hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分子シャペロンHspをtargetとした卵巣癌分子標的治療開発への試み

RMG-1細胞にHsp70のRNAiが導入されにくかったため、RNAiを使用した蛋白分解へのHsp70介入の度合の検討ができなかった。3.GeldanamycinによるHER-2蛋白質分解経路Proteasomeinhibitor(MG132, ZLL, ZLLL)でプロテアソーム分解経路を抑制後、Geldanamycinを添加し、WesternblotによりHsp70の発現を解析した。その結果、inhibitor添加後のHsp70はGeldanamycinを添加しても分解されず、プロテアソームによる分解経路であることが確認された。4.Geldanamycin投与後のHER-2蛋白質とHsp70の関係の変化Geldanamycin投与前後のHsp70発現を免疫細胞化学染色で確認した結果、投与後は細胞膜上でHsp70発現が増えることが確認された。5.Hsp70による抗アポトーシス作用の解析解析中である。解析中である。
関連する物性ならびに原子分子の理論

1.金属合金中の負μ中間子原子の超微細構造相互作用の異常金属中の負μ中間子を捕えた原子核とそれより一つ原子番号の小さい原子核との超微細構造相互作用の差について,前年からの強磁性鉄,ニッケルの計算をPdおよびPdRh合金に発展させた.これらの場合を取り上げた動機は,電子状態の差が超微細構造相互作用に反映されるBreit-Rosenthal(BR)効果が,これらの場合に大きく,従来格子欠陥に由来すると一応結論されていたPdの場合の-36%という大きい実験値が,実際にはBR効果を現している可能性があるためである.現在までの結果では, Pd中で-8.85%というかなり大きい値を得たが,周囲の母体原子の電子状態の変化を考慮して計算を改良する余地があるので検討中である.またこの効果はPdRh合金でRh濃度によって敏感に変化することが期待されるので理論的予測の計算を進行させている.2.半導体中のAnormalous Muonium C,Si,Ge中で異方的超微細構造相互作用を示す正μ中間子周辺の状態について,最近結合している二つの母体原子の中央に位置するという可能性が提唱された.それを調べるための2種類の計算を行った.一つは分子動力学と電子構造の計算を組み合せによって安定位置を決定する研究で,ボンド中央(ただし二つの母体原子間の距離はかなり大きくなる)が確かに安定位置であることが示された.一方その位置での精密な電子状態の計算も進行中で,現在までの結果では超微細構造相互作用の理論値と一致する可能性が大きい.3.スピン緩和正μ中間子がランダムな磁場中を量子力学的(バンド)運動するときのdepolarization関数を求める理論を展開した.また磁場が規則的に変化する場合の考察も進めている.4.昭和63年1月6, 7両日これらの研究および高温超伝導体についてのμSRを主題として研究会を行った.1.金属合金中の負μ中間子原子の超微細構造相互作用の異常金属中の負μ中間子を捕えた原子核とそれより一つ原子番号の小さい原子核との超微細構造相互作用の差について,前年からの強磁性鉄,ニッケルの計算をPdおよびPdRh合金に発展させた.これらの場合を取り上げた動機は,電子状態の差が超微細構造相互作用に反映されるBreit-Rosenthal(BR)効果が,これらの場合に大きく,従来格子欠陥に由来すると一応結論されていたPdの場合の-36%という大きい実験値が,実際にはBR効果を現している可能性があるためである.現在までの結果では, Pd中で-8.85%というかなり大きい値を得たが,周囲の母体原子の電子状態の変化を考慮して計算を改良する余地があるので検討中である.またこの効果はPdRh合金でRh濃度によって敏感に変化することが期待されるので理論的予測の計算を進行させている.2.半導体中のAnormalous Muonium C,Si,Ge中で異方的超微細構造相互作用を示す正μ中間子周辺の状態について,最近結合している二つの母体原子の中央に位置するという可能性が提唱された.それを調べるための2種類の計算を行った.一つは分子動力学と電子構造の計算を組み合せによって安定位置を決定する研究で,ボンド中央(ただし二つの母体原子間の距離はかなり大きくなる)が確かに安定位置であることが示された.一方その位置での精密な電子状態の計算も進行中で,現在までの結果では超微細構造相互作用の理論値と一致する可能性が大きい.3.スピン緩和正μ中間子がランダムな磁場中を量子力学的(バンド)運動するときのdepolarization関数を求める理論を展開した.また磁場が規則的に変化する場合の考察も進めている.4.昭和63年1月6, 7両日これらの研究および高温超伝導体についてのμSRを主題として研究会を行った.
ナノ秒電界穿孔と薬剤液滴の帯電ジェット化による低損傷高効率薬剤注入システム

生物皮下組織への薬液投与や遺伝子導入など,細胞膜を介した薬液導入技術の研究開発が進んでいる。本研究では同軸2重円筒構造のブルームライン線路を使用してピーク電圧10 kV,半値幅8 nsのナノパルス電圧を発生させ,20 kV/cm以上の電界による細胞壁穿孔と薬液導入研究を実施した。大腸菌(ATCC25922)懸濁液にヨウ化プロピジウムおよび蛍光色素SYTO9を加えて,ナノ秒パルス電圧を印加した。ナノ秒パルス電界は大腸菌の生残率100%の状態で薬液導入を可能にし,周波数条件,印加電圧時間を制御することで,薬液導入率40%以上を達成可能であることを示した。平成27年度の研究実績を以下に示す。(1)ナノ秒電界穿孔:半導体スイッチでフライバックコンバータを構成し,同軸2重円筒構造のブルームライン線路を充電してナノ秒高電圧パルスを発生させた。パルス電圧出力はピーク電圧10 kV,半値幅5.7 nsとなった。電解穿孔による殺菌との比較を行う目的でナノ秒パルス電圧による大気圧プラズマを発生させ,これを大腸菌に照射した。この結果,パルスプラズマや付随して発生するオゾン等の影響を受けて大腸菌は死滅する確率が高いことが分かった。一方プラズマを発生させずにナノ秒パルス電界を大腸菌懸濁液に加えた場合,大腸菌は死滅せずに,染色液が大腸菌内部に導入されることを確認し,ナノ秒電界穿孔による薬液導入が可能であることがわかった。(2)帯電ジェット液滴の発生:細径パイプ内部に絶縁性液体を導入し,高電圧加えると先端よりジェット液滴が放出されることを確認した。ただし,水道水などのように液体の導電率が高い場合はジェット液滴が観測されないことが分かった。(3)薬剤注入評価:大腸菌の菌膜に電界穿孔で開けた細孔を通して薬液が注入できるかを確認するため,大腸菌(ATCC25922)懸濁液に細胞膜非透過性物質であるヨウ化プロピジウム(PI)を加え,上記穿孔条件でナノ秒パルス電圧を加えた。また蛍光色素であるSYTO9を併用することで,大腸菌の死滅状況,内部への薬液注入状況を色変化として可視化した。蛍光顕微鏡観察の結果,大腸菌を死滅させること無くPIが注入できること,大腸菌生残率がほぼ100%の条件で注入率は30%以上とできることを明らかにした。ピーク電圧10 kV,半値幅5.7 nsの繰り返しナノ秒パルス電圧を発生させて,大腸菌に電界を加えた。この結果,大腸菌を死滅させることなく電界穿孔した部位から菌内部に薬液の導入を実現した。なお薬液の効率導入,適切量導入の観点から帯電ジェット法によらない,電界,菌液,薬剤の高効率低損傷の接触条件を検討する。(1)ナノ秒パルス電圧発生回路の小型化:前年度に開発したナノ秒パルス電界印加装置の充電極性を反転させて,負極性短パルス:ー9.9 kV,半値幅6.0 nsの発生に成功した。正負ともにほぼ設計値通りのパルス電圧が得られた。次に実用的な小型ナノパルス発生回路を目指し,純水を誘電体に使用したブルームライン線路の設計と製作を行った。外形57 mm,長さ140 mmのブルームライン線路により,4 kV充電で出力4 kV,半値幅12 nsのパルス電圧が得られたが,同軸導体金属の表面絶縁処理を施していないため純水の抵抗率が低下する課題が明らかになった。また小型化した場合にはギャップスイッチ部のインダクタンスの影響が増加することが判明した。誘電体に大気圧空気を使用する場合と比較すると,純水の場合はブルームライン線路の長さを1/10に短縮可能であるが,線路インピーダンスの低下に注意する必要があることがわかった。(2)前年度に引き続き大腸菌の菌膜に電界穿孔で開けた細孔を通して薬液を注入する場合の薬液導入率を求めた。導入率の標準偏差は生残率測定および染色率測定の標準偏差を使って求めた。10 kV,100 Hzの条件で,パルス印加時間を10秒,30秒,60秒と変化させると導入率は徐々に飽和し,最大で60%程度になることがわかった。また10 kV,10秒の条件で,周波数依存性を調べた結果50 Hzで最大値をとる結果が得られ,最適な導入条件が存在することがわかった。またプラズマ照射を含めた他研究との比較を行ったところ,本方式では薬液導入率50%以上を高い生残率で実現できることがわかった。今年度の研究実績をふまえ,次年度は以下の研究を推進する。

(1)ナノ秒パルス電圧発生回路の小型化:前年度に開発したナノ秒パルス電界印加装置は,大気中の同軸2重円筒構造のブルームライン線路を使用したため,線路の直径は15cm,長さは1mを超える大型装置となった。菌類の穿孔にはより小型の装置が必要であり,比誘電率の高い誘電体を使用した,小型パルス発生装置が必要である。これにより,パルス線路と負荷である大腸菌懸濁液などとのインピーダンス整合を改善でき,懸濁液以外のバイオフィルムなどへの電界印加を可能にする。(2)薬剤と菌類との接触方法改善:効率よく薬剤を菌類内部に導入するために,菌類を含む溶液への電界作用方法を見直す。電界穿孔発生時に薬剤が導入されるための濃度,温度などの条件,また電圧印加方法と同期方法を最適化する。薬剤として使用する消毒液の菌への到達状況を,顕微鏡観察することで薬液注入効果の評価を引き続き実施する。最後に本システムの実用化に向けた指針を得る。高電圧プラズマ工学
根端分裂組織の成立に関わる基礎要因の解析

根原基の発達から根端分裂組織の確立に至る過程について、シロイヌナズナの温度感受性突然変異体srd2、rid1、rid4、rpd1、rrd1、rrd2を用いた分子遺伝学的解析を行った。脱分化(細胞増殖能獲得)と分裂組織形成の両方に関わるsrd2変異体に関しては、責任遺伝子SRD2がsnRNA転写活性化因子をコードすることをすでに明らかにしていたが、本年度はとくに側根原基の発達に伴うsnRNA蓄積パターンの変動とそれに対するsrd2変異の影響について検討した。その結果、はじめ原基全域に亘って高いレベルで蓄積していたsnRNAが、原基の発達に伴い一旦消失し、その後再び蓄積する、というダイナミックな変化が見出された。このsnRNAの再蓄積は一様ではなく、snRNA分布のピークが基部側から次第に先端に移動して、最終的には分裂組織(と中心柱)に偏在する蓄積パターンを示した。srd2変異はsnRNAの再蓄積に強く影響し、snRNAレベルの上昇を妨げるとともに、分布パターンを撹乱した。このときsrd2変異体の側根原基は根端分裂組織を確立できず、瘤状の異常な形態となった。以上より、分裂組織予定領域におけるsnRNAの十分な蓄積が、分裂組織確立の必要条件であることが示唆された。細胞増殖全般に不完全な温度感受性を示し、制限温度下では帯化根を形成しやすいrid4変異体については、責任遺伝子RID4を特定し、pentatricopeptideタンパク質の一種をコードすることを突き止めた。根原基発達に必要な高い細胞分裂活性の維持に関わるrpd1変異体については、責任タンパク質RPD1の構造をin silicoで解析し、二次構造上winged helixとの関連が窺われる配列の特徴的な繰り返しを見出した。その他、rid1、rrd1、rrd2について、それぞれ責任遺伝子の単離・同定に向け解析を進めた。根原基の発達から根端分裂組織の確立に至る過程について、シロイヌナズナの温度感受性突然変異体srd2、rid1、rid4、rpd1、rrd2を用いた分子遺伝学的解析を行った。脱分化(細胞増殖能獲得)と分裂組織形成の両方に関わるsrd2変異体に関しては、責任遺伝子SRD2がsnRNA転写活性化因子と思われるタンパク質をコードすることなどをすでに明らかにしていたが、本年度はsnRNA転写がsrd2変異の直接的影響を受けることを示し、SRD2とsnRNA転写との関連を最終的に証明した。rid1はsrd2と表現型の特徴がよく似ている点で注目される変異体であるが、精密染色体マッピングと塩基配列解析を進めたところ、この責任遺伝子RID1の最有力候補としてDDX8様RNAヘリカーゼ遺伝子が浮上した。これらの結果はRNAスプライジング活性の制御が脱分化や分裂組織形成の鍵となっている可能性を示唆するものであり、きわめて興味深い。根原基の発達が温度感受性となるrpd1変異体に関しては、不定根形成誘導時における責任遺伝子の発現を調べ、表現型との対応関係を示した。細胞増殖の局所的協調に働く正の細胞間作用因子と、細胞増殖の相互抑制に働く負の細胞間作用因子を想定し、負の因子の生成が細胞増殖に依存すると考えて、初歩的な数理モデルを作成した。このモデルによるシミュレーションは、細胞増殖が不活発になる変異体(rrd1、rrd2、rid4)で帯化根が生じやすいこと、増殖能が上昇しない変異体(srd2、rid1)で根端分裂組織が構築されずに根原基が瘤状になることを再現できた。
細胞成長因子の作用機構並びにその発がん遺伝子との関連の解析

発がん遺伝子の構造解析の結果から、細胞のがん化機構は細胞成長因子の情報伝達と密接に関連していることが明らかにされており、がん化機構の理解には正常の情報伝達機構を解明することが必須といえる。私共は細胞増殖や細胞機能の亢進を導く各種の生理活性物質の情報伝達機構において情報増幅の中心的役割を果たしている蛋白質リン酸化酵素,protein kinase Cがホルボールエステル等の発がんプロモーターの受容体として作用していることを明らかにしている。本年度は、咋年度にひき続き、このprotein kinase Cの構造解析から得られた部分アミノ酸配列を用いて本酵素の遺伝子クローニングを行ない、protein kinase Cの全一次構造を明らかにした。即ち、protein kinase Cの部分アミノ酸配列より、2種類の17オリゴヌクレオチドのプローブを作製し、遺伝子ライブラリーよりこれらのプローブの配列を含むクローンを1種類、単離した。このクローンはprotein kinase CのC末端側の約3分の1の構造を含んでおり、このクローンの5'側のフラグメントをプローブとして用い、最終的にprotein kinase Cの5'側非転写領域までをコードするクローンを得た。protein kinase Cは、その分子構造のC末端側にATP結合領域を含む蛋白質リン酸化酵素に共通の構造を持ち、N末端側にシステインを多く含む酵素活性調節に関連していると考えられる配列を有することが明らかとなった。このprotein kinase Cの構造は、蛋白質リン酸化酵素としての共通構造は有するものの、従来報告されている発がん遺伝子産物との相同性は認められなかった。また遺伝子クローニングの過程において、protein kinase Cには、同一の遺伝子からalternative splicingにより2種類のmRNAが転写されることが明らかとなった。以上の結果より、protein kinase Cの分子構造が明らかとなり、遺伝子工学的手法による本酵素の機能の解析が可能となり、本研究の所期の目的を達成した。
アレルギー性疾患の発症とその病態におけるコナヒョウヒダニ(Dermatophagoides farinae, Df)由来の低分子物質の意義

Dfは気管支喘息を中心とするアレルギー疾患の重要なアレルゲンの一つであり、主要抗原としてDer fl.llが同定されている。これらの主要抗原はダニの消化管内酵素であることが報告されている。しかし、Galkhovenらも述べているように乳幼児期に産生されるlgE抗体の多くはDer p l,llに対するものではない。この事実はDfに対する場合も同様であろう。我々はダニの成分中の分子量1万以下の低分子分画(Df-LMW)を抽出し、その免疫学的性質を検索した結果、本物質は、1)糖蛋白であること、2)単独でも抗体と結合する事、3)皮膚反応やヒスタミン遊離試験に関して活性が無い事,即ち本物質はDf由来のハプテンであることを見出した。更にこの物質は血清中ではアルブミンなどと容易に結合して存在し、特にDf特異lgE抗体を有する気管支喘息やアトピー性皮膚炎患者の血清中に高率に存在し、一方、Df特異lgE抗体を有しない健康小児、花粉症の患児には殆ど見られない事を報告して来た。そこで、本年度の研究では、本物質が血清中での存在様式をwestern blotting法を用いて検討した。その結果。これらの物質は分子量60kD付近にみられ、主にアルブミンと結合していると推測された。また、これらの物質の侵入部位を推定するため、母乳中のダニ特異lgAをELISA法を用いて検討した。その結果、母乳中にはダニに対する特異lgA抗体が認められた。この事実はダニ抗原の一部は消化管から侵入する可能性を示唆した。その結果。
神経幹細胞におけるSOX6の機能解析に基いた再生医療へのアプローチ

マウス胎児脳(胎生14日)において、Sox6(SRY-related HMG-box6)が脳室周囲に発現していることを免疫組織化学による解析により明らかとした。これらSox6陽性細胞は神経幹・前駆細胞マーカーと知られるNestinやSox2と共局在性を示した。同様に、マウス胎児脊髄においてもSox6は中心幹管周囲に発現していた。これらの知見から、Sox6が神経幹・前駆細胞に発現することが考えられた。そこで、マウス胎児終脳よりニューロスフェアをin vitroで培養したところ、ニューロスフェアにおけるSox6の発現が認められた。神経幹、前駆細胞におけるSox6の機能を解明するために、レトロウィルスを用いてSox6を過剰発現する系を構築した。ニューロスフェアにSox6を過剰発現させたとき、2次ニューロスフェア形成能の亢進が認められるとともに、ニューロンおよびグリア細胞への分化の抑制が観察された。また、Sox6の過剰発現によりニューロスフェアにおける細胞増殖能には変化は認められなかった。これらの実験結果の分子論的基盤を解明するために、種々のシグナル伝達因子の変化を調べたところ、Notchシグナル下流因子として神経幹・前駆細胞の未分化維持に貢献するHes1のSox6による発現亢進がニューロスフェアにおいて観察された。また、アポトーシス抑制シグナル因子として知られるBCL-2の発現亢進や、Aktのリン酸化亢進も観察された。これらの知見により、Sox6が神経幹・前駆細胞のメインテナンスやサバイバル能を亢進させていることが明らかとなった。以上の発見は、Sox6の発現を調節することにより、生体において神経幹・前駆細胞を増殖させることが可能となることを意味し、内在性神経幹・前駆細胞の駆動を基盤とした中枢神経疾患治療に貢献できることを示唆している。神経幹細胞におけるSox6の機能解析を行うために、マウス脳におけるSox6の発現を解析するとともに、Sox6の機能をより積極的に解明するためマウス神経幹・前駆細胞(ニューロスフェア)を用いての解析を試みた。さらに、Sox6を過剰発現するトランスジェニックマウスを作製し、神経再生を起点とした神経変性疾患等の治療法の開発を目指している。(1)マウス胎児脳および成体脳におけるSox6の発現分布解析を免疫組織化学的手法を用いて行った。既存の抗体以外に、独自にモノクローナル抗体を作製している。解析結果、胎生14日の終脳・脳室周囲においてSox6陽性細胞が神経幹細胞マーカーとして知られるNestinやSox2と同じ局在を示すことが明らかとなった。胎生14日線条体由来ニューロスフェアにおいてもSox6が発現していることが明らかとなった。(2)レトロウィルスを用いてSox6を過剰発現させる系を確立し、ニューロスフェアにおいてSox6の機能獲得実験を行った。その結果、2次スフェア形成能亢進を認めるとともに、分化条件における幹細胞分化抑制能を見いだした。また、Sox6を過剰発現させることにより細胞増殖能の亢進は認められないことが明らかとなった。これらのことは、Sox6が神経幹細胞の万能性維持もしくは生存維持に貢献している可能性を示唆している。現在、この点に関してその作用機序を解明しようとしている。(3)In vivoにおけるSox6の機能解析のために、Nestinプロモーター・エンハンサー支配下にSox6を発現するトランスジェニックマウスの作製を開始した。現在、トランスジェニックマウスを3ライン確立しつつある。

以上の知見に基づいて,Sox6制御を起点として内在性神経幹細胞を活性化し神経再生を促す治療コンセプトの開発を目指している。マウス胎児脳(胎生14日)において、Sox6(SRY-related HMG-box 6)が脳室周囲に発現していることを免疫組織化学による解析により明らかとした。これらSox6陽性細胞は神経幹・前駆細胞マーカーと知られるNestinやSox2と共局在性を示した。同様に、マウス胎児脊髄においてもSox6は中心幹管周囲に発現していた。これらの知見から、Sox6が神経幹・前駆細胞に発現することが考えられた。そこで、マウス胎児終脳よりニューロスフェアをin vitroで培養したところ、ニューロスフェアにおけるSox6の発現が認められた。神経幹・前駆細胞におけるSox6の機能を解明するために、レトロウィルスを用いてSox6を過剰発現する系を構築した。ニューロスフェアにSox6を過剰発現させたとき、2次ニューロスフェア形成能の亢進が認められるとともに、ニューロンおよびグリア細胞への分化の抑制が観察された。また、Sox6の過剰発現によりニューロスフェアにおける細胞増殖能には変化は認められなかった。これらの実験結果の分子論的基盤を解明するために、種々のシグナル伝達因子の変化を調べたところ、Notchシグナル下流因子として神経幹・前駆細胞の未分化維持に貢献するHes1のSox6による発現亢進がニューロスフェアにおいて観察された。また、アポトーシス抑制シグナル因子として知られるBCL-2の発現亢進や、Aktのリン酸化亢進も観察された。これらの知見により、Sox6が神経幹・前駆細胞のメインテナンスやサバイバル能を亢進させていることが明らかとなった。これらの知見は、Sox6の発現を調節することにより、生体において神経幹・前駆細胞を増殖させることが可能となることを意味し、内在性神経幹・前駆細胞の駆動を基盤とした中枢神経疾患治療に貢献できることを示唆している。
交通等の都市社会基盤システムのもたらす環境影響の管理

本研究では、交通等の都市社会基盤システムのもたらす環境影響の管理方策を検討するため、以下に示す4つの具体的な研究分野を設定し、分担研究を行った。平成3年度の研究成果はそれぞれ次のとおりである。(1)広域環境影響評価支援システムの構築:各施策の環境改善効果を定量的に把握するための支援システムを完成した。また、施策総合評価に向け、従来の大気汚染・騒音・アメニティ・摩擦度等の評価に加え、省エネルギ-の視点、物流に代表される地域の相互依存性等の面に関する視点を整理した。(2)都市活動の広域化がもたらす環境影響の計測及びそのモデル化:(1)リゾ-ト・観光開発に関わる環境影響のモデル分析のためのシステムを完成し、交通整備・観光開発の影響計測と、観光地域における時間ー空間的な交通管理・誘導策の効果分析を行なった。(2)商業立地の郊外化と環境影響の発生過程に関するモデルを構築し、これを用いた各種環境対策の効果把握を行なった。(3)環境対策費用の負担配分の理論構築とケ-ススタディによる検討:(1)費用負担配分に関する諸制度を、法理論の観点から統一的に把握するための基本概念を整理し、他方で現行制度の実証的検討として、各事業法、計画手続などの比較検討を行った。(2)情報の不完全性が存在する場合の投資決定と費用負担メカニズムの設計について理論研究を行った。また、開発利益の計測誤差を踏まえた開発利益還元の制度的枠組みを検討した。(3)排ガス対策としてのディ-ゼル車抑制策の効果分析のためのモデルを構築した。(4)広域幹線道路の空間構成・景観設計のシステム化と設計のためのCADシステムの開発:設計プロセスを、調査、デザイン生成、記録・表現、デザイン分析、プレゼンテ-ション・合意形成、の5つのフェ-ズに分け、各情報処理の内容整理と情報のデ-タベ-ス化を行った。
ARFおよびARLの活性化定量法および細胞内局在決定法の開発

低分子量GTP結合蛋白質ARFは、オルガネラ間の蛋白質輸送を行う輸送小胞の形成を調節する。哺乳動物には6種類のアイソフォーム(ARF1-ARF6)が存在する。細胞質に不活性なGDP結合型で存在するARFは、グアニンヌクレオチド交換因子(ARF-GEF)により活性を有するGTP型になるとオルガネラ膜に結合する。その部位にCOPIやAP-1などのコート蛋白質複合体が結合して輸送小胞の形成が始まる。次に、形成された輸送小胞上のGTP型ARFにGTPase活性化蛋白質(ARF-GAP)が作用してGTPがGDPへと加水分解され、ARFとともにコート蛋白質が小胞膜から遊離する。この裸の輸送小胞が標的オルガネラ膜に融合し、蛋白質輸送が完了する。つまり、細胞内小胞輸送はARF-GEFによるARFのGTP型への変換とARF-GAPによるGDP型への変換により調節されている。最近、ARFと結合して小胞輸送を調節する蛋白質GGAを同定し、GGA分子の中央にあるGATドメインがGTP結合型ARFとの特異的な結合に関与することを示した。そこで本研究では、この相互作用を利用して以下のことを明らかにした。1.GSTと融合させたGATドメインを用いて、細胞内の活性型ARFを定量するプル・ダウンアッセイ系を確立した。2.ARF-GEFの一種であるBIG2を細胞内で発現させた時に、どのARFのアイソフォームを活性化するのかをこのアッセイ系を用いて調べたところ、ARF1とARF3を活性化し、ARF5やARF6を活性化しないことを証明した。
出芽酵母S期CDKのリン酸化による活性化調節機構

出芽酵母NIK1遺伝子は分裂酵母の細胞周期のG2/M期移行の間接的な正の制御因子nim1+の出芽酵母ホモログである。nik1破壊株はG2期遅延以外にDNA複製の阻害剤であるハイドロキシウレア(HU)に対しても感受性を示す。我々はNIK1によるS期CDKであるClb5,6-Cdc28複合体の制御の可能性を考え、NIK1が実際にDNA複製の制御に関与しているかどうか、もし関与しているならば、どのように関与しているのかを調べた。DNA複製に欠陥のある各種の突然変異株にnik1変異の導入すると制限温度の低下、生育速度の低下などの遺伝的相互作用が観察され、それらはswe1変異を導入することで抑圧された。この結果はNIK1がSWE1を介したCDKの活性制御を通してDNA複製を制御していることを示唆する。細胞をG1期に同調した後、HUを含む培地に移してS期初期で細胞周期を停止させた後、計時的に細胞からゲノムDNAを抽出し、アルカリゲルにてDNA新生鎖の合成を見たところ、nik1破壊株では、野生型に比べると、チェックポイント機構において中心的な役割を果たすキナーゼであるRad53の脱リン酸化がわずかではあるが早くなっていた。また、抗リン酸化チロシン抗体を用いてリン酸化チロシン残基の検出を行ったところ、S期の開始につれてリン酸化されたCdc28が現われ、このリン酸化は最終的にはG2/M期にピークに達していた。さらに幾つかの実験結果から、Nik1の役割は、S期CDKであるClb5,6/Cdc28の活性を直接制御してS期開始と進行を制御するというものではなく、DNA複製に問題が生じたときのチェックポイント機構による細胞周期停止から復活する時点で、正しいタイミングで細胞周期に復帰できるようCDKの活性を制御することだと結論した。我々が分裂酵母のcdc2変異株の多コピー抑圧遺伝子として単離した出芽酵母のNIK1/HSL1遺伝子は分裂酵母のNim1キナーゼによく似た蛋白質をコードしている。これまでの解析から、Nik1はCdc28の負の制御因子であるSwe1(Sacharomyces wee)を抑えることにより細胞周期のM期開始に必要なCdc28活性を間接的に正に制御し、その結果G2/M期移行を正に制御していることが示唆された。一方、nik1欠損株はG2期遅延を示すだけでなく、DNA合成の阻害剤であるHUに対して可逆的な感受性を示したことから、NIK1がDNA複製過程においても何らかの役割を果たしていることが示唆された。DNA複製の開始と進行に関わるMCMs、ORCs、CDC6、DBF4、CDC2、DPB11の温度感受性変異とnik1欠損を持つ二重変異株を作成したところ、これらの二重変異株はもとの温度感受性変異株よりも低い温度でしか生育できなくなった。また、この制御温度の低下は、NIK1が負に制御しているSWE1を破壊することで抑圧された。これらのことから、Nik1は、S期開始を正に制御しているCIb5/6-Cdc28複合体の活性化にも関与していることが予想された。我々はFLAGtagを付けたCIb5サイクリンを作製し、このFLAG-CIb5に依存するキナーゼ活性をヒストンH1を基質に用いて測定した。この時、Swe1を高発現させた酵母抽出液でFLAG-CLb5免疫沈降物を前処理すると、H1のリン酸化が大幅に抑えられることがわかった。この結果は、Nik1 Sw el-Cdc28という制御系が、S期開始にも関与しているという上の可能性を支持している。

出芽酵母にはNIK1、GIN4そしてKCC4の3つの類似キナーゼをコードする遺伝子が存在する。今年度はGIN4,KCC4に関する実験も展開した。まずGIN4とKCC4 mRNAの発現が細胞周期に依存するかどうかノザン解析により調べるとGIN4とNIK1 mRNAはG1/S期をピークに増減する発現パターンが認められ、KCC4はそのような発現パターンは認められなかった。cdc28温度感受性変異株でNIK1とGIN4それぞれを欠失させた二重変異株は、親株と比べて制限温度の低下や許容温度下での細胞形態の異常を示すという遺伝学的相互作用が認められた。この表現型は標的と考えられるSwe1(Wee1ホモログ)の欠失により抑圧できることからGin4とNik1は共にSwe1を負に制御すると考えられる。またkcc4 gin4cdc28三重変異株も同様の表現型を示したことからこの3つは遺伝学的な相互作用があると結論できた。更にNik1とGin4そしてCdc28が複合体を形成することから物理的にも近いところで機能していることが示唆された。次に、Nik1とGin4及びKcc4欠損株の表現型はいずれも核に異常はないが、細胞形態に異常が認められ、Gin4とKcc4を大量発現させた時もBudが伸びた細胞質分裂の異常が認められた。細胞質分裂の制御に関わるかをGFP付加したGin4とKcc4融合タンパク質を用いて細胞内局在を調べると両タンパク質ともにBud neckに局在した。Bud neckは娘細胞の形成に必要なタンパク質群の足場となる細胞骨格が5種類のセプチンタンパク質によって形成される。Two-Hybrid法を用いてセプチンとの相互作用を調べると興味深いことにKcc4はGin4とは異なったセプチンファミリーの1つと結合し、その結合に必要な領域だけでBud neckへ局在する結果を得ることができた。
コリン性抗炎症経路における免疫細胞活性化機序の解明

炎症はさまざまな疾患の進展・増悪に深く関わっており,その制御は疾患の改善・予防に非常に重要である.最近の研究によって,神経系による免疫系の制御,なかでも迷走神経刺激を介した炎症の制御が,疾患の改善に寄与することが分かってきた.また,迷走神経刺激装置の臨床応用も関節リウマチや炎症性腸疾患などで進められている.そこで,本申請では,敗血症モデルおよび急性腎障害モデルを用いて,新規の抗炎症・臓器保護メカニズムの解明を目指す.申請者は,野生型マウスおよびα7nAChRノックアウトマウス(アセチルコリン受容体の一つが欠損したマウス)より単離したマクロファージを用いて,受容体刺激後(アセチルコリン受容体刺激)移入実験を行った.その結果,受容体を持つ野生型マウスから単離したマクロファージを刺激後移入することによって腎臓が急性腎障害より保護されることを見出した.この腎臓保護効果は,α7nAChRノックアウトマウス由来のマクロファージを移入しても認めないことから,α7nAChR陽性マクロファージが生体内で腎臓保護に重要な役割を果たしていることが明らかとなった.さらに,迷走神経刺激によるコリン性抗炎症経路(迷走神経刺激によって誘導される抗炎症経路)を介した腎臓保護効果のメカニズムを解明するために,マクロファージのアセチルコリン受容体刺激に伴う遺伝子の網羅的な発現解析を行った.(具体的には,野生型マウスおよびα7nAChRノックアウトマウスからマクロファージを単離し,ニコチン投与(アセチルコリン受容体アゴニスト)を行うことで,コリン性抗炎症経路の活性化を模倣し,マクロファージにおける遺伝子発現の網羅的解析(RNA-seq)を施行した.)今後,ニコチン刺激にて誘導される遺伝子(なかでもα7アセチルコリン受容体を介して誘導される遺伝子)に着目し,遺伝子の発現調節(過剰発現および発現抑制)を行うことで,迷走神経刺激によって得られる抗炎症効果・腎臓保護効果に重要な遺伝子の同定を目指す予定である.上記のように,申請者は,野生型マウスおよびα7nAChR(アセチルコリン受容体)ノックアウトマウスより単離したマクロファージを用いて,受容体刺激後(アセチルコリン受容体刺激)移入実験を行った.その結果,受容体を持つ野生型マウスから単離したマクロファージを刺激後移入することによって腎臓が急性腎障害より保護されることを見出した.この保護効果は,α7nAChRノックアウトマウス由来のマクロファージを移入しても認めないことから,α7nAChR陽性マクロファージの生体内での重要性が明らかとなった.さらに,コリン性抗炎症経路(迷走神経刺激によって誘導される抗炎症経路)活性化に関わる重要な因子(遺伝子)を新規に同定するために,野生型マウスおよびα7nAChRノックアウトマウスからマクロファージを単離し,ニコチン投与(アセチルコリン受容体アゴニスト)を行うことで,コリン性抗炎症経路の活性化を模倣し,遺伝子発現の網羅的解析(RNA-seq)を行った.今後,得られた結果より,候補の遺伝子の発現調節(過剰発現および発現抑制)を行うことで,遺伝子の機能解析を行う予定であり,提案した研究は順調に進展してると思われる.上記の研究を遂行するなかで,マクロファージの抗炎症作用に関する新たな知見が得られつつあり,当初の予定に加え,新たな知見をもとにした研究も推進する予定である.炎症はさまざまな疾患の進展・増悪に深く関わっており,その制御は疾患の改善・予防に非常に重要である.最近の研究によって,神経系による免疫系の制御,なかでも迷走神経刺激を介した炎症の制御が,疾患の改善に寄与することが分かってきた.また,迷走神経刺激装置の臨床応用も関節リウマチや炎症性腸疾患などで進められている.そこで,本申請では,敗血症モデルおよび急性腎障害モデルを用いて,新規の抗炎症・臓器保護メカニズムの解明を目指す.申請者は,野生型マウスおよびα7nAChRノックアウトマウス(アセチルコリン受容体の一つが欠損したマウス)より単離したマクロファージを用いて,受容体刺激後(アセチルコリン受容体刺激)移入実験を行った.その結果,受容体を持つ野生型マウスから単離したマクロファージを刺激後移入することによって腎臓が急性腎障害より保護されることを見出した.この腎臓保護効果は,α7nAChRノックアウトマウス由来のマクロファージを移入しても認めないことから,α7nAChR陽性マクロファージが生体内で腎臓保護に重要な役割を果たしていることが明らかとなった.さらに,迷走神経刺激によるコリン性抗炎症経路(迷走神経刺激によって誘導される抗炎症経路)を介した腎臓保護効果のメカニズムを解明するために,マクロファージのアセチルコリン受容体刺激に伴う遺伝子の網羅的な発現解析を行った.(具体的には,野生型マウスおよびα7nAChRノックアウトマウスからマクロファージを単離し,ニコチン投与(アセチルコリン受容体アゴニスト)を行うことで,コリン性抗炎症経路の活性化を模倣し,マクロファージにおける遺伝子発現の網羅的解析(RNA-seq)を施行した.)今後,ニコチン刺激にて誘導される遺伝子(なかでもα7アセチルコリン受容体を介して誘導される遺伝子)に着目し,遺伝子の発現調節(過剰発現および発現抑制)を行うことで,迷走神経刺激によって得られる抗炎症効果・腎臓保護効果に重要な遺伝子の同定を目指す予定である.上記のように,申請者は,野生型マウスおよびα7nAChR(アセチルコリン受容体)ノックアウトマウスより単離したマクロファージを用いて,受容体刺激後(アセチルコリン受容体刺激)移入実験を行った.

その結果,受容体を持つ野生型マウスから単離したマクロファージを刺激後移入することによって腎臓が急性腎障害より保護されることを見出した.この保護効果は,α7nAChRノックアウトマウス由来のマクロファージを移入しても認めないことから,α7nAChR陽性マクロファージの生体内での重要性が明らかとなった.さらに,コリン性抗炎症経路(迷走神経刺激によって誘導される抗炎症経路)活性化に関わる重要な因子(遺伝子)を新規に同定するために,野生型マウスおよびα7nAChRノックアウトマウスからマクロファージを単離し,ニコチン投与(アセチルコリン受容体アゴニスト)を行うことで,コリン性抗炎症経路の活性化を模倣し,遺伝子発現の網羅的解析(RNA-seq)を行った.今後,得られた結果より,候補の遺伝子の発現調節(過剰発現および発現抑制)を行うことで,遺伝子の機能解析を行う予定であり,提案した研究は順調に進展してると思われる.上記の研究を遂行するなかで,マクロファージの抗炎症作用に関する新たな知見が得られつつあり,当初の予定に加え,新たな知見をもとにした研究も推進する予定である.
浮世絵に見られる非透視図的構図の3DCGアニメーションヘの適用

江戸時代、透視図法が伝来したにも関わらず、浮世絵は透視図法に従わずに描かれた。本研究では透視図法で描かれていない浮世絵の構図を、透視図法を原理とする3DCGで再現する構図法の構築を行い、その構図法を自動化させる構図変換のプログラムの開発を行った。具体的には、まず、昨年度の定量分析によって明らかになった、浮世絵の構図の透視図に対するずれの特徴、すなわち透視図では平行な直線が一点で交わるように描かれるが、浮世絵の構図では左側面の平行線は左に、右側面の平行線は右に、離れで収束する特徴を、3DCGによって再現する方法を構築した。その方法とは、まず透視図を3次元の直方体に復元し、次に直方体の左右側面を回転させ、最後にできた立体を、透視投影させることによって、浮世絵の特徴を持つ構図を生成する方法である。次に、透視図を浮世絵の構図へ自動的に変換する3DCGプログラムの作成を行った。プログラムの内容は、大きく分けて二つに分かれる。第一に、入力する透視図において、ユーザーが手動で指定したオブジェクトを、上述の構図法に従って自動的に3次元上で変換し、浮世絵の構図を生成することである。第二に、変換後に生成するオブジェクト間の溝を自動的に補完することである。プログラムをアニメーションに応用させるためには、できた溝の補完に時間がかかる問題の解決が必要である。浮世絵の構図は、1860年代のジャポニズムでは西洋の作家に影響を与えた。また、戦後発展し、世界的評価を受ける日本のセルアニメーションにおいても同様の構図が多くみられる。プログラムの完成によって、この構図法が実用化し、日本独自の表現手法がスタジオにおける3DCGアニメーション制作で活かされれば、国際競争力を持つ日本のアニメーションの産業の維持と発展に貢献することになる。本研究では透視図法で描かれていない浮世絵の構図を、透視図法を原理とする3DCGで再現する構図法の構築を行った。具体的にはまず、浮世絵の構図の透視図に対するずれを定量的に分析し、特徴を明らかにした。その特徴とは、透視図では平行な直線が一点で交わるように描かれるが、浮世絵の構図では左側面の平行線は左に、右側面の平行線は右に、離れて収束することである。次にその特徴を、3DCGによって再現する方法を構築した。その方法とは、まず透視図を3次元の直方体に復元し、次に直方体の左右側面を回転させる。最後にできた立体を、透視投影させると浮世絵の特徴を持つ構図を生成できる。さらに、透視図を浮世絵の構図へ自動的に変換する3DCGプログラムの作成も行った。プログラムをアニメーションに応用させるためには、次のような課題が残っている。変換部分の指定や、できた溝の補完などに手間がかかること。また、まだ斜面のみしか返還できないことがある。
遺伝子操作動物モデルを用いたAlzheimer病治療法の開発

1)Tg2576の記銘力障害が脳のアミロイド斑出現以前に始まっており,脳内アセチルコリンの選択的な低下に相関していることを示した.Tg2576では神経原線維変化以外のすべてのアルツハイマー病における脳の変化を再現し,アセチルコリンエステラーゼ阻害薬の検討にも優れたモデルであることをしめした.2)Tg2576とPresenilin-1 L286Vdouble transgenic mouseで,脳アミロイドーシスの発現促進と二次性tauopathyの誘発について解明し,高齢のdouble transgenicマウスではstraight tubulesが出現することを明らかにした.3)抗Aβ40およびAβ42特異抗体による受動免疫療法の検討では,抗体の腹腔注射で血液Aβ40およびAβ42が5倍ほど選択的に増加することが判明した.これらの抗体が脳からAβ40およびAβ42を選択的にくみ出すことを明らかにして,現在論文を作成中である.抗Aβ抗体は脳アミロイドとして老人斑に蓄積している以前のAβprotofibrilあるいはAβoligomerに作用して,行動異常を改善することを明らかにした.4)脳アミロイドの超早期形態としてのAβdimerがTgマウスやアルツハイマー病患者の脳のlipid raftに蓄積してくることがアルツハイマー病における最も早期の変化であることを明らかにし,治療の重要な対象であることを明らかにした.lipid raftにおけるアミロイド沈着にともなったApoE,リン酸化tauの二次的蓄積を明らかにした.5)メラトニン投与によって,脳アミロイドの蓄積が抑制され,行動異常が改善されること,生存率の改善と酸化ストレスの抑制がみられた.現在,ヒトの臨床応用に向けた臨床試験の準備中である.6)simvastainの効果を検討したが,動物レベルでのAβ蓄積抑制効果は明らかではなかった.しかし,lipid raftレベルではコレステロール依存性γ-セクレターゼの制御によるAβ生成の制御は可能であった.さらに,1800剖検例でApoE遺伝子型を補正した群において,壮年期の高コレステロール血症がアルツハイマー病発症のリスクであることを明らかにした.以上のことから,薬剤による高コレステロール血症の是正がアルツハイマー病の予防に有用であることを示しており,今後,他のスタチン系薬剤による細胞レベル,モデル動物レベル,さらに多数例の前向き二重盲検試験による検討が必要で有ることを示した.1)Tg2576の記銘力障害が脳のアミロイド斑出現以前に始まっており,脳内アセチルコリンの選択的な低下に相関していることを示した.Tg2576では神経原線維変化以外のすべてのアルツハイマー病における脳の変化を再現し,アセチルコリンエステラーゼ阻害薬の検討にも優れたモデルであることをしめした.2)Tg2576とPresenilin-1 L286Vdouble transgenic mouseで,脳アミロイドーシスの発現促進と二次性tauopathyの誘発について解明し,高齢のdouble transgenicマウスではstraight tubulesが出現することを明らかにした.3)抗Aβ40およびAβ42特異抗体による受動免疫療法の検討では,抗体の腹腔注射で血液Aβ40およびAβ42が5倍ほど選択的に増加することが判明した.これらの抗体が脳からAβ40およびAβ42を選択的にくみ出すことを明らかにして,現在論文を作成中である.抗Aβ抗体は脳アミロイドとして老人斑に蓄積している以前のAβprotofibrilあるいはAβoligomerに作用して,行動異常を改善することを明らかにした.4)脳アミロイドの超早期形態としてのAβdimerがTgマウスやアルツハイマー病患者の脳のlipid raftに蓄積してくることがアルツハイマー病における最も早期の変化であることを明らかにし,治療の重要な対象であることを明らかにした.lipid raftにおけるアミロイド沈着にともなったApoE,リン酸化tauの二次的蓄積を明らかにした.5)メラトニン投与によって,脳アミロイドの蓄積が抑制され,行動異常が改善されること,生存率の改善と酸化ストレスの抑制がみられた.現在,ヒトの臨床応用に向けた臨床試験の準備中である.6)simvastainの効果を検討したが,動物レベルでのAβ蓄積抑制効果は明らかではなかった.しかし,lipid raftレベルではコレステロール依存性γ-セクレターゼの制御によるAβ生成の制御は可能であった.さらに,1800剖検例でApoE遺伝子型を補正した群において,壮年期の高コレステロール血症がアルツハイマー病発症のリスクであることを明らかにした.以上のことから,薬剤による高コレステロール血症の是正がアルツハイマー病の予防に有用であることを示しており,今後,他のスタチン系薬剤による細胞レベル,モデル動物レベル,さらに多数例の前向き二重盲検試験による検討が必要で有ることを示した.平成14年度において計画したごとく1.トランスジェニックマウスの大量飼育と投与薬剤の準備これまでに確立したAPPsw x presenilin-1 L286VとAPPsw x tauR406Wマウスを大量に飼育し,それぞれの尾のPCRからTGとnon-TGの確定を行った.抗Aβ抗体の大量抽出には抗Aβ40モノクローナル抗体(BA27)と抗Aβ42モノクローナル抗体(BC-05)の産生細胞を大量培養し,protein Aカラムを用いて,それぞれ400mgづつ抽出して,マウス投与に十分な量を確保した.メラトニン2g, simvastaion 400mg, Aβ42ペプチドの40mgを入手した.2.治療の開始a.APPsw

x presenilin-1 L286Vマウスでは2ヶ月目から毎週1mgづつのBA27とBC-05の腹空内投与を開始し,6ヶ月まで続けた.メラトニンは飲料水に1mg/mlの割合で投与し,2か月目から6ヶ月目まで投与した.Simvastationはlmg/kg/dの割合で同様に投与した.さらに,2ヶ月目から6か月目まで月に一回の割合でAβ42ペプチドをcompleteajuvantとともに皮下注を開始した.b.APPsw x tauR406Wマウスでは6ヶ月目から,毎週1mgづつのBA27とBC-05を腹空内投与を開始した.メラトニンは飲料水に1mg/mlの割合で投与し,6か月目から12ヶ月目まで投与した.Simvastationは1mg/kg/dの割合で同様に投与開始した.さらに,6ヶ月目から12か月目まで月に一回の割合でAβ42ペプチド100μgをcomplete ajuvantとともに皮下注した.対象として同年齢のそれぞれのマウスの十分な数の対照マウスは得られている.平成15度の成果各種の治療を行ったマウスの脳を病理学的に検索し,Aβ沈着量を免疫染色で検討し,定量的な画像処理を行った.脳からTBS可溶性分画Aβ40/42,SDS可溶性脳Aβ40/42と不溶性蟻酸抽出脳Aβ40/42を抽出分離,血液・脳脊髄液の各分画とともにAβ40とAβ42のそれぞれELISAで測定し,生化学的な蓄積量を検定した.また,経時的な増加を定量し,行動異常の改善を明らかにした.このうち,メラトニンにおいて脳Aβアミロイドの蓄積をELISAによる定量,Aβ免疫染色による画像処理定量,Morris水迷路行による行動学的検討の三者でいずれも有意な改善がみられた.メラトニンの脳アミロイド沈着予防効果を明らかにして発表した(Matsubara E, Shoji M,2003).抗Aβモノクローナル抗体による検討では,脳AβアミロイドのTBS分画Aβ42の選択的な低下と行動異常の改善をみとめた.また,抗体投与によって血液Aβ42の選択的増加が明らかとなり,投与した抗体による脳から末梢血へのAβ42の選択的クリアランスの促進に成功した.スタチン系の薬剤では効果がみられなかった.新しく作成したtauP301Lトランスジェニックマウスにおいて多量の神経原線維変化と行動異常,神経細胞死の再現を確認した.さらに,このマウスと従来の脳にAβアミロイドを再現するトランスジェニックマウスTg2576を掛け合わせて,脳アミロイドと神経原線維変化の出現を病理学的に確認した.また,新しく作成したヒトtau特異的ELISAで大脳におけるtau蓄積量を定量した.このマウスにおいてAβによるtau蓄積促進は認められなかった.
高品位鋳造・接合を目的とした振動下における充填性向上に関する基礎的研究

振動下において溶湯(固液共存状態)の充填性が向上する機構を明らかにし,効率的な応用技術を確立するため,油脂および水を用いて,二相界面における混合および浸透挙動を調べた.合金溶湯の凝固過程(複数の相が存在)における振動印加の影響について潜熱の放出挙動と形成組織の形態および湯流れ性の関係に着目し,共晶系Al-Si合金にて調査した.振動の印加が充填性(流動性)の向上と組織の微細化に有効であることが示された.振動下において溶湯(固液共存状態)の充填性が向上する機構を明らかにし,効率的な応用技術を確立するため,油脂および水を用いて,二相界面における混合および浸透挙動を調べた.合金溶湯の凝固過程(複数の相が存在)における振動印加の影響について潜熱の放出挙動と形成組織の形態および湯流れ性の関係に着目し,共晶系Al-Si合金にて調査した.振動の印加が充填性(流動性)の向上と組織の微細化に有効であることが示された.鋳造・接合技術の向上に寄与することを目的とし,振動下における溶融合金(溶湯)の充填性向上に関する基礎研究を行なった.振動下において溶湯(固液共存状態)の充填性が向上する機構を明らかにし,効率的な応用技術を確立するため,金属溶湯の代わりにシリコーンオイル(透明かつ室温で凝固しない液体)を用いて超音波振動下における液中固体表面の圧力変動の調査を行った.レーザ光とパワーメータにより液中の物体表面でのキャビテーション気泡群の発生挙動を検出し,ロードセルにより物体表面近傍のキャビテーション気泡群が物体表面に実効的な圧力を及ぼしていることを確認し,キャビテーションの発生規模と液中物体に働く力との関係を評価した.また,マノメータを振動端近傍に設置して拡大鏡ビデオ観察を行い,キャビテーション状態(規模,形,位置)と,マノメータ管内に掛かる液圧との関係を調べた.本実験は,雰囲気圧力を変化させることによりキャビテーションの生成を制御して行った.本年度に得られた基礎的知見は,音圧とキャビテーションによる局所的な圧力コントロール技術の確立に不可欠なものと位置づけられ,学術誌への発表に向けた準備を進めている.次年度は,キャビテーションの発生挙動(高分解能マイクロフォンで収集し弁別)および,振動が半凝固状態の溶湯(液相中に固相が分散)に直接及ぼす機械的作用に着目し,溶湯凝固過程における振動印加による流動性向上および鋳造組織の制御について評価する予定である.溶湯を入れた金型を外部からの振動印加によって共振させる実験系を現在製作中である.鋳造・接合技術の向上に寄与することを目的とし,振動下における溶融合金(溶湯)の充填性向上に関する基礎研究を行なった.まず,振動下において溶湯(固液共存状態)の充填性が向上する機構を明らかにし,効率的な応用技術を確立するため,金属溶湯の代わりに油脂および水(透明かつ室温で凝固しない液体)を用いて,2相界面における混合挙動を調べた.この液相を取り扱った研究過程で得られた物理・化学的な知見を環境影響評価法へ応用した結果を国際学術誌:Ecotoxicology and Environmental Safety誌にて公表した.また,合金溶湯の凝固過程(複数の相が存在)における振動印加の影響を潜熱の放出挙動と形成組織の形態および湯流れ性の関係に着目し,共晶系Al-Si合金にて調査した.振動印加下の凝固過程においては,振動印加に起因するとみられる溶湯温度の局所的な変動を計測でき,振動印加処理した溶湯には流動性の向上が見られた.初晶Siの晶出が完了した共晶温度付近においても溶湯に機械的な刺激を与えることで初晶Si粒子の微細化が可能となることが実証できた.また,振動印加効果と対比させるために異種溶湯の混合による非平衡組織の形成について調査し形成組織内部と材料強度の関係を評価した.これらの結果は,日本鋳造工学会第159回全国講演大会および同第160回全国講演大会にて公表しており,現在準備中であるが,学術誌にての公表をもって区切りとする予定である.