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近代日本と博覧会―明治政府の内国勧業博覧会・万国博覧会・共進会政策―

本年度は資料収集と成果報告作成を行う。本年度は東京以西方面に重点を置き、資料を収集した。特に、1877年に東京上野公園で第一回内国勧業博覧会が開催された後、全国各地で博覧会を縮小して開催された共進会と、各府県の農村で開催された農事会の資料の調査を行った。調査の対象地域として、府県の中でも勧業活動が盛んであった岐阜県に焦点をあて、岐阜県歴史資料館にある棚橋健二文書を調査した。この結果、共進会資料を含む大量の勧農関係の文書が所蔵されていることが判明し、『棚橋健二家文書目録』(3)の「60勧業」の中から、資料775点を撮影した。内容は、岐阜県内に展開する博覧会出品勧誘活動、共進会の開催、農談会の開催、農事会組織、農区編制などに係わる資料である。この資料により、地方の末端ではどのような勧業活動が展開されていたかを詳細に知ることができた。現在、この資料をもとに拙稿「内務省の勧農政策」を執筆中である。なお、岐阜県歴史資料館の職員のご教示によれば、棚橋健二家文書は、まだ未整理分が3千点ほどあるということなので、整理が終わり次第、再調査をする予定である。また、今年度、改修のため調査の出来なかった京都府立総合資料館は、博覧会資料を多量に所蔵しており、来年度は重点的に調査を行う予定である。昨年度収集した1881年に東京上野公園で開催された第二回内国勧業博覧会の関連資料をまとめ、拙稿「第二回内国勧業博覧会の開催」(近代日本の政治と社会刊行会編『近代日本の政治と社会』岩田書院、2001年)を刊行する予定である。本年度は平成12年度に収集した史料の活字化を行った。まず第二回内国勧業博覧会関係では、「第二回内国勧業博覧会の開催」(三上昭美先生古稀記念論文集刊行会編『近代日本の政治と杜会』岩田書院)2001年5月と、「内務省の勧農政策(1873-1881)-勧業諸会の分析を中心に-」(社会経済史学会『社会経済史学』67巻-6号)2002年3月、を書いた。これらは、第二回内国勧業博覧会とそれに連関する政府の諸政策、勧業諸会を描いた。また第三回内国勧業博覧会関係では、「アジア博覧会の構想と挫折」(『近現代日本における外国文化・思想の受容とその展開過程に関する学際的研究』2000年度東京都立短期大学特定研究報告書)2001年7月、「第三回内国勧業博覧会の開設」(東京都立短期大学文化国際学科『文化国際研究』第6号)2002年3月、を書いた。これらは第三回内国勧業博覧会の計画段階で、アジア規模の博覧会が構想されたが、財政的理由から国内希望に縮小された過程を描いたものである。史料収集では第四回内国勧業博覧会関係の史料を収集した。とくに、京都府立総合資料館所在の行政史料、明治時代の京都の新聞などを複写した。また、京都市歴史資料館が所蔵する第四回内国勧業博覧会関係の史料も複写した。しかしながら、京都市役所が所蔵するマイクロフィルム「京都市参事会」史料まで調査することができなかったので、来年度の作業としたい。本年度は、第四回内国勧業博覧会の資料の収集を中心に行い、明治時代の京都の有力新聞である「京都日出新聞」と京都市の行政史料文書を収集した。「京都日出新聞」は京都府立総合資料館と国立国会図書館から、行政史料文書は京都市役所の情報公開に基づき京都府参事会と京都市会文書を複写した。第五回内国勧業博覧会の資料として『明治前期産業発達史資料』に所収されている博覧会関係文書を収集した。本年度の研究の成果として、以下の2論文を執筆した。I「第四回内国勧業博覧会の出品物分析」(東京都立短期大学文化国際学科『文化国際研究』第7号、平成15年1月、4154頁)【内容】
前立腺癌の血管新生におけるアンギオテンシンIIの機能解析

ホルモン抵抗性前立腺癌にAT1R阻害剤は血管新生を抑制することで抗腫瘍効果を発揮することを証明してきたが、Angiotensin IIそのものの機能については不明である。本研究では、内分泌抵抗性を獲得するにつれAT1R発現、その下流ではVEGF発現に関連する転写因子(Ets-1,HIF-1α)の活性化が強まっていた。以上から前立腺癌内分泌抵抗性とともに血管新生が増強するメカニズムの一端を証明した。1.前立腺癌細胞株を用いて,アンギオテンシノーゲンノックアウト(agt-/-)マウスでの前立腺癌皮下腫瘍モデルを誘導し,野生型(wt)マウスとの皮下腫瘍モデルでの腫瘍増殖速度を比較し,さらに腫瘍内における血管新生の程度を比較検討した。Agt-/-マウスにおいては,wtマウスに比べて腫瘍増殖速度は緩徐であり,皮下腫瘍内の微小血管密度ならびに血管新生因子の発現について免疫組織学的に検討を行った。Agt-/-マウスにおいては,wtマウスに比べては有意に血管新生が抑制されていた。2.前立腺癌皮下腫瘍モデルと同時に,膀胱癌皮下腫瘍モデルにおいてもアンギオテンシン受容体(ATIR)を介した治療に関する研究は進めていたが(Kosugi, et. al. Clin Cancer Res 12,2888-2893,2006),この作用機序に関する機能解析を進めた。この件については,学会発表(アメリカ泌尿器科学会)ならびに論文発表した(Kosugi, et. al. Hum cell 20:1-9,2007)。さらにATIR阻害剤の抗腫瘍効果に関する検討は続行し,既存の抗がん剤であるシスプラチンやパクリタキセルとの併用にてATIR阻害剤単独治療に比べて有意な増強効果を認め,現在,論文投稿中である(Kosugi, et. al.Urology,revised)。前立腺癌では内分泌抵抗性を獲得すると血管新生が促進する病態を得る傾向にあるが、さらにその作用機序として、VEGFの発現に深く関わる転写因子のHIF1αとEts-1が関与していることが判明した。この点については本年の米国泌尿器科学会に採択され、発表予定である。またこの発見はホルモン不応性前立腺癌においてその傾向は強く、ホルモン不応性獲得のメカニズム解明においても重要な発見と認識している。前立腺癌皮下腫瘍モデルと同時に,膀胱癌皮下腫瘍モデルにおいてもアンギオテンシン受容体(ATIR)を介した治療に関する研究は進めていたが(Kosugi et al. Clin Cancer Res12,2888-2893,2006),この件については抗癌剤と併用し、さらなる治療効果を得たので論文報告し近々掲載される予定である(Kosugi M, et al. Urology, 2009(in press))。前立腺癌におけるアンギオテンシンIIの機能については今後論文発表の予定だが、同じノックアウトマウスを用いて腎線維化のメカニズムについて検討を行った。アンギオテンシノーゲンノックアウトマウスにおける水腎症では、間質線維化ならびに尿細管アポトーシスは有意に抑制されていた。この事実から、アンギオテンシンIIを抑制することが水腎症による腎障害を抑制する上で重要である。この件については、論文掲載予定である(Uchida et al, Urology, 2009(in press))。
メタボローム解析を用いた妊娠高血圧症候群の発症予測の検討

本研究は最終的に妊娠高血圧症候群を発症した妊婦に対し、妊娠初期血清の代謝産物の網羅的解析を行うことで、妊娠高血圧症候群発症予知となるバイオマーカーの探索を行うことを目的とする。平成30年度はエコチル調査の福島ユニットセンター登録の妊婦から、早発妊娠高血圧症候群発症妊婦(Case: n=12)と母体背景を調整した非妊娠高血圧症候群妊婦(Control: n=12)を抽出した。母体背景は、妊娠初期採血時の妊娠週数、母体年齢、母体身長、妊娠前体重、妊娠前BMI、妊娠初期における収縮期血圧、妊娠初期における拡張期血圧、HbA1c (NGSP)値、喫煙状況を調整した。メタボローム解析の結果、166(カチオン108、アニオン58)の代謝産物が同定された。代謝産物のHeatMap,主成分分析では2群間に明確な代謝産物の傾向の相違は認めなかった。個々の代謝産物については、妊娠初期血清においてMunic acid, N,N-Dimethylglycine, S-Methylcysteineが2群間に有意差を認めた代謝産物となった。現在メタボローム解析は終了し、予定通り進行している令和元年度は学会における情報収集、学会発表、英文誌発表を目標とする本研究は最終的に妊娠高血圧症候群を発症した妊婦に対し、妊娠初期血清の代謝産物の網羅的解析を行うことで、妊娠高血圧症候群発症予知となるバイオマーカーの探索を行うことを目的とする。平成29年度はエコチル調査の福島ユニットセンター登録の妊婦から、早発妊娠高血圧症候群発症妊婦(Case: n=12)と母体背景を調整した非妊娠高血圧症候群妊婦(Control: n=12)を抽出した。福島ユニットセンターにおける37週未満の早産率は5.5%、癒着胎盤は0.2%、妊娠高血圧症候群は2.5%、早発妊娠高血圧症候群は0.3%の発症率であった。母体背景に関しては、妊娠初期採血時の妊娠週数、母体年齢、母体身長、妊娠前体重、妊娠前BMI、妊娠初期における収縮期血圧、妊娠初期における拡張期血圧、HbA1c (NGSP)値、喫煙状況に2群における差は認めていない。妊娠帰結として分娩週数(Case群vs Control群、33.8週vs 38.2週、p<0.01)、Standard deviation of birth weight (0.7 vs -1.5, p< 0.01)と有意な差を認めている。現時点ではメタボローム解析が終了し、予定通り進行している本研究は最終的に妊娠高血圧症候群を発症した妊婦に対し、妊娠初期血清の代謝産物の網羅的解析を行うことで、妊娠高血圧症候群発症予知となるバイオマーカーの探索を行うことを目的とする。現在メタボローム解析は終了し、予定通り進行している平成30年度はメタボローム解析結果の解釈と論文の執筆にあたる令和元年度は学会における情報収集、学会発表、英文誌発表を目標とするメタボローム解析依頼が予定より遅れたため、論文作成が遅れた。そのため発表に要する費用が計上できなかった。論文作成の進捗が遅れているため、作成費用の計上、学会発表費用の計上ができなかった
B細胞分化・成熟分子機構の解明およびその制御

B前駆細胞に発現するmu鎖は代替L鎖(lambda5/VpreB-1)と結合し、この複合体の発現によりB前駆細胞から前B細胞への分化が誘導される。我々はB細胞特異的に発現する遺伝子VpreB-3をクローニングし、その構造と遺伝子産物を解析した。この結果、この遺伝子が第3の代替L鎖をコードすることを明らかにし、また、alternative RNA processingにより異なったVpreB-3 mRNAが産生され、その結果分子量が異なる蛋白質が産生されることを明らかにした。この遺伝子産物は産生初期のmu鎖と結合するが、その後lambda5/VpreB-1のmu鎖への結合が増強するにつれ、mu鎖とVpreB-3との結合が認められなくなることを明らかにした。更にVpreB-3はVpreB-1と結合する可能性を示唆する結果を得、これらの事実はVpreB-3が幼若B細胞/ちおけるmu鎖/lambda5/VpreB-1複合体構成に何らかの役割を果たす可能性が示唆された。個体レベルでのVpreB-3の機能を明らかにする目的でVpreB-3遺伝子欠損マウスの作製を行い、現在、このマウスでのB細胞産生様式を検討している。一方、CD43レセプターの免疫系における役割について、CD43cDNAを導入したCD43陰性B細胞株の性状の解析を行うことにより検討した。この結果、CD43レセプターの発現は細胞のG2/MおよびG1からのS期への移行に何らかの役割を果たす可能性を明らかにした。この事実をin vivoで確認するためCD43を過剰に発現したトランスジェニックマウスを作成し、現在B細胞の性状を解析している。また最終的なCD43の個体レベルでの機能解析のための細胞系特異的CD43遺伝子欠損マウスの作製を計画し、この目的に必要となるCD43ゲノム遺伝子のクローニングを終了した。
エキゾティック・アトムの反応動力学

通常の原子・分子は原子核と電子から成るが、他の粒子(Xと呼ぶ)も含む系をエキゾティックアトムと呼ぶ。Xには、負電荷をもつ反陽子、Κ粒子、π粒子、μ粒子、Σ粒子、Ξ粒子などがある。本研究ではXが物質原子に捕まってできる状態の物理を明らかにした。粒子Xが原子に捕獲される最初の軌道は電子軌道と同程度の半径をもつ。これはXの軌道としては高い主量子数を意味する。捕獲直後の高軌道にいるXの運動は電子よりはるかに遅いので、分子のように、ボルン・オッペンハイマー(BO)分離が良に近似になる。実例としてHe^+X^-とNe^+X^-をBOで近似で扱った。まずポテンシャルエネルギーV(R)を計算した。He^+X^-では正確に計算できるがNe^+X^-ではCI計算を行った。遠心力ポテンシャルを加えると高い回転状態ではモース・ポテンシャルに似た形をとる。従ってその中での固有状態は通常の振動状態に似ている。一旦V(R)を求めておけば、異なるXを含む系の違いは単に振動回転運動の換算質量の違いだけになり、これらの系を統一的に論じられる。これはエキゾティックアトムの従来の理論にはない新展開である。V(R)を眺めるだけでエネルギー構造や系の大きさなどの性質が分かってしまうことは考えもさえなかった。この分子は通常の極性分子のように双極子モーメントをもち、通常の赤外遷移の扱いに準じて放射遷移レートが計算できる。非調和性が強いので通常の振動遷移選択則Δv=0,1は破れるが、それでもこの遷移が強いとの傾向則は成り立つ。つまる遷移エネルギーが大きい方が起こりやすいとの従来のエキゾティックアトム理論の常識は間違っていた。反陽子ヘリウムの一部に通常より数桁長いμsec程の長寿命状態があるのを最近、山崎敏光グループが測定した。これはπヘリウム、Κヘリウムにつき1960年代から知られていた長寿命状態の反陽子版である。本研究の分子的He^+X^-がまさにこの長寿命状態である。
技術経営のためのネイチャーテクノロジー・データベース構築とそのイノベーション分析

本研究では、自然のメカニズムを活用した低環境負荷の技術であるネイチャー・テクノロジーに関する総合的なデータベースを構築し、当該技術の研究開発活動に関する経済学的分析を行った。このデータベースには、特定機能を自然から学ぶ意向のある技術者とその技術を保有する生物学者をリンクさせるために、独自に、機能分類、環境ソリューション分類という分類項目を設定し、ニーズとシーズのマッチングをより可能とした。本研究は、自然のメカニズムを活用した低環境負荷の技術であるネイチャー・テクノロジーに関する総合的なデータベースを構築し、個別技術間の代替・補完関係を明らかにし、当該技術の研究開発活動に関する経済的分析を行うものである。平成24年度は、異種産業(印刷業界、自動車業界、生活品業界、リサイクル業界、広告代理店、総合電機業界、化学業界ほか)の企業メンバーから構成されるものづくり日本会議のネイチャーテクノロジー研究会において、ライフスタイルデザイン手法の高度化及びネイチャーテクノロジーを抽出する手法開発プロジェクトを実施し、データベースの利用しやすさ(有用性、構築した機能分類、生物分類、発明企業、業種、関連特許、関連論文、応用可能性の検索)を検証した。その結果、データベースのデータ量、データの基準などいくつかの課題が明らかとなった。また、ネイチャーテクノロジーの概念を体系化するために、それに共通した要素を持つ自然との共生の暮らしのかたちの背景にある概念整理を行った。具体的には、90歳ヒアリング手法を用いて、宮城、秋田、高知、豊岡など日本の自然環境が異なる地域において、戦前の自然と共生する暮らし方と心の豊かさとの関係を分析し、70種類の概念とそれに基づく、8つのキーワード抽出を行った。また、経済分析を行うのに必要な要件について、特許データの専門家、生物学の専門家などにヒアリングを行い、予備的な調査を行った。本研究は、自然のメカニズムを活用した低環境負荷の技術であるネイチャー・テクノロジーに関する総合的なデータベースを構築し、個別技術間の代替・補完関係を明らかにし、当該技術の研究開発活動に関する経済学的分析を行うものである。まず、ネイチャー・テクノロジーに関するデータベース『ネイチャーテクノロジー・データベース』を構築した。これは、生物や自然に存在する低環境負荷なテクノロジーを用いたものづくり及び研究に活かすことに焦点がおかれたものである。世界に存在する同種のデータベースを調査し、それぞれで収録されている情報の種類を整理し、本研究で用いる情報の種類を検討した。特に、独自に、機能分類、環境ソリューション分類という分類項目をつけ、ニーズとシーズのマッチングをスムースに行えるよう工夫した。また、一般の人でもデータを本データベースに登録できるようにする自発的にデータ数を増加させるためのしくみを導入し、HPを公開した。データについては、既に研究グループが把握しているネイチャー・テクノロジーに関する生物情報と新規に収集した情報の中から約200件のデータを、キーワード、機能分類、生物分類、発明企業、企業の業種、関連特許、関連論文、応用可能性などで検索できるシステムを構築した。本データベースを用いて経済分析を行うために、基礎的な既存研究について論文収集を行った。環境技術の研究開発促進に関する論文、政策と環境技術の研究開発活動に関する論文、ネイチャー・テクノロジーに関する論文である。また、本データベースのデータ量を増量することで、ネイチャーテクノロジーに関する研究開発活動を行う企業を抽出し、これらの企業とそうでない企業で、生産量や付加価値に差があるか否かを分析し、企業の売上高等への影響について明らかにできる可能性が示唆された。平成23年度はネイチャー・テクノロジーに関するデータベースを構築した。生物や自然に存在する低環境負荷なテクノロジーを用いたものづくり及び研究に活かすことに焦点をおいた。まずは世界に存在する同種のデータベースを調査し、それぞれで収録されている情報の種類を整理し、本研究で用いる情報の種類を検討した。企業が本データベースを積極的に利用できるかどうかの検証を行うために、実際にライフスタイルをデザインし、それに必要な技術を自然界から抽出する仮想のプロジェクトを実施した。その結果、検索方法は有効に活用できたが、データの量について課題が明らかになった。東日本大震災の影響を受けて、研究活動の開始が遅れたが、データベース設計において、独自の機能を発見出来た結果、当初想定していたレベルにおおむね到達することができた。今後の研究は、計画通り、再び、企業と共同で本データベースの利用しやすさを分析すると共に、データベースを用いて当該技術を抽出し、その後の研究開発活動への影響について経済的評価を行う。

今後の研究は研究計画通り、構築したデータベースの検証及び日本以外のネイチャー・テクノロジーに関する情報をデータベースに追加していく。また、構築したデータベースを用いた経済分析を行うフレームワークを検討し、分析を開始する。次年度の研究費については、データベースの検証及び研究成果をまとめると共に、研究成果発表、それに伴う旅費などに使用する。次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり、平成25年度請求額とあわせ、平成25年度の研究遂行に使用する予定である。本年度の最後に購入したものの納品が3月になってしまったことにより本年度の使用額に含まれなかっただけであるので、既に使用している。
ゲノム情報に基づく新機能ヒト抗体分子の創製と利用

本研究では、ヒト抗体ゲノム情報に基づき、(1)遺伝子レベルの多様性の創出、(2)抗体の分子認識能による安定な生体外選択、(3)選択された抗体の高効率な調製系を構築することにより、生体内の免疫系を凌駕するような新機能ヒト抗体分子調製系の構築を目標とした.研究期間中の研究成果は以下の通りである.1.遺伝子の多様性:マウス、ヒト由来抗体可変領域を特異的に増幅できるDNAプライマーを設計、その増幅条件を検討した.抗体可変領域への無作為変異導入法として、Error-pronePCR法をとりあげ、無作為変異導入が可能な条件を検討し、金属イオンと反応時間の調節が重要であることを見出した.2.選択:可変領域断片が抗原存在下で安定になる機構を用いた選択を確立した.EGF受容体特異的ならびにNK細胞阻害性受容体(KIR)特異的ヒト抗体,生分解性プラスチック表面,金表面特異的抗体の選択・調製に成功した.1.で述べた手法により、ヒト型化した抗体へ無作為変異を導入、標的分子発現細胞を直接用いた選択を試みることにより、数箇所への変異導入により親和性の顕著な上昇を見ることができた.また,BIAC0RE2000のフロー・リアルタイムモニターリングシステムを用いた,選択法を確立した.3.調製系:抗体・各種サイトカイン等の調製に関して、添加剤の効果を考慮に入れた巻き戻し法の改良を試みた.アルカリホスファターゼなどの酵素との融合あるいは2種類の抗体断片や免疫賦括剤(サイトカイン)との融合を試み、安定な調製系を構築した.モデル抗体の分子認識能を詳細に解析した.抗体調製に関する巻き戻しシステムの分光学的解析を行った.4.選択された抗体の高効率な調製系の構築と構造解析:(2)で得られたヒト抗体可変領域について,大腸菌の高発現系で可溶性分子として調製し、精密な結合定数を測定した.また、生分解性プラスチック表面特異的抗体の分子認識機構を明らかにした.本研究では、ヒト抗体ゲノム情報に基づき、(1)遺伝子レベルの多様性の創出、(2)抗体の分子認識能による安定な生体外選択、(3)選択された抗体の高効率な調製系を構築することにより、生体内の免疫系を凌駕するような新機能ヒト抗体分子調製系の構築を目標とした.研究期間中の研究成果は以下の通りである.1.遺伝子の多様性:マウス、ヒト由来抗体可変領域を特異的に増幅できるDNAプライマーを設計、その増幅条件を検討した.抗体可変領域への無作為変異導入法として、Error-pronePCR法をとりあげ、無作為変異導入が可能な条件を検討し、金属イオンと反応時間の調節が重要であることを見出した.2.選択:可変領域断片が抗原存在下で安定になる機構を用いた選択を確立した.EGF受容体特異的ならびにNK細胞阻害性受容体(KIR)特異的ヒト抗体,生分解性プラスチック表面,金表面特異的抗体の選択・調製に成功した.1.で述べた手法により、ヒト型化した抗体へ無作為変異を導入、標的分子発現細胞を直接用いた選択を試みることにより、数箇所への変異導入により親和性の顕著な上昇を見ることができた.また,BIAC0RE2000のフロー・リアルタイムモニターリングシステムを用いた,選択法を確立した.3.調製系:抗体・各種サイトカイン等の調製に関して、添加剤の効果を考慮に入れた巻き戻し法の改良を試みた.アルカリホスファターゼなどの酵素との融合あるいは2種類の抗体断片や免疫賦括剤(サイトカイン)との融合を試み、安定な調製系を構築した.モデル抗体の分子認識能を詳細に解析した.抗体調製に関する巻き戻しシステムの分光学的解析を行った.4.選択された抗体の高効率な調製系の構築と構造解析:(2)で得られたヒト抗体可変領域について,大腸菌の高発現系で可溶性分子として調製し、精密な結合定数を測定した.また、生分解性プラスチック表面特異的抗体の分子認識機構を明らかにした.ヒトゲノム解析により、ヒト抗体遺伝子群はすでに詳細なゲノム解析が終了しており、これらは天然に存在する蛋白質の機能単位の膨大なライブラリーととらえることができる。本研究では、ヒト抗体ゲノム情報に基づき、(1)遺伝子レベルの多様性の創出、(2)抗体の分子認識能による安定な生体外選択、(3)選択された抗体の高効率な調整系を構築することにより、生体内の免疫系を凌駕するような新機能ヒト抗体分子調整系の構築を目標としている。本年度の研究実績は以下のとおりである。(1)遺伝子多様性創出:Error-pronePCRについて、可変領域遺伝子に適切な条件を見出した。また、CDRライブラリー構築のために、Overlap-PCRによる遺伝子構築の技術基盤を確立した。(2)抗体の分子認識能による安定な選択:VHおよびVL鎖のライブラリーについては、ヒト脾臓由来のcDNAライブラリーより作製した。自己抗原としてヒトエリスロポエチン(hEPO)受容体に対して選択を試み、VH鎖つづいて、VL鎖のファージ抗体ライブラリーから、最適なVLを選び出す、という二段階選択により10-8レベルの抗体を得ることができた。選択効率を高めるための、目的クローンの特異的溶出法についても考察し、特異性に基づく選択の技術基盤を構築した。(3)選択された抗体の高効率な調製系の構築と構造解析:(2)で得られたヒト抗体可変領域は大腸菌の高発現系で封入体として得、巻き戻しにより可溶性分子として調製し、精密な結合定数を測定できた。

また、分子認識能の詳細な記述を行うため、NMRによる構造解析を目指しているが、今年度は安定同位体標識を行うシステムを確立した。2種類の抗体断片と各種サイトカインなど免疫賦括剤との融合蛋白質の構築を行い、ガン免疫療法に効果的である可能性を示すことができた。本研究では、ヒト抗体ゲノム情報に基づき、(1)遺伝子レベルの多様性の創出、(2)抗体の分子認識能による安定な生体外選択、(3)選択された抗体の高効率な調製系を構築することにより、生体内の免疫系を凌駕するような新機能ヒト抗体分子調製系の構築を目標としている。また、研究代表者らは、最近、大腸菌で大量に発現する不溶性顆粒から、抗体断片の高効率再生系を確立しており、選択された有用ヒト抗体断片はこの系を用いて調製し、治療・臨床検査での利用を目指している。本年度の研究業績は以下の通りである。(1)遺伝子多様性創出:抗体可変領域への無作為変異導入法として、Error-pronePCR法をとりあげ、無作為変異導入が可能な条件を検討し、金属イオンと反応時間の調節が重要であることを見出した。これを用いて、ヒト型化した抗体へ無作為変異を導入、選択を試みることにより、数箇所への変異導入により親和性の顕著な上昇を見ることができた.(2)前年度に研究(1)で構築された遺伝子ライブラリーをファージライブラリーとして、前年度と同様の選択を行った。標的抗原として、新規サイトカインならびに自然免疫関連受容体を取り上げたほか,自己抗原に加え生体に投与不可能な物質(例えば毒性物質や工学材料)を取り上げた。(3)選択された抗体の高効率な調製系の構築と構造解析:(2)で得られたヒト抗体可変領域のうち、生分解性プラスチック特異的抗体可変領域断片について、大腸菌の高発現系で可溶性分子として調製し、QCMにより抗原認識能を調べたほか、その構造解析に相応しい結晶を得た。アルカリホスファターゼなどの酵素との融合あるいは2種類の抗体断片や免疫賦括剤(サイトカイン)との融合を試み、安定な調製系を構築した。モデル抗体の分子認識能を詳細に解析した。抗体調製に関する巻き戻しシステムの分光学的解析を行った。1.選択:前年度までに研究(1)で構築した遺伝子ライブラリーをファージライブラリーとして、選択を行い、新たにNK細胞阻害性受容体(KIR)特異的ヒト抗体、金表面特異的抗体の選択・調製に成功した。また、BIACORE2000のフロー・リアルタイムモニターリングシステムを用いた、選択・調製法を構築した。2.調製系:選択された抗体の高効率な調製系の構築と構造解析:(2)で得られたヒト抗体可変領域について、大腸菌の高発現系で可溶性分子として調製し、精密な結合定数を測定した。
多発性硬化症患者の髄液オリゴクローナルバンドの標的抗原解析

髄液のオリゴクローナルバンド(OB)は多発性硬化症(MS)の重要な検査所見である。しかしOBの臨床的意義や標的抗原など未だ不明な点も多く以下の検討を行った。OBの病型別頻度を鋭敏な等電点電気泳動法により解析した。通常型MSでは67.9%、視神経脊髄型MSでは10%のみ陽性であった。またOB陰性の通常型MSでは非典型的な脳MRI所見が多かった。ファージディスプレイ法にて髄液IgGのエピトープ解析を行った。各症例で複数のファージに共通なアミノ酸配列がみられ、ヘルペス属ウイルスとの相同配列の検出頻度が高かった。しかし配列は症例毎に異なっていた。またOB陽性の1例で異なる3病期の髄液を解析したところ、EBウイルスの構成タンパクと相同な配列が一貫して検出された。そのうちEBウイルスのZEBRAタンパクと相同な配列がWestern blotで血清よりも髄液IgGと強い反応を示しOBとの関連が疑われた。このペプチド配列からGST融合タンパクを合成し、GST pull down assayにてこのGST融合タンパクに反応した髄液IgGを免疫沈降産物中に確認した。そしてこの吸着後の髄液を2次元電気泳動で解析したところ、IgG light chainの一部のスポットが消失した。しかしこの吸着後の髄液を等伝点電気泳動したがOBのパターンは不変であった。したがってOBの各バンドは複数の抗体から構成されていると考えられた。再発時の髄液のEBウイルスのviral IL-10をELISAで測定したが、有意な上昇はなかった。髄内三叉神経根に沿った病変を有するOB陽性症例で再発時の髄液抗単純ヘルペスウイルス抗体の上昇がみられ関連が疑われた。本研究により、OBと特定の病型や病変と密接な関連が明らかになった。また髄液IgGと結合するペプチド配列が解析され、OBの標的抗原解明への一助となった。多発性硬化症(MS)において、髄液のオリゴクローナルバンド(OB)の出現は重要な検査所見であるが、従来日本人のMS患者ではOBの陽性率が低いことが指摘されてきた。本邦のMSにおいてOBに関する以下の検討を行った。等電点電気泳動法によりMS43例[通常型MS(C-MS)28例、視神経脊髄型MS(OS-MS)10例]でOBを検討した。C-MSでは67.9%、OS-MSでは10%が陽性で両群の差は有意であった。またOB陰性のC-MSでは非典型的な脳MRl所見を呈する症例が多かった。phage display library法を用いてOB陽性MS15例、OB陰性MS4例の髄液lgGの標的抗原の解析を行った。OB陽性MS15例中13例、OB陰性MS4例中2例では、個々の患者に特異的なアミノ酸配列の収束がみられた。単離されたファージのペプチド配列と相同性のあるアミノ酸の配列を持つ感染因子としてEBウイルス、単純ヘルペスウイルス1型(HSV-1)、サイトメガロウイルスなどヘルペス属ウイルスの検出頻度が高かった。EBウイルスあるいはHSV.1に相同性のあるファージが検出された2例の髄液lgGは、それぞれEBウイルス、HSV4の構造タンパクに反応し、そのバンドの分子量は、ホモロジー検索により選出されたウイルス構造タンパ2の分子量に近似していた。なお再発時の髄液のEBウイルスのBCRFl(viral IL-10)をELISAにて測定したが、有意な上昇はみられなかった。

以上、本邦のOB陰性MS例はOS-MSが多いが、C-MSにもOB陰性例が存在し、典型例と異なる画像所見がみられ心MSの病因病態にウイルス奪どの感染因子が関与していると考えられているが、今回髄液lgGの標的抗原の候補として高頻度に検出されたヘルペス属ウイルスの意義を今後さらに検討する必要がある。多発性硬化症(MS)、特に大脳脳幹を含めて中枢神経内に脱髄病巣が播種する通常型MSでは、髄液のオリゴクローナルIgGバンド(OB)は極めて特徴的な免疫学的所見であるが、OBの標的抗原は不明である。そこでファージディスプレイ法によりOBのエビトーブ解析を行った。すなわち12-merのランダムペプチドを発現するファージライブラリーをCMS14例の髄液IgGと反応させ、IgGと結合するファージを抽出精製し、そのペプチドのアミノ酸配列を解析した。その結果、各症例で複数のphageに共通なアミノ酸配列がみられたが、その配列は症例毎に異なっており、現時点までのスーパーコンピューターによる解析でも症例間で共通な有意な配列は同定されていない。またOB陽性の1例において、異なる3病期の髄液を解析したところ、EBウイルスの異なる3種類の構成タンパクと相同な配列が一貫して検出された。この症例において、EBウイルスのZEBRAタンパクと相同な配列はWestern blotでは血清より髄液IgGとより強い反応を示しOBとの関連が疑われた。そこでこのペプチド配列(TDPYQLPFDQSL)をもとにwild type、N末端、C末端、EBウイルスの4種のペプチドを3回反復するGST融合タンパクを合成し、髄液IgGと反応させたところ、wild type及びEBウイルスの配列と強く反応したが、N末端やC末端の配列との反応は弱かった。GST pull down assayではGST融合タンパクに反応した髄液IgGが免疫沈降産物中に検出された。この吸着後の髄液を2次元電気泳動で解析したところ、IgG light chainの一部のスポットが消失した。一方、この吸着後の髄液を等伝点電気泳動したが吸着前とOBのバンドパターンは不変であったことからOBの各バンドは複数の抗体から構成されていると考えられた。
イオン導電性高分子アクチュエータにおける疲労損傷メカニズムの解明

イオン導電性高分子アクチュエータとは,イオン導電性高分子の両面に電極を接合したものであり,水溶液中で電極間に電圧を印加すると高分子内部の水和した陽イオンが陰極側へ移動することにより屈曲運動を示す.このアクチュエータは,軽量で柔軟,湿潤な環境下で駆動可能,小型化が可能といった特徴を持つが,長期使用時の機能の保証について十分に検討されてはいない.そこで,本研究ではイオン導電性高分子アクチュエータにおける電極金属および高分子電解質膜の疲労特性に着目し,それらの疲労損傷メカニズムを明らかにし,さらに電気的特性との関係を調査することで,長期使用時のアクチュエータの応答劣化機構を明らかにした.本研究では、イオン導電性高分子アクチュエータの疲労損傷メカニズムを解明することを目的としている。イオン導電性高分子アクチュエータは、高分子電解質内部に含有された陽イオンと水分子の移動によって変形を生じるが、長期間繰り返し変形させると、変形応答特性が次第に悪くなる。しかし、その応答劣化メカニズムについて詳細に検討した例はなく、イオン導電性高分子アクチュエータの疲労損傷形態とその発生メカニズムについて明らかにすることは、イオン導電性高分子アクチュエータの実用化に向けて大変重要な課題である。そこで、平成25年度は、機械的疲労特性に着目し、その疲労損傷メカニズムを解明することで、アクチュエータの応答劣化の原因を明らかにすることを目的とした。本研究では、電解質を含む水溶液中で交流電圧を印加し、その際の先端変位および両端電圧の測定を行い、サイクル数と変形特性の関係を明らかにした。そのうえで、交流インピーダンス測定、クリープ試験、X線光電子分光法(XPS)による電極表面の分析を実施し、変形特性の変化に影響を与えうる3つの要因(Nafion膜内部のイオンの応答、電極の機械的変形・破壊、電極の化学変化)について検討を行った。その結果、水溶液中でIPMCアクチュエータに周期的な電圧を印加した場合、100サイクル付近でカウンターイオンの膜-電極界面での抵抗が減少し、より多くのカウンターイオンがより短時間で電気二重層を形成するようになった。その結果、変形の振幅は100サイクル前後からサイクル数とともに増加する傾向にあった。また、表面観察の結果、このときの電極の機械的変形・破壊による影響は限定的であった。そのため、電圧印加時に電極において生じる還元反応により、両極の還元反応の進行に差が生じ、その結果として、中立点の位置がサイクル数の増加とともに片側に移動し、振幅が増大したものと考えられる。そこで、平成24年度は、機械的疲労特性に着目し、その疲労損傷メカニズムを解明することで、アクチュエータの応答劣化の原因を明らかにすることを目的とした。まず、イオン導電性高分子膜Nafionに無電解メッキ法で、パラジウムおよびパラジウム合金を成膜し電極膜の製作を行った。従来の研究では、無電解メッキを行う過程で、発生する水素、内部応力により、パラジウム表面にクラックが入ることがあった。しかし、成膜温度、溶液濃度を管理することで、表面にクラックのない電極を成膜できるようになった。次に、ナトリウム水溶液中で、イオン導電性高分子アクチュエータの耐久試験を行った。このとき、加える電圧振幅を一定とし、アクチュエータの変形をレーザー変位計にて測定した。また、イオン導電性高分子アクチュエータのインピーダンス測定を行い、表面電極抵抗、高分子電解質内部のイオンの移動抵抗について検討を加えた。その結果、繰返しサイクル数が増えるとともに、電極表面にき裂が発生し、インピーダンスが増加する傾向がみられた。しかしながら、現状では電極、電解質膜の損傷のどちらが支配的かについて判断がつかないため、引き続き検討を行っていく。イオン導電性高分子アクチュエータとは,イオン導電性高分子の両面に電極を接合したイオン導電性高分子金属複合体(Ionic Polymer Metal Compo- site:IPMC)をアクチュエータとして利用したものである.この電極間に水溶液中で電圧を印加することにより内部の水和した陽イオン(カウンターイオン)が陰極側へと移動する.その結果,両極に体積の偏りが生じ屈曲運動を示す.IPMCアクチュエータは,軽量で柔軟,湿潤な環境下で駆動可能,容易に小型化が可能といった特徴を持ち,人工筋肉や小型ロボット用のアクチュエータへの応用が期待されている.

このようなメリットを持つIPMCアクチュエータであるが,長期使用時の機能の保証について十分に検討されていないという現状がある.この点が実用に際して大きな障害になると考え,本研究では長期間駆動時の変形挙動を評価することを目的とした.本研究では,IPMCアクチュエータに正弦波電圧を印加し,その際に生じる変位の測定を行った.さらに,交流インピーダンス測定による溶液抵抗,電荷移動抵抗,CPE定数,CPE指数の算出を行った.その結果,以下の結論を得た.(1) IPMCに正弦波電圧を印加した際,サイクル数が増加するにつれて振幅も増加するが,振幅が2.0V以上の正弦波を印加すると20000サイクル程度から振幅の低下が発生した.また,変形中立点の移動が発生するが,移動幅は正弦波の振幅が2.0 Vから3.0 Vの間で大きく上昇した.(2)サイクル数の増加と共に溶液抵抗および電荷移動抵抗の低下,CPE定数の増加が見られる.特に電荷移動抵抗の低下は振幅の増加と強い相関があり,振幅の増加は電荷移動抵抗によるものと考えられる.材料力学・破壊力学イオン導電性高分子アクチュエータの繰り返し変形特性と、表面電極、電解質膜の損傷状態とを関連づけられたため、研究計画はおおむね順調に進展している。一方、そのメカニズムについての考察が不十分であるため、今後は実験条件を変えながら、検討していきたい。イオン導電性高分子に無電解メッキ法で電極を成膜する際に、初期欠陥を少なくする必要がある。そのため、表面にクラックのない電極を成膜できるようになったことは、今後の実験を行う上で、重要な成果であると考えている。また、イオン導電性高分子アクチュエータの劣化と、表面電極、電解質膜の損傷状態との関連性を定性的に把握することができた点で、研究計画はおおむね順調に進展している。一方、耐久試験を行う際のパラメータをどのように決定するかについては試行錯誤の段階であり、早急に確立していきたい。引き続き、耐久性能に影響を及ぼすパラメータを選定し、イオン導電性高分子アクチュエータの耐久試験を実施していく。また、試験片の表面、破面および断面の電子顕微鏡観察を行い、き裂発生や進展の様子について詳細に検討する。その際、電極金属膜と高分子電解質膜の損傷を区別するために、耐久試験の途中で試験を中止した場合の試験片の観察も同時に行う。以上より、イオン導電性高分子アクチュエータの応答劣化特性について、そのメカニズムを解明することを目指す。今後は、耐久性能に影響を及ぼすパラメータを選定し、イオン導電性高分子アクチュエータの耐久試験を実施していく。また、試験片の表面や破面の電子顕微鏡観察を行い、き裂発生や進展の有無について検討する。また、イオン導電性高分子膜単体の疲労試験もあわせて行う。これは、イオン導電性高分子アクチュエータが、高分子電解質膜と電極金属からなる複合膜であるため、まずは、高分子電解質膜の損傷形態について明らかにしておく必要があるためである。
3d遷移金属系エピタキシャル人工格子薄膜の結晶構造制御とその物性

3d遷移金属において、エピタキシャル成長させた超薄膜または金属人工格子を作製し、その結晶構造と磁性ならびに磁気抵抗効果について研究した。下地金属と蒸着金属のバルクでの結晶構造が異なるとき、蒸着原子層は下地金属の膜面内原子配列を踏襲した結晶構造をとる。そのことを利用して、種々の3d遷移金属に、自然界にない非平衡結晶構造またはバルクで、常温・常圧では存在しない非平衡結晶構造を持たせることに成功し、その構造と磁性について研究を行った。試料はCr,Fe,Co,Ni,Cuを組合わせて、MBE法で,[fcc-Fe/Cu]、[γ-Fe/Cu(Au)]、[γ-Fe/Au(Ni)]、[γ-Fe(Ni)/Cu]、[fcc-Cr/Cu]、[bct-Ni/Fe]、[bcc-Cu/Fe]、[bct-Ni/Cr],[bcc-Fe/Cr]、[hcp-Co/Cr]、[fcc-Au/bcc-Fe]、IBS法で[bct-Cu/bcc-Fe(Ni)]、[bct-Cu/bcc-Fe(Co)]の数原子層づつ繰り返し積層した金属人工講師格子を作製した。そして、主に次ような成果が得られた。1.fcc-FeはCu(001)基板上に成長させたとき、界面において、Cu原子の原子間距離に拘束されてhigh spin stateとなることが判った。その性質を利用して。fcc-Feは磁気記録媒体としての応用できることが判った。2.bcc-Feまたはbcc-Cr上のNiは3MLまではbct構造、それ以上では類似c(2x2)構造、50ML以上でfcc-Niのドメイン構造となることが判った。またbct-Niの磁気モーメントはバルクのfcc-Niより大きく、bcc-Cu,fcc-Crは強磁性とはならないことが判った。4.バルクの結晶構造がbcc/fcc組合わせの金属人工格子のMR効果はアニールによって2倍以上の大きさになることが判った。その性質を利用して。まず、主設備のRHEED強度振動測定装置を設置し、RHEED像のその場連続観察が可能となった。また、溶解用の電子銃(EBガン)を使用していてもRHEED強度振動が測定できるようにミューメタルで磁気シールドを行い、すべての薄膜の成長過程をビデオで記録し、精密解析が可能となった。このビデオによる連続観察記録は世界的にも少なく研究の発展にとって重要な成果と考えられる。これを使って[fcc-Fe/Cu]人工格子のFe原子層の成長過程で原子層内部の原子間隔の緩和現象はほとんど無いことと、[bct-Ni/Fe]と[bcc-Cu/Fe]のNiやCuの原子層厚に対する結晶構造変化が解明された(金属学会講演会、物理学会講演会)。次に、[fcc-Fe/Cu}の基板に使用するCu基板表面をトンネル電子顕微鏡で液中観察することに成功し、基板研磨の各段階における表面状態が判明し、基板平坦性をスパッタリング装置で制御できることが判明した。超高真空以外で金属表面のSTM観察に成功したのは我々が最初であろう。この観察に関連してfcc-Feの磁性と基板平坦性の関係を発表し国際会議において大きな評価を得た(国際磁気会議(ICM,ワルシャワ)、薄膜の磁性と表面に関する国際会議(ICMFS,デュッセルドルフ)にて発表)。

また、分子動力学法による薄膜の成長過程の計算機シミュレーションにおいて、応用した金メッキ膜の超音波接合に成功し、世界初の接触型磁気ヘッドの精密加工に応用した(関連記事が新聞報道された)。この他にbct-Ni/bcc-Fe、bcc-Cu/bcc-Feの人工格子の研究では、原子層厚に対する詳細な構造変化が判明し非平衡結晶構造から平衡結晶構造へ原子移動を伴って変化する様子が明かになり表面原子の挙動が判明した。さらに、bct-Ni/bcc-Crのbct-Niは強磁性で磁気モーメントは低温(5K)で約0.5μ_Bであること、fcc-Cr/fcc/Cuのfcc-Crは低温で常磁性になることなどが判った。3d遷移金属系非平衡エピタキシャル人工格子に関する研究によって以下の新しい知見を得た。1.分子線エピタキシ-(MBE)装置を使用して平坦性の異なる基板上に試料を作製した。高真空イオンビームスパッタリング(I.B.S.)装置を使用して基板をミリングすることによって平坦性の異なるCu(001)単結晶基板を作製し、高純度Cu (Au)とFe原子を交互に20層積層させることによってエピタキシャル多層膜を作製した。平均の飽和磁化を測定した結果、平坦基板上の平均の磁化は凹凸基板上のものより磁化が小さいことが判明した。fcc-Feはhigh spin stateとlow spin stateの2状態があることが判明している。この2状態はFeの原子容に依存し、磁気体積効果に起因すると考えられる。平坦な基板上ではFeは表面拡散によって原子再配列を起こしやすく、最も安定なlow spin stateになりやすいことが明らかとなった。2.MBE装置を用いてエピタキシャル非平衡FeNi/Cu多層膜を作製した。Fe_<1-x>Ni_x超薄膜は表面再配列のないfct構造であることが判明した。この超薄膜の平均の磁気モーメントは、Fe濃度の増加とともにスレータ・ポーリング曲線に沿って増加し、x=0.35で急激に減少することがわかった。メスバウァー効果の測定結果からこれらの試料の内部磁場分布を測定し、2状態モデルで説明できることが明らかにした。3.I.B.S.装置を用いてFeCo/Cu多層膜を作製し、巨大磁気抵抗効果に関する研究を行った。Co濃度が25at%で磁気抵抗変化率は最大30%(4.2K)を示した。また、FeCo層が(001)配向したbct構造となり,膜面内に格子が伸びることにより,層間の反強磁性結合が安定して磁気抵抗変化率が増加することを見いだした。4.MBE装置を用いて非平衡bct-Ni/Crエピタキシャル人工格子を作製した。Niの膜厚の増加によってbct構造から再配列構造へ変化することが判明した。磁化およびキュリー温度はNi膜厚の減少に伴い、減少することが判明した。3d遷移金属系エピタキシャル人工格子に関して多くの新しい知見が得られた。また、人工格子の実用化に向けた新しい研究を行った。主な結果を以下に列記する1.昨年度までに、[fcc-Fe/Cu]人工格子のfcc-Feの磁性にはhigh spin stateとlow spin stateの2状態があり、基板平坦度によって2状態の混合状態が変化することが判明しているので、平成8年度は基板平坦度を変化させ、Cu基板の平均平坦度が0.6nm程度以下であればlow spin state、2nm程度以上ではhigh spin stateになることが判明した。次に、微細加工によって平坦度(凹凸)を周期的に変化させた基板を用意し、その上に[fcc-Fe/Cu]人工格子を成長させた。
高効率ハイパーラマン分光システムの開発

ハイパーラマン散乱は散乱過程における選択則がラマン散乱や赤外吸収と異なるために、非常に有用な実験方法であることが知られている。しかし、唯一の欠点は、散乱強度が非常に弱いことであった。以上のことを解決するために、本研究部では以下の2つのことを行った。1.非線形結晶KTPをゴニオメーターに固定したキネマティックマウントにとりつけることにより、再現性よくYAG光の光跡中にそう入できるようにした。YAG基本波と1μ以内の精度で一致するように調整をした。これらのことにより、可視光であるSHGで試料の調整を行うことができ、非常に小さい結晶でもハイパーラマン散乱の測定が容易に行えるようになった。2.F値が4.5の明るい分光器(ジョバンイボン社HR-320)を購入した。マルチチャンネル検出器を取りつけられるように、検出器のX-Y-Z-Qステージを科研の工場で試作し、分光器にとりつけた。このシステムでは0.1カウント/分の極微弱光の測定が可能になった。3.以上のシステムの有効性を確かめるために、KOPと水晶を用いてハイパーラマン散乱を行った。これらの物質は、これまで散乱光が弱すぎて測定できなかったものである。その結果、水晶については、約1日で、KDPについては約1週間で十分なS/N比のスペクトルが得られた。水晶については、ラマン散乱や赤外で測定できなかったものが初めてハイパーラマン散乱によって測定することができた。また、KDPにおいてはラマン散乱と異なるセントラルモードが見られ、双方のスペクトルを比較することによって選択則の違いが議論された。
リボソームによる細胞初期化機構の解明

申請者らは乳酸菌を細胞に取り込ませると、細胞が多分化能をもつ細胞になることを発表した(Ohta et al., PLOS ONE 2012)。本申請では乳酸菌内の多分化能誘導物質を探索した。乳酸菌抽出液を精製し、高濃度の多分化能誘導物質含有分画を得た。分画をLC-MS/MS分析し、多分化能誘導分子はリボソームであることが判明した。枯草菌や酵母など、乳酸菌以外の生物から抽出したリボソームも多分化能誘導活性を持っていた。リボソーム誘導多能性細胞は三胚葉由来の細胞に分化できるが、細胞塊自体は増殖が停止した状態であった。(Ito et al., Scientific Reports. 2018)申請者はヒトの主要な腸内細菌の一種である乳酸菌を皮膚細胞に取り込込ませると、三胚葉に分化可能な多能性細胞塊が生じることを発見した(Ohta et al., PLOSONE 2012)。この細胞塊は既知の多能性幹細胞と異なり、細胞胞増殖が停止していて、奇形腫形成も生じない特徴を持つ。申請者は乳酸菌がもつ多能性誘導因子の同定を行い、生化学的な分離・同定によって多能性誘導因子がリボソームであることを明らかにした(投稿中)。リボソームは全ての生物がもつRNAからタンパク質を翻訳するRNAとタンパク質から構成される細胞内小器官として認識されている。しかし、近年、リボソームタンパク質の変異・欠損は高等動物や植物の発生に異常をもたらすことが報告されており、リボソームの翻訳以外の機能も再認識されるようになった。申請者らの研究によって、リボソームの新たな可能性として、リボソームが細胞分化レベルの制御に関わっている可能性を示唆できた。これは細胞を効率的に利用するように進化を続けている生物にとって、初期発生時から存在するリボソームを翻訳以外の機能に用いることは想像に難くない。この申請ではリボソームを導入することによって生じた多能性細胞の性状を解析した。リボソームを導入した細胞は細胞が集合した細胞塊を形成するが、既知の多能性細胞であるES細胞やiPS細胞とは異なり、増殖を停止した状態となるが、細胞周期の同調も見られない。細胞塊を構成する細胞は初期化細胞のマーカーであるNANOGやOCT3/4についても、個々の細胞が多様な遺伝子発現パターンを示す不均一な細胞の集合体であることが明らかとなった。平成28年4月16日、最大震度7の熊本地震が発生した。申請者の所属する研究室は12階建てのビルの12階にあり、甚大な被害を受けた。研究室が再稼働するまでにほぼ1ヶ月を要し、また機材の80%以上は被害を受けたため、修理や代替え機の導入までを含めて、28年度末までかかることとなった。建物の損害はまだ回復していないため、修復等に関係して来季も影響があるかもしれない。申請者はヒト腸内細菌の一種である乳酸菌を皮膚細胞に取り込ませると、三胚葉由来の細胞に分化可能な細胞塊が生じることを発見した(Ohta et al., PLOSONE 2012)。乳酸菌から細胞分化を調整する分子を生化学的な精製を繰り返し、細胞塊形成活性が高い分画を得た。分画成分をLC/MS-MS解析で同定した結果、分画にはリボソームタンパク質が多数含まれていることが判明した。超遠心法で乳酸菌からリボソームを分離し、細胞塊形成試験を行った結果、強い細胞塊形成活性があったことから、乳酸菌の中に含まれる多分化能を誘導する分子はリボソームであることが判明した。リボソームはすべての生物が持つタンパク質合成装置である。そこで乳酸菌だけでなく、大腸菌や枯草菌、出芽酵母、ヒト皮膚培養細胞からも超遠心法でリボソームを分離し、活性測定した結果、すべてのリボソームが細胞塊形成活性を持つことが判明した。リボソームは巨大な細胞内小器官であるため、超遠心法で分離できるが、リボソームに付着した物質や、同じ大きさの夾雑物を取り除くことは難しい。そこで、His-tagをリボソームタンパク質のひとつに挿入したリボソームを免疫学的に精製し、高純度のリボソームを得た。His-tagリボソームは高い細胞塊形成活性をもち、また、His-tag抗体を使った免疫細胞染色によって、外来リボソームは細胞質だけでなく核にも運ばれていることが確認できた。リボソーム誘導細胞塊を免疫細胞染色すると、多能性マーカーが発現している細胞が全体ではなく、ポツポツとモザイク状に存在していることが判明した。さらにsingle cell qPCRによって、多能性マーカーが高く発現している細胞と、低く発現している細胞が存在していることが判明した。この結果を論文に発表した(Ito et al., Scientific Reports2018)申請者らは乳酸菌を細胞に取り込ませると、細胞が多分化能をもつ細胞になることを発表した(Ohta et al., PLOSONE 2012)。

(Ito et al., Scientific Reports. 2018)地震の被害から、研究機材はおおよそ回復したので、計画通り研究を遂行する。発生生物学平成28年4月16日熊本地震が発生し、研究の遂行に大きな影響が出た。機材等の損壊については復興予算からの支援によっておおよそまかなうことができたが、実験不能な時期が数ヶ月あったため、それに伴って計画通りの試薬等の購入を行うことができなかった。現在は研究室レベルでは地震の被害から回復したので、計画通り研究を実施する。
強相関電子系のサイクロトロン共鳴

昨年度に引き続き、希土類モノプニクタイドの純良試料育成を行い、LaSb, CeSbに加えてPrSb, GdSbにおいても、残留抵抗比(RRR)500前後の純良試料を得ることができた。また、ESR及びサイクロトロン共鳴測定システムの改良を行い、100GHzを超える高い周波数でも金属の測定で高感度の測定が行えるように整備した。CeSbのサイクロトロン共鳴測定を昨年度に引き続き行い、また、PrSb, GdSbにおいても新たにサイクロトロン共鳴のシグナルを観測した。得られた結果を以下にまとめる。1. CeSbのサイクロトロン共鳴を30200GHzの広い周波数範囲で精密に行い、磁気相ごとに有効質量を見積もった。結果は0.31.5moの範囲であり、バンド計算の値よりはかなり大きく、dHvA効果の有効質量と同様にサイクロトロン共鳴から見積もられる有効質量も大きなエンハンスメントを受けていることが明らかとなった。2. PrSbにおいて、サイクロトロン共鳴のシグナルと、磁気プラズマ波に関係するドップラーシフトしたサイクロトロン共鳴を観測した。ドップラーシフトしたサイクロトロン共鳴は、昨年度CeSb, LaSbでも観測されており、以前の結果を強く確証する結果を得ることができた。サイクロトロン共鳴に結果からは、PrSbにおいても有効質量のエンハンスメントが効いていることがわかった。3. GdSbにおいて、サイクロトロン共鳴のシグナルを観測した。GdSbにおいては、有効質量の増大は見られなかった。また、Gdの不純物クラスターに由来するESRシグナルが低温で奇妙な振る舞いを示すことを見出した。その原因の解明は今後の課題である。