hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非ガウス状態の量子状態操作

光を用いた量子計算の実現に向けて、時間的に局在して生成される非ガウス状態に対して量子状態操作を行うことを目標とし、スクイーズ操作を行うことに成功した。スクイージング操作は2光子生成・消滅の操作であり、光子相関を生じることから基本的な量子状態操作である。とくに、非ガウス状態の1つである単一光子状態に対して行うと別の非ガウス状態であるシュレーディンガーの猫状態に変化させることができる。昨年度までは、入力状態となる単一光子状態の生成と高純度化、スクイージング操作の広帯域化・時間領域化を行った。今年度は、実験系を改善し、これまでは操作後の状態に加わっていたノイズを取り除くことで、状態操作の実現を達成した。実験系の改善点をまとめると、光学ロスの低減、測定効率の向上、光線間の相対位相の安定化、ノイズの低減、波束のモード関数推定法の開発である。以上の改善により、スクイージング操作後の出力状態が目標となるシュレーディンガーの猫状態に大きく近づいた。とくに非古典性の指標であるWigner関数の負の値で比較すると、-0.06から-0.15まで改善した。この値は操作を介さず直接生成した先行研究の-0.17と近く、状態操作で起きるロスや加わるノイズが十分に低く抑えられていると言える。その後の研究としては、当初は『広帯域スクイージング操作を2つ組み合わせて広帯域な量子非破壊相互作用を実現すること』を計画していたが計画を変更し、代わりにシュレーディンガーの猫状態をスクイージングして単一光子状態に変化させる実験を行った。単一光子状態は光の状態の中で最も粒子的であるのに対し、シュレーディンガーの猫状態は波動性が顕著な状態であることから、粒子的な量子状態と波動的な量子状態の間の相互変換として興味深いテーマである。過去の研究では、粒子性は測定における射影によって表れるため、単一光子状態のような特定の固有状態への変化としては確率的であり不可逆だった。本研究でのスクイージング操作は無条件に状態を変化させ、また逆の変換が可能であり、そのことを実験で確かめることを目指した。実験の結果、顕著な波動性を示すシュレーディンガーの猫状態から純度63%の単一光子状態を生成することに成功した。以上の成果を博士論文として発表し、審査に合格した。また、投稿論文としても発表予定である。(交付申請書記載の研究の目的)⇒任意の入力状態扱える量子ゲートの生成を目指し、そのために量子ゲートの広帯域化を行う。また、広帯域のみで扱える非ガウス状態とガウシアン操作とを組み合わせることで、新たな非ガウス状態を生成することを目指した。具体的に達成を目指したのは、スクイーズゲートと、量子非破壊ゲートの広帯域化を行い、非ガウス状態である単一光子状態を操作することである。(達成した研究成果)⇒粒子的な非古典状態である単一光子状態をスクイージングして波動的な非古典状態であるシュレーディンガーの猫状態に変換することに成功した。また、当初の計画の範囲を超え、その逆変換にも成功した。粒子と波の決定論的な相互変換を実現したことで、当初の計画よりも重要性を増した。

また、投稿論文としても発表予定である。(交付申請書記載の研究の目的)⇒任意の入力状態扱える量子ゲートの生成を目指し、そのために量子ゲートの広帯域化を行う。また、広帯域のみで扱える非ガウス状態とガウシアン操作とを組み合わせることで、新たな非ガウス状態を生成することを目指した。具体的に達成を目指したのは、スクイーズゲートと、量子非破壊ゲートの広帯域化を行い、非ガウス状態である単一光子状態を操作することである。(達成した研究成果)⇒粒子的な非古典状態である単一光子状態をスクイージングして波動的な非古典状態であるシュレーディンガーの猫状態に変換することに成功した。また、当初の計画の範囲を超え、その逆変換にも成功した。粒子と波の決定論的な相互変換を実現したことで、当初の計画よりも重要性を増した。
神経発生・回路網形成における免疫グロブリンスーパーファミリー細胞認識分子群の役割

申請者はこれまでに脳の構築を規定するような新規の細胞認識分子の探索を試み、特に多重遺伝子ファミリーを形成し複雑な神経回路網形成に必要な多様性を分子内につくりうる免疫グロブリンスーパーファミリーに注目して研究を行ってきた。その結果、終脳セグメント特異的樹状突起性細胞認識分子テレンセファリン、GPIアンカー型軸索性細胞認識分子BIG-1及びBIG-2、嗅神経ゾーン特異的細胞認識分子OCAM、さらにゼブラフィッシュ細胞認識分子PCAMの5つの新規分子を発見した。本申請課題においてはこれら分子の発現・機能を他の既知分子と絡め、マウス及びゼブラフィッシュ嗅覚神経系をモデルシステムとして総合的に解析した。(A)軸索性細胞認識分子群の嗅覚神経回路形成過程における発現・機能解析平成12年度においてはテレンセファリンがLFA-1インテグリンとの結合により病態時の神経細胞/リンパ球の結合に関与すること、またテレンセファリンがホモフィリックな結合を介して樹状突起伸展を促進する機能を有することを見いだした。さらにOCAM遺伝子欠損マウスを作製したので、現在その表現型を解析中である。(B)セブラフィッシュにおける免疫グロブリンスーパーファミリー細胞認識分子群の構造・発現・機能解析平成12年度においてはゼブラフィッシュNCAM、OCAM、PCAMの詳細な発現分布を解析し、これらの分子が時空間特異的かつ細胞タイプ特異的にゼブラフィッシュ神経系に局在することを見いだした。
新規素材カーボンナノチューブの毒性および発がん性評価

カーボンナノチューブ(CNTs)の生体に与える影響についての研究は、近年のナノテクノロジーの急速な進歩に伴い、非常に重要であると考えられる。本研究では、CNTsの形状や製造過程の違いにより、急性毒性や発がん性に差があるかどうかを解析し、より生体に安全なCNTsの物性特性を提案することを最終目標とした。in vivoおよびin vitroでの解析から、CNTsの形状や製造過程での処理法の違いにより、生体に対する影響が異なることを示唆する結果を得た。CNTsの急性毒性に関しては、昨年来、その長さにより炎症誘導性が異なることが報告されている。また、慢性の影響として、p53ヘテロノックアウトマウスおよびラットを用いた系において、ある種の多層CNTによる中皮腫の発症が報告された。そこで、本研究では、CNTsの形状や製造過程の違いにより、急性毒性や発がん性に差があるかどうかを解析し、より生体に安全なCNTsの物性特性を提案することを最終目標とする。このうち本年度は、マウスを用いた実験系において、CNTsの形状や製造過程での処理法の違いによる急性期および慢性期の生体応答の差について解析を行った。マウス腹腔内に形状・処理法の異なる種々の多層CNTsを単回投与し、急性期および慢性期の変化の解析を行った。まず、急性期の応答を調べるため、投与後7日における腹腔浸出全細胞数・好中球・マクロファージの数を比較した。その結果、形状・処理法の異なる13種のCNTsのうち6種で、腹腔浸出細胞数の増加が見られた。また、同種のCNTsをマウス腹腔内に単回投与後、長期の観察を行ったところ、3種のCNTsで、投与後200日経過前後より腹水の貯留が認められた。さらに、この3種のCNTsを含む6種のCNTsの投与により、腹腔内臓器の癒着を伴う死亡が観察された。しかし、上記6種と形状・処理法が異なるCNTsでは、著しい変化は認められなかった。また、この6種は上記急性炎症をより強く惹起するCNTsと一致していた、,以上の結果より、CNTsの形状や製造過程での処理法により、生体に対する影響が異なることが示唆された。このことから、CNTsの物性特性が急性毒性や発がん性に違いをもたらす可能性があると予想される。CNTsの急性毒性に関しては、近年その長さの違いにより炎症誘導性が異なることが報告されている。そこで、本研究では、CNTsの形状や製造過程の違いにより、急性毒性や発がん性に差があるかどうかを解析し、より生体に安全なCNTsの物性特性を提案することを最終目標とした。昨年度、マウスを用いた実験を行い、CNTsの形状や製造過程での処理法の違いにより、生体に対する影響が異なることを示唆する結果を得た。そこで今年度は、in vitroでCNTs粒子を細胞に暴露した際のコロニー形成能および形質転換体形成能の解析を行い、細胞毒性および細胞に与える影響の評価を行った。昨年度の結果をもとに、形状や製造過程での処理法の異なる3種のCNTsを用いて、マウスBalb3T3 cloneA31株にCNTs暴露後のコロニー形成能の差を比較することにより、細胞毒性を評価した。その結果、3種中1種のCNTでコロニー形成能の低下が見られた。また、CNTs暴露後に形成されたコロニーに形質転換体が存在するかどうかを調べたところ、上記コロニー形成能の低下したCNTでは、形質転換体が観察された。この形質転換体の割合を算出したところ、CNT用量依存性を示した。また、このCNTは、昨年度マウスに急性炎症や慢性炎症を惹起したものと一致していた。しかし、他の2種では、このような影響は見られなかった。以上の結果から、今回用いた3種中1種のCNTは、高濃度で生体に暴露された際には細胞毒性を示す可能性あることが示唆された。これらの結果は、CNTsの形状や製造過程での処理法により、生体に対する影響が異なることを示唆しており、今後、生体にとってより安全なCNTsの物性特性を提案する一助となるものと期待される。
東アフリカの灌漑稲作支援における生産者組織と地域的インパクト

本研究は、コメ自給率の向上を目指す東アフリカにおける灌漑稲作支援の地域的影響について、生産者組織または成員と周辺住民との取引関係を主軸に考察することで、より広い視野から稲作支援の方途を提案することを目指したものである。結果として、土地および資本については周辺住民との個人間取引は少ない一方、労働や技術の取引においては一定程度の波及効果がみられた。土地・資本の取引が限定的になる一要因として個人間取引では契約不履行のリスクが高いことが指摘でき、生産者組織の存在がこれを低めることが見いだされた。よって組織によるリスク軽減機能を活かすことが稲作支援の正のインパクトを高めることに繋がると考えられた。本研究は、東アフリカのタンザニアおよびケニアにおける灌漑稲作地域を対象に、稲作支援の地域的影響について、援助主体がテコ入れをする生産者組織と、当該組織の周辺住民(労働者、土地貸借人、新規参入志望者など)との関係を主軸に考察することで、より広い視野から今後の稲作振興の方途を提案するものである。平成26年度は、文献調査と既存のデータ整理を進めるとともに、9月の2週間、ケニアの研究対象地域であるアヘロ地域に出向いて現地調査を実施した。とくに、これまで詳細な調査ができていなかったアウト・グローワーと呼ばれる、政府が整備した大規模灌漑エリア(NIBエリア)の周辺で独自に稲作を続ける人々について、組織の存在の確認と、見出された組織の実態把握のための調査を進めた。合計5つの生産者組織を確認し、各組織につき12日をかけて、リーダー等から稲作や組織形成の背景、組織活動の内容、課題等を聴き取り、文書資料の収集を行った。結果として、(ケニアの他の灌漑稲作エリアで報告されているような)NIBやNIB生産者との軋轢はほとんど聞かれず、むしろ利用や協力の機会を積極的に模索している様子が伺い知れた。首都ナイロビにおいては、ジョモケニヤッタ農工大学、NIB(National Irrigation Board)本部、および国家統計局にて資料収集を行った。調査結果は日本にいる研究協力者に適宜連絡し、共同で準備していた論文の内容に反映させた。本研究は、東アフリカのタンザニアおよびケニアにおける灌漑稲作地域を対象に、稲作支援の地域的影響について、援助主体が支援する生産者組織と、当該組織の周辺住民(労働者、土地貸借人、新規参入志望者など)との関係を主軸に考察することで、より広い視野から今後の稲作振興の方途を提案するものである。平成27年度は、タンザニアでの調査対象地域であるドドマ州において、灌漑稲作に関わる住人から支援プロジェクトと現状について聞き取り調査を行った。そのなかで、本研究で注目しようとしていた、近年の農牧民スクマの人びとの灌漑稲作エリアへの移住と地域住民ゴゴの人びとからの耕作権の借出し傾向が急速に撤退・縮小していることが分かった。このことから、今後の調査計画を見直すとともに、それら灌漑をめぐる参入者の変動と要因という新たな検討視覚を得ることができた。さらに、コメを中心とする農産物流通に関する情報収集のため、ダルエスサラーム市およびカゲラ州ブコバ市の市場を訪問し、見学・調査を行った。一方で、研究協力者の山根女史にはケニアでの調査票調査の実施を担当してもらい、2012年に実施した基礎調査をもとに再設計した具体的な家計調査および稲作経営調査を実施した。収集したデータは現在整理中であるものの、今後の分析にとって大変貴重なデータや情報が収集できた。成果発表の面では、まずタンザニアの調査対象社会に関する基礎的考察のひとつとして、同地の人びとの生活や集合行為をモラルエコノミーの観点から英文論稿にまとめ、共同研究者グループが出版を予定している書籍の一章とする作業に着手した。またケニア調査のデータは平成26年度の調査結果と合わせて、山根女史を筆頭著者とする投稿論文に反映できた。今後は、本研究プロジェクトの2年間で収集したデータをもとに、分析と考察、および成果発表に注力していく。今年度はタンザニアにおける現地調査を実施したことにより、これまで想定していた灌漑稲作地区における耕作権貸借の様相が急激に変化している現状を確認し、新たな分析視点を得ることができた。また、研究協力者によるケニアでの調査においても、具体的かつ追加的な補足調査が実施できた。成果発表の面では、これまでの研究蓄積とあわせてタンザニアの調査対象社会に関する基礎的考察を英文でまとめる作業に着手し、また平成26年度および27年度のケニア調査で得たデータは、上記研究協力者を筆頭著者に執筆中の論文に反映させることができた。本研究は、東アフリカのタンザニアおよびケニアにおける灌漑稲作地域を対象に、稲作支援の地域的影響について、援助主体が支援する生産組織と、当該組織の周辺住民(労働者、土地貸借人、新規参入志望者など)との関係を主軸に考察することで、より広い視野から今後の稲作支援の方途を提案するものである。平成28年度は、これまで得られたデータと知見をもとに焦点を絞り、タンザニアおよびケニアにて、稲作農家の取引相手に関する具体例を収集した。結果として、タンザニアにおいては町住民による土地借入が増加し、周辺住民への農地提供は限定的である傾向が把握され、同時に資本力のある都市の投資家の進出により農村民が農業労働者化する可能性も示唆された。ケニアの事例では、灌漑プロジェクト参加者による土地および資金に関する周辺住民との個別取引は少なかったが、賃金雇用や技術研修機会の提供の面では一定程度の波及効果がみられることが分かった。

すなわち現金や土地といった資産を個人間で取引することは少ないが、労働や知識等の取引(交換)は多くみられた。さらに資金調達においては、互助講やトレーダーからの借入など、非個人との取引の多様性が把握できた。いずれの調査地においても、土地・資本という資産取引においては第三者組織やグループを介した取引により、個人間で発生する契約不履行のリスクが回避されていると考えられた。よってこうした仕組みの整備が、地域内での安定的取引の実現や、プロジェクトの波及効果を高めうることが示唆された。本年度は最終年度として成果報告に務め、日本アフリカ学会(英語ポスター)および地域農林経済学会(日本語口頭)にて発表した。論文投稿までに至らなかったが、得られたコメントを踏まえて投稿予定である。本研究は、コメ自給率の向上を目指す東アフリカにおける灌漑稲作支援の地域的影響について、生産者組織または成員と周辺住民との取引関係を主軸に考察することで、より広い視野から稲作支援の方途を提案することを目指したものである。結果として、土地および資本については周辺住民との個人間取引は少ない一方、労働や技術の取引においては一定程度の波及効果がみられた。土地・資本の取引が限定的になる一要因として個人間取引では契約不履行のリスクが高いことが指摘でき、生産者組織の存在がこれを低めることが見いだされた。よって組織によるリスク軽減機能を活かすことが稲作支援の正のインパクトを高めることに繋がると考えられた。今年度は現地調査に基づき、これまで詳細が不明であったアウトグローワー(NIBエリア外で稲作する生産者)の組織活動について聴き取り調査と資料収集を実現できた。成果として、アウトグローワー地域の中の差異や彼らの組織活動の詳細、また、NIBおよびNIB生産者ともむしろ積極的な関係構築が求められている状況を確認できた。今回の現地調査は短期間ということもあり、調査結果それ単体では不足があるものの、既存の研究成果に活用し、研究協力者との論文執筆に生かすことができた。平成28年度は本研究プロジェクトの最終年にあたるため、成果発表に重点を置く。6月に予定されている日本アフリカ学会ではケニアを事例とした研究成果を報告する予定である。また、研究協力者を筆頭著者とする論文を完成させ公表を目指す。また今夏はタンザニアおよびケニアでの最終的な補足的な現地調査を実施し、秋以降に全体的な研究成果として論文にまとめ、投稿する。農業経済学、開発経済学、地域研究平成27年度は、まずこれまでに得た調査データの整理と文献調査を進める。とくにケニアで見られた、NIBエリアとアウトグローワーの関係性について詳細な分析と考察を行う。また、もう一つの研究対象地域であるタンザニアに赴き、灌漑稲作エリアの調査を実施する。それらを通して、ケニアとタンザニアの両事例から導かれる生産者組織の実態およびそれらの周辺住民との関係性についての仮説を導く。予定していた英文校閲料金が想定より高額になったため、科研費からの支出を断念したため。現地調査へ同行予定であった研究協力者が家庭の事情により渡航できなくなったため旅費が執行されなかった。
昆虫の神経ペプチドの動態ー分泌とその作用ー

本総合研究(B)は、近年わが国で急速に発展してきた、昆虫の神経ペプチドホルモンの研究を飛躍的に発展させるべく、重点領域研究として申請するための準備を目的として発足されたものである。このために、3回の全体会議および5回の研究打合せ会議をもった。全体会議は、第1回会議を平成4年6月12日14日(東京)、第2回会議を9月25日27日(東京)、第3回会議を11月26日29日(東京)で催した。第1回会議では、各分担者の最近の研究紹介と以後の進行について議論した。第2回会議では、これからの共同研究の可能性と、現在可能な緊急課題を中心に議論した。第3回会議では重点領域研究申請の具体的方向性を論じるとともに、シンポジウム「昆虫神経ペプチドの構造、機能および動態」を、東京大学の鈴木昭憲教授を代表とする特別推進研究班と合同で開催し、本研究班以外の研究者の意見も広く取り入れる機会をもった。この後、これまでの議論を踏まえて、桜井、長澤、山下、片岡を中心に、重点領域研究の申請書の作成にあたった。このための研究打ち合せ会議は、平成4年9月4日7日(東京)、12月22日23日(名古屋)、平成5年1月22日25日(名古屋)、3月6日7日(名古屋)で行い、最終的には、桜井を申請代表者とした平成6年度発足重点領域研究「昆虫の神経ペプチドホルモンの分子特性を変態統御」の申請をするに至った。
SHP-1を介するB細胞抗原受容体シグナリングの制御機構

今年度は、マウスの未熟B細胞株であるWEHI-231細胞を用いてB細胞抗原受容体(BCR)を介する下流のシグナル伝達経路をSHP-1およびSHP-1結合分子がどのように制御しているのかについて検索し、以下の結果を得た。下流のシグナルとして、細胞増殖、分化、細胞死と密接に関わっているMAPKファミリーに注目した。(1)遺伝子導入によりWEHI-231に野生型SHP-1(SHP-1-wt)および酵素活性を欠失させた変異型SHP-1(SHP-1-C/S)を強制発現させ、BCR刺激後に誘導されるMAPKファミリーの活性化の程度を検討した。いずれのSHP-1を発現させてもERK活性化の程度は対照群とほぼ同じであったが、SHP-1発現細胞において活性化がより遷延する傾向を示した。一方、JNKおよびp38については、SHP-1発現細胞で活性化が対照群に比して亢進しており、特にJNKの活性化はSHP-1-C/S発現細胞において非常に強かった。BCR刺激後に誘導されるアポトーシスは、SHP-1-wt発現細胞で最も強く認められた。(2) SHP-1と会合していることが明らかになったSLP-76を(1)と同様に発現させ、MAPKファミリーの活性化におよぼす影響について検討を加えた。その結果、ERKの活性化が軽度に亢進していた他、大きな変化は認められなかった。しかし、SLP-76のSH2領域に変異を導入した蛋白を発現させた細胞においてBCR刺激後のアポトーシスが著明に抑制されていた。したがって、SLP-76のSH2領域に結合する分子が、アポトーシスの制御に重要な役割を担っている可能性が考えられ、現在この蛋白の同定を進めている。(3) SHP-1-C/Sを発現させた際に、BCR刺激後にチロシンリン酸化が亢進している蛋白が数種類認められた。これらのうち最も強くリン酸化状態が変化している蛋白をB細胞におけるSHP-1の基質候補として、その性状の解析を進めている。これまでに行ってきたSHP-1と結合する蛋白の解析結果をもとに、今年度は主としてB細胞抗原受容体(Bcr)を介するシグナル伝達におけるSHP-1の機能についての解析を進め、以下の結果を得た。(1)自己免疫疾患および免疫不全モデルマウスであるmotheatenマウスの原因遺伝子はSHP-1であることが知られている。そこで、motheatenマウス由来の脾臓B細胞のBcr刺激前後に認められる細胞内蛋白のチロシンリン酸化の変化およびBcr近傍に存在するチロシンキナーゼの活性について対照マウスと比較検討した。その結果、motheatenでは、刺激以前からチロシンリン酸化およびLynキナーゼの活性が亢進していることが明らかとなった。この結果は、我々が樹立したCD45欠損B細胞株で認められる現象と一致しており、SHP-1とCD45の機能を比較する上で興味深い結果と考えられる。(2)SHP-1結合蛋白として同定されたSLP-76は、Grb-2と結合してRas-Erk経路の活性化に関与していることが示されている。未熟B細胞株であるWEHI-231細胞にSLP-76を強制発現させてBcr刺激後のErkの活性化を調べたところ、SLP-76強制

発現細胞ではBcrを介するErk活性化が亢進していた。しかも、この際Grb-2と結合するプロリンに富む領域が重要であることが示唆された。現在、この過程においてSHP-1がどのような制御機能を担っているのか検討中である。今年度は、マウスの未熟B細胞株であるWEHI-231細胞を用いてB細胞抗原受容体(BCR)を介する下流のシグナル伝達経路をSHP-1およびSHP-1結合分子がどのように制御しているのかについて検索し、以下の結果を得た。下流のシグナルとして、細胞増殖、分化、細胞死と密接に関わっているMAPKファミリーに注目した。(1)遺伝子導入によりWEHI-231に野生型SHP-1(SHP-1-wt)および酵素活性を欠失させた変異型SHP-1(SHP-1-C/S)を強制発現させ、BCR刺激後に誘導されるMAPKファミリーの活性化の程度を検討した。いずれのSHP-1を発現させてもERK活性化の程度は対照群とほぼ同じであったが、SHP-1発現細胞において活性化がより遷延する傾向を示した。一方、JNKおよびp38については、SHP-1発現細胞で活性化が対照群に比して亢進しており、特にJNKの活性化はSHP-1-C/S発現細胞において非常に強かった。BCR刺激後に誘導されるアポトーシスは、SHP-1-wt発現細胞で最も強く認められた。(2) SHP-1と会合していることが明らかになったSLP-76を(1)と同様に発現させ、MAPKファミリーの活性化におよぼす影響について検討を加えた。その結果、ERKの活性化が軽度に亢進していた他、大きな変化は認められなかった。しかし、SLP-76のSH2領域に変異を導入した蛋白を発現させた細胞においてBCR刺激後のアポトーシスが著明に抑制されていた。したがって、SLP-76のSH2領域に結合する分子が、アポトーシスの制御に重要な役割を担っている可能性が考えられ、現在この蛋白の同定を進めている。(3) SHP-1-C/Sを発現させた際に、BCR刺激後にチロシンリン酸化が亢進している蛋白が数種類認められた。これらのうち最も強くリン酸化状態が変化している蛋白をB細胞におけるSHP-1の基質候補として、その性状の解析を進めている。
美術の起源論的アプローチに関する基礎的調査研究

人間が作り出した最初の美術がどのようなものだったか、探ることができれば、美術とは何かという根本的な問題にも、一つの答えを見いだせるのではないだろうか。このように考えて、世界各地で「最古」の美術と見なされている作品を実地に調査した。現時点での結論として、約40,000年前に南フランスのショーヴェで出現した洞窟壁画が最初の美術であり、ほぼ同時期に、ドイツ南部のシュヴァーベン地域で制作された小彫像も作り始められたのではないだろうか。9月には英国のブリストル大学に滞在し、近年、先史岩面画の新しい年代測定法である「ウラン系列年代測定法」を確立している、アリステア・パイク博士と共同研究を行った。スペイン北部のエル・カスティージョなどで測定された約4万年前という極めて古い年代の妥当性を検討した。さらに、パイク博士がイギリスで年代測定をした、クレズウェル・クラッグスの洞窟壁画を詳細に調べることができた。また、アイルランド、ダブリンの国立博物館と、イギリス、ロンドンの大英博物館で関連する資料を精査することができた。12月には、京都で開催されたシンポジウムに招待され「美術の起源:ショーヴェ洞窟をめぐって」と題する研究発表を行い、参加者と有益な意見交換をすることができた。1月には、スイスを拠点とするオンライン・ジャーナルであるMDPIのArtsに「Dating Petroglyphs from Fugoppe Cave, Japan」という年代測定を論じた論文が掲載された。3月にはフランスのリヨンの考古学局に滞在し、ショーヴェ洞窟担当保護官のマリー・バルディーザ博士と打合せを行い、今後の共同調査を構想した。今年度は、9月にドイツに赴き、南部ウルム市を中心とする地域を現地調査した。南西方向にあるホーレ・フェルス洞窟では、2008年に発見された、高さ6cmの彫像が、約35,000年前の作品と考えられており、それを実地に調べることができた。人為の痕跡が認められ、その制作年代が妥当かどうか、が今後の課題となるだろう。東北方向の、ホーレンシュタイン・シュターデル洞窟では、1939年に断片の集合が発見されていて、それらが1997年に再構成されたところ、高さ30cmの彫像が現れ、頭部がライオンで、首から下が人間像であるという解釈が有力である。それ故「ライオンマン」と称されているが、制作年代は約32,000年前ということで、これもきわめて古い年代である。なぜ、ドイツ南部のドナウ川流域の一地域にだけ、これだけ古い時代の作品が発見されているのか、今後その理由等を考えてゆく必要があるだろう。他にも、昨年度以来の現地調査のデータを整え、また次年度の調査の準備的研究に従事した。近年、造形芸術活動の起源を極めて古く位置づける研究が多く提出されているが、その議論の妥当性は必ずしも明らかではない、と、私は考えている。私は、質的にも、量的にも、ヨーロッパ西部の後期旧石器時代・洞窟壁画が最古の芸術であると見なしているが、それを検証するために、現地調査を行い、実作品を精査して、議論を強化することができた。具体的には、古い年代を最近になって測定しはじめている「ウラン系列年代測定法」が最初に適用されたイギリスのクレズウェル・クラッグス遺跡で、年代測定の状況を、報告者と共同で検証した。ドイツでは南部のウルム市周辺、シュヴァーベン・アルプ地方で出土している、オリジナルの立体作品を実地に調査して、その制作年代を確認した。フランスでは、南部アルデッシュ渓谷で1994年に発見された、約35,000年前に制作されたと考えられているショーヴェの洞窟壁画を、改めて徹底的に調査することができた。スペインでは、上述「ウラン系列年代測定法」により、実際に40,000年以上前のデータが提出された、北部のエル・カスティージョの洞窟壁画を再度検証して、年代の妥当性を探った。ヨーロッパ以外では、約70,000年前の年代層から出土した、南アフリカ・ブロンボス遺跡の「線条のあるオーカー片」のオリジナル作品を実際に検討して、その芸術的な特質を再検討し、定義の問題でもあるが、美術の範疇には属さないと、結論づけた。結論として、洞窟壁画とドイツ南部の立体作品以外の、より古いと見なされている、南アフリカ・ブロンボス遺跡の出土品など、すべては、芸術的な実質を備えておらず、やはり芸術の起源は、ヨーロッパの後期旧石器時代、約40,000年35,000年の間に、位置づけられると判断した。現地調査を順調にこなしており、おおむね計画通りである。ただし、理論的な深化はまだ不十分な状況であり、今後さらに議論を展開することで進捗させたい。

芸術学最終年度は、最古の洞窟壁画であるフランスのショーヴェ洞窟を探査し、また、今から約70,000年前の制作とされる、南アフリカのブロンボス出土の「線条のあるオーカー塊」を実地に調査し、また、出土遺跡を踏査することにより、研究をさらに深化させてゆきたい。美術作品の年代測定に関しては、海外の研究者と共同研究することにより、確固たる方法意識を構築することができた。現地調査に関しても、重要な作品を実地に見聞することができた。美術の再定義というような理論的問題に関しては、来年度の課題としたい。今後は、美術の再定義という問題を、洞窟壁画より古いとされている作品を精査することによって、解決する必要がある。また、現地調査もより効率的に実施するべく、海外の共同研究者と連絡を取り合って、遂行することになるだろう。研究計画の変更の必要はない。
エレクトロン・アンティニュートリノ質量の精密測定

1.トリチウムのベータ崩壊スペクトルを測定することに成功し,昭和61年度はニュートリノ質量の上限値として, mν32eV(90%C.L.),昭和62年度はmν(90%C.L.)を得る.2.本実験の特徴及び本科研費によって達成し得た成果は:(1)世界最高のエネルギー分解能(ΔE/E=4×10^<-4>)を実現した.(2)大面積トリチウム薄膜をラングミュア・ブロジェット法を用いて製作する技術を確立した.(3)トリチウム線原を化学的に全く同質の109Cd線原を製作し,測定系の応答関数を簡単に,かつ信頼度高く実験的に測定する手法を確立し,実験の信頼性を高めた.(4)腺原を冷却し,トリチウムの真空中への脱離・蒸発現象を抑制することに成功し,トリチウムの斬新な取り扱い法を案出する.3.質量の上限値をさらに抑えるべく,統計精度を上げるため,昭和62年度には, (1)従来の5倍の面積の線原製作法を確立し,また,(2)新型ベータ線位置検出器を開発(これにより計数率は従来の6倍となる)した.この結果,計数率並びにS/N比は従来の30倍となり,質量の上限値を10eVに抑えられる見込みである.現在,その実験準備段階である.4.応答関数の測定に利用するAg KLLオージェ・スペクトル(昭和61年度)及びΔqKLM, KLNオージェ・スペクトル(昭和62年度)に高分解能で測定した. Z=3060の原子に対して初めて高精度の遷移エネルギー及び遷移確率を得,理論的研究に貴重なデータを提供できた.1.トリチウムのベータ崩壊スペクトルを測定することに成功し,昭和61年度はニュートリノ質量の上限値として, mν32eV(90%C.L.),昭和62年度はmν(90%C.L.)を得る.2.本実験の特徴及び本科研費によって達成し得た成果は:(1)世界最高のエネルギー分解能(ΔE/E=4×10^<-4>)を実現した.(2)大面積トリチウム薄膜をラングミュア・ブロジェット法を用いて製作する技術を確立した.(3)トリチウム線原を化学的に全く同質の109Cd線原を製作し,測定系の応答関数を簡単に,かつ信頼度高く実験的に測定する手法を確立し,実験の信頼性を高めた.(4)腺原を冷却し,トリチウムの真空中への脱離・蒸発現象を抑制することに成功し,トリチウムの斬新な取り扱い法を案出する.3.質量の上限値をさらに抑えるべく,統計精度を上げるため,昭和62年度には, (1)従来の5倍の面積の線原製作法を確立し,また,(2)新型ベータ線位置検出器を開発(これにより計数率は従来の6倍となる)した.この結果,計数率並びにS/N比は従来の30倍となり,質量の上限値を10eVに抑えられる見込みである.現在,その実験準備段階である.4.応答関数の測定に利用するAg KLLオージェ・スペクトル(昭和61年度)及びΔqKLM, KLNオージェ・スペクトル(昭和62年度)に高分解能で測定した. Z=3060の原子に対して初めて高精度の遷移エネルギー及び遷移確率を得,理論的研究に貴重なデータを提供できた.昭和60年9月に世界最高のエネルギー分解能【!_】12eVでもって、第一回実験を成巧裡に行った。現在データ解析中であるが、質量の上限値を33eVに抑えることができた様子である。60年度の研究成果を以下に記す。1. Cd標準線源のKLLオージェ・ラインのエネルギーの絶対値を測定した。決定精度は±2eV以下で、従来の他の測定結果(±60eVの精度)を30倍改良し、高精度測定に成巧した。2.全測定システムでのエネルギー分解能を測定した。結果は計画通り、ΔE【!_】12eV(線源を冷却しない場合は、ΔE【!_】8eV)の値を得た。これは世界一のエネルギー分解能である(例えば、ソ連グループはΔE23eV,チューリッヒ・グループは27eV,ロスアラモス・グループは50eVである)。3.トリチウム線源を冷却(-35°C)して使用した。計画通りトリチウム分子の脱離率は無視し得る程低く、トリチウムの安全な取扱いについて一方式を確立した。この結果、ベータ・スペクトルへの線源からのバックグラウンドの寄与は検出できず、質量測定感度の向上をもたらした。これは、ソ連&チューリッヒ・グループでは線源からのトリチウム分子の脱離によって、バックグラウンドの寄与が時間と共に増加し、測定感度を劣化させると同時に不定性の要因になっていることと比較して、当実験の特長の一つである。第一回実験については、昭和61年1月下旬に開催されたMORIOND国際会議で発表することができた。1.第2回実験を行う。統計精度を2倍に上げ、第1回実験結果(mu<32eV)の再確認を目的とした。現在データ解析の最終段階にあり、貭量の上限値をほぼ25eVに抑えられそうである。また、エンドポイント・エネルギー測定にも十分注意を払い、【E_o】【!_】18582eVの数値を得ている。この値は、他種の実験から求めたEo値とよく一致する。

この2回の実験でS/N比を改良することが貭量測定感度の向上に本貭的重要性をもつことを確認した。第3回実験ではS/N比を従来の1030倍にする計画である。2.第3回実験のためのトリチウム線源面積の拡大化を計っているが、従来の3倍化に成功した。目標は5倍であるが、拡大化に伴う技術上の問題は解決できたと確信している。放射性物貭を伴うラングミュア・ブロジット法での、大面積(60×100【mm^2】)薄膜製作は世界でも例が無いと考える。3.大面積線源を装着し、冷却機能をもつ冷却線源箱は現在納入を待っている。この線源箱は面積の拡大化にもかかわらず、従来の経験を生かし、全てアルミ製にし軽量化・小型化になっている。この装置により第3回実験では、トリチウムとカドミニウム線源の交換が容易にでき、実験の効率化が果れることになる。4.第3回実験用のベータ線検出器(アバランシェ・カウンター)のテストを進めているが、現在到達位置分解能は0・8mmで目標値の0.3mmに未だ及ばない。第3回実験遂行のための唯一のキー・ポイントは、この検出器を完成させることであり、現在努力中である。
情報化社会に対応する現職教育システムの基礎的研究

1.研究目的ー本研究の目的は、(1)新しい現職教育の構想,(2)構想に基づいた訓練システムとパッケ-ジ教材の開発、(3)遠隔教育のためのパッケ-ジ教材を活用した現職教育の試行、(4)訓練システムとパッケ-ジ教材の改善、の4点である。2.構想化のための理論研究・調査研究ー具体的な構想に当たり、次のような研究活動を行ってきた。(1)プロジェクト内外での活発な研究協議(2)情報化社会に対応するための現職教育と教員向けの情報教育に関する理論研究(3)教員を対象としたて現職教育や理科教育の研修についての調査研究3.システム開発研究ー具体的には次のようなシステムの開発を進めてきた。(1)情報化社会で教員に求められる力量形成のための現職教員と教員養成段階おける学部学生を対象とした訓練コ-スの開発(2)コンピュ-タと光ディスクファィルを活用した教育情報ネットワ-クシステムの開発(3)ネットワ-クを生物教育に適応した植物分類システムの開発4.教材開発研究ーシステム開発に伴って次のような教材開発を行い、3年間の実践を通して改善してきた。(1)現職教員を対象とした情報教育と遠隔教育に関する訓練コ-スのためのパッケ-ジ教材の開発(2)教員養成段階の学部学生を対象としたメディア教育カリキュラムのためのパッケ-ジ教材の開発(3)教員による生物実験教材の開発を支援するために、光ディスクファイルに入力するモデル教材の開発1.研究目的ー本研究の目的は、(1)新しい現職教育の構想,(2)構想に基づいた訓練システムとパッケ-ジ教材の開発、(3)遠隔教育のためのパッケ-ジ教材を活用した現職教育の試行、(4)訓練システムとパッケ-ジ教材の改善、の4点である。(1)現職教員を対象とした情報教育と遠隔教育に関する訓練コ-スのためのパッケ-ジ教材の開発(2)教員養成段階の学部学生を対象としたメディア教育カリキュラムのためのパッケ-ジ教材の開発(3)教員による生物実験教材の開発を支援するために、光ディスクファイルに入力するモデル教材の開発研究代表者のもとに、構想化検討グループ、教材開発グループ、実験研究グループを組識し、各グループが次のような研究活動を行った。各グループの研究計画及び成果については、月一回以上の定例研究会に於いて提案・協議し、研究内容を深めていくとともに、グループ間のコミュニケーションと連携を図った。また、「情報化社会」や「現職教育のシステム開発」に関連する研究資料の検討や他大学の研究者との交流・協議をとおして、本研究者相互の視野を広げるとともに、本研究の枠組みと方策、方向性を明確化していった。(1)構想化検討グループは、情報化社会への移行が今後の現職教育に与えるインパクトや問題点を明確化するために、鳴門教育大学院に在籍する現職教員を対象に調査を実施した。その結果をもとに、今後の現職教育構想の検討を行った。(2)教材開発グループ及び実験研究グループは共同して、情報化社会に於いて現職教員に必要とされてくる新しい基礎的スキルの向上を目指した教材とプログラムを開発し、試行した。61年度に開発・試行したコースは、1)映像教材作成コース、2)電子機材利用による印刷教材の作成コース、3)CAI教材作成コース、4)コンピュータグラフィック教材作成コースである。(3)実践研究グループは、現職教員の日常的な研究活動(例えば、カリキュラム開発研究、授業研究、教材開発研究など)を支援するための教育情報の提供、及びそれを支える光ディスクの電子ファイル方式による情報システム化への基礎的研究を行っている。設備については、光ディスクファイルシステムが学校教育研究センターに設置され、本研究に関連した文献・資料が500600件程度入力され、整理されている。研究代表者のもとに,構想化検討グループ,教材開発グループ,実験研究グループを組織し,各グループが次のような研究活動を行った.その各グループの研究計画及び成果については,月一回程度の定例研究会において提案協議し,研究内容を深めていくとともに,グループ間のコミュニケーションと連携を図った.(1)構想化検討グループは,鳴門教育大学修了生及び現場教師を対象に,現職教育に対するニーズ,期待,問題点を調査した.調査結果を基にして,情報化社会における現職教育の構想を検討している.また,臨時教育審議会からの報告書に従って今後の現職教育や情報化の動向を検討してきた.

(2)教材開発グループは実験研究グループと共同して, 61年度に開発したモデル教材及びテキストを,さらに現職教育の要求や期待に応じたものにするために評価・修正を行った.また,その成果のもとに,パソコン,ワープロなどの教育メディアを教育実践に活用するための現職教育プログラムを開発し,実施した.特に,教師自身が学習活動の設計や教材の制作を体験するようなプログラムの開発を進めた.また,学部学生に対してもビデオ関連機器,パソコン,ワープロの教育メディアに慣れ親しむためのプログラムと教材を開発し,実施・評価した.これらの情報機材の取り扱いに習熟すると共に情報化時代への対応能力を身につけるものと期待される.(3)教材開発グループは,大阪大学人間科学部教育技術学研究室所有の授業研究のVTR約240本複写し,鳴門教育大学所有のものと合わせてライブラリー化を進めている.また一方で,理科教育に関する教材の開発とその流通及び地学関係の論文の収集とその検索に関する研究を進めている.1.研究代表者のもとに、構想化検討グループ、教材開発グループ、実験研究グループを組識し、各グループが以下のような研究活動を行った。各グループの研究計画及び成果については、年4回の研究会合の中で、提案・協議し、グループ間のコミュニケーションと連携を図った。2.構想化検討グループは、鳴門教育大学在学中の現職教師を対象に、大学の教育環境及び研究環境についての問題点やニーズに関する調査と幼小中高の各段階ごとに教師が生物領域を指導する上での問題点とその解決法に関する調査を実施した。3.教材開発グループは、生物教育における簡単な測定器や実験・観察教材の開発及び科学教育におけるラボシートの集積と流通に関する研究を行い、実験指導書と共にディスクファイルへの入力を進めている。4.教材開発グループは、実験研究グループと共同して、中型コンピュータとパソコンの接続により光ディスクファイルの遠隔地からの情報検索を可能にするシステムを開発・実施した。また、昭和61年度からの現職教師に対する情報教育に関するカリキュラムの充実化をさらに進めて、63年度は教育報基礎演習(2単位)を開設し、11の選択コースと演習用パッケージを開発した。ワープロ操作に関しては評価問題の試作開発も行った。5.実験研究グループは、学校現場との共同研究を通して、学級経営や授業(特に算数と生活科)の設計・実施、生活科の教材開発における教師の意思決定能力とそれを支える知識や情報の必要性を明らかにした。また、教育研究に必要とされる教師の思考能力の訓練を演習形式で試作した。6.本研究の最終年度は、3つのグループが連携して、情報機器を活用した現職教育システムの確立と最終報告書の作成を中心に行っていく。1.研究代表者のもとに、構想化検討グル-プと教材開発グル-プ、実験研究グル-プを組織し、研究活動を展開した。各グル-プの研究成果については、年4回程度の定例研究会において提案・協議し、最終成果報告書の作成に向けてまとめていった。なお、元年度からは、佐古秀一(実験研究グル-プ)が研究分担者として、片平克弘と久米弘が研究協力者として加わった。2.構想化検討グル-プは、これまでの情報化社会に対応する現職教育の構想に関する研究の成果をまとめた。
プラズマ処理によるキトサンをべースとする塞栓物質の開発と高機能化に関する研究

生体適合性の良い血液凝固促進剤の高機能化を目的とし、カニやエビの殻から獲られる天然ムコ多糖類のキトサンをプラズマで低温処理した。アンモニアプラズマを始めとして様々な条件で生成したプラズマをキトサンに照射した後、アミノ基等の官能基修飾効果を評価し、修飾率向上に関して検討した。またプラズマ処理したキトサンを用いた血液凝固試験では、凝固時間が半減する結果が得られ、凝固促進機能が向上することがわかった。本研究では、表面波プラズマを用いてキトサン表面を処理し、その表面特性を解析すると共に、血液凝固促進剤としての検討を行った。表面波プラズマによる改質処理は、放電ガス種を変えた二段階のプロセスで構成され、アルゴンまたは酸素プラズマにより、高分子主鎖の切断および結合子形成のための前処理をした後、アンモニア等のプラズマを照射しアミノ基の導入を行った。酸素プラズマによる前処理の後、ヘリウムーアンモニアプラズマで処理したキトサンの血漿カルシウム再加凝固時間は、Controlに対して55.2%に短縮しており、血液凝固特性が向上することがわかった。X線光電子分光法による表面解析結果によると、アミノ基等の窒素系官能基が増加しており、血液凝固特性に影響したと思われる。また、混合ガス(He-NH_3またはN_2-H_2)プラズマによる処理では、特定の混合ガス条件でNHラジカルの生成率を向上できたが、同時に生成される水素原子および水素ラジカルによりアミノ基が還元され、窒素系官能基の修飾率(N/C比)に顕著な違いはみられなかった。パルス変調プラズマによる処理では、200Hz程度の低周波でマイクロ波を駆動したときに、N/Cが向上する結果が得られた。これらの結果は、高エネルギー粒子、中性ラジカルおよび水素原子による還元を独立して制御することの重要性を示しており、高速バイポーラ電源により高分子膜に入射するイオンエネルギーを制御し、その効果を検討した。実験結果によると、低い結合エネルギーで結合した末端基から脱離が進行し、バイアス電圧により官能基を修飾する平均的な結合サイトを制御できる可能性があること、またサンプルへのバイアス電圧を0-200Vの範囲で変化させても、アセチル基に由来するN-C=0比の変化は小さく、アミノ化率向上の妨げとなっていることがわかった。前年度の結果において、未処理のキトサンに比べ、低温プラズマ処理じたキトサンでは、血液凝固剤としての特性が向上し、凝固に要する時間が半減することがわかった。これらの効果をより詳細に検討すると共に、プラズマ処理におけるイオン・中性活性種の影響および発光の影響を分離し、官能基修飾・改質におけるメカニズムを考察することで、多糖類の分子構造制御の可能性について検討した。分子構造は、X線光電子分光法(XPS)により最表面を解析した。アミノ基修飾に有効と思われるアンモニアプラズマでキトサンを処理した場合、分子構造の変化に最も影響するのは、水素イオンであり、側鎖のOH基の減少を示す結果が得られた。イオンエネルギーが低い領域では、OH基の還元・脱離が支配的な反応として進行し、分子を構成する酸素比は減少する。さらに、イオン加速のためのバイアス電圧を増加させると炭素同士の結合が切断され、バイアス電圧が100V以上になると、糖骨格への影響が顕著に現れた。また、プラズマ発光における真空紫外光の影響を真空紫外分光器により評価した。アンモニアプラズマでは、真空紫外領域において発光スペクトルは観測されるものの、分子構造への影響は小さかった。しかし、窒素プラズマでは、アンモニアプラズマに比べ約4倍の強度の発光が観測され、10分間のプラズマ照射によりキトサンの分子結合への影響が確認された。なお、両プラズマ発光における可視光が分子構造に及ぼす影響はほとんど無かった。さらに、医療用ポリマー表面へ血液凝固阻止作用をもつヘパリンの固定化とプラズマ処理の効果についても調べた。なお、ヘパリンは、キトサンと同じ多糖類であるが、側鎖の官能基により血液凝固に関わる特性は全く異なる。解析結果によると、プラズマ処理により修飾したアミノ基の量に比例してヘパリンの固定化量が増加していることがわかった。
単一生細胞内ミトコンドリア質量分析法の開発とミトコンドリオミクスの実現

生きている1個の細胞内に存在するミトコンドリアを選択的に採取し質量分析する方法を開発し、ミトコンドリアに局在する代謝物を網羅的に解析するミトコンドリオミクスを実現する。本本補法により実現したミトコンドリオミクスをがん細胞に適用し、がん細胞の主要代謝物の詳細な代謝動態を解明し、病態解明や治療法や診断法の開発へと繋げる。
iPS細胞を用いたケミカルバイオロジーによる新たな血管新生機構の解析

iPS細胞を用いた化合物スクリーニングを行い新たな血管作用物質の探索を目指した本研究は完全に遂行するにはいたらなかった。理由として、昨年度までにスクリーニングに使用できるiPS細胞を用いた3次元的血管分化誘導法の樹立はなされていたものの、複雑な分化誘導系を用いていたために、誘導効率が一定でないこと及び3次元的血管構造の定量的評価法の構築が難しいなどの問題が存在した。そのため、スクリーニング系としての安定性が担保できず、実用にはいたらなかった。上記の不安定なスクリーニング系を用いて、いくつかのライブラリーを実際に検討を行ったが、陽性と思われるような反応が認められなかった。代用法として、2次元的な誘導法を用いてみたが、血管構造の評価が難しく、またポジティブコントロールがないことなどから、スクリーニング系としての応用は不可能であった。しかし、本年度は心筋分野でのiPS細胞を用いた成果が得られた。これは、免疫抑制剤であるサイクロスポリンAを分化誘導過程に添加することで、従来の方法に比べ、マウス・ヒトiPS細胞から効率的に心筋細胞を誘導できることを発見した。(Fujiwara et al. PloS One,2011)。この論文において、私はマウスiPS細胞の分化誘導に関する実験を担当し、論文発表に大きく貢献を果たした。iPS細胞の検討>本研究申請時に使用を予定していたiPS細胞だけでなく、由来組織、遺伝子導入法、必要導入遺伝子数の異なるiPS細胞のラインが樹立されてきた。そこで、本研究に用いる最適なラインの検討を行った。分化効率や品質管理を検討した結果、当初用いていた皮膚由来4因子のiPS細胞を用いる事とした。動物モデルの構築>腫瘍移植による血管新生の動物モデルの構築を行った。ヌードマウスの皮下にC6細胞株を移植し、5日間移植した腫瘍を成長させた。その後、恒常的にRFPを発現するiPS細胞株より分化誘導した血管細胞(血管内皮細胞と血管壁細胞を含む)を腫瘍の近傍に経注射的に移植した。2B後に移植腫瘍を回収し、凍結切片を作製ののち免疫染色を行った。その結果、移植された血管内皮細胞、壁細胞は腫瘍の新生血管への貢献が認められた。これらの事から、血管新生の動物モデルを構築するとともに、移植されたiPS細胞が成体の血管新生に貢献できることを示した。血管作用化合物のスクリーニング>研究計画書を提出した段階では、iPS細胞からの3次元培養によるスクリーニングを予定しており、実際に基盤技術の構築には成功していた。しかし、実際に化合物スクリーニングに用いる検討を行ってみたところ、いくつかの問題が見られた。サンプル調整の煩雑である点、結果が出るまでに日数を要する点、効率的客観的評価が難しい点、必要な化合物量多い点などである。検討を重ねた結果、2次元培養による血管内皮細胞誘導効率を比較し、その結果、有用性が認められた化合物については、3次元培養による検討も行う事とした。
超効率血管脳移行AAVベクターによるマーモセットでのin vivoノックアウト

・マーモセットのBBBを超効率で突破するAAVベクター作出のため、Devermanらが開発したCREATE法を用いてAAVカプシドへランダムな7アミノ酸配列をQ588-A589の間に挿入した2017年度の実験では目的とする新規AAVベクターが得られなかったため、長さを変更したライブラリーを作製し、マーモセットへインジェクションすることでスクリーニングを行った。また、別のカプシド表面部位であり変異挿入候補部位である場所へのアミノ酸にランダム変異を加えたライブラリーのスクリーニングも行った。しかし、2018年度までにこれらの方法では、AAV9以上の効率でマーモセットBBBを突破するAAVベクターは得られなかった。・AAV-PHP.BとCRISPR-Cas9システムを組み合わせたノックアウト(KO)を試みた。マウスでのGrm1遺伝子をターゲットとした。AAVのパッケージングリミットの問題からsplit-Cas9システムを採用したことで、2種類のAAV-PHP.Bをマウスへ静脈投与した。2重感染が生じればKOされることが期待できる。さらに効率を上げるため、gRNAは3箇所をターゲットとしたgRNAを同時に発現するtriple-CRISPRシステムを用いた。Grm1は小脳に特に強く発現しており、KOによって運動学習が障害されることが予想されるため、ロータロッドテストによって運動学習の測定を行った。結果、運動学習に障害は観られなかった。サクリファイスし、小脳を免疫染色して脳内での発現を調べた結果、Cas9タンパク質は発現していたためAAV-PHP.Bとsplit-Cas9システムは正常に働いていたが、Grm1の発現低下は生じていなかったことが分かった。原因としてtriple-CRISPR用ソフトを使って設計したが、gRNAの認識が不十分な可能性が考えられた。平成29年度はマーモセットへ超効率血管脳移行AAVベクター(AAV-PHP.B)を静脈内投与し、脳内での発現をプロファイリングすることを目的とした。AAV-PHP.Bをマーモセット静脈内投与するだけで全脳的もしくは特定の細胞種特異的に遺伝子発現させることが可能となれば、遺伝子組換え動物の作出の代替技術となる可能があり、効率的な研究推進技術となることが期待される。そこで、強力なconstitutiveプロモーターであるCBhプロモーターでEGFPを発現するAAV-PHP.BもしくはAAV9ベクター(ネガティブコントロール)をマーモセット大腿静脈内へ5×10^13 vg/kgの力価で投与した。マーモセットはそれぞれ若齢メス(1.6歳齢)および高齢オス(7.2歳齢)を2頭ずつ用い、性別や年齢によって発現に変化が生じる可能性があるか検討した。結果として、AAV-PHP.BはAAV9ベクターと比較して中枢神経系での発現率に変化はなく非常に低率であることが分かった。神経細胞やグリア細胞への細胞種における発現率にも変化は無かった。神経系での唯一の違いは、AAV-PHP.Bは末梢神経系の後根神経節(DRG)の神経細胞へ高効率に発現できるということであった。まとめると、AAV-PHP.Bのマーモセットへの静脈内投与ではマウスのようにBBBを超効率に突破できず、遺伝子組換え動物のような高発現は得られないことが分かった。この結果を踏まえ、AAV-PHP.Bを作製したCREATE法を参考に、マーモセットのBBBを超効率で突破する新たな超効率血管脳移行AAVベクターの開発を行った。平成29年度中に開発できなかったため、平成30年度も引き続き開発を行う。研究実施計画にあったように、CBhプロモーターで発現するEGFPを載せたAAV-PHP.Bをマーモセットの大腿静脈に投与し、そのプロファイルを解析した。コントロールにAAV9ベクターを用いたところ、中枢神経系(脳・脊髄)での発現効率に違いは観察出来ず、大脳、海馬、小脳の神経細胞およびアストロサイトにおいて3%未満の感染・発現率しか観察できなかった。ただし、AAV-PHP.Bでは脊髄および延髄の上行性神経線維に強いEGFP発現が観察できた。末梢神経系のDRGニューロン由来の繊維であり、DRGを観察したところ神経細胞での強いEGFP発現が観察できた。これらの結果を論文として昨年度中にまとめ、出版された(Matsuzaki Y., et al. Neurosci Lett. 2018)。しかしながら、当初の計画にあったような細胞種特異的プロモーターのプロファイリングを行うことは不可能であったため、当初の計画を後回しにして、マーモセットのBBBを超効率で突破するAAV-PHP.Mの開発を優先させた。方法はAAV9ベクターからAAV-PHP.Bを開発したCREATE法を踏襲した方法で2度試したが、未だにマーモセットBBBを高効率に突破するAAVベクターは得られていない状況である。