hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多核種・多次元NMR分光法による水を含むマントル鉱物の構造解明

特に近年注目されつつあるスピン間の空間並びに化学結合(J結合)を介した相互作用を利用した様々な同種核及び異種核間相関測定法(INADEQUATE. INEPT. 3Q-J-HETCOR, 3Q-D-HETCOR等)を実現させ、複雑な鉱物構造の解明に強力なツールを得た。高分解能NMR法と粉末X線回折法の組み合わせによる構造決定法を確立し、新しい相の構造決定を可能にした。また、局所構造情報を提供するJ結合定数の見積もりを可能にした。ここで従来用いられてきたデータの解析法・理諭に欠陥があることを突き止め、無機・有機化合物の解析に広く適応できる新しい方法を発表した(Xue. SSNMR. 2010)。3.その他の水を含む高圧鉱物の構造解明。複数の高圧鉱物における詳細な構造解明も行なった。既に掲載された成果として、topaz-OH I相について温度・圧力の上昇に伴い、nonstoichiometryと構造欠陥が生じることが分かった(Xue et al.Am. Mineral., 2010)。4.含水アルミノケイ酸塩メルト(急冷ガラス)の構造解明と準熱力学モデリング。1H MAS NMRと29Si-1H, 27Al-1H二重共鳴測定により、含水アルミノケイ酸塩急冷メルト(ガラス)の構造(含水種)を定量的に解明した。更に準熱力学モデリングにより、広範囲組成における化学種分布の予想を可能にした(Maifait and Xue, 2010. SSNMR)。
解適合格子・超並列計算を用いた住宅の通風性状予測ソフトウェアの開発

本年度は、主に次のような研究実績を得た。1.東京大学の風洞において、密集した市街地を想定して,住宅の風圧係数や通風量に関する追加実験を行った。また、レーザーライトシート光源を用いた、住宅周辺の気流の可視化も行なった。2.昨年度検討した文部科学省ITプログラムの「戦略的基盤ソフトウェアの開発」による次世代流体解析コードFrontFlow/redでは、この研究で対象とした住宅周辺流れの計算結果が既往の計算結果や風洞実験結果と符号しない部分が生じたので、やむなく今年度から英国で開発されたオープンソースのCFDツールキットであるOpenFOAMを用いることにした。3.OpenFOAMを用いて、昨年度と同様にCFDコードのベンチマークテストとして良く用いられているバックステップ流れや,建築風環境の分野で盛んに用いられる直方体周りの流れ場の解析等の数種類の数値解析を行なった結果、既往の計算とほぼ一致した結果が得られた。4.スーパーコンピュータを用いた超並列計算をする前段階として、PCクラスターを用いた並列計算を行ない、OpenFOAMの並列化効率を調べたところ、概ね高い効率が得られた。5.スーパーコンピュータを用いた超並列計算の検討を行なった。6.解適合格子(AMR)を行なう場合には、誤差推定法の性能が重要となるが、提案されている種々の誤差推定法について、その性能を様々な流れ場を対象に比較・検討した。7.単純な流れ場を対象にAMRを用いて格子の生成を行ない、少ない格子数で誤差分布が一様に近い効率的な格子が、自動的に生成できることがわかった。本年度は、文部科学省ITプログラムの「戦略的基盤ソフトウェアの開発」による次世代流体解析コードFrontFlow/red(以下FFRと記す)を取得して、本ソフトウェアの様々な検証数値実験(ベンチマークテスト)を行なうとともに、東京大学の風洞において、密集した市街地を想定して,住宅の風圧係数や通風量に関する風洞実験を行った。以下にベンチマークテストの詳細を記す。1.FFRの特性を詳しく把握するため,「戦略的基盤ソフトウェアの開発」の開発元が行っているFFRのサポートサービスを依頼して,いつくかの疑問点を正し,コード特性を把握した.2.FFRは非構造格子用のCFDコードであるため、まず非構造格子に対応した格子生成コードの選定を行った。2種類の商用ソフトウェアと3種類のフリーソフトウェアを行なった結果,現在は自動的な格子分割を行う分には,格子生成の分野でも,良質なフリーソフトウェアが入手できるため,ライセンスの問題で既存の研究で用いた格子を共有して使用することが難しい商用のソフトウェアを使う必要性があまりないことがわかった.3.格子生成の分野と同様に,現在では高機能な可視化フリーソフトウェアが入手できる.商用のコードと比較した結果,可視化についてもフリーソフトウェアで十分であることがわかった.4.上記で選定したソフトウェアの入出力形式とFFRの入出力形式間のコンバーターを作成した.5.CFDコードのベンチマークテストとして良く用いられているバックステップ流れや,建築風環境の分野で盛んに用いられる直方体周りの流れ場の解析等の数種類の数値解析を行ない,既往の計算結果や風洞実験結果と比較することでコードの検証や特性の把握を行った.本年度は、主に次のような研究実績を得た。
スピルオーバー水素による動的酸点発現作用を示す固体酸触媒の開発

本研究は、固体表面で分子状水素からプロトンが生成し、そのプロトンが触媒活性点として作用する新しい形式の固体酸触媒を開発することを目的とした。硫酸イオンを含有したジルコニアに白金を担持した触媒(Pt/SO_4^<2->-ZrO_2)、シリカ-アルミナにコバルトとモリブデンを担持した触媒(Co.Mo/SiO_2-Al_2O_3)、H-ZSM5にPt/SiO_2を機械的に混合した触媒(Pt/SiO_2+H-ZSM5)、およびフッ素処理したアルミナに白金を担持した触媒(Pt/Al_2O_3-F)を調製し、クメンのクラッキングおよび各種アルカン(ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン)の骨格異性化を行い水素の効果を調べた。また、これらの触媒を用い水素あるいは重水素の昇温脱離を行いスピルオーバー水素の挙動を調べるとともに上記触媒中の金属の状態を、熱分析、IRを用いて測定した。得られた成果はつぎのとうり。1酸性質を有する触媒は、金属成分の有無によらず水素を活性化吸着し、吸着温度が高い程吸着量、吸着強度ともに増加する。2金属成分を含む触媒は吸着水素は原子の形となりスピルオーバーし担体上を移動する。3スピルオーバーした水素原子は担体上のルイス酸点上でイオン化し、プロトンを生成する。4金属成分を含み酸性質を有する触媒では、クラッキング、骨格異性化反応に対して、共存水素の著しい促進作用が認められる。5スピルオーバー水素による動的酸点発現作用を示す固体酸触媒の具備すべき条件として、分子状水素を原子状水素に活性化出来る性質を持つこと、原子状水素から電子を引き抜きプロトンを生成できるルイス酸を有すること、及び生成したプロトンを安定させる表面を持つことが明らかになった。
エピタキシャル成長膜による軟X線光学素子の試作

100eV以上のエネルギーを持つ光を反射する軟X線多層膜は、その作製が困難であり、その理由として、(i)多層膜を形成する2物質間に混合層が存在する、(ii)層の厚さを正確にコントロールすることが難しい、という2点が挙げられる。本研究では、この困難をエピタキシャル成長膜を使うことにより、この2つの問題を避け、最終的に100eV以上のエネルギーを持つ光を反射できるような軟X線多層膜の製作技術の確立を目的とした。目的を達成するため、初年度は多層膜の振動によるRHEEDの強度振動を観測するための装置を作製した。動作確認を行ったところ、CaF_2の成長に伴った強度振動が観測され、強度振動をモニタすることにより膜厚のコントロールが可能となった。今年度は、エピタキシャル成長条件を満たす物質対としてSi/CaF_2を選び多層膜を、実際に多層膜の作製を行った。多層膜の作製にあたって、反射率の計算の基礎となる光学定数を求めるため、分子科学研究所UV-SOR施設においてSi/CaF_2多層膜の反射率測定とTotal Electron Yield測定を行った。その結果は、平成10年8月にサンフランシスコで開催された「第12回真空紫外物理学国際会議」において発表した。実際に作成したSi/CaF_2多層膜の反射率測定を行った。Si 119Å/CaF_2 45Åの多層膜で299Åの波長の光に対し、計算では22%の反射率が得られるはずであったが、実際は2%程度の反射率しか得られなかった。現在、その原因を解明中であるが、Si/CaF_2/Si(111)多層膜とCaF_2/Si/CaF_2/Si(111)多層膜のTotal Electron Yieldスペクトル形状が互いによく似ていることから、CaF_2上にSiを積んでいったときにCaF_2ないしはCa化合物がSi層を通じて析出しており、多層構造が形成されていないのではないか、と考えている。現在、100eV以上のエネルギー領域における軟X線光学素子は主に軟X線多層謨によって作られており、その開発状況は軟X線多層膜を構成する物質対の探索やその製作手法が摸索されている。この軟X線多層膜の作製が困難である理由として、光のエネルギーが高くなると多層謨の1層あたりの膜厚が薄くなることが挙げられる。これは、各膜にエピタキシャル成長膜を使うことによりその困難を避けることが可能と考えた。従って、この研究は、エピタキシャル成長膜による軟X線光学素子を作製することを目的とした。上記の目的に基づき、今年度はエビタキシャル成長膜を膜厚を精度よく制御しつつ成膜するために、反射電子線回折装置(RHEED)を用いて膜厚を制御するシステムを作製した。必要装置は、年度当初に発注し7月末に納入された。納入された機械を使用してシステムの改良に3ケ月、システムのデバッグに1ヶ月を要し、平成9年11月末に制御装置が完成した。一方で、高反射率の得られる軟X線光学素子を作製するには、消衰係数が小さい物質群中から、対となる2つの物質の、真空に対するフレネルの振幅反射係数の相互間隔が大きなものを選ぶ必要がある。エピクキシャル膜を利用する場合には、更にその2つの物質がエピタキシャル成長する条件を満たさねばならない。この条件を満たす物質の光学定数は必ずしも知られているわけではないので、上記の作業と平行して、Total Yield法および反射計測法による光学定数の決定を行った。測定には、研究室に既存の反射率計を用いて行った測定の他、PFでの反射率測定実験も行った。

現在、その原因を解明中であるが、Si/CaF_2/Si(111)多層膜とCaF_2/Si/CaF_2/Si(111)多層膜のTotal Electron Yieldスペクトル形状が互いによく似ていることから、CaF_2上にSiを積んでいったときにCaF_2ないしはCa化合物がSi層を通じて析出しており、多層構造が形成されていないのではないか、と考えている。
軸力変動を考慮したRC構造物の弾塑性精算地震応答解析プログラムの開発

RC部材の軸力が変動すると、その部材断面における曲げモーメント-曲率関係も変化する。この関係を精度よく予測するためには、部材断面の全てのファイバー要素の応力-ひずみ関係をチェックする必要がある。さらにこの軸力変動を考慮した、RC構造物の地震応答解析プログラムを開発するためには、まず部材レベルでの荷重-変位関係を精算しておく必要がある。本研究では、こうした基礎的な課題を克服するための理論的な手法の開発を行ったものである。本研究の成果の概略は、次のとおりである。(1)繰り返し荷重下における拘束コンクリートおよび鉄筋の構成式(応力-ひずみ関係)を、.従来よりの提案などを参照してモデル化し、その履歴ループの制御手法を開発した。(2)部材断面のファイバー要素に、上記の構成式を適用し、軸力との釣り合い条件から、ひずみと応力の分布を決定し、断面における曲げモーメント-曲率関係を精算した。(3)RC部材の地震応答時における破壊過程を明らかにするため、実験時の部材の復元力特性を電子計算機内での地震応答計算に持ち込むオンラインハイブリッド実験を実施した。この実験結果、上述の(2)の結果とを比較した結果、軸力変動の有無、横拘束筋のピッチなどにかかわらず、極めて良い一致が得られた。(4)上記(2)の曲げモーメント-曲率関係を部材軸方向にそって積分し、部材としての変位-復元力を精算する理論的手法を示した。この結果も実験値とかなり良い一致を示した。さらにこの結果を、全体構造物の剛性マトリックスに持ち込み、地震応答計算を実施するプログラムの全体的な構成を終えた。
インドネシアにおける小児肥満予防／改善教育健康プログラム開発の試み

世界的に見ても先進国では児童の肥満率は年々上昇傾向を示しており,また幼少期に肥満であった場合,高い確率で成人肥満に移行する事が報告されている。そこで,本研究では今後肥満率が増加するとWHOに予想されており近年経済発展が著しいインドネシア共和国在住の児童を対象とした,肥満予防教育プログラムの開発を試みた。都市部での児童肥満率は裕福層の家庭の児童に多く(20%),郊外では2%にとどまった。質問紙を用いてそれぞれの因子を考察したところ,裕福層では絶対的な児童の活動量不足に加え,食事の責任者を家政婦が担っている事が多く,家庭で食に関する教育がなされていない可能性が示唆された。研究調査対象地域であるインドネシア・ジョグジャカルタ特別区の対照地域として設定しているインドネシア・バリ島での調査を実施すべく,共同研究者であるインドネシア国立ウダヤナ大学医学部で栄養疫学的研究を実施している医師と共に,バリ島南部の都市部地域と中央部の農村部を訪問した。その際,都市部,農村部共の地域保健所を訪問し,現地の医師や栄養士に対してディープインタビューを行った。その結果とKEMENTERIAN KESEHATAN REPUBLIKINDONESIA (Ministry of Health, Republic of Indonesia:インドネシア厚生省)が発表しているNational Health Promote 2012のデータを用いて,対象地域の選定を行った。また,同様の手法を用いてジョグジャカルタ地域での調査研究地域の選定も引き続き実施している。また,都市部と農村部の健康栄養上の問題点を明らかにすべく申請者が2003年から2010年の間,通算5回実施したインドネシア・パプア州での健康栄養調査並びに,2005年,2006年にジョグジャカルタで実施した際,両地域の児童を対象とし公立小学校で実施し得たデータの解析により,児童肥満の評価法について検討している。通常,児童肥満の評価には標準体重を用いた肥満度が使用されるが,インドネシアの様な多民族国家では標準体重の取り扱いが難しく,それに代わって生体インピーダンス法を用いて全体の筋肉量の指標となる体水分量を推定し,筋肉量によって非肥満度を算定する方法が有効がどうかの検討を実施している。研究計画どおり、調査対象地をジャワ島ジョグジャカルタとして計画を進めていたが、平成25年度は、カウンターパートの海外留学、産休などで計画通りの研究が実施できず、困難を極めた。そこで、これまで情報解析やインドネシアでの健康指導法などの指導を受けていた、インドネシア国立ウダヤナ大学医学部の協力を仰ぎ、ジョグジャカルタと同様に栄養の2重苦(double burden of nutrition)による都市部の児童肥満、栄養欠乏が問題になっているバリ島の小中学校での調査を実施する事とした。申請者は、これまでバリ島の都市部または農村部や離島での成人の肥満に関する調査を共同研究者が多数在籍する国立ウダヤナ大学医学部と実施してきた。その際、特に都市部では肥満度の高い児童が頻出しており、ジョグジャカルタ地域と同様児童に対する健康指導プログラムの必要性を感じた。また、バリ島はジョグジャカルタに比較し海外に向けた観光業が盛んである事などから他の文化を吸収しやすい背景があり、古都として地域文化を保守的に守る気風があり、他の文化を受け入れる事に多少躊躇が見られるジョグジャカルタ以上に健康教育の効果が見られる可能性がある点でも、追加データを得る対象地域として優れていると考える。そこで、平成25年度で余剰となった予算を平成26年度に繰り越す事とし、ジョグジャカルタでは十分に得られなかったデータの蓄積を引き続きバリ島で実施する事とした。研究調査対象地域である,インドネシア・ジョグジャカルタ特別区に出張し,共同研究者であるインドネシア国立ガジャマダ大学医学部看護学科主任と面会し,対象地域や対象とする小学校の公私立の区別,プロトコールの確認や質問紙の作成・翻訳作業などを行った。また,我々が過去実施した対象予定小学校での予備調査の結果を見直す作業を行うと同時に,世界第2位の肥満率を抱えるミクロネシア連邦共和国で実施した栄養調査について太平洋諸国での肥満に与える因子となり得る生活習慣を抽出し,本調査研究での質問紙作成の一助とした。また,都市部と農村部の健康栄養上の問題点を明らかにするべく2010年にインドネシア・パプア州で山間部住民と山間部から都市部への移住した住民を対象に行った調査では,都市部住民ではBMI25以上の過体重の者が有意に増加しその傾向は女性で顕著であった。また,24時間思い出し法による栄養調査の結果では,都市部住民では全体の総摂取エネルギー量は山間部住民に比較し有意に減少しているにもかかわらず,全体の総エネルギー摂取量に対する脂質エネルギー比,タンパク質エネルギー比は増加し,炭水化物エネルギー比は減少していた。以上の事から,都市部と農村部では肥満に与える因子が異なり,児童肥満予防プログラム構築の際,居住地域の因子を考慮する必要が示唆された。

本年度は,小学校との日程調整が困難であったが,来年度の調査日程を済ませ,現在質問紙の具体的な推敲に移っている。また,同様の調査を同じインドネシアであるが,文化・生活が異なるバリ島の小学校でも実施するべく,バリ島にある国立ウダヤナ大学医学部とも調査の日程等に関して調整中である。本研究は,インドネシア・ジョグジャカルタ地域での小児肥満児童を対象とした肥満予防教育プログラムの開発を目指し、先行調査で児童の過体重の割合が高値であった当該地域私立小学校での生活調査を基に、児童が家庭で好ましい食生活を体現する事で児童を取り巻く成人にも肥満予防につながる食生活が伝播すると考えた。また、当初はジョグジャカルタ地域のみを調査対象地域としていたが、より多くの食生活の背景の踏まえたプログラム作成の為、研究調査協力を得られたバリ島スラウェシ島での調査も実施した。ジョグジャカルタ地域において肥満度は都市部と地方で大きく異なり、また都市部においても公立小学校に比較し私立小学校で高い肥満率が観察された。肥満を誘因する食生活の大きな要因としては,肥満児童の多くの家庭では調理者が家政婦であり,児童が喜ぶ食品を好きなだけ与えている可能性が考えられた。また,体育の授業以外で運動習慣のある児童は5%未満であり,通学も保証人や家政婦さんの送り迎えがある場合は車で,また児童のみで通学する場合もベチャと呼ばれる3輪自転車で通学する事がほとんどであり,慢性的な運動不足である事が示唆された。しかしながら,バリ島では本調査の観察地域では肥満児童は1%程であり,ジョグジャカルタ地域ほどの肥満率が観察されなかった。そこで,肥満予防プログラムの作成にあたり,同じ都市部でありながら高い児童肥満率が観察されたジョグジャカルタ地域とバリ島の食文化の背景の差として考えられた要因を考え,児童が家庭環境に影響を受けず,効果的に肥満を予防できる内容として,運動習慣の強化を考えた。しかしながら,ジョグジャカルタでバリ島に比較し運動習慣が少ないことは,公園や歩道などのインフラが整っていないことも一因として考えられるため,教室内で楽しく実践できる体育遊びと基本的な栄養素の知識を盛り込んだパンフレットを作成した。栄養調査調査研究対象地域であるジョグジャカルタでの共同研究者が,渡航を予定していた夏季休業期間中に短期留学したため,本年度はジョグジャカルタでの調査が実施できず,対照地域のバリ島の調査のみとなった。海外のカウンターパートの産休、留学に研究の時期が重なり、追加データ確保のための対象地としてバリ島での調査計画を再計画したため。研究対象の小学校での年間の行事が既に決定していたため,本年は調査小学校との日程調整が困難となり,現地での調査に移る事ができなかったが,過去のデータの洗い直しや,プロトコールの確認,質問紙の作成等を遂行する事ができた。よって,予定していた予算よりも執行額が少額となり,次年度の調査のため持ち越す事となった。しかしながら,渡航により直接現地でのミーティングが可能となり,研究提携も速やかに締結する事が出来た。夏季に調査対象地域であるジョグ
角膜混濁を伴う高HDL血症の発見とそれに基づく高比重リポ蛋白の生理的意義の解明

1.症例の研究:我々は、若年発症の角膜混濁を伴う高HDL血症の2症例を発見したが、これらの症例では、【HDL_2】分画への著るしいコレストロールエステルの蓄積,アポEの増加と共にその粒子サイズの増大が特徴であった。本例では、肝性リパーゼ活性の低下と共に、リポ蛋白間のコレステロールエステル転送活性(CETA)に異常が認められた。即ち本来HDLからVLDL+LDLへの方向にCEが移動するのに対し、本例では単にVLDL+LDLからHDLの方向つまりHDLにCEの蓄積する方向に移動することが明らかになった。我々はさらに新らたに、CETAの完全欠損を示す3例を発見した。これらの症例では、角膜混濁や動脈硬化は現時点では合併していないしかしCETA完全欠損例ではHDLのみでなくLDL分画にも著るしい変化が認められ、粒子サイズの本均一性、平均粒子サイズの縮少が存在した。2.薬剤によるCE転送の変化:角膜混濁を伴う高HDL血症に対し高脂血症治療薬であるプロブコールを投与したところ、【HDL_2】分画のコレステロールの特異的な減少が起こり、ほぼ【HDL_2】-コレステロールは正常化した。それに伴って【HDL_2】粒子径は縮少(正常化)しまたCEのnet転送も、治療前では逆にHDL→VLDL+LDLの方向へ正常に変化した。本薬剤はLDL受容体異常による家族性高コレステロール血症に用いられHDLコレステロールの低下をもたらすにかかわらず黄色腫等の脂質蓄積を明らかに退縮させた。本症においてもHDL粒子サイズは縮少し、HDL-Cが低下した例程、退縮も大きいことからプロブコールがHDLを介したコレステロール転送を促進し、組織に蓄積したCEを取り出し肝臓への輸送を活発にしていることが推察された。3.以上の本研究によりHDLコレステロール輸送における重要性を確認すると共に、その機能異常例の存在を示した。
ヒト胃粘膜粘液細胞の細胞内刺入電極法による検討

内視鏡的生検により得られた胃,空腸および大腸粘膜上皮細胞を対象に,刺入電極法による細胞内電位の測定,さらにカレントクランプ法による細胞膜の電気的抵抗の測定を試みた.[成績](1)胃粘膜:非病変部胃粘膜被蓋粘液細胞の細胞内電位は30分以内-49mV,1時間以内-46mV,2時間以内-37mV,2時間以降-19mVであり,生検後の有意な経時的細胞内電位低下が認められた.最高電位は採取後30分以内の-6(2)4mVであった.細胞膜電気的抵抗は,2時間目までは有意な変化はなく約13MΩであったが2時間降では有意な低下が認められた.2.大腸粘膜:大腸粘膜上皮細胞内電位は胃粘膜被蓋粘液細胞のそれに比して有意に低値を示した.大腸粘膜では30分以内-39mV,1時間以内-35mV±12.3mV,2時間以内-24mV±3.4mV,2時間以降-12mV±5.6mVであり2時間以内および以降で有意な低下を認め胃粘膜に比して低かった.細胞膜電気的抵抗では有意な経時的変化は認められなかった.(3)空腸粘膜:30分以内では-36mV,1時以内で-34±12.3mV,2時間以内-29±3.4mV,2時間以降で-11mVであり2時間以内,以降で有意な低下を示した.これらは胃粘膜に比して低かった.また,大腸と同様,細胞膜抵抗には有意な経時的低下は認められなかった.[結論](1)内視鏡的生検で得られた胃,大腸および小腸粘膜は採取後,出来るだけ速やかに実験に供したが,採取後細胞内電位は緩徐な経時的低下を認めた.しかし採取後2時間目までは,生理学的検討の材料として充分な細胞内電位および細胞膜の電気的抵抗が保たれていた.(2)内視鏡的生検材料の応用は従来より,もっぱら動物実験として行われてきた消化管粘膜の細胞レベルでの生理学的検討を,ヒト消化管粘膜に応用できる有効な手技であると考えられ,現在,さらに検討を続けている.内視鏡的生検により得られた胃,空腸および大腸粘膜上皮細胞を対象に,刺入電極法による細胞内電位の測定,さらにカレントクランプ法による細胞膜の電気的抵抗の測定を試みた.[成績](1)胃粘膜:非病変部胃粘膜被蓋粘液細胞の細胞内電位は30分以内-49mV,1時間以内-46mV,2時間以内-37mV,2時間以降-19mVであり,生検後の有意な経時的細胞内電位低下が認められた.最高電位は採取後30分以内の-6(2)4mVであった.細胞膜電気的抵抗は,2時間目までは有意な変化はなく約13MΩであったが2時間降では有意な低下が認められた.2.大腸粘膜:大腸粘膜上皮細胞内電位は胃粘膜被蓋粘液細胞のそれに比して有意に低値を示した.大腸粘膜では30分以内-39mV,1時間以内-35mV±12.3mV,2時間以内-24mV±3.4mV,2時間以降-12mV±5.6mVであり2時間以内および以降で有意な低下を認め胃粘膜に比して低かった.細胞膜電気的抵抗では有意な経時的変化は認められなかった.(3)空腸粘膜:30分以内では-36mV,1時以内で-34±12.3mV,2時間以内-29±3.4mV,2時間以降で-11mVであり2時間以内,以降で有意な低下を示した.これらは胃粘膜に比して低かった.また,大腸と同様,細胞膜抵抗には有意な経時的低下は認められなかった.[結論](1)内視鏡的生検で得られた胃,大腸および小腸粘膜は採取後,出来るだけ速やかに実験に供したが,採取後細胞内電位は緩徐な経時的低下を認めた.しかし採取後2時間目までは,生理学的検討の材料として充分な細胞内電位および細胞膜の電気的抵抗が保たれていた.(2)内視鏡的生検材料の応用は従来より,もっぱら動物実験として行われてきた消化管粘膜の細胞レベルでの生理学的検討を,ヒト消化管粘膜に応用できる有効な手技であると考えられ,現在,さらに検討を続けている.
経済・経営分野におけるネットワーク型ゲーミングシミュレーション教育環境の構築

本研究では、基礎教育で利用可能な教育ゲームについて、教室で行うために必要となる教材および学習のための支援サーバ、ネットワーク上で実際にゲームが行えるゲームサーバを整備し、ゲーミングシミュレーションが教育で利用可能な環境を構築した。具体的には、杜会において、不法投棄するフリーライダーの影響とその監視コストのジレンマを理解する「廃棄物ゲーム」および経済システムにおける多主体の取引交渉を抽象化し、その仕組みを理解させる「スペースゲーム」をゲームサーバ上に実装した。ただし、オンラインでのグループ内のコミュニケーションは想定していないので、「スペースゲーム」は、1クライアントが1主体として、主体が複数メンバーで構成されていた場合でもチーム内のコミュニケーションはオフラインで行うという制約がある。また、インターネット上に株価指数の仮想市場を構成することにより、複雑な価格変動を行う金融市場の市場取引を模擬的に体験することができ、テクニカル分析やファンダメンタル分析など、株式投資の基本的手法と高度な意思決定の場を提供する「仮想市場(U-Mart)サーバー」に関しては、別途U-Mart研究会で開発し、配布しているサーバとクライアントを利用している。本研究で取り上げた教育用ゲームの多くは、コンピュータなど利用せずに教室で行うことが可能であるので、支援サーバーには、個人と集団の意思決定の差異を得点によって評価できる「NASAゲーム」を加え、実際にゲームを行う際に必要となる各種配布用資料、ゲームの手引き、マニュアルに加え、ゲームを行う立場であるファシリテーター用のマニュアル、実際に行われたゲームの記録などの関連資料などを提供している。
高齢者のライフスタイルが機能的健康と長期ケア利用に及ぼす影響に関する縦断研究

高知県大月町で、65歳以上在宅高齢者コホートを4年間追跡した縦断研究を実施し、追跡終了時点での四肢体幹機能障害と長期ケア利用に関連する生活習慣因子を検討した。追跡開始時点では四肢体幹機能にも日常生活動作能力にも障害がなく、追跡終了時点での四肢体幹機能と日常生活動作能力を把握できた1,017名を対象とした検討では、追跡終了時点で四肢体幹機能障害があることに、便通が毎日ないこと、睡眠時間が非至適、起床時熟睡感がないこと、運動習慣がないこと、手段的ソーシャルサポート(頼み事、身の回りの手伝い、緊急時連絡)を頼める人がいないことが関連した。これらのうち、睡眠障害、乏しい運動習慣、手段的サポート受領欠如は、追跡終了時点での日常生活動作能力障害には関連せず、日常生活動作能力障害に先行する四肢体幹機能障害の発生だけに関連する因子だと考えられた。これらの生活習慣因子の変容は、四肢体幹機能障害の発生予防を介して、機能的健康の主要な構成要素である日常生活動作能力障害発生の予防にも寄与すると考えられた。長期ケア利用については、追跡開始時点で日常生活動作能力に障害がなく、追跡終了時点での介護保険要介護認定の有無を調査できた1,681名を対象として検討を行った。保健習慣では、庭の手入れや全身運動習慣で捉えられた低身体活動度が、社会的絆では、親族、隣人といった家族外絆を欠くことが、追跡終了時点での長期ケア利用に関連した。身体活動度を高めることと家庭以外での社会的絆を醸成することが、長期ケア利用の予防に役立つことが示唆された。なお、研究収集資料と解析用データベースについては、研究代表者だけが照合可能な調査番号を付与した後、個人同定情報を削除し、研究対象者の個人情報保護に細心の注意を払った。本研究では、高知県大月町に設定した在宅高齢者コホートのメンバー全員を対象に、自記式質問紙調査によって生活習慣を測定した後、心身機能計測の機会を年1回設け、機能的健康水準の変化を計測すること、そして、その変化に関連する生活習慣要因を明らかにすることを計画した。この場合、心身機能の変化とその関連要因を検討できる対象者は、計測会場を訪れるコホートメンバーに限られてしまう。もし、自記式質問紙調査で高齢者の機能的健康水準を評価できれば、対象コホートのメンバー全員を対象に自記式質問紙調査を繰り返すことによって、機能的健康の変化と関連要因を検討できるコホートメンバーを増やせる。この可能性を探る検討の一環として、心身機能のうち四肢機能を自記式質問紙法で測定することの妥当性を、客観的な四肢機能測定値を基準として検討した。コホート内にある特別養護老人ホームのデイサービスを利用したコホートメンバーのうち、日常生活動作能力に障害がなく、自記式質問紙調査と客観的機能測定の両方への参加に同意した73名〔男5名、女68名、年齢の範囲65-89歳、年齢の平均(標準偏差)78.4(4.8)歳〕を研究対象とした。自記式質問紙調査では、重量物押し引き、軽量物運搬、前屈位、上肢挙上、指先作業の5項目について困難の有無を尋ねた。客観的四肢機能測定では、握力、第3指タッピング回数、up & goテスト、functional reachを実施した。質問紙で尋ねた四肢機能に困難がある者とない者との間で、analysis of covarianceで性、年齢を調整した時の客観的機能測定値を比較した。

質間紙調査5項目のどれか1項目以上に困難がある者は、どれにも困難がない者と比べて、up & goテストで時間がかかり(15.8秒対12.5秒,P<0.01)、functional reachで移動距離が短かく(23.1cm対26.2cm, P<0.10)、手指タッピング回数が少なかった(16.7回対21.7回, P<0.05)。握力では差が見られなかった(18.3kg対19.7kg, P>0.10)。自記式質問紙法によって評価した高齢者の四肢機能障害の有無は、握力以外の四肢機能測定値との間で、併存妥当性を有すると考えられた。本縦断研究は、在宅高齢者を対象に、ライフスタイルと、身体機能遂行能低下、日常生活動作能力低下、ケアサービス長期利用という3つの健康事象との関連を明らかにすることを目的とする。本年度は、昨年度の検討で、客観的測定結果との間で併存妥当性を持つことが確認された、四肢機能5項目(重量物押し引き、軽量物運搬、前屈位、上肢挙上、指先作業)遂行時の困難感を尋ねる質問票を使い、追跡調査時点での四肢機能低下に関連する保健習慣を明らかにした。研究対象地域(高知県大月町)で行ったベースライン質問紙調査で、研究参加に同意し、四肢機能5項目どれにも困難がないと回答した65歳以上在宅高齢者のうち、追跡調査時点の四肢機能調査票に回答した1,080名を解析対象とした。保健習慣としては、睡眠に関する項目(睡眠時間、入眠困難感、夜間覚醒、早朝覚醒、覚醒時の十分眠れた感じ)、身体活動度(歩いて外出する頻度、屋外軽労作をする頻度)、現在喫煙、飲酒頻度をとりあげた。多重ロジスティック回帰モデルをあてはめ、性、年齢を調整して、各保健習慣と追跡時の四肢機能低下(困難があると回答した機能が1つ以上ある場合を低下)との関連を検討した。モデルには、各保健習慣を別々に投入した。四肢機能低下に有意に関連したのは、睡眠時間非至適〔至適に対する調整オッズ比OR=1.8(95%信頼区間1.3-2.6)〕、朝十分眠れた感じなし〔ありに対する調整OR=2.0(1.2-3.6)〕、歩いて外出非頻回〔頻回に対する調整OR=1.5(1.0-2.1)〕、定期的運動習慣なし〔ありに対する調整OR==1.8(1.2-2.6)〕であった。高齢者の睡眠時間、睡眠の質、身体活動度が、四肢機能低下の危険因子として意義を持つことが示唆された。なお、追跡時点の健康事象に関する情報を、対象地域の役場担当部署の協力を得て収集し、解析用データファイルからは個人識別情報を削除した。このような倫理的配慮を行って研究を進めた。本研究の目的は、在宅高齢者のライフスタイルが、身体機能遂行能障害、日常生活動作能力(activities of daily living, ADL)障害、ケアサービス利用開始という3つの事象に及ぼす影響を検討することである。身体機能遂行能とADLの障害について検討を終えた。ベースライン調査で、四肢機能(重量物押し引き、軽量物運搬、前屈位、上肢挙上、指先作業の5項目)と日常生活動作能力(食事、更衣、整容、排泄、入浴、歩行の6項目)の両方に障害がなかった者のうち、追跡調査に回答した1,017名を解析対象とした。追跡時点の状況を、「四肢機能もADLも障害なし(859名)」、「四肢機能のみ障害あり(1項目以上困難あり)(96名)」、「ADL障害あり(1項目以上困難ありか要手助け)(62名)」の3カテゴリーで表して、多項ロジスティック回帰モデルをあてはめ、性、年齢を調整して、保健習慣との関連を検討した。四肢機能障害に関連したのは、睡眠時間非至適〔至適に対する調整オッズ比OR=1.9(95%信頼区間1.2-2.9)〕、熟睡感なし
間接効果の長期的な働き方

今年度は夏季に行った下記の実験とともに、博士論文の作成(平成28年3月24日博士号取得)と、長期的に間接効果の大きさを評価した研究の論文作成を行った。本申請課題では、捕食性巻貝イボニシ(Thais clavigera)・藻食者キクノハナガイ(Siphonaria sirius)・藻類緑藻(Ulva sp.)、藍藻(Lithoderma sp.)という系を用い、イボニシがキクノハナガイを介して藻類相に与える間接効果の大きさを実験的に長期間評価し、間接効果の変動やその季節性について調べた。そのなかで、被食者キクノハナガイが夏季に産卵する卵の孵化に、捕食者が何らかの影響を与えている可能性が示唆された。そのため昨年度、被食者の成体を捕食する捕食者イボニシと、キクノハナガイの卵を捕食する捕食者シマレイシガイダマシの存在が、卵の孵化日に与える影響を評価した。目的達成のため、まず、潮間帯に点在する大型の転石を実験区として選出した。その後、成体の捕食者や卵の捕食者の存在下で孵化日が変動するのかを明らかにする実験を行った(実験1)。さらに、胚が自ら孵化のタイミングを決めているのかどうかを明らかにするために、産卵前から産卵直後まで卵捕食者が存在する処理区と、産卵直後から孵化まで存在する処理区を設けて実験を行った(実験2)。実験1の結果、卵捕食者の存在下でのみ、孵化が1日近く早まることが示された。また、実験2により、産卵後に卵捕食者が存在することで、孵化が早まることが示された。つまり、親が卵サイズを調節して孵化を早めるのではなく、胚が自身の被食リスクに応じて孵化を早めていると考えられた。有力な卵捕食者が存在するキクノハナガイの胚発生は、有力な卵捕食者が知られていない近縁種の発生と比べて非常に早いことからも、この現象は、卵捕食者に対する反応であることが示唆された。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、捕食性巻貝イボニシ(Thais clavigera)・藻食者キクノハナガイ(Siphonaria sirius)・藻類アオサ(Ulva sp.)、藍藻(Lithoderma sp.)という系を用い、イボニシがキクノハナガイを介して藻類相に与える間接効果の大きさを実験的に長期間評価すること、そして、間接効果の変動やその季節性について調べることである。このために、平成26年度は、昨年度から行っていた野外実験を引き続き行うとともに、昨年度不十分であった、捕食者が被食者の繁殖特性へ与える影響を明らかにするための実験を行った。具体的には、野外実験を約9か月継続させ、実験終了後、結果の解析を行った。捕食者は、しばしば被食者の密度変化を介して資源に影響を与える(密度媒介型の間接効果)が、被食者の行動や性質などの形質を変えることによっても資源に影響を与えることが知られており(形質媒介型)、本実験の結果、捕食者が被食者に与える直接効果は、捕食者や藻食者の活動が活発な夏には、密度媒介型・形質媒介型いずれの間接効果によっても藻類相が藍藻から緑藻に変化すること、密度媒介型よりも形質媒介型間接効果の方が1カ月近く長続きすることが分かった。また、いずれの間接効果も秋には弱まり、春になると実験処理に関わらず同じような海藻の群集構造となった。つまり、捕食者の影響による藻類相の変化は長続きせず、一年のうちに元の構成に戻ること(間接効果のキャンセル)、およびその機構には生態系構成種の季節性が関与していることが示された。

つまり、親が卵サイズを調節して孵化を早めるのではなく、胚が自身の被食リスクに応じて孵化を早めていると考えられた。有力な卵捕食者が存在するキクノハナガイの胚発生は、有力な卵捕食者が知られていない近縁種の発生と比べて非常に早いことからも、この現象は、卵捕食者に対する反応であることが示唆された。間接効果を長期的に評価することで、本研究の目的であった、間接効果の大きさの変動やそこに生態系構成種の季節性がどのように関わっているかについて明らかにすることができた。また、再実験を行うことで、被食者の繁殖特性への影響についても少しずつ明らかにできている。しかし、この再実験では、捕食者の存在が被食者の繁殖に影響を与えている可能性が示唆されただけであり、さらなる実験が必要である。以上のことから、2おおむね順調に進展していると判断した。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後、長期的な間接効果を評価した研究については解析を重ね、論文発表を行う。被食者の繁殖特性に関しては再度実験を行い、結果をよりクリアに示すことを目指す。
ポジトロンCTを用いた短期記憶関脳機能地図の作成

短期記憶の情報処理に関する、ヒト脳における巨視的な神経回路の解明を行うことが本研究の目的である。2組各10名の右利き男性被験者を対象とした。10名の被験者は"短期記憶関連なし課題"施行中に、他の10名の被験者は"短期記憶関連あり課題"施行中に局所脳血流量を測定した。被験者は、両眼で単色光を凝視し、両耳より単音を聴取し、左手の人差し指の指先で振動を同時に触知することが求められた。記憶関連なし課題では、3種類の感覚刺激の中で1種類の刺激の強度(視覚:明るさ、聴覚:周波数、触覚:振動数)を連続的に変化させた。被験者には、感覚刺激の強さが強く変化したときは何もせず、弱く変化したときは右手のボタンを押すよう指示した。記憶関連あり課題では、感覚刺激を連続的に変化させるのではなく、あいだに一定の低いレベルの刺激を与えた。被験者は感覚刺激の強さの弁別を行うために、この低いレベルの刺激が与えられている間に、前回の感覚刺激の強さを記憶していなくてはならない。局所脳血流量はポジトロンCT装置を用いて測定した。脳血流画像はコンピュータ化脳図譜システムにて、3次元的に標準脳の形に変換後、各課題引くコントロールの差分画像を作成した。各組の各感覚刺激課題ごとに統計学的に有意に活動を示した領野を特定した。短期記憶関連あり課題施行中に共通して活動を示した領野の中で、右半球の中前頭回の2つの領野は、短期記憶なし課題施行中には活動を示さなかった。2つの課題はそれぞれ、感覚入力、知覚、感覚情報の弁別運動出力に関しては、同一であり、唯一の違いは短期記憶の保持が課題遂行に必要か否かである。したがってこの2つの右半球の領野の活動は、感覚モダリティーによらない、短期記憶の保持に重要な関連があることが世界で始めて示唆された。
電子線形加速器を用いた医療用放射性核種の製造技術についての基礎検討

全身臓器の機能診断や、様々な疾患の内用療法等の核医学検査・治療に使われる放射性医薬品の原料となる放射性同位体(RI)は、従来、海外の原子炉で核分裂生成物から精製・供給されていたが、原子炉の老朽化により世界的な供給不足が危惧されている。本研究では、将来の国内における医療用のRIの安定供給の実現を目指して、電子線形加速器で発生させる制動放射線を利用した医療用RIの製造技術を確立するための基礎検討を行うことが目的である。平成29年度末までに、現在、国内外で治療もしくは診断に用いられる医療用RIのうち、電子線形加速器で発生させる制動放射線により、製造が期待される核種であるSc-47, Cu-67, Ga-68, Tc-99m, Rh-105, Lu-177, Re-188の7核種について、京都大学複合原子力科学研究所の電子線形加速器で製造し、その量を見積もり、この方法で将来の国内需要を満たす量の製造が可能かどうかを評価した。現在、この結果について論文を準備中である。また上記に加え、Sc, Cu, Rhを照射ターゲットであるTi, Zn, Pdから化学分離する方法を確立した(尚、MoからのTcの分離法はすでに確立済み)。H30年度は、Ga-68, Lu-177, Re-188の3核種に注目し、各元素を照射後の各ターゲット元素(Ge, Hf, Os)から分離精製する方法の検討に着手した。現時点で、Hf, Osについてはターゲット試料・元素の溶解・化学形の調整について検討中である。GeからのGaの分離については、6M塩酸を用いた方法で、コールド実験では目途が付いたが、電子線形加速器で照射したGe試料からのGeの分離については、予想した結果が得られておらず、引き続き検討する必要がある。現在、国内外で治療もしくは診断に用いられる医療用RIのうち、電子線形加速器で発生させる制動放射線により、製造が期待される核種として、スカンジウム(Sc)-47,銅(Cu)-67,ガリウム(Ga)-68,イットリウム(Y)-90,テクネチウム(Tc)-99m,ロジウム(Rh)-105,サマリウム(Sm)-153,ルテチウム(Lu)-177,レニウム(Re)-188の9核種が挙げられる。平成28年度は、これらのうち、Cu-67, Ga-68, Tc-99m, Rh-105, Lu-177, Re-188の6核種について、京都大学原子炉実験所の電子線形加速器で製造し、その量を見積もり、この方法で将来の国内需要を満たす量の製造が可能かどうかを評価した。上記の結果をもとに、電子線形加速器を利用した医療用RIの製造システムが確立すると、現在最も利用されているTc-99mだけでなく、これから国内で認可されるLu-177、現在開発中の薬剤の原料であるCu-67, Ga-68, Re-188が、一つのシステムで製造可能となる。これは、これまで国内では検討されていない斬新な方法の提案である。また小型化が可能なこの加速器システムは、将来、各都市の医療施設に導入され、国内需要を満たす医療用RIが安定して供給されることが期待される。平成28年度に製造の検討を行った6核種(Cu-67, Ga-68, Tc-99m, Rh-105, Lu-177, Re-188)については、電子線形加速器で発生させた制動放射線を、各金属(Zn, Ge, Mo, Pd, Hf, Os)に照射することで製造可能であることを確認した。各生成核種について得られた情報を以下に示す。Cu-67:制動放射線を照射した亜鉛のγ線エネルギースペクトルを確認したところ、Cu-67以外のCuの放射性同位体は確認されず、副生成物として亜鉛(Zn)-65やZn-69mのみが確認された。今後、これらの副生成物をイオン交換法等により除くことで、無担体のCu-67を得られる見込みである。Re-188:制動放射線を照射したOsにおいては、Re-188の他にRe-189も生成が確認された。患者の過剰な被ばくを防ぐ観点から、Re-189の生成量を確認する必要がある。そこで両者の生成量を比較したところ、実験結果が核反応理論計算コードであるTALYSによる理論反応断面積の計算結果とは矛盾することが分かり、今後の検討が必要である。

現在、国内外で治療もしくは診断に用いられる医療用RIのうち、電子線形加速器で発生させる制動放射線により、製造が期待される核種として、スカンジウム(Sc)-47,銅(Cu)-67,ガリウム(Ga)-68,イットリウム(Y)-90,テクネチウム(Tc)-99m,ロジウム(Rh)-105,サマリウム(Sm)-153,ルテチウム(Lu)-177,レニウム(Re)-188の9核種が挙げられる。昨年度は、これらのうち、Cu-67, Ga-68, Tc-99m, Rh-105, Lu-177, Re-188の6核種について、京都大学原子炉実験所の電子線形加速器で製造し、その量を見積もり、この方法で将来の国内需要を満たす量の製造が可能かどうかを評価した。平成29年度は、Sc-47について、同様の見積もりと評価を行った。また上記に加え、Sc, Rhを照射ターゲットであるTi及びPdから化学分離する方法を確立した。現時点では、照射ターゲットに天然の同位体存在度をもつTi, Pdを用いた化学分離実験を行ったため、医療用放射性核種として利用されるSc-47やRh-105のみの分離はできていないが、濃縮同位体ターゲットを利用するなどして、将来的にはこの方法がこれら2核種の分離に利用可能となる。電子線形加速器を用いて、生成量の見積もりとその評価を行った放射性核種を、薬剤として開発するためには、照射後の各金属ターゲットから目的核種を分離する必要がある。本年度は、Sc-47, Rh-105の金属ターゲット(Ti-nat, Pd-nat)からの化学分離法を検討した。化学分離には、イオン交換カラムを用いた。まず各元素の各樹脂への吸着特性に基づいて、未照射の金属試料を用いた実験を行った。金属ターゲットを溶解し、目的核種の標準溶液と共にカラムに充填、その後、適切な溶媒を流すことにより各元素の分離を試みた。具体的には、カラムからの溶出液を10mlずつ採取し、誘導結合プラズマ発光分光分析法(ICP-AES)で各溶出液中に含まれるSc(Rh)もしくはTi(Pd)を定量し、カラムに流す溶媒の条件を検討した。その結果、各元素の分離に用いたイオン交換樹脂、溶媒を以下の通りに最適化した。Ti-Sc系では、陽イオン交換樹脂、カラムに流す溶媒はすべてのフラクションで4M塩酸とした。Pd-Rh系では、陰イオン交換樹脂、カラムに流す溶媒は1-10フラクションでは1M硝酸、11フラクション以降は13M硝酸とした。照射金属ターゲットを用いた実験では、ICP-AESで得られた上記の条件に基づいて化学分離を行った。TiとScの分離に関して、陽イオン交換カラムからの溶出液中のSc-46の挙動はICP-AESの結果をほぼ再現した。最初の数フラクションをTi溶液として回収することでTiとScの分離が可能である。PdとRhの分離に関しては、始めに1M硝酸を流し、1-20フラクションでRh-105が検出された。Rh-105が検出されなくなった後、カラムに流す溶媒を13M硝酸にすることで、その後のフラクションではPd-101を検出し、ほぼ全量を回収した。全身臓器の機能診断や、様々な疾患の内用療法等の核医学検査・治療に使われる放射性医薬品の原料となる放射性同位体(RI)は、従来、海外の原子炉で核分裂生成物から精製・供給されていたが、原子炉の老朽化により世界的な供給不足が危惧されている。本研究では、将来の国内における医療用のRIの安定供給の実現を目指して、電子線形加速器で発生させる制動放射線を利用した医療用RIの製造技術を確立するための基礎検討を行うことが目的である。
放射線による中心体チェックポイント制御におけるBRCA1蛋白質の役割

今年度は以下の知見を得た。正常ヒト二倍体細胞に放射線を照射後、BRCA1蛋白質に対する特異的抗体によりウェスタンブロット解析を行うと、BRCA1蛋白質の検出されるバンドが上方にシフトした。この結果は、多くのリン酸化蛋白質がリン酸化を受けたときに泳動度が低減して起こるシフトと同様であるため、BRCA1蛋白質も放射線照射後リン酸化を受けることが予想される。とりわけ、上方への大幅なシフトが見られることから複数の箇所でリン酸化を受けることが予想された。いっぽう、BRCA1蛋白質は放射線照射後も放射線照射前と同様に中心体に局在する。BRCA1蛋白質が放射線照射後に中心体の機能を制御するのであれば、中心体に局在するBRCA1蛋白質も放射線照射後にリン酸化を受けその機能が変化するはずである。これまでに、BRCA1蛋白質のリン酸化にはATMおよびATRが関与しているとされることから、放射線照射後に活性化されるATM蛋白質が中心体に局在しておりそこで放射線照射後の活性化が起こると予想される。最近、普段多量体で存在しているATMは、放射線照射後に1981番目のセリンを自己リン酸化して活性化することが明らかにされた。そこで、1981番目のセリンがリン酸化されたATMに特異的な抗体を用いて蛍光染色法によりその局在性を検討したところ、放射線照射後にリン酸化ATMが核内で多数の微細な斑点(フォーカス)を形成することが明らかになった。さらに、核内だけでなく、中心体にもリン酸化ATMが存在することが観察された。リン酸化ATMの中心体への局在は、分裂期でも確認され、間期の中心体だけでなく分裂極にも存在することが確認された。以上の結果から、細胞核内だけでなく中心体においてもATMによるBRCA1蛋白質のリン酸化が放射線照射後の中心体制御に何らかの役割を果たしていることを示唆している。1.正常ヒト二倍体細胞において、抗BRCA1抗体を用いた蛍光抗体法による検討から、BRCA1蛋白質が細胞核外で核膜周辺の領域に斑点状の存在形態を示すことを明らかにした。また、核外で見られるBRCA1蛋白質の斑点は1個の場合と2個の場合とがあり、2個の斑点を持つ細胞で常に核のサイズが約1.5倍大きいことがわかった。そこで、抗γ-チューブリン抗体を用いた二重蛍光染色法により1個の斑点は複製前の中心体と後者の2個の斑点は複製後の1対の中心体と一致することが明らかになった。以上の結果から、BRCA1蛋白質は細胞周期を通じて常に中心体と局在性を一致させることが明らかになった。2.BRCA1蛋白質は核外の斑点状の存在形態とは別に核内で大きなフォーカスを形成している。細胞周期の解析から、核内に大きなフォーカスを持つ細胞はDNA合成期の細胞であった。このフォーカスはX線照射後1時間以内に一時的に消失し、再度よりサイズの小さなフォーカスとなって出現したが、このような核内でのBRCA1蛋白質の局在性変化にもかかわらず、核外の中心体に一致する斑点の局在性にはなんら変化がないことを発見した。3.BRCA1蛋白質を欠損するヒト乳癌細胞HCC1937では、中心体の蛍光像が正常ヒト二倍体細胞のものと比べ極めて異常であることが明らかになった。まず、中心体複製期の前であるG1期の細胞で断片化した中心体が多数観察された。

またとりわけ小さいサイズの中心体は本来の局在位置である核膜周辺から離れ、細胞質内に分布していることが明らかになった。更に中心体複製後のG2期の細胞で検討したところ、本来の中心体の数よりも多い3個以上の中心体を持つ細胞が多数観察された。増殖している細胞中に複数個の中心体が常時観察されることから中心体の数的不安定性が起こっていることを示した。今年度は以下の知見を得た。正常ヒト二倍体細胞に放射線を照射後、BRCA1蛋白質に対する特異的抗体によりウェスタンブロット解析を行うと、BRCA1蛋白質の検出されるバンドが上方にシフトした.この結果は、多くのリン酸化蛋白質がリン酸化を受けたときに泳動度が低減して起こるシフトと同様であるため、BRCA1蛋白質も放射線照射後リン酸化を受けることが予想される。とりわけ、上方への大幅なシフトが見られることから複数の箇所でリン酸化を受けることが予想された。いっぽう、BRCA1蛋白質は放射線照射後も放射線照射前と同様に中心体に局在する。BRCA1蛋白質が放射線照射後に中心体の機能を制御するのであれば、中心体に局在するBRCA1蛋白質も放射線照射後にリン酸化を受けその機能が変化するはずである。これまでに、BRCA1蛋白質のリン酸化にはATMおよびATRが関与しているとされることから、放射線照射後に活性化されるATM蛋白質が中心体に局在しておりそこで放射線照射後の活性化が起こると予想される。最近、普段多量体で存在しているATMは、放射線照射後に1981番目のセリンを自己リン酸化して活性化することが明らかにされた。そこで、1981番目のセリンがリン酸化されたATMに特異的な抗体を用いて蛍光染色法によりその局在性を検討したところ、放射線照射後にリン酸化ATMが核内で多数の微細な斑点(フォーカス)を形成することが明らかになった。さらに、核内だけでなく、中心体にもリン酸化ATMが存在することが観察された。リン酸化ATMの中心体への局在は、分裂期でも確認され、間期の中心体だけでなく分裂極にも存在することが確認された。以上の結果から、細胞核内だけでなく中心体においてもATMによるBRCA1蛋白質のリン酸化が放射線照射後の中心体制御に何らかの役割を果たしていることを示唆している。