hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
猫の自然免疫応答とウイルス性腎炎発症機構の解析

その結果、本ウイルスは感染時に、明確な急性臨床症状を引き起こすことはないことがわかった。FeMV感染により慢性腎炎を引き起こすか否かについては依然として不明であるが、病態再現には、年単位の長期的な観察が必要であると考えられる。さらに、ネコ個体において、不活化FeMV抗原を用いた試作ワクチンの接種実験も行ったところ、すべての個体で中和抗体価の上昇が認められ、FeMV株間での交差反応性も確認することができた。本研究により、FeMVに対する自然免疫応答とFeMVの病原性発現機構を解明する上で重要な知見が得られた。また確立したFeMVの感染実験系は、今後のワクチン開発に役立つことが期待される。本年度は、FeMVに対する液性免疫応答に着目し実験を進めてきたが、今後は液性免疫応答に先立つ自然免疫応答について、培養細胞レベル、さらにはネコ個体で解析する予定である。具体的には、FeMV感染初期および持続感染のネコ腎由来CRFK細胞におけるウイルスセンサーの発現量、IFN・炎症性サイトカインのレポーター活性を定量的PCR法によって比較し、FeMV持続感染時に特異的に発現が上昇する宿主の自然免疫因子を特定する。また、FeMV持続感染によって誘導される遺伝子の発現状況を調べ、FeMV感染初期および持続感染ネコの体内病態と比較することにより、FeMVに対する継続的な免疫応答とウイルス性腎炎の関係を明らかにする。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
実験社会科学を応用した高血圧予備群抑止のための若者の減塩価値調査と学食介入実験

本研究では中高年期に医療費が10倍に跳ね上がる高血圧の潜在的予備軍である若者に対する減塩施策の介入を行う。まず、1)大学生・中高年・高齢者の3群に対して、高血圧の危険を認知させたときの減塩に対する価値を選択型実験法のアンケートから推計する。その際、塩分過多が高血圧を助長するネガティブ情報と減塩が血圧を下げるポジティブ情報を与える2群に分けて、その差を比較する。得られた減塩価値を用いて、費用便益分析を行う。高血圧予防のためには減塩が効果的であるが、降圧剤を使用すると現絵を実施しないことが分かっている。減塩を促進するためには患者にどのような情報を提供するのがよいのか、また、高血圧を未然に防ぐためには、どのような情報提供が効果的なのかを本研究は探る。そのために選択型実験法を用いたアンケートをデザインした。食品の成分を属性として、それらの属性を多数組み合わせた減塩食品を仮想的に作り、そのデザインの効率性を予備実験で検証して、2年目以降の本実験のド材を作成した。得られた質問用紙を患者および医師にインタビューして質問紙の妥当性を確保した。その質問紙を用いて予備実験を行った。さらに、医師と相談の上、患者に提供する高血圧と塩分に関する情報を作成した。高血圧の危険性を認知させたときに、若者・中高年・高齢者では、減塩に対する価値に年齢間の差がでる可能性が高いことが予備調査から分かった。また、塩分過多による高血圧助長を示すネガティブ情報と、減塩による血圧降下を示すポジティブ情報では、ポジティブ情報のほうが患者のモチベーションを上げる可能性が高いことがわかった。当初予定通りのアンケートのパイロット研究を実施して、被験者のプーリングも終わったため。令和1年度は被験者募集を行い、測定を開始する。ミールプラン加入者220人中90人(40%)を集める。報酬は計測があるため1万円とする。文理工のある松江キャンパスでは塩分量の拡大表示のみを行う。ミールプラン加入者400人中90人(23%)を集める。報酬は購買データ提供のみなので3,000円とする。出雲キャンパスでの尿中Na/K比と中心血圧測定は2カ月に1回実施する。中心血圧は授業終了後18-20時に2回連続で、尿中Na/K比は測定器を被験者に貸し出し、起床時・昼休み・就寝時の1日3回を2日連続で測る。本調査を翌年度に回すことで、本年は大規模調査に可能なデザインの確定のための質問紙の作成とそれに対するインタビューでの頑健性のチェックに努めたため。
皮膚由来多能性前駆細胞から角膜内皮細胞への分化誘導

神経堤細胞は多分化能力を有し、再生医療への応用が期待されている。皮膚由来幹細胞は近年報告された真皮に存在する幹細胞である。本研究では神経堤由来であるマウス頭頚部皮膚由来幹細胞を用いて、機能的な角膜内皮細胞へと誘導することに成功した。Ussing cgamberによるin vitroでの機能解析、さらには家兎水疱性角膜症モデルへの移植実験により誘導内皮の有効性が確認された。ヒト皮膚由来幹細胞に関しては高齢者からも分離培養が可能であるが、マーカー発現や細胞形態などは今後の検討が必要と考えられた。概して、本研究により、皮膚由来幹細胞が角膜内皮再生における細胞源となりうることが示された。ヒトSKPsの誘導に関しては一度に得られる検体も小さくまたSKPsの分離が当初は難航したが、既報をmodifyした方法により効率よく分離継代することに成功した。そして内皮誘導にむけてレチノイン酸などの誘導因子を添加し接着培養したところ、ZO1、NaKATPaseの発現を確認することができた。また一部の角膜内皮マーカーの発現を認めている。誘導のプロトコールが決まり次第、順次in vitroでの機能解析やin vivoでの家兎への移植実験を施行する予定である。神経堤由来の細胞でEGFPの蛍光を発するWnt1-Cre/floxed EGFPマウス皮膚組織からSKPsを分離し、培養増殖させることに成功した。このマウスから得られたSKPsもEGFPの蛍光を発しており、SKPsが神経堤細胞由来であることが確認された。既報の方法ではマウスSKPsを効率的に増殖させることが困難であったが、GSK-3β阻害剤(BIO)を培養液中に添加することで効率的に増殖させることにも成功した。我々の開発した角膜実質幹細胞(COPs)から角膜内皮細胞への分化誘導法を応用し、SKPsにレチノイン酸、BIO等の誘導因子を添加し接着培養したところ、tight-junction形成の指標であるZO-1の発現が確認され、Ussing chamberでのNa,K-ATPaseポンプ機能評価にても十分なポンプ機能が確認された。更に平成25年度の計画に先駆けて、この誘導した細胞をウサギ角膜に移植しin vivo機能評価を行った(n=4)。移植後8日目の時点で、コントロールの角膜内皮剥離眼は著明な角膜浮腫を呈し角膜厚が1105.8±165.9μmに増加するのに対し、SKPs誘導細胞移植眼では角膜透明度が維持され角膜厚は544.0±85.0μmに維持された。しかし実際の角膜内皮は単層細胞層であるのに対し、SKPs誘導細胞は一部重層化しており、角膜内皮細胞マーカー群でも基底膜構成因子(4型及び8型コラーゲン)の発現が不十分であるので、ポンプ機能は十分であるものの完全に角膜内皮細胞と同等の細胞には誘導しきれていないと思われる。現在はSKPsとCOPsのDNAマイクロアレイを解析中で、角膜内皮への誘導に何が足りないかを検討中である。ヒト皮膚細胞からのSKPs分離に関しては本大学の倫理委員会の承認を所得した。実際の分離培養は平成25年度から開始する予定である。本年度は30歳台から80歳台までの様々な年齢のドナーの眼瞼皮膚よりSKPsを分離し、拡大培養することに成功した。分離初期に接着培養でexpansionした後に浮遊培養を経て再度接着培養させ、レチノイン酸、GSK3β阻害剤などの因子添加して誘導しヒトSKPs誘導内皮を得た。ヒトSKPs誘導内皮はATP1a1,Adh2,Pitx2,Integrinα4などの発現を確認し、定量的PCRで誘導前後を比較すると誘導後に概ね上昇していた。誘導時にsingle cellへと完全に分散させてから播種するのではなく、維持培養時のSphereの形質を残しつつ内皮誘導をすることで、前年度と比較するとより良好なtight junction形成の指標であるZO1やポンプ機能の指標であるNa,K-ATPaseの発現を認めることができた。しかしin vivoの正六角形の規則正しい形態を呈している角膜内皮と比較すると誘導内皮は神経堤細胞により近い形態をしめしており、タイトジャンクションの形成もfocalであった。そこで最終プロトコールの研鑽をおこなう為に、数種類の添加物を添加し、誘導内皮における形態およびタイトジャンクション形成の制御因子について最終探索を行っている。マウス同様のプロトコールで誘導されたヒトSKPs誘導内皮をUssing Chamberによるin vitroでの機能解析を施行するt、今回得られた誘導内皮はヒト角膜内皮細胞セルラインの約3倍もの高いポンプ機能を有していることを見出した。

以上より、本研究においてhSKPsがヒト角膜内皮再生において有望な細胞源であり、十分なポンプ機能を有する細胞に誘導が可能であることが実証された。眼科学平成25年度までの計画としてはマウスおよびヒト皮膚組織からのSKPsの分離、角膜内皮への分化誘導とin vitroでの機能評価を行う予定であった。マウスおよびヒト組織からのSKPsの分離培養をすることは達成できた。マウスSKPsから角膜内皮への誘導に関してはほぼ最適化できており、現在ヒトSKPsから角膜内皮への誘導を最適化している。最適化が終わり次第順次in vitroでの機能評価および家兎への移植実験に以降する予定である。若干計画より遅れているところもあるが、ヒトSKPsに関してはスケールアップして順次誘導法を検討しているので来月には本年度までの目標であった角膜内皮への分化誘導およびin vitroでの機能解析が終わる予定であり、概ね順調と考えている。当初の計画では、平成24年度は、マウスおよびヒト皮膚組織からSKPsを分離し、in vitroで誘導実験を行い、角膜内皮マーカー群の発現確認と、Ussing Chamberを用いたNa,K-ATPase活性測定を行う予定であった。マウスの実験系では、SKPsの効率的な分離培養に成功した。我々の報告した角膜実質幹細胞から角膜内皮細胞への分化誘導法を応用して、SKPsを、tight-junctionの形成がみられ、かつin vitroでの評価系でNa,K-ATPaseポンプ機能を十分に持った細胞に誘導することができた。更に、平成25年度に先駆けてウサギを用いたin vivo実験系での機能評価も行い、この細胞がin vivoでも十分なポンプ機能を有することを確認できており、この部分に関しては当初の計画以上に達成できている。一方細胞の重層化の抑制と基底膜構成因子の発現が解決すべき課題であり、そこがクリアできれば、ヒトSKPsからの誘導もスムーズに行えると思われるので、来年度初頭は重点的にそこに取り組む必要がある。また当初は予定していなかったが、上記の課題に対する対処として、DNAマイクロアレイでSKPsとCOPsの比較も行い現在解析中であり、この結果がSKPsの誘導法の改善に有用な手掛かりになると考えている。当初の計画以上に達成できている部分と未達成な部分があるが、全体を総括するとほぼ予定通りの進捗状況と考える。昨年度の成果としてヒトSKPSを分離し、培養をスケールアップすることに成功した。そのヒトSKPsを用いて、本年度はヒトSKPsから角膜内皮誘導へのプロトコールの最適化を早急に行う予定である。プロトコールの最適化が終わり次第、ヒトSKPs由来TECEのウサギ角膜への移植実験を行い、Na,K-ATPaseのポンプ機能の変化とそれにともなう角膜の厚みの変化を記録することで,移植により実際に角膜の含水率の制御が可能かどうかを検討する。また移植方法に関しても細胞シートで移植するかもしくは細胞懸濁液を前房内注射するかといった検討をした上で、安全性、安定性、有効性などの観点から最も有望な移植方法を検討する予定である。最終年度内にすべての検討が終わる見込みである。前述のように、まずマウスSKPs誘導実験での、重層化の抑制と基底膜構成因子の発現の課題を最優先で行う。DNAマイクロアレイの結果はすでに出ており、現在はこれを解析中である。
北東シベリア永久凍土地帯のガス代謝と微生物群集の環境変動に対する応答

北東シベリアタイガ-ツンドラ境界域の湿地土壌の原核生物群集を16S rRNAを対象としたアンプリコンシークエンスにより解析した。16S rRNAを発現する活性の高い原核生物群集は、前年度実施したDNA解析に基づく群集とは大きく異なった。また、植生(コケ、スゲ)や土壌層位間でも群集構造は異なった。RNAに基づく群集ではActinobacteriaとユーリアーキオータの優占度が高くなった。特にメタン生成古細菌は、DNAに基づく群集での優占度は0.3-2.4%程度であったが、RNAに基づく群集の中では最大で14%を占めており、メタン生成古細菌の高い活性が示唆された。Methanosarcina, MethanosaetaがRNAを発現する優占グループで、DNAで優占したMethanomicrobiales, MethanocellalesはRNA解析に基づく群集の中では優占度が低かった。メタン酸化細菌は、群集全体の中の優占度はDNA, RNAともに2%以下で、典型的なType I, IIメタン酸化菌の比率は低かった。DNAで優占したMethylacidiphilalesはRNAではそれほど優占度は高くない一方、CrenothrixはRNAレベルの解析でも優占度が高かった。13C標識メタンを添加した培養した土壌からDNAを抽出、分画後、13Cを取り込んだ群集を解析した。最も優占したのはCrenothrixであり、本グループがメタンを積極的に利用していることが裏付けられた。スゲ植生の土壌ではMethylomonasがCrenothrixに次いで優占することが示された。培養温度を5°Cから15°Cに上昇するとCrenothrixの優占度は著しく低下し、Methlymomonas, Methylosinusのほか、メタン酸化細菌以外の微生物群によるメタン由来炭素の取り込みが顕著となった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。北東シベリアタイガ-ツンドラ境界域の湿地土壌を対象に、メタン放出の制御要因となるメタン酸化のポテンシャルとそれに及ぼす環境要因の影響を解析するとともに、阻害剤を利用したメタンフラックス測定および溶存メタンの安定同位体比の測定データから現場におけるメタン酸化の程度を検証した。ロシア連邦サハ共和国インディギルカ川流域において夏季のミズゴケおよびスゲ植生湿地帯から採取した土壌は、培養後速やかな高いメタン酸化活性を示した。また、水飽和した無酸素層や凍土層から採取した土壌や低温(0°C)で培養した土壌もメタン酸化活性を示した。土壌表層の間隙水から採取した溶存メタンは、酸化を示す「重い」炭素および水素安定同位体比を示したが、20cm以深ではメタンの酸化は示唆されなかった。メタンフラックスはメタン酸化の特異的阻害剤の影響を受けず、植生を経由した酸素供給とリンクしたメタン酸化は非常に小さいことが示唆された。以上のことから、本湿地土壌は高いメタンメタン酸化ポテンシャルを維持しつつも、現場における実際の酸化量は限定的であると想定された。メタン酸化に関わる微生物群集の安定同位体プロービング法により解明を試みた。現地で採取した泥炭試料を13C標識したメタンを添加して培養を行ない、培養後の土壌を国内に持ち帰り、DNAの抽出、分画、16SrRNA遺伝子をターゲットとしたPCR-DGGE解析を行った。その結果、メタン由来の13Cを取り込んだ形跡は確認されず、現地での培養が十分な解析感度を有するに至らなかったと判断された。これまでの成果から、北東シベリアにおけるメタンを中心としたガス代謝の特徴が明らかになりつつあるという点で、当初計画に対する一定の成果が挙がっていると判断される。一方で、13C標識メタンを用いた安定同位体プロービング法によるメタン酸化微生物の特定においては、解析の必須となる超遠心分離機の不具合により、解析の遅れを余儀なくされた。また、現地における1週間の培養では13CのDNAへの十分な取り込みは認められず、現在までに実際にメタン酸化に関わる微生物群集の解明に至っていない。ロシア連邦サハ共和国インディギルカ川流域において夏季のミズゴケおよびスゲ植生湿地帯から採取した土壌は非常に高いメタン酸化ポテンシャルを示した一方で、現地での培養にもとづいて行ったDNAを対象とした安定同位体プロービング法によってメタン酸化に関与する微生物群集を特定するに至らなかった。微生物の増殖が条件となるDNAへの取り込みが十分でない可能性が考えられたため、13C標識メタンの16S rRNAへの取り込みを検証したが、RNAへの取り込みも明確でなかった。現地での培養実験の期間が十分ではなかったと判断し、国内に持ち帰った同土壌について13C標識メタンを添加した培養実験を再度行った。培養後の土壌からDNAを抽出、分画後、PCR-DGGEによる細菌群集の解析を行ったところ、13Cを取り込んだ群集を検出することに成功した。また、培養温度の違い(15°C、5°C)によって、異なる微生物群がメタン由来の炭素を同化していることが示された。上記と平行して16S rRNA遺伝子を対象としたアンプリコンシークエンスの結果から、同土壌に生息するメタン酸化細菌群集の構成を推定した。この土壌に生息するメタン酸化細菌群集の中で、未分類のMethylocystaceae以外、典型的なType I, IIメタン酸化菌が占める割合は非常に低かった。

一方、それ以外のメタン酸化菌として知られるCrenothrixやVerrucomicrobia (Methylacidiphilales)に近縁な配列が優占していることが示され、特に20cm以深ではCrenothrixに近縁を示す配列が卓越した。本研究で得られたメタン酸化菌の群集構成は、他の環北極域とは異なっており、地域によって異なる微生物群がメタンの代謝に関わる可能性が示唆された。13C標識メタンを用いた安定同位体プロービング法によるメタン酸化微生物の特定は、国内での培養実験で一定の成果を挙げつつある。また培養温度の違いによるメタン酸化微生物群集の差が示されており、温暖化にともなう微生物群集の応答に関する示唆が得られるものと期待される。北東シベリアタイガ-ツンドラ境界域の湿地土壌の原核生物群集を16S rRNAを対象としたアンプリコンシークエンスにより解析した。16S rRNAを発現する活性の高い原核生物群集は、前年度実施したDNA解析に基づく群集とは大きく異なった。また、植生(コケ、スゲ)や土壌層位間でも群集構造は異なった。RNAに基づく群集ではActinobacteriaとユーリアーキオータの優占度が高くなった。特にメタン生成古細菌は、DNAに基づく群集での優占度は0.3-2.4%程度であったが、RNAに基づく群集の中では最大で14%を占めており、メタン生成古細菌の高い活性が示唆された。Methanosarcina, MethanosaetaがRNAを発現する優占グループで、DNAで優占したMethanomicrobiales, MethanocellalesはRNA解析に基づく群集の中では優占度が低かった。メタン酸化細菌は、群集全体の中の優占度はDNA, RNAともに2%以下で、典型的なType I, IIメタン酸化菌の比率は低かった。DNAで優占したMethylacidiphilalesはRNAではそれほど優占度は高くない一方、CrenothrixはRNAレベルの解析でも優占度が高かった。13C標識メタンを添加した培養した土壌からDNAを抽出、分画後、13Cを取り込んだ群集を解析した。最も優占したのはCrenothrixであり、本グループがメタンを積極的に利用していることが裏付けられた。スゲ植生の土壌ではMethylomonasがCrenothrixに次いで優占することが示された。培養温度を5°Cから15°Cに上昇するとCrenothrixの優占度は著しく低下し、Methlymomonas, Methylosinusのほか、メタン酸化細菌以外の微生物群によるメタン由来炭素の取り込みが顕著となった。安定同位体プロービング法によるメタン酸化微生物群集の解析については、より感度の高いRNAを対象に引き続き、解析を進める。それでもメタン由来炭素の取り込みが認められなかった場合には、当初研究計画に基づき、国内に持ち帰った土壌試料で再度培養実験を実施する。メタン酸化にかかわる微生物群集を、13C標識DNAを対象としたアンプリコンシークエンスによってさらに詳細に明らかにする。
協同繁殖する哺乳類における血縁個体間の協力と競争

本年度は、協力性の高い群れを形成する哺乳類、協同繁殖種ミーアキャットと真社会性ハダカデバネズミを対象に、血縁個体間の協力と対立を研究した。ミーアキャットを対象にオス間の繁殖をめぐる対立関係を研究した。優位オスから劣位オスへの攻撃行動頻度は、劣位オスとの対立可能性に加えて、群れ中のヘルパー数に依存していた(Kutsukake and Clutton-Brock 2008a)。すなわち、繁殖可能性の高い劣位オスに対しては、そうでない劣位オスと比較して、優位オスは高頻度の攻撃行動を行っていた。また、攻撃行動の頻度はヘルパー数と正の関係を示し、ヘルパー数が少ない群れでは、優位オスは繁殖可能性のある劣位オスへの攻撃を緩和していた。また、同種において、対立解決行動を分析した結果、ミーアキャットにおいては、攻撃後に関係を修復する行動が存在しないことが分かった(Kutsukake and Clutton-Brock 2008b)。ハダカデバネズミを対象に、集団的意思決定とそのメカニズムを研究した。実験的状況において、個体の行動を観察したところ、複数の選択肢から単独の選択肢を選ぶ協調した行動が見られた。女王や繁殖個体の存在は、集団的意思決定の遂行に影響を与えていなかった。このことから、ハダカデバネズミにおける集団的意思決定は、多数決や各個体の意思決定ルールからの創溌によって生じている現象であると考えられる。本プロジェクトの最終年度として、協力性の高い社会を形成する他種との比較を行うとともに、結果の取りまとめを行い、関連学会の発表と国際学術誌での論文発表を行った。1.南アフリカ共和国のミーアキャット野生群における社会行動を分析、学会・論文発表した。その結果、繁殖個体と非繁殖個体間には繁殖をめぐる対立があり、その対立は繁殖個体による攻撃個体や繁殖阻止行動、非繁殖個体による服従行動や毛づくろい行動、葛藤解決行動などに反映されていることがわかった(Kutsukake & Clutton-Brock 2006a,b,submitted)。過去の研究では、協同繁殖社会における個体間の協力に関して研究が進んできたが、対立については研究されてこなかった。本研究の結果は、哺乳類協同繁殖種においてみられる強い繁殖の偏りの背景として、個体間の対立が存在することがわかった。2.真社会性ハダカデバネズミを対象に、ヘルピング行動時の意思決定メカニズムを研究した。3.動物において、繁殖する個体数や繁殖分布の偏りに、大きな種間・種内差がみられる。この偏りの程度は「繁殖の偏り」と呼ばれ、真社会性社会・協同繁殖社会から乱婚性社会までの多様な社会形態を統一的に理解する軸と考えられている。本研究では、社会性霊長類を対象にオス間の繁殖の偏りの決定要因と影響を分析した。決定要因に関しては、過去に発表された31種のデータを種間比較法によって分析した。その結果、群れ内のオス数が繁殖の偏りに負の影響を与えていた(Kutsukake & Nunn,2006)。この結果は、繁殖の偏りがオス間競争によって決定されていることを示している。また、繁殖の偏りが行動や生態に与える影響を考察し、性感染症の伝播や群れ内の血縁構造に影響を与えていることを明らかにした(Kutsukake & Nunn,in press)。
大強度ビームライン用真空膜およびその冷却機構の研究・開発(2)

大強度の陽子ビームが貫通することで、発熱及び放射化が問題となるビーム膜に関して、チタン二重薄膜と、それを遠隔着脱可能にするピローシールフランジを組み合わせたものを開発・製作すると共に、二重膜の間にヘリウムガスを流して冷却する、という方式を開発・実用化させた。また、ビーム膜の遠隔メンテナンス方法の開発を行った。大強度ビームの通過に耐えうる強度、冷却性能、遠隔メンテナンス性等を備えたビーム膜の開発・実用化は、J-PARCのような大強度陽子ビームを用いた実験を実現するには必要不可欠なものであり、非常に重要な意義を持つ。大強度ビームライン用ビーム膜の一例として、J-PARCニュートリノビームラインの一次陽子ビームラインの真空系と標的用ヘリウムガス容器を分離する真空膜に関して、英国RAL研究所の技術職員のChristopher Densham氏、Matthew Rooney氏らと共同で、遠隔着脱できるフランジであるピローシールフランジと、チタン合金製二重膜とのを組み合わせたビーム膜を実際に製作した。また、カナダTRIUMF研究所のClive Mark氏、Mike Gallop氏、Chad Fischer氏らと共同で、そのビーム膜や周辺遮蔽体の遠隔着脱、遠隔移動の機構の設計・製作を行った。高エネルギー加速器研究機構の多田将氏も加わって、実際にその遠隔着脱・移動機構及びテレビカメラ等を用いて、J-PARCニュートリノビームラインへのビーム膜の遠隔設置を行い、総合的に問題がないことを確認した。また、TRIUMF研究所の提供によるマニピュレータ(遠隔ハンドリング装置)と鉛ガラス窓を用いて、ビーム膜の遠隔メンテナンスの方法の研究を行った。また、高エネルギー加速器研究機構の提供によるヘリウムガス循環装置を用いて、実際に二重膜の間にヘリウムガスを流す試験を行い、冷却に必要な流量が確保できることを実証した。大強度ビームライン用ビーム膜の一例として、J-PARCニュートリノ実験施設の一次陽子ビームラインの真空系と標的用ヘリウムガス容器を分離する真空膜に関して、その遠隔メンテナンスの方法の研究を行った。ビーム膜は、いったんビームを通すと高度に放射化する。またそのため、遮蔽体で囲まれており、ビーム膜を取りだすためには、クレーン等を遠隔操作することで、狭い空間を通す必要がある。したがって、その移動の状況を、何らかの方法で遠隔モニターする必要がある。今回は、テレビカメラを周辺に複数設置し、その映像を見ながらクレーンを遠隔操作してビーム窓を移動する、という方法を模擬し、試みた。ガイドする機構を十分事前に準備しておけば、この方法で問題ないことが確認された。また、マニュピレータを備えたJ-PARCニュートリノ実験施設のターゲットステーションのメンテナンスエリアで、ビーム窓の遠隔操作での分解について、基礎的な試験を行った。マニピュレータで操作を行うには、その動作に合わせた分解の機構が必要なことが再認識させられた。最後に、JPARCニュートリノ実験施設に実際に入っているビーム膜を用いて、ヘリウムガス循環装置でヘリウムガスを循環させ、流量や圧力が設計どおりであることを確認した。これらの研究は、高エネルギー加速器研究機構、英国RAL研究所、カナダ・TRIUMF研究所の技術者と共同で行った。本年度は、ビーム窓の遠隔交換装置や収納キャスクの設計を行うと共に、昨年度までの成果のまとめを行った。これらの研究は、高エネルギー加速器研究機構、英国RAL研究所、カナダ・TRIUMF研究所の研究者・技術者と共同で行った。平成22年8月、茨城県東海村で開かれた国際研究集会The II international Neutrino Summer School and NBI 2010において、研究代表者自身及び協力研究者である高エネルギー加速器研究機構の多田将氏、カナダ・TRIUMF研究所のClive Mark氏が講演を行い、世界の関係研究者等に研究成果の紹介を行った。
外科的ストレスの生体防御及び腫瘍増殖機構へ与える影響の解析

(1)ミトコンドリアの膜電位低下は細胞のアポトーシスの早期現象として理解されている。手術侵襲は最も代表的な外科的ストレスであるが、我々は消化器癌の術後に末梢血リンパ球、特にNK細胞のミトコンドリア膜電位が低下することを明らかにした。また肝切除術後には末梢血のリンパ球数が減少することが報告されている。われわれは肝切除後に末梢血リンパ球が膜電位の低下に引き続き、アポトーシスに陥っていることを見いだした。なおこの膜電位低下は手術侵襲の大きさと相関、また血清中ノルアドレナリン濃度と逆相関していた。以上より外科的侵襲は交感神経系を介して、生体の免疫系、特にNK細胞の機能を低下させると考えられた。またリンパ球のミトコンドリア膜電位測定により手術侵襲の程度を評価することが可能と思われた。(2)代表的は局所炎症反応産物である一酸化窒素(NO)の免疫担当細胞への影響を検討したところ、NO供与体は濃度依存性に末梢血リンパ球特にNK細胞のミトコンドリア膜電位低下を惹起、またこの膜電位低下は酸化還元(レドックス)環境の制御因子の一つであるビタミンEアナログにて抑制されることを明らかにした。(3)チオレドキシンは生体に対する酸化ストレスを消去し、生体内の酸化還レドックス環境を調節する、抗酸化・レドックス制御因子である。消化器癌手術後に測定した血清チオレドキシンのレベルは末梢血リンパ球のミトコンドリア膜電位の低下と逆相関しており、チオレドキシンは外科的侵襲の一つのセンサーとなりうると理解された。(4)癌化学療法は生体及び癌細胞のとって大きなストレスであるが、大腸癌細胞において、代表的抗癌剤5-FUに対する薬剤耐性を獲得する際には、転写因子E2F-1の活性上昇とE2F-1の活性制御因子であるrelinoblastoma gene product (pRb)のリン酸化が亢進していることを明らかにした。我々は、これまでにSurgical Stressをさまざまな角度から研究してきた。今回はSurgical Stressが生体防卸、腫瘍増殖、および薬剤耐性に与える影響を、免疫学的視点に注目して検討してきた。1)消化器癌患者、特に切除不能、術後再発患者の末梢血リンパ球において、CD3+,CD4+,CD8+リンパ球が健常者と比較して、有意に低下していることを見いだした。特に,腫瘍の進展度に応じて、末梢血中のCD8+,CD4+CD25にリンパ球の減少が見られ、さらにCD4+T細胞におけるCD25+細胞の割合が、腫瘍進行度、治療効果を反映している可能性が見いだされた。今後、Surgical Stressとの関係を検討する予定である。2)ヒトの肝臓切除術後や、食道切除術後などの過大な侵襲の術後に、末梢血リンパ球とくにNK細胞のミトコンドリア膜電位が低下していることを明らかにしてきたが、術前ツムラ補中益気湯エキス顆粒(TJ-41)を内服した症例では、このミトコンドリア膜電位の低下がNK細胞において抑制されることを見出した。3)同様に消化器癌患者において化学療法をうけた症例でも、末梢血リンパ球のミトコンドリア膜電位の低下が認められたが、TJ-41を内服した症例では、このミトコンドリア膜電位の低下がNK細胞において抑制されることを見出した。

4)ヒト大腸癌細胞株に5-Fuを曝露することによって得られた5-Fu耐性株において、pRbのリン酸化レベルとE2F-1の転写活性レベルが、親株と比較して、耐性株で増加していることを見出した。さらに、親株を5-Fuで刺激すると、pRbのリン酸化レベルとE2F-1の転写活性レベルが時間と共に増加することを見出した。以上より、手術や化学療法による、NK細胞のミトコンドリア膜電位の低下と、その救済療法の可能性が示唆された。また、癌細胞の薬剤耐性獲得機構の解明へ糸口が得られた。今後チップによる検討を含め、症例を積み重ねていく予定である。1.これまでに食道癌手術や肝切除術などの過大な手術侵襲により末梢血リンパ球特にNK細胞のミトコンドリア膜電位が低下していることを明らかにしてきたが、今回、同時に測定した血清チオレドキシンのレベルが末梢血リンパ球膜電位の低下と逆相関することを明らかにした。これはチオレドキシンがsurgical stressの1つのセンサーとなりうることを示唆させるものである。2.ミトコンドリア膜電位は細胞のアポトーシスの初期の現象と考えられている。肝切除術後の末梢血リンパ球数の減少はこれまでに数多く報告されているが、今回我々はこのリンパ球数の減少が肝切除というsurgical stressにより惹起される末梢血ミトコンドリア膜電位の減少と、それに引き続くアポトーシスの結果であることを明らかにした。
好熱菌シャペロンの有用タンパク質不可逆失活抑制と免疫抑制剤開発への応用

中等度絶対好熱菌Bacillus thermoglucosidasius KP1006由来の分子シャペロン遺伝子groES-groELを用いた検討は、遺伝子単離の確認から行った。GroELのC-末端付近に相補する24-merのリバースプライマーと、C-末端上流500-base付近に相補する32-merのプライマーを用いたPCR法によるスクリーニングで得られた3.1-kbのDNA断片は、DNA塩基配列決定の結果、C-末端から1.3-kbを含んでいるが、groELのN-末端側200-baseとオペロンでつながれているgroESを欠いたものであることが判明した。そこで既に単離された断片をプローブにして、再び、染色体DNAをEcoRIで消化して作製したライブラリーから、残りの断片の取得を試み、残りの断片を取得することが出来た。すでにDNA塩基配列を決定した領域については、これまで報告されている大腸菌、枯草菌のものと相同性が高く、特に枯草菌そして、同じバチラス属好熱菌のBacillus stearothermophilusのものとも高い相同性を示した。アミノ酸レベルでは、第3文字の変化が多いために、DNAレベルよりさらに相同性が高いと予測される。引き続き、本遺伝子の大腸菌中における発現と、タンパクの単離を検討中である。また、変性の不可逆的失活に対する保護効果を調べるために、B.cereus ATCC7064のオリゴ-1,6-グルコシダーゼの変性に関する予備実験を行い、GroEL,GroESが共存する条件での効果を識別することが可能になった。さらに、好熱菌のペプチジルプロリルイソメラーゼ(PPI)については、スクリーニングにより得られた4株のうち、より強い活性を示す2株について活性の局在性を調べた。その結果、これまで研究されている大腸菌、酵母などのものと異なり、細胞膜、または、20,000xg画分に局在する新しいタイプのPPIであることが判った。今後、既存の免疫抑制剤との気質結合などを調べ、誘導体の可能性を追究する計画である。
受容体チロシンキナーゼのポリユビキチン化を触媒する酵素群の同定とその機能解析

我々は、血小板由来増殖因子(PDGF)受容体をはじめとする多くの受容体チロシンキナーゼがリガンド刺激依存性にポリユビキチン化すること、ならびにポリユビキチン化された受容体は細胞内でプロテアソームにより速やかに分解されることを発見し、これが新しいタイプの受容体チロシンキナーゼのシグナル伝達抑制メカニズムの一つであることを提唱してきた。そして本研究においては、上皮増殖因子受容体を基質を用いて、ウサギ網状赤血球溶解液中からUBC4をユビキチン結合酵素(E2)パートナーとするE3活性を精製した。さらに、プロトオンコジーンCb1が、そのPTB(phosphotyrosine binding)領域を介してPDGF受容体のC末端に結合し、しかも受容体のユビキチン化を促進することを発見した。そこで我々は、本年度の研究課題として、Cb1が受容体のユビキチンリガーゼそのもの、あるいはその重要な調節因子であることを明らかにすることを試みた。その結果、実際c-Cb1を強発現させるとPDGF受容体のユビキチン化は増加したが、そのドミナントネガティブ分子であるv-Cb1を発現させてもユビキチン化は変化しなかった。最近インビトロ再構成実験でc-Cb1がE3であると報告されたが、c-Cb1の作用が単純にE3作用のみで説明されるのか検討の余地を残している。
ギガPa級強度を持つFeMnSi基形状記憶合金の開発

1978年に本研究室で発見されたFeMnSi基SMA(shape memory alloy/形状記憶合金)は20余年の歳月を経て、2003年世界で初めてトンネル工事に使われ、溶接に変わる役目を果すことが実証された。この時点で締め付け力(ε→γ逆変態による回復力)は200MPaであった。平成15-16年度の助成による本研究では、従来用いられた手法を参考として、種々のFeMnSi基SMAに高速変形と熱処理を組み合わせて施し、締め付け力の更なる向上を計った。その結果、変形で導入された微細なBCC相を核としてBCC格子を基調とする高強度の微細粒が導入されることが判明し、透過型電子顕微鏡によるZOLZ(zero order Laue zone)およびFOLZ(first order Laue zone)diffraction patternの解析からαMn型χ相と特定された。また、超高電圧電子顕微鏡を利用した薄膜試料のピンポイント圧縮試験でαMn型χ相がGPaをはるかに超える強度を持つ事も見出され、このχ相を微細に分散させた新しいFeMnSi基SMAの強度は加工硬化によってGPaを超えることが分かり、この高強度化によって締め付け力(ε→γ逆変態による回復力)は従来のFeMnSi基SMAの2倍以上となり、450MPaに達することが判明した。そして、この様な高強度粒子の分散はγ→ε相変態によって支配される変形応力を大きく上昇させると同時に顕著な擬弾性をもたらすことが新たに見出された。本研究で当初目的としていた形状記憶合金としての課題からは離れるが、高強度FeMnSi基形状記憶合金における大きな擬弾性は、サイクリック変形におけるエネルギー吸収大幅な増加を意味し、耐震用構造材料としての用途も示唆している。Fe-Mn-Si基形状記憶合金は1980年頃我々の研究室(森勉教授・佐藤彰一助教授)で発見されて以来、約20年の歳月を経て、その基礎的知見の蓄積により応用面への展望が広がり、2003年に至って初めてトンネル工事用のパイプ継ぎ手として大型構造物への応用が試みられ、実用化への道が開けた。構造用材料として研究されてきた通常の鉄合金における高強度化の歴史を見ると、Fe-Mn-Si基形状記憶合金においてもさらなる高強度化の可能性がある。本研究では、組織の微細化に着目して表題の「ギガPa及強度を持つFe-Mn-Si基形状記憶合金の開発」に主眼を置いた。具体的には以下の手法による高強度化であり、必ずしも狙って得られた結果ではないが応用面でも将来性が期待される。1)超高速変形による高密度の<112>型転位の導入・運動によるナノスケールの微細組織の導入。2)焼鈍による超微細組織の回復過程で一部の微細粒がfccからbccに相変態してfcc母相中に分散し高強度化に寄与することが分った。これは、形状記憶をもたらすfcc→hcp変態がfcc相のみで起こり、bcc相は変形しないことに起因する。3)高強度化はbcc相が非常に大きな単位胞を持つことに起因し、この相はギガPa以上の応力を加えないと変形もしくは破壊しないことが電顕用薄膜試料の圧縮試験で明らかとなり、このbcc相が高強度化の要因であると結論された。4)塑性変形を起こさないbcc結晶粒周辺のfcc結晶粒では複数のせん断系が働き、微細なhcp相が互いにブロックし合うことで形状記憶合金としての高強度化が得られ、硬いbcc相の存在がこの主たる要因となっている。5)この様な弾塑性混合粗織ではbcc相周辺でのfcc【tautomer】

hcp変態に伴う内部応力の発生とその緩和が大きな擬弾性の起因となり、応力-ひずみ曲線は顕著なヒステリシスを示すので、耐震エネルギー吸収材としての利用も考えられる。1978年に本研究室で発見されたFeMnSi基形状記憶合金は20余年の歳月を経て、2003年世界で初めて石川県のトンネル工事に使われ、溶接に変わる役目を果すことが実証された。この時点で締め付け力(ε→γ逆変態による回復力)は200MPaであった。平成15-16年度の助成による本研究では、従来用いられた手法を参考として、種々のFeMnSi基形状記憶合金に高速変形と熱処理を組み合わせて施し、締め付け力の更なる向上を計った。その結果、変形で導入された微細なBCC相を核としてBCC格子を基調とする高強度の微細粒が導入されることが判明し、透過型電子顕微鏡によるZOLZおよびFOLZ回折図形の解析からαMn型χ相と特定された。また、超高電圧電子顕微鏡を利用した薄膜試料のピンポイント圧縮試験でαMn型x相の強度がGPaをはるかに超える事も分り、このχ相を微細に分散させた新しいFeMnSi基形状記憶合金の強度はGPaを超えた。さらに、締め付け力に対応する回復力も従来の試料の2倍以上となり、450MPaに達することが判明した。そして、この様な高強度粒子の分散はγ→ε相変態によって支配される変形応力を大きく上昇させると共に大きな擬弾性をもたらすことが新たに見出された。この発見は本研究で当初目指していた研究課題からは離れるが、高強度FeMnSi基形状記憶合金に大きな制振作用があることを示し、将来種々の方面で実用化が期待される。
マスフィルタとサブミリ波分光器を組合わせた測定系による高温分子種の構造の解明

1.マスフィルタによる高温分子種の同定分子量400までの分子の質量スペクトルを測定できる四重極質量分析計(マスフィルタ)を購入し、ゲートバルブとオリフィスを通して不安定分子生成系と結合した。測定した質量スペクトルをコンピュータでデータ処理できるようにプログラムを開発した。無水マレイン酸(固体)を加熱し、分解生成物をマスフィルタに引き込むことにより、系内に生成した分子を同定した。またトリメチルボロキシン(CH_3BO)_3の蒸気をパイレックス管を通して、熱分解炉中を通過させ、熱分解によるCH_3BOの生成を試みた。2.サブミリ波スペクトルの観測電極に含まれる金属原子のスパッタリングにより気相にとびだした金属と系内に導入したハロゲン原子との反応で生成した含金属多重項ラジカルの検出を行った。スパッタリングを行う分子としては塩素系では蒸気圧が高くない分子(例えば三塩化アルミニウム)を用いるのが有効であることを見出した。この方法によりCrCl(X^6Σ^+)、FeCl(^6Δ_1)、CrF(X^6Σ^+)、CoF(X^3Φ)およびNiF(X^2Π_<3/2>、^2Σ^+)のスペクトルを観測した。Cr化合物では、スピン-スピン相互作用およびスピン-回転相互作用に対する電子励起状態の寄与を検討した。NiFではΛ型二重項分裂の回転準位依存性が電子基底状態が^2Π_<3/2>であることを明らかにした。またこのΛ型二重項分裂は非常に大きく、^2Σ^+状態が基底状態からエネルギー的に近いことを示していた。CoFではΩ=4成分の遷移を観測し、超微細構造定数を決定した。また、ハロゲンを含む分子として、NBr、NIのスペクトルを観測し、四重極モーメントから結合のイオン性を検討した。さらにBBr_3の放電により短寿命分子種BBrの同じ系に酸素を加えてBrBOの回転スペクトルを初めて検出した。今年度分子量400までの分子の質量スペクトルを測定できる質量分析計(マスフィルタ)を購入し,それをプラズマ生成系と結合した.プラズマ生成系としては熱分解あるいは放電により不安定分子を発生させる装置を作製した.これは直径10cm,長さ1mのバイレックス管の出口付近に直径25mmの枝管をガラス管の両側に1本ずつつけたものである.枝管のうち1本はトラップ,ポンプを介して排気するためのもので,大部分の気体試料はこちらを通過する.他の1本の枝管はマスフィルタに連結するためのものである.マスフィルタへのガス導入口は当初比較的寿命の長い分子を対象として設計していたが,マイクロ波分光器の周波数の高周波数化により,感度の著しい向上が可能となったので,できるだけ短寿命の分子種についても検出できるようにガス導入口の設計を変更した.すなわち,当初予定していたリ-クバルブ方式ではなく,小孔径のピンホールを使うオリフィスバルブ方式を採用することとした.これによりプラズマ系からマスフィルタ系への気体の流れに屈曲がなくなり,導入時の壁との衝突が減少するので,活性な分子でもマスフィルタ内にとりこんで質量スペクトルを測定することが可能となった。また,短寿命分子種を対象とするため,ポンプをターボポンプとし,さらにハロゲンなどの原子を含む系を扱うことが予想されたので,ポンプの表面を化学加工したものを利用することにした.排気系は停電などの事故の場合には自動停止し,系内の圧力を低圧にたもったまま,外側部分は大気圧に戻すような安全対策をとった.

サブミリ波分光器の面では電極に含まれる金属原子のスパッタリングにより気相中にとびだした金属と系内に導入したハロゲン原子との反応で生成した含金属多重項ラジカルの検出を行なった.スパッタリングを行なう分子としては蒸気圧が高くない分子(例えば三塩化アルミニウム)を用いるのが有効であることを見出した.この方法でFeCl(^6Δ_i)のスペクトルを観測した.この分子においてはCrClの場合と同じく,塩素核の四重極子モーメントによる吸収線の分裂は認められず,結合はイオン性が高いものと思われた.また,ハロゲンを含む分子として,NBr,NIのスペクトルを観測し,四重極モーメントから,結合のイオン性を検討した.さらにBBr_3の放電により短寿命分子種BBrを検出した.1.マスフィルタによる高温分子種の同定前年度に製作した分子量400までの分子の質量スペクトルを測定できる質量分析計(マスフィルタ)を熱分解あるいは放電により不安定分子を発生させる系と連結し,その性能を検討した。無水マレイン酸は500°C程度に加熱すると,一酸化炭素および二酸化炭素を発生し,有機物としてはアセチレン分子を生成することが知られている。そこで固体の無水マレイン酸をパイレックス管にいれ,その管をリボンヒーターで加熱した。分解生成物をマスフィルタに引き込むことにより、系内に生成した分子を同定した。二酸化炭素の脱離によりプロパジエノンに相当する分子量の分子が生成した。温度とともに生成物の量がどの様に変化するかを明らかにできた。また、最近光電子スペクトルが報告されたシアン化チアジルの生成を試みた。2.サブミリ波スペクトルの観測サブミリ波分光器の面では電極上に散布した金属粉末のスパッタリングにより気相にとび出した金属と系内に導入したハロゲン原子との反応で生成した含金属多重項ラジカルの検出を行なった。Cr粉末およびNi粉末を金属源として、CF_4を流しながらグロー放電させることにより、CrF(X^6Σ^+)およびNiF(X^2Π)の回転スペクトルを観測した。前者についてはスピン-スピン相互作用およびスピン一回転相互作用に対する電子励起状態の寄与を検討した。NiFではそのΛ型二重項分裂の回転準依存性から、サブミリ波スペクトルを与えた分子の電子状態が^2Π_<3/2>であることを明らかにした。また、この分裂が他の分子にくらべて非常に大きいことを示した。さらに、BBr_3と酸素の混合気体のグロー放電により短寿命分子種BrBOの回転スペクトルを初めて観測した。1.マスフィルタによる高温分子種の同定四重極質量分析計(マスフィルタ)を熱分解により不安定分子を発生させる系と連結し、その性能を検討した。測定した質量スペクトルをコンピュータでデータ処理できるようにプログラムを開発した。固体の無水マレイン酸の熱分解生成物をマスフィルタに引き込むことにより、系内に生成した分子を同定した。またトリメチルボロキシン(CH_3BO)_3の蒸気をパイレックス管を通して、熱分解炉中を通過させ、熱分解によるCH_3BOの生成を試みた。2.サブミリ波スペクトルの観測サブミリ波分光器セル中の放電用電極上に散布した金属粉末のスパッタリングにより気相にとびだした金属と系内に導入したハロゲン原子との反応で生成した含金属多重項ラジカルの検出を行った。
債券・借入金・株式での企業資金の調達と実質経済成長:国際比較分析

資本市場の成長と経済発展の間にプラスの関係が存在することが実証的に確認されているが、金融市場の整備が経済成長を刺激するのか、経済成長が金融市場の発展をもたらすのかという因果関係は、未解決の研究課題であり、発展途上国の政策立案者の関心事でもある。そこで本研究は、5つの先進経済国(アメリカ、日本、イギリス、カナダ、スイス)と5つの発展途上国(中国、インドネシア、フィリピン、韓国、タイ)を取り上げ、先行研究での実証的証拠をレビューしつつ、各国の多様な市場環境のもとで、金融セクターの発展と実物経済の成長の相互依存的な発展の経緯を計量経済学の手法を用いて時系列分析することにより、前述の因果関係の解明を試みた。調査は先進経済国と発展途上国に分けて2段階で行われた。「供給先行仮設」は、債券・株式・銀行与信などの金融市場の整備による資金供給が、実物生産の成長をもたらすとの見解を採用する。アメリカ、日本、イギリス、スイスではこの仮説が支持されたが、カナダの分析結果は、実物経済の発展からの資金需要が金融市場の発展を誘発するという「需要誘発仮設」と整合していた。他方、発展途上国についても、中国と韓国以外は、実物経済の成長が先行して金融市場の発展をもたらすという因果関係が確認された。この結果は、情報格差や資本コストの低減効果の重要性を示唆するものである。あわせて実施された金融市場の関係者へのインタビュー調査においても、資金調達を必要とする企業の収益性や安全性に関する判断の基礎として、信頼性の高い財務報告制度の整備の必要性が強く認識されていることが判明した。本研究の目的は、企業の資金調達方法の選択が実質的な経済成長に及ぼす影響を実証的に分析することである。発展途上国の経済成長のために、個々の企業における資本蓄積が不可欠であることはいうまでもないが、先進国で開発された企業資本の調達や資本構成を説明する理論、たとえばMM理論や資本資産評価モデルなどは、必ずしも発展途上国の企業について適合しない側面がある。そこで本年度の研究では、先進国で開発された企業財務の諸理論を整理したうえで、発展途上国におけるそれらの理論の妥当性を検証した。その方法のひとつは、企業の資本構成を従属変数とし、その決定要因となる経済変数を独立変数とした回帰分析の実施であり、いまひとつは発展途上国の企業へのアンケート調査である。本年度は後者の研究の一環として、スリランカのコロンボ証券取引所に上場する企業の財務担当役員宛にアンケート調査を実施し、その結果の分析を通じて次の事実が明らかになった。まず初めに、財務的階層化への固執が観察され、これがスリランカの企業の支配的な財務政策であると思われる。企業の資金調達に影響を及ぼす重要な変数は、利子率と税務上の考慮であり、その反面、外部から負債で資金調達する金額を決定するに際して、財務的な弾力性への配慮が希薄であるとの特徴も見られる。これらの結果は、pecking order modelから導かれる結果をおおむね支持するものであるが、static trade-offtheoryの説明とも整合的な結果が確認されている。これらの結果をもたらしている重要な要因は、発展途上国の資本市場なかでも債券の発行市場が未整備であることが示唆される。