hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アトピー性結膜炎における結膜上皮杯細胞の病態生理

我々はすでにアトピー性結膜炎に伴うドライアイにおいては、impression cytologyを用い、結膜杯細胞密度が低下する、杯細胞機能不全状態が原因であることを示す数々の報告を行ってきた。今回我々は杯細胞由来のMuc5ACの発現とアトピー性疾患の病態との関連を検討するため、アトピー性疾患を有しアレルギー性結膜炎(AKC)に角膜潰瘍を合併している7例7眼と、潰瘍のない13例33眼を比較した(男性14例、女性6例;平均年齢21.6歳)。これら症例に角膜知覚検査、シルマーテスト、涙液層破壊時間、生体染色、結膜のimpression cytology(IC),brush cytology(BC)を施行した。ICの標本にPAS染色とMuc5ACに対する免疫染色を行った。BCで得られた細胞にreal timePCRを行い、Muc5ACのmRNAの発現を調べた。角膜潰瘍眼では非潰瘍眼に比較して角膜知覚が低下し、涙液に量的・質的異常を認めた。角膜潰瘍眼のBCでは炎症細胞数が有意に増加していた。ICでは角膜潰瘍眼で角化の亢進、杯細胞の減少を認め、PAS陽性のムチンが豊富に採取されたが、Muc5ACは陰性であった。角膜潰瘍眼でMuc5ACRNA発現が低下していた。これらの結果から、アトピー性疾患例で角膜潰瘍の発症機序に炎症の存在、涙液の異常、Muc5ACの低下が関与していると示唆された。角膜潰瘍眼では結膜杯細胞由来のMuc5ACが減少し、他のムチンが分泌されている可能性を示していると思われた。さらにAKCの小児11例22眼と小児期発症の成人AKC5例10眼に上記の検査を施行した。成人AKC例では角膜知覚の高値、BUTの短縮、シルマーテストの低値、生体染色スコアー高値、BCでの炎症細胞数の高値、ICでは角化の亢進、杯細胞低値を認めた。小児期において、慢性に経過するAKCは亜急性に発症する。成人AKC群では、炎症とそれにともなう組織障害は強くなっており、疾患が遷延化した場合、より重症化する傾向があると考えられた。また、組織破壊は涙腺にも及んでいる可能性が示唆された。今後、同様な症例でRT-PCRにてMuc5ACだけでなく結膜上皮由来のMuc1、2,4の発現量を調べる予定である。我々はすでに、アトピー性結膜炎に伴うドライアイにおいては、impression cytologyを用い、結膜杯細胞密度が低下する杯細胞機能不全状態が原因であろことを示す数々の報告を行ってきた。我々は、次の課題としてアトピー性結膜炎における結膜杯細胞の病態生理を検討するために、羊膜上での結膜上皮細胞及び結膜杯細胞の培養系の確立を目指した。アトピー性角結膜炎患者より治療的乳頭切除術施行時に結膜サンプルを得て、結膜上皮細胞ならびに結膜杯細胞の培養に試みたところ、"結膜上皮細胞の培養に成功したのに対し、杯細胞の殆どが上皮化する"ということがわかった。我々は同時に、国立成育医療センター研究室免疫アレルギー研究部の協力を得て、正常結膜組織およびアトピー性角結膜炎患者結膜組織培養系で結膜上皮及び杯細胞由来のムチン分泌をGene Chip法にて調べたが、培養系でムチン分泌量が減り測定不可能な場合が多いということもわかった。また、Gene Chip法にて結膜正常組織及びアトピー性角結膜炎患者結膜組織でのムチン分泌の発現の違いについて比較検討を行った。アトピー性角結膜炎患者結膜組織では、結膜上皮由来のMuc4, Muc1及びMucAAの発現が正常結膜組織でのMuc4, Muc1及びMucAAの発現と比べ有意に高かった。しかし、杯細胞由来のMuc5ACの発現の比較検討を行ったところ、アトピー性角結膜炎患者結膜組織でのMuc5ACの発現は低下していることがわかった。今後まだ興味深い課題や実験が多く考えられるが、一つはReal Time PCR法にて正常結膜組織ならびにアトピー性角結膜炎患者結膜組織でのMuc5ACの定量を行うことを目指している。ちょうど花粉症の季節なので、Real Time PCRを行うためにアトピー性角結膜炎患者より結膜組織を採集している。また正常結膜組織及びアトピー性角結膜炎患者結膜組織でMuc5ACに関する免疫染色を行う予定である。R-PCRにてMuc5ACだけでなく結膜上皮由来のMuc4とMuc7の定量を行うことも検討していく。

角膜潰瘍眼では非潰瘍眼に比較して角膜知覚が低下し、涙液に量的・質的異常を認めた。角膜潰瘍眼のBCでは炎症細胞数が有意に増加していた。ICでは角膜潰瘍眼で角化の亢進、杯細胞の減少を認め、PAS陽性のムチンが豊富に採取されたが、Muc5ACは陰性であった。角膜潰瘍眼でMuc5ACRNA発現が低下していた。これらの結果から、アトピー性疾患例で角膜潰瘍の発症機序に炎症の存在、涙液の異常、Muc5ACの低下が関与していると示唆された。角膜潰瘍眼では結膜杯細胞由来のMuc5ACが減少し、他のムチンが分泌されている可能性を示していると思われた。さらにAKCの小児11例22眼と小児期発症の成人AKC5例10眼に上記の検査を施行した。成人AKC例では角膜知覚の高値、BUTの短縮、シルマーテストの低値、生体染色スコアー高値、BCでの炎症細胞数の高値、ICでは角化の亢進、杯細胞低値を認めた。小児期において、慢性に経過するAKCは亜急性に発症する。成人AKC群では、炎症とそれにともなう組織障害は強くなっており、疾患が遷延化した場合、より重症化する傾向があると考えられた。また、組織破壊は涙腺にも及んでいる可能性が示唆された。今後、同様な症例でRT-PCRにてMuc5ACだけでなく結膜上皮由来のMuc1、2,4の発現量を調べる予定である。
生活財の管理の外部化に関する基礎調査

生活財の保有の増加や限られた住空間に伴い、レンタル用品や貸倉庫・トランクルームを利用する家庭がみられるようになっている。生活財保有や使用にあたっての生活財の管理を考えていく上で、住戸外の施設・設備がこれをどの様に補完していくことが必要であるのかを、レンタル用品利用と貸倉庫・トランクルーム利用の点から明らかにした。大都市(東京・大阪)圏と地方都市(広島)において、業者への聞き取り調査と戸建て、集合住宅居住の主婦またはそれに代わる人を対象としたアンケート調査を行った。業者調査からレンタル用品、トランクルーム共に、一般家庭の利用には利用期間が短く、再来性が少ない利用と季節用品や非日常的な生活財の利用がみられる。そして、利用者の信用や利用上のマナーが課題となっている点が明らかになった。アンケート調査からは次のような利用意識と利用実態を明らかにした。(1)レンタル用品やトランクルームはよく知られるようになっているが、利用経験は少ない。そして、利用経験はレンタル用品の方が多い。両者共に抵抗感は少ない傾向である。(2)レンタル用品の利用希望時は冠婚葬祭の儀式の時、レジャーや旅行の時であり、海外旅行や単身赴任・下宿時の利用が2割みられる。一方、トランクルームでは新築・増改築時に家具一式の預入を、また未使用品や季節用品の預入を希望している。いずれも、業者調査と同様に、期間を限った、再来性のない場合の利用希望が多い。(3)利用希望条件は、レンタル用品では手入れの不用さ、置き場所のなさ、非日常性や経済性であるが、トランクルームでは経済性、業者の信用、安全性や利用のしやすさが上位にあがり、生活財に対する思いの違いが表れている。(4)地域特性や住宅タイプ特性は利用品や利用希望品に現れている。生活財の保有の増加や限られた住空間に伴い、レンタル商品を利用する家庭がみられるようになっている。生活財保有や使用にあたっての生活財の管理を考えていく上で、住戸外の施設、設備がこれをどの様に補完していくことが必要であるのかを、レンタル商品利用の点から明らかにした。大都市(東京・大阪)圏と地方都市(広島)における業者への聞き取り調査を行い、レンタル商品の利用はベビ-用品や旅行用品等の使用期間が短く、限定された品目で多く、同一品目の再来性は少ない、また、管理にあたっては衛生性や安全性を重視していることが明らかとなった。一方、関東・関西・広島圏の戸建て、集合住宅居住の主婦またはそれに代わる方を対象としたアンケート調査を行い、次のような利用意識と利用実態を明らかにした。(1)8割以上が知っている品目は貸衣裳、貸ベビ-用品、貸音響機器や貸ベッドあり、利用経験は貸衣裳で4割である。利用品目は、地域、住宅タイプや年齢による特性がみられる。(2)レンタル商品の利用時は冠婚葬祭の儀式の時、レジャーや旅行の時をあげ、海外旅行や単身赴任・下宿時の利用が2割みられることから、非日常的な住戸外の活動や儀式に伴い用いられている。(3)利用に対する評価は手入れの不要さ、置き場所のなさ、日常での必要性のなさ、経済性や使用期間が限定されていることに対して高く、店舗の近接性、利便性、条件の適切性については低い傾向である。(5)利用するは3割強、利用に抵抗がないは7割強であり、利用に対して抵抗感は少なくなっている。しかし、抵抗がある場合の理由は他人が使ったものに対する拒否感や衛生性に対する疑問である。このような業者と主婦に対する調査から、レンタル商品の特性や利用に対する実態と課題を明らかにすることができた。次年度は生活財保管施設利用の場合から、収納空間の外部化の現状と課題を明らかにする。

生活財の保有の増加や限られた住空間に伴い、貸倉庫・トランクルームを利用する家庭がみられるようになっている。生活財保有や使用にあたっての生活財の管理を考えていく上で、住戸外の施設、設備がこれをどの様に補完していくことが必要であるのかを、貸倉庫・トランクルーム利用の点から明らかにした。大都市(東京・大阪)圏と地方都市(広島)における業者への聞き取り調査を行い、一般家庭の利用には新築・増改築時に家財一式を預け、利用期間が短く、再来性が少ない利用と個別生活財を長期にわたって預ける利用がみられることや業者からは利用者の信用や利用上のマナーが課題となっている点が明らかになった。一方、東京・大阪・広島圏の戸建て、集合住宅居住の主婦またはそれに代わる人を対象としたアンケート調査を行い、次のような利用意識と利用実態を明らかにした。(1)トランクルームの知名度は9割弱であるが、利用経験者は少なく1割弱であり、レンタル用品に比べて利用率は低い。利用に抵抗がないのは6割強で、抵抗感は少ない傾向である。(2)利用希望品は家具・贈答品等の未使用品や冷暖房機器・スポーツ用品等の季節用品で4割強みられ、日常生活で必要とするものについては少ない傾向である。しかし、新築・増改築時等の期間を限った再来性のない場合には利用を希望している。(3)利用希望条件としては利用価格、業者の信用、管理の安全性や利用のしやすさが上位にあがっている。(4)収納や置き場所に困っているものとしては、節句人形・オフシ-ズンの衣服・布団が5割あり、季節用品の置き場所の確保の困難さが窺える。(5)地域特性や住宅タイプ特性は利用希望品に現れている。利用経験者は利用条件の特性が現れている。このような業者と主婦に対する調査から、貸倉庫・トランクルームの特性や利用に対する実態と課題を明らかにすることができた。
ディジタルホログラフィーによる3次元音場のリアルタイム可視化技術

ディジタルホログラフィーによる音場計測技術を提案し,光による非接触な音声情報の記録・再生と音場の時空間伝搬の様子を可視化することに成功した。はじめに, 440 Hzの音叉を記録し,空間中のある1点の時間的位相分布を再構成することで音声情報を再現することに成功した。また,人の音声情報の再現にも成功した。次に,音場の時空間伝搬の可視化に向けて縮小光学系とマルチビームによる2つの方法を開発し,観測領域を拡大した。本年度は、ディジタルホログラフィーによる音場の3次元計測が可能であることを実証するために実験系を構築し、原理検証実験を行った。音声データの再現が可能であることを実証するために、マイクを用いた信号データとの整合性を調べ、提案手法の有効性を検証した。以下に成果の詳細を説明する。音場3次元計測のためのディジタルホログラフィー計測システムの構築では、オフアクシス型の干渉計であるマッハ・ツェンダー型干渉計を構築し、片側の光路中に発話することで音声情報の干渉計測を行った。光源に波長532nmのNd:YVO4レーザー第2高調波を用いた。物体光の光路中に音叉または発話により3次元音場が生じる。この音場による空気の疎密波は物体光の位相変化を引き起こす。この位相変化を参照光と干渉させて、干渉強度分布をイメージセンサで記録する。記録された干渉画像をイメージセンサの位置から光逆伝搬計算を行うことで、音叉または発話により乱された領域の位相分布が再構成され、音場分布を可視化することができる。実験では、512x512画素、2000フレーム毎秒のイメージセンサを用い、440 Hzの音叉と人が発する母音の音声記録と再現を行った。その結果、音叉では440.4 Hzの音声データを再現することに成功した。また、人の音声データでは、周波数領域での音の特徴を表す第1、第2フォルマントに関してマイクロフォンとディジタルホログラフィー再生で良い一致を得た。これらの研究成果は、アメリカ光学会の論文誌Optics Lettersに掲載され、2014年11月の月間ダウンロードランキングで4位となった。また、Nature PhotonicsにHighlightsとして取り上げられた。本研究では、音場の3次元伝搬の様子をリアルタイムに可視化する計測技術としてディジタルホログラフィーを用いることを提案し、その実証実験を行った。昨年度は、音場計測を行い、時間的位相分布から音声情報の再構成に成功したが、計測範囲が8 mm角程度であり、音場の空間的な流れの可視化には至っていなかった。本年度は、音場計測における周波数特性の実験的検証と、計測範囲を拡大するための縮小光学系の導入及びマルチビームを用いた空間分割記録の2つの項目を検討した。はじめに、ディジタルホログラフィーによる音場計測技術を評価するために、音場の周波数特性を検証した。その結果、音の大きさと周波数に関して定量的計測が可能であることを実験的に示すことに成功した。しかしながら、周波数500 Hzを境にして計測感度が減少することを確認した。この原因を解明するためには、高周波側での測定を追加し、詳細な検証が必要である。次に、音場の空間的な可視化を行う音場イメージングに向けて観測領域の拡大について検討した。昨年度に構築したシステムでは、観測領域がイメージセンサーの大きさで制限され、計測範囲が狭い(8×8 mm)という問題があった。この計測範囲では、対象とする音の波長は長く(440 Hzの場合で波長は77 cm)、音の空間的なふるまいを捉えることは難しい。観測領域の拡大では縮小光学系の導入とマルチビームによる2つの方法を検討した。縮小光学系においては計測範囲を縦横ともに約3倍に拡大することができた。またマルチビームによる観測領域拡大では、2地点同時計測により、約26.95 cm離れた位置での位相計測から音場が伝搬する様子の可視化に成功した。以上の結果より、ディジタルホログラフィーを用いた音場イメージングの実験に成功し、さらなる領域拡大によりメートルサイズの空間における音場の流れを可視化することが可能になる。本申請研究では、2000フレーム毎秒(2kHz)の高速イメージセンサで音の疎密波を位相変化として取得し、3次元分布再生により人の発する3次元音場をリアルタイムで表示する技術を開発することを目的としている。計測する音場の広さとして、ヒューマノイドロボットの発音機構の設計などで必要な数cmオーダーのスケールから音楽ホールなどの数十mオーダーのスケールまでの音場分布を正確に計測する技術の基礎を確立することが最終的な目標である。平成26年度の実績では、ディジタルホログラフィーを用いた位相計測により音声データの再現に成功し、母音の音素認識に向けて周波数空間の特徴であるフォルマント情報を得ることに成功した。

また、リアルタイム表示に向けてもGPUを用いて1秒間隔で位相分布を再現するシステムを構築した。しかしながら、音場データの大きさとして8mm角と狭い領域が計測されたのみであるため、おおむね順調に進んでいるとした。計測光学本研究の最終目標としては、ヒューマノイドロボットの発音機構の設計などで必要な数cmオーダーのスケールから音楽ホールなどの数十mオーダーのスケールまでの音場分布を正確に計測する技術の基礎を確立することである。そのため、縮小結像光学系を導入し、はじめに3-5cm角程度の領域の音場計測と再現ができることを確認する。次に音の進行方向を可視化するためのオプティカルフローをリアルタイムイメージすることや、壁での音の反射の様子を可視化する実験を行い、本手法の有用性を検証する。また、シミュレータを構築し、実験結果との比較や音場3次元計測に向けた計測装置のアレイ化に対する指針を得る。
助詞とイントネーションの構成意味論：形式意味論的および脳科学的アプローチ

また、推量を表す文末モダリティ「だろう」と疑問文との共起関係をInquisitive Semanticsを用いて分析した論文をThe 25th Japanese/Korean Linguistics Conferenceで発表した。29年度が最終年度であるため、記入しない。
大域的な挙動理解に基づく自律最適化機能を備えた相互結合網の研究

本研究は,大規模並列計算機システムでの相互結合網を主たる対象とし,システムの挙動を第三者的に観測する機能を備えることで全体として最適な制御を行うことを可能にすることを目的としている.並列プログラムの実行は,各ノードでの計算とノード間の通信によって成り立つことから,ノードでの挙動理解および最適化の技術,ノード間での通信の挙動把握と最適化の技術の2つの方向から幅広い視野により検討を行った.前者については,先行研究での成果である「メタレベル計算原理」の具体化のための検討を進めた.具体的には,(1)プロファイリング方式の検討(ソフトウェア/ハードウェアによる手法の検討および有効性の懸賞),(2)種々の最適化方式についての基礎検討,(3)投機を含むマルチスレッド化方式の検討(マルチスレッド化手法,投機的マルチスレッド実行手法)である.後者では,まず,先行研究にて提案した(4)準大域的な情報を用いた相互結合網ルーティング方式Gross-Line,(5)耐故障性を備えた計算グリッドシステムEagleを,それぞれ完成させた.また,(6)前期(4)を更に耐故障性の観点から発展させたFault-Tolerant Cross-Lineを提案し基礎的な有効性を確認した,さらに,(7)自律的な制御機能の考え方をP2Pシステムに適用したシステムの提案も行った.また本研究の中心テーマである「挙動理解」の検討過程から,(8)物理学(統計力学)および基礎情報理論の考え方を導入するアイデアの発想に至った.プロセッサの内部/外部挙動,相互結合網の大域的な挙動のそれぞれを「エントロピー」の指標によって数値的に表現するものである.本研究では相互結合網への適用を検討し,基礎的な諸性質を明らかにしたほか,その工学的応用として新しい相互結合網制御手法を提案した.本研究は,大規模並列計算機システムでの相互結合網を主たる対象とし,システムの挙動を第三者的に観測する機能を備えることで全体として最適な制御を行うことを可能にすることを目的としている.並列プログラムの実行は,各ノードでの計算とノード間の通信によって成り立つことから,ノードでの挙動理解および最適化の技術,ノード間での通信の挙動把握と最適化の技術の2つの方向から幅広い視野により検討を行った.前者については,先行研究での成果である「メタレベル計算原理」の具体化のための検討を進めた.具体的には,(1)プロファイリング方式の検討(ソフトウェア/ハードウェアによる手法の検討および有効性の懸賞),(2)種々の最適化方式についての基礎検討,(3)投機を含むマルチスレッド化方式の検討(マルチスレッド化手法,投機的マルチスレッド実行手法)である.後者では,まず,先行研究にて提案した(4)準大域的な情報を用いた相互結合網ルーティング方式Gross-Line,(5)耐故障性を備えた計算グリッドシステムEagleを,それぞれ完成させた.また,(6)前期(4)を更に耐故障性の観点から発展させたFault-Tolerant Cross-Lineを提案し基礎的な有効性を確認した,さらに,(7)自律的な制御機能の考え方をP2Pシステムに適用したシステムの提案も行った.また本研究の中心テーマである「挙動理解」の検討過程から,(8)物理学(統計力学)および基礎情報理論の考え方を導入するアイデアの発想に至った.プロセッサの内部/外部挙動,相互結合網の大域的な挙動のそれぞれを「エントロピー」の指標によって数値的に表現するものである.本研究では相互結合網への適用を検討し,基礎的な諸性質を明らかにしたほか,その工学的応用として新しい相互結合網制御手法を提案した.本研究は大規模並列システムでの相互結合網を主たる対象とし、システムの挙動を第三者的に観測する機構を持つことで全体として最適な制御を行うことを目標としている。並列プログラムは、各ノードでの計算と、ノード間の通信により成り立つことから、ノードでの挙動把握技術、ノード間での通信の技術の2つの方面からの検討を行った。前者については、プロファイリング技術の検討、マルチスレッド化技術の検討、また、投機手法についての検討を進めた。後者については、まず、本研究がベースとしているCross-Line方式の詳細検討を進めた。他の方式との比較を行ったほか、最適な設計パラメータを求めるための基礎評価や、転送制御の特徴を表すため結合網の内部状態を可視化を行った。その結果、Cross-Lineは系内が局所的に輻輳している状況で良好な性能を出すことがわかり、本研究の大きな目的である大域的な挙動理解に近づくことができた。Cross-Lineについては、転送パターンとの適合性の検証等を中心に改善を検討していく。さらに、ノード内の計算挙動・ノード間の通信挙動の把握を一元化して行うことが肝要であるとの認識に至り、実験・評価環境の構築に着手した。既往のツールは本研究の目的に適合したものがなく、複数のVLIWプロセッサを相互結合網で接続する形態のシミュレーション環境を目指す。また、広域通信を伴うシステムにおける問題も扱った。システムのスケーラビリティを確保するために、情報の分散配置と効率的な収集を行う通信系を考案しFONetとして提案した。また、巨大システムに伴う信頼性の問題の解決を図ったGrid向けシステムEagleの提案を行っている。これらの研究の成果は、2編の学協会誌論文、5編の国際会議論文、2編の国内シンポジウム論文(1編は査読付き)、ほか、14編の口頭発表論文として公表している。

本研究は,大規模並列計算機システムでの相互結合網を主たる対象とし,システムの挙動を第三者的に観測する機構を備えることで全体として最適な制御を行うことを目標としている.並列プログラム,各ノードでの計算とノード間の通信とにより成り立つことから,ノードでの挙動把握および最適化の技術,ノード間での通信の挙動把握と最適化の技術の2つの方面からの検討を行った.前者については,プロファイリングを前提とした最適化手法を用いた詳細な定量的評価を行った.またプロファイリングを低コストで行うための機構について検討し,シミュレータおよび一部FPGAを用いた実装評価まで行った.さらに現実的な投機方法について検討した.後者については,相互結合の状態を大域的に把握し最適に制御するためには,その前提となる輻輳のメカニズムを明確化が必要であることを明らかにした.そこで,新たにセルオートマトンの手法を導入し,輻輳メカニズムを解明した.複雑な相互結合網を簡略化することで輻輳の発生・成長・消滅に関する本質的かつ基本的な知見を得た.さらにエントロピーを指標とする概念を導入し,輻輳制御のための手法を検討し新しい制御手法を創出した.関連して,ノード内・ノード間の動作を正確に模擬するためのシミュレータの開発を進め,単一VLIWプロセッサの基本部分を完成するとともに,並列化にあたっての基本的な検討を行った.また,本研究の応用的な側面として,広域通信を伴う通信系を持つGrid,およびPeer-to-peerシステムの検討を行った.Gridでは,耐故障性を実現するためのチェックポインティングに関して,通信状況の正確な定性的・定量的性質を明らかにした.Peer-to-peerシステムでは前年度提案のFONet方式について包括的な検討・評価を行い,最良な手法を具体的に明らかにした.これらの研究の成果は,編の学協会誌論文,編の国際会議論文,ほか編の口頭発表論文として公表した.本研究は,大規模並列計算機での相互結合網を主たる対象とし,システムの挙動を第三者的に観測する機構を備えることで,全体として最適な状態を得ることを目的としている.このために一貫して,各ノードでの挙動把握と最適化、ノード間での通信の挙動把握と最適化,の2つの観点から研究を進めている.相互結合網の大域的な挙動を理解するための基礎概念として,前年度に統計力学(熱力学)で多く用いられるエントロピーを導入した.本年度は,このエントロピーを相互結合網の大域的な挙動を表現する測度のひとつとして定義し,そのうえで,(1)ひとたび輻輳状態が拡大すると相互結合網の様相が大きく変わること,それは物理学での相変化に相当する事象であること,を明らかにした.また,結合網の輻輳状態とエントロピーとの関係に関して得られた知見をもとに,(2)結合網のエントロピーの値の変化により輻輳の発生を検知し結合網を効果的に制御する「エントロピー・スロットリング」手法を考案し,その有効性を明らかにした.さらに,(1),(2)の導出に使用した技法を発展させ,(3)相互結合網の準大域的な挙動把握から輻輳発生のメカニズムを明らかにする試みを行った.また,前年度の継続として,準大域的制御を行うCross-Line方式に耐故障性を加えた耐故障Cross-Line方式をまとめ,有効性を検証した.
ヘパラン硫酸Nスルホトランスフェラーゼの基質認識機構の解明

ヘパラン硫酸は細胞表面に存在して、細胞増殖因子、酵素、プロテアーゼインヒビターなどさまざまな生理活性タンパク質と結合しその活性制御に関わる一方、細胞外マトリックス中にも存在して、細胞の係留、生理活性タンパク質の保持、物質透過の制御などの機能にも関与し、重要な役割を果たしていることが知られている。このヘパラン硫酸分子を作り出すメカニズムの解明は、その生理的役割を理解する上で必須の課題である。特に、硫酸基の割合とその位置が、多様な生理的な役割を決めており、硫酸基転移の制御こそがヘパラン硫酸の機能制御の役割を担っている。そこで、この反応を担っている酵素の内の一つ、ヘパラン硫酸Nスルホトランスフェラーゼの反応機構と基質特異性のメカニズムを明らかにすることを、本研究の目的とした。ヘパラン硫酸Nスルホトランスフェラーゼと硫酸基ドナーであるPAPSとの複合体結晶構造を決定した。この立体構造によって、Lys614、Glu642、Lys676、Lys833が硫酸転移反応に関わると考えられた。また硫酸基とGlu642の両方と相互作用できる位置に水分子が確認され、Glu642が脱アセチル化された基質のN位のアミノ基からプロトンを引き抜く触媒塩基の働きをしていると考えられた。また、ブリッジ酸素原子とLys614、Lys833は相互作用し、プロトンを与える触媒酸の役割をし、この硫酸転移反応を円滑に進めているのではないかと考えられた。ヘパラン硫酸Nデアセチレース/Nスルホトランスフェラーゼ(NDST1)は、線虫からヒトまで広く生物に存在し、ヘパラン硫酸の生合成過程において、硫酸基をその前駆体に転移する働きの第一段階に働く酵素である。NDST1が行う二つの反応(脱アセチル化と硫酸化)は,それぞれの酵素反応を担っているドメイン(デアセチラーゼ(DA)ドメインとSTドメイン)が行っていると考えられている。DAドメインは脱アセチル化反応を行い,その後STドメインが硫酸化を行う。硫酸基のドナーとして3'-ホスホアデノシン-5'-ホスホスルフェート(PAPS)が使われる。NDST1のC末側約半分がSTドメイン(NST1)のPAPS及び基質特異性を決めている立体構造的基盤を解明するのが、本研究の目的である。PAPSは反応後,3'-ホスホアデノシン-5'-ホスフェート(PAP)になるが、我々はすでにNST1-PAP複合体の結晶構造を報告してる。本研究において、NST1-PAPS複合体結晶を作成し、高輝度光科学研究センター(SPring8)のシンクロトロン放射光を用いて2.5Å分解能の回折データを収集することに成功した。現在、この立体構造の精密化を行っている段階にある。現時点においては、NST1のLys614とLys833がPAPSの硫酸基とリン酸基を結ぶブリッジ酸素原子と水素結合しうる距離にあることがわかった。このことは、酵素反応メカニズムにこれらの側鎖が直接働いていることを示唆する結果である。さらに結合水などの詳しい解析は、精密化の結果を待つ必要がある。基質との複合体については、6糖との複合体作成を何度か試みたが、成功にはいたらなかった。現在、基質としてより適切な10糖を用いて、基質複合体結晶を作成中である。

ヘパラン硫酸Nスルホトランスフェラーゼと硫酸基ドナーであるPAPSとの複合体結晶構造を決定した。この立体構造によって、Lys614、Glu642、Lys676、Lys833が硫酸転移反応に関わると考えられた。また硫酸基とGlu642の両方と相互作用できる位置に水分子が確認され、Glu642が脱アセチル化された基質のN位のアミノ基からプロトンを引き抜く触媒塩基の働きをしていると考えられた。また、ブリッジ酸素原子とLys614、Lys833は相互作用し、プロトンを与える触媒酸の役割をし、この硫酸転移反応を円滑に進めているのではないかと考えられた。
グローバル都市バンコクの階層構造と空間再編に関する実証研究

本研究の目的は、グローバル都市(バンコク)に注目し、都市のダイナミズム、内部構造と階層性を理論的、実証的に明らかにすることである。バンコク内格差の再編動向を、空間的な特徴も視野に入れながら分析している。その上で、アジアのメガ都市分析における新しい視角、アプローチに関しても検討を行った。本研究の成果は、第1に新興国のメガ都市、インフォーマリティや格差を巡るイシューや問題の構図の整理を行ったことである(『現代アジア経済論』有斐閣)などに成果の一部を反映)。第2に、バンコクの機能、地理的特徴の分析や政策分析など、メゾマクロレベルの分析を行った。バンコク、およびメガリージョンは、グローバルに展開されるバリューチェーンの結節点として機能し、タイの産業の大部分が集積しているが、一方で、地域間格差、都市内格差は2010年代に入りますます拡大をし続けている。災害管理などの都市運営では、地元の生活者のニーズよりも、グローバル都市の機能強化が優先される事態が生じ始めている。またインフォーマルな職種の都市空間からの締め出しや、ジェントリフィケーションが顕著に進み始めていた(「地域経済学研究」論文など)。一方では、インフォーマル経済従事者や低所得者層の社会保障制度への包摂の動きがあるものの(「東亜」論文など)、他方では、前述のような都市空間からの排除が同時に進んでいるのである。以上をふまえて、第3に他の研究プロジェクトと合同で大規模質問票調査を実施した。またインフォーマル経済従事者やスラムコミュニティの住民などに対するインタビュー調査なども行ってきた。マクロ統計データ(個票)分析と合わせて、これらの分析は継続中であり、最終的には単著にまとめたい。第4に、国内外の学会発表のみならず、ケルン大学(ドイツ)の研究者とアジアのメガ都市に関するワークショップシリーズを立ち上げ、理論の再検討を進めている。本研究は、グローバル都市バンコク(タイ)に注目し、都市のダイナミズム、内部構造と階層性を理論的、実証的に明らかにすることが目的である。バンコクは、国際的分業の生産拠点、アジア地域のハブとして中枢管理機能を担いながら発展してきたが、一方で、様々な都市問題にも直面している。本研究では、第1に、バンコクにおける階層構造の実態とその歴史的変化を、時間軸と空間軸を念頭に置きながら明らかにする。第2に、中間層や都市下層の社会的上昇の有無、その経路に関して、拡大しつつあるインフォーマリティ(Informality)の動向にも留意しながら、分析する。実証研究を通じて、拡大する経済格差や政治的対立の原因の解明、格差是正への道筋や新しい都市モデルの模索といった、今後の理論・政策的研究へとつなげる予定である。平成27年度は、マクロ分析(都市の内部構造、階層分析)、および地理的・空間的再編の動向に関する分析に着手した。具体的には、バンコク、および周辺に形成されているメガリージョンの機能と特徴、またバンコク内の階層構造を、各種マクロ統計、人口センサスなどを用いて分析した。明らかになったのは次の点である。第1に、かつて長年に渡って実施された地方への主要産業の分散化政策にもかかわらず、タイは顕著にバンコクと、その周辺地域に形成されたメガリージョンを中心に、国際的な生産ネットワークに結びつく形で発展してきた。メガリージョン(バンコク、および周辺11県)では、現在でも地域総生産の約70%が創出されている。第2に、バンコク内部は、中枢管理機能やサービスが強化され、グローバルな結節点としての機能が強化されつつある。また都市内格差が拡大しつつある現状が明らかになった(成果は、『地域経済学研究』にて近刊)。平成27年度は、グローバル都市バンコクの階層構造を理解するための準備段階として、各種マクロ統計を用いた分析を行った。人口センサスや地域経済に関する統計から主に1990年代以降の変化を明らかにした。1960年代以降の歴史的変遷については、概観したに留まったため、今後再検討予定である。また、バンコク内部の分析に関しては、所得階層などの分析が主になったが、労働市場の特徴や都市人口の動態をより把握する必要がある。個票の分析の可能性とあわせて、引き続き検討が必要である。バンコクは国際的分業の生産拠点、アジア地域のハブとして中枢管理機能を担いながら発展してきたが、一方で、様々な都市問題にも直面している。本研究では、第1に、バンコクにおける階層構造の実態とその歴史的変化を時間軸と空間軸を念頭に置きながら明らかにする。第2に、中間層や都市下層の社会的上昇の有無、その経路に関して、拡大しつつあるインフォーマリティの動向にも留意しながら、分析する。実証分析を通じて、拡大する経済格差や政治的対立の原因の解明、格差是正への道筋や新しい都市モデルの模索といった、今後の理論・政策的研究へとつなげる予定である。平成28年度の実績は下記の通りである。第1に、タイにおけるメガリージョンの形成と都市機能の変化に関する論文を刊行した。グローバルバリューチェーンの議論も留意しつつ、グローバル化が進展するなかで、タイの地域経済がいかに再編され、その中でバンコク、および周辺地域の機能(集積を含む)がいかに変わってきたか、そしてどのような課題を生んでいるのかを明らかにした。第2に、国家統計局やバンコク都庁より、バンコク内の階層構造を分析するのに必要な、第一次資料、各種統計を入手した。現在、分析を進めている。

第3は、質問票調査の準備として、バンコクにおいて、異なる階層に属する世帯を選び、インタビュー調査を実施した。居住地に関しても、都心、郊外など、異なる地域を選び、サンプル調査を行った。平成28年度は、都市内の機能の地理的分布、空間的特徴に関する調査・マクロ分析は予定通り進んだものの、ジェントリフィケーションと関わる個別の事例分析(再開発プロジェクトの動向や空間的再編についてなど)については、十分に調査できなかった。世帯訪問、準備調査は実施できたが、その準備と実施で出張期間を使い切ってしまった。平成29年度は、より長期な調査を、予定通り行いたい。本研究は、グローバル都市バンコク(タイ)に注目し、都市のダイナミズム、内部構造と階層性を理論的・実証的に明らかにすることが目的である。バンコクは国際的分業の生産拠点、アジア地域のハブとして中枢管理機能を担いながら発展してきたが、一方で、様々な諸課題に直面している。本研究では、第1に、バンコクにおける階層構造の実態とその歴史的変化を時間軸と空間軸を念頭におきながら明らかにする第2に、中間層や都市下層の社会上昇の有無、その経路に関して、拡大しつつあるインフォーマリティの動向にも留意しながら分析している。実証分析を通じて、拡大する経済格差や政治的対立の背景や、新しい都市モデルの模索といった、今後の理論的、政策的研究につなげる予定である。平成29年度は、第1に都市の労働市場とインフォーマリティの再編の動向に関するインタビュー調査を実施した。都市の再開発の活発化に伴い、2ー3年前から法律の改正や指導の増加によって、インフォーマル経済職種の活動領域が狭められるという動きが出てきている。そのため、政策の背景や実施状況に関する調査を実施した。第2に、居住空間に関しても、ジェントリフィケーションの展開やスラムの移転などが続いている。居住地の再編については統計分析、聞き取り調査に着手した。第3に、バンコクとの比較的視点を持ちながら、『現代アジア経済論』(有斐閣)において、「都市化するアジア」や、「インフォーマル化するアジア」の実態についての比較分析、および政策動向の整理を行い、2018年3月に出版した(編著者)。平成29年度は、政策主体へのインタビューなどの調査は進んだものの、当初予定していた質問票調査は次年度に繰り越すことになった。元々は、平成28年度に他のプロジェクトと合同で実施した予備調査、および大規模な質問票調査の結果をふまえて、追加で質問票調査を実施する予定であったが、平成28年度の分析がまだ途上であるためである。本研究の目的は、グローバル都市(バンコク)に注目し、都市のダイナミズム、内部構造と階層性を理論的、実証的に明らかにすることである。バンコク内格差の再編動向を、空間的な特徴も視野に入れながら分析している。その上で、アジアのメガ都市分析における新しい視角、アプローチに関しても検討を行った。本研究の成果は、第1に新興国のメガ都市、インフォーマリティや格差を巡るイシューや問題の構図の整理を行ったことである(『現代アジア経済論』有斐閣)などに成果の一部を反映)。
自己抗体とCLIP置換型Ii鎖ライブラリーを利用した再生不良性貧血自己抗原の同定

再生不良性貧血(再不貧)における新たな自己抗原を同定するため、造血幹細胞由来の蛋白を再不貧患者血清と反応させたところ、heterogenous nuclear ribonucleoprotein(hnRNPK)に対する抗体が同定された。この抗hnRNP抗体は自己免疫性再生不良性貧血(再不貧)で高頻度に検出されることが明らかになった。この抗体は再不貧患者の約30%に検出され、陽性患者では免疫抑制療法に対する反応性が、陰性患者に比べて有意に高かった。したがって本抗体は再不貧における免疫病態の良いマーカーと考えられた。再生不良性貧血の引き金となる自己抗原を同定するため.巨核球性白血病細胞株∪T-7のライセートを二次元電気泳動で展開し、輸血歴のない発作性夜間ヘモグロビン尿症(PNH)型血球陽性再不貧患者2例(両例ともシクロスポリン療法により、のちに寛解)と健常者の血清を用いてウェスタンブロッティングを行った。その結果再生不良性貧血患者血清によってのみ、65kDの特異的スポットが描出された。このスポットを切り出し、精製した蛋白を質量分析によって同定したところ、このスポットに相当する蛋白はheterogenous nuclear ribonucleoprotein (hnRNPK)であることが判明した。hnRNPK遺伝子のcDNAを用いてリコンビナント蛋白を作成し、この蛋白に対する患者血清中の特異的抗体の有無をELISA法により検討したところ、抗hnRNPK抗体は、PNH型血球陽性患者60例中18例(30%)、PNH型血球院生患者13例中3例(22%)に検出された。これまでにわれわれが同定した抗モエシン抗体、抗DRS-1抗体との関係をみたところ、何れの抗体価との間にも有意な相関が認められた。hnRNPK蛋白は、UT-7の外にK562、OUN-1などの骨髄性白血病細胞株が高発現していた。現在、骨髄CD34陽性細胞中のhnRNPK遺伝子発現レベルをreal time PCRを用いて検討中である。抗hnRNPK抗体は、以前に同定した抗モエシン抗体と同様に、慢性関節リウマチ患者血清中にも約30%の頻度で検出されることから、自己抗原に対する寛容の破綻という意味で、再生不良性貧血と慢性関節リウマチ患者の間には共通点があることが示唆された。また、hnRNPKとは別に、再生不良性貧血患者血清IgGによって強く認識される50kDa蛋白を新たに検出したため、現在質量分析を準備している。平成19年度の研究により、自己免疫性再生不良性貧血(再不貧)における新たな自己抗原候補としてheterogenous nuclear ribonucleoprotein (hnRNPK)を同定した。リコンビナントのhnRNPK蛋白を作製し、この蛋白に対する患者血清中の抗体の有無をELISA法により検討したところ、抗hnRNPK抗体は、PNH型血球陽性骨髄不全38例中13例(34.2%、再不貧10例、不応性貧血3例)、PNH型血球陰性骨髄不全患者53例中15例(30.6%、再不貧8例、不応性貧血7例)に検出された。抗hnRNPK抗体の存在は、これまでにわれわれが同定した抗モエシン抗体(r=.8318)、抗DRS-1抗体(r=0.7206)との間で有意な相関が認められた。抗hnRNPK抗体の有無を検索した49例(再不貧39例、不応性貧血10例)が抗胸腺細胞グロブリン(ATG)とシクロスポリンによる免疫抑制療法を受けた。抗hnRNPK抗体が陽性であった22例は全例が治療に反応して改善したのに対し、抗hnRNPK抗体陰性の27例での奏効率は37%であり、両群の間で免疫抑制療法に対する反応性に有意な差がみられた(P<0.005)。抗モエシン抗体、抗DRS-1抗体、抗hnRNPK抗体のうち、どれか一つでも陽性であった患者群における免疫抑制療法の奏効率は95.6%であったが、いずれも陰性であった患者群の奏効率は38.5%であった。これらの結果から、自己免疫性の再不貧においては複数の自己抗原に対する免疫寛容の破綻が生じており、これらの抗原に対する自己抗体の検出は免疫病態を診断する上で有用と考えられた。当初の研究計画では、新規に同定した自己抗原におけるT細胞レセプターリガンドを、CLIP置換型Ii鎖ライブラリーを用いて同定する予定であったが、同定した抗原蛋白が、造血幹細胞だけでなく多くの体細胞が発現しているhnRNPK蛋白であったため、当初の方針を変更し、PNH型血球陽性再不貧の姉妹発症例の骨髄中で抗原特異的な増殖を示すC8陽性T細胞クローンの対応抗原を、発現クローニング法を用いて同定しようとしている。現在T細胞のクローニングを終え、CD34陽性細胞からのcDNAライブラリーを作製中である。
内部電界を活用した強磁性金属/重金属構造のスピン軌道トルク

本研究の主題であるスピン軌道トルクとは、酸化物/強磁性体/重金属の超薄膜接合素子に面内電流を印加した際に強磁性層の磁化に作用するトルクのことであり、磁気メモリの新規書き込み技術として期待されている。スピン軌道トルクの起源の一つとして、強磁性層界面の有効的な内部電場に起因したラシュバ効果が提案されている。本研究では酸化物層に強誘電体を用いることで酸化物/強磁性体界面に巨大な内部電場を導入し、界面ラシュバ効果に由来したトルクの増大を図る。
地球観測衛星データを用いた地球システムにおける物質・エネルギー循環モデルの研究

地球システムにおける物質・エネルギー循環を解明するため,地球表層を大気圏・水圏・生物圏・岩石圏の四圏に区分し,炭素循環とエネルギー循環との間の相互フィードバック効果も考慮したグローバルなスケールの数理モデルを構築した。このモデルによる解析結果によれば,グローバルな陸域植生の純一次生産量は1920年以降増大傾向にあり,1980年代には10年間で1.3%程度の増加傾向であることが示された。一方,この物質-エネルギー循環モデルに制約条件を与えるため,地球観測衛星による時系列的なリモートセンシングデータの解析を行った結果,植生によるグローバルな純一次生産量は1980年代の10年間で24%程度の増加傾向が認められた。また,純一次生産量の地域的な変動傾向とその時間的な変化トレンドを解析したところ,北半球高緯度地域などにおける顕著な増加傾向と気温上昇との相関が見出された。さらに植生の時間変動についての解析結果を検証するために,愛知県名古屋市周辺などの幾つかのテスト地域を対象としてLANDSAT MSSやTMデータによるローカルな植生被覆の時間変化の解析も行い,地表被覆が実際に変化したことを確認した。これらの高い空間分解能の地球観測衛星データを用いて,物質・エネルギー循環において重要なパラメータである蒸発散や反射率などの解析も実施した。また,ローカルな現象を高い空間分解能で観測するため,TMよりも進んだ最新の高分解能多バンドイメージャASTERについて,その観測性能の評価を行い,観測性能要求を満足していることを確認した。ASTERデータは,ブラジルのアマゾン地域などのテストサイトにおいて植生被覆変化域の抽出に有効であることがわかった。実験室内においては,リモートセンシングデータの解析のための基礎情報となる様々な物質の分光特性データの収集を行った。地球システムにおける物質・エネルギー循環を解明するため,地表面状態と水循環との関係,人為的な二酸化炭素放出と吸収過程,大気透過率変化の地表面温度への影響などの素過程を検討し,各サブモデルを作成した。さらに地球を大気・海洋・地圏・陸域植生・腐植の5つのリザーバに分割したグローバルな炭素循環モデルを構築し,大気中二酸化炭素濃度や炭素収支の経年変動データを制約条件として最適パラメータの決定と感度解析を行った。その結果,グローバルな陸域植生の純一次生産量は1920年以降増大傾向にあり,1980年代には10年で10%程度の増加傾向であることが示された。AVHRR,TM,ASTERなどの地球観測衛星データの解析法の検討を行った。センサ劣化や衛星軌道変化などに起因する長期ドリフトの影響を取り除くため,無植生域と植生密集域を用いた植生指数の補正法を開発した。衛星データから抽出された植生指数の経年変化域について愛知県内のテスト地域で現地調査を実施し,植生などの地表被覆が実際に変化したことを確認した。補正を行った植生指標データに基づき,グローバルな純一次生産量の変動解析を行ったところ,10年で6%の増加傾向が認められた。今後,モデルによる結果との差異の究明を進める予定である。また,次年度に解析に用いる予定であるASTERデータの特性の検討も行った。一方,実験室内で分光反射スペクトルを取得するため,現有のフーリエ変換赤外分光器(FTIR)により可視・近赤外域でも測定が可能となるよう追加オプションの搭載を行った。この装置と野外用分光放射計により,植物の可視・近赤外域での分光反射率測定を行い,植物に特徴的な葉緑素による可視域での吸収と近赤外域での高い反射率を確認した。

このモデルによる解析結果によれば,グローバルな陸域植生の純一次生産量は1920年以降増大傾向にあり,1980年代には10年間で1.3%程度の増加傾向であることが示された。一方,この物質-エネルギー循環モデルに制約条件を与えるため,地球観測衛星による時系列的なリモートセンシングデータの解析を行った結果,植生によるグローバルな純一次生産量は1980年代の10年間で24%程度の増加傾向が認められた。また,純一次生産量の地域的な変動傾向とその時間的な変化トレンドを解析したところ,北半球高緯度地域などにおける顕著な増加傾向と気温上昇との相関が見出された。さらに植生の時間変動についての解析結果を検証するために,愛知県名古屋市周辺などの幾つかのテスト地域を対象としてLANDSAT MSSやTMデータによるローカルな植生被覆の時間変化の解析も行い,地表被覆が実際に変化したことを確認した。これらの高い空間分解能の地球観測衛星データを用いて,物質・エネルギー循環において重要なパラメータである蒸発散や反射率などの解析も実施した。また,ローカルな現象を高い空間分解能で観測するため,TMよりも進んだ最新の高分解能多バンドイメージャASTERについて,その観測性能の評価を行い,観測性能要求を満足していることを確認した。ASTERデータは,ブラジルのアマゾン地域などのテストサイトにおいて植生被覆変化域の抽出に有効であることがわかった。実験室内においては,リモートセンシングデータの解析のための基礎情報となる様々な物質の分光特性データの収集を行った。
MENDで拓く遺伝子治療への道：遺伝子の運び屋からナノマシンへ

パッチワーク法による新しいMEND構築方法を確立し一枚膜でコア粒子をパッケージする新しい方法を開発し、平均粒子径が25nm程度でゼータ電位が-40mV程度の構造体を得ることに成功し、P-MENDと命名した。D-MEND法と組み合わせることでPD- MEND(3枚膜構造)を構築したところ、市販の試薬より高い活性を示した。マイクロ流体デバイスを開発し、最小粒径30nmのMENDを作製することに成功した。一方でマイクロ流路作製についての検討し、ナノインプリント手法によりガラスマイクロ流路の量産が可能であることをしめした。また、シースフローと電場を利用したマイクロフリーフロー電気泳動デバイスの構造・分離条件の最適化を行い、MEND精製に適用することでMENDの定性的かつ定量的評価法を確立した。KALAペプチドを導入した脂質膜封入型ナノ粒子にがん抗原等をコードした遺伝子を封入することで、抗腫瘍活性を得ることに成功した。また、本粒子は細胞に対し免疫活性化効果を有することを示し、その機構に細胞質内DNAセンサーが関与することを示唆する結果を得た。酵素耐性RNAアプタマーの単離に世界で始めて成功した。Mt移行性ペプチドを搭載したMTS-MITO-Porterを構築し、生細胞内での選択的Mt送達システムを開発し、MTS-MITO-Porterは従来型MITO-Porterと比較してミトコンドリア移行能が飛躍的に上昇した。GAL4とVP16の融合蛋白質を用いる自己活性化システムを構築し、reporterプラスミドDNAの単独投与に比べて数十倍にルシフェラーゼ活性が上昇した。アンチセンスRNA (ASO)をMITO-Porterを用いて細胞Mtに送達し、ミトコンドリアmRNAを40%抑制し、さらに標的mRNAがコードする内因性Mtタンパク質の発現量が低下した。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。新規パッケージング法については、モノカチオニックデタージェント(MCD)を用いた新規パッケージング法により、1枚膜パッケージング法を確立した。さらに、バイセル(脂質ナノディスク)に着目し、負電荷を有するバイセルの調製法を確立することに成功した。ナノパッケジング法に関しては、MENDのパッケージングの評価を目的として、キャピラリーゾーン電気泳動と誘電泳動の原理に基づいた手法について検討した。核送達においては、機能性素子KALAをT-MENDに導入することにより、樹状細胞においてリポフェクタミンよりも高い遺伝子発現および抗原提示を実現した。KALAのスイッチ機能による遺伝子発現上昇は細胞内動態改善以外の要因であり、マイクロアレイを用いた解析の結果、KALAの発現促進にはSTATの活性化が関与している可能性が示唆された。核内動態制御においては、GAL4とVP16の融合蛋白質(activator)を用いる自己活性化システムを構築した。その結果、reporterプラスミドDNAの単独投与に比べて数十倍のルシフェラーゼ活性が観察された。このシステムにインスレーター配列を加えることにより、ルシフェラーゼ活性がさらに増強された。ミトコンドリア(MT)への送達においては、MITO-PorterによるMtマトリクス送達の可能性を検証し、MITO-PorterはMt低融合性キャリアよりも高い蛍光強度を示し、Mtマトリクス送達が可能である事が示唆された。ミトコンドリアへの特異的送達のメカニズム解明を目的とし、純化したミトコンドリア内外膜標品の調製とそのキャラクタリゼーションを行った。ミトコンドリアを標的とするアプタマーの探索においては、MTの単離法を確立し、さらに、化学修飾RNAライブラリーの調整法を確立した。その結果、ライブラリーの回収に成功し、本方法でセレクション可能であることが示された。H23年度は、多重膜MENDの外膜組成として、pHに応答性、かつ、細胞内の還元環境下で切断される新規脂質(SS-cleavable pH-activated lipid-like materials ; Palmss)を合成した。本脂質は、従来のpH依存的カチオン性脂質DODAPと比較して高い遺伝子発現を誘起した。並行して、負電荷バイセルを調製し、正電荷siRNAナノ粒子表面へパッチワーク様に静電結合させ、一枚膜MEND(P-MEND)の構築に成功した。京大理(藤吉教授)の極低温電子顕微鏡観察により、P-MENDが一枚膜構造であることを確認した。NanoPackagingに関しては、シースフローによるMEND溶液の集束と、フリーフロー電気泳動を用いたマイクロチップを開発した。MT標的型DDSの機能評価に関しては、DF-MITO-PorterがMT選択的・効率的な分子送達が可能となった。また、ハイドロダイナミクス法を利用した骨格筋MTへの核酸送達にも成功した。一方で、ミトコンドリアに送達させたタンパク質や核酸の機能を解析するために、[35S]Metを用いてタンパク質の標識方法を確立した。また、ミトコンドリア標的RNAアプタマーのセレクションに成功し、単離ミトコンドリアに対して強く結合することを確認した。機能性核酸の設計については、自己活性化システムの(1)内在性蛋白質reporterへの変更、(2)GAL4-内在性転写因子のactivatorとしての利用、(3)miR142-3p標的配列のactivatorへの導入を行い、silencingは外来遺伝子産物に対する免疫反応以外の未知の要因によって誘発されることを明らかとした。