hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
NO誘導損傷塩基オキザニンの遺伝子内生成とその発ガン誘発の化学的・生化学的証明

一酸化窒素によってDNA中のグアニン(Gua)から生成するオキザニン(Oxa)と発ガンとの関係を検討した。Oxaは遺伝子の修飾を司る酵素(制限酵素、キナーゼ、リガーゼ等)によってGuaと認識され、認識中に架橋反応することはないが、DNA修復酵素等とは架橋反応を引き起こす。これらの知見と化学合成法を組み合わせてタンパク質-DNA架橋モデルを合成し、この損傷への修復機能の存在を明らかにし、発ガンとの関係が否定できないことを明らかにした。NOによってGuaから生成する損傷塩基オキザニン(Oxa)がもたらす発ガン機構を明らかにするために、以下の研究を行った。(1)酵素実験、細胞系実験、構造化学実験へ大量供給するための、Oxa含有DNAオリゴマーの固相化学合成法を完成に近づけた。Oxaヌクレオシドの大量合成法は未完成である。(2)修復酵素によるOxa認識の有無に関する実験では数十量体の長鎖DNAオリゴマーを基質として用いるが、この場合は量を要求しない場合もあるので、酵素反応によるOxa含有長鎖DNAオリゴマー合成の可能性を探索したところ、DNAポリメラーゼはOxaの向い側にCytとThyを同等に導入するが、T4ポリヌクレオチドキナーゼ、T4 DNAリガーゼ、Xba I and Xho I等の制限酵素などはOxaをGuaと同程度に認識して酵素反応を行うことを明らかにした。この結果、Oxa含有長鎖DNAオリゴマー合成には酵素反応を用いることが可能であることが明らかにするとともに、Oxa生成が修復酵素以外の細胞内酵素によっては天然型塩基と同等に認識されるため、いったんOxaが生成した場合、細胞中で長期に存在する可能性が高く、発ガンに関係する可能性の高いことが明らかになった。(3)大腸菌発現系で発現した大腸菌グリコシラーゼ(Endo III、EndoVIII、Fpg、AlkA)による、化学合成したOxa含有DNAオリゴマーの認識と相互作用時の架橋生成物を確認するために、ゲル電気泳動法で架橋反応がおきたことを確認し、分画した架橋反応生成物の質量分析を試みたが、架橋反応部位に関する情報獲得にはいたらなかった。引き続き検討を行う。また、架橋反応部位を認識するタンパク質の発見には至っていない。(4)固相化学合成によってOxaを鎖中に含む二重鎖をmgオーダーで合成し、二次元核磁気共鳴による構造解析を行い、Oxaの向かい側にCytあるいはThyを配置した場合に、十分な塩基間水素結合は形成されないが、局所構造の変化は少ないことを明らかにしつつある。検討を継続する。(5)Oxaの細胞内生成の証明に関しては検討中であり、引き続き検討を重ねる。本研究の課題である「NOによってGuaから生成するオキザニン(Oxa)による発ガン機構」を明らかにするために、以下の研究を行った。(1)DNA認識酵素類のOxa含有DNAオリゴマーへの反応を解析し、T4DNAリガーゼによる短鎖DNAオリゴマー二重鎖からの長鎖DNAオリゴマー二重鎖調製条件を決定し、T4ポリヌクレオチドキナーゼによる末端のリン酸化、制限酵素によるDNA二重鎖塩基配列変換等の条件設定を行った。また、これらのDNA認識酵素類は、反応中にDNA中のOxaと架橋反応をしないことを明らかにした。(2)細胞破砕液に対して、これまでにin vitro系で確認した修復酵素(大腸菌グリコシラーゼ)と化学合成したOxa含有DNAオリゴマーの架橋生成物が生成するか否かをゲル電気泳動法および質量分析法で解析したが、架橋反応部位に関する情報獲得にはいたらなかった。(3)Oxa含有DNAオリゴマー60量体を調製し、修復酵素を架橋させてタンパク質-DNAオリゴマー架橋体を調製し、これを試料として全く未解明のタンパク質と架橋したDNAに対する修復機構の解明を行い、この修復にはヌクレオチド除去修復(NER)と相同組換え(HR)双方が関与することを証明した。(4)NMR構造解析を行い、以下を明らかにした。Oxaの向かい側にCytがある場合はCytのアミノ基はOxaのOの近くにいるが水素結合はなく、Cytの3位のイミノ基とOxaのアミノ間で水素結合あり、構造的にB型からずれているが、基本骨格のずれは小さい。Cytの代わりにThyを配置した場合はThyのイミノ水素はOxaの向かいにいるが強い水素結合はなく、Oxaのアミノ基はThyの2位のカルボニルOと強い水素結合をしており、B型に近い構造をとる。検討を継続する。昨年度に引き続きNOによってGuaから生成するオキザニン(Oxa)による発ガン機構を検討した。(1) DNAリガーゼや制限酵素類等のDNA認識酵素類が、Oxaを鎖中にもったDNA二重鎖に対し、通常のDNA二重鎖に対するのと同様の反応を行うことを明らかにした。条件設定を行い、60量体DNA二重鎖調製に成功した。また、T4ポリヌクレオチドキナーゼによる末端のリン酸化反応にも成功した。

いずれの反応中も、Oxaは酵素類と架橋反応しなかった。(2)大腸菌グリコシラーゼ(Endo III、EndoVIII、Fpg、AlkA)及び哺乳類グリコシラーゼ(NTH1、NEIL1、NEIL2、OGG1、MPG)が、Oxa含有DNA二重鎖と相互作用して架橋することを確認した。この方法で種々の分子量のタンパク質を任意の位置に架橋したDNA二重鎖試料が調製できた。反応部位は側鎖にアミノ基あるいはSH基をもったアミノ酸であった。(3)上の方法を用いてUvrABCヌクレアーゼの切断位置の間にOxaを配置した60量体DNAオリゴマーを調製して試料として用い、未知の機構である分裂していない二重鎖上にトラップされたタンパク質の修復機構を検討した。ヌクレオチド除去修復(nucleotide excision repair、NER)と相同組換え(homologous recombination、HR)の役割をin vitroおよびin vivoで解析し、NERおよびHR双方が関与することを証明した。NERは12-14 kDa以下のタンパク質が架橋した部位の修復にあたり、これ以上のタンパク質の場合は、RecBCD依存的HRのみが役割を果たした。(4)固相化学合成によってOxaを鎖中に含む二重鎖をmgオーダーで合成し、二次元核磁気共鳴による構造解析を行い、Oxaの向かい側にCytあるいはThyを配置した場合、局所構造の変化は少ないことを明らかにした。(5)以上の結果を総合して、NOによって二重鎖DNA中に生成したオキザニンによる発ガンの可能性は無視できないものと結論する。
日次投信ファンドフローと投資家センチメントに関する実証研究

日次投資信託スタイル別フローデータから、3つの有力なセンチメント(インデックス、マネープール(リスク逃避港)とベアフロー)要因が抽出され、さらに、これらを線形結合・基準化させることで市場センチメントファクターを合成し、センチメントがプライスドファクターであることを実証した。月次データや株式以外あるいは国際資産でも日次とほぼ同様な結果を確認することができた。本研究のこれまでの成果は、投資家のスタイル別株式投資信託への日次資金流出入が真に投資家センチメントを代理するかどうかを資産評価のクロスセクション価格形成の観点で検証し、抽出したセンチメント・ファクターが価格付けされていることをほぼ確認できた点である。その検証は可能な限りミクロ化した次元、つまり日次で、約2,000の本邦オープン型株式投資信託を対象に、投信スタイル別フロー分析から開始し、そこから3つのフロー要因を抽出し、その価格付けを検証した。具体的には、インデックス、待機資金プール、そしてベア型ファンドへのフロー(基準化・平均化要)を最適ウェイトで線形結合させることで得られるセンチメント・ファクターが市場で有意に価格付けされることを日次データにおいて、期待通り、より明確に確認することができた。マネープールとベアファンドへのフローがセンチメントとして理解されるのは直感的であり、予測は自明である。しかし、インデックス型と判定されるファンドへのフローがなぜ投資家のセンチメントと関連するかについては、異論が出された。現在、この批判を受け止め、情報非対称以外の問題から、インデックスへのフローがセンチメントを表すことの証明に取り掛かっている。特に、R.Greenwood(RFS, 2007)"Excess Comovement of Stock Returns : Evidence from Cross-Sectional Variation in Nikkei 225Weights"から、日経インデックス固有の偏向が同インデックスの一部構成銘柄にファンダメンタルとかい離するリターンとそれに伴うフローを、市場状況に依存する形で、発生させるメカニズムが存在することが分かってきた。この結果を尊重し、対象を日経インデックス・スタイルに限定することによって、新発見を既存の文献に合致させているところである。本課題の発見は行動ファイナンスに基づく説明が十分可能であり、本課題の成果は理論矛盾なく正式に発表可能となる。本研究の目的は小口投資家が中心のオープン型株式投資信託への資金流出入、つまりファンドフローとリターンに焦点をあて、投資家センチメントを抽出・ファクター化し、リスクファクターとして価格付けされているかどうか日次で全投信資産データを使用して多面的に検証することである。1年目の研究においては、資産評価のクロスセクションでの価格形成に焦点をおいて、伝統的APT(裁定評価理論)モデルのファクター・リスクで制御した後においも、投信フローから抽出・合成したセンチメントファクターが統計的・経済的に有意に価格付けされていることを発見した。この発見により、非合理行動ファクターには価格予測力はあっても市場で価格付けされないというこれまでの定説を崩すことになった。1年目での発見の意義をさらに強固にする実証作業が2年目(H22年度)の課題として取り行われた。まず、日次投信フローデータの大幅な拡充を図った。サンプル期間をより直近までとした他に、サンプルに巣くっていた生存バイアスを排除し、検証上の改善を行った。次に、新しく推定したセンチメントファクターを(国内)投信リターンだけでなく、海外資産のリターン予測とその価格付けの検証に適用した。価格付けはおおむね支持される結果が得られた。第3に、検証をより頑健なものにすべく、アウト・オブ・サンプルサンプルでの本格的枠組み(ファーマー=フレンチファクター3ファクター算出の際使用される3次元(3×3=27)属性ポートフォーリオ)を構築した。この部分の検証はまだ十分ではないので、最終(次)年度に持ち越されなければならない。これまでの発見は資産運用実務に重要な貢献が可能な結果がそろいつつある。本研究は、(一般に情報を有しない小口あるいは個人)投資家の危険資産への相対的資金流入が投資家センチメントを代理し、組織的リスクファクターとし市場で価格付けされているかどうかリターンクロスセクションの観点で検証することを第一の目的として開始された。その検証は可能な限りミクロ化し日次と,月次そして日米の対比を前提に約2,500の本邦オープン型株式投資信託を対象に、まず投信スタイル別フロー分析を行う。そして、そこから複数のセンチメント=フロー要因を抽出し、全体をを1つのセンチメント・ファクターとして条件付きマルチファクター評価モデルの枠組みの中でセンチメントが価格付けされているかどうかを多面的に実証分析を行った。日次データの使用の下で、3つの有力なセンチメントフローシリーズ(インデックス、マネープール(リスク逃避港)とベアフロー)が導出され、それらに経済的意味付けを行った。これらを基準化した線形結合させることで市場全体のセンチメントファクターを合成し、他の経済ファクターやファーマ=フレンチファクターとは独立した有意なプライスドファクターであることを実証した。本年度(第3年目)におけるこの日次データでの検証においては、特に「アウトオブサンプル」でセンチメントファクターの価格付けをファーマ=フレンチ3ファクターモデルなどより一般化されたモデルの枠組みにおいても検証することができた。

この結果、日米の投信データから同様な投資家センチメントファクターに関する比較検証を行ったBrown, Goetzmann, Hiraki and Watanabe(2003 AFA Washington D.C. Meeting)に存在したモデル選択の不一致を含む諸課題をを克服することができた。日本市場においても、投資家センチメントはファーマ=フレンチファクターあるいは流動性ファクターとも異なったtraded factorを形成することが分かった。このファクターに対する感応度を積極的にモデル化した資産運用モデルの実現がわが国においても今後十分可能であるとの実務への有益な含意を得ることができた。
蛇紋岩水系地下生命圏に生息する未知微生物群の代謝解明

蛇紋岩水系地下圏は、超アルカリ超還元的な環境である。研究代表者は、初期生命との関連性も指摘されているこの環境において、ゲノムにコードされる遺伝子セットだけでは、どのようにその生命が営まれているのかの仮説を立てることすら困難な、異質な構造をもつ生命体が多く存在することを突き止めた。よって、本研究ではこの水系に優占的に存在する微生物群を対象とし、メタトランスクリプトミクスの手法を用い、それらの微生物の利用し得る基質と微生物の関連性を明らかにすることを目指した。本研究では、蛇紋岩水系に存在する微生物群集のメタトランスクリプトミクスを行い、さらに、ゲノムビニング法により再構築された個々の微生物のゲノム情報に当てはめた。そして、この環境中のどの微生物が、どのような遺伝子発現挙動を行っているのかを明らかとなった。その結果、OD1門(Parcubacteria門)やNPL-UPA2(Ca. Horikoshibacteria門)など、培養株がないがゆえに、その性質がほとんど明らかとされていないグループの微生物について新たな知見が得られるに至った。たとえば、本研究の成果をもとに、新規門として、Ca. Horikoshibacteria門を提唱した。(Suzuki et al., 2018)蛇紋岩水系で見られるこの門の微生物は、酢酸生成菌(一般に、水素と二酸化炭素から酢酸を生成することでエネルギーを得る微生物群の総称)の持つ還元的アセチルCoA経路を有するにも関らず、水素が利用できないことが明らかとなった。そして、ゲノムデータ、トランスクリプトミクスデータから、一酸化炭素を利用する菌である可能性が示唆された。マントル起源の超塩基性岩が隆起している場合、地下圏において、地球表面の水と反応し、蛇紋岩に変質する。この反応は、蛇紋岩化作用と呼ばれている。この岩と水の反応により、水素、メタン、カルシウムイオン、および水酸化イオンなどが生成、放出されるため、この反応が活発に起きている水圏は、自然界で最も高いpHを示し(pH=12)、また、非常に還元的(Eh=-600mV)であるという特徴を持つ。これまで、太陽光やマグマ由来のエネルギーに依存した生命圏についてはよく研究されているが、岩と水の化学反応により作り出される還元的エネルギーが支える地下生命圏については、ほとんど研究例がない。よって、本研究では、米国カリフォルニア州にあるThe Cedarsという活発に蛇紋岩化作用が起こっている場所を拠点とし、環境遺伝子発現解析(メタトランスクリプトミクス)の手法を用い、それらの微生物代謝を明らかにすることを目指している。本年度は、2つの異なる蛇紋岩水系由来の微生物群に関するメタトランスクリプトミクスに関する解析を行った。その結果、このシステムにおいて、いくつかの水素、一酸化炭素に関連する遺伝子群が、高く発現していることがわかり、これらの基質がこのシステム全体において、重要な代謝となっている可能性が示唆された。超還元的な蛇紋岩水系は、初期生命との関連が指摘されているが、水素、一酸化炭素等が、初期地球に見られる還元的環境において、生命の重要なエネルギー源、炭素源、となっていた可能性がうかがえる。平成28年度は、産後休暇、および、育児休暇を取得したため、研究がやや遅れている。平成28年度は、2つの異なる蛇紋岩水系由来の微生物群に関し、取得したメタトランスクリプトミクスの遺伝子配列を、これまで取得したゲノムデータにマッピングすることで、それぞれの微生物群における遺伝子発現解析を行った。その結果、このシステムにおいて、水素、一酸化炭素に関連する遺伝子群の中に、高発現している遺伝子群が存在することがわかり、これらの基質がこのシステム全体において、重要な代謝となっている可能性を示唆した。超還元的な蛇紋岩水系は、初期生命との関連が指摘されているが、この結果から、水素、一酸化炭素等が、初期地球に見られる還元的環境において、生命の重要なエネルギー源、炭素源、となっていた可能性がうかがえる。一方で、システム全体の遺伝子発現解析を見てみると、非常に高発現しているものの多くは、これまでに知られていない未知遺伝子群であり、これらが重要な代謝機能を担っている可能性が示唆された。未知の遺伝子群に関しては、解析が非常に困難ではあるが、それぞれ遺伝子配列から推定されたアミノ酸配列を基に、タンパク質のモチーフ解析、相同解析、系統解析などの詳細な解析により、それらのタンパクの機能推定を進めている。また、ウイルス由来の遺伝子群の中に、高発現な遺伝子が存在する。超極限環境に生息できる生命群は、非常に限られているため、遺伝子の交換が起こりにくくなっていると推測されるが、システム内の進化、適応に、ウイルスによりもたらされる遺伝子群が関与しているかもしれない。この環境は、生命にとって、非常に極限的であり、代謝が困難であると考えられ、実際、ゲノムデータからも、そのエネルギー代謝が予測できないものも多く存在する。これまで、岩と水の化学反応により作り出される還元的エネルギーが支える地下生命圏については、ほとんど研究例がない。よって、本研究では、米国カリフォルニア州にあるThe Cedarsにおける蛇紋岩化作用が起こっている場所を拠点として解析をおこなった。

平成29年度は、The Cedarsにおけるより、より小さい細胞の回収を目指した高精度なサンプリングを行うとともに、回収したサンプルをもとに培養、遺伝子発現解析などを順次進めた。平成30年度も引き続き、その解析を継続中である。本研究に関連する研究に関し、論文が受理され、少なくとも50以上のメディア媒体で紹介されるに至るなど、国民の大きな関心を得た。また、4つの国際学会を含む7つの国内外の学会において、招待講演を行うなど、科学界でも関心を得るに至った。平成29年度の研究結果から、The Cedarsの蛇紋岩湧水には細胞サイズの小さい微生物が多くいることが示されたため、本年度は50kDaのフィルターにより微生物を濃集し、遺伝子発現解析等に供するサンプルを得た。細胞密度は以前の0.2マイクロメートル孔により回収した微生物と比べ、より高濃度に微生物が回収されたことが示唆されたことから、非常に細胞サイズの小さい微生物が多く存在する可能性が示唆された。現在、微生物培養、遺伝子発現解析などを行い、この環境に生息する微生物の機能推定を行うための解析を進めている。蛇紋岩水系地下圏は、超アルカリ超還元的な環境である。研究代表者は、初期生命との関連性も指摘されているこの環境において、ゲノムにコードされる遺伝子セットだけでは、どのようにその生命が営まれているのかの仮説を立てることすら困難な、異質な構造をもつ生命体が多く存在することを突き止めた。よって、本研究ではこの水系に優占的に存在する微生物群を対象とし、メタトランスクリプトミクスの手法を用い、それらの微生物の利用し得る基質と微生物の関連性を明らかにすることを目指した。本研究では、蛇紋岩水系に存在する微生物群集のメタトランスクリプトミクスを行い、さらに、ゲノムビニング法により再構築された個々の微生物のゲノム情報に当てはめた。そして、この環境中のどの微生物が、どのような遺伝子発現挙動を行っているのかを明らかとなった。その結果、OD1門(Parcubacteria門)やNPL-UPA2(Ca. Horikoshibacteria門)など、培養株がないがゆえに、その性質がほとんど明らかとされていないグループの微生物について新たな知見が得られるに至った。たとえば、本研究の成果をもとに、新規門として、Ca. Horikoshibacteria門を提唱した。(Suzuki et al., 2018)蛇紋岩水系で見られるこの門の微生物は、酢酸生成菌(一般に、水素と二酸化炭素から酢酸を生成することでエネルギーを得る微生物群の総称)の持つ還元的アセチルCoA経路を有するにも関らず、水素が利用できないことが明らかとなった。そして、ゲノムデータ、トランスクリプトミクスデータから、一酸化炭素を利用する菌である可能性が示唆された。平成28年度の解析から、このシステムで生息する微生物群集の代謝において、重要となりうる基質がいくつか推定された。この情報をもとに、基質と微生物代謝の関連性を明らかにするため、基質応答性の遺伝子発現解析を行う。
細胞侵入性細菌感染によるオートファジー認識・回避機構の解析

本研究では細胞内運動性細菌であるリステリア菌および赤痢菌に対するオートファジー認識・回避機構を詳細に解析した結果、(1)ΔActA株は宿主のUb-p62-LC3経路によりオートファジー認識されること、(2)リステリア菌の菌体表面に存在するActAがリステリア菌のオートファジー認識の回避に必要なこと、(3)Atg5と相互作用する新規タンパク質Afpが赤痢菌を標的とするオートファジーに関与していること明らかにした。近年までオートファジーは細胞内の不要なタンパク質やオルガネラを非特異的にバルク分解する機構であると考えられていたが、最新の研究結果から、オートファジーが病原菌を選択的に分解しているという報告が多くなされている。本研究では細胞内運動性細菌である赤痢菌(Shigellaflexneri)およびリステリア菌(Listeira monocytogenes)に対するオートファジー認識・回避機構を詳細に解析することを目的とした。その結果、リステリアの菌体表面に存在し、リステリアの細胞内運動性に必須のタンパク質であるActAの新たな機能として、リステリア菌のオートファジー認識の回避に重要な役割を果たしていることが明らかになった。具体的には、(i)ActAが細胞内運動性に必要な二つの主要な宿主タンパク質であるArp2/3複合体およびVASPを集積して菌の細胞壁全周を覆うことでオートファジー認識機構から回避していること、(ii)ActAが宿主タンパク質と結合できない場合、菌体が直接ユビキチン化され、ポリユビキチン鎖がp62を介してLC3と結合し、菌体はオートファジーにより認識されること、(iii)ポリグルタミンやGFP-170*といった易凝集性タンパク質とActAのキメラタンパク質を用いた再構成実験の結果、ActAによる宿主タンパク質集積機能により易凝集性タンパク質のユビキチン化およびp62による凝集体の形成が阻害されることが明らかになった。本研究では細胞内運動性細菌である赤痢菌(Shigella flexneri)およびリステリア菌(Listeira monocytogenes)に対するオートファジー認識・回避機構を詳細に解析することを目的とした。その結果、次のことを明らかにした。(1)赤痢菌感染により誘導されるオートファジーにおけるAfpの機能解析赤痢菌感染により誘導されるオートファジーにおけるAtg5と相互作用する新規のタンパク質Afpの機能を解析した結果、赤痢菌感染細胞においてAfpはユビキチン(Ub)非依存的に菌体周囲へリクルートされ、Atg5やLC3とphagophore上で共局在することを明らかにした。さらに、Afpはサルモネラ菌やA群連鎖球菌を標的とするオートファゴソームにも局在することを明らかにした。Afpノックダウン細胞では赤痢菌を標的としたオートファジーが低下し、それに伴いAfpノックダウン細胞では赤痢菌の細胞内増殖が大幅に低下することを見出した。このことは、Afpが赤痢菌のみならずサルモネラ菌など他の病原菌に対するオートファジーにおいても重要な働きを有していることを示している。(2)リステリア菌によるオートファジーの阻害機構の解析リステリア菌の菌体表面に存在し、菌の細胞内運動性に必須のタンパク質であるActAの新たな機能として、リステリア菌のオートファジー認識の回避に重要な役割を果たしていることを明らかにした。具体的には、(i)リステリア菌の外膜タンパク質であるActAが宿主タンパク質であるArp2/3複合体とVASPを菌体周囲へ集積させることでオートファジー認識機構から回避していること、(ii)ΔActA株は宿主の細胞質内において菌体がUb化され、Ub-p62-LC3経路によりオートファジー認識されることを明らかにした。
ゼニゴケの植食者に対する誘導防衛メカニズムに関する基盤的研究

本研究では、ゼニゴケが植食者に対してどのような防衛能を有しているか調べた。その結果、ゼニゴケは、植食者に対する忌避能、生存阻害能、繁殖阻害能、発育阻害能、孵化抑制能を有していることが明らかとなった。防衛に関与する植物ホルモンであるゼニゴケ内のジャスモン酸とサリチル酸の量は、ナミハダニ雌成虫とハスモンヨトウ幼虫の食害によって増加する傾向が示された。ジャスモン酸前駆体のOPDAを作れないゼニゴケは野生型のゼニゴケよりナミハダニの生存を向上させた。これらことから、ゼニゴケの植食者に対する防衛能には誘導防衛が存在すると考えられた。ゼニゴケの匂いに対するナミハダニの反応が予備実験の再現性が得られるか追加実験した結果、下記のように再現性のある結果が得られた。風が一定方向から流れる風洞内で、ナミハダニが風上と風下にあるインゲンマメの葉片のどちらに移動するか調べたところ、インゲンマメの匂いのみ、または、インゲンマメと健全ゼニゴケの匂いが風上から流れてきた場合、ナミハダニは風上のインゲンマメを有意に選好した。しかし、インゲンマメと機械傷ゼニゴケの匂いが風上から流れてきた場合、ナミハダニは風下のインゲンマメを有意に選好し、機械傷ゼニゴケの匂いに忌避性を示すことを明らかにした。ナミハダニの忌避性が認められた機械傷ゼニゴケが特異的に放出するOctan-3-one、1-Octen-3-olに着目し、ナミハダニに対する忌避性を評価した。1-Octen-3-olは、鏡像異性体があるためR体とS体を用いて実験した。その結果、1%濃度の1-Octen-3-olのR体が風上から流れてきた場合、ナミハダニは風上のインゲンマメを選好した。しかし、1%濃度の1-Octen-3-olのS体またはOctan-3-oneが風上から流れてきた場合、ナミハダニは風下のインゲンマメを選好し、これらの物質にナミハダニに対する忌避能があることを明らかにした。ゼニゴケがナミハダニの繁殖に与える影響の予備実験の再現性を得られるか追加実験したところ、予備実験同様に産卵数を減少させる効果が確認できた。しかし、ナミハダニの生存率が予備実験より低くなる傾向が認められた。この原因は、追加実験によりゼニゴケの系統の違いが影響していることが分かってきた。また、ナミハダニの発育に対してゼニゴケは抑制する効果を有することが明らかになってきている。このため、平成28年度も研究を継続しナミハダニの発育を抑制する効果を明らかにしたいと考えている。匂いに対するナミハダニの忌避性に関して精度を高くして評価するための実験設定に予定より時間がかかってしまったため他の研究が遅れてしまった。しかし、実験設定をしっかり行って精度を高く保って実験できたため、ナミハダニに対する忌避物質を発見することができたと考えている。また、論文作成には予備実験の結果の再現性が得られるかどうかを確認するための追加実験を行う必要があり、このための実験も行ったため計画より実験が遅れてしまった。しかし、再現性を確認する実験からゼニゴケの系統の違いによってナミハダニの繁殖に与える影響が異なるという新しい成果が得られていると考えている。これまでの風洞を用いた研究では、ゼニゴケの匂いに対するナミハダニの忌避能は機械傷を受けないと認められなかったが、今年度の研究において別系統のゼニゴケでは健全であってもナミハダニに対する忌避能を有することを明らかにした。また、ナミハダニの忌避が確認されたC8化合物の忌避能は濃度によって変化することも明らかにした。さらに、ゼニゴケのこれら系統が放出するC8化合物の量を調べた結果、放出量は両系統とも機械傷により増加したが、系統間に違いが認められず、系統間の忌避能の違いは他の揮発性物質であると考えられた。ゼニゴケの匂いの有する防衛能をさらに明らかにするため、ナミハダニ雌成虫の繁殖とハスモンヨトウ幼虫の発育に与える影響を調べた結果、ナミハダニの産卵数はゼニゴケの匂いに影響を受けなかったが、生存率は健全ゼニゴケの匂いにより有意に減少した。また、ナミハダニの食害面積は、機械傷ゼニゴケの匂いにより減少する傾向が見られた。ハスモンヨトウ幼虫の発育は機械傷ゼニゴケの匂いで悪くなったが、餌の摂食量が増加した。以上のように、ゼニゴケの匂いは忌避能だけでなく植食者の生存や発育を悪くする能力を有することを明らかにした。ゼニゴケが餌として植食者の発育に及ぼす影響を明らかにするため、ハスモンヨトウ幼虫を用いて実験を行ったところ、ハスモンヨトウは老齢まで発育可能であるが蛹になれず死亡した。また、ナミハダニは発育が悪くなるものの成虫まで発育できるものが存在した。これらのことから、栄養的な問題ではなく何らかの防衛物質が植食者の発育を悪くしていることが予想された。防衛に関与する植物ホルモンであるジャスモン酸とサリチル酸の測定が可能であることをゼニゴケで確認し、健全ゼニゴケ内にサリチル酸は存在するが、ジャスモン酸はわずかしか検出できず存在しない可能性が認められた。

平成27年度成果でゼニゴケの系統によって防衛能力が異なることの成果を受けて、des6変異株を使用して防衛能を評価するのではなく、系統の違いからゼニゴケの防衛能を明らかにしていく方針とした。ナミハダニに対する忌避能に関する研究では、ゼニゴケの忌避能が系統によって異なることを明らかにし、計画している以上の成果を上げることができた。ナミハダニ繁殖にゼニゴケが与える影響は、産卵数抑制効果がゼニゴケの匂いにないことから、匂いを放出しないdes6変異株を用いた実験を実施する必要がなくなり、予定していた成果をある程度出せたと考えている。ゼニゴケの匂いが持つナミハダニとハスモンヨトウの摂食阻害効果も計画していた通りの成果をあげることが出来ている。ゼニゴケがナミハダニの発育に及ぼす影響も計画していた結果が得られており、ハスモンヨトウの発育においては共同研究者から発育できないと報告を受けていたが、予想と外れて老齢まで発育可能で面白い成果がでた。ゼニゴケの防衛誘導反応の解析は遅れ気味であるが、ゼニゴケを用いてジャスモン酸とサリチル酸の測定が可能であることを確認できている。機械傷ゼニゴケの匂いには、ナミハダニとハスモンヨトウに対する忌避能があった。また、系統によっては健全ゼニゴケにもナミハダニに対する忌避能があった。機械傷ゼニゴケは健全ゼニゴケより1-Octen-3-ol、Octane-3-one、1-Octen-3yl acetateの放出が多く、放出濃度でこれらの物質にナミハダニに対する忌避性があった。また、ゼニゴケの匂いには、ナミハダニ雌成虫の生存とハスモンヨトウ幼虫の体重増加量を低下させ、ゼニゴケの匂いに生存阻害と発育阻害効果もあった。ゼニゴケはナミハダニの繁殖に悪影響を及ぼし、ゼニゴケにナミハダニ雌成虫に対する生存阻害能と産卵抑制能があった。しかし、ジャスモン酸前駆体のOPDAを作れないゼニゴケを餌とした場合はナミハダニの生存が向上し、ナミハダニに対する生存阻害には誘導防衛が関与していると考えられた。ゼニゴケはナミハダニの発育に悪影響を及ぼし、ナミハダニに対して発育阻害能と孵化抑制能があった。ハスモンヨトウ幼虫に対してもゼニゴケは発育阻害能を有し、ハスモンヨトウは老齢幼虫まで発育可能だが蛹にならなかった。一方、人工飼料にゼニゴケを混ぜた餌の場合、ハスモンヨトウは蛹になることができ、蛹になれない理由が栄養的問題である可能性が示された。ナミハダニ雌成虫とハスモンヨトウ幼虫の食害によってゼニゴケ内のジャスモン酸とサリチル酸が増加する傾向が示された。しかし、ジャスモン酸は非常に微量なため、サリチル酸も含めて今後さらに検討していく必要があると考えられた。以上のように本研究によって、ゼニゴケは即時に殺すような非常に強い防衛能を有しておらず、忌避能、生存阻害能、発育阻害能、産卵抑制能、孵化抑制能など様々な防衛能により植食者に対して強い防衛能を発揮していることを明らかにした。さらに、その防衛には誘導防衛も関与していることを明らかにした。本研究では、ゼニゴケが植食者に対してどのような防衛能を有しているか調べた。その結果、ゼニゴケは、植食者に対する忌避能、生存阻害能、繁殖阻害能、発育阻害能、孵化抑制能を有していることが明らかとなった。防衛に関与する植物ホルモンであるゼニゴケ内のジャスモン酸とサリチル酸の量は、ナミハダニ雌成虫とハスモンヨトウ幼虫の食害によって増加する傾向が示された。ジャスモン酸前駆体のOPDAを作れないゼニゴケは野生型のゼニゴケよりナミハダニの生存を向上させた。これらことから、ゼニゴケの植食者に対する防衛能には誘導防衛が存在すると考えられた。ゼニゴケが放出する揮発性物質の分析とゼニゴケ体内の防御関連物質の分析は、京都大学または山口大学と共同で行うことを予定している。
有限要素法によるびまん性軸索損傷診断のための立体共培養神経細胞の耐衝撃性評価

びまん性軸索損傷(DAI)予測のために軸索の方向制御による神経細胞の培養を行い、歪みおよび歪み速度に対する耐性評価を行った。まず歪みと歪み速度を独立に制御できる一軸引張り衝撃ひずみ生成装置の開発を行った。その後マウス神経幹細胞(NCSs:neural stem cells)を用いて軸索の方向を制御して培養を行い、種々の引っ張り試験を行った。損傷した神経細胞の観察を行い、今回の条件では歪み0.09、ひずみ速度0.12/sで神経細胞が損傷することを観察した。これは通常報告されている損傷閾値よりも低い値である。今後、幹細胞そのものの耐性も含めさらに検討する必要がある。人間が頭部に衝撃を受けた際に生じる外傷性脳損傷のひとつであるびまん性軸索損傷は診断が困難であり,発症を予測することが救命医療や法医学診断上の課題となっている.本研究では,まず神経軸索損傷と力学的入力との定量的な関係性を明らかにすべく,β-APP (β-Amyloid precursor protein;βアミロイド前駆体タンパク質)に着目し,頭部外傷時の脳組織変形による神経細胞の引張挙動を模擬可能な衝撃引張ひずみ負荷装置を用い,引張後の神経軸索のβ-APP蓄積を染色,観察することで軸索損傷を定量的に評価した.その結果,軸索輸送機能に障害をきたすひずみとひずみ速度を推定し,さらに衝撃ひずみの大きさに関係なくある一定の間隔で軸索上に瘤が生成されることを示した.また微細加工技術を用いて1本の神経突起の伸長方向を制御し,衝撃負荷方向の違いによる細胞の損傷評価を行った.マイクロトンネル構造を利用して神経突起の伸長方向を制御し,神経突起に対して0°, 45°, 90°方向から衝撃を負荷することで,衝撃負荷方向の違いによる細胞の損傷評価を行った.0°方向,90°方向と比較して45°方向からの衝撃では,瘤数の割合,退縮割合,断裂割合が減少したことを確認した.その結果,神経突起に対する衝撃負荷方向の違いによる細胞損傷評価を行うことが可能な実験系を確立し,細胞損傷程度において,神経突起に対する衝撃負荷方向が重要であることが確認された.以上の結果,2次元培養を元に方向制御された神経細胞の受傷の評価法,および幾何学的な条件を考慮した受傷の力学条件を定量的に評価する体制を確立した.引き続きぺリサイト,アストロサイトを混合した3次元神経細胞共培養に取り組み,共焦点顕微鏡を用いて3次元的に経過の観察を行っていく.本研究ではびまん性軸索損傷診断支援のために、衝撃ひずみが神経細胞の軸索輸送機能に与える影響を平面環境で評価すると共に、損傷評価をより脳内環境に近い複雑なネットワークを持つ神経細胞に対して行うための立体培養環境および試験装置の開発を行った。まず平面状で衝撃引張を実現するために、PDMSチャンバー、サーボアクチュエータ、制御PCおよびポテンショメータから構成される短軸引張が可能な装置を設計・製作した。試料にはマウス神経幹細胞を使用した。分化前の状態で培地に繊維芽細胞増殖因子FGを添加して幹細胞のまま増殖させ、さらにその後神経細胞分化用アストロサイト調整培地を用いて神経細胞に分化させた。それらの神経細胞に6種類のひずみおよびひずみ速度の組み合わせからなる衝撃を負荷し、衝撃負荷3時間後にTauおよびβ-APPを免疫染色および蛍光観察することにより軸索の損傷評価を行った。各衝撃条件における軸索輸送障害が発生した神経細胞、軸索輸送が断絶(停止)した神経細胞、軸索100μmあたりのTauおよびβ-APPが蓄積した軸索瘤の数を評価項目とし、sham controlと比較した。その結果、軸索輸送機能に障害をきたす閾値はひずみ1522%であり、ひずみ速度4/s50/sではひずみ速度の影響は小さかった。またひずみ1522%、ひずみ速度4/s50/sの範囲では衝撃の大きさに関係なく一定の間隔で瘤が生成された。平行して、立体培養した神経細胞にせん断ひずみを負荷可能なせん断変形チャンバーを設計・製作し、既存の単軸引張ひずみ負荷装置と組み合わせることで、せん断ひずみ負荷を発生させ、さらに変形時の試験片内の変位を計測することでせん断ひずみの範囲を決定できる装置を開発した。本研究では,ひずみ,ひずみ速度と神経軸索損傷の定量的関係を明らかにしびまん性軸索損傷(DAI)の適切な診断方法の確立のために,培養神経細胞に対し衝撃引張ひずみ試験を行い,軸索一本単位でのひずみ/ひずみ速度に対する損傷評価を行った.まず,頭部外傷時の脳組織変形による軸索の引張挙動を模擬可能な衝撃引張ひずみ負荷装置と,一方向への引張負荷を実現する単軸引張チャンバーを開発して軸索の損傷評価をった.通常の培養方法ではランダムな方向に伸長する軸索の方向を制御するために,フォトリソグラフィを用いてSi基板上のレジスト材で作製された微細溝型を立体的に作製し,微細溝型を用いてPDMSに転写したPDMS製微細溝上で立体培養を行い,培養神経細胞の軸索の伸長方向を制御して衝撃引張ひずみ試験を行った.PDMS製微細溝の軸索を方向制御への効果を調べるために,未加工PDMSと微細溝をもつPDMS上で神経細胞を培養した結果を比較した.未加工PDMS

上では軸索がランダムな方向に伸長しているが,立体的な微細溝上での培養では,溝の長手方向に軸索の伸長方向制御が行えることがわかった.本実験では,神経細胞やグリア細胞に分化可能であるマウス神経幹細胞を用い,分化には神経細胞用分化培地を用いた.播種密度は約50,000 cells/cm2,培養期間は3日間とした.全細胞が神経細胞に分化するのではなく,グリア細胞の一種であるアストロサイトにも分化しており,これらの共培養により脳内の環境に近づくことが可能となった.本研究での実験条件では,ひずみ0.09,ひずみ速度0.12 /s以上で神経軸索が損傷することがわかったが,今後はさらに広範囲のひずみ/ひずみ速度の組み合わせにより,さらに網羅的に損傷評価を行う必要がある.びまん性軸索損傷(DAI)予測のために軸索の方向制御による神経細胞の培養を行い、歪みおよび歪み速度に対する耐性評価を行った。まず歪みと歪み速度を独立に制御できる一軸引張り衝撃ひずみ生成装置の開発を行った。その後マウス神経幹細胞(NCSs:neural stem cells)を用いて軸索の方向を制御して培養を行い、種々の引っ張り試験を行った。損傷した神経細胞の観察を行い、今回の条件では歪み0.09、ひずみ速度0.12/sで神経細胞が損傷することを観察した。これは通常報告されている損傷閾値よりも低い値である。今後、幹細胞そのものの耐性も含めさらに検討する必要がある。計画は概ね順調に遂行されており,一定の成果も得られている.27年度が最終年度であるため、記入しない。バイオメカニクス,機械工学次年度は、立体的に培養された細胞にせん断ひずみを負荷し、神経細胞のせん断ひずみに対する損傷を立体的に評価する。計画は概ね順調に遂行されており、一定の成果も得られている.ただし,神経細胞の受傷の評価において,βーAPP(βーAmyloid precursor protein)の計測の際に,より精度がよくわかりやすい方法を構築したので,そちらに注力し3次元培養を次年度に持ち越した.27年度が最終年度であるため、記入しない。研究予算は装置の開発にその多くを割いたため、余裕をみたことにより、設計・製作終了後に若干の残が出た。27年度が最終年度であるため、記入しない。これまでに微細加工による神経軸索の方向の制御,受傷後の神経軸索に発生する瘤による受傷の評価方法を確立したので,次年度はぺリサイトおよびアストロサイトとの混合による3次元共培養と共焦点顕微鏡による3次元観察および評価法の研究にとりかかる.次年度の装置の改良に使用する予定である。微細加工による培養神経細胞軸索の方向制御およびβーAPPの観察による受傷の評価に予想以上の進展が見られ,こちらにより多くの資源を割いたため当初計画をしていた3次元共培養に要する費用との間に差額が生じ,次年度に繰り越した.次年度には本研究テーマの本題である神経細胞およびぺリサイト、アストロサイトとの3次元共培養に取り掛かるため,今年度から繰り越した額を3次元共培養および3次元の観察法の開発に割り当て,当初の計画通りに執行する予定である.
希土類―鉄―ボロン系磁石化合物のミリ波帯電磁波吸収体への応用

1.目的最近の電子情報機器は高速・大容量伝送のため利用電波周波数が高周波側に移行し、ミリ波帯の電波の利用が計画されている。その反面電磁波障害が社会問題となり、この周波数帯域で機能できる電磁波吸収体が望まれている。透磁率の虚部μ_r"は自然共鳴周波数f_rにおいて上昇するため、高い異方性磁界H_Aを持ちミリ波帯にf_rがある永久磁石材料を用いれば、この周波数帯対応の電磁波吸収体となる可能性がある。本研究ではR_2Fe_<14>B化合物を利用してミリ波帯電磁波吸収体を開発することを目的とし、R_2Fe_<14>B化合物の異方性磁界、自然共鳴における複素透磁率、電磁波吸収特性の関係について検討した。本年は次世代無線LANの周波数帯域である20GHz帯に対応できるべくH_Aの比較的低いY_2Fe_<14>B化合物を利用して研究した。2.方法(Y_<1-x>Sm_x)_2Fe_<14>B組成合金を溶解し均一化処理した。粗粉砕、微粉砕後磁場プレスにより圧粉体を作製し、VSMにより磁気特性を測定して異方性磁界を算出した。微粉末はエポキシ樹脂と混合して樹脂複合体を作製し、ネットワークアナライザにて電磁波吸収特性を測定した。3.結果(1)(Y_<1-x>Sm_x)_2Fe_<14>B化合物(X=00.20)においてSm置換量xの増加と共に一軸磁気異方性が減少し、x=0.12付近で面内磁気異方性に変化した。また異方性磁界から計算される共鳴周波数はx=0.15のとき20.8GHzと最小となった。(2)充填率80mass%の樹脂複合体において、それぞれ異方性磁界から求められた共鳴周波数付近で磁性損失の増大が確認された。(3)Sm置換量を変えることで1560GHzの範囲で電磁波吸収のピークが観察された。特にx=0.10の試料では22GHzにおける電磁波吸収に際し、吸収体厚さがM型フェライト試料に比べて約30%薄くなった。[目的]最近の電子情報機器は高速・大容量伝送のため利用電波周波数が高周波側に移行し,近い将来ではマルチメディアの普及のためミリ波帯の電波の利用が計画されている.その反面電磁波障害が社会問題となり,この周波数帯域で機能できる電磁波吸収体が望まれている.しかし現有のスピネル系フェライトでは,ミリ波帯域で磁化損失を示す透磁率の虚部μ_r"が低下し,良好な電磁波吸収体とはならない.μ_r"は自然共鳴周波数f_rにおいて上昇するため,高い異方性磁界H_Aを持ちミリ波帯にf_rがある永久磁石材料を用いれば,この周波数帯対応の電磁波吸収体となる可能性がある.永久磁石として知られ,RをNdとしたNd_2Fe_<14>B化合物のf_rは,H_Aとスピンジャイロ磁気係数より約300GHzと算出される.またNdの一部をSmで置換することにより,H_Aも低下,f_rも低周波数側にシフトし,ミリ波帯で機能する電磁波吸収体が設計できると考えられる.そこで本研究ではR_2Fe_<14>B化合物を利用してミリ波帯電磁波吸収体を開発することを目的とし,R_2Fe_<14>B化合物の異方性磁界,自然共鳴における複素透磁率,電磁波吸収特性の関係について検討した.[方法] (Nd_<1-x>Sm_x)_2Fe_<14>B組成合金を溶解し均一化処理した.粗粉砕,微粉砕後磁場プレスにより圧粉体を作製し,VSMにより磁気特性を測定して異方性磁界を算出した.微粉末はエポキシ樹脂と混合して樹脂複合体を作製し,ネットワークアナライザにて電磁波吸収特性を測定した.[結果]1)Sm置換量x=0.345において異方性磁界が最小となり, H_A=1.36MAm^<-1>であった.2)Sm置換量x=0.345の試料において3350GHzの範囲で反射損失RL=-20dBを越える電磁波吸収が観察され,最も薄い整合厚さはdm=0.42mm,整合周波数fm=43.3GHz,帯域幅Δf=1.4GHzであった.1.目的最近の電子情報機器は高速・大容量伝送のため利用電波周波数が高周波側に移行し、ミリ波帯の電波の利用が計画されている。

粗粉砕、微粉砕後磁場プレスにより圧粉体を作製し、VSMにより磁気特性を測定して異方性磁界を算出した。微粉末はエポキシ樹脂と混合して樹脂複合体を作製し、ネットワークアナライザにて電磁波吸収特性を測定した。3.結果(1)(Y_<1-x>Sm_x)_2Fe_<14>B化合物(X=00.20)においてSm置換量xの増加と共に一軸磁気異方性が減少し、x=0.12付近で面内磁気異方性に変化した。また異方性磁界から計算される共鳴周波数はx=0.15のとき20.8GHzと最小となった。(2)充填率80mass%の樹脂複合体において、それぞれ異方性磁界から求められた共鳴周波数付近で磁性損失の増大が確認された。(3)Sm置換量を変えることで1560GHzの範囲で電磁波吸収のピークが観察された。特にx=0.10の試料では22GHzにおける電磁波吸収に際し、吸収体厚さがM型フェライト試料に比べて約30%薄くなった。
周波数帯を網羅した教育用電磁波挙動理解支援ツールの構築

携帯電話やディジタルテレビ放送等の無線通信の中核をなす電磁波の挙動,電波の伝わり方等の理解はきわめて障壁が高い.その原因は電磁波が目に見えないという点はもちろんのことであるが電波の使用が関係法令で規定されており,容易に学生,生徒を対象とした実験・実習を行うことができないことがある.そこで以下のような検討を行った.(1)携帯電話の発射電波を捉える電磁波センサの再検討し,周波数帯の変更,基地局間距離,音声信号処理等で送信電力が最小化されている最近のシステムに対して.RFパワーセンサICチップを用いて製作し,電池は必要ながら液晶パネルの裏面に置くことにより発射電磁波を検出できるようにした.電磁波に反応するLEDにより,信号が時間圧縮されて送信される様子を可視化している.(2)電磁波を視覚化するためにPC接続のスペクトラムアナライザの半製品を導入して,放送波や携帯基地局のスペクトラムを観察できるようにした.(3)平行2線線路に30-300MHzの信号を進行させ,線路内の電磁波の強弱をセンサで測定しグラフ化するシステムを製作した.これにより電磁波の波長を示すことができた.(4)衛星放送の周波数帯(マイクロ波)について,人感センサのドップラモジュールの電磁波を導波管内で伝送させ観測スリットで強度測定を行う機構を構築した.(3)と同様によく理論とあった実験結果を容易に得ることができるようになった.(5)以上ではやや理論寄りの内容では生徒・学生の興味や関心が持続しない.電波利用の一つとして気象衛星の受信システムを構築して上空を通過する衛星からの信号を捉え観測画像をPCを用いて構成するシステムを製作した.これによれば,受信信号に従い徐々に日本上空の画像が構成されていくのは視覚的にも効果がある.VHF帯のシステムではアンテナがやや大きくなるものの,受信機とノートPCで比較的コンパクトに構成できた.以上をまとめてシステムとして周波数帯を網羅することができた.携帯電話やディジタルテレビ放送等の無線通信の中核をなす電磁波の挙動,電波の伝わり方等の理解はきわめて障壁が高い.その原因は電磁波が目に見えないという点はもちろんのことであるが電波の使用が関係法令で規定されており,容易に学生,生徒を対象とした実験・実習を行うことができないことがある.そこで以下のような検討を行った.(1)携帯電話の発射電波を捉える電磁波センサの再検討し,周波数帯の変更,基地局間距離,音声信号処理等で送信電力が最小化されている最近のシステムに対して.RFパワーセンサICチップを用いて製作し,電池は必要ながら液晶パネルの裏面に置くことにより発射電磁波を検出できるようにした.電磁波に反応するLEDにより,信号が時間圧縮されて送信される様子を可視化している.(2)電磁波を視覚化するためにPC接続のスペクトラムアナライザの半製品を導入して,放送波や携帯基地局のスペクトラムを観察できるようにした.(3)平行2線線路に30-300MHzの信号を進行させ,線路内の電磁波の強弱をセンサで測定しグラフ化するシステムを製作した.これにより電磁波の波長を示すことができた.(4)衛星放送の周波数帯(マイクロ波)について,人感センサのドップラモジュールの電磁波を導波管内で伝送させ観測スリットで強度測定を行う機構を構築した.(3)と同様によく理論とあった実験結果を容易に得ることができるようになった.(5)以上ではやや理論寄りの内容では生徒・学生の興味や関心が持続しない.電波利用の一つとして気象衛星の受信システムを構築して上空を通過する衛星からの信号を捉え観測画像をPCを用いて構成するシステムを製作した.これによれば,受信信号に従い徐々に日本上空の画像が構成されていくのは視覚的にも効果がある.VHF帯のシステムではアンテナがやや大きくなるものの,受信機とノートPCで比較的コンパクトに構成できた.以上をまとめてシステムとして周波数帯を網羅することができた.
生体内電気穿孔法を用いた固形腫瘍に対する遺伝子導入法の開発

本研究の主目的である腫瘍組織に対する特異的かつ高効率の遺伝子導入法確立は、ほぼ達成された。我々は、これまでにない試みとして腫瘍周囲に置いた電極間の生体内電気穿孔法とプラスミドDNAの腫瘍栄養動脈内投与を組み合わせた「電気遺伝子導入法」開発し、これを用いた遺伝子治療法を「電気遺伝子療法」(electro-genetherapy)と命名した。まず、大腸菌lacZ遺伝子とhuman MCP-1遺伝子をマーカーとして、ラット実験脳腫瘍に対する遺伝子導入法を確立した。この遺伝子導入法は、非常に効率よく、移植腫瘍組織特異的な遺伝子導入を可能とした。動脈内に注入されたプラスミドDNAは、電気穿孔を行った部位外の組織には導入されなかった。生体内電気穿孔による神経学的、組織学的な副作用は認められなかった。Epstain-BarrVirusのepisomal repliconsystemを使用することにより、導入された遺伝子は少なくとも3週間発現していた。この方法を用いた治療として、我々の研究室で発見されたchemokine遺伝子;Monocyte Chemoattractant Protein-1(MCP-1)を用いた実験を行った。MCP-1はmonocyteに対して遊走を刺激するだけでなく、Tリンパ球に対しても遊走能を有しており、免疫の初期のステップでも働きを有する可能性が示唆されている。ラット実験脳腫瘍内にhuman MCP-1遺伝子を導入・発現することによって、多量の免疫担当細胞が腫瘍組織内に誘導された。特に、TRPM-3陽性浸出マクロファージが多量に認められた。更に、CD8陽性Tリンパ球の組織内浸潤も著明であった。長期生存ラットの脳組織検査では腫瘍は消失し、大きな腔となり周囲には多くの免疫担当細胞の浸潤が確認された。また、ラット両側側復部に腫瘍を移植し、片側にのみMCP-1を導入した結果、導入側のみならず対側の腫瘍も縮小する傾向が見られ、多量のMCP-1発現は腫瘍の免疫につながる可能性があると考えられた。・研究は昨年の当初の予定通りに進展した。・まず、大腸菌lacZ遺伝子とhuman MCP-1遺伝子をマーカーとして、遺伝子導入法を確立した。・生体内電気穿孔法と腫瘍栄養動脈内へのプラスミドDNA注入の組み合わせによる遺伝子導入法(電気遺伝子療法)は、非常に効率よく、移植腫瘍組織特異的な遺伝子導入を可能とした。・動脈内に注入されたプラスミドDNAは、電気穿孔を行った部位外の組織には導入されなかった。・生体内電気穿孔による神経学的、組織学的な副作用は認められなかった。・Epstain-BarrVirusのepisomal repliconsystemを使用することにより、導入された遺伝子は少なくとも3週間発現していた。・ラット実験脳腫瘍内にhuman MCP-1遺伝子を導入・発現することによって、多量の免疫担当細胞が腫瘍組織内に誘導された。特に、浸出マクロファージの存在が著明であったが、予想に反してリンパ球の組織内浸潤も著明であった。・以上の結果は、脳神経学会総会をはじめとして各種国際学会においても発表し、論文としてはCancer Researchに発表した。・今後は、基本的な遺伝子導入法は確立されているものの、電流量、DNA量等を調整し、より安全で安定した導入法として確立する必要が有ると思われる。・昨年確立した生体内電気穿孔法と腫瘍栄養動脈内へのプラスミドDNA注入の組み合わせによる遺伝子導入法(電気遺伝子療法)に関して電流量、DNA量等の各種パラメーターを調整し、安定した導入法を確立するべく実験を行った。

・その結果、当初の方法よりも長いパルス(1msec.)を使用した場合が導入効率が良いことが明らかとなった。・これに、付随してin vitroにおいても、細胞を培養ディッシュに付着させたままで遺伝子を導入する方法を、特殊な電極を作成することによって開発した。・上記の方法を用いて、human MCP-1遺伝子導入によるラット実験脳腫瘍の治療実験を行った。・ラット実験脳腫瘍内にhuman MCP-1遺伝子を導入・発現することによって、多量の免疫担当細胞が腫瘍組織内に誘導された。特に、TRFM-3陽性浸出マクロファージが多量に認められた。更に、CD8陽性Tリンパ球の組織内浸潤も著明であった。・長期生存ラットの脳組織検査では腫瘍は消失し、大きな腔となり周囲には多くの免疫担当細胞の浸潤が確認された。・ラット両側側腹部に腫瘍を移植し、片側にのみMCP-1を導入した結果、導入側のみならず対側の腫瘍も縮小する傾向が見られ、多量のMCP-1発現は腫瘍の免疫につながる可能性があると考えられた。・生体内電気穿孔による神経学的、組織学的な副作用は認められなかった。・以上の結果は、脳神経学会総会をはじめとして各種国際学会においても発表した。