hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
イソフルラン麻酔におけるトリフルオロ酢酸結合蛋白の産生

ハロタンによる劇症型肝炎の発生機序は最終代謝産物であるトリフルオロ酢酸(TFA)がハプテンとして蛋白と結合し抗原性を呈することが関与していると考えられている。一方、イソフルランでは同様にTFAが代謝産物として生じるにも関わらず、明らかな劇症型肝炎の報告はない。本研究の目的は、この差は麻酔投与後のTFA結合蛋白の抗原量に差があるためではないかという仮説を実証することにあった。本研究は以下の2段階で、ハロタンあるいはイソフルラン投与後のラット肝ミクロソーム蛋白分画中のTFA結合蛋白の産生の有無を評価した。1.肝ミクロソーム分画の調整:6週齢SDラットの腹腔内に、それぞれハロタン10mmole/kg(H群)、イソフルラン総量30mmole/kg(低I群)、イソフルラン総量40mmole/kg(高I群)を投与した後、肝を摘出しミクロソーム分画を調整した。2.イムノブロット法によるTFA結合蛋白の定性試験:すでに作成していたウサギ免疫抗TFA抗体を用い、イムノブロット法により上記方法で調整したラット肝ミクロソーム分画中に抗TFA抗体と反応する蛋白が存在するかどうかを調べた。その際にEnhanced Chemiluminescence法を用い、検出系の感度を上げる工夫をした。結果的に、H群では複数本の反応するバンドが得られ、これらはTFA-lysineによって阻止されたが、低I群、高I群ではともにTFA-lysineによって阻止される反応がみられなかった。したがって、イソフルラン麻酔後には、今回用いた系で検出されるほどのTFA結合蛋白は産生されておらず、ハロタンと比較して、TFA結合蛋白の抗原量に差があることが明らかとなった。今後は検出系の感度をさらに上げることで、イソフルラン麻酔後のTFA結合蛋白産生の定量的評価をする予定である。
神経伝達物質放出の分子機構

シナプスにおける伝達物質放出はシナプス小胞とシナプス前膜の融合とそれに続く開口分泌によって起こる。私達を含めて世界のいくつかのグループの最近の研究によってこの過程に直接関与する蛋白質複合体(融合複合体)が同定された。しかし、この複合体の構成蛋白質(syntaxin 1、VAMP/synaptobrevin、SNAP-25、rab3A、synaptotagmin、NSF、SNAPs)間の相互作用とCa2+によるその変化についてはほとんどわかっていない。本研究において私達はこの複合体の成分として私達自身が発見した19a蛋白質を追究し、その本体を明らかにした。単クローン抗体SPM-1を用いて融合複合体を精製し、電気泳動によって19a成分を単離した後、CNBr分解した。得られたペプチドを電気泳動にて分離し、蛋白質シークエンサーによってその部分アミノ酸配列を決定した。PCRによって得られたこの配列に対するヌクレオチドをプローブにしてウシ脳cDNA libraryをスクリーニングし、19a蛋白質に対するcDNAをクローニングした。19a蛋白質(synaphinと命名)は従来知られていなかった新規蛋白質で、グルタミン酸とリジンに富み、膜貫通部位等の疎水性部位は全く存在しない。上記の部分アミノ酸配列に対するペプチドを合成して、19a蛋白質に対する抗体を作製した。この抗体を用いたイムノブロットによる解析の結果、この蛋白質はほとんどが、細胞質に存在すること、また、神経系に局在することが判明した。したがって、synaphinは融合複合体に結合およびそこから解離すると推測される。ラット脳のcDNA libraryの解析により、一次構造が互いにきわめてにているsynaphinlと2が同定された。これらは異なった遺伝子を由来するものと考えられる。現在、この2種の蛋白質と融合複合体の他の成分との相互作用を詳細に検討中である。
逐次合成法による高次機能性ポルフィリンアレイ単分子デバイスの実現

様々な中心金属を有するポルフィリン錯体について、ブレークジャンクション法により単分子の電気伝導度の測定を行った。その結果、理論式に従って電気伝導度と金属ポルフィリンのHOMOとの間に相関を持つことが実際に確かめられた。ここで理論式によるフィッティングによって単分子架橋状態における金電極のフェルミ準位及び分子と電極とのカップリングΓを求めることが可能ではないかと考えた。最終的に、ΔSCF法により計算されたイオン化ポテンシャルと電気伝導度を持ちいてフィッティングを行ったところ、鏡像電荷効果を考慮し、フェルミ準位が-4.8eV、Γが-6.6meVであるとそれぞれ求まった。フェルミ準位については、バルク金属表面のものと比較的同様であり、これは単分子架橋において、分子が表面に与える影響が十分に少ないためであると考えられる。また、Γについては計算値と比較して妥当な値であると考えられる。以上のように、様々な金属ポルフィリンの電気伝導度とイオン化ポテンシャルの関係から、分子架橋におけるエネルギー準位の位置関係を知ることに成功した。また、ブレークジャンクション法において破断の過程で分子に張力が印加されていることに着眼し、力学刺激により動作する機能性単分子デバイスの評価を試みた。力学刺激に応答する骨格としてはスピロピランを用い、力学刺激を伝えるのに十分強いアンカーであるチオールを導入した分子を合成した。この分子について、MCBJ法によりI-V特性の評価を行った。その結果、スピロピラン状態においては整流性をしめし、メロシアニン状態においては対称なI-Vカーブを示すことが明らかとなった。更に、電極間距離を大きくし張力を印加することで整流を示すI-Vカーブから対称なI-Vカーブへの変化の観測に成功し、スピロピランの異性化を実現できたと考えている。29年度が最終年度であるため、記入しない。申請者が開発した逐次合成法により得られたポルフィリンアレイが有していたヒドロキシル基に対して、パラジウムを触媒としたクロスカップリング反応により保護されたチオール基を導入し、STMブレークジャンクション法により単分子計測を行った。6種類の、チオール基を一つもしくは二つ有するポルフィリンモノマー・ダイマーにおいて得られた分子コンダクタンス値に対して、分子架橋状態を帰属に成功した。同一ユニットから成るオリゴマーの場合、その分子コンダクタンス値は減衰係数と分子長をパラメータとして記述されてきた。一方で、異種ユニットから構成されるオリゴマーの場合、特に詳細な議論はなされていなかった。理論的には、強結合近似においては、分子コンダクタンス値はそのオリゴマーを構成する各ユニットを通した部分透過確率の積で記述されると考えられる。これまでに合成してきたポルフィリンアレイにおいて、各ユニットで共役系が広がっておらず、エネルギー準位が独立していることが確かめられており、強結合近似が適応できると考えられる。そこで、実際に分子コンダクタンス値について部分透過確率での分解を試みたところ、十分に妥当な部分透過確率の組み合わせを得ることに成功した。面白いことに、フリーベースポルフィリンがアンカーとして働いた場合に、チオール基よりも高い部分透過確率を示すことが明らかとなった。一方で、中心金属として亜鉛が入ることにより、アンカーとしての働きが弱くなり、大きく部分透過確率が減少することが明らかとなった。当初の予定では、様々な金属ポルフィリンの単分子伝導特性の評価を行う予定であったが、実際にはポルフィリンアレイの単分子伝導特性についての解析を行っていた。しかし、ポルフィリンアレイの伝導特性のより詳細な解析により、新たな知見を得ることに成功した。具体的には、これまであまり研究がなされていなかった異種ユニットからなるオリゴマーの分子コンダクタンス値について部分透過確率による分解に成功した。これにより、フリーベースポルフィリンがアンカーとして働いた場合にチオール基よりも高い部分透過確率を示すことが明らかとなっている。

更に、電極間距離を大きくし張力を印加することで整流を示すI-Vカーブから対称なI-Vカーブへの変化の観測に成功し、スピロピランの異性化を実現できたと考えている。予定通り、様々な金属ポルフィリンの分子コンダクタンス値の測定を行う。ここで、分子コンダクタンス値と中心金属の種類との関係を明らかとし、多彩な中心金属配列を有するポルフィリンアレイでどのような配列が適切であるのかについて知見を得る。具体的には、チオール基を二つ有するポルフィリンモノマーについて、様々な中心金属を導入し、STMブレークジャンクション法により単分子コンダクタンス値を得る。また、DFT計算などにより得られるエネルギー準位との関係について検討を行う。可能であれば、実際に多彩な中心金属配列を有するポルフィリンアレイの合成を行い、その単分子伝導特性について評価を行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。
RNA編集様式の亜種間差を利用したエネルギー代謝関連・量的形質遺伝子の探索

本研究は、マウス亜種由来系統およびこれらから樹立されたコンソミック(染色体置換)系統群を利用した遺伝子発現解析を行い、生体エネルギー代謝に関わる表現型多様性に関与する「遺伝子発現量差」と「RNA編集塩基の亜種間差」の探索を行い、各種の解析を通してエネルギー代謝に関わる量的形質遺伝子多型の検出を行うことを目的とした。本研究により、マウス亜種系統間の遺伝子発現差およびRNA編集受容候補塩基の座標情報を得た。また、各種の情報解析から、エネルギー代謝調節などに関する遺伝子群に系統間差を観察した。表現型の差に関わる可能性のある複数の遺伝子多型については、各種の検証による関連性の調査を継続して行っている。本研究の目的は、B6およびMSM系統から樹立されたマウス亜種間コンソミック(染色体置換)系統を利用し、エネルギー代謝表現型に特徴のある系統を対象にして、「翻訳されるタンパク質に変化をもたらすRNA編集の亜種間差」に注目し、RNA編集を受ける遺伝子の同定と、これがいかにして表現型の差に結びつくかを探索することである。本年度は、エネルギー代謝表現型を指標にした解析系統の選抜、および選抜した系統の肝臓を使用したRNA-Seq解析について計画を遂行した。初年度に計画したMSM、B6およびコンソミック系を含む計4種類の系統の10週齢個体を対象にして、各系統から雌雄を含めて12頭ずつ、合計48頭分の表現型データを得た。対象とする形質は、解剖学的観察(体重、肝臓重量など)および血液生化学的観察(血中コレステロールなど)であり、現在、26種類の測定が終了している。RNA-Seq解析については、表現型収集を行った個体を対象に行った。すなわち、各系統の雌雄3匹、合計24種類の肝臓からRNAを抽出した。このRNA試料による遺伝子発現データの解析は、新学術領域研究「ゲノム支援」に支援を受けた。平成26年3月に解析結果を受領し、現在、国立遺伝学研究所DDBJのスーパーコンピュータにおいて解析を行っている。解析はおもにRNAの配列内のリファレンスとの挿入/欠失あるいは変換/置換型の塩基の探索であり、平成26年度には、これをRNA編集感受座位の候補としてcDNAの塩基配列をMassARRAYシステムやサンガー法による塩基配列解読により解析する。本研究の目的は、マウス汎用近交系C57BL/6J (B6)系統および日本産野生由来MSM/Ms系統から樹立されたマウス亜種間コンソミック(染色体置換)系統を利用して、血中コレステロール値などのエネルギー代謝表現型に特徴のある系統を対象にして、「翻訳されるタンパク質に変化をもたらすRNA編集の亜種間差」の当該系統における探索や、表現型との関連を解析することである。本年度は、昨年度に行ったエネルギー代謝表現型に違いのあるコンソミック系統について、RNA-Seq解析により得られた結果の2次解析を行った。データは、平成25年度に新学術領域研究「ゲノム支援」に支援を受け解析を行った、MSM、B6およびコンソミック系を含む計4系統の10週齢、雌雄6頭ずつ、合計24頭分のサンプルのものである。データ解析は、国立遺伝学研究所DDBJのスーパーコンピュータなどにおいて行った。解析は、各系統内の雌雄、あるいは系統間で発現量に差のある遺伝子群の抽出を行った。いくつかの遺伝子については結果の検証を開始した。さらに、リファレンスのB6配列、ならびにMSM配列とB6およびMSMの配列を比較し、リファレンスと解読したcDNA間のSNPについて、これをRNA編集感受塩基の候補として探索した。RNA-Seq解析に使用した個体以外についても、表現型の生理学的形質の観察を行い、各種表現型解析のデータ拡充を行った。本研究は、マウス西欧産ドメスティカス亜種由来のB6系統と日本産モロシヌス亜種由来のMSM系統、およびこれらより樹立されたコンソミック(染色体置換)系統群を利用して、生体エネルギー代謝に関わる組織を対象に、NGSによる遺伝子発現解析を行い、「遺伝子発現量の違い」と「ゲノム配列上の発現部位」の解析や「翻訳されるタンパク質に変化をもたらすRNA編集の亜種間差」を探索して、エネルギー代謝表現型に関わる量的形質遺伝子の単離・同定へつなげることを目的としている。本研究期間内に、B6およびMSM系統、さらにはエネルギー代謝関連表現型に差のあるコンソミック系統を対象にして、エネルギー代謝表現型解析とNGSによる遺伝子発現解析を行った。得られた遺伝子発現情報は、B6あるいはMSMのゲノム情報をリファレンスとして使用し、各系統の遺伝子発現量の特徴を解析した。これにより、亜種間で発現量が異なる遺伝子群をリストアップすることができた。RNA-seq解析、および結果のDDBJへの登録については、新学術領域研究「ゲノム支援」の支援を受けた。情報解析について、2次および3次解析の一部は、遺伝研スーパーコンピュータシステムを利用した。また、情報解析の一部は新潟大学大学院自然科学研究科、阿部研究室の協力を得た。本研究の結果、遺伝子発現の標記各系統間の差およびRNA編集受容候補塩基の座標に関する情報を得た。RNA編集受容候補塩基に関しては、既知のRNA編集受容遺伝子も検出することができた。B6、MSMおよびコンソミック系統とも、RNA編集の候補塩基は遺伝子発現差に関係なく多数観察された。さらに、遺伝子機能に関する情報解析を行った結果、転写や代謝、筋骨格組織発達の調節に関する遺伝子群に差が観察された。標記遺伝子発現差とエネルギー代謝表現型の系統間差については、各種の検証による関連性の調査を継続して行っている。

本研究は、マウス亜種由来系統およびこれらから樹立されたコンソミック(染色体置換)系統群を利用した遺伝子発現解析を行い、生体エネルギー代謝に関わる表現型多様性に関与する「遺伝子発現量差」と「RNA編集塩基の亜種間差」の探索を行い、各種の解析を通してエネルギー代謝に関わる量的形質遺伝子多型の検出を行うことを目的とした。本研究により、マウス亜種系統間の遺伝子発現差およびRNA編集受容候補塩基の座標情報を得た。また、各種の情報解析から、エネルギー代謝調節などに関する遺伝子群に系統間差を観察した。表現型の差に関わる可能性のある複数の遺伝子多型については、各種の検証による関連性の調査を継続して行っている。本研究計画を遂行するにあたって、解析対象のマウス系統である一部のコンソミック系統の繁殖困難が原因で、データ生産および遺伝子発現解析試料に必要な個体の確保に遅延が生じたが、新学術領域研究「ゲノム支援」に迅速にデータ解析を行っていただくことができ、平成26年度のはじめには、情報解析を開始することができた。また、2次解析に関しては、新潟大学工学部情報工学科、阿部博士の協力を得ることができている。平成26年度中に、情報解析として、遺伝子発現差やRNA編集感受塩基の候補をあげることができ、一部については他の解析系による検証も開始した。RNA編集感受塩基の候補については、リファレンスゲノムの品質の関係でMSM系統の解析結果で擬陽性が疑われる結果があるので、これをいかに少なくするかを検討中である。そのため、最終的なRNA編集感受塩基の集計等については、次年度に行う。RNA-Seq解析は各系統の雌雄各3頭分のデータであるが、表現型解析には十分といえないと考えるので、表現型データの拡充を行った。哺乳類遺伝学これまでの解析結果を使用して、いくつかのRNA編集感受座位の候補を得ているが、別プロジェクトで国立遺伝学研究所のMSM系統のリファレンスゲノムの品質改善を行っているため、これを参考にした解析により、さらなる結果の品質向上が期待されるので、最終年度にコンソミック系統を含めた合計4系統の解析結果を集計する。いくつかの遺伝子については、遺伝子発現差や表現型の違いと結びつけるためのトランスジェネシス実験あるいはコンジェニック系統を用いた表現型レスキュー実験を検討している。特に、これまで計画していたBACクローンを用いたレスキュー実験は、効率を考えCRISPR-Cas9システムに変更予定である。本研究計画を遂行するにあたり、解析対象のマウス系統については、一部のコンソミック系統の繁殖困難が原因で、データ生産および遺伝子発現解析試料に必要な個体の確保に遅延が生じたが、国立遺伝学研究所系統生物研究センターマウス系統維持事業スタッフの協力により、当初予定数の個体を得ることができた。さらに、RNA試料による遺伝子発現データの解析については、新学術領域研究「ゲノム支援」の支援を受けることができた。このおかげで、基盤Cである本研究課題のみでは解析が困難であったデータを得ることができ、目標のデータ生産を達成することができた。これらデータについては次年度前半に情報解析を終了させ、候補遺伝子配列の絞り込みに進む。
急性心筋梗塞の病態における制御性T細胞の役割

制御性T細胞(Treg)は免疫抑制の中心であるが、心筋梗塞におけるTregの役割は不明な点が多い。本研究の目的は、急性心筋梗塞における過剰な免疫反応を抑制する事で、その障害を抑制する事である。マウスを用い、心筋梗塞後の梗塞範囲、リモデリングの程度の評価を行った結果、Treg欠損マウスとコントロール群間に有意差は認めなかった。そこで、同様に免疫細胞を抑制するサイトカインであるIL-10に注目し、そのファミリーサイトカインであるIL-22に注目した。マウスにIL-22を投与した結果、心筋梗塞範囲が減少する傾向を認めた。現在nを重ね、そのメカニズム解明を試みているところである。急性心筋梗塞(AMI)の急性期死亡率が経皮的冠動脈形成術(PCI)等の初期治療の進歩により著しい改善が得られた一方、心筋梗塞後に起こる炎症反応やリモデリングにより心筋障害は慢性期にも進行し心機能低下、心不全を発症しその予後は不良である。よって本研究の目的は、急性心筋梗塞における過剰な免疫反応を抑制する事で、心筋炎症を抑制しその障害を抑制する事である。TregはCTLA-4(cytotoxic T-lymphocyte associated antigen-4)を恒常的に高発現し樹状細胞等の抗原提示細胞上の刺激を抑制する事で、免疫抑制の中心的機序である事が判っている。心筋梗塞における炎症制御の重要性が示唆され、また免疫応答の制御機構におけるTregの重要性が示される一方で、心筋梗塞におけるTregの役割は不明な点が多い。心筋梗塞モデルの心臓において、Tregの分化誘導、及び炎症性サイトカイン、抗炎症性サイトカイン等の発現の詳細を明らかにする。またTreg欠損( DEREG:depletion ofregulatory T cell)マウスを用いて心筋梗塞後の炎症、細胞死、慢性期リモデリング抑制の効果、メカニズムを解析する。本年度はマウス心筋梗塞モデルの安定した作成の確立を果たし、続いてTreg欠損マウスを用いた心筋梗塞モデルを作成し、心筋梗塞後2週間での梗塞範囲、リモデリングの程度の評価を行った。現時点では有意ではないものの、Treg欠損マウスはコントロール群と比較し、リモデリングの程度は増悪する傾向にあることが分かった。Tregは樹状細胞等の抗原提示細胞上の刺激を抑制する事で、免疫抑制の中心的機序である事が判っている。Treg欠損( DEREG:depletion ofregulatory T cel l)マウスを用いて心筋梗塞後の炎症、細胞死、慢性期リモデリング抑制の効果、メカニズムを解析する。MIモデル作成後3日で心臓を摘出しRT-PCRを実施した結果、Shamと比較してTregの分化誘導因子であるFoxp3の発現亢進が見られた。心筋梗塞後の炎症の病態にTregが深く関係していると考えられた。しかし、心筋梗塞後の梗塞範囲、リモデリングの程度の評価を行った結果、Treg欠損マウスとコントロール群間に有意差は認めなかった。そこで、同様に免疫細胞を抑制するサイトカインであるIL-10に注目し、その中でもIL-10ファミリーサイトカインであるIL-22に注目した。IL-22は多臓器において組織保護作用の報告が見られるが、心臓に関しての報告はほとんどない。マウスにIL-22を投与した結果、コントロール群に比較し有意にSTAT3の活性化を認めた。このことは心臓にも組織保護効果を発揮することを強く示唆する所見であり、実際に心筋梗塞マウスにIL-22を投与すると梗塞範囲が減少する傾向を認めている。心筋梗塞モデルの安定作成の技術的問題で時間を消費した。循環器1 Treg誘導の評価(RT-PCR)、2 Treg誘導の評価(心臓FCM):MIモデル作成後6時間, 1, 3, 7日目で心臓flow cytometry (FCM)を行いTregの誘導を観察、評価を行う。3アポトーシス(細胞死)の評価:MIモデル作成後48時間後、心臓組織を回収しTUNEL染色を行う。TUNEL染色でアポトーシスの程度を比較、評価する。4細胞内シグナル伝達の評価:再灌流後、20分、1時間、3時間、6時間、24時間、PBSで灌流後、直ちに液体窒素で凍結し-80°Cで保存。細胞溶解液でホモジナイズし、シグナル伝達分子のウエスタンブロットを行う。物品購入費の差額次年度に使用
ピアツーピア型情報検策システムの開発とその教育環境における利用評価

ピアツーピア(以下P2P)ネットワークを利用した情報検索システムの開発を行った,具体的には,既存のインターネットブラウザのプロキシ機能を介してインターネットキャッシュファイルをピア間で共有するP2Pキャッシュファイル共有システムであり,主に以下のような部分から構成されるものである.1.情報検索クライアント用エージェントウェブブラウザのプロキシ機能を用いてページの参照を行えるソフトウエアである.このエージェントは,ユーザが要求するページについて,後述する「P2P検索サーバ」から得られたキャッシュファイル情報に基づき,ローカルホストおよび他のエージェント(ピア)が持つキャッシュファイルを取得するものである.本補助金で準備した開発環境上にてC#言語を用いて開発を行い,WWW,ローカル,P2Pによるキャッシュ共有機能の動作を確認した.P2Pシステムにおいてピアがどのようなキャッシュファイルを保持するかを管理する検索サーバシステムである.補助金で購入したサーバ環境上にSQL Server2000を用いてキャッシュファイルデータベースの構築を行った.上記1の「情報検索クライアント用エージェント」との通信により,その動作を確認した.開発したシステムを用い,研究代表者が所属する機関の同じカテゴリに興味を持つ小グループにてインターネットキャッシュファイルの共有を行い,効率よく(キャッシュ共有率10%程度)目的のページを取得できることを確認した.ただし,インターネットブラウザと本システムとの互換性の問題から,画像が多く含まれるページでは完全にそれを表示できない不具合が生じた.テキストベースでは問題はないが,今後これらの改善を行わなければならない.また,ピア数も2-3と小規模であったが,今後さらにこの数を増やし,より効果が上がるかどうかを検討することも課題となる.ピアツーピア(以下P2P)ネットワークを利用した情報検索システムの開発を行っている.本年度,以下の2つの機能からなるシステム開発に着手したが,現在のところシステムの一部に不具合があり,その修正作業を行っている.この修正が完了後,システムの動作確認を行い,実際のシステムの効果を検証を進める.1.情報検票クライアント用エージェントウェブブラウザのプロキシ機能を用いて参照を行えるソフトウエアである.このエージェントはP2Pサーバから得られたキャッシュファイル情報に基づき,ローカルキャッシュおよび他のエージェントが持つキャッシュファイル情報を取得するものである.補助金で購入した開発環境上にてC#言語を用いて開発を行っている.このうちP2P検索サーバとの通信部分は動作を確認したが,他P2Pエージェントとの通信に不具合がある.具体的には1)P2Pエージェント間で参照されたキャッシュファイルの転送が行われない場合がある,2)キャッシュファイルが転送された場合でもファイル中に多くの画像ファイルが存在する場合に参照が完全に行えない,というものである.これら不具合は,プログラム中のバグに原因があると考えられ,現在デバッグを行いながらその修正作業を行っている.P2Pシステムにおける検索サーバソフトウエアである.補助金で購入したSQLを用いてキャッシュファイルデータベースの構築を行った.また,全文検索システムも実装した。上記1の「情報検索クライアント用エージェント」との通信により,その動作を確認している.ピアツーピア(以下P2P)ネットワークを利用した情報検索システムの開発を行った,具体的には,既存のインターネットブラウザのプロキシ機能を介してインターネットキャッシュファイルをピア間で共有するP2Pキャッシュファイル共有システムであり,主に以下のような部分から構成されるものである.1.情報検索クライアント用エージェントウェブブラウザのプロキシ機能を用いてページの参照を行えるソフトウエアである.このエージェントは,ユーザが要求するページについて,後述する「P2P検索サーバ」から得られたキャッシュファイル情報に基づき,ローカルホストおよび他のエージェント(ピア)が持つキャッシュファイルを取得するものである.本補助金で準備した開発環境上にてC#言語を用いて開発を行い,WWW,ローカル,P2Pによるキャッシュ共有機能の動作を確認した.P2Pシステムにおいてピアがどのようなキャッシュファイルを保持するかを管理する検索サーバシステムである.補助金で購入したサーバ環境上にSQL Server2000を用いてキャッシュファイルデータベースの構築を行った.上記1の「情報検索クライアント用エージェント」との通信により,その動作を確認した.開発したシステムを用い,研究代表者が所属する機関の同じカテゴリに興味を持つ小グループにてインターネットキャッシュファイルの共有を行い,効率よく(キャッシュ共有率10%程度)目的のページを取得できることを確認した.ただし,インターネットブラウザと本システムとの互換性の問題から,画像が多く含まれるページでは完全にそれを表示できない不具合が生じた.テキストベースでは問題はないが,今後これらの改善を行わなければならない.また,ピア数も2-3と小規模であったが,今後さらにこの数を増やし,より効果が上がるかどうかを検討することも課題となる.
３次元走査型原子間力顕微鏡による生体膜／生体液界面のナノ空間計測

3次元走査型原子間力顕微鏡(3DーSFM)による生体膜/生体液界面の分子分解能解析を目指して、安定性・再現性の向上のために液体密閉型AFMセルを設計・開発した。その結果、長時間安定に原子分解能AFM観察が行えることを実証した。さらにDPPC二重膜/水界面の3DーSFM計測により、水和構造に加えて高い構造自由度を有するPC頭部構造の3次元空間分布も可視化できることを明らかにした。これらの結果より、3DーSFM計測が生体膜/生体液界面のナノ計測技術としての有用性を示すことができた。本研究の目的は、生体膜と生体液の界面に形成される水和構造や脂質頭部-イオン複合体の3次元空間分布を分子スケールで直接計測する3次元走査型原子間力顕微鏡(3D-SFM)を開発することである。初年度(平成23年度)には、観察用液体の蒸発を抑える新しい密閉型のSFM計測セルを設計・製作し、特許出願を行なった。これにより脂質膜を液中で再現性良くAFM観察できる環境が整った。そこで本年度(平成24)は、リン脂質DPPCおよびDPPC/DOPC相分離膜の液中3D-SFMを行なうことを計画した。まず研究計画に沿ってDPPCの単一分子からなる脂質二重層をマイカ上に形成し、HEPES緩衝液中で3D-SFM観察した。その結果、極性脂質頭部と水分子の相互作用によって形成される水和構造がサブナノメートルの空間分解能で可視化できることを明らかにした。さらに表面で揺動する脂質頭部の3次元空間分布も同時に可視化できることを示した。次にDPPC(ゲル相)およびDOPC(流動相)の相分離構造を有する脂質二重層のAFM計測を行なった。この脂質二重層にはDOPC領域内に約1 nm高くなったDPPCの島状相分離構造を確認できた。それを高分解能AFM観察するとDPPC/DOPCの境界領域にはDPPCの六方充填構造を反映した直線的な構造が表れた。そのDPPC/DOPC境界領域を3D-SFMで計測すると、DPPC領域とDOPC領域とで3次元空間に広がる相互作用力が大きく異なることが分かった。長距離斥力に着目して詳細に解析すると、流動性の高いDOPC領域で長距離斥力の減衰距離が大きくなることが分かった。以上の成果より、3D-SFM計測により生体膜/生体液界面の水和構造や表面揺動構造の可視化に加え、長距離力から脂質膜の流動性などの情報を同時に取得できる可能性があることを明らかにした。本研究の目的は、生体膜と生体液の固液界面を計測する3次元走査型力顕微鏡(3D-SFM)を開発することである。初年度(平成23年度)は、観察用液体の蒸発を抑える新しい密閉型のSFM計測セルを設計し、前年度(平成24年度)には、リン脂質DPPCの脂質二重層およびDPPC/DOPC相分離膜の3D-SFM計測に取り組んだ。そこで生体膜/生体液界面で得られる3D-SFM像には、水和構造や表面揺動構造に加えて、脂質膜の流動性などの物性情報も取得できる可能性を示した。そこで本年度(平成25年度)は、3D-SFM計測により表面構造に加えて膜物性に関する情報を同時に計測できるか詳細に検討することにした。まず緩衝溶液にMgイオンを一定濃度加えることで多層状のDPPC二重層をマイカ表面に形成できることを明らかにした。この多層状脂質膜では、マイカ表面に直接吸着した1層目と、さらにその上に形成された2層目とでは、マイカとの相互作用により膜の流動性や機械特性が異なることが予想された。そこで、1層目/2層目の境界近傍で3D-SFM計測を行い、詳細な解析を試みた。まず垂直方向の相互作用プロファイルの回帰分析より、表面電荷密度や長距離斥力の減衰距離を求めた。Si探針が酸化膜に覆われていると仮定すると、DPPC膜はわずかに陽電荷を帯びており、Mgイオンの吸着によると影響であると考えられる。1層目のDPPC膜が2層目に比べてより高いプラスの表面電荷密度を示しており、これはマイカとの相互作用により1層目の脂質膜の流動性が低下していることに起因していると考えられる。これらの結果は、他の計測手法を用いた従来の報告とも概ね一致しており、定量的な計測への応用が見込まれる。さらに、この回帰分析を3D-SFM像全体に対して適応することで、局所的な表面電荷密度や流動性をナノスケール分解能で可視化できることを明らかにした。本研究の目的は、生体膜と生体液の界面に形成される水和構造や脂質頭部ーイオン複合体の3次元空間分布を分子スケールで直接計測する3次元走査型の原子間力顕微鏡(3DーSFM)を開発することである。

初年度(平成24年度)は観察溶液の蒸発を抑える密閉型のSFM計測セルを設計・製作し、脂質分子の流動性や溶液条件を再現性良く制御できる3DーSFM計測システムを構築することを計画した。この研究計画に沿って、新しい発想に基づく密閉型SFM計測セルを考案した。具体的には、試料や観察溶液とは直接接触しない液体で密閉空間を形成することで機械振動の伝搬パスをつくらず、可動範囲を制限しない密閉型SFM計測セルを設計した。従来のOリングなどを使った密閉型AFM試料セルで問題となっていたスキャナーなどの駆動部からの機械振動ノイズを抑えることが可能となった。さらに観察溶液の蒸発を大幅に抑制でき、長時間の安定な分子分解能SFM観察が可能となった。この密閉型SFM計測セルは国内外に特許出願するに至った。さらに同じSPMプローブで溶液条件を変えながら計測ができるように溶液交換システムを密閉型SFM計測セルに搭載し、恒温器内部に設置した。これにより常に溶液温度を一定に制御でき、溶液交換の直後でも低ドリフト条件での連続計測が可能となった。以上のように、生体膜と生体液からなる界面の3次元空間計測を実現するために、密閉型SFM計測セルの開発を完了し、初年度の研究目標を概ね達成できた。今後、開発した密閉型SFM計測セルを用いて界面に形成される水和層と脂質分子の流動性の関係について分子レベルで明らかにしていきたい。今年度は、脂質二重膜/水界面および脂質相分離構造/水界面を3次元SFM計測し、3次元空間に広がる力分布を可視化することを研究目的とした。脂質二重膜/水界面の3D-SFM計測では、水和構造・表面揺動構造のサブナノメートル分解能での可視化に成功し、その成果を学術論文にまとめて発表した。さらに脂質相分離構造/水界面の3D-SFM計測では、DPPC/DOPC相分離二重膜を用いた実験を行い、脂質膜の流動性に起因する長距離力の変化を3次元空間で可視化できることを明らかにした。これらの成果は、研究計画で期待された通りであり、概ね順調に進展していると考えている。本研究の目的は、生体膜と生体液の界面に形成される水和構造や脂質頭部ーイオン複合体の3次元分布計測手法の開発を実現することである。初年度は、温度・溶液条件を高精度制御しながら分子分解能計測を可能とする密閉型SFM計測セルの開発を完了した。これらの成果は初年度の研究計画通りであり、概ね順調であると考えている。これまでのDPPC/DOPC相分離膜の3D-SFM計測から、脂質二重層内におけるナノスケールの流動性や電荷分布が長距離力の3次元空間分布として計測できることが示唆されている。これを踏まえた今後の研究方針として、DOPC/スフィンゴミエリン/コレステロールなど実際の生体膜を模倣した研究モデルとして用いられる脂質二重膜を調製し、3D-SFM計測によって水和構造・表面揺動構造に加えて流動性などの定量的情報が同時に取得できるか検討する。さらにDPPC/DPPS(双性イオン/アニオン性)など表面電荷が異なる分子を用いた脂質二重層を調製し、表面構造・電荷に伴って水和構造がどのように変化するか明らかにする。生体膜にはナノメートルスケールの脂質ドメインが存在することが示唆されている。相分離により流動性や表面電荷が局所的に異なる脂質ドメインを形成するDPPC/DOPC(ゲル層/流動層)、DPPC/DPPS(双性イオン/アニオン性)を生体膜モデルとして用いて、2つのドメイン間における界面複合体の空間分布の違いを分子レベルで計測することを目指す。
子宮腔内超音波法による胎芽中枢神経の発生・分化と発育形態の評価

高解像度(20Mhz)のトランスデューサーを用いて,妊娠初期の胎芽に対して子宮腔内超音波断層法を実施し,初期発生過程にある中枢神経系を観察した。対象は治療的な妊娠中絶を予定する妊娠初期の女性で,85名に実施した。全症例において,超音波検査の実施による異常な出血,絨毛腔・羊膜腔の破綻は認められず,胎児への影響は無視し得ると考えられた。また母体の異常な疼痛も認められず,安全に施行された。長期予後については,検査の後流産手術を施行したため解析不可であった。検査の成績では,85症例中5例でトランスデューサーとの位置関係上,胎芽頭部の観察ができなかったが,80例で,胎芽の頭部が明瞭に描出可能であり,脳胞と周囲の高輝度部分即ち脳実質の部分の判別が可能であった。胎芽の脳が描出可能であった症例中9例は,妊娠週数不一致で除外した。妊娠週数と胎芽頭臀長が一致した71例について,観察された胎芽の終脳・前脳・中脳・後脳の各脳実質部分の厚さを,計測し分析を行った。終脳・前脳・中脳・後脳の脳実質計測値と妊娠週数との関係について回帰分析を行った結果,それぞれ1次関数で回帰された。即ち脳実質は妊娠週数に比例した発育をすることが証明された(R^2:47.8%62.2%)。また,胎芽頭臀長についても同様にそれぞれ1次関数で回帰され,脳実質と頭磐長の発育は比例する事が証明された(R^2:52.3%58.3%)。それぞれの関係について基準範囲を決定した。H17年末までに,85例に対し子宮腔内超音波法を実施。データの解析を行った。その結果,妊娠週数と終脳,前脳,中脳および後脳との間に有意な相関が確認された。また胎芽の頭臀長と終脳,前脳,中脳および後脳との間に有意な相関が確認された。これをもとにして,胎芽脳実質の厚さについての適正モデルを作成した。今回の手技で,母体損傷,胎嚢の損傷ともに認めず,有害な事象を生じなかった。今年度,このデータを国内外の学会で発表予定であり,また今年度中に英文雑誌に投稿予定である。
おとり遺伝子を用いた血管新生抑制による癌遺伝子治療法の開発

1)細胞培養実験による各種サイトカイン刺激による血管新生遺伝子の発現状況の解析培養口腔扁平上皮癌細胞,唾液腺癌細胞を用いて,TNFα刺激による血管内皮増殖因子(VEGF),トランスフォーミング増殖因子β1(TGFβ1)および組織因子(TF)の発現亢進を確認した.2)血管新生因子の再生に関与する転写因子の解明各培養癌細胞において,TNFα刺激および低酸素環境下での培養により,転写因子Sp1およびAP-1がそれぞれ活性化することを,バンドシフトアッセイにより確認した.3)HVJ-リポソーム法による遺伝子導入条件の確立HVJ-リポソーム法により,おとり遺伝子を100%の培養細胞に導入する条件を確立した.また,遺伝子導入により細胞障害が発生しないことを確認した.4)おとり遺伝子導入による血管新生抑制効旺の検討Sp1のおとり遺伝子をHVJ-リポソーム法により培養癌細胞に遺伝子導入すると,TNFαで促進されるVEGF, TGF β,TFの発現亢進を同時に抑制できる事を解明した.1)細胞培養実験による各種サイトカイン刺激による血管新生遺伝子の発現状況の解析培養口腔扁平上皮癌細胞,唾液腺癌細胞を用いて,TNFα刺激による血管内皮増殖因子(VEGF),トランスフォーミング増殖因子β1(TGFβ1)および組織因子(TF)の発現亢進を確認した.2)血管新生因子の再生に関与する転写因子の解明各培養癌細胞において,TNFα刺激および低酸素環境下での培養により,転写因子Sp1およびAP-1がそれぞれ活性化することを,バンドシフトアッセイにより確認した.3)HVJ-リポソーム法による遺伝子導入条件の確立HVJ-リポソーム法により,おとり遺伝子を100%の培養細胞に導入する条件を確立した.また,遺伝子導入により細胞障害が発生しないことを確認した.4)おとり遺伝子導入による血管新生抑制効旺の検討Sp1のおとり遺伝子をHVJ-リポソーム法により培養癌細胞に遺伝子導入すると,TNFαで促進されるVEGF, TGF β,TFの発現亢進を同時に抑制できる事を解明した.血管新生抑制を介した癌の増殖制御を目的とし,おとり遺伝子治療法の効果について研究を行った.VEGFやHGFなどの血管新生因の発現はTNFαにより活性化された転写因子Sp1の作用が重要である.そこで,TNFαで活性化するSp1をおとり遺伝子治療法の標的として以下の実験を行った.[おとり遺伝子の合成]おとり遺伝子すなわちSp1が認識する塩基配列(7塩基)と,その上下流のダミー配列8-10塩基により設計した二本鎖合成オリゴヌクレオチドを調整した[HVJ-リポソームによる導入法の確立]おとり遺伝子導入にはHVJ-リポソーム法を用いた.すなわち,リン脂質とコレステロールによりおとり遺伝子を封入した陰イオン帯電リポソームを調整しHVJと融合させ,おとり遺伝子含有HVJ-リポソームの調整法を確立した.さらに,培養細胞への様々な導入条件を検討し,常時100%の導入効率を示す導入方法を決定した.[おとり遺伝子導入の効果]おとり遺伝子をHVJリポソーム法により培養癌細胞に導入すると,TNFαにより亢進されるVEGFやHGFあるいはTissue factorなどの複数の血管新生因子の産生を同時に抑制することができた.また,Sp1を標的としたおとり遺伝子の導入は,癌細胞の増殖能や細胞遊走能も抑制されていた.以上の結果よりSp1を標的としたおとり遺伝子治療法は複数の血管新生因子の産生を制御するのみでなく,癌細胞の増殖や浸潤・遊走も抑制する事が可能であり,効果的な癌遺伝子治療法として臨床応用できる可能性が示唆された,今後,動物の腫瘍モデルにおいて検討を行い,臨床研究にむけて,研究を展開していく予定である.1)細胞培養実験による各種サイトカイン刺激による血管新生遺伝子の発現状況の解析培養口腔扁平上皮癌細胞,唾液腺癌細胞を用いて,TNFα刺激による血管内皮増殖因子(VEGF),トランスフォーミング増殖因子β1(TGFβ1)および組織因子(TF)の発現亢進を確認した.2)血管新生因子の産生に関与する転写因子の解明各培養癌細胞において,TNFα刺激および低酸素環境下での培養により,転写因子Sp1およびAP-1がそれぞれ活性化することを、バンドシフトアッセイにより確認した.3)HVJ-リポソーム法による遺伝子導入条件の確立HVJ-リポソーム法により,おとり遺伝子を100%の培養細胞に導入する条件を確立した.また,遺伝子導入により細胞障害が発生しないことを確認した.4)おとり遺伝子導入による血管新生抑制効旺の検討Sp1のおとり遺伝子をHVJ-リポソーム法により培養癌細胞に遺伝子導入すると,TNFαで促進されるVEGF, TGFβ, TFの発現亢進を同時に抑制できることを解明した.
日本における新生代昆虫発達史と古植物との関係

本研究は,日本における第三紀初頭より現在に到る昆虫発達史を,植生の変遷と関連させて明かにすることを目的としている.今年度においては,日本とアジア大陸南西部,東南アジアをむすぶ重要な位置にありながら化石資料が皆無であった南西諸島に重点をおき,昆虫化石の探索と地層の観察を行った.しかし,奄美大島笠利町の平層,沖縄本島の許田,粟国島の眞鼻毛ともに新資料を得ることに成功しなかった.新生代の昆虫発達史を編むには,各時代の化石昆虫ファナウの詳細な分析が必要である.古第三紀については,始新世の北海道夕張地域,漸新世では北海道北見若松沢の研究が進行中である.新第三紀については,今年度の研究もふくめ研究はかなり進展した.中新世の古植生より推定される気温の変遷は,この時代の昆虫相にも認められ,その影響は植生よりさらに鮮明に見られる.すなわち,前期中新世は現在の日本の昆虫相に近似するが,中期には一変して亜熱帯熱帯の様相を呈する,後期には再び温暖気候となったが,前期と異なり,現在の中国南西部からヒマラヤ方面の昆虫相との類似が認められる.鮮新世の昆虫化石相は現生のものに近く,属レベルでは共通であるが,種レベルでは一致するものが少ない.鮮新世より第四紀にかけての化石昆虫相は,現生昆虫相の形成を考える上で重要な材料であるが,中新世の資料にくらべ少なく,さらに資料を追加した上での検討が必要である.本研究は永年にわたって継続してきた日本の新生代昆虫発達史を、古植生との関係においてまとめることを目的としている。30年前には23か所の産地しか知られず、日本の地質時代の昆虫については全く未知であったが、現在は100に近い産地から相当数の資料が得られている。今年度は、それら化石含有層につき層位の確認と、既知産地および産出の期待される地層よりの新資料の収集に重点をおいた。67月から12月にかけ半島部を除く北海道各地,東北地方北部,紀伊半島,山口・愛媛県、九州全域について実地調査,資料の探索を行った。その結課、長崎県壱岐、大分県玖珠、熊本県杖立・平国などで多くの化石資料を得、鹿児島県中山・板ノ口などの新産地も発見した。岩手県久慈,山口県黄波戸では旧型の昆虫と第三紀昆虫をむすぶ意味で重要な白亜紀昆虫資料を得ることができた。山口県宇部,北海道頓別では含化石層の層位を確認した。今年度中には、岐阜県蜂屋層の中新世前期の化石昆虫群を研究したが、同時代の既知の化石昆虫群(佐渡関、福井県糸生)のものと異った内容をもち、蜂屋層は、山間の湖の堆積物ではなく、平地の湖沼周辺の昆虫相を代表するもののようである。この昆虫群の内容は、現在の日本、アジア北部、ヨーロッパのそれに酷似し、熱帯性要素の多い中新世中期、中国西南部ヒマラヤに類縁をもつ中新世後期と対照をなしている。本研究は,日本における第三紀初頭より現在に到る昆虫発達史を,植生の変遷と関連させて明かにすることを目的としている.今年度においては,日本とアジア大陸南西部,東南アジアをむすぶ重要な位置にありながら化石資料が皆無であった南西諸島に重点をおき,昆虫化石の探索と地層の観察を行った.しかし,奄美大島笠利町の平層,沖縄本島の許田,粟国島の眞鼻毛ともに新資料を得ることに成功しなかった.新生代の昆虫発達史を編むには,各時代の化石昆虫ファナウの詳細な分析が必要である.古第三紀については,始新世の北海道夕張地域,漸新世では北海道北見若松沢の研究が進行中である.新第三紀については,今年度の研究もふくめ研究はかなり進展した.中新世の古植生より推定される気温の変遷は,この時代の昆虫相にも認められ,その影響は植生よりさらに鮮明に見られる.すなわち,前期中新世は現在の日本の昆虫相に近似するが,中期には一変して亜熱帯熱帯の様相を呈する,後期には再び温暖気候となったが,前期と異なり,現在の中国南西部からヒマラヤ方面の昆虫相との類似が認められる.鮮新世の昆虫化石相は現生のものに近く,属レベルでは共通であるが,種レベルでは一致するものが少ない.鮮新世より第四紀にかけての化石昆虫相は,現生昆虫相の形成を考える上で重要な材料であるが,中新世の資料にくらべ少なく,さらに資料を追加した上での検討が必要である.
高性能長波長帯レーザトランジスタの実現

ヘテロバイポーラトランジスタのベース層内に量子井戸を有するレーザトランジスタの動作機構を解明するための大信号特性の解析に初めて成功し、40Gbpsの信号においても、レーザダイオードに比べ良好なアイ開口が得られることを見出した。また、レーザトランジスタを実現するために必要なAlGaInAs量子井戸埋め込みヘテロレーザダイオード構造を利用して、自然放出光の比較より非発光再結合速度を定量化することにより再成長法の確立を行った。次世代光通信ネットワークの性能を上げる可能性がある長波長帯半導体レーザトランジスタを実現するため、その基本設計を行った。まず固有モードマッチング法や抵抗網モデルを用いて、AlGalnAs活性層上部のベース層の最適化を行った。目標数値を過剰電気抵抗、光損失をそれぞれ40Ω、lOcm^-1とし、その値を達成するための設計を行った結果、AlGalnAsベース層を220nm、ドーピング濃度を1×10^<18>cm^<-3>としたとき、その値を達成できることがわかった。ただし、共振器のモードフィールドの中心が活性層の中心とずれており、光損失が増加していることが確認されたため、活性層下部に高屈折率層を導入することなどにより更なる損失の低減を来年度以降に行う。実際レーザトランジスタを作製するためには、安定した電流狭窄構造を実現するために、その予備実験として埋め込みヘテロ(BH)構造を持つ半導体レーザダイオードを作製した。有機金属気相成長(MOCVD)法によって、GalnAsP歪み量子井戸構造をp/n/p/n-InP層により埋め込み再成長を行った。新たに構築したレーザダイオード・レーザトランジスタバーテスターにより測定を行い、室温連続動作でしきい値電流密度が約800A/cm^-2程度のレーザ発振を実現した。しかしながら、内部量子効率が28%程度と低く、また、出力が立ち上がり直後から非線形な傾きを持っていることから、埋め込み層からリークを起こしている可能性が高い。今後その特性改善を行ってゆく。量子井戸でのキャリア捕獲、脱出時間によるレーザの利得飽和を考慮したレート方程式にベース層でのキャリアの挙動を表現する電流連続の式を適用し、その小信号応答を求めた。光強度変調特性はエミッタ接地ではレーザダイオードと同様の動作を示した一方、ベース接地動作において緩和振動抑制効果を見出した。この効果によりレーザダイオードにおいて最大変調帯域が24GHzであったのに対し、同じ光出力の時、ベース接地では40GHzとなり、レーザダイオードを超える高速変調実現への可能性を示した。作製プロセスに関しては、レーザトランジスタの電流狭窄構造として導入予定の埋め込みヘテロ構造の特性向上を目的に、GaInAsP量子井戸を活性層とする埋め込みヘテロレーザダイオードの作製を行った。活性層ストライプ両脇の埋め込み再成長時に最初に成長するn-InP層を250nmから100nmと薄くすることでストライプ両脇をパスとするリーク電流の低減を実現し、共振器長L=1250μmにおいて外部微分量子効率η_<d>を48%から58%へ、共振器長依存性から求めた注入効率η_<i>を51%から76%へと改善した。また、L=500μmにおいてη_<d>=67%を実現し、高い光出力特性を得る事に成功した。次に、高い利得が得られるAIGaInAs量子井戸活性層導入に向け、Asを含むGaInAsやAIGalnAsといった材料を高レートでエッチング可能なICP-RIEによるメサストライプ形成を行い、良好なエッチング形状を得た。以上より、小信号解析によりレーザトランジスタの動作機構を明らかにし、ベース接地動作時の緩和振動抑制効果による高速変調の可能性を示すとともに、長波長帯レーザトランジスタの構造形成に関する知見を得た。ヘテロバイポーラトランジスタのベース層内に量子井戸を有するレーザトランジスタは、その動作機構が良く理解されていない。それを解明するため従来のレーザダイオードで利用されていたレート方程式を拡張し、電流連続の式を利用してキャリア拡散速度の影響による利得飽和の影響を加えた小信号特性、大信号特性の解析に初めて成功した。その結果、矩形パルスの電流をデバイスに入力した場合、緩和振動周期はレーザダイオードとレーザトランジスタで差が見られないが、立ち上がり時間がレーザトランジスタの場合短い傾向が観測され、レーザダイオードに比べて高速応答が可能なことを明らかにした。しかしながら、レーザトランジスタは緩和振動のダンピングがレーザダイオードに比べ弱いため、ランダム信号を印加した際のアイパターンが劣化することがわかった。これを解決するために端面への高反射率コーティングによりフォトン寿命を調整することにより40Gbpsの信号においても、レーザダイオードに比べ良好なアイ開口が得られることを見出した。一方で上記のレーザトランジスタを実現するためにAlGaInAs量子井戸埋め込みヘテロ構造が必要であるが、レーザダイオードを利用して、自然放出光の比較より非発光再結合速度を定量化することにより再成長法の確立を目指した。

自然放出光のストライプ幅依存性より非発光再結合速度をフィッテングにより求め、その結果と発振特性を比較した結果、その傾向の一致が見られ、本手法により、正確に再成長方法の最適化を行うことができることを明らかにした。以上により、長波長帯レーザトランジスタを実現するための基礎検討を完了した。
革新的ながん治療法の開発ーがん細胞の良性化・矯正(リハビリテーション法の開発

ラットES細胞の樹立を試み成功した。それらのES様細胞において幹細胞マーカーであるOct4、Sox2、NanogのmRNAが発現していることを確認した。さらに、分化培地中における胚様体形成を行い、三胚葉の分化マーカーが発現すること、それに伴う細胞の形態変化が生ずることを確認した。次に、EkerラットのTsc2ホモ変異体、ヘテロ変異体、野生型胎仔よりES細胞株を樹立に成功した。Tsc2ホモ変異体胚盤胞に由来するTsc2欠損ES細胞も樹立可能であることが判明した。腎皮膜下への移植に伴う奇形腫の形成にも成功した。興味あることに、ホモ変異体細胞の奇形腫においては、Ekerラットの腎腫瘍組織像を彷彿とさせる上皮様の構造異常が散見された。本研究は、原因遺伝子が明らかとなっている動物のがんをモデルとし、腫瘍細胞のリプログラミングの状態を調べ、原因遺伝子変異や他の異常との関連を調べるシステムを確立することを目指すものである。具体的には、Knudsonの2ヒットが適用される遺伝性腎発がんモデルであるEker (Tsc2)変異ラットの腫瘍と胎生致死となるホモ変異体胎仔より誘導多能性幹細胞(iPS細胞)様の細胞群を樹立し、リプログラミングの様子を野生型iPS細胞と比較すると共に、原因遺伝子(Tsc2)導入による腫瘍由来iPS様細胞のリプログラミング状態の変化を明らかにしようとするものである。我々は、まずラットES細胞の樹立を試み成功した。それらのES様細胞において幹細胞マーカーであるOct4、Sox2、NanogのmRNAが発現していることをRT-PCRにより確認した。さらに、分化培地中における胚様体形成を行い、三胚葉の分化マーカーが発現すること、それに伴う細胞の形態変化が生ずることをRT-PCRや免疫染色により確認した。次に、Ekerラットのヘテロ変異体同士を交配し、Tsc2ホモ変異体胚盤胞由来のES細胞樹立にも成功した。EkerラットのTsc2ホモ変異体、ヘテロ変異体、野生型胎仔よりES細胞株を樹立に成功した意義は大きい。特に、Tsc2ホモ変異体からのES細胞株の樹立の応用性は高い。さらに、腎皮膜下への移植に伴う奇形腫の形成に成功した。Tsc2ホモ変異体、ヘテロ変異体、野生型胎仔に由来するES細胞株間における違いを検討した。また、ES細胞群のBrown Norway系統の胚盤胞への細胞注入によりキメララットの作製を試みた。がん細胞に生じた様々な異常をリプログラムし、人為的に遺伝子発現を制御することを基盤とする治療の可能性を追求することが現実的に可能になってきたと言える。Tsc2ホモ変異体からES細胞が樹立されたことは大きな成果である。

我々は、細胞のリプログラミング技術を応用し、エピゲノムの制御機構に人為的な操作を加えることによってがん細胞の良性化・矯正(リハビリテーション)を図り、新規のがん予防・治療法を確立することを目指している。腫瘍抑制の実現化を推進する。培養腎がん細胞に山中4因子を導入し、ips化細胞を作成することを中心に研究費を使用する。