hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
魚介類におけるDNAマイクロアレイを用いた遺伝子発現情報解析手法の開発

ヒラメ、ブリ、マダイおよびクルマエビ類のcDNAのExpressed sequence tag(EST)解析を行い、これら魚介類の遺伝子配列情報を収集し、得られた遺伝子配列情報を解析後、マイクロアレイを作製した。マイクロアレイの最終バージョンは2種類のマイクロアレイを作製し、その一つは、魚類マイクロアレイでヒラメ、ブリおよびマダイのcDNAをそれぞれ1,965、1,034および997種類をスポットした。もう一つは、エビ類専用マイクロアレイでクルマエビおよびウシエビのcDNAをそれぞれ754および1,282種類をスポットした。マイトジェンの刺激あるいは病原微生物感染による魚類の遺伝子発現応答解析により、異なる刺激により発現応答する遺伝子が異なることを解明した。ヒラメを用い、マイクロアレイによるワクチンの有効性評価を行い、感染防御に有効性のあるワクチンと有効性のないワクチンでは遺伝子発現応答が全く異なることを明らかにした。耐病性家系評価として魚病細菌Edwardsiella tardaに対して感受性の異なる耐病性2グループと感受性2グループのヒラメにおいて発現している遺伝子の違いを、マイクロアレイを用いて解析したところ、複数の遺伝子の発現パターンが異なっていることを見付けた。クルマエビ類に免疫賦活剤あるいは抗菌剤を投与した際の遺伝子発現プロファイリングを行った。感染防御に有効な免疫賦活剤を投与すると、種々の免疫・生体防御関連遺伝子の発現が上昇すること、これらの遺伝子が免疫賦活剤評価のバイオマーカーとなることを明らかにした。また、ある種の抗菌剤を投与すると種々生体防御関連遺伝子の発現が抑制されることを解明した。本研究により、マイクロアレイ法はバイオマーカーを探索する優れた技術であることを見い出した。約4,000のヒラメcDNAクローンのEST解析により得られた配列情報を解析し、異なる遺伝情報をコードしていると考えられた1,218クローンを選び、cDNAマイクロアレイを作製した。このマイクロアレイには、698の既知遺伝子および520の機能未知遺伝子が含まれていた。このcDNAマイクロアレイを用いて、まず、ヒラメのウイルス性出血性敗血症(VHS)に対して有効なDNAワクチン(VHS-gワクチン)を接種した場合に、どのような免疫系が活性化されるのかを調べた。VHS-gDNAワクチンを接種した場合、インターフェロンネットワークシステム関連遺伝子の発現が上昇することが明らかとなった。対照実験としてDNAワクチンとしては有効ではないVHS-nワクチンを接種した場合、インターフェロンネットワークシステム関連遺伝子の発現が上昇することはなかった。これらのことから、インターフェロンネットワークシステム関連遺伝子の発現がワクチン効果の指標になることが示唆された。Edwardsiella tardaに対して感受性の異なる2グループのヒラメにおいて、発現している遺伝子の違いの有無をcDNAマイクロアレイで解析したところ、複数の遺伝子の発現パターンが異なっていた。特に、種々ケモカインの発現量ならびに発現時期が2グループ間で顕著に異なっており、ケモカインが本菌感染症に対する耐病性に関与していることが示唆された。昨年度作製したヒラメマイクロアレイversion3を用い、ヒラメのウイルス性出血性敗血症(VHS)に対して有効なDNAワクチンと効果の見られない組換えタンパク質ワクチンをヒラメに接種した場合に発現する遺伝子の違いを解析し、VHSウイルスを感染防除するDNAワクチンは細胞性免疫も液性免疫もともに活性化するが、組換えタンパク質ワクチンは液性免疫のみを活性化することが明らかとなった。また、サイトカインDNAアジュバントとして、ヒラメのインターロイキン1、CCケモカインおよびCXCケモカインが有効であり、これらサイトカィンDNAアジュバントが種々の免疫関連遺伝子の発現を誘導することを明らかにした。ヒラメのcDNAマイクロアレイを充実させるためにヒラメの脳、腎臓、脾臓および肝臓由来cDNAクローンのEST解析を行った。クルマエビおよびウシエビのEST配列より、1,026クローンを選択し、cDNAマイクロアレイを作製した。クルマエビ類の細菌感染症の治療に用いられている抗菌剤を投与した場合のウシエビ血球における遺伝子発現変化をマイクロアレイにより解析したところ、抗菌剤投与によりウシエビの種々生体防御関連遺伝子の発現が抑制されることが明らかとなった.

クルマエビ類cDNAを2,036クローンスポットしたマイクロアレイver.2.0(ウシエビ1,282クローン、クルマエビ754クローン)を作製した。クルマエビに免疫賦活剤であるペプチドグリカン(PG)を投与し、血球における遺伝子発現解析を行った。PGを投与したクルマエビ血球において特異的に複数の遺伝子発現変化が観察された。特に、PG投与後1日目および14日目において発現量が上昇した遺伝子が多く見られ、特に、CrustinやClottable protein等の甲殻類の生体防御関連遺伝子において、ペプチドグリカン投与により発現量の増加が観察された。以上のように、エビの生体防御に関与する遺伝子の発現変動を本cDNAマイクロアレイにより解析することが出来た。さらに、ヒラメcDNAを1,946クローンスポットしたマイクロアレイver.4.0(ヒラメの既知遺伝子ならびにホモログ遺伝子が1,065クローンおよび未知遺伝子が881クローン)を作製した。ヒラメの脳細胞を取り出し、初期培養を行った。脳細胞をポリI:Cで処理することにより、免疫に関与するサイトカイン等の遺伝子の発現が確認され、神経系においても免疫関連遺伝子が機能していることが示唆された。また、本実験以外にも、DNAワクチン接種ならびに病原細菌感染ヒラメ腎臓の遺伝子発現解析を行い、従来のマイクロアレイよりも詳細に遺伝子発現プロファイリングを解明することができた。ヒラメラブドウイルスに対するDNAワクチンを接種した際に、遺伝子発現量が顕著に増加する遺伝子は、ヒトで報告されているインターフェロン誘導遺伝子ISG10と類似することが明らかとなった。1.遺伝子配列情報の収集およびマイクロアレイの作製マダイおよびブリの免疫関連細胞で発現している遺伝子の網羅的EST解析を行い、それぞれ約1,000種類のユニークな配列を得た。これらクローンをDNAマイクロアレイスポット用のDNAサンプルとし、マダイおよびブリのcDNAマイクロアレイを作製した。ブリのマイクロアレイを用いて、腎臓細胞の遺伝子発現変化を調べたところ以前に行ったヒラメの遺伝子発現変化と類似した結果が得られた。2.ヒラメの発育(変態)における遺伝子発現変化の解析本研究ではヒラメをモデルとして、受精後から孵化、変態、その後の着底に至るまでの遺伝子の発現パターンの変化について比較解析した。ヒラメが変態を開始する前と変態後における遺伝子発現変化はあまり見られなかったが、変態を行っている期間(形態的には目が移動する期間)は変態前後とは大きく異なる遺伝子発現パターンを示した。
ヒスタミンH_1-受容体蛋白cDNAのクローニング

1.ウシ副腎髄質のヒスタミンH1受容体の性質を[^3H]メピラミン結合試験およびアフィニティーラベル試薬により明らかにした。ウシ副腎髄質から抽出したmRNAをアフリカツメガエル卵母細胞に注入しH1受容体が発現することを電気生理学的に示した。ウシ副腎髄質細胞mRNAを発現ベクター(λZAPII)を用いてcDNAライブラリーを作成した。in vitrotranscriptionによりmRNAを作成し、残基をコードし(分子量:55,954),7個の疎水性領域を有するG蛋白協調性受容体の特徴を示した。このcDNAを用いて哺乳類細胞に発現したH1受容体はウシ副腎髄質細胞のH1受容体と同様の性質を示した。また,H1拮抗作用を有する抗うつ薬,向神経薬,セロトニン拮抗薬に対しても親和性を示した。さらに,ヒスタミン刺激によりイノシトールリン酸の蓄積,カルシウム動員が引き起こされた。2.ラットヒスタミンH1受容体遺伝子クローンを単離した。イントロンは存在しなかった。受容体は486個のアミノ酸残基で構成された。プロモーター領域にはグルココルチコイド反応領域,AP-2領域が見いだされた。ノザンブロット解析の結果,ラット脳に多量のH1受容体mRNAが見いだされた。しかし,末梢組織においては少なく,ラットのヒスタミンに対する低感受性の理由であることが示唆された。3.ラット肝臓にはヒスタミンH1受容体と異なる[^3H]メピラミン結合蛋白が存在する(シトクロームP450の一種であるデブリソキン水酸化酵素の類縁蛋白)。H1受容体cDNAから発現させた受容体と[^3H]メピラミン結合蛋白に対するキニーネの親和性が1,000倍異なり,10μMキニーネ存在下に真のH1受容体を標識できることを示した。ウシ副腎髄質細胞にはヒスタミンH_1受容体が発現し、ヒスタミン刺激によるカテコラミン遊離が知られている。ウシ副腎髄質から調製したmRNAをアフリカツメガエル卵母細胞に注入し、同細胞にH_1受容体の発現を電気生理学的に確認した。ウシ副腎髄質mRNAをショ糖密度勾配遠心により分画した2.5ー3.5KilobaseのサイズのmRNAを含む分画にH_1受容体mRNAが存在することを確認し、同分画より発現ベクタ-λZAPIIに組み込んだcDNAライブラリ-を作成した。cDNAライブラリ-よりin vitro transcriptionにより作成したmRNAを卵母細胞に注入し、H_1受容体が発現しているか否かを電気生理学的に検出する方法で、20,000個のクロ-ンを含む65個のプ-ルより1個のH_1受容体cDNAクロ-ンを単離した。H_1受容体cDNAは491個のアミノ酸をコ-ドし、計算によって得られる分子量(55,954)はラジオアフィニティ-ラベルされたH_1受容体の分子量(53Kー58K)とよい一致を示した。また、H_1受容体は7個の膜貫通領域を有するロドプシンファミリ-に属する受容体であることが判明した。H_1受容体を哺乳類発現ベクタ-pEFーBOSにサブクロ-ニングし、COSー7細胞にtransfectionし、発現したH_1受容体を[ ^3H]メピラミン結合試験で検討した結果、ウシ副腎髄質に発現するH_1受容体と同様の性質の受容体が大量に発現したことが判明した。

H_1受容体cDNAを用いてNothern blot analysisを行った結果、薬理学的にH_1受容体の発現が証明されているウシの種々の臓器において3.0KilobaseのH_1受容体mRNAの存在が証明された。しかし、脳においては予想外に少量であり、心臓においては検出されずH_1受容体サブタイプの存在が示唆された。ヒスタミンH_2受容体および他の生体アミン受容体とH_1受容体の間のアミノ酸配列の相同性は約40%で、ヒスタミンH_1およびH_2受容体の間の相同性は特に高くなかった。1.ウシヒスタミンH1受容体cDNAクローン由来のH1受容体をラットC6グリオーマ細胞に発現させその性質を検討した。C6細胞に発現したH1受容体に対する[^3H]メピラミンのKd値および各種H1拮抗薬、H1拮抗作用を有する抗うつ薬、向神経薬、セロトニン拮抗薬による[^3H]メピラミン結合に対するKi値は各種組織において報告された値とよく一致した。また、ヒスタミン刺激によりイノシトールリン酸の蓄積、カルシウムイオンの動員が引き起こされた。2.ウシヒスタミンH1受容体cDNAクローンを用いてラットヒスタミンH1受容体遺伝子クローンを単離した。イントロンは存在しなかった。受容体を構成するアミノ酸残基は486個でG蛋白協調性受容体の特徴である7個の疎水性領域を有した。プロモーター領域にはグルココルチコイド反応領域、AP-2領域が見いだされた。C6グリオーマ細胞に発現させたH1受容体はラット組織のH1受容体と類似の[^3H]メピラミンに対する親和性を示した。ノザンブロット解析の結果、ラット脳に多量のH1受容体mRNAが見いだされた。しかし、末梢組織においてはmRNA量は少なく、このことがラットのヒスタミンに対する低感受性の理由であることが示唆された。3.ラット肝臓にはヒスタミンH1受容体と異なる[^3H]メピラミン結合蛋白が存在する。肝臓の[^3H]メピラミン結合蛋白はシトクロームP450の一種であるデブリソキン水酸化酵素の類縁蛋白であるが、H1受容体cDNAクローンから発現させたH1受容体とラット[^3H]メピラミン結合蛋白に対するキニーネの親和性が1,000倍異なることを見いだし、10μMキニーネ存在下に真のH1受容体を標識できることを示した。
手話通訳者における音声刺激に対する筋緊張反応に関する研究

【目的】手話通訳者における『音声』に対する筋緊張の有無を実験的に検討する。【方法と対象】安静椅座位を保たせた被験者に、音声言語(講演)および音声言語がない音楽を約10分ずつ聴かせ(講演4課題、音楽2課題)、左右の上部僧帽筋と上腕二頭筋の表面筋電図を測定した。解析は、各課題毎に、Ve=V(実効値)-Vrelax(安静時平均実効値)を0.1秒毎に算出し、(1)「Veが閾値を1秒以上連続して超過している区間」の総時間の解析可能時間に対する割合、および(2)「Veが閾値を超過した時点を開始とし、ある時点後から1秒以上連続して閾値以下になった時点を終了とした区間で、その長さが1秒以上ある区間」の総時間の解析可能時間に対する割合を、筋緊張「有」割合として算出した。なお、閾値は測定機器のノイズレベルの2倍とした。被験者は、「人の話を聞いていると頸・肩・腕が痛くなる」症状を有しインフォームド・コンセントが得られた手話通訳者10名(ケース群)と、手話を知らない者で、性、年齢、喫煙の有無をケースとマッチさせた10名(コントロール群)とした。【結果と考察】講演を聴けていなかったり体動の多い者を除いたケース8例と対応するコントロール8例を解析対象とした。ケース・コントロール別に左右僧帽筋のどちらかに筋緊張が認められた課題数を集計すると、講演課題(n=32)では、評価法(1)の場合、ケースで14(44%)、コントロールで3(9%)、また、評価法(2)の場合、ケースで20(63%)、コントロールで8(25%)あった。音楽課題(n=16)でも、評価法(1)の場合、ケースで2(13%)、コントロールで3(18%)、また、評価法(2)の場合、ケースで6(38%)、コントロールで4(25%)あったが、ケースとコントロール間で出現率に差はなかった。いずれの評価法でも、音声言語によって誘発されたと判断できる筋緊張が確認された。
畑作物の最適根圏環境の管理技術に関する研究

ピ-マン(カナダBC州産)を供試作物とし,全期マルチ,前期マルチ,後期マルチ,全期マルチ+トンネル処理実験の結果,後期マルチを標準区とした収穫促進度合は前期マルチで23倍,全期マルチで37倍に上がるものとなった。さらにビニルトンネル+全期マルチ栽培とした場合には実に1013倍に達した。晩春の気候条件下では露地栽培が不可能であるのに,マルチによって栽培が可能になること,地中環境改善には移植直後からのマルチが効果的で,しかも栽培全期間を通す方がよいこと,マルチにおける水・肥料管理システムとしてはファ-ティゲイション(肥料混入灌水)が成長にプラスであることがわかった。地温の制御を行い,生長と品質に及ぼす影響を土壌水分最適条件下で検討した。植物体の全乾物量は地温が18°Cから27°Cの範囲内では最適値を24°Cとした。また地温が上述の範囲にあるときは地温に比例して糖度(ブリックス値)が上昇し,宝交早生だと0.43度1°Cであることが明らかになった。イチゴ果実収穫前2週間の土壌水分条件を変化させたときのイチゴの収量への影響について調査した。収穫前2週間の水分設定は,湿潤(4043%),標準(3738%),乾燥(3035%),の範囲に維持され,地温はマルチ区が対照区(無マルチ)より12°C,電熱加温区は58°C高く設定されていた。その結果,イチゴ収穫直前2週間の土壌水分をPF1.21.4(4043%)に調節したあと,水分を圃場容水量に,地温を20°C前後に維持すれば,大粒で,糖度は比較的一定,週間の収量もほぼ一定した作業効率の良いイチゴの栽培が可能となった。根圏域環境改善のためのべたかけの実験とシミュレ-ションから,晴天日,べたかけ内の気温は日中は48°C高く,夜間も34°C高くなった。観測とシュミュレ-ションの結果は比較的良く一致した。イチゴ根圏の水分含量を生育時期別に変化させた場合とマルチ及び根圏地温を電熱線を用いて変化させた場合の、根圏微生物バイオマスと根圏無機属窒素の動向、イチゴによる窒素吸収、イチゴの収量と糖度等について観測、分析を行い、次のような結果を得た。(1)マルチ及び電熱加温の両区とも、イチゴの収穫が始まる時期までは根圏の水分含量を30%に抑制した。(2)電熱加温区はマルチ区に比べて、イチゴの生育が速く収穫期が710日早まった。また、水分含量を生育初期に高くした場合でも、加温効果により、収量低下をもたらさなかった。(3)根圏の微生物バイオマスは非根圏より大きく、生育中期のイチゴ収穫期には減少するが、植物体のN含量はこの時期より増加し、根圏のN代謝にバイオマスが大きな役割を果たしていることが示された。(4)果実の評価が高められたのは、乾燥側処理区(PF2.02.2、含水比29.533.0%)であり、生育・収量を増加させたのは、湿潤側処理区(PF1.21.4、含水比41.242.7%)となった。したがって、これら双方の水分処理を行うことによりイチゴの最適土壌水分条件が満たされるものと考えられた。(5)有効積算地

温ー全乾物重との関係において有効下限温度を7.510°Cとした場合が相関は最大であった。西南暖地では平均地温10°Cを積算開始基準温度とするのが適当とわかった。(6)土壌水分ー開花結実期の時期別水分設定の効果を有効積算地温との関係で評価したところ、初期湿潤が最大、初期乾燥が最低の相関を示した。生育の地温依存性が土壌水分によって変化することが判明した。(7)べたがけ型では地表面での熱収支を考え、非定常場の現象としてシミュレーションモデルにより解析した。その結果、(a)被覆物の光・熱の放射・反射・射出特性によって地表面の放射収支が複雑に変化し、(B)それに伴い被覆下の気象・根圏環境も特徴的に対応し変化した。土壌の微生物バイオマス測定法について、近年生化学的な手法を用いた方法が開発されて応用されるようになり、バイオマス養分の定量が可能となってきた。しかしながら、作物根圏の土壌はその採取が極めて困難なために、根圏バイオマスをめぐる養分動態の測定は不可能であった。初年度より、指による根圏土壌の採取を行い、その分析を試みてきたが、デ-タの振れが大きいことや、採取時間が長いことなどの理由で、尚更かつ再現性の高い方法を検討した。その結果、ステンレスメッシュの網を用いて、根表面より5mmの土壌を採取できるRhi20boxを考案した。本年度は、指採取法とRhi20boxによる採取法を比較しながら、バイオマス養分の定量を行った結果、極めて良好な結果が得られた。イチゴ果実の品質に及ぼす地温の影響:生殖生長期に対し地温の制御を行い、生長と品質に及ぼす影響を土壌水分最適条件下で検討した。植物体の全乾物量は地温が18°Cから27°Cの範囲内では最適値を24°Cとし、これを中心に前後の温度範囲では約5%/°Cで減少した。これは生植生長期の初期に温度をあげすぎることは生長促進のあとに急激な抑制がかかることを意味する。イチゴ果実の品質はごく初期に成熟したものを除き、地温が上述の範囲にあるときは地温に比例して糖度(ブリックス値)が上昇し、宝交早生だと0.43度/°Cであることが明らかになった。これらは根圏環境の熱的改善技術になりうると結論づけられた。ベタがけの根圏環境に及ぼす影響:ベタがけ資材の種類による地温に対する影響を実験で解析し、その差が大きいことを明確にした。次に理論的かつ定量的に根圏環境への影響を明らかにするために地表面での熱収支を考えた非常常場の熱伝導方程式を用いてシミュレ-ションを行った。また、顕熱伝達量はほぼ零に近く、純放射量の大半が潜熱と地中熱伝達量に分配されて根圏温度環境を支配していることがわかった。ピ-マン(カナダBC州産)を供試作物とし,全期マルチ,前期マルチ,後期マルチ,全期マルチ+トンネル処理実験の結果,後期マルチを標準区とした収穫促進度合は前期マルチで23倍,全期マルチで37倍に上がるものとなった。さらにビニルトンネン+全マルチ栽培とした場合には実に1013倍に達した。晩春の気候条件下では露地栽培が不可能であるのに,マルチによって栽培が可能になること,地中環境改善には移植直後からのマルチが効果的で,しかも栽培全期間を通す方がよいこと,マルチにおける水・肥料管理システムとしてはファ-ティゲイション(肥料混入灌水)が成長にプラスであることがわかった。地温の制御を行い,生長と品質に及ぼす影響を土壌水分最適条件下で検討した。植物体の全乾物量は地温が18°Cから27°Cの範囲内では最適値を24°Cとした。また地温が上述の範囲にあるときは地温に比例して糖度(ブリックス値)が上昇し,宝交早生だと0.43度1°Cであることが明らかになった。イチゴ果実収穫前2週間の土壌水分条件を変化させたときのイチゴの収量への影響について調査した。
昇圧機構におけるレニン基質の役割と脱アンジオテンシンI-レニン基質の生理的意義

レニン・アンジオテンシン系は生体における血圧と水電解質の重要な調節系である.本系の各因子はいづれも著しく研究が進んでいるが,レニン基質の代謝に関してはほとんどわかっていない.本研究においては,昇圧機構にレニン基質がどのように関与しているかをレニン基質の代謝面から研究した.1.血漿レニン基質測定の意義私達が開発したヒトレニン基質のRIAでPRAの上昇している妊婦と慢性透析患者の血漿レニン基質量を測定した.妊婦のPRAの上昇機序はレニン基質濃度が上昇した結果であり,透析患者ではレニン基質量は正常人と変わりないことから,血漿中のレニン濃度の上昇によってPRAが増加していることを明らかにした.2.高分子型レニン基質の蛋白とししての性質妊婦の進行とともに血漿レニン基質濃度は上昇してくる.正常の血漿レニン基質の分子量は約6万であるが,妊婦やピル内服婦人では6万の分子量の血漿レニン基質の他に高分子型のレニン基質が出現してくる.この高分子型レニン基質は通常分子量のレニン基質と他の蛋白とが-S-S-結合により形成されたものであることを明らかにできた.高分子型レニン基質の方がレニンに対し親和性が高いという報告もあるが,私達の成績から生理的なPHでは生理的には大きな役割を演じているとは考えにくい.3.脱アンジオテンシンI-レニン基質の生理的意義レニン基質から脱アンジオテンシンI-レニン基質を作製するための純枠なヒトレニンを精製した.ヒト血漿から大量のレニン基質を精製した.脱アンジオテンシンI-レニン基質を作製し,各種蛋白分分解酵素を加えて,生成されるペプチドの生物活性をひきつづき検討する.レニン・アンジオテンシン系は生体における血圧と水電解質の重要な調節系である.本系の各因子はいづれも著しく研究が進んでいるが,レニン基質の代謝に関してはほとんどわかっていない.本研究においては,昇圧機構にレニン基質がどのように関与しているかをレニン基質の代謝面から研究した.1.血漿レニン基質測定の意義私達が開発したヒトレニン基質のRIAでPRAの上昇している妊婦と慢性透析患者の血漿レニン基質量を測定した.妊婦のPRAの上昇機序はレニン基質濃度が上昇した結果であり,透析患者ではレニン基質量は正常人と変わりないことから,血漿中のレニン濃度の上昇によってPRAが増加していることを明らかにした.2.高分子型レニン基質の蛋白とししての性質妊婦の進行とともに血漿レニン基質濃度は上昇してくる.正常の血漿レニン基質の分子量は約6万であるが,妊婦やピル内服婦人では6万の分子量の血漿レニン基質の他に高分子型のレニン基質が出現してくる.この高分子型レニン基質は通常分子量のレニン基質と他の蛋白とが-S-S-結合により形成されたものであることを明らかにできた.高分子型レニン基質の方がレニンに対し親和性が高いという報告もあるが,私達の成績から生理的なPHでは生理的には大きな役割を演じているとは考えにくい.3.脱アンジオテンシンI-レニン基質の生理的意義レニン基質から脱アンジオテンシンI-レニン基質を作製するための純枠なヒトレニンを精製した.ヒト血漿から大量のレニン基質を精製した.脱アンジオテンシンI-レニン基質を作製し,各種蛋白分分解酵素を加えて,生成されるペプチドの生物活性をひきつづき検討する.レニン・アンジオテンシン系は生体における血圧と水・電解質の重要な調節系である。本系の構成因子であるレニンとレニン基質に関しては最近著るしい進歩があり、それぞれの蛋白の一次構造の配列も明らかにされている。しかし、レニン基質の代謝調節に関してはほとんどわかっていない。本研究においては、昇圧機構にレニン基質がどのように関与しているかを、レニン基質の代謝面から研究を行ってきている。1.高血漿レニン活性を示す病態の中で、長期間アンジオテンシン変換酵素(ACE)阻害剤内服患者と長期間腎透析中の患者において、血漿中のレニン基質濃度と脱アンジオテンシンI-レニン基質濃度を測定した。その結果、長期間ACE阻害剤内服患者ではレニン基質濃度が有意に低く、脱アンジオテンシンI-レニン基質濃度は正常人に比し有意に高かった。一方、腎透析中の患者においては、レニン基質濃度と脱アンジオテンシンI-レニン基質濃度は正常人と同じレベルであった。2.脱アンジオテンシンI-レニン基質の作製臨床検査に用いた血漿を貯え、硫安塩析,【DE_(52)】イオン交換カラムクロマトグラフィー,コンカナバリンA-セファローズカラムクロマトグラフィー,抗ヒトレニン基質抗体アフィニティークロマトグラフィーおよびFPLCシステムを用いて、ヒトレニン基質を現在精製している。また、脱アンジオテンシンI-レニン基質を作成するための高度に精製したヒトレニンを作成中である。
高等教育機関における次世代キャンパス無線LANシステムの研究

高知高専では、平成14年3月より全学的なキャンパス無線LANを構築し運用を行っている。平成21年度には携帯情報端末を使った教育プロジェクトが文部科学省の大学教育推進プログラムに採択され、全教員にiPad2を全学生にiPod touchを貸与し、無線LANで学内ネットワークに接続して活用している。スマートフォンやタブレットの普及に伴い、教育の現場でもこのような機器の導入と活用が広まってきており、多数の情報端末を安定して運用できる無線LAN環境の構築の必要性が高まっており、本研究では最新の無線LAN規格であるIEEE802.11acに着目して検証を行った。アクセスポイントを1部屋に1台のみ設置し出力を変更して計測を行った試験では障害物に弱いと言われている5GHzの通信で遮蔽物の存在する隣室などでの測定で従来のIEEE802.11a/n方式は通信速度が大きく落ち込んだが、IEEE802.11a/n/ac方式では2.4GHzと同等もしくはより良好な測定結果がでており、今後対応した機器が増えることで1台のアクセスポイントを廊下に設置して複数の部屋をカバーするといった運用を、電波干渉を回避しやすくより高速な通信が可能な5GHzで行う事が可能になると考えられる。アクセスポイントを1部屋に複数台設置しての試験ではアクセスポイントの配置と出力を変えての通信速度の計測を行い、離れた配置と低い出力で良好な結果を得た。この事から互いの電波の干渉を受けにくい配置と出力の設定を適切に行う事の重要性を再認識した。今後更にこの成果を基にiPad miniなどを使用する実際の授業での活用と検証を行っていく予定である。研究の結果については高知高専の研究代表者のwebページに掲載しており、今後も得られた成果については追加更新していく予定である。
ASRによる材料劣化および鋼材拘束がPC梁性能低下に及ぼす原因の要因解明について

ASRによる力学的性能低下と内部ひび割れ発生状況を整理し,1内部ひび割れ観察から材料劣化程度を推定する方法について検討。2鋼材の拘束条件がASRひび割れの抑制に及ぼす影響について整理。3ASR劣化したPC梁供試体を用いて,材料劣化状態と内部ひび割れ発生状況,鋼材拘束条件,および梁構造体としての耐荷性能との関係を明らかにする,などを目的として研究を行った。その結果,ひび割れ幅の大きい損傷状態では,ひび割れ幅も考慮した評価が必要であること,拘束下でASRによる膨張が進展した場合はひび割れ長さは抑制され,また軸直角方向の拘束が無ければ,ひび割れに方向性が生じることなどが確認された。ASRを生じたコンクリート構造物には亀甲状あるいは軸方向のひび割れが発生する。補修や補強を行う場合には,ひび割れが生じたコンクリートの耐荷性状の評価が必要である。しかしながら,ASRを生じたコンクリートの力学的性質に関する知見は不足しているのが現状である。初年度は,ASRにより生じたひび割れがコンクリートの力学的性質に及ぼす影響を明らかにすることを目的とし,圧縮強度,静弾性係数等の各力学的性質と内部ひび割れとの関係性を実験的に考察した。W/C=40%,およびW/C=50%のコンクリートで実験を行った結果,強度レベルが相違していても,ASR膨張に伴う圧縮強度および弾性係数の低下傾向はほぼ同等となることが分かった。また,ASRを生じさせたコンクリートの圧縮強度試験を行った結果,ASR膨張によって生じた水平方向と斜め方向ひび割れに大きな縦ひずみが確認できた。これより,載荷によってこれらのひび割れが閉じたため,それに伴い変形量が大きくなり,静弾性係数が低下することが確認された。なお,初年度はアルカリシリカ反応(ASR)を生じたコンクリートの力学的性状変化を明確にするため,鉄筋を含まないコンクリート供試体のASR膨張に伴う性状変化について検討を行った。2年目は,初年度の結果をベースにPCにて拘束されたコンクリートのASR膨張に伴う耐久性,耐荷性の変化を検討する予定である。研究計画では実験A,実験B,実験Cを提案していた。実験Aでは無拘束条件でコンクリートにASRが進展した場合の力学的性能の変化を実験的に明確にすることを提案した。実験Bではプレストレスによる拘束条件下でASRが進展した場合のひび割れ進展の特性について検討することを提案した。実験Cではポストテンション型小型プレストレストコンクリートの耐荷性能について,ASR膨張の進展に伴う載荷性能について検討を行う実験を提案した。初年度の成果により,実験Aについて完了することができ,その結果,無筋コンクリートの場合の,ASR進展に伴う材料劣化(膨張量に伴う内部ひび割れ進展,諸力学的性能)を明確化することができた。なお,実験Bについても現在進行中であり,2年目の中盤には実験結果を公表することができると予想している。実験Cについては,現段階で準備中ではあるものの,初年度の知見を基にその準備はほぼ整い,実験作業を開始する予定である。また使用骨材の特性から,2年目の後半には十分なASR膨張が見込まれているため,これについても予定通り実験を遂行することができると予想してる。なお,プレストレストコンクリートのASR劣化を考慮するとき,コンクリートのクリープとASR膨張を切り離して考えることはできないので,2年目の計画では,当初計画していなかった,クリープ平衡したコンクリートにASRが生じた時のひび割れ進展および膨張挙動も併せて検討することを計画している。ASRによる力学的性能低下とミクロ/マクロスケールでの内部ひび割れ発生状況を整理し,ASRが発生した構造物の劣化状況を判断するために,1内部ひび割れ観察から点検時の材料劣化程度を推定する方法について検討する。2鋼材の拘束条件がASRひび割れの抑制に及ぼす影響について整理3ASR劣化したPC梁供試体を用いて,コンクリートの強度低下などの材料劣化状態と内部ひび割れ発生状況,鋼材拘束条件,および梁構造体としての耐荷性能との関係を明らかにすること,などを目的として研究を行った。その結果,それぞれの項目において,以下に示す知見を得た。1については,蛍光樹脂含浸法により求めた内部ひび割れ密度は,ひび割れ幅の小さい損傷状態においては,圧縮強度とある程度の相関関係があることが分かった.しかし,ひび割れ幅の大きい損傷状態ではひび割れ密度だけでは十分ではなく,ひび割れ幅も考慮した評価方法が必要であることが確認された.2については,コンクリート内部に拘束がある条件下でASRによる膨張が進展した場合,表面および内部に発生するひび割れ密度やひび割れの方向性は,その内部応力条件に大きく影響を受ける。また,内部ひび割れの方が表面ひび割れに比べ,ひび割れ幅が小さいが,ひび割れ密度は大きい。また,鉄筋による拘束下でASRによる膨張が進展した場合,軸方向の拘束力が大きいほど,ひび割れ長さは抑制される。しかし,軸直角方向の拘束が無ければ,ひび割れに方向性が生じることが確認された。3については,PC梁供試体はプレストレスの拘束により,軸直角方向の膨張が卓越する結果となった。また,無膨張時には曲げ引張破壊であったのが,膨張量2000μ時の曲げ破壊試験では,コンクリートの力学的性質の低下のため破壊形態が変化しせん断圧縮破壊となり,曲げ耐力の低下も見られた。

3ASR劣化したPC梁供試体を用いて,材料劣化状態と内部ひび割れ発生状況,鋼材拘束条件,および梁構造体としての耐荷性能との関係を明らかにする,などを目的として研究を行った。その結果,ひび割れ幅の大きい損傷状態では,ひび割れ幅も考慮した評価が必要であること,拘束下でASRによる膨張が進展した場合はひび割れ長さは抑制され,また軸直角方向の拘束が無ければ,ひび割れに方向性が生じることなどが確認された。PC(プレストレストコンクリート)のASR膨張に伴う耐力,耐久性の変化について評価する項目は,拘束によるひび割れの方向性,び割れ量やひび割れ幅の増大に伴う水分供給(表面ひび割れを沿って)の変化と,それによるASR膨張の促進具合,およびASRが生じたコンクリートの水の拡散係数である。そのためにPC供試体を持ちいて確認する事項は,応力状態の変化,水分供給の変化,ひび割れ幅の変化,膨張量経時変化(軸方向および軸直角方向),曲げ耐力である。実験内容は以下の通りとする。供試体寸法は,210*110*750mm。無筋,PC供試体を作製。水分供給は下面湿潤上面乾燥,上下面湿潤の2パターンとする。内部のひずみをみる為に埋め込みゲージ,また湿度計でコンクリート内部湿度を測定。軸方向および軸直角方向の表面膨張量はコンタクトゲージにて計測。膨張量が0 ,500,1000,1500,2000,3000μの時に供試体を切断し,内部ひび割れ発生状況を確認。プレストレス力の変化はPC棒鋼のひずみ量にて管理。ケミカルプレストレスやクリープ変形などによるプレストレス量変化はブランク供試体を用いて評価(ASR膨張させない試験体)。ブランク供試体は,各温度湿度環境にて必要。埋込ゲージにて内部ひずみ変化を観測し,PCの全断面有効がASR膨張後に如何に変化するかを確認。予備試験では2年目の終わり頃には膨張量3000μ程度まで進む予定であり,実験Cについては予定通り完了できる見込みである。追加実験であるクリープ試験では,連続的に弾性範囲で圧縮応力が作用した状態でクリープが終息した後にASRが発生した場合の,コンクリートの挙動(内部応力変化,クリープ,膨張挙動,変形性状)を明らかにする。予想として,通常クリープが平衡した後でさえも,ASR膨張が進むと再度クリープ変形が生じ,同時にASRによる変形も生じると思われる。コンクリート工学
定平均曲率部分多様体の構成と応用

本研究では,ユークリッド空間の極小曲面に関するワイエルストラス型表現公式とその一般化を考察した。まず,3次元ユークリッド空間の極小曲面,という古典的なカテゴリで,フラックスの逆問題に肯定的な解答を与えた。ここであらわれる(複素解析的な量としての)フラックスの一般化として,3次元双曲型空間の定平均曲率1をもつ曲面に対してフラックスとよぶべきホモロジー不変量を定義し,そのバランス公式を用いてある種の曲面の非存在を証明した。3次元双曲型空間の定平均曲率1の曲面にたいして,全曲率に関する不等式(オッサーマン型不等式)を用い,全曲率が小さい曲面の分類を試みた。とくに,全曲率が4πより小さい曲面については完全な分類が得られた。この分類の副産物として,特殊な場合には従来知られていた不等式よりもつよい不等式が成立することを示すことができた。また,一般に4次元以上のユークリッド空間の極小曲面に関する良く知られたワイエルストラスの表現公式の一般化として,ある種の非コンパクト型対称空間の正則ガウス写像をもつ曲面という概念を導入し,そのようなクラスの曲面に対して,ユークリッド空間の極小曲面との間の,一般化されたローソン対応が成り立ち,ワイエルストラス型表現公式が存在することを示した。さらに,その公式の応用として,曲面の全曲率に関する大域的な結果を得た。また,高次元のユークリッド空間の完備極小曲面に対して,その全曲率がみたすオッサーマン型の不等式の等号条件を決定した。この不等式の一般化については,現在進行中である。空間型の定平均曲率の大域的な性質と,その周辺にある問題を考察した.双曲型空間の平均曲率1をもつ曲面に対して,閉リーマン面上の,有限個の錐的特異点を持つ正定曲率計量が対応していることが知られているが,そのようなカテゴリーの計量のうち,リーマン面の種数と特異点の数が小さい場合の分類について考察した.とくに,球面上に3つの特異点を持つ場合は完全に分類ができ,その方法を応用することにより,3つのカテノイドエンドをもち,種数が0であるような定平均曲率1の曲面の分類が完成された.さらに,種数1で特異点が1の場合の計量の分類問題と楕円関数論との関係が考察された(現在進行中).また,高い次元のユークリッド空間のなかの(余次元の高い)極小曲面に対するワイエルストラス表現公式に対応して,3次元双曲型空間のワイエルストラス-ブライアン表現公式の高次元化が試みられている.さらに,上記のCMC-1曲面の分類と関係して,ユークリッド空間の完備な極小曲面に対して定義されるホモロジー不変量(通常「フラックス」と呼ばれる)のCMC-1版が発見されたが,さらに,ユークリッド空間の定平均曲率曲面に対するフラックス(Korevaar-Kusner-Solomon)を可積分系のスペクトル径数を用いて理解する,という方法を他の空間型に応用することによって,非ユークリッド空間型の定平均曲率曲面に対しても同様のホモロジー不変量が定義されることがわかった(執筆準備中).3次元ユークリッド空間や双曲型空間の定平均曲率曲面には"フラックス"とよばれるホモロジー不変量が定義され,曲面の端での幾何学的性質をよく表すことが知られている。とくに3次元ユークリッド空間の極小曲面のフラックスは,そのワイエルストラス表示を通して複素解析的に求めることができる。これによりフラックスをあたえて曲面を構成するいわゆる逆問題は複素幾何の問題と促えなおすことができる。一方双曲型空間の定平均曲率曲面のフラックスとして既に知られているものの他に,とくに定平均曲率もの曲面に複素解析的なフラックスを定義することができた。これを用いてある種の曲面の非存在を示すことができる。また,この場合の逆問題は,定曲率計量の構成問題,あるいはある種の方程式のモノドロミー問題と密接なかかわりをもつことを明らかにした。

本研究では,ユークリッド空間の極小曲面に関するワイエルストラス型表現公式とその一般化を考察した。まず,一般に4次元以上のユークリッド空間の極小曲面に関する良く知られたワイエルストラスの表現公式の一般化として,ある種の非コンパクト型対称空間の正則ガウス写像をもつ曲面という概念を導入し,そのようなクラスの曲面に対して,ユークリッド空間の極小曲面との間の,一般化されたローソン対応が成り立ち,ワイエルストラス型表現公式が存在することを示した。さらに,その公式の応用として,曲面の全曲率に関する大域的な結果を得た。以上の結果は,特別な場合として,3次元双曲型空間の平均曲率1の曲面の理論を含む。これについては,ワイエルストラス型表現公式がすでに知られており,研究代表者らにより,全曲率に関するいくつかの事実が知られている。まず,絶対全曲率については,一般にコーン・フォッセンの不等式が成り立つが,その等号は成立しない。また,双対絶対全曲率と代表者たちが名付けた量は,コーン・フォッセンより強い,オッサーマン型の不等式をみたすことをすでに示したが,今年度は,さらに,双曲型空間の平均曲率1をもつ完備な曲面で,小さい全曲率をもつものの分類を行った。とくに,絶対全曲率・双対絶対全曲率のいずれかが4πより小さい場合の分類を完全に与え,8πより小さい場合に部分的な分類を得た。この分類の仮定で,曲面が特殊な位相型をもっている場合に,絶対全曲率がコーン・フォッセンより強い不等式をみたすことを示した。また,高次元のユークリッド空間の完備極小曲面に対して,その全曲率がみたすオッサーマン型の不等式の等号条件を決定した。これらの研究成果は,現在投稿中である。
カリックスアレーンのCH結合活性化で誘導される有機金属錯体の特性

安定なκ3-O,C,O三座配位型カリックス[4]アレーンの錯体である[Cp*Ir{(C6H2tBu)4(CH)(CH2)3(O)(OH)3}] (M = Ir, Rh)の合成に初めて成功した。このうち、Ir錯体では2等量のXyNCとの反応によりCp*配位子がη5からη1へと変化し、(η1-Cp*)Ir(CNXy)2錯体を与えた。さらにもう1等量のイソシアニドを反応させるとCp*Hの解離が進行した。このようなCp*の環スリップは極めて珍しく、本反応系は4-10族遷移金属からのCp*の段階的解離を直接観測できた最初の例である。OH基の柔軟な配位がこの特異な挙動を促進していると考えられる。本研究では、これまで研究例の少ないカリックスアレーンの環内CH2基のCH結合活性化を遷移金属錯体を用いて行わせ、新規なO,C,O-三座配位子を開発すること、そしてその配位子を持つ有機金属錯体の特性を明らかにすることを目的としている。本年度はまずIr(III)錯体を用いてtBu-カリックスアレーン(C6H2tBu)4(CH2)4(OH)4のCH結合活性化を検討した結果、[Cp*Ir(OAc)2]などの錯体とtBu-カリックスアレーンをTHF中で還流することにより円滑にCH結合活性化が進行し、目的とするO,C,O-カリックスアレーン三座配位子を含む錯体[Cp*Ir{(C6H2tBu)4(CH)(CH2)3(O)(OH)3}]が収率約80%で得られることが明らかとなった。対応するRh錯体の合成も[Cp*Rh(OAc)2]を用いて検討したところ、キシレン還流条件でIrと同様の構造を持つと考えられる生成物を得た。後者の同定は引き続き行う。次に、得られたIr錯体の反応性を検討した。COおよびPMe3 (L)は1molのみ反応し、O,C-カリックスアレーン二座配位子を含む[Cp*Ir(L){(C6H2tBu)4(CH)(CH2)3(O)(OH)3}]を与えた。一方、2molのXyNC, NpNC, AnNC (L')を用いて反応させると、モノハプト配位のC5Me5配位子を含む[(C5Me5)Ir(L')2{(C6H2tBu)4(CH)(CH2)3(O)(OH)3}]が生成した。さらに、過剰量のXyNCあるいはtBuNCとの反応では、Cp*Hが解離して[Ir(L')3{(C6H2tBu)4(CH)(CH2)3(O)2(OH)2}]が生成した。Cp*配位子は一般にハプティシティ変化を起こしにいとされ、遷移金属でモノハプト錯体が単離された例はほとんどないことから、上記は興味深い成果といえる。本研究では、カリックスアレーンの環内CH結合活性化を鍵として新規なO,C,O-三座配位子を開発することを第一の目的としている。本年度の研究では、Ir(III)およびRh(III)錯体を用いることにより、tBu-カリックスアレーンから目的とするO,C,O-カリックスアレーン三座配位子を含む錯体の合成に成功した。特に、Ir錯体では高収率で生成物を得る方法を明らかとし、また単結晶X線構造解析を含む完全な同定にも成功した。Rh錯体については、Ir錯体とスペクトル的に類似の生成物を確認しているものの、完全な単離同定には至っていないので、平成28年度も継続して同定を進めることとする。一方、O,C,O-カリックスアレーン三座配位子を含むIr錯体[Cp*Ir{(C6H2tBu)4(CH)(CH2)3(O)(OH)3}]の反応性に関しては、Cp*配位子のモノハプト配位へのスリップ、さらにCp*Hとしての解離という、極めて珍しい反応を段階的に観測することに成功した。従来、モノハプトC5Me5配位子をもつ遷移金属錯体は、反応中間体としてスペクトルを観測した例はあるものの、安定な錯体として単離した例はほとんどない。また、温和な条件下でCp*Hとして解離する例もわずかである。本研究で見出した錯体は、有機金属化学において特に重要な配位子であるCp*の新たな反応性を示すものとして価値が有るだけでなく、O,C,Oーカリックスアレーン三座配位子自体の特異な性質の一端を示すものとも言えよう。以上より、初年度の段階としては想定した成果があったものと考えられ、おおむね順調と判断した。本研究では、従来達成されていなかったカリックスアレーンの環内CH2基のCH結合活性化を遷移金属錯体を用いて行わせ、新規なO,C,O-三座配位子を開発すること、そしてその配位子を持つ有機金属錯体の特性を明らかにすることを目的としている。平成29年度はまず、28年度に合成に成功したCp*Ir(III)錯体に対応するRh錯体の合成を検討した。

その結果、[Cp*Rh(OAc)2]をメシチレン還流条件でtBu4-カリックスアレーンと反応させたのち、ヘキサン抽出とカラム精製を行うとO,C,O-カリックスアレーン三座配位子を含む錯体[Cp*Rh{(C6H2tBu)4(CH)(CH2)3(O)(OH)3}]が51%収率で得られることを見出した。一方、THF中で[Cp*Rh(OAc)2]をtBu4-カリックスアレーンモノカリウム塩と反応させるとカリックスアレーンがκO配位した錯体が得られた。このものはC-H活性化の前駆体と推測される。得られたRh錯体の反応性を検討したが、Irとは異なりCO、PMe3、イソシアニド類とは反応せず、N-ヘテロ環カルベン配位子IPrとはプロトン移動を起こして[Cp*Rh{(C6H2tBu)4(CH)(CH2)3(O)2(OH)2}][IPrH]を与えた。この塩は結晶中においてTHF 1分子を空孔中に取り込み、HIPrイオンが水素結合を作りながら蓋をした形の超分子複合体を形成した。一方、カリックスアレーンと類似の骨格を持つピラー[5]アレーンを用いた錯形成反応についても検討を加えた。現在までにCH結合活性化を経た錯体の単離には至っていないが、[Cp*Ir(III)]2+および[Cp*Rh(III)]2+を配位したデカメチルピラー[5]アレーン錯体の合成に成功し、これらが極性溶媒を形状選択的に取り込む能力を持つことを明らかにした。本研究では、カリックスアレーンの環内CH結合活性化を鍵として新規なO,C,O-三座配位子を開発することを第一の目的としている。本年度の研究では、まず平成28年度に合成法の確立と完全な同定に至らなかったRh錯体について検討を加えた。その結果、Irの場合と異なり反応には高温条件が必要であることが判明し、[Cp*Rh(OAc)2]をメシチレン還流条件でtBu4-カリックスアレーンと反応させるという方法によってカリックスアレーン環内CH2基のCH結合を活性化し、O,C,O-カリックスアレーン三座配位子を含む錯体を良好な収率で得ることに成功した。本錯体は13C{1H} NMRでδ62.9 (d, 1JRh-C = 25.2 Hz)、1H NMRではδ5.12 (s, 1H)にRh-CHの特徴的なシグナルを示す。併せて、C-H結合活性化に至る中間体と考えられる錯体の単離にも成功した。また、今回得られたRh錯体はIrとは異なりCO、PMe3、イソシアニド類とは反応せず、したがってCp*のη1へのハプティシティ変化や解離は示さなかった。IrとRhの中心金属による違いについては引き続き今年度に明らかにしたい。N-ヘテロ環カルベン配位子IPrとはプロトン移動によりイミダゾリウム塩を与え、THFからの再結晶でTHF 1分子を空孔中に取り込み、HIPrイオンがそのTHF分子と水素結合を作って空孔に蓋をした形の超分子複合体を形成した。カリックスアレーンと類似の骨格を持つピラー[5]アレーンを用いた錯形成反応についても検討を加えた結果、[Cp*Ir(III)]2+および[Cp*Rh(III)]2+を配位したデカメチルピラー[5]アレーン錯体の合成に成功し、これらがケトン・ニトロアルカン・ニトリルなどの極性溶媒を形状選択的に取り込む能力を持つことをNMR滴定実験により明らかにした。本研究では、従来達成されていなかったカリックスアレーンの環内CH2基のCH結合活性化を遷移金属錯体を用いて行わせ、新規なO,C,O-三座配位子を開発すること、そしてその配位子を持つ有機金属錯体の特性を明らかにすることを目的としている。前年度までにO,C,O-三座配位型のカリックス[4]アレーン配位子を含む錯体[Cp*Ir{(C6H2tBu)4(CH)(CH2)3(O)(OH)3}](1-Ir, 1-Rh)の合成法を確立したので、平成29年度にはまず錯体1とアルキンの反応を検討した。
がん治療における放射線の時間的線量配分と制癌剤併用効果に関する研究

薬剤の分布が血流などに依存することに比し,放射線が確実に照射野の組織にエネルギーをデポジットできることは,放射線による腫瘍治療の特徴の一つである.できるだけ多くの癌細胞を殺し転移を少なくしながら,正常組織に対する障害をできるだけ少なくする事が,最重要である.同じ線量でも障害の程度の違いを生じうるのはもっぱら両組織間の生物学的な因子の違いを利用することによる.個々の器官,腫瘍の放射線リスポンスの特異性に基づくよりよい時間的線量配分(可能なれば有効薬剤の併用も含め)を理論的に導き出すため, 1)腫瘍・正常組織の生物学的特異性に基づく効果的線量配分の決定に重要な種々の因子の解析, 2)腫瘍治療の『先行指標』の新たな開発,3)正常組織障害の『先行指標』の新たな開発が,本研究の目的であるが,本年は先行指標の開発・確立に重点を置いた.結果, (イ)腫瘍細胞の生死を予知する為の一連の先行指標,すなわちMRI(GdーDTPA)による腫瘍血流動態の定量, MRS(^<31>P)による腫瘍・組織細胞の代謝状態の測定, Biopsyを伴うがBUdR抗体/Flow cytometryによるCellgrowth Kineticsの解析, FDAやDNA BreakageやMicronucleiによる腫瘍細胞の生死予知の先行指標の開発が軌道に乗って進み, (ロ)正常組織後発障害や宿主反応の先行指標開発, (ハ)分割照射(一次巣原発腫瘍又は二次巣の治療照射)の転移への影響の研究が進行した.薬剤の分布が血流などに依存することに比し,放射線が確実に照射野の組織にエネルギーをデポジットできることは,放射線による腫瘍治療の特徴の一つである.できるだけ多くの癌細胞を殺し転移を少なくしながら,正常組織に対する障害をできるだけ少なくする事が,最重要である.同じ線量でも障害の程度の違いを生じうるのはもっぱら両組織間の生物学的な因子の違いを利用することによる.個々の器官,腫瘍の放射線リスポンスの特異性に基づくよりよい時間的線量配分(可能なれば有効薬剤の併用も含め)を理論的に導き出すため, 1)腫瘍・正常組織の生物学的特異性に基づく効果的線量配分の決定に重要な種々の因子の解析, 2)腫瘍治療の『先行指標』の新たな開発,3)正常組織障害の『先行指標』の新たな開発が,本研究の目的であるが,本年は先行指標の開発・確立に重点を置いた.結果, (イ)腫瘍細胞の生死を予知する為の一連の先行指標,すなわちMRI(GdーDTPA)による腫瘍血流動態の定量, MRS(^<31>P)による腫瘍・組織細胞の代謝状態の測定, Biopsyを伴うがBUdR抗体/Flow cytometryによるCellgrowth Kineticsの解析, FDAやDNA BreakageやMicronucleiによる腫瘍細胞の生死予知の先行指標の開発が軌道に乗って進み, (ロ)正常組織後発障害や宿主反応の先行指標開発, (ハ)分割照射(一次巣原発腫瘍又は二次巣の治療照射)の転移への影響の研究が進行した.
レーザー同軸分子線発生装置の開発

本研究では、パルス分子線とレーザーを組み合わせた実験における高感度測定法として、パルス分子線にレーザーを効率よく照射できるレーザーと完全に同軸な分子線を生成することのできるパルス分子線源を開発、評価することを目的とした。パルス分子線とレーザー技術を組み合わせた実験において、測定の精度および検出限界を決めている要因の一つは、レーザーによって励起される分子の量だからである。今年度はレーザービームと同軸な分子線を生成するパルス分子線源を用いて、評価実験を行った。新たに開発したレーザー同軸パルス分子線源は既存の分子線源に比べ、強度は弱く、冷却能力に劣ることが明らかとなった。また、検出感度に関して、既存のシステム(真空排気装置、検出装置など)との組み合わせでは十分な性能を発揮せず、改良の余地があることが示された。分子線源に関しては吹き出し部の改良や駆動電源の改良が、装置全体としては、真空排気装置、検出装置の改良が必要と結論した。また、新規分子線源の開発に平行し既存の分子線源を用いて、アセチレンのリュードベリ状態に関する実験を行った。アセチレンのg対称リュードベリ状態を(2+1)REMPI-TOFMS法で観測、バンドの回転解析、量子欠損の値より、約83000cm^<-1>に4p^1Δ_g及び4p^1Σ_g状態が存在する事を見いだした。また、g対称リュードベリ状態を経由する多光子過程により、C_2の励起状態が生成することを見出した。C_2励起状態からの発光を検出することで、さらにnの大きなg対称リュードベリ状態を観測することにはじめて成功した。パルス分子線とレーザー技術を組み合わせた実験において、測定の精度および検出限界を決めている要因の一つは、レーザーによって励起される分子の量である。本研究では、実験的な測定感度を高めるために分子線を効率よく利用することに着目し、パルス分子線をレーザーにより効率よく励起できる、レーザーと完全に同軸な分子線を生成することのできるパルス分子線源を開発、評価を目的とした。今年度はレーザービームと同軸な分子線を生成するパルス分子線源の設計制作を行った。パルス分子線源は、市販のパルスバルブをもとに、吹き出し部を改良した。その結果、新たに開発したレーザー同軸パルス分子線源は既存の分子線源に比べ、1)分子線強度は弱いこと、2)分子の(回転)温度は若干高いこと、3)パルス時間幅は数倍長くなってしまうこと、が明らかとなった。分子線源の性能面で改良の余地があることが示され、吹き出し部の改良や駆動電源の改良などで、分子線強度、温度、パルス時間幅の点で改善が可能と結論した。またそれら2つの準位において、前期解離速度および前期解離機構に大きな違いがあることを見いだした。