hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中枢性疲労発生のメカニズムに関する研究

当研究室では運動により脳内でTGF-βが増大し、これが疲労感の発生に寄与することを明らかにしてきた。しかし、運動以外にもヒトは疲労を感じることはある。そこで、今回感染による疲労感の発生にTGF-βが関与するかを検討した。感染モデルは合成二本鎖RNA(Poly I:C)を腹腔内に投与して作製した。Poly I:C投与によりラットは自発行動量を著しく減少させた。このとき脳脊髄液中の活性型TGF-β濃度をTGF-β応答性プロモーターを利用したルシフェラーゼレポーターアッセイにより定量したところ、Poly I:C投与壱時間後からTGF-βの増大がみられた。しかし、血中のTGF-β濃度に変化はみられなかった。また、血中の炎症性サイトカインはPolyI:C投与2時間後に上昇がみられたことから脳内のTGF-βはPolyI:C投与により誘導された炎症性サイトカインにより活性化されたのではないことが示唆された。次に、PolyI:C投与により活性化されたTGF-βの生理学的意義を検討するために、PolyI:C投与と同時に脳内に抗TGF-β抗体を投与しTGF-βの活性を阻害して検討をおこなった。抗TGF-β抗体投与により、PolyI:Cにより引き起こされる自発行動量の減少を抑制することはできなかった。しかし、抗TGF-β抗体投与により発熱が部分的ではあるが抑制された。抗TGF-β抗体投与によりPolyI:Cにより引き起こされる疲労感を抑制することができなかった原因として、抗体の量(力価)が十分でなかった可能性が考えられる。また、感染時の疲労感には様々な因子が関与していると考えられる。そのためTGF-βを阻害するだけでは十分ではなかったものと思われる。また、発熱も同様に様々な因子が関与していることが明らかとなっており、これも抗TGF-β抗体投与により発熱が完全に抑制することができなかった要因であると思われる。今回の実験によりTGF-βが感染時の発熱に関与する可能性が示唆された。TGF-βは抗炎症性サイトカインの一つであるが、発熱を引き起こすとされるのは炎症性のものである。つまり、TGF-βは感染時には炎症性サイトカインとして働いているという可能性が新たに示唆された。これまで運動により脳内で活性型のTGF-βが増大し、それが疲労感の発生に関与することを明らかとなっている。また、脳内にTGF-βを投与すると運動後のそれとよく似たエネルギー代謝や脳波の変化がおこること、(運動後にみられるような甘味に対する嗜好性が増大することが明らかとなっている。動物は運動以外にも様々なストレスを受けることにより疲労を感じることがある。運動は肉体的なストレスであると、とらえることができるとともに精神的なストレスでもある。そこで、実際どのようなストレスによりTGF-βが活性化されるのかを、TGF-β応答性プロモーターによるルシフェラーゼレポーターアッセイを利用して活性型TGF-βの定量を行った。絶食によりTGF-βの増大がみられたことから、血中や組織のエネルギー状態の低下がTGF-βを増大させる要因の一つであることが明らかとなった。しかし、絶食により自発行動量に変化がみられなかった。これはTGF-βによる疲労感の発生より餌を探す行動が優先されたと考えられる。また、疑似ウイルス感染モデル動物においてもTGF-βの増大がみられ、ウイルス感染時の疲労感にもTGF-βが関与していることが明らかとなった。この他にも精神的苦痛を伴わない運動である筋電気刺激や精神的なストレスモデルである拘束によってもTGF-βが増大することが明らかとなった。以上の結果よりTGF-βは運動以外にも様々な肉体的、精神的ストレスにより増大し疲労感を引き起こしていることが示唆された。

そのためTGF-βを阻害するだけでは十分ではなかったものと思われる。また、発熱も同様に様々な因子が関与していることが明らかとなっており、これも抗TGF-β抗体投与により発熱が完全に抑制することができなかった要因であると思われる。今回の実験によりTGF-βが感染時の発熱に関与する可能性が示唆された。TGF-βは抗炎症性サイトカインの一つであるが、発熱を引き起こすとされるのは炎症性のものである。つまり、TGF-βは感染時には炎症性サイトカインとして働いているという可能性が新たに示唆された。
クラミドモナス新奇アクチンの発現制御と細胞内機能の解明

クラミドモナスには保守的配列のアクチンと、極めてdivergentな配列のNAPの2種のアクチン遺伝子が存在し、互いに異なる発現制御を受けている。両者の機能的差異と相関を理解することが重要と考えられるが、NAP独自の機能やその起源は謎である。今年度は昨年に引き続き、キメラ遺伝子による両者の人為的発現制御の効果を検討するとともに、オオヒゲマワリ目におけるNAPホモログを同定し、分子系統的解析を行った。1.キメラ遺伝子の導入によるNAP・アクチンの人為的発現制御翻訳開始点(ATG)を境に、NAPの上流領域(発現制御領域)とアクチンのタンパク質コード領域をつなげたキメラ遺伝子(pNAPΔpA7)、およびアクチンの上流領域とNAPのコード領域をつなげた遺伝子(pA7ΔpNAP)をそれぞれ作成し、アクチン欠損株に導入した。前者導入株では鞭毛形成能が低下した。一方、後者導入株では顕著な鞭毛形成活性を示した。また、前者導入株をさらにmutagenizeした株ではNAPの発現量が極端に低下し、鞭毛形成能も元株よりさらに低下した。以上から、NAPがタンパク量依存的に、あるいはup-regulationに伴って鞭毛形成に関与する可能性が示唆された。以上は日本細胞生物学会第54回大会にて発表した。2.オオヒゲマワリ目におけるアクチンファミリーの存在様式とNAPの起源C. moewusii,とV. carteriについて、NAPホモログを同定した。前者については未同定だったアクチンホモログも同定した。分子系統解析の結果、NAPと2種のNAPホモログがアクチンとは起源を異にする、新グループを形成することが判った。V. carterのNAPはC. reinhardtiiのNAPと高い相同性を示し、両種がきわめて近縁であるとする説を支持した。以上は米国細胞生物学会第41回年会にて発表した。クラミドモナスには骨格筋アクチンと90%のアミノ酸相同性を持つアクチンと、64%の相同性を持つNAPの、二種のアクチン遺伝子が存在し、互いに排他的に発現している。一生物種内に保守的なアクチンと非保守的なNAPが共存している例はこれまでに報告がない。今年度は2種のアクチンの発現制御メカニズムをを検討することを目的として、両者のキメラ遺伝子をアクチン遺伝子欠損株に導入した。また、近縁のオオヒゲマワリ目におけるNAPホモログの有無を検討した。1.アクチンとNAPのキメラ遺伝子の構築・導入ゲノムライブラリーのスクリーニングによりC.reinhardtiiのNAP遺伝子全長を含むクローン(pNAP4.2N)を得た。NAPアミノ酸翻訳開始点(ATG)より上流部をアクチン遺伝子全長クローン(pA7)のATG以下とつなげたキメラ遺伝子を構築し、ida5Arg株に導入した。得られた形質転換株の3株がキメラ遺伝子を含むことを確認した。うち1株は野生株と同等またはそれ以上の運動性の回復を示した。ウエスタンブロットの結果、細胞内NAPの発現は遺伝子導入前に比して落ちることはなく、運動性の回復した株では野生株よりはるかに少量のアクチンの発現が認められた。このことはごく少量のアクチンが発現することによって運動性回復に十分なダイニン内腕が軸糸内に形成されることを示す。また、NAPプロモーターによるアクチンの発現はNAPの発現を押さえないことが示された。2.オオヒゲマワリ目におけるNAPの存在の有無C.reinhardtiiと共にオオヒゲマワリ目に属するC.moevusii,C.augustae,C.monadina,E.elegans,G.pectorale,V.steinii,V.globator,V.carteriを用い、NAP遺伝子ホモログの有無をサザンブロット法により検討した。NAPのcDNAコード領域の中間部をプローブに用い、ハイブリダイゼーションを行ったところ、このうちの4種においてNAPホモログ遺伝子が存在することが判明した。現在これらの遺伝子配列の詳細な解析を進めている。

前者については未同定だったアクチンホモログも同定した。分子系統解析の結果、NAPと2種のNAPホモログがアクチンとは起源を異にする、新グループを形成することが判った。V. carterのNAPはC. reinhardtiiのNAPと高い相同性を示し、両種がきわめて近縁であるとする説を支持した。以上は米国細胞生物学会第41回年会にて発表した。
双極性障害型躁うつ病の疾患感受性遺伝子の解明

躁うつ病とりわけ双極性障害に関しては遺伝要因の関与が強く示唆されてきたが、未だにその発症に関わる遺伝子は明らかにされていない。本研究では我々が国際協力により決定した21番染色体のゲノム塩基配列を基盤として21q22にマップされた双極性障害型躁うつ病の疾患感受性遺伝子を解明することを目的とする。1.躁うつ病候補遺伝子の系統的単離:コロンビア大学のBaronらが遺伝学的解析から疾患感受性遺伝子が存在する可能性が最も高いと報告している21q22.3のマーカーD21S266、D21S1260近傍のゲノムシーケンスの解析から推定された遺伝子についてRT-PCR、RACEにより、cDNAの単離を進め、Znフィンガー蛋白ZNF298、WDリピート蛋白WDR9などの新規候補遺伝子の構造を決定した。また、既知遺伝子についてもcDNAを詳細に解析し、従来知られていなかったプロモーター、エキソンを発見した。3.米国NIMHから今年度新たに入手した躁うつ病22家系のDNA試料を用い、上記候補遺伝子について順次、PCR-変性HPLC法とシーケンシングによりコーディング領域を中心に塩基置換、欠失、挿入等の有無を解析中である。今後、興味深い多型を発見した場合、TDT等を行い、疾患との関連をさらに追究する。
ななめ横顔画像による個人識別の自動化

平成13年度は,平成12年度に行なった識別アルゴリズムの構築と試作システムの設計に基づいて,試作システムを作製した.さらに試作システムを用いて実験を行ない,有効性を確認した.(1)自動識別システムの試作まずシステムの設計をもとに,自動識別システムを試作した.これは画像を取得するCCDカメラ部,処理を行なう計算機部に分けられる.また,自動データ取得,自動識別用のソフトウエアを作成した.(2)実験データの収集製作した試作システムを用いて,実際のシーンを想定した環境下で実験を行なった.この実験を繰り返しながら,ソフトウエア及びの改良を行なった.(3)有効性の検証これまで行なった実験の結果をまとめ,本システムについて総合的な検討を行なった.そしてアルゴリズムの修正,試作システムの改良などを行なった,そして,本手法が,出入室者管理やアクセス管理などのセキュリティ分野で有用かどうかを検討したところ,良好な結果が得られた.1.識別アルゴリズムの構築平成11年度までに,すでに申請者はななめ横顔による個人識別の実現の可能性と,人の優しいデータ取得方式の実現の可能性を確認していた.そこでまず,さらに簡単な実験装置を構成して実験を行ない,その結果をもとに,アルゴリズムの完成度を高めていった.本アルゴリズムは,できるだけ被験者に与える制約をなくして撮像されたななめ顔画像に対して処理を行なうものであり,まず得られた画像中にて,顔の位置,大きさ,向きなどのキャリブレーションを行ない,そして正規化された顔画像から個人の識別の情報となる特徴量を抽出し識別処理を行なう.2.試作システムの設計ななめ横顔による個人識別の有効性の確認のために行なった基礎実験の結果をもとに,自動識別システムの設計し,仕様やシステムパラメータなどを決定した.このシステムは,顔画像を撮像するCCDカメラおよび3次元データを取得するための照明投光器,その画像データを計算機に取り込む画像メモリ,その画像データから,誰であるかを識別する計算機により構成されている.このシステムでは,ななめ顔画像の取得の際に,被験者に与える制約を最小限に抑えながら,個人識別の自動化の達成を可能にするデータを得ることが可能であると思われる.平成13年度は,平成12年度に行なった識別アルゴリズムの構築と試作システムの設計に基づいて,試作システムを作製した.さらに試作システムを用いて実験を行ない,有効性を確認した.(1)自動識別システムの試作まずシステムの設計をもとに,自動識別システムを試作した.これは画像を取得するCCDカメラ部,処理を行なう計算機部に分けられる.また,自動データ取得,自動識別用のソフトウエアを作成した.(2)実験データの収集製作した試作システムを用いて,実際のシーンを想定した環境下で実験を行なった.この実験を繰り返しながら,ソフトウエア及びの改良を行なった.(3)有効性の検証これまで行なった実験の結果をまとめ,本システムについて総合的な検討を行なった.そしてアルゴリズムの修正,試作システムの改良などを行なった,そして,本手法が,出入室者管理やアクセス管理などのセキュリティ分野で有用かどうかを検討したところ,良好な結果が得られた.
ダークツーリズムを援用した災害記憶ならびに復興記憶の継承手法確立

本研究は、人類の悲劇そのものの記憶の継承に加え、これまで注目されてこなかった復旧・復興の経験・記憶の継承についてダークツーリズムの考え方を援用し、次のアクシデントに備えるための記憶継承手法のパッケージ化を目的としている。今年度の実績成果としては、東日本大震災での津波被災地における被災継承活動とダークツーリズムとの関係についての調査、満州からの引揚者たちが再び故国に帰ってきた長崎県佐世保浦頭での調査、ダークツーリズム関連の出版、陸前高田で活動中の写真家を交えてのシンポジウム開催などがあげられる。津波被災地調査では、宮城県女川市(七十七銀行女川支店家族会)、石巻市大川小学校、南三陸町(防災庁舎)、三陸鉄道、岩手県大槌町、山田町を訪問し、それぞれの被災地での継承活動について体験するとともに、調査をおこなった。単著としては研究分担者の井出が、「ダークツーリズム:悲しみの記憶をめぐる旅」「ダークツーリズム拡張:近代の再構築」「真実の潜伏キリシタン関連遺産:残酷な歴史を見つめる」を出版した。東日本大震災のように、「当事者」が多数存在する「悲劇」と満蒙開拓や水俣病事件のように「当事者」の存在が稀少となる「悲劇」とでは、その継承の仕方が異なっている。人(当事者)からモノ(遺品・アーカイブズ)へと、後世に語るモノの変化が見られる。このほか、ダークツーリズムの対象としてどこまで「旅人」たちを引きつけることができるのか、また、ダークツーリズムとして「当事者」ならびにその地域の人々が受け入れることができるのか、今年度の調査を通じて、そのような視点が整理されつつある。研究代表者の高木による東日本大震災をはじめとする被災地での記憶の継承調査をおこなうとともに、70年以上前の出来事である満蒙開拓からの引揚者の記憶継承や60年以上前の水俣病事件についても聞き取り調査を進めている。当事者の存在が危うくなってくる段階での記憶の継承について研究を進めている。研究分担者の井出は、専門であるダークツーリズムの調査研究を進めており、本年度に著書を2冊出版している。また、陸前高田を中心に被災地で活動している芸術家の瀬尾夏美氏をゲストスピーカに、トークイベントを開催。第三者として被災地に赴き、当事者と交わることで、第三者が継承者へと変化していく姿について共有する機会を設けた。2年目以降の研究は、まず、被災地での継承活動についての事例収集を進める。また、研究の実践を目的として、東日本大震災における被害の当事者と水俣(予定)との交流を通じ、継承においてダークツーリズムの視点が果たす役割についての意見交換会を開催する。さらに、今年度得られた論点を踏まえながら、記憶の継承とダークツーリズムのもつ可能性について議論を進める。次年度以降、東日本大震災被災当事者と熊本・水俣との意見交換会等を予定しており、その分の予算を確保するため。
古細菌における制限酵素遺伝子群のゲノム規模での網羅的単離・同定

広義の「制限酵素」の範疇に属し,レアカッター酵素としての特徴をもつLAGLIDADG型ホーミングエンドヌクレアーゼ(HEase)の遺伝子群を古細菌ゲノムから多数単離・同定した.具体的な研究成果は次の通りである.2)I-ApeIおよびI-ApeIIの認識配列に一塩基置換を導入してDNA切断活性を検討した結果,これらの酵素が標的配列内の特定の数塩基を厳密に認識することを示した.3)I-ApeIIは立体構造がフォールドレベルで異なるHis-Cys boxファミリーHEase,I-PpoI(細胞性粘菌Physarum polycephalum由来)と同一塩基配列を認識するイソシゾマーであった.塩基置換基質に対する切断効率の違いから,イソシゾマー間で基質認識様式が異なることを示した.4)I-PogIの認識配列の特徴から,このHEaseをコードするイントロンの転移機構として,近傍に挿入されている別のイントロンと同時に転移する"co-homingモデル"を提案した.5)I-Tsp061Iの結晶について空間群R32,格子定数a=b=95.4Å,c=192.2Å,到着分解能2.3ÅのX線回折データを得た.多波長異常分散法によって精密立体構造を解析することに成功し,その原子座標をPDBに登録した(アクセッション番号:1VAW).分子のほぼ中心に位置する二本のαヘリックスがLAGLIDADG活性モチーフに相当し,その両側に広がる二つのβサドル構造(各々4本の逆平行βシートにより形成される)がDNA結合表面であると考えられた.Aeropyrum pernixは至適増殖温度90-95°Cの好気性超好熱古細菌であり、海洋熱水環境に生息する。本菌の全ゲノム塩基配列解読はすでに完了している。我々はポストゲノム研究の一環として、本菌のゲノム情報資源からの有用遺伝子の開発を進めている。本研究では、遺伝子工学、臨床検査、比較ゲノム解析等のツールとして多用される制限酵素を探索した。A.pernix K1株細胞より得た粗抽出液から、Cibacron Blue、Heparin、SP-Sepharose、Superdex 200の各カラムを用いて分子量約40,000の制限酵素を精製した。精製サンプルをSDS-PAGE分析に供した結果、43,000のサイズの単一バンドを確認し、これを制限酵素ApeKIと名付けた。ApeKIの至適活性温度は90°Cであった。ApeKIは活性にMg^<2+>を要求するが、ATPやS-アデノシルメチオニンは活性発現に必須でないことからII型制限酵素であることが示唆された。またApeKIは100mM程度のNa^+またはK^+の存在下で活性が高く、低塩濃度条件下ではStar活性が認められた。ApeKIは5塩基対の回文配列5'-G↓CWGC-3'(↓は切断部位,W=AまたはT)を認識し、3塩基の5'突出末端を生成して切断した。ApeKIと同じ塩基配列を認識する制限酵素としては既にBacillus brevis由来のBbvIが報告されているが両者は切断部位が異なるため、ApeKIはBbvIのネオシゾマーであると結論づけた。ApeKIのN末端アミノ酸配列分析の結果をゲノム配列データにあてた結果、APE558という機能未知ORFがApeKI遺伝子であると同定できた。APE558産物を大腸菌T7発現系により大量発現させ、その精製サンプルを調製して活性を検討したところ、上記の制限酵素と同じ活性を有することが確認された。また、バイオインフォマティックスと無細胞蛋白質合成系を用いたハイスループットでの制限酵素遺伝子同定法を確立し、A.pernix K1ゲノム上にApeKIのほかにも少なくとも4個の制限酵素がコードされていることを明らかにした。広義の「制限酵素」の範疇に属し,レアカッター酵素としての特徴をもつLAGLIDADG型ホーミングエンドヌクレアーゼ(HEase)の遺伝子群を古細菌ゲノムから多数単離・同定した.具体的な研究成果は次の通りである.2)I-ApeIおよびI-ApeIIの認識配列に一塩基置換を導入してDNA切断活性を検討した結果,これらの酵素が標的配列内の特定の数塩基を厳密に認識することを示した.3)I-ApeIIは立体構造がフォールドレベルで異なるHis-Cys boxファミリーHEase,I-PpoI(細胞性粘菌Physarum polycephalum由来)と同一塩基配列を認識するイソシゾマーであった.塩基置換基質に対する切断効率の違いから,イソシゾマー間で基質認識様式が異なることを示した.4)I-PogIの認識配列の特徴から,このHEaseをコードするイントロンの転移機構として,近傍に挿入されている別のイントロンと同時に転移する"co-homingモデル"を提案した.5)I-Tsp061Iの結晶について空間群R32,格子定数a=b=95.4Å,c=192.2Å,到着分解能2.3ÅのX線回折データを得た.多波長異常分散法によって精密立体構造を解析することに成功し,その原子座標をPDBに登録した(アクセッション番号:1VAW).分子のほぼ中心に位置する二本のαヘリックスがLAGLIDADG活性モチーフに相当し,その両側に広がる二つのβサドル構造(各々4本の逆平行βシートにより形成される)がDNA結合表面であると考えられた.
遷移金属イオン無機配位化合物の反応性と電子状態に関する理論的研究

本研究では、第一遷移系列金属イオンの配位化合物の反応性を解明するために、イオン結合性が強い配位化合物の反応を対象とした。本年度は、特にアンモニア交換反応に焦点を当てて研究を行った。カルシウム(II)、スカンジウム(II)およびチタン(II)の場合は、七アンモニア和状態はエネルギー極小状態である。これは、d^0、d^1、d^2のときには、非結合性軌道までしか占有されず、一方、これらの軌道に対応した結合性軌道は常に占有されているためである。ところが、さらに一個電子が多いバナジウム(II)になると、反結合性軌道が占有されるため、七配位状態の性格が変わり遷移状態となる。占有された反結合性軌道と金属原子の4s軌道との間での遷移密度が生じるが、これは遷移ベクトルと同じ対称性を持っており、このような変形によってエネルギーが低下する。すなわち、[V(NH_3)_7]^<2+>では、七配位状態がもはやエネルギー極小構造としては不安定となる。さらに、電子が一個多いクロム(II)になると、もう一種類の半結合性軌道が占有されるため二次の遷移状態となる。それぞれのイオンで、水和物の場合とアンモニア和物の場合とを比べると、反結合性HOMOを持つ場合には、アンモニア和系の方が七配位状態からの分子構造変化による安定化の効果が大きい。これらの結果より、配位に関与する分子軌道の軌道エネルギーを下げる効果を持つ基を配位子に導入すれば、溶媒交換反応の反応機構を支配する七配位化合物を安定させることができるものと考えられ、反応を制御する手がかりが得られる。
偏波干渉ＳＡＲ解析による高精度地表変動解析及び災害分布特定手法の開発

PS干渉SAR解析は、衛星に搭載された合成開口レーダ(Synthetic Aperture Radar; SAR)で取得されたデータから、時系列の地表変動を推定する手法である。当解析手法は、Persistent scatterer(PS)と呼ばれる干渉性の高いピクセルの位相情報を用いて地表変動の推定を行い、広域の地表変動を高精度に推定できる点に利点をもつ。一方、解析対象地域によって、PSの数が少ない場合もあり、特に植生が多い地域などでは、高精度かつ空間的高密度に変動推定を行うことが難しいという課題点もあった。申請者は、当解析技術の事例研究と手法開発を進めることで、現状の解析技術の利点と課題点の明確化および、現状の課題点を補うための手法の開発を行った。当該年度では、まず、日本最大の地熱開発地域である八丁原地熱開発地域に本手法を適用した。地熱開発地域において推定された地表変動から、地下熱水の移動を推定できる可能性が指摘されており、効率的な開発のために変動のモニタリングは重要である。しかし、この地域の地表面は、植生に覆われており、従来は解析が難しいと言われていた。そのため、本研究では、SARデータのノイズ量に応じて、フィルタリングを行うことで、より空間的に密に地表変動を推定した。地位評変動は空間的な不均質性を示しており、熱水移動方向の不均質性が示唆された。さらに、より多くの解析地域で、空間的高密度かつ高精度に地表変動を推定するために、偏波を用いた解析手法開発を行った。昨年度は主偏波成分(HHおよびVV)のみを用いた解析手法を開発し、より空間的高密度に地表変動を推定できることを示した。当該年度は、主偏波および交差成分(HH、HV、HV)を用いた手法を開発した。その結果、従来の単偏波のみを用いた解析や主偏波成分のみを用いた解析より、空間的高密度に地表変動を推定できることが分かった。26年度が最終年度であるため、記入しない。申請者は、当該年度では、衛星観測データ(衛星搭載SARデータ)の解析により、高精度な地表変動現象の把握とより高精度に地表変動現象を明らかにすることができる解析手法の開発を行った。まず、PS干渉SAR解析と呼ばれる時系列地表変動推定手法をタイの首都であるバンコクに適用し、当解析手法の精度を把握すると共に地表変動過程の考察を行った。バンコクでは、これまで、地下水の過度な汲み上げによる地盤沈下が深刻な問題となっていたが、近年は、政府の地下水使用規制により、地下水使用量の減少と地下水位の上昇が観測されていた。2007年11月-2010年12月間の衛星観測データに手法を適用した結果、年間1-2cm程度の地盤の隆起が約250km2の地域で観測された。本研究により、バンコクの地盤変動が隆起に転じたことが明らかになっただけでなく、地盤沈下後にこのような大規模な隆起が発生するということが、本研究により初めて示された。このように、高精度に面的な地表変動推定を行えることが利点であったが、都市部での地表変動推定精度は約1cmであり、都市部以外では精度良く地表変動を推定することが難しいことが分かった。そのため、次に、多偏波で観測された衛星観測データの主偏波成分(HH/VV)を用いることで、地表変動推定精度の向上を試みた。人工構遁物のような1つの理想散乱体で表すことができる観測対象は、HHとWのような主偏波成分で観測した際に同程度の干渉度の低下が表れることが知られている。本研究では、通常はどちらかしか用いられない主偏波成分を同時に解析するアルゴリズムを提案し、青森県弘前市の地盤沈下地域に適用を行った。適用した結果、推定精度は最大2倍ほど向上することが分かった。また、地表変動精度の向上に伴い、地盤沈下地域をより明瞭に捉えることに成功した。当該年度の研究により、まず、PS干渉SAR解析の利点と課題点が明らかになった。次に、多偏波観測データを用いることにより、地表変動の推定精度が向上し、より明瞭に変動現象を捉えることができることが示された。

地位評変動は空間的な不均質性を示しており、熱水移動方向の不均質性が示唆された。さらに、より多くの解析地域で、空間的高密度かつ高精度に地表変動を推定するために、偏波を用いた解析手法開発を行った。昨年度は主偏波成分(HHおよびVV)のみを用いた解析手法を開発し、より空間的高密度に地表変動を推定できることを示した。当該年度は、主偏波および交差成分(HH、HV、HV)を用いた手法を開発した。その結果、従来の単偏波のみを用いた解析や主偏波成分のみを用いた解析より、空間的高密度に地表変動を推定できることが分かった。26年度が最終年度であるため、記入しない。当該年度において、研究課題である「偏波干渉SAR解析による高精度地表変動解析手法の開発」を行い、研究目的の1つである「地表変動の推定精度が向上」することを示すことができた。また、研究成果は国際誌に掲載予定であり、当該年度における当初の研究計画を達成することができた。本研究課題の目的・特色は、4偏波で取得された衛星搭載SARデータを用いて、地球上の任意の地点における変動現象の解明に寄与する手法の開発である。当該年度の解析により2偏波を用いて取得されたデータにより地表変動の推定精度が向上することを示すことができた。そのため、今後の研究では、4偏波で取得されたデータを用いて解析する手法の開発を行う。4偏波を用いる場合、主偏波成分だけでなく交差成分も用いるため、解析対象によって干渉度の低下(ノイズ量を表す指標)の度合が大きく異なることが予想される。そのため、観測対象ごとに各偏波データの重みを客観的に決める手法が必要である。現在、最尤法により、データのノイズ量に応じて重みを決定する手法を開発中であり、今後、実際の衛星観測データへ適用を行っていく予定である。
メカノフュージョン法による金属/セラミックス複合粒子の開発と傾斜機能材料への応用

本研究は、機械的粒子複合法の一つであるメカノフュージョン法によって、高特性複合材料に供することのできる、高純度で均一な被覆層を持つ複合粒子の製造条件を確立することと、同粒子を利用して焼結時の熱応力破壊のない傾斜組成材料を試作する目的とする。研究代表者らは、初年度に共同で高純度の複合粒子を作成する目的で雰囲気変換型メカノフュージョン装置を試作した。最終年度は、同装置により主にSUS/PSZ系に関し、いろいろな配合比率について、真空中や大気中において処理容器の回転速度・処理時間・処理容器の水冷の有無などの条件下で系的に実験を行った。その結果得られたおもな知見を以下に示す。1)、複合粒子の複覆層の形成およびその触合過程は、処理途中の処定時間ごとにサンプリングしたSE観察結果から、(1)ゲスト粒子の分散、(2)粒子相互の衝突によりホスト粒子表面へのゲスト粒子の付着・埋没、(3)摩擦熱によるゲスト粒子の再凝集粒子のホスト粒子表面への展延被覆、(5)ゲスト粒子間の触合、などの過程をとることがわかった。また、複合化の進行速度や複合程度は、処理時間や回転速度、処理容器の水冷の有無などの条件を適宜選択することによって制御できる。2)、調整された複合粒子をそれぞれホットプレス焼結、常圧焼結、プラズマ反応焼結を行って、それらの焼結体の組織、耐摩耗性、硬度、4点曲げ強度などについて検討した。その結果、複合粒子の場合には混合粉法に比較して硬度や耐摩耗性の点で優れているものの、粒界がジルコニアで占有されるため曲げ強度は低下する。3)、複合粒子を用いた傾斜組成材料については、焼結時の高熱によっても全くクラック発生のない試料を作成できることもわかり、今後の改善研究によって一層特性を向上させた材料の開発が可能となろう。研究初年度に当たる今年度は、雰囲気調整型のメカノフュージョン装置を設計・試作し、さらに製造された複合粒子の特性と同焼結体の特性などに関し、当初計画にそってほぼ予定どおり研究を推行できた。これまでに得られた成果は以下に示すとおりである。1.新しい装置の試作;これまでの基礎研究から得た知見をもとに、粉末の供給からメカノフュージョン処理まで一貫して特定の雰囲気下(運転時に5×10^<-5>Torr1kg/cm^2のガス加圧雰囲気まで選択可能)で処理できる装置を協力して設計・試作した。2.複合粒子の調整;水冷をしない旧機と水冷可能な新機について、複合のための原料粉の配合比と処理容器の回転速度を変化させ複合化に及ぼす経時変化を検討した。いずれも被覆粒子は分散、凝集、凝結、固結の過程を経るが、水冷しない場合の方が摩擦熱によると思われる融合が単時間に進行し、約510分程度で固結状態に至る。これに対し、真空中かつ水冷下で処理した場合には、凝集に影響を与える湿分の低減と冷却効果によって融合・凝集などが進みにくく、例えば1,000r.P.mでは180min経過後でも凝結や固結に達しないことがわかった。また真空下の場合被覆層の状態は低配合比から高配合比まで極めて均一であった。3.焼結体の性質;それぞれの複合処理粉を常圧あるいは加圧焼結し、その組織と硬度、ならびに摩耗特性などについて検討した。常圧焼結に比べホットプレス(加圧焼結)した場合の方が、硬度は約3倍大きく、摩耗減量は約1/2になることがわかった。複合処理雰囲気を自由に選択できることは、本法の大きな特色であり、不純物介入が少なくヘテロ界面の安定接合を要求される、粉末系の高機能複合材料の開発に対し、本製法が寄与できるところ大と思われる。

本研究は、機械的粒子複合法の一つであるメカノフュージョン法によって、高特性複合材料に供することのできる、高純度で均一な複覆層を持つ複合粒子の製造条件を確立することと、同粒子を利用して焼結時の熱応力破壊のない傾斜組成材料を試作することを目的とする。研究代表者らは、共同で前年度の研究期間中に高純度の複合粒子を作成する目的で雰囲気変換型メカノフュージョン装置を試作した。本年度は、同装置により主にSUS/PSZ系に関し、いろいろな配合比率について、真空中や大気中において、処理容器の回転速度・処理時間・処理容器の水冷の有無などの条件下で系統的に実験を行った。その結果得られたおもな知見を以下に示す。1)、複合粒子の被覆層の形成およびその融合過程は、処理途中の処定時間ごとにサンプリングしたSEM観察結果から、(1)ゲスト粒子の分散、(2)粒子相互の衝突によりホスト粒子表面へのゲスト粒子の付着・埋没、(3)摩擦熱によるゲスト粒子の再凝集、(4)再凝集粒子のホスト粒子表面への展延被覆、(5)ゲスト粒子間の融合、などの過程をとることがわかった。また、複合化の進行速度や複合程度は、処理時間や回転速度、処理容器の水冷の有無などの条件を適宜選択することによって制御できる。2)、調整された複合粒子をそれぞれホットプレス焼結、常圧焼結、プラズマ反応焼結を行って、それらの焼結体の組織、耐末耗性、硬度、4点曲げ強度などについて検討した。その結果、複合粒子の場合には混合粉法に比較して硬度や耐摩耗性の点で優れているものの、粒界がジルコニアで占有されるため曲げ強度は低下する。3)、複合粒子を用いた傾斜組成材料については、焼結時の高熱によっても全くクラック発生のない試料を作成できることもわかり、今後の改善研究によって一層特性を向上させた材料の開発が可能となろう。
血管壁内残留ひずみに対する血管平滑筋の影響のバイオメカニクス的検討

【背景】摘出血管を輪切りにして輪の一ケ所を切断すると円弧状に開くことが多い。これは摘出血管の内壁に圧縮、外壁に引張りの円周方向ひずみが残留していたことを示し、血管壁が生理状態で壁内のひずみを一様に保っている可能性を示唆する現象である。本研究では血管壁内に存在する平滑筋細胞の圧縮・弛緩が血管壁内のひずみ分布に影響を与える可能性を調べた。【方法】ラット胸大動脈からリング状試料を切出して37°Cの酸素加クレブスーリンゲル液中で輪を切断した。ノルアドレナリン(NE)、二トロプルシドナトリウム(SNP)で平滑筋を夫々、完全収縮・弛緩させ、これに伴う試料形状の変化を観察した。また隣接する円筒状試料を用い平滑筋収縮・弛緩時の内圧-外径関係を夫々求めた。以上のデータを基に、血管壁が等方・均質・非圧縮性であり、試料形状が切断前は円、切断後は円弧であるという仮定の下に各内圧における壁内ひずみを算出した。【結果】NE・SNPの投与に伴って円弧状試料の開きの程度は夫々有意に増加・減少し、平滑筋の収縮・弛緩が残留ひずみを夫々増加・減少させることが判った。残留ひずみの存在により血管壁内の円周方向ひずみはある内圧において一様となる。そこで各内圧で計算されたひずみを基にしてこの内圧を推定した。その結果、平滑筋が完全弛緩した場合にはひずみが一様になる内圧は60mmHgより低いのに対し、完全収縮の場合にはその圧は200mmHgを越えることが明らかとなった。【考察】血管平滑筋は機械的引張刺激や体液性刺激により収縮する。このような刺激は、体内では血圧が上昇する際に発生する。血管平滑筋が血圧の高低に応じて収縮・弛緩することにより、広い範囲に亙って血管壁内のひずみを一様にし得る可能性が示された。大動脈平滑筋は血管径の制御だけでなく、壁内ひずみの制御をも行っているのかも知れない。
量子測定の量子情報理論的研究

26年度が最終年度であるため、記入しない。究極的な物理的現実の記述は量子論的でなければならないが,われわれが了解可能な情報,即ち,測定の結果は完全に古典的である.従って,通信の物理的過程は,装置の内容が物理的に特徴付けられていないが,量子論によって設けられる一般的制約条件を満たすという仮定のみに基づくブラックボックスに対する入出力相関関係によって記述可能である.本研究課題では,informational powerの概念を無限次元量子測定において研究し,量子論によって許される入出力相関関係の集合を古典的な理論で許される組との比較の上で特徴づける問題に対処するための理論的な道具を導いた.この一般的成果を,装置から独立なdimension witness,装置から半独立な量子プロトコル,量子情報路を通した古典通信などの量子論におけるいくつかの関連した未解決問題に応用して,検出ループホールに対してロバストなdimension witness,暗号プロトコル,乱数発生プロトコル,、限られた資源の下での量子情報路を通した古典的通信に対する最適なプロトコル,最適な量子読み取りプロトコルを導いた.これらの成果は,量子通信理論,量子理論,量子論の基礎,情報理論のようないくつかの分野に研究上の波及効果を与え,更に,それらは現在のテクノロジーで実験的実現に適したものである.このような理由から,将来,異なる分野にまたがってインパクトを与えることが期待される.26年度が最終年度であるため、記入しない。量子論で許される入出力相関の集合を特徴付けるという問題に関して,重要な成果が得られ,そのいくつかの応用が既に達成された.また,これまでの成果は、国際的な査読つき専門誌と国際会議で公表済みである.量子論では,量子縺れのような空間的相関に関しては,直接検出が許されているが,時間的相関,すなわち,同一地点の異なる時刻における事象の統計的相関に関しては,実験で直接検出することができない.本研究課題において考察された理論的枠組みは,自然に時間的相関の研究に拡張することが可能であり,時間的相関を最適に模倣する問題に応用可能であると考えられる.よって,それらの問題に強力な理論的戦略と間接的に接近する実験プロトコルをもたらし,実験的に不確定性と測定・擾乱関係を確かめる新しい方法を提供することが期待できる.
タンパク質分子の存在形態の認識とダウンストリームプロセスへの応用

目的物質を分離・精製する場合、いわゆる物性の他に、溶液中での分子の存在状態の違いを認識する必要があり、それが生理活性の有無に関係する。タンパク質分子の凝集はリフォルディングにおいては失敗となるが、ダイナミック膜の形成に必要である。分子レベルの凝集は、晶析の第一段階でもある。本研究ではタンパク質の存在状態の認識とバイオセパレーションへの応用の観点から以下の研究を実施した。1.疎水性相互作用を利用した変性前後のリゾチームの吸着特性変性前後のタンパク質は疎水性クロマトグラフ用担体への吸着特性が異なった。半回分式でリフォルディングしたタンパク質溶液をカラムに充填した担体に吸着させ、濃度勾配溶出を行うことで狭い画分に回収することができた。2.変性タンパク質の再活性化変性させたモデル酵素溶液を、再活性化溶液ヘ一定速度で注入する半回分式リフォルディングを行ったところ、酵素濃度の高い領域で回分式リフォルディングより高い再活性化率が得られた。3.セラミック担体へのタンパク質のダイナミック膜の形成特性多孔質セラミック支持体上に0.9以上の自己阻止率を有する卵白アルブミンのダイナミック膜を形成することができた。無機塩やゲル化阻止剤を添加すると、ダイナミック膜の形成が阻止されるだけでなく、既に形成された膜も消失した。4.タンパク質構成要素であるアミノ酸の水溶液中での挙動L-アスパラギン酸の晶析において、共存アミノ酸は製品結晶に多く含まれ、製品結晶の晶癖も悪化させた。5.二段階膜分離を付属する発酵槽によるバイオポリマーの連続生産Bacillus subtilisの生産するPoly-γ-Glutamic Acidを、精密ろ過で微生物と分離し、限外ろ過で分離、回収した。長時間の運転で生じる精密ろ過性能の低下は透過液で逆洗することで改善できた。リフォルディング過程では避けなければならない分子レベルの凝集の機構,速度は不明な点があるが,その特徴を認識し,バイオプロセスに有効な膜分離法の弱点である類似の分子量の物質の分離への応用を目指した.凝集の防止と意識的利用の両観点から,次の実験的検討を行った.1.変性,凝集,再活性化タンパク質の平衡分離変性タンパク質からのリフォルディング過程において共存する再活性化するタンパク質とリフォルディングできないタンパク質の表面の疎水性の違いに着目し,疎水性クロマトグラフ用担体との吸着特性を測定した.回分式吸着において再活性できるタンパク質はほとんど吸着せず,変性したままのものが選択的に吸着した。その担体を充填した小型カラムクロマトグラフィーにおいて両タンパク質に担当する。明確な2つのピークが現れ,分離が可能であった。2.限外ろ過による類似の分子量のタンパク質の分離タンパク質より文画分子量がはるかに大きいセラミック支持体でろ過し,通常阻止率は0%となるが,タンパク質のクラスターを発生させることで,いわゆる,ダイナミック膜が形成され,透過を阻止できる条件を見つけた。この膜の性質と操作条件との検討の結果,pHや液流速が影響するとともに,ゲル発生機構のひとつが関与していることがわり,その反応の制御により,膜形成を可逆的に扱うことができた。タンパク質により,異なった反応速度を作り出すことでタンパク質どうしの分離の可能性が得られた。3.複数のアミノ酸の共存下での晶析上記の研究の補完的知見をえるため,タンパク質の構成要素であるアミノ酸どうしの相互作用についての結晶化過程に及ぼす共存アミノ酸の影響についても製品結晶への他結晶の含有について検討した。リフォルディング過程では避けなければならないが、ダイナミック膜形成に利用できる分子レベルの凝集の特徴を認識し,リフォルディング過程にある酵素リゾチームの分離とリフォルディング効率の上昇およびタンパク質のダイナミック膜による類似の分子量のタンパク質との分離を目指し、次の実験的検討を行った.

1.変性,凝集,再活性化タンパク質の分離プロセスの開発前年度の研究で得られた疎水性坦体への吸着平衡関係をより詳細に検討し,ニューラルネットワーク法により、最適な吸着条件およびカラムクロマトグラフィーにおける溶出条件を探査した。また、分取カラムクロマトグラフィでリフォルディング過程にある存在状態の異なった同一の酵素の分離を行い,再活性化できなかった酵素をカラム内に残留させ、再活性化した酵素のみ回収することが可能になった.2.タンパク質のダイナミック膜による限外ろ過と類似分子量タンパク質の分離分画分子量300,000のセラミック支持体上に卵白アルブミン(分子量:約45,000)のダイナミック膜を安定的に作製できる技術を開発した。α-アミラーゼ(分子量:45,00055,000)との混合水溶液の限外ろ過を行ったところ、膜形成物質の阻止率は0.95以上であるが、共存した分子量の類似したα-アミラーゼは、同支持体を用いて、単独でろ過した場合より透過が阻止されたが、約半分が透過した。その結果、膜形成タンパク質は液中で分子レベルで凝集し、膜透過に関しては巨大な分子として挙動することが判明した。生理活性を有するタンパク質やペプチドを分離・精製したり、利用するプロセスの性能に影響する、溶液中での分子の存在状態を認識し、間接的であっても溶質の状態の変化や微小クラスターの発生に起因するプロセスの性能の変化をより正確に、予測することを目的とし、前年度までに得られた知見を応用し、変性酵素のリフォルディングとバイオリアクターへの分離技術の高度な利用の可能性を検討した。1,複数の酵素のリフォルディングリゾチームのリフォルディングで、有効であった半回分式をリボヌクレアーゼAのリフォルディングに適用したところ、同様に、回分式より再活性化率を向上させることができた。カラムクロマトグラフィーにおいて担体との平衡化や勾配溶出方法の検討により、カラム全体に吸着した再活性化したタンパク質を比較的狭い画分に濃縮、分離することができた。また、ニューラルネットワークによる吸着特性の予測も試みた。2,二段階膜分離を付属する醗酵槽によるバイオポリマーの連続生産Bacillus subtilisを培養しながら、Poly-γーGlutamic Acidを生産し、第1段目の精密ろ過で微生物を分解し、醗酵槽にリサイクルするとともに、第2段目の限外ろ過で生成ポリマーを分離、回収し、低分子基質は醗酵槽にリサイクルするシステムを運転した。その結果、培養期間が長期になると、精密ろ過膜上に菌の蓄積が生じ、ろ過性能が低下した。ろ過液をポンプで透過液側から阻止側へ短時間逆流させ、堆積した菌を剥離させることで透過流束、透過率が大きく改善されることがわかった。
人工心肺使用手術が生体のHMGB1/HRG バランスに与える影響の網羅的検討

HMGB1は活性化された樹状細胞・マクロファージ、あるいは壊死細胞から細胞外に放出され、炎症反応惹起、組織障害、組織の修復、動脈硬化等様々な炎症関連機序に関与している。一方、HRGはHMGB1と直接結合する血漿グリコプロテインであり、HMGB1の多様な作用に対し強い拮抗活性を示す物質である事が知られている。当研究室では、これまで小児先天性心疾患の人工心肺使用手術におけるHMGB1/HRGバランスを調査するPreliminary Studyを施行し、有意な変動を見出している。この度の研究では、それらの変動が持つ臨床的意義を明らかにし、バイオマーカーおよび治療ターゲットとしての可能性を模索する。
骨細胞・骨細管系による破骨細胞性骨吸収と骨細胞の生存・死滅の調節機構

骨基質に埋め込まれている骨細胞は、骨芽細胞に作用し骨代謝回転を制御するスクレロスチン、ならびに、骨基質の石灰化結晶に結合するDMP-1(dentinmatrixprotein-1)といった因子を産生する。しかし、骨細胞は、その直上の破骨細胞の骨吸収に応じてスクレロスチン産生を抑制することで、骨芽細胞を介した破骨細胞性骨吸収ならびに骨改造を阻害しないようにすることが示唆された。本年度の研究は、破骨細胞の骨吸収に伴って、骨基質に包埋されている骨細胞が破骨細胞によって取り込まれ、そのまま消化・分解されてしまうのか、あるいは、骨小腔から抜け出してきて、その後にもう一度、骨芽細胞系の細胞として機能するのか解明することが目的である。それを明らかにするために、オステオプロテジェリン(OPG)遺伝子欠損マウスを用いて上記の解明を試みた。OPG^<-/->マウスは破骨細胞が活性化しており活発な骨吸収を行う環境を示すため、骨吸収が激しい状態での骨細胞の生存・死滅を高い頻度で組織化学的に観察できると考えられる。その結果、OPG^<-/->マウスでは、多くの骨細胞が濃縮したり、死滅してしまったために空の骨小腔を示していること、さらにDMP-1とsclerostinの発現が低下していることが明らかにされた。電子顕微鏡で観察すると、骨改造を活発に受けた骨基質から骨細胞が生理的に骨小腔から抜け出ることは難しく、多くの場合には、網目状に張り巡らされたセメントラインによって細胞ダメージを受けていることが強く示唆された。さらに骨細胞が産生する蛋白であるDMP-1の発現は著しく低下しており、その原因として、DMP-1は骨細管系の不規則性や細胞死に依存しており、強いダメージを受けた骨細胞のDMP-1産生が低下すると推測された(BioMed.Res,2010)。現在、次の実験として、PTH投与で破骨細胞活性を上昇させる一方、骨形成も亢進させた場合の骨細胞の生存・死滅、ならびに破骨細胞との細胞形態学的関連性について解析を進めている。本研究の目的は、破骨細胞による骨吸収とその直下の骨基質内に存在する骨細胞との関連性について明らかにすることである。申請者らは、その解析部位として、常時、骨吸収が行われる歯槽骨の圧迫側(下顎第一臼歯・根間中隔近心面)を選択し、正常と卵巣摘出ラットを作製し組織化学的に検索した。正常ラットにおいて、下顎第一臼歯・根間中隔近心面では多数の酒石酸抵抗性酸性フォスファターゼ(TRAP)陽性破骨細胞が骨表面上に局在するとともに、アルカリフォスファターゼ(ALP)活性強陽性の骨芽細胞も局在し、活発な骨改造が認められた。骨細胞はsclerostinを産生することで骨芽細胞の活性を抑制し、同時に、破骨細胞形成や吸収活性にも影響を及ぼすと考えられている。そこで、根間中隔近心面側の骨細胞を観察すると、sclerostin陽性反応を有さない骨細胞はごく表層であることが観察された。一方、卵巣摘出により骨代謝回転が上昇した場合の下顎第一臼歯・根間中隔近心面では、さらに多数のTRAP陽性破骨細胞とALP強陽性骨芽細胞が骨表面上に局在し、非常に活発な骨改造を示した。また、同部位における骨細胞が広範囲わたってsclerostin陽性反応を有さないことも認められた。この現象の機序として、エストロゲン欠乏が骨細胞のアポトーシスを誘導しsclerostin産生を抑制する可能性も考えられたが、TUNEL法や電顕観察では骨細胞のアポトーシスは確認されなかった。一方、活発な骨改造が行われた結果、骨細胞・骨細管系の規則的配列が乱れてしまい、そのような部位における骨細胞からのsclerostin産生が著しく低下していることが明らかとなった。従って、破骨細胞の骨吸収および骨芽細胞との骨改造の結果、骨細胞からのsclerostin産生が低下することが明らかとなった。これまでに、破骨細胞形成と骨吸収活性は前骨芽細胞とのcell-to-cell contact (RANK/RANKLシグナル)を介して誘導されることが知られてきた。しかし、破骨細胞が具体的にどの骨基質を吸収するか、またその深さや領域などについては、前骨芽細胞や骨芽細胞では調節することができないことから、申請者は、骨基質内部で細胞性ネットワークを形成する骨細胞・骨細管系が破骨細胞や骨改造に影響を及ぼす可能性が高いと考えて、組織化学的な検索を行った。特に、DMP-1やsclerostin等の骨代謝の調節に関与する蛋白質の局在について、免疫組織化学的手法を用いて検索するとともに、その場の破骨細胞による骨吸収や骨改造について組織化学的・微細構造学的に解析を行った。

その結果、骨改造が亢進している部位あるいはモデリングで骨形成が誘導されている部位の骨細胞・骨細管においてはDMP-1の発現・産生は充分に認められるが、骨芽細胞の抑制因子と考えられているsclerostin産生は抑制されていた。一方、骨改造が緩やかに進む皮質骨などの緻密骨ではsclerostin産生は亢進しており、骨表面上には細胞体が扁平となった非活性型の骨芽細胞、すなわちbone lining cellを観察した。さらに、骨細胞が周囲の骨基質を溶解または骨基質を沈着するか否かについて、副甲状腺ホルモン(PTH)投与を行うと、骨細胞周囲の骨小腔壁が広がり、また、小腔壁には石灰化基質の断片やコラーゲン線維の断片と思われる構造を観察した。以上の解析は、骨細胞が積極的に、骨表面上の骨芽細胞、破骨細胞そして骨改造に影響を与えていることを強く示唆しており、また、骨細胞はその周囲の骨基質の沈着や溶解をある微細環境下で行い得ることを意味していると推察された。本研究の目的は、破骨細胞による骨吸収とその直下の骨基質内に存在する骨細胞との関連性について明らかにすることであり、本研究結果は、骨改造と骨細胞との間に何らかのシグナルが存在し、その結果、sclerostin産生が抑制されることを強く示唆している。骨細胞は骨基質内部に細胞性ネットワークを張り巡らせており、骨細胞から破骨細胞や骨改造に影響を与える機構があっても良く、本研究成果はその解明の一助となると思われる。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究成果は、よく知られているsclerostinが重要な役割を果たすことを示しているが、骨細管の内部を通過する他の物質や、骨細胞同士のシグナル伝達など、まだまだ解明しなければならない項目があり、今後、解析の必要性を感じる。
粒界構造変態および拡散支配型相変態に及ぼす強磁場の影響

近年、強磁場作用を利用した材料プロセスが注目されている。強磁場を用いることにより、材料の粒界微細組織をより精密に制御することができれば、多結晶材料のより高性能化が可能となる。一方、結晶粒界は相変態と同様、熱力学的に粒界構造が変化する「粒界構造変態」が起こることが見出されており、粒界構造変態温度を境に、粒界拡散速度や粒界偏析などの粒界の諸特性が著しく変化する。したがって、多結晶材料の粒界微細組織を制御する上では、粒界構造変態に関る知見に基づいた熱処理プロセスを確立することが非常に重要である。そこで本研究では、外部磁場作用下において粒界構造変態がどのような影響を受けるのか明らかにすることを目的とした。Fe-Si合金双結晶を用いて、溶融Znによる粒界ぬれ性に及ぼす強磁場の影響を調べた結果、6Tの外部磁場によりΣ5粒界に対する800°CにおけるZnのぬれ性遅延効果が明らかとなった。一方、Fe-Si合金多結晶体を用いて、745°Cにおける粒界ぬれ性に及ぼす強磁場の影響を調べた結果、6Tの強磁場下のほうがZnの粒界浸透が加速されることが示されたが、800°C以上の熱処理温度においては、粒界浸透に及ぼす磁場の影響は見られなかった。745°Cは本合金のキュリー温度以下であるので、粒界浸透に及ぼす磁場の影響はキュリー温度を境に変化する可能性が示唆された。また、冷間圧延されたIF鋼の再結晶挙動に及ぼす交流磁場の影響を調べた結果、交流磁場により、(111)<123>方位が発達する一方、γ繊維再結晶集合組織の発達が遅延することが明らかとなった。したがって`多結晶材料の粒界微細組織を制御する上では、粒界構造変態に関る知見に基づいた熱処理プロセスを確立することが非常に重要である。本研究では、外部磁揚作用下において粒界構造変態がどのような影響を受けるのか明らかにすることを目的としている。また、従来の研究の多くは、直流磁場を用いており、実用上の応用が有利な交流磁場の影響に関する研究はほとんど行われていないことから、応用研究として、鋼の相変態に対する交流磁場の影響についても検討する。今年度は、方位制御したFe-si合金双結晶と粗大結晶粒試料およびFe。C合金多結晶試料の表面にZnをコーティングした後、強磁場および交流磁場作用下で熱処理し、粒界微細組織変化を評価するための試験片を作製した。すなわち、Fe-si合金のΣ5対応粒界とランダム粒界双結晶試料ならびに粗大結晶粒試料の表面にZnコーティングを行い、06Tの磁場作用下において750850°Cの温度で焼鈍した。次年度に、粒界において形成される固/液界面の2面角(粒界ぬれ性)を測定することで、粒界構造変態により粒界ぬれ性が急激に変化することが知られていることから、粒界構造変態に及ぼす磁場作用の影響を明らかにする。また、炭素量の異なるFe-C合金多結晶試料の表面にZnコーティングを行った後、00.5Tの交流磁場作用下において800900°Cの温度で焼鈍した。次年度に、詳細な組織観察を行い、鋼の相変態に対する交流磁場の影響を検討する。本研究では、外部磁場作用下において粒界構造変態がどのような影響を受けるのか明らかにすることを目的としている。また、従来の研究の多くは、直流磁揚を用いており、実用上の応用が有利な交流磁場の影響に関する研究はほとんど行われていないことから、応用研究として、鋼の相変態に対する交流磁場の影響についても検討する。昨年度は、Fe-Si合金双結晶試料の実験操作および加工の取扱が非常に困難であったので、固定ジグを工夫したところ取扱が格段に容易になったため、当初計画していた多結晶での実験より、双結晶での実験により重点をおいて継続した。Fe-si合金のΣ5対応粒界とランダム粒界双結晶試料の表面にZnコーティングを行い、06Tの磁場作用下において630730°Cの温度で焼鈍し、粒界において形成される固/液界面の2面角(粒界ぬれ性)を測定した。