hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
太陽光・太陽熱・空気熱複合利用のヒートポンプを利用した床暖房・給湯に関する研究

床暖房装置とエアコンと併用するとき、床面温度が室内温度より13°C程度高くなると、室内の温度分布が均一になり、10m^2の床面積で300W程度の熱出力が必要であることがわかった。この熱量は比較的少なく、床下部の熱源温度をそれほど高くしなくてもよく、ヒートポンプで高い性能のもとで暖房運転ができるものと推測できる。15年度においては、電気カーペットに換わって、ビニールチューブに温水を流し、また、水を入れた蓄熱タンクを多数床下に設置し、本方式の床暖房の実用化を目指した研究を行う予定である。太陽熱利用直膨式平板パネルを屋根に敷いて蒸発器とした暖房・給湯用ヒートポンプは日射の強度が大きくなる程ヒートポンプの性能が向上するが、日射量が少なくなると、空気から熱を取らなければならないので、表面側の熱伝達特性がよくないパネルのみを蒸発器として用いると蒸発温度が下がり、ヒートポンプの性能が悪くなる。そこで、空気-冷媒熱交換器をパネルと並列にして組み、日射の強いときにはパネル単独利用、弱いときにはパネルと熱交換器の併用または熱交換器単独利用に自動的に選択できるようにした。その結果、本装置では、日射量が400W/m^2以上ではパネル単独利用を行った。それ以下の日射量のときでは熱交換器も利用されるようになって、パネル単独運転の場合に比べ、性能が向上した。次に、任意の日射量、外気温、風速、温水温度に対して、ヒートポンプの性能を予測できるような解祈を行った。解析結果は実験結果とよい一致が見られたので、パネルの適切なサイズ、空気-冷媒熱交換器の選択などを検討するうえで本解析方法を適用できる。本年度の床暖房の研究においては、電気カーペットによる床暖房から温水配管の床暖房を行うように切り換えた。また、10m^2の床面積の床下空問に21lの水が入ったポリエチレンタンクを32個設置し、その蓄熱効果を調べた。エアコン暖房と床暖房を併用した本方式による暖房では、床下空間に配管を設置した場合でも温水温度は35°C程度と比較的低い温度でもよいことが確認できた。また、蓄熱効果は大きく、タンクなしの場合は、暖房を行わないときの早朝の床面温度は外気温低度と低いのに対し、蓄熱タンクを入れていた場合では、外気温より数度程度高くなった。前日に床暖房を行い、午後4時に止め、エアコン暖房を午前零時に止めた場合では、翌朝の午前6時の床面温度は外気温より20°C程度高い値を示した。太陽熱直膨式平板パネル(以下パネルという)を家屋の屋根に設置して蒸発器とした暖房・給湯用ヒートポンプは,日射の強度が大きくなるに従って成績係数が向上するが,パネルは空気熱を取りにくいので,日射量の少ないときや夜間には成績係数が大きく低下する.そこで,パネルと外気との熱伝達が良好なフィン付太陽熱集熱器(蒸発器)とパネルを併用することとし,並列に用いた場合と直列の場合のヒートポンプの性能について実験と解析により検討を行った.並列に用いた場合は,日射量の多いときにフィン付集熱器に溜まり込んでいた冷媒が,日射量が急激に少なくなると一気に放出されて湿り蒸気が圧縮機に流入し,圧縮機の故障の原因になる可能性のあることが判った.フィン付集熱器の後にパネルを直列にした方式においては,この問題が解決でき,良好な成績を示した.なお,解析においては,パネル出口の蒸気の過熱度を考慮に入れた解析法を開発した.本年度の床暖房の研究においては,太陽熱集熱器を1台(2m^2)または2台使用し,太陽熱で加熱した温水を直接床下に設置したビニールパイプに通すようにし,床下水タンクの暖房効果に与える影響について検討した.室内は午前8時より翌日午前0時まで設定温度22°Cでエアコンによる暖房運転を行った.
花色の多様発現機構の解明―特に構造色の関与について

色素による色調だけでなく,今後は質感をともなう多様な花色育種が重要になると考えられる.萌芽研究の最終年度として,花弁の質感について,その多様な肇現機構を光学的に明らかにしようとした.1.カラーレーザー顕微鏡を用いて,数種の花卉の花弁や苞葉の表皮細胞表面を観察した.表皮細胞は,筋状微細構造(striation)を持つものと持たないものに分けられた.微細構造の形状(細胞表面の模様)は種により多様であったが,大きさはいずれも1μm以上あり,可視光の反射・屈折に影響することが分かった.2.花弁の色調や質感は花弁からの分光反射によって決まる.筋状微細構造が分光反射に及ぼす影響を定量するため,Venableの方法により,花弁の変角分光反射強度を測定した.材料には表皮細胞の形状が乳頭状で似ているバラとカーネーションを用いた.バラには筋状微細構造があり,カーネーションにはない.分光反射強度には含有色素の量が大きく影響するので,バラ,カーネーションそれぞれについて色の濃さの違う品種を集め,可能な限り筋状微細構造以外の条件を揃えて実験を行った.その結果,筋状微細構造は変角分光反射強度に大きく影響することが明らかになった.筋状微細構造は花弁内への光の取り込み量を増やし,また,表皮細胞表面での光の散乱に影響すると考えられた.3.花弁表皮細胞の形状には,大きく分けて,平面状,レンズ状,乳頭状,円錐状のものがある.この形状の種類だけでは質感の多様な発現は起こり得ないが,種によっては,これに筋状微細構造が加わることにより,見る角度によって色・艶が微妙に変わる質感が生じるものと考えられた.4.花弁の質感はマクロな花弁表皮細胞の形状とミクロな筋状微細構造によって多様化していることが分かった.形質転換も含め,今後の育種目標として,花弁表皮細胞の形状と筋状微細構造の改変が新たな質感育種には重要であることが示唆された.本年度は,花弁の質感として重要なダイアモンドダストのきらめきとベルベット様の光沢について,その実体と発現のメカニズムについて検討した.花弁のきらめきや光沢は色素に起因しない構造色であるが,広義に解釈すれば花色の一部と考えられる.主な研究成果は以下のとおりである.1.花弁への冷光照射の強度と角度を変えて,花弁の光り具合を詳細に観察した.その結果,花弁のきらめきには,(1)形は不揃いであるが,大きく,入射光の角度に関わらず輝きが強いものと,(2)大きさは小さいが,一様で,入射光の角度によって輝きの強さが変化するものが認められた.前者は花弁内部からの散乱反射光で,後者は花弁の表面反射光であった.ダイアモンドダストの実体は,花弁内部からの強い散乱反射光であった.2.花弁の生切片と樹枝切片を作成して,花弁がダイアモンドダストを発現する構造について調べた.きらめきの発現には,凸レンズ効果で花弁の内部に光の強弱を作るドーム状の表皮細胞と,強弱のついた光を表面へ返す高い反射率のスポンジ層(柵状および海綿状の組織)が必要になると考えられた.また,含有色素が多いと,光の選択吸収により相対的に散乱反射光が弱くなるので,ダイアモンドダストのきらめきは弱くなった.3.ベルベット様の光沢には,表皮細胞の形状と含有色素が大きく関与していた.ベルベットの布のような光沢が生じるには,表皮細胞が乳頭状をしており,色素を多量に含む必要があると考えられた.ベルベット様の光沢の実体は表皮細胞側面の広い範囲に生じる強い表面反射光で,その輝きがわれわれの目に見えるためには,表皮組織の色素により散乱反射光が吸収され,表面反射光のコントラストが強くなる必要があると考えられた.本年度は,光源による花色の微細変化と,花弁の質感に及ぼす花弁表皮細胞の形態と構造について検討した.主な研究成果は以下のとおりである.1.花の中には部屋の内外,すなわち太陽光下と人工光下で花色が微妙に変化するものがある.花は多くの場合,室内で観賞されるため,光源による花色の微細変異機構を解明することは重要である.光源には,D65蛍光ランプ(自然光に近い標準光源),ハロゲン球,昼白色蛍光ランプ,食卓用電球,精肉用蛍光ランプ,鮮魚用蛍光ランプおよび高演色形蛍光ランプを用いた.花弁表皮細胞の形状の異なる花について,異なる光源下での花色の変化を,分光反射強度の変化により計測した.その結果,扁平なドーム状より細胞の高さが高い釣り鐘状の表皮細胞を持つ花の方が光源による花色の変化が大きいことが明らかになった.表皮細胞の形状の違いが,花弁表面での光の反射と色素による光の選択吸収に影響を与え,結果的に複雑な花色発現を引き起こすものと考えられた.2.花弁の質感は,平滑感,深み感,きらめき感に分けられる.このような質感がどの様に生じるのかを光学的に明らかにしようとした.色素による色調だけでなく,これからは質感をともなう多様な花色育種が重要になると考えられる.花弁表皮細胞の表面には筋状微細構造(striation)が存在するものがある.この構造は可視光の波長より大きいので,表皮細胞の形状に加えて反射光に影響する可能性がある.分光反射強度と目視による観察の結果,花弁表皮細胞の形状と筋状

微細構造の組み合わせにより,花弁の質感は微妙にかつ複雑に多様化することが明らかになった.色素による色調だけでなく,今後は質感をともなう多様な花色育種が重要になると考えられる.萌芽研究の最終年度として,花弁の質感について,その多様な肇現機構を光学的に明らかにしようとした.1.カラーレーザー顕微鏡を用いて,数種の花卉の花弁や苞葉の表皮細胞表面を観察した.表皮細胞は,筋状微細構造(striation)を持つものと持たないものに分けられた.微細構造の形状(細胞表面の模様)は種により多様であったが,大きさはいずれも1μm以上あり,可視光の反射・屈折に影響することが分かった.2.花弁の色調や質感は花弁からの分光反射によって決まる.筋状微細構造が分光反射に及ぼす影響を定量するため,Venableの方法により,花弁の変角分光反射強度を測定した.材料には表皮細胞の形状が乳頭状で似ているバラとカーネーションを用いた.バラには筋状微細構造があり,カーネーションにはない.分光反射強度には含有色素の量が大きく影響するので,バラ,カーネーションそれぞれについて色の濃さの違う品種を集め,可能な限り筋状微細構造以外の条件を揃えて実験を行った.その結果,筋状微細構造は変角分光反射強度に大きく影響することが明らかになった.筋状微細構造は花弁内への光の取り込み量を増やし,また,表皮細胞表面での光の散乱に影響すると考えられた.3.花弁表皮細胞の形状には,大きく分けて,平面状,レンズ状,乳頭状,円錐状のものがある.この形状の種類だけでは質感の多様な発現は起こり得ないが,種によっては,これに筋状微細構造が加わることにより,見る角度によって色・艶が微妙に変わる質感が生じるものと考えられた.4.花弁の質感はマクロな花弁表皮細胞の形状とミクロな筋状微細構造によって多様化していることが分かった.形質転換も含め,今後の育種目標として,花弁表皮細胞の形状と筋状微細構造の改変が新たな質感育種には重要であることが示唆された.
ICT支援による社会調査の信頼性と応用性の向上を目指した方法論的研究

これからの社会調査実施の改善の為に大きな役割を担うコンピュータ支援について,タブレットPCを用いた訪問他記式法,訪問自記式法,自宅ウェブ回答法,そして従来型の紙の調査票を用いた訪問他記式法の4つのモードでの実験的調査を実施した。調査地点や抽出方法,調査内容について最大限に共通性を高め,質の高い比較可能なデータセットを構築した。調査データの分析結果は,社会調査についての専門的国際学会であるヨーロッパ社会調査学会,および日本社会学会で研究報告を行い,また数理社会学会機関誌『理論と方法』で特集号を組み,調査・分析結果に基づく学術論文を発表した。ウェブサイトでも調査概要の公開を積極的に行っている。研究の目的は,政策形成や制度設計に有効な知見を産出する為の社会調査の,方法論的・技術的検討を行う事である。標本抽出枠の検討とデータ収集モードの検討が主な研究課題として存在するが,日本ではこれらフレイム効果とモード効果の研究,そして社会調査へのICTの導入の両面で欧米に遅れている。よってこれらの方法論的研究を進める事が第一の目的で,その為に調査方法論の先進諸国から先端的情報・知見を収集し研究交流を行う事が第二の目的である。研究の立ち上げとして7月6,7日に金沢にて第一回全体研究会を開催して調査設計と海外交流の全体計画について審議した。交付額が申請額の2/3であった為主たる実査を二年目に行う事とし,初年度はその準備や外国での情報収集,余裕があれば小規模のウェブ又は郵送の調査を計画した。国際動向の検討については,隔年で開催される欧州社会調査学会(ESRA)の学術大会(7月)に研究代表者と指導役分担者の二名が参加して最新情報収集に努めた。更に海外研究者とのネットワークは,担当分担者が当該分野の権威的研究者の助言と協力を得て着実に計画を進め,欧米への視察を20132014年度に行う目途がたった。2014年初めまで,限られた予算の中で小規模調査の実施か海外視察か分析環境の整備かの検討を続け,結果として小規模調査実施は見送り,海外視察は次年度以降となった為,予定していた統計分析ソフトの更新契約を行った。調査実施に関しては,本課題分担者中三名が関与する別の大規模調査研究と協力関係を結び,相互の実施する調査を密に関連させ有効活用する事とした。その結果,本研究課題では資源を最大限集中させてICT支援型の実験的・方法論的調査を実施する事とした。その為初年度分助成金を大幅に繰り越しH27年分を前倒し請求した。現在はこの協力関係の下で調査設計を進め,H26年9月の調査実施を目指している。主たる目的であったモード比較に関する方法論的社会調査について,上半期に他の大規模調査プロジェクトとの協力関係を結びながら企画・設計を進め,夏の終わりに漸く調査会社との契約に至った。調査の実施は2014年10月から2015年1月までの3か月以上に及んだが,タブレットPC2台を用いたコンピュータ支援型他記式調査(CAPI),従来型の紙の調査票を用いた他記式調査(PAPI),タブレットPC1台を用いたコンピュータ支援型自記式調査(CASI)の3モード比較調査を,1都3県にて実施した。設計標本サイズは1080人,最終的な回答率は35%強とかなり小規模なものとなったが,原則として同一の調査員が同一地点にて3モード全てを担当するなど,他に余り類を見ない方法論的な比較調査が行えた。2015年国勢調査ではインターネット回答が本格的に導入されるが,こうした調査方法の転換期に於いて方法論的な比較調査を実施出来た事は,調査の方法によって得られるデータにどの様な相違が生じるのか/生じないかを明らかにする上で大きな意義が有る。実査が終了して間もなく分析用データを整備出来た事もコンピュータ支援型調査ならではの利点である。実査終了とほぼ同時にヨーロッパ社会調査学会への大会報告申込を行い,また国内専門学会誌でのコンピュータ支援型社会調査に関する特集企画も進めている。平成26年度は上記の調査実施が主たる課題であったが,9月に合衆国のミシガン大学・シカゴ大学の社会調査センターを訪問し,方法論的調査への助言を得,合衆国での現況についての情報収集を行った。この出張により,学会誌特集企画に国際的に著名な専門家からの寄稿を得るという予想外の成果が得られた。7月には横浜での世界社会学会大会の機会にヨーロッパの社会調査の専門家と会合を持ち,合衆国とはまた異なるヨーロッパでの社会調査事情を知る事が出来て有意義であった。平成26年度後半に実施したモード比較調査(CAPI,PAPI,CASIの3モードの比較調査)のデータ分析の結果を,ヨーロッパ社会調査学会大会(2015年7月,アイスランド,レイキャヴィク)にて1報告,日本社会学会大会(2015年9月,早稲田大学)にて5報告(1部会を構成)行った。内容は,モードによる調査結果の相違(モード効果)の調査員効果の観点からの分析,社会的望ましさバイアスの検討,各質問項目の回答にかかった時間に着目した分析,質問項目の無作為提示による結果の分析,海外での聞き取り調査の結果報告などである。上記国際学会研究報告の為に研究代表者他がアイスランドに外国出張した他,研究分担者一名がシカゴでのアメリカ社会学会大会に参加して情報収集を行ってきた。

また,数理社会学会機関誌『理論と方法』第30巻第2号において研究代表者がコーディネイターとなって特集企画「コンピュータ支援調査の可能性」を組み,研究代表者・研究分担者・研究協力者による共著で学術論文2本を執筆した。内容は,モード比較研究の現況と課題についての論考,およびモード効果のより詳細な分析結果の発表である。平成27年12月平成28年1月にかけて,平成26年度のモード比較調査と同一地域で,ほぼ同一内容の調査を,選挙人名簿からの無作為標本に対して,郵送による依頼・ウェブによる回答の方法で実施した(無作為ウェブ調査)。今後の調査環境の悪化と,訪問調査が困難化している日本の現状の下で,代表性のある標本に対してウェブ回答法がどの程度有効であるかと云う重要な課題についての知見が得られた。最終的に,1年の時間的隔たり以外ではかなり比較可能性の高い4種類のデータ(CAPI,PAPI,CASI,Web)が蓄積できた事は大きな成果である。これからの社会調査実施の改善の為に大きな役割を担うコンピュータ支援について,タブレットPCを用いた訪問他記式法,訪問自記式法,自宅ウェブ回答法,そして従来型の紙の調査票を用いた訪問他記式法の4つのモードでの実験的調査を実施した。調査地点や抽出方法,調査内容について最大限に共通性を高め,質の高い比較可能なデータセットを構築した。調査データの分析結果は,社会調査についての専門的国際学会であるヨーロッパ社会調査学会,および日本社会学会で研究報告を行い,また数理社会学会機関誌『理論と方法』で特集号を組み,調査・分析結果に基づく学術論文を発表した。ウェブサイトでも調査概要の公開を積極的に行っている。平成26年度前半はかなり計画が遅れ気味であったが,本研究課題の一番の目的であり懸案であったモード比較調査を,CAPI, PAPI, CASIの3モード比較調査として企画・実施・終了する事が出来た。小規模ではあるが調査員配置についてもかなり希望通りの実査を行う事が出来た。予算規模の小ささやシステム開発上の問題,現在の日本の調査会社の遂行能力などの観点から,せいぜい2モード比較しか出来ないのではと思われたところ,3モードでの比較実査が出来た事から,当初の遅れを十分に埋め合わせて余りある計画遂行であると言える。その調査データの分析結果の公表に関しても,調査協力者への結果フィードバックをも含めて調査結果概要をウェブサイトにて公表している(下記URL参照)。1月末のデータ納品から3月初頭にはこうした結果を公表出来たのはコンピュータ支援型調査の利点であり,実査開始以降は極めて順調に進捗していると考えている。加えて,既に国際学会での報告申込と国内専門学会誌での特集企画が予定されており,極めて順調に,当初の計画通りに進展していると判断する。1年前の時点と比較すれば「(1)当初の計画以上に進展している」とさえ言えると考えるが,平成25年度開始時点の(かなり野心的な)計画と比較すると,計画通り順調に進展していると評価するのが相当であろうと思われる。27年度が最終年度であるため、記入しない。社会学,社会調査方法論平成26年度に実施した3モード比較調査のデータ分析を進め,7月のヨーロッパ社会調査学会大会での報告をはじめとして,国内外での学会大会での報告を行っていく。アイスランド・レイキャビクでのヨーロッパ社会調査学会大会には,研究代表者ほか4名が参加する予定である。
短バンチ電子ビームによるコヒーレントな遷移放射の研究

電子ライナックの短バンチ電子ビームを用い、次の点を明らかにすることが出来た。1.電子ビームが金属箔を通過するとき遷移放射を発するが、その放射強度及び角分布が放射の形成層に依存することを実験的に明かにした。また、形成層を陽に取り込んだ理論との比較を行い、実験結果が理論とよい一致を示すことを明らかにした。2.短バンチ電子ビームからの遷移放射が遠赤外・ミリ波域では強力な連続光源であること、また、隣接するバンチ間で可干渉であることを実証した。3.コヒーレント遷移放射のスペクトルおよび角分布が、バンチの電子分布関数とフーリエ変換の関係にあることを、電子ビームの横広がりを制御した実験により明らかにした。引続き、この性質を電子ビームのビーム診断に応用するための研究を進める予定である。4.有限な飛程のチェレンコフ放射においても、放射の形成層が重要な役割を果たすことを実験の上で確認した。気体媒質からのチェレンコフ放射が測定されるためには、電子飛程が放射の形成層より長くなければならず、形成層の効果を陽に取り込んだ実際的なチェレンコフ条件を提起することが出来た。遷移放射やチェレンコフ光における放射の形成層の役割については、今後も引続き実験を重ねてゆく予定である。
ヒトiPS細胞由来肝臓の成熟過程の解析を目指したライブイメージング系の構築

本研究ではノックインiPS細胞を作製するためのiPS細胞培養のフィーダーフリー化、トランスフェクション条件の検討を実施し、最適な条件を決定した。次にヒトiPS細胞で恒常的に蛍光タンパク質を発現するiPS細胞を複数樹立し、分化誘導後も発現が維持されることを確認した。さらに、分化マーカーに対するノックイン細胞を樹立し、当初予定していた肝分化状態を可視化可能なノックインiPS細胞の樹立に成功した。今後作製した細胞を用いてiPSC肝芽のより最適な作製時期の評価などに使用出来ると期待される。TALEN(Transcription Activator-Like Effector Nuclease)法を用いてノックイン細胞を樹立するためには、ノックインの対象となる標的遺伝子特異的TALENの作製とノックインのために蛍光遺伝子を組み込んだ相同組み換えベクターの作製が必要である。そこでまず既知の肝内胚葉マーカーであるαフェトプロテイン、HNF4、アルブミン遺伝子に対し蛍光レポータータンパク質を発現する蛍光遺伝子ノックインiPS細胞の樹立を目的に、標的遺伝子特異的TALENの作製と相同組み換えベクターの作製を実施した。更にこのTALENとターゲティングベクターをヒトiPS細胞に導入し複数の相同組み換えiPS細胞の樹立に成功した。さらに、ヒトiPS細胞から肝内胚葉細胞へ分化誘導する各分化段階の細胞のマイクロアレイデータより新たな肝内胚葉細胞特異的マーカー候補の抽出を進めた。iPSC細胞由来肝芽作製工程を評価する手法の一つとして複数のヒトiPS細胞株に対し、TALEN法を用い、ヒト細胞で恒常的に発現するAAVS1遺伝子領域に対するノックインを実施し、青色・緑色・赤色の蛍光タンパク質を発現するiPS細胞をそれぞれ樹立した。これらの蛍光発現iPS細胞を用いることで肝芽作製工程において共焦点顕微鏡による細胞分離が可能である。また、同様の手法を用いたノックインにより、細胞増殖を可視化可能なiPS細胞を樹立した。一方、肝分化マーカー遺伝子を対象として緑色蛍光タンパク質遺伝子をノックインしたiPS細胞を樹立した。このiPS細胞は肝内胚葉以降で蛍光タンパク質の発現が検出可能であり、内在の遺伝子発現との相関を確認すると、内在の当該遺伝子がする時期と一致して蛍光タンパク質の発現が確認された。その強度(蛍光強度)は内在遺伝子の発現量の増加に比例して発現が増加することが確認された。さらに、ヒトiPS細胞から肝細胞へと分化誘導した各段階のマイクロアレイによる網羅的遺伝発現解析、および各段階で作製した肝芽の機能評価により、肝芽作製に最適な平面分化誘導段階でのマーカー遺伝子を複数抽出することが出来た。今後これら候補遺伝子の絞り込みを行い、これまでに本研究で得られた技術を用い、これら遺伝子に対するノックインiPS細胞を樹立することにより、ヒトiPS細胞由来肝原基作製に最適な肝内胚葉細胞の可視化が可能になると期待される。当初計画していた、既知の肝内胚葉マーカーに対するノックインに必要なベクター類の構築を完了し、ヒトiPS細胞での相同組み換え体の取得にも成功した。さらに、当初予定していなかったヒトiPS細胞から肝内胚葉細胞へ分化誘導する各分化段階の細胞のマイクロアレイデータを入手したため(申請者らが別の研究プログラムで実施)、新たな肝内胚葉細胞特異的マーカー候補の抽出を進めることができた。幹細胞生物学取得した相同組み換えヒトiPS細胞株を分化誘導し、可視化が可能か否か検討する。分化段階を追って経時的に観察し、蛍光タンパク質の発現が標的遺伝子の遺伝子発現レベルを正確に反映しているか否か検証する。新たな肝内胚葉細胞特異的マーカー候補遺伝子についてはqPCRでの発現確認をすると共に、複数のiPS細胞株での検証を行い、真にヒトiPS細胞から肝内胚葉細胞へ分化誘導する際のマーカーとなりうるか検証を行い、この検証が速やかに達成されたならば、当該標的遺伝子に対するノックインiPS細胞の樹立に着手する。
EISCATレーダーによる北極域の大気圏・電磁気圏環境変動の研究

初年度は、トロムソ大学との共同研究としてEISCATスバルバールレーダー(ESR)による極域中間圏・熱圏下部大気波動の観測と解析により、極域における大気潮汐波の特性、重力波エネルギー散逸や熱圏中性風の変動等について知見を得た。1999年3月にロングイヤービエンにおいてEISCATレーダーとこれに呼応するHFレーダー、トロムソ大学オーロラステーションの光学観測装置、FAST、GEOTAILなどの科学衛星のコンジャンクションと地磁気共役点の南極での観測と同期させた総合観測が実施され、オーロラサブストームイベントについて貴重な同時観測データを取得した。次年度もトロムソ大学との極域中間圏・熱圏大気波動研究を継続し、ESR観測データの共同解析、特に極域一日周期大気潮汐波成分の理論との対応、半日周期成分のマイグレーティング潮汐からの乖離や、高緯度域における重力波のエネルギー消散率等について興味ある結果を得た。さらに前年度のオーロラ総合観測データ解析を共同で行い、プラズマシート/ポーラーキャップ境界域の電磁力学、特に強いアークと沿磁力線電流、電場の対応など、サブストームメカニズム解明につながる知見を得た。また、EISCATや衛星と同期するオーロラのトモグラフィ観測、トロムソ大学オーロラステーションにおけるオーロラスペクトログラフの設置によるオーロラ・夜光分光観測、HFレーダーとESRとの比較解析などが行われ、有用な知見を得た。最終年度は、極域大気潮汐波のクライマトロジー、熱圏下部イオンドラッグに関わる中性大気不安定、中間圏高度のPMSEエコーを利用したSOUSYレーダーの半日周期大気潮汐波観測とEISCATレーダーの比較検討、EISCATレーダーによるPMSE(極域中間圏夏季)エコー観測データ、SOUSYレーダーによる北極域対流圏・下部成層圏の重力波・乱流の実体を調べる解析等がなされた。さらにEISCATヒーティングと人工励起夜光のALIS地上光学観測及びトモグラフィ解析が共同研究者とともに進められ、また電離層トラフやプラズマラインに関する論文も上梓された。スバルバール総合観測データに対する、サブストーム時の高緯度ダブルアーク構造の物理過程の解析も進められた。また、北極ロケット実験に連携したオーロラ観測、HFレーダーとESRの比較解析、フィンランド気象研究所との北極超高層現象と磁気圏モデリングについて共同研究等がそれぞれ行われ、有用な知見を得ることができた。初年度は、先ずトロムソ大学のHallを招へいしEISCATスバルバードレーダー(ESR)による極域中間圏・熱圏下部大気波動観測データの共同解析を行い、特に極域における重力波エネルギー散逸や大気潮汐波の特性について興味ある知見を得た。又、スバルハードに於ける大気環境変動解明につながる雪氷調査に引きつづいて、トロムソ大学側から代表者のBrekkeを招へいし、極域電磁圏環境変動、とりわけ熱圏中性風の長期的変動と地磁気変化についての討論や、カスプ域におけるオーロラや夜光の共同観測の今後の研究打ち合わせを行った。次いで3月にロングイヤービンにおいてEISCATレーダーとこれに呼応するHFレーダーとトロムソ大学のオーロラステーションの光学観測装置及び我々のCCDカメラを全て稼働させこれとFAST,Geotai1などの科学衛星のコンジャクションを狙い且つこれらと地磁気共役点の位置にある南極における観測と周期させた総合的な共役点観測を実施した。

特に3月10日にはこの観測網にオーロラサブストームイベントが捉えられ貴重な同時観測データが取得された。又、3月17日上8日にはトロムソ大と共同での24時間連続の東西・南北ビーム切換えによるESR大気潮汐観測を初めて試みるなど多くの研究が行われた。平成11年度は先ずトロムソ大学のC.Hallを招聘し、EISCATスバールバルレーダー(ESR)による極域中間圏・熱圏大気波動の共同解析、特に大気潮汐波の基本姿態、重力波・乱流等についての共同研究を行った。とくに1998年10月にトロムソ大学と共同で行ったESRレーダによる(アンテナビーム切替による)2方向の高度85kmまでの観測による風速データをもとにしたスペクトル解析から、高緯度域における重力波のエネルギー消散率についての知見を得、論文として出版した。さらに、1999年3月のESR観測データを含む高緯度中間圏風データから極域大気潮汐波の様相、特に一日周期成分の理論とのよい対応、半日周期成分のマイグレーティング潮汐からの乖離等興味ある結果を得た。又トロムソ大学と共同で進めている流星レーダー、MFレーダーなどの観測計画につき検討した。次いでトロムソ大学オーロラステーションのヘッドであるUNISのJ.Moenを招聘し、1999年3月にトロムソ大学始め諸機関と共同で行ったESR、地上光学観測及びFAST、GEOTAIL衛星のコンジャンクション観測によるオーロラサブストームイベントのデータ解析を共同で行った。プラズマシート/ポーラーキャップ境界域の電磁力学、特に強いオーロラアークと沿磁力線電流、電場の対応、アークの高緯度側でのVDIS構造など、サブストームメカニズム解明につながる知見を得た。また、EISCATや衛星と同期するオーロラトモグラフィ観測、トロムソ大学オーロラステーションにおけるオーロラスペクトログラフの新設によるEISCATと連携するオーロラ・夜光分光試験観測、HFレーダーとESRとの比較解析などが行われ、それぞれ有用な知見を得た。平成12年度は、先ず前年度のEISCAT長時間大気潮汐重力波観測キャンペーンデータ、その他の解析が進められ極域大気潮汐波のクライマトロジー、熱圏下部イオンドラッグに関わる中性大気不安定などの知見を得た。また、トロムソ大学Cesar La Hozを招聘し、ISレーダー技法全般とEISCATレーダーによるenhanced plasma linesを伴うanomalousイオンスペクトルと極域電離層ビーム励起パラメトリック不安定性ついての討論ならびにEISCATレーダーによるPMSE(極域中間圏夏季)エコーによる速度場観測データについて共同解析を行った。
C型肝炎慢性化機序の分子生物学的解析と治療応用;プロテアゾームの関与について

【結果】HLAclassI, classII, CD80の発現は各遺伝子間でほとんど差がなかった。NS2とNS3導入時CD40及びCD86についてはMean fluorescence intensity (MFI)で空ベクターを1とした場合0.7、0.75と低下した。一方MLRではCoreを導入した場合アロ刺激能が約60%に低下していた。【結論及び今後の展望】HCV構成タンパク質を含有するプラスミドを樹状細胞に導入することにより一部の細胞表面マーカーの変化が認められた。アロ抗原刺激能はCoreの導入により低下しており、これらがC型慢性肝炎患者における樹状細胞機能低下と関与している可能性が示された。この機序について、今後細胞内情報伝達系及びプロテアゾーム系の変化を中心に検討を行う。NS2とNS4導入時CD40及びCD86についてMean fluorescence intensity(MFI)で空ベクターを1とした場合0.7、0.75と低下した。一方PPD特異的T細胞刺激能ではNS4及びNS5Bを導入した場合約60%に低下していた。【結論及び今後の展望】HCV構成タンパク質のうちNS2,NS4,NS5などの樹状細胞への導入により一部の細胞表面マーカー発現が低下し、PPD特異的T細胞刺激能が低下した。これらがC型慢性肝炎患者における樹状細胞機能低下と関与している可能性が示された。【目的】C型慢性肝炎の病態は免疫反応によると考えられており、その進展にはウイルス特異的なCytotoxic T cell (CTL)レスポンスが重要である。一方最近では樹状細胞(DC)のC型慢性肝炎患者における機能低下が指摘され、C型肝炎ウイルス(HCV)がDCの機能異常を誘発し、ヘルパーT細胞機能・CTLレスポンスを障害していると考えられている。我々はHCV構成遺伝子をDCに導入し、細胞表面マーカー・機能の変化について検討した。【平成16年度までの結果】健常成人より末梢血リンパ球を分離し、磁気ビーズを用いてCD14陽性細胞を回収。GM-CSF、IL-4を加えて5日間培養後HCV構成タンパク質(Core, NS2,NS3,NS3-4,NS4A, NS4B, NS5A, NS5B)を含むプラスミドをリポフェクション法にて導入し、コントロールベクターとの間で細胞表面マーカー(HLAclassI, classII, CD40,CD80,CD86,CD81)の発現を比較、また5日間培養後PPD添加し、T細胞と混合リンパ球培養にて機能を比較した。HLAclassI, classII, CD80の発現は各遺伝子間でほとんど差がなかった。NS2とNS4導入時CD40及びCD86についてMean fluorescence intensity (MFI)で空ベクターを1とした場合0.7、0.75と低下した。【平成17年度の方法】平成16年度までと同様の遺伝子導入方法でHCV構成タンパク質の導入、PPD、CD4T細胞の混合リンパ球培養を行い、上清を回収、サイトカインの測定を行った。【成績】NS4導入時にサイトカインの産生パターンはTh1サイトカインであるIFNγ、IL-2がそれぞれコントロールと比べて40%、25%の産生低下を示し、一方Th2サイトカインであるIL-4、IL-10はコントロールと比べて有意な差を認めなかった。【結論】HCV構成タンパク質の樹状細胞に対する遺伝子導入の結果、Th1サイトカイン産生能が低下した。この作用がC型慢性肝炎の病態形成に関与している可能性がある。
幕末期地方藩士による江戸在勤日記の基礎的研究

本研究は神奈川県立歴史博物館所蔵『松平造酒助江戸在勤日記』(全五十冊)(以下『日記』と略す)を翻刻し、日記の内容を整理するとともに、松平造酒助の国元である鶴岡市にある関連資料と比較検討し、幕末期地方上級藩士における江戸在勤中の公務・諸相を研究し、理解を深めることを目的とする。松平造酒助は、庄内藩において代々重職を勤める松平武右衛門家7代であり、元治元年8月より慶応元年8月まで江戸に在勤している。『日記』はその間の日々の出来事を記し国元の両親へ宛てたものである。内容は江戸在勤中の長屋での生活から江戸藩邸での公務など多岐にわたる。30年度は基礎作業として資料の全貌を把握することとし、1『日記』の全文翻刻作業2鶴岡市郷土資料館所蔵「松平武右衛門文書」の調査3関連資料・文献の調査等を行った。1は全50冊おおよその翻刻を終えた。以前翻刻した部分に関しては再校正が必要であるため、再確認の作業にも着手している。2は山形県鶴岡市の鶴岡市郷土資料館を訪問し、「松平武右衛門文書」の調査・撮影を行い、全点の撮影が完了した。「松平武右衛門文書」(約200件)は、造酒助が江戸在勤中(『日記』と同時期)に国元の両親へ宛て送った書簡類が主な資料群である。『日記』と「松平武右衛門文書」は相互補完関係にあることが判明し、両者を比較検討することにより、『日記』をより深く理解できると考えている。撮影した「松平武右衛門文書」は年代順にならべ、アルバイトによる翻刻作業にも着手した。一方で昭和初期に編纂された松平武右衛門家の家系図が含まれ、造酒助の家族関係の理解に役立った。3は鶴岡市郷土資料館より多くの情報を提供していただき、造酒助の墓所の調査、造酒助江戸在勤当時の分限帳類の調査も行った。分限帳類により、日記に登場する人物の関係性を明らかにすることができた。また、関連文献の収集や調査を行った。当初計画していた『日記』の翻刻、鶴岡市郷土資料館所蔵「松平武右衛門文書」の調査・撮影、関連資料・文献等の調査は順調に進捗した。しかし撮影した資料の筆耕作業は、アルバイトの事務手続きに手間取り、依頼期間が短期となってしまい、十分に進まなかった。また、研究代表者が産休のため2月より研究を休止することとなった。研究再開時にはこの遅れを取り戻すべく努力する。『日記』の内容を精査し、項目の整理・人名・人間関係の整理を行い、人名検索や事項検索が行えるよう整備を行う。「松平武右衛門文書」の翻刻作業を進め、翻刻内容をデータ化する。『日記』と「松平武衛門文書」の内容を比較検討し、判明した事項をデータとして蓄積する。特に長屋での私生活・公務である江戸市中取締の業務についてや、帰郷後家中武器取扱掛を命ぜられる造酒助の洋式銃器への関心・研究について等分析を行う。

また、研究代表者が産休のため2月より研究を休止することとなった。研究再開時にはこの遅れを取り戻すべく努力する。『日記』の内容を精査し、項目の整理・人名・人間関係の整理を行い、人名検索や事項検索が行えるよう整備を行う。「松平武右衛門文書」の翻刻作業を進め、翻刻内容をデータ化する。『日記』と「松平武衛門文書」の内容を比較検討し、判明した事項をデータとして蓄積する。特に長屋での私生活・公務である江戸市中取締の業務についてや、帰郷後家中武器取扱掛を命ぜられる造酒助の洋式銃器への関心・研究について等分析を行う。筆耕アルバイトの依頼期間が短期となってしまい、筆耕作業があまり進まず謝礼金の支払いが少なかった。次年度以降は強化して進める。鶴岡市郷土資料館での撮影作業が予定よりも早く完了し、旅行回数を減らすことができたため。今後、資料翻刻の確認や現地調査のための旅費として使用する予定である。
無血清培地において自己組織化単分子膜が間葉系幹細胞の増殖・分化に及ぼす影響

本研究は、mixed SAM基板を作製・培養基板とし、無血清培地を用いることにより、化学的に規定された培養基板・培養液中での細胞培養を行った。本培養系は、適切な化学組成を有する培養皿と無血清培養液を組み合わせることによって、増殖や分化などの培養効率を向上することができ、細胞生物学や再生医療に顕著な進歩をもたらすものと期待される。自己組織化単分子膜(SAMs)は化学的に規定されたモデル表面として、界面現象や分子間相互反応の研究に広く用いられている。また、血清培養液は様々な種類のタンパク質が含まれているが、含有タンパク質の組成を厳密に評価することは非常に困難である。それに対して、無血清培養液は含有物の種類および濃度が厳密に規定されている。本研究は、化学的に規定されたmixed SAM基板を作製・培養基板とし、無血清培地を用いることにより、化学的に規定された培養基板・培養液中での細胞培養を行っている。既存の培養系において、培養結果に影響を及ぼす因子として、培養基板・培養液・細胞の状態があるが、そのうちの培養基板・培養液を化学的に規定することにより、培養の結果に及ぼす因子を細胞のコンディションのみに絞ることができる。前年度において、幹葉系幹細胞(MSC)の増殖パターンを血清培地と無血清培地で評価したところ、血清培養液よりも無血清培養液の方が極めて高い細胞増殖能領域が検出された。また、軟骨細胞分化も細胞シート状で行うことができた。本年度において、幹葉系幹細胞(MSC)の増殖パターンを無血清培地で更に評価したところ、動物種間において増殖パターンは似た形となったが、増殖が最大になる表面組成比はずれを生じることが示された。MSCは初代培養に時間がかかることが知られているが、無血清培地とMixed-SAMの組み合わせにより、その増殖量が播種2週間後で一般に使われている培養皿と比較して7倍ほど多くなることが示された。また、脂肪細胞への分化も、一般の培養皿と比較してMixed-SAMの上で効率よく行えることが示された。我々は、アミノ基・水酸基・カルボキシル基・メチル基を様々な割合で混合し、化学的に規定されたmixed SAM基板を作製し、幹葉系幹細胞(MSC)の増殖パターンを血清培地と無血清培地で評価した。血清培養液は様々な種類のタンパク質が含まれているが、含有タンパク質の組成を厳密に評価することは非常に困難であり、なおかつその濃度は血清のロット毎に異なっている。表面組成が化学的に規定されたMixed SAM上でMSCの増殖能を血清培養液と無血清培養液で比較・評価したところ、表面組成に対する増殖能のパターンは非常に異なって現れ、なおかつ血清培養液も無血清培養液の方が極めて高い細胞増殖能領域も検出された。また、Mixed SAMの中で、特定の表面官能基を混合した基板は、MSCの分化も効率よく行うことがわかった。特に軟骨細胞への分化においては、既存の培養皿では細胞は凝集塊になるのに対して、Mixed SAM上ではシート上になり、分化細胞の回収および臨床への利用において有利になると考えられる。本培養系は、適切な化学組成を有する培養皿と無血清培養液を組み合わせることによって、各種の細胞に対して、完全に規定された培養システムを提供することに初めて成功した。これは,細胞生物学や再生医療に顕著な進歩をもたらすものと期待される。表面組成の評価に用いる重要な装置であるESCAが長期間故障していたため、表面状態の解析は平成24年度に繰り越される形となったが、平成24年度に行う予定だったSAM基板上での細胞接着・増殖・分化の測定を前倒しで行うことにより、本研究の最終目的であるMixedSAM基板はMSCの分離および短期間で大量に培養することに最適な表面状態を提供可能であることが、強く示唆された。装置の長期故障により遅延してしまった、Mixed-SAMの表面解析を行い、多細胞とMSCとの増殖能の違いおよび混合培養系における各種細胞間での増殖能の差違による、最終的に得られる細胞数の違いを検討することにより、増殖させたいMSCに対し他の細胞より好ましい環境を与えられる表面特性を有するSAMモデル表面を求める。消耗品:(1)SAM用ガラス基板:細胞培養用SAMモデル基板およびSPRセンサーチップ作製に必要である。(2)金属蒸着費: SAM用ガラス基板に金属をナノレベルオーダーの厚みで厳密に蒸着する。(3)試薬類:アルカンチオール、無血清培地および表面処理用溶媒を必要分揃える。タンパク発現測定用試薬(PCRもしくはELISA、免疫染色等)を必要分そろえる。国内・海外旅費:研究打ち合わせ・情報収集・成果発表。
免疫応答におけるT細胞レセプター・クロノタイプ検出システムの確立と免疫病への応用

我々はT細胞レセプターのβ鎖に注目して、そのRT-PCRと塩基配列の違いを検出するSSCP法を組み合わせることで、リンパ球集団に集積しているT細胞クロノタイプを検出するシステムを確立した。本システムで分かることは次の如くである。まず、そのリンパ球集団で明らかに集積しているT細胞のクローンを検出できる。また同じクローンは同一の泳動度を示すことが塩基配列からも証明出来ることから、異なる検体の間でそれぞれに集積しているT細胞クローンの異同を簡単に調べることが可能である。さらにこれを利用すれば、ある病変に集積しているT細胞クローンの抗原特異性を、たとえば末梢血リンパ球と候補となる抗原で刺激した時に出現するクローンの異同で検証することも可能である。この方法を用いた健常人の末梢血リンパ球の分析では、ほとんどのV領域遺伝子についてPCR産物がスメア状に展開された。このことは、末梢血のT細胞はTCRのβ鎖から見て無数のクロノタイプから成っていることを示している。さらに健常人の末梢血リンパ球を詳細に検討すると、全体で数本から20本程度のバンドが検出され、一年以上時間を追ってもこのパターンはほとんど変わらなかった。この様なバンドのほとんどがCD8陽性のリンパ球に属していることから、われわれの抹消血にはかなり半減期の長いCD8陽性T細胞クローンが存在していることが分かった。さらに健常人が感冒にかかると、経時的にCD4陽性T細胞クローンが幾つか集積し、もし症状が強ければCD8陽性のT細胞クローンも集積していくことを観察することが出来た。リンパ球集団を試験管内で特異抗原(例えばPPDなど)で刺激した実験でも、抗原特異的刺激により特定のT細胞クローンが増大していく様子を、このシステムで観察することが出来た。病的状態の検討では、癌局所、骨髄移植および自己免疫疾患において、抗原特異的なT細胞の存在と病態形成における重要性を明らかとしつつある。これらの研究結果は、正常免疫応答及び各疾患の病因、病態の解析とともに、特異的免疫制御の為の重要な知見を提供すると考える。
糖尿病網膜症の発症機序に関する検討

糖尿病網膜症(DR)の発症・進展に重要な役割を演じているとされる血管内皮増殖因子(VEGF)の網膜での発現制御について検討した。網膜でVEGFの発現を誘導する最も強い刺激は虚血組織での低酸素刺激と考えられているが、低酸素刺激の細胞内シグナルに関しては不明である。我々はすでに活性酸素によるVEGFの発現誘導およびその機構について報告している。そこで、低酸素刺激の細胞内シグナルに活性酸素が関与するかを検討した。その結果、低酸素刺激は細胞内酸化ストレスの増加を介しVEGFの発現を増加させ、この酸化ストレスの増加にはアラキドン酸代謝経路での活性酸素産生が関与していることが示唆された。次に、糖尿病合併症の成因に深く関与するとされる非酵素的糖化反応後期生成物(AGE)やインスリン様成長因子-1(IGF-1)、酸化LDLのVEGFの発現に対する影響について検討した。先ず、AGEとDRの関連について、糖尿病患者から硝子体手術時に採取した増殖膜と硝子体液を免疫染色およびELISA法で検討したところ、眼内にAGEが強く蓄積していることが明らかとなった。さらに、培養細胞(RPE:ヒト網膜色素上皮細胞、SMC:血管平滑筋細胞)を用いた検討により、AGEは細胞内酸化ストレスの増加を介しVEGFの発現を増加させることや、AGEはVEGFの産生を介し内皮細胞の増殖を促進することが明らかとなった。また、AGEを実験動物の眼内に注入すると網膜にVEGFの発現が増加した。次に、IGF-1や酸化LDLの主要成分であるリゾホスファチジルコリン(LPC)のVEGFの発現に対する影響について培養細胞を用いて検討した。その結果、IGF-1とLPCの両者ともRPEやSMCでのVEGFの発現を有意に促進させた。LPCのVEGF発現誘導は細胞内酸化ストレスの増加を介する作用であった。以上の結果から、AGE、IGF-1、LPCはいずれもVEGFの産生を介しDRの発症・進展に関与することが示唆された。以上の結果から、VEGF遺伝子の発現誘導に細胞内酸化ストレスが深く関与していることが考えられる。近年、nitric oxide(NO)が、活性酸素のもつ種々の生物作用に拮抗することが明らかとなっている。そこで、VEGF遺伝子の発現に対するNOの影響を検討したところ、低酸素やAGEによるVEGFの増加はNOにより有意に抑制されることが明らかとなった。この結果は臨床で広く使用されている亜硝酸剤の糖尿病網膜症への有用性を示唆するものであり、今後in vivoでの効果を検討する予定である。1.低酸素刺激によるVEGF発現の制御機構網膜でVEGFの発現を誘導する最も強い刺激は、虚血組織での低酸素刺激と考えられているが、低酸素刺激によるVEGF発現の細胞内シグナルについては不明な点が多い。

そこで本研究では、低酸素刺激の細胞内シグナルに活性酸素が関与しているかを検討したところ、低酸素刺激による増加するVEGFmRNAは抗酸化剤であるDMTUの投与により濃度依存性に抑制された。このことから、低酸素刺激の細胞内シグナルに活性酸素が関与していることが示唆された。次に、細胞内の活性酸素産生系の中のどの系が低酸素刺激による活性酸素産生に関与するかを検討した。その結果、NADP Hオキシダーゼおよびミトコンドリア電子伝達系の関与の可能性は低いことを明かとなった。アラキドン酸代謝の3経路の抑制剤であるindomethacin(シクロオキシゲナーゼ抑制剤)、NDGA(リポオキシゲナーゼ抑制剤)およびclotrimazole(モノオキゲナーゼ抑制剤)は、いずれも低酸素刺激によるVEGFmRNAの増加を部分的に抑制したため、アラキドン酸代謝経路での活性酸素産生が低酸素刺激によるVEGF産生に関与していることが示唆された(投稿準備中)。今後、低酸素刺激がどのようにしてアラキドン酸代謝経路を活性化するのか検討中である。2.非酵素的糖化後期反応生成物(AGE)によるVEGFの発現糖尿病状態では、生体内の種々の蛋白質が非酵素的に糖化され最終的にAGEといわれる複雑な化合物が生成され、これが動脈硬化や細小血管症の原因になると考えられている。そこで、我々は、このAGEの網膜症発症への関与を明かにするため、AGEのVEGFの発現に対する影響を検討した。その結果、1)AGEは、ヒト平滑筋細胞や網膜色素上皮細胞において濃度依存性にVEGFmRNAの発現が増加させ、このAGEによるVEGFmRNAの増加は、抗酸化剤であるDMTUで有意に抑制されること、2)ラットの硝子体液中にAGEを注入すると、網膜にVEGF蛋白の強い発現がみられること、が明らかとなった。これらのことから、AGEはVEGFの産生を介して網膜症の発症に関与することが示唆された(投稿準備中)。1.非酵素的糖化後期反応生成物(AGE)によるVEGFの発現糖尿病状態では蛋白質の非酵素的糖化によりAGEが生成され、これが様々な生物作用を誘導し糖尿病合併症の原因になることが知られている。そこで、本研究では、AGEのVEGFの発現に対する影響を検討し、下記の結果を明らかにし報告した(J Clin Invest 101:1219,1998)。1)AGEは、ヒト平滑筋細胞や網膜色素上皮細胞において濃度依存性にVEGFmRNAの発現を増加させ、このAGEによるVEGFmRNAの増加は、抗酸化剤により抑制された。2)AGEを添加した培養液は内皮細胞の増殖を促進しこれは抗VEGF中和抗体で抑制された。3)ラットの硝子体液中にAGEを注入すると、網膜にVEGF蛋白の強い発現がみられた。次に、ヒトの糖尿病網膜症へのAGEの関与を検討するために、増殖網膜症を有する糖尿病患者から硝子体手術時に採取した増殖膜でのAGEとVEGFの局在をそれぞれに対する抗体を用い免疫組織染色を行なった。その結果、1)AGEは増殖膜の間質およびマクロファージに強く蓄積し、2)VEGFはマクロファージおよび増殖膜内の血管壁に発現が見られた。
細胞システム解明に向けたゲノム生物学の新展開

生命現象の統合的理解には、生命のプログラムであるゲノムの全構造の解明と、そこに存在する遺伝子のネットワークの解明とが必要である。特定領域研究「ゲノム生物学」は、(1)新たな方法論の開発を含めた、細胞レベルでのゲノム機能の体系的な解析、(2)枯草菌・大腸菌という生物研究のモデル微生物についての、一つの細胞をシステムとして理解することを目指したシステマチックな研究、(3)高等生物を含めた多様な生物についての、様々な細胞機能を司る遺伝子システムやゲノム構造に関する実験的及び情報学的な研究を進めることを目的として、平成12年度に発足し、多くの成果を挙げてきた。そして、前半3年間の研究の到達点と問題点を踏まえ、遺伝子と蛋白質のネットワークの解明にもとづく細胞という階層のシステムとしての理解という目標に焦点をあて、後半2年間の研究を実験的・情報学的研究グループの共同研究として推進するために、平成15年度より研究組織の再編成を行い、研究項目を、「C01細胞システム解明に向けた微生物ゲノム機能の包括的研究と比較ゲノム研究」と「C02細胞システムの情報学的構築に向けた研究」に再編成した。研究項目C01では、モデル細菌のゲノム全遺伝子の機能の比較研究、病原細菌の比較ゲノム研究による病原性の分子基盤の解明、細胞性粘菌を含むモデル微生物の分化システムのゲノム生物学、そして、様々な種特異的遺伝子システムのゲノム科学の立場からの解明を進めた。研究項目C02では、C01からの成果も加え、統合ゲノムデータベースの構築、DNA配列情報からの蛋白質立体構造と機能の予測、DNAアレー解析情報等を利用した遺伝子ネットワークの解析、細胞機能のシミュレーション技術などの情報学的研究を進めた。本研究においては、この5年間の「ゲノム生物学」領域の研究成果報告書をとりまとめた。生命現象の統合的理解には、生命のプログラムである生物のゲノム全構造の解明と、そこに存在する遺伝子のネットワークの解明とが必要である。これらのゲノム研究が微生物において急速に進み、応用研究も含めて新しい研究分野に発展しつつある。そのため、現在までのゲノムとしての研究の蓄積、我国からのユニークな情報発信、国際共同研究への寄与等を考慮し、日本をリードする研究者による蛋白質-DNA相互作用、蛋白質-蛋白質相互作用、蛋白質修飾ネットワークの体系的な研究と、枯草菌・シアノバクテリア及び細胞性粘菌の体系的な機能解析を、研究のコアとなる計画研究として組織した。それぞれ、実績のある研究者、研究グループであり、トランスクリプトーム解析、プロテオーム解析、メタボローム解析、系統的な変異株収集、cDNA解析等、新たな研究目的に向けた研究の展開が順調に始まった。公募研究としては、一般枠43件、若手枠35件、計78件を採択した。その内容は、プロテオミックス、遺伝学的手法を含む新たな研究手法の開発(14件)、細菌(12菌種)の遺伝子システム、ゲノム構造とその進化に関する研究(24件)、出芽酵母、分裂酵母、単細胞紅藻、単細胞緑藻を含む真核微生物の遺伝子システム、オルガネラ構築、ゲノム構造に関する研究(15件)、高等真核生物の遺伝子システムの研究(12件)、高等生物のゲノム構築に関する研究(13件)である。今後、多様な生物についてのゲノム研究が進み、ゲノム研究の裾野が広がっていくことが期待される。総括班としては、班会議等を開催し、本特定領域に参加する研究者間の交流を進めること、事業的経費の支援を行うことにより、研究の進展を支援した。また、理研播磨研究所及び奈良先端科学技術大学院大学に質量分析計を中心とするプロテオーム解析設備を導入し、研究支援体制の整備を進めた。平成12-16年度の5年間の研究により、以下の成果を得た。(1)枯草菌・大腸菌というモデル微生物の必須遺伝子セットを明らかし、細胞機能の根幹を担う遺伝子の普遍性と多様性の理解が進んだ。発現制御ネットワークの全体像の解明が進み、特に、2成分制御系の全体像とそれらの機能ネットワークが明らかにされた。(2)約1000代謝中間体の定量が可能である、最先端のメタボローム解析技術を世界に先駆けて開発し、枯草菌・大腸菌の代謝システムのシステム的理解への展望を示した。(3)光合成機能の制御やストレス応答のシグナル伝達・遺伝子発現制御システムを中心に、シアノバクテリアの生命現象の分子的理解について、多数の成果を得た。(4)病原性細菌のゲノム配列情報に基づく、新規病原遺伝子群の発見やその解析により、病原性メカニズムや病原菌のゲノム特性に関する理解を大きく前進させた。(5)真核生物の起源に最も近い生物である原始紅藻のゲノム配列を、真核生物としては世界で始めて完全に決定した。(6)独特な生活環を持つ細胞性粘菌について、大規模なcDNA解析と遺伝子発現プロファイル解析を行い、国際的な細胞性粘菌のゲノムプロジェクトに貢献した。(7)ゲノム配列情報の比較解析、タンパク質の高次構造と機能予測、アレー実験からのネットワーク解析、細胞機能のシミュレーション等の研究を推進すると共に、枯草菌・シアノバクテリアのゲノム構造・機能に関する、世界標準となるデータベースを構築した。(8)真核生物を含む様々な生物の、諸細胞機能を担う遺伝子システムの研究、遺伝子ファミリーのシステマチックな研究、遺伝子とゲノムの進化・多様化に関する研究を推進し、我国のゲノム生物学研究の裾野を大きく広げた。総括班では、領域内外の研究連携の推進のためのシンポジウム・研究会の開催、大型機器の購入、研究支援者の雇用や事業的経費の支援を行った。