hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
褐色腐朽菌の高機能化のための分子育種を可能にするキーペプチドの特定

褐色腐朽菌はリグニンを未分解のままセルロースを完全分解できる微生物として知られる。したがって、この分解機構を利用した、脱リグニンが不要な新しい植物バイオマス糖化技術が開発可能である。本研究では、褐色腐朽菌の木材分解主要経路である錯体介在フェントン(CMF)反応に関与する鉄結合性ペプチドもしくは低分子タンパク質に着目した。褐色腐朽菌が分泌する鉄結合性ペプチドもしくは低分子タンパク質を網羅的に解析し、その中から木材分解の制御を可能にするキー因子(ペプチドや低分子タンパク質)を特定することを目指す。褐色腐朽菌は木材中のリグニンを完全分解することなくセルロースを完全分解できる類稀なる能力を有する。したがって、この分解機構を人為的に制御できれば、脱リグニンが不要な新規コンセプトに基づく次世代植物バイオマス糖化技術が開発可能である。代表者は、褐色腐朽菌の木材分解主要経路である錯体介在フェントン(CMF)反応に関与する金属イオン結合性ペプチド群に着目した。CMF反応に関与する化合物の中で遺伝子の直接制御下にあるものはペプチドのみであることから、これらが代謝工学的に褐色腐朽菌を分子育種するためのキー因子となり得る。本課題では、褐色腐朽菌が分泌する金属イオン結合性ペプチドを網羅的に解析し、その中から木材分解の制御を可能にするキー因子(ペプチド)を特定することを目指す。本年度は褐色腐朽菌Gloeophyllum trabeumを対象として、培地中に生産されるCMF反応に関与する因子を調査した。その結果、本菌は白色腐朽菌と比較して、高いシュウ酸生産能と高い鉄還元能を有していることを明らかとし、さらにそれらに関連する遺伝子群のうち木材分解時に発現が促進するものを特定した。さらに、褐色腐朽菌G. trabeumを対象として、ゲノム、トランスクリプトームおよびIMACシステムを利用したペプチドーム解析の観点からペプチドおよび低分子タンパク質を探索した。その結果、低分子タンパク質もしくはペプチドをコードする遺伝子を特定することに成功した。標的遺伝子がコードする産物の機能を解析するため、酵母菌Pichia pastorisを宿主とした組換え体の発現を試みた結果、可溶性タンパク質として生産することができた。得られた組換え体を対象として、IMACを用いた鉄結合性の調査およびフェロジン法による鉄還元能を調査したが、いずれの特性も検出できなかったことから、鉄以外の金属元素との関連性を精査している。「研究実績の概要」欄で述べた通り、本年度は様々なポストゲノム解析を通じて、CMF反応のキー因子となり得るペプチドもしくは低分子タンパク質をコードする遺伝子の探索を試み、複数の標的遺伝子を特定することに成功した。これらの遺伝子には、木材分解時のみで高い遺伝子発現を示すものが存在しており、これらが褐色腐朽菌の木材分解において重要な役割を果たしていると考えられた。また、これらの遺伝子の中にはすでに白色腐朽菌で特定されているグリコペプチドとは分子系統樹上で大きく異なるクレードに位置するものも見出され、さらにこれらの遺伝子が褐色腐朽菌において多様性を拡大していたことから、褐色腐朽菌の木材分解機構において重要であると考えられた。さらに、標的遺伝子を酵母菌Pichia pastorisを宿主とした異種宿主発現させ、それがコードする産物を組換え体として生産することにも成功した。これまでの解析で、鉄の還元能や鉄結合性は検出されていないものの、遺伝子発現挙動や三次元構造モデルの特性から、金属との関連性が大いに予想されることから、鉄以外の金属元素との関連性があると考えている。また、本年度に実施された褐色腐朽菌Gloeophyllum trabeumの培養液を用いた鉄還元能の調査において、極めて高い鉄還元能が観察されたことから、従来予想されているように、褐色腐朽菌の木材分解機構には鉄の還元性が重要であることが示唆された。以上の結果については、学会発表などを通じて公に公開している。褐色腐朽菌はリグニンを分解することなくセルロースを完全分解できる唯一の生物である。したがって、この分解機構を人為的に制御する技術が構築されれば、脱リグニンが不要な新規コンセプトに基づく次世代植物バイオマス糖化技術が開発可能である。CMF反応に関与する化合物の中で遺伝子の直接制御下にあるものはペプチドのみである可能性が高く、したがって、これらが代謝工学的に褐色腐朽菌を分子育種するためのキー因子となり得ると考えた。昨年度の研究では、IMACシステムを用いた鉄結合性ペプチドのスクリーニングとフェロジン法による鉄還元能の調査を実施した。選抜したペプチドの幾つかに対して、フェロジンアッセイを実施したが、CMF反応におけるキー因子となり得る鉄還元能は観察されなかった。そこで本年度は、IMACシステムを用いた選抜を継続するとともに、ゲノム情報に基づくペプチドのスクリーニングも実施した。後者の選抜については、ゲノム情報を利用して選抜された遺伝子をクローニングし、異種宿主発現系で発現させ、機能解析を試みた。さらに、ペプチドと同調的に働く遺伝子群についてもトランスクリプトームにより調査した。また得られた成果については、学術論文や学会発表で報告した。その結果の詳細について、成果報告書に記載した。

したがって、この分解機構を利用した、脱リグニンが不要な新しい植物バイオマス糖化技術が開発可能である。本研究では、褐色腐朽菌の木材分解主要経路である錯体介在フェントン(CMF)反応に関与する鉄結合性ペプチドもしくは低分子タンパク質に着目した。褐色腐朽菌が分泌する鉄結合性ペプチドもしくは低分子タンパク質を網羅的に解析し、その中から木材分解の制御を可能にするキー因子(ペプチドや低分子タンパク質)を特定することを目指す。「研究実績の概要」欄で述べた通り、現時点では研究はおおむね順調に進展している。すなわち、これまでに褐色腐朽菌Gloeophyllum trabeumを対象として、多くの低分子タンパク質およびペプチドを特定してきており、さらにそれを組換え体として発現することにも成功している。したがって、今後も予定通り解析を中心に実施する予定である。具体的には、組換え体を用いた機能解析を継続して実施する予定である。また、各種解析により機能が明確にならない低分子タンパク質およびペプチドについては遺伝子抑制株を作出し、それにより生理的な役割についての情報を得たいと考えている。その一方で、これまでの解析により、褐色腐朽菌にはこれまでに機能が知られていない多くの低分子タンパク質およびペプチドが存在しており、これらは菌体外に生産されることが見出され、また、それらのうち木材分解時に生産が促進されているものが多く特定されている。そこで、次年度は、それらの低分子タンパク質およびペプチドと強調して機能する遺伝子群を見出すため、褐色腐朽菌の菌体外タンパク質の網羅的な解析、すなわちセクレトーム解析を実施する予定である。得られた結果については、学会発表のみならず学術雑誌にもその成果を公表する予定である。植物細胞壁分解当該年度にペプチドおよび低分子タンパク質のスクリーニングについて実験補助を雇用する予定であったが、予定していたよりも少ないスクリーニングでペプチドおよび低分子タンパク質が見出されたため、その分の雇用費が使用されなかったため残額が生じた。しかし、使用計画で後述する通り、褐色腐朽菌が生産するペプチドおよび低分子タンパク質が予想していたよりも多いことが明らかとなったことから、この残額は機能解析に必要な物品費として用いる。これまでの研究において、褐色腐朽菌が生産するペプチドおよび低分子タンパク質が予想していたよりも多いことが明らかとなり、したがって、次年度の機能解析に予定以上のコストがかかることが明らかである。したがって、予定額に次年度使用額を加えて物品費として執行する計画である。
ヒト臍帯血移植による脳性麻痺治療のメカニズム解明に向けたエクソソームの役割の検討

脳性麻痺に対する治療として自己臍帯血細胞の移植がなされているが、移植した臍帯血細胞が、脳の細胞とどのように相互作用し、機能回復させているのかは明らかにされていない。われわれは、臍帯血細胞がエクソソームを介して、脳の細胞に作用していると考えた。エクソソームの神経保護作用を評価するため、脳虚血のin vitroモデルとして低酸素低グルコース負荷処理をしたSH-SY5Y細胞を用いた。エクソソームは臍帯血細胞を正常または低酸素虚血脳症モデルマウスの脳組織抽出液に暴露した後に回収された。脳障害部位の抽出液に暴露されたエクソソームは、細胞の生存率を増加させ、アポトーシスによる細胞死を抑えることを見出した。脳性麻痺に対する新規治療法として、本学医学部附属病院において、日本初の脳性麻痺治療に向けた臍帯血幹細胞移植治療を開始した。有効性は認められているものの、作用メカニズムはまだ不明な点が多い。そこでわれわれは、臍帯血由来単核細胞から分泌されるエクソソームに着目し、そのエクソソームに脳障害を改善する効果があるかどうかを確かめることにした。ヒト臍帯血由来単核細胞は、理化学研究所バイオリソースセンターで研究用として保存されている細胞を購入し、実験に用いた。凍結保存されている細胞を融解した後、エクソソーム不含の血清入培地で48時間培養し、その培養上清からエクソソーム画分を回収した。回収したエクソソームは、western blot法によるマーカー(CD9, CD63, CD81など)発現の確認、電子顕微鏡による観察を行った結果、エクソソームの存在を確認できた。次に、単離したエクソソームによる神経保護作用をin vitroで評価するため、神経芽種細胞株SH-SY5Yを用いた脳虚血のin vitroモデルを作製することにした。SH-SY5Y細胞に低酸素低グルコース負荷(OGD)を行い、TUNEL染色やPI染色などにより、細胞障害、細胞死を評価した。その結果、in vitroモデルの評価系を確立することができた。OGD処理したSH-SY5Y細胞に単離したエクソソームを添加することにより、神経保護作用を確認した。しかしながら、対照群と比較し有意な差は認められなかった。ヒト臍帯血由来単核細胞の培養上清からエクソソーム画分を回収し、マーカー発現や電子顕微鏡観察によりエクソソームの存在を確認できた。また、神経保護作用をin vitroで評価するための系を確立し、エクソソームの効果を確認する実験まで進めた。神経保護作用だけでなく、神経細胞への分化誘導作用の評価系も確立することができている。ヒト臍帯血由来単核細胞をエクソソーム不含の血清入培地で48時間培養し、その培養上清からエクソソーム画分を回収した。回収したエクソソームは、western blot法によるマーカー(CD9, CD63, CD81など)発現、電子顕微鏡による観察により確認した。単離したエクソソームによる神経保護作用の評価には、脳虚血のin vitroモデルを用いた。低酸素低グルコース負荷(OGD)した神経芽種細胞株SH-SY5Yに、単離したエクソソームを添加した後、TUNEL染色やPI染色などにより、細胞障害、細胞死を観察した。エクソソーム画分の回収においては、ヒト臍帯血由来単核細胞の培養液からだけではなく、脳の障害部位に由来する刺激を単核細胞に与え、その培養液からもエクソソーム画分を回収した。具体的には、われわれの作製した脳性麻痺モデルマウスから脳を採取し、脳抽出物を培養液に添加した(培養液の1/10量)。正常マウスの脳抽出物添加や無添加群を対象とし、神経保護作用について比較した。脳性麻痺モデルへの臍帯血移植はモデル作製後3日目であることから、3日目の脳抽出物を用いた。対象群と比較して、細胞死を抑制する傾向はみられたが、有意な差は認められなかった。ヒト臍帯血由来単核細胞から回収したエクソソーム画分の神経保護作用をin vitroで評価した。今年度は臍帯血由来単核細胞への脳障害部位に由来する刺激を行い、刺激による効果を確かめた。計画していた神経細胞への分化誘導作用や刺激のタイミング(脳障害後、脳を採取するまでの時間)の検討まで実施できなかった。

さらに、脳の障害部位に由来する刺激を与えた単核細胞の培養上清からもエクソソーム画分を回収し、効果を比較することにした。回収したエクソソームは、western blot法によるマーカー(CD9, CD63, CD81など)発現、電子顕微鏡による観察により確認した。刺激は、脳性麻痺モデルマウスを作製後、1日、3日、1週間、3週間で脳障害部位から調整した組織抽出液を単核細胞の培養液に加えることによって行った。回収したこれらのエクソソームを低酸素低グルコース負荷(OGD)した神経芽種細胞株SH-SY5Yに添加後、TUNEL染色やPI染色などにより、細胞障害や細胞死を観察した。その結果、刺激を与えた群は刺激を与えなかった対照群に比べて、細胞死が抑えられた。また、脳障害後1日と3日目からの脳組織抽出液で刺激した単核細胞から得られたエクソソームで抑制効果が高かった。脳性麻痺に対する治療として自己臍帯血細胞の移植がなされているが、移植した臍帯血細胞が、脳の細胞とどのように相互作用し、機能回復させているのかは明らかにされていない。われわれは、臍帯血細胞がエクソソームを介して、脳の細胞に作用していると考えた。エクソソームの神経保護作用を評価するため、脳虚血のin vitroモデルとして低酸素低グルコース負荷処理をしたSH-SY5Y細胞を用いた。エクソソームは臍帯血細胞を正常または低酸素虚血脳症モデルマウスの脳組織抽出液に暴露した後に回収された。脳障害部位の抽出液に暴露されたエクソソームは、細胞の生存率を増加させ、アポトーシスによる細胞死を抑えることを見出した。神経芽種細胞株SH-SY5Yを用いた脳虚血のin vitroモデル評価系を用い、神経保護作用、神経細胞への分化誘導作用について、濃度や刺激の有無について検討する。同研究グループによって、脳性麻痺モデルマウスにヒト臍帯血由来単核細胞を移植すると、内在性の神経幹細胞を賦活化することが明らかとなった。このことから、神経幹細胞を用いたin vitro評価モデルを作製し、神経幹細胞の増殖能、分化能、遊走能などについても検討を行う。神経芽種細胞株SH-SY5Yを用いた脳虚血のin vitroモデル評価系を用い、神経保護作用、神経細胞への分化誘導作用について、刺激の有無やタイミングについてさらに検討する。われわれは、脳性麻痺モデルマウスへヒト臍帯血由来単核細胞を移植することによって、内在性の神経幹細胞が賦活化するデータを得ている。このことから、神経幹細胞を用いたin vitro評価モデルを作製し、神経幹細胞の増殖、分化、遊走などについても検討を行う。再生医学脳虚血のin vitroモデル評価系として神経芽種細胞株SH-SY5Yを用いた方法に加え、マウス脳室下帯から単離した神経幹細胞についても計画していたが、SH-SY5Yを用いた検討までしか実施できなかった。マウス脳室下帯から神経幹細胞の単離のための試薬、培養液などの購入費とする。
コンフリクト解消の数理分析

2.無羨望公平分割のアルゴリズムは複雑で利用が困難である。近似解法を提示し、現実問題への適用可能性を高めた。3.互いに部分的に矛盾している情報を、可能性線形計画法を用いて実行可能な共通部分を取り出して、上界と下界可能性分布で表した。4.各専門家によって与えられたデータから各々の可能性分布を可能性測度に基づき同定し、彼らの知識を表現する。各可能性分布の違いが反映される不一致性指数を定義し、専門家たちの意見のばらつき具合を調べ、有力な意思決定者とそれ以外の意思決定者とを判別し、より整合性の高い意思決定グループを求める。不一致性指数に基づくコンフリクト解決モデルを提案し、新たな可能性分布を得る。複数の専門家の見解にコンフリクトがある場合のポートフォリオ選択問題に適用した。5.意思決定者の間の協力関係について、繰り返し囚人のジレンマ・ゲームで手番が交互に行われノイズが入るという状況では、協力関係が維持できなくなるのはノイズの頻度よりその強さがより大きく影響することを示した。6.コンフリクトの事例(香川県豊島の産業廃棄物処理問題)について経緯を紹介し、分析結果から解決方法を提示した。7.理論的にはDOA仲裁はオファーが収束するが、現実には収束しないケースがあり得る。DOAとconventional arbitrationを結び付ける方法を提案し、オファーの収束性を維持したままで、収束しなくとも仲裁者の公平案を高い確率で仲裁結果にすることを可能とした。本年度は,次の研究を行った。●香川県の豊島工業廃棄物処理コンフリクトを取り上げ、その解決策を探る。研究成果は香川大学経済論叢に掲載された。●来年度可能性理論によるコンフリクト解析を行う準備として、多人数の意思決定を考える。その場合に、不一致な情報を如何に統合するかを研究する。成果はIEEE,Fuzzy Sets and Systems、香川大学経済論叢などの雑誌に掲載された。1.コンフリクトの事例(香川県豊島の産業廃棄物処理問題)について経緯を紹介し、分析結果から解決方法を提示した。近似解法を提示し、現実間題への適用可能性を高めた。4.互いに部分的に矛盾している情報を、可能性線形計画法を用いて実行可能な共通部分を取り出して、上界と下界可能性分布で表した。5.各専門家によって与えられたデータから各々の可能性分布を可能性測度に基づき同定し、彼らの知識を表現する。6.意思決定者の間の協力関係について、繰り返し囚人のジレンマ・ゲームで手番が交互に行われノイズが入るという状況では、協力関係が維持できなくなるのはノイズの頻度よりその強さがより大きく影響することを示した。7.DOA仲裁は理論的にはオファーが収束するが、現実には収束しないケースがあり得る。DOAとconventional arbitrationを結ビ付ける方法を提案し、オファーの収束性を維持したままで、収束しなくとも仲裁者の公平案を高い確率で仲裁結果にすることを可能とした。
Max-plus代数によるモデル予測ハイブリッド制御システムの開発

本研究では,離散事象システムの制御手法の中で,max-plus代数理論に注目し,・max-plus代数理論による離散事象システムのモデル予測制御手法の開発.・連続量の制御問題には,モデル予測制御手法を適用.・離散量と連続量の制御問題を実時間最適化問題として,統一的に定式化することによって,離散量と連続量が混在する制御システムが扱えるmax-plus代数によるモデル予測ハイブリッド制御システムを新しく開発することを目的としている.このことを実現するため,本年度はmax-plus代数による状態空間表現であるmax-plus線形システムの線形パラメータ表現法を新しく導出することによって,パラメータが動的に変化する場合について考察する方法を与え,max-plus代数によるモデル予測ハィブリッド制御システムの設計に対する基本となるアプローチを確立した.具体的には,下記のような研究をおこなった.・線形パラメータ表現に対する逆システムの構成法の提案[a].・線形パラメータ表現に対する可調整パラメータ型のモデル予測制御手法の提案[b, c].[a]増田,五島,雨宮,竹安:線形パラメータ表現されたmax-plus線形システムの最適逆システム,システム制御情報学会論文誌,Vol.16,No.1,pp.44-53(2003)[c]五島,増田,雨宮,竹安:可調整パラメータを持つmax-plus線形システムに対するモデル予測制御,システム制御情報学会論文誌,Vol.16,No.7,(2003)掲載予定本研究では,離散事象システムの制御手法の中で,max-plus代数理論に注目し,・max-plus代数理論による離散事象システムのモデル予測制御手法の開発.・連続量の制御問題には,モデル予測制御手法を適用.・離散量と連続量の制御問題を実時間最適化問題として,統一的に定式化することによって,離散量と連続量が混在する制御システムが扱えるmax-plus代数によるモデル予測ハイブリッド制御システムを新しく開発することを目的としている.このことを実現するため,本年度は以下のことを行った.・モデル予測制御の一種と考えられる内部モデル制御(IMC)をmax-plus代数を構成する手法に着目し,遅れの生じない妥当な参照信号の与え方を提案し,第45回システム制御情報学会にて報告を行った[a].・内部モデル制御で必要となる逆システムの計算法に線形計画問題を適用し,さらに生産システムの各機械要素のダイナミクスも考慮したハイブリッドシステムのモデリングおよび制御法について提案する研究成果を第30回自動制御連合講演会に発表した[b].・max-plus線形システムを定係数の場合からシステムパラメータに関して線形表現された場合へ拡張し,パラメータ表現された逆システムの構成法を与えた.さらに,そのシステムの最適化問題についても考察し,線形計画法を用いてパラメータをオンライン最適化して,制御則を構成する方法を与える.[c][a]増田士朗:Max-plus代数に基づく内部モデル制御系における参照信号の構成法,第45回システム制御情報学会研究発表講演会講演論文集(2001)[b]増田士朗:Max-plus代数による生産システムのハイブリッドモデリングと制御,第30回自動制御連合講演会資料(2001)[c]増田,五島,雨宮,竹安:線形パラメータ表現されたmax-plus線形システムの最適逆システム,第46回システム制御情報学会研究発表講演会講演論文集(2002)本研究では,離散事象システムの制御手法の中で,max-plus代数理論に注目し,・max-plus代数理論による離散事象システムのモデル予測制御手法の開発.・連続量の制御問題には,モデル予測制御手法を適用.・離散量と連続量の制御問題を実時間最適化問題として,統一的に定式化することによって,離散量と連続量が混在する制御システムが扱えるmax-plus代数によるモデル予測ハイブリッド制御システムを新しく開発することを目的としている.このことを実現するため,本年度はmax-plus代数による状態空間表現であるmax-plus線形システムの線形パラメータ表現法を新しく導出することによって,パラメータが動的に変化する場合について考察する方法を与え,max-plus代数によるモデル予測ハィブリッド制御システムの設計に対する基本となるアプローチを確立した.具体的には,下記のような研究をおこなった.・線形パラメータ表現に対する逆システムの構成法の提案[a].・線形パラメータ表現に対する可調整パラメータ型のモデル予測制御手法の提案[b, c].[a]増田,五島,雨宮,竹安:線形パラメータ表現されたmax-plus線形システムの最適逆システム,システム制御情報学会論文誌,Vol.16,No.1,pp.44-53(2003)[c]五島,増田,雨宮,竹安:可調整パラメータを持つmax-plus線形システムに対するモデル予測制御,システム制御情報学会論文誌,Vol.16,No.7,(2003)掲載予定
レトロエレメントによる胎盤の構築メカニズムの解明

本研究は、哺乳類が次世代を育むために必須である胎盤の形成機構を明らかにすることを目的としている。これまで、胚および胎盤の構成細胞である「トロホブラスト細胞」の詳細な分化・融合機構については未だに明らかにされていない。そこで、ゲノムに隠れている内在性レトロウイルス因子(ERVs)に着目し、着床前後における胚トロホブラスト細胞のゲノムの状態変化と、トロホブラス細胞の分化・融合機構から胎盤の形成メカニズムを明らかにする。初年度は、細胞培養系を用いて、トロホブラスト細胞の分化・融合に重要な因子の探索・同定を目的としている。RNA-seqを用いて網羅的に分化・融合に関連する因子を探索したところ、複数の候補因子が融合に必要なERVsの発現を制御していることを明らかにした。これらの候補因子群は、分化・融合に重要な2つのERVs因子の発現のみならず、クロマチン修飾の状態変化も引き起こしていた。こららの成果は、ウシの胎盤形成機構の一端を明らかにしただけではなく、細胞融合のメカニズムや、まだ不明な点が多くある様々な内在性レトロウイルス因子の発現制御機構を解明する重要な情報である。また、ウシにおいて、細胞融合が何を起点に誘導されるかは明らかになっていなかったが、ウシの着床周辺期の子宮組織を用いることで、着床直後から少しずつ融合細胞が増えていくことを確認した。これまでウシの胎盤形成の詳細な機構は明らかになっていなかったが、トロホブラスト細胞の融合が着床直後から開始されることを初めて組織学的にも明らかにした。初年度は、細胞培養系を用いて、トロホブラスト細胞の分化・融合に重要な因子の探索・同定、また、分化融合時のDNAおよびクロマチン修飾も網羅的に探索することを目的としている。一方、目的の場所のクロマチン修飾は確認できたが、網羅的なDNA修飾を解析するまでには至らなかった。しかしながら、研究の進行度としては概ね順調である。今後、初年度に遂行出来なかったDNAの修飾情報の獲得を第一に行う。その後、これまでの情報を統合して分化融合機構を明らかにしていく。また、胎盤組織から単核細胞と融合細胞を単離し、1細胞解析にて胎盤における融合細胞の役割について明らかにして行く。
尿中コチニン測定による慢性孫脈閉塞性疾患の病態の解析

1)高速液体(クロマトグラフィー)を用いての尿中コチニン測定による喫煙・受動喫煙の客観的評価法を確立した。正常喫煙者・非喫煙者の尿中コチニンを測定することにより、尿中コチニン10ng/mgcre未満を受動喫煙の軽度な非喫煙者(狭義の非喫煙者)、10以上50未満を受動喫煙の高度な非喫煙者(狭義の受動喫煙者)、50以上を喫煙者とする基準を設定した。2)1)の基準を用いて喫煙・受動喫煙とバージャー病(TAO)の病勢について検討したところ、喫煙例でば非喫煙例に比べて有意に病勢が悪化していた。。しかし、受動喫煙とTAOの病勢との関係は不明であった。・3)閉塞性動脈硬化症(ASO)とTAOを対象に、1)の基準を用いて喫煙・受動喫煙の有無を判定し、同時に採血することにより両疾患における喫煙・受動喫煙の凝固線溶に及ぼす影響を調べた。問診にて禁煙中と答えたのはASO25例、TAO17例であったが、そのうち非喫煙者と判定されたのはASO13例(52%)、THO6例(35%)にすぎず、ASO8例(32%)、TAO5例(29%)は受動喫煙者、ASO4例(16%)、TAO6例(35%)は喫煙者と判定された。問診にて喫煙していると答えたASO10例、TAO6例はすべて喫煙者と判定された。ASO,TAOそれぞれを、1)により非喫煙者群、受動喫煙者群、喫煙者群の3群にわけ、凝固線溶マーカーを比較した。ASOでは、プラスミン・プラスミンインヒヒ夕一複合体(PIC)に有意差がみられた(Pく0.05)。・すなわち、PICは受動喫煙者群・喫煙者群で非喫煙者群に比し有意に低下しており、前2群における線溶能の低下が示唆された。また、TAOではプラスミンアクチベーターインヒビター1(PAI-1)に有意差が認められた。すなわち、PAI-1は喫煙者群で非喫煙者群・受動喫煙者群に比し有意に増加しており、喫煙者群における線溶能の低下が示唆された。。1)Mizobuchiらの高速液体クロマトグラフィ-による尿中コチニン測定法を改良した。抽出法の改良、適当な測定条件の設定等により,尿中ユチニン測定の感度を3ng/mg creatinineまで改善した。2)正常喫煙者23名,正常非喫煙者27名の尿中ユチニンを測定し,喫煙者と非喫煙者を鑑別するのに尿中ユチニンは適当であると判断した。また,喫煙していない患者の測定結果から、非喫煙者の受動喫煙の有無を判別するにも尿中ユチニンが有効であると判断した。これらの測定結果から,喫煙および受動喫煙の指標として以下のような基準を設定した。(1)尿中ユチニン50ng/mg creatinine以上は喫煙者(2)尿中ユチニン10ng/mg creatinine以上50ng/mg creatinine末満は受動喫煙の高度な非喫煙者(3)尿中ユチニン10ng/mg creatinine末満は受動喫煙の軽度な非喫煙者。

3)上記の基準を使用して,Buerger痛患者の尿中ユチニンを測定して,喫煙あるいは受動喫煙を客観的に判定した。患者では,禁煙中と申告していても実際には喫煙している例が多く,客観的に判定された喫煙あるいは受動喫煙はBuerger痛患者の生活習慣の判定に有用であった。4)客観的に判定された喫煙あるいは受動喫煙とBuerger痛の痛勢との関係について検討した。喫煙例では非喫煙例に比べて有意にBueryer痛が悪化した例が多かった。しかし、受動喫煙とBuerger痛の痛勢との関係は不明であった。コチニンは生体内におけるニコチンの代謝産物であり,半減期がニコチンと比較して長いため喫煙の指標として適している。昨年度までの研究の結果,高速液体クロマトグラフィによる尿中コチニンの高感度測定法を確立し,尿中コチニンの測定結果から喫煙あるいは受動喫煙の指標として以下のような基準を設定した。(1)尿中コチニン50ng/mg creatinine以上は喫煙者,(2)尿中コチニン10ng/mg・creatinine以上50ng/mg・creatinine未満は受動喫煙の高度な非喫煙者(受動喫煙者),(3)尿中コチニン10ng/mg.creatinine未満は受動喫煙の軽度な非喫煙者。今年度は慢性動脈閉塞性疾患患者において尿中コチニンと血液中の凝固線溶マ-カ-を測定し比較検討することにより,喫煙がこれらの疾患におよぼす悪影尾について血液凝固線溶の観点から検討した。患者は閉塞性動脈硬化症35例,難治性血管炎23例であり,難治性血管炎の内訳はBuerger病19例,大動脈炎症候群3例,強皮症1例である。血液中の凝固マ-カ-としてトロンビン・アンチトロンビンIII複合体,フォンヴィルブランド因子,プロテインC,プロテインS,線溶マ-カ-としてフィブリン分解産物,Dーダイマ-,プラスミン・プラスミンインヒビタ-複合体,組織プラスミノゲンアクチベイタ-,フィブリノペプタイドA,プラスミノゲンアクチベ-タ-インヒビタ-Iを測定した。閉塞性動脈硬化症は喫煙者14例,受動喫煙者8例,非喫煙者13例であり,プラスミン・プラスミンインヒビタ-複合体が喫煙者および受動喫煙者で非喫煙者に比べ有意に高かった(P<0.01)。難治性血管炎では喫煙者9例,受動喫煙者6例,非喫煙者8例であり,プラスミンアクチベ-タ-インヒビタ-Iが喫煙者で受動喫煙者および非喫煙者に対して有意の高値であった(P<0.05)以上から喫煙は閉塞性動脈疾患患者の線溶能を低下させ,病変の進行に関与しているものと考えられた。1)閉塞性動脈硬化症(ASO)とバージャー病(TAO)は慢性閉塞性動脈疾患の代表的なもので、いずれも喫煙が危険因子の1つとされている。また、受動喫煙も問題となっている。しかし、喫煙・受動喫煙がこれらの疾患にどのような悪影響をおよぼすか、いまだ不明であった。その理由は喫煙・受動喫煙を客観的に評価する適当な方法がなかったからである。我々は尿中コチニン測定によりその評価の方法を確立した。本年度はおもにTAOにおける喫煙・受動喫煙の凝固線溶に及ぼす影響について研究した。2)対象は当科外来通院中のTAO23例である。喫煙についての問診と採血・採尿をおこない、尿中コチニンと凝固線溶マーカーを測定した。3)尿中コチニン測定による喫煙の評価問診で非喫煙者であると答えたものは23例中17例であった。このうち尿中コチニン測定にて非喫煙者と確認されたのは6例35%にすぎず、5例29%が受動喫煙者、6例35%が喫煙者と確認された。問診で喫煙者と答えたものは6例で全例喫煙者と確認された。4)TAOにおける喫煙・受動喫煙の凝固線溶に及ぼす影響
蝸牛の強大音傷害に対する薬剤の影響について

蝸牛は虚血などの障害因子に易受傷性であると考えられ、また、一度障害を受け聴力の低下をきたした蝸牛は一般に回復が困難であるとされる。代表的な蝸牛障害因子である強大音あるいは一過性虚血に対して、薬剤による蝸牛の保護あるいは障害の軽減が可能であるかの検討を行った。強大音による障害モデルでは、一酸化窒素合成阻害薬の投与では有意な保護効果が認められなかったが、非ステロイド系抗炎症薬投与によって、障害の軽減効果が認められた。一過性虚血による障害モデルでは、一酸化窒素合成阻害薬の投与で障害の軽減効果を認め、両障害の発生機序の違いが示唆された。グルココルチコイド投与では著明な障害の軽減効果が認められたのと同時に虚血負荷後の投与でも改善が認められるという結果だった。強大音あるいは一過性虚血は蝸牛に障害を与えることがわかっているが、その機序は未だに明らかになっていない。両障害因子に対する薬剤の保護効果を確認し、そこから障害の機序を解明していくために、更なる検討が必要と考えられた。少なくとも、これまでの研究結果から示唆されることは、虚血の際にはその後に引き続き再還流が起こることで、スーパーオキサイド類の発生と一酸化窒素の産生による障害が並行して起こり、いずれの経路の阻害薬も一定の保護効果が得られたと考えることができる。一方で、強大音による障害では、一酸化窒素は主な障害原因ではなくサイクロオキシゲナーゼ等の系を介した炎症の悪循環が振動の物理的障害に加えて関与していると考えられた。蝸牛への薬剤直接投与法を用い,肝細胞増殖因子(HGF)の内耳に与える影響をみた。実験ではモルモットを使用し,局所麻酔下に乳突骨胞を開き,蝸牛基底回転鼓室階外側壁からカテーテルを挿入し,浸透圧ポンプで薬液注入し,留置電極を用いて聴覚閾値の変化を測定した。強大音による障害蝸牛に対してHGFを上記の手法を用いて直接投与し蝸牛機能の変化を観察し,コントロールとしての人工外リンパ投与群と比較した。強大音による障害蝸牛では,障害発生直後の蝸牛機能は対照群と差がないにも関わらず,1週間経過後の蝸牛機能は対照群よりも改善傾向がより強く認められた。ただしこれは有意差ではなかった。HGFは種々の細胞に対して増殖および分化を強力に促す増殖因子であることが認められているが,用いた強大音のレベルは他の組織学的検討から類推する限り蝸牛有毛細胞の脱落をきたす強さではない。また有毛細胞の脱落を引き起こす傷害の強さでは細胞が再生され機能が1週間で回復するとは考えにくい。現時点では成熟哺乳類蝸牛有毛細胞の再生が未だに確認されていないという問題もある。種々の増殖因子ないし神経栄養因子の生理活性の内の1つとして不可逆性の傷害に至る細胞の変化を抑制する作用が報告され,類似の作用を持つGDNFで強大音に対して蝸牛保護効果を上げることができる可能性も示唆されている。今後の課題として,HGFの濃度などを変え蝸牛の保護に最も有効な条件とその上での効果の有無をみること,および,HGF群と人工外リンパ群の間に組織学的にも違いが認められるかをみていく必要がある。実験動物にはモルモットを使用し,局所麻酔下に乳突骨胞を開き,蝸牛基底回転鼓室階外側壁からカテーテルを挿入し,浸透圧ポンプで薬液注入し,顔面神経管経由の留置電極を用いて聴覚閾値の変化を測定した。強大音による障害蝸牛に対して強大音負荷前から上記の手法を用いてHGFを直接投与し蝸牛機能の変化を観察し,コントロールとしての人工外リンパ投与群と比較した。

強大音による障害蝸牛では,障害発生直後の蝸牛機能は対照群と差がないにも関わらず,1週間経過後の蝸牛機能は対照群よりも改善傾向がより強く認められた。ただしこれは有意差ではなかったため,より保護効果の高い条件を検討中である。HGFは種々の細胞に対して増殖および分化を強力に促す増殖因子であることが認められているが,用いた強大音のレベルは他の組織学的検討から類推する限り蝸牛有毛細胞の脱落をきたす強さではない。また有毛細胞の脱落を引き起こす傷害の強さでは細胞が再生され機能が1週間で回復するとは考えにくい。現時点では成熟哺乳類蝸牛有毛細胞の再生が未だに確認されていないという問題もある。種々の増殖因子ないし神経栄養因子の生理活性の内の1つとして不可逆性の傷害に至る細胞の変化を抑制する作用が報告され,類似の作用を持つGDNFで強大音に対して蝸牛保護効果を上げることができる可能性も示唆されている。今後の課題として,HGFの濃度などを変え蝸牛の保護に最も有効な条件とその上での効果の有無をみること,および,HGF群と人工外リンパ群の間に組織学的にも違いが認められるかをみていく必要がある。肝細胞増殖因子(HGF)をはじめとした薬剤を使用し、蝸牛への薬剤直接投与法を用い、強大音あるいは一過性虚血による蝸牛の障害が保護あるいは軽減可能であるかの検討を行った。HGFを投与した場合、強大音による障害蝸牛では、障害発生直後の蝸牛機能は対照群と差がないにも関わらず、1週間後の蝸牛機能は対照群よりも改善傾向がより強く認められた。ただしこれが有意差ではなかったため、HGFの濃度を上げ検討を追加したが、有意差をもって強大音障害に対する保護効果を示すことはできなかった。用いた強大音のレベルは蝸牛有毛細胞の脱落をきたすほどではないと考えられる。HGFをはじめとした神経栄養因子の生理活性の1つとして、不可逆性の障害にいたる細胞の変化を抑制する作用が報告されてはいるが、傷害因子の種類によって効果が影響を受ける可能性も否定は出来ない。一過性虚血も強大音と同様に蝸牛に障害を与えることはわかっているが、その機序は未だに明らかになっていない。一過性虚血に対する薬剤の保護効果を確認し、そこから障害の機序を推測していくべく、検討を進めた。虚血による障害にグルタミン酸レセプターの関与は考えられるものの単に拮抗薬で障害が軽減される結果にならず、更なる検討が必要と考えられた。蝸牛は虚血などの障害因子に易受傷性であると考えられ、また、一度障害を受け聴力の低下をきたした蝸牛は一般に回復が困難であるとされる。代表的な蝸牛障害因子である強大音あるいは一過性虚血に対して、薬剤による蝸牛の保護あるいは障害の軽減が可能であるかの検討を行った。強大音による障害モデルでは、一酸化窒素合成阻害薬の投与では有意な保護効果が認められなかったが、非ステロイド系抗炎症薬投与によって、障害の軽減効果が認められた。一過性虚血による障害モデルでは、一酸化窒素合成阻害薬の投与で障害の軽減効果を認め、両障害の発生機序の違いが示唆された。グルココルチコイド投与では著明な障害の軽減効果が認められたのと同時に虚血負荷後の投与でも改善が認められるという結果だった。強大音あるいは一過性虚血は蝸牛に障害を与えることがわかっているが、その機序は未だに明らかになっていない。両障害因子に対する薬剤の保護効果を確認し、そこから障害の機序を解明していくために、更なる検討が必要と考えられた。少なくとも、これまでの研究結果から示唆されることは、虚血の際にはその後に引き続き再還流が起こることで、スーパーオキサイド類の発生と一酸化窒素の産生による障害が並行して起こり、いずれの経路の阻害薬も一定の保護効果が得られたと考えることができる。
アトピー性疾患における高IgE血症に関する研究-表皮細胞由来の新因子の同定-

昨年度までの研究でPAMexにはin vivo、in vitroにおいてBalb/cマウスのIgE産生を増強する効果があり、その反応はT細胞を解することが明らかとなった。また、PAMexは脾細胞中の単球、樹状細胞の増殖活性を有していた。IgE産生増強にもこれらの細胞が関与しているかどうかを確認するため、それぞれの細胞を脾細胞から除去し、培養上清中のIgE濃度を測定した。その結果、単球、樹状細胞それぞれを単独で除去した場合は、PAMexの効果に変化は認められなかったが、両者を同時に除去すると、IgE産生増強効果は完全に消失した。以上のことから、PAMexは単球もしくは樹状細胞を介してリンパ球によるIgE産生を増強するものと考えられた。2.PAMexの樹状細胞株(XS52)に対する効果Balb/cマウスの樹状細胞株であるXS52に対して、PAMexは増殖活性を示した。また、XS52細胞はPAMexの添加によって、細胞内Ca^<2+>濃度が上昇することが確認できた。3.PAMex中の活性物質の分離同定PAMexに含まれる活性物質の分離同定は、XS52の細胞内Ca^<2+>濃度を指標に行った。PAMexをHPLCを用いてゲル濾過を行うと、大まかに5つのピークが得られた。各々の分画をXS52細胞に添加したところ、分子量が1.3kdから17kdの分画に一致して細胞内Ca^<2+>濃度の増加が認められた。また、この効果はサンプルを加熱処理することによって消失した。この結果、活性物質はタンパク質であると考えられたが、SDS-PAGEでは有意なバンドは検出できなかった。また、実際にこの分画にIgE産生の増強効果を有する物質が含有されていることを確認するため、各分画をin vitroのIgE産生系に添加したところ、同一の分画にのみIgE産生増強活性が認められた。以上の研究結果から、マウスの表皮細胞内には血中のIgE産生を非特異的に増強させる1.3kdから17kdの分子量を有する因子が存在することが確認できた。今後、さらに精製を進める予定である。1.in vitroにおけるIgE産生系の確立:Balb/cマウスの脾細胞を採取し,10% FCS添加DMEM培地に浮遊し種々の濃度のIL-4,抗CD40抗体の存在下に培養を行い,培養上清中のIgE濃度をELISA kitを用いて測定した.IL-4 100ng/ml,抗CD40抗体10μg/mlの濃度で添加した際に最も効率的にIgE産生が誘導されること明した.2.Balb/c由来の表皮細胞株であるPAM212細胞の可溶性画分(PAMex)のIgE産生におよぼす影響:PAMexはin vivoにおいてBalb/cマウスのIgE産生を著明に増加させることが明らかとなっているが,in vitroでの効果を検討した.PAMexの最終濃度が10%,1%となるように添加すると,培養上清中のigE濃度は,約1.5倍となった.更に磁気細胞分離システムを使用して,各構成細胞を除去し,IgE産生増強に必要な細胞の検討を行った,T細胞を除去すると,PAMexのIgE産生増強作用はほぼ完全に消失したが,単球あるいは樹状細胞の単独の除去ではIgE産生に影響を与えなかった.3.既知のサイトカインをELISA kitを使用して測定したところ,IL-4 400pg/ml,IL-13測定感度以下,GM-CSF 500pg/mlであり,いずれのサイトカインも同濃度でIgE産生増強効果は認められなかった.以前の研究で,PAMexはT細胞,B細胞には直接増殖活性を示さず,単球,樹状細胞の増殖を誘導することを明らかにした.今回の結果からは,T細胞がPAMexのIgE産生に必須であることが示された.このことから,PAMexは単球,あるいは樹状細胞の活性化を介して,T細胞を刺激し,IgE産生を促すものと考えられた.PAMexに含まれる活性物質の同定は来年度の最も重要な研究課題である.昨年度までの研究でPAMexにはin vivo、in vitroにおいてBalb/cマウスのIgE産生を増強する効果があり、その反応はT細胞を解することが明らかとなった。

3.PAMex中の活性物質の分離同定PAMexに含まれる活性物質の分離同定は、XS52の細胞内Ca^<2+>濃度を指標に行った。PAMexをHPLCを用いてゲル濾過を行うと、大まかに5つのピークが得られた。各々の分画をXS52細胞に添加したところ、分子量が1.3kdから17kdの分画に一致して細胞内Ca^<2+>濃度の増加が認められた。また、この効果はサンプルを加熱処理することによって消失した。この結果、活性物質はタンパク質であると考えられたが、SDS-PAGEでは有意なバンドは検出できなかった。また、実際にこの分画にIgE産生の増強効果を有する物質が含有されていることを確認するため、各分画をin vitroのIgE産生系に添加したところ、同一の分画にのみIgE産生増強活性が認められた。以上の研究結果から、マウスの表皮細胞内には血中のIgE産生を非特異的に増強させる1.3kdから17kdの分子量を有する因子が存在することが確認できた。今後、さらに精製を進める予定である。
ポジトロニウムによるボース・アインシュタイン凝縮の実現

電子と陽電子の束縛系であるポジトロニウム(Ps)によるボース・アインシュタイン凝縮(BEC)を実現し、反物質が消えた謎の解明などを目指し研究を行った。Ps-BEC実現の鍵として、Psを低温の多孔質材料の細孔中に閉じ込めることによるPs・材料間の熱交換現象(熱化)と、細孔中Psのレーザー冷却を併用した高速冷却手法を開発している。2018年度には、以下2つの課題に取り組み、冷却実現に向けた実験システムの構築と課題の洗い出しに成功した。1.ポジトロニウム(Ps)を生成し閉じ込める透明材料の開発Psを生成し閉じ込めるための多孔質材料には高い紫外光透過率が必要であり、これら必要な特徴をすべて有する材料を開発した。材料は、シリカエアロゲルの表面に、非多孔シリカ膜をプラズマ化学気相成長法により成膜したものである。陽電子寿命測定法により50%の確率でPsを生成かつ内部細孔中に閉じ込められること、また、分光光度計によりレーザー冷却に用いる波長243 nmの紫外光を85%以上透過することを確認し、レーザー冷却実験に必要な性能をもつ材料の開発に成功した。2.細孔中に閉じ込めたPsの光励起遷移幅と励起状態での消滅率の測定1.で開発した多孔質材料細孔中に閉じ込めたPsへ紫外レーザーを照射することにより2P状態へ光励起し、遷移幅や2P状態の消滅率を測定した。本遷移はレーザー冷却に用いる遷移であり、Psを細孔に閉じ込めた際の遷移挙動を知ることは、レーザー冷却を実現するための重要なマイルストーンである。測定の結果、遷移幅は期待された値より広く、また、2P状態の消滅率も大きいことが分かった。このことから、2P状態にあるPsと材料表面との間に未知の相互作用が存在することが示唆される。レーザー冷却を実現するために、相互作用が発現する機構を解明し、これを抑制する必要があることが分かった。本年度の研究により、細孔中にポジトロニウムを閉じ込め、紫外レーザーを照射する実験システムの構築を完了し、ポジトロニウムのレーザー励起に成功したため。これは、高い紫外光透過率とポジトロニウム生成率を有する材料開発に世界で初めて成功ことによる成果であり、ポジトロニウムの高速冷却に向け大きな進展である。また、ポジトロニウムの2P励起状態において消滅率が増加する現象が観測されたことにより、材料状態の最適化が必要なことが明らかになるなど、レーザー冷却に向けて必要な改善点の洗い出しに成功したことも重要な進捗である。今後は主に以下2つの課題に取り組み、Ps-BEC実現に重要なマイルストーンを達成する。(1)Psを閉じ込め、レーザー冷却を可能とする材料の開発2018年度まで開発を行ってきた多孔質材料を改良し、レーザー冷却を可能とする。これまでの研究により、Psを閉じ込めが可能であり、冷却に用いる紫外レーザーに対し高透過率を有するシリカ多孔質材料の開発に成功した。しかし、細孔中に閉じ込めたPsに紫外レーザーを照射しLyman-alpha遷移させると、即座に消滅する現象が観測された。レーザー冷却の実現にはこの現象を抑制する必要があるため、消滅現象が生じる機構を解明する。仮説として、紫外光照射によりシリカ中の欠陥に化学活性種が発現し、Psの消滅を引き起こしている可能性が考えられる。この仮説を検証するため、欠陥の少ない工法で製作したシリカ材料を用いる、また、シリカ表面にアモルファス金属をコーティングする処理を行うなど、系統的に消滅現象の発現条件を探索していく。(2)Ps冷却に適したサブマイクロ秒広帯域レーザーの開発2018年度までに製作した、729 nmレーザーに対し増幅・波長変換を行い、必要な紫外光源の開発を完了する。Psは、142 nsの短寿命で崩壊する不安定原子であり、また、質量が小さくドップラー効果が大きいため、市販の光源でレーザー冷却を行うことはできず、光源を独自開発している。光源の発振波長は243 nmであり、サブマイクロ秒の長い持続時間かつ広帯域でパルス発振するという他にはない機能をもつ。これまでの研究により、必要な波長の3倍である729 nmにて長持続時間・広帯域を実現している。今後、非線形結晶(LBO, BBO)により波長変換を行う。また、必要な強度を得るために、Ti:Sapphire結晶によりマルチパス増幅を行い、光源開発を完了する。本年度は主に3つの進展があった。1.低温環境下でのポジトロニウム熱化過程測定。ポジトロニウムを冷却する重要な過程となる,低温環境下で運動エネルギーを失い,熱浴温度に近づいていく過程(熱化過程)を初めて実測した。ポジトロニウムの質量が小さく,低温になると量子力学的なサイズが大きくなっていくために,熱化が非効率になっていくことを実験的に明らかにした。熱化によるポジトロニウムの冷却限界は100 K程度であり,目標とする10 K以下までの冷却にはレーザー冷却が必要となることを示した。2.ポジトロニウムのレーザー冷却用光源の開発。142 nsの寿命で崩壊していくポジトロニウムのレーザー冷却のために,最適化した紫外光源を開発している。本光源の特殊な点の1つに,レーザー光の時間構造が挙げられる。ポジトロニウムが崩壊するまでの間継続して冷却するために,パルス発振でありながらも300 ns程度の長い持続時間を持ったレーザー光が必要となる。

レーザー光の持続時間を長くするために,光をパルス発進させる共振器について,Q値を高くし,また共振器長を長くすることで,共振器から少しずつ光が出て行くように設計・製作を行い,持続時間の要求を達成するレーザー光源の開発に成功した。3.冷却に最適化したポジトロニウム生成材料の開発。ポジトロニウム冷却を効率的に行うために,陽電子をポジトロニウムに変換する生成材料として,冷却に最適な空孔径50-100 nmを持つ多孔質かつ透明なシリカ材料が必要となる。ポジトロニウム生成材料の開発としては新手法となる,シリカガラス表面に微細穴加工を行うことで多数の穴が空いた構造を製作し,シリカ薄膜で蓋をすることで多孔デバイスを製作した。電子顕微鏡観察によりデザイン通りの加工が行われたことを確認し,低速陽電子実験施設にてポジトロニウム生成実験を行った。本年度の進捗により,当初の予定通りとなる2018年度中のレーザー冷却パイロット実験の目処がたったため。これは,2つのポジトロニウム冷却機構のうちの1つである熱化過程による冷却効率が分かったこと,レーザー冷却光源開発における難関の1つであった長持続時間化に成功したこと,そして,ポジトロニウム生成材料の試作・試験とともに,実際にレーザー冷却実験を行う低速陽電子施設において短パルスポジトロニウムの検出に成功したことによる。電子と陽電子の束縛系であるポジトロニウム(Ps)によるボース・アインシュタイン凝縮(BEC)を実現し、反物質が消えた謎の解明などを目指し研究を行った。Ps-BEC実現の鍵として、Psを低温の多孔質材料の細孔中に閉じ込めることによるPs・材料間の熱交換現象(熱化)と、細孔中Psのレーザー冷却を併用した高速冷却手法を開発している。2018年度には、以下2つの課題に取り組み、冷却実現に向けた実験システムの構築と課題の洗い出しに成功した。1.ポジトロニウム(Ps)を生成し閉じ込める透明材料の開発Psを生成し閉じ込めるための多孔質材料には高い紫外光透過率が必要であり、これら必要な特徴をすべて有する材料を開発した。材料は、シリカエアロゲルの表面に、非多孔シリカ膜をプラズマ化学気相成長法により成膜したものである。陽電子寿命測定法により50%の確率でPsを生成かつ内部細孔中に閉じ込められること、また、分光光度計によりレーザー冷却に用いる波長243 nmの紫外光を85%以上透過することを確認し、レーザー冷却実験に必要な性能をもつ材料の開発に成功した。2.細孔中に閉じ込めたPsの光励起遷移幅と励起状態での消滅率の測定1.で開発した多孔質材料細孔中に閉じ込めたPsへ紫外レーザーを照射することにより2P状態へ光励起し、遷移幅や2P状態の消滅率を測定した。本遷移はレーザー冷却に用いる遷移であり、Psを細孔に閉じ込めた際の遷移挙動を知ることは、レーザー冷却を実現するための重要なマイルストーンである。測定の結果、遷移幅は期待された値より広く、また、2P状態の消滅率も大きいことが分かった。このことから、2P状態にあるPsと材料表面との間に未知の相互作用が存在することが示唆される。レーザー冷却を実現するために、相互作用が発現する機構を解明し、これを抑制する必要があることが分かった。本年度の研究により、細孔中にポジトロニウムを閉じ込め、紫外レーザーを照射する実験システムの構築を完了し、ポジトロニウムのレーザー励起に成功したため。
先天性体表奇形と父親の職業暴露、喫煙との関連についての症例対照研究

はじめに調査票を作成した。調査項目は、両親の喫煙、飲酒、職業、家庭内での殺虫剤等の使用、薬剤摂取などについてであり、母親は妊娠中、父親は受胎期約2か月前についてのそれぞれの暴露状況を質問した。特に、職業暴露については重点をおき、有機溶剤、プラスチック材料、塗料、石油、金属、農薬等について、可能なかぎり化学物質名も把握できるようにした。症例は東北大学医学部形成外科を受診した体表奇形患者(口唇、口蓋裂、多指・趾、合指・趾、副耳)とし、このうち宮城県内に居住する患者に調査票を手渡した(原則として、初診時)。1993年2月までに約46例に配布し、26例から回答を得た(回収率約57%)。宮城県内のほぼ全症例がこの診療科を受診する。対照については、患児と性、年齢(±1歳以内)、出生順位、母親の年齢(±2歳以内)居住市町村(仙台市の場合は区)をマッチさせた一般住民を住民台帳閲覧により無作為に選択し調査票を発送、現在調査継続中である(1症例につき対照4名)。症例父親についての主要項目の集計結果は、父親年齢は平均30.6歳、喫煙者19人(73%)、うち1日20本以上14人(54%)、飲酒毎日(31%)、職業性有機溶剤暴露5人(19%)であった。一般国民と比較して、喫煙率が高い(日本人男子平均60.5%).有機溶剤の約19%という数字も高いものである。これらの結果は、喫煙、有機溶剤等の暴露が本症に関連あるとする、現在数編ある先行研究の結果に合致する傾向のものであり、今後も継続して研究する。