hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
弾道的熱輸送のその場観察とナノ流体応用

一次元的材料の熱物性を調べる手法としてRAMAN分光と通電加熱を併用した計測法を提案しカーボンファイバーの熱伝導率を測定した。さらに、同様の目的で適応範囲がより広いレーザーフラッシュRAMAN分光法を発案した。連続励起光と繰り返しパルス励起光による温度上昇を比較することで熱拡散率を得るもので、多層CNTの熱伝導率1500 W/(mK)を計測できた。この手法はグラフェンにも応用できることを理論上示した。材料中の欠陥が熱輸送へ与える影響については、ナノ熱線センサを用いてCNTおよびグラフェンについて調べたところ熱伝導率が欠陥部を除く試料長さに依存するという弾道的性質を得た。カーボンナノチューブ(CNT)は境界散乱の少なさと1次元性によってフォノンの平均自由行程が非常に長いと予測されており、それがダイヤモンドを上回るような熱伝導率の理由の一つとなっている。一方、その長い平均自由行程ゆえに、室温においても熱伝導率が試料長さによって変化する可能性が高い。ところが、それを実験で確認した例は未だ報告されていない。そこで、CNTの長尺試料を異なる幅の溝が並ぶ基板の上にセットし、それぞれの溝の上に懸架された部分の熱伝導率、すなわち同じ試料でありながら異なる長さでの熱伝導率をラマン分光法によって調べる予定である。今年度はそのための準備および予備実験を行った。具体的には、シリコンウエハ上に、共同利用施設の電子線描画装置とDRIE(深堀イオンエッチング)装置を用いて1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μmの幅の溝を自作した。さらに、その上にCNTが溝をまたぐように配置することにも成功した。次年度に実施するラマン分光の予備実験として、白金薄膜センサを用いたCNT1本の吸光率測定法も開発した。フォノンの平均自由行程が非常に長いがゆえに室温でも1ミクロン程度で長さ依存性が発現すると予測されているカーボンナノチューブ(CNT)の熱伝導率に関する実験的研究を昨年度に引き続いて行った。単層CNTの実験と並行して、今年度は多層CNTと単層グラフェンについても計測を行った。多層CNTについては、単層CNTと同様に50ミクロン幅の溝上に懸架された状態にしたうえで、新しくレーザーフラッシュ-ラマン分光法を開発して非接触で熱伝導率を調べることに成功した。グラフェンについては、CVDで合成した試料をシリコン基板に転写したうえでMEMS技術でその基板に溝を設けながら幅169nm長さ846nmのサイズの試料が架橋するように加工して、直接通電加熱によって熱伝導率の温度依存性を計測することに成功した。ナノ材料における弾道的熱輸送を実験的に調べる新しい計測方法として昨年度に開発に成功したレーザーフラッシュラマン分光法について引き続き研究を行った。カーボンナノチューブ(CNT)に代表されるワイヤー状の材料に加えて、今年度は新たにグラフェンなどの二次元材料への応用方法を確立した。グラフェンの懸架状態(宙に浮いている状態)と保持状態(基板に支えられている状態)のそれぞれにおける熱伝導率に加えて、基板との間の界面熱抵抗に関して導出方法が得られたことは波及効果が大きいものと考えている。また、多層CNTに関しては集束イオンビーム(FIB)によって欠陥を与えることで熱伝導率の長さ依存性を確認することにも成功した。さらに、懸架状態のグラフェンを長さ1.6ミクロンで幅を0.4ミクロンから2.1ミクロンまで変化させたときの熱伝導率を白金ナノセンサによって調べることにも成功した。その結果からは幅が狭いほど熱伝導率が低下するという傾向が得られ、FIBによる欠陥付与実験を含めて、グラフェンリボンの弾道的熱輸送を実験的に明らかにすることができたと考えている。単層CNTについてはやや予定から遅れているものの、多層CNTを用いた新しい計測法の開発に成功し、単層グラフェンの計測についても見通しが立ったため、全体としてはおおむね順調である。27年度が最終年度であるため、記入しない。熱工学引き続き、弾道的熱輸送が発現すると考えられるカーボンナノチューブとグラフェンの熱伝導率計測を進める。ナノチューブについてはRAMAN分光を用いて、単層グラフェンについては数100ミクロンといった長尺の試料を懸架することは難しいので、シリコン基板に転写し密着した状態から等方性エッチングと臨界点乾燥によってT型センサと一体的に懸架状態へと形成して熱伝導率の長さ依存性を把握する。これらによって得たデータをナノ流体に応用した場合の実験結果と比較して、最終的には産業的に有用な形で体系化する。多数の溝を設けたシリコンウエハの上にCNTを配置することには成功したが、1本だけの熱伝導率を計測するまでには至っていない。

ただし、ラマン分光の吸光率の計測法を確立するなど周辺技術は着実に開発されており、研究はおおむね順調に進展しているものと考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。既存のラマン分光装置の精度を向上させるために購入を予定していた機器の性能が不十分であることが判明したため、同等の代替機を自作する作業を複数年度に渡って行っている。また、それを補完する実験システムの構築も継続的に行っているため次年度使用額が生じている。当面は当初の計画通りにラマン分光による弾道的熱輸送の実験的解明を続ける。特に、理論研究が先行している現状を踏まえ、それと比較できるように異なる条件で合成されて欠陥の割合が異なるCNTを取り扱って定性的な一致を得たいと考えている。また、限られた期間内で成果を出すために、今後は他の実験手法についても利用を検討する。ラマン装置の改良については海外の専門家とも連携しながら継続するが、並行して、集束イオンビームやMEMS技術を組み合わせてグラフェンなどのナノ材料にサイズ変化を与えた上で熱伝導率を計測するという実験に取り組むことで当初の目的を達成できる予定である。そのための物品費・共同利用装置使用料・旅費等に経費をあてる。既存のラマン分光装置の精度を向上させるために購入を想定していた機器の性能が不十分であることが判明した。ラマン分光の精度を向上させるために一式として販売されている機器を組み込むことはあきらめて、光学部品・電子部品を組み合わせて自作の機器を構築する予定である。
精神分裂病患者における聴覚性感覚記憶の統合機能障害に関する研究

MMN(Mismatch negativity)という事象関連脳電位は、情報処理の最初期の記憶過程に深く関わるが、矢部は記憶痕跡説が示す極小の記憶単位が時間的統合機能を有する事を示してきた。この感覚記憶の特徴を明らかにし、また精神分裂病患者におけるその障害の有無を調査する国際共同研究が計画され、以下の如く企画調査が行われた。(10.13-10.14) Helsinki大学のNaatanen,Tevaniemiが、弘前大学を訪れ、矢部、篠崎らと精神分裂病研究、MMN特性とMMN発生源の脳波・脳磁図研究に関する企画調査会議が行われた。(10.6-10.13)矢部が岡崎国立共同研究機構を訪れ、柿木、小山らとMMN発生源の脳磁図研究に関する企画調査会議を行った。(10.28-10.31)矢部が秋田県立脳血管研究センターを訪れ、長田、鈴木らとMMN発生源の神経活動の脳磁図、PET研究に関する企画調査会議を行った。(12.7-12.10)矢部、Helsinki大学のIlmoniemi,Aronenらが岡崎国立共同研究機構を訪れ、柿木、小山らとMMN発生源の脳波・脳磁図・fMRI研究に関する企画調査会議を行った。その他、各々の研究所で企画調査会議の準備、資料収集、小会議などが行われた。以上の結果、研究代表者の矢部・篠崎(弘前大学)、柿木、小山ら(岡崎国立共同研究機構)、長田・鈴木ら(秋田県立脳血管研究センター)、Naatanen(Helsinki大学)らと共に行われる予定の4施設国際共同研究の計画が作成された(平成12年度科学研究費として申請中)。
職業経歴とライフスタイルに関する実証的研究-老年期のライフスタイル選択の問題を中心として-

本研究では、職業からみたライフスタイルと社会関係の広がりの特徴を把握するとともに、老年期へとつながる従来の生活履歴の意味を考察することをめざした。とくに今回は、職業への関与の違いが大きいいと予想される男女間比較に重点をおいた。分析の結果、次の点が明らかになった。(1)理論的には、70年代半ばの主婦の誕生に焦点をあて、その実態がどうであったのかを検討した。表層では主婦が主流となるが、内職型の家でできる仕事や、季節雇いのように短期間就労を組むライフスタイルがその背後には存在している。(2)戦前の中産階級で主流であった主婦というライフスタイルは、戦後雇用者に広がることになったといえよう。主婦の誕生は、夫の職業階層、いいかえれば収入の多寡と関連している。職をもたない、本来の主婦は、収入が多いホワイトカラーで、より一般的である。しかし、炭鉱労働者や機関士などのように、大企業で働くブルーカラーもまた賃金が高く、妻が家にいる可能性があった。(3)老年期の社会関係をみると、男性では同僚や仕事仲間との関係が会への参加という形で退職後も持続する場合がある。それはときには妻にも及んでいる。これは、男性の多くが同じ職場や職種に長くとどまるという職業経歴形成のあり方と職場の凝集性の強さを反映する。また、女性は、男性と比べて援助の関係資源をもつ人の比率が高い。また重要な人以外に行き来する人をもつ。これは女性では夫がなくなった後の新たなライフステージにおいて、社会的ネットワークの再編成が必要となる確率が高いことを示唆する。平成7年1011月、平成4年(3年半前)の調査協力者を対象として再度、郵送法によるアンケート調査を実施した。2つの都市での有効回答数はそれぞれ298票と169票であった。回収率はともに50%を超える。転居、死亡、病気による回答不能などの調査不能は、それぞれ9.7%と16.4%であった。前回同様、対象者の属性、現在の健康状態、社会関係を中心に調査票を設計したが、引き続き面接調査を計画しているため、とくに前回の調査時点以降の変化を確認する項目を設定した。調査対象者の年齢の平均は75歳である。属性のうち家族形態の変化をみると、「変わらない」は60%に達するが、「配偶者の死亡」(25%)と「配偶者の入院、入所」(12%)を含めて、40%に変化が生じている。「夫婦のみ」は51%、「一人暮らし」は14%である。健康状態の変化では、「変わらない」は66%と多数を占めるた、「わるくなった」も27%である。「健康」と答えた人の比率は41%である。また、ADL得点の平均も10.7と高い。生活面では、半数以上の人が食事の支度や掃除などを担う。このうち、「負担は同じだがきつく感じる」は34%、「負担がふえる」は8%あり、家事が負担となってきている層がある。社会関係では、友人・子供・兄弟との行き来について、それぞれ75%前後が「変わらない」と答えている。「変化あり」のグループでは、子供との行き来が「増え」、友人・きょうだいとの行き来が「減る」をあげた人が多い。以上から、健康状態、家事の遂行能力やサポートの有無、そして社会関係が緊密に結びつき、地域でのライフスタイルをつくりあげることがうかがわれる。今後の調査では、個人の老年期における居住のありかたがこれまでの職業経歴によりどう異なるのかを2つの都市に特徴的な職業に焦点をあて検討してみたいと思う。平成4年と平成7年に実施した2回のアンケート調査に回答のあった人から対象を選定し、職業経歴と地域特性をより詳しくとらえることを目的として、面接調査を行った。

本人および配偶者のどちらかの職業が、炭鉱の坑内夫や職員、あるいは教員、公務員であった人を抽出した結果、三笠市で93人、岩見沢で171人が対象者となった。面接するにあたって、調査の依頼状を送付し、返信用の葉書を同封して対象者の都合や住所、電話などの確認を行った。三笠地区には、2月半ばから面接調査に入り、3月半ばまでに9割以上の対象者と連絡がとれ、40人近くの協力者を得ることができた。岩見沢地区に関しては、現在調査中であるが、対象者も三笠の2倍近くあるため、4月以降調査を継続する意向である。三笠市での聞き取りから、職歴形成と炭鉱のまちへの定着のプロセス、職業生活と余暇生活、閉山後および退社後の生活について、詳しい情報を得ることができた。退職後の生活における職業経歴の影響は、老後の収入源としての年金や住宅に及ぶだけでなく、社会関係や社会活動にも及ぶことが、職員と坑員のライフスタイルの違いからうかがわれる。また、炭鉱で働いていた男性の妻の就労のデータから、当時の女性の職歴形成にもいくつかのパターンがあることがわかった。老年期のライフスタイルが、地域をよりどころとして編成されるとすれば、加齢による身体的変化と死がもたらす社会関係の交代と喪失ばかりでなく、閉山という社会的変化による社会関係解体の影響は大きいといえよう。そのなかで、時間をかけて築かれた親密な関係をなお維持し、さらに炭鉱などかつて所属した共同社会に共通する記憶や共通の楽しみを軸として新たな関係を創出する人々がみいだされる。それ以外の人々にとっても、その地における生活の記憶と住み慣れた土地での生活の利便が、地域への愛着や定住の意志の根底にあることがうかがわれた。前年度の調査を継続する形で、4月から岩見沢地区での面接調査を再開し、7月に終えた。最終的に、三笠地区で37名、岩見沢地区で65名の協力が得られた。転居、死亡を対象外とした回収率は、42.5%と39.2%である。データを電算機で処理できるように加工した後、研究協力者の久世淳子と共同で高齢者の社会的空間と物理的空間の広がりについて第一次の分析を行い、その結果を9月に第61回日本心理学会大会で報告した。つづいて、筆者は、主婦の誕生という視点から女性の職業経歴のケース分析を行い、11月の第70回日本社会学会大会で報告した。報告書の作成にあたり、職業からみたライフスタイルと社会関係の広がりの特徴を把握するとともに、老年期へとつながる従来の生活履歴の意味を考察することをめざした。今回は、大正生まれを対象とする男女間比較に重点をおいた。女性の職業経歴とライフスタイルでは、70年代半ばの主婦の誕生に焦点をあて、その実態がどうであったのかを検討した。この調査は、職業経歴からみて炭鉱労働者・職員と教員を含む公務員の家族が主な対象となるように設計したが、職業階層が主婦の存在形態にどのような違いをもたらすのかについて考察することができた。また、現役時代の余暇活動を含め職業生活が老年期のライフスタイルに影響を及ぼす点について、社会関係や日常の中心的活動との対応を調べ、幅広く経歴の意味を探ることができた。さらに、対象とした地域では、高齢者の「夫婦のみ世帯」や「単独世帯」の比重が高いが、日常生活を支える社会的ネットワークについて、男女に分けてその違いを分析した。
網膜細小血管異常を標的とした眼循環解析による糖尿病網膜症の新規進行予測法の確立

本研究では、糖尿病網膜症の重症化の指標となる「網膜内細小血管異常」という重要な所見に着目する。造影剤を用いずに生体の網膜血管構造を観察することができる「光干渉断層血管撮影」、血流量の絶対値と乱流の程度を測定できる「ドップラー光干渉断層血流計」、そして「糖尿病モデル動物」による実験を組み合わせることで、網膜内細小血管異常の病態を解明し、より早期に糖尿病網膜症の進行を予測する新しい方法や早期治療法について検討する。
誘電分散法による肺組織機能動態の解析ー「肺胞」モデルを中心に

当教室において開発された「細胞誘電解析法」の基礎の上に,肺胞・細気管支および毛細管の三者を考慮した肺組織の誘電体モデルを提出し,正常肺および異常肺(水腫肺・無気肺)について生組織中での肺胞の機能動態を,肺の組織構築を壊すことなく追跡することを試みた。1)摘出肺葉の誘電測定:まず,ラット単離肺葉のbulk impedance測定用として,平行板コンデンサ-型のセルを試作した。これは,気道系および血管系を別個に確保し,陰圧呼吸が可能,両系の容積と圧が独立に変えられるように設計した。これを用いて,(1)100Hz500MHz域にわたり精密誘電測定をおこない誘電スペクトル特性と含気率との関係を確定した。(2)潅流固定標本のstereologyから肺胞と血管の形態計測をおこなった。(3)これらの形態情報を組み入れた肺組織の誘電体モデルをつくり,肺bulk impedanceの周波数依存性を濃厚分散系の誘電理論を用いて予測した。2)無気肺,実験的水腫肺についても同様の測定をおこなった。コントロ-ル群,軽度および重度肺水腫群の間で誘電挙動に著明な差異がみられた。特性量ΔεおよびΔηに着目すると3群間に有意差を認めたので,インピ-ダンス法は肺水腫の重症度の評価に際し,有用な指標を与えるものと考えられる。3)摘出肺からさらにすすめて,in situ肺の誘電測定についても,「同心円型表面電極」を試作し,従来の平行板型電極によって得られた誘電特性量との異同について調べている。10kHz100MHz間においては,ほぼ同一の測定値が得られることが判明した。
糖分の過剰摂取が小胞体異常を惹起し非アルコール性脂肪肝炎を引き起こす

グリセルアルデヒド(GA)由来の終末糖化産物(AGEs)は毒性も強く(TAGE)、その中間体であるGA(0-4 mM)を24時間初代培養心筋細胞や肝細胞に添加すると、それらの小胞体がまず障害され、次いでミトコンドリアが障害を受け、両細胞は変性壊死を起こすことが明らかになった。肝細胞は脂肪滴を多く含んだNASH様の細胞が出現した。小胞体ストレスを受けた両細胞はオートファジーが抑制された。NASHモデルマウスの肝臓で抗TAGE抗体陽性細胞が多く見られた。このようにTAGE蓄積によりNASH様の細胞が出現することが示唆された。終末糖化産物(AGEs)は各種の疾病の原因になると言われ注目されている。AGEsの中でもglyceraldehyde (GA)由来のAGEsは毒性も強く(toxic AGEs,TAGE)数多くの疾病に関与するとされている。このTAGE前駆体であるGAを0-4 mMの濃度で初代培養心筋細胞に添加して培養すると濃度依存的に変性壊死を生じ、細胞内小器官である小胞体が最初に障害を受けることが明らかになった。また、初代培養肝細胞でも同様に障害を受け、心筋細胞と異なり多くの脂肪滴の出現を見た。この形態学的変化は非アルコール性脂肪肝炎(NASH)発症をうかがわせるような形態学的な変化を示していた。さらに培養心筋細胞と同様に最初に障害を受けるのが小胞体であった。心筋細胞の心拍数を計測した結果、GA濃度依存的に減少し、4 mM添加時では6時間で心拍が完全に停止した。GA由来AGEsの蓄積をSlot blott法で解析すると濃度依存的、および経時的に増加し、抗TAGE抗体で培養心筋細胞や肝細胞を免疫染色すると同様の結果が得られた。また、Western blottで抗LC-3抗体で解析するとオートファジーが濃度依存的に減少した。両培養細胞にブドウ糖、果糖を添加して培養すると濃度依存的に抗TAGE抗体による免疫陽性細胞の数が増加して、染色強度も増していく様子が観察された。ブドウ糖よりも果糖添加の方が免疫染色の結果から強く染色されている細胞が多かった。さらに動物実験で高果糖ブドウ糖液糖を飲ませて3ケ月間飼育すると心筋細胞や肝細胞にTAGEの蓄積が増加傾向にあることがSlot blott法で解析され、免疫染色の結果からも無処理の対照群と比べ陽性細胞が多かった。以上の結果からGA、ブドウ糖、果糖などが細胞内で代謝されるとTAGEが形成、蓄積され細胞に障害を与えることが明らかになった。解剖学
東北タイ農民の生活戦略と持続的農業普及の評価

本研究は、開発下の途上国の小規模農家が「持続的農業」を取り入れる際の条件や生活戦略について明らかにするものである。タイ国家の経済開発政策の影響を受け、生活環境・農業経営に変化があったタイ東北部農村における小規模農家を事例として扱い、現地で徐々に普及しつつある「持続的農業」が、制約された条件下での資源配分として、農民生活、農村社会、自然環境の維持と向上に対してどの程度有効であるかを検討するものである。平成20年度は、タイ東北部コンケン国立大学農学部の教授の指導のもと、タイ東北部の3つの農村で昨年度に引き続き調査を行った。村人や住民組織に半構造型インタビューを行い、本研究の事例として扱えるだけの詳細な情報を得た。また、ラオス政府の農林省農業局から調査許可を取得した上で現地調査を行った。本課題を、異なる発展段階・経済体制との国際比較を通じて、開発後進地域が経済発展につれて抱える経済格差の拡大や農業近代化の恩恵を享受できない限界的小農の「生活の安定」に寄与しうる研究にしていくためである。本研究は、経済開発政策の影響を受け生活環境・農業経営に大きな変化のあったタイ東北部農村における小農民の合理的生活戦略として、現地で徐々に普及しつつある「持続的農業」が、制約された条件下での資源配分として、農民生活、農村社会、自然環境の維持と向上に対してどの程度有効であるかを検討するものである。平成19年度は、現地のコンケン国立大学農学部の教授の指導のもとでタイ東北部の3つの農村に入り、35世帯に半構造型インタビューを行った。平成19年度以前の調査と合わせると合計で85世帯のデータとなり、どれも事例として扱えるだけの質的に詳細な情報となっている。3つの農村は洪水・干ばつといったリスク、市場との距離、地元大学プロジェクトやNGO支援の有無、有機農業に関する行政区の政策などが異なっている。村人の生活戦略の聞き取りを通じて、洪水・干ばつに備えたリスク対応、彼らの生活を支える公式/非公式な保険手段や、農法選択の際に生じる費用を削減させる住民組織の役割といったものを分析してきた。上記のように研究を進め、平成19年度はタイのマヒドン大学の国際会議と韓国の延世大学のシンポジウムにて、研究の口頭発表を行った。後者の延世大学での発表はグループ発表であり、共著として論文集の一編に収められ出版予定となっている。平成20年度には経済発展段階や社会経済体制が異なるベトナム・ラオスとの国際比較を行う。そのためにラオス政府の農林省から調査許可を取得する手続きを進め、ベトナムノハノイ農業大学の教授に協力を依頼するなど、準備を進めてきた。本課題を、異なる発展段階・経済体制との国際比較を通じて、開発後進地域が経済発展につれて抱える経済格差の拡大や農業近代化によって脅かされる限界的小農の「生活の安定」に寄与しうる研究へと進展させていきたい。
tRNAのアンチコードン1字目に存在する修飾ウリジン誘導体の生合成

微量修飾ヌクレオシドの生合成機構を探るため,基質となる未修飾ヌクレオシドを含むtRNA分子を再構成した.本年度には新方法としてRNaseHを用いる切断法を採用した.2'-0-メチルリボオリゴヌクレオチドを含むデオキシオリゴマー(5'CmUmUmGmGm-dAdAdGdG-CmUmGmAmGmはグリシンtRNA_1のアンチコードンループを中心とする14ヌクレオチドに相補的である)とダブルストランドを構成したリボ:デオキシ部分をRNaseHで特異的に切断した.二種類のキメラオリゴマーを用いてアンチコードン1字目の5-carboxymethy1aminomethy1uridineの前後のヌクレオチドで切断した5'側半分子, 3'側半分子を数種類ずつ単離した.他にグリシンtRNA_2トレオニンtRNAなどからRNase類を利用して得た半分子tRNAを用い,アンチコードン部分を13ヌクレオチド入れ換えた全tRNA分子を再構成した.5'側半分子に[^<32>p]_pU_pや[^<32>p]_pUA, [^<32>p]_pCAまたはそれらの無標識のオリゴヌクレオチドをRNAリガーゼにより連結し,末端りん酸を脱離した後, 3'側半分子をアニーリングさせた.さらにRNAリガーゼにより両半分子を結合させた.調製した再構成tRNAにはグリシンtRNA(UCC),グリシンtRNA(UAC),トレオニンtRNA(UAC), 5'-グリシンtRNA_1-UAC-3'グリシンtRNA_2のようにすべてアンチコードン1字目に未修飾ウリジンを保有する.それらのウリジンに隣接するりん酸を[^<32>p]で標識した分子については,枯草菌S-100, S-30画分を酵素成分として修飾反応を試みた.修飾の有無を薄層クロマトグラフィー上での変化の有無で検討した.しかしながら,どのような組合せでも修飾を受けた徴候を検出できなかった.アイソトープレベルでの基質tRNAの濃度では不充分と思われる.一方SAMを基質とすることがわかっている5-methoyuridineへの^<14>Cメチルの取込みは配列に応じて検出した.微量修飾ヌクレオシドの生合成機構を探るため,基質となる未修飾ヌクレオシドを含むtRNA分子を再構成した.本年度には新方法としてRNaseHを用いる切断法を採用した.2'-0-メチルリボオリゴヌクレオチドを含むデオキシオリゴマー(5'CmUmUmGmGm-dAdAdGdG-CmUmGmAmGmはグリシンtRNA_1のアンチコードンループを中心とする14ヌクレオチドに相補的である)とダブルストランドを構成したリボ:デオキシ部分をRNaseHで特異的に切断した.二種類のキメラオリゴマーを用いてアンチコードン1字目の5-carboxymethy1aminomethy1uridineの前後のヌクレオチドで切断した5'側半分子, 3'側半分子を数種類ずつ単離した.他にグリシンtRNA_2トレオニンtRNAなどからRNase類を利用して得た半分子tRNAを用い,アンチコードン部分を13ヌクレオチド入れ換えた全tRNA分子を再構成した.5'側半分子に[^<32>p]_pU_pや[^<32>p]_pUA, [^<32>p]_pCAまたはそれらの無標識のオリゴヌクレオチドをRNAリガーゼにより連結し,末端りん酸を脱離した後, 3'側半分子をアニーリングさせた.さらにRNAリガーゼにより両半分子を結合させた.調製した再構成tRNAにはグリシンtRNA(UCC),グリシンtRNA(UAC),トレオニンtRNA(UAC), 5'-グリシンtRNA_1-UAC-3'グリシンtRNA_2のようにすべてアンチコードン1字目に未修飾ウリジンを保有する.それらのウリジンに隣接するりん酸を[^<32>p]で標識した分子については,枯草菌S-100, S-30画分を酵素成分として修飾反応を試みた.修飾の有無を薄層クロマトグラフィー上での変化の有無で検討した.しかしながら,どのような組合せでも修飾を受けた徴候を検出できなかった.アイソトープレベルでの基質tRNAの濃度では不充分と思われる.一方SAMを基質とすることがわかっている5-methoyuridineへの^<14>Cメチルの取込みは配列に応じて検出した.枯草菌を大量に培養し、tRNAを大量に調製した。その中から数種のカラムクロマトグラフィーを利用して、複雑なウリジン誘導体である5-カルボキシメチルアミノウリジンをアンチユードン1字目に含む、グリシンおよびリシンtRNAを精製した。次にアンチコードンのタクレオチド配列を入れ換えるために、それぞれのtRNAをRNase【T_1】またはRNase【I】で半分子に限定分解し、カラムクロマトグラフィーとゲル電気泳動の組合せで単離精製した。一方、入れ換えるための未修飾ウリジンを含むオリゴヌクレオチドを合成した。グリシンのアンチユードンであるUCC,リシンのアンチユードンであるUUUはそれぞれpUpとRNAリガーゼで合成した。なお、これらのオリゴヌクレオチドは一部【^(32)p】で標識し、酵素による修飾での変化を追跡できるようにした。アンチユードン1字目に未修飾ウリジンを含むtRNA再構成は次のように行った。アンチユードン付近を欠損したtRNA【5^'】

半分子と【3^'】半分子をあらかじめアニーリングにより相互作用させておいて、アンチユードンオリゴヌクレオチドの両末端への結合を容易にする。それをRNAリガーゼで連結させた。再構成tRNAはゲル電気泳動で精製し、酵素による修飾反応の基質とした。本年度中では、カルボキシメチルアミノメチル基部分の基質となる化合物の探索は難しいと思われたので、まず修飾酵素活性の発見と至適条件を検討した。酵素画分として枯草菌,および大腸菌のS-30画分およびS-100画分を利用した。二次元薄層クロマトグラフィー上での挙動変化でアンチユードン1字目の【^(32)p】-Uが変化を受けたかどうか検出する方法で検討中であるが、現在までのところ、酵素活性を捉えられないでいる。修飾塩基として選んだものがあまりに複雑すぎる構造を持つので困難さを増しているようなので、次年度は単純な5-メトキシウリジンについても検討する予定である。
大規模動的適応ＤＮＳによる炭化水素乱流予混合火炎の燃焼特性と熱音響振動特性の解明

変動エネルギーの成長に基づく燃焼安定性条件構築のため,昨年度までに明らかとなった支配的な変動エネルギー生成項に含まれる各項の寄与について検討し,生成項の簡略化を実施した.この解析によって,厳密な変動エネルギー生成項の簡略化が実現され,旋回乱流燃焼場に対しても適用可能な安定性条件の構築がなされた.構築された安定性条件は,スワール数0.6と1.2及び当量比0.6と1.0の旋回乱流燃焼場において,厳密な変動エネルギーの成長を正確に予測可能であった.また,旋回乱流予混合火炎の火炎構造と発熱特性の解明にも取り組み,ひずみを受ける層流火炎と旋回乱流火炎構造の比較によって,火炎面の接線方向ひずみ速度に対する熱発生率の応答特性を明らかにした.さらに,旋回乱流予混合火炎の火炎面法線方向の物質拡散に着目し,水素原子の拡散が,層流火炎の結果からは予想されない熱発生率の上昇をもたらす可能性があることを明らかにした.一方,高圧・希薄条件におけるメタン・空気乱流予混合火炎の三次元直接数値計算(DNS)も継続して行われ,反応進行変数に基づく条件付き平均値並びに,接線方向ひずみ速度によって条件づけられた熱発生率の条件付き平均値を算出した.この解析によって,thin及びbroken reaction zonesにおけるメタン・空気乱流予混合火炎の火炎構造と発熱特性を明らかにした.また,タンブル流を伴う高圧・希薄条件下のTRF・空気乱流予混合火炎の三次元DNSも進められ,DNSから得られた温度,熱発生率,化学種の分布と条件付き平均値からTRF・空気乱流火炎の火炎構造解明も進められた.以上のように,本研究課題については,本年度も期待通りの進展があった.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。旋回乱流予混合火炎における振動燃焼の発生・持続機構を明らかにするため,今年度は,支配的な変動エネルギー生成項の空間構造と動的特性を検討した.前年度までの研究において,変動エネルギー保存式に含まれる各項の寄与が評価されており,エントロピー変動と熱伝達変動および化学種変動による生成項の重要性が明らかにされている.今年度は,これらの生成項に対してDynamic mode decomposition(DMD)解析を実施することにより,空間構造と動的特性の検討を実施した.支配的なDMDモードの空間構造から,変動エネルギーの周期的生成に対して渦運動が密接に関与していることを明らかにした.炭化水素燃料の乱流予混合火炎に対する三次元直接数値計算(DNS)として,高圧・希薄条件において一様等方性乱流中を伝播するメタン・空気乱流予混合火炎のDNSを実施した.Thin reaction zones (TRZ)およびBroken reaction zone (BRZ)におけるメタン・空気乱流予混合火炎の火炎構造を明らかにするため,反応進行変数によって条件づけられた熱発生率および主要な化学種の条件付き平均値を算出した.上記二つの条件に対する結果を比較した結果,BRZの火炎はTRZの火炎と比較して,層流火炎の結果との隔たりが大きいことが明らかとなった.この結果から,BRZの火炎においては,渦の予熱帯および反応帯への侵入によって,より活発な熱・物質拡散が行われていると考えられる.本研究ではさらに,今年度の目標である実用炭化水素燃料の三次元DNSを実施するため,Correlated dynamic adaptive chemistry and transportを導入したDNSコードを開発した.現在はTRF・空気乱流予混合火炎の三次元DNSが実施されており,来年度以降も継続して行われる.本年度は,当初の計画通りThin reaction zonesおよびBroken reaction zonesにおけるメタン・空気乱流予混合火炎の火炎構造を検討した.ただし,依然として乱流燃焼速度には上昇傾向が観察されるため,今後ともDNSを継続して行う.一方,より分子量の大きな実用炭化水素燃料のDNSについては,Correlated dynamic adaptive chemistry and transportを導入したDNSコードの開発に成功したため,計画通りDNSを開始することができた.反応機構としては111化学種416素反応を含むTRFのskeletal反応機構を用いており,乱流中を伝播するTRF・空気予混合火炎の燃焼特性について今後検討を行う予定である.旋回乱流予混合火炎における振動燃焼の解析としては,当初の計画通り変動エネルギーに関する解析を実施した.変動エネルギー生成項に対するDMD解析により,変動エネルギー生成項の支配的な空間構造と動的特性を明らかにしたことで,旋回乱流予混合火炎の熱音響振動特性解明に向けた一定の進展が認められた.以上のことから,本研究はおおむね順調に進展していると考えられる.変動エネルギーの成長に基づく燃焼安定性条件構築のため,昨年度までに明らかとなった支配的な変動エネルギー生成項に含まれる各項の寄与について検討し,生成項の簡略化を実施した.この解析によって,厳密な変動エネルギー生成項の簡略化が実現され,旋回乱流燃焼場に対しても適用可能な安定性条件の構築がなされた.構築された安定性条件は,スワール数0.6と1.2及び当量比0.6と1.0の旋回乱流燃焼場において,厳密な変動エネルギーの成長を正確に予測可能であった.また,旋回乱流予混合火炎の火炎構造と発熱特性の解明にも取り組み,ひずみを受ける層流火炎と旋回乱流火炎構造の比較によって,火炎面の接線方向ひずみ速度に対する熱発生率の応答特性を明らかにした.さらに,旋回乱流予混合火炎の火炎面法線方向の物質拡散に着目し,水素原子の拡散が,層流火炎の結果からは予想されない熱発生率の上昇をもたらす可能性があることを明らかにした.

一方,高圧・希薄条件におけるメタン・空気乱流予混合火炎の三次元直接数値計算(DNS)も継続して行われ,反応進行変数に基づく条件付き平均値並びに,接線方向ひずみ速度によって条件づけられた熱発生率の条件付き平均値を算出した.この解析によって,thin及びbroken reaction zonesにおけるメタン・空気乱流予混合火炎の火炎構造と発熱特性を明らかにした.また,タンブル流を伴う高圧・希薄条件下のTRF・空気乱流予混合火炎の三次元DNSも進められ,DNSから得られた温度,熱発生率,化学種の分布と条件付き平均値からTRF・空気乱流火炎の火炎構造解明も進められた.以上のように,本研究課題については,本年度も期待通りの進展があった.引き続き,Thin reaction zonesおよびBroken reaction zonesにおけるメタン・空気乱流予混合火炎のDNSを継続するとともに,火炎構造に対するより詳細な解析に向けた解析プログラムの開発を行う.また,TRF・空気乱流予混合火炎の三次元DNSについても継続して行い,開発された解析プログラムを用いて,TRF・空気乱流予混合火炎の火炎構造の解明を行う.旋回乱流予混合火炎についても,火炎構造の解明を行うとともに,局所的な火炎構造と変動エネルギー生成との関係性についても検討する.また,これらの解析によって得られた結果に基づき,熱音響不安定性を評価するための安定性条件の構築と,振動燃焼抑制手法の提案を行う.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
エラストマーを利用した超分子集合体の力学的制御と力学的刺激応答性材料への応用

近年、力学的刺激に応答してその発光特性や色調が変化する力学的刺激応答性材料の開発が盛んに行われており、力学現象の可視化等への応用が期待されている。本研究では新しいメカニズムによる力学的刺激応答材料の開発を目指し、エラストマーに溶解した超分子集合体を力学的刺激によって制御することを検討した。本研究を達成するために研究機関を通して以下の4つステップを念頭に研究を行っている。1エラストマーに溶解可能な超分子集合体の合成、2力学的刺激応答性材料に適したエラストマーの合成、3エラストマーに溶解した超分子集合体の評価装置の作成、4超分子集合体の評価と力学的刺激応答性の評価、分子設計へのフィードバック。本年度はステップ1と2であるエラストマーの合成とエラストマーに溶解可能な超分子集合体の合成を達成した。具体的にはエラストマーとしてポリジメチルシロキサン(PDMS)エラストマー、超分子集合体として電荷移動錯体を形成可能なピレン誘導体とピロメリット酸ジイミド誘導体を合成し用いた。このピレン誘導体とピロメリット酸ジイミド誘導体がPDMSエラストマー中で電荷移動錯体を形成し、かつマクロ相分離していないことが確認された。また、PDMS中の電荷移動錯体の会合定数を定量的に算出することに成功した。力学的刺激応答性の評価に適した系が得られたことから、次年度以降は力学的刺激応答性の評価と分子設計へのフィードバックを行い、本研究の目的である、新しいメカニズムによる力学的刺激応答性材料の開発を行う。本年度内に力学的刺激応答性材料の候補となる系を確立することを目標としていたが、本年度中盤にはその目標を達成することができた。次年度に予定していた力学的刺激応答性を評価可能な評価装置の構築も順調に進展している。具体的には固体材料に対応した分光光度計の導入を行い、PDMS中に含まれる電荷移動錯体の濃度の測定が可能となった。以上より、本研究課題は当初の計画以上に進展している。本年度当初の目標に資する材料の候補が得られたため、引き続き当初の予定通り力学的刺激応答性を評価可能な評価装置の構築を行う。具体的には引張下のPDMSエラストマーの紫外可視吸収スペクトルとエラストマーの厚さを同時に評価可能な装置の構築を行う。構築した装置を基に材料の評価を行い、さらなる高性能化を目指し分子設計へのフィードバックを行う。
サーバ・クライアント型学習支援システムの全国展開による足場かけ学習の探求

自然演繹を学部学生に教えるための知的学習支援システムを開発した。システムは,学習者に対するscaffoldingとして,次の問題解決ステップにおいて適用すべきルールや,そのルールを適用した結果導かれる推論結果を呈示する。実験を通して,支援の程度を上げてゆくと,課題の遂行成績は上昇してゆく一方,学習効果に関しては,ある一定のところで最大効果を示すと共に,それを超えると逆に効果は減少してゆくことになることを確認した。初年度の導入的実験に続いて,本格的な実験に進行した。初年度は,Scaffoldingのレベルを独立変数とした,1要因実験が実施された。次年度には,Scaffoldingのレベルを第1要因として,多様な第2要因を組み合わせた2要因実験を行った。第2要因の具体例としては,学習者の「問題解決能力」「学習の進度」「問題の難易度」などを取り上げた。これらの従属変数に対して,2つの要因の交互作用を検討することによって,Saffordingが有効に機能する状況を明らかにした。一方で,一般公開システムの完成という点に関しては,当初予定していたシステムの開発に関して,サーバ側とクライアント側の処理の協調の方法に予期せぬ不備が発生し,計画段階では考慮していなかった新しい方法を導入せざるを得ない状況となった。そこよりシステム開発が1年ほど遅延し,それに伴って評価実験のために1年の延長が必要となった。システムは,最初から用意された演習問題だけではなく,学習者自身が作成・追加した問題をも扱うことができる。以上の特性を生かし,与えられた問題を解く学習から,学習者自身が問題を作りながら学ぶ学習への展開を模索して,いくつかの基礎的検討を行った。自然演繹を学習コンテンツとして,足場かけのレベルを調整可能な学習支援システムを開発した。このシステムを用いて,足場かけ学習において,支援のレベルの学習効果に対する効果を検討した。足場かけのレベルを考えるにあたって,アシスタンスジレンマという概念は重要な検討の観点を与える。アシスタンスジレンマとは,学習効果を最大化するために,どこまで支援を提供し,どこから支援を保留にすればよいのかという支援バランスに関わるジレンマである。そこでは,過剰支援が学習活動を阻害することが知られている。本研究では,学習効果を最大化するために,学習者自らが支援を受けることを抑制することが重要であるという仮説を提起し,そのような行動を,ストック行動として概念化した。授業実践を通して,支援のレベルを上げることを我慢する行動と,自ら支援のレベルを下げる行動といった2つのタイプのストック行動と,学習効果との関係を検討した。両者共に学習効果に正の効果があること,前者に対して後者は学習者にとってより困難な行動であることを明らかにした。サーバ・クライアントのフレームワークで動作する学習支援システムの開発を行った。学習者は,それぞれの端末で,Webブラウザを立ち上げ,インターネットを介して名古屋大学のサーバにアクセスし,login操作を通してシステムを起動する。インタフェースの実装にはAjaxを用いることで,本システムはあたかもスタンドアロンで起動するシステムのように動作する。対応する教科書「論理学をつくる」に掲載された60余問の問題を用いて動作確認を行った。同時に,同教科書と本システムによる演習との連携を実現した。実験に関しては,Scaffolding(足場かけ)のレベルを要因とする1要因実験を行うと同時に,名古屋大学の認知科学,および一般教養の哲学の授業で開発システムを使った授業実践を行った。その結果,学習フェーズにおける問題解決パフォーマンスと学習効果との間にトレードオフの関係が確認され,それが支援のレベルによって制御可能である可能性が示唆された。実験に関しては良好に経過したが,公開用のシステムの開発に関しては,当初の予定を遂行できなかった。初年度の最大の到達目標であった学習支援システムの実装を達成し,動作確認を終えている。また,学習実験も,予定通り進行し,予測されていた結果を確認している。また,導入的実験として,独立変数としてScaffoldingのレベルを高低に操作した1要因2水準実験を行い,良好な結果を得ている。・公開用システムの完成を目指す。・2要因実験をさらに展開する。・問題を作ることによる学習への展開を模索する。(1)システムに,学習者の状況に合わせて,適応的にScaffoldingのレベルを調整する機能を実装する。(2)導入的実験に続いて,本格的な実験に進行する。Scaffoldingのレベルを第1要因として,多様な第2要因を組み合わせた2要因実験を行う。第2要因の具体例としては,学習者の「推論能力」「学習の進度」「問題の難易度」などが考えられる。従属変数としては,初年度と同じく,システムを使用した学習フェーズでの問題解決パフォーマンスと,システムのサポートを外した状態で行われるポストテストにおける転移課題の成績である。(3)本システムは,プロダクションシステムに実装された推論システムが自律的に問題を解決する。従って,システムに最初から用意された演習問題だけではなく,学習者自身が作成・追加した問題をも扱うことができる。

以上の特性を生かし,与えられた問題を解く学習から,学習者自身が問題を作りながら学ぶ学習へと展開する。評価実験の実験参加者謝金(300千円),評価実験のための研究補助員の雇用費(600千円),さらに最終成果報告のための海外出張旅費(300千円),分析用コンピュータ(300千円)にに充当される。今期は,実験,実践が主体となる。そのための研究支援者への謝金,実験参加者謝金,成果報告のための旅費に充当する。
自然災害の予測と防災力の総合的研究

我が国はほとんどあらゆる種類の災害が大規模に発生する自然条件下に置かれており、その上、最近の国土開発の進展や社会環境の変遷に伴って、災害の様相は変貌し複雑化している。本研究は学術審議会の建議にのっとり、まず当面推進すべき、3小領域の研究を強力にかつ効率よく推進するために、研究の評価・調整を行い、研究成果の討議・広報の機会を与えて実用に供するとともに、さらに災害研究の基礎的問題に関する検討を行うこと、等を目的とした体制を整えて実効あらしめた。一方、自然災害の研究には実際の災害に対する実証的研究が不可欠であるが、災害は決して単一の様相を示すものではなく、地域特性を持って、多角的に現われるのを常とする。したがって、突発災害調査を効果的に行うためには、広い専門分野および地域の専門家による迅速な組織作りがなされなければならない。本研究班ではこのような体制を整備している。さらに、本重点領域は6年間継続することとなっているうちの後半3年分の次年度として大いに研究を推進するよう体制を整えた。前年度から新しく出発した「広域水害・雪害」「内陸地震および火山の災害」と継続の「社会の防災力」の研究推進、調整および評価:研究代表者、総括班幹事(南)、3小領域代表者(高橋、荒牧、水谷)を中心に計画研究の代表者等によって行い、計画研究、公募研究を強力に推進した。1.3研究小領域の研究推進・調整および評価:研究代表者、本部幹事、3小領域代表者を中心に計画研究、公募研究を強力に推進した。2.災害研究の基本的問題に関する検討:5課題を設定して、それぞれ小人数の研究者からなる集中的な研究・討議を行い、全体のシンポジウムの機会に発表した。課題の選定は研究企画担当を中心に行った。
家族性大腸ポリポ-ジスにおける発癌機構の解析

1.家族性大腸ポリポ-シス(以下,FAPと略す)患者およびその家系構成員より末梢血,ポリ-プ,大腸癌等の試料を採取し,班員に配布した(岩間,宇都宮)。末梢血の一部はEBVを用いてリンパ芽球細胞株を樹立し,凍結保存した(池内)。2.大腸癌3例,腺腫8例とデスモイド腫瘍1例の染色体分析を行なった。腺腫は1個ずつ別々に培養したが,小形の場合は何個かずつまとめて培養した。いずれの場合も,7,13,20番染色体のトリソミ-と20,22番のモノソミ-が特徴的であった(外村,池内)。3.17pのp53遺伝子について調べたところ,対立遺伝子欠失とエキソン58の点突然変異をともに有する浸潤癌が7例見いだされたので,癌ではp53遺伝子は不活性されていると推測された。一方,大腸癌培養細胞に正常体細胞由来の5,18番染色体をそれぞれ単一に移入したところ,ヌ-ドマウス移植性が消失し,癌形質の抑制が起こることが判明(宮木,押村)。4.p53遺伝子のヘテロ接合性の消失(LOH)が腺腫で23例中4例(17%),大腸癌で9例中5例(56%)に検出された。また18g上のDCC遺伝子のLOHを検索した結果,腺腫で21例中6例(29%),大腸癌で3例中2例(75%)に認められ,大腸癌発生過程にこれらの遺伝子の関与が示唆された(笹月)。5.ヌ-ドマウスを使う方法により,FAP患者細胞DNAから得られた癌遺伝子のcDNAクロ-ニングに成功した。一部,DNA塩基配列を決定し,ホモロジ-検索を行なったところ,Bーraf遺伝子と同一であった。cDNAの5′側はBーraf protoーoncogeneの配列とは異なっていたので,再配列が起こっているものと考えられた(湯淺)。6.マイクロ波(MW)照射によって固定した26の大腸癌の癌遺伝子の発現を調べたところ,6例にHaーras m RNA,7例にKiーras m RNA,12例にCーmyc m RNAが検出され,免疫組織化学的手法の結果と一致した(森)。
血管平滑筋の収縮・弛緩調節におけるアドレノメデュリンの役割

アドレノメデュリン(AM)はヒト褐色細胞腫より単離された新しい血管弛緩性ペプチドで、強い降圧性を示す。最近、我々は血管内皮細胞や平滑筋細胞がアクティブにAMを産生すること、血管平滑筋細胞にはAM受容体が多数発現していることなどを示し、AMが血管壁におけるパラクライン、オートクライン因子として血管の収縮・弛緩調節に関与している可能性を示した。本研究ではラット培養血管平滑筋細胞、内皮細胞に種々の刺激物質を添加し、AM遺伝子発現、産生を調べることによりAMの産生調節機序を検討し、血管収縮・弛緩における役割の解明を目指した。血管平滑筋細胞では、リポポリサッカライド(LPS)、腫瘍壊死因子、インターロイキン-1などに次ぎ、糖質ステロイドホルモンがアドレノメデュリン産生を強く促進することが分かった。またアンジオテンシン、カテコールアミン、フォルボールエステル、胎児血清等は弱いながらも産生を促進すること、逆にフォルスコリン、8Br-cAMP、スロンビン、VIPなどは産生を抑制することが分かった。これらの結果より特にcAMPを経るAM産生抑制系の存在が注目された。内皮細胞の産生調節は平滑筋細胞に類似するものの全体に変化量は少なく、スロンビンや胎児血清は逆に産生を促進した。またこれらの変動はいずれも遺伝子転写レベルで調節されていることが確認された。さらに、LPSなどエンドトキシンショック誘導因子が最も強くAM産生を促進するため、ラットにLPSを投与すると3時間後に血中AMレベルは約20倍に上昇し、大動脈、肺、腸をはじめほぼ全組織でアドレノメデュリンmRNA量が大きく増加した。これらの結果より、アドレノメデュリンは血管壁で多量に産生され、隣接して存在する受容体に結合することにより効率的に血管を弛緩させ、特にエンドトキシンショック時には血圧低下誘導因子としてかなりの寄与をしていると考えられた。
グリアーニューロン相互作用を再現する神経変性疾患iPS細胞モデルの確立

これまで、神経変性疾患におけるin vitroの研究は、ニューロン単独に着目した研究が主に行われており、グリア側における異常を踏まえた研究報告例は殆ど存在しない。しかしながらニューロン-グリア間の相互作用が神経変性の病態に深く関与していると近年では考えられており、本提案では申請者が開発した、これまで効率的な誘導が難しかったヒトiPS細胞からグリア系細胞を高効率に誘導する分化誘導系を用いて、複雑なニューロン-グリア間ネットワークを疾患iPS細胞を用いて再現し、神経変性疾患おけるグリア細胞の関与を明らかにすることを目的とする。同時にこの評価系を小スケール化し、ニューロン-グリアの相互作用に着目した創薬スクリーニングを実現するシステムを開発する。平成30年度は主に以下の研究を実施した。1これまで病態表現型を検出するために長期間の培養が必要であったが、申請者の同定した成熟/老化促進化合物を用いることによって短期間の培養で老化した神経細胞を得ることを可能にした。この化合物を用いた培養法は、iPS細胞由来グリア系細胞においても同様に老化を促進させることを見出した。2これまで、パーキンソン病iPS細胞由来ドパミン神経細胞にて観察が困難であったα-シヌクレインの凝集を"1にて確立した培養法"を用いることにより簡便に検出することが可能となった。3健常者iPS細胞から誘導したドパミン神経細胞とグリア系細胞を共培養を行い30日間前後まで安定して培養が可能である条件を検証した。本研究は、これまで検出することが困難であった高齢発症神経変性疾患の病態を早期に検出できる技術を確立するとともに、複雑なニューロン-グリア間ネットワークを再現するための培養システムの構築を行った。これまで神経変性疾患におけるin vitroの研究は、ニューロン単独の解析が主として行われており、グリア側における異常を踏まえた研究報告例はほとんど存在しない。しかしながらニューロン-グリア間の相互作用が神経変性の病態に深く関与していると近年では考えられており、本研究計画は、これまで効率的な誘導が難しかったヒトiPS細胞からグリア系細胞を高効率に誘導する分化誘導系を用いて、複雑なニューロン-グリア間ネットワークを遺伝性パーキンソン病iPS細胞(PARK4-iPSC)を用いて再現し、神経変性疾患おけるグリア細胞の関与を明らかにすることを目的とする。同時にこの評価系を小スケール化し、ニューロン-グリアの相互作用に着目した創薬スクリーニングを実現するシステムを開発することを目的とする。平成29年度は主に以下の研究を実施した。1ヒトiPS細胞から、成熟速度の速い神経幹細胞を誘導する3つ阻害剤カクテルを用いることで(K Fujimori et al.2017)、健常者ヒトiPS細胞からグリア細胞への分化誘導を約50日間前後で安定的に行えることを確認した。2同様の分化誘導法を用いて、遺伝性パーキンソン病iPS細胞からも同様にグリア細胞を分化することが可能であることを確認した。3グリア細胞の成熟・老化を促進させる可能性のある化合物を同定した。これらの成果は一部、学会にて報告及び特許申請を行っている。iPS細胞由来ニューロン・グリア系細胞の共培養条件の最適化を現在行っている。今年度中に行う予定であるニューロン・グリア系細胞の共培養システムの培養条件の最適化も問題なく進行しており、全体としておおむね順調に進行している。現時点ではおおむね順調であり、引き続きニューロン・グリア系細胞の共培養の最適化条件を最適化する。共培養条件が最適化され次第、当初の計画通り、小スケール(96well)での細胞異常解析を行うとともに創薬スクリーニングに着手する予定である。本研究計画は、ニューロン・グリア共培養システムを用いて、グリア系細胞側の病態異常を見出すことにある。

そのため、グリア系細胞の誘導法の改善及び再現性といった、共培養を開始するための準備に前半を占めた。以上のことから、費用の掛かる共培養システムの構築は年度後半より本格的に開始しており、一部を来年の使用額として繰り越しを行った。
セルロースナノファイバーによる紙質文化財クリーニング手法の開発

本研究では、日本の修復処置現場で数多く直面する「紙の緑青焼け」を生じた紙質文化財の新規な洗浄方法として、劣化の原因物質である銅イオンを、植物繊維由来のTEMPO酸化セルロースナノファイバー(TOCN)のゲルにより捕獲し、文化財資料に金属イオンを残さない洗浄処理を検討する。「緑青焼け」の劣化モデル試料を作成し、TOCNゲルにより洗浄する。これらの紙試料について、残留銅イオン量および各種物性の変化を明らかにし、水による洗浄処置に比較して、TOCNゲルの洗浄能力や安全性を評価する。また、処置後の紙試料に湿熱加速劣化処理を施し、紙の劣化挙動に与えるTOCNゲル洗浄の影響を確認し、安全性を確認する。