hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
農林水産物の直売事業による農山漁村の活性化に関する研究

3.岩手県北部山村の雑穀の直売による山村の活性化-岩手県北部の二戸市・軽米町などはヤマセの吹きすさぶところであり、冷害の常襲地として知られる。この地域は冷害に強いヒエなどの生産の盛んな地域であった。その雑穀は、現在健康食品として都市住民に注目されるようになってきた。二戸市や軽米町では雑穀の直売で山村の活性化を計っており注目されている。自治体や農協の主導ではなく、農家や雑穀販売業者が主体となって、直売事業を展開しているところに、特色を有する。本年度の研究対象地は、前年度に引き継いで、岩手県の二戸市、軽米町、群馬県の吉井町と甘楽・富岡地区、新たに島根県隠岐島と愛媛県内子町であり、次年度の予備調査地として、熊本県小国町と宮崎県川南町などの調査を行った。岩手県北部の山村は雑穀栽培とその直売事業が盛んであるが、それは行政に頼らず、直売事業に目覚めた個人が行っているところにあり、群馬県の農村は首都圏周辺としての地の利を生かし、直売事業がきわめて盛んである。吉井町では売上高を伸ばす事に力点をおき、消費者とのふれ合いが失なわれている点に問題をもち、甘楽・富岡農協の管内では、農協の営業力によって、首都東京の量販店に直売コーナーを持っていることが特色である。島根県隠岐島は日本海上の孤島であり、農産物市場には恵まれていないが、直売店を運営する婦人グループは、高齢者との交流を通じての生き甲斐の追求を第一義としているところに特色を有する。内子町は松山市から40kmを隔てる中山間地であるが、町の総合開発計画、集落の自治活動の一環として直売事業が営なまれ、地域内に存在する古い町並、活気のある観光農園など、地域の固有資源を生かした直売事業に特色を有する。熊本県小国町は小国林業や阿蘇外輪山の牧場経営と直売事業が結びつき、宮崎県川南町は活気のある施設園芸と直売事業が結びついているところに特色を有する。わが国の農山漁村は人口減少が著しく、過疎地域となっており、農林漁業に従事する後継者が少なく、人口過疎と人口高齢化が同時に進行している。しかしながら、その農山漁村で活力があるのは、農林水産物の直売所とその直売事業にたずさわっている住民である。筆者が「農林水産物の直売事業による農山漁村の活性化に関する研究」に着目したのは、過疎に悩む農山漁村の活性化を意図したことにある。筆者は北上山地の北部山村、和歌山県の農山村、日本海上の隠岐島、四国4県の農山漁村-愛媛県の三崎町・内子町・西条市・香川県の綾南町・高知県の馬路村などに事例を求めて研究活動を継続したが、各地の農林水産物の直売所とそれにたずさわる住民は、各地域の特性を反映し、千差万別であることが判明した。そのなかで活力に富む直売所と直売活動に情熱をもって取り組んでいる住民のいるところには、有能な指導者がリーダーシップを発揮して、地域住民を鼓舞している地域であることが判明した。岩手県の北上山地はヤマセの吹きすさぶ冷害常襲地であり、ヒエを主とする雑穀栽培地として有名であったが、その雑穀は有機栽培に適しており、その雑穀は食物アレルギーに悩む都市住民に通信販売で盛んに販売されている。高知県の馬路村は国有林地帯で、近年営林署を退職した高齢者がユズ栽培に従事している。高齢農夫の栽培するユズは管理不充分で生果としては販売できないが、農協が果汁に加工して30億円に達する収益を得ている。和歌山県の南部川村は、役場にウメ課を設置し、ウメの栽培からウメ干し作りまで村内において一貫体制で行い、和歌山県随一の所得を上げる村を作った。愛媛県の三崎町は四国の西端に位置し、鮮魚の市場に恵まれなかったが、東京・松山のホテル・鮮魚店などに魚を直売し、県下有数の豊かな漁村を構築した。
RIトレーサーを用いたバナジウム・レドックスフロー電池の膜透過評価法の提案

放射性バナジウム単体として使用するにはバルクのV及び48Vから放射性Scの分離操作が不可欠であるため、この分離法を検討した。γ線照射により製造した試料から溶媒抽出法によるキャリアを含む48Vの分離実験により、放射性Scは塩酸濃度1 M、HDEHP濃度1wt%で有機相にほぼ抽出され、この条件で2回溶媒抽出を繰り返すことにより除去できることが判明した。RIの取扱いが容易なVRFBセルの設計、開発を行った。硫酸溶液による腐食が激しく、白金またはグラッシーカーボンを使用することとし、耐酸性及び構造材としても有用であるPEEK樹脂を使った流通セルを作成した。1. RIトレーサーの調製及びRI実験条件(RI濃度、液量)の決定を行うことを目標として掲げた。東北大学のサイクロトロン・ラジオアイソトープセンター及び電子光理学研究センターにて照射を行った。前者では陽子線照射により、Ti-48(p,n)V-48を得た。一方後者では制動放射線照射が可能であり、安定なV-51(γ,3n)V-48を得た。当初の予定通りに各施設にてサンプルを照射することにより放射性V-48を得ることができた。ただし、いずれの場合も同時に放射性Sc-46が生成した。2.これまで電池研究で用いてきたセルは内部構造が複雑で、RIを用いた実験をするには取扱いが難しい。また、構造の単純さだけでなく、γ線測定を行うために必要な遮蔽体の配置、放射線検出器の配置を配慮する必要がある。そこで、既存のセルを元に専用セルの設計、開発を行うことを当初目標として掲げた。新規に設計したセルは、両サイドは構造保持を考えてSUS製とし、電解液と接触する部分には耐酸性を有するPP製とした。先ず、液の流通のないより構造が簡単なセルを作成し、次に、改善点を反映した流通セルの設計を行った。3.膜透過モデルについて、初期的なモデルを設計し、既存の方法より算出された文献値を元にモデルの妥当性の評価を行うことを当初目標として掲げた。シミュレーションのための環境としてMathWorks社のMATLABを選択した。当該ソフトには、線形及び非線形の動的システムをシミュレーションするSimulinkをアドオンすることにより様々なモデルの評価を行うことが可能となる。次に、当該ソフトに習熟するためにバナジウム電池の充放電曲線のデータ取り込みからグラフ描画までを自動的におこなうスクリプトを作成し、実行した内容を検証した。さらに、膜透過モデルのパラメータの選定を行い、モデル骨格の構築を行っている。1RIトレーサーの調製及びRI実験条件(RI濃度、液量)の決定と実施を目指した。東北大学のサイクロトロン・ラジオアイソトープセンターでは陽子線照射により、Ti-48(p,n)V-48を得た。V-48と同時に放射性Sc-46が生成するが、これをイオン交換法によりV-48のみ単離することを検討した。Ti箔を濃硫酸と反応させると硫酸チタンが沈殿する。硫酸チタン(IV)は水に易溶であるため希硫酸ついで過酸化水素を含む希硝酸を加えて溶解しイオン交換樹脂(弱カチオン交換)に通してチタンイオンやスカンジウムイオンとの分離を試みた。分離条件等について継続的な検討が必要だが分離の可能性を確認した。2これまで電池研究で用いてきたセルは内部構造が複雑で、RIを用いた実験をするには取扱いが難しいこと、構造の単純さだけでなくγ線測定を行うために必要な遮蔽体の配置、放射線検出器の配置を配慮する必要があることから、既存のセルを元に専用セルの設計、開発を行った。セルの両サイドは構造保持能を有するSUS製とし、電解液と接触する部分には耐酸性を有するPP製とした。液の流通のないより構造が簡単なセルを作成し、次に、改善点を反映した流通セルの設計を行った。当初、集電体としてSUSを使用したが、硫酸溶液による腐食が激しく、白金またはグラッシーカーボンを使用することとした。3膜透過モデルについて、初期的なモデルを設計し、既存の方法より算出された文献値を元にモデルの妥当性の評価を行うことを当初目標とした。前年度同様に、シミュレーションのための環境としてMathWorks社のMATLABを選択し、バナジウム電池の充放電曲線のデータ取り込みからグラフ描画までを自動的におこなうスクリプトを作成し、実行した内容を検証した。現在、膜透過モデルのパラメータの選定を行い、モデル骨格の構築を行っている。1RIトレーサーの調製及びRI実験条件(RI濃度、液量)の決定を行うことを目標として掲げた。本年度は東北大学サイクロトロン・ラジオアイソトープセンターにてTi箔のプロトン照射により放射性バナジウムV-48を調製することを実施した。照射後の試料は直ちに実験施設である東北大学金属材料研究所に移動した。Ge半導体検出器を用いて放射性核種同定したところ、V-48以外にSc-46を含んでおり、単体として使用するにはバルクのTi及びSc-46の分離操作が不可欠であるため、この分離法の検討を進めた。分離法について可能性を見出したが、高い分離比を実現するための実験条件の決定や、電気泳動法等の別アプローチについても検討する必要が出てきている。2これまで電池研究で用いてきたセルを元に、遮蔽体を含めた専用セルの設計、開発を行うことを目標とし、試験コイン型セルを作成し、結果を反映した流通セルの設計を行い、製作を行った。3膜透過モデルについて、初期的なモデルを設計し、モデルの妥当性の評価を行うことを当初目標として掲げた。

平成27年度には、先ず膜透過モデルを構築するために、シミュレーションのための環境としてMathWorks社のMATLABを選択しバナジウム電池の充放電曲線のデータ取り込みからグラフ描画までを自動的におこなうスクリプトを作成し、実行した内容を検証した。これまでに幾つかのスクリプトを作成し、環境にある程度順応することができたが、膜透過モデル完成には至らなかった。平成28年度も引き続いてモデルの完成とシミュレーションを行っていく計画である。1. RIトレーサーの調製及びRI実験条件(RI濃度、液量)の決定を目指した。東北大学電子光理学研究センターではγ線照射により、V-50(γ,2n)V-48を得た。V-48と同時に放射性Sc-46が生成するが、これを溶媒抽出法によりV-48のみ単離することを検討した。V2O3酸化物に過酸化水素を含む濃塩酸を加えて溶解後乾固し、再度塩酸水溶液に溶解した。この溶液と有機相を混合振盪し、スカンジウムイオンとの分離を試みた。前年度に実施したイオン交換法よりも放射性廃棄物が少なく、手順が簡単であり、分離条件等について十分な検討ができた。2.前年度に引き続き、RI実験用の専用セルの開発を行った。既存の電池研究で用いてきたセルは内部構造が複雑で、RIを用いた実験をするには取扱いが難しいこと、構造の単純さだけでなくγ線測定を行うために必要な遮蔽体の配置、放射線検出器の配置を配慮する必要があった。前年度はセルの両サイドは構造保持能を有するSUS製とし、電解液と接触する部分には耐酸性を有するPP製としたが、本年度は耐薬品性があり、かつ構造材としても使用できるPEEK樹脂を用いた。前年度のセルの改善点を反映した流通セルの設計を行い、集電体として白金を使用したセルを作成した。3.膜透過モデルについて、本年度Y. A. GandomiらによりElectrochimica Actaにて報告されたモデルの妥当性の評価を行うことを試みた。前年度同様に、シミュレーションのための環境としてMathWorks社のMATLABを選択した。現在、膜透過モデルのパラメータの取得のための実験を行い、モデル骨格の構築を試みている。放射性バナジウム単体として使用するにはバルクのV及び48Vから放射性Scの分離操作が不可欠であるため、この分離法を検討した。γ線照射により製造した試料から溶媒抽出法によるキャリアを含む48Vの分離実験により、放射性Scは塩酸濃度1 M、HDEHP濃度1wt%で有機相にほぼ抽出され、この条件で2回溶媒抽出を繰り返すことにより除去できることが判明した。RIの取扱いが容易なVRFBセルの設計、開発を行った。硫酸溶液による腐食が激しく、白金またはグラッシーカーボンを使用することとし、耐酸性及び構造材としても有用であるPEEK樹脂を使った流通セルを作成した。1. RIトレーサーの調製及びRI実験条件(RI濃度、液量)の決定を行うことを目標として掲げた。当初の計画通りに2つの施設(東北大学サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター、東北大学電子光理学研究センター)にて別の照射方法により放射性バナジウムV-48を調製することが出来た。照射後の試料は短寿命核種が減衰した後に実験施設である東北大学金属材料研究所に移動した。
新しい細胞死形態の解明

1細胞死の研究はこれまでにがんや自己免疫疾患の解明に大きく貢献しており、近年はアポトーシスが誘導される分子メカニズムのみならず、細胞が死んだ後に死細胞はどのように処理されるかということも注目されている。もし死んだ細胞が適切に処理されなければそれが何らかの原因となって慢性炎症や自己免疫疾患が誘導される可能性が考えられるからである。この研究課題では炎症性サイトカインであるTNFαやFasにより急速にカスパーゼが活性化した細胞において、ミトコンドリアが細胞外に積極的に排出されるという新しい現象について解析してきた。これは従来から知られているアポトーシスやネクローシスとは異なった形態変化の解析であり、新しく斬新な試みである。まずin vitroの系で細胞死を誘導し、その形態について電子顕微鏡を用いて詳細に検討した。抗アポトーシスタンパクであるc-FLIPをノックアウトした細胞ではTNFαやFasにより急速にカスパーゼが活性化し死に至るが、細胞死の形態はすべて同じではなくアポトーシス、ネクローシスとともに細胞内に大量の空胞を伴い分断化されたミトコンドリアを積極的に排出している細胞群を認めた。ミトコンドリアは細胞死の過程で分断化されていくことが知られているが、分断化されたあとはほかのオルガネラや細胞質と同じように細胞膜に包まれて貪食されると考えられてきた。しかし今回の実験結果から、かなり多くの細胞でミトコンドリアはいわばnakedの状態で細胞外に放出されていることが分かった。同様の現象はマウスに抗Fas抗体を投与して劇症肝炎を誘導したときの肝細胞でも観察され、in vitroだけではなくin vivoでも確かめられた。ミトコンドリアタンパクを抗原とする自己免疫疾患として原発性胆汁性肝硬変が知られており、放出されたミトコンドリアが何らかの形で抗原になりうれば新たな細胞死のメカニズムとともに自己免疫疾患との関わりを知ることが出来ると考えている。
大学施設の再整備計画に関する研究ー名古屋大学におけるケ-ススタディ

大都市地域にある国立大学の多くは、研究教育施設の整備拡充に伴い過密状態に至っている状況にある。特に戦後の苦しい時代に整備された大学においては、当時の施工水準の低い施設を何とか維持して来たものの、40年程を経た現在再整備されるべき時期を迎えている。大学のキャンパス計画に関する研究は、内外ともに充分な成果を挙げているとは言い難く、これからの大学の新構想の立案と施設計画手法の開発が必要となる。また総合大学のような大規模な施設の維持管理は、将来的には電算機の導入により高度化・省力化が計られるべきであり、近年合衆国を中心に普及しつつあるファシリティマネジメントの概念を導入した新しいシステムが構築されるべきであり、そのための基礎的な研究がなされるべきである。以上の結果から下記の研究を行った。1.施設運営実態分折:名古屋大学を始め工学部・医学部付属病院を中心に計画上特色ある施設を対象にのアンケ-ト調査を実施し、分析を行なった。2.大学内研究・教育活動分析:既存統計資料・文献等から内外の大学の研究・教育活動の実績を評価した。3.大学内業務分析:大学の管理・運営上の業務活動がどの様に行なわれているかを、数例の業務状況を調査した。4.国際比較:欧米諸国、アジア諸国の大学施設との国際比較を行なった。
融雪地すべり発生地域の予測と発生のモデル化に関する研究

一般に地すべりについて、地盤構造と降雨との関係が重要であることは周知であるが、降積雪、融雪、融雪水などとの関係についてはあまり良く研究されていない。しかし、北陸地方では、融雪地すべり、積雪(寒冷)期地すべりが豪雪地に多く発生し、問題となることが多い。このために、本研究ではこれらを実際に実験によって求め、データー解析し、融雪地すべり特有の諸問題について調べた。これらにより、融雪地すべりを分類、モデル化して対策を検討した。また、学校構内に地すべり観測用の模擬斜面を建設し(融雪地すべりが発生しやすい山地から土砂を運び、各種センサーを配置した)、融雪地すべりに最も大きく影響する地表水、地下水、雪内水の動きを調査、研究し現実の降積雪の状況下での水の動きを調べた。その結果次のようなことがわかった。すなわち、北陸地方に過去に発生した地すべりについて、その発生後の形態とその重要な因子である水に着目して地すべりを区分し、そのメカニズムについて調べた。その結果次のことが知れた。(1)土壌が多量の水を保ったまま、粘性流動し、そのまま下方にすべる流動type、土壌が多数のクラックにより分断され、すべり面で流動するクラックtype,そして、地表面の主要部分が一個の剛体としてすべる固体typeに区分される。(2)北陸地方で発生する地すべりで最も重要なのは融雪水の挙動とすべり面を形成する粘土層の形成である。融雪と地すべりについては融雪過程が最も重要である。また、当初より存在する粘土層ですべりが発生するのでなく、土粒子の水移動により多年月による下方への移動により粘土層が形成されすべり面となることをシュミレーションにより示した。
人間ー環境系研究のための新計測手法の開発と利用に関する研究

人間ー環境系に関する研究は極めて広範囲であるが、実験科学的手法を必要とする研究課題においては、あらゆる環境物質の関する詳細・ち密な情報の取得が必要不可欠である。本研究班は、上記のような各種環境物質情報を得るために、(1)プラズマ発光法(ICP)、(2)ICP質量分析法(ICPーMS)(3)分析電子顕微鏡(AEM)、(4)ガスクロマトグラフ質量分析法(GCーMS)、(5)サブミクロン二次イオン質量分析法(サブミクロンSIMS)など、5種類の新しい計測法を開発・整備するとともに、これらの装置を十分な管理下に置いて広く環境科学研究者の利用に供し、それぞれの研究の発展に寄与することを目的としている。(I)高分解能ガスクロマトグラフ質量分析法(GCーMS)については機器の整備を進め、クロロフェノ-ルおよびPCB等の加熱生成物に含まれるダイオキシン関連物質の分析法を確立し測定した。(II)プラズマ発光法(ICP)による天然水中重金属多元素同時定量法をサイズ排除クロマトグラフィ-と結合させた。(III)分析電子顕微鏡(AEM)を用いて生物試料中の重金属の細胞内沈着状態の検討をひきつづき行なった。(IV)ガスクロマトグラフ質量分析法(GCーMS)により、大気中のハロカ-ボン、トリクロロエタンなどの連続測定を行なうと共に、ゴミ焼却飛灰中のダイオキシンの定量、ゴルフ場用農薬の分析法などの検討を行なった。尚、化学イオン化質量スペクトルのデ-タ集を作成し刊行した。(V)プラズマ質量分析法(ICPーMS)の装置の整備を完了し、高速液体クロマトグラフ(HPLG)との結合システムを完成させた。本システムは、重金属含有タンパクの定性定量用として有用であった。(VI)サブミクロン二次イオン質量分析法(SIMS)による微小粒子の定量分析法の検討をさらに進めると共に、試料断面を作成し、その局部を分析する方法の検討を進めた。
イメージング・ラインサーベイ観測による活動的銀河の分子組成と分布の解明

国際共同利用装置である大型電波干渉計ALMA(アルマ望遠鏡)の初期運用(Cycle 02)で得たセイファート銀河NGC 1068のデータ解析を続行した。今年度は、1活動銀河核(AGN)を取り巻くcircumnuclear disk(CND)領域(直径200パーセク程度)と、爆発的星形成を起こしているリング状の分子雲(直径1キロパーセク程度)内の代表的な観測点に対し、5秒角(約350パーセク)の領域の平均的な分子組成の比較、2CND内のAGN torus、Eastern knot、Western knotという特徴的な場所を中心に0.9秒角(約60パーセク)の領域の平均的な分子組成の比較を定量的に行った。1の結果、CNDでスペクトル強度の卓越する分子(CN, HCN, H13CN, HC3N, SiO, SO)がはっきりと見出された。これらは、CND領域がAGNから強力なX線輻射の影響を受けていると同時に、衝撃波の影響により高温になっている可能性を示唆している。さらに2の結果から、CND内の構造と分子組成の関係を詳しく調べると、東西のノットと中心のトーラスでも分子組成および分子存在量が異なることも分かった。特に、これまでAGNで高い値を示しAGNトレーサーのひとつとされているHCN/HCO+(又はH13CN/H13CO+)の強度比が、東西のノットでは2.32.6(同4.95.6)と高い値を示した一方、AGNのより近傍にあるトーラスでは1.2(同2.1)程度と逆に低いという興味深い結果が確かめられた。これらの成果は複数の国際研究会で報告し、現在論文としてまとめつつある。国際共同の大型電波干渉計ALMA(アルマ望遠鏡)の初期運用(Cycle 1, 2)で観測されたセイファート銀河NGC 1068のデータ解析を進めた。この銀河は、中心部にブラックホールが存在し、circumnuclear disk (CND)が取り囲んでいる。さらにCNDは、直径30秒角程度の爆発的星形成が起こっているリング状の分子雲(SB ring)に囲まれている。Cycle 1では、主にCN分子を100 GHz帯で観測し、CNDに集中して分布していることを明らかにした。また、SB ringにおいても輝線が弱く確認された。CNは、単一望遠鏡での観測や、化学反応モデル計算によって、CNDのようなX線にさらされている環境で存在量が増大すると考えられている。そのため、X線の指標となる分子である。今回のアルマ望遠鏡での観測結果は、これまでの考えに沿い、また、今後詳細に存在量などを調べるための端緒となった。他に、SO, HC3N, 13CO, CH3CNの各分子が観測周波数帯域内に入り、検出することができた。Cycle 2では、同じ銀河での100 GHz帯のほぼ全周波数領域をカバーし、かつ輝線の分布を網羅的に得る観測(イメージング・ラインサーベイ観測)を行った。データ量が多いこともあり、解析の初期の状況であるが、多数の輝線が検出されている。特に、C34S、N2H+などの比較的弱い輝線の分布を初めて描き出すことができた。N2H+は、COが多い環境では壊されるため、CNDでの存在量は少ないとの予想もあった。しかし、CNDに集中した分布が得られ、星間化学、天体物理の観点から興味深い結果が得られている。追加採択であったため、採択が内定した時期が年度途中(10月下旬)であった。従って、本科研費による研究期間が短い状況であった。しかし、アルマ望遠鏡のデータはすべて届き、解析に着手できている。そして、新たな知見が得られ始めているため、上記の判断とした。国際共同利用装置である大型電波干渉計ALMA(アルマ望遠鏡)の初期運用(Cycle 0, 1, 2)で観測を行い、セイファート銀河NGC 1068のデータの解析をさらに進めた。さらにCNDは、爆発的星形成が起こっているリング状の分子雲(直径30秒角程度)(SB ring)に囲まれている。Cycle 1では、主にCN分子を100 GHz帯で観測し、CNDに集中した分布を明らかにした。Cycle 2では、データを大幅に追加した。これにより、Cycle 0, 1, 2のデータを合わせ、波長3 mm帯(85-113 GHz)でのほぼ全周波数領域をカバーするスペクトルおよび分布のデータが得られた(イメージング・ラインサーベイ観測)。データ量が多く解析を続行中であるが、多数の輝線が検出され、かつそれらの分布が多数描き出された。分布は、CNDに集中しているもの(SO, CH3CN, HC3Nなど)、CNDとSB ringの両方に分布しているもの(CS, CH3OH, HNCOなど)、主にSB ringに分布しているもの(13CO, C18O)に分類できた。また、CNDには2つの分布のピーク(knots)が存在することが知られているが、それらを空間的に分解して調べることができた。分布図から、CND, SB ring,および2つのknotsでの輝線強度(CSの強度で規格化)の相互比較を行った。

予備的な結果ではあるが、CNDとSB ringでは明らかな違いがいくつかの分子で見られた一方、2つのknotsは似た状況であった。このように、星間化学、天体物理の観点から、研究を大きく進める興味深い結果が得られた。アルマ望遠鏡のCycle 2観測のデータ解析が進み、多くの輝線について、その分布、および輝線強度を得ることができた。また、それらの銀河内での領域ごと(CND, SB ring, knots)の比較などが開始されたため、上記の判断とした。国際共同利用装置である大型電波干渉計ALMA(アルマ望遠鏡)の初期運用(Cycle 0, 1, 2)で得たセイファート銀河NGC1068のデータ解析を続行した。この銀河は,中心部にブラックホールが存在し,circumnuclear disk (CND)が取り囲んでいる。さらにCNDは,爆発的星形成を起こしているリング状の分子雲(直径30秒角程度)(SB ring)に囲まれている。Cycle 0, 1, 2のデータを合わせ,波長3 mm帯(85-113 GHz)でのほぼ全周波数領域をカバーするスペクトル及び空間分布のデータが得られている(イメージング・ラインサーベイ観測)。データ量が多く解析を続行中であるが,多数の輝線が検出され,それらの空間分布が描き出された。スペクトルを精査した結果,HN13C分子を検出した。また暫定的ではあるが,NGC 1068では初めての検出となる輝線がいくつか見つかった。Nakajima et al. (2011) (ApJ, 728, L38)は,野辺山45m望遠鏡による観測で,C2H及びcyclic-C3H2の存在量を調べた。その結果,これらの分子がAGNの影響を受けにくいか,または比較的低温のガス中に存在することを示唆した。今回の空間分布は,これらの分子がAGNから遠いSB ringにも存在することを示した。また、CNDには2つの分布のピーク(knots)が存在することが知られている。中心(AGN),SB ringから3領域,CNDのknotsの合計6領域において,輝線強度を比較した。その結果,これまでに判明しているCNDとSB ringにおける強度の違いに加えて,CND内の2つのknots間でも強度の違いがあることがわかった。このように、星間化学、および天体物理の観点から興味深い結果が得られた。アルマ望遠鏡のデータ解析が進み、多くの輝線について、その分布、および輝線強度を得ることができた。また、輝線の分子への同定の作業が進み,新たな分子の確認を行うことができた。さらに,銀河内での領域ごと(AGN, CND knots, SB ring)での輝線強度の比較などが進んだため,上記の判断とした。ただし,存在量や温度などの導出は,今後進めていく予定である。国際共同利用装置である大型電波干渉計ALMA(アルマ望遠鏡)の初期運用(Cycle 02)で得たセイファート銀河NGC 1068のデータ解析を続行した。今年度は、1活動銀河核(AGN)を取り巻くcircumnuclear disk(CND)領域(直径200パーセク程度)と、爆発的星形成を起こしているリング状の分子雲(直径1キロパーセク程度)内の代表的な観測点に対し、5秒角(約350パーセク)の領域の平均的な分子組成の比較、2CND内のAGN torus、Eastern knot、Western knotという特徴的な場所を中心に0.9秒角(約60パーセク)の領域の平均的な分子組成の比較を定量的に行った。
1テラビット毎秒を超える超高速光アクセス網の研究

参照光時間インターリーブ多値光変調方式を適用した波長分割光多重伝送システムによる1テラビット毎秒を超える高速光アクセス網の実現可能性を数値シミュレーションにより見出した。位相同期多波長光源の使用による波長チャネル間クロストーク低減の効果を理論的に明確にした。また、インターリーブ信号の分散耐性改善を目的として参照光振幅拡大法を提案した。IQ信号に比べて参照光振幅を4倍に拡大することで、分散耐性が従来の2倍に改善される事を数値シミュレーションにより明らかにした。本研究は,参照光が時間インターリーブされた多値光変調(インターリーブ)方式を基礎とした光アクセス網において,1テラビット毎秒超の高速伝送,50km超の光ファイバ伝送の可能性を見出す事を目的としている.平成26年度はインターリーブ信号の波長多重(WDM)伝送特性を解明するため,1.ディジタルコヒーレント受信による光源雑音の実測と2.符号速度10 Gbaudインターリーブ16QAM信号×32WDM信号の光ファイバ伝送特性の調査に取り組んだ.1.公称線幅100 kHzの波長可変レーザの光源線幅を測定するため,公称線幅15 kHzの狭線幅半導体レーザとのビート信号をディジタルコヒーレント受信して位相雑音測定を行った.取得した位相雑音が波長可変レーザの公称値とほぼ同じ約100 kHzであった事,ビート信号のスペクトル形状がローレンツ型であった事から,波長可変レーザの位相雑音測定に成功したと言える.また,平成27年度に実施予定の「位相同期多波長光源の使用による波長チャネル間クロストーク劣化の抑圧」にて使用する光周波数コムの位相雑音特性についても先行して測定を行い,光周波数コムの複数の発振波長における位相雑音を取得した.2.WDM伝送特性を調査する前にインターリーブ信号の単一波長チャネル伝送特性を数値シミュレーションにより検討した.光ファイバ伝送後のアイ開口ペナルティを評価したところ,伝送距離が符号速度10 GbaudのQPSK(20ギガビット毎秒)で約20 km,16QAM(40ギガビット毎秒)で約10 km,32QAM(50ギガビット毎秒)で約5 kmであり,インターリーブ信号の単一チャネル伝送の段階で伝送距離が目標に及ばない事が判明した.しかしこれは伝送劣化の主要因である波長分散を一切補償しなかった場合の結果であり,波長分散補償技術の適用によって最大伝送距離の延伸は十分可能である.今後,波長分散補償技術の適用とインターリーブ信号のWDM伝送特性の明確化を急ぐ.1.位相同期多波長光源の使用による波長チャネル間クロストーク劣化の抑圧:線幅100 kHzの個別光源を用いた場合,位相同期多波長光源を用いた場合について10 Gbaud 16QAMインターリーブ信号のWDM伝送シミュレーションを行い比較した.位相同期多波長光源を用いた場合は,個別光源を用いた場合に比べて波長チャネル間クロストーク劣化が小さくなる事を明らかにした.2.適応信号処理アルゴリズムの採用による伝送劣化補償:インターリーブ方式の特徴である低消費電力,低遅延性を生かすため,ディジタル処理を用いずにアナログ的にインターリーブ信号の波長分散耐性の改善法を検討する事とした.インターリーブ方式の波長分散耐性向上に参照光振幅拡大法を提案し,10 Gbaud 16QAMインターリーブ信号伝送において,従来と比較して分散耐性を1.5倍程度改善できる可能性を数値的に明らかにした.3.インターリーブ信号の波長分割多重伝送の検討:位相同期多波長光源を適用した10 Gbaud 16QAMインターリーブ信号の33波WDM伝送シミュレーションを行い,分散補償モジュールの適用により総容量1.32 Tbit/sを50 km伝送が可能な事がわかった.40 Gbit/s 16QAMインターリーブ信号の33波WDM伝送の可能性が示された事で,1テラビットを超える光アクセス網の実現可能性を見出す事ができた.参照光時間インターリーブ多値光変調方式を適用した波長分割光多重伝送システムによる1テラビット毎秒を超える高速光アクセス網の実現可能性を数値シミュレーションにより見出した。平成26年度の課題1.ディジタルコヒーレント受信による光源雑音の実測については完了し,2.の10 Gインターリーブ16QAM信号×32WDM伝送については検討途中である.遅延の理由は,インターリーブ信号の単一波長チャネル伝送において伝送距離50 kmの達成が困難である事が判明し,これを先に解決する必要が生じたためである.すでに技術的に確立された波長分散補償技術(ディジタル処理や分散補償ファイバによる方法)を適用する事によりこの問題を克服し,インターリーブ信号のWDM伝送特性の解明を急ぎたい.工学1.インターリーブ信号のWDM伝送特性の検討(解析)...波長分散補償技術の適用したインターリーブ信号の単一波長チャネル伝送を数値的に調査し,50 km光ファイバ伝送の可能性を検証する.その後インターリーブ信号のWDM伝送シミュレーションを行う.2.位相同期多波長光源の使用による波長チャネル間クロストーク劣化の抑圧(解析)...平成26年度の課題にて取得した光周波数コム(位相同期多波長光源)の位相雑音データを1.で作成したインターリーブ信号のWDM伝送シミュレータに適用する.

1.と同様の評価を行い,未適用時と比較して,光周波数コム適用時の効果を確認する.3.適応信号処理アルゴリズムの採用による波長チャネル間クロストークの補償(解析)...2.とは別に,受信端のディジタル処理による信号品質改善を試み,1.および2.の結果との比較を通してその有効性を検証する.
水晶振動子を用いたナノグラム質量分解能での洗浄性評価と理論的解析

新しい洗浄システムの開発には、洗浄性評価法の確立が必要である。本研究では、水晶振動子を利用した洗浄性評価法を用いて、水/エタノール混合液中で基質からの粒子の洗浄を行った。その結果、エタノールの添加により洗浄性が向上する粒子と基質の組み合わせがあることがわかり、洗浄に伴う自由エネルギー変化および洗浄液のぬれ性でよく説明できた。このことから、水晶振動子法は固体粒子汚れの洗浄性を評価できることがわかった。微小質量天秤でもある水晶振動子(QCM)を洗浄基質に利用してモデル洗浄系を構築し、ナノグラムオーダーで水溶液中での汚れ粒子の脱離現象を定量的に調べた。つぎに、粒子、基質、液体の表面自由エネルギーを求めて洗浄前後の自由エネルギー変化と洗浄現象の関係について検討した。また、QCMを用いた洗浄性評価法の妥当性について調べた。モデル固体粒子汚れには、ポリエチレン粒子およびナイロン粒子を用いた。洗浄基質には、QCMの金電極表面と電極に高分子物質(ポリエチレン、ナイロン、トリアセテート)をスピンコート法により被膜させた表面を用いた。洗浄実験はすべて水溶液中でスターラーにより機械力を加えて行い、条件により塩化カリウム、エタノール、水酸化ナトリウムを添加した。粒子脱離率は、洗浄前後のQCMの周波数変化から粒子付着重量を求めて算出した。表面自由エネルギーの各成分は接触角測定法を用いて算出した。洗浄基質の膜厚、水の接触角、平均表面粗さを調べたところ、性質の異なる表面が作製できた。粒子脱離率の経時変化を調べたところ、60分後に脱離率は平衡状態に達した。そこで、各条件での60分後の粒子脱離率を求めた。その結果、脱離率は、粒子、基質および液体の種類により異なり、ナイロン粒子の方がポリエチレン粒子よりも脱離しやすいことがわかった。洗浄液にエタノールや水酸化ナトリウムを添加すると、脱離率が大きくなる傾向が認められた。次に、粒子脱離に伴う自由エネルギー変化を算出して脱離率との関係について調べたところ、自由エネルギー変化が小さいほど脱離率が大きくなる傾向が認められた。また、水酸化ナトリウム存在下では同じエネルギー変化でも粒子が脱離しやすいことが示された。以上の結果から、固体粒子汚れの脱離現象は自由エネルギー変化で基本的に説明できることがわかった。また、QCMを用いた洗浄性評価法は、汚れの洗浄現象を調べる方法として妥当であることが示唆された。洗浄性を評価するため、洗浄基質-固体粒子汚れ-洗浄媒体からなるモデル洗浄系を構築して洗浄実験を行った。洗浄基質には、水晶振動子(QCM)の金電極、金電極をポリエチレン(PE)膜で被覆した表面およびPE膜に紫外線照射して親水化した表面を用いた。粒子汚れには、カーボンブラック(CB)粒子、ポリスチレンラテックス(PSL)粒子を用い、粒径がそれぞれ260nm、200nmのものを使用した。洗浄媒体には、水にエタノールおよびドデシル硫酸ナトリウム(SDS)を添加した水溶液を用い、各水溶液中での粒子の洗浄性を調べた。次に洗浄に伴う自由エネルギー変化(ΔG)を見積もり洗浄結果との関係を調べた。まず洗浄性評価のための最適実験条件を調べたところ、サブミクロン粒子の洗浄のための機械力には超音波洗浄(装置購入)が適当で、洗浄力(出力)は微弱で短時間、超音波音圧計(装置購入)による監視下での使用が必要であることがわかった。CB粒子の洗浄実験では、金基質ではエタノール濃度が増加しても脱離率に大きな変化はなかったが、PE基質ではエタノール濃度が高くなると脱離率が増大する傾向が認められた。SDS添加系では、両基質とも添加による脱離率の増大が認められた。親水化したPB基質では、洗浄性に顕著な傾向が認められなかった。PSL粒子では、両基質ともエタノール濃度が高くなると脱離率が減少する傾向が認められた。次に、洗浄液の表面張力、洗浄基質および粒子の表面自由エネルギーの各成分を測定してΔGを算出し、脱離率との関係を調べた。その結果、ΔGの値は全ての洗浄系で正の値となり、超音波が粒子除去の機械力となっていることがわかった。CB粒子のPE基質からの脱離率は、ΔGが増加すると脱離率が減少する傾向が認められたが、PSL粒子については今後さらに検討する。固体粒子汚れのモデルとしてカーボンブラック(CB)粒子(0.26μm)を付着させた洗浄基質(高分子膜および布帛:人工汚染布)からのCB粒子の洗浄率を水晶振動子法および反射率法を用いてそれぞれ調べた。次に、ポリエチレン(PE・4μm)粒子およびCB粒子の洗浄のメカニズムについて検討を行った。高分子膜には、スピンコート法により製膜したナイロン6、ジアセテート、トリアセテートの膜表面を用いた。布帛には、PE、ナイロン6、ジアセテート、トリアセテートの織物を用いた。機械力として超音波(5mV)を用いて、表面張力を変えるために水にエタノールを添加した混合液中で洗浄を行った。

洗浄に伴う自由エネルギー変化(ΔG)および基質・粒子のぬれ力(γcosθ)を求めるため、粒子・基質の接触角(θ)および液体の表面自由エネルギ-(γ)をセシルドロップ法およびベンダントドロップ法によりそれぞれ測定した。分光光度計により透過率を測定した。膜および汚染布からのCB粒子の洗浄率と洗浄液のエタノール濃度の関係について調べた。その結果、膜、布いずれの場合も、ナイロン、ジアセテート、トリアセテートの方が疎水性基質であるPEに較べて粒子は脱離しやすかった。また、布よりも膜の方が粒子の洗浄率が大きく、CB粒子の分散安定性が影響していることが分かった。高分子膜に較べて繊維は軟質で超音波の機械力が洗浄に有効に働かないことや布の構造が複雑であることも原因していると考えられる。エタノールの添加効果を見ると、膜では添加効果が認められた。ΔGと洗浄率との関係を調べたところ、ΔGが大きいほど洗浄率が減少する傾向が認められた。また、洗浄液のぬれ力と粒子(PE・CB)の洗浄率との関係を調べた。その結果、いずれの粒子もぬれ力が増大すると洗浄率が増大する傾向が認められ、高分子膜ではその傾向が著しく観察された。このことからぬれ力が粒子の洗浄に影響していることが確認された。
フェーズフィールド法による固気液多相流モデル構築とマイクロ流体デバイスの最適設計

昨今のバイオ化学工学や生命科学研究において,多相流問題を応用したマイクロ流体デバイスの設計最適化及び制御は最も注目されている技術の一つである.中でも,マイクロチャネルを組み合わせることで形成される多相エマルション液滴は,デバイス内での物質の運搬や保持といった極めて重要な役割を担い,それらを最適かつ効率的に作成するための実験的研究が盛んに行われている.しかしながら,その製作加工及び実験観察は容易ではない.本研究では,複数相の大変形・合体・分離を表現可能なマルチフェーズフィールド法を用いてマイクロチャネル内の流動を表現可能なモデルを構築し,マイクロ流体デバイスの更なる最適化を目指す.昨今のバイオ化学工学や生命科学研究において,多相流問題を応用したマイクロ流体デバイスの設計最適化及び制御は最も注目されている技術の一つである.中でも,マイクロチャネルを組み合わせることで形成される多相エマルション液滴は,デバイス内での物質の運搬や保持といった極めて重要な役割を担い,それらを最適かつ効率的に作成するための実験的研究が盛んに行われている.しかしながら,その製作加工及び実験観察は容易ではない.本研究では,複数相の大変形・合体・分離を表現可能なマルチフェーズフィールド法を用いてマイクロチャネル内の流動を表現可能なモデルを構築し,マイクロ流体デバイスの更なる最適化を目指す.
顎変形症患者の手術前後の三次元形態分析と予測精度に関する研究

顎矯正手術の前後に撮影したX線CTデータを用いて手術シミュレーション精度を検討した。三次元セファロ分析と手術シミュレーションは、SimPlantO&Oで行った。シミュレーションの顎骨位置の実際の手術への転写は、専用ジグを用いてX,Y,Z方向の距離を術中に再現した。手術シミュレーションと術後画像との位置合わせは、SimPlantO&OでICP法により行い、STLファイルに出力した。さらに、spGaugeでベストフィット法により位置合わせと精度検証を行った。本法による手術の精度は、平均誤差0.03mm0.43mmで臨床的に問題のない精度であった。【目的】顎矯正手術は、頭部X線規格写真分析による治療計画が行われる。しかし、顎顔面骨格を二次元的に分析する計画には限界もありX線CT画像を用いた三次元計画は有効である。ところが、三次元セファロ分析による診断や治療精度に関する研究はなく、三次元治療システムの医学的妥当性についての検証がなされていない。そこで、手術シミュレーションシステムの精度検証が重要であり、顎骨移動の正確性やそれに伴う軟組織予測の三次元的精度について医学的根拠(EBM)の確立が急務と考える。【実施計画】X線CTで採取したDICOM3ファイルからSimPlantO&Oで三次元画像を構築し、頭蓋上下顎骨を分離して術前シミュレーションを行い、骨切位置を実手術へ転写する方法として、専用ジグと術中計測による顎骨移動を行った。さらに、術後1ヶ月で撮影したX線CT画像より同様に三次元画像を構築して、両者をICP法による重ね合わせを行って三次元精度について検討した。【成果】手術シミュレーションによる上下顎骨の移動を実手術へ転写するために専用ジグ(上顎用T-gage、下顎用L-gage)を開発した。また、Le Fort I型骨切り術は三次元的移動の術中計測が容易なTrapped Osteotomy、下顎枝矢状分割法はshort split法を用いた術式へ改良した。術前、術後のX線CT画像から得られた三次元画像は、大後頭孔最前方縁(Basion)と左右の頬骨前頭縫合部眼窩縁(Zy)の3点によるICP(iterative closest point)法による重ね合わせが、最も判読が容易で位置あわせの指標として適切であった。術前、術後の移動した上下顎骨の位置の誤差は、カラーマッピング法で表示して検討したがは最大で1mm程度であった。【目的】顎矯正手術は、頭部X線規格写真分析による治療計画が一般的であるが、顎顔面骨格を二次元的に分析する計画には限界もありX線CT画像を用いた三次元計画が必要である。そこで、手術シミュレーションシステムによる治療計画の精度検証が重要であり、顎骨移動の正確性やそれに伴う軟組織の予測の三次元的精度について医学的根拠(EBM)の確立が急務と考える。【実施計画】X線CTで採取したDICOM3ファイルからSimPlantO&Oで三次元画像を構築し、頭蓋上下顎骨を分離して術前シミュレーションを行い、骨切り位置を実手術へ転写する専用ジグを作製して、術中計測による顎骨移動を行った。さらに、術後1ヶ月で撮影したX線CTより同様に三次元画像を構築して、両者をICP(iterative closest point)法による重ね合わせを行って三次元精度について検討した。【成果】手術シミュレーションによる上下顎骨の移動を実手術へ転写するために作製した専用ジグ(上顎用T-gage、下顎用L-gage)は、簡便な方法によるガイドサージェリーとして実用的であった。。また、Le Fort I型骨切り術は三次元的移動の術中計測が容易なTrapped Osteotomy、下顎枝矢状分割法はshort split法を用いた術式が適切であった。術前、術後のX線CTから得られた三次元画像は、大後頭孔最前方縁(Basion)と左右の頬骨前頭縫合部眼窩縁(Zy)の3点によるICP法による重ね合わせが、最も判読が容易で位置あわせの指標として適切であった。術前、術後の移動した上下顎骨の位置の誤差は、カラーマッピング法で表示して検討したがは最大で1mm程度であり、顎矯正手術の医学的精度としては十分なものであった。顎矯正手術に際して、従来の頭部X線規格写真の二次元分析に加えて、SimPlantO&O(Materialise Dental)を使用して、三次元セファロ分析による術前診断を行い、X線CTデータを用いた顎矯正手術シミュレーションを行った。さらに、手術シミュレーションによる上下顎骨の骨切り位置を実際の手術へ反映する簡便な方法として専用ジグを考案し、三次元治療計画を実際の手術へ反映する手法を確立した。今回の研究では、金属補綴物のない顎変形症患者(上下顎非対称を有する骨格性下顎前突症)3名の術前および術後1ヶ月に撮影したX線CTデータを使用した。顎矯正手術シミュレーションは、DICOM3ファイルからSimPlantO&Oにより三次元画像を作成し、頭蓋上下顎骨を分離して、三次元セファロ分析による左右高径の評価と顎矯正手術シミュレーションを行った。術式は、Le Fort I型骨切り術(Trapped osteotomy)及び下顎枝矢状分割術(Short lingual split method)により行った。また、実際の手術への顎骨骨切り位置の転写は専用ジグ(上顎ジグ(T-Gauge)、下顎ジグ(L-Gauge)を用いて行い、顎骨の移動方向と距離はシミュレーション上のtrapped

osteotomy部位でX,Y,Z三方向の計測部位を術中に計測して再現する方法とした。術前手術シミュレーション画像と実際の術後三次元画像との位置合わせは、ICP法により行い、リバースエンジニアリング・ソフトウエアspGauge(ARMONICOS)を用いてベストフィット法により三次元点群データの位置合わせを行い、本法を用いた顎矯正手術における顎骨位置の三次元的な誤差を検討した。その結果、平均誤差0.28mm、標準誤差0.69mmと臨床的に十分な精度を有していた。顎矯正手術の前後に撮影したX線CTデータを用いて手術シミュレーション精度を検討した。三次元セファロ分析と手術シミュレーションは、SimPlantO&Oで行った。シミュレーションの顎骨位置の実際の手術への転写は、専用ジグを用いてX,Y,Z方向の距離を術中に再現した。手術シミュレーションと術後画像との位置合わせは、SimPlantO&OでICP法により行い、STLファイルに出力した。さらに、spGaugeでベストフィット法により位置合わせと精度検証を行った。本法による手術の精度は、平均誤差0.03mm0.43mmで臨床的に問題のない精度であった。本研究遂行にあたって、もっとも難題であった点は術前シミュレーション三次元画像と術後三次元画像を重ね合わせて、その誤差を表示することであった。手術シミュレーションソフトウエア(SimPlantO&O)の改良により、初年度購入のソフトウエア単体でカラーマッピング法とICP法による誤差の測定は可能となった。しかし、より詳細な解析(ヒストグラム解析)に用いる三次元測定・工学分析用のソフトウエア(3-matic)の導入経費が研究初年度(平成25年繰り越し分)と研究次年度(平成26年度)分を合算しての購入となり、さらに、SimPlantO&Oからの三次元データ出力(STL)が正式サポートされておらず、両ソフトウエアでのデータ共有に問題が生じた。SimPlantO&Oの開発元(Materialise Dental, Belgium)の協力により、SimPlantO&OからのSTL形式でのファイル出力が可能になり、3-maticへの三次元データ(シミュレーションおよび術後)の取り込みが出来ることを確認するのに時間を要した。現段階では、術前シミュレーションと術後の上下顎骨の位置の誤差は、カラーマッピング法による検討のみであるが、今まで検討されなかった三次元シミュレーションの精度検証について、精度の概要については達成は出来たが、どの部位での精度が高く、どの部位での精度が低い等の詳細な検討は研究最終年度で行うこととなった。口腔外科手術シミュレーションと専用ジグおよび術中計測による実手術の三次元画像の精度検証に関して、三次元画像の位置合わせは、3点から4点を用いたICP法による位置合わせ手法が簡便で有効でった。また、両者の一致精度については、カラーマッピング法による精度検証は臨床的には顎変形症の治療における三次元手術シミュレーションの妥当性を示す医学的根拠としては十分であると判断された。したがって、当初の研究計画通りに研究の概要部分は順調にすすでいる。
慢性ヒ素中毒症誘発がんの予防・治療法開発を目的とした原因遺伝子の同定と機能解析

慢性ヒ素中毒症の患者数は全世界中で5,700万人にも達すると言われている。しかしながら、これまでに慢性ヒ素中毒症についてその原因遺伝子の同定はなされていない。本研究ではin vitro実験系から知見を得ることで慢性ヒ素中毒症によって引き起こされる疾病の原因遺伝子の同定及び機能解析を行い、慢性ヒ素中毒疾患の予防・治療法の開発を目指した。ヒ素を6ヶ月の間曝露したヒト正常ケラチノサイトHaCaT細胞から得られたRNAを用いたマイクロアレイ法により、長期間のヒ素曝露によって発現が著しく遺伝子群を同定した。そのうち、ヒ素曝露によって発現が著しく上昇する遺伝子を数個選定し、機能解析を開始した。また、バングラデシュのヒ素汚染地域から採取した井戸水中に含まれる金属の濃度をICP-Mass法により測定した結果、ヒ素だけでなくバリウムイオンおよび鉄イオンの濃度も著しく高いことが明らかになった。そこで、ヒ素・バリウムイオンおよび鉄イオンが生体に与える影響をin vitro実験系により検討した。その結果、バリウムイオンはヒ素と協調して転写因子NF-kappaBを活性化することで細胞のヒ素依存的な細胞死に対する感受性を弱めていることを明らかにした。バリウムイオンが共存することで、ヒ素による足場非依存性増殖および浸潤・転移能の亢進がさらに促進されることを明らかにした。また、鉄イオンががんの移動・浸潤能について与える影響について検討した。その結果、2価の鉄イオンががんの移動・浸潤能を促進することを明らかにした。さらに、この鉄イオンによるがんの移動・浸潤能の促進には、炎症性サイトカインであるTNFalphaの発現誘導が必須の働きをしていることを明らかにした。
Rett症候群モデル胚性幹(ES)細胞による病態解明と治療法の開発

これまで申請者の施設において、Rett症候群(RTT)モデルマウスを用いた遺伝子治療と再生医療法の開発を行ってきた。(論文準備中)また、ウイルスベクターを用いたCreリコンビナーゼ処理によってRTTの原因遺伝子であるMeCP2(methyl-CpG-binding protein 2)遺伝子を欠損させたRTTモデルES細胞を作製することに成功している。本研究課題では、RTTモデルES細胞を神経系細胞へと分化誘導し、分子生化学的・電気生理学な手法を用いる事によってMeCP2遺伝子の変異が神経細胞の分化・成熟に対し与える影響を解析し、MeCP2欠損による病態形成機構の解明を行った。本研究はRett症候群(RTT)の原因遺伝子であるMeCP2(methyl-CpG-binding protein2)遺伝子のノックアウト・胚性幹細胞(RTTモデルES細胞)やノックアウト・マウス(RTTモデルマウス)の表現型解析によって、MeCP2欠損による病態形成機構を解明し、ES細胞による移植再生療法を始めとする治療法開発の研究基盤を確立する事を目的として実施された。今年度の成果としてMeCP2遺伝子を欠損させたRettモデルES細胞の樹立に成功し、さらに間葉系細胞を支持細胞として用いた効率的な神経分化誘導系が確立された。この誘導系によって分化した神経細胞を用い分子生化学的な解析を行ったところ、MeCP2遺伝子を欠損してもES細胞から神経細胞への分化効率には明らかな影響は認められなかった。一方、電気生理学的な解析からは、RettモデルES細胞から得られた神経細胞と対照として用いられたコントロールES細胞から得られた神経細胞とでは活動電位の形状に差異があることが判明した。以上の結果はMeCP2遺伝子は神経細胞への分化段階ではなく、成熟段階に重要な役割を持っていると言う従来の報告に相違せず、RTTの病態の主となる現象は神経細胞の機能の面に起こっていると言う仮説と一致した。以上の事から、この実験系がRTTの病態解析のモデルとして適切である事が確認された。今後、活動電位発生機構に対する作用/阻害薬を用いた条件下における解析を進め、その変化の性状を確定させる。さらに神経細胞の機能を回復させることが出来る条件についての解析も進め、治療へと応用する可能性について追求を行う。また、今回確立された神経分化誘導系からは様々な分化段階の神経幹細胞を得ることが可能である。より純粋でより神経細胞への分化が方向付けられた神経幹細胞を移植に用いることにより期待される、移植再生治療のさらなる効率改善についても検討を行っていく。Methylated-CpG binding protein2(MeCP2)はReTT症候群(RTT)の原因遺伝子と考えられており、標的遺伝子のメチル化DNAと結合する事によって標的遺伝子の発現を抑制する転写制御因子として働く事が知られている。これまでにMeCP2の標的として、BDNF、hairy2等の神経系遺伝子が同定され解析が進められているが、MeCP2遺伝子の欠損が疾患を引き起こす具体的な機構の解明には至っていない。我々は当該年度においてMeCP2遺伝子を欠損したES細胞を用い、神経系細胞へと分化を誘導し、MeCP2遺伝子が神経系細胞の分化・成熟の過程に与える影響を調べた。その結果、MeCP2遺伝子欠損ES細胞においては、神経細胞、dopamine産生細胞への分化過程初期には明らかな差異は認められなかった。しかし、GFAP陽性星状膠細胞への分化の亢進が認められ、また、分化後の神経細胞の電気生理学的解析においては、その成熟度に明らかな差異が認められた。以上の結果から、MeCP2遺伝子の欠損は神経細胞への分化の初期過程には明らかな影響を与えず、その成熟段階において影響を与える可能性が示唆された。また、GFAP陽性星状膠細胞は神経細胞の機能形成に関わることから、この機構が関連した神経細胞の機能成熟に対して影響を与える可能性が示唆された。今回得られた知見は、疾患の原因についての考察を行う際に重要となる情報を提示し、また、治療計画を構築する際の標的細胞や、治療の開始時期の考察に際し重要となる情報を提示しているものと考えられた。