hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
植物細胞形態形成におけるリン脂質シグナルの役割

1)根毛伸長におけるPIP5KおよびPI(4.5)P_2の重要性を検証するため、根毛伸長に関わるPIP5K遺伝子であるPIP5K2、PIP5K3、PIP5K4のリン酸欠乏時の根毛伸長促進における役割を解析した。それぞれの変異体pip5k2、pip5k3、pip5k4を調べたところ、pip5k3およびpip5k4でリン酸欠乏に対する根毛伸長の応答性が野生型に比べて有意に低下していることが判った。pip5k3およびpip5k4の応答性の低下はそれぞれの野生型遺伝子を含むゲノム断片を導入することにより回復したが、それらのプロモーター中のPHR1の認識塩基配列に改変を加えたゲノム断片pip5k3mpおよびpip5k4mpの導入では回復しなかった。2)PIP5K3-RFP融合タンパク質とYFP-ROP2融合タンパク質を、共に根毛特異的な活性を持つEXPANSIN7遺伝子のプロモーターを用いて発現させたところ、根毛伸長が単独の融合タンパク質の発現よりも促進されるだけでなく、根毛の分岐が起こるなど根毛形態における協調的な表現型が観察された。3)PLDZ1遺伝子の上流配列を特異的に認識する人工Znフィンガーを設計し、それを用いた転写抑制因子遺伝子ZFA-SRDXを作成した。ZFA-SRDXをGL2遺伝子のプロモーターを用いて発現した結果、葉の表皮においてトライコームの発生が完全に阻害された。この表現型はZFA-SRDXの認識塩基配列を持たない改変PLDZ1遺伝子pldzlmpの導入によって相補された。植物のRho-type GTPaseであるROPはPIP5Kと共に根毛形成における細胞極性の確立・維持に関わる因子であるとされている。大腸菌発現タンパク質を用いたin vitroのプルダウン解析により、PIP5K3とROP2が直接結合することが示された。また、形質転換シロイヌナズナを用いた系において、YFP-ROP2融合タンパク質とPIP5K3-RFP融合タンパク質が伸長中の根毛の先端で共局在することが確かめられた。一方、構成的活性型であるYFP-carop2とPIP5K3-RFPは伸長極性を失った根毛細胞の細胞膜全体で共局在した。これらのことは、PIP5KとROPの共局在が細胞伸長領城の決定に大きく関わることを裏付けるとともに、根毛細胞におけるそれらの直接の相互作用を強く示唆している。PLDζ1遺伝子については適当な変異体がないため、細胞形態形成における詳しい機能解析が行われていない。そこで、形質転換系を用いPLDζ1遺伝子の発現を組織もしくは細胞特異的に抑制する試みが行われた。GL2遺伝子のプロモーターを用いてPLDζ1遺伝子を抑制した結果、トライコームの発生が完全に阻害された。また、根毛細胞特異的な活性を持つEXP7遺伝子のプロ・モーターを用いた場合には、根毛先端伸長における極性の異常が見られた。これらの結果は、これまでの誘導系を用いたPLDζ1遺伝子の機能解析の結果と符合するとともに、PLDζ1の細胞形態形成全般に対する制御的役割を示唆するものである。
プレスリリースのモデル構築を目指す科学コミュニケーションの理論的研究

本研究では、日本の大学等において科学コミュニケーションの一種として用いられている、科学の研究成果を扱うプレスリリースに着目してその構成項目を明らかにし、マスメディアの記者に情報を最適に伝えるという観点から、理想のプレスリリースのモデル(テンプレート)を提案することを目指している。平成30年度は、本研究で設定している3つの課題のうち、課題2「大学等における科学の研究成果を伝えるプレスリリースを取り巻く状況の把握」を進めた。課題2で実施したアンケート調査(全国の国公私立大学や研究機関350の広報部門を対象)の結果とアンケートに参加した大学等の広報担当者への聞き取り調査についての分析結果を、科学コミュニケーションの国際学会であるPCST(Public Communication of Science and Technology)の2018年会(於:オタゴ大学、ニュジーランド)でポスターとして発表した。本国際学会の議論やポスター発表へのフィードバックを受けて、これらの調査結果を英語論文にまとめることが妥当であると判断して、研究計画を変更して、広報担当者への聞き取り調査のデータ分析を深めた。そして、課題2の結果をまとめた英語論文の執筆を進めた。また、本研究の文献調査等で得られた結果を用いて、日本の大学や研究機関における研究成果の英語プレスリリースの実態や発展について、英語論文をまとめて科学コミュニケーションの国際的な学術雑誌“Journal of Science Communication"に発表した。研究計画の予定を変更して、昨年度行なったアンケート調査や聞き取り調査の結果の分析を深めて、調査結果を英語論文にまとめて投稿することとした。そのため、実施を予定していた科学記者との個別インタビュー調査を次年度に行うこととした。今年度までに大方まとめることができた英語論文を科学コミュニケーションの学術雑誌へ投稿する。また、課題3「マスメディアが期待するプレスリリースの構成項目の把握」で計画していた科学記者との個別インタビュー調査を進める。個別インタビューの質問項目は、平成29年度に行った2回のマスメディアとの懇談会の内容を踏まえて選定する。個別インタビューは科学記者の承諾を録音して、内容を書き起こして、分析する。本課題では、大学や研究機関発のプレスリリースに対する科学記者の評価と科学記者が考える、研究成果のプレスリリースが備えるべき構成項目を明らかにすることを目的としている。大学等が実際に作成して配信しているプレスリリースの構成項目(課題1「科学の研究成果を伝えるプレスリリースの構成項目の抽出と記述」より)と上記課題3の科学記者が有用と考えるプレスリリースの構成項目を比較して、構成項目の相違点を抽出する。この相違点に基づいて、マスメディアの記者に情報を最適に伝えるという観点でプレスリリースが備えるべき構成項目とプレスリリースのテンプレートの作製を目指す。本研究では、日本の大学等において科学コミュニケーションの一種として実施されている、科学の研究成果を扱うプレスリリースに着目してその構成項目を明らかにし、マスメディアの記者に情報を最適に伝えるという観点から、理想のプレスリリースモデルを提案することを目指している。平成28年度は、本研究で設定している3つの課題のうち、課題1「文献調査等により科学の研究成果を伝えるプレスリリースの構成項目の抽出と記述」と課題2「大学等における科学の研究成果を伝えるプレスリリースを取り巻く状況の把握」を進めた。課題1については、欧米で用いられている科学や研究成果のコミュニケーションやメディア・リレーションズの教科書や先行研究を調査して、科学の研究成果を伝えるプレスリリースに含まれるとされるべき項目を抽出した。また、日本の大学等の学術機関が発表している科学の研究成果を伝えるプレスリリースに共通する項目を探るため、国立及び私立大学の7機関が2016年の間に発表したプレスリリース約1500件を収集した。そして、プレスリリースの内容が研究成果のものについてのみ、上述の文献調査によりまとめた構成項目と照らし合わせて、分類を進めた。課題2については、全国の学術機関の広報部門を対象としたアンケート調査の準備のために、類似した分野(URAなどの大学支援)での質問紙調査を入手して、質問項目の選定を始めた。また、質問項目の選定を補完する目的で、ある国立大学の広報部門の業務や体制について聞き取り調査を行った。計画に沿って課題1と2を進めている。しかし、課題1で実施している、大学等の科学の研究成果を伝えるプレスリリースに共通する構成項目の抽出にあたっては、想定よりも分類しなければならないプレスリリースの件数が多く、これまでは6機関分についての分類が終わっているが、1機関分の分類が未完了である。そのため、やや遅れていると判断した。本研究では、日本の大学等において科学コミュニケーションの一種として実施されている、科学の研究成果を扱うプレスリリースに着目してその構成項目を明らかにし、マスメディアの記者に情報を最適に伝えるという観点から、理想のプレスリリースのモデル(テンプレート)を提案することを目指している。平成29年度は、本研究で設定している3つの課題のうち、課題2「大学等における科学の研究成果を伝えるプレスリリースを取り巻く状況の把握」と課題3「マスメディアが期待するプレスリリースの構成項目の把握」を進めた。課題2については、1プレスリリースが誰の手によって、2どのような過程を経て作成されているか、3どのような手段でプレスリリースをマスメディアに配布しているか等の実態をアンケートにより調査した。具体的には、全国の国公私立大学や研究機関350の広報部門にアンケートを配布して、191件の回答を得て、結果を分析した。加えて、アンケートを回答いただいた機関のうち、9つの大学等の機関の協力と同意を得て、当該組織の広報担当者への聞き取り調査を行い、アンケート結果の解釈を深めた。課題3については、マスメディアとの懇談会を東京と京都で1回ずつ開催して、科学記者の視点から大学の広報やプレスリリースについて、意見を交換した。

課題2により得られた結果は、科学コミュニケーションの国際学会であるPCST(Public Communication of Science and Technology)の2018年会にポスター発表として応募し、採択された。計画に沿って課題2と3が進められている。また、成果発表も平成30年度に予定しているため、おおむね順調に進展していると判断した。本研究では、日本の大学等において科学コミュニケーションの一種として用いられている、科学の研究成果を扱うプレスリリースに着目してその構成項目を明らかにし、マスメディアの記者に情報を最適に伝えるという観点から、理想のプレスリリースのモデル(テンプレート)を提案することを目指している。平成30年度は、本研究で設定している3つの課題のうち、課題2「大学等における科学の研究成果を伝えるプレスリリースを取り巻く状況の把握」を進めた。課題2で実施したアンケート調査(全国の国公私立大学や研究機関350の広報部門を対象)の結果とアンケートに参加した大学等の広報担当者への聞き取り調査についての分析結果を、科学コミュニケーションの国際学会であるPCST(Public Communication of Science and Technology)の2018年会(於:オタゴ大学、ニュジーランド)でポスターとして発表した。本国際学会の議論やポスター発表へのフィードバックを受けて、これらの調査結果を英語論文にまとめることが妥当であると判断して、研究計画を変更して、広報担当者への聞き取り調査のデータ分析を深めた。そして、課題2の結果をまとめた英語論文の執筆を進めた。また、本研究の文献調査等で得られた結果を用いて、日本の大学や研究機関における研究成果の英語プレスリリースの実態や発展について、英語論文をまとめて科学コミュニケーションの国際的な学術雑誌“Journal of Science Communication"に発表した。研究計画の予定を変更して、昨年度行なったアンケート調査や聞き取り調査の結果の分析を深めて、調査結果を英語論文にまとめて投稿することとした。そのため、実施を予定していた科学記者との個別インタビュー調査を次年度に行うこととした。残っている1機関分のプレスリリースの構成項目の分類を進める。また、課題2のアンケート調査を実施して、データを集めて分析する。得られた結果は適宜、まとめて発表する。最終年度となる今年度は、課題3「マスメディアが期待するプレスリリースの構成項目の把握」で予定している科学記者との個別のインタビュー調査を進める。
固体フッ素化剤―シリコン界面固相反応を用いたシリコン表面の形状創成加工の研究

本研究は、シンクロトロン放射光用ミラーや半導体基板などに用いられる単結晶シリコンの形状創成加工を、シリコン表面にフッ素化剤を塗布した後、光を照射して固相反応でエッチングを行うことにより実現しようとするものである。固相反応で加工することができれば、目的形状に創成加工を行なった後、シリコンが透明な波長1310nmの近赤外干渉計で形状計測を行いながら加工できるので容易に形状修正加工が行え、高精度な創成加工を行なうことができる。以下に研究成果の概要を示す。1.シリコン表面を超清浄洗浄し、フッ素化剤を溶媒に溶解して、シリコン表面にフッ素化剤膜を塗布すると洗浄条件により超純水と同様の疎水性または親水性を示すことを確認した。2.フッ素化剤を塗布したシリコン表面に光を照射し、照射後フッ素化剤を剥離して、位相シフト干渉顕微鏡を用いて加工痕形状を観察した結果、照射部と非照射部で段差ができ、照射部のみ加工されることを確認した。3.塗布したフッ素化剤を核磁気共鳴分光法(NMR)で分析し、光照射しても大部分は分解しないことを確かめた。4.紫外から可視の各波長域の光を照射し、加工量(段差)の波長依存性を調べた結果、紫外光でも可視光でも加工できることを明らかにした。5.加工量の光照射時間依存性を調べた結果、加工量は照射時間とともに増加することを確かめた。6.可干渉距離を制御した近赤外顕微鏡を用いて、シリコンウエハ表面から内部の貼り合わせ界面のボイドを計測し、平板の曲げたわみモデルの形状と比較して、ボイドがガス分子により形成されていることを明らかにした。7.近赤外光トポグラフィと近赤外顕微鏡を用いてシリコンウエハ表面から内部の貼り合わせ界面の酸化膜の微細形状を観察できることを明らかにした。本研究は、シンクロトロン放射光用ミラーなどに用いられる単結晶シリコンミラーの形状創成加工を、シリコン表面にフッ素化剤を塗布した後、光を照射して固相反応でエッチングを行うことにより実現しようとするものである。以下に本年度の研究実績の概要を示す。1)加工前のシリコン表面を超清浄洗浄するとともにフッ素化剤の塗布を容易にするため、超精密加工研究拠点のウルトラクリーンルーム内のクリーンドラフトチャンバーでトータル室温洗浄プロセスを行った。2)固体フッ素化剤を溶媒に溶解し、シリコン表面にフッ素化剤膜を塗布して洗浄条件と塗布特性、溶解度と塗布特性の関係を調べた。3)シリコン表面にフッ素化剤膜を塗布して洗浄条件と塗布特性の関係を調べた。4)固体フッ素化剤薄膜を塗布したシリコンに光を照射し、フッ素化剤の固相反応によりシリコン表面のエッチング加工を行った。5)フッ素化剤を剥離し、位相シフト干渉顕微鏡を用いて加工痕形状の観察し、光照射によりシリコン表面が加工されていることを確かめた。6)各波長域の光を照射し加工の波長依存性を調べた。7)形状計測を行う近赤外干渉計の測定再現性がPV値で32nm以下、RMS値で0.55nm以下であることを確かめた。

固相反応で加工することができれば、目的形状に創成加工を行なった後、シリコンが透明な波長1310nmの近赤外干渉計で形状計測を行いながら加工できるので容易に形状修正加工が行え、高精度な創成加工を行なうことができる。以下に本年度の研究実績の概要を示す。(1)加工前のシリコン表面を超清浄洗浄し、フッ素化剤の塗布を容易にするため、ウルトラクリーンルーム内のクリーンドラフトチャンバーでトータル室温洗浄プロセスを行った。(2)フッ素化剤を溶媒に溶解し、シリコン表面にフッ素化剤膜を塗布して洗浄条件と塗布特性、溶解度と塗布特性の関係を明らかにした。(3)フッ素化剤薄膜を塗布したシリコン表面に光を照射し、フッ素化剤の固相反応によりシリコン表面の加工を行えることを明らかにした。(4)塗布したフッ素化剤を核磁気共鳴分光法(NMR)で分析し、光を照射しても大部分は分解しないことを確かめた。(5)フッ素化剤を剥離し、位相シフト干渉顕微鏡を用いて加工痕形状を観察した。(6)紫外から可視の各波長域の光を照射し加工の波長依存性を明らかにした。(7)加工痕深さの光照射時間依存性を明らかにした。(8)形状計測を行う近赤外干渉計の測定再現性を連続する2回の測定値の差で評価し、最大値(PV値)で3.2nm以下、二乗平均平方根値(RMS値)で0.55nm以下であることを確かめた。(9)近赤外光トポグラフィと近赤外顕微鏡を用いてシリコンウエハ表面から内部の貼り合わせ界面の酸化膜の微細形状を観察できることを明らかにした。
遅延結合を含む回路のトポロジーに基づく電磁場の幾何学的設計

複雑な電磁現象の人工的な設計が注目されているが、それを表現する導体構造の設計は直感的なアプローチや電磁界解析を用いた試行錯誤が多数を占める。一方でMaxwell方程式から系統的に導体構造と等しいトポロジーの等価回路を導出し、電磁場の遅延結合を考慮すると、複雑な構造における固有モードや周波数特性、放射・分散特性などの表現が与えられる。本年度はこの等価回路を用いて、回路のトポロジーがそれらの特性に与える影響の評価を行った。まず、従来の導体球と導体線に基づく構造の等価回路では、導体線のトポロジーのみ接続行列で表現したため、テレゲンの定理が適切に表現できない問題点があった。それに対して、導体球もトポロジーに入れることで、テレゲンの定理が自然に成り立つ形の回路モデルが構成できることを示した。従来、電流を用いて振動モードを表現していたが、それと対をなす形の電荷を用いた表現も存在する。そこで、拡張された接続行列を特異値分解することで、それぞれ直交するモードに分解でき、それらが対応づけられることを明らかにした。次に、トポロジーに基づく特性評価を行うため、相互結合を無視することにより、グラフラプラシアンのみを用いて固有振動数と固有振動モードが近似的に表現できることを示した。これにより、グラフラプラシアンというトポロジカルな表現を用いて電磁的特性が表現できることになった。グラフラプラシアンの摂動を用いることにより、導体球と導体線の構造を順次追加していくことで、所望の特性を表現する回路を設計する方法を、提案した。グラフラプラシアンの摂動に対して固有値と固有ベクトルを導出するときには、2次の微小量まで考慮することが重要であることを示し、固有ベクトルの設計の例として、電流分布の設計、固有値の設計として分散特性の設計の可能性を示した。Maxwell方程式と対応する等価回路において、そのトポロジーに注目した電磁現象の設計を目標としている中で、適切なトポロジーを持つ回路の定式化を行い、テレゲンの定理が成立する形にしたことは、エネルギーの関係を扱ううえで重要な進捗といえいる。また、特異値分解を利用することにより、固有モードの電流表現と電荷表現を結びつけられたことで、Maxwell方程式の微分形式による表現と回路表現の対応が明確化された。その中で、微分形式と対応する形のグラフのラプラシアンにより共振モードや共振周波数が表現できることが明らかになったため、回路のトポロジーと電磁現象が密接に関係していることを示すことに成功したことで、トポロジーに基づく特性評価の可能性が見えた。さらに、電磁現象の設計へとつなげるために、グラフラプラシアンに対して摂動を施すことで、最適化問題として導体線と導体球のペアを加えていく手法を提案できたことは、他のネットワーク解析においても重要な手法を提案できたといえる。導体球と導体線の構造については、より一般的なトポロジーの変化を表現できるような設計を検討する。また、遅延電磁結合の影響を考慮することで、電磁界との対応の明確化を試みる。時間領域の定式化を試みることで、過渡現象の特性を評価可能にする。さらに、単導体線路モデルにおいても電磁現象とトポロジーの関係の明確化を進める。

その中で、微分形式と対応する形のグラフのラプラシアンにより共振モードや共振周波数が表現できることが明らかになったため、回路のトポロジーと電磁現象が密接に関係していることを示すことに成功したことで、トポロジーに基づく特性評価の可能性が見えた。さらに、電磁現象の設計へとつなげるために、グラフラプラシアンに対して摂動を施すことで、最適化問題として導体線と導体球のペアを加えていく手法を提案できたことは、他のネットワーク解析においても重要な手法を提案できたといえる。導体球と導体線の構造については、より一般的なトポロジーの変化を表現できるような設計を検討する。また、遅延電磁結合の影響を考慮することで、電磁界との対応の明確化を試みる。時間領域の定式化を試みることで、過渡現象の特性を評価可能にする。さらに、単導体線路モデルにおいても電磁現象とトポロジーの関係の明確化を進める。物品購入が想定より安くできたため。実験用の消耗品として本年度使用予定。
核融合プラズマの乱流輸送と帯状流の相互作用と制御に関する理論・シミュレーション研究

本研究課題は、輸送障壁を中心した近年のトカマクを中心とした磁場閉じ込めの核融合プラズマにおいて観測される閉じ込め改善現象の背後にある物理機構を、先進的な乱流輸送理論、粒子あるいは流体モデルに基づくシミュレーションにより解明する。特に、ミクロスケールの静電的な揺らぎとマクロな磁場揺動を伴う揺らぎなど、時空間スケールの異なる揺らぎ間の非線形相互作用が輸送障壁の形成条件に重要な役割を果たしているとの着想に基づいて現象を整理・検討し、核融合プラズマの輸送制御の理論的指針を得ることを目指する。平成17年度・18年度を通して以下の研究課題を推進しするとともに、論文執筆を含め研究発表を精力的に行い、所定の成果を得た。(1)装置サイズのマクロな平均流がミクロなイオン温度勾配(ITG)モード乱流による帯状流生成に対して抑制効果があることを見出すとともに抑制効果に対する平均流のパラメータ依存性について明らかにし、これらを学術誌(Physics of Plasmas)に発表した。(2)乱流揺動から生成される帯状流生成の解析手法として、連続的な乱流スペクトル形状を扱うことができるwave-kinetic方程式に基づく手法と当該研究代表者(岸本)等が進めてきたコヒーレントな少数モード間結合に基づく手法の2種類がこれまで用いられてきたが、ITGモード乱流を例にとり両者の手法の比較を系統的に行った。両者は幅広いプラズマパラメータに対して定性的な一致を示すものの、wave-kinetic方程式では帯状流の最大成長率が同定できないなど、帯状流の波数依存性に差異が現れることを見出した。本研究成果を学術誌(Physics of Plasmas)に発表した。(3)ITGモードなどの線形解析による臨界勾配値は帯状流の効果を考慮すると急峻な勾配方向に上方変位することがシミュレーションから指摘されているが(Dimits変位)、この変位を理論的に説明する帯状流効果を繰り込んだ輸送モデルを導くことに成功した。また、本モデルと当該研究室が行っているグローバルな乱流シミュレーションとの比較・検討を実施した。本年度は、異なった揺らぎ間の相互作用例として、連続的な乱流スペクトル形状を扱うことができるwave-kinetic方程式に基づく理論モデルを導入することによって、装置サイズのマクロな平均流が、ミクロなイオン温度勾配(ITG)モード乱流による帯状流生成に与える影響を解析した。その結果、外部平均流は、ITG乱流駆動の帯状流生成を抑制する働きがあることを見出すとともに、外部流の振幅および波数に対する抑制効果の依存性などについて明らかにした。また、抑制の物理機構についても考察を行い、外部流の導入による帯状流の実周波数が重要な役割を果たしていることを明らかにした。また、このwave-kinetic方程式に基づく解析と、これまで京都大学/日本原子力研究開発機構などで当該研究代表者(岸本)等が進めてきた、コヒーレントなモード間結合による変調不安定性解析と比較検討を行い、両者が定性的に類似の結果を与えることを明らかにした。さらに本理論モデルを、捕捉電子効果を取り入れたモデルに拡張し、非断熱的な挙動を示す捕捉電子がITGモード乱流による帯状流生成および外部平均流が同帯状流生成率に与える影響に関しても解析を進めた。今後これらの理論解析を、シミュレーションによって検証していく予定である。

(3)ITGモードなどの線形解析による臨界勾配値は帯状流の効果を考慮すると急峻な勾配方向に上方変位することがシミュレーションから指摘されているが(Dimits変位)、この変位を理論的に説明する帯状流効果を繰り込んだ輸送モデルを導くことに成功した。また、本モデルと当該研究室が行っているグローバルな乱流シミュレーションとの比較・検討を実施した。
PCaPC部材のせん断破壊過程の究明に関する解析的研究

構造物を「造る時代」から「使いこなす時代」への転換を迎える中,日本では,地震時人命・財産を守るのみならず,地震後建物の補修・再利用も求められている。地震後部材の再利用・修復性が優れるPCaPC構造が注目されているため, PCaPC部材の破壊過程に関する理論的究明が急務であるが,せん断破壊するPCaPC部材の破壊過程はまだ,明らかになっていない。そこで,本研究は, PCaPC部材のせん断破壊過程を理論的に解明することを目指す。上記の研究目的を達成するために,本研究は三つの段階で構成された。去年までは2段階まで研究が進んでおり,今年度に3段階の「PCaPC部材の曲げせん断統合モデルの開発」に関する研究を行った。去年, 1段階と共に行った2段階の研究は, PCaPC部材のせん断ひび割れ幅に関する研究であった。本研究の成果は今年10月に開かれた日本PC工学会のシンポジウムで発表され,論文集に掲載された。今年に行われた3段階の研究である「PCaPC部材の曲げせん断統合モデルの開発」に関する研究は,任意の変形量に対して,従来のロッキングモデルを用いた「曲げモデル」と1段階の研究であった「せん断モデル」から得られた内部抵抗力が,釣り合わなければならないという理論を前提で,その釣合関係を用いることによって,変形値を増加させながら,それに対応する全体せん断抵抗力を得った。本研究の成果は日本コンクリート学会の英論文集であるJournal of Advanced Concrete Technologyに投稿され,現在査読中である。今後の掲載が期待される。(抄録なし)構造物を「造る時代」から「使いこなす時代」への転換を迎える中,日本では,地震時人命・財産を守るのみならず,地震後建物の補修・再利用も求められている。地震後部材の再利用・修復性が優れるPCaPC構造が注目されているため,PCaPC部材の破壊過程に関する理論的究明が急務であるが,せん断破壊するPCaPC部材の破壊過程はまだ,明らかになっていない。そこで,本研究は,PCaPC部材のせん断破壊過程を理論的に解明することを目指す。上記の研究目的を達成するために,以下のように三つの段階で構成されている。現在は2段階まで研究が進んでおり,3段階の「PCaPC部材の曲げせん断統合モデルの開発」に関する研究を行う予定である。1段階においては,PCaPC部材のせん断破壊モデルを提案した。PCaPC部材のせん断変形モデルとして,せん断ひび割れた部材に関する既往のせん断理論にPC鋼材及び鉄筋の付着応力を考慮した抵抗モデルを考えた。このモデルから部材のせん断抵抗力Vsとそれに対応するせん断変形量の関係を得ることができた。1段階における研究成果は米国土木学会(ASCE)の構造系論文誌であるJournal of Structural Engineeringに投稿して,2012年12月28日付け受理され,今後掲載予定である。2段階においては,PCaPC部材の曲げ変形モデルを提案した。PCaPC部材の曲げ変形モデルとして,全ての曲げ変形は部材端部の圧着部で回転変形が集中して生じるロッキングモデルを用いた。このモデルから部材端部における断面の回転量とそれに対応する断面のせん断抵抗力Vfを得ることができた。今後,3段階の「PCaPC部材の曲げせん断統合モデルの開発」に関する研究を行う予定である。任意の変形量に対して,1段階の「曲げモデル」及び2段階の「せん断モデル」によるそれぞれの内部抵抗力は,釣り合わなければならない。その釣合関係を用いることによって,変形値を増加させながら,それに対応する全体せん断抵抗力を得ることが可能である。今後の研究成果が期待されている.構造物を「造る時代」から「使いこなす時代」への転換を迎える中,日本では,地震時人命・財産を守るのみならず,地震後建物の補修・再利用も求められている。交付申請時,想定したとおりに研究が進んでいる。交付申請時,設定した三つの解析モデル中,現在,2つのモデルが完成されており,あと1年で研究の目的を達成することには問題がないと判断される。

現在まで開発したPCaPC部材のせん断破壊モデルと曲げ変形モデルが1つに統合されている曲げ一せん断統合型モデルを開発する予定である。PCaPC部材のせん断破壊モデル及び曲げ変形モデルから得られたせん断力の釣合関係を用いて任意のせん断力が発生する時曲げ変形量を予測するモデルを開発する予定である。(抄録なし)
糸状菌由来チトクロームP450の収束型ライブラリーの構築と新機能の探索

麹菌を宿主として、低分子化合物のCH結合を活性化して酸素官能基を導入するチトクロームP450多重遺伝子を形質転換した株を調製した。合計45種以上のユニークなP450を用いて、ライブラリーの構築に成功した。ハイスループット化を目指して、このライブラリーを用いて、反応スケールを検討したところ、操作上の容易さから目標に合致するスケールダウンに成功した。市販品のほか生合成研究で入手できたユニークな骨格を持つ基質を用いた微生物変換も試した。その結果多くの変換物が得られたものの、変換効率が予想以上に悪く、どの酵素遺伝子が変換するかの特定に労力がかかることがわかった。新規変換反応を検討するためのライブラリー構築と並行して、ophioblolinの水酸化反応を検討した。Ophioblolinの生産が確認された菌株Bipolaris maydes, Emericella variecolor由来のチトクロームP450水酸化酵素OblB-Bm/OblB-Evの場合、トランスポーターOblD-Ac存在下でのみ、4段階の酸化生成物であるophioblolin Cを生産するのを見出した。これに対しophioblolinの非生産株と言われてながら、ophioblolinの生合成遺伝子クラスターを持つAspergillus clavatus由来の相同性の高いP450 OblB-Acの場合,トランスポーターOblD-Ac非存在下で前駆体を投与することにより、4種の異常生成物を与えた。このように相同性の高い酵素間で酸化する位置が異なるのは、大変興味深い結果である。今回P450ライブラリーを充実させるため、ポリケタイド系天然物に作用するP450としてalt1, alt2, alt3 (alternapyrone),ポリペプチドとのハイブリッド型天然物に作用するAsolA/AsolB (didymellamide), HirJ (hirsutellone),セスタテルペン生合成に関与するtpcB, tpcC (terpestacin), Nf-P450 (sesterfisherol), btcB, btcC (新規セスタテルペン)のほか、インドールテルペンで利用されるSpdJ (sespendol), JanP/JanQ (shearinine),糸状菌では稀なリボーソーム型ペプチドUstC (ustiloxin)の機能解析を終え、これらを導入した新たな麹菌株ライブラリーを構築した。これと並行して植物ホルモンであるabscisic acidの生合成に関与する機能未知のP450であるBcABA1、BcABA2を麹菌異種発現させた。有機合成的に調製したイオニリデンエタン関連化合物4種の微生物変換を行った。ハイスループット化を目指して、反応スケールを検討したところ、操作上の容易さから500 uLの培地に数十ugの化合物を投与し、二日間程度培養する条件で再現性良く、分析できることを確認した。さらにキノコ由来のP450は分解系に使用されることから、市販動物用の抗生物質Pleuromutilinの生合成に関与するP450であるPle1, Ple6, Ple7導入した麹菌株を新たに調製し、先に調製したライブラリーとともに、上述の条件で微生物変換を検討した。ポジコンとして本来の基質での変換能を試したほか、市販品5種および生合成研究で入手できた8種のユニークな骨格を持つ基質も試した。その結果多くの変換物が得られたものの、変換効率が悪く、どの酵素遺伝子が変換するかの特定も労力がかかることがわかった。現在比較的収量の良い化合物についてその構造決定を行っている。今後従来法に加え、酵母の相同組換え能を利用したプラスミド構築法も適用し、迅速で着実に4個の遺伝子を導入したライブラリー構築も行う。これまで2個の遺伝子を導入した二種のプラスミドを同時導入する方法では、4種同時導入株のスクリーニングに労力がかかっていたが、大幅に効率化できる。こうしたライブラリーを用いて物質変換能を検討する予定である。生物有機化学
ジャワ原人の年代論争の終結へ向けて

インドネシア、ジャワ島の古人類化石の年代に関する研究調査を実施した。その結果、ジャワ原人化石を多産し、基準的な地質層序を提供するサンギラン地域における最も新しい人類資料は、約79万年前であることが判明した。また、近年では、ジャワの人類化石の最古のものは150万年前を超えるという主張が一般的であったが、本研究からはこの年代観は支持されず、100万年前を大きく越えない可能性が高いことが明らかとなった。本研究は、ジャワ原人に関する年代論争の終結に向けて、申請者らによる2000年からの地質年代学的調査の成果を踏まえ、異なる年代観が錯綜する現状を検証しつつ、確かな基盤を持った編年モデルの再構築を行うものである。本年度は以下の研究等を実施した。1.ジャワ島の古人類遺跡の研究調査に関する全体的な打合せをインドネシアにて行った。また、インドネシア地質調査センターに保管されている人類化石および関連する動物化石の分析について関係者と協議した。2.ジャワ原人化石を多産するサンギラン地域を中心に、各化石出土地点の地質層序の詳しい対比を行うため、火山灰等の鍵層の位置・層位に関する確認と整理を進め、データベースとなる柱状図を作成した。3.サンギラン地域の堆積の最上部にあるパミスについて、アルゴン40/アルゴン39年代値とフィッション・トラック年代値に不一致が見られていたが、パミスの鉱物分離および化学成分分析等を行って検討したところ、本質パミスのほか、異質パミスが含まれていることが判明し、これが年代値の不一致の要因と考えられた。4.サンギラン地域のカブー層(パパン層)について、テフラ分析による火山灰層の地点間対比を進めた結果、当層における地磁気磁場変動がより高精度に復元された。また、これに関連して、中国黄土高原Baojiのレス・古土壌層の古地磁気分析を行った結果、松山/ブリュンヌ地磁気極性トランジションが複数の小反転を伴うことが明らかになった(doi:10.1029/2009JBoo6301)。これにより、サンギラン地域の同地磁気極性トランジションで見つかっていた小反転の存在が確認され、サンギラン地域の磁気層序の信頼度が高まった。1.ジャワ島の古人類遺跡、特にジャワ原人化石を多産するサンギラン地域、また、B9トリニール、サンブンマチャン、プルニンにおける各人類化石出土地点の地質層序の詳しい対比を行うため、火山灰等の鍵層の位置・層位に関する確認と整理を進め、データベースとなる柱状図を作成した。2.サンギラン地域のカブー層(バパン層)について、テフラ分析による火山灰層の地点間対比の詳しい検討結果を踏まえ、当層における地磁気磁場変動を高精度に復元した結果、サンギラン地域においても、松山/ブリュンヌ地磁気極性トランジションが複数の小反転を伴うことが確認された。この結果は大阪湾の堆積物等における地磁気磁場変動記録との整合性が極めて高く、サンギラン地域の磁気層序の信頼度が高まった。この研究成果は、米国科学アカデミー紀要に論文として掲載され(DOI:10.1073/pnas.1113106108)、NHKニュース等でも配信された。3.サンギラン地域の人類化石産出層における重要な鍵層として有名なグレンツバンク層の年代を明らかにするため、関連する堆積物試料について、鉱物分離等を行うとともに、フィッション・トラック法およびウラン-鉛法を用いた年代学的分析を実施した結果、上記の磁気層序と調和的な成果が得られた。本研究は、ジャワ原人に関する年代論争の終結に向けて、申請者らによる2000年からの現地の関連遺跡等における地質年代学的調査の成果を踏まえ、異なる年代観が錯綜する現状を検証しつつ、確かな基盤を持った編年モデルの再構築を行うものである。1.ジャワ島の各古人類遺跡おける人類化石出土地点の地質層序の詳しい対比を行うため、火山灰等の鍵層の位置・層位に関する確認と整理を進め、データベースとなる柱状図を作成し、さらに浄書を行った。2.ジャワ原人化石を多産するサンギラン地域における人類化石のFAD(first appearance datum)は、「最古のアジア人」の出現時期推定の重要な鍵となるが、この上限年代(最小年代)を与えるグレンツバンク層について、昨年度実施したウランー鉛法による年代学的分析をさらに精緻化し、年代値の信頼性を高めるため、ウランとトリウムの非平衡に関する研究を進展させた。3.サンギラン地域における人類化石産出層位の最下層付近の古環境を考察するため、当地域のプチャンガン層(サンギラン層)上部の堆積物について花粉分析を行った。

その結果、インドネシアの初期人類は、海洋酸素同位体ステージ31(間氷期)の温暖期、あるいはそれ以前にサンギラン地域に移入したこと、また、その後、この地域では湿潤化が起こり、同時に食用果実が増加したことが推測された。この植生変化は、当地域における動物相の変化を促進するとともに、人類の定住にある程度適した環境をもたらした要因の1つである可能性は少なくないと考えられる。ジャワ原人に関する年代論争の終結には、人類化石産出地点の地質層序学的対比、および当地における高精度の地磁気層序の確立、また、従来のアルゴン-アルゴン年代測定値の問題点を検討しつつ、別法による信頼性の高い年代測定値を得ることが肝要である。それらについて、それぞれおおむね遅滞なく進行している。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画の中心部分に関しては、上記のようにおおむね順調に進展しているが、ジャワ原人の編年モデルの再構築を行うためには、人類化石の化学分析による出土層準の検証適用例を増やし、またジャワ原人の産出層位の古環境学的分析などを進める必要がある。今後はこれらのことを考慮しながら、総合的に推進していく計画である。
神経変性疾患における終末糖化産物(AGE-2構造体)の細胞障害機構の解明

アルツハイマー病をはじめとする多くの神経変性疾患では、共通に異常タンパク質の産出、蓄積が観察され、その後共通の分子メカニズムによって神経細胞の変性と死が引き起こされると想定されている。申請者は、この病的な異常タンパク質の蓄積ならびに神経細胞の変性と死に終末糖化産物(AGE : Advanced Glycation End-products)が直接関与しているとする仮説に基づき、これまで研究を遂行して来ている。平成13年度補助金により、申請者が世界に先駆けて発見した新規終末糖化産物(AGE-2構造体)が、神経細胞培養系において直接的な細胞毒性(アポトーシスによるニューロン死)を示すのみならず、神経細胞等に栄養素を供給している血管内皮細胞にも直接作用して血栓形成や虚血傾向を示すことを明らかにした。平成14年度においては、AGE-2化Aβ(1→40)およびAβ(1→42)を作製し、ニューロン、アストロサイト、ミクログリアに対するAGE-2構造体の意義を検討した。その結果、ニューロンおよびミクログリアでは、AGE-2化の影響は観察されなかったが、アストロサイトにおいては、AGE-2化Aβが有意に毒性を示すことが明らかになった。さらに、AGE-2特異抗体を用いたAD脳の免疫染色の結果、ニューロンとアストロサイトにAGE-2構造体が局在していることが明らかとなった。恐らくAGE-2構造体は、ニューロンやアストロサイトの細胞膜レセプターを介した細胞外からの作用の他、これらの細胞内でAGE-2構造が形成され、細胞内の機能異常を介して、アルツハイマー病の原因に関与していることが推察されたが、今後さらなる詳細な検討が必要と考えられる。また、孤発性筋萎縮性側索硬化症(ALS)患者病変部およびクロイツフェルト・ヤコブ病患者プリオンプラークにもAGEの蓄積が観察されており、これらの神経変性疾患の病因としてもAGE形成反応が注目される。アルツハイマー病(AD)をはじめとする多くの神経変性疾患では、共通に異常タンパク質の産出、蓄積が観察され、その後共通の分子メカニズムによって神経細胞の変性と死が引き起こされると想定されている。すなわち、AGE-2構造体は神経細胞に直接ダメージを与えるのみならず、血管内皮細胞にも働いて間接的に神経細胞の変性と死を加速することが示唆された。現在、AGE-2化Aβ(1→40)の作製条件を検討中である。また、脳血管の周りを取り囲み、神経細胞への栄養素等の受け渡しならびに脳の微細構造の保持を担っているとされるアストロサイトの初代細胞培養系を確立し、各種AGEの作用を検討した結果、AGE2構造体はアストロサイトにも直接細胞毒性を示すことが明らかとなった。さらに、各種AGE抗体を用いたAD脳の免疫染色の結果、老人斑とアストロサイト、神経原線維変化(NFT)の全てにAGE-2構造体が存在していることが明らかとなり、AGE-2構造体がニューロンのアポトーシスを起こし易いと言う培養細胞系での結果と一致することが示された。現在、AD患者からの血液および脳脊髄液の採集のための準備を行っている。

一方、孤発性筋萎縮性側索硬化症(ALS)脊髄にもAGEの蓄積が観察されており、また脳脊髄液中にもAGE2構造体が存在することを確認した。アルツハイマー病をはじめとする多くの神経変性疾患では、共通に異常タンパク質の産出、蓄積が観察され、その後共通の分子メカニズムによって神経細胞の変性と死が引き起こされると想定されている。申請者は、この病的な異常タンパク質の蓄積ならびに神経細胞の変性と死に終末糖化産物(AGE : Advanced Glycation End-products)が直接関与しているとする仮説に基づき、これまで研究を遂行して来ている。平成13年度補助金により、申請者が世界に先駆けて発見した新規終末糖化産物(AGE-2構造体)が、神経細胞培養系において直接的な細胞毒性(アポトーシスによるニューロン死)を示すのみならず、神経細胞等に栄養素を供給している血管内皮細胞にも直接作用して血栓形成や虚血傾向を示すことを明らかにした。平成14年度においては、AGE-2化Aβ(1→40)およびAβ(1→42)を作製し、ニューロン、アストロサイト、ミクログリアに対するAGE-2構造体の意義を検討した。その結果、ニューロンおよびミクログリアでは、AGE-2化の影響は観察されなかったが、アストロサイトにおいては、AGE-2化Aβが有意に毒性を示すことが明らかになった。さらに、AGE-2特異抗体を用いたAD脳の免疫染色の結果、ニューロンとアストロサイトにAGE-2構造体が局在していることが明らかとなった。恐らくAGE-2構造体は、ニューロンやアストロサイトの細胞膜レセプターを介した細胞外からの作用の他、これらの細胞内でAGE-2構造が形成され、細胞内の機能異常を介して、アルツハイマー病の原因に関与していることが推察されたが、今後さらなる詳細な検討が必要と考えられる。また、孤発性筋萎縮性側索硬化症(ALS)患者病変部およびクロイツフェルト・ヤコブ病患者プリオンプラークにもAGEの蓄積が観察されており、これらの神経変性疾患の病因としてもAGE形成反応が注目される。
カタラーゼ遺伝子の転写抑制因子のクローニング

生体内で発生する活性酸素・過酸化水素を代謝し、無毒化するヘムタンパク質酵素であるカタラーゼは、肝臓や腎臓などで強く発現しているが、細胞の癌化にともない著しく抑制されている。この発現低下の分子機構を解明する目的で、ラットカタラーゼ遺伝子を単離し、転写調節領域の構造を解析したところ、これまでに次のことが明らかになった。(1)プロモーター領域にはTATA boxがなく、数個のCCAAT boxとGC boxをもち、さらに複数の転写開始点がみられた。(2)CAT assayとin vitrotranscriptionよりG rich塩基配列がカタラーゼ遺伝子の転写抑制に強く関わっていることが示された。そこでこのG-richサイレンサーエレメントのコア配列をプローブにして、λgtll cDNAライブラリーをサウスウエスタン法によってスクリーニングしたところ、SW2クローンを得た。このクローンがコードするタンパク質(CSBPと名付けた)の構造とDNA結合の特異性、転写における機能を解析した。その結果、(1)45kDaのコード領域には、プロリンの繰り返し配列が見られるが、特徴的なDNA結合蛋白の構造はみられない。(2)G-rich二本鎖DNAに特異的に結合するが、C-rich一本鎖DNAにより強固に結合する。dG-またはdA-,dT-stretchにはほとんど結合できない。(3)CSBPを発現するベクターとG-rich配列をもつCATレポータープラスミドのコトランスフェクション実験から、CSBPが転写抑制因子であることが示唆された。(4)アルブミン遺伝子、アルドラーゼB,OTC遺伝子の上流領域にみられるG-rich配列を用いてCAT assayを行ったところ、強い転写抑制が見られた。以上の結果から、G-richサイレンサー配列のC-stretchにCSBPが強く結合し転写が抑制されるメカニズムが示された。
テラヘルツ波トモグラフィーの高度化に関する研究

パルス圧縮を施した小型で堅牢なファイバレーザを励起光源として用い、超短パルスを生成することで、実用的かつ高分解能なテラヘルツトモグラフィシステムの開発を進めた。超短テラヘルツパルスを用い、世界最高の奥行き分解能5μmを有する飛行時間型の反射テラヘルツトモグラフィーシステムの開発に成功した。本研究は、超短フェムト秒ファイバーレーザーを用いたテラヘルツ電磁パルスを光源とするテラヘルツトモグラフィーに関するものである。テラヘルツトモグラフィは、工業製品の塗装膜、及び錠剤コーティングなどの評価への応用が期待されている。これらの応用のためには、装置の小型化・高分解能化が不可欠である。我々が有する独自技術として、世界最短13フェムト秒(fs)のパルス幅を有するファイバーレーザーがあり、これを励起光源として、テラヘルツ時間領域分光法(TDS : THz Time Domain Spectroscopy)で用いられる光伝導性スイッチ(Auston Switch)あるいは有機非線形光学結晶DASTを照射すると、極めてパルス幅の短いテラヘルツ電磁波を発生し得る。その超短テラヘルツ電磁波をターゲットに照射し、エコー反射パルス波形からトモグラフィー画像を構成するTime of Flight方式により、かつてテラヘルツ波で実現し得なかった高い奥行分解能を達成することを目指した。研究分担者の西澤らが構築した超短フェムト秒ファイバーレーザーを用いて、超短パルステラヘルツ電磁波発生に関する検討を行った。レーザーパルス強度の増大、1.5μm帯で効率のよい光スイッチの製作、超短フェムト秒パルスに対応した光スイッチの設計と試作、などを検討した。重要な課題としては、10fs程度のレーザーパルスで光導電性スイッチを励起した場合に、光キャリアそのものが見えてくるため、発生するテラヘルツ電磁波をきれいなモノサイクルにすることが難しいことが予想された。この課題に対しては、共同研究先であるキャノン(株)が光スイッチの設計、試作に関するノウハウを有しているため、連携研究開発により解決を図った。超短テラヘルツ波パルスの発生を実験的に確認した後、Time of Flight方式のトモグラフィー実験系を構築した。具体的には汎用のテラヘルツ時間領域分光システムと同様の実験系を構築し、反射時間波形から奥行分解能を検証した。申請者が18年度に本予算で購入した小型分光器、ウェーブフォームジェネレータ、および単一縦モード周波数レーザー、波長可変レーザーなどにより、テラヘルツ波パラメトリック発生器を構築し、高速波長可変性など性能確認を行った。また、ストイキオメトリックLiTaO3結晶を導入し高出力化、および広帯域化を図った。他方、2波長可変光源を用いる差周波光混合により、川瀬らは世界で始めて有機DAST結晶を用いてテラヘルツ波発生が可能であることを1997年に示したが、最近さらに230THzのきわめて広い周波数可変性が得られることが判明した。このような超広帯域光源を波長走査型テラヘルツ波OCTに導入し、分解能を向上させることを試みた。さらに、より高効率にテラヘルツ波を発生可能な非線形光学結晶を探索するとともに、励起2波長光源に光注入を施すことにより、発生するテラヘルツ波の狭線化を図った。19年度は、テラヘルツ波パラメトリック発生器を新たに構築し、高速波長可変性など性能確認を行った。また、チェレンコフ型位相整合方式を導入し高出力化、および広帯域化を図った。他方、2波長可変光源を用いる差周波光混合により、川瀬らは世界で始めて有機DAST結晶を用いてテラヘルツ波発生が可能であることを過去に示したが、最近さらに230THzのきわめて広い周波数可変性が得られることが判明した。一方、世界最短パルス幅を発生するフェムト秒ファイバーレーザーを用いて、超短パルステラヘルツ電磁波発生を行った。20年度は、励起光源としてパルス圧縮を施した小型で堅牢なファイバレーザを用い、超短パルスを生成することで、実用的かつ高分解能なテラヘルツトモグラフィシステムの開発に成功した。そして、このシステムを用いて新たな応用分野の開拓を進めた。

特に、産業分野からニーズの高いマルチレイヤーの自動車塗装膜の断層像取得に世界で初めて成功するなど、応用可能性の評価及び検討を行った。我々が開発した17 fsという超短パルスを出力するファイバレーザを励起光源とすることで190 psのパルス幅を持つテラヘルツ波を発生させることに成功し、さらに20年度は奥行き分解能4.5 μmを得ることができ、現段階で世界で最も優れた奥行き分解能を持つシステムの開発に成功した。また、産業分野における応用として、2層、4層の多層構造を持つ半導体デバイスの断層情報取得を試みた。半導体デバイスはその性能上複雑な多層構造を持っており、層の厚さは数μm-数10 μmという薄さである。各層の厚さにムラや、内部構造に破損などの欠陥が生じることによって性能に影響を及ぼしてしまう可能性がある。断層情報を正確に取得することができれば半導体デバイスの性能保障、不具合の原因追及などに繋がると言えるのでテラヘルツトモグラフィを用いることができないか可能性評価を行った。結果として2・mまでの層の2次元画像化に成功した。また、サンプル表面の形状や状態の違いもテラヘルツトモグラフィによって検出可能であることが確認できた。これらのことから多層構造半導体デバイスにおけるテラヘルツトモグラフィの有用性は十分にあると確認できた。21年度は、パルス圧縮を施した小型で堅牢なファイバレーザを励起光源として用い、超短パルスを生成することで、実用的かつ高分解能なテラヘルツトモグラフィシステムの開発を進めた。我々は、今年度終了する本基盤研究Aにおいて、超短テラヘルツパルスを用い、世界最高の奥行き分解能5μmを有する飛行時間型の反射テラヘルツトモグラフィーシステムの開発に成功した。その研究において、有機非線形光学結晶DASTのバルク結晶を用い、ファイバーレーザー励起で25THzまでカバーする超広帯域テラヘルツスペクトルを発生させ、それにより150フェムト秒の超短テラヘルツパルスを発生させることで奥行き分解能を高めたが、いくつかの今後の重要課題も判明した。一つ目の課題は、DASTバルク結晶のテラヘルツ帯吸収係数がいくつかの周波数において極めて大きいため、得られるテラヘルツ波スペクトルの平坦性が極めて悪い点である。このため、フーリエ変換の関係から得られる超短パルスの時間波形がモノサイクルに程遠い乱れた波形となっている。我々は、この問題について元の時間波形でデコンボリューション処理することで一応克服したが、理想的なトモグラフィーにとってモノサイクルなテラヘルツ超短パルスは必須である。二つ目の課題は、DASTバルク結晶の強い吸収の影響で、得られるテラヘルツ波出力が小さい点である。この問題はDASTに限らず、LiNbO3バルク結晶によるテラヘルツ波発生においてもかねて指摘されている。これらの課題については、引き続き基盤研究Bにおいて研究を進め、近い将来、奥行き分解能サブミクロンのテラヘルツトモグラフィーを実現する予定である。
肝細胞癌の発癌関連タンパク質の検討と血清自己抗体による予後診断システムの開発

昨年度に引き続き、肝細胞癌患者の血清中に存在する自己抗体の検討を行った。等電点電気泳動装置と水平式SDS-ポジアクリルアミドゲル電気泳動(SDS-PAGE)装置を用いた二次元電気泳動と、質量分析装置LC/MSD Trap XCTを用いたpeptide mass fingerprinting (PMF)分析によるタンパク質の質量分析検査にて、癌組織において有意に発現が増強するタンパク質を検出し、それに対する自己抗体が血中に存在するかを、肝細胞癌患者、ウィルス感染のない健常人、ウィルス感染があるが発癌していないキャリア患者、の3群に対してそれぞれイムノブロット法によって調べた。その結果、肝細胞癌患者血清中には健常者の血清と比較して3種類の自己抗体が増加していることが確認された。これらは、heat shock protein 70 (HSP70)抗体、peroxiredoxin (PDX)抗体、superoxidedismutase (SOD)抗体であることが判明し、そのうちPDX抗体はキャリアでも肝細胞癌患者と同程度発現していたが、HSP70抗体とSOD抗体は、コントロールとキャリアにはほとんど発現しておらず、肝細胞癌患者血清には有意を持って高発現していた。この2つの自己抗体は、肝細胞癌の発癌や再発の診断マーカーになり得ると考えちれ、これらの抗体をチップ上に固定配列した簡易的診断キットの作成を検討することとした。肝細胞癌患者の組織標本及び血清に対して下記の検討を行った。1.二次元電気泳動と質量分析による蛋白同定等電点電気泳動装置と水平式SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS-PAGE)装置を用いた二次元電気泳動を行い、ゲル中のタンパク質スポットを二次元画像解析ソフトで解析して癌部と非癌部の組織で異なる染色強度を示すタンパク質スポットを探索した。その後、質量分析装置LC/MSDTrap XCTを用いたpeptide mass fingerprinting(PMF)分析によってタンパク質の同定を行った。その結果、癌組織においてheat shock protein 70(HSP70)familyをはじめとする10種類の蛋白質の発現が亢進しており、8種類の蛋白質の発現が低下していることが確認された。HSP70 familyの4種類の蛋白質は同時に相関して増加していることが判明した。2.イムノブロットによる血中自己抗体の検出と解析二次元電気泳動と質量分析による解析にて、癌組織において有意に発現が増強するタンパク質を検出し、それに対する自己抗体が血中に存在するかを、イムノブロット法によって調べた。その結果、患者血清中には健常者の血清と比較して3種類の自己抗体が増加していることが確認された。