hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ウランの低レベル放射能測定を可能にする新規蛍光X線分析システムの開発

平成30年度は、装置を完成させ、動作確認を行うとともに、模擬試料の作製および濃縮方法の検討を行った。装置の製作について、平成29年度に予定していたが実現できていなかったX線管固定冶具と検出器固定冶具の作製を行い、装置を完成させた。これにより、蛍光X線分析と全反射蛍光X線分析を切り替えて用いることのできる装置となった。蛍光X線分析装置として用いる場合と全反射蛍光X線分析装置として用いる場合で、試料の角度とともにコリメータも変更する必要がある。全反射蛍光X線分析用の薄型コリメータにおいてはビームが安定しておらず、さらなる改良を要する。一次X線フィルターの探索について、装置作製と同時進行で昨年度に引き続き既存装置において基礎検討を行い、その成果を国内外の学会で発表した。完成した装置についても一次X線フィルターの探索を行った。ここで、本装置ではウランのLα線とともにLβ線も観測できることを生かすべく、両方のピークに関して感度が向上するフィルターの探索を行い、Lα線については80μmの、Lβ線については100μmの銅フィルターが最適であるとの結果を得た。また、高濃度ルビジウムが共存する試料ではU Lα線がRb Kα線と重なって解析が困難となるため、Rb/U日が1を上回るような試料ではLβ線によりウラン濃度を算出することが的確であるとの結論を得た。試料作製については、ウラン含有標準液希釈液をろ紙に滴下した試料、土壌粉砕乾燥物にウラン含有標準液を添加した模擬汚染土壌とその酸溶出液、模擬瓦礫浸漬液にウラン含有標準液を添加した模擬汚染瓦礫浸漬液を作製した。装置は完成しているが、全反射蛍光X線分析として使用する際の導波路部分に改良が必要である。一方で、模擬試料の作製は予定よりも早く進んでいる。作製した模擬試料の分析を進める。模擬試料はウラン含有標準液希釈液を紙(ろ紙)、ポリエチレンブロック、ステンレス板に滴下した模擬汚染物品、土壌粉砕乾燥物にウラン含有標準液を添加した模擬汚染土壌とその酸溶出液、模擬瓦礫浸漬液にウラン含有標準液を添加した模擬汚染瓦礫浸漬液とする。このうち、固形試料はXRF分析の対象であり、液体試料はTXRF分析の対象となる。研究実施計画において試料濃度を原子吸光分光法や誘導結合プラズマ質量分析などで検定するとしていたが、標準液を定量滴下するので検定は不要と考える。これらの測定により、本装置が持ち出し物品、排水、環境試料のウラン汚染を分析するツールとして有用であることを示す。なお、研究協力者として協力してくれていた東邦大学大学院の松山嗣史が卒業し、かわりに同大学院の菅史明、高村晃大の両氏が研究協力者として協力することとなった。平成29年度は装置製作と一次X線フィルター構成の探索を予定していた。装置製作に関しては、試料固定冶具を完成させた。これは、当初計画していた試料台の回転に加え、全反射蛍光X線分析を行う際に必要となるX軸方向(試料台-検出器方向)の微調整および試料高さの微修正を行うことのできる機構を追加したものである。一方、その設計と製作に時間がかかり、X線管固定冶具および検出器固定冶具の製作は平成30年度に持ち越した。このため、平成29年度中に装置を完成させるという計画は達成できなかった。一次X線フィルター構成の探索では、既存装置を用い、ウランの分析に最適なフィルター構成を探索した。金属箔が薄すぎると制動X線の散乱線に由来するバックグラウンド信号が高くS/N比に劣る一方、金属箔が厚すぎると励起に必要なX線までも削減してしまい、信号が下がるのでやはりS/N比が悪化する。このため、バックグラウンド信号強度のばらつきの3倍の信号を与えるウラン濃度として定義される検出下限値(minimum detection limit: MDL)を指標としてNi箔およびCu箔の厚さを変えながらウラン試料の分析を行い、金属箔厚さとMDLの相関を調査したところ、80μmのNiが最適だった。Mo薄膜を用いた検討ではS/N比はほとんど変化しなかったが、試料溶液にMo標準液を少量混合させた試料ではS/Nが改善した。平成30年度以降に予定していた試料台の検討について、コロジオン薄膜試料台の膜厚測定、コロジオン薄膜試料台に滴下した試料溶液の接触角測定を行った。また、簡易エバポレーターによって試料を10倍濃縮するための手法を確立した。このように、平成29年度に予定していた装置の製作は完了しなかったが、平成30年度以降に計画していた研究を一部前倒しして実行した。平成29年度に予定していた装置の完成は実現しなかったが、平成30年度以降に予定していたコロジオン薄膜試料台に関する検討及び簡易エバポレーターによる試料濃縮法の検討を先行して行った。このため、研究全体としてはおおむね順調に進展していると考える。

一次X線フィルターの探索について、装置作製と同時進行で昨年度に引き続き既存装置において基礎検討を行い、その成果を国内外の学会で発表した。完成した装置についても一次X線フィルターの探索を行った。ここで、本装置ではウランのLα線とともにLβ線も観測できることを生かすべく、両方のピークに関して感度が向上するフィルターの探索を行い、Lα線については80μmの、Lβ線については100μmの銅フィルターが最適であるとの結果を得た。また、高濃度ルビジウムが共存する試料ではU Lα線がRb Kα線と重なって解析が困難となるため、Rb/U日が1を上回るような試料ではLβ線によりウラン濃度を算出することが的確であるとの結論を得た。試料作製については、ウラン含有標準液希釈液をろ紙に滴下した試料、土壌粉砕乾燥物にウラン含有標準液を添加した模擬汚染土壌とその酸溶出液、模擬瓦礫浸漬液にウラン含有標準液を添加した模擬汚染瓦礫浸漬液を作製した。装置は完成しているが、全反射蛍光X線分析として使用する際の導波路部分に改良が必要である。一方で、模擬試料の作製は予定よりも早く進んでいる。まず、平成30年度前半にX線管固定冶具と検出器固定冶具を製作し、装置を完成させる。ここで、X線管固定冶具には、蛍光X線分析用のコリメータが設置でき、これを全反射蛍光X線分析では導波路に交換できるようにする。また、検出器は試料台が回転する際に干渉しないよう、試料-検出器の軸に対してスライドできるように設計する。続いて、これまでに既存装置を用いて最適化した一次X線フィルター構成と製作している装置において最適な一次X線フィルター構成は類似していると考えられるため、これまでに既存装置で最適化したフィルター構成の近傍の数種類のフィルター構成でウラン試料の分析を行い、新規装置に対してフィルター構成を最適化する。これまでの検討で、NiあるいはCuを用いた一次X線フィルターによるバックグラウンドの低減により、十分な感度が得られると予想される。平成30年度中に模擬試料作成方法の検討を行い、その実際の測定は平成31年度に行うことを計画している。作製した模擬試料の分析を進める。模擬試料はウラン含有標準液希釈液を紙(ろ紙)、ポリエチレンブロック、ステンレス板に滴下した模擬汚染物品、土壌粉砕乾燥物にウラン含有標準液を添加した模擬汚染土壌とその酸溶出液、模擬瓦礫浸漬液にウラン含有標準液を添加した模擬汚染瓦礫浸漬液とする。このうち、固形試料はXRF分析の対象であり、液体試料はTXRF分析の対象となる。研究実施計画において試料濃度を原子吸光分光法や誘導結合プラズマ質量分析などで検定するとしていたが、標準液を定量滴下するので検定は不要と考える。これらの測定により、本装置が持ち出し物品、排水、環境試料のウラン汚染を分析するツールとして有用であることを示す。なお、研究協力者として協力してくれていた東邦大学大学院の松山嗣史が卒業し、かわりに同大学院の菅史明、高村晃大の両氏が研究協力者として協力することとなった。平成29年度に試料固定冶具、X線管固定冶具、検出器固定冶具を製作する予定だったが、試料固定冶具の制作に時間がかかってしまい、X線管固定冶具と検出器固定冶具の製作を平成30年度に実施することとした。
RNA触媒機能の分子基盤

(1)天然のリボザイムの活性発現に要求される各種構造ユニットの系統的な解析(2)各種リボザイムの構造形成,機能発現に必要なRNA分子構築原理の解明(3)分子デザインおよびセレクション法による新規なリボザイムの構築,創製を研究目的とし(1)Group I intronRNAの解析と分子デザイン,分子構築およびセレクション(2)ハンマーヘッド型リボザイムなどsmallリボザイムの解析,分子デザイン,分子構築および応用(3)リボソーム,スプライソゾームなど高次機能性RNAの解析をおこなった。具体的には、Group I intron RNAの三次構造を決定する構造単位の同定とその構成要素の解析をおこない,それらが関与するRNA構造単位間の新規RNA-RNA相互作用を発見した.さらにそれらがintron RNAのリボザイム活性に与える影響を明らかにした.また同リボザイムのconserved coreと呼ばれる中心骨格の解析を進め,これを構成する構造単位中,リボザイム活性発現に必須な領域を同定した.この発見を基に,T4ファージ由来のintron RNAを用いて,単分子RNAからなるミニマルリボザイム(活性を発現できる最小の構造単位)を作成し,P3-P7のみを有する単分子RNAにおいても,活性を発現させることに成功した.さらにRNAの分子進化のシュミレーション実験に成功した。また、アロステリックな活性調節が可能であり,in vivoで通常のハンマーヘッド型リボザイムより,効率よく作用する2量体ショートリボザイム(maxizyme)の構築に成功した.さらには、新規RNA-プロテインハイブリッド型リボザイムの構築にも成功した.in vivoでpol III系のtRNA発現系を用いることによりRNAの局在を制御し,マキシザイムを作用させることにより,異常型mRNAをもつがん細胞のみに,特異的にアポトーシスを起こさせることに成功した.さらにハイブリッド型リボザイムライブラリーを用いたジーンディスカバリーシステム開発を行い、機能遺伝子の同定を試みアポトーシスや細胞増殖に関わる機能遺伝子を多数同定することに成功した。さらに、哺乳動物ミトコンドリアのリボソームの短縮したRNAの部分をタンパク質がどのように代替するのかを生化学的,構造生物学的解明した.リボソームGTPaseセンターで中心となるstalkタンパク質群のrRNAへの結合は,二つのRNAドメインの機能構造形成に関わることを明らかにした.さらに,この複合体は,rRNAの伸長因子結合部位ばかりではなく,decodingサイトの機能構造にも影響を与えることを明らかにした.U4/U6 snRNP構成因子である分裂酵母Prp1(pre-mRNA processing 1)と遺伝学的手法によって相互作用が検出されたPrp12をコードする遺伝子をクローニングした。その結果、splicing反応の初期において見られるcommitment complexからspliceosomeへの変換に必要U4/U6snRNPとU2snRNP間の相互作用には、U2-U6snRNA間の水素結合による相互作用だけでなく、それらのsnRNAに結合している蛋白質間の相互作用も重要であることを明らかにした。またPrp12pは,ヒトのU2snRNP結合因子SAP130の分裂酵母ホモログであることを明らかにし,基質特異的に細胞周期関連遺伝子がpre-mRNAスプライシングに関与することを明らかにした(1)天然のリボザイムの活性発現に要求される各種構造ユニットの系統的な解析(2)各種リボザイムの構造形成,機能発現に必要なRNA分子構築原理の解明(3)分子デザインおよびセレクション法による新規なリボザイムの構築,創製を研究目的とし(1)Group I intronRNAの解析と分子デザイン,分子構築およびセレクション(2)ハンマーヘッド型リボザイムなどsmallリボザイムの解析,分子デザイン,分子構築および応用(3)リボソーム,スプライソゾームなど高次機能性RNAの解析をおこなった。さらに、哺乳動物ミトコンドリアのリボソームの短縮したRNAの部分をタンパク質がどのように代替するのかを生化学的,構造生物学的解明した.リボソームGTPaseセンターで中心となるstalkタンパク質群のrRNAへの結合は,二つのRNAドメインの機能構造形成に関わることを明らかにした.

さらに,この複合体は,rRNAの伸長因子結合部位ばかりではなく,decodingサイトの機能構造にも影響を与えることを明らかにした.U4/U6 snRNP構成因子である分裂酵母Prp1(pre-mRNA processing 1)と遺伝学的手法によって相互作用が検出されたPrp12をコードする遺伝子をクローニングした。その結果、splicing反応の初期において見られるcommitment complexからspliceosomeへの変換に必要U4/U6snRNPとU2snRNP間の相互作用には、U2-U6snRNA間の水素結合による相互作用だけでなく、それらのsnRNAに結合している蛋白質間の相互作用も重要であることを明らかにした。またPrp12pは,ヒトのU2snRNP結合因子SAP130の分裂酵母ホモログであることを明らかにし,基質特異的に細胞周期関連遺伝子がpre-mRNAスプライシングに関与することを明らかにした・触媒活性をもつRNAの反応の分子機構の解析を,グループIイントロンRNAを材料として行い,イントロンRNAの機能構造単位の一つであるP2.1がtrans-activatorとして高効率でかつ新規なメカニズムで作用することを明らかにした.in vitro/in vivoselection法により新たにリボザイムを構築する計画を実施し、既知のRNAの高次構造を基盤としてリボザイムを作成するシステムの構築を試み,このシステムの作成に成功した.(井上)・天然型のヘアピン型リボザイムより,3つのドメイン構造をもつ新規ヘアピン型リボザイムの構築に成功した.天然型よりも高い切断活性を示すヘアピン型リボザイムを構築した.(小松)・ハンマーヘッド型リボザイムの反応機構として、一般的には"single-metal-ion"メカニズムが受け入れられているが、実際には"double-metal-ion"メカニズムであることを証明した。(多比良)・分裂酵母mRNAスプライシング変異株の解析から、U4/U6snRNPの構成因子と考えられるPrp1が、G0/G1期変換に関与する因子と同一であることを明らかにした。(谷)・大腸菌RNase Pは、活性中心をもつM1 RNAとC5タンパク質から成る複合体酵素である。C5タンパク質の機能を架橋実験によって解析し、これがM1 RNAとtRNAの位置関係を変化させる働きを持っていることを明らかにした。(白石)・試験管内転写により調製された大腸菌由来の23SリボソームRNAを用いることにり、リボソームタンパク質を一切必要とすることなく、ペプチド結合生成反応を進行させることに成功し、リボソームRNA上に活性中心が存在することを証明した。(新田)
試験管内増幅法を用いた孤発性ヤコブ病のプリオン体内分布と増幅機構の解明

クロイツフェルト・ヤコブ病(CJD)は異常型プリオンタンパク質が中枢神経系に蓄積することで神経細胞変性を起こす致死性疾患である。感染リスクを正しく認識するために、体内のプリオン分布を明らかにすることは重要である。孤発性CJD患者より採取された脳、脾臓、腎臓、肝臓および肺組織中のアミロイド形成活性をRT-QUIC法によって検出し、50% Seeding Doseを算出した。非中枢神経系組織においてもシード活性が10-5-10-7/g tissueの範囲で検出された。中枢神経系だけでなく体内に感染性プリオンが広く分布している可能性が示唆された。プリオン病は、正常型プリオン蛋白質が異常型プリオン蛋白質に変化し、中枢神経系に蓄積することで認知症や運動障害を呈する致死性中枢神経系疾患である。孤発性CJD患者では感染性は神経系組織に限局しているとされてきたが、実際のプリオンの体内分布についてはほとんど解明されていない。プリオン病患者におけるプリオンの体内分布を明らかにするため、End-point RT-QUIC法を用いてプリオン病患者由来組織中のプリオン活性の定量を行った。本研究では、4症例の孤発性CJD患者より剖検時に採取した臓器(脳・脾臓・肝臓・腎臓・肺・副腎)のSD50の測定を行った。脳組織では109-1010/g tissue、非神経系組織においても104-107/g tissueのシード活性が存在することが明らかとなった。これまでハムスタープリオン株を用いた研究からSD50は動物試験によるLD50に相関し、かつ検出能は100倍ほど高いと考えられている。よって、孤発性CJD患者の臓器には微量ではあるが、感染性プリオンが存在する可能性が示唆された。これまでヒトの孤発性CJD患者の各末梢臓器における感染性は検出限界以下とされていたが、シード活性は末梢臓器にも存在し、高いものでは中枢の1000分の一になることから、低いながらも感染源になりうると考えられる。4症例の孤発性CJD患者より剖検時に採取した臓器(脳・脾臓・肝臓・腎臓・肺・副腎)のSD50をEnd-point RT-QUIC法を用いて測定し、非神経系組織にも感染性プリオンが存在する可能性があることが分かった。現在、胃・食道・小腸といった消化器系組織についてもシード活性の定量を進めている。シード活性が1010/g tissue検出された孤発性CJD患者由来脳組織について、ヒトプリオンタンパク発現トランスジェニックマウス(Ki-ChM)を用いて感染力価を測定したところ、LD50は105.7/g tissueであった。異なるCJD typeの脳組織をKi-ChMマウスに感染させており、経過観察中である。今後、感染マウスより得られた脳を含む各臓器についてシード活性の定量をおこない、CJD typeによる組織親和性の違いを調べる。孤発性クロイツフェルト・ヤコブ病(CJD)患者では感染性は神経系組織に限局しているとされてきたが、実際のプリオンの体内分布についてはほとんど解明されていない。プリオン病患者におけるプリオンの体内分布を明らかにするため、試験管内異常型プリオン増幅法(End-point RT-QUIC法)を用いてプリオン病患者由来組織中のプリオン活性の定量を行った。本研究では、4症例の孤発性CJD患者より剖検時に採取した臓器(脳・脾臓・肝臓・腎臓・肺・副腎)のRT-QUICを行い、50% seeding dose (SD50)を算出した。さらに、1症例だけではあるが胃・食道・小腸といった消化器系組織についてもシード活性の定量を行ったところ、105-107/g tissueのシード活性が検出された。ヒトの孤発性CJD患者の各末梢臓器における感染性は検出限界以下とされていたが、シード活性は末梢臓器にも存在し、高いものでは中枢の1000分の一になることから、低いながらも感染源になりうると考えられる。プリオン株の性質はPrPScの構造に起因し、PrPScはPrPCを自分と同じ高次構造へと変化させていると考えられる。

動物のプリオン株を用いた研究では、中枢神経系と非神経系組織の感染様式が異なることが報告されており、神経系組織と非神経系組織におけるプリオンの増幅様式が異なることが考えられる。異なるCJD typeの脳乳剤を感染させたマウスの各種臓器をシードとしたRT-QUICを行う。そこで形成されたアミロイドの二次構造解析および安定性を調べることで、プリオン構造の違いによる増幅様式への影響について検討する。また、感染マウスにおける神経系組織と非神経系組織のプリオン活性を評価する他に、発症様式・罹病期間の違い、また病理標本を作製しプリオンの沈着様式や分布を調べる。神経変性疾患
成熟哺乳動物の網膜神経再生と機能再建に向けての基礎研究

神経栄養因子であるBDNF(brain-derived neurotrophic factor)以外に、GDNF(glial cellline-derived neurotrophic factor)をもちい、生体系および培養系にてその効果を検証した。成熟ラットをネンブタールで深麻酔後、脳定位固定装置にて頭部を固定、開頭し、両側の四丘体上丘に少量の蛍光色素(DiI、fluorogold)を注入した。その後、実験動物を約10日間飼育した。この蛍光色素は上丘において取り込まれ、視索・視神経すなわち網膜神経節細胞の軸索を逆行性に運ばれたのち、網膜神経節細胞の細胞体を生体標識できた。GDNFの遺伝子を分子生物学的に修飾し、あらかじめDiIにて網膜神経節細胞を標識したラットの硝子体腔に注入し、すでに我々が報告したelectroporation法にて網膜内層の細胞に直接遺伝子導入を図った。結果、網膜内層にある網膜神経節細胞にGDNF遺伝子が取り込まれ、GDNFのタンパク合成が確認できた。ラットの視神経を切断し、逆行性の細胞死を生じさせて、GDNFの導入が神経細胞死にあたえる影響を検討したところ、GDNFは軸索切断後の神経細胞死を明らかに抑止することがわかった。我々がすでに報告しているcollagen培養法により網膜神経組織を培養した。一定の条件を保つことにより神経突起の再生を得た。これらの方法により現在では神経組織、再生突起ともに数週間の生存が可能である。この方法では生体観察系に比べ、経時的に網膜神経細胞からの突起再生を直接顕微鏡下に観察、記録することができるという利点がある。培養液にBDNFおよびGDNFを添加し、その細胞死抑止効果および神経再生促進効果を経時的に観察、検討した。この網膜を蛍光顕微鏡にて観察し、標識細胞数を経時的に計測し、上記、生体系とほぼ同様の結果を得た。また、BDNFおよびGDNFともに培養下で、網膜神経節細胞からの神経突起再生を促進することを明らかにした。神経栄養因子であるBDNF(brain-derived neurotrophic factor)以外に、GDNF(glial cell-derived neurotrophic factor)をもちい、生体系および培養系にてその効果を検証した。GDNFの遺伝子を分子生物学的に修飾し、DiIにて標識したラットの硝子体腔に注入し、すでに我々が報告したelectroporation法にて網膜内層の細胞に遺伝子導入を図った。ラットの視神経を切断することで、GDNFの導入が神経細胞死にあたえる影響を検討したところ、GDNFは軸索切断後の神経細胞死を明らかに抑制することがわかった。この実験系では、網膜神経節細胞は軸索切断により変性、細胞死を生じる。

この網膜を蛍光顕微鏡にて観察し、標識細胞数を経時的に計測し、上記、生体系とほぼ同様の結果を得た。神経栄養因子であるBDNF(brain-derived neurotrophic factor)以外に、GDNF(glial cell-derived neurotrophic factor)をもちい、生体系および培養系にてその効果を検証した。成熟ラットをネンブタールで深麻酔後、脳定位固定装置にて頭部を固定、開頭し、両側の四丘体上丘に少量の蛍光色素(Dil、fluorogold)を注入した。その後、実験動物を約10日間飼育した。この蛍光色素は上丘において取り込まれ、視索・視神経すなわち網膜神経節細胞の軸索を逆行性に運ばれたのち、網膜神経節細胞の細胞体を生体標識できた。GDNFの遺伝子を分子生物学的に修飾し、あらかじめDiIにて網膜神経節細胞を標識したラットの硝子体腔に注入し、すでに我々が報告したelectroporation法にて網膜内層の細胞に直接遺伝子導入を図った。結果、網膜内層にある網膜神経節細胞にGDNF遺伝子が取り込まれ、GDNFのタンパク合成が確認できた。ラットの視神経を切断し、逆行性の細胞死を生じさせて、GDNFの導入が神経細胞死にあたえる影響を検討したところ、GDNFは軸索切断後の神経細胞死を明らかに抑止することがわかった。我々がすでに報告しているcollagen培養法により網膜神経組織を培養した。一定の条件を保つことにより神経突起の再生を得た。これらの方法により現在では神経組織、再生突起ともに数週間の生存が可能である。この方法では生体観察系に比べ、経時的に網膜神経細胞からの突起再生を直接顕微鏡下に観察、記録することができるという利点がある。培養液にBDNFおよびGDNFを添加し、その細胞死抑止効果および神経再生促進効果を経時的に観察、検討した。また、BDNFおよびGDNFともに培養下で、網膜神経節細胞からの神経突起再生を促進することを明らかにした。
精神疾患感受性遺伝子産物IMPA2の生化学的解析

リチウムは双極性障害の治療に使われる薬剤であり、患者の躁病相、うつ病相にみられる極端な気分の「ふれ」を治療および予防できる。その作用機序については未だ一致した見解はないが、Berridgeらの「イノシトール枯渇仮説」は提唱以来20年近く経った現在でも最もよく信じられている。この仮説は、リチウムが細胞内代謝物質のイノシトールモノリン酸を脱リン酸化する酵素IMPaseを直接阻害し、細胞内のイノシトールを枯渇させることと薬理作用が関連するとするものである。ヒトのIMPaseをコードする遺伝子としてIMPA1のほかIMPA2が知られている。IMPA2は遺伝統計学的に双極性障害や統合失調症といった精神疾患に加え、熱性けいれんとの関連が示されているものの、その遺伝子産物の構造がIMPA1と非常に相同生が高いという以外、全く生化学的情報は存在しなかった。そこで我々は、主に組み替えIMPA2を用いて生化学的解析を行い以下のことを明らかにした。1)IMPA2はIMPA1同様Mg依存的IMPase活性をもつ。2)しかしながらその酵素活性はIMPA1と比較して極めて微弱である。3)IMPA2はIMPA1と比較して高いpH、Mgイオン濃度を好む。4)IMPA2はIMPA1同様ヘテロニ量体を作るがIMPA1とのヘテロニ量体は作らない。5)IMPA2はIMPA1と比較してリチウムの感受性はあるものの微弱である。以上のようにIMPA2は、IMPA1と比較して、異なる酵素学的性質をもつことが明らかになった。このことは、IMPA1とIMPA2が生化学的に細胞内で異なる局面で作用していることを示唆するものである。躁うつ病、統合失調症といった精神疾患の連鎖領域である18p11に存在すること、後にいくつかの報告でこれらの疾患と本遺伝子との遺伝統計学的関連が認められることから我々は、IMPA2遺伝子の機能に注目している。さらにこの遺伝子産物は、気分安定薬として頻繁に使用されているリチウムの標的の有力な候補と考えらてきたIMPA1と高い相同性を持っている。このような背景から、この遺伝子産物の機能がどのようなものなのかは非常に興味が持たれるが、現在まで全く報告が無かった。我々は本研究により次のことを明らかにした。A.IMPA2転写産物はマウス脳内で広く一様に発現し、多くの部位でIMPA1と重なってるが、一部にIMPA2に特異的な染色部位が見られる(in situ hybrydization)。B.IMPA2は、IMPA1と同様ホモ複合体を形成する。しかしながら、IMPA1-IMPA2のヘテロ複合体は形成しない。C.組み替えIMPA2タンパク質は、マグネシウムイオン依存的なmyo-inositol monophosphatase活性を示す。しかしながらその活性は、IMPA1と比較して極めて微弱である。D.IMPA2はmyo-inositol monophosphataseを基質とした場合、極めて限定的にしかリチウムに阻害されない。E.多くのイノシトールリン酸関連物質をスクリーニングしたが、IMPA2特異的に強く脱リン酸化するものは現在まで発見されていない。以上のことからIMPA2は、IMPA1と構造的に極めて相同性が高いにもかかわらず、その酵素学的性質は全く異なっていることが示唆された。またIMPA2は、リチウム療法の直接の標的ではないことが示唆された。今後とも、IMPA2特異的な基質の探索などを中心に解析を続けるとともに、遺伝子改変動物などを用いて精神疾患との関連を探る予定である。IMPA2遺伝子は、双極性障害、統合失調症、さらには熱性けいれんとの遺伝統計学的関連が示唆される遺伝子であるが、その機能は全く不明である。

そこで本研究では、主に生化学的側面に焦点をあててIMPA2の機能に迫った。その結果、IMPA2はマウス全脳で発現するこや、細胞株では顕著な発現が認められるものとそうでないものがあることがわかった。mRNAの発現が認められるHeLa細胞において、内在性に発現するIMPA2タンパク質を世界ではじめて同定した。IMPA2は、inositol monophosphatase活性を有し気分安定薬リチウムの標的と考えられているIMPA1遺伝子産物と高度な相同性を有している。このことから、IMPA2もリチウムに阻害されうるinositol monophosphatase活性を持っているのではないかと考え、組み替えタンパク質による酵素学的な検討を加えた。その結果、IMPA2は、inositol monophosphatase活性を有するものの、その活性はIMPA1と比較して極めて微弱なものであり、別の生理的基質が存在するのではないかと思われた。またIMPA2のもつinositol monophosphatase活性は、IMPA1より高いpHとマグネシウム濃度を要求する点でも、IMPA1との酵素学的違いが明白になった。さらには、通常の条件では、治療濃度のリチウムによる阻害効果は極めて限定的であった。またIMPA1は細胞内でホモ二量体を形成することが知られるが、IMPA2も同様にホモ二量体を形成した。しかしながら、互いに高度な相同性を有するIMPA1とはヘテロ二量体を形成することはなかった。本研究から、IMPA2は、IMPA1と極めて近縁の分子でありながら、細胞内では全く別の代謝経路に関与する特異なぶんしであると結論された。
段階的多光子吸収による超高温(ホット)分子の活性化、新規反応の開発

当該研究課題の成果について国内発表5件を行った。アメリカ化学会発行の論文誌The Journal of Physical Chemistry AおよびJournal of American ChemistrySocietyにそれぞれ1件の論文を発表した。これまでの我々の検討からホット分子(高振動励起状態)は光反応の中間体として極めて重要であることが分かっている。これは光で創り出すことのできる超高温分子である。本研究ではホット分子機構の優位な点を最大限活用した研究を行い、成果をあげることが出来た。1)通常の熱反応では(光励起で到達できる数百kJ/molの状態では)熱分布は極めて広範囲のエネルギー幅で広がり、ある特定のエネルギーでの反応速度を特定することは不可能である。一方、ホット分子機構では室温での熱分布を保ったまま内部エネルギーを高めることが出来ることから高エネルギー分子の速度論の検討には最適である。まず、反応速度測定用の測定装置を既存の測定装置に合わせて構築し、これを用いて歪み化合物の反応を観測した。反応速度における歪みエネルギーの効果については定性的には言及されているが、定量的に反応速度に与える影響を調べた例はほとんどない。得られた結果を反応速度論、理論計算と比較し、良好な一致を得た。高エネルギー状態での反応速度論に寄与出来たと言える。2)「レーザーによる多光子反応」の報告ではそのほとんどがイオン化である。特に真空紫外光を用いた場合は2光子で容易に分子のイオン化ポテンシャル以上のエネルギーとなるためイオン化が生じるが、ホット分子機構の場合、エネルギーは極めて高速に分子全体の振動エネルギーに分配されるため2光子目を吸収する場合においてもイオン化ポテンシャルを越すことは無い。そのためイオン化ではなく化学反応が生じることが大きな特徴である。例えば、ビフェニレン、これは従来光化学的に不活性(内部変換効率がほぼ100%)だと考えられてきた分子であるが、多光子ホット分子機構により初めて光誘起の反応を見いだすことが出来た。この例のように多光子ホット分子反応を開拓することで新規な光反応経路を開拓することが出来ることを示した。
動的ネットワークにおける動的タスクのための適応的な耐故障性を持つ分散アルゴリズム

本研究では,トポロジが動的に変化するネットワークにおいても十分に実用に耐える,故障耐性を持つ自己安定分散アルゴリズムの設計を目的とする.本研究では特に,解状況が動的な問題について,安全収束性を持たせた自己安定アルゴリズムを考える.安全収束性は,最低限のサービスが保証できる性質を持つ状況にすばやく収束し,その性質を保持しながら最適な状況へと収束するというものであり,一般的に安全収束性を持たせることは難しい.よって,安全収束性を持つ自己安定アルゴリズムを複数設計する中で,安全収束性を持たせるための設計の簡単化手法を探る.本研究では,トポロジが動的に変化するネットワークにおいても十分に実用に耐える,故障耐性を持つ自己安定分散アルゴリズムの設計を目的とする.本研究では特に,解状況が動的な問題について,安全収束性を持たせた自己安定アルゴリズムを考える.安全収束性は,最低限のサービスが保証できる性質を持つ状況にすばやく収束し,その性質を保持しながら最適な状況へと収束するというものであり,一般的に安全収束性を持たせることは難しい.よって,安全収束性を持つ自己安定アルゴリズムを複数設計する中で,安全収束性を持たせるための設計の簡単化手法を探る.
オキサソール環の構築、開裂反応を基盤とする生理活性物質の合成研究

カルボン酸とイソシアノ酢酸エステルから4-アルコキシカルボニルオキシサゾール類の効率的な合成法を開発したので、これの応用研究として各種の生理活性物質の合成を行なっている。この研究では抗潰瘍性物質AI-77-Bの全合成をオキサゾール経路で行なった。AI-77-Bはジヒドロイソクマリン部分とヒドロキシアミノ酸部分より成っているので、各々の部分を合成し、最終的に縮合する方針で研究を進めた。(1)ヒドロキシアミノ酸部分の立体選択的合成D-マンノースより誘導されるグリセリン酸とイソシアノ酢酸エチルをジフェニルリン酸アジドを用いるC-アシル化反応に付し、相当するオキサゾールを得た。これを酸処理すると、α、β-不飽和γ-ラクトン体が得られ、続いてロジウム系のカチオン錯体を用いる接触還元に付すと、望みの立体配置を有するジアステレオマーが選択的に得られた。この誘導体からヒドロキシアミノ酸部分に変換することに成功した。この合成経路とは別にピログルタミン酸からヒドロキシアミノ酸部分への立体選択的な合成経路も確立することに成功した。(2)ジヒドロイソクマリン部分の立体選択的合成6-メチルサリチル酸誘導体から得られるベンジルアニオンとN保護L-ロイシナールとの反応により1段階でジヒドロイソクマリン部分の構築に成功した。上の(1)(2)で得られた両部分の保護基を除去した後、ジエチルリン酸シアニド法で縮合、AI-77-Bの全骨格を有する誘導体を得、これを官能基変換して、最終目的物に導いた。得られたAI-77-Bは天然品と比較し、同定した。我々はこれ迄にオキサゾール類の効率的合成法を見出している.この合成法の応用研究の一環として抗潰瘍性物質A1-77-βの立体選択的合成を行っている.A1-77-βはアミド結合をかいしてβ-アミノ酸部分とシヒドロイソクマリン部分よりなっている.本年度はまず各々の部分の立体選択的合成を行った.(1)β-アミノ酸部の立体選択的合成: D-マンノースから容易に得られるグリセリン酸誘導体とイソシアノ酢酸エチルをジフェニルリン酸アジドを用いるC-アシル化反応に付すと,オキサゾール誘導体が好収率で得られる.これをアルコール中メタンスルホン酸で処理すると,オキサゾール環の加水分解が起り,同時に再閉環したα, β不飽和γ-クラトン体が得られた.これを隣接水酸基関与の接触還元に付すと,約10対1の比で望ましい立体配置を有するγ-ラクトン体を得ることに成功した.この還元には,ロジウム系のカチオン錯体が最も良い結果を与える.また,得られたα-ラクトンは, β-アミノ酸残基の必要な3個の連続した不斉中心を有している.現在,このα-ラクトン体の官能基変換によるβ-アミノ酸部分への誘導を検討している.(2)ジヒドロイゾクマリン部分の立体選択的合成: 6-メチルアリチル酸誘導体から得られるベンジルアニオン体とC-ロイシン由来のアルデヒドから合成することを計画した.種々検討の結果,この反応では,アルデヒド体のN保誘基がジアステレオ選択性に大きな効果を与えることが判った.最終的にアルキルもしくはアリルスルホニル基とするとほぼ単一のジヒドロイソクマリン誘導体が得られとを見出した.現在, A1-77-βへの最終的な官能基変換を急いでいる.4ーアルコキシカルボニルオキサゾール類の利用として、抗潰瘍性物質AIー77ーBの合成を行なっている。AIー77ーBはアミ結合をかいして二つの構成成分よりなっている。このうちジヒドロイソクマリン部分の合成は前年度の研究でほぼ解決している。本年度はヒドロキシアミノ酸部分の合成及び最終目的物への変換を行なった。(1)ヒドロキシアミノ酸部分の立体選択的合成研究

グリセリン酸誘導体から得られるオキサゾールを酸処理した後、ロジウム系のカチオン錯体を用いる接触還元により望みの立体配置を有するγーラクトン誘導体を得、これからヒドロキシアミノ酸へ誘導した。また、これとは別の合成経路を企画した。即ち、ビログルタミン酸から誘導されるラクタムアルコール体をベンジリデンで保護、ついでラクタム部分を不飽和ラクタムに変換後、オスミウム酸化で望みの配置のシスジオール体とした。この誘導体はヒドロキシアミノ酸部分の連続した3個の不斉中心を有している。これを官能基変換によりヒドロキシアミノ酸誘導体とした。既に合成の終っているジヒドロイソクマリン誘導体のN保護基を除去し、上のピログルタミン酸より得たヒドロキシアミノ酸誘導体とジエチルリン酸シアニド法で縮合すると、AIー77ーBの全骨格を有する誘導体が得られる。このものから2工程でAIー77ーBに導いた。得られたAIー77ーBは天然品と比較し、固定した。ここにAIー77ーBの最初の全合成が完成した。
新生児集中治療を受けている子どもの家族に対する早期介入モデルの開発と評価

NICUに入院している子どもの家族に対するよりよい看護を目指して、NICUに勤務する臨床の看護師とネットワークを構築するとともに、NICUに入院している子どもをもつ家族への看護アセスメントツールの有用性を検証した。さらに健全な家族の育成、促進をするための介入方法について検討し、産前訪問から活用できる媒体とそのガイドラインを作成した。この介入モデルの有用性をまだ十分に評価できていないため、今後の課題である。本研究は、NICUに勤務する臨床の看護師とネットワークを構築するとともに、NICUに入院している子どもをもつ家族に対して、アセスメントツールの有用性を検証し、さらに健全な家族の育成、促進をするための育児支援を実施する。そのあり方、および評価について検討し、効果的な早期介入の具体的な方法を開発することを目的とし、以下の4つの課題を実施している。1)NICUに入院している子どもをもつ家族に対する家族機能に着目した家族看護アセスメントツールを臨床に活用するために、活用前後における家族への看護実践内容の比較検討2)臨床看護師とのネットワークの構築のための事例検討会3)NICUにおける家族への早期介入のモデルの開発と評価4)健康な子どもをもつ家族機能の変化についての調査NICUに入院している子どもの家族に対するよりよい看護を目指して、NICUに勤務する臨床の看護師とネットワークを構築するとともに、NICUに入院している子どもをもつ家族への看護アセスメントツールの有用性を検証した。本研究は、NICUに勤務する臨床の看護師とネットワークを構築するとともに、NICUに入院している子どもをもつ家族に対して、アセスメントツールの有用性を検証し、さらに健全な家族の育成、促進をするための介入方法について検討することを目的にしている。本年度の課題として、(1)家族看護アセスメントツールの臨床への適応検討(2)家族面会を阻む理由としての感染対策に対する看護師の認識調査(3)臨床看護師とのネットワークの構築のための事例検討会の開催(3)NICUにおける家族介入に関する文献のシステマテックレビュー(5)米国、韓国でのNICUやハイリスク妊婦や子どもに対する支援システムの視察(6)健康な子どもをもつ家族の変化について調査。以上の6つの課題を実施した。NICUにおける家族アセスメントツールは臨床において2施設で使用することが決定した。その評価をするために看護師の実施前後の調査を次年度実施する予定である。家族に対して看護をする中でその重要なこととして、家族面会がある。しかし感染の問題から面会の制限などがある。この状況について看護師の認識について質的研究を行った。現在分析中であるが、施設により感染対策は異なり、看護師は家族面会という視点からその状況を受け入れているもの、そうでないものなど様々であった。また、臨床とのネットワークとしても事例検討会を毎月開催しており、臨床看護師が毎回20名程度参加している。ハイリスク児をもつ家族と比較するための健康な子どもをもつ家族を対象とした調査では、親役割、仕事役割と子どもをもつことによる変化、心理的健康度、親が認識する子どもの気質、親役割の関連を分析した。これらは学会発表している。今後は臨床と連携した事例検討会を継続し、家族アセスメントツールの評価し、その有用性を検討する。さらに介入について検討をしていくこととしている。今後は臨床と連携した事例検討会を継続し,家族アセスメントツールの評価し,その有用性を検討する。本年度の課題として、(1)家族看護アセスメントツールを臨床に活用するために、活用前後における家族への看護実践内容の比較検討(2)臨床看護師とのネットワークの構築のための事例検討会の開催(3)米国における看護師に対する家族看護に関する教育システムの視察(4)健康な子どもをもつ家族の変化についての調査。以上の4つの課題を実施した。NICUにおいて家族アセスメントツールを使用し、使用前後における家族への看護実践について比較検討をした。活用前の看護師の家族看護の実践内容である家族の情報収集では、家族構造や家族の気持ちに焦点をあてたものであり、家族機能に関するものはほとんどされていなかった。活用後のデータは現在分析中であるが、ツールの活用方法がわかりにくいなどの指摘も受けた。臨床で活用できるものに改良をすることを次年度の課題としている。さらに家族看護に関する教育を臨床で行う必要性も感じた、臨床で家族に早期介入するためには看護師が家族に対する介入技術が必要である。このために家族看護の教育的介入に関する研究を次年度実施することとした。また、臨床とのネットワークとしても事例検討会を毎月開催しており、臨床看護師が毎回20名程度参加し、施設間の情報交換なども実施した。現在子どもが5歳児になるまでのデータ収集が終了した。

本研究は、MICUに勤務する臨床の看護師とネットワークを構築するとともに、MICUに入院している子どもをもつ家族に対して、アセスメントツールの有用性を検証し、さらに健全な家族の育成、促進をするための介入方法について検討することを目的にしている。本年度の課題として、(1)家族看護アセスメントツールを臨床に活用するために、活用前後における家族への看護実践内容の比較(2)臨床看護師とのネットワークの構築のための事例検討会の開催(3)MCUに入院している子どもの家族に向けての介入のためのパンフレットの作成(4)健康な子どもをもつ家族の変化についての調査。以上の4つの課題を実施した。MICUにおいて家族アセスメントツールを使用し、使用前後における家族への看護実践について比較検討したものから、臨床で活用できるものに改良した。さらに家族に対して看護を実践するうえで、アセスメントのみでなく、家族が必要な情報を得ることができ、子どもの状況に応じた関わりができるように、早期介入に向けたパンフレットの作成を行っている。また、臨床とのネットワークとしても事例検討会を毎月開催しており、臨床看護師が毎回20名程度参加し、施設問の情報交換なども実施した。ハイリスク児をもつ家族と比較するための健康な子どもをもつ家族を対象とした調査では、親役割、仕事役割と子どもをもつことによる変化、心理的健康度、親が認識する子どもの気質、親役割の関連を分析した。これらは学会発表している。現在子どもが5歳児になるまでのデータ収集が終了し、縦断的に分析している。これらのデータから、NICUに入院している家族との比較を行っている。本研究は、NICUに勤務する臨床の看護師とネットワークを構築するとともに、NICUに入院している子どもをもつ家族に対して、アセスメントツールの有用性を検証し、さらに健全な家族の育成、促進をするための介入方法について検討することを目的にしている。本年度の課題として、(1)改良した家族看護アセスメントツールの臨床での活用(2)臨床看護師とのネットワークの構築のための事例検討会(3)NICUに入院している子どもの家族に向けての介入のためのパンフレットの作成とその活用方法と評価(4)健康な子どもをもつ家族の変化についての調査。昨年度の結果から改良した家族看護アセスメントツールを臨床で活用を行っている。活用件数はまだまだ少ないが、病棟でのカンファレンスで役立っているとの評価を得ている。家族への早期介入に向けたパンフレット、産前訪問からの入院編、退院準備から退院1カ月までの育児編の2冊を作成した。10施設のNICUで活用することとなった。活用方法と評価についても臨床看護師と話し合い実践していく。次年度に評価は残すことになったが、活用の統一は今後の評価で重要であるため、時間を要したが、今後の課題としたい。
磁気浮上を利用した反磁性磁化率精密測定の発展と材料プロセスへの応用

磁気力と重力が釣り合った磁気浮上状態を利用して反磁性物質の磁化率の温度変化を高感度かつ非接触で測定するための新しい装置として,外部から試料の観察が容易で磁場中でも加熱可能な透明ガラスヒーターを用いた加熱装置を開発した.この装置を用いることで,これまでの装置では不可能であった300°C程度までの温度範囲において加熱中の試料の浮上位置変化による磁化率の測定と無容器溶融凝固過程の観察が可能となった.磁気力と重力が釣り合った磁気浮上状態を利用して反磁性物質の磁化率の温度変化を高感度かつ非接触で測定するための新しい装置として,外部から試料の観察が容易で磁場中でも加熱可能な透明ガラスヒーターを用いた加熱装置を開発した.この装置を用いることで,これまでの装置では不可能であった300°C程度までの温度範囲において加熱中の試料の浮上位置変化による磁化率の測定と無容器溶融凝固過程の観察が可能となった.磁気浮上を利用した磁化率測定をこれまでより高温(300°C)で実施するための加熱装置の設計,製作を行った.磁気浮上と加熱装置を組み合わせる上でのポイントは,試料の浮上状態を観察できるようにすることである.そのため,加熱には透明なガラスヒーターを用いることにし,試料の横方向からの観察をガラスヒーターの外側に配置したプリズムとCCDカメラを用いて行う設計とした.また,試料の温度測定には磁気浮上の非接触性を活かすため,放射温度計で試料の温度を非接触で測定することにした.ガラスヒーターと観察系を取り付けるフランジを試作し,組み付け調整を行った.また,高温となる加熱部分からの熱をマグネットに伝えないために冷却装置が必要であるが,加熱装置と組み合わせてマグネットボアに挿入するためスペースが限られている.しかし,加熱・観察部分の概略が決まったことで,冷却系作製の方針は得られている.また,これまでの恒温槽を用いた装置での測定では,n-docosane(炭素数22,融点46°C),n-tricosane(同23,47°C)に加え,n-heneicosane(同21,42°C)の単分散試料とこれらを混合したものを試料として,磁気浮上を利用して磁化率の温度変化を測定した.その結果,単分散試料では溶融前の磁化率の増加が見られないこと,混合試料ではバラフィンと同様に磁化率の増加が見られることが分かった.このことから,パラフィンで観測される溶融前の磁化率の増加は,融点の低い部分が溶融し始めたところで融点の高い部分が磁場配向することによって起こっていると考えられることが分かった.反磁性磁化率の温度変化を磁気浮上を利用して非接触で測定するため,さらにその知見を無容器溶融凝固による材料作製に活用するためには,浮上磁場と同時に,浮上位置の変化を知る必要がある.そのため,昇温中の浮上試料の挙動をその場観察する必要がある.また高温となる加熱部の外周はマグネットへの熱進入を防ぐために断熱または冷却される必要がある.そのため,加熱装置として透明なガラスヒーターを用いることとし,それ以外の観察系や冷却系は加熱装置に合わせて作製することにした.そのため,加熱装置に観察系を組み付けるフランジ類の試作と組み付け,ガラスヒーター内を真空引きするための排気ラインの検討,冷却系の設計・製作を行った.ガラスヒーターは交流,直流どちらでも加熱可能であるため,まずゼロ磁場でそれぞれの場合の印加電圧と昇温特性の把握を行った.またその際,高温部と近い位置にCCDカメラ等を設置する関係上,ヒーター付近の数カ所に熱電対を設麗し,昇温時の温度を測定した.その結果,1分程度で300°Cまで問題なく昇温できることが分かった.冷却系に関しては水冷ジャケットとし,ハイブリッドマグネット及び冷凍機冷却超伝導マグネットの52mm室温ボアに挿入する必要があるため外径は51mmとし,ヒーターのフランジ外径が46mmであることから内径は46.5mmとした.水冷ジャケットの厚みが非常に薄いため,長さはヒーター周辺を冷却する最低限の200mmとした.排気ラインはヒーター下部からテフロンチューブで折り返して上方に抜ける形とし,ローターリーポンプでヒーター内の真空が引けることを確認した.磁気浮上を利用して反磁性磁化率の温度変化を非接触で測定するため,さらにその知見を無容器溶融凝固による材料作製に活用するためには,試料の昇降温過程における浮上位置の変化を知る必要がある.そのため,浮上試料の挙動をその場観察する必要がある.そこで,加熱装置として透明ガラスヒーターを用い,水冷ジャケットを外側に配置することで構成部品の保護とマグネットへの熱侵入を抑える構造とした磁気浮上炉の製作と磁場中でのテストを行った.磁気浮上実験を実際に行うのはハイブリッドマグネットであるが,震災の影響で修理中のため,磁場中でのテストには無冷媒超伝導マグネットを使用することとし,ボア径をハイブリッドマグネットと同じ52mmにする治具を作製し実験を行った.ガラスヒーターは交流,直流どちらでも加熱可能であるが,磁場中でのテストは振動発生などが懸念され,条件がより厳しいと予想される交流で行った.印加電圧を交流100Vとし,10Tまでのいくつかの磁場中で設定温度を150°Cあるいは300°Cとして昇温を行ったところ,いずれの磁場,設定温度においても,加熱特性はゼロ磁場の場合と同様であることが分かった.また,設定温度で一定時間保持した場合においても温度制御に問題ないことが分かった.高磁場になるにつれ,通電時にリード線の振動は見られたものの,浮上炉全体の振動は見られなかった.

また,リード線の被覆などに熱による損傷は見られなかったため,水冷ジャケットによる装置の保護もできていることが確認できた.これらの結果より,ハイブリッドマグネットの使用再開後に磁気浮上炉として問題無く使用できると考えられる.ハイブリッドマグネットに代わって使用予定だった15T-,18T-冷凍機冷却超伝導マグネットが震災直後は稼働できたものの,後に使用不可になったため.また,ハイブリッドマグネットに関しても当初の見込みよりダメージが大きく,修復期間が長期に及び,磁気浮上状態での実験が不可能になっているため.24年度が最終年度であるため、記入しない。ガラスヒーターを用いた観察用磁気浮上炉に関しては,ゼロ磁場での温度制御,観察系の調整を早期に終了させ,磁場中でのテストを実施していく.その際,ボア径52mm以外のマグネットに関しても有効活用する.後半には新しい15T-冷凍機冷却超伝導マグネットが使用可能となるので,強磁場中での予備実験を行い,ハイブリッドマグネットの利用再開に備える.24年度が最終年度であるため、記入しない。
極小空間のデザインで実現する未培養微生物獲得手法の革新

1微生物を捕まえる罠:本研究で開発および効果を実証するデバイスは、培地が充填されている培養チャンバーとそこから外部につながる細い管によって構成されている。この構造により複数の種類の微生物が自動的に分離されてチャンバー内では単一種類のみ増殖することが想定できる。本研究ではその性能とコンセプトを確認することを目的とした。前年度においてナノチャンネル(幅:900nm - 5 um,高さ750nm - 1umに制御)と増殖チャンバーから構成されているプロトタイプを用いて培養条件などを確立し培養試験を行ったところ、モデル微生物がコンセプト通りに増殖することを確認している。本年度は環境サンプルに適用して実際に微生物が分離できるかどうかを検証した。土壌サンプルを用いて微生物の分離を試みたところ、増殖チャンバー内で微生物の増殖を確認することができた。その後、二次培養を行い16S rRNA遺伝子解析を通じて環境中から微生物が分離がされていることを確認した。2ピコリットル培養:前年度までに微小ゲル粒子の様々な作成方法を確立したが、今年度はゲル微粒子同士の凝集を制御すべく界面活性剤の濃度を制御した。その結果、ゲル微粒子同士が油相中で凝集する条件と、分散する条件を見出すことができ、それぞれの条件下で環境微生物を培養することに成功した。本研究全体の目標は、「微生物を捕まえる罠」、および「ピコリットル培養」という新しいコンセプトを創成することである。今年度は環境微生物に適用を行うなど、ほぼ計画通り順調に進んでいる(または一部当初の計画より前進した)ため上記の通りに評価した。研究の全体計画は以下の内容(項目)から構成されている。1微生物を捕まえる罠:1)実験プロトコルの確立、手法の確立、デバイスの構造の決定、2)モデル微生物を用いた培養およびモデル微生物の混合培養系からの分離の実証、3)環境微生物を用いた分離培養の実証および分離株の獲得、従来法との比較評価。2ピコリットル培養:1)実験プロトコルの確立、手法の確立、デバイスの構造の決定、2)モデル微生物を用いた培養およびモデル微生物の混合培養系からの分離の実証である。そのうち項目1)および2)はH27年度までに目途がたったので、項目3)について重点的にH28年度以降に進めることを計画している。次年度以降の消耗品(分析数を当初の計画より増加する)、および人件費として使用する予定である。1微生物を捕まえる罠本研究で開発および効果を実証するデバイスは、培地が充填されている培養チャンバーとそこから外部につながる細い管によって構成されている。本研究ではまずプロトタイプを設計しその性能とコンセプトを確認することを目的とした。ナノチャンネル(ナノチャンネル、幅:900 nm - 5 um,高さ:750 nm - 1 umに制御)は電子線リソグラフィーによって成型し、それ以外の部分は従来のフォトリソグラフィー技術を用いて作成、全体はPDMSとカバーグラスを接着する形で成型した(カバーグラスとの接着面にナノ・マイクロ構造体が成型されている)。さらに、外部環境の替わりに、高さ数マイクロメートル、幅100マイクロメートルの流路を作成し、そこに環境微生物などのサンプルをロードした(ローディングチャンネル)。本年度は基質の充填方法や滅菌方法などを確立し、モデル微生物(大腸菌)を用いて本デバイスでの培養条件を確定した。2ピコリットル培養微小ゲル粒子の簡易的な作成方法を確立することを目的に複数の手法を検討した。現段階では最も簡便な撹拌法を確立した。ただし、ゲル粒子の均一性という観点ではまだ課題が残されている。一方で、油相中に添加する界面活性剤の種類を慎重に検討する必要性があることが判明した。ゲル粒子内部での微生物細胞は順調に増殖し、顕微鏡などでも観察が十分に可能であった。