hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高エネルギー宇宙線観測による近傍加速源・暗黒物質の探索

これらの成果は国内学会(日本物理学会)、国際会議(Committee on Space Research)で発表した他、Advances in Space Researchに論文の形で発表した。また気球実験・加速器実験による装置性能の実証から軌道上装置較正手法の開発、観測予測までの一連の流れを学位論文としてまとめた。26年度が最終年度であるため、記入しない。当初予定していた加速器施設におけるCALET検出器の性能検証実験は予定通りに終了し、データ解析も順調に進行中である。またもうひとつの課題であったシミュレーション計算による観測性能評価も、粒子識別能力等基礎的な性能を一通り導出するに至り、解析の向上に努めている段階である。平成25年度の研究内容として予定していた軌道上装置較正手法の開発を行ない、詳細なシミュレーション計算により精度と効率を示すことができた。これを基に、軌道上運用プランの具体化も進んでいる。今後はシミュレーション計算によるCALET検出器の性能検証を主として行なう。地球磁場、地球の大気で生成される二次粒子などを考慮したISS軌道上でのフラックス計算を行い、軌道上での検出器較正方法の開発等を行なう。また、平成26年度にCALET検出器がISS上での運用を始めた後は、装置状態のモニター、出力補正、及びデータの初期解析を行ない、電子・ガンマ線等のエネルギースペクトルに対する暗黒物質の寄与の兆候等を検証する。今後はシミュレーション計算による解析手法のさらなる改善を行なう。これまで独立に取り扱ってきた電子・ガンマ線・原子核について、トリガーから粒子識別までを統一的な視点で見直し、実用的な解析手順を構築する。さらに実機の性能試験が進行し、具体的な装置特性が導出されつつあることから、それらをシミュレーションに取り入れ、より精密な較正手法の開発とエラーの見積もりを行なう。
標的遺伝子組換え法による受精の分子機構の解析

精子に局在するトリプシン様セリンプロテ-ゼアクロシンは、受精の際に卵透明帯を限定分解して精子の卵への侵入を容易にさせるものと考えられてきた。標的遺伝子組換え法を用いてアクロシンを欠損する変異マウスを作製・解析した結果、その変異マウスは野生種と同等の自然交配能を有していることが判明した。しかし、このアクロシン欠損マウス精子を用いて体外受精試験を行うと、野生種のものよりも卵透明帯への精子の侵入にわずかな遅延が認められた。また、アクロシン以外の新規セリン系プロテ-ゼ(カッパイン)が精子に存在することも見い出された。このマウスカッパインの構造と受精での機能・役割を明確にする目的で、カッパインをコードするcDNAと染色体遺伝子クローンの単離と解析、および細胞内局在に関する研究を行った。マウスカッパインは前駆体プロテアーゼとして合成され、36残基の軽鎖と300残基の重鎖がひとつのジスルフィド結合により連結されているような成熟型酵素にプロセシングされることが明らかとなった。マウスカッパイン遺伝子は、全長約5キロ塩基対で5個のエクソンより構成されており、マウス染色体上でシングルコピーとして存在することも明らかとなった。また、カッパイン遺伝子は精巣特異的に発現しており、精子形成過程ではほかのアクロソームタンパク質遺伝子と同様にパキテン期精母細胞ですでに転写が開始しており、半数体精細胞でその発現が最も盛んであった。組織化学的な観察より、カッパインはアクロソーム下部、あるいはアクロソームと接する赤道部上端に沿った限定された部位に局在していることが判明した。このカッパインの生体内機能解析のために、ターゲティングベクターを構築してES細胞経由で遺伝子相同組換えを試み、目的のES細胞クローンを単離後、キメラマウスを得ている。
FMSの評価方法体系化とフレキシビリティの定量的評価

FMS(フレキシブル生産システム)が有する最も重要な特徴は、「システムのフレキシビリティ」であるが、多様性、融通性を具備する生産システムのハ-ドウェア及びソフトウェアを対象とするため、「フレキシビリティ」の合理的な定義や、それの定量的な評価方法については現時点においてまだ確定されていない。FMSの急速な普及と概念の一般化が進んでいるにもかかわらず、相変らずあいまいな概念やフレキシビリティが議論され、システムの様々な側面による評価の観点からますます大きな問題となっている。本年度は以上の観点から最終年度であることを考慮して以下の研究を実施し、それらの総括を行った。1.昨年度実施した国内外のFMSの評価方法の調査結果をもとに、それらの詳細な分類と体系化を行った。2.FMSの「フレキシビリティ」には、階層構造が成立することを指摘し、それらの階層構造の内容を分析すると共に、その具体的な評価の概念を明らかにした。3.FMSのシステム要素であるハ-ドウェアとソフトウェアの両面から、それらの「フレキシビリティ」の評価方法について検討し、具体的な評価方法を提示した。4.FMSの運用ソフトウェアとして最も重要な情報通信ネットワ-クの評価方法について検討し、その評価方法を提示した。5.次世代生産環境に対応可能なFMSを構築するための高度柔軟性付与のための方策を提示した。以上の成果により、次世代FMSの評価を合理的、系統的に行うことのできる方法論を構築することができた。FMS (フレキシブル生産システム)が有する最大の特徴は「システムの柔軟性(Flexibility)」であるが、多面性及び多様性を保有する生産システムのハードウエアとソフトウエアを対象とするため、柔軟性の合理的な定義や定量的な評価方法は未だ確立されていない。逆にFMSが一般化するに伴い、様々な柔軟性の定義が提唱される一方で、柔軟性の考慮が十分に行われぬままにシステムの経済性評価が試みられている。このような傾向はFMSの評価に混乱をもたらすと共に、柔軟性の適切な定量的評価を強く要求させる結果となっている。そこで以上の観点から本研究のではFMSの中でも代表的な機械加工用と組立用FMSを対象として、ハードウエア面とソフトウエア面の両面からシステムの評価を行うため、次のような研究を実施した。1.国内及び海外で提唱されているFMSの評価方法を調査、整理し、それらの体系化を行った。また、それらの結果をもとにFMSの柔軟性の評価を行う際の問題点を抽出した。2.これ迄に提唱されているFMSの柔軟性の定義を調査、整理した。さらに研究代表者が既に提案している柔軟性評価のベクトルを用いたFMSの柔軟性評価方法を展開し、経済性評価へ適用を試みた。3.生産管理、FMSの運用ソフトウエア、製品面からみたFMSの柔軟性評価方法について検討を行い、それら多面性を有するFMSを評価するための評価方法の体系化表を作成した。次年度では、本年度の成果を基にさらに以下のような研究を実施し、それらの総合評価を行う。1.階層的観点からみたFMSの合理的な評価方法の提示。2.次世代生産システムに適応可能な柔軟性の定量的な評価方法とシミュレーション方法の提示。FMS(フレキシブル生産システム)が有する最も重要な特徴は、「システムのフレキシビリティ」であるが、多様性、融通性を具備する生産システムのハ-ドウエア及びソフトウェアを対象とするため、「フレキシビリティ」の合理的な定義や、それの定量的な評価方法については現時点においてまだ確定されていない。

2.FMSの「フレキシビリティ」には、階層構造が成立することを指摘し、それらの階層構造の内容を分析すると共に、その具体的な評価の概念を明らかにした。3.FMSのシステム要素であるハ-ドウェアとソフトウェアの両面から、それらの「フレキシビリティ」の評価方法について検討し、具体的な評価方法を提示した。4.FMSの運用ソフトウェアとして最も重要な情報通信ネットワ-クの評価方法について検討し、その評価方法を提示した。5.次世代生産環境に対応可能なFMSを構築するための高度柔軟性付与のための方策を提示した。以上の成果により、次世代FMSの評価を合理的、系統的に行うことのできる方法論を構築することができた。
長期臥床による筋萎縮と、運動時の心循環・体温調節系応答の変化

長期臥床や宇宙滞在では、抗重力筋に萎縮が起こり、運動能力が低下する。一方、地上で正常筋を用いて運動すると、心循環・体温調節系の働きにより、交感神経活動の増加、発汗による熱放散などが起こり、循環動態と深部体温が適切に調節される。長期臥床や宇宙滞在では、心循環・体温調節系にも変化が起こることが判明してきたが、萎縮筋を用いた運動時に、心循環・体温調節系が正常に応答するかどうかは不明である。頭を6°下げて長期臥床するhead-down bedrest (HDBR)法は、心循環・体温調節系と筋骨格系に宇宙環境と同様な変化を引き起こすことが知られている、宇宙環境の模擬法である。健康な学生12名を対象として、14日間のHDBR実験を実施した。HDBRの開始10日前および終了直後に、足関節底屈運動試験(最大随意筋力の80%の強度、2分間)と掌握試験(を最大随意筋力の30%の強度、2分間)を行った。また、42°Cの水を麻酔用ウォーターブランケットに循環させる方法で、1時間の暑熱負荷試験を行った。運動負荷と暑熱負荷時に、筋交感神経活動(マイクロニューログラフィー法で測定)、心拍数(胸部誘導の心電図)、血圧、一回拍出量と心拍出量(Portapres Model 2)などの心循環系パラメータと、末梢皮膚血流量(レーザー・ドップラー法)、発汗波(カプセル換気法)、皮膚温と鼓膜温(サーミスタ法)などの体温調節系パラメータを測定した。実験の結果、以下の新しい知見を得た。1)HDBR後、足関節底屈運動最大随意筋力は13%低下したが、この萎縮筋による運動時の筋交感神経活動の増加反応は、HDBR前に比べて減弱する。2)萎縮しなかった上肢を用いた掌握運動に対する筋交感神経活動の増加反応は変化しない。3)運動時の深部体温増加は増強する。4)運動時の発汗応答および皮膚血管拡張反応は減弱する。4)暑熱負荷時の発汗応答および皮膚血管拡張反応は減弱する。本研究により、長期臥床による萎縮筋を用いた運動では、心循環・体温調節系の応答が減弱することが判明した。高齢者や宇宙飛行士に出現する筋萎縮は、これまで萎縮筋自体の変化(筋繊維の形態や代謝の変化)を中心として研究され、運動時の心循環・体温調節機能変化の視点から、筋萎縮に伴う運動能力低下を検討した研究はない。本研究の目的は、頭を6°下げて長期臥床する6°head-down bedrest(HDBR)法によって萎縮した抗重力筋を用いて運動した際の、心循環・体温調節系応答を検討することである。被験者となることを承諾した健康な学生12名を対象として、名古屋大学保健学科を会場として、平成13年8月に、14日問の6°head-down bedrest(HDBR)実験を実施した。HDBRのの開始10日前および終了直後に、足関節底屈運動試験(最大随意筋力の80%の強度、2分間)を、室温27±1°Cの環境下と暑熱環境下(麻酔用ウォーターブランケットを用いて42°Cで1時間負荷、深部温度0.2°C上昇)にて行った。HDBR後は最大随意筋力は13%低下したが、運動試験はHDBR前と同一の絶対強度を負荷して行った。これらの運動負荷試験において、筋交感神経活動(マイクロニューログラフィー法)、心拍数(胸部誘導の心電図)、連続動脈血圧(Portapres Model 2)、一回拍出量と心拍出量(Portapres Model 2)などの心循環系パラメータと、発汗波(カプセル換気法)、末梢皮膚血流量(レーザー・ドップラー法)、皮膚温と鼓膜温(サーミスタ法)などの体温調節系パラメータを測足した。これらの実験は、申請時の計画通りに進められ、無事終了した。実験結果を解析したところ、HDBR後に萎縮をきたした下腿を用いて運動した時の筋交感神経活動の増加反応は、HDBR前に比べて減弱することが判明した。その他、実験結果の詳細については、現在、解析を進めているところである。

運動負荷と暑熱負荷時に、筋交感神経活動(マイクロニューログラフィー法で測定)、心拍数(胸部誘導の心電図)、血圧、一回拍出量と心拍出量(Portapres Model 2)などの心循環系パラメータと、末梢皮膚血流量(レーザー・ドップラー法)、発汗波(カプセル換気法)、皮膚温と鼓膜温(サーミスタ法)などの体温調節系パラメータを測定した。実験の結果、以下の新しい知見を得た。1)HDBR後、足関節底屈運動最大随意筋力は13%低下したが、この萎縮筋による運動時の筋交感神経活動の増加反応は、HDBR前に比べて減弱する。2)萎縮しなかった上肢を用いた掌握運動に対する筋交感神経活動の増加反応は変化しない。3)運動時の深部体温増加は増強する。4)運動時の発汗応答および皮膚血管拡張反応は減弱する。4)暑熱負荷時の発汗応答および皮膚血管拡張反応は減弱する。本研究により、長期臥床による萎縮筋を用いた運動では、心循環・体温調節系の応答が減弱することが判明した。
木質系バイオマスのリファイナリー技術構築を目指した木材細胞壁の微細構造の解明

白色木材腐朽菌由来のセルロースならびにキシラン分解酵素を遺伝子組換えモノコンポーネント酵素として各種取り揃え、これらを元にキシラン成分を特異的に分解する酵素カクテル剤、さらにセルロースを分解するため、β-グルコシダーゼ、エンドグルカナーゼ、セロビオヒドロラーゼを調製した。これらを用いて、アンモニアで前処理を施したシラカバ(Betula platyphylla)木粉を多段的に酵素糖化を行ったところ、キシランの約70%は結晶性セルロースの外部に存在するが、約10%はセルロースのアモルファス構造とともに存在し、残りの約20%はセルロースの結晶構造の内部に存在という新たな学術的知見を得た。本研究では、植物系バイオマスのリファイナリー技術として知られているアンモニア前処理技術ならびに酵素糖化技術の組み合わせを逆手にとり、これらを解析ツールとして利用することによって木材細胞壁の微細構造を解析することを研究の目的とする。本年度の研究においては、酵素糖化に対してアンモニア前処理が最も効果をあげる木質バイオマスとして知られるシラカバ材を対象として、まず木材腐朽担子菌Phanerochaetechrysosporiumがこの材を分解する際に分泌する菌体外酵素について、二次元電気泳動法を利用したセクレトーム解析により網羅的な検索を行った。また、その結果に基づきアンモニア処理木材の分解に必要な各酵素を選択し、必要な酵素についてはモノコンポーネントとして組換え酵素を作成した。一方、シラカバ、ヤナギ、ポプラ、ユーカリ、アカシア、ブナ等の広葉樹木粉ならびにそのアンモニア処理材について、構成中性糖、酸性糖、さらにアセチル基等の化学定量分析を行うと同時に、市販のバイオマス分解酵素剤を利用した酵素糖化率を相互に比較し、さらにアンモニア処理により取り込まれた窒素量の定量分析を行い、それらのデータに基づき、アンモニア処理が酵素糖化の効率に与える影響と木材細胞壁の構成要素との相関について解析を行った。その結果、木材中に含まれるキシラン量ならびにアセチル基量が共に多いことが、アンモニア処理による酵素糖化の効率化に大きな影響を与えていることが示唆された。また、アンモニア処理ならびに酵素処理が木材細胞壁の構造変化に与える影響について、蛍光光学顕微鏡観察、ToF-SIMSによる顕微観察を行った。その結果、アンモニア処理によりヘミセルロースとリグニン間の結合開裂により、ヘミセルロースが表面に露出してくること、さらに酵素糖化によりヘミセルロースの分解が著しく進行することが明らかとなった。白色腐朽菌Phanerochaetechrysosporiumを遺伝子ソースとして、木材細胞壁成分を分解するために必要な各種酵素を酵母菌Pichia pastorisの遺伝子発現系を利用してモノコンポーネントして取得した。また、得られたモノコンポーネント酵素を組み合わせた酵素剤を調製し、これを用いてアンモニア処理シラカバ木粉の糖化実験を行った。その結果、セルロースならびにヘミセルロースをほぼ完全に可溶化できるが、これらから定量的にグルコースならびにキシロース等の構成糖を得るためには、さらにαーグルクロニダーゼを取得することが必要であることが示された。また、取得したモノコンポーネント酵素を利用することで、従来からの化学的な酸加水分解法などを利用した木材細胞壁の構成糖分析に置き換えて、アンモニア処理とそれに引き続く酵素糖化法によって、木材細胞壁の構成糖分析を行うことが可能となった。キシラン認識抗体を用いた蛍光顕微鏡により、アンモニア処理ならびに引き続くキシラナーゼ処理によるシラカバ材切片の細胞壁上の構成成分の変化について観察を行った。その結果、アンモニア処理前後でキシラナーゼ処理による細胞壁各層でのキシラン脱離の状況が大きく異なることが明らかとなり、細胞壁内でキシラン構造に不均一性のあることが示唆された。さらに、ペクチン認識抗体を用いた蛍光顕微鏡観察においては、細胞壁の複合細胞間層にペクチンが存在することが明らかになったが、一方、アンモニア処理によりペクチン構造からメチルエステル基が脱離することも示された。この結果は、アンモニア処理木材切片にNano-SIMSによる細胞壁中のN原子の導入結果の観察と良く一致をした。白色木材腐朽菌を遺伝子ソースとして、木材細胞壁成分を分解するために必要な各酵素について、特にセルロース分解とキシラン分解に必要な酵素群をすべて網羅する形で、酵母菌Pichia pastorisの遺伝子発現系を利用してモノコンポーネントとして取得し、これを酵素ライブラリー化した。また、これらを元にキシラン成分を特異的に分解する酵素剤ならびにセルロースを段階的に分解するため、β-グルコシダーゼ、エンドグルカナーゼ、さらにセロビオヒドロラーゼの各酵素剤を調製し、アンモニア処理を施した木質バイオマスとしてシラカンバ材の粉体バイオマス、また、その対象として草本性資源作物エリアンサスに同様のアンモニア処理を施した得た粉体バイオマスに対して多段的な酵素糖化処理を行い、バイオマス中でのキシランとセルロースの相互関係について情報を得た。

その結果、草本バイオマスのエリアンサスの場合、ほぼすべてのキシランが結晶性セルロースを外周りから取り囲むように存在し、これをキシラン分解酵素で特異的に取り除くことで純度の高い結晶性セルロースが分離されてくることが明らかとなった。一方、木質バイオマスのシラカンバの場合、キシランの内で約70%程度は草本バイオマスの場合と同様に結晶性セルロースを外回りから取り囲むように存在するが、残りの約30%はセルロースの中に取り込まれており、そのうちの10%近くがアモルファス領域に存在し、さらに残りの20%以上については、結晶性セルロースの内部深くに取り込まれており、酵素糖化に対して高い抵抗性を示す複合体構造を形成していることが明らかとなった。以上の結果から、アンモニア処理とモノコンポーネント酵素を利用を利用した多段的な糖化反応ならびにその分解生成物の解析により、木材を構成する細胞壁構造において重要な新知見を得ることに成功した。26年度が最終年度であるため、記入しない。農学26年度が最終年度であるため、記入しない。年度の当初に計画していた実験内容についてはすべての目標を達成することができた。また、その結果により、アンモニア処理の効果が木材細胞壁中のキシラン量ならびにアセチル基量に大きく異存していることを示唆するデータを取得したことにより、今後の研究展開を図るための大きな指針が得られた。また、成果の欄には記さなかったが、別途、Nano-SIMSによる顕微観察を計画に加えることが可能となり、それにより、アンモニア処理によって導入された窒素原子の細胞壁中での局在性について明らかにすることが可能となった。平成24年度については、前処理木材の酵素糖化に必要なヘミセルロース分解酵素のモノコンポーネント組換え酵素の取得実験を担当する研究員が9月に自己都合により退職してしたため、それをバックアップする研究体制の構築ならびに当該実験を担当する研究員の補充採用により、研究進捗に5ヶ月ほどの遅延が生じてしまった。そこで、経費の一部を平成25年度に繰越して実験を継続することにより、モノコンポーネント酵素の取得については、当初の目的をほぼ目的を達成することができた。また、アンモニア処理ならびにそれに引き続く酵素糖化処理が木材細胞壁の微細構造に与える影響を免疫抗体顕微鏡法を用いて観察すること、さらにこれらの結果とNano-SIMS法による細胞壁観察等を比較検討することにより、木材細胞壁の微細構造に関して新たな知見を得ることが可能であることが示された。以上の成果に基づき、本年度当初に予定していた目的に対して、目標は概ね達成されたと自己評価した。シラカバ材を対象にアンモニア処理によって木材細胞壁中に起こった成分変化について、アセチル基のアミド化ならびにその脱裏について化学分析により情報を取得するとともに、モノコンポーネント酵素を利用したアセチル基やグルクロン酸残基の脱離促進、さらにキシラン抗体を利用した木材細胞壁中でのキシラン存在状態の可視化、さらにアンモニア処理木材の各モノコンポーネント酵素による分解によるキシラン存在状態の変化のToF-
アルドラーゼをモデル系とするアイソザイムの組織特異的機能獲得の分子機構の研究

[目的]われわれはこれまでの研究から、アルドラーゼ分子には4つのアイソザイム固有の配列(IGS-1,-2,-3,-4)が存在すること、キメラ酵素の解析からIGS-1と-4がアイソザイムの酵素学的性質を規定していることを実証してきた。本研究では進化度の異なる生物種のアルドラーゼにおいて、このIGS相当領域が酵素機能決定に役割を果たしているかどうか、またIGS相当領域のアミノ酸置換が酵素の機能進化に何らかの役割を果たしている可能性があるかどうかを知るために、線虫Caenorhabdiris elegansのアルドラーゼ遺伝子のクローニングと構造解析をおこなった。[結果]C.elegansからアルドラーゼ遺伝子のクローニングを試みた結果、2種類の異なるcDNAクローンCe-1とCe-2が分離された。Southern blot analysisからCe-1とCe-2は別々の遺伝子によってコードされている。Ce-1とCe-2は、いずれも366個のアミノ酸をコードするORFを持つ。両者のアミノ酸配列は脊椎動物、無脊椎動物の酵素と有意のホモロジーを持つ。また、ORFから推定されるアミノ酸配列は互いに高いホモロジーを持つが、脊椎動物アルドラーゼのIGS-4に相当するカルボキシル末端領域の配列は著しく異なっている。Ce-1とCe-2から発現したリコンビナント型酵素(CE-1とCE-2)の酵素化学的性質を調べた結果、CE-1は既知のアルドラーゼと異なる性質を示したが、CE-2は脊椎動物のA-型、B-型、C-型の3つのアイソザイムのうち、祖先型酵素に近い性質を保存していると考えられているC型に類似した性質を持っていることが確かめられた。[結論](1)C.elegansは複数(2種類)のアルドラーゼ遺伝子(Ce-1、Ce-2)を持つ。(2)2つの遺伝子は蛋白質をコードする領域のうち、IGS相当領域が相互に異なっている。また、他の生物種のそれとも異なっている。さらに、Ce-2から発現する酵素だけが祖先型に近い性質を示すことから、遺伝子重複によって生じた2つの遺伝子のうち、Ce-2遺伝子は祖先型を維持したのに対し、Ce-1遺伝子はC.elegansに固有の進化を逐げたものと思われる。また、その進化は主にIGS相当領域の塩基置換によって起こったと考えられる。
骨代謝におけるメカノセンサー分子ｐ１３０Ｃａｓの機能解析

本研究では、メカニカルストレスの受容から細胞内シグナルへの変換を担う分子であるp130Casに焦点をあて、in vivoでの解析を行うために、p130Cas floxマウスと骨細胞特異的にCreを発現するDmp1-Creマウスを交配させることにより、骨細胞特異的にp130Casを欠損させ、骨の解析を行った。骨細胞特異的p130Cas欠損マウスを10週齢にて、有意に骨量が減少していた。興味深いことに、骨形成パラメーターは大きな変化がなかったものの、骨吸収パラメーターは増加していた。メカノセンサーCasが骨代謝において重要な役割を果たしていることが明らかとなった。整形外科における骨折治療および脚延長術の臨床経過から、メカニカルストレスと骨形成・骨リモデリングが関連していることは経験的に知られているが、その詳細なメカニズムは明らかにされていない。我々は、骨代謝の中でも破骨細胞骨吸収の分子メカニズムを解析してきた。最近、骨細胞がRANKLの発現を介して破骨細胞形成を促進し、骨を作りかえる指令を出していることが明らかにされた。本研究では、メカニカルストレス(力学的刺激)の受容から細胞内シグナルへの変換を担う分子であるp130Casに焦点をあて、骨細胞へのメカニカルストレスから、破骨細胞による骨吸収と骨芽細胞による骨形成のバランスがどのように制御されているかを検討する。in vivoでの解析を行うために、骨細胞特異的p130Casノックアウトマウスを作製する。p130Casの全身性ノックアウトマウスは胎性致死となるため、p130Cas floxマウスと骨細胞特異的にCreを発現するDmp1-Creマウスを交配させることにより、骨細胞特異的にp130Casを欠損させたマウスを作製を試みたところ、メンデルの法則に従ってp130CasコンディショナルKOマウスが誕生し、生育することを確認した。この骨細胞特異的p130Cas欠損マウスを飼育し、10週齢で、レントゲン撮影、CTスキャンにて骨量を評価したところ、有意に骨量が減少していることがわかってきた。その骨組織の標本を作製し、骨形態計測などを行ったところ、骨組織におけるは有意な骨量の低下を認めた。興味深いことに骨形成パラメーターに大きな変化はなかったものの、骨吸収パラメーターは増加していた。1日齢マウスでは、Casノックアウトで骨量に変化がなかったことから、生後10週間の間に骨量が低下したものと考えられた。また、Casノックアウトの皮質骨でRANKLの発現が上昇していることもわかってきた。今後、骨細胞のCasの役割について、詳細な検討を行っていく。この骨細胞特異的p130Cas欠損マウスを飼育し、レントゲン撮影、CTスキャンにて骨量を評価したところ、有意に骨量が減少していることがわかってきた。現在、その骨組織の標本を作製し、骨形態計測などを行い、骨組織におけるは骨量の変化、骨形成パラメーター、骨吸収パラメーターなどを含めその表現型を解析中である。

本研究では、メカニカルストレス(力学的刺激)の受容から細胞内シグナルへの変換を担う分子であるp130Casに焦点をあて、骨細胞へのメカニカルストレスから、破骨細胞による骨吸収と骨芽細胞による骨形成のバランスがどのように制御されているかを検討する。in vivoでの解析を行うために、骨細胞特異的p130Casノックアウトマウスを作製する。p130Casの全身性ノックアウトマウスは心筋形成の異常により胎性致死となるため、p130Cas floxマウスと骨細胞特異的にCreを発現するDmp1-Creマウスを交配させることにより、骨細胞特異的にp130Casを欠損させ、骨の解析を行った。骨細胞特異的p130Cas欠損マウスを10週齢にて、レントゲン撮影、CTスキャンにて骨量を評価したところ、有意に骨量が現象していた。興味深いことに、骨形成パラメーターは大きな変化がなかったものの、骨吸収パラメーターは増加していた。さらには、骨細胞に細胞伸展ストレスやシェアストレスを加えたところ、RANKLの発現に有意な変化があったため、骨細胞においてメカノセンサーp130Casの下流でRANKLの発現が制御されることがわかってきた。今後、p130CasとRANKLの間をつなぐシグナル伝達経路の詳細を明らかにしていく。外科系臨床医学・整形外科学骨細胞特異的にp130Casを欠損させたマウスを作製を試みたところ、メンデルの法則に従ってp130CasコンディショナルKOマウスが誕生し、生育することを確認できた。さらに、成長にしたがって骨量の低下が明らかになったことで、vivoでのCasの重要性が明らかとなり、詳細な解析を行う価値があるマウスであることがわかってきたため。骨細胞特異的にp130Casを欠損させたマウスを作製を試みたところ、メンデルの法則に従ってp130CasコンディショナルKOマウスが誕生し、生育することを確認できたことで、今後の解析が可能となった。この骨細胞特異的p130Cas欠損マウスを飼育し、レントゲン撮影、CTスキャンにて骨量を評価したところ、有意に骨量が減少していることがわかってきた。現在、骨細胞内でのCasの下流のシグナル伝達経路について詳細な解析を行う予定である。現在、その骨組織の標本を作製し、骨形態計測などを行い、骨組織におけるは骨量の変化、骨形成パラメーター、骨吸収パラメーターなどを含めその表現型を解析中である。実験計画が順調にすすんでおり、不必要な研究費の使用を必要としなかったため。骨形態計測、骨のCT解析の外部委託の実験に使用する予定。骨細胞特異的p130Casノックアウトマウスの産生、維持が必要である。また、CTスキャンや骨形態計測などの外部委託も必要である。マウス骨からの組織標本作製、組織染色、RNA採取、DNAマイクロアレイ解析などを行うための消耗品も必要である。
セラミック半導体の光応答を利用した細胞培養デバイスの開発

§1半導体へのドーピング:純Tiと純Nbをターゲットとした2源スパッタリングにて,投入電力のバランスを調整することによりTiO2へのNbドープ量を調整できた。§2光応答セラミックス半導体ヘテロ接合:SrTiO3膜を,純Ti基板には化学・水熱処理によって,SiO2基板にはスパッタリング法によって合成した。紫外光(UV)照射で発生する光電流は,673 Kの熱処理により向上した。大きな光電流が発生した純Ti基板上のSrTiO3膜を,酸水溶液に浸漬し,Srのリーチングを行った。光電流は35倍,起電力は約1.8倍に増加した。両半導体のバンドギャップならびに表面構造はほぼ同じであることが報告されている。また,TiO2はn型半導体であることから,水溶液と接触する表面近傍にアップヒルな電位勾配が発生する。それと同符号の勾配がSrTiO3とTiO2の界面に形成されたと考えられる。§3合成膜のキャラクタリゼーション:SrTiO3,ならびにTiO2をスパッタリング法で成膜し,その膜厚をエリプソメータ法で測定した。この検量線を利用し,任意の膜厚を再現性良く得ることができるようになった。また,TiO2では約50nmの膜厚で透過するUVをほぼ吸収できることがわかった。§4細胞の接着・増殖・剥離挙動と光照射;スパッタリング法で成膜したTiO2上に細胞を播種し,培養器背面から局所的に白色光を照射した。光照射領域では細胞の接着が抑制された。光照射を利用し,同じ培養器内で細胞を局所的に任意に配置することに成功した。ただ,暗所下で接着した細胞を剥離する効率には改善の余地があった。§5総括:UVに応答するシンプルな構造の細胞培養器を作製した。接着細胞の剥離については改善の余地があるが,細胞の2次元配置も可能となったので,本技術を利用すれば,複数の細胞を任意配置した細胞シートも作製可能となることを示せた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。§1細胞培養デバイスの作製:ゾル・ゲル法を利用して,SiO2基板にアナターゼ型TiO2膜を合成した。TiO2表面で細胞を培養し,SiO2側から光照射を行う背面照射型デバイスとした。また,化学・水熱処理を利用して,純Ti基板の片面にアナターゼ型TiO2膜を合成した。純Ti表面で細胞を培養し,TiO2側はSiO2板を利用してHanks液を封入することで,背面照射型デバイスとした。さらに,化学・水熱処理を利用して,純Ti基板にペロブスカイト型SrTiO3膜を合成した後,酸性水溶液で表面からSrをリーチングした光応答膜も合成した。§2合成膜のキャラクタリゼーション:TiO2/SiO2型デバイスの光透過スペクトルを測定したところ, TiO2層で波長約390 nm以下の光が吸収され,細胞は紫外光に曝されないことが示された。紫外光(波長365 nm,5 Wm-2)照射下では約37 nAmm-2の光電流が観察された。Ti/TiO2/Hanks/SiO2型デバイスでは,紫外光を照射すると約0.3 Vの起電力が発生した。紫外光照射により,SrTiO3膜で発生した起電力は小さかったが,酸性水溶液によるリーチング処理を施すと著しく増大し,約0.35 Vに達した。§3細胞の接着・増殖・剥離挙動と光照射:初代骨芽細胞を用いて各種細胞実験を行った。得られた主要な結果は下記の通り。(1) TiO2/SiO2型デバイスで,光を照射した状態で細胞を培養すると細胞の接着は忌避された。(2) TiO2/SiO2型デバイスで,細胞を暗所下で培養した後,光を照射すると細胞は剥離した。しかしながら,2h照射した場合も75%の細胞は残留し,その効率は十分とは言えなかった。(3)Ti/TiO2/Hanks/SiO2型デバイスにおいても,上記の照射パターンで,細胞接着の忌避,接着細胞の剥離現象が観察された。(i)スパッタリング法,(ii)ゾル・ゲル法,(iii)化学・水熱処理法を利用した,Ti基板,SiO2基板上への光応答セラミックス(TiO2,ATiO3など)の成膜,その合成膜のキャラクタリゼーション,細胞の接着・増殖・剥離挙動と光照射の関係の調査を予定していた。いずれもほぼ予定通り遂行できた。スパッタリング法による成膜に関しては,装置の立ち上げ,ならびに成膜条件の最適化に留まった。しかしながら,H29年度以降に予定していた光応答セラミックス半導体のヘテロ接合に関する実験を繰り上げて実施できた。予備実験しか実施できていないが,TiO2/SrTiO3のヘテロ界面を構築することにより,光照射下で発生する起電力が増大したことから,同手法により光応答の鋭敏化が可能であることが示唆された。細胞実験に関しては,上述した通り,光照射をトリガーとした細胞の剥離効率が十分ではない結果が得られた。しかしながら,これは想定内の結果であり,大きな問題ではない。TiO2/SrTiO3のヘテロ界面やTiO2への不純物ドーピングによる可視光吸収(H29年度実施予定)を利用することにより,改善されることが期待される。

このように,遂行した実験では,ほぼ想定した結果が得られており,課題が残った箇所についても,既に解決の方向性が見えていることから,本研究は非常に順調に進んでいると判断している。§1細胞培養デバイスの作製:純Tiをターゲットとしたスパッタリング法により,ホウケイ酸ガラス基板上にTiO2膜を合成し,背面照射型の細胞培養デバイスを作製した。TiO2の膜厚はスパッタ時間にほぼ比例した。そのデバイスの透過スペクトルに観察されたTiO2の基礎吸収は,スパッタ時間と共に増大し,24h(膜厚約50nm)で飽和した。ホウケイ酸ガラス側から光を背面照射することで,TiO2上の細胞には紫外光が曝されないデバイスを作製することができた。また,合成したSrTiO3の圧粉体をターゲットとしたスパッタリングにより,SrTiO3膜の作製も可能となった。§2光応答セラミックスへの不純物ドーピング:チタン(IV)イソプロポキシドを原料としたゾル・ゲルプロセスに,NbCl5を添加することで,Ti(4価)サイトへのNb(5価)の置換を試みた。置換量は,Tiに対して5at.%,7at.%,焼成条件は,673 K-30 minとした。XRDプロファイルにおいて,アナターゼ型TiO2のピークは,NbCl5の添加に伴って低角シフトした。一部のTiサイトはNbによって置換されていると考えられる。しかし,光吸収スペクトルには,明瞭な変化が認められなかった。不純物準位の形成による可視光応答性の発現には,ドーパント量などの最適化が必要であることが示唆された。§3合成膜のキャラクタリゼーションと細胞実験:スパッタリングによって合成したTiO2膜には,光応答が観察されなかった。しかし,大気中で673 K-1 hの熱処理を施すと明瞭な光電流が観察された。また,μmオーダーの局所的な光照射によって,局所的な表面電位変化が生じることがKFMによって確かめられた。さらに,同一デバイス内で,光照射によって細胞の接着を局所的に忌避できた。光照射によって細胞の接着を局所的に制御できることが実験的に示された。(i)細胞培養デバイスの作製,(ii)光応答セラミックスへの不純物ドーピング,(iii)合成膜のキャラクタリゼーションと細胞実験の調査を予定していた。いずれもほぼ予定通り遂行できた。(ii)においては,スパッタリング法による不純物ドーピングの検討が実施できなかった。これは同時に行っていたスパッタリング法によるSrTiO3膜の合成,TiO2/SrTiO3ヘテロ界面の構築に関する検討の重要性が高まり,そちらに時間を割いたためであり,研究の遅延ではない。昨年度追加した高周波電源を利用し,本年度はTiとNbの2源スパッタリングを試みることにより,TiとNbの交互積層に比べ,より効果的なドーピングが可能になると期待している。SrTiO3に対する不純物ドーピングに関しても同様である。また,半導体ヘテロ界面の効果については,起電力変化など,光応答が鋭敏化される傾向が捉えられた。しかしながら,各種測定値にばらつきも認められた。TiO2層,SrTiO3層の膜厚,熱処理などの条件を系統的に調査することにより,安定した結果が得られると考えている。細胞実験に関しては,局所的な光照射による細胞の接着領域制御が可能であることを実験的に示すことができた。この細胞パターニングに関しては,当初,H30年度後半に重点的に検討する予定であったが,H29年度に定性的ではあるが前倒しで達成できた。
国際保健衛生概念の形成過程に関する研究　―国際連盟保健機関の役割―

本研究では、戦間期に国際保健衛生概念が形成される過程を国際連盟保健機関の役割に着目して明らかにした。具体的には、国際連盟保健機関が戦間期に伝染病対策の領域から人間の健康に関するあらゆる領域に活動を拡大させる過程を検討した。本研究を通じて、国際連盟保健機関が保健衛生分野の機能的協力を土台にして、戦間期の国際機構の併存や1929年の世界大恐慌などを乗り越え、国際保健衛生概念を形成したことが明らかとなった。戦間期の国際連盟保健機関を中心とする活動によって今日の世界保健機関憲章に結実する国際保健衛生概念は形成された。本研究では、国際保健衛生(International Health)概念の形成過程を国際連盟保健機関(LNHO)の役割に着目して明らかにしていく。現在の保健衛生活動は世界保健機関(WHO)を中心に多様な主体が参加し、人類の健康の向上を目的に様々な活動が展開されている。その中心に位置する世界保健機関の憲章には「健康」の定義及び22項目の任務が定められているが、これら保健衛生に関する明確な概念は第二次世界大戦後に初めて明示されたものであった。それでは第二次世界大戦以前に展開されていた保健衛生活動は、どのような認識や規定を根拠に活動していたのだろうか。本年度は、主に国際連盟保健機関の保健委員会の協議内容を分析した。両大戦間期は公衆衛生国際事務局(OIHP)と国際連盟保健機関という保健衛生分野の国際組織が併存していた。両機関に参加した専門家は一部重なり合い、活動領域を切り分けることに注意を払った。保健委員会では、公衆衛生国際事務局の設立目的であった伝染病情報の収集及び通知という伝染病対策の領域を避け、国際統計や血清の標準化等の領域に進出した。また、保健委員会は専門家の国際交流活動や各国の政府提案を検討する中で、様々な活動に共通性を見出し、保健衛生分野全体を一体的に管理する意義を認識していった。今年度は、両大戦間期に保健委員会が検討し、新たに進出した領域を分析した。それらの多くが世界保健機関の任務として規定されたことを明らかにした。加えて、2016年2月にスイス、ジュネーブの国際連盟資料館で史料収集を行った。国際連盟事務局部長会議(Directors Meeting)など、今後の課題である国際連盟内での保健衛生分野の位置づけ、部門間の相互作用等を分析する史料を収集した。本年度は、保健委員会の協議内容を検討し、来年度以降に分析する史料収集を行う計画であった。保健委員会については、公衆衛生国際事務局との併存などによって、国際保健衛生活動が伝染病対策の領域に加え、国際統計や血清の標準化の領域へ拡大する過程を明らかにすることができた。史料収集も2016年2月に国際連盟資料館において今後の課題を分析する史料の収集を行うことができた。本研究では国際連盟保健機関(LNHO)を中心に国際保健衛生(International Health)概念が形成される過程を明らかにしていく。今日、世界保健機関(WHO)は、人類の健康の向上を目的に伝染病対策に留まらない様々な活動を展開している。同機関の憲章には「健康」の定義や保健衛生の環境改善、国際保健衛生制度の整備などを含む22項目の任務が定められている。しかし、これら国際保健衛生活動に関する明示的な規定は第二次世界大戦後に初めて示されたものであった。歴史を振り返れば、両大戦間期またそれ以前に保健衛生分野に関係する国際組織が活動していた形跡を見つけることは容易い。しかしながら、公衆衛生国際事務局(OIHP)や国際連盟保健機関がどのような認識を持ち国際保健衛生活動を展開したのか、という点は必ずしも明らかになっていない。今年度は昨年度に引き続き国際連盟保健機関の政策立案部門であった保健委員会の分析を進めた。保健委員会では第一次世界大戦以前に設立された公衆衛生国際事務局が扱う伝染病対策の領域が考慮され、その他の領域である国際統計や血清の標準化などを国際連盟保健機関の扱う領域として組み込んでいった。加えて、専門家の交流活動の経験や各国政府の提案を協議することで世界で普遍的に活動する意義が保健委員会で徐々に認識されていった。また大恐慌などの国際変動に対応することを通じて、保健衛生分野は他分野との調整を含む多様な活動を展開するに至った。保健委員会の協議を通じて、今日の国際保健衛生活動の基礎となった国際保健衛生概念が形成される過程を一定程度明らかにできた。同時に史料の収集も進め、主に国際連盟事務局部長会議(Directors Meeting)議事録を集めた。本年度は2016年2月に国際連盟資料館で収集した史料を加え、保健委員会の役割や国際連盟保健機関と国際労働機関等との機関間調整や連携など相互作用を中心に分析を進めた。保健委員会が公衆衛生国際事務局の活動範囲や専門家の提案を考慮し、また大恐慌などの国際変動に対応することを通じて国際保健衛生概念を形成していく過程を明らかにした。また引き続き、史料の収集も進め、主に国際連盟事務局部長会議(Directors Meeting)議事録を集めた。本研究では国際連盟保健機関の活動を通じて戦間期に国際保健衛生概念が形成される過程を明らかにした。世界保健機関憲章には「健康」の定義や保健衛生の環境改善、保健衛生制度の整備などを含む22項目の任務が規定されているが、これらの明示的な任務は第二次世界大戦後に初めて示されたものであった。この保健衛生活動の歴史展開の背景に国際連盟保健機関の活動があった。

国際連盟保健機関は戦間期に伝染病対策の領域から人間の健康に関するあらゆる領域に活動を拡大させた。本研究では保健衛生分野の機能的協力、戦間期の国際機構の併存、1929年の世界大恐慌などに着目し、分析を進めた。保健衛生分野の機能的協力は既に第一次世界大戦以前に開始されていた。国際行政連合の一つ公衆衛生国際事務局が伝染病対策の領域で機能的協力を始動させた。戦間期には公衆衛生国際事務局に加え、新たに国際連盟保健機関が創設され、保健衛生分野の国際機構が併存することとなった。結果的に、この併存関係は国際連盟保健機関の活動領域の拡大をもたらした。何故なら、公衆衛生国際事務局がこれまでの伝染病対策の領域に注力する中で、一方の国際連盟保健機関は、活動領域の重複を避けるため新たな活動領域を模索する必要が生じたからである。加えて、世界大恐慌への対策を協議する中で国際連盟保健機関は、農業や労働分野などと活動を調整する必要に迫られ、分野間の協力体制も深化した。このように戦間期の国際連盟保健機関を中心とする活動によって世界保健機関憲章に結実する国際保健衛生概念が形成されていった。本研究では、戦間期に国際保健衛生概念が形成される過程を国際連盟保健機関の役割に着目して明らかにした。具体的には、国際連盟保健機関が戦間期に伝染病対策の領域から人間の健康に関するあらゆる領域に活動を拡大させる過程を検討した。本研究を通じて、国際連盟保健機関が保健衛生分野の機能的協力を土台にして、戦間期の国際機構の併存や1929年の世界大恐慌などを乗り越え、国際保健衛生概念を形成したことが明らかとなった。戦間期の国際連盟保健機関を中心とする活動によって今日の世界保健機関憲章に結実する国際保健衛生概念は形成された。本年度は、保健委員会の協議内容を検討し、来年度以降に分析する史料収集を行う計画であった。保健委員会については、公衆衛生国際事務局との併存などによって、国際保健衛生活動が伝染病対策の領域に加え、国際統計や血清の標準化の領域へ拡大する過程を明らかにすることができた。史料収集も2016年2月に国際連盟資料館において今後の課題を分析する史料の収集を行うことができた。今後はこれまでに収集した史料や分析をまとめ、研究を総括する。保健委員会に参加する各国代表の相互関係や国際連盟事務局部長会議(Directors Meeting)での協議、植民地での保健衛生活動を通じて、両大戦間期に今日の基礎となる国際保健衛生概念が形成される過程を明らかにする。研究成果は投稿論文を通して公表する計画である。国際関係論
扁桃体海馬野の生理的意義の解明

扁桃体海馬野は扁桃体の最尾側に位置しており、扁桃体皮質核と海馬に挟まれた領域である。我々はZic2タンパク質が強く限局して扁桃体海馬野に分布することを見いだした。一方、Zic2発現低下変異マウスは攻撃性が減弱していることが居住者侵入者試験や社会優位性試験などで示されている。Zic2の扁桃体海馬野の機能を解明することを目的として、Zic2外套条件変異ホモ個体を作製し、解析を行った。この個体群では扁桃体海馬野で顕著な細胞数減少があり、文脈依存的な恐怖記憶が低下する傾向が認められた。また、Zic2を分解するE3ユビキチンリガーゼRinesを欠損するマウスでは、攻撃行動が減弱する傾向が認められた。Zic2条件変異マウスを用いた扁桃体海馬野を欠損するマウスの攻撃行動の解析。これまでに大脳皮質、海馬、扁桃体の一部でZic2を欠く個体(Zic2外套条件変異ホモ個体)の恐怖条件づけ行動を開始した。同時にこれらの個体を用いて扁桃体海馬野のZic陽性細胞に関する組織学的解析、分子マーカー解析を行った。その結果、扁桃体海馬野における有意な形態の変化が観察され、Zic2がこの領域の発生に重要な役割を示すことが明らかになった。神経回路レベルでどのような異常が起きているのかを明らかにするために、異動先の長崎大学でで新たなマウスのコロニーを起ち上げる作業を進めている。Zic2分解促進因子欠損マウスとZic2発現低下マウスを組み合わせた場合のZic2発現レベルと扁桃体海馬野のサイズと攻撃性の変化。1. Zic2条件変異マウスを用いた解析。大脳皮質、海馬、扁桃体の一部でZic2を欠く個体(Zic2外套条件変異ホモ個体)のコロニーを長崎大において新たに立ち上げた。遺伝子の不活化が起きた細胞からの投射パターンの解析を行うために、新たなCre-floxレポーター系統を導入して、Zic2条件変異マウスとの交配を進めた。flox型条件変異ホモ個体の扁桃体に局所的にCre発現型組み換えウイルスを投与するための実験環境を整備した。2. Rines変異マウスにおける扁桃体表現型の解析。申請者らはZic2を分解するE3ユビキチンリガーゼRinesが同定し(Ogawa et al., Genes to Cells, 2008)、Rines欠損マウスの解析から、Rinesが情動行動の制御に重要な役割を持つことを明らかにした(Kabayama et al., 2013)。このマウスでは攻撃行動が減弱する傾向が認められるため、Zic2の発現する扁桃体海馬野の組織学的な検索を行った。その結果、組織構築にはっきりとした異常が認められないことが明らかになった。今後、抗Zic抗体による免疫染色によるZic陽性細胞の定量的解析を行う。3. Zic条件変異複合変異マウスの作製。研究の進行過程で外套発生におけるZic1の役割も併行して解析した方が良いと考えられたので、Zic1/Zic2条件変異の複合マウスを作製することを新たに計画し、目的の動物を得ることに成功した。神経生物学Zic2の分解を制御する可能性があるRines欠損マウスについて、攻撃行動に関連した行動異常が観察されるという発見があり、それを誌上発表できた点で大きな成果と考える。理化学研究所から、長崎大学への異動に伴い、一時的にマウスのコロニーと閉じざるを得ず、計画の進行に遅れが生じた。大脳皮質、海馬、扁桃体の一部でZic2を欠くマウス(Zic2外套条件変異ホモ個体)の攻撃中枢に神経線維トレーサーを注入した場合の神経回路投射パターンの変化を計画している。攻撃性をつかさどると予想される神経回路の投射パターンの解析を行う。まず視床下部後部の攻撃中枢への逆行性トレーサーの注入を行い、その結果を見たのちに、扁桃体海馬野の順行性・逆行性トレースを試みる。その他に、前頭前野、前帯状皮質、海馬、中核核、中脳中心灰白質などへの投射も確認する。以上の解析から扁桃体海馬野の細胞が攻撃性をつかさどる神経回路に参加しているのか、Zic2の発現状態の変化が神経回路の形成にどのような影響を与えるのかを検討する。マウスコロニーの再起ち上げを円滑に進める。物品の購入には不適当な少額の端数が生じた。次年度に使用する。
特殊イオンセンサ-による火口湖底噴火予知システムの構築

湖底噴火予知システムの構築目標として、1.硝酸イオン電極によるポリチオン酸イオンのモニタリング、2.硫化水素ガス電極による湖水に溶存する硫化水素のモニタリング、のための全システムを作り上げることとした。1の目標については実際に草津白根火山湯釜火口湖に電池駆動式デ-タロガ-による連続観測装置一式を設置するところまで研究を推進することが出来、実地観測による試験運転を行っている。この間に種々の予期しないトラブルのため、まだ信頼するに足るデ-タは得られていないが、細部を現場の諸条件に合うように修正改良を加えつつあり、野外観測装置として完成度を高めているところである。この装置の現在直面している最大の難点は冬期の連続観測ができない点である。これはシステムが揚水方式をとっているためで、電極の耐酸性能を向上させることによって克服できる。2の目標は湖水中の硫水水素を連続的にモニタ-することにより、湖底噴気の噴出量を速度および活動の変化の方向を探ることにある。これは市販の硫化水素ガス電極を、強酸性の湖水中の硫化水素の検出用に改良することにより実地観測への見通しを得ることが出来た。このガス電極法によれば、高濃度の多様な成分を溶存する火口湖水の中の硫化水素をほとんど妨害なくモニタ-することができる。測定濃度範囲は0.5100ppmの範囲であり、実地モニタ-範囲を充分カバ-することができる。現在この電極の現地観測および実験室測定における安定性について検討を重ねている。現在直面している難点は長期観測における参照電極の出力安定性に付隨する問題である。電極構造の改良によりこの困難の克服を試みているところである。これら二つの電極からの出力はデ-タロガ-に貯め込まれ、約1カ月毎に出力されるように運転されているが、ポリチオン酸モニタ-と同様、冬季の連続観測は実現していない。
細胞選択的に機能誘導可能な感染性ウイルス模倣表面の創製

不活性化センダイウイルス(HVJ-E)のような免疫活性化能・細胞融合能・細胞種選択的な細胞種誘導能を有する不活性化ウイルスを、基板上に固定化した感染性ウイルス模倣表面を構築し、その機能を明らかにする、またコントロールすることが本研究課題の主題であった。平成26年度はHVJ-Eを、高分子の交互積層法の一種であるLayer-by-Layer (LbL)法を利用し、基板上に固定化させることに成功し、その報告を行った。平成27年度はその膜タンパク質活性の評価と細胞選択的な機能誘導について評価した。HVJ-Eを固定化した本作製基板が発現する機能は主に二種類であり、一つ目は細胞分離能、二つ目が癌細胞の細胞死誘導能である。HVJ-Eを固定化させたガラス基板上にHVJ-EレセプターであるGD1aを発現する細胞と発現しない細胞を播種した場合、GD1a発現細胞のみが優位に表面に吸着した。この性質を利用した細胞選別基板を開発し、その成果を学術誌Biomaterials Science誌に報告した。次に、本固定化技術を生分解性高分子であるPoly-ε-Caprolactoneからなるナノファイバー上に施した。HVJ-Eを固定化させたナノファイバーをヒト前立腺癌細胞(PC-3)と共培養した場合、PC-3に対する細胞死誘導が確認された。本成果は学術誌Materialsに報告した。以上、HVJ-Eの基板表面への固定化、およびそれらがもたらす細胞分離能、および癌細胞に対する細胞死誘導能は、今後の再生医療・抗癌治療に広く応用が期待される。27年度が最終年度であるため、記入しない。これまで、不活化センダイウイルス(HVJ-E)のように、免疫細胞活性化能や細胞融合能、細胞種選択的な細胞死誘導能を有したウイルスを固定化し、それが誘発する細胞応答を評価した知見は得られていないことから、このウイルスを表面に固定化し、より多くの材料表面に対する修飾技術を開発することができれば、HVJ-Eを用いた高機能性材料開発による生体材料学への多大な貢献が期待される。この細胞選択的に機能誘導可能な感染性ウイルス模倣表面を開発するために、HVJ-Eの基材表面への固定化方法を確立し、HVJ-Eの有する免疫細胞活性化能、ハイブリドーマ形成能、癌細胞選択的な細胞死誘導能を有する新規の感染性ウイルス模倣表面を構築することが主たる研究目的である。採用初年度は、研究実施計画の通り、下記の二点を明らかにすることを目的とした。1HVJ-Eの固定化量がコントロール可能な表面固定化方法の確立、2固定化HVJ-Eの膜タンパク質活性評価、の上記二点である。当初の予定ではHVJ-Eの固定化は、疎水基末端ポリエチレングリコールを用いた脂質膜へのアンカリングにより固定化する計画であったが、固定化HVJ-Eの安定性の欠如から、Layer-by-Layer法を用いた静電相互作用による固定化に切り替えた。この手法では、初期ウイルス溶液のウイルス濃度を調整することで、表面固定化量をコントロール可能であることを見出した。加えて、HVJ-Eが極めて安定的に固定化され、固定化後もその球状形態を維持していることが原子間力顕微鏡で確認できた。さらに、固定化後のHVJ-Eの膜タンパク質活性を赤血球を用いた溶血試験により評価すると、固定化後も溶血反応が確認されたことから、HVJ-Eの膜タンパク質の活性を維持したまま固定化出来ていることを見出した。採用初年度に計画していた二点の課題検討を達成し、研究成果を国内外の学会で発表した。当初の予定では、採用初年度にHVJ-Eの固定化条件の検討と膜タンパク質の活性評価を予定していた。それらの評価が完了し、二年度目に予定していた細胞実験に既に取り組んでおり、「当初の計画以上に進展している」といえる。

二年度目は、当初の研究計画通り、HVJ-Eのハイブリドーマ形成能の評価、ヒモ状、網目状の細胞など、細胞の形をコントロールしたハイブリドーマの形成。HVJ-Eの有する癌細胞特異的な細胞死誘導能の検討、樹状細胞やその他免疫細胞の応答性を評価する予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。