hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
抗TIM-4抗体の抗炎症作用メカニズムの解明と臨床研究に向けた基盤構築

ヒト関節リウマチのモデルであるタイプIIコラーゲン誘発性関節炎マウスにおいて、抗TIM-4抗体を関節炎発症後や数十日経過した重篤の状態から投与した場合でも、有意な治癒効果が認められた。その作用機序として、T・B細胞非依存性の抗コラーゲンカクテル抗体誘発性関節炎マウスに抗TIM-4抗体を投与した際にも、治癒効果とともに関節内の炎症性サイトカインTNF-α、IL-6、IL-1βの産生低下が認められたことなどから、抗TIM-4抗体はTIM-4とマクロファージや破骨細胞などの炎症性細胞に発現するLMIR5との相互作用を阻害して抗炎症作用をもたらしていると考えられた。本研究は、抗TIM-4抗体の抗炎症作用機序とTIM-4分子の病理的機能を明らかにするとともに、将来の臨床研究に向けた基盤を構築するため、主に以下の4点について研究を進めている。1)抗TIM-4抗体の抗炎症作用のメカニズムの解明2)各種免疫疾患モデルマウスに対する抗TIM-4抗体投与の治癒効果の検討3)可溶型soluble TIM-4 (sTIM-4)の遊離メカニズムの解明4)抗ヒトTIM-4抗体の作製と患者検体のsTIM-4検出このうち1)抗TIM-4抗体の抗炎症作用のメカニズムについて、関節炎モデルマウスのコラーゲン誘導関節炎マウスとコラーゲン抗体誘導関節炎マウスを用いて以下のことを明らかにした。抗TIM-4抗体はT細胞、B細胞には作用せず、マクロファージから分泌される炎症性サイトカイン(IL-6, TNF-α, IL-1β)の産生抑制に働き、破骨細胞の分化成熟と骨破壊機能をも抑制させた。以前、山西らを中心に、TIM-4はペア型免疫グロブリン様レセプターであるLMIR5と結合する事を報告したが、機能・役割は不明であった。これらのマクロファージと破骨細胞はともにLMIR5を細胞表面に発現しており、関節炎においてLMIR5に何らかの作用で遊離型となったsTIM-4が結合して炎症性サイトカインの産生を増強、破骨細胞の活性化・骨破壊能を高める効果を持つものと推測している。さらなる詳細を現在、解析中である。2)3)については、喘息モデルマウスに対する抗TIM-4抗体の効果検討を行っており、またsTIM-4遊離メカニズムについても解析は進んでいる。4)ヒトTIM-4に対し、異なる部位に結合する2種類以上の抗体(クローン)が未だ得られず、現在、引き続き抗体作製を行っている。本研究は、抗TIM-4抗体の抗炎症作用機序とTIM-4分子の病理的機能を明らかにするとともに、将来の臨床研究に向けた基盤を構築するため、以下の2点を重点に研究を進めている。1)各種免疫疾患モデルマウスに対する抗TIM-4抗体投与の効果の検討。2)抗ヒトTIM-4抗体の作製と患者検体のsTIM-4の検出。このうち1)各種免疫疾患モデルマウスに対する抗TIM-4抗体投与の効果の検討について、OVA誘発性喘息モデルマウスを用いて以下のことを明らかにした。誘導期に抗TIM-4抗体を投与した結果、気道過敏性の亢進、肺胞洗浄液中の好酸球数の増加およびIL-13産生の増加など、明らかな病態の悪化が認められた。リンパ節CD4 T細胞のIL-4, IL-5, IL-13のサイトカイン産生が増加していたことから、抗TIM-4抗体は、CD4 T細胞の機能を亢進して喘息症状を増悪させたと考えられた。つまり通常、TIM-4はCD4 T細胞の機能抑制に働いている事になる。このメカニズムを明らかにするため、樹状細胞ーCD4 T細胞相互作用やマクロファージーCD4 T細胞相互作用におけるTIM-4の機能解析とレセプターの同定を行っている。2)抗ヒトTIM-4抗体の作製について、異なる部位に結合する2種類以上の抗体(クローン)が未だ得られず、現在、引き続き抗体作製を行っている。本研究は、抗TIM-4抗体の抗炎症作用機序とTIM-4分子の病理的機能を明らかにするとともに、将来の臨床研究に向けた基盤を構築するため、主に以下の4点について研究を進めてきた。1)抗TIM-4抗体の抗炎症作用のメカニズムの解明2)各種免疫疾患モデルマウスに対する抗TIM-4抗体投与の治癒効果の検討3)可溶型soluble TIM-4 (sTIM-4)の遊離メカニズムの解明4)抗ヒトTIM-4抗体の作製と患者検体のsTIM-4検出このうち1)抗TIM-4抗体による抗炎症作用のメカニズムは以下のように考えられる。TIM-4はマクロファージなどに発現し、刺激と共に遊離型sTIM-4を多く産生するようにる。これがマスト細胞あるいはマクロファージ自身が発現するLMIR5と結合して炎症性サイトカインの産生促進に働く。抗TIM-4抗体はこのsTIM-4の作用をブロックして抗炎症作用を発揮した。2)各種免疫疾患モデルマウスに対する抗TIM-4抗体投与の治癒効果の検討は、現在も間質性肺炎モデルなどで継続中である。3)可溶型soluble TIM-4 (sTIM-4)の遊離は、メタロプロテアーゼ(MMP)・インヒビターであるBatimastatによって阻害されたことから、MMP-1, -2, -3, -7, -9のいずれかによる切断と考えられる。現在、切断部位の同定を行っている。4)抗ヒトTIM-4抗体の作製に成功し、現在、TIM-4検出に適した2クローンによるサンドウィッチELISAを確立中である。ヒト

関節リウマチのモデルであるタイプIIコラーゲン誘発性関節炎マウスにおいて、抗TIM-4抗体を関節炎発症後や数十日経過した重篤の状態から投与した場合でも、有意な治癒効果が認められた。その作用機序として、T・B細胞非依存性の抗コラーゲンカクテル抗体誘発性関節炎マウスに抗TIM-4抗体を投与した際にも、治癒効果とともに関節内の炎症性サイトカインTNF-α、IL-6、IL-1βの産生低下が認められたことなどから、抗TIM-4抗体はTIM-4とマクロファージや破骨細胞などの炎症性細胞に発現するLMIR5との相互作用を阻害して抗炎症作用をもたらしていると考えられた。抗TIM-4抗体の抗炎症作用のメカニズム解析や各種免疫疾患モデルマウスに対する抗TIM-4抗体投与の効果を検討する研究・実験は順調に進んでいるが、抗ヒトTIM-4抗体の作製が未だ出来ていないため。免疫学患者検体からsTIM-4を検出するには、ヒトTIM-4に結合する部位が異なる2つの抗TIM-4抗体を使ってELISAを確立する必要があるが、現在、1種類の抗体しか作製に成功していない。引き続き免疫方法や、免疫原であるヒトTIM-4の精製度を上げるなどして対応し、早急にELISAを確立することを優先課題とする。抗TIM-4抗体の抗炎症作用のメカニズムを明らかにする研究・実験は順調に進んでいるが、抗ヒトTIM-4抗体の作製と患者検体からのsTIM-4の検出が進んでいない。患者検体からsTIM-4を検出するには、ヒトTIM-4に結合する部位が異なる2つの抗TIM-4抗体を使ってELISAを確立する必要があるが、現在、1種類の抗体しか作製に成功していない。免疫の方法やアジュバンドの変更、免疫原であるヒトTIM-4の精製度を上げる等で対応している。抗ヒトTIM-4抗体の作製が完了しなかった為、その先の実験に進むことが出来なかった。引き続き、卵白アルブミン誘発性喘息マウスや肺炎症のモデルマウスにおける抗TIM-4抗体投与の治療効果の確認と、抗TIM-4抗体の作用メカニズムの詳細を明かにする。また、抗ヒトTIM-4抗体を作製して、sTIM-4を検出することができるELISAを確立させ、リウマチ患者や喘息患者の血中・尿中からsTIM-4の検出を試みて疾患との相関を検討する。抗ヒトTIM-4抗体の作製は継続して行っており、有効な抗体が出来次第、可溶型ヒトTIM-4を測定することが可能なELISAを確立して、リウマチ患者や喘息患者の血中・尿中からsTIM-4の検出を試みる研究に使用する。抗ヒトTIM-4抗体の作製が完了しなかった為、その先の実験に進むことが出来なかった為。また未知のTIM-4レセプターを見つけるために必要な、有用なL5178Y細胞cDNAライブラリーが作製出来なかった為。さらに有用なL5178Y細胞cDNAライブラリーを作製して、TIM-4が結合する未知のレセプターを同定する実験に使用する。
前立腺癌で高発現する新規バイオマーカーXの機能解析とその臨床応用

我々は、これまでにcDNAマイクロアレイによって得られたAR(アンドロゲン受容体)陰性前立腺癌細胞の遺伝子発現プロファイルに基づいて、新規バイオマーカー遺伝子Xを同定し、遺伝子Xが、(1)前立腺癌細胞(臨床検体)で高発現していること、(2)前立腺癌細胞の増殖に関与していること、(3)遺伝子XがコードするX蛋白が細胞外に分泌されていることを実験的に明らかにしてきた。本研究では、前立腺癌で高発現する遺伝子Xの機能解析とその臨床応用を目的として、平成23年度の研究実施計画に沿って研究をおこなった。まず遺伝子XがコードするX蛋白に対する特異的な抗体を作製するため、Operon社の受託サービスを利用した(市場に出回っている抗体は存在しなかった為)。X蛋白を免疫したウサギ血清から抗体精製をおこなった後に、slot blot法を用いて抗体力価ならびに特異性について評価した。その結果、精製した抗体がX蛋白を特異的に認識することを確認した。つぎに大腸菌を用いてX蛋白の大量精製を試みた。全長蛋白の精製はうまくいかなったが、部分長での大量精製に成功した。現在、精製した抗体を用いて免疫組織染色をおこなっている。引き続き悪性度や予後との関連について病理学的検討をおこなう予定である。また部分長の蛋白を用いて特異的に結合する分子の同定や精製した抗体を用いてELISA系の構築を試みる予定である。またこれまでの成果については、日本癌学会で報告した。
幼児の摂食行動と顎発育ならびに咬合の発達に関する研究

最近のわが国では食物を咬まない子,噛みごたえのある食物を嫌う子などの増加が指摘され,若年者による咀嚼器官の発達の遅れを示唆している.このような食物摂取に関わる習癖は食習癖とよび,咀嚼器官の発達に悪影響を及ぼしていると考えられる.食習癖は,成長期の環境要因を背景に,哺乳から離乳へと摂食形態が変化する過程で,定着していく可能性が大きい.さらに食習癖が定着すれば,顎発育上で問題となる影響を及ぼすことが考えられる.しかし,食習癖が顎発育に及ぼす影響についてはまだ検討されていない.本研究では,食習癖の実態を明らかにし,顎発育を分析することによって,食習癖が顎発育に及ぼす影響について検討した.対象と方法:3歳から5歳までの幼児を対象として、食習癖の調査として,食習癖に関する項目と,その背景因子に関する項目から構成されるアンケートを行った.顎顔面形態の計測として,頭部X線規格写真,咬合模型について分析した.結果:食習癖として,食事が速いあるいは遅い,食中の水物が多い,軟らかいものを好む,偏咀嚼などが多く見られた.顎顔面形態の計測結果と分析すると,食事が速いあるいは遅く,食中の水物が多いものは,下顎骨の垂直的な発育に,偏咀嚼は下顎の対称性に関連があった.まとめ:本研究から,食習癖が,下顎骨の発育に影響を及ぼすことが示唆された.最近のわが国では食物を咬まない子,噛みごたえのある食物を嫌う子などの増加が指摘され,若年者による咀嚼器官の発達の遅れを示唆している.このような食物摂取に関わる習癖は食習癖とよび,咀嚼器官の発達に悪影響を及ぼしていると考えられる.食習癖は,成長期の環境要因を背景に,哺乳から離乳へと摂食形態が変化する過程で,定着していく可能性が大きい.さらに食習癖が定着すれば,顎発育上で問題となる影響を及ぼすことが考えられる.しかし,食習癖が顎発育に及ぼす影響についてはまだ検討されていない.本研究では,食習癖の実態を明らかにし,顎発育を分析することによって,食習癖が顎発育に及ぼす影響について検討した.対象と方法:3歳から5歳までの幼児を対象として、食習癖の調査として,食習癖に関する項目と,その背景因子に関する項目から構成されるアンケートを行った.顎顔面形態の計測として,頭部X線規格写真,咬合模型について分析した.結果:食習癖として,食事が速いあるいは遅い,食中の水物が多い,軟らかいものを好む,偏咀嚼などが多く見られた.顎顔面形態の計測結果と分析すると,食事が速いあるいは遅く,食中の水物が多いものは,下顎骨の垂直的な発育に,偏咀嚼は下顎の対称性に関連があった.まとめ:本研究から,食習癖が,下顎骨の発育に影響を及ぼすことが示唆された.
Bリンパ球の増殖、分化とNF-κB活性化に関する研究

【目的】我々はBリンパ球上に強く発現するCD38に着目し、マウス脾臓Bリンパ球上のCD38を抗CD38抗体で架橋すると、増殖反応、IgG1へのクラス変換に必要な胚細胞型γ1RNA転写の誘導が起こることを報告してきた。私はこれまでにCD38刺激におけるBリンパ球の活性化はNF-κB依存的であり、その過程にBtk、PI3-K、PLC-γ2が必須であることを明らかにしてきた。本研究はさらに解析を進め、NF-κBの活性化を指標として、Bリンパ球におけるCD38のシグナル経路を探索することを目的とする。今年度はBASHや細胞外カルシウム流入がCD38シグナルへ関与するか否かの解析を行った。【方法】野生型及びBASH欠損Bリンパ球を用いて、CD38刺激し、NF-κBの活性化をEMSAで、胚細胞型γ1RNA転写をRT-PCRで、増殖反応をチミジンの取込みにより評価した。また細胞外カルシウム流入がそれらの現象に必須かどうかを調べる目的で、EGTA処理した培地を使用した。【結果】BASH欠損Bリンパ球とも野生型Bリンパ球と比較して、顕著にCD38刺激によるNF-κBの活性化が減弱していた。またBASH欠損Bリンパ球ともCD38刺激による胚細胞型γ1の転写や増殖反応が著しく減少していた。さらにEGTA処理した培地ではCD38刺激によるNF-κBの活性化に異常が認められた。【結論】CD38刺激によるNF-κBの活性化、胚細胞型γ1の発現誘導、増殖反応に、BASHや細胞外カルシウム流入が必須の役割を果たすことを明らかにすることができた。この解析により、CD38シグナル上流は、BCRまたはGTP結合タンパクに、関連するかもしれないことが推測出来た。今後の課題としては、その上流分子を解明することであり、それによりBリンパ球のCD38の生体内の役割を明らかにできるだろう。私はこれまでにCD38刺激におけるBリンパ球の活性化はNF-κB依存的であり、その過程にBtkが必須であることを明らかにしてきた。今年度はPI3-KやPLC-γ2がCD38シグナルへ関与するか否かの解析を行った。それにより、Bリンパ球の増殖機能や抗体産生の機序を解明する上で大きな足掛かりを掴むことができると考える。【方法】野生型及びPI3-K、PLC-γ2の遺伝子欠損Bリンパ球を用いて、CD38刺激し、NF-κBの活性化をEMSAで、胚細胞型γ1RNA転写をRT-PCRで、増殖反応をチミジンの取込みにより評価した。【結果】PI3-K及びPLC-γ2遺伝子欠損Bリンパ球とも野生型Bリンパ球と比較して、顕著にCD38刺激によるNF-κBの活性化が減弱していた。また両遺伝子欠損Bリンパ球ともCD38刺激による胚細胞型γ1の転写や増殖反応が著しく減少していた。【結論】CD38刺激によるNF-κBの活性化、胚細胞型γ1の発現誘導、増殖反応に、PI3-KやPLC-γ2が必須の役割を果たすことを明らかにすることができた。今後はこれらのシグナル分子の活性化に必要だといわれているBASHやカルシウム流入などが、CD38シグナルに関与するかどうかを明らかにして行く予定である。またCD38に結合する分子の探索も合わせて行い、CD38のBリンパ球におる機能を明らかにしていきたい。【結論】CD38

刺激によるNF-κBの活性化、胚細胞型γ1の発現誘導、増殖反応に、BASHや細胞外カルシウム流入が必須の役割を果たすことを明らかにすることができた。この解析により、CD38シグナル上流は、BCRまたはGTP結合タンパクに、関連するかもしれないことが推測出来た。今後の課題としては、その上流分子を解明することであり、それによりBリンパ球のCD38の生体内の役割を明らかにできるだろう。
新規複合脂質膜のみによる制がん機構解明と臨床応用に向けた展開

1.複合脂質膜のアポトーシス誘導メカニズム脂質分子とPEG系界面活性剤(C_<12>(EO)_n,)を組み合わせた複合脂質膜は、肺腺がんおよび肺がん細胞に対して顕著な増殖抑制効果を示し、その制がん機構はアポトーシス誘導によるものであった。また、肝臓がん細胞であるHuh-7およびHepG-2に対するアポトーシス誘導では悪性度の高いHuh-7の方がより早期にカスペースが活性化された。2.種々の複合脂質膜のin vitroでの制がん効果複合脂質膜の脂質分子(レシチン)にDLPC(C_<12>)を用いる場合、がん細胞に対してネクローシスを誘導、正常細胞に対して強い毒性を示した。DMPC(C_<14>)の場合はがん細胞にアポトーシスを誘導、正常細胞に対して無毒性であり、DPPC(C_<15>)の場合はがん細胞増殖抑制効果を示さず、正常細胞に対して無毒性であった。3.複合脂質膜のin vivo治療実験悪性黒色腫細胞移植マウスに対するDMPC/10mol%C_<12>(EO)_n(n=10、23)複合脂質膜投与実験において顕著な延命効果が得られた。また、肺がんモデルマウスでは完治する例が多く見られた。4.複合脂質膜のin vivo安全性試験正常ラットへのDMPC/10mol%C_<12>(EO)_<23>およびDMPC/5mol%C_<12>(EO)_n(n=21、23、25)複合脂質膜の反復投与毒性試験の結果、体重、血球検査等において異常は認められず、高い安全性が明確となった。5.複合脂質膜のみによるがん患者への臨床応用昭和大学医学部にて患者にDMPC/5mol%C_<12>(EO)_<23>複合脂質膜を投与した結果、腫瘍マーカーの値の顕著な減少がみられた。6.複合脂質膜の肝臓がん診断薬への応用蛍光脂質含有複合脂質膜は、正常肝細胞には融合せず肝臓がん細胞のみへの融合が観察され、肝臓がんを含むがん診断薬としての可能性が示唆された。1複合脂質膜のin vivo治療実験リン脂質とPEG系界面活性剤から構成される複合脂質膜のマウス由来悪性黒色腫細胞膜腔内移植マウスに対する延命効果について検討したところ、次のような興味ある知見が得られた。(1)アシル鎖長が14で双性のDMPC単一成分脂質膜投与群において、生存率248%と極めて顕著な治療効果が明らかになった。しかしながら、膜が経時的に不安定な為に投与毎に超音波処理する必要性が明らかになった。アシル鎖長が12のDLPCは毒性を示し、鎖長16のDPPCはコントロールと同様であった。(3)DMPC/10mol%C_<12>(EO)_<10>及びDMPC/10mol%C_<12>(EO)_<23>複合脂質膜投与群において顕著な延命効果が得られ、特にDMPC/10mol%C_<12>(EO)_<23>複合脂質膜では、186%の延命効果が明らかとなり、投与後も体内で長時間安定な脂質膜を形成して全身転移の抑制が示唆された。2複合脂質膜のin vivo安全性試験DMPC/10mol%C_<12>(EO)_<23>

複合脂質膜の正常ラットを用いた反復投与毒性試験から、体重、血液検査、相対臓器重量、剖検所見において異常が認められず高い安全性が明確となった。3複合脂質膜の肝臓癌診断薬への応用リン脂質と界面活性剤からなる複合脂質膜に蛍光脂質を含有させ、肝臓癌診断薬としての検討を行った。蛍光写真から、複合脂質膜は正常肝細胞への細胞膜へ全く融合しないことが明らかになった。一方、肝臓癌細胞に対して経時的な細胞膜への融合の増大が観察され、肝臓癌における診断薬としての可能性が示唆された。1.種々の複合脂質膜のin vitroでの制がん効果脂質分子とミセル分子を混合し、新しく創製したハイブリッドリポソーム(HL)は、HLのみでin vitroおよびin vivoにおいて抗腫癌効果を示すことを報告している。今回は、脂質分子にアシル鎖の炭素数が2個ずつ異なるホスファチジルコリン(PC)を用いて、アポトーシス誘導について検討したところ、次のような興味ある知見が得られた。(1)アシル鎖長が12のPC(DLPC)の場合は、がん細胞に対してネクローシスを起こし、正常細胞に対しても強い細胞毒性を示した。(2)アシル鎖長が14のPC(DMPC)では、がん細胞にアポトーシスを誘導し、正常細胞に対して無毒性であった。(3)アシル鎖長が16のPC(DPPC)では、がん細胞増殖抑制効果を示さず、正常細胞に対して無毒性であった。以上のことから、アシル鎖長14のDMPCを構成成分とするHLは、がん細胞に特異的にアポトーシスを誘導し、顕著な増殖抑制効果を示すことが明らかになった。2.複合脂質膜のみによるがん患者への臨床応用複合脂質膜は、生命倫理委鼻会で承認後、臨床試験において延命効果および高い安全性が明らかになっている。今回は、昭和大学医学部において肝臓がん患者に対するパイロットスタディを実施した。複合脂質膜を投与した患者の腫瘍マーカー(PIVKA-II)の検査を行い、複合脂質膜の肝臓がん患者に対する治療効果を検討した。投与直後からPIVKA-IIの値が減少し、投与後40日目には、投与前に比べ約1/200にまで急激な減少がみられた。以上のことから、95mol%DMPC/5mol%C_<12>(EO)_23複合脂質膜は、肝臓がん治療薬として有効であることを今回初めて明らかにした。1.複合脂質膜のアポトーシス誘導メカニズム(1)DMPC/10mol%C_<12>(EO)_<23>複合脂質膜のヒト肺腺がん細胞(RERF-OK)及びヒト肺がん細胞(A549)に対する制がんメカニズムについて検討を行った。DMPC/10mol%C_<12>(EO)_<23>複合脂質膜は、RERF-OK及びA549細胞に対して、顕著な増殖抑制効果を示すことが明らかになった。また、RERF-OK及びA549細胞に対するDMPC/10mol%C_<12>(EO)_<23>複合脂質膜の制がんメカニズムは、がん細胞膜へ融合・蓄積後、カスペース-3,-8,-9を活性化し、DNAを断片化するアポトーシス誘導であることが明らかになった。(2)DMPC/10mol%C_<12>(EO)_<23>複合脂質膜は、悪性度の異なるヒト肝臓がん細胞(Huh-7,Hep-G2)に対して、共に制がん効果を示し、特に、悪性度が高いHuh-7細胞に対しては、その制がん効果が極めて顕著であった。細胞の膜流動性は、Huh-7>,Hep-G2>Hcの順であり、制がん効果との相関性が明らかになった。さらに、DMPC/10mol%C_<12>(EO)_<23>
微小な物体の熱放射に現れるサイズ効果

本研究では、光トラップを用いて高温微粒子を空中に静止させ、その熱放射スペクトルを観測することにより、熱放射のサイズ効果を明らかにした。ミクロンサイズの誘電体球の場合、微粒子自体が光共振器として作用し、共振器QED効果により特定のwhispering gallery modeの周波数で熱放射の増強が起こる。熱放射スペクトルは、放射体の形・大きさ・光学定数に敏感に依存することが実験・理論両面から明らかになり、スペクトル形状から高温媒質の光学定数を測定できることが示された。さらに粒子がサブミクロンまで縮小すると、表面フォノンポラリトン共鳴が支配的になり、熱放射が単色化することが予想された。白熱球などマクロな物体からの熱放射は、Planckの放射法則でよく記述できる。しかし、この法則が波長程度やそれ以下の発光体にも適用できるかどうかは自明ではない。物体が小さくなるにつれて熱放射のスペクトルはどのように変化するのか?これは物質と電磁波の相互作用に関わる基本的な問題であるが、微粒子を熱的に孤立させるのが困難なことから、実験による検証が行われてこなかった。そこで本研究では、光や交流電場により微粒子を空間捕捉するトラップ技術を用いて高温発光体を空中に静止させ、その熱放射スペクトルを観測する。放射体のサイズ・形状や物性が電磁波の放射過程にどのように関わってくるのか、これまで未踏であったミクロンおよびサブミクロン領域での熱放射のシナリオを解明することが、本研究の目的である。2014年度は、アルミナ・ジルコニア・酸化チタンなどの微粒子の可視域のスペクトルを観測し、マイクロ共振器内の光強度に対するレート方程式モデルを導入して解析を行った。その結果、微粒子の熱放射の特徴として以下のことが明らかになった。(1)マクロな物体からの熱放射パワーの総量が放射体の表面積に比例するのに対し、ミクロンサイズの微粒子の場合には表面だけではなく内部の原子も放射に寄与するため、総放射量が放射体の体積に比例すること。(2)光学的に厚くない微粒子の場合には、キルヒホッフの法則に従い熱放射強度が物質の消衰係数に依存すること。(3)誘電体微粒子の場合には、放射体自体の共振モードで選択的に熱放射が起きる。このとき各モードの放射出力は、吸収による内部損失と外部への結合効率により決まり、インピーダンス整合した共振モードが選択的に放射されること。一方、熱放射の遮断波長の存在を証明するために行った中赤外域のスペクトル計測については、分光システムの感度不足と光路調整の困難から未だ信号が得られていない。2015年度は以下の成果を得た。(1)球形共振器の各モードに分配されるエネルギーをレート方程式から求め、放射スペクトルを計算したところ、誘電体微粒子の観測結果を忠実に再現するスペクトルを得た。これにより、高温液滴の光学定数を精密に決定する新しい方法論を提案することができる。(2)熱放射における共振器効果を確認するために、誘電体多層膜ミラーからの熱放射を観測した。両面コートによりファブリペロー共振器を構成すると、共振した周波数では放射率が増強され、分解できないものの離散的な放射スペクトルが現れることがわかった。(3)金属ナノ粒子の熱放射スペクトルを観測する新しい方法として、ステンドガラス粉末を試料とした光トラップ法を考案した。炭酸ガスレーザーによるアブレーションで粉末微粒子を高温化し、ガラス媒質中に分散した金ナノ粒子の表面プラズモン共鳴に起因すると思われる熱放射スペクトルを観測した。昨年度からの懸案であった誘電体微粒子の中赤外域のスペクトル計測のためには、既存の分光計では検出感度が不足しており、新たに分光装置を開発する必要があった。2015年度は回転可変フィルターと赤外光ファイバーを備え、検出感度と取り回し性に優れた分光計を製作したが、実際にスペクトルを観測するには至らず、若干の遅れが出ている。一方、金属ナノ粒子を対象とした研究は、当初イオントラップによる空間捕捉を計画していたが、ナノ粒子がガラス媒質中に分散した試料(ステンドグラス)を用いると、非常に簡便に熱放射スペクトルを計測できることに思い至ったため、今年度は予定通りにデータを取得できると期待する。理論面では、微粒子を微小共振器とみなす理論モデルの導入により、熱放射過程の理解は格段に進んだ。誘電体の赤外スペクトルや金属ナノ粒子のデータが集積すれば、モデルの有効性をさらに検証することができるだろう。

本研究では、光や交流電場により微粒子を空間捕捉するトラップ技術を用いて高温発光体を空中に静止させ、その熱放射スペクトルを観測する。放射体のサイズ・形状や物性が電磁波の放射過程にどのように関わってくるのか、これまで未踏であったミクロンおよびサブミクロン領域での熱放射のシナリオを解明することが、本研究の目的である。2016年度は以下の成果を得た。(1)誘電体微粒子の可視域の熱放射スペクトルに現れるwhisperinggallery modeの共鳴構造を、Mieの散乱理論とKirchhoffの法則を用いて忠実に再現した。スペクトルのfittingにより高温媒質の光学定数を精度よく決定し、高温における屈折率の正常分散や、融点付近での消衰係数の増大を確認することができた。あわせて反古典論に基づいたレート方程式モデルを導入することにより、モード選択がimpedance整合によって行われることを解析的に示した。(2) Mie理論を赤外域まで拡張し、格子振動の自由度を取り入れて熱放射スペクトルを計算した。当初、粒子の大きさより波長が長い赤外域ではWGMが消失し放射が抑制されると考えていたが、予測に反して物質に固有の鋭い共鳴が現れ、しかも粒径が1μm以下のナノレベルに縮小するにつれて可視域の放射強度を大きく凌駕することが明らかになった。この赤外共鳴は、有限サイズのイオン結晶内の電磁波と格子振動の連成振動である表面フォノンポラリトン(SPhP)モードに一致する。ナノレベルまで縮小した微小結晶は、表面モードで振動する巨大分子として振る舞い、熱放射がSPhP共鳴の周波数に単色化することが示唆された。本研究では、光トラップを用いて高温微粒子を空中に静止させ、その熱放射スペクトルを観測することにより、熱放射のサイズ効果を明らかにした。ミクロンサイズの誘電体球の場合、微粒子自体が光共振器として作用し、共振器QED効果により特定のwhispering gallery modeの周波数で熱放射の増強が起こる。熱放射スペクトルは、放射体の形・大きさ・光学定数に敏感に依存することが実験・理論両面から明らかになり、スペクトル形状から高温媒質の光学定数を測定できることが示された。さらに粒子がサブミクロンまで縮小すると、表面フォノンポラリトン共鳴が支配的になり、熱放射が単色化することが予想された。当初計画にあった中赤外域のスペクトル計測について、狭帯域フィルターを用いた測定を試みたものの、測定系の感度不足と光路調整の困難から、誘電体微粒子からの熱放射の信号を得ることができなかった。微粒子の微弱な信号を分光するためには、なるべく大きな立体角で放射光を捉える必要があり、既存の光学系に改良の余地があることが明らかになった。これを解決するために、回転可変フィルターを新たに導入した赤外分光計を自作し、再度10μm近辺のスペクトル計測に臨む所存である。一方で理論モデルとの対比から、誘電体微粒子の熱放射過程の理解は格段に進んだといえる。スペクトル形状や絶対強度の詳細を再現し、観測スペクトルから高温液滴の光学定数を導出する新しい方法論の確立にもう一息のところまで来ている。以上のように、計画テーマにより進捗状況は異なるが、初年度の研究はおおむね順調に推移したといえる。
複数行列データからのデータ因子構造推定

また、複数の応用に対し開発手法の適用を開始した。応用は、1)ヒトタンパク質の機能予測、2)植物(穀物)育種での収量等形質予測、等である。例えば、上記2)での入力は、主行列は、行と列に植物の個体×育成地域を持ち、要素には収量等の形質の値が入る。一方、補助行列は、個体の遺伝情報、また育成地域の天候や土壌情報等の環境情報が入力となる。すなわち、この例では、全体で3つの行列からなり、植物育種では、主行列の形質が、遺伝情報(G)と環境情報(E)から決まるという仮定を持っており、GXEとしばしば呼ばれる。協調行列分解はこの仮定を正しく実現していると言える。今後、手法適用結果から、手法の改良と応用へのフィードバックを行っていく。当初の予定通り、協調行列分解手法を構築、実装するとともに、応用への適用を行っている。協調行列分解手法の改良、及び、異なる複数行列への適用手法の開発を行っていく。同時に、植物育種応用ではデータ取得に時間がかかるため、データ取得にも注力する。工学、科学をはじめとした社会の様々な応用で、データは、行や列の項目を互いに共有する複数の行列として与えられる。例えば、EC(electronic commerce)サイトのデータは、メインデータが顧客(ユーザ)と商品(アイテム)の行列だが、それのみならずさらに顧客同士、商品同士の関係を表現する行列をデータとして得ることができる。本研究の目的は、このような所与の複数データの構造、特に因子、上記の例では、顧客と商品それぞれの因子を抽出するための、一般性のある行列分解の枠組みと効率的な解決手法を構築することである。特に、以下の2つの最も典型的な複数データが与えられる入力設定を対象とする。設定1)入力データは3つの行列であり、メインデータの行列に対して、行と列それぞれに行および列を共有する行列(特徴行列と呼ぶ)が与えられる。設定2)入力データは4つの行列であり、メインデータの行列に対し、行と列それぞれに行及び列を共有する行列が与えられるのみならず、この2つの特徴行列の行と列そそれぞれ共有する特徴行列が4番目の行列として与えられる。いずれの設定においても、目的は、入力複数行列から、メインデータの行と列を構成する因子を抽出し、データに内在する構造を明らかにすることである。平成29年度は、まず、28年度に構築した手法を実験結果に基づき改良するとともに論文にまとめた。また、学習(最適化)手法の改良に取り組んだ。当初の年度計画通りに推移しているため。複数行列(主行列と補助行列)を入力とし共有される因子を抽出する、協調行列分解(collaborative matrix factorization)手法を開発するとともに実装を行った。今後は、手法構築・改良を継続するとともに、実データへの適用を進め、生命情報科学等の実応用において成果を出すことを目標とする。
4次元および高次元時空における重力崩壊の基礎研究

一般相対性理論では重力崩壊の結果、物理的に妥当な条件の下で一般に、特異点と呼ばれる時空の曲率が発散する点が生じることが知られている。特異点では重力理論が破綻してしまうため、それ以降の未来が予言不能になってしまう。特異点はブラックホールのホライズンに囲まれていれば、その影響は観測できないため問題とならないが、ホライズンに囲まれていない裸の特異点が生じてしまうと問題となる。通常一般相対性理論では、このような問題を避けるため裸の特異点はできないと仮定する。しかしその仮定の妥当性の検証は十分になされていない。先行研究では主に4次元球対称時空での重力崩壊モデルで解析が行われており、それによると初期の物質の分布によって裸の特異点が生じるとこが知られている。これは問題のように見えるが、実際には特異点が形成されるような強重力場は量子重力の効果が効いて裸の特異点の問題は解消されると思われている。量子重力理論の有力な候補の一つは超ひも理論である。この理論は高次元時空で定式化されており、重力理論に対して一般相対性理論への補正を予言している。以上のことから私は超ひも理論によって示唆されている量子重力の効果を古典的に取り入れた重力理論を用いて、重力崩壊で特異点が生じるか、またもし生じたらその特異点は裸になるかを調べた。具体的には前年度の研究の拡張として電荷を持ったダストの重力崩壊での仮定の検証を行った。その結果、ダストの場合と形成過程は異なるが裸の特異点の形成は避けられないことを示した。この研究によって、通常量子効果を取り入れると裸の特異点の問題が解消されると思われていたが、古典的に取り入れたレベルでは、曲率の発散は緩やかにはなるものの裸の特異点の形成は一般には避けられないことを示した。量子効果を取り入れた重力理論の下での、裸の特異点形成問題を検証し、前年度の解析をさらに一般化することに成功した。そして、そこでも裸の特異点形成はさけられないことを示したという点で満足のいくものである。本研究は時空が球対称であるという仮定の下での結果である。そこで球対称性を崩した場合にも特異点形成が起こるかの研究を行っていく。一般相対性理論では物理的に妥当な条件下で、一般に特異点が発生することが知られている。特異点とは大雑把には、重力の強さを表す時空の曲率が無限大に発散する点である。特異点の形成は一般相対性理論の破綻を意味する。そこで、もし重力崩壊の結果特異点が生じブラックホールのホライズンに囲まれていない裸の特異点が生じると、それより未来は予言不能になってしまう。通常一般相対性理論ではそのような事態を避けるために、重量崩壊の結果生じる特異点はプラックホールのホライズンに隠されていると仮定する(宇宙検閲官仮説)。これは、これまでの一般相対性理論を用いた考察の妥当性を保証する上で非常に重要な仮定であるが、この仮定の検証はいまだ十分にはなされていない。これは宇宙検閲官仮説の反例になっているように見えるが、実際には特異点が形成されるような強重力場は量子重力の効果が効いて裸の特異点の問題は解消されると思われている。具体的にはダストと呼ばれる圧力を持たない物質の重力崩壊モデルを考えた。その結果、(1)量子重力の効果を取り入れた重力理論でも、特異点が生じ初期の物質の分布によって裸になることを示した。また(2)一般相対性理論に比べて特異点での曲率の発散の仕方が弱まることを示した。

この理論は高次元時空で定式化されており、重力理論に対して一般相対性理論への補正を予言している。以上のことから私は超ひも理論によって示唆されている量子重力の効果を古典的に取り入れた重力理論を用いて、重力崩壊で特異点が生じるか、またもし生じたらその特異点は裸になるかを調べた。具体的には前年度の研究の拡張として電荷を持ったダストの重力崩壊での仮定の検証を行った。その結果、ダストの場合と形成過程は異なるが裸の特異点の形成は避けられないことを示した。この研究によって、通常量子効果を取り入れると裸の特異点の問題が解消されると思われていたが、古典的に取り入れたレベルでは、曲率の発散は緩やかにはなるものの裸の特異点の形成は一般には避けられないことを示した。宇宙検閲官仮説を量子効果を取り入れた重力理論で検証し、実際に裸の特異点が出現することを示した。この結果は量子効果を古典的に取り入れても裸の特異点の形成が回避できなかったことを示したという点で非常に満足のいくものである。量子効果を取り入れた重力理論の下での、裸の特異点形成問題を検証し、前年度の解析をさらに一般化することに成功した。そして、そこでも裸の特異点形成はさけられないことを示したという点で満足のいくものである。今後は、さらに一般的な状況下での宇宙検閲官仮説の検証を行う。またさらに、重力崩壊後の時空であるブラックホール時空の分類に関しても研究を行う。本研究は時空が球対称であるという仮定の下での結果である。そこで球対称性を崩した場合にも特異点形成が起こるかの研究を行っていく。
細胞傷害性T細胞(CTL)機能解析に基づく石綿中皮腫関連分子指標の探索

石綿曝露による悪性中皮腫や肺癌の発症を抑制するための生体防御機構の一つとして、ナイーブCD8+T細胞が細胞傷害性T細胞(CTL)に分化し、腫瘍細胞を攻撃・殺傷することが重要である。本研究では、石綿添加培地中で混合リンパ球培養法を用いてCTL分化誘導を行ったところ、CD8+T細胞の増殖抑制を認めた。また、混合培養後のCD8+T細胞あたりの細胞傷害性の低下を見出した。更に、悪性中皮腫患者ではCD8+リンパ球の刺激後の細胞傷害性の低下を認めた。これらの成果は、悪性中皮腫発症の早期予防につながる重要な知見であると考えられる。アスベスト(石綿)曝露は悪性中皮腫や肺癌を引き起こす。石綿の発癌作用はよく知られているが、一方で癌疾患の抑制に働く生体防御機能のひとつである抗腫瘍免疫機能への石綿曝露影響は不明な部分が多い。平成24年度は、石綿曝露指標である胸膜プラーク陽性者、悪性中皮腫患者、及び健常人のCD8+リンパ球機能を調べた。3群でIFN-gamma産生能、脱顆粒能、及び刺激前のgranzyme B+細胞比率について差はなかったが、胸膜プラーク陽性者と悪性中皮腫患者の両群では刺激前のCD8+リンパ球中のperforin+細胞比率とCD45RA-細胞比率の高値を示し、石綿曝露者に共通するeffector/memory cells優位の抗腫瘍免疫能の特徴が示された。更に、悪性中皮腫患者では胸膜プラーク陽性者に比べて刺激後のperforin+細胞比率の著しい減少を認めた。本研究成果は、CTLの抗腫瘍免疫能への石綿曝露影響の存在を示すとともに、悪性中皮腫患者において刺激後の細胞傷害性が低下していることを示唆する。また、平成23年度の研究成果に加えて、今回新たに症例数を増やしたところ、これまでと同様に、胸膜プラーク陽性者では健常人に比べて、刺激後のCD8+T細胞のgranzyme B+細胞比率及びperforin+細胞比率が高値を示すことがわかった。胸膜プラーク陽性者ではCD8+T細胞の抗腫瘍免疫機能が十分に働くことを示す。これらの成果が悪性中皮腫発症の早期予防につながる各種CTL機能検査法の確立にむけて、重要な知見となると考えられる。研究代表者はこれまでに、リンパ球混合培養時の石綿曝露によって、抗腫瘍免疫を担うヒトCD8陽性細胞傷害性T細胞(CTL)の分化が抑制されることを明らかにした。そこで、本研究課題では1.石綿曝露によるCTL分化抑制機構の解明、2.石綿曝露指標である胸膜プラーク陽性者と悪性中皮腫患者におけるCD8+T細胞機能の解析、および3.メモリーCTLへの石綿曝露影響を行い、石綿中皮腫関連分子指標の探索することを目的とする。平成23年度は実施計画にそって、1.石綿曝露によるCTL分化抑制機構の解明に取り組み、(1)CTL分化抑制時にCD8+T細胞の増殖抑制を伴うこと、及び(2)石綿曝露によって混合培養後のCD8+T細胞あたりの標的細胞に対する細胞傷害性の低下を明らかにした。また平成24年度の実施計画のうち、2.石綿曝露指標である胸膜プラーク陽性者と悪性中皮腫患者におけるCD8+T細胞機能の解析についても取組み始め、胸膜プラーク陽性者では健常人に比べて、刺激後のCD8+T細胞のgranzyme B+細胞比率及びperforin+細胞比率が高いことがわかった。平成23年度に得られた研究成果は、癌疾患の抑制に働くCTLの分化が石綿曝露によって抑制される機構の解明に貢献できる。また、刺激後の胸膜プラーク陽性者と健常人のCD8+T細胞機能の差異は、悪性中皮腫発症の早期予防につながる各種CTL機能検査法の確立にむけて、重要な知見となると考えられる。今後は、平成24年度の実施計画としている「2.石綿曝露指標である胸膜プラーク陽性者と悪性中皮腫患者におけるCD8+T細胞機能の解析」について、平成23年度に引き続いて胸膜プラーク陽性者のCD8+T細胞機能の解析数を増やすとともに、悪性中皮腫患者のCD8+T細胞機能解析についても行う。また、平成24年度の実施計画である「3.メモリーCTL機能への石綿曝露影響の解析」についても取り組む。平成24年度後半は、これらの研究から得られた成果と平成23年度の実施計画「1.石綿曝露によるCTL分化抑制機構の解明」から得られた研究成果を統括し、各種CTL機能における石綿中皮腫関連分子指標を探索する。

次年度使用予定の研究費については、平成24年3月開催の研究成果発表のための学会出張旅費として使用。平成24年度に請求する研究費については、細胞培養を中心に、その機能評価のために、細胞培養液,牛胎仔血清,培養プレート,蛍光標識抗体,リコンビナント蛋白が不可欠であり、それらの消耗品を研究経費として使用する計画を立てている。また、研究成果は,国内・国際学会などでの報告に加えて、論文に纏めて海外雑誌に投稿・誌上発表するため、出張費、論文校閲費、論文印刷費が必要である。
DNA修復不均衡による染色体転座と肉腫発生

疾患特異的な染色体転座と、その結果生じる融合遺伝子は肉腫の発がんに寄与すると考えられている。染色体転座の発生には、DNA二本鎖切断修復系(相同組換え修復:HR、非相同組換え修復:NHEJ)の異常が関与していると考えられ、本研究ではHR及びNHEJを担う分子群の発現および機能異常を網羅的に解析することを目的とした。各種肉腫細胞における上記因子の発現をGeneChip Arrayにより解析、HRを担う中核因子であるRAD51の細胞内局在とDNA二本鎖切断修復を検討した。その結果、これまで染色体転座はNHEJにより発生すると考えられてきたが、予想に反しHR径路の活性化がみられることが観察された。染色体転座t(11;22)はユーイング肉腫の約90%に存在し、その結果生じる融合遺伝子産物EWS-FLI1が発がんに寄与すると考えられている。疾患特異的転座は造血器腫瘍でも広く認められており、染色体転座は重要な発がんメカニズムと考えられるが、その分子機構の詳細は未だ不明である。染色体転座の発生に先立ちDNA二本鎖が切断されるが、本来細胞にはDNA二本鎖切断を正常に修復するシステムが存在する。従って、肉腫細胞において染色体転座が生じるためには、DNA二本鎖切断修復系が異常を来していると考えられ、この修復システム間の異常な不均衡の結果として転座を生じている可能性が指摘される。そこで、本研究では、DNA二本鎖切断修復システムの中核を成す相同組換え修復、非相同組換え修復およびミスマッチ修復を担う分子群の、肉腫細胞における発現および機能異常を網羅的に解析し、DNA修復不均衡の存在とその意義を明らかにすることを目的とする。初年度であるH27年度は、ヒト初代培養肺線維芽細胞MRC-5を正常対照として、ヒトユーイング肉腫細胞株(RD-ES, SK-ES1, SCCH196)。ヒト滑膜肉腫細胞株(HS-SY-II)、ヒト横紋筋肉腫細胞株(NRS1)における上記分子群の発現状態をAffymetrix社GeneChip Human Genome U133 Plus 2.0 Arrayを用いて網羅的に解析した。初年度に予定していたヒト肉腫細胞株を用いた網羅的解析がほぼ完了できた。H28年度においては、DNA二本鎖切断修復における相同組換え修復を担う中核因子であるRAD51の各種細胞株における発現をウエスタンブロットで確認し、さらにfocus assayのシステム構築によりRAD51の細胞内局在が評価できるシステムを確立した。さらにヒトユーイング肉腫細胞株(WE-68、SK-N-MC)におけるDNA二本鎖切断修復因子の遺伝子発現状態をAffymetrix社GeneChip Human Genome U133 Plus 2.0 Arrayを用いて網羅的に解析した。H28年度に予定していたDNA二本鎖切断修復因子の蛋白レベルでの発現状況の確認と、DNA二本鎖切断修復系を担う分子群の細胞内局在を検知できるシステムの構築がほぼ完了できた。これまでに、線維芽細胞を対象として染色体転座を有する肉腫細胞株における上記分子群の発現状態をAffymetrix社GeneChip Human Genome U133 Plus 2.0 Arrayを用いて網羅的に解析、DNA二本鎖切断修復における相同組換え修復を担う中核因子であるRAD51の各種細胞株における発現をウエスタンブロットで確認し、さらにfocus assayのシステム構築によりRAD51の細胞内局在が評価できるシステムを確立した。

H29年度においては、これまでの成果を踏まえ、染色体転座を有する肉腫細胞株におけるRAD51、53BP1の細胞内局在とDNA二本鎖切断修復のkineticsを評価した。疾患特異的な染色体転座と、その結果生じる融合遺伝子は肉腫の発がんに寄与すると考えられている。染色体転座の発生には、DNA二本鎖切断修復系(相同組換え修復:HR、非相同組換え修復:NHEJ)の異常が関与していると考えられ、本研究ではHR及びNHEJを担う分子群の発現および機能異常を網羅的に解析することを目的とした。各種肉腫細胞における上記因子の発現をGeneChip Arrayにより解析、HRを担う中核因子であるRAD51の細胞内局在とDNA二本鎖切断修復を検討した。その結果、これまで染色体転座はNHEJにより発生すると考えられてきたが、予想に反しHR径路の活性化がみられることが観察された。H28年度以降には、上記分子群の蛋白レベルでの発現状況を確認し、それぞれのDNA二本鎖切断修復系を担う分子群の細胞内局在を検知できるシステムを構築し、ユーイング肉腫細胞での分子局在を解析する。さらに他の染色体転座を有する肉腫細胞でも同様の解析を進める。H29年度には、DNA二本鎖切断修復系を担う分子群の機能異常を同定し、どの機構が破綻しているか、ユーイング肉腫細胞におけるDNA修復不均衡の存在とその意義を明らかにする予定である。整形外科H28年度に予定していたcDNA Arrayを用いた発現解析の一部が、抽出したRNAのquality不良により延期になり、再度RNA抽出をやり直したため、次年度に解析が持ち越されたため。RNA抽出後にquality checkを行い、網羅的解析に使用可能なレベルであることを確認の上、当初予定通りのcDNA Array解析を行う。
神経機能に関与するチロシンキナーゼの分子生物学的解析

チロシンキナーゼは、細胞の増殖や分化の制御に重要であることが示されてきており、神経組織においても高い活性を持つ。近年、シナプス伝達の長期増強(Long term potentiation:LTP)におけるチロシンキナーゼの役割が示唆されている。そこでシナプス可塑性に係わるチロシンキナーゼ分子の同定と機能解析を行い、シナプス可塑性の情報伝達の仕組みを分子レベルで解明していきたいと考え、まずグルタミン酸受容体を介するシグナル伝達とチロシンキナーゼの関わりについて検討した。その結果、1、代謝型グルタミン酸受容体、mGluRlαを介するIP_3-Ca^<2+>シグナル伝達経路に、チロシンキナーゼ及びチロシンフォスファターゼ活性が必要であること。2、NMDA受容体刺激で、チロシンキナーゼが活性化され、また、非受容体型チロシンキナーゼでNMDA受容体サブユニット2Aと2Bが、チロシンリン酸化されること。3、AMPA受容体刺激で、AMPA受容体サブユニットBおよびCに会合しているLynチロシンキナーゼが活性化され、AMPA受容体サブユニットBおよびCをチロシンリン酸化すること。を見いだした。このように、チロシンキナーゼは、グルタミン酸受容体を介するシグナル伝達に重要であることが示唆された。現在、さらに、グルタミン酸受容体を介するシグナル伝達経路にかかわるチロシンキナーゼの同定、チロシンリン酸化の意義の解析を分子細胞生物学、生化学、電気生理学的手法をまじえて行っており、神経可塑性の情報伝達機構の解析を進めたい。を見いだした。
2方向地震力を受けるRC橋脚の曲げ降伏後のせん断耐力と靱性

鉄筋コンクリート(RC)構造物の地震応答解析あるいは耐震設計を行う場合、地震力は構造物の軸方向に対してある角度をもって入力されるのが一般的で、構造物にはいわゆる2方向の地震力が作用することになる。本研究では、リアルタイムで2方向入力を受けるRC構造物の地震時応答性状を実験的に明らかにするとともに、ラーメン橋脚において、各構成部材の曲げ・せん断耐力および靱性能が耐震性状について及ぼす影響を明らかにした。RC模型供試体を用いた2方向入力仮動的実験手法を開発して、RC構造物の2方向応答性状を実験的に求めた。その結果、2方向入力を受けるRC部材の弾塑性応答性状は、弾性域では、1方向入力を受ける場合とほぼ等しい挙動を示したが、塑性域から終局域では、2方向入力による部材の耐荷力は1方向の場合に比べて20%程度減少すること、一方向の変形量が大きくなると、その直交方向の耐力も低下すること等が明らかとなった。これは、2方向入力による相互作用によって、部材の応答性状及び耐力に大きな影響を及ぼすからである。また、2層ラーメン橋脚の模型供試体を用いた載荷実験及び動的応答解析結果より、2層ラーメン橋脚を耐震的な構造物にするためには、柱部材には十分な靱性を付与させ、中層梁は柱部材よりも先に破壊する萌芽好ましいと考えられる。地震力を受けるRC橋脚において、外力が1方向から作用する場合に較べ、2方向から同時に作用する場合の応答性状は、より厳しくなることが考えられる。現在の耐震設計においては構造物を各軸直交方向について独立に検討を行っているために、このような影響が考慮されていない。本研究では2方向外力の入力が可能である載荷実験システムを開発し、そのシステムを用いて、2方向外力を受けるRC橋脚の基本的な性質及びその弾塑性応答性状を実験的に明確にする事である。さらに、プレストレストコンクリートラーメン橋脚において、地震が橋軸方向から入力された場合の耐震安全性について実験的に検討を行った。本研究の範囲内から以下ことが言える。(1)2方向からの地震力がRC部材に作用する場合、ある一方の変形が大きい場合、2軸相互作用によりその直交方向に大きな耐力低下がみられ、この影響を耐震設計では考慮することが必要がある。(2)2方向からの地震力がRC部材に作用する場合、部材の特性のモデル化が難しいため、仮動的実験のような復元力モデルを必要としない実験手法は有効であるといえる。(3)プレストレストコンクリートラーメン橋脚において、地震波が橋軸方向から入力された場合、橋脚のみならず桁にも大きな損傷が生じることが明らかとなった。また、2層ラーメン橋脚の模型供試体を用いた載荷実験及び動的応答解析結果より、2層ラーメン橋脚を耐震的な構造物にするためには、柱部材には十分な靱性を付与させ、中層梁は柱部材よりも先に破壊するほうが好ましいと考えられる。
小型近赤外線計測装置の開発による動物脳機能の測定

1)小型LEDによる動物用NIRSの試作本年度も引き続き小型LEDを頭蓋に固定して近赤外光を照射し、やはり頭蓋に受光部も固定して、動物側で、光学シグナルを電気信号に変えて計測器に送る実験を行った。その反射光の測定を行った。これまでにハトを実験動物とした場合には瞬目反射による光学的ノイズが大きいことがわかっているので、ラットを実験動物とした。その結果、反射光の測定はできるが、十分な空間分解能は得られず、近赤外光による能活動部位の同定は困難であることがわかった。さらに、どの程度の近赤外光の散乱があるかを調べるために赤外線ビデオカメラを用いて検討を行った。その結果、近赤外光は脳全体に拡散しており、測定した反射光は脳全体の積分値であることがわかった。そこで、近赤外光のパワーを下げることを試みたが、全体への拡散を減ずることはできなかった。さらにLEDと頭蓋の間に微小な光学系を組み込み、光軸を絞ることを模索したが、動物の頭蓋に固定することを考えると実際的でないことがわかった。2)近赤外光による脳全体の画像解析の可能性近赤外光が脳全体に拡散することから、逆に2方向に赤外線ビデオカメラを設置し、脳全体の画像を測定してより近赤外光を吸収する部位とそうでない部位を特定することが可能ではないかという発想を得た。ソフトウエアの面と実際の実験可能性の両面から検討した結果、ソフト的にはなんとか可能であろうという結論を得た。しかし,実際の実験遂行上はどうしても動物の頭部を固定する必要があり、固定による光の遮蔽が生じ、また、本来の目的である自由運動中の動物の脳活動の測定には不適切であることがわかった。以上、研究の過程で多くの知見が得られたが、行動中の動物の脳活動測定法としてのNIRSは現時点では実現できないことがわかった。近赤外線分光測定法(NIRS)は異なる波長の近赤外線光に対する酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸収特性の差を利用して脳内のヘモグロビン動態を測定するもので、脳内の局所血流を反映したものだと考えられている。NIRSは他の脳機能測定法と較べて以下の特徴を持つ。しかしながら、NIRS研究はほとんどヒトに限られており、動物実験、とくに行動実験に適応した例はない。つまり、動物行動実験のためのNIRS装置は開発されていない。本研究の目的は動物用NIRSの開発とそれを用いた実験の試みである。そのため、機器製作は研究協力者である金澤恒男(専門:電子工学、光技術)の所属するアルワン電子株式会社との共同作業で行った。アルワン電子は日立の光トポグラフを実質的に開発した企業であり、わが国におけるNIRS関連の技術水準がもっとも高い企業である。初年度は発光部として種波長805nm、外径3mmのLEDを用いる。受光部は浜松ホトニクスのS5821シリーズ(波長感度320-1100nm)を用いた。受光面は1.2mmであるが、受光部保護のためにケースに入っているため外径が大きくなっていた。装置を実際に動物頭蓋に固定し、無麻酔下でのNIRS測定を行った。自由運動時の記録で行ったが、瞬きによる光学的ノイズがあることがわかった。しかし、このノイズはソフト的に除去できることがわかった。しかしながら、記録時の様子を赤外線カメラで撮像したところ、光が脳全体に拡散していることがわかった。したがって、記録したものは脳全体の積分値になっており、局所的変化の記録には光束を収束させ。拡散をふせぐか、赤外線の分光測定ではなく、レーザードップラー効果を用いた測定が必要になる。