hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スペックルパターンの分離・抽出・識別によるプラントアクティビティの提案

最新の栽培技術において,高品質・高収量生産を目指すには,光合成活性,蒸散量,病気予察など植物生理・生体情報の取得が不可欠である.しかしながら,植物生理情報の取得に関して一般の農家が利用できるような安価・簡易な装置は現状ない.また,光合成活性や蒸散量などそれぞれ単一の指標のみでは環境変化に対する植物応答を説明するのは難しく,複数の指標から総合的に説明付ける必要があるが,前述のように植物生理情報を総合的に把握する現場対応型のシステムは存在しない.そこで,複数の植物応答を総合的に評価できる指標を提案することで,栽培の高度化・効率化に資する指針提供やデータ収集におけるコスト面で大きなメリットが得られる.本研究では,植物組織内および細胞内で発生する複数の植物応答を把握できるスペックル画像から,現象個別の特徴を分離・抽出し,新たな植物生理指標の創出を目指している.そのためには,未だ確立されていないスペックル変動の解析手法について,整理するとともに,より生理応答を捉えやすいスペックル解析手法を検討した.また,植物を対象としたレーザスペックルの場合,レーザ光の影響による植物応答が懸念される.そこで,レーザ光波長とスペックル変動の関係についても調査した.スペックル変動解析手法に関しては,いくつかの輝度値変動解析を実施し,また,レーザ照射の透過・反射の違いなども検討し,スペックル変動と植物生理応答との関係を明らかにした.また,植物体内でも大きな幾何学的散乱を生む葉緑体に注目し,レーザ光波長の違いによる葉緑体動態とスペックル変動の関係を明らかにした.最新の栽培技術において,高品質・高収量生産を目指すには,光合成活性,蒸散量,病気予察など植物生理・生体情報の取得が不可欠である.しかしながら,植物生理情報の取得に関して一般の農家が利用できるような安価・簡易な装置は現状ない.また,光合成活性や蒸散量などそれぞれ単一の指標のみでは環境変化に対する植物応答を説明するのは難しく,複数の指標から総合的に説明付ける必要があるが,前述のように植物生理情報を総合的に把握する現場対応型のシステムは存在しない.そこで,複数の植物応答を総合的に評価できる指標を提案することで,栽培の高度化・効率化に資する指針提供やデータ収集におけるコスト面で大きなメリットが得られる.本研究では,植物組織内および細胞内で発生する複数の植物応答を把握できるスペックル画像から,現象個別の特徴を分離・抽出し,新たな植物生理指標の創出を目指している.はじめにスペックル変動として現れる植物体内での動態現象を対象に,その特性とレーザ光色との関係を明らかにする.異なる波長の光源下において,細胞内の動態を顕微鏡により観察した.通常の原形質流動により細胞内で葉緑体運動が観察された.この速度が従前の研究で植物由来の変動として示唆されているスペックル変動の低周波成分と関係があることが確認された.これにより,細胞内の流動現象がスペックル変動要因の一つであることが示唆された.ただし,本年度は十分な観察結果が得られたわけではなく,一部の光源において,細胞内動態は観察されなかった.そのため,今後は実験方法の改善を行い,継続してスペックル要因解明のための細胞内動態観察を実施する.植物細胞内の観察の実施を進めてきた.当初光源に考えていた複数光色を照射するレーザカップリング装置を特注したが,採択結果が7月であったことから,その納品が申請時の予定よりも大幅に遅れた.そのため,細胞観察時期も同様に遅れたため,実験試料が時季外れとなり,思うような細胞観察結果を十分には得られなかった.最新の栽培技術において,高品質・高収量生産を目指すには,光合成活性,蒸散量,病気予察など植物生理・生体情報の取得が不可欠である.しかしながら,植物生理情報の取得に関して一般の農家が利用できるような安価・簡易な装置は現状ない.また,光合成活性や蒸散量などそれぞれ単一の指標のみでは環境変化に対する植物応答を説明するのは難しく,複数の指標から総合的に説明付ける必要があるが,前述のように植物生理情報を総合的に把握する現場対応型のシステムは存在しない.そこで,複数の植物応答を総合的に評価できる指標を提案することで,栽培の高度化・効率化に資する指針提供やデータ収集におけるコスト面で大きなメリットが得られる.本研究では,植物組織内および細胞内で発生する複数の植物応答を把握できるスペックル画像から,現象個別の特徴を分離・抽出し,新たな植物生理指標の創出を目指している.そのためには,未だ確立されていないスペックル変動の解析手法について,整理するとともに,より生理応答を捉えやすいスペックル解析手法を検討した.また,植物を対象としたレーザスペックルの場合,レーザ光の影響による植物応答が懸念される.そこで,レーザ光波長とスペックル変動の関係についても調査した.スペックル変動解析手法に関しては,いくつかの輝度値変動解析を実施し,また,レーザ照射の透過・反射の違いなども検討し,スペックル変動と植物生理応答との関係を明らかにした.また,植物体内でも大きな幾何学的散乱を生む葉緑体に注目し,レーザ光波長の違いによる葉緑体動態とスペックル変動の関係を明らかにした.平成30年度においては,前年度の細胞観察を継続して実施する.加えて,細胞内の流動現象をスケールアップした際にどのようなスペックル変動として現れるのか,明らかにすることで,マクロな視点でとらえたスペックル変動の特徴量抽出の足掛かりとなる.また,植物生理情報の定量化に向け,スペックル変動に埋もれる特徴量を抽出・選定する.

レーザスペックルでの一般的な輝度値の変動を用いた解析方法に加え,スペックルパターンの空間周波数解析,各画素輝度値の周波数解析や機械学習による識別など複数の解析方法を試行し,ストレス応答に対するスペックル変動特徴量を決定する.(理由):研究実施状況でも記述した通り,採択時期が遅かったことから29年度実施内容に遅れが生じたため,次年度に経費を引き継いた.(使用計画):装置は当該年度後半に納入されており,29年度に不足した実験を継続して30年度に実施する.
MR脳灌流画像を用いた新しい脳血流測定法の開発とその臨床応用

ボランティアの協力によるperfusion-weighted imaging (PWI)の撮像sequenceの至適化を達成し、さらに脳疾患を有する患者でこの手法を使って検討を行なった。特に脳梗塞患者においてこの手法を使用した。これにより局所血流の多寡は従来の核医学的手法を使用した手法と良好な相関があることを解明し得た。予備試験的に行なった定量を行なわない相対値としてのMR-PWIと定量^<123>IMP-SPECTとの関連を画像の融合(image coregistration)を行なって検討し両者の間に中等度の相関があるという点も解明した。さらにMR-PWIの計算手法があるdeconvolution法の臨床応用も可能とした。この手法には半定量性があり、将来的に有用な手法となりうることも論文として報告した(Stroke.2002;33:87-94)。この手法は動脈入力関数をもって局所のconcentration-time curveに畳み込み積分を行なって脳血流量(rCBF)を計算する方法である。この後はさらに静脈採血法による定量性を追求すべく、予備試験を追加していく予定であるが、鉄沈着による脳の局所磁場が乱れる領域が存在し、同部における血流評価が他部位より低いことを解明し、今後の問題点になりうると考える。本研究の第一段階ではボランティアの協力によるmagnetic resonance(MR)perfusion-weighted imaging(PWI)の撮像sequenceの至適化に重点をおく計画であった。研究計画の予定どおりに数名の健常人にて様々な撮像sequenceを繰り返して施行することにより基本的MR-PWI撮像sequenceの最適の設定を模索しえた。撮像パラメータはspin echo法を使ったEPIを使用しecho timeは95 msec前後が最適であることが判明した。Gradient echo法は脳血管からの影響を強く受けることが判明し、脳血流評価には最適とはいえないものと判断された。研究に使用されたのは臨床用MR装置(1.5 Tesla MR unit,Gyroscan Intera,Philips社製)であり、使用された造影剤は市販のガドリニウム製剤(Magnevist 15cc,Schering社製)である。得られたMR画像の計算処理には専用のUnixの高速ワークステーションが使用された。研究の第二段階ではMR-PWIの定量性確立のために造影剤の血中濃度を撮像後に測定を行なった。検査終了後に造影剤注入と同一の静脈ルートから計3本のサンプルを採取し、測定を行なったところ一本目のサンプルの濃度が他の2本ものより高い傾向があることが判明した。これは静注ルートに残存する造影剤であると推測された。従って静注ルートと採血ルートを分ける必要性が示唆された。今後の検査では両者を分ける予定である。一方、静脈中の造影剤濃度は複数の被験者間で比較的一定した値をとることも判明した。今後の短期的計画としては造影剤のサンプルを対側肘静脈からとったものと造影剤注入ルートからとったもので差異があるか否かを検討する予定である。またMR-PWIとSPECT検査を同一日に行い、両者を比較する予定である。
Gap-junctionを介した象牙芽細胞複合体と歯髄神経・循環系との相互作用

ヒト象牙芽細胞は相互間では方向特異性のないギャップ結合を介して、下層の細胞とは方向特異性のあるギャップ結合して機能複合体を形成していることを電気生理学的に初めて明らかにした。動水力学的水圧に応じて象牙芽細胞膜の機械的歪み受容イオンチャンネルが開閉するには、エナメル側へテーパーのある象牙細管では矛盾があった。そこで径と励起波長の異なる小球を象牙細管に作用させ、内側象牙細管は細胞突起が栓の役割をすることで、実は逆に狭く(<0.04μm)、水圧の高いスペースであることを明らかにした。アドレナリンβ2受容器が歯髄芯部だけでなく、象牙芽細胞層に存在することを免疫組織学的に明らかにした。(1)象牙芽細胞がgap-junctionを介して形成する機能複合体(syncytium)内の刺激感受性とその情報を周囲細胞に伝達する機構の詳細を解明する.(2)このsyncytiumと象牙芽細胞層に終末を有する感覚神経,血管,リンパ管との間に相互作用があるかを電気生理学的,細胞生物学的,形態学的に解明する.(3)象牙芽細胞膜の歪に伴うカルシウムイオン伝播機構を解明する.以上を踏まえて,象牙芽細胞とその周囲の機能的結合動態を明らかにすることにより,歯に加わった外来刺激に対する感受・伝播機構を明らかにする.ヒト象牙芽細胞は相互間では方向特異性のないギャップ結合を介して、下層の細胞とは方向特異性のあるギャップ結合して機能複合体を形成していることを電気生理学的に初めて明らかにした。【研究方法】研究内容について説明を行い、歯の提供に同意の得られた患者から矯正治療目的で抜去された6本のヒト新鮮小臼歯から単離した、長さ80μmを越す単極性突起を有する細胞を用いた。クラスター中の単一細胞への機械的刺激として、細胞膜にパッチクランプ用ガラス電極を付着させ、陽圧あるいは陰圧をかけながら、経時的に細胞内カルシウムの変化をモニターした。【研究成果】(1)細胞膜に加わった圧力によって被刺激象牙芽細胞にカルシウムイオンの増加が認められ、それが隣接細胞へと伝播した。(2)細胞内に注入したイノシトール3リン酸によっても同様のカルシウムイオン量の変化が確認された。(3)ガラス電極を用いた細胞膜の機械的変形により、細胞内カルシウムイオンは刺激部位から同一細胞内で広がった。(4)還流による機械的刺激が生じる隣接象牙芽細胞へのカルシウムイオンの伝播様式には、2種のタイプがあることがわかった。一方は、変形方向に一致する成分で、より早い伝播がみられた。他方は、変形方向とは逆行する成分で、スピードが遅く伝播距離も小さかった。(5)イノシトール3リン酸依存性のカルシウムイオン伝播は、ギャップジャンクションブロッカー(ハロセン)で抑制を受けた。1.象牙芽細胞膜の歪検知機構象牙芽細胞はギャップ結合を介して、3次元的に電気容量の大きな集合体すなわちsyncytiumとして情報共有することを明らかにした。また、個々の象牙芽細胞膜には機械的歪みで開閉するイオンチャネルが存在し、この活性は機械刺激感受イオンチャンネルブロッカーで抑制された。このイオンチャンネルは低張液、高張液の両方に対して開き、電流を流した。2.動水力学的象牙細管内容液の移動に要する機能的スペースの計測歯髄リンパ系、血管系は歯髄組織圧を陽圧に保っているので、象牙細管内容液は外向きの流れを有している。直径と励起波長が異なる蛍光microsphereを露出象牙質面に作用させ、多光子励起顕微鏡(Two-photon microscopy)を用いて形態学的に解析を試みた。

その結果、0.1-0.2pmのmicrosphereは象牙芽細胞突起と象牙細管壁の間のギャップと通過して歯髄に到達することができた。本来、象牙細管は外向きの先細りであるにも関わらず、この内側ほど狭いスペース(逆向きテーパー)によって、象牙芽細胞は象牙質内側で象牙細管との間の狭いスペースを有することになり、動水力学的水圧を上昇させる機能的意味をもち、神経線維終末の機械的変形と同時に象牙芽細胞突起の歪みをおこしていると考えられた。1.象牙芽細胞膜の歪検知機構個々の象牙芽細胞膜には機械的歪みで開閉するイオンチャネルが存在し、MGs-MTx4(機械刺激感受イオンチャンネルブロッカー)で抑制された。このイオンチャンネルは低張液、高張液の両方に対して開き、電流を流した。ただし、象牙芽細胞はギャップ結合を介して互いに結合した、電気容量の大きな集合体、すなわち単体としてよりsyncitiumとして情報共有することを明らかにした。この情報伝播は水平方向、垂直方向ともに行われることがわかった。2.動水力学的象牙細管内容液の移動に要する機能的スペースの計測歯髄リンパ系が関与する外向き組織圧によって象牙細管内容液が外向きの流れを有している。この流れによって、大きさと励起波長が異なる蛍光microsphereを露出象牙質面に作用させ、多光子励起顕微鏡(Two-photon microscopy)を用いて形態学的に解析を試みた。その結果、0.1-0.2μmのmicrosphereは象牙芽細胞突起と象牙細管壁の間のギャップと通過して歯髄に到達することができた。象牙細管は本来外向きに細いテーパーを有しているが、この内側ほど狭いスペース(逆向きテーパー)が動水力学的水圧を上昇させる機能的意味をもち、これまで注目されてきた歯髄感覚神経終末の歪だけではなく、象牙芽細胞突起の歪を生じていると考えられる。以上のことから、象牙細管が外向きの先細りであるにも関わらず、象牙芽細胞は象牙質内側で象牙細管との間の狭いスペースをもち、これが動水力学的水圧を上昇させ神経線維終末の機械的変形と同時に象牙芽細胞突起の変形をおこしていると考えられた。象牙芽細胞間および象牙芽細胞と下層細胞間のギャップ結合を電気生理学的に証明することに初めて成功した。前者は方向非依存性のsymmetricな電気特性を示し、若い歯髄ほど電気伝導性が大きい傾向を示し、3次元的なネットワークを形成していることがわかった(J Dent Res, 2013)。また後者は方向特異性を示し、細胞間に整流作用のあった。これらの結果は象牙芽細胞の突起が検知する刺激情報を2種の細胞が共有できる機構、すなわち歯髄表層の細胞ネットワーク全体で機能的合胞体を形成していることが明らかになった。また、象牙質内で分岐した象牙芽細胞突起は隣接する突起とは接しているものの、特殊化された構造物を介在しないことを電子顕微鏡学的に明らかにした(J Dent Res,印刷中)。象牙芽細胞層にはリンパ管終末、β2-アドレナリン受容体の存在が免疫組織学的に明らかになったことから、象牙芽細胞と交感神経、血管、リンパ管の相互作用が示唆された。象牙質痛の機序として“動水力学説"広く支持されているが、外向きに細い象牙細管内で動水圧によって神経線維が機械的変形するために必要な(大径の歯髄側)象牙細管内水圧上昇機構を解明するために、励起波長と径の異なる蛍光小球を象牙質に作用させ外径0.04μm以下の小球だけが歯髄内側1/3と歯髄に達しえた。
ディリクレ形式のスムース測度とエネルギー測度の同時変化に伴う現象の解明

1.スムース測度とエネルギー測度が同時に変化する現象を密度関数の列の変化として捉え,次の結果を得た.1次元ディリクレ形式のスムース測度,エネルギー測度が絶対連続であり,その密度関数が一致している場合,対象となる密度関数のグラフを,パラメーターを取り替えて取り扱うことにより,曲線の長さが有界な関数族として捉えられ,そのグラフが一様収束する部分列を取り出すことが出来る.極限グラフが単純な場合には,極限グラフからパラメーター空間の分割が得られ,その分割を1次元区間に引き戻し,そこから求める広義拡散過程の族が得られ,それらの生成作用素のスペクトルの和集合が,途中の変形ブラウン運動の部分列のスペクトル全体の極限となっている.一般的に極限グラフからパラメーターの分割を得ることは容易ではない.しかし,候補となりえる正規化された測度(再分割された区間上で定義された測度)全体が作る空間がもつ特性を引き出すことができ,どのような測度を選んでも状況が不変であることが分かる.これにより,共通部分があってもその部分は,制御可能な区間であり,その区間上での極限過程の挙動の様子も解明できた.2.広義拡散作用素のスペクトルが離散的な場合は,到達確率の条件付きで考えると非自明な極限分布が現れることが一般的に証明できた.更に,広義拡散過程の,標本路が状態区間の端点へ到達しないという条件のもとでの時刻無限大での漸近分布を示し,標本路の状態区間の端点での挙動が漸近状態に与える影響を明らかにした.広義拡散作用素のスペクトルが点スペクトルからなるか連続スペクトルからなるかによって,漸近挙動の状態が大きく異なることが分かった.3.シェルピンスキーカーペット格子とその族について浸透過程モデルを定義し,自明でない相転移の有無について研究し,相転移が消滅するモデルの存在を示した.1.スムース測度とエネルギー測度が同時に変化する現象を密度関数の列の変化として捉え,次の結果を得た.1次元ディリクレ形式のスムース測度,エネルギー測度が絶対連続であり,その密度関数が一致している場合,対象となる密度関数のグラフを,パラメーターを取り替えて取り扱うことにより,曲線の長さが有界な関数族として捉えられ,そのグラフが一様収束する部分列を取り出すことが出来る.極限グラフが単純な場合には,極限グラフからパラメーター空間の分割が得られ,その分割を1次元区間に引き戻し,そこから求める広義拡散過程の族が得られ,それらの生成作用素のスペクトルの和集合が,途中の変形ブラウン運動の部分列のスペクトル全体の極限となっている.一般的に極限グラフからパラメーターの分割を得ることは容易ではない.しかし,候補となりえる正規化された測度(再分割された区間上で定義された測度)全体が作る空間がもつ特性を引き出すことができ,どのような測度を選んでも状況が不変であることが分かる.これにより,共通部分があってもその部分は,制御可能な区間であり,その区間上での極限過程の挙動の様子も解明できた.2.広義拡散作用素のスペクトルが離散的な場合は,到達確率の条件付きで考えると非自明な極限分布が現れることが一般的に証明できた.更に,広義拡散過程の,標本路が状態区間の端点へ到達しないという条件のもとでの時刻無限大での漸近分布を示し,標本路の状態区間の端点での挙動が漸近状態に与える影響を明らかにした.広義拡散作用素のスペクトルが点スペクトルからなるか連続スペクトルからなるかによって,漸近挙動の状態が大きく異なることが分かった.3.シェルピンスキーカーペット格子とその族について浸透過程モデルを定義し,自明でない相転移の有無について研究し,相転移が消滅するモデルの存在を示した.1. 1次元ディリクレ形式のスムース測度,エネルギー測度が絶対連続であり,その密度関数が一致している場合,即ち,1次元変形ブラウン運動についての研究を行った.変形ブラウン運動において興味ある現象を示す例では,尺度関数と速度測度が共通の不連続点を持っており,小倉幸雄氏の双一般化拡散過程の理論(1989)の大前提である「尺度関数と速度測度が共通の不連続点を持たない」ことに反する.小倉幸雄氏の理論をそのまま適用することは出来ないので,これを避けるために,グラフ上の拡散過程を考察することにより,双一般化拡散過程の理論を適用できることが分かった.2.拡散過程の条件付漸近分布について,これまでに得られているクラスよりもかなり広いクラスの拡散過程に対して適用可能な結果を導いた.広義拡散作用素のスペクトルが離散的な場合は,到達確率の条件付きで考えると非自明な極限分布が現れることが特別な例の場合には直接計算で得られていた.これを一般化することができた.広義拡散過程の速度測度が正則変化する場合には,到達確率の条件付きで考えると,適当な補正関数を伴った極限過程としてベッセル過程から導かれるmeanderになることを示した。3.フラクタル格子でのパーコレーションの研究を行った.シェルピンスキーカーペット格子において,方向性のあるパーコレーションでは相転移が消滅する場合があることを以前の論文で証明したが,この消滅現象がより一般的な条件の下で起こる(具体的には,フラクタルとして取り除かれる部分の大きさに依存しない)ことの証明に取り組んだ.その結果,証拠となりうるいくつかの命題を得た.1.1次元ディリクレ形式のスムース測度,エネルギー測度が絶対連続であり,その密度関数が一致している場合,即ち,1次元変形ブラウン運動についての研究を更に進めた.対象となる密度関数のグラフを,パラメーターを取り替えて取り扱うことにより,曲線の長さが有界な関数族として捉えられ,そのグラフが一様収束する部分列を取り出すことが出来る.

その極限グラフからパラメーター空間の分割が得られ,その分割を1次元区間に引き戻し,そこから求める一般化拡散過程の族が得られ、それらの生成作用素のスペクトルの和集合が,途中の変形ブラウン運動の部分列のスペクトル全体の極限となっていることが示された.これまでに得られている例のように1次元区間の分割が互いに共通部分を持たないものとして得られないために,その共通部分上での極限過程の挙動の様子が不明であったが,今回、分割の方法を再度見直すことにより,たとえ共通部分があってもその部分は,制御可能な区間であり,その区間上での極限過程の挙動の様子も解明できた.2.拡散過程の条件漸近分布について,これまでに得られているクラスよりも更に広いクラスの拡散過程に対して適用可能な結果を導いた.広義拡散作用素のスペクトルが離散的な場合は,到達確率の条件付きで考えると非自明な極限分布が現れることが特別な例の場合には直接計算で得られていた.これを一般化することができた.その評価の途中階段では,基本解の一様評価に関しても新しい結果を得ることが出来た.3.自己相似性を持つフラクタル格子におけるパーコレーション(浸透過程)の研究を行った.特に浸透する方向に制限のある(上・右のみに浸透する)場合と制限のない場合の違いについて検討を深め,更にその中間のモデル(上・右・下に浸透する)では制限のある場合と同様に相転移の消滅が起こるという結果を得た.1.1次元ディリクレ形式のスムース測度,エネルギー測度が絶対連続であり,その密度関数が一致している場合,即ち,1次元変形ブラウン運動についての研究を更に進めた.対象となる密度関数のグラフを,パラメーターを取り替えて取り扱うことにより,曲線の長さが有界な関数族として捉えられ,そのグラフが一様収束する部分列を取り出すことが出来る.極限グラフがそれほど複雑でない場合には、極限グラフからパラメーター空間の分割が得られ,その分割を1次元区間に引き戻し,そこから求める広義拡散過程の族が得られ,それらの生成作用素のスペクトルの和集合が,途中の変形ブラウン運動の部分列のスペクトル全体の極限となっていることが示される.しかし,一般論に,極限グラフからパラメーターの分割を得ることは,容易ではない.候補となりえる正規化された測度(再分割された区間上で定義された測度)全体がつくる空間がもつ特性を引き出し,どのような測度を選んでも状況が不変であることを証明した.これにより,共通部分があってもその部分は,制御可能な区間であり,その区間上での極限過程の挙動の様子も解明できた.2.広義拡散作用素のスペクトルが離散的な場合は,到達確率の条件付きで考えると非自明な極限分布が現れることが特別な例の場合には直接計算で得られていた.これを一般化することができた.
縄文時代・弥生時代の高精度年代体系の構築

本研究は、近年高精度化が進展しつつあるAMS炭素14年代測定法を手段として、日本考古学が築いてきた土器型式による編年を、実年代による高精度編年体系に変換することを目指し企画した。短期間に一定の成果を上げるため、4つのサブテーマ、(1)高精度炭素14年代の基礎研究、(2)縄紋草創期前期の年代学的研究、(3)遺跡立地の動的過程の研究(4)縄文弥生移行期の年代学的研究、に焦点を絞り研究を行った。(1)では、測定資料の選択と処理法の研究、AMS炭素14測定法における精度・確度の評価、年輪年代と炭素14年代との比較検討、炭素14年代の暦年較正法に関する研究を行った。特に、土器型式のグループごとに、年代測定値を暦年較正曲線と対応させて評価することで実年代の精度を高めることができることを示した。(2)については、縄文草創期・早期の資料、20資料について年代値を得たが、資料数が少なく今後に課題を残した。(3)については、縄文中期を中心に、前期後期の年代約400データを得た。中期については、土器型式の細別時期ごとの実年代とその存続時間を推定した。さらに、一部地域で、遺跡や遺物の文化的要素がどのような速度で伝播拡散したかを評価することが可能になった。(4)については、縄文時代晩期、弥生時代およびその関連資料の約230資料の年代測定データに基づき、弥生時代の実年代を評価した。その結果、北部九州の弥生早期の始まりは前10世紀後半、弥生前期の始まりは前9世紀末前8世紀前半、中期の始まりは前4世紀前半である可能性が高く、四国の弥生前期、近畿の弥生前期の始まりが、若干遅れる可能性があること、中期の始まりは、九州とほぼ同じ値となることが明らかとなった。韓国南部と北部九州の間の土器型式の併行関係は炭素年代においても追認された。なお、炭素年代値と土器編年の順序の間には、縄文時代、弥生時代を通して齟齬はないことが示された。第1テーマの高精度炭素14年代の基礎研究では、縄文時代草創期と重なる時代の較正年代の基礎データとして青森市出土の埋没材から350年分の放射性炭素の35データが得られた。第2、第3テーマでは土器付着炭化物を中心に資料収集を行った。特に、第3テーマに関連する縄文中期の資料の収集に力を注いだ。具体的には東日本中部(関東・中部・南東北・北陸)の縄文時代中期(前期後半から後期前半も対象とした)の各土器細分時期(最も細分された南関東で13期31細別)ごとの土器付着炭化物・住居出土炭化材の炭素年代を求め、その暦年較正を検討した。今年度は約400サンプルを収集し、うち約100資料について測定した。その結果、中期中葉及び後葉については細別時期ごとの時間幅が50100年程度で比定され、かつ関東・中部・南東北で概ね平行関係が把握された。今後は東北北部や東海・西日本の資料を測定し、汎日本的な年代網を構築したい。このほか短期的集落の遺構炉内炭化物の測定、及び長期的集落での重複住居の各住居炭化材の年代を測定し、集落の継続期間、住居の耐用年数について検討した。第2テーマに関連する草創期等の資料では、4遺跡の炭化物を測定した。

2遺跡の炭化物では新しい時期の混入と判断される年代となり、資料の選択に課題を残した。大和市の隆起線文土器の付着炭化物は炭素14年代で約12500年の数値を得た。草創期土器の付着炭化物は他時期に比べ少なく、資料採取法に工夫が必要である。第4テーマの縄文弥生移行期の研究では、九州北部を中心に杭などの埋没材、土器付着炭化物約30資料を収集した。来年度より本格的に測定を開始する予定である。またこれらの研究を効率よく達成するため「炭素14年代試料自動前処理装置酸アルカリ用」を開発導入し、試料調製の効率化をはかった。来年度から本格的に稼動予定である。平成14年度は、約200点の測定を行った。今回の測定により、縄紋草創期以降各段階の実年代が、おおむね整合的に把握された。1.高精度炭素14年代の基礎研究:加速器質量分析法の考古学への応用に関する先端的課題を討議する国際ワークショップを国立歴史民俗博物館で開催し国外46名、国内8名が参加した。本研究の成果の一部を発表した。また、昨年開発導入した全自動前処理装置は測定作業の効率化に貢献している。2.縄紋草創期前期の年代学的研究:縄紋時代草創期7点、早期4点の測定を行った。福井県鳥浜貝塚の連続した層位的試料では、草創期隆線文、爪形文、多縄紋、早期押型紋、前期羽島下層式、北白川下層IbIIc式の各共伴土器と極めて整合的な年代値(炭素年代で11,000BP5,240BP)が得られた。次年度に、さらにデータを蓄積したい。3.遺跡立地の動的過程の研究:特に、中期を中心に、前期22点、中期74点、後期39点の年代測定を行った。土器型式の地域間の平行関係を検証し、土器型式の細別時期ごとの実年代とその存続時間を推定できる高精度年代データを蓄積した。縄文後期から晩期についても多数のデータを蓄積し、土器大別時期別の暦年を推定可能なデータを得た。4.縄文弥生移行期の年代学的研究:晩期25点、九州地方を中心に弥生時代17点、先史時代韓国・中国の試料13点を測定した。特に新たな知見として、弥生時代の開始年代がこれまでに考えられているよりも500年近く遡ることがほぼ確定的になった。対比する韓国、東北地方縄紋晩期の年代観も、合わせて検討し、整合性があることが確認された。次年度にデータの一層の蓄積をはかり、弥生時代の新たな実年代像を列島規模で構築してゆきたい。平成15年度は、縄文時代については、中期を中心に草創期から晩期に至る約200の資料を、弥生時代については約400の資料について新たに年代測定を行い、前年度までの資料を含め総計約600の炭素14年代値を得た。これまでの結果を弥生時代の年代についてまとめると次のとおりである。北部九州の弥生早期の始まりは前10世紀後半、弥生前期の始まりは前9世紀末前8世紀前半、中期の始まりは前4世紀前半である。四国の弥生前期は、前9世紀末前8世紀前半以降で、北部九州より若干遅れる可能性がある。近畿の弥生前期の始まりは、縄文晩期終末期が前9世紀末前8世紀前半であることから、前8世紀前7世紀の間と推定されるが、まだ十分に絞り込めていない。中期の始まりは前4世紀前半中頃である。韓国南部と北部九州の土器型式の併行関係は炭素年代においても追認され、朝鮮半島の無文土器の各時期も通説よりはるかに古いことが再確認された。炭素年代値と土器編年の順序の間に齟齬はなく、年代の大枠が定まりつつある。次に、東日本の縄文晩期弥生前期の年代についてまとめると次のとおりである。
被害者の同意の規範的把握の根拠と限界

本研究課題の1つの柱である,錯誤に基づく被害者の同意の有効性を中心に,ドイツ法における議論をも参照しながら研究を進めた。いわゆる法益関係的錯誤説は,少なくとも法益関係的錯誤がある場合には同意は有効性以前にそもそも不存在であるとの限りで,広く支持されているように見られるが,余命の長さに関する錯誤や毀損される財物の価値に関する錯誤などを考えると,法益関係的錯誤と同意の不存在は厳密には一致しないことが確認された。他方で,法益関係的錯誤がなくても同意が無効とされるべき場合があるとの点は,緊急状況の錯誤や利他的目的の錯誤の事例をもとに既に種々議論されているとおりであり,法益関係的錯誤説の意義と限界が確認された。また,同意の有効性については,法益関係的錯誤とは別に,任意のないし自由な意思決定があったか否かを問う説も有力であるが,それを被害者本人の価値判断を基準にして主観的に判断するのか,それとも何らかの客観的基準をもとに判断するのかにつき,諸見解の対立がある。後者の例として,得られると誤信した利益と実際に喪失した利益との比較衡量によるものが有力であるが,不合理な決断であっても被害者本人の自己決定を尊重するという同意の基本思想と相容れないように思われ,しかし他方で,前者によれば同意を無効とする範囲が際限なく広がってしまうとの問題がある。本研究では,同意が被害者と行為者との間の個別的なコミュニケーションであるとの理解のもと,被害者の主観を基準としつつも,行為者側の事情をも考慮に入れて,被害者の錯誤が行為者の欺罔により惹起されたのか,それとも被害者が自ら錯誤に陥ったのかにより区別すべきではないかと考えた。本研究の成果については,刑法学会の研究報告で発表するとともに,論文として公表する予定である。本年度は、被害者の危険引受けをテーマとする共同研究に参加する機会を得たため、当初の研究計画とは順序を変更し、危険引受けの問題領域において被害者の意思が有する意義を解明することを試みた。危険引受けに関しては、本研究課題以前から研究対象としてきたものであり、既に論文も公表して被害者の同意論のアプローチにより解決を図る方向性を示したところではあるが、その後の日本とドイツの議論状況をも参考にしながら、さらに検討を加えた。ドイツにおいては、最上級審判例が同意論により解決を図る立場を示したこともあり、近時のモノグラフィーにも同様の解決を支持するものがいくつか現れている。これらを検討した結果、同意論の枠組みで問題解決を図るべきだとする立場がなお維持されてよいことを確認されたが、同時に、同意による正当化を認める範囲や具体的要件如何については未解明な部分が多いことも確認された。また、共同研究での議論を通して、他の解決方法との差異についても理解を深めることができた。他方で、被害者の意思に反するというだけで犯罪の成立を認めるべきでないことが、とくに財産犯の領域で議論されている。そこで、近時社会問題となっている振込め詐欺事犯のいわゆる出し子の刑事責任が問題となった裁判例を素材として、この種の事案における被害者の意思が犯罪の成否において有する意義を検討し、研究会で報告を行った。検討・報告の結果、裁判例では、少なくとも判文上は、被害者の意思に反することが犯罪の成立を肯定する決定的理由であるかのように書かれるが、財産犯では保護に値する財産侵害が認められなければならないことが確認された。当初の計画とは順序を変更しているものの、全体として見れば順調に進んでいる。被害者の同意に基づく傷害行為の処罰範囲につき,近時のドイツの判例上,集団間の乱闘にかかる事案の扱いをめぐって,重要な展開が見られる。本研究の当初の計画では,同意傷害を直接の課題としていたわけではないが,被害者の同意をめぐる典型的重要論点として本研究課題に大いに関係し,かつ,集団乱闘を素材とした議論は日本にはこれまであまり見られないように思われたので,本年度は,主に,同意傷害の可罰性に関する近時のドイツ判例とこれに対する学説の議論状況を整理・検討することとした。従前のドイツ判例では,死の具体的危険が生じた場合の同意は正当化の効果を有しないとされてきたが,近時のドイツ判例によれば,そうした場合でなくても,集団乱闘という傷害の方法・態様の点から,事象の制御不可能性あるいはドイツ刑法231条(喧嘩闘争への関与)を理由として,同意の正当化効果は否定される。したがって,従前の判例との関係でいえば,近時のドイツ判例は,同意傷害の処罰範囲を拡張する新たな判断を示したことになる。これに対する学説の反応は,批判的なものがかなり多い。判例は,こうした同意傷害の処罰根拠についてかなり詳細に説明している。刑法231条を根拠とする点のほかにも,スポーツ上の傷害行為やルールの有無と傷害の可罰性にかかわる判示など,注目されるべき点が多々見られる。そこで,研究会で報告の機会を得て,こうした近時のドイツ判例を素材として,判例の新たな展開とそれに対する学説の議論状況を紹介・検討した。その成果は論文として公表予定である。研究実績に記載した同意傷害の処罰範囲につき,ドイツの判例とこれに対する学説の議論状況について整理・検討し,研究会で報告の上,論文にまとめることができた。

いわゆる法益関係的錯誤説は,少なくとも法益関係的錯誤がある場合には同意は有効性以前にそもそも不存在であるとの限りで,広く支持されているように見られるが,余命の長さに関する錯誤や毀損される財物の価値に関する錯誤などを考えると,法益関係的錯誤と同意の不存在は厳密には一致しないことが確認された。他方で,法益関係的錯誤がなくても同意が無効とされるべき場合があるとの点は,緊急状況の錯誤や利他的目的の錯誤の事例をもとに既に種々議論されているとおりであり,法益関係的錯誤説の意義と限界が確認された。また,同意の有効性については,法益関係的錯誤とは別に,任意のないし自由な意思決定があったか否かを問う説も有力であるが,それを被害者本人の価値判断を基準にして主観的に判断するのか,それとも何らかの客観的基準をもとに判断するのかにつき,諸見解の対立がある。後者の例として,得られると誤信した利益と実際に喪失した利益との比較衡量によるものが有力であるが,不合理な決断であっても被害者本人の自己決定を尊重するという同意の基本思想と相容れないように思われ,しかし他方で,前者によれば同意を無効とする範囲が際限なく広がってしまうとの問題がある。本研究では,同意が被害者と行為者との間の個別的なコミュニケーションであるとの理解のもと,被害者の主観を基準としつつも,行為者側の事情をも考慮に入れて,被害者の錯誤が行為者の欺罔により惹起されたのか,それとも被害者が自ら錯誤に陥ったのかにより区別すべきではないかと考えた。本研究の成果については,刑法学会の研究報告で発表するとともに,論文として公表する予定である。当初計画で予定していた錯誤に基づく同意の有効性や契約による正当化の問題を、ドイツの議論を参考にしながら研究する。当初計画において予定していた,錯誤がある同意の有効性の問題について掘り下げて検討していく。初年度に取り上げる主要テーマを危険引受けに変更したところ、同テーマは既に従前からある程度研究を進めてきたものであるため、文献の購入費用がやや少なめになった。次年度に取り上げる研究テーマに関する文献や近時出版されたドイツにおける注釈書等の購入費用に充てる。
X線観測による超強磁場中性子星の探査、及びその起源と放射機構の解明

1.昨年度に引き続き、X線観測衛星ASCAを用いて小マゼラン雲のX線撮像・分光観測を行い、新たに発見した中性子星や超新星残骸の解析結果に基づいてそれらのX線放射機構を考察した。また、小マゼラン雲のX線源の種族分布を系統的に調査し、同銀河の星生成活動の履歴を明らかにした。この結果を学術雑誌にレビュー論文として投稿、受理された(Yokogawa, J. et al. 2003)2.X線観測衛星Chandraを用いて我々の銀河系内の星生成領域(オリオン分子雲)のX線高分解撮像・分光観測を行い、前主系列星のX線データの解析を行った。この結果、(1)中質量(太陽質量の2倍から10倍)、小質量(同0.2倍から2倍)、極小質量(0.2倍以下)の前主系列星が同じX線放射機構を持ち、その活動レベルが質量によってスケールされること(2)中、小、極小質量前主系列星のX線放射機構が、低温度成分と高温度成分の重ねあわせであり、それぞれコロナ、フレアを起源とすることをはじめて示した。3.オリオン分子雲を、ハワイ大学88インチ望遠鏡を用いて近赤外線で観測した。1448個の近赤外線源を検出し、それらの位置と光度を求めた。Chandra衛星のデータを対比させ、X線を放射する原始星、褐色倭星の候補をそれぞれいくつか発見した(Tsujimoto et al. 2003)。4.近赤外線対応のないX線天体を、VLA望遠鏡を用いて電波で観測した。その結果に基づき、高速ジェットによって生じたプラズマを起源とするX線放射の存在を始めて提唱した(Tsujimoto 2003)。
新規野生由来ヘテロジニアスマウス集団を用いた不安障害モデルの確立

野生マウスに由来する8つの近交系統を遺伝的に混合した野生由来ヘテロジニアスストックを作製し、従順性に関する選択交配を行い、選択群と非選択群の樹立に成功した。これら選択群及び非選択群について、ゲノムDNAを用いたSNP解析を行い、そのデータを用いて遺伝的解析を行うことで、マウスの従順性に関する遺伝子座は11番染色体上に存在していることを明らかにした。さらに、遺伝子座の絞り込みを行う目的で、高度な従順性を示すイヌのゲノムを用いて報告されている選択領域のデータと比較解析を行い、従順性に関する3つの候補遺伝子を見出した。今後の能動的従順性に関わる分子遺伝学的な基盤の解明に向けた大きな進歩が得られた。多因子形質の遺伝的基盤を解明する目的で、遺伝的に多様なマウス集団「ヘテロジニアスストック(以下HS)」が注目されている。このHSの特徴は、集団内のマウスが持つ遺伝子は8つの親系統のいずれかに由来すること、多世代にわたる交配でゲノム内組換えが蓄積し高い遺伝的精度と多様性を得られることである。しかし、既存のHSは実験用系統のみから作出されたことから多様性が限定され、またHSを使った多因子形質の遺伝解析の方法論は未開発のままであった。われわれは野生系統の示す過剰な不安様行動と遺伝的多様性に着目し、8つの野生系統を遺伝的に混合した野生由来ヘテロジニアスストック(WHS)の作製を開始した。本研究では、WHSを用いて多因子形質の遺伝的基盤解明の新たな方法確立を目指す。これまでに、不安に関連した従順性について、系統間で顕著な違いがあることを明らかにした。家畜化には人に対する恐怖や不安の低下が不可欠であるため、従順性の進んだ実験動物は不安低下の格好のモデルとなることが期待されている。我々は、マウスをフィールド内に入れ、そこに挿入した人の手を恐れる反応を測定することでマウスの従順性を調べる方法(従順性テスト)を考案した。野生系統を用いて従順性テストを行った結果、人に対する恐怖反応は実験用系統で低く野生系統で高い傾向があるが、その野生系統の中でも顕著な系統差があることが分かった。さらに、8つの野生系統をもとに交配することで、すべての系統のゲノムを混ぜ合わせた野生由来ヘテロジニアスストック(WHS)の作製を開始した。そのWHSについて、上述の従順性テストの表現型を指標にした選択交配を行った。毎世代形質の高い個体を選択し、近交化を避けつつ次世代の交配を行った。これにより、世代ごとに表現型が徐々に変化し、最終的にはコントロール群に対して有意に表現型の異なる選択群ができた。今後は、ゲノム全体を対象にしたSNP解析を行うことで、従順性に関連した遺伝子座の同定を進める。これまで、2つの近交系を交配して作製したF2集団などを用いた多因子解析が行われてきた。しかし、この方法では遺伝子同定に向けた十分な精度での遺伝解析ができない問題があった。そこで、8つの近交系を交配して作製した遺伝的に多様なマウス集団「ヘテロジニアスストック(以下HS)」が注目されている。われわれは8つの野生系統を遺伝的に混合した野生由来ヘテロジニアスストック(WHS)を作製し、従順性に関する選択交配を行い、選択群と非選択群の樹立に成功した。これら選択群及び非選択群のマウスについて、ゲノムDNAを用いたSNP解析を行い、そのデータを用いて遺伝的解析を行うことで、マウスの従順性に関する遺伝子座は11番染色体上に存在していることを明らかにした。現在、ゲノム編集の方法を用いて、遺伝子の改変を行うことで、実際に候補遺伝子が選択群の高い従順性に関わっているか検討を進めている。これまでに、マウスをフィールド内に入れ、そこに挿入した人の手を恐れる反応を測定することでマウスの従順性を調べる方法(従順性テスト)を考案した。交配の12世代目において選択群と非選択群で従順性に顕著な差がみられた。選択系と非選択系の集団の個体から抽出したゲノムDNAを用いて、144KマウスGigaMUGAアレイによるゲノムワイドなSNPs解析を行った。すでに、8つの親系統のゲノムSNPsをMegaMUGA arrayを用いて網羅的に解析した結果、ゲノム全体で多数のSNPsの解析が可能であることがすでに分かっており、これらの中で系統特異的SNP情報を用いて遺伝解析が可能となった。

これらの集団のマウスを用いたゲノムのSNP解析のデータを用いて遺伝解析を行った結果、従順性に関わる遺伝子座として11番染色体の一部が同定された。さらにイヌゲノムを用いた解析の結果と比較することで3つの候補遺伝子を同定した。さらにゲノム編集の手法を用いて、候補遺伝子の改変を進めている。新たに開発した従順性テストを用いて解析して、それを用いてマウスの解析を進めてきた。野生由来系統8種類を交配して遺伝的ヘテロ接合を保つように近交化を避けつつ交配して作出したWHSを用いて、能動的従順性の高い個体を交配に用いることで選択交配を進めた。これまでに選択交配をさらに進めて、1617世代目において能動的従順性が12世代目よりもさらに顕著に選択群と非選択群で異なることを確認した。そこで、能動的従順性に関わる遺伝子を明らかにする目的で脳における遺伝子の発現解析を行った。選択群10個体と非選択群10個体について、脳の海馬を採取してRNAを抽出した後にHiSeq 2500を用いて100bpのpaired-endを次世代シークエンサにより解読することで、発現量の比較を行った。発現量の解析にはC57BL/6マウスのゲノム配列に配列断片を張り付けることにより解析した。その結果、Welch's t-testでFDR (q < 0.10 )、さらに選択群と非選択群で1.2倍以上の違いを示すものを有意水準としたところ、ゲノム全体で9つの遺伝子が有意に発現量が異なることが明らかになった。そのうち、一つの遺伝子は前年度に選択群と非選択群の集団のゲノムを用いたselection mappingおよび11番染色体の関連解析により明らかになった2つの遺伝子座に存在している遺伝子であることが明らかになった。このように、野生由来の遺伝的にヘテロな集団から、選択交配により能動的従順性の顕著に高いマウス集団を作製することに成功した。さらに遺伝的解析により能動的従順性に関わる遺伝子座を明らかにした。また発現解析を行うことで、脳の機能として能動的従順性に関わる有力な候補遺伝子が明らかになっており、今後の能動的従順性に関わる分子遺伝学的な基盤の解明に向けた大きな進歩が得られた。野生マウスに由来する8つの近交系統を遺伝的に混合した野生由来ヘテロジニアスストックを作製し、従順性に関する選択交配を行い、選択群と非選択群の樹立に成功した。これら選択群及び非選択群について、ゲノムDNAを用いたSNP解析を行い、そのデータを用いて遺伝的解析を行うことで、マウスの従順性に関する遺伝子座は11番染色体上に存在していることを明らかにした。さらに、遺伝子座の絞り込みを行う目的で、高度な従順性を示すイヌのゲノムを用いて報告されている選択領域のデータと比較解析を行い、従順性に関する3つの候補遺伝子を見出した。今後の能動的従順性に関わる分子遺伝学的な基盤の解明に向けた大きな進歩が得られた。上述のような選択交配により、世代を重ねるごとにマウスの従順性が変化した集団ができあがってきた。このように、選択が十分に進んだ時点で、選択系と非選択系の集団の個体から抽出したゲノムDNAを用いて、144KマウスGigaMUGAアレイによるゲノムワイドなSNPs解析を行う。このWHSに関して、8つの親系統のゲノムSNPsをMegaMUGA arrayを用いて網羅的に解析した結果、ゲノム全体で多数のSNPsの解析が可能であることがすでに分かっている。
WWドメインの機能と特異性に関する総合理解を目指した構造構能相関研究

WWドメインは40残基程度の小さなタンパク質モチーフである。このドメインは相互作用モジュールとして、細胞周期制御(Pin1/Ess1),ユビキチンライゲーション(Nedd4/Rsp5,smurf1)、転写制御(YAP65)、スプライシングファクター(FBPs)など多岐にわたる機ををもつタンパク質中に存在している。いくつかのWWドメインはリドル症候群、デシャンヌ型筋ジストロフィー、ハンチントン病やアルツハイマー病などの病気と直接または間接的に関わる。WWドメインはプロリン・リッチな配列と相互作用することが知られているが、近年のゲノム解析で高等生物ゲノムにもっとも多く含まれるタンパク質モチーフはプロリン・リッチモチーフである。ポストゲノム時代の研究戦略を取り入れて、その基礎となるフレームワークを構築するような研究を行うことで、より迅速な理解が可能だと考えられる。したがってわれわれはWWドメインというモチーフがプロリン・リッチ配列をユニバーサルに認識する重要なタンパク質であるという観点から、上記Pin1/Ess1,FBR,Fe65などのWWドメインの結合特異性を表面プラズモン共鳴などの手法で明らかにし、分子モデリングで立体構造の観点から相互作用メカニズムを明らかにした。その結果グループIIVWWドメインでその特異性の鍵となる分子表面の構造を見出した。グループIではTyrグルーブ、グループII/IIIは第2XPグルーブ、グループIVはpパッチと名づけた独特の表面構造があり、それらがこれらWWドメインの特異性を規定していることがわかった。またそれぞれのグループのリガンドのコンセンサス配列も決めた。これらの結果はWWドメインの機能を理解するうえで特に重要な情報であり、機能未知のWWドメインの機能を予測することにも利用可能である。
NDPキナーゼアイソタイプα、βのクローニングと心筋分化異常

ヌクレオシド二リン酸キナーゼNucleoside Diphosphate Kinase(NDPキナーゼ)は、分子量18000でGDP→GTPとGTPを産生し生体維持に重要なリン酸化酵素である。私共は細胞膜NDPキナーゼが、GTP結合蛋白(G蛋白)のGTP→GDP水解反応に対し、常時GTPを供給する重要な役割を果たすことを明らかにした(JBC1983,1990)。1年目において、私共は、(1)NDPキナーゼの2つのアイソタイプのα、βのクローニングを行い、βはαの82%のhomologyを示した。また、(2)NDPキナーゼはmRNAは、αが大脳、胸腺、脾臓、肝、小腸、大腸にくらべ心筋と骨格筋、腎で1020倍の強い発現をみとめた。また、NDPキナーゼβは大脳に最も高い発現をみとめた。また(3)α、βのモノクローナ抗体を作成し、心筋細胞及び骨格筋細胞での局在を検討したところαは細胞膜及び細胞質、βは細胞膜にみとめた。これらのことは心筋、骨格筋、腎、脳はエネルギーの消費の最も大きい臓器群であり、また、膜のイオンチャンネルをはじめとするイオントランスポートの豊富なため、NDPキナーゼα、βがこれらのエネルギー産生系とイオントランスポートに重要な役割を果たしていることを示す。NDPキナーゼは単量体ではなく、α、βの6量体でありα、βの発現の変化は心筋細胞膜及び細胞質のNDPキナーゼ機能に大きな影響を与えると考えられる。以上のように、心筋に最も豊富に存在するNDPキナーゼは心筋の受容体-G蛋白、チャンネル、収縮機能及びエネルギー産生に関与することを示し、NDPキナーゼ心筋発現と機能の解明は心筋分化異常と病態形成の分子レベルでの機構の解明に重要な新しいアプローチを示す。
次世代型薬物放出制御システムの構築と個別化薬物療法への展開

電流・電位を制御することにより徐放化や遅延化が可能な電気刺激応答型薬物放出制御マイクロチップを作製することができた。このマイクロチップの表面と電極をそれぞれ金膜とシリコンジオキシフィルムで覆い、腐食性を調査した。その結果、生体内と同様な成分の溶液中ではなんら影響を受けずに腐食されず、生体内を長時間周期で薬物送達が可能である知見を得た。本研究は、はじめに電気刺激応答薬物放出マイクロチップの開発とバイオセンサを組み合わせた放出制御に関する研究を行った。電極との直接反応により薬物を放出することが可能なマイクロチップは、基板電極上にナフィオンを被覆した後、表面キャスト法によりカチオン性薬物を静電的相互作用を利用し基板上に固定化することにより作製できた。一方、間接電気反応型のマイクロチップは、放出薬物を対イオンとして持つビピリジニウム塩を置換したピロール誘導体を創製し、電気化学的重合反応により基板上へ固定化することにより作製できた。これら作製された何れのマイクロチップにおいても定電位電解法では、印加電位を制御することにより、固定されている薬物の放出量を徐放制御できた。一方、定電流電解法では設定電位を制御することにより、固定されている薬物の放出量を徐放制御できた。さらに、設定電流を微小化にすることにより、固定されている薬物の放出開始を遅延化できた。次に、電気刺激応答薬物放出マイクロチップとバイオセンサとの一元化に関する研究を行った。まず、薬物放出マイクロチップとグルコースセンサとを組み合わせ、経時的にモニタリングを行いながら糖尿病治療薬であるインスリンの放出制御を試みたところ、治療域に達したとき薬物放出マイクロチップよりインスリンが放出された。また、長時間周期で薬物送達が可能なマイクロチップの開発を目指し、基板にシリコンを用い、マイクロインジェクション等の技術を駆使し、少量を正確に充填できるよう貯蔵庫をピラミッド状にし、その表面を酸素や塩素イオン等による腐食を防ぐことが可能な金膜で覆い陽極と、陰極もまた腐食を防ぐためシリコンジオキシフィルムで覆った。このマイクロチップの陽極上に、電気刺激により薬物が放出する機能性材料を固定化し、生体内での腐食性を調査した。その結果、生体内と同様な成分の溶液中ではなんら影響を受けずに腐食されず、本電気刺激応答薬物放出マイクロチップチップが長時間周期で薬物送達が可能である知見を得た。次に、薬物放出マイクロチップとグルコースセンサとを組み合わせ、経時的にモニタリングを行いながら糖尿病治療薬であるインスリンの放出制御を試みたところ、治療域に達したとき薬物放出マイクロチップよりインスリンが放出された。電極反応により放出可能な薬物を固定したマイクロチップを用いて、電極反応による薬物放出制御を試みた。定電位電解法では、印加電位を制御することにより、固定されている薬物の放出量を徐放制御できた。また、薬物放出マイクロチップとグルコースセンサとを組み合わせ、経時的にモニタリングを行いながら糖尿病治療薬であるインスリンの放出制御を試みたところ、治療域に達したとき薬物放出マイクロチップよりインスリンが放出された。さらに、長時間周期で薬物送達が可能なマイクロチップの開発を目指し、基板にシリコンを用い、マイクロインジェクション等の技術を駆使し、少量を正確に充填できるよう貯蔵庫をピラミッド状にし、その表面を酸素や塩素イオン等による腐食を防ぐことが可能な金膜で覆い陽極と、陰極もまた腐食を防ぐためシリコンジオキシフィルムで覆った。

このマイクロチップの陽極上に、電気刺激により薬物が放出する機能性材料を固定化し、生体内での腐食性を調査した結果、生体内と同様な成分の溶液中ではなんら影響を受けずに腐食されず、本電気刺激応答薬物放出マイクロチップチップが長時間周期で薬物送達が可能であることが分かった。