hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ＴＡＴＡレスプロモーターにおける重複ＧＧＡＡ配列の生物学的意義の解明

本研究では、抗ウイルス因子をコードするOAS1遺伝子転写の分子メカニズムを明らかにし、ELF-1遺伝子の細胞内導入による白血病の治療の可能性を示唆した。さらに、癌抑制因子p53と細胞周期G1→S期の進行を制御するDNAヘリカーゼをコードするTP53とHELB遺伝子プロモーターに存在する重複GGAA配列のレスベラトロールに対する応答性を明らかにし、天然の化合物または転写因子導入による白血病やがんの治療の可能性を示唆した。ヒトミトコンドリア機能やDNA修復に関連する遺伝子のプロモーター領域のクローニングを行い、重複GGAA配列を含む各遺伝子プロモーターの抗腫瘍・抗老化薬物応答性の検討も開始した。これまでに本研究室では、50種類以上のヒト遺伝子プロモーター領域を含むLucレポータープラスミドを種々の細胞にトランスフェクションし、プロモーター活性を測定する多検体アッセイ法を確立することに成功した。平成24、25年度においては、ヒトインターフェロン(IFN)応答性遺伝子(ISG)プロモーター領域を単離し、レポータープラスミドを構築して、それらに含まれる重複GGAA配列の重要性を明らかにすることに成功した。このアッセイを応用してIFN刺激だけでなくDNA損傷刺激、細胞増殖(停止)刺激、レスベラトロール等の抗老化薬物処理等に対する重複GGAA配列の応答を調べることができる。昨年度はまた、ヒトTP53遺伝子プロモーター領域に存在する重複GGAAモチーフとE2F結合エレメントが天然の物質であるレスベラトロールに対する協調的な応答に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。現在、国際学術雑誌への投稿(リバイス)の段階となっている。さらに、In silicoゲノムDNAデータベース解析を行ったところ、ミトコンドリア機能関連遺伝子のプロモーター領域にも非常に高頻度で重複GGAA配列の見出される事実が判明した。この結果は既にOPEN Accessの学術誌に掲載された。現在ヒトミトコンドリア機能関連遺伝子のプロモーター領域のクローニングを展開している。転写開始点付近に重複GGAA配列を持つ遺伝子の5'-上流領域の単離と塩基配列の解析これまでに本研究室では、50種類以上のヒト遺伝子プロモーター領域を含むLucレポータープラスミドを種々の細胞にトランスフェクションし、プロモーター活性を測定する多検体アッセイ法を確立することに成功している。平成24年度においては、特にHL-60細胞分化誘導に伴って活性化するヒト遺伝子やインターフェロン(IFN)応答性遺伝子(ISG)プロモーター領域を単離し、レポータープラスミドを構築して、それらに含まれる重複GGAA配列の重要性を明らかにすることに成功した。本年度は特にヒトTP53遺伝子プロモーター領域に存在する重複GGAAモチーフの重要性を示すとともに、E2F結合エレメントが天然の物質であるレスベラトロールに対する応答に重要な役割を果たしていることを見出しており、現在国際学術雑誌への投稿の準備に取り掛かっている。さらに、In silicoゲノムDNAデータベース解析を行ったところ、ミトコンドリア機能関連遺伝子のプロモーター領域にも非常に高頻度で重複GGAA配列の見出される事実が判明したので、現在すでにそれらのプロモーター領域の解析を進める計画を開始している。本研究では、DEAE-デキストランを用いた多検体プロモーター活性測定法によって、種々のヒト遺伝子プロモーター領域に存在する重複GGAA配列の重要性を明らかにした。そして、種々のヒト培養細胞に対する分化誘導、DNA損傷刺激やインターフェロン処理後に複数のヒト遺伝子プロモーターの応答について同時に検討することが可能となった。本年度は、特にインターフェロン(IFN)応答性遺伝子(ISG)の一つで抗ウイルス因子をコードするヒトOAS1遺伝子が、ETSファミリー転写因子ELF1のGGAA重複配列への結合によって制御されていることを見出した。このOAS1遺伝子の制御に転写因子Sp1や癌抑制因子Rb1が関わることは新しい発見であり、現在国際的な学術誌に投稿中である。ISGに属する多くの遺伝子転写開始点付近に重複GGAA配列の存在することはヒトゲノムデータベース検索によって確認されている。従って重複GGAA配列制御によるIFN応答性転写メカニズムを明らかにすれば、副作用のあるIFNを用いずに(ELF1等転写因子をコードする)特定の遺伝子導入でがんや白血病の治療が可能となるはずである。また、これまでの研究からクエン酸回路、電子伝達系の酵素等ミトコンドリア機能に関わるタンパク質やDNA修復因子をコードする多くの遺伝子がhead-head結合パートナー遺伝子を持ち、その両方向性プロモーター領域に重複GGAA配列が高頻度で存在することも明らかとなっている。該当する遺伝子のコードするタンパク質の多くは細胞のがん化や老化に関わっている。そこで現在、ISGプロモーターばかりでなく、ヒトミトコンドリア機能やDNA修復に関連する遺伝子のプロモーター領域のクローニングを行い、各遺伝子プロモーターの抗老化薬物等に対する応答性について検討する準備も進めている。本研究では、DEAE-デキストランを用いた多検体プロモーター活性測定法により、ヒト培養細胞に対するインターフェロン刺激あるいは天然及び化学物質処理後に複数のヒト遺伝子プロモーターの応答を検討した。特に抗ウイルス因子をコードするヒトOAS1遺伝子が、ETSファミリー転写因子ELF1のGGAA重複配列への結合によって制御されることを見出した。このOAS1遺伝子の制御に転写因子Sp1や癌抑制因子Rb1が関わることも見出した。OAS1の他、多くのインターフェロン(IFN)応答性遺伝子(ISG)転写開始点付近には、重複GGAA

配列が存在する。従って重複GGAA配列制御によるIFN応答性転写メカニズムを明らかにすれば、IFNを用いず細胞内へELF1等の遺伝子を導入する、がんや白血病の新しい治療法の確立も可能となるだろう。本年度はまた、癌抑制因子p53と細胞周期G1→S期の進行を制御するDNAヘリカーゼをコードするそれぞれTP53とHELB遺伝子の5'-上流領域のプロモーター機能と天然の化合物レスベラトロールに対する応答性を学術雑誌に報告した。この応答性には、重複GGAA配列だけでなく、E2F結合エレメントやGC-ボックス等も重要な役割を果たしている。クエン酸回路、電子伝達系の酵素等ミトコンドリア機能に関わるタンパク質やDNA修復因子をコードする多くの遺伝子がhead-head結合パートナー遺伝子を持ち、その両方向性プロモーター領域には重複GGAA配列が高頻度で存在する。該当する遺伝子のコードするタンパク質の多くは細胞のがん化や老化に関わっている。ISGや細胞周期制御因子をコードする遺伝子ばかりでなく、ヒトミトコンドリア機能やDNA修復に関連する遺伝子のプロモーター領域のクローニングを行い、各遺伝子プロモーターの抗老化薬物等に対する応答性についての検討も既に開始している。本研究では、抗ウイルス因子をコードするOAS1遺伝子転写の分子メカニズムを明らかにし、ELF-1遺伝子の細胞内導入による白血病の治療の可能性を示唆した。さらに、癌抑制因子p53と細胞周期G1→S期の進行を制御するDNAヘリカーゼをコードするTP53とHELB遺伝子プロモーターに存在する重複GGAA配列のレスベラトロールに対する応答性を明らかにし、天然の化合物または転写因子導入による白血病やがんの治療の可能性を示唆した。ヒトミトコンドリア機能やDNA修復に関連する遺伝子のプロモーター領域のクローニングを行い、重複GGAA配列を含む各遺伝子プロモーターの抗腫瘍・抗老化薬物応答性の検討も開始した。ヒトゲノムデータベース検索を行い、IFN応答、ミトコンドリア機能、DNA修復等に関わるタンパク質をコードする遺伝子の転写開始点付近に重複GGAA配列が高頻度で見出されることが明らかとなった。現在その検索結果をもとに、約50程のヒト遺伝子5'-上流領域をクローニングすることに成功したが、解析を進める上で重要と考えられるDNAPKCS等の遺伝子プロモーター領域がいくつか不足している。
里山の落葉広葉樹林における樹冠構造の違いが水循環特性に及ぼす影響

1.研究目的里山に広く分布する落葉広葉樹林の環境保全機能の一つである水保全機能を解明するため、落葉広葉樹二次林に試験流域を設置し、水循環の素過程すなわち樹冠通過雨量、樹幹流下量、樹冠遮断量、蒸発散量、流出量および葉面積指数(LAI)、相対照度を測定し、水収支の実態を明きからにする。あわせて、葉量の季節変化が水文素過程に及ぼす影響を定量的に把握する。2.研究方法豊田市のフォレスタヒルズに試験流域(1.47ha)を設置し、降雨から流出までの各水文素過程を測定した。樹冠遮断量は調査区において降雨毎に計測した。流出量は流域の末端の量水堰で観測した。東京大学愛知演習林の落葉広葉樹林二次林でも調査区を設置し、樹冠遮断量を測定することにより、林分構造の違いが樹冠遮断に及ぼす影響を解析した。3.結果と考察(1)フォレスタヒルズの流域のLAIは、落葉期の1.65から着葉期の4.31の幅で変化し、それに伴って林内の相対照度は5%から60%の範囲で変動することが分かった。(2)落葉広葉樹二次林の樹冠遮断率は、着葉期で13.6%24.8%、落葉期で10.5%20.9%の範囲あり、落葉に伴い約4%減少すること、また、年樹冠遮断率は常緑針葉樹林より約10%小さいこと、が明らかになった。(3)流域水収支からは、年降雨量の32.6%が流出し、残りの67.4%が蒸発散量となることがわかったが、これは解析年度が少雨であったことが影響していると推察された。(4)蒸発散量に占める樹冠遮断量の割合は約20%で、残りが蒸散量と地面蒸発量となったことから、落葉広葉樹二次林は常緑針葉樹林に比較して、樹冠遮断量が少なく、蒸散量(地面蒸発量も含む)の割合が高いことが確認された。愛知県瀬戸市の東京大学大学院附属愛知演習林と豊田市のフォレスタヒルズの落葉広葉樹二次林において、水循環の素過程を時系列的に観測し、季節に伴う樹冠構造の変化が水循環に及ぼす影響を定量的に解析し、以下のような結果を得た。1.樹冠における降雨配分樹冠通過雨量は夏季に少なく、落葉とともに増加する季節変化を示し、同様な傾向が樹幹流下量にも認められた。したがって、樹冠遮断量は着葉期に大きく、落葉期に小さい季節変化を示した。樹幹流下量は樹木の直径と密接な関係があり、回帰式(樹幹流量と林外雨量)の傾きと直径はべき乗式で近似できることが分かった。また、ヒノキやソヨゴでは、樹幹流が樹冠の上部で発生することを確認した。降雨時の強風は樹冠通過雨量を増加させる傾向がある。2.放射収支特性林冠上での放射環境を測定し、放射収支の実態を明らかにした。林冠上でのアルベドは11%15%の範囲で変化し、葉の展開とともに大きくなり、落葉とともに減少する季節変化を示した。年平均アルベドは常緑樹林より23%大きい。また、純放射量は年間ベースでみると日射量の約57%であるが、その割合は着葉期に大きく、落葉期に小さい季節変化を示した。

このような傾向は、常緑樹林とほとんど差がなかった。3.蒸発散特性年蒸発散量は年降水量の約54%で、4月からの葉の展開とともに急増し、10月からの落葉とともに急減する季節変化を示した。そのため、顕熱伝達量は葉の展開が始まる時期に大きなピークを形成する特徴を示し、林冠での葉量変化が林分熱収支の季節変化に大きな影響を与えることが確認された。1.研究目的里山に広く分布する落葉広葉樹林の環境保全機能の一つである水保全機能を解明するため、落葉広葉樹二次林に試験流域を設置し、水循環の素過程すなわち樹冠通過雨量、樹幹流下量、樹冠遮断量、蒸発散量、流出量および葉面積指数(LAI)、相対照度を測定し、水収支の実態を明きからにする。あわせて、葉量の季節変化が水文素過程に及ぼす影響を定量的に把握する。2.研究方法豊田市のフォレスタヒルズに試験流域(1.47ha)を設置し、降雨から流出までの各水文素過程を測定した。樹冠遮断量は調査区において降雨毎に計測した。流出量は流域の末端の量水堰で観測した。東京大学愛知演習林の落葉広葉樹林二次林でも調査区を設置し、樹冠遮断量を測定することにより、林分構造の違いが樹冠遮断に及ぼす影響を解析した。3.結果と考察(1)フォレスタヒルズの流域のLAIは、落葉期の1.65から着葉期の4.31の幅で変化し、それに伴って林内の相対照度は5%から60%の範囲で変動することが分かった。(2)落葉広葉樹二次林の樹冠遮断率は、着葉期で13.6%24.8%、落葉期で10.5%20.9%の範囲あり、落葉に伴い約4%減少すること、また、年樹冠遮断率は常緑針葉樹林より約10%小さいこと、が明らかになった。(3)流域水収支からは、年降雨量の32.6%が流出し、残りの67.4%が蒸発散量となることがわかったが、これは解析年度が少雨であったことが影響していると推察された。(4)蒸発散量に占める樹冠遮断量の割合は約20%で、残りが蒸散量と地面蒸発量となったことから、落葉広葉樹二次林は常緑針葉樹林に比較して、樹冠遮断量が少なく、蒸散量(地面蒸発量も含む)の割合が高いことが確認された。
咀嚼圧下の義歯床下粘膜上皮細胞の活性に対する糖尿病の影響

本研究は,咀嚼圧下の義歯床下粘膜上皮細胞における増殖活性の変化に対して糖尿病が与える影響について,基底細胞の細胞核内に認められるAgNOR数を指標として検討することを目的とした.実験動物にはストレプトゾトシン誘発糖尿病ラット5群(1群35匹)を用いた.これらのうちの4群の臼歯部口蓋を対象として,安静時には義歯床下組織と無圧の状態で接触し,咀嚼時には0(無圧群),13,50および100μm沈下して(各沈下群)義歯床下組織に咀嚼圧を加える義歯床を装着した.義歯床下粘膜および義歯床の清掃は34日毎に行った.残る1群は義歯非装着群とし,義歯床を装着することなく経過させた.義歯床装着の3日,1,2,4,8,12および20週後に各群の5匹ずつから口蓋粘膜を採取して通法に従ってパラフィン切片を作成し,これにAgNOR染色を施して基底細胞の細胞核1個あたりの平均AgNOR数の各実験群毎に求めた.各観察期間毎に各実験群間の有意差検定(Mann-Whitney U-test)を行った.無圧群と義歯非装着群の示したAgNOR数は,観察期間を通じて両者が同様で,ほぼ一定の値を示した.各沈下群の示したAgNOR数は,3日後にはいずれの沈下群においても無圧群に比較して有意に減少し,その後8週後までは経時的に増加したが無圧群よりも有意に小さい値を示し,以降20週後に至るまで無圧群に比べて有意に小さい値を持続した.無圧群と義歯非装着群が示したAgNOR数は,観察期間を通じて本研究と同一条件下で観察した健常ラットの場合よりも小さく,これらとの間にほぼ一定の差を持続した.すなわち,糖尿病は,義歯床による無圧の被覆下の義歯床下粘膜上皮細胞におけるAgNORには影響を与えないことが示された.一方,各沈下群が示したAgNOR数は,観察期間を通じて同一条件下の健常ラットの場合よりも小さな値を示し,その減少量は,義歯非装着群および無圧群においてみられた糖尿病発症によるそれよりも大きかった.従って糖尿病は,AgNOR数を指標とした咀嚼圧下の義歯床下粘膜上皮細胞の増殖活性を低下させることが示された.本研究は,咀嚼圧下の義歯床下粘膜上皮細胞における増殖活性の変化に対して糖尿病が与える影響について,基底細胞の細胞核内に認められるAgNOR数を指標として検討することを目的とした.実験動物にはストレプトゾトシン誘発糖尿病ラット5群(1群35匹)を用いた.これらのうちの4群の臼歯部口蓋を対象として,安静時には義歯床下組織と無圧の状態で接触し,咀嚼時には0(無圧群),13,50および100μm沈下して(各沈下群)義歯床下組織に咀嚼圧を加える義歯床を装着した.義歯床下粘膜および義歯床の清掃は34日毎に行った.残る1群は義歯非装着群とし,義歯床を装着することなく経過させた.義歯床装着の3日,1,2,4,8,12および20週後に各群の5匹ずつから口蓋粘膜を採取して通法に従ってパラフィン切片を作成し,これにAgNOR染色を施して基底細胞の細胞核1個あたりの平均AgNOR数の各実験群毎に求めた.各観察期間毎に各実験群間の有意差検定(Mann-Whitney U-test)を行った.無圧群と義歯非装着群の示したAgNOR数は,観察期間を通じて両者が同様で,ほぼ一定の値を示した.各沈下群の示したAgNOR数は,3日後にはいずれの沈下群においても無圧群に比較して有意に減少し,その後8週後までは経時的に増加したが無圧群よりも有意に小さい値を示し,以降20週後に至るまで無圧群に比べて有意に小さい値を持続した.無圧群と義歯非装着群が示したAgNOR数は,観察期間を通じて本研究と同一条件下で観察した健常ラットの場合よりも小さく,これらとの間にほぼ一定の差を持続した.すなわち,糖尿病は,義歯床による無圧の被覆下の義歯床下粘膜上皮細胞におけるAgNORには影響を与えないことが示された.一方,各沈下群が示したAgNOR数は,観察期間を通じて同一条件下の健常ラットの場合よりも小さな値を示し,その減少量は,義歯非装着群および無圧群においてみられた糖尿病発症によるそれよりも大きかった.従って糖尿病は,AgNOR数を指標とした咀嚼圧下の義歯床下粘膜上皮細胞の増殖活性を低下させることが示された.
集光太陽光反応性セラミックスによるソーラー水素生産技術の開発研究

ニッケルフェライト系を反応性セラミックスとする酸素放出反応用の太陽反応炉の開発に向け、1473-1773Kでの温度スイングによる二段階水分解過程が繰り返し進行させることに成功した。亜鉛フェライト系においては、ZnO+Fe_3O_4粉体混合物として回収するリサイクルシステムを実用化に向けた太陽反応炉の設計コンセプトとして考案し、この開発に必要な擬似高温太陽熱(空気気流中1873K)を供給できる装置を用いて、落下速度を制限することにより反応性を高める研究を行った。この反応炉では、酸素放出過程を1573K付近に低温化させて開発を進めることが可能であるとの見通しを得た。また、固定床型太陽反応炉として水蒸気流通による水分解過程と赤外照射による酸素放出過程とを連続して繰り返し行うことが出来る回転式シリンダー型反応炉を設計試作した。このシリンダー型反応炉は二段階水分解過程を高効率で進行させ得る画期的な反応炉であることを確認した。タワー式集光プラントの光学設計を行い、実質2000の集光倍率を必要とする場合は約2700倍の集光特性が必要であるが、太陽高度が高い場所では、3000倍の集光倍率は得られることが分かった。またYSZ(Fe,Ni)は反応初期に急速に酸素放出を起こし、高フラックス太陽熱に対応できる酸素放出反応性を有することを明らかにした。2000kW/m^2のフラックスに対応して、吸熱反応が進行する場合、6.22mol/m^2となりYSZ01NFは固定反応床を用いるデュアル反応室型太陽反応炉において固定反応床の厚みを数センチにできることが分かった。このよう今回開発したYSZ01NF系の反応性セラミックスとデュアル反応室型太陽反応炉の組み合わることにより、集光太陽熱の高フラックスに対応する太陽エネルギー/化学エネルギー変換によるソーラー水素生産の可能性が見いだされた。空気気流中でのニッケルフェライト系の酸素放出反応用の太陽反応炉の開発に向け、高温安定素材としてジルコニア系素材を用いた固定床反応炉を作成し、これにより、1600-1400°Cでの温度スイングによる二段階水分解過程が繰り返し進行させることに成功した。この高温安定型の固定床による酸素放出と水素発生との反応過程での固体化学的な検討を行い、ニッケルフェライトの鉄とニッケルイオンとがジルコニア系結晶中に移動することによって酸素が放出され、これが1400°Cではニッケルフェライト相を安定相として析出することが水分解反応を進行させることを明らかにした。鉄イオンだけの場合よりもニッケルイオンのある場合の方が低温化できることから、ニッケルフェライト系の高温安定型ジルコニア系酸化物が有力な太陽反応炉素材と考えている。また、これまでの研究で開発を行ってきた亜鉛フェライト系においては、ZnO+Fe_3O_4粉体混合物として回収するリサイクルシステムを実用化に向けた太陽反応炉の設計コンセプトとして考案し、この開発に必要な擬似高温太陽熱(空気気流中1600°C)を供給できる装置をイメージ炉を用いて作成し、この設計コンセプトを実証するための反応炉の作成を開始した。オーストラリアのサンベルトでの実用化に向けて、オーストラリア国立大学との国際プロジェクトとして推進するための計画を大学間で検討を進め、平成15年10月の国際交流シンポジウムで発表と議論を行った。固定層型の反応炉に使用するニッケルフェライトとYSZとの複合化により、熱安定性を向上させると同時に水素発生量を増大させる課題については、YSZに鉄成分をドープしたYSZ(Fe)を合成し、これにNiO粒子を表面に担持させることにより解決を図ることに成功した。

また、二段階水分解プロセスの太陽反応炉の開発においては、擬似集光太陽光としてキセノンビーム照射の代わりに、1600°Cの高温で使用可能な赤外イメージ炉を利用できるように改良した上で、固定層型太陽反応炉では、水蒸気流通による水分解過程と赤外照射による酸素放出過程とを連続して繰り返し行うことが出来る回転式シリンダー型反応炉を設計試作した。このシリンダー型反応炉は、反応が100%進行しなくても一回転で8工程を進行させることにより、二段階水分解過程を高効率で進行させ得る画期的な反応炉であることを確認した。反応温度は現在のところ1200°Cが最高であり、反応温度をさらに200°C程度高温化するか、この温度で進行する酸素欠損型フェライトを利用した技術として完成させることが考えられる。また亜鉛フェライト系を用いる酸化亜鉛/マグネタイト混合粒子回収型の連続反応炉の開発については、同様に赤外イメージ炉による照射実験が可能なように改良し、落下速度を制限することにより反応性を高める研究を行った。反応効率は30%程度であるが、この原理に沿った反応炉として稼動することが確認された。また、酸素分圧の低いガスを流通するごとにより高濃度の酸素放出が確認されていることから、このタイプの反応炉では、酸素放出過程を1300°C付近に低温化させて開発を進めることが可能であるとの見通しを得た。
事務間接部門の生産性向上のための技法開発に関する研究

製造部門の生産性向上のためには、ジャストインタイム生産方式が広く適用されている。しかし、事務・間接部門においてはその生産性向上に役立つシステムないし方法がいまだ確立していなかった。そこで私は、平成6年度と7年度の2年間の本研究プロジェクトによって、事務・間接部門の生産性向上の技法を多くの実務の中から帰納して体系化した。その結果、次のように7つのサブ・テーマの構成をもってこの技法を体系化した。1.事務部門生産性向上の目的2.事務部門生産性向上の導入・推進方法3.環境整備(5S)4.個別部門業務の効率化技法5.部門横断的なプロセス革新技法6.人材育成7.事務生産性の測定方法この研究成果は、2つの論文と1冊の本として結実した。研究成果の中で、とくに見るべき知見は、個別部門業務の効率化では伝統的なIEの時間研究の方法によって各業務の所要時間を測定し、そこから所要時間の大きさと当該業務の価値の大きさとのバランスを図り、バランスしない業務を切り捨てていくというやり方である。また、事務生産性の測定では、とくに各事務部門の適正人員数の決定方法に部門別の固有の独立変数を確定し、部門別の人員決定式を重回帰式として提示した点も、新しい知見である。本年度は、多数の会社の事例を収集し、この中から事務生産性向上の技法として一般的に使用可能なものを抽出し、それらをKJ法によって分類整理し、「事務間接部門の生産性向上技法」として一般化した形で体系化することにつとめた。その結果、下記の5つのサブテーマについて一応の体系化・標準化を行うことでき、文書にとりまとめた。(1)事務部門生産性向上運動の導入方法と推進方法これは導入にあたっての組織づくりや、スケジュール化の手順である。(2)環境整備(5S)(3)人材育成まだ(2)は、事務部門内部の整理、整頓の活動であり、(3)は事務効率化を可能ならしめるようなスキルを人々に身につけさせるための人材養成法である。(4)個別部門業務の効率化技法個々の部門内部における継続的な改善による効率化の方法。(5)部門横断的なプロセス革新技法ビジネスプロセスのリエンジニアリングに相当する手法である。以上のうち、一部のものについては、別掲の2論文としてすでに、公表している。平成7年度には上記の5テーマと合せて、平成7年度中のテーマ(事務生産性の測定)を含めて本の形で公刊予定。本年度はさきに交付申請書の「研究目的・研究実施計画」に記したとおり、とくに(1)事務生産性の測定尺度を開発すること,(2)このために中部産業連盟などの実務家の研究会を組織し、参加企業に対し訪問調査を行うこと,(3)収集した情報をKJ法によって整理・体系化すること,(4)平成6年度の研究実績と合わせて、一冊の本の形で研究成果を出版することなどを行った。この結果、次のような体系で、平成6年度と7年度にまたがる本研究を完成させた。1.事務部門生産性向上の目的と推定活動のフレームワーク2.事務部門生産性向上の導入・推進方法3.環境整備(5S)4.個別部門業務の効率化技法5.部門横断的なプロセス革新技法6.人材育成7.事務生産性の測定
揮発性吸入麻酔薬の気道平滑筋弛緩機序とその臨床的意義の解明

1.ブタ気管から作製した平滑筋条片に蛍光カルシウム指示薬を生理的に取り込ませ、細胞内カルシウム濃度と収縮張力の同時測定を行った。2.高カリウム脱分極下に外液カルシウムイオン濃度を0から累積的に増加させると、細胞内カルシウム濃度が濃度依存性に上昇し、同時に収縮張力の上昇がみられた。3.この外液カルシウムイオン濃度上昇による収縮中の細胞内カルシウム濃度-張力関係を求め、これに対するハロタンの作用を調べた。4.低濃度ハロタンは、外液カルシウムイオン濃度上昇による細胞内カルシウム濃度、張力の上昇のいずれにも作用せず、したがって細胞内カルシウム濃度-張力関係にも変化を生じなかった。5.アセチルコリン(1μM)存在下に2.の実験を行うと、細胞内カルシウム濃度の上昇は同程度なのに対し、張力の上昇は著明に亢進した。したがってこの収縮から求めた細胞内カルシウム濃度-張力曲線は脱分極のみに比べて著明に左方に偏位した。このことは平滑筋細胞内の収縮器のカルシウム感受性がアセチルコリンによって増大したことを意味する。6.低濃度ハロタンは、外液カルシウムイオン濃度上昇による細胞内カルシウム濃度の上昇には影響しなかったが、張力の上昇を抑制した。すなわち低濃度ハロタンは、アセチルコリンによる細胞内カルシウム濃度-張力曲線の左方偏位を明らかに抑制した。7.別に、カルバコール(1μM)による収縮中に、高濃度のハロタンを投与すると、細胞内カルシウム濃度、張力ともに低下がみられた。以上より、揮発性吸入麻酔薬の一種であるハロタンは、ブタ気管平滑筋において、細胞内カルシウム濃度を低下させて弛緩を生じる作用もあるものの、主にはアセチルコリンによる収縮器のカルシウム感受性増大を抑制することによって直接的気道平滑筋の弛緩を生じることが示唆された。
線形符号における非線形部分符号の再帰的最尤復号、準最尤復号に関する研究

(1)RM(リード・マラー)符号やBCH符号の最小重み部分符号の再帰的最尤復号において計算量が大きいのは,再帰過程の上位レベルに位置する数セクションである.これらのセクションに関して,上位の尤度だけを効率的に求めるため,トレリス構造について検討した.具体的には,RM符号の部分符号を中心に検討した.その結果,(64,42)RM符号等において,線形符号がもつ規則的な構造に類似した構造をもつことを見出し,計算量を削減することができた.多数決論理復号法で候補復号結果を求め,最小重み部分符号の再帰的最尤復号法を繰り返す復号法に対して,誤り率と計算量の関係について考察した.繰り返し回数と閾値を適切に選ぶと,例えば(64,42)RM符号において,S/N比3dBで最尤復号と同程度の誤り率で復号時間を80%程度に削減できた.(2)符号の性能評価上重要な局所距離分布の計算法について,符号の記号位置置換不変性を利用できる計算法を開発した.符号が閉じている置換で閉じている部分符号を考え,その部分符号でもとの符号をコセット展開し,局所距離分布に関して同じ性質をもつコセットに分類し,代表コセットについて局所距離分布への寄与を計算し,全体の局所距離分布を求める.これまで局所距離分布がわかっていなかったいくつかの符号について分布を求めた.(3)軟値出力復号法として,候補符号語から最小距離にある符号語の探索(最小重み部分符号の復号)を繰り返し利用する復号法について検討した.この探索では特定位置の記号が0あるいは1に固定された符号語をみつける必要があり,これをすべての位置について行う.RM符号の構造を利用して計算量の削減を行った.(4)上述の復号法は,連接符号の内部符号に適用可能と考えられる.内部符号として適当な符号長64,情報記号数40程度の符号として,最大距離分離符号の短縮符号を対象として探索を行い,いくつかのよい符号を見出した.さらに,ビット順序を工夫することにより,符号のトレリス構造が簡単になることを見出した.(1)RM(リード・マラー)符号やBCH符号の最小重み部分符号の再帰的最尤復号において計算量が大きいのは,再帰過程の上位レベルに位置する数セクションである.これらのセクションに関して,上位の尤度だけを効率的に求めるため,トレリス構造について検討した.具体的には,RM符号の部分符号を中心に検討した.その結果,(64,42)RM符号等において,線形符号がもつ規則的な構造に類似した構造をもつことを見出し,計算量を削減することができた.多数決論理復号法で候補復号結果を求め,最小重み部分符号の再帰的最尤復号法を繰り返す復号法に対して,誤り率と計算量の関係について考察した.繰り返し回数と閾値を適切に選ぶと,例えば(64,42)RM符号において,S/N比3dBで最尤復号と同程度の誤り率で復号時間を80%程度に削減できた.(2)符号の性能評価上重要な局所距離分布の計算法について,符号の記号位置置換不変性を利用できる計算法を開発した.符号が閉じている置換で閉じている部分符号を考え,その部分符号でもとの符号をコセット展開し,局所距離分布に関して同じ性質をもつコセットに分類し,代表コセットについて局所距離分布への寄与を計算し,全体の局所距離分布を求める.これまで局所距離分布がわかっていなかったいくつかの符号について分布を求めた.(3)軟値出力復号法として,候補符号語から最小距離にある符号語の探索(最小重み部分符号の復号)を繰り返し利用する復号法について検討した.この探索では特定位置の記号が0あるいは1に固定された符号語をみつける必要があり,これをすべての位置について行う.RM符号の構造を利用して計算量の削減を行った.(4)上述の復号法は,連接符号の内部符号に適用可能と考えられる.内部符号として適当な符号長64,情報記号数40程度の符号として,最大距離分離符号の短縮符号を対象として探索を行い,いくつかのよい符号を見出した.さらに,ビット順序を工夫することにより,符号のトレリス構造が簡単になることを見出した.本研究では,線形符号における非線形部分符号の最尤復号,あるいは準最尤復号法について,計算量の小さい復号法の開発を目指している.リード・マラー符号やBCH符号の最小重み部分符号の再帰的最尤復号において計算量が大きいのは,再帰過程の上位レベルに位置する数セクションである.このセクションに関して,最尤語を構成するために必要な尤度の順位について計算機シミュレーションを用いて計測を行った結果,大部分の符号語について尤度順位の高い候補の尤度だけが必要であるという結果が得られた.そこで,上位の尤度のみを効率的に求めることを考えた.線形符号の最小重み部分符号のトレリスダイヤグラムの構造について検討した.具体的には,リード・マラー符号を中心に検討した.その結果,(64,42)リード・マラー符号等において,線形符号がもつ規則的な構造をもつことを見出した.これを用いて,計算量を削減することができた.この結果を,繰り返し復号へ適用した.多数決論理復号法で復号し,最小重み部分符号の再帰的最尤復号法を繰り返す復号法に対して,誤り特性があまり劣化しない範囲での準最尤復号法を検討した.計算機シミュレーションを用いて計算量の削減とそれに伴う誤り率の増加のトレードオフについて評価し,誤り率と計算量の関係について考察した.例えばS/N比が3dBの条件で(64,4

2)リード・マラー符号100万語を復号したとき,繰り返し回数と閾値を適切に選ぶと同程度の誤り率で復号時間を80%程度に削減できた.線形符号における非線形部分符号として重要な最小重み部分符号に関するいくつかの研究を行った.(1)軟値出力復号法として,候補符号語から最小距離にある符号語の探索(最小重み部分符号の復号)を繰り返し利用する復号法について検討した.この最小距離にある符号語の探索では特定の位置の記号が0あるいは1に固定された符号語をみつける必要があり,これをすべての位置について行う.リードマラー符号の構造を利用して計算量の削減を行った.(2)連接符号の内部符号として適当な符号長64,情報記号数40程度の符号として,最小重み部分符号が簡単になる符号を探索した.探索対象として,最大距離分離符号であるリード・ソロモン符号の短縮符号を対象として探索を行い,いくつかのよい符号を見出した.さらに,ビット順序を工夫することにより,符号のトレリス構造が簡単になることを見出した.これについては,IEEEの国際会議へ投稿中である.(3)符号の性能評価上重要な局所距離分布の計算法について検討を行い,BCH符号がアフィン変換で,リードマラー符号が一般線形変換で閉じていることを利用できる計算法を開発した.この計算法では,符号が閉じている変換について,その変換で閉じている部分符号を考える.そして,その部分符号でもとの符号をコセット展開し,局所距離分布に関して同じ性質をもつコセットに分類し,代表コセットについて局所距離分布への寄与を計算し,全体の局所距離分布を求める.変換この計算法を用いて,これまで局所距離分布がわかっていなかったいくつかの符号についてその局所距離分布を求めた.これについては電子情報通信学会研究会で発表した.
量子論的ハンレ効果を用いた革新的な磁場診断手法の確立

太陽彩層遷移層の磁場測定が可能になると期待される、量子論的ハンレ効果を用いた診断手法の確立を試みた。観測ロケット実験CLASP(平成27年度打ち上げ)で観測するライマンα輝線(121.6 nm)の偏光スペクトルを計算しデータ解析を模擬することで、ハンレ効果に感度のある磁場強度範囲や解の不定性や縮退、大気モデルの依存性を調べた。本研究で最も重要な結論は、ハンレ効果によって生じる直線偏光のみからは、一意に磁場の3成分を決定することはできず、そのうちの1つを制限する別の観測が必要であることがわかったことで、CLASP観測計画の立案や将来計画検討に目処をつけた。太陽観測衛星「ひので」によって、激しく運動する彩層遷移層プラズマの姿が明らかとなった。これらの動的現象の定量的理解を進めるためには、彩層遷移層での磁場測定が急務となっている。しかし、磁場測定手法としてこれまで広く用いられてきたゼーマン効果の検出は、彩層や遷移層のスペクトル線では非常に困難である。そのような状況を打破すると期待されているのが量子論的ハンレ効果であり、ここ最近その理論的研究が急速に進展しつつある。本研究の目的は、観測した偏光情報から量子論的ハンレ効果を用いて磁場を導出するデータ解析手法を確立することにある。本研究成果は、世界で初めて真空紫外線領域にあるライマンα輝線での高精度偏光分光観測を行うロケット実験CLASP(平成27年打ち上げ予定)で実証し、次期太陽観測衛星SOLAR-Cへの応用を目指すものである。平成25年度は、ロケット実験CLASPの観測を想定し、ライマンα輝線でのハンレ効果を用いることで確実に求めることのできる磁場情報を精査した。その上で、CLASPで用いるべきデータ解析手法の基本方針を確立した。まず、太陽静穏領域の平行平板大気モデルを仮定して、任意のベクトル磁場(強度・仰角・方位角)を任意の方向から観測する場合に生じる偏光線輪郭を計算し、そのデータベースを構築した。そして、このデータベースを用いることで、CLASPのデータ解析を模擬し逆問題を解き、ハンレ効果に感度のある磁場強度範囲や解の縮退を調べた。検討の結果、[1]最適な観測ターゲットは太陽鉛直方向から傾いた比較的弱い(50 G以下)磁場強度を持つ領域であること、[2]解の不定性を回避し、磁場強度、方位角、傾き角の3つの磁場成分を一意に決定するためには他観測機器との共同観測が必須、という2点が明らかとなった。これらの研究成果を元に、CLASPと他観測衛星や地上観測所との共同観測計画の立案、データ解析手法の詳細検討を行っている。「彩層・コロナ加熱問題」解明には、彩層上部コロナの磁場測定が必須と考えられている。本研究は、その測定方法として期待される、ハンレ効果を用いた磁場診断手法の検討を、データ解析の観点から、進めることを目的としている。ハンレ効果は、輻射場の非等方性で生じた散乱偏光が、磁場強度や向きに応じて変調を受けるものである。ハンレ効果を用いて磁場を導出するためには、適切な大気モデルを仮定し、磁場がない場合の散乱偏光を見積もる必要がある。彩層上部コロナは活動現象に満ちあふれており、その大気構造は領域毎に異なる。そこで、非局所熱力学平衡を考慮した輻射輸送計算を行い、活動領域や静穏領域、といった様々な大気モデルに対する輻射場の非等方性を求めた。計算に用いたスペクトル線は、ロケット実験CLASPで観測する水素のライマンα線(121.6nm)である。大気モデル毎の輻射場の非等方性から、散乱及びハンレ効果で生じる直線偏光を計算し、異なる大気モデルを選んで逆問題を解いた場合に生じる磁場の誤差を調べた。その結果、[1]活動領域と静穏領域で散乱偏光は大きく異なり、それぞれ適切な大気モデルを適用する必要があること、[2]静穏領域には局所的に磁場が強い領域とそうでない領域があるが、これらの領域で想定される散乱偏光量差は十分小さく、磁場の決定精度に与える影響は許容範囲内であることを明らかにした。また、平成25年度及び本26年度の研究成果を元に、ライマンα線と同等もしくはそれ以上に精度よく彩層上部コロナのベクトル磁場観測が可能となると期待されるスペクトル線として、電離マグネシウム線(280nm)を特定し、その観測をCLASP再飛翔計画として提案した。27年度が最終年度であるため、記入しない。太陽物理学平成25年度に実施予定としていた、1偏光線輪郭のデータベースの構築、2データ解析手法の基本方針の確定を完了することができた。さらに、これらの研究成果をまとめた論文の査読誌への掲載が決定しており、本研究は当初の計画以上に進展していると言える。

27年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度の研究成果を発展させて、研究を進めていく予定である。太陽彩層遷移層は、ダイナミックな活動現象にみちあふれており、その大気モデルは多様性に富んでいる。平成25年度は、太陽静穏領域の平行平板大気を用いて検討を行ってきたが、今後は様々な大気モデルを用いて同様の検討を行う。そして、大気モデルがかわった場合のベクトル磁場の決定精度を調べ、ハンレ効果を用いた磁場診断手法における大気モデル決定の重要性を明らかにする。観測データから大気モデルを決定するために、他観測機器との共同観測が重要となることが予想され、ロケット実験CLASPの観測計画をさらにブラッシュアップさせる。また、ハンレ効果は新しい磁場診断手法として期待されており、本研究成果をCLASPで実施するライマンα輝線以外のスペクトル線にも拡張する。そして、次期太陽観測衛星SOLAR-Cや地上観測装置といった将来計画の科学要求の検討も進めていきたい。
色素性乾皮症G群モデルマウスを用いたXPG遺伝子の機能解析

色素性乾皮症G群モデルマウスであるXPG/2系統ノックアウトホモマウスは、その細胞が紫外線に高感受性であること、著しい成長不良を示し離乳期までに死亡すること、栄養摂取等に異常があることなどが明らかとなっているが、DNA修復以外で何が原因となり、このような症状が現れるのかが明らかとなっていない。大脳について組織学的解析を行ったところ、大脳海馬に存在するCA1領域の細胞が、特異的にアポトーシスを起こしていることが観察された。次に萎縮した細胞質および核をもつと観察されたXPG/2系統ノックアウトホモマウスの小脳について組織学的な解析を行った。その結果、プルキンエ層において、核濃縮を起こした細胞が多く観察された。Calbodin-D28(CaBP)に対する免疫組織学的解析を行ったところ、これらの萎縮した細胞はプルキンエ細胞であることが確認された。この結果から、XPG/2系統ノックアウトホモマウスのプルキンエ細胞の樹状突起は他のヘテロあるいは野生型のマウスに比べ、小さくまた短いことが明らかとなった。これらの結果は、XPG/2系統ノックアウトホモマウスの小脳におけるプルキンエ細胞は明瞭な変性が起こっていることを示した。次にこのマウスの小脳皮質細胞におけるアポトーシスを観察するためTUNEL法による染色を行ったところ、XPG/2系統ノックアウトホモマウスにおいてTUNEL陽性細胞が顆粒層細胞に多く観察されたが、プルキンエ細胞層においてはほとんど観察されなかった。この結果は、XPG/2系統ノックアウトホモマウスの小脳における様々な症状の現れは、プルキンエ細胞の変性だけではなく、その他の細胞のダメージが原因であることが示唆された。今回観察された脳内での変化が個体全体に及ぼす影響について今後検討しなければならない。色素性乾皮症G群のモデルマウスであるXPG/2系統ホモ個体は、その細胞が紫外線に対して高感受性であるだけでなく、著しい成長不良を起こし、離乳期までに死亡する。その原因を解明するため、組織学的解析を行った。XPG/2ホモ個体は、小腸ビライの形成不全、肝細胞の萎縮、脾臓の萎縮などが観察された。よって栄養摂取及びその貯蔵に異常がある可能性が考えられたので、さらに血清の生化学的解析を行った。ノックアウトホモ個体の血中グルコースは、15日齢で、コントロールに比べ有意に低く、20日齢ではさらに減少し、15日齢のノックアウトホモ個体と比べても、有意に低かった。血中トリグリセリドは、15日齢ではノックアウトホモ個体とコントロールの間で有意な差はなかったが、20日齢のノックアウトホモ個体ではコントロールに比べて有意に低く、15日齢のノックアウトホモ個体と比べても有意に低かった。ノックアウトホモ個体のトータルコレステロールは15日齢、20日齢ともにノーマルコントロールに比べ有意に高かった。血中リン脂質は、ノックアウトホモとコントロールで、15日齢、20日齢ともに有意な差はなかった。XPG/2ホモ個体に非常に近い表現型を示すG3Aダブルミュータント(XPG/3ノックアウトホモ、XPAノックアウトホモ)個体についても同様の解析を行ったが、血中グルコース、血中トリグリセリドはコントロール個体に比べ有意に低かったが、トータルコレステロールは有意に高く、リン脂質は有意差がなかった。これらのことからXPG/2ホモ個体、G3Aダブルミュータントは明らかに栄養摂取等に異常があることが明らかとなった。色素性乾皮症G群モデルマウスであるXPG/2系統ノックアウトホモマウスは、その細胞が紫外線に高感受性であること、著しい成長不良を示し離乳期までに死亡すること、栄養摂取等に以上があることなどが明らかとなっているが、DNA修復以外で何が原因となり、このような症状が現れるのかが明らかとなっていない。

大脳について組織学的解析を行ったところ、大脳海馬に存在するCA1領域の細胞が、特異的にアポトーシスを起こしていることが観察された。次に萎縮した細胞質および核をもつと観察されたXPG/2系統ノックアウトホモマウスの小脳について組織学的な解析を行った。その結果、プルキンエ層において、核濃縮を起こした細胞が多く観察された。Calbodin-D28(CaBP)に対する免疫組織学的解析を行ったところ、これらの萎縮した細胞はプルキンエ細胞であることが確認された。この結果から、XPG/2系統ノックアウトホモマウスのプルキンエ細胞の樹状突起は他のヘテロあるいは野生型のマウスに比べ、小さくまた短いことが明らかとなった。これらの結果は、XPG/2系統ノックアウトホモマウスの小脳におけるプルキンエ細胞は明瞭な変性が起こっていることを示した。次にこのマウスの小脳皮質細胞におけるアポトーシスを観察するためTUNEL法による染色を行ったところ、XPG/2系統ノックアウトホモマウスにおいてTUNEL陽性細胞が顆粒層細胞に多く観察されたが、プルキンエ細胞層においてはほとんど観察されなかった。この結果は、XPG/2系統ノックアウトホモマウスの小脳における様々な症状の現れは、プルキンエ細胞の変性だけではなく、その他の細胞のダメージが原因であることが示唆された。今回観察された脳内での変化が個全体に及ぼす影響について今後検討しなければならない。
静脈皮弁の実験的研究

《方法》20羽家兎の両耳で中枢部に中心動・静脈shuntを作製する。2週間後に4x3.5cmの皮弁をshunt末梢に作製する。皮弁作成後1ヶ月間経時的に蛍光法、組織学的、血管造影で生着過程を検索する。《結果》plasmatic imbibition単独で細胞分裂をさせうる程度に皮弁内の細胞を栄養しうることが判明した。またこの現象はplasmatic imbibitionの後半に起こることが推察された。《方法》proliferativecell nuclear antigen抗体を平成9年度と同じ組織に用い、移植直後と移植後3日目の状態を免疫組織学的に検討。《結果》創傷治癒過程で出現する蛋白が術直後は出現したが、術後3日目では消失していた。plasmatic imbibitionの後半に生じていることが判明した。家兎の耳で3×4.5の大きさで皮弁の中央に通過動・静脈が通過する様にデザインし、皮弁のより中枢で中心動・静脈との間でshuntを作製し、皮弁末梢部の静脈を温存したArterializedvenous flapが生着可能なことを報告してきた。還流静脈が1本の場合(Group 1)は欝血のために、皮弁は壊死に陥り、2本にした場合(Group 2)は皮弁が生着した。今回、還流静脈が1本でもこの皮弁が生着しうるモデルを作製した。方法:家兎11羽の両耳に22皮弁作製し、皮弁作製部位の中枢で中心動・静脈吻合し、2週間後に吻合部末梢で3x4.5cmの皮弁を作製しGroup 3とした。皮弁内末梢の中心静脈のみを温存し、皮弁を剥離した。皮弁生着の判定は皮弁作製後2週間後に行った。結果: 22皮弁中2皮弁は完全壊死、10皮弁は部分壊死に、その内の5皮弁は30%以上の範囲が、他の5皮弁は30%以下の範囲が壊死となる。10皮弁は完全生着した。考察:還流を1本温存したGroup1では10皮弁の内9皮弁が完全壊死、1皮弁は30%以上の範囲が壊死に陥った。還流静脈を2本温存したGroup 2では、20皮弁の内、3皮弁は30%以上の範囲が壊死に陥ったが、残りの17皮弁は完全生着した。今回のGroup 3はGroup 1と2の中間に位置する。完全生着しなかった理由として。(1) shunt後の待機期間の間違い(2)皮弁内の血流が逆行性のためにmicrocirculationが順調に作動せず部分壊死が生じた。と考えられた。(方法)ラット背側2×3cm動静脈を温存した皮弁を挙上し、同部位に再度縫合した。処置2日後これら皮弁を再度挙上し、動静脈を温存するA群(N=10)、静脈のみ温存するB群(N=10)、動静脈ともに遮断するC群(N=10)を作成した。またコントロール群として皮弁を再度挙上しないD群(N=10)を作成した。この時点でBrdUを腹腔内に投与し1時問後皮弁を採取した。これら皮弁を4%パラホルムアルデヒド固定後パラフィン包埋し、切片を作成後、以下の操作をおこなった。(1)100%アセトンにて脱パラフィン(2)100%エタノール→50%エタノール(3)PBS洗浄5分×3 (4)4N HCL20分(5)Borax Buffer溶液5分×3(6)ペプシン加0.1N HCL37°C 20分(7)PBS洗浄5分×3(8)抗BrdU抗体60分室温(9)PBS洗浄5分×3(10)FITC標識抗マウス抗体室温60分(11)PBS洗浄5分×3(12)蛍光顕微鏡にて観察(結果)A群:表皮細胞全体にBrdUの取り込みを認めた。B群:表皮細胞の部分的にBrdUの取り込みを認めた。C群:BrdUの取り込みを認めなかった。(考察)皮弁を2目前に前処置することにより、母床創での傷治癒の影響によりD群で示された如く、表皮細胞の細胞分裂が促進された。この細胞分裂が促進された状態での、動静脈を温存したA群、静脈のみ温存したB群、血行を遮断したC群における循環動態の差を、BrdUの取り込み観察することにより検討した。

B,C群の結果から、動静脈を温存したA群には劣るものの、静脈を温存することにより皮弁内の循環が保たれたことが証明された。移植母床からの血行が再開されるまでの期間のplasmatic imbibition単独での皮弁の栄養について検討した。温存する静脈からの栄養を除外するために、全層植皮およびmusculocutaneous graftで血管を含まない移植片の2種類を作成し、植皮片内の細胞が、plasmatic imbibition単独の栄養で、外来性に投与されたチミジンの同位体であるBrdUを取り込み、細胞分裂をなしうるかについて観察した。次にplasmatic imbibitionが起こる後半の移植後3日での皮弁のviabilityについて検討した結果、創傷治癒過程で出現する蛋白の局在性が静脈を温存しない群において消失していた。このことは、静脈の温存する静脈皮弁と静脈の温存しないmusculocutancous graft間でplasmatic imbibitionの後半において栄養に差があることを示していることが判明した。
低線量率放射線による組織幹細胞への放射線障害蓄積性の時空間的解析手法の確立

発がんへの寄与が明らかとなっている腸管幹細胞(Lgr5陽性細胞)に着目し、組織幹細胞とその子孫細胞を長期間追跡する手法を利用して、放射により誘発される腸管組織のターンオーバーを定量的に評価する方法を確立した。幹細胞の組織内動態の観察により、照射後に大腸幹細胞が顕著に減少し、その後新たに幹細胞が合成されることを見出した。この幹細胞を中心とした組織動態は放射線によるがん化過程の機構を知る上で重要である。本研究は放射線に対する障害を、幹細胞の組織内動態の観点から定量的に解析することにより、発がんに至る組織レベルでの放射線障害の蓄積性を明らかにし、これを低線量・低線量率放射線の個体レベルでのリスク評価に資することを目的とした。組織幹細胞のモデルとして、発がんへの寄与が明らかとなっている腸管幹細胞(Lgr5陽性細胞)に着目し、Lgr5陽性細胞に対しタモキシフェン依存的な時期特異的組換えによりレポーター遺伝子の発現を誘導することで、組織幹細胞とその子孫細胞を長期間追跡する手法(Lineage tracing)を利用し、放射線誘発による腸管組織のターンオーバーを定量的に評価する方法を開発した。Lgr5陽性細胞は高線量(3Gy)照射では十二指腸から大腸にかけて広く細胞数を減少させたが、低線量(1Gy以下)の場合には、十二指腸のLgr5陽性細胞数には影響がなく、大腸のLgr5陽性細胞のみが顕著に減少することが分かった。レポーター遺伝子としてLacZもしくはtdTomatoを発現させ、放射線誘発の幹細胞の組織内ターンオーバー頻度を観察したところ、大腸でレポーターを発現した幹細胞由来の組織が顕著に減少し、それは線量依存的であった。このことから、放射線による幹細胞ターンオーバーは、放射線感受性のLgr5陽性細胞を有する大腸に着目することで、定量的かつ高感度に検出できることが明らかになった。また、高線量率放射線によって失われた大腸のLgr5陽性細胞は、その後新たに合成され供給されることが明らかとなり、これにより組織修復がなされていることが推察された。これらの幹細胞を中心とした組織動態は放射線によるがん化過程を知る上で重要な知見である。本研究は、放射線を被ばくした個体において、放射線障害が組織に蓄積して発がんの原因になるかを明らかにすることで放射線のリスク評価に資することを目的としたものである。本研究では、組織の中でも、組織を生涯に亘って維持する幹細胞(組織幹細胞)についての障害蓄積性を重視し、放射線照射後の組織幹細胞のターンオーバー動態を評価する手法の確立を目的とした。まず、腸管組織の幹細胞(Lgr5強発現細胞)とその子孫細胞をタモキシフェン投与によって誘導する時期特異的組み換え(Cre/loxP組換え)で標識する手法(lineage tracing)を利用して、Lgr5幹細胞をタモキシフェン投与によって標識してCreを活性化させ(Lgr5-cre)、標識した幹細胞の動態が追跡可能なレポーター遺伝子(LacZおよびtdTomato)を発現するマウスを作出した。LacZレポーターマウスを用いた場合、腸管組織を幹細胞を含むクリプトの短径方向に薄切することで、効率よく標識されたクリプトの頻度を定量的に評価することができ、その条件でマウスに放射線(X線1Gy)を照射すると、大腸で顕著なターンオーバーを観察することができた。また、tdTomatoレポーターマウスを用いたことで、標識された幹細胞とされなかった幹細胞を蛍光の違いで区別することができた。この実験により、大腸においては照射によって照射前に標識した幹細胞が減少したが、照射後に標識されていない幹細胞が新たに作られたことがわかり、幹細胞のターンオーバーが起こっていることを直接証明することができた。本研究のゴールは、組織幹細胞のターンオーバーを解析する手法を用いて、放射線影響を定量的に評価すること、そして、その手法を低線量・低線量率放射線の障害蓄積性を幹細胞の時空間的動態から解析する手法の確立にある。23年度までに、幹細胞動態を定量的に評価することができること、および1GyのX線によって有意にターンオーバーを誘発することを示す段階に到達したため、研究はおおむね順調に進めることができた。平成23年度で確立した手法を用いて、低線量率放射線(ガンマ線)照射後に腸管クリプトの幹細胞がどのように応答するかを、幹細胞ターンオーバーを評価する手法と、組織化学的な解析とを組み合わせて、組織内の時空間的動態を評価する。平成23年度の実験がおおむね順調に進んだことで、消耗品の使用が予定よりもやや少額となった。平成24年度に繰り越しする額については、低線量率放射線の照射実験を精度よく定量的に行うため、使用する動物の維持費、解析する実験試薬の購入費、組織内動態を評価するための生化学・分子生物学試薬の購入のための消耗品費に充てる。また、本研究で得られた成果を、国外(米国放射線研究学会、プエルトリコ)での発表のための旅費として使用する。