hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ファンデルワ-ルス会合分子の赤外ダイオ-ドレ-ザ-の分光

下記の要領によって超音速分子流高分解能赤外分光システムを製作した。(1)内容積20Ω程度の真空槽を製作し加圧された混合気体をパルスノズルを通して噴射し超音速分子流を生成した。パルス幅は100500μs、パルス繰り返しは2050Hzとした。6インチ拡散ポンプ、回転ポンプおよびブ-スタ-ポンプにより真空槽を動作時に10^<ー4>Torr程度まで排気した。(2)既存のダイオ-ドレ-ザ-分光装置から赤外ダイオ-ドレ-ザ-光を取り出し上記真空槽中に導き、多重反射光学系によって超音速分子流中を多重回往復させた後検出系に導いた。ダイオ-ドレ-ザ-光には周波数変調をかけロックインアンプによる同期検出を行って感度を向上させた。検出感度をさらに高めるために下記のような信号処理システムを製作した。(1)出力信号をパルス幅よりも十分短い時間間隔でトランジェントメモリ-に取り込んだ後、マイクロコンピュ-タに転送する。(2)パルスのピ-クに近井部分の信号とパルスの直前での信号の差をとる処理をマイクロコンピュ-タで行う。本装置によりCO分子の超信速分子流のダイオ-ドレ-ザ-スペクトルを測定し回転温度が約3Kに冷却されている事を確かめた。次にN_2O分子の二量展のスペクトルを1250cm^<ー1>領域で測定し分子錯合体が生成している事を確認した。この装置を用いて新しいファンデルワ-ルス会合分子を検出する試みを行った。CoとHClの会合分子およびOCS分子の二量体を測定の測定の候補とした。いずれも20002200cm^<ー1>領域にいくつかの信号を得て測定を続行中である。一般に会合分子の振動回転スペクトルは複雑なパタ-ンを持ちその解祈は容易でない。複雑な赤外遷移の帰属を確実にしまた感度をより向上させる目的で二重共鳴分光装置を製作した。マイクロ波の測定周波数領域を広げる目的で2倍周器を購入し、これを用いてマイクロ波分光装置の実験を行った。(1)内容積20l程度の真空槽を製作し加圧された混合気体をパルスノズルを通して噴射し超音速分子流を生成した。6インチ拡散ポンプ、回転ポンプおよびブ-スタ-ポンプにより真空槽を動作時に10^<-4>Torr程度まで排気した。(2)既存のダイオ-ドレ-ザ-分光装置から赤外レ-ザ-光を取り出し上記真空槽中に導き、多重反射光学系によって超音速分子流中を多重回往復させた後検出系に導いた。(1)出力信号をパルス幅よりも十分短い時間間隔でトランジェントメモリ-に取り込んだ後、マイクロコンピュ-タ-に転送する。(2)パルスのピ-クに近い部分の信号とパルスの直前での信号の差をとる処理をマイクロコンピュ-タ-で行う。

本装置によりSiF_4分子の超音速分子流のダイオ-ドレ-ザ-スペクトルを測定し回転温度が1015Kに冷却されている事を確かめた。次にN_2O分子の二量体のスペクトルを1250cm^<-1>領域で測定し分子錯合体が生成している事を確認した。前年度に引続き超音速分子流高分解能赤外ダイオ-ドレ-ザ-分光システムを製作した。主な改良点は以下の様である。(1)従来のホワイト型多重反射光学系にかわり平行平板型多重反射光学系を採用した。ファンデルワ-ルス会合分子は超音速ノズルの近傍に集中的に高濃度で生成する。新しく採用した光学系は特にノズル近傍に高い光の濃度が得られ、信号の検出感度を著しく向上させる事ができた。(2)超音速ノズルの可動装置を製作し赤外レ-ザ-光とジェット流との空間的重なりを調節できる様にした。また検出感度をさらに高める試みとして下記のような信号処理システムを製作した。(1)出力信号をパルス幅よりも十分短い時間間隔でトランシェントメモリ-に取り込んだ後にマイクロコンピュ-タ-に転送する。(2)パルスのピ-クに近い部分の信号とパルスの直前での信号の差をとる処理をマイクロコンピュ-タ-で行う。このためのコンピュ-タ-用プログラムを製作した。本装置によりN_2O分子の二量体の1250cm^<-1>領域でのスペクトルが安定して測定できる様になった。このスペクトルによりノズルと赤外レ-ザ-光との空間配置等のテストを行った。ノズルの温度はCO分子の振動回転遷移を利用して測定した所3Kの値が得られた。これはファンデルワ-ルス会合分子を生成するために充分な極低温度である。この装置を用いて新しいファンデルワ-ルス会合分子を検出する試みを行った。COとHClの会合分子およびOCS分子の二量体を測定の候補とした。いずれも20002200cm^<-1>領域にいくつかの信号を得て測定を続行中である。一般に会合分子の振動回転スペクトルは複雑なパタ-ンを持ちその解析は容易でない。複雑な赤外遷移の帰属を確実にしまた感度をより向上させる目的で二重共鳴分光装置を製作した。マイクロ波の測定周波数領域を広げる目的で2倍周器を購入し、これを用いてマイクロ波分光装置の予備的実験を行った。
Srcファミリーチロシンキナーゼによる新たな神経機能制御機構の解明

神経系に強く発現する受容体型膜蛋白質SHPS-1は、その細胞内領域がSrcファミリーチロシンキナーゼによりチロシンリン酸化を受け、チロシンホスファターゼSHP-2と結合して下流へとシグナルを伝える。また、SHPS-1はその細胞外領域のリガンドである膜蛋白質CD47と相互作用し、神経機能を制御する新規細胞間相互作用シグナルシステムCD47-SHPS-1系を形成する。本研究ではまず、CD47-SHPS-1系におけるCD47側シグナルの解析を行い、CD47シグナルは神経突起の形成を促進的に制御するシグナルとして機能し、またSHPS-1との相互作用によりシナプス形成を促進的に制御する可能性を示した。さらにCD47下流シグナルについても解析を行い、その分子メカニズムの一部を明らかにした。本研究の結果より、CD47-SHPS-1系が神経の形態変化を制御することで、神経回路網の形成を制御する可能性が想定された。また一方で、CD47とSHPS-1の相互作用について解析を行い、培養細胞に発現させたCD47が隣接する細胞上のSHPS-1と細胞間で相互作用した後、その複合体が主にSHPS-1発現細胞内へと細胞を越えてエンドサイトーシス(トランスエンドサイトーシス)されることを見出し、このトランスエンドサイトーシスめ分子メカニズムを明らかにした。さらに、トランスエンドサイトーシスがCD47-SHPS-1系シグナルを終結するメカニズムである可能性を示すと共に、このトランスエンドサイトーシスが初代培養した神経-グリア細胞間でおきることを見出した。神経回路網の形成過程を制御するCD47-SHPS-1系の機能は、神経-グリア細胞間でのトランスエンドサイトーシスにより制御される可能性が考えられた。受容体型膜蛋白質SHPS-1はその細胞内領域がチロシンリン酸化を受け、チロシンホスファターゼSHP-2と結合して下流へとシグナルを伝える。SHPS-1は神経系で特に強く発現しており、神経系におけるチロシンリン酸化シグナルの制御に重要な役割を果たすと考えられる。また、SHPS-1はその細胞外領域のリガンドである膜蛋白質CD47と細胞間相互作用シグナルシステムCD47-SHPS-1系を形成する。本研究ではCD47-SHPS-1系について、主にCD47側シグナルの機能解析を行った。CD47遺伝子破壊マウスから培養した海馬神経細胞は野生型マウスと比べて、神経樹状突起、軸索の形成が抑制される傾向が認められた。逆に、CD47の過剰発現は、野生型海馬神経細胞において樹状突起形成の促進作用を示した。さらに、過剰発現させたCD47をリガンドであるSHPS-1で刺激すると、フィロポディア、スパイン形成の促進が認められた。これらの結果から、CD47は神経突起の形成を促進的に制御し、またSHPS-1との相互作用によりシナプス形成を促進的に制御する可能性が示唆された。さらにCD47下流シグナルについて解析を行い、CD47の下流では、GDP/GTP交換因子であるVav2,FRGが、Srcファミリーチロシンキナーゼにより活性化し、低分子量Gタンパク質Rac, Cdc42を介して神経突起の形成を促進する可能性を示した。本研究の結果より、実際の神経系でも、CD47-SHPS-1系が神経の形態変化を制御することで、神経回路網の形成を制御する可能性が想定された。今後、これら分子による細胞間相互作用シグナル及び細胞内チロシンリン酸化シグナルと神経機能制御との関連について解析を進める予定である。2つの受容体型膜蛋白質SHPS-1とCD47は,細胞間で互いの細胞外領域が相互作用し,多様な細胞機能を制御する細胞間相互作用シグナルシステムCD47-SHPS-1系を形成する。

SHPS-1はその細胞内領域がチロシンリン酸化を受け,チロシンホスファターゼSHP-2と結合して下流へとシグナルを伝える。一方,昨年度の研究成果により,CD47の下流では,GDP/GTP交換因子であるVav2,FRGが,Srcファミリーチロシンキナーゼにより活性化し,低分子量Gタンパク質Rac,Cdc42を介して神経突起の形成を促進する可能性が示された。本年度の研究では,培養細胞に発現させたCD47が隣接する細胞上のSHPS-1と細胞間で相互作用した後,その複合体が主にSHPS-1発現細胞内へと細胞を越えてエンドサイトーシス(トランスエンドサイトーシス)されることを見出した。このトランスエンドサイトーシスには,一般的な膜タンパク質のエンドサイトーシスに重要なクラスリンやダイナミンが関与しており,さらに,低分子量Gタンパク質Rac,Cdc42を介したアクチン細胞骨格の制御により促進されることが示された。また効率的なCD47のトランスエンドサイトーシスに必要なSHPS-1の細胞内膜近傍領域を同定した。さらに,CD47とSHPS-1を介した細胞凝集塊形成の観察により,このトランスエンドサイトLーシスによりCD47LとSHPS-1が細胞表面から取り除かれ,リソソームで分解されることでCD47-SHPS-1系シグナルが終結する可能性を見出した。CD47とSHPS-1は神経系で特に強く発現するが,神経細胞間ではCD47のトランスエンドサイトーシスは確認されなかった。一方,神経細胞に強制発現させたCD47が,アストロサイトヘトランスエンドサイトーシスされる様子が観察された。神経回路網の形成過程を制御するCD47-SHPS-1系の機能は,神経-グリア細胞間でのトランスエンドサイトーシスにより制御されている可能性が考えられる。
癌幹細胞の特性維持に関わる長鎖非蛋白コードＲＮＡの同定と新規治療標的としての検討

強い転写活性を有する白血病融合蛋白MLL-AF9によって発現が直接活性化されるhuman lincRNAを、ヒト血液細胞株を用いたChIP sequenceとRNA sequence解析によってプロファイリングした。しかし、この細胞系においては主要標的遺伝子座におけるMLL-AF9の十分な結合が得られなかったため、臍帯血CD34+造血幹・前駆細胞をMLL-AF9で形質転換した細胞を用意し、同様の検討を行った。その結果、MLL-AF9の十分な結合が得られ、特異性の高いMLL-AF9の標的遺伝子リストが得られた。すなわち、coding遺伝子174個に加えて、非遺伝子領域に8,000を超えるMLL-AF9の特異的な結合が確認され、この中に多くのlincRNAが含まれるものと考えられた。同時におこなった転写活性化のヒストンマークであるH3K4me3のChIP-sequenceデータと照合することにより、MLL-AF9によって直接転写が活性化されるlincRNAを同定することが可能である。MLL-AF9をはじめとするMLL融合白血病遺伝子によって転写されるlincRNAを絞り込むため、MLL-AF9を持つ急性骨髄性白血病5例と正常核型急性骨髄性白血病5例を用いて、MLL-AF9白血病に特異的なlincRNAをマイクロアレイ(SurePrint G3 Human GE: Agelent社)解析によってリストアップした。また、ヒトCD34+CD38-造血幹細胞とCD34+CD38+造血前駆細胞のRNA sequenceも終了した。現在、これらのアレイ解析データとRNA sequenceデータを、上記のMLL-AF9結合遺伝子データと照合することにより、MLL-AF9によって直接転写が活性化されるlincRNAを絞り込みつつある。24年度が最終年度であるため、記入しない。白血病細胞株を用いた解析は予定通り一通り実施し、網羅的な解析により目的とする候補lincRNAを絞り込むことができた。今後は、同様の解析をよりヒト白血病に近い細胞で行い、その候補遺伝子群の発現を臨床サンプルで確認する必要がある。これらの解析で絞り込んだ遺伝子群について、その生理的活性を白血病モデルにおいて検証する予定である。
応力を基軸とした新しい交差相関物性機能の開拓

外部刺激として特に応力を対象として、交差相関物性現象を示しうる物質群の探索と物性評価を行った。その結果、MTeMoO6(M=Co,Mn)(空間群P212121)がキラルかつ強弾性体であり、一軸応力による強弾性分域のスイッチが結晶キラリティの反転を伴うのみならず、この種の物質としては初めての電気磁気効果をも示す磁性体であることを実証した。すでに一軸応力によるキラリティの応力反転を予備的に確認していた強弾性CoTeMoO6について、ほぼ双晶フリーな良質単結晶の合成することで、この物質の磁化の異方性の詳細を明らかにすることに成功した。具体的には、この物質がc軸を磁化困難軸とする反強磁性体であることを確認した。さらに、粉末中性子回折実験からはa軸にジャロシンスキー守谷相互作用由来の弱強磁性磁化をもつことが報告されているにもかかわらず、昇磁・降磁過程共に400500 Oe以下(@4.2 K)ではa軸方向磁化はきわめて小さく、それ以上で急激に一定値まで立ち上がることが分かった。これは、この物質の弱強磁性磁壁に対して比較的強いピン止めが働いている可能性、あるいは他の点群-42mの磁性体でしばしばみられるように、実際の基底状態はらせん磁性、または弱強磁性磁化成分がc軸方向へ反強磁性的にスタックした状態にある可能性などを示唆する。加えて、b軸に磁場を印加すると12 kOe付近(@4.2 K)でメタ磁性転移転移的な振る舞いを示すことが明らかになった。これは転移磁場より高磁場での磁化のゼロ磁場外挿値が有限であることから、もともとb軸方向を向いていた反強磁性副格子磁化がa軸方向へ向くことで、弱強磁性磁化の方向がa軸方向からb軸方向へと回転する、ある種のスピンフロップ現象によるものであると考えられる。さらに、磁場中での電気分極測定から、この物質が[110]方向の磁場印加に伴って磁場に対して偶なc軸方向分極を発現する電気磁気効果を示す物質であることも確認できた。これらの結果は、強弾性体であるこの物質においてはキラリティだけではなく、磁化や電気分極に対する応力応答も期待できることを示唆している。応力で結晶キラリティを制御可能なCoTeMoO6について、磁化の異方性や電気磁気効果といった応力と結合する可能性のある単結晶物性を明らかにするなどの成果を得たのに加えて、透過偏光顕微鏡によって電場印加下でドメイン観察を行うための観察系の構築などを進めることはできたもの、当初予定していたいくつかの候補物質については良質単結晶の合成が思うように進まず、物性測定・ドメイン観察に適した良質・大型のものがなかなか得られていないため。応力で結晶掌性がスイッチ可能なCoTeMoO6について、前年度に引き続き磁化・c軸電気分極測定を行い、H(磁場)||[110]とH||[1-10]について対称性から期待される通り誘起分極の符号が逆となること、ならびに、これらの方向の磁場印加によっても誘起分極に大きな変化を伴うスピンフロップ転移が起きることを見出した。前年度の結果と合わせて、この物質が応力で結晶掌性のスイッチが可能な物質としては初めて、電気磁気効果を示すことが実証された。二軸性結晶では円二色性や旋光性による掌性の判別が難しいが、電気磁気効果の符号は掌性も依存することから、これらの結果はこの種の結晶の掌性の新しい判別方法を提供するものである。他に応力による掌性のスイッチが可能な物質の候補として、Cu2Te2O5Cl2の単結晶試料を合成した。この物質の結晶点群は-4であるが、低温らせん磁気相ではキラル極性な磁気点群2であることが期待される。線二色性の温度依存性の測定から、この物質がらせん磁気相で確かに2軸性結晶であることを明らかにした。また、c軸電気分極測定を行い、H||[110]とH||[1-10]で磁場誘起分極の符号が逆であること、母相が点群-42mのらせん磁性体とは異なり、H||[100]でも磁場誘起分極変化が生じることなどを確認した。このように、この物質のらせん磁気相は応力や電場で掌性をスイッチ可能な対称性を有することが実証できた。さらにLaFeO3単結晶試料を作成した。この物質はab双晶壁が強弾性分域壁であることが応力下X線測定により報告されており、またc軸に自発磁化を持つ。強弾性分域壁と磁壁に結合があれば応力による磁化反転可能性があることから、c面薄片試料を作成し、線二色性とファラデー効果を用いてab双晶壁と磁壁の同時観察に成功した。応力印加を試みたが、現段階ではab双晶壁の駆動には至っていない。

引き続き応力や複合外場によるキラリティ制御が可能と目される様々な物質の合成を進めるほか、これらの物質において実際に外場によるキラリティ反転が可能かどうかについての実験的検証を旋光性、円二色性、円偏光発光、磁気カイラル効果等の光学的な測定と、電子線・x線回折実験等を組み合わせて進めてゆく。また、強弾性弱強磁性体として報告されているLaFeO3の良質単結晶を合成し、強弾性分域壁と強磁性磁壁の結合した複合ドメイン壁が形成可能であるか、またこの分域壁が応力や電場勾配でも駆動可能であるかどうかの検証を、複屈折やファラデー効果を用いた偏光顕微鏡ドメイン観察実験を通して行う。固体物性当初は最高温度1400°Cタイプの電気炉の購入を予定していたが、フラックス合成時のフラックス剤の蒸発による発熱体の損傷を押さえるために、発熱体が露出しておらず安価な1000°Cタイプの電気炉を購入することになったためその差額が生じた。また、本研究の遂行に必要な(既存の)パルス電源の故障が生じ、その修理費用が必要となったため、当初新規に購入予定だった偏光顕微鏡の購入を中止し既存の顕微鏡によるドメイン観察系の構築を行うことになるなど、計画に変更が生じたため。結晶合成を加速するために最高温度1000°Cの電気炉を1台追加購入するほか、現行では印加応力の定量に至っていないので、これを顕微鏡観察下で定量する測定系の構築するための部材(応力印加治具、歪荷重計、荷重計読み取りのためのデジタルボルトメータ、長作動距離対物レンズなど)を購入する。加えて、研究遂行に必要な試薬や消耗品の購入、また国内および海外の学会に参加し、成果を公表するのに必要な旅費などに充てる。
ヒト抗生物質起因性下痢症の疾患モデル動物としてのウサギと発症原因の検討について

Clostridium sporogenesの培養上清から出血毒素の精製を試みた結果、本出血毒素は約13000倍に精製された。得られた毒素の比活性は2600HU/mg(HU;出血単位)であった。この毒素液をPBS中で透析した後、細胞増殖阻害毒性試験に供試した。用いた培養細胞はヒト腸管上皮細胞由来であるCaco-2細胞およびT84細胞、ヒト血管内皮細胞由来であるMvE細胞、ウサギ大動脈から分離したの初代培養内皮細胞の計4種類であった。0.2HU/mlから60HU/mlの毒素液に細胞を暴露して行なった細胞増殖阻害毒性試験の結果、本毒素はヒトおよびウサギの血管内皮培養細胞に対して毒性を示したが、ヒト腸管上皮培養細胞に対して毒性を示さなかった。このことから、腸管上皮細胞は毒素に対して感受性が低いことが明らかになり、このことは動物投与の際の腸管出血病変において腸管上皮細胞は無傷害であったことに矛盾しなかった。また、ヒトおよびウサギの血管内皮培養細胞における50%増殖阻害毒性はそれぞれ1.2および12HU/mlの毒素濃度であった。このことからヒト血管内皮培養細胞はウサギ血管内皮培養細胞よりも毒素に対する感受性が高いことが明かとなり、本毒素はヒトにおいても出血を引き起こす可能性が示された。以上の結果から、血管内皮細胞に対するC.sporogenes出血毒素の直接的な作用は本毒素の出血機序であることが示唆された。また、ウサギのみならずヒトに対しても本毒素が作用する可能性が強く示されたことから、ヒトの抗生物質起因性下痢症と本毒素の関連を調べる必要がある。
超音波散乱法による粉末加工品の気孔率, 気孔形状およびその分布の非破壊評価

本実験は数種の工業粉末成形体を用いて,その機械的特性を最も強く反映する気孔特性(気孔率・気孔形状・気孔分布など)を,超音波法を用いて非破壊的に評価し,これより製品の機械的性質を評価することを目的とした.試料には,粉径・成形条件の異なるアトマイズ銅粉試料など数種を用意した.また,超音波特性としては,超音波音速法と超音波減衰法を併用し,それぞれについて気孔特性との関係を調べた.本研究を遂行する上で最も大きな問題は,従来の超音波特性測定システムでは,特に表面の粗い高減衰材料である粉体成形体において,精度の高い減衰測定が困難なことであった.このため本研究では,新たに粉末成形体に適した超音波減衰の精度の高い測定が可能で,かつ音速測定も可能な測定システムを新たに構成した.具体的には,超音波送信器として,波形の制御が用意で周波数解析をも可能な装置として,ファンクションジェネレータとパルスジェネレータを組み合わせ,これにシンクロスコープとパソコンを組み入れた受信解析部からなる超音波特性測定用システムである.この装置を用いた解析の結果,気孔率を超音波音速と強い相関があり,音速測定から気孔率の評価が可能であることがわかった.また,気孔寸法は超音波減衰と対応しており,減衰測定結果を"周波数シフト法"により定量化することで,気孔寸法の評価が非破壊的に行なえる可能性のあることがわかった.以上,本研究げは,超音波音速法・減衰法を用いて,粉末成形体の気孔特性の非破壊評価法を確立することができた.本実験は数種の工業粉末成形体を用いて,その機械的特性を最も強く反映する気孔特性(気孔率・気孔形状・気孔分布など)を,超音波法を用いて非破壊的に評価し,これより製品の機械的性質を評価することを目的とした.試料には,粉径・成形条件の異なるアトマイズ銅粉試料など数種を用意した.また,超音波特性としては,超音波音速法と超音波減衰法を併用し,それぞれについて気孔特性との関係を調べた.本研究を遂行する上で最も大きな問題は,従来の超音波特性測定システムでは,特に表面の粗い高減衰材料である粉体成形体において,精度の高い減衰測定が困難なことであった.このため本研究では,新たに粉末成形体に適した超音波減衰の精度の高い測定が可能で,かつ音速測定も可能な測定システムを新たに構成した.具体的には,超音波送信器として,波形の制御が用意で周波数解析をも可能な装置として,ファンクションジェネレータとパルスジェネレータを組み合わせ,これにシンクロスコープとパソコンを組み入れた受信解析部からなる超音波特性測定用システムである.この装置を用いた解析の結果,気孔率を超音波音速と強い相関があり,音速測定から気孔率の評価が可能であることがわかった.また,気孔寸法は超音波減衰と対応しており,減衰測定結果を"周波数シフト法"により定量化することで,気孔寸法の評価が非破壊的に行なえる可能性のあることがわかった.以上,本研究げは,超音波音速法・減衰法を用いて,粉末成形体の気孔特性の非破壊評価法を確立することができた.交付申請書で記述のように、本年度は(1)試料作成(2)超音波散乱法の計測システムの開発の2点を完了させることが主目的である。まず「試料作成」については、チタン粉,球状鋼粉,還元鉄粉をそれぞれ粉未加工し、直径15mm,高さ約15mmの試料を作成した。粉未加工の際、圧粉圧力を2段階に又焼結時間を5段階に変えることで、試料内の気孔特性(気孔率,気孔形状,気孔分布)を変化させた。気孔特性が変化していることは、アルキメデス法により定性的には確認しているが、定量評価は全測定終了後(来年度)実施する予定である。次に「超音波散乱法の計測システム」の状況について述べる。粉未試料内の気孔寸法は、2040μm程度であるため、超音波の散乱強度は著しく弱く、通常の方法では雑音との分離は不可能である。この分離法の確立が本年度の研究における最大の課題である。本年度購入した『プロセシング・オシロスコープ』を中心とする計測システムを組立て、改良、検討を重ねた結果、十分なS/N比が得られる計測システムを開発ることができた。これは、今回購入した『プロセシング・オシロスコープ』が、分解能10bitと通常のものの4倍であることと、高速アベレージング機構を有するため、雑音レベルを十分白色化できたことに起因する。完成させたシステムと先の試料による予備的検討の結果、散乱状態を示すCRT画面上の出力波形は、気孔からの超音波散乱分布に伝播距離による減衰が重畳した複雑なものであり、解析のためコンピュータの導入が不可欠であることがわかった。そこで現在、現有のコンピュータと先の計測システムの接続を試みているが、データ転送用ソフトが完成してることより、この接続も本年度中には完了する見通しである。
アマゾン熱帯林における低インパクト型択伐施業の可能性：樹種の成長特性に基づく検証

中央アマゾンの低インパクト型択伐(RIL)施業試験地において、プロットの毎木再調査を行い伐採後の森林バイオマスの回復速度を推定し、伐採対象となる5樹種におけるデンドロバンドの測定結果から個体レベルの年成長量の推定を行った。地上部バイオマスは、択伐後1213年で伐採前のレベルまで回復し、本択伐試験地で当初設定した伐採後の回帰年数(25年)内で樹木の炭素量は十分回復可能なことが示唆された。個体の肥大成長パターンについては、雨季よりも乾季に成長が低下する傾向が一部の樹種で認められたが、同じ樹種でも個体差が大きく、その変動要因は不明であった。年間の肥大成長速度も個体差は大きいが、同一樹種の測定個体の平均直径成長量(23 mm/y)は、概ね中南米の熱帯樹木数種でこれまで報告されている値に近いものであった。また、択伐直後には、成長が顕著によくなる個体も認められた。この平均直径成長量をもとに、択伐後に残存する個体が次の伐採時期(25年後)にどの程度伐採許容の直径(50 cm)以上に到達できるか試算した結果、初回の伐採本数(23本/ha)程度の個体が到達可能なことが幾つかの樹種で確認できた。年輪や安定同位体比を利用した個体の成長速度の復元手法については、4樹種について採取した円板試料で解析を進めたが、成長輪と酸素安定同位体のパターンが一致する場合も認められたものの、偽年輪かどうか見極めるのが難しいことから、復元手法の確立には至らなかった。以上の結果から、調査地とした民間会社が中央アマゾンで試みているRILは、林分バイオマスの持続性の点では概ね妥当な施業指針(伐採率、伐採許容サイズ、回帰年数等)が設定されており、また木材生産の持続性については一部の樹種では可能なことが確認された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。ブラジル・マナウス近郊の択伐施業試験地の調査プロット(既設及び一部新設)において、毎木調査の再測等を行い、択伐後のバイオマス(幹材蓄積量)の回復過程を解析した。また、択伐対象となる数樹種については、詳細調査用の個体を60本程度選定し、胸高部分に直径成長測定用のデンドロメーター(アルミ製バンド)を設置した。さらに、炭素及び酸素安定同位体比分析用の幹材試料を採取した。また、天然林試験地においても、同様に既存の固定プロット内の複数個体にデンドロメーターを設置し、安定同位体比分析用の幹円板試料を採取した。これら初年度のデータに、次年度(H29)に追加した9ヵ所のプロットの毎木調査結果も加えて、合計20ヵ所のデータから択伐後の経過年数と地上部バイオマスの回復速度の関係を解析した。その結果、一部、枯死等でバイオマスが減少するプロットもあったが、伐採後1015年は年間1020 Mg/ha程度の速度でバイオマスは増加しており、本施業試験地で適用されているha当たり2本程度と弱度の択伐であれば、森林の炭素蓄積では、当初想定した回帰年数(25年)よりも短期間で森林が回復する可能性が示唆された。さらに天然林試験地においては、伐採対象の1樹種について詳細調査木を複数個体選定し、自動計測式のデンドロバンドと細根動態観測用のライゾトロン(根箱)をそれぞれ幹の胸高部と根系周辺の土壌中に設置し、当初の計画より1年遅れたが、同一個体における幹(地上部)ー根(地下部)の季節成長の同時計測も開始した。初年度(H28)に当初予定していた細根測定用ライゾトロンの現地(天然林)への設置は、担当の研究分担者(大澤晃、京大)が事情(病気)で参加できず、翌年(H29)に繰越金を申請して、それにより出張するよう計画を変更したが。しかし、H29も本人の不調により現地への出張が困難となったため、研究代表者と他の分担者が同機器類を設置して測定を開始することにした。さらに、本年(H30)1月に、分担者の一人(大谷達也、森林総研)が再度現地へ出張し、この測定データの回収と機器類の維持を実施した。このように、繰り越し金は、これらの海外出張旅費と現地での人件費等にあてることで、計画の一部変更があり一年遅れとなったが、ほぼ当初の予定どおりの研究を進めることができた。ブラジル・アマゾンの択伐施業試験地において、伐採後の森林回復速度を明らかにする目的で、9ヵ所のプロットで毎木調査を行った。すでに昨年度収集した別の固定プロットの結果も加えて合計20ヵ所のデータから、択伐後の経過年数と地上部バイオマスの回復速度の関係を解析した。伐採対象となる5樹種(合計約100個体)に設置した直径成長バンドの測定データから、幹の肥大成長の季節変化や年成長速度を解析した。雨季に比べて乾季(58月)に成長が低下したりほぼ停止する個体が、一部の樹種で多く認められた。

一方、年間の肥大成長量については、同じ樹種でも個体差が大きく、択伐による成長への影響を評価し、伐採後の残存個体が伐採許容の直径にどのくらいの本数到達するか正確に予測するには、成長の年変動の要因として、つるの有無や隣接木の影響なども考慮した解析が必要と思われた。年輪や安定同位体比分析による伐採対象樹種の成長速度復元手法の開発については、4樹種から採取した幹円板試料を用いて検討した。その結果、幾つかの樹種では目視で成長輪が明瞭に認められ、年輪構造を用いた復元手法の可能性が示唆された。今年度は、さらに天然林試験地において、伐採対象の1樹種について詳細調査木を複数個体選定し、自動計測式のデンドロバンドと細根動態観測用のライゾトロン(根箱)をそれぞれ幹の胸高部と根系周辺の土壌中に設置し、同一個体における幹(地上部)ー根(地下部)の季節成長の同時計測も開始した。1)現地調査の遂行や、設置したデンドロバンド等測器類のデータ回収や保守については、共同研究機関のブラジル国立アマゾン研究所(INPA)の協力もあり、ほぼ計画通りに進んでいる。なお昨年度(H29)は、本課題の国際共同研究を円滑に進めるために、INPAと森林総合研究所との間で共同研究に関する覚え書き(LOA)を結んだ。2)本課題の択伐施業試験地は、現地の民間会社(Precious Wood Amazon)の敷地内にあるが、同社からは、調査プロットの設置や現地調査、測器設置のための入林許可、また幹の円板試料の採取においても非常に協力的なため、その点でも円滑に研究が進んでいる。3)データ解析については、課題代表、分担研究者を中心に進めており、成果の公表についても、昨年度は学会発表のみであったが、現在(H30年4月)論文を投稿中であり、最終年度の次年度に向けて、研究成果のとりまとめもおおむね計画通りに進んでいる。中央アマゾンの低インパクト型択伐(RIL)施業試験地において、プロットの毎木再調査を行い伐採後の森林バイオマスの回復速度を推定し、伐採対象となる5樹種におけるデンドロバンドの測定結果から個体レベルの年成長量の推定を行った。地上部バイオマスは、択伐後1213年で伐採前のレベルまで回復し、本択伐試験地で当初設定した伐採後の回帰年数(25年)内で樹木の炭素量は十分回復可能なことが示唆された。個体の肥大成長パターンについては、雨季よりも乾季に成長が低下する傾向が一部の樹種で認められたが、同じ樹種でも個体差が大きく、その変動要因は不明であった。年間の肥大成長速度も個体差は大きいが、同一樹種の測定個体の平均直径成長量(23 mm/y)は、概ね中南米の熱帯樹木数種でこれまで報告されている値に近いものであった。また、択伐直後には、成長が顕著によくなる個体も認められた。この平均直径成長量をもとに、択伐後に残存する個体が次の伐採時期(25年後)にどの程度伐採許容の直径(50 cm)以上に到達できるか試算した結果、初回の伐採本数(23本/ha)程度の個体が到達可能なことが幾つかの樹種で確認できた。年輪や安定同位体比を利用した個体の成長速度の復元手法については、4樹種について採取した円板試料で解析を進めたが、成長輪と酸素安定同位体のパターンが一致する場合も認められたものの、偽年輪かどうか見極めるのが難しいことから、復元手法の確立には至らなかった。以上の結果から、調査地とした民間会社が中央アマゾンで試みているRILは、林分バイオマスの持続性の点では概ね妥当な施業指針(伐採率、伐採許容サイズ、回帰年数等)が設定されており、また木材生産の持続性については一部の樹種では可能なことが確認された。
消化管ホルモンを介した脂肪と糖・脂質代謝に関する研究

過食や動物性脂肪の過剰摂取が糖尿病をはじめとする"生活習慣病"発症につながる分子基盤の解明を目的に、食と生体内糖・脂質代謝の接点である消化管に着目し、消化管ホルモンGIP(gastric inhibitory polypeptide)の生体の糖脂質代謝への影響について、GIP受容体欠損マウスをモデルに解析を進めた。野生型マウスとGIP受容体欠損マウスを通常食ならびに高脂肪食で飼育しエネルギー代謝を測定したところ、脂肪のβ酸化充進がエネルギー消費の低下や体重増加に先立ち観察される。さらに、インスリン抵抗性モデル動物であるIRS-1(insulin receptor substrate-1)欠損マウスとの交配により、GIPシグナルはインスリン抵抗性下に脂肪を蓄積するシグナルであることを明らかにした。また、肝臓におけるβ酸化は脂肪酸によって活性が調節される転写因子PPARαによって支配されているUCP2などの活性化、骨格筋におけるβ酸化は、3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenaseの活性化が関与することを示した。さらに、GIP受容体は骨芽細胞にも発現しているので、骨への影響を検討すると、GIPシグナルは食事由来カルシウムの骨への蓄積にも関与していることを明らかにした。したがって、食事摂取によって上昇する消化管ホルモンGIPは、糖・脂肪・カルシウムの生体内への蓄積に関与しており、このシグナルの過剰あるいは低下により、生活習慣病に関連する種々の病態が出現することを明らかにした。まず、野生型マウスとGIP受容体欠損マウスを通常食ならびに高脂肪食で飼育しエネルギー代謝を測定したところ、GIP受容体欠損マウスでは1-2週でほぼ摂取した脂肪をすべてエネルギーとして消費しているが、野生型マウスでは約6週必要であり、脂肪のβ酸化亢進がエネルギー消費の低下や体重増加に先立ち観察されることを明らかにした。すなわち、脂肪はGIPの存在下では脂肪細胞への蓄積に、非存在下で肝臓や筋肉におけるβ酸化の増加につながるが、さらに、この分子基盤を解明するために、高脂肪食負荷後早期のマウスから脂肪組織や肝臓・骨格筋を単離したので、平成17年度には遺伝子発現を網羅的に解析し各群における発現の違いを検討することによって、脂肪が蓄積されるか消費されるかを決定するスイッチ機構の解明が期待される。また、GIP受容体欠損マウスは全身のGIP受容体を欠いているが、脂肪細胞特異的にGIP受容体を発現させたトランスジェニックマウスを作製したので、脂肪-GIP-スイッチ機構のカスケードの解明を平成17年度には目指す。野生型マウスとGIP受容体欠損マウスを通常食ならびに高脂肪食で飼育しエネルギー代謝を測定したところ、脂肪のβ酸化亢進がエネルギー消費の低下や体重増加に先立ち観察される。
CEA特異的キメラ抗原受容体導入Tregを用いた難治性喘息に対する新規治療

制御性T細胞(Treg)は自己免疫寛容に重要な役割を果たすだけでなく、種々の炎症疾患においてもその制御に深く関わっている。そこで、自己免疫疾患や臓器移植等に対する新たな治療法としてTregの輸注療法が試みられている。Tregが免疫抑制活性を発揮するには特異抗原により活性化されることが必要であるが、そもそもTreg全体の頻度が低い上に個々の抗原に対して特異的なTregの頻度はさらに低く、こうした輸注治療の実行性を損なっている。本研究では、消化管や気管の上皮細胞に発現している癌胎児性抗原(CEA)に特異的なキメラ抗原受容体(Chimeric Angiten Receptor; CAR)をTregに導入して抗原特異性を付与し、Tregの特性であるBystander抑制作用を利用して難治性喘息患者に対する新規細胞輸注療法開発のための基盤的研究を行う。本年度は制御性T細胞クローンを樹立し、CEA特異的CAR遺伝子導入制御性T細胞クローンを作製した。制御性T細胞クローンは、マウス脾臓細胞のCD4+CD25+T細胞を同系骨髄由来樹状細胞を用いて刺激して樹立した。このクローンにレトロウイルスベクターを用いてCEA特異的CARを導入した。本研究では、消化管や気管の上皮細胞に発現している癌胎児性抗原に特異的なキメラ抗原受容体(Chimeric Angiten Receptor; CAR)をTregに導入して抗原特異性を付与し、Tregの特性であるBystander抑制作用を利用して難治性喘息患者に対する新規細胞輸注療法開発のための基盤的研究を行う。本年度は、マウス脾臓細胞からCD4+CD25+T細胞をFACSを用いて精製し、レトロウイルスベクターを用いてCEA特異的CARを導入することでCEA特異的CAR導入Treg(CEA.CAR-Treg)を作製した。CEA.CAR-TregをCEA陽性細胞(MC32a)ないしは固相化CEAを用いて活性化し、OVA特異的TCRトランスジェニックマウス(OT-II)由来のCD4+T細胞のOVA特異的活性化に対する抑制活性を確認した。OVA特異的TH1/TH17に対するin vitroにおけるCEA.CAR-Tregの抑制作用の確認が遅れているが、おおむね順調に推移している。本年度は、細胞内シグナル伝達ドメインにCD3zetaとCD28、あるいはCD3zetaとGITRを搭載するCEA特異的CAR導入レトロウイルスベクターを作成し、マウスCD4+CD25+ T細胞に感染させることで、CEA特異的CAR導入Treg(CEA.28z.CAR-Treg、CEA.zG.CAR-Treg)を作製した。CEA.CAR-TregをCEA陽性細胞(MC32a)ないしは固相化CEAを用いて活性化し、OVA特異的TCRトランスジェニックマウス(OT-II)由来のCD4+T細胞のOVA特異的活性化に対する抑制活性の比較検討を試みた。in vitroにおけるCEA.28z.CAR-TregとCEA.zG.CAR-Tregの抑制作用の比較検討が遅れているが、おおむね順調に推移している制御性T細胞(Treg)は自己免疫寛容に重要な役割を果たすだけでなく、種々の炎症疾患においてもその制御に深く関わっている。

このクローンにレトロウイルスベクターを用いてCEA特異的CARを導入した。OVA感作・チャレンジによる喘息マウスモデルを用いて、in vivoにおけるCEA.CAR-Tregの喘息用抑制作用を明らかにする。理由:細胞調整において、使用する抗体の必要量が当初の計画よりも少なくすんだため。使用計画:30年度に行う細胞調整に必要な標識抗体の購入に使用する。
低温トポタクティック反応による新規機能性遷移金属酸化物の合成と構造物性評価

昨年度より発展的にペロブスカイト構造化合物を中心に研究を展開してきた。特に異常高原子価Feイオンを含む酸化物で、逐次的に電荷不均化と電荷移動という2つの転移が起こる新物質の合成に成功し、特に電荷不均化した状態において、アイドルスピンを有する極めて特異な磁気構造が現れることを見出した。一連の発見は、Feの異常高原子価電子状態の不安定性が新たな形で解消されるとともに、電荷転移が特異な磁気構造を安定化させていることを明らかにした点でも重要である。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、機能性酸化物材料に注目し、新しい機能(磁性、誘電性、電気伝導性やその複合機能)を持った新材料を開発することを目指している。特に新しい物質合成手法として低温トポタクティック物質変換に注目しており、カチオン秩序構造を持ったペロブスカイト構造、およびペロブスカイト関連構造化合物を中心にこの手法を適用した新材料合成を試みてきた。当初の研究計画の中、人工超格子薄膜は、物質評価にやや困難があることが判明したため、現在はバルク材料を中心に研究を展開している。ペロブスカイト構造、およびペロブスカイト関連構造化合物に注目し、その中でも特にカチオン秩序構造を持った物質群を対象とした。当初の研究計画では人工超格子薄膜を中心として、低温トポタクティック物質変換を行う計画であったが、人工超格子薄膜はトポタクティクックな還元はできるものの、精密な物質評価を進めることにやや困難があることが判明した。そこで、現在はカチオン秩序構造を持つペロブスカイト構造、およびペロブスカイト関連構造化合物のバルク材料を中心に低温トポタクティック物質変換を進めている。具体的な進展は以下の通りである。カチオン秩序構造を持つペロブスカイト構造、およびペロブスカイト関連構造化合物のバルク材料の構造と物性評価に注力する。特に、3d遷移金属イオンを含んだ物質の磁気特性と磁気構造に注目しており、中性子磁気構造解析を含めた実験を展開する予定である。また、引き続き、低温トポタクティック物質変換による新物質合成も進めていく予定である。特に、これまでは還元反応が中心であったが、オゾンなどを用いたトポタクティックな酸化反応についても進めていく。
高分子LB膜中に導入された光機能団の電子伝達過程の解析

高秩序な分子組織体であるLangmuir-Blodgett膜中での光反応ダイナミックス、特に光誘起電子移動過程、エネルギー移動過程を明らかにすることは高機能素子開発につながる極めて重要な課題である。LB膜は、分子の配向、配列が高秩序に制御された分子環境を与える。本重点領域研究ではルテニウム錯体、芳香族発色団を光機能団としてLB膜中に導入し、光誘起電子移動、光エネルギー移動過程を検討し、生体膜類似の高効率な電子移動伝達系を明らかにしてきた。本年度はルテニウム錯体を導入した高分子LB膜の光電変換機能について検討した。膜厚が1.0nm安定な単分子膜を形成するN-tert-ペンチルアクリルアミドにルテニウム錯体を導入したポリマーを合成した。このポリマーを水面上に展開し、凝縮単分子膜を形成し、垂直浸漬法によりITO電極に1層移し取り、ドナーであるチオサリチル酸を添加した系において光電流測定を行った。サイクリックボルタンメトリー測定により、ITO電極上に付着したポリマー単分子膜中のRu錯体は表面吸着波としてレドックス挙動を示すことがわかった。次に、光照射のon-offサイクルにより得られる光電流を測定した。ArSHの存在下、繰り返し応答性の高いアノード電流が観測された。この光電流発生の機構について検討するため、作用スペクトルを測定した。450nm付近にRu錯体の吸収ピークと類似した作用スペクトルが得られたことから、Ru錯体の励起により光電流が発生することが示された。したがって、ITO電極上の単分子膜に光照射して生成した励起Ru錯体が水溶液中のArSHから電子を受け取り、最終的にITO電極に電子を渡す電子リレーにより、アノード電流が観測されたことが結論された。
脳内アロマテ-スとその関連構造(特に斑点小体)の解析

本研究目的は、脳の性分化を誘導する性ステロイドの脳内分子メカニズム解明に鍵を握るラット脳内アロマテ-スと斑点小体(stigmoid body)について、1、(1)ラット新生仔期から成熟期の雄雌の詳細な脳内アロマテ-スの分布や発現の生後発達を明らかにし、(2)光顕電顕的解析を通じて斑点小体との共存関係を明らかにする事と、2、透過型電子顕微鏡では曖昧であった斑点小体の三次元的構造を凍結割断高解像Scan電顕法を用い解析する事であった。その結果、1:(1)胎生期型の前内側視索前核、内側視索前野室周囲核や視床下部腹内側核外側部等のaromatase含有ニューロンは生後一週間を過ぎると消失し、胎生新生仔型の内側視索前野、分界条床核、内側扁桃核mPO-AMのものは胎生後期から新生仔期にピークを示すが成獣に至るまでアロマテ-ス発現を維持し、また若年成獣型の外側中隔や扁桃体中心核のニューロンは第三週を過ぎる頃から出現し始め若年から成獣でピークを示すことがわかった。中でも脳内最大のエストロゲン合成ニューロン群であるmPO-AMでは、出生前後からアロマテ-ス発現がやや雄優位ではあるが雌雄共に強く発現しているが、雌では特異的に思春期から急激にその発現が落ち始め、成獣で明らかに雄優位の性差が存在すること判明した。(2)斑点小体との関係の光顕電顕的解析は現在まだ進行中である。2:高分解能Scan電顕法による斑点小体の三次元的構造解析は、DMSO凍結割断・オスミウム浸軟による神経細胞の細胞内観察法(AODO法)を用い、ラット内側視索前野の神経細胞質内の斑点小体の表面から見た立体構造とその割断面の観察に成功した。これにより、斑点小体の主要な構成要素として、透過型の電顕観察では曖昧であった顆粒線維成分の存在を三次元的に証明する事ができた。
慢性不眠に起因する代謝異常発症の責任分子カスケードの同定と創薬基盤の構築

その結果、床敷きを特殊な金網に変更した状態で3週間程飼育することで、睡眠量が低下するマウスを作製できた。これらのマウスでは、摂食量が増大し、糖負荷試験やインスリン負荷試験に変化が認められた。また、脳内の代謝調節や免疫制御に関わる分子が変化していた。末梢においても、脂肪細胞の変化や副腎の肥大が認められた。さらに、Mas-TRECKマウスの交配・繁殖を行い、ジフテリア毒素(Diphtheria toxin; DT)を腹腔内投与することで全身のマスト細胞が消失できることを確認した。DTを脳室内に投与するこで、脳内のマスト細胞が減少することを確認した。現在までに、野生型マウスを用いた実験系は、睡眠記録や行動解析など、ほぼ順調に実験が進んでいる。しかし、Mas-TRECKマウスの交配・繁殖が一時中断しており、このマウスを用いた実験系に遅れが生じているたため、「やや遅れている」と判断した。慢性不眠モデルマウスの脳内分子機構の変化について、免疫染色やELISA、フローサイトメトリーなどでより詳細に解析を進める。また、Mas-TRECKマウスの脳内にジフテリア毒素を投与する際の濃度決めやマスト細胞の欠損期間などに関して、まだ検討段階にあるため、今後より詳細に検討する予定である。(理由)(使用計画)本年度の最後に繁殖が軌道にのったため、ただちに実験を遂行する。未使用額については、交配用マウスの購入、ジェノタイピングに必要な試薬、抗体、ジフテリア毒素などを購入予定である。
スムーズインパクト駆動を利用した小型高汎用性超音波モータの開発

1.超音波モータは,圧電素子で発生する超音波領域の機械振動を駆動源とし,圧電素子に印加した電気エネルギを機械エネルギに変換して物体を摩擦駆動するアクチュエータである.このモータは,他のモータに比べて体積比に対するトルクが高い,位置決め精度に優れている,磁気の影響を受けないなどの特徴により,精密位置決めステージ,カメラのオートフォーカス機構, MRI下で使用する機器のアクチュエータとして利用されている.これまで,様々な超音波モータが開発されてきたが,複数の圧電素子を使用しなければ,物体を正転・逆転の双方向へ駆動することが出来ず小型化が困難であった.そこで本研究では1つの圧電素子とコの字型板状部材を直列に配置した構造の超音波モータを製作し,さらなる小型化を図るとともに,双方向駆動が可能なスムーズインパクト駆動型の超音波モータを開発し,その性能を検証することを目的とする.2.本研究では,新たに発案したコの字型板状部材を導入したインパクト駆動型超音波モータを設計製作し,その性能を検証した.本駆動装置は位置決めを行うステージ部,ステージに取付けられた移動体を駆動するステータ部,移動体となるロータ部から構成される.ロータにはφ3mmのミニチュアベアリング(SUS304)を使用した.3.実験条件は,入力信号をノコギリ波形,印加電圧±4V,駆動周波数は11 kHzにおいて,時計回り・反時計回りともに約3rpmの結果を得た.なお,駆動周波数を変更した実験では,時計回り・反時計回りで回転数にばらつきがあったものの,回転数を高められることを確認した.以上より,同原理の先行研究と比較し,開発した本超音波モータは,圧電素子1つのみで双方向駆動を可能とし,ステータのサイズの小型化および駆動電圧を低く抑えることができた.1.超音波モータは,圧電素子で発生する超音波領域の機械振動を駆動源とし,圧電素子に印加した電気エネルギを機械エネルギに変換して物体を摩擦駆動するアクチュエータである.このモータは,他のモータに比べて体積比に対するトルクが高い,位置決め精度に優れている,磁気の影響を受けないなどの特徴により,精密位置決めステージ,カメラのオートフォーカス機構, MRI下で使用する機器のアクチュエータとして利用されている.これまで,様々な超音波モータが開発されてきたが,複数の圧電素子を使用しなければ,物体を正転・逆転の双方向へ駆動することが出来ず小型化が困難であった.そこで本研究では1つの圧電素子とコの字型板状部材を直列に配置した構造の超音波モータを製作し,さらなる小型化を図るとともに,双方向駆動が可能なスムーズインパクト駆動型の超音波モータを開発し,その性能を検証することを目的とする.2.本研究では,新たに発案したコの字型板状部材を導入したインパクト駆動型超音波モータを設計製作し,その性能を検証した.本駆動装置は位置決めを行うステージ部,ステージに取付けられた移動体を駆動するステータ部,移動体となるロータ部から構成される.ロータにはφ3mmのミニチュアベアリング(SUS304)を使用した.3.実験条件は,入力信号をノコギリ波形,印加電圧±4V,駆動周波数は11 kHzにおいて,時計回り・反時計回りともに約3rpmの結果を得た.なお,駆動周波数を変更した実験では,時計回り・反時計回りで回転数にばらつきがあったものの,回転数を高められることを確認した.以上より,同原理の先行研究と比較し,開発した本超音波モータは,圧電素子1つのみで双方向駆動を可能とし,ステータのサイズの小型化および駆動電圧を低く抑えることができた.
低分子性FGFアゴニストの開発と脂肪、軟骨組織修復(再生医学)への応用

組織形成因子は組織修復・再生などの医薬への応用が期待されている。FGFは細胞増殖因子、神経栄養因子、血管新生因子などとして多様な生理作用を示すともに、重要な組織形成因子であることが知られている。我々は組織形成因子としてのFGFに着目し、新規なFGF遺伝子を探索した。本研究では申請者らは、FGF10.FGF18の役割を明らかにするため、FGF10,FGF18ノックアウト(KO)マウスの表現形質を解析した。FGF10は脂肪細胞の分化初期に発現し、前駆脂肪細胞の増殖と分化に必要な因子であることが明らかになった。一方、FGF18は前駆骨細胞の増殖と分化を促進させていることが明らかになった。さらに、軟骨細胞に対しては、FGF18は増殖軟骨細胞の増殖を抑制し、肥大化軟骨の分化を促進していることが明らかになった。我々の研究により、FGF-10,FGF-18は脂肪、軟骨組織修復因子の有用性が期待された。しかし,FGFは高分子性のポリペプチドであるため,構造が複雑で,不安定であり,投与方法も限られている。従って,FGF様活性を有し,構造がより簡単で,安定な化合物の開発を試みた。組換えFGF受容体タンパク質の細胞外ドミインのリガンド結合能を指標にして、Random peptide libraryをスクリーニングした。その結果、数種類の結合ペプチドを同定した。さらに、FGF受容体高発現細胞を用いて、陽性ペプチドをFGF受容体のリン酸化を指標にして調べたところ、一つのペプチドが弱いながら、FGF受容体のリン酸化能を示した。さらに、初代培養脂肪細胞、初代培養軟骨細胞を用いて、そのペプチドの細胞増殖能を調べたところ、弱いながら細胞増殖能を有することが明らかになった。上記の手法により低分子性のFGFアンタゴニストが単離することが可能であることが示された。従って、本研究の当初の目的はほぼ達成されたものと期待される。今後は手法を用いて、引き続きスクリーニングし、より高活性な低分子性のFGFアンタゴニストの探索を目指す。可溶性のFGF受容体を作成するために、FGF受容体の細胞外ドメインのC末にTagを付けた組換えタンパク質をbaculovirus発現系で作成した。可溶性のFGF受容体は細胞培養液に効率よく分泌された。その細胞培養液からaffinity chromatographyにより可溶性のFGF受容体精製した。精製FGF受容体は電気泳動的に単一バンドを示した。精製FGF受容体のFGFに対する結合性をBIAcoreで調べた。FGF-2と強い結合性を示し、精製FGF受容体は低分子リガンド探索に有用なプローブになるものと期待された。マウス胚性線維芽細胞を分化誘導剤添加下で初代培養し脂肪細胞に分化させたところ、FGF-10は分化初期にその発現が一過性に亢進し、その後分化が進むにつれて減少した。同様の培養系でホモ変異型14.5日胚から得た胚性線維芽細胞を脂肪細胞に分化誘導したところ、野生型に比べ脂肪滴の蓄積、脂肪分化マーカーの発現ともに減少しており、脂肪組織の形成不全が代謝系など他の異常の二次的なものでないことが確認された。一方、骨形成過程において初期から後期まで一貫してFGF-18 mRNAが長管骨の軟骨膜に発現していることを明らかにした。さらに、長管骨でのFGF-18とFGFR-2c,-3c mRNAとの発現領域を比較した。