hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
相分離混相流を利用した分離分析の学術的体系化と実用的技術改良

様々な二相分離混合溶液を使って「相分離混相流」を創出させ、「相分離混相流」の流れの解明、特徴等を学術的視点から明らかにしていくことに取り組んだ。「相分離混相流」を様々な二相分離混合溶液で確認し、創出メカニズムを体系的に調べた。これまで主に使用してきた水-親水性/疎水性有機溶媒三成分混合溶液以外に、新たな二相分離混合溶液を取り上げ、「相分離混相流」に関わる情報のデータベース化を進めた。例として、PEG/デキストラン混合溶液を使った場合の「相分離混相流」創出について調べた。まず、PEG/デキストランの各濃度水溶液において、相図を作成し、50°C(均一一相)から25°C(不均一二相)に相変化させた時の上相/下相体積比を調べた。次に各PEG/デキストラン混合溶液(蛍光色素含有)をキャピラリーチューブに送液し、チューブを温度調整した。顕微鏡-CCDカメラを使って、チューブ内の流体流れを観察した。「相分離混相流」の一つである「管径方向分配流」を創出することができた。この流れをキャピラリーチューブ2重管に応用し、タンパク質を分離回収することができた。他の混合溶媒についても、相図作成、上相/下相体積比の確認、流れの画像観察を試みた。様々な二相分離混合溶液について、密度、粘度、表面張力、接触角等を測定しながら、相分離混相流の発生メカニズムを調べた。さらに、流れの条件、流れ特性(慣性力、粘性力等)、無次元数(ウエバー数、レイノルズ数等)、粘性散逸法則、二相混相流の線形安定性解析等の流体力学の視点から考察を深め、学術的視点からの体系化を試みた。擬似固定相を利用するキャピラリークロマトグラフィーを、実用性を意識しながら装置の技術改良を行なっている。手始めとして、液体クロマトグラフィーシステムと中空キャピラリー分離カラムを組み合わせた分離手法を検討した。学術論文に公表することはできたが、はっきりとした実用化まではその方向性を見いだせていない。これまでのキャピラリークロマトグラフィー装置、いわゆるhome-madeの分析システムでは、試料の注入は落差法によって行っており、数十ナノリットルの試料注入が可能であった。しかし、市販の液体クロマトグラフィーシステムを使うと、インジェクターを使うことになり、市販のインジェクターでは、数十ナノリットルオーダーの試料注入ができないことがわかった。様々な二相分離混合溶液を使った「相分離混相流」の実験データに基づき、擬似固定相を利用する「環状流キャピラリークロマトグラフィー」の特性、有用性および将来性について調べ、学術的視点から体系化する。擬似固定相を利用するキャピラリークロマトグラフィーにおける溶質の分離は、溶質の移動相と擬似固定相との間の分配に基づくものと考える。よって、通常のクロマトグラフィーと同じように、キャパシティーファクター、分配比、溶出時間、分離度、理論段数、理論弾相当高さ等を、種々の擬似固定相を有するキャピラリークロマトグラフィーにおいて調べる。「環状流キャピラリークロマトグラフィー」と同様に、「スラグ流キャピラリークロマトグラフィー」に関しても、分離メカニズム、分離性能、発展性、分析条件、分析対象物の拡張(遺伝子、環境ホルモン、腫瘍マーカーなど)等について検討する。
ペアリングに基づいた暗号系に適した楕円曲線および超楕円曲線の構成研究

楕円曲線のペアリングを用いた公開鍵暗号系では,ペアリング暗号に適した特別な楕円曲線または超楕円曲線が必要となる.ペアリング暗号に適した楕円曲線の完全族について,「理想的な族」となるための条件に関する結果として,以下の結果を得た.(1)埋め込み次数が3, 4, 6の場合には理想的な楕円曲線の完全族は存在しない.(2)埋め込み次数が8または12のとき,非円分的な場合を含めた多くの場合について,理想的な楕円曲線の完全族は存在しない.平成26年度の研究は,楕円曲線のペアリングを用いた公開鍵暗号系の研究に携わった.現在,理想的条件であるρ=1となる(すなわち楕円曲線の有理点群が素数位数をもつ)pairing-friendly楕円曲線の完全族は,ただ一つの例しか知られていない(BN曲線族とよばれる).新たな例を探すため,次の研究を行った.(a)「埋め込み次数が小さい場合について,ρが1となる条件を完全に決定する」.固定した埋め込み次数に対して,適当な代数体を選ぶことによりpairing-friendly楕円曲線の完全族を構成するBrezing-Wengによる構成法には,埋め込み次数以外にも,虚二次体の判別式や体の定義多項式がρの決定に関与する.標準的な構成方法としては,計算が容易ということもあり,体の定義多項式として円分多項式を採用した「円分的」完全族が考察されている.しかし,上記の理想的な楕円曲線の完全族は「非円分的」な完全族である.ρ=1の具体例を探すには,非円分的完全族を調べることは避けられない.本年度の目標の一つは,埋め込み次数が小さい場合についてこれらを精密に計算することにより,最適判定条件であるρ=1となる条件を決定することであった.研究の結果として,埋め込み次数がk=3,4,6及び8,12に対して,「非円分的」な場合を含めた相当多くの場合について,「ρ= 1とはならない」ことが証明できた.これはBN曲線族以外に,少なくとも実装可能な族でρ=1となるものは存在しないのではないかという予想をたてる根拠になりうる.特筆することとして,上記のBN曲線族は埋め込み次数12のときであるから,この結果は興味深い.上記の結果は,現在,学術論文として作成中である.様々な埋め込み次数に対して構成されるペアリングに適した楕円曲線の完全族について,理想的条件であるρ=1となるものがあるかという問題を研究した.2015年度は前年度の「埋め込み次数が小さい場合について,ρが1となる条件の決定」に関する結果:埋め込み次数が3,4,6の場合にはρは1とならないこと,および8,12に対して非円分的な場合--構成の際に使う体の定義多項式として円分多項式を用いない場合--を含めた多くの場合についてρは1とならないことの2つを論文にまとめ,査読付き論文雑誌に投稿した.またこの結果に関する研究発表として,2015年12月に第11回「代数学と計算」研究集会(AC2015),2016年3月に日本応用数理学会・研究部会連合発表会で講演を行った.今後の研究課題としては,以前の論文において技巧的理由により付けざるを得なかった仮定を外すことがある.これができれば,少なくとも円分多項式を用いた構成に関してはρは1になり得ないのではないか,という予想の数学的根拠および多数の具体的証拠になり得る.さらに進んだ研究として,「様々な埋め込み次数に対して,ρが十分1に近い値をとるペアリングに適した楕円曲線の完全族の構成」の研究に取り組んだ.既に知られている完全族から同様の完全族を構成する(例えばBarreto-Naehrig曲線族から似たような曲線族を構成する)方法の手がかりを得たが,現時点ではまだ十分な応用と満足できる一般的拡張が得られておらず,今後は応用方面と計算機学に詳しい研究者と共にこの研究を進めていく予定である.楕円曲線のペアリングを用いた公開鍵暗号系では,ペアリング暗号に適した特別な楕円曲線または超楕円曲線が必要となる.ペアリング暗号に適した楕円曲線の完全族について,「理想的な族」となるための条件に関する結果として,以下の結果を得た.(1)埋め込み次数が3, 4, 6の場合には理想的な楕円曲線の完全族は存在しない.(2)埋め込み次数が8または12のとき,非円分的な場合を含めた多くの場合について,理想的な楕円曲線の完全族は存在しない.申請時における初年度の達成目標は,(a)「埋め込み次数が小さい場合について,ρが1となる条件を完全に決定する」の他に,(b)「ρが1に近い値をとるような,埋め込み次数をパラメータにもつ定義多項式の系列の構成研究の足掛かりを見つける」ということであった.(a)の目標はおおむね達せられた.特に今まで理論的結果が少なかった,円分多項式以外を定義多項式として用いる非円分的構成法において,新しい結果が得られた.しかし(b)については,既知の結果を上回る様な構成を見出すことが未だできておらず,当初の目標を完全に達成できたとはいいがたい.ひきつづき次年度で完遂を目指す.代数学現在,去年度に続き楕円曲線のペアリングを使った(b)「ρが1に近い値をとる楕円曲線族の構成研究」を続ける.しかし,これ以上の進展が期待できないようであれば,研究対象を超楕円曲線にまで拡張し,第三の目標であった(c)「超楕円曲線に対し,現在得られているρの最良値がベストなものか調べる」という研究を開始する.

また,研究集会へも積極的に参加して,アドバイスやアイデアの獲得に努める.次年度使用額が生じた理由としては,初年度ということもあり,研究成果が学会発表の水準にまでは達しなかった部分があり,学会などへの出張が当初の予定より少なくなったことがある.次年度使用額と次年度以降に請求する研究費を合わせた金額の使用計画としては,研究図書の購入を増やすこと,学会参加や共同研究者との研究打ち合わせのための旅費に使用すること,そして論文の英文校正依頼のため謝金にあてることなどを計画している.
発生工学的手法を用いた2',5'-オリゴアデニル酸合成酵素遺伝子の機能解析

代表的なIFN誘導遺伝子である2',5'-オリゴアデニル酸合成酵素(2-50AS)は、ウイルスに対する生体防御系である「2-5A/RNaseL系」を担っていることが知られているが、その他の機能についてはほとんど解析がなされていない。マウス2-50ASは、8つのOAS1(Oas1a1h)とOAS2、OAS3、そして2つのOASL(Oasl1,l2)を合わせた12の遺伝子からなるファミリーを形成している。我々は2-5OASの生理機能を解析することを目的として、これまでに、ヒトOAS1のオーソログOas1a、酵素活性を持たないOas1c、酵素活性を持つOas2、およびOas1a/Oas2ダブルの遺伝子欠損マウスを樹立した。しかし、これらのマウスではRNaseL欠損マウスで観察されるような胸腺の肥大や、Oas1d欠損マウスで報告されている産仔数の減少などの表現型は認められなかった。そこで、2-5OASとして機能的と考えられるOas1-3遺伝子クラスター(OASC)を全て欠損させたマウスの作製を試みた。遺伝子クラスターの両端にloxP配列が挿入されているOas1a/Oas2欠損マウスの受精卵にCre発現ベクターをマイクロインジェクションすることによってin vivoで約170kbの組換えを起こさせ、Oas1-3遺伝子を全て破壊した。この方法によりOASC欠損マウスの樹立に成功した。OASC欠損マウスはRNaseL欠損マウスと異なり胸腺の肥大が認められなかった。このことから、OASLによる相補作用あるいはOAS非依存的RNaseL活'性化制御機構が存在する可能性が示唆された。2',5'-オリゴアデニル酸合成酵素(2-5OAS)はウイルス感染時にIFNによって強力に誘導され、dsRNA依存的に2-5Aを産生する。この2-5AによりRNaseLが活性化し、RNAを分解することによりウイルス複製を阻害する。この系は「2-5Aシステム」と呼ばれ古くから知られていたが、これ以外の2-5OASの機能についてはほとんど研究がなされていなかった。一方で、RNaseLノックアウト(KO)マウスでは、T細胞のアポトーシス感受性低下に起因する胸腺肥大が認められるなど、従来の2-5Aシステムの概念を超えたアポトーシス制御に関与していることが示唆されている。そこで、2-5OASの生理機能を個体レベルで解析することを目的として、既に樹立に成功していたOas1a, Oas1c KOマウスに加えて、新たにOas2,Oas1a/Oas2,2-5OAS-cluster(2-5OAS)KOマウスの作製を行った。2-5OAS KOマウスを作製するために、ES細胞上で2回の相同組み換えにより約220kbの2-5OAS遺伝子クラスターの両端(Oas1aとOas2)にloxP配列を導入したES細胞を樹立した。Cre発現アデノウイルス感染により220kbを欠失させたES細胞を樹立し、キメラマウスを作製していたが、生殖系列キメラを得ることができなかった。そこで、loxP導入ES細胞からOas1a/Oas2 KO(loxP)マウスを樹立した。このマウスの受精卵にCre発現プラスミドをマイクロインジェクションする方法により、2-5OAS KOマウスの作製に成功した。現在、ヘテロ欠損マウスの状態である。また、今回新たに樹立したOas2,Oas1a/Oas2 KOマウスは外見上全く正常であり、現在のところRNaseL KOマウスで認められるような表現型は観察されていない。
虚血性心疾患に対する触覚センサーの臨床応用

要旨背景局所心筋機能の評価は臨床的には極めて重要である。われわれは正確に局所心筋のstiffness(硬さ)をin situで計測することが可能な針型の触覚センサー(tactile sensor)を開発した。このセンサーで計測された心筋のstiffness(われわれはtactile stiffnessと名づけた)は局所心筋機能の正確な評価の有用な指標となる可能性が明らかとなった。本研究では、心筋虚血モデルを作製して、冠動脈血流の低下した状態での局所心筋のtactile stiffnessを検討した。方法心筋tactile stiffness、冠動脈血流量、左心室圧と容量を豚5頭を用いて計測した。正常の心筋tactile stiffnessを計測したのちに、バルーンで冠動脈に狭窄を作製して、心筋tactile stiffness、冠動脈血流量、左心室圧と容量の変化を計測した。結果冠動脈血流量を50%と25%に減少すると、収縮末期の心筋tactile stiffnessは著明に減少し、拡張末期の心筋tactile stiffnessは著明に増加した。結論局所心筋tactile stiffnessの計測は冠動脈血流の変化に非常に鋭敏で、局所心筋機能の評価法として極めて有用であると考えられる。今後の臨床応用が期待される。局所心筋機能の評価法は虚血性心疾患においては極めて重要であるが、現在までのところ、直接心筋機能を評価できる方法は臨床上は開発されていない。われわれのグループでは過去7年間にわたり、触覚センサー(tactile sensor)を使用した局所心筋機能の評価を研究してきた。その結果、いくつもの科学的業績を上げている。これまでの研究により触覚センサーで計測された局所心筋のstiffnessは心筋の張力、壁応力を表しており、心筋虚血を極めて鋭敏に感知することが示された。これまでの研究の成果より針型センサーの開発には十分な可能性があると考えられるが、臨床応用が可能なセンサーの作製には動物実験が必要であると考えられた。研究代表者は、動物(犬)を用い、針型触覚センサーを開発するために本年度に日本大学医用電子工学部尾股教授とセンサー作製のために打ち合わせを行った。その結果、センサーの形状は予定していた型ではなく、コイン型に針型センサーが接着した形状のほうが安定した計測ができるとの結論に達した。従来より作製してきたセンサーの形状と異なるため、製作に時間を要することとなった。このセンサーを拍動下左室心筋内に心外膜側より穿刺、留置することで、心筋tactile stiffnessを計測する。現在、センサーの作製中で、完成次第まずは人口心肺心拍動下に虚血モデルを作製して、心筋tactile stiffnessを計測する。この形状センサーでの計測に成功した段階で、滅菌可能なセンサーの製作に入る予定である。平成8年度よりわれわれは触覚センサー(tactile sensor)を用いた局所心筋機能の評価法の検討を行ってきた。筒状型センサーを開胸下に犬の左心室表面、心外膜側に接触させて心拍動下の心筋の硬さ(tactile stiffness)を計測した。この結果、心筋の硬さの心拍動下の経時的変化の測定に成功した。心室の容積を変化させることで、計測された硬さ、stiffnessは容積に応じて変化したことより、計測されたstiffnessは従来より提唱されているstiffnessとは異なり、局所心筋の壁張力に相関していることが推測された。Artsらが報告しているモデルより計算された心筋のfiber stressとtactile stiffnessとは様様な条件下で極めて強い相関がみられ(R=0.893)、われわれの計測したstiffnessは局所心筋の発生張力を表していることが証明された.本研究では臨床応用可能な針型センサーの開発をすすめ、計画に遅れを生じたものの結果的に開発・作製に成功した。ブタを胸骨正中切開下に人工心肺を導入。冠状動脈前下行枝末梢を完全閉塞したときの左心室前下行枝末梢の支配領域心筋のtactile stiffnessの変化を計測した。

完全閉塞時の左心室全体の機能にはほとんど変化は見られなかったが、収縮末期tactile stiffnessは著明に低下した。バルーンにより狭窄を作製することでその血流を減少させて、支配領域の心筋tactile stiffnessを計測した。収縮末期tactile stiffnessは著明に低下し、tactile stiffnessは軽度の心筋虚血においても極めて鋭敏な心筋機能評価法である可能性が示された。
1985年メキシコ地震に関する調査研究

1985年9月19日にメキシコ太平洋岸ミチョアカン空白域を埋めるように発生したMs=8.2の巨大地震は、メキシコ各地に大きな被害を斉らしたが、殊に震源より400Km近くも離れた首都メキシコ市では、死者約1万名、倒壊・大破建物が約千棟、推定被害総額50億ドル以上に及ぶ大震災となった。文部省は、此の災害の学術調査が単にメキシコにおける復興計画作成において役立つのみならず、我が国および世界の地震国における今後の防災対策上有効な知見を与えるものとして自然災害特別研究費の一部を用いて東北大和泉、東大地震研伯野および阿部よりなる学術調査団を1985年10月10日より同30日の間メキシコに派遣した。調査団は現地官民、在住邦人、日本の他機関からの調査グループ等と協力しつつ調査を行い所期の目的を達成しその結果を「1985年メキシコ地震調査報告書)としてまとめ、また学会、その他において論文または講演の形で発表した。今回の地震の特徴は、軟弱地盤上の都市が、過去の災害経験やその解析を通して震害発生の警告がなされていたにも拘らず、予告通りの被害を生じたこと、道路、橋、地下鉄等の土木構造物の被害が軽微であったこと、電話が大被害を受けて一時デマが発生し、またライフラインでは給水が市内一部地域で長期間にわたり停止したこと、震源域および首都で精度の高い貴重な強震計記録が多数得られ地盤条件により同一地震においても地動の大きさや性格が極めて異なること、等が明らかとなった。建物崩壊大破の原因として構造計画、材料および施工等にわたる問題点、ならびに大学おける高度な研究やそれを基に作成されている法規類が、建築デザイナーや構造エンジニアーに理解されて居らず、単に法規を満たせばよいという設計が見られ、コンピューター依存の構造設計へ移りつつある我が国の警鐘となった。社会の情報伝達機構を含めたシステム上の欠点も災害を大きくしたと言える。
自動車の自動運転における自動運転/手動運転切り替え時の制御方法に関する研究

自動車交通の諸問題を解決することを目的として、ITS (Intelligent Transport Systems)の名のもとで様々な研究が推進されている。その技術分野の一つである自動運転システムは、運転負荷軽減、安全性の向上、そして交通容量の飛躍的な増大が期待されている。高速道路等で自動運転を行う場合、手動運転と自動運転に切り替えの方法が問題となる。安全を優先し、極低速や、停止した状態で切り替えを行う場合、切り替え地点がボトルネックとなり、自動運転で実現できる交通容量が激減する可能性がある。一方、高速走行中に突然切り替える場合、運転者の操作ミス等によって追突や車線逸脱等の危険を招く可能性がある。本研究では、自動車の自動運転システムにおける手動運転-自動運転の切り替え手法を実車実験によって評価し、切り替え手法が運転者挙動、車両挙動に与える影響を明らかにする。さらに、この結果に基づき安全かつスムーズな切り替えを実現する切り替え方式とその制御のパラメータを明らかにする。平成17年度は、平成16年度に構築し自動運転制御のためのサブスシステムを小型電気自動車に実装後、制御アルゴリズムを開発し、実車実験による評価を行った。自動運転と手動運転の切替制御おいては、システムが算出する操舵トルクをハンドル軸周りに発生させるアルゴリズムに加え、システムが算出する操舵角、操舵角速度と、ドライバの入力操舵角あるいは操舵角速度とを重み付け加算することで、実際の操舵角、操舵角速度とする制御アルゴリズムを開発した。実験による評価により、提案する制御アルゴリズムにより円滑な自動運転/手動運転の切り替えが可能であること、およびその制御パラメータを明らかにした。さらに、操舵角、あるいは操舵角速度の重み付け加算時の重みを固定することにより、開発した制御アルゴリズムが運転支援制御にも適用できることを明らかにした。自動車交通の諸問題を解決することを目的として、ITS(Intelligent Transport Systems)の名のもとで様々な研究が推進されている。安全を優先し極低速や、停止した状態で切り替えを行う場合、切り替え地点がボトルネックとなり、自動運転で実現できる交通容量が激減する可能性がある。さらに、この結果に基づき安全かつスムーズな切り替えを実現する切り替え方式とその制御のパラメータを明らかにすることを目指している。この中で平成16年度は、以前に構築してきた自動運転実験車両をベースとして、本研究の遂行に必要な実験車両の構築を行った。具体的には、操舵制御装置の構築、駆動・制動制御装置の構築、環境認識装置の構築を行った。これにより、ハンドル型の入力装置での操舵制御が可能となり、入力装置への操舵反力発生を可能とした。また駆動・制動を電子制御で行えるものとした。すなわち、ステアバイワイヤーとドライブバイワイヤーを実現する車両を構築した。また、走査式レーザーレーダーにより、車両前方180度の範囲の障害物を検出することを可能とした。これらを統合した車両と、16年度までに構築してきた自動運転アルゴリズムにより、自動運転も可能であることを確認し、本研究の遂行に必要な機能と性能を備えた実験車両の構築ができたことを確認した。
海底湧水の超高解像度マッピングを可能とするハイブリッド観測システムの開発

沿岸浅海域の生態系はあらゆる面において地下水の影響を強く受けているが、海底湧水は視覚的に捉えることが難しく、その影響範囲も不均一であるため、沿岸生態系への影響評価は遅々として進んでいない。本研究では、地球化学トレーサー手法と遠隔物理探査手法を組み合わせることで、沿岸浅海域におけるSGDの分布や特性を高い空間分解能と識別能力を持って容易に可視化できるハイブリッド観測システムを構築する。
超高活性ヒドラゾン-パラジウム触媒の開拓

昨年度に見出した超高活性なヒドラゾン-パラジウム触媒によるSuzuki-Miyaura反応をさらに展開し、本年度は、ケイ皮酸誘導体の合成法として重要であるMizoroki-Heck反応について検討を行った。1-アミノホモピペリジンおよびグリオキサールから誘導したビスヒドラゾンを配位子とするパラジウム錯体を用いることにより、ヨウ化アリールとアクリル酸誘導体とのカップリング反応が80°Cで容易に進行することを明らかにした。また相間移動触媒として知られるテトラブチルアンモニウムプロミドを添加し、反応温度を130°Cとすることにより、触媒量が基質に対して0.000005当量においても、反応が容易に進行することが明らかとなった。一方、臭化アリールとの反応も120°Cにおいて進行することが示された。さらに通常反応が進行し難い芳香族塩化物との反応も進行することが明らかとなり、超高活性なヒドラゾン-パラジウム触媒を開発することができた。一方で、これらのパラジウム触媒を効率良く再利用するための方法論を開発することを視野に入れ、今回、類似の含窒素化合物でありフルオラスタグを有する配位子を合成した。これを配位子として用いたパラジウム触媒によるアリル位アルキル化反応における再利用の可能性について検討を行った。その結果、反応性を損なうことなく5回の再利用に成功し、同様のフルオラスタグを有するヒドラゾン-パラジウム触媒の開発への指針を示すことができた。本研究では、本研究代表者が行ってきたN,N-二置換ヒドラジンとカルボニル化合物から容易に調製されるヒドラゾンを配位子として用いる触媒的有機合成を応用し、触媒的炭素-炭素結合形成反応においてTONが10000以上になるような極少量のパラジウム触媒の開発を行うことを目的とした。さらに実用的触媒として、容易に再使用が可能な触媒の開発を行うことにより、環境に優しい高率的反応の実現を指向し、学術的および工業的の両面から価値のある超高活性パラジウム触媒の開拓を行うことについても検討を行う。本年度において、これまでに得た知見(Synlett 882-884(2003))を基に配位子の最適化を行ったところ、フェニルメチルヒドラジンおよびグリオキサールから誘導したビスヒドラゾンを配位子とするパラジウム錯体を用いることにより、触媒量が基質に対して0.0005当量においても、室温におけるハロゲン化アリールとアリールボロン酸を反応基質として用いるSuzuki-Miyaura反応が容易に進行することを明らかにした。また通常反応が進行し難い芳香族塩化物との反応も加熱条件下、進行することが明らかとなり、超高活性なヒドラゾン-パラジウム触媒を開発することができた。さらに現在、新たなパラジウム触媒反応としてハロゲン化アリールとα,β-不飽和カルボン酸誘導体を反応基質として用いるMizoroki-Heck反応についても検討しているところである。
花崗岩地帯の崩壊斜面で確認された異常な地下水位の上昇と岩盤・土層構造の風化の特徴

本研究の目的は,崩壊が発生する水みち付近と崩壊の発生しないそれ以外の場所の地下水分布の違いが,土層・岩盤の風化度にどのような違いを生じさせているかを明らかにすることである。結果として,水みち周辺では地下水位が上昇しやすいため,水みちでない場所に比較して土層・岩盤が著しく風化していることが明らかとなった。これらのことから,崩壊は素因と誘因の両者の条件がそろう場所で生じていることが明らかとなった。研究初年度にあたる今年度は,崩壊の発生原因と考えられる水みちでの異常な地下水位の上昇と,それ以外の場所でほとんど地下水位が上昇しない現象が,どのようなメカニズムで起きているかを明らかにするために,地下水位の経時変化を観測し,地下水の発生・非発生と上昇過程の違いを検討した。また,これらの地下水位上昇過程の違いが岩盤,土層構造のどのような違いに起因するのかを検討した。結果として,崩壊の非発生場所に比較し,崩壊発生場所では,少ない降水量でも高い地下水位が形成されることが明らかとなった。また,貫入試験や比抵抗2次元探査法で地下の土層やや岩盤を調査したところ,地下水の上昇しない場所の下には花崗岩岩帯が存在し,地下水の上昇する場所の地下には,花崗岩帯と花崗岩帯の隙間,すなわち,花崗岩帯の節理が存在することが明らかとなった。すなわち,前述した地下水位の上昇の不均一性は,地下の岩盤の地質構造に大きく制約を受けており,花崗岩帯の節理の位置が地下水が集まりやすくなる場所を定めるとともに,崩壊の発生する場所を決めていることが明らかとなった。次に,この不均一な地下水位分布によって岩盤や土層の風化度の分布にどのような偉いがあるかを明らかにするために,地下水位の上昇する場所としない場所の土層・岩盤のサンプルを採取した。次年度は,このサンプルの風化度について検討し,地下水位の上昇する場所としない場所の風化度の差異を明らかにすることで,崩壊の発生する場所としない場所の風化度の違いについて明らかにする予定である。研究最終年にあたる今年度は,崩壊の発生原因と考えられる水みちでの異常な地下水位の上昇と,それ以外の場所でほとんど地下水位が上昇しない現象の発生メカニズムを明らかにするために,地下水位の経時変化を観測した。また,これらの地下水位上昇頻度の違いが岩盤,土層構造の風化度に及ぼす影響を検討した。結果として,崩壊の非発生場所に比較し,崩壊発生場所では,少ない降水量でも地下水位が上昇しやすいことが明らかとなった。また,貫入試験や比抵抗2次元探査法で地下の土層や岩盤を調査したところ,地下水の上昇しない場所の下には花崗岩の岩盤が存在し,地下水の上昇する場所の地下には,花崗岩帯の節理が存在することが明らかとなった。すなわち,前述した地下水位の上昇の不均一性は,地下の岩盤の地質構造に大きく制約を受けており,花崗岩帯の節理の位置が地下水の集まりやすい場所を定め,崩壊の発生する場所を決めることが明らかとなった。次に,この不均一な地下水位分布が岩盤や土層の風化度に及ぼす影響を検討した。すなわち,地下水位の上昇する場所としない場所の土層,岩盤のサンプルを採取し,強熱減量試験を実施した。結果として,地下水位の上昇する場所では,しない場所に比較し,土層,岩盤が風化していることが明らかとなった。以上より,崩壊の発生する場所はしない場所に比較し,根本的に地下水が供給されやすいことに加え,地下水によって土層や岩盤の風化が進んでいることが明らかになった。
炭素集合体の遷移金属錯体化学(二次元炭素骨格への展開とその情報伝達機能の開発)

我々は、炭素同素体を含む多核金属錯体の合成研究を行ってきたが、本研究では、炭素共役系に基づく新しい機能性発現、特に究極の回路ミニチュア化手法である「分子回路」を構成する基本的な部品となる分子ワイヤーとしての機能に焦点を絞って、その高次元化および高機能化を目標として研究を進めた。1.高次元分子ワイヤーの合成研究二次元・三次元骨格としてそれぞれエチレン・シクロファンなどを選び、これらのユニットに酸化還元活性な鉄フラグメントを導入する合成方法を検討した結果、鉄フラグメントの立体反発を回避することができれば複数の金属ユニットを含む高次元分子ワイヤーを合成できることを明らかにし、分子構造を各種スペクトルおよび結晶構造解析で、情報伝達能を電気化学的手法で決定した。この研究から派生して、エンジイン骨格誘導体を合成し、その物性を検討した結果、これらがオレフィン上の置換基によって情報伝達能を調整できるtunable molecular wireとなること、また芳香族基を導入することにより、これまで最も高性能を示したポリインジイル錯体をしのぐ最大級の性能を示すことを明らかにした。2.スイッチング機能の導入高機能化の手始めにスイッチング機能の導入を検討した。応答機構としてフォトクロミズムに着目し、ジチエニルエテンを採用した結果、得られた二鉄錯体は有機物と同様なフォトクロミズムを示すこと、また可逆的な閉環-開環サイクルによる情報伝達能のON-OFF変化は39倍に達し、分子ワイヤー型スイッチとしては最大の性能を示した。この他、pH変化でスイッチング機能を発現する系についても研究を行った。以上の研究は分子回路の基礎研究として大きくステップアップしたもので、その開発に大きく資するものであり、今後複合化の方向を目指して新たな研究プログラムが望まれる。炭素集合体を配位子とする金属錯体の合成と機能開発を目的として、本年度はまず錯体合成に重点を置いて研究を進めた。研究実績の概要は以下の通りである。1.FeCp^*(dppe)フラグメントを含む系についてビニリデン中間体を経て合成する方法および薗頭カップリングを経る方法を検討し、その有効性を明らかにした。2.二次元構造の錯体の性能評価の比較試料として一次元構造でアセチレンおよびオレフィン構造を含むヘキサジエンイン、オクタジエンジイン二核錯体を合成し、各種スペクトルおよびX線結晶構造解析により構造決定した。オレフィン官能基を含む系についてはシス-トランス異性化が起こり、問題点となりうることを指摘した。3.四置換体合成を試みたが、金属フラグメントの立体障害のためか金属フラグメントは二つしか導入されなかった。今後、スペーサーを長くして立体障害を緩和する方向で検討する計画である。4.2.で得られた錯体について電気化学的手法並びに近赤外領域に観察されるIntervalence Charge Transferバンドに基づいて電子伝達能の評価をおこない、前者については10^7程度の均化定数が得られ、高い伝達能が示された。5.一電子酸化体および二電子酸化体を単離し、その構造的特徴を明らかにした。また1.のビニリデン中間体も単離して、その特性を明らかにして、反応効率向上のための因子を明らかにした。二次元・三次元炭素骨格を有する多核鉄錯体合成およびその物性評価を目標として以下の実験を行った。鉄フラグメントとしては(ペンタメチルシクロペンタジエニル){ビス(ジフェニルポスフィノ)エタン}鉄種を用いた。まず一次元エンイン骨格を含む二核錯体を合成し、その情報伝達能を電気化学的手法および単離したカチオンラジカル種のICT吸収を元に評価した結果、クラス2ないし3の良好な分子ワイヤーとなっていることを確認した。またオレフィン部の置換基効果については電子供与性置換基がその性能を向上させることを見いだした。

テトラキス(エチニルフェニル)エチレン骨格を含む四鉄錯体を合成し、その情報伝達能の評価を行った結果、架橋炭素数が多いこと、途中芳香族環を二個含むため情報伝達能が低いことが明らかとなった。テトラキス(エチニル)エチレン誘導体について二鉄錯体の四鉄錯体化を試みたが、立体障害により四鉄錯体は得られなかった。テトラキス(ブタジイニル)エチレン誘導体については前駆体となるテトラキス(トリメチルシリルシリル)化合物の単離・同定・結晶構造解析に成功し、18個の炭素原子に広がったπ共役系となっていることを確認した。続いて金属導入を行ったがこれまでのところ金属化された証拠は得られておらず、別法で引き続き金属導入を試みる。二次元ジフェニルメタンおよび三次元トリフェニルメタン骨格を含む系については、アシル中間体を経る方法によりその合成に成功した。今後その物性について明らかにする計画である。複数の酸化還元活性な端末を含む有機π共役系は分子ワイヤーとしての性能を示すことが明らかにされてきた。本研究では旧来の一次元構造のπ共役系部分を多次元化すること、また多機能化することを目的として研究を行っている。なお金属フラグメントとしては鉄種[Fe(η^5-C_5Me_5)(dppe)]を用いた。多次元化については、エチレン骨格に四つの金属フラグメントを結合させることを目的として途中にアセチレンユニットを含む系の合成を試みた。C≡C,C≡C-C≡Cで繋がれた系ではフラグメントの立体障害のためトランス位の二つの部分しか金属フラグメントが導入されなかったが、C_6H_4-C≡Cリンカーを含む系では四置換錯体が得られた。得られた四核錯体は分子ワイヤーとしては有効ではなかったが、これは機能発現のためには途中の芳香族環の方向族性を破壊する必要があるためと炭素鎖長が長すぎることが原因であると結論した。一方前半の二核錯体については、電気化学測定及び一電子酸化種の近赤外領域に観察されるintervalence charge transfer bandに基づいて詳細な機能評価を行った結果、優れた分子ワイヤーとしての機能を示すことが明らかとなった。この結果に基づいて様々な修飾を施して構造と機能の相関を調査した結果、1)炭素鎖長が長くなると機能が低下する、2)電子供与性の置換基が性能を向上させること、3)多様な修飾が可能なオレフィンリンカーがアセチレンリンカーと同程度の性能を発揮することなどを明らかにした。本研究では、炭素骨格を一次元から二次元・三次元に拡張し、様々な二次元・三次元骨格の炭素共役系を含む多核金属錯体の合成とその情報伝達素子としての物性評価を目的として研究を進めた。二次元・三次元錯体は前例がなく、錯体合成自身がチャレンジングな課題であり、従ってその構造・物性については未知の領域であるが、炭素集合体と複数の金属中心の相互作用の様式を分子レベルで解明してその化学的特性を明らかにするとともに炭素共役系の特長を生かした機能開発を行った。1.二次元・三次元錯体の評価前年度までの合成研究で得られた二次元(テトラエチニルフェニルエテン錯体)・
確実な把持と操りを目的とする高柔軟表皮を持つロボットハンドシステムの開発

本研究の目的は,把持と操りの動作をより確実にかつ安全に行うために,これまで通常検討されてきたものよりもさらに柔らかい柔軟表皮で覆ったロボットハンドシステムを開発し,その制御方式を確立することである.この高柔軟表皮構造を用いることによって把持対象物に加わる外力に対してかなり大きく順応変位する柔らかい把持状態から,指と対象物の相対変位がほとんど生じない硬い把持状態までを実現することができる.また,物体を把持した際指表面の変形により物体と指表面との接触面積が大きくなるため,一般に確実な把持操りを実現しやすく,またたとえば対象物の角に指をあてて把持することもできるなどの汎用性が得られる.当該研究期間内に得られた成果の概要は以下のとおりである.1.高柔軟表皮を持つ多指ロボットハンドを用いた把持操り作業の実現把持操りにおける柔軟表皮の有用性をいくつかの機能に分けて実験的に確認したものであり,(1)位置制御をベースとする把持操り作業のための制御方策,(2)把持操り技能の高度化,(3)柔軟な指腹を持つロボットハンドによる蓋開け動作,(4)視覚情報を用いた未知形状物体の把持,(5)柔軟な足裏を持つヒューマノイドロボットの歩行安定性,の5つの成果としてまとめている.2.把持操りの基礎研究多指ハンドによる把持操りに関する基礎的研究を行ったものであり,(1)要求外力集合を用いた把持の最適化,(2)能動受動混合拘束下での物体操作,の2つの成果としてまとめている.本研究の目的は,把持と操りの動作をより確実にかつ安全に行うために,これまで通常検討されてきたものよりもさらに柔らかい柔軟表皮で覆ったロボットハンドシステムを開発し,その制御方式を確立することである.この高柔軟表皮構造を用いることによって把持対象物に加わる外力に対してかなり大きく順応変位する柔らかい把持状態から,指と対象物の相対変位がほとんど生じない硬い把持状態までを実現することができる.また,物体を把持した際指表面の変形により物体と指表面との接触面積が大きくなるため,一般に確実な把持操りを実現しやすく,またたとえば対象物の角に指をあてて把持することもできるなどの汎用性が得られる.当該研究期間内に得られた成果の概要は以下のとおりである.1.高柔軟表皮を持つ多指ロボットハンドを用いた把持操り作業の実現把持操りにおける柔軟表皮の有用性をいくつかの機能に分けて実験的に確認したものであり,(1)位置制御をベースとする把持操り作業のための制御方策,(2)把持操り技能の高度化,(3)柔軟な指腹を持つロボットハンドによる蓋開け動作,(4)視覚情報を用いた未知形状物体の把持,(5)柔軟な足裏を持つヒューマノイドロボットの歩行安定性,の5つの成果としてまとめている.2.把持操りの基礎研究多指ハンドによる把持操りに関する基礎的研究を行ったものであり,(1)要求外力集合を用いた把持の最適化,(2)能動受動混合拘束下での物体操作,の2つの成果としてまとめている.本研究の目的は,把持と操りの動作をより確実にかつ安全に行うために,これまで通常検討されてきたものよりもさらに柔らかい柔軟表皮で覆ったロボットハンドシステムを開発し,その制御方式を確立することである.この高柔軟表皮構造を用いることによって把持対象物に加わる外力に対してかなり大きく順応変位する柔らかい把持状態から,指と対象物の相対変位がほとんど生じない硬い把持状態までを実現することができる.また,物体を把持した際指表面の変形により物体と指表面との接触面積が大きくなるため,一般に確実な把持操りを実現しやすく,またたとえば対象物の角に指をあてて把持することもできるなどの汎用性が得られるものと期待できる.本年度の研究実績は、2本指ロボットハンドの設計と試作、高柔軟表皮の特性計測、指腹を用いた把持操り作業の遂行、などである。それぞれの概要を以下に示す。(1)2本指ロボットハンドの設計と試作:指先に高柔軟表皮をもつ2本指ロボットハンドを試作し、目的とする把持操りの機能を発揮するための基本特性を満たすかどうかの予備チェックを行った。(2)高柔軟表皮の特性計測:試作したロボット指先および指腹の柔軟表皮に関して、圧縮歪み特性とせん断歪み特性を計測した.(3)指腹を用いた把持操り作業の遂行:指腹に柔軟表皮を取り付け、その部分での把持操りによって、指先では開くことの出来ないビンの蓋を開ける作業を遂行することにより、指先以外の部分の利用が有効であることを確認した。なお、研究発表については、次の2件を予定している。(1)第10回ISER(2006.7.610,ブラジル、応募中)(2)システム制御情報学会学術講演会(2006.5.1012,京都)。また関連研究で既発表のものを11.に挙げている。本研究の目的は,把持と操りの動作をより確実にかつ安全に行うために,これまで通常検討されてきたものよりもさらに柔らかい柔軟表皮で覆ったロボットハンドシステムを開発し,その制御方式を確立することである.この高柔軟表皮構造を用いることによって把持対象物に加わる外力に対してかなり大きく順応変位する柔らかい把持状態から,指と対象物の相対変位がほとんど生じない硬い把持状態までを実現することができる.

また,物体を把持した際指表面の変形により物体と指表面との接触面積が大きくなるため,一般に確実な把持操りを実現しやすく,またたとえば対象物の角に指をあてて把持することもできるなどの汎用性が得られるものと期待できる.本年度の研究実績の概要は以下のとおりである.(1)2本指ハンドのための一般的制御アルゴリズムの開発前年度に試作した柔軟表皮2本指ハンド実験装置による円柱物体や方形物体の基本的把持操りのための一般的制御アルゴリズムを開発した.このアルゴリズムは,力センサ出力を利用するものの,制御則自体は基本的に位置制御で目的を達成できるものである.(2)2本指ハンドの把持操り実験柔軟表皮2本指ハンドによる円柱物体や方形物体の把持操り動作の実験を行い,このハンドの基本的機能を確認した.実験動作としては,方形物体の把持と並進および回転,ビン蓋の開閉,クランク回しなどを行った.(3)ハンドアームシステムの開発2本指ハンドを7自由度アームの先端に装着したハンドアームシステムを構成した.その際2本指の根元にも力センサを配置して,触覚なしに接触点および接触力をなるべく正確に推定できるような構造としている.(4)筋電制御義手実験システムの検討筋電制御義手実験システム構築のための予備検討を行った.本研究の目的は,把持と操りの動作をより確実にかつ安全に行うために,これまで通常検討されてきたものよりもさらに柔らかい柔軟表皮で覆ったロボットハンドシステムを開発し,その制御方式を確立することである.この高柔軟表皮構造を用いることによって把持対象物に加わる外力に対してかなり大きく順応変位する柔らかい把持状態から,指と対象物の相対変位がほとんど生じない硬い把持状態までを実現することができる.また,物体を把持した際指表面の変形により物体と指表面との接触面積が大きくなるため,一般に確実な把持操りを実現しやすく,またたとえば対象物の角に指をあてて把持することもできるなどの汎用性が得られるものと期待できる.本年度の研究実績の概要は以下のとおりである.(1)ハンドアームシステムの制御アルゴリズムの開発:作業環境への適応性を高めるため,操り作業実施中の部分的作業データを用いてアーム部の位置姿勢を調整する機能をハンドシステムに付加した.(2)把持操りの実験と評価:(1)のアルゴリズムがクランク回し作業に有効なことを実験的に示した.(3)視覚情報を用いた未知形状物体の把持:ロボットアームの先端に取り付けた全方位カメラにより未知の物体形状を認識し,その物体を最適位置で把持する方法を提案し,実験で有効性を示した.(4)考察とまとめ:これまでの3年間の成果を整理し,報告書を作成中である.
半導体吸収回折格子の可飽和光吸収メカニズムの解明

1.低チャープ光短パルスの観測:吸収回折格子利得結合分布帰還型(GC DFB)レーザを利得スイッチング駆動し,発生する光パルスの時間分解スペクトルを,ストリークカメラを用いて測定した.光パルスは,比較用の従来型レーザに比べ時間幅が小さいのみならず,波長チャーピングが極めて小さいことが確認された.2.吸収回折格子からの自然放出光の観測:次に,直流駆動した吸収回折格子GC DFBレーザの側方に大口径ファイバーを近づけ,その出口を光スペクトラムアナライザに接続したところ,吸収格子からの自然放出光が観測された.これにより,レーザ活性層で発生する自然放出光/誘導放出光が,吸収格子に光励起キャリアを生成していることが明らかになった.3.吸収格子キャリアを考慮したレート方程式解析:上記の実験事実に基づき,吸収格子のキャリアダイナミクスを考慮した拡張レート方程式解析を行った.その結果,光短パルス発生時の活性層キャリア減少の影響が,吸収格子中の光励起キャリアの増加によって相殺されることがわかった.これが,吸収回折格子GCDFBレーザに低チャープ性をもたらす起源であると結論される.このレート方程式解析により,パルス時間幅のバイアス電流依存性も説明することができた.4.パルス形状改善の方策:吸収回折格子GCDFBレーザから発生する光短パルスには,応用上問題となる可能性のある裾引きが見られた.これを抑制するには,吸収格子のキャリア寿命を短縮化することが有効であることを示した.キャリア寿命を1/5にすると,パルスの裾引きはほとんどなくなる.1.低チャープ光短パルスの観測:吸収回折格子利得結合分布帰還型(GC DFB)レーザを利得スイッチング駆動し,発生する光パルスの時間分解スペクトルを,ストリークカメラを用いて測定した.光パルスは,比較用の従来型レーザに比べ時間幅が小さいのみならず,波長チャーピングが極めて小さいことが確認された.2.吸収回折格子からの自然放出光の観測:次に,直流駆動した吸収回折格子GC DFBレーザの側方に大口径ファイバーを近づけ,その出口を光スペクトラムアナライザに接続したところ,吸収格子からの自然放出光が観測された.これにより,レーザ活性層で発生する自然放出光/誘導放出光が,吸収格子に光励起キャリアを生成していることが明らかになった.3.吸収格子キャリアを考慮したレート方程式解析:上記の実験事実に基づき,吸収格子のキャリアダイナミクスを考慮した拡張レート方程式解析を行った.その結果,光短パルス発生時の活性層キャリア減少の影響が,吸収格子中の光励起キャリアの増加によって相殺されることがわかった.これが,吸収回折格子GCDFBレーザに低チャープ性をもたらす起源であると結論される.このレート方程式解析により,パルス時間幅のバイアス電流依存性も説明することができた.4.パルス形状改善の方策:吸収回折格子GCDFBレーザから発生する光短パルスには,応用上問題となる可能性のある裾引きが見られた.これを抑制するには,吸収格子のキャリア寿命を短縮化することが有効であることを示した.キャリア寿命を1/5にすると,パルスの裾引きはほとんどなくなる.
軸索誘導因子セマフォリンによる薬剤抵抗性乳癌を標的にした新規治療戦略

本研究では、乳癌に対する軸索誘導因子SEMA3Fの効果を検証し、新たな分子標的としての可能性を明らかにする。2018年度は、ハーセプチン耐性機序に重要なPTEN欠損細胞の作成に着手した。乳癌細胞MDA-MB-231にPTEN遺伝子を標的とするCRISPRベクターを遺伝子導入した。その後、FACS-sortingによってベクターが導入された細胞(GFP陽性細胞)を確認し、単離培養を行った。その後、ウエスタンブロットによってPTENの欠損を確認した。シークエンス解析を行ったところ、2本の10番染色体上のPTEN遺伝子部位に対して、シトシン、チミン1塩基の挿入がみとめられ、フレームシフトによってストップコドンが生じているのが確認された。この細胞ではAktおよびmTOR下流シグナルS6Kのリン酸化が亢進していたことから、PTEN欠損によるPI3K/Akt/mTOR経路の活性化が認められた。さらに作成したPTEN欠損細胞を使って、SEMA3Fの効果を検証した。その結果、SEMA3Fは親株乳癌細胞と同様にPTEN欠損乳癌細胞の浸潤を抑制すること、PTEN欠損によって上昇していたAktおよびS6Kのリン酸化を抑制することが明らかとなった。2018年度研究においては、PTEN欠損細胞の作成とその評価を行った。乳癌のハーセプチンの耐性化機序に重要とされるPTENを欠損した状況を作成しSEMA3Fの効果を評価した。その結果、PTEN欠損においてもSEMA3Fによる細胞浸潤、Akt-mTORシグナル抑制効果が確認され、我々の目的とするハーセプチンの耐性化克服のための重要なデータが取得できたと考えている。一方で、乳癌細胞を使った3次元培養や、臨床サンプルを用いるオルガノイド培養系は未だ確立しておらず次年度の課題としたい。2019年度は、3次元培養を用いて乳癌に対するSEMA3Fの効果を評価して転移抑制作用の分子メカニズムを明らかにする。低吸着皿を用いてmammosphereを作成し乳癌幹細胞を獲得する。そこにSEMA3Fを処理する、あるいはSEMA3Fを遺伝子導入した株から採取した癌幹細胞を回収して遺伝子解析を行い、転移、細胞接着に関連する分子の変動を評価する。これまでにHER2分子標的薬ハーセプチン耐性機序にはPI3K/Akt/mTOR経路の活性化が関与しており、この経路の遮断が効果的な治療に重要であることが分かってきた。我々は、軸索誘導因子セマフォリン3F (SEMA3F)が、PI3K/Akt/mTOR経路を抑制することを見出した。本研究ではSEMA3Fタンパク質を用いて、ハーセプチン耐性乳癌株に対する腫瘍抑制効果を評価して、ハーセプチン耐性化を克服するための新たな治療戦略を提示したい。29年度はSEMA3Fの乳癌転移抑制効果を判定するためのモデル作成を行った。ヒト乳癌細胞株MDA-MB-231細胞にSEMA3Fおよびルシフェラーゼ遺伝子を導入してin vivo imagingを行った。マウス由来乳癌細胞株4T-1を用いた実験とは異なり、SEMA3Fによる増殖抑制効果は認められなかったが、他臓器への転移を抑制することが明らかとなり、ヒト乳癌に対する効果もあることが分かった。29年度研究計画では、ヒト乳癌細胞株を用いて移植実験を行い、増殖に加え、血管新生、転移に対する効果を判定することを目的としていた。29年度はヒト乳癌細胞を用いて、in vivo imagingを行う体制を構築することに成功した。その結果、SEMA3Fがヒト乳癌細胞に対しても転移抑制効果を有していることを明らかとした。

一方で、乳癌細胞を使った3次元培養や、臨床サンプルを用いるオルガノイド培養系は未だ確立しておらず次年度の課題としたい。30年度は、3次元培養を用いて乳癌に対するSEMA3Fの効果を評価して転移抑制作用の分子メカニズムを明らかにする。低吸着皿を用いてmammosphereを作成し乳癌幹細胞を獲得する。そこにSEMA3Fを処理する、あるいはSEMA3Fを遺伝子導入した株から採取した癌幹細胞を回収して遺伝子解析を行い、転移、細胞接着に関連する分子の変動を評価する。ハーセプチン耐性株としてPTEN欠損株をCRISPR-Cas9遺伝子編集技術によって作成してSEMA3Fによる効果を評価する。その後、動物移植実験を行う予定である。2019年度は、3次元培養を用いて乳癌に対するSEMA3Fの効果を評価して転移抑制作用の分子メカニズムを明らかにする。3次元培養の解析を次年度に移行したため。培養および遺伝子解析に関わる予算を移行した。
運動時に生じる乳酸の処理

定常運動負荷時の酸素摂取動態は、3相に区分されている。その内、第三相を酸素摂取量の増加傾向が他の相より緩やかであるので、slow componentあるいは過剰酸素摂取量と呼んでいる。この相の成因を定常運動負荷後に生じる過剰酸素摂取量と比較することによって検討した。その結果、乳酸増当たりの過剰酸素摂取量は回復時より運動時の方が高かった。したがって、従来から言われているように過剰酸素摂取量が乳酸のみの因子で説明できるとは考えられなかった。また、腕運動時と腕と脚の結合運動時の乳酸当たりの運動時の過剰酸素摂取量を比較した。その結果、結合運動時の過剰酸素摂取量が大きかった。これも、乳酸増のみから過剰酸素摂取量を説明できない結果であった。漸減運動負荷時の過剰酸素摂取量は負荷の漸減率が低下するほど乳酸と関連するようであった。したがって、漸減率がゼロの場合、すなわち定常運動負荷時での過剰酸素摂取量は乳酸増と関連すると考えられた。また、ピークの仕事量が等しい三角形運動負荷および台形運動負荷の漸減負荷時の過剰酸素摂取量を比較すると乳酸増の多いい台形負荷時の方が過剰酸素摂取量が大きい傾向であった。以上のように過剰酸素摂取量は乳酸増に関連しているようであるが、乳酸以外の因子にも関連していると考えられた。乳酸は強い酸であるので、これを緩衝する必要がある。この緩衝に伴って、二酸化炭素の過剰排出が生じる。短時間の強強度運動負荷時では、この過剰二酸化炭素排出は運動時より運動負荷後に主に生じることが明らかとなった。しかし、この遅れのメカニズムは今回の研究では十分には説明できなかったので、今後の検討が必要であると考えられた。定常運動負荷の酸素摂取量は、運動開始直後、徐々に増加し、その後、その増加率が減少する.この増加率は負荷強度がある運動強度よりも低い場合にはゼロで、それ以上の負荷強度では、負荷強度が大きいほど大きくなることが知られている(O2 drift).しかし、このO2driftが生じる原因については、未だ議論のあるところである。そこで、本研究では、運動強度が大きくなるときに乳酸生成も増加することに着目して、このO2 driftと乳酸値との関連を明らかにしようとした.また、強強度からの漸減負荷を用いると運動初期時には運動強度が高いので、乳酸生成が期待されるが、運動後半部では運動強度が低くなるので、乳酸生成は見られないと考えられる.この性質を用いると運動後半部で、もし乳酸が酸化されていれば、それに必要とされる過剰な酸素摂取が見られると考えられる.定常運動負荷時の実験では、血中乳酸が1mM程度の増加ではO2 driftは見られなかったが、それ以上の乳酸増では、多くの場合、O2 driftが観察された.また、漸増運動負荷時では、血中乳酸値は運動初期時に増加し、その後、5-10分時にピークを示し、そして、減少した.酸素摂取量は、高負荷時を除いて、常に漸減負荷時の酸素摂取量が漸増負荷時のものよりも大きい傾向にあった(過剰酸素摂取).このことは、漸減負荷時に乳酸が酸化されているために生じていることを示唆している。また、負荷の漸減率を変化させると漸減率の低い負荷時は速い負荷時に比べて、負荷全般にわたって加算した過剰酸素摂取量は多いようであった.この差は、運動初期時に乳酸が一過性に増加し、その増加した乳酸のみが酸化されたと考えるよりも、むしろ運動時には、少なくとも運動強度が中程度以上では、乳酸生成と酸化が同時に行われているために生じているためであると考えたほうがよいことを示唆している.