hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
薬剤併用作用のプロモートーム解析基盤の開拓

薬剤効果をプロモーターレベルのトランスクリプトームでとらえ、単剤の効果や併用をプロモーター活性プロファイルの相加、相乗、拮抗で説明できるかを検証した。MCF7細胞を用いGefitinibのEGFR阻害効果プロファイルを、影響する下流のシグナル伝達系阻害剤であるU0126、ワルトマニンのプロファイルで記述することに成功した。一方、単剤プロファイルから併用効果を予測することは現状では困難であることが分かった。本研究成果から、薬剤効果をプロモーターレベルで解析する基盤を、ほぼ確立した。抗がん剤の薬剤効果をプロモートーム(プロモーターレベルのトランスクリプトーム)でとらえ、薬剤併用効果をプロモーター活性の相加、相乗、拮抗で説明する挑戦を開始した。MCF7細胞を用い、MEK-ERK系を阻害する抗がん剤であるイレッサ、MEK阻害剤であるUO126、PI3K阻害剤としてPI3K-AKT系を阻害するWortmaninを用いた。なお、イレッサはPI3K-AKT系も弱く阻害することが知られている。したがって、イレッサとUO126による相加作用、イレッサとWortmaninあるいはUO126とWortmaninとの相乗作用が期待できる。種々の検討の結果、FBS濃度を2%にして薬物添加後6時間とすることにより、アポトーシスを起こすことなくサンプルを作成することに成功した。このとき、薬剤の効果を情報伝達系タンパク質のリン酸化状態を指標としてウエスタン解析で調べたところ、タンパク質リン酸化阻害において、イレッサとUO126との相加作用、イレッサとWortmaninの相加作用が、おのおのp-ERK,p-AKTで観察された。そこでこのサンプルからトータルRNAを調製した(biological replicates=3)。次にこのトータルRNAからdeepCAGEライブラリーを作成し、CAGEタグを大規模シーケンス解析した。正確な定量データを得るために、ライブラリー調製においてバイアスがかからないNon-amplified deepCAGE法を用いた。各サンプルあたり1000万タグ程度が取れており、ゲノム上へのマッピングとクラスタリングを開始している。さらに、遺伝子レベルでの発現総和を得るために、マイクロアレイデータも取得した。データの取得が順調に進行したため、次年度ではこれらのデータの詳細解析と、必要な証明実験を行い、結果の論文化を目指す。本研究の目的は、薬剤効果をプロモートーム(プロモーターレベルのトランスクリプトーム)でとらえ、薬剤併用効果をプロモーター活性の相加、相乗、拮抗で説明できるかを検証することにある。MCF7細胞を用い、シグナル伝達系MEK-ERK阻害剤であるUO126、PI3K-Akt阻害剤Wortmannin,その両方を阻害するEGF受容体キナーゼ阻害剤イレッサを用いた。各薬剤単剤、および薬剤併用した細胞から調製したRNAを用いて、解析バイアスのないHeliscope CAGEにより大規模トランスクリプトームデータを取得した(CAGEはmRNAの5'をシーケンス解析する手法であり、プロモーター活性、転写物の発現等を調べることができる)。得られたシーケンスタグをゲノムDNA上にマップしたのち、近傍のタグをクラスタリングして更なる解析に供した。計11,403クラスターが同定され、そのうち9,185クラスターが特定の遺伝子とリンクしていた。クラスターレベルでの発現頻度比較によって、biological replicates間で高い相関(>0.99)が観察され高品質のデータが取れたことが証明された。次に、薬剤併用により有意に発現変動が観察されたクラスターについて、単剤での発現との比較を試みたところ、試みた薬物併用のほとんどにおいて、効果が相加的であることが確認された。薬剤の併用効果は、シグナルレベルで線形ではなく評価は困難であったが、本プロモーターレベルでは線形的な効果を示しており、またこのことから本実験手法による併用効果解析の有用性が証明された。得られた結果をまとめて論文投稿を目指している。なお、本結果は、第34回日本分子生物学会で発表した。
神学的モダニズム文学研究

これまで本質的に世俗的な性質のものと考えられてきたモダニズム文学の研究に、新たな次元を開く、神学と文学の学際的研究である。詩人と神学者がどのような共鳴関係にあり、神学がどのように作品の創造につながったのかを明らかにする。キリスト教神学を援用しつつ、ほとんど手つかずのままに放置されて来た、後期モダニズム詩人であるジョーンズの詩業を解読し、その背景にある彼の詩学と哲学の、中心観念を明らかにする。信仰がどのように文学作品に結晶化するのか、ジョーンズをケース・スタディとして問い、その解答がどれほど一般化できるものであるかも考えてみたい。
双極性障害モデル動物を用いたGABA神経系におけるミトコンドリアDNA異常の探索

パラフィン包埋脳組織の薄切切片(8μm厚)を用いて、核DNAにコードされるミトコンドリア局在蛋白質(succinate dehydrogenase, SDH)に対する抗体とミトコンドリアDNAにコードされるミトコンドリア局在蛋白質(Cytochrome c oxidase, COX)に対する抗体を用い、それぞれ別の蛍光二次抗体を用いて検出した。双極性障害モデルマウスでは、野生型に比べ、COXシグナルを欠失し、SDHシグナルのみが観察される細胞が有意に多く観察され、いくつかの領域に集積していた。この細胞種を同定するため、双極性モデルマウスとグルタミン酸脱炭酸酵素(GAD67)、およびチロシンハイドロキシラーゼ(TH)プロモーター下にGFP遺伝子を発現するノックインマウスを交配させた系統を作成し、細胞を分取してmtDNA欠失を定量する実験系の確立を試みた。双極性障害モデルマウスを用いて、欠失ミトコンドリアDNA(△mtDNA)とミトコンドリア呼吸鎖障害を指標に双極性障害における脳内責任部位、細胞種を探索するため、本年度はミトコンドリア構成タンパク質に対する抗体染色、および双極性障害モデルマウスとGFP遺伝子導入マウスを掛け合わせた。△mtDNAを含有するミトコンドリアを障害部位として同定するため、核DNAにコードされたミトコンドリアタンパク質(Complex II subunit 70 kDa : COXII)に対する抗体とmtDNAにコードされたミトコンドリアタンパク質(Complex IV subunit I : COXIV)に対する抗体を用いた。異なる波長域を持つ蛍光二次抗体を用いてCOXIIとCOXIVを検出し、二重染色像を解析した。抗体の有効性を確認するため、mtDNAを欠乏した培養細胞株(ρ^0細胞)ではCOXIIシグナルのみを観察した。この結果により、mtDNAにコードされたタンパク質を有さないミトコンドリアを免疫組織化学的に確認できることを検証した。双極性障害モデルマウス脳組織においては、パラフィン包埋による薄切切片を用いて、COXIIシグナルのみが観察される細胞が検出できるかどうかを探索し、△mtDNAによってミトコンドリア呼吸鎖障害を持つ細胞の同定を試みた。また、脳内に△mtDNAを持つマウスのある特異的な細胞腫を選択的に採取することを目的として、GFP発現細胞を有するマウスと双極性モデルマウスを交配した。GABA合成酵素であるグルタミン酸脱炭酸酵素(GAD67)、あるいはドーパミン合成に必須であるチロシン水酸化酵素をコードする遺伝子をプロモーターとして蛍光タンパク質(GFP)を導入した遺伝子変異マウスを利用し、系統樹立を試みた。双極性障害モデルマウスを用いて、欠失ミトコンドリアDNA(△mtDNA)とミトコンドリア呼吸鎖障害を指標に双極性障害における脳内責任部位、細胞種を探索するため、ミトコンドリア構成タンパク質に対する抗体染色法を確立した。本年度は、前年度までに確立した方法に従って4例についてモデルマウスと野生型との比較を行った。核DNAにコードされるsuccinate dehydrogenase :SDHに対する抗体とmtDNAにコードされるcytochromeoxidase : COXに対する抗体のそれぞれに異なる波長域を持つ蛍光二次抗体を用いて検出したところ、モデルマウスの複数の神経核において、同腹の野生型に比べ、有意に多くCOX抗体に由来するシグナルが弱い細胞が見つかった。この細胞でも核DNAにコードされるSDH由来のシグナルは残っていることから、ΔmtDNAが蓄積した結果であることが示唆された。また、新鮮凍結サンプルにおいてCOX・SDHの酵素活性を利用した活性染色法を確立した。抗体染色にてCOX陰性細胞が確認された部位を含むブロックを作成した後、薄切することにより、8μmの薄い切片を作成することができ、モデルマウスではCOX陰性細胞が確認できた。また、COX陰性細胞の細胞腫を同定することを目的として、GABA合成酵素であるグルタミン酸脱炭酸酵素(GAD67)遺伝子をプロモーターとして緑色蛍光タンパク質(GFP)を導入したマウスと双極性モデルマウスとを交配し、GABA細胞にのみGFPを発現し、さらに△mtDNAが脳内に蓄積するマウスの系統を樹立した。このマウスを用いてGFP発現細胞を脳組織から単離する手法を検討した。成獣の脳組織から神経細胞を分離することは非常に困難であり、数種類のバッファー、ホモジナイズ条件等を検討した。まず、GABA神経細胞を多く含む線条体200mgの組織から単離することを試みた。約25週令のマウスでは、数万個の細胞から100個程度のGFP陽性細胞を単離できる条件を確立した。

欠失ミトコンドリアDNA(ΔmtDNA)を蓄積したミトコンドリア(mt)を有する細胞を障害部位として同定するため、パラフィン包埋脳組織の薄切切片(8μm厚)を用いて、核DNAにコードされるmt蛋白質(succinatedehydrogenase,SDH)に対する抗体とmtDNAにコードされるmt蛋白質(Cytochrome c oxidase,COX)に対する抗体を用いて染色し、蛍光二次抗体を用いて検出した。高速CCDカメラによるタイリング法で冠状断方向の脳切片全体の二重染色像をイメージングした。各タイル撮影時に自動焦点機能を施行し、油浸レンズを用いることで、焦点のずれを最小限に抑えた。ΔmtDNA蓄積が十分であると想定される老齢マウス♂5ペア・♀7ペアにおいて探索したところ、双極性障害モデルマウスでは、野生型に比べ、「COXシグナルを欠失し、SDHシグナルのみが観察される細胞(COX陰性細胞)」が有意に多く観察され、いくつかの領域に集積していた。COX陰性細胞は、ΔmtDNAによってmt呼吸鎖障害を持つと考えられた。この細胞種を同定するため、双極性モデルマウスとGAD、およびチロシンハイドロキシラーゼ(TH)プロモーター下にGFP遺伝子を発現するノックインマウスを交配させたラインを用いることを試みた。COX陰性細胞と共染するところまでは至らなかったが、抗GFP抗体を利用してGFP陽性細胞を染色し、GFP抗体によってGAD、およびTH陽性細胞が観察された。GFPとは重ならない波長域の2次抗体(Alexa-568、647)でCOXSDHシグナルを検出することも検討した。双極性モデルマウス脳内に蓄積するmt機能障害細胞を免疫組織化学的に同定できたことから、この方法を患者死後脳での検討に応用し、障害細胞や部位を同定できる可能性があり、その技術的基盤を確立した意義は大きいと考えられる。
タンパク質メチル化を標的とした新規がんの分子標的治療薬の開発

平成24年度においては、がん特異的にメチル化が亢進しているタンパク質を同定することを目的に、pan-methyl lysine抗体を用いて非腫瘍細胞と比して腫瘍細胞でメチル化が亢進しているタンパク質をマススペクトロメトリーで解析を行った結果、HSP70が同定された。同じくマススペクトロメトリーで詳細にメチル化部位を解析したところ、561番目のリジン残基がジメチル化していることが同定された。そこで、特異抗体を作製し臨床検体を用いて免疫組織学的解析を行った結果、このメチル化は肺がん組織、膀胱がん組織、腎がん組織において非腫瘍部と比して腫瘍部で著しくメチル化が亢進していることが分かった。興味深いことに、通常HSP70は細胞質に主に存在しているが、メチル化したHSP70は主に細胞核に局在していた。一方、このメチル化を司るメチル化酵素の探索を行ったところ、ヒストンメチル化酵素SETD1AがHSP70をメチル化していることを同定し、SETD1Aの発現もがん細胞特異的に亢進していることを突き止めた。続いてがん細胞中でのメチル化HSP70の機能を解析する目的で、メチル化HSP70に結合するタンパク質を免疫沈降法で探索したところ、細胞分裂に必須なAurora Bキナーゼが同定された。メチル化HSP70がAurora Bキナーゼに結合するとその活性は増強されることから、メチル化HSP70が核内に局在することにより、細胞分裂が促進すると考えられた。実際に野生型HSP70に比して、メチル化非活性型HSP70を強制発現させることにより細胞の増殖が有意に低下することから、メチル化HSP70はAurora Bキナーゼを活性化させることにより、がん細胞の異常増殖及び悪性化に寄与していることが示唆された。本研究によりヒストンメチル化酵素SETD1AがHSP70をメチル化し、メチル化HSP70はAurora Bキナーゼを介してがん細胞の異常増殖及び悪性化に寄与するという新しいメカニズムが明らかになった。SETD1Aの発現をノックダウンすることによりがん細胞の増殖が著しく抑制されることから、SETD1Aの機能を阻害しHSP70メチル化を抑制することは抗がん治療に直結することが期待される。平成22年度においては、まずタンパク質メチル化を制御する酵素群のがん組織における発現解析を網羅的に行った。その結果、LSD1,PRMT1,PRMT6,KDM5Bなどの酵素の発現が、がん特異的に亢進していることを確認した。また、がん細胞の増殖に対するこれらの酵素の影響を観察する為に、siRNAを用いてノックダウン試験を行った結果、増殖が有為に抑制されたことから、これらの酵素群ががん細胞の増殖に重要な働きをしている可能性が示唆された。さらにLSD1に関してはhistone以外の基質を同定する為に免疫沈降を行った結果、RBの脱リン酸化酵素であるMYPT1と結合することが分かった。MYPT1がLSD1の基質となり得るかどうかを確認する為に、in vitroのメチル化試験及び脱メチル化試験を行った結果、442番目のリジンがヒストンメチル化酵素SETD7によってメチル化され、LSD1により脱メチル化されることが分かった。このメチル化はタンパク質の安定性を制御しており、メチル化されると安定化され脱メチル化すると不安定になることが分かった。詳細な機能解析の結果、この安定化・不安定化はメチル化とユビキチン化のクロストークによって制御されていることが分かった。MYPT1が不安定になり、degradationが進むことによりRBのリン酸化が亢進することから、LSD1の発現ががん細胞で亢進すると脱メチル化を介してMYPT1の安定性が失われ、その結果RBの異常リン酸化を介してがん細胞の増殖を促す事を明らかにした。これはヒト発がんにおける新しいメカニズムであり、またLSD1は"がんの分子標的治療薬の開発"における有望な標的であることが証明された。以上の結果、平成22年度の研究内容は交付申請書に記載した"研究目標"に非常に合致した内容であり、また研究実施計画通りの進捗が見られた。平成23年度においては、引き続き"ヒト発がん"において重要な働きを行っている、タンパク質メチル化関連酵素の同定及び機能解析を行った。まず、ヒストンメチル化酵素EZH2が肺がん、膀胱がん、大腸がんなど様々なヒトがん組織で発現が亢進し、がん細胞の増殖制御、特にG1/S transitionにおいて重要な働きをしている事を突き止めた。また、292検体を用いた非小細胞肺がんtissuemicroarray解析の結果、EZH2の陽性例において、有意に予後が悪い傾向が見られた。続いて、ヒストンメチル化酵素EHMT2が肺がん・膀胱がんなどがん組織において、RNAレベル及びタンパク質発現レベル双方において高発現していることを発見した。EHMT2のヒト発がんにおける意義を調べる為に、Gene Chip発現解析を用いて下流遺伝子の探索を行ったところ、SIAH1の発現がEHMT2によって、抑制されることを見出した。この結果から、がん細胞におけるEHMT2の発現を抑制することにより、SIAH1の発現を誘導し、増殖抑制及びアポトーシス誘導が惹起される可能性が示唆された。さらに、ヒストンメチル化酵素WHSC1が膀胱がん・肺がんを含む多くのがん種でRNAレベル及びタンパク質発現レベル双方において、発現が亢進していることを見出し、がん細胞の増殖制御、特にG2/M期で重要な働きをしている事を発見した。

WHSC1の発がんにおける意義を解明する事を目的に、結合タンパク質の同定を行った結果、βカテニンを含むWnt関連タンパク質と結合する事を見出した。TOP FLASH/FOP FLASH解析やChIPアッセイによる詳細なプロモーター解析1により、WHSC1はWnt関連タンパク質と結合し、ヒストンH3K36メチル化を介してcyclin D1遺伝子の発現を制御している事を見出した。これらの知見を基に、引き続き分子標的治療薬創生を行っていく予定である。平成24年度においては、がん特異的にメチル化が亢進しているタンパク質を同定することを目的に、pan-methyl lysine抗体を用いて非腫瘍細胞と比して腫瘍細胞でメチル化が亢進しているタンパク質をマススペクトロメトリーで解析を行った結果、HSP70が同定された。同じくマススペクトロメトリーで詳細にメチル化部位を解析したところ、561番目のリジン残基がジメチル化していることが同定された。そこで、特異抗体を作製し臨床検体を用いて免疫組織学的解析を行った結果、このメチル化は肺がん組織、膀胱がん組織、腎がん組織において非腫瘍部と比して腫瘍部で著しくメチル化が亢進していることが分かった。興味深いことに、通常HSP70は細胞質に主に存在しているが、メチル化したHSP70は主に細胞核に局在していた。一方、このメチル化を司るメチル化酵素の探索を行ったところ、ヒストンメチル化酵素SETD1AがHSP70をメチル化していることを同定し、SETD1Aの発現もがん細胞特異的に亢進していることを突き止めた。続いてがん細胞中でのメチル化HSP70の機能を解析する目的で、メチル化HSP70に結合するタンパク質を免疫沈降法で探索したところ、細胞分裂に必須なAurora Bキナーゼが同定された。メチル化HSP70がAurora Bキナーゼに結合するとその活性は増強されることから、メチル化HSP70が核内に局在することにより、細胞分裂が促進すると考えられた。実際に野生型HSP70に比して、メチル化非活性型HSP70を強制発現させることにより細胞の増殖が有意に低下することから、メチル化HSP70はAurora Bキナーゼを活性化させることにより、がん細胞の異常増殖及び悪性化に寄与していることが示唆された。本研究によりヒストンメチル化酵素SETD1AがHSP70をメチル化し、メチル化HSP70はAurora Bキナーゼを介してがん細胞の異常増殖及び悪性化に寄与するという新しいメカニズムが明らかになった。SETD1Aの発現をノックダウンすることによりがん細胞の増殖が著しく抑制されることから、SETD1Aの機能を阻害しHSP70メチル化を抑制することは抗がん治療に直結することが期待される。タンパク質メチル化関連酵素の網羅的解析を行った結果、当初予定していた数より多くのがん関連酵素が同定された。その結果、今年度に6報の原著論文が同定され、さらに3報の原著論文を現在投稿中である。これまでは、論文投稿を目標とした基礎研究が中心であったが、今後は分子標的治療薬創生を強く意識し、応用研究に発展させていく予定である。その為に、まず低分子化合物のスクリーニングを目指したhigh-throughput screening systemの構築を行う予定である。
非線形パラメトリゼーションに基づく適応制御理論と超微細メカニカルシステムへの応用

非線形パラメトリゼーションシステム(Nonlinear parameterization : NP)システムに対してLipshitz条件を導入し,凹凸パラメトリゼーションや積および有理パラメトリゼーションなど多くの非線形パラメトリゼーションを包含するNPシステムのクラスを定義した.このクラスに属するNPシステムに対して,その安定性とパラメータの有界性を保証する適応制御系の設計法を提案した.提案した制御系は線形パラメトリゼーションシステムに対する制御系の制御構造と同様の簡単な制御構造を有するが,非線形パラメトリゼーションシステムに対しても極めて効果的な制御性能を発揮する.また,すべての推定パラメータの大域的な有界性と任意の精度での目標軌道への追従を実現する.さらに,提案する制御手法のもう一つの制御構造の特徴は,未知パラメータの次元に無関係に推定機構の次元を設計できる点にある.ちなみに,1次元の推定器の構成も可能である.2自由度マニピュレータの低速度追従制御問題における非線形摩擦補償のシミュレーションと実験により,提案手法の有効性と従来の適応制御手法に対する優位性を明確にした.さらに,非線形パラメトリゼーションシステムの解析を行うと共に,非線形摩擦を受けるSnakeboardの設計・試作を行った.Snakeboardは前後輪を操舵し,胴体中央部付近の反力車を回転させることで,車体を推進させることができる非線形システムである.また,非ホロノミックシステムの一種であり,制御が極めて困難なシステムであることが知られている.幾何学的な解析により,このシステムは可制御であることが示されるが,実システムは非線形摩擦の影響を受けるため,理論どおりの制御性能を得ることは難しい.そこで,その摩擦補償のために,非線形パラメトリゼーションシステムに対する適応制御理論の適用を行った.非線形パラメトリゼーションシステム(Nonlinear parameterization : NP)システムに対してLipshitz条件を導入し,凹凸パラメトリゼーションや積および有理パラメトリゼーションなど多くの非線形パラメトリゼーションを包含するNPシステムのクラスを定義した.このクラスに属するNPシステムに対して,その安定性とパラメータの有界性を保証する適応制御系の設計法を提案した.提案した制御系は線形パラメトリゼーションシステムに対する制御系の制御構造と同様の簡単な制御構造を有するが,非線形パラメトリゼーションシステムに対しても極めて効果的な制御性能を発揮する.また,すべての推定パラメータの大域的な有界性と任意の精度での目標軌道への追従を実現する.さらに,提案する制御手法のもう一つの制御構造の特徴は,未知パラメータの次元に無関係に推定機構の次元を設計できる点にある.ちなみに,1次元の推定器の構成も可能である.2自由度マニピュレータの低速度追従制御問題における非線形摩擦補償のシミュレーションと実験により,提案手法の有効性と従来の適応制御手法に対する優位性を明確にした.さらに,非線形パラメトリゼーションシステムの解析を行うと共に,非線形摩擦を受けるSnakeboardの設計・試作を行った.Snakeboardは前後輪を操舵し,胴体中央部付近の反力車を回転させることで,車体を推進させることができる非線形システムである.また,非ホロノミックシステムの一種であり,制御が極めて困難なシステムであることが知られている.幾何学的な解析により,このシステムは可制御であることが示されるが,実システムは非線形摩擦の影響を受けるため,理論どおりの制御性能を得ることは難しい.そこで,その摩擦補償のために,非線形パラメトリゼーションシステムに対する適応制御理論の適用を行った.今年度は,非線形パラメトリゼーションシステムの解析を主に行った.具体例として,非線形摩擦の影響を受けるロボットアームの解析と制御を行った.2自由度ロボットアームの関節に働く非線形摩擦としてArmstrong-Helouvryモデルを用いて表現し,制御計設計を行った.シミュレーション結果は従来の適応制御手法と比較して良好な結果を示した.実験結果もシミュレーション同様,提案手法の有効性を示した.ただし,推定パラメータの初期値によっては,応答が目標値に整定するまでに時間を要することが分かった.今後は,多くに自由度を持ったシステムの構築と実験による実証を行うため,その推定パラメータの初期値の設定法を明確にすることが重要となる.非線形パラメトリゼーションシステムの解析を行うと共に,非線形摩擦を受けるSnakeboardの設計・試作を行った.Snakeboardは前後輪を操舵し,胴体中央部付近の反力車を回転させることで,車体を推進させることができる非線形システムである.また,非ホロノミックシステムの一種であり,制御が極めて困難なシステムであることが知られている.幾何学的な解析により,このシステムは可制御であることが示されるが,実システムは非線形摩擦の影響を受けるため,理論どおりの制御性能を得ることは難しい.そこで,その摩擦補償のために,非線形パラメトリゼーションシステムに対する適応制御理論の適用を行う.以上をまとめると,今年度の成果は以下のように示される.2.その実験による有効性を示した.3.Snakeboardを設計・試作した.非線形パラメトリゼーションシステム(Nonlinear parameterization : NP)システムに対してLipshitz条件を導入し,凹凸パラメトリゼーションや積および有理パラメトリゼーションなど多くの非線形パラメトリゼーションを包含するNPシステムのクラスを定義した.このクラスに属するNPシステムに対して,その安定性とパラメータの有界性を保証する適応制御系の設計法を提案した.提案した制御系は線形パラメトリゼーションシステムに対する制御系の制御構造と同様の簡単な制御構造を有するが,非線形パラメトリゼーションシステムに対しても極めて効果的な制御性能を発揮する.

また,すべての推定パラメータの大域的な有界性と任意の精度での目標軌道への追従を実現する.さらに,提案する制御手法のもう一つの制御構造の特徴は,未知パラメータの次元に無関係に推定機構の次元を設計できる点にある.ちなみに,1次元の推定器の構成も可能である.2自由度マニピュレータの低速度追従制御問題における非線形摩擦補償のシミュレーションと実験により,提案手法の有効性と従来の適応制御手法に対する優位性を明確にした.さらに,非線形パラメトリゼーションシステムの解析を行うと共に,非線形摩擦を受けるSnakeboardの設計・試作を行った.Snakeboardは前後輪を操舵し,胴体中央部付近の反力車を回転させることで,車体を推進させることができる非線形システムである.また,非ホロノミックシステムの一種であり,制御が極めて困難なシステムであることが知られている.幾何学的な解析により,このシステムは可制御であることが示されるが,実システムは非線形摩擦の影響を受けるため,理論どおりの制御性能を得ることは難しい.そこで,その摩擦補償のために,非線形パラメトリゼーションシステムに対する適応制御理論の適用を行った.
バクテリアセルロース生産性向上のためのセルロース生合成代謝経路の解析

酢酸菌の一種は培地中に菌体外多糖類としてセルロースを産生する。これはバクテリアセルロースと呼ばれ、高純度・高強度・高生分解性であることから、新規な工業素材として有望であるが、生産性の改善が不可欠である。セルロース収量の大幅な改善を達成するには、原料グルコースの代謝経路の詳細を知る必要がある。そこで、原料にラベル化グルコースを用いて、そのラベルがセルロース中のどの炭素原子に残っているかをNMR法で調べ、グルコースがセルロースに達するまでに通過した代謝経路の割合を調べた。その結果は、直接重合経路が16%、Embden Meyerhof経路が0%、Entner-Doudoroff経路が41%、Pentosephosphate cycle経路が35%、グルコース新生経路が8%であった。次に、エタノールを培地中に1%添加してセルロース収量が1.5倍になったときに代謝経路の割合がどのくらい変化しているかを同様な方法で調べた。その結果、直接重合経路とグルコース新生経路の割合が増えていることがわかった。そのため、エタノールがエネルギー源として菌の増殖に用いられ、その分グルコースが直接セルロース生産に振り向けられるので、セルロース収量が増えたと考えられた。また、培地中の酵母エキスを増量してセルロース収量が2倍になった時の代謝経路について同様に調べた。その結果から、酵母エキスの成分がTCAサイクルを活性化することにより、グルコースがエネルギー源としてではなく、直接セルロース原料として用いられる割合が多くなったと考えられた。また、リグニンスルホン酸を添加してセルロース収量が1.8倍になったときの代謝経路について同様に調べたが、直接重合経路が増えていないので、他とは違う経路が予想できた。セルロースは主に植物の構造物質として知られる多糖類であるが、酢酸菌の一種にセルロースを菌体外多糖類として培地中に産生するものがある。このセルロースはバクテリアセルロースと呼ばれ、新規な工業素材として期待されているが、生産性の改善が商業的利用にとって不可欠である。セルロース収量の大幅な改善を望むには、原料として与えたグルコースがどのような代謝経路を通るか、またその経路の過程においてどのような制御をうけているかを解明する必要がある。そこで本研究では原料グルコースの特定の炭素原子をあらかじめラベルしておき、そのラベルが最終産物であるセルロース中のどの炭素原子に残っているかを調べ、代謝経路を予測することにした。始めに、各炭素核が安定同位体でラベル化された1-^<13>Cグルコース、2-^<13>Cグルコース、6-^<13>Cグルコースを培地に添加して、酢酸菌Acetobacter xylinumを培養することによりラベル化セルロースを生合成させた。得られたラベル化セルロースを加水分解した後、HPLCシステムによって精製し、ラベル化グルコースを得た。次に、これらのラベル化グルコースについて固体高分解能NMR測定を行い、ラベル化グルコース上のラベル化炭素の位置がセルロース中のどの炭素核に転移したかを解析した。ラベル化炭素の転移率を求めることにより、グルコースからセルロースまでの代謝経路の割合について詳細に定量することができた。その結果によると、セルロース中に取り込まれたグルコースが通過してきた代謝経路の割合は、直接重合経路が16%、Embden Meyerhof経路が0%、Entner-Doudoroff経路が41%、Pentose phosphate cycle経路が35%、グルコース新生経路が8%であると見積もられた。このセルロースはバクテリアセルロースと呼ばれ、高純度な状態で得られるため、新規な工業素材として有望であるが、生産性の改善が商業的利用にとっては不可欠である。

セルロース収量の大幅な改善を望むには、原料として与えたグルコースがどのような代謝経路を通るか、またその経路の過程においてどのような制御をうけているかを解明する必要がある。昨年度は、原料グルコースの特定の炭素原子をあらかじめラベルしておき、そのラベルが最終産物であるセルロース中のどの炭素原子に残っているかを調べ、セルロース中に取り込まれたグルコースが通過してきた代謝経路の割合を調べた。その結果は、直接重合経路が16%、Embden Meyerhof経路が0%、Entner-Doudoroff経路が41%、Pentosephosphate cycle経路が35%、グルコース新生経路が8%であった。本年度は、エタノールを培地中に1%添加して、セルロース収量が1.5倍になったときに代謝経路の割合が通常の条件の場合とどのくらい変化しているかを同様な方法で調べた。その結果、直接重合経路が47%、Embden Meyerhof経路が0%、Entner-Doudoroff経路が8%、Pentosephosphate cycle経路が30%、グルコース新生経路が15%であると見積もられた。この結果より、エタノールがエネルギー源として菌の増殖に用いられ、その分エネルギーとして消費されていたグルコースが直接セルロース生産に振り向けられるため、セルロース収量が増えたと考えられた。
核磁気共鳴法によるナノメートル領域に孤立した反強磁性三角スピンの量子揺動の研究

本研究では、反強磁性三角スピン格子がナノメートル領域で孤立する分子磁性体を対象に、その磁気的基底状態を解明し、スピンフラストレーションに伴う量子揺らぎが存在するか否かを明らかにすることを目的に核磁気共鳴(NMR)の実験を行なった。具体的には、3つのV^<4+>(S=1/2)が三角形に配置した典型的なスピンフラストレーション系と考えられているV15(K_6[V_<15>As_6O_<42>H_2O]・8H_2O)を用いてNMRの測定を行なった。プロトン核の核スピン格子緩和時間T_1の温度(T=0.03-4.2K)及び磁場(H=0.4-8T)依存性を測定した結果、S=3/2が基底状態となるH>2.8Tの磁場領域では、1/T_1は温度減少に伴い急激な減少を示しこと、及び、二重縮退したS=1/2が基底状態である低磁場(H<2.8T)では、1/T_1が極低温で温度によらずに一定の値を示すことを見出した。この結果は、二重縮退したS=1/2が基底状態にある磁場領域において、温度に依らない磁気揺らぎが存在することを示しており、スピンフラストレーションに起因する量子揺らぎが存在する可能性が見出した。また、スピンフラストレーションと磁気的性質との関わりをより広い視野から調べる目的で、三角スピンから、さらに8つのCr^<3+>(S=3/2)イオンとNi^<2+>(S=1)イオンの9つの磁性イオンでリングを構成するスピンフラストレーション物質Cr8Niの磁気状態も強磁場磁化過程やNMRの測定を希釈冷凍機を用いて1K以下の温度領域で行なうことにより調べた。その結果、Cr8Niの基底状態がスピンフラストレーションに起因してS=0のシングレット状態になっていることを実験的に初めて明らかにした。
S1PR2が原発性胆汁性胆管炎の疾患特異性と病態に及ぼす影響の解明と治療への応用

本研究はPBCのリンパ球や肝内胆管細胞のS1PR2の発現や機能を検討することで疾患特異性から病態解明まで行い、さらに新規治療を創出することが目標である。今年度はS1PR2が胆管細胞からのケモカイン産生に及ぼす影響について検討した。まず、Human intrahepatic cholangiocarcinomacell lineであるHuCC-T1cellsを用いて、LPS刺激によるCX3CL1とCCL2の発現にS1PR2 antagonist JTEが及ぼす作用について検討した。LPS刺激によりHuCC-T1 cells中のCX3CL1 mRNA、CCL2 mRNAレベルは上昇したが、LPSと共にJTEを投与することで上昇したCX3CL1 mRNA、CCL2 mRNAレベルは低下していた。次にChemotaxis assayを行い、胆管細胞が産生するケモカインによるT cellsの遊走能に対するS1PR2の影響について検討した。コントロールに比較してLPSで優位にJurkat cellsの遊走能が上昇したが、LPS+JTEにて上昇していた遊走能は優位に低下していた。以上より、JTEが肝内胆管細胞のLPS誘導CX3CL1とCCL2産生を抑制し、T細胞の遊走を低下させることが解明された。次にJTEが肝内胆管細胞のケモカイン産生を低下させるメカニズムについて検討した。JTEによるHuCC-T1cells中のCX3CL1 mRNAとCCL2 mRNAのinstabilityの変化について検討したが、mockとJTEの2群間で有意な違いはなかった。次にNFkBの変化について検討したが、JTEによるNFkBに及ぼす影響は認めなかった。現在、引き続きS1PR2が肝内胆管細胞のケモカイン産生に及ぼすメカニズムについて検討している。マウス実験を準備が整い次第開始する予定である。今後2OA-BSAを用いたPBCモデルマウスを用いてS1PR2の肝内浸潤T細胞の遊走能について確認予定である。また、引き続きS1PR2が肝内胆管細胞のケモカイン産生に及ぼすメカニズムについて検討していく。原発性胆汁性胆管炎(PBC)は中年女性に好発する肝内小型胆管の炎症や破壊と抗ミトコンドリア抗体の発現が特徴的な自己免疫性肝疾患であるが、女性に好発する原因や肝内胆管細胞に限局する炎症の成因など未だに不明な点が多い。sphingosine-1- phosphate receptor 2 (S1PR2)にはpro-inflammatory roleがあり炎症の誘導に関与することや、女性に好発するmultiple sclerosisにおいて女性の小脳にS1PR2が著しく発現していることが疾患特異性の要因の一つとして報告されている。本研究はPBCのリンパ球や肝内胆管細胞のS1PR2の発現や機能を検討し疾患特異性から病態解明まで行い、さらに新規治療を創出することが目標である。まず、S1PR2の発現部位や発現量が慢性肝疾患の病態に及ぼす影響を検討するために、C型慢性肝炎、B型慢性肝炎、非アルコール性脂肪性肝疾患、自己免疫性肝炎、PBCのホルマリン固定された未染の肝生検組織を使用してS1PR2の免疫組織染色を行った。すべての慢性肝疾患において、胆管細胞の細胞質にS1PR2発現の発現を認めた。肝細胞にはS1PR2の発現は認めなかった。今後、検体数を増やしながら、各疾患毎のS1PR2の発現の違いについて引き続き検討していく予定である。また、ウルソデオキシコール酸の投与前後のPBCの肝生検組織でS1PR2の免疫染色を行い、胆管細胞のS1PR2発現について比較している最中である。in vitroの実験予定が現在準備中であり、当初の予定よりも遅れている。しかしながら、近いうちに開始予定である。現在進行している免疫組織染色を継続、評価していく。また、当初から予定していたJurkat cellを用いてin vitroの実験も開始する。

当初の平成30年予定の動物実験についても予定どおり進めていく。今後2OA-BSAを用いたPBCモデルマウスを用いてS1PR2の肝内浸潤T細胞の遊走能について確認予定である。また、引き続きS1PR2が肝内胆管細胞のケモカイン産生に及ぼすメカニズムについて検討していく。2OA-BSAを用いたPBCモデルマウスを用いた実験開始がやや遅れたためであり、準備が整い次第開始し、マウス実験でPBCにおけるS1PR2が肝内浸潤T細胞の遊走能に及ぼす影響について確認予定である。
微生物産生糖脂質の動物細胞分化誘導活性の解析

微生物産生糖脂質によるヒト白血病細胞の分化誘導性、マウスメラノーマB16細胞のアポトーシス誘導と分化誘導機構及びラット副腎髄質褐色細胞由来PC12細胞の神経分化誘導機構について解析した。その結果、糖脂質の化学構造の違いによって分化誘導活性が異なること、マンノシルエリスリトールリピド(MEL)はインシュリンキナーゼを阻害し、白血病細胞株のインシュリン依存性の増殖抑制と分化を誘導することを明らかにした。またMELがラット神経細胞株PC12の分化誘導を引き起こすことやマウスメラノーマB16細胞にアポトーシスや分化を誘導することを発見した。さらに、それぞれの分化誘導機構について解析を進めた。その結果、アポトーシスの抑制遺伝子産物であるBcl-2がMEL依存性のB16細胞のアポトーシス誘導を抑制していることが推定された。また、MEL処理によりB16細胞のプロテインキナーゼC(PKC)活性が減少した。PKC活性物質であるフォルボールエステルはMELによるアポトーシス誘導に対し拮抗作用を示した。また、MEL処理によりメラニン生産量とメラニン産生の鍵酵素であるチロシナーゼの活性が増加した。次に、MELによるPC12細胞の神経分化現象について検証した。MELは突起伸展といった形態変化を誘導すること、NGFによるPC12細胞の神経分化誘導効果をMELが促進することを示した。さらに、MELのシグナル伝達経路に関する解析を行った。その結果、NGFと異なり、MELはMAPKファミリーであるJNKの活性及び原癌遺伝子c-fosの発現に影響を及ぼさなかった。以上により、PC12細胞に対するNGFとMELのシグナル伝達機構が異なっていることが明らかとなった。マンノシルエリスリトールリピド(MEL)-A,B、サクシノイルトレハロースリピド(STL)-A,Bなどの糖脂質の化学構造と白血病細胞株に対する分化誘導性との相関について検討を進め、糖脂質の違いによって分化の方向が異なることを明らかにした。すなわち、STL-Aはいずれの細胞も単球系に、MEL-AおよびMEL-Bは顆粒球系に分化を誘導した。分化誘導の機構についても予備的検討を行い、STL-AはガングリオシドGM3を介して白血病細胞株を二次的に脱ガン化すると考えられること。MEL-Aはインシュリンレセプターチロシンキナーゼを阻害し、白血病細胞株のインシュリン依存性の増殖抑制と分化を誘導すると考えられることなどを明らかにした。さらに、MEL-Aがラット神経系細胞株PC12の分化誘導を引き起こし、神経突起の伸展とみられる形態的変化を認めた。この分化誘導機構として、NGFレセプターを介さない機構の存在を示唆した。また、MELがマウスメラノーマB16細胞にアポトーシスや分化を誘導することを発見した。すなわち、B16細胞をMEL処理をすることによって、クロマチン凝縮、DNAラダーが見られ、さらにフローサイトメトリ分析により、アポトーシス現象を確認した。微生物由来の糖脂質が癌細胞のアポトーシスを誘導することを認めたのは本研究が初めてである。さらに作用機構の解明を目指した研究を進めた。アポトーシスの抑制遺伝子bcl-2をB16細胞に導入し、MELによるアポトーシス誘導が起こるか否か調べた。その結果、Bcl-2がMEL依存性のB16細胞のアポトーシス誘導を抑制していると推定された。今後は、本糖脂質によるアポトーシス誘導および分化誘導の機構を詳細に検討する予定である。微生物由来糖脂質、マンノシルエリスリトールリピド(MEL)によるマウスメラノーマB16細胞のアポトーシス誘導と分化誘導機構及びラット副腎髄質褐色細胞由来PC12細胞の神経分化誘導機構について解析した。プロテインキナーゼC(PKC)が細胞の分化およびアポトーシスに重要な役割を持つと言われているので、MEL処理した場合のPKC活性の変動を調べた。

その結果、MEL処理によりB16細胞のPKC活性が減少した。さらに、PKC活性物質であるフォルボールエステルはMELによるアポトーシス誘導に対し拮抗作用を示した。また、MEL処理によりメラニン生産量とメラニン産生の鍵酵素であるチロシナーゼの活性が増加した。同時にPKCαの発現量も増加した。一方、MELの効果はPKCαに特異的なアンチセンスオリゴマーの添加により減少した。以上により、PKCαがMELによるB16細胞の分化誘導において重要な役割を果たしていることが推察された。次に、MELによるPC12細胞の神経分化現象について検証した。MEL単独処理では、完全な神経細胞としてのneurofilamentおよびMAP-2を発現するまでに至っていないが、MELは突起伸展といった形態変化を誘導すること、NGFによるPC12細胞の神経分化誘導効果をMELが促進することを示した。MELのPC12細胞の分化誘導機構を明らかにするために、MELのシグナル伝達経路に関する解析を行った。その結果、NGFとは異なり、MELはMAPKファミリーであるJNKの活性及び原癌遺伝子c-fosの発現に影響を及ぼさなかった。以上により、PC12細胞に対するNGFとMELのシグナル伝達機構が異なっていることが明らかとなった。
食品に由来する生体調節因子の構造

本研究は食品に由来する新しい生体調節因子の単離,構造決定および化学合成を行い,機能性因子の物質としての特性を解明し,実際の食品として利用する際の適格性に関する基礎的な知見を得ることを目的としている。乳にも含まれている血清アルブミンのトリプシン分解物から血圧降下作用を有するペプチド,およびペプシン分解物を単離構造決定し,それぞれalbutensin Aおよびserorphinと命名した(千葉)。グルコ-スと血清アルブミンの反応によって得られたグリケ-ションタンパク質が活性酵素消去能を有することを見出した(加藤)。アレルギ-や炎症のメディエ-タ-である血小板活性化因子(PAF)の好中球による産生はシソ油投与によりサフラワ-油投与の場合より少ないことを見出した(里内)。海産物中に含まれるリン脂質の過酸化反応によってPAF活性を有する物質が生成することを証明した(塚谷)。大豆タンパク消化物中には胆汁酸との結合能を持った分子量510KDのペプチドが存在しステロイドの排出を促進することによって血清コレステロ-ルレベルを低下させることを見い出した(菅野)。ペプチドグリカン,ガングリオシドなど生体及び食品に含まれる生理性質糖質の構造ー活性相関を解明した(長谷川)。動物の皮膚に含まれ表皮細胞の分化に関与している糖脂質epidermosideを合成した(森)。ウサギ小腸上皮細胞の培養系を確立し,増殖分化に対する食品成分の影響を検討した(山内)。
高密度生活空間における環境質計測法の開発

人間-環境系における最も重要な環境場である都市の高密度生活空間を評価するための多面的な情報を取得する方法(広義の環境質計測法)の開発を,自然科学的な因子に関する高機能計測法の開発と,社会科学的な因子に関する生活空間評価法の開発の二面から研究した.1.環境質高機能計測法の開発:(1)都市大気の総合指標物質に関しては,(1)化石燃料起源物質の指標としてバナジウムを選び,アゾ色素をラベル化試薬とするイオン対HPLC法によってng/m^3レベルを評価する迅速法の開発に成功した.この方法が地域間および季節間変動を追跡する手法として十分な機能をもつことを明らかにした.(2)交通起源物質については,大気粉塵中のゴムタイヤの指標物質としてベンゾチアゾールが有用であり,同じくメスバウワースペクトルによる鉄化合物の存在状態パターンが指標となりうることを示した.(2)高機能簡易計測法としては,(1)炭酸塩含浸ろ紙を用いるSO_2のパーソナルモニタ(2)小型低騒音サンプラを用いるベンゾ(a)ピレン等の発ガン性物質の簡易計測法,(3)機能性二分子膜等の修飾電極を用いる交流センサシステム,(4)老人性痴呆症や筋ジストロフィーとの関係でニーズの高いアルミニウムの簡易PVCフィルムモニタ,の関係を行ない,それらの基礎を固めた. (3)屋内空間因子の一つとして,電場・磁場の影響を評価するための手法(マイクロ液を用いる非接触的人体変位計測システム)の開発を行なった.2.生活空間評価法としては,(1)健全な都市環境を表現する指標の1つとして,土地利用面積構成比を用いるエントロピー指標を提案し,そ有用性を検証した.(2)保健-福祉環境の質の評価とその指標化について検討し,これらの指標と社会経済的指標との関係が大きいことを明らかにした.(3)高密度生活空間と法規範の関係から快適性を評価する方法について検討し,住み易さに関する住民意識調査を行なった.人間-環境系における最も重要な環境場である都市の高密度生活空間を評価するための多面的な情報を取得する方法(広義の環境質計測法)の開発を,自然科学的な因子に関する高機能計測法の開発と,社会科学的な因子に関する生活空間評価法の開発の二面から研究した.1.環境質高機能計測法の開発:(1)都市大気の総合指標物質に関しては,(1)化石燃料起源物質の指標としてバナジウムを選び,アゾ色素をラベル化試薬とするイオン対HPLC法によってng/m^3レベルを評価する迅速法の開発に成功した.この方法が地域間および季節間変動を追跡する手法として十分な機能をもつことを明らかにした.(2)交通起源物質については,大気粉塵中のゴムタイヤの指標物質としてベンゾチアゾールが有用であり,同じくメスバウワースペクトルによる鉄化合物の存在状態パターンが指標となりうることを示した.(2)高機能簡易計測法としては,(1)炭酸塩含浸ろ紙を用いるSO_2のパーソナルモニタ(2)小型低騒音サンプラを用いるベンゾ(a)ピレン等の発ガン性物質の簡易計測法,(3)機能性二分子膜等の修飾電極を用いる交流センサシステム,(4)老人性痴呆症や筋ジストロフィーとの関係でニーズの高いアルミニウムの簡易PVCフィルムモニタ,の関係を行ない,それらの基礎を固めた. (3)屋内空間因子の一つとして,電場・磁場の影響を評価するための手法(マイクロ液を用いる非接触的人体変位計測システム)の開発を行なった.2.生活空間評価法としては,(1)健全な都市環境を表現する指標の1つとして,土地利用面積構成比を用いるエントロピー指標を提案し,そ有用性を検証した.(2)保健-福祉環境の質の評価とその指標化について検討し,これらの指標と社会経済的指標との関係が大きいことを明らかにした.(3)高密度生活空間と法規範の関係から快適性を評価する方法について検討し,住み易さに関する住民意識調査を行なった.
RIイメージングによる栽培診断の体系化：「核農学」の確立を目指して

農業・食品産業技術総合研究機構との共同研究としてイチゴを対象とした研究を進めた。C-11標識二酸化炭素を葉に投与するポジトロンイメージング実験により転流能力の評価を行い、葉位によって炭素栄養の転流先が全く異なることを明らかにした。さらに、3次元撮像が可能なOpenPETを用いて、果実内の転流・蓄積過程をイメージングする実験に取り組み、果実表面の種子がシンクとして大きな働きを持つことを示唆する結果が得られた。ソルガムを対象にした研究により、塩素イオンの存在がカドミウムの吸収・移行に及ぼす影響を報告書にまとめ発表した。ポジトロンイメージング実験の結果、塩素イオンはカドミウム吸収の初期に機能して、カドミウム吸収を活性化していることが明らかになった。また、吸収後の植物体の地上部へのカドミウムの移行と蓄積も塩素処理によって活性化していた。これらの実験結果は根圏に存在する塩素イオンが生理的にも機能して、植物のカドミウム動態に影響を及ぼしていることを示唆している。根に部位特異的に施用したグルタチオンが植物体地上部へのカドミウムの移行と蓄積を抑制する現象の分子メカニズムを解明するため、アブラナを対象として、根からの物質分泌にグルタチオンが及ぼす影響をポジトロンイメージング技術により評価する実験系の構築に着手した。独自に設計した根箱内で土耕栽培したダイズにC-11標識二酸化炭素を投与し、ポジトロンイメージングにより光合成産物の根系への転流と根圏への分泌を可視化・評価する実験プロトコルを開発した。この技術により、「ある特定の条件下で、植物体が根系のどの部位からより多くの有機物を土壌中に分泌するか」という新しい指標による「根の活性」の解析が可能になり、植物の栄養吸収戦略の解明への貢献が期待できる。本研究成果は論文としてとりまとめ、国際論文誌への投稿・審査を経て、現在再投稿準備中である。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。平成27年度は初年度として「核農学」における計測装置の多様化と高度化を目指し、農業上極めて重要な汚染元素である放射性セシウムの撮像が可能なガンマカメライメージングシステムの改良を行った。セシウム137由来の662 keVガンマ線の飛来方向を推定するためには、ピンホール型コリメータの採用が有効である。しかしながら、高いエネルギー領域のガンマ線に対応したピンホール型コリメータは穴径が小さいためカメラ感度が低くなり、細かな時間分解能でセシウム元素の動態を細かく撮像することは困難であった。これを解決するため、同じ穴径を持つピンホールコリメータを束ねる手法が有効だと考えた。そこで、硬度の高いタングステン合金を精度良く掘削できるワイヤ放電加工技術を用いて、複数束ねることが可能なシングルピンホールコリメータを試作した。セシウム137線源を用いて、この評価試験を行ったところ、精密に加工されたピンホールコリメータによって画質が改善し、さらにこれを束ね感度を高めたマルチピンホールコリメータを構成しても画質が劣化しないことが示された。この結果を受けて、感度を約4倍に高めたマルチピンホールコリメータを製作した。これを従来のカメラに装着することで、高エネルギー領域のガンマ線を放出するRIに対応できる、ガンマカメライメージングシステムが実現した。また、経根吸収から地上部各器官への分配に至る物質選択性の定量的指標の導出を目指し、チオール化合物がカドミウムの移行性に及ぼす影響に関して、グルタチオンとジチオトレイトールを用いた実験を行った。各物質を用いてカドミウムの吸収実験とポジトロンイメージング実験を行った結果、ジチオトレイトールとグルタチオンでは根におけるカドミウムの移行性に及ぼす影響が異なり、その結果から、制御メカニズムが異なることが明らかになった。当初計画で目的としていた「計測装置の多様化と高度化」および「経根吸収から地上部各器官への分配に至る物質選択性の定量的指標の導出」の実現について、前者については本来汎用性の高いガンマカメラの感度向上に成功し、より幅広い計測への適用が可能になったこと、後者については関連成果を論文1報として発表するに至ったので、初年度として十分な達成状況にあるといえるため。平成28年度は、イメージングデータから農作物の生産性に関する定量的指標を抽出するプロトコルの開発を目標とした研究を中心に行った。東京理科大学との共同研究として進めてきた、炭酸同化産物の生産部位から利用部位への転流効率に遺伝子変異が及ぼす影響を評価する研究について、論文として成果発表した。農業・食品産業技術総合研究機構との共同研究として進めている、イチゴ果実への同化産物の転流を評価する研究について、「イチゴシンク果実における光合成産物のアンローディング動態モデルの構築」として日本生物環境工学会で発表したところ最優秀ポスター賞を受賞するなど、成果が得られつつある。名古屋大学との共同研究として進めている、アジア地域における水稲栽培において重要な、「浮イネ」の通気組織における空気輸送能力をN-13標識窒素ガスとポジトロンイメージング技術により評価する研究について、専用のトレーサガス投与法を開発し、浮イネおよび通常イネでイメージング実験を行った結果、技術開発の目途が立った。今後、生理学的な定量解析の結果を論文発表・学会発表していく予定である。