hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
固体飛跡検出器における酸素効果の機構の解明

固体飛跡検出器による重荷電粒子計測法は、特性の優れたCRー39検出器の使用により、中性子個人線量計やラドン測定などへの応用とともに核融合、宇宙科学など先端分野の研究における有力な測定手段となっている。研究の発展に伴い、真空保持による感度低下が大きな問題となってきた。この酸素効果と呼ばれる現象の機構を解明し、放射線に対する応答特性のより優れた検出器の開発を目的として研究を行った。まず、代表的メ-カ-各社のCRー39について、真空中での放出ガスの質量分析を行って吸蔵酸素の濃度と拡散係数を測定し、真空中保持による検出器内の酸素濃度の時間的変化を求め、検出器応答特性の照射前真空保持による変化と比較した。その結果、(1)重荷電粒子の潜在飛跡は大部分が生成されたラジカルの吸蔵酸素との結合による損傷固定で形成されること、(2)真空保持による応答特性の時間的変化はラジカルの自然消滅と酸素による損傷の固定との競合により説明できること、などが明かとなった。この成果は「放射線」第16巻3号(1990年12月)に発表した。補助金により製作したパルスモ-タ駆動試料移動装置付き照射用真空容器を使用してさらに精密な実験を行い、長時間真空保持により吸蔵酸素濃度が無視できる程低い状態での検出器応答特性と、酸素供給による回復効果について調べた。その結果、(3)α線照射により形成される潜在飛跡については、無酸素状態での損傷固定は大気中照射のときの4%未満であり、CRー39の種類によってはほとんどゼロであること、(4)無酸素状態でのラジカルの寿命は単一定数ではなく、数分以下の成分に加えて、数十分もの長寿命の成分があること、などが明かとなった。この成果はNuclear Tracks and Radiation Measurementsに投稿した(1992年3月受理)。これらの成果により検出器特性改良の指針が得られ、他の研究グル-プとも協力して新しい素材を用いた検出器開発を試みている。この酸素効果と呼ばれる現象の機構を解明し、放射線に対する応答特性のより優れた検出器の開発を目的として研究を行っている。その結果、(1)重荷電粒子の潜在飛跡は大部分が生成されたラジカルの吸蔵酸素との結合による損傷固定で形成されること、(2)真空保持による応答特性の時間的変化はラジカルの自然消滅と酸素による損傷の固定との競合により説明できること、などが明らかとなった。その結果、(3)α線照射により形成される

潜在飛跡については、無酸素状態での損傷固定は大気中照射のときの4%未満である、CRー39の建類によってはほとんどゼロであること、(4)無酸素状態でのラジカルの寿命は単一定数ではなく、従来求められていた数分以下の成分に加えて、数十分、数百分など長寿命の成分があること、などが明らかとなった。これらの成果は第38回応用物理学関係連合講演会(1991年3月)で発表した。これらの成果をもとにして、他の研究グル-プとも共同して新しい素材を用いた検出器開発を試みている。固体飛跡検出器による重荷電粒子計測法は、特性の優れたCRー39検出器の使用により、中性子個人線量計やラドン測定などへの応用とともに核融合、宇宙科学など先端分野の研究における有力な測定手段となっている。研究の発展に伴い、真空保持による感度低下が大きな問題となってきた。この酸素効果と呼ばれる現象の機構を解明し、放射線に対する応答特性のより優れた検出器の開発を目的として研究を行った。前年度に引続き、補助金により製作したパルスモ-タ駆動試料移動装置付き照射用真空容器を使用して、代表的メ-カ-各社のCRー39についてさらに綿密な実験を行った。とくに長時間真空保持により吸蔵酸素濃度が無視できる程低い状態での検出器応答特性と、酸素供給による回復効果について重点的に調べ、重荷電粒子照射によって生成するラジカルの寿命を求めた。その結果、(1)重荷電粒子の潜在飛跡は大部分が生成されたラジカルの吸蔵酸素との結合による損傷固定で形成されること、(2)真空保持による応答特性の時間的変化はラジカルの自然消滅と酸素による損傷固定との競合により説明できること、(3)α線照射により形成される潜在飛跡については無酸素状態での損傷固定は大気中照射のときの4%未満であり、CRー39種類によってはほとんどゼロであること、(4)無酸素状態でのラジカルの寿命は単一定数ではなく、数分以下の成分に加えて、数十分もの長寿命成分があることなどが確認された。この成果はNuclear Tracks and Radiation Measurementsに投稿した(1992年3月受理)。さらに、CRー39の種類、製造後の保存期間、α線エネルギ-などの条件により、寿命の異なるラジカルの生成割合が変化することも明かになった。これらの成果により検出器特性改良の指針が得られ、他の研究グル-プとも協力して新しい素材を用いた検出器開発を試みている。
マイクロ流体システムにより生体内環境を再現した精巣組織培養法の開発

男性不妊はいまだ病態が解明されておらず、治療法が確立していない疾患群である。診断・治療の進歩には、ヒトを含むin vitro精子形成研究が必要である。申請者らは、マウス精巣組織片を器官培養することで精子形成の全過程をin vitroで再現することに成功した。しかし、精子形成の効率は低く持続期間も短く、真の意味でin vivo精子形成を再現することはできていない。そこで、本研究ではマイクロ流体システムを用いて生体内微小循環系を再現し、in vivo精子形成に匹敵するin vitro精巣組織培養法の開発を行った。その結果6ヶ月もの長期にわたり精子形成を安定的に維持することに成功した。(1)生体内環境を再現した次世代型in vitro組織培養装置の開発マイクロ流体システムを用いて生体内の微小循環系を模倣した組織培養回路(マイクロ流体デバイス)を作製した。微小循環を再現するには、精巣組織を培養液の流れに留置する方法と、精巣を培養液の流れとはスリットで分離されたスペースに留置する方法がある。両者を比較検討したところ、後者の方法が精子形成に効果的であった。そこで生体内環境をより忠実に再現するためデバイスの設計デザインを改良し、流速や培養液、培養温度などの検討をおこなった。その結果、従来の気相液相境界部培養法と比べて精子形成効率を高め、精子産生を6か月もの長期にわたって維持することができた。さらには、培養下で得られた精子で顕微授精を行ったところ産仔を得ることにも成功した。(2)精子形成プロセスのリアルタイム観察マイクロ流体デバイスは、軽量小型、薄型透明であるため、高倍率でのリアルタイム観察が可能である。この特徴を生かして(1)で作製したデバイスで、生殖細胞の形態変化の観察を行った。生殖細胞が減数分裂を開始するとGFPを発現し、分化成熟するにつれてGFP発現部位の形態が変化するアクロシンGFPトランスジェニックマウスの精巣を用いたところ、培養したまま生殖細胞が分化成熟していく過程を確認することができた。これによって培養精巣の精子形成がどこまで進展したのか、最適な顕微授精の時期がいつなのか判断することが可能になった。(1)で作製したマイクロ流体デバイスを用いて精巣構成細胞を再凝集させた細胞塊の培養を開始した。精細管構造の再構成および精子形成の実現をめざし、最適な条件を検討中である。(1)生体内環境を再現した次世代型in vitro組織培養装置の開発マイクロ流体システムを用いて生体内微小循環系を再現した培養システム(マイクロ流体デバイス)を開発した。マウス精巣を培養したところ、長期にわたって精子形成を維持することに成功した。従来法とは異なり組織の変性・壊死がなく、精子形成効率が大幅に改善し、かつ高水準に維持することができた。6か月培養後の精巣から産仔を得ることができ、妊孕性が維持されていることが確認できた。また精巣の主要な機能の一つであるホルモン産生能も評価したが、少なくとも培養4か月時点で維持できていることも確認できた。(2)精子形成プロセスのリアルタイム観察(1)で作製したマイクロ流体デバイスで精巣組織培養を行いながら生殖細胞の動態を観察した。生殖細胞が減数分裂を開始するとGFPを発現し、分化・成熟するにつれてGFP発現部位の形態が変化するアクロシンGFPトランスジェニックマウスの精巣を培養したところ、生殖細胞の分化・成熟を確認することができた。またタイムラプス撮影により経時的な変化を確認することもできた。(3) in vitro精巣作製装置の開発(1)で作製したマイクロ流体デバイスの中で精巣構成細胞を再凝集させた細胞塊の培養を行った。精細管の再構成および精子形成過程の部分的な進展がみられたが、従来法を凌駕する結果は得られなかった。「(1)生体内環境を再現した次世代型in vitro組織培養装置の開発」に関しては、精子形成効率を高め、精子産生を6か月もの長期にわたって維持できる培養装置の開発に成功しており当初の予定よりも順調に推移している。「(2)精子形成プロセスのリアルタイム観察」と「(3)in vitro精巣作製装置の開発」に関しては、H26年度は(1)の実現に時間を取られたためやや遅れている。泌尿器科学「(1)生体内環境を再現した次世代型in vitro組織培養装置の開発」に関する今後の方策は以下の通りである。マイクロ流体システムには、微小循環系を人工的に再現するがゆえの大きなメリットがある。1つ目は、特定の物質の濃度勾配を作れる点である。2つの流路を精巣を挟んで作製し、それぞれの流路において特定の物質の濃度を変えることによって、精巣が暴露される物質の濃度にグラデーションができる。この特徴を生かして、様々な液性因子の精子形成への影響を検討する。

2つ目は流路内を流れる培養液の組成を経時的に変化させることが可能な点である。組成の異なる培養液が流れる流路を合流させて1つの流路にして精巣組織を培養すると、それぞれの培養液の流速を調整することで精巣組織に到達する培養液の組成を自在に変更できる。生体内での精子形成は精巣全体では一定に保たれているが、精細管単位では未熟な生殖細胞が多い場所から精子細胞が多い場所まで混在しており、それらが周期的に変動する。この精子形成進行のバラつきと周期的なサイクルの原因として、精子形成に関与する因子への暴露時期が精細管レベルでは場所毎に厳密に制御されている可能性が考えられる。そこで、様々な因子への暴露を経時的に変化させることによって、各種因子の精子形成の開始や進行段階毎の制御への影響を検討する。この他、マウスでの結果を踏まえ、ラット、霊長類の精巣を用いた実験を行っていく予定である。「(2)精子形成プロセスのリアルタイム観察」に関しては、アクロシントランスジェニックマウス精巣をタイムラプス撮影でより詳細に観察していく。これにより生殖細胞の分化様式のリアルタイム観察の実現を目指していく。「(3)in vitro精巣作製装置の開発」に関しては、精巣構成細胞を再凝集させた細胞塊の培養を継続し、精子形成の実現を目指していく。
ナノシートを用いた脂肪由来幹細胞移植の研究

最終年度において、ナノシートに脂肪由来幹細胞(ASC)を接着し、創部に移植することで、創傷治癒促進効果を得ることができた。ナノシートにフィブロネクチンでコーティングを行い、接着させることができた。3層に積層させることで移植細胞数を増加させ、創傷治癒促進効果を向上させることができた。bFGF、VEGFなど成長促進因子の定量を行い、効果の裏付けを確認した。また、ASCの一部をを生着させることができた。これはナノシートが再生医療分野に応用可能であることを示唆している。研究期間を通じ、塩基性線維芽細胞成長因子(bFGF)をナノシートに担持させ徐放化させることで、少量の薬剤で高い創傷治癒効果を得ることができた。ポリイオンコンプレックスを形成することで徐放効果を得ることができた。その効果は高く、創面に密着させて徐放することの有用性が示唆された。bFGFのみでなく、他薬剤や細胞などを利用することで、より広い範囲への応用が期待できることが明らかになった。素材はきわめて薄いため、使用時の取り扱いや剤形の工夫など引き続き改善が必要ではあるが、接着効果、生分解性など特異な特性を有しており、また安価に大量製造することが可能な見込みであり、高い将来性を持っていることが確認できた。薄いため、肉眼では確認しづらく、生体内での形態保持期間や積層することの影響について、引き続き検討を加えたい。今後は素材の特性を生かした応用範囲の拡大を図りたい。幹細胞治療は医療における新天地て&#12441;あり、種々の幹細胞治療か&#12441;現在、研究開発されているか&#12441;、倫理面や培養過程て&#12441;の異種血清の混入なと&#12441;臨床応用まて&#12441;の道程は未た&#12441;緒についたは&#12441;かりて&#12441;ある。一方、申請者らか&#12441;開発したナノシートは、厚さか&#12441;数十ナノメートルと細胞膜程度の極めて薄いホ&#12442;リ乳酸からなる生体吸収性のシートて&#12441;、創傷治癒を促進し、接着剤なしに創面に強く密着する特性か&#12441;ある。種々ある幹細胞の中て&#12441;、脂肪由来幹細胞(以下ASC)は十分量の自家幹細胞か&#12441;採取て&#12441;き、移植に伴う培養過程を必要としない可能性のある幹細胞て&#12441;ある。潰瘍創面にASCを移植しナノシートて&#12441;被覆することて&#12441;、相乗的な治癒促進効果か&#12441;期待され、難治性潰瘍なと&#12441;への画期的な治療法となり得ると考えられる。ASCをナノシートの被覆て&#12441;より効果的に難治性潰瘍モテ&#12441;ルに移植することて&#12441;、実臨床への導入を目指す。効率的な幹細胞移植に向け動物モデルで研究を重ねている。動物モデルでの幹細胞移植について、ほぼ確立できつつある。生体分解性のナノシートを用いて、脂肪由来幹細胞を皮膚潰瘍へ効率的に移植する目的で研究を行っている。移植幹細胞の皮膚潰瘍面への生着を確認できた。幹細胞の創傷治癒促進効果の確認ができた。移植法や生着確認法について、より効率的な手法を追求している。また移植後の幹細胞の振る舞いについて、より詳細に観察できる手法の開発を行いたい。順当に移植、生着が確認できた。創傷治癒促進効果が確認できた。主にポリ乳酸からなる厚さ75nm程度のナノシートを、表面加工したのちに実験に利用した。マウス背部に作製した皮膚潰瘍に、脂肪由来幹細胞(ASC)を生着させたナノシートを作製、貼付し、創傷治癒促進効果を確認した。顕微鏡的にASCの生着を認め、皮膚潰瘍の収縮促進効果を確認できた(詳細は論文投稿中のため割愛)。また、塩基性線維芽細胞成長因子(bFGF )をナノシート内に担持させ、同様のマウス背部皮膚潰瘍の創傷治癒促進効果を確認できた(論文投稿すみ)。幹細胞移植は注射による注入移植、人工真皮に担持させての移植、フィブリン糊に混合しての移植、さらには細胞シートに加工しての移植といった手法が報告されている。ナノシートを用いた幹細胞移植では、これら従来の手法とは異なり、少ない細胞数で効率的に移植でき、さらに培養行程を省くことで低コスト化が期待できる。bFGF担持ナノシートの開発、創傷治癒促進効果の確認ガで基、論文投稿した。ASC担持ナノシートの開発を行い、ASCの生着、創傷治癒促進効果を確認し、論文投稿中である。ASC生着率向上について、手技の改善を図っている。

bFGF、VEGFなど成長促進因子の定量を行い、効果の裏付けを確認した。また、ASCの一部をを生着させることができた。これはナノシートが再生医療分野に応用可能であることを示唆している。研究期間を通じ、塩基性線維芽細胞成長因子(bFGF)をナノシートに担持させ徐放化させることで、少量の薬剤で高い創傷治癒効果を得ることができた。ポリイオンコンプレックスを形成することで徐放効果を得ることができた。その効果は高く、創面に密着させて徐放することの有用性が示唆された。bFGFのみでなく、他薬剤や細胞などを利用することで、より広い範囲への応用が期待できることが明らかになった。素材はきわめて薄いため、使用時の取り扱いや剤形の工夫など引き続き改善が必要ではあるが、接着効果、生分解性など特異な特性を有しており、また安価に大量製造することが可能な見込みであり、高い将来性を持っていることが確認できた。薄いため、肉眼では確認しづらく、生体内での形態保持期間や積層することの影響について、引き続き検討を加えたい。今後は素材の特性を生かした応用範囲の拡大を図りたい。動物モデルでの幹細胞移植観察モデルの確立と、諸条件の調整を行いたい。幹細胞の組織中での分化や振る舞いなど研究を行いたい。ASCナノシートを利用した、創傷治癒促進効果をより向上させるため、生着率の向上を追求したい。そのためには移植後ASCの挙動を研究することが必要であると考えている。動物モデル確立に向け小規模に実験を行ったため。脂肪由来幹細胞移植の至適条件と生着評価のための予備実験を行ったため。条件や手法の改善を行い、データを収集、論文化する予定である。投稿、アクセプト済み論文でカラー掲載料約28万円が必要となる見込みのため。幹細胞購入、動物購入予定である。幹細胞分化評価のため、画像解析装置を導入予定である。動物、幹細胞、移植手法について、データ収集を行い、論文化する予定である。
氷点下の温度を用いた米の長期高品質貯蔵技術の開発

本研究により,冬季の寒冷な自然外気を利用して米を氷点下に貯蔵する技術を開発した。先ず,米の凍結温度と凍結障害を調べ,さらに氷点下に4年間米を貯蔵したときの米の品質を測定した。その結果,水分が17.8%以下の米は-80°Cまで冷却しても凍結しないことを明らかにした。貯蔵中の低温は米の生命力を保ち,生理活性を押さえ,デンプンの変質を抑制するため,米の品質を新米と同様に保持することができた。約1000tの籾を2基の実用サイロに貯蔵し,1月にサイロ下部から上部へ寒冷な外気を通風し籾を冷却した。サイロ全体の籾の温度は氷点下に低下し,超低温貯蔵(氷点下の温度における米の貯蔵)が実現した。サイロ中心部の籾の温度は7月下旬まで氷点下に保たれた。サイロに貯蔵された籾の品質は新米と同様な良い品質であった。冬季の寒冷外気を利用し米を氷点下に貯蔵する技術は,冷却装置や冷却のための電気エネルギーを必要としない,環境にやさしい貯蔵技術として確立された。本研究の結果,超低温貯蔵は寒冷地における新しい米の貯蔵技術として普及している。北海道では2003年末までに26カ所のカントリーエレベータが建設され,籾貯蔵能力は11万5千tとなった。1)籾の凍結温度と凍結障害収穫後の乾燥過程において,水分が24%,22%,20%,18%,16%,14%の籾をそれぞれ採取した。それぞれの籾を試料とし,示差走査熱量計により冷却速度-0.1°C/min,-0.2°C/min,-0.5°C/minの3条件で凍結温度を測定した。凍結した試料と凍結していない試料について,氷結晶の有無を走査型電子顕微鏡で確認し,写真を撮影した。さらに各水分の籾を試料とし,温度が-80°C,-40°C,-30°C,-20°C,-10°C,0°Cの6条件の恒温器に1日,1週間,1ヵ月,3ヵ月間それぞれ保存し,保存後に発芽率を測定し,凍結障害の有無を確認した。以上の実験の結果,凍結温度(Y,°C)と籾水分(X,%w.b.135°C)との関係はY=3.4X-109.6の回帰式で表されることが分かった。また冷却保存後の籾の発芽率を測定した結果,水分が17.8%以下の籾は-80°Cまで冷却しても発芽率は低下せず,凍結障害を受けないことが分かった。2)籾の平衡水分収穫後の籾を採取し,水分を22%および5%程度に調整した。この2種類の水分の籾を試料とし,温度が-20°C,-5°C,0°C,5°Cの4条件,相対湿度が20%から80%までの7条件の組み合わせで,吸湿過程と失湿過程の平衡水分を測定する実験を開始した。相対湿度の設定には飽和塩溶液を利用した。特に氷点下での平衡水分の測定には一年以上かかると予想される。今後さらに実験を継続する。3)籾の長期貯蔵収穫乾燥後の籾を採取し,水分を16%,14%,12%に調整した。それぞれの水分の籾を-50°C,-20°C,-5°C,5°C,15°C,25°Cの6条件の温度で2年間貯蔵する計画で実験を開始した。貯蔵開始時,2ヵ月後,4ヵ月後の品質測定をおこない,今後は6ヵ月後,9ヵ月後,1年後,1.5年後,2年後にそれぞれ米の品質を測定する計画である。1)籾の平衡水分収穫後の籾を採取し,水分を22%および5%程度に調整した。

この2種類の水分の籾を試料とし,温度が-20°C,-5°C,0°C,5°Cの4条件で,相対湿度が20%から80%までの7条件の組み合わせで,吸湿過程と失湿過程の平衡水分を測定する実験を開始した。相対湿度の設定には飽和塩溶液を利用した。この実験は籾の静的平衡水分を求める実験であり,籾水分が平衡状態に達するまでに長い時間が必要である。とくに氷点下の温度では籾の水分移動が極めて緩慢であり,現在のところ籾水分は平衡状態に達しておらず,実験を継続中である。2)籾の長期貯蔵収穫乾燥後の籾を採取し,水分を16%,14%,12%に調整した。それぞれの水分の籾を-50°C,-20°C,-5°C,5°C,15°C,25°Cの6条件の温度で2年間貯蔵する計画で実験を開始した。貯蔵開始時,2ヵ月後,4ヵ月後,6ヵ月後,9ヵ月後,1年後の品質測定をおこなった。現在までの結果として,貯蔵温度25°Cでは発芽率が大きく低下し,脂肪酸度が増加し古米化が進んだ。一方,氷点下で貯蔵した籾は,発芽率率の低下や脂肪酸度の増加などの品質劣化は認められず,新米と同様な品質が保持されていた。すなわち,氷点下で米を貯蔵すると長期間にわたり米の品質を保持できる可能性が示唆された。今後は,1.5年後,2年後にそれぞれ米の品質を測定する計画である。1.玄米を氷点下で貯蔵する基礎研究常温貯蔵や低温貯蔵に比較して,超低温貯蔵(氷点下での貯蔵)の品質保持効果が高かった。2.籾の水分と凍結温度および凍結傷害水分が20.8%以下の籾は-55°Cまで冷却しても凍結しなかった。水分17.8%以下の籾は-80°Cにおいても凍結傷害を起こさなかった。実用的に籾を貯蔵する際の水分は16%程度であるため,自然条件下で籾が凍結し凍結傷害が発生する恐れはない。3.籾を氷点下で4年間超低温貯蔵する基礎研究15°C以上の貯蔵温度では,長期間籾を貯蔵した際の品質劣化が大きかった。5°C以下の貯蔵温度では4年間にわたり新米と同様な品質を保持可能であった。北海道のような寒冷地においては,冬季の自然冷気を利用し米を氷点下に冷却することにより,米の貯蔵期間中の平均穀温を5°C以下とし,長期備蓄貯蔵の実用化が可能である。4.米の最適な貯蔵温度米は稲の種子として貯蔵中も生きている。米を低温で貯蔵すると米自身の生理活性や酵素活性が抑制され,貯蔵中の品質劣化も抑えられ,新米に近い食味を保持できる。また,米は凍らないので貯蔵中の温度は低ければ低いほど,米の高品質保持が可能である。5.冬季の寒冷外気を利用した超低温貯蔵による籾貯蔵技術の確立本研究により,冬季の寒冷な外気を貯蔵サイロ内に通風して籾の冷却を行うと,サイロ内の籾の穀温はすべて氷点下となり,実用規模の施設で超低温貯蔵が可能であることを実証した。超低温貯蔵した籾の品質は,従来からの低温貯蔵を行った籾の品質より高かった。本研究により確立した超低温貯蔵による籾貯蔵技術は,自然エネルギである冬季の寒冷外気を籾の冷却に利用しており,冷却装置や電気エネルギは利用しない。すなわち,これは寒冷地の自然環境を有効に利用し,低コスト省エネルギで高品質米を供給する貯蔵技術である。この研究結果を基に,北海道では籾貯蔵施設の設置が進み,2003年に26ヵ所となり,その籾貯蔵能力は11万5千tとなった。
計算機画像処理による土石流の様態解析

近年,地球環境問題が社会的に大きな課題となっているが,自然環境の様相を正しく把握するためにより正確かつ効率的な各種計測法の確立が望まれている.河川流,土石流,または噴煙流など,いわゆる不規則流の速度計測法の確立は治水上,あるいは防災上の観点から非常に重要な問題となっている.不規則流の表面速度計測法として従来から知られている空間フィルタ法では,空間フィルタのパラメータを不規則流の表面パターンに従って適切に設定する必要があった.本研究では,この空間フィルタのパラメータを不規則流の表面パターンから動的に導出することで高精度化を達成している.さらに,提案方式の精度を評価するために,土石流をモデル化した不規則動画像を計算機により生成し,これを用いて各種条件のもとで評価を行っている.また,いくつかの土石流ビデオ映像に対して,提案方式を適用し,その計測結果を従来のドップラー計測法による計測結果と比較し,良好な結果を得ている.空間フィルタ計測法では,ある一方向への速度成分のみしか計測することができないが,土石流等の不規則流では流れの向きに関しても複雑な分布を有している可能性もある.本研究では,オプティカルフロー法のうち比較的ノイズに強い時空勾配空間法を用いた計測法を検討している.時空勾配ベクトルを算出する領域を不規則流の表面パターンにより適応的に変化させることで,対象流により適合した計測が可能となる計測アルゴリズムを提案している.さらに、オプティカルフロー法では対象流の速度が早い場合に計測精度が劣化するという問題点があるが、その対策法を提案するとともに、計測精度と空間解像度の関係を明らかにしている.また,土石流による被害を最小限に食い止めるためには,土石流の発生を正確に検知する必要がある.本研究では,動画像の符号化法として知られているMPEG方式を用いることにより,従来法より優れた特性を有する検知方式を提案している.近年,地球環境問題が社会的に大きな課題となっているが,自然環境の様相を正しく把握するためにより正確かつ効率的な各種計測法の確立が望まれている.河川流,土石流,または噴煙流など,いわゆる不規則流の速度計測法の確立は治水上,あるいは防災上の観点から非常に重要な問題となっている.不規則流の表面連度計測法として従来から知られている空間フィルタ法では,空間フィルタのパラメータを不規則流の表面パターンに従って適切に設定する必要があった.本研究では,この空間フィルタのパラメータを不規則流の表面パターンから動的に導出することで高精度化を達成している.さらに提案方式の精度を評価するために,士石流をモデル化した不規則動画像を計算機により生成し,これを用いて各種条件のもとで評価を行っている.また,いくつかの土石流ビデオ映像に対して,提案方式を適用し,その計測結果を従来のドップラー計測法による計測結果と比較し,良好な結果を得ている.空間フィルタ計測法では,ある一方向への速度成分のみしか計測することができないが,土石流等の不規則流では流れの向きに関しても複雑な分布を有している可能性もある.本研究では,オブティカルフロー法のうち比較的ノイズに強い時空勾配空間法を用いた計測法を検討している.時空勾配ベクトルを算出する領域を不規則流の表面パターンにより適応的に変化させることで,対象流により適合した計測が可能となる計測アルゴリズムを提案している.近年,地球環境問題が社会的に大きな課題となっているが,自然環境の様相を正しく把握するためにより正確かつ効率的な各種計測法の確立が望まれている.河川流,土石流,または噴煙流など,いわゆる不規則流の速度計測法の確立は治水上,あるいは防災上の観点から非常に重要な問題となっている.不規則流の表面速度計測法として従来から知られている空間フィルタ法では,空間フィルタのパラメータを不規則流の表面パターンに従って適切に設定する必要があった.本研究では,この空間フィルタのパラメータを不規則流の表面パターンから動的に導出することで高精度化を達成している.さらに,提案方式の精度を評価するために,土石流をモデル化した不規則動画像を計算機により生成し,これを用いて各種条件のもとで評価を行っている.また,いくつかの土石流ビデオ映像に対して,提案方式を適用し,その計測結果を従来のドップラー計測法による計測結果と比較し,良好な結果を得ている.空間フィルタ計測法では,ある一方向への速度成分のみしか計測することができないが,土石流等の不規則流では流れの向きに関しても複雑な分布を有している可能性もある.本研究では,オプティカルフロー法のうち比較的ノイズに強い時空勾配空間法を用いた計測法を検討している.時空勾配ベクトルを算出する領域を不規則流の表面パターンにより適応的に変化させることで,対象流により適合した計測が可能となる計測アルゴリズムを提案している.さらに、オプティカルフロー法では対象流の速度が早い場合に計測精度が劣化するという問題点があるが、その対策法を提案するとともに、計測精度と空間解像度の関係を明らかにしている.また,土石流による被害を最小限に食い止めるためには,土石流の発生を正確に検知する必要がある.本研究では,動画像の符号化法として知られているMPEG方式を用いることにより,従来法より優れた特性を有する検知方式を提案している.
ペロブスカイト型希土類アルミネートにおける相変態の制御

ペロブスカイト型構造を示す珪酸塩は地球下部マントルにおける主要鉱物の一つとみなされており、その結晶構造の詳細な知見は地球深部物質を理解する上でも重要な情報である。本研究ではペロブスカイト相の結晶構造変化に及ぼすいろいろな要因のうち、特に温度、A、Bイオンの組み合わせに着目して、その結晶構造の系統的変化に着目し、その変化を制御すること、ペロブスカイト型相の高温高圧下での構造変化をシミュレートし相平衡の様式を予測すること、さらには、この構造変化に特徴的な変位型構造相転移のメカニズムを解明することをも目標とした。本実験で用いた方法は、主として高温下に於ける様々な方法による試料の創成とX線回折による構造解析、熱分析による相転移観察である。これらの成果により、室温においてはペロブスカイト型固溶体(Ndx,S_<m1-x>)AlO_3ではx=0.73付近を境として菱面体格子と斜方格子に構造が分かれることが分かった。さらに、置換量xと相転移温度との関係を明らかにすることによって、この相ではわずかxを0.01変化させることによって、相転移温度が35°Cも変化すること、これはイオン半径変化の僅か10^<-4>nmに対応することが明らかになった。このように、イオン半径を適切に選択することによって構造相転移温度を任意にしかも微妙に制御できるという興味深い事実が見出された。また、結晶構造中でのイオン半径の変化は見かけ上温度圧力の変化に対応するとの考察により、希土類アルミネートペロブスカイトでは、温度圧力下では斜方晶系、三方晶系(菱面体格子)、立方晶系間の相平衡が存在し得るという可能性を提唱した。一方RGaO3では希土類元素Rの全領域にわたり斜方格子であるが、その格子形状の綿密な考察により、RGaO_3の結晶構造はRAlO_3の結晶構造を更に高圧側にシフトさせた構造の特徴を示すであろうことを示した。
耐塩性植物の創生をめざしたＮａおよびＫ輸送体の統合的基盤の構築

乾燥や塩の集積によって環境の浸透圧が上昇することにより,その環境に生育する植物細胞は脱水による生命の危険にさらされる。水の移動は浸透圧に影響を受けており,具体的には生物においては陽イオンのNaとKが中心となる。この陽イオンの細胞内の濃度の調節を担う物質輸送体は植物細胞のイオン環境の維持において重要な役割を果たすこととなる。本研究では,NaとKの輸送体に関して,検討を加えて,膜輸送体の成り立ちを解析した。これまで輸送機能や役割が分かっていなかった輸送体を明らかにすることができた。環境ストレスに対抗するために必要なNaやKの輸送体の解析を通じて耐ストレス植物の分子育種の基盤の解明を行った。1.シロイヌナズナ茎をメスで切り取った際に漏れ出る溢泌液の採取の最適化を行った。シロイヌナズナ野生株、athkt1、atnhx1変異株、athkt1とatnhx1の二重変異株を用いて、Na高濃度培地における表現型の検討から塩ストレス感受性の原因はathkt1変異と確認された。2.酵母にAtHKT1とAtNHX1を共発現させて、Na輸送と液胞内のNa蓄積にともなう液胞体積と細胞体積の比較を行うため、酵母の原形質膜と液胞膜のNaおよびK輸送体遺伝子の不活化を行ったが、4重変異株が得られなかった。次に、酵母のNa輸送体遺伝子の不活化(原形質膜Na排出系ena1-4および液胞膜Na/Hアンチポーターnhx1)を行い、その酵母変異体にAtHKT1とAtNHX1を導入した。Na高濃度培地、ソルビトール高浸透圧の影響はなかった。3.耐塩性に関与するAtKUP1の遺伝子発現が塩ストレスなどのセンサーとして知られている転写因子のb-ZIPに制御されている可能性を検証した。シロイヌナズナのb-ZIP転写因子の中でも乾燥や塩ストレスで活性化する転写因子(AtHB5,6,16)を候補遺伝子としてAtKUP1発現誘導を検討した。膜浸透性のデキサメタゾンを植物に添加することによって、不活性型から活性型へコンフォメーション変化するデキサメタゾン結合タンパク質に、AtHB5,6,16を融合したタンパク質遺伝子の構築を行い、シロイヌナズナに導入した。同時にAtKUP1プロモーター発現活性をレポーター遺伝子GUSに連結したプラスミドDNAを作成して、シロイヌナズナに導入する。転写因子の活性をデキサメサゾンの添加の有無によGUS活性の変化は検出できなかった。4.Na耐性に関与しているAtHKT1の発現調節機構の検討のために、athkt1のプロモーター活性を検討するGUS融合遺伝子の構築を行った。Naの植物細胞への流出入経路の可能性が高いAtHKT1植物体のNa循環系およびイオンバランス制御機構の解明を億滴とする。NaやK輸送体の理解に加えて、輸送体の連携や協調による耐ストレス機構の解明をはかる。シロイヌナズナAtHKT1 promoterには様々な制御因子が存在していることが明らかとなっている。また、開始コドンより上流5kbに存在している2回の反復配列の有無を施した5.4kbと2.3kbのプロモーター配列にGUSを連結した遺伝子を植物体に導入した。5.4kbのプロモーターの単離に時間がかかった。この理由は長さの問題に加えて、プロモーターの制御因子の存在や、二次構造の形成が影響を与えていると考えられた。また、作成したプラスミドの形質転換効率も極めて低いことが分かった。AtHKT1をシロイヌナズナathkt1変異株に強制発現させるために、AtHKT1プロモーターの下流にAtHKT1を導入した遺伝子を作成した。この他に、NaよりもKに選択性の高いS68GのAtHKT1輸送体、K選択性の高いTaHKT1も同様にプラスミド構築と植物へ導入した。Na循環の中心的役割を担う輸送であるAtHKT1やAtNHX1-8の概日性リズム発現を検討する。各遺伝子promoter下流にルシフェラーゼ遺伝子を連結して、植物野生株に本遺伝子を導入した。ヘテロ体からホモ体を複数株得るために、PCRにおける遺伝子導入具合の検討と形質転換体の作成を行った。植物においてもNa/K輸送体と連携して機能すると考えられることから、まだ機能解析されていないシロイヌナズナのCHXはKを輸送する活性を有しており、細胞内小器官で機能して、細胞内イオンの恒常性に関与していることが明らかとなった。KトランスポーターのAtKUP1の遺伝子発現は,塩・乾燥ストレスのセンサーとして知られている転写因子の膜結合型b-ZIPに支配されていることはできなかったが,耐塩性に関与すること,細胞内の陽イオンの恒常性維持に重要であることが示されている。

KUPは原核生物から真核生物に存在する輸送体が、アミノ酸構造からの疎水性に基づいて予測されているが実験的な実証がなされていなかった。AtKUP1の構造解析を大腸菌で行うために機能発現を,大腸菌K輸送体変異株に導入して機能相補を本研究で用いるベクターに導入して再確認後,融合蛋白質を作成した。しかし,非常に不安定な大腸菌が出現したことから毒性を示すコンストラクトが見いだされたことから,ホモログタンパク質であるEcKUPで検討することした。レポータータンパク質をKupの推定される膜貫通領域の前後に融合させてトポロジー検索を行ったところ,全てのコンストラクトで発現が確認された。疎水性から推定される膜貫通領域とほぼ同じであることが明らかとなった。耐塩性植物の創生をはかるためには,NaおよびK輸送体の協調的な機能統御が必要となる。オルガネラに存在するこれらの候補輸送体を探るため,ラン藻の機械受容性チャネルと葉緑体のチラコイド膜で機能するKチャネルの存在を明らかにした。これらのホモログ輸送体は,植物のオルガネラにも存在することが推定されており,耐塩性の維持に重要な機能を持つことが予測された。AtHKT1プロモーターにGUS遺伝子を連結した植物のGUS活性を行った。AtHKT1プロモーター5.4kと2.3kのプロモーターは,以前作成されていた0.8kbのプロモーターと比べて,GUS染色の度合いは小さいことが分かった。このことは,プロモーターの-2.3kb-0.8kbの間に抑制領域が挿入されていることを示唆している。AtHKT1プロモーターがプラスミドの構築に影響を与えるためと予測されるが、コンストラクトの作成に時間がかかった。これについては、本遺伝子配列が何らかの機能を果たしているため、大腸菌内における細胞毒性を示すものと考えられることから、本プロモーターが何らかの機能を有することを示唆するものであることから、今後新たな知見が得られる可能性が期待される。予備検討ではいくつかの植物体が特徴的な発現様式を示すデータが見いだされている。シロイヌナズナのCHXは、Na/HもしくはCa/H交換輸送体(アンチポーター)をコードしていると考えられていた。ところが、Kを輸送する活性を有しており、細胞内小器官で機能して、細胞内イオンの恒常性に関与していることが明らかとなった。環境ストレスに対抗する輸送系が新たに解明されたこととなり、細胞内イオン恒常性に関与していることが明らかとなった。詳細な解析によって環境ストレスに関与する結果を確認していく。本研究を計画通り進めていくことで輸送体の意義が明らかになると考えられる。25年度が最終年度であるため、記入しない。作成しつつある形質転換植物の育成をすすめる。震災により時間的ラグが生じたが、追って研究をすすめることで予定していた目標に向かって進める。前年度には、AtKUP1の発現を制御すると期待された転写因子が予想通りの機能を示さなかったが、今回新たにKUPの機能に関する手がかりが得られている。KUPは原核生物から真核生物に存在する輸送体であるが、その構造と機能解析に関する結果は乏しい。大腸菌などのKupを含めて発現系を確立して、膜貫通構造を明らかにする。
腸幹細胞における幹細胞性維持機構の解明

腸上皮の恒常性は、陰窩に存在する幹細胞から、細胞増殖、分化し、さらにそれらの細胞の移動、アポトーシスによって保たれている。私は、腸幹細胞が幹細胞性をいかに維持し、どのように細胞運命が決まることで、腸上皮の恒常性を保っているかに興味をもっている。私は腸上皮細胞の研究をする上で、二つの系を用いている。一つ目は過去に報告されている、複数の絨毛と陰窩をもつ自己組織体(オルガノイド)を培養する系である。私は、オルガノイド培養の技術、さらにオルガノイドにレトロウイルスを用いて遺伝子導入する技術を身につけ、蛍光タンパクを発現させ、それを観察することができた。二つ目の系は、マウスの小腸で、腸上皮細胞特異的に遺伝子導入を行う系である。この系では、in vivoで比較的容易に複数の遺伝子のノックダウンができ、遺伝子導入から解析までの期間が短いのが利点である。私はこの技術を習得するにあたり、まずは蛍光物質を導入し、それを観察することができた。次に、エピジェネティック因子を一つずつ、または複数を同時にノックダウンした。その結果、絨毛や陰窩の長さが変化すること、分化細胞の割合が変わること、またその変化の度合いがエピジェネティック因子によって違うことが観察できた。これは、ノックダウン実験によって、腸幹細胞の増減、または細胞の運命決定に変化が起こった可能性があり、ノックダウンした遺伝子群が幹細胞の数や運命決定に関与していることを示唆している。26年度が最終年度であるため、記入しない。私は、腸幹細胞が幹細胞性をいかに維持し、腸上皮の恒常性を保っているかに興味をもっている。私は、オルガノイド培養の技術、さらにオルガノイドにレトロウイルスを用いて遺伝子導入する技術を身につけた。これからさらにオルガノイドの系でRNAiによるノックダウン実験を行い、成功したのちには、in vitroの利点を活かし、多数の候補遺伝子のスクリーニングを計画している。この系では、in vivoで比較的容易に複数の遺伝子のノックダウンができるのが利点のひとつである。よって私はこの技術を習得、改良するにあたり、まずは、あるホモログの多い遺伝子を同時に複数ノックダウンした。その結果、陰窩および絨毛の長さが変化するのを観察できた。これは、ノックダウン実験によって、腸幹細胞の増減がおこった可能性があり、ノックダウンした遺伝子群が幹細胞の数の調整に関与していることを示唆している。これから引き続き、この技術の改良、解析法の検討を行い、系の完成を目指している。将来オルガノイド培養の系におけるスクリーニングによって、幹細胞性維持に重要だと考えられる因子が発見された場合は、その因子のノックダウンを二つ目の系で行い、さらに解析を進める予定である。腸上皮の恒常性は、陰窩に存在する幹細胞から、細胞増殖、多種類の機能細胞への分化、さらにそれらの細胞の移動、アノイキスがそれぞれ適切に制御されていることによって保たれている。私は、腸幹細胞が幹細胞性をいかに維持し、そして、分化する際にどのように運命決定がされることによって腸上皮の恒常性を保っているかに興味をもっている。一つ目は過去に報告されているin vitroの系で、複数の絨毛と陰窩をもつ自己組織体(オルガノイド)を培養する系である。二つ目の系は、マウスの小腸で腸上皮細胞特異的に遺伝子導入を行う系である。この系の利点は、in vivoで比較的容易に遺伝子のノックダウンが行える上に、短期間で解析ができるところである。このin vivoの系でエピジェネティック因子のひとつをノックダウンしたところ、陰窩と絨毛両方で腸上皮の細胞数に顕著な変化が起こることが観察できた。さらに、免疫染色を行ったところ、増殖細胞の数が変化していることも確認できた。ただ、全ての種類の細胞の数が一律に変化しているわけではないことも観察できた。この結果は、ノックダウンを行った因子によって腸上皮の恒常性が維持されることを示唆している。現在、このエピジェネティック因子と協調的に働く別の因子のノックダウンによる解析を行っている。このような解析によって、幹細胞の増減や、特定の分化細胞の増減が観察できれば、腸上皮の恒常性を維持する遺伝子ネットワークを解明できると考えている。

二つ目の系は、マウスの小腸で、腸上皮細胞特異的に遺伝子導入を行う系である。この系では、in vivoで比較的容易に複数の遺伝子のノックダウンができ、遺伝子導入から解析までの期間が短いのが利点である。私はこの技術を習得するにあたり、まずは蛍光物質を導入し、それを観察することができた。次に、エピジェネティック因子を一つずつ、または複数を同時にノックダウンした。その結果、絨毛や陰窩の長さが変化すること、分化細胞の割合が変わること、またその変化の度合いがエピジェネティック因子によって違うことが観察できた。これは、ノックダウン実験によって、腸幹細胞の増減、または細胞の運命決定に変化が起こった可能性があり、ノックダウンした遺伝子群が幹細胞の数や運命決定に関与していることを示唆している。26年度が最終年度であるため、記入しない。オルガノイド培養系、腸上皮細胞特異的な遺伝子導入系の両方において、系の確立が進んでいる。また、腸上皮細胞特異的な遺伝子導入系において、興味深い表現形の観察もできている。当研究独自のin vivoの実験系で、再現が安定してとれる状態になっている。特定の因子のノックダウンによって、腸上皮の細胞数の顕著な変化を観察できている。オルガノイド培養系に関しては、RNAiによるノックダウン実験系の確立、さらに多数の候補遺伝子のスクリーニングを考えている。次に、二次スクリーニングとして、腸上皮細胞特異的な遺伝子導入系で、絨毛や陰窩の長さ、細胞数の変化などの表現形を観察する予定である。当研究独自のin vivoの実験系で、複数の関連因子のノックダウンを行い、引き続き、腸上皮の恒常性にどのように影響があるかを解析する予定である。
新規液晶微小光学デバイスを用いた光断層血流測定装置の開発研究

光機能イメージングを行うための血流測定マッピング装置における光プローブの先端部に取り付ける新たな光学デバイスとして,これまでの装置にはなかった電子的に連続的で滑らかにレーザ光の波面制御、偏向(ビームステアリング)制御及びレーザ光の焦点距離を可変することが可能なユニークな機能を有する多機能液晶光学デバイスを開発し,光応用センシングの解析法を組み合わることにより,機械的制御系を一切必要としない流速測定装置を実現することである。平成20年度は以下の研究実施計画に基づき研究を行った。(1)新規小型液晶光学デバイスの設計と作製焦点距離可変機能を有する円形パターン電極構造の液晶光学デバイス,さらにビーム偏向機能を有する多分割円形パターン電極付き液晶光学デバイスの作製を行った。液晶分子配向及び光学特性のシミュレーション解析等を用いて各種パラメータの設計値を求め,最適なデバイスの基本設計を立てた。その設計に基づいて液晶光学デバイスを試作し,光学特性の評価を行った。(2)半導体レーザと液晶光学デバイスを組み合わせた流速測定装置の作製と評価新規液晶光学デバイスを用いた流速測定装置を構築した。一点での流速測定装置の試作を行った。生体組織の血流測定を目指すため,生体組織を模擬したガラス管に赤血球に見立てたポリマー微粒子(5ミクロン)を水に分散した試料を用いた。凹レンズ及び凸レンズ特性を示すように電極に加える電圧を制御し,散乱光を受信側の光ファイバで受け光検出器(アバランシェフォトダイオード・フォトダイオードアレイ)により測定を行った。測定信号を高速フーリエ変換の周波成分により流速の解析を行い,ガラス管表面と内部の流速の分布測定を行った。多分割円形パターン電極を有する液晶光学デバイスを用いることにより,凹レンズ及び凸レンズ特性のみならず偏向機能を用いて,微粒子の3次元流速分布の測定を行った。(3)一次評価・まとめ今年度の研究成果に対する一次評価を行い,次年度以降への改善すべき問題点等を明確にした。平成21年度は以下の研究実施計画に基づき研究を行った。(1)酸素化ヘモグロビン・脱酸素化ヘモグロビンの光吸収スペクトルの測定と小型光断層装置に用いる半導体レーザの選別酸素化ヘモグロビン・脱酸素化ヘモグロビンの光吸収スペクトルの測定と小型光断層装置に用いる半導体レーザの選別として,研究協力者による生態組織(上腕血管,脳など)内における血流等についてアドバイスを受け,それを参考に酸素化ヘモグロビン・脱酸素化ヘモグロビン等の吸光度スペクトルの違いから測定光源とする半導体レーザ波長について決定した。(2)半導体レーザに対応する液晶光学デバイスの試作と光断層流速測定装置の作製流速測定装置へ用いる2重円形パターン透明電極構造を有する液晶光学デバイスを試作し,球面収差をλ/10以下に抑え凹レンズおよび凸レンズ特性でのレンズパワー可変範囲の増大について評価を行った。その結果,従来のレンズ特性を示す液晶光学デバイスに対して約2倍以上のレンズ特性の改善を得ることが可能となった。また,光偏向機能を付加するため円形パターン電極を等分に分割することで偏波面の偏向位置を制御することができた。この試作した液晶光学デバイスを用いて光断層流速測定装置を作製し,液晶光学デバイスを出射する光の偏光方向に対して,直交偏光となるように偏光フィルムを受光側の光ファイバ端面に取り付けることにより,表面からのノイズ光とする表面反射光を遮断し,散乱光信号のS/N比を向上できることが見られた。今年度は下記のような研究を行った。1.新規液晶光学デバイスの作製及び評価流速測定装置へ用いるための積層円形パターン透明電極構造を有する構造パラメータ(液晶層,絶縁ガラス層厚,円形パターン直径)における液晶光学デバイスを作製し,球面収差をできるだけ抑え凹レンズ特性でのレンズパワー可変範囲の増大について評価を行った。具体的には,干渉縞から求めた位相差分布と2次の近似曲線(理想球面)との光学位相差がλ/10になり,干渉縞の本数が可能な限り多く発生するように外部電極に印加する電圧を調整した。光学位相差分布から求めた1層円形パターン電極構造及び2層円形パターン電極構造を有する液晶素子における凹レンズ特性のレンズパワーはそれぞれ-6.2m^<-1>,-10.2m^<-1>となり,補助円形パターンによる凹レンズパワー範囲の向上と開口径の拡大を行うことができた。2.半導体レーザと液晶光学デバイスを用いた流速測定装置のシミュレーション解析・実験結果血液層を含む生体組織の3次元多層モデルを用いて生体組織内からの血流に対する散乱光についてモンテカルロシミュレーションを提案し,シミュレーション結果から得られた散乱光強度分布の結果を解析することで,血液層までの計測深度を特定する可能性について検討を行った。凹レンズ特性を有する液晶光学デバイスのレンズ特性により散乱光の広がり及び散乱光成分等や深さ方向での散乱粒子の情報を得ることが示された。さらに流測定装置での実験では,各流速における液晶光学デバイスのレンズ特性における高速フーリエ変換(FFT)解析を行った。流速によって散乱光の受光信号に対するFFT信号の50200

Hz付近の周波数成分が上昇し,スペクトルの傾きが緩やかになる傾向が見られた。3.総括以上,全体計画における各々の研究課題の位置付けを明確にし,問題点等の抽出を行い,総合的な考察を加えた。
AML/MDSおよび再生不良性貧血発症の遺伝的背景の解明-Fanconi貧血遺伝子FACからのアプローチ

Fanconi anemia(FA)は、主に小児期に発症する再生不良性貧血、先天性奇形、AMI/MDSをはじめとする悪性腫瘍の高率の合併を特徴とする常染色体性劣性の遺伝疾患である。患者由来の細胞は正常細胞に比べて、低濃度のDNA架橋剤により染色体不安定性や細胞周期のG2期の延長を示すという特徴を持つ。FAは遺伝的に少なくとも5つのタイプに分けられ(A-E)、このうちタイプCの遺伝子FACが1992年にクローニングされた。FACは他の遺伝子と相同性を持たず、その産物の機能は不明である。欧米においてはタイプCの頻度は約12%とされ、変異は数種類であることが報告されているが、日本人FA患者におけるFAC異常の頻度や種類はまだ不明である。そこで、私共はFACの機能の解明と日本人FA患者におけるFAC遺伝子解析を目的として研究を行っており、本年度は以下の成果を得た。(1)FACの機能......(i)細胞周期を同調したHeLa細胞において、FACの発現量はG2期に最大となり、M期に減少した。(ii)アミノ酸置換(L554P)により機能を失ったFACを持つ細胞株HSC536N細胞に正常FAC導入すると低濃度のマイトマイシンC(MMC)によるG2期の延長が抑制された(iii)細胞可溶化液を抗FAC抗体で免疫沈降後に、抗cdc2抗体でウェスタン・ブロットしたところ、FACとcdc2の結合が示された。これらの結果は、FACの機能がG2/M移行と密接に関連していることを示唆する。(2)日本人FA患者におけるFAC遺伝子異常......ゲノムDNAをPCR-SSCP法により解析を行い、15人中7人においてイントロン4の塩基置換(IVS4+4AtoT)を見出した。これは、日本人にもFAC異常が稀でないことを示唆する。単一の変異のみ見出されることは興味深いが、さらに多くの症例を解析する必要がある。
ミュー粒子稀崩壊探索によるレプトンフレーバー混合の検証

本研究では、素粒子として知られるレプトンの1つ、正荷ミュー粒子からより質量の軽い陽電子とガンマ線の2つに崩壊する事象の検証を目的としている。レプトン数が前後で保存されないこのような事象は、ニュートリノでは見つかっているが、荷電を持つミュー粒子等のレプトンでは未だに見つかっていない。しかし、現在提唱されている様々な素粒子の新しい理論モデルが、この崩壊を発見可能な範囲にも予測しているため、これまでの実験より2桁多い10兆個のミュー粒子の中からこの崩壊が起きるかどうかを長期に亘って測定する。このためのガンマ線検出器として、1000L、3トン規模の液体キセノンを使った検出器を薪たに開発した。2009年では前年に比べて液体キセノン純度が純化により大幅に上がり、発光量の大幅な向上が確認できた。また、検出器からの信号波形取得のための回路を大幅に改良した。2009年後半にはパイオン崩壊を用いた液体キセノン検出器の較正測定を行い、2009年における検出器のエネルギー・位置・時間性能を評価し、2か月に亘るミュー粒子崩壊測定を行った。また、2008年に取得したデータを解析して、目的の事象(μ→eγ)の分岐比上限を2.8×10^<-11>(90%C.L.)と導出した。初期に取得した少量のデータを用いたためこれまでより良い結果は得られていないが、今後数年続けて測定する事で目的とする最終的な結果を得る予定となっている。レプトンの一種、正荷ミュー粒子がガンマ線と陽電子に崩壊する事象の探索を、2008年秋から開始した。この事象の有無は、レプトンフレーバーを保存する従来の素粒子物理がどのように拡張されるかを検証する材料となりえる。このために、ガンマ線検出器としてこれまでにない1000L規模の液体キセノン検出器を新たに開発する事で、今までのレプトン稀崩壊探索では検証できなかった小さな崩壊分岐比まで探る事が可能になった。特に本研究では、液体キセノン検出器の性能を評価し、正確なエネルギー・位置・時間を把握する事が当研究において重要になる。そこで、ミュー粒子から放出される目的のカンマ線と同レベルのエネルギーを持つガンマ線をパイオン崩壊から得て、2008年夏に液体キセノン検出器の性能評価を行った。この結果は日本物理学会で発表され、液体キセノン検出器の性能を把握できると共に、どこまでミュー粒子稀崩壊を探れるか見積もりが可能となった。更に、秋から3ヶ月に亘るミュー粒子崩壊の測定を経て、ガンマ線と陽電子の解析に移っている。測定中において、光検出器の変動や液体キセノン発光量の変動は定期的に測定され、各時点での検出器較正も行う事ができた。シミュレーションや他事象からのバックグラウンドの見積もりも順調に成されており、検出効率の評価も行われた。2009年においても引き続き崩壊事象を検出していくと共に、2008年に取得したデータからミュー粒子のガンマ線と陽電子への崩壊がどの程度で起こりえるか、研究の成果を公表する予定になっている。