hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
病態計測に用いるアミノ酸分析用マイクロチップの開発

20種類のアミノ酸を識別する酵素として、アミノアシルtRNA合成酵素(aaRS)を用い、その酵素反応により生成する化合物を吸光法で計測することにより応答の評価を行い、目的のアミノ酸濃度を選択的に計測するための条件を確立した。26年度はマイクロリアクター型のセンシングシステムを構築し、50100回程度繰り返し使用が可能な実験条件を見つけて、応答の評価を行い、広い濃度範囲で本システムが適用可能であることを示した。また、マイクロリアクターに関する研究とは別に、マイクロプレート内において少量のaaRS濃度で目的のアミノ酸濃度を計測可能な条件についても検討し、バックグランドのノイズを減らす検討や、少量の酵素で効率よく反応させるための条件についても検討し、本研究で提案しているaaRS酵素を用いることで各アミノ酸濃度が選択的に計測可能であることを示した。生物機能工学27年度も引き続き、マイクロリアクター型のセンシングシステムの構築に関する研究と、マイクロプレート内において少量のaaRS濃度で目的のアミノ酸を計測するための研究を同時に進行させる。またHPLC(保有装置)やアミノ酸分析装置(保有装置)を用いて反応生成物や副生成物についての定量評価を行い、より適切な反応条件について検討を行う。【研究実績の概要】に一部述べたが、本年度は20種類の各アミノ酸に対して特異性を示す酵素であるaaRSを各アミノ酸に対する分子認識材料に用い、それらアミノ酸を計測するのに適した各種条件について検討を行い、評価を行った。そして研究代表者らが従来示していたよりも広い濃度域での定量、つまり数μM数百μMの濃度域で、3種類の目的のアミノ酸の選択的計測が可能であることを示した。これにより、研究申請者は20種類のアミノ酸の内、17種類の各アミノ酸について本手法により計測可能であることを示したことになる。また、先行して26年度実施予定であったフロー型のセンサーシステムについても構築し、数μM400μMのリジンが選択的に計測可能であることも示した。海外出張について、安価な航空券を入手できたことなどから余剰金が生じたものである。本年度は、酵素を固定化したマイクロビーズを用いたリアクター型のマイクロフローセンサーシステムを構築することで迅速簡便な計測法の確立を目指すこととする。また、25年度に検討ができていない、HPLC(保有装置)を用いることによる反応生成物や副生成物の定量評価を行い、より適切な反応条件を探る。主に物品費として使用し、酵素の委託合成やHPLCのカラムの購入などに用いる。広島市立大学社会連携センタープロジェクト研究推進室(組織変更のため、修正予定)旅費の139,290円、その他費目の26,482円の残高があったことが大きいと考えられるが、これは海外出張において廉価な航空券の購入などにより生じた余剰金である。主に物品費として使用し、HPLCのカラムの購入等に充てる。
太陽地球系エネルギ-(STEP)国際協同研究の準備

このSTEP計画は、地球を襲う激動する太陽エネルギ-として知られる太陽風や紫外線が地球のエネルギ-バランスに及ぼす影響を基礎科学の立場にたって究明することを目的としている。この計画では多数の科学衛星に対応し、ロケット、気球、そして地上の諸観測の実施を基本として、その観測デ-タの有効利用、及び結果に基づくモデリングや理論研究を実施する。そしてこれらの全ての研究活動は、かってなかった広範な情報交換を基礎とする国際協同研究によることが不可欠である。本研究はこのSTEP計画の前準備及び国際プロジェクトとの調整を計りつつ、国内計画を組み上げその実施体制を整えていくことを目的としている。本年度の研究は、この研究目的にそってほぼ計画どうりに進められた。1.国内における国際協同研究実施検討(1)第1回STEPシンポジウムを開催し(平成2年4月)、国内の各課題・各サブグル-プの研究実施計画の発表に基づき、わが国のSTEP研究全体の詳細な検討を行った。更にこのわが国の計画を国際協同観測として実施する具体的な方策が決定された。(2)STEP研究国際組織の計画する国際協同観測の計画及び組織の理解を広く研究参加者に周知する目的から、国際STEPの組織及び計画説明パンフレットを編纂し、STEP研究参加者および関連研究者に配布した。これによりSTEP国際協同観測の共通の理解を深めた。(3)各国のSTEP研究計画の詳細を調査し、わが国の計画との対比検討を行った。この結果は小冊子にまとめるとともに、STEP計画検討の討議資料に用いられた。2.国際STEP協同研究活動(1)国協STEP運営委員会(平成2年6月、オランダ・ハ-グで開催)にわが国の3名の委員が出席し、国際協同観測の詳細を検討した。日本側からは、STEP国際作業班の主査としての報告、日本の国際協同観測計画の報告、日本が設置する2つの国際的な情報交換センタ-(STEP GBRサブセンタ-およびSTEPシミュレ-ションプロモ-ションオフィス)計画の進行状況、および日本が行うSTEP推進のための貢献の提案が行われた。(2)国際太陽地球系物理学シンポジュウム(平成2年6月、オランダ・ハ-グで開催)において、国際STEP事業の第1番手の観測衛星として打ち上げられた日本のあけぼの(EXOSーD)衛星の観測状況および研究成果を報告した。この衛星ミッションの成功により、STEPは極めて順調にスタ-トすることとなり、今後の計画推進に大きな意義を持つものとして評価された。(3)国際研究集会に参加目的で来日した米国及びカナダのSTEP研究者との間で、相互の協同観測計画の打ち合せを行なった。ここでは米国のSTEPプログラムGEM計画への日本の参加および、カナダのCANOPUS計画に対する日本のあけぼのの衛星による支援観測の具体的な実施方法が協議された。(4)国際宇宙開発研究期間相談会(IACG、スペインで開催)に出席し、STEP期間における科学観測衛星の打ち上げ計画を協議した。わが国の科学観測衛星の、STEPにおける位置ずけがより一層明確にされた。

(3)国際研究集会に参加目的で来日した米国及びカナダのSTEP研究者との間で、相互の協同観測計画の打ち合せを行なった。ここでは米国のSTEPプログラムGEM計画への日本の参加および、カナダのCANOPUS計画に対する日本のあけぼのの衛星による支援観測の具体的な実施方法が協議された。(4)国際宇宙開発研究期間相談会(IACG、スペインで開催)に出席し、STEP期間における科学観測衛星の打ち上げ計画を協議した。わが国の科学観測衛星の、STEPにおける位置ずけがより一層明確にされた。
変異蛋白質で制御された環境場でのレチナ-ルの光反応ダイナミックス

研究実施計画に基づいて、以下の結果を得た。まず、ロドプシン発色団の高効率異性科反応を制御していると考えられるアミノ酸残基のうち、立体相互作用を起こすと考えられるTrp残基、静電的相互作用を起こすと考えられるGlu残基を置換した変異ロドプシンを作成することを試みた。まず、これらのアミノ酸残基をGlyあるいはkAlaに置換するために、オリゴヌクレオチド(変異導入プライマー)を合成した。次に、これらの合成オリゴヌクレオチドを用いて、phosphorothioate法により、ロドプシン遺伝子に各変異を導入した。その後、変異遺伝子を293S培養細胞系で発現させ、変異ロドプシンを調製した。その結果、合計6種類の変異ロドプシンの調製に成功した。そのうち、Trp残基をAlaに置換したもの、および、Pheに置換したものについて、極低温での光反応を検討した結果、初期中間体のスペクトルが変化することがわかった。なお、レチナ-ルの構造変化をロドプシンのα-ヘリックスに対して決定する試みは、極低温での試料の凍結によるロドプシン及び中間体の遷移双極子モーメントの不均一性を考慮して、解析を継続している。ロドプシンの第一光産物であるフォトロドプシンの生成過程は、ピコ秒レーザーでは観測できないほど速い。そこで、8員環レチナ-ルを発色団とするロドプシンアナログを試料として、アップコンバージョン法を利用したフェムト秒蛍光分光により、励起(蛍光)状態を直接観測する事を試みた。その結果、励起状態の寿命は60フェムト秒の時定数を持つことがわかった。また、測定波長を変えて寿命を測定したところ、すべての波長で同じ寿命を示すことがわかった。以上の結果から、ロドプシンの励起状態は60フェムト秒という極端に短い時間でシス-トランス異性化反応を起こし始めると推定された。
^<31>P-MRSの分析によるハムスター頬部実験腫瘍の放射線治療効果に関する研究

本研究において現在までに以下の内容が行なわれた。〈方法〉生後7週令のシリアンゴールデンハムスターの頬のう正常粘膜及び粘膜下にO-N株(本学第一口腔外科から分与)を移植したものについて^<31P>-MRSを測定した。使用機種は動物用NMR装置JEOL製LMN-GX270(静磁場強度6.3T)、使用検出器は表面コイル型JEOL製NM-G27TSPWプローブである。測定は、腹腔内ネンブタール麻酔下(約90mg/kg)にて頬のうを飜転固定し、粘膜部もしくは腫瘍部を表面コイルの感度領域内に設置して行った。腫瘍体積は腫瘍の長径a・短径b・高さcを計り、(a×b×c)π/6の式から算出した。測定前には表面コイルのチューニング・マッチングを行い、^1Hの信号でシミングを行った。測定条件は共鳴周波数109.25MHz、繰り返し時間1.90、rfパルス幅15secで、測定周波数帯域はPCrのピークを基準(016ppm)とし、約+45-45ppm、得られたFID信号は512回加算した。サンプリング間隔は50μsec・2048ポイントで、30Hzのexponential line broadeningのフィルター関数にてS/N比の向上を図り、フーリエ変換を行ってスペクトルを得、スペクトルには位相補正、ベースライン補正を加えた。スペクトル成分の検討には各成分のピークの高さの比(信号強度比)を用い、細胞内pHは、PCrと基準としてPiの化学シフト(δppm)からpH=6.80-log(5.73-δ/δ-3.22)の式を用いて算出した。〈結果〉腫瘍は移植後10週前後で約1000mm^3に達し、個体は同時期に大部分が腫瘍死した。測定結果であるが、正常な頬のう粘膜(個体数15匹)においては明らかなスペクトル成分のピークは認められず、全体がほぼ雑音領域であった。移植腫瘍(腫瘍体積1001000mm^3・個体数16匹)についてはピークを、認めたが、腫瘍体積に対する各成分信号強度比及び細胞内pHには明らかな相関関係は認められず、同腫瘍に関してのエネルギー・リン脂質代謝及び細胞内pHは腫瘍体積(少なくとも1001000mm^3)に依存しない可能性が示唆された。
幹細胞関連転写因子に着目した大腸癌術後再発診断のためのリキッドバイオプシーの開発

リキッドバイオプシーは悪性腫瘍の存在・性質診断を低侵襲で行う事が可能な技術であり、様々な癌種において開発が進められている。幹細胞性の維持に重要な働きをもつ転写因子であるPRdomain containing 14 (PRDM14)は、正常では胎生初期の限られた時期にのみ発現するとされてきたが、近年悪性腫瘍においてPRDM14の異常発現や悪性腫瘍細胞における幹細胞性との関連が報告されている。本研究では大腸癌の術後再発診断としてPRDM14を対象としたリキッドバイオプシーの開発を目指す。
リボソームとトランスロコンの協調による新生鎖の膜組み込み機構の解明

真核細胞内で、リボソームから伸長する新生鎖のオルガネラ局在化前の存在状況や存在時間を知ることを目的に、SFVのカプシドプロテアーゼドメイン(CP)を使った新規プローブを開発した。CPドメインはリボソームのトンネル出口から全長が出た段階で、後続のポリペプチド鎖の合成状態に関わらず、CPドメイン直後のペプチド結合を切断する。CP-EGFP融合タンパク質を、ミトコンドリアに輸入させると、50%以上のポリペプチド鎖が細胞質でフォールドし、後方のレポータードメイン(EGFP)を細胞質に残した。一方、動物細胞小胞体のタンパク質輸入に適応すると、合成されたすべてのレポーターは小胞体内腔に達し、細胞質に残るものはなかった。合成に共役した小胞体での膜透過ではCP-ドメインは膜透過以前にはフォールドしないことが判明した。この実験系では、CPが切り離したEGFPドメインは前半の配列によって影響を受けないため、任意の人工配列を導入したモデルタンパク質の振る舞いを容易に調べることができる。これで、任意の疎水性度の配列の透過程度、正荷電配列の透過、その他配列の組み合わせなどの任意配列の、生きている細胞での挙動を、定量的に調べることが可能となった。さらに、この系を出芽酵母系に適応することによって、CP-ドメインのタンパク質合成共役型の透過現象を定量的に評価可能となった。疎水性度が低めのシグナル配列では合成後の膜透過が進行し、疎水性度が高くなるにつれて、合成共役型の透過機構へと透過様式がスイッチすることを示した。さらに興味深いことに、これまで翻訳後の膜透過に関わるとされ、それが教科書にも記されているSEC71, SEC72について、合成共役型膜透過に関わることを見出した。これを駆使して、タンパク質新生鎖の膜透過や膜組み込みに関わる因子群の特性解析を網羅的に実行できる道が開けた。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、リボソームとトランスロコンの協調による新生鎖の膜組み込み機構の解明を目指して、下記項目の研究を進めた。いずれもリボソームから伸長している途上のポリペプチド鎖「新生鎖」の振る舞いの解明に向けたもので有意な進展を見た。【1】合成途上のポリペプチド鎖の細胞質における滞留状況を定量的にかつ安定的に検出する手法を設定した。リボソームから伸長途上でも容易に構造形成し活性を発揮するウイルス(SFV)のカプシドプロテアーゼ(CP)を使って、このドメインが小胞体やミトコンドリアへのオルガネラ膜透過以前にフォールドできるかどうかを検討し、透過以前の細胞質での滞留を定量化に成功した。これによって、動物細胞小胞体の膜透過以前には、新生鎖はほとんど滞留しないことが明らかになった。一方、ミトコンドリアやペルオキシソーム膜透過以前に、CPはフォールドしプロテアーゼ作用を発揮することが明らかになった。これで、新生鎖の伸長と膜透過との共役程度を定量的に検出可能となった。【2】小胞体トランスロコンの疎水性鎖の扱い、特に脂質膜に移行しがたい程度の不十分疎水性配列( mH)の存在状況を明らかにした。mHセグメントは脂質層に移行できないにもかかわらず、トランスロコン主要構成因子Sec61aと相互作用でき、さらに後続の疎水性膜貫通配列の膜組み込みを許容できることを示した。さらに、トランスロコンに保持されたmHセグメントは水の存在する環境にあることを示した。これらは、トランスロコンにはmHセグメントを一過的に保持するが、膜透過チャネルトンネルとは異なる部位(第2部位と略称している)が存在することを示した。【3】膜タンパク質の新生鎖に結合し、小胞体標的化を抑制する作用因子の存在を実証した。ペルオキシソーム膜タンパク質の局在化研究に新しい考え方をもたらした。【1】CPを用いた透過挙動解析系の設定。カプシドプロテアーゼ(CP)が動物細胞、酵母細胞、大腸菌細胞いずれでもきわめて効率よく自己切断すること確認し、オルガネラ指向性シグナルを融合した場合にも活性は影響を受けないことを見出し、当初の計画の妥当性が確認された。その後、動物培養細胞でのオルガネラ局在を評価するため、細胞質とオルガネラ膜とを簡便かつ迅速に分離できる方法(ピーリング法と命名)を開発し、ミトコンドリア局在以前にフォールドできることを実証した。小胞体系に適応すべく、糖鎖付加型リポーター融合体を構築し、これも期待通りに稼働することを確認した。新奇な膜透過・フォールディングプローブとして有意義であることが確認され、論文発表した。発表後すぐに、海外の研究者から分与の依頼が届いている。【2】不十分疎水性配列(moderately hydrophobic segment, mH)の存在状況の研究では、トランスロコン因子Sec61aとの化学架橋実験は順調に進行し、考えられるほとんどの膜組み込み中間状態での挙動を追うことに成功した。水環境の検出にも成功し、トランスロコンの新たな機能部位の提案として評価されている。【3】新生鎖小胞体表的化抑制(ETS)については、まずその新奇概念を多様なデータで実証できた。綿密な改変導入によって特異配列が必要なことを示し、精製したETS-GST融合タンパク質による拮抗阻害作用から、作用因子の存在を確定した。化学架橋反応で作用因子の存在を確証した。これらは、膜タンパク質新生鎖に作用する因子として、新奇な概念を提案するものである。

真核細胞内で、リボソームから伸長する新生鎖のオルガネラ局在化前の存在状況や存在時間を知ることを目的に、SFVのカプシドプロテアーゼドメイン(CP)を使った新規プローブを開発した。CPドメインはリボソームのトンネル出口から全長が出た段階で、後続のポリペプチド鎖の合成状態に関わらず、CPドメイン直後のペプチド結合を切断する。CP-EGFP融合タンパク質を、ミトコンドリアに輸入させると、50%以上のポリペプチド鎖が細胞質でフォールドし、後方のレポータードメイン(EGFP)を細胞質に残した。一方、動物細胞小胞体のタンパク質輸入に適応すると、合成されたすべてのレポーターは小胞体内腔に達し、細胞質に残るものはなかった。合成に共役した小胞体での膜透過ではCP-ドメインは膜透過以前にはフォールドしないことが判明した。この実験系では、CPが切り離したEGFPドメインは前半の配列によって影響を受けないため、任意の人工配列を導入したモデルタンパク質の振る舞いを容易に調べることができる。これで、任意の疎水性度の配列の透過程度、正荷電配列の透過、その他配列の組み合わせなどの任意配列の、生きている細胞での挙動を、定量的に調べることが可能となった。さらに、この系を出芽酵母系に適応することによって、CP-ドメインのタンパク質合成共役型の透過現象を定量的に評価可能となった。疎水性度が低めのシグナル配列では合成後の膜透過が進行し、疎水性度が高くなるにつれて、合成共役型の透過機構へと透過様式がスイッチすることを示した。さらに興味深いことに、これまで翻訳後の膜透過に関わるとされ、それが教科書にも記されているSEC71, SEC72について、合成共役型膜透過に関わることを見出した。これを駆使して、タンパク質新生鎖の膜透過や膜組み込みに関わる因子群の特性解析を網羅的に実行できる道が開けた。ここで確立したCP-フォールディングプローブを発展的に駆使して、小胞体トランスロコンの機能状態を定量的に評価し、1荷電配列の透過状況、2疎水性度の透過状況に対する効果、3トランスロコン関連因子(遺伝子)の効果を定量的に調べていく。これまで、この研究分野には、新生鎖伸長と膜透過との共役を確定できる方法論が存在しなかった。この実験系はそれを可能にするものとして期待される。現在、このプローブを駆使して、シグナルのアミノ酸配列と共役程度との関連を精査することに取り掛かっている。さらに、酵母細胞の関連遺伝子の一連の破壊株を入手し、研究展開の準備は整っている。この解析で、各因子がシグナル配列による標的化様式にどう影響するか、正荷電配列の認識にどう影響するか、疎水性配列の識別のどう影響するか、リボソームの保持にはたす役割はいかなるものか、などを定量的に解析できるものと期待する。3トランスロコンにおける新生鎖の動態解析を、mHセグメントを軸に展開する。mHは、脂質層に移行しないにもかかわらず準安定な状態でトランスロコンに保持される。この保持状況と、近接の因子接するトランスロコンチャネルの部位を特定する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
赤道太平洋海水面変動の準7ヵ月振動(QSO)の検出

赤道対流圏帯状風の準7カ月振動(帯状風QSO)の源の一つとして期待される赤道太平洋の準7カ月振動(海水面QSO)を検出するために、赤道太平洋の海水面変動の日平均値データの解析を試みた。一般に、赤道太平洋の海水面変動データにはENSOの影響による極めて大きな変動が見られ、それらが海水面QSOの検出をほとんど不可能なまでに妨げて解析上の大きな障壁となった。例えば,赤道太平洋の島嶼データの中には間欠的なQSO状の振動が見られるが、それらの振る舞いはENSOの影響をどうモデル化して除去するかによって大きく左右される。その結果、残念ながらまだ海水面QSOの存在を客観的に実証するにに至っていない。一方、昨年度に続いて行われている帯状風変動のスペクトル解析およびウエイブレット解析から、赤道対流圏には間欠的な帯状風QSOと定常的な帯状風の8-9カ月振動が共存していることがわかった。後者は帯状風の準2年振動(約30カ月周期のQBO)の非線形性に起因すると思われる、QBOと1年周期変動(年周変化)の重ね合わせ周期、として説明可能であることから、帯状風QSOはこれとは独立に存在することが確認された。以上の解析に関連して、7カ月周期の倍に当たる大気変動の約14カ月周期変動についても考察を加えた。その結果、この周期を持つ赤道軸のまわりの大気相対角運動量の変動はチャンドラ-ウオブルの大半の励起源である可能性が明らかとなった。この結果は、極潮汐の異常な卓越が風による吹き寄せで生じるとするこれまでの研究と調和するもので、大気変動に約14カ月周期の振動が存在する新たな根拠である。さらに、風励起説に基づくチャンドラ-ウオブルの経年変化の議論は気候変動と地震火山活動のリンクを要請し、地震火山活動と気候変動の関係はここにはじめて裏付けられた。
筋疾患予防型トレーニングに遺伝子解析を活用しよう

スポーツ選手にとって靱帯損傷などの故障は人生設計の変更を伴う重大事件であるが、現在までにそれら受傷しやすさを予測するような遺伝子は発見されていない。今回、靱帯損傷などの故障リスクを予測し予防することを目的として、本学運動部99名を対象にスポーツや筋肉に関わる遺伝子型検査およびアンケート調査を実施した。その結果ACTN3遺伝子の577Rは577Xよりも有意に筋疾患歴を持つことが判明した。この結果より、ACTN3遺伝子多型を調べることで自身の受傷リスクが分かる可能性が示唆された。今後この結果をもとに、筋疾患を回避するためのトレーニング方法を検討していく予定である。もし受傷リスクが予測できれば、事前にトレーニングの計画を工夫し、より故障の起こりにくい内容で鍛えることが可能となる。今回、靱帯損傷などの故障リスクを予測し予防すること、そして個人の筋特性を知ることでより効果的なトレーニングを行うことを目的としてACTN3遺伝子などのスポーツ関連遺伝子検査およびアンケート調査、体力測定を実施することとした。健康スポーツ科学部学生によるスポーツ体質検査として、初年度より運動部員約100名を対象に遺伝子検査及び、アンケート調査を実施し、同時に体力測定も実施した。初年度はACTN3遺伝子の多型解析を行ったが、今年度は、ACTN3遺伝子以外の筋肉に関連する4遺伝子(ACE、UCP1、UCP2、UCP3遺伝子)も解析を行った。特にUCP2およびUCP3遺伝子では文献調査により、他の多型で有意に筋肉の性能と相関のある部位が見出されたため、さらにプライマーを設計し、再解析を行った。この結果より統計解析を試みた。まず学生のアンケート結果より、肉離れ・靱帯損傷・骨折などの各疾患別に受傷歴のある群、受傷歴のない群を分類し、それぞれ各遺伝子多型と有意に相関するかを統計解析により判別した。その結果、肉離れ及び(靱帯断裂を含む)腱断裂において有意にACTN3遺伝子多型と相関することが判明した。またどちらの疾患においてもACTN3の577R多型を持っている人が有意に受傷歴があり、ACTN3 577Rが受傷しやすさのリスクファクターであると考えられた。この結果をまとめ、現在海外の雑誌に投稿しているところである。スポーツ選手にとって靱帯損傷などの故障は人生設計の変更を伴う重大事件であるが、現在までにそれら筋疾患のなりやすさを予測するような遺伝子は発見されていない。もし筋疾患などの故障リスクが予測できれば、事前にトレーニングの計画を工夫し、より故障の起こりにくい内容で鍛えることが可能となる。1.健康スポーツ科学部学生によるスポーツ体質検査今年度は、運動部員約100名を対象に遺伝子検査及び、アンケート調査を実施し、同時に体力測定も実施した。遺伝子検査は、インフォームドコンセントに同意した学生に唾液を水溶紙に添加してもらい、その水溶紙を風乾した後、PCR-RFLP法もしくはTaqMan法により、遺伝子の多型解析を行った。また対照群として、本学薬学部生2,3年生約200名も対象に唾液を採取し、遺伝子検査及びアンケート調査を実施した。2.靱帯損傷等の筋疾患の危険予測診断大阪大学病院に通院もしくは入院する筋疾患患者を対象としてスポーツ関連遺伝子検査を実施するため、大阪大学医学部整形外科の医師と今後の研究の協議を行った。その結果、今後の研究方針として次の2本立てで行くことを決定した。現在、大阪大学での倫理審査委員会の承認を待っている状態である。【外傷別の解析】外傷の種類によって遺伝子型とどう関わるかを解析する。サブグループとして年齢、性別、スポーツ種目別についても解析を行う。【術後という強制的に筋力低下をきたした状態からの回復への関与】遺伝子型によって筋力回復にどれだけ差が出るかを解析する。サブグループとして、リハビリの強度、内容についての影響なども勘案する。今回、故障リスクを予測し予防すること、そして個人の筋特性を知ることでより効果的なトレーニングを行うことを目的としてα-actinin 3(ACTN3)遺伝子などのスポーツ関連遺伝子検査およびアンケート調査、体力測定を実施することとした。健康スポーツ科学部生によるスポーツ体質検査として、初年度より運動部員約100名を対象に遺伝子検査及び、アンケート調査を実施した。2年目までにACTN3遺伝子他

4遺伝子の多型解析を行い、この結果とアンケート結果との相関を検討するために統計解析を行った。その結果、ACTN3 577R多型が受傷しやすさのリスクファクターであると考えられた。最終年度である今年度はこの結果をまとめ、海外雑誌へ投稿し掲載された。また遺伝子診療学会にて発表も行った。今年度はまたトレーニングに関する新たなリスクファクターの検索も行った。カルニチンパルミトイル基転移酵素2(CPT2)遺伝子のF352C多型において、急性脳症等を含む重篤患者にて変異率が有意に高いという報告があったが、今回一般人においても重篤化との関連性について調査した。本学学生150名においてCPT2遺伝子多型の調査を行い、同時にアンケート調査も行った。この結果より今までに熱中症にかかったことがある人が、変異型を持っている人で有意に高い結果となり、変異型のCPT2遺伝子は熱中症発症時の重症化だけでなく、熱中症の発症を引き起こしやすいのではないかと考えられた。これらの結果をトレーニングに活かしていくため、今後健康スポーツ科学部と協力してトレーニング方法を考えて行く予定である。分子生物学初年度は、本学の健康スポーツ科学部学生の所属するソフトボール部、バトミントン部、バスケットボール部、タッチフットボール部の運動部員約100名を対象に遺伝子検査及び、アンケート調査を実施し、同時に体力測定も実施した。運動部によってオンシーズン、オフシーズンが異なるため、その合間を縫って協力してもらうために必要以上に時間がかかることから、当該年度は新たに所属した学生についての解析は難しかった。そのため当該年度はサンプル数を増やすことよりも、今あるデータから結果を導くことを主とした。まずACTN3遺伝子以外のスポーツ関連遺伝子の多型解析に取り組み、この100検体の受傷歴と各遺伝子多型の結果から、統計解析を行った。さまざまな切り口から統計解析を行った結果、ACTN3遺伝子の多型が受傷しやすさに関連のあることを見出した。現在論文を投稿し、revise中である。筋肉に関連のある遺伝子多型が受傷しやすさと関連しているという結果を見出せたため、研究はおおむね順調に進展しているといえる。1.健康スポーツ科学部学生によるスポーツ体質検査今年度は、ソフトボール部、バトミントン部、バスケットボール部、タッチフットボール部に在籍している1年生4年生の運動部員約100名を対象に遺伝子検査及び、アンケート調査を実施し、同時に体力測定も実施した。遺伝子検査は、インフォームドコンセントに同意した学生に唾液を水溶紙に添加してもらい、その水溶紙を風乾した後、PCR-RFLP法もしくはTaqMan法により、遺伝子の多型解析を行った。運動部によってオンシーズン、オフシーズンが異なるため、その合間を縫って協力してもらうために必要以上に時間がかかっている。また、対照群として、本学薬学部生2,3年生約200名も対象に唾液を採取し、遺伝子検査及びアンケート調査を実施した。
胚性幹細胞由来心筋前駆細胞の経冠動脈的投与による心不全治療法の確立

心筋細胞は出生と同時に分裂能力を喪失するため、心不全の根本的治療には心筋細胞の再生療法が必須である。研究分担者の末盛らは霊長類(カニクイザル)ES細胞株を世界で初めて樹立し、その長期安定培養に成功した。カニクイザルES細胞はヒトES細胞と極めて類似した性質を示し、本研究は、臨床応用に向けた心血管再生医療の有効性、安全性の検討に大きく寄与すると考えられる。我々はカニクイザルES細胞は胚様体形成を介した分化誘導行うことで拍動する典型的な心筋細胞分化することを明らかにしてきた。また、ヒストン脱アセチル化阻害剤であるトリコスタチンA (TSA)がカニクイザルES細胞の心筋分化を更新することを見出した。本研究においてはカニクイザル未分化ES細胞から胚様体を形成して細胞の分化を誘導し、血管内皮成長因子受容体(VEGF-R2)をマーカーとして、心血管前駆細胞を純化する系を確立した。さらにVEGF-R2をマーカーとして得られた心血管前駆細胞を、ラット新生児心筋細胞との共培養することによりヒト特異的な配列を持つNkx2.5、ANF、ミオシン軽鎖および重鎖などの心筋マーカー、平滑筋型アクチン、VE-カドヘリン、CD31などの血管マーカー、GArA-4転写因子などの発現を認めた。すなわちVEGF-R2陽性のカニクイザルES細胞が心筋細胞と血管構成細胞の両方に分化することを見出した。従ってこれらの細胞を成体心臓に移植した場合は心筋と血管の両方の再生が可能であり、不全心の心機能改善が期待されると考えられた。我々は、カニクイザル未分化ES細胞から胚様体を形成して心筋細胞分化を誘導するシステムを確立したが、今回、血管内皮成長因子受容体(VEGF-R2)をマーカーとして、心筋前駆細胞を純化する系を確立した。カニクイザル未分化ES細胞は、マウス胚性繊維芽細胞のフィーダー上で、20%非血清培地を用いて培養した。以後、全ての培養操作で非血清培地のみを使用した。培養4日目のES細胞のコロニーをトリプシンで解離し、ゼラチンコートした培養皿でフィーダー細胞を除去後、カニクイザルES細胞コロニーのみをペトリ皿で浮遊培養して胚様体を形成した。初日から5日目まで2日毎に培養液を交換し、形成7日目以降における胚様体細胞の分化効率を、抗体標識とフローサイトメトリーで評価した。解離した胚様体の細胞を未分化マーカーTRA-I-81抗体およびVEGF-R2抗体で標識し、未分化率とVEGF-R2発現率を、時間軸を追って測定した。形成7日目の胚様体では45%の細胞が未分化状態を維持していたが、その割合は9日目で35%、10日目で25%に減少し、11日目以降では大部分のES細胞で未分化マーカーの発現が消失した。一方、VEGF-R2は10日目まで3040%の細胞で発現していたが、11日目以降では急激に発現が減少した。分化して後もVEGF-R2を発現している細胞の割合は、710日目の胚様体全細胞の約20%であった。この分画は心血管前駆細胞を含むと考えられ、また、未分化細胞とは異なり移植後に奇形腫を形成する可能性も低いと考えられる。
ネイチャーテクノロジーを用いた金属・難分解性排水の新規生物学的処理技術の開拓

マンガン酸化細菌により生成されるバイオMn酸化物は多様な金属の吸着性に優れていることが知られている。しかし,なぜMn(II)イオンを酸化するのか,どのようなメカニズムでバイオMn酸化物を生成するのか,など不明なことが未だ多い。また,開放系においては,マンガン酸化細菌を培養してバイオリアクター内に保持することが困難であった。そこで,本研究代表者はマンガン酸化細菌を利用した排水処理の研究を進めていて,新規の方法でマンガン酸化細菌を培養し,排水から金属を除去することに成功している。この研究の過程で,染料などの難分解性有機物の除去,および金属との同時除去の可能性が明らかになった。マンガン酸化細菌を利用した金属および難分解性排水の新規処理技術を開拓し構築するには,さらなる研究が必要であり,本研究では5つの研究項目からなり,2年目は次の研究成果を得た。1.オーダーメイドの金属吸着とバイオMn酸化物結晶構造バイオMn酸化物は多様な金属排水処理に適用できる。しかし悪く言えば,目的以外の有害でもなく有用でもない金属までも吸着して,目的の金属の除去・回収率が低下する。また,処理から回収に着目すると,目的の金属だけを特異的に吸着させるオーダーメイドの金属の除去・回収技術への進展で必要である。そのため,マンガン酸化細菌をpHの異なる環境下で培養させ,バイオMn酸化物の金属吸着性を調べた。2.バイオMn酸化物耐性細菌と非耐性細菌の阻害・耐性メカニズムMn酸化物の従属栄養細菌阻害効果を利用した新規の方法でバイオMn酸化物耐性細菌,非耐性細菌,マンガン酸化細菌を網羅的に分離し,金属耐性・非耐性の微生物生態を調べた。1.オーダーメイドの金属吸着とバイオMn酸化物結晶構造バイオMn酸化物は層状の結晶構造をしており,その層間に金属が入り込み吸着することで,優れた多様な金属除去・回収が可能である。この結晶構造の層間距離によって吸着される金属は異なる。すなわち,吸着される金属の特異性に影響する。生成される結晶構造は,生成時のpHによって影響されると考えられるため,1年目に分離した数株のマンガン酸化細菌をpHの異なる環境下で培養させ,同時にMn(II)イオンを酸化させてバイオMn酸化物を生産させた。それらのバイオMn酸化物の金属吸着性を調べた。その結果,Co,Niの順に吸着性が高く,この特性はpHによる影響は見られなかった。また。分離株での違いも観察されなかった。これまでの結果では,結晶構造をコントロールするまでには至っておらず,今後は温度の影響について調べる必要がある。2.バイオMn酸化物耐性細菌と非耐性細菌の阻害・耐性メカニズムMn酸化物の従属栄養細菌阻害効果を利用した新規の方法でバイオMn酸化物耐性細菌をまず網羅的に分離した。この中にマンガン酸化細菌が含まれており,Mn(II)酸化能を有する細菌であるマンガン酸化細菌をMn(IV)酸化物検出試薬(LBB)を用いて検出し,分離株を取得した。Mn酸化物耐性細菌,非耐性細菌の系統的なグループ化を行い,活性汚泥中にはMn酸化物耐性細菌は2%程度であることが明らかになった。また,マンガン酸化細菌はその1割程度と僅かにしか生存しておらず,金属耐性・非耐性の微生物生態を明らかにした。Mn酸化物の阻害あるいは耐性のメカニズムは,活性酸素などのラジカル成分が影響していると考えられ,今後,調べる予定である。今後は,残された次の研究課題について実施する。1.難分解性物質の分解特性;アゾ染料の分解は,好気性環境下で起きるが能力は高くないことが分かった。一方,嫌気環境下ではアゾ染料が分解され,脱色される結果を得た。しかし,完全な分解ではなく,有機物濃度としての除去は低い状況である。もし,好気と嫌気を繰り返せば,完全なアゾ染料の分解が期待でき,これを実証する連続実験を行う。また,アントラキノンの染料についても同様に実施する。2.金属除去・回収の実証と性能評価:これまで得られた知見を基に,実メッキ排水を用いて,早期にマンガン酸化性能を発揮し,レアメタルの回収が可能であるのか,連続処理実験を実施して実証すると共に,その性能を調べる。3.バイオMn酸化物生成機構:マンガン酸化細菌は,好気性環境下でマンガンを酸化するのみならず,嫌気性環境下でMn酸化物を還元して生存することができることを明らかにした。また,このMn酸化物の還元において電子を流していることを発見しており,電子とバイオMn酸化物の生成・還元との関係を調べ,バイオMn酸化物生成機構について検討する。マンガン酸化細菌を利用した金属および難分解性排水の新規処理技術を開拓し構築するには,さらなる研究が必要であり,本研究では5つの研究項目からなり,1年目は次の研究成果を得た。

1.バイオMn酸化物生成機構:Mn(II)酸化は細胞の表層で起きているのではなく,バイオMn酸化物の先端でMn(II)酸化し,スーパーオキシドが生成され,発生した電子がバイオMn酸化物を伝わって細胞内で酸素を還元しており,これによって層状に成長すると考えている。そこで,まずマンガン酸化細菌の分離株を獲得し,電子が流れているかどうかを調べた。しかし,電流が小さくて検出が困難であるのか,流れていないのか,確認するまでには至っていない。2.難分解性物質の分解特性:アゾ染料(Acid Orange7)は,マンガン酸化細菌により分解され,Mn(II)酸化している場合は分解が高まることが分かった。一方,Acid Red 27のアゾ染料は,好気性環境下では分解されなかった。しかし,嫌気性環境下で脱色されることを発見した。1.バイオMn酸化物生成機構マンガン酸化細菌の5株を分離培養した。驚いたことに,3株は嫌気性環境下でもMn酸化物を還元して増殖することができることを発見した。その内のマンガン酸化および還元能力の高い細菌を用いて,マンガン酸化において電子が流れているかどうかを調べた。まず,マンガン酸化細菌とMn酸化物を濾紙で隔離して接触させない場合は,電子が流れないため増殖できないことを確認した。次に,バイアル瓶内で同様に濾紙で純菌とMn酸化物を隔離させているが,カーボンクロスと白金線で細菌とMn酸化物間を電気が流れることができる装置を製作した。この装置において,マンガン酸化細菌の培養を行った。しかし,電流が小さくて検出が困難であるのか,流れていないのか,確認できなかった。マンガン酸化および還元では,MCOあるいはheme peroxidaseの酵素が必要であり,培養液中に含まれるこれらの酵素をバイアル瓶に添加して,電子が流れる仮説の立証を試みる。2.難分解性物質の分解特性アゾ染料の分解は,Mn(II)酸化の環境下で促進されることを明らかにした。しかし,少し分子構造が異なるだけで,分解しにくいアゾ染料があることが分かった。ただし,このアゾ染料は,好気性環境下では分解されることが分かった。難分解性染料は分子構造によって分解性が異なることから,アントラキノンなどの染料の分解性も調べ,分子構造と分解との関係を明らかにする予定である。マンガン酸化細菌により生成されるバイオMn酸化物は多様な金属の吸着性に優れていることが知られている。しかし,なぜMn(II)イオンを酸化するのか,どのようなメカニズムでバイオMn酸化物を生成するのか,など不明なことが未だ多い。また,開放系においては,マンガン酸化細菌を培養してバイオリアクター内に保持することが困難であった。そこで,本研究代表者はマンガン酸化細菌を利用した排水処理の研究を進めていて,新規の方法でマンガン酸化細菌を培養し,排水から金属を除去することに成功している。この研究の過程で,染料などの難分解性有機物の除去,および金属との同時除去の可能性が明らかになった。マンガン酸化細菌を利用した金属および難分解性排水の新規処理技術を開拓し構築するには,さらなる研究が必要であり,本研究では5つの研究項目からなり,2年目は次の研究成果を得た。
多孔性表面における吸着高分子系の超長寿命電荷分離状態の生成とダイナミックス

我々は多孔性樹脂にポリ(N-ビニルカルバゾール)(PVCz)のような高分子を吸着した系で、室温定常光照射によって10時間以上生存する電荷分離状態を生成できることを報告している。本研究では、このような多孔性表面上に高分子化合物を吸着させた系での電子移動過程のダイナミックスとメカニズムを対象とし、機能性界面・表面における長距離電荷輸送に関した最適化条件を獲得することを目的として、以下の観点から研究を行った。まず、広い時間範囲での精密なダイナミックスの測定のために、フェムト秒から数ナノ秒の測定に対しては、光学部品などを購入しフェムト秒の分解能を有する過渡吸収測定システムの構築を行った。更にナノ秒から時間の範囲の測定のために、現有のナノ秒レーザーを用いて拡散反射測定システムを作成した。これらの測定装置を用いて、高極性ミクロ細孔を持たないポーラスシリカガラスや他の吸着剤を用い比較のための資料としてPVCzを吸着し、その光励起後の電荷分離状態のダイナミクスを検討した。その結果、数時間領域で生存する超長寿命電荷分離状態は観測されず、高極性ミクロ環境によるトラップサイトが超長寿命電荷分離状態の生成に重要な役割を果たすことが確認された。また、モデル計算から表面物性の異なる部位の規則性(あるいは周期構造)と吸着部位の規則性(側鎖間の距離)が異なる場合に、このような超長寿命電荷分離状態を作成できることが判明した。これらのデータを基に、最適化されうる系の分子設計を行った。
深層学習を用いたスペイン語の通時的研究

本年度は,既存のライブラリ等を極力使用せずに深層学習を実装する基礎的手法を習得した。具体的には,単語の分散表現を得るためのCBOW・Skip-gramモデルと時系列データを扱うためのseq2seqモデルの実装方法を学んだ。これらのモデルを利用して,下記の研究課題に取り組んだ。・中近世スペイン語古文書の作成年代と作成場所を推定する年代・場所推定のタスクについては,各単語を時間と空間の両者に同時に埋め込み,ベクトル表現を得ることに成功した。これにより,年代と場所の情報を保持している単語ベクトルから,その事後確率を求めることで,単語レベルで年代・場所推定を行うことが可能となった。文書の年代・場所推定は,単語の事後確率の加重平均により行うことができる。この手法により,推定精度を向上させることに成功した。モデルの開発に加え,大幅に増加したデータのアノテーションも実施した。・類推による不規則動詞のモデル化の研究については,ラテン語とスペイン語の動詞活用のデータを整備した。このデータを入力として,seq2seqでモデルを作成した。予備的実験では,不規則動詞の規則化を散発的に再現できたが,一般化できるレベルには達していない。上記のように,今年度は,小規模ながらも研究課題のプロトタイプの作成まで到達することができた。今後は,データの追加とモデルの精緻化を行う予定である。上記に加え,他分野の研究者と交流し,本研究の手法の応用可能性を論じた。当初は既存のライブラリを利用して深層学習のモデルを実装する予定であったが,極力それらを使わずに実装するという方針に転換したため,遅れが生じている。しかし,モデルのより深い理解が可能になり,カスタマイズも可能になった。また,データ整理に想定以上の時間がかかった。今年度は,データ整理とモデル構築に留まり,研究成果を発表することができなかった。来年度以降,研究成果の発表を行っていく予定である。本研究のテーマの一つである中近世スペイン語タガーの開発については,スペインの研究チームが既に開発済みであるということが判明した。そのため,今後この課題に取り組むべきか,判断したい。本研究の手法が応用できそうな関連分野の研究課題があるので,応用可能性を探って行く予定である。物品費からコンピュータを購入する予定だったが,個人的都合により自費での購入としたため。未使用額は,来年度以降に購入するコンピュータもしくは旅費に充当する予定。
赤外域パルスレーザを用いた線状集光生成プラズマによる大気圧中誘導放電の基礎研究

第1章まえがき本研究では大気自然環境におけるレーザ誘雷法に関わる基礎的知見を理解する観点から、大気圧空気中の不均一電界ギャップの誘導放電効果について、プラズマ生成のレーザ光電力密度とエアロゾル粒子の依存性を調査することを目的としている。本実験装置の点集光法と線集光法では、CO_2パルスレーザの光電力密度は約700倍異なるため、光電力密度変化と模擬エアロゾルの有無を条件として(a)プラズマ内部エネルギー、(b)誘導放電特性(電圧しきい値、遅れ時間、放電経路)を実験的に検討する。第2章大気圧空気中のレーザ生成プラズマ挙動に関する研究発表大気圧空気中でCO_2パルスレーザ光を点集光して生成された1個の発光プラズマを対象として、1μsの高速応答可能な3本の等面積リングチップのトリプルプローブの電流法を用いて、プラズマ内部エネルギー計測を行った。その結果、焦点位置での発光プラズマは電子温度4.0eV、イオン密度1O^<21>m^<-3>であり、非発光状態においても極端な減衰は無く、100μs以上まで維持された。第3章浮遊粒子を含む大気圧空気中の不均一直流電界ギャップのレーザ誘導放電に関する研究発表エアロゾル粒子を模擬した線香煙粒子を含む大気圧空気中に出力25WのCO_2パルスレーザ光を入射して、焦点距離150mmの凸レンズおよび円筒レンズでプラズマ生成を行い、不均一直流電界ギャップ中で放電の経路、しきい値電圧および遅れ時間などから誘導放電特性を実験的に調べた。なお、エアロゾル粒子分布の均一性は照射されたHe-Neレーザ光強度の散乱観測から判断し、エアロゾル粒子の有無による相対密度上昇比率は約6×10^5程度であった。その結果、焦点位置のレーザ光電力密度は点集光法に比べ線集光法は約1/700にも関わらず、エアロゾル条件では微粒子の帯電効果により誘導放電が可能であり、放電経路も直線状であった。[研究目的]当該研究分野は、レーザ誘雷を視点に入れたレーザ誘導放電に関する基礎研究に該当する。研究計画は2年間を予定しており、1年目は大気環境に近づけた条件下でのCO_2レーザによって生成されたプラズマ特性を実験的に調べ、2年目に実施予定のレーザ誘導放電特性研究に必要なデータを収集することを目的としている。その場合、大気環境のうちエアロゾルを模擬するために1μm未満の微粒子が多数を占める線香煙粒子を用いる。また、大気中のレーザ光によるプラズマ生成では、エアロゾル粒子によりプラズマは粒状で断続的にレーザ光軸に存在するために、放電誘導効果においても発光と非発光プラズマ領域の両方を吟味する必要がある。そこで、本研究では2種類の集光レンズを使い分けることで、同一レーザ入射光電力でも発光と非発光プラズマが生成される方法を採用した。なお、線集光法で発生させる場合は点集光法に比べて連続的にプラズマ領域が生成され易いと考えられるため、次年度の放電誘導実験においては集光法によって異なる特性が期待される。[実験結果と検討]大気圧空気中に出力25WのCO_2パルスレーザ光を入射して、焦点距離150mmの2種類のZnSeレンズを用いた集光法によりプラズマ生成を試みた。さらに大気環境に近づけるためにエアロゾル粒子を線香煙粒子で模擬してプラズマ生成空間に送風させながら目視で一様に分布させた。以下にそれらの条件におけるプラズマ特性について実験・検討を行った結果を示す。(a)片凸レンズを用いた点集光法によるプラズマ特性

(1)時間積分写真から焦点付近で両端部が丸みを帯びた円筒状の発光プラズマが観測され、ICCDカメラによる時間分解写真では焦点付近から入射レーザ側に時間と共に成長する発光プラズマが観測された。(2)エアロゾル粒子条件下では、模擬粒子の密度や分布に依存してプラズマの発生場所に偏りが見られた。(3)三探針法の測定結果より、プラズマ状態は最大で80μsまで持続し、電子温度とイオン密度は各々2.5eV、2.2x10^<22>m^<-3>で最大となり、約50μsまで探針計測が可能であった。この最大値は同条件でのレーザ計測結果と良く一致しており、さらにレーザ計測の適用が困難な低エネルギー領域(<1eV,10^<18>m^<-3>)までも計測が可能であることが判明した。(4)模擬エアロゾル粒子条件がプラズマ計測値に与える影響については、現在検討中である。(b)円筒レンズを用いた線集光法によるプラズマ特性(1)時間積分写真およびICCDカメラによる時間分解写真の観測結果より、同条件での発光プラズマは発生しなかった。(2)三探針法の測定結果より、探針電流が測定できなかったためプラズマの確認はできなかった。(3)模擬エアロゾル粒子条件でも、発光観測および三探針法によるプラズマの同定はできなかった。[目的]本年度はエアロゾル粒子を含む大気圧空気中のレーザ誘導放電実験を通じて放電誘導効果の調査を目的とする。ただし、エアロゾル粒子を模擬するために1μm未満の微粒子密度で占められる線香の煙粒子を用いた。また、大気中のレーザ光生成プラズマは粒状で不連続に存在するため、放電誘導効果においても発光プラズマと非発光領域の両方を調査する必要がある。ここでは、点集光と線集半によりレーザ光電力密度に起因して発生する発光プラズマと非発光領域を対象とした。[実験]エアロゾル粒子を模擬した線香煙粒子を含む大気圧空気中に出力25WのCO2パルスレーザ光を入射して、焦点距離150mmの点集光および線集光のZnSeレンズでプラズマ生成を行い、不均一直流電界ギャップ中で放電の経路、しきい値電圧および遅れ時間などから誘導放電効果を調べた。なお、エアロゾル粒子分布の均一性は照射されたHe-Ngレーザ光強度の散乱観測から判断し、エアロゾル粒子の有無による相対密度上昇比率は約6x10^5程度であった。[結果]1.点集光法の場合(1)放電経路は一定しなく、放電路中には局所発光部位が観測された。(2)放電電圧しきい値はエアロゾル条件では3.7kV上昇した。(3)放電遅れ時間はエアロゾル条件では20μs長くなった。2.線集光法の場合(1)エアロゾル条件でのみ放電が起こり、放電経路はやや直線的であった。(2)放電電圧のしきい値は、エァロゾル条件で点集光の場合よりも15kV程度高い値であった。(3)放電遅れ時間については、放電しきい値が大きく異なるので比較対象外とした。[まとめ]1.焦点位置のレーザ光電力密度は点集半法に比べ線集光法は紳1/700であるが、エアロゾル条件では微粒子の帯電効果により誘導放電が可能である。2.線集光法では放電経路はほぼ直線的傾向にあるため、非発光領域はプラズマ化していると考えられる。
超対称性理論に基づいた宇宙のバリオン非対称性に関する研究

超弦理論の低エネルギー理論としての超対称性模型は長寿命で対称性をもたないスカラー場を一般に含むことが知られている。このようなスカラー場をモジュライ場と呼ぶ。モジュライは宇宙初期において多量に生成され、ビッグバン元素合成に影響を及ぼして、元素合成理論を壊してしまう。宇宙のモジュライの密度は熱的インフレーションと呼ばれる宇宙の加速膨張機構によって十分に薄められることがわかっている。しかしながら、同時にそれまでに作られたバリオン非対称性をも薄めてしまうという問題がある。このモジュライを薄めることととバリオン非対称性の生成を両立できるかどうかが本研究で扱う問題である。本年度は宇宙の温度が電弱スケール程度に十分に下がってもバリオン数を生成することができるという先行研究と熱的インフレーションを組み合わせることで、モジュライの密度を薄めた後にバリオン数を生成することができる模型を超対称性模型のもとで構築した。具体的には熱的インフレーションで導入されるフラトン場と呼ばれるスカラー場とヒッグス場を結合する。これによって熱的インフレーションが終了するときにヒッグス場のポテンシャルが急激に変わり、電弱相転移が起こるとともにヒッグス場が領域ごとに様々なトポロジカルに異なる配位をとる。ゲージ場がヒッグス場の配位に伴って変化するとともに、アノマリーを通してバリオン数が生成される。本研究ではフラトン場とヒッグス場が超対称性のもとで結合する素粒子模型を構築し、バリオン数を生むようなヒッグス場の配位をとれることを数値計算で確かめた。この研究により、モジュライを薄めてモジュライ問題を解決するシナリオにおいてバリオン非対称性を説明することができる可能性を示した。さらに、超対称性の枠組みにおいて低温度でバリオン数を生成することができ、CP対称性の破れを確かめる将来実験により本モデルが検証されうることも示した。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
大腸菌のphoP-phoQレギュロンの解析

ネズミチフス菌のphoN(酸性ホスファターゼ)遺伝子およびpagC(病原性に関する遺伝子)は、炭素原、リン酸、窒素原、硫黄などの欠乏により発現誘導され、phoP,phoQ遺伝子により調節されている。このphoP,phoQ遺伝子は、大腸菌にも存在し、さらに他の腸内細菌をはじめ下等真核生物である酵母にも存在している。このグローバルな発現調節機構を担っているphoP,phoQ遺伝子に着目し、まずゲノム構造が解明されつつある大腸菌でのphoP-phoQレギュロンの解析を行なった。(1)大腸菌のphoP-phoQ,および欠失突然変異株の作成大腸菌のphoP-phoQオペロンのプロモーター領域を、プロモーター活性測定用ベクターにつなぎ、炭素、リン酸、窒素原の欠乏条件下でのプロモーター活性を(1)で作成した突然変異株を用いて解析した。その結果、大腸菌のphoP-phoQオペロンは炭素、リン酸、窒素原の欠乏により発現誘導が起こり、その発現はphoP-phoQオペロン自身により自動調節されていることが明かとなった。
免疫チェックポイント阻害薬が誘発する免疫関連有害事象の克服戦略

免疫チェックポイント阻害薬はがんに対する免疫応答を誘導すると同時に、自らの組織に対しても傷害を引き起こすことがある。免疫関連有害事象(irAE)として知られるこの副反応は、マウスでは現れにくく、詳細な機構が十分明らかではない。研究代表者らは独自のマウスモデルを作製し、IL-18が正常組織に対して保護的に機能する可能性を見出した。本課題では、irAEの発症を修飾する因子の特定とその機構、およびIL-18によるirAEの克服機序を明らかにする。