hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞リプログラミングを応用した人工口腔組織幹細胞の作成とその評価

本研究は、組織細胞を人工的に組織幹細胞に誘導し、再生医療への応用を目指すものである。これまで、GSK3b inhibitor IXが歯髄細胞を歯髄幹細胞に誘導し、幹細胞マーカーであ発現が誘導されることを明らかにした。誘導された乳歯由来ヒト人工歯髄幹細胞を、ハイドロキシアパタイトをキャリアーとしてマウス皮下に移植した結果、ハイドロキシアパタイトが完全に吸収され、ヒト由来血球細胞を含む骨髄細胞を伴う大量の骨組織の形成が確認された。以上の結果は、我々の用いた人工組織幹細胞誘導法により、ヒトの骨髄を作製できた画期的な成果であり、白血病等の血液疾患の治療に応用可能な技術として期待される。本研究では、iPS細胞作製に必要な4遺伝子に相当する分子について、口腔組織幹細胞誘導において明らかにし、これら新しい遺伝子を用いた人工的な組織幹細胞誘導に必要な技術開発を目的としている。そこで、歯髄などの組織細胞と、歯髄幹細胞との遺伝子発現の差をもとに、候補遺伝子のスクリーニングを行っていたが、震災により、細胞サンプルを全て喪失してしまった。そこで我々は、これまで行なってきた手法を用いて、歯髄組織細胞株、歯髄幹細胞株について、細胞ソーティングや限界希釈法を用いて、再度同等の分化活性を有する細胞作製に成功し、包括的な遺伝子スクリーニングを開始した。また、歯髄細胞においては、GSK3b inhibitor-IXを用いることで、Oct4を発現し、BMP2で効率よく骨芽細胞に分化誘導できることを確認した。また、iPS細胞からエナメル芽細胞、象牙芽細胞への分化誘導に成功したことから、iPSから口腔組織細胞に分化する過程での遺伝子発現変化について検討をおこなった。その結果、口腔上皮細胞分化においては、内皮細胞マーカーであるGata6、cdx2および間葉系幹細胞マーカーであるbrachyuryの発現が消失し、CK14やp63などの上皮細胞マーカーが発現し、その後アメロブラスチンやエナメリンなどの、歯特異的基質の発現が上昇することを見いだした。このin vitroにおけるiPS細胞からエナメル芽細胞への分化誘導過程についても、その分化段階に応じた遺伝子発現の変化について、マイクロアレーを用いた包括的な遺伝子スクリーニングを行なう予定である。そこで、歯髄などの組織細胞と、歯髄幹細胞との遺伝子発現の差をもとに、候補遺伝子のスクリーニングを行っていたが、23年度は震災により、細胞サンプルを全て喪失してしまった。そこで24年度までに、これまで行なってきた手法を用いて、歯髄組織細胞株、歯髄幹細胞株について、細胞ソーティングや限界希釈法を用いて、再度同等の分化活性を有する細胞作製に成功し、包括的な遺伝子スクリーニングを開始した。また、歯髄細胞においては、GSK3b inhibitor-IXを用いることで、分化した歯髄細胞をOct4陽性細胞に誘導し、BMP2を添加することで効率よく骨芽細胞に分化誘導できることを確認した。このin vitroにおけるiPS細胞からエナメル芽細胞への分化誘導過程についても、その分化段階に応じた遺伝子発現の変化について、マイクロアレーを用いた包括的な遺伝子スクリーニングを行っている。本研究は、組織細胞から人工的に組織幹細胞に誘導し、再生医療への応用を目指すものである。これまで、GSK3b inhibitor IXが、歯髄細胞を歯髄幹細胞に誘導することを見いだし、GSK3b inhibitor IXにより幹細胞マーカーであるOct4やNanogの発現が誘導されることを明らかにした。次に、このGSK3b inhibitor IXにて誘導した乳歯由来ヒト人工歯髄幹細胞を、ハイドロキシアパタイトをキャリアーとして、マウス皮下に移植した。その結果、GSK3b inhibitor IXで処理していない歯髄細胞の移植では、ハイドロキシアパタイトの周囲に骨の形成を認めたが、GSK3b inhibitor IXにて誘導した乳歯由来ヒト人工歯髄幹細胞においては、ハイドロキシアパタイトが完全に吸収され、骨髄細胞を伴う大量の骨組織の形成が確認できた。さらに、この形成された骨髄組織から、ヒト由来の末梢血が形成されているかどうかを確認するためにおこなった、抗ヒトCD11b抗体を用いたマウス末梢血のFACS解析では、ヒト由来の血球細胞の存在が確認された。

驚くべきことに、ヒト由来の血球系細胞は、移植に用いたマウスの組織を攻撃し、GVHD様の症状を呈することが明らかとなった。このことは、免疫反応を惹起できる機能的な血球細胞に分化したことを証明する新知見である。以上の結果は、我々の用いた人工組織幹細胞誘導法により、ヒトの骨髄を作製できた画期的な成果であり、白血病等の血液疾患の治療に応用可能な技術として期待される。本成果は、現在特許申請手続き準備中のため、関連研究成果の学会発表や論文発表は行なっていない。25年度が最終年度であるため、記入しない。東日本大震災により、研究施設が使用できなくなり、また細胞などのサンプルを喪失してしまった。一部の実験を新しい機器により自動化するなどして、効率よく研究を実施できる体制を整えつつあり、また失った細胞サンプルも、再作成するなどして、本来の研究ができるようになってきた。東日本大震災により、23年度は研究施設が使用できなくなり、また細胞などのサンプルを喪失してしまった。一部の実験を新しい機器により自動化するなどして、効率よく研究を実施できる体制を整え、また失った細胞サンプルも、再作成するなどして、24年度は本来の研究ができるようになった。当初の研究計画通りに、歯髄細胞株:mDP細胞への発現ベクターの遺伝子導入、また組織幹細胞(歯髄幹細胞株:mDP-SP細胞)、薬剤処理mDP細胞(mDP-GSK3bi-IX)で差の認められた遺伝子群に関しては、歯髄幹細胞株mDP-SP細胞遺伝子導入を行う。本年度スクリーニングを行った薬剤についても、歯髄細胞株への処理を行い、遺伝子導入細胞と主に、歯髄細胞における分化能の評価を行う。歯髄細胞への単一遺伝子の導入では、iPS細胞の誘導と同様に、何ら変化が認められないことが予想される。そこで、候補遺伝子のすべてを一度に遺伝子導入し、未分化状態を確認した後に、1つ1つの遺伝子を除外した遺伝子導入を繰り返すことで、候補遺伝子の同定を進める。当初の研究計画通りに、さらに歯髄細胞株(mDP細胞)への組織幹細胞特異的遺伝子の発現ベクターの導入を行い、24年度と同様に未分化誘導の程度についてOct4, Klf4, Nanog, Sox2などの幹細胞マーカーや、内皮マーカーGATA6、間葉系マーカーbrachyury,上皮マーカーp63やサイトケラチンの発現を検討する。歯髄細胞株へスクリーニングを行った薬剤を添加し、歯髄細胞における分化能の評価を行う。そこで、候補遺伝子のすべてを一度に遺伝子導入し、未分化状態を確認した後に、1つ1つの遺伝子を除外した遺伝子導入を繰り返すことで、候補遺伝子の同定をさらに進める。
房室弁輪部起源心房性頻拍の機序及び頻拍回路の解析

房室弁輪部を起源とする心房性頻拍のうち、特に房室結節近傍を起源とする頻拍について、その機序と頻拍回路について検討を行った。エントレインメント及び単発期外刺激法を用いた検討の結果、頻拍の機序はリエントリーであり、カルシウムチャネル依存性の組織をリエントリー回路の必須緩徐伝導路とし、成立していることが示された。また、頻拍回路は房室結節近傍に認めるものの、頻拍回路はKoch三角外に認めることが示された。房室弁輪部起源の心房頻拍の1つである、房室結節近傍起源の心房性頻拍は、頻拍中の最早期心房興奮部位が、正常の房室結節を介する室房伝導時の心房興奮パターンと異なることから、房室結節近傍起源の心房性頻拍の回路形成に正常の房室結節は関与していないことが示唆されていたが、頻拍の機序及び回路の詳細は明らかにされていない。そこで、房室結節近傍起源の心房性頻拍に正常の房室結節が関与しているかどうかを明らかにするために、Ensite3000マッピング装置を用いて頻拍の最早期興奮部位を同定した後、頻拍中に、Koch三角部の房室結節を含む右心房中隔部10点において、心房単発期外刺激を加え、各点でその刺激によるresetting responseを解析し、頻拍がどの範囲の心房組織を回路内に含むかを検討した。さらに頻拍がリエントリーによるものであるかどうかを明らかにするため、心房内多点より、頻拍中に頻拍周期より短い周期で心房頻回刺激を加え頻拍中の最早期心房興奮がorthodromicにcaptureされる、manifestentrainment現象が認められるかどうか検討した。その結果、本頻拍は、リエントリーによることが証明された。また、頻拍回路には房室結節を含むKoch三角部の心房組織は頻拍の回路に含まれていないことを明らかにした。manifestentrainment現象は高位右房からの刺激で認められたことから、リエントリー回路のCaチャネル感受性を持つ必須暖徐伝導路は、房室結節近傍の、Koch三角部外の組織により形成されていることが示された。房室弁輪部起源の心房頻拍の1つである、房室結節近傍起源の心房性頻拍の機序および詳細な頻拍の回路の位置を明らかにするために、エントレインメント法を用いて検討を行った。まず、頻拍中の最早期心房興奮部位を明らかにするため、Ensite3000マッピング装置を用いて頻拍中の右房内マッピングを行った。Virtual電位で同定した最早期興奮部位にカテーテル電位を留置しコンタクト電位を記録した。その後、頻拍中に心房内複数個所より、頻拍の心拍数より5拍/分速いレートでペーシングを行い、マニフェストエントレインメントが認められるかについて検討した。ペーシング中、最早期興奮部位での心房電位を同時に記録し、この電位がエントレインメント中にorthodromicにキャプチャーされるかどうかも観察した。17症例でこの検討を行った結果、全例でマニフェストエントレインメントが認められた。エントレインメントは、症例ごとにある特定の部位(高位右房中隔、右心耳、高位右房側壁)からのペーシングでのみ認められた。マニフェストエントレインメントは冠状静脈洞を含む低位右房からのペーシングでは認められず、回路内の伝導遅延部位はKoch三角外に存在することが示唆された。また、マニフェストエントレインメント中、最早期興奮部位での心房電位はorthodromicにキャプチャーされ、頻拍回路のexitとentranceは解剖学的に異なる部位に位置していることが示唆された。房室弁輪部起源心房性頻拍のうち、房室結節近傍起源の頻拍の頻拍回路を明らかにするため、エントレインメントを用いた検討を行った。17例の房室結節近傍起源の頻拍症例で、まず頻拍中に最早期興奮部位の同定を行った。その後、最早期興奮部位での電位を記録したまま、心房内の複数個所から、ペーシングを行い、マニフェストエントレインメントが認められ、かつ最早期興奮部位の電位がOrthodromicにcaptureされるペーシング部位を同定した。リエントリー回路のSlow conduction areaへの興奮の入り口は、マニフェストエントレインメントが認められるペーシング部位方向に向かって存在すると考えられることから、Slow conduction areaの入口部を同定するため、頻拍中に、最早期興奮部位からマニフェストエントレインメントが認められるペーシング部位方向に向かって2cm離れた部位からカテーテルアブレーションを開始した。マニフェストエントレインメント全例で認められ、症例ごとに特定の部位からのペーシングにより認められた。頻拍は、最早期興奮部位から、マニフェストエントレインメントが認められるペーシング部位方向に向かって10.1±2.8mm離れた部位への通電により全例で停止し、誘発不能となった。すなわち、この部位がSlow conduction areaへの興奮の入り口と考えられることから、頻拍のリエントリー回路はEntranceからExitまでの距離が10.1±2.8mmのSmall reentry circuitと考えられた。

このEntranceからExitまでの間のCaチャネル依存性組織がSlow conduction areaの素地となり頻拍回路が形成されていると考えられた。頻拍回路のEntranceと考えられる成功通電部位は、いずれもKoch三角外に存在することから、房室結節性リエントリー性頻拍とは異なる疾患単位であることが示唆された。またこの方法を用いた成功通電部位は、いずれも最早期興奮部位に比べ、His束からより離れた位置に認められることから、従来の最早期興奮部位に対する通電に比べ、房室ブロックのリスクが少ない方法であると考えられた。
ハイパフォーマンスコンクリートの細孔組織構造と初期応力に対する養生効果評価法

本研究は,自己充填性を有するハイパフォーマンスコンクリートを用いた構造に導入される初期応力と,形成される細孔組織構造の両者を,任意の養生環境に対して評価する手法を開発する目的で行われた.そのために,コンクリート中の微細構造中に存在する水分の消失・移動ならびにセメント硬化体の水和生成に伴う構造変化,さらに熱エネルギーの生成・移動を一つの閉じた系として捉える熱力学理論を構築し,若材令時にハイパフォーマンスコンクリートが受ける乾燥・熱・外荷重作用を合理的に評価する技術の開発を行ったものである.まず,使用セメントの化学成分コンクリートの配合を入力情報として,任意の温度履歴下でのセメントの一般化発熱モデルを,ア-レニウスの反応理論を基礎に構築した.ハイパフォーマンスコンクリートの用いられるセメントとして,中庸熱セメントおよび高炉スラグ微粉末,フライアッシュ,石灰石粉等の混和材が採用されている.次に,水和のレベルとセメント硬化体の細孔組織構造の関係を,反応殻内の細孔径の線形分布を仮定することで定式化するとともに,形成された細孔構造内での水分分布の予測モデルを,細孔中の水の化学平衡条件を与えることにより構築した.そして,細孔径分布関数によって代表される細孔組織構造中の物質移動に係わる一般則を導出し,併せて,細孔組織内の水分分布モデルから,細孔中に形成される細孔水表面の寸法と表面張力を評価してセメントコンクリートの自由収縮ひずみを予測する方法を提案した.これらの要素技術は統括・統合され,各因子相互の連成を考慮した若材令ハイパフォーマンスコンクリートの挙動解析プログラム『DuCOM3』として結実した.提案プログラムは,材齢初期に乾燥を受けるコンクリート中における水分分布,細孔径分布,温度,水分量等の測定結果を再現することにより,十分な精度を有することが確認された.本研究は,自己充填性を有するハイパフォーマンスコンクリートを用いた構造に導入される初期応力と,形成される細孔組織構造の両者を,任意の養生環境に対して評価する手法を開発する目的で行われた.そのために,コンクリート中の微細構造中に存在する水分の消失・移動ならびにセメント硬化体の水和生成に伴う構造変化,さらに熱エネルギーの生成・移動を一つの閉じた系として捉える熱力学理論を構築し,若材令時にハイパフォーマンスコンクリートが受ける乾燥・熱・外荷重作用を合理的に評価する技術の開発を行ったものである.まず,使用セメントの化学成分コンクリートの配合を入力情報として,任意の温度履歴下でのセメントの一般化発熱モデルを,ア-レニウスの反応理論を基礎に構築した.ハイパフォーマンスコンクリートの用いられるセメントとして,中庸熱セメントおよび高炉スラグ微粉末,フライアッシュ,石灰石粉等の混和材が採用されている.次に,水和のレベルとセメント硬化体の細孔組織構造の関係を,反応殻内の細孔径の線形分布を仮定することで定式化するとともに,形成された細孔構造内での水分分布の予測モデルを,細孔中の水の化学平衡条件を与えることにより構築した.そして,細孔径分布関数によって代表される細孔組織構造中の物質移動に係わる一般則を導出し,併せて,細孔組織内の水分分布モデルから,細孔中に形成される細孔水表面の寸法と表面張力を評価してセメントコンクリートの自由収縮ひずみを予測する方法を提案した.これらの要素技術は統括・統合され,各因子相互の連成を考慮した若材令ハイパフォーマンスコンクリートの挙動解析プログラム『DuCOM3』として結実した.提案プログラムは,材齢初期に乾燥を受けるコンクリート中における水分分布,細孔径分布,温度,水分量等の測定結果を再現することにより,十分な精度を有することが確認された.当該年度の実績は,以下の3点に集約される。1.コンクリート中のセメントの水和発熱モデルと細孔容積分布密度関数に基づく水分移動モデルとを連成させ、発熱と水分の固定,及び熱と水分の移動に関する連成モデルを作成した。また,数値解析プログラムも併せて完成させ,3次元的広がりを考慮できるように構成されている。このモデルを強度発現モデルと更に連成させることにより,養生条件によって異なる水和進行度と強度発現特性を予測する手法も,一応の完成を見ている。今後,多角的な実験によって検証の幅を広げていく予定である。2.構築したモデルを細孔構造の観点からも検証するために,乾湿に関する養生条件を変化させた場合のセメント硬化体の細孔径分布の測定,ならびに吸水・透気特性の測定を行った。ここでは,養生経過時間と湿潤空気に触れているコンクリート表面からの距離の両者を変化させた詳細な実験を実施した。これまでのところ,養生時の乾湿の相違による水和組織構造の変化と,水和組織構造と水分移動特性の関連について,系統的なデータの蓄積を行うことができた。3.乾燥収縮応力モデルと水和に基づくコンクリートの剛性・強度評価法との連成についても全体的なフレームを構築し,凡その目処が立っている。今後,若材齢時に乾燥うける養生途上のコンクリートに発生する内部拘束応力の解析を実行する予定である。本研究は,自己充填性を有するハイパフォーマンスコンクリートを用いた構造に導入される初期応力と,形成される細孔組織構造の両者を,任意の養生環境に対して評価する手法を開発する目的で行われた.そのために,コンクリート中の微細構造中に存在する水分の消失・移動ならびにセメント硬化体の水和生成に伴う構造変化,さらに熱エネルギーの生成・移動を一つの閉じた系として捉える熱力学理論を構築し,若材令時にハイパフォーマンスコンクリートが受ける乾燥・熱・外荷重作用を合理的に評価する技術の開発を行ったものである.まず,使用セメントの化学成分とコンクリートの配合を入力

情報として,任意の温度履歴下でのセメントの一般化発熱モデルを,ア-レニウスの反応理論を基礎に構築した.ハイパフォーマンスコンクリートの用いられるセメントとして,中庸熱セメントおよび高炉スラグ微粉末,フライアッシュ,石灰石粉等の混和材が採用されている.次に,水和のレベルとセメント硬化体の細孔組織構造の関係を,反応殻内の細孔径の線形分布を仮定することで定式化するとともに,形成された細孔構造内での水分分布の予測モデルを,細孔中の水の化学平衡条件を与えることにより構築した.そして,細孔径分布関数によって代表される細孔組織構造中の物質移動に係わる一般則を導出し,併せて,細孔組織内の水分分布モデルから,細孔中に形成される細孔水表面の寸法と表面張力を評価してセメントコンクリートの自由収縮ひずみを予測する方法を提案した.これらの要素技術は統括・統合され,各因子相互の連成を考慮した若材令ハイパフォーマンスコンクリートの挙動解析プログラム『DuCOM3』として結実した.提案プログラムは,材齢初期に乾燥を受けるコンクリート中における水分分布,細孔径分布,温度,水分量等の測定結果を再現することにより,十分な精度を有することが確認された.
合成ペプチドによるラット実験的自己免疫性ぶどう膜点(EAU)治療モデルの確立

1).アジュバントに混入したT細胞レセプター(TCR)Vbeta8.2鎖由来の21-merペプチド、対照としてVbeta14鎖由来の21-merペプチドで免疫したラットの所属リンパ節細胞に対してin vitroで同一ペプチドによる抗原刺激を1週間毎に繰返すことでペプチド特異的な細胞株確立した。これらの細胞株はCD4陽性、CD8陰性であった。またVbeta8.2ペプチド特異的細胞株はMHCclassI抗原に、またVbeta14ペプチド特異的細胞株はMHCclassII抗原に拘束されていた。2).1)で得られた細胞株を培養し1x10^8個をルイスラットの腹腔内へ移入した。同時に網膜S抗原を免疫してEAUを発症させその細胞株移入のによる抑制効果の有無を調べた。皮内反応によってペプチドに対する遅延型過敏症反応は移入されていたが、Vbeta8.2ペプチド特異的細胞株の移入によるEAUに対する抵抗性の獲得はみられなかった。3).1)で得られた細胞株をmyelin basicprotein特異的なT細胞クローン(TCRVbeta8.2鎖を使用)を刺激細胞として混合培養したが増殖反応、IL-2分泌の検索では反応はみられなかった。以上の本年度の実験結果からはペプチドによる前感作治療をペプチド特異的T細胞株にて代用することは困難であると考えられた。
自律分散ロボット群に対する故障耐性をもつ協調プロトコル

自律分散ロボットシステムの理論モデルでは,各ロボットは固有の識別子を持たず(匿名性),過去の履歴を記憶できず(無記憶性),全てのロボットは同じアルゴリズムで制御され.非同期的に動作する.このロボットモデルでは,従来ロボットの故障に関しては,センサーの故障はロボットが認識する共通座標系の不一致として,筆者らのグループを含めていくつか考えられているが,ロボット自体の故障を考慮したものはほとんどない.平成21年度は,前年度の研究に引き続き,故障を含めた自律分散ロボットシステムにおける協調問題を検討した.具体的には,一時故障を含む自律分散ロボット群に対するフロッキング問題を理論的に定式化し,準同期耐故障性アルゴリズムを開発した.また,ロボットが任意のふるまいをするビザンチン故障を含むロボット群に対して,故障していないロボット群が円形成するための条件を明らかにした.すなわち,ロボットの台数をN,ビザンチン故障のロボット数をfとしたとき,N〓2f+2(f〓1)ならば,円形成できる完全同期アルゴリズムは存在しないことを示し,N>4f+1の場合には,円形成できる完全同期アルゴリズムを与えた.また,準同期を仮定した場合には,N〓3f+2であるとき,円形成するアルゴリズムは存在しないことも証明した.自律分散ロボットシステムの理論モデルでは,各ロボットは固有の識別子を持たず(匿名性),過去の履歴を記憶できず(無記憶性),全てのロボットは同じアルゴリズムで制御され.非同期的に動作する.このロボットモデルでは,従来ロボットの故障に関しては,センサーの故障はロボットが認識する共通座標系の不一致として,筆者らのグループを含めていくつか考えられているが,ロボット自体の故障を考慮したものはほとんどない.今年度はまず,故障を含めた自律分散ロボットシステムを理論的に定義すること,及び従来の匿名性,無記憶性,非同期性などとの関係を明らかにし,フロッキング問題の可解性を明らかにした.特に,ロボットシステムが非同期の場合,停止故障したロボットと動作の遅いロボットは区別がつかず,幾つかの問題は明らかに解けないので,ロボットの故障状態(停止故障や一時故障)や非同期の度合(ロボット間のスピード差)を分類することにより可解性を議論した.自律分散ロボットシステムの理論モデルでは,各ロボットは固有の識別子を持たず(匿名性),過去の履歴を記憶できず(無記憶性),全てのロボットは同じアルゴリズムで制御され.非同期的に動作する.このロボットモデルでは,従来ロボットの故障に関しては,センサーの故障はロボットが認識する共通座標系の不一致として,筆者らのグループを含めていくつか考えられているが,ロボット自体の故障を考慮したものはほとんどない.平成21年度は,前年度の研究に引き続き,故障を含めた自律分散ロボットシステムにおける協調問題を検討した.具体的には,一時故障を含む自律分散ロボット群に対するフロッキング問題を理論的に定式化し,準同期耐故障性アルゴリズムを開発した.また,ロボットが任意のふるまいをするビザンチン故障を含むロボット群に対して,故障していないロボット群が円形成するための条件を明らかにした.すなわち,ロボットの台数をN,ビザンチン故障のロボット数をfとしたとき,N〓2f+2(f〓1)ならば,円形成できる完全同期アルゴリズムは存在しないことを示し,N>4f+1の場合には,円形成できる完全同期アルゴリズムを与えた.また,準同期を仮定した場合には,N〓3f+2であるとき,円形成するアルゴリズムは存在しないことも証明した.
宇宙の加速膨張の起源の探究－宇宙論スケールにおける重力理論の検証－

本研究の目的は「宇宙の加速膨張の起源となる物理機構の解明」であり、第一段階の目標「宇宙論スケールにおける重力理論の検証」に向けて本年度に実施した研究の成果を1.理論の定式化と2.観測的検証の2項目に分けて報告する。1.局所領域における修正重力理論の定式化:宇宙の加速膨張の発見に動機づけられ、重力法則を長距離で修正する理論が活発に研究されている。太陽系では一般相対論が高精度で検証されているため、重力の修正は局所領域において遮蔽されなければならない。さまざまな修正重力理論が、スカラー・テンソル理論の観点から議論されている。近年、それらのすべてのモデルを包含した「Horndeski理論」が活発に研究されている。Horndeski理論の定式化は、具体的なモデルの予言を解析するのに応用することができ、新しいモデルの構築にも有益である。私は、局所領域においてHorndeski理論の定式化を行った。Horndeski理論において、スカラー場が遷移半径以下の短距離で遮蔽されるような、静的球対称解を導出した。最も一般的な場合(Horndeski理論)における静的球対称な問題の本質的構造は、5次方程式の解の中からスカラー場の遮蔽を実現する解を分類する問題としてとらえることができる。私はスカラー場が従う5次方程式の短距離における遮蔽解と長距離における漸近解を接続することによって、スカラー場のプロファイルの導出に成功した。これは、近傍銀河団のような系に対して適用することができる有益な定式化である。私はまた、Massive gravity理論の低エネルギー極限に対応するHorndeski理論の係数をみつけ出し、Massive gravity理論において解が滑らかに接続される条件を導いた。2.観測的検証:銀河団は宇宙最大の自己重力束縛体であり、重力理論の検証に関して絶好の実験場である。銀河団レンズは、重力レンズ効果を用いて銀河団の重力ポテンシャル分布を測定する観測で、来年度から始動するSubaru/HyperSuprime-Camで数千個の銀河団についての銀河団レンズが観測される計画である。私は銀河団レンズによるスカラー場の遮蔽機構を備えた修正重力理論のテストの可能性を探究した。1.局所領域における修正重力理論の定式化を近傍銀河団の重力レンズシグナルの予言に適用した。重力レンズの特徴的な効果は、スカラー場の2階微分が遮蔽領域への遷移半径で大きくなることによって、コンバージェンス(収束率)に特徴的シグナルが現れることである。このシグナルによって、修正重力理論を特徴づけるパラメータに観測的制限を与えることができる。私は特にMassive gravity理論において、銀河団レンズのシグナルについて議論をおこなった。本研究の目的は宇宙の加速膨張の起源となる物理機構の解明であり、第一段階として宇宙論スケールにおける重力理論の検証を目的として研究を実施している。本年度は、非線形領域、特に銀河団ハローにおける重力理論の検証を理論的及び観測的に以下のように実施した。我々は、一般相対性理論にスカラー的な自由度を加えた、ガリレオン型重力模型に注目した。ガリレオン型重力模型はスカラー場により加速膨張を説明可能でかつ物質近傍ではスカラー場を遮蔽して一般相対性理論を再現する性質を持つ。よって、銀河団等のハローで重力の遷移が現れ得る。1、銀河団中のスカラー摂動の非線形進化の解明我々は球対称静的な状況で無衝突ボルツマン方程式の解を用いて、スカラー場の効果を考慮したボアソン方程式を解いた。その結果、ガリレオン型重力模型では、銀河団ハローの半径の大きい領域で密度プロファイルが一般相対性理論の場合よりも増幅されることを明らかにした。また、ガリレオン型重力模型における密度プロファイルは一般相対性理論のものと同じプロファイルになると仮定した場合、自由粒子の回転速度が銀河団ハローのビリアル半径程度のスケールにおいて、一般相対性理論の場合よりも10パーセント程度大きくなることを明らかにした。この結果は、銀河団ハローの大きいスケールにおいてスカラー場の遮蔽機構がスカラー場を完全には遮蔽できておらず、重力の遷移が現れていることを示した点が重要である。2、重力レンズを用いた修正重力模型の制限ガリレオン型重力模型では重力レンズポテンシャルが修正を受けるので、銀河団ハローにおける重力の遷移を観測的に検証するため、我々は重力レンズ現象を用いた銀河団ハローの密度プロファイルの観測データに注目した。我々は有効重力定数と重力の遷移スケールの2つのパラメータによって重力の修正を特徴付け、これらに観測的制限を与えた。現時点での制限は強いものでは無いが、この検証方法はユニークであり、今後制限を強くできることが期待される。

Horndeski理論の定式化は、具体的なモデルの予言を解析するのに応用することができ、新しいモデルの構築にも有益である。私は、局所領域においてHorndeski理論の定式化を行った。Horndeski理論において、スカラー場が遷移半径以下の短距離で遮蔽されるような、静的球対称解を導出した。最も一般的な場合(Horndeski理論)における静的球対称な問題の本質的構造は、5次方程式の解の中からスカラー場の遮蔽を実現する解を分類する問題としてとらえることができる。私はスカラー場が従う5次方程式の短距離における遮蔽解と長距離における漸近解を接続することによって、スカラー場のプロファイルの導出に成功した。これは、近傍銀河団のような系に対して適用することができる有益な定式化である。私はまた、Massive gravity理論の低エネルギー極限に対応するHorndeski理論の係数をみつけ出し、Massive gravity理論において解が滑らかに接続される条件を導いた。2.観測的検証:銀河団は宇宙最大の自己重力束縛体であり、重力理論の検証に関して絶好の実験場である。銀河団レンズは、重力レンズ効果を用いて銀河団の重力ポテンシャル分布を測定する観測で、来年度から始動するSubaru/HyperSuprime-Camで数千個の銀河団についての銀河団レンズが観測される計画である。私は銀河団レンズによるスカラー場の遮蔽機構を備えた修正重力理論のテストの可能性を探究した。1.局所領域における修正重力理論の定式化を近傍銀河団の重力レンズシグナルの予言に適用した。重力レンズの特徴的な効果は、スカラー場の2階微分が遮蔽領域への遷移半径で大きくなることによって、コンバージェンス(収束率)に特徴的シグナルが現れることである。このシグナルによって、修正重力理論を特徴づけるパラメータに観測的制限を与えることができる。私は特にMassive gravity理論において、銀河団レンズのシグナルについて議論をおこなった。現在までに非線形領域における重力理論の検証については、当初の予定通り、理論的なアプローチと観測的なアプローチをどちらも実施することができ、ある程度の成果を上げることができている。理論的にはガリレオン型重力模型における銀河団中のスカラー場の非線形進化を球対称静的な場合に調べることができている。観測的には銀河団の重力レンズによる観測データを用いて重力の遷移パラメータにある程度の制限を与えることができている。今後、重力の修正への制限を強くするためには、銀河団ハローのさらに大きい半径も含むデータを提供する将来観測が待たれる。なぜなら、大きい半径では、スカラー場の効果が効くため一派相対性理論からのずれが顕著であり、重力の遷移により強い制限を与えられるからである。しかし、大きい半径では近傍銀河団ハローの効果も無視できなくなる。そこで、環境の効果を考慮したハローのモデリングを行うことが今後の課題である。
擬２次元流体相変化メカニズムの解明とミクロスケールの間隙洗浄技術への応用

変圧器に用いられる積層鋼板に入り込んだ絶縁油の除去のための,減圧条件下での蒸気洗浄技術のメカニズム解明を主な目的として,平板間隙に閉じ込められた液体が減圧下で示す,流動や蒸発/沸騰現象の可視化実験とモデリングをおこなった.すりガラス板の間にテスト流体(水,エタノール,揮発性有機液体など)をはさみ,減圧下での蒸発挙動を高速度カメラと画像解析により追跡し,液体物性(蒸気圧,表面張力,粘性,濡れ性)・表面粗さなどの制御パラメタ依存性を検討し,特に表面粗さと溶存気体量が蒸発パターンの重要な支配因子であることを見出した.変圧器に用いられる積層鋼板に入り込んだ絶縁油の除去のための,高温・減圧条件での蒸気洗浄技術のメカニズム解明のため,平板間隙に閉じ込められた液体が減圧下で示す,流動や蒸発/沸騰現象を定量的に調べている.本課題研究の初年度にあたる本年は,ガラス板と高速度カメラにより,さまざまな条件での可視化実験を行い,データを集積することを中心に,以下の研究を行った.(1)実験装置の構築:面発光型LED光源の導入により,一様に近い輝度データの取得が可能となった.また,圧力制御器を導入した.(2)表面粗さについての検討:ガラス板のサンドブラスト加工を外注し,4段階の異なる粗さをもつ平板間隙の挙動を調べることが可能となった.実験の結果,蒸発速度が強く表面粗さに依存することを明らかにした.(3)試料液体についての検討:これまで予備検討を行っていた水,エタノールに加えて,アセトンとヘプタンについても同様の実験を行った.沸点や蒸気圧が違うため,め蒸発速度自体は試料液体の種類によって異なるが,蒸発時の流動パターンは水とそれ以外(エタノール,アセトン,ヘプタン)に大別できることが見いだせた.予備実験で用いていた真空チャンバーを改良し,試料への光照射法の見直しや圧力制御器の導入などにより,安定に定量的なデータを得ることができるようになったことは,本研究の目的にとって大きな進歩である.間隙中の流体相変化挙動に大きな影響を与える可能性がある因子として,我々は差し当たり,(1)温度, (2)圧力,(3)表面粗さ,(4)間隙の大きさの4つを想定して,順次その定量的検討を行う計画であるが,本年度は,(2)と(3)に重点を置いて研究を進めた.圧力因子については,一定圧力での蒸発ダイナミクスを調べてデータ整理を行っているところである.圧力変動による蒸発促進も期待されているが,これまでのところ顕著な促進効果は見られていない.表面粗さについては,外注加工により表面粗さが異なる4種類のガラス板を入手することができ,粗さが重要な因子であることを定量的に示すことができた.しかし,サンドブラスト加工により表面にうねりが生じているようで,予想外の流動パターンが見られることがあり,その検討や対処が今後必要である.変圧器に用いられる積層鋼板間に入り込んだ絶縁油除去の有力な方法である高温・減圧条件での蒸気洗浄技術のメカニズムの解明を目的として,平板間隙の液体が減圧下で示す,流動や蒸発/沸騰現象を定量的に調べている.本課題研究の2年目となる本年は,昨年度までに作成した実験装置を用いて,さまざまな条件での可視化実験を行い,データを集積した.主な結果は以下の通りである:(1)実験装置の改良:加熱した溶剤蒸気を減圧装置に導入することで、高温下での実験観察を可能とした.(2)板のたわみによる間隙距離の変動の検討:板の厚さを変えることで相変化時の間隙距離の変動の影響を調べた.(3)試料液体の検討:これまでの試料である水,エタノールに加えて,アセトンとヘプタン,グリセロールについても同様の実験を行い,蒸気圧,濡れ性,粘性などが相変化挙動に大きな影響を与えることを見出した.これらの成果は、国際会議での口頭発表や学術論文2報において公開した.昨年度までに構築した真空チャンバー系を改良し,チャンバー内圧力の制御や気体加熱装置などの導入などにより,温度と圧力をある精度でコントロールした実験が行えるようになった.これは,本研究の目的にとって大きな進歩である.間隙中の流体相変化挙動に大きな影響を与える可能性がある主な因子として,我々は,(1)温度, (2)圧力,(3)表面粗さ,(4)間隙の大きさの4つを想定しており,本年度は,(1)と(4)の検討に重点を置いて研究を進めた.温度因子については,当然ながら高温ほど飽和蒸気圧が高いために蒸発速度が大きいが,最も蒸気圧の低いグリセロールを蒸発させるまでの高温をうまく得ることができていない.グリセロールは絶縁油のよいモデル物質であるため,今後,温度制御法をさらに改良して現実系に近い実験を行うことを計画している.間隙の大きさは,現状では表面粗さと独立に制御することが困難であるが,国際会議における本研究の発表において,減圧下で板のたわみに由来する間隙の変形の重要性が指摘されたため,板厚を大きくすることでたわみを減らした実験を行い,たわみが蒸発速度に影響を与えることを定量的に検討した.

本研究課題では,変圧器に用いられる積層鋼板に入り込んだ絶縁油の除去のための,高温・減圧条件での蒸気洗浄技術のメカニズム解明のため,平板間隙に閉じ込められた液体が減圧下で示す,流動や蒸発/沸騰現象を定量的に調べた.最終年度にあたる本年は,これまでに蓄積してきたさまざまな条件での可視化実験の結果をまとめて比較するとともに,モデル化の検討を行った.主な成果は以下の通りであり,学術論文3編を公刊したほか,いくつか国際会議で発表した.(1)表面粗さについての検討:サンドブラスト加工を外注することにより粗さの異なるガラス板を用意し,平板間隙内の蒸発挙動の粗さ依存性を検討した.蒸発速度や蒸発に伴い形成されるパターンが表面粗さに強く依存することが明らかとなった.(2)試料液体についての検討:チェンバー内の温度や圧力を制御できるように装置を改良した上で,水,エタノール,アセトン,ヘプタンについて実験を行った.蒸発速度自体は試料液体の種類によって当然異なるが,蒸発時の流動パターンは水とそれ以外の有機液体に大別できることを見い出した.水の場合は溶存気体の析出に始まる核生成的な蒸発が顕著に見られる一方,有機液体では1mm程度の幅をもつ樹状パターンを形成しながら乾燥領域が広がっていく.(3)変圧器内の絶縁油系を模して,減圧下でのグリセリン+エタノール蒸気系の挙動を調べ,間隙内に浸透したエタノール蒸気がグリセリンを流動化させる様子が観察された.(4)このような実験結果を説明できる物理モデルの構築を模索した.毛管内の輸送現象や多孔質体内の浸透現象を扱うモデルとしてよく知られているLucas-Washburn式を土台として,流路のランダム性を有効管径として繰り込むように改良することを検討中である.変圧器に用いられる積層鋼板に入り込んだ絶縁油の除去のための,減圧条件下での蒸気洗浄技術のメカニズム解明を主な目的として,平板間隙に閉じ込められた液体が減圧下で示す,流動や蒸発/沸騰現象の可視化実験とモデリングをおこなった.すりガラス板の間にテスト流体(水,エタノール,揮発性有機液体など)をはさみ,減圧下での蒸発挙動を高速度カメラと画像解析により追跡し,液体物性(蒸気圧,表面張力,粘性,濡れ性)・表面粗さなどの制御パラメタ依存性を検討し,特に表面粗さと溶存気体量が蒸発パターンの重要な支配因子であることを見出した.次年度は,実験とモデリングの両面から研究を進める予定である.実験としては,温度制御系を装置に導入することを計画している.予備的に,ふく射加熱と対流加熱の両方式を検討したが,対象がガラス板であるため,効率の良いふく射加熱は難しく,温風による対流加熱方式での装置設計を行う予定である.さらに,温度を積極的に変動させることで蒸発を促進することが可能かどうかを検討する.また,実際の蒸気洗浄技術の検討のため,間隙内の試料液体よりも蒸気圧の高い低分子溶剤蒸気を真空チャンバーに導入できるように,装置改良を行う.モデリングとしては,(1)枝分かれパターンの形成メカニズムと(2)突沸現象による蒸発促進の2つを明らかにできるようなモデルが必要である.(1)については,パターンとしてはviscous fingeringに類似しているが,試料液体が低粘性であることなどから,表面粗さに起因したピン止め効果など別の要因も検討しなければならない.(2)については,突沸の頻度がいろいろな実験因子にどのように依存するかという観点から実験データを再整理した上で,物理的にも妥当なモデルを構築することを目指す.本課題研究の最終年度となる次年度は,実験装置のさらなる改良を行いつつ,間隙内流体相変化のモデリングを進める予定である.実験としては,より高温で安定な温度制御ができるようにすることを検討している.
地域防災に資する災害報道のベターメントを目指した基礎的研究

この研究のねらいは、巨大災害に備える必要性が高まっている日本社会において、地域防災に資する災害報道のありかたを再検討することにある。そのために、メディアを単なる「情報の伝え手」から「共にコトを為す関係当事者」の立場にシフトチェンジすることの効果を考察することにした。防災活動に取り組んでいる地域コミュニティに2年間通い、共同実践をおこなった結果、神戸市長田区真陽地区においては、小学校の校内放送といったローカルなメディアや、住民と大学の手で作出した地域限定の防災カレンダーといったミクロなメディアなどが、人々の防災意識を高め、災害報道の内容を変革するポテンシャルを有していることが示された。本研究は、災害報道のベターメントを期するため、地域防災ー特に津波避難対策ーを推進するフィールドに焦点をあて、メディアを、単なる“情報の作り手/伝え手"として位置付けるのではなく、“共にコトを為す"関係当事者のひとつとして捉え直すことを提唱し、その妥当性を、アクション・リサーチの手法によって検討することを目的としている。そのために、理論的研究と実践的研究の両側面から、各一年度分の時間をかけてアプローチしていく計画であった。実績を概括すれば、まず理論的研究においては、レビュー分析の作業自体はまだ道半ばであるが、分担執筆の著書の中で、災害報道における“コミットメント(共にコトを為すこと)"の意義を詳述することが達成され、「災害ジャーナリズム論」の足掛かりを築くことができた。実践的研究においては、当初、主たる対象として設定していた調査フィールドー和歌山県広川町ーよりも、サブで構えていた調査フィールドー神戸市長田区真陽地区ーにおいて、事態が大きく進展することになった。多様な関係当事者ー本研究でいうところの“リアリティ・ステイクホルダー"ーと共同実践する機会に恵まれ、その成果をふまえた学会発表や情報発信等において、充実した結果を残すことができた。当該研究は、災害報道のベターメントを期するため、メディアの位置づけを単なる“情報の伝え手"から“共にコトを為す"関係当事者にシフトチェンジすることのポテンシャリティを考察することを主眼としていた。そのために、地域防災活動を推進するフィールドにエントリーして、アクション・リサーチを縦断的に展開し、理論的研究と実践的研究の両側面からアプローチする計画であった。実績の概要を簡潔に述べると、理論的研究では、日本の災害情報研究の系譜における「災害報道研究」の知見を整理して、「災害ジャーナリズム論」の足掛かりを築くことができた。その成果は、共著書2冊にまとめ、すでに公刊している。実践的研究では、当初予定していた和歌山県内のフィールド調査は残念ながら不調に終わったが、サブで構えていた神戸市長田区真陽地区において目覚ましい進展を遂げることができた。学会発表を多数おこなうことができ、また、関連する防災コンテストでの受賞やメディア報道などの実績も数多く積み重ねることができた。これらの成果をふまえて、今後も、当該フィールドに軸足を据えて、ステップアップさせた研究・調査活動を実施する予定である。当初は、理論的研究と実践的研究を、それぞれ第一年度、第二年度に仕分けして計画していたが、実際には、それらが同時並行して進行していくことになった。第一年度の理論的研究の達成状況は、およそ半分程度と言ったところであり、それまでの成果をふまえて、分担執筆の著書を公刊したところである。国内における主要学会誌における「災害報道」分野の論文を網羅的にレビューするところまではおよそ達成できた。しかし、関連文献が他にも数多く散在していることが確かめられたので、ネクストステップでは、さらなる資料の収集に努めなければならない。実践的研究においては、サブ・フィールドにおいて、大きな進展が認められた。アクション・リサーチを進めていた神戸市長田区真陽地区において、まず1つ目の成果として、地域住民が主体的に情報ツールー具体的には、津波避難呼びかけ用のトランジスタ・メガフォンーを発案し、その使用法をめぐって模索する過程においてアイデンティティが変容し、(マス)メディアとの関わり方についても再考するという一連のサイクルを観察することができた。またもう1つの成果として、地域の小学校の放送委員が、校内放送を活用して防災に関するコンテンツを放送するという防災学習プログラムを開発することができた。ここでも、参加者のアイデンティティが変容し、(マス)メディアとの関わり方を再考するという同様のサイクルーおよび、その教育的ポテンシャルーが見出された。実践的研究に関しては、当初想定していた動きとは異なる展開が調査フィールドで生成しているともいえるが、このことが、かえって多くの考察すべき事項を明らかとし、学会発表等においても多様な議論を展開することにつながった。27年度が最終年度であるため、記入しない。災害情報論理論的研究も実践的研究も、インプットとアウトプットのバランスが鍵となる。まず、理論的研究では、レビュー論文の執筆をすることで、到達点を確認・整理する作業が求められる。あわせて、すでに分担執筆をなした「災害報道における“コミットメント"」の意義を、さらに一歩深めた論考を著す予定である。

これは第二年度ー最終年度ー内に公刊する予定である。実践的研究は、アクション・リサーチの手法をとっているため、明確なエンド・ポイントを定めることが難しいが、これまでに見出された観点ーリアリティ、ローカリティ、アイデンティティ、アーティファクトーの相互作用に関して、取り急ぎ、論考をまとめていく必要がある。また、成果発信に関しては、当初の計画どおり、ラジオ番組による発信を基軸として複数回予定している。なお、実践的研究のメイン・フィールドとして構えていた和歌山県広川町では、この春、役場の防災担当者が異動になるなど、当該研究を推進する上で、ひとつの課題に直面している。そこで、町の防災拠点のひとつである「稲むらの火の館」と連携する体制づくりを今一度、模索している。メイン/サブの位置づけ方は、研究者側の都合によるところも大きいため、事態が転換する局面を常に想定して研究を推進していかなくてはならないと考える。27年度が最終年度であるため、記入しない。
ヒト染色体断片化による染色体外遺伝因子の新生と、革新的エピソームベクターの創成

1)齧歯類細胞中で、ヒト染色体の断片化により新たに生じた安定な染色体外因子(DM)は、多数のヒト染色体領域に由来する配列からなること、および、それぞれの領域は増殖制御に関連する重要な遺伝子を含むことが示された。さらに、そのようなDMは、がん細胞に見られるDMと同様な挙動を示すことが示唆された。2)ヒトゲノム由来のDMは、低酸素(3%)状態での培養で維持されやすくなり、低グルコース(0.5 g/l)では逆に不安定になることが示唆された。3)複製開始の必要最短配列の逆位反復を用いることにより、効率的に染色体外因子を形成させる方法を見いだした。我々は、ヒト細胞と齧歯類細胞を融合させると、ヒト染色体が特異的にPCCを生じて断片化すること、および、ヒト染色体の一部から安定な染色体外因子が形成されることを示唆する結果を申請段階で得ていた。このような染色体外因子はDMと呼ばれて、がん細胞の悪性化に重要な意味を持つ。本計画では、このようなDMの形成と性状を理解し、それをエピソームベクターの樹立に応用する道を拓くことを目指す。本年度には、Alu (+)のヒト由来配列が、DMでのみ検出されるような融合細胞クローンを多数得ることができた。このようなDMは、c-myc (+)のものと(-)のものがあったが、ともに新たに形成されたDMであることが示唆された。このようなDMの形成は、低酸素(3%)状態でより効率よく形成された。このことは、生体内のがん細胞ではDMを多く持つこととよく対応していた。このような新規DMは、ヒトがん細胞に見られるDMと同様の頻度で、凝集して微小核を形成したことから、両者が類似していることが示唆された。さらに、このようにして得られた、Alu (+)/c-myc(-)であるDMを持つマウス細胞クローンから、ゲノムDNAを抽出し、ヒトマイクロアレイにハイブリして検討した。その結果、解析した3クローンの全てについて、8q24、7p15、13q21がクローンごとに異なる程度で検出されたほか、5p15, 6p25がクローン特異的に検出された。これらの殆どは、もともとのヒト細胞が持っていたDMで増幅している領域とは一致しなかったことから、新たに生じたDMであることが強く示唆された。さらに、8q24はc-mycが局在し、ヒトがんで頻繁にDMを形成する領域であるが、クローンのマイクロアレイでは8q24のc-myc以外の領域が増幅していた。これらのことから、8q24のc-myc以外の領域に、DMとして細胞内で維持されるのに必要な配列が存在している可能性が示唆された。我々は、がん細胞に見られる染色体外因子であるDouble MInutes (DMs)の生物学を、長年続けてきた。DMはセントロメアもテロメアも持たず、増幅したがん遺伝子等を運ぶ。我々は最近、ヒト細胞と齧歯類細胞を細胞融合すると、ヒト染色体が断片化し、新たにDMが形成されることを示唆する結果を得た。本研究では、この点を明確にして発展させることできた。すなわち、形成されたDMはセントロメアを持たずに、分裂期染色体に付着することにより分配されること、その結果、3ヶ月程度の長期培養を行っても安定に維持されることが示された。されに、DMの形成は、様々なヒト細胞と齧歯類細胞の組み合わせについて生じることを示すことができた。一方、生体内のがん細胞ではDMが頻繁に見られるのに対し、それを長期培養すると染色体内に移行することが知られている。そこで本研究では、細胞融合後に低酸素(3%)で培養を行ったところ、DMが効率よく形成されることを見いだした。さらに、このようにヒトー齧歯類間の細胞融合により形成されたDMについて、マイクロアレイ解析を行った。その結果、ヒト染色体の様々な領域にもともと存在していた増殖関連遺伝子が、集合してDMを形成していることが示唆された。このような研究は、がん細胞内でDMがどうやって形成されるかを説明するのに極めて重要なモデルを与えるとともに、細胞工学上の重要な技術として利用可能である。一方、我々は哺乳動物細胞で複製開始に必要な配列をうまく組みあわせて遺伝子増幅させるIR/MAR遺伝子増幅法を見いだしていた。今回、本研究により、IR配列の逆位反復配列を用いることにより、効率よく染色体外のDMとして目的遺伝子を増幅できることを見いだした。このような方法は、新規な細胞工学技術として、動物細胞での組換え蛋白質生産に利用できる。

申請段階では、萌芽段階にある実験結果をもとにして、ステップ1)新規にDMが形成される過程と、形成されたDMの性状を理解する、ステップ2)新規に形成されたDMの由来と配列を知る、ステップ3)以上の結果を利用して、ゲノム由来のエピソームベクターを開発する道を拓く、ことを計画した。この中で、ステップ1)は1年間で大きく前に前進し、ほぼ目的を達成した。またステップ2)も、マイクロアレイ解析によりほぼ目的を達成した。ステップ3)は、今後の課題である。単年度で、これだけ大きく進歩できたことは、萌芽段階の結果をもとにした挑戦的な計画であっただけに、極めて高く評価できる。分子細胞生物学当初の研究計画に従い、そのステップ1と2の完成度を高める。さらに、ステップ3を実行する。ステップ3のために、当初計画を含めて2種類の方法で進める。その第一は、ヒト由来新規DMを持つマウス細胞クローンについて、そのようなDMを濃縮している微小核を精製する。そのような微小核からDNAを抽出し、それをもとにして、IR/MAR配列とd2EGFP遺伝子を持つプラスミドをベクターとしてゲノムライブラリーを調製する。それをハムスターCHO DG44細胞へ導入し、形質転換効率が高く、d2EGFPを高レベルで発現するような細胞を選択することで、エピソーム状態で維持されている細胞を得る。そのような細胞から、ヒト由来の配列を解析する事により、エピソーム状態で維持されるのに必要な配列を決定する。一方、当初計画には含まれていなかったが、以下の方法も検討する。すなわち、複製に必要なIR/MAR配列の他に、宿主染色体への付着に必要な装置を人工的に付加し、その効果を検討する。そのために、EBP2-LacR融合遺伝子、および・あるいは、histone H1-LacR融合遺伝子を細胞内で発現させた細胞について、LacO repeat配列とIR/MAR配列を持つプラスミドを細胞に導入する。エピソーム状態での維持は、PFA固定した細胞でのFISH解析により検討する。当初計画にあった「ヒト染色体に由来する染色体外因子(DM)を持つマウス細胞」のクローンを、計画通り得ることができた。これは大変重大な成果である。一方、この細胞のゲノムDNAについてマイクロアレイ解析を行うことは計画上不可欠であり、多額の費用が必要となる。このような解析について、初年度のみでは行うことができず、2年目にも行うこととなったため、次年度使用額が生じた。初年度に得られた「ヒト染色体に由来する染色体外因子(DM)を持つマウス細胞」のクローンのゲノムDNAを用いて、マイクロアレイ解析を行う。また、本計画遂行には、2年目に多額の消耗品を必要とするため、その購入に充当する。