hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分子設計されたキトサン－L-乳酸塩を経由する新規のL-乳酸製造プロセスの開発

大量に存在する天然有機物由来であるキトサンを利用した,新規のL-乳酸製造プロセスを構築する.本研究では,キトサンによる生成L-乳酸の中和(発酵工程)とキトサンーL-乳酸塩による結晶化(精製工程)を同時に実現できるキトサンの分子デザインを中心課題とする.プロセスで使用したキトサンの回収方法も含めたL-乳酸発酵・精製プロセス開発のほか,低分子化あるいは化学修飾がもたらすキトサンの機能提示,抗菌性に関連するキトサンが乳酸生成菌を含む生菌に与える影響の提示など,提案プロセス周辺にある科学的な知見も提示する.大量に存在する天然有機物由来であるキトサンを利用した,新規のL-乳酸製造プロセスを構築する.本研究では,キトサンによる生成L-乳酸の中和(発酵工程)とキトサンーL-乳酸塩による結晶化(精製工程)を同時に実現できるキトサンの分子デザインを中心課題とする.プロセスで使用したキトサンの回収方法も含めたL-乳酸発酵・精製プロセス開発のほか,低分子化あるいは化学修飾がもたらすキトサンの機能提示,抗菌性に関連するキトサンが乳酸生成菌を含む生菌に与える影響の提示など,提案プロセス周辺にある科学的な知見も提示する.
低次元相関電子系の電気伝導性の研究

強磁場中の2次元電子系は強相関系の極限に位置し、様々な非摂動論的現象が発見されている。強相関現象の魅力を最大限に引き出すものとして、層の自由度を導入した二層系量子ホール系の研究を行ってきた。占有率が1/2の状態では一層系では分数量子ホール効果は生じない。そこでは複合フェルミオンが実効的に無磁場となり、フェルミ液体状態が実現されると信じられている。一方、二層系では観測された分数量子ホール状態に関しては様々な理論的提言がなされているが実験的に調べられた相図や活性化エネルギーの振る舞いに対する矛盾は理解されないままであった。本研究員は数値シュミレーションの方法を適用し層間間隔やトンネリング率の変化のもとで基底状態がどのように変化するかを調べ、そこから得られた知見に基づきひとつのシナリオを提案した。そこでは基底状態が連続的に転移するのに対し素励起状態である準正孔状態は不連続に転移する。これは活性化エネルギーのトンネリング率の変化に伴う上向きカスプを説明する。全占有率が整数で異なったランダウ次数の状態がエネルギー的に交錯する系ではイジング的な強磁性状態が実現することが知られている。このような系で最近、輸送係数のヒステリシスや異方的輸送現象が観測されている。本研究員は数値的シュミレーションとハートリー・フォック理論を用いて有限の相間隔では二つのストライプ状態が可能なことを明らかにした。以上の結果に関して現在、投稿準備中である。
高出力密度核融合炉における要素交換技術の基礎設計

高出力密度核融合炉の稼働率を上げるために炉心部交換の作業時間の短縮にもっとも効果的なものにベーキング時間の短縮がある。本年度はこの問題を解決する迅速要素交換技術(QRT)の具体的機器としてSMAを使った大口径コンパクトゲートバルブを提案しこれについての機械的、力学的な考察を行うと共に小型装置で実証研究を行なった。数値解析は当研究班で形状記憶合金を取り扱えるようにバージョンアップされた米国の公開プログラムによって行われた。リテーナーの突起部に掛かる単位長当りの荷重は300kg/cm以上となり真空シールに十分な線荷重が得られることが分かった。隔壁部材厚さ1mmでは、何かの事故で隔壁部に差圧が生じたときでも0.8気圧までであれば隔壁部が破壊することがない。ここでは、同様の動作機構を持ったままスケールダウンさせたゲートバルブを実際に製作し、発生力の測定と真空試験を行なって基本的な動作特性を調べた。弁座押え(リテーナー)の動きは温度によってスムースに変化して予測どうりの動きをしており、最大1mm以上の変位が得られているので、半分を拘束量としても0.5mmのクリアランスが残るので隔壁材であるシートの移送が可能である。弁座の締め付け力は最大で約10.5トンの荷重が発生しており、線荷重に直すと330kg/cmとなり、真空シールに必要とされる値を上回っている。SMAドライバーだけの締め付け圧力からリテーナーの発生力を計算すると約20tonとなる。この発生力の減少はSMAドライバーとリテーナー及びSUS面との摩擦が原因であるとすると、等価的な摩擦係数は約0.5であることが推測された。その結果を踏まえ、コンパクトゲートバルブの真空試験を行なった。隔壁部材としては0.1mm硬質、0.1mm軟質、0.3mm軟質、0.5mm軟質の4種類のアルミシートを使用し、真空シールに関してはヘリウムリークとして4.2×10^<-11>(Std.cc/sec)の様な良好な結果を得た。
行列演算機構を有するアーキテクチャによる画像処理高速化フレームワークの構築

画像処理分野は,撮像素子の微細化やスマートフォンの普及に伴い,今まで以上に高速化が求められている.また,新たな計算機アーキテクチャのパラダイムとして,行列演算機構が登場している.そして,現在のポストムーア時代においては,行列演算機構を有効的に利用することが求められている.本研究は,画像処理における行列演算機構の有効な活用方法を,画像処理アルゴリズムと計算機アーキテクチャの双方の観点より明らかにするものである.そして,その成果の総括としてフレームワークを構築し,体系化を行う.画像処理分野は,撮像素子の微細化やスマートフォンの普及に伴い,今まで以上に高速化が求められている.また,新たな計算機アーキテクチャのパラダイムとして,行列演算機構が登場している.そして,現在のポストムーア時代においては,行列演算機構を有効的に利用することが求められている.本研究は,画像処理における行列演算機構の有効な活用方法を,画像処理アルゴリズムと計算機アーキテクチャの双方の観点より明らかにするものである.そして,その成果の総括としてフレームワークを構築し,体系化を行う.
炭酸ガス抽入燃料によるディーゼル機関の燃焼改善に関する研究

炭酸ガス抽入燃料を製造する装置・操作・気象条件の差異による燃料の物理・化学的特性の変化を調査した。次に、ディーゼル機関性能実験、筒内燃焼圧解析および排気ガスカーボンバランス法を、燃料の物性をいくつかの条件に変化させた場合について行った。ナノサイズ炭酸ガス気泡による燃焼改善効果の向上策として、加圧溶解式とナノバブル発生ノズルを組み合わせた超微細気泡混入法について検討した。結果として、炭酸ガス抽入燃料は燃費低減に有効であることがわかった。理由としては、空気より燃料への溶存効果が高い炭酸ガスの方が、燃料中のボイド率と溶存量向上により燃料噴霧時の微粒化が促進し、燃焼速度が短縮したものと推察された。本研究は、ディーゼル燃料へ超微細気泡(マイクロ・ナノバブル)を混入させることで、燃焼改善すなわち燃費や有害排出ガスの同時低減が可能となり、環境負荷の低減へとつながることを明らかにしてきた。これまで燃料へ混入させる気体として、空気を用いてきたが、常温・常圧で空気より高い溶解性を有する炭酸ガス(二酸化炭素)を用いることで、ディーゼル機関の更なる燃焼改善を図り、燃費と有害排出ガスの同時低減について実験的に解明することを目的とした。まず、炭酸ガス抽入燃料の物理・化学的特性の解明として、微細炭酸ガス抽入燃料を製造する装置条件(エジェクタ構造、ポンプサイズ)、生成条件(操作条件:燃料・空気の圧力・流量)、気象条件(気温、湿度、大気圧)によるナノサイズ気泡径分布、数密度(ボイド率)、ゼータ電位をナノ粒子分析装置にて、粘度、表面張力、噴射後の粒径分布の測定と検証、および溶存酸素量(DO値)、pH(イオン量)、セタン価の測定、GC/MS(ガスクロマトグラフ質量分析)装置による化学式構造など、物理的および化学的特性の変化を微細空気泡混入の場合と比較しながらの一部定量的評価を行った。次に、機関性能実験および燃焼解析として、ディーゼル機関に超微細炭酸ガス抽入装置を設置して燃料消費率、充填効率、騒音、トルク特性、排気ガス温度、排気エミッション(すす、NOx)、吸気側・排気側空燃比および筒内燃焼圧による燃焼解析などを比較測定し、燃料消費量および排気エミッションの低減評価を行う。筒内燃焼圧解析による熱発生率変化により、燃焼時間の短縮効果の一部を検討した。現在、(財)運輸低公害車普及機構などで一般車両の燃費計測に採用されているカーボンバランス法による燃費比較実験を試みた。また、有害排出ガスの1つであるNOxの低減効果を検証した。ナノサイズ炭酸ガス気泡による燃焼改善効果の向上として、本研究で採用するエジェクタ式による超微細気泡混入の効果は、より速く高効率に飽和溶存酸素量へ到達可能である。さらに、加圧溶解式とナノバブル発生ノズルを組み合わせたナノサイズの気泡は、飽和溶存酸素量よりも多くの溶存酸素量を含有させることが可能である。従って、超微細気泡混入法を複合利用することで、ナノサイズの気泡をより効果的に燃料に混入させることにより、さらなる燃焼改善、すなわち燃費と有害排出ガスの低減効果が期待される。そこで、ナノサイズ気泡混入の優位性を検討すべく、燃料の特性実験、ならびにエンジンベンチを用いた機関性能実験、および排気ガス成分分析を実験的に遂行した。EGR燃料製造システムの設計に関して、ディーゼル機関でEGR(排ガス再循環)は主に、NOxの低減や部分負荷(エンジン回転で全負荷の出力を出さない点)時の燃費向上のために用いられている。実用的なことを鑑みると、炭酸ガスを排気ガスより供給することが最善と考えられる。また、排気ガス中の二酸化炭素を循環して使用できるため、排出CO2をさらに低減できる可能性があり、非常に有意義な研究となりえる。しかしながら、今年度は炭酸ガス燃料の生成方法に伴う、影響評価にほぼ従事し、EGR燃料製造システムは概念設計に留まった。ナノサイズ炭酸ガス気泡による燃焼改善効果の向上については、混入気体として炭酸ガス、および比較対象としてこれまで使用実績のある空気を用い、気体抽入燃料の生成法、すなわちエジェクタ式の場合は、気体自吸圧(-0.08、-0.07、-0.06MPa)および加圧溶解方式の場合は、気体加圧力(0.02、0.1MPa)の差異がディーゼル機関の燃費や排ガス性能に、どの程度影響を及ぼすかについて重点的に検討した。さらに、燃料噴射圧の設定を任意に変更可能なコモンレール式燃料噴射方式(20130 MPa)と機械式燃料噴射方式(燃料噴射圧20MPa)の2種類の燃料噴射方式についても検討を行った。これまでに得られた結果としては、混入気体としては炭酸ガス、気体自吸圧は-0.06MPaの条件において、負荷平均で約3%の燃費低減効果が求められ、排気ガス中のCO2濃度から算出されるカーボンバランス法により燃費低減効果量と概ね一致した。また、炭酸ガス抽入燃料により僅かながらではあるが、CO、HC、NOx、スモークの減少も認められた。

炭酸ガスが燃料中へ微細気泡、および溶解状態で混入することにより、燃料噴霧微粒化の促進、セタン価の向上による着火性の向上により、燃焼時間が短縮し、燃費と有害排出ガスの同時低減につながったものと推察される。本研究は、ディーゼル燃料へ超微細気泡(マイクロ・ナノバブル)を混入させることで、燃焼改善すなわち燃費や有害排出ガスの同時低減が可能となり、環境負荷の低減へとつながることを明らかにしてきた。これまで燃料へ混入させる気体として、空気を用いてきたが、炭酸ガスを用いることで、ディーゼル機関の更なる燃焼改善を図り、燃費と有害排出ガスの同時低減について実験的に解明することを目的とした。まず、炭酸ガス抽入燃料の物理・化学的特性の解明として、微細炭酸ガス抽入燃料を製造する装置条件、生成条件、気象条件によるナノサイズ気泡径分布、ボイド率、ゼータ電位をナノ粒子分析装置にて、粘度、表面張力、噴射後の粒径分布の測定と検証、および溶存酸素量、pH、セタン価の測定、ガスクロマトグラフ質量分析装置による化学式構造など、物理的および化学的特性の変化を微細空気泡混入の場合と比較しながらの定量的評価を行った。次に、機関性能実験および燃焼解析として、ディーゼル機関に超微細炭酸ガス抽入装置を設置して燃料消費率、充填効率、騒音、トルク特性、排気ガス温度、排気エミッション(すす、NOx)、および筒内燃焼圧による燃焼解析などを比較測定し、燃料消費量および排気エミッションの低減評価を行った。機関性能実験ではカーボンバランス法による燃費比較実験の試みと有害排出ガスであるすす、NOxの低減効果を検証した。筒内燃焼圧解析による熱発生率変化により、燃焼時間の短縮効果を検証した。さらに、ナノサイズ炭酸ガス気泡による燃焼改善効果の向上として、加圧溶解式とナノバブル発生ノズルを組み合わせた超微細気泡混入法について検討、およびEGR燃料製造システムの概念設計を遂行した。結果として、炭酸ガス抽入燃料は燃費低減に有効であることがわかった。理由は燃料中のボイド率と溶存量向上により噴霧時の微粒化が促進し、燃焼速度が向上したものと推察された。炭酸ガス抽入燃料を製造する装置・操作・気象条件の差異による燃料の物理・化学的特性の変化を調査した。次に、ディーゼル機関性能実験、筒内燃焼圧解析および排気ガスカーボンバランス法を、燃料の物性をいくつかの条件に変化させた場合について行った。ナノサイズ炭酸ガス気泡による燃焼改善効果の向上策として、加圧溶解式とナノバブル発生ノズルを組み合わせた超微細気泡混入法について検討した。理由としては、空気より燃料への溶存効果が高い炭酸ガスの方が、燃料中のボイド率と溶存量向上により燃料噴霧時の微粒化が促進し、燃焼速度が短縮したものと推察された。炭酸ガス抽入燃料の物理・化学的特性の解明としては、生成条件(自吸空気真空圧)と気象条件(自吸空気温度・湿度)の差異によるゼータ電位の変化について評価を行った。おおまかな定性的な傾向は得られているものの、同一条件の燃料でも時間的変化があるなど、ゼータ電位の数値安定性が得られず、定量的な結果を得るまで至っていない。機関性能実験および燃焼解析については、炭酸ガス抽入燃料がディーゼル機関の燃費に、どの程度影響を及ぼすかについて重点的に検討した。まず、2種類の燃料噴射方式について検討を行った。
ソフト系コロイド結晶を用いたチューナブルレーザ発振

単分散コロイド微粒子の水分散液に蛍光色素を添加し、発現させたコロイド結晶の可視光のブラッグ反射を蛍光色素の発光バンドに一致させ、Nd:YAGレーザのパルス光で励起することで色素レーザ発振した。レーザ発振に方向性を持たせる目的で混合系コロイド結晶を作成したところ、乾燥散逸構造発現における偏析効果により系統的に粒子混合比が変化した。偏析条件の最適化で発振の空間的コヘレンシー及び発振波長が制御できることが示された。粒径が60ナノメートルから1マイクロメートルまでの単分散コロイダルシリカ、単分散ポリメタクリル酸メチル微粒子の水分散液を、イオン交換樹脂により脱塩処理した。ここに6種類のカチオン性蛍光色素、1種類のアニオン性蛍光色素をそれぞれ添加し、コロイド結晶を発現させた。色素のコロイド微粒子への吸着量は、ラングミュアプロットにより解析し、吸着平衡定数、飽和吸着量を求めた。発現したこれらのコロイド結晶のキャラクタリゼーションを反射スペクトル等を用いて行い、体積分率を適切に調整することで、結晶による可視光のブラッグ反射を蛍光色素の吸収バンドに一致させた。これらの色素吸着コロイド結晶を石英セル中に入れ、高強度YAGレーザの2次高調波の波長532ナノメートルのパルス光で励起したところ、色素レーザ発振を観測できた。本研究結果を更に個体最密充填系のコロイド結晶に適用するため、コロイド分散液が発現する乾燥散逸構造の発現機構に関する検討を行った。レーザ発振に方向性を持たせる目的で、大小または軽重混合系コロイド結晶に注目した。これらの混合系は、乾燥散逸構造発現における偏析(セグレゲーション)効果により、液滴外周部と中央部で粒子混合比を変化させることができる。反射スペクトル及び共焦点顕微鏡、走査プローブ顕微鏡の解析により、粒子分布の空間的状況を定量的に求めることができた。これらの結果により、偏析条件の最適化でレーザ発振の空間的コヘレンシー、更には発振波長を制御できる可能性が示された。60ナノメートルから1ミクロンまでの様々な粒径を持つ、単分散球形コロイダルシリカ、及びポリメタクリル酸メチル微粒子を用い、特に高い体積分率の水分散液を脱塩処理した。数か月に渡る脱塩操作の後、ほぼ全ての試料についてコロイド結晶を発現させることが出来た。結晶の臨界融解濃度、及び単結晶粒径を反射スペクトル分析により微粒子の体積分率をパラメータとして記述した。この系に、6種のカチオン性色素(ローダミン系色素2種類、トリフェニルメタン系色素4種類)、そして1種のアニオン性色素(Acid Blue 113)、計7種を吸着させた。これら色素のコロイド微粒子への吸着量をラングミュアプロットにより解析し、吸着平衡定数、及び飽和吸着量を求めた。この結果により、色素レーザ発振用色素の微粒子表面と分散媒との分布状況を確定することが出来た。色素吸着させたコロイド結晶分散液を石英セル中でYAGレーザ(SHG)励起することで、色素レーザ発振が起こることを確認することが出来た。コロイド結晶のブラッグピーク波長とレーザ発振波長の相関が認められたので、レーザ発振の空間的コヘレンシーを検討する実験を準備している。分散液系だけでなく、固体最密充填系のコロイド結晶におけるレーザ発振も検討するため、分散液滴の乾燥散逸構造を発現させ、そこでの粒子分布を多種の顕微鏡(走査プローブ顕微鏡、共焦点顕微鏡、CCD顕微鏡、走査電子顕微鏡)を駆使して明らかにした。この乾燥散逸構造発現に対する偏析(セグレゲーション)の影響を、大小、又は軽重微粒子混合系で調査し、液滴外周部と中心部、そして液滴表面と裏面で偏析による粒子分布の偏りが起こることを定量的な実験で明らかとした。この結果により、偏析条件を最適化することで、レーザ発振の空間的コヘレンシーを制御できる可能性が示された。研究計画書に記載の平成23年度計画は、ほぼ問題なく完了することが出来た。概略としては、研究計画書の平成24年度計画を計画通り遂行する。平成23年度の成果として乾燥散逸構造の偏析効果で興味深い結果が得られているので、その現象も重点的に調査する。次年度研究費の消耗品、及び旅費としての使用内容は、平成23年度とほぼ同等である。
活性酸素による種々のDNA損傷に対するin vivo細胞応答の解析

活性酸素によるDNAの損傷は細胞の癌化や老化のそもそもの原因である事がこれまでの研究で明らかにされて、幾つかの塩基損傷については試験管の中で精製した蛋白や酵素を用いてどのように修復されるかが明らかにされて来た。しかし、その修復が実際のヒト細胞中でどのように進行するかについてはまだ何も分っていない。我々は2004年に顕微鏡のレンズを通して弱いUVAレーザー光を単一ヒト細胞核に照射し、前もって導入した修復蛋白の動きを解析する事により生きている細胞内での活性酸素損傷の修復プロセスを始めて解明した。この方法を用いてヒト細胞内の修復プロセスを解析するプロジェクトを考えた。レーザー光や紫外線を顕微鏡のレンズやフィルターの小孔を通してヒト細胞核の一部に照射し、その際に照射条件を変え、光増感剤を加えることにより種々のDNA損傷(細胞に活性酸素で生じるもっと頻度の高い損傷である単鎖切断と塩基損傷、それに最も細胞に影響の大きい損傷である二重鎖切断)を特異的に作成する技術を開発、改良し、損傷発生の原理を明らかにした(Mol Cell 2007)。これらの蛋白質可視化の技術に加えて、損傷の現場で形成される蛋白複合体を質量分析で同定する実験方法を確立し、さらにインフォマティックスやsiRNAを組み合わせて、細胞内で実際にゲノム安定性に機能する蛋白ネットワークを明らかにした。また、ゲノム安定性と、転写及び転写因子との関連にも注目して研究を展開している。これまでに、重要な新規の蛋白質とそめ複合体の同定を含む以下の発見をした。リン酸化ペプチドに結合するFHAドメインを持つ新規の蛋白PALFを発見した。この蛋白が塩基を無くした(AP)サイトを切るヒトでの2番目の酵素で、エキソヌクレアーゼの活性も持ち、DNA切断の場でポリADPリボシル化酵素PARP1を活性化する事を証明し、活性酸素によるゲノム損傷を修復する新しい機構を発見した。活性酸素で生じるDNA損傷には塩基損傷と単鎖切断があるが、これらが実際の細胞の中でどのように修復されているかはこれまで全く分かっていなかった。特に後者は複製を経て二重鎖切断をもたらしゲノム安定性に関わる重要な損傷であるが、これまで余り研究されてこなかった。その理由の一つは細胞内に単鎖切断のみを作る方法がなく、塩基損傷との混合を解析していたからである。我々はその状況を打開するために、ヒト細胞での単鎖切断の修復を解析する実験系(XPA-UVDEの系)を開発した。この系は、紫外線損傷を修復出来ないヌクレオチド除去修復の欠損ヒトXPA細胞に種々の紫外線損傷の直ぐ5'側にニックを入れるアカパンカビ由来の酵素UVPEを発現させ、紫外線損傷の場所にニックを入れてその修復プロセスを解析する実験方法である。さらに紫外線をフィルター上の小孔を通してヒト細胞核の一部に当てることにより、局所的に紫外線損傷を作り、細胞内で発現させたUVDEの働きにより単鎖切断が局所的に作られる系を開発した。この方法により単鎖切断はその近傍にポリADPリボシル化を招き、そこにXRCC1が集積することで修復が開始されることが初めて明らかになった。さらに、レーザーを用いた種々の活性酸素損傷をヒト細胞の核に局所的に作成する方法を開発した。この系ではレーザーの線量を調節しあるいは光増感剤を入れることによりて単鎖切断や塩基損傷をより沢山、局所的に作ることがでる。その解析で、XRCC1の集積がなければ、PolbやPCNAが損傷部位に集積しないことを明らかにした。

すなわち、単鎖切断も塩基損傷の修復と同じようにショートパッチとロングパッチがあり、XRCC1に依存して修復合成の二つの経路の一つが損傷依存的に機能することを実際の細胞の中で明らかにした。塩基損傷やDNA切断はゲノム不安定性、すなわち種々のゲノム上の変異が発生する原因になりますが、その機構は複雑でまだ十分に理解されていません。これまでの研究は精製した蛋白を使って試験管の中で傷を持ったDNA何が起きるか調べたり、細胞を処理して細胞死や変異がどのように起きるかを遺伝的な方法で調べて得られてきましたが、ゲノムの損傷に伴い細胞の中で何が起きているかを直接調べることは出来ませんでした。我々はレーザー光をレンズを通してsingle cellの核の一部に照射し、その照射条件を工夫して種々の損傷を特異的に作成する方法を開発した。この方法を用いて今年度は早老の原因遺伝子として知られているウェルナー蛋白(WRN)の損傷応答を調べ、この蛋白がこれまでの試験管の中での実験で得られた結果と異なり、塩基損傷や単鎖切断ではなく二重鎖切断に集積することを明らかにしました。さらに、その集積に必要な最小ドメインを決めたところ、カルボキシル末端に近い、これまで機能が良く分っていなかったHRDCドメインであることが証明されました。集積ターゲットはまだ決まっていないものの、このドメインは二重鎖切断のみならず、複製後のテロメアに集積し、幾つかの修復蛋白をリクルートしてその周辺の損傷を修復し、テロメアの状態を保持する昨日を持っていることが考えられます。この様な研究により、これまで不可能であった細胞内でのゲノム損傷応答の機構が明らかになると期待されます。今年度は塩基損傷の修復に関わる新規の蛋白質を同定した。データベース検索でFHAドメインを持つヒト新規蛋白をコードするC2orf13を発見した。このコードする蛋白質をPALF(PNK and APTX-Like FHA protein)と命名した。この蛋白質は、驚いたことに、その組換え蛋白質を作るとAPサイトを強く切り、その切り方は唯一のヒトAPエンドヌクレアーゼとして知られているAPE1と同じ切る方で、さらにチミングリコールやハイドロキシウラシルなどのピリミジン損傷の直ぐ5'側に3'OHを作る様にニックを入れることが分った。すなわち、PALFはAPE1以外に見つかった2番目のヒトAPエンドヌクレアーゼである。PALFはAPE1と異なりAPサイトにニックを入れるのみならず、3'側に切ってゆく、すなわちエキソヌクレアーゼの活性もある。実はこの活性により単鎖切断が生じたときにPARP1を活性化する能力をもつ。PALFにはその後半部分にZinc-finger likeな配列をタンデムにもつCYRドメインと我々が名付けた領域を持ち、このドメインのみでAPエンドヌクレアーゼの活性がある。CYRドメインはこれまに発表された種々の高等真核生物に分布していて、ショウジョバエでは、CYRドメインのみからなる蛋白質をコードする遺伝子が存在する。ヒトPALFにGFPを結合させ、ヒトHeLa細胞で発現させ、レーザーの局所照射で単鎖切断を作らせると直ちに照射部位に集積し、その集積はPARP1依存的であり、直ちに解離する。PARPの活性阻害剤DIQを作用させると集積は少し遅れ、同時に解離が起きない。
幼児の遊び活動における共同性の組織化過程

本研究の目的は、保育場面への参与観察と相互行為分析をとおして、23歳児の想像的遊び活動における共同性の組織化過程を明らかにすることである。観察結果から、(1)2歳半頃から想像上の二元的空間やシンプルな物語的設定に参加してくること、(2)その過程では、わかりやすい物理的設定と、子どもと同じ状況で同じ立場から発せられる保育者の声が必要であること、(3)この遊びの構造は次第に子どもたちに取り込まれ、3歳以降の自由遊びで産出されてくることがわかった。ここでいう共同性とは、他者との間で状況の意味を共有し、経験のリアリティを身体的に共感し合うことを指す。本研究は保育園の2,3歳児クラス及び幼稚園の3歳児クラスへの参与観察に基づいて、1)2,3歳児クラスにおける複数人による想像的遊びの中で、子ども同士の意味の共有や共感がどのように生起しているか、2)それらが生起、展開する契機において、保育者はどのような役割を果たしているか、を明らかにした上で、3)46歳児の「文化的共同遊び」との比較をとおして、両者の共同性の共通点及び相違点を記述し、それらの間に横たわる発達過程を仮設しようとするものである。本年度は研究開始初年度につき、観察フィールドとの関係づくり及び23歳児の探索的観察を進めるとともに、既にデータを収集済みの46歳児における「文化的共同遊び」の分析とまとめを行った。後者については、ヨーロッパ幼児教育学会(European Early Childhood Education Research Association)で発表し、近接領域の研究者と議論した。そのほか、この数年間継続的に研究交流しているフィンランドの発達研究者との研究会でデータセッションを行い、今後のデータ収集方法と分析枠組みについて有益なコメントを得ることができた。本研究の目的は、保育場面への参与観察と相互行為分析をとおして、23歳児の想像的遊び活動における共同性の組織化過程を明らかにすることであった。特に、幼児が想像世界における自らの経験を他者と共有するに至るプロセスを描くこと、想像的遊びの芽生えの時期における思考と情動の関係を検討することをめざした。まず2歳前半児と2歳後半児では他者との想像的遊び活動に違いが見られた。具体的には2歳後半頃から、1)[怖い外界-安全な家の中]といった二元的で単純なものに限られはするが、場に与えられた想像上の意味を他者と共有して遊ぶようになる、2)鬼やオオカミなどの象徴的存在に対して怖れを抱くようになる一方で、遊びの中ではその役割を交替しながら[追う-追われる]という関係を他者との間で楽しむようになることがわかった。これらの遊びは、保育者の支えで想像的世界を維持し多人数で動作や情動を共有するというものから始まり、3歳頃からは保育者の支えがない個別の自由遊びの中で子どもたちによってそれが自然発生的に再現されるという経過をたどった。また、これらの遊びが生起し継続していく上で、個々の場面や行為や役割に特有のメロディやリズム、特有の身ぶりや姿勢の相互模倣がしばしば機能していたのだが、それは1歳後半頃から伝統行事や絵本などの文化的媒介を活用しながら毎日の遊びの中で保育者が繰り返し導入してきたものであることが確認された。
ハイブリッド個体を用いる形質転換動物利用法の開発

ヒト成長ホルモン(hGH)遺伝子は、世界で最初のトランスジェニック(Tg)動物作成にマウスで用いられて以後、ブタ、ヒツジなどの大型家畜にも用いられ、Tg動物作出用の導入遺伝子としての情報が最も蓄積しているうえ、hGH遺伝子導入により、大型化・脂肪分の少ない筋肉の発生が生じるなど、形質転換による有用家畜生産という側面においても最も注目される導入遺伝子の一つである。ところが、hGHを導入した動物の全てが有用形質を発現するわけではなく、hGHの生理作用が発現しない場合、発生異常、生殖能力欠如、糖尿病の発症する場合など実用的には大きな問題を抱えている。本研究では、このような問題の原因・解決法に取り組み、以下に示すような研究成果を得た。1)プロモーターを選択し、hGH遺伝子発現を臓器特異的なものにすることにより、有用形質発現という目的の達成が可能になるという考えのもとに、特に乳牛においてその有用性が期待される乳腺特異的プロモーターとされる乳清酸性蛋白質(WAP)プロモーターの支配下においたhGH遺伝子を導入したマウスおよびラットの作出に成功した。2)WAP-hGH遺伝子Tgマウスを泌乳能力の高い系統であるICR系と交配し、ハイブリッドの子孫を得た。さらに、それらの子孫をICRの雄マウスと交配させ、妊娠、分娩させた結果、乳汁に生物活性を有するhGHが分泌されることが確認された。これらマウスにおける肥満・糖尿病・生殖異常の原因について、免疫組織化学的手法を駆使して下垂体・性腺・副腎・乳腺などの興味深い異常を発見した。また、雌Tgマウスでは、12週令頃より乳ガンが多発し、乳腺組織で、MMTV、EGFおよびTGFαの高い発現が観察された。さらに、雌Tgマウスは、生後約8ケ月頃より急速に老化が進み、短命であり、老化の研究に極めて有用なモデルであることも明らかとなった。3)本研究では、生殖生理学・内分泌学のモデル動物としての地位を確立しているラットにおいてもWAP-hGH遺伝子導入に成功した。高レベル、低レベルのhGHを血中に分泌する2系統のTgラットが得られ、高hGH系統では骨格の伸長・性早熟・不妊などが特徴的であり、低hGH系統のラットについては、高血糖・インスリン抵抗性が観察される糖尿病の有用モデル動物となることなどが明らかとなった。4)hGHは、マウス・ラットにおいてはプロラクチン作用も有するなど導入された側の動物の受容体が必ずしもhGHのようなヒト遺伝子の産物に対応しておらず、このようなリガンド・レセプターの不整合性がhGH遺伝子の家畜への応用を難しくしていると考えられる.本研究ではリガンド・レセプターの整合性を考慮し,hGH受容体遺伝子を導入した動物とhGH遺伝子導入動物とのハイブリッド個体の作出を試みた.現在までに、メタルチオネイン遺伝子プロモーターとhGH受容体遺伝子を連結した導入遺伝子作成が完了し、さらに、そのTgラット作出作業が進行中であり、hGH-Tgラットとのハイブリッド個体作出およびその生理機能解析の早急な検討を計画している。

4)hGHは、マウス・ラットにおいてはプロラクチン作用も有するなど導入された側の動物の受容体が必ずしもhGHのようなヒト遺伝子の産物に対応しておらず、このようなリガンド・レセプターの不整合性がhGH遺伝子の家畜への応用を難しくしていると考えられる.本研究ではリガンド・レセプターの整合性を考慮し,hGH受容体遺伝子を導入した動物とhGH遺伝子導入動物とのハイブリッド個体の作出を試みた.現在までに、メタルチオネイン遺伝子プロモーターとhGH受容体遺伝子を連結した導入遺伝子作成が完了し、さらに、そのTgラット作出作業が進行中であり、hGH-Tgラットとのハイブリッド個体作出およびその生理機能解析の早急な検討を計画している。本研究の目的は、臓器特異的にホルモン、およびその受容体を発現する2系統のトランスジェニック動物を作出し、それらのハイブリッド体の当該臓器にホルモン作用が強く発現する個体を求めるという技術を確立し、有用形質転換動物作出に伴う生殖や代謝の異常などの諸問題の解決を目指すものである。初年度である本年度は、ヒト成長ホルモン(hGH)遺伝子をマウス乳清酸性タンパクのプロモーターに結合させた遺伝子をラットに導入し、高レベルおよび低レベルのhGHを発現する2系統のトランスジェニックラットを作出することに成功した。これらのラットでは血中へのhGHの持続的な分泌が起こっており、高レベルのhGHを発現する系統では体成長の促進も観察された。また、プロモーターの機能を反映すると考えられる乳汁中へのhGHの分泌も確認された。さらに、両系統ともに性早熟が起こることが判明し、性成熟は体重に相関するという従来の通説に反して、GHは体成長に対する作用とは独立に性成熟に対する促進的作用を有することが示唆された。性成熟後においても、齧歯類特有の短い性周期の消失(高hGH系統)、あるいは交尾刺激による機能黄体の成立不能(低hGH系統)などの生殖機能異常が観察され、これらはいずれも齧歯類動物に対するhGHのプロラクチン作用によるものであることが明かとなった。これらのラットではさらに、脂肪の蓄積、血中ブドウ糖、トリグリセリド、脂肪酸、インシュリンの上昇などが観察され、これらは中枢によって制御されないGHの持続的分泌に生態がさらされるために起こる一種の病態であると考えられた。このようなラットにおける生理学的解析が、GH遺伝子を用いたトランスジェニック家畜作出の基本戦略を立てる際に、大きな寄与をすることが期待される。さらに、本年度はヒト肝臓cDNAライブラリーの調整を行ない、次年度以降のhGH受容体遺伝子導入ラット作出の準備を進めた。本研究は、ヒト成長ホルモン(hGH)遺伝子を導入したトランスジェニックラットに加えて、hGH受容体遺伝子を導入したトランスジェニックラットを作出し、両者を交配させることにより、hGHの動物生産への有効性を検討しようというものである。本年度までに、既に作出に成功しているhGHトランスジェニックラットの解析を行う一方、hGH受容体トランスジェニックラット作出の準備として行っていた、ヒトcDNAライブラリーよりhGH受容体遺伝子の単離に成功した。以下に、これらの研究成果の要約を述べる。乳精酸性蛋白質遺伝子プロモーターを連結したhGH遺伝子を導入した2系統のトランスジェニックラットについて導入遺伝子の発現パターン、及びその成長、代謝、生殖などの生理機能の調節に導入遺伝子の発現がどのように関与するかについて検討した。
光干渉断層法による気管支病変および末梢肺病変の診断

平成18年4月から平成18年12月現在までに、臨床例24例(末梢病変3例含む)、切除例2例に対し気管支鏡下光干渉断層法(OCT)を行い画像解析を行なった。切除例では病理組織標本とOCT画像の比較を行なった。これまで当院では、OCTにより正常気管支壁構造を層構造として認識でき、終末細気管支レベルでも終末気管支壁と肺胞構造を描出できること、また粘膜・粘膜下層の非常に浅い部分に発生した腫瘍を明瞭に形態を損なわずに描出できることを確認している。切除例は、2例とも肺癌で気管支断端陽性例であった。気管支断端に対してOCTを行い、病変部は粘膜の肥厚像や層構造の乱れとして描出され、病理組織標本の病変部と一致していることが確認できた。ただ、OCT画像から癌・非癌病変の区別をすることは現時点では困難と考えられた。気管・気管支病変21例に対してOCTおよび蛍光気管支鏡検査(AF)を行い比較検討した。AFでは全例陽性所見であった。21例中16例は癌病変(扁平上皮癌15例、腺様嚢胞癌1例)であり、OCTでも粘膜肥厚像や層構造の乱れ、腫瘍陰影として描出できた。またOCTで病巣が軟骨層を越えていないと判断した症例は9例あり、そのうち7例は中枢型早期肺癌と診断し、光線力学的治療(PDT)を行った。21例中5例は良性病変であり、OCTで3例は粘膜肥厚像を認めるも、2例では有意な所見は認めなかった。AFで陽性所見であっても、OCTで陰性所見であれば良性病変である可能性も示唆されるので、症例の集積が必要と思われた。末梢肺病変3例に対して、CTガイド下にOCTを行った。肺胞構造を確認でき、病変部は周囲と比べやや高輝度に描出されるも、腫瘍を同定することは困難であった。現行のOCTのシステムでは、画像から癌・非癌病変の区別をすることは困難と考えられ、また肺末梢病変に対しては、病変へのアプローチなどを含め更なる検討が必要と思われる。
DNA2重鎖切断修復機構の制御による難治性消化器癌に対する革新的治療戦略

【方法】(1)1998-2007年に当科において切除術が施行されたcStageII-III食道扁平上皮癌168例を術前無治療群92例、術前CRT群76例の2群に分類し、臨床病理学的因子を比較した。(2)2003-2008年に当科と九州がんセンターにおいて術前CRT後に切除術が施行された食道扁平上皮癌41例の治療前生検標本を用いてRad51発現を免疫染色により評価し組織学的治療効果との関係を検討した。なお、10%以上の癌細胞の核に発現を認めた症例をRad51陽性と判定した。【結果】(1)術前CRT群において臨床的深達度が深かった(p<0.05)。術前CRT群の31例(40.8%)に術後合併症を認め、術前無治療群の29例(31.5%)に比し多い傾向を認めた。術前無治療群に3例(3.3%)在院死を認めたが、術前CRT群で術死・在院死を認めなかった。cStageII症例の5年生存率は術前無治療群64.8%(n=40)、術前CRT群71.6%(n=45)、cStageIII症例の5年生存率は術前無治療群22.9%(n=37)、術前CRT群32.8%(n=35)であり、差を認めなかった。術前CRT群において病理学的治療効果別に検討したところ、5年生存率はGrade0,1(34例)で36.9%、Grade2(24例)で53.8%であったが、Grade3(16例)では全例生存中であった。(2)Rad51発現陽性症例29例中2例(6.9%)にGrade3を認めたが、陰性症例では15例中5例(33.3%)にGrade3を認めた(p<0.05)。【結語】術前CRTによりGrade3が得られた症例の切除後の予後は良好である。また、治療前生検標本におけるRad51発現は有用な術前CRT効果予測因子である。細胞の核内ではさまざまなタイプのDNA損傷が常時引き起こされていることが知られているが、細胞生命の維持のためには速やかに修復されなければならない。また、DNA2重鎖切断修復系は、放射線照射、DNA架橋剤などの抗癌剤の感受性を規定する重要な経路である。これまで癌細胞においてDNA2重鎖切断に引き続いておこるLOHのメカニズムを詳細に調べた報告は少ない。食道癌細胞株10株中4株にp53遺伝子変異を認めたが、すべてにおいて野生型シグナルが変異シグナルに完全に置換されていた。p53遺伝子領域のLOHの存在が示唆されたため、CGHにより遺伝子コピー数を解析したが明らかなコピー数変化を認めなかった。また、食道癌臨床検体と細胞株を用いてFISHを施行したところ、p53遺伝子変異を伴うLOHの85.7%がコピー数変化を伴わないLOH(コピーニュートラルLOH)であることが明らかとなった。SNP-CGHにて解析したところ、染色体不安定性がコピーニュートラルLOHの原因であることが示された。

以上より、p53遺伝子変異を伴う食道癌においてはp53遺伝子座のコピーニュートラルLOHが癌発生の重要なメカニズムであることが示唆された。細胞の核内ではさまざまなタイプのDNA損傷が常時引き起こされていることが知られているが、細胞生命の維持のためには速やかに修復されなければならない。また、DNA2重鎖切断修復系は、放射線照射、DNA架橋剤などの抗癌剤の感受性を規定する重要な経路である。これまで癌細胞においてDNA2重鎖切断に引き続いておこるLOHのメカニズムを詳細に調べた報告は少ない。食道扁平上皮癌切除標本91例と細胞株10株を対象とし、ダイレクトシーケンス法によるp53遺伝子変異解析、p53遺伝子近傍のマイクロサテライトマーカーを用いたLOH解析を行った。さらにLOHの詳細なメカニズムを解析するため、CGH、FISH、SNP-CGHを行った。食道癌切除症例においてp53遺伝子変異を42例(46.2%)、LOHを47例(51.6%)に認めた。p53遺伝子変異症例では高頻度(73.8%)にLOHを伴っていた(p<0.01)。食道癌細胞株10株中4株にp53遺伝子変異を認めたが、すべてにおいて野生型シグナルが変異シグナルに完全に置換されていた。p53遺伝子領域のLOHの存在が示唆されたため、CGHにより遺伝子コピー数を解析したが明らかなコピー数減少を認めなかった。また、食道癌臨床検体と細胞株を用いてFISHを施行したところ、p53遺伝子変異を伴うLOHの大部分がコピー数変化を伴わないLOH(コピーニュートラルLOH)であることが明らかとなった。そのメカニズムについてSNP-CGHにて解析したところ、染色体不安定性がコピーニュートラルLOHの原因であることが示された。以上から、p53遺伝子変異を伴う食道癌においてはp53遺伝子座のコピーニュートラルLOHが癌発生の重要なメカニズムであることが示唆された(Saeki H et al.Clin Cancer Res, 2011)【方法】(1)1998ー2007年に当科において切除術が施行されたcStageII-III食道扁平上皮癌168例を術前無治療群92例、術前CRT群76例の2群に分類し、臨床病理学的因子を比較した。(2)2003ー2008年に当科と九州がんセンターにおいて術前CRT後に切除術が施行された食道扁平上皮癌41例の治療前生検標本を用いてRad51発現を免疫染色により評価し組織学的治療効果との関係を検討した。なお、10%以上の癌細胞の核に発現を認めた症例をRad51陽性と判定した。【結果】(1)術前CRT群において臨床的深達度が深かった(p<0.05)。術前CRT群の31例(40.8%)に術後合併症を認め、術前無治療群の29例(31.5%)に比し多い傾向を認めた。術前無治療群に3例(3.3%)在院死を認めたが、術前CRT群で術死・在院死を認めなかった。cStageII症例の5年生存率は術前無治療群64.8%(n=40)、術前CRT群71.6%(n=45)、cStageIII症例の5年生存率は術前無治療群22.9%(n=37)、術前CRT群32.8%(n=35)であり、差を認めなかった。術前CRT群において病理学的治療効果別に検討したところ、5年生存率はGrade0,1(34例)で36.9%、Grade2(24例)で53.8%であったが、Grade3(16例)では全例生存中であった。(2)Rad51発現陽性症例29例中2例(6.9%)にGrade3を認めたが、陰性症例では15例中5例(33.3%)にGrade3を認めた(p<0.05)。【結語】術前CRTによりGrade3が得られた症例の切除後の予後は良好である。また、治療前生検標本におけるRad51発現は有用な術前CRT効果予測因子である。食道癌の発生・進展機構のこれまでの研究結果で、p53遺伝子変異を伴うLOHの大部分がコピー数変化を伴わないLOH(コピーニュートラルLOH)であることが明らかとなった。
大気中の気体状および超微細粒子状金属化合物に関する研究

1.大気試料の捕集法の検討基本的には大気試料を液化捕集することとし、液体窒素を冷媒とし、その中にガラス管を設置し試料を液化捕集した。大気試料の捕集管への導入は、捕集管内での液化凝縮による減圧により行なわれる。この際、試料中の水蒸気が導入部分で氷結し流入を妨げるので、あらかじめ、氷ー塩化ナトリウム水溶液中にコンデンサ-を沈め取り除くことにした。この捕集装置により100リットル前後の試料を56時間で捕集できた。液化試料は再気化させ濃硝酸に吸収させ、原子吸光法により鉛、コバルト、銅、マンガン、モリブデンなどを定量した。しかし、この方法によりさらに多量の試料を捕集することは難しいので、窒素、酸素など主要成分と目的成分を分離濃縮捕集する検討を合せて行なった。液体窒素中に捕集管の先端部分だけを浸し、その後部に吸引用に捕集管の上端部まで液体窒素に沈めその部分に酸素、窒素などの低沸点物質を液化捕集し、その際の体積減少により試料を吸引させる。高沸点の目的成分はこの方法で効率的に捕集できた。その際の液化捕集条件を詳細に検討した結果、捕集効率の低下は多量の試料捕集により、液化されない成分が徐々に集積され、吸引管内の圧を高めることによることが明らかになった。しかし、12m^3の試料から目的成分を捕集定量することを可能とした。2.揮発性金属化合物の起源の解明大気試料の捕集実験の実施中、河川などの表面から目的成分が多量に見出されたり、大気中の目的成分中、セレン、銅、コバルトなど生体必須成分が著しい季節変動を示すことから、河川底質中などの微生物によるものと考え、インキュベ-ション中の揮発性物質の分析を行ない、興味ある結果を得た。これらの成果は本年度の分析化学討論会及び北京で開催される第4回Asian Chemical Congressにて発表する。
ゴング文化を通して見る「伝統」の継承と変容 ―ベトナム中部高原の事例から―

今年度は、ベトナム中部高原のコントゥム省、ジャライ省、ダクラク省において、約3カ月間のフィールド調査を行い、これまでの研究成果を国際シンポジウムで発表した。具体的な調査内容は以下の通りである。(1)バナ族、セダン族、ジャライ族、ジェチエン族、エデ族の少数民族村落で、ゴングセットの計測・録音と聞き取り調査を行い、各ゴングのサイズや音高、ゴングの名称、入手経路、使用する儀礼などについて明らかにした。(2)バナ族、セダン族、ジャライ族の葬礼、バナ族の教会の祭礼など、重要な儀礼・祭礼を撮影・録音し、記録に残した。(3)バナ族の伝統的な建築物であるNha Rongと呼ばれる集会所について聞き取り・計測調査を行い、その建築方法と現在における文化・社会的利用に関するデータを収集した。(4)ゴング文化継承にとって重要な役割を担う「ゴング調律師」について、聞き取り調査とゴング調律過程の撮影・録音とから、調律方法の詳細に関するデータを得た。(5)若い世代へのゴング演奏・調律に関する教育的取り組みについて具体的な事例を記録した。(6)社会変化に対応して新たに誕生した「改良ゴングアンサンブル」について、これまでの調査では分からなった点を聞き取りした。(7)研究代表者が制作した映像作品「ベトナム中部高原のゴング文化」を撮影地となった村で上映し、作品を村に寄贈した。以上より、現地調査によって研究課題に関する多くの民族誌的資料(音響・映像資料を含む)を得ることができた。3月には国立民族学博物館で行われた国際シンポジウム「東南アジアにおけるゴングの映像民族誌」において、映像作品の上映を含む口頭発表を行い、国内・東南アジア各地の研究者と知見を交換し、交流を深めた。現在、フィールド調査で得たデータの分析を進め、投稿論文を執筆中である。平成21年度前半期は、2006年2008年にかけて行ったフィールド調査で収集したデータをもとに、論文2本を執筆し、学術雑誌に投稿した。「アジア・アフリカ地域研究」第9-1号に掲載された論文では、ベトナム中部高原コントゥム周辺において、現在、伝統的なゴング演奏と、西洋音楽やキリスト教の影響を受けた「改良ゴングアンサンブル」が共存していることを指摘した。また両者の演奏形態・旋律を比較考察し、後者が誕生した社会背景について検討した。「民族藝術」第26号に掲載された論文では、先行研究ではほとんど検討されてこなかったが、当該文化を理解する上でとても重要な「ゴングの調律」に着目した。現地住民への聞き取りから得たデータだけでなく、調律前後のゴング音の音響スペクトルを分析して調律の効果を示すことで、ゴング調律師が「ゴングの価値」を創る存在であることを明らかにした。また11月には、京都大学総合博物館学術映像博2009において、「音」に焦点を当てたワークショップを企画した。ワークショップでは国際的に著名な作曲家・インターメディアアーティストのフィル・ニブロック氏を招へいし、氏のパフォーマンス、音文化研究者による発表、ディスカッションを行った。報告者は、ゴングの調律と価値イメージに着目した発表を行った。年度末に提出し受理された学位論文では、ベトナム中部高原のゴング文化研究を事例として、マルチメディア(音響・映像情報)を活用した新たな地域研究の方法論を提示し、画期的な成果として高い評価を得た。
ニューロンとシュワン細胞の相互作用に着目した、末梢神経変性・再生の機構解析

ニューロン、シュワン細胞および両者の共培養系を用いて、末梢神経の変性・再生機構を解析した。動物レクチンGalectin-1が成熟ラット後根神経節(DRG)の小径ニューロンやシュワン細胞に強く発現し、神経栄養因子GDNFの軸索再生促進機構に関与することを明らかにした。また、成熟ラット末梢神経組織の初代培養から不死化シュワン細胞株IFRS1を樹立し、DRGニューロンやPC12細胞との共培養において髄鞘形成を誘導することに成功した。我々はニューロン、シュワン細胞の各培養系ならびに両者の共培養系を用いて、軸索変性・再生、髄鞘形成・脱髄等に関与する諸因子の解析を進めてきた。本研究の成果として、2)成熟ラット由来不死化シュワン細胞株IFRS1 (Sango et al, J Neurosci Res, 2011)は、PC12細胞との共培養において髄鞘形成能を有することが明らかとなった(Sango et al,Histochem Cell Biol, 2012)。株化細胞同士による共培養系の確立はほとんど前例がなく、ニューロン、シュワン細胞のクロストークを効率よく安定して解析する上で極めて重要なツールと考えられた。現在PC12-IFRS1共培養系を用いて、抗不整脈薬アミオダロンによる脱髄性ニューロパチーの発症機序を解析中である(平成25年度日本神経学会シンポジウムにて発表予定)。不死化シュワン細胞株IFRS1を用いた研究が進展し、株化ニューロンであるPC12との共培養系が確立できた。galectin-1の発現調節・作用機構、糖尿病性神経障害や脱髄モデルの確立・解析に関しても、着実に成果が得られている。24年度が最終年度であるため、記入しない。1)GDNFの神経突起伸長促進機構にgalectin-1が関与することを明らかにするため、galectin-1ノックアウトマウスを九州大学生体医学研究所より搬入し、DRGニューロンの初代培養を予定している。2)PC12-IFRS1共培養系を用いて、神経栄養因子、Rho kinase阻害薬、GLP-1作動薬等の軸索再生・再髄鞘化促進作用や、高グルコース負荷、抗ガングリオシド抗体、アミオダロン投与等による軸索変性・脱髄のメカニズムに迫りたい。
プラズマサイクロンの開発と選択的粒子処理

この研究では、伝統的な固気分離装置であるサイクロン内の特定の位置に特性の異なるプラズマを導入し、プラズマ中に存在する高エネルギー電子や活性種による粒子表面への化学的修飾、さらにはプラズマ下流に導入するミストや反応性ガスとの表面反応による機能性付与を通して、サイクロンによる粒径選択性を活かした革新的な粒子処理プロセスの開発を行う。
ポルフィリン錯体をメディエーターに用いた新しい電極還元系の開拓

本研究においては、クロロフィルおよび、ビタミンB12等のポルフイリン骨格を有する天然物が、有機電極反応のメディエーターとして有効なことを見い出し、さらに、上述のメディエーター系の反応に対してポルフィリン配位子の構造が大きな影響を与えることを明かにした。まず、クロロフィルa、クロロフィルbをメディエーターに用いることにより、脂肪族エステル類および、脂肪族アミド類が極めて高効率で電極還元されること、さらに、ポルフィリン配位子の構造がこの還元反応に大きな影響を及ぼすことを見出した。次に、種々の金属とポルフィリンとの錯体を合成し、これらの金属錯体のメディエーターとしての有効性を検討した結果、配位子としては天然のクロロフィルが、また、中心金属としてはMgが最も効果的なことを見い出した。また、Mg以外にもランタノイド金属類、特にEu、およびsmがメディエーターとして高い反応性を有することも明らかにした。これらの金属配位子をメディエーターとして用いると、脂肪族エステルおよびアミド類を対応するアルコールおよび、1,2-ジケトンに効率よく還元できることを明らかにした。