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高度濁り水状態単一マイクロ液滴球のレーザー動作とその超高速光学的ダイナミクス

本研究課題に関連した世界の動向を概観すると,光散乱体の効果と球共振器の効果とは独立してレーザー動作との関連を検討している状況にあり,現在もこの状況は変わっていない.筆者らは,既に得ている球共振器の成果と,進行中の散乱体との効果を結合することにより,研究課題に関しての先駆的な成果取得を目指した.光学的利得媒質と高散乱媒質からなるレーザーの研究が近年のトピックスとなっているが,これらは,実験手法により2つに分類される.その第1は,光多重散乱を生じさせるためのTiO_2固体ナノ微粒子を混入したほとんど不透明なバルク状色素溶液によるもの[N.M.Lawandy et al. Nature,p.436,1994]であり,その第2は,色素をドープした高透明な微小液滴球を用いるもの[P.W.Barder and R.K.Chang,Eds.,“Optical effects associated with small particles,"World Scientific,Singapore,1988]を根底としている.この第2のものは,レーザー動作のための高いQ-値をもつ光学的共振器が自動的に構成されるという優れた特徴を有している.筆者らはこの第2の手法を発展させ,以下のような成果を本研究で得ている.1)色素ドープ微小液滴中にポリ・メチルメタクリレート(PMMA)の固体ナノ高散乱体を混入してレーザー動作の性能を格段に向上させた世界に先駆けた報告を行った[H.Taniguchi et al.Opt.Lett.p.263,1996].2)ロ-ダミンやアクリジンなど種々のレーザー色素溶液[Appl.Phys.Lett.p.719,1996;Appl.Opt.印刷中]や,3)リボ・フラビンなど生化学物質[CLEO/Pacific Rim'97,P7,P.157,1997]及び,4)大根葉や緑色淡水藻(アオミドロ)など,生体からの直接抽出色素[Electron.Lett.p.1484,1996;CLEO/Pacific Rim'97,p6,p.156,1997;Electron,Lett.p.1797,1997]に人工血液として医療用に汎用されているイントラリピッド(Intralipid-10%)ミルク状ソフト・ナノ高散乱体を混入して行った成功例がある.これらの例,特に生体関連抽出媒質においては,高散乱体の混入なしではレーザー動作の得られない状況から,明確なしきい値を持ったレーザー動作と,大幅なレーザー出力の増強が高散乱体の混入により得られており,優れた共振効果を有するとされる微小球共振器によるよりも,より効果的な誘導放出効果の生じることを確認している.5)高散乱体の混入時には,高透明球共振器本来の球共振モードが崩れ多重散乱モードに移行する,との光多重散乱現象のダイナミクス究明のための基礎物理学的な新知見を得た[IEEE J.Quantnm Electron.p.1864,1996].これらの一連の成果の概要は,招待論文[応用物理,p.25,1997]で公表した.本研究は世界に先駆けて実証した独創的,画期的なものであるため,その研究内容は基礎的発展段階にある.このことに鑑み,本研究では研究題目に直接的に関連する事項のみならず,装置周辺技術の改善と発展的研究等,多岐にわたる基礎的検討項目を含んだ研究計画を実施した.従前には,国内外を通じて数少ない研究対象であったため,未解決,未解明の問題点も残存している.特に,超高速光学的ダイナミクス解明を目指した観点からは,装置の性能限界に支配された現象の把握に留まっており,物理的根元的な観点に立脚した十分な現象解明に到達できなかったと反省している.それらを含めて今後の一層の研究の推進が期待されるが,そのためのゆるぎない基礎は本研究の実施によって十分築かれたものと考えられる.本研究課題に関連した世界の動向を概観すると,光散乱体の効果と球共振器の効果とは独立してレーザー動作との関連を検討している状況にあり,現在もこの状況は変わっていない.筆者らは,既に得ている球共振器の成果と,進行中の散乱体との効果を結合することにより,研究課題に関しての先駆的な成果取得を目指した.光学的利得媒質と高散乱媒質からなるレーザーの研究が近年のトピックスとなっているが,これらは,実験手法により2つに分類される.その第1は,光多重散乱を生じさせるためのTiO_2固体ナノ微粒子を混入したほとんど不透明なバルク状色素溶液によるもの[N.M.Lawandy et al. Nature,p.436,1994]であり,その第2は,色素をドープした高透明な微小液滴球を用いるもの[P.W.Barder and R.K.Chang,Eds.,“Optical effects associated with small particles,"World Scientific,Singapore,1988]を根底としている.この第2のものは,レーザー動作のための高いQ-値をもつ光学的共振器が自動的に構成されるという優れた特徴を有している.筆者らはこの第2の手法を発展させ,以下のような成果を本研究で得ている.1)色素ドープ微小液滴中にポリ・メチルメタクリレート(PMMA)の固体ナノ高散乱体を混入してレーザー動作の性能を格段に向上させた世界に先駆けた報告を行った[H.Taniguchi et al.Opt.Lett.p.263,1996].2)

ロ-ダミンやアクリジンなど種々のレーザー色素溶液[Appl.Phys.Lett.p.719,1996;Appl.Opt.印刷中]や,3)リボ・フラビンなど生化学物質[CLEO/Pacific Rim'97,P7,P.157,1997]及び,4)大根葉や緑色淡水藻(アオミドロ)など,生体からの直接抽出色素[Electron.Lett.p.1484,1996;CLEO/Pacific Rim'97,p6,p.156,1997;Electron,Lett.p.1797,1997]に人工血液として医療用に汎用されているイントラリピッド(Intralipid-10%)ミルク状ソフト・ナノ高散乱体を混入して行った成功例がある.これらの例,特に生体関連抽出媒質においては,高散乱体の混入なしではレーザー動作の得られない状況から,明確なしきい値を持ったレーザー動作と,大幅なレーザー出力の増強が高散乱体の混入により得られており,優れた共振効果を有するとされる微小球共振器によるよりも,より効果的な誘導放出効果の生じることを確認している.5)高散乱体の混入時には,高透明球共振器本来の球共振モードが崩れ多重散乱モードに移行する,との光多重散乱現象のダイナミクス究明のための基礎物理学的な新知見を得た[IEEE J.Quantnm Electron.p.1864,1996].これらの一連の成果の概要は,招待論文[応用物理,p.25,1997]で公表した.本研究は世界に先駆けて実証した独創的,画期的なものであるため,その研究内容は基礎的発展段階にある.このことに鑑み,本研究では研究題目に直接的に関連する事項のみならず,装置周辺技術の改善と発展的研究等,多岐にわたる基礎的検討項目を含んだ研究計画を実施した.従前には,国内外を通じて数少ない研究対象であったため,未解決,未解明の問題点も残存している.特に,超高速光学的ダイナミクス解明を目指した観点からは,装置の性能限界に支配された現象の把握に留まっており,物理的根元的な観点に立脚した十分な現象解明に到達できなかったと反省している.それらを含めて今後の一層の研究の推進が期待されるが,そのためのゆるぎない基礎は本研究の実施によって十分築かれたものと考えられる.高散乱体を含む濁り液媒質からのレーザー動作のメカニズムを,物理的根源的に理解するには,高透明球形媒質において本質的に出現する球共振のモードと,不透明高散乱媒質に発現する多重散乱のモード(従来未検討な事項なので仮称する)の詳細な比較検討が最重要であるとの観点から検討を勧め,以下のような結果を得ている。高散乱媒質(PMMAアクリル樹脂個体散乱体,人工血液として医用に汎用のイントラリピッドソフト散乱体を現在までに使用)を活性液滴中に混入することにより,1.既存の色素(ロ-ダミン,アクリジンなど)を用い,もともとレーザー発振の不可能な濃度(極端に高あるいは低濃度)溶液による微小液滴球からのレーザー発振の実現(Opt.Lett.1995,LEEE J.QuantumElectron.1996)。2.生体から直接抽出した色素(現在までに,緑色大根葉,淡水藻のアオミドロを使用)溶液からの,新しいレーザーの実現(レーザー学会研究会,Electron.Lett.に報告)。
Xeエキシマランプの高性能化を目的としたバリア放電のモデリングに関する研究

本年度は,本ランプの性能改善の一方策としてXeガスに添加するガス種に着目し,少量のO2(酸素)ならびにH2(水素)/Xe混合ガスバリア放電の解析を実際のランプ条件下で行なった。得られたそれぞれの混合ガス中放電の計算結果をまとめると以下のようになる。Xe/O2混合ガスにおいては,その電圧・電流波形から均一なグロー放電とフィラメント状放電との間の中間的な放電であった。そして,陰極向けストリーマの発生,進展ならびに消滅機構から説明される,半サイクルごとの急峻な電流パルスと緩やかな電流パルスが,純Xeガス時の電圧・電流波形に現れ,O2ガスを添加することによって緩やかなパルスが次第に消失し,急峻な電流パルスのみと放電形態が大きく変化した。本結果は,本ランプ性能を改善する上で重要な放電状態の理解の観点で有用である.また,放電内で発生する負イオン存在の影響を調べた結果,電気的負性度(電子密度に対する負イオン密度の比)で評価した場合,電気的負性度はO2ガス混合比の増加に対して0.0110のオーダと3桁もの広範囲で時間的・空間的に変化した。あと,O2ガス混合比に対して,放電内の荷電粒子種の密度組成が,純Xeガス主導の組成(混合比0.2%以下),純O2ガス主導の組成(混合比1%以上),ならびにその中間的な組成と3つに大別された。Xe/H2混合ガス下の解析結果からは,負イオンの影響が無いため,その点を除いてXe/O2時の結果と類似した結果が得られた。そして,上記混合ガスにおけるボルツマン方程式解析を行った結果,少量のH2ガス添加の影響によりXeガス単体時よりも,Xeエキシマ生成に重要となる高エネルギー電子が効率良く生成可能であることが示唆された。そして,本研究で構築した流体モデルで解析を行ったところ,放電に必要な電圧などの諸条件が大きく変化するために,H2ガス添加のXeエキシマ生成への効果が不明確であった。よって,この点は今後の検討課題となるであろう。はじめに,Xeバリア放電エキシマランプのモデル解析結果の精度に大きな影響を与える基礎データの収集を行なった。その上で,本ランプの性能改善の一方策としてXeガスに添加するガス種に着目した。添加ガスにO2(酸素)とH2(水素)を選定し,エキシマの励起源であるバリア放電のXeガスに少量の上記ガスを混合した際の解析を実際のランプ条件下で行なった。本結果は,本ランプ性能を改善する上で重要な放電状態の理解の観点で有用である。また,放電内で発生する負イオン存在の影響を調べた結果,電気的負性度(電子密度に対する負イオン密度の比)で評価した場合,電気的負性度はO2ガス混合比の増加に対して0.0110のオーダと3桁もの広範囲で時間的・空間的に変化した。しかし,いずれのガス添加でも得られた結果の範囲内では,ランプ性能は改善されなかったが,これは混入率の変化に対してランプの最適条件も変化したためと考えられる。なお,Xe/O2混合ガス下でのモデル解析結果は,現在電気学会論文誌に投稿中であり,Xe/H2混合ガス下の結果は次頁に掲載した国際会議で発表予定である。

あと,O2ガス混合比に対して,放電内の荷電粒子種の密度組成が,純Xeガス主導の組成(混合比0.2%以下),純O2ガス主導の組成(混合比1%以上),ならびにその中間的な組成と3つに大別された。Xe/H2混合ガス下の解析結果からは,負イオンの影響が無いため,その点を除いてXe/O2時の結果と類似した結果が得られた。そして,上記混合ガスにおけるボルツマン方程式解析を行った結果,少量のH2ガス添加の影響によりXeガス単体時よりも,Xeエキシマ生成に重要となる高エネルギー電子が効率良く生成可能であることが示唆された。そして,本研究で構築した流体モデルで解析を行ったところ,放電に必要な電圧などの諸条件が大きく変化するために,H2ガス添加のXeエキシマ生成への効果が不明確であった。よって,この点は今後の検討課題となるであろう。
SCAPの占領政策と日本語文学の編成に関する研究ー1940〜60年代の朝鮮・日本・台湾

昨年に引き続き、日本と韓国の国会図書館に所蔵されているSCAPの朝鮮と日本での検閲資料を調べた。その成果の一部を韓国と日本の全国学会で発表した。韓国日語日文学会夏季国際学術大会(韓国、国立全北大学、2005・6・18)で、「占領とマイノリティをめぐる言説編成-『新日本文学』における「眼の色」論争」について発表した。韓国では、東アジアの冷戦構図を露呈させて朝鮮戦争と五〇年問題の渦の中で、SCAP(アメリカ)への対抗を共通の基盤として持っていた共闘の言説について、歴史的な過程を見すえることなく、抵抗する主体・共闘する主体のみを浮上させることの危険性について議論した。本研究は、日本と韓国の研究の死角になっていた「在日の朝鮮人」、特に金達寿・許南麒ら朝鮮人文学者は、日米講和条約への反対運動で見いだされた被圧迫民族としての日本人の表象を模索する過程の中で誕生したことを明らかにした。また、SCAPの検閲のモデルだといわれる日本帝国の検閲システムと文学の関係について調べた。その中でも、1930年前後の植民地朝鮮のハングルの書物が、日本帝国の支配地域別の検閲制度の差異を利用し、上海や東京などで出版され朝鮮へ輸入されていったことがわかった。その代表的な例として、中野重治「雨の降る品川駅」(『改造』一九二九・二)と、その朝鮮語訳が掲載された雑誌『無産者』(同年五月、東京で発行されたハングル雑誌)に注目した。この調査の成果は、日本近代文学会秋季大会(國學院大學、2005・10・23)「フィクショナルな禁止-ジェンダー・セクシュアリティ・民族表象をめぐる抵抗と共犯」というパネルで「戦略としての「朝鮮」表象」というタイトルで発表した。日本と韓国の国会図書館に所蔵されているSCAPの朝鮮と日本での検閲資料を調べた。特に、SCAPによる在日朝鮮人連盟の解散及び財産没収、民族学校閉鎖など厳しい朝鮮人政策と、それに抗議する『民主朝鮮』への厳しい検閲に注目したが、それらの状況をめぐる言説から立ち上がつてくるのは「在日朝鮮人」の歴史語りであった。一方、『アカハタ』『前衛』などの共産党系メディアに対する検閲資料を調べることで、共産党対朝鮮人の「共同闘争」の場は、日本民主主義革命の実現が優位に置かれ、朝鮮人党員が日本共産党の方針に追従する形で構築されたことがわかった。これらの調査から、「在日」というエスニック・アイデンティティが形成されたと認識されていた占領期において金達寿ら、朝鮮人の書き手は、朝鮮戦争、朝鮮解散など当時の朝鮮人が置かれていた状況を抑圧し、「日本の革命運動の主体としてしか発言していなかったことが明らかになった。今後、アメリカ、朝鮮(韓国)でのSCAPの検閲資料を調べるとともに、一九三〇年代の日本政府による朝鮮系メディアへの検閲も調べることで、一九四〇年代から六〇年代の日本語文学の編成がどのように行われたのかについて明らかにすることができるだろう。
光受容体フィトクロムをバイオ光スイッチとして利用するための基礎的な研究

光の有無によって,核へと光シグナルを伝える事が出来るシロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)由来の赤色/遠赤色光受容体フィトクロムAと相互作用するタンパク質の候補をシロイヌナズナのcDNAライブラリよりスクリーニングし,数個の候補タンパク質を得た.これらの候補タンパク質をDsREDと融合させ,フィトクロムA-GFP融合タンパク質と共発現させることでこれらのタンパク質の細胞内の共局在(光照射下での核局在)を確認した.尚,これらの候補タンパク質はこれまで機能未知のタンパク質であった.また,フィトクロムAが制御する代謝に関して新しい知見を得た.即ち,ポリアミンのうちプトレシン量が光による制御を受けている事を明らかにした.さらに,非光合成性植物ヤセウツボ(Orobanche minor)のフィトクロムAが光合成植物のフィトクロムAの機能解明に有用であることを示した.光の有無によって,核へと光シグナルを伝える事が出来るシロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)由来の赤色/遠赤色光受容体フィトクロムAと相互作用するタンパク質の候補をシロイヌナズナのcDNAライブラリよりスクリーニングし,数個の候補タンパク質を得た.これらの候補タンパク質をDsREDと融合させ,フィトクロムA-GFP融合タンパク質と共発現させることでこれらのタンパク質の細胞内の共局在(光照射下での核局在)を確認した.尚,これらの候補タンパク質はこれまで機能未知のタンパク質であった.また,フィトクロムAが制御する代謝に関して新しい知見を得た.即ち,ポリアミンのうちプトレシン量が光による制御を受けている事を明らかにした.さらに,非光合成性植物ヤセウツボ(Orobanche minor)のフィトクロムAが光合成植物のフィトクロムAの機能解明に有用であることを示した.光受容体フィトクロムA(phyA)をbait,シロイヌナズナのcDNAライブラリLーをpreyとして,大腸菌を用いたtwo-hybridスクリーニングを行った.ポジティブコントロールとして既にphyAとの相互作用が確認されているPIF3をpreyとして用いた場合には,選択培地上においてもコロニーが確認出来,このシステムでphyAの相互作用タンパク質をスクリーニング出来る事が示された.cDNAライブラリーのスクリーニングによって得られたクローンの配列解析によって,これまでにphyAとの相互作用が知られておらず,かっ,植物中での機能が明らかでないキナーゼ様タンパク質や転写因子と予想される数種類の候補タンパク質が選抜された.このうちのいくつかのタンパク質については,T-DNAの挿入によるノックアウトラインを入手し,現在ホモ体の取得中である.また,候補タンパク質にDsRedを融合させたタンパク質を発現するためのコンストラクトを構築した.今後,phyA:GFPとDsRedを融合させた候補タンパク質群を共発現させることで,phyAと候補タンパク質の共局在を確認する予定である.また,本研究に関連してphyA下で制御されている一次代謝物群の解析や,寄生植物中のフィトクロムの配列比較によって新しい知見を得ており,これらについては論文発表ならびに学会発表を行った.シロイヌナズナの光受容体フィトクロムA(phyA)をベイト,シロイヌナズナのcDNAライブラリーをプレイとして,大腸菌を用いたtwo-hybridスクリーニングを行った.cDNAライブラリーのスクリーニングによって得られたクローンの配列解析によって,これまでにphyAとの相互作用が知られておらず,かつ,植物中での機能が明らかでないキナーゼ様タンパク質や転写因子と思われるような,数種類のタンパク質が得られた.これらの,候補タンパク質にDsRedを融合させたタンパク質を発現するためのコンストラクトを構築し, phyA : GFP融合タンパク質を発現しているシロイヌナズナのプロトプラスト中に一過性発現させた.その結果,キナーゼ様タンパク質や転写因子様タンパク質が遠赤色光照射下ではphyAと同様に核に局在していることが示された.また,これらの遺伝子の発現が光によって制御されていることも明らかにした.本研究によって,少なくとも3種の新奇フィトクロム相互作用タンパク質候補を絞り込むことが出来た.そのうちの一つは70アミノ酸残基の非常に小さな機能についての情報が全くないタンパク質であった.今後はこの機能未知のタンパク質の役割を明らかにすることで, phyAを光スイッチとして利用するにあたり有用な知見が得られると期待される.さらに,本研究に関連してphyA下で制御されている一次代謝物群の解析や,寄生植物中のphyAの配列比較によって新しい知見を得ており,これらについては論文発表ならびに,学会発表を行った.
汎発性強皮症の皮膚線維化及び血管障害におけるFli1遺伝子恒常的発現低下の意義

汎発性強皮症の病態において、転写因子Fli1の恒常的な発現低下は線維芽細胞および血管内皮細胞の恒常的な活性化を誘導し、本症の病態生理に深く関与している。今回の我々の研究により、強皮症患者の指尖潰瘍の発症を予防する効果のあるエンドセリン受容体拮抗薬の作用点の一つが転写因子Fli1である可能性、および強皮症患者における創傷治癒異常に転写因子Fli1の発現異常が関与している可能性が明らかとなった。汎発性強皮症は皮膚および内臓諸臓器の線維化、微小血管障害、免疫異常を特徴とする原因不明の全身性疾患である。我々はこれまでに、Fli1遺伝子の恒常的な発現低下が本疾患における皮膚線維芽細胞および血管内皮細胞の恒常的活性化に関与している可能性を見出した。本研究はFli1遺伝子の発現低下が正常皮膚線維芽細胞および正常皮膚血管内皮細胞の機能に及ぼす影響を明らかにし、また動物モデルを用いてFli1遺伝子の発現低下が汎発性強皮症の皮膚線維化および微小血管障害といった臨床症状の発症機序に関与している可能性について検討することを目的としている。本年度はFli1蛋白の転写後修飾(リン酸化、アセチル化、ユビキチン化)部位の同定およびその意義の検討、(1)正常血管内皮細胞におけるFli1遺伝子の機能の検討、および動物モデル(血管内皮細胞特異的Fli1欠失マウス)を用いたFli1遺伝子の発現低下の臨床的意義に関する検討、の2つテーマについて個別に実験を行った。Fli1蛋白の転写後修飾(リン酸化、アセチル化、ユビキチン化)の検討について正常血管内皮細胞におけるFli1遺伝子の機能の検討汎発性強皮症は皮膚および内臓諸臓器の線維化、微小血管障害、免疫異常を特徴とする原因不明の全身性疾患である。今回の研究により得られた結果を、(1)Fli1蛋白の転写後修飾(リン酸化、アセチル化、ユビキチン化)部位の同定およびその意義の検討、(2)正常血管内皮細胞におけるFli1遺伝子の機能の検討、および動物モデル(血管内皮細胞特異的Fli1欠失マウス)を用いたFli1遺伝子の発現低下の臨床的意義に関する検討、に分けて以下に記述する。(1)Fli1蛋白の転写後修飾(リン酸化、アセチル化、ユビキチン化)の検討について予備実験の結果、Fli1はproteaosomal pathwayにより分解されることが明らかにされている。Fli1のlysineをarginineに置換した18種類のmutantのprotein stabililyについて検討を行い、ユビキチン化が生じている可能性があるlysineの候補を絞ることができた。今後、更に検討を行い、Fli1蛋白のstabilityを制御している機序を明らかにする予定である。(2)正常血管内皮細胞におけるFli1遺伝子の機能の検討
最先端高分子技術と遠隔通信手段の融合による在宅における褥瘡早期診断法の開発

褥瘡は難治性の皮膚傷害で、特に在宅において増加し、どのようにして在宅でも早期発見して早期治療につながるかが喫緊の課題である。本研究は在宅等の現場で撮影された褥瘡の画像を医療拠点に転送して、褥瘡の早期遠隔診断システムを開発するため、「透明板圧診法」と圧力センサーの併用によって試みることにした。初年度(平成30年度)において磁石圧迫による褥瘡動物モデルを作製し、負荷・計測装置(MX-500N Imada Co.)を用いて加圧しながら、発赤部の変化を評価した。その結果、圧迫強度は充血(「透明板圧診法」で消退する発赤)の42mmHgで発赤が完全に消失したが、早期褥瘡(透明板圧診法で消退しない発赤)は85mmHgまでに発赤が徐々に増強して、その以上になると逆に減弱した。これによって充血と早期褥瘡を区別できる圧力は4285mmHgの間で可能であるとわかった。この結果は「透明板圧診法」の圧力程度を決め、最良方法の確立に繋がって、診断手段としての精度を高めた。次にこの「透明板圧診法」において決まった圧力をリアルタイムで表示し、直に定量可視化が実現できるため、東京理科大学の開発された高分子新素材ゴムセンサーを用いて、2枚の透明板の間に挟み、4285mmHgの圧力を加圧・圧力解除して、ゴムセンサーの変色と回復状態を確認した。1回目の試験は終了したが、ゴムセンサーの変色がやや不安定で、圧力の変化に応じて敏感に変色することが難しく、開発者の共同研究者に依頼して、再度精度の高いゴムセンサーを作製して、さらに検討する必要がある。特になし今後は計画通り、以下のように進める。令和元年度「透明板圧診法」と最先端高分子新素材ゴムセンサーの併用を活用したスマートフォン観察・撮影装置の開発:透明板とゴムセンサーのセットされた構造に固定用吸盤を設置し、ワンタッチでなどの着脱を可能にする「観察・撮影装置」を作成する。さらにこの装置を活用して、先述の発赤部を観察・撮影し、できるだけ臨床現場で小型かつ簡便に使用可能な装置を開発する。令和2年度褥瘡の早期遠隔診断システムの開発・活用:上述の「観察・撮影装置」を用いて撮影された画像を保存して、在宅現場で実用化している「最先端の遠隔ケアシステム」を活用して、褥瘡発生危険度自動表示を実現して、在宅に向けた褥瘡の早期遠隔診断システムの確立を目指す。特になし
脳の性分化の分子行動生理学的解析

本研究では局所回路から見た脳の機能的性分化について微視組織学的、生理学的な検討を行い、更にこの局所回路的な違いが行動の性差にどのように影響するかについて多角的に考察することを目的としていた。そのため、各種性決定関連分子に対するsiRNAを含むレンチウイルスベクターを作成し、現在はその抑制効果について、生化学的に確認を進めている。一方で性行動および性的二型性の見られる認知行動の探索を行うべく、ストレス耐性や体性感覚情報処理を中心に聴覚、視覚などの感覚情報処理の差異を性差という観点から詳細に検討を加えている。一方で、局所回路(各神経核)の性的二型性を探索する目的で、光受容チャネルタンパク質をコードするウイルスベクターも作成中であり、これについては現在培養神経細胞を用いて、電気生理学的にその効果を確認しているところである。これらのウイルスベクターを上記行動の際に導入することによって、特定の神経核および、局所回路が示す行動学的性的二型性の神経学的基盤の解明につながる者と考えている。本研究課題は脳の機能、特に認知機能の性的二型性を明らかにするために、少数の神経細胞に発現する特定分子の発現抑制を行い、同神経細胞群の挙動を個体脳内において観察することを目的としている。具体的には性分化誘導ホルモンであるアンドロゲンやエストロゲンに対する受容体の発現抑制をウイルスベクターを用いたRNAi法により行い、感染した特定少数の神経細胞から選択的に活動を記録し、感覚刺激応答や学習か大事、認知行動課題時における同神経細胞群の挙動を記録解析する。これにより単一細胞レベルでの雌雄の差を認知行動科学的に解析することを目的としている。本研究課題により遂行される分子細胞レベルにおける認知行動科学の解析により、これまで漠然と理解されていた雌雄の認知行動学的差異が具体的に分子神経科学的に理解されると共に、本研究課題によって得られた研究成果から性同一性障害やこれに類するような病態の理解と改善、治療につながるものと信じている。現在はアンドロゲン、エストロゲン受体に対するRNAiを組み込んだウイルスベクターを作成していると共に、感染細胞からの記録が可能なシステムの構築を行っているところである。ウイルスベクターには細胞毒性のほとんどないレンチウイルスベクター系を使用する予定である。また観測システムとして研究代表者の駒井が開発の一部を担い、世界に先駆けた手法である個体動物からの特定細胞選択的記録法(in vivo TPTP法)を利用するために、独自の手法により二光子レーザー走査顕微鏡を開発および設置を行っている。同顕微鏡は超広視野且つ高解像度を有する既存の顕微鏡に類を見ない高機能なものとなりつつある。同顕微鏡を利用し、今後前述の機能解析を積極的に行っていく予定である。
植物の抵抗性蛋白質安定化制御機構の解明

病原菌認識を担うResistance(R)蛋白質の働きにはRAR1-SGT1-HSP90複合体による制御が必須である。HSP90は分子シャペロンの1つで、コシャペロンと呼ばれる結合因子と協同してシグナル伝達系の制御因子(ホルモン受容体、キナーゼ、転写因子など)の構造形成や活性調節を行う。RAR1及びSGT1はHSP90のホモ二量体と結合し、さらにSGT1とHSP90はR蛋白質とも結合することから、RAR1及びSGT1はコシャペロンとしてHSP90と共にR蛋白質の構造形成や機能調節に関与していると考えられる。我々はSGT1のSGS domainに変異を持つ機能欠損変異体を多数同定しており、これら変異体はR蛋白質を安定化できず、病害抵杭性も低下する。このことはSGS domainがR蛋白質の制御に極めて重要であることを意味している。酵母ツーハイブリット法により、SGS変異体と大麦のR蛋白質であるMla1のLRRドメインとの結合を調べたところ、野生型では結合が見られたのに対してSGS変異体のいくつかでは明らかに結合が低下していた。このことから、SGSドメインとR蛋白質LRRドメインとの結合はR蛋白質の安定化及び病害抵抗性の誘導に重要な役割を果たすことが明らかになった。しかしながら、SGS変異体のいくつがはR蛋白質との結合は変わらなかったことから、SGSドメインはR蛋白質との結合だけでなく、未知の役割を持つことが示唆された。さらに、SGT1発現抑制植物にR蛋白質のドメインを発現したところ、SGT1はR蛋白質のN末端ドメイン及びNBS (Nucleotide binding site)ドメインの安定性に影響を与えないのに対し、LRRドメインの安定化に極めて重要であることが分かった。このことから、SGT1はR蛋白質のLRRドメインの構造安定化に関わっていることが強く示唆された。
ホスファチジルイノシトールリン酸から解き明かす炭疽病菌の感染メカニズム

ホスファチジルイノシトールリン酸は,生体膜の構成成分として重要な役割を果たす微量脂質である.私は,病原糸状菌(カビ)のひとつである炭疽病菌が植物に感染した時に起こるホスファチジルイノシトールリン酸の細胞内動態に着目した研究を行っている.2017年度までの研究から,ホスファチジルイノシトールリン酸のひとつ・PI(4,5)P2と,その合成酵素であるPIP5キナーゼが,炭疽病菌感染時の侵入菌糸嚢膜に集積することを発見している.また,PIP5キナーゼを過剰発現したシロイヌナズナでは,炭疽病菌の感染に弱くなることが明らかになっている.これまでの研究では,シロイヌナズナにアブラナ科野菜類炭疽病菌を接種した際の侵入菌糸嚢膜を観察してきた.2018年度では,ベンサミアーナタバコにウリ類炭疽病菌を接種した際の侵入菌糸嚢膜を観察したところ,この宿主-病原菌の組み合わせにおいても,PI(4,5)P2が侵入菌糸嚢膜に集積することが明らかになった.このことは,PI(4,5)P2の集積現象が,種を超えた共通の機構であることを示している.本研究成果をまとめた研究論文が,2019年4月にPlant & cell physiology誌に受理されている.2017年度に,シロイヌナズナにアブラナ科野菜類炭疽病菌を感染させることにより,アクチン繊維が断片化するという現象を見出した.また,画像解析により,アクチン繊維の断片化とともに,束化も進行していることが明らかになった.シロイヌナズナには感染しないクワ炭疽病菌を接種した際には,アクチン繊維の断片化は起こらないことが判明した.これらのアクチン繊維の動態について,炭疽病菌の感染生理と密接なかかわりがあると考えている.ホスファチジルイノシトールリン酸は,生体膜の構成成分として非常に重要な物質である.申請者の研究により,PtdIns(4,5)P2とPIP5キナーゼが炭疽病菌感染時に侵入菌糸嚢膜に非常に多く集積することが明らかになっている.本研究ではPtdIns(4,5)P2が担う菌感染機構に着目している.PIP5キナーゼを過剰発現したシロイヌナズナを作出し,炭疽病菌に対する抵抗性を評価した.用いた菌は,通常はシロイヌナズナには感染しない,クワ炭疽病菌である.PIP5キナーゼ過剰発現シロイヌナズナでは,クワ炭疽病菌の接種により,病斑が形成されるようになることが明らかになった.このことから,PIP5キナーゼを過剰発現させると,炭疽病菌感染に弱くなることがわかった.PtdIns(4,5)P2は,炭疽病菌が感染しやすくなるように働いていることが示唆された.侵入菌糸嚢膜に,他のどのような因子が局在するかを調べた.Exocyst complexの一つであるExo84b,糖トランスポーターであるSWEET,アクチン繊維について観察を行った.その結果,Exo84bが侵入菌糸嚢膜に集積することが明らかになった.一方,SWEETは侵入菌糸嚢膜への集積は見られなかった.興味深いことに,アクチン繊維は,炭疽病菌の感染により断片化することがわかった.本研究から,PtdIns(4,5)P2を利用した炭疽病菌の感染戦略が明らかになってきている.さらなる研究を行うことにより,炭疽病菌の感染におけるPtdIns(4,5)P2の役割が明らかになり,防除に役立つようになると考えている.具体的には,PtdIns(4,5)P2をPtdIns(4)Pに戻す酵素・5ホスファターゼの過剰発現シロイヌナズナを作出しており,炭疽病菌に強くなるのではないかと期待している.今年度の研究において,PIP5キナーゼ過剰発現シロイヌナズナにおける病害性試験を行い,クワ炭疽病菌に対して罹病性になるという結果が得られている.PtdIns(4,5)P2とPIP5キナーゼが侵入菌糸嚢膜に集積するという観察結果だけでは,PtdIns(4,5)P2が植物体側に有利に働くのか,炭疽病菌側に有利に働くのか不明であったが,病害性試験の結果から,PtdIns(4,5)P2は炭疽病菌の感染に有利に働いていることが明らかになってきた.本研究における炭疽病菌の感染生理を考えるうえで,非常に重要な結果が得られたと考えている.また,炭疽病菌の侵入菌糸嚢膜に局在する因子を探る観察実験から,Exocyst complexのひとつであるExo84bが集積することが明らかになった.侵入菌糸の伸展にともなって侵入菌糸嚢膜が伸展するうえで,必要な膜成分をExocyst complexによって供給しているのではないかという新しい仮説が考えられるようになった.また,炭疽病菌の感染により,アクチン繊維が菌糸周辺に集積するのではないかと考えていたが,予想とは異なり,感染によりアクチン繊維は断片化するという結果が得られた.この現象は過去に報告が無く,炭疽病菌の感染生理機構を考えるうえで,非常に重要な知見であると期待している.

今後はアクチン繊維の動態にも着目していきたいと考えている.その他,侵入菌糸嚢膜に局在する候補因子の同定に必要なコンストラクトの作出,5ホスファターゼの過剰発現シロイヌナズナの作出も行っており,研究はおおむね順調に進展していると考えている.ホスファチジルイノシトールリン酸は,微量ながらも重要な働きを担う生体膜成分である.申請者は病原糸状菌である炭疽病菌が植物に感染した際の,ホスファチジルイノシトールリン酸の動態と,病原菌に対する生理学的役割の解明を目指している.これまでのシロイヌナズナと炭疽病菌を用いた研究から,ホスファチジルイノシトールリン酸のひとつであるPtdIns(4,5)P2と,その合成酵素であるPIP5キナーゼが,炭疽病菌感染時の侵入菌糸嚢膜に非常に多く集積するようになることを見出している.さらに,PIP5キナーゼの過剰発現植物では,炭疽病菌の感染に弱くなることを見出している.現在,PtdIns(4,5)P2をPtdIns4Pへと変換する酵素・5ホスファターゼの過剰発現シロイヌナズナを作製している.平成29年度の研究により,上記の過剰発現シロイヌナズナの作出に成功した.この過剰発現体は,PtdIns(4,5)P2の減少により,炭疽病菌感染に強くなるのではないかと期待して,現在,炭疽病菌の感染実験を行っている.本研究課題を遂行することにより,炭疽病菌感染により,アクチン繊維が断片化するという現象を見出した.平成29年度の研究により,アクチン脱重合試薬であるLatBを前処理して,アクチン繊維を人為的に崩壊させたシロイヌナズナに炭疽病菌を感染させると,感染に弱くなることが明らかになった.このことから,アクチン繊維の断片化は,炭疽病菌の感染を促進することになることが示唆された.今後は,アクチン繊維を逆に安定化させることで,炭疽病菌の感染に対して抵抗性を持たせることを目指して,研究を進めている.ホスファチジルイノシトールリン酸に関わる平成29年度の研究では,5ホスファターゼの過剰発現シロイヌナズナの作出に成功した.RT-PCRにより,5ホスファターゼが過剰発現していることを確認した.この過剰発現体に炭疽病菌の感染させ,抵抗性がどのように変化するかを観察している.また,PtdIns(4,5)P2とPIP5キナーゼの研究については,論文の投稿に向けて準備を進めている.アクチン繊維に関わる平成29年度の研究では,炭疽病菌感染において,アクチン繊維の崩壊が炭疽病菌の感染に有利になるか,不利になるかを調べている.アクチン重合阻害剤であるLatBをシロイヌナズナに前処理して,アクチン繊維を人為的に崩壊させた.その後,炭疽病菌を感染させると,菌糸の侵入率が上昇し,シロイヌナズナは感染に弱くなることが明らかになった.このことから,炭疽病菌はアクチン繊維の断片化を引き起こし,組織への菌糸の侵入を有利に進めていることが示唆された.私は現在,葉に脂質を異常蓄積する変異体を数系統単離することに成功している.これらの変異体は脂質合成に異常があると考えられる.これらの変異体における炭疽病菌抵抗性を測定し,病害抵抗性と,広く脂質を対象とした生理応答のかかわりについて,研究を進めている.本研究の最大の目標であった,PtdIns(4,5)P2が関わる炭疽病菌の感染生理について,平成29年度において,研究成果がまとまり,論文を執筆できるまでに至った.さらに,本研究からアクチン繊維の動態に関わる新たな知見が得られ,次のステップへと進むことができるようになった.これらのことから,研究はおおむね順調に進展していると考えている.ホスファチジルイノシトールリン酸は,生体膜の構成成分として重要な役割を果たす微量脂質である.
微化石層序に関するグローバルスタンダードの構築 -T/J境界-

本課題研究では,三畳紀/ジュラ紀(T/J)境界を放散虫微化石層序で決定するためのグローバルスタンダードの構築を目的に,総合研究をおこなった.以下にその結果をまとめる.1)従来明確に識別できなかったジュラ紀最前期Hettangianの指標種として,Pantanellium tanuenseが最適であることが判明した.また,Archaeocenosphaera laseekensis, Praehexasaturnalis tetraradiatusもよい指標種になりえる.3)ほとんどの種が絶滅するT/J境界をこえて産出する化石種Spongotrochus sp. (Carter 1994), Canoptum spp.を確認した.Canoptum属は,現生放散虫の観察と形態解析に基づいて、食性の違いによって絶滅に対する耐性を獲得した可能性が示唆される.4)上記特徴種を含む放散虫フォーナの消滅・出現は,日本(犬山地域)およびカナダ(クイーンシャーロット諸島)において,優先種や含有量の違いがあるにもかかわらず,同様のパターンを示す.その変化パターンは,3段階にわけられることが判明した.5)日本,フィリピン,ニュージーランド,カナダの4地域の比較検討によって,フィリピンの放散虫フォーナは日本のT/J境界フォーナと類似し,ニュージーランドのフォーナは,カナダのフォーナと類似していることが判明した.日本国内におけるT/J境界試料と北米フォーナとの比較検討を行い、両地域に共通な放散虫化石種の変化を確認した.従来、北米でHettangianの指標とされていたPantanellium tanuenseは、日本の深海堆積物のセクションでもよい指標となることが判明した.また、T/J境界直後にAstrosphaera sp. A, Astrosphaera sp. Bが特徴的に優勢になることが明らかになった.両種とも未記載種であるがジュラ紀最前期のグローバルな指標として有効なタクサである可能性が高いことが、本研究によって明らかになってきた.また、ニュージーランド中生代の著名な古生物研究者であるJ.A.GRANT-MACKIE博士を平成14年1月21日から2月4日まで招へいし、ニュージーランドにおけるT/J境界の比較検討を行った.その結果、従来未発見だった南半球における深海堆積物中のT/J境界がニュージーランド北島に存在する可能性が高くなった.また、浅海堆積物中のT/J境界の大型化石と微化石層序の詳細が明らかになってきた.本課題研究では,三畳紀/ジュラ紀(T/J)境界を放散虫微化石層序で決定するためのグローバルスタンダードの構築を目的に,総合研究をおこなった.以下にその結果をまとめる.1)従来明確に識別できなかったジュラ紀最前期Hettangianの指標種として,Pantanellium tanuenseが最適であることが判明した.また,Archaeocenosphaera laseekensis, Praehexasaturnalis tetraradiatusもよい指標種になりえる.3)ほとんどの種が絶滅するT/J境界をこえて産出する化石種Spongotrochus sp. (Carter 1994), Canoptum spp.を確認した.Canoptum属は,現生放散虫の観察と形態解析に基づいて、食性の違いによって絶滅に対する耐性を獲得した可能性が示唆される.4)上記特徴種を含む放散虫フォーナの消滅・出現は,日本(犬山地域)およびカナダ(クイーンシャーロット諸島)において,優先種や含有量の違いがあるにもかかわらず,同様のパターンを示す.その変化パターンは,3段階にわけられることが判明した.5)日本,フィリピン,ニュージーランド,カナダの4地域の比較検討によって,フィリピンの放散虫フォーナは日本のT/J境界フォーナと類似し,ニュージーランドのフォーナは,カナダのフォーナと類似していることが判明した.本年度は、シシリーの国際ジュラ系シンポジウム発表にむけて、我々の研究成果の一部をまとめた。また、それと連動して9月の日本地質学会で研究分担者である松岡が主催してジュラ系をテーマにしたプレシンポジウムを行なった。研究代表者である堀もそのシンポジウムでこれまでの成果を発表した。この中で堀は、放散虫層序によるT/J境界は、これまで考えられてきたParahsuum simplumの出現ではなく(それはSinemurianであり)、より下位の層準に設定されることを指摘した。ジュラ系最下部階Hettangianは、日本の層状チャートなどの深海堆積物中では、層厚12mに相当することが明らかになった。三畳紀末の放散虫マーカーとしては、Livarella validusやGlobalaxtorum tozeriなどがよい指標種となることを示した。シシリーの国際ジュラ系シンポジウムでは、研究分担者および海外共同研究者がそれぞれ講演をおこない我々の成果を発表した。また、11月には海外共同研究者であるElizabeth S. Carter博士を日本に招へいし、沖縄海洋研究センターにて会合を開きそれまでの成果を突き合わせて論文化へむけての準備・議論をおこなった。それと同時に現世放散虫の飼育実験を行ない、殻形態によるT/J境界における絶滅様式の相違問題の解明を検討した。これらの成果の一部は、1月の日本古生物学会例会にて発表し、残りは投稿準備中である。
反芻家畜の食欲調節における中枢モノアミン神経とインスリンの役割について

ヒスタミンをはじめとするモノアミンとインスリンによる中枢食欲制御に関しては不明な点が多い。実験1では、ヒスタミン神経系とノルアドレナリン神経系の満腹中枢における相互関係を明らかにすることを目標とした。実験2では、末梢インスリンと中枢インスリンとの相互関係、および中枢インスリンが視床下部満腹中枢におけるセロトニン神経の活性に及ぼす影響を調べた。基礎的な知見を得るため供試動物としてラットを用いた。実験1において、ヒスタミンH1受容体遮断薬triprolidineを自由採食ラットの側脳質に投与すると、2時間あたりの採食量が増加した。このとき、視床下部満腹中枢に投射するノルアドレナリン神経の活性を測定するため、microdialysis法により室傍核ならびに腹内側核に限ってtriprolidineを連続的に作用させると同時に、ノルアドレナリンとその代謝産物3メトキシ4ヒドロキシフェニルグリコール(MHPG)を回収し、それらの濃度変化を測定した。その結果、triprolidineを作用させると満腹中枢のノルアドレナリンおよびMHPGの濃度が増加した。したがって、中枢ヒスタミン神経を不活化したときに食欲が刺激される機構には、視床下部満腹中枢におけるノルアドレナリン神経の活性化が関与していることが示唆された。さらに、側脳室にtriprolidineを投与したときの採食量の増加が、ノルアドレナリンα2受容体遮断薬であるrauwolscineによって抑制されたことから、この結果は裏付けられた。実験2では、静脈内にグルコースを投与し血中インスリン分泌を刺激したときに、満腹中枢のインスリン濃度がどう変化するかpush-pull法を用いて調べた。その結果、血中インスリン濃度が増加するのと平行して満腹中枢のインスリン濃度が増加した。また、満腹中枢にインスリンを作用させると同部位のセロトニン濃度が増加したことから、インスリンは満腹中枢のセロトニン神経を活性化することが明らかになった。現在、これらの結果が反芻動物にもあてはまるかどうか検討中である。
銀河団における相対論的スニャエフ・ゼルドビッチ効果の研究

本研究は,相対論的Sunyaev-Zeldovich効果に関して,十分な成果を上げることができた。相対論的Sunyaev-Zeldovich効果は,銀河団内部の高温電子の熱運動による熱的効果と,銀河団全体が宇宙背景放射に対して運動することによる,運動学的効果の二つの効果がある。本研究において,われわれは,この両方の効果に関して,非常に精度の高い結果を導出することに成功した。われわれの理論的研究の成果は,すでに,世界各国で始まっているSunyaev-Zeldovich効果の精密観測の結果の解析に取り入れられている。本研究の過程で,研究代表者は,各国のこの分野の研究者を訪問し,非常に有意義な討論を行うことができた。2004年には,5ケ月にわたって,Cambridge大学Cavendish研究所に滞在し,同研究所の多くの研究者たちとSunyaev-Zeldovich効果に関して詳細な討論を行うことができた。その後,同研究所の定期的な訪問者として,2005年,2006年,2007年の夏に同研究所を訪問して,討論を継続している。また2005年9月と2007年4月に,ドイツ国GarchingのMax-Planck-Institut fuer Astrophysikを訪問し,所長のSunyaev教授と,懇談する機会をもつことができた。Sunyaev教授は,言うまでもなく,Sunyaev-Zeldovich効果の研究の創始者であり,同教授と2回にわたって懇談できたことの意義は,計り知れないほど大きい。これ以外にも,本科研費により,Princeton大学,Roma大学,CERN研究所を始めとする,多くの研究機関を訪問し,招待講演を行った。このことにより,本研究は国際的に非常に高い評価を受けるにいたった。本年度の研究成果は以下のとおりである。近年25keVを超える超高温ガスを含む銀河団が発見されている。われわれはこれまでのわれわれの計算方法を用いて、このような超高温銀河団における、相対論的Sunyaev-Zeldovich効果を精密に計算した。この際に、結果を詳細な数表と解析的なフィット式によって表現した。これらの結果は将来の観測結果の解析に大いに有効であると考えられる。この研究結果は、Astronomy and Astrophysicsに掲載された。表記の国際サマースクールが2004年7月6日から16日まで、イタリア北部のコモ湖畔Varennaにおいて開催され、本研究代表者は講師として招待された。周知のように、この国際サマースクールはEnrico Fermiを記念してイタリア物理学会が主催する、世界で最も権威ある物理学の国際サマースクールである。この国際サマースクールに本研究代表者が講師として招待されたということは、本科研費研究が国際的にきわめて高い評価を受けていることを意味する。本研究代表者は、"Relativistic Corrections to the Sunyaev-Zeldovich Effect for Clusters of Galaxies"と題する講義を行い、大変好評であった。そのほか、本研究代表者は、ローマ大学、ケンブリッジ大学においても同じ内容の招待講演を行い、大変好評であった。本年度は、Sunyaev-Zeldovich効果の研究に関して、太陽系が宇宙背景放射に対して運動している効果を考慮に入れて計算を行った。この研究は、われわれの研究より以前に発表されたChluba、Huetsi、Sunyaevの研究に触発されて行った研究であるが、彼らの研究結果よりも高い精度を得ることに成功した。この研究はAstronomy and Astrophysicsに発表された。この研究により、Sunyaev-Zeldovich効果の研究はほぼ完成の域に到達したといってよかろう。本年度は本科学研究費を利用して、外国において本研究の成果を活発に発表した。

4月にはHarvard大学、Brookhaven国立研究所、ニューヨーク州立大学Stony Brook校、Princeton大学に招待されて、Sunyaev-Zeldovich効果に関するわれわれの研究成果について講演した。とくにPrinceton大学においては、Sunyaev-Zeldovich効果をAtacama Cosmology Telescopeを用いて観測するグループのリーダーであるLyman Page教授、および銀河団の研究の第一人者であるNeta Bahcall教授と実り多い討論をすることができた。8月と9月には、Cambridge大学Cavendish研究所、およびGarchingのMax-Planck宇宙物理学研究所を訪問して、Keith Grainge博士、Rashid Sunyaev教授たちと非常に実り多い討論をすることができた。本年度は運動学的Sunyaev-Zeldovich効果の計算を高次の項まで精密計算した。研究成果は、イタリア物理学会の機関誌であるNuovo Cimentoにすでに発表されている。この論文において、われわれは、1998年にわれわれがAstrophysical Journalに発表した運動学的Sunyaev-Zeldvoich効果の計算の次数よりもさらに2次だけ高次の項まで解析的計算を行った。解析的計算に加えて、われわれは、Boltzmann衝突項の厳密数値計算を行い、解析的計算が0.01パーセント以上の高い精度を持っていることを確認した。このわれわれの論文は、この分野における決定版的な論文であり、この分野はわれわれの論文によりほぼ完成されたということができよう。近年Sunyaev-Zeldovich効果のサーベイ観測がスタートしており、われわれの論文はそれらの観測的研究の基礎となるであろう。以上の論文発表のほかに、本年度は、本科研費により、多くの海外の大学や研究所において研究発表を行った。4月には、ローマ大学物理学科、イタリア国立ローマ天文台、イタリア国立フィレンツェ天文台を訪問して、講演と討論を行った。ローマ大学では、De Petris博士、ローマ天文台ではColafrancesco博士と非常に有意義な討論を行うことができた。5月には、米国のThomas Jefferson研究所とテキサス大学Austin校の天文学科を訪れて講演と討論を行った。8月と9月にはケンブリッジ大学Cavendish研究所、フランクフルト大学物理学科、DarmstadtのGesellschaft fuer Schwerionenforschungを訪れて、講演と有意義な討論を行った。今年度は、本科研費研究の最終鞭であるので、取りまとめの鰍をかねて、海外の研究機関において、Sunyaev-Zeldovich効果の研究に関する招待講演を多数行った。
損傷中枢神経組織におけるストレス応答メカニズムの検討-microgiaの反応を中心に-

(目的)損傷を受けた中枢神経組織の反応の中で今回は特にmicrogliaに着目した。脳外傷作成時にimmunotoxin(IT)法によりmicrogliaを選択的に除去し、その後の神経損傷やastroglia反応への影響を観察することで、脳外傷下のmicrogliaの役割を推測した。(方法)C57BL6mouseの左側背側海馬歯状回に定位的針損傷を作成すると同時に、monocyte/microglia特異的IT/anti-Mac1-SAPORIN(Chemikon)100ngを注入した。外傷作成24・72時間後、7日後(各6匹)のパラフィン脳切片に、monocyte/microglia特異的なF4/80抗体、astroglia特異的なGFAP抗体、neuron特異的なNeu-N抗体による免疫染色を施した。(結果)IT投与群においてF4/80陽性activated microgliaは24時間後には観察されないことを確認した。Neu-N陽性神経細胞数は、IT非投与群において72時間後に有意に減少したが、7日後にはIT投与群においても減少し、両群間で神経損傷に有意差はなかった。また、IT非投与群では投与群に比べ針穿通部位におけるastrogliosisが早期に出現し、その程度も強かった。(結論)脳損傷時神経細胞に対し、保護的/攻撃的2面性を持つとされるmicrogliaは、脳穿通時にはscavengerとしての攻撃的役割が優越していることが示唆された。本研究の初年度では、頭部外傷の作成時に高速8ch入力用インタフェイス(平成12年度購入分)を導入し、体温や生理学的反応を詳細かつ連続的にモニターしコンピューター上でデータの監視および記録を行ったところ、今まで十数年にわたり頭部外傷の作成に用いてきた千葉大式fluid-percussion装置では外傷の程度のばらつきが大きく実験の効率化が図り難い状態であることが判明した。今までは機械の老朽化に対し補修を重ねてきたが、今年度は新たにcontrolled cortical impact装置を用い頭部外傷モデルを作成した。新たな装置の立ち上げに時間を要した結果、計画の一部変更を余儀なくされた。ラットの左頭頂部に直径6mmの開頭を行い、先端直径5mmで角をおとしたimpactorを用いて変形速度4m/sで変形深度1.5mm、2.5mm、3.5mmの3つの条件で脳挫傷を作成した。変形深度1.5mm、では脳挫傷は皮質内にとどまり、2.5mmでは皮質全層から皮質下白質におよび、3.5mmでは背側海馬にまで脳挫傷が達することが再現性良く観察された。また、controlled cortical impact装置による外傷ではfluid-percussion装置に比しapneaが出現しにくいことも観察された。以降、局所脳挫傷の深さに着目して皮質全層から皮質下白質におよぶものを中等度とし、さらに深層におよぶ場合を重症とした。中等度外傷を中心に検索をすすめ、主に挫傷周囲皮質・海馬・受傷側視床に活性化microgliaの出現を認めており、現在時間的変化とその性質の検索にOX42以外にOX6・OX18・CD4・CD8の各種抗体を用いて免疫織化学的検討を試みている。(方法)C57BL6mouseの左側背側海馬歯状回に定位的針損傷を作成すると同時に、monocyte/microglia特異的IT/anti-Macl-SAPORIN(Chemikon)100ngを注入した。