hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高エネルギー放電によるフラッシュX線装置の開発と応用

X線強度は陽極金属の原子番号に影響され、高電圧放電による電子衝突のため高温となり、短時間(μsec)負荷の場合は焦点の温度で制限を受ける。融解点が高く蒸気圧が低い金属として、陽極材料にはタングステン(W :原子番号74、融解点3400°C)が最適である。これに加え、X線の線質(X線の実効エネルギー)を変えることで多様化を図り、セリウム(Ce : 58、795°C)、イッテルビウム(Yb : 70、1194°C)の3つの金属を選択し、適用線質に応じ随時交換できるようにした。陽極形状は焦点の縮小化可能なφ3×L10mm棒である。また、陰極材質はグラファイトを用い、X線出力窓材は250mmポリエステルフイルムを用いた。X線出力の最適条件を追及した高エネルギー放電機構の中枢であるフラッシュX線管の設計・試作を実用化に向け完成させた。本研究の高エネルギー放電式フラッシュX線装置の大きな特徴は、従来の熱電子放出を利用するX線管に対し、電界放出を利用した冷陰極放電管(冷陰極X線管)にある。この電界放出を利用するフラッシュX線装置は、熱電子放出を利用したX線装置では不可能である管電流が10^4Aの大電流であること、X線の放射時間がμ秒と非常に短い時間であること、X線線量率が2.58C/kg・cと非常に大きいこと、この三要素を可能とする装置である。この三要素の可能性から、新生児・小児撮影、高齢化に伴う老人および脳卒中・脊髄損傷者等を含む機能障害・能力障害の動作停止不可能な被験者の撮影で、また、従来のX線管では撮影時間が長いため暈像しか得られなかった心血管系の撮影においても、その完全静止画像が確保できる等、高速運動をしている部位の撮影には抜群の威力を発揮し得ることである。今年度研究費補助金で購入したエネルギー蓄積コンデンサ(NH形直流用:定格容量0.2μF、定格電圧100kVDC)および小形高真空排気装置(VPC-250F:到達圧力10^<-5>Pa)を前年度に試作したフラッシュx線管の陽極-陰極間にエネルギー蓄積コンデンサを接続し、フラッシュX線管の排気口に小形高真空排気装置を差込み接続した。フラッシュX線装置の回路要素は今回接続した静電容量0.2μF、フラッシュX線管の放電間隙(陽極-陰極間距離)、コンデンサの持つ小さなインダクタンスと抵抗よりなる。フラッシュX線管の抵抗は、放電前は無限大で、放電中は殆ど零とみなせるので、R^2《4L/Cの関係が成立し、管電流は振動波形となる。放電時に流れる瞬間大電流を測定するためには、陽極に流れる電流で生じる磁界を検出する必要がある。検出器としてのRogowski・coilを製作した。また、フラッシュX線装置のX線出力は、コンデンサの静電容量、充電電圧、放電間隙、管内真空度にどのように関わるか、今後見極める必要がある。平成15年度補助金で、高電圧電源を購入する予定であり、先にあげた4つの因子について、各パラメータについて、実証しなければならない。X線出力測定のために、シンレータの発する蛍光をプラスチック・ライトガイドで導き電気信号に変換する出力測定器を製作した。本研究で開発した高エネルギー放電によるフラッシュX線装置は、直流高電圧発生装置(15年度購入:DC100kV、0.6mA)、エネルギー蓄積コンデンサ(NH形直流用:定格容量0.2μF、定格電圧100kVDC)、冷陰極X線管、エアーギャップスイッチ、トリガパルス発生装置、小形高真空排気装置(VPC-250F:到達圧力10^<-5>Pa)で構成される。本装置の開発の目的は、焦点の大きさによる半影暈け(焦点暈け)、X線曝射時間による被写体の動き、および生体の運動による暈け(動きの暈け)に象徴されるように、X線画像の根源となるX線管焦点の縮小化、瞬間
膵癌進展を促す骨髄由来細胞による癌細胞clonalityの選択機序解明とその制御

腫瘍細胞の増殖・進展には、癌細胞だけでなく周囲の微小環境や癌間質相互作用が重要である。また細胞集団のheterogeneityが発癌や癌進展に関与することが明らかとなってきている。胃癌や乳癌において、骨髄由来細胞と癌細胞の相互作用により、癌細胞の増殖や微小転移巣の形成を促進することが示唆された。膵癌においても複数のクローンからなるheterogeneityが存在するが、癌の悪性度に深く関わるクローンの生存、選択に、癌微小環境構成要素と考えられる骨髄由来細胞の関与が考えられるが、その機序は未だ不明である。本研究では、癌微小環境に着目した骨髄由来細胞と膵癌細胞との相互作用の機序解明に加え、原発巣や転移巣におけるheterogeneousな膵癌細胞の経時的なclonality解明にも焦点をあて、膵癌進展メカニズムを解明する。まずGFPマウスより骨髄細胞を回収後、前処置を行った膵腫瘍未形成のKPCマウスに移植し、同種移植モデルマウスを作製した。末梢血、骨髄、膵臓、肝臓、血性腹水、腹膜播種などをFCM解析したところ、生着したGFP陽性細胞は、T細胞、NK細胞、単球/マクロファージであることが分かった。主に末梢血や骨髄、腹水で癌幹細胞マーカーであるCD44陽性細胞が確認できた。これは血行性に膵癌が転移していることを示唆していると考える。膵原発巣の免疫組織染色では、腫瘍細胞やADM領域にGFP陽性細胞が確認でき、その分布には偏りがあった。三次元共培養実験により、骨髄由来細胞が癌細胞の浸潤能と遊走能を促進することが確認できた。同時に、膵癌進展時に生じる膵癌細胞のclonality変化の経時的評価を行うため、膵癌細胞がrandomに4色に蛍光する新規KPC Confettiモデルマウスを作製した。膵原発と膵正常組織において、dominantなクローン集団が異なることを確認した。膵癌進展への骨髄由来細胞の関与とそのメカニズムを解明するために、骨髄細胞をGFPで標識したKPC同種移植モデルマウスを作製した。平成30年度の研究計画である原発巣での癌微小環境を形成する骨髄由来細胞のphenotypeの同定と、膵癌浸潤を先導するリーディング骨髄細胞の同定や機能解析も進めている。さらに、膵癌進展時に生じる膵癌細胞のclonality変化を経時的に評価可能な、膵癌細胞がrandomに蛍光する新規モデルマウスのKPC Confettiマウスの作製も行い、原発巣における病理学的評価も進んでおり、本研究の進捗としてはおおむね順調に進展しているといえる。骨髄由来細胞が膵癌細胞の浸潤能や遊走能を促進する要因因子を同定し、そのメカニズムを明らかにする。また、ヒト膵癌細胞においても同様に骨髄由来細胞が膵癌進展に関与しているかも検討する。

(理由)研究計画はおおむね順調に進展しており、資金を有効に使用できたため。(使用計画)抗体、培養試薬類、マウス購入費、培養器具等
水素プロセス機能によるAl等非鉄系合金の結晶粒超微細化新技術の開発と材料特性

本研究では、Al, Cu等合金に、それぞれMg, Ti等の水素との親和力の強い元素を含有させて、HDDR現象発現および結晶粒微細化効果の有無を検討することを目的とした。Al-37.8mass%Mg合金およびCu-3mass%Ti合金について、水素化および脱水素化処理を施すことによって、HDDR現象が発現し、結晶粒径が数10nmに超微細化した。一方、水素化処理を施したCu-3mass%Ti合金においては引張応力と導電率が同時に向上することを見出した。合金の結晶粒微細化方法として、申請者らは、HDDR現象に注目した。これまでに萌芽研究において、現用Mg-3%Al-1%Zn(AZ31合金)について水素吸放出熱処理を施すことにより、HDDR現象を発現させ、結晶粒を0.10.2μmに超微細化することに成功した。ところで、これまで水素との親和力の弱い元素を主元素とする合金において、その方法の有効性は確かめられていない。そこで、本研究では、Al、Cu、Au、Ag等の水素との親和力の弱い元素を主とした非鉄系合金に、Mg等の水素との親和力の強い元素を含有させて、HDDR現象発現の可能性を検討するとともに、結晶粒微細化効果の有無を追求することを目的とする。本年度は、Al-Mg系合金について検討をおこなった。Al-3.0,5.0,7.8mass%Mg合金粉末に対して水素化熱処理後、Al中にMgH_2が形成された。その後の脱水素化熱処理後、MgH_2およびMgのAl母相への再固溶が確認され、全ての組成においてHDDR現象が発現することがわかった。その結果、各組成とも結晶粒は数10nmオーダーに微細化され、中でもAl-7.8Mg合金試料の結晶粒が約20nmと最も小さかった。Al-3.0Mg合金板材においても水素化・脱水素化処理を施すことによりHDDR現象の発現が確認され、SEMの断面組織観察において表面近傍におけるMg濃度の変化からHDDR処理される領域は表面から約40mmの深さまで及び、TEM観察の結果、微細な数10nmと50-70nmの結晶粒が形成される事が分かった。よって、本研究により、Al-Mg系合金において水素熱処理は機械的特性を向上させる有効な方法であることが確認された。また、Cu径合金についても調査を開始した。Cu-Mg系については、適当な水素中熱処理条件と脱水素化条件を組み合わせることにより、それぞれMgが水素化および脱水素化することが分かり、HDDR現象の発現が確認された。得られる結晶粒径が数10nm程度と微細な結晶粒が観察されているが、微細組織における処理される領域が数割程度にとどまり、今後の処理条件の最適化が必用である。Cu系については、実用材への適応を検討中である。よって、本研究により、Al系のほかにCu系合金において水素熱処理により結晶粒を超微細化させる有効な方法であることが確認された。これまで水素との親和力の弱い元素を主元素とする合金において、その方法の有効性は確かめられていない。本年度は、Ag系およびCu系合金について、HDDR処理の適応可能性と微細組織の変化について調査した。Ag系については、HDDR現象が発現する処理条件について更なる検討が必要であるが、Cu系については、Cu-Mg合金について、水素化処理温度および脱水素温度について最適な条件を見いだすことができた。水素化後に得られる微細組織は、Cu結晶粒界層にMg二水素化物が析出し、C相に起因するFCC構造の格子定数が減少する。続く脱水素処理によりMg水素化物は消失し、FCCの格子定数はもとのCu-Mg合金のものと同様の値まで復元する。

このようにして得られた微細組織は、数10nmに結晶粒微細化し、この合金系においても本水素プロセス処理が有効であることを実証することに成功した。このようにして得られたCu-Mg合金の硬度は約20%上昇し、電気伝導特性もほぼ変化ないことが分かった。今後は、実用材料と比較して応用の可能性などを検討する。合金の結晶粒微細化方法として、申請者らは、HDDR現象に注目した。これまで水素との親和力の弱い元素を主元素とする合金において、その方法の有効性は確かめられていない。そこで、本研究では、Al、Cu、Au、Ag等の水素との親和力の弱い元素を主とした非鉄系合金に、Mg等の水素との親和力の強い元素を含有させて、HDDR現象発現の可能性を検討するとともに、結晶粒微細化効果の有無を追求し、合金の高機能化を検討することを目的とする。本年度は、Al-Mg系、Cu-Ti系およびAu-Mg系合金について、HDDR処理の適応可能性と微細組織の変化について調査した。Ag系については、HDDR現象が発現する処理条件について更なる検討が必要であるが、Al-Mg系については、実用合金として5052系合金に対してHDDR処理を施し、機械的性質の変化について調査したところ、微細化される領域が全体に行き渡らなかった為、大きな変化はなかった。またCu-3mass%Ti系合金について水素化処理により、現用二元系合金では最大の1000MPa以上の強度に上昇し、電気伝導率も22%IACSに向上させることに成功した。またAu-Mg系合金については、室温での電解溶液中での水素チャージに成功し、その後脱水素処理を施すことによって、HDDR現象による結晶粒微細化することが判明した。
腫瘍内休止期細胞への効果を加味した中性子捕促化合物の効果投与様式の探究

中性子線照射に対する休止期細胞(Q細胞)の感受性及び、中性子捕捉化合物の腫瘍内分布を改善させるための併用処置に関し、以下の諸点を明らかにした。1.中性子捕捉化合物不投与下での中性子照射に対する腫瘍内のQ細胞の感受性は全腫瘍細胞(P+Q細胞)よりも低いがγ線照射時程の差はなく、従って、γ線照射時と比べた相対的生物学的効果比(RBE)は、Q細胞の方がP+Q細胞よりも大きい。また、低Cd比中性子線の照射の方がこのRBEが大きくなる傾向があった。2.中性子捕捉化合物投与下では、Q細胞もP+Q細胞も感受性が高まるが、高Cd比中性子線照射で著しい。P+Q細胞においてはBPAが、Q細胞においてはBSHが顕著に感受性を高めたが、MRI造影剤のGd化合物にはそのままではほとんど感受性増強作用がなかった。3.中性子捕捉化合物腹腔内投与時の併用処置としてはニコチンアミドの前投与が、Q細胞の感受性の増強には(低温度)温熱処置の併用や生体還元物質のtirapazamineの併用投与が有効と考えられた。本年明らかになった事項を基にして、さらに中性子照射後の腫瘍内P+Q細胞並びにQ細胞における(再)酸素化及び再分布現象を明らかにする事により、不十分量の中性子捕捉化合物しか腫瘍に分布させ得なかった症例や、腫瘍の存在部位と照射設備との都合により不十分量の中性子しか照射させ得なかった症例に対し、再発予防を目的とするγ線あるいはX線照射を追加する際のより効果的な照射タイミングを明らかにする事を今後の目的としたい。
子宮頸癌における免疫抑制解除の理論に基づいた新たながん免疫療法の開発

子宮頸癌におけるがん免疫療法の新たな戦略として腫瘍による免疫抑制を解除し免疫療法の効果を高める方法を思案した。本研究では、腫瘍の排除のために重要なリンパ球であるCTLが癌の周囲に多い症例での予後が良好であった。一方、pSTAT3という免疫抑制に関連した分子の発現は予後不良と関連していた。この両者の関連は認められなかったが、子宮頸癌の細胞株を用いた実験でpSTAT3の発現がVEGFおよびTGF-βなどの免疫抑制物質の産生と関連していることがわかった。さらなる研究で、この新たな戦略の開発が期待される。本研究では子宮頸癌におけるpSTAT3と免疫抑制の関係を明らかとし、STAT3を標的とした治療をがんペプチドワクチン療法に併用した新たながん免疫療法の開発のための研究基盤を確立することを目的とした。本年度は、子宮頸癌局所における抗腫瘍免疫応答とpSTAT3の発現および予後との関連についての検討を行った。子宮頸癌の診断で広汎性子宮全摘術を施行した71症例を対象とした。再発例は11例あり、無病生存期間の中央値は10ヶ月(0-59ヶ月)であった。死亡例は10例あり、全生存期間の中央値は28. 5ヶ月であった。免疫組織化学にて腫瘍内浸潤CD8陽性細胞が1視野内に10未満を陰性、10以上100未満を弱陽性、100以上を陽性と定義した。その結果、陰性25例(35. 2%)、弱陽性20例(28. 1%)、強陽性26例(36. 6%)であった。pSTAT3は腫瘍細胞の核内に染色されたものを陽性とし、37例(52. 1%)が陽性と判定された。腫瘍内浸潤CD8陽性細胞の有無、pSTAT3の発現、および病理学的予後因子と臨床的予後に関する検討を行った。単変量解析で予後不良因子であったのは、腫瘍径4cm以上、脈管侵襲、高度間質浸潤、およびpSTAT3陽性であった。腫瘍内CD8陽性細胞浸潤の有無は予後良好の傾向にあった。腫瘍内CD8陽性細胞浸潤と病理学的予後因子およびpSTAT3発現に相関を認めなかった。腫瘍内CD8陽性細胞浸潤とpSTAT3発現をそれぞれKaplan-Meier法で生存分析を行い、Log-rank法で検定したところ、腫瘍内浸潤CD8陽性細胞浸潤あり群において、無増悪生存期間に有意差をみとめなかったものの、全生存期間で予後良好傾向にあった。また、強陽性、弱陽性、陰性の順で予後良好であった。pSTAT3陽性群において、無増悪生存期間、全生存期間とも有意に予後不良であった。CD45ROおよびFoxP3での免疫組織化学を施行したが、現在解析中である。検討した子宮頸癌細胞株のすべてでpSTAT3の発現を確認し、siRNAを導入によりpsTAT3の発現を抑制できた。さらに、免疫抑制性サイトカイン産生の変化を検討することにより、pSTAT3と局所免疫応答の関連について明らかにする予定である。本研究では子宮頸癌におけるpSTAT3と免疫抑制の関係を明らかとし、STAT3を標的とした治療をがんペプチドワクチン療法に応用した新たながん免疫療法の開発のための基盤研究を確立することを目的とした。子宮頸癌局所における抗腫瘍免疫応答とpSTAT3発現および予後との関連についての検討を行った。子宮頸癌の診断で広汎性子宮全摘術を施行した73例を対象とした。本年度は追跡期間を延長して再検討を行った。追跡期間の中央値は111ヶ月(13-161ヶ月)であった。再発例は12例あり死亡例は10例であった。免疫組織化学にて腫瘍内浸潤リンパ球(TILs)を検出した。細胞傷害性T細胞(CTL)はCD8、制御性T細胞(Treg)はFoxp3の発現を指標として評価した。TILsの数は対物レンズ20倍で最も多い3視野の平均で算定した。そして、予後の差が最も大きくなる点をカットオフ値とした。臨床病理学的因子は、年齢、臨床進行期、腫瘍径、間質浸潤、脈管侵襲、基靱帯浸潤、骨盤リンパ節転移を検討項目とした。我々はpSTAT3の発現を免疫組織化学で検討し予後不良と相関していることを報告した(Takemoto et al.Br J Cancer,2009)が、この発現とCTL浸潤およびTreg浸潤との関連はみられなかった。子宮頸癌における予後に与える因子の検討を行ったが、単変量解析では腫瘍径が4cm以上、高度間質浸潤、基靱帯浸潤陽性、CTL浸潤陰性が予後不良因子であった。さらにこれらの項目で多変量解析を行ったところCTL浸潤陰性のみが独立した予後不良因子であった。

子宮頸癌細胞株においてSTAT3のsiRNAを用いてpSTAT3発現を抑制したところ、VEGF発現が抑制されていることをWestern blottingで確認し、TGF-betaの産生が抑制されていることをELISAにて確認した。以上のことから、CTLの浸潤が早期子宮頸癌(I、II期)において強力な予後良好因子であることが分かった。また、本研究ではpSTAT3とTILsの直接的な関連は認められなかったものの、免疫抑制を惹起する分子の調節因子であることから、がん免疫療法におけるSTAT3を標的とした療法の有用性があることが示唆された。
鉄筋コンクリート構造物の全体系地震応答解析手法に関する研究

地震を受けるコンクリート構造物の耐震安全性を照査する手法の一つとして、地盤-杭-上・下部構造物全体系の地震応答性状を破壊に至るまで精度よく求める解析手法が必要とされている。本研究は、地盤-杭-コンクリート構造物の実大規模の模型供試体を用いた載荷実験を行い、その応答性状を明らかにするとともに、実験結果を踏まえて、構造系全体の精度よい地震応答解析手法を開発しようとするものである。本年度は、昨年度に引き続き、実大コンクリート杭の屋外水平載荷実験を行い、杭の力学的性状を明らかにするとともに、これまで行った砂地盤と模型RC杭の実験をもとに、すでに開発した地盤と杭を含む全体系の構造物解析手法を用い、上記実験と比較検討した。今年度は、杭を地盤に直接打ち込む施工法を用いている。すなわち、地盤と杭の間にベントナイトを有さず、直接接している。杭は一般の構造物に用いられているPHC杭(プレストレストコンクリート杭)を用い、地盤を乱さない工法により杭を設置した。杭経は400mm、全杭長は16mである。地震荷重として水平載荷とし、1本は単調載荷、2本目は正負交番載荷とした。計測項目は、杭頭荷重、変位、目視できる位置のひび割れ幅、杭の内部の鋼材から得られるひずみ等である。実験から以下のことが明らかとなった。1)杭に生じた曲率分布を単調載荷と正負交番載荷で比較すると、正負交番載荷による方が、曲率の最大値は深さ方向に移動することが明らかとなった。2)3次元有限要素法により解析を行った結果、比較的精度よく、杭の荷重-変位関係を示すことが明らかとなった。本年度は、実大コンクリート杭の屋外水平載荷実験を行い、杭の力学的性状を明らかにするとともに、これまで行った砂地盤と模型RC杭の実験をもとに、すでに開発した地盤と杭を含む全体系の構造物解析手法を用い、上記実験と比較検討した。すなわち、ボーリング調査を行った屋外において、一般の構造物に用いられているPHC杭(プレストレストコンクリート杭)を用い、地盤を乱さない工法により杭を設置した。杭経は300mm、全杭長は26mで、14mと12mの2本を溶接により接合したものである。地震荷重として水平載荷とし、1本は、単調載荷、2本目は正負交番載荷とした。2)バネ系の解析を行った結果、比較的精度よく、杭の荷重-変位関係を示すことが明らかとなった。

本研究は、地盤-杭-コンクリート構造物の実大規模の模型供試体を用いた載荷実験を行い、その応答性状を明らかにするとともに、実験結果を踏まえて、構造系全体の精度よい地震応答解析手法を開発しようとするものである。本年度は、昨年度に引き続き、実大コンクリート杭の屋外水平載荷実験を行い、杭の力学的性状を明らかにするとともに、これまで行った砂地盤と模型RC杭の実験をもとに、すでに開発した地盤と杭を含む全体系の構造物解析手法を用い、上記実験と比較検討した。今年度は、杭を地盤に直接打ち込む施工法を用いている。すなわち、地盤と杭の間にベントナイトを有さず、直接接している。杭は一般の構造物に用いられているPHC杭(プレストレストコンクリート杭)を用い、地盤を乱さない工法により杭を設置した。杭経は400mm、全杭長は16mである。地震荷重として水平載荷とし、1本は単調載荷、2本目は正負交番載荷とした。計測項目は、杭頭荷重、変位、目視できる位置のひび割れ幅、杭の内部の鋼材から得られるひずみ等である。実験から以下のことが明らかとなった。1)杭に生じた曲率分布を単調載荷と正負交番載荷で比較すると、正負交番載荷による方が、曲率の最大値は深さ方向に移動することが明らかとなった。2)3次元有限要素法により解析を行った結果、比較的精度よく、杭の荷重-変位関係を示すことが明らかとなった。
SpinMOSFET実現にむけた半導体を中間層とする縦型強磁性トンネル接合の創成

メモリとトランジスタとして機能を併せ持つスピントランジスタ実現のため強磁性体金属/半導体/強磁性体金属構造における磁気抵抗比の向上が求められている.そのためには強磁性体金属から半導体への高効率スピン注入技術の確立が必要である.本研究では高スピン分極ハーフメタル材料として期待されるCo2Fe0.4Mn0.6Siホイスラー合金電極を用いて縦型素子を作製することにより高磁気抵抗化を目指す.メモリとトランジスタとして機能を併せ持つスピントランジスタ実現のため強磁性体金属/半導体/強磁性体金属構造における磁気抵抗比の向上が求められている.そのためには強磁性体金属から半導体への高効率スピン注入技術の確立が必要である.本研究では高スピン分極ハーフメタル材料として期待されるCo2Fe0.4Mn0.6Siホイスラー合金電極を用いて縦型素子を作製することにより高磁気抵抗化を目指す.
赤潮鞭毛藻の選択的増殖に及ぼす汚濁海水中の有機態窒素・リンの影響

日本の内湾では赤潮による深刻な水産被害が継続し、赤潮の発生防除対策の確立が急務となっている。本研究では、赤潮藻類の有機態窒素・リン利用能とその生態学的意義をしらべ、赤潮鞭毛藻の選択的増殖に及ぼす有機態窒素・リンの寄与を解析し、防除対策の基礎資料とすることを目的とした。赤潮藻類Gymnodiniummikimotoi、Skeletonema costatum及びHeterosigama akashiwoはいずれも窒素源として有機態窒素を利用する能力を有するものの、その利用能は種によって相当異なり、3藻はトリプトファン及びグルタミン酸を利用したが、尿素利用能はG.mikimotoiのみに認められた。また、有機態リンの利用能はS.costatumとG.mikimotoiでは類似し、リン酸モノエステルを利用できるが、H.akashiwoはこれを利用できなかった。これらの有機態リン利用能はアルカリフォスファターゼ産生能の有無と対応した。前2種のアルカリフォスファターゼ活性は環境水中のリン欠乏によって顕著に増大し、その活性はきわめて高いことがわかった。一方、有機汚濁海水中の有機態窒素・リン濃度はかなり高く、赤潮鞭毛藻の増殖に対する有機態窒素・リンの寄与は、無機態窒素・リンのそれに匹敵すること、有機態リンのうちではアルカリフォスファターゼの基質となり得るリンが30%以上を占めることがわかった。また、赤潮が多発する有機汚濁水域(浦ノ内湾)ではプランクトン増殖期にプランクトン細胞由来のアルカリフォスファターゼ活性が高く、有機態リン利用能を有する種が優占した。これらの結果、赤潮種の有機態窒素・リン利用能は種によって相当異なり、これらの差異が現場の海水中で起こる赤潮種の選択や種の交代現象に反映されることがわかった。代表的な赤潮原因藻、Skeletonema costatum(珪藻)、Heterosigma akashiwo(ラフィド藻)及びGymnodinium mikimotoi(渦鞭毛藻)の有機態窒素・リン化合物の利用能を調べた結果、これらの利用能は種によって相当異なることがわかった。すなわち、3藻は窒素源としていずれもトリプトファン及びグルタミン酸を利用し、さらに前2者はフェニルアラニン・メチオニンを、G.mikimotoiは尿素を利用した。一方、S.costatum及びG.mikimotoiは、グリセロリン酸・グルコースリン酸・アデノシンリン酸を含む試験した11種の有機態リンを全て利用したが、H.akashiwoはこのうちATP・ADPしか利用できなかった。また、いずれの利用可能な窒素・リン源でも単位濃度当たりの収量に差違が認められ、最小細胞内窒素・リン含量が窒素・リン源によって異なることが示唆された。窒素源として硝酸塩及び尿素を用いた場合、G.mikimotoiの最小細胞内窒素含量は、それぞれ3.42及び4.20pmol/cellと算定された。オルトリン酸をリン源に用いた場合の最小細胞内リン含量は0.314pmol/cell、グリセロリン酸の場合は0.259pmol/cellであり、後者の有機態リンが無機態リンより効率よく利用されることがわかった。有概汚濁海水中の藻類利用可能な有機態窒素・リン濃度をAGP試験によって評価した。魚類養殖による汚染が進行した浦ノ内湾ではG.mikimotoiが利用可能な有機態窒素・リン量は無機態窒素・リン量を上回る場合が多く、本藻の利用可能な全窒素量のうち利用可能有機態窒素は平均89%を占め、利用可能全リン量のうち利用可能有機態リン量は平均60%を占めることがわかった。

これらの結果から、3種の赤潮原因藻は有機態の窒素・リン化合物を増殖に利用可能であり、現場海水中でも藻類の利用可能な有機態窒素・リンが相当含まれ、これらが赤潮発生に寄与していることが示唆された。赤潮が多発する広島湾の海水中に含まれる、有害赤潮Gymnodinium mikimotoiが増殖に利用できる有機態窒素・リン濃度をAGP試験によって評価した。都市排水・産業排水による汚染が進行した広島湾では、有機態リン濃度は無機態リンと大差がないものの、有機態窒素濃度は無機態窒素を数倍程度上回った。広島湾の現場海水中に存在する本藻が増殖に利用できる窒素の全量のうち、利用可能な有機態窒素は平均約50%を占めた。一方、リンに関しては、利用可能なリン全量のうち有機態リンは平均27%を占め、全試料の約1割が有機態の寄与が無機態のそれを上回った。このことから有機汚濁水域には、無機態窒濃度に匹敵する赤潮藻が利用可能な有機態窒素が、また無機態リン濃度の1/2に相当する利用可能な有機態リンが含まれ、赤潮の発生予察や防除にはこれら有機態窒素・リンの寄与を無視できないことが明らかになった。代表的な沿岸赤潮原因藻、Skeletonema costatum,Heterosigma akashiwo,G.mikimotoi,Chattonella antiquaについて、これらの有機態リン利用能の差違をアルカリフォスファターゼ(AP)産生の有無によって評価した。その結果、S.costatumはAPを構成的に、G.mikimotoiは誘導的に産生すること、H.akashiwoとC.antiquaはAPの産生が認められずこの2種は有機態のモノリン酸エステルを増殖に利用できないことがわかった。これらの結果は前年度の培養試験の結果ともよく一致し、有機態リンの利用能は種によって異なり、これらが赤潮藻の選択的増殖に相当大きく寄与していることが示唆された。有機態リン利用に関わるアルカリフォスファターゼ(AP)の現場海域における分布と植物プランクトンの現存量との関係を赤潮が多発する浦ノ内湾(高知県)で調べた。その結果、海水のAP活性は冬季に低く、春季から夏季に高くなる傾向を示した。しかし、春季から夏季の活性は変動が大きく、優占するプランクトンの種類によってAP活性が相当変動することが示唆された。さらに、AP活性の高い時期ではその6090%はプランクトン細胞に保持されていることがわかった。プランクトン細胞に保持されたAPはクロロフィルa量と同様の消長を示し、海水中に存在するAPの相当部分は植物プランクトンを起源としていることが示唆された。次に、AP産生能を有する赤潮原因藻、Gymnodinium mikimotoi及びSkeletonema costatumについて、AP産生(発現)機作とその活性を解析した。その結果、G.mikimotoiのAPはリン欠如によって産生され、その活性は指数増殖期よりも定常期で高く、一細胞当たりのAP活性は定常期で75.6 pmole/minに達することがわかった。一方S.costatumのAPはリンの有無に関わらず産生され、いずれも指数増殖期よりも定常期で高かった。さらに、リン含有培養及びリン欠如培養における定常期のAP活性は、それぞれ0.021pmole/cell/min及び2.05pmole/cell/minであり、リン含有培養よりリン欠如培養で活性が100倍程度高いことが明らかになった。
腎糸球体・尿細管細胞の細胞内情報伝達におけるイノシトール3燐酸受容体多様性の役割

1.IP_3受容体の腎臓内局在の検討イノシトール3リン酸(IP_3)受容体のタイプ1、タイプ2、タイプ3の各タイプに特異的なマウスモノクローナル抗体を作成し、ラット腎臓における免疫組織を行い、IP_3受容体の腎臓内の局在を検討した。タイプ1は血管平滑筋細胞とメサンギウム細胞に発現していた。タイプ2は集合管間在細胞に特異的に発現していた。タイプ3は血管平滑筋細胞、皮質集合管主細胞に発現しており、少量がメサンギウム細胞に発現していた。また、タイプ3の皮質集合管主細胞での発現は基底膜側細胞質に局在していた。このようにIP_3受容体の腎臓における発現は細胞特異的であり、腎臓の細胞の生理機能に深く関わっている可能性が示唆された。2.培養平滑筋細胞における細胞内Ca^<2+>濃度変化の局在の検討Wistarラットの大動脈より採取しクローン化した平滑筋細胞を用いて、IP_3をsecond messengerとする種々の内分泌因子による、細胞内Ca^<2+>濃度の変化の細胞内局在を検討した。培養細胞を潅流槽で持続的に緩衝液による潅流し、PDGF、vasopressin、アンジオテンシンIIを添加した。細胞内Ca^<2+>濃度はINDO-1-AMを用いて、共焦点レーザー顕微鏡により経時的に細胞内の一断面を蛍光側光した。上記の刺激因子に対して、同一の細胞の同一の断面で測定を行い、その変化を空間的に観察した。PDGFと、vasopressin、アンジオテンシンIIは活性化するphospholipaseのタイプが異なることより、細胞内Ca^<2+>濃度の上昇する部位が、各々の物質により同一の細胞内でも異なることが期待されたが、培養平滑筋細胞では、その上昇部位に全く差を認めなかった。腺細胞などで報告されている、細胞内Ca^<2+>濃度の波動現象もみられず、平滑筋細胞のように極性を持たない細胞ではその動態が大きく異なると考えられた。
多様な背景をもつ看護職員に対する教育支援体制構築のためのモデル作成

本研究の目的は、多様な背景をもつ看護職員の実態について看護実践能力、職場適応およびキャリア構築の点から明らかにし、医療現場で運用可能な教育支援体制のモデルを作成することである。複数の調査結果から、多様な背景をもつ看護師は自分たちが特別の存在ではないと認識する一方で、彼らの経験や強みに合わせた教育支援を望んでいた。職場の中で相談ができてロールモデルとなる看護師を配置する重要性が示唆された。教育支援体制のモデルは、キーパーソンとなる看護師の配置、個別の相談体制、スタッフに対する教育プログラム(成人学習者の理解、組織社会化への支援、変容的学習、個々の強みや弱みを考慮した学習支援など)から構成された。本研究の目的は、学習経験や就業経験など多様な背景を持つ看護職員の実態について、看護実践能力、職場適応およびキャリア構築の点から明らかにし、医療現場で運用可能かつ有用性の高い教育支援体制のモデルを作成することである。平成26年度は、多様な背景をもつ看護学生・看護職員に関する研究について文献レビューを行った。日本やアメリカにおける多様性の捉え方の違いや、多様な背景をもつ看護学生・看護職員の特徴や課題、指導者の関わりを明らかにした。また、多様な背景をもつ看護職員に関わった経験がある看護師長へのヒアリング調査を実施し、多様な背景をもつ看護職員の特徴と教育支援の実態を明らかにした。研究参加者は同意が得られた関東圏内の約400900床の3施設に勤務する看護師長15名であり、グループインタビューを用いた半構成的面接法でデータ収集を行った。逐語録からカテゴリーを抽出した。研究者の所属機関の研究倫理審査委員会の承認を得て実施し、個人情報の保護等を厳守した。インタビューの結果、多様な看護職員の特徴として、【価値観が固まっているなど融通が利かない】【新しいシステム等を覚えることが難しい】【看護実践におけるキャパシティがせまい】【技術が身に付かない】【プライドが高く弱さを出せない】【仕事と家庭の両立は難しい】【前職が活かされている】【根性や頑張る姿勢や打たれ強さがある】が明らかになった。また、教育支援の実態として、【新人の背景や経験を指導者に伝える】【指導者と新人の年齢差への配慮や指導者に対して管理者から関わる】【新人の背景を考慮し指導者とのペアリングを考慮する】【必要に応じた指導者とのペアリングを解消する】【適材適所へ配置するため新人の配置転換を行う】【新人に対して"新人である"という意識を育てるよう関わる】【管理者自らが社会人経験者に対する見方を変化させる】【配属先の工夫をする】が示された。平成27年度は、1多様な背景を持つ看護職員に対して指導経験がある看護師、2多様な背景を持つ看護職員に対して、ヒアリング調査を実施した。いずれも研究者の所属機関の研究倫理審査委員会の承認を得て実施した。1については300600床の2施設に勤務する9名の研究参加者に対してグループインタビューを行った。逐語録からカテゴリーを抽出した結果、その特徴として【コミュニケーション技術が優れている】【看護技術習得は社会人経験のない新人と同じ】【年齢を気にせず同期と付き合えるとうまく適応できる】【仕事として割り切って考えて働いている】【職業経験があることで福利厚生などの事務的な面を気にする】【独り立ちしようという思いが強く、気負ったり頑張りすぎてしまう】【職業経験や社会人経験による価値観が先行する】【体力面での負担を感じたり経済的に割に合わないと思うと辞職してしまう】が示された。また、個別性にあわせた支援やチームによる支援と調整が示された。2については8名の研究参加者に対して個別インタビューを実施した。その結果、看護実践能力獲得と職場適応の体験として【“新人"として指導を謙虚に受け止めつつ、つらいことはやり過ごすなど自分なりの対処】【前職を活かしながら自分のペースで看護実践能力を獲得することへの期待】【前職や年齢を強みにした看護実践能力の獲得】【後輩との関わりによる自らの看護実践能力への認識】【前職の経験や年齢の高さに伴う上司や先輩との関係性の難しさ】【看護の仕事や職場風土に対して前職と比較して抱く驚きや違和感】【前職と比較して考える看護の素晴らしさや自己の適性】が示された。今年度は、学習経験や就業経験など多様な背景をもつ看護職員自身や彼らに指導した経験がある看護師へのヒアリング調査を実施した。また、それらから質問紙調査のための枠組みと項目を検討した。さらに、国内外の文献検討の結果、多様な背景をもつ看護職員に関わった経験がある看護師長へのヒアリング結果を学会で発表した。看護師長へのヒアリング結果は海外の学会で発表するために登録をし受理された。次年度は質問紙を完成し、調査を実施してその結果をまとめるとともに、教育支援体制のモデルを作成する予定である。

平成28年度は、昨年度までに実施した1多様な背景を持つ看護職員、2多様な背景を持つ看護職員に対する指導経験がある看護師(以下指導者)・看護管理者(以下管理者)へのインタビュー結果をさらに精選し、その結果および文献検討の結果をもとに、1および2に対する質問紙の開発を行った。1の調査枠組みについては、【個人属性】、【キャリア志向(仕事への取組み姿勢)】、【職業コミットメント】、【職場への適応力】、【職場への不適応感】【教育体制・支援の状況】、【希望とする支援】とした。【キャリア志向】については、Schein、E.H.のキャリア・アンカーの枠組みを活用し、大蔵・野呂・荻田(2011)の尺度項目を参考に作成した。【職業コミットメント】については、佐藤・朝倉・渡邊他(2015)に尺度の使用許諾を得て組み入れた。【職場への適応力】については、看護実践能力の観点を参考に、藤本・山内・及川・高間(2010)を参考に作成し、質問紙全体を完成した。2の調査枠組みについては、【個人属性】、【多様な背景をもつ看護職者の職場への適応力】、【多様な背景をもつ看護職者の職場への不適応感】【教育体制・支援の状況】、【必要と考える支援】とし、具体的な項目の検討を進めた。今年度は多様な背景をもつ看護職者自身および彼らに関わったことのある指導者・管理者に対して質問紙調査を実施する予定であり、看護職者に対する質問紙は完成したが、それと対応して分析できるような指導者・管理者に対する質問紙の開発および研究対象者のサンプリングの検討に時間を必要としたため、質問紙調査の実施を次年度に延長した。本研究の目的は、学習経験や就業経験など多様な背景を持つ看護職員の実態について、看護実践能力、職場適応およびキャリア構築の点から明らかにし、医療現場で運用可能かつ有用性の高い教育支援体制のモデルを作成することである。平成29年度は、1看護師の背景による看護実践能力、職場適応能力およびキャリア構築に対する認識の違いを明らかにすること、2多様な背景を持つ看護師の特徴と教育支援に対する管理者の認識を明らかにするために、質問紙調査を行った。調査期間は平成30年2月3月であった。研究対象者は全国の500の病院の(1)3年目までの看護師2000名(他領域での学習経験や社会人経験のある者とそうでない者を各1000名)と(2)看護管理者1000名とした。病院は都道府県別に病床数で1200床未満、2200床以上500床未満、3500床以上に分けて抽出した。分析は記述統計の他、Mann-WhiteneyのU検定を実施した。回収数は、管理者が246部(回収率24.6%)、看護師が293部(回収率14.7%)であった。看護師については、看護領域以外での学習経験をもつ者が109名(37.2%)、社会人経験をもつ者が146名(49.8%)であった。管理者については、社会人や他の学習経験のある看護職者を指導した経験がある者が205名(83.3%)であった。看護師に対する調査では社会人経験の有無によって看護実践能力の獲得に差は見られなかったが、社会人経験がある者の方が困ったときにいつでも相談できる人がいないという傾向が明らかになった。
応答要求表現の構造と類型に関する実証的研究

漫才を中心とする話芸とテレビドラマの会話の分析によって,以下のことが明らかになった。[1]ある言語表現が,聞き手に対して何らかの言語的反応(広義応答)を要求ないし期待するというのは,なにも質問(回答要求)表現に限ったことではない。聞き手に対する積極的な働きかけの意志を帯びた表現は,以下の13種に分類することができるが,(1)命令,(2)禁止,(3)要求,(4)依頼,(5)質問,(6)相手状況評価,(7)訴え,(8)注意喚起・教え,(9)宣言・宣告,(10)同意確認,(11)勧誘,(12)あいさつ,(13)呼びかけこのすべての種類の言語的働きかけに対して,聞き手はまず言語によって反応することが普通である。この中には,聞き手の言語的反応が,聞き手の反応の中心である場合から,反応の前ぶれ的一部分である場合(命令に対する応諾など)までの幅があり,また,無言による応答という場合さえあるが,概括すれば,上記13種類の言語的働きかけは,すべて,広義応答(言語的反応)を要求,ないし期待するものだと言える。[2]上記のほかに,(つまり聞き手に対する働きかけの発話でなくても)ディスコ-スの中で,聞き手が黙っていられなくなるようにしむけるという種類の発話ー反応の型が見られる。(1)長い発話を「ネ」で切って、そこまでの聞き手の理解を確認する.(2)意外な内容を唐突に持ち出して,聞き手からの説明催促,質問などを誘い出す.(3)話し手の困惑,喜びなどの情動を表明して,聞き手の反応を誘う。(4)判断や意志決定をめぐる躊躇・逡巡を表明して,相手の援助の発言を誘い出す.これらの発話も、広義応答(言語的反応)を要求するものと言える。
急性腎障害における非対称性ジメチルアルギニンの生命予後、腎予後に果たす役割の検討

本研究のでは、急性腎障害(AKI)におけるADMAの動態を検討し、ADMA上昇の機序を、さらには上昇したADMAが如何に腎障害に関与するか明らかにするため、以下の検討を行った。(基礎研究)虚血再還流モデルを用いた検討では、ADMAが蓄積し、その上昇が腎微小血管障害を介して、その病態に関与することが明らかとなった。(臨床研究)待機的冠動脈造影を行う55名の患者において、造影剤の使用は明らかにADMAを増加させ、その上昇が検査以降のGFRの低下率に関与する可能性が示唆された。これらの結果より、ADMAが急性腎障害の病態に深く関与し、あらたな予防や治療標的となり得ることが見出された。急性腎障害(AKI)は、生命予後や多臓器不全、CKDへの移行することが明らかとなり、この疾患の重要性が認識されている。非対称性ジメチルアルギニン(ADMA)はICU入院患者の多臓器不全や生命予後のリスク因子であること、移植腎の生着や長期腎予後のマーカーであることが報告された。これらの背景より、本研究の目的は、ADMAがAKIの病態に関与するか否か、またAKI発症のリスク予期因子として有用なバイオマーカーとなり得る可能性を明らかにすることである。(基礎研究)AKIモデルマウスとして虚血再還流モデル(IR)を作成し、薬理学的、遺伝子学的手法(皮下ポンプによるADMAの持続投与、ADMAの代謝酵素であるDDAHの過剰発現マウス)で、ADMAを増減させることにより、ADMAがAKIの病態に如何に関与するか検討した。その結果、IR曝露に伴う酸化ストレス状態が、DDAHの発現・活性異常を引き起こし、血中・腎組織中のADMAが蓄積し、傍尿細管毛細血管内皮の障害・脱落を経て、尿細管間質の障害を介して腎障害の進展に関与することを見出した。またADMAを低下させるとAKIの発症が予防できる可能性も確認している。(臨床研究)待機的に冠動脈造影検査を行うCKD患者を対象とした臨床研究も開始し、現在70名ほどの症例登録が終了し、予備的に52名の解析を行った明かなAKIを生じたケースが2名しかなく、今後も検討を継続していく予定であるが、そのような状況下でも造影剤の使用で、有意にADMAや酸化ストレスマーカーや炎症マーカーが上昇していることが観察されている。これらの上昇の意義を明らかにするため、これらの集団を前向きな経過観察も継続中である。本研究の目的は、AKIにおけるADMAやその関連酵素の動態を検討し、ADMA上昇の分子メカニズムを、さらには上昇したADMAが如何に臓器)障害(特に腎障害)や生命予後に関与するか明らかにし、AKIの新たな治療戦略を開発することである。(基礎研究)AKIの動物モデルとして虚血再灌流(IR)モデルを作成し、ADMAの動態を検討したところ、IRごく早期から酸化ストレスに伴うproteosomeの活性化により、ADMAの代謝酵素であるDDAHが著明に低下し、組織ADMAが蓄積し、その結果腎微小血管障害が惹起しAKIの進展に深く関与することを見出した。この結果、AKIの新たな治療標的としてのDDAH-ADMA系の可能性が示唆された。(臨床研究)待機的冠動脈造影検査予定のCKD患者の施行前のADMAと造影剤腎症発症との関連を検討したところ、AKIの有無にかかわらず、造影剤の使用で有意にADMAや酸化ストレスマーカー、炎症マーカーが上昇することが観察された。(AKI発症症例が少なく、ADMAが予期マーカーになり得るか否かは現時点では不明)。さらに上昇したこれらのマーカーは造影剤使用後6ケ月後のeGFR低下率と深く関与することが観察された。これらの結果は造影剤腎症の機序としての内皮障害の可能性、あるいはこれらに介入することでAKIの慢性化予防の有用な手段になり得る可能性が示唆された。これらの背景より、ADMAはAKIの病態に積極的に関与することやAKI発症のリスク予期因子として有用なバイオマーカーとなり得る可能性が考えられる。

申請者らは当該年度において、、AKIモデルマウスとして虚血再還流モデル(IR)を作成し、薬理学的、遺伝子学的手法(皮下ポンプによるADMAの持続投与、ADMAの代謝酵素であるDDAHの過剰発現マウス)で、ADMAを増減させることにより、ADMAがAKIの病態に如何に関与するか検討した。その結果、IR曝露に伴う酸化ストレス状態が、DDAHの発現・活性異常を引き起こし、血中・腎組織中のADMAが蓄積することが観察された。また蓄積したADMAは傍尿細管毛細血管内皮の障害・脱落を経て、尿細管間質の障害を介して腎障害の進展に関与していることが明らかとなった。得られた知見より、ADMAが高い患者群ほどAKI発症のリスクが高いことが予想され、ヒトAKIにおけるADMAの動態と「ADMAがAKIのリスク予期因子として有用なバイオマーカーである」との仮説を検証するために、待機的に冠動脈造影検査を行うCKD患者を対象とした臨床研究も開始し、現在30名ほどの症例登録が終了し、今後も登録、観察を継続予定である。基礎研究に関してはほぼ終了し、その成果を論文として投稿中である(現在rivisionとなり追加実感を行っている。)臨床研究に関しては、予想のAKIの発症頻度は得られていないが、おおむね順調に症例登録も進んでいる。動物実験で得られたこれまでの知見は、論文作成、投稿準備を行うとともに、現在はADMAの上昇機序の詳細を検討中であり、また臨床研究にも着手しており、おおむね申請書に記載した研究計画通りに進行中である。動物実験、臨床研究ともに、計画通りに進行しており、今後も申請書の研究計画に準じて遂行していく予定である。また臨床研究においては「ADMAがAKIのリスク予期因子として有用なバイオマーカーである」との仮説を検証することにより、AKI予防に向けた新たな診療指針を確立することを目的に研究を継続する。動物実験、臨床研究ともに、計画通りに進行しており、今後も申請書の研究計画に準じて遂行していく予定であり、動物実験においては、DDAHの発現・活性異常のメカニズムを明らかにすることで、新たな治療法の探索を、また臨床研究においては「ADMAがAKIのリスク予期因子として有用なバイオマーカーである」との仮説を検証することにより、AKI予防に向けた新たな診療指針を確立することを目的に研究を継続する。当初の申請書に記載の通り、実験動物の購入・維持、アッセイ用試薬、抗体、成果発表に使用する。申請書に記載の通り、実験動物の購入・維持、アッセイ用試薬、抗体、成果発表に使用する。
フェニルケトン尿症に対する遺伝子治療の基礎的研究

本研究では、先天性肝酵素欠損症に対する遺伝子治療法の研究を目的として、フェニルケトン尿症のモデルマウスを対象とした遺伝子治療の基礎的検討を行った。当初の研究計画のうち、DNA/RNAキメラオリゴヌクレオチドによる標的遺伝子の塩基置換の検討では、相同組換えを検出することはできなかった。今後、オリゴヌクレオチドのデザインや遺伝子導入法をさらに検討する余地はあるものの、一部の研究者から報告されている成功例の評価については、再検討する余地があるのではないかと考えられた。一方、組換えアデノウイルスを用いた研究では、以下のような成果を得ることができた:1)TaqMan-PCR法を用いた組換えアデノウイルスの組織内定量法の確立、2)補酵素テトラヒドロビオプテリンの薬理学的用量投与による遺伝子治療効果増強の発見、3)宿主免疫反応が、アデノウイルスに対してだけではなく外来遺伝子に対しても極めて強く惹起されていることの証明、4)胎児治療における母体内胎仔への効率的な遺伝子導入ルートの検討。これらの研究成果は、今後の先天性肝酵素欠損症に対する遺伝子治療に向けて貴重な知見であるとともに、TaqMan-PCR法を用いた組換えアデノウイルスの定量法や胎児への遺伝子導入法の確立は、遺伝子治療全般において臨床的有用性が高いものと考えられる。重篤な知能障害をひきおこす先天性アミノ酸代謝異常症の代表的な疾患である、フェニルケトン尿症(phenylketo nuria:PKU)に対する遺伝子治療法を確立することを目的として、本研究を行った。本研究課題の採択は平成11年10月下旬に通知され、報告書作成までの時間的制約がおおきいため、予定されていた当該年度の研究計画のうち、DNA/RNAキメラオリゴヌクレオチドによる相同組換えを中心に検討を行った。フェニルアラニン水酸化酵素遺伝子の異常が明らかにされているPKU患者の皮膚線維芽細胞株を用い、遺伝子変異を正常塩基配列に置き換えるようなDNA/RNAキメラオリゴヌクレオチドを作成して、リポフェクション法およびPEI法によって細胞内へ導入した。遺伝子導入後、細胞からゲノムDNAを抽出し、制限酵素消化法および直接シークエンス法によって解析したが、相同組換えを検出することはできなかった。今後、オリゴヌクレオチドのデザインや遺伝子導入法をさらに検討する必要があると考えられた。一方、遺伝子導入によって組織内へ導入された外来遺伝子や組換えウイルスを正確に定量することが、今後の研究にとって不可欠であるため、TaqMan-PCR法を用いた定量法を確立した。この方法では、10の6乗のオーダーにわたって直線性があることや、PCR後の検体処理が不要なため、操作が簡便なだけではなく、交差汚染を未然に防ぐことができること、様々なベクターに応用できる汎用性があることなどの利点を有しており、優れた方法であると考えられた。本年度は、遺伝子治療研究において不可欠な、組織内における組換えアデノウイルス粒子の定量法をTaqMan-PCR法を用いて確立した。つぎに、妊娠マウスおよび妊娠モルモットに対しアデノウイルスベクターを用いて胎仔への遺伝子導入を試み、各組織内における外来遺伝子の発現を測定した(Mol.Genet.Metab.69:269-276,2000)。測定には、TaqMan-PCR法およびβガラクトシダーゼの活性染色を用いた。羊水中や胎盤内への投与では実質臓器への遺伝子導入はごくわずかであったが、臍帯静脈を直視下に穿刺して組換えアデノウイルスを投与することにより、効率的な遺伝子導入と外来遺伝子の発現が観察された。最大の発現が観察された臓器は肝臓であったが、これは、臍帯静脈が直接肝臓へ流入するという解剖学的な特徴に加えて、ウイルスそのものの肝臓への高い親和性によるものと考えられた。また、副腎組織においてかなりの遺伝子発現が認められたことは、これまでの成獣を用いた実験では報告されておらず、注目される。ヒトにおける超音波ガイド下での臍帯静脈穿刺は、臨床的にはすでに確立された手技であることから、将来のヒト胎児遺伝子治療にはこの投与ルートが有用であると考えられた。
ホログラフィおよび光速度測定を教材とした実験・計算機実験による波動の教育

我々は、深刻な状況にある高校や大学における学生の「物理離れ」を打開する方策として、魅力ある物理教材の開発・研究を行い、物理学実験の授業に取り入れることをめざしている。本研究では、振動・波動現象での伝播・回折・干渉等の基本概念を容易に修得できる教材として、光速度測定ホログラフィを取り上げた。光速度は最も重要な物理定数の一つであり、これらを学生自らが測定することには非常に大きな意味がある。我々は、光源としてパルス光を発振する小型の窒素レーザーと、測定装置としてノギスの原理を用いた時間差測定装置を自作し、数年前に光速度測定を学生実験に導入した。この実験は、実験机上の狭い範囲内で実施でき、空気中だけでなく水中の光速度も測定できる。本研究では、製作・保守がさらに容易な光源や測定装置の改良・開発を行った。光源としては赤色の半導体レーザー光を利用した。これによって、窒素レーザー(紫外線)ではできなかった肉眼での観察が可能になり、また水中での波長による光速度の違いも調べられるようになった。時間差測定装置にも改良を加えたので、光速度の測定誤差を5%程度におさえられるようになった。なお、操作性を高めるために、測定信号はパソコンに直接入力し、データ処理が行えるようにした。ホログラフィは情報を光の干渉縞として記録する方法で、一般には立体写真として知られている。レーザーや特別な光学装置を使って物体を写真撮影するという通常の方法に対し、我々は数年前からパソコンを使ったコンピューター・ホログラムの教材化に取り組んできた。本研究では、初等的な波の干渉・回折の知識から、段階的にホログラム作成へと進める学習メニューを作り上げた。また、計算ホログラムに直接対応する、写真撮影によるホログラム作成実験を、特別な光学装置を使わない簡単なインライン法で行えるようにした。
Demographics and physics of active supermassive black holes

私の研究目的は、活動銀河中心核(AGN)の現象、母銀河との関係をより正しく理解することである。近赤外線分光データを用いて、COSMOS領域にある、非常に多くのAGNのブラックホール質量と降着率を正確に求め、質量が活動的なブラックホールの宇宙論的進化を決めている主要なパラメーターであることを示した。近い将来、その結果をコミュニティーに公開する計画である。また、なぜ、ごく一部のAGNは強い相対論的ジェットを示すのに、大多数のAGNは示さないのかという、電波で明るいAGNの起源が、昔から理論的に言われていたように、ブラックホールのスピン、つまり回転速度によるという観測的証拠を示すことができた。