hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ケア包摂型コミュニティとボランタリーアソシエーションの構造相関性に関する臨床研究

本研究の焦点はケアとコミュニティである。介護者を中核として組織されるボランタリーなアソシエーション(会や集い等)が、ケア包摂型ともいうべき新たなコミュニティ開発の動力装置として機能するかという極めて実践的なテーマを設定した。近年増加が著しい男性介護者の会や集いにそのフィールドを求めた。活動への参与観察、主宰者へのインタビューや交流等を通して、介護者の会や集いは「ひとりじゃない」という確かな実感に溢れ、同じような立場の人との交流は、介護生活で失いつつあった社会との接点や連帯を修復する「場」となっていることが確認された。本研究は、男性介護者と支援者の全国ネットワーク(以下、「男性介護ネット」)及び同ネット参加団体を主要なカウンターパートとして設定している。実践に寄り添い実践に寄与することを念頭に置き下記の内容と方法によって調査研究を進めてきた。その内容は、1男性介護者の介護実態を明らかにし、2特に家族介護者の社会参加の実態とそれを阻害する諸要因の解明を行うこと。3そして「ケア包摂型コミュニティ」の開発における介護者組織及び支援者組織(ボランタリーアソシエーション)の課題を把握すること。4さらに介護保険など介護支援制度の現状と課題を、男性介護者という利用者視点から把握した。5その際、介護者の就労支援型介護サービスの開発課題など介護と仕事の両立(ワークライフバランス)に関する支援策の現状と課題を介護者視点から把握した。その方法は、1男性介護者の会や集いなど当事者や支援者が取組む活動や組織についての参与観察を継続して行った(平成24年4月平成25年3月)。2男性介護ネットの主宰する介護体験記発行事業(『男性介護者100万人へのメッセージ(第14集)』)の分析(平成24年4月平成25年3月)。3さらに本研究と関連して、独立行政法人労働政策研究・研究機構の研究プロジェクト「育児・介護と男女の働き方に関する研究会」に参加し介護と仕事の両立に関する研究にも取り組んだ(平成24年4月平成25年3月)。研究のアウトプットも既刊、予定含めて進んでおり、ケア包摂型コミュニティの開発と介護者や支援者の組織(ボランタリーアソシエーション)の相互関連性に一定の結論を提示することが出来ている。本年度は、全国の男性介護者関係組織(ケアメングループ)に対するアンケートとインタビュー調査の実施、そしてその調査結果を基にしてケアコミュニティ開発における介護者組織・支援者組織というボランタリーアソシエーションの意義の解明、という本研究の総括的な課題を主要な研究課題とた。男性介護者と支援者の全国ネットワークを研究パートナーとして取組み、全国の男性介護者関係組織のリスト作成とケア包括型コミュニティの概念化についての一定の整理を試みることができた。その成果の一端は男性介護者と支援者の全国ネットワークの5周年記念事業で報告してきた。この研究成果を基に、各地の男女共同参加センターや地域包括支援センター、社会福祉協議会、NPO等への指導助言のための講演活動も社会への研究成果の還元として積極的に行ってきた。また、この研究資金の一部を活用して『ケアメンを生きるー男性介護者100万人へのエールー』『しあわせの社会運動ー人がささえあうということー』を公刊し社会への研究成果の発信も行った。このケア包摂型のコミュニティ開発に関与する介護者(ケアラー)及びケアグループの現状と課題、支援方策のあり方についての課題を抽出すことができたことも成果の一つである。本研究は「ケア/ケアラーズ」を機軸とするケア包摂型コミュニティの開発及びボランタリーアソシエーションを研究テーマとして設計している。病や障害のある家族のケアに関与する家族介護者・養育者・介護者(以下「ケア/ケアラーズ」)という「社会層」を対象化して組織されるボランタリーアソシエーションが、ケア包摂型ともいうべき新たなコミュニティ開発の動力装置として如何に機能し影響するか、ということに深い問題関心を置いている。研究の初年度である平成23年度には、カウンターパートである「男性介護者と支援者の全国ネットワーク(男性介護ネット)」及び「京都障害児放課後ネットワーク」など研究協力者・機関・団体を主要メンバーとした研究会を定例開催し、以下の項目に関する調査研究を実施ないしは実施準備に取り掛かった。(1)ボランタリーアソシエーション・コミュニティ開発・「ケア/ケアラーズ」等に関する先行研究レビュー、定例研究会、公開研究会の開催を行なった。(2)男性介護ネットと共同して、2010年度に実施した「第1回会員基礎調査」を元に、本研究連携研究者(斎藤真緒)と共著で家族介護者支援の論理と根拠を論じた著書『家族介護者支援の論理』(立命館大学、2012年3月)をまとめた。(3)京都障害児放課後ネットワークが実施した「障害児家族の介護離職調査」(2010年度実施)の分析作業を進め、障害児家族の介護と就労の課題を論じた論文「『母親業』の分担を公的モデルで」(『障害のある子どもの放課後活動』

<かもがわ出版、2011年10月>所収)をまとめた。(4)「仕事と介護の両立に関する調査(社員向け・企業向け)」(京都市委託事業)について連携研究者(斎藤真緒)が研究代表となって実施した。この研究成果は、男性介護研究会(2012年3月3日)、京都市主催の研究成果報告会(2012年3月22日)において報告した。1.最終年度(平成26年度)には、男性介護者と支援者の全国ネットワーク(男性介護ネット)の作成したケアメングループのプロフィールシートを基にして、幾つかのグループ主催者へのインタビュー調査や活動への参与観察を行ってその実態把握に努めてきた。ケア包摂型コミュニティをテーマとした公開シンポジウムや研究会を開催し、また男性介護ネットの報告書や研究誌への寄稿、図書の発行などを通して研究成果を社会に発信してきた。2.研究期間(平成23年度26年度)全体を通し、男性介護者と支援者の全国ネットワーク(男性介護ネット)等と提携し全国100か所のケアメングループの実態把握とそこでの取り組みの効果検証を基にケアが仲介するコミュニティ形成を主題とする本研究を進めてきた。平成25年度から進めてきた介護する男性を対象とした会や集いなどを主催するグループの全国的な実態把握とそこで取り組まれているプログラムの効果検証を継続して実施してきた。主要なグループへの参与観察やインタビュー調査によって次のような実態を明らかにしてきた。第1に活動するグループ数は全国に100か所を超えるという組織化の広がり。第2に活動を主宰する組織・団体の多様性。第3にそこでは自らの介護体験を語り他者のそれに耳を傾けるという「語る/聴く」プログラムを中心に、体験記を「書く/読む」、生活・介護スキルを「教える/教わる」等々という「支え手」と「受け手」とが一体となったプログラムが開発され展開され、社会に発信されているということ。活動プログラムの展開の中で、自らの介護体験を相対化しつつ他者との関係を取り結ぶような、介護が紐帯する新しい連帯、すなわち「ケア包摂型コミュニティ」の胎動も見られた。ケアを包摂するコミュニティと、その開発動力となる介護当事者及び支援者の織り成す緩やかなネットワーク活動との確かな相関性の確認であった。地域福祉論本研究の主要なカウンターパートである男性介護ネットに参画している、また同ネットが把握している介護者組織がここ数年で飛躍的に増加している。この介護者組織との連携交流が本研究環境の基盤としてあることが研究進捗に好循環を成している。この間の研究成果として『ケアメンを生きる-男性介護者へ贈る言葉-』『「介護退職ゼロ作戦」という社会運動』を発行したが、いずれも男性介護ネットを通しておよそ1000部が普及されている。ケア包摂型コミュニティの開発における介護者組織や支援者組織の活性化に寄与する活動プログラムの開発も、自らの介護体験を「書く/読む」「語る/聴く」プログラムとして普及している。
光トポグラフィー検査による学童期・青年期と成人期のうつ病の同種性・異種性の解明

児童精神科領域においては年々増加し続けている不登校の背景として、近年子どものうつ病が注目されている。子どものうつ病は大人のうつ病と臨床症状が異なり、DSM-5におけるうつ病の診断基準においても、児童・青年期に適応される場合には抑うつ気分は易怒的気分とされるほど易怒的気分の並存が多いが、その生物学的基盤における同種性・異種性は未だ明らかになっていない。大人のうつ病診断では光トポグラフィー検査が診断補助検査として広く臨床に用いられているが、子どものうつ病診断においては生物学的指標を用いた臨床検査は未だない現状がある。本研究は、子どものうつ病と大人のうつ病を光トポグラフィー検査で比較し、神経細胞活動の指標となる積分値・重心値から生物学的な同種性・異種性を明らかにすることで、光トポグラフィー検査を子どものうつ病診断に応用していくことを目的とする。大人のうつ病とは症状や表現系が異なる子どものうつ病の生物学的基盤を明らかにしていくことは、うつ病全体の病態解明の一助になると考える。現在、大人のうつ病における光トポグラフィー検査の研究については金沢医科大学病院倫理委員会の承認を得ているが、子どものうつ病に関しては当該研究の開始に先立ち現在同倫理委員会へ申請中である。初年度より対象者のリクルートを行う予定であったが、当初予定していた子どもの健常対照群の募集が困難となっており、今後は対象を疾患群のみとし研究を進めていく予定である。現在金沢医科大学病院における倫理委員会にて当該研究の承認手続きを進めている。当初予定していた子どもの健常対象者のリクルート方法が実施困難な状況となったため、その点について方針の再検討を余儀なくされている。そのため研究全般に遅延を生じている。当初は子どものうつ病患者、大人のうつ病患者、子ども健常者の3群比較を行う予定であったが、子どもの健常者群のリクルートが困難な状況となっている。今後は研究継続のため対象を子どものうつ病患者と大人のうつ病患者に絞り、2群比較に変更することで倫理委員会へ再申請を行う予定である。
生後発育における三叉神経領域の小胞性アミノ酸輸送体の動態の解明

本研究では小胞性アミノ酸輸送体及びシナプス関連タンパクに注目し、中枢及び末梢神経系における発現を検索した。口腔感覚領域では歯根膜機械受容器(ルフィニ神経終末)、歯髄(自由神経終末)、口蓋粘膜の機械受容器(メルケル終末)に興奮性神経伝達物質が認められた。中枢の三叉神経核では感覚核である三叉神経中脳路核、三叉神経運動核ともに興奮性神経伝達物質と、抑制性神経伝達物質が認められた。生後発育では、興奮性シナプスの存在を示唆する物質に関する免疫染色を生後一日から、顎運動が吸啜から咀嚼へ以降する生後21日までの脳においての観察を行った。感覚核と運動核ではその出現時期やタンパクの発現の強さに違いが認められた。小胞性アミノ酸輸送体は本来中枢神経系においてシナプスのある部位に存在し、神経伝達物質であるアミノ酸をシナプス小胞へ輸送する働きを持つ。しかし、近年シナプス以外の部位にもこれらの物質の存在が明らかとなり、末梢神経系においてもその局在が解明されつつある。我々はこれまでに口腔周囲の末梢感覚受容器において小胞性グルタミン輸送体の局在について明らかとしてきた。その結果口腔感覚領域においては歯根膜機械受容器(ルフィニ神経終末)、歯髄の自由神経終末、口蓋粘膜の機械受容器(メルケル終末)においても小胞性グルタミン酸輸送体の局在が明らかとなり、神経終末の維持、メンテナンスに関与していることが示唆された。小胞性アミノ酸輸送体は本来中枢神経系においてシナプスのある部位に存在し、神経伝達物質であるアミノ酸をシナプス小胞へ輸送する作用をもつ。しかし近年の研究でシナプス以外の部位にもこれらの物質が存在し、末梢神経系においても何らかの作用を発揮している可能性が示唆されてきた。そこで本研究では興奮性神経伝達物質であるグルタミン酸の輸送体(VGLUT)と、抑制性神経伝達物質であるGABAの輸送体(VGAT)に注目し、脳内および、末梢神経系における発現の検索を行った。口腔感覚領域では歯根膜機械受容器(ルフィニ神経終末)、歯髄(自由神経終末)、口蓋粘膜の機械受容器(メルケル終末)にVGLUTが認められた。一次感覚神経は中枢における興奮性伝達物質としてグルタミン酸を産生するが、末梢感覚受容器においてもグルタミン酸が働いているものと考えられる。中枢の三叉神経核では感覚核である三叉神経中脳路核にはその細胞体および細胞体に投射するシナプス終末にVGLUTの局在が認められた。三叉神経運動核においては、運動ニューロンに投射するシナプス終末にVGLUTが認められた。これらはグルタミン酸を含む興奮性シナプス終末と考えられる。VGATについては口腔感覚を司る末梢領域ではその局在は認められなかったが、三叉神経中脳路核および三叉神経運動核に投射する神経終末にはその局在が認められた。これらはGABA含有の抑制性シナプス終末と考えられる。VGLUTとVGATが同部位に観察された三叉神経中脳路核と三叉神経運動核についてはさらにその局在が異なることを明らかとするための二重染色を行う必要がある。三叉神経系における小胞性アミノ酸輸送体は本来中枢神経系においてシナプスの位置する部位に存在し、神経伝達物質であるアミノ酸をシナプス小胞へ輸送する作用をもつ。しかし近年の研究により、シナプス以外の部位にもこれらの物質が存在し、末梢神経系においてもなんらかの作用を発揮していることが示唆されてきた。本研究では興奮性神経伝達物質であるグルタミン酸の輸送体(VGLUT)と、抑制性神経伝達物質であるGABAの輸送体(VGAT)に注目し、脳内および末梢神経系における発現の検索を行った。一次感覚神経は中枢における興奮性神経伝達物質としてグルタミン酸を産生するが、末梢感覚受容器においてもグルタミン酸が働いているものと考えられる。中枢の三叉神経核では感覚核である三叉神経中脳路核にはその細胞体および細胞体に投射するシナプス終末にVGULTの局在が認められた。三叉神経運動核においては運動ニューロンに投射するシナプス終末にVGLUTが認められた。VGATについては口腔感覚をつかさどる末梢感覚神経終末では認められなかったが、三叉神経中脳路核および三叉神経運動核に投射する神経終末にはその局在が認められた。

生後発育に関する研究では、興奮性シナプスの存在を示唆する物質であるNR2A,B、さらにはシナプス後膜の肥厚に関する物質PSD95の免疫染色を、顎運動が吸啜から咀嚼へと変化する時期である生後1日から21日までの脳において観察した。三叉神経中脳路核では生後すぐから21日まで持続的に弱い反応を認めたが、三叉神経運動核では生後35日から発現し次第に反応が増強した。神経解剖学小胞性GABA輸送体の末梢感覚受容器での検出が困難であり、かつ小胞性GABA輸送体が存在しないという証明にも困難が伴っているため研究計画に遅れが生じている。VGATの末梢感覚受容器での検出に当初予定していたよりも時間がかかっている。また生後発育段階における小胞性アミノ酸輸送体の検出においても、幼弱動物の組織構築の保存に若干手間取りがあったため達成度としてはやや遅れている。最終年度では中枢神経系ならびに末梢感覚受容器での小胞性グルタミン酸輸送体および小胞性GABA輸送体の生後発育の過程における変化を明らかとする。歯の萌出時期と関連づけた日齢での観察を予定しており、特に歯根膜機械受容器、歯髄、口腔粘膜における小胞性アミノ酸輸送体の発現を免疫組織化学的手法を用いて検索を行う。また、生後発育で重要な機能発現との関連をカルレチニンを用いて蛍光二重染色を行うことにより明らかとする。次年度以降では中枢神経系ならびに末梢感覚受容器でのVGLUTの生後発育の過程における変化を明らかとする。具体的には歯の萌出時期と関連づけて試料をサンプリングし、歯根膜機械受容器、歯髄、筋紡錘におけるVGLUTの発現の観察をおこない、また機能発現との関連をカルレチニンを用いて蛍光二重染色により検索する。また末梢感覚受容器と中枢のニューロンとの関連を明らかとするため、蛍光色素で標識した逆行性とレーサーを標的とする末梢感覚受容器(咬筋、歯髄、歯根膜)に注入し、三叉神経節および三叉神経中脳路核ニューロンにおけるVGLUTとの蛍光二重染色を行い、分布の違いを比較検討する。細胞の大きさと感覚種類には関連があるとされており、中枢投射領域も異なっていることから、一次ニューロンの投射領域である三叉神経感覚核群におけるVGLUTの局在も検討を行う。該当なし
固液相転移を示す配位高分子結晶の理解と機能開拓

金属イオンと架橋性配位子からなる結晶を配位高分子、Coordination Polymer (CP)と呼び、ガス吸着材料や触媒等への検討が進んでいる。本研究ではCP結晶の融解、ガラス化、といった相転移の制御と機能制御について検討を行った。研究前半ではどのようなCPが結晶融解を示すかを系統的に調べた。研究後半では安定な液相を有するCPを利用したガラス化によるイオン伝導性の大幅な向上、あるいは液相中への分子ドープによるイオンスイッチ性材料の合成を行い、CP結晶の融解やガラス化現象により実現できる独自の機能設計を示した。金属イオンと架橋性配位子からなる配位高分子はガス貯蔵や磁性など様々な機能が報告されてきたが、すべて結晶状態における研究であり、これらが融解し、例えば結晶ー液体の可逆的相転移などの熱挙動は知られていない。本研究では固体ー液体相転移を示す配位高分子の合成、およびそれらの挙動と機能発現を目的とした。具体的には様々な金属イオンと有機/無機配位子の組み合わせを、「イオン結合性」「サイズ」「配位結合の方向性」などの観点から複合的に考え、スクリーニングした。その結果、Zn2+イオンやCu+イオンなどのd10金属イオンとピリジル系/アゾール系の配位子からなる配位高分子結晶が140200°Cの温度領域で融解挙動を示すことがわかった。これら結晶は200°C以上になると徐々に重量減少、すなわち不可逆的な熱変化を起こすが、数十°Cの温度範囲では安定な液体状態を有する。この一連の結晶群において、様々な解析を行った。固体NMR、IR、DSC、X線などを複合的に利用することにより、融解状態において金属イオン周りの配位構造は(1)結晶状態と同様の構造を有するもの(2)六配位ー四配位のように変化するもの、の二種類が存在することを確認した。また液体状態を介した過冷却処理を施すことにより、ガラス状の配位高分子を得ることもできている。これらは特にイオン伝導能やガス貯蔵能において、大幅な機能向上や多機能化が検討できる。一部の配位高分子ガラスでは結晶状態と比べ、数桁高いプロトン伝導度を有するものが得られており、融解状態やガラス状態が有する準安定相に起因した機能発現を検討している。本研究では金属イオンと架橋性配位子から組み上がる配位高分子において、これまで研究されていない液相を利用した機能化学を目的とし行った。安定な液相を有する新規配位高分子を合成するため、Zn2+イオン、Cu+イオンを主に用い各種検討を行ったところ、アニオンとしてSCN-やTFSI-を有する際に融解挙動が多く見られる事がわかった。これまで約10種類の新規融解性配位高分子の合成に成功した。またこの一部を用い、融解状態を利用した機能発現を検討した。具体的にはZn2+イオン、リン酸アニオン、イミダゾールを有する一次元配位高分子の液相(165°C)において、各種ドープ分子を導入し、冷却しガラス化あるいは再結晶化することによる複合体合成を行った。硫酸をドープ分子として導入した際はドープなしと比べ、1.5桁のプロトン伝導度の向上が確認された。また8-hydroxypyrene-1,3,6-trisulfonic acidは光照射のオン・オフでプロトンの放出と再結合を制御できることが知られているが、本分子をドープしたのち、ガラス状態で紫外光のオン・オフによってプロトン伝導性のスイッチングができるかを検討したところ、可逆的かつ繰り返し性を有するプロトン伝導特性を有するガラス相であることが確認された。以上のように、本年度では(1)主にZn2+イオン、Cu+イオンからなる配位高分子の一部が系統的に融解挙動を示しうることを合成によって指し示した。この熱的挙動は含有アニオンに大きく依存することが分かった。(2)融解挙動を利用し、高いイオン伝導性複合体やイオン伝導性スイッチ材料を調整できることが分かった。本年度の集中的な融解性配位高分子の合成により、約10種類の新規化合物ライブラリを得ることができ、同時にどのような要素が融解性の有無を決定づけるかの知見を得ることができた。また融解性配位高分子が既存の配位高分子と機能、応用の面でどう異なり、どのような特徴を有するかをドープ手法を用いて具体的に提示することに成功した。すなわち基礎的な分子設計および機能についても新規性高い成果が得られたことから、順調に進展していると結論づけた。本年度は金属イオンと架橋性配位子から組み上がる「錯体結晶」において、その結晶の融解特性を利用した機能開拓に重点的に取り組んだ。一つ目は銅(II)イオンとビピリジル系配位子からなる一次元鎖状錯体の融解特性およびガラス化を用いたガス吸着特性である。Cu2+イオン、ビピリジル、および各種イオン液体を形成する金属架橋性アニオンからなる錯体結晶の一部が結晶融解を示し、またガラス相を取ることを見出した。そのガラス相においても結晶相と同等のガス吸着特性を示すことを明らかとした。これはガス吸着を示す錯体結晶のガラス相の初めての例である。二点目は錯体結晶の融解現象を用いた外部刺激応答性のイオン伝導体の合成である。Zn2+イオン、イミダゾール、およびリン酸からなる一次元鎖状結晶は160°Cにおいて結晶融解を示す。

この特性を利用し、融解時にピラニンと呼ばれる光に応答しプロトン(H+)の放出、再結合を示す分子をドープし、再結晶あるいはガラス化させることにより固体中に安定なピラニン分子を内包した錯体結晶(あるいはガラス)を得た。この固体は光照射により内部のプロトン伝導特性が可逆的に変化し、光による固体イオン輸送のスイッチングが可能であることを示した。以上のように、初年度で結晶融解を示す錯体を構成する金属イオンおよび架橋性配位子の組み合わせのライブラリを構築し、本年度はそれらを利用することによってガラス相のポーラス構造体、あるいはイオニクススイッチング材料の合成が可能となった。これら成果は多彩な機能を有する錯体結晶の分野においてガラスや融解というこれまで扱っていなかった相を導入でき、結晶で見られる機能の新たな特性や改良が可能となったことを示した点において当該分野に貢献する知見といえる。金属イオンと架橋性配位子からなる結晶を配位高分子、Coordination Polymer (CP)と呼び、ガス吸着材料や触媒等への検討が進んでいる。本研究ではCP結晶の融解、ガラス化、といった相転移の制御と機能制御について検討を行った。研究前半ではどのようなCPが結晶融解を示すかを系統的に調べた。研究後半では安定な液相を有するCPを利用したガラス化によるイオン伝導性の大幅な向上、あるいは液相中への分子ドープによるイオンスイッチ性材料の合成を行い、CP結晶の融解やガラス化現象により実現できる独自の機能設計を示した。研究開始当初は融解する配位高分子結晶は世界的にみても2つのみの報告であったが、この一年間で数種類新たに合成することができたとともに、設計指針を得ることができた。また各種解析による融解メカニズムの解明が予想以上に進み、かなり具体的な熱挙動を把握することができている。さらに結晶状態では得られない機能が得られていることから、当初の計画以上に進んでいると判断した。これまでまだ明らかになっていない、配位高分子結晶の融解状態(液相)の構造を明らかにすることが重要であり、温度可変XAS、固体NMRを併用し、どのような液体状態構造を有するのかを明らかとする。また結晶ー液相ーガラス相を可逆的に取り、かつイオン伝導以外の機能を有する配位高分子、すなわち例えばガス吸着能や磁気特性を有する化合物の合成と機能発現が本研究の基礎から応用への広がりにおいて不可欠であるため、さらなる新規構造の合成を進めてゆく。28年度が最終年度であるため、記入しない。錯体化学引き続き融解挙動を有する配位高分子の合成を進めてゆくが、その際、より粘性の低い液相を有する配位高分子、さらに結晶化速度を制御できる配位高分子の系を重点的に進めてゆく。それによりこれまで不可能であった他材料との複合化や巨大単結晶合成などに展開できる。さらに解析においては共同研究により、SPring-8やJ-PARCの高輝度X線/中性子線を利用した融解挙動の解明および液体状態の詳細な解明を行う。そして機能発現においては、イオン伝導特性とガス貯蔵特性に加え、触媒特性への応用を検討する。いずれも温度を制御しながら、融解挙動と同期させた機能発現を狙う。本研究を確実に遂行するために当初導入を予定していた装置の仕様策定に時間がかかり、今年度に急ぎ導入するとリスクを生じることが分かったため、次年度に予算を繰り越し、確実な仕様として導入することとした。
人工関節の弛みに対する生物学的研究

(1)人工間接再置換術施工時に得られた骨融解組織の一部を採取しその病理学的特徴について検討した。HE染色による組織全体像としてはfibrous tissueを主体とした部分、単核細胞、他核細胞などの炎症性細胞を中心とした部分、滑膜様細胞を主体とした部分に大別された。滑膜様細胞はインプラントに接して存在し、炎症性細胞は骨融解を起こした組織の周辺にみられた。これらの細胞を機能分類するために、酒石酸抵抗性酸フォスファターゼ(TRAP)染色を試みたところ、多くの多核細胞はTRAP陽性に染色されたが、その染色性は一様ではなく非常に強いものから淡い染色性のものまで多種多様であった。骨巨細胞腫と同程度に強陽性に染色された細胞は、骨の近くに存在しており破骨細胞あるいは前破骨細胞の様な、骨吸収能を持つような細胞であることが示された。(2)工業的に使用されている高分子ポリエチレンの粒体の中で、酸化された粒体と非酸化の粒体を入手し、In vitroの実験系に用いるためにその粒体の大きさ(粒子分布計)、表面性状(走査型電子顕微鏡)、酸化度について検討した。その結果2種類の粒体は酸化度以外はほぼ同じであることが判明した。(3)酸化および非酸化ポリエチレンに対する生体反応を検討するために、In vitroマクロファージ培養系を用いた実験系に応用した。その結果、酸化ポリエチレンは抹消血マクロファージに貧食されやすく、貧食率において二つのポリエチレンは有意な差があった。またその後引き続いて起こる骨吸収サイトカインの産性にも有意な差がみられた。今後の展開として重要なことは、"再現性の高い動物実験モデル"の作成であると考えられる。動物モデルにより、骨融解という現象の時間的な経緯と個々の細胞の機能分担を詳細に検討することができ、最終的には予防策も見いだすことが可能となる。(1)人工関節再置換術施行時に得られた骨融解組織の一部を採取してその病理学的特徴について検討した。HE染色による組織全体像としてはfibrous tissueを主体とした部分と単核細胞、多核細胞などの炎症性細胞を中心とした部分に大別された。強陽性の細胞は骨に近くOsteoclastsあるいはPre-osteoclastのような、機能分化された細胞であることが示唆された。(2)同様の組織をCollagenase処理し組織中の細胞を単離培養することを試みた。これらの細胞培養液中のサイトカイン活性をELISA法により測定し、また骨片上にこれらの細胞を播種し、吸収窩を観察することにより細胞の骨吸収能を測定することを試みたがCollagenase処理条件設定に未だ時間を要している。(3)人工股関節再置換術施行時に得られたポリエチレンカップについて物理化学的特性について検討した。磨耗の影響を受けていない部位では表層より数mmまで酸化を受けていたが磨耗部分はほとんど酸化部分がなかった。つまり磨耗部分のほとんどは酸化ポリエチレンであることが考えられた。(4)酸化ポリエチレンに対する生体反応を検討するために、In vitro細胞培養系にを用いた実験系を検討中である。まず高分子ポリエチレン粒子(酸化・非酸化)を購入しその物理特性を走査電顕、粒子分布計で検討した。粒子サイズ、表面性状は細胞反応性を見る上で良好であると考えられた。

(1)人工間接再置換術施行時に得られた骨融解組織の一部を採取しその病理学的特徴について検討した。HE染色による組織全体像としてはfibrous tissueを主体とした部分、単核細胞、多核細胞などの炎症性細胞を中心とした部分、滑膜様細胞を主体とした部分に大別された。滑膜様細胞はインプラントに接して存在し、炎症性細胞は骨融解を起こした組織の周辺にみられた。これらの細胞を機能分類するために、酒石酸抵抗性酸フォスファターゼ(TRAP)式色を試みたところ、多くの多核細胞はTRAP陽性に染色されたが、その染色性は一様ではなく非常に強いものから淡い染色性のものまで多種多様であった。骨巨細胞腫と同程度に強陽性に染色された細胞は、骨の近くに存在しており破骨細胞あるいは前破骨細胞の様な骨吸収能を持つような細胞であることが示された。(2)工業的にしようされている高分子ポリエチレンの粒体の中で、酸化された粒体と非酸化の粒体を入手し、In vitroの実験系に用いるためにその粒体の大きさ(粒子分布計)、表面性状(走査型電子顕微鏡)、酸化度について検討した。その結果2種類の粒体は酸化度以外はぼ同じであることが判明した。(3)酸化および非酸化ポリエチレンに対する生体反応を検討するために、In vitroマクロファージ培養系を用いた実験系に応用した。その結果、酸化ポリエチレンは末梢血マクロファージに貧食されやすく、貧食率においても二つのポリエチレンは有意な差があった。またその後引き続いて起こる骨吸収性サイトカインの産性にも有為な差がみられた。今後の展開として重要なことは、"再現性の高い動物実験モデル"の作成であると考えられる。動物モデルにより、骨融解という現象の時間的な経緯と個々の細胞の機能分担を詳細に検討することができ、最終的には予防策も見いだすことが可能となる。
密閉容器内安定密度成層中での熱・物質伝達に関する研究

本研究では、下方ほど密度が大きい安定密度成層内での熱・物質伝達につき、LiBr水溶液を試料として実験的研究を行った。先ず矩形容器の場合について、装置の製作ならびに実験を行った。最初に密度成層内での実験に先立ち、本測定装置の精度を確認するため、純水を用いて一様密度場での自然対流実験を行い、あわせて数値計算プログラムを作成し、実験値と理論値との比較を行った。その結果、全域にわたって局所熱伝達率は実験値と理論値との間で非常に良く一致し、本実験装置および測定方法の妥当性が確認された。そこで次にLiBr水溶液を用いて密度成層内での実験を行ったが、加熱面側ステンレス箔表面において腐食現象が観察された。冷却面側においては全く腐食が生じていないことから電気的作用によるものと考えられ、これに対処するため加熱面側ステンレス箔表面にエポキシ製の薄い皮膜を施し実験を行った。これにより腐食の問題は解決したが、耐久性の点から時々皮膜を新しくする必要があり、このことが研究の進展を遅らせることとなった。そのため当初予定の二重円管容器内の実験まで行うことはできなかったが、熱・物質伝達の概略のデータは得ることができ、また重要なパラメータも明らかにすることができた。特に物質伝達では、理論的に予測される分離対流層の厚さを代表長としたレイリー数を用いることにより、シャーウッド数とレイリー数との形で良好な相関を得ることができた。また熱伝達についても、分離対流層の厚さが薄いときには熱伝達率の低下が著しいが、分離対流層が厚くなるにつれて一様密度場の熱伝達率に漸近していく傾向を明らかにするとともに、その基礎データもかなり蓄積した。今後、さらにデータを増やし精度の高い相関式を作成するとともに、二重円管の場合についても精密な実験を行う予定でいる。
精密制御震源トモグラフィ(ACROSS)の地下展開フェイズドアレイの性能実証

最新のテクノロジーを利用した斬新な固体地球計測手法である精密制御震源を用いた調和波動地震トモグラフィの地下展開フェイズドアレイの性能実証研究を進めた。研究成果の概要を以下にまとめる.(1)巨大空洞内ではGPS信号が取得できないため,市販の装置を用いての同期観測は困難であった.そこで,坑道内に光ケーブル網を設置し光リンクで結ぶことにより,同期観測が行えるシステムを構築した.さらにボアホール型の地震計を設置し,常時微動を計測し,実験サイトのノイズレベルを定量的に評価した.(2)光ケーブル通信を介した同期観測により,既設の震源(やよい2号)の応答を遠方の観測アレイにより観測した.観測波形を解析したところ,時系列波形ではノイズに埋もれて全く信号が見えないにもかかわらず,解析によりACROSS信号が精度よく抽出できることを確認した.また,スタッキングにより,理論通りにS/N比が改善することを確認した.(3)ACROSSの最大の目的である地盤の状態変化に伴う観測波形の変動の検出を実証するため,震源の時間安定性を評価し,また遠方の観測点にて観測波形の変化を捉える実験を行った.震源の安定性が十分に高いことは確認できたが,電源確保の問題で連続24時間しか実験できないため,明瞭な変化を検出するには至らなかった.(4)複数の周波数成分を観測して,狭帯域で離散的な周波数応答関数を取得した.これの解析を行ったところ,P波の直達波と思われる成分を検出することに成功した.ただし,反射波やS波と思われる波成分については,精度よく検出するには至っていない.さらなるデータ取得,解析が必要である.(5)偏心質量の1次モーメントを可変とするやよい3号を作成し,実験室にて機械的に駆動できることを確認した.これにより,AM法の可能性が開け,フェイズドアレイを効果的に運用できる手法の見通しがたった.最新のテクノロジーを利用した斬新な固体地球計測手法である精密制御震源を用いた調和波動地震トモグラフィの地下展開フェイズドアレイの性能実証研究を進めた。本研究に先行する科学研究費の補助により,これまで精密制御震源システムの製作と試験を進めてきた。具体的には精密人工震源の設計・製作(小型試作機やよい1号の製作・室内試験,実証試験用やよい2号の製作と地下設置),弾性波シミュレーションによる性能評価および周波数伝達関数による速度トモグラフィ・インバージョン手法の開発,岩石標本の室内散乱実験,非線形散乱モデルの検討などである。本研究では,フェイズドアレイの第1段階として,山梨県大月市北方の東京電力・葛野川地下発電所トンネル内にフィールド展開されているやよい2号機の性能実証試験,検証のための資料を得るためのテストフィールドの地球科学計測の実施およびより改良された多項目地球科学観測システムの構築,およびやよい3号機の製作および直達波による速度トモグラフィを行った。精密制御震源法としては既に名古屋大学が淡路島・野島断層近傍の地表に精密制御震源を設置し,連続観測を試みているが,その結果の精度には多くの疑問が残されており,精密制御震源法の最大の長所である,高度の数理処理を可能にする周波数伝達関数の精度はとうてい達成されていない.これの主な原因は地盤と震源の定着の不良である。名大モデルのように風化岩の地表に設置する限り大きな雑音が避けられないのである。そこで我々は,大型トンネル掘削の専門企業と設置方法について共同研究を始め,土被り500m,坑道入り口から3kmという地下深部の砂岩系基盤に定着して試験運転を開始したところ,非常に高いSN比を実現できた。そこで本研究において以下の研究を実行した:

(1)震源躯体の応答を観測し,精度と耐久性を確認した。(2)震源と観測装置の時間精度を高めるために光ケーブルによるデータ通信を開始した。(3)浅層ボアホールを掘削し,センサーのアレイを形成した(未完成)。(4)震源の回転1次モーメントを可変にする装置を設計試作し出力可変型のやよい3号を製作した。(5)点散乱体の線形モデルに対するインバージョンアルゴリズムを作成し試算した。本研究はこれまでにも前例のない大深度地下でのアレイ観測であるため,当初予期しなかった多くのトラブルに遭遇した。(1)季節により極度の湿気に見舞われた。これには気密性のある建屋と除湿装置で対応した。(2)地上で取得したGPS時刻信号伝送ケーブルの引き込みに予定していた工事用鉛直ボアホールが維持不良で使用不能であった。当面は持ち込み時計および上掲の光通信で対応した。しかし長期的には別な対応が必要である。(3)並行観測を予定しているボアホールひずみ計の設置が未完成である。(4)やよい3号は製作できたが,調達できる電力に限界があるため,展開できなかった。これらの問題については検討を進める必要がある。最新のテクノロジーを利用した斬新な固体地球計測手法である精密制御震源を用いた調和波動地震トモグラフィの地下展開フェイズドアレイの性能実証研究を進めた。本研究に先行する科学研究費の補助により,これまで精密制御震源システムの製作と試験を進めてきた。また,本研究課題の平成14年度予算により,フェイズドアレイ方式には欠かせない偏心質量の1次モーメント可変式の震源(やよい3号)を作製した.また,光ケーブル網の敷設により,震源と観測点を同期した観測実験ができるようにし,やよい2号の性能試験をした.平成15年度では,本来はフェイズドアレイを展開して実証試験を行う予定であったが,現場において電源を確保できる目処が立たないため,震源の設置は再検討することとし,既設の震源(やよい2号)を用いたトモグラフィ実証試験を進めると伴に,観測設備の拡充および新型震源(やよい3号)の検証などを行った.内容を以下に列挙する.(1)平成14年度までに震源から直線で300mと1kmのところまで光ケーブルを敷設していたが,この端点にボアホール型の地震計を設置した.また常時微動を計測し,ACROSS実験を行うのに十分に低いノイズレベルであることを確認した.(2)光ケーブル通信を介した同期観測により,既設の震源(やよい2号)の応答を遠方の観測アレイにより観測した.観測波形を解析したところ,時系列波形ではノイズに埋もれて全く信号が見えないにもかかわらず,解析によりACROSS信号が精度よく観測されることを確認した.また,スタッキングにより,理論通りにS/N比が改善することを確認した.(3)ACROSSの最大の目的である地盤の状態変化に伴う観測波形の変動の検出を実証するため,震源の時間安定性を評価し,また遠方の観測点にて観測波形の変化を捉える実験を行った.震源の安定性が十分に高いことは確認できたが,観測時間が12時間と短かったため遠方の観測点において明瞭な変化を検出するには至らなかった.
Tタウリ型星の大規模探査による星団形成の研究

私たちは、ハワイ大学2.2m望遠鏡/広視野グリズム分光撮像装置(WFGS2)を用いてIC1396やCep Bなど星団形成領域でTタウリ型星を大規模に探査し、近赤外線データベースも用いて星形成史を明らかにしつつある。また、若い星団が付随すると考えられるSerpens Cloud CoreやSerpens South星団形成領域で近赤外線偏光観測やCO観測も行い、星団形成において磁場や原始星からのoutflowによる乱流が重要な役割を果たしている可能性を示した。本研究では、私たちがハワイ大学2.2m望遠鏡用に開発した広視野グリズム分光撮像装置(WFGS2)を用いて星団形成領域でTタウリ型星を大規模に探査することで過去の星形成の様子を明らかにし、赤外線から得られるデータと合わせて星団形成のメカニズムを明らかにすることを目指している。平成20年度までにSerpens分子雲の北部で既に取得されているWFGS2データおよび赤外線カメラSIRIUSの偏光データの解析を行い、星団形成領域での星形成の継続時間や磁場構造の推定を行い連携研究者の行ったシミュレーションとの比較検討を行った。合わせて「星形成ワークショップ」や「Astronomical Polarimetry2008」研究会で研究発表を行った。また、学術雑誌への投稿論文の準備も行っている。2008年8月には主として星団形成領域IC1396を2回に分けて合計7夜のWFGS2観測を行った。また、11月にも星団形成領域W4の観測を行った。IC1396では約700個のTタウリ型星候補天体を検出したので、中間報告として天文学会春季年会でポスター発表を行った。Serpens分子雲の北部の星団形成領域で既に取得されている赤外線カメラSIRIUSの偏光データの解析を行った結果、星団形成領域全体を貫く砂時計型の磁場構造を発見した。連携研究者の行ったシミュレーションとの比較を行った結果、磁場が継続的な星団形成において重要な役割を果たしている示唆を得たので、その結果を学術雑誌に投稿し受理された(Sugitani et al. 2010, Astrophysical Journal, in press)。また、既に得られているWFGS2の観測データ解析もほぼ終了し、現在は投稿論文を準備中である。2009年8月には主として星団形成領域IC1396を計4夜のWFGS2観測を行い、この領域の探査を完了させた。また、9月にも星団形成領域CepBの観測を計5夜行った。IC1396では639個のTタウリ型星候補天体を検出したので最終結果を天文学会春季年会でポスター発表を行い、現在は投稿論文を準備している。本研究では、星団形成領域でTタウリ型星を大規模に探査することで過去の星形成の様子を明らかにし、赤外線から得られるデータと合わせて星団形成のメカニズムを明らかにすることを目指している。昨年度までに観測が終了したIC1396星団形成領域のデータ解析を行い、主に小質量の星団メンバー(Tタウリ型星)の年齢・質量や分布を調べた。この結果、この領域では2つの段階を経て星団メンバーが形成されたことが明らかになった(現在、論文投稿中)。すなわち、中心部で数百万年の比較的長期間に継続的な星団形成が起きた後に、最も質量の大きな星(IC1396電離領域の励起星)が誕生し、領域の周辺部の密度の高い分子雲を紫外線で電離圧縮し比較的短い期間で新しい星団メンバーをトリガー形成したことを明らかにした。また、本年度9月にハワイ大学2.2m望遠鏡とWFGS2を用いたペルセウス分子雲の西側の星団形成領域の観測なども予定通り行い、現在データ解析中である。星団形成において重要な役割を果たしている可能性の高い磁場を、本年度8月に南アフリカ天文台IRSF1.4m望遠鏡のSIRPOL赤外線偏光観測装置を用いて偏光観測で調べた。観測した領域はSerpens South分子雲で、付随する星団が星団形成の非常に初期段階にあると考えられているフィラメント状の分子雲で星団形成の初期条件を探るのに適した分子雲である。観測の結果、磁場は分子雲のメイン・フィラメント対して垂直に貫いており、磁場の影響下で星団形成が始まったことが明らかになった。この結果は学術雑誌に掲載が既に決定している。IC1396の結果とSerpens South分子雲の観測結果は、連帯研究者の中村氏の理論研究グループの提唱している星団形成モデルの予想と合致することも明らかになった。
微小カルシウム電極の試作による臨界pHの確定と食品の新しい齲蝕誘発性評価法の開発

水素イオン感受性電界効果トランジスタ電極(微小水素イオン電極)を作製し、この電極にカルシウム(Ca)イオノフォアを含むPVC膜を直接被覆して、Caイオン感受性電界効果トランジスタ電極(微小Caイオン電極)を作製した。種々のCaイオノフォアを検討したところ、Fluka社のCaイオノフォアIIがCaイオンに対する電位応答にもっとも優れていた。しかし、イオノフォアの種類やPVC膜の厚さなどを変えていろいろ検討しても、Caイオンに対する電位応答に優れている性質を保ちつつ、さらに、pHの影響を受けにくい微小Caイオン電極はできなかった。そこで、微小水素イオン電極の表面を被覆しているチッ化ケイ素膜(水素イオン反応膜)を除去し、かわりにパリレンCを蒸着させて水素イオンヘの反応性を低下させ、その上にPVC膜を被覆して微小Caイオン電極を作製した。この改良型電極では、Caイオン濃度が1μmol/Lから2mmol/Lの範囲で直線的な電位応答が観察された。次に、種々の濃度のCa溶液についてpHの影響を検討した。この結果、Caイオン濃度が高くなるにつれpHの影響が小さくなり、1mmol/LではpHの影響はほとんど受けないことがわかった。口腔内はCaイオン濃度が高く(唾液中約1mmol/L)、さらにCaイオン濃度が高いと推定される歯垢中で測定することから、pHの影響に関してはほぼ解決できたと考えられる。ところで、最初に使用したチッ化ケイ素膜のCaイオン電極では、40mmol/L以下のNaイオンによる影響はほとんど観察されなかった。しかし、改良型電極では、低濃度のNaイオン(10mmol/L以下)が大きく影響した。安静時唾液には約8mmol/L、刺激唾液には30mmol/L程度のNaイオンが存在することを考慮すると、pHの影響を受けにくく、Caイオンに対する電位応答に優れていることの他に、Naイオンによる影響を受けにくいという性質を備えた、実用的な電極の開発が次の課題となるであろう。まず初めに、水素イオン感受性電解効果トランジスタ電極(微小水素イオン電極)を作製した。次に、微小水素イオン電極にCaイオノフォアを含むPVC膜を被覆して、Caイオン感受性電解効果トランジスタ電極(微小Caイオン電極)を作製した。Caイオノフォアには、Fluka社のCaイオノフォアIIとCaイオノフオアIVを用いた。上記2種類のイオノフォアを用いてCaイオンに対する応答を検討したところ、どちらのイオノフォアもPVC膜中で良好に機能し、差異はほとんどみられなかった。それぞれのイオノフォアで作製した電極はどちらもCaイオン濃度が0.1μmol/Lから1mmol/Lの範囲で直線的な電位応答が観察された。ただし、このときの電位変化量は理論値よりやや小さいので、膜の作製法などにもう少し改善の余地があると思われた。一方、この微小Caイオン電極は、0.1μmol/L以下の濃度にはほとんど電位応答しなかった。口腔中でCaイオンを測定する場合には、Naイオンを常に含む唾液の存在を考慮しなければならない。そこで、Caイオンの電位応答に対するNaイオンの影響を検討した。0.1mmol/LのCaイオンが存在する試料中に10から40mmol/LのNaClを添加して検討したところ、妨害はほとんど観察されなかった。すなわち、Caイオン濃度の100から400倍のNaClによっても妨害されないことが確認された。ところで、今回作製した微小Caイオン電極はpH変化による妨害を受け、このことがpH変化の大きい歯垢下でcaイオンを測定するときの大きな問題点となることが予想される。

今後、イオノフォアの種類やPVC膜の厚さなどをさらに検討し、pHの妨害を受けにくくCaイオンに対する電位応答に優れている微小caイオン電極の開発を進め、ヒト口腔内の歯垢下におけるpH変化とCaイオン濃度変化を同時に測定できるように本研究を行っていきたい。微小水素イオン電極にFluka社のCaイオノフォアIIを含むPVC膜を直接被覆して作製したCaイオン感受性電界効果トランジスタ電極(微小Caイオン電極)では、イオノフォアの種類やPVC膜の厚さなどを変えていろいろ検討しても、pHの影響を受けにくくCaイオンに対する電位応答に優れている微小Caイオン電極はできなかった。そこで、微小水素イオン電極の表面を被覆しているチッ化ケイ素膜(水素イオン反応膜)を除去し、かわりにパリレンCを蒸着させて水素イオンへの反応性を落とし、その上にPVC膜を被覆して微小Caイオン電極を作製した。この改良型電極を用いて種々の濃度のCaイオンを測定したところ、Caイオン濃度が1μmo1/Lから2mmo1/Lの範囲で直線的な電位応答が観察された。次に、種々の濃度のCa溶液のpHを変化させ、Caイオンに対するpHの影響を検討した。この結果、Caイオン濃度が高くなるにつれpHの影響が小さくなり、1mmo1/LではpHの影響はほとんど受けないことがわかった。口腔内はCaイオン濃度が高く(唾液中約1mmo1/L)、さらにCaイオン濃度の高い歯垢中で測定することから、pHの影響に関してはほぼ解決できたと考えられる。ところで、最初に使用したチッ化ケイ素膜のCaイオン電極では、40mmo1/L以下のNaイオンの妨害はほとんど観察されなかった。しかし、改良型電極では、低濃度のNaイオン(10mmo1/L以下)により妨害された。安静時唾液には約8mmo1/L、刺激唾液には30mmo1/L程度のNaイオンが存在することを考慮すると、pHの影響を受けにくくCaイオンに対する電位応答に優れている性質を保ちつつ、さらにNaイオンの妨害を受けにくい電極の開発がつぎの課題となるであろう。しかし、pHの影響を受けにくい微小Caイオン電極を作製できたことは、本研究において大きな第一歩を踏み出したといえるであろう。
機能性ＲＮＡの微生物生産およびＲＮＡ発現菌の利用

細胞外に核酸を放出する海洋性細菌Rhodovulum sulfidophilumに任意の機能性RNAの塩基配列を組込んだRNA発現プラスミドを導入し培地中に機能性RNAを生産させる技術開発を行った。以前、RNAアプタマー1種の生産に成功していたが、本研究では、まず、遺伝子発現の強い抑制が可能なshort hairpin RNAの生産に成功した。さらに本菌の安全性保証に重要な基礎研究も進め、本菌のクォーラムセンシングにかかる新型オートインデューサーの発見、遺伝子水平伝搬にかかわるgene transfer agentの発見、また、本菌のゲノムの全塩基配列の決定など多くの成果を上げることができた。細胞外に自身の核酸を放出する性質をもつ海洋性光合成細菌Rhodovulum sulfidophilumに,任意の機能性RNA配列を組込んだRNA発現プラスミドを導入し細胞外(培地中)に任意の機能性RNAを生産させる技術の開発を目的としているが,本菌の細胞外への核酸の放出機構自体は明らかでない。高効率の細胞外核酸生産を目指すためには,核酸放出機構の解明は重要である。10月より開始した本年度の研究は,主に基礎的なこの放出機構について大きな進展があった。報告者らは,α-プロテオバクテリアで知られているGene transfer agent(GTA)に注目した。GTAは,Rdv. sulfidophilumに近縁のRhodobacter capsulatusに初めて見出されたファージ様粒子で,溶原化したファージと類似しているがファージゲノムは持たず宿主細菌のゲノムを粒子内に包含しているだけで自らの増殖能はない。ある条件下で一部の細胞で発現しゲノムの高効率の水平伝搬に貢献している。本年度,報告者らはRdv. sulfidophilumにおいてGTAが存在することを明らかにした。まず,Rdv. sulfidophilumゲノム上にGTA関連遺伝子を発見し,GTA粒子が培地中に存在することを電子顕微鏡観察で明らかにした。またこの粒子がRdv. sulfidophilumのゲノム配列を内包していることを明らかにし,その遺伝情報が水平伝搬することも確認した。さらに,このGTAによる水平伝搬は同種の細胞間ばかりでなく,属を超えた大腸菌への形質導入も可能であることが見出された。その他,GTA生産の制御因子の同定,クォーラムセンシングによるGTAの制御なども明らかになった。報告者らは,本菌による核酸の細胞外への放出は,このGTA生産と深くかかわっているものと考えている。本研究は、人工的にデザインしたRNAを微生物を用いて菌体外に生産させる技術を開発するものである。これまで、報告者らは、微生物として、菌体外に自身の核酸を放出する性質を有する海洋性光合成細菌Rhodovulum sulfidophilumを用い、ストレプトアビジンに特異的に結合する能力を持つRNAアプタマー(saRNAapt)を菌体外(培地中)に生産させることに成功している。これまで生産に成功している人工RNAは、このRNAアプタマーだけであるため、本年度は、この技術が他の人工RNAの生産にも使えることを示すためshort hairpin RNA(shRNA)の生産を試みた。shRNAは、基本的には長いステムとループをもつRNAで、遺伝子発現制御能についてはsiRNAよりも高いことが知られている。したがって、RNA医薬として期待されている。ステムーループ構造は、一般に細菌の転写終結シグナルの一部であり、shRNAをコードする人工遺伝子がスムーズに転写されるかどうかは懸念材料であった。報告者らは、遺伝子発現研究のレポーターとして汎用されるルシフェラーゼ遺伝子を標的とするshRNAを二種類デザインし、R. sulfidophilumによる生産を試みた。本菌による転写は二種ともスムーズになされ、saRNAaptとほぼ同様の収率で生産できることが示された。したがって、少なくとも今回デザインしたshRNA配列中のステムーループ構造は、本菌の転写には大きな影響を与えないことがわかった。一方、今回の実験で、二種類のshRNAの内、一方のshRNAにおいては、ステム中での特異的なプロセシングが起こることが偶然発見され、今後この新システムをRNA生産に積極的に利用できる可能性が想起された。その他、本年度は、本菌のオートインデューサーの発見などクォーラムセンシングの解明など基礎生物学的研究も進めた。近年のRNAの新しい機能に関する基礎研究の進展はめざましく、特に非コードRNA(ncRNA)があらゆる生物の生命活動の制御を担っていることが明らかになってきた。そのことから、うまくデザインされたRNAは遺伝子発現を制御する薬としても期待されている。ただ、RNA生産には膨大なコストがかかる。本研究は、生産の圧倒的低コスト化をはかるための微生物によるRNA生産技術開発を目的としている。昨年度まで、大腸菌を用いるRNA生産系で世界一の収量を達成したり、海洋性細菌Rhodovulum sulfidophilumが細胞外に核酸を生産する性質を利用してRNAアプタマーやショートヘアピンRNA(shRNA)の細胞外生産に成功するなどの成果を上げてきた。生産の中心となる宿主菌であるR. sulfidophilumの安全性を確保する上で、本菌の生理学的性質や全ゲノムの解析は極めて重要であるため、最終年度の本年度は、当初の計画通り、これらの実験研究を推進した。まず、本菌の細胞外核酸生産が制御されているクォーラムセンシング(quorum sensing)機構に関する解析を行い、本菌のオートインデューサーはアシル鎖長がC20である新規なN-Acyl homoserine lactonであることを明らかにした。