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超非対称核子系の特異な核構造－変形共存の探索とその発現機構の解明

本研究は、中性子魔法数20付近の中性子過剰核における特異な核構造の発現機構探究の一環として、32Mgや33Alの核構造を解明することを目的としている。我々は独自の手法、すなわち、不安定核のスピンを偏極させ、そのベータ崩壊の空間的非対称度と引き続いて放出される中性子とガンマ線を同時に計測することによって、娘核準位一つひとつのスピン・パリティを精度よく決定できるという手法によって、この課題に取り組んできた。平成30年度の研究実績は以下の3つにまとめられる。1.カナダTRIUMFでの実験に向けて、実験プロポーザルが高い優先順位で認めさせること、2.31Mgにおける変形共存現象の発見という成果を詳細な論文にまとめ我々の独自の手法の有効性をアピールすること、3.検出器系や測定回路系を現地に持ち込み、組み上げること。課題1については、2つの実験プロポーザル(32Mg原子の超微細構造の測定と33Al核の構造解明)を提出し、2つとも採択された(それぞれ、medium high priorityとhigh priorityの評価)。課題2については、レフェリーから高い評価を得て、Physical Review C誌の19ページの詳細な論文として出版された。課題3については、カナダ・バンクーバーに赴き、実験装置を7割程度を組み上げた。修理が必要なものや新たに輸送すべきものを確認し、次年度に整備することとした。「研究実績の概要」で述べた課題1については、平成30年6月18、19日の実験課題審査委員会で採択された。ビーム強度が期待される33Alの実験は最優先で実施すべしと判断され、ビーム開発と検出器系のアップグレードが必要な31Mgの実験には第2位の優先順位が与えられた。これを受けて、新たに開発した中性子検出器系の仕上げと性能評価を行うと同時に、ベータ線検出器系の改造を行って立体角増大をはかった。中性子検出器系の性能評価には、中性子放出の強度と崩壊幅が知られている不安定核17Nを用いた較正実験を、大阪大学核物理研究センターにおいて行った。その結果、中性子が周辺の実験装置で散乱されてから検出器に飛び込むイベントがスペクトルをゆがめることを、実験とシミュレーションの比較によって発見した。このような定量的な評価は世界初である。散乱の効果を取り込んだデータ解析の手法の検討が進行中である。課題2については、ごく最近大規模な殻模型計算に成功した東京大学の理論グループに31Mgの構造に関して計算をしていただき、殻模型的視点からの核構造の議論を行った。核物理分野の一流の雑誌であるPhysical Review C誌に投稿したところ、方法のユニークさと物理的結果の斬新さに高い評価を受けて出版に至った。課題3については、検出器類(Ge検出器8台、ベータ線検出器10台、中性子検出器:大2台、小6台)を設置するための架台を設計・製作し、平成31年2月から3月にかけてカナダTRIUMFに赴き、検出器系と回路系の組み上げを行った。全体の7割ほどができたが、故障や不具合への対処が必要なことがわかった。また、現地グループや実験スケジュール責任者との議論の結果、平成31年秋に2つの実験を継続的に行うよう調整することとなった。以上の進捗から、「おおむね順調に進展している」と判断する。平成31年秋に2つの実験(32Mg原子の超微細構造の測定と33Al核の構造解明)を行う予定であるが、平成30年度末までに明らかとなった回路系の故障修理や不足物品の調達にまず取り組む。同時に、中性子スペクトルの解析手法を確立し、論文にまとめる。平成31年秋に実験を行い。帰国後、ただちにデータ解析を開始する。

これを受けて、新たに開発した中性子検出器系の仕上げと性能評価を行うと同時に、ベータ線検出器系の改造を行って立体角増大をはかった。中性子検出器系の性能評価には、中性子放出の強度と崩壊幅が知られている不安定核17Nを用いた較正実験を、大阪大学核物理研究センターにおいて行った。その結果、中性子が周辺の実験装置で散乱されてから検出器に飛び込むイベントがスペクトルをゆがめることを、実験とシミュレーションの比較によって発見した。このような定量的な評価は世界初である。散乱の効果を取り込んだデータ解析の手法の検討が進行中である。課題2については、ごく最近大規模な殻模型計算に成功した東京大学の理論グループに31Mgの構造に関して計算をしていただき、殻模型的視点からの核構造の議論を行った。核物理分野の一流の雑誌であるPhysical Review C誌に投稿したところ、方法のユニークさと物理的結果の斬新さに高い評価を受けて出版に至った。課題3については、検出器類(Ge検出器8台、ベータ線検出器10台、中性子検出器:大2台、小6台)を設置するための架台を設計・製作し、平成31年2月から3月にかけてカナダTRIUMFに赴き、検出器系と回路系の組み上げを行った。全体の7割ほどができたが、故障や不具合への対処が必要なことがわかった。また、現地グループや実験スケジュール責任者との議論の結果、平成31年秋に2つの実験を継続的に行うよう調整することとなった。以上の進捗から、「おおむね順調に進展している」と判断する。本研究は、中性子魔法数20付近の中性子過剰核において、殻模型的な描像と核子相関がもらたす集団運動的描像がどのようにせめぎ合うのかを明らかにすることを目指して、32Mgや33Alの核構造を解明することを目的としている。この領域の中性子過剰核の構造の異常性が指摘されて30年近くになるが、核構造の指標となる各準位のスピン・パリティを同定する難しさが研究の進展を阻んできた。我々は独自の手法の開発に成功した。それは、不安定核のスピンを偏極させ、そのベータ崩壊の空間的非対称度と引き続いて放出される中性子とガンマ線を同時に計測することによって、娘核準位一つひとつのスピン・パリティを精度よく決定できるというものである。この手法の有効性によって、40年前に発見されて以来構造がほとんど未知の31Mgにおいて、変形共存現象を発見することができた。本研究が目的とする32Mgや33Alはさらに中性子過剰方向に位置する。これらの不安定核の研究には、それぞれ、32Naおよび33Mgという不安定核を核反応によって生成し、それらのスピンの向きを揃える(偏極させる:レーザー光ポンピング法を用いる)必要があるが、生成量が毎秒数十個と少ないうえに、レーザー光ポンピングに不可欠な情報である原子の超微細構造が未知という困難がある。さらに、これらの核はベータ崩壊に引き続き中性子を放出する確率が高く、中性子を高いエネルギー精度で検出する必要がある。平成29年度は、実験に先立って必要な、以下の3つの課題に取り組んだ。1.高検出効率をもつガンマ線検出器系の整備、2.広いエネルギー範囲をカバーする中性子検出器系の開発、3.生成量が非常に少なく、かつ、原子の超微細構造が未知の不安定核のスピン偏極を可能とする新たなレーザー分光法の開発。
靴型足圧測定デバイスによる変形性膝関節症の足部機能解析とリスク評価指標の開発

本研究では変形性膝関節症について,地域で簡便に早期発見するための計測装置の開発と重症度推定のための評価指標の構築を目的としている.昨年度まで得られている成果として,下記があげられる.1X線で診断されるFemoral-tibia angle(FTA)に対し,足底圧との関連を明らかにし,モデル構築を行った3足底圧計測システムを構築し,上記に関連する指標についてフィードバックできるシステムを開発した当該年度は2について,疼痛強度の変化による歩行や足部の変化を検討するため,中期的な介入実験を行った.対象者は市区町村で実施される膝痛対策の運動教室に参加する計103名とした.介入は運動指導士による運動を行い,特に膝周りの筋肉の柔軟性を高めたり,膝に負担の少ない歩き方に関する指導を重点的に行った.5ヶ月間で10回の運動介入を行い,疼痛強度,歩行時の足底圧,歩行時の膝の動態(加速度),関節可動域,運動参加回数などを介入前後で調査・計測した.5ヶ月間で疼痛強度の低下が見られ,膝の痛みの改善が見られた.歩行速度の改善や単脚支持期の増加も見られた.疼痛強度変化に伴う歩行中の足底圧変化や動態の変化については現在分析を進めている.平成29年度は前年度までの結果を中心に成果を発表した(OARSI 2017,LIFE 2017など).また,開発したシステムについて特許出願を行った(国内1件,国外1件).29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,変形性膝関節症を地域で早期発見するための計測装置の開発と重症度推定のための評価指標の構築を目的としている.特に,静的および動的な足部機能パラメータから推定モデル構築を目指すものである.当年度は下記について取り組んだ.1動的足部機能評価のための新しい計測装置の開発La Trobe Universityの足病学関連の研究室に留学し,足部バイオメカニクスの知見提供を受けながら新規計測デバイスの開発を行った.本デバイスでは,足底の垂直応力のみならず剪断応力を計測可能なよう構成した.すなわち,膝関節の変形による下肢の内旋運動に伴う足底部の力学的変化を捉えられる構造にした.開発に際して,医療現場や日常生活中の計測環境を考慮し,スマートデバイスを通して無線計測できるよう構成するとともに,インターネット上にデータ収集できるよう構築した.本システムについては,足底圧から歩行状態を判定する独自のアルゴリズムも搭載し,特許申請を行った.2変形性膝関節症の疼痛強度と動的歩行機能の関連調査と因子抽出変形性膝関節症を有する者を含む地域高齢者79名を対象に,開発したデバイスを用いて歩行機能を調査し,疼痛強度に関連する歩行機能パラメータの抽出を行った.これにより,変形性膝関節症の疼痛強度と動的歩行機能との関連が明らかになりつつある.また,健常群と変形性膝関節症群,健常群と虚弱群などの群別身体機能特性についても検討し,その結果について発表を行った(MMHS-2016, OARSI2017,第3回日本運動器理学療法学会).足底圧から動的歩行機能を評価する方法について新たな解析パラメータを取り入れたことで,変形性膝関節症に関連する足部や歩行特性についての解析が大きく進んだ.一方で,新規の計測装置について開発は順調に進みつつあるが,センサ特性の影響から非荷重状態での出力が,荷重前と荷重後で変わることがわかった.そのため,キャリブレーション方法や解析手法について新たに検討する必要がある.本課題については荷重前と荷重後でキャリブレーションを行うなど解決方法を模索している.本研究では変形性膝関節症について,地域で簡便に早期発見するための計測装置の開発と重症度推定のための評価指標の構築を目的としている.昨年度まで得られている成果として,下記があげられる.1X線で診断されるFemoral-tibia angle(FTA)に対し,足底圧との関連を明らかにし,モデル構築を行った3足底圧計測システムを構築し,上記に関連する指標についてフィードバックできるシステムを開発した当該年度は2について,疼痛強度の変化による歩行や足部の変化を検討するため,中期的な介入実験を行った.対象者は市区町村で実施される膝痛対策の運動教室に参加する計103名とした.介入は運動指導士による運動を行い,特に膝周りの筋肉の柔軟性を高めたり,膝に負担の少ない歩き方に関する指導を重点的に行った.5ヶ月間で10回の運動介入を行い,疼痛強度,歩行時の足底圧,歩行時の膝の動態(加速度),関節可動域,運動参加回数などを介入前後で調査・計測した.5ヶ月間で疼痛強度の低下が見られ,膝の痛みの改善が見られた.歩行速度の改善や単脚支持期の増加も見られた.疼痛強度変化に伴う歩行中の足底圧変化や動態の変化については現在分析を進めている.平成29年度は前年度までの結果を中心に成果を発表した(OARSI 2017,LIFE 2017など).また,開発したシステムについて特許出願を行った(国内1件,国外1件).変形性膝関節症の疼痛強度と動的歩行機能との関連については,追跡調査を行う必要がある.追跡介入調査により疼痛強度の変化と歩行機能・足部状態の変化を解析することで,両者の関連について科学的に明らかにする.

また,健常者(リスク群も含む)に対して変形性膝関節症の診断根拠であるX線撮影を行うことは難しいことから,これを行っている米国の研究機関との連携を進めており,変形性膝関節症のリスク群の臨床的な追跡調査を予定している.本年度はその診断情報とあわせた解析を進め,重症と歩行機能・足部機能の関連を明らかにする.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。
アダム・スミス以後の経済学とスコットランド・コネクション

本研究では,18世紀末以降のスコットランドの教育・社会変動の推移に焦点を当てながら,スチュアートの『経済学講義』第4編「教育」を詳細に分析したほか,複数のマニュスクリプト資料も用いて研究した.これらの研究により,スミスから,エディンバラ大学経済学教授のデュガルド・スチュアートへの経済学と教育との連続性と断続性を示しながら,経済学と教育との結びつきを重んじるスコットランド独自の経済学の特徴を明らかにした.本研究では,18世紀末以降のスコットランドの教育・社会変動の推移に焦点を当てながら,スチュアートの『経済学講義』第4編「教育」を詳細に分析したほか,複数のマニュスクリプト資料も用いて研究した.これらの研究により,スミスから,エディンバラ大学経済学教授のデュガルド・スチュアートへの経済学と教育との連続性と断続性を示しながら,経済学と教育との結びつきを重んじるスコットランド独自の経済学の特徴を明らかにした.2012年度の研究目的は,アダム・スミス以後の経済学がいかに変容・展開されたのかを,イングランドとスコットランドの教育の比較を通して明らかにすることであった.19世紀初頭のブリテンにおいて,教育の主題が,経済学との関わりでいかに論じられていたのかを,1800年からエディンバラ大学で経済学講義を行ったデュガルド・スチュアートの『経済学講義』の「教育」を,その背景をなす経済史,社会史,教育史などの近隣諸科学と関わらせながら考察した.それにより,経済学の形成期において,スコットランドでは,経済学が教育および道徳哲学と密接なつながりをもっている重要な事実について示すことができた.研究プロセスは,次の通りである.2012年2月に行われた近代思想研究会での個人報告を基にして,その内容の改善と拡張に努めた.スミス以後の教育論の展開において,イングランドとスコットランドにおける異なる学校教育の展開や工場学校のあり方,ならびに文芸教育および大衆教育の普及の意味ついて,欧米の文献を精査しながら詳細に考察した.また,スミス以後のスコットランドにおいて,教育が重要な意味を持っていたことについての重要な事実となる複数の「書簡」等についても取り上げた.そして,スミスからスチュアートにかけて,道徳哲学と教育とが密接なつながりをもっていた点についても論究した.これらの考察により,スミスからスチュアートの経済学の展開において,経済学が穀物価格の高騰や地金論争などの経済的な問題だけでなく,教育とも深く関係するテーマであったことを明らかにした.その成果は,(1)社会哲学と経済思想研究会(於中央大学)での個人報告(2012年7月20日),(2)社会思想史学会全国大会(於一橋大学)での学会報告(2012年10月28日),(3)某査読誌への論文投稿にまとめられる.本研究は,博士論文『デュガルド・スチュアートの経済思想ーアダム・スミス以後の経済学の一展開ー』(2012年3月)を基礎とし,さらに広い視野の下で行われる発展的研究である.本研究は,イングランドとは異なる,スミスからデュガルド・スチュアート(両者ともスコットランドのエディンバラ出身)へのスコットランド独自の経済学の系譜を明らかにする重要度の高い研究である.当該年度では,スミス以後の経済学において,経済学と教育がいかに関係しているのかを明らかにするために,デュガルド・スチュアートにおける経済学と教育との関連について特に考察した.スチュアートの『経済学講義』第4編「下層階級の教育について」のテキスト分析に加えて,数多くの書簡類の分析の中から本研究に必要な「フランシス・ホーナーからの手紙」や「ジェファーソンからの手紙」などの書簡類も考察した.そして,スミスの教育論との比較を通じて,スチュアートにおける経済学と教育とが独自の視点を有している点を明らかにした.この成果により,従来の経済学の歴史・経済思想史の系譜(スミス→マルサス,リカードウ)とは異なり,教育を特に重んじるスコットランドの経済学の新たな系譜の存在(スミス→スチュアート)の一端を示すことを可能にしたといえる.もっとも,この研究の余地はまだあるにしても,従来,スチュアートにおける経済学と教育に関する研究が十分になされていない中で,当該年度内での研究目的を果たすことができたと考える.そのほかに,スミス以後のスコットランドの経済学の展開を理解するうえでも不可欠な研究であるエディンバラ・レヴュアーの考察も行った.特に,スチュアートの高弟であるフランシス・ジェフリの手書き草稿等の分析を通じて彼の経済思想について検討している.2012年度の研究成果として,学会報告1回(社会思想史学会大会),研究会での報告1回(社会哲学と経済思想研究会)があげられるが,これらの報告を基にして,年度内での某査読誌への論文投稿は本研究の達成度として十分なものといえる.ただし,同査読誌への論文作成や研究協力者として参加している科研費基盤研究(C)における資料分析などに時間を要しているため,当初の研究計画以上に進んでいるとはいえない(なお,同研究については,2012年10月にマルサス書簡研究会(於福岡大学)において研究報告を行っている).とはいえ,このような他研究に従事することもありながら,本研究において,スミス以後の経済学の展開において教育が重要な意味を持っていた点について考察し論文化できたことは,おおむね順調に進行していると判断できる.25年度が最終年度であるため、記入しない。今後の研究の推進方策において注意すべき点は,本研究とは異なる分野の学会報告・論文作成と科研費基盤研究(C)の研究とを上手く両立させながら,本研究を進めていく必要があることである.特に同研究(C)においては,資料分析が途中段階にあると同時に,10月までにその研究の原稿論文を仕上げる必要がある.

したがって,これらの研究への従事から,徐々に本研究に力点を移していくことにしたい.本研究の進め方においては,資料分析と並行しながら論文作成に励みたい.論文作成においては,査読誌において気をつけるべき点などの事前分析を厳密に研究する.また,査読誌の掲載された論文についても可能な限り多くの注意すべき点をチェックする.5月の学会報告とは別に,論文作成の中である程度形になった場合には,途中段階であれ,研究会などで報告することも視野に入れておきたい.また,論文作成の過程で,資料調査が必要な場合には,学期期間以外の8月下旬において現地での資料調査を行うことも考えておく必要がある.本研究の計画を簡潔に示せば次の通りである.(1)デュガルド・スチュアートの人口論について,5月25日に経済学史学会大会(於関西大学)において学会報告を行う8エントリー済み).(2)本研究を遂行するうえで,科研費基盤研究(C)における共同研究者とは年に数回直接会う機会があるため,そこで本研究に必要な助言を頂く.(3)スミス以後のスコットランドの経済学の展開に関する論文を査読誌に2本投稿する.(4)本研究の資料分析をより十全なものにする.これらのうち,(3)においてそのうちの論文1本は,8月30日が締切とされているため,2本目の論文作成の時間配分も考えておく必要がある.25年度が最終年度であるため、記入しない。
ナノバブルと超音波を用いた顎関節硬直症に対する新しい遺伝子治療法の開発

本研究において、顎関節強直症の治療に応用可能な、超音波とナノ・マイクロバブルを用いた関節組織への遺伝子導入システムの開発を関節強直症モデルマウスの関節組織を用いて検討した。その結果、関節強直症自然発症マウスの膝関節近傍の筋組織において、照射する超音波の周波数、超音波圧力、デューティ比、パルス数、照射時間などのパラメーターと、ナノ・マイクロバブルの膜構成、気泡サイズ、内封ガス、ゼータ電位、細胞と気泡の比率などの条件を変化させることで、超音波場の気泡の動力学の物理的パラメータを最適化でき、細胞生存率、導入効率などを向上させ、組織障害性の軽減させることがある程度可能となった。本研究は、超音波とナノ・マイクロバブルを用いた関節組織への遺伝子導入システムを開発し、顎関節強直症の治療に応用するために、我々が樹立した関節強直症モデルマウスにこの遺伝子導入法を適用して、関節強直症の遺伝子治療の効果を評価し、顎関節疾患に対する本法の臨床応用の可能性を検討することを目的とする。超音波とナノ・マイクロバブルを用いた分子導入法(ソノポレーション)は、安全性や操作性に優れている反面、導入効率が低いという問題点がある。ソノポレーションは、周波数、超音波圧力(強度)、デューティ比、パルス数、照射時間などの超音波のパラメーターと膜構成、気泡サイズ、内封ガス、ゼータ電位などの微小気泡の構成や、細胞と気泡の比率などに影響を受けると言われている。これらの条件を変化させることで、超音波場の気泡の動力学の物理的パラメータを最適化でき、細胞生存率、導入効率、治療効果などに反映される。これまで、我々の研究グループで樹立した関節強直症自然発症マウスの膝関節近傍の筋組織において、超音波とナノ・マイクロバブルを用いた遺伝子導入法の検討をおこなった。遺伝子導入効率の検討には、リポーター遺伝子であるルシフェラーゼ遺伝子を導入遺伝子として用い、遺伝子導入は生体発光イメージング装置で確認した。まず、デューティ比、パルス数、照射時間を変化させ、マウス膝関節近傍の筋組織での遺伝子導入効率を観察した。その結果、照射時間120秒よりも60秒の場合に導入効率が高く、特にデューティ比20%、パルス数200の場合に導入効率が最も高くなった。また、パルス繰り返し周波数に着目して解析した結果、1000Hzで遺伝子導入効率が最も高くなった。すべての結果で、遺伝子導入後4日目に遺伝子発現が最も高くなり、マウス膝関節近傍の筋組織での本手法による遺伝子発現は導入後4日目にピークが来ることが確認された。これまでの研究により、培養細胞および我々の研究グループで樹立した関節強直症自然発症マウスの膝関節近傍の筋組織において、照射する超音波の周波数、超音波圧力、デューティ比、パルス数、照射時間などのパラメーターと、ナノ・マイクロバブルの膜構成、気泡サイズ、内封ガス、ゼータ電位などの構成や、細胞と気泡の比率などの条件を変化させることで、超音波場の気泡の動力学の物理的パラメータを最適化でき、細胞生存率、導入効率などを向上させ、組織障害性の軽減させることがある程度可能となった。一方、我々が樹立した関節強直症モデルマウスの関節強直症の発症好発部位である足関節組織に対する遺伝子導入を想定し、マウス足関節に色素を注入し、その動態を観察したところ、注入した色素がリンパ管に吸収され、膝窩リンパ節に流れ込むことが観察された。この事象は、マウス足関節腔が狭小であるために関節腔周囲組織に色素が漏出したことによるものと思われる。ヒトの顎関節強直症においても関節腔は狭小化している可能性があり、関節腔に薬剤を注入した際に関節組織周囲に薬剤が漏出し、マウスと同様なことが生じる可能性は否定できない。薬剤がリンパ管を介してリンパ節に流入することは、想定外の免疫反応を誘発する可能性がある。現在、導入遺伝子やナノ・マイクロバブルを関節腔あるいは関節周囲組織に貯留させ、リンパ管による薬剤の吸収を抑え、効率よく関節組織に遺伝子導入する方策を薬剤の溶媒や薬剤の剤型、混入するナノ・マイクロバブルのサイズ等の観点から検討中である。平成26年度までの研究により、我々の研究グループで樹立した関節強直症自然発症マウスの膝関節近傍の筋組織において、照射する超音波の周波数、超音波圧力、デューティ比、パルス数、照射時間などのパラメーターと、ナノ・マイクロバブルの膜構成、気泡サイズ、内封ガス、ゼータ電位などの構成や、細胞と気泡の比率などの条件を変化させることで、超音波場の気泡の動力学の物理的パラメータを最適化でき、細胞生存率、導入効率などを向上させ、組織障害性の軽減させることがある程度可能となった。平成27年度においては、関節病変の発症時期をリアルタイムで非侵襲的に検出し、関節組織への薬剤投与のタイミングを決定する方法を検討した。

方法としては、関節炎病巣部で産生されるサイトカイン等を、そのサイトカインと結合する物質に蛍光標識し、生体発光イメージング法で検出する手法を検討した。また、その一方で、この疾患モデルの関節病変の形成過程を再度、病理組織学的に検討した。その結果、現在のところ、ある蛍光標識マーカーにより関節炎の発症を捕捉できる可能性が示唆されたが、検出感度にばらつきがみられ、現在も生体発光イメージング法による病変検出法を検討中である。また、本関節強直症モデルマウスの病理組織学的解析においては、病変の発症から強直症に至る時間がかなり短いことや関節炎発症の初期と関節強直症の形成時期では組織像が全く異なること等から、それぞれの病期において治療効果が期待できる薬剤の検証の必要性が明らかとなった。本研究において、顎関節強直症の治療に応用可能な、超音波とナノ・マイクロバブルを用いた関節組織への遺伝子導入システムの開発を関節強直症モデルマウスの関節組織を用いて検討した。その結果、関節強直症自然発症マウスの膝関節近傍の筋組織において、照射する超音波の周波数、超音波圧力、デューティ比、パルス数、照射時間などのパラメーターと、ナノ・マイクロバブルの膜構成、気泡サイズ、内封ガス、ゼータ電位、細胞と気泡の比率などの条件を変化させることで、超音波場の気泡の動力学の物理的パラメータを最適化でき、細胞生存率、導入効率などを向上させ、組織障害性の軽減させることがある程度可能となった。これまでの研究により、培養細胞および我々の研究グループで樹立した関節強直症自然発症マウスの膝関節近傍の筋組織において、照射する超音波の周波数、超音波圧力、デューティ比、パルス数、照射時間などのパラメーターと、ナノ・マイクロバブルの膜構成、気泡サイズ、内封ガス、ゼータ電位などの構成や、細胞と気泡の比率などの条件を変化させることで、超音波場の気泡の動力学の物理的パラメータを最適化でき、細胞生存率、導入効率などを向上させ、組織障害性の軽減させることがある程度可能となった。しかし、関節強直症という、軟組織、硬組織および関節腔により構成され、病期によっても複雑に組織構築が変化する組織構築体に対し、どのような分子導入条件が適切か、新たな問題点が浮上してきた。口腔外科学これまでの研究により、関節強直症という、軟組織、硬組織および関節腔により構成され、病期によっても複雑に組織構築が変化する組織構築体に対し、どのような分子導入条件が適切か、新たな問題点が浮上してきた。現在、導入遺伝子やナノ・マイクロバブルを関節腔あるいは関節周囲組織に貯留させ、リンパ管による薬剤の吸収を抑え、効率よく関節組織に遺伝子導入する方策を薬剤の溶媒や薬剤の剤型、混入するナノ・マイクロバブルのサイズ等の観点から検討中である。超音波と微小気泡を用いた分子導入法(ソノポレーション)は、局所投与が可能な低侵襲的な手法として、各種疾患への治療分子や治療遺伝子などの導入に使用されている。しかし、安全性や操作性に優れている反面、導入効率が低いという問題点があり、改善が求められている。本研究においても、遺伝子導入効率が最大の問題点であるが、これまでの我々の検討の結果、ソノポレーションによる遺伝子導入の適切な条件を見出すことができた。当初の予定より旅費の金額が少なかったため,3,226円の残額が生じた.
ゲージ・重力対応を用いた非平衡定常系の基本法則の探求

本研究では、ゲージ粒子多体系を外部電場で非平衡にドライブして構成される、定常電流の流れる非平衡定常状態を考察した。この非平衡定常状態の物理的性質をゲージ・重力対応を用いて解析し、以下の研究成果を得た。1.非平衡定常状態に対する定常状態熱力学:この研究では、重力理論の描像で非平衡定常系を表すD-braneについて、そのハミルトニアンを非平衡定常系の自由エネルギーであるとみなし、自由エネルギーの振る舞いを佐々・田崎の定常状態熱力学による予想と比較した。佐々・田崎の定常状態熱力学では、化学ポテンシャルがゼロの非平衡定常状態の自由エネルギー密度は、系の電流方向の圧力の符号を反転させたものに一致する。ここでは、D-braneのハミルトニアンがこの関係を満たすことを確認した。また、佐々・田崎の定常状態熱力学では自由エネルギーが電流密度の関数として上に凸であることを要請しているが、負性微分電気伝導などの強い非線形性が現れる領域ではこの自由エネルギーの凸性が逆転する場合があることを発見した。現在はこの研究成果について論文にまとめている。2.非平衡定常状態における揺らぎの分布について:定常電流の流れる非平衡定常状態において、揺らぎが従うスペクトルを重力理論側のホーキング輻射として計算した。その結果、重心座標が一定速度で運動する非平衡定常状態では、重心座標が静止した系に比べてスペクトルのずれが生じることがわかった。このスペクトルのずれと荷電粒子の平均速度の関係について、現在さらに解析を進めている。3.カイラル量子異常のある系の非平衡定常状態の非一様性:カイラル量子異常のある系に定常電流を流した非平衡定常状態の安定性について解析した。外部電場やカイラル量子異常が一定以上強くなると、均一状態が不安定となり、空間的あるいは時間的に振動する状態へと転移するという予備的結果を得た。27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、非平衡定常系の有効温度について、AdS/CFT対応を用いて系統的に調査した。筆者が行ってきた従来の研究では、解析対象とする非平衡定常系を比較的単純なものに限定していたが、ここでは、より一般的な系を解析した。具体的には以下の通りである。ここで扱う非平衡定常系の一つは、定常電流の流れる系である。従来の解析では、定常電流を担う荷電粒子として、正電荷を担う粒子と負電荷を担う粒子の双方が同数含まれる系、すなわち平均の電荷密度がゼロである系を解析していた。本年度の解析では、この電荷密度がゼロでない場合に解析を拡張した。また前年度までの解析では、荷電粒子の質量がゼロである特別な状況を扱っていたが、本年度の解析では荷電粒子の質量が一般の場合について広く解析を行った。その結果、次のような結果が得られた。荷電粒子の電荷密度を増やすことで、非平衡定常系の有効温度はより低くなる傾向が得られた。さらに、同じ傾向は、荷電粒子の質量を増やすことでも得られた。荷電粒子の質量を増やすと、系で生じている正負電荷対の対生成は抑制され、さらに電荷密度を増やすことで電流に占める対生成由来の荷電粒子の寄与は相対的に低くなることから、ここで得られた解析結果は、対生成の抑制は有効温度を下げる働きがあるものと解釈される。さらに、質量無限大の極限をとった結果は、単独の荷電粒子を外力で牽引するランジュバン系で得られた有効温度と一致することも分かった。従って、これまでの一連の解析の整合性も、この意味において確認することができた。これらの研究成果は学術論文として発表した。上記以外にも、非平衡定常状態における自由エネルギーの役割を果たす物理量の定義と定常状態熱力学、非平衡定常状態における揺らぎのスペクトル解析、量子異常がもたらす非平衡定常系の不安定性についての研究も行い、現在、いずれも論文出版の準備を進めている。

3.カイラル量子異常のある系の非平衡定常状態の非一様性:カイラル量子異常のある系に定常電流を流した非平衡定常状態の安定性について解析した。外部電場やカイラル量子異常が一定以上強くなると、均一状態が不安定となり、空間的あるいは時間的に振動する状態へと転移するという予備的結果を得た。有効温度の系統的解析については順調に進展し、研究成果を学術論文として出版することが出来ている。また、・非平衡定常状態における自由エネルギーの役割を果たす物理量の定義と定常状態熱力学・非平衡定常状態における揺らぎのスペクトル解析・量子異常がもたらす非平衡定常系の不安定性に関する研究についても、既に出版可能な結果を得ており、現在、論文としてまとめる作業に入っている。さらに、非平衡相転移に関する系統的研究の準備も進んでおり、これらを総合すると、研究は順調に進んでいると判断する。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、現在、研究成果を論文としてまとめている内容のうち、特に・非平衡定常状態における自由エネルギーの役割を果たす物理量の定義と定常状態熱力学・非平衡定常状態における揺らぎのスペクトル解析に関してさらに研究を進める予定である。上記テーマは一定の研究成果が得られているものの、いずれも研究の発展の初期段階にあり、用いたモデルのパラメータを増やし、より一般的に解析を進めるなど、さらに研究を進展させる要素のある研究テーマである。また、今後は非平衡相転移に関する系統的研究についても進めて行く。筆者がこれまで行った研究では、モデルのパラメータの数やパラメータの領域が限定されていた。これらをより一般的に拡張した上での解析を行い、知見を蓄積する。また本研究の主要な手法とするAdS/CFT対応以外でも、現象論的に非平衡相転移を記述するモデルを構成する試みを進めており、この方向での研究も相補的に推進していく。さらに、実験グループとの意見交換を既に開始しており、今後は本研究で得られる理論的な成果を実験的に検証される可能性も追求したい。
古代冶金工房の基礎的構造に関する考古学的研究

古墳時代から古代の冶金工房の基礎的構造を分析した結果、以下の諸点が明らかとなった。まず、冶金業種のみからなる冶金工房と冶金業種と非冶金業種が混在する冶金工房(複合冶金工房)の2類型に大別される。複合冶金工房は、その内容から(1)玉作工ないしガラス工を伴うもの、(2)玉作・ガラス工と漆工を伴うもの、(3)漆工を伴うもの、(4)須恵器窯を伴うものの4類に細分できた。また、規模からはA)小規模、B)中大規模、C)大規模の3類に細分できた。(1)の工房は古墳時代前期から認められ、これを「伝統的複合冶金工房」と仮称する。漆工を伴う(2)・(3)は7世紀後半から出現するもので「律令的複合冶金工房」と仮称する。これらを検討した結果、伝統的側面を有するC(2)類が「多角的な大規模協業形式をとる綜合型工房群」(浅香年木、1971年)である初期官営工房の具体的態様であることが判明した。C(2)類は「伝統的複合冶金工房」が止揚されて出現したもので、8世紀以降伝統的な側面が薄らいで行き、C(3)類へと発展していくのである。「伝統的複合冶金工房」から「律令的複合冶金工房」への発展の契機は、律令体制整備のための量産化である。これには、単一の冶金業種(鉄鍛冶)で構成される大県遺跡(大阪府)の工房が重要な歴史的役割を果たしたことを、本研究で初めて具体的に示すことができた。また、量産化方式には(1)工人を多数集めて、個別に操業する多数の工房を一カ所に集約する方式と、(2)多数の工人を一つの工房に集約して共同で操業させる方式とがあり、銅・鉄いずれの冶金業種でも(1)が主体であり、(2)を鉄鍛冶工房において部分的に認められるものであることが判明した。以上のように本研究により、律令制の成立に果たした古代冶金工房の歴史的意義が冶金考古学の側面から具体的に明らかとなった点が新しく、また重要である。7世紀以降における寺院・官衙等に認められる小型工房及び79世紀の大型官営工房について、基礎的な構造と生産技術を明らかにして、操業形態ないし生産様式を把握し、それぞれの類型化を図る、という目的のために以下の資料収集・分析を実施した。大型官営工房遺跡については、A)福島県の大船さくA遺跡を始めとする原町火力発電所関連遺跡や相馬開発関連遺跡にみる大規模製鉄遺跡群の工房、B)茨城県鹿の子C遺跡の鉄製品・銅製品生産工房、C)滋賀県の甲賀寺大仏造立に関わると目される、鋳造関連工房のある鍛冶屋敷遺跡、D)近江国府と関連すると推測され、製鉄・梵鐘鋳造工房などがみられる木瓜原遺跡、E)鋳銭や武器製作等の律令国家建設に深く関わった工房からなる飛鳥池遺跡(奈良県)について資料を収集し、基礎的な構造分析を実施した。その結果、大規模集約型工房について、谷間立地型工房の基本的操業基盤の共通性から、飛鳥池遺跡と鍛冶屋敷遺跡・木瓜原遺跡との間の関連性を認めるに至った。また、7世紀後葉8世紀初頭の飛烏遺跡の工房が、大規模集約型工房出現の画期をなすものと考えられる。

小型の工房遺跡については、以下の4分野に大別して資料を収集した。すなわち、A)寺院に付属する工房:飛鳥地域の寺院(川原寺寺域北端・小山廃寺・橘寺・坂田寺など)、畿内とその周辺の寺院(笠寺廃寺・太寺廃寺など)、地方の郡寺や国分寺など(大御堂廃寺など)、B)主として地方の官衙に伴う工房:湯ノ部遺跡・古志本郷遺跡・大宰府跡など、C)都城ないし都市跡にみられる工房:畿内とその周辺の都城や都市跡(藤原京跡・平城京跡など)、地方の都市跡など(相模国府跡・武蔵国府跡・周防国府跡など、D)生産遺跡ないし集落跡の工房:平吉遺跡・中道東山西山遺跡・大原D遺跡群・浦江遺跡群など、である。平成17年度は、平成16年度に得られた大型官営工房の生産様式・構造の分析結果に基づき、小型冶金工房の類型化を進め、7世紀以降の冶金工房の全体像や変遷過程について大きな見通しを得た上で、古墳時代における冶金工房の生産様式解明・構造分析も進めるという目的のため、以下の研究を実施した。7世紀以降の小型冶金工房の類型化に関しては、平城宮および平城京内の冶金工房の分析を進め、古墳時代以来の伝統的形態を継承した工房と、奈良時代後半ないし末以降に導入された新技術で操業したとも考えられる工房とに分けられることが明らかとなった。これに昨年度明らかにした7世紀後半以降出現する大規模集約型工房とをあわせて、奈良時代後半ないし末以降の冶金工房が構造上大きく3類型に分けられることが判明した。古墳時代の工房に関しては、A)畿内政権周辺部の工房、B)畿内とその辺縁部の工房、C)地方の工房の3分野について資料収集・データ入力を進めるとともに、主として畿内政権周辺部の工房、特に大阪府森遺跡出土冶金関連遺物の分析と奈良県南郷(ハカナベ・角田)遺跡出土の冶金関連遺構について分析を実施し、生産様式の解明と構造分析に努めた。その結果、7世紀後半以降出現する大規模集約型工房との間に生産量の上で格段の開きがあることが分かり、また古墳時代の冶金工房を構成する要素が型式的変遷を経ながらも7世紀後半以降の工房にも継承されることが明らかになった。古墳時代の冶金工房を構成する要素とは具体的には船底形土坑であり、少なくとも藤原京の段階までは知られるが、奈良時代以降には今のところ明確には認められないことが判明した。古墳時代の畿内政権や有力豪族に関連する工房について、基礎的構造と生産技術を把握し、操業形態を明らかにし、それらの類型化を図ることを目的として、古墳時代の畿内とその縁辺部の工房、ならびに地方の工房について資料の収集と分析、生産様式の追究をおこなった。畿内とその縁辺部の工房については引き続き、奈良県南郷(ハカナベ・角田)遺跡、脇田遺跡などについて検討を進め、地方の工房については岡山県窪木薬師遺跡、広島県則清1号・2号遺跡などについて検討した。その結果、工房の基礎的な構造として、(1)船底形土坑と鍛冶関連遺物、鹿角製品・銅滓・銀滓などを伴う複合的生産を行った工房で、明確な炉跡が木明なもの(南郷遣跡、5世紀代)、(2)楕円土坑と鍛冶関連遺物・銅滓などが伴いながら明確な炉跡の明らかでない複合的生産を行つた工房(脇田遺跡、6世紀後半8世紀)、(3)被熱土坑と鍛冶関連遺物を伴いながら明確な炉跡の明らかでない鍛冶を操業した竪穴建物工房(窪木薬師遺跡38号建物、6世後半7世紀)、(4)明確な鍛冶炉跡と土坑、鍛冶関連遺物が伴う鍛冶を操業した竪穴建物工房(則清1号遺跡、6世紀後半7世紀前半)などに類型化されることが明らかとなった。従来から、窪木薬師遺跡例は多数の工人がいる専業化の著しい集落であって、鉄・鉄器の量産化に伴って次第に大型化してきたものと考えられてきた。この発展あり方は律令期の大規模な工房の出現とは異なる様相を呈している。
動的繰り返し力を受ける鉄筋コンクリート部材の性能における歪速度の効果

地震時の建築構造物の挙動を正確に推定するためには、動的な応力や変形の下での部材の特性を正しく理解することが重要である。そこで,鉄筋コンクリート梁部材を対象として、主筋の配筋量、せん断補強量、シヤスパン比、入力せん断応力度レベル、せん断補強筋の強度、加力履歴などを変動因子とした延べ19体の1/3スケールの試験体を作成し、動的繰り返し載荷実験と準静的載荷実験を行い、部材の挙動を比較して載荷速度の影響を実験的・解析的に明らかにした。本研究によって得られた主な結論は、以下の通りである。1.動的載荷をした試験体では対となる静的に載荷をした試験体と比較して,曲げ降伏時入力せん断力が上昇した。この強度上昇は鉄筋の歪速度の影響を考慮した材料特性を用いることにより精度よく推定することができた。2.各種の異なる諸元の試験体について,それぞれ曲げ降伏後耐力低下が始まる変形は載荷速度にほとんど影響を受けなかった。また,せん断余裕度が同じであれば,入力せん断力レベルやせん断補強筋の強度は耐力低下が始まる変形には影響を受けなかった。一方向で繰り返し載荷した試験体は,対となる正負繰返しの試験体と比較して耐力低下に遅延が起った。3.主筋に特別な加工を施すことにより主筋の曲げ降伏後の圧縮鉄筋および引張り鉄筋の応力についての実験データが得ることができた。実験から得られた鉄筋の応力の値は,曲げ降伏までは曲げ解析により推定される鉄筋の応力の値に対してほぼ対応していたが,曲げ降伏後以降差が生じ,引張り鉄筋の応力は危険断面から断面せい程度の範囲で応力勾配がゼロに近づくこと,圧縮鉄筋の応力は,正負繰返しが進むほど実験値が計算値より大きくなっていった。地震時の建築構造物の挙動を正確に推定するためには,動的な応力や変形の下での部材の特性を正しく理解することが極めて重要である。本研究は、高速載荷の可能な油圧加力装置を用いて、鉄筋コンクリート梁部材を対象として,主筋の配筋量、せん断補強量、シヤスパン比、加力履歴等を変動因子として、動的繰り返し載荷実験と準静的載荷実験を行い、部材の挙動を比較して動的載荷の影響を明らかにし、実験的な基礎資料を得ることを目的として行われる。平成14年度は、鉄筋コンクリート片持ち梁試験体を作成し、(1)シヤスパン比、(2)せん断補強筋量などを変数として同じ加力履歴を用いた準静的および動的載荷実験を行い、強度靭性の比較検討を行った。現在実験結果の分析中である。地震時の建築構造物の挙動を正確に推定するためには、動的な応力や変形の下での部材の特性を正しく理解することが極めて重要である。そこで、鉄筋コンクリート梁部材を対象として、主筋の配筋量、シアスパン比、入力せん断応力度レベル、せん断補強筋の強度、加力履歴などを変動因子とした延べ19体の1/3スケールの試験体を作成し、動的繰り返し試験と準静的載荷実験を行ない、部材の挙動を比較して載荷速度の影響を実験的・解析的に明らかにした。本研究によって得られた主な結論は以下の通りである:1.動的載荷をした試験体では対応する静的載荷した試験体に比較して、曲げ降伏時入力せん断力が上昇した。この強度上昇は、鉄筋の歪速度の影響を考慮した材料特性を用いることにより、精度よく推定することができた。2.各種の異なる諸元の試験体について、それぞれ曲げ降伏耐力低下が始まる変形は、ほとんど載荷速度の影響を受けなかった。また、せん断余裕度が同じであれば、入力せん断力レベルやせん断補強筋の強度は耐力低下が始まる変形に影響を与えなかった。

一方向で繰り返し載荷した試験体は、対となる正負繰り返し載荷した試験体と比較して、耐力低下に遅延が起こった。3.主筋に特別な加工を施すことにより、主筋の曲げ降伏後の圧縮鉄筋及び引張鉄筋の応力度について実験データを得ることができた。実験から得られた鉄筋の応力度の値は、曲げ降伏までは曲げ解析により推定される鉄筋の応力度の値にほぼ対応していたが、曲げ降伏以降に差が生じ、引っ張り鉄筋の応力度は危険断面から断面せい程度の範囲で応力勾配がぜろに近づくこと、圧縮鉄筋の応力度は、正負繰り返しが進むほど実験値が計算値より大きくなっていた。4.刻々変化する載荷速度にともない、降伏点強度が変化することを評価できる復元力特性を構築した。
ファインケミカルズ合成を指向した実用的不均一触媒反応系の開発

本申請研究では、厳密な調製条件(調製時のpH、金属イオン濃度など)のコントロールによる高度に表面設計した担持金属触媒の調製(目的とする反応に合わせた触媒設計)、調製した担持金属触媒を用いたファインケミカルズ合成(主として酸化反応系の開発)を指向した実用的な触媒反応系の開発を行ったところ、下記不均一系触媒反応系の開発に成功した。厳密な金属イオン濃度、pHコントロールによりアルミナのような無機酸化物担体上に高分散に水酸化ルテニウム種を担持することに成功した。実際、これが分子状酸素を酸化剤とするアルコール、アミン、芳香族炭化水素類の酸化反応に対して他に類を見ない高活性、高選択的な優れた不均一系触媒となることを見出した(前年度)。本年度は、上記触媒が、アルコール類のラセミ化反応、カルボニル化合物の水素化反応、アリル型アルコール類の異性化反応などの水素移行型反応に対して高い触媒活性を示すことを見出した(Chem.Eur.J.2005,11,6574.)。本触媒は不均一系触媒として機能し、生成物/触媒の分離が容易で、触媒の再使用も可能であった。また、本触媒は水中でもルテニウム種の溶出などが見られず非常に安定である。例えば、すなわち、究極の環境調和型の溶媒である水中で、種々の有機官能基変換反応を行うことができた。ナフトール、フェノール類のカップリング反応に対しても非常に高い活性を示すことを明らかにした(J.Am.Chem.Soc.2005,127,6632.)。本申請研究では、厳密な調製条件(調製時のpH、金属イオン濃度など)のコントロールによる高度に表面設計した担持金属触媒の調製(目的とする反応に合わせた触媒設計)、調製した担持金属触媒を用いたファインケミカルズ合成(主として酸化反応系の開発)を指向した実用的な触媒反応系の開発、を行ったところ下記の2種類の不均一系触媒反応系の開発に成功した。(i)厳密な金属イオン濃度、pHコントロールによりアルミナのような無機酸化物担体上に高分散に水酸化ルテニウム種を担持することに成功した。実際、これが分子状酸素を酸化剤とするアルコール、アミン、芳香族炭化水素類の酸化反応に対して他に類を見ない高活性、高選択的な優れた不均一系触媒となることを見出した。すなわち、究極の環境調和型の溶媒である水中で、種々の有機官能基変換反応を行うことができた。例えば、本触媒は水中でのニトリル化合物のアミドへの水和反応、ナフトール、フェノール類のカップリング反応に対しても非常に高い活性を示すことを明らかにした。(ii)申請者は、イミダゾリウムカチオンをもつイオン性液体で表面修飾したSiO_2を調製し、ペルオキソタングステート[{W(=O)(O_2)_2(H_2O)}_2(μ-O)]^<2->を静電的な相互作用により強固に固定化することに成功した。この触媒を用いると、過酸化水素を酸化剤とする種々のオレフィン類のエポキシ化反応が効率よく進行する。本触媒では、反応中の活性成分の溶出もなく、触媒活性も相当する均一系触媒と比べてほぼ同程度であることから、均一系の触媒活性を保持したまま固体上に担持できたといえる。したがって、上記の例のように触媒担体を工夫することで、申請者が独自に開発してきた種々のポリオキソメタレート化合物をその活性を保持したまま固定化でき、優れた不均一触媒反応系を構築できた。
脂肪細胞の分化を抑制する新規タンパク質の機能解析

褐色脂肪組織は糖や脂肪を積極的に分解して熱を産生するユニークな脂肪組織である。この組織に特徴的に発現していることが予想される新規タンパク質の解析の結果、本タンパク質がダイナミンと結合してエンドサイトーシスを制御する可能性が示唆された。このタンパク質を前駆脂肪細胞に過剰に発現させると成熟脂肪細胞への分化が抑制されたことから、その発現亢進は脂肪組織の発達を抑制して肥満の解消や予防に繋がることが期待される。褐色脂肪組織(brown adipose tissue : BAT)は糖や脂肪を積極的に分解して熱を発生するユニークな組織であり、その活性化は肥満の防止に繋がることが期待される。BATに特徴的に発現しているタンパク質はこの組織のユニークな機能と密接に関わっていると予想されることから、研究代表者はBATに特徴的なタンパク質の探索を行い、ラットBATに豊富に存在する機能未知のタンパク質2-88を遺伝子レベルで同定した。これまでの解析により、(1)脂肪細胞のモデル細胞であるマウス3T3-L1に2-88を恒常的に発現させると、3T3-L1は脂肪細胞に分化しなくなること、(2)2-88は他のタンパク質と相互作用するSH3ドメインを有しており、ラット脳から抽出したタンパク質を用いた実験においてはエンドサイトーシスに重要なdynaminと結合しうること、を明らかとしている。以上から、2-88は標的タンパク質と結合することで脂肪細胞の分化を抑制している可能性が考えられる。本年度は2-88特異抗体の作製を試みた。その結果、ラットのBATに存在する2-88タンパク質を検出することができる抗体を得ることに成功し、本抗体を用いて免疫沈降法により2-88を精製する手法を確立した。また、上記の2-88恒常発現3T3-L1細胞株の樹立には時間がかかるため、恒常発現細胞株を得る過程の細胞集団を実験に用いたところ、その場合でも2-88の過剰発現は3T3-L1の脂肪細胞への分化を抑制することを見出した。この実験系により、それほど時間をかけることなく、2-88発現3T3-L1を得ることが可能となった。そこで今後はこの発現系を用いて、2-88変異体を3T3-L1に発現させて脂肪細胞への,分化への影響を調べ、2-88のどの部分が分化抑制に関わるのかを解析してその機能を明らかとする。哺乳動物に存在する褐色脂肪組織(brown adipose tissue : BAT)は生体のエネルギー源である糖や脂肪を積極的に酸化分解して熱を産生するユニークな脂肪組織である。BATを活性化すれば由満防止に繋がることが期待されることから、我々はBATに特徴的に発現しているタンパク質の同定と解析を行っている。2-88はBATに特徴的なcDNAとしてラットから単離された。2-88は未知のタンパク質をコードしていることが予想されたことから、我々はこのタンパク質の機能を明らかとする目的で研究を開始した。2-88を培養細胞に過剰発現させたところ、前駆脂肪細胞から成熟脂肪細胞への分化が抑制され、2-88は脂肪細胞の分化を制御している可能性が示唆されたが、その機能の詳細は明らかでない。そこで本研究では生体内(特にBAT)に存在する2-88を検出・精製することを試みた。これまでに、2-88に対する特異抗体を複数作成し、培養細胞で過剰に発現させた2-88をウェスタンブロット法により検出し、免疫沈降法により精製する手法を確立した。そこで本年度は作成した抗体を使用して、ラットのBAT内在性2-88の検出およびその精製を試みた。作成した抗体のひとつ#208を用いてBAT細胞抽出液のウェスタンブロットを行ったところ、cDNAの塩基配列から予想されるよりも若干小さなタンパク質が検出された。このタンパク質が目的のBAT内在性2-88かどうかを確認するため#208を用いた免疫沈降法を行ったが、抗体と結合するタンパク質の単離同定には至らなかった。その原因として、内在性2-88量が極めて少なく、また#208の抗原タンパク質に対する結合能が低い可能性が考えられた。そこで現在、作成した特異抗体の中から免疫沈降法やウェスタンブロットに適したものの検索を行っている。褐色脂肪組織(brown adipose tissue:BAT)は糖や脂肪を積極的に酸化分解して熱を産生するユニークな脂肪組織である。BATの活性化は肥満防止に繋がると期待されることから、我々はBAT特徴的に発現し、その機能に関与するタンパク質の同定を試みた。その結果、未知のタンパク質(2-88)をコードするcDNAを単離した。これまでに、2-88を前駆脂肪細胞に発現させると脂肪細胞への分化が抑制されること、C末端側に存在するSH3ドメインがダイナミンと結合することを明らかとしている。本研究では生体内(特にBAT)に存在する2-88の検出とその機能の同定を試みた。

培養細胞で発現させた2-88を検出可能な特異抗体をこれまでに作製しているので、これを用いてラットのBAT内在性タンパク質の検出をウェスタンブロット法により試みたところ、予想されるよりも若干小さなタンパク質が検出された。これが目的とする2-88かどうか確認するため、免疫沈降法も行ったが、抗体と結合するタンパク質の単離同定には至らなかった。その原因として、BAT内在性の2-88量が極めて少ない可能性が考えられた。続いて2-88の機能を明らかとすることを試みた。培養細胞に発現させたタンパク質を共焦点レーザー顕微鏡を用いた免疫染色法で観察した結果、そのほとんどは細胞質に不均一に存在し、一部は小胞体やゴルジ体に局在することが示された。タンパク質の機能ドメイン構造に基づいて欠損体を発現させて観察したところ、BARドメインが細胞質への、SH3ドメインが細胞膜周辺への局在に関与する可能性が示された。またダイナミンと共発現させると細胞質に生じた比較的大きな小胞に共局在することが示された。この小胞は初期エンドソームである可能性が考えられ、2-88は細胞膜付近でダイナミンと結合することでエンドサイトーシスに関わる可能性が強く示唆された。本研究の対象は未知のタンパク質であり、このタンパク質の構造や機能に関する情報は単離ざれたcDNAから予想されるもののみである。細胞内に実際に存在するタンパク質を単離しその構造に関する知見を得ることは、機能を明らかとするために重要である。特異抗体を用いたタンパク質の検出およびその精製に手間取ってはいるものの、作成した抗体がどのような用途で使用できるかの知見が得られてきた。こうした知見に基づいて、抗体を使い分けることにより、標的タンパク質の機能解析研究が進展することが期待できるため、おおむね順調に伸展していると判断する。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度に引き続き、作成した抗体を用いて細胞内在性の2-88タンパク質の検出とその精製を試みる。また、本タンパク質は脂肪細胞の分化を抑制することが明らかとなっている。そこで単離されたcDNAの塩基配列から予想されるタンパク質の機能ドメイン構造に基づいて、変異を導入したタンパク質や部分的に欠損させたタンパク質を前駆脂肪細胞に発現させて、本タンパク質の機能に重要な領域を明らかとする実験も引き続き行う。