hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
内在性カンナビノイド受容体リガンド・アナンダミドの微量分離定量法の開発

内在性カンナビノイド受容体リガンド・アラキドニルエタノールアミド(アナンダミド)の高感度分離定量法を開発した。アナンダミドはアルコール基を有するので、ベンゾフラザン骨格を有するアルコール類の蛍光標識化試薬であるDBD-COClを用いて標識化した。標識化反応はベンゼン溶液中、60°C、40分で定量的に進行することが明かになった。反応終了後、反応液を高速液体クロマトグラフィーにより分離・定量した。分離には逆相カラムを用い、また検出には蛍光検出器を用いた。この結果、この方法によりアナンダミドの検出限界は20フェムトモル/注入量という極微量で検出可能となった。また、アナンダミドのアラキドン酸部分がパルミチン酸、オレイン酸、エイコサペンタノイル酸に変化したアナンダミド類縁体もこの方法で同様に分離検出可能であり、これらの類縁体は相互に良好に分離可能であった。これらの結果を裏面に示す論文として発表した。次に、ラット脳内からアナンダミドを抽出し脳内アナンダミドを定量することを試みた。まず、ラット脳からFolch法により総脂質画分を抽出した後、アセトン沈澱法により抽出物を精製した。次にこの試料を蛍光標識化せずに直接検出する方法を検討した。直接検出法には、高速液体クロマトグラフィー-大気圧化学イオン化質量分析法を用いた。この方法により脳内アナンダミドを標識化することなく直接定量することが可能になった。そこでラット脳を大脳、小脳、海馬などの部位に分け、各々の部位におけるアナンダミドおよびその類縁体を定量した。また、これらの部位のアナンダミド量はラット週齢の週齢によって差がみられた。これらの結果は日本薬学会第116年会において発表予定である。
抗原提示細胞の mTORC1 を介した IL-10 発現制御機構の解明と腸炎における役割

mTOR複合体1(mTORC1)は細胞の成長や増殖に関わる分子として知られているが、我々は以前、mTORC1が樹状細胞(DC)のIL-10産生を正に制御していることを明らかにした。IL-10は腸炎の発症に深く関わる分子として知られているので、本研究ではDC特異的mTORC1機能欠損(mTORC1^DC-/-)マウスを用いてDCのmTORC1の腸炎発症に及ぼす影響について解析した。対照マウスに比べてmTORC1^DC-/-マウスでは腸に存在するDCのIL-10産生能が低下しており、実験的腸炎の増悪がみられた。このことから、mTORC1はIL-10発現を介して自然免疫反応を制御することで腸炎の発症に関与していることが明らかとなった。我々はこれまでに、mTORC1(mTOR complex 1)が樹状細胞(DC)のIL-10発現を正に制御していることを明らかにしている。IL-10は炎症の抑制を促すサイトカインであり、その産生異常は炎症性腸疾患の原因の一つと考えられており、特に腸管に存在するDCやマクロファージが産生するIL-10が腸炎の発症に重要であること知られている。そこで、DCにおけるmTORC1-IL-10が腸炎発症に及ぼす影響を明らかにするため、DC特異的mTORC1機能欠損マウス(Raptor-DCKO)を作製して解析を行なった。mTORC1は細胞の成長や増殖を促進する分子であるにもかかわらず、野生型に比べてRaptor-DCKOマウスの脾臓および腸管の一部のDC集団では、細胞の数が増えていた。Raptor-DCKOマウス由来DCでは、細胞の増殖・生存関連分子のAktが活性化しており、これはmTORC1によるPI3K-Aktシグナルに対する負の調節制御がなくなったことが原因であり、活性化Aktにより細胞数の増加が引き起こされていると予想された。また、野生型に比べてRaptor-DCKOマウスの腸管CD11c+CD11b+DCでは、IL-10産生の低下とCD86の高発現が観察され、DCの活性が亢進していることが示唆された。そこで、デキストラン硫酸塩を用いた腸炎モデル実験を行ったところ、野生型に比べてRaptor-DCKOマウスではよりシビアな腸炎が観察された。一方、DCの産生するIL-10は制御性T細胞の維持に関与するという報告があるが、制御性T細胞や炎症性のTh1、Th17細胞の数は野生型とRaptor-DCKOマウスで差が見られなかった。以上のことから、DCにおけるmTORC1はIL-10産生制御を介して自然免疫反応の抑制、すなわち腸炎の発症抑制に貢献していることが明らかとなった。我々はこれまでに、mTORC1(mTOR complex 1)が樹状細胞(DC)のIL-10発現を正に制御していることを明らかにした。IL-10は炎症の抑制を促すサイトカインであり、その産生異常は炎症性腸疾患の原因の一つと考えられており、特に腸管に存在するDCやマクロファージが産生するIL-10が腸炎の発症に重要であることが示唆されている。そこで、DCにおけるmTORC1-IL-10が腸炎発症に及ぼす影響を明らかにするため、DC特異的にmTORC1の機能を欠損させたマウス(Raptor-DCKO)を作製して腸炎モデル実験を行なった。Raptor-DCKOマウスの解析を行ったところ、mTORC1は細胞の成長や増殖を促進する分子であるにもかかわらず、野生型に比べてRaptor-DCKOマウスの脾臓および腸管の一部のDC集団では、むしろ細胞の数が増えていた。Raptor-DCKOマウス由来のDCでは、細胞の増殖・生存に関わる分子であるAktが活性化しており、これはmTORC1によるPI3K-Aktシグナルに対する負の調節制御がなくなったことが原因であり、活性化Aktにより細胞数の増加が引き起こされていると予想された。また、野生型に比べてRaptor-DCKOマウスの腸管CD11c+CD11b+DCでは、IL-10産生の低下とCD86の高発現が観察され、活性化状態にあることが示唆された。以上のことから、DCにおけるmTORC1はIL-

10産生制御を介して腸炎の発症抑制に貢献していることが明らかとなった。本研究目的は、樹状細胞におけるmTORC1によるIL-10産生制御機構の解明と、樹状細胞のmTORC1が腸炎発症に置ける役割を明らかにする、といった二つに分けられる。前者に関しては、未だmTORC1とIL-10を結ぶ分子の同定には至っていないが、後者に関してはmTORC1が腸炎発症に抑制的に関与しているということを明らかにし、成果を論文に発表しており、目的を達成したといえる。今後は、mTORC1によるIL-10発現制御の分子機構の解明を目指す。当初の計画どおりIL-10プロモーターを対象としたゲルシフトアッセイやshRNAiによるmTORC1下流分子のノックダウン法を用いた実験のみならず、新たに野生型およびRaptor-DCKOマウス由来のDCを用いたDNAマイクロアレイ法を用いた実験を行い、多方面からの解析を行うことで研究目的の達成を図る。今年度同様、研究費のおよそ半分は実験補助員の謝金として、残りを消耗品費や交通費にあてる。今年度の繰越金はない。
衝撃波中における窒素,酸素原子,OHラジカルなど活性化学種の反応に関する研究

反応性気体中の衝撃波現象の解析、モデリングには高温における酸化などの化学反応のメカニズムおよび個々の素反応の速度定数に関する情報が不可欠である。本研究では、2000K以上の高温の酸化反応において重要である窒素および酸素原子、またOHラジカルなどの活性種を含む素反応の速度定数の値を正確に決定することを目的とした。実験には入射型および反射型の2本の衝撃波管を用い、測定には、1)検出感度の高い原子共鳴吸収法を用い、O、H、N原子などの濃度変化を測定すると共に、2)cw COレ-ザ-を吸収光源としてNOの高感度検出を行った。3)更に、酸素原子あるいはOHラジカルとフェニルラジカルの反応についての知見を得るため、C-H伸縮による3.39μmおよびCOの4.87μmあるいはCO_2の4.25μmの2色の赤外発光を同時測定した。1)高温反応として、先ず衝撃波管を用い、水素とNO系の反応の実験を行った。これらの実験結果と今日までに堤案されている反応機構、素反応速度定数を用いたシュレ-ションとの比較を行った。その結果、計算値は、反応物であるNOの消費速度に関しては実測値より速く、生成物であるN、O原子の生成速度は実測値よりおそくなった。これらの現象に対する素反応の感度テストを行い、シュミレ-ションの結果と比較して高温における窒素原子とNO、水素原子とNOおよび水素の再結合の三つの反応速度の決定を行うことができた。2)我々は以前1500-2500Kにおける水素の酸化反応の素反応速度定数について検討を行ったが、3000-3500Kで実験を行い、以前の素反応速度定数値を高温部まで外挿できないことが明らかになりつつある。3)高温におけるフェニルラジカルと活性種の反応についてもデ-タが得られつつある。4)励起種の反応としてはN_2、O_2、NO、N_2O等のマイクロ波放電流通法の実験を行い、紫外可視発光のスペクトル測定、CARS法による結果が得られつつある。
船舶及び海洋構造物の疲労設計のための疲労強度線図に関する研究

船舶及び海洋構造物に作用する実海象状況、実航海状態に関する資料から船舶または海洋構造物に作用する波浪変動荷重を明らかにし、更に船体運動の観点から考察を加え、変動応力に対応する変動荷重モデルを提案した。このモデルでは実海象状況が波高の低い平穏な海象状態と海が荒れた嵐状態から構成されることを示した。船舶・海洋構造物などはこれらの平穏な海象状態と嵐状態にランダムに遭遇し、波高の最大値、嵐の継続期間、平均波高、ある期間での嵐への遭遇回数などは海域に依存することが明らかになった。提案した変動荷重モデルを用いて疲労き裂伝播に対する限界値を疲労試験により求め、疲労限荷重の大きさは荷重条件によって異なり、嵐海象と平穏海象の境界となる最大荷重の1/3とすれば妥当であることを明らかにした。次に、繰返し荷重中での応力-歪構成式を用いてき裂開閉口挙動のシミュレーションを行い、最大荷重によりき裂開口応力が変化し、その値は最大荷重の1/3以下であることを示した。これより、疲労設計のための荷重条件は提案した波板の時刻歴モデルのうち、嵐状態のみを考慮すれば良く、通常の平穏海象における疲労被害は考慮対象外としても差し支えないことが判明した。船舶及び海洋構造物の疲労設計のための疲労強度線図として、従来用いられてきた応力-繰返し数の関係だけでなく、海象状態を考慮した応力-海象(嵐数)関係を提案した。なお、信頼性の高い疲労設計のためには、変動荷重下でのき裂開口応力の変化を考慮した疲労寿命推定を行うことが必要であり、そのためには、嵐海象での船舶及び海洋構造物に働く実働応力の詳査が不可欠である。実海象状況、実航海状態に関する資料から船舶または海洋構造物に作用する波浪変動荷重を明らかにし、更に船体運動の観点から考察を加え,変動応力に対応する変動荷重モデルを提案した。そして船舶・海洋構造物などはこれらの平穏な海象状態と嵐状態にランダムに遭遇する。波高の最大値、嵐の継続期間、平均波高、ある期間での嵐への遭遇回数などは海域に依存することが明らかになった。平穏な海象状態と嵐状態とを分ける海象すなわち境界波高は平均波高のおよそ2倍とすれば妥当であることも明らかになった。最大波高は先の境界波高のおよそ2倍であることも判明した。次に,提案した変動荷重モデルを用いて疲労試験を行った。その結果、疲労亀裂発生および疲労亀裂伝播に対し境界波高で作用する応力が疲労限度とほぼ同じか又は若干大きい結果を得た。この結果から、疲労被害は嵐状態でのみ生じ,平穏な海象状態では生じないこと、従って、船舶・海洋構造物の疲労寿命は嵐に遭遇した回数のみで評価出来ることがわかった。繰返し中の応力-ひずみ応答すなわちヒシテリシス・ループを計測し、これらの関係を表示出来る構成方程式を等方硬化則及び移動硬化則を組み合わせたモデルで提案し、定荷重繰返し中の応力-ひずみ応答を精度よく表せることを示した。また、繰返し中の応力-ひずみ応答と疲労寿命との関係も考察した。船舶及び海洋構造物に作用する実海象の波浪データを基に提案した波高の時刻歴モデルを用いて疲労き裂伝播に対する限界値を疲労試験により求め。疲労限荷重の大きさは荷重条件によってその大きさは異なり、嵐海象と平穏海象の境界となる最大荷重の1/3と考えて良いことを明らかにした。次に、繰返し荷重中での応力-歪構成式を用いてき裂開閉口挙動のシミュレーションを行い、最大荷重によりき裂開口応力が変化し、その値は最大荷重の1/3以下であることを明らかにした。

これより、疲労設計のための荷重条件は提案した波高の時刻歴モデルのうち、嵐状態のみを考慮すれば良く、通常の平穏海象における疲労被害は考慮対象外としても差し支えないことが判明した。船舶及び海洋構造物の疲労設計のための疲労強度線図として、従来用いられてきた応力-繰返し数の関係だけでなく、海象状態を考慮した応力-海象(嵐数)関係を提案した。なお、信頼性の高い疲労設計のためには、変動荷重下でのき裂開口応力の変化を考慮した疲労寿命推定を行うことが必要であり、そのためには、嵐海象での船舶及び海洋構造物に働く実働応力の詳査が不可欠である。
単年輪14C測定による較正曲線の地域効果・微細構造の解明

2018年6月27日,東京大学総合研究博物館で研究会を実施し,日本産樹木年輪の炭素14年代測定の状況について研究組織内での共通理解を得た。屋久スギについては研究分担者により既に過去3,000年分の測定が先行しているが,宇宙線強度変動の復元が主な目的である。日本列島周辺の地域効果を議論するには地域的な偏りもあり,日本列島周辺のデータ比較に利用することを確認した。昨年度までに1年おきの測定の炭素14年代測定の進んでいたさいたま市青葉神社のヒノキ材について,今年度はその間を埋める測定を山形大学で実施した(17世紀18世紀)。また,坂井市教育委員会から提供いただいた丸岡城の保存古材の測定を山形大学で実施した(15世紀)。さらに,紀元前76世紀の信楽町出土ヒノキの測定を東京大学総合研究博物館で実施した。17世紀18世紀の日本産樹木年輪の炭素14年代の挙動はIntCal13とSHCal13の中間に位置し,15世紀はIntCal13に近い結果が得られた。なお信楽ヒノキ材の測定では,紀元前664年と663年の間に,太陽フレアの影響と思われる急激な炭素14濃度の上昇を確認した。この成果は2019年にアメリカで開催される「第9回放射性炭素と考古学」国際シンポジウムで公表を予定する。2018年6月1823日にノルウェーで開催された第23回国際放射性炭素会議に出席し,研究動向を調査するとともに昨年度までに測定された日本産樹木年輪の炭素14年代を報告した。席上でIntCal Working Groupのメンバーと議論し,2019年に公開を予定する次期較正曲線IntCal19に日本産樹木年輪の炭素14年代を反映させるための手続きを確認し,帰国後データの提供を行った。データの反映は論文執筆が前提であり,2019年度中の投稿を行う。測定すべき樹木年輪資料はほぼ収集済みである。2018年度に技術補佐員を雇用して実験室での作業効率の向上を図り,今年度の測定を推進できる状況にある。またIntCal Working Groupと接触することができ,データ提供に関する協力関係を結ぶことができた。概ね順調に進展していると判断される。1314世紀の樹木年輪(専修寺ヒノキ材)の炭素14年代測定を実施する。これにより濃淡はあるものの,過去3000年分のデータをつなぐことができる。また,弥生から古墳にかけての時間軸の精度向上のために,仙台市中在家南遺跡隣接地より出土したケヤキ材,および韓半島出土の古材の測定を計画する。
環境ストレス耐性植物の分子育種のための多重遺伝子導入の確立

種々の環境ストレス(強光、乾燥、酸化的ストレスなど)による障害のほとんどが活性酸素に起因しており、最終的に植物の物質生産の大きな律速因子となる。したがって、環境破壊や近未来に訪れる食糧危機に対して、環境ストレス耐性能および物質生産能を向上させた形質転換植物の創製が急務となっている。これまでに、当研究室では大腸菌カタラーゼ遺伝子(katE)を葉緑体に導入した形質転換タバコは乾燥/強光ストレス耐性を示すことを明らかにしている(FEBS Lett.,428,47-51,1998、蛋白質核酸酵素,575,623-724,1998)。そこで本研究では、如何なる環境ストレス条件下でも生育可能な植物(作物)を作製し、最終的に植物(作物)の生産能を向上させることを目的に、1)大腸菌カタラーゼ遺伝子(katE)導入タバコとH_2O_2耐性能を有するラン藻のカルビン-ベンソン回路の律速酵素FBP/SBPase遺伝子導入タバコの交配、2)H_2O_2耐性のラン藻のカルビン-ベンソン回路の構成酵素遺伝子を連結したベクターの構築を試みた。(1)大腸菌カタラーゼおよびラン藻FBP/SBPaseの導入katEを葉緑体に導入した形質転換タバコとラン藻FBP/SBPase遺伝子を葉緑体に導入した形質転換タバコの交配種(TKFS)を作出した。得られた交配種のうち2系統で両導入遺伝子fpb-、katE)をPCR法により確認した。その中で、TKFS-13のカタラーゼ活性およびFBPase活性は野生株の1.39±0.24倍、1.29±0.25倍に上昇していた。播種後10週目より通常の培養条件下(300μE/m2/s、25°C、RH60%)もしくは強光条件(1000μE/m2/s)下で栽培し、播種後14週目の両株の植物体の高さを測定し比較した。その結果、培養条件下での形質転換体の高さは野生株の1.4±0.1倍、強光条件下では1.6±0.1倍であった。(2)カルビンサイクル関連酵素遺伝子の多重導入系の確立多重遺伝子の導入系の確立は、プラスミドの構築など多くの点でこれまで困難とされてきた。我々はまずラン藻のFBP/SBPase、PRK、GAPDHをタバコ葉緑体内で効率よく発現させるために、それぞれの遺伝子上流にはトマトのRubiscoの小サブユニット遺伝子(rbcS)のプロモーターとトランジットペプチドのコード領域を、下流にはノパリンシンターゼ(nos)のターミネーターを連結した遺伝子カートリッジを構築した。さらに、これらのカートリッジをバイナリーベクターpBIKT121.1に連結した多重導入プラスミドの構築に成功した。本研究では、如何なる環境ストレス条件下でも生育可能な植物(作物)を作成し、最終的に作物の生産能を向上させることを目的に、大腸菌カタラーゼ遺伝子(katE)を導入した形質転換タバコと、既に他のストレス耐性に関与する一遺伝子が導入されている形質転換タバコとの交配による多形質導入形質転換タバコの分子育積の確立を行った。今年度得られた結果は以下に示す通りである。1.katE導入株(T43-1)とラン藻SynechococcusPCC7942フルクトース-1,6-/セドヘプツロース-1,7-ビスホスファターゼ(FBP/SBPase)遺伝子(fbp/sbp)を導入した形質転換タバコ(TFI-3)を交配し、多形質導入形質転換体を作成した。播種後約12週目のT43-1の雌蕊にTFI-3の花粉を接種することにより交配させた。得られた種子1500株を通常条件下(400μmol/s/m^2、360ppmCO_2、12時間明期/12時間暗期)で栽培したところ、野生株よりも生育が早く、播種8週間後では交配株は野生株に比べて有意に大きくなった。野生株および交配株のカタラーゼ活性を比較したところ、katE導入形質転換体では野生株の2.3倍、交配株では2.24.3倍に上昇していた。この結果より、交配株においても導入したkatEが効率良く発現していることが示唆された。今後、交配種の諸性質(光合成能、生育速度、スクロースおよびデンプン含量など)の比較、強光・乾燥ストレスおよびパラコート処理に対する耐性能の比較、ストレス条件下での生育速度および物質生産能の比較を行っていく。2.katE導入株(T43-1)と大腸菌マンニトール-1-リン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子(mtlD)を導入した形質転換タバコ(MtlD-4)を交配し、多形質導入形質転換体を作成した。播種後約12週目のT43-1の雌蕊にMtlD-4の花粉を接種することにより交配させた.得られた交配株にkatEが効率良く発現していることは、酵素活性およびウエスタンブロッティングより明らかになった。交配株が野生株に比べて塩ストレスおよび強光・乾燥ストレスに対して耐性を示すことが、視覚的障害の有無、光合成およびクロロフィル蛍光測定より明らかになった。今後、多重遺伝子導入系の確立を行っていく。

したがって、環境破壊や近未来に訪れる食糧危機に対して、環境ストレス耐性能および物質生産能を向上させた形質転換植物の創製が急務となっている。これまでに、当研究室では大腸菌カタラーゼ遺伝子(katE)を葉緑体に導入した形質転換タバコは乾燥/強光ストレス耐性を示すことを明らかにしている(FEBS Lett.,428,47-51,1998、蛋白質核酸酵素,575,623-724,1998)。そこで本研究では、如何なる環境ストレス条件下でも生育可能な植物(作物)を作製し、最終的に植物(作物)の生産能を向上させることを目的に、1)大腸菌カタラーゼ遺伝子(katE)導入タバコとH_2O_2耐性能を有するラン藻のカルビン-ベンソン回路の律速酵素FBP/SBPase遺伝子導入タバコの交配、2)H_2O_2耐性のラン藻のカルビン-ベンソン回路の構成酵素遺伝子を連結したベクターの構築を試みた。(1)大腸菌カタラーゼおよびラン藻FBP/SBPaseの導入katEを葉緑体に導入した形質転換タバコとラン藻FBP/SBPase遺伝子を葉緑体に導入した形質転換タバコの交配種(TKFS)を作出した。得られた交配種のうち2系統で両導入遺伝子fpb-、katE)をPCR法により確認した。その中で、TKFS-13のカタラーゼ活性およびFBPase活性は野生株の1.39±0.24倍、1.29±0.25倍に上昇していた。播種後10週目より通常の培養条件下(300μE/m2/s、25°C、RH60%)もしくは強光条件(1000μE/m2/s)下で栽培し、播種後14週目の両株の植物体の高さを測定し比較した。その結果、培養条件下での形質転換体の高さは野生株の1.4±0.1倍、強光条件下では1.6±0.1倍であった。(2)カルビンサイクル関連酵素遺伝子の多重導入系の確立多重遺伝子の導入系の確立は、プラスミドの構築など多くの点でこれまで困難とされてきた。我々はまずラン藻のFBP/SBPase、PRK、GAPDHをタバコ葉緑体内で効率よく発現させるために、それぞれの遺伝子上流にはトマトのRubiscoの小サブユニット遺伝子(rbcS)のプロモーターとトランジットペプチドのコード領域を、下流にはノパリンシンターゼ(nos)のターミネーターを連結した遺伝子カートリッジを構築した。さらに、これらのカートリッジをバイナリーベクターpBIKT121.1に連結した多重導入プラスミドの構築に成功した。
GFP蛍光標識レトロウイルスベクターによる慢性肉芽腫症の遺伝子治療

X連鎖慢性肉芽腫症(X-CGD)の遺伝子治療ベクター改良のため、遺伝子導入効率・発現効率改善に寄与するシスエレメントを検討した。バイシストロニック・レトロウイルスに組み込んだ治療用gp91遺伝子と緑色蛍光蛋白質(GFP)マーカー遺伝子の発現解析では、遺伝子導入効率や長期発現においてはMSCVの末端繰り返し配列やプライマー結合部配列が、高レベル発現にはMFGのスプライシングシグナルが有利だった。そこでMSCVとMFGの上記シスエレメントを組み合わせて新しいベクター骨格(MGK)を作製し、gp91とGFP遺伝子を組み込んだ。これを用いたX-CGDマウスの治療実験にて、高い遺伝子導入効率と良好な発現が得られ、MGKベクターの有用性が示された。さらに、遺伝子導入細胞の体内増幅にも取り組んだ。我々が開発中の選択的増幅遺伝子とGFP遺伝子を共発現するバイシストロニック・レトロウイルスベクターを構築し、マウス骨髄細胞に遺伝子導入後、レシピエントマウスに移植した。選択的増幅遺伝子がコードする顆粒球コロニー増殖因子受容体と水酸化タモキシフェン特異的ステロイド結合ドメインとの融合蛋白質は、ステロイド投与により細胞増殖を促す。遺伝子導入骨髄細胞を移植したレシピエントに水酸化タモキシフェンを投与したところ、薬剤投与群の末梢白血球GFP陽性率が増加したのに対し、非投与群では低下し有意差を示した。増加した白血球は多くが顆粒球・単球であり、慢性肉芽腫症遺伝子治療における標的細胞系列であるため、治療効果の点から望ましいと考えられた。【目的・方法】慢性肉芽腫症(CGD)の遺伝子治療を目的とし、伴性劣性型慢性肉芽腫症(X-CGD)モデルマウスを用いてベクター開発を行っている。標的細胞である血液細胞に対して遺伝子導入効率が高く、さらに顆粒球・単球系細胞における導入遺伝子の発現に有利なシスエレメントの検討のため、X-CGDの治療用遺伝子であるgp91遺伝子と細胞標識のための緑色蛍光蛋白質(GFP)遺伝子をもつバイシストロニック・レトロウイルスベクターを数種構築し、他施設より分与されたものも含めて解析した。【結果】1)造血系細胞への遺伝子導入効率やin vivoでの長期発現の点では、MSCVベクターのもつlong terminal repeat配列やプライマーtRNA結合部配列が有利だった。2)一方、遺伝子導入したX-CGDマウスの骨髄細胞をin vitro培養して得られた顆粒球のフローサイトメトリー解析・nitroblue tetrazolium(NBT)アッセイの結果、目的遺伝子の高レベル発現のためにはMFGベクターのような強いスプライシングシグナルをもつベクターが有利だった。3)そこで、MSCVと改良型MFGベクターからそれぞれ有用と考えられるシスエレメントを切り出して新しいベクター骨格(MGK)を作製し、gp91とGFP遺伝子を組み込んだ。このベクターにて遺伝子導入したX-CGDドナー骨髄細胞をX-CGDレシピエントマウスに移植してin vivoの追跡を行った。移植後のフローサイトメトリー解析では両遺伝子を発現する血球が高頻度(約50%)に存在することを確認し、NBTテストでは同様の頻度で機能を回復した顆粒球が出現していた。【考察】新規に作製したMGKベクターの有用性を確認した。今後蛋白質レベルでの発現量を解析して、さらに発現効率の優れたベクターの開発を目指す予定である。造血幹細胞遺伝子治療の良い適応である慢性肉芽腫症の治療を目的とし、モデルマウスを用いてベクター開発を行っている。昨年度は緑色蛍光蛋白質(GFP)マーカーを利用して遺伝子導入効率・発現効率の高いレトロウイルスベクターMGKを開発したが、今年度はさらなる治療効果の改善を目指して、遺伝子導入細胞の体内増幅に取り組んだ。現在の造血幹細胞遺伝子治療の臨床プロトコールにおいては、少数の遺伝子導入細胞が多くの非遺伝子導入細胞と競合しなくてはならないため、標的細胞に選択的増殖力を賦与することが不可欠と考えられるからである。

選択的増幅遺伝子は血球増殖因子受容体とステロイド結合ドメインとの融合蛋白質をコードする人工遺伝子で、これを発現する細胞にステロイドを投与することにより、増殖シグナルのスイッチ・オンが可能である。遺伝子導入骨髄細胞を移植して2ヶ月後のレシピエントに選択的増幅のための薬剤(水酸化タモキシフェン)を投与し、GFP陽性細胞の推移を指標に増幅効果を解析した。その結果、薬剤投与前には約20%だった末梢血白血球中のGFP陽性率が約30%に増加し、GFP陽性率が約10%に低下した薬物非投与群とは有意差を示した。薬物投下群の末梢血像から、増加した白血球は多くが顆粒球・単球系細胞だったが、これは今回用いた選択的増幅遺伝子の増殖因子受容体部分が顆粒球コロニーに由来するためと考えられる。これらの細胞は慢性肉芽腫症治療において機能回復が望まれる系列であるため、治療効果の点からは望ましいと考えられた。
教育・政治・行政・企業経営の正統性・信頼性・機能性に関する理論的・実証的研究

近年、種々の不祥事が頻発しているが、教育も政治・行政・企業経営も、安全と信頼が確保されていなければ、私たちは安心して暮らすこともできない。そこで本研究は、教育と政治・行政・経済・社会システムの正統性・信頼性・機能性とその改善・向上可能性について、1アクター(教師・職員や経営者など)の意識・実践、2組織風土、3環境変化、4政策・言説とそれらの影響関係について以下の4つの課題を中心に理論的・実証的に探究する。(1)教育基盤の構造変容(2)教育システム及び社会システムの実態と問題・課題(3)教育システム及び社会システムの正統性・信頼性・機能性(4)教育と政治・行政・企業経営の現代的課題(事例分析)近年、種々の不祥事が頻発しているが、教育も政治・行政・企業経営も、安全と信頼が確保されていなければ、私たちは安心して暮らすこともできない。(1)教育基盤の構造変容(2)教育システム及び社会システムの実態と問題・課題(3)教育システム及び社会システムの正統性・信頼性・機能性(4)教育と政治・行政・企業経営の現代的課題(事例分析)
飽和した超過圧密粘土/密な砂の水〜土連成場での進行性破壊の機構の解明とその応用

過圧密粘土や密な砂のせん断変形では、ごく初期の圧縮を除いて、限界状態線の上側で塑性体積膨張を伴いながらも硬化がまず大きく進展するのが最大の特徴で、土要素の塑性不安定(軟化)はその後になって現れる。この遅れが結果的に大きな荷重に耐えうることになり同時に土塊全体を極めて緩く、また不安定にしてしまう。破壊が進行的になるのもこのためで、しかも水の移動がそれを加減速する。本年度の研究では密な砂地盤の進行性破壊のメカニズムについて実験と数値解析により調べた。砂地盤に載荷荷重として水載荷による浸透力を利用する。数値解析には、構成モデルに下負荷面カムクレイモデルを用いた有限変形水土連成解析である。また矢板に接する砂の挙動を表現するために、変位速度場に新たに制約条件を設けた。以下に得られた結論を述べる。(1)載荷速度一定下での砂地盤の浸透破壊試験:載荷速度が大きい載荷の方が、砂地盤にボイリング(破壊)が発生する水位差が大きくなった。載荷が速ければ、破壊領域が大きくなっている。また、はじめに矢板下流側で隆起が起こり、その後上流側で沈下が起こった。解析結果を見ると、載荷速度が小さいほど、下流側の矢板付近での地表面あたりが吸水軟化、すなわち液状化を起こしていた。(2)急速載荷後水位一定下における進行性破壊:本年度作製した実験装置により、水位一定までの載荷速度をかなり大きくすることができた。実験では、水位一定後約1分間地盤は変形せず、その後進行性破壊が生じ、詳しく観察すると変形速度が増減しながら破壊に至っていた。解析結果から、水位一定後の下流側のいろいろな地盤内の応力経路は、まず地表面がはじめに吸水軟化し、それに引きずられるように地中内の地盤が時間遅れで吸水軟化している。以上より、急速載荷による不均質な過剰水圧や応力状態によって、時間とともに水の移動が起こり、軟化や硬化領域が発生し、地盤全体として載荷に耐えられなくなり、進行性破壊が起こると考えられる。過圧密粘土や密な砂のせん断変形では、ごく初期の圧縮を除いて、限界状態線の上側で塑性体積膨張を伴いながらも硬化がまず大きく進展するのが最大の特徴で、土要素の塑性不安定(軟化)はその後になって表れる。この遅れ(ラグ)が結果的に大きな荷重を「呼込む」ことになり同時に土塊全体を極めて緩く、また不安定にしてしまう。破壊が進行的になるのもこのためで、水の移動がそれを加減速する。滑っては止り、止ってはまた滑べる地滑りや、泥岩のスレ-キングによる斜面崩壊などは、飽和過圧密土の典型的災害として知られる。これらを境界値問題の中で再現しその機構を解明するのが、本研究の最大の目的であった。本年度の成果は次の通りである。(1)過圧密比18の超過圧密粘土を用いて、非排水・非水の室内3軸試験を行った。この結果、供試体の「強度」に与える軸ひずみ速度の効果として、主に次の2点を見いだした。(1)非排水試験では、速い載荷の方が「強度」が大きく、「強度」と破壊時形状とが関係ある。(2)非水試験では、供試体の「強度」は破壊形状よりも吸水量の影響が大きい。

(2)同じく過圧密比18の超過圧密粘土供試体に上下端排水条件下で、軸差応力一定のまま放置する試験を行い、主に次の2点を見いだした。(1)吸水を続けながらも30分以上軸変位が進行せず、その後一気に破壊に至るものとそうでないものがあった。一定に放置する際の軸差応力が大きいほど吸水量が少なく、短時間で破壊に至る。(3)下負荷面カムクレイモデルを用いて、強い負荷履歴を受けた過圧密土地盤の掘削安定問題を水土連成有限変形場でシミュレートした。よく締まった地盤は掘削しても破壊しないが、比較的ゆるく締まった地盤は、掘削後掘削壁面の変位速度を増減させながら、十分時間をかけて進行的に破壊に至ることが明らかになった。次年度も継続して、超過圧密粘土と密な砂の進行性破壊機構を解明して行く。加圧密粘土や密な砂のせん断変形では、ごく初期の圧縮を除いて、限界状態線の上側で塑性体積膨張を伴いながらも硬化がまず大きく進展するのが最大の特長で、土要素の塑性不安定(軟化)はその後になって現れる。この遅れが結果的に大きな荷重に耐えうることになり同時に土塊全体を極めて緩く、また不安定にしてしまう。破壊が進行的になるのもこのためで、しかも水の移動がそれを加減速する。本年度の研究では密な砂地盤の進行性破壊のメカニズムについて実験と数値解析より調べた。砂地盤に戴荷荷重として水戴荷による浸透力を利用する。数値解析には、構成モデルに下負荷面カムレイモデルを用いた有限変形水土連成解析である。また矢板に接する砂の挙動を表現するために、変位速度場に新たに制約条件を設けた。以下に得られた結論を述べる。(1)戴荷速度一定化での砂地盤の浸透破壊試験:戴荷速度が大きい戴荷の方が、砂地盤にボイリング(破壊)が発生する水位差が大きくなった。戴荷が速ければ、破壊領域が大きくなっている。また、はじめに矢板下流側で隆起が起こり、その後上流側で沈下が起こった。解析結果を見ると、載荷速度が小さいほど、下流側の矢板付近での地表面あたりが吸水軟化、すなわち液状化を起こしていた。(2)急速戴荷後水位一定化における進行性破壊:本年度作製した実験装置により、水位一定までの戴荷速度をかなり大きくすることができた。実験では、水位一定後約1分間地盤は変形せず、その後進行性破壊が生じ、詳しく観察すると変形速度が増減しながら破壊に至っていた。解析結果から、水位一定後の下流側のいろいろな地盤内の応力経路は、まず地表面がはじめに吸水軟化し、それに引きずられるように地中内の地盤が時間遅れで吸水軟化している。以上より、急速戴荷による不均質な過剰水圧や応力状態によって、時間とともに水の移動が起こり、軟化や硬化領域が発生し、地盤全体として戴荷に耐えられなくなり、進行性破壊が起こると考えられる。
市街地における騒音伝搬に及ぼす気象影響の解明と予測モデルの開発

騒音伝搬に及ぼす気象影響を考慮可能な波動音響理論に基づく予測手法について検討し,任意の都市断面構造について解析を可能とした.騒音伝搬予測の際に用いる気象データについて検討を行い,一般的に入手可能なデータを用いて予測精度を向上させる手法を提案した.数値解析結果を空間印象まで含めて可聴化する簡易手法として,ヘッドホン受聴による新たな可聴化システムを提案した.高所において鉄道騒音の年間モニタリングを行い,地上から上空への騒音伝搬では気象影響によるレベル変動が非常に小さいことを明らかにした.騒音伝搬に及ぼす気象影響を考慮可能な波動音響理論に基づく予測手法について検討し,任意の都市断面構造について解析を可能とした.騒音伝搬予測の際に用いる気象データについて検討を行い,一般的に入手可能なデータを用いて予測精度を向上させる手法を提案した.数値解析結果を空間印象まで含めて可聴化する簡易手法として,ヘッドホン受聴による新たな可聴化システムを提案した.高所において鉄道騒音の年間モニタリングを行い,地上から上空への騒音伝搬では気象影響によるレベル変動が非常に小さいことを明らかにした.本研究では,市街地における騒音伝搬に及ぼす気象影響を明らかにし、その影響を考慮した実用的な予測モデルを構築することを目的としている。本年度は,以下の3点について主に検討を行った。対象空間内に任意に設定された風速分布を考慮可能な音響伝搬解析手法について検討を行い,時間領域差分法(FDTD)によりそれを可能とした。これにより,CFDで得られた任意の風速分布を考慮した音響伝搬解析が可能となった。また,従来は平坦な地表面上の伝搬に限定して検討されてきた音響伝搬に及ぼす気象影響について,FDTDを用いることで地表面上に凹凸(地形の変化や建物群)を有する音場についても検討が可能となった。なお,平坦地表面上の伝搬については,従来の数値解析手法(PE法)とFDTDは良い対応が見られた。気象条件の違いによる聞こえ方の変化をシミュレーションするシステムに関する基礎的検討として,FDTDで得られたインパルス応答あるいはそれに任意の音源をたたみ込み積分した信号をAD変換することにより試聴可能とした。解析手法の開発と平行して,実測により気象影響を明らかにするため,特定の音源について長期間定点測定を行うシステムについて検討を行った。同一の音源について長期間測定を行うことで,気象影響による伝搬特性の変化が確認できると考えられる。また,次年度に現実的な条件を設定して数値解析を行うため,および長期の実測期間を確保するため,CFD解析システムの導入,大規模音響解析を可能とするハードウェアの整備,長期間騒音測定システムの構築に係る作業を初年度に優先的に行うことが効率的と考え,それらに係る機器等の整備も本年度に行った。市街地における騒音伝搬に及ぼす気象影響を明らかにし、その影響を考慮した実用的な予測モデルを構築することを目的として検討を行った。本年度の主な検討内容は以下の3点である。1任意の気象条件を考慮可能な音響数値解析手法に関する検討・対象とする都市断面構造に対してCFDにより得られた任意の気流条件について,騒音伝搬特性を検討可能なFDTD法に基づく音響伝搬解析手法を開発した。2実用的な予測モデルの検討・鉄道騒音を対象として年間を通した定点モニタリングを行い(軌道から水平距離約90m,高さ70mの地点),都市高層部における気象影響による騒音レベルの変動について検討を行った。・種々の都市断面構造を対象として数値解析を行い,その音響伝搬特性について検討した。検討に際して,GIS上に配置された3Dモデル情報を数値解析に取り込むシステムを開発し,種々の現実的な条件に対して検討を可能とした。・実用的な予測モデルの検討として,アメダスの気象データを用いた予測手法について検討した。アメダスデータ(10分平均値)を用いる場合,1データが示す10分間の代表値に対して,その間の気象条件を正規分布の仮定に基づき伝搬予測モデルに組み込むことで,より精度が高い予測が行えることを実測との比較で確認した。設定する正規分布のパラメータについては,文献調査および気象観測データを整理することで知見を得た。3予測結果表示システムに関する検討・GISの一種と考えられるgoogle earth/map上に予測点の騒音レベルに対応した色づけを行うことで騒音マップを作成した。また,受音点での予測結果をDA変換することで視聴を可能とした。
頻度と交代数によるテキスト・マイニングの研究

1.共通パタン特定アルゴリズムの開発(1)交代数と部分文字列増幅法を用いた共通パタンの発見交代数による文書集合からの共通パタンの発見について、頻度fによる交代数A(f+1)とA(f)の差分をとることにより、ある特定の頻度において、その差分が自然な分布から乖離していることが分かった。また、この頻度は部分文字列増幅法において自然な分布から乖離している頻度と一致した。これより、頻度fによる交代数A(f)を用いた新たな共通パタン発見アルゴリズムを開発し、高い精度が得られることを実験により確認した。(2)接尾辞配列を用いた高速部分文字列計算アルゴリズムの開発共通パタン特定アルゴリズムである部分文字列増幅法では、部分文字列の頻度を数えるために、何度も文字列を走査する必要があった。これに対し、接尾辞配列を利用したアルゴリズムに改良することにより、頻度のカウントの高速化を行なった。入力の長さをnとすると、O(n)の速さで動く。また、実験により従来の手法に比べ、高速に部分文字列をカウントすることを確認した。2.共通パタン特定アルゴリズムの実践(1)スパムの発見部分文字列増幅法を用いて、大量のブログからコメントスパムを発見することに成功した。(2)木構造と文字列を組み合わせたラッパー生成アルゴリズムに関する実験同種の項目を多数含む半構造化文書から各項目を抽出するために、これまで提案したPLR(Path-Left-Right)ラッパーについて、30サイトのWebページを用いて実験を行ない、交代数による共通パタン発見アルゴリズムを用いたPLRラッパー生成アルゴリズムの有効性を確認した。与えられた文書集合からの頻出パタン(部分文字列)の発見について以下の2つの研究を行った。1.交代数による頻出パタンの発見これまでに提案した部分文字列の長さnと頻度a(%)を用いた交代数A(n,a)による頻出パタンの発見について、その現象を理解するため、30サイトから取得した半構造化文書2,022ファイルに対して、長さ130までの部分文字列と頻度の上位1100%について網羅的に交代数と頻出パタン特定の精度に関する評価を行った。その結果、頻出パタンの発見のためには、部分文字列の長さは重要ではなく、頻度が重要であることが分かった。これに基づいて、新しく頻度fによる交代数A(f)を定義し、その現象を調べた。頻出パタンを含まない文書に比べ、頻出パタンを含む文書では、ある特定の頻度fにおいて、大きく交代数が変化していることが分かった。2.総出現数による頻出パタンの発見総出現数による頻出パタンの発見の応用として、収集したWebページの集合から、テンプレートに着目し、同じテンプレートを持つページにクラスタリングする手法を提案し、実験を行った。次に、与えられたWeb文書群から必要な箇所を抽出するプログラム(ラッパー)の評価を行なうためのテストベッドを作成した。3.ラッパーの評価のためのテストベッドの作成36,050個の検索サイトからランダムに100サイトを選び、その中から検索結果のページを得られるものを51サイト特定した。次に、それぞれのサイトに対して検索結果を5ページ取得し、その検索結果のページからラッパーが抜き出すべき正解を特定し抽出した。その正解を用いたラッパーの評価手法について提案した。
発光タンパク質ルシフェラーゼを利用した細胞間シグナル伝達の定量的解析法の開発

本研究では、光制御法に対する発光タンパク質ルシフェラーゼを用いた制御および評価法の開発を行った。まず発光による光制御法の開発として、光制御プローブの主駆動波長域である青色で発光するルシフェラーゼNanoLuc(NLuc)をもちい、ルシフェラーゼの発光による光制御プローブ駆動の可能性を検証した。光制御プローブとしては既存のβカテニンシグナル伝達系を制御する系を利用した。検証の結果、NLuc発光により光制御系を駆動することは可能であり、効率の良い制御には可能な限り制御因子であるNLucと被制御因子である光制御プローブの距離を短くすることが重要であることが判明した。また、近接具合が十分であればNLucと光制御プローブを分離した条件においても光制御プローブの駆動が可能であった。次にルシフェラーゼをもちいた光制御系の評価法の開発として、βカテニンシグナル伝達系を対象とした一細胞レベルで光制御によるシグナル伝達の活性化が追跡可能な発光レポーターを開発した。顕微鏡下で観察し得られた画像を処理するプログラムを構築し、NLucの発光量変化とレポーターからのシグナル変化をそれぞれ一細胞レベルで定量可能な評価系を実現した。これらの系をもちい、発光によるβカテニンシグナル伝達制御の一細胞レベルでの解析を行ったところ、発光により最大で1.3倍程度の活性化が得られた。また発光の強度とレポーターのシグナル強度との間には明確な相関は見られなかったことから、発光の強度と光制御系の制御能の関係性は単純な比例関係にないことが推測された。以上の結果から、本研究課題で取り組んだ発光駆動の光制御系は実現可能であることが分かった。また光制御能を定性的に一細胞レベルで評価可能な系を開発した。これらの制御系と評価系により細胞集団において一細胞レベルでのシグナル伝達の定量評価、および制御が可能になることが期待される。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究題目では、発光タンパク質ルシフェラーゼを用いた光制御技術の開発を行った。本研究の課題は、「光制御系のルシフェラーゼをもちいた発光評価法の開発」、および、「ルシフェラーゼ発光による光制御法の開発」の二軸に大きく分けられる。第一年目である平成27年度は後者の「ルシフェラーゼ発光による光制御法の開発」に主眼を置き実験を行った。まず、ルシフェラーゼの発光強度が光制御技術に用いられる光受容タンパク質の構造変化を引き起こすことに十分かを調べた。この目的のため、既知のルシフェラーゼの中で最も発光強度が高いNLucを使用した。直接光受容タンパク質の構造変化が起きることを調べることは困難であるため、すでに確立している光制御系にNLucを組み込んだプローブを構築し、光制御能の評価を行った。具体的には、光制御プローブに融合する形でNLucを挿入したプローブを作製し、発光による光制御プローブの活性化能を外部光照射の場合の活性化能と比較した。結果、NLucの発光では外部光照射と比較して約7割程度の光制御能が達成された。また発光による光制御能を詳細に検討するために、「ルシフェラーゼが光受容タンパク質と近接している」条件が必須かどうかを確認した。具体的には、光制御プローブとNLucを分離して発現させた系とNLucと光制御プローブを融合して発現した系とを比較した。結果、光制御プローブとNLucが分離している場合では、融合型と比較して約1割程度の光制御能が達成された。このことは、分離型ではルシフェラーゼ発光による光制御が起きにくいことを示している。以上の結果から、ルシフェラーゼと光受容タンパク質が近接している条件でルシフェラーゼ発光による光制御が可能であることを明らかにした。本研究課題では、発光タンパク質ルシフェラーゼを使用した、生物発光による新規光制御技術の開発を目標とした。研究第一年目となる平成27年度はルシフェラーゼの発光による光制御プローブの活性化の誘導を実現することに成功した。具体的には、ルシフェラーゼの発光により光制御系プローブの活性化を引き起こすことが可能であり、かつ、ルシフェラーゼと光制御系プローブとして使用される光受容タンパク質がプローブ上で近接しているという条件が、効果的なルシフェラーゼ発光による光制御に必要だという結果が得られた。ルシフェラーゼ発光による光制御が可能であるという結果は、研究課題の目的としている生物発光による新規光制御技術の開発に向けて重要な礎となる。また、ルシフェラーゼと光受容タンパク質が近接している条件が望ましいという結果は、ルシフェラーゼを使用した光制御系の開発におけるプローブ設計の有益な知見となる。その一方で、発光による光制御系プローブの活性化能が予想よりも低かったため、光制御系プローブの活性化能を通常の光制御系でもちいられる外部光照射の場合と同程度まで引き上げることが今後の課題となる。成果としては目標としていたルシフェラーゼ発光による光制御系の活性化を達成し、プローブ設計における知見が得られたことが挙げられるが、今後の改善点としてルシフェラーゼ発光による光制御系の活性化能をより上昇させることが必要とされるため、総合的に、おおむね順調に進展している、と判断した。本研究課題では,細胞間のシグナル伝達を人為的に操作可能にする光制御法の効果を一細胞レベルで定量する技術を開発する.細胞間シグナル伝達の研究における課題の一つとして,時空間的なシグナル伝播の動態を解析することがある.しかし,シグナルを空間特異的に活性化しその影響を分析する手法は確立されていない.

光制御法は高い時空間分解能を有するが,制御効果の定量が困難である.そこで発光タンパク質ルシフェラーゼをもちいた検出プローブを開発し,空間的なシグナル分布の定量的解析を行った.開発した発光プローブによりシグナルの活性を顕微鏡下で観察したところ,一細胞レベルで数日間にわたる経時的変化が測定できた.これは細胞間シグナル伝播を解析するには十分であり,時空間的な動態の解析が可能になると期待される.また光制御に用いる光により検出系の機能が阻害されないこと,および検出系の発光により光制御系が駆動しないことを確認した.以上の結果より,光制御系と開発した発光検出系を組み合わせることが可能であり,光により空間的に制御されたシグナルがどのように細胞間で伝達されるのかを定量的に評価する系が構築できた.また,昨年度までにルシフェラーゼの種類を変更することにより発光で光制御系プローブを駆動できることが明らかとなった.そこでこの現象を活かした新たな細胞間シグナル伝達制御ツールの開発を行った.まず発光駆動の光制御が発光量,すなわちルシフェラーゼの量に応じた制御であるかどうかを確認した.光制御系の動態を顕微鏡下で観察したところ発光量に応じた挙動を示すことが分かった.また光制御系により制御されるシグナル伝達系の活性を測定したところ,添加する発光基質の濃度の対数に比例する活性化が達成されることが分かった.今後はこの特徴を活かした制御系の構築に取り組む予定である.採用第二年目である平成28年度は主として,一細胞レベルでの定量的解析を志向した発光プローブの開発と,開発したルシフェラーゼの発光による光制御駆動法の改良および評価に取り組んだ.発光プローブの開発に関しては,一細胞レベルでの活性の経時変化追跡が可能になるプローブを得ることができたこと,および光制御による制御効果が開発したプローブにより確認できたことが進捗として挙げられる.一方で目標としている細胞間シグナル伝達の伝播動態の解析に関しては得られたデータのさらなる定量的な処理,および解析が必要となる.そのため進展としては,ほぼ予定通りだと考えている.一方の発光による光制御駆動に関しては,発光駆動の光制御が確認できたこと,およびルシフェラーゼと光制御系プローブ間の距離と制御の度合の対応付けができたことが進展として挙げられる.得られた結果によると発光量が多ければある程度の距離まで光制御系プローブが駆動可能であり,比較的高い自由度で発光駆動プローブが設計可能であることが分かった.この技術の応用としては,シグナルの活性量に依存したフィードバック制御が考えられる.このフィードバック制御は遺伝子工学的手法により生細胞への導入が容易であり,シグナル伝達の新たな制御ツールとなりうることが期待されるため,順調に進展していると評価した.本研究では、光制御法に対する発光タンパク質ルシフェラーゼを用いた制御および評価法の開発を行った。まず発光による光制御法の開発として、光制御プローブの主駆動波長域である青色で発光するルシフェラーゼNanoLuc(NLuc)をもちい、ルシフェラーゼの発光による光制御プローブ駆動の可能性を検証した。光制御プローブとしては既存のβカテニンシグナル伝達系を制御する系を利用した。
共役系高分子薄膜電極のフェムト秒ナノメートル光機能

量子構造中の電子は、極微領域で超高速に振る舞うため、観測手段がなくその挙動に関する理解を困難にして来た。本研究では、フェムト秒光パルス技術とナノテクノロジーを組合せた超高速走査型プローブ顕微鏡を開発し、電子がナノメートル空間に閉じ込められた一次元電子系の光機能を明らかにすることを目的とする。今年度はCWレーザー光励起による電流を検出する原子間力顕微鏡(光電導性AFM)を開発し、有機薄膜のナノメートル光電子物性を検討した。試料は、銅フタロジアニン(CuPc)のITOガラスへの真空蒸着膜(厚さ100nm10nm)を用いた。自作したAFMは、フィードバック回路、ドライバ、光てこ法によるPSD、ピエゾアクチュエータから構成される。カンチレバーは、金蒸着されたSiNを用いた。高速電流アンプにより、試料の暗電流を検出した。He-Neレーザー(633nm)、またはAr^+レーザー(514nm)をプリズム上に配置した試料に全反射角で入射し、エバネッセント光による励起を行った。チョッパーと同期した局波数におけるシグナルをロックインアンプにより検出することにより光電流を観測した。試料のナノメートル局所領域における光電導を調べた。励起光の照射により光電流が観測された。また、光電流は励起波長依存性を示し、吸収スペクトルとほぼ対応した。I/V特性は電極構造を反映して、整流特性を示した。ピエゾアクチュエータの二次元スキャンにより、光電流像が得られた。以上より開発した光電導AFMにより、量子構造の局所光電物性の観測が可能になった。
体育・スポーツ科学分野の研究環境及び連携ネットワーク構築に関する実証的研究

本研究は、体育・スポーツ科学分野の分野特異的な研究環境の実態を明らかにし、課題解決可能なネットワークモデルの検討を目的とする。政府は健康長寿社会の実現を計画し、また国民の健康意識の向上など、スポーツ科学の発展と社会還元に期待が寄せられる。一方、大学設置基準大綱化により体育・スポーツ科学研究者が点在し、研究設備が脆弱な環境下で十分な研究が行えない現状は、分野発展へ向け解決すべき課題である。本研究では、当該分野を有する研究機関及び研究者を対象に研究環境・資源に関する実態調査を行い、分野特異的かつ有機的なネットワーク構築に関する実証的研究を行うものとする。