の麻酔時に麻酔薬として使用した。
マルチモーダル感覚呈示のためのサーマルハプティクスの創成

本研究は人間の持つ温熱覚の呈示技術を中心とし、それを力覚呈示技術と統合させることでマルチモーダル感覚呈示における新たな方法論を構築することを目的としている。本年度は研究課題の最終年度であり、これまでの纏めとして温熱覚および力覚呈示技術の融合を中心として研究を行った。温熱覚や力覚の励起源となる接触現象は、人間・環境間における物理的パワーの授受によって表現が可能である。この点に着目し本研究では、接触において授受を伴う一般化された物理的パワーを呈示再現・遠隔通信する理論枠を構築した。具体的には横断変数および通過変数という一般化物理量を用いており、またシステム内にはパワー授受の再現性能を向上させるために横断変数変化率の制御系を構成している。構築した理論枠は温熱覚呈示のための温度や熱流制御を一般化したものであり、横断・通過変数によって表現が可能であればその物理系の種類を問わない。その例として、本研究では熱・機械システム間におけるパワー授受の混合再現が可能であることを確認するに至った。本例に挙げられるように、本研究の内容はこれまでにない触覚情報呈示システムの構築に繋がるものであり、マルチモーダル感覚呈示分野において意義を有すると考えられる。上記内容を実際に適用するにあたり、システム間の通信遅延や熱デバイスの応答性が留意すべき点として考えられる。本研究ではこれらの点も考慮に入れ、遅延補償器の円板定理に基づいた安定動作の保証法や、金属板に温度勾配を設けた熱デバイス機構の開発などに関して成果を挙げている。研究で得られた知見は1件の国際学会発表、3件の国内学会発表および1件の学会誌論文として成果へと結実することができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は熱感覚を人間の感知できる範囲において漏れなく再現し、さらにその技術を核としながら力覚呈示技術と統合することで新たなマルチモーダル感覚呈示手法を構築することを目的としている。本目的を実現するにはまず熱電変換デバイスの一種であるペルチェ素子を用いた熱感覚呈示システムの制御帯域を向上させることが課題となる。そこで本研究では熱デバイスと外部環境間で交換される熱流情報の熱流センサレス推定に関して研究を行った。熱流センサレスにすることで熱デバイスの熱容量が減少し、応答性が改善することが期待される。しかしながら熱現象は熱拡散方程式によって支配されるため、センサレス推定においては分布定数系の観点に基づいた解析が必要となる。本研究では従来でも行われている対象システムの分布定数系に基づく解析を発展させ、さらに推定値評価用の熱流センサに関しても分布定数系に基づいた理論を取り入れることで、熱流センサレス推定およびその評価手法を確立した。また、将来的に熱感覚と他の感覚を統合させた遠隔地間のマルチモーダル感覚通信を行うため、モータを用いた力覚情報のリアルタイム伝送における通信遅延補償に関しても研究を行った。通信遅延が存在する場合、片方の場所において発生した感覚情報を瞬時にもう一方へ伝送することが困難となり、システムの不安定化を招く恐れがある。本研究では通信遅延下におけるシステムの相互感覚伝送に関して解析を行い、制御器内部に解析結果に基づいた専用の遅延補償器を付加することで、相互感覚呈示におけるシステムの安定性を向上させることに成功した。以上の研究成果はマルチモーダル感覚呈示システムの構築を行う上での要素技術として有用となると考えられる。研究で得られた知見に関しては1件の国内学会発表、および2件の国際学会発表として成果へと結実することができた。本研究はマルチモーダル感覚呈示において温熱覚を伝送する技術を中心とし、それを力覚呈示技術と統合させた理論体系を構築することを目的としている。本理論に関しては熱デバイスの設計や遠隔地間の温熱覚・力覚の双方向制御といった様々な項目に対する研究を必要とするが、本年度では上記の双方向制御を中心的に扱い研究を行った。遠隔地物体をあたかも手元で触れているかのように温熱覚や力覚を呈示するには熱エネルギー保存則や作用・反作用の法則を人工的に遠隔地側デバイスとの間で再現する必要があるが、温熱覚および力覚情報の伝送における通信遅延が存在する場合は制御系の安定性などが劣化してしまう。そこで本研究では非線形フィルタを用いた、通信遅延下の双方向制御の性能向上に関し研究を行った。解析および実験結果より提案システムは一般的な位相進み補償器を用いた場合に比べ遠隔物体との安定な接触を実現し、遅延要素の補償に関して高い性能を有することを確認した。また、温熱覚および力覚の異感覚情報を混合し呈示させることを見据え、操作者側および遠隔地側システムのデバイス帯域が異なる場合における双方向制御に関しても研究を行った。本項目では熱エネルギー保存や作用・反作用の再現性能に関し解析を行い、それに基づき同期性能を向上させるための補償方法を構築することに成功した。温熱覚呈示用デバイスと力覚呈示用デバイスは応答性に差が存在するため、両感覚情報の混合再現において提案システムは有用となることが期待される。上記に加え、前年度に行っていた熱デバイスに流入する熱流のセンサレス推定に関しても引き続き研究を行い、推定オブザーバのパラメータ決定方法や熱流センサレス制御に対する適用といった項目において新たに理論を進展させることができた。研究で得られた知見に関しては2件の国際学会発表として成果へと結実することができた。

本研究は人間の持つ温熱覚の呈示技術を中心とし、それを力覚呈示技術と統合させることでマルチモーダル感覚呈示における新たな方法論を構築することを目的としている。本年度は研究課題の最終年度であり、これまでの纏めとして温熱覚および力覚呈示技術の融合を中心として研究を行った。温熱覚や力覚の励起源となる接触現象は、人間・環境間における物理的パワーの授受によって表現が可能である。この点に着目し本研究では、接触において授受を伴う一般化された物理的パワーを呈示再現・遠隔通信する理論枠を構築した。具体的には横断変数および通過変数という一般化物理量を用いており、またシステム内にはパワー授受の再現性能を向上させるために横断変数変化率の制御系を構成している。構築した理論枠は温熱覚呈示のための温度や熱流制御を一般化したものであり、横断・通過変数によって表現が可能であればその物理系の種類を問わない。その例として、本研究では熱・機械システム間におけるパワー授受の混合再現が可能であることを確認するに至った。本例に挙げられるように、本研究の内容はこれまでにない触覚情報呈示システムの構築に繋がるものであり、マルチモーダル感覚呈示分野において意義を有すると考えられる。上記内容を実際に適用するにあたり、システム間の通信遅延や熱デバイスの応答性が留意すべき点として考えられる。本研究ではこれらの点も考慮に入れ、遅延補償器の円板定理に基づいた安定動作の保証法や、金属板に温度勾配を設けた熱デバイス機構の開発などに関して成果を挙げている。研究で得られた知見は1件の国際学会発表、3件の国内学会発表および1件の学会誌論文として成果へと結実することができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度はペルチェ素子の分布定数システムの観点に基づく解析等、熱感覚の遠隔通信や力覚伝送技術との統合における基盤技術を確立することを目標としている。本研究では分布定数理論に基づく流入熱量の熱流センサレス推定およびその評価手法、バイラテラル制御の基づく力覚伝送における通信遅延補償といった新しい技術が研究成果として得られており、計画において掲げられている目標以上に研究が進展していると言える。本年度は温熱覚や力覚情報の遠隔地間における双方向呈示を主な研究対象としている。これに対し、情報通信における遅延が存在する場合の制御系の安定性向上方法やデバイスの制御帯域が異なる場合の補償器設計といった様々な成果が具体的に得られている。加えて、前年度において扱っていた熱流のセンサレス推定方法に関しても理論の進展があったため、サーマルハプティクス分野に関する研究が当初の計画以上に進展していると言える。雑誌論文は年度終了時点においてearly accessが可能な状態である。今後においては本年度にて得られた知見に基づき製作した熱感覚デバイスを複数台用い、遠隔地間において精度よくリアルタイムに熱感覚を伝送するシステムの制御法を構築する。初年度において研究を行った通信遅延補償手法の熱感覚伝送に対する応用に伴い、特にペルチェ素子を集中定数システムでなく分布定数システムとして扱った場合の熱感覚伝送技術の構築に関して研究を行う。
日常用語と科学用語の混同による概念獲得の阻害要因の究明と実践的解決策の開発

本研究の目的は,「日常用語と科学用語の混同の原因の具体例を用いて,科学概念を正しく獲得するための教授方法を開発すること」である.これまでの,岩石・鉱物の授業実践から,知識面での理解と本質面での理解との間に乖離が見られることがわかった.この乖離の原因を解消する有効な手立てとして,科学用語の混同の原因の具体例を用いた教授方法の開発が必要であると考えられる.本研究では,岩石と鉱物の用語の構造理解と,物質の構造理解との混同に焦点を当て,その混同を解消する学習方法を開発し,効果の検証を行った.特に,中学3年生を対象に,岩石と鉱物を混同している生徒に対して,補習学習を行った.補習前後における学習者個々の概念理解の変遷を追跡するとともに,補習的な学習の効果を検証した.調査に当たっては,コンセプトマップ調査および岩石名調査を行い,個人の理解の変遷を追跡調査するとともに,混同を解消するためのワークシートを新たに開発した.その結果,中学1年生時での授業の工夫に関連付けて,中学3年生時における補習学習を行うことが用語の混同を解消するのに効果的であることがわかった.今回行った補習的な学習における学習効果は,物質構造と用語構造の混同人数の減少から確かめることができる.特に,岩石・鉱物を混同していた生徒の減少は本補習的学習の目的を達成したと考えられる.補習後も混同が続く生徒へは個別対応が可能であると考えられる.個人の概念理解の変遷の追跡の結果から,補習後に混同が続いていたのではなく,新たに混同してしまう学習者がいることが分かった.なお,本研究成果は2007年度理科教育学会近畿支部大会(和歌山)において報告を行った.本研究の目的は,「日常用語と科学用語の混同の原因の具体例を用いて,科学概念を正しく獲得するための教授方法を開発すること」である.これまでの,岩石・鉱物の授業実践から,知識面での理解と本質面での理解との間に乖離が見られることがわかった.この乖離の原因を解消する有効な手立てとして,科学用語の混同の原因の具体例を用いた教授方法の開発が必要であると考えられる.本研究では,岩石と鉱物の用語の構造理解と,物質の構造理解との混同に焦点を当て,その混同を解消する学習方法を開発し,効果の検証を行った.特に,中学3年生を対象に,岩石と鉱物を混同している生徒に対して,補習学習を行った.補習前後における学習者個々の概念理解の変遷を追跡するとともに,補習的な学習の効果を検証した.調査に当たっては,コンセプトマップ調査および岩石名調査を行い,個人の理解の変遷を追跡調査するとともに,混同を解消するためのワークシートを新たに開発した.その結果,中学1年生時での授業の工夫に関連付けて,中学3年生時における補習学習を行うことが用語の混同を解消するのに効果的であることがわかった.今回行った補習的な学習における学習効果は,物質構造と用語構造の混同人数の減少から確かめることができる.特に,岩石・鉱物を混同していた生徒の減少は本補習的学習の目的を達成したと考えられる.補習後も混同が続く生徒へは個別対応が可能であると考えられる.個人の概念理解の変遷の追跡の結果から,補習後に混同が続いていたのではなく,新たに混同してしまう学習者がいることが分かった.なお,本研究成果は2007年度理科教育学会近畿支部大会(和歌山)において報告を行った.
脳腫瘍に対する化学療法とその補助増強作用としての養子免疫療法に関する研究

治療結果:1)24症例中11例に有効であり,その平均寛解期間は, 9.6ヵ月であった.2)悪性腫瘍細胞が脊髄腔に播種した12症例中7例で,治療終了後腫瘍細胞が消失した.3)長期生存例では,治療終了後34ヵ月を経る現在も再発の兆候もなく,元気に社会生活を送っている.4)母親のリンパ球より誘導したLAK細胞を用いて治療した6歳のmedulloblastoma患者の場合,約2ヵ月にわたる治療にて,播種していた悪性腫瘍が消失し,その後21ヵ月間再発せずに元気に小学校生活を送っている.5)副作用としては, 38°C前後の発熱や,水頭症を併発する症例があった.結論:LAK細胞を用いた養子免疫療法は,原発巣を全摘できない脳腫瘍の局所療法として有用であり,治療方法としてはまだ改善の余地があるが,髄腔内播種病態に対して有効である可能性が示唆された.治療結果:1)24症例中11例に有効であり,その平均寛解期間は, 9.6ヵ月であった.2)悪性腫瘍細胞が脊髄腔に播種した12症例中7例で,治療終了後腫瘍細胞が消失した.3)長期生存例では,治療終了後34ヵ月を経る現在も再発の兆候もなく,元気に社会生活を送っている.4)母親のリンパ球より誘導したLAK細胞を用いて治療した6歳のmedulloblastoma患者の場合,約2ヵ月にわたる治療にて,播種していた悪性腫瘍が消失し,その後21ヵ月間再発せずに元気に小学校生活を送っている.5)副作用としては, 38°C前後の発熱や,水頭症を併発する症例があった.結論:LAK細胞を用いた養子免疫療法は,原発巣を全摘できない脳腫瘍の局所療法として有用であり,治療方法としてはまだ改善の余地があるが,髄腔内播種病態に対して有効である可能性が示唆された.ニトロソウレア系制癌剤の使用により、脳腫瘍患者の延命効果が得られる様になった。しかしこの制癌剤は、投与約46週後に、骨髄抑制が最も強く生じることから、、他の制癌剤との併用療法にもおのずと制約が生じてくる。今後さらに治療効果が得られる一手段として、骨髄抑制下における抗腫瘍効果を増強する目的で、Lymphokine-activated Killer(LAK)細胞による養子免疫療法の治療効果を検討した。まずはじめに、NK細胞抵抗体のマウスグリオーマ(203-glioma)に対するLAK細胞の抗腫瘍効果を、in vitroで確認すると共に、その作用機序及び細胞膜抗原について検索した。次いで、グリオーマ患者に対する養子免疫療法の臨床応用について検討する目的で、ヌードマウスに、ヒトグリオーマ細胞を用いたMeningeal gliomatosisを作製した。またグリオーマ患者の病態推移と免疫応答の障害の有無について調べたところ、Karnofsky scaleが90-70%と比較的早期の患者でも、ガンマ・インターフェロンの産生が障害されていた。一方LAK細胞のグリオーマに対する抗腫瘍効果は、Karnofsky scaleが20%の末期患者ですら正常人の50%程度の活性を誘導できた。以上の基磯的データに基づき、われわれは、手術時の切除組織よりグリオーマ細胞を培養すると共に、同患者からLAK細胞を誘導し、その抗腫瘍効果を1症例ずつ検討を加え、化学療法との併用の可能性を検索している。現在われわれは、13例の脳腫瘍患者にLAK細胞の養子免疫療法を行い、その副作用と安全性について調べると共に、その有効性について検討している。さらに症例を追加し、適応疾患およびその病態について検討し、脳腫瘍に対する免疫化学療法の一方針を決定する予定である。
エイズワクチン開発の基礎的研究

今までHIVに対する中和抗体を産生すると報告されているいくつかのペプチドを、KLHをCarrierとして結合し、Freund complete adjuvantまたは、アラムをアジュバントとして用いてマウスやウサギに免疫した。するとそれぞれのペプチドに対する高い抗体が出現し、その産生される抗体はいくつかの種類のHIVに対して中和能をもつことが分った。更に、マウスに複数回免疫すると、HIV特異的細胞性免疫能も出現させることが分った。今までHIVではタイプ特異的が強く、複数のstrainに効果的なワクチンを作成することが困難であると報告されていたが、この研究で、V3グループのペプチド、キラーT細胞のペプチド、定常部位ペプチド等を混合、免疫し、それぞれのペプチドの相乗効果により複数のHIVに対してウイルス増殖阻止効果がin vitroで確認できた。一方我々は、KLHを使用してペプチド抗原のヒトへのワクチン応用を考える場合には、不適当であるとの考えのもとのに、Branchedlysine oligomer(BLO)法を開発した。この方法はまずポリリジンの骨格を合成し、次にこれと単鎖の長いペプチドとをシステインを介して正確に結合させる方法である。この方法では、Tamらの開発したMAP法では長いペプチドを正確に作成できなかった点、及び、アミノ酸配列が正確でなかった点等を改良した。更に、リジンを多く分枝させれば、極めて、分子量の大きいペプチド複合体が作成され、抗原性を高め得ることが判明した。この方法を使用して作成されたエイズワクチンに対する抗体は、今までのKLH結合法を使用して作成した抗体に比し、極めて高い抗HIV作用を持つことが分った。尚、今回予定していたタイでの臨床実験については、前臨床試験、及びI相の試験を国内で終了してから考えることとした。
ニューロン-グリア相互作用に関与する機能分子の探索

平成19年度はアストロサイトの多様性について検討した。アストロサイトは各種の刺激に応答して、グルタミン酸やATPを放出するが、一つのアストロサイトから両方とも放出されるのか、またそれぞれを別個に放出するアストロサイトがあるのか知られていない。われわれはバイオセンサー細胞を用いて、一つのアストロサイトから同時にグルタミン酸とATPの放出を検出する系を確立し、上記の疑問に答えた。例数はまだ多くないが、両方の物質とも放出するもの、どちらかだけしか放出しないものがあることが分かった。また、グルタミン酸依存性ATP放出をするアストロサイトについても検討した。結果、全くATPを放出しないもの、著しく放出するもの、少ししか放出しないものなど、やはり多様性が認められた。アストロサイトの多様性を発生学の見地から検討した。中枢神経系の発生では、様々な転写因子が空間的・時間的に特徴をもった発現パターンを示し、これらの組み合わせによって中枢神経系の各領域(ドメイン)が決定する。発生期における転写因子の発現に裏打ちされたドメイン構造が注目されるのは、各ドメインからは、機能的にも構造的にも特徴的な神経細胞集団が発生するからである。つまり、神経細胞の多様性を、ドメイン構造という空間配置で一部説明できるのである。アストロサイトに多様性が存在するか調べるにあたり、まず、アストロサイトも神経細胞と同様にドメイン構造に派生する多様性を有するかどうか、ドメイン構造と神経細胞の多様性について最も知見が集積しているマウス胎仔脊髄を用いて免疫組織化学的な検討を行った。アストロサイトの起源と考えられている放射状グリア細胞を転写因子の発現パターンで分類することを試みた。検討した転写因子はPax7,Pax6,Olig2,Nkx2.2の4種類であるが、いずれの発現も従来報告されている発現パターンに矛盾せず、しかもこれらの転写因子は、そのドメインに存在する放射状グリア細胞に正しく発現していた。これまで均一な細胞集団と思われていた放射状グリア細胞が、転写因子の発現パターンで分類できることが分かった。アストロサイトの多様性を、機能発現の多様性の点から検討しうるモデルマウスを作出することを試みた。アストロサイトの機能調節には、アストロサイト特異的疾患アレキサンダー病の原因遺伝子である変異glial fibrillary acidic protein(GFAP)を用いた。Cre-loxPシステムを用いたトランスジェニックマウスを作出することで、Cre組み換え酵素発現前にはEGFPを、Cre組み換え酵素発現後には変異GFAPを発現するようにデザインした。作出したトランスジェニックマウス10系統においてEGFPの発現を組織化学的に検討した結果、全てのトランスジェニックマウス系統で、EGFPの発現はアストロサイト特異的であった。使用したトランスジーンが期待通りに発現していることがわかった。アレキサンダー病では変異GFAPがアストロサイトに発現することによって、GFAPの凝集体が形成される。本年度では、脳領域ごとのアストロサイトの機能的多様性を検討する前に、まず変異GFAPの発現によってGFAPの凝集体が再現できるか検討した。作出したトランスジェニックマウスとCAG-nlsCreERマウスと交配を繰り返し、トランスジーンを3コピー有するマウスを得た。このマウスでは、GFAP mRNAの発現の高い部位である海馬、白質、嗅球、グリア境界膜でGFAP凝集体が観察された。またGFAP凝集体はユビキチン陽性、small heat shock蛋白であるHSP25およびalpha Bクリスタリン陽性であり、ヒトアレキサンダー病の病理所見を再現しているものと考えられた。以上の結果から作出したトランスジェニックマウスとCreマウスを交配させるとアレキサンダー病を再現できることがわかり、このモデルマウスの表現型解析からCre発現領域におけるアストロサイトの機能を類推できることがわかった。アストロサイト特異的疾患であるヒトアレキサンダー病モデルマウスの表現型を解析することによって、アストロサイトのin vivoにおける機能を帰納的に明らかにすることを試みた。前年度に作出することが出来たアレキサンダー病モデルマウス(変異ヒトGFAP過剰発現マウス)を用いて、凝集体発現の多い海馬を中心に、形態学的、電気生理学的、薬理学的に検討した。アレキサンダー病およびモデルマウスではアストロサイト特異的に細胞骨格蛋白が凝集するが、モデルマウスを用いた解析から、細胞骨格に著しい異常を認めるにもかかわらず、アストロサイトの微細形態が保たれていることを明らかにした。海馬スライスの電気生理学的解析では、抑制神経系の異常が示唆された。けいれん薬を用いた薬理学実験では、モデルマウスは有意にカイニン酸によるけいれんを起こしやすく、海馬錐体細胞死ひいては個体死も惹起されやすかった。モデルマウスを作出する過程で、変異ヒトGFAPの発現量が異なるラインを8ライン得た。これらのラインの解析から、変異ヒトGFAPの発現量に依存して凝集体が形成されること、凝集体が存在するラインでのみカイニン酸感受性が高まることが明らかになり、凝集体の有無がアストロサイトの機能障害の有無を規定している可能性が示唆された。アストロサイト細胞質内の凝集体の蓄積が、カイニン酸感受性亢進という神経回路網調節異常を引き起こすことがわかった。アストロサイト機能異常に端を発する神経回路網調節異常が、マウスの行動にどのような影響を与えるか調べることが出来るようになった一方で、アストロサイト内の凝集体の存在がどのような分子メカニズムで神経回路網を修飾しているのか調べることが出来る実験系を得ることが出来た。

アレキサンダー病はアストロサイト特異的マーカーとして広く知られているGlial fibrillary acidic protein (GFAP)の点変位によって発症することが2001年に発表され、これが最初のアストロサイト特異的疾患の報告であった。我々は、アストロサイトの機能を類推するために、アストロサイト特異的疾患モデルとしてアレキサンダー病モデルマウスを樹立し、解析している。昨年度までにマウスGFAPプロモーターの下流で変異ヒトGFAPを発現させたトランスジェニックマウスを作出し、このマウスアストロサイトにはアレキサンダー病に特徴的なRosenthal fiberと呼ばれるエオジン好性の凝集体が生じるが、脳神経機能や行動にはほとんど影響を及ぼさないことを報告した。しかし、山形大学加藤グループとの共同研究により、海馬CA1領域においてLTPが誘導されやすいことが明らかとなった。そこで本年度は海馬のLTP誘導能と密接な関係にあるBarns Maze、T mazeなどの行動解析を行った。T mazeにおいては短期記憶が試される。このテストにおいて海馬CA1でのLTP実験の結果を反映して、モデルマウスにおいて野生型より良好な結果を示した。すなわち、短期記憶が行われやすいのである。Barns MazeのProbetestは長期記憶が試される。有意差はつかなかったが、興味深いことにモデルマウスでは長期記憶は悪い傾向にあった。また、変異ヒトGFAP遺伝子の発現量を上げるために、導入遺伝子のホモザイゴートの作製も行った。このマウスにおいてはRosenthal fiberがより多く生じていた。現在、脳機能解析および行動解析のための準備を進めている。平成19年度はアストロサイトの多様性について検討した。アストロサイトは各種の刺激に応答して、グルタミン酸やATPを放出するが、一つのアストロサイトから両方とも放出されるのか、またそれぞれを別個に放出するアストロサイトがあるのか知られていない。われわれはバイオセンサー細胞を用いて、一つのアストロサイトから同時にグルタミン酸とATPの放出を検出する系を確立し、上記の疑問に答えた。例数はまだ多くないが、両方の物質とも放出するもの、どちらかだけしか放出しないものがあることが分かった。また、グルタミン酸依存性ATP放出をするアストロサイトについても検討した。結果、全くATPを放出しないもの、著しく放出するもの、少ししか放出しないものなど、やはり多様性が認められた。
主鎖・側鎖にヘテロ元素を有する非炭素骨格高分子の電子物性

主鎖に、σ結合による共役系を持つ高分子:ポリシランについて、本研究ではこれまで用いられなかった側鎖基グループ、特に窒素原子を含む有機置換基の導入が、主鎖共役系に与える影響について検討した。側鎖にピロリル基を有するポリシランにおいては、シリコン主鎖のσ共役系と窒素原子の非共有電子対の電子的な相互作用を示唆する分光特性を示すことが、明らかになる一方で、骨格構造の支配要因はこれまでのポリシラン材料と大きく異なり、主鎖共役系の成長を阻害する傾向が極めて強い。従って、(1)長鎖アルキル基の導入、(2)他の複素共役環の導入により、発達したσ共役系を有する新規ケイ素骨格高分子を合成し、σ共役系(骨格構造)-複素共役環間の相互作用を定量的に議論するために、各種分光法・過渡分光法の適用を行った。本研究で得られたPyrrolyl置換型ポリシランは、その光学特性において理論計算結果と良い一致を示し、主鎖σ共役系と側鎖基間にσ-n、σ-πmixingを起こし得ることが明らかとなった。ポリシラン主鎖電子構造の有機置換基による制御法として極めて有効であると考えられる。
新規ＡＢＩ１－ＳｎＲＫ１シグナル伝達系を介したＣ／Ｎ栄養応答制御機構の解明

1.SnRK1.2ノックアウトのバックグランド下でSnRK1.1のRNAiによるノックダウンライン(後記SnRK1-RNAi)を作成し,低窒素応答性を着目して以下の機能解析を行いました。低窒素条件下でSnRK1-RNAiは過剰応答を示しました。SnRK1-RNAiラインは低窒素条件特異的に光合成関連遺伝子の発現量は野生型より低いことが実証できました。そして,SnRK1-RNAiラインを用いてメタボロミクス解析をにより,低窒素条件下でSnRK1-RNAiラインは内生グルタミン量が野生型と比べると低下しているほか,複数のシグナル機能を有する代謝物の量が野生型と比べると有意差を示した。これらのデータを詳しく分析し,追加実験を考えているところです。上記研究結果をまとめ,追加実験に努めてデータを取り,論文化する予定です。また,転写レベルで糖応答性を示した転写因子bZIP3について,その糖応答性にSnRK1経路が関与しているかどうかについて解析したところ,SnRK1経路を介してbZIP3の発現を制御していることが明らかになりました。これに関しては論文化し,2018年3月にPlant Biotechnology誌に投稿しました。2.異なる窒素源(NO3-とNH4+)に依存したC/N応答を検証するために,シロイヌナズナのNR(硝酸還元酵素)に着目して,タンパク質解析を行い,共同研究の形で投稿し,2018年3月にPlant Cell and Physiology誌に印刷が受理されました。3.私は,トマトのATL31に関する論文発表しました(Lu et al. J. Proteomics, 2016)後,トマトにおけるATL属タンパク質に関する網羅的情報について解析し,総説として発表しました。この総説では執筆協力の形で,共著者として参加しました。29年度が最終年度であるため、記入しない。シロイヌナズナを材料としたリン酸化プロテオーム解析により,SnRK1.1タンパク質の酵素活性部位のリン酸化がC/Nストレス条件において低下することが分った。そこで,FLAGタグ付加SnRK1.1を発現する植物体を作成し,Phos-tag SDS-PAGEとウェスタンブロッティング法による,C/N応答性SnRK1.1リン酸化変動の詳細な解析を試みている。一方,SnRK1標的タンパク質であるショ糖合成の鍵酵素SPS1F(Sucrose Phosphate Synthase 1F)の三ヶ所のセリン残基のリン酸化はC/Nストレス条件において有意に低下することもリン酸化プロテオーム解析から分かった。SPS1Fは14-3-3に結合することによって活性制御を受けることが報告されている。そこで,免疫沈降法でSPS1Fと14-3-3の結合を調べた結果,両者の結合がC/Nストレス条件下で低下するという結果が得られた。14-3-3はさまざまな標的タンパク質とリン酸化依存的に結合して機能を制御する因子であり,植物のC/N応答性に重要な機能を持つことが知られている。14-3-3は,SPS以外にも植物C/N代謝系に関わる多くの酵素群ともリン酸化依存的に結合することが報告されており,植物C/N応答に重要な制御因子として知られている。植物の果実形成における14-3-3による代謝制御機構を明らかにするために,FLAGタグ付加14-3-3を発現する形質転換トマトを作製し,その果実を用いた免疫沈降-質量分析解析から14-3-3ターゲットの網羅的解析を行なった。その結果,SPSも含めて,複数の糖代謝,細胞壁合成,光合成に関わる代謝酵素群がトマト果実での14-3-3ターゲットとして同定された。博士課程3年となった平成28年度において,私はトマトのプロテオミクスに関する3つ目の第一著者論文を発表することができた。研究実施状況にも記されているように,植物のC/N応答に関する独創的かつ精力的な研究を実施し,興味深い結果が得られている。最終年度である平成29年度には,これらの完成が大いに期待できる。また,上記の研究成果が評価されて私は,日本植物細胞分子生物学会学生奨励賞を受賞した(平成28年9月)。以上,今年度は優れた研究の進展があったと評価できる。

2.異なる窒素源(NO3-とNH4+)に依存したC/N応答を検証するために,シロイヌナズナのNR(硝酸還元酵素)に着目して,タンパク質解析を行い,共同研究の形で投稿し,2018年3月にPlant Cell and Physiology誌に印刷が受理されました。3.私は,トマトのATL31に関する論文発表しました(Lu et al. J. Proteomics, 2016)後,トマトにおけるATL属タンパク質に関する網羅的情報について解析し,総説として発表しました。この総説では執筆協力の形で,共著者として参加しました。C/N条件に応じたリン酸化シグナル伝達系の変動解析:Phos-tag SDS-PAGE方法でも,SnRK1.1のリン酸化が検出されたので,この実験材料を用いて,引き続きC/N応答性リン酸化の解析を発展させていく。リン酸化プロテオームからSPS1Fの同定:14-3-3結合に応じたSPSの活性変化およびタンパク質安定性に関して,より詳細な解析を行なっている。SnRK1および鍵因子群の変異体を用いたC/N応答解析:シロイヌナズナSnRK1機能欠損体であるsnrk1.1とsnrk1.2を単離し,バッククロスが完了した。また,SnRK1.1の過剰発現体の作製が完了した。さらに,snrk1.1とsnrk1.2のダブル欠損体は致死のため,snrk1.1植物背景でSnRK1.2のRNAiノックダウンライン作製を試み,目的株の単離に成功した。さらに,sps1fとsps2fとのダブル欠損変異体を作成中である。野生型SPS1Fとリン酸化部位変異導入型SPS1Fの二種類の過剰発現体も作成した。こちらの変異体を用い,C/N応答性実験を行う予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。
銅転送ATPaseの脳での局在とMenkes病の中枢神経障害の解析

正常マウスおよびMenkes病モデルマウスであるmaclarマウス脳でのMenkes病の病因遺伝子(マウスではmotteled gene)の発現をノーザンブロットおよびin situ hybridization法で検討した。方法1)正常およびmacularマウスの脳組織からRNAを抽出し、ノーザンハイブリダイゼーションをmottled cDNAから作成した^<32>P標識DNAプローブを用いて行なった。2)Mottled cDNAからDIG標識RNAプローブを作成し、正常およびmacularマウスの脳組織切片上でin situ hybridizationを行った後、AP標識抗DIG抗体で染色し、mottled mRNAを検出した。結果および考察1)ノーザンブロット法において正常とmacularマウスでは位置、強度ともに差はなかった。2)In situ hybridization法で、正常マウスの大脳では海馬の錯体細胞、脈絡叢上皮細胞で強く検出され、また小脳においてはPurkinje細胞および顆粒細胞が強く染色された。すなわち、これらの細胞ではMenkes ATPaseが発現し、細胞内銅輸送に関与していることを示唆する結果であった。しかし、血管内皮細胞やアストロサイトはほとんど染色されなかった。Macularマウス脳でも正常と同様に海馬の錯体細胞、脈絡叢上皮細胞、Purkinje細胞および顆粒細胞が強く染色された。今回、望ましい抗体が入手できず、免疫組織学的検討はできなかったが、macularマウスで検出されたmottled mRNAは正常なMenkes蛋白を合成していないと考えられた。Menkes病患者ではPurkinje細胞や海馬の錯体細胞の障害が特に強く、今回の結果はこの病状と一致していた。