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片山家所蔵史料の調査に基づく片山東熊の建築設計に関する基礎的研究

片山東熊は工部大学校を卒業し、明治に活躍した建築家である。未公開であった同家史料を調査し、資料集を作成して彼の設計に関する経過や意図を明らかにした。結果1史料による片山の交友関係は田辺朔郎や、新家孝正らも含め、A東京大学関係、万里小路通房らB長州藩関係、河辺正夫らC装飾と芸術関係、に概ね大別できる。2アーツ・アンド・クラフツなど近代建築運動に邂逅3装飾家J.D.ハイマンと協同。明治宮殿「御車寄受附之間」設計では洋風要素を導入し、近代和風建築成立に貢献4濃尾大地震を契機に耐震を考慮5片山東熊設計の確証が無いとされていた神宮農業館の図面に東熊印を発見し、関与の確実化が判明した。平成24年度は、それ以前に未調査であった片山家資料中の辞令類をすべて閲覧し、ナンバーをつけて実測・撮影調査することができた。その他に片山東彦氏邸においてはブロンズ像やメダルレリーフ、位牌などの重さを含む法量も計測することができ、かつすでに撮影ずみのはがき類についても、大きさを計測した。これで現在、片山家に残る資料の全貌を把握することができたことになる。辞令については、平成25年3月に日本建築学会関東支部にて報告をおこなった。その一方で片山東熊が関与した震災予防調査会の小屋組構造の源泉や、片山の出自を正確に把握するべく、故郷である山口県萩市で調査を実施した。かつ京都では九条山ポンプ室の建築を実地調査した。ここでは琵琶湖疎水を実現した義弟である田辺朔郎とのつながりのみならず、匠頭としての東熊の立場をよく理解できる資料を京都府総合資料館にて入手することができた。さらに伊勢徴古館・農業館で平成23年度に得た図面類を詳細に分析し、伊勢神苑会の業績について考察をおこなった。神宮司庁では実際に東熊の設計通りに徴古館の建築を復原する希望があるそうで、今後も研究協力を得られる見通しである。農業館の図面資料に「東熊」の押印があったことにより研究にはずみがつき、他の図面類をも利用して伊勢神苑会に関する論文をまとめ、現在、日本建築学会の査読付き論文での審査を受けている。以上、研究は大変進展・充実させることができた。片山東熊(1854-1917)は工部大学校造家学科の第一期卒業生であり、明治を代表する建築家の一人である。本研究はこれまで公開されることの無かった同家所蔵史料を閲覧・調査する機会を得て、現存する葉書、写真、サンプル帳を中心とした研究である。まず綿密な書誌学的研究をおこない、それをベースとして東熊の交流関係を軸に、建築との関係を解き明かすことを目的とする。これまでに撮影した史料について内容を項目別にまとめ、葉書の内容や差出人との関係を明らかにした。またサンプル帳やスケッチ、模型写真については東熊の設計作品との関連を追求してきた。また平成24年度には、それ以前に未調査であった片山家資料中の辞令類をすべて閲覧し、ナンバーを振り実測・撮影調査することができた。それにより現在、片山家に残る資料の全貌を把握することができたことになる。徴古館・農業館の図面データを得たことで、研究はさらに進展を見せた。最終年である平成25年度に残された課題は、片山家資料でもっとも点数の多い葉書資料について、未解読箇所を解明することであった。近代の葉書資料の研究者の協力を得て、校閲が進み、片山家資料集を完成させることができた。また伊勢徴古館・農業館図面による伊勢神苑会の業績に関しては、学会の審査が通り、学会誌に論文が掲載された。磯俣祐介・原正彦・渡辺洋子「神宮徴古館・農業館に関する一考察」日本建築学会計画系論文集第78巻第691号,2031-2037,2013年9月片山東熊は工部大学校を卒業し、明治に活躍した建築家である。

1.これまでに撮影した史料について、各史料の内容の各項目をまとめ、より重要な史料については詳細な解題を作成する。2.葉書の差出人との関係および内容を解明し、サンプル帳やスケッチ、模型写真については、東熊の実際の建築作品と照合し、文献と現地調査によってそれらと関係する建築作品を探し出す。以上を計画し、実施した。以上の成果について、学会等で発表した。原正彦・渡辺洋子・市野瀬優大・中野恒明・中山まりか「片山東熊の遺した資料ーはがき資料を追ってー」日本建築学会関東支部研究報告集II pp.663-666 2011.3磯俣祐介・渡辺洋子・原正彦・市野瀬優大・中野恒明「片山東熊と神宮農業館の建築について」日本建築学会関東支部研究報告集II pp.553-556 2012.3Yoko Watanabe, Masahiko Hara, Yuta Ichinose, Yusuke Isomata, Masakazu Tamano, Hoko Miwa, Satoshi Yoshikawa: A STUDY ON THE TOKUMA KATAYAMAARCHIVES -DESIGN CHARATERISTICS OF THE LEADING ARCHITECT IN THE JAPANESE MODERNIZATION PERIOD- 6th SEATUC Symposium2012.3片山家資料の詳細調査や出身地での史資料・伝統建築の構造把握など予定通り、順調に進んでいる。また神宮徴古館・農業館の現地調査で思いがけず閲覧の許された当該建築の詳細と、神苑会の都市スケール的な業績について、いわば派生的に研究が進んだ。現在、日本建築学会に論文を提出し、審査を受けている。一方、片山家資料でもっとも点数の多いはがき資料については、ところどころまだ読めない部分があって正確な解読がまだこれからであり、最終年度に持ち越すことになった。平成23年度にはまず前年度までに収集していた片山家資料の判読をおこない、そこから得られた知見により、資料に散見される東熊の建築構造への関心を知った。そこで彼の作品から小屋組の構造を中心に現地調査を実施した。特に三重県の神宮農業館では、震災予防調査会のために彼が提案した改良農家構造と同様の部材が使用されていることが分かった。またこの建築は三重県の近代和風建築調査報告書などでは片山の設計であるとの確証が得られない建築とされているが、神宮司庁の所蔵図面に「東熊」の押印のあるものが発見され、片山作品であることが確実になった。このため、平成23年度には片山家資料の新たな撮影は出来なかったが、研究は概ね順調に進展していると考える。前述したとおり、本研究は予定通り順調にすすみ、またさらに新しい対象への進展も期待できる。平成25年は最終年であり、前述の通り、はがき資料の全文を読み下し、改題をつけて、片山家資料集を完成させる。そのうえで、片山東熊の人物関係を読み解き、かつ図面類や辞令による経歴から、設計作品における設計意図について、確実に把握したいと考える。さらに可能であれば、平成23年度調査で収集できた伊勢徴古館・農業館図面に関しても、片山家資料とともにきちんと整理・把握を行いたい。平成23年度には実施できなかった片山家資料の残りの分の閲覧・撮影をまずおこなう計画である。これには特に重要な東熊の辞令類が含まれている。また、成果のあがった神宮司庁関連の建築作品についても更なる調査を実施したい。これまでに収集した片山家資料の解読解題作業についても、より完璧を目指す。はがき資料の全文を正確に判読するため、研究室にて解読したのち、近代の手書き文書を読み慣れた校閲者にチェックをお願いする。
単純ヘルペスウイルス1型の再活性化と細胞性免疫との関連

単純ヘルペスウイルス1型(HSV-1)の再活性化と細胞性免疫との関連性を検討する目的で、HSV-1に対する抗体を保有する口腔悪性腫瘍手術症例6例について入院時、術当日、術後3日目、術後7日目、術後14日目に採血を行い、モノクローナル抗体を用いて、細胞性免疫能を測定(NK細胞活性、CD2,CD4,CD8,CD4/CD8比、CD20)同時に入院時より退院時まで唾液よりHSV-1の分離を行った。その結果をHSV-1分離陽性例と陰性例との間で、細胞性免疫能を比較した。HSV-1の分離結果では、6例中1例(17%)に認められた。尚、HSV-1分離陽性例は、手術後9日目の1回認めた。NK細胞活性は、HSV-1陰性例で入院時より術当日に上昇を認め、術後3日目に最大に下降を示し、その後、上昇傾向を認めた。逆に、HSV-1陽性例では、術後3日目に最大に上昇し、その後、術後14日目に向かい下降し、逆のパターンを示した。しかし、その他の項目では、HSV-1陽性例と陰性例の間にほとんど差を認めなかったが、CD20では、HSV-1陰性例で術当日に最大に下降し、その後上昇を認めるが、術後14日目には、入院時より上昇を認めた。今回の結果の手術後9日目に分離陽性例は、症例は少ないがHSV-1分離陽性例と陰性例の間にNK細胞活性の違いを認めた。しかも、分離陽性を認められたことから手術という外科的浸襲よりも、むしろ細胞性免疫能の低下が本ウイルスの活性化に関与したものと考えた。そこで今後、症例を増やしHSV-1の再活性化と細胞性免疫との関連性を検討したい。
イオウ依存型エネルギー代謝：イオウ呼吸の発見と生理機能の解明

生物のエネルギー代謝の起源は、40億年前に出現した細菌による酸素を使わない嫌気的なイオウ呼吸である。我々は、レドックスシグナル因子8-ニトロcGMPの代謝制御系を解析する中で新しいイオウ代謝経路(パースルフィド合成酵素)を同定し、それが、真核生物・哺乳類の嫌気的エネルギー代謝であるイオウ呼吸を司ることを発見した。すなわち、翻訳酵素として知られるシステイン-tRNA合成酵素(CARS)によってミトコンドリアにおいて合成されるパースルフィドが電子伝達系を形成していることが分かった。これは、哺乳類が酸素の代わりにイオウ代謝物を利用してエネルギー代謝を営んでいることを示唆している。本研究では、未だ不明な点が多く残されている真核生物・哺乳類のエネルギー代謝におけるイオウ呼吸の役割の全容解明を目的とする。本年度は、質量分析(LC-MS/MS)によるイオウ代謝経路の解析(イオウメタボローム)を行い、CARS2のパースルフィド産生の活性部位アミノ酸残基を同定するとともに、各種反応生成物の解析からパースルフィド産生の酵素反応機構に関する知見を得た。また、CARS2およびsulfide:quinone還元酵素(SQR)の欠損細胞・マウスを作成し、それらのパースルフィド関連分子の代謝、ミトコンドリア機能等を解析することにより、ミトコンドリアにおける膜電位形成およびATP産生においてCARS2由来のパースルフィドが重要な役割を果たしていること、さらにその制御にSQRが関与することを明らかにした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
がん登録実務者のためのがん情報分析とその評価法教育に関する研究

自院のがん登録データがあってもその情報を実際に分析、評価できる施設はまだけっして多いとはいえないため、国や地域のがん情報と自院とを比較できる実務者の育成が必要である。2016年度科研費で作成した登録システムを演習の授業に取り入れるため、FileMaker Pro Advancedを大学の医療情報演習室の10台のパソコンにインストールして、「がん登録システム」を各端末で利用できるようにする。学生はパソコンの端末でがん登録の演習を行い、そのデータはサーバーに蓄積される。蓄積したがん情報を利用して、がん登録実務者を対象に、情報の分析法と得られた結果を評価するための教育法を開発することを目的とする。
遺伝子操作動物を用いたアンジオテンシン2型受容体の内皮依存性血圧調節機構の解析

血管生物学・血管作動性物質の研究が進み、高血圧症を遺伝的学素因から解析する手法に加え、これまで体質素因が重要と思われていた高血圧を血圧だけでなく臓器合併症に注目し、個々の病態に合わせて治療する流れにある。この中でも、実際の高血圧医療に最も貢献の大きいのはレニン・アンジオテンシン系の領域でありACE阻害薬が質的降圧療法の基本となりつつある。最近本邦でも臨床応用が始まったアンジオテンシン(AngII)受容体拮抗薬はAngII作用を阻害する点ではACE阻害薬と一致するものの、薬理作用や副作用の発現に大きな違いがある。AngII受容体拮抗薬の使用時には血中AngII濃度が上昇し残された2型受容体(AT2受容体)を選択的に刺激することになり、ACE阻害薬とは異なった薬理作用が発揮される。AT2受容体シグナルを介した血管弛緩作用が明らかになり、この機序としてAT2受容体刺激は細胞内酸性化によりキニン産生酵素の活性化により、ブラジキニン分泌を亢進させる。分泌されたブラジキニンは血管内皮に存在するブラジキニン受容体を刺激し、その下流でNO/cGMP系を介して血管拡張することにより、AT1受容体による血管収縮に拮抗する。AT2受容体ノックアウトマウスの基礎血圧上昇・AngII投与後の血圧過剰上昇はNO/cGMP系を介したAT2受容体依存性血管拡張作用が消失したために引き起こされたものと考えられた。AT2受容体シグナルはチロシンフォスファターゼを活性化し、AT1受容体による増殖キナーゼ系を抑制して抗細胞増殖活性や抗線維化作用を発揮する。,しかし、AT2受容体からフォスファターゼまでの介在分子は明らかになっていない。血圧調節に重要な末梢細血管や不全心筋にはAT2受容体が発現する。AT1受容体拮抗薬の投与時には選択的にAT2受容体が刺激されることを考えると、AT2受容体シグナルによる心血管作用の解明は重要である。アンジオテンシンII(AngII)は1型受容体(AT1)を介し血圧調節を行う生体内で最も重要な昇圧系である。AngII2型受容体(AT2)のAT2心血管作用に関しては不明点が多いが、AT2の循環調節作用が示唆されている。この点を解明するために、私達は血管平滑筋特異的AT2過剰発現トランスジェニックマウス(SM-AT2-Tg)を作製し、AT2は内皮依存性にNO/cGMP系を活性化し血管拡張作用を示すことを見いだした。このAT2によるシグナル伝達機構を解明するために、SM-AT2-Tg由来血管平滑筋細胞を調製して検討したところ下記の所見が得られた。1)AT2は細胞内pHを上昇させカリクレイン様酵素を活性化しブラジキニンを分泌させる。一方AT1は細胞内pHを低下させカリクレイン様酵素活性を抑制した。2)分泌されたブラジキニンは内皮細胞に存在する受容体を介してNO合成酵素を活性化しNOを産生させ、血管平滑筋細胞においてcGMP量増加を介して血管拡張効果を発揮する。3)活性化されるカリクレイン様酵素はアプロチニン感受性であった。4)血管平滑筋細胞におけるERK活性はAT1で亢進したが、AT2はERK活性を抑制した。アンジオテンシンII(AngII)は1型受容体(AT1)を介し血圧調節を行う生体内で

最も重要な昇圧系である。AngII2型受容体(AT2)のAT2心血管作用に関しては不明点が多いが、AT2の循環調節作用が示唆されている。この点を解明するために、私達は血管平滑筋特異的AT2過剰発現トランスジェニックマウス(SM-AT2-Tg)を作製し、AT2は内皮依存性にNO/cGMP系を活性化し血管拡張作用を示すことを見いだした。このAT2によるシグナル伝達機構を解明するために、SM-AT2-Tg由来血管平滑筋細胞を調製して検討したところ下記の所見が得られた。1)AT2は細胞内pHを上昇させカリクレイン様酵素を活性化しブラジキニンを分泌させる。一方、AT1は細胞内pHを低下させカリクレイン様酵素活性を抑制した。2)分泌されたブラジキニンは内皮細胞に存在する受容体を介してNO合成酵素を活性化しNOを産生させ、血管平滑筋細胞においてcGMP量増加を介して血管拡張効果を発揮する。3)活性化されるカリクレイン様酵素はアプロチニン感受性であった。4)血管平滑筋細胞におけるERK活性はAT1で亢進したが、AT2はERK活性を抑制した。これらの成績より血管AT2はNO-CGMP系を介して降圧・血管保護作用を発揮する事が考えられた。
スクラムジェットエンジンに関する基礎的研究

宇宙往還機や極超音速機の推進機関として期持されているスクラムジェットエンジンを実現するために、(1)空気取入口関係、(2)燃料噴出・混合関係、(3)超音速燃焼関係、(4)冷却構造及び材料関係について重点的研究を行なった。(1)空気取入口関係では特に作動の安定性に焦点を合わせ、機体境界層吸入による複合閉塞の問題や、熱閉塞等によるエンジンの不始動状態への遷移、回復による再始動の機構を調べた。その結果、機体境界層によりエンジンが不始動遷移し易くなることや、前緑が後退角を有する側壁カウルの空気取入口では一口不始動遷移を起こしても、再始動し易いことがわかった。また隣接したエンジンモジュ-ル間の干渉機構を解明した。(2)燃料噴出・混合関係では超音速流中への燃料気体の噴出による流動様式ならびに乱流拡散進程を解明し、効果的な噴出方式を確立することを目的とした。二次元および三次元複孔噴射の実験を行い、噴出燃料の混合効率と噴出に伴う全圧損失の相関関係を明らかにした。また、二次元噴出モデルに対する数値解析手法を確立した。(3)超音速燃焼関係では、水素燃料による超音速燃焼を実現し、現象を支配するパラメ-タの影響の程度と及ぶ範囲を調べることを目的とした。燃料の噴出形態として主流に平行な場合と垂直な場合について燃焼させ、衝撃波や火炎の光学的観察と圧力・温度の計測などを通じて、発熱反応が流れ場の構造に及ぼす影響を明らかにした。(4)冷却構造及び材料関係では、高効率の冷却構造を実現するため、従来一次元であったヒ-トパイプを二次元パネル状としたものを試作し、その基本性能を調べた。また、高温耐熱材料としてセラミックスの破壊機構を解明するため、高温炉による実験を行い、結晶粒界の強さと温度の関係を調べると共に、クラック進行過程のモデル化を行なった。本研究は極超音速飛行を行う宇宙往還機等に搭載されるスクラムジェットエンジンに関し、空気取入口、燃料噴出・混合、超音速燃焼、冷却構造及び材料の各分野で重要と見なされる基礎的問題を個別に解明しつつ、総合研究を行うことを目的としている。本年度空気取入口の分野では、機体境界層の吸込みに伴う複合閉塞現象を数値解析によって明らかにすると共に、始動特性並びに、不始動状態への遷移機構を解明するための実験を開始した。既存の空気源設備に超音速系統を増設し、試験断面での流速がマッハ3となるように超音速ノズルを設定した。スクラムジェットエンジンモデルの内部に、ジェット噴出による擾乱を与え、この擾乱に基ずく垂直衝撃波のエンジン外部への吐出状況を光学計測する。エンジン内部における超音速気流と燃料気体の噴出・混合の分野では、二次元異種気体噴き出しの解析コ-ドをTVD、qーωモデルについて完成した。実験では、水素の単孔噴き出しによる全圧損失分布、水素濃度分布を計測し、両者の相関関係を確認した。さらに前後2孔噴き出しによる干渉効果を明らかにした。また、予燃による加熱超音速気流に、段付き壁から水素を平行噴出させるスロット噴射実験を行い、燃料の拡散と剪断混合に及ぼす温度比、密度比等流れ場のパラメ-タの影響を明らかにした。高負荷冷却構造として、従来1次元的熱輸送要素であったヒ-トパイプの概念を2次元的なものに拡張する冷却構造体を試作した。電気炉で放射加熱し、冷却能を放射温度計で測定する。材料については、セラミックスの高温破壊実験を行ない、超音速パルス法により破壊過程を観察した。宇宙往還機や極超音速機の推進機関として期待されているスクラムジェットエンジンを実現するために、(1)空気取入口関係、(2)燃料噴出・混合関係、

(3)超音速燃焼関係、(4)冷却構造及び材料関係について重点的研究を行なった。(1)空気取入口関係では特に作動の安定性に焦点を合わせ、機体境界層吸入による複合閉塞の問題や、熱閉塞等によるエンジンの不始動状態への遷移、回復による再始動の機構を調べた。その結果、機体境界層によりエンジンが不始動遷移し易くなることや、前縁が後退角を有する側壁カウルの空気取入口では一口不始動遷移を起こしても、再始動し易いことがわかった。また隣接したエンジンモジュ-ル間の干渉機構を解明した。(2)燃料噴出・混合関係では超音速流中への燃料気体の噴出による流動様式ならびに乱流拡散過程を解明し、効果的な噴出方式を確立することを目的とした。二次元および三次元複孔噴射の実験を行い、噴出燃料の混合効率と噴出に伴う全圧損失の相関関係を明らかにした。また、二次元噴出モデルに対する数値解析手法を確立した。(3)超音速燃焼関係では、水素燃料による超音速燃焼を実現し、現象を支配するパラメ-タの影響の程度と及ぶ範囲を調べることを目的とした。燃料の噴出形態として主流に平行な場合と垂直な場合について燃焼させ、衝撃波や火炎の光学的観察と圧力・温度の計測などを通じて、発熱反応が流れ場の構造に及ばす影響を明らかにした。(4)冷却構造及び材料関係では、高効率の冷却構造を実現するため、従来一次元であったヒ-トパイプを二次元パネル状としたものを試作し、その基本性能を調べた。また、高温耐熱材料としてセラミックスの破壊機構を解明するため、高温炉による実験を行い、結晶粒界の強さと温度の関係を調べると共に、クラック進行過程のモデル化を行なった。
不動点理論に関連する種々の非線形問題

この研究期間の3年間、不動点理論に関連する種々の非線形問題に関して、いくつかの研究成果を得た。新しい非線形写像のクラスChatterjea mappingとCondition (CC)を定義し、基本的な性質、不動点の存在定理、不動点への収束定理を証明した。ν-generalized metricspaceという空間がcompatibleな位相を持つか?という問題に否定的な解答を与えた。また、部分的な肯定解も与えた。Banachの縮小原理の結論である「successive approximationが唯一の不動点へ収束する」という条件に対する新たな必要十分条件を与えた。本研究費のおかげでいくつか研究成果を得ることができた。出版された論文は2編であるが、投稿中の論文や掲載受理された論文や未だ論文の形になっていない研究成果がいくつかある。ここでは、出版された論文の概要を記述したい。1:研究代表者は2008年にgeneralized nonexpansive写像という概念を導入した。この概念は非拡大写像を一般化した概念である。本論文では、この写像に関するKrasnoselskii-Mann iterationの収束定理を得た。2008年の段階では、定義域がcompact凸集合である場合の強収束定理と定義域がOpial条件を満たす弱compact凸集合である場合の弱収束定理が得られていた。しかし、一様凸Banach空間の設定の元では、不動点の存在定理は得られていたが、収束定理は得られていなかった。本論文では、空間が一様凸でそのdual空間がKadec-Klee propertyを持ち、定義域が有界閉凸集合の場合の弱収束定理を得た。dual空間がKadec-Klee propertyを持つという条件はノルムがFrechet微分可能という条件よりも弱い条件である。この収束定理は、非拡大写像に関するReichの収束定理の拡張定理に相当するが、完全な拡張定理ではない。というのも、係数条件に関しては強い仮定を科しているからである。2:Zhang, SuそしてChengによって2013年に発表されたweak P-propertyの元でのbest proximity pointの存在定理を改良した。定理の無駄な部分を省いただけでなく、彼らの定理の本質部分がよく理解できるような証明を与えた。また、この証明には、nonself写像の不動点定理が使われており、今後の不動点理論の新しい発展が期待できる。この補助金のおかげで、未発表の結果を含め、いくらかの研究成果を得ることができた。以下では、項目13の雑誌論文リストで挙げた論文のうち、いくつかの論文の概要について述べる。2: Branciariによって2000年に導入されたν-generalized metric spaceという概念は非常に面白い概念である。距離空間の概念を拡張した概念であるため、これまでの研究者は、この空間に位相が存在するものとして議論を進めていた。しかし、本論文では、位相が存在しない例を明示することで、これまでの議論が成立しないことを示した。また不動点定理に対して、正しい証明を与えた。3: 2次元のabsolute normalized normは、凸関数を用いて表現できることを1973年にBonsallとDuncanは示した。本論文では、その凸関数をさらに微分した関数で議論をした。そうすることで、normのuniform convexityとuniform smoothnessに関する議論が簡潔になることを示した。この研究課題の一番の目的は交付申請書の記載した、新種の非線形写像に関する不動点理論である。この研究目的に関しては、2014年と2015年に出版された論文、ならびに現在投稿中の論文で、ある程度満足できるレベルまで到達している。以下では、項目11の雑誌論文リストで挙げた論文のうち、いくつかの論文の概要について述べる。3: 2014年に発表したChatterjea写像に関する不動点理論の続編である。基本的な写像である縮小写像はChatterjea写像ではないため、それを縮小写像を含むようにChatterjea写像の概念を拡張した。Condition (CC)と名付けたが、この条件に関する不動点理論を構築した。発表論文が3編あり、投稿中の論文が5編あるため。不動点理論新しいタイプの非線形写像に関する研究が最近非常に積極的になされている。この最近のトレンドに対する本質的な貢献をしたいと考えている。また、ν-generalized metric spaceに関しても、個別的な定理の証明に留まらず、本質的な特徴を発見するような理論展開をしたいと考えている。これらに関して、既に多少の手がかりは得ているが、それをさらに発展させて、少しでもインパクトのある研究成果に育ていけるよう努めたいと考えている。発表論文が3編あり、国際会議での招待講演が2回あるため。また、投稿中の論文もいくつかあるため。論文投稿料のために予算を空けておいたのだが、共同研究者が支払いをしてくれたこと。および、研究が予定より順調に進み、パソコンを購入せずに済んだこと。これらのこと等により、研究費の節約ができた。

最近、新しいタイプの非線形写像に関する研究が積極的になされている。本研究課題においても、当該年度において、別の種類の新しい非線形写像に関する研究成果を発表することができた。今後は、さらに発展継続させたいと考えている。さらに、位相を持たない空間上で定義された写像に関する不動点理論の研究も始めている。この種の研究はほとんどなされていない為、少しでもインパクトのある研究成果に育ていけるよう努めたいと考えている。九州工業大学主催の国際シンポジウム関連で使用する予定がある。共同研究のための出張旅費、および講演のための出張旅費などに積極的に活用する。また、論文を投稿したときの掲載料にも使用する予定である。関連図書の購入、数値実験用のパソコンの購入等、必要に応じて、研究に必要な物品を購入する予定である。数値実験用のパソコンを購入する予定をしていたが、数値実験の結果を必要とする前に、証明が完成する等、研究がある程度順調に進んだため、研究費の節約ができた。
環境相と成長機構

本研究は以下の6つのグループに分れて行なわれた。(1)武居グループ:固体と液体が平衡共存する系での結晶成長を、新たに開発した時分割X線回折装置を用いて解析した。典型例として酸化物超伝導体を選び、動的観察・測定を行なった結果、包晶反応によって生じた生成物の液相拡散過程が成長を律速していることがわかった。(2)小松グループ:溶液からの結晶成長および溶解過程のその場観察のために、AFM(原子力顕微鏡)装置を開発し、方解石およびリゾチーム結晶の原子レベルでの成長・溶解を観察・測定することに成功した。(3)小川グループ:CCD受光素子を利用した光検出器と光ファイバーを組み合わせて、溶液内の微小部分のラマン散乱測定装置を開発した。この装置によりKH_2PO_4結晶の水溶液成長時における界面構造の微視的測定を行なったが、解像力の範囲内で特殊な構造を持つことはないと判断された。(4)平野グループ:ゾル-ゲル反応によって合成した金属アルコキシドの縮重合ゲル体を基板結晶に塗布し、その熱分解によって酸化物単結晶膜のエピタキシャル成長を起こさせることに成功した。熱分解過程を詳しく調べた結果、エピタキシーには前駆体の原子配置が極めて重要であることが明かとなった。(5)熊川グループ:III-V族4元系単結晶を、融液からの育成法を用いて作成し、その際に形成される組成不均一性について検討した。その結果、成長界面を通して構成元素の相互拡散が起こり、結晶内部でのドメイン形成を惹起すること、界面でのマクロステップの形成が界面破壊の引き金になること、などが判明した。(6)蔡グループ:液体急冷したAl-Cu-Vアモルファス合金の熱処理によって、単相の準結晶の成長が初めて見いだされた。これは、20面体クラスターから構成されるガラス相が適当に接続を変えて準結晶へ転換するものとして説明された。成長を続けている結晶界面と接する環境相は、成長機構を支配する最も重要な部分と考えられる。しかし、この環境相の果たしている役割を実験的かつ定量的に解析する試みは現在までほとんどない。本研究ではX線回析、トンネル顕微鏡、光学分光、SEM-EPMA,光学および電子顕微鏡、熱測定などの方法により、固液界面付近の組成・構造の変化をその場で直接観察し定量測定することによって、結晶成長に及ぼす環境相の影響を原子レベルで解明しようとするものである。本年度の研究は次の六つの方向から行われた。1)固液共存状態からの結晶成長(武居):時間分割高温X線解析装置を開発、完成し、それにより高温超伝導体の包晶反応を伴った結晶成長機構をその場解析した。その結果報告されている相関係に重大な誤りのあることが判明した。2)トンネル顕微鏡による成長表面の観察(小松):AFMにおいて水中観察法を新たに開発し、高さ方向の解析精度の飛躍的向上に成功した。3)ラマン分光法による成長界面の観察(小川):光ファイバーを用いて、成長界面でラマン分光を行なうシステムを完成し、KDP結晶の水溶液成長に伴う溶液構造の変化の測定に成功した。4)ゾル-ゲル法酸化物膜のエピタキシー(平野):ゾル-ゲル法により生じた非晶質状態の構造を制御する方法を開発し、それによりKTN単結晶膜のエピタキシャル成長に成功した。5)動的環境による結晶組成制御(熊川):多元系混晶半導体結晶の融液成長において、外部より超音波や反転回転などの激しい擾乱を導入することにより、均一組成化しうることがわかった。6)非晶質からの準結晶の成長(蔡):急冷法で作成した非晶質合金が熱処理によって結晶化する状況をDSCにより測定し、その動力学的な解析によって、核発生時における粘性が重要であることを明らかにした。これらの成果は、結晶成長時の環境相の解明に大いに有用と考えられる。

その結果、成長界面を通して構成元素の相互拡散が起こり、結晶内部でのドメイン形成を惹起すること、界面でのマクロステップの形成が界面破壊の引き金になること、などが判明した。(6)蔡グループ:液体急冷したAl-Cu-Vアモルファス合金の熱処理によって、単相の準結晶の成長が初めて見いだされた。これは、20面体クラスターから構成されるガラス相が適当に接続を変えて準結晶へ転換するものとして説明された。
CD8+T細胞由来のネコ免疫不全ウイルス増殖抑制因子の同定

1、ネコ免疫不全ウイルス(FIV)に対するCD8+T細胞の役割FIV感染ネコの末梢血単核球(PBMC)を培養してもウイルス増殖が認められないが、CD8α+β+T細胞、CD8α+T細胞全体もしくはCD4+T細胞を除去してPBMCを培養した場合にウイルス増殖が認められた(一部は前回報告)。このことは、CD8α+β+T細胞、CD8α+β-T細胞およびCD4+T細胞がFIV増殖抑制作用を持つことを意味し、ウイルス感染においては、一部の細胞だけでなく複数の細胞群が感染制御のエフェクターとなり得ることが判明した。また、各エフェクター細胞は他個体のPBMCにおけるFIV増殖に対しても抑制作用を示した。つまり、抑制作用(の一部)は主要組織適合遺伝子複合体に非拘束性であった。2、レトロウイルスベクターを用いたスクリーニング系細胞膜タンパクを極めて簡単に行なうことができる本系の改良版(前回報告)をさらに応用させ、FIVと結合するリンパ球膜タンパクの同定を行なった。得られたCD134ホモローグは、FIVとの結合性を有するのみでなく、FIVがリンパ球に感染する際に必要な分子であった。CD134は活性化したCD4+T細胞に主に発現する分子であることから、獲得免疫として病原体に応答したヘルパーT細胞自体に感染することがFIVによる病態の根底にあると考えられた。以上の内容をまとめ、Science誌に投稿した(2004年303号1192-1195ページ)。1,ネコ免疫不全ウイルス(FIV)に対するCD8+T細胞の役割CD8+T細胞亜群(CD8α+β+,CD8α+β-)およびCD4+T細胞について、FIV増殖に対する作用をさらに解析した。CD8+T細胞亜群の抗FIV増殖作用はMHC(主要組織適合遺伝子複合体)に非依存性であり、CD4+T細胞も同様であった。これらのことから、FIV増殖抑制作用はCD8+T細胞のみからではなく、他の細胞からも産生されうるものであることが判明した。2,レトロウイルスベクターを用いたスクリーニング系本系が実用可能であることを確認でき(前回報告)、さらに極めて簡便に行う方法を開発し、Analytical Biochemistryに投稿した(in press)。3,MYA-1細胞におけるCD56分子についてネコTリンパ球株化細胞であるMYA-1細胞が、NKマーカー・活性化T細胞マーカーであるCD56分子を発現していること、またその性状はヒトCD56と類似していることを明らかにした。
「非細胞型ストローマ細胞代替マトリクス」を用いた人工リンパ組織構築システムの開発

【研究計画の背景】我々はある株化ストローマ細胞と骨髄由来活性化樹状細胞(BMDC)を合わせて、コラーゲンスポンジを足場としてマウスの腎皮膜下に導入することによって人工的(組織工学的に)リンパ組織を構築する方法を確立し、また、ストローマ細胞がこの人工リンパ組織構築に重要な役割を果たしている事を明らかにした。【研究目的】人工リンパ組織が効率のよい獲得免疫機能を有することに注目して免疫賦活装置として臨床に応用することを目指している。そのためには構築方法を単純化し、ストローマ細胞を用いない新しい人工シンパ組織構築法を開発する必要があると考えて本研究課題を計画するに至った。【方法】特殊な高分子マトリクスにリコンビナントサイトカインを吸着させてBMDCと合わせ、コラーゲンスポンジを足場としてマウスの腎皮膜下に導入して数週間後に二次リンパ組織に類似した組織構造が構築されるかどうかをT、Bリンパ球の集積程度を組織学的に解析することにより検討した。【結果と考察】マトリクス2種類に6種類のリコンビナントサイトカインをそれぞれ様々な組み合わせで量を変えて吸着させ、マウスの腎皮膜下に導入してリンパ球の集積量を検討した。その結果、ストローマ細胞を用いて構築した人工シンパ組織に比べれば程度は劣るものの、リンパ球の集積が観察され(1)リンパ球集積に適したマトリクスとサイトカインの組み合わせがあること、(2)組み合わせだけでなく、適量のサイトカインを吸着させることが重要であること、が分かった。これらの結果から「非細胞型ストローマ細胞代替マトリクス」を用いた人工リンパ組織構築は可能であると考えている。
導電性ポリマーナノファイバーを用いた有機太陽電池の作製と評価

光電変換デバイスに一次元ナノファイバーを適用する場合の利点について明確化するためにファイバ野状有機太陽電池のエネルギー変換効率向上のための特性最適化を行いつつ、キャリア移動特性や電荷収集特性等に関して、バルクの二次元フィルムと対比しながら検討した。具体的には、1.電界紡糸ポリ(3-ヘキシルチオフェン)P3HTナノファイバーおよび酸化チタンナノファイバーを作製し、走査型電子顕微鏡および透過型電子顕微鏡による形態観察から、均質かつ微細なナノファイバーを作製する条件を検討した。2.P3HTナノファイバーおよび酸化チタンナノファイバーの紫外-可視スペクトル、蛍光スペクトル、大気中光電子分光スペクトル測定からバンドギャップとHOMO-LUMO準位を求めた。3.P3HTにフラーレンを混合したナノファイバーを作製し、走査型電子顕微鏡による形態観察から、均質かつ微細なナノファイバーを作製する条件を検討した。4.P3HTにフラーレンを混合したナノファイバーのバルクヘテロ接合有機太陽電池を種々の条件で作製し、セル特性を評価しつつ、高いエネルギー変換効率を示すデバイスの最適化を行った。5.酸化チタンナノファイバーを電極に用いたP3HTとフラーレンのバルクヘテロ接合有機太陽電池を種々の条件で作製し、セル特性を評価しつつ、高いエネルギー変換効率を示すデバイスの最適化を行った。以上の結果から、ナノファイバーを用いると、ファイバー間の隙間を、P3HT/フラーレン混合バルク材で満たす必要があり、それがむしろ界面抵抗を大きくして、通常のバルクの二次元フィルムの場合よりも光電変換効率が劣ることがわかった。しかしながら、電子と正孔の取り出し電極が逆型構造のセルを組み立てると、順型の場合よりも10倍以上の効率向上を実現した。次世代太陽光発電の一つである有機薄膜太陽電池の開発に関して、電子供与体と受容体が混合した一次元ナノファイバーの設計と光電変換特性評価を行い、新しいデバイス構造の提案と高効率化と耐久性向上を実現することを目的とする。具体的には、以下の3つの項目を検討した。1.均質かつ微細な導電性高分子ポリ(3-ヘキシルチオフェン)ナノファイバー作製のための電界紡糸法条件の探索と最適化を行った。ポリビニルピロリドン共存下のファイバーと、ファイバー作製後にポリビニルピロリドンを選択的に抽出除去したナノ構造体、ならびにポリビニルピロリドンを使用しないポリ(3-ヘキシルチオフェン)ナノファイバーの作製条件を見出し、それぞれの物性を評価した。2.電子供与体としての上記1.のポリマーと、受容体としてのフラーレン誘導体の、いずれも均質な形態で微細なナノファイバーからなるバルクヘテロ接合の構築と物性評価ならびに太陽電池としてのデバイス特性評価を行った。3.熱処理を施す前後のポリ(3-ヘキシルチオフェン)キャストフィルムとの対比により、ポリ(3-ヘキシルチオフェン)ナノファイバーは、その結晶性および分光特性において、いかなる熱的な後処理も必要としない素材であることを確認した。次年度は、光電変換デバイスに一次元ナノファイバーを適用した場合の利点についてさらに明確化するためにファイバー状有機太陽電池のエネルギー変換効率向上のための特性最適化を行いつつ、キャリア移動特性や電荷収集特性等に関して、バルクの二次元フィルムと対比しながら検討する。
明治・大正期の肥料経済における都市と農村の連携と対立に関する個別事例の実証的研究

科研費によって1991年の夏・秋・冬に各1回づつ,ほぼ研究実施計画どおり計3回の調査・資料収集旅行をおこなった。とはいえ調査の主力を岡山にそそいだものの限られた日時のため地元紙を読み残してしまった。そこで止むなく職場の教員旅費をあてて1992年23月に補充調査旅行をせざるをえなかった。こうして延日数にして33日間の滞在に及んだ岡山では主に岡山県庁で,その閲覧・利用には種々困難を伴ったものの(公開を原則としていない機関なので)ともかく山陽新報の明治44年から大正14年6月まで分に目を通し必要な記事を検索したうえで複写して資料収集することにこぎつけた。また岡山大学付属図書館資源生物科学研究所分館には肥料経済関係資料がかなり所蔵されていたので,新聞閲覧の合間にこれの資料収集にも務めた。岡山市立中央図書館では少しばかりでしかも結果的に失敗作もでたが新聞の写真撮影もおこなった。このように収集した資料はかなりの分量にのぼりねで今はおおむね資料整理の段階にとどまり本格的な通読まだ先にもちこすことにならざるをえないのが目下の実状である。がともかく人糞尿をめぐる都市住民と近郊農村民の利害状況及び屎尿市営化過程の実体を地方有力都市の事実に即して把握しうる根本資料になるのではないかと判断しつつある。精読したうえでなるべく早く論文として取りまとめ公表する予定である。次にもう一方の主たる調査地である神戸には延日数にして9日間滞在したが,その地元紙はマイクロフィルムで見るほかないこともあり,作業は難航した。ともかく神戸新聞を神戸市立中央図書館で(神戸又新日報はあまり価値がないと判明),大阪朝日新聞神戸付録(目録に朝日新聞兵庫版とあるのは不正確と判明)を西宮市立中央図書館(兵庫県立図書館よりこちらが便利)で読んだものの,資料収集は少量にとどまった。神戸についてはあまり進捗しなかったので今後の機会を期したく思う。
コレステロール輸送膜タンパク質局在制御の戦略的ケミカルバイオロジー

コレステロール輸送タンパク質であるNPC1ならびにNPC1L1は、生合成された後に蛋白質品質管理機構による3次元構造の認識を経てエンドソームや細胞膜に移行し、機能する。すなわち、正しい細胞内分布がこれらの蛋白質の生理機能に必須であり、その異常は疾病や機能不全の原因となる。NPC1については、変異による細胞内局在異常がニーマン・ピック病C型の原因となる。当該疾病の治療戦略の提案を念頭に、変異NPC1の細胞内局在異常を正常化する各種小分子を創製した。NPC1L1については、細胞内局在異常を示す人為的な変異体を作成し、当該局在異常の正常化を指標に新規コレステロール吸収阻害剤の創製を試みた。研究計画(平成25年度申請書)に記載の内容に則り、平成25年度には以下の研究を行った。(1)ニーマン・ピック病C型の原因となる変異NPC1に深く関連する類縁蛋白質NPC1L1について、疾病変異NPC1のトラフィッキング異常ならびにその化合物による修正と類似・同様の挙動を示すNPC1L1人工変異体の作成に成功し、NPC1L1機能阻害活性化合物のスクリーニング系を構築した。(2) NPC1、ならびにその関連蛋白質であるNPC1L1の人工変異膜蛋白質の、トラフィッキング異常を修正する化合物群の構造展開を遂行し、特徴あるステロイド型活性化合物に加えて、フェナンスリジノン型の活性化合物の創製に成功した。当該のフェナンスリジノン系化合物の構造活性相関について、ある程度の解答を得た。(3) NPC1の、コレステロールの膜通過に関わる基質結合部位と想定している部位に特異的に共有結合する光親和性プローブを設計・合成し、特異的ラベル化反応に成功した。(4)上記第(1)項に記載のスクリーニング系を用いて、ジフェニルペンタン系化合物に候補となる活性を見出した。(5)抗C型肝炎ウイルス活性を有するフェナンスリジノン系化合物群について、当該活性に直接関わる可能性のある標的蛋白質とされる各種核内受容体(RAR、RXR、ROR,LXR)に対するリガンド活性を解析し、ある程度の構造活性相関情報を得た。本年度は、昨年度の研究成果、すなわち(1) NPC1L1について、そのホモログであるNPC1のトラフィッキング異常に関わる点突然変異に相当する点突然変異、を人為的に導入することにより、ファーマコロジカルシャペロンによって修正可能な細胞内局在異常変異体を作製することが出来ること、ならびに(2)当該のファーマコロジカルシャペロンとして,ステロイドならびにフェナンスリジノン骨格を有する化合物をいくつか見いだしたこと、を受け、[A]NPC1L1に対するリガンドの構造展開、ならびに[B]それらのリガンドの細胞レベルおよび動物レベルでのコレステロール吸収害作用の確認、[C]フェナンスリジノン骨格を有するNPC1L1リガンド活性を含む多重薬理性の分子プロファイリングを中心とした研究を遂行した。[A]項の構造展開研究で得られたNPC1L1リガンドは、いずれも昨年度までにNPC1について明らかにしたのと同様に、NPC1L1のN末ドメインではなく、細胞膜貫通ドメインを含む「第2のコレステロール結合部位」に結合するものであり、知られているコレステロール吸収阻害剤であるでエゼミチブとは標的とする結合部位が異なるものであることが分かった。またそれらは、実際に細胞やマウスのコレステロールの吸収を有意に抑制する活性を示すことを確認した。[C]項の分子プロファイリングについては、設計したフェナンスリジノン誘導体の核内肝臓X受容体(LXR)リガンドとの構造関連性から、LXRに加えて関連する核内受容体(レチノイン酸受容体関連オーファン受容体:ROR、グルココルチコイド受容体:GR、およびレチノイドX受容体:RXR)に対するリガンド活性、ならびにαーグルコシダーゼ阻害活性をそれぞれ検定し解析して、構造要因・構造活性相関に関する一応の解答を得た。医薬化学NPC1/NPC1L1に対するリガンドの創製は順調に進んでいる。ラベル化に引き続くペプチドの同定は難航しているが、これは高度に糖修飾を受けた膜蛋白であるため当初から予想していた。糖鎖の酵素的分解排除等による解決を図る。非ステロイド型のリガンド創製については、構造活性相関情報を得たが、活性の改善度は未だ高くはなく、引き続き展開を行う。当初の研究計画に変更はない。ラベル化断片の同定の困難さや、高活性リガンドの創製の困難さは当初から予想していた課題である。酵素分解を手順に組み入れたり、あるいは確立できたスクリーニング系をフルに活用して新たな候補骨格の探索も念頭に解決を図る。フェナンスリジノン誘導体の抗HCV活性については、各種核内受容体に対するリガンド活性の評価を継続し、各化合物についてダイヤグラムを完成させ、周辺の医薬化学への展開を図る。

NPC1L1人工変異体のトラフィッキング異常修正化合物について、構造展開研究が比較的にシンプルに進展し、構造活性相関研究に要する誘導体数の合成量が見積もりわずかに少なかった。そのため、当該の合成試薬に充当を予定していた15万円ほどを、次年度に計画していた、より構造活性相関が複雑なNPC1変異体のトラフィッキング異常修正化合物等の構造展開研究に充当することとした。次年度に計画する、より構造活性相関が複雑なNPC1変異体のトラフィッキング異常修正化合物等の構造展開研究に充当する。
光操作技術を用いた咀嚼筋活動制御におけるセロトニン神経系の役割の解明

チャネルロドプシン2(ChR2)をセロトニン神経特異的に発現させたTph2-ChR2トランスジェニック(TG)マウスを作製し、セロトニン神経の刺激によって、リズミカルな咀嚼筋活動を誘発する条件を探った。その結果、持続時間10 msec, 30 Hzのパルス状の光照射を1秒間行った後4秒休止し、これを10分間繰り返すパターンの光照射に切り替えたところ、照射直後から約5分間、10Hz前後のリズミカルな咬筋活動が、全ての個体(n = 4)で誘発された。10分間全く光照射をしない期間を挟んで、再度光照射を続けたところリズミカルな咬筋活動の発生確率は徐々に減少し、4回目の光照射ではリズミカルな咬筋活動が誘発できなくなった。また、三叉神経運動核を含んだ脳幹スライス標本を作製し、咬筋運動ニューロンの膜電をパッチクランプ法にて記録し、閉口筋筋紡錘からの一次求心性線維の電気刺激により咬筋運動ニューロンにシナプス後電位を誘発し、セロトニン投与の影響を調べた。その結果、シナプス前ニューロンの5-HT1B受容体の活性化によって、閉口筋筋紡錘からの一次求心性線維の刺激による興奮性シナプス後電位が抑制されることが明らかとなった。さらに除脳ラット動脈灌流標本の咀嚼様顎運動誘発については、吻尾的に顔面神経核から舌下神経核の間のレベルの巨細胞性網様核および傍巨細胞性網様核の連続電気刺激によって、さまざまなパターンのリズミカルな顎運動が誘発できることが明らかとなった。チャネルロドプシン2(ChR2)をセロトニン神経特異的に発現させたTph2-ChR2トランスジェニック(TG)マウスの光照射によるセロトニン神経刺激によって、意外なことにリズミカルな顎運動が誘発されることが明らかとなった。一方で、アーキロドプシンTP009 (ArchT)などを発現させたTGマウスを使ったセロトニン神経の抑制をまだ試みていない。また、脳幹で吻尾方向に広がるセロトニン神経の存在部位によって効果に違いがあるかも未解析である。除脳ラット動脈灌流標本における咀嚼様運動の誘発に成功し、従来知られていなかった様々な運動パターンが誘発されることが明らかとなった。一方、細胞内Ca2+シグナルの記録によってセロトニン神経の活動を直接解析することは行えていない。チャネルロドプシン2(ChR2)をセロトニン神経特異的に発現させたTph2-ChR2トランスジェニックマウスに光照射を行うことで誘発されたリズミカルな顎運動について、自由行動下の動物のどのような時の運動に相当するか、どの部位のセロトニン神経の活動が重要なのか、脳幹のどの部位の神経回路に影響してリズミカルな顎運動を起こしているかなどを調べる。また、アーキロドプシンTP009 (ArchT)を発現させたTGマウスを使って、リズミカルな顎運動中にセロトニン神経を抑制し、その効果を調べる。除脳ラット動脈灌流標本に誘発された咀嚼様顎運動については、電気刺激を加えることで咀嚼様運動が誘発された巨細胞性網様核および傍巨細胞性網様核について、グルタミン酸などを同部位に微量注入することで同部のニューロンを刺激した場合、逆にイボテン酸注入などによって同部の神経細胞の破壊などを行い、これらの部位の神経細胞が活動して咀嚼様活動が誘発されているのかどうかを調べて基本的な性質を明らかにしたのち、セロトニン神経系の影響を解析する。チャネルロドプシン2(ChR2)をセロトニン神経特異的に発現させたTph2-ChR2トランスジェニック(TG)マウスの光

照射によるセロトニン神経刺激によって、意外なことにリズミカルな顎運動が誘発されることが明らかとなった。一方で、アーキロドプシンTP009 (ArchT)などを発現させたTGマウスを使ったセロトニン神経の抑制をまだ試みていない。また、脳幹で吻尾方向に広がるセロトニン神経の存在部位によって効果に違いがあるかも未解析である。除脳ラット動脈灌流標本における咀嚼様運動の誘発に成功し、従来知られていなかった様々な運動パターンが誘発されることが明らかとなった。一方、細胞内Ca2+シグナルの記録によってセロトニン神経の活動を直接解析することは行えていない。セロトニン神経系は多様な脳機能に関わることが知られ、睡眠時や咀嚼時の閉口筋活動に影響する可能性があるが、セロトニン神経系がいつ、どのように咀嚼筋活動に影響するかは解明が困難であった。そこで平成29年度は、まず、理研より購入するRBRC05846とRBRC05454のマウスを交配し、チャネルロドプシン2(ChR2)をセロトニン神経特異的に発現させたTph2-ChR2トランスジェニック(TG)マウスを作製し、セロトニン神経を刺激した時の、安静時および咀嚼時の咀嚼筋活動を解析した。LED光源を用い700 mAの強度で1秒間、安静時あるいは咀嚼時に青色光を照射したところ、顎運動の誘発はできなかったが、探索行動様行動を誘発することができた。また、三叉神経運動核を含んだ脳幹スライス標本を作製し、咬筋運動ニューロンの膜電をパッチクランプ法にて記録し、あらかじめ記録電極に封入した蛍光色素(Alexa Fluor 594)を拡散させることで樹状突起を可視化した。灌流投与したケージドグルタミン酸から2光子励起により樹状突起の特定の部位でグルタミン酸を解離させることで興奮性のシナプス入力を発生させ、微小電極に充填したセロトニンを圧駆動により局所に微量投与したときのニューロンの応答(グルタミン酸応答)を解析した。その結果、グルタミン酸応答の発生部位から60μm以内でセロトニンを投与すると、グルタミン酸応答が増強されることが分かった。また、セロトニンによるグルタミン酸応答の増強には5-HT2A受容体の活性化に続く、Srcキナーゼの活性化でGluN2Aサブユニットを含むNMDA受容体の機能が増強することで生じることが明らかとなった。動脈灌流標本を用いた光遺伝学実験については、口腔粘膜の電気刺激で咀嚼様運動の誘発を試みたが、安定して繰り返し誘発することができなかった。チャネルロドプシン2(ChR2)をセロトニン神経特異的に発現させたTph2-ChR2トランスジェニック(TG)マウスを作製し、セロトニン神経を刺激した時の、安静時および咀嚼時の咀嚼筋活動を解析したところ、探索行動様行動を誘発することができたものの、目的とする咀嚼運動を含めて顎運動の誘発はできなかった。一方、2光子顕微鏡を用いたスライス実験から、グルタミン酸応答の発生部位から60μm以内でセロトニンを投与すると、5-HT2A受容体の活性化に続く、Srcキナーゼの活性化でGluN2Aサブユニットを含むNMDA受容体の機能が増強することで、グルタミン酸応答が増強されることが明らかとなった。チャネルロドプシン2(ChR2)をセロトニン神経特異的に発現させたTph2-ChR2トランスジェニックマウスに光照射を行うことで誘発されたリズミカルな顎運動について、自由行動下の動物のどのような時の運動に相当するか、どの部位のセロトニン神経の活動が重要なのか、脳幹のどの部位の神経回路に影響してリズミカルな顎運動を起こしているかなどを調べる。