hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
球面収差補正STEM-EELSによる界面・欠陥近傍の局所状態解析

球面収差補正された高性能走査型透過電子顕微鏡に電子エネルギー損失分光法を複合した手法を用いて、結晶性試料を原子分解能レベルで局所状態解析する新しい位置分解スペクトル法を開発した。それにより、遷移金属酸化物中の局所領域から構造歪みに起因する電子状態変化を検出することに成功した。また、エピタキシャル成長した薄膜の基板との界面近傍における構造を明らかにし、構造不整に伴う電子構造や組成の局所変化を解明した。本年度は、当該研究において使用する新規開発された電子顕微鏡の立ち上げとその基本特性を実験的に明らかにした。照射レンズ系の球面収差が補正された走査型透過電子顕微鏡(STEM)と、鏡体内に組み込まれたオメガ型エネルギーフィルターに関する以下の特性を明らかにした。(1)収差補正STEMによる高分解能高角度暗視野(HAADF)像観察を実施し、その空間分解能を明らかにした。Siの[110]方位およびSrTiO_3の[001]方位から観察した原子分解能像のフーリエパターンより、0.08nmの空間分解能が達成していることを確認した。(2)エネルギーフィルターを用いた電子エネルギー損失スペクトル(EELS)を測定し、エネルギー分解能0.3eVを確認した。また、(1)で得られるSTEM電子プローブを用いた局所解析では、0.4eVから0.5eVで内殻電子励起スペクトルが測定できることを起きらかにした。さらにエネルギー安定度は0.1eV/min以下が実現しており、高精度スペクトル解析が可能であることを明らかにした。(3)収差補正STEMによる電子プローブの集束角度を測定し25mrad程度となっていることを確認した。これは、200kVのSTEMを用いたHAADF法では試料の深さ方向の分解能は8nm程度になることを示しており、有効な3次元観察を実施するには加速電圧の増加やより強力な収差補正を行い、深さ方向の分解能の改善が不可欠であることが判明した。(4)固体内の界面・欠陥近傍の局所解析の実験を開始した。具体的にはSrTiO_3基板上に成長したBaTiO_3薄膜の高分解能HAADF観察およびEELS測定に着手し、位置分解EELSの計測条件を検討した。球面収差補正走査型透過電子顕微鏡を用いた、固体内界面や欠陥近傍の局所解析を実施した。(1) SrTiO3基板上にエピタキシャル成長したBaTiO3(BTO)薄膜の界面における局所状態解析を行った。界面近傍のBTO薄膜には薄膜成長に伴う構造の歪みやミスフィット転位の導入が確認され、位置分解電子エネルギー損失分光法により、その領域の電子構造変化を捉えることに成功した。特に、歪み領域から測定された価電子励起スペクトルから導出された誘電応答関数から、歪みに起因する局所電子構造変化が明らかにされた。得られた結果は第一原理バンド計算により解析された。(2) SrTiO3基板上にエピタキシャル成長したダブルペロブスカイト構造のLa2SnCuO6薄膜について、界面構造の高角度暗視野像(HAADF)観察を行った。その結果、層状構造が形成される薄膜成長初期過程においては、界面直上のB-サイト原子はCu原子が成長していることが判明し、また、エピタキシャル成長における基板ステップの影響も明らかにされた。さらに、原子分解能HAADF像に対するマルチスライスシミュレーション法を実施し、わずかな構造的変位や温度因子の違いが原子コラム強度に影響することを見出し、その変化の定量的な解析を行った。(3)シリコン基板上に作製された鉄シリサイド薄膜のHAADF観察を行い、界面構造を明らかにした。特に、薄膜作製の前段階で行われたシリコン基板の表面処理において、1keVのNeイオン照射は良好な界面構造を形成することが明らかになり、その場合、鉄シリサイドの鉄原子がシリコン基板の第4原子層直上に位置するエピタキシャル構造であることが明らかになった。本年度は走査型透過電子顕微鏡で原子分解能像を観察しながら、電子プローブを特定原子サイトに入射し電子エネルギー損失分光法により内殻電子励起スペクトルを計測するサイト分解EELS法の開発と応用を行った。それにより、以下の二種の遷移金属酸化物薄膜に対して局所構造の歪みや対称性の違いによる電子構造変化を明らかにした。1.層状ダブルペロブスカイト構造のLa2SnCuO6薄膜に適用し、CuO6とSnO6八面体から独立に酸素K殻電子励起による吸収端微細構造を計測し、局所電子構造の違いを明らかにした。CuO6八面体近傍からのスペクトルではCuの3d軌道と混成した酸素2p軌道への遷移に帰属されるプレピーク構造を検出し、Cu-3dホールの軌道対称性を明らかにした。これはヤーン・テラー歪みによる電子構造変化を原子分解能レベルで捉えたものである。また、SnO6八面体近傍の電子構造はイオン結合性が強くスペクトルの微細構造に内殻空孔効果が顕著に表れることを明らかにした。

2.Brownmillerite構造を有するSrFeO2.5およびCaFeO2.5薄膜についてサイト分解EELS法を適用し、単位胞内に存在するFeO6八面体とFeO4四面体における局所電子構造の違いを明らかにした。両サイトから測定された酸素K殻電子励起の微細構造の解析から、FeO4四面体はFeO6八面体に比べ共有結合性が強いことが明らかになった。また、FeO6八面体から測定されたスペクトルのプレピーク構造は、Aサイト原子の違いにより僅かに異なり、酸素欠損による八面体の歪みの違いに帰属できることが明らかになった。
末梢前庭器官障害時の中枢性代償発現機構に関する研究-治療法確立のために-

片側末梢前庭器官障害時の種々の平衡機能障害の症状は速やかに中枢レベルで代償されることが知られており、この現象はVestibular compensation(VC)と呼ばれている。この現象の発現機構を中枢前庭系に対する生化学的手法を用いて解明し、ひいては前庭機能障害患者に対する薬物治療法確立をめざす努力の一環として下記の如き研究を行い、成果を得た。1.ラットを用い、その片側内耳をエンフルレン麻酔下に手術的に破壊する方法を確立した。術後、動物は首の傾き等の種々の典型的な片側末梢前庭機能障害の諸症状を示したが、各症状は各々固有の速度をもって代償された。2.上記方法にて片側内耳破壊したラットに種々の薬剤を全身投与し、首の傾きの改善をVCの指標として、これらの薬剤がVCに及ぼす影響を調べたところ、コリン作働性神経系、及びグルタミン酸作働性神経系に関する薬剤が、VCの過程に最も強い影響を及ぼすことがわかり、VCの発現にこの2つの神経伝達物質作働系が関与している可能性が示唆された。3.そのうちのコリン作働性神経系がVC発現に演ずる役割を調べるため、片側内耳破壊後の種々の時間において、ラットの前庭神経外側核におけるコリン作働性ニューロンの伝達物質の動態の神経生化学的解析を試みた。まず伝達物質であるアセチルコリン量には有意な変化を認めなかった。またアセチルコリンエステラーゼ活性も有意な変化を示さなかったが、コリンアセチルトランスフエラーゼ活性は、術後15分の時点において健側の核にて低下を示した。しかし、高親和性コリン取り込み能、アセチルコリン放出速度、ムスカリン性アセチルコリン受容体量には術後15分の時点で有意な変化がなかった。以上より、VCに関与する可能性のある中枢のコリン作働性ニューロンは前庭神経外側核以外の部位に求めねばならないであろうと思われる。
初代培養神経内分泌細胞におけるカルシウムイオンと膜電位の画像解析

本研究は神経内分泌細胞における細胞内Ca^<2+>濃度[Ca^<2+>]_iの調節機構、あるいは役割を解明する目的で平成7年度から8年度にかけて行った。視床下部視索上核(SON)の神経細胞、下垂体中葉細胞、副腎髄質細胞を使用し、単一細胞レベルで[Ca^<2+>]_iと、膜電位あるいは膜電流を計測、解析した結果、以下の事実が判明した。1.SONの神経細胞において、PACAPは強力な[Ca^<2+>]_i上昇作用を有していた。2.牛副腎髄質細胞ではPACAPは著明な細胞内ストアからのCa^<2+>放出を引き起こした。3.ラット下垂体中葉細胞においてはPACAPはCa^<2+>放出を伴わないCa^<2+>流入を引き起こした。4.牛副腎髄質細胞でペプチドPAMPはニコチン誘発性電流とそれに引き続く[Ca^<2+>]_i上昇を抑制した。5.GABA_B受容体がシナプス前に存在し、GABAとグルタミン酸の放出を抑制することによりSONの機能調節に密接に関与していた。6.アンギオテンシンIIがSONニューロンの外向き整流性K電流を可逆的に抑制した。7.AT1受容体のアンタゴニスト、LosartanによってSONのシナプス電流の一部が抑制された。8.アドレノメデュリンがSONニューロンに直接作用して、[Ca^<2+>]_i上昇を引き起し神経の放電を修飾した。9.GABA_B受容体がSONのシナプス後にも存在し、膜電位依存性Ca^<2+>チャネルを百日咳毒素感受性GTP結合蛋白を介して抑制した。10.グルタミン酸によりSONニューロンの[Ca^<2+>]_iは増加し、キスカル酸、transACPDは細胞内Ca^<2+>ストアからのCa^<2+>放出を引き起こした。11.プロスタグランディンE_2(PGE_2)はSONニューロンに直接作用し、[Ca^<2+>]_iの上昇と膜電位の脱分極を引き起こしたが、インターロイキン1βは直接効果を示さなかった。12.PGE_2は下垂体中葉の膜電位依存性Ca^<2+>チャネル電流をEP1、EP3受容体、百日咳毒素感受性GTP結合蛋白を介して抑制した。13.牛副腎髄質細胞のPACAP依存性Ca^<2+>放出は主にリアノジン受容体を介していた。14.SONニューロンにおいて[Ca^<2+>]_iと膜電位あるいは膜電流の同時測定を行い、自発性の間歇型放電を示すニューロンでは放電に同期した自発性のCa^<2+>オシレーションが観察された。15.ラット脳弓下器官の神経細胞においてアンギオテンシンIIは[Ca^<2+>]_i上昇を引き起こし、これはlosartanで拮抗された。現時点までに視索上核スライス標本および単離神経細胞標本、さらには神経細胞のモデルとして用いた牛副腎髄質細胞におけるカルシウム画像解析ならびにパッチクランプ法による電気生理学的なアプローチにより、種々の神経伝達物質およびその候補の作用に関して以下の事実が判明した。1.視床下部の室傍核ならびに視索上核のmagnocellularneurons領域に大量に含まれていることが判明していた神経ペプチドであるPACAPが強力な細胞内Ca濃度上昇作用を持っていた。そしてこの作用は持続性の脱分極ならびに活動電位の発生頻度増加を伴っていた。2.PACAPの持続性のCa濃度上昇ならびに膜電位の脱分極は膜電位非依存性の陽イオンチャネルの活性化が中心的に関与していた。また膜電位依存性のCaチャネルの関与も示唆された。細胞外Ca除去によりPACAPによるCa上昇は消失したことから細胞内ストアからのCa遊離は起きないことが確認された。3.視床下部神経細胞とは対照的に牛副腎髄質細胞ではPACAPは著明な細胞内ストアからのCa放出を引き起こした。この放出はCaffeine/Ryanodine感受性ストアからの放出であり、このCa放出の後、持続性の陽イオンチャネルの活性化が起こり、Ca流入が活性化することが明らかとなった。4.バゾプレシン分泌を亢進し、視索上核ニューロンを脱分極させる作用を持つことが知られるInterleukin-1βは視索上核ニューロンに明瞭な直接作用を有せず、prostanoidsの産生を介することが示唆された。5.prostanoidsの中でもPGE_2とPGD_2は両者ともに視索上核ニューロンに直接作用し、細胞内Ca濃度の一過性の減少にひきつづく上昇と膜電位の一過性の過分極に引き続く持続性の脱分極を引き起こした。2.牛副腎髄質細胞ではPACAPは著明な細胞内ストアからのCa^

<2+>放出を引き起こした。3.ラット下垂体中葉細胞においてはPACAPはCa^<2+>放出を伴わないCa^<2+>流入を引き起こした。4.牛副腎髄質細胞でペプチドPAMPはニコチン誘発性電流とそれに引き続く[Ca^<2+>]_i上昇を抑制した。5.GABA_B受容体がシナプス前に存在し、GABAとグルタミン酸の放出を抑制することによりSONの機能調節に密接に関与していた。6.アンギオテンシンIIがSONニューロンの外向き整流性K電流を可逆的に抑制した。7.AT1受容体のアンタゴニスト、LosartanによってSONのシナプス電流の一部が抑制された。8.アドレノメデュリンがSONニューロンに直接作用して、[Ca^<2+>]_i上昇を引き起し神経の放電を修飾した。9.GABA_B受容体がSONのシナプス後にも存在し、膜電位依存性Ca^<2+>チャネルを百日咳毒素感受性GTP結合蛋白を介して抑制した。10.グルタミン酸によりSONニューロンの[Ca^<2+>]_iは増加し、キスカル酸、transACPDは細胞内Ca^<2+>ストアからのCa^<2+>放出を引き起こした。11.プロスタグランディンE_2(PGE_2)はSONニューロンに直接作用し、[Ca^<2+>]_iの上昇と膜電位の脱分極を引き起こしたが、インターロイキン1βは直接効果を示さなかった。12.PGE_2は下垂体中葉の膜電位依存性Ca^<2+>チャネル電流をEP1、EP3受容体、百日咳毒素感受性GTP結合蛋白を介して抑制した。13.牛副腎髄質細胞のPACAP依存性Ca^<2+>放出は主にリアノジン受容体を介していた。14.SONニューロンにおいて[Ca^<2+>]_iと膜電位あるいは膜電流の同時測定を行い、自発性の間歇型放電を示すニューロンでは放電に同期した自発性のCa^<2+>オシレーションが観察された。15.ラット脳弓下器官の神経細胞においてアンギオテンシンIIは[Ca^<2+>]_i上昇を引き起こし、これはlosartanで拮抗された。Ca^<2+>画像解析ならびにパッチクランプ法を組み合わせることにより、現時点までに視床下部視策上核スライス標本および単離神経細胞標本、さらには神経細胞のモデルとして用いた内分泌細胞である牛副腎髄質細胞、下垂体中葉細胞において、以下の事実が判明した。1.視索上核に大量に含まれている神経ペプチド、PACAPが強力な細胞内Ca^<2+>濃度上昇作用を有していた。またPACAPは持続性の脱分極ならびに活動電位の発生頻度増加を伴っていた。PACAPの作用には膜電位非依存性の陽イオンチャネルの活性化と膜電位依存性Ca^<2+>チャネル(L type)の関与が示唆された。また細胞内ストアからのCa^<2+>遊離は重要な役割をたしていないことが確認された。2.牛副腎髄質細胞ではPACAPは著明な細胞内ストアからのCa^<2+>放出を引き起こした。この放出はCaffeine/Ryanodine感受性Ca^<2+>ストアからの放出であり、このCa^
糖尿病に伴う難聴予防における終末糖化産物の役割

糖尿病は比較的頻度の多い疾患であるが,難聴の進行は患者のQOLを大きく低下させる。糖尿病に伴う難聴については以前からの詳細な形態学的研究が行われているが,難聴を予防する方法は明らかでない。本研究では糖化ストレスに曝露された内耳において生成される終末糖化産物(AGEs)に着目して,研究を計画した。最近,糖尿病患者の動脈硬化の原因としてAGEsの生成が注目され,全身の様々な機能障害の原因であることが報告されているが,内耳においては全く研究が為されていない。本年は2型糖尿病のモデルマウスTSODを用いて,内耳におけるAGEs産生について検討を行った。糖尿病モデルマウスの内耳においては,対照のマウスと比較して加齢とともに内耳の血管周囲にAGEsの蓄積が見られた。このモデルマウスでは,内耳血管の狭小化が観察され,その後,内耳機能が障害されることがわかっている。今後,この現象の意義につき研究を進める予定である。当初予定されていたモデルマウスを用いる研究は予定どおり進展している。本年度の研究において糖尿病モデルマウスの内耳では加齢とともに内耳の血管周囲にAGEsの蓄積が見られた。対照のマウスと比較すると,その程度は著明であった。今後,酸化ストレスとの関係など,この現象の意義につき研究を進める予定である。研究が予定どおり進んでおり,残余の研究費を次年度の研究に使用する予定とした。
2次生成粒子の光学特性と大気放射への影響

1.Mieの光散乱理論に基づく粒子光散乱計算コードを整備し、種々のエアロゾル粒子とくに内部、外部混合状態の粒子の光学特性あるいは視程などの計算が可能となった。2.既存の太陽放射計算コード(LOWTRAN 7)の実用性を、直達および散乱放射量さらに視程の観測値との対比によって検証し、とくに成層圏エアロゾルについて、その粒度分布、粒子濃度、光学特性(複素屈折率)の太陽照射強度に対する影響をみるための数値計算を行った。標準的な粒子の場合、濃度が現在の10倍程度になったときの地表太陽照射強度の減少は約8W/m^2、複素屈折率の影響は実際的に想定される範囲では1W/m^2のオーダーと推算された。3.いおう成分ガス、とくにDMSについて、そのガスクロマトグラフ、分光光度計、PIXE法による定量性の検討を行い、さらに流通型スモッグチャンバーとバッグにより種々の湿度条件での光化学的粒子生成に関する予備的実験を行って、DMSの粒子転換速度を求めた。転換速度は10^<-4>hr^<-1>のオーダーで2酸化いおうよりもおおむね2桁低くなったがこれについてはなお検討の余地がある。今後は種々のガスを含む多成分ガス系についての実験を行い、その反応動力学と生成粒子の特性について検討を続行する予定である。
運動性視床による運動のタイミングの調節機構

眼球運動系において基底核と小脳はいずれもフィードフォワード経路を構成し、大脳から脳幹に至る運動信号を修飾・調節していると考えられている。しかし一方、基底核と小脳(とくに外側部)は視床を介して大脳皮質に信号を送っており、体性運動系ではこの上行性経路が運動の企画や意思決定に関与していることが症例研究や機能画像研究によって示されている。中でも運動のタイミングの調節にこれらの上行性の信号が重要であることがよく知られており、皮質下病変における自発運動の開始異常の神経基盤として注目されている。本研究では眼球運動をモデルとして、運動の計画段階における皮質下信号の役割をサルを用いて調べた。これまでの研究で、運動性視床の不活化により、反対側にむかう記憶誘導性サッカードの潜時が延長することを見いだし、平成17年度にNature Neuroscience誌に発表した。本年度はこの実験の前後に得られた神経活動を詳細に解析した。サッカードに先行したburst activityの大きさは視覚刺激に応じて運動をおこなったときと自発的におこなったときで多くの場合違いがなく、その一方で遅延期間中にみられたbuildup activityの潜時はinternally triggered課題でのサッカードの潜時によく相関した。このことから運動性視床は運動信号そのものというよりも、自発運動のタイミングを決定するための時間情報を大脳皮質に供給していることが示唆される。また、運動性視床から記録された眼球位置信号、smooth pursuit信号について定量的な解析を行った。これらの研究成果は平成18年度に開催された国内外のシンポジウム・研究会で発表し、またその一部は専門誌上にて発表した。平成17年度から2年間にわたる本研究課題で得られた成果は、今後新たな研究課題の中でさらに発展させることができると期待される。しかし一方、基底核と小脳外側部は視床を介して大脳皮質に信号を送っており、体性運動系ではこの上行性経路が運動の企画や意思決定に関与していることが症例研究や機能画像研究によって示されている。本研究では眼球運動の計画段階における皮質下信号の役割をサルを用いて調べた。これまでの研究で、運動性視床の不活化により、反対側にむかう記憶誘導性サッカードの潜時が延長することを見いだした。とくに、固視点を消すことによって運動を開始させる従来の課題よりも、手がかり刺激が提示された後、一定時間の後に自発的に記憶誘導性サッカードをおこなわせるinternally triggered課題で障害効果が大きかった。このことは視床を経由する信号が自発性眼球運動の発現、特にその時間的調節に関与する可能性を示唆する。本年度はこの現象の再現性を確認した上で専門誌に発表し、さらには不活化実験の前後に得られた神経活動を詳細に解析した。平成18年度の継続課題ではさらに定量解析を加え、専門誌を通じてこれらの成果を発表する。
疎水性活性炭の表面特性の解析と乾式排煙脱硫プロセスへの応用

活性炭触媒の二酸化硫黄の酸化活性への影響を調べる目的で、原料ガス系、反応系、分析系、排ガス系から構成される定温流通式反応装置を独自に設計・製作した。原料ガス系は、工業的燃焼排ガス組成を模擬するよう、且つ均一に混合されるよう設置した。触媒は疎水性を含めた表面特性が大幅に変化することを期待して、石炭系2種・石油ピッチ系1種・木炭系3種・椰子殻炭系4種など広く選定した。選定された活性比較条件は、温度:45°C、全圧力:1atm、W/F:12.5×10-3 g・min/mlである。転化率は触媒によって、32%96%と大きな違いを示した。木質系の3触媒はいずれも上位の活性を示した。反応時間を1200分まで延長した長期試験でも、活性変化を認めず、安定していることが判明した。反応温度を60°Cに上げた結果は劣化を促進し、30°Cに下げたものは転化率が低く、45°Cの反応温度は適当な選択であることが分かった。触媒活性の序列に関与する表面特性として、比表面積、細孔容積、SEM像と活性の相関を調べたが、決定的な関係を見出すのは至らなかった。ついで、NH3-TPD、IR、XPS、親疎水性評価などを行なったところ、XPSと親疎水性評価では、極めて明瞭な差異が認められた。前者では、活性炭表面の酸素濃度が高い触媒、後者では疎水性の高い触媒は本反応活性と強い正の相関をもっていることが明らかにされた。さらに、より高活性触媒を探索する目的で、意図的にポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を担持した触媒の活性は飛躍的に向上することを見出した。乾式排煙脱硫プロセスの概念設計では、大量の燃焼ガスが触媒層を通過するときの圧力損失を低下させる触媒形状の選定の重要性が指摘された。この点を解決する試みとして、商業1号機では、ハニカム構造を採用したものと推定される。今後は、本研究の環境触媒の長所と、ハニカム構造成形技術との融合によるプロセス改良が期待される。活性炭触媒の表面特性が与える一酸化硫黄の酸化活性得の影響を調べる目的で、原料ガス供給系、反応系、生成ガス分析系、排ガス系から構成される定温流通式反応装置を設計した。原料ガス系は、均一に混合された所定濃度の二酸化硫黄が得られるよう、元ボンベ濃度を2%とすると共に、現実の燃焼排ガスを模擬するよう、水蒸気・酸素・バランス窒素供給系を設置した。反応器は定温を得るためのジャケット方式とし、恒温水槽からのポンプ循環によった。且つ、各種触媒の装脱着が容易に行える上下二箇所にフランジを有する独自のものを設計製作した。また、触媒の前処理,と反応系の脱気を実施できるように、三方コックを介した希硫酸溜めと真空ポンプを接続している。触媒は疎水性と表面特性が幅広く変化することを想定して、亜炭系、石炭系、石油ピッチ系、木炭系、椰子殻系を選定した。分析系は赤外吸収方式、ケミルミネッセンス方式、定電位電解方式の中から、精度、価格、測定レンジを考慮してオートドレンポット付きの定電位電解法を選定した。排ガス系はアルカリ中和により除害した。

予備試験において、いずれの活性炭触媒も吸着、酸化活性を示すが、排ガス中の水分の影響を強く受けることが判明した。工業的利用を考慮した場合、炭化水素燃料を用いる限り燃焼排ガスは常に約9%の水分を含むと計算されることから、生成物は希硫酸として積極的に表面離脱促進を図ることが良策であると考えられた。このことは、一酸化硫黄や希硫酸の粒子内拡散抵抗が総括反応速度に大きな影響を与えるものと考えられ、精密な酸化反応活性の測定と触媒粒径の影響、ガス流速の影響など反応工学的因子の最適化が重要であることを示している。今後は、活性測定条件の設定、活性と表面特性の相関追及に進む予定である。活性炭は低濃度二酸化硫黄の酸化反応に活性を示すことは既知のことであるが、活性の発現機構やその構造については不明である。ここでは、表面特性が異なると考えられる木質系3種、椰子殻系4種、石炭系2種、石油ピッチ系1種の10種の活性炭を触媒として選定した。反応は前年度に設計した定温流通式反応装置によった。これは原料ガス供給系、反応系、生成ガス分析系、排ガス系から構成される。いずれの活性炭も二酸化硫黄の吸着現象を示すので、生成物である希硫酸によって前処理を施すことが定常活性を発現するまでの時間を短縮した。活性比較条件は、温度:45°C、全圧力:1atm、W/F:12.5×10^<-3>g・min/mlである。反応ガス組成は二酸化硫黄:500ppm、O2:5%、H2O:9%、N2をバランスガスとした。これらの条件は除塵塔を経た工業的煙道ガス組成に近似したものである。活性比較は360分後の転化率をもって行った。上記の反応条件で観測された転化率は32%96%と大きな分布の中にあった。木質系の3触媒はいずれも上位の活性を示した。反応時間を1200分まで延長した長期試験では、活性変化を認めず、むしろ安定していることが判明した。反応温度を60°Cに上げた結果は劣化を促進するものであり、30°Cに下げたものは劣化速度が緩和されたが、転化率が低く、45°Cの反応温度は適当な選択であることが分かった。触媒活性の序列に関与する表面特性として、物理的性状に着目して比表面積、細孔容積と活性の相関を調べたが、決定的な関係を見出すのは至らなかった。むしろ、触媒を粉化させたとき、いずれの触媒も活性の向上が認められ、マクロポアの活性への関与が強く示唆された。今後、表面特性としての化学的性状に着目した解析を推進する予定である。表面特性が異なると考えられる木質系3種、椰子殻系4種、石炭系2種、石油ピッチ系1種の10種の活性炭を触媒として実施した二酸化硫黄の酸化反応は、顕著な活性差を示した。触媒活性の序列に関与する表面特性として、物理的性状に着目して比表面積、細孔容積と活性の相関を調べたが、決定的な関係を見出すには至らなかった。表面特性と触媒活性の関係を見出すために、物理的特性としてのSEM、化学的特性として、NH3-TPD、IR、XPS、親疎水性評価など、一般的なキャラクタリゼーションを行ない、触媒活性の序列と比較した。SEM像の結果からは、決定的差異を見出せないものの、YS系およびG-BAC活性炭には、原材料や水蒸気賦活の特徴を反映したと思われる円状の細孔が多く認められた。これらは高活性グループに属する活性炭であり、上記マクロポアの関与と符合する可能性がある。NH3-TPDによる酸量の測定では、いずれの触媒も0.050.1m-mol/g-catの範囲に分布し、酸量に大きな差異を見出さなかった。したがって、表面酸性質で、これらの触媒活性序列を論じるのは不適当であろう。
角化におけるミトコンドリアの役割

ミトコンドリアは,アポトーシスなどさまざまな細胞応答において中心的な機能を発揮している。またミトコンドリアは活発に融合と分裂を繰り返し、その形態を変化させている。一方角化におけるミトコンドリアの関わりは不明である。融合関連タンパクであるMfn2は基底層のみに発現がみられ、Mfn1は有棘層のみに発現がみられ、特定のケラチンとの結合することを明らかにした。さらにMfn1、Mfn2それぞれの表皮特異的コンディショナルノックアウトマウスの作製に成功した。ミトコンドリアは角化に対してケラチンとの結合を介して密接に結びつくことが明らかになった。正常表皮(基底層顆粒層)におけるミトコンドリアの形態および機能の変化を解明する。さらに表皮融解性魚鱗癬(keratin1,10遺伝子変異)患者の皮膚、および培養細胞を用いて、ミトコンドリアの形態および機能異常を明らかにする。さらに表皮特異的MfnまたはDrp1のノックアウトマウスを作製し、角化の現象の変化をみる。さらにMfn1とkeratin1,10を結びつけるタンパクの検索を行う。最終的にミトコンドリアの角化への関与を明らかにする。ミトコンドリアは表皮全層の細胞にほぼ一様に存在していた。電子顕微鏡で基底層、有棘層、顆粒層それぞれにおいて検討おこなったが、その形態の変化はほぼ見られず、また数の変化も見られなかった。分裂融合にかかわるGTP加水分解酵素において、興味深いことにMfn2は基底層のみに発現がみられ、Mfn1は有棘層のみに発現がみられた。これまでの報告でMfn2はtrichopleinによりkeratin5,14と結合することが報告されており、keratinの発現パターンによりミトコンドリアの融合を担う酵素の発現パターンが変化することが示唆される。さらにはMfnのsubtypeの発現でkeratinの発現パターンが影響される可能性もある。我々はすでにDrp1、Mfn1、Mfn2それぞれの表皮特異的コンディショナルノックアウトマウスの作製に成功した。表皮融解性魚鱗癬(keratin 1,10遺伝子変異)患者の皮膚、および培養細胞を用いて、ミトコンドリアの形態および機能を検討した。電子顕微鏡による観察では、核周辺に変性したミトコンドリアが多数見られたことからミトコンドリアの関与が強く示唆される。皮膚科学
船舶耐航性能分野における革新的EFD技術と高解像度3次元理論推定法の開発

数値流体力学(CFD)や実験流体力学(EFD)による圧力場の解析は、航空機や船舶における流体解析において共に最重要研究課題に位置付けられ、船舶耐航性能分野においても昨今のCFDの進展に呼応して、その検証に供することのできる飛躍的なEFDの進展が切望されている。本研究では、光センシング技術の一つであるFBG (Fiber Bragg Gratings)を用いた圧力センサーにより、波浪中を航走する船舶に作用する非定常な圧力分布を船体全域で面的に計測できる革新的なEFD技術の開発を目指す。片や、簡易結合法に基づく高精度な耐航性能3次元理論推定法を新規開発し、既存のストリップ法、EUT、CFDによる推定法と共に、上記EFDで取得された非定常圧力レベルでのベンチマークテストを行い、各理論推定法の妥当性やEFDで取得された圧力データ自体の有用性を明らかにする。本研究は、1FBG圧力センサーによる波浪中を航走する船舶に作用する非定常圧力の面分布計測データの構築、2簡易結合法に基づく耐航性能の3次元理論推定法にズーミング法を組み込んだ高解像度計算法の開発、3非定常圧力の面分布計測データを用いた既存の理論推定法のベンチマークテスト、の3つの項目に分けて遂行している。このうち初年度は特に1に注力して研究を遂行し、当初計画していた圧力分布のデータ取得に加えて船側波形のデータ取得に成功するなど良好な成果を得ている。概要に記した研究項目1として、これまでの不具合を改善した最新版のFBG圧力センサーを供試模型船(RIOS Bulker)表面に333点ほど貼り付け、正面規則波中での非定常圧力分布の計測を実施した。FBG圧力センサーは静水面下のみならず定常波面上の領域まで貼り付け、特に船首近傍での抵抗増加に起因する定常圧力成分(Added pressure)が抽出できるようにした。加えて、船体の30断面のガースに沿って容量式波高計を張り、船側波高の計測を実施することにより、ゲージ圧力がゼロとなる点の正確な計測を行えるようにした。これらの取得データを用いて、時々刻々変動する船体表面圧力分布を、あたかも数値計算結果の如く動画として再現すると共に、時々刻々圧力分布を積分することで抵抗増加を算出することにも成功している。計測された圧力を積分することで得られる抵抗増加と、歪みゲージから直接計測される抵抗増加の値が概ね合致することを確認できたことは、本研究の意義を高める成果となる。研究項目2として、低周波数域でも計算可能な簡易結合法に基づくランキンパネル法を適用し、船体運動、非定常圧力分布、非定常波形等を計算し、1で得られた非定常圧力分布と比較することで線形理論として相応の合致を示すことが確認できた。この比較を通して、本研究により取得した圧力分布が、理論計算法の検証において極めて有用であることが示されたことになり、これが研究項目3としての成果になる。これまでの成果を受け、今年度は研究項目1として、これまで計測点がなかった船首フレア部での圧力計測も行い、加えてコンテナ船型など他の船型でも同様の計測を実施することで、船体全域の非定常圧力分布のデータベースの拡充を行う。その際、船側波形と圧力の計測を同時に実施することで、データ取得における効率を向上させる計画である。これまでの計測を通じて、計測に使用しているFBG圧力センサーは温度干渉影響が比較的大きく、計測時の気温と水温の差に注意して計測する必要があることが分かっている。計測の効率化を進める上では、この点に関するセンサー自体の改良も必要であることから、船体の部分模型を製作してラボ内で水槽実験時に問題となる温度干渉影響を再現し、その原因究明と対策を施すことも計画している。研究項目2として、船尾後流自由表面パネルを工夫して計算解像度を向上させることにより、数値計算結果がどのように改善されるのかを確認する。研究項目3として、既存のストリップ法、EUT (Enhanced Unified Theory)、簡易結合法を含む各種ランキンパネル法による数値計算を実施し、研究項目1で取得された非定常圧力の面分布および抵抗増加との比較を行うことを継続的に行っていく。

概要に記した研究項目1として、これまでの不具合を改善した最新版のFBG圧力センサーを供試模型船(RIOS Bulker)表面に333点ほど貼り付け、正面規則波中での非定常圧力分布の計測を実施した。FBG圧力センサーは静水面下のみならず定常波面上の領域まで貼り付け、特に船首近傍での抵抗増加に起因する定常圧力成分(Added pressure)が抽出できるようにした。加えて、船体の30断面のガースに沿って容量式波高計を張り、船側波高の計測を実施することにより、ゲージ圧力がゼロとなる点の正確な計測を行えるようにした。これらの取得データを用いて、時々刻々変動する船体表面圧力分布を、あたかも数値計算結果の如く動画として再現すると共に、時々刻々圧力分布を積分することで抵抗増加を算出することにも成功している。計測された圧力を積分することで得られる抵抗増加と、歪みゲージから直接計測される抵抗増加の値が概ね合致することを確認できたことは、本研究の意義を高める成果となる。研究項目2として、低周波数域でも計算可能な簡易結合法に基づくランキンパネル法を適用し、船体運動、非定常圧力分布、非定常波形等を計算し、1で得られた非定常圧力分布と比較することで線形理論として相応の合致を示すことが確認できた。この比較を通して、本研究により取得した圧力分布が、理論計算法の検証において極めて有用であることが示されたことになり、これが研究項目3としての成果になる。これまでの成果を受け、今年度は研究項目1として、これまで計測点がなかった船首フレア部での圧力計測も行い、加えてコンテナ船型など他の船型でも同様の計測を実施することで、船体全域の非定常圧力分布のデータベースの拡充を行う。その際、船側波形と圧力の計測を同時に実施することで、データ取得における効率を向上させる計画である。これまでの計測を通じて、計測に使用しているFBG圧力センサーは温度干渉影響が比較的大きく、計測時の気温と水温の差に注意して計測する必要があることが分かっている。計測の効率化を進める上では、この点に関するセンサー自体の改良も必要であることから、船体の部分模型を製作してラボ内で水槽実験時に問題となる温度干渉影響を再現し、その原因究明と対策を施すことも計画している。研究項目2として、船尾後流自由表面パネルを工夫して計算解像度を向上させることにより、数値計算結果がどのように改善されるのかを確認する。研究項目3として、既存のストリップ法、EUT (Enhanced Unified Theory)、簡易結合法を含む各種ランキンパネル法による数値計算を実施し、研究項目1で取得された非定常圧力の面分布および抵抗増加との比較を行うことを継続的に行っていく。
言語使用と非言語的認知操作における空間指示枠の相関についての実験的研究

[概要]平成30年度は以下の実験を行い、結果の一部を国際学会に投稿した。Nunez氏が新しい実験方法を考案し、共同研究者のCelik氏と宮古島、石垣島その有効性を確かめたため、全員でその実験方法習得のワークショップを行った(Nunez,田窪、Celik,長屋、山田、山本(分担者千田代理)。一昨年度ハワイ大で行われた第26回Japanese/Korean Linguistic Conferenceの原稿をproceedingsに投稿した(掲載決定済み)。石垣の実験の結果と東京でのコントロール実験の結果をまとめてカナダで行われる認知科学の国際学会(The 41st Annual Meeting of the Cognitive Science Society)に投稿した。合わせて以下の実験を行った。[コントロール実験]平成29年度末に石垣島で行った実験(白保)に対して、東京で東京方言話者15人に対して、実験を行った。主としてジェスチャーを使った実験であり、この実験が空間指示枠の相対・絶対を確かめるのに有効であることを確認した。結果は東京方言話者では空間指示枠は統計的に優位に相対的であることを確認した(Celik,田窪,中川)[本土の東京以外の地域での予備実験]淡路島と高知市でジェスチャーを使った実験を行った。淡路島では空間指示枠は相対的であることが確かめられた。高知市でジェスチャーを使った実験を行った。高知市では若年層では相対的、高齢層では絶対的であった(Nunez, Celik,山本)。[インドネシア、パプアニューギニアで実験]2018年9月にインドネシア共和国フローレス島でラマホロット語の現地調査を行い、実験の準備をおこなうとともに、空間表現について調査を行った(長屋)。2019年3月に現地調査を行い、ドム語話者を対象にして空間認識・空間表現産出に関する実験を行った。実験はほぼ計画通りに進行しており、本土方言の山間部の地域における絶対指示枠の可能性の検討を残すのみである。研究発表に関しても国際学会への投稿を行い、29年度の発表のプロシーディングスへの投稿も終えている。新しいジェスチャー実験の有効性も確かめられた。固定指示枠を持つとされるラマホロット、ドムの調査もほぼ予定通りに進んでいる。日本本土方言の山間部での絶対指示枠の可能性の追求、ラマホロット、ドムの実験の実施と結果の分析を行う必要がある。それらの結果を踏まえて最終年度は分析と論文の執筆、査読誌への投稿を行う。日本では現在考えられているより広い地域に絶対指示枠が用いられ、それが都市化に伴って、相対指示枠に置き換えられてきた可能性がある。それを実験的に確かめることができるかを探る。今年度は.A:空間指示枠に関する言語的実験、非言語的実験のデザインと実験手順の共有(1)、B:実験実施(2,3)、C:実験準備(4か所)、D:実験結果のまとめと分析(5)、E:海外の学会での研究成果の発表(1件)を行った(6)。A:(1)空間指示枠に関する言語的実験、非言語的実験のデザインと実験手順を共有し、理解するために海外共同研究者のNunez氏を交えてミーティングを2回行った(国語研10月10日、京都大学11月23,24日全員がどちらかに参加した)。B:(2)東京でコントロール群のための非言語的実験を行った。実験参加者は65歳以上の東京生まれ、東京育ちの男女15名(新宿シルバー人材センター12月15日田窪、山田、セリック担当)。(3)宮古島(Celik, Nunez)、石垣島(Celik, Nunez,中川)で追加の実験調査を行い、新しい実験方法の有効性を探った(3月)C:(4)インドネシア共和国フローレス島ヌラベレン村(長屋担当)、パプアニューギニア(千田担当)、与那国、沖永良部(山田担当)で、実験実施のための協力のお願い、実験のための語彙調査等、次年度以降の実験のための準備を行った。D:(5)宮古島で行った言語的実験のまとめと統計的分析を行い、宮古語を用いた実験では絶対的指示枠が優位であり、日本語を用いた実験では相対的指示枠が優位であることが分かった。D:(6)宮古島で行った言語的実験の結果を分析し、宮古語には絶対方位、相対方位を表す語彙がどちらもあることを勘案するとこの実験結果はサピア・ウォーフ仮説を支持するものではないことを示し、その結果を24th Japanese/Korean Linguistics Conference (ハワイ大学マノア校)で発表し、プロシーディングズの原稿を提出した(Celik, Takubo, Nunez担当)。当初の予定どおり言語実験、非言語実験、コントロール実験を行うことができた。本土の方言に関する実験はできなかったが、予備実験の際に滋賀の一部、熊本の一部で絶対指示枠を使う可能性が分かったため、来年度の調査予定地を決めることができた。また、これまで行った実験に関して統計的分析を行い、当初の予測がほぼ正しいことを示すことができた。また、新しい実験方法を試験的に試すことができ、有効であることが分かった。学会発表は1件しかできなかったが、30年度の論文執筆、学会発表に関する準備は十分整った。

Nunez氏が新しい実験方法を考案し、共同研究者のCelik氏と宮古島、石垣島その有効性を確かめたため、全員でその実験方法習得のワークショップを行った(Nunez,田窪、Celik,長屋、山田、山本(分担者千田代理)。一昨年度ハワイ大で行われた第26回Japanese/Korean Linguistic Conferenceの原稿をproceedingsに投稿した(掲載決定済み)。石垣の実験の結果と東京でのコントロール実験の結果をまとめてカナダで行われる認知科学の国際学会(The 41st Annual Meeting of the Cognitive Science Society)に投稿した。合わせて以下の実験を行った。[コントロール実験]平成29年度末に石垣島で行った実験(白保)に対して、東京で東京方言話者15人に対して、実験を行った。主としてジェスチャーを使った実験であり、この実験が空間指示枠の相対・絶対を確かめるのに有効であることを確認した。結果は東京方言話者では空間指示枠は統計的に優位に相対的であることを確認した(Celik,田窪,中川)[本土の東京以外の地域での予備実験]淡路島と高知市でジェスチャーを使った実験を行った。淡路島では空間指示枠は相対的であることが確かめられた。高知市でジェスチャーを使った実験を行った。高知市では若年層では相対的、高齢層では絶対的であった(Nunez, Celik,山本)。[インドネシア、パプアニューギニアで実験]2018年9月にインドネシア共和国フローレス島でラマホロット語の現地調査を行い、実験の準備をおこなうとともに、空間表現について調査を行った(長屋)。2019年3月に現地調査を行い、ドム語話者を対象にして空間認識・空間表現産出に関する実験を行った。実験はほぼ計画通りに進行しており、本土方言の山間部の地域における絶対指示枠の可能性の検討を残すのみである。研究発表に関しても国際学会への投稿を行い、29年度の発表のプロシーディングスへの投稿も終えている。新しいジェスチャー実験の有効性も確かめられた。固定指示枠を持つとされるラマホロット、ドムの調査もほぼ予定通りに進んでいる。ほぼ、研究実施計画通りに実施していく。与那国、沖永良部さらに日本本土の地方都市での実験を行うのと並行して、これまでの実験の分析、特に、非言語的実験の分析を進め、内外の学会誌に投稿し、学会発表の申し込みも行う。インドネシア、パプニューギニアでの調査、実験準備も並行して行う。日本本土方言の山間部での絶対指示枠の可能性の追求、ラマホロット、ドムの実験の実施と結果の分析を行う必要がある。それらの結果を踏まえて最終年度は分析と論文の執筆、査読誌への投稿を行う。日本では現在考えられているより広い地域に絶対指示枠が用いられ、それが都市化に伴って、相対指示枠に置き換えられてきた可能性がある。それを実験的に確かめることができるかを探る。
生理活性ペプチドを用いた拡張型心筋症の新規治療法の開発

ヒトにおいて致死的な拡張型心筋症(DCM)を引き起こす心筋トロポニンT遺伝子欠失突然変異ΔK210を導入したノックインマウスに対するグレリンの治療効果を調べた。生後1ヶ月のDCM KIマウスに対し、グレリン(150μg/kg)を1回/日・1ヶ月間を投与することによって、心臓副交感神経の活性化と交感神経活動の抑制と同時に、突然死と左心室リモデリングの改善が認められた。以上の結果から、DCMマウスに対するグレリンの有益効果には、心臓交感神経活性の抑制および心臓迷走神経の活性化が最も強く関与したと推測される。拡張型心筋症(DCM)は厚生労働省特定疾患で、突然死や難治性心不全の原因となる難病です。現在、この病気に対しては、心臓移植以外に有効な治療法が確立されていない。最近、研究代表者らは、DCMの発病に心臓副交感神経活動の低下が関与する可能性が大きいことを発見した。そこで本研究では、児島・寒川らによって胃から発見されたグレリンというホルモンの心臓副交感神経活動の増大作用に注目した。この作用には、急性心筋梗塞の生命予後を改善する効果があると報告されている。本研究の目的はDCMの新たな治療法の開発を目指し、ヒトにおいて致死的な拡張型心筋症(DCM)を引き起こす心筋トロポニンT(cTnT)遺伝子欠失突然変異ΔK210を導入したノックイン(KI)マウスに対する生理活性ペプチドグレリンの治療効果と、そのメカニズムを調べることである。本年度はDCM KIマウスに対するグレリン治療効果の検証を行った。生後1ヶ月のDCM KIマウスに、グレリン1ヶ月間皮下注射することで、DCM KIマウスの生命予後と心臓機能・リモデリングに対する効果を調べた。その結果、グレリン注射はDCM KIマウスの生命予後と心臓機能・リモデリングを改善することが分った。1)生命予後:グレリンはDCM KIマウスの生存率を約60%から85%に大きく改善した。2)心臓収縮機能(心エコー):グレリンはDCM KIマウスの左室駆出率を有意に改善した。3)摘出心臓の肉眼的および病理組織学的所見:a.グレリンはDCM KIマウスの心重量及び心重量/体重を低下させた。b.グレリンはDCM KIマウスの心室線維化を抑制した。4)心臓の生化学的所見:グレリンはDCM KIマウスの左心室のBNP(心不全マーカー)発現量を低下させた。本年度は拡張型心筋症(DCM)ノックイン(KI)マウスに対するグレリンの自律神経性作用機序の解明を行った。覚醒下において、マウス体内にテレメトリー送信器を埋め込み、心電図を長期間モニターし、心拍変動をパワースペクトル解析することによって、グレリンを投与したDCM KIマウスにおける心臓自律神経活動の変化を評価した。DCMマウスでは、ワイルドタイプ(WT)と比べ、交感神経活動の亢進と迷走神経活動の低下が認められたが、グレリン投与によりDCMマウスの交感神経活動と迷走神経活動はWTマウスとほぼ同じレベルまで回復した。このことから、DCM KIマウスに対するグレリンの治療効果は、心臓交感神経活性の抑制および心臓迷走神経の活性化が最も強く関与したと示唆された。循環器内科学、薬理学申請書の25年度の研究計画は拡張型心筋症ノックインマウスの生命予後と心臓リモデリングに対する治療効果を調べることであり、現在までに、in vivo、in vitro二つの手法を用いて、拡張型心筋症に対するグレリンの有効性が確認されたことから、本年度における研究目的の達成度としては概ね順調であると考えられる。。申請書記載した通り、26年度は拡張型心筋症ノックインマウスに対するグレリン作用機序の解明を行う予定である。グレリンを投与した拡張型心筋症ノックインマウスの心臓交感神経・副交感神経活動をin vivo、in vitro二つの手法を用いて解析し、その作用機序を明らかにしていく。予定していたiMakマイクロプレートリーダーElisasystemは研究代表者が所属している研究施設内に、共同研究機器として新たに導入されたため、本年度の研究費使用額は予定より少なく、残額が生じた。26年度、申請書通りに主として、実験動物維持、薬剤、成果発表旅費などに使用する予定である。
酸化・還元ストレスの時間的変動に基づいたがん悪性進展解明

酸化・還元ストレスにより誘導される細胞死機序として“フェロトーシス"が提唱され、近年着目されている。さらに、フェロトーシスは薬剤耐性がん細胞株に対し特異的な細胞死を誘導することも報告されている。しかしながら、この酸化・還元ストレスによる細胞死機序は、未だ不明な点が多く、「細胞株間の感受性差の原因」と「細胞死の実行因子」に関して、統一的な見解が得られていない。そこで本年度は、新しい細胞死形態であるフェロトーシスに着目し、細胞間における細胞死機序の感受性差の解明を目的とした。非小細胞肺癌の細胞株であるA549は、同じく非小細胞肺癌由来のCalu-1と比較して、フェロトーシス誘導剤であるRSL-3に対し約600倍耐性を示す。そこで、非小細胞肺癌の細胞株4株の比較検討より、感受性差の原因を解明することとした。フェロトーシスによる細胞死は、脂質過酸化反応が必須である。A549とCalu-1に関して、脂質過酸化反応の惹起とそれに関する因子はフェロトーシス感受性に影響を与えなかった。一方、脂質過酸化物の基質であるリン脂質の構成をLCMSにて測定したところ、その量比は細胞株間で異なっていた。そこで、このリン脂質構成を司るリゾリン脂質アシル転移酵素を検討したところ、その発現量はRSL-3感受性との相関することを見出した。以上より、フェロトーシスの感受性には、リン脂質構成およびその制御が重要であると考えられる。本年度の研究では非小細胞肺癌細胞株を用いて、フェロトーシスへの感受性差におけるリン脂質構成の重要性を見出した。本研究では非小細胞肺癌4株の比較検討より、以下の内容を明らかにしている。1脂質過酸化反応の惹起に関与する因子であるGPX4(Glutathione Peroxidase 4)および15-LOX(15-Lipoxigenase)は、RSL-3感受性差に関わらずフェロトーシス誘導に必須の因子であった。2脂肪酸添加によるリン脂質構成の変動は、RSL-3に対する脆弱性および耐性を誘導した。リン脂質構成の制御を司るリゾリン脂質アシル転移酵素に関して、3脆弱性に関与した酵素の発現量はRSL-3感受性と相関しない。一方、4耐性に関与した酵素の発現量とRSL-3感受性は相関することを見出した。また、この相関性はCancer cell line encyclopediaデータベースにおいても確認され、耐性に関与するリゾリン脂質アシル転移酵素がRSL-3感受性を説明しうる可能性を見出した。これらの研究成果は計画通りの結果を示しており、経過は順調である。本年度の研究ではリゾリン脂質アシル転移酵素のフェロトーシス感受性に寄与する可能性を見出した。フェロトーシス誘導過程における酸化還元状態の時空間的な解析に関して、統一的な見解は得られていない。フェロトーシスを誘導する過酸化脂質の発生場所および時間は、細胞死誘導機序を理解するために必要な情報である。そこで、来年度は本研究の目的である、がん細胞の酸化還元状態を利用した新規抗がん戦略の構築を目指し、細胞死機序のさらなる解明に取り組む予定である。そのために、当研究室の開発した脂質過酸化検出蛍光プローブを用い、脂質酸化物の発生場所や時間的変動の可視化を、さらに細胞死に重要な酸化物をLCMSにて検出を計画している。予備検討では、蛍光撮像による局所的な脂質過酸化物の可視化と、細胞死誘導時に発生する酸化脂質の検出に成功している。がん細胞に特徴的な生存シグナル因子を阻害する分子標的薬を用いた治療は患者の予後改善に貢献している。しかしながら、ほとんどの分子標的薬は患者の全生存期間(OS)を改善することができず、やがて出現する耐性癌が分子標的薬治療を制限している。がん克服治療において、薬剤耐性を生じさせない治療戦略の創出は緊急の課題である。そこで本研究では、がんの分子標的薬耐性メカニズムにおける還元ストレスの関与を明らかにし、それを基盤とした新規がん治療戦略の創出を目的としている。研究計画として「1分子標的薬耐性癌細胞株の作成と耐性メカニズムの解明、2がんの還元物質を標的とした新規がん治療薬の創出、3候補化合物の担がんマウスへの応用」の3点を実施する。本年度は1の目的を遂行するため、がん基礎研究分野との共同研究で実験を行い、がん研究の実験手法と知見の収集に努めた。本年度は分子標的薬耐性癌細胞株の作成と耐性メカニズムの解明を目的としていた。分子標的薬である上皮成長因子受容体阻害剤(EGFR-TKI)に耐性を示す非小細胞肺癌細胞株の作成に成功し、耐性獲得に伴った種々の受容体発現低下をウエスタンブロッティングにて明らかにした。さらに、種々の分子標的薬のスクリーニングおよびDNAシークエンサー、免疫沈降などの生化学的な評価を親株と耐性株で比較検討することにより、EGFR-TKI耐性機序としてAktの活性化に糖タンパクXが関与することを見出した。本知見および習得した手技は今後の酸化還元状態に着目した治療戦略を検討するうえで極めて有用であると言える。また、予備実験として、次年度に計画していた、がん細胞と正常細胞の酸化・還元バランスを利用し治療応用可能な化合物のスクリーニングも行っており、候補化合物を既に選出している。本年度の研究では非小細胞肺がん細胞株を用いて、EGFR-TKIに耐性を示す耐性株の樹立に成功した。耐性株を用いて以下の内容を明らかにしている。1耐性株では親株と比較して、EGFRを含むEGFRファミリー等の増殖因子受容体の発現が低下していた。