hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
軟組織描画に最適な高性能X線カメラの試作

厚い板の真ん中に薄い板を作製するアイディアを思いついた。この開発は別途行ない民間組織の協力を得て現在進行中である。空間解像度2-3ミクロンを達成できるLAA厚さは60ミクロンである。一方、この厚さ以下ではX線波動場がもはやX線動力学理論限界以下になり運動学理論の範疇に入ってしまう。これが薄い方の限界である。この厚さを歪みなしで実現することは難しい面が多々あったが開発を開始してからほぼ4年が経過した今年2月にようやく3枚を作成したところ一枚が理論どおりの振る舞いをすることが判明した。これをもってX線カメラが開発されればシステム全体を2-3ミクロンにもって行くことができる状況が整いつつある。本科学研究費補助金を用いた研究は高性能X線カメラの開発を自前で行なうことにある。2002年に開発を開始したX線暗視野法の研究をさらに進めるにあたり、研究の高度化に伴ないX線空間解像度が年々上がって来たことが背景にある。すなわちその空間解像度を高めることによって今まで見えなかったガン細胞を中心に各種細胞群、ガン細胞組織が見えるようになりつつあるので、空間解像度を高めることを真剣に取り組む必要に迫られている。X線光源である放射光の軌道上の電子ビームサイズの水平成分と垂直成分の両方がそれぞれ医学試料の空間解像度の水平・垂直成分に直結している。本研究を行なっている実験ステイションにおける理論空間解像度は垂直空間解像度が1ミクロンと水平空間解像度が2-3ミクロンである。しかしながら市販のX線カメラの空間解像度に直結するピクセルサイズは最高性能のもので7.4ミクロンである。しかもこれが市販されてから10年は経過しているが、これを超えるものは登場していない。従来最高性能のX線カメラを供給する英国フォトニクスサイエンス社は現在のところ新たに新製品を市場に供給する予定がないとのことである。この結果を受けて、独自に高性能X線カメラを自作せざるを得なくなった。幸いなことに我が国は世界の中で最高性能の一般用カメラを供給していること、極めて高性能のX線蛍光板を供給している。これを受けて市販品を購入し世界最高性能X線カメラを自作できる見通しが立った。これを受けて製作を始めたことを報告する。新型高性能X線カメラの設計は終了した。続いて部品であるF1.2レンズ2本、およびカメラボディー1機、さらには高性能蛍光板を購入した。レンズ系を入れる暗箱の設計と製作は完了した。テストは順調に行なった。ここで視野の問題に直面した。問題解決の道を探っている状態である。空間解像度は垂直5ミクロン、水平10ミクロンは達成した。60ミクロン厚さのLAA作製の打率を上げることを進める。現在はほぼ3割の打率である。これを7割打率にもって行きたい。本科研費の主目的である高性能X線カメラの実現に向けてテストを繰り返し、暗箱設計に役立て暗箱を完成させたい。これにより放射光実験現場において空間解像度の評価を行なうことができる見通しである。かつ実際にCTデータを取得することになると期待されるので開発のペースを上げて行きたい。LAA厚さ
高速自転する中性子星からの定常重力波の検出に向けた、Ｘ線による連携観測の開拓

本研究では、高速自転している中性子からの定常重力波の検出に向け、重力波探査にとって重要な星の自転情報をX線観測で決めることを目指した研究を行ってきた。LIGOをはじめとした世界の重力波干渉望遠鏡は、ブラックホール同士や中性子同士の連星からの突発的な重力波信号の観測に成功し、重力波天文学の幕が開けた。こういった突発的な重力波信号に対し、高速自転している中性子星が、その形状が球対称からわずかに歪んでいれば定常重力波が放出されていると期待されており、将来の観測対象として注目されている。我々はこれに着目し、2017年に国際宇宙ステーションに搭載された新型の大面積望遠鏡Neutron star Interior Composition ExploreR (NICER)を用いた天体観測を行うととともに、その技術基盤を活用して明るい中性子星を専用観測できる超小型衛星の開発プロジェクトを推進してきた。たとえば前者では、NICERによるPSR J1412+7922 (Calvera)とPSR J1849-0001という2つのX線で明るいパルサーのモニタリング観測を行い、これまでにない精度で自転の暦を決定することに成功し、重力波探査と組み合わせると星の形状変化やr-mode振動について有益な情報を得られることの評価などを行った(Bogdanov, Wynn, Enoto et al. ApJ accepted, arXiv:1902.00144)。中性子星のX線観測を主要目的としたNeutron star Interior Composition ExploreR (NICER)は、2017年6月3日にケネディ宇宙飛行センターからSpaceX社のFalcon9ロケットにより無事に打ち上げられ、国際宇宙ステーションで観測を開始した。NICERは小型のX線集光系とその焦点面に設置されたシリコンドリフト検出器を組み合わせた1モジュールを56個合わせ、中性子星の星表面からの熱放射に特化した1.5 keVで過去最高の有効面積を誇っている。NICERは、中性子星の内部の高密度状態方程式の観測的確定を目指した観測ターゲットだけでなく、突発増光した中性子星やブラックホールも含め、複数の天体をすでに観測し、検出器のキャリブレーションを行っているところである。定常重力波の発生源かつ検出可能な候補の筆頭である「さそり座X-1」は非常に明るく、検出器の調整が必要のため、年度末に調整を行っている段階である。可視光との同時観測が可能であるかも検討を進めている。一方で、超小型衛星に向けた検討も進めており、高レート観測に適するシリコンドリフト検出器を選択し、実際に購入して、読み出し部分の実験室モデル作成を進めている。本プロジェクトとは別の雷雲や雷からの放射線測定のために開発された読み出し用の電子回路ボードを現在は使っているが、本小型衛星のプロジェクトに特化した専用のボード開発の議論も進めている。また、X線集光系については、NASAゴダード宇宙飛行センターにおいて研究打ち合わせを行った。NICERは無事に打ち上げられ、順調に観測を行っており、今後はデータ解析・検出器のキャリブレーションに集中できる段階にある。超小型衛星もフロントエンドの読み出しの開発は進めており、今後、バスシステムまで含めた検討をすすめる。概ね、予定通りの進捗であると考えている。NICERの解析は今年度に集中して行う。そのデータをもとに、超小型衛星の開発の詳細を詰め、実際の実験室モデルを作成する予定である。
国際協力・国際開発分野におけるオンライン情報の調査と情報検索教材の作成

本研究は,インターネットをはじめとするコンピュータネットワーク上の国際開発・協力関連の情報の所在・種類・内容・形態・アクセス方法をまとめ,冊子体およびデータベース形式で大方の利用に供することを目的に行われた。国内外のWWW,gopher,news,メーリングリスト,テルネット接続が可能なデータベースを調べ,計200余のリソースについて下記の項目をまとめ,既に冊子体の内部資料を作成した。1.タイトル2.情報の所在と接続方法(URL)3.情報提供者4.情報提供者の紹介がある場合,そのURL5.提供情報の概要6.提供情報の分野7.使用言語8.接続時の注意事項現在,このデータをデータベースに収録し,名古屋大学大学院国際開発研究科のWWW(WorldWideWeb)サーバー経由で検索するためのインターフェースを作成している。
口腔癌の血管浸潤を介した遠隔転移における幹細胞遺伝子の機能解析と治療への展開

口腔癌、特に症例数の多い舌癌において、予後を規定するのは転移を制御できるかどうかにかかっている。しかしながら、原発巣から逸脱する癌細胞がどのように血管やリンパ管に入り、遠隔臓器に定着し増殖していくのか、発現遺伝子やタンパクを見ている報告は少なく、コンセンサスを得ている因子は未だ発見されていない。そこで、本研究では、GFP(蛍光発色タンパク)を導入した口腔癌細胞株(ACC-M-GFP)をヌードマウスの舌に移植して、腫瘍形成から、所属リンパ節である頸部リンパ節、さらには遠隔臓器への転移の一連の流れの中で、原発巣、血管内、転移巣からそれぞれ細胞を採取して、次世代シークエンスを用いて網羅的に遺伝子を解析していくこと計画とした。現在のところ、ヌードマウスの舌にACC-M-GFPを10×105個移植し、2週間程度で腫瘍形成が認められ、励起光にて蛍光される腫瘍の形成を認めている。毎週の体重測定では2週間程度では、コントロール群の比較して体重増加に変化は無いが、3週間頃より徐々に体重減少を認め、1ヶ月程度で60%程度まで体重が低下し、死亡する個体も出てくる。残念ながら、本研究では生きている個体から、原発巣、転移巣、脈管内を循環している循環腫瘍細胞(CTC)をそれぞれ取り出して培養し次世代シークエンス解析を行う必要があるため、現時点では生きている個体からのサンプル採取はまだ行えていないのが概要である.研究代表者は臨床業務に時間を割かれていることが有るため基本的には研究計画書の方策に変わりは無いが、ACC-M-GFP細胞株をヌードマウスに移植して、2週間を越えれば、動物実験舎に今まで以上に頻繁に足を運んで、マウスが生きているタイミングで上記に上げた細胞を採取する必要がある。昨年度までの科学研究費の繰り越しがあったため。繰り越し分に関しては研究に必要な物品の購入にあてる予定である。
高い殺虫活性を示す新規フォトラブドゥス属細菌の病原性因子と宿主応答

当研究室で見いだした昆虫病原性線虫の新規のPhotorhabdus属細菌分離株の病原性因子およびその感染による宿主昆虫の応答反応を解析した結果、強病原性分離株では脂肪分解酵素ならびにタンパク質分解酵素の活性が高く、そのため昆虫体内での高い定着能力が病原性の高い理由の一つと考えられた。また、その細菌分離株の感染によって宿主の摂食が低下することから、細菌は宿主の腸または神経系に影響を及ぼすことによって高い殺虫力を有することが示唆された。土壌害虫に対する生物的防除資材として用いられる昆虫病原性線虫の病原性は共生細菌に大きく依存する。そこで殺虫活性の高い共生細菌株を得るため、線虫から共生細菌を単離・培養し、スクリーニングを行ったところ、既知のものに比べて極めて高い殺虫活性を示す2つの分離株が得られた。本研究では、その新規Photorhabdus属細菌分離株について、殺虫活性に関する病原性因子およびPhotorhabdus属細菌の感染による宿主昆虫の応答反応を解析し、本分離株が強病原性を示す要因とそれによって宿主昆虫が死亡する過程を解明する。細菌の生存力や増殖力について比較するため、まず当研究室で分離した強病原性系統CbKj163およびOnlr40と一般的な病原性系統Itを用いて、ジャイアントミールワームならびにアワヨトウの終齢幼虫に注入した際、いずれの強病原性系統も一般的な系統よりも1/10000の濃度を注入した場合でも100%の死亡率が見られた.アワヨトウの場合はいずれの細菌を注入した際も死亡率は高かったが、昆虫が死亡するまでの時間が強病原性の方が顕著に短かった。強病原性系統CbKj163と一般的な病原性系統ltについて、細菌の増殖率の違いが昆虫体内での定着率や増殖率に関与していると考え、増殖速度を比較したところ、LB液体培養中では両者に違いは見られなかった。しかし、LB培地中で培養後、菌体をアワヨトウに注入した際には大きな違いがみられ、強病原性の方が初期の増殖速度は速かった。その増殖速度の違いを解明するため、細菌の持つ溶血能力、脂質分解能力、タンパク質分解能力を比較した結果、いずれにおいても強病原性の方が優れていた。強病原性の持つこれらの高い酵素活性によって、昆虫体内での定着並びに増殖能力が高くなり、強病原性につながる可能性が示唆された。土壌害虫に対する生物的防除資材として用いられる昆虫病原性線虫は特殊な腸内細菌と相互依存的共生関係をもつ。Heterorhabditis属線虫と共生関係をもつPhotorhabdus属細菌は昆虫の血体腔内では、感染初期には主に昆虫体液中で増殖することが知られている。そのため、体液中で細菌が増殖する際に分泌する因子によって昆虫は死亡する可能性が高いことが考えられた。そこで細菌注入によってひん死状態になった昆虫から体液を取り出し、SDS-PAGEによって、細菌由来または細菌感染によって変化の生じる血しょう中のタンパク質の検出を試みた。細菌注入後、死亡するまでの間に、新たなタンパク質のバンドは検出されず、細菌由来と思われるタンパク質は得られなかった。しかし、幼虫の主要なタンパク質である貯蔵タンパク質の量に大きな違いが見られ、強病原性株CbKj163を1×10^2細胞注入したアワヨトウ終齢幼虫は貯蔵タンパク質が対照区よりも少なかった。人工飼料を用いてアワヨトウ幼虫の摂食量を比較した結果、CbKj163を1×10^2細胞注入したものは対照区に比べて摂食量は約2/3で、体重の増加量も約1/5と非常に低かった。以上の事から、共生細菌が感染し、宿主昆虫が死に至までに、昆虫の血しょう中にはSDS-PAGEなどで検出できるほどの細菌由来のタンパク質は出現しない事が明らかになった。また、感染した宿主昆虫は急激に摂食量が低下し、その結果、体重が増加せず、貯蔵タンパク質も合成されないことが明らかになった。細菌感染によって、宿主昆虫の腸または神経系の細胞に細菌が直接感染するか間接的に作用することで摂食が抑制されること、また、それによって昆虫は死亡することが示唆された。土壌害虫に対する生物的防除資材として用いられるHeterhabditis属昆虫病原性線虫は特殊なPhotorhabdus属の腸内細菌と相互依存的共生関係をもちPhotorhabdus属細菌は昆虫の血体腔内で増殖し、昆虫を死亡させることが知られているが実際の殺虫機構については不明な点が多い。また、私たちが見出した強病原性の新規Photorhabdus属細菌の分離株についての病原因子は全く明らかになっていない。そこでその強病原性のPhotorhabdus属細菌分離株のもつ強病原性について、神経系ならびに腸へ及ぼす影響を中心に明らかにする事を目的として研究を行った。神経系へ与える影響として脳内アミンの変化を調べたところ強病原性細菌の感染後には、脳内に未同定のアミン様物質が急激に出現し、それは別の強いストレス応答時にも検出されることが明らかとなった。

また脳特異的ではなく、他の組織においても強いストレス条件下でそのアミン様物質が検出されることが明らかになった。しかし、その同定にはいたらなかった。また、そのような共生細菌の感染時ならびに強いストレス条件下での組織における構造上の違いを検出するには至らなかった。本研究では病原性に関与すると考えられる遺伝子発現を明らかにするため、PKS遺伝子のクローニングも試みたが、成功しなかった。人に日和見感染するP.asymbioticaではP.luminescenceでみられる病原性に関与するとされる領域がないことが知られており、同亜種と考えられる本分離株でも同様の可能性がある。今後、このPhotorhabdus分離株のゲノムを解析していてくことによって、新規の病原性因子の共通点および相違点を明らかにする必要がある。
小児の在宅療養におけるケースマネジメントの特質に関する研究

在宅療養を行う医療的ケアの必要な慢性疾患児に対して看護職が行うケースマネジメントの要素と特質を明らかにすることを目的として、新たに在宅療養へ移行した6事例にかかわる病棟看護師、退院調整部門看護師、および訪問看護師を対象に半構成面接を行い、質的記述的方法にて分析した。その結果、看護職の行うケースマネジメントの要素として、以下の要素が抽出された。1)身体/医療面:身体状態のアセスメント、健康管理上の指導、医療的ケアの指導、医療的ケア方法の調整、日常生活ケアの調整・アドバイス、必要物品の調整、(2)心理社会面:家族機能のアセスメントと支援、家族の意思決定の支援、家族のストレス・コーピングに関する支援、家族の代弁、家族の心理的ケア、レスパイトの支援、チームケア、社会資源の活用、経済的問題の調整、(3)発達面:子どもへの刺激、家族のかかわりのサポート、子どもの変化の家族との共有、社会生活を広げる支援、リハビリテーションの支援、家族への育児支援、(4)環境面:療養環境のアセスメント、療養環境の調整、院内他部門との連携、他機関との連携。また、それぞれの立場でのマネジメントの特質として、病棟看護師では、育児支援としての医療的ケア指導、家族の代弁者となり他職種との調整をはかること等が挙げられ、退院調整部門看護師では、院外機関との連絡窓口になる、制度等への申請がスムーズにできるための調整等が挙げられ、訪問看護師では、日常生活上で家族が不安を抱かないための介入、家族主体のケアの尊重等が挙げられた。これらの結果を先行研究に付加しながら、臨床で活用しやすい、在宅療養を行う慢性疾患児のケースマネジメントモデルを検討している。医療的ケアを必要とする慢性疾患児の状況について全国的に調査することを目的とし、一次調査として質問紙調査を行った。全国の小児専門病院17施設および大学医学部・医科大学付属病院100施設へ調査票を送付し、27施設40病棟(大学病院21施設、小児専門病院6施設)より回答を得た(回収率23.1%)。40病棟中38病棟が、過去5年間に医療的ケアを必要とする18歳以下の小児の在宅療養への移行経験が「ある」と回答しており、その数は平均12.5例であった。退院時の訪問看護依頼は、「全てのケースで依頼した」12.8%、「一部のケースで依頼した」71.8%、「依頼したケースはない」15.4%であった。また、全体の68.4%が、医療的ケアを必要とする18歳以下の入院児で現在退院に向けての調整や退院指導を行っているケースが「ある」と回答しており、一病棟平均3.2例を挙げていた。その医療的ケアの内容は、複数回答で人工呼吸器47.4%、気管切開53.5%、吸引72.1%、酸素療法45.3%、中心静脈栄養2.3%、経管栄養87.2%であり、人工呼吸器(p<0.001)および気管切開(p<0.001)の割合は、小児専門病院の方が大学病院よりも有意に高かった。さらに、医療的ケアを必要とする慢性疾患児の在宅移行にかかわる看護師が行うマネジメントの概要を知ることを目的として、二次調査への承諾が得られた15施設を対象に、過去5年以内に在宅療養へ移行したケースについて、家族の意思決定への支援・環境面での調整・医療的ケア技術の指導、必要物品の選定と調達・発達支援・社会資源の活用・関連職種との連絡調整に関して実施した看護援助についての質問紙調査を行った。また、一次調査により把握した訪問看護ステーション30施設に対して、実施している看護援助に関する質問紙調査を行った。これらの結果を基礎とする面接ガイドを作成し、次年度の面接調査へつなげていく。平成17年度に、医療機関および訪問看護ステーションの看護師を対象として行った、在宅療養へ移行した医療的ケアを必要とする慢性疾患児と家族に実施した看護援助に関する質問紙調査の結果を分析した結果、家族の不安の訴えへの傾聴、家族へのケア技術指導におけるパンフレットやチェックリストの活用等は比較的よく行われていたが、家庭へ出向いての療養環境のアセスメントや、家庭で使用する物品を用いての指導、発達支援に関しては実施が少ない傾向にあった。また、関連職種間の連携の状況が明らかとなった。病院の看護師が、小児がま,だ入院している間から連絡を取っていた主な相手は、訪問看護師(81%)、地域保健師(51%)、ソーシャルワーカー(51%)であった。74%の訪問看護師が、地域保健師と定期的に連絡を取っていたが、そのほとんどは報告書の提出によるものであり、双方向のコミュニケーションは非常に少なかった。病院の外来看護師と連絡を取っていた訪問看護師は16%、学校の教員等との連携にっいては、病院・訪問看護ステーションのいずれからもほとんど報告されなかった。これらの調査結果を受け、小児の在宅療養におけるケースマネジメントについて、身体/医療面、心理杜会面、発達面、環境面、連携・ネットワークの5つの側面から面接ガイドを構成した。次段階としてこの面接ガイドを用いて、新たに在宅へ移行する事例について、かかわった看護職に対する縦断的調査を実施する。平成19年3月に群馬大学医学部疫学研究に関する倫理審査委員会め承認を受け、現在パイロット調査として1事例について、病棟看護師、退院調整部門看護師、訪問看護師を対象とした面接調査を行っている段階である。在宅療養を行う医療的ケアの必要な慢性疾患児に対して看護職が行うケースマネジメントの要素と特質を明らかにすることを目的として、新たに在宅療養へ移行した

6事例にかかわる病棟看護師、退院調整部門看護師、および訪問看護師を対象に半構成面接を行い、質的記述的方法にて分析した。その結果、看護職の行うケースマネジメントの要素として、以下の要素が抽出された。1)身体/医療面:身体状態のアセスメント、健康管理上の指導、医療的ケアの指導、医療的ケア方法の調整、日常生活ケアの調整・アドバイス、必要物品の調整、(2)心理社会面:家族機能のアセスメントと支援、家族の意思決定の支援、家族のストレス・コーピングに関する支援、家族の代弁、家族の心理的ケア、レスパイトの支援、チームケア、社会資源の活用、経済的問題の調整、(3)発達面:子どもへの刺激、家族のかかわりのサポート、子どもの変化の家族との共有、社会生活を広げる支援、リハビリテーションの支援、家族への育児支援、(4)環境面:療養環境のアセスメント、療養環境の調整、院内他部門との連携、他機関との連携。また、それぞれの立場でのマネジメントの特質として、病棟看護師では、育児支援としての医療的ケア指導、家族の代弁者となり他職種との調整をはかること等が挙げられ、退院調整部門看護師では、院外機関との連絡窓口になる、制度等への申請がスムーズにできるための調整等が挙げられ、訪問看護師では、日常生活上で家族が不安を抱かないための介入、家族主体のケアの尊重等が挙げられた。これらの結果を先行研究に付加しながら、臨床で活用しやすい、在宅療養を行う慢性疾患児のケースマネジメントモデルを検討している。
植物の細胞壁構築に関与するキチナーゼ様タンパク質CTLの構造と機能

シロイヌナズナが発現するキチナーゼ様(CTL,Chitinase-like)タンパク質AtCTL1とAtCTL2およびイネ由来CTLタンパク質OsCTL1は,それぞれN末端シグナル配列,膜貫ドメイン,糖質加水分解酵素ファミリーのGH19キチナーゼ様ドメインとC末端領域から成る.本研究では,AtCTL1とAtCTL2のGH19キチナーゼ様ドメインのみをグルタチオンSートランスフェラーゼおよびユビキチン様タンパク質との融合タンパク質として,大腸菌を用いた発現システムにより生産することに成功した.また,カラムクロマトグラフィーにより,SDS-PAGEにおいて均一なまでに精製した.シロイヌナズナキチナーゼ様タンパク質(Chitinase Like Protein)AtCTL1、AtCTL2およびイネのOsCTL1と結合する糖鎖分子を相互作用解析により同定するため、またCTLタンパク質による糖鎖認識機構を明らかにするために実験を行った。アミノ酸配列の解析の結果、各CTLタンパク質はN末端シグナル配列、膜貫通ドメイン、ファミリーGH19キチナーゼ様ドメインとC末端領域から成ることがわかった。初めにN末端シグナル配列を除く全長タンパク質をpLacI遺伝子をもつ大腸菌SHuffleを用いて発現させた。しかし発現されたCTLタンパク質は大腸菌細胞質内でoverexpressionされたものの、その全ては不溶性タンパク質として発現されたことから、適切な立体構造にフォールディングされなかったものと考えられた。その為、ファミリーGH19キチナーゼ様ドメインのみを発現させるように発現ベクターを再構築し、可溶性タンパク質として発現させることを試みたが、現在までに達成できていない。この際、発現タンパク質においてジスルフィド結合が形成されやすい大腸菌Origami(DE3)、SHuffle、膜タンパク質の発現に適しているC41(DE)、C43(DE3)、シャペロン活性が期待でき低温でも発現誘導が可能なArcticExpress(DE3)を発現用宿主として用いたが、発現されたタンパク質は全て不溶性であった。本研究は、シロイヌナズナキチナーゼ様タンパク質(Chitinase Like Protein)AtCTL1、AtCTL2およびイネのOsCTL1と結合する植物細胞壁由来の糖鎖分子を同定すること、またCTLタンパク質によるそれら糖鎖の認識機構を明らかにすることを目的にしている。前年度の実験結果を踏まえ、今年度はCTLタンパク質を構成するN末端シグナル配列、膜貫通ドメイン、ファミリーGH19キチナーゼ様ドメインとC末端領域の内、ファミリーGH19キチナーゼ様ドメインのみの組換え型タンパク質を得ることを目的に実験を行った。大腸菌ーT7プロモーターおよびrhaPBADプロモーター系発現ベクターを用いた発現システムによって、正しい立体構造を保持したCTLタンパク質の生産を試みた。しかし、可溶性タンパク質としてCTLタンパク質が発現されることを期待して、様々な大腸菌株を発現用宿主として用い、低温誘導によりタンパク質を発現させたが、実験を行った全ての条件下でCTLタンパク質は沈殿画分に発現され、同タンパク質の精製、機能解析を行うことはできなかった。機能を保持した組換え型CTLタンパク質を得るために、SUMO(Small Ubiquitin-like MOdifier)タグおよびGST(Glutathione S-Transferase)タグとの融合タンパク質として発現させることを試みた。その結果、AtCTL1のGH19キチナーゼ様ドメインを可溶性タンパク質として発現させることに成功した。また、GH19キチナーゼ様ドメインはプロテアーゼ処理によるタグ切断後も可溶性を維持した。タグ切断後の同ドメインは、クロマトグラフィーに供することによりSDS-PAGEで均一なまでに精製することができた。シロイヌナズナが発現するキチナーゼ様(CTL,Chitinase-like)タンパク質AtCTL1とAtCTL2およびイネ由来CTLタンパク質OsCTL1は,それぞれN末端シグナル配列,膜貫ドメイン,糖質加水分解酵素ファミリーのGH19キチナーゼ様ドメインとC末端領域から成る.本研究では,AtCTL1とAtCTL2のGH19キチナーゼ様ドメインのみをグルタチオンSートランスフェラーゼおよびユビキチン様タンパク質との融合タンパク質として,大腸菌を用いた発現システムにより生産することに成功した.また,カラムクロマトグラフィーにより,SDS-PAGEにおいて均一なまでに精製した.これまでに大腸菌を用いて、CTLタンパク質の類似タンパク質であるファミリーGH19キチナーゼの発現、精製および機能解析に成功していた。それ故、同様の発現系を用いて比較的容易に組換え型CTLタンパク質が得られるものと予測していた。しかしながら、CTLタンパク質は大腸菌細胞質内では機能を保持した可溶性タンパク質として発現されず、研究の進行が停滞している。生化学本研究課題において、精製した組換え型CTLタンパク質を数ミリグラム得ることは必須であることから、発現系の改良に努力する。具体的には、組換え型CTLを可溶性タンパク質として発現させるために、融合タンパク質として発現させることを検討している。融合させるタンパク質としては、GST(グルタチオントランスフェラーゼ)、SUMO(small ubiquitin-related modifier)、チオレドキシン等を検討している。当初研究初年度に組換え型タンパク質の大量生産を完了し、結晶化および機能解析を行うことを計画していた。しかしながら、タンパク質調製が上手く行っておらず、これらの実験が行えていない。そのため、初年度に購入予定だった結晶化試薬および相互作用解析に用いるオリゴ糖試薬をまだ購入しておらず、残金が発生した。次年度はこのような問題をいち早く解決し、来年度の購入計画と合わせて、申請通り物品購入を行う予定である。
キラル金属錯体を相間移動触媒として用いる不斉炭素-炭素結合形成反応の開発

本年度においては、キラルルイス酸を用いる不斉炭素-炭素結合形成反応を水系溶媒中で行うことを可能とするキラル触媒の開発研究を行った。ルイス酸として希土類金属トリフラートを用い、種々のキラル配位子との組み合わせを検討し、有機合成における最も重要な反応の一つである向山アルドール反応に用いたところ、2つのピリジン環を有するキラル環状多座配位子を用いたときに、高い不斉選択性の発現が観測された。特に、希土類金属としてランタン、セリウム、プラセオジムを使用した場合に、良い結果を与えた。このキラル配位子とプラセオジムイオンとの錯体のX線結晶解析により、プラセオジムイオンが配位子の中心に多点配位によって取り込まれており、また、配位子は、金属イオンの周りに効果的な不斉環境を形成するような立体配座をとっていることが明らかとなった。更に、不斉アルドール反応の速度論的研究により、このキラル配位子は、金属イオンに対する親和性は極めて高いが、同時に、金属イオンのルイス酸性はあまり低下させていないことが判明した。このことが、水系溶媒中での不斉ルイス酸触媒反応の実現のためには重要な要因であると考えられる。水系溶媒中での触媒的不斉合成反応は、近年になって注目されるようになった研究領域であるが、その成功例は極めて少ない。本研究で開発した反応は、希土類金属塩をルイス酸として用いる水系溶媒中での触媒的不斉アルドール反応の初めての例であり、本分野に、重要な知見を与えるものである。本年度においては、カルボニル化合物を用いる不斉炭素-炭素結合形成反応を水中で行うことを可能とするキラル触媒の開発研究を行った。種々のキラル触媒を合成し、有機合成における最も重要な反応の一つである向山アルドール反応に用いたところ、ビスオキサゾリン型キラル配位子と銅塩との組み合わせを用いたときに、中程度ながら不斉選択性の発現が観測された。特に、銅塩としてドデシル硫酸銅を使用した場合に、本不斉アルドール反応が水中で円滑に進行することが明らかになった。この触媒においては、銅陽イオンがルイス酸として機能することと同時に、ドデシル硫酸陰イオンが界面活性剤として機能し水中に有効な反応場を形成していると考えられる。また、本反応系に触媒量のプレンステッド酸を添加することにより、反応収率および不斉選択性の両者を向上させることに成功した。そこで、各種のブレンステッド酸を用いて反応を検討したところ、カルボン酸であるラウリン酸がもっとも高い不斉選択性を与えた。このブレンステッド酸の添加効果の詳細な機構については現段階では明らかでないが、本反応は、ルイス酸とブレンステッド酸とが協同的に機能する極めて興味深い反応例である。水中での触媒的不斉合成反応は、近年になって注目されるようになった研究領域であるが、その成功例は極めて少ない。本研究で開発した反応は、キラルルイス酸を用いる水中での触媒的不斉アルドール反応の初めての例であり、本分野に、重要な知見を与えるものである。
三陸沖暖水塊の海洋環境短期変動予測

三陸沖の海域は、優勢な黒潮と親潮がぶつかり合う海域で、多くの暖水塊が発生し、複雑な様相を示すことで知られている。その特徴により、この海域は混乱水域と呼ばれることがある。一方、この海域は多くの回遊魚の集まる場所でもあり、世界でも有数の漁場が形成されるので、日本の水産業にとって大変重要な海域である。本研究の目的は、衛星海面水温観測・海面高度観測と数値モデルを合わせ用いて、三陸沖の暖水塊の短期変動を予測するシステムを開発することである。まず、1990-1998年の間に受信されたNOAA衛星データを処理し、毎日4-6シーンの高解像度海面水温画像の時系列を作成した。これらを詳細に調べることにより、今回の予測の対象となる92例の短期変動現象を抽出した。さらにこれらの事象のすべてについて、コンター力学モデルを用いた再現実験を行い、よく再現できることを示した。三陸沖の海域は、暖水塊の発生海域であると同時に西方伝搬する暖水塊が集積し、その分布の高密度域になっている。海況が複雑になる要因は、この高密度暖水塊の相互作用による短期変動現象の活発化にあることが分かった。次に、海面高度計のデータと高解像度海面水温画像を解析し、短期変動現象の主役である暖水塊の海面高度・流速を推定する手法を開発した。これにより、海面水温画像から得られる水温フロント位置と海面高度計データから得られる渦位場を初期値とし、コンター力学モデルを用いて、2-3週間の期間についてフロント位置(暖冷水塊の配置)の変動を予測するシステムを開発するための基礎が確立した。2層の準地衡流系において、惑星β効果、海底の影響、散逸効果を無視し、下層には渦がないことを仮定し、さらにモデルを駆動する領域内に有限個の一様渦位領域を設定することによって、コンター力学系が形成される。このモデルでは、各渦によって誘起される速度場で移流され、変形していく各渦位領域を区切る境(コンター)を追跡する。この系は、初期値を与えることによって時間変動を予測する初期値問題となっている。与える初期値は、各一様渦位領域のコンターと渦位の値である。これらは、熱赤外画像の温度フロントの位置と海面高度計の流速勾配から与えられる。我々の研究で、このような単純な系で三陸沖の暖水塊周辺の変動現象がうまく予測できることが示されており、さらにその適用可能な期間がおおよそ3週間であることが分かっている。本年度は、コンター力学モデルの適用方法に関する開発研究を行った。10年間(1990-1999年)の研究期間を設定し、その間の海面温度画像の連続時系列を作成した。このデータセットを解析し、92例の短期変動現象を抽出した。これらを詳細に調べ、4種類のパターンに分類し、それらの現象の発生場所・時期等に関して、総合的な知見を得るとともに、この海域の物理環境形成に関し、暖水塊短期変動現象が果たす役割について明らかにした。

さらにこれらの事象のすべてについて、コンター力学モデルを用いた再現実験を行い、よく再現できることを示した。三陸沖の海域は、暖水塊の発生海域であると同時に西方伝搬する暖水塊が集積し、その分布の高密度域になっている。海況が複雑になる要因は、この高密度暖水塊の相互作用による短期変動現象の活発化にあることが分かった。次に、海面高度計のデータと高解像度海面水温画像を解析し、短期変動現象の主役である暖水塊の海面高度・流速を推定する手法を開発した。これにより、海面水温画像から得られる水温フロント位置と海面高度計データから得られる渦位場を初期値とし、コンター力学モデルを用いて、2-3週間の期間についてフロント位置(暖冷水塊の配置)の変動を予測するシステムを開発するための基礎が確立した。
有限群のコホモロジー論の研究

奥山によって導入された加群に関する相対射影加群の理論を用いて準2面体群を2シロー群にもつ有限群のmod2コホモロジー環を決定した.この環の構造はすでに,考えている有限群の分類空間の安定ホモトピー類の決定というMartinoの仕事によって知られていたが,本研究によって簡明かつ代数的に証明することができたものである.加群に関する相対射影加群の理論は従来の部分群に関する相対射影加群の理論を一般化したものであり,その初めての応用例としてこの理論の有効性を示した.kを標数2の体とし,Gを考える有限群とする.まずkG-加群Vで拡大0→k→V→Ω^3(kG)→0がΩ^3(kG)のP(V)-射影被覆であるものを構成する.この拡大を用いて,コホモロジー群の次元公式,コホモロジー環のパラメーター系を得,さらにコホモロジー環の生成元と生成関係式を決定した.また,拡大0→k→V→Ω^3(kG)→0を用いて,主ブロックに属する単純kG-加群MがΩ^4(M)=Mを満たさなければコホモロジー群H^*(G,M)は自明でないこともわかった.加群に関する相対射影加群の理論について次のことも示した.kを標数pの体とし,Gを有限群とする.コホモロジー類ρ∈H^n(G,k)に対して拡大O→k→Ω^<n-1>(L_ρ)→Ω^<n-1>(kG)→0がΩ^<n-1>(kG)のΡ(L_ρ)-射影被覆であるためにはkG-準同型pho^^<^>(] SY.crosprd. [)1_<Lρ>が射影的であることが必要十分である.Bensonによって標数pが奇素数ならばコホモロジー類ρの斉次数nが偶数のとき,この条件が成り立つことが知られている.標数pが2のときは成立しない.そこでp=2のとき,どのようなρに対して条件が成り立つかを調べる必要がある.これに関して,コホモロジー類τ,ρがともに条件をみたせば積τρhも条件を満たすことがわかった.奥山によって導入された加群に関する相対射影加群の理論を用いて準2面体群を2シロー群にもつ有限群のmod2コホモロジー環を決定した.この環の構造はすでに,考えている有限群の分類空間の安定ホモトピー類の決定というMartinoの仕事によって知られていたが,本研究によって簡明かつ代数的に証明することができたものである.加群に関する相対射影加群の理論は従来の部分群に関する相対射影加群の理論を一般化したものであり,その初めての応用例としてこの理論の有効性を示した.kを標数2の体とし,Gを考える有限群とする.まずkG-加群Vで拡大0→k→V→Ω^3(kG)→0がΩ^3(kG)のP(V)-射影被覆であるものを構成する.この拡大を用いて,コホモロジー群の次元公式,コホモロジー環のパラメーター系を得,さらにコホモロジー環の生成元と生成関係式を決定した.また,拡大0→k→V→Ω^3(kG)→0を用いて,主ブロックに属する単純kG-加群MがΩ^4(M)=Mを満たさなければコホモロジー群H^*(G,M)は自明でないこともわかった.加群に関する相対射影加群の理論について次のことも示した.kを標数pの体とし,Gを有限群とする.コホモロジー類ρ∈H^n(G,k)に対して拡大O→k→Ω^<n-1>(L_ρ)→Ω^<n-1>(kG)→0がΩ^<n-1>(kG)のΡ(L_ρ)-射影被覆であるためにはkG-準同型pho^^<^>(] SY.crosprd. [)1_<Lρ>が射影的であることが必要十分である.Bensonによって標数pが奇素数ならばコホモロジー類ρの斉次数nが偶数のとき,この条件が成り立つことが知られている.標数pが2のときは成立しない.そこでp=2のとき,どのようなρに対して条件が成り立つかを調べる必要がある.これに関して,コホモロジー類τ,ρがともに条件をみたせば積τρhも条件を満たすことがわかった.
職場環境が口腔の健康に与える影響とその緩衝要因を明らかにする研究

未だ歯科疾患の有病率は高く,さらなる予防のためには歯科疾患の原因を作り出している環境要因を明らかにする必要がある.仕事は日常生活と密接に関連しており,15歳から65歳という幅広い年齢層の健康に影響を与える.本研究は,就業者における職場の環境要因と口腔の健康状態を明らかにすることを目的とした.本年度では,職業性ストレスと歯牙喪失の有無の横断的関連を明らかにするとともに,この関連を緩和させる要因を検討した.25歳から50歳の地域在中の住民4,385名を含んだ2次データ(まちと家族の健康調査,J-SHINE)より,週20時間以上の労働を行っている就業者1,195名を研究対象者とした.独立変数の職業性ストレスは,日本語版努力ー報酬不均衡モデル職業性ストレス調査票より得た.従属変数の歯牙喪失の有無は自記式質問紙調査から得た.統計解析はPoisson regression models with a robust error varianceを使用した.研究対象者の年齢の中央値は37歳であった.48%は女性であった.性別,年齢,社会経済的要因,および,労働に関連する他の要因を調整後も,職業性ストレススコアが高かった者は1本以上歯牙を欠損していた確率が高かった(prevalence ratio = 1.20 [95% confidence interval = 1.01, 1.42]).上司のサポートがあったことは,この関連を緩和していた(p < 0.05).平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
リスクシェアリングのマクロ経済分析

(1)個々人が労働所得に対するidiosyncratic riskに直面している際の最適な課税政策を分析した。(2)複数の国が流動性の罠に陥る可能性がある場合に各国の金融政策をどのように運営すべきかを考察した。(3)投資のidiosyncratic riskが存在する経済成長モデルにおける資産価格バブルの発生の必要十分条件を求めた。(4)短期資金供給の枯渇(流動性の危機)が不況をもたらすメカニズムを分析した。(5)政府の財政危機に関して投資家が異なる期待を持っている際の国債価格とインフレ率の均衡ダイナミクスについて分析した。平成24年度は、以下のプロジェクトについて研究を行った。1.非完備市場における最適課税政策、2.金融機関に関わるシステミックリスクのaggregate economyに対する影響、3.金融市場の不完全性がもたらす国債価格とインフレーションに対する影響、4.開放経済でliquidity trapが生じた場合の望ましい金融政策について、5.debt restructuringが持続的なdebt overhangを生じさせる可能性について。1.に関しては、昨年度までの研究の拡張として、労働所得に対する非線形課税を考慮した。そのような拡張を行っても、資本課税に関する論文の結論の主要部分は成立することが確認された。2.については、2007年から2008年におこった世界金融危機を説明するような動学的一般均衡モデルの構築と、その数量的分析を行った。金融危機において観察された、短期流動性の枯渇、短期利子率の上昇、生産活動の収縮といった特徴を、我々のモデルによってうまく捉えることができた。3.については、昨年度に引き続き、国債の空売り規制がある状況の中で、金融機関など一部の経済主体がleverageを用いて国債の購入をするような理論モデルの分析を行った。4.については、開放経済モデルでliquidity trapが生じるような状況で、様々なsimple monetary policy ruleを考え、それらの厚生分析を行った。5.については、企業と銀行の長期的な貸出関係において、経済環境の悪化から、企業の負債が返済可能な額を超えてしまうような場合に、どのようにdebt restructuringが行われるか、そして、それにより持続的なdebt overhangが生じるのかについて分析を行った。平成25年度も、昨年度から引き続き、以下のプロジェクトについて研究を行った。(1)開放経済で流動性の罠に陥った場合の望ましい金融政策について、(2)非完備市場における最適課税政策、(3)金融市場の不完全性がもたらす国債価格とインフレーションに対する影響、(4)金融機関に関わるシステミックリスクのaggregate economyに対する影響、(5)Debt restructuringとdebt overhangの動学的一般均衡分析、(6)安全資産の供給が過少なケースにおけるバブルの発生について。(1)については、成果をまとめた論文がJournal of Monetary Economicsに掲載された。(2)については、労働者の労働生産性が外生的に決まるケースを2期間モデルで分析したものと、人的資本蓄積の結果として決まるケースを無限期間で考察したものの2本の論文にまとめたものを、それぞれ、国際的な査読誌に投稿し、revise and resubmitの要請が来たため、それに応じて改訂を行った。(3)については、空売り制約を緩めた場合の分析を行い、それに応じて論文の改訂を行った。(4)については、成果を論文にまとめ、国際査読誌への投稿を行った。(5)については、基本モデルを拡張し、数量分析を行った。(6)については、成果をまとめ、国際査読誌への投稿を行い、revise and resubmitの要請を受けて、論文の改訂を行った。平成23年度は、以下のプロジェクトについて研究を行った。(1)非完備市場における最適課税政策、(2)金融機関に関わるシステミックリスクのaggregate economyに対する影響、(3)金融市場の不完全性がもたらす国債価格とインフレーションに対する影響、(4)ブータン王国におけるリスクシェアリングに関する調査。(1)に関しては、昨年度までの研究の拡張として、労働所得に対する非線形課税を考慮するための準備を行った。これはそれまでに線形課税のケースで得られた結論の頑健性を確認する意義がある。この点については平成24年度にも引き続き研究を行っていく予定である。(2)については、動学的一般均衡理論のフレームワークにおいて、systemic bank runsが起こるモデルの構築とその理論的、数量的分析を行った。2007年から2008年におこった世界金融恐慌の本質的な部分は、repo marketにおいて生じたsystemic bank runsとみなすことができるため、そのような性質をもったDSGEモデルの構築は重要な意義を持つ。(3)については、国債の空売り規制がある状況で、金融機関など一部の経済主体がleverageを用いて国債の購入をするような理論モデルを構築し、そのような状況では、仮にsovereign debt crisisが現実的な可能性としてあったとしても、国債価格は高止まりし、インフレ率は低位にとどまり続けることを示した。

実際、我が国では国債価格が高く、インフレ率も低い状態が続いているが、これは決して、我が国がsovereign debt crisisと無縁であることを保証するものではないことを示している。(4)については、ブータン出張を行い、研究への準備を行った。最終年度も、昨年度から引き続き、以下のプロジェクトについて研究を行った。(1)非完備市場における最適課税政策、(2)金融市場の不完全性がもたらす国際価格とインフレーションに対する影響、(3)金融機関に関わるシステミックリスクのaggregate economyに対する影響、(4) Debt restructuringとdebt overhangの動学的一般均衡分析、(5)安全資産の供給が過少なケースにおけるバブルの発生について。(1)については、労働者の労働生産性が外生的に決まるケースを2期間モデルで分析した論文がJournal of Public Economic Theoryに掲載されることが決まった。労働者の人的資本蓄積の結果として労働生産性が決まるケースにおける最適化税政策を無限期間で考察した論文については、国際的な査読誌から再度、revise and resubmitの要請が来たため、それに応じて改訂し投稿を行った。(2)については、空売り制約を緩めた場合の分析を行うとともに、モデルをより一般化し、国際的な査読誌への投稿にむけ改訂中である。(3)については、国際的査読誌より、revise and resubmitの要請が来たため、現在改訂を行っている。(4)については、基本モデルを拡張し、数量分析を行った。(5)については、成果をまとめた論文がJournal of Mathematical Economicsに掲載された。研究期間全体では、金融政策の国際協調や民間経済におけるリスクシェアリングが限定的である場合の財政政策の効果、そして資産市場が不完全な場合の資産価格バブルや金融危機の発生などについて、興味深い結果が得られた。マクロ経済学それぞれの論文は、日本国内や国外における国際的なコンファレンスにおいて発表するとともに、国際査読誌へ投稿済みか、投稿に向けた準備中である。さらに、それぞれの研究を発展、深化させたプロジェクトも進行中である。これらの点から、研究はおおむね順調に進んでいると評価できると思われる。これまでの研究成果を踏まえ、今後も以下の4つのテーマについて研究を行っていく。(1)非完備市場における最適課税政策、(2)金融機関に関わるシステミックリスクのaggregate economyに対する影響、
14-3-3σシグナルを介した薬理学的増殖スイッチ操作による高機能培養粘膜の開発

培養口腔粘膜上皮では14-3-3σタンパクが制御するキャップ依存性mRNA翻訳を行う細胞が少なく、in vivoの口腔粘膜に比べ細胞が分化する傾向が高いため、上皮が厚くならないという仮説を検証すること目的として、本研究では薬理学的に培養口腔粘膜上皮基底層の14-3-3σを抑制、mTORシグナルを活性化し、細胞分化抑制、増殖能亢進により、厚い上皮細胞層を有する培養口腔粘膜を開発することを目標とした。14-3-3σ阻害剤とmTOR活性化剤を用いて、患者から採取した初代培養細胞のキャップ依存性翻訳を薬理的に誘導することによって、14-3-3σとmTORの発現パターン・バランスをin vitroで再現することで、厚い上皮をもつ培養口腔粘膜の作成を目指し、本年度は、培養口腔粘膜上皮細胞で、研究計画にリストアップした試薬の効果検討と至適濃度決定をタンパク分析と細胞化学分析を通して行う予定とした。通常の培養環境においては、細胞増殖と細胞分化を優位にするために、培地中のカルシウム濃度をそれぞれ0.06mMと1.2mMに設定することでコントロールしている。本実験では、14-3-3σ阻害剤として合成ペプチドDifopeinを加え、mTOR活性化剤として、培地中に含まれているアミノ酸であるロイシンを追加して、実験を進めた。その結果、残念ながらタンパク分析と細胞化学分析を通じて、明らかな有意差を得ることに至ることがなかった。このネガティブデータから考察できるのは、本実験で用いたカルシウム濃度は培養口腔粘膜の臨床応用プロトコールで使用している濃度であるが、このカルシウム濃度の影響が圧倒的であるために14-3-3σとmTORシグナルの薬理学的阻害と活性化では、細胞の形質が変わるレベルに至らないことが間接的に証明され、実際に薬理学的効果を検証するにはカルシウム濃度の調整が必要であることが示唆された。
農産物の超音波伝播特性に関する研究

農産物の超音波特性に与える細胞間隙中のガスの体積分率の影響を明らかにするために、農産物を均質な粘弾性媒質中に十分小さな気泡が分散した系と考え、縦波音速と気泡率の関係を理論化し、実験結果と比較した。理論化にあたっては、(1)連続相及び粒子は等方性線形粘弾性体(2)粒子は球形(3)連続相と粒子の境界面における応力及び変位の各成分は連続(4)熱伝導や拡散などの輸送現象はない、という仮定のもと、self-consistent approximationを用いて得られた弾性定数から無限媒質中の縦波音速を定式化した。連続相の体積弾性率は、その成分の90%以上が水であることから水の値を用いて計算したところ気泡率が0のときその音速は水の音速とほぼ同じになり、気泡率が上がるほど音速は小さくなる結果が得られた。寒天中に中空のマイクロカプセル(径1060ミクロン)を分散させた試料での実験結果もこの理論値によく一致した。またガスの圧縮率は細胞実質を構成する液体の圧縮率よりもはるかに大きいことを利用し、農産物を加圧して媒質中のガスの体積分率を減少させながら音速を計測する事で、音速と気泡率の関係を得ることを試みた。その結果、農産物においても前述の理論式とよく一致することがわかった。動物組織のようなソフトマテリアルでは、体積弾性率に比して縦弾性率や横弾性率は圧倒的に小さいため、音速は体積弾性支配となり、かつその成分のほとんどが水であることから体積弾性率は水とほぼ等しく、音速も水の音速1500m/sとほぼ同じ値となる。農産物も細胞間隙中のガスの存在がなければ同じことがいえるが、ガスの体積分率が増すにつれて、各弾性率が減少、特に体積弾性率が急激に減少することで音速も水の音速をはるかに下まわる値になると考えられる。以上から農産物の非破壊品質評価に超音波の音速パラメータを用いようとする場合は、農産物中のガスの存在に常に念頭においておく必要があると思われる。