hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中長期アンサンブル気象予測情報を活用した貯水池操作手法の開発

その結果、当初計画していた研究順序とは異なる手順となり、平成23年度に予定していたアンサンブル予測情報に関する初期の利用性分析については実施できていない一方で、平成24年度に予定していた後期の予測情報の利用性分析については既に検討を行っている。そのため、研究順序は変わったものの、研究全体に対する実施分量としては概して計画していた通りであり、研究は概ね順調に推移していると言える。平成23年度に行った確率予測情報を利用した貯水池利水操作における利用性分析手順を、アンサンブル予測情報を利用したものに拡張し、同様の分析を行う。その上で、アンサンブル予測情報を利用した操作規準を設計し、実予報データを用いた貯水池実時間操作支援モデルの開発を行う。具体的には、以下の課題に取り組む。1)利水放流意思決定におけるアンサンブル予測情報の利用性分析:貯水池の状態、水需給構造、採用する渇水被害関数の差異などによって、アンサンブル予測情報の利用性がどのように変化するのかを分析する。アンサンブル予測情報を決定論的、確率論的、あるいは複数のシナリオとして考慮するのが最も良いのかを分析を通じて検討する。この際、予測情報を決定論的に利用した方が良い場合と確率論的に利用した方が良い場合の閾値については、平成23年度に実施した確率予測情報の利用性分析の結果を参考にする。2)操作規準の設計:アンサンブル予測情報の利用性分析結果を踏まえて、類型化された予測情報と貯水池放流決定問題との各組合せに対するアンサンブル予測情報の利用手順を格納したルールベースを作成する。3)操作規準に基づいた実時間操作支援システムの開発:上記2)で設計した操作規準を用い、現業予報データを用いた貯水池実時間操作支援システムの開発を行う。現業予報データには、気象庁が発表している中長期アンサンブル気象予報を利用し、予報状況と貯水池の状態を操作規準に照らしながら最も近いと考えられる操作規準に沿った放流決定を行う過程を構築し、システムに実装する。4)観測情報との同期過程の構築:観測情報との同期過程を考慮した予測情報の利用手法を開発する。直近のアンサンブル予報メンバのうち、観測状況と近いメンバの予測値をより信頼して操作に反映させるよう、利水放流決定へ考慮する際に予報メンバの主観確率分布を更新する過程を開発する。当初計画では、平成23年9月にオーストリア・ウィーンで開催される予定であった国際会議Water Policy 2011に参加し、欧州を中心としたアンサンブル予報研究に関する国際プロジェクトHEPEXの関連研究者などと、アンサンブル予測情報の利用技術について意見交換を行うことを考え、そのための旅費を計上していたが、主催者側の都合で中止となりその後代替の会議も開かれなかったため、平成24年度に改めて情報収集に赴くことにし、当該旅費に相当する研究費については、平成24年度中に予定しているその他の研究活動にかかる旅費と合わせて、平成24年度に使用する予定とした。また、確率予測情報を利用した貯水池操作最適化の計算負荷が予想以上に大きかったことから、アンサンブル予測情報を利用した操作最適化計算の負荷も同様に大きいことが想定される。
海綿から得られた強力な細胞毒性物質theostatin類の構造と活性

各アミノ酸残基の化学構造ならびにアミノ酸配列は、各種二次元NMRデータの解析から決定した。これらは、いずれもN末端がカルバモイル基でブロックされた48残基のアミノ酸からなるポリペプチドで、そのアミノ酸残基の約半数はt-LeuやβOHValなどの異常アミノ酸であった。また、主成分のpolytheonamide Bの各アミノ酸残基の絶対立体配置は、化学的部分加水分解を行い、Marfey法などの手法を用いて決定した。その結果、DおよびL型アミノ酸が交互に存在する興味ある配列であることが判明した。NMRならびにCDスペクトルから、polytheonamideBはクロロホルム-メタノール(1:1)中でヘリックス型のコンフォメーションを形成することが示唆されたので、NMRからの情報をもとにDADAS90プログラムにより構造計算をおこなった。その結果、polytheonamideBは、この溶媒中で右巻きのβ-ヘリックス型のコンフォメーションをとることがわかった。このコンフォメーションは、チャンネル形成性ペプチドのgramicidin Aが脂質二重膜中でとるものと同じコンフォメーションであることから、polytheonamideBの活性発現はこの筒型コンフォメーションに関与することが推察された。八丈島産海綿Theonellaswinhoei25kgのエタノール抽出物のエーテル可溶部から,細胞毒性を指標にして溶媒分画,フラッシュクロマトグラフィー,ゲルろ過,および逆相高速液体クロマトグラフィーなどを用いて,polytheonamides A-C(当初theostatins A-Cと命名したが,種々考慮の上polytheonamidesA-Cに改名)と命名した強力な細胞毒性(L1210マウス白血病細胞IC50<4ng/mL)を示す3つのペプチドを単離した。主成分のpolytheonamide Bは,ESI-MSおよびFAB-MSより分子量4890を示すペプチドで,アミノ酸分析からAla,Val,Thrなどの通常アミノ酸のほかにt-Leu,β-hydroxyValなどの異常アミノ酸が含まれることが判明した。N末端がブロックされているためペプチドシークエンサーを用いた配列分析を適用できないので,主として2次元NMRスペクトルを用いた構造解析をおこなった。DQF-COSY,HOHAHAスペクトルにより,個々のアミノ酸を帰属し,更にNOESYスペクトルを詳細に検討した結果,48残基のアミノ酸のつながりを明らかにした。Polytheonamide Aとpolytheonamide Cについても,同様の解析をおこない,48残基のアミノ酸の配列が決定できた。まず、構成アミノ酸の絶対立体配置をChirasil Valカラムを用いるGC分析ならびにMarfey誘導体のHPLC分析から決定した。次に、アミノ酸残基の絶対立体配置を決定するため、部分加水分解で得られたペプチドフラグメントのアミノ酸配列をタンデムFABMSで決定した。そのペプチドフラグメントをdansyl誘導体に導き、完全加水分解後Martey試薬と反応させた。Dansyl化アミノ酸はキラルカラムを用いるHPLC分析、それ以外のMarfey誘導体化したアミノ酸はHPLC分析に付し、各フラグメントに含まれるアミノ酸残基の絶対立体配置を決定した。このコンフォメーションは、チャンネル形成性ペプチドのgramicidinAが脂質二重膜中でとるものと同じコンフォメーションであることから、polytheonamideBの活性発現はこの筒型のコンフォメーションに関与することが推察された。
一度の冷却による脊髄保護作用

近年増加傾向にある胸腹部大動脈瘤の手術は、大動脈を遮断する必要があり、必然的に脊髄虚血を生じる。また、最近の報告でも、下半身麻痺の合併症が2.4から30%生じるとある。この合併症を防ぐ最も有効な手段として低体温が広く知られている。しかしながら、今まで報告されている低体温は心室細動など死に至らしめる不整脈や出血傾向の増加などの低体温合併症を生じる危険性があり、実際の臨床の場では応用し難い一面を持つ。そこで、本研究は低体温合併症が生じない程度の低体温療法(常温から一度低体温にする)に伴う虚血耐性効果に着目した。また、脊髄虚血再灌流障害は数日後に悪化することも多く報告されており、長期的に経過観察する必要がある。そこで、一度程度の僅かな冷却が脊髄虚血再灌流に対し脊髄保護効果があるか、ラット脊髄虚血再灌流モデルにて長期(再灌流1ヶ月)にわたり評価を行った。加えて、今まで報告されている脳・脊髄虚血再灌流モデルでは虚血後低体温も再灌流障害を軽減する報告もあり、一度低体温による虚血後使用も評価した。その結果、虚血中のわずか一度低体温でも再灌流後は長期にわたり、灰白質と白質の障害を軽減し、良好な下肢運動能を維持できることが判明した。しかしながら、虚血直後から一度低体温を用いても灰白質と白質の障害を軽減することはなく、下肢運動能も下半身麻痺のままであった。したがって、虚血中のわずか一度でも低体温にすることは非常に重要であることが示唆された。
杯細胞分化のシグナル伝達の解明と治療応用

ヒト結膜上皮細胞由来の細胞の幹細胞性の検討、細胞外、細胞内のシグナル伝達の機構の解析を試みた。研究用ドナー強角膜から採取した結膜から細胞を単離したところ、採取された細胞は結膜特異的な分化マーカーを発現し、自己複製能は限られていたことなどから結膜由来の前駆細胞と考えられた。杯細胞分化促進増殖因子の機能的受容体を遺伝子増幅、蛋白発現の検討、ブロッキング抗体で検討したところ、一つの受容体が機能していることが明らかとなった。ヒト結膜上皮を無血清・無フィーダーで培養し増殖因子をコントロールすることで、single cell由来の細胞を結膜上皮系細胞と杯細胞に別々に分化させることができるようになった。本研究では、ヒト結膜上皮細胞由来の細胞の幹細胞性の検討、細胞外、細胞内のシグナル伝達の機構を中心に検討した。まずsingle cellとして採取したヒト結膜上皮細胞の幹細胞性の検討した。方法は研究用ドナー強角膜から結膜を採取し、コラゲナーゼ処理後non-tissue culturedishを用いて細胞を単離したが、これらの継代培養の反復による自己複製能の検討をおこなったが継代は困難であった。また基底細胞マーカーの発現も再検討を要するものであるなど明らかな結果は得られなかった。次に杯細胞分化促進増殖因子の機能的受容体の検討を行った。FGF2の機能的受容体の決定するためFGF2で刺激されたsingle cell由来細胞を回収し、FGF2の受容体FGFR1-4の遺伝子発現解析を行ったところ、FGFR1およびFGFR2遺伝子が検出され、FGF3およびFGF4遺伝子は検出されなかった。次に遺伝子が検出されたFGFR1およびFGFR2に関するウエスタンブロッテイングによる蛋白発現解析をおこなったところFGFR1およびFGFR2の蛋白も検出された。以上よりFGF2を介する細胞外のシグナルはこれら機能的受容体を介していることが明らかとなった。我々は、扁平上皮系細胞の幹細胞採取法を用いてヒト結膜上皮細胞から採取したsingle cell由来の細胞から増殖因子のコントロールで目的とする細胞を作り出す方法を開発した。しかもウシ血清を用いないことから多くの未知因子の影響を排除し、single cell由来で細胞分化を完全にコントロールしている。したがって分泌型ムチン産生を促す新しい治療法を開発するためには、細胞内/細胞外のシグナル伝達経路を明らかにすることが必須である。そこでp42/p44 MAPK (ERK1/2), JNK, p38MAPKなどMAPKファミリーの細胞内外のシグナル伝達機構を明らかにすることを目的とした検討を行った。現時点ではERK1/2がシグナル伝達に関与していることは、ウエスタンブロッテイング、リン酸化の過程を明らかにする免疫染色、インヒビターを用いたブロッキング実験などから明らかになった。しかしその抑制は完全でないことから別の経路の関与も示唆された。今後は更なる経路の解析などをすすめて行く予定である。シグナル解析の結果が完全にそろわないため証拠固めを行っているためヒト結膜上皮を無血清・無フィーダーで培養し増殖因子をコントロールすることで、single cell由来の細胞を結膜上皮系細胞と杯細胞に別々に分化させることに成功した。本研究では、増殖因子受容体、MAPKファミリーの細胞内外のシグナル伝達機構を明らかにし、ヒト結膜由来の分泌型杯細胞の分化・活性化の全容を明らかにする。明らかになった細胞内・細胞外のシグナル伝達機構をもとに結膜の杯細胞を刺激してドライアイ患者の粘液層を強化する治療薬の開発を目指す。同時に別の増殖因子で発現の明らかになった膜型ムチンの発現促進機構を明らかにし、涙液の粘液層に関する治療応用につなげることが目的であった。そこでp42/p44 MAPK (ERK1/2), JNK, p38MAPK、ERK5などMAPKファミリーの細胞内外のシグナル伝達機構を明らかにすることを目的とした検討を行った。多くのインヒビターを用いた機能解析の結果、これまでにERK1/2がシグナル伝達に関与していることが明らかとなった。さらにウエスタンブロッテイングでの発現レベル解析、リン酸化の過程を明らかにする免疫染色の結果もえられたため、ERK1/2はこの細胞内シグナル伝達に関与しているもと考えられた。しかしインヒビターを用いた抑制は完全でないことから別の経路の関与も示唆された。そこで他のインヒビターを用いた検討をおこなったところERK5の関与の可能性が考えられた。そこで今後はその経路が実際に関与しているかに関する検討を追加していく予定である。ERK5がシグナル伝達に関わる可能性があるが、リン酸化ERK5の免疫染色やウエスタンブロッテイングなどでの検討で明らかな証拠がえられていない。また結膜細胞の入手が難しく、実験の進捗を遅らせる一因ともなっている。ヒト結膜中のMUC5AC蛋白の存在を確認していますが、研究用移植角膜に残存する結膜サンプル量が少ないため、多くの研究用角膜から結膜組織を採取し蓄積する必要が生じ、想定以上の時間を要している。さらにwestern blottingでコントロール正常結膜にMUC5AC蛋白の検出ができておらず、別の抗体を複数購入しさらに検討を行う必要が新たに生じてきているため遅れを生じている。

しかもウシ血清を用いないことから多くの未知因子の影響を排除し、single cell由来で細胞分化を完全にコントロールしている。したがって分泌型ムチン産生を促す新しい治療法を開発するためには、細胞内/細胞外のシグナル伝達経路を明らかにする必要がある。また将来の治療に結びつけるために更に詳細なシグナル伝達機構を明らかにする必要があった。そこでp42/p44 MAPK (ERK1/2), JNK, p38MAPKなどMAPKファミリーの細胞内外のシグナル伝達機構を明らかにすることを目的とした検討を行った。結果としてERK1/2がシグナル伝達に関与していることは、ウエスタンブロッテイング、リン酸化の過程を明らかにする免疫染色、インヒビターを用いたブロッキング実験などから明らかになった。しかしその抑制機構は完全でなく、不完全であることから別の経路の関与も示唆された。更にインヒビターを用いた検討をおこなったところERK5とERK1/2の両方をブロックすることでシグナル伝達経路をほぼ完全にブロックすることができた。以上からERK5とERK1/2の両方両方の経路を用いて分泌型ムチンの分化が起こっている可能性が考えられた。今後はin vivoでこれまに明らかになった機構が働いているかの検討を行う必要がある。ヒト結膜上皮細胞由来の細胞の幹細胞性の検討、細胞外、細胞内のシグナル伝達の機構の解析を試みた。研究用ドナー強角膜から採取した結膜から細胞を単離したところ、採取された細胞は結膜特異的な分化マーカーを発現し、自己複製能は限られていたことなどから結膜由来の前駆細胞と考えられた。杯細胞分化促進増殖因子の機能的受容体を遺伝子増幅、蛋白発現の検討、ブロッキング抗体で検討したところ、一つの受容体が機能していることが明らかとなった。免疫染色の結果が明らかでなく、別の証明方法を検討中である。またサンプルの研究用ヒト角膜の輸入頻度もやや少ないことも原因となっている。別のインヒビターなどを用いて解析を再度実施する予定アメリカアイバンクに依頼して結膜組織が多く残った研究用角膜の輸入を依頼している。また抗体のクローンを変更してリン酸化ERK5の免疫染色やウエスタンブロッテイングを行うことで裏付けとなる検討を追加して公表レベルに持っていく必要があると考えており、検討を継続中である。ヒト結膜中のMUC5AC蛋白の存在を確認していますが、研究用移植角膜に残存する結膜サンプル量が少ないため、多くのの研究用角膜から結膜組織を採取し蓄積する必要が生じており、今後多くのサンプルを入手する予定である。western blottingでコントロール正常結膜にMUC5AC蛋白の検出ができていないことから、別の抗体を複数購入しさらに検討を行うことにしている。眼科学研究予定のヒト結膜上皮細胞由来の細胞の幹細胞性の検討、細胞外のシグナル伝達の機構を中心とした解析を再度試み、増殖因子による違いにも更に言及できるようにきめの細かい研究を推進していく。研究用の材料の輸入が滞ったためアメリカアイバンクに依頼しても結膜組織が多く残った研究用角膜が入手が難しく、研究遅延の原因となっている。ERK5とリン酸化ERK5の抗体がうまく機能していない。
バブルを用いた液中光造形法に関する研究

光硬化性樹脂は露光された表面付近でしか硬化しないので,立体物を作製するには平板を積層する方法によるのが一般的である.そのため,できあがった立体物表面に積層に基づく段差が生じることが問題とされている.本研究は,造形物の表面段差の排除を目的とするもので,ここではバブル(気泡)を介して3次元的に露光点を移動させる非積層式造形法を採用した.本年度は,前年度に開発した装置に,液面下で露光点を3次元的に自在に移動させる機能と,紫外線ビームをオン・オフさせる機能を付加し,積層段差の無い立体物の造形に取り組んだ.以下その詳細について述べる.1.デスクトップ型組立ロボットの水平方向2軸と鉛直方向1軸の計3軸の移動を同時に制御するソフトウェアをロボット言語により作成した.このソフトウェアを用いて,露光点を水平方向に移動させると同時にベースプレートを下降させることにより,露光点を擬似的に3次元移動させた.2.上記の光造形装置を用いて簡単な形状の立体物(例としてスパイラル状の立体物)を作製し,本科研費で購入した顕微鏡により造形物の表面状態を観察した.その結果,従来法による積層式造形物の表面に比べて格段に滑らかであることがわかった.3.紫外線ビームをオン・オフするシャッタを,ソレノイド,トランジスタ,ダイオード,マルチバイブレータIC等を用いて製作し,上記の光造形装置に取り付けた.また,3次元モデルの形状情報に基づいてシャッタを開閉する命令を上記のプログラムに追加し,3軸同時制御型光造形装置を完成させた.4.3.で開発した光造形装置を用いて,実際に滑らかな表面形状をもつ立体物(例としてワイヤフレームモデル)を作製した.5.完成した光造形装置,試作した造形物などを本科研費で購入したデジタルカメラで撮影し,本科研費で購入したプロジェクタを用いて研究代表者,分担者間で互いに成果報告を行った.光硬化性樹脂は,露光された表面付近でしか硬化しないので,立体物を作製するには平板を積層する方法によるのが一般的である.しかしながら積層に際しては,硬化層の上を一旦未硬化樹脂液で覆う(リコートする)必要があり,このリコートに時間がかかることが問題とされている.本研究は,光造形からのリコート工程の排除を目的とするもので,ここではバブル(気泡)を介して露光する手法を採用した.今年度は,液中に挿入した細管(パイプ)の内圧を高めて細管の先端部にバブルを発生させる方式の光造形装置を試作し,基本性能の検討を中心に研究を進めた.以下その詳細について述べる.1.紫外線光源としてHe-Cdレーザ(IM3031R-R:金門電気(株))を,レーザビームの走査と造形物の移動機構にはデスクトップ型組立ロボット(CAST PRO:Sony(株))の3軸移動機構を用いた.バブル発生のための加圧装置を,細管,凸レンズ,注射器,ビニルチューブ等で作製し,X-Yステージ部に取り付けた.2.液中で露光点(バブル先端部)を移動させることにより,硬化部分は直ちに液中に埋没するのでリコート無しで立体物が作製できることがわかった.3.空気のバブルを介して露光した場合の樹脂の硬化特性を測定した結果,従来法に比べて遜色の無い硬化速度,精度が得られることがわかった.4.高粘度の樹脂を用いた場合,ビーム走査速度(バブルの水平移動速度)を速めると,バブル形状を安定に保つのが難しく,バブルが崩壊しやすくなることがわかった.5.バブル材料にアルゴンガスを用いた場合,酸素阻害が起こらないことにより樹脂の硬化速度が従来法の2倍程度に向上することがわかった.6.立体物の造形時間を測定した結果,リコート時間が要らない分たけ時間が短縮され,低ワットレーザーを用いた小形光造形装置として充分実用に供することがわかった.光硬化性樹脂は露光された表面付近でしか硬化しないので,立体物を作製するには平板を積層する方法によるのが一般的である.そのため,できあがった立体物表面に積層に基づく段差が生じることが問題とされている.本研究は,造形物の表面段差の排除を目的とするもので,ここではバブル(気泡)を介して3次元的に露光点を移動させる非積層式造形法を採用した.本年度は,前年度に開発した装置に,液面下で露光点を3次元的に自在に移動させる機能と,紫外線ビームをオン・オフさせる機能を付加し,積層段差の無い立体物の造形に取り組んだ.以下その詳細について述べる.1.デスクトップ型組立ロボットの水平方向2軸と鉛直方向1軸の計3軸の移動を同時に制御するソフトウェアをロボット言語により作成した.このソフトウェアを用いて,露光点を水平方向に移動させると同時にベースプレートを下降させることにより,露光点を擬似的に3次元移動させた.2.上記の光造形装置を用いて簡単な形状の立体物(例としてスパイラル状の立体物)を作製し,本科研費で購入した顕微鏡により造形物の表面状態を観察した.その結果,従来法による積層式造形物の表面に比べて格段に滑らかであることがわかった.3.紫外線ビームをオン・オフするシャッタを,ソレノイド,トランジスタ,ダイオード,マルチバイブレータIC等を用いて製作し,上記の光造形装置に取り付けた.また,3次元モデルの形状

情報に基づいてシャッタを開閉する命令を上記のプログラムに追加し,3軸同時制御型光造形装置を完成させた.4.3.で開発した光造形装置を用いて,実際に滑らかな表面形状をもつ立体物(例としてワイヤフレームモデル)を作製した.5.完成した光造形装置,試作した造形物などを本科研費で購入したデジタルカメラで撮影し,本科研費で購入したプロジェクタを用いて研究代表者,分担者間で互いに成果報告を行った.
新規β-1,4-ガラクトース転移酵素の機能の解析とその糖鎖生物学への応用

本年度の研究実施計画に基づいて研究を行い、細胞の癌化と新規β-1,4-ガラクトース転移酵素(β-1,4-GalT II)遺伝子の発現動態との関係について以下の新しい知見が得られた。1,MTAgはマウス線維芽細胞(NIH3T3)の形質転換細胞であり、NIH3T3に比べ高分岐糖鎖の発現が2倍高く、ヌードマウス皮下に移植すると速やかに腫瘍を形成し肺への転移能も高い。両細胞のβ-1,4-GalT活性を測定した結果、MTAgでNIH3T3に比べて1.2倍高い活性が検出された。次に、両細胞におけるβ-1,4-GalT II遺伝子と既知のβ-1,4-GalT遺伝子の発現を調べた。その結果、既知のβ-1,4-GalT mRNAの発現は両細胞間で同じだったが、β-1,4-GalT II mRNAの発現はMTAgで2.4倍増大していた。本研究を行っている間に、新たにβ-1,4-GalT遺伝子が幾つかクローニングされたので、これらについても調べたが、細胞の癌化に伴う増大は認められなかった。2,ヒト大腸癌由来SW480にβ-1,4-GalT IIのアンチセンスDNAを導入することで、細胞表面糖鎖パターンを変え、癌細胞の形質を変化させることができるかどうかを検討した。細胞膜糖タンパク質をレクチンを用いて解析した結果、アンチセンス導入細胞で2,6分岐側鎖やポリ-N-アセチルラクトサミン構造の発現が減少していた。以上の結果から、β-1,4-GalT II遺伝子は細胞の癌化に伴って増大し、この遺伝子の発現を制御することで、癌細胞の転移に関与する2,6分岐側鎖やポリ-N-アセチルラクトサミン構造の発現を抑制することができることが判明した。さらに、この遺伝子導入細胞の細胞増殖速度や細胞接着性について検討したが、対照細胞と比べて有意な差は見られなかった。今後は、in vivoで造腫瘍能や転移能を検討する予定である。本年度の研究実施計画に基づいて研究を行い、新規β-1,4-ガラクトース転移酵素(β-1,4-GalT)の機能について以下の新しい知見が得られた。1,細胞の癌化に伴って糖タンパク質N型糖鎖は高分岐化し、特にN-アセチルグルコサミン転移酵素V(GnTV)によって形成されるGlcNAcβ1→6Man側鎖上には腫瘍抗原が発現しやすくなる。新規β-1,4-GalTの基質特異性を種々の合成基質を用いて解析した結果、GlcNAcβ1→6Man側鎖に既知のβ-1,4-GalTよりも効率よくガラクトース(Gal)を転移することが判明した。2,新規β-1,4-GalT遺伝子を導入,発現したSf-9細胞では、対照細胞に比べて幾つかの糖タンパク質N型糖鎖でガラクトシル化が亢進していた。このことから、新規β-1,4-GalTはある特定の糖鎖構造をもつ糖タンパク質のガラクトシル化を担っている可能性が考えられた。3,新規β-1,4-GalTの基質特異性から、この酵素の発現は細胞の癌化と何らかの相関がある可能性が考えられたので、種々のヒト癌細胞株における新規及び既知のP-1,4-GalT遺伝子の発現を解析した。その結果、各β-1,4-GalT mRNAの発現量は個々の癌細胞によって異なっていたが、興味深いことに新規β-1,4-GalT mRNAの発現パターンはGnTVmRNAの発現パターンとよく相関していた。ヒト大腸癌由来SW480は、調べた癌細胞株の中で新規β-1,4-GalT及びGnTV遺伝子の発現が最も高く、癌の転移に関与すると報告されているポリ-N-アセチルラクトサミン構造やシアリルルイスX抗原を発現していた。以上の結果から、癌細胞において新規β-1,4-GalTはGnTVと共役して、腫瘍抗原が発現する基本骨格構造を作り出している可能性が考えられる。

以上の結果から、β-1,4-GalT II遺伝子は細胞の癌化に伴って増大し、この遺伝子の発現を制御することで、癌細胞の転移に関与する2,6分岐側鎖やポリ-N-アセチルラクトサミン構造の発現を抑制することができることが判明した。さらに、この遺伝子導入細胞の細胞増殖速度や細胞接着性について検討したが、対照細胞と比べて有意な差は見られなかった。今後は、in vivoで造腫瘍能や転移能を検討する予定である。
転写因子Bach1とp53ネットワークを介した細胞老化制御の解明

細胞老化はがん抑制因子p53により誘導されるが、細胞老化を引き起こすp53標的遺伝子(群)は不明である。これら細胞老化実行遺伝子群の発現はBach1によって抑制されることから、p53とBach1の下流遺伝子群の共集合を同定し、そのノックダウンを行い、細胞老化がキャンセルされることを指標に細胞老化実行遺伝子群を同定する、という研究コンセプトで研究に取り組んだ。Bach1の下流に位置する遺伝子群に注目する点で独創性が高い研究と言える。これまで細胞老化への関与が示唆されていたp21とPailに加え、Perp、Noxaというアポトーシスを誘導する遺伝子が共同して細胞老化の誘導と維持に関与することを示した。野生型に比してBach1欠損細胞では早期にpRbが脱リン酸化されることを見いだし、さらにRb経路とのクロストークが必要であることを示した。4つの遺伝子に加えてpRbを同時にノックダウンすることで強い再増殖が認められ、その中でpRbとp21が重要であることを示した。このことから、細胞老化の誘導および維持には、p53の下流でp21がRb経路とクロストークすることが必要と考えられた。細胞老化に伴いIL-6などのサイトカイン発現が誘導されるが、p21-pRbはIL-6制御には関与しないことも示し、これら因子以外のp53下流遺伝子がサイトカイン分泌に関与することが示唆された。以上の結果より複数のp53標的遺伝子が細胞老化の誘導および維持に関与し、Rb経路の活性化やサイトカイン遺伝子発現を制御していることを明らかにした。得られた知見は今後、分子機構の解明、がん治療の応用につながると期待している。私たちは、転写因子Bach1はがん抑制因子p53と複合体を形成し、p53による標的遺伝子活性化を抑制することを報告した(Dohi et al.,Nature Struc.Mol.Biol.2008)。このことから、Bach1の下流遺伝子群に着目することにより細胞老化の誘導や維持に関わる遺伝子を同定できると考えて、野生型とBach1ノックアウトマウスの胎児線維芽細胞(MEF細胞)を用いて細胞老化に伴う遺伝子発現の変動をマイクロアレイにて解析した。Bach1とp53により制御される遺伝子群より老化関連遺伝子の候補を選別し、老化したBach1ノックアウトMEF細胞にRNAi法を用いてそれらの遺伝子のノックダウンを行った。現在までにRNAi法を用いて12ヶの遺伝子のノックダウンを行なったが、いずれも単独ノックダウンでは明らかな再増殖は認められなかった。一方、Perp、p21、Pai1、Noxaの4つの遺伝子を同時にノックダウンさせると、弱いながらも細胞老化のキャンセル傾向が見られた。p53による細胞老化の誘導、維持には複数の下流標的遺伝子が関与することが考えられ、その中でPerp、p21、Pai1、Noxaが相互作用しながら機能していることが分かった。Rb経路を制御することも必要であると考え、この4つの遺伝子に加えてRb1も同時にノックダウンを行なった。Rb1、Perp、p21、Pai1、Noxaの5つの遺伝子のノックダウンでは明らかな細胞増殖能の回復、形態の変化が見られ、細胞老化がキャンセルされた。同様の結果は野生型のMEF細胞でも観察された。以上の結果を発展させることでp53とRb経路のクロストークを解明し、細胞老化やがん防御の分子機構の一端につながり得ると考えられる。
分離唾液腺幹細胞の再構築による唾液腺再生医療の開発

特殊な培地を用いて、マウス唾液腺より単一な唾液腺上皮細胞を分離し、培養を可能にした。その細胞を用いて唾液腺組織の再構築を試みたところ、形態的・機能的にその傾向を示すことができた。その分化誘導に関して、HGF(細胞増殖因子)、IV型コラーゲン(細胞外基質)などの因子が重要な役割を演じている可能性が示唆された。唾液腺再生をめざし、この唾液腺上皮細胞をマウス体内に自己移植したところ、わずかな唾液アミラーゼタンパクの発現が確認できたが、今後のさらなる検討が必要である。平成18年度(1)マウス唾液腺より分離・培養した唾液腺幹細胞から唾液腺を再構築し、唾液の産生・排出能について、形態形成因子、細胞増殖因子、細胞間接着装置、細胞外基質の影響を検討する。1)再構築唾液腺の形態的検討口腔癌の手術時に摘出された唾液腺組織から、各種の成長因子を添加した低Ca(0.2mM)無血清培地を用いて、唾液腺上皮細胞のみを抽出し、単層培養を可能にした。その細胞は立方形で敷石状に配列し、透過型電子顕微鏡を用いた観察では、細胞内小器官に乏しい未分化な細胞であった。培地のCa濃度を1mM(高Ca無血清培地)に上昇させることによって、唾液腺上皮細胞は腺管様構造を形成し、超微形態的には粗面小胞体やゴルジ装置などの細胞内小器官は発達するとともに、分泌顆粒の増加を認めた。2)再構築唾液腺の機能的検討高Ca無血清培地にて培養を行うと、腺管様構造を示した唾液腺上皮細胞の唾液アミラーゼ遺伝子発現は増加した(Northern blot法)。また細胞内および培養上清中の唾液アミラーゼ蛋白量も増加した(免疫組織染色、ELISA法、Western blot法)。3)再構築唾液腺の機能促進因子の検討唾液腺上皮細胞の腺管様構造形成における、細胞増殖因子(EGF、HGF、FGF family)、形態形成因子(TGF-β、Shh)、細胞外基質(I・IV型コラーゲン、フィブロネクチン、ラミニン)の関与を検討した。細胞外基質上で培養することによって、導管構造の伸展と分枝数の増加が促進された。HGFによる細胞刺激でも同様の現象が観察された。またその際に、細胞間接着装置(デスモプラキン、デスモグレイン、デスモコリン)の著明な増加が認められており、細胞接着の重要性が示唆された。再構築した機能的な再構築唾液腺組織を宿主に移植する最適条件を検討した。マウスの唾液腺組織から、各種の成長因子を添加した低Ca(0.2mM)無血清培地を用いて、唾液腺上皮細胞のみを抽出した。その細胞はCa濃度変化や種々の成長因子の刺激により管様構造を示し、機能的には唾液アミラーゼ遺伝子発現(Northern blot法)や蛋白量(免疫組織染色、ELISA法、Western blot法)の増加を示した。1,移植手術法の検討その再構築した唾液腺組織をマウス体内に移植後も機能を持続する移植法を確立するため、部位(顎下腺、耳下腺、口腔粘膜下結合組織)、Ca濃度(0.2mM or 1.0mM)、細胞増殖因子(EGF、HGF、FGF family)、形態形成因子(TGF-β、Shh)、細胞外基質(I・IV型コラーゲン、フィブロネクチン、ラミニン)、3次元構築の支持基質として、臨床使用されているテルダーミス[○!R](人工真皮欠損用グラフト)を用いる等の条件下で比較を行い、最良な移植条件を検索した。2,移植後の機能、形態的評価移植再構築唾液腺組織と固有唾液腺の形態変化を組織学的に観察した。また、両者の細胞内小器官(粗面小胞体、ゴルジ装置、分泌顆粒など)を透過型電子顕微鏡を用いて、その超微形態を観察した。唾液アミラーゼを指標とし、遺伝子レベル(RT-PCR法、Northern blot法、インサイチュハイブリダイゼーション法)、蛋白レベル(免疫組織染色、Western blot法)で、その発現を観察した。3,移植による副作用の検討再構築唾液腺組織は自己由来の組織であり、一般に他家移植で問題となる拒絶反応の可能性は低いと考えられた。しかし、予測不能な部分も考慮する必要が有り、移植部の局所所見や全身状態を観察する必要がある。自己移植後の形態的、機能的維持についての検討マウス唾液腺組織から分離した唾液腺上皮細胞を培養し、その細胞から再構築した唾液腺細胞塊をマウス体内に移植し、経時的に観察した。再構築唾液腺細胞塊を顎下腺周囲に移植し、5日後に組織学的変化の観察を行った。その結果、個々の移植再構築

唾液腺細胞は委縮傾向を示したが、細胞接着やE-カドヘリン、デスモソームファミリー(デスモプラキン、デスモグレイン、デスモコリン)など細胞間接着装置の軽度発現を認めた。しかし、細胞外基質(I・IV型コラーゲン、フィブロネクチン、ラミニン)はほとんど認められず、細胞増殖因子(EGF、HGF、FGF family)、形態形成因子(TGF-β、Shh)の明らかな発現は確認できなかった。機能的評価として、移植再構築唾液腺細胞での抗唾液アミラーゼ免疫組織染色では、わずかに発現がみられたものの、固有顎下腺組織との融合や唾液アミラーゼ発現の増強はなかった。唾液腺の再生において重要な因子を検索するため、放射線治療後に手術で摘出した唾液腺組織を用いて免疫組織染色で検討した。照射後の唾液腺組織では腺房細胞の萎縮や変性が著明に認められるとともに、IV型コラーゲンとHGFの発現低下の傾向がみられ、唾液腺組織再生においてそれらの因子が関与している可能性が示唆された。今後、唾液腺上皮細胞に放射線照射で細胞障害を加えIV型コラーゲンとHGFの関与についてさらに検討し、唾液腺上皮細胞の自己移植の条件について検討を行う予定である。
Pd合金触媒を用いたジメチルエーテルからの高純度水素製造プロセスの技術開発

ジメチルエーテルの水蒸気改質により水素を製造する触媒プロセスの開発を行った。その結果,共沈法により調製したPdZn合金とAl_2O_3を混合した触媒が高い活性選択性および安定性を示すことを明らかにした。改質ガスに含まれる一酸化炭素を選択的に除去する方法として酸化法について検討し,PdZn合金にRbやCsなどのアルカリ金属を添加することにより,一酸化炭素の酸化活性が向上するばかりでなく,共存する水素の酸化が抑制できることを見出した。ジメチルエーテルから高純度の水素を製造する触媒プロセスの開発を行い、以下の結果を得た。1)ジメチルエーテルの水蒸気改質は、エーテルの加水分解によるメタノールの生成とメタノール水蒸気改質による水素の生成の二段階のステップで進行する。エーテルの加水分解に有効な触媒の要件を明らかにするために、Al_2O_3や種々のゼオライトを用いてエーテルの加水分解反応を行い、Al_2O_3がエーテル加水分解に対して高い活性を示すこと、その活性は表面積や表面酸強度の影響を強く受けることを明らかにした。2)エーテルの加水分解に高い活性を有するAl_2O_3にPdやCuを担持した触媒を調製して、エーテルの水蒸気改質の特性評価を行った結果、Pdを担持した触媒は、高い活性を有するが副生成物として多量のCOが生成すること、一方、Cuを担持した触媒は、高選択的に反応が進行するが、Cu粒子の焼結により時間とともに活性が低下することを明らかにした。4)改質ガスに含まれるCOの酸化除去においては、共存するH_2の酸化が同時に起こることが問題となるが、PdZn合金にRbやCsなどのアルカリ金属を添加することにより、H_2の酸化を抑制出来ることを明らかにした。1)前年度までの研究において、ジメチルエーテルの水蒸気改質の第一段階の反応であるエーテルの加水分解反応に対して最も高い活性を示すことが明らかになったAl_2O_3にPdZn合金を担持した触媒を調製して、エーテルの水蒸気改質の特性評価を行った。触媒の調製方法やAl_2O_3の含有量の影響について種々検討した結果、硝酸パラジウムと硝酸亜鉛を原料として共沈法により調製したPdZn合金をAl_2O_3の含有量が90wt%となるように混練した触媒が、最も高い活性および選択性を示すことを明らかにした。2)上記の触媒を用いて反応温度の影響について検討した結果、反応温度を上げると転化率が増加するだけでなく、水蒸気改質の選択率が向上することを明らかにした。反応温度400°Cでは、転化率100%、選択率も90%以上の値が得られ、水素が高効率で製造出来ることが分かった。3)このPdZn合金触媒とエーテルの水蒸気改質に有効であるとされているCu系触媒との性能の比較を行った。PdZn合金触媒は、400°Cにおいても安定した活性を示し、上述のように高い転化率および選択率を与える。一方、Cu系触媒は、初期活性がPdZn触媒よりも低く、さらに時間とともに活性が低下すること、また水蒸気改質の選択率も低く、副反応により一酸化炭素やメタノールが生成することから、本研究で開発したPdZn合金触媒の優位性が確認された。ジメチルエーテルから同純度の水素を製造する触ロセスの開発を行い,以下の結果を得た。前年度までの研究において,PdZn合金とAl_2O_3を混合した触媒が,ジメチルエーテルの水蒸気改質に対して高い選択性を示すことを明らかにしたが,本年度は触媒の調製方法を検討し触媒性能のさらなる向上を図った。PdZn合金の調製方法については,PdZn合金前駆体を共沈法と含浸法により調製した触媒の性能を比較することにより,共沈法により調製した触媒が含浸法により調製した触媒よりも高い活性および選択性を示すことを明らかにした。またPdZn合金とAl_2O_3の混合方法については,PdZn合金とAl_2O_3の粉末をメノウ乳鉢で1時間混練する方法と両者をサンプル瓶に入れて5分間振り混ぜる方法により調製した触媒の性能を比較した。その結果,振り混ぜ法の触媒が混練法の触媒よりも格段に高い活性を与えることを明らかにした。さらに,触媒の前処理条件の影響について調べた結果,反応に用いたPdZn合金触媒を酸素気流中400°Cで処理した後に再び反応を行うと,活性および選択性が酸素処理を行わずに水素還兀処理のみを施した触媒よりも向上することを見出した。酸素処理後においてもPdZnの合金構造は保持されていることから,この触媒が酸素に対して高い耐性を有していることが分かった。このことは,本反応による水素製造を燃料電池へ利用する場合に,改質器の起動/停止時に触媒が空気にさらされても改質性能が損なわれないことを示す。
下行性セロトニン神経による脊髄運動系調節-セロトニンとTRHの相互作用-

延髄縫線核から下行するセロトニン神経は脊髄の前角部において運動ニューロンとシナプスを形成する。下行性セロトニン神経はthyrotropin-releasing hormone(TRH)を含有している。TRHは脊髄小脳変性症や運動ニューロン変性疾患において減少しており、これらの治療薬として用いられている。我々は多くのセロトニンアゴニストの脊髄に対する作用を調べ、5-HT2受容体が運動ニューロンの脱分極に関与すること(1992)、およびTRHがラットの脊髄運動ニューロンを脱分極することを見出している(1982)。脊髄でのセロトニンとTRHの共存の意義に関して、運動ニューロン細胞体上でのそれらの相互作用についてのHokfeltの有名な仮説がある。すなわち、(1)TRHとセロトニンがそれらの作用を互いに強めあう、あるいは(2)TRHがセロトニン受容体に作用する、というものであるが、これらを支持する証拠はない。本研究においては、(1)運動ニューロンを直接脱分極するTRHと5-HT2アゴニストの1-(2,5-di-methoxy-4-iodophenyl)-2-aminopropane(DOI)が作用をお互いに強めあうか否か、および(2)TRHの運動ニューロンに対する作用がセロトニンの拮抗薬で抑制されるか否かを、ラットの脊髄単シナプス反射を指標として研究した。(1)DOIおよびTRHはそれぞれ単シナプス反射電位を増強したが、併用における相乗的な効果はまったく見られず、相加作用しか見られなかった。(2)TRHの単シナプス反射増強作用は数種のセロトニン拮抗薬によってまったく抑制されなかった。以上の結果から、言われているようなTRH受容体とセロトニン受容体の間の相互作用の存在はあまりないこと、今後は、神経栄養因子としてのTRHの役割を重視した研究が必要であると考えられた。
人間環境における安全基準策定のためのラドンの評価

本研究では、近年関心が高まっている天然起源放射性物質のうち、公衆に対して最も線量寄与が高いラドンに着目して、近い将来その安全基準を策定する際の科学的根拠を明確にすることを目的としている。近年、原子力発電所等から発生する放射性廃棄物の処分が社会的な問題にもなっている。ウラン廃棄物からは放射性壊変によってラドンが発生する。このような廃棄物由来のラドンに関しても生活環境に与える影響を明確にしておく必要がある。ラドンの発生源からどのようにラドンが環境を移行して生活環境へ寄与するのか、定量的に明らかにするために土壌中のラドンの移行に関する研究に重点を置いて検討を進めた。最終年度は昨年度開発した土壌中で発生したラドンが地表面から散逸するまでのモデルを高度化するために改良を施した。具体的には気象要因を加味できるモデルの向上を進めた。加えて土壌中のラドンの移行を評価する上で最も重要なパラメータである実効拡散係数を昨年度に引き続き各種条件下において評価した。さらに昨年度と同様に測定器の信頼性を担保するための国際比較実験を開催した。今年度はラドンだけでなくトロンの比較校正実験も行った。世界で初めての試みではあり、科参加機関は少なく、一致度も十分ではなかったが、それぞれの機関での問題点抽出の役に立つことができた。本研究では、近年関心が高まっている天然起源放射性物質のうち、公衆に対して最も線量寄与が高いラドンに着目して、近い将来その安全基準を策定する際の科学的根拠を明確することを目的としている。特に放射性廃棄物処分では生活環境に与える影響を明確にしておく必要がある。様々な形態で存在するラドンの発生源からどのようにラドンが環境中を移行して生活環境へ寄与するのか、そのプロセスを定量的に明らかにするため、土壌中のラドンの移行に関する研究に重点を置いて研究を進めた。特に今年度は安全評価に最も重要なパラメータの一つである実効拡散係数評価の実験系の構築を進めた。当研究所が所有するラドンチェンバーを実験系に組み込むことにより従前のシステムとは異なる精度の高い評価が可能となった。実効拡散係数の依存性を調べるため、模擬土壌を用いて空隙率や水分量を変化させて実験を進めた。ラドン散逸能の実験では、幾つかの地質的特徴が異なる土壌を用意して、散逸能評価実験を開始した。今後は土壌水分量を変化させることにより散逸能がどのように変化するかを調べ、可能であれば関数化することとした。また神戸などの高ラドン濃度地域においてはラドン散逸率測定を行い気免パラメータとの関連を調査した。これとは別に測定器の信頼性を担保するため、国際的な共同比較実験を開催し、諸外国との比較検討を通じて品質保証に努めた。今年度は土壌中で発生したラドンが地表面から散逸するまでのモデルを開発した。当研究所が所有するラドンチェンバーを利用した、土壌中ラドン拡散に関する実験装置で得られたデータとモデル計算による結果を比較することで、モデルの信頼性を確認した。同時に土壌中のラドンの移行を評価する上で最も重要なパラメータである実効拡散係数を各種条件下において評価した。これらの研究とは別に、測定器の信頼性を担保するための国際比較実験を開催した。国内外の主要なラドン研究機関からラドン測定器を送付してもらい、本研究所が所有するラドンチェンバーを利用して測定器の比較実験を行った。標準となる測定器との比較検討により、各測定器の品質保証に役立てることができた。
超音波の音響化学作用を用いたナノダイヤモンド微粒子の開発

本研究では、超音波照射により発生する音響キャビテーションを利用して、凝集したナノダイヤモンド微粒子の分散性を向上させることを目的とする。ナノダイヤモンド微粒子は、超精密研磨用砥粒や固体潤滑剤として使用することが期待されている。この微粒子の一次粒子径はナノサイズであるが、生成とほぼ同時にマイクロサイズに凝集・安定してしまい、一次粒子径としての存在が困難である。そこで、本研究では超音波の音響キャビテーションにより発生する衝撃波と超音波パワーを利用して、凝集した微粒子の粒子径を減少させ、同時に発生する活性酸素の化学反応により微粒子の表面を改質し分散性を向上させることを検討した。超音波照射により、凝集して5μmであったナノダイヤモンド微粒子の粒子径を40nmまで減少させた。また、分散性の評価として、分散性の指標であるゼータ電位が20mVから35mVまで向上することを確認した。ゼータ電位の絶対値が大きいほど、水への分散性が高くなる。これは音響キャビテーションにより発生した活性酸素の一種であるOH・が、微粒子の表面に吸着し電位が増加したことが原因であると考えられる。また、超音波照射条件の最適化及び制御のために、音響キャビテーションを振動子への投入電力ではなく水槽内の音圧で評価したところ、水槽の平均音圧40kPaから活性酸素が発生することがわかった。さらに、水槽の平均音圧を70kPa以上にしたところ、微粒子の平均粒子径が40nmまで減少し、ゼータ電位を35mV以上に向上させることができた。微粒子の分散安定性を評価するために微粒子の等電位点を測定した。等電位点とは、粒子表面の電位であるゼータ電位が0mVになる溶液のpHの値を言う。分散安定性を向上させるためには、そのpHから遠ざける事が重要である。超音波照射前の微粒子の等電位点はpH2にあるが、照射後はpH1に変化し、分散安定性が向上することがわかった。また、照射後の微粒子の平均粒子径は、溶液がアルカリ性であるほど小さい事がわかった。さらに、微粒子の分散性の長期安定性を評価したところ、150日間以上微粒子の平均粒子径とゼータ電位が変化しなかった。本研究は、ナノダイヤモンド微粒子の粒径を一次粒子径まで分散させ、さらにゼータ電位を増加させる事が可能な超音波照射システムの開発を目標としている。そのためには、音響キャビテーションの発生の効率を上げる事が望まれる。従来の照射システムは狭帯域な照射システムであったため、長時間の使用による温度の上昇で共振周波数が変化し、性能が不安定になり、活性酸素によるナノダイヤモンド微粒子の表面改質が十分に行われていなかった。そこで、音響整合層を用いて広帯域な超音波照射システムを開発した。音響整合層としてアクリル樹脂の板を用い、その板の厚さを2.2mmまで研削加工した。駆動周波数は、音響化学作用に適していると報告がある300kHzに設定した。水槽内に、定在波音場を形成させ、微粒子の分散と表面改質を行った。その結果、比帯域が39%と広帯域になっている事がわかった。駆動周波数280kHzの超音波を20分間照射する事によって、ナノダイヤモンド微粒子のゼータ電位の絶対値を20mVから40mVまで増加させる事ができた。平均粒径を約70nmまで減少させる事ができた。音響キャビテーションの発生を評価するためには、一般的に最大音圧が用いられている。その場合、音響キャビテーションにより発生する泡により音波の進行が妨げられ、最大音圧の値がばらつくという問題があった。そこで、本研究は、ハイドロホン走査法を用いて、音響放射面の音場を測定し、その音場内の平均音圧(平均音響強度)を用いて、音響キャビテーションを評価した。その結果、測定値に対する標準偏差の割合は、最大音圧を用いた場合は23%であったが、平均音圧(平均音響強度)の場合は7%(13%)まで減少させる事ができた。多泡性の音響キャビテーションの評価には、平均音圧(平均音響強度)を用いる方が適している事がわかった。さらに、超音波の音響キャビテーションを用いて活性汚泥の浮上濃縮に関する検討も行った。また、超音波照射条件の最適化及び制御のために、音響キャビテーションを振動子への投入

電力ではなく水槽内の音圧で評価したところ、水槽の平均音圧40kPaから活性酸素が発生することがわかった。さらに、水槽の平均音圧を70kPa以上にしたところ、微粒子の平均粒子径が40nmまで減少し、ゼータ電位を35mV以上に向上させることができた。微粒子の分散安定性を評価するために微粒子の等電位点を測定した。等電位点とは、粒子表面の電位であるゼータ電位が0mVになる溶液のpHの値を言う。分散安定性を向上させるためには、そのpHから遠ざける事が重要である。超音波照射前の微粒子の等電位点はpH2にあるが、照射後はpH1に変化し、分散安定性が向上することがわかった。また、照射後の微粒子の平均粒子径は、溶液がアルカリ性であるほど小さい事がわかった。さらに、微粒子の分散性の長期安定性を評価したところ、150日間以上微粒子の平均粒子径とゼータ電位が変化しなかった。
All-Viralなゲノム編集を通じた睡眠量の恒常性を制御する脳領域の解明

本研究の目的は、任意の細胞種/脳領域において任意の分子をin vivoノックアウトする系を確立すること(目的1)、そして、睡眠量の維持を担う細胞種/脳領域を同定すること(目的2)である。本目的の実現のため、静脈注射によって全脳に感染するアデノ随伴ウイルスをマウスに投与し、細胞種/脳領域特異的なプロモーターを利用してCas9とガイドRNAを発現させ、各個体の睡眠量を測定する。
MRIを用いた新しい肝線維化評価法の確立

慢性肝疾患は世界的な公衆衛生問題の一つであり、肝線維化の程度を評価することは肝臓の状態を把握し、治療方針を決定するうえで非常に重要である。非侵襲的な肝線維化評価法として、肝臓の硬度を測定するMRエラストグラフィーが有用であると報告されているが、炎症や血流など線維化以外の因子も肝臓の硬さに影響を及ぼすため、線維芽細胞の出現を早期にとらえることが困難であった。本研究は、MRIを用いて肝の線維化のみの情報を抽出することで、線維化初期の状態をとらえることを可能にし、また、新たな肝線維化評価法を確立させることで、肝生検の代替法の標準化に寄与することができる。
スペースから赤外線観測による共同研究

本研究の目的は、スペースからの赤外線天文学に関する国際共同研究の将来計画を検討、準備することであった。来年春に打ち上げの迫った我が国初の赤外線天文衛星IRTSは短期のミッションではあるが広い天域のサーベイを行うため、膨大なデータが取得される。本研究では、これからのデータが効率的に利用できるよう、観測データの分析方法、それからの保存、国内外からのアクセス方法について詳細な検討を行い、データ解析については国内で分散して処理し、データの保存アクセスについては米国と共同で行うという結論を得た。ヨーロッパ宇宙機関が来年後半に打ち上げを予定している赤外線宇宙天文台(ISO)については、国際共同研究として日本が計画に参加することが決まりつつある。本研究では数回の会合により国内組織を確立し、ISOを用いた国際共同観測の可能性について検討した。さらに幾つかのグループで、日本に優先的に与えられる観測時間に行う観測について詳細な検討を行い、また、ISOと相補的な地上からの観測の準備を進め、ワークショップにおいて観測計画を策定した。また、一般応募観測応募の準備のためのワークショップも開催し、広い範囲からの研究者の参加を得た。
形態視と運動視の課題を用いた心理物理実験による知覚的大色差の定量化

本研究では、これまで主に色の見えという視点からのみ調べられてきた知覚的な「色差」、特に量的判断が難しい大色差の視覚系内表現を解明するため、心理物理学的手法を用い、色の見え以外の課題により知覚的色差特性を定量化することを目的とした。今年度は、色の近い視覚要素はまとまって知覚されるという視覚特性を活用し、色差を測定するための実験課題として、多色テクスチャ刺激におけるグルーピング課題を採用した。はじめに、グルーピング課題による色差測定可能性を検討するため、DKL反対色空間におけるL-M(赤-緑)軸とS(青-黄)軸の相対的色差を「グルーピング課題」と「色の見え課題」という2種類の課題で測定した。その結果、それら両課題のどちらにおいても知覚的な色差が定量に測定可能であり、またその測定精度も同程度であった。この結果から、色グルーピング課題は色差測定に有用である事が確認された。次に、脳内における色差表現をより詳しく調べるため、DKL反色空間における様々な色相条件で知覚的な色相差を両課題により定量化した。その実験から、知覚的色相差は課題により異なることが示された。この結果は、視覚系において、色の見えを表現する部位と色を用いて視覚要素をグルーピングし物体検出・同定に寄与する部位では色表現が異なるという新たな知見につながる。また、知覚的色差の推定精度は物理的色差の大きさに関わらずほぼ一定であり、視覚系における色差の量的表現は物理的色差が大きくなると急に劣化するわけではないことも示された。ただし、現段階では背景と刺激のコントラストの影響など、アーティファウトの影響が完全には除去できていないという問題もあるため、今後は刺激にコントラストノイズを加える等の工夫により、さらに精度よく知覚的色差測定を進める予定である。