hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
対面式コミュニケーションによる他者行為理解の脳内機構

結果とまとめ:指さしに特異的に応答する運動前野の神経細胞が発見され、さらに、欲しいものを要求する際のみに特異的に応答する神経細胞発火も記録された。また、アイコンタクト中に特異的に応答する神経細胞も少数ではあるが運動前野で発見された。これらの結果は、指さし・アイコンタクトという行動と運動前野に関係があるという可能性、を示唆する。期待される成果:この研究によって得られた成果は、平成19年度日本神経科学大会、および、ヒューマン情報処理研究会で発表する予定である。これらの発表により、この研究の成果が、コミュニケーションの責任脳部位の解明への貢献、および、コミュニケーションに障害をもつ患者の治療に役立つこと、を期待する。
シリコン表面ナノホールの生成メカニズム

本「基盤研究」の研究対象は、電子線を照射したシリコン結晶表面において自己形成的に発生するナノメーターサイズの空洞、すなわち「シリコン表面ナノホール」である。シリコン表面ナノホールは、数年前に研究代表者がシリコン薄膜を透過電子顕微鏡法により観察している際に、偶然に見いだされた。その生成条件、構造、および生成メカニズムについて初期的な研究はなされていたが、本科学研究費補助金を得て初めて透過電子顕微鏡法、走査トンネル顕微鏡法などによる系統的な実験が可能となった。試料温度は低温4Kから700Kの範囲、入射電子の加速電圧は30から200keVとした。膨大な実験データの解析と、表面ダイナミックスについてのコンピュータ・シミュレーションの結果も考慮して、シリコン表面ナノホールの生成メカニズムを「表面における単一点欠陥の生成、電子線照射下での拡散、引き続くクラスタリングによるナノホールの生成、そして異方的な点欠陥拡散によるナノホールのエクスケーベティング」として統一的に説明できたと考えている。従来、シリコンの表面研究においては「表面における点欠陥の生成、拡散、クラスタリング」は殆ど考慮されることがなかった。さらに研究計画に従って遂行した実験の途中で、「電子線照射によるシリコン結晶の非晶質化」という従来の常識を覆す新現象を見い出すことができた。この現象も点欠陥クラスタリングの立場から説明され、シリコン結晶の非晶質化についての新しいメカニズムが提示された。本「基盤研究」成果は、基礎的な観点のみならず電子線照射によるナノファブリケーションは将来のマイクロエレクトロニクスおよびナノエレクトロニクスの重要技術となるとも考えられる。以上のように、本「基盤研究」の成果として、非平衡状態におけるシリコン結晶表面の原子ダイナミックスについて新しい描像が得られた。この成果が今後のシリコン・ナノテクノロジーにおける基礎データとして役立つことを期待している。シリコン表面ナノホールは電子線をシリコン薄膜に照射すると、電子の出口側表面に生成する。本研究の目的はナノホールの生成のメカニズムを明らかにすることである。現在、ナノホール生成を不完全ではあるが現有の透過電子顕微鏡を用いて観察することを可能とした。本年度は研究計画に従って透過電子顕微鏡(200keV)を利用して以下の基礎的データを得た。1)ナノホール生成の温度依存性1-a)高温域:ナノホールは400°C以上では生成しないことを確認した。またホールの穴径は温度の上昇と共に増大する傾向が見られた。1-b)低温域:低温(4. 2K-2 5K)においてはホールの生成は見られなかった。表面原子の拡散が電子線照射下でも抑圧されたと考えられる。2)ナノホール生成の入射エネルギー依存性ナノホール生成に必要な最低エネルギーが約50KeV程度とほぼ決定できた。これは表面からシリコン原子を弾き出すための最低エネルギーが4eVであることことを意味する。3)電子線フラックス依存性電子線フラックスの変化によってはナノホールの穴径、穴間隔を制御できない。1)極低温・強電子線照射下での表面ナノホールの生成本研究計画に従って、今年度は極低温(20K)においてナノホールの生成を試みた。前年度の実験よりも電子線の重照射(電子線量:10^<24>cm^<-2>以上)を試みたところ、極低温にも関わらず、ナノホールが表面に生成することを新たに見いだした。さらに、多数のナノホールの作るパターンは高温における照射により生成するパターンとは異なることも見いだした。これはナノホールの生成メカニズムを知るためには一つの手がかりとなる。2)極低温・強電子線照射によるシリコン結晶の非晶質化の発見本研究計画に従って、極低温・強電子線照射をシリコン薄膜に行ったところ、従来の常識に反して、シリコン結晶自体が非晶質化する新現象を見いだした。

非晶質化現象は電子線照射下における点欠陥のクラスタリングとして理解できる。極低温にいおけるシリコン結晶の表面あるいは内部の点欠陥の動的挙動を統一的に理解するために意義深い発見と考えている。3)表面ナノホールによるシリコン表面起伏の観察研究計画に従い、走査トンネル顕微鏡(STM)によって表面ナノホールの生成領域の起伏観察を試みている。表面起伏は、電子線によるシリコン原子の表面からの弾き出しの効率と関連しており、ナノホールの生成メカニズムを探るための基礎データである。本年度は、シリコン表面ナノホールの走査トンネル顕微鏡による観察を行った。また透過電子顕微鏡法によってリコン表面ナノホールの成長条件などを系統的に調べた。特に電子エネルギー、電子線強度、真空度、照射温度による依存性を明らかにした。以上の実験データおよび計算機シミュレーションからナノホールの形成メカニズムが以下のように解明された。薄膜のシリコンに高エネルギーの電子線を照射すると、電子線出射面上のシリコン原子がはじき出され、その後に表面空格子点ができる。電子線照射下では、表面空格子点は極低温においても拡散して、より形成エネルギーの低いクラスターを形成する。ナノホールの配列は表面における空格子点の拡散に加えて、表面原子と表面空格子点の2元系における一種のスピノーダル分解として説明された。表面における空格子点のクラスターの配列が決定されると、次に、表面に対して垂直方向へ深くなっていく(穴掘り現象)が、これは電子線照射下では、空格子点は照射電子の進行方向とは逆向きに拡散するためである。表面ナノホールの直径および間隔は照射温度によって制御することが可能であることもわかったが、これらを独立に制御することは困難であった。電子エネルギーあるいは電子線強度は表面ナノホールの直径および間隔にはほとんど影響を与えず、また表面ナノホールの深さは単純に電子線量に比例した。この結果は本研究で解明された表面ナノホールの形成メカニズムから自然に理解できる。
シナプス活動によって発現制御される、新しい神経接着分子の機能解析

シナプス活動による神経の可塑的変化は、記憶・学習などの脳の高次機能の素子過程と考えられている。神経可塑性は、伝達効率の変化だけでなく、シナプス結合の形態学的変化も伴い、特に記憶の長期保持(LTPの維持相)には後者の方がより重要な役割を果たしている。そこで、神経活動によるシナプス伝達効率の上昇・シナプス結合変化の分子機構を明らかにするため、海馬のcDNAライブラリーからsubtraction-differential hybridizationを用いて、電撃痙攣刺激によって急速に誘導される新しい最初期遺伝子をクローニングした。単離されたクローンの中から、6個のカドヘリンリピートを細胞外に持つ新しい神経接着分子Arcadlin(Activity-regulated cadherin-like protein)を見い出した。arcadlin mRNAは小脳を除く脳の各部位に発現しており、電撃痙攣刺激によって、海馬の顆粒細胞、内嗅野、梨状葉などで誘導された。arcadlin遺伝子をL細胞に導入し、細胞接着実験を行ったところ、Arcadlinもcadherinと同様にCa2+依存性に同種結合し、この結合は特異抗体によって阻害された。また、Arcadlinの細胞内結合タンパク質のcDNAをtwo-hybrid sytemを用いてスクリーニングし、P38 MAPKの上流に位置するTAO2 kinaseを見い出した。HEK293T細胞にarcadlinおよびGFP-TAO2を強制発現させたところ、Arcadlin細胞外領域の抗体によってGFP-TAO2が一緒に免疫沈降した。さらに、培養細胞にarcadlin、TAO2、MKK3、p38を強制発現させ、Arcadlinの細胞外蛋白質を細胞の外から加えると、p38,MKK3がともにリン酸化(活性化)された。これらの結果から、「神経活動によって誘導されたArcadlinがシナプスへ運ばれ、そこで同種結合することによってシナプス結合を強化・安定化する。同時に、細胞内へも情報が伝わり、TAO2を介してMKK3、p38 MAPKを活性化し、次の分子を誘導することによってシナプス結合を長期に安定化する」と考えられた。シナプス活動による神経の可塑的変化は、発達期における神経回路網の形成だけでなく、記憶・学習などの脳の高次機能の素子過程と考えられている。神経可塑性は伝達効率の変化だけでなく、シナプス結合の形態学的変化も伴い、特に記憶の長期保持(LTPの維持相)には後者が重要な役割を果たしている。本研究は、神経活動によるシナプス伝達効率の上昇、さらにシナプス結合の変化を引き起こす因子を単離し、遺伝子産物の生理機能を明らかにすることを目的とする。海馬のcDNAライブラリーから、subtraction-differential hybridizationを用いて、電撃痙攣刺激によって急速に誘導される新しい最初期遺伝子を見いだした。この遺伝子群の一つを解析したところ、六つのカドヘリンリピートを持つ新しい神経接着分子をコードすることが明らかになり、これをArcadlin(Activity-regulated cadherin-like protein)と名付けた。arcadlinは小脳を除く脳の各部位に発現しており、電撃痙攣刺激によって、海馬の顆粒細胞、内嗅野、梨状葉、扁桃体などで誘導された。arcadlin遺伝子をL細胞にtransfectionし、接着実験を行ったところ、cadherinと同じく、Ca2+依存性に同種結合し、その結合は中和抗体によって阻害された。

以上の結果から、Arcadlinが神経活動によって誘導され、シナプスで同種結合することによって、神経活動によるシナプス結合強化が生じ、記憶が長期に保持されると考えられた。平成12年度はArcadlinおよび、細胞内でArcadlinと結合するタンパク質の機能解析を行い、以下の新しい知見を得た。1)Arcadlinの細胞内結合タンパク質を明らかにするために、Arcadlinの細胞内領域を酵母に発現させ、two-hybrid systemを用いて、相互作用するタンパク質のcDNAをクローニングした。クローニングしたcDNAをデータベースで解析したところp38MAPKの上流に位置するTAO2 kinaseであることが分かった。2)ArcadlinとTAO2の結合を確かめるため、HEK293TにArcadlinおよびGFP-TAO2を強制発現させ、Arcadlinの細胞外領域の抗体を用いて免疫沈降を行ない、抗GFP抗体でウエスタンブロットを行った。その結果、GFP-TAO2の分子量付近(110-120kDa)にGFP-positive bandが出現した。このことから、細胞内でArcadlinとTAO2が結合していることが予想された。また、共焦点レーザー顕微鏡による観察でも、ArcadlinとTAO2が細胞膜直下で共存していた。3)培養細胞にArcadlin,TAO2,MKK3,p38を強制発現させ、Arcadlinの細胞外蛋白を外から加えたところ、P38,MKK3がともにリン酸化(活性化)されることがわかった。この結果からArcadlinが細胞外で同種結合することによって、TAO2を介してMKK3、次にp38 MAPKを順番にリン酸化(活性化)すると考えられた。この結果は、神経活動によって誘導されたArcadlin分子がシナプスへ運ばれ、そこで同種結合することによってシナプス結合を強化・安定化するとともに、その情報が細胞内へ伝わり、次の分子の誘導によってシナプス結合の安定化が長期に保持される可能性が出てきた。
豚レンサ球菌細胞壁タンパク質の網羅的機能解析

グラム陽性菌の細胞壁タンパク質は病原性に関連すると考えらえるが、20種類以上の全ての病原学的役割や複数のタンパク質の関連も評価できていない。豚レンサ球菌では、細菌表層の莢膜が細胞壁タンパク質の機能解析の妨げになっている。そこで、豚レンサ球菌の無莢膜株で、全ての細胞壁タンパク質遺伝子を個別または複数破壊した変異株を作製し、血小板への接着性、上皮細胞への侵入性・通過性、バイオフィルム形成能、オートファジー誘導性など病原性関連性状が変化した遺伝子の組合せを決定する。また、同じ組合せの遺伝子破壊株を莢膜保有株で作製し、実験動物で評価し、全ての細胞壁タンパク質の病原学的役割を網羅的に解明し尽くす。
新規の反応論の導出を指向した水溶液中での基礎有機反応シミュレーション

本年度は前年に引き続きt-BuClの加水分解反応シミュレーションを行った。フラグメント分子軌道法(FMO)を電子状態計算に用い、水分子410個の液滴モデル中(半径約12Å)におけるt-BuClに対して、FMO2-HF/6-31G^*、FMO(3)-MP2/6-31G^*レベルによる分子動力学(MD)シミュレーションを行った。ここでFMO(3)は、HF部分にのみ3体項を考慮に入れた計算であり、従来の2体近似よりも精度が高い方法である。まずt-BuClの3級炭素-塩素間距離(RC)を1.73.4Åの範囲で変化させ、以前より長時間のサンプリングを行い(平衡化1.0ps、サンプリング0.4ps)、自由エネルギー変化を計算した。その結果RC=2.84にC-Cl不均一開裂の遷移状態(14.44kcal mol^<-1>)、RC=2.88に接触イオン対(14.33kcal mol^<-1>)に対応する領域が現れたが、RC=2.73.0の範囲での自由エネルギープロファイルは非常にフラットであり、より正確なプロファイルの記述には、電子相関を考慮した計算レベルが必要であると結論した。FMO(3)-MP2/6-31G^*レベルにて、RC=1.86および2.85に固定してシミュレーションを行ったとき、t-BuClのマリケン電荷の差が0.04(0.3ps間のシミュレーションの時間平均)と計算された。これはC-Cl不均一開裂の遷移状態付近で、t-BuClから周辺の水分子へと電子が流れ出していることに対応しており、すなわち求電子的溶媒関与が求核的溶媒関与よりも優位であることを示唆する結果である。しかしこの計算方法では、FMO2-HFと比べて10倍程度の計算時間を要するため、十分なサンプリングを実行することができず、全体の自由エネルギープロファイルを記述するには至らなかった。本年度においては、t-BuClの加水分解反応シミュレーションを主に取り扱った。まずフラグメント分子軌道法(FMO)を電子状態計算に用い、水分子410個の液滴モデル中におけるt-BuClに対してHF/6-31G^*レベルによる分子動力学(MD)シミュレーションを行った。反応座標(RC)を3級炭素-塩素間距離として定義し、ブルームーン法による自由エネルギー変化の計算を行った結果、RC=2.80Åに遷移状態、2.84Åに接触イオン対に対応する点がそれぞれ現れた。また反応原系(RC=1.86Å)を基準とした自由エネルギー変化は、それぞれ14.6kcal/mol、14.5kcal/molであった。さらにRC=2.8Å(遷移状態)のトラジェクトリーから得られた同径分布関数より、求核的溶媒関与と考えられるピークを見出し、t-BuClの背面から水分子がメチル基の水素と相互作用していることが分かった。以上の結果は、第21回基礎有機化学討論会(2010年9月)にて報告済みである。次に計算レベルをMP2/6-31G^*として同様のシミュレーションを行ったところ、水分子の不自然な解離が起こり、MDが破綻してしまった。これはFMOの2体近似(FMO2)の由来のアーティファクトであると考えられたため、HF部分のみに3体近似を用いるFMO(3)-MP2レベルでの計算を実行した。しかしこの方法では、1ステップにかかる時間がFMO2-MP2の場合と比べて約10倍程度増加するため、現在も計算が進行中である。
カオス的時系列データの解析方法とその応用に関する研究

本研究は,時系列データのカオス的解析手法に関する研究を主軸としたシステムのカオス・フラクタル的特徴付けと解析に関するものである.まず,時系列データのカオス的解析手法に関する研究としては,1999年に大鋳が時系列データのカオス的解析法として提案したCOS解析法の有効性を実際的な観点と理論的な観点から解明した.樹脂押し出し機の圧力データに対してcos解析をWindow法および分割法等により適応した結果,cos解析法が,樹脂押し出し機の異常を予知し得ることが分かった.また,cos解析法の理論的解析を行い,ランダムなデータに対してcos解析法を適応すると-1/2の値が得られることを理論的に証明した.このことにより,cos解析法を時系列データがランダムであるかどうかの判定に用い得ることを示した.これらの成果は,大鋳史男,鈴木達也,杉本一臣,時系列データを判別するカオス的手法について,日本応用数理学会論文誌,Vol.12(2002),No.1,pp-67-78,として公表されている.又,複雑システムのモデルとしてよく用いられるセルオートマトンについて,特にルール番号180のものについて,その周期的な性質をルール番号90のセルオートマトンとの関係において解明し,これらの成果は,Fumio Ohi and Yoshikazu Takamatsu(2001), Time-Space Pattern and Periodic Property of Elementary Cellular Automata-Sierpinski Gasket and Partially Sierpinski Gasket, Japan, Journal of Industrial and Applied Mathematics, Vol.18,No.1,pp.59-73,として公表されている.システムのフラクタル的特徴付けとしては,情報理論における通信路容量と曖昧集合の曖昧度をフラクタル次元を用いて特徴づけることを試みた.これらの成果は,応用数理学会の年会において口頭発表を行なうと共にJapan Journal of Industrial and Applied Mathematicsに投稿中である.さらに複雑システムの代表的なものの一つである待ち行列システムについては,モデル構築とその解析を行い,大偏差原理を用いた裾の分布の評価を行い,その成果は国際会議等で発表されている.本研究は,時系列データのカオス的解析手法に関する研究を主軸としたシステムのカオス・フラクタル的特徴付けと解析に関するものである.まず,時系列データのカオス的解析手法に関する研究としては,1999年に大鋳が時系列データのカオス的解析法として提案したCOS解析法の有効性を実際的な観点と理論的な観点から解明した.樹脂押し出し機の圧力データに対してcos解析をWindow法および分割法等により適応した結果,cos解析法が,樹脂押し出し機の異常を予知し得ることが分かった.また,cos解析法の理論的解析を行い,ランダムなデータに対してcos解析法を適応すると-1/2の値が得られることを理論的に証明した.このことにより,cos解析法を時系列データがランダムであるかどうかの判定に用い得ることを示した.これらの成果は,大鋳史男,鈴木達也,杉本一臣,時系列データを判別するカオス的手法について,日本応用数理学会論文誌,Vol.12(2002),No.1,pp-67-78,として公表されている.又,複雑システムのモデルとしてよく用いられるセルオートマトンについて,特にルール番号180のものについて,その周期的な性質をルール番号90のセルオートマトンとの関係において解明し,これらの成果は,Fumio Ohi and Yoshikazu Takamatsu(2001), Time-Space Pattern and Periodic Property of Elementary Cellular Automata-Sierpinski Gasket and Partially Sierpinski Gasket, Japan, Journal of Industrial and Applied Mathematics, Vol.18,No.1,pp.59-73,として公表されている.システムのフラクタル的特徴付けとしては,情報理論における通信路容量と曖昧集合の曖昧度をフラクタル次元を用いて特徴づけることを試みた.これらの成果は,応用数理学会の年会において口頭発表を行なうと共にJapan Journal of Industrial and Applied Mathematicsに投稿中である.さらに複雑システムの代表的なものの一つである待ち行列システムについては,モデル構築とその解析を行い,大偏差原理を用いた裾の分布の評価を行い,その成果は国際会議等で発表されている.本研究は,1999年に大鋳が時系列データのカオス的解析法として提案したcos解析法の有効性を実際的な観点と理論的な観点から解明するとともに,これによるパケット流のデータ解析を基にしたネットワークシステムの理論モデルの構築と解析を目的にしたものであり,本年度の成果として次のことがあげられる.樹脂押し出し機の圧力データを収集し,それらをcos解析を用いて解析した結果cos解析法が,樹脂押し出し機の異常予知等に有効であることがわかった.この成果は,論文としてまとめ,現在投稿中である.cos解析法の理論的解析を行い,ランダムなデータに対してcos解析法を適応すると-1/2の値が得られることを証明した.このことにより,cos解析法を時系列データがランダムであるか,力学であるかの判定に用い得ることを示した.さらに,様々なタイプの時系列データに対してcos解析法がいかなる値を与えるかの理論的解明を行なった.cos解析法の総合的なソフトウエアをC言語を用いて構築した.また,時系列データのカオス的解析法の代表的なものとして樋口の方法があるが,これについてもソフトウエアを構築した.待ち行列については,モデル構築とその解析を行い,大偏差原理を用いた裾の分布の評価を行った.我々の研究は複雑系の範疇に入るものであるが,社会現象,物理現象,経済現象等の複雑系のモデル構築に用いられるセルオートマトンについて理論的解析を行い,ルール180の周期性と時間空間パターンを解明した.

本研究は,1999年に大鋳が時系列データのカオス的解析法として提案したcos解析法の有効性を実際的な観点と理論的な観点から解明するとともに,これによるパケット流のデータ解析を基にしたネットワークシステムの理論モデルの構築と解析を目的にしたものであり,成果として次のことがあげられる.樹脂押し出し機の圧力データに対してcos解析を用いてWindow法および分割法等により適応した結果cos解析法が,樹脂押し出し機の異常を予知し得ることが分かった.また,cos解析法の理論的解析を行い,ランダムなデータに対してcos解析法を適応すると-1/2の値が得られることを理論的に証明した.このことにより,cos解析法を時系列データがランダムであるかどうかの判定に用い得ることを示した.これらの成果は,日本応用数理学会論文誌(Transactions of the Japan Society for Industrial and Applied Mathematics)に採択され,公表予定である.さらに,上記の理論的解析の条件を大幅に拡張すると同時に,様々なタイプの時系列データに対してcos解析法がいかなる値を与えるかの理論的解明を行なった.これらの成果については,論文としてまとめ投稿する予定である.使いやすいcos解析法の総合的なソフトウェアを構築した.また,時系列データのカオス的解析法の代表的なものとして樋口の方法があるが,これについてもソフトウェアを構築した.待ち行列については,モデル構築とその解析を行い,大偏差原理を用いた裾の分布の評価を行い,国際会議で発表した.我々の研究は複雑系の範疇に入るものであるが,社会現象,物理現象,経済現象等の複雑系のモデル構築に用いられるセルオートマトンについて理論的解析を行い,ルール180の周期性と時間空間パターンを解明し,また情報理論における通信路容量,曖昧度とハウスドルフ次元との関係についても解明した.
骨格筋形成抑制因子、ミオスタチンの産肉調節作用の全容解明とその産肉性向上への活用

本研究は、骨格筋形成を負に制御するミオスタチン(Myostatin:MSTN)が生まれつき欠損することにより、優れた産肉形質を有する日本短角種牛(Double muscled Cattle:DM牛)の産肉向上機構の全容を解明するために計画された。平成17-19年度の3年間の研究により、下記の結果を含む多くの新知見が得られた。1)日本短角種DM牛由来の筋細胞で、HGFとIGFIIの発現が変化し、MSTNはIGFII発現を抑制し、HGFはMSTN発現を抑制すること、DM牛ではHGFによるMSTN産生が欠如するため筋肥大が生ずることが明らとなった。2)マイクロアレイ結果、DM牛で4.5倍発現低下するMSTNシグナル伝達系に関与するTBF-βinducible early gene family(TIEG1,2)が見出され、siRNA法等でTIEG1機能を欠損させたところ、細胞増殖と筋管形成が著しく増強し、MyoD familyのMRL4と増殖因子であるIGF-II発現が増加した。このことより、TIEG1がMSTN特異的シグナル伝達因子として関与することが明らかとなった。3)DM牛から成熟型MSTN欠損のクローン化筋芽細胞(Cloned Double muscled myoblasts:DMc)を樹立した。さらに、DMcからウシ不死化筋芽細胞(DMc-t)の作成に成功した。これらの細胞は、ウシ筋細胞でのMSTN作用を初めとする筋分化機構の解明に極めて有用である。4)骨格筋の分化過程において、MSTNとIGF2は関連しながら相反して作用し、MSTNとIGF1は独立して作用することが判明した。5)ウシとブタの下垂体前葉で、MSTNがTSH細胞に、MSTNレセポターアクチビン受容体IIがACTH細胞に発現することを明らかにした。6)マウス下垂体前葉でNSTNとそのレセプターがACTH細胞に発現し、MSTNがACTH細胞でのホルモン合成を抑制することを明らかにした。ミオスタチン(Myostatin)は骨格筋形成を負に制御する。1998年、岩手県でミオスタチン遺伝子変異によるDM形質を有する日本短角種DM牛が発見された。日本短角種DM牛は通常牛の約1.5倍の赤肉産肉量を誇り、極めて優れた産肉能力を持つ。このように、牛の赤肉量をミオスタチンが制御することは明らかであるが、DM牛のミオスタチン欠損による筋肥大メカニズムは未だ明らかにされていない。本研究では、ミオスタチンの産肉調節作用の全容を解明することにより、DM形質の誘発機構を明らかにし、肉用牛の産肉性の向上に資することを目的とする。研究は、日本短角種DM牛と通常牛を使用して、ミオスタチンの筋肉肥大に対する作用、ミオスタチンの発現・作用機序、ミオスタチン機能抑制因子、ミオスタチンリセプターの発現機序、ミオスタチンのGH軸に対する作用と脂肪蓄積に対する作用を解明する。初年度は研究計画に従い下記の研究事項を行った。(1)筋肥大機構に対するミオスタチン作用の解明1)日本短角種牛由来の筋芽細胞において、HGF, aFGF, IGF-1, GHによるミオスタチンmRNAを検討し、HGFとGHがミオスタチンの発現を抑制することを明らかにした。3)DM牛と通常牛の骨格筋由来筋芽細胞において、ミオスタチン受容体が発現することが示され、ミオスタチンが速筋型ミオシン重鎖発現を抑制することが明らかにされた。(2)脂肪蓄積に対するミオスタチン作用の解明

1)血中の脂肪酸組成はDM牛の通常牛との間で相違は認められなかった。2)ウシ筋肉内脂肪前駆細胞株(BIP細胞)において、ミオスタチン受容体が発現することが確認された。(3)ミオスタチンのGH軸に対する作用解明1)日本短角種DM牛において、血中のGH、IGF-1、グレリン、インスリン濃度を解析し、IGF-1が通常牛より低く、GHの加齢に伴う減少が多きことが示された。ミオスタチン(Myostatin)は骨格筋形成を負に制御する。1998年、岩手県でミオスタチン遺伝子変異によるDM形質を有する日本短角種DM牛が発見された。日本短角種DM牛は通常牛の約1.5倍の赤肉産肉量を誇り、極めて優れた産肉能力を持つ。このように、牛の赤肉量をミオスタチンが制御することは明らかであるが、DM牛のミオスタチン欠損による筋肥大メカニズムは未だ明らかにされていない。本研究では、ミオスタチンの産肉調節作用の全容を解明することにより、DM形質の誘発機構を明らかにし、肉用牛の産肉性の向上に資することを目的とする。研究は、日本短角種DM牛と通常牛で、ミオスタチンの筋肉胆大に対する作用、ミオスタチンの発現・作用機序、ミオスタチン機能抑制因子、ミオスタチンリセプターの発現機序、ミオスタチンのGH軸と脂肪蓄積に対する作用を解明する。18年度は17年度の研究成果をもとに、研究計画に従い実施され、下記の成果が得られた。1)日本短角種DM牛由来の筋細胞で、ミオスタチン依存的にHGFとIGFIIが変化することを明らかにした。ミオスタチンはIGFIIの発現を抑制した。HGFはミオスタチンの発現を抑制すること、DM牛ではHGFによるミオスタチンの産生が欠如するため筋肥大が生ずることが判明した。2)通常牛とDM牛のマイクロアレイにより、17種類のミオスタチン関連筋形成遺伝子が明らかにされ、ミオスタチン欠損により、それらの6種類に遺伝子が上昇し、11種類の遺伝子が減少した。3)上記遺伝子の中から、DM牛で4.5倍発現が低下するミオスタチンのシグナル伝達系に関与するTBFβinducible early gene 2(TIEG2)に着目し、ミオスタチン処理でその発現が増加することから、ミオスタチン特異的に作用する可能性が示された。このことから、次年度はsiRNA法等でTIEG2機能を欠損させ、ミオスタチン特異的なシグナル伝達系を明らかにする。4)ウシとブタの下垂体前葉で、ミオスタチンがTSH細胞に、ミオスタチンレセポターアクチビン受容体IIがACTH細胞に発現することか昨年初めて明らかにされた。本年は、マウス下垂体前葉でミオスタチンとそのレセプターがACTH細胞に発現すること、ミオスタチンがACTH細胞でのホルモン合成を抑制することが明らかにされ、ミオスタチンの内分泌制御作用が解明された。5)16ヶ月齢のDM牛と通常牛で、GH、グレリン、IGF-1等の血中GH関連因子の変動を解析したところ、DM牛での大きな変化は認められなかった。以上のように、本年度ははぼ計画通りの成果が得られた。
極微量血液採取のためのダイアフラム型形状記憶合金マイクロアクチュエータの開発

本研究では,外径100μmおよび内径50μmを有するマイクロ針から0.5μlのヒト血液が吸引可能な携帯型血液採取法マイクロポンプ,および血中の血糖値測定用センサの開発を目的とし,以下の3テーマについて研究を行った.(1)汎用有限要素法ソフトを用いて,マイクロポンプの構成要素であるSMAの形状4因子,SMAの機械特性4因子,液体密封用ゴムの機械特性3因子,針の内径変化に伴う圧力損失の合計12因子を変化させ,SMAアクチュエータの形状回復によるタンク内の体積の変化について実験計画法を用いて評価を行い,最良なマイクロアクチュエータ設計条件の探索を行った.(2)血糖値測定器の小型化を目指すため,2電極による測定法の実現,測定誤差率を現在利用されている測定器の半分である5%前後に改善,患者への負担軽減のため,極微量の血液において,正確な測定を行うために測定分解能の向上についての検討を行った.(3)針内径の拡大によるポンプ出力の低減と痛みはトレードオフの関係になるが,痛みに対する許容最大外径を求めると同時に,穿刺に耐え得る剛性を有し,かつ圧力損失が小さくなる条件を満足する針を設計するために,蚊の針と同程度の径を基準とし,生体適合性を有するチタン製マイクロ針創製を目的とし,針の内形状・外形状を含む,断面の形状変化による流体の損失および剛性を調べ,最適な形状を検討した.その結果,以下の知見を得た.(1)貫通溝幅,切り代の長さ,SMAの直径およびSMAの厚さに関して99%で有意性を示し,特にSMAの厚さは,30.42%の高い寄与率を示した.(2)過酸化水素の還元作用を用いることにより,小型化が可能となる2電極法を用いることで,測定誤差率5%が実現可能となった.また,カソード側の電極の表面積を広くすることにより,単位時間当たりの過酸化水素分解量が増し,過酸化水素濃度の測定分解能が向上することを示した.(3)針の外側,内側の形状を正n角形にした場合,n≦8において穿刺に必要な断面二次モーメントを得た.また,針内部の形状を正n角形にした場合,n≧6においてSMAにより生成される負圧より圧力損失が小さくなり吸引可能となった.さらには数匹のマウスに外径の異なる針を穿刺し,数分の経過後の唾液アミラーゼの上昇によるストレスの変化,痛みによる慣れを確認したことよりアミラーゼの検出は痛みの評価が可能であることを示唆した.本研究では,外径100μmおよび内径50μmを有するマイクロ針から0.5μlのヒト血液が吸引可能な携帯型血液採取法マイクロポンプ,および血中の血糖値測定用センサの開発を目的とし,以下の3テーマについて研究を行った.(1)マイクロポンプ用形状記憶合金(SMA)の設計には,比較的少ない実験回数により有意な条件の探索が可能な実験計画法を用いて,SMAアクチュエータの切り込み本数,針の長さ,内径について最良な設計因子の探索.(2)より優れた特性を有するMEMS用TiNiマイクロアクチュエータ薄膜を創製するために,イオンスパッタ堆積法(ISD)を用いて形状記憶特性に大きな影響を与える薄膜中の組成に注目し,その薄膜作製方法として薄膜中の組成に影響を及ぼすTiNi薄膜創製条件の探索.(3)小型化,高精度化を目指したバイオセンサの開発を目的とし,架橋法によって白金電極にGOxを固定化したMOSFET型グルコースセンサの開発.その結果,以下の知見を得た.(1)マイクロ針と形状記憶合金を用いた血液採取用マイクロポンプの最良設計因子を探索するために実験計画法を用いて,その条件探索を行った結果,体積流量に対して,針の内径,長さに関して大きな寄与率を示し,特に内径が50%の寄与率を示した.(2)薄膜中の組成に関して,ターゲット面積が99%で有意で,寄与率が88%であった.Ti面積比が75%,加速電圧2000eVでArガス流量0.8sccmの条件がTiNi薄膜創製の最良条件であることがわかった.(3)センサ電極に白金を用い,希釈溶液として生理食塩水を用いた場合,グルコース濃度の増加に対し,出力電圧が線形的に増加した.(4)浸漬法に比べて滴下乾燥法の方が50%以上感度がよく,BSAを用いないほうが20%程度高感度の測定が可能である.本研究では,外径100μmおよび内径50μmを有するマイクロ針から0.5μlのヒト血液が吸引可能な携帯型血液採取法マイクロポンプ,および血中の血糖値測定用センサの開発を目的とし,以下の3テーマについて研究を行った.(1)汎用有限要素法ソフトを用いて,マイクロポンプの構成要素であるSMAの形状4因子,SMAの機械特性4因子,液体密封用ゴムの機械特性3因子,針の内径変化に伴う圧力損失の合計12因子を変化させ,SMAアクチュエータの形状回復によるタンク内の体積の変化について実験計画法を用いて評価を行い,最良なマイクロアクチュエータ設計条件の探索を行った.(2)血糖値測定器の小型化を目指すため,2電極による測定法の実現,測定誤差率を現在利用されている測定器の半分である5%前後に改善,患者への負担軽減のため,極微量の血液において,正確な測定を行うために測定分解能の向上についての検討を行った.(3)針内径の拡大によるポンプ出力の低減と痛みはトレードオフの関係になるが,痛みに対する許容

最大外径を求めると同時に,穿刺に耐え得る剛性を有し,かつ圧力損失が小さくなる条件を満足する針を設計するために,蚊の針と同程度の径を基準とし,生体適合性を有するチタン製マイクロ針創製を目的とし,針の内形状・外形状を含む,断面の形状変化による流体の損失および剛性を調べ,最適な形状を検討した.その結果,以下の知見を得た.(1)貫通溝幅,切り代の長さ,SMAの直径およびSMAの厚さに関して99%で有意性を示し,特にSMAの厚さは,30.42%の高い寄与率を示した.(2)過酸化水素の還元作用を用いることにより,小型化が可能となる2電極法を用いることで,測定誤差率5%が実現可能となった.また,カソード側の電極の表面積を広くすることにより,単位時間当たりの過酸化水素分解量が増し,過酸化水素濃度の測定分解能が向上することを示した.(3)針の外側,内側の形状を正n角形にした場合,n≦8において穿刺に必要な断面二次モーメントを得た.また,針内部の形状を正n角形にした場合,n≧6においてSMAにより生成される負圧より圧力損失が小さくなり吸引可能となった.さらには数匹のマウスに外径の異なる針を穿刺し,数分の経過後の唾液アミラーゼの上昇によるストレスの変化,痛みによる慣れを確認したことよりアミラーゼの検出は痛みの評価が可能であることを示唆した.
ユビキタス環境における自律的ネットワーク構築のための基盤技術に関する研究

無線端末の普及,発展に伴い新たなネットワークの使用方法が出現しており,その使用方法をサポートするため無線デバイスも数多く提案,出現しているが,様々な無線が多く混在するにも関わらず,想定ネットワークとして同一無線によるネットワーク上でのみ既存の研究が行われている.本研究はヘテロジニアスな無線ネットワーク(HWN:Heterogeneous Wireless Network)という異種無線ネットワークが透過的に接続する新たな無線ネットワーク体系を創出し,HWNを構築するための機構であるRAVD(Routing-Centric Approach for construction of Virtual Device)を実現した.HWNの構築手法として物理層,リンク層,アプリケーション層による3手法を示し比較を行い,無線端末として最も普及している小型機器端末への親和性を考慮し,リンク層による手法を確立し実装を行った.本年度は同システムの設計,実装および評価を実機にて行い,本システムが異種無線ネットワーク環境において既存の無線ネットワークの技術と比較し,円滑にHWN構築の実現を可能とした.本年度における本研究の成果は次の3点にまとめられる.1,既存の無線ネットワーク研究では行われていない,複数無線デバイスが混在する異種無線ネットワークであるHWNを創出し,その有効性を示した.2,HWN構築の手法として,物理層,リンク層,アプリケーション層の3手法を比較し,ソフトウェア的な解決方法が可能であり小型端末との親和性の高いリンク層による手法を確立し,その手法が最適であると実証している.3,無線ネットワークの研究に用いられるシミュレーション手法による評価ではなく,実際に実機上にて全てのプロトコルを実装,評価を行い,優れた性能を示したことを実証した.無線端末の普及,発展に伴い新たなネットワークの使用方法が出現しており,その使用方法をサポートするため無線デバイスも数多く提案,出現しているが,様々な無線が多く混在するにも関わらず,想定ネットワークとして同一無線によるネットワーク上でのみ既存の研究が行われている.本研究はヘテロジニアスな無線ネットワーク(HWN:Heterogeneous Wireless Network)という異種無線ネットワークが透過的に接続する新たな無線ネットワーク体系を創出し,HWNを構築するための機構であるRAVD(Routing-Centric Approach for construction of Virtual Device)を実現した.HWNの構築手法として物理層,リンク層,アプリケーション層による3手法を示し比較を行い,無線端末として最も普及している小型機器端末への親和性を考慮し,リンク層による手法を確立し実装を行った.本年度は同システムの設計,実装および評価を実機にて行い,本システムが異種無線ネットワーク環境において既存の無線ネットワークの技術と比較し,円滑にHWN構築の実現を可能とした.本年度における本研究の成果は次の3点にまとめられる.1,既存の無線ネットワーク研究では行われていない,複数無線デバイスが混在する異種無線ネットワークであるHWNを創出し,その有効性を示した.2,HWN構築の手法として,物理層,リンク層,アプリケーション層の3手法を比較し,ソフトウェア的な解決方法が可能であり小型端末との親和性の高いリンク層による手法を確立し,その手法が最適であると実証している.3,無線ネットワークの研究に用いられるシミュレーション手法による評価ではなく,実際に実機上にて全てのプロトコルを実装,評価を行い,優れた性能を示したことを実証した.
放射線治療効果増強のための新たな分子標的の探索とその機構解明

放射線増感の候補遺伝子や分子の同定を行うとともに、それらをターゲットとした放射線増感の戦略を分子生物学的に検索した。その結果、HER family, Hsp90, H2AX,CoX-2などの分子が放射線感受性と密接に関連していることから放射線増感の候補分子となりえること、また、化学放射線治療を施行した子宮頸癌では治療法によって特徴ある遺伝子発現の変化を示すことが明らかとなった。1)ZD1839とTrastuzumabを用いた上皮細胞増殖因子受容体の二重阻害による放射線増感細胞周期に明らかな変化が認められない濃度の阻害剤と3時間接触させることによって照射によって誘導されるEGFRのリン酸化はZD1839で、HER2/neuのリン酸化はTrastuzumabで抑制された。また、ZD1839はEGFRのリン酸化の抑制とともにHER2/neuのリン酸化をも抑制した。AktとMek1/2の照射による活性化も、ZD1839とTrastuzumabを併用することで抑制された。いずれの阻害剤も放射線増感効果を示したが、二重阻害では相乗的な放射線増感効果が認められた。2)子宮頸癌放射線治療のマイクロアレイ解析放射線治療を施行した子宮頸部扁平上皮癌31例(X線単独治療11例、化学放射線治療13例、炭素イオン線治療7例)の治療前/中の生検材料を用いてマイクロアレイ解析を行った。この結果、治療法別に放射線照射によって誘導される遺伝子はその種類・数が異なっていることが解った。さらに、ANOVAによるクラスター解析では、300程度の遺伝子を用いることで各治療法別に群別化することが可能であった。治療に特有な遺伝子発現パターンを同定することで、その治療に重要なシグナル伝達経路を見つけ出せることが期待される。3)子宮頸癌p73蛋白の放射線治療効果に対する影響子宮頸癌47例の放射線治療前/中の生検材料についてp53、p73蛋白発現と放射線誘発アポトーシスの関係について免疫組織化学染色法で検討した。照射後1週後のアポトーシスは約2%の細胞で確認された。照射後のp53蛋白発現は36例で増強したが、11例では不変あるいは低下していた。p53発現の増強した症例では1週後のp53陽性細胞の割合が多い群で有意にアポトーシスが誘発された。一方、p53蛋白発現の増強がみられなかった症例では、照射1週後のp73陽性細胞の割合が多い群でアポトーシスの誘発が顕著であった。以上から、p73遺伝子は子宮頸癌症例の放射線誘発アポトーシスにp53機能を補う役割があることが示唆された。1.照射によるLigand independentなEGFRのりん酸化に関する検討1)照射よるEGFRのdimer化はDTTを使用せず、DTSSPを用いることで、EGF刺激と同様に検出可能であった。また、P-EGFRのdimer化の増加が、照射1時間から9時間にかけて認められた。2)照射による・OH生成に一致してEGFRのdimer化が認められ、照射直後の方が1時間後よりdimer化は強かった。照射前にラジカルスカベンジャーであるSODと接触させておくとdimer化は軽度であるが抑制された。2.放射線治療を施行した子宮頸部扁平上皮癌のCOX-2の発現に関する検討1)COX-2発現と照射後1週目のアポトーシス出現率は相関係数(r)-0.52、寄与率(r^2)0.27であり、COX-2発現率と治療中のアポトーシスの出現頻度には有意な相関が認められた。2)COX-2陽性群のCR率は59%であったが、COX-2陰性群では80%であり、COX-2陰性群が良好な結果を示した。しかし、治療前および治療1週後のp53蛋白発現およびp53発現の治療前/1週での変化率とCOX-2発現との相関は明らかではなかった。3.子宮頸癌の放射線治療に応答する特異的な遺伝子群の探索1)放射線治療を施行した2群(X線単独療法群と化学放射線療法群)で、発現パターンの異なる遺伝子を探索した結果、359遺伝子で群別化することが可能であった。そこで、これをテストサンプルとして残りの7例について、この結果が適合するか否かについての検討を行った結果、1例を除いて、マッチングすることができた。2)化学放射線療法を施行した14例の治療前の遺伝子発現と治療後の傍大動脈リンパ節転移との関連をクラスター解析し、転移を有する症例と有さない症例とを300程度の遺伝子で区別することが可能であった。【目的】放射線治療を施行した子宮頸癌症例の治療前・治療中の生検材料を用いて、放射線治療に応答する遺伝子群の同定や治療効果とくに放射線誘発アポトーシスの予測が可能であるかについて検討した。【結果】

1.放射線治療によって誘導される遺伝子群の解析とシスプラチン併用による発現パターン変化について:治療前および1週後のサンプルを用いたマイクロアレイ解析を施行した結果、クラスター解析で治療法別に359遺伝子で層別化することが可能であり、それぞれに特徴ある遺伝子発現変化を有することが示された。その一方で、有意に遺伝子発現の増減をもつ遺伝子群は2群間で類似しており、この中にはp21、Bax、TNFSF8、RRM2Bなど放射線によって誘導されることが既知である遺伝子が含まれていた。この結果はReal time PCRや蛋白発現でも確認できた。2.p73の子宮頸癌放射線治療時のアポトーシス誘導の役割:マイクロアレイ解析により、照射1週後のp53不応答の症例ではp73遺伝子発現が増強した場合に、p53応答の明確な症例と同様にBaxやp21の遺伝子発現を誘導されたので、p73がp53の相補的な機能を有するかについて免疫組織化学染色を用いて検討した。その結果、照射によりp53が発現増強されない症例では、p73の発現増強によって放射線照射後のアポトーシスが誘導されることを示した。3.血管新生分子による予後予測:COX-2とVEGF,CA-IX,HIF-1などの低酸素による新生血管分子の発現が放射線治療効果予測となりえるか否かについて検討した。現在解析中であるものの、COX-2と明らかな相関をもつ分子は認められなかった。一方で、VEGFとCA-IXの発現には有意な相関が認められた。1. HER familyの放射線照射による自己リン酸化と2量体形成の機序照射によってHER familyが自己リン酸化し、細胞生存シグナルが下流に伝えられ、放射線や抗がん剤に対して抵抗性になることが知られているが、なぜHER famyがリガンドと同様に受容体を活性化させるのかについてはいまだ明らかとなっていない。そこで、HER familyの照射による自己リン酸化と2量体形成の機序について検討し次の結論を得た。1)照射によりEGFRのhomodimerの形成だけでなく、EGFRとHER2のheterodimerの形成も認められた。2)C225の併用により照射によるEGFRの自己リン酸化ならびに下流のシグナル伝達が抑制された。3)C225の併用により照射によるEGFRのhomodimer形成が抑制された。4)C225の併用では、照射によるEGFRとHER2のheterodimer形成に対する抑制効果は、EGFRのhomodimer形成に対する抑制効果ほどはっきりとは認められなかった。局所効果とDADの発現強度との相関を検討すると、DAD発現が弱いGrade O-1症例ではCRが70%であったのに対して、発現が強度なGrade2症例ではCRは38%と、DADが強発現している症例で照射効果が有意に不良であった(p<0.05)。また、CAD発現とDAD発現はそれぞれ単独では、生存率や再発形式との間に相関は認められなかったが、DADの発現のGradeからCADの発現のGradeを引いた値が1以上の症例(DAD発現がCAD発現より相対的に高い症例)ではリンパ節または遠隔再発の頻度が有意に高かった(55%vs.22% : p<0.05)。【目的と背景】放射線照射は癌細胞、特にEGFR高発現の癌細胞でEGFRの自己リン酸化と下流のシグナル伝達の活性化を誘導することが放射線抵抗性の一因と考えられている。しかし、照射によるEGFRの自己リン酸化の機序や自己リン酸化に伴って受容体の2量体形成が誘導されるかどうかは十分には明らかとなっていない。
糖尿病状態での糖輸送担体蛋白の変動とその機構の解析

本研究遂行の上で、糖輸送担体蛋白を特異的に認識する抗体が必須であるため、HepG2タイプ(ヒト赤血球タイプ)糖輸送担体に対する部位特異的抗体の作製を試みた。作製された抗体はラット脳、心、ヒト赤血球の糖輸送担体うよく認識したが、ラット脂肪細胞糖輸担体とはほとんど反応せず、我々はこの予想外の結果から研究を発展させ、脳や脂肪細胞の糖輸送担体が単一種ではなく遺伝子も異なる数種類が存在するという重要な新知見を得た。この成果をJ. Biol. Cham263:13432-13439、1988に発表し、非常に高い評価を得ている。糖尿病ラットの脳では、サイトカラシンBを用いた糖輸送担体のフォトアフィニティ標識法、上記の抗体を用いたウエスタンブロッティング法、いずれの方法でも糖輸送担体蛋白の減少を認めず、さらに糖尿病をインスリンで治療したラットでも差を認めなかった。ラット心でも同種の検討を行ったが、脳と同様に、正常対照ラット、糖尿病ラット、糖尿病治療ラットの3群間で糖輸送担体に差を認めなかった。我々はさらに糖輸送担体(HepG2タイプ糖輸送担体)mRNAレベルをノーザンブロッティング法にて検討してみた。しかし、正常対照ラット、糖尿病ラット、糖尿病治療ラットの3群間で、脳、心、いずれにおいても有意差を認めなかった。インスリンの欠乏した糖尿病状態では、ラット脂肪細胞の糖輸送担体が減少することが報告されている。我々の本研究の結果は、ラット脳、心の糖輸送担体は減少せず、さらにHepG2タイプ糖輸送担体mRNAレベルでの減少も認めず、組織によって糖輸送担体の制御機構が異なることを示唆している。ストレプトゾトシン静注により糖尿病を惹起し,糖尿病ラットおよびそのインスリン治療ラットの脳および心での糖輸送担体数を正常ラットのそれと比較検討した.サイトカラシンBを用いたフォトアフィニティ標識法, HepG2タイプの糖輸送担体に対する抗体を用いたウエスタンブロッティング法,いずれの分析法にても脳および心での糖輸送担体数は減少せず,従来,糖輸送担体数の減少が報告されている脂肪組織とは異った結果を得た.さらに遺伝子レベルでの検討を行うために,まずラビット脳のcDNAライブラリーよりHepG2細胞で認められた糖輸送担体と同類のcDNAをクローニングした.これは2.5kbの長さを持ち, HepG2細胞およびラット脳でクローニングされたものと極めて類似していた.この1.5kbのフラグメントをプローブとしてノーザンブロッティングを行ったところ, 2.8kbのHepG2タイプ糖輸送担体のmRNAはラット脳および心にて,糖尿病ラット,そのインスリン治療ラットとも,正常ラットとの間に差を認めず,糖輸送担体蛋白が変化しない結果を支持していた.我々はHepG2タイプの糖輸送担体の一部に相当する3種類のショートペプチドを合成し,対応する部位特異的抗体を得た.これらの抗体はヒト赤血球の糖輸送担体のすべてを認識したのに対し,ラット脳では糖輸送担体の20-30%,ラット脂肪組織ではせいぜい3%しか反応しなかった.これはHepG2タイプではない別種の糖輸送担体の存在を示唆してしる.この可能性は遺伝子レベルでの検討からも示唆される.すなわち,上述のcDNAをプローブとしてノーザンブロッティングを行うと,ラット脂肪組織にはHepG2タイプの糖輸送担体mRNAが非常に少なく,すべての糖輸送担体をこの遺伝子が発現しているよりもむしろ別の糖輸送担体遺伝子も存在することを示唆していた.心臓での糖輸送担体の変動を糖尿病ラットを用いて検討した。ラット心を破砕し、遠心により膜分画を得て〔^3H〕サイトカラシンBを用いたフォトアフィニティ法にて糖輸送担体を検討した。

分子量約5万の標識タンパクがSDSポリアクリルアミドゲル電気泳動にて認められ、この標識がD-グルコースの存在により抑制されることから糖輸送担体と考えられた。同様の分子量のタンパクがHepG2タイプ糖輸送担体(ヒト赤血球タイプ糖輸送担体)に対する抗体を用いたウェスタンブロッティングにて確認された。しかし、フォトアフィニティ法、ウェスタンブロックティング法、いずれの方法を用いてもラット心の糖輸送担体数はストレプトゾトシン糖尿病ラットと正常ラットの間で差を認めなかった。また、糖尿病をインスリン治療した場合にも変化を認めなかった。我々はさらにラット心で糖輸送担体mRNA(HepG2タイプ糖輸送担体mRNA)レベルをノーザンブロッティング法にて検討してみた。しかし、正常対照ラット、糖尿病ラット、糖尿病をインスリンにて治療したラットの3群間で差を認めなかった。以上のように、インスリンの欠乏した糖尿病状態では、ラット脂肪細胞の糖輸送担体が減少することがすでに報告されているもののラット心では減少せず、さらにmRNAレベルでの減少も認めず、組織によって糖輸送担体の制御機構が異なると考えられた。
落石の衝撃力による鋼製ロックシェッドのエネルギー吸収能に関する研究

鋼製ロックシェッドの優れた変形性能に着目し、それによる落石の衝撃吸収効果について検討するため、鋼製ロックシェッド屋根部の実物大モデルを用いた落石衝撃実験を実施した。1.実験概要両端で単純支持した2本の鋼桁(H 390x300x10x16mm)を11本の横ばり(H 175x175x7.5x11mm)で連結して並置し、横ばりの上の土槽に厚さ90cmで敷き詰めたサンドクッション材の上へ1tonfの重錘を落下させた。加速度、クッション材底面の土圧、たわみ、ひずみ、支点反力を計測した。鋼桁のスパン長は8m、10m、12mの3種類とし、270回余りの落石実験を行った。補助金により購入したレーザー式変位計は、動的たわみ特性を計測する上で非常に有効であり、また可搬型のパソコンにより実験現場でのデータの収集が容易であった。2.実験結果1)鋼桁に作用する衝撃荷重を推定する為に、衝撃反力を用いると計測誤差が少なく、落下高さとの線形関係が顕著であることがわかった。2)鋼桁のひずみおよびたわみの実験値は、はり理論に基づいて衝撃反力から得られる値に一致することがわかった。したがって、落石の設計荷重は衝撃反力に対応させることができる。3)衝撃反力は鋼桁のスパン長による差異が明確であり、重錘落下高さが同じでも長スパンのはりほど衝撃反力は小さく、これまでコンクリート桁の実験では期待できなかった衝撃吸収効果を確認できた。4)以上の結果から、重錘落下高および鋼桁の変形性能をパラメータとして設計荷重を評価できることが明らかとなった。その評価式については、落石衝撃力シミュレーション解析と強制振動解析を用いて検討中である。