hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
交通網整備計画のためのグラフィック情報システムの開発

1.交通網整備計画策定に際しては,地域の状況を的確に把握するため膨大な量の数値情報や地図情報を取り扱う必要がある。しかし情報量が多くなると,それらの加工や解析処理に多大な労力を要するのはもとより,それらに投影された問題点や計画策定の指針を把握する作業,特に場所と結び付けた考察は難しい。そこでコンピュ-タグラフィックス(CG)を利用して,膨大な数値情報を地図と重ね合わせながら視覚的に表現する技術の開発を目的に研究を進めて来た。研究の過程では熊本都市圏における交通網整備の検討作業を事例に取り上げた。2.個別交通機関あるいは公共交通機関で移動する場合の移動利便性評価やIA法による自動車交通流分布の解析など,解析用プログラムと解析の基礎資料や解析結果をCG表示する評価用プログラムを作成した。解析に使用する数値情報が増えると指数的に計算量が増えるため,本研究では,(1)解析と(2)数値情報の編集およびCG表示をそれぞれ,LANで結んだワ-クステ-ション(WS)と高解像度ディスプレイ付きパ-ソナルコンピュ-タに分担させた。WS上で両方を実行することも可能であるが,高性能の機器を長時間占有したくないという判断による。3.熊本都市圏を事例に国勢調査調査区別情報,総合交通体系整備計画策定調査委員会から提供された基礎情報を上述のプログラムで解析・表示できるよう加工した。情報の基礎的考察はもとより,解析作業を通して熊本都市圏における環状道路網や環状路線パス網整備の必要性を示した。前者については2000年までに実施が見込まれる幹線道路計画の整備効果の分析も行った。4.CGの応用により,(1)大量の数値情報を場所と結びつけて考察できる,(2)全体像の把握と局地的な情報の詳細の検討という,表現的に合い矛盾する条件を克服できることなどを示した。1.解析作業および解析結果を画像表現するための32ビットパ-ソナルコンピュ-タと、ディスプレイに描かれた画像をフィルム撮影するためのマルチスキャン・イメ-ジプリンタを購入した。2.これまで16ビットパ-ソナルコンピュ-タ上に構築していた移動のシミュレ-ションモデルや基礎デ-タを新規購入のシステムに移植した。これまでは、第一に公共交通や自家用車による最短路に沿った移動所要時間解析に時間がかかる、第2にディスプレイの解像度が低いため小地域の情報を失わずに全体の状況を判断しにくい等の技術的制約があった。新しいシステムでは解析時間は半分以下、画像の解像度は約4倍になったため、都市計画支援システムとしての性能的条件を満たし得たと考えている。またイメ-ジプリンタの導入により、解析結果を手軽にしかも美しいカラ-画像として記録できるようになった。解析結果とは別の次元で語るべきだが、計画について様々な立場の人々が討議する際に、情報の視覚表現がかなり影響力をもつことが分かって来た。3.自動車の交通流分布の解析については、新規購入システムでも、熊本市レベルの計画を扱おうとすると、1ケ-スの解析に1時間以上かかるなど十分な対話性が得られなかった。そこで、大型計算機で解析を行い、解析結果をファイル転送しパ-ソナルコンピュ-タで画像表現する方法をとった。西回りバイパスなど具体的計画案の評価については、平成2年度に実施する計画である。4.研究の初期段階で、CG大阪(CG技術セミナ-)においてシステムの概要を報告し、また、2月段階で総務庁統計センタ-より、システムの概要や技術的諸問題について視察を受ける機会を得た。いずれの機会においても開発中のシステム意義や利用法について高い評価を得た。熊本における具体的政策における試行が来年度の課題である。1.地方都市においては都心部など一部を除くと道路交通容量に比して交通需要量は小さい。

道路網整備計画はむしろアクセス機能に着目した検討が重要な意味を持つと言っても過言ではない。そこで,交通需要の多いゾ-ンペアについて,現状の道路網に基ずく最短所要時間と格子状に道路網が整備された場合に期待される移動所要時間の比として定義した迂回率をもとめ,迂回率の多いゾ-ンペアを地図表示するシステムを整備した。これを熊本都市圏の道路網に適用し環状道路やJRを横切る道路の必要性を明らかにした。2.開発した交通流配分システムを用いて,熊本市の外環状道路など,2000年を目標に計画検討されている国道バイパスの整備効果を検討した。市街地の東部を貫く環状道路の完成によって,都心部を縦断する交通量が多少減少するが,環状道路自体に交通流が集中する恐れのあることが分かった。一方市街地の西端に計画された環状道路は,周辺の交通需要が少なく,また南端における幹線道路との接続が悪いなどの理由から.あまり多くの交通流を分担しないことなどが分かった。3.路線バスによる移動所要時間を,一般の自動車交通と同様にダイクストラ法で解析するシステムを新たに構築した。これまで乗り継ぎモデルによる解析システムでは完全解が得られないことが分かったためである。熊本都市圏内の主要地点間の路線バスを乗り継いで移動する場合の所要時間を解析し,現状の路線網を評価した。環状路線網の必要性は示せたが,移動需要の点で余り多くの運行本数を期待できず,その場合は結局待ち時間が長くなるため都心で乗り継いだ方が早いなどが分かり,路線案を示すには至らなかった。4.本年度までに開発したシステムの考え方やプログラムの概要,さらには熊本都市圏における事例分析の結果を報告書としてまとめた。
歯科無痛治療用高機能光伝送システムの実用化

本研究は歯科治療において従来の高速回転のドリルに代わって、エルビウムヤグレーザ光を用い、痛みのない治療システムを構築することを目的としている。このために、歯科無痛治療に要求されるフレキシブル伝送装置および固定曲り伝送装置、照明光伝送装置など、あらゆるタイプの光伝送装置を有機樹脂を内装した銀中空ガラス導波路を用いて実現することを目指した。本研究の特徴は、構造的にも安定であり大きな光エネルギーあるいは電力を伝送でき、かつ長期信頼性もあるという中空導波路を実現することにある。本研究により得られたおもな研究成果は以下の通りである。1.エルビウムヤグレーザ光用ガラス中空導波路の低損失化石英ガラスキャピラリチューブ内に銀鏡反応を用いて銀を成膜し、次に送腋コート法により、ポリイミド膜をコートすることによって中空ガラス導波路を制作する技術を確立した。エルビウムヤグレーザ光の伝送実験を行った結果、数100mJのエネルギーを伝送することができることが証明された。また、損失も0.3dB/m以下となることも示した。2.伝送システム用付加デバイスの開発レーザ光を導波路へ光を効率よく入射させるためのレンズ付きテ-パ素子型入射結合装置を開発した。また、導波路から出射するビームを均一化するホモジナイザを、赤外ファイバを利用することにより実現した。3.エルビウムヤグレーザ光用中空導波路の実用化試験伝送装置の実用化のために、歯科治療器メーカと協力し、低損失化を含め実用化に伴う諸問題を明らかにし、その解決のための検討を行った。内径700μm、長さ1.2mのポリイミド内装銀中空導波路を用いて動物実験を行い、無痛治療として良好な結果を得た。歯科治療に於いて、従来の高速回転のドリルに代わって、エルビウム・ヤグレーザ光を用いて、痛みのない治療システムを構築することを目的とし、その為に必要なフレキシブル中空導波路を実現することを目的とし、研究を行なった。得られた研究実績は以下の通りである。1.エルビウム・ヤグレーザ光用ガラス中空導波路の低損失化と細径化の研究樹脂で被覆されている石英ガラスキャピラリーチューブ内に銀鏡反応を用いて銀を成膜し、次に送液コート法により、ポリイミド膜を0.3μm程度コートすることによって、内径700μmのポリイミド内装銀中空ガラス導波路を製作する技術を確立した。エルビウム・ヤグレーザ光の伝送実験を行なった結果、数100mJのエネルギーをもつ光を容易に伝送することができることが証明された。530μm程度の内径をもつ導波路も同じ技術で製作できることが分かった。2.エルビウム・ヤグレーザ光用ガラス中空導波路の長尺製作技術の研究当初の研究に於いては1m程度の長さの導波路の製作技術を達成することを目的とし、低損失導波路製作の為の要素技術の開発を行なった。その後、歯科治療に対して実用的な長さである2.5m程度の導波路も容易に得られることが分かった。歯科治療システムの構築の為の研究を優先させている為、数10m程度の更なる長尺化、効率的な製作手法については、本年度は行なわなかった。3.内装誘電体の膜厚の精密評価技術の研究内装される誘電体の膜厚を精密に制御することを目的とし、先ずその評価法についての研究を行なった。

本研究は歯科治療において従来の高速回転のドリルに代わって、エルビウムヤグレーザー光を用い、痛みのない治療システムを構築することを目的としている。この為には、歯科無痛治療に要求されるフレキシブル伝送装置および固定曲がり伝送装置、照明光伝送装置など、あらゆるタイプの光伝送装置を有機樹脂を内装した銀中空ガラス導波路を用いて実現する。本研究によって得られた成果は以下の通りである。1.エルビウム・ヤグレーザー光用中空導波路の超低損失化平成7年度においてエルビウムヤグレーザー用ガラス中空導波路の製作に成功したが、更なる低損失化のために、銀中空導波路低損失化ならびに内装有機樹脂の最適選択について、理論的、実験的な検討を行い、超低損失伝送路の実現を試みた。その結果、内装誘電体としてポリイミド、フッ素樹脂を選び、実用レベルの損失をもつ導波路の実現に成功した。また、伝送装置実用化のために、歯科治療メーカーと協力し、低損失化を含め実用化に伴う諸問題を明らかにし、現在、臨床実験の一歩手前に近づけることに成功した。2.レーザ伝送装置用光結合器の開発これまで開発された中空ガラス導波路に対して行ったレーザ伝送実験の結果、あるレーザ光結合条件では導波路入射端付近において光エネルギーの集中が生じ、導波路の破損を招く事があることが判明した。この問題を解決するため、レンズとテ-パ-からなる新しい入射光学系を考案し、理論的・実験的検討を行った。その結果、この入射系は極めて高効率であり、入射ビームの軸づれに対しても大きなトレランスがあることが分かった。本研究は歯科治療において従来の高速回転のドリルに代わって、エルビウムヤグレーザ光を用い、痛みのない治療システムを構築することを目的としている。このために、歯科無痛治療に要求されるフレキシブル伝送装置および固定曲り伝送装置、照明光伝送装置など、あらゆるタイプの光伝送装置を有機樹脂を内装した銀中空ガラス導波路を用いて実現することを目指した。本研究の特徴は、構造的にも安定であり大きな光エネルギーあるいは電力を伝送でき、かつ長期信頼性もあるという中空導波路を実現することにある。1.エルビウムヤグレーザ光用中空導波路の実用化試験前年度に引き続き、伝送装置の実用化のために、歯科治療器メーカと協力し、低損失化を含め実用化に伴う諸問題を明らかにし、その解決のための検討を行った。内径700ミクロン、長さ1.2mのポリイミド内装銀中空導波路を用いて動物実験を行い、無痛治療としての良好な結果を得た。2.各種樹脂内装銀中空ガラス導波路の低損失化ポリイミド内装導波路よりさらに低損失な導波路を実現するために、各種の樹脂を内装した導波路を製作しその評価を行った。耐熱性に優れ、赤外波長域における吸収の小さな、環状オレフィンポリマーを内装した導波路を製作し評価を行った結果、耐環境性、耐パワー性などにおいて、優れた特性を有することが明らかになった。3.伝送システム用付加デバイスの開発レーザ光を導波路へ光を効率よく入射させるためのレンズ付きテ-パ素子型入射結合装置を開発した。また、導波路から出射するビームを均一化するホモナイザを、赤外ファイバを利用することにより実現した。
クッションタンパク質を用いた高感度バイオ分子間相互作用検出システムの開発

微量分析,医療診断やプロテオーム解析などの基盤技術であるバイオ分子の固定化に関し,申請者らが確立してきた固定化の精密制御技術を活用した,高感度バイオ分子間相互作用検出システムの開発を目指した.そして,新規に見出した金表面親和性ペプチドあるいは親水性ポリスチレン親和性ペプチドを構造が安定なクッションタンパク質に連結し,これをスペーサーとした標的バイオ分子の高度機能的固定化法を確立した.その結果,簡便かつ高感度なバイオ分子間相互作用検出システムを確立できた.固体表面親和性ペプチドおよびクッションタンパク質をスペーサーとして利用する新しいアイデアに基づいた標的バイオ分子の高度機能的固定化法の確立にむけて検討を進めた.まずTrpAのクッションタンパク質としての適用可能性について検討した.TrpA基盤構造(β-barrel)の形成に関与しないと予想されるαヘリックスループ構造を利用して複数の部位・形態でリガンドペプチドの挿入を試みた.しかし,発現タンパク質がいずれも構造安定性を失ったことから,TrpAがクッションタンパク質として不適であることがわかった.そこで新たに耐熱性および構造安定性に優れた超好熱菌由来のCutA1をリストアップし,その適用について検討した.各種組換えCutA1を調製したところ,リガンドペプチドを構造内に束縛した状態で挿入しても,発現タンパク質の構造安定性は十分に維持されていたことから,有望なクッションタンパク質候補であることがわかった.一方,金表面へのバイオ分子固定化に関し,ランダムペプチドライブラリーより単離・同定した金表面親和性ペプチド(Au-tag)を用いた固定化特性の比較検討を行った.Au-tagの連結様式がそれぞれ異なる各種組換え耐熱性Esterase (EstAf)を調製し,金表面固定化後の残存活性測定による機能維持効果を評価した.その結果,タグ連結末端の差異,タンデム化などの連結様式により残存活性に違いが見られ,固定化の配向性による構造変化の影響が示唆された.さらに,表面プラズモン共鳴法(SPR)を用いて吸着動力学パラメーターを決定し,固定化特性の比較評価を行った.その結果,Au-tag連結EstAfの濃度に依存した固定化形態のシフトが強く示唆された.これらの検討を通じて6アミノ酸からなるAu3が金表面への高い親和性を有するだけでなく,タンデム化などを通じて機能向上が図れる可能性を示した.微量分析,医療診断やプロテオーム解析などの基盤技術であるバイオ分子の固定化に関し,申請者らが確立してきた固定化の精密制御技術を活用した,高感度バイオ分子間相互作用検出システムの開発を目指した.そして,新規に見出した金表面親和性ペプチドあるいは親水性ポリスチレン親和性ペプチドを構造が安定なクッションタンパク質に連結し,これをスペーサーとした標的バイオ分子の高度機能的固定化法を確立した.その結果,簡便かつ高感度なバイオ分子間相互作用検出システムを確立できた.本年度はまず,固体表面親和性ペプチドおよび構造が安定なクッションタンパク質をスペーサーとして利用する新しいアイデアに基づいた標的バイオ分子の高度機能的固定化法を確立すべく,モデルクッションタンパク質である超好熱菌由来のTryptophansynthase alpha subunit (TrpA)の適用について検討した.複数の超好熱菌ゲノムよりそれぞれTrpA遺伝子をクローニングし,各種発現用ベクターを構築した.それらを用いて,組換えTrpAの発現,精製を行った.そして,精製タンパク質の耐熱性を指標としたTrpAの絞り込みを進め,最終的にPyrococcus furiosus由来のTrpAの利用を決定した.さらに,TrpA以外にもデータベース検索により,Sulfolobus solfataricus由来indole-3-grycerol-phosphate synthaseなどを新規クッションタンパク質候補としてリストアップした.一方,T7ファージを用いて,ランダムペプチドライブラリーを構築した.ライブラリーにおける提示ペプチドは,ファージ表層における自由度を向上させるためのフレキシブルリンカー(GGGS)を末端に挿入し,その下流に6あるいは12残基のアミノ酸から構成されるランダム配列を配置する形とした.構築したT7ファージライブラリー溶液を用いて,バイオパニングにより金表面に親和性を示すファージを計64クローン単離した.それぞれの表層提示ペプチドをコードする領域の塩基配列を決定し,候補ペプチド配列を14種決定した.得られた金表面高親和性候補ペプチドをモデルタンパク質である超好熱菌由来Esteraseに連結させ,金板への固定化特性について詳細に調べた.その結果,金表面に対して高い親和性を有し,タンパク質固定化後の機能維持にも好適な配列の取得に成功した.本年度は,親水性ポリスチレンおよび金に対して親和性を示すペプチドをタグとして連結し,リガンドバイオ分子を固定化する手法に関し,リガンド分子のデザイン化による相互作用検出の高感度化を目指した.その中でも,リガンドペプチドの構造的束縛が相互作用検出感度に及ぼす影響について重点的に調べた.超好熱菌由来のRibonucleaseHII (HII)のN末端に表面親和性ペプチドタグ,C末端にリガンドペプチドとしてStrep-TagII (STII)を連結させたタンパク質を用いてStreptavidin (SA)あるいはStrepTactin (ST)との相互作用を調べた.ペプチドの構造的束縛には人工配列の逆平行E/K coiledcoil (EK)を利用した.その結果,リガンドペプチドの束縛により,非束縛の場合と比べ相互作用が10倍以上高い感度で検出された.さらに,新たなクッションタンパク質としてリストアップしたCutA1の構造中にSTIIを束縛することにより,極めて高感度に相互作用検出が可能であることがわかった.

リガンドペプチドの固定化について,空間的自由度を確保しつつ,構造的に束縛した状態におき,エントロピーを低下させることが,アナライト分子(タンパク質)との相互作用検出の高感度化における重要な要素であることを明らかにした.本研究の研究期間を通じ,バイオ分子の機能的固定化に資する新たなクッションタンパク質を見出し,ランダムペプチドライブラリーから金表面高親和性ペプチドを同定し,さらに,リガンドペプチドの構造的束縛による相互作用検出感度の向上が図れた.バイオテクノロジー,医療,創薬,食品分野などにおける微量分析の基盤技術として幅広く利用されているバイオ分子の固定化について,簡便かつ高感度なバイオ分子間相互作用検出システムの開発に成功した.工学データベース検索等を利用した候補クッションタンパク質の新たなリストアップ,モデルクッションタンパク質をコードする遺伝子の各種超好熱菌ゲノムからの単離,精製タンパク質の調製,および耐熱性調査など,当初予定していた研究について特に遅れはない.また,金表面親和性ペプチドについても高親和性ペプチドを同定し,モデルタンパク質への連結様式が固定化特性に及ぼす影響について調べた.そして,同定したペプチドが想定どおりタンパク質の固定化配向制御に有用であることを示すとともに,連結様式のデザイン化による機能向上の可能性を明確にした.これらについても,当初の予定通り順調に進展している.データベース検索等を利用した候補クッションタンパク質のリストアップ,モデルクッションタンパク質をコードする遺伝子の各種超好熱菌ゲノムからの単離,精製タンパク質の調製,および耐熱性調査など,当初予定していた研究について特に遅れはない.また,金表面親和性ペプチドについてもランダムライブラリーの構築からバイオパニングを行い,高親和性候補ペプチドを複数得ている.モデルタンパク質を決定し,サブクローニングの後,各種ペプチドを末端に連結し,固定化特性に及ぼす影響について調べた.そして吸着力に優れ,タンパク質固定化後の機能維持効果が期待できるペプチドを見出した.これらについても,当初の予定通り順調に進展している.CutA1をクッションタンパク質として用い,表面親和性ペプチドを連結した形の分子の固定化特性および固定化後の高次構造の詳細な解析を行う.相互作用検出に用いるリガンドペプチドの挿入部位として基盤構造の形成に関与しないと予想されるループ構造を利用する.また,クッションタンパク質の3次構造の変性を低減させ,固定化後の構造維持効果を狙い,Coiled-coil構造などのユニット導入の検討も行う.開発した表面特異的ペプチド及びクッションタンパク質を,ペプチドータンパク質間相互作用の検出に適用し,リガンドペプチドの最適な挿入領域,挿入配列を決定する.さらに,同じ配列を有するペプチドを異なる形態で提示(固定化)させ,バイオ分子間相互作用検出の詳細な比較と汎用性の担保が可能となるシステムの確立を目指す.幅広い相互作用力スペクトルを対象とした相互作用検出システムの検証をSandwich ELISAにより行う.
心臓は血液循環を通じて酸素や栄養を全身に供給することで生体の活動性を規定している。その際、力学的環境に応答して各々の心筋細胞内の構造を変化させることで、心臓のポンプ機能を規定する拡張能や収縮力を増減させ、血圧や血液拍出量を調節している。心臓拡張能は、受動的張力を発生させサルコメア構造を維持する役割を果たしているバネ蛋白質コネクチンによって主に規定されるが、コネクチンが力学的情報を感知するメカノセンサーとして働く仕組みについてはあまり明らかにされていない。本研究では、バネ蛋白質コネクチンがメカノセンサーとして働き、心臓の構造と機能を調節していることを多角的に解析した。まず、心臓で多く発現しているがその機能が未解明なコネクチン結合蛋白質の遺伝子改変マウスを解析し、その特徴を探った。その結果、心臓の構造に大きな差が見られないが、心筋コネクチンの発現量や、心筋細胞のカルシウム回収に関わる蛋白質量が増加していることを見出した。また、薬剤投与による右心不全モデル動物を作製し、心臓力学特性変化によってコネクチンが長いバネ領域を持つアイソフォームに変化することを明らかにした。さらに、軟骨魚類や硬骨魚類心臓の構造とコネクチンについて比較生理学的解析を行った結果、軟骨魚類コネクチン弾性領域は遺伝子上、独自進化の領域を持つが、心臓においてはスプライシングにより取り除かれて、哺乳類や鳥類の成体心臓と類似した短いコネクチンとなっていること、硬骨魚類では哺乳類の祖先的なコネクチン弾性領域の構造が保持されていることなどが明らかとなった。心臓は血圧や血液拍出量など力学的環境に応答して心機能を調節しているが、その制御メカニズムの全容は明らかにされていない。本研究では、心臓の力学的環境の変化を感知するメカノセンシングが、筋弾性蛋白質コネクチンのI帯弾性領域によって行われていることを明らかにするために以下の実験を行った。まず、コネクチン弾性領域が心臓のメカノセンサーであることを、結合タンパク質を同定し解明するため、心臓cDNAライブラリーから酵母2-ハイブリッド法にて、弾性領域に結合するメカノトランスダクション関連タンパク質を網羅的に探索したが、現時点では、さらに詳細な解析を進めるべき候補を得ていない。また、ウイルスベクターを介した哺乳類細胞遺伝子導入法を用いて、コネクチンI帯領域全長を心筋細胞内で発現させてメカノセンサーとしての機能を解明するために、コネクチンN2BアイソフォームのI帯領域全長(約20,000bp)のクローニングを試みたが、大腸菌を使った既存のクローニング方法では困難だったため、新たに酵母を使ったTARクローニング法を導入して作製を進めている。さらに、様々な脊椎動物の心形態・機能とコネクチン弾性領域の関連性解明、及びヒト心臓との比較生物学的解析によるコネクチンメカノセンシング機構の体系化を進めるために、コネクチンの構造が明らかにされていない脊椎動物(魚類、両生類、爬虫類、鳥類)の心臓で発現している、コネクチンの弾性領域の一次構造をRT-PCR法にて決定することを試み、その大部分を決定した。研究対象が巨大タンパク質であることにより、通常のタンパク質研究では問題にならない技術的な困難が生じたため。心臓は力学的環境に応答して、各々の心筋細胞内の構造を変化させることで、心臓のポンプ機能を規定する拡張能や収縮力を増減させ、血圧や血液拍出量を調節しているが、その制御メカニズムについてはあまり明らかにされていない。本研究では、心筋細胞の力学的環境の変化は、筋弾性蛋白質コネクチンのI帯弾性領域によってメカノセンシングされていることを明らかにすることを目的としている。本年はまず、コネクチン弾性領域が心臓のメカノセンサーであることを、結合タンパク質を同定して解明するため、コネクチンI帯弾性領域に結合する新規メカノセンシング関連蛋白質を酵母2-ハイブリッド法にて探索し、2つの候補を得た。また、コネクチンI帯領域全長を心筋細胞内で発現させてメカノセンサーとしての機能を解析するために、コネクチンI帯領域全長(N2Bアイソフォームでは約20,000bp)のクローニングを目指し、そのうちのアミノ末端側半分を含む、現在報告されている中で一番小さなコネクチンアイソフォーム(約16,000bp)の全長を、哺乳類細胞遺伝子導入用ウイルスベクター内にクローニングすることに成功した。さらに、様々な脊椎動物の心形態・機能とコネクチン弾性領域の関連性を解明するために、哺乳類、鳥類、爬虫類、両生類、硬骨魚類、軟骨魚類の心筋コネクチンのI帯弾性領域の一次構造を、より多くの種類について決定した。今後、ヒト心臓との比較生物学的解析を進め、コネクチンメカノセンシング機構の体系化を図る予定である。技術的に困難であるが、研究課題を進めるうえで鍵となる巨大蛋白質のクローニング法を確立出来たため。
その結果、心臓の構造に大きな差が見られないが、心筋コネクチンの発現量や、心筋細胞のカルシウム回収に関わる蛋白質量が増加していることを見出した。また、薬剤投与による右心不全モデル動物を作製し、心臓力学特性変化によってコネクチンが長いバネ領域を持つアイソフォームに変化することを明らかにした。さらに、軟骨魚類や硬骨魚類心臓の構造とコネクチンについて比較生理学的解析を行った結果、軟骨魚類コネクチン弾性領域は遺伝子上、独自進化の領域を持つが、心臓においてはスプライシングにより取り除かれて、哺乳類や鳥類の成体心臓と類似した短いコネクチンとなっていること、硬骨魚類では哺乳類の祖先的なコネクチン弾性領域の構造が保持されていることなどが明らかとなった。新たに導入した巨大タンパク質研究用の実験技術を駆使して、計画通りに研究を進める。得られた候補蛋白質の解析、作製出来たウイルスベクターを使った遺伝子導入実験、新しく導入された装置を使用した分子張力測定など、当初の計画に沿って研究を進める。研究進展の都合上、比較的大きな費用を必要とする実験を次年度に行うことにしたため。懸案となっていた技術的困難の解決に、費用をあまりかけずに取り組んだため。次年度の実験は多くの試薬・キットや受託解析が必要な実験ばかりであり、残りの研究費は主に消耗品の購入に使用する。新しい遺伝子クローニング実験や遺伝子改変動物解析実験など、多くの試薬が必要な実験の消耗品の購入に使用する。
ベンザインの反応位置制御法の開発と多置換縮合芳香環構築

天然物や合成医薬品には複数のベンゼン環が並び,その環上に多種類の置換基を持つ縮合芳香環化合物が多数存在するが,これらの合成は必ずしも容易ではない.本研究では,ベンザインの反応位置の制御法を開発することで,この問題点の解決に取り組んだ.その結果,シリル基を利用して,ベンザインへの環状付加反応や求核付加反応の位置を制御できることを見出した.さらに,同シリル基を他の置換基に変換する方法を開発した.これら二つの反応によって,多置換縮合芳香環構造の効率的な新合成が可能になった.天然物や合成医薬品には複数のベンゼン環が並び,その環上に多種類の置換基を持つ縮合芳香環化合物が多数存在するが,これらの合成は必ずしも容易ではない.本研究では,ベンザインの反応位置の制御法を開発することで,この問題点の解決に取り組んだ.その結果,シリル基を利用して,ベンザインへの環状付加反応や求核付加反応の位置を制御できることを見出した.さらに,同シリル基を他の置換基に変換する方法を開発した.これら二つの反応によって,多置換縮合芳香環構造の効率的な新合成が可能になった.天然物や合成医薬品には複数のベンゼン環が直列に繋がり,その環上に多種類の置換基を持つ縮合芳香環化合物が多数存在するが,これらの化合物の合成は必ずしも容易ではない。本申請研究では,ベンザインに置換したケイ素基を反応位置の制御と置換基導入の2通りに活用する,多置換縮合芳香環の新規簡便構築法を開発し,本法を創薬基盤研究へ応用することを目的とする。今年度は,研究計画に従って以下の成果を得た。1. t-BuMe2Si基が置換したベンザインと各種2-アルキルフランとのDiels-Alder反応が,シリル基によって反応位置選択的に進行し,シリル基とアルキル基が離れた環化体を与えた。次いで,安定なt-BuMe2Si基を利用する檜山カップリング反応に世界で初めて成功した。更に,後者の反応では,隣接する水酸基が配位したシリケート中間体の形成が反応進行に必須であることもわかった。本成果は,ベンザイン前駆体,アルキルフラン,ヨウ化アリールの3成分を位置選択的に連結する,多置換ビアリール化合物群のコンビケム合成の新手法を提供するものである。2.種々のシリル基が置換したベンザインと2-シロキシフラン類とのDiels-Alder反応は,1.とは異なり,シリル基とシロキシ基が隣接した環化体を高位置選択的に与えることがわかった。本法を多置換ナフトキノン類の合成に応用した。3.ベンザインへのマロン酸エステルやアミン類などの求核付加反応が,ケイ素置換基によって位置選択的に進行することを見出した。天然物や合成医薬品には複数のベンゼン環が直列に繋がり,その環上に多種類の置換基を持つ縮合芳香環化合物が多数存在するが,これらの合成は必ずしも容易ではない。本研究では,ベンザインの3位に置換したシリル基を反応位置の制御と置換基導入の2通りに活用する,多置換縮合芳香環の新規簡便構築法の開発を行う。今年度は研究計画に従って次の成果を得た。(1)室温付近で2,6-disilylphenyl triflateにフッ素陰イオンを反応させて3-silylbenzyneを発生させ、2-置換フラン類とDiels-Alder反応を行った。本法では、我々が昨年度に開発した-78°Cでベンザインを発生させる方法より位置選択性は若干低下するが、収率が向上して約7099%で生成物が得られることがわかった。また、本法によって2位にホルミル基、エステル基、グルコシル基などの官能基を有するフラン類とのDiels-Alder反応が初めて進行した。(2)3-(Allyldimethylsilyl)benzyneと2-置換フラン類とのanti選択的Diels-Alder反応と、生成物のシリル基から水酸基への変換によって1,8-dihydroxynaphthalene類の位置選択的合成法を見出した。(3)2位にシリル基やスタニル基を有するフラン類は、これら置換基の嵩高さが強く作用して、3-silylbenzyneと高anti選択的にDiels-Alder反応を起こすことがわかった。(4)アミンやアセチレンなどが3-silylbenzyneの1位に選択的に求核付加反応を起こすことを見出した。また、1級アミン類との反応では、反応条件を変えると2位にも選択的に反応することがわかり、2通りの位置異性体を作り分けることが可能になった。
複雑三次元流れ場解析用カラーPIVシステムの構築

熱流体の温度と速度分布を計測することは,工業的には流体機器や熱機器の特性を把握する上で重要な意味をもち,工学上,この測定法を確立し測定システムを構成することが一つの重要なテーマであった.従来よりの速度と温度の計測方法では,流れ空間の温度・速度を同時にしかも広域に計測することは困難であり,新たな計測技術の開発が強く要求されていた.本研究は,このような背景のもとに実施されたものである.感温液晶法による流れ場の温度可視化技術,Particle Imaging Velocimetryによる速度計測技術およびカラー画像処理による温度解析技術を結合させ,新たな温度・速度同時計測技術Particle Imaging Thermometry and Velocimetry(PITV)を開発した.構築した3D-PITVシステムを垂直浮力噴流の3次元温度・速度同時計測に適用し,本手法の有効性とシステムの実用性を確認した.本研究の主な成果は以下の通りである.(1)感温液晶粒子の光学特性の定量化(2)感温液晶粒子の温度特性の定量化(3)カラー画像処理による温度解析手法の開発熱流体の温度と速度分布を計測することは,工業的には流体機器や熱機器の特性を把握する上で重要な意味をもち,工学上,この測定法を確立し測定システムを構成することが一つの重要なテーマであった.従来よりの速度と温度の計測方法では,流れ空間の温度・速度を同時にしかも広域に計測することは困難であり,新たな計測技術の開発が強く要求されていた.本研究は,このような背景のもとに実施されたものである.感温液晶法による流れ場の温度可視化技術,Particle Imaging Velocimetryによる速度計測技術およびカラー画像処理による温度解析技術を結合させ,新たな温度・速度同時計測技術Particle Imaging Thermometry and Velocimetry(PITV)を開発した.構築した3D-PITVシステムを垂直浮力噴流の3次元温度・速度同時計測に適用し,本手法の有効性とシステムの実用性を確認した.本研究の主な成果は以下の通りである.(1)感温液晶粒子の光学特性の定量化(2)感温液晶粒子の温度特性の定量化(3)カラー画像処理による温度解析手法の開発平成5年度は,三次元カラーPIVシステムを構築するための基礎的な課題について研究を行い,以下の成果を得た.(1)三次元カラーPIVシステムのハードウェア構成と性能評価:三台のTVカメラ(カラーTVカメラ1台,モノクロTVカメラ2台),三台の光ディスクシステムおよびレーザドップラ流速計等を既存のワークステーションをホストコンピュータとする画像処理装置に連結し、三次元カラーPIVシステムとして諸機能が連動して動作するようハードウェアを構成し,システムが三次元温度・速度計測に対して性能を満足していることを確認した.(2)カラー画像処理アルゴリズムに関するプログラム開発:流れの温度・速度のセンサーとして用いる感温液晶トレーサ粒子の特性を構成した上記画像処理システムとカラー画像処理により明らかにした.液晶粒子の呈色特性に関して,照明の入射角とTVカメラの撮影角度および液晶の温度により異なる光学特性を定量的に明らかにしこれらをデータベース化した.温度計測を精密に行うためには、流れ空間の個々の液晶粒子について,校正データに基づき色/温度変換を定式化する必要があることを提示した.複雑でかつ非線形な色/温度/入射角-撮影角度の関係を迅速に決定するためのニューラルネットワークを用いた定式化アルゴリズムを開発した.ついで,本計測手法の温度計測の適用性を評価するための,液晶粒子の温度変化に対する応答性を,数値シミュレーションにより明らかにした.さらに,空間の詳細な温度・速度を計測するための相関法を用いたカラー画像処理アルゴリズムを開発した.これらの温度計測のための開発プログラムと既に開発されている三次元速度計測プログラムとを結合し,3DカラーPIVプログラムとして動作するよう構成した.(1)感温液晶粒子の温度応答特性の評価:温度・速度のセンサーとして用いられる感温液晶粒子の温度に対する応答特性を,数値シミュレーションにより評価した.温度のステップ応答性,周波数応答性および熱慣性応答性などを定量的に予測した.(2)3次元カラーPITVシステムの垂直浮力噴流への適用:3次元から-PITVシステムを有効性を確認するため,まず,温度制御された可視化実験装置を構成した.同時に,可視化実験装置に3次元カメラ校正装置を組み込み測定の自動化を図った.ついで,垂直浮力噴流の自己保存領域の温度と速度の同時計測にシステムを適用した.自己保存領域における3次元の平均温度および平均速度が従来の計測結果とよく一致することを確認した.なお,速度計測の不確かさは95%信頼性区間でu,v,wにそれぞれ±6.2,±4.5m/sで,温度計測のそれは±0.12°Cである.以上,本計測手法が熱流体の3次元温度・速度の同時計測に幅広く適用できることを確かめた.
リチウムを含む超微量元素の経口長期投与における自殺予防効果の検証

まずは生後4週のC57BL6♂のマウスを購入し、水道水と炭酸リチウムを溶かした水道水を与えて100日間ほど観察した。炭酸リチウムの濃度は125mg/L、62.5mg/L、31.25mg/L、15mg/L、8mg/Lの5点を用意し、各濃度と水道水のみにそれぞれ3匹のマウスを使用し実験を開始した。結果としては炭酸リチウムを溶かした水道水と、水道水のみを投与したマウスでは飲水量に大きな変化はなかったが、炭酸リチウム投与群は、水道水投与群よりも体重が少し少なくなった。これは、以前から報告にあることだが、リチウム投与でエサの摂食量が落ちるからと考えられた。特に大きな健康被害もなかった(腎臓の組織検索等はまだ行っていない)。これらのマウスにOpen-fieldtestやResident-Intruder testなどの行動実験を行い行動量や、安心感、衝動性などを比較したが、炭酸リチウム投与群のマウスでは水道水投与群と比べて衝動性が低下していることを示唆する結果となった。しかし、これは、高濃度リチウムを投与したときに起こる腎障害によって行動量が減ったから起こるわけでないことはOpen-field testの比較によって確認できた。安心感に関しても特に差は認められなかった。以上の結果を受けて、現在は生後4週のC57BL6♂マウスで水道水投与群21匹と、炭酸リチウム50mg/Lを溶かした水道水投与群21匹を準備し200日以上投与を行い同様の行動実験を行っている所である。昨年度の研究に引き続き生後4週のC57BL5♂マウスで水道水投与群21匹と、炭酸リチウム50mg/Lを溶かした水道水投与群21匹を準備し200日以上の投与を行い、行動実験を行った。その結果、Resident-Intruder testで炭酸リチウム投与群が水道水投与群に比べて初回攻撃戦時の有意な延長を認める結果となり、長期の低濃度リチウム投与がマウスにおいて衝動性を低下させていることを示唆する結果となった。またOpen-field testではリチウム投与群で活動性の低下がないことは勿論、有意差はとれていないものの中央部交差回数の減少がみられ、低濃度リチウム長期投与がマウスにおいて不安感を減らす効果があることも示唆される結果となった。現在は、さらに低濃度のリチウム(1mg/L)を用いて同様の実験を行う準備の他、リチウム血中濃度の測定や、脳内GSK-3βの活性測定の準備を行っているところである。リチウムの血中濃度が、当初期待したほど上昇せず、予定していた市販のキットでは測定できず、質量分析器での外注測定でしか差が認められないことによる予算の圧迫が原因。現代日本では自殺が大きな社会問題になっている。水道水に含まれる微量リチウム濃度が高い地域では自殺が少ないという報告が話題になっているが、ヒトの研究ではバイアスが多く存在し検証は難しい。自殺の中間表現型となりうるものの1つとして衝動性・攻撃性はそのリスクを高める要因となることが知られている。マウスにおいて超低濃度リチウムを長期間投与することにより衝動性を低下させる薬理効果があるかどうかを検証する。C57BL6雄のマウスを使用。炭酸リチウムを水道水に溶かし、マウスの飲料水として使用する。出生4週後より投与開始し100-200日間投与を行う。リチウムの濃度は50 mg/Lと1 mg/L (大分の水道水のリチウム濃度は約0.08 mg/L、長崎の水道水のリチウム濃度は質量分析器で検出限界以下)。その後、行動実験(Open Field test、Resident-Intruder test)を行った。Li 50 mg/L投与群ではLiの血中濃度は16.67 μg/Lと上昇がみられたが、Li 1mg/L投与群と水道水投与群ではそれぞれ、0.12 μg/L、0.19 μg/Lとリチウムの血中濃度の差はみられなかった。居住者-侵入者テストにおいて炭酸リチウム投与群は、水道水投与群と比べて50 mg/Lで初回攻撃潜時の延長がみられたが、1mg/L投与群では延長はみられなかった。Open field testにおいてはリチウム投与群で中心円滞在時間の延長と活動性の低下がみられた。Li 50 mg/L投与群では水道水投与群に比べて脳内のGSK-3βの活性が上がっている可能性が示唆された。以上からリチウムの血中濃度が少しでも上昇すれば、マウスで衝動性は低下するが、それとは別に超低濃度のリチウム投与で、マウスにおいて、なんらかの行動を変容させる作用がある可能性があることが示唆された。微量元素のうちリチウムについては順調に研究は進んでいるが、リチウムの血中濃度が予想よりも大幅に少なく、準備していたキットでは血中濃度が測定できず、高感度の質量分析器で測定を外注しなければならなくなったため、思ったより頻繁に血中濃度が測れなくなったこと。また、当研究室の純水作成装置が故障し、水道水と純水(脱イオン水)を投与する実験が未だ開始できていないことが理由。自然界に近いリチウム濃度の水道水により衝動性の変化がマウスに起きるのかを行動試験バッテリーにより評価する。それらのマウスにおける副作用の有無を、マウスの組織にて検証する。またその分子機構解明のため脳内のGSK-3βの活性を測定する。精神神経科学水道水純水投与行動実験水道水と純水をマウスに投与を行い、行動試験バッテリーにて評価する。差が確認できた水については質量分析器(外注)にてMg2+、Na+、Zn2+、K+、Ca2+微量元素の定量を行う。

リチウム投与マウス本年度実験を開始したマウスの解析を行うことと、さらに低濃度リチウムを投与したマウスの実験を行い、どこまで低濃度のリチウムが衝動性を減らす効果があるのかを検証する。リチウム投与群のマウスの血中濃度が予想よりはるかに低く、準備していたキットでは測定できず、全て質量分析器での外注測定を行わなければ差がみられなかったことによる計画変更が理由。リチウム投与したマウスのリチウム血中濃度が予測より大幅に低く、準備していたキットでは測定できず、全て質量分析器での測定を外注しなければならなかったこと、加えて当教室の純水装置の故障により、水道水と純水投与のマウスの実験が準備できず、少し研究に遅れが生じているため。質量分析器でのリチウム血中濃度測定外注の金額補助に充てる。その他の使用計画に大幅な変更はない。残金は質量分析器でのリチウム血中濃度測定外注の金額に充てる。
対外衝撃波による骨形成誘導に関する研究

対外衝撃波が日本白色家兎の大腿骨に微小骨折を生じさせ、骨形成を誘導することがこれまでの実験で明らかになってきた。成長期の骨端軟骨に対する影響を調べることは、今後の臨床応用を考えるにあたって必要と考えられた。日本白色家兎の大腿骨遠位端成長軟骨をモデルとし、対外衝撃波の成長に対する影響を調べた。[方法]生後7週令の日本白色家兎を実験に用いた。ケタラール(40mg/kg)の筋肉内投与後、耳介静脈よりのネンブタール持続投与により麻酔を行った。家兎8匹を4匹ずつの二群に分けた。A群は右大腿骨成長軟骨部に対外衝撃波を3shots、B群は6shots照射した。左側は、コントロールとした。対外衝撃波発生装置は、腎結石破砕装置の約3倍の圧力を発生できる、骨形成誘導用プロトタイプ(八千代田工業、東京)を用いた。照射前、照射後2、4、6、10週に大腿骨長のレントゲン計測を行い、左右を比較した。[結果]A群:照射前のコントロールは9.2±2.2cm、照射側は9.2±2.2cm、10週後のコントロールは9.3±3.1cm、照射側は9.6±2.4cmであった。10週後の左右差は統計学的に有意差(p=0.42)はなかった。B群:照射前のコントロールは9.1±1.4cm、照射側は9.1±1.3cm、10週後のコントロールは9.7±3.5cm、照射側は9.8±2.8cmであった。10週後の左右差は統計学的に有意差(p=0.39)はなかった。[考察]今回の検討では、衝撃波が成長を抑制するのか、促進するのかについての結論は得られなかった。照射数を増やせば、微小骨折を惹起するため、骨端線が閉じて、成長抑制が生じるのは想像に難くない。しかし、その手前の照射数でどう作用するかは不明のままである。今後は、犬を使うなどのモデルの変更等も考慮に入れねばなるまい。また、今後は偽関節モデル、脚延長モデルを作成し衝撃波の与える影響を調べる予定である。
歯周炎のリスクファクターの分析と予防への応用

研究者らが1992年より1994年のあいだにすでに行った、無歯科医地帯での歯周病自然史データを利用し、歯周炎の進行様式とリスクファクターに対する予防処置を開始した。結果歯周病自然史データーの2年間のおける各siteごとのPD,ALについて、それぞれ2.5mm以上変化したものを変化群、それ以下のものを不変群として分析した結果、対象者者の年代別分析では、PDでは3545歳群で変化群が多く認められた。またALでは2534歳,3544歳で変化群が多く認められた。以上の結果より年代的には20代後半、特に30代以降が、歯周炎予防プログラムの対象となり、またPD4mm以上、AL3mm以上の部位がターゲットとなることが示唆された。著者らが1992年より1994年の間に既に行った、無歯科医地帯での歯周病自然史データーを利用して、歯周炎の進行様式の分析を行った。【材料と方法】被害者は男211名、女275名、計486名(年齢1444歳)。【結果】初年度と3年度目との各siteごとのPDおよびALについて、それぞれ2.5mm以上変化したものを変化群、2.5mm以下の変化のものを不変化群とすると、PDでは全年代で不変化群は98%以上を占めてした。変化群のうち初年度のPD値により分類し、各年代別にみると1424、3544才代で増加群は少なかったが、3544才群ではPD値の増加傾向が認められた。ALについては、全年代を通じ92%以上のsiteで不変であった。初診時AL値の増加したものは少なく、2534才、3544才代AL値の増加が認められた。以上の結果よりPD,ALの経年変化状況の分析より、PDでは2年間の間で2534才代でPDの増加が著明に認められ、特に深いPDを有する部位での増加が著しかった。またALでは1424才代では増加傾向が低いのに対し、25才以降で増加する傾向が著しく認められた。このことにより20代後半、特に30代以降が、歯周炎予防プログラムのターゲットとなることが示唆された。著者らが1992年より1994年のあいだにすでに行なった、無歯科医地帯での歯周病自然史データーを利用し、歯周炎の進行様式とリスクファクターの分析を行ない、このリスクファクターに対する予防処置を開始した。結果歯周病自然史データーの2年間における各siteごとのPD,ALについて、それぞれ2.5mm以上変化したものを変化群、それ以下のものを不変群として分析した結果、対象者の年代別分析では、PDでは3545歳群で変化群が多く認められ他。このことより、現在上記結果に合致する対象者および対象部位を選択し、口腔清掃指導、スケーリング、ルートプレーニング、Irrigationなどの予防処置を行い経過観察を行っている。研究者らが1992年より1994年のあいだにすでに行なった、無歯科医地帯での歯周病自然史データーを利用し、歯周炎の進行様式とリスクファクターの分析を行ない、このリスクファクターに対する予防処置を開始した。結果歯周病自然史データーの2年間における各siteごとのPD,ALについて、それぞれ2.5mm以上変化したものを変化群、それ以下のものを不変群として分析した結果、対象者の年代別分析では、PDでは3545歳群で変化群が多く認められた。上記の結果より、30歳代の研究協力者20名を対象として、術前診査としてPD,ALの計測を行いPD4mm以上、AL3mm以上の部位を被験部位とした。研究協力者全員にたいしプラークコントロール指導を行った後に、各被験部位に対して、ハンドスケーラーによる歯肉縁下プラークコントロールを行った群、過酸化水素を用いたlrrigationを行った群、特に歯肉縁下にたいして処置を行わなかった群に分けて、術後1,3,6,12ヶ月にPD,ALの再計測を行った。6ヶ月後までのデーター分析結果では各群とも大きな差は認められなかった。
白血病性幹細胞を標的とした細胞免疫遺伝子治療の開発研究

白血病性幹細胞を標的とした細胞免疫療法の確立を目的に、高機能改良型ベクターでWT1を特異的に認識するT細胞受容体(TCR)遺伝子を遺伝子導入した細胞傷害性ヒトTリンパ球(CTL)を用いた研究を続けている。本研究では、WT1を標的とする人工CTLは細胞周期非依存性に白血病細胞を傷害でき、ヒト白血病細胞移植NOGマウスに対する人工CTL治療モデルで継代移植による白血病の誘導が抑制され、白血病性幹細胞を制御できる可能性が示された。さらにWT1-TCR発現CD4陽性T細胞はWT1-TCR-CD8陽性CTLの白血病細胞への集積/遊走を誘導し、細胞傷害性を増強させることが示された。白血病特異的細胞傷害性T細胞(CTL)クローン由来T細胞レセプター(TCR)遺伝子を用いた新たな遺伝子改変T細胞療法の開発目的で研究を遂行し、下記の結果が得られた。我々がすでに樹立したWT1特異的HLA-A24拘束性CTLクローンからTCR遺伝子を単離し、その発現ベクターをタカラバイオ株式会社との共同研究によって構築した。本レトロウイルスベクターは内在性TCR発現を抑制しする新規ベクターである。末梢血T細胞に遺伝子導入したところ、TCR発現T細胞(WT1-TCR-T細胞)は元のCTLクローン同様、HLA-A24拘束性に白血病細胞を殺傷することがin vitro実験系で確認された。さらに、ヒト白血病細胞移植ヒト化マウスの実験系を用いて検討したところ、WT1-TCR-T細胞を養子免疫することによって、ヒト白血病細胞の増殖を著明に抑制した。さらに、ヒト化マウス継代実験によって、ヒト白血病幹細胞を排除できる可能性が示唆された。また、WT1-TCR発現CD4陽性T細胞の機能解析を行ったところ、WT1抗原刺激によってTh1タイプのサイトカインを産生することが示された。さらに、WT1-TCR発現CD4陽性T細胞はWT1-TCR-CD8陽性CTLの細胞傷害性を増強させ、白血病細胞へのトラフィッキングを誘導することが示された。他方、我々が樹立したAurora-A kinase特異的CTLクローンからも同様にTCRを単離し、発現レトロウイルスベクターを構築した。遺伝子導入T細胞はAurora-Akinase発現白血病細胞をHLA拘束性に殺傷した。これらの結果から、腫瘍特異的TCR遺伝子導入による免疫遺伝子治療の抗腫瘍効果が確認された。当初の計画どおり、WT1特異的HLA-A24拘束性遺伝子発現レトロウイルスベクターを構築し、ヒト末梢血T細胞に遺伝子導入できた。また、WT1-TCR-T細胞がWT1特異的HLA拘束性に白血病細胞を殺傷することが証明できた。WT1-TCR発現CD4陽性T細胞の詳細な機能解析も遂行できた。さらに、ヒト白血病細胞移植免疫不全ヒト化マウスの実験系を用いて、in vivo効果も証明できた。これらの結果から、当初の目標をほぼ達成できたと考えている。腫瘍治療学・細胞免疫療法本年度の研究によって、白血病特異的TCR遺伝子をヒト

末梢血T細胞に遺伝子導入することによって、白血病特異的CTLを容易に作製できることが証明できた。来年度は臨床応用に向けて、さらに実験回数を増やし普遍性を検証する。さらに、抗腫瘍効果をin vivo実験系で詳細に検討する計画である。また、WT1特異的TCRをヒト造血幹細胞に遺伝子導入し、HLA-A24トランスジェニック免疫不全NSGマウスに移植して、WT1特異的HLA-A24拘束性CTLがマウス体内で分化増殖することを検証する計画である。現在の達成度の記載のとおり、ヒト白血病細胞移植免疫不全ヒト化マウスを用いたin vivoでの細胞障害性T細胞の効果も証明できたが、今年度はWT1特異的HLA-A24拘束性遺伝子発現レトロウイルスベクター作成、in vitroでの細胞障害性T細胞の機能解析が中心であったことから、予定より物品購入が少なかったため。また、WT1特異的TCRをヒト造血幹細胞に遺伝子導入し、HLA-A24トランスジェニック免疫不全NSGマウスに移植して、WT1特異的HLA-A24拘束性CTLがマウス体内で分化増殖することを検証するために予算を使用する計画である。
高温超伝導バルク回転子をもつ磁気ベアリング付き超伝導モータに関する基礎研究

本研究では、高温超伝導バルク体を回転子に適用したモータの特性について基礎研究を行った。まず、高温超伝導バルク回転子の磁気特性とトルク発生機構との関係を明らかにするため、アキシャル型モータを設計・製作し、特性を精査した。また、有限要素法ならびに電気的等価回路によって理論解析を行った。その結果、始動時の静止トルク値が高温超伝導バルク回転子表面で計測した磁気ヒステリシスループ面積に一致することを明らかにし、始動時はバルクのピン止め特性によるヒステリシスモータとして動作していることを示した。また、ビスマス系バルクモータでは困難と考えられていた液体窒素冷却による同期速度回転に関して、運転温度と電機子起磁力を適切な範囲に設定することで可能なことを始めて明らかにした。さらには、同期引き入れ後の回転特性をサマリウム系とビスマス系バルクモータについて比較検討したところ、前者は捕捉磁束モータとして動作するのに対し、後者は磁束を捕捉しないヒステリシスモータとして動作することを示した。上記2種類のバルク回転子の違いは、その磁束ピン止め特性の相違に帰着できると考えられ、このピン止め力を強くすることによってトルク発生機構が変化すると考えられる。また、上記成果をもとにラジアル型バルクモータを設計・製作した。使用する高温超伝導バルク材としては、Sm-123や、Bi-2223とY-123を組み合わせたハイブリッド型を計画しており、材料によるモータ特性の相違を明らかにする。製作は完成しており、今後詳細な試験を行っていく予定である。同モータでは、効率向上が見込める上に負荷接続が容易となることから、より実使用に近い試験を行う予定である。さらに、上記モータについても有限要素解析モデルを開発し、理論的特性評価を行うとともに、最適設計に役立てて行きたいと考えている。新規提案のプロジェクトの初年度であり、年度始めの所期の研究内容を完全には達成できなかったが、次年度につなぐ実験研究の準備、並びに高温超伝導バルク材(BSCCO-2223系)を回転子としたアキシャル形モータに関する多数の実験成果を得て、発表することが出来た。以下に、本年度の次年度につなげる研究用試作装置の準備結果と、アキシャル形超伝導モータの研究成果を述べる。(1)準備結果・アキシャル形Bi系バルク回転子の設計・製作と、同形Y系バルク回転子の設計・製作を行った。また、ラジアル形Bi系バルク回転子や同形Y系バルク回転子の設計・製作をおこなった。・能動形磁気ベアリングを兼用した浮上用コイル用高温超伝導テープ線材(Bi系、400m)を製作依頼し、購入した。・トルクメータ(USA製品)の輸入購入や、モデルモータ用クライオスタットとその中間フランジを設計・製作した。・アキシャル形モータ用固定子(電機子)2個を設計・製作した。・その他、磁界や温度計測素子を輸入購入した。(2)アキシャル形超伝導モータの研究成果・前年度、別資金で製作した集中電機子巻線をもつアキシャル形高温超伝導(Bi系バルク回転子)モータについて特性試験と結果検討を重ねて、本研究助成金で継続した。・Bi系バルクを回転子とした場合、回転速度が同期速度(3,600rpm)に達せず、そのほぼ1/7程度の回転速度しか上昇しなかった。この原因追求のため、サーチコイルを電気子巻線側に付加して空間高調波磁界を観測した結果、第7高調波成分が大きいことがわかり、一般の三相誘導電動機のクローイング現象に類似しているものと推察するに至った。