hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
流場モデルを用いた速度場の画像計測に関する研究

本研究ではこのような観点に基づいて、計測方程式に画像の変形ならびに移動に関する幾何学的な支配方程式と流体の力学的な方程式の両者を考慮することにより、従来と異なる新しい計測手法の開発に成功した。研究期間の初年度にあたる昨年は、流場モデルを考慮した解析を付加した場合の妥当性についての検討を行い、PIV標準画像を用いた精度評価を行った。本年度は、初年度の実績をふまえた上で実用化の可能性を検討した。時空間微分法は計測方程式が微分方程式で記述されているため、力学で記述される運動方程式と同様の扱いが容易である。この点に着目し、本研究では画像の幾何学的な相関条件と力学的な運動条件をもとに計測システムの構築を行うことにより、流場モデルを考慮する意義を明確にした。さらに、流体粒子の移動過程を単純に直線的に結ぶのではなく、流線の曲がりなどを考慮することにより、実用的なシステムの構築を行うことができた。
幹細胞ニッチの機能破綻による発癌機構の解明

マウス胎生期肝臓においてportal vesselsとその周囲の間葉系幹前駆細胞がニッチを形成していることを明らかにした。また、マウス成体にて細動脈ニッチ、骨髄洞ニッチから造血幹細胞の維持に必須と報告されているサイトカインであるCXCL12を特異的に欠損させるマウスモデルを作成、同じサイトカインでも欠損させる細胞によって造血幹細胞に与える影響が異なっていることを見出し、ニッチの骨髄内局在の重要性を示唆する結果が得られた。幹細胞の静止状態と増殖が異なる環境により支持されている、すなわち癌を特異的に支持する骨髄環境の存在が示唆された。造血幹細胞の機能は、微小環境(ニッチ)からの特異的なシグナルによって、厳格な制御を受けている。細胞周期静止状態は、幹細胞を外的ストレス刺激から保守するために重要な特徴の一つであり、腫瘍化を引き起こす可能性のある遺伝子変異の獲得を回避する手段であるとも、考えられている。我々の造血幹細胞機能制御における理解は、飛躍的な発展を遂げているものの、どのように造血幹細胞の機能を制御しているかは、不明であった。骨髄間質の構造と造血幹細胞の分布をより詳細に解析するために、共焦点顕微鏡を用いた骨髄の3次元イメージング技術を確立した。この新技術は、造血幹細胞とその微小環境(骨髄の血管、間質の構造)との距離の3次元的な解析だけでなく、実際に取得した画像上で、コンピューターシュミレーションを行うことにより、両者間の位置的な関連の有意性の検討までを可能とするものである。申請者らは、この新技術を用いて、骨髄血管は、細動脈と骨髄洞という2種類の血管から成り立っており、それぞれが、造血幹細胞の静止状態の維持(細動脈性ニッチ)、細胞増殖(骨髄洞性ニッチ)という異なる機能を支持していることを世界で初めて明らかにした。造血幹細胞ニッチの構成細胞を同定するための研究は、近年、日本に限らず世界中で、精力的に行われており、前述の研究を初めとした多くの研究結果により、我々の造血幹細胞機能制御における理解は、飛躍的な発展を遂げている。この新たなイメージング技術を用いた3次元的な骨髄構造の理解と、その中での、正確な造血幹細胞の位置の定量、コンピューターシュミレーションによるその有意性の評価は、正常造血幹細胞のみならず、血液腫瘍細胞(白血病)ニッチの同定にも有用であると考えられる。(1)造血を支持する骨髄間質細胞分化の階層化と機能解析間質細胞のlineage-tracingを行い、これらの間質細胞を詳細に分類し、その分化の階層化を試みた。まず初めに、常時発現型NG2-cre/loxp-Tomato/Nes-GFPマウスを樹立し、その骨髄間質の解析をFACSと新イメージング技術を用いて行ったところNG2-cre/loxp-Tomatoにより、骨髄内のほぼ100%のネスチンGFP陽性間質細胞がラベルされ、ネスチンGFP陽性細胞は、NG2-cre発現細胞由来であることが示唆された。更に、定常状態においては、タモキシフェン誘導型NG2-creERTM/loxp-Tomatoの発現は、細動脈周囲に限局しているのに対して、放射線照射4週間後には、骨髄洞周囲にも認められるようになった。タモキシフェン誘導型NG2-creERTM/loxp-Tomatoによるより長期的なlineage-tracingを行うことで、NG2-creERTM及びNG2-creで標識されるストローマ細胞の骨及び骨髄の再生機構における重要性が示された。(2)白血病細胞細胞による造血幹細胞ニッチの機能変化3次元イメージング技術を用いて、マウスMLL-AF9急性白血病モデルでの、正常造血幹細胞の位置変化の解析を行った。MLL-AF9モデルでは、白血病進行期には、正常造血幹細胞数は、約50%減少し、細動脈性ニッチから、離れて分布していた。この結果は、白血病細胞が細動脈性ニッチを占拠もしくは機能的変化に変化させる可能性を示唆している。更に、MLL-AF9モデルにて、NG2陽性細動脈ニッチ細胞とレプチン受容体陽性骨髄洞ニッチ細胞が、形態的に(イメージング)、質的(ニッチ因子の発現、in vitroでの間葉系幹細胞活性)にも、変化しており、白血病ニッチの同定の足がかりになると考えられた。造血幹細胞の機能は、その微小環境(ニッチ)からの特異的なシグナルによって、厳格な制御を受けている。我々は、共焦点顕微鏡を用いた骨髄3次元イメージング技術を確立し、骨髄ストローマの構造と造血幹細胞の分布をより詳細に解析することで、2種類の血管性ニッチが、造血幹細胞の静止状態の維持(細動脈性ニッチ)、細胞増殖(骨髄洞性ニッチ)という異なる機能を支持していることを明らかにした。更に、マウス成体にて細動脈ニッチ、骨髄洞ニッチから造血幹細胞の維持に必須と報告されているサイトカインであるCXCL12を特異的に欠損させるマウスモデル(NG2-creERTMもしくはLepr-cre / flox Cxcl12)を作成し、同じサイトカインでも欠損させる細胞によって造血幹細胞に与える影響が異なっていることを見出し、ニッチの骨髄内局在の重要性を示唆する結果が得られた。また、これらのニッチは、急性白血病細胞により、構造的かつ機能的に再構築され、その変化が白血病における正常造血の抑制につながることを明らかにした。加えて、造血幹細胞が著明に分裂・増加するマウス胎生期肝臓においてportal vesselsとその周囲の間葉系幹前駆細胞がニッチを形成していることを明らかにした。

これらの知見を基に、造血器腫瘍の発症においてニッチ細胞、特に間葉系幹細胞がどのような役割を果たしているか、また、造血器腫瘍においてニッチにどのような機能的な変化を来すかを解明し、血管性ニッチを標的にした新たな造血器腫瘍治療法の開発を目指し、研究を行った。本年度は、まず正常造血をニッチ細胞が制御する機序を明らかにするために、細動脈性、骨髄洞性ニッチを構成する間葉系幹細胞を各々標識するマウス(NG2-creERTM、レプチン受容体Lepr-creマウス)と2つの主要なニッチ因子であるCXCL12flox、stem cell factor (SCF) floxマウスを交配し、細胞特異的因子欠損マウスを作製した。これらのマウスの骨髄、脾臓、末梢血の造血幹細胞をフローサイトメトリーや3次元イメージング技術を用いて解析し、、細動脈周囲のNG2陽性間葉系幹細胞は、造血幹細胞の維持に寄与し、骨髄洞周囲のレプチン受容体陽性細胞は、造血幹細胞の抹消への誘導を制御していることが明らかとなった。更に、NG2-creERTMとLepr-creマウスをSCF floxマウスと交配して、同様の解析を行ったところ、NG2-creERTMマウスでは、造血幹細胞に著明な変化は認められなかったが、Lepr-creマウスでは、骨髄における造血幹細胞の減少と末梢血や脾臓における増加を認めた。以上の結果より、同一のサイトカインでもその産生細胞によって造血幹細胞への影響が異なるという非常に興味深い知見が得られ、ニッチの解剖学的局在や、相互関係の理解が造血環境の理解には不可欠であると考えられた。成体骨髄において、その多くが静止状態にある間葉系幹細胞に細胞増殖を誘導することで、造血系にどのような影響を与えるかの検討を行うために、NG-2cre/PTEN-floxマウスを作成し、その解析を行った.NG2-cre/PTEN-floxマウス骨髄では、Nestin-GFP陽性間葉系幹細胞は著明に増加しており、同時に骨髄球系の異常増殖と脾腫を認め骨髄増殖性腫瘍類似の病態を呈していると考えられた。正常造血をニッチ細胞が制御する機序を明らかにするために、細動脈性、骨髄洞性ニッチを構成する間葉系幹細胞を各々標識するマウス(NG2-creERTM、レプチン受容体Lepr-creマウス)と2つの主要なニッチ因子であるCXCL12 flox、stem cell factor (SCF) floxマウスを解析した。この結果、細動脈周囲のNG2陽性間葉系幹細胞は、造血幹細胞の維持に寄与し、骨髄洞周囲のレプチン受容体陽性細胞は、造血幹細胞の抹消への誘導を制御していることが明らかとなった。このように、新イメージング技術とコンピューターシュミレーションを組み合わせることにより、細動脈ニッチと骨髄洞ニッチを構成する間葉系幹細胞が異なるサイトカインの産生を介して造血幹細胞を制御するというメカニズムを解明し、Nature Cell Biology誌に発表した。更に、腫瘍細胞微小環境を単細胞レベルで解析をするために、短時間で効率的な細胞処理、ノイズの少ない単細胞レベルの遺伝子解析技術であるDrop-seq(単細胞遺伝子発現解析システム)を導入した。
ニオブ酸塩ナノシートの分散系が作るソフトな場を利用する光機能性ハイブリッドの創製

光触媒活性をもつ層状ニオブ酸塩K_4Nb_6O_<17>を剥離させて得たナノシートに、ヘクトライト粘土の剥離ナノシートと電子アクセプター物質であるメチルビオロゲン(MV^<2+>)とを加えた多成分コロイド分散系が、きわめて安定な光誘起電荷分離を起こすことを見出した。電荷分離の機構や制御因子を検討し、本系は、コロイド分散した光触媒粒子の超構造に基づいて電荷分離を安定化する、従来にないタイプの光エネルギー変換系であると結論した。結果は以下のようにまとめられる。1.安定な電荷分離が起こるには、2種のナノシート(ニオブ酸塩と粘土)の共存が必須条件である。2種のナノシートは、コロイド中でミクロドメイン構造を形成して相分離し、MV^<2+>は粘土に選択吸着する。これが電子ドナー(ニオブ酸塩ナノシート)とアクセプター(粘土上のMV^<2+>)の空間分離をもたらし、電荷分離を安定化させる。2.ニオブ酸塩ナノシートからMV^<2+>への光誘起電子移動によって生じるMV^<2+>還元体は、適切な条件下で、10時間以上の寿命を示す。これはニオブ酸塩へMV^<2+>を包接させた固相系での寿命を上回る。構成粒子の流動によって逆反応が起こり得るコロイド系としては、驚くべき安定性である。3.電荷分離の安定性は、粘土ナノシート濃度に応じて大きく変化する。粘土濃度を上げるにつれて系の粘性が増大し、電荷分離は安定になる。しかし粘土濃度が高すぎて系がゲル化すると、電子移動は起こらない。このことから、系の流動性が確保されながらもナノシートの拡散が極力抑制される条件で、安定な電荷分離が達成されると考えられる。4.本系の反応は、多成分異方性粒子コロイドがもつ種々の特徴(ドメイン構造、流動性、成分による機能分担)を巧みに利用したもので、さまざまな光化学反応系への適用が可能である。層状ニオブ酸塩-粘土混合ナノシートコロイドを利用する、光誘起電子移動系の組織化を試みた。ニオブ酸塩K_4Nb_6O_<17>の剥離ナノシートと粘土鉱物ヘクトライトの剥離ナノシートとを水に分散させた多成分コロイドを調製し、系にメチルビオロゲン(MV^<2+>)を加えて、光触媒であるニオブ酸塩ナノシートからMV^<2+>への光誘起電子移動が起こるかを調べた。まず、分光学的検討から、MV^<2+>は粘土に選択吸着することが分かった。我々はすでに、この混合コロイド中でニオブ酸塩と粘土の2種のナノシートがミクロレベルで相分離していることを、明らかにしている。混合コロイドの特徴とMV^<2+>の選択吸着とから、電子ドナーとして働くニオブ酸塩ナノシートと、アクセプターであるMV^<2+>を吸着した粘土とを空間分離させた特異なコロイド分散系が得られたと、結論した。このコロイドへ紫外光照射すると、ニオブ酸塩ナノシートからMV^<2+>への間の光誘起電子移動を生じ、メチルビオロゲンラジカルカチオン(MV^<+・>)を生成した。電子移動によって生じたMV^<+・>の減衰の半減期は、窒素雰囲気下で約10時間と求められた。これは固体層間化合物中のMV^<+・>の安定性に匹敵する。

ニオブ酸塩ナノシート単独のコロイドにMV^<2+>を加えても、光誘起電子移動は起こるが、MV^<+・>の半減期は窒素雰囲気下で約2分と短い。層状ニオブ酸塩-粘土混合ナノシートコロイドを光反応場として用いることで、非常に長寿命の光誘起電荷分離を達成できることが分かった。この挙動は、ドナーとアクセプターの空間分離という、系の構造的特徴を反映していると考えられる。コロイド分散系でこのような安定な電荷分離状態を生じた例は、我々の知る限り、他に存在しない。昨年度に引き続き、層状ニオブ酸塩-粘土混合分散系で生じるユニークな光誘起電子移動を調査した。ニオブ酸塩K_4Nb_6O_<17>の剥離ナノシートと粘土鉱物ヘクトライトの剥離ナノシートとを水に分散させた多成分コロイドを調製し、系にメチルビオロゲン(MV^<2+>)を加えて、光触媒であるニオブ酸塩ナノシートからMV^<2+>への光誘起電子移動を調べた。この多成分分散系へ紫外光照射すると、ニオブ酸塩ナノシートからMV^<2+>への間の光誘起電子移動を生じ、MV^<2+>の還元体(MV^<+・>)を生成する。系の組成とMV^<+・>の安定性との関係を検討した結果、MV^<+・>の生成効率と半減期のいずれもが粘土濃度に大きく依存することが分かった。例えばMV^<+・>の半減期は、粘土濃度によって10分から15時間までの値を示した。MV^<+・>が15時間におよぶ半減期を示すコロイド分散系は、これまで知られていない。MV^<+・>安定性の支配因子として、系の粘性率やドメイン構造が考えられるが、詳細は不明である。今年度引き続き検討を行う。一方、ニオブ酸塩と同様に光触媒活性を有する、層状チタン酸塩H_<1.07>Ti_<1.73>O_4の剥離ナノシート分散系の相挙動を検討した。その結果、チタン酸塩ナノシート分散系も、ニオブ酸塩ナノシートコロイドと同様に、安定な液晶相形成を特徴とする相挙動を示すことが分かった。等方相から等方液晶二相共存への相転移濃度はニオブ酸塩ナノシート分散系よりも高かったが、二相共存から液晶相への転移濃度はニオブ酸塩系と同程度であった。また、チタン酸塩-粘土混合ナノシート分散系は、ニオブ酸塩-粘土混合コロイドと同様に、液晶形成するチタン酸塩ナノシートと等方的に分散する粘土ナノシートとの相分離を示した。昨年度に引き続き、層状ニオブ酸塩一粘土混合分散系で生じる光誘起電子移動を調査した。六二オブ酸塩の剥離ナノシートとスメクタイト粘土の剥離ナノシートとを水に分散させた多成分コロイドに、電子受容体であるメチルビオロゲン(MV^<2+>)を加えると、ニオブ酸塩ナノシートからMV^<2+>への光誘起電子移動が起こる。昨年度、電子移動によって生じる電荷分離状態がきわめて安定であることが分かり、本年度はその機構と制御因子を検討した。まず、MV^<2+>を加えない混合分散系の光応答を調べたところ、光照射によってニオブ酸塩ナノシートが還元されることが分かった。これより、系への光照射によってニオブ酸ナノシートが励起され、シート内に電子を生成し、これがMV2^<2+>へと移行する反応経路を推測した。励起電子が安定化されるのは、剥離爾としてニオブ酸塩ナノシート近傍に存在する有機アンモニウムイオンが、犠牲剤となって正孔を消費するからだと考えられた。次に、MV2^<2+>を加えた系における光誘起電荷分離状態の寿命と、MV2^<2+>を加えない系におけるニオブ酸塩ナノシートの光還元状態の寿命とを比較したところ、両者とも同様の粘土濃度依存性を示した。寿命は、粘土濃度が低く系の粘性率が低いを領域では短く、粘土濃度を上げるにつれ長くなった。
小・中学校の地層学習の科学理論的省察と地層形成実験・授業の開発に関する研究

平成29年度の調査研究から,小学校理科で扱われている地層は通常流(川のように流水によって礫・砂・泥が引きづられて移動・運搬されるような流れ)によって形成された礫・砂・泥からなる地層であるが,教科書に掲載されている地層形成実験は通常流ではなく堆積物重力流による地層形成実験もしくは沈降にともなう分級作用による実験であることが確認された.そこで,本年度は,小学校理科での学習にふさわしい通常流による礫・砂・泥からなる地層の形成実験の研究・開発を行った.実験装置の設計と実験方法の計画にあたっては,次のことを考慮した.(1)通常流によって地層が形成されること.(2)流速と砕屑物の侵食・運搬・堆積の関係が観察できること.(3)明瞭な縞模様からなる地層を複数枚形成されること.(4)授業中に簡単にできる実験であること.以上の4つの条件を満たすことができるような実験装置として,本研究ではドーナツ型水槽を用いた.実験装置はドーナツ型水槽と試料の供給装置からなる.ドーナツ型水槽に水を入れ,スプーンでかき回して水流を発生させ,そこに礫・砂・泥のうち粒径の異なる2種類もしくは3種類の試料を投入した.実験は投入する試料を代えた6つの実験を行った.実験A)細礫・極細粒砂・泥,実験B)細礫・細粒砂,実験C)細礫・極細粒砂,実験D)細粒砂・極細粒砂,実験E)細粒砂・泥,実験F)極細粒砂・泥.これらの6つの実験の結果を,明瞭な縞模様からなる地層が複数枚形成されたかどうかという観点で評価したところ,実験C,D,Eの評価が高かった.実験C,D,Eでは平行で明瞭な6枚の地層が形成されたが,実験A,Bでは地層境界が不明瞭な地層が形成され,実験Fでは極細粒砂層の基底に火炎構造ができてしまった.したがって,実験C,D,Eが小学校理科の地層の学習で行う地層形成実験として適しているという結論が得られた.今年度の研究目的は,小学校理科での学習にふさわしい通常流による礫・砂・泥からなる地層の形成実験を研究・開発することであった.ドーナツ型水槽に水を入れ,スプーンでかき回して水流を発生させる実験を行い,細礫・極細粒砂を投入する実験,細粒砂・極細粒砂を投入する実験,細粒砂・泥を投入する実験で明瞭な縞模様を示す複数枚からなる地層を形成することができ,これらの実験は小学校理科で実施する地層形成実験として適切であると評価された.以上のように,今年度は,ほぼ当初の実施計画通り研究を遂行することができたことから,現在までの進捗状況を「おおむね順調に進展している」とした.平成30年度は,ほぼ当初の実施計画通り研究を実施することができた.特に,ドーナツ型水槽を用いた実験装置を使用することにより,小学校理科で実施するのにふさわしい地層形成実験ができることが明らかになった.一方,多くの堆積学的な実験は直線型水路を用いてなされるが,直線型水路を用いた実験に関しては,予察的な実験により,小学校理科で形成させたい礫・砂・泥からなる縞模様を示す地層を形成させるのが難しいことが示されたが,本年度は改めて,直線型水路を用いた地層形成実験の可能性について検討する.また,実施計画では,平成31年度は,平成30年度に研究・開発した地層形成実験を組み込んだ地層に関する授業内容と方法を開発することとなっている.そこで,当初の実施計画通り,小学校理科における地層形成実験を組み込んだ地層に関する授業内容と方法を開発するとともに,その授業内容と方法の検証方法についても検討する.小学校第5・6学年理科および中学校理科第2分野の大手5社(東京書籍・啓林館・学校図書・大日本図書・教育出版)の教科書における地層形成に関する記述について,扱われている地層の種類と地層を形成させる流れの種類を調査した.また,教科書で扱われている地層形成実験がどのような地層形成理論に基づいているのかを明らかにした.小学校第5学年では,単元「流れる水のはたらき」の中で,河川流のような通常流のもとで,砂礫が流水による引きずりにより侵食・運搬・堆積する現象を扱っていた.小学校第6学年では,単元「大地のつくり」の中で,地層が礫・砂・泥・火山灰からなることが扱われていたが,地層を形成させる流れの種類については具体的な記述はなかった.ただし,教科書に掲載されている図より,礫・砂・泥の運搬・堆積に関して,海岸・沿岸域における通常流による運搬・堆積を扱っていることが示唆された.また,火山灰については火山噴火による堆積が扱われていた.中学校理科で扱われている地層は小学校と同様,礫・砂・泥・火山灰からなる地層であった.中学校において扱われている地層を形成させる流れの種類については,小学校と同様,海岸・沿岸域における通常流による堆積(礫・砂・泥)と火山噴火にともなう堆積(火山灰)が扱われていた.小学校第6学年で行われている地層形成実験は,ペットボトルに砂・泥を入れてよく振り,それを静置してつくる実験,および,樋に置いた土砂を水流で流し,水を張った水槽へ流し込む実験が主流であった.いずれの実験も堆積物重力流による堆積現象を模した実験であった.中学校の教科書においては,地層形成実験はいずれの教科書にも掲載がなかった.また,解放型直線水路を用いて通常流下での地層形成実験を予察的に試みたが,流速を変化させる中で,先に堆積した地層が侵食されてしまうため,成層した地層を形成させることができなかった.今年度の研究実施計画では,(1)教科書における地層形成に関する記述と地層形成実験の理論的検証,ならびに,

(2)市販の堆積実験装置を使った地層形成実験の検証,の2つを計画していた.(1)については,小学校および中学校の大手5社の教科書の調査から,小学校および中学校において扱っている地層の種類(礫・砂・泥・火山灰からなる地層)とそれらの地層を形成させる流れの種類(通常流)を明らかにすることができた.また,小学校において扱われている地層形成実験はいずれも通常流ではなく,堆積物重力流による地層形成実験であることを明らかにすることができた.また,(2)については,解放型直線水路を用いて通常流下での地層形成実験を予察的に試み,通常流下で地層を形成させることが難しいことがわかった.以上のように,今年度は,ほぼ当初の実施計画通り研究を遂行することができたことから,現在までの進捗状況を「おおむね順調に進展している」とした.平成29年度の調査研究から,小学校理科で扱われている地層は通常流(川のように流水によって礫・砂・泥が引きづられて移動・運搬されるような流れ)によって形成された礫・砂・泥からなる地層であるが,教科書に掲載されている地層形成実験は通常流ではなく堆積物重力流による地層形成実験もしくは沈降にともなう分級作用による実験であることが確認された.そこで,本年度は,小学校理科での学習にふさわしい通常流による礫・砂・泥からなる地層の形成実験の研究・開発を行った.実験装置の設計と実験方法の計画にあたっては,次のことを考慮した.(1)通常流によって地層が形成されること.(2)流速と砕屑物の侵食・運搬・堆積の関係が観察できること.(3)明瞭な縞模様からなる地層を複数枚形成されること.(4)授業中に簡単にできる実験であること.以上の4つの条件を満たすことができるような実験装置として,本研究ではドーナツ型水槽を用いた.実験装置はドーナツ型水槽と試料の供給装置からなる.ドーナツ型水槽に水を入れ,スプーンでかき回して水流を発生させ,そこに礫・砂・泥のうち粒径の異なる2種類もしくは3種類の試料を投入した.実験は投入する試料を代えた6つの実験を行った.実験A)細礫・極細粒砂・泥,実験B)細礫・細粒砂,実験C)細礫・極細粒砂,実験D)細粒砂・極細粒砂,実験E)細粒砂・泥,実験F)極細粒砂・泥.これらの6つの実験の結果を,明瞭な縞模様からなる地層が複数枚形成されたかどうかという観点で評価したところ,実験C,D,Eの評価が高かった.実験C,D,Eでは平行で明瞭な6枚の地層が形成されたが,実験A,Bでは地層境界が不明瞭な地層が形成され,実験Fでは極細粒砂層の基底に火炎構造ができてしまった.したがって,実験C,D,Eが小学校理科の地層の学習で行う地層形成実験として適しているという結論が得られた.今年度の研究目的は,小学校理科での学習にふさわしい通常流による礫・砂・泥からなる地層の形成実験を研究・開発することであった.ドーナツ型水槽に水を入れ,スプーンでかき回して水流を発生させる実験を行い,細礫・極細粒砂を投入する実験,細粒砂・極細粒砂を投入する実験,細粒砂・泥を投入する実験で明瞭な縞模様を示す複数枚からなる地層を形成することができ,これらの実験は小学校理科で実施する地層形成実験として適切であると評価された.以上のように,今年度は,ほぼ当初の実施計画通り研究を遂行することができたことから,現在までの進捗状況を「おおむね順調に進展している」とした.
ヒト肺肥満細胞の増殖と分化に関する研究

気管支喘息をはじめとして肺のアレルギー疾患において肥満細胞(MC)は中心的役割を担っているが,ヒト肺内MCの起源やその増殖および分化に関しては殆ど分っていない.一方,気管支喘息,過敏性肺炎,サルコイドーシスおよび特発性肺線維症などの肺疾患ではその気管支肺胞洗浄(BAL)液中にMCないし好塩基球の増加していることが知られており,それらの疾患ではMCの前駆細胞あるいは増殖因子などの増加が推測される.そこでこれら疾患のBAL細胞を採取して培養し,種々の増殖・分化因子の影響およびBAL液中の増殖因子の存在を検討し以下の結果を得た.使用した培地はRPMI+10%牛胎児血清およびRITC55-9無節制培地である.1)PHA刺激ヒトリンパ球培養上清をDEAEで部分精製したconditioned mediumの添加によりMCは非添加に比し約2倍増加した. (n=20, p<0.05)これらは殆どAlcian blue陽性. Safranin陰性の粘膜型MCであり,約2週間しか維持できなかった.2)ヒト胎児肺由来線維芽細胞(Fb)をfeeder layerに用いるとSafranin陽性の結合織型MCが2倍に上昇し,ヒスタミン含量(H)が35倍に上昇する例があった.4)神経細胞増殖因子および線維増殖因子の効果は認められなかった.5)メチルセルロースを用いてcolony形成を行ったが,有意のコロニーは得られなかった.6)マウスIL-3依存細胞株32Dclを用いてBAL液中のIL-3様活性を測定したがいずれのBAL液中にも活性は認められなかった.以上の結果より, BAL細胞中にはT細胞因子Fbにより粘膜型から結合織型MCにphenitypic changeするMCの存在が示唆され,更なる検討を要するものと思われた.気管支喘息をはじめとして肺のアレルギー疾患において肥満細胞(MC)は中心的役割を担っているが,ヒト肺内MCの起源やその増殖および分化に関しては殆ど分っていない.一方,気管支喘息,過敏性肺炎,サルコイドーシスおよび特発性肺線維症などの肺疾患ではその気管支肺胞洗浄(BAL)液中にMCないし好塩基球の増加していることが知られており,それらの疾患ではMCの前駆細胞あるいは増殖因子などの増加が推測される.そこでこれら疾患のBAL細胞を採取して培養し,種々の増殖・分化因子の影響およびBAL液中の増殖因子の存在を検討し以下の結果を得た.使用した培地はRPMI+10%牛胎児血清およびRITC55-9無節制培地である.1)PHA刺激ヒトリンパ球培養上清をDEAEで部分精製したconditioned mediumの添加によりMCは非添加に比し約2倍増加した. (n=20, p<0.05)これらは殆どAlcian blue陽性. Safranin陰性の粘膜型MCであり,約2週間しか維持できなかった.2)ヒト胎児肺由来線維芽細胞(Fb)をfeeder layerに用いるとSafranin陽性の結合織型MCが2倍に上昇し,ヒスタミン含量(H)が35倍に上昇する例があった.4)神経細胞増殖因子および線維増殖因子の効果は認められなかった.5)メチルセルロースを用いてcolony形成を行ったが,有意のコロニーは得られなかった.6)マウスIL-3依存細胞株32Dclを用いてBAL液中のIL-3様活性を測定したがいずれのBAL液中にも活性は認められなかった.以上の結果より, BAL細胞中にはT細胞因子Fbにより粘膜型から結合織型MCにphenitypic changeするMCの存在が示唆され,更なる検討を要するものと思われた.1.肥満細胞増殖因子(MCGF)の採取:ヒト末梢リンパ球にフイトヘマグルチニンを加え無血清培地RITC55-9中で72時間培養後、その上清を硫安沈澱で濃縮し、DEAEセルロースカラムを通してMCGF rich fractionを採取した。その活性をヒト臍帯血単核球をもちいて検定(2週間培養し、その中の好塩基性細胞数を測定)したところ、その至適濃度は13%(v/v)であった。以後の実験はMCGF2%添加で行った。2.各種呼吸器疾患(サルコイドーシス,肺結核,過敏性肺炎,PIE症候群,肺炎,肺癌,肺線維症,気管支拡張症など)患者より気管支肺胞洗浄(BAL)細胞を採取し、MCGF添加、無添加の系で培養し次の結果を得た。(n=20)MCGF好塩基性細胞数1ml %好塩基性細胞培養1週後- 1118±320*0.41±0.10*2週後-696±245 0.23±0.06*以上よりBAL細胞をT細胞因子存在下で培養すると好塩基性細胞を12週間維持することができた。しかし3週以降は急速に減少した。3.培養で得られた好塩基性細胞は購入した集細胞遠心装置サイトスピン2により標本を作成し各種染色によって同定した。その結果、培養されてくるヒト肺肥満細胞は単核で、アルシャンブルー陽性、サフラニン・ベルベリン陰性でいわゆる粘膜型肥満細胞であった。サフラニン陽性の結合織型肥満細胞は培養前主として特発性肺線維症のBAL中にみられ培養後もごくわずか認められた。現在、線維芽細胞を添加することにより当該細胞が増殖してくるかどうか検討中である。尚、いずれのBAL液中にもインターロイキン-3様活性は検出できなかった。
アクティブコントロール法を応用した新しい衝撃的空力騒音低減法の開発に関する研究

1.断面積一定の管内を伝播する圧縮波が管開口端から放出されることにより形成されるパルス波の形成過程を数値解析し、圧縮波が開口端に達したときに開口端のコーナーから膨張波が形成され、この膨張派と圧縮波の三次元的な干渉を含め、パルス波の形成機構を明らかにした。2.圧縮波と衝撃波が管開口端から放出されることにより形成されるパルス波の強さを実験的に調べ、上述の数値解析結果の妥当性を検証するとともに、パルス波の距離減衰に関して、遠距離場と近距離場との境界は開口端から管の直径だけ離れた位置であることを示した。3.上述のパルス波をアクティブコントロール法により制御するため、二次音源装置として負のパルス波発生装置を製作した。これは衝撃波管の非定常膨張波を利用したものである。この装置を用いて、非定常膨張波の強さと負のパルス波の強さとの関係を実験的に調べた結果、生成される負のパルス波の強さは非定常膨張波の波頭における圧力こう配のみに依存することが分かった。4.上述の結果に基づき、上記装置を実用化に近づけるため衝撃波管の隔膜の代わりに急速開口弁を用いて、生成される負のパルス波の強さと弁の運動(特に弁の初期移動時における加速度)を調べ、衝撃的空力騒音低減装置を設計する際の基礎資料を得た。5.衝撃的空力騒音をアクティブコントロール法により低減するため、正のパルス波と負のパルス波を干渉させる数値のシミュレーションを行い、正のパルス波の強さ及び発生位置と負のパルス波の強さ及び発生位置が干渉後の三次元音場に与える影響を明らかにした。6.衝撃的空力騒音をアクティブコントロール法をより効果的にするため、衝撃的空力騒音の発生源となる圧縮波を円管の開口端でパッシブに制御する方法について実験と数値解析を行い、その効果を明らかにした。本年度の研究により得られた成果は次の通りである。1.断面積一定の管内を伝ぱする圧縮波が管開口端より放出されることにより形成されるパルス波の形成過程を差分法により数値解析した。その結果によれば、圧縮波が開口端に達すると開口端のコーナーから膨張波が形成され、この膨張波と圧縮波の三次元的な干渉によりパルス波が形成される。2.パルス波の強さは開口端からの距離の増加とともに減衰するが、強さが距離に反比例し波形の相似性が保たれる、いわゆる遠距離場と開口端近傍のいわゆる近距離場との境界は開口端から管の直径だけ離れた位置である。3.上述のパルス波をアクティブコントロール法により制御するため、二次音源装置として負のパルス波発生装置を試作した。これは衝撃波管の非定常膨張波を利用したもので、破膜により発生した非定常膨張波が管内を伝ぱし開口端より放出されると、大気側より管内へ非定常吸い込みが起こり、負のパルス波が生成される。4.上述の装置を用い、非定常膨張波と負のパルス波の特性との関係を調べた。その結果によれば、負のパルス波の強さは開口端より放出される非定常膨張波の波頭における圧力の時間的変化(圧力こう配)のみに依存する。また、負のパルス波の幅は開口端における非定常膨張波の波頭から波尾までの時間にほぼ等しい。5.上述の装置を実用化に近づけるため、衝撃波管の隔膜の代わりに急速開口弁を用い、弁体の運動と形成される負のパルス波の特性との関係を現在実験的に調べている。本年度の研究により得られた成果はつぎのとおりである。

1.衝撃的空力騒音をアクティブコントロール法により低減させることを目的として、衝撃波管の非定常膨張波を利用した負のパルス波発生装置を試作した。同装置では衝撃波管の隔膜の代りに急速開口弁を用いており、弁体の運動と形成される負のパルス波の特性との関係を実験的に調べた。2.上述の装置では、生成される負のパルス波の強さは、主として弁の初期移動時における加速度の時間的変化量に依存し、これが大きいほどパルス波の強さは大きい。また負のパルス波の幅は上述の加速度の時間的変化量が大きいほど短い。また上述の装置の代表長さはバルブ直径であり、バルブ出口から負のパルス波測定位置までの距離をバルブ直径で無次元化した値が同じ場所であれば、負のパルス波の強さは等しい。3.空力音響理論に基づき、断面積一定の管の開口端から質量のわき出しがあるときの三次元音場を解析した。その結果によれば、管の開口端の外側の音圧は開口端での圧力の時間的変化に比例する。したがって、負のパルス波の強さは管開口端における圧力の時間的変化の最大値に比例する。衝撃的力騒音をアクティブコントロール法により低減するため、正のパルス波と負のパルス波を干渉させる数値シミュレーションを行った。その結果、正のパルス波の発生位置と負のパルス波の発生位置の相対位置関係と干渉後の音場の関係が明らかになった。本年度の研究により得られた成果は次の通りである。1.衝撃的空力騒音をアクティブコントロール法により低減させることを目的として、衝撃波管の非定常膨張波を利用した負のパルス波発生装置を製作し、その特性試験を行った。その結果、生成される負のパルス波の強さと弁の運動(特に弁の初期移動時における加速度)や真空室の初期圧力の関係が明らかになった。これらの成果は本方法により衝撃的空力騒音低減装置を設計する際の基礎資料となる。2.上述の方法をより効果的にするため、衝撃的空力騒音の発生源となる圧縮波を円管の開口端で制御する方法について、実験と数値計算を行った。これは、円管開口端にボックスを設け、開口端から放出される圧縮波の波形をできるだけ緩やかにする方法である。実験と数値計算の結果、衝撃的空力騒音の強さは出口ボックスの内容積が大きいほど減少するが、出口ボックスの長さよりその高さを大きくする方が騒音の低減に対して効果的であることが明らかになった。3.前年度までにおいて、空力音響理論に基づき、断面積一定の管の開口端から質量のわき出しがあるときの三次元音場を解析し、管の開口端の外側の音圧は開口端での圧力の時間的変化に比例することを明らかにした。本年度では、上述の理論的成果を実験と数値解析により検証した。この結果、衝撃的空力騒音の発生源となる圧力波が比較的緩やかな波形であれば上述の空力音響理論に基づく解析結果は妥当であるが、圧縮波の波形が急峻になって衝撃波に近づくにつれて、空力音響理論は適用できないことが明らかになった。本研究では、このような場合の衝撃劇空力騒音の強さに関する資料が得られた。
日本の新宗教におけるマス・メディアを利用しての宗教マーケティング戦略の研究

2006年4月から2007年3月までの研究は、宗教団体が展開しているさまざまメディア(印刷物、ビデオ、インターネット・コンテンツ等)を収集し、宗教団体の見学、行事参加、インタビューを含むフィールドワークを行った。Baffelliは次のフィールドワークを行った。1)幸福の科学の徳島市と鳴門にある施設を見学した。東京に住んでいる信者と英語出版担当にインタビューした。2)玉光神社のフィールドワークを開始した。まず東京の井の頭公園にある本部における儀式を見学して、信者の集まりに参加し、インタビューした。11月に玉光神社の小豆島にある施設を見学し例祭に参加した。3)阿含宗のフィールドワークを継続した。東京の本部における儀式に参加して、旧メディア担当にインタビューした。これらのフィールドワークの分析結果は次の通り、国内と国際学会で発表した。大阪の国立民族学博物館における共同研究「会社神話の経営人類学」(日置弘一郎代表)の研究会にオブザーバとして参加した。研究開始した8月から3月までの研究は、宗教教団が展開しているさまざまメディア(印刷物、ビデオ、インターネット等)の収集と、宗教教団の見学、行事参加、インタビューを含むフィールドワークを行った。1)大本教の綾部と亀岡にある本部を見学した。大本は大正時代から出版社をもっており、メディア戦略を使って布教展開する事における先駆者新宗教であった。施設と出版社を見学し、メディア利用の戦略と具体的展開についてインタビューした。2)神慈秀明会MIHO MUSEUMを見学した。神慈秀明会は新新宗教であるが、美術館によるイメージ形成を調べる目的で見学した。3)阿含宗のフィールドワークを開始した。まず東京にある本部における式を見学して、ビデオと衛星放送の使い方を調査した。次に京都における「星まつり」に参加して、ビデオ撮影とイベントの実行組織とメディアの使い方を観察した。さらに広報局担当者に連絡してインタビュー依頼の返事を待っている。これらのフィールドワークの分析結果は主に来年度中にまず学会で発表する予定である。12月から大阪の国立民族学博物館における共同研究「会社神話の経営人類学」(日置弘一郎代表)の研究会にオブザーバとして参加している。9月にイギリスのオックスフォードのRipon College Cuddesdonにおける「Millennial Texts : Creation and Reception」シンポジウムに参加し「The Terrifying Revelations of Nostradamus : the Millennium marketing strategies of Kofuku no kagaku」と題して発表した。さらに日本における新宗教のメディアの使い方(インターネット等)について、メディア学の雑誌に論文が掲載される予定である。
全身麻酔薬が微小管を介した転写因子の核移行に及ぼす影響の分子生物学的解析

微小管依存性核移行性を示す転写因子HIFに及ぼす全身麻酔薬、とくにミダゾラムの影響について検討した。ミダゾラムは濃度、時間依存的にアストロサイトにおける転写活性を抑制していることが、細胞、および動物も用いた実験によって明らかになった。加えて、ミダゾラムは微小管の物質輸送に直接影響するダイニンのATPase活性を抑制していることが示された。これらの結果はミダゾラムが、直接微小管システムに作用して転写因子核以降に影響することを示唆するものである。初代培養アストロサイトを用いた実験により、低酸素環境におけるイソフルラン、プロポフォールなどのHIFタンパク量を検討し、タンパクの核移行への影響を検討した。アンドロゲン-アンドロゲン受容体系の転写活性およびアンドロゲン受容体の核移行が、代表的全身麻酔薬であるプロポフォールとイソフルランによって、抑制されることが示唆される結果を得た。また前立腺癌細胞(LNCaP細胞)の増殖が、プロポフォールとイソフルランによって抑えられる可能性が示唆された。当初予想していた結果が部分的ではあるが示されている。微小管は、細胞骨格のひとつであり、有糸分裂における染色体の分離や細胞の極性の構築、極性を持つ細胞の運動といった機能に加えて、細胞内における物質輸送にも重要な機能を有する。特に転写因子の核内輸送については、従来インポーチンを介した核移行が重要と考えられてきたが、近年微小管依存性に核内に輸送される転写因子群があることが報告されている微小管は、細胞骨格のひとつであり、有糸分裂における染色体の分離や細胞の極性の構築、極性を持つ細胞の運動といった機能に加えて、細胞内における物質輸送にも重要な機能を有する。特に転写因子の核内輸送については、従来インポーチンを介した核移行が重要と考えられてきたが、近年微小管依存性に核内に輸送される転写因子群があることが報告されている。我々は、微小管依存性核移行に及ぼす麻酔薬の影響、とくに低酸素誘導性因子(hypoxia-inducible factor:HIF)に及ぼす麻酔薬・鎮静薬の影響について検討した。マウス由来初代培養アストロサイトに、代表的鎮静薬であるミダゾラムを添加し、HIFの支配遺伝子(EPO, GLUT-1)の誘導をリアルタイムPCR法により確認したところ、低酸素下でこれら遺伝子の誘導はミダゾラムの濃度依存的に抑制された。またイムノブロット法を用いて核内に移行したHIF蛋白の量を検討したところ、ミダゾラムによって、有意に抑制されることを見いだした。また微小管へのミダゾラムの影響を確認するため、ダイニンのATP活性を計測し、ミダゾラムの影響を検討したところ、ミダゾラムにより有意に抑制されることが明らかとなった。初代培養アストロサイトに関するHIFの核移行については、仮説通り、麻酔薬によって有意に抑制されることがイムノブロット法で確認できた。またチューブリンのアセチル化、グルタミン化をイムノブロット法を用いて検討し、有意差を認めなかった。アンドロゲン受容体の核移行が、麻酔薬によって抑制される機序を明らかにしたい。とくに微小管による細胞内輸送に注目して、ダイニン-微小管の反応に麻酔薬が及ぼす影響について検討する。麻酔科学アストロサイトより抽出したチューブリンの重合の程度に各種麻酔薬が与える影響については、他の研究者より有意差を認めないと報告されたことから、これについては検討せず、モーター蛋白であるダイニンの動態に注目し、この活性に麻酔薬が及ぼす影響について検討する予定である。機器の故障があり、修理に時間がかかったため上記機器の修理が完了したため、当該年度計画していた研究を次年度におこなう予定である。
超高感度イメージング法による水の動態解析を利用した作物の生理障害発生機構の解析

1.メロンの生理障害の一つである「水浸状果」の発生メカニズムについて調べ,トリガーとしてのエチレンの働きと,細胞壁の崩壊に伴う細胞壁間隙の乖離,水移動に伴う,果肉の透明化のメカニズムを明らかにした.2.メロンの「水浸状果」発生には,嫌気的呼吸に伴う果実内部における発酵物質(アセトアルデヒドやエタノール)の蓄積が直接的な要因として関与しているのではなく,細胞壁の乖離に伴う水移動が直接的要因として関与していることを明らかにした。3.メロンの「水浸状果」発生には,必ずしも細胞壁にイオン結合するカルシウムが不足することにより細胞壁同士の乖離が生じる必要はなく,共有結合性ペクチン分子の低分子化に伴う細胞壁同士の乖離が原因として働くこともあることを明らかにした.4.作物の水移動に伴う生理的変化を,切り花,食用作物,青果物を使って検討し,水移動の可視化,細胞の構造的変化とテクスチャーとの関係を明らかにすると共に,農産物の新たな貯蔵法について提唱した.5.近赤外分光分析法,中性子イメージング,レーザードップラー等を用いた,新たな作物内部の非破壊検査法,水移動のリアルタイムな追跡法について検討し,測定技術の改善と応用性を広げることができた.1.メロンの生理障害の一つである「水浸状果」の発生メカニズムについて調べ,トリガーとしてのエチレンの働きと,細胞壁の崩壊に伴う細胞壁間隙の乖離,水移動に伴う,果肉の透明化のメカニズムを明らかにした.2.メロンの「水浸状果」発生には,嫌気的呼吸に伴う果実内部における発酵物質(アセトアルデヒドやエタノール)の蓄積が直接的な要因として関与しているのではなく,細胞壁の乖離に伴う水移動が直接的要因として関与していることを明らかにした。3.メロンの「水浸状果」発生には,必ずしも細胞壁にイオン結合するカルシウムが不足することにより細胞壁同士の乖離が生じる必要はなく,共有結合性ペクチン分子の低分子化に伴う細胞壁同士の乖離が原因として働くこともあることを明らかにした.4.作物の水移動に伴う生理的変化を,切り花,食用作物,青果物を使って検討し,水移動の可視化,細胞の構造的変化とテクスチャーとの関係を明らかにすると共に,農産物の新たな貯蔵法について提唱した.5.近赤外分光分析法,中性子イメージング,レーザードップラー等を用いた,新たな作物内部の非破壊検査法,水移動のリアルタイムな追跡法について検討し,測定技術の改善と応用性を広げることができた.1.中性子線により土壌中のダイズ根表面近傍の水分動態を解析した。根の表面から1mm以内の土壌中の水分量が非常に高いことが確かめられた。また水を酸素15で標識し、リアルタイムの水分吸収動態を調べる実験では、ダイズを用いて測定法ならびに測定条件などの検討を行っている。水分吸収量は湿度に依存し、光の強度に比例する傾向を示すことなどについて、酸素15のベータ線およびガンマ線測定結果が一致した。2.キク切り花の真空予冷を、代謝変化、および光合成能力の変化から観察した。その結果、真空予冷が生理的状態に及ぼす影響は少ないことが明らかになった。3.キク切り花の真空予冷前後における水分分布を冷中性子ラジオグラフィによって可視化した。その結果、真空予冷による試料内の水分は水の厚さとして示され、葉の傷の部分からの品質に悪影響を及ぼし得る水分損失が確認された。4.表皮細胞を取り除いた葉からの光合成による酸素生成速度が、低水ポテンシャル条件下においてどのような挙動を示すか研究し新たな知見を得た。5.光合成および水利用効率の調整と気孔密度およびC_3、C_4植物の維管束間距離との関係について研究し新たな知見を得た。6.カルシウム欠乏させたメロンの水の分布を中性子ラジオグラフィーの手法を用いて可視化した.7.メロンにおけるカルシウム欠乏と生理障害発生との関係を,細胞壁組成の点から明らかにした.8.チリイチゴの早期軟化のメカニズムを,細胞壁組成の点から明らかにした.1.生きた植物中の水の動態を中性子線ならびにポジトロン放出核種を用いて解析を行った.中性子線では土壌中のダイズ根周辺土壌中の水勾配を定性的に求めることができた.ポジトロン放出核種を用いた水分動態では18-F(半減期:110分)と15-O(半減期:2分)で標識した水の動態に差があることが判明した.2.キク切り花各部位における冷中性子ラジオグラフィーを行い,高分解能及び高コントラストの水分分布画像を得た.得られた画像の輝度情報から,葉部及び茎部の体積含水率を推定した.3.カーネーション切り花萎凋時の水分分布変化を熱中性子ラジオグラフィー及び極冷中性子ラジオグラフィーを用いて観察した.極冷中性子による水分変化の割合は熱中性子より大きく,高いコントラストで水分変化を測定可能であることが明らかになった.4.有機性廃棄物に酸化カルシウム剤を添加することにより作成した強アルカリ処理有機性廃棄物は,高濃度のカルシウムを含むものの,正常にメロンを栽培することが可能であり,収穫されるメロンの品質は果肉硬度が高く,水分過剰に伴う生理障害の発生を回避できることを明らかにした.5.メロン果実の「水浸症状」発生に伴う細胞壁ガラクトースの損失を調べ,ペクチン側鎖を構成する主要な糖であるガラクトースの損失がこの症状の発生に寄与していることを明らかにした.

6.イチゴ果実の水分に大きな影響を与える糖集積の変化を,栽培種及び野生種について調べ,特に日本の品種が顕著なスクロース蓄積を示す型であること,糖の集積と果実の日持ち性に相関があることを明らかにした.7.メロンの葉のカルシウム欠乏症に伴う形態変化と水分分布の関係を中性子イメージングを用いて調べ,維管束から離れるに従って水が不均一に分布することを明らかにした.8.野生種及び栽培種イチゴにおける細胞壁組成の変化を調べ,特にチリイチゴで低分子ペクチンが豊富に含まれていることを明らかにした.9.エチレン処理したリョクトウもやし胚軸由来のβガラクトシダーゼを精製し,エチレン処理によりこの酵素の活性が低下することが,もやしの胚軸を太らせる要因ではないかと推察した.1.1対のBGOプローブの系を確立し、検出効率ならびにナノリットルの水分動態を明らかにすることができた。2.漏出流と導管流の分配係数等のデータを得た。茎の水動態を定量できたことにより、導管からの漏出流が存在する可能性が示された。3.高いコントラストで水分画像を得ることができるに極冷中性子ラジオグラフィを利用して植物内の水分分布を非破壊で観察した.極冷中性子ビームの特定波長は0.6nm(京都大学原子炉実験所VCN実験孔)およびに6nm(Institut of Laue-Langevin、VCN port)である.非常に低エネルギーである特定波長6nmの中性子ビームは透過する厚さが水の場合約2mm程度に制限されたが,一方で高いコントラストを得られ薄い植物葉部の水分変化をとらえることが可能であった.特定波長0.6nmの中性子ビームは直径約10mmのカーネーション切り花の萼に包まれた子房部を透過したため,中性子トモグラフィ画像を得ることが可能であった.4.冷中性子および極冷中性子ラジオグラフィは水素の濃度変化に対する感度が高いため,農産物内の水分変化測定に対する応用が期待されている.特に葉菜などの薄い試料に適しているため,京都大学原子炉実験所の冷中性子ビーム孔(CN3)およびInstitut of Laue-Langevinの極冷中性子ビーム孔(VCN)を利用し,それぞれキク切り花葉部における真空予冷時の水分移動およびヘデラ葉部の葉脈切断後における水分移動を観察した.真空予冷時には葉部に存在するわずかな傷から多大な水分が失われること,また,ヘデラ葉部の切断面の機能を補うために周囲の二次葉脈が水の輸送に使用されることが明らかになった.5.メロンやイチゴにおける生理障害発生に関わる水の動態を解析し,メロンの「水浸状果」では,細胞壁の乖離に伴うアポプラスト内における水の蓄積が,直接的な発生要因であることを明らかにした.また,イチゴでは水の保持力の大きく,ペクチン性多糖類を豊富に含むチリイチゴの生理生態特性を明らかにした.1.モヤシの成長と水移動に伴う細胞壁成分の変化とテクスチャーとの関係を調べ,エチレン処理することにより,比較的低分子のペクチン質成分を多く含むモヤシを生産できることを明らかにした.2.種子生産性のジャガイモ(TPS)における貯蔵性と水分の関係を調べ,TPSは水分含量が多くなるものの,常温における貯蔵性は通常のジャガイモよりも優れていることを明らかにした.3.水分含量が90%以上に達するイチゴ果実に含まれる組成別の糖濃度を,近赤外分光法を用いて測定できることを明らかにした.
海綿由来の細胞毒性物質onnamide Aの作用機序に関する研究

海綿Theonellaswinhoeiから単離された細胞毒性物質onnamide Aの作用機序を明らかにするため、その標的タンパク質を探索した。まず、onnamide Aアフィニティークロマトグラフィーを用いた標的タンパク質の網羅的探索として、onnamide Aの直鎖状構造部分のカルボン酸を介してaminoalkyl agarose gelとstreptavidin gelにそれぞれ結合させた。タンパク質源としてHeLa細胞の細胞質画分を用い、標的タンパク質を精製したところ、SDS-PAGE上で十数種の標的タンパク質に対応するバンドを検出した。それらのバンドは、アミノ酸N末シークェンス法やpeptide mass finger printing法により同定した。次に、光親和性標識化合物(アフィライト-CHO)とonnamide Aを化学結合させ、それをプローブとして標的タンパク質を探索した。光親和性標識onnamide AをHeLa細胞の細胞質画分と80Sリボソーム画分のそれぞれと混合し、SDS電気泳動、続くウェスタンブロッテイング後にAP標識ストレプトアビジンを用いた化学発光により、細胞質画分では1種(50kDa)、80Sリボソーム画分からは数種(50kDa,35-40kDa,15kDa)の標的タンパク質に対応するバンドを検出した。これらのバンドについては、peptide mass finger printing法などを用いて同定を行なう予定である。これまでの研究及び知見から、onnamide Aは、pederin同様、リボソームと相互作用していることが分かった。今後は、リボソーム画分からの標的タンパク質の探索、同定を進め、onnamide Aの作用機序について考察する予定である。海綿Theonellaswinhoei由来の強力な細胞毒性化合物onnamides類の活性発現メカニズムを解明するために、その標的タンパク質(onnamide Aと相互作用するタンパク質)の探索ならびに同定を行った。Onnamide Aの直鎖部分のカルボン酸にaminoalkyl agarose gel (Affi-Gel 102,Bio-Rad)を結合させたアフィニティー担体を作成し、探索源としてウシの脳の水抽出物を用い、バッチ法での標的タンパク質の抽出を試みた。その結果、CBB染色でSDS-PAGE上に標的タンパク質由来と思われる十数個のバンドを検出した。それぞれのバンドを切り出し、トリプシン消化後、MALDI-TOF MSで分析した。得られたピークから、ProfoundやMS-Fitなどの一次構造データベース検索(ペプチドマスフィンガープリント法)を行い、8個の標的タンパク質を推定した。これらについては、現在、BIACORE等を用いて、相互作用情報の解析を行っている。今後、探索源をHeLa細胞(ヒト由来のガン細胞)として、標的タンパク質の探索を進めていく予定であり、HeLa細胞の培養やアフィニティーカラムの準備もおこなっている。また、最近の調査から、onnamide Aはリボソームに結合することが示唆されていることから、新たな探索源(細胞のリボソーム画分)や、photoaffinity法による標的タンパク質の検出も検討している。