hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ミトコンドリア外Coenzyme Qの還元機構とその生理的存在意義の解明

HeLa細胞の培養液に添加したCoenzyme Q_9 (CoQ_9)は、濃度依存的・経時的に細胞内に取り込まれ、その6080%は還元型のユビキノール(CoQH_2)として検出された。この外因性CoQの還元はZn^<2+>により強力に阻害された。そこで次に、この細胞内でのCoQ還元がHeLa細胞内でどのような生理作用を発揮するか検討するため、UV誘導アポトーシスとt-Buthyl Hydroperoxide誘導脂質過酸化反応に対する効果を検討した。HeLa細胞へのUV-BあるいはUV-Cの照射は、DNA断片化、細胞内Caspase-3の活性化や、ミトコンドリアからのCytochrome c遊離を特徴とするアポトーシスを引き起こした。50μM CoQ_9,16時間の前処理は、細胞内CoQH_2含量をおよそ15倍増加させたが、UV-BあるいはUV-C照射によるこれらアポトーシスの生化学的指標に対し全く影響を与えなかった。同様の結果は、過酸化水素やα-Tocopherol Succinateで誘導されるアポトーシスでも見られた。一方、t-Buthyl Hydroperoxideで誘導される脂質過酸化反応と、それに伴う細胞からの乳酸デヒドロゲナーゼの漏出は、CoQ_9前処理により有意に抑制された。これらの結果は、HeLa細胞内のCoQ還元機構が、CoQを還元することで細胞の抗酸化能を上げ、それに伴う細胞死(ネクローシス)を防御する働きを持つが、アポトーシスには何ら影響を与えないことを示す。活性酸素などのミトコンドリアからのCytochrome c遊離を主経路とするアポトーシスは、細胞へのCoQあるいはCoQH_2添加により抑えられることが既に報告されている。そのため、この研究で得られた結果との矛盾点の解明が、今後の研究の新たな課題となった。ところで、in vivoの実験で、経口あるいは腹腔内投与されたCoQは、生体内でそのほとんどが還元型のUbiquinolとして検出される。また、3種類の培養細胞(HeLa細胞、Jurkat細胞、ヒト皮膚線維芽細胞)について、外因性CoQ_9の細胞内還元比率と細胞内CoQ_<10>還元活性を調べると、これらの間に正の相関性が認められた。そこで外因性CoQが細胞内でどのようにして還元されるのかを調べる目的で、高いCoQ_<10>還元活性を持つHeLa細胞を用いて検討した。培養液に加えたCoQ_9はHeLa細胞内に取り込まれると速やかに還元されるが、その還元はミトコンドリア電子伝達系阻害剤(Rotenoneや3-Nitropropionic Acid)や細胞膜電子伝達系阻害剤(Capsaicin)の影響を全く受けなかった。また、NQO1阻害剤(Dicumarol)の影響も全く受けなかったが、Zn^<2+>はHeLa細胞内での外因性CoQ_9の還元を阻害した。これらの結果は、外因性CoQが、主にNADPH-CoQ Reductaseにより還元されていることを示唆するものと思われる。
悪性黒色腫細胞の転移・浸潤は形態形成遺伝子の発現異常によって始まる

癌転移成立過程は、癌細胞の原発巣からの遊離に始まる。この過程を発生生物学的に考えてみると、基本的には癌細胞のもつ固有の空間的位置情報の乱れが原因と捉えることができる。すなわち、癌細胞が発生母地(原発巣)を正所として認識できなくなり、原発巣にとどまる必然性が失われたため、原発巣から遊離していくと考えることができる。正所と認識させる位置情報の発信源として形態形成のマスター遺伝子であるHOX遺伝子が挙げられる。このHOX遺伝子の発現異常が、細胞接着因子の発現・機能異常を引き起こすため、癌細胞間の接着性の減弱が生じ、癌細胞の原発巣からの遊離を促すという仮説を立て、本研究を行った。本研究により、次のことが明らかとなった。1.7系のヒト悪性黒色腫細胞株と正常メラノサイトを対象に、HOXD3遺伝子、カドヘリン(E、PおよびN)、カドヘリンと複合体を形成するカテニン(α、βおよびγ)の発現をRT-PCR法で解析した。その結果、HOXD3は、メラノサイトでは、発現していないが、7系中6系の悪性黒色腫細胞株では発現していることが明らかとなった。E-カドヘリンの発現は、2/7株で、また同じ細胞株においてP-カドヘリンの発現も認められた。一方、N-カドヘリンは全株において発現していた。α、βおよびγ-カテニンはすべて全株で発現がみられた。2.HOXD3を発現し、E-カドヘリンおよびP-カドヘリンを発現していない2系の悪性黒色腫細胞株にHOXD3アンチセンス発現ベクターを遺伝子導入し、これらカドヘリンの発現変化について検討した。HOXD3アンチセンスの導入は、E-カドヘリンおよびP-カドヘリンの発現を変化させなかった。3.HOXD3アンチセンスを導入した2系の悪性黒色腫細胞株は、細胞浸潤性および運動性が著明に低下した。以上の成績から、形態形成遺伝子のひとつであるHOXD3は、悪性黒色腫細胞で発現すると細胞浸潤・運動性を亢進させるが、細胞間接着因子であるカドヘリンの発現には影響しないことが示唆された。
CD4非依存的なHIVの経胎盤感染機序の解析

1 HIVに感染した母体胎盤に特異的な病理組織学的所見は認められなかった.が,酵素抗体法により合胞体細胞やHofbauer細胞にHIVp24が染色された.4 JEG-3に対する感染過程は抗CD4抗体(OKT4)による影響を受けず,抗CCR5抗体(R5ウイルスの場合),抗CXCR4抗体(X4ウイルスの場合)による阻害を受けた.また,RANTESやMIP-1αなどケモカインによる感染阻害が見られた.5. HIVが感染した絨毛癌細胞株JEG-3はIL-2によって活性化したCD56陽性大顆粒リンパ球に感受性を獲得した6しかし絨毛細胞の産生するG-CSFがIL-2やIL-12で活性化した脱落膜リンパ球のIFN-γ産生をほぼ完全に抑制し,局所の強い免疫抑制因子となりえることから、活性化リンパ球によるHIV感染細胞の除去を抑制する可能性がある。7 CD56陽性の脱落膜リンパ球はHIVに感受性であるが構成的にIL-16を産生し,これが局所の感染防御に作用する可能性が示唆された8マウス可移植腫瘍B-16メラノーマによって誘導される抑制性のγδT細胞がヒトでも脱落膜に存在し局所の免疫抑制に作用する9胎盤組織,初代培養絨毛細胞のケモカインレセプターをRT-PCRならびに免疫組織化学的に解析し,発達時期特異的なレセプター発現を確認した.10ケモカインレセプターを介したシグナルは絨毛細胞の細胞増殖やhCG分泌に関与する1 HIVに感染した母体胎盤に特異的な病理組織学的所見は認められなかった.が,酵素抗体法により合胞体細胞やHofbauer細胞にHIVp24が染色された.4 JEG-3に対する感染過程は抗CD4抗体(OKT4)による影響を受けず,抗CCR5抗体(R5ウイルスの場合),抗CXCR4抗体(X4ウイルスの場合)による阻害を受けた.また,RANTESやMIP-1αなどケモカインによる感染阻害が見られた.5. HIVが感染した絨毛癌細胞株JEG-3はIL-2によって活性化したCD56陽性大顆粒リンパ球に感受性を獲得した6しかし絨毛細胞の産生するG-CSFがIL-2やIL-12で活性化した脱落膜リンパ球のIFN-γ産生をほぼ完全に抑制し,局所の強い免疫抑制因子となりえることから、活性化リンパ球によるHIV感染細胞の除去を抑制する可能性がある。7 CD56陽性の脱落膜リンパ球はHIVに感受性であるが構成的にIL-16を産生し,これが局所の感染防御に作用する可能性が示唆された8マウス可移植腫瘍B-16メラノーマによって誘導される抑制性のγδT細胞がヒトでも脱落膜に存在し局所の免疫抑制に作用する9胎盤組織,初代培養絨毛細胞のケモカインレセプターをRT-PCRならびに免疫組織化学的に解析し,発達時期特異的なレセプター発現を確認した.10ケモカインレセプターを介したシグナルは絨毛細胞の細胞増殖やhCG分泌に関与するHIV感染妊婦における胎児,新生児に対する垂直感染の予防は人類保健上重要な課題の一つである.国連エイズ委員会の推定では1999年1年間だけでも全世界で57万人の小児がエイズに感染しその大部分は母子感染によるとされている。十分な治療を受けられる日本においても一定の確率で子宮内感染を生じる一方,無治療の発展途上国でも必ずしも全症例に垂直感染を来すわけではない。本研究ではHIV母児感染,特に経胎盤感染過程におけるCD4非依存的なHIVの感染機構の検討をおこなった。HIVの胎盤絨毛への感染機構を解明するため絨毛癌細胞株JEG-3および難感染亜株JEG-3NI12に患者より分離したHIV株を添加し感染に必要な分子の解析を行った。その結果感染の成立にCD4分子は不要であるが従来知られているコファクターであるケモカインレセプターCCR5,CXCR-4が必要であることが判明した。また、近年クローニングされた新たなケモカインレセプターであるCCR9,CCR10に対するモノクローナル抗体を作製し、ヒト胎盤絨毛がCCR9,CCR10を発現すること、HIVの取りこみに関与することを明らかにした。現在,HIV/SIVキメラウイルスを作製し妊娠カニクイザルに感染させ経胎盤的に胎児に感染する時期と投与ウイルス量、ウイルス遺伝子及びtat配列を認識する抗体やtatワクチンによる予防効果を検討している。HIV感染妊婦における胎児,新生児に対する垂直感染の予防は人類保健上重要な課題の一つである.予後不良な小児エイズの多くは母子感染によるとされるが,十分な治療を受けられる日本においても一定の確率で子宮内感染を生じる一方,無治療の発展途上国でも必ずしも全症例に垂直感染を来すわけではない。我々は文部科学省科研費によってin vitroでヒト絨毛細胞へのHIV感染機構を解析し,1)HIVはCD4非依存的に絨毛癌細胞に感染するがケモカインレセプターは関与する2)絨毛細胞と脱落膜リンパ球の間にケモカインを介した情報伝達が行われている3)脱落膜リンパ球はIL-16や各種のケモカインを産生しHIVの局所感染防御に作用する4)ヒト脱落膜に存在するNKT細胞の大部分はTh2/Th3/Tr1の表現型を有することを明らかにし報告した.また共同研究者である国立感染研の本多らが開発した高病原性のSHIVキメラウイルスと妊娠カニクイザルを用いた母子感染の解析を行っている。その結果

1)世界で初めて経静脈投与によるSHIVの子宮内感染モデルを作成し,高い血中ウイルスレベルと死産との関連を明らかにした2)妊娠サルでは非妊娠時に比べ高ウイルス血症とCD4の低下がより迅速に生じ感染初期の免疫抑制状態がより長期間持続する。3)胎盤への感染所見と胎児末梢リンパ節の広範なアポトーシスより新生児免疫不全の機構を明らかにした.これらの知見をもとに現在妊娠中に投与した抗ウイルス剤の効果ならびにDNAワクチンの効果を検討中である.小児エイズの大部分はHIVに感染した母親からの垂直感染によって生じる。しかし、CD4陰性の胎盤に対するHIVの感染機序や胎盤脱落膜局所における免疫応答については不明な点が多い。我々はin vitroで絨毛細胞へのHIV感染機構を解析し,1 HIVはCD4非依存的に絨毛癌細胞に感染するがケモカインレセプターは関与する2絨毛細胞と脱落膜リンパ球の間にケモカインを介した情報伝達が行われている3脱落膜リンパ球はIL-16や各種のケモカインを産生しHIVの局所感染防御に作用することを明らかにした。さらに共同研究者である国立感染症研究所の本多らが開発したSIV/HIVキメラウイルスを妊娠カニクイザルに経静脈投与し,1世界で初めてHIVの子宮内感染モデルを作成した。2この系で,高い血中ウイルスレベルと死産との関連を明らかにし、さらに3胎盤への感染所見と胎児末梢リンパ節の広範なアポトーシスよる新生児免疫不全の機構を明らかにした.また、我々はHIV感染者の脱落膜リンパ球の解析からCD56陽性のLGLにHIV provirus genomeのintegrationが生じていることを明らかにした。CD56^<bright>LGLは霊長類胎盤、脱落膜に広く分布し未熟なNK細胞と考えられているが,我々はこれがNKT細胞や胸腺外T細胞を含むheterogeneousな細胞集団であり,PGD2を介してTh2やTh3型のNKT細胞,_γδT細胞が脱落膜局所に集まることを明らかにした。さらにマウスでは悪性腫瘍内に浸潤する_γδT細胞が同一の性状を有することを明らかにした。脱落膜NKT細胞,_γδT細胞がHIV感染にいかなる役割を有するかは不明であるがHIV感染細胞に対する細胞傷害性を有する一方HIVのreservoirとなっている可能性もあり現在検討中である。
慢性肝炎の肝細胞障害機構における内皮細胞白血球接着分子の関与について

肝生検、手術または剖検によって得られた慢性肝炎、肝硬変、原発性肝癌の組織、および対照として剖検により得られた正常肝組織をPLPにより固定した後、凍結切片を作製し、2種の接着分子(ICAM-1、ICAM-2)、およびそのリガンドであるLFA-1に対するマウスモノクローナル抗体と、樹状細胞関連マウスモノクロナル抗体DRC-1およびDRCを用いて免疫染色を行い、光顕および電顕により観察を行った。また、慢性肝炎、肝硬変、原発性肝癌の患者血清、および対照として健常者の血清を用いて、ICAM-1濃度をELISA法により測定した。その結果、以下の成績を得た。正常肝組織では、ICAM-1とICAM-2の表出は、類洞壁細胞と門脈域内皮細胞に限局していた。慢性肝炎および肝硬変においては、ICAM-1とICAM-2は、ともに、類洞内皮細胞、門脈域リンパ濾胞に表出を認めた。その一方で、ICAM-1は、壊死の強い部の肝細胞表面に表出を認めたのに対し、ICAM-2の表出は、Kupffer細胞、類洞内皮細胞、門脈域リンパ濾胞に限局しており、肝細胞における表出は認めなかった。門脈域リンパ濾胞の免疫電顕観察では、樹状細胞表面にICAM-1が表出し、同部にLFA-1陽性リンパ球の接している像が観察された。肝癌では、ICAM-1、ICAM-2ともに癌類洞に表出を認めた。また、肝癌症例の約半数に、ICAM-1陽性癌細胞を認めた。一方、ICAM-2陽性癌細胞を認めた症例は約2割であった。血清ICAM-1濃度は、慢性肝炎、肝硬変、原発性肝癌のいずれの群も、健常対照に比し、有意に高値であった。慢性肝炎症例においては、ICAM-1濃度は、GPTと正の相関を示した。また、肝癌群においては、ICAM-1濃度は、慢性肝炎、肝硬変の各群に比し有意に高値であったが、AFP、PIVKA-IIおよび腫瘍径との間には有意な相関はみられなかった。肝生検、手術または剖検によって得られた慢性肝炎、肝硬変、原発性肝癌の組織、および対照として剖検により得られた正常肝組織をPLPにより固定した後、凍結切片を作製し、4種の接着分子(ICAM-1 ICAM-2、ELAM、VCAM)に対するマウスモノクローナル抗体を用いて免疫染色を行った。その結果、下記の成績を得た。ICAM-1:正常肝では門脈域の小血管と小葉内の類洞内皮に表出されていたが、肝細胞には表出しなかった。慢性肝炎では類洞内皮に強く染色され、また壊死部にはより強い表出を認めた。一部の肝細胞にも陽性であった。門脈域のリンパ濾胞には樹枝状に表出していた。肝硬変では、上記所見に加え肝細胞周囲に蜂巣状に表出するのが認められた。原発性肝癌では血洞内皮に表出し、癌細胞に発現している例も認められたICAM-2:正常肝では主にKupffer細胞に観察され、一部の類洞内皮も陽性であった。

慢性肝炎、肝硬変では類洞内皮での発現が増強し、門脈域のリンパ濾胞に樹枝状に染色された。原発性肝癌では血洞内皮に表出し、一部の例では癌細胞に陽性であった。ELAM:正常肝では表出を認めなかったが、慢性肝炎、肝硬変では門脈内皮が陽性となり、一部の例ではKupffer細胞に染色されていた。原発性肝癌では一部の例で血洞内皮に染色された。VCAM:正常肝では表出されなかった。慢性肝炎、肝硬変では類洞内皮、Kupffer細胞に陽性であった。また、門脈域のリンパ濾胞に蜂巣状に表出していた。原発性肝癌では一部の例で血洞内皮および癌細胞に表出していた。以上の所見より、各種の接着分子は、慢性肝疾患の炎症発現機序に関与していることが示唆されるとともに、原発性肝癌における癌細胞と宿主との免疫学的応答にもなんらかの関与をしていることが想定された。肝生検,手術または剖検によって得られた慢性肝炎、肝硬変、原発性肝癌の組織、および対照として剖検により得られた正常肝組織をPLPにより固定した後、凍結切片を作製し、2種の接着分子(ICAM-1、ICAM-2)、およびそのリガンドであるLFA-1に対するマウスモノクローナル抗体と、樹状細胞関連マウスモノクロナル抗体DRC-1およびDRCを用いて免疫染色を行い、光顕および電顕により観察を行った。また、慢性肝炎、肝硬変、原発性肝癌の患者血清、および対照として健常者の血清を用いて、ICAM-1濃度をELISA法により測定した。その結果、以下の成績を得た。慢性肝炎および肝硬変において、ICAM-1とICAM-2は、ともに、類洞内皮細胞、門脈域リンパ濾胞に表出を認めた。その一方で、ICAM-1は、壊死の強い部の肝細胞表面に表出を認めたのに対し、ICAM-2の表出は、Kupffer細胞、類洞内皮細胞、門脈域リンパ濾胞に限局しており、肝細胞における表出は認めなかった。門脈域リンパ濾胞の免疫電顕観察では、樹状細胞表面にICAM-1が表出し、同部にLFA-1陽性リンパ球の接している像が観察された。肝癌では、ICAM-1、ICAM-2ともに癌類洞に表出を認めた。また、肝癌症例の約半数に、ICAM-1陽性癌細胞を認めた。一方、ICAM-2陽性癌細胞を認めた症例は約2割であった。血清ICAM-1濃度は、慢性肝炎、肝硬変、原発性肝癌のいずれの群も、健常対照に比し、有意に高値であった。慢性肝炎症例においては、ICAM-1濃度は、GPTと正の相関を示した。また、肝癌群においては、ICAM-1濃度は、慢性肝炎、肝硬変の各群に比し有意に高値であったが、AFP、PIVKA-IIおよび腫瘍径との間には有意な相関はみられなかった。
光化学反応を利用する単分散半導体ナノ粒子の合成とその集積化

これまでに、SiO2被覆CdSナノ粒子にサイズ選択的光エッチングを適用し、照射単色光波長を制御することにより、シェル内部に形成される空隙をもつジングルベル型構造体(SiO2/CdS)を作製している。本研究では、SiO2/CdS粒子を光触媒として用いてニトロベンゼンの光還元反応を行い、生成収率および分布に対する光触媒のナノ構造の影響を評価した。SiO2/CdSを含む懸濁液に光照射を行ったところ、ニトロベンゼンが還元され、ニトロソベンゼン、アニリン、アゾキシベンゼンおよびアゾベンゼンが生成した。さらにそれらの生成量は光照射時間とともに増加したことから、SiO2/CdSが光触媒として働くことがわかった。種々の波長でサイズ選択的光エッチングを行い、得られたSiO2/CdS粒子の光触媒活性を測定した。未担持CdS光触媒を用いた場合は、ニトロソベンゼンが主に生成した。一方、Rh担持光触媒を用いると、いずれの場合もアゾキシベンゼンが主生成物として得られた。さらに主生成物の生成量は、いずれの場合も粒子サイズの減少とともに増大する傾向を示した。これは、CdSナノ粒子中に光生成した電子・正孔の還元力・酸化力が、粒子サイズの減少にともなう量子サイズ効果によって増大したためと考えられる。また、SiO2/CdSの拡散反射スペクトルは、光触媒反応前後でほとんど変化しなかった。このことから、SiO2シェル構造は光触媒反応後においても破壊されることなく安定に存在し、その内部に存在するCdSコアの凝集を抑制することが示唆された。SiO2被覆CdSナノ粒子にサイズ選択的光エッチングを適用し、照射単色光波長を制御することにより、SiO2シェル内部に形成される空隙サイズを精密に制御できることを見いだした。本研究では、この空隙をナノサイズのフラスコとして用い、さらにコアであるCdSナノ粒子の光触媒反応を利用して、シェル内部に金属ナノ粒子を光析出させることにより半導体および金属ナノ粒子を集積化した。488nmの波長を持つ単色光を用いてサイズ選択的光エッチングを行うことにより、内部に空隙をもつSiO2/CdS粒子を得た。シアン化金(I)カリウムを含むメタノール-混合溶媒中に、得られた粒子を分散させ、アルゴン雰囲気下で水銀ランプ光を照射することにより、金(Au)ナノ粒子を光析出させた(SiO2/CdS-Au)。さらに粒子を硫酸水溶液に分散させ、CdS粒子を除去した(SiO2/Au)。Auナノ粒子の析出に伴い、500nmよりも長波長側に、Auの表面プラズモンに由来するブロードな吸収が見られ、その強度は金の析出量に比例して増加した。一方、SiO2/CdSに見られる300500nmのCdSナノ粒子の吸収の強度は、Auナノ粒子の光析出により大きく減少した。これは、CdSとAuの間の電子的な相互作用のためと考えられ、SiO2シェル内部にCdS-Auナノ接合が形成されたことが示唆された。また、CdSナノ粒子の化学エッチングによりその吸収ピークは消失したが、Auナノ粒子の表面プラズモン吸収にはほとんど変化がなかった。このことは、SiO2/CdS-AuとSiO2/Auに含まれるAu粒子がほぼ同じ大きさであることを示しており、硫酸によるCdSの化学エッチング処理を行ってもAuナノ粒子のサイズ分布に変化が無いことが示唆された。
スプライソソーム遺伝子LUC7L2の機能不全に基づく骨髄悪性腫瘍発症機序の解明

急性骨髄性白血病や骨髄異形成症候群などの骨髄系腫瘍において、7番染色体の欠損は高頻度に認められる異常である。研究者は7番染色体の高頻度欠失領域に位置するスプライシング装置の構成分子であるLUC7L2の機能不全に起因する病態の解明を取り組むべく、2種類の白血病細胞株(HL60, K562)を用いてLUC7L2の低発現細胞株(発現率1560%、コントロール比)を作成した(HL60/shLUC7L, K562/shLUC7L2)。LUC7L2低発現細胞株では、細胞倍加時間の延長を認め、細胞同士が接着する形態異常を認めた。さらにK562/shLUC7L2細胞ではアポトーシス誘導タンパクであるBimの発現低下を認めた。LUC7L2の発現低下に伴うスプライシングの異常をこれらの細胞株で検討したところ、両細胞ともに、エクソンスキッピングを最も高頻度に認めた。両細胞に共通して認められたスプライシングの異常として、BCLAF1、HMGN1、LETMD1の遺伝子などを含む8遺伝子においてスプライシングの異常が認められた。なかでもHMGN1のスプライシングの異常は、相互排他的(mutually exclusive exon)なものであった。HMGN1の発現は正常骨髄に多く認められており、細胞増殖および腫瘍細胞の進展に深く関わる分子であることから、本遺伝子のスプライシングの異常に伴う発現変化が腫瘍化に関わる候補分子として推測された。今後はこれらの分子の異なるスプライシングの結果が造血細胞に及ぼす影響について検討を加えていく。平成28年度はスプライスソーム(U1snrp)であるLUC7L2遺伝子の発現低下細胞を作成し検討を行った。LUC7L2の遺伝子発現を抑制する目的で、蛋白コーディング領域と3'側の非翻訳領域を標的としたshRNAを作成した。これらのshRNAを骨髄系白血病細胞株HL60, K562にレンチウイルスを用いた感染実験を行いshRNAの導入を行った。shRNAの導入効果は良好であり、RNA干渉により、LUC7L2の発現がそれぞれ20%、50%、70%に抑制された細胞株が得られた。これらのLUC7L2低発現細胞では細胞増殖がコントロール細胞と比べ遅く、またLUC7L2発現が低いほど、細胞増殖は遅い傾向にあった。増殖が遅くなる原因として、細胞周期の検討を行ったが、コントロール細胞とLUC7L2発現低下細胞群との間で細胞周期の変化はみられなかった。またLUC7L2低発現細胞(HL60/shLUC7L2, K562/shLUC7L2)では細胞表面にbreb様の突起物が形成され、細胞同士が接着する現象が観察された。これらの形態変化はレンチウイルス未感染細胞、およびコントロール細胞ではみられなかった事より、LUC7L2発現低下に起因する細胞形態の異常と考えられた。これらの細胞株において、細胞増殖機転および細胞形態に影響を与える原因を追究すべく、遺伝子の発現変化、スプライシングの変化をRNAシークエンシング法を用いた解析にて検討中である。初年度にCD34陽性造血幹細胞を用いた発現低下系を作成予定であったが、CD34陽性細胞の培養環境の設定に時間を要し、実験を遂行しうる十分量の細胞が得られず進捗がおくれた。現在は培養環境が安定し、今後予定している実験を遂行できるものと思われる。スプライソソーム遺伝子LUC7L2の機能不全に基づく骨髄悪性腫瘍発症機序の解明のため、白血病細胞株HL60, K562を用い、RNA干渉実験をもとにLUC7L2の低発現系を作成した。LUC7L2の低発現細胞では細胞増殖が遅く、細胞倍加時間が延長していた。もともとは浮遊細胞であったが、LUC7L2の低発現細胞株は細胞同士が互いに接着する形態変化がみられた。これらの細胞を用いてRNA-sequencingで発現解析、スプライシングの異常を比較検討したところ、腫瘍化に関連すると考えられるNotch3遺伝子の発現が両細胞ともに有意に上昇していた。また、膜蛋白であるAMIGO3(adhesion molecule with Ig like domain 3)の発現増加も認めており、細胞の形態変化への関与が考えられた。スプライシングの変化ではアポトーシス促進分子であるBimのアイソフォームの変化が認められており、腫瘍化の病態に関与しているものと予想された。白血病細胞株に対する遺伝子導入は奏功し、概ね解析を修了することができた。CD34陽性造血幹細胞に対する遺伝子導入に難渋しており、その後の解析に苦慮している。遺伝子導入方法の変更やCD34陽性細胞の培養方法につき、改良が必要である。

LUC7L2の発現低下に伴うスプライシングの異常をこれらの細胞株で検討したところ、両細胞ともに、エクソンスキッピングを最も高頻度に認めた。両細胞に共通して認められたスプライシングの異常として、BCLAF1、HMGN1、LETMD1の遺伝子などを含む8遺伝子においてスプライシングの異常が認められた。なかでもHMGN1のスプライシングの異常は、相互排他的(mutually exclusive exon)なものであった。HMGN1の発現は正常骨髄に多く認められており、細胞増殖および腫瘍細胞の進展に深く関わる分子であることから、本遺伝子のスプライシングの異常に伴う発現変化が腫瘍化に関わる候補分子として推測された。今後はこれらの分子の異なるスプライシングの結果が造血細胞に及ぼす影響について検討を加えていく。進捗状況は遅れているものの、研究計画の変更を要するものではないため、当初の予定通り勧めていく。造血幹細胞の分化・生存におけるLUC7L2の役割を解明することが本研究のもっとも重要な命題である。網羅的解析に使用可能なほどのCD34/shLUC7L2が得られなかったことが問題となっている。白血病細胞株から得られた上述のアポトーシス関連遺伝子Bimのアイソフォーム発現変化やがNotch3の発現亢進の状況を造血幹細胞を用いて検証する予定である。当初の予定より実験の進捗が遅滞したことにより、RNA-sequencingの実験が年度をまたいだため、次年度使用額が生じた。前年度で検証された事象を異なる生化学的手法(western blott法)にて解析をする予定であったが、該当抗体の発注が年度を繰り越したため。年度をまたいだが、当初の予定通りRNAーsequencingを用いた解析に使用する。
病原性細菌線毛の認識する宿主細胞糖鎖の化学構造

1.病原性大腸菌P線毛について人の尿路感染症由来病原性大腸菌に高率にみられるP線毛はGalα1-4 Galの糖鎖構造を認識し、グロボシド(P抗原)、P_1糖脂質(P_1抗原)と反応するがForssman糖脂質と反応しないアドヘシン(Pアドヘシン)を持つ。しかし同じ抗原性を示すP線毛にForssman糖脂質としか反応しないアドヘシン(Fアドヘシン)及びForssman糖脂質と最も強く反応するのがグロボシド、CTHとも反応するアドヘシン(F様アドヘシン)が大腸菌株により存在することが明らかになった。2.病原性大腸菌K99線毛について仔牛及び仔豚の下痢症を惹起する病原性大腸菌線毛でK99の抗原性を示す線毛アドヘシンはグリコリルノイラミン酸をもつGM3ガングリオシド、GM3(NeuGc)を特異的に認識することがわかった。この認識にはセラミド部分も関与しており、GM3(NeuGc)の全構造が必要であった。このレセプター物質は仔牛、仔豚の小腸粘膜で多く、2週令で完全に消失することがこれらの新生動物における病原性と関係していると考えられた。この宿主細胞を認識するアドヘシンタンパク質を多く含む線毛を遺伝子組換法にて作出した。3.病原性コリネバクテリュウムの線毛について牛の腎盂腎炎を惹起するC.renaleの線毛を免疫して単クローン抗体を作出した。この中菌体と牛外陰部上皮細胞との接着を阻止する抗体を選び、そのタンパク質を検索した。分子量48000のタンパク質が見つかり、このタンパク質を遺伝子組換え法により大腸菌につくらす事に成功した。この線毛タンパク質をコードするDNAは1.4キロの塩基対で、現在このタンパン質の機能について検討中である。1.牛の下痢症由来大腸菌牛下痢症よりもっとも高頻度に分離される大腸菌としてK99,31A,Yの各線毛抗原を有する3種の菌株を使用し、線毛の認識するレセプター物質を解析した。31AとY線毛を有する大腸菌は牛の赤血球を凝集し、この赤血球凝集反応は0.5Mマンノースを添加しても阻止されず(マンノース耐性)、赤血球をパパイン処理しても低下しなかったので糖脂質性レセプターが考えられた。そこで多量の牛赤血球より糖脂質を精製し、存在する主要な糖脂質の化学構を以下の如く同定した。以上の中で31AあるいはY線毛大腸菌と反応する糖脂質は見付らなかった。一方K99線毛抗原を有する大腸菌は馬および牛赤血球をマンノース耐性に凝集し、(7)のNeuGcα2-3Galβ1-4Glcβ1-1Cerでのみ阻止された。現在K99を有する多くの株についても同じか否か検討中である。2.牛腎孟腎炎由来コリネバクテリウムC.renaleとC.pilosumについて線毛に特異的に反応する単クローン抗体の作製に成功した。各々の抗体の中で菌体と牛外陰部上皮との接着を阻止するものを撰び、その抗体の反応する線毛タンパク質を解析している。1.牛下痢症由来大腸菌線毛(K99線毛)(内貴担当)K99線毛抗原を有する大腸菌14株について,ウマ赤血球凝集反応阻止試験を行った結果,菌株の相違に関係なくK99線毛がNーグリコリルノイラミニルーラクトシルーセラミドと反応することがわかった.そこで一株から線毛タンパク質(19Kダルトン)を分離したところ,菌体より250倍強く反応することがわかった.

この物質は正常人各組織で合成されないが,人癌にHーD抗原として発現される癌抗原の1つとして知られているので,この線毛タンパク質を遺伝子組換えにより多量に合成する予定である.2.牛腎孟腎炎由来コリネギクテリウム線毛(梁川担当)C.renaleとC.pilosumの線毛に対する単クローン抗体を各々作成した.各々は菌体と牛外陰部上皮との接着を阻止するもしと阻止しないものに分類された.これらの菌株由来無線毛株を選択し,有線毛株と疎水性の強さについて比較したが,差は認められなかった.従って線毛は特異的に宿主レセプターを認識して接着するものと思われる.線毛の病原性への役割の1つとして宿主食細胞(マクロファージおよび白血球)の食菌作用への影響について検討した. C.renale有線毛菌は無線毛菌にくらべて両食細胞に対し抵抗性を示した.この抵抗性は線毛に対する単クローン抗体および補体を与えることによって消失した.今後線毛タンパク質およびその認識するレセプター構造について解析する予定である.初生牛および初生豚に下痢症を惹起する病原性大腸筋にK99抗原性を示す線毛を保有するものがある。この線毛は宿主細胞のガングリオシド、特にN-glycolylneuraminyl α2-3lactosyl-ceramideを特異的に認識し、付着することを昨年度明らかにした。本年度はこの物質が宿主である牛および豚の腸上皮にどの時期に発現されているかを調べた。仔豚及び牛の両方で、この物質はガングリオシドの主成分であったが、成熟動物では共に完全に消失していた。この消失は小腸上部、下部および回腸でもみられた。消失時期について入手し易い仔豚で検討した。出生後1日、2日、4日、7日目までは量的に現象がみられなかったが2週後の小腸では完全に消失し成熟豚と同じガングリオ組成を示した。この知見はK99大腸菌症が生後1週間以前の初生動物にしかみられない過去の知見と一致した。一方宿主細胞に付着する因子(アドヘシン)は線毛を構築する因子(フィンブリリン)と異なることが他の線毛で明らかにされたのでアドヘシンを分離する目的でK99線毛保有大腸菌株(B41)より遺伝子群を分離し、フィンブリリンの遺伝子を除去し、組換体を作出した。組換体はK99抗原性を完全に消失したが、新しい線毛が発現され、アドヘシンの濃縮発現が確認された。牛の腎孟腎炎を惹起するCorynebacterium renaleについてもその線毛構築タンパク質を明らかにする目的で遺伝子の大腸菌への組換えを行った。その結果、48000の分子量をもつタンパク質が線毛タンパク質として同定され、1.4キロ塩基対のDNAにコードされていることがわかった。しかし組換えられた大腸菌には線毛が形態学的に検出されず、線毛の構築にはその他の遺伝子産物の関与が必要かも知れない。
海洋前線帯とエアロゾル・雲相互作用

本研究では、新学術領域研究「中緯度海洋と気候」の計画研究の集中観測の一環としてH25年夏のJAMSTEC研究船「かいよう」による黒潮続流での船舶観測に同期して、航空機によりエアロゾルと下層雲の観測を実施するという、初めての船舶・航空機同時観測を実施した。本年度はこの観測により得られた、黒潮続流域の下層雲とエアロゾルについてのデータ解析と数値モデル計算を実施した。船舶からは水温前線を南北に横切る航路において、ラジオゾンデやシーロメータによる気象観測が実施され、この結果、低い海面温度側と比較して高い海面温度側では境界層が発達し、雲の形成高度も高くなっていたことが明らかとなった。一方、航空機観測は暖気移流場の暖水側において実施された。清浄な大気中での観測であったため、累積モードのエアロゾル数濃度および雲粒数濃度は、人為起源エアロゾルの影響を強く受けた春季東シナ海と比較して1/5程度の濃度となっていた。また海面水温(SST)と地表面気温(SAT)との差は2K以下程度と温度差が小さかったことを反映し、これまでの我々が明らかとしてきた温度差(SST-SAT)とエアロゾルからの雲粒生成の割合の関係と整合的な結果が得られた。このことは、温度差とエアロゾルの雲物理影響の関係が幅広い条件において成り立つことを示唆するものである。本年度はさらに領域3次元数値モデルWRF-chemを用いて、エアロゾルおよび雲微物理量の計算を行った。この結果、境界層内と比較して境界層の上には相対的に高いエアロゾル数濃度の層が存在するという観測結果の特徴などを再現することに成功した。境界層の上のエアロゾルは雲頂でのエントレインメント過程を通じて境界層内でのエアロゾルからの雲粒生成に影響を与える可能性があり、海面水温を通じた新たなエアロゾルー雲相互作用として、今後さらに研究を進める必要がある。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、新学術領域研究「中緯度海洋と気候」の計画研究の集中観測の一環としてH25年の夏に実施されるJAMSTECの研究船による黒潮続流での船舶観測に同期して、航空機によりエアロゾルと下層雲の観測を実施するという、初めての船舶・航空機同時観測を実施する。この観測によりSSTのエアロゾル間接効果への影響を一般化かつ定量化することを目指す。本研究ではさらに領域3次元数値モデルWRF-chemの計算により、この海洋前線帯において形成される雲へのSSTの影響を調べる。高いSSTを取り除いた数値実験などにより、SSTの下層雲のマクロ量(雲の厚さなど)への影響と、ミクロ量(雲粒数濃度、エアロゾルの間接効果)への影響を調べる。H25度は当初計画どおり、計画研究の集中観測でH25年の夏に実施されたJAMSTECの研究船“かいよう"による黒潮続流での船舶観測に同期して、航空機によりエアロゾルと下層雲の観測を実施した。船舶からは水温前線を南北に横切る航路において、ラジオゾンデやシーロメータ等による気象観測が実施された。観測機からは、船舶の航路付近での下層雲および雲底下のエアロゾルの観測をした。初期的な解析によると、船舶との同時観測は南からの暖気移流場において実施され、暖水側での下層雲を中心に観測されたことがわかった。この時の累積モードのエアロゾル濃度は100-500個/cm3、各レベル高度の最大雲粒数濃度は100-300個/cm3と、人為起源エアロゾルの影響を強く受けた春季東シナ海と比較して1/5程度の濃度となっていた。

境界層の上のエアロゾルは雲頂でのエントレインメント過程を通じて境界層内でのエアロゾルからの雲粒生成に影響を与える可能性があり、海面水温を通じた新たなエアロゾルー雲相互作用として、今後さらに研究を進める必要がある。26年度が最終年度であるため、記入しない。H25年度は当初計画どおりに、黒潮続流域においてJAMSTECの研究船“かいよう"と同期した航空機観測を実施することができた。事前の周到な準備の結果、観測飛行においては観測船と無事に海上で落ち合うことができ、同時観測により学術上極めて貴重なデータの取得に成功した。現在この観測結果の解析を進めるとともに、人工衛星データの解析や数値モデル計算の準備などを進めている。このように本研究はおおむね順調に進展している。本年度は、昨年度(H25年)の夏にJAMSTECの研究船“かいよう"と同時に航空機観測を実施した、黒潮続流域の下層雲とエアロゾルについての観測データの解析を実施する。2009年に実施された春季の黒潮域で観測されたデータとも比較しながら、海表面温度と大気最下層気温との差が、エアロゾルの雲粒への活性化にどのような影響を与えていたかを明らかとする。本年度はまた、黒潮という高い海表面温度(SST)が与えるエアロゾルー雲相互作用をより一般的に調べるために、人工衛星データを用いた解析も実施する。航空機観測から得られた知見をもとに、SSTと海表面気温(SAT)との差(SST-SAT)およびエアロゾル量の指標(エアロゾルの光学的厚み、AOD)をパラメータとして、雲粒数濃度への影響を評価する。SSTの影響が強く出ると期待される冬季の黒潮域に注目し、5年間程度のデータを解析することにより、SSTの影響を定量化する。人工衛星データとしては、MODISを用いる。本年度はさらに領域3次元数値モデルWRF-chemを用いて、エアロゾルおよびSSTの雲物理量への影響評価を試みる。
がん遺伝子を介したES細胞の自己複製機構の解析

幹細胞とは、様々な細胞系譜へ分化可能な「多分化能」を持つ細胞で、種々の組織で幹細胞の存在が知られている。中でもマウス胚性幹細胞(ES細胞)は、培地にサイトカインLIFを添加しておくことで、多分化能を維持したまま増殖(自己複製)する幹細胞株である。一方がん細胞とは、様々な正常組織で発生しうる悪性腫瘍であり、未熟な細胞で分化しておらず、増殖を続けることで正常細胞の機能を阻害する。「未分化状態で無限に増殖する」という点では、ES細胞とがん細胞で性質が同じであると言える。この知見は、体細胞でがん遺伝子として機能している因子(群)は、ES細胞内で自己複製に関与している可能性を示唆している。そこで本研究では既知のがん遺伝子に着目し、がん遺伝子を介したES細胞における多分化能制御機構の解析を行った。ES細胞は未分化状態では自己複製が可能であるが、分化とともにその自己複製能は失われ、増殖能が低下してゆく。この概念はがん細胞にも当てはまり、ES細胞の自己複製と、がん細胞の増殖には共通の分子機構が存在すると考えている。そこで本年度は、がん遺伝子に代表されるがん細胞の増殖に関与する遺伝子の中で、ES細胞にも強く発現している遺伝子を探索した。その結果、ETV5 (ETS Variant gene 5)、Max (Myc-Associated Factor X)そしてEWSR1 (Ewing Sarcoma Breakpoint Region 1)を候補遺伝子として絞り込むことができた。これらの遺伝子発現を検証したところ、3遺伝子ともES細胞で強く発現しており、LIF除去により細胞を分化させてもなお、発現は維持された。興味深いことに、ES細胞を栄養外胚葉に分化させると、ETV5のみ発現が減少した。Oct3/4の発現停止に伴いETV5の発現も減少することから、ETV5はOct3/4の下流で機能しES細胞の自己複製を制御していると考えられる。そこで来年度は、ETV5遺伝子の破壊ES細胞(ノックアウトES細胞)を作製し、ETV5がES細胞の幹細胞性にどのように関与しているのか、その分子機構の実体にせまる予定である。本研究ではがん遺伝子ETV4とETV5に着目し、がん遺伝子を介したES細胞における自己複製機構の解明を目指した。Estファミリーに属する転写因子ETV4/5は、胃がん、肺がん、肝がん、大腸がん、卵巣がん、乳がん、子宮がん細胞などで過剰発現していることが知られている。本研究では、ETV4/5が未分化なES細胞で発現し、LIF除去による分化に伴い発現が減少することを確認した。特に転写因子Oct3/4による直接の制御機構は、本研究によって初めて見出された。ETV4/5ダブルノックアウト(dKO)ES細胞を解析ところ、細胞の形態的特徴から、野生型(WT)ES細胞はコンパクトなコロニーを形成するのに対し、dKO ES細胞は、コロニーを形成せず扁平な形態をとりながら自己複製が維持されていた。また、培地からLIFを除去し分化誘導した場合には、WT ES細胞は繊維芽細胞様の形態を示す一方、dKO ES細胞は上皮細胞様の形態を示した。この細胞における遺伝子発現を確認したところ、分化に伴いWT ES細胞は三胚葉のマーカー遺伝子群が発現するのに対し、dKO ES細胞では、分化マーカーの発現が抑えられていた。さらに、両者の細胞増殖能をWST1アッセイで比較したところ、WT ES細胞はdKO ES細胞に比べて、有意に増殖能が低下していることを見出した。以上のことから、ETV4/5は未分化なES細胞の増殖を促進し、ES細胞の多分化能維持に貢献していることが示唆された。
対称空間のスタイン拡張と旗多様体上の軌道対応

1.視察対称空間Gc/Kc上の岩沢射影をコンパクト対称空間U/Kあるいはcompactly causal対称空間に制限すると、値域は凸集合になるが、これら以外のGc/Kcの実対称部分空間については値域が原点を含むことを示した。2.S.Gindikinは、horospherical Cauchy変換によって、コンパクト対称空間上の佐藤超関数の空間とある凸領域上の正則関数の空間が対応することを明らかにしたが、研究代表者はこの理論の幾何I学的な部分をより明確に記述することにより、この考え方が非常に強力であることを明らかにした。3.最も簡単なランク2のコンパクト対称空間の例であるSU(3)/SO(3)について、dualhorospherical Cauchy変換の積分路と、horospherical Cauchy変換の値域である凸領域との交わりの位相的性質を調べた。4.コンパクトリー群Gの外部自己同型による額れ共役順についての基本領域に対するGの中心の作用を詳しく調べることにより、わかりやすい外部型対合の分類方法を得た。平成17年11月9日から12月10目までRutgers大学のS.Gindikinを招聘し、ホロ球面的コーシー変換とその逆変換に関することを中心に共同研究を行なった。特に、ランク2の最も簡単な対称空間であるSU(3)/SO(3)とSU(2,1)/SO(2,1)について、コンパクト対称空間上の球的有限次元表現に関する場合とエルミート型のアフィン対称空間上の正則離散系列表現に関する場合を具体的に計算した。これによって、これらの2つの場合にホロ球面的コーシー変換が定義できる理由が明らかになった。また、これら以外の場合、特に一般の離散系列表現に対応する理論の構成へのヒントが得られた。S.Gindikinはさらに、ホロ球面的コーシー変換によって、コンパクト対称空間上の佐藤超関数の空間とある凸領域上の正則関数の空間が対応することを明らかにしたが、研究代表者はこの理論の幾何学的な部分をより明確に記述することにより、この考え方が非常に強力であることを明らかにした。11月15日から18日まで行なわれた表現論シンポジウムの運営に協力した。このシンポジウムではS.Gindikin、小林俊行、藤原英徳らのすぐれた研究発表が行なわれた。また、対称空間上の軌道構造および解析に関連する研究を行なっている青木茂および加藤末広と関連するトピックスについて研究交流を行なった。1.複素対称空間G_c/K_c上の岩沢射影をコンパクト対称空間U/Kあるいはcompactly causal対称空間に制限すると、値域は凸集合になるが、これら以外のG_c/K_cの実対称部分空間については値域が原点を含むことを示した。2.S.Gindikinは、horospherical Cauchy変換によって、コンパクト対称空間上の佐藤超関数の空間とある凸領域上の正則関数の空間が対応することを明らかにしたが、研究代表者はこの理論の幾何学的な部分をより明確に記述することにより、この考え方が非常に強力であることを明らかにした。3.最も簡単なランク2のコンパクト対称空間の例であるSU(3)/SO(3)について、dual horospherical Cauchy変換の積分路と、horospherical Cauchy変換の値域である凸領域との交わりの位相的性質を調べた。4.コンパクトリー群Gの外部自己同型による振れ共役類についての基本領域に対するGの中心の作用を詳しく調べることにより、わかりやすい外部型対合の分類方法を得た。5.G.OlafssonおよびR.Stantonを招聘し、Akhiezer-Gindikin領域と表現論の関係にっいての研究交流を行なった。
石灰化障害モデルを用いた基質小胞形成に関する免疫組織化学的研究

l-hydoxyethylidene-l,l-bisphosphonate(HEBP)投与ラット上顎切歯における石灰化障害モデルにおいて基質小胞形成に障害が見られた事から、基質小胞形成に関与すると考えられる細胞骨格(アクチン、ミオシン)、細胞外マトリックス(フィブロネクチン、テネイシン)とその受容体(インテグリン)の変動を免疫組織化学的に検索した。凍結切片の酵素抗体間接法による光顕観察で、対照群の上顎切歯の象牙芽細胞とエナメル芽細胞は、アクチンとミオシンに陽性反応を示した。根尖側の分化初期の両細胞は細胞全体に陽性反応を示し、切端側の分化した両極性細胞はapical側に陽性反応を示した。特に象牙芽細胞では、young odontoblastの遠心端(distal terminalweb)付近に強い反応が認められた。フィブロネクチンは根尖端からpre-odontoblastにかけての象牙前質に認められた。テネイシンやインテグリンは象牙前質、エナメル芽細胞、象牙芽細胞に認められなかった。HEBP投与群でも上記因子の分布に変化は認められなかった。基質小胞形成に関連する部位に陽性反応を示したフィブロネクチン、アクチン、ミオシンについては免疫電顕を行った。水溶性樹脂包埋-金コロイド法(post-embedding法)によるとフィブロネクチンは不定形物質として象牙芽細胞の表面やコラーゲン線維の間に存在し、細胞間質においては線維状構造物として認められたが、基質小胞との関連性は明かではなかった。アクチンとミオシンは水溶性樹脂包埋では反応が見られず、電顕酵素抗体法(pre-embeddind法)を行った。アクチンとミオシンは象牙芽細胞のdistal terminal webに反応産物の沈着として認められたが、基質小胞や突起への分布は電顕酵素抗体法では判定不能であると考えられた。以上の結果、基質小胞形成に上記の細胞外マトリックスとその受容体は関与しないと考えられる。細胞骨格については、微小なレベルでの分布もしくは変化を観察できなかったが、今後電顕レベルで明確に細胞骨格蛋白を観察できるよう改善する予定である。
宇宙における電気推進機の物理現象

1)各種の電気推進機(電磁プラズマ推進機、アークジェット推進機、ホール型推進機、イオン推進機)の推進性能を測定し、その改善方法を明らかにした。日本側では低電力(300W1kW)、ロシア側とアメリカ側では(1kW1MW)の推進機を担当した。2)電気推進機のプラズマ状態を調べた。静電気プローブ法、磁気プローブ法、質量分析法、発光分光法、レーザー誘起蛍光法を用いて、プラズマ温度・密度、中性粒子(ラジカル)密度などを測定した。下流流れ場の診断を行った結果、真空タンクの大きさ、圧力にそれらが大きく依存することがわかった。さらに、宇宙機とプラズマ排出流との干渉現象をも明らかにした。3)プラズマ診断の結果を基に、電気推進機内部・外部の流れ場をモデル化し解析した。連続体モデル(数値流体力学)、分子流モデル、粒子モデルを用いて解析し、実験結果と比較検討した。さらに、電気推進機内部の加速過程を推定し、最適加速条件、推進機形状を提案した。また、外部プラズマ流と宇宙機との干渉現象を解明した。日本とアメリカは数値解析を、ロシアは理論解析を主に担当した。4)日本側、ロシア側およびアメリカ側代表者が数回にわたり国内外で会合し、研究結果を持ち寄り比較検討を行うと共に、各国の電気推進ミッション計画について検討した。それら相応しい電気推進システムが提案された。5)平成11年10月、北九州市で開催された国際電気推進会議に全研究メンバーが参加し、他の新進気鋭の研究者を交え研究結果を発表すると共に、それらの成果について議論した。将来の研究開発の指針を提案した。本年度の研究成果を以下にまとめる。1.各種の電気推進機(電磁プラズマ推進機、アークジェット推進機、ホール型推進機、イオン推進機)の推進性能を測定した。電気推進機の始動時の放電不安定性も調べた。それぞれの電力レベルの作動における問題点が明らかになった。2.電気推進機内部のプラズマ状態を調べた。静電プローブ法、磁気プローブ法、質量分析法、発光分光法、レーザー誘起蛍光法を用いて、プラズマ温度・密度、中性粒子(ラジカル)密度などを測定した。放電室内部だけでなく下流流れ場の診断も行った結果、真空タンクの大きさ、圧力にそれらが大きく依存することがわかった。3.プラズマ診断の結果を基に、電気推進機内部の流れ場をモデル化し解析した。さらに、電気推進機内部の加速課程を推進し、最適加速条件、推進機形状を提案した。4.日本側代表者がクリーブランド(アメリカ、第25回国際電気推進会議、平成9年8月)とモスクワ(ロシア、平成9年9月)において実験と数値計算・理論解析の結果を持ち寄り、比較検討を行うと共に、共同研究の進め方について討論した。その際、各国の電気推進実験設備を見学し、それらの装置について議論した。

3)プラズマ診断の結果を基に、電気推進機内部・外部の流れ場をモデル化し解析した。連続体モデル(数値流体力学)、分子流モデル、粒子モデルを用いて解析し、実験結果と比較検討した。さらに、電気推進機内部の加速過程を推定し、最適加速条件、推進機形状を提案した。また、外部プラズマ流と宇宙機との干渉現象を解明した。日本とアメリカは数値解析を、ロシアは理論解析を主に担当した。4)日本側代表者がアメリカ側代表者とクリーブランド、マウイ、ボストンにおいて実験と数値計算の結果を持ち寄り、比較検討を行うと共に、共同研究の進め方について討論した。また、UCLAプラズマ実験(ロサンゼルス)の調査研究を行い、電気推進実験への応用方法を提案した。5)ロシア側代表者を大阪大学に招へいし、実験と理論解析の結果を持ち寄り、比較検討を行うと共に、共同研究の進め方について討論した。さらに、大阪大学電気推進設備を見学していただき、実験装置システムの問題点・改良すべき点が指摘された。