hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新方式２４ステップインバータを用いた太陽光発システムの出力平準化

本研究では、太陽光発電に対する出力平準化回路を提案する。提案回路は昇降圧チョッパ、蓄電池、EDLCからなる。ミュレーションおよび実験により、出力平準化回路の動作を確認する。また、高調波注入方式を用いた系統連系24ステップ三相電圧形インバータを提案する。本方式は従来の6ステップインバータの出力端に設けた三相単巻変圧器の中性点に高調波を注入すると、出力電圧が6ステップ波形から24ステップ波形に改善される。図式解析および実験により提案方式の波形改善効果を確認する。さらに、高調波注入方式24ステップハイブリッド整流回路も開発する。本研究は日射量が変動しても太陽光発電が系統へ出力する電力を平準化すると共に、新たに開発した新24ステップインバータを系統連系用インバータに用いることで,系統に流出する高調波も低減した太陽光発電システムを開発することである。本研究で提案する出力平準化回路は、鉛蓄電池と電気二重層コンデンサEDLCを併用する。後者は大電流の充放電が可能である特徴を活かし、前者を定電流で、後者を余剰電流で充放電するように制御し、過大な入出力時でも電池の急速充放電を避けて、系統への出力をほぼ一定に維持するので、系統の安定化を高めることができる。また、新24ステップインバータは、三相およびハーフブリッジ中性点クランプインバータ(NPCインバータ)各1台、三相変圧器および単相変圧器各1台、直流分割コンデンサ4個からなり、従来の24ステップ方式に比べて、大幅に小型化が可能となる。このため、UPSや分散電源さらには航空機用電源など、応用範囲は広い。従って、本研究において、提案回路を試作し、理論的・実験的に検証することは実用化に向けて高い意義を有する。25年度は、出力平準化回路の入力が変化しても、負荷側に一定の出力を供給する制御回路を検討した。また、新24ステップインバータでは、スイッチング素子の定格や変圧器の容量などを明らかにした。本研究は日射量が変動しても太陽光発電が系統へ出力する電力を平準化すると共に,新たに開発した新24ステップインバータを系統連系用インバータに用いることで,系統に流出する高調波も低減した太陽光発電システムを開発することである。本研究で提案する出力平準化回路は,鉛蓄電池と電気二重層コンデンサEDLCを併用する。後者は大電流の充放電が可能である特徴を活かし,前者を定電流で,後者を余剰電流で充放電するように制御し,過大な入出力時でも電池の急速充放電を避けて,系統への出力をほぼ一定に維持するので,系統の安定化を高めることができる。また,新24ステップインバータは,三相およびハーフブリッジ中性点クランプインバータ(NPCインバータ)各1台,三相変圧器および単相変圧器各1台,直流分割コンデンサ4個からなり,従来の24ステップ方式に比べて,大幅に小型化が可能となる。このため,UPSや分散電源さらには航空機用電源など,応用範囲は広い。従って,本研究において,提案回路を試作し,理論的・実験的に検証することは実用化に向けて高い意義を有する。24年度では,鉛蓄電池(160V-2A),EDLC(8F-250V-30A),昇降圧チョッパ2台,太陽電池に代わる直流電源を用いて平準化回路を製作,負荷や供給電力が変化しても,常に一定の電力を負荷に供給できることを明らかにした。一方,出力電圧200V,2kVAの新24ステップインバータを試作して,波形改善効果を測定した。その結果,負荷が変化しても出力電圧の総合ひずみ率は8.13%であり,ほぼ従来の24ステップインバータと同等の波形改善効果が得られることを明らかにした。さらに,コンデンサ電圧を最適な電圧に保持するために,チョッパ回路を追加するなど,回路の改良も行なった。最終年度では、開発したインバータを整流回路に発展させた。回路構成が簡単で、従来の24ステップ整流回路と同等の波形改善効果がある。その応用として、整流回路とDC-DCコンバータからなる、データセンターのサーバー用直流電源に利用することを試みた。サーバー用直流電源の整流回路として、今回開発した整流回路は最適である。一方、DC-DCコンバータは、サーバー用直流電源の小型化に欠かせない。しかし、DC-DCコンバータに用いる高周波変圧器の汎用的な設計法が見当たらない。そこで、微増加比例法による高周波変圧器の設計法を検討し、周波数20kHZ、容量10kVA程度の高周波変圧器に対する基本的な設計法を作り上げた。この設計法は、実用的で工学的にも今後検討する価値の高いテーマである。本研究では、大きく変動する太陽光発電の電力を平準化して、電力を無駄なく系統に供給する分散電源の開発を行った。これを実現するために、バッテリーと電気二重層コンデンサからなる平準化回路を開発した。

さらに、太陽光発電の電力を系統へ供給するインバータとして、従来の24ステップインバータ(三相変圧器4台、スイッチング素子24個からなる)と同等の波形改善効果を有するインバータ(三相変圧器1台、出力の3%程度の単相変圧器1台、スイッチング素子12個からなる)を開発した。従来のインバータに比べて、変圧器の台数、スイッチング素子数を大幅に減らし、回路の小型化を実現している。今後、これらを組み合わせた分散電源を検討する予定である。なお、最終年度で開発した24ステップハイブリッドダイオード整流回路は、交通システムや航空機の電源に利用することも可能であり、今後検討する必要がある。パワーエレクトロニクス提案する出力平準化回路の回路動作や平準化効果を確認した。また、入力が変動しても安定した出力が得られるように、フィードバック制御を行っているが、制御回路が十分安定したのもとなっていない。安定した動作を得るために、制御回路のチューニングを進める必要がある。一方、新24ステップインバータを試作して,波形改善効果を理論的・実験的に検証するなど,計画に沿って研究は進展している。また、各部の定格や容量などを明らかにした。さらに、本方式を24ステップのハイブリッドダイオード整流回路に発展させるなどの成果も得ている。提案する出力平準化回路の回路動作や平準化効果を確認した。また,新24ステップインバータを試作,波形改善効果を理論的・実験的に検証するなど,計画に沿って研究は進展している。ただし,理論的解析が不足している。(1)提案する出力平準化回路と新24ステップインバータを接続して、負荷に電力を供給して、安定した動作を確認する。(2)負荷を電力系統に置き換えて系統と連系する。出力平準化回路の入力が変動しても、系統への電力が安定して供給できることを確認する。(3)本研究で新たに開発した24ステップハイブリッドダイオード整流回路の回路動作や各部の容量等をを明らかにする。(4)これらの研究成果をまとめて、学会誌に投稿する。平準化回路は太陽光パネルと接続して,野外におけるフィールドテストを行なう。また,平準化回路を新24ステップインバータと接続して,提案する太陽光発電システムを構築して,システムの動作を確認する。動作確認の負荷として,抵抗を用いる。提案システムの動作を確認した後,系統へ連系して力率1で電力を系統に供給するために,制御回路を変更する。これらの改良を行ない,太陽光発電の電力に対して充放電量と系統への電力供給量との関係を追及する。予定した予算より物品の値段が下がったため、多少の残金が生じた。残金を26年度に組み入れて、消耗費、用品費等に使用する。25年度は,提案回路の改良を行なうために,スイッチング素子や制御回路の部品等を購入する。また,研究成果を電気学会等の大会で公表する。これらのために,25年度の研究費を使用する。
同期多地点共同によるパプアニューギニアの地域調査研究

本研究では,パプアニューギニアにおける政府開発援助対象地域に対して,テレビを活用した地域啓発活動を行い,その地域改善,教育振興に及ぼす効果を同定した。これまで,明確でなかった地域における貧困の状況を推定し,資料を提供すると共に国際,政府,地域の3つのレベルでの施策実施における連携を試行し,その有効な形を提案した。地域では,本施策により,特に教育振興での積極的な住民自らの創発活動が出現した。本研究では現地教育省と共同して,村の唯一の公的機関である学校を校下住民に開放し,地域啓発番組をTV制作放送し,地域住民の共同視聴と子どもたちとの日常交流の親密化を促進し,コミュニティー内に生起するミクロレベルとメゾレベルの間の人材資源に対する認識,意識変容を追跡調査する。まず,設定した活動A(地域啓発番組の企画・制作・放送)に関して,18年度は,啓発番組の企画・制作を実施した。教育省の実施する学校対象のTVによる教育改善プロジェクトの進度を勘案し,地域内での対話や議論を啓発するべく,環境問題環境改善に関するテレビクリップを開発した。制作段階では,当該国の限られた資料実態を勘案し,NHKインターナショナルと共同研究を実施し,豊かなアーカイブ資料を最大限に活用した具体的,かつわかりやすいクリップを開発できた。クリップは3月に放送し,その影響を調査した。次に活動B(家庭,コミュニティーの人材開発への理解の実態調査)について,基本的な地域統計資料を収集するに加えて,首都に集まった地域教員を対象にして,地域の人材開発のニーズ,課題についての調査を質問紙により実施した。さらには,活動C(多地点,多層の連携研究活動の実施)について,メゾレベルからの地域に対する教育,人材開発支援の実態把握とTVを活用した施策改善のため,地域を踏査し,滞在調査を実施した。これは,地域啓発施策のミクロレベルとメゾレベルに関する研究であり,地域の人材開発関係者と共同で資料収集し,結果をQFD (Quality Function Deployment)の形でまとめた。平成19年度は,年度計画に基づき,以下の3活動を実施した。啓発番組放送中のモニタリング上記放送と併行して,視聴モニタリングを実施した。現地では調査票,観察記録を担当教員に依頼し,データを収集した。また,日本において同時に地域啓発番組を受信視聴し,現地に連絡を取りながら,公開教室の様子を調査・収集した。これにより,モニタリングが継続的に,かつ多地点,多層の構造で実施された。連携システムの提案本研究の番組企画やモニタリングで行っている日本-教育省,目本-地域の研究交流の状態を,より有効に機能させるために,地域各層間の効果的な連携手法について工夫した。インターネットを活用した情報の各層を越えた共有の手段や,観察記録や記録映像のデジタル化や,データ共有の具体的な手法の活用を行った。成果の報告調査を通して得られた番組改善のための方策を,学術論文として国際会議で報告した。地域啓発番組を放送し,その視聴後に確認したコミュニティーの変化を,聞き取りで調査した。TV番組よりの情報提供活動への理解は概ね好評であったが,今後,地域での関連資料の充実が課題であることが要望として強く求められた。地域の退学率の変化や退学/進級生徒の家庭の相違,クランの教育への認識の変化を見据えながら,地域コミュニティーの連鎖の中で起こった自己の行動選択変容を含んだ,人材資源開発に対する認識,意識の変化を記録した。対象地域の生徒の教育定着では,統計的に有意ではないが,着実な向上が見られ,教育と地域社会の発展とのつながりが地域で理解され,就学,学習継続のための地域発信のいくつかの活動が生まれた。誘因的な変化に留まらず,自発的行動が見られたのも注目すべき結果である。番組素材の効果と,意識変層の実態との関連については,海外の専門家とも連携を図り,多視点な意見を集約しまとめた。その結果,多文化の当該国での番組制作では,より丁寧な内容文脈の説明準備が必要であることなどが指摘された。インターナショナル,ナショナル,ローカルのレベル間に発生した活動の特性や,それが及ぼす各レベルでの意義理解の様子についてまとめ,地域層間の連携を考慮した啓発プログラム開発のための手順を決定した。具体的には階層分析法を活用した,異種専門家の協議取りまとめ手法で,詳細を学術報告としで国際学術会議で報告・刊行した。
分子間相互作用の減少に基づく有機超伝導体の開発

有機分子性伝導体の伝導性を担うπ電子は、有機分子に強く束縛されており、わずかな分子軌道の重なり(重なり積分)を通って結晶内を移動することができる。重なり積分の異方性によって低次元的な電子構造が形成され、その結果、超伝導相、金属相、絶縁(半導体)相等の多彩な電子相とそれらの競合が現れる。この重なり積分は、構成分子の配列・配向および化学的修飾や比較的小さな圧力によって制御できるため、様々な電子物性の発現が可能となる。有機分子性伝導体には、このような特徴があるにもかかわらず、そのドナー成分には主にTTF系ドナーが用いられてきた。これは、他のドナー系では金属的な分子性物質を供給することはできても、超伝導性の発現までには至っていないことに起因する。従って、π電子が振る舞う新たな場としてのドナー系には超伝導性の達成が要求される。本研究では、TTFユニットとは異なるBDYユニットから成る新しいドナー系の合成研究を行った。その結果、安定な金属状態を発現できるBDH-TTPに分子間相互作用の減少を意図した化学修飾を施してBDA-TTPの合成を達成し、一連のBDA-TTP系超伝導体の開発に成功した。さらに、(i)超伝導体(BDA-TTP)_2SbF_6には電子相関が強い(サイクロトロン有効質量の値がTTF系超伝導体の約二倍)という特徴があり、(ii)反強磁性超伝導体(BDA-TTP)_2FeCl_4は、磁場誘起超伝導現象が見出されたBETS系超伝導体と同様に、高磁場をかけると磁気抵抗の急激な減少を示すことを明らかにした。一方、π系としてTTFほど拡張されていないDTユニットから成り、かつ嵩高い置換基(シスで縮環したジオキサン)を有するDODHTからも超伝導体が得られることを見出した。DODHT系超伝導体の特徴は、圧力下で様々な電子相(絶縁相、金属相、超伝導相等)を示すことである。本年度では、研究目的を達成するために以下の研究を行った。1.新規BDY系有機伝導体の研究超伝導体を産み出すBDA-TTPと安定な金属を与えるBDH-TTPのハイブリッドであるDHDA-TTPの合成を成し遂げた。さらに、DHDA-TTPと有機アクセプター(TCNQ,TCNQF_4)および無機アニオンとの電荷移動物質を作製し、それらの伝導挙動を明らかにすると共に幾つかのDHDA-TTP塩の結晶構造解析に成功した。その結果、DHDA-TTPは比較的小さなアニオン(I_3-,AuI_2-,BF_4-)と低温(ca.2K)まで安定な金属を形成し、比較的大きなアニオン(ClO_4-,PF_6-,AsF_6-)とは金属-絶縁体転移を示す金属を与えることを明らかにした。また、β-(DHDA-TTP)_2PF_6塩のフェルミ面は二次元的ではあるが、超伝導体であるβ-(BDA-TTP)_2PF_6のフェルミ面と比べると円形ではなく、ネスティングを起こしやすいことが示唆された。2.磁性アニオンを用いたBDY系有機伝導体の研究磁性アニオンに由来するd電子とドナーからの伝導π電子の相互作用が強い場合、磁性的秩序(強磁性および反強磁性)により超伝導性が誘発される可能性がある。

そこで、BDH-TTPおよびBDA-TTPのFeCl_4塩を作製し、それらの伝導挙動、磁気的挙動、結晶構造を明らかにした。(BDH-TTP)_2FeCl_4塩はκ-タイプのドナー配列を有しており、低温(1.5K)まで金属的性質を保持したが常磁性体であった。一方、β-タイプの(BDA-TTP)_2FeCl_4塩は113Kまで金属的挙動を示し、さらに8.5Kで反強磁性体に転移した。本年度では、研究目的を達成するために以下の研究を行った。β-(BDA-TTP)_2SbF_6において、シューブニコフ-ド・ハース振動が観測され、有効質量の値が従来の有機超伝導の約二倍(m_c^*=12.4±1.1m_e)であることを見出した。この結果は、超伝導体β-(BDA-TTP)_2SbF_6が電子相関の強い系であることを意味する。これを踏まえて、TaF_6塩の単結晶の作製に着手し、その構造解析に成功した。TaF_6塩の構造はSbF_6塩と同型であったが、興味深いことにTaF_6塩は常圧下では超伝導性を示さなかった。今後、この原因を解明すると共に、TaF_6塩の圧力下での伝導挙動を明らかにする予定である。2.新規π-d系有機超電動体の開発同型構造を有するβ-(BDA-TTP)_2MCl_4(M=Fe,Ga)が圧力下で超伝導性を示すことを見出した。さらに、圧力下でのGaCl_4塩の磁気抵抗は磁場の増加と共に増加するが、FeCl_4塩の圧力下磁気抵抗測定では5T付近で急激な負の磁気抵抗が観測された。この結果は、FeCl_4塩が新しい磁場誘起超伝導体である可能性を示唆しており、今後さらにこの可能性を追求する予定である。3.新規BDY系ドナーの改良合成法の開発BDH-TTPのI_3,BF_4,AuI_2塩等の安定な金属状態を不安定化する目的で、BDH-TTPの一つのイオウ原子を酸素で置換したDHOT-TTPの研究を推進しており、このドナーの改良合成法の開発に成功した。DHOT-TTPのI_3およびBF_4塩は半導体的であり、また1.5Kまで金属的性質を示すAuI_2塩の構造(α型)はBDH-TTPのAuI_2塩の構造(均一にスタックしたβ"型)と異なっていた。今後は、この化学修飾法と他の修飾法(例えば環拡大法)を組み合わせて、さらに不安定化を目指す。本年度は、研究目的を達成するために以下の研究を行った。1.新規反強磁性超伝導体・反強磁性金属の開発β-(BDA-TTP)_2FeBr_4が常圧下9.5Kで反強磁性体に転移し、圧力下で超伝導性を示すことを見出した。また、この塩と同型で非磁性なGaBr_4塩も圧力下で超伝導性を示すことを明らかにした。一方、金属的なκ-(BDH-TTP)_2FeBr_4が4Kで反強磁性転移を示すことを見出した。この転移温度は圧力をかけると上昇し、さらに磁気散乱を示唆するデータが得られた。現在、圧力下でこの塩におけるπ-d相互作用を調べている。2.新規BDY系ドナーの合成BDH-TTPのイオウ原子を一つだけ酸素原子で置換したDHOT-TTPの塩において、DHOT-TTP分子の酸素のHOMOの係数値がイオウに比べて極端に小さくなることを解明し、この置換法が分子間相互作用の減少に有効であることを明らかにした。さらに、この置換法をDHDA-TTPに施して、DHOTA-TTPとOTDA-TTPの合成を成し遂げた。
季節性・高病原性鳥インフルエンザの重症化・多臓器不全の発症機序解明と治療薬の提案

インフルエンザ重症化・多臓器不全の発症機序と治療薬に関して成果を挙げた。研究目的を達成するため以下の試みを実施して成果を挙げた。1)季節性・高病原性鳥インフルエンザウイルスそれぞれのHAプロセシングプロテアーゼの阻害剤を検索して新規ウイルス侵入阻止剤を提案する試みを実施した。高病原性鳥インフルエンザウイルスのHAプロセシングプロテアーゼTMPRSS13の阻害剤のスクリーニングを実施しているが、天然物ライブラリーの中からでは、今のところ有望な阻害剤が見出せていない。一方、季節性インフルエンザウイルスの場合、唾液や鼻汁中に存在するLeukocyte Protease Inhibitorが候補として浮上してきている。また、当グループが作成したtrypsin 1,2のKOマウス、CPT2KIマウスを用いた発症機序の解析も進展中である。また繰り越し期間中にTMPRSS13のKOマウスを用いた発症機序の解析が完成して高鳥インフルエンザウイルスの増殖にTMPRSS13が大きく関与していることが証明された。2)多臓器不全抑制のための代謝改善薬の検索:1PDHの活性抑制を解除するPDHK阻害剤のスクリーニングの結果、有望な化合物が数種類見いだされ、動物実験で極めて有望な化合物として同定された。これまでみいだされていたジクロール酢酸の約100倍強い阻害活性を見出した。2CPTIIの転写を促進する高脂血症治療薬Bezafibrateでミトコンドリアの活性化と細胞内ATPレベルの改善を見たことから、CPTII活性が半減しているヘテロCPTIIKOマウスで最適投与量、期間を検証している。さらに熱不安定性CPT2 KIマウスを用いたヒトのインフルエンザ脳症モデルマウスが完成した。3)上記に加え、感染重症化のバイオマーカーの検索が進み、感染の重症化に先立って血液中のAlarmシグナルとして、乳酸値/ATP値が敏感なAlarmシグナルであることを見出した。研究目的を達成するために研究を実施して以下の成果を挙げた。1.季節性・高病原性鳥インフルエンザウイルス感染で重症化するヒトでは、糖尿病、肥満、心不全、肺機能障害などの基礎疾患のあることが知られているが、重症化との因果関係がこれまで明らかにされていなかった。平成25年度の研究では、これらの高リスク患者に共通して存在する代謝不全、特にミトコンドリアのエネルギー代謝不全が重症化に関与している事を明らかにすることができた。特に糖代謝におけるミトコンドリアへの入り口を担うPyruvade Dehydrogenase(PDH)の活性が、インフルエンザ感染で特に大きく変動してエネルギー代謝に大きな影響を与える事を見出した。その原因として感染によって増加した炎症性CytokineがPDH kinase 4(PDK4)を増加させて、その結果PDH活性が低下する事を見出した。即ちPDH4阻害剤が感染重症化の治療薬になることを明らかにした。PDK4阻害剤のスクリーニングから、既存薬の中からdiisopropylamine dichloroacetateを、VitK誘導体から新規PDK4阻害剤を見出すことに成功した。2.当グループが作成したtrypsin 1,2のKOマウス、TMPRSS13のKOマウス、インフルエンザ脳症モデルマウスとして開発した脳症患者で見られる熱不安定性CPTII遺伝子のノックインマウスを用いた治療効果判定法の開発を進めた。3.感染重症化のバイオマーカー検索が進み、インフルエンザ脳症患者での感染重症化のAlarmシグナルとして、乳酸値/ATP値が特に敏感なAlarmシグナルであることを臨床検体から確認した。最終年度として、研究目的を達成するためにこれまでの研究の進展を図ると共に、インフルエンザ脳症の急速な脳浮腫の原因解明に努め、以下の成果を挙げた。2.小児のインフルエンザ重症化で問題となっているインフルエンザ脳症は、感染後数日内に急速な脳浮腫を特色とする。本年度の血管内皮細胞機能障害の発症機序の解析から、インフルエンザ感染直後に血管内皮細胞のGSK-3βが活性化され、その結果β-cateninのリン酸化に伴う分解亢進とVE-cadherinの減少が血管内皮細胞機能障害の原因と推定された。その結果、急性脳浮腫の治療薬にはGSK-3βを治療標的酵素とする阻害剤の開発が有望であることを明らかにした。3.インフルエンザ脳症の発症リスクを早期に診断するために、熱不安定性CPTII遺伝子多型を30分以内に遺伝子診断する方法として、理化学研究所が開発したSmartAmp法が有用であることをヒトの検体で確認した。4.昨年に続いて、感染重症化のAlarmシグナルとして、乳酸値/ATP値が特に敏感なAlarmシグナルであることを、さらに多くの臨床検体で確認した。26年度が最終年度であるため、記入しない。多臓器不全抑制のための代謝改善薬の検索において、有望なPyruvate Dehydrogenase Kinase 4の阻害剤として、diisopropylamine dichloroacetate(DADA)が見いだされ、VitKをリード化合物とした各種誘導体の合成から、DADAの約100倍強力な新薬の合成に成功した。さらに、DADAがサイトカインストームの治療薬として利用できる事を世界で最初に発見した。またその他のプロジェクトも概ね順調に進展している。病態医科学インフルエンザの重症化の主要な原因としてPDH活性の低下が明らかになったが、インフルエンザ脳症で見られる急速な脳浮腫については説明できない。今後、インフルエンザ脳症で見られる急速な脳浮腫の原因の解明とその治療法の検索を実施する。

プロジェクトの初年度ではあるが、多臓器不全抑制のための代謝改善薬の検索において、有望なPyruvate Dehydrogenase Kinase 4の阻害剤が見いだされ、インフルエンザ感染が誘導する多臓器不全を劇的に改善した。また多臓器不全抑制のためのその他の代謝改善薬として、Bezafibrateの有効性の検討、感染重症化のバイオマーカーの検索として乳酸値/ATP値、等で有望な成果が挙がっている。また、TMPRSS13のKOマウスを用いた発症機序の解析が完成し、高鳥インフルエンザウイルスの増殖にTMPRSS13が大きく関与していることが証明され、当初計画を超えるスピードで成果が達成された。平成24年度の経費を翌年に繰り越すに至った理由に、当初計画していたKOマウスの実験が、マウスの増殖が予定していたように増えずに、予定していた経費が次年度に繰り越されることとなった。これらは止むお得ない事情によるものであったが、繰り越し期間中に実験を完成することができた。今後の研究は、インフルエンザ感染の重症化と多臓器不全に有効な治療薬の絞り込みを集中して行う予定である。
微小重力培養した骨髄間葉系幹細胞による胸部大動脈瘤術後対麻痺の再生治療

胸腹部大動脈瘤術後の脊髄虚血や脊髄梗塞で起こる対麻痺は最悪の合併症である。骨髄間葉系幹細胞を使い変性した脊髄細胞を再生させるために微小重力環境下(10マイナス3G)で骨髄間葉系幹細胞を大量培養し脊髄再生を試みた。ラット大腿骨から採取した骨髄間葉系幹細胞を通常重力下と微小重力下で細胞培養した。微小重力培養骨髄間葉系幹細胞は未分化なままで培養できた。ラット脊髄虚血モデルは下行大動脈にバルーンカテを挿入して30分間単純遮断を行い対麻痺モデルを作成した。尾静脈から1)コントロール群(生食2ml)、2)通常培養間葉系幹細胞群2ml、3)微小重力培養間葉系幹細胞群2mlを注入したところ脊髄変性が軽減した。胸部下行、胸腹部大動脈瘤手術における脊髄虚血や脊髄梗塞により脊髄前角細胞が変性して起こる対麻痺は最悪の合併症である。ひとたび発症した対麻痺は有効な治療法がない。そこで、対麻痺に陥った脊髄神経細胞の骨髄間葉系幹細胞を用いた再生治療を考案した。分担研究者の弓削らが開発した3次元模擬微小重力細胞培養装置(Gravite(株)スペース・バイオ・ラボラトリー)を用いて骨髄間葉系幹細胞を培養すると通常重力下の細胞培養に比べて未分化骨髄間葉系幹細胞を大量に培養できることに着目した。微小重力環境下(10マイナス3G)でES細胞を神経幹細胞に分化誘導を行うと通常重力培養したより神経幹細胞(ネスチン発現細胞)が高率に出現した。この現象に着目して、微小重力環境下で培養した骨髄間葉系幹細胞または神経幹細胞を用いて虚血障害に陥った脊髄神経細胞を再生して対麻痺を治療することを発想した。平成26年はラット大腿骨より採取した骨髄間葉系幹細胞微小重力培養を微小重力培養を行い未分化細胞が大量に得られるかを基礎的に検討したところ、通常重力培養に比較して未分化細胞が大量に培養できた。骨髄間葉系幹細胞が、微小重力細胞培養では分化のスイッチが入ることなく培養されているものと推測した。微小重力培養で最も効率的に未分化細胞が得られる重力条件、培養条件、1Gに戻した時の微小重力培養細胞の変化を観察したが、10マイナス3G以下には微小重力条件を変えることができず十分な検討ができなかった。神経幹細胞分化の予備実験としてES細胞を無血清培養液と浮遊培養液液に混ぜて分化誘導させて神経幹細胞(ネスチン発現細胞塊)へ分化するかを検討したところ神経分化誘導を継続すると神経幹細胞に分化した。「研究目的」胸腹部大動脈瘤の最悪の合併症である脊髄虚血障害による対麻痺を治療する為に虚血壊死した脊髄を再生することを目的に実験した。「細胞実験」微小重力培養下では細胞は未分化なままで増殖する。微小重力培養した細胞をその後通常重力下に戻すと細胞の分化が始まる。この未分化な間葉系幹細胞を用いて脊髄再生を試みた。未分化な骨髄間葉系幹細胞は様々な細胞に分化可能で組織再生に寄与する可能性が高い。共同研究者の弓削らが開発した微小重力細胞培養器Graviteは10マイナス3乗の微小重力環境を培養器に付けたアームの3次元回転で作ることができる。微小重力環境では間葉系幹細胞が未分化な状態で下で大量に培養できることがこれまでの研究で判明している。本年度の研究では、ラットの脊髄から採取した骨髄間葉系幹細胞を微小重力下培養したところ未分化な骨髄間葉系幹細胞が大量に培養できた。通常重力下で培養を継続すると未分化な細胞が血液細胞や血管内皮細胞へと徐々に分化した。神経分化誘導法であるSFEB法を用いて未分化細胞を培養すると神経細胞塊が作成できた。骨髄間葉系幹細胞で脊髄再生ができる可能性が細胞レベルでは証明できた。「動物実験」対麻痺モデルとしてラットの下行大動脈をバルーンカテーテルで60分間単純遮断したところ半数のラットが脊髄麻痺を起こし下肢の動かない脊髄麻痺モデルが作成できた。微小重力培養した骨髄間葉系幹細胞をGFP(Green Fluoresce Protein)で染色して尾静脈注射するとラットの虚血壊死した脊髄にGFP染色された未分化間葉系幹細胞が沈着した。未分化間葉系幹細胞を注射した半数のラットは脊髄麻痺症状が一部改善し自力歩行が可能となった。本実験は有望で将来の臨床応用に期待が持てる。当初の1年は結果がでなかったが本年度はラット脊髄虚血障害モデルの作成に成功した。また微小重力培養でラットの骨髄間葉系幹細胞を大量に培養できるようになった。順調に実験が進行している。虚血壊死した脊髄に尾静脈から注射した骨髄間葉系幹細胞が一部沈着していることも免疫組織学的に証明した。今年度の成果にさらに期待が持てる。(目的)胸腹部大動脈瘤手術における脊髄虚血による脊髄麻痺(対麻痺)は重篤な合併症で今なお解決の課題が多い。脊髄間葉系幹細胞を用いた脊髄障害の再生治療は挑戦的な治療法である。ラットの脊髄間葉系幹細胞を微小重量培養で大量に増やし、尾静脈から注射すれば脊髄再生が得られると考え実験を前年度から継続した。(方法)ラットの腸骨から採取した脊髄間葉系幹細胞を10-3Gで細胞培養が可能な微小重力細胞培養器(Gravite)で培養した。3日間の間葉系幹細胞培養を行った。ラット下大動脈をバルーンで30分単純遮断して脊髄虚血モデルを作成した。

バルーン閉塞で対麻痺は全群で作成できた。微小重力培養した脊髄間葉系幹細胞10の4乗個を2mlの生食に混ぜ尾静脈から注射した治療群と生食2mlを尾静脈から注入したコントロール群の2群間で脊髄障害改善度を比較検討を行った。(結果)微小重力培養した脊髄間葉系幹細胞を10の4乗個を2mlの生食に混ぜ尾静脈から注射した治療群において明らかに脊髄再生効果が見られ、ラット下肢の運動機能が改善した。脊髄の免疫組織学的検査にても微小重力培養した脊髄間葉系幹細胞を10の4乗個を2mlの生食に混ぜ尾静脈から注射した治療群において、障害脊髄への脊髄間葉系幹細胞の取り込みが見られ脊髄再生が起こっていることが確認された。(結論)ラットの脊髄障害モデルで微小重力培養した脊髄間葉系幹細胞を10の4乗個を2mlの生食に混ぜ尾静脈から注射した治療は有用であった。しかし、人体における安全性は確立されていないので臨床応用は行わなかった。胸腹部大動脈瘤術後の脊髄虚血や脊髄梗塞で起こる対麻痺は最悪の合併症である。骨髄間葉系幹細胞を使い変性した脊髄細胞を再生させるために微小重力環境下(10マイナス3G)で骨髄間葉系幹細胞を大量培養し脊髄再生を試みた。ラット大腿骨から採取した骨髄間葉系幹細胞を通常重力下と微小重力下で細胞培養した。微小重力培養骨髄間葉系幹細胞は未分化なままで培養できた。ラット脊髄虚血モデルは下行大動脈にバルーンカテを挿入して30分間単純遮断を行い対麻痺モデルを作成した。尾静脈から1)コントロール群(生食2ml)、2)通常培養間葉系幹細胞群2ml、3)微小重力培養間葉系幹細胞群2mlを注入したところ脊髄変性が軽減した。胸部下行、胸腹部大動脈瘤手術における脊髄虚血や脊髄梗塞により脊髄前角細胞が変性して起こる対麻痺は最悪の合併症である。対麻痺に陥った脊髄神経細胞の骨髄間葉系幹細胞を用いた再生治療を考案した。分担研究者の弓削らが開発した3次元模擬微小重力細胞培養装置(Gravite(株)スペース・バイオ・ラボラトリー)を用いて骨髄間葉系幹細胞を培養すると通常重力下の細胞培養に比べて未分化骨髄間葉系幹細胞を大量に培養。微小重力環境下(10マイナス3G)でES細胞を神経幹細胞に分化誘導を行うと通常重力培養したより神経幹細胞(ネスチン発現細胞)が高率に出現した。この現象に着目して、微小重力環境下で培養した骨髄間葉系幹細胞または神経幹細胞を用いて虚血障害に陥った脊髄神経細胞を再生して対麻痺を治療することを発想した。平成26年はラット大腿骨より採取した骨髄間葉系幹細胞微小重力培養を微小重力培養を行い未分化細胞が大量に得られるかを基礎的に検討したところ、通常重力培養に比較して未分化細胞が大量に培養できた。骨髄間葉系幹細胞が、微小重力細胞培養では分化のスイッチが入ることなく培養されているものと推測した。微小重力培養で最も効率的に未分化細胞が得られる重力条件、培養条件、1Gに戻した時の微小重力培養細胞の変化を観察したが、10マイナス3G以下には微小重力条件を変えることができず十分な検討ができなかった。現在の微小重力培養装置は1G、マイナス13Gまで微小重力を変更できるが、細胞をさらに静的にするのはより微小重力が必要と思われた。
東大物性研SOR-RINGにおけるビーム結合インピーダンスの測定

東大物性研・SOR-RINGでは、ビーム電流が数mA以上になるとバンチ結合型ビーム不安定性による激しい縦方向ビーム振動が常時観測されている。本研究の目的は、SOR-RINGのビーム結合インピーダンスをリングを構成する全ての真空チェンバーについて測定し、ビーム不安定性の原因を同定すると共に不安定性抑制の可能性を探ることである。95年夏期の運転停止期間中に、全ての真空チェンバーについて、同軸ワイヤー法によるインピーダンス測定を実施した。測定によると、比較的大きなインピーダンスを持つ共鳴モードは、RF空洞以外の真空チェンバーにもいくつか存在する。(ただし現在は、不安定性の原因となるモードを完全に同定するには至っていない。)また、ビーム・スクレーパ-を装着したS7直線部チェンバーにおいては、インピーダンスが大きく(10^2KΩ)スクレーパ-の位置によって周波数が大きく変化する(0.84-1.14GHz)共鳴モードの存在が確認された。実際、このスクレーパ-の位置は縦方向不安定性の振る舞いに大きく影響しており、ビームを用いたスタディでは、共鳴周波数が850MHz付近になる位置にスクレーパ-を設定すると150mA以上のビーム電流においても不安定性が完全に抑制されることがわかった。このことは、この共鳴モードが850MHz付近になると不安定性をダンプする方向に作用することを示唆している。なお、スクレーパ-を上の位置に固定したままでリングの運転を行ったところ、4時間に亘って不安定性は全く生じなかった。今後はMAFIAを用いて各チェンバーのインピーダンスの計算を進め、測定との比較を行いながら不安定性の原因となるモードの同定を行う。また、全ての真空チェンバーについて損失パラメーターのバンチ長依存性の測定も行ったので、その結果からリングの実効的なインピーダンスを求めていく予定。
ヒト肝ハイパーサーミアによる熱ショック蛋白誘導に関する研究-虚血再灌流障害に対する耐性獲得の試み

研究は放射線科の協力を得て実施した。臨床ハイパーサーミア用のサーモトロンRF80を用いて肝右葉切除予定の肝癌患者に本研究の主旨を説明し、同意を得られた場合にのみ手術3日前に肝加温を行った。ハイパーサーミア前にエコー下に多点センサーを肝内に穿刺誘導し、肝加温中の腫瘍部温、及び非腫瘍部温測定を行った。RF波による加温中に皮膚に熱集中部位が生じ、その点に痛みを訴えて十分なエネルギーを与えられない場合を除けば加温効果は十分で42-43°Cに上昇させられた。3日後の開腹所見では皮下組織に軽い熱傷の跡がみられ、肝門部の組織が幾分浮腫ぎみな印象がある以外問題はなく、手術当日の肝機能検査上も異常を認めなかった。熱ショック蛋白の誘導に関しては純粋飼育の動物と異なり、正常肝と臨床上判定される症例においてもHSP72がわずかに発現していること、さらに肝炎に罹患している患者の場合には肝加温を施行しなかった症例においてもHSP72の発現があることが判明した。しあし、ハイパーサーミアを施行した症例ではその濃度はさらに高くなっていたことから、今回の方法で術前前処置として手術3日前のハイパーサーミアによるHSP72誘導が人肝においても可能であることがわかった。術後の経過に関しては術前ハイパーサーミアを行ったためと考えられる合併症は一例もなく、術後経過は生化学検査、ICGテストを含めすべて順調であり副作用は認めなかった。本年度の成果として人肝においてもHSP72を誘導することが可能であることが判明したため、今回は患者の安全を考えて肝切離中のプリングル氏法は一切使用しなかったが、今後は虚血再潅流障害に対する耐性が実際に誘導できるかどうかが課題となる。また、日本においては肝癌患者の大多数が肝炎に罹患しているため、今回判明したハイパーサーミア以前よりHSP72が発現している場合とそうでない場合の比較検討が重要になると思われた。
新規複合アニオン化合物の創製：物質合成と設計指針の確立

本研究では、無機材料合成の第一線の専門家を組織して技術を結集し、複合アニオン化合物という新たな物質系に対し、系統的な新物質探索および新合成手法の開発を行うことで、新たな学術領域の基礎学理を構築し、創エネ・省エネに貢献する革新的な新材料を創成ことを目的としている。本年度は、特に新合成法の開発と複数アニオンのアニオン配列・積層構造の制御に重点を置き研究を進めた。まず酸窒化物の新規合成法として有毒なアンモニアガスではなく、固体窒素源を用いる全く新しい手法を開発した。これにより従来法よりも低温・短時間かつ均質性の高い酸窒化物の大量合成が可能となった。実験・理論を駆使して物質合成とアニオン配列秩序の解明・制御にもペロブスカイト系を中心に取り組み、ペロブスカイト類縁の酸水素化物・酸水酸化物等におけるcis-trans配位選択性や、酸窒化物ペロブスカイトにおける複合アニオン秩序を伴う長周期構造(>3nm)を発見した。また、酸窒化物薄膜の格子歪みによるcis-trans配位制御とそれに伴う強誘電性の発現にも成功した。これらの結果は、様々な複合アニオンの配位構造が現れること、そしてそれを制御できる可能性を示している。また、層状酸ハライド光触媒では、マーデルングポテンシャル計算により価電子帯バンド構造を再現できることを見出した。これは、複合アニオンによるバンド構造の制御と予測の可能性を示す。この他にも、特異的に狭いバンドギャップをもつパイロクロア構造を持つ鉛酸フッ化物など多数の新物質の合成に成功した。また非酸素系複合アニオン化合物合成の成功、電池材料におけるナノ粒子・ヘテロカーボンを用いた表面複合アニオン化による特性向上など、当初計画の前倒しや、計画した以上の成果が挙がっている。研究実績の概要にある通り、本研究では昨年度までに、固体窒素源を用いた酸窒化物新物質合成の開発、実験・理論を併用した複数アニオンの配位選択性の制御、アニオン配位制御による強誘電性の発現や複数アニオンが介在したバンドギャップ制御による安定な可視光応答光触媒の開発のなどの成果を挙げている。これらの成果は研究開始当初設定した、「物質設計自由度に立脚した、テーラーメイドでの物質合成」「真に社会に求められている革新的な材料開発」という課題の実現に向け着実な進歩を示すものである。また次年度以降に予定していた非酸化物系複合アニオン化合物の開発や、実用電池材料における複合アニオン化による特性改善など、当初計画より前倒しで研究が進んでいる。このほか、酸フッ化物におけるバンドギャップ減少と可視光応答光触媒機能の発現や、酸水素化物中の水素の電子的な機能の発見など、当初予想していなかった成果も実現しており、これらも今後の複合アニオン化合物の領域発展と新機能材料開発に有用な成果である。これらのことから、本研究は複合アニオン化合物合成の基礎学理構築及び革新的新材料創成に向け、当初の想定以上に進展していると判断できる。「物質設計自由度に立脚した、テーラーメイドでの物質合成」「真に社会に求められている革新的な材料開発」という課題の実現に向け、A01内、及び領域内でより緊密に連携して研究を進めて行く。平成31年度は新合成法の開発及び複合アニオン配列秩序制御の高度化を中心に研究を進める。酸窒化物新合成法の特性を活かし、より高次のアニオン組成・配位の制御を実現し、機能化へと繋げる。代表・荻野のリーダーシップのもと、積み上げてきた各種合成法の知見を総動員し、複数手法を組み合わせた多重合成法の開発にも注力する。高圧による非対称なアニオンの圧縮効果、トポケミカル反応による超格子構造形成といったこれまで得られた知見と、計算科学によるアニオン配列・構造予測を組み合わせ、テーラーメイドの物質合成を行う。一部前倒しで探索を行っている非酸化物系、三種アニオン混合系、有機無機ハイブリッド化合物なども含め、様々な系で新物質探索を進めるとともに、cis-trans配位、超格子構造等の複合アニオン特有の新奇秩序の解明と制御を行う。A02との緊密な協力により、構造・配列の生成因子を解明し、統一的な理解を深める。マテリアルズインフォマティクス、フォノン計算等による構造予測の利用により物質探索を加速する。単結晶作製による本質的な物性評価、薄膜による構造・物性制御を行う。平成31年度以降は、それまでの成果を基に、物質及び合成法と構造・秩序及び機能との相関の理解を目指す。それまでに得られた実験・理論の様々な成果を活用し、アニオン配列秩序、積層構造及び電子構造制御した化合物をテーラーメイドで合成する手法を確立する。A03で得られた機能発現に関する基礎学理を元に、革新的機能を持つ材料開発を進める。本研究では、様々な実験手法を駆使し、アニオンの組成・局所構造・秩序度などを制御した斬新な複合アニオン化合物の創出を目指した。各グループの成果概要は以下の通りである。層状の複合アニオン化合物に対し、固体化学的な観点に着目して物質探索を行った結果、酸ハロゲン化物を中心に多数の新物質を発見した。これらの化合物は蛍光、熱電、超伝導などの特性を持つことが分かった。(荻野)高圧合成法を中心に複合アニオン物質探索を行った結果、強誘電転移の謎の解明に迫る酸窒化物、新しい遷移金属酸水素化物の合成と部分シス秩序のほか、層状リンテルル化物において配位選択性の重金属吸収をする物質などを発見した。(陰山)

特に新規酸化フッ化物の合成に取り組み、高圧・高温下での合成を行った。また、新規合成プロセスの開拓を目指してフッ化物を原料として酸素を導入する合成に着手した。(稲熊)新規複合アニオンの探索およびその機能開拓、複合無機化学的手法による前駆体の合成を実施した。BaYSi2O5Nで表される新規化合物を見出し、これが蛍光体の母体として機能することを見出した。また種々の試料を班員に提供した。(垣花)ソルボサーマル反応等の溶液プロセスにより形態制御した金属酸化物・水酸化物を前駆体とすることで、形態制御された窒化物の合成に成功した。溶液プロセスによる窒素やカーボン等のアニオンをドープした比表面積の高い酸化チタンやストロンチウム系光触媒の合成にも成功した。(殷)窒化炭素C3N4を用いた新しい合成手法を開発しアンモニアを使用せずに酸窒化物ペロブスカイトの低温合成に成功した。シアナミド系中間生成物が高い反応性に寄与していることを明らかにした。(鱒渕)共同研究7件を開始し、複合アニオン物質系の実験研究に資する第一原理電子状態計算を実施した。先方所属学生への計算技術移転を目的とする研究指導を行った。(本郷)主要な成果を研究実績の概要欄に記載した通り、現在までに各グループで様々な研究が進行中である。これまでに新物質の発見を基軸として、アニオン局所構造の制御、特異な配位選択性を持つ化合物の発見や化合物の形態制御などの成果が挙がっているほか、新合成ルートや新たな物質系の開拓などについても今後の期待が持てる結果が出ている。従来「複合アニオン化合物」の名を冠した学問分野は存在せず、本研究プロジェクトでも採択時点では計画メンバーの所属学会バラバラであったが、本プロジェクトで共同研究を推進した結果、材料研究者の計算科学や構造解析の有効活用、前駆体を用いた新たな合成法の開拓、従来考慮していなかった機能性の評価、など様々な班内・班間協力の成果が出始めている。「複合アニオン」という新たな学問領域の創出と革新的新材料の創製という本プロジェクトのミッションに照らすと、おおむね順調に成果で出ていると考えている。本研究では、複合アニオン化合物に特化した新合成法の開発、酸窒化物・酸水素化物・層状化合物など様々な物質系での新物質探索、計算科学の活用により、革新的新機能材料の開発を行った。新物質合成:高圧合成、トポケミカル反応、ソルボサーマル反応など各種合成手法を駆使した系統的・徹底的な物質探索により、約30個の新規複合アニオン化合物の合成に成功した。高圧合成による新規極性酸窒化物の合成、構造特異性に由来する発光及び熱電特性など、様々な物質・機能性を見出している。ナノ粒子など高活性前駆体を用いることで、複合アニオン化合物の生成が促進されることも明らかとなった。新合成法開発:最も重要な成果の一つが酸窒化物の新合成法の開発である。従来酸窒化物の合成はアンモニア雰囲気下での高温合成が主流で、毒性があるほか、高い還元性により、窒素量・配位状態を制御した精密合成が困難で、酸窒化物の機能性開拓の大きな障害となっていた。そこで窒素源として窒化炭素C3N4などの固体窒素源を用いることを着想した結果、アンモニアガスが不要、かつ従来より低温・短時間で酸窒化物の大量合成が可能となった。
新しい蛋白チロシンキナーゼTxkのヒトTh1型ヘルパーT細胞における役割

Txk分子は、Th1型T細胞と休止期T細胞(末梢血T細胞)に発現しているがTxkに対するアンチセンスODNを用いて、T細胞のTxk分子の欠失を試みたところ、Th1型細胞クローンでは抗原刺激に伴うINF-γの発現を著名に抑制したが末梢血T細胞のINF-γ産生は部分的にしか抑制しなかった。またTxkを発現しているT細胞株であるJurkat細胞はCon A刺激でもINF-γを微量しか産生せず、以上のことからTxk分子のINF-γ産生における役割が末梢血やJurkat細胞とTh1型T細胞で異なっている可能性を示唆しており、末梢血T細胞よりもThl型に分化したT細胞のINF-γ産生に重要な役割を果たしていると考えられる。Txk分子の役割を明確にするためにTh1型T細胞を用いて検討を行う必要があるが、T細胞クローンでは解析のための十分な細胞数が得られない。T細胞クローンを用いないでTxk分子の役割を解析する手段として遺伝子欠損マウスの作成が必要と考えられる。そこで、遺伝子欠損マウスの作成を試みるため、まずTh1型T細胞の分化の鍵を握る分子であるIL-12の欠損マウスの作成を試みた。ES細胞は129系マウス由来のR1細胞とC57BL/6由来のBLIII細胞を使ってIL-12p40遺伝子のターゲッティングを行った。R1細胞からは1個、BLIII細胞からは5個の相同組換クローンを得た。これらのクローンを使ってES細胞キメラの作成を試みたところ、R1細胞クローンから寄与率30%程度の雄キメラマウス1匹が得られた。このキメラマウスから子供を得たが、ターゲッティングされた遺伝子座を有する産仔は0/42と認められず生殖細胞系へのES細胞の寄与は認められなかった。また、BLII細胞クローンを用いたES細胞キメラは現在作成しているが、出産後喰殺してしまい得られていない。現在、寄与率の高いキメラマウスの作成と帝王切開によるESキメラマウスの救済を検討中である。Txk蛋白に対する抗体を作製する目的でヒスチジンタグ融合蛋白発現ベクターpQE-32ベクターに翻訳開始点と同一フレーム上に存在する5'末端非翻訳領域のストップコドンを欠失させたTxkのcDNAをフレームをあわせて挿入しJM109およびBL-21大腸菌株に導入したが、IPTGで発現誘導しても完全長のリコンビナント蛋白の発現を認めることができなかった。そこでRT-PCRで増幅したTxk cDNAをグルタチオン-S-トランスフェラーゼ(GST)融合蛋白発現ベクターに組み込み、JM109やBL-21等のK12株以外のTOPP-3大腸菌株に導入しIPTG誘導して発現させたところ、C-末端キナーゼドメインに対する抗Txkペプチド抗体を用いたウエスタンブロット法で認識可能なリコンビナント蛋白を得ることができた。現在、このリコンビナント蛋白で免疫して抗体を作成中である。抗Txkペプチド抗体を用いて免疫組織染色を行ったところT細胞株であるJurkar細胞ににTxk蛋白の発現を認め、B細胞株であるRajiにはTxk蛋白の発現は認められなかった。さらにRT-PCR法でもB細胞株にはTxk mRNAは認められないことも確認している。またTxkには核移行シグナルが存在するが、細胞内の局在場所は細胞質であることも認めた。Th2型疾患である気管支喘息患者で健常者と比較してTxk陰性細胞が増加している傾向が認められたが現在さらに検討中である。TxkのアンチセンスODNを作製してTh1及びTh0型T細胞に対する効果を検討したところ、抗原刺激に伴うTh1型サイトカインであるインターフェロン-γの産生を選択的に抑制した。また、末梢血T細胞を用いてPHAで刺激し産生されるインターフェロン-γもTxkアンチセンスODNの添加により抑制されたがセンスODNは影響を与えなかった。Th2型サイトカインであるIL-4の産生にはアンチセンス、センスODNともに影響を与えなかった。このことから、TxkはTh1型T細胞に特徴的なサイトカインであるインターフェロン-γの産生に直接かかわっている可能性が示唆された。ES細胞は129系マウス由来のR1細胞とC57BL/6由来のBLIII

細胞を使ってIL-12p40遺伝子のターゲッティングを行った。R1細胞からは1個、BLIII細胞からは5個の相同組換クローンを得た。これらのクローンを使ってES細胞キメラの作成を試みたところ、R1細胞クローンから寄与率30%程度の雄キメラマウス1匹が得られた。このキメラマウスから子供を得たが、ターゲッティングされた遺伝子座を有する産仔は0/42と認められず生殖細胞系へのES細胞の寄与は認められなかった。また、BLII細胞クローンを用いたES細胞キメラは現在作成しているが、出産後喰殺してしまい得られていない。現在、寄与率の高いキメラマウスの作成と帝王切開によるESキメラマウスの救済を検討中である。
魚類の生体外卵生産技術の確立

チョウザメ類は、その卵に高い価値があり、経済的価値が極めて高い魚種である。しかし、近年、乱獲や生息環境の悪化などによりチョウザメ類の資源量は世界的に減少の一途をたどっている。チョウザメ類は、飼育環境下では自然産卵しないため、ホルモン投与により排精および排卵を誘起しているが、種苗の安定供給には至っていない。これまでに、我々は卵黄形成を完了したチョウザメから摘出した卵巣を培養し、卵成熟、排卵、受精および孵化に成功している。しかし、排卵率は季節により個体毎に大きくバラついた。そこで本研究では、季節変化に伴いホルモンが成熟および排卵に及ぼす影響について調べた。その結果、ホルモン無添加の対照群では成熟および排卵は誘起されなかった。ホルモン添加群では、成熟率は実験を通して100%だった。排卵はこれまで同様に17α-ヒドロキシプロゲステロン(17αOHP)とサケ脳下垂体抽出液(SPE)の単独または17αOHPとSPEの複合添加によって誘起された。排卵率は季節により上昇し、SPE単独に比べ複合添加群で排卵率が高い傾向にあった。また、2010年3月においてダウリアチョウザメではSPEの単独および複合添加で、ミカドチョウザメでは17αOHPの単独および複合添加で高い排卵率が得られたことから、既に高い成熟能および排卵能を有していると考えられた。一方、17αOHP単独では排卵しなかった卵母細胞でも、SPE単独および複合添加により排卵が誘起されたことから、SPEが排卵能を高めることが示唆された。現行のニホンウナギの人為催熟法では、サケ脳下垂体抽出液(SPE)の毎週投与により卵黄形成を促進している。卵黄形成完了後には、SPEを再投与(プライミング)し、その24時間後に最終成熟誘起ステロイドである17α、20β-dihydroxy-4-pregnen-3-one(DHP)を注射することで、最終成熟(卵成熟)および排卵を誘導している。これまでに、我々はプライミング後のニホンウナギから摘出した卵巣を培養し、卵成熟、排卵、受精および孵化に成功している。しかし、孵化率は個体毎に大きくバラつき、その原因はプライミング前にあると考えられた。そこで本研究では、プライミング前の卵巣を用いて。これまで同様に生体外で排卵、受精および孵化が可能か検討した。その結果、SPEプライミング前のウナギから摘出した卵巣でも、生体外でGTH前処理(プライミング)することで卵成熟能(DHP感受性)を獲得させ、卵成熟、排卵および仔魚を得ることが出来ることが示された。また、チョウザメを用いて同様の方法で孵化仔魚が得られるか検討。まず、生体外実験系確立の試、培養液の検討を行った。その結果、ウナギでは有効であった生理的塩類溶液では卵を良好な状態で維持出来ず、L-15培養液で良好な状態を維持した。次に、チョウザメでは卵成熟誘起ホルモン(MIH)を培養液中に添加することで卵成熟は誘導できるが、排卵までは誘導できないため、培養液にSPEを添加することでSPE単独またはMIHとSPEの複合添加で排卵誘導に成功した。得られた卵を人工授精に用いた結果、1例ではあるが孵化仔魚が得られた。このことから、ウナギ同様にチョウザメにおいても生体外実験系を用いた孵化仔魚生産の可能性を示した。
インフルエンザウイルスの宿主適応機構に着目した新規抗ウイルス薬リード化合物の探索

鳥インフルエンザウイルスによる宿主域の障壁突破は、ウイルスーヒト宿主間の不適合性によって制限されている。申請者はこれまで、鳥インフルエンザウイルスが感染患者内で獲得するヒト適応変異を網羅的に探索することで、新規のヒト適応変異群を同定してきた(Arai Y et al, PLoS Pathog12:e1005583, 2016; Watanabe Y etal, Mbio 6:e00081-15, 2015)。これらの研究成果を発展させ、本研究は当該変異群を導入した組み換えウイルスをヒト適応化モデルウイルスとして用いることで、ヒト細胞内でのインフルエンザウイルス複製に必須の宿主因子を同定することを目的とする。さらに、同定した宿主因子に結合することでウイルス複製を抑制するリード化合物を探索し、その抗ウイルス作用を評価することで、新規抗ウイルス薬開発に向けた有用性を見出す。先行研究では、申請者が確立したポリメラーゼ三量体に結合する宿主因子を効率的に共沈させる免疫沈降法を用いて、wtウイルスポリメラーゼと比較して変異体ポリメラーゼ三量体に特異的に検出されるバンドを確認している。本年度はこれらのバンドに対してLC-MS/MSによる質量解析を実施することで、ヒト細胞内においてモデルウイルスポリメラーゼ蛋白質が特異的に結合するヒト宿主因子群を選出した。また、これらの候補宿主因子のノックダウンおよびノックアウトした細胞を作出中の状況である。ヒト細胞内でのウイルス複製に必須の宿主因子の候補を複数選出し、ノックダウンおよびノックアウトした細胞を作出している。候補宿主因子群をノックダウンまたはノックアウトさせたヒト由来細胞にけるウイルス増殖性を解析し、ウイルス複製に重要なヒト細胞因子群を同定する。また、同定宿主因子の部分欠損体を作成することで、ウイルスポリメラーゼ蛋白質ー宿主因子間の相互作用ドメインを決定する。