hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
カーボン・ナノチューブの量子輸送現象

カーボンナノチユーブ(以下,「ナノチューブ」)は天然に存在する新しいタイプの擬一次元系である.本研究においては、ナノチューブの特に輸送現象について基礎的な物性の解明を進めている.量子輸送現象の理論的な研究の手法として、格子模型にリカージョン法を用いた数値計算及び,有効質量近似(k・p摂動)を用いる.本年度は特に以下の二つの問題を中心に研究を進めた.[1]短距離型ポテンシャルを持つナノチューブナノチューブに巨大な短距離型ポテンシャルがある場合の電子散乱を調べ以下の結果を得た.(1)フェルミエネルギー(ε=0)の伝導度は|N_A-N_B|=0,1と2以上について,各々,ほとんど完全透過,量子化伝導度及び完全反射になることを示した.ここで, N_A,N_BはそれぞれA,B副格子の欠けた格子点の数である.(2)それぞれ大きなエネルギー依存性を示し,隣のバンド端のエネルギーではいずれの場合も完全透過となる.有効質量方程式を用い,多重散乱を無限次まで計算し,ポテンシャルを無限大にした時の繰り込まれたポテンシャルの極限値を調べ,これらの結果を以下のように理解した.ε=0で一サイトに巨大なポテンシャルが局在している場合,純虚数で円周に比例する有限な大きさとなり,これが量子化コンダクタンスを与える.一方,隣のバンド端のエネルギーではグリーン関数の対角項が発散し繰り込まれたポテンシャルは0となる.隣り合う二つのサイトにポテンシャルがある場合,その間の多重散乱により後方散乱が抑制される.[2]ナノチューブと金属電極の接触と電気伝導ナノチューブと金属電極の接触抵抗を,乱れた接触のための簡単なモデルを用い,リカージョン法による数値計算により調べた.その結果,カップリングが少なく十分広い面積で接触した場合に電極からナノチューブの2つのチャンネルに電子を完全に供給することができ,伝導度の量子化が観測されうることを示した.カーボン・ナノチューブは、最近フラーレン分子の製造過程で偶然に発見された半径ナノメートル程度の黒鉛の微細細管である。カーボン・ナノチューブは天然に作られた擬一次元物質であるが、半導体ヘテロ構造で人工的に作られた、従来提案され研究が進められてきた量子細線とは非常に異なっている。それは、ナノチューブが通常の量子細線とはトポロジカルに異なっていることと、2次元グラファイト上で電子が自由電子とは非常に異なった運動をすることに起因する。本研究においては、カーボン・ナノチューブの特に輸送現象について基礎的な物性の解明を進めている。量子輸送現象の理論的な研究の手法として、リカージョン法を用いた数値計算及び、有効質量近似(k-p摂動)を用いた。本年度は特に不純物ポテンシャルによる散乱を調べ、磁場がなく長距離型ポテンシャルの場合に、電子の後方散乱が完全に消滅する事を示した。すなわち、T行列の無限次まで全ての項がそれと時間反転した項と完全に打ち消し合う。これは、スピン軌道相互作用がある2次元電子系で量子干渉効果により反局在効果が知られている場合と類似しており、反局在効果が最も極端に現れた例と見なすこともできる。また、散乱がないことはニュートリノ的粒子のスピン回転の元で波動関数の位相がベリーの位相に対応して符号を変えることとして物理的に理解された。さらに数値計算により、ポテンシャルの大きさがバンド幅と同程度にならない限り有効質量近似が成り立つことを確認した。後方散乱の消滅は、コンダクタンスの量子化及び、非常に伝導性の良い量子細線の可能性を示唆している。実際、実験的にも多層ナノチューブの量子化コンダクタンスが最近報告された。また磁場下では不純物ポテンシャルによる散乱があることを示した。これは大きな正の磁気抵抗の可能性を示唆している。カーボンナノチユーブ(以下,「ナノチューブ」)は天然に存在する新しいタイプの擬一次元系である.本研究においては、ナノチューブの特に輸送現象について基礎的な物性の解明を進めている.量子輸送現象の理論的な研究の手法として、格子模型にリカージョン法を用いた数値計算及び,有効質量近似(k・p摂動)を用いる.本年度は特に以下の二つの問題を中心に研究を進めた.[1]短距離型ポテンシャルを持つナノチューブナノチューブに巨大な短距離型ポテンシャルがある場合の電子散乱を調べ以下の結果を得た.(1)フェルミエネルギー(ε=0)の伝導度は|N_A-N_B|=0,1と2以上について,各々,ほとんど完全透過,量子化伝導度及び完全反射になることを示した.ここで, N_A,N_BはそれぞれA,B副格子の欠けた格子点の数である.(2)それぞれ大きなエネルギー依存性を示し,隣のバンド端のエネルギーではいずれの場合も完全透過となる.有効質量方程式を用い,多重散乱を無限次まで計算し,ポテンシャルを無限大にした時の繰り込まれたポテンシャルの極限値を調べ,これらの結果を以下のように理解した.ε=0で一サイトに巨大なポテンシャルが局在している場合,純虚数で円周に比例する有限な大きさとなり,これが量子化コンダクタンスを与える.一方,隣のバンド端のエネルギーではグリーン関数の対角項が発散し繰り込まれたポテンシャルは0となる.隣り合う二つのサイトにポテンシャルがある場合,その間の多重散乱により後方散乱が抑制される.[2]ナノチューブと金属電極の接触と電気伝導ナノチューブと金属電極の接触抵抗を,乱れた接触のための簡単なモデルを用い,リカージョン法による数値計算により調べた.
淡水赤潮の集積機構に関する水理学的研究

昨年度実施した青蓮寺ダム湖上流域での淡水赤潮の現地観測データを整理・分析するとともに、その現象を一方向多層モデルを用いて数値解析し、それらの結果を考察した。その結果15EA02:(1)流入流量の低下、貯水池表層水温と流入流温の差の増大に伴い、流入水の潜入点直下流に淡水赤潮原因藻類であるペリディニウムの集積が進行する。15EA03:(2)淡水赤潮の集積の程度に関係する最も支配的な因子は、貯水池表層水温と流入水温であり、それらは原因藻類の輸送,増殖,鉛直移動の各集積機構に関係する。15EA04:(3)ペリディニウム現存量の日周変動は、午前に大きく、午後に小さくなる上流部での上下層流速による移流と、光と温度の関数として表示されうるペリディニウムの鉛直移動特性、すなわち昼間での上方移動、夜間の下方移動を反映している。15EA05:(4)一一方向多層流モデルによる数値解析では、流水河川水の潜り込みとそれに伴う貯留水の循環、とくに表層の逆流が再現されるとともに、現地観測されたペリディニウムの集積現象が再現された。15EA06:(5)数値解析結果の考察より、淡水赤潮集積の進行・維持には、原因藻類の上方移動割合,速度,表層での増殖速度が大きく関係することおが明らかとなった。また、集積の程度については原因藻類の上方移動割合のみが関与し、その他の因子の影響は小さいこともわかった。15EA07:(6)流入水の潜り込みに伴う貯水池表層水の連行は、流入水に関する内部フル-ド数と負の相関があり、表層水温と流入水温との差が拡大すると、上流域へ出入りする藻体量は増大すること、午前中は下流から上流域へ流入する藻体量が下流へ流出するそれを上回り、午後になるとそれらの関係が逆転し、それが上流域での藻体量の日周変動を支配していることが明らかとなった。貯水池における淡水赤潮の発生・集積事例として、風屋貯水池及び青蓮寺貯水池の現地調査資料について整理・分析を行った。その結果、淡水赤潮の集積は、水深0.5m以内の表水層で生じ、その水平方向への広がりは数10m数百mのスケールであること、風速1m/sec以下の風が集積に寄与する傾向があり、3m/sec以上の風では集積を阻害すること、淡水赤潮原因藻類であるペリディニウム・ビペスの走光性に関連して集積は日照の開始と同時に始まり、午後に顕著となること、滞留日数が5日以下となるような出水時には、藻類が輸送流下され、集積は消滅すること、貯水池流入部で淡水赤潮の集積が生じる場合には、流入河川水温が貯水池表層水温より低く、流入水が中層以深へ潜り込み、表層に上流へ向かう流れが認められること、ペリディニウム・ビペスは光の方向へ向かって0.52.0m/時で昼間に上昇し、夜間の暗条件下では34m/時に達する沈降を示すことがあり、こうした昼夜における上下運動も集積現象に大きく関係していることなどが明らかにされた。青蓮寺ダムの貯水池を対象に、秋季における流入部での淡水赤潮集積現象の現地観測を共同実施するとともに、一方向多層モデルを用いて貯留水の流れと淡水赤潮の集積に関する数値解析を実施した。その結果、河川流入水の潜り込みに伴なう淡水赤潮の流入端への集積現象の実態を把握するとともに、数値解析では、こうした流入部での流れの再現が可能となった。15EA07:

(6)流入水の潜り込みに伴う貯水池表層水の連行は、流入水に関する内部フル-ド数と負の相関があり、表層水温と流入水温との差が拡大すると、上流域へ出入りする藻体量は増大すること、午前中は下流から上流域へ流入する藻体量が下流へ流出するそれを上回り、午後になるとそれらの関係が逆転し、それが上流域での藻体量の日周変動を支配していることが明らかとなった。
茎頂分裂組織の相転換制御ロジックの解明

RCN1-3の3重RNAi植物の表現型解析から、一次枝こう数やえい花数の有意な減少やHd3a過剰発現体に似た花序形態形成の異常が観察されたが、花成の有意な遅延は観察されなかった。そこで、すべてのRCN遺伝子(RCN1-4)の4重RNAi植物を作製し、その表現型解析をおこなったところ、有意なえい花数の減少と花成促進が観察された。これは、花芽分化や花成時期決定において、RCNが冗長的にHd3a活性を抑制していることを示唆している。RCNとHd3aの複合体形成における競合関係について、競合的in vitro pulldown assayを行なったところ、4つのRCNの間で14-3-3に対する結合能に大きな差はなく、RCN3はHd3aより5倍程度強く14-3-3に結合しうることが明らかになった。フロリゲン様FTタンパク質(StSP6A)は、14-3-3依存的にジャガイモの栄養繁殖器官である塊茎の形成促進に働くことから、Hd3aとRCNによるイネ茎頂分裂組織の分化バランス制御と類似の分子機構が塊茎形成制御にも働いていると予想された。ジャガイモ形質転換体を用いたジャガイモRCNホモログの解析から、ジャガイモRCNホモログがイネ花成と同様に14-3-3依存的に塊茎形成を抑制していることが明らかになった。茎頂分裂組織におけるRCNとHd3aの共局在解析や、GFP融合RCNとHd3aの維管束から茎頂分裂組織への選択・非選択輸送経路の解析から、フロリゲンとアンチフロリゲンの競合バランスによる生殖成長制御モデルの分子基盤が得られるだろう。27年度が最終年度であるため、記入しない。RCNの3重RNAi植物を作製し表現型解析を行った。その結果、一次枝こう数やえい花数が有意に減少し、Hd3a過剰発現体に似た花序形態形成の異常が観察された。RCN機能の14-3-3相互作用依存性について、in vitro pulldown assayを行なったところ、Hd3aの場合と同様に、RCNは転写因子OsFD1とは直接相互作用せず、14-3-3を介して間接的に相互作用できることが明らかになった。また、14-3-3相互作用欠損変異RCN3過剰発現イネは、RCN3による開花遅延、2次枝こうやえい花数の増加が抑制された。シロイヌナズナFTの移行制御因子FTIP1のイネホモログを単離し相互作用および発現解析を行った。RT-PCRやプロモーターGUS解析で発現部位を調べたところ、茎頂分裂組織でも強く発現しているものを見出した。これらのRNAi植物では一次枝こうやえい花数の有意な減少が観察された。未解析であったRCNアイソフォームについて、形質転換イネを用いた発現解析を行ったところ、いずれのRCNにおいてもGUS活性は維管束師部特異的に検出され茎頂分裂組織ではまったく検出されなかったが、GFPシグナルは茎頂分裂組織でも観察された。計画した実験はほぼ順調に進んでいる。フロリゲンの直接の標的遺伝子と予想されるOsMADS15遺伝子プロモーター上でHd3aが複合体形成している領域をChIP法で明らかにする実験は予備的な成果が得られており、実験条件を最適化しつつ継続する。FTIP1ホモログの解析については、より効果的にノックダウンされたRNAi植物を選抜し、解析を続ける。前年度に作製した形質転換イネの解析を引き続き行う。

RCNについて、種々の機能領域に変異を導入したGFP融合タンパク質を維管束特異的プロモーターで発現させる形質転換イネを用いて、茎頂への移動を共焦点顕微鏡にて観察することで、その長距離移動に必要なドメインを明らかにしていく。シロイヌナズナのフロリゲンFTの移動を制御するFTIP1のイネホモログについて、Hd3aやRCN3に結合できるアイソフォームを前年度に同定しているので、それらの茎頂分裂組織での発現の詳細や、Hd3aやRCNとの共局在解析を、プロモーターGUS形質転換イネやRFP融合キメラ遺伝子導入イネを用いて行う。前年度のGFP形質転換イネの結果から、RCNやHd3aの維管束から茎頂への細胞間移行が、非選択的な細胞間移行経路によっても行われている可能性が示唆された。そのため、ひきつづき、GFP形質転換イネの茎頂分裂組織におけるGFPの詳細な局在解析を行う。27年度が最終年度であるため、記入しない。
中世後期から近世初頭における武家拠点形成の研究

15世紀から17世紀初頭にかけて、武家の地域支配の拠点として発達した守護所、戦国期城下町、織豊期(織田・豊臣期)城下町は、史上はじめて武家が本格的かつ全国的に都市形成を行ったものであった。守護所・城下町研究は、1980年代以降、都市史のなかでもっとも研究が進んだ分野の一つで、現在も発掘調査などによって各地で新しい事例が加えられつつあるが、研究は個別化・分散化が進み、全体像が見えづらくなっている。本研究では、これら守護所・城下町についての最新の研究状況を全国的に収集して共同研究を実施し、権力論、都市空間、経済・流通などの観点から拠点形成の意義を明らかにする。
統合失調症の効果的回復を目指した薬剤師のスティグマ是正教育プログラムの開発と実践

アドヒアランス不良が問題となる統合失調症の薬物療法においては、保険薬局の薬剤師が責任をもって服薬支援を行う必要がある。しかしながら、薬剤師の統合失調症患者への偏見・差別(スティグマ)は患者の服薬行動を障害し、ひいては服薬中断による症状悪化を招く。本研究は、薬剤師の統合失調症患者への服薬支援を支えるスティグマ評価尺度を作成し、統合失調症患者との良好な接触を活用した薬剤師のスティグマ是正教育プログラムを開発・実践し、その教育効果を測定する。さらに、本プログラムの教育効果を繰り返し検討し、より実効的な教育プログラムを構築することにより、統合失調症患者に効果的な回復をもたらすことを目指す。
低次元量子系の有限温度相関関数と量子エンタングルメントの完全WKB解析

有限温度における一次元量子系の相関関数に関する定量的評価のため、量子転送行列の方法と完全WKB法を組み合わせる事により、近似によらない新しい定量的方法を確立することができた。この具体的な応用としてスピン1/2の量子磁性鎖に適用することにより相関関数および量子的もつれの磁場、温度依存性等に関する多様な振る舞いを発見した。1有限温度相関関数に関する研究ドイツ・ブッパタール大学のグループとの研究により定式化された量子スピン鎖の相関関数の評価法を定量的に評価して、任意の温度および磁場中の相関関数に対して、厳密な評価をおこなうことにより具体的に以下の結果を得た(1)量子・古典クロスオーバーのクロスオーバー温度に対して精密な評価をおこなった。これによりFabricius McCoyの有限スピン鎖に対する厳密対角化の結果が定性的に正当化することができた。(2)磁場中の「強磁性的」スピン鎖では温度に関して縦相関関数の振る舞いが単調でなく、「こぶ」のような構造がみえることを明らかにした。これらの結果は、研究代表者によりPohang(2008年7月)およびFlorence(2008年9月)において発表され論文としてすでに出版された2.転送行列の満たす関数等式の研究可積分な格子模型に付随する転送行列に関する関数等式を国場・中西氏との以前の共同研究により提案していた。一方、共形場理論の変形理論の文脈よりAl. B. Zamolodchikovによって与えられた知見によればこの関数等式を用いて転送行列の隠れた周期性を示せるはずであることが示唆される。研究代表者は伊山・井上・国場・中西氏との共同研究により、近年表現論において中心的な課題の一つとなっているクラスター代数と上の関数等式との関連に注目し、様々な方法を用いて周期性の証明をあたえた。この論文は現在投稿中である。1有限温度相関関数に関する研究ドイツ・ブッパタール大学のグループとの研究により定式化された量子スピン鎖の相関関数の評価法に関してスピン1/2でしか知られていなかった結果をスピン1に拡張することに成功jしたこの結果は、研究代表者により京都(2009年7月)において発表され,一本の論文がプロシーディングに投稿中であり、さらにもう一通投稿準備中であるさらに量子もつれを特徴づけるconcurrenceと呼ばれる量を定量的に評価し、その結果をIPMU(2010年2月)において発表した。2.転送行列の満たす関数等式の研究伊山・井上・国場・中西氏との共同研究により、転送行列の隠れた周期性に関する研究をおこなった。可積分な格子模型に付随する転送行列に関する関数等式を用いたクラスター代数による解釈により様々な例に対する周期性の証明を得た。また国場・中西氏との共同研究によりクラスター代数から逆にヒントを得、必ずしも格子模型に起因しない拡張された関数等式を提案しその解析をおこなった。これらの結果は、すでに学術誌に発表された。1.有限温度相関数に関する研究最も小つなスビン1/2に対しては既知であった有限温度での量子相関関数に対する多重積分表示を、スビン1の場合に拡張することに成功した。その結果、代数的な「フュージョン」が解析的な表式にどのように反映されているかを明確にした。形式的な表示を得るだけではなく、解析的な評価をおこない、ゼロ温度での結果がいかに再現されこの結果はすでに電子ジャーナルに発表された。2.高スピン鎖の保存量の解析高いスピンをもつ量子磁性体の量子もつれを定量するにはそのベーテ根に関する詳細な情報が必要である。またこれをODE/IM対応の立場から解釈すると単純でない返り点をもつ微分方程式のスベクトルを知る問題として定式化できる。厳密WKB法に新しい補助関数を導入する事に依りこれが具体的に可能である事を明らかにし,Brisbaneでの国際会議において発表した。論文は現在準備中である。3.転送行列の満たす関数等式の研究
鉄鋼材料長寿命化のための腐食生成物の先端解析と制御

本年度は、Fe(II)イオンを多く含むカチオン層にCl-が入った構造のグリーンラスト(GR(Cl-))の懸濁液に水溶液、リン酸溶液、シリカを含んだ水溶液およびシリケイト溶液を加えた後、酸素ガスを吹き込むことにより、異種イオンやそれと同成分の介在物がグリーンラストの酸化過程および生成物におよぼす影響を評価した。リン酸溶液およびそれと同量の水溶液を加えた際のグリーンラストの酸化過程を評価した。その結果、酸化に伴うpHの変化は電位の変化と対応しており、いずれの場合にもグリーンラストはレピドクロサイトに変化した。つまり、グリーンラストの酸化に伴う結晶構造変化には、リン酸イオンはほとんど影響をおよぼさなかった。しかし、リン酸溶液の添加によりレピドクロサイトの粒子が急激に微細化することが明らかになった。リン酸溶液を添加して1時間保持することで懸濁液中のリン濃度は大きく減少し、グリーンラストの酸化によりレピドクロサイトが生成しても溶液中のリン濃度は殆ど増加しなかった。これらのことより、グリーンラストおよびレピドクロサイトにリン酸イオンは吸着し、その影響により粒子の粗大化が抑制されたと推察される。一方、シリカを含んだ溶液を加えてグリーンラストを酸化させた場合、水溶液を加えた際と同程度の粒径のレピドクロサイトが得られた。シリケイト溶液を加えてグリーンラストを酸化させた際もレピドクロサイトは得られたが、リン酸溶液を加えた際と同様にレピドクロサイトの粒径は急激に減少した。シリケイトイオンもリン酸イオンと同様にグリーンラストやレピドクロサイトに吸着して粒子の粗大化を抑制している可能性が示された。Green Rust(GR)は層状のFeIIイオンを多く含むカチオン層に様々なアニオン(X)が入る構造をとっている。初年度はCl-などを添加したGRを合成するために、FeIIやFeIIIの塩を溶解させた液にNaOH水溶液を加える方法を確立した。合成においては、温度を制御するとともに気相雰囲気も十分制御し、大気酸化を抑制した。これらの合成した各種のGRに、酸素ガスを吹き込み酸化させた。この酸化途中で形成する生成物の構造・形態を、X線回折法による生成物の構造解析、また水溶液のpHや電位のモニターにより、生成物と水溶液の反応条件の関係を調べる技術を確立した。特に、酸素を吹き込んだときの溶液のpHや電位の連続的な測定と、生成する粒子の種類の関係を、精密に追跡できるようにした。幾つかの生成物試料については、X線吸収分光法による化学状態変化や局所構造を調べるように、その技術も習得した。これらの研究では、まず反応条件や異種イオンを添加する量は大きくは変化させず、実験条件の確立に努めた。初年度は、短期間であるので、上記のようにして確立した実験技術は、次年度に応用展開するための計画も練った。特に、GRからオキシ水酸化鉄の変化に伴う構造変化過程におけるリン酸等の効果を、反応中の溶液の分析、各条件で生成する生成物の種類の同定や精密解析により調べるために、FeIIIからなる最終的な鉄さび成分の核生成から成長などの不均一な過程に関する情報を得るための実験条件を検討する。
軟γ線観測による太陽での粒子の加速機構の解明

本研究の大目的は、宇宙における粒子の加速機構をあきらかにする第一歩として、太陽フレアに由来する高エネルギー電子と陽子のエネルギー分布を求める事である。研究の一つの柱は、太陽を観測する衛星のデータを用いて、太陽表面における硬X線・軟γ線放射の解析を行なう事である。2005年の夏、無事に打ち上げられたX線観測衛星「すざく」を用いると、100keVから2MeVにわたるエネルギー領域で、太陽フレアからのスペクトルを得ることができる。私は、衛星開発チームの一員として検出器の立ち上げ、および、データ解析ソフトの整備などをおこなった。.「すざく」を用いて、実際に、8月以降、12イベントの太陽フレアを検出し,その軟γ線スペクトルを得ている。本研究のもう一つの柱は、高エネルギー陽子がπ0中間子を経由して崩壊するときにでるγ線を、世界で初めてとらえようとする検出器の開発に、着手することである。本課題では、設計を固めるための試作機製作を巨標としている。昨年度に浜松ホトニクス社から購入したシリコン半導体の動作試験を行い、その結果を元に位置検出能力をあげるための工夫を行ない、本年度は、新規に300μm厚のファインピッチDSSD検出器を開発した。数値計算などの見積りから、昨年度考えていたPD型のシリコン検出器だけでなく、DSSD型の検出器も併用するほうが、検出器全体としての効率がよいと考えたための新規開発である。この検出器は、新規の読みだし系も含め、試作機を製作する段階まで至っており、詳細な動作確認を行なっている。本研究は、宇宙における粒子の加速機構をあきらかにする第一歩として、太陽フレアに由来する高エネルギー電子と陽子のエネルギー分布を求める事を目的としている。既存の衛星データを用いた硬X線のエネルギースペクトルの解析と、太陽表面における硬X線・軟γ線放射のモンテカルロ計算を行い、両者を比較する研究が一つの柱となる。本年度は、衛星データ解析や数値計算に使用する計算機環境を整備すべく、高速の計算機サーバを一台導入した。また、高エネルギー陽子が、π0中間子を経由して崩壊するときにでるγ線をとらえるために、電子陽電子対生成を利用したGeVエネルギー領域のγ線撮像検出器の開発が必要であり、その基礎的な研究がもう一つの柱である。この検出器開発や、前者の太陽シミュレータに必須であるGeant4ツールキットを利用したモンテカルロ計算の手法について、各分野の専門家と議論すべく、日本第五のX線衛星Astro-E2のモンテカルロシミュレーションの結果を携え、2004年度イタリアで開かれたIEEE国際学会に参加した。GeVγ線撮像検出器の開発に関しては、対生成直後の電子陽電子の追跡精度が空間分解能を左右することが明確になり、ある条件では、当初予定していた、多段のシリコンストリップ半導体よりも、光ダイオード型のシリコン半導体の方が有利である可能性がでた。本年度は、両デバイスを購入した段階であり、来年度に引続き、両者の読みだし系を立ち上げ、性能を比較する予定である。
重イオンビーム変異株からの選抜による鉄・亜鉛栄養価の高い新しいコシヒカリの作出

女性と子供の4割近くが鉄欠乏の状態である。また高齢者に亜鉛欠乏が多く、味覚障害や、摂食障害の要因となっている。鉄や亜鉛栄養価の高いコシヒカリを作出し、日々の米食からより多くこれらの栄養を摂取できれば、鉄欠乏性貧血症や亜鉛欠乏症の改善に貢献できる。本研究では重イオンビーム照射により得られたコシヒカリ変異体ライブラリーを用いて、鉄・亜鉛栄養価が高い新しい品種を作出を目指した。M5種子の稔率および表現型は既存のコシヒカリと同等であり、白米中の鉄・亜鉛含有量がそれぞれ最大で2倍、または1.5倍高い系統をそれぞれ選抜した。さらに次世代のM6種子でも鉄・亜鉛含有量をより安定して蓄積する系統を選抜した。鉄や亜鉛栄養価が高いコシヒカリを作出し、日本人が日々摂取する米から鉄や亜鉛をより多く摂取できれば、日本人の鉄欠乏性貧血症や亜鉛欠乏症の改善に貢献できる。また、これによりコメの商品価値を高めれば、農家にとっても利益となる。そこで、重イオンビームにより変異を導入したコシヒカリの変異株系統に対し、種子中の鉄・亜鉛含有量と収量、表現型を元に選抜し、鉄や亜鉛含有量が高く、他の形質が通常のコシヒカリと同等の新しいイネ品種を作出することを目的としている。鉄や亜鉛含有量が高い63系統を選抜し、M3世代の植物体を2014年度に石川県立大学の圃場水田で栽培を行った。また、収穫したM4世代の種子の白米と玄米の鉄・亜鉛含有量をICPS発光分析装置により測定し、鉄・亜鉛含有量の高い24系統を選抜した。これらのM4世代のイネと野生型のイネを、各系統につき40個体ずつ、2015年6月2日より、再び石川県立大学の圃場水田で栽培した。定期的に写真撮影を行い、各系統の表現系を観察した。また、出穂日、草丈などの表現型を調査した。9月28日にイネを収穫し、収量と捻率を記録した。ICPS発光分析装置により、M5種子の玄米と白米中の鉄・亜鉛やその他の微量元素の含有量を測定した。それにより、収量、念率や表現型が既存のコシヒカリと同等で、種子中の鉄・亜鉛含有量が高く、カドミウムやヒ素などの他の有害な重金属が増加していない有望な系統を9系統(サブラインを考慮した場合は15系統)選抜した。昨年にM4世代のコシヒカリ変異株を栽培し、サブラインも含め、480個体の玄米の金属含有量を測定し、特に高いものについては白米の金属含有量も測定した。その結果、予定通り次世代からも鉄・亜鉛栄養価の高い有望な系統を得られ、9系統まで絞りこんだ。鉄や亜鉛栄養価が高いコシヒカリを作出し、日本人が日々摂取する米食から鉄や亜鉛をより多く摂取できれば、日本人の鉄欠乏性貧血症や亜鉛欠乏症の改善に貢献できる。そこで、重イオンビームにより変異を導入したコシヒカリの変異系統を種子中の微量元素の含有量と収量、表現型を元に選抜し、鉄や亜鉛含有量が高く、他の形質が通常のコシヒカリと同等の新しいコシヒカリ品種を作出することを目的としている。昨年度選抜した15系統M5世代の植物を各60個体ずつ石川県立大学の圃場水田で栽培した。イネを収穫後、収量と捻率を記録した。24個体ずつ、M6種子の玄米中と白米中の鉄・亜鉛やその他の微量元素の含有量を測定した。選抜系統の玄米の鉄含有量は野生株と比較して最大で1.4倍に、玄米の亜鉛含有量は野生株と比較して最大で1.7倍に増加していた。しかしながら、本世代においてもまだ目的形質が安定していなかった。同じ親由来のM5植物体でも個体ごとに、種子(M6)の鉄・亜鉛含有量の値が異なり、鉄や亜鉛含有量が高いという目的形質を示すものと、目的形質を示さないものとが混在している状態だった。前世代の分析結果と比較すると、よりは親世代の性質を受け継いでいる個体数が多かったものの、M5植物体の段階でも、まだ染色体レベルではヘテロの個体が混ざっているようであった。原因遺伝子の推定やマウスへの給餌試験を行うには、もう少し世代を進め系統を固定する必要がある。選抜した9系統(サブラインも考慮して15系統)に対して、40株ずつ栽培して、昨年と同様に表現系を観察し、表現系と収量が既存のコシヒカリと同等であることを再確認する。20株程度について玄米と白米の金属含有量測定を行う。

さらにM6世代の種子中の鉄・亜鉛含有量の増加を再確認する。特に有望な2系統については、選抜試験区とは別に200個体ずつ栽培する。そこから3 kg程度の白米を得て、食味を調べる。M6世代の種子中の鉄含有量の増加が顕著である場合は、石川県立大学、食品化学科の榎本俊樹教授の研究協力を受け、鉄欠乏症のマウスにこの種子を給餌し、血中ヘモグロビン値を測定することで、鉄欠乏性貧血症からの回復を調べる。また、M6世代の種子中の鉄または亜鉛含有量が、サブライン間で安定して増加しており、目的遺伝子に対するホモラインが得られれば、種子中の鉄・亜鉛含有量が高い選抜系統の原因遺伝子特定のための遺伝子解析試験を行う。そのためには、マイクロアレイ解析により変異イネの遺伝子の発現変化を網羅的に調べ、変異遺伝子を予測し、シーケンシングにより変異を確定する。もしくは、次世代シーケンサーを用いてゲノム配列を読み取り、変異箇所を同定する。推定された変異遺伝子の機能が未知である場合には、以下の方法でその新規遺伝子の機能を推定する。1.データベース上から、シロイヌナズナ等、他の植物において相同遺伝子の機能についての報告がなされているかどうかを調べる。2.農業生物資源研究所が公開しているイネの遺伝子発現データベース(Rice X Pro)を利用して、変異遺伝子の発現部位と発現時期を調べる。3.コシヒカリの変異株を鉄・亜鉛濃度を変えた水耕液で栽培し、生育の変化と、葉や根など植物体の各部位における鉄・亜鉛含有量を調べる。植物栄養学
血管内皮細胞自己抗体と免疫血栓症に関する研究

1.抗血管内皮細胞表面5炭糖抗原(VPS)抗体血栓症における診断的有用性の確立(1)VPSを抗原とし、ELISAにて多くの動脈硬化症・各種血栓症(梗塞)・流産例あるいは非血栓症例での抗VPS抗休の出現頻度を検索し、診断、治療の指標としての抗VPS抗体測定の臨床的意義を求めた。抗HPS抗体は血栓症患者の6人のうち18人(20.9%)、習慣性流産患者30人のうち14人(46.7%)、血栓症の既往がない患者111人のうち3人(2.7%)で認められた。抗HPS抗体陽性患者のうち血栓症では18人のうち8人、晋慣性流産では14人のうち12人が、抗リン脂質抗体陰性であった。モノクロナル抗VPS抗体(H16)を作成した。H16及び血清抗HPS及び血管内皮細胞に特異的に結合し、カルジオリピン・DNAなどの他の抗原には結合しなかった2.ヒトモノクロナル及び血中抗VPS抗体の血管内皮細胞、血栓症への関与(1)血管内皮細胞表面マーカー(接着因子等)の変化(フローサイトメトリー解析)、H16はヒト臍帯管内皮細胞(HUVEC)に結合し、CD62Pの発現を亢進し、又、Tリンパ球のHUVECの結合を促進した。(2)妊娠マウスにマウスモノクロナル抗VPS抗体H16を投与し、血液での線溶凝固検査の異常・血栓症・流産の惹起について臨床組織学的、血液学的に追求した。その結果、H16は明らかな血栓症を惹起しなかったが、投与マウスのTAT値上昇をもたらした。以上より、抗VPS抗休は血栓症診断のための新しい指標にはなりうることが判明した。今回の研究で、我々は、抗VPS抗体によるFACS解析及び免疫沈降法で、抗VPS抗体が血管内皮細胞上の約110kDaの蛋白を認識し、更にその結合がATIIIの添加によって競合阻害を受けることを明らかにした。現時点でこの分子の詳細については同定されていないが、抗VPS抗体が血管内皮細胞上の分子を標的として、血管内皮細胞に直接的な傷害をもたらす可能性について、更に追及した。ヒト臍帯血管内皮細胞(HUVEC)を抗VPS抗体1microg/ml存在下に培養し、細胞表面接着因子発現の変化をFACS解析したところ、抗VPS抗体により血管形成に関与するCD62Pの発現が増強されていた。一方、血管炎などの病的免疫反応において中心的な役割を果たすと考えられるT細胞のHUVECとのかかわりを明らかにするため、ヒトT細胞株H9とHUVECとの共培養実験を行い、抗VPS抗体1microg/ml存在下での細胞機能変化を捉えようと試みた。抗VPS抗体存在下では、H9のHUVECに対する接着が非存在下に比して、約30%増強していた。更に、H9細胞内骨格蛋白アクチンの重合は阻害されていたが、この変化はH9単独で抗VPS抗体とともに培養しても認められず、抗VPS抗体のHUVECを介したH9への間接作用と考えられた。血管内皮細胞を介した抗VPS抗体のT細胞内アクチン重合阻害は、T細胞のmigrationを阻害し、血管内皮細胞上(in situ)への集積と炎症反応の促進効果が予測されるため、HUVECを使用したTranswell Culture Systemを用いて、抗VPS抗体のT細胞遊走能に対する作用を評価して行く方針である。血栓症や反復性流産例で検出される抗血管内皮5単糖(VPS)抗体は血管内皮細胞表面の糖領におけるアンチトロンビンIII(ATIII)結合部位を認識する自己抗体である。

血栓症形成における抗VPS抗体の役割を知るために以下の検索を行った。1.マウスモノクロナル抗VPS抗体(H16)産生ハイブリドーマ及びEBウイルスでトランスフォームしたヒトモノクロナル抗VPS抗体産生クロンを得た。これらのモノクロナル抗体はVPSと血管内皮細胞に特異的に結合し、DNA, B_2-GPI,リン脂質、他の細胞株とは反応しなかった。2.妊娠マウスにH16を静脈投与したところ、流産等の臨床症状を惹起することはできなかった。しかし、血中TAT値の著増と投与マウスでの各組織での血管内皮細胞への抗体沈着を認めた。3.血管内皮細胞への抗VPS抗体の関与様式を追求した。ヒト膀帯血由来内皮細胞HUVECをH16と混合したところ、HUVEC細胞表面におけるCD62pの表現が増強し、又、HUVECとT細胞の結合を増強した。以上より、抗VPS抗体は血管内皮細胞と結合し、その機能に変化を与えることが判明した。
高エネルギーX線(≧1MeV)による微小平板ビーム放射線治療法の基礎的研究

放射線治療の新しい方法として、微小平板ビーム放射線療法(MRT)が提案されている。本研究では、SPring-8放射光を用いたMRT動物実験の照射条件、動物実験による作用機構、高エネルギーX線の利用可能性、治療法としての最適化、の検討を行い、照射の際にアライメントの精密化が必須であること、作用機構としては照射後に腫瘍内に低酸素細胞の増加を確認したこと、また適正なビーム幅があること、およびX線のエネルギーとして100-250 keVが適正と考えられることなどを明らかにした。本年度は次の項目に関する研究を実施した。1.放射光による微小平板ビーム放射線治療法の照射条件の検討放射光による治療実験を可変式コリメータで実施した。連携研究者の成山展照博士(高輝度光科学研究センター)とともに、スリットビームの線量分布測定とシミュレーションを行い、線量分布のPENELOPEコードを用いたモンテカルロ計算との一致を確認した。一方連携研究者の近藤威講師(神戸大学)とともに、U251ヒトglioma細胞株を皮下に移植したマウスに様々なビーム幅のスリット状X線照射を行いその抗腫瘍効果について検討した。ピーク幅100μm、ピーク間隔1000μmのスリット照射を行ったところブロードビーム照射と同様の腫瘍サイズ増加抑制効果を示し、非照射部位があるにもかかわらず一定の腫瘍増殖抑制効果が認められた。急性期の組織学的変化は、腫瘍細胞よりも腫瘍内新生血管の破綻が特徴的であり、スリット照射後の腫瘍組織内酸素分圧の変化などが、効果発現の機序として推察された。2.高エネルギーX線の線量分布に関する検討連携研究者の成山展照博士(上述)とともにシミュレーションにて、エネルギーを200keVから1MeVまで変化させた場合の線量分布を計算し、エネルギーが高くなるほど裾野が増大し、1MeVではマルチスリットにした場合にピーク谷線量比が6になることがわかった。すなわち、エネルギーが大きいほど透過力は強くなるがピーク谷線量比は小さくなる、ことが明らかとなった。一方早稲田大学では、計測実験のための線源の整備を進め、ほぼ調整が完了した。また、スリットビーム作成のための高エネルギー用コリメータの設計をほぼ完了し、来年度予算で整備する準備ができた。線量計測についても、顕微分光装置を整備し、ガフクロミックフィルムによる線量計測の準備が整った。1.光源の開発フォトカソードRF-Gunによる電子ビーム増強とTa板に生じた制動X線のタングステン製スリットによる切り出しで、微小平板X線生成に関する次の結果を得た。(1)ファイバーアンプシステムとLD4Pass光路の構築で従来の約13.7倍のUV強度が得られ、1.73[nC/bunch](100bunches,5Hz)の電荷量の電子ビームを得た。また長時間運転時の安定度が向上した。(2)電子ビームのエネルギーが高いほどX線の拡がり角が大きくなることを明らかにした。(3)この制動X線をタングステンスリットによって切り出し、スリット幅1mmのとき22.8mGy/分、スリット幅0.5mmで4。8mGy/分のピーク強度のX線が得られた。2.線量分布解析連携研究者の成山展照博士とともに、高エネルギーX線で問題となるコリメータ内面の散乱・反射の影響を検討した。散乱・反射がゼロの理想条件における線量分布のモンテカルロシミュレーション結果と実際の測定結果を比較し、ピークと上側裾野部分では両者が概ね一致したが、スリット下側で測定値が大きく非対称な分布を示し、全反射の影響と思われる測定値の増分が見られた。3.治療作用機構の解析連携研究者の近藤威博士とともに遺伝子レベルの放射線応答を検討した。照射1週間後のビーム照射組織、ビーム間の非照射部、全く非照射の対側脳、をそれぞれレーザーマイクロダイセクション(LCM)によって切り出してRNAを抽出し、Differential Display(Gene Fish)法によって発現遺伝子を比較した。その結果、コントロールに比べてスリット照射部位で発現量が上昇し、ブロード照射部位で減少している遺伝子としてchrdl1が確認された。この遺伝子は神経幹細胞においてグリア細胞運命決定の阻害を司る遺伝子で、治療作用機構にmRNAを介した情報伝達系の活性化が示唆された。1.照射条件の確立連携研究者の成山展照博士、近藤威博士とともに、SPring-8における照射条件の確立を試み、従来利用してきたマルチスリットよりもシングルスリットを移動して照射する方式のほうが、谷線量低下が実現すること、その際の線量分布の対称性の崩れがコリメータのアライメントの精度によることを明らかにした。以上で本システムを確立した。2.線量分析解析モンテカルロシミュレーションにより線量分布のエネルギー依存性を解析した。その結果400keV以上の高エネルギーX線ではピークと谷の線量比が極端に小さくなることが判明した。

また、照射方法によるビーム広がりの違いなどを検討し、平行ビームであれば試料(水)中でも表面と司様の線量分布を示すことを確認した。一方発散ビームの場合には、コリメータ透過後であってもビームは発散し、コリメータと被照射体との距離は重要なパラメータとなることを明らかにした。その結果を踏まえ、微小ビーム放射線治療法として最適なエネルギーを検討し100-250keV付近と推定した。3.治療作用機構の解析本治療法の選択的腫瘍壊死の理由として腫瘍血管の選択的損傷が推定されているが、連携研究者の近藤威博士とともにこの点を低酸素プローブで検討したところ、微小ビームX線照射後の腫瘍内に低酸素細胞の増加を確認し、上記の推定を支持する結果となった。4.微小ビーム電子線の検討線量分布解析によって高エネルギーX線が適切ではないことが判明したので、電子線治療の可能性を想定して、高エネルギー電子線による微小ビーム生成に関する検討を行った。非常に指向性の良いフォトカソードRF電子銃からの電子線を切り出すことによって、ビーム幅数十μm、ビーム間隔数百μmのすだれ状ビーム(ピーク/谷線量比10以上)の生成を確認した。
有機錯体BMDTTTF塩結晶の次元性と電気伝導

本研究では多くの有機錯塩を作成し、結晶の次元性と物性の関係を調べた。カチオンとなる有機分子としてBMDT-TTF,BEDT-TTF等、アニオンとして、TCNQ,【I_3】,I【Br_2】,【I_2】Br,Au【I_2】,Au【Br_2】,等を用いて結晶作成を行った結果、一次元性の強い物質から二次元性の強い物質までいろいろの性格をもった有機錯塩を得た。その中でまずβ′′-【(BEDT-TTF)_2】Au【Br_2】に注目した。結晶構造に基づいたエネルギー帯構造の計算を行なった結果、この物質では一次元性と二次元性が共存していること明らかになった。次に電気伝導度の測定を行い、低温まで金属的であることを確かめた。さらに、低温で磁気抵抗の測定を行い担体(正孔)の散乱時間に関する知見を得た。結論としてこの物質では二次元性が加わったことによって低温まで金属的な性質を持つに至ったものと解釈した。さらに、二次元性の強い有機錯塩を作れば低温まで金属的な物質が期待でき、その中には超伝導性を示す物質があるはずであるという考え方で結晶作成を続けた結果、二種類の新しい有機錯塩の合成に成功した。我々はこれらを、θ-【(BEDT-TTF)_2】【I_3】,κ-【(BEDT-TTF)_2】【I_3】と命名した。この二つは共に二次元性が強く、金属的な伝導性を示す。特に重要なことは、両者とも約3.6K以下で超伝導性を示すことである。これは我国で発見された有機超伝導体として第一号,第二号である。二つの物質について、結晶構造,エネルギー帯構造,電気伝導度の異方性及び温度依存性を調べた。又超伝導特性の異方性,臨界磁場,コヒーレンス長等に関する知見を得た。さらに、常伝導状態での磁気抵抗が異常な振舞をすることを発見し、詳しく調べた。磁気抵抗の大きさに対する磁場の方向依存性の測定結果から、磁気抵抗異常は結晶中の有機分子の配向に関係していることを推定した。
経頭蓋磁気刺激ー脳波計測による運動系と視覚系の情報統合能の比較

経頭蓋磁気刺激による脳波位相リセット手法を最適化し以下の項目を研究する。1.運動系において自発脳波活動に経頭蓋磁気刺激を印加し、左右の大脳半球間の脳波位相同期ネットワーク上の有効結合を操作的に定量化する手法を確立する。2.脳梁や視床を介した半球間の情報統合能を要する行動課題を運動系で行い、有効結合と脳情報処理特性の関連を検証する。3.運動系と視覚系の半球間情報統合能の関連を個人差の観点で明らかにする。これらにより運動系と視覚系における半球間情報統合能の個人特性の統合的な理解を目指す。
ネットワーク上の通信スケジューリングアルゴリズム

本研究はネットワーク上の通信スケジューリングのアルゴリズムをグラフ理論,特に彩色アルゴリズムの応用により研究開発するものである.ネットワーク上の通信をグラフにモデル化する.グラフ上の各点はコンピュータセンターに,多重辺はコンピュータセンター間の通信要求に対応する.各コンピュータセンターuは同時に通信できる最大数f(u)が定められており,各コンピュータセンターu,w間には同時に使用できる回線の最大数g(uw)が定めてられているする.このときf(u),g(uw)の条件を満足し,同時に通信可能な辺を同一色で塗る.このようにしてグラフをなるべく少ない色数で彩色することは通信要求を満足する効率のよいスケジューリングに相当する.上記モデルを検討強化し,ネットワーク全体の通信を効率よく実行する通信のスケジュールを与えるアルゴリズムを研究開発した.上記のようなモデル上で各コンピュータセンターの通信負荷が常にほぼ一定となるようなスケジューリングアルゴリズムを開発した.通信負荷がほぼ一定であるということは,通信負荷をなるべく時間的に均一に分散させ,その計算機を他の目的にも使用するとき,処理能力の変動をすくなくなるということであるので望ましい性質である.今年度に得られた主な研究成果は,通信スケジューリング問題をグラフの辺彩色問題を拡張した均等辺彩色問題に帰着し,これまでに知られているグラフの均等辺彩色を解くアルゴリズムに比べて,非常に高速なアルゴリズムを開発できたことである.しかし現実の問題では通信のスケジューリングは各コンピュータがそれぞれ独立に行うのが望ましく,全てのスケジューリングを集中管理することは非現実的である.よって今後は通信スケジューリングの分散アルゴリズムの研究開発にとりくむ.本研究はネットワーク上の通信スケジューリングのアルゴリズムをグラフ理論,特に彩色アルゴリズムの応用により研究開発するものである.ネットワーク上の通信をグラフにモデル化する.グラフ上の各点はコンピュータセンターに,多重辺はコンピュータセンター間の通信要求に対応する.各コンピュータセンターuは同時に通信できる最大数f(u)が定められており,各コンピュータセンターu,w間には同時に使用できる回線の最大数g(uw)が定めてられているする.このときf(u),g(uw)の条件を満足し,同時に通信可能な辺を同一色で塗る.このようにしてグラフをなるべく少ない色数で彩色することは通信要求を満足する効率のよいスケジューリングに相当する.上記モデルを検討強化し,ネットワーク全体の通信を効率よく実行する通信のスケジュールを与えるアルゴリズムを研究開発した.上記のようなモデル上で各コンピュータセンターの通信負荷が常にほぼ一定となるようなスケジューリングアルゴリズムを開発した.通信負荷がほぼ一定であるということは,通信負荷をなるべく時間的に均一に分散させ,その計算機を他の目的にも使用するとき,処理能力の変動をすくなくなるということであるので望ましい性質である.今年度に得られた主な研究成果は,通信スケジューリング問題をグラフの辺彩色問題を拡張した均等辺彩色問題に帰着し,これまでに知られているグラフの均等辺彩色を解くアルゴリズムに比べて,非常に高速なアルゴリズムを開発できたことである.しかし現実の問題では通信のスケジューリングは各コンピュータがそれぞれ独立に行うのが望ましく,全てのスケジューリングを集中管理することは非現実的である.よって今後は通信スケジューリングの分散アルゴリズムの研究開発にとりくむ.
新規沈着腎症の同定および病態・治療標的の解明

当院で経験した既知の疾患に分類できない沈着腎症の糸球体沈着物を解析した。レーザーマイクロダイセクションにより糸球体を分離し、LC-MS/MSによる解析を行い、病因蛋白質の同定を行った。診断に使用済の残余腎生検検体を用いて解析を行い、通常用いられる資料量の20%程度である1mm2の総面積を回収した。解析の結果、234種類の構成蛋白質を同定しえた。沈着物のない微小変化型ネフローゼ症候群および沈着物が明らかな腎アミロイドーシス検体を対照とし病原蛋白質を検討した。現在も検討を継続しており、今後は候補蛋白に対する抗体を作成し、染色を行い、沈着物を同定する予定である。糸球体疾患の診断は腎生検による組織診断がゴールドスタンダードだが、現在も既知の疾患に分類できない症例が存在する。われわれの施設において、蛋白尿にて腎生検を施行し糸球体基底膜に沈着物をみとめる、いわゆる沈着腎症を経験した。本例は、これまで多くの施設にて精査を行った結果、既知の疾患に分類されなかった。また、本例は同一家系内に同様の病態を有していることより、何らか遺伝子異常に起因して糸球体への沈着を生じている可能性が高いと考えられた。そこで、レーザーマイクロダイセクションにより糸球体を分離しLC-MS/MSによる解析を行い、病因蛋白質を同定することとした。まず、予定の手技にて構成蛋白質の同定が可能か、アミロイドーシス検体、正常糸球体検体を用い、予備検討を行った。対象検体と近い条件で施行され、対照となりえる検体を選定し、対象患者よりそれぞれ同意を得た後に検討を行った。上記2検体からレーザーマイクロダイセクションにより糸球体を分離し、蛋白質解析を行った。その結果、2検体からそれぞれ2.12mm2、1.67mm2の試料を回収することが可能であった。これらは通常解析に用いる試料量の20%相当ではあったが、38種類、47種類の蛋白質が同定可能であった。これらの内容を解析し、本症例においても解析が可能と考え、引き続き同様の手順にて解析を継続していく予定としている。本年度中に対象検体の蛋白質同定を終了している予定であったが、予備検討の終了のみとなっている。同様の手技にて対象検体の同定は可能であり、次年度継続していく。われわれの施設において、蛋白尿にて腎生検を施行し、糸球体基底膜に沈着物を認める、いわゆる沈着腎症を経験した。本例は、これまで多くの施設において精査を行った結果、既知の疾患に分類されなかった。また、本例は同一家系内に同様の病態を有していることより、なんらかの遺伝子異常に起因して糸球体への沈着が生じている可能性が高いと考えられた。そこで、レーザーマイクロダイセクションにより糸球体を分離し、LC-MS/MSによる解析を行い、病因蛋白質を同定することとした。昨年度予定の手技にて構成蛋白質の同定が可能か予備検討を行い、通常解析に用いる資料量の20%相当の試料の回収にて40種類程度の糸球体構成蛋白質の同定が可能であることを確認し、本症例においても同様の手技にて同定が可能であることを確認した。引き続き本症例の検体にて同定を行う予定であったが、当初の予定より必要となる糸球体量が多かったために、同様の条件を満たし、十分な量の糸球体を採取できる対照検体の確保が困難であった。そのため、対照検体の選定、確保に並行して患者血清において異常蛋白質を同定しうるかの検討も併せて行うこととした。本症例の血清検体と、本症例における治療の過程で行った血漿交換療法時に採取したろ過血清、治療後の血清、対照群の血清検体を電気泳動にて分離、比較し、本症例の血清に特異的な血清蛋白質の同定を試みた。電気泳動での分離にて、高分子量の蛋白質が本症例の治療前、治療後血清のみにて検出されたため、その蛋白質を分離、抽出し、LC-MS/MSにて解析を施行した。その結果、8種類の蛋白質を同定した。現在は対照群となりうる組織検体も確保しており、糸球体構成蛋白質を同定し、新たに検出した血清蛋白質とも比較し病因蛋白質の同定を行う予定である。本年度中に対象検体の蛋白質同定を終了し、続く解析に進行している予定であったが、当初の予定より必要となる糸球体量が多かったために、同様の条件を満たし、十分な量の糸球体を採取できる対照検体の確保が困難であり、同定を施行できなかった。糸球体の検討は進めることができなかったが、血清蛋白質を解析することができ、今後の病因蛋白質の同定に役立つと考えている。現在は対照検体を確保しており、手法は確立しているため、予定通り蛋白質同定を実施し、解析を進めていく予定である。我々の施設において、蛋白尿にて腎生検を施行し、糸球体基底膜に沈着物を認める、いわゆる沈着腎症を経験した。また本例は同一家系内に同様の病態を有していることより、なんらかの遺伝子異常に起因して糸球体への沈着が生じている可能性が高いと考えられた。

そこで、レーザーマイクロダイセクションにより糸球体を分離し、LC-MS/MSによる解析を行い、病因蛋白質を同定することとした。患者負担を考慮し、既に施行され診断に使用済の残余腎生検検体を用いて解析を行ったため、通常解析に用いられる資料量より少ない量で解析を行った。他の患者の腎生検検体を用いて予備検討を行い糸球体構成蛋白質の同定が可能であり、解析可能なことを確認した。本検討でも通常用いられる資料量の20%程度である1mm2の総面積を回収し、現在解析中である。解析の結果、同定した蛋白に対する抗体を作成し、染色を行い、沈着物を同定する予定である。また、患者血清において異常蛋白質を同定しうるかも検討している。前年までの検討において、本症例の血清検体、本症例における治療の過程で行った血漿交換療法後に採取した濾過血清、治療後の血清、対照群の血清検体を電気泳動にて分離、比較し、本症例の血清に特異的な血清蛋白質の同定を試みた。電気泳動での分離にて、高分子量の蛋白質が本症例の治療前、治療後血清のみにて検出されたため、その蛋白質を分離、抽出し、LC-MS/MSにて解析を施行し、8種類の蛋白質を同定した。今後糸球体からの分離蛋白と比較し、病因蛋白質が血清中に存在するかを検討する。当院で経験した既知の疾患に分類できない沈着腎症の糸球体沈着物を解析した。レーザーマイクロダイセクションにより糸球体を分離し、LC-MS/MSによる解析を行い、病因蛋白質の同定を行った。診断に使用済の残余腎生検検体を用いて解析を行い、通常用いられる資料量の20%程度である1mm2の総面積を回収した。解析の結果、234種類の構成蛋白質を同定しえた。沈着物のない微小変化型ネフローゼ症候群および沈着物が明らかな腎アミロイドーシス検体を対照とし病原蛋白質を検討した。現在も検討を継続しており、今後は候補蛋白に対する抗体を作成し、染色を行い、沈着物を同定する予定である。対象検体を用い、レーザーマイクロダイセクションにより糸球体を分離し、蛋白質解析を行い、候補蛋白質を絞り込む。絞り込んだ候補蛋白質それぞれに対して本疾患との関連を検討し、沈着をおこしうるか検討を行う。絞り込んだ病原候補蛋白質に対する抗体を作製し、沈着腎症、他の沈着物を認める糸球体疾患、正常糸球体の腎生検検体をそれぞれ免疫染色し、沈着物に対する染色性を検討し、沈着腎症の原因物質を同定する。同定した蛋白質が本疾患に特異的な染色を示すか他の疾患に対する免疫染色を施行し検討する。病因蛋白質が明らかになった時点で再度実験計画を立案し、倫理委員会の承認を得、患者の同意を得たのち、患者検体から病因遺伝子のクローニングを行っていく。対象検体を用い、レーザーマイクロダイセクションにて糸球体を分離し、蛋白質解析を行い、候補蛋白質を絞り込む。絞り込んだ候補蛋白質それぞれに対して本疾患との関連を検討し、沈着を起こしうるか検討を行う。検出した血清蛋白質との関連についても検討を行う。絞り込んだ病原候補蛋白質に対する抗体を作成し、沈着腎症、他の沈着物を認める糸球体疾患、正常糸球体の腎生検をそれぞれ免疫染色し、沈着物に対する染色性を検討し、沈着腎症の原因物質を同定する。