hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
等身大の地域施設整備と住宅地ライフエリア・マネジメントに関する研究

都心部では、既存公共施設と居住者のライフエリアとの対応がずれ、施設整備が追い付いていないことが多い。近接性や利便性の点について、地域差(生活格差)が生じている。これからは市民の等身大の視点にたつ地域施設の新しい計画手法が必要である。本研究は、住宅地の質を確保する課題とライフエリアの地域施設の水準を確保する課題を想定し、居住者のライフエリアの質の向上と生活の要望に対応する住宅地ライフエリア・マネジメントの可能性を研究することを目的とする。研究成果は以下の4つである。(1)居住者の施設利用や地域交流によるライフエリアの実態と、ライフエリアの内容・範囲や施設の社会サービスへの要望を明らかにし、ライフエリア情報のアイテムを整理し、情報の体系を構成した。(2)居住者の要望と評価によってライフエリアの理念の理論を発展させた。また、小地域ごとのライフエリアの実態把握をモデル的に行うための記述手法を構築した。(3)居住者のライフエリアと関連する要望の情報を前提に、居住者の多様性と地域の多様性の両面をカバーするライフエリア情報データベースを構築した。そのデータベースは、住民調査から得られる情報だけでなく、地域の各所に生活し、個別の生活行動や価値観を持つ居住者自身が利便性を評価できるものである。(4)居住者の多様性と地域の多様性の両面をカバーするライフエリア情報データベースをもとに、住宅地ライフエリア・マネジメントの方法を検討した。(5)海浜ニュータウンにおいて住民とともにライフエリアの質を向上させるマネジメントを実行し、住民参加型ライフエリア・マネジメントとして構築した。本研究は、住宅地の質を確保する課題とライフエリアの地域施設の水準を確保する課題を想定し、居住者のライフエリアの質の向上と生活の要望に対応する住宅地ライフエリア・マネージメントの可能性を研究することを目的としたものである。本年度は、居住者の施設利用や地域交流によるライフエリアの実態と、ライフエリアの内容・範囲や施設の社会サービスへの要望を明らかにし、ライフエリア情報のアイテム・ディレクトリ体系を構成した。(1)既往研究・事例調査ライフエリアやライフエリア・マネージメントに関する国内外の既往研究や先進事例について、事例視察や文献調査を行い、考え方や調査方法を整理した。特にイギリスのアーバンビレッジ、アメリカのニューアバニズム理論に、ライフエリア・マネージメントの類似点を見出した。(2)住民調査によるライフエリア実態と施設サービス要望の整理住民アンケート調査によって、ライフエリア実態については、歩いていける範囲における公共施設及び民間施設利用ごとの実態を把握した。また要望については、環境への要望、施設の立地への要望、サービスへの要望など多種多様な要望の存在を明らかにした。(3)ライフエリア情報のアイテム・ディレクトリ体系の構成地域での生活行動の側面ごとに得られた結果から、ライフエリアおよび要望の全体像を情報として整理し、基本的なディレクトリの体系を仮説的に構成した。本研究は、住宅地の質を確保する課題とライフエリアの地域施設の水準を確保する課題を想定し、居住者のライフエリアの質の向上と生活の要望に対応する住宅地ライフエリア・マネジメントの可能性を研究することを目的としたものである。本年度は、小地域ごとのライフエリアの実態把握をモデル的に行うための手法、および居住者の要望と評価によってライフエリアの理念の理論を発展させた。(1)個人のライフエリアの判別と評価コンピュータを用いた人口統計などのデータ処理によって、同一施設(日常生活で利用する商業施設を含む地域施設)利用体系をもつ個人を判別し、対象地域をコモンエリアごとに分割する手法を構築し、エリア分割を行った。さらに、コモンエリアを、施設への近接性など居住者の要望条件等の質の基準から評価するとともに、計画的な立場から施設整備などの方向性を見出した。(2)ライフエリアデータの蓄積と検討ライフエリア実態に関する情報を蓄積するとともに、ライフエリアを評価する質の指標や評価軸を、単に居住者の要望だけでなく、ライフスタイルの歴史的な変化を見通して整理・検討した。

(3)ライフエリアの地域比較と施設配置原則の検討以上の結果から、ライフエリアの類型化、地域相互の相対的なライフエリアの比較評価を行い、地域格差や施設配置の不備を解明し、これからのライフエリアの整備に必要な質の基準や地域施設配置の原則を検討した。本研究は、住宅地の質を確保する課題とライフエリアの地域施設の水準を確保する課題を想定し、居住者のライフエリアの質の向上と生活の要望に対応する住宅地ライフエリア・マネジメントの可能性を研究することを目的としたものである。本年度は、これまでに見出した居住者のライフエリア及び関連する要望のディレクトリを前提に、居住者の多様性と地域の多様性の両面をカバーするライフエリア情報アーカイブを構築した。そのアーカイブは、住民調査から得られる情報だけでなく、地域の各所に生活し、個別の生活行動や価値観を持つ居住者自身が寄稿する双方向型のアーカイブを構成し、利便性を評価できるものである。1.アーカイブのシステム設計昨年度までに仮説的に構成したライフエリア情報のディレクトリ体系に、各個人の多様な情報を記入して完成するアーカイブを構成する。先行して開発したキャンパスの環境・施設のファシリティ・マネジメントシステムを適用し、研究によってアーカイブのソフト技術の改良とフレームワークの必要条件を実験的に明らかにした。2.ライフエリア情報アーカイブの構築対象とする地域社会の居住者とのネットワークと情報の収集により、最終のアーカイブを完成させる。情報の集積途中で、ライフエリア情報を判断して、最初の仮設的なディレクトリを更新して改良した。この実験により、アイテムの追加修正、ディレクトリ体系の改良を加えて、アーカイブの構成を完成させた。都心部では、既存公共施設と居住者のライフエリアとの対応がずれ、施設整備が追い付いていないことが多い。近接性や利便性の点について、地域差(生活格差)が生じている。これからは市民の等身大の視点にたつ地域施設の新しい計画手法が必要であり、本研究は、住宅地の質を確保する課題とライフエリアの地域施設の水準を確保する課題を想定し、居住者のライフエリアの質の向上と生活の要望に対応する住宅地ライフエリア・マネジメントの可能性を研究することを目的とする。本年度は、昨年度までに検討した居住者の多様性と地域の多様性の両面をカバーするライフエリア情報アーカイブをもとに、住宅地ライフエリア・マネジメントの方法を検討した。(1)ライフエリア・マネジメントモデルの検討従来の都市計画や公共団体主導の環境や施設整備では多様で詳細な実感的要望へのニーズに応えられなかったが、先に提案したライフエリア情報アーカイブを基点として、居住者の個人的関心や行政側の情報が相互に連携するシステムを開発することによって、住宅地のライフエリアの質を向上させるマネジメントモデルを検討した。(2)ライフエリアの質のマネジメント方法の検討
肺癌細胞の化学療法剤耐性形質獲得過程におけるp73アポトーシス経路の関与

癌抑制遺伝子p53のファミリー遺伝子であるp73を中心に,p63もふくめて検討を行なった.その結果,肺癌細胞株においてp73遺伝子の変異を高頻度に認めたため,その肺発癌における役割に関してさらなる検討を加えることを目的として,変異p73遺伝子のその遺伝子機能に対する影響を検討した.3種の肺癌細胞株にp73遺伝子の異常が認められたが,そのうち,特にNCI-H1155にみられた異常が特に興味深いものであった.NCI-H1155のp73遺伝子は,そのDNA結合領域内に異常を持っており,この異常は蛋白の核局在には影響を与えず,蛋白の転写活性は消失していた.さらに,p73のコロニー形成能も消失していた.変異蛋白は,野生型蛋白との共存下で,野生型蛋白の機能を阻害した.よって,このmutationは,dominant-negativeなmutationであることが明らかとなった.さらにNCI-H1155は,p53にも,そのDNA結合領域内にinactivatingな異常を有していることも確認した.これらの結果は,p53,p73が同時に抑制されることが,発癌上有利に働く可能性があることを示唆している.p53と比較し,p73の遺伝子異常がそれほど認められないため,p73を通るアポトーシス経路の重要性に関しては議論の多いところである.我々の結果は,p73依存性アポトーシス経路の重要性を示唆するものである.癌抑制遺伝子p53のファミリー遺伝子であるp73を中心に,p63もふくめて検討を行なった.その結果,肺癌細胞株においてp73遺伝子の変異を高頻度に認めたため,その肺発癌における役割に関してさらなる検討を加えることを目的として,変異p73遺伝子のその遺伝子機能に対する影響を検討した.3種の肺癌細胞株にp73遺伝子の異常が認められたが,そのうち,特にNCI-H1155にみられた異常が特に興味深いものであった.NCI-H1155のp73遺伝子は,そのDNA結合領域内に異常を持っており,この異常は蛋白の核局在には影響を与えず,蛋白の転写活性は消失していた.さらに,p73のコロニー形成能も消失していた.変異蛋白は,野生型蛋白との共存下で,野生型蛋白の機能を阻害した.よって,このmutationは,dominant-negativeなmutationであることが明らかとなった.さらにNCI-H1155は,p53にも,そのDNA結合領域内にinactivatingな異常を有していることも確認した.これらの結果は,p53,p73が同時に抑制されることが,発癌上有利に働く可能性があることを示唆している.p53と比較し,p73の遺伝子異常がそれほど認められないため,p73を通るアポトーシス経路の重要性に関しては議論の多いところである.我々の結果は,p73依存性アポトーシス経路の重要性を示唆するものである.本科学研究費補助金を用いて,現在までに行った研究の結果をここに報告する.(1)肺癌におけるp73変異遺伝子のクローニング,およびその機能解析肺癌において認められたp73変異遺伝子を,p73変異を持った3種類の細胞株よりクローニングした.現在までに,細胞株を含めて,自然界に認められるp73変異の数はごく少なく,したがってp73の正常機能解析に使用できるp73変異は2-3種類に限られていた.これらの,クローニングしたp73変異遺伝子の機能解析を,p21WAF1,BAXなどのreporter plasmidを使用して行っている.機能解析が終了し次第,これらの貴重な変異遺伝子に関して,論文を作成,提出する予定である.(2)肺癌細胞株を使用した,p73誘導遺伝子の検討p73はp53とは独立した,アポトーシス経路を形成していることが報告されている.p73が直接働き掛ける遺伝子のうち,p21などはp53と共通しているが,p73が特異的に働く遺伝子に関しては,全く明らかになっていない.それを解析するためには,p53の影響のない細胞株で,さらにp73が変異を起こしている細胞株が必要である.これは,p73とp53のダブルノックアウトマウスで可能であるが,そのようなマウスの作成は,我々の持っている材料では困難である.しかし,われわれが現在検討中の肺癌細胞株は,p73とp53の両方に異常を持っており,この解析が可能と思われる.われわれは,これらの細胞株に一時的発現によりp73を発現させる手法を確立した.現在その細胞を使用して,p73の下流遺伝子の検索が進行中である.本科学研究費補助金を用いて、現在までに行った研究の結果をここに報告する.(1)肺癌におけるp73変異遺伝子のクローニング,およびその機能解析肺癌において認められたp73変異遺伝子を,p73変異を持った3種類の細胞株よりクローニングした.現在までに,細胞株を含めて,自然界に認められるp73変異の数はごく少なく,したがってp73の正常機能解析に使用できるp73変異は2-3種類に限られていた.これらの,クローニングしたp73変異遺伝子の機能解析を,p21WAF1,BAXなどのrepoeter plasmidを使用して行った.この結果,NCI-H1155細胞のp73遺伝子異常は,dominant negativeなものであることが明らかとなった.(2)肺癌細胞株を使用した,p73誘導遺伝子の検討

p73はp53とは独立した,アポトーシス経路を形成していることが報告されている.p73が直接働き掛ける遺伝子のうち,p21などはp53と共通しているが,p73が特異的に働く遺伝子に関しては,全く明らかになっていない.それを解析するためには,p53の影響のない細胞株で,さらにp73が特異を起こしている細胞株が必要である.これはp73とp53のダブルノックアウトマウスで可能であるが,そのようなマウスの作成は,我々の持っている材料では困難である.しかし,われわれが現在検討中の肺癌細胞株は,p73とp53の両方に異常を持っており,この解析が可能と思われる.われわれは,これらの細胞株でp73発現を誘導できる細胞株を製作中である.
不完全な知識のもとで概略解を得る推論技術の研究

人間のような柔らかな処理をコンピュータ上に実現することを目指し、知識の不完全性を許容する推論法およびそれに利用する常識知識の獲得・知識ベース化について研究した。前者については、不足知識を類似知識や常識知識で補い概略解を得る推論法(ARSK)の改良およびその推論における新たな知識表現形式(WPL)の提案を行った。WPLは、既存の自然言語処理ツールを用い自然言語文から自動変換することを想定した、言葉ベースの拡張型-階述語論理であり、単文、複文に関わらず一つの文を一つの素式で表現することを特徴とする。推論では、WPLで表現された知識を順序ソート論理の枠組みを用いて処理するが、本研究では複合概念からなるソートの内部構造まで立ち入って処理できるようこの枠組みを拡張した。本推論法については、その健全性・完全性の証明、推論エンジンの具体化と有効性の確認等の課題が残されており、今後さらに研究を継続する必要がある。後者については、主にこれまで構築を進めてきた国語辞書をもととした概念ベースの評価およびその体系化を行った。評価は、言葉の意味の類似性判別能力に関して、考案した評価法による機械的評価および人間の感覚による主観的評価により行い、いずれにおいても平均的には一般的なシソーラス以上の性能が得られることを確認した。また、複合語、造語、表記揺れ等の問題を解決し、基本的にはあらゆる概念に対応可能な類似度算出ツールとして体系化を図った。さらに、国語辞書の語義文上の特徴を利用した事実知識獲得法、接続詞の意味的特徴を利用した因果知識獲得法について研究した。人間の判断に近い柔らかな処理をコンピュータ上に実現することを目指し、知識が不完全(欠落、誤り、矛盾等)でも、常識知識を活用してその不完全さに応じた概略的な解答を提示する推論技術(概略推論法)ついて研究した。また、そのベースとなる常識知識の電子化文書からの自動獲得法について研究した。以下に主な研究成果を示す。1.概略推論法の研究本推論法における知識表現法について、(1)日常的日本語文をある程度正確に表現でき、かつ、その意味が一意に定まる、(2)電子化辞書等の利用可能なツールを用いて日本語文から容易に変換できる、(3)述語論理をベースとした推論処理との適合性が良い、等を条件として研究した。この結果、基本的な知識構成要素を単語(名詞句や複合語も可)とし、かつ、引数部の項は深層格によるラベル付けを行なう、従来の述語論理を大幅に拡張した表現法を提案した。さらに、単文や簡単な複文を対象とした、この表現形式への変換法の開発を進め、その基本部分を構築した。2.常識知識ベースの研究概念ベース(言葉の意味の類似性判別用)関連については、共起情報をベースとした構築法および観点を考慮した場合の類似度計算法について主に研究した。前者については、各種電子化文書(新聞記事、辞書、インターネット情報)を対象とした、共起情報獲得用ツールを構築した。後者については、観点の属性の属性値を考慮し、非線形的に比較単語の属性値を強調する計算法を開発した。また、概略推論において直接利用する常識知識ベースについては、国語辞書の語義文からの知識獲得法について研究した。これまで、数種の表現パターンからの自動獲得法を開発し、約2000個の簡単な知識を獲得している。1.概略推論法の研究言葉をベースとする拡張型の述語論理表現法(昨年度提案)を想定した、推論処理法および自然言語文からの変換法について研究した。

前者に関しては、従来の述語論理では素式の引数は個体を表す定数、変数、関数に限定されていたが、これを個体の集合である概念まで拡張した場合の照合処理法を明らかにした。また、後者に関しては、昨年度は主に単文を対象としていたが、今年度は一般的な複文まで変換可能とする基本技術を開発した。現在、省略のない文法的に正しい複文については約80%程度を変換可能である。2.常識知識ベースの研究これまで構築してきた概念ベースに関しては、その類似性判別能力を従来のシソーラスと比較して定量的に評価した。この結果、我々が既に提案している評価法でも、また広く一般的に用いられている人間の感覚に基づく評価法でも、概念ベースの方が高い類似性判別能力があることが示された。また、常識知識の自動獲得に関しては、これまでの国語辞書からの事実知識の獲得法に加え、一般電子化文書からの因果知識の獲得法について研究した。今期は、接続詞"にもかかわらず"を含む文の特徴に着目した、否定的な因果知識の獲得法を考案した。人間の判断に近い柔らかな処理をコンピュータ上に実現することを目指し、知識が不完全(欠落、誤り、矛盾等)でも、常識知識を活用してその不完全さに応じた概略的な解答を提示する推論技術(概略推論法)ついて研究した。また、そのベースとなる常識知識の獲得法等について研究した。以下に主な研究成果を示す。1.概略推論法の研究これまで提案してきた言葉をベースとした知識表現法の改良とその推論処理法の研究を進めた。新たな知識表現法は、既存の辞書やツールを利用した自然言語文からの自動変換を意識した表現法であり、単文だけでなく複文もひとつの述語式で表現される。具体的には複文の場合は、従属節は主節を表す述語式の述語部や引数部に埋め込まれて表現される。さらに、知識構成要素は全て言葉(概念)であり、表現上は変数や定数は用いない。また、この表現形式に対する推論法は、基本的に拡張型の順序ソート論理の枠組みに基づく方法で、引数中の概念をソート付の変数あるいは定数とみなし導出処理を行う。この枠組みでは、単一化の条件となるべきソート間の関係を処理の繰り延べ項として導出節に付加するが、推論処理の効率化のため従来の生成法を改良するとともに、ソートとして複雑な概念構造を取れるよう推論規則の拡張を行った。2.常識知識ベースの研究主に、観点を考慮した類似度判定法について研究し、各概念をベクトル表現していた従来手法に対し、ベクトルの要素もさらにベクトル表現して概念を表す手法とそれを用いた類似度計算法を提案した。また、引き続き国語辞書からの事実知識の自動獲得、インターネット情報を含む一般文書からの因果知識獲得について研究した。人間の判断に近い柔らかな処理のコンピュータ上での実現、さらには内部処理を全て言葉ベースで行う"言葉で考えるコンピュータ"の実現を目指し研究を進めた。具体的には、今期間は主に言葉ベースの知識表現法(WPL)とその推論処理法、自然言語文のWPLへの自動変換法およびこれまでの概念ベースの拡充について研究した。1.言葉ベースの知識表現法WPLとその推論法これまで提案してきた言葉をベースとした知識表現法WPLの改良とその推論処理法の研究を進めた。
餌料環境変動が動物プランクトンの加入・成長・生残に与える影響の解明

親潮域の動物プランクトンの多くは春季珪藻ブルームに依存して再生産・成長するが、餌環境変動が動物プランクトン個体群に与える影響の詳細は不明である。本研究はカイアシ類Eucalanus bungiiの休眠覚醒・産卵・卵孵化に体内蓄積脂質の代謝と摂餌による珪藻由来の必須脂肪酸摂取が重要な要因であることを示し、珪藻ブルームのタイミングと規模が本種の再生産の鍵を握っていることを示した。3月、5月。7月に東北水研が実施している親潮・混合域モニタリング調査航海に乗船し、現場における餌環境とカイアシ類、特に春季ブルームを利用して産卵を行うEucalanus bungiiの生物量、分布深度の季節変化にっいて調査を行った。さらに産卵期にあたる5月航海では、成体雌の産卵速度と孵化成功率および摂餌速度と餌料選択性について、複数の測点で実験を行った。その結果、現場での卵生産は原則として現場の植物プランクトン量(クロロフィル)に依存していることが明らかとなった。ただし現場での孵化率は最高でも平均40%程度と、既往の知見に比べ低い値を示し、この原因の解明が次年度以降の課題として重要であると考えられた。同時に行った摂餌実験では、本種は大型の珪藻類を中心とした植物プランクトンを好んで摂食していることが明らかとなり、同時期に出現する同サイズ種のNeocalanus cristatusに比べ移動能力のある微小動物プランクトンに対する選択性が低いことから、現場における大型珪藻類の多寡が本種の加入を左右する要因の一つであると推測された。以上の結果をふまえ次年度以降は現場における産卵速度、孵化成功率と餌環境との関連についてさらに測定例を増やして検討することを計画している。7月航海では春季産卵期に生み出され加入した幼体の死亡要因を検討するため、各ステージの個体を採集し、餌のない環境下での飢餓耐性を測定した。飢餓耐性は成長とともに高く、また水温の上昇とともに低くなったが、高水温に対する耐性はコペポダイト4期以降に著しく低下することが明らかとなった。また行動観察、生理実験用個体の安定供給を目的として現場から得られた卵から孵化した個体の飼育も試みた。餌料、飼育容器、飼育方法などの工夫の結果、卵から成体まで成長させることに成功した。成体に至るまでに7ヶ月を要したが成熟にはいたらず、成熟要因の解明が次年度以降の課題として残され、その第一段階として酸素電極を用いた呼吸速度の測定からそれぞれの個体の生理状態を把握することを計画している。4月,5月,6月に親潮域において春季ブルームを利用して産卵を行うEucalanus bungiiの生物量,分布深度,産卵速度と環境要因との関連についての集中観測を行った。現場での卵生産の開始は表層のクロロフィル量に依存しており,本種の再生産開始のタイミングが春季ブルームに依存していることが示された。産卵開始にはまた表層出現後,体内に蓄積する油球(脂質)のサイズ(直径)が体長3.8%以上に達する必要があることが,飼育実験および現場試料から示され,表層生産物を利用して産卵する本種においても,脂質の体内蓄積が重要であることが示された。昨年までの結果同様,現場での卵生産は原則として現場の植物プランクトン量(クロロフィル)に依存していたが,現場での卵艀化率は080%の間で大きく変動した。この変動は産出される卵の脂肪酸組成に左右されており,不足する脂肪酸の種類によって,正常な卵発生のいくつかの過程が妨げられることが明らかになった。とりわけ,十分量の細胞膜を構成するリン脂質や,発生を促進するトリアシルグリセロール等は正常な卵発生に不可欠であると考えられ,これら脂肪酸の環境中からの取り込み(摂餌)や母体内での代謝過程にっいては,さらに検討を加える必要がある。また,夏季には沿岸性種を用いて,飢餓状態(餌料欠乏)が幼体生残や加入に与える影響にっいて,室内実験を行った。餌料が比較的豊富な沿岸域においては,半日1日程度の餌不足が生残に大きな影響を与える可能性が示された。親潮域カイアシ類群集に優占し,春季ブルームを利用し,再生産を行うEucalanus bungiiをモデルとして,餌環境変動がカイアシ類再生産と加入成功に与える影響について調査を行った.本種の再生産開始のタイミングは春季ブルームに依存していた.産卵開始には表層出現後,体内油球(脂質)のサイズ(直径)が体長の3.8%以上に達する必要があることが示された.化学分析の結果,摂餌および蓄積脂質の変換を通じて体内にリン脂質を蓄積することが産卵開始の必須条件であることが明らかとなった.産卵開始後の卵生産は原則として現場の植物プランクトン量に依存していたが,現場での孵化成功率は0-80%の間で大きく変動した.孵化成功率を下げる要因として,1)異常卵産卵,2)非孵化卵産卵,3)奇形幼体孵化,の3つが認められた.

このうち,1)の発生率は雌成体および卵のリン脂質量と,2)の発生率は卵のトリアシルグリセロール(TAG)中に含まれるEPA量と有意な負の相関を示した.雌体内および卵中のリン脂質量は現場餌環境のリン脂質濃度とは相関が認められず,摂餌開始前より体内濃度が増加していたことから,雌体内で他の脂質クラスや摂食物を利用して生合成されるものと推定された.一方,TAG中のEPAは、珪藻由来の脂肪酸であり摂餌によって取り入れられた後,雌体内で卵中のTAGに分配されていると考えられた.一方,奇形幼生出現率は,今回測定した環境要因と直接の因果関係は見いだせず,珪藻由来アルデヒドなどの発生阻害物質が関与している可能性を考慮する必要があると考えられた.これらの結果は,本種の休眠覚醒から産卵開始・卵孵化成功に至る過程において,体内蓄積脂質の代謝と摂餌による珪藻由来の必須脂肪酸摂取が重要な要因であることを示し,親潮域春季珪藻ブルームのタイミングと規模が本種の再生産の鍵を握っていることを示唆している.
神経発芽におけるHPC-1の機能に関する研究

神経系の細胞に多く発現しているHPC-1/syntaxin 1Aは細胞内の膜融合過程に関わる膜結合であると考えられている。さらに、これまでの我々の研究結果から、この蛋白質の機能を阻害すると細胞の形態が変化することが明らかになってきた。そこで本研究は、このような細胞の形態の変化を引き起こすメカニズムの一端を明らかにするために行った。まず、初めにこのHPC-1/syntaxin 1Aには、細胞骨格蛋白であるtubulin結合のコンセンサス配列と類似した配列が存在していることから、その結合の有無について検討を行った。その結果、in vitro及びin vivoでの結合が示唆された。また、合成peptideを用いた結合阻害実験の結果から、この結合はtubulin結合のコンセンサス配列と類似した配列(アミノ酸:89108)によるものであることが明らかになった。次に、このHPC-1/syntaxin 1Aとの結合による微小管形成に対する効果について検討した。その結果、in vitroでtubulinの重合をmonitorしたところ、その重合はHPC-1/syntaxin 1Aの存在下で濃度依存的に抑制された。さらにHPC-1/syntaxin 1Aの存在下で重合させたtubulinを電顕で観察したところ、重合したtubulinの長さが顕著に短くなっていることがわかった。以上の結果から、HPC-1/syntaxin 1Aはtubulinと結合してその重合に対して抑制的に作用していると考察された。また、HPC-1/syntaxin 1Aを発現しているPC12細胞においてその遺伝子の発現をアンチセンスRNAを発現させることにより、その蛋白の発現を抑制した細胞株の確立を行った。この株細胞は細胞機能や形態の面でコントロールのPC12細胞と大きく異なっていた。この細胞を用いた詳細な検討は現在行っているところである。
小児期発症インスリン依存性糖尿病の病因、長期予後に関する研究

1.IDDMの発症感受性遺伝子:HLA抗原遺伝子の解析DQα鎖遺伝子、DQβ鎖遺伝子解析に続き、DRβ鎖遺伝子の解析を行った。IDDMではDRB11501が有意に低く、0405(S)、0901(V)が有意に増加していた。何れも非Aspであり、白人の発症を規定しているDQβ鎖遺伝子と同じ遺伝子型がDRβ鎖遺伝子に見られた。唯一の例外はDRB1 0802(D)でIDDMで有意に増加していた。この結果、日本人IDDM発症感受性を規定している遺伝子型はDQA1(R),DQB1(D),DRB1(nD)のhomozygotesの発症危険率が2.87と最も高いことが明らかになった。日本人ではDRβ鎖遺伝子が、DQβ鎖遺伝子より強く発症に関わっていることが示唆された。2.小児期発症IDDM,NIDDMのミトコンドリア遺伝子異常3.IDDM発症時の自己抗体・CoxBウイルスの同定IDDMの発症時の血清ICA,GAD、抗インスリン抗体、最も新しいICA512(IA-2)について検討した。38例の発症間近な症例に於いて20例(52.6%)が陽性であった。また発症時の血清よりCoxBウイルス特異的mRNAをRT-PCR法にて同定を試みたが、今の所陽性者は見つかっていない。4.小児期発症インスリン依存性糖尿病児の長期予後に関する研究1973-1992年に北海道で発症した450例の長期予後について調査した。また、種々の国際共同研究に参画し、国内共同研究を組織し、研究した。1.HLA抗原の解析:HLADQβ、α鎖遺伝子解析を行い、発症率の高い欧米諸人種及び発症率の低い中国、韓国人との比較を行った。HLA-DQα鎖遺伝子52番目のアミノ酸がアルギニン(R)である、DQA1 0301はどの人種でもIDDM患者で有意に増加していた。これに対しDQβ鎖遺伝子57番目のアミノ酸が非アスパラギン酸(nD)である頻度は人種間で大きく異なっていた。日本人は唯一IDDMと正常対照の間に差を認めなかった。日本人より発症率の低い韓国人、中国人は白人の中間の値であった。発症率の高い白人ではDQB1 nD(57),DQA1 R(52)から成るdiabetogenic heterodimersが発症を規定すると考えられるが、発症率の低い人種ではこれだけでは説明できず、他の因子(環境因子等)が関係していることが想像された。2.発症に関与する自己抗体:抗GAD、IAA、ICA抗体について、年齢別、罹病期間別に測定した。IAA抗体は低年齢群に高く、GAD、ICA抗体は年齢と共に陽性率は高くなっていた。CoxBウイルスP2-C蛋白に対する抗体にてELISA法による測定法の検討を行ったが、まだ結果が出るに至っていない。最近ヒト膵島ライブラリーからICA512抗原が単離された。IDDM患者血清中に抗ICA512抗体が証明された。発症前又は発症早期に認められ、短期間に消失することも明らかにされてきた。小児についても検討中である。3.患者血清中のCoxBウイルスRNAの同定:発症間もないIDDM患者血清中にエンテロウイルスRNAが同定され、Cox3、4ウイルスとホモロジーが強くあることが明らかにされた。現在発症間もない患者血清から、RNAを抽出し、DNAに変換後PCR法で増幅し、ウイルス同定を検討している。現在までに、同定は出来ていないが、症例を増やして検討中である。4.小児期発症IDDM患者の長期予後:前任地で確立したれregistryの症例約400例について、現在まで3回の予後調査を行ってきた。

最後の調査から5年が経過したので、再度調査用紙を作成し、調査を予定している。1.IDDMとHLA遺伝子前年に続き、HLA抗原遺伝子と発症の関係を研究した。DQα鎖遺伝子においては人種間で大きな差はなく、DQA1 03遺伝子が発症を規定すると考えられた。DQβ鎖遺伝子は白人と日本人で大きな差を認め、この違いについてDRβ鎖遺伝子との遺伝子型との組み合わせが重要である、との仮説の基に研究を進めている。DRβ鎖遺伝子解析を進めてる。2.小児期発症IDDM,NIDDMのミトコンドリア遺伝子異常小児糖尿病患者のミトコンドリア遺伝子異常の解析を行った。ミトコンドリア遺伝子異常のうち糖尿病の発症と関係があると考えられている3243A-G,3316G-A,3394T-C,変異について解析した。3243A-G変異はIDDM症例155例中に遺伝子異常は認められなかった。3316G-A変異はIDDM群全体で155例中2例(1.3%)に遺伝子異常が確認された。正常対照者の遺伝子頻度は406人中4人(0.1%)であり、両群間に有意差は認めなかった。3394T-C変異はIDDM全体では155例中5例(3.2%)にこの遺伝子異常が確認された。5例のうち2例は兄妹例であった。正常対照者の遺伝子頻度は250人中3人(1.2%)であり、両群間に有意差は認めなかった。NIDDM30例には何れの遺伝子異常も確認されなかった。遺伝子異常例の臨床像、意義を検討する。3.IDDM発症時の自己抗体・CoxBウイルスIDDMの発症時に種々の自己抗体が証明され、この中でICA、GAD、IAA抗体は一般的である。最も新しいICA512(IA-2)について検討した。38例の発症間近な症例に於いて20例(52.6%)が陽性であった。また発症時の血清よりCoxBウイルスをRT-PCR法にて同定を試みている。4.小児期発症インスリン依存性糖尿病児の長期予後に関する研究1973-1992年の間に北海道で発症した447例のPopulation-basedの疫学、予後の研究を進めている。現在までの集計で9名の死亡が確認された。DQα鎖遺伝子、DQβ鎖遺伝子解析に続き、今年度はDRβ鎖遺伝子の解析を行った。IDDMではDRB11501が有意に低く、0405(S)、0901(V)が有意に増加していた。何れも非Aspであり、白人の発症を規定しているDQβ鎖遺伝子と同じ遺伝子型がDRβ鎖遺伝子に見られた。この結果、日本人IDDM発症感受性を規定している遺伝子型はDQA1(R),DQB1(D),DRB1(nD)のhomozygotesの発症危険率が7.36と最も高いことが明らかになった。以上の結果より、日本人ではDRβ鎖遺伝子がより発症に関わっていることが示唆された。2.小児期発症IDDM,NIDDMのミトコンドリア遺伝子異常3.IDDM発症時の自己抗体・CoxBウイルスの同定IDDMの発症時の血清ICA、GAD、抗インスリン抗体、最も新しいICA512(IA-2)について検討した。
Ｎｏｇｏ受容体アンタゴニストＬＯＴＵＳの神経突起伸長作用機構

LOTUSは、中枢神経系の再生を妨害する要因であるNogo receptor-1(NgR1)のアンタゴニストである。LOTUSの新たな機能として神経突起の伸長作用を発見した。本研究では、LOTUSの神経突起伸長作用に関して解析した。NgR1遺伝子欠損マウスを用いてLOTUSの神経突起伸長作用を媒介する神経細胞側の分子を検討したところ、NgR1以外にLOTUSと相互作用する分子が存在し、LOTUSの神経突起伸長作用は未同定のLOTUS相互作用分子を介することが明らかとなった。本年度はLOTUSの神経突起伸長作用機構について解析した。申請者らは、LOTUSが網膜神経節細胞の神経突起を伸長させること、その神経突起伸長作用はLOTUSの結合分子Nogo receptor-1(NgR1)以外の未同定分子を介することを見出した。LOTUSの神経突起伸長作用に関わる分子を同定するため、LOTUS相互作用分子を探索する2種のスクリーニング法を検討した。(1)NgR1のノックアウト(KO)マウスの網膜神経節細胞に発現するcDNAライブラリーの作製。(2)NgR1のKOマウスの培養網膜神経節細胞に精製したストレプトアビジン結合タンパク質(SBP)融合のLOTUS(SBP-LOTUS)を結合させ、SBP-LOTUSと相互作用する分子を精製する実験。(1)に関しては当該網膜神経節細胞mRNAをcDNAライブラリー作製に必要とされる量の約10%収集した。(2)に関してはSBP-LOTUS発現プラスミドの構築が完了した。本研究課題はLOTUS相互作用分子の同定が極めて重要であることから、申請者は、LOTUSの相互作用分子を探索するもう一つのスクリーニング手法に、レチノイン酸により神経分化させたマウス神経芽細胞腫由来の細胞株Neuro2Aを用いた。神経分化Neuro2Aにアルカリホスファターゼ融合のLOTUSが結合することを明らかにした。さらに、LOTUSは神経分化Neuro2Aの神経突起を伸長させることを見出した。この結果は、神経分化させたNeuro2AにLOTUSの神経突起伸長に関わる分子が発現および機能していることを示唆する。神経分化させたNeuro2Aから、SBP-LOTUSと相互作用する分子を精製する実験を行うために、申請者はSBP-LOTUS安定発現株Neuro2Aを樹立した。来年度は以上3種のスクリーニング法を用いて、LOTUSの相互作用分子の同定を行う。本年度も昨年度に引き続きLOTUSの神経突起伸長作用機構について解析した。申請者らはLOTUSが網膜神経節細胞の神経突起を伸長させること、およびこの神経突起伸長作用はLOTUSの結合分子Nogo receptor-1(NgR1)以外の未同定分子を介することを見出した。LOTUSの神経突起伸長作用に関わる分子を同定するため、LOTUS相互作用分子を探索するための3種の手法を検討した。(1)アルカリホスファターゼ(AP)融合のLOTUS(AP-LOTUS)が結合する相互作用分子をコードするcDNAクローンを単離するために、NgR1のノックアウト(KO)マウスの網膜神経節細胞に発現するcDNAライブラリーを作製する。(2)ストレプトアビジン結合タンパク質(SBP)融合のLOTUS(SBP-LOTUS)精製タンパク質を結合させたNgR1のKOマウスの培養網膜神経節細胞から、SBP-LOTUSと相互作用する分子を精製する。(3) AP-LOTUSが結合し神経突起を促進させる細胞株からSBP-LOTUS安定発現細胞株を樹立し、樹立したSBP-LOTUS安定発現細胞株からSBP-LOTUSと相互作用する分子を精製する。(1)に関しては当該網膜神経節細胞mRNAをcDNAライブラリー作製に必要とされる量の約20%収集した。(2)に関しては分泌型SBP-LOTUS発現プラスミドの構築が完了し、SBP-LOTUSタンパク質を精製した。(3)に関しては膜結合型SBP-LOTUS発現プラスミドの構築が完了した。一方、レチノイン酸により神経分化させたマウス神経芽細胞腫由来の細胞株Neuro2Aは、AP-LOTUSの結合が認められること、およびAP-LOTUSにより神経突起伸長が誘起されることを明らかにした。そこで、申請者はNeuro2AのSBP-LOTUS安定発現株を樹立した。現在、これらの3種の手法を用いてLOTUSの神経突起伸長作用に関わる分子を同定するための実験を遂行中である。LOTUS相互作用分子を探索する各スクリーニング法において、材料の作製がおおむね完了していることが理由として挙げられる。25年度が最終年度であるため、記入しない。

来年度は、本年度作製した材料を用いて、研究実績の概要に記載した3種のスクリーニング法により、LOTUSの相互作用分子の同定を行う予定である。25年度が最終年度であるため、記入しない。
高温高圧水反応を用いたバイオプラスチックの循環利用促進技術の開発

本研究は、水熱反応を用いてポリ乳酸から乳酸を回収し、循環型社会を構築するための要素技術開発として行われた研究であり、高温高圧水中におけるポリ乳酸および乳酸の反応挙動を明らかにするとともに、実際の廃棄物を対象とした場合に備え、混合物の反応への影響についても明らかにし、本技術を実用化に近いものにすることを目的としている。高温高圧水を用いてポリ乳酸から乳酸を得るための好適な反応条件は、反応温度220°C、反応時間20分、試料と水の比1:20が好適であることが明らかとなった。ポリ乳酸は、ランダムに分子鎖の切断が起き、低分子化し、乳酸を生成することがわかった。更に、水熱反応の反応条件を制御することによって任意の物性を有するポリ乳酸の製造の可能性が示された。乳酸は、構造が類似しているピルビン酸を中間体として光学純度の低下を起こしていることが明らかとなった。乳酸の光学純度低下の抑制には、反応温度、濃度、H+濃度の制御により可能であることが明らかとなった。反応温度については、160°C以下の反応温度では、乳酸の光学純度の低下が起きないことが分かった。更に、濃度の増加やNaOHの添加によっても光学純度低下の抑制が可能であることが明らかとなった。混合物の場合の反応への影響を検討した。混合物として、実際の廃棄物を対象とした際に混合する可能性を考慮し、物性の異なるポリ乳酸、汎用プラスチック、添加剤(難燃剤、充填剤)について検討を行った。その結果、ポリ乳酸試料が混合物であった場合でも、ポリ乳酸から乳酸を高収率で回収することが可能であることが明らかとなった。更に、汎用高分子との混合では、乳酸回収だけでなく、混合物についてもそのままの状態で回収できることから、有用な技術であることが明らかとなった。今年度は、「(1)乳酸回収に与える反応条件の影響の検討」について主に検討を行った。試料として島津製作所製のラクティTM5000(Mw=2.0×105)を用いた。光学純度がポリ乳酸の結晶性や融点に影響することが知られていることから、モノマー化の過程でのL体、D体に着目しながら研究をすすめた。従来の報告から、高温高圧水が優れた加水分解能力を提供すると言われている250300°Cにおいてポリ乳酸から乳酸の回収を検討した結果、各反応温度において反応時間15分以内に乳酸の回収率は80%以上になることが分かった。反応温度300°Cでは反応時間が30分経過すると回収される乳酸の量が減少した。これは、早い時間に生成した乳酸が時間の経過により乳酸自体が分解しているものと考えられる。回収した乳酸の光学純度を測定したところ、反応温度の上昇、反応時間の経過と共に、光学純度が低下する傾向が確認された。反応温度160200°Cにおいてポリ乳酸から乳酸の回収の検討をした結果、試料として用いたポリ乳酸の融点は176°C以下でも乳酸の回収が可能であることが分かった。この結果より、ポリ乳酸は試料内部に高温高圧水が浸透し、内部より加水分解反応によって低分子かすることがわかる。分子量が低下することによって融点の低下が引き起こされる。融点の降下が反応温度を下回った際に、試料が溶融し加速的に乳酸に分解される。今回、反応温度と反応時間が回収される乳酸に与える影響について検討した結果、ポリ乳酸から光学純度を低下させることなく乳酸を回収するには反応温度220230度、反応時間20分が好適であることが明らかとなった。
Ｆアクチン形成機構の研究

真核細胞には、アクチンが重合・脱重合を繰り返し、それがセミマクロな細胞全体の運動に統合される現象が観察される。この統合に重要な役割を果たしているのが、アクチン結合蛋白質で、特に、重合核形成促進因子は必須である。重合核形成促進因子が、アクチンの自発的重合過程をどのように改変しているかを調べるために、時分割X線小角散乱法で核形成過程を追跡した。その結果、アクチン二量体から四量体に進む過程に大きなエネルギー障壁があり、四量体が核であることが分かった。重合核形成促進因子は、この反応を回避して重合を促進していると思われる。昨年に引き続きストップドフロー溶液混合装置を装着したSPring-8BL45XUにおいてアクチン単独の重合過程の時分割X線小角散乱を、解析結果の統計性を高めるために繰り返し測定した。また、信頼性を評価できる、新しい解析法を開発した。アクチン重合過程のX線小角散乱プロファイルは一点(Q=0.065 1/A)で交わることが見出された。一般に、小角散乱プロファイルは、アクチン1個1個の散乱に由来する項とアクチン分子同士の干渉項に分けられる。第2項の寄与がゼロであれば、Gアクチン、中間体、Fアクチンのプロファイルが1点で交わることになる。第2項がゼロになるためには、中間体とFアクチンの周期性が同じことが必要である。つまり、重合中間体としてFアクチンタイプの並び方をしているものを想定すれば十分である。上記の考察や同定できる中間体の大きさも考慮に入れて、Gアクチン、Fアクチン様2merから7mer、Fアクチンの8種類が混合しているとして解析した。まず、赤池の情報規律(AIC)を用いて、重合の散乱プロファイルを説明できるモデルを同定した。8種類の中からすべての組み合わせのモデル(255個)を用いて測定プロファイルのデコンボリューションを行い、AICを計算して一番低い値を持っているものを最小モデルとした。結果は、塩混合後0-10秒ではGアクチンと2mer、20秒以上ではGアクチンとFアクチンとの混合となった。さらに、上記8種類を用いて非負条件でデコンボリューションして得られた主成分の時間変化は、AIC解析と一致した。また、逐次重合モデルを束縛条件として解析したところ、4merから5merに変わる所で相が変わることが分かった。つまり、4merがいわゆる核である。また、Spire存在下で重合過程の時分割X線小角散乱を測定し、異なる散乱プロファイルの時間変化を得ている。前年までにSPring-8の理研ビームラインBL45XUにおいて取得された、アクチン重合過程の時分割小角散乱データを再解析した。また、スパイヤー存在下で記録されたアクチン重合過程の時分割データも解析し始めた。これまで行ったアクチン単独系の重合解析では、重合中間体の存在比率を見積もる解析を中心として、逐次重合モデルを用いた解析を補助的に行ってきた。本年は、モデル解析を中心に据え、考えうるいくつかの逐次重合モデルを仮定して、解析をさらに進めた。その結果、行き止まりの2量体が共存する逐次重合モデルが、もっとも確からしいという結論が得られた。このモデルにおいて、1)2量体は重合前駆体で重合初期に蓄積されること2)3量体形成過程が重合の律速過程となること3)4量体形成で自由エネルギー低下が見られるが、Fアクチンの場合と比べて小さく、フィラメントの伸長過程よりむしろ核形成過程と見られること4)5量体は安定な重合の種となることが分かった。また、スパイアーは2量体形成時に重合に適した2量体を選択することを通して、形成の促進に繋がるという知見を得た。「アクチン単独系の重合過程」の投稿原稿が完成した。4月中に投稿予定。アクチンの自発な核形成過程を検討するために、Gアクチン溶液のX線小角散乱をSPring-8BL45XUにて測定した。測定した濃度範囲は1-4mg/mLと希薄にも関わらず、原点付近で散乱強度の顕著な低下が観察され、排除体積効果と解釈される。これはGバッファーが低イオン強度なためと思われる。また、この結果はGアクチン間に斥力が働いており、この斥力によって単量体状態が保持されていることを示している。さらに、アクチン単独の核形成過程を検討するために、塩添加による自発的重合過程を時分割測定で追跡した。MgCl2を終濃度1mMに成るように混合した直後、原点付近の散乱強度の低下が見られなくなることが分かった。これは、塩添加による重合過程では、塩によってGアクチン間の斥力がなくなり重合が開始されることをしている。また、重合時の散乱プロファイルは不動点をもつことがわかった。

これは、重合過程で同一の繰り返し周期をもつ構造体のみが形成されることを示している。最終生成物であるFアクチンはらせん構造をしているので、中間体もらせん構造をしていると考えられる。そこで、らせん構造をした中間体(2-13量体)、Gアクチン、Fアクチンの散乱プロファイルを仮定して、時分割測定で得られた散乱プロファイルをデコンボリュートした。その結果は、塩混合初期に2量体が形成されるが、3-5量体は存在しないことを示した。この結果は3-5量体の形成がエネルギー的に不利な過程であると解釈される。スパイヤーやコルドン・ブルーなどアクチン重合核形成因子の機能機序を、アクチンだけの系の重合核形成過程と比較検討し、その特徴を明確にするため、アクチンの核形成過程を時分割X線小角散乱法により検討した。Gアクチンは、その調製に用いる溶液が低イオン強度であるため、アクチン分子が互いに反発し重合を阻害している状態であること、そこに中性塩を添加すると反発力が遮断されて重合が始まること、二量体から三量体に進む過程に大きなエネルギー障壁があること、5量体からFアクチンの重合過程が始まることが分かった。この結果は、アクチン重合核形成因子が、1)三量体を形成しやすいアクチン二量体を選ぶこと、また、2)アクチン分子を勧誘や配送することによって実効的なアクチン単体濃度を上昇させていること、を暗示する。Arp2/3複合体やフォルミンでは、この戦略で核形成のエネルギー障壁を乗り越えているように見えるが、WH2を複数もつ重合核形成因子に関して、まだ情報が不足している。特に、アクチン分子の勧誘や配送機構の検討は今後の課題である。本年は、この成果を発表することに主眼をおいた。まず、Nature Chemical Biologyに投稿したが、審査にまわされなかったため、Scientific reportsに投稿した。レフリーから、塩添加による重合開始プロセスの解釈や曲線フィットの妥当性などに関する指摘がなされた。それらに関して、再計算することになり時間を要し、本年度中に論文は受理されなかった。できるだけ早く受理されるよう修正を進めている。生物物理昨年の10月に、アクチン単独の重合過程解析の結果はPhysical ReviewLettersに投稿した。アクチンの重合は疑似的相転移であり、2量体の前駆体が存在することを強調して論文にまとめた。しかし、最終的に物理学的意義が乏しいとの編集者判断で却下された。いくつかの指摘事項等を鑑み、さらに信頼性の高い解析を試み、重合核の大きさの見積もりを含めたフルペーパーとして投稿を準備している。予定通りアクチン単独の系の研究は終了したが、その結果の発表に手間取っているのが現状である。現在取り組んでいるのが、本提案のもうひとつのテーマ、「アクチン重合核形成促進因子であるSpireがアクチンの重合過程をどのように介助するか」という問題である。このために、Spire存在下でアクチン重合の時分割X線小角散乱測定を行った。まだ予備実験の段階であるが、spire存在下でアクチン単独の系と異なった散乱プロファイルの時間変化を示すことがわかった。この結果は、時分割X線小角散乱を用いてspire存在下でのアクチン重合過程の解析が十分可能であることを示唆する。現在、どの時間領域を重点的に観測するか?どのような濃度で測定を行うか?
分子構造分析を目指したファイバーレーザー励起中赤外光によるリアルタイム分光

本研究では、高出力Ybファイバーレーザーの開発を進めて、これを励起源とした高出力かつ広帯域の中赤外光源の開発と中赤外光スペクトルをリアルタイムで計測できるアップコンバージョン分光システム開発を行った。はじめに過飽和吸収体とファイバーブラッググレーティングを用いて偏波保持ファイバーによる発振器と増幅器の開発に成功した。またダブルクラッドファイバーを用いて光パラメトリック増幅器の開発を進め、これを励起源とした中赤外生成を行った。また分光法に関しては超高速分光技術である時間伸張フーリエ分光の開発に成功した。本研究の目的は、Ybファイバーレーザーを励起源とした高出力、広帯域中赤外光源の開発と中赤外光スペクトルをリアルタイムで計測できるアップコンバージョン分光システム開発を進め、蛋白質の構造解析を目指した分光研究へ展開することである。加齢黄斑変性症は網膜細胞の変性に起因することが知られているが、それらの病態の機序については十分には解明されていない。ごく最近、加齢黄斑変性症の病態において、生体内に存在しないアミロイドβ(Amyloidβ:Aβ)が存在することが報告された。これはアミロイド前駆体蛋白質(Amyloid precursor protein: APP)の構造変化による可能性が指摘されているが、その発現は明確となっていない。そこでAPPとAβの吸収分光やポンププローブ分光を行い、その構造解析を通してAβ化の要因を明確化できれば病態の新たな治療法の手がかりとなると考えた。光を用いた分光法の利点は、試料を非破壊かつin vivo、リアルタイムで分析することができる点である。これにより同一試料における経治時的変化の追跡が可能となるため、例えば薬剤投与による長期変化を知ることができる。しかしこの中赤外域においては高感度の検出器と高性能の光源が存在しかったため、Aβ分光研究は大きく進んでいない。そこで周波数混合を利用して中赤外光と近赤外光のアップコンバージョンにより可視光に変換することで、リアルタイムで中赤外光スペクトル再構築することが可能と考えた。前述の研究背景に基づき本研究計画では、Yb添加ファイバーレーザーを励起源として広帯域中赤外光生成し、これを用いたアップコンバージョン分光システムの開発し、APPとAβの吸収分光スペクトル計測とポンププローブ分光研究へ展開を図る。初年度はYbファイバーを用いたレーザーシステムの開発を進め、出力1.6W、パルス幅80fs、繰り返し80MHzを得ることに成功した。このとき入射パルスの分散を制御することでパルス幅を大幅に短縮することができた。これは増幅器内において自己相似パルス伝搬によるものと考えられる。つぎに中赤外光を生成するための光パラメトリック増幅における波長1250nmのシード光生成を行った。非線形ファイバーを用いて波長1250nmの光を生成することに成功した。さらにシステムの簡易化を目的として非線形ファイバーとシングルモードファイバーの融着に取り組んだ。その結果、透過率70%の融着に成功した。そして次年度に予定している中赤外光のスペクトルを計測するための分光システムにおける分光器部分の構築も進めた。可視光スペクトルを回折格子と像転送光学系にてCMOSラインセンサー上に結像し、得られる分光スペクトルから中赤外光のスペクトルを再構築できるシステムの開発を行った。最後に、次年度に進める予定のSFGおよびOPAのための励起源となる出力4W級ファイバーレーザーの初期的な開発も進め、出力3W、パルス幅200fsを得た。そこでAPPとAβの吸収分光やポンププローブ分光を行い、その構造解析を通してAβ化の要因を明確化できれば病態の新たな治療法の手がかりとなる。前述の研究背景に基づき本計画は、Yb添加ファイバーレーザーを励起源として広帯域中赤外光生成し、これを用いたアップコンバージョン分光システムの開発し、APPとAβの吸収分光スペクトル計測とポンププローブ分光研究を行う。今年度は1SFGおよびOPAのための励起源となる出力4W級ファイバーレーザーの開発、2SFGによるアイドラー中赤外光生成、3時間領域のフーリエ変換による超高速分光システムの開発を行った。1に関しては波長975nm、出力9WのLDとポンプコンバナー、光アイソレーター、Y-DCFを用いてシステムの構築を進めた。