hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
創造性・イノベーションの顕現機会の予測指標とコミュニケーション支援システムの開発

本研究では、創造性・イノベーションを促進するための仕組みと要因を明らかにし、学習者間のコミュニケーションと協調を支援するシステムを開発し、その有効性を検証することを目的とした。研究成果として、創造性を高めるためには、多様性を重視し活用できる学習コミュニティ形成が必要となることが明らかになった。他者のスキーマを可視化するシステムは、コミュニティの多様性を活用し、自己の創造性を高めるために役立つことが示唆された。本研究では、コミュニティにおける「創造性・イノベーションの促進」を目指し、(A)前提条件・レディネスの策定、(B)イノベーションの顕現機会の指標の開発、(C)異文化間(学習者間)でのコミュニケーションと協調支援方略の開発、(D)創造性・イノベーション顕現の仕組み全体の有効性の検証を目的としている。平成21年度は、目的(A)において、コミュニティを活性化するためには、メンバが協働する体制が必要(Tamaki & Goda, 2009)であり、レディネスを満たしている必要があると考えた。シャンク&ジマーマン(2007)のエキスパートとノービスの自己調整学習スキルを参考にし、レディネスを自己調整学習スキルのレベルから測定するための質問項目を精選した。妥当性検証のための実証実験を行い、データを収集した。これを体系化することで、創造性が高くイノベーションを起こしているようなコミュニティのメンバのベーシックコンピテンシを提案すること(合田・松田,2010)ができる。また、目的(B)に関して、コミュニティのメンバの多様性を数値化するための類似性ツリーを作成し整理する予定であったが、学術分野と職業分野の2方面の資料や各種職業のコンピテンシの収集にとどまった。今後は、資料などから類似性のツリーを作成する。この結果を応用し、平成22年度には、「既存知識とスキルの距離をはかるためのインベントリ」開発を計画しており、そのためにも、確実に研究を進める。平成22年度は、平成21年度で達成できなかった目的(B)を達成するべく、インベントリ開発のために、コミュニティ構成員の多様性とは何かについて継続して調査を行った。一手段として、認知スタイルを含む学習スタイルから学習行動との違いを調査した(Goda, 2010)。目標(C)と(D)に関する事項を含めた研究を進めるうちに、既存知識とスキルの距離を測定するにはインベントリよりも、コミュニティ構成員の行動から直接測定する方が効率的であり、イノベーション顕現性を高めるのではないかと考え、仮説を修正した。この仮説から、他者と自分のスキーマを掛け合わせることにより協調学習を支援する仕組みを構築し、Cross-Breeding Diversity支援システムとして開発した(合田,2011)。目標(C)のコミュニケーション支援のための研究として、モバイルを使用したコミュニケーションについても調査を行った(Kimura, Obari, Goda, 2010)。平成23年度は、本システムを使用し、目標(C)の検証を行い、統合的に仕組みを評価し、目標(D)を達成したいと考える。本研究では、創造性・イノベーションを促進するために、(A)前提条件・レディネスの策定、(B)イノベーションの顕現機会の指標の開発、(C)異文化間(学習者間)でのコミュニケーションと協調支援方略の開発、(D)創造性・イノベーション顕現の仕組み全体の有効性の検証を目的とした。最終年度となる23年度は、ISTEスタンダードで提示された学習者が必要なスキル(創造性・イノベーション)を養成することを支援するシステムの検証を行った。システムは、22年度の研究調査に基づき開発した「コミュニティの多様性を活用しイノベーションと創造性を支援するシステム(Cross-Breeding Diversity支援(CBDS)システム)」を改修し、システムの有効性を検証するための実証実験を行った。他者と自分の学習スキーマを掛け合わせた協調学習支援、および、顕現機会を増加させるためのコミュニケーション支援方法の開発を行った。コミュニケーション支援方法として、CBDSシステムと、創造性とイノベーションに影響すると考えられる変数(メディア、グループ編成、課題など)との関係に注目し学習者同士のインタラクションを分析した。データ収集にはISTEスタンダードの項目を基に開発された質問紙を使用した。創造性・イノベージョン顕現の仕組みとして、学習コミュニティの特徴を、Community of Inquiry (Garrison,2011)のフレームワークをベースに調査・分析した。本研究によって、創造性を高めるためには、多様性を重視し活用できう学習コミュニティ形成が必要となるととが明らかになった。他者のスキーマを可視化するシステムは、コミュニティの多様性を活用するために役立つことが示唆された。これらの成果は、創造性・イノベーションを促進する学習コミュニティ形成研究において意義あるものと考えられる。
魚類のサイトカイン遺伝子のクローニングと構造解析

1魚類からインターロイキン6,17,22,26の遺伝子を初めてクローニングに成功した。2魚類では従来1種類しかないとされていた腫瘍壊死因子(TNF)の遺伝子がほ乳類と同じように染色体上で複数並んでいることを発見した。3魚類ではほ乳類と異なり、インターフェロンガンマの遺伝子が染色体上で2つタンデムに並んでいることを見いだした。4インターロイキン2のファミリーとしてほ乳類で知られているインターロイキン2,15,21以外に魚類では、新しいタイプの遺伝子が存在することを発見した。5これらのサイトカイン遺伝子を用いて、魚類の免疫賦活剤の効果判定が可能なことを示した。(目的)インターロイキン(IL)-10ファミリーに含まれるサイトカインとして、ヒトでは現在までにIL-10の他にIL-19,20,22,24,26が知られている。しかし、魚類ではこれらの遺伝子の存在についてはほとんど明らかになっていない。そこで、ゼブラフィッシュのゲノムデータベースからこれらの遺伝子のクローニングを試みた。(方法)ゼブラフィッシュのゲノムのデータベースより、IL-10ファミリー遺伝子のクローニングをin silicoで行った。さらに、この遺伝子が本当に発現しているかを確かめるために、PCRを用いて実際に遺伝子のクローニングを行いその構造の解析を行った。(結果)ヒトと同じように、ゼブラフィッシュのIL-10ファミリーの遺伝子は、2カ所の異なる染色体上に存在した。そのうちの一つを詳しく解析した結果、インターフェロンガンマ、IL-22、IL-26の存在が確認された。ゼブラフィッシュのIL-22は、5つのエクソンから構成されており、ヒトとの相同性は14,5%であった。一方、ゼブラフィッシュのIL-26は6つのエクソンから構成されており、ヒトとの相同性は16%であった。
パーキンソン病の分子遺伝学的研究

パーキンソン病発症における遺伝的危険因子を研究するため、ヒトドパミントランスポーター遺伝子の多型との関係を検討した。ドバミントランスポーター(DAT)は、ドバミンを再取り込みに働くが、同時に環境毒をドバミン産生細胞に選択的に取り込み、パーキンソン病の発症に関与するのではないかと考えられている。ヒトDAT遺伝子を単離し、その構造を決定し、15個のエクソンからことを明らかにした。パーキンソン病患者24名のDNAをもとに、ヒトDAT遺伝子の各エクソンをPCR法で増幅後、直接塩基配列決定法により塩基配列を決定し、多型の有無を検討した。さらに、同数の正常コントロールにおいて、SSCP法において多型の有無を検討した。その結果、エクソン9と15、およびエクソン7、12の周辺のイントロンに多型を見出した。エクソン9、15の多型はアミノ酸の置換を伴わない多型であった。パーキンソン病患者と正常コントロールの比較では、今回見出されたエクソンの多型の頻度は、パーキンソン病患者において有意に小さく、DAT遺伝子の多型が、パーキンソン病発症の遺伝的危険因子であることが明らかになった。また、黒質ドバミン産生細胞の分化に必須の遺伝子である、核内オーファンレセプターNurr1遺伝子をヒトPACライブラリーより単離し、全塩基配列を決定し、プライマー伸長法を併用し構造を決定した。その結果、全長8.3キロ塩基対におよび8個のエクソンから成ることを明らかにした。今後、ドパミントランスポーター遺伝子多型に加えて、Nurr1遺伝子多型とパーキンソン病の発症に及ぼす影響を検討したい。パーキンソン病の遺伝的要因を明らかにするため、MPP^+の取り込み経路であるドパミントランスポーター(DAT)を対象として解析した。既知のDATcDNAの塩基配列よりプライマーを決定しPCR法を用いて、ヒト黒質cDNAより、DATcDNAを単離した。それをプローブにして、300万プラークからなるヒト遺伝子ライブラリーをスクリーニングし、ヒトDAT遺伝子を17個のラムダファージクローンとして単離した。サザンブロットおよび塩基配列を決定することにより、その全エクソン-イントロン構造を決定した。その結果、ヒトDAT遺伝子は全長50Kb以上にわたり、1つの非蛋白翻訳領域を含むエクソンを含めて15個のエクソンからなることを明らかにした。これは、これは、他のアミントランスポーター遺伝子と構造的に相同であり、1次構造のみならず、遺伝子構造のうえでも同一の祖先遺伝子から進化したことを示すものである。さらに、各エクソンに対して、エクソン-イントロン境界を含めて増幅できるようにプライマーを設定し、PCR法を用いて、15全てのエクソンを増幅できる条件を決定した。またパーキンソン病患者を臨床的に評価し、インフォームドコンセントを得た後、50人より末梢血を採血し、高分子DNAを抽出した。今後、パーキンソン病患者DNAよりDAT遺伝子各エクソンを増幅し、直接塩基配列決定法やSSCP法を用いて、多型を見出し、パーキンソン病患者での頻度を検討する予定である。ドパミントランスポーターは、ドパミンを再取り込みに働くが、同時に環境毒をドパミン産生細胞に選択的に取り込み、パーキンソン病の発症に関与するのではないかと考えられている。パーキンソン病患者24名のDNAをもとに、ヒトドパミントランスポーター遺伝子の各エクソンをPCR法で増幅後、直接塩基配列決定法により塩基配列を決定し、多型の有無を検討した。

パーキンソン病患者と正常コントロールの比較では、今回見出されたエクソンの多型の頻度は、パーキンソン病患者において有意に小さく、ドパミントランスポーターの多型が、パーキンソン病発症の遺伝的危険因子であることが明らかになった。また、黒質ドパミン産生細胞の分化に必須の遺伝子である、核内オーファンレセプターNurr1遺伝子をヒトPACライブラリーより単離し、全塩基配列を決定し、プライマー伸長法を併用し構造を決定した。その結果、全長8.3キロ塩基対におよび8個のエクソンから成ることを明らかにした。今後、ドパミントランスポーター遺伝子多型に加えて、Nurr1遺伝子多型とパーキンソン病の発症に及ぼす影響を検討したい。
構造プロテオミクスのための高効率ゲル内タンパク質回収法の開発

これまでに申請者は、ポリアクリルアミドゲル電気泳動で分離したタンパク質をインタクトな状態で取り出し、超高分解能質量分析計内で断片化することにより、その配列や翻訳後修飾状態を包括的に解析する独自のトップダウン質量分析法の開発に成功している。しかし現状では、高分子量のタンパク質をゲルから高効率に回収することは困難であり、そのためトップダウン質量分析の解析対象は比較的低分子量のタンパク質成分に限定されている。本研究では、ゲル電気泳動で分離した50 kDaから300 kDaのタンパク質を標的とする高効率タンパク質回収法を開発し、ゲル分離後の全ての分子量域を網羅した構造プロテオミクス解析に挑戦する。
先天性ジカルボン酸代謝異常症とABC蛋白質に関する研究

ジカルボン酸の尿中異常排泄はミトコンドリア異常症・ペルオキシソーム病・その他の疾患で認められ、発達障害との関係が示唆されている。近年ペルオキシソーム膜に存在するABC蛋白の一つであるPMP70が長鎖ジカルボン酸の輸送担体であり、長鎖ジカルボン酸はペルオキシソームで分解されることが明らかとなり、申請者らは病因病態を明らかにするために、今年度は以下のような成果を挙げた。1)ペルオキシソーム膜タンパク質であるPEX1pの先天的欠損症であるZellweger症候群の病態解析を行い、重症度とPEX1p-PEX6pの相互作用に相関があることを明らかにした。2)従来原因不明とされてきたzellweger症候群の相補性群6の病因タンパク質がABCタンパク質の1種であるPEX6pであることを明らかにした。3)ジカルボン酸尿と極長鎖脂肪酸の蓄積をみとめる3例の日本人症例を解析し、ペルオキシソームβ酸化系酵素Acyl-CoA oxidase欠損であることを明らかにし、また特徴的な脳MRI所見を明らかにした。4)ABCタンパク質PEX6pの先天的欠損症の親子例(世界初)を報告した。両親は盲で知的障害は無いが、子供は重度の知的障害を認め、両親から重症アリルを受け継いだことを解明した。5)日本人小児副腎白質ジストロフイーの自然歴を明らかにしたジカルボン酸の尿中異常排泄はミトコンドリア異常症・ペルオキシソーム病・その他の疾患で認められ、発達障害との関係が示唆されている。近年ペルオキシソーム膜に存在するABC蛋白の一つであるPMP70が長鎖ジカルボン酸の輸送担体であり、長鎖ジカルボン酸はペルオキシソームで分解されることが明らかとなり、申請者らは病因病態を明らかにするために、今年度は以下のような研究を行った。1)ジカルボン酸代謝活性の測定系を確立するために、基質として^<14>Cでラベルされたdodecanedioic acid(C12)を合成し、fibroblastsへの取り込み・分解を検討した。2)既知のミトコンドリア・ペルオキシソームの脂肪酸代謝異常を否定された非ケトン性ジカルボン酸尿を呈する患者について、臨床所見と尿中有機酸所見の特徴を分析した。3)ペルオキシソーム膜蛋白質PMP70が脂肪酸輸送担体であり、特に長鎖脂肪酸を輸送することを明らかにした。4)ペルオキシソーム膜形成に関わる遺伝子PEX3がZellweger症候群(ペルオキシソーム形成異常症)G群の病因遺伝子であることを明らかにした。5)副腎白質ジストロフィーの自然歴と治療法として骨髄移植が有効である事を明らかにした。2)従来原因不明とされてきたZellweger症候群の相補性群6の病因タンパク質がABCタンパク質の1種であるPEX6pであることを明らかにした。
ＰＩポリアミドによるＭＹＣ下流遺伝子の発現抑制と抗腫瘍効果の検討

本課題においては、前癌遺伝子c-MYCの認識配列e-boxに対し、塩基配列特異的転写抑制分子PIポリアミド(PIP)を設計し、その抗腫瘍効果の検討を行った。同PIPは骨肉腫細胞株MG63や白血病細胞株K562の増殖を有意に抑制し、これはApoptosisもしくはG1 arrestを介するとのデータを得た。さらにヌードマウスに皮下移植したMG63の増殖は、PIPの経静脈投与により有意に抑制された。PIPの直接の標的として長鎖non-coding RNAMALAT1がスクリーニングされ、MALAT1のノックダウンによりMG63の増殖が有意に抑制される事を確認した。本課題においては、前癌遺伝子Mycが結合するe-box配列に対し、塩基配列特異的転写抑制分子PIポリアミド(PIP)を作成し、腫瘍の増殖抑制を試みている。更に、PIP投与により発現が変異する遺伝子をスクリーニングし、新規の抗癌PIPのターゲットを選び出し、より効果的な抗癌PIPを開発する事を目標としている。今までに白血病細胞株K562においてPIP処理により増殖抑制が見られる事を確認していたが、本年度はそれ以外の各種癌細胞株に対する効果を調べた。その結果、骨肉腫細胞株のいくつかにおいて効果がみられることが確認できたが、メラノーマ、膀胱癌、前立腺癌、肝癌細胞株の中にはPIP投与による増殖抑制を示すものが見つからなかった。このことから。骨肉腫細胞株について解析を進めたところ、510uMのPIPを投与した骨肉腫細胞株MG63, HOSにおいては細胞増殖能の抑制がWST8 assayおよびコロニー形成試験により確認できた。MG63細胞を用いてさらに詳細な解析を行ったところ、PIP投与後48時間目にアポトーシスのマーカーであるフォスファチジルセリンの外膜への移動、Cleaved Caspase 3の発現が確認された。またMG63細胞をヌードマウス皮下に移植してXenograftを作成し、マウス尾静脈よりPIPの投与を行ったところ、有意な腫瘍増殖抑制効果を示した。さらにマイクロアレイ解析により、培養系においてPIP投与後発現の変化する遺伝子のスクリーニングを行い、PIPの制御をうける遺伝子の探索を目指した。悪性腫瘍の多くで、前癌遺伝子c-MYCの増幅や過剰発現が観察されている。本課題においては、前癌遺伝子Mycが結合するe-box配列に対し、塩基配列特異的転写抑制分子PIポリアミド(PIP)を設計し、腫瘍の増殖抑制を試みた。このPIPが骨肉腫細胞株MG63に対して最も強い抗腫瘍効果を示したことから、我々はMG63に対するPIPの抗腫瘍効果をより詳細に検討した。これまでに我々は培養系における解析にて、PIP投与群で細胞周期の遅れ、アポトーシス関連マーカーの発現上昇を確認した。また、MG63を皮下移植したヌードマウスに、週1回、1ヶ月間Myc-6を尾静脈投与したところ、コントロール群と比べ有意な増殖抑制を確認した。本年度はさらにPIPの詳細な作用機序を解明するために、PIPポリアミドにより発現が変化する遺伝子についてDNAマイクロアレイを用いて網羅的に調べたところ、10 &#61549;MのPIP投与後有意な発現低下を示した14の遺伝子のうち、長鎖non-coding RNAの一つであるMALAT1遺伝子の上流1000bp以内に、E-box類似配列があることが判った。PIPがこの配列に特異的に結合することがゲルシフトアッセイにより確認され、またsiRNAによりMG63におけるMALAT1の発現をノックダウンした結果、有意な増殖抑制効果が観察された。この結果よりMALAT1がPIPの直接の標的の一つであり、PIPによる細胞増殖抑制に関与している可能性が強く示唆された。このことから。骨肉腫細胞株について解析を進めたところ、510uMのPIPを投与した骨肉腫細胞株MG63, HOSにおいては細胞増殖能の抑制がWST8 assayおよびコロニー形成試験により確認でき、さらに細胞の移動能および浸潤能の抑制が、wound-healingアッセイ、matrigel invasion assayによってそれぞれ確認出来た。

細胞の形態観察ではアポトーシスやネクローシス像は確認できず、PIP処理により細胞死の誘導ではなく増殖抑制が起こっていると考えられた。経時的な観察の結果、これらの効果はPIP投与後72時間目以降に出現する事が判った事から、以降の解析はこの時間帯の前後で行う事とした。平成24年度の目標はマウスXenograftモデルを用いたin vivoにおけるPIP効果の検討、PIPの投与により発現が変化する遺伝子群のマイクロアレイを用いたスクリーニングであり、骨肉腫細胞株MG63に関しては両方とも遂行したことから予定通り進捗したと言える。白血病細胞株に関しては、in vitroでの結果が安定せず、またXenograftの作成が予定通り進まなかったことから、MG63のみに限定し実験した。この点が予定と異なる点である。23年度の目標はPIPの効果がみられる癌細胞株をスクリーニングすることであり、少なくとも骨肉腫細胞株において、PIPによる増殖、細胞移動、浸潤抑制が確認できたことから、目標は達成でき、24年度からの研究を行う上での基礎データが得られたと言える。マイクロアレイの解析の結果、PIP投与により有意に発現が低下する遺伝子が複数スクリーニングされ、そのうち、2つの遺伝子X, Yにおいて転写開始点より1000bp以内にPIPの結合サイトが存在した。このことからこの遺伝子X,Yの上流へのPIPの結合の有無、プロモーターのPIP結合部位が実際にプロモーター活性を持っているか否かの検討、X,Yを培養系でノックダウンした際の細胞の増殖率の変化を調べ、遺伝子X,YがPIPによる増殖抑制効果を直接介在している遺伝子である可能性について検討する。これらの結果をふまえ、更に効果的なポリアミドの開発を目指す。PIPの効果の見られた白血病細胞株および骨肉腫細胞株をそれぞれヌードマウス皮下に移植し、Xenograftを作成する。それらの個体にPIPを尾静脈投与し、Xenograftのサイズが縮小するか否か検討する。これと並行して、培養系にてPIPを投与した細胞株もしくは未処理の細胞株よりRNAを抽出し網羅的遺伝子発現解析を行う。白血病細胞株と骨肉腫細胞株でPIP投与による発現プロファイルの変化を比較し、両者に共通して変異する遺伝子を絞り込む。PIP下流候補遺伝子の培養系における機能解析、新規ポリアミドの合成とその培養系における作用解析に必要な試薬・器具類の購入を行う。また、学会参加費・論文作成のためにも研究費を用いる予定である。細胞株Xenograft作成用のヌードマウス、およびAffymetrix GeneChipを用いた網羅的遺伝子発現解析、培養用の消耗品、学会参加費が主な使用目的である。
腹部大動脈瘤と瘤周囲脂肪との炎症性クロストークの解明

大動脈瘤は動脈硬化を主体とする慢性炎症であることが広く知られており、また臓器の炎症が局所脂肪へも波及することが明らかにされている。しかし脂肪の炎症と大動脈の炎症に及ぼす影響についての知見は少ない。本研究では大動脈瘤周囲の脂肪と皮下脂肪を比較し、どのような差があるかを検討した。大動脈瘤の手術時に皮下脂肪および大動脈瘤周囲の脂肪を採取しそれらを解析した。その結果、炎症性サイトカインの一部のみ瘤周囲でやや高値であった。また炎症性マクロファージ(M2)の割合が瘤周囲でやや高い傾向を認めた。線維化関連因子や血管新生関連因子の発現に差は認めなかった。一方でアディポネクチンは瘤周囲で発現が減少していた。本年度は脂肪組織および大動脈壁組織の採取を中心に行った。手術前に書面にて同意を得られた腹部大動脈に対する手術を行う症例を対象とした。手術中に皮下脂肪、大動脈瘤病変部周囲の脂肪および、クランプ直上の正常大動脈部周囲脂肪を採取した。さらに切り出された大動脈壁の一部も同様に組織サンプルとした。採取した脂肪組織および大動脈組織ををそれぞれRNA用保存液、タンパク分解酵素阻害剤含PBSおよび4%パラフォルムアルデヒド内に入れ研究室に移送した。RNA用組織及びタンパク解析用組織は使用するまでディープフリーザー内で保存しておく。4%のパラホルムアルデヒド溶液に浸けた組織用サンプルは脱水処理の後OCTコンパウンドに包埋し凍結用切片とした。現在継続してサンプルを収集中であり、ある程度の症例数が集まった時点で解析を始める予定である。本研究は大動脈瘤周囲の脂肪と大動脈壁のクロストークを検討するものであり、腹部大動脈瘤に対する開腹手術症例が年々減少しているため、本年度も続けてサンプル採取を行うとともに、昨年度中に採取した脂肪組織からの解析用サンプルの作成を行った。脂肪組織は除外基準を除きこれまで23人から得られた。それぞれの症例から皮下脂肪、大動脈瘤壁およびその周囲脂肪、正常大動脈部位の脂肪を採取した。患者の平均年齢は66.6歳であり、男性22症例、女性1例であった。術前合併症として、高血圧が14例、脂質異常症20例、糖尿病は3例であった。腎機能低下も4例に認めたが透析症例はなかった。また21例で喫煙歴を認めた。術前内服薬としてスタチンを18例で服用しており2例は未治療であった。ベータ-ブロッカーは10例、ACEもしくはARBは9例、カルシウムブロッカーは7例で服用していた。インスリンは1例のみで導入されていた。得られた組織をそれぞれRNA採取用に保存し、大動脈瘤壁およびその他の部位においても採取した脂肪が十分に多い場合は、4%のパラホルムアルデヒドに浸透したのち脱水を行い凍結組織切片とした。残りの組織をウェスタンブロット解析用とし、さらに脂肪が残存している場合は心房幹細胞培養用のサンプルとし、採取日より2回継代するまで脂肪幹細胞培養を行った。得られた脂肪幹細胞の数をカウントした後、凍結保存とした。また細胞の上清を、継代するごとに保存し、ELISA解析用の試料として保存した現在これらのサンプルを解析中である。大動脈瘤は動脈硬化を主体とする慢性炎症であることが広く知られており、また近年では臓器の炎症が局所脂肪へも波及することが明らかにされている。大動脈周囲、特に腹部大動脈周囲には脂肪組織が豊富に存在するが、脂肪の炎症と大動脈の炎症(=動脈硬化)に及ぼす影響についての知見は少ない。本研究では大動脈瘤周囲の脂肪とその他の部位の脂肪を比較し、部位によりどのような差異があるかを検討した。開腹による大動脈瘤の手術症例、24例を対象とした。手術時に皮下脂肪および大動脈瘤周囲の脂肪、正常大動脈周囲の脂肪を採取しそれらを解析した。瘤周囲と皮下脂肪に含まれる炎症性サイトカインのうちIL-1βおよびIL-6は瘤周囲でやや高値であったが有意差はなかった。またその他の炎症性サイトカインの発現にも差は認めなかった。マクロファージ関連遺伝子の発現ではM2の割合が瘤周囲でやや高い傾向を認めた。その他線維化関連因子のbFGF, TGFファミリーや血管新生関連因子(VEGF、vWF)、さらにアポトーシス関連因子(Caspase3, 9)の発現にも差は認めなかった。しかしこれらを同一患者内で部位別に比較すると、瘤周囲は正常動脈周囲に比べアポトーシスが進行しており、血管新生因子が高値であった。またHIF1αの発現も上昇しており、血管新生因子はこれらによって誘導された可能性が考えられた。さらにアディポネクチンは正常大動脈周囲では皮下と発現は同等であったが、大動脈瘤周囲で発現が減少していた。これらの結果から、大動脈瘤周囲では炎症性サイトカインの発現は認めないものの、アポトーシスおよび血管新生が活性化されており、これらは慢性炎症の病態を反映しているものと考えられた。

また炎症性マクロファージ(M2)の割合が瘤周囲でやや高い傾向を認めた。線維化関連因子や血管新生関連因子の発現に差は認めなかった。一方でアディポネクチンは瘤周囲で発現が減少していた。大動脈瘤に対する開腹手術症例がかなり減少しておりサンプル採取に時間を要したこと、サンプル一部の組織において試料の解析に対する十分量を得るため工夫を要している。心臓血管外科今後も多くの症例をリクルートすることは難しいと考えられるため、既存の脂肪サンプルで解析を進める。まずは凍結切片とした大動脈瘤壁および周囲脂肪に対してマクロファージおよび炎症性サイトカインの染色を行い、脂肪組織と大動脈瘤壁に炎症が波及しているかどうかを検討する。次いでPCR法にて脂肪から放出される炎症サイトカイン(TNFα、IL-6、IL1β)を測定、これを部位別に比較検討する。さらにアディポサイトカインであるアディポネクチン、レプチン、アンジオテンシノーゲンを測定、これらのサイトカインの発現と患者背景因子(年齢、性別、虚血性心疾患の有無、血清脂質による差異、糖尿病の有無による差異、内服薬[スタチン、DPP4阻害剤]の内服の影響)などを比較検討する予定である。開腹で大動脈の手術を行う症例が減少傾向にあり、当初の予定よりも症例が少なく資料集めに難儀しているため。サンプルの調整がやや遅延したため本年度も併せて組織サンプルを収集予定である。しかしながら予定症例に到達するまでは当初の計画よりも時間がかかりそうであるため、予定の半分の数まで組織が得られた時点で組織解析を開始する予定である。計画通りサンプルの作成及び解析を進める予定であり、それに必要な物品を購入する予定である。
情報通信のための頑健なネットワーク設計および効率的なネットワーク運用の研究

国内外の研究者との共同研究により,想定していた研究成果に加え,幾つかの興味深い結果を得ることが出来た.その結果,7本の論文を現在執筆中であり,幾つかについては近々投稿予定である.日本国内外の研究者との共同研究により,予定していた研究は順調に進んでいる.国内外の研究者との共同研究により,想定していた研究成果に加え,幾つかの興味深い結果を得ることが出来た.その結果,7本の論文を現在執筆中であり,幾つかについては近々投稿予定である.
骨芽細胞シクロオキシゲナ-ゼ動態のcAMPによる調節

骨芽細胞MC3T3-E1では、アラキドン酸から骨吸収作用のあるプロスタグランジンE_2(PGE_2)を生成する。種々のホルモンの効果を検討するうちに、エピネフリンを培地に添加するとPGE_2の放出が著明に亢進されることが見出された。このエピネフリンの刺激で生成したcAMPが、PGE_2合成促進に介在するものと考えられた。PGE_2合成の各段階を調べた結果、シクロオキシゲナ-ゼ活性が上昇していることが明らかになった。培地へ放出されるPGE_2を定量し、また、細胞から取出したシクロオキシゲナ-ゼの活性を測定する時に、転写および翻訳の阻害剤を加えるとそれぞれが抑制されることから、既存のシクロオキシゲナ-ゼの活性化ではなく、新規の合成が起こっているものと思われる。このことを確認するため、ウエスタ-ンブロット法を実施し、エピネフリン処理した細胞のシクロオキシゲナ-ゼを免疫染色すると、無処理の細胞に比べて、より濃厚な染色バンドがシクロオキシゲナ-ゼの位置に認められ、酵素量の増大を示した。さらに、ヒツジ精のう腺シクロオキシゲナ-ゼのcDNAを使ってノ-ザンブロット法で調べると、エピネフリン処理することによって、シクロオキシゲナ-ゼmRNAの増量していることが明らかになった。膜透過性のジブチリルcAMPによって亢進するPGE_2放出が転写・翻訳阻害剤で抑制され、また、ジブチリルcAMPがmRNAを増量することから、エピネフリンによるシクロオキシゲナ-ゼ誘導に、cAMPが介在するものと考えられた。
計算物理学分野のGRIDアプリケーションと並列プログラミングシステムの研究

本研究の目的は、計算物理学分野のアプリケーションに焦点を当て、Grid技術による広域並列分散コンピューティングにより新たな展開が可能になる応用の探索的技術開発と、それを支援する並列プログラミングシステムを構築することである。当該年度においては、これまで開発してきた、Grid上の並列プログラミングのための遠隔呼び出しを行うミドルウエアOmniRPCの詳細な性能評価、OmniRPCを用いたアプリケーションでの実証実験を行った。性能評価では,筑波大学,豊橋技術科学,徳島大学,産業技術総合研究所の5つのサイトにあるクラスターからなるグリッド環境を構築し,ワーカーの実行時間と通信データ量を変化させ,どのようなワークロードの特性を持つアプリケーションにおいて有効なのかを明らかにした。その結果、ジョブの実行時間が2秒でも,ネットワークの性能が高い場合,性能が得られることがあり、16秒の場合ではほとんどの場合において台数効果を期待することができるものの,ネットワークの性能が低い場合において1MB以上の転送を行なうと性能が得られない、などの目安が得られた。また,アプリケーションとして,分子配座探索プログラムをグリッド環境で並列化し実証実験を行った。このプログラムは、対象とする化合物が取り得るすべての立体配座を自動的に発生させ,化学的に重要な配座異性体の最適化構造をもれなくみつけ出すプログラムである。グリッド環境において大規模な問題について実行し、その有効性を確認した。また、計算物理学分野のグリッドアプリケーションとしてこれまで開発してきた、重力専用計算機GRAPE6をグリッド環境にて共有利用するためのシステムHMGS-Gについてはサーバプログラムを見直し,複数サイトからの利用を円滑に行えるように改善した.なお、開発したソフトウエアOmniRPCについてはhttp://www.omni.hpcc.jp/OmniRPCで公開している。
脱落乳歯歯髄幹細胞による神経再生に関する研究

主たる研究に付随し次のような研究結果を得た。含歯性嚢胞による骨吸収の分子メカニズムは明らかにされておらず、嚢胞内圧上昇による周囲組織への圧迫により骨吸収が生じると考えられている。細胞外圧力が嚢胞を構成する細胞にどのような影響を与えるのか歯原性嚢胞を想定した圧迫培養法を用いて検討した。Real time RT-PCR法を用いて、骨吸収に関連する分子群の解析を行ったところ、持続的な低圧に対して間葉組織から骨吸収サイトカインが放出され、骨芽細胞においては、むしろ骨形成に関連する遺伝子の上昇が認められた。これらの結果から、嚢胞による緩徐な骨吸収には間葉系組織が中心的な役割を担っていることが示唆された。主たる研究に付随して次のような研究成果が得られた。含歯性嚢胞のような発育性嚢胞による骨吸収の分子メカニズムは明らかにされておらず、嚢胞内圧上昇による周囲組織への圧迫により骨吸収が生じると考えられている。細胞外圧力が嚢胞を構成する細胞にどのような影響を及ぼすか、圧迫培養法を用いて検討した。含歯性嚢胞の嚢胞内圧は約0.01MPa(約80mmHg)であったという報告から,含歯性嚢胞を構成する細胞種(歯原性上皮細胞株、歯肉線維芽細胞株、骨肉腫由来骨芽細胞株)に対して、37°C恒温槽内の密閉空間にて同圧をかけて培養することで,歯原性嚢胞を想定した圧迫培養を行った。病理組織を用いた免疫組織学的検討においては,RANKL陽性細胞は間葉系結合組織,とくに隣接する組織との境界付近に多く発現していた。また,Real time RT-PCR法を用いて、3および6時間の圧迫培養を行った各細胞について骨形成および骨吸収に関連する遺伝子のmRNA発現量の変化を解析したところ、持続的な低圧に対して間葉組織から骨吸収サイトカインが放出された。6時間圧迫を受けた骨芽細胞においては,むしろ骨形成に関連する遺伝子の上昇が認められた。歯原性嚢胞を想定した圧迫培養系において、骨吸収に関連する分子群の解析を行ったところ、持続的な低圧に対して間葉組織から骨吸収サイトカインが放出され、骨芽細胞においては、むしろ骨形成に関連する遺伝子の上昇が認められた。今後さらなる詳細な分子メカニズムを解析し,これらを応用した新規治療法の開発,再生医療への応用を目指していきたい。細胞外圧力が嚢胞を構成する細胞にどのような影響を与えるのか圧迫培養法を用いて検討した。含歯性嚢胞の嚢胞内圧は約0.01MPa(約80mmHg)であったという報告から、含歯性嚢胞を構成する細胞種(歯原性上皮細胞株、歯肉線維芽細胞株、骨肉腫由来骨芽細胞株)に対して、37°C恒温槽内の密閉空間にて同圧をかけて培養することで、歯原性嚢胞を想定した圧迫培養を行った。病理組織を用いた免疫組織学的検討においては、RANKL陽性細胞は間葉系結合組織、特に隣接する組織との境界付近に多く発現していた。また、Real time RT-PCR法を用いて、3および6時間の圧迫培養を行った各細胞について骨形成および骨吸収に関連する遺伝子のmRNA発現量の変化を解析したところ、持続的な低圧に対して間葉組織から骨吸収サイトカインが放出された。6時間圧迫を受けた骨芽細胞においては、むしろ骨形成に関連する遺伝子の上昇が認められた。今後さらなる詳細な分子メカニズムを解析し、これらを応用した新規治療薬の開発、再生医療への応用を目指して行きたい。今回新たに得られた研究成果に対して十分な追及と検討を行う必要があると考えられる。この研究成果を用いて2度の学会発表を行っており、論文投稿に際して必要な追加データの収集と検証を現在行っている。

小児歯科本研究に用いた細胞種がすべて既存の細胞株であるため、次年度に動物実験にてマウス胎児より歯原性細胞を採取・培養し同実験に使用することで実験の精度の向上を考えており、再現された含歯性嚢胞を用いることで発育性嚢胞による骨吸収メカニズムを解明する。また、細胞は組織構築において,隣合う細胞を含めた細胞環境によってその細胞動態,細胞運命が決定されるが、本研究に用いたガスによる密封型の圧迫培養法により、人体における様々な圧に対する細胞の反応を観察し報告を行う。次年度において用いる細胞は実験動物より直接採取した物を使用予定であり、この動物実験を行うにあたり、初年度に比して次年度に係るであろう研究費が大きく見積もられたため、一部使用額を次年度へと持ち越すこととした。動物実験に用いる実験動物の購入、実験環境の整備にすべての次年度使用額を消費する見込みである。
わが国における最近の個人資産動向のマクロ経済的位置づけに関する実証的研究

1970年代後半からのいわゆる安定成長期に入ってからのわが国経済において特徴的な点を、フロー面からみると、雇用者所得を中心にして、国民所得に占める家計部門の比重が大きく増大したことであり、ストック面を国民経済計算上の国富についてみると、家計部門が、70年代半ばの60%から80年代末に72%を占めるまでに比重を高めたことである。家計部門の動向を金融資産に焦点を合わせてみると、次第に収益性の高いものにシフトする傾向が特徴となっている。80年代後半のいわゆるバブル経済期に生じた家計の証券投資の増加や生命保険貯蓄の増加は、金融自由化に伴う高収益性金融商品の登場に、家計が敏感に反応したことを示す好例といえる。他方、高度成長期まで一貫して資金供給部門であり続けた家計は、80年代に入ってから、消費者ローンやクレジットの利用の増大、不動産価格の上昇に影響された住宅ローン借り入れ額の増大などによって、資金需要部門としての性格を強めてきている。こうした傾向の中心となっているのは3040才代であり、この点は、高度成長期以来の所得水準の大幅な上昇の恩恵をうけた60才以上の世代で、既に住宅の取得が済んでおり、また、不動産価格の上昇とも相俟って、所有実物資産価値の実質的な上昇と金融資産の蓄積が大きく進んだのとは対象的である。消費者ローンやクレジット・カードの20才代への普及や住宅ローンの借り入れ期間の長期化などの現象を考慮すると、家計が従来のような安定的で潤沢な資金供給部門としての地位を維持しうるかどうかはかなり不確定的であり、そのあり方次第では、マクロ経済動向も大きく影響を受けることになると考えられる。なお、本研究の対象時期は1980年代以降であったが、資料的な制約によって、本報告書提出の時点で、分析の中心は1980年代末までに限られることになった。この研究成果は、現在、近日中に学術雑誌に発表する予定で取りまとめ中である。
CKDモデルラットの腎障害進展におけるGLP-1/DPPⅣの役割

近年GLP-1が様々な膵外作用を有することが報告されているが、慢性腎臓病における役割については明らかでない。パイロット試験にてDPPIV阻害作用が血圧と独立した腎保護作用を有することを確認したが、その機序を解明するため、外因性GLP-1受容体アゴニストとアンタゴニストを用いて検証した。(内因性)DPPIV阻害動物モデルと(外因性)GLP-1アゴニストが同等の腎保護作用(降圧、蛋白尿減少、血管内皮細胞数の維持、酸化ストレスの抑制)を呈したことから、慢性腎臓病においてGLP-1は血管内皮保護作用、抗酸化作用およびポドサイト保護作用を介し、高血圧発症や腎不全進展に抑制的に作用する可能性が考えられた。慢性腎臓病におけるDPPIVの役割を評価するため、まず通常ラットであるSDラットと内因性DPP4欠損ラット(F344/DuCrlCrlj)の腎不全モデル(5/6腎摘)を比較検討した。その結果、DPPIVが欠損すると高血圧、腎障害、蛋白尿が有意に抑制されることが明らかとなり、さらにこの機序について検討を加えた。DPPIVは生体内で蛋白質を分解代謝する酵素として作用するが、対象蛋白質は60種類以上にも及ぶためどの蛋白質を介する腎保護効果か検証した。近年注目されているGLP-1はその一つであり、DPPIV阻害作用を検証するにあたり、SDラット腎不全モデルにGLP-1受容体を刺激するアゴニストと逆に遮断するアンタゴニストの効果を検証した。その結果、アゴニスト投与ではDPPIV欠損とほぼ同等の腎保護効果が得られた。一方、アンタゴニスト投与では腎機能のさらなる増悪がみられると予想したが、薬剤投与前後で血圧、腎機能や尿蛋白に変化がみられなかった。これらの結果より、腎不全モデルではGLP-1は減少していることが示唆された。すなわち、アゴニストではGLP-1受容体シグナルが回復するが、アンタゴニストでは既にGLP-1が減少しているためさらにGLP-1受容体シグナルを抑制しても影響がなかったと考えられる。これらモデルの腎組織について検証すると、DPPIV欠損あるいはGLP-1受容体アゴニストを投与すると、糸球体の硬化や肥大、膠原繊維の増加、血管内皮細胞数の減少、酸化ストレス亢進、ポドサイト障害が抑制されていた。なお、アンタゴニストではこれらの組織変化がほとんどみられず、先に述べた結果と一致した。慢性腎臓病においてGLP-1が血管内皮保護作用、抗酸化作用およびポドサイト保護作用を介し、高血圧発症や腎不全進展に抑制的に作用する可能性がある。非糖尿病の腎障害へのインクレチン効果は報告が少なく新規性が高い。近年GLP-1、GIPを代表とするインクレチンが糖代謝以外にも様々な膵外作用を有することが報告されている。腎臓では近位尿細管のNa再吸収抑制作用やアルブミン尿低下作用が報告され、高血圧や腎障害の進展に関与する可能性が示唆されているが多くはわかっていない。そこで慢性腎臓病(CKD)におけるGLP-1の高血圧や腎障害に対する役割について検討を行った。SDラットと内因性DPP4欠損ラットに各々sham-ope、5/6腎摘(Nx:nephrectomy)の4群を作成、また血圧コントロールモデルとしてヒドララジン投与群も作成した。CKD進展における内因性DPP IV欠損の影響をみるため、術前/術後4週における体重・血圧・腎機能(採血・採尿)、さらに術後4週においてPAS染色、MT染色、内皮障害マーカーの染色で評価を行った。続いてそれらの変化がGLP-1依存性か否かを確認するため、SD-5/6NxモデルにGLP-1受容体アゴニストであるexendin4を投与するモデル、GLP-1受容体アンタゴニストであるexendin(9-39)を投与するモデルを作成し、前述評価に酸化ストレスおよびポドサイトの染色を追加して総合的に評価した。F344-5/6NxではSD-5/6Nxで観察された進行性の血圧上昇、血中BUN上昇、蛋白尿増加が有意に抑制され、ヒドララジン投与モデルとの比較から血圧とは独立した腎保護効果を確認できた。また、腎組織では糸球体の硬化や肥大、膠原線維の増加、血管内皮細胞数の減少、酸化ストレスの亢進、ポドサイト喪失がいずれも抑制された。これらと同様の変化はSD-5/6NxへのExendin-4投与でも観察されたことから、GLP-1は血管内皮保護作用、抗酸化作用およびポドサイト保護作用を介し、高血圧発症や腎不全進展に抑制的に作用する可能性が考えられた。動物モデルの作成、評価、考察まで当初の計画通りに実施できているため。

腎臓内科インクレチンによる腎保護効果が得られるのであれば現在汎用されているDPPIV阻害薬を用いた実験を行う必要があるため、今後はSD腎不全ラットモデルにDPPIV阻害薬を投与するモデルを検討する。これによる効果が得られれば臨床的にも応用し易いと考える。
表面修飾したシリコン量子ドットの量子増感機能発現による高効率薄膜太陽電池の創製

従来の有機薄膜太陽電池では発電できない長波長光の利用が可能である表面修飾シリコン量子ドットをp型半導体/n型半導体バルクヘテロ接合活性層に導入することにより、量子増感効果による有機薄膜太陽電池の光電変換効率が増大する可能性について検討し、以下の成果を得た。1低温プラズマ装置を用いてシリコンナノ粒子のアルゴンプラズマ処理により、プラズマ処理時間に伴って粒子径が減少することを確認し、ドット径制御の可能性を明らかにした。2窒素プラズマ処理により、プラズマ処理前にドット表面に形成していたSi-H基およびSi-OH基が消失し、SiN-H基が新たに形成することを明らかにした。3表面にSi-Cl基を形成させたシリコン量子ドット(ドット径:45nm)をP3HT/PCBM活性層に導入して薄膜X線回折測定を行った結果、シリコン量子ドットはP3HT及びPCBMの結晶化に対して不均一核として作用し、両者の結晶性を高めることを明らかにした。活性層をPEDOT・PSS正孔輸送層とTiOx電子輸送層で挟んだ太陽電池セルにおいて、シリコン量子ドット導入に伴い720nm付近のIPCE値が増加したことより、シリコン量子ドットの増感作用発現を確認できた。したがってP3HT/Si/PCBMにおいてエネルギーカスケードが形成され、シリコン量子ドットの光励起により生成した正孔・電子はそれぞれP3HT結晶相・PCBM結晶相に移動することが明らかになった。したがって、シリコン量子ドットはP3HT/PCBM界面に配置していると推測される。活性層の蛍光スペクトル(励起波長550nm)測定の結果より、シリコン量子ドット導入に起因してP3HT結晶相サイズが増加することで650nm付近の蛍光強度の増加をもたらし、P3HTの光励起により生成するエキシトンの中で発電に寄与できない割合が増加することを明らかにした。
新規生物発光系と発光行動に関わる分子基盤研究

(1)アラキノカンパの発光生理・発光行動の解析した結果、発光持続時間が1時間以上にわたることを明らかにした。洞窟内と外のアラキノカンパ集団の相違を対比した結果、外部形態では相違がないが、発光行動の点滅頻度が相違し手居ることが判明した。(2)ホタル発光行動の解析:マレーシアの集団同時明滅するPteroptyx tenerの発光行動を観察し、発光パターンの同調機構について新知見を得た。(3)ラチア生物発光の分子基盤を検討した結果、ラチアルシフェラーゼの精製に世界で初めて成功した。精製したラチアルシフェラーゼは分子量31,000の糖タンパク単量体の6量体(分子量約180,000)である事が判明した。また糖鎖の分子量は約2,000であることが明らかとなた。精製したラチアルシフェラーゼは合成した発光基質ラチアルシフェリンにより発光することが確認された。この反応による発光スペクトルは生物発光と完全に一致した。このことよりラチアの発光系における最小要素は酸素、ラチアルシフェリン、ラチアルシフェラーゼであることが示され、光のエミッターはラチアルシフェラーゼに内在していることが示唆された。一方、精製したラチアルシフェラーゼ(は加熱することにより単量体へとか解重合すること、単量体には発光活性がないことが明らかとなった。一方、糖鎖切断後のラチアルシフェラーゼにも発光活性がみられなかったことから、糖鎖の存在がラチアルシフェラーゼの発光活性の発現に深く関与していることが示された。(4)ルシフェリン類縁体を化学合成し、発光活性を精査し、ラチアルシフェラーゼの基質特異性を検討したたところ、ラチアルシフェラーゼはラチアルシフェリンのシクロヘキセン環部を厳密による構造認識していることが判明した。また発光にはフォルミル基は必須の官能基ではなく、エノールエステル構造を有することが重要であること、ルシフェラーゼにはエステラーゼ活性があること、エステル部が加水分解し酵素内でエノラートアニオンが生成することが発光反応に必須であることなど、発光反応機構を解明する上で重要な新知見を得ることが出来た。平成9年9月と平成10年3月ニュージーランド、ハミルトン市近郊の渓流地帯、ワイトモ洞窟、ならびにパーマストンノースにてニュージーランド固有の発光生物の棲息状況を調査した。その結果、双翅目に属する昆虫Arachnocampaluminosaと唯一の淡水産発光貝Latia neritoides、および発光ミミズOctochaetusmultiporusの棲息を確認した。Arachnocampaluminosaにはワイトモ洞窟に代表されるように洞窟内に棲息するものと、渓流際の湿った土手や切り通しの湿った土手に棲息するものがあり、同一種かどうかDNAの解析を進める予定である。Arachnocampaluminosaの生物発光系の分子基盤研究を日本国内で常時行えるようにするため、Arachnocampaluminosaを採集し、生きたまま持ち帰り、現在横須賀市自然博物館で飼育を試みている。Latia neritoidesについては高感度暗視カメラを装着したヴィデオ撮影機で渓流内での発光の様子を観察・撮影した。また発光部位の特定にも成功した。Latia neritoidesのルシフェラーゼのc-DNAをクローニングするため、Latia neritoidesを採集し、m-RNAの抽出実験を行った。

現在リコンビナントルシフェラーゼの単離を進めている。またLatia neritoidesついても国内で常時供給できるように横須賀市自然博物館で飼育を試みている。昨年度に引き続き、平成10年9月と平成11年3月にニュージーランド、ハミルトン市近郊のヌグツニ渓流ならびにワイトモ洞窟にてニュージーランド固有の発光生物の発光行動を追跡するとともに、生体資料を日本に持ち帰り、発光の分子基盤研究を進めた。双翅目に属する昆虫Arachnocampaluminosaにはワイトモ洞窟に代表されるように洞窟内に棲息するものと、渓流際の湿った土手や切り通しの湿った土手に棲息するものがあるため、同一種かどうかDNAの解析を進めた結果、洞窟の内外に棲むものの違いはレース(品種)によるものであることが判明した。またArachnocampaluminosaの発光の様子を長時間、定点ビデオ撮影して画像解析したところ、各個体は数時間ごとに点滅していることが判明した。昨年度に持ち帰ったArachnocampaluminosaの人工飼育を試みたが、幼虫の羽化には至るものの、羽化個体数が少ないため交尾・産卵・孵化には成功していない。Latianeritoidesのルシフェラーゼを単離・精製し、またルシフェリンを化学合成し発光機構を追求したところ、従来言われていたこととは異なる複数の新知見を得た。c-DNAクローニングは現在続行中である。昨年度に引き続き、平成11年11月にニュージーランド、ハミルトン市近郊のヌグツニ渓流にてニュージーランド固有の発光生物Latia neritoidesを採集した。生物試料は現地研究機関の協力を得てただちに液体チッソで凍結し、ドライアイス詰めにして日本に持ち帰り、ルシフェラーゼの抽出実験に供した。また一部は生きたままで持ち帰り、m-RNAの抽出実験に供するとともに、多摩動物園の協力を得て飼育・産卵・孵化を試みたが、生息環境と同一の生育条件でないためか長期飼育には成功していない。凍結生物試料を用いてルシフェラーゼの単離・精製を検討した結果、純粋のルシフェラーゼを大量に得る方法を確立した。ついでゲル濾過・電気泳動・質量分析を用いてルシフェラーゼの構造解析を進めた結果、LadaのルシフェラーゼはN-結合型の糖蛋白質であること、分子量は約31500であること、天然のルシフェラーゼは46量体を形成していることを見出した。またルシフェリンアナログを化学合成して発光機構を追求したところ、従来言われていたこととはまったく異なる複数の新知見を得た。一方生きた資料からm-RNAを抽出してc-DNAライブラリーを作成した。現在このc-DNAライブリーを用いてルシフェラーゼc-DNAのクローニングを行っている。
物体に支持されたデトネーションの安定性と波面における非定常挙動の解明

次世代の航空宇宙推進装置として,物体周りに発生する定在デトネーションを利用して推力を得る,斜めデトネーションエンジンやラムアクセラレーターに期待が寄せられている.それら推進装置の実験・開発を行う際には,デトネーションを確実に発生させる必要がある.そのためにデトネーションの衝撃波後方における着火現象の理解が不可欠である.デトネーションは本来多次元構造をもつが,デトネーションの一次元的性質は多次元問題においても観察され,解析結果の利用,多次元問題の現象解明に応用されてきた.本研究では,一次元デトネーションの波面非定常性と衝撃波後方の爆発特性に関する解明を行った.得られた一次元デトネーションの特徴をふまえ,一次元ピストン駆動非定常デトネーションと二次元くさび周り定常斜めデトネーションの相似性を示し,斜めデトネーション波面構造の予測に応用した.まず,一次元非定常デトネーションの性質について示した.反応モデルには簡略化されたArrhenius型の一段階反応モデルと水素空気混合気の詳細反応モデルを採用した.そして,デトネーション波面非定常挙動,衝撃波後方の爆発特性について明らかにした.詳細反応モデルを用いることにより,条件によらず反応誘起領域を常に再現できること,またOHラジカルの生成・失活の再現が可能であることから第二燃焼限界に基づく流れ場の特徴をあらわすことができた.次に,一段階反応モデルを用いた一次元ピストン駆動非定常デトネーションと二次元くさび周り斜め定常デトネーションの非粘性数値解析を行った.そして,それらの相似性を明らかにし,ピストン駆動デトネーションを用いた予測について示した.また,粘性解析も行ない,粘性の影響は主にくさび表面に形成される境界層の存在により衝撃波が強められ,反応誘起距離を短くする働きがあることを示した.次世代の航空宇宙推進装置として,物体周りに発生する定在デトネーションを利用して推力を得る,斜めデトネーションエンジンやラムアクセラレーターに期待が寄せられている.それら推進装置の実験・開発を行う際には,デトネーションを確実に発生させる必要がある.そのためにデトネーションの衝撃波後方における着火現象の理解が不可欠である.デトネーションは本来多次元構造をもつが,デトネーションの一次元的性質は多次元問題においても観察され,解析結果の利用,多次元問題の現象解明に応用されてきた.本研究では,一次元デトネーションの波面非定常性と衝撃波後方の爆発特性に関する解明を行った.得られた一次元デトネーションの特徴をふまえ,一次元ピストン駆動非定常デトネーションと二次元くさび周り定常斜めデトネーションの相似性を示し,斜めデトネーション波面構造の予測に応用した.まず,一次元非定常デトネーションの性質について示した.反応モデルには簡略化されたArrhenius型の一段階反応モデルと水素空気混合気の詳細反応モデルを採用した.そして,デトネーション波面非定常挙動,衝撃波後方の爆発特性について明らかにした.詳細反応モデルを用いることにより,条件によらず反応誘起領域を常に再現できること,またOHラジカルの生成・失活の再現が可能であることから第二燃焼限界に基づく流れ場の特徴をあらわすことができた.次に,一段階反応モデルを用いた一次元ピストン駆動非定常デトネーションと二次元くさび周り斜め定常デトネーションの非粘性数値解析を行った.そして,それらの相似性を明らかにし,ピストン駆動デトネーションを用いた予測について示した.また,粘性解析も行ない,粘性の影響は主にくさび表面に形成される境界層の存在により衝撃波が強められ,反応誘起距離を短くする働きがあることを示した.