hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
知覚神経によるがんの増大、転移の制御

1)がん性骨痛の分子メカニズムの解明と、そのメカニズムに立脚したがん性骨痛の薬物的抑制を試みた。乳がん細胞はWarburg効果により大量のプロトンを産生し、液胞性プロトンポンプを通じて細胞外に分泌することが示された。またプロトンポンプ阻害剤バフィロマイシンA1は、in vitroにおいてCa2+流入を指標とする知覚神経細胞の興奮および細胞内シグナル分子ErkとCREBのリン酸化を指標とする腰椎後根神経節の活性化、ならびに担がんマウスでの熱性痛覚過敏および機械的知覚過敏を指標とするがん性骨痛をそれぞれ抑制した。乳がん細胞から分泌されたプロトンに応答する酸感受性受容体として、Transient Receptor Potential Vanilloid 1 (TRPV1)が知覚神経に発現し、乳がんの増大に伴ってTRPV1の発現が増加することが示された。またTRPV1選択的拮抗剤SB366791は、in vitroにおいて知覚神経細胞の興奮、ならびに腰椎後根神経節の活性化、さらに担がんマウスでのがん性骨痛をいずれも抑制した。2)乳がんの増大により興奮し、骨痛を誘発する知覚神経が乳がんの進展、ならびに骨からの二次転移におよぼす影響について検討した。マウス腰椎後根神経節の器官培養系、ならびに初代後根神経節知覚神経細胞培養系、さらに後根神経節知覚神経細胞様細胞株50B11の培養系を確立した。これにより乳がん細胞との共培養により、がん細胞の増殖や運動性に対する知覚神経細胞の影響の検討が可能となった。乳がん細胞を脛骨に接種することにより3-4週後に肺転移を示すマウスモデルを確立した。これにより骨から内臓臓器への二次転移のメカニズムについて検討が可能となった。初年度に樹立したがん性骨痛のモデルを活用し、乳がん細胞からプロトンポンプを通じて分泌されるプロトンが知覚神経の酸感受性受容体TRPV1を刺激することにより知覚神経を興奮させ骨痛を誘発することが示され、がん性骨痛の分子メカニズムの一端を明らかにした。さらにプロトンポンプ阻害剤、あるいはTREPV1拮抗剤によりがん性骨痛が抑制されることを示し、がん患者においてがん性骨痛を緩和するアプローチ開発のための足掛かりを提供した。また、骨でがんが増大し、その後肺への転移を示すマウスモデルを確立し、がんの二次転移に対する知覚神経の影響の検討を可能とした。平成29年度および30年度の研究により、がん細胞がプロトン産出により骨内に造りあげる酸性環境が知覚神経上の酸感受性受容体TRPV1を活性化し、知覚神経を興奮させて骨痛を誘発することが示された。また、プロトンポンプ阻害剤、あるいは、TRPV1拮抗剤を用いてプロトン応答性を妨害すると骨痛が緩和されることを明らかにした。今後は、がんが造りあげた酸性環境により興奮した知覚神経から産出され、傍分泌性にがん細胞の進展に影響する因子の同定と、その因子ががん細胞の増殖、浸潤、ならびに転移に対して及ぼす作用について検討する。がん進展と骨痛との悪循環の分子基盤を明らかにすることにより、がん患者の生存率を大きく低下させる主要な要因の一つとなっている神経周囲浸潤(Perineural Invasion, PNI)の病態に対する理解が深まり、がん患者の予後改善とがん治療成績の向上をめざすための足がかりとする。具体的な研究計画は、1がんが造りあげた酸性環境により興奮した知覚神経において発現が高まる因子を同定する。2同定した因子ががん細胞の増殖、浸潤、ならびに転移に対して及ぼす作用について検討する。3TRPV1活性化による知覚神経の興奮を抑制した場合のがんの進展、転移を検討する。以上の実験により、がんの存在により興奮し、痛みを発する知覚神経は、がん増殖因子を産出することによりがん細胞の増殖、運動性、そして転移を高めることが明らかとなる。本研究によりがん性疼痛は、精神的のみならず、生物学的にもがんの進展、転移を増悪させ、がん患者の予後および生存率を低下させることがしめされる。したがって、TRPV1拮抗剤によるがん性疼痛の制御は鎮痛効果以外にも、抗がん効果も期待でき、がん患者のマネージメントに新たなアプローチをもたらす。初年度は研究モデルの作製と骨痛の客観的、定量的評価法の確立に主要な努力を傾注した。またがん性骨痛誘発に直接関わる知覚神経の増生、ならびに興奮に対するがんの影響についても検討を加えた。1、骨痛評価動物モデルの作製とその解析マウス乳がん細胞株4T1を脛骨骨髄内に接種すると、その増大に伴って骨痛が誘発される動物モデルを樹立した。担がんマウスの骨痛は熱性痛覚過敏および機械的知覚過敏を測定することにより客観的、定量的評価を可能とした。4T1乳がん細胞は骨を破壊しながら増殖し、それに比例して骨痛が増加した。がん患者の骨痛と同様に、4T1担がんマウスの骨痛は破骨細胞特異的抑制剤ビスホスホネート投与により抑制され、本研究において作製された骨痛動物モデルはがん患者の骨痛を適切に反映することが示された。また骨内で増殖するがん細胞の周囲環境が酸性であることを見出した。2、がん増大に伴う骨内知覚神経の増生と興奮脛骨への4T1乳がん細胞の接種、増殖により骨内の知覚神経が増生することが免疫組織染色により示された。またin vitroにおいても4T1乳がん細胞との共培養により、知覚神経細胞の軸索伸展、ならびにCa2+の細胞内流入が促進された。

したがってがん細胞は知覚神経細胞の分化、増生、興奮を促進する物質を産出することが示唆された。さらにウエスタンブロッティングを用いて脛骨担がんマウスの腰椎後根神経節では神経興奮の指標であるリン酸化ERK (pERK)とCREB (pCREB)が増加することを示した。これらの結果から、骨内でのがん増殖により知覚神経が増生、興奮し、骨痛が誘発されることが示唆された。本研究は、がんの骨転移とがん性骨痛との相互関連を分子細胞レベルで解析し、がんの骨での増大抑制と、がん性骨痛の緩和を一挙に可能とする治療法開発の手がかりを得ることが目的である。したがって、初年度にがんの骨内での増大と骨痛を並行して研究できる動物モデルの樹立したことは、本研究推進の大きな原動力となり、研究はおおむね順調に進展している。1)がん性骨痛の分子メカニズムの解明と、そのメカニズムに立脚したがん性骨痛の薬物的抑制を試みた。乳がん細胞はWarburg効果により大量のプロトンを産生し、液胞性プロトンポンプを通じて細胞外に分泌することが示された。またプロトンポンプ阻害剤バフィロマイシンA1は、in vitroにおいてCa2+流入を指標とする知覚神経細胞の興奮および細胞内シグナル分子ErkとCREBのリン酸化を指標とする腰椎後根神経節の活性化、ならびに担がんマウスでの熱性痛覚過敏および機械的知覚過敏を指標とするがん性骨痛をそれぞれ抑制した。乳がん細胞から分泌されたプロトンに応答する酸感受性受容体として、Transient Receptor Potential Vanilloid 1 (TRPV1)が知覚神経に発現し、乳がんの増大に伴ってTRPV1の発現が増加することが示された。またTRPV1選択的拮抗剤SB366791は、in vitroにおいて知覚神経細胞の興奮、ならびに腰椎後根神経節の活性化、さらに担がんマウスでのがん性骨痛をいずれも抑制した。2)乳がんの増大により興奮し、骨痛を誘発する知覚神経が乳がんの進展、ならびに骨からの二次転移におよぼす影響について検討した。マウス腰椎後根神経節の器官培養系、ならびに初代後根神経節知覚神経細胞培養系、さらに後根神経節知覚神経細胞様細胞株50B11の培養系を確立した。これにより乳がん細胞との共培養により、がん細胞の増殖や運動性に対する知覚神経細胞の影響の検討が可能となった。乳がん細胞を脛骨に接種することにより3-4週後に肺転移を示すマウスモデルを確立した。これにより骨から内臓臓器への二次転移のメカニズムについて検討が可能となった。初年度に樹立したがん性骨痛のモデルを活用し、乳がん細胞からプロトンポンプを通じて分泌されるプロトンが知覚神経の酸感受性受容体TRPV1を刺激することにより知覚神経を興奮させ骨痛を誘発することが示され、がん性骨痛の分子メカニズムの一端を明らかにした。さらにプロトンポンプ阻害剤、あるいはTREPV1拮抗剤によりがん性骨痛が抑制されることを示し、がん患者においてがん性骨痛を緩和するアプローチ開発のための足掛かりを提供した。また、骨でがんが増大し、その後肺への転移を示すマウスモデルを確立し、がんの二次転移に対する知覚神経の影響の検討を可能とした。
肥満の新機構解明と創薬～レプチン抵抗性の解析～

レプチンは、主に脂肪組織より循環血液中に分泌され、抗肥満作用を惹起する。一方で、多くの肥満者は、「レプチン抵抗性」の状態であることがわかり、肥満の原因として問題視されるようになった。現在までの研究の結果、私達は「小胞体ストレス」(不良品タンパク質が細胞内に蓄積することによって生じるストレス)がレプチン抵抗性の原因である可能性を突き止めている。そこで今回、小胞体ストレスを標的とした薬物の開発を試みた。検討の結果、小胞体ストレス改善効果を有する薬物を見出し、さらに本薬物は高脂肪食負荷肥満モデルマウスにおいて抗肥満効果を有することが明らかになった。肥満は糖尿病、高脂血症、高血圧、動脈硬化症といった生活習慣病の主要な危険因子であり、その病因解明は臨床的観点から重要な研究課題である。そこで本研究では、肥満の病態解明を目指すことを目的として、肥満遺伝子産物であるレプチンに着目して研究を行った。レプチンは抗肥満作用を有するタンパク質であるが、肥満者においてはレプチンの作用障害すなわち「レプチン抵抗性」であることがわかっており、レプチン抵抗性の原因および治療薬を見出すことが肥満者の治療に重要であると考えられる。私達は以前の研究結果から、小胞体ストレスがレプチン抵抗性の原因である可能性を見出している。そこで今回は、小胞体ストレスを誘発する物質としてホモシステインに着目し検討を行った。S-Adenocylhomocysteineが酵素的に加水分解されるとhomocysteineとadenosineが生成されることが知られている。そこで、これらの物質とレプチン抵抗性との関わりについて検討した所、adenosineがレプチンシグナルを抑制することを見いだし、また、活性化メチル化サイクルの異常がレプチン抵抗性と密接に関係している可能性を明らかにした。さらに私達は、小胞体ストレスを標的とした新たなレプチン抵抗性改善薬をスクリーニングした所、数種類の候補化合物を明らかにした。今後は、これらの候補薬物の詳細な検討を行う予定にしている。肥満は糖尿病、高脂血症、高血圧、動脈硬化症といった生活習慣病の主要な危険因子であり、その病因解明は臨床的観点から重要な研究課題であると考えられます。そこで本研究では、肥満の病態解明を目指すことを目的として、肥満遺伝子産物であるレプチンに着目して研究を行いました。レプチンは抗肥満作用を有するタンパク質です。従って、レプチン自身が抗肥満薬になる可能性が考えられますが、実際には肥満者においてはレプチンの作用障害すなわち「レプチン抵抗性」であることがわかってきました。従ってレプチン抵抗性の原因および治療薬を見出すことが肥満者の治療に重要であると考えられます。以前までの研究の結果、私達は、その「レプチン抵抗性」の原因として「小胞体ストレス」の関与の可能性を見出しております。「小胞体ストレス」とは、不良品蛋白質が蓄積することによって生じるストレスのことを言います。そこで今回、小胞体ストレスを標的とした抗肥満効果を有する薬物の探索を試みた結果、新たな候補薬物を見出すことに成功しました。本薬物は、小胞体ストレスによる細胞死に対して改善効果を示し、小胞体ストレスによるレプチン抵抗性に対しても改善作用を有していました。さらに、本薬物は高脂肪食負荷による肥満に対して改善効果を示しました。従って、本薬物は、新しいタイプの生活習慣病の治療薬として有効である可能性が考えられました。
石釧の出現と展開に関する型式学的研究

本研究を(1)石釧の資料集成、(2)実測調査、(3)分析と考察の3段階に分けて実施した。(1)の資料集成については今後の基本資料としての活用に備え、出土地名一覧、規格、計測値、型式、図面等の主要な項目を検索可能な電算システムとしてのデータベースを構築した。今回は図面などの画像データを取り込んだことにより、資料相互の比較検討が格段に効率的に実施しうることになった。また(2)の実測調査については東京国立博物館において岐阜県長塚古墳出土の石釧70点の実測調査を実施したほか、三重県各地出土の石釧15点、奈良県出土石釧1点については嬉野町教育委員会、三重県立斎宮歴史博物館、京都大学文学部博物館、奈良県立橿原考古学研究所等で実地調査を行った。本年度の資料調査によって、従来までの蓄積を加えると総計約600点の実地観察・作図作業を終えることになった。以上の基礎作業を踏まえ、石材、環体断面形、刻線表現等の分類作業にもとづく型式学的指標の設定を試みた。系統関係はすでに5系統に整理されることを解明してきたが、今年度特に重視したのは各系列内における新古の関係をいかなる形でならば適切に把握しうるのかであった。この問題について、主要な2系列については刻線の条数や深さが丁寧さの指標となり、石材や断面形の推移からみた場合の新古の諸相と対応してくる可能性の高いことを発見した。条数が少なくかつ深く刻まれ、仕上げが全体に丁寧なものほど他の要素が古相である場合が多く、条数が多く浅い刻みで仕上げが粗雑なものほど、他の諸要素が新しい傾向を示すものに多いのである。この点を踏まえ、3段階の型式設定が可能となった。これら一連の作業によって、石釧の編年枠の大筋については確定しえたと考える。
縮環π拡張重合反応を用いたグラフェンナノリボンの精密化学合成と物性解明

今年度は多環芳香族炭化水素(PAH)のK領域選択的な直接π拡張重合反応(APEX重合反応)をリビング重合化することにより、幅や端の構造、長さを制御したグラフェンナノリボン(GNR)の新規合成法の開発を行なった。高分子合成化学において広く認知されているリビング連鎖重合反応の概念をAPEX重合反応に適用すべく、一回のAPEX反応後に新たな反応点であるK領域が生じるモノマーを新たに設計・合成した。合成したモノマーを用いてAPEX重合反応を行なった結果、幅や端の構造に加えて長さをも制御されたGNRを一段階で合成することに成功した。本反応は反応に用いる開始剤とモノマーのモル比に応じて10 nm170 nmのGNRを長さ分布を制御しながら合成することが可能であった。また、得られたフィヨルド型GNRはFeCl3を用いた脱水素環化反応によってアームチェア型GNRに変換することも可能であった。得られた一連のGNRは各種分光分析や顕微鏡観察によりその生成を確認した、本研究で開発したリビングAPEX重合反応は、構造が精密に制御されたGNRの一段階合成法であるのみならず、一段階で二つのC-C結合を形成しながら重合反応が進行する新規重合法である。また、本反応で得られたGNRは初の長さが均一なGNRであり、今後GNRの物性の長さ依存性についても調査する予定である。これらの研究成果は論文にまとめて投稿するとともに、学会発表を行なった。計画通り、幅・端の構造に加えて長さをも制御したGNRの精密化学合成に成功した。また、合成したGNRの構造解析や重合反応の高分子合成化学的解析により、本重合反応がリビング連鎖重合性を有していることを明らかにした。以上より、概ね順調に研究が進展していると言える。今回、幅・端の構造・長さを制御したGNRの一段階合成法を開発することができた。本重合法はモノマーユニットを変更することにより、様々な幅や端構造、長さを有するGNRの合成が可能であると期待させる。これらの知見をもとにR1年度には種々のGNRを合成するとともに合成した種々のGNRの物性解明と応用研究を行う。合成したGNRに対して光物性や酸化還元特性、磁性、電気伝導性などを測定することでGNRの構造と物性の関係について明らかにする。また、成膜したGNRフィルムの自己組織化能や物性の構造依存性についても調査する。グラフェン上への組織化条件を精査して、GNRの電子デバイス応用を目指す。さらに、合成したGNRは有機色素太陽電池のアクセプター分子としても期待されるため、実際に有機色素太陽電池デバイスを作成して性能評価を行う。
非侵襲・低侵襲モダリティを用いた成人先天性心疾患における心肝連関の病態評価

外科的治療の進歩により先天性心疾患患者の大多数が成人に到達することが可能になったが、一方で特に複雑先天性心疾患の症例などにおいて、慢性的な静脈圧上昇に関連するうっ血性肝障害が高頻度にみられ、遠隔期の肝線維化の進行による肝硬変や肝癌の発症も問題となっている。本研究の目的は、成人先天性心疾患患者において非侵襲的もしくは低侵襲的な手法を用いて、先天性心疾患の遠隔期に生じうる、うっ血性肝障害および肝線維化に関して詳細な評価を行い、循環状態などの臨床データもあわせて解析することで、成人先天性心疾患における心不全と肝障害の関係、心肝連関の病態について検討することである。
ベントン視覚記銘検査用MRIに関する基盤的研究-非対称精密磁場の利用-

磁気共鳴イメージング(MRI)は、均一度が極めて高い磁場空間を必要とし、これは通常、MRIマグネットの中心に生成される。均一磁場空間を、もしマグネットの中心から外れた位置に生成することができれば、MRIの革新的な応用が拓ける可能性がある。このアイデアを検証するため、我々は新しい設計によるMRI用超伝導マグネットを試作した。このMRIの応用例として、認知症の診断に使われるベントン視覚記銘検査における利用を考えている。本研究では認知症患者の判定に広く行われているベントン視覚記銘検査に適した"特殊なMRI"を開発し、脳機能・活動の直接的な観察情報を導入することによって、検査の精度・信頼度を劇的に向上させることを最終的な目標とし、そのための基礎的知見を得るための試験を行う。本年度は、主として、このMRIに利用する特殊な磁場分布を発生する超伝導磁石の小型モデルを設計し、製造を行った。ベントン視覚記銘検査では患者に絵を描くなどの作業を要求する。そのような作業を可能にするためには患者は座ることができて、しかも、ある程度の視野を保証されることが必要である。このためには患者が入るMRI磁石(垂直設置)の下端部分にMRI画像を取得するための均一な磁場が発生するような特殊な超伝導磁石コイル(複数)配置が必要になる。この条件では各コイルに加わる電磁力は、見かけの発生磁場から推定されるよりもはるかに大きくなるので、それが磁石全体の設計に影響する。磁場シミュレーションなどを利用してこの問題を検討し、予定する強度の磁場が発生できる見通しを得たので、磁石め作製に取り組んだ。磁石のコイルにはいずれも電磁力の影響を受け難いNbTi合金超伝導体の線材を使用した。磁場発生試験を行ったところ、所定の磁場(0. 7テスラ)を所定の位置に発生できることが確認された。次年度は、この磁石を収容できるクライオスタットを作製し、目的とする小型モデルMRIとして完成させる予定である。この他に、MRIに関連する内外の会議で新しいMRIに関する発表を行った。本研究では、認知症患者の判定に広く行われているベントン視覚記銘検査に適した"特殊なMRI"を開発し、脳機能・活動の直接的な観察情報を導入することによって、検査の精度・信頼度を劇的に向上させることを最終的な目標とし、そのための基礎的知見を得るための試験を行う。前年度までに、超伝導磁石のコイル部分の設計と製作が完了している。本年度は、超伝導磁石を冷却するクライオスタットの設計と製作、コイルとクライオスタットとの結合作業を行い、さらに分光計とも結合して、MRIシステムを組み上げた。本開発の特徴である磁石構造の非対称性を活かすためには、断熱空間が狭いコンパクトなクライオスタットを実現する必要がある。そのため磁石の機械的なサポート構造も非対称化し、メインコイル下端部とクライオスタット下端面の距離が小さい構造とした。また、ヘリウム槽などを強度部材として併用し、無駄な断熱空間をできるだけ狭くした。クライオスタットの基本設計仕様は、ボア径89mm、液体窒素槽容積66リットル、液体ヘリウム槽容積98リットルである。超伝導磁石のコイル部分とクライオスタットとの結合作業は、まず液体ヘリウム容器ヘコイル部分を封入して溶接した。続いて液体ヘリウム容器と液体窒素容器を合わせて真空容器へ封入のうえ、シールした。最後に、液体ヘリウムレベルプローブと、液体窒素レベルプローブを取り付けた。磁石中心での磁束密度が0.77テスラとなるように励磁を行い、磁場分布を測定したところ、磁場補正(シミング)を行わない状態で、直径35mmの球形空間内で約1000ppmの均一度であった。その後、MRIシステムを構成するため、勾配コイルやアンテナ、分光計などを磁石に組み付けた。信号検出アンテナは、磁場0.77テスラ付近での水素の磁気共鳴周波数(33MHz)で動作するように円形巻線で製作した。平成21年度に完成した、非対称精密磁場超伝導磁石を利用して、本年度は画像の取得を行った。まず、中心磁場が0.77テスラになるように、超伝導磁石を励磁した。磁石の磁場分布測定と鉄片によるシミングのイタレーションを繰り返し、磁石中心の35mm球内で正165ppmの均一度が得られた。画像取得に必要な勾配コイルは、外径72.6mm、内径39.3mmのものを使用し、非磁性の支持台の上に固定した。信号検出アンテナは、直径23mmの円形コイルとした。磁場0.77テスラでの水素の磁気共鳴周波数(33MHz)において、信号を伝送する同軸ケーブルとの間でインピーダンスを整合できるように、適切なキャパシタンスを持ったトリマコンデンサを、コイルに対して直列および並列に1個ずつ取り付けた。また、同周波数のRF信号を入出力できる分光計と、勾配コイル電源などを接続し、勾配コイルの渦電流補正などの調整作業を行った。画像取得のための測定試料には、球形の内部空間を持った樹脂容器に満たした水と、野菜(オクラ)を使用した。

試料容器は内径5mmおよび10mmのものを1個ずつ製作した。試料を磁石中心部に置いて、スピンエコー法にて2次元の画像を取得した。磁気共鳴スペクトルの半値幅や、画像の信号対雑音比、信号均一度などの評価を行った。以上の結果から、非対称精密磁場超伝導磁石に関する基盤技術が確立された。この構造にもとづいて、ヒト用のMRI装置が開発されると、従来は不可能であった被験者の手作業を伴う機能的MRI測定の実現につながる。被験者が自然な姿勢と視野で、認知症の診断に有効なベントン視覚記銘検査を受けることができるので、その間の海馬の活動から認知症の診断が可能になる。
化学量不均衡を避けるメカニズムの解明（国際共同研究強化）

タンパク質の過剰発現は細胞の機能に様々な悪影響を引き起こすことが知られているが、そのメカニズムはほとんどわかっていない。本研究では、出芽酵母をモデルとして、化学量不均衡などのタンパク質の過剰が引き起こす不利益を回避するメカニズムを体系的に調査することから、タンパク質の過剰が引き起こす現象の理解を目指した。そのために本研究では特に出芽酵母遺伝子の大規模解析に実績のある2つの研究室に滞在し、大規模スクリーニングの技術とデータを集積した。2016年度と2018年度に滞在したトロント大学では、体系的な遺伝子破壊株のプロファインリング技術(Synthetic Genetic Array)を用いて過剰発現による増殖阻害が亢進したり回避されたりする一連の変異株を取得した。その変異株の特性から過剰発現による増殖阻害がどのように回避されるかを考察した論文を現在投稿準備中である。2017年に滞在したハイデルベルク大学では、遺伝子の過剰発現が増殖に有利に働く遺伝子群を体系的に取得する新たな方法の開発を行った。実験法は帰国後さらに改良を加え集積したデータの解析を現在進めている。内定年度:20152016年6月から9月まで、カナダ・トロント大学のCherles Boone教授の研究室に滞在し、在外研究を行った。具体的には、出芽酵母の局在化GFPの過剰発現株、ならびに第一染色体の各遺伝子をgTOW法により過剰発現している細胞株について、ハイスループット・ハイコンテンツ顕微鏡による画像取得を行ったのち、画像解析ソフトウェアCellProfilerによる画像解析を行った。9月以降も取得した画像についてCellProfilerによる解析を進め、過剰発現時の細胞内局在の変化や、細胞集団のばらつき、細胞サイズなどのデータを取得した。この画像解析の一部は論文として発表した(Kintaka et al., Sci. Rep. 2016)。当初の計画通り、過剰発現株の顕微鏡画像取得・解析に成功している。今後はこの画像取得・解析をさらに拡大していく予定である。2017年9月、ドイツ・ハイデルベルク大学のMachael Knop教授の研究室に滞在し、在外研究を行った。具体的には、出芽酵母において、gTOWプラスミドコレクションの混合・競合培養による環境依存的な遺伝子過剰発現の影響を体系的に取得する新しい実験系の構築についての議論を深めた。この実験については、2018年2月から4月の3ヶ月間大学院生を派遣し、実施した。取得した実験データは現在解析中である。本年度は、研究のさらなる発展のため当初の計画(トロント大学での在外研究)に加え、あらたにハイデルベルク大学での在外研究を行った。これにより、当初の計画になかった新たな実験手法を導入することが出来た。過剰発現時の細胞内タンパク質の局在異常についてさらに詳細な解析を行う。また、局在異常の原因となる細胞内の制限因子の同定を行う。このため、細胞内タンパク質の局在解析に詳しい研究室で在外研究を行う予定である。この二年間の在外研究で得られたデータを解析し、これらをまとめて論文発表をおこなう。このため、2018年度はカナダ・トロント大学に再び2ヶ月滞在する予定である。
神経回路形成におけるセマフォリンの機能

複雑な脳神経系において機能的な神経回路を形成するために、回路形成過程を制御する軸索ガイダンス分子が存在する。軸索ガイダンス分子としては、スリット,エフリン,セマフォリン,ネトリンが報告されている。セマフォリンは現在までに20種類以上報告されている大きなファミリー分子で、主に反発因子として機能する。セマフォリンの新たな機能解析の目的で新規セマフォリンのクローニングを試みた。その結果、2種類のマウスセマフォリンのクローニングに成功した。Sema3GとSema6Dである。Sema3Gは脳特異的という発現様式ではないが、脳では小脳特異的に発現している。レセプターはニューロピリン-2だと考えられ、神経軸索に対する反発活性を持つ。生後、顆粒細胞層などに発現してくるので顆粒細胞の移動に関与していると考えている。Sema6Dは脳に高発現している。脳での発現は胎児から生体に至るまで同程度発現している。Sema6Dのノックアウトマウスの作成を計画している。また、最近モデル動物としてゼブラフィッシュにも注目して解析している。このため先ずゼブラフィッシュSema6Dのクローニングを試みた。クローニングに成功したが、この課程において、Sema6Eのクローニングにも成功した。Sema6Eはゼブラフィッシュ特異的なセマフォリンである。Sema6DとSema6Eは神経系特異的に発現している。Sema6Dは発生中において菱脳やレンズなどで、成体脳においては小脳に発現している。Serna6Eは発生中においては菱脳やレンズなどで、成体脳では縦隆起に発現している。Sema6D、Sema6Eともに神経軸索に対する反発活性が認められた。これらのことより、初期発生中の神経回路形成に関与している可能性がある。Sema6Eは発生中においては菱脳やレンズなどで、成体脳では縦隆起に発現している。

軸索ガイダンス分子としては、スリット,エフリン,セマフォリン,ネトリンが報告されている。セマフォリンは現在までに20種類以上報告されている大きなファミリー分子で、主に反発因子として機能する。セマフォリンの新たな機能解析の目的で新規セマフォリンのクローニングを試みた。その結果、2種類のマウスセマフォリンのクローニングに成功した。Sema3GとSema6Dである。Sema3Gは脳特異的という発現様式ではないが、脳では小脳特異的に発現している。レセプターはニューロピリンー2だと考えられ、神経軸索に対する反発活性を持つ。生後、顆粒細胞層などに発現してくるので顆粒細胞の移動に関与していると考えている。Sema6Dは脳に高発現している。脳での発現は胎児から生体に至るまで同程度発現している。Sema6Dのノックアウトマウスの作成を計画している。また、最近モデル動物としてゼブラフイッシュにも注目して解析している。このため先ずゼブラフイッシュSema6Dのクローニングを試みた。クローニングに成功したが、この課程において、Sema6Eのクローニングにも成功した。Sema6Eはゼブラフィッシュ特異的なセマフォリンである。Sema6DとSema6Eは神経系特異的に発現している。Sema6Dは発生中において菱脳やレンズなどで、成体脳においては小脳に発現している。Sema6Eは発生中においては菱脳やレンズなどで、成体脳では縦隆起に発現している。Sema6D、Sema6Eともに神経軸索に対する反発活性が認められた。これらのことより、初期発生中の神経回路形成に関与している可能性がある。
デカン高原・巨石文化期に現れる高錫青銅器製作技術の源流の探索

正倉院御物の佐波理製品の製作技術である二元系高錫青銅鏡の起源を研究した。現在のところ、最古の資料であるインドの巨石文化期の青銅器を写真撮影、実測を行って資料化し、その後に重要な資料に関してサンプリングと科学分析をおこなった。科学分析は高錫青銅器を抽出するため、金相分析をおこなった。つづいて、製作地を明らかにするため鉛同位体分析をおこなった。巨石文化期の青銅器を中心にした編年作業をおこなった。相対編年を共伴した鉄器のC14年代分析で検証している途中である。錫資源の多い東南アジアと中央アジアの青銅器についても、少数ではあるが資料化、分析のうえでインドの資料と比較検討をおこなった。本年度はデカンカレッジ所蔵品を中心に調査した。これまでの資料調査に加えて、金石併用期のネヴァサ遺跡、巨石文化期のナイクンド遺跡、ライプル遺跡のものを検討した。調査にあたっては、遺物を資料化するために、重要な遺物と判断したものについて、写真撮影と実測図作成を行った。その後、現地のカウンターパートがサンプリング作業をおこなって、後日、日本において科学分析を行うことを約束した。あわせてナグプール大学所蔵の巨石文化期の金属器資料を調査した。また、マハーラーシュトラ州考古局の資料に関しても便宜を受けた。いずれもカウンターパートの合意で順調に調査を完了することができた。両機関でおこなった作業もデカンカッレジで行った作業とほぼ同様である。資料調査に加えてナグプール周辺の巨石墓を踏査し、巨石墓の配置や構造に関して重要な知見を得ることができた。踏査した遺跡はマフルジャリ遺跡、ライプル遺跡、ヒラプール遺跡等である。この他、巨石文化期の最新情報をインドの各機関で収集するとともに考古文献を各種購入した。現地調査を前後して、共同研究者及びゲストスピーカーを含めて、小規模な研究会を橿原考古学研究所にて2回開催した。研究会の席上では、巨石墓と馬具の関係、巨石墓と初期って期との関係、巨石墓と土器の関係について新知見を得て、今後の研究計画に重要な示唆を得た。インドの高錫青銅鋺との関連が指摘されている東南アジアの現代金属鋺について、その製作方法と科学分析を行った。昨年度まででインド、マハーラーシュトラ州のデカン大学所蔵品の巨石文化期及び金石併用期の青銅器資料についてはほぼ資料調査を終了した。そこで今年度は資料調査先をナグプール大学に移した。所蔵資料はS.B.Deo教授がナグプール大学からデカン大学に異動する際に残していった資料と近年の発掘資料であるが、展示品の調査は許されなかったため、10点程度の資料調査を行ったに過ぎない。次に今年度前半にはハイデラバード大学の協力を得て、アーンドラ・プラデーシュ州、テランガーナ州の巨石文化期の遺跡を踏査し、今後に必要となる巨石文化期の墳墓編年に必要な基礎資料を得ることができた。その後にはケララ州へ移動し、ケララ大学の協力を得てケララ州内の巨石文化期の墳墓を踏査し、その写真撮影、実測を行って基礎資料の充実に努めた。今年度の後半にはケララ州カーサルゴート周辺の巨石文化期の墳墓についてケララ大学が発掘調査を行ったため、その発掘調査に協力し、出土遺物の観察などを行った。いずれも青銅器は出土していなかったが、ケララ州とタミールナドゥ州の境界には、19世紀に紀元前一千年紀の高錫青銅器が数多く出土しており、高錫青銅器研究には重要な地域であるため、土器の詳細な内容が公表されれば、今後の比較検討資料として貴重である。このような資料調査と併行して、これまで作成した写真、実測資料を整理し、インド人考古学者による発掘資料の再検討と遺物、遺構の編年作業を進めている。高錫青銅器製作技術に関係するデカン高原巨石文化の青銅器に関しては、前年度までに主要な高錫青銅器に関して実測図作成と写真撮影を行って資料化を終了している。現地調査を前後して、共同研究者及びゲストスピーカーを含めて、小規模な研究会を橿原考古学研究所にて計2回開催した。研究会の席上では、巨石墓と馬具の関係、巨石墓と初期鉄器との関係、巨石墓と土器の関係について新知見を得て、今後の研究計画に重要な示唆を得た。

今年度はデカン高原北部のナグプール周辺にて一部の巨石墓群に対して写真測量をおこなって3D化をおこなった。期間が短かったために大規模な測量はできなかったが、デカン高原巨石墓を理解する上で重要な基準資料を作成することができた。鉛同位体比による産地推定(約180点)も進行中である。昨年度までは計画以上に進展していたが、下半期になって長期出張が生じたため、全般的に研究が進まなくなった。ただし、出張先でもインターネット等を通じて共同研究者等と連絡を取り、研究計画に地帯が生じないように努めた。二元系高錫青銅器の起源地に関しては、2つの候補地を想定した結果、東南アジアと中央アジアの2地域を想定した。いずれも錫資源を豊富に埋蔵する地域であり、高錫青銅器が錫原料を大量に消費することを考えると、高錫青銅器の起源地に適した地域である。今年度は今のところ最古の二元系高錫青銅器を出土するインドのデカン高原巨石文化に属する高錫青銅器と東南アジアタイの高錫青銅器、中央アジアのウズベキスタンから出土する高錫青銅器に関して、資料調査と科学分析を継続した。インドのデカン高原巨石文化の青銅器を含む副葬品に関しては、相対編年を構築した。この相対編年を実年代で検証するために、デカンカレッジ所蔵品の巨石文化期の鉄製品に関して鉄器のAMS年代分析用の試料採取を行った。この分析が終了すれば、未だ明確でないデカン高原巨石文化の実年代の定点を幾つかの事例で明らかにできると考えている。この他、前年度までに得た青銅器サンプルの鉛同位体分析を行って産地同定の基礎資料を得た。タイの高錫青銅器に関しては、金相分析を進めると同時に鉛同位体分析を行って、今後の産地同定の基礎資料を得た。錫資源の豊富な中央アジアのうち、ウズベキスタンを対象に資料調査と踏査を行った。青銅器時代の著名な錫鉱山であるカルナブ遺跡を踏査し、関連する二元高錫青銅器の分布を現地研究者とともに確認した。ウズベキスタン東部や南部では二元高錫青銅器の分布は希薄であったが、中部では年代は紀元前1千年紀後半であるが、二元系高錫青銅器の発見例が多いことを確認できた。正倉院御物の佐波理製品の製作技術である二元系高錫青銅鏡の起源を研究した。現在のところ、最古の資料であるインドの巨石文化期の青銅器を写真撮影、実測を行って資料化し、その後に重要な資料に関してサンプリングと科学分析をおこなった。科学分析は高錫青銅器を抽出するため、金相分析をおこなった。つづいて、製作地を明らかにするため鉛同位体分析をおこなった。巨石文化期の青銅器を中心にした編年作業をおこなった。相対編年を共伴した鉄器のC14年代分析で検証している途中である。錫資源の多い東南アジアと中央アジアの青銅器についても、少数ではあるが資料化、分析のうえでインドの資料と比較検討をおこなった。デカン大学、ナグプール大学所蔵の資料に関しては、ほぼ資料調査を終了したため。したがって、インドのマハーラーシュトラ州周辺の既存の巨石文化期の青銅器資料については、概要を把握し得たと考えている。本来はパキスタン国内の資料調査を行いたいが、残念ながら政情不安のため、状況が安定次第調査を進めるためにパキスタン現地研究者との関係を構築中である。デカン高原巨石文化の金属器に特徴的な器種を中心に近隣諸地域の機種構成と比較検討し、高錫青銅器製作技術の源流を明らかにする手がかりとする。また、南アジア及び東南アジアで採取した資料の鉛同位体比法による分析結果と器種の型式差により、金属器の産地推定を行っていく。
赤外分光及び原子間力顕微鏡法による導電性有機超薄膜の構造と機能の研究

研究代表者の研究目的は、ジテトラデシルジメチルアンモニウム-Au(dmit)_2塩(2C_<14>-Au(dmit)_2塩)に基づくLangmuir-Blodgett(LB)膜の構造に関する情報を主に赤外分光法を用いて抽出し、LB膜が導電相、超伝導相を実現するメカニズムを明らかにすることであった。赤外スペクトルを解析するために、研究代表者が提案した位相角表示一般化二次元相関法を実験系に適用した。平成16年度の研究成果は、以下に要約される。(1)これまで、LB膜の電気伝導度等の機能測定を継続的に行ってきた。今年度も引き続き、これを行った。低温領域の電気物性についても研究した。(2)既に作製した温度変化赤外スペクトル測定システムを用いて、LB膜を温度変化させた時の赤外スペクトルを測定し、その構造変化について詳しく研究した。構造に関する情報に基づいて、LB膜に温度処理を施し、その導電性の向上に取り組んだ。(3)申請者が提案した位相角表示一般化二次元相関分光法の理論体系の整理を行い、拡張した。具体的には、バンドシフト、ブロードニング問題を解決した。拡張した位相角法を実験データに適用した。研究代表者の研究目的は、ジテトラデシルジメチルアンモニウム-Au(dmit)_2(2C_<14>-Au(dmit)_2)塩のLB膜の構造に関する情報を主に赤外分光法を用いて抽出し、LB膜が導電相、超伝導相を実現するメカニズムを明らかにすることである。赤外スペクトルを解析するために、研究代表者が考案した新手法、位相角表示一般化二次元相関赤外分光法、を実験系に適用する。以下に平成14年度の研究成果を示す。2C_<14>-Au(dmit)_2塩及び2C_<18>-Au(dmit)_2塩を用いて、水面上での待ち時間、アルキル鎖長等のパラメータを振り、分子配向及び膜形態を制御したLB膜を作製した。2C_<14>-Au(dmit)_2塩及び2C_<18>-Au(dmit)_2塩の単結晶の偏光顕微赤外スペクトルを測定し、2C_<14>-Au(dmit)_2塩及び2C_<18>-Au(dmit)_2塩の赤外スペクトルにおける吸収帯の振動モードの帰属を行った。作製したLB膜の分子配向、及び秩序の変化を、赤外分光法を用いて研究し、待ち時間によって、1分子占有面積が上昇し、鎖長が増加することによって、LB膜中のアルキル鎖の秩序は向上することを明らかにした。LB膜の形態を原子間力顕微鏡法により研究し、1層LB膜の形態が水面上での待ち時間、アルキル鎖長によって大きく変化することを確かめた。同時に、水面上での待ち時間、アルキル鎖長等のパラメータを振った時の、LB膜の電気伝導度測定も行った。2C_<18>-Au(dmit)_2LB膜のアルキル鎖は、2C_<14>-Au(dmit)_2LB膜のアルキル鎖より秩序が高いが、2C_<18>-Au(dmit)_2LB膜の面内電気伝導度は2C_<14>-Au(dmit)_2LB膜の面内電気伝導度より、明らかに低いという興味深い結果を得た。一方で、温度変化赤外分光システムの構築を行い、LB膜の温度変化赤外スペクトルを測定した。また、スペクトル解析の新手法の理論拡張を行った。具体的には、一次元スペクトルにおけるバンドのシフト、ブロードニング、オーバラップ現象が、二次元位相角図に与える影響について研究した。一次元スペクトルにおいて、バンドがシフトやバンド幅の変化なしで強度変化する時、二次元位相角図における自己相関面は平面であるが、バンドがシフトする時その平面は傾斜し、バンド幅が変化するとその平面は鞍状の曲面に変形することが分かった。この新解析法を、実際に測定した温度変化赤外スペクトルに適用した。その結果に基づいた論文の投稿準備を開始した。赤外スペクトルを解析するために、研究代表者が提案した位相角表示一般化二次元相関分光法を実験系に適用した。以下に、平成15年度の研究成果を示す。(1)2C_8-Au(dmit)_2、2C_<14>-Au(dmit)_2、2C_<18>-Au(dmit)_2塩等を合成後、LB膜を作製し、原子間力顕微鏡及び紫外可視、赤外分光器を用いて、作製したLB膜の構造に関する詳細なキャラクタリゼーションを行った。(2)温度変化赤外分光システムを用いて、温度変化によって変勲するLB膜の赤外スペクトルを測定し、位相角表示一般化二次元相関分光法を適用した。(3)(2)で調べた各分子部位の熱的運動性の情報に基づいて、作製したLB膜に温度処理を施し、LB膜を構成す看分子集合体の秩序を変化させた。

異なる牲序を持つLB膜を電解酸化処理し、面内電気伝導度をそれぞれ測定した。(4)研究球果の報告を学会で行い、専門の近い研究者と議論を行った。具体的には、国際シンポジウム、Symposium on Two-Dimensional Correlation Spectroscopy(2COS-2)において、招待講演者として発表し、専門的な議論を行った。他にも、応用物理学会、分子構造討論会で研究成果を発表し、研究内容について議論した。研究代表者の研究目的は、ジテトラデシルジメチルアンモニウム-Au(dmit)_2塩(2C_<14>-Au(dmit)_2塩)に基づくLangmuir-Blodgett(LB)膜の構造に関する情報を主に赤外分光法を用いて抽出し、LB膜が導電相、超伝導相を実現するメカニズムを明らかにすることであった。赤外スペクトルを解析するために、研究代表者が提案した位相角表示一般化二次元相関法を実験系に適用した。平成16年度の研究成果は、以下に要約される。(1)これまで、LB膜の電気伝導度等の機能測定を継続的に行ってきた。今年度も引き続き、これを行った。低温領域の電気物性についても研究した。(2)既に作製した温度変化赤外スペクトル測定システムを用いて、LB膜を温度変化させた時の赤外スペクトルを測定し、その構造変化について詳しく研究した。構造に関する情報に基づいて、LB膜に温度処理を施し、その導電性の向上に取り組んだ。(3)申請者が提案した位相角表示一般化二次元相関分光法の理論体系の整理を行い、拡張した。具体的には、バンドシフト、ブロードニング問題を解決した。拡張した位相角法を実験データに適用した。
小径鋼球によるマグネシウム合金への硬質材接合加工の基礎研究

マグネシウム合金はアルミニウム合金に代わる次世代材料として期待され,研究が盛んに行われている材料である.しかしながら,鋳造性や加工性とともに耐摩耗性の低いことが利用上の大きな問題となっている.表面に適切な高硬度および厚さを有する異種材を被覆することができれば,表面特性は飛躍的に向上できるので軽量構造用材料としての利用範囲は大きく広がると考えられる.異種材を被覆する方法としてめっきや溶射などがあるが,従来法では適切な膜厚や接合強度が得られにくく,また難接合性材料であるマグネシウム合金においては従来法の適用が困難である.したがって,これまでにマグネシウム合金への異種材の適切な接合加工法は見あたらず,その技術開発が強く求められているのが現状である.そこで,本研究では,マグネシウム合金の表面特性を向上させるため,小径鋼球であるショットによる硬質材接合を行うことを主な目的として行った.その結果,平成13年度では温間加工が可能である高温型投射装置を用い,小径鋼球の投射速度、投射密度、試験温度および接合表面状態などの加工条件が材料と硬質金属との接合にどのような影響を及ぼすのかを明らかにした.平成14年度から15年度では,超硬合金やセラミックスのような変形しにくい硬質材料の接合加工も試み,硬質粉末材を用いること,バインダー材を用いることおよび熱処理を行うことなどの工夫により,硬質材料の接合加工を行い、最適な接合条件を明らかにした.さらに,接合が可能であった材料については摩耗試験も行い,摩耗性と接合条件の関係を明らかにした.以上より,本研究で得られて結果をまとめると,小径鋼球であるショットの衝突を用いた加工法,すなわちショットピーニング加工法を用いた異種材料の接合加工法は,マグネシウム合金の表面特性を向上させるためにかなり有効な手法の一つになるであることが分かった.マグネシウム合金はアルミニウム合金に代わる次世代材料として期待され,研究が盛んに行われている材料である.しかしながら,鋳造性や加工性とともに耐摩耗性の低いことが利用上の大きな問題となっている.表面に適切な高硬度および厚さを有する異種材を被覆することができれば,表面特性は飛躍的に向上できるので軽量構造用材料としての利用範囲は大きく広がると考えられる.異種材を被覆する方法としてめっきや溶射などがあるが,従来法では適切な膜厚や接合強度が得られにくく,また難接合性材料であるマグネシウム合金においては従来法の適用が困難である.したがって,これまでにマグネシウム合金への異種材の適切な接合加工法は見あたらず,その技術開発が強く求められているのが現状である.そこで,本研究では,マグネシウム合金の表面特性を向上させるため,小径鋼球であるショットによる硬質材接合を行うことを主な目的として行った.その結果,平成13年度では温間加工が可能である高温型投射装置を用い,小径鋼球の投射速度、投射密度、試験温度および接合表面状態などの加工条件が材料と硬質金属との接合にどのような影響を及ぼすのかを明らかにした.平成14年度から15年度では,超硬合金やセラミックスのような変形しにくい硬質材料の接合加工も試み,硬質粉末材を用いること,バインダー材を用いることおよび熱処理を行うことなどの工夫により,硬質材料の接合加工を行い、最適な接合条件を明らかにした.さらに,接合が可能であった材料については摩耗試験も行い,摩耗性と接合条件の関係を明らかにした.以上より,本研究で得られて結果をまとめると,小径鋼球であるショットの衝突を用いた加工法,すなわちショットピーニング加工法を用いた異種材料の接合加工法は,マグネシウム合金の表面特性を向上させるためにかなり有効な手法の一つになるであることが分かった.本研究では,マグネシウム合金の表面特性を向上させるため,小径鋼球であるショットの衝突を用いた異種材料の接合加工を行うことを目的としている.ショットピーニング加工では表面近傍を局部的に塑性変形させるため,この塑性変形を利用して金属薄板を接合させた.まず,投射条件及び加熱条件の制御が可能である加熱炉内蔵の投射装置を試作した.単一のショット鋼球を打込むモデル実験を行い,接合可能な条件を明らかにするとともに,試作したショットピーニング装置を用いて金属薄板を接合させた.おもに,小径鋼球の投射速度,投射密度,試験温度および接合表面状態などの加工条件が材料と硬質金属との接合にどのような影響を及ぼすのかを調べた.接合が可能であった材料については曲げ試験とその破断面観察も行い,接合強度の評価を行った.また,パーソナルコンピューターを用い、材料の変形挙動を有限要素法によって解析を行った.接合部および接合表面の状態は,走査型電子顕微鏡で観察を行った.得られた結果をまとめると,マグネシウム合金に対して活性金属である純アルミニウム薄板の接合性は良好であったが,それ以外のニッケル,チタン及びステンレス鋼の薄板における接合性はあまりよくなかった.これはマグネシウム合金を母材側としたため,母材の塑性変形量が小さくなり,硬質である薄板の接合が困難になったものと考えられる.そこで,マグネシウム合金と金属薄板の間に純アルミニウム箔をはさむことによって,硬質薄板との接合性を改良した.小径鋼球による金属薄板接合加工では,接触面近傍だけを塑性変形させるため,難接合材料であるマグネシウム合金に対して,本手法は硬質金属薄板の接合に適していることが明らかとなった.マグネシウム合金の表面特性を向上させるため,小径鋼球であるショットの衝突を用いた加工法,すなわちショットピーニング加工法を用いた異種材料の接合加工法の確立を行うことを主な目的としている.

一般に,マグネシウム合金は異種金属との接合性が非常に低い材料であり,このことが製品への実用化の障害となっている.しかしながら,前年度に行った基礎実験の結果から,ショットピーニング加工によるマグネシウム合金への異種材料の接合は可能であることとインサート材の利用や加熱などの工夫によって接合性の改善も可能であることを明らかにした.今回,引き続き試作したショットピーニング装置を用いて硬質材料,とくに硬質粉末の接合を主な目的として行った.金属材料だけでなく,超硬合金やセラミックスなどの硬質材料においても粉末を用いる手法によって接合の可能性が高いためである.本研究では,先ず硬質粉末の接合を行うにあたり,粉末の固定のために合金表面の前処理を行う方法で合金表面における硬質粉末の安定化をはかった,次に,硬質粉末のより簡便な接合を行うため、予め硬質粉末をサンドイッチした金属薄板を利用する方法を用い,平板状及び曲面状の材料表面への硬質粉末の接合を行った.おもに,小径鋼球上の投射速度,投射密度,試験温度および接合表面状態などの加工条件が材料と硬質粉末の接合にどのような影響を及ぼすのかを調べた.また,硬質粉末の接合した表面の耐摩耗性や耐研削性も併せて調べた.本研究の結果をまとめると,次のような知見を得た.平板状合金表面への均一な硬質粉末の接合は可能であることが分かった.さらに,硬質粉末を含むサンドイッチ薄板を用いることによって,曲面を有する合金表面への接合も可能であることが分かった.また,摩耗及び研削試験によって,硬質粉末を接合加工した合金表面の耐摩耗性はかなり改善することが分かった.マグネシウム合金はアルミニウム合金に代わる次世代材料として期待され,研究が盛んに行われている材料である.しかしながら,鋳造性や加工性とともに耐摩耗性の低いことが利用上の大きな問題となっている.表面に適切な高硬度および厚さを有する異種材を被覆することができれば,表面特性は飛躍的に向上できるので軽量構造用材料としての利用範囲は大きく広がると考えられる.異種材を被覆する方法としてめっきや溶射などがあるが,従来法では適切な膜厚や接合強度が得られにくく,また難接合性材料であるマグネシウム合金においては従来法の適用が困難である.したがって,これまでにマグネシウム合金への異種材の適切な接合加工法は見あたらず,その技術開発が強く求められているのが現状である.そこで,本研究では,マグネシウム合金の表面特性を向上させるため,小径鋼球であるショットによる硬質材接合を行うことを主な目的として行った.その結果,平成13年度では温間加工が可能である高温型投射装置を用い,小径鋼球の投射速度,投射密度,試験温度および接合表面状態などの加工条件が材料と硬質金属との接合にどのような影響を及ぼすのかを明らかにした.
ラン藻の硝酸同化系の発現制御および活性調節の分子機構の研究

1.ラン藻の硝酸同化に必要な硝酸イオン輸送体、硝酸還元酵素、および亜硝酸還元酵素の遺伝子はオペロン(nirAオペロン)を構成しており、その転写は、還元型窒素源であるアンモニアを与えて窒素過剰状態にすると阻害される。本研究では、nirAと炭酸同化酵素Rubiscoの遺伝子(rbcL)の発現制御機構について以下のことを明らかにした。(1)グルタミン(アンモニアの初期同化産物)から合成される含窒素化合物のひとつであるカルバミルリン酸がnirAの転写を阻害し、rbcLの転写を促進することを明らかにした。さらにカルバミルリン酸の代謝・分解産物のうちシアン酸のみが同様の効果をもつことをつきとめた。(3)シアン酸のnirAおよびrbcLの転写に対する効果が、その分解産物であるアンモニアによるものでないことを、アンモニア固定の阻害剤を用いた実験から明らかにした。以上の結果から、シアン酸自体がnirAの転写を抑制し、rbcLの転写を促進する効果をもつものと結論した。2.硝酸イオンまたは亜硝酸イオンを還元、同化して生育しているラン藻にアンモニアを与えると、これらのイオンの取込みが阻害される。この機構について以下のことを明らかにした。(1)硝酸イオンと亜硝酸イオンを輸送するNrt輸送体の構成タンパク質のひとつであるNrtCのC末端ドメイン(400アミノ酸残基から成る)を除去すると、亜硝酸イオンの取込みがアンモニアの添加に対して非感受性になることを明らかにし、NrtCのC末端ドメインが輸送活性の制御に関わることを示した。(2)NrtCのC末端ドメインを除去しても、硝酸イオンの取込みは、依然としてアンモニアに感受性なので、窒素過剰状態では、硝酸イオン/亜硝酸イオン輸送体だけでなく硝酸還元酵素も阻害されると推定した。
バイオ人工肝臓構築を目指した、低分子薬剤による株化肝細胞の分化誘導システムの構築

バイオ人工肝臓を構築するうえにおいて大きな問題となっているのが、実際に生体の肝機能を代替するうえにおいて必要とされる、生体肝臓の1020%(10^<10>オーダー)の肝細胞数をいかに維持するかという点である。世界的なドナー不足の折、必要数のヒト正常肝細胞を入手するのは困難であると考えられ、株化ヒト肝細胞を用いることが理想であると思われる。しかし、実際現存する株化肝細胞は肝機能が低く、生体内の肝機能を代替するには及んでいない。一方近年の分子生物学の発展に伴い、肝細胞の分化制御メカニズムが分子レベルで解明されてきている。肝細胞内には、肝臓特異的に豊富に含まれている、hepatocyte nuclear factors(HNFs)やCCAAT/enhancer-binding proteins(C/EBPs)などの転写因子が存在し、種々の細胞内情報伝達シグナルが最終的にこれらの転写因子を活性化させ、肝細胞の機能分化能を誘導していると考えられている。そこで、本年度はfirst screeningとして肝特異的機能である、albuminの分泌量を指標として分化誘導が行える可能性をもっている薬剤のselectionを当研究室に保存されている低分子プローブライブラリーを用いて行った。その結果、Reveromycin A、Tautomycinなどの薬剤が株化肝細胞の分化誘導を行っている可能性が示唆された。これらの薬剤は肝特異的転写因子の発現上昇や活性化に何らかの形で関与していることが考えられ、その現象を解明することにより、さらに強力な肝機能誘導を行えるシステムを構築することが可能になると考えられる。