hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
負触媒によるサーマルNO生成抑制の効果と機構

本研究は,触媒性金属物質を燃焼域に直接導入することによって,燃焼系でのNOとス-トの生成抑制を併せて目指しており,特にNO抑制型の負触媒の模索とそのNO低減機構とについて解明を行ったものである.実験では,燃焼機器として,まず通常の間欠噴霧燃焼機関を使用し,各種のNO抑制型の金属塩を水に溶解することによって燃焼領域へ直接導入し,NO生成の抑制と併せてス-ト低減の効果について検討した.また,これとは別に,一次元燃焼反応管内における燃焼過程ならびにNO生成過程中に金属触媒を直接導入することにより,NOの低減効果を確認すると同時に,金属導入によるNOの生成抑制機構に対する解明を進めた.その結果,アルカリ金属の中でも,とくにナトリウム金属を燃焼領域に直接導入した場合において,NOの低減とス-トの大幅な減少とが同時に得られることを明らかにした.また,両者の低減の程度は金属導入量が多いほど著しい.その際のNO低減は,燃焼領域で一旦生成されたNOの金属による直接的な固定化機構は関わっておらず,特に燃焼後期におけるNOの還元促進,あるいはそれに対して金属が負触媒的に作用する反応機構が示唆された.また,ス-トの低減は,一旦生成されたス-トの金属触媒による酸化促進効果によるものである.なお,燃焼系へ導入したナトリウムは水溶性化合物として排出されるため,排気の水洗によってナトリウムを回収除去し得る可能性を明らかにした.本研究は,触媒性金属物質を燃焼域に直接導入することによって,燃焼系でのNOとス-トの生成抑制を併せて目指しており,特にNO抑制型の負触媒の模索とそのNO低減機構とについて解明を行ったものである.実験では,燃焼機器として,まず通常の間欠噴霧燃焼機関を使用し,各種のNO抑制型の金属塩を水に溶解することによって燃焼領域へ直接導入し,NO生成の抑制と併せてス-ト低減の効果について検討した.また,これとは別に,一次元燃焼反応管内における燃焼過程ならびにNO生成過程中に金属触媒を直接導入することにより,NOの低減効果を確認すると同時に,金属導入によるNOの生成抑制機構に対する解明を進めた.その結果,アルカリ金属の中でも,とくにナトリウム金属を燃焼領域に直接導入した場合において,NOの低減とス-トの大幅な減少とが同時に得られることを明らかにした.また,両者の低減の程度は金属導入量が多いほど著しい.その際のNO低減は,燃焼領域で一旦生成されたNOの金属による直接的な固定化機構は関わっておらず,特に燃焼後期におけるNOの還元促進,あるいはそれに対して金属が負触媒的に作用する反応機構が示唆された.また,ス-トの低減は,一旦生成されたス-トの金属触媒による酸化促進効果によるものである.なお,燃焼系へ導入したナトリウムは水溶性化合物として排出されるため,排気の水洗によってナトリウムを回収除去し得る可能性を明らかにした.平成7年度では、Na、K、Ca、Mg、Li等の各種アルカリ金属触媒を対象として、それが燃焼領域に存在した場合のNO生成および低減特性について触媒効果の観点から解明を進めた。その結果、アルカリ金属の中で、とくにNaにおいてはNO低減効果が高いことが判明した。この場合、燃焼領域へのNa導入法については、燃料・空気系とは別に導入する、あるいは燃料中に混合して入れる等の方法があるものの、導入法の如何に拘わらずNO低減効果が認められること、またNa化合物の種類によるNO低減効果の差異が若干認められるが、その程度は小さいこと等が明らかになった。Na存在下における燃焼火炎内でのNO生成の推移をみると、燃焼初期の段階、すなわちNOが急速に生成されて行く段階ではNaの存在によってNO濃度は変わらないか、あるいは若干増加するが、燃焼後期、つまりNOが減少あるいは還元される段階においてはNaの存在でNOが大幅に低下する現象を見い出した。このことより、燃焼時におけるNaは、燃焼初期のNO生成段階と言うよりは、燃焼後期のNO還元促進に対して何らかの触媒作用を及ぼしていることが鮮明になった。なお、火炎中へ導入したNaがNOと直接反応していることも考えられるため、今後更に検討を進める予定である。一方、燃焼領域におけるNaの存在によって、NOとは別に黒煙が大幅に減少することも併せて明らかになった。この現象は、Naが黒煙粒子の酸化促進に対して触媒作用を呈することによるものである。本研究は,触媒性金属物質を燃焼域に直接導入することによって,燃焼系でのNOとス-トの生成抑制を併せて目指しており,特にNO抑制型の負触媒の模索とそのNO低減機構とについて解明を行ったものである.実験では,燃焼機器として,まず通常の間欠噴霧機関を使用し,各種のNO抑制型の金属塩を水に溶解することによって燃焼領域へ直接導入し,NO生成の抑制と併せてス-ト低減の効果について検討した.また,これとは別に,一次元燃焼反応管内における燃焼過程ならびにNO生成過程中に金属触媒を直接導入することにより,NOの低減効果を確認すると同時に,金属導入によるNOの生成抑制機構に対する解明を進めた.その結果,アルカリ金属の中でも,とくにナトリウム金属を燃焼領域に直接導入した場合において,NOの低減とス-トの大幅な減少とが同時に得られることを明らかにした.また,両者の低減の程度は金属導入量が多いほど著しい.その際のNO低減は,燃焼領域で一旦生成されたNOの金属による直接的な固定化機構は関わっておらず,特に燃焼後期におけるNOの還元促進,あるいはそれに対して金属が負触媒的に作用する反応機構が示唆された.また,ス-トの低減は,一旦生成されたス-トの金属触媒による酸化促進効果によるものである.なお,燃焼系へ導入したナトリウムは水溶性化合物として排出されるため,排気の水洗によってナトリウムを回収除去し得る可能性を明らかにした.
音刺激による、内耳液及び内耳組織における蛋白組成の変化に関する研究

内耳液の存在は、内耳における音刺激の伝達や音知覚に必要なエネルギーの供給、感覚細胞の保護といった様々な役割を担っている。本研究では内耳組織及び内耳液中の蛋白の定量的分析を、主に電気泳動法と免疫組織化学法により定量的に行った。1)外リンパ液中の30kD蛋白30kD蛋白は内耳外リンパ液中に特異的に多く存在する酸性タンパク質であり、2-Dゲル上に数個のスポットとして発現する。本蛋白は、CSF中にも認められ、レクチンを用いた免疫電気泳動法にて、糖蛋白であることが確認された。しかしながら、蛋白量当たりの含有濃度にはCSFとの有意差を認めず、90dBの強大音負荷によっても有意の変動は認められなかった。HSPは熱負荷や虚血など様々な環境下にて誘導され、細胞の普遍的な防御機能として機能している。HSP70はストレス下における変成した蛋白の修復に関与していると考えられ、興味深い蛋白の一つである。本研究の一環としてHSP70のモルモット蝸牛における分布と熱負荷による誘導を免疫組織学的及び免疫電気泳動法により定量的に解析した。組織学的検討では、正常蝸牛においてはHSP70は内耳組織中に広く分布しており、熱負荷により細胞質から核へと細胞内分布に変化を認め、ストレス応答が存在することが示された。また、凍結乾燥内耳組織の免疫電気泳動法では、正常蝸牛においてコルチ器にはラセン靱帯や血管条よりも有意に高いHSP70の分布を認めた。更に、これらに分布するHSP70は熱負荷により増加する傾向を認めた。特に、ラセン唇におけるHSP70の有意の上昇は興味深く、その機能上活発な蛋白質代謝や物質輸送に深く関与していることが示唆された。内耳液の存在は、内耳における音刺激の伝達や音知覚に必要なエネルギーの供給、感覚細胞の保護、代謝産物の供給といった様々な重要な役割を担っている。研究代表者である高橋らは、これまで、内耳組織及び内耳液(特に外リンパ液)の定量的分析を、主に電気泳動法を中心とした手法を用い、正常例において行なってきた。外リンパの分析では、特異的に多く存在する30kD蛋白を中心に研究を進めてきている。30kD蛋白は酸性領域に数個のスポットとして2Dゲル上に現れる。このスポットはCSFにも認められ、蛋白量当たりの含有量は、外リンパ液中のそれと有意差は正常動物においては認められなかった。血清中においては、有意に外リンパ中のそれと比べ小さい。本蛋白の本態はレクチンなどを用いた免疫泳動法によって、ある種の糖蛋白であることはほぼ確定的である。また、強大音負荷による外リンパ液の蛋白分析では、30kD蛋白の有意の変化は現在のところ、認められていない。今後、条件を変え更に検索する予定である。70kD群のHSPでは、外リンパ中への発現は捉えることはできていないが、免疫組織化学的方法によれば、内耳組織中への発現が、音響負荷にて認められることが証明されている。今後の研究の方向としては、内耳組織を中心に試料作成を行い、負荷条件を変えながら、70kD,90kD群HSPの音響負荷による発現の変化を、定量電気泳動学的に検索を進める予定である。特に、90kD群HSPについては、内耳感覚細胞の再生と関係しているものと考えられ、非常に興味深い所である。研究遂行上の問題点としては、1.内リンパ液量の確保:内リンパ液は外リンパ液に比べ微少であり、測定の最低必要量である1ulを確保することが困難である。

場合によっては、数匹の動物からの採取液を条件ごとに一括し、定性する事が必要となる。2.HSPモノクローナル抗体の質:70kD HSPについては、満足のいく抗体が市販品にて入手可能であるが、90kD HSPについては、未だ特異性の低いものしか入手できず、定量限界が悪い。今後、市販品以外の抗体も研究室レベルから入手し、試してみる必要がある。等が挙げられる。1)内耳液の存在は、内耳における音刺激の伝達や音知覚に必要なエネルギーの供給、感覚細胞の保護といった様々な重要な役割を担っている。今回、我々は、外リンパ液中に特異的に多く存在するね30kD蛋白について、定量的二次元電気泳動法、免疫電気泳動法等を用い、その性状及び意義を明らかにした。30kD蛋白は産制領域に存在する数個のスポットとして2-Dゲル上に認められる。本蛋白は、CSFにも認められるが、正常動物と音刺激動物のあいだに、その含有量の変化には有意差は認められなかった。本蛋白は、糖蛋白1種であるが、外リンパ液んい特徴的に多く存在することが明らかとなった。2)内耳組織中のHSPの発現防音質にて、動物に2000Hz純音120dBにて30分、音響負荷を加える。直ちにモルモットを麻酔、断頭し内耳骨胞を摘出、直ちに人工内リンパ液中にて、蝸牛より内耳組織を、コルチ器、血管条、基底板に分離し採取、湿重量測定。70kDのHSPについて、免疫電気泳動法により、定量的にその発現を内耳組織の部位別に分析した。内耳液中には、HSPの発現は認められなかったが、内耳組織中、特に有毛細胞層とSpiral Iigamentには明らかに、70kD HSPの発現を認めたる。この発現の程度は、熱刺激のみならず、大変興味深いことには、音刺激によっても有意に大きくなり、免疫泳動法により、その有意差を定量的に明らかにすることができた。この事実は、内耳組織の防御と再生にHSPが何らかの関与を示すものとして、大きな興味が持たれるところである。
フィリピン諸島のネオテクシニクス解明のための総合研究

本年度は、ルソン島マコロードコリトーンおよびその周辺域のGPS観測およびこの地域での火山岩名のサンプリングと解析が進められてきた。日本から調査隊が3回フィリピンへ向かった。GPS観測点は16点でキャペーイン観測を年23回実施している。固定点は沖縄ないし上海を用いて解析を実施している。マニラ市内の測量局で連続観測を行っているが、この観測点の動きが奇妙であり、解析に用いていない。観測網内で新たに設置されることが望まれている。火山岩名の調査およびサンプリングを3回にわたって行った。そのデータの解析が現在進められている。この結果、マコロードコリード地域は東支那海プレートに乗る大阪地塊(Palawan)の衝突により、島弧側が引き裂かれ、それに伴いマントル物質が上昇したとのモデルの妥当性が示された。しかしながら、フィリピン側研究者より、むしろスラブ上面の堆積物が溶融し、それが火山物質の起源となっているとのモデルも提示され、結着はついていない。このような問題を含め日比研究者によるシンポジウムが2月16日18日にフィリピン火山地震研究所で行われた。日本からは7名、東工大1名、京大5名、東大1名計13名、フィリピン側から25名が参加して熱心な議論が行われた。本計画の研究成果を含めたシンポジウムのproceedingsは5月31日に締め切られ、12月中旬に刊行される予定である。[測地学的研究]フィリピン・ルソン島北部のマコロード回廊におけるリフティングおよび拡大の有無を検証するためのGPS観測を引き継ぎ、1997年4月には、ルソン島、ミンドロ島、マリンドゥケ島内の計13ヵ所において、1997年11月ルソン島、ミンドロ島内の計7ヵ所おいて、それぞれ5日間のGPS連続観測を行った。現在データ解析中である。さらに、フィリピン南部における広域の地殻変動を検出するため、1997年11月にミンダナオ島、パラワン島内の1ヵ所において10日間のGPS連続観測を行い、また、1998年3月にはミンダナオ島内の2ヵ所に観側点を設けた。[地球化学的研究]これまでに採集したルソン島タールカルデラ火山地域の溶岩試料の、予察的なK-Ar年代測定及び蛍光X線分析を京都大学において行った。また、1997年11月にマコロード回廊地域の玄武岩質単成火山群とマ-ル群の溶岩・火砕物試料と、ラグナ・デ・ベイカルデラ火山周縁部の溶岩試料の採取を行った。これは、タール及びラグナ・デ・ベイのカルデラ火山とそれらマグマ溜まりの形成が、マコロード回廊地域の玄武岩マグマの活動と関与しているかどうかを、K-Ar年代測定によるそれらの活動時期、及び岩石化学的性質から検証するためである。現在それらの測定試料の準備中である。[古地磁気的研究]1997年11月にマコロード回廊周辺域において古地磁気学的研究用の試料採取を行った。既存の年代データおよび地域性を考慮し、試料採取はMt.Paylay Paylay、Laguna de Bay北北西域およびタリム島、サンパブロ市周辺、Mt.Pinamucanの4地域22地点で行い、合計147個の溶岩類、熔結凝灰岩類、堆積岩類の定方位試料を得た。露出状況は概して良くなかったが、年代的には約5Ma1Maの時代幅の試料が地域的に分散して採取でき当初の目的は達した。試料は残留磁化測定のために整形を行い、現在パイロット試料にたいして、残留磁化の安定性の検討および磁気成分の分離のための古地磁気学的実験を行っている。
身体症状の問診調査によるうつのスクリーニングの有用性に関する検討

1.目的:職場健康診断時に自記入式身体症状質問紙とアメリカ精神医学会診断基準(DSM-IV)による簡易構造化面接を実施し、身体の自覚症状を調べることで大うつ病がスクリーニングできるか検討した。今回は、昨年度健診の身体症状データをもとにして、今年度の大うつ病の発生を予測できるかコホート調査した。2.方法:対象は某研究所の定期健康診断を2年続けて受診した1,066人(うち男性732人;平均年齢35歳)であった。身体症状は調査票を用いて、過去1週間ならびに1ヵ月の26個の身体症状の有無を健診前または健診中に回答してもらった。我々の、先行研究などを参考にし、以下12個の身体症状を選んだ(疲労、頭痛、不眠、腰痛、腹痛、関節痛、めまい、胸のしめつけ、便秘、動悸、嘔気、息切れ)。週1回以上の自覚症状を「症状あり」とし、症状ありの合計を身体症状数とした(0-12)。大うつ病の診断はDSM-IVのPrimary Care and International Versionの診断基準に基づいて面接した。あわせて17項目版Hamilton Depression Scale(HDS-17)も実施した。3.結果:DSM-IV面接の結果、今年度は3.4%が大うつ病と診断された。主な身体症状は、疲労(24.5%)、頭痛(7.8%)、不眠(4.2%)、便秘(4.2%)、腰痛(4.1%)であった。12個中10個の身体症状において、昨年度に症状を有していた者はそうでなかった者よりも有意に高いHDS-17得点を今年度に示した(all P<0.005)。さらに、多重ロジスティック回帰分析で年齢や性別の影響を統制しても、昨年度の腰痛、めまい、腹痛の3つの身体症状は、今年度の大うつ病の発生を予測する独立した因子となった(オッズ比4.3-8.3)。4.結語:身体症状の問診は健康診断において、うつを早期に発見できる有用な指標になりえる事が示唆された。2.方法:対象は某研究所の定期健康診断を受診した1,443人(男性991人、女性452人;平均年齢34歳)であった。我々の先行研究などを参考にし、以下12個の身体症状を選んだ(疲労、頭痛、不眠、腰痛、腹痛、関節痛、めまい、胸のしめつけ、便秘、動悸、嘔気、息切れ)。3.結果:DSM-IV面接の結果、42人(2.9%)が大うつ病と診断された。身体症状数の平均(S. D.)は男性0.5(0.8)、女性0.8(1.2)となった。男女とも身体症状数が増加するにつれ、大うつ病の有病率も増加した。身体症状数に対し3つのcut-off points(1つ以上、2つ以上、4つ以上)を設定し、それぞれ大うつ病スクリーニングの感度、特異度を計算したところ、Receiver Operator Characteristic(ROC)曲線下面積は、男0.92、女0.81となった。4.まとめと今後の課題:身体症状数は大うつ病をスクリーニングするための簡便で有用な指標であることが示唆された。次年度は、研究対象者を1年間追跡調査するとともに、うつの罹患率(1年有病率)と本スクリーニング能の関係について検討したい。

主な身体症状は、疲労(24.5%)、頭痛(7.8%)、不眠(4.2%)、便秘(4.2%)、腰痛(4.1%)であった。12個中10個の身体症状において、昨年度に症状を有していた者はそうでなかった者よりも有意に高いHDS-17得点を今年度に示した(all P<0.005)。さらに、多重ロジスティック回帰分析で年齢や性別の影響を統制しても、昨年度の腰痛、めまい、腹痛の3つの身体症状は、今年度の大うつ病の発生を予測する独立した因子となった(オッズ比4.3-8.3)。4.結語:身体症状の問診は健康診断において、うつを早期に発見できる有用な指標になりえる事が示唆された。
常温溶融塩を用いたセルロースゲル電解質の開発と電池材料への応用

近年セルロースの新たな溶媒系として着目されている常温溶融塩(イオン液体ないしはイオン性液体とも称される)は、主に1-メチル-3-アルキルイミダゾリウム塩からなる事が知られている。本年度は、1-メチルー3-アルキルイミダゾリウムカチオンに類似の構造を有し、セルロースの効率的な溶媒系として当研究室において発見された、塩化リチウム/1、3-ジメチルー2ーイミダゾリジノン(Licl/DMI)に着目し、Licl/DMI系が高いセルロース溶解能を示す機構について、固体セルロースへのDMIの吸着量測定およびLicl/DMIへのセルロースの溶解度のLicl濃度依存性という観点から検討を行った。その結果、DMIに浸漬したセルロースでは絶乾後もセルロース重量に対し相当量(約15%)のDMIが残存することや、LiCl/DMIが比較的低い塩化リチウム濃度(2wt%)でも高いセルロース溶解性を示すことが明らかとなった。これらの結果はDMIがセルロースに対し高い親和性を有していることを示唆するものであり、イミダゾリウム塩型常温溶融塩へのセルロースの溶解機構の解明の手がかりとなりうるものである。
バンド3タンパク質が媒介する陰イオン透過機構の分子生化学的解析とその病態

細胞膜を介したイオンの動きは様々な細胞活動を調節している。このようなイオンの動きは全てそれぞれに特異的な膜蛋白質によって媒介されている。しかしながら、その媒介輸送の分子機構についてはほとんど解かっていない。このような膜での透過機構の解明を目指して、赤血球膜の陰イオン透過系の透過機構を蛋白質の構造と透過機能との関連から明らかにしようと言うのが本研究の目的である。赤血球膜の陰イオン透過系は、生理的には、塩素イオン(CI^-)と重炭酸イオン(HCO_3^ー)との交換反応を行なっており、赤血球による組織への酸素の供給と炭酸ガスの組織からの排出に深く関与している。同時に、細胞膜を介した塩素イオン(Cl^-)と重炭酸イオン(HCO_3^-)の動きで細胞内のpHを調節している。このほかに細胞の栄養素である燐酸イオンの取り込みもこの透過系で行なわれており、赤血球膜を横切る陰イオンの動きは、殆ど、この系によって媒介されている。赤血球膜の陰イオン透過系は反応速度論的にも蛋白質化学的にも最もよく研究されているイオン透過系の一つである。我々は、数年来、この赤血球膜陰イオン透過系をモデル材料として用いて、細胞膜の物質透過の分子機構解明を目指して研究を続けている。特に、透過活性中心や透過に必須のアミノ酸残基の同定、その周辺の構造、さらに、透過に伴う高次構造の変化の研究などに焦点を絞って研究を行なってきた。今日までに我々は陰イオン透過活性中心の選択的な標識とその部位の同定、精製および一次構造の決定を行ない公表してきている。[J.Biol.Chem.258,5985(1983);J.Biol.Chem.258,15381(1983);Eur.J.Biochem.132,531(1983);J.Biochem.100,191(1986);J.Biol.Chem.263,8232(1988)]。本研究はその延長線上にある研究である。本研究期間では以下に列挙することを明らかにすることが出来た。1)陰イオン透過活性中心の選択的な標識部位"8.5K-Peptide"領域の一次構造解析ならびにシステイン残基のアシル化2)陰イオン透過活性発現に必須のヒスチジン残基および陰イオン透過過程における構造変化3)陰イオン透過系によるホスホエノールピルピン酸の媒介輸送およびその臨床応用4)バンド3蛋白質の構造異常と溶血性貧血以上が本研究期間での我々の主な成果である。今後ともこの様な蛋白質化学的な方向で研究を進め陰イオン透過機構の分子機構を明らかにして行きたい。

今後ともこの様な蛋白質化学的な方向で研究を進め陰イオン透過機構の分子機構を明らかにして行きたい。赤血球膜バンド3蛋白質による陰イオン透過の機序を明らかにする目的で透過活性中心の同定とその構造解析を行っている。バンド3蛋白質はcDNAからその全一次構造は推測されているが、蛋白質化学的方面からの研究はあまり進展していない。これまでに、我々は陰イオン透過系の基質でもあり、アミノ基の化学修飾剤でもあるピリドキサルリン酸を用いて陰イオン透過活性中心をアフィニティ-標識し、標識部位の同定分離一次構造決定に成功している。その結果,バンド3蛋白質のカルボキシ末端から78個のアミノ酸領域が活性中心の一部を形成していることが判明した。特に,cDNA推測配列上851番目のリジン(Lysー851)がアフィニティ-標識部位で,この部分の標識と陰イオン透過活性阻害との間に量的な比例関係が成立するので,Lysー851を含む領域が陰イオン透過活性中心の一部を構成していると,我々は考えている。上記Lysー851に加えて,赤血球膜内側に位置しているヒスチジンが陰イオン透過活性発現に必須であることを我々は報告している。本研究はこの必須ヒスチジン残基の同定分離が目的である。Lysー851に用いたようなアフィニティ-標識法が、このヒスチジン残基の場合は思いあたらず,現在のところ、ともかく,ヒスチジンを含むペプチド部分を分離精製し、その膜内トポロジ-を決定する方向で研究を進めている。本年度の研究で,バンド3蛋白質の膜内ドメインに含まれている6ヒスチジン残基のうち、5残基について、それぞれのヒスチジンを含むペプチドを精製することができた。このうち、3ヒスチジン残基はバンド3蛋白質の(内向型【double arrow】外向型)構造変化にともなってin situで移動することが明らかになり、この中のどれかが,活性発現に必須のヒスチジンであると推測された。この部分について,現在論文にして投稿中である。赤血球膜バンド3蛋白質による陰イオン透過の機序を明らかにする目的で透過活性中心の同定とその構造解析を行った。これまでに、我々は陰イオン透過活性中心を、その透過系で媒介輸送されるピリドキサルリン酸を用いてアフィニティー標識し、標識部位を同定分離し、一次構造の決定を行なった。その部位はバンド3蛋白質のカルボキシ末端を含む78個のアミノ酸からなる領域であった。この領域はcDNA推測配列上では831番目から911番目のカルボキシ末端までである。この領域が透過活性中心の一部を構成しているにちがいないと考えられる。この領域の一次構造解析の結果、851番目のリジン残基がピリドキサルリン酸でアフィニティー標識される部位であり、この残基より8残基前に位置する843番目のシステイン残基にはパルミチン酸がチオエステル結合を介して結合していることも判明した。この結合の生物学的意義は今のところ全く不明であるが、この周辺部のアミノ酸7残基の配列がある種のビールスの膜蛋白質に完全に保存されていることが、我々の検索で明らかになり、このようなアシル化の生物学的意義を明らかにする必要が生じた。一方、上記部位に加えて、赤血球膜内側に位置するバンド3蛋白質分子のヒスチジン残基が、透過活性に必須であることを、我々は明らかにしている。このヒスチジン残基を同定すべく研究を行なっている。その結果、バンド3蛋白質の膜内貫通領域の高次構造解析の必要性が生じており、現在は、いわゆる膜貫通αヘリックス及び親水性連結ループの蛋白質化学的手法での同定を行なっており、その成果の一部は公表している。
酵母でのリシノール酸の生産に関する研究

我々は石油資源に依存しないウレタン原料として注目されているリシノール酸(RA)の酵母での発酵生産を研究している。RAは水酸基を含む特殊な脂肪酸なので通常の生物は合成できず、異種生物のRA合成遺伝子を酵母に導入したが、酵母が死滅し失敗した。しかしRAに耐性を示す遺伝子plg7を全遺伝子のスクリーニングより発見し、全脂肪酸の50%超の高いRA生産に成功した。更にplg7はホスホリパーゼをコードするが、その高発現により遊離のRAの細胞外への分泌生産に成功した。酵母は本来脂肪酸や脂質を分泌できないため、従来は脂肪を細胞より抽出後、脂肪酸を更に分離・精製していたが、我々の系では既に遊離した脂肪酸を培養と同時に培地中に分泌できるため、従来法に比べて菌株の培養と脂肪酸精製の両面で大幅なコスト削減が期待される。しかし、酵母は本来脂肪酸や脂質を分泌できないため、その分泌機構や関連遺伝子に関する知見は皆無であったため、本研究ではRA分泌に関与する新たな遺伝子を同定することによりRA分泌機構を解析すると同時に、分泌能力を増加させて効率的なRA分泌生産系の開発を目指した。遺伝子ライブラリーよりRAの分泌に関与する遺伝子のスクリーニング、また配列より脂質の代謝と輸送に関与すると考えられる遺伝子を網羅的に解析し、以下の結果を得た。1)小胞体のメタロペプチダーゼerm1の高発現がリシノール酸の分泌をコントロール株に比べて90%阻害する。2)液飽膜のアミノ酸トランスポーターfnx2の高発現がリシノール酸の分泌を40%阻害する。3) ABCトランスポーターと呼ばれるトランスポーター群の一つであるabc3の高発現がリシノール酸の分泌を30%増加する。4)遊離脂肪酸をCoA化するアシル-CoA合成酵素lcf1を高発現すると遊離RAに高効率でCoAが付加されて脂質へ取り込まれ、RAの分泌が減少する。27年度が最終年度であるため、記入しない。我々は石油資源に依存しないウレタン原料として注目されているリシノール酸(RA)の酵母での発酵生産を実施している。RAは水酸基を含む特殊な脂肪酸なので通常の生物は合成できず、我々も当初異種生物のRA合成遺伝子を導入したが酵母が死滅し失敗した。しかしこの酵素活性が温度依存性あることを発見し、培養温度を途中でシフトする方法の考案、またRAが示す細胞毒性の根本的な解決のため、高濃度RAに耐性を示す遺伝子をスクリーニングし、耐性遺伝子plg7を発見により全脂肪酸の50%超の高いRA生産を達成した。またplg7の高発現によりRAの細胞外への分泌生産に成功した。酵母は本来脂肪酸や脂質を分泌できないため、従来は脂肪を細胞より抽出後、脂肪酸を更に精製していたが、我々の系では脂肪では無く既に遊離した脂肪酸を培養と同時に培地内に分泌できるため、従来の方法に比べて菌株の培養と脂肪酸精製の両面で大幅なコスト削減が期待出来ると考える。しかし、酵母は本来脂肪酸や脂質を分泌できないため、その分泌機構や関連遺伝子に関する知見は皆無で、RAの毒性解除に関しても機構は不明である。そこで本研究では、RA分泌に関与する新たな遺伝子を同定することによりRA分泌機構やRAの毒性機構を解明し、分泌能力の上昇、更なる耐性能の増加を実現し、RAの分泌生産系の開発を目指している。平成26年度は、遺伝子ライブラリーをスクリーニングすることにより、RA分泌を阻害する可能性のある遺伝子を含むDNAフラグメントが得られた。また分泌にはトランスポーターが関与すると考えているため、既に知られているものおよびゲノム配列よりトランスポーターと予想される遺伝子を多コピーで酵母内で発現させた。その結果、分泌量が増加する遺伝子候補がいくつか得られた。

4)遊離脂肪酸をCoA化するアシル-CoA合成酵素lcf1を高発現すると遊離RAに高効率でCoAが付加されて脂質へ取り込まれ、RAの分泌が減少する。研究実績の概要に示した様に、分泌に関与していると考えられる候補遺伝子が得られている。27年度が最終年度であるため、記入しない。研究実績の概要に示した様に、RAの分泌に関与していると考えられる候補遺伝子が得られているため、まずはこれらの遺伝子を別のプロモータで強発現させるなどにより更に解析を進める。同時に更なるRA耐能の強化と増産のために、既に得られているRA耐性遺伝子plg7以外でRA耐性に関与した他の遺伝子や因子の探索やRAの分泌(排出)により耐性を付与する遺伝子などを探索する。得られた候補遺伝子に関して強発現や破壊を行い、そのリシノール酸生産量、細胞内分布状態などを分子生物学、生化学、遺伝学的な側面から解析し、耐性遺伝子の作用機構、リシノール酸生産に及ぼす影響を解明する。
タイ国ランパチ川における流域荒廃の因果連鎖の解明とその農林工学的修復

流域荒廃の因果連鎖の解明とその修復を目指して異なる分野の研究者が共同してランパチ川流域でケーススタディを行い以下の点を明らかにした。1.衛星画像解析、聞き取り調査などから、1970年代初めまでは山岳民族による持続的な焼畑耕作は行われてはいたが、対象流域は森林(2次林)でほぼ被覆されていた。この地域に、30年前から移住者による農地開発がはじまり1990年には森林面積は60%台に減少した。1990年からの10年間は森林面積に大きな変化はないが、儲かる作目の一つであるパイナップル(タイが世界生産の第一を占める)は、その畑を生産適地である傾斜地(15度ぐらいまで)に拡大させた。2.パイナップル畑(P)では森林地(F)に比べて土壌浸透能が小さく(例えばP:28mm/hr, F:160mm/hr)、飽和透水係数も1オーダー小さいことなどから、森林地を農耕地に変えると表面流が発生し易くなり、その結果土壌侵食が起こりやすくなる。侵食の激しいパイナップル畑(傾斜:6-10度)では69163t/ha/yrという大きな年間侵食量を示したし土壌流亡に伴う生産性低下によりパイナップル畑は放棄され斜面の森林地に新しい畑を求めるため、パイナップル畑は斜面を這い上るという傾向をもつことが判明し、部分的に流域荒廃が進行していると考えられた。3.流域スケールで土砂環境の変化をみると、30年前の森林から農耕地への開発は土砂生産を活発にさせ、河道に流入した土砂は河道形態に大きな変化を与えるとともにその影響が現在も続いている。一方、この10年の農業活動は局地的には激しい土壌侵食をもたらすものの、その影響は河川には及んでいない。これは、この間活発な農業活動のために非常多く造られたタメ池が影響しているものと考えられた。4.以上から、過度の人為的圧力(農業活動)が流域に継続的に加わるとき、加速侵食による土壌の劣化→生産の維持不能→農耕地の放棄という変化が起こり、生態系の修復機構が破壊され悪循環に陥ること、一旦悪循環に陥ると、新たな農耕地を得るために森林の伐採が行われ、さらなる森林の消失という方向に向かうという流域荒廃のメカニズムを確認した。また、植生導入による荒廃地修復のためには初期成長の早い郷土樹種を使ったフレイムワーク・スピーシーズ・メソッドが有効と考えられた。5.平成14年度(最終年度)には、タイのバンコクでワークショップを行い、タイの研究者、行政機関の方々とこれらの研究成果について討議した(参加者:17機関、78人)。また、その内容をProceedingsとして公表した。第一回目の調査では、対象地に対する共通認識を得るためほぼ全員の研究者が一緒になってランパチ川流域を下流から上流まで調査し、この地域の自然特性およびこの地域で生じている農業、社会・経済の問題について把握した。

また、同時に調査の基礎となる各種資料を収集するとともに、資料へのアプローチに関する情報も取得した。以上の調査および収集資料から、ランパチ川上流のバンカ地区では、サトウキビ、キャッサバの作付け面積は減少しているのに対して、パイナップルの作付け面積はこの数年間に数倍と急増していること、そして、このパイナップル畑に土壌侵食が目だつことなどが判明した。そこで、バンカ地区を中心に研究を展開することにし、第二回目以降は、研究効率をあげるため、基礎調査グループ、森林・流域グループ、土地利用グループ、農業機械グループに分かれて調査を行うことにした。今年度は二度の現地調査を行い、以下のような実績を得た。1.雨量観測試験地を設定し、観測を開始した。2.地形図、土地利用図、衛星画像などを取得した。3.広域の土地利用変化は衛星画像の解析によるが、そのためのグランドツルースデータを一部得た。4.土壌侵食のみられるパイナップル畑のリル・ガリを測定し、その構造を把握するとともに土壌侵食量を求めた。5.森林から農地への土地利用変化を促す構造を解析するため聞き取り調査を行った。6.収集した水文一次データの読みとりを行い、降雨・流出特性の解析を開始した。7.慣行農作業体系とその機械化体系を解明するための面接調査およびアンケート調査を行った。今年度は、基礎調査グループ、森林・流域グループ、土地利用グループ、農業機械グループに分かれて現地調査を行った。まづ、昨年度に引き続き、共通的な資料の収集を行い、ランパチ川流域全域の1/5万地形図、ランパチ川沿いの数時期の航空写真、数時期の衛星画像および土地利用図を入手することができた。しかし、土地利用図は作成時期が不明であることなどから、その利用が困難であることが判明した。流域レベルの土地利用の変化は、3時期の衛星画像の解析によって明らかにされた。バンカ地区を中心とする流域上流部は1970年代初めには、ほぼ100%森林に覆われていたが、その後の急激な農地開発により90年代初めには森林は60%台に減少した。しかし2000年の森林面積は60%台であり、この10年間は農地はほとんど拡大していない。ただし、土壌侵食に関与しているとみられるパイナップル畑を中心にこの10年の作目の変化をみると、他の作目からパイナップルの畑への転換面積が4750ha(解析地全体の面積:63700ha)、パイナップルの畑のまま維持されたものが1570haそしてパイナップルの畑から他の作目に転換した面積が3700haとなっており、全体として、パイナップル畑は増加しているものの他の作目に転換した面積も多いという興味深い結果を示している。また、傾斜との関係では、912度以上という急傾斜地にもパイナップルは栽培されていること、傾斜の高い場所(312度)での他の作目からパイナップル畑への転換が多いということが示され、これらは土壌侵食とパイナップル畑の関連に対して大きな意味をもっている。農業機械グループはコントラクタ農業という観点から農民の行動様式をアンケート調査により調べており、今後はこの検討結果と考えあわせてこの作目転換の理由を考えていきたい。なお、流域レベルの土砂生産ということでは、河岸およびその周辺農地が土砂の生産源であるとの想定のもとに研究を進めているが、このための航空写真の判読によっても30年前は森林に覆われていた河岸周辺地域がその後急激に農地に変化したことが判明している。
発作性夜間血色素尿症(PNH)クローンの腫瘍性増殖機構の解析

発作性夜間血色素尿症(PNH)は造血幹細胞の変異に起因し、溶血、造血不全、血栓症など多彩な病態を呈する。最近判明した溶血機序以外は依然不明である。後天性幹細胞変異、クローン性増殖、正常造血抑制や白血病発生などPNHクローンは血液がんの特徴を有する。予想される増殖異常とその分子機構解明は複雑病態の理解に必須と考え、まず先天性重症複合免疫不全(SCID)マウスにPNHと正常骨髄のCD34^+細胞を移植し造血再構築能を比較検討した。マウスは予め放射線照射して自己造血や免疫能を抑制し、移植後はヒトサイトカインにて造血刺激を加え、経時的に末梢血、脾臓および骨髄における血液細胞を、ヒト血球特異抗体おびヒトDAFやCD59抗体を用いたフローサイトメトリーや免疫蛍光染色、さらにRT-PCRを用いたヒトPIG-A遺伝子検出法にて解析した。その結果、PNH骨髄移植マウスにのみヒト三血球が検出され、全てPNH表現形質を呈した。この造血は10箇月余続き、多能性PNH幹細胞由来と考えられた。正常造血は初期条件下で認められず、PNH幹細胞の造血優位が判明した。この優位は移植片生着率、増殖能や生存率により規定されるが、サイトカイン刺激強化で正常移植片造血も認められ生着率の差は考え難い。一方、PNH造血はサイトカイン刺激を必須とせず、PNHクローンの内因性増殖異常が示唆された。また、免疫障害の当マウスでは免疫監視機構逸脱性の生存優位も成立困難で、結局、PNHクローンの内因性増殖異常に起因する造血優位が最も妥当と考えられた。この増殖異常解明はPNH病態および血液がんの増殖異常解明にも貢献すると予想し、正常とPNHクローン間に発現差を認める遺伝子の中に責任遺伝子を検索している。なお,このPNH造血マウス(SCID-hu/PNH)は今後のPNH研究に格好の生体モデルになると思われる。
遺伝子・環境交互作用の分析によるパーキンソン病の易羅病性の解明

発表課題:運動ニューロン疾患と電離放射線運動ニューロン疾患(MND)が太平洋での原爆実験に影響されたとする論文(Neilsons et al. J Neurol Sci 134 : 61-66, 1995)が出て、英国で大きく扱われたため、つぎの報告を行った。1)MNDなど、神経変性疾患には古くから体細胞突然変異説がある.2)日本のMNDの訂正死亡率の年次推移はそのような考察の余地がある.しかし、1)は実験、2)はマクロのレベルの情報で、1)2)ともMND患者が放射線照射と相関していることの結果であり、その事実を確かめないで直ちにNeilsonら(1995)のような考察はできない.この点を分析した報告は著者による3報があり、すべて否定的である。b.同B(厚生省ALS班,1975)放射線へ職業被曝と相関がないc.原爆被曝者の死因調査の結果は、被曝しなかった対照と差がない(近藤未発表)元来、MND患者には放射線被曝歴のない事例の方がはるかに多く、たとえよわい相関があったとしても、MNDの原因ではなく、高々誘因、または副因でしかなく、acからみて、MNDと放射線との関連性は考慮に値しない、と考えられる。
消耗性電極を用いた含フッ素オレフィンの変換反応の開発

種々のトリフルオロメチル置換オレフィンやフルオロメチルスルフィドの合成素子としての有用性を確立するために、電解による変換反応を検討した。トリフルオロメチル基とスルホニル基を有するオレフィンをプロトンドナー存在下に反応を行うと単に脱硫化生成物のみが得られるが、陽極にMgを用いるとhead-to-headカップリングの後、部分脱フッ素化が起こり、フルオロシクロペンテン誘導体が収率よく生成した。次に、硫黄炭素混合電極を陰極に用いて電解する方法を検討した。トリフルオロメチル基を有するクムレンを基質に用いて反応を行うとクムレン炭素への付加反応が起こり、8員環化合物1,2,5,6-テトラチオシン誘導体を収率よく与えた。一方、テトラアリールクムレンは同条件下で7員環化合物1,2,3,4,5-ペンタチエピンを優先的にあたえた。トリフルオロメチル基を有するジブルモメチレン誘導体を電解還元すると、収率よくモノ臭素化物の異性体混合物を与える。この電解反応においては、プロトンドナーが存在していない場合でも同様の結果を与え、FBWタイプの転位反応や、アルキリデンカルベンの二量化反応などは全く見られなかった。硫黄・炭素混合電極で処理すると中間体としてチオケテン等価体が生成し、これがさらに反応したと考えられる様々な含硫黄複素環化合物を与えることを見いだした。
二酸化炭素をジカルボニル構造ゲスト分子と認識する新規ホスト分子の創製

本研究では二酸化炭素分子をゲスト分子と見立てて分子認識を行うホスト分子の創製を目指して、キャビタンド型ホスト分子及びクレフト型ホスト分子の合成を行った。結果、新規キャビタンド型分子の合成と天然アミノ酸側鎖を持つアンスラセン型新規分子合成を行い、ホスト分子がゲスト分子を取り込むための十分な化学空間を有することをNMRを用いて見出した。一方で、クレフト型分子の合成設計の問題点及び二酸化炭素分子の分子認識に向けた課題を見出すに至った。本研究では、二酸化炭素分子をジカルボニル構造ゲスト分子と見立てて二つのカルボニル酸素に配位可能な新規ホスト分子の合成を行った。第一にレゾルシンアレンを骨格構造に持つ包接型ホスト分子の合成に着手し、水酸基を2つ持つ分子、4つ持つ分子、ケイ素を1つ分子、2つ持つ分子、リン原子を1つ持つ分子、2つ持つ分子等を有するホスト分子の調製に成功し報告した。二酸化炭素分子に対する認識能を調べる実験についてNMRを用いて行ったが、現在迄のところ、はっきりした認識能を確認するには至っていない。続いてピレンを骨格構造に持つクレフト型ホスト分子の合成に着手した。しかし現在までのところ、ピレンの反応性制御には成功したものの、望みとするホスト分子の調製には至っていない。次に、アンスラセンを骨格構造に持つクレフト型ホスト分子の合成に着手し、4種類のアミノ酸側鎖構造を持つジオール体の調製に成功した。この各種分子を用いて二酸化炭素分子に対する認識能を調べる実験についてNMRを用いて行ったが、現在迄のところ、はっきりした認識能を確認するには至っていない。けれども、これらアンスラセン保有クレフト分子が種々の特異なアニオン認識能を持つことを見出した。アミノ酸の脂肪鎖構造の違いがアニオン認識の強弱に大きく影響を与えていた。この結果は、生体におけるタンパク質構造によるアニオン認識機構に新しい知見を与えるものであると考える。また、二酸化炭素分子の活性化や認識挙動に関して、アミノ酸そのものまたはアミノ酸構造類縁体を用いた方法を検討する価値があることを示唆するものであると考える。本研究では、二酸化炭素分子をジカルボニル構造型ゲスト分子と見立てて、ジカルボニル認識を可能にする新規ホスト分子の合成及び機能の評価等を目指して実験を行った。キャビタンドを基盤骨格とした分子にリン原子を1つ及び2つ導入したホスト分子を用いて二価パラジウム金属との錯化実験を行い、キャビタンド空孔に対する情報収集を行った。その結果、リンとパラジウムの比を様々に変えた実験においてリン原子を1つ導入したホスト分子はただ一つの錯体種を形成していることが強く示唆された。一方、リン原子を2つ導入したホスト分子はリンとパラジウムの比によって異なる錯体種を形成していることが示唆される結果となった。このことは、キャビタンド分子のリン原子間の距離が金属-原子だけを捕捉するほど短くならないことを示唆している。アルキルケイ素鎖を付けたキャビタンド分子ではケイ素に直近のメチレン鎖上プロトンが大きな△δを与えたが、リン原子の位置にルイス酸があれば二酸化炭素分子が捕捉される可能性があることが示唆された。ピレンを基盤としたジカルボニル認識型ホスト分子合成においては、2分子のピレンを1位と6位で結び付けるリンカー分子として、現在迄のところどれが最適かを見つけるには至っていないが、このリンカー部の電子供与型分子の選択が非常に重要であることがわかってきた。これらのことは、ジカルボニル認識を水素結合で活性化するためには分子サイズ等を考慮したテンプレートの選択と合成が重要であること、テンプレート合成はより簡便な合成が出来るものを選択すべきであること、水素結合よりもカルボニル酸素と明白に結合形成を行う元素の選択が重要であること、の3点を示唆していると考える。
複数カメラを用いた可視光通信システムの高度化

LEDを送信機に用いる可視光通信は,光源のある場所であればどこにでも通信機能を付加することができる.また,無線周波数帯を利用しない可視光通信は,5G時代において予想される課題であるIoT(Internet-of-Things)の過密化を解消し得る通信技術として期待できる.さらに,送信信号が見えることからカメラでの受信も可能であり,スマートフォンカメラを用いれば容易に導入可能である.従来研究では単眼カメラが用いられたのに対し,本研究は,スマートフォンに搭載されつつある複数カメラを受信機に利用し,通信性能(ビット誤り率特性,通信可能距離)およびデータレートの向上を図り,可視光通信の高度化を目指す.LEDを送信機に用いる可視光通信は,光源のある場所であればどこにでも通信機能を付加することができる.また,無線周波数帯を利用しない可視光通信は,5G時代において予想される課題であるIoT(Internet-of-Things)の過密化を解消し得る通信技術として期待できる.さらに,送信信号が見えることからカメラでの受信も可能であり,スマートフォンカメラを用いれば容易に導入可能である.従来研究では単眼カメラが用いられたのに対し,本研究は,スマートフォンに搭載されつつある複数カメラを受信機に利用し,通信性能(ビット誤り率特性,通信可能距離)およびデータレートの向上を図り,可視光通信の高度化を目指す.
力学的観点から問う大脳発生

多細胞生物は細胞が三次元的に積み重なることによって構成されている。この際の「細胞たちの間に働いている力」が再現性の高い積み重なり、すなわち再現性の高い組織・器官発生を保証することが近年判ってきた。脊椎動物の脳の発生過程では、前駆細胞で造られた上皮構造に、(前駆細胞から生まれた)神経細胞が積層する。本研究では、1大脳原基の細胞の物性、および2細胞間に存在する力の「方向・大きさ」を見出し、これが大脳発生、すなわち脳壁における「細胞の積み重なり」において果たす役割を明らかにする。平成30年度は前年度に引き続き、1前駆細胞の力学的特性の把握と、2脳壁内部の力学的状況マッピングを実施した。1前年度は脳原基から神経系前駆細胞を単離し、それに外力を加えることで細胞核運動を模倣することを達成した。これをさらに発展させることを目的に、30年度は神経上皮組織中の神経系前駆細胞に対する外力を操作して細胞核運動への影響を検証した。フェムト秒パルスレーザーで着目細胞の周囲を破壊し外力を除去すると、神経系前駆細胞は細胞核運動を停止した。一方、培養下で脳原基を側方から圧縮することで外力を増加させたところ、細胞核運動が亢進することを見出した。2前年度は単一細胞の破壊実験を通じて細胞周囲の外力マッピングを行なった。本年度は神経上皮構造内部の力学的状況を知るために、脳原基に「線状の切れ目」をパルスレーザーの連続照射で入れて、その切れ目の変形の計時観察を試みた。現在再現性の良い切断条件構築を実施している。上記実績の一部を含む実験結果を取りまとめ、米国誌PLoS Biologyに投稿し掲載された。「研究実績の概要」にて記した内容から、順調に進展していると判断できる。複数の細胞から構成される生体組織内部に存在する応力の測定は、現在でも定石が存在しない。本研究ではフェムト秒パルスレーザーによる「点」での照射を直線上に等間隔で実施することにより「切断」としているが、現時点では実験結果の再現性に難が認められる。今後は照射条件の再検討と、レーザーを用いない破壊実験で組織内応力の測定を試みる。多細胞生物は、細胞が三次元的に積み重なることで構成されている。この際の「細胞たちの間に働いている力」が、再現性の高い積み重なり、すなわち再現性の高い組織・器官発生を保証することが近年判ってきた。本研究では、1大脳原基の細胞の物性、および2細胞間に存在する力の「方向・大きさ」を見出し、これが大脳発生、すなわち脳壁での細胞の「積み重なり」において果たす役割を明らかにする。平成29年度は、1前駆細胞の力学的特性の把握と2脳壁内部の力学的状況マッピングを実施した。1前駆細胞をその形状を維持した状態でガラス皿上に維持することに成功し、その状態で細胞体に外力を加えることで、擬似的に細胞体運動を生じさせることが出来た。これは脳壁内での細胞同士の押し合いが、細胞の運動方向、ひいては細胞の積み上がり方に関わっていることを示唆している。2脳壁を構成する細胞にフェムト秒パルスレーザーを照射し、細胞の壊れ方からそこに働いていた力を調べるという、一種の破壊実験系を確立した。前駆細胞細胞体を対象にレーザー破壊実験を行った結果、脳室面に近い場所に存在する細胞体は強く側方から押されていることが明らかになった。一方それより深部(脳膜側)に存在する細胞体は、そのような力を受けていないことも判った。これは細胞同士の押し合いによる力が脳壁内部の特定の領域で存在することを示しており、この特異的な力が領域ごとの特徴的な細胞の動き、積み重なりに重要な役割を果たす可能性を示唆している。当初の計画のとおりに研究は順調に進展している。

本年度は神経上皮構造内部の力学的状況を知るために、脳原基に「線状の切れ目」をパルスレーザーの連続照射で入れて、その切れ目の変形の計時観察を試みた。現在再現性の良い切断条件構築を実施している。上記実績の一部を含む実験結果を取りまとめ、米国誌PLoS Biologyに投稿し掲載された。「研究実績の概要」にて記した内容から、順調に進展していると判断できる。実験系の確率がほぼ順調に進んだため、おおむね当初の計画に基づいて研究が遂行出来る見込みである。フェムト秒レーザーによる細胞の破壊は本研究以前にも多用されていたが、レーザーのエネルギーを細胞が受領したあと、実際になにが起こって細胞が死に至るのか殆ど判っていなかった。本研究ではこの手法で細胞に働いていた力を測っているが、手法の妥当性を確保するために、レーザー照射後の細胞の物性変化・形状変化をより詳細に調べる必要がある。複数の細胞から構成される生体組織内部に存在する応力の測定は、現在でも定石が存在しない。本研究ではフェムト秒パルスレーザーによる「点」での照射を直線上に等間隔で実施することにより「切断」としているが、現時点では実験結果の再現性に難が認められる。今後は照射条件の再検討と、レーザーを用いない破壊実験で組織内応力の測定を試みる。高額な設備備品(油圧マイクロマニピュレーター)の購入費用と、論文の出版費用が平成30年度に消費される見込みとなったためである。また実験動物(マウス)を業者購入を減らして自前での交配を大幅に増やしたことも次年度使用額が大きくなった理由である。次年度使用額(29年度残額)は、前述の設備備品購入と論文出版費用、および比較的高価な実験動物(フェレット)購入費用に充当し使用する予定である。研究に用いる機材を別の予算で購入したことにより、余剰が生じた。余剰分は新たな研究機器もしくは研究に関わる消耗品の購入費とする予定である。具体的には細胞物性測定のために最新の3軸油圧マニピュレーター導入を計画している。
有線・無線混在型ネットワーク上での分散協調アプリケーションの設計開発に関する研究

有線・無線混在型のネットワーク環境で分散協調アプリケーションを開発する際に,電池駆動のPDAや携帯端末などにCPU負荷の高いプログラムをロードして実行すると,電池の消耗により携帯端末の使用に支障が生じる可能性がある.また,携帯端末にロードできるプログラム容量の制限などから一時にたくさんのモジュールをロードできない場合もある.一方,各携帯端末にそれぞれホーム(ゲートウェイ)サーバを用意し,すべての処理をそれぞれのサーバマシンで実行し,入出力結果のみ携帯端末に送り,携帯端末上ではI/0のためのプログラムのみを走らせるという実装も考えられるが,携帯端末上でアニメーションを表示する場合などでは,フレームの更新時間間隔ごとにサーバから携帯端末に画像データを転送する必要が生じ,通信コストが増大する.本研究では,Java言語で書かれた(複数オブジェクト群からなる)プログラムと,各オブジェクトのサイズや実行時のCPU負荷,オブジェクトの呼び出しに必要なデータ量や各オブジェクトの入出力処理に必要な通信量,携帯端末に同時にロード可能なプログラム容量とオブジェクトの呼び出し関係,サーバと携帯端末間の通信路の帯域,QoS情報,通信コスト,などをもとに,与えられたJavaプログラムと同じ動作をするサーバマシンと携帯端末のプログラム群を自動導出するプログラム変換法を考案するとともに,提案手法に基づくミドルウェアを試作した.変換に際しては、複数の携帯端末間で協調動作する分散協調アプリケーションプログラムからのプログラム変換法を考案した.有線・無線混在型のネットワーク環境で分散協調アプリケーションを開発する際に,電池駆動のPDAや携帯端末などにCPU負荷の高いプログラムをロードして実行すると,電池の消耗により携帯端末の使用に支障が生じる可能性がある.また,携帯端末にロードできるプログラム容量の制限などから一時にたくさんのモジュールをロードできない場合もある.一方,各携帯端末にそれぞれホーム(ゲートウェイ)サーバを用意し,すべての処理をそれぞれのサーバマシンで実行し,入出力結果のみ携帯端末に送り,携帯端末上ではI/0のためのプログラムのみを走らせるという実装も考えられるが,携帯端末上でアニメーションを表示する場合などでは,フレームの更新時間間隔ごとにサーバから携帯端末に画像データを転送する必要が生じ,通信コストが増大する.本研究では,Java言語で書かれた(複数オブジェクト群からなる)プログラムと,各オブジェクトのサイズや実行時のCPU負荷,オブジェクトの呼び出しに必要なデータ量や各オブジェクトの入出力処理に必要な通信量,携帯端末に同時にロード可能なプログラム容量とオブジェクトの呼び出し関係,サーバと携帯端末間の通信路の帯域,QoS情報,通信コスト,などをもとに,与えられたJavaプログラムと同じ動作をするサーバマシンと携帯端末のプログラム群を自動導出するプログラム変換法を考案するとともに,提案手法に基づくミドルウェアを試作した.変換に際しては、複数の携帯端末間で協調動作する分散協調アプリケーションプログラムからのプログラム変換法を考案した.