hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
不斉生合成を指向したディールス・アルドラーゼの機能解析と新規デカリン誘導体の創製

さらに、Phm7が関与する[4+2]環化付加反応について、その反応経路と立体選択性に関する知見を得るため、密度汎関数計算解析を行ったところ、phm7遺伝子欠失株の代謝物プロファイルをよく支持する結果が得られた。phm7遺伝子をfsa2遺伝子に置換した遺伝子改変糸状菌から得られたフォマセチン誘導体は、非天然型立体配置のデカリン骨格を有していた。理論計算から、その生成にはより高い活性化障壁の遷移状態を経る必要があることが示され、酵素の立体配置の制御、すなわち環化付加反応で生じる4カ所すべての不斉点の立体配置を制御していることが明らかとなった。本成果は、[4+2]環化付加反応を担う遺伝子の改変によって、非天然型環構造を持つ天然物誘導体の創出に成功した最初の例となった。1.異なる立体化学のデカリン形成に関与する遺伝子の探索を継続して行う。ゲノム解読を追加して行うとともに、異宿主生産による解析も試みる。2. Phm7や新規に取得するFsa2ホモログの関与する反応についても同様にDFT計算を行い、反応経路、立体選択性についての情報を収集する。合成した基質アナログを用いてin vitroでのFsa2活性の検出、反応速度論的解析を行う。加えて、fsa2とfsa2ホモログのスワッピング実験を行い、非天然型の立体化学を有するデカリン誘導体の取得を試みる。3. Fsa2およびそのホモログの結晶構造解析を行う。次いで、反応産物、または合成基質アナログを用い、共結晶構造の取得を試みる。取得が困難な場合は、ドッキングシミュレーションを行うことで、基質との相互作用に関わるアミノ酸残基を同定する。得られる実験データを理論計算に反映させることで、酵素が制御する反応メカニズムを詳細に解析し、その解明を目指す。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
実験室的に喚起された不快情動への対処有効性に及ぼす開示方略の効果-被験者の刺激希求タイプとの関連性を中心にして-

平成13・14年度研究において、映像刺激によって喚起される不快情動の程度が、被験者の刺激希求度によって異なり、そうした不快情動体験を開示することが、情動事態の不快経験を緩和する可能性があることが明らかとなった。平成15年度研究では、評定法に基づく、不快体験の認知的側面に関する上記の知見が、不快体験時の被験者の生理学的反応と、どのような対応関係を示すのかについて、主に被験者の心拍数の変化と呼吸数の変化とを生理学的測度として用いることで検討した。被験者を「刺激希求尺度」(木田ら,1993)の得点により。外的刺激希求度および内的刺激希求度の各々について高低の2群に分け、それらを組み合わせた4つの刺激希求タイプに分類した。各群の被験者に認知的恐怖を強く喚起することが認められる映像刺激を呈示し、その間の被験者の心拍数と呼吸数とをPowerLab System(バイオリサーチセンター:平成13年度助成によって備品購入)によって測定し、安静時の実験資料と比較した。その結果、基本感情評定において、内的刺激希求度の高低に関わらず外的刺激希求度の高い被験者で、不快度が高く評価される傾向が認められた。さらに、特に恐怖喚起度の高い3つのシーンでの心拍数と呼吸数のそれぞれが、安静時の心拍数と呼吸数とからどのような変動を示すのかについて検討したところ、恐怖場面では、心拍数、呼吸数ともに安静時より減少し、この傾向には、外的刺激希求度の主効果が認められた(心拍数:p<.01;呼吸数:P<.05)。すなわち、外的刺激希求度の低い被験者に較べ、外的刺激希求度の高い被験者において、心拍数・呼吸数ともに安静時に較べ、有意に減少する傾向が見出された。このことから、不快刺激に対する生体の内的な生理学的な反応は、被験者の外的刺激希求度と関連性が高い可能性が示唆された。不快情動の体験の開示が、その体験の効果に与える影響について、各被験者の内的刺激希求の傾向との関連において検討した。女子短期大学生26名(平均年齢18.6歳)を、不快情動の体験を開示しない群(C)、不快情動の体験を筆記開示する群(W)、不快情動の体験を口述開示する群(T)の3実験群に分け、さらに、各実験群において、内的刺激希求尺度の得点に基づき、各実験群の被験者を内的刺激希求度高群(h)と内的刺激希求度低群(l)とに分け、計6群の被験者群を設定した。各被験者群に認知的恐怖を喚起するホラー映画のダイジェスト(30分)を感情喚起刺激として呈示し、各実験群に対応した開示を行わせ、感情パターンの変化を検討した。その結果、1実験条件に関わらず、感情喚起刺激呈示後に「恐怖度」と「不快度」とが増すこと、この傾向は、内的刺激希求度低群に較べ内的刺激希求度高群において顕著であること。2非開示群に較べ、開示群において不快情動の体験の改善が認められ、その傾向は内的刺激希求度低群に較べ、内的刺激希求度高群においてやや顕著であるものの、開示方略の違いによる差異は明確には認められなかった。の2点の所見が得られた。このことから、不快な情動体験に対する開示の有効性の可能性が示唆されたものと考えられる。今後は、感覚性恐怖体験との比較や外的刺激希求度と開示方略の有効性との関連性について検討を進める必要があると考えている。認知的恐怖を強く喚起すると考えられる映像刺激を被験者に呈示し、各被験者の刺激希求タイプ(外的刺激希求度の高低、内的刺激希求度の高低)に応じて、喚起された情動に対する認知的評価と生体内で生じる生理的反応(心拍数と呼吸数の変化)とがどのような変動を示すかについて検討した。刺激希求尺度(木田他,1993)への回答に基づき,外的刺激希求、内的刺激希求の各尺度の50パーセンタイルを基準として、外的刺激希求度の高(H)、低(L)、内的刺激希求度の高(h)、低(l)の各2水準を組み合わせた4群に該当する被験者を抽出し、各被験者群に男女各1名ずつの大学生を配置した。被験者に認知的恐怖を喚起する映像刺激をヘッドマウント・ディスプレイ(SONY)によって呈示し、その前後での基本感情評定尺度の評定値(感情パターン)の変化(喚起情動の認知的評価)と、心拍数と呼吸数の安静時からの変動(生理的反応)を測定し、被験者の刺激希求タイプとの関係について検討した。上記の結果、以下の所見を得た。1感情パターンの変化は、刺激希求タイプに対応した顕著な傾向を認めることはできなかったが、外的刺激希求度の高い被験者群でネガティヴな方向への変化の傾向が若干認められる。2心拍数、呼吸数ともに、恐怖喚起場面では、安静時に較べ減少する傾向を示し、この傾向は、内的刺激希求度の水準に関わらず、外的刺激希求度の高い被験者群でより顕著であった。3上記から、映像刺激によって認知的に喚起された恐怖情動に対する生体内の生理的反応は、被験者の外的刺激

希求度との関連性が相対的に深い可能性が示唆される。これまでの検討では、データの個人差が大きく、明確で一貫した傾向が見出だせていないが、被験者数を増やし、さらに、呈示する映像刺激の種類を変化させることで、より詳細な検討を加える必要がある。そのことを通して、被験者の刺激希求タイプと喚起された不快情動への対処との関係がより明確にされるものと期待できる。平成13・14年度研究において、映像刺激によって喚起される不快情動の程度が、被験者の刺激希求度によって異なり、そうした不快情動体験を開示することが、情動事態の不快経験を緩和する可能性があることが明らかとなった。平成15年度研究では、評定法に基づく、不快体験の認知的側面に関する上記の知見が、不快体験時の被験者の生理学的反応と、どのような対応関係を示すのかについて、主に被験者の心拍数の変化と呼吸数の変化とを生理学的測度として用いることで検討した。被験者を「刺激希求尺度」(木田ら,1993)の得点により。外的刺激希求度および内的刺激希求度の各々について高低の2群に分け、それらを組み合わせた4つの刺激希求タイプに分類した。各群の被験者に認知的恐怖を強く喚起することが認められる映像刺激を呈示し、その間の被験者の心拍数と呼吸数とをPowerLab System(バイオリサーチセンター:平成13年度助成によって備品購入)によって測定し、安静時の実験資料と比較した。その結果、基本感情評定において、内的刺激希求度の高低に関わらず外的刺激希求度の高い被験者で、不快度が高く評価される傾向が認められた。さらに、特に恐怖喚起度の高い3つのシーンでの心拍数と呼吸数のそれぞれが、安静時の心拍数と呼吸数とからどのような変動を示すのかについて検討したところ、恐怖場面では、心拍数、呼吸数ともに安静時より減少し、この傾向には、外的刺激希求度の主効果が認められた(心拍数:p<.01;呼吸数:P<.05)。すなわち、外的刺激希求度の低い被験者に較べ、外的刺激希求度の高い被験者において、心拍数・呼吸数ともに安静時に較べ、有意に減少する傾向が見出された。このことから、不快刺激に対する生体の内的な生理学的な反応は、被験者の外的刺激希求度と関連性が高い可能性が示唆された。
EGFRシグナル阻害作用をもつ天然由来成分を応用した口腔癌治療薬の開発

本研究では,口腔癌細胞株HSC-3を用いて脂肪酸アセトゲニン(AA)添加時のCXCL14/BRAKの遺伝子発現を検討したが, AAのBRAK発現促進作用に有意差が認められず,より効率的なBRAK発現制御機構の解明と促進物質の検索に主眼をおき研究計画の変更を行った。今年度は, HSC-3, HSC-3 BRAK-OEおよびHSC-3 BRAK-KO細胞をHairlessSCIDマウスに移植し,腫瘍進展に及ぼす影響について検討した。その結果,HSC-3 BRAK-KO細胞移植群はHSC-3細胞移植群と比較して有意に腫瘍増殖が促進していた。一方,HSC-3 BRAK-OE細胞移植群では,HSC-3細胞移植群,およびHSC-3 BRAK-OE細胞移植群と比較して腫瘍増殖が有意に抑制されていた。また,遺伝子発現を検討したところ,HSC-3 BRAK-OE細胞ではHSC-3およびHSC-3BRAK-KO細胞と比較して,癌幹細胞マーカーCD44v3, CD44v6, CD44v9の正常細胞に恒常的に発現しているCD44sとの発現比率、および幹細胞因子NANOGおよびKLF4の遺伝子発現が低下していた。これらの結果から,BRAKは癌幹細胞因子の発現制御を介して腫瘍進展を制御している可能性が示された。今後は,口腔癌幹細胞におけるより詳細なBRAK発現制御機構の解明と機構を応用したBRAK促進物質の検索,そして,これらを応用した口腔癌分子標的治療薬の開発を進めていく予定である。口腔扁平上皮癌細胞(HNSCC)において,天然成分由来の脂肪族アセトゲニン(AA)は上皮成長因子受容体(EGFR)シグナル(EGFR-Ras-Raf-MEK-ERK)の阻害作用を持つことが報告されている。近年,口腔癌の治療においてEGFのEGFR結合阻害によりEGFシグナルを阻害する分子標的薬(セツキシマブ)が用いられるなど,その有用性や安全性が評価されている。しかし,セツキシマブは抗体薬であるために,インフュージョンリアクション(輸注反応)を生じる可能性があることや経口投与が不可能など改善余地も指摘されている。本研究課題では,重篤な副作用が無く, EGFRシグナル活性化阻害作用をもつAAを用いて抗腫瘍因子BRAKの遺伝子発現を回復させ,HNSCCに対しての経口投与可能な新規口腔癌治療薬の開発を目的としている。平成28年度は,EGFRの発現が確認されている3種類の異なるHNSCCを用いて,AAのEGFシグナル阻害作用およびBRAKの発現回復作用を検討した。実験内容はHNSCCに種々の濃度のAAを前処理し,その後EGFを添加し経時的に細胞を回収した。さらに,回収した細胞からtRNAおよびタンパク質を精製し,EGFシグナルの阻害作用をWestern Blot法で,BRAKの発現回復作用をqPCR法で検討した。その結果,細胞障害性を生じない最大濃度でAAを前処理した場合においても,EGFシグナル抑制作用およびBRAKの発現回復作用を示す傾向は確認されたが,統計学的な有意差は認められなかった。平成28年度の研究結果から,HNSCCにおいて細胞障害性を示さない最大濃度のAA前処理を行ったサンプルにおいても,EGFシグナル阻害作用,およびBRAK発現回復作用の傾向は確認されたが,これらの有意な作用は認められなかった。そこで,同様にEGFRシグナル阻害作用を持つ様々な天然由来成分のEGFシグナル阻害作用およびBRAK発現回復作用を検討し,最も効果の高いものを選択する必要が生じたため,初年度終了時の時点で本研究課題の進行状況は当初の計画よりやや遅れていると判断した。本研究では,EGFRシグナル阻害作用をもつ脂肪酸アセトゲニン(AA)の口腔癌における多段階癌抑制因子であるCXCL14/BRAKの発現促進作用を検討し,口腔癌治療薬に応用するための機序や有用性の検討を目的に研究を行った。その結果,AAのBRAK発現促進作用に有意差が認められ無かったため,より効率的なBRAK発現促進機構の解明と促進物質のスクリーニングに主眼をおき研究を行った。昨年度までの研究では,種々のBRAK発現レベルを持つ口腔癌細胞および口腔癌幹細胞を用いて,BRAKの発現レベルと幹細胞因子の発現レベルの関係について検討した。その結果,口腔癌細胞株であるHSC-3MOCK細胞および,BRAKの強制発現細胞であるHSC-3-BRAK細胞を種々の細胞密度で培養し,遺伝子の発現をRT-PC法で検討したところHSC-3-BRAK細胞では癌幹細胞マーカーCD44v3, CD44v6, CD44v9および幹細胞因子NANOG,KLF4,OCT4の遺伝子発現が低下していた。一方,正常細胞でも発現しているCD44standardの発現レベルには差が認められなかった。さらに正常細胞としてiPS細胞と比較したところ,NANOG,KLF4,OCT4は高発現していたが,CD44v3, CD44v6, CD44v9の発現はほぼ検出されなかった。これらの結果から,HSC-3細胞においてBRAKの発現は癌細胞の癌幹細胞因子,幹細胞因子の発現を抑制ないし癌幹細胞の数を減少させている可能性が考えられた。平成30年度は,口腔癌細胞および口腔癌幹細胞におけるより詳細なBRAK発現機構の解明とその機序を応用した促進物質のスクリーニングを進めていく予定である。これまでの研究結果から,口腔癌幹細胞の転移・細胞増殖能にCXCL

14/BRAKの発現が関与する事が明らかになり,分化した口腔癌細胞のみでなく,より効果的な口腔癌幹細胞へのアプローチが有用であると考えた。そこで,現在は口腔癌幹細胞におけるBRAK発現促進機構および癌進展抑制機構の解明と発現抑制物質のスクリーニングに主眼を置き検討を行っている。当初の研究計画を修正する必要があるため「やや遅れている」と評価した。本研究では,口腔癌細胞株HSC-3を用いて脂肪酸アセトゲニン(AA)添加時のCXCL14/BRAKの遺伝子発現を検討したが, AAのBRAK発現促進作用に有意差が認められず,より効率的なBRAK発現制御機構の解明と促進物質の検索に主眼をおき研究計画の変更を行った。今年度は, HSC-3, HSC-3 BRAK-OEおよびHSC-3 BRAK-KO細胞をHairlessSCIDマウスに移植し,腫瘍進展に及ぼす影響について検討した。その結果,HSC-3 BRAK-KO細胞移植群はHSC-3細胞移植群と比較して有意に腫瘍増殖が促進していた。一方,HSC-3 BRAK-OE細胞移植群では,HSC-3細胞移植群,およびHSC-3 BRAK-OE細胞移植群と比較して腫瘍増殖が有意に抑制されていた。また,遺伝子発現を検討したところ,HSC-3 BRAK-OE細胞ではHSC-3およびHSC-3BRAK-KO細胞と比較して,癌幹細胞マーカーCD44v3, CD44v6, CD44v9の正常細胞に恒常的に発現しているCD44sとの発現比率、および幹細胞因子NANOGおよびKLF4の遺伝子発現が低下していた。これらの結果から,BRAKは癌幹細胞因子の発現制御を介して腫瘍進展を制御している可能性が示された。今後は,口腔癌幹細胞におけるより詳細なBRAK発現制御機構の解明と機構を応用したBRAK促進物質の検索,そして,これらを応用した口腔癌分子標的治療薬の開発を進めていく予定である。本研究は,重篤な副作用が無く, EGFRシグナル活性化阻害作用をもつAAを用いて抗腫瘍因子BRAKの遺伝子発現を回復させ,HNSCCに対しての経口投与可能な新規口腔癌治療薬の開発を目的として開始した。しかし,平成28年度の研究結果から,HNSCCにおいて,細胞障害性を示さない最大濃度のAA前処理を行った場合でも,EGFRシグナル阻害作用およびBRAKの発現作用の傾向は確認されたものの,統計学的有意差が認められなかった。この時点で当初の研究計画に従って本研究課題を次年度以降継続すると,最終年的に動物実験に移行した場合に顕著な研究結果が得れないことが想定された、そこで,同様にEGFRシグナル阻害作用を持つ様々な天然由来成分のEGFシグナル阻害作用およびBRAK発現回復作用を検討し最も効果の高いものを検索した。予備実験の結果,EGFRのリン酸化抑制およびERKの活性化をそれぞれ有意に抑制する天然由来成分を特定することができた。また,その際にBRAKの発現を検討したところ,有意なBRAK発現回復作用が認められた。そこで,平成29年度は昨年度特定された天然由来成分を用いて,当初の研究計画を一部改変して研究を継続する。本年度は,HNSCCのうちEGFRが高発現している細胞,および下流分子であるKRAS変異細胞[G12V]を作成する。
iPS細胞を利用した杯細胞過形成機構の解明に関する研究

本研究の目的は、iPS細胞を利用することでin vitroで杯細胞過形成モデルの作製を試み、杯細胞過形成の病態メカニズムを解明することである。平成30年度においては、iPS細胞とタバコ煙溶液を用いることで杯細胞過形成モデルを作製し、杯細胞の過形成に関与している遺伝子及びシグナル経路を解析した。2.マウスiPS細胞由来杯細胞過形成モデルの評価上述の方法で作製した杯細胞過形成モデルをHE染色と免疫染色で解析した結果、HE染色では、iPS細胞由来気道上皮組織において線毛上皮細胞は観察されたが、iPS細胞由来杯細胞過形成モデルにおいては線毛上皮細胞が消失していた。また、アルシアンブルー染色や免疫染色では、iPS細胞由来杯細胞過形成モデルにおいて過剰な粘液産生を観察することができた。3.マウスiPS細胞由来杯細胞過形成モデルのマイクロアレイ解析杯細胞過形成を引き起こすメカニズムを調べるために、マウスiPS細胞由来気道上皮組織及びマウスiPS細胞由来杯細胞過形成モデルをマイクロアレイで解析した。その結果、発現に変動があった遺伝子が幾つか確認され、複数のシグナル経路が活性化されていることが示唆された。杯細胞過形成モデルの作製に時間を要したため。杯細胞過形成に関与していると考えられる候補遺伝子を幾つか抽出し、候補遺伝子の強制発現やノックダウンによって杯細胞過形成との因果関係を明らかにする。また、培養条件を改良することによって、ヒトiPS細胞にも応用し、ヒト特異的杯細胞過形成モデルの作製に繋げる。本研究の目的は、iPS細胞から気道上皮細胞へ分化誘導させ、イオンチャネルやトランスポータの阻害剤を添加することで、in vitroで杯細胞過形成モデルの作製を試み、杯細胞過形成の病態メカニズムを解明することである。平成29年度においては、マウスiPS細胞及びラット初代気道上皮細胞を用いて、杯細胞過形成モデルの作製を実施した。2.初代気道上皮細胞を用いた杯細胞過形成モデルの作製初代気道上皮細胞をラットの気管から採取し、ALI培養条件下で気道上皮細胞分化誘導培地を用いて成熟した気道上皮細胞へ分化誘導させた。その後、タバコ煙水溶液で1週間処理することで杯細胞過形成モデルの作製を行った。3.マウスiPS細胞由来杯細胞過形成モデルの評価上述の方法で作製した杯細胞過形成モデルをリアルタイムRT-PCRによって杯細胞マーカー(Muc5ac, AQP5)、線毛上皮細胞マーカー(Foxj1, Tubb4a)、基底細胞マーカー(Krt5)の発現を調べた。その結果、タバコ煙水溶液で処理した細胞は杯細胞マーカーであるMuc5acとAQP5の発現量がコントロールに比べ上昇し、基底細胞のマーカーであるKrt5の発現量はコントロールに比べ減少した。一方で、線毛上皮細胞のマーカーにおいては発現量に変化がみられなかった。イオンチャネルやトランスポータの阻害剤を利用することで、iPS細胞から杯細胞過形成モデルの作製を試みているが、杯細胞過形成モデルにおけるモデルとしてのポジティブコントロールの作製が困難であるため。マウスiPS細胞由来気道上皮細胞をタバコ煙水溶液で処理することによって、杯細胞マーカーの発現量が上昇したことから、今後は、HE染色によって形態学的に杯細胞過形成を評価する。さらに、イオンチャネルやトランスポータの阻害剤をマウスiPS細胞由来気道上皮細胞に添加することで杯細胞マーカーの発現上昇を確認しているため、これらの細胞もHE染色によって杯細胞過形成を評価する。研究状況を踏まえ、1年目の予算を2年目の物品費にあてるため。研究の進捗状況を考慮し、次年度の物品費に充てるため。
複合レーザイメージングによる気泡乱流中の熱・物質移動現象の構造解明

気泡を含む流体の乱流中での移動現象は乱流スケールなどの多重化が起こり,従来の相似則的な取り扱いが適応できない複雑なメカニズムが存在する.それらの機構解明のために本研究では複合レーザイメージング技術を駆使し,詳細な実験データを得ることによって,実際の現象に促した精緻な物理モデルの構築する事を目途としている.昨年度の研究に引き続き,気泡を含む流れの微細構造の解明を目的として,周囲流体と気泡の持つマルチスケールの相互作用のメカニズムを明らかにした.昨年度に完成させた一様剪断流路を用いた流動構造の実験を継続して行った.実験手法は昨年度と同様で,高速度ビデオカメラを用いた粒子画像流速計と,気液界面の乱反射による問題を回避するために,蛍光発光をするトレーサ粒子(以下,蛍光粒子と記す)を作成して用いた.また時系列で変化する気泡の形状と周囲流の相関を得るため,赤外線LEDを用いて気泡形状を投影図として捕らえる方法を採用した.さらに計測システムを気泡の運動と連動させるラグラジアン計測を行い,気泡の揺動の機構およびその際に気泡に加わる揚力の詳細が明らかにされた.一方,管内乱流中での気泡間の相互干渉と連続相の乱流構造変化を明らかにする目的で,矩形管内に1-2mm程度の気泡を多数添加し,同様の手法を用いて実験を行った.その結果,壁面近傍の局所ボイド率が高くなり,壁面と気泡との相互作用により強いせん断が生じ,壁面近傍の流れ方向平均速度が単相のときよりも増加することが確認された.またこのとき,壁面付近の局所ボイド率の増加に伴い管中央に局所ボイド率の低い領域が存在し,この領域では乱流強度に対する気泡の影響が小さいことがわかった.これらの現象は,気泡近傍の乱流エネルギ分布の変化に対応づけられ,メゾスケールの現象が流動場に与える影響が実験的に明らかにされた.気泡を含む流体の乱流中での移動現象は乱流スケールなどの多重化が起こり,従来の相似則的な取り扱いが適応できない複雑なメカニズムが存在する.それらの機構解明のために本研究では複合レーザイメージング技術を駆使し,詳細な実験データを得ることによって,実際の現象に促した精緻な物理モデルの構築する事を目途としている.昨年度の研究に引き続き,気泡を含む流れの微細構造の解明を目的として,周囲流体と気泡の持つマルチスケールの相互作用のメカニズムを明らかにした.昨年度に完成させた一様剪断流路を用いた流動構造の実験を継続して行った.実験手法は昨年度と同様で,高速度ビデオカメラを用いた粒子画像流速計と,気液界面の乱反射による問題を回避するために,蛍光発光をするトレーサ粒子(以下,蛍光粒子と記す)を作成して用いた.また時系列で変化する気泡の形状と周囲流の相関を得るため,赤外線LEDを用いて気泡形状を投影図として捕らえる方法を採用した.さらに計測システムを気泡の運動と連動させるラグラジアン計測を行い,気泡の揺動の機構およびその際に気泡に加わる揚力の詳細が明らかにされた.一方,管内乱流中での気泡間の相互干渉と連続相の乱流構造変化を明らかにする目的で,矩形管内に1-2mm程度の気泡を多数添加し,同様の手法を用いて実験を行った.その結果,壁面近傍の局所ボイド率が高くなり,壁面と気泡との相互作用により強いせん断が生じ,壁面近傍の流れ方向平均速度が単相のときよりも増加することが確認された.またこのとき,壁面付近の局所ボイド率の増加に伴い管中央に局所ボイド率の低い領域が存在し,この領域では乱流強度に対する気泡の影響が小さいことがわかった.これらの現象は,気泡近傍の乱流エネルギ分布の変化に対応づけられ,メゾスケールの現象が流動場に与える影響が実験的に明らかにされた.気泡を含む流体の乱流中での移動現象は乱流スケールなどの多重化が起こり、従来の相似則的な取り扱いが適応できない複雑なメカニズムが存在する。それらの機構解明のために本研究では複合レーザイメージング技術を駆使し、詳細な実験データを得ることによって、実際の現象に促した精緻な物理モデルの構築する事を目途としている。本年度の研究は、気泡を含む乱流の微細構造の解明を中心に進めた。すなわち、気泡のごく近傍を含む周囲流体と気泡の持つマルチスケールの相互作用のメカニズムを粒子画像流速計と投影像法を併用することによって、気泡自身の運動をその周囲流体の流動の同時計測を行った。流動場には速度勾配が可変の一様せん断流を取り上げた。この下降せん断流中に直径数mmの気泡を注入する。連続相の流速計測には二次元での時系列計測が可能な粒子画像流速計(DPIV)を用いた。気泡の上昇速度は比較的高速なため、十分な時間分解能をもって物理現象を追うには単位時間当たりに多量のフレーム数の撮影が可能な高速デジタルビデオ装置を用いた。またDPIVの光源となるレーザシートは気液界面において乱反射を生じ、界面近傍におけるトレーサ粒子像の取得が大変困難となる。そこで本研究では独自の手法により蛍光発光をするトレーサ粒子を作成して用いた。また時系列で変化する気泡の形状と周囲流の相関を得るため、赤外線LEDを用いて気泡形状を投影図として捕らえる方法を採用し、DPIVと同時計測を行うことによって、気泡の変形、周囲流の時系列変化、また時間平均での乱流特性を調べた。

その結果、せん断流中の気泡後流に生成される渦によって、気泡の揺動運動が支配されていること、また気泡からの渦放出によって液体側の乱れが生成され、空間的に不均一な乱流場が形成されることが明らかにされた。気泡を含む流体の乱流中での移動現象は乱流スケールなどの多重化が起こり,従来の相似則的な取り扱いが適応できない複雑なメカニズムが存在する.それらの機構解明のために本研究では複合レーザイメージング技術を駆使し,詳細な実験データを得ることによって,実際の現象に促した精緻な物理モデルの構築する事を目途としている.昨年度の研究に引き続き,気泡を含む流れの微細構造の解明を目的として,周囲流体と気泡の持つマルチスケールの相互作用のメカニズムを明らかにした.昨年度に完成させた一様剪断流路を用いた流動構造の実験を継続して行った.実験手法は昨年度と同様で,高速度ビデオカメラを用いた粒子画像流速計と,気液界面の乱反射による問題を回避するために,蛍光発光をするトレーサ粒子(以下,蛍光粒子と記す)を作成して用いた.また時系列で変化する気泡の形状と周囲流の相関を得るため,赤外線LEDを用いて気泡形状を投影図として捕らえる方法を採用した.さらに計測システムを気泡の運動と連動させるラグラジアン計測を行い,気泡の揺動の機構およびその際に気泡に加わる揚力の詳細が明らかにされた.一方,管内乱流中での気泡間の相互干渉と連続相の乱流構造変化を明らかにする目的で,矩形管内に1-2mm程度の気泡を多数添加し,同様の手法を用いて実験を行った.その結果,壁面近傍の局所ボイド率が高くなり,壁面と気泡との相互作用により強いせん断が生じ,壁面近傍の流れ方向平均速度が単相のときよりも増加することが確認された.またこのとき,壁面付近の局所ボイド率の増加に伴い管中央に局所ボイド率の低い領域が存在し,この領域では乱流強度に対する気泡の影響が小さいことがわかった.これらの現象は,気泡近傍の乱流エネルギ分布の変化に対応づけられ,メゾスケールの現象が流動場に与える影響が実験的に明らかにされた.
ドーパミン受容体ノックアウトマウスによる脳機能の研究

脳機能解明の最終目標は、ヒトの脳機能である。しかし、ヒトは実験対象とはならないから、その研究戦略には工夫を必要とする。一方、アゴニストやアンタゴニストの受容体に対する作用の研究がヒト個体レベルで豊富に存在するドーパミン神経系の研究は非常に興味深い。ドーパミンは脳における神経伝達物質として働き、受容体を介して脳機能を調節している。ドーパミン受容体には5種類(D1R-D5R)が存在しており、すべて遺伝子が単離されている。そこで、これらの受容体の生体での機能を調べるために、D1R-D5Rのすべての遺伝子を欠損させ、二重欠損マウスを交配によって作製し、個体の表現型を検討した。その結果、この2年間で5種類すべての相同組み換え体ES細胞が得られ、D1R、D2R、D4Rについてはホモ型マウス、D2R.D4Rについては、二重欠損マウスが得られた。。現在までのところ、D2R様の作用を持つD2R、D4Rは、活動性に乏しく二重欠損マウスは生後約3週で突然死を起こすことが判った。これらの原因については現在解析中であるが、ドーパミンの運動や情動に対する作用が受容体の種類によって大きく異なることを確認した。また、ヒトに作用し、マウスに作用しないアゴニストやアンタゴニストの作用を検討するため、マウスのドーパミン受容体遺伝子をヒトの遺伝子で置換することにより、ヒト型D2RおよびD4Rドーパミン受容体をもつヒト型マウスも作製した。現在行動薬理学実験を行っている。。本研究の目的は、ES細胞を用いた2段階相同組換えにより、マウスのドーパミン受容体遺伝子をヒトの遺伝子で置換することにより、ドーパミン受容体をヒト型にし、ヒトに作用し、マウスに作用しない、アゴニストやアンタゴニストの作用を検討する。これまで薬理学的、生理学的に解明されてきたドーパミン神経系の機能を、ドーパミン受容体に注目し、遺伝子を欠損させた突然変異ばかりでなく、ヒト型マウスを作成し、高次の脳機能を、一挙に分子レベルのメカニズムから説明しようとするものである。本年度は5種のドーパミン受容体遺伝子のうち、D1R,D2R,D4Rの遺伝子を単離し、D3R,D5Rについては現在進行中である。また、D4Rについては、第一段階のキメラマウスが得られた。D4受容体と高い親和性を持つ非定形型抗神経病薬であるクロザピンに対するヒトとマウスとの親和性の違いが示唆されている。また遺伝子多型と分裂病との関係を知るため、多様な繰り返し構造を持つヒトD4受容体遺伝子をマウスD4受容体遺伝子座に導入する実験を行う。ドーパミン受容体には5種類(D1RD5R)が存在しており、すべて遺伝子が単離されている。そこで、これらの受容体の生体での機能を調べるために、D1RD5Rのすべての遺伝子を欠損させ、二重欠損マウスを交配によって作製し、個体の表現型を検討した。その結果、この2年間で5種類すべての相同組み換え体ES細胞が得られ、D1R、D2R、D4Rについてはホモ型マウス、D2R、D4Rについては、二重欠損マウスが得られた。。

現在までのところ、D2R様の作用を持つD2R、D4Rは、活動性に乏しく二重欠損マウスは生後約3週で突然死を起こすことが判った。これらの原因については現在解析中であるが、ドーパミンの運動や情動に対する作用が受容体の種類によって大きく異なることを確認した。また、ヒトに作用し、マウスに作用しないアゴニストやアンタゴニストの作用を検討するため、マウスのドーパミン受容体遺伝子をヒトの遺伝子で置換することにより、ヒト型D2RおよびD4Rドーパミン受容体をもつヒト型マウスも作製した。現在行動薬理学実験を行っている。
嗅上皮再生機序の解明と薬剤効果検証のための嗅上皮再生モデルの作製

本研究は嗅上皮の特色である3層構造を保持した組織培養法を確立し、嗅上皮の再生機序を解析できるin vitroモデル系の確立を目指す計画である。本年度は下記3点につき検討を行った。1嗅上皮の3層構造を構成する各細胞の評価方法:ICRマウス、および、OMP-GFPマウスの鼻中隔組織を用いて、嗅上皮の3層構造をHE染色および免疫染色で評価する方法を検討した。免疫染色では、支持細胞と基底細胞に特異的なマーカーとしてSox2、基底細胞に特異的なマーカーとしてp63、成熟した嗅神経細胞に特異的なマーカーとしてOMP、未熟な嗅神経細胞を含む神経系細胞に特異的なマーカーとしてTubIIIの抗体を用いて、マウス嗅上皮組織の各細胞の評価方法を確立した。2ICRマウスを用いた嗅上皮組織培養での短期間培養モデルの検討:ICRマウスの鼻中隔組織を用いて、マウス嗅上皮組織培養の短期間培養(48時間)モデルを検討した。検討項目として、培地、培養組織の固定方法および脱灰方法、培養組織での3層構造を確認するためのHE染色方法および免疫染色方法の至適条件を検討した。3トランスジェニックマウス(OMP-GFPマウス:B6;129P2-Omptm3Mom/MomJ)の導入:本研究での嗅上皮組織培養モデル、及び、嗅上皮ー嗅球シナプス形成モデルにおいて、嗅神経細胞の脱落や再生、軸索伸長やシナプス形成を詳細かつ継時的に観察する目的に、嗅神経に特異的なタンパク質(Olfactory marker protein: OMP)をコードする遺伝子をGFPで置換したOMP-GFPマウスをThe Jackson Laboratoryより購入し導入した。ヘテロでの導入であったため、当施設内で交配を行い、Genotypingでホモ個体を確認し、ホモ個体での継代に成功した。培養条件の検討と評価法の確立を行い、嗅上皮培養法はおおむね確立できた。また、大量の条件検討を容易にするためのOMP-GFPマウスの導入も完了し、次年度からの障害、再生モデルや共培養系の確立への準備を終えることができた。嗅上皮組織培養法とその評価法が確立できたので今後は下記解析を行う。1嗅上皮障害モデルの確立:まず薬剤障害モデル作製の条件検討を行う。Iで確立した培養条件に、動物実験で用いられているメチマゾール、5-FUなどの薬剤を添加。濃度、処理期間等を検討し基底層のみ生存する条件を検討し障害モデルを確立する。物理的損傷等についても検討を行う。2嗅上皮再生モデルの確立:1で確立した障害モデルを継続して培養し(薬剤障害モデルは薬剤を除去して培養継続)、再生可能か検討する。再生しなければ、培養条件を再検討する。3嗅上皮ー嗅球シナプス形成モデルの確立:嗅球組織を嗅上皮再生モデルと共培養し、再生嗅神経から嗅球組織への軸索伸長、シナプス形成について検討する。必要に応じ増殖因子の添加など培養条件を検討する。嗅上皮、嗅球組織を異なる色の神経軸索トレーシング用蛍光色素で標識し、経時的に観察する。伸長軸索が嗅球に至れば組織を固定しシナプスマーカーの染色によりシナプス形成の有無を検討する。シナプス形成が確認されることをゴールとする。4組織培養モデルを用いた嗅上皮再生機序の解明及び薬剤効果の検証:本研究で確立したモデルを用い、嗅上皮再生機序の解析と薬剤効果の検討を行う。まず動物実験や培養細胞からの知見について検証し、次に嗅上皮では報告がない薬剤や増殖因子などの治療効果について検討する。嗅上皮再生モデルでは再生時間の短縮、嗅上皮-嗅球シナプス形成モデルでは軸索伸長の速さやシナプス形成の頻度等を治療効果の指標とする。治療効果のあるものが同定されれば、動物実験による検討を行い、関連遺伝子についてRT-PCR,免疫染色法、遺伝子の強制発現やsiRNAの導入,阻害剤やアゴニストなどを用いた情報伝達系の調節による検討を行い嗅上皮再生機序の解析を行う。3トランスジェニックマウス(OMP-GFPマウス:B6;129

P2-Omptm3Mom/MomJ)の導入:本研究での嗅上皮組織培養モデル、及び、嗅上皮ー嗅球シナプス形成モデルにおいて、嗅神経細胞の脱落や再生、軸索伸長やシナプス形成を詳細かつ継時的に観察する目的に、嗅神経に特異的なタンパク質(Olfactory marker protein: OMP)をコードする遺伝子をGFPで置換したOMP-GFPマウスをThe Jackson Laboratoryより購入し導入した。ヘテロでの導入であったため、当施設内で交配を行い、Genotypingでホモ個体を確認し、ホモ個体での継代に成功した。培養条件の検討と評価法の確立を行い、嗅上皮培養法はおおむね確立できた。また、大量の条件検討を容易にするためのOMP-GFPマウスの導入も完了し、次年度からの障害、再生モデルや共培養系の確立への準備を終えることができた。嗅上皮組織培養法とその評価法が確立できたので今後は下記解析を行う。1嗅上皮障害モデルの確立:まず薬剤障害モデル作製の条件検討を行う。Iで確立した培養条件に、動物実験で用いられているメチマゾール、5-FUなどの薬剤を添加。濃度、処理期間等を検討し基底層のみ生存する条件を検討し障害モデルを確立する。物理的損傷等についても検討を行う。2嗅上皮再生モデルの確立:1で確立した障害モデルを継続して培養し(薬剤障害モデルは薬剤を除去して培養継続)、再生可能か検討する。再生しなければ、培養条件を再検討する。3嗅上皮ー嗅球シナプス形成モデルの確立:嗅球組織を嗅上皮再生モデルと共培養し、再生嗅神経から嗅球組織への軸索伸長、シナプス形成について検討する。必要に応じ増殖因子の添加など培養条件を検討する。嗅上皮、嗅球組織を異なる色の神経軸索トレーシング用蛍光色素で標識し、経時的に観察する。伸長軸索が嗅球に至れば組織を固定しシナプスマーカーの染色によりシナプス形成の有無を検討する。シナプス形成が確認されることをゴールとする。4組織培養モデルを用いた嗅上皮再生機序の解明及び薬剤効果の検証:本研究で確立したモデルを用い、嗅上皮再生機序の解析と薬剤効果の検討を行う。まず動物実験や培養細胞からの知見について検証し、次に嗅上皮では報告がない薬剤や増殖因子などの治療効果について検討する。嗅上皮再生モデルでは再生時間の短縮、嗅上皮-嗅球シナプス形成モデルでは軸索伸長の速さやシナプス形成の頻度等を治療効果の指標とする。治療効果のあるものが同定されれば、動物実験による検討を行い、関連遺伝子についてRT-PCR,免疫染色法、遺伝子の強制発現やsiRNAの導入,阻害剤やアゴニストなどを用いた情報伝達系の調節による検討を行い嗅上皮再生機序の解析を行う。トランスジェニックマウスの導入の費用、および、現在投稿を控えている論文の投稿費が年度を越えて発生する可能性があったため、次年度使用額が生じた。
3次元射影的アノソフ流の不変量

本年度は主に正則射影的アノソフ流の分類について研究を行ない,完全な分類を得ることに成功した.この結果は,昨年度の非退化かつ正則なアノソフ流の分類で使われた手法を改良し,さらに葉層理論と力学系理論におけるいくつかの大定理を必要な形で再構成して,それらを応用することで証明された.論文もすでに完成し、現在京都大学大学院理学研究科のプレプリントシリーズとして配布中である.さらに,上の結果で使われた手法が、半正則射影的アノソフ流と呼ばれる葉層理論や接触構造の幾何学の立場から重要とされるクラスの分類にも有効であることがわかった.具体的には,このような系の不変葉層がReeb成分を持つとき,実は不変葉層はS^2×S^1上のReeb葉層に他ならない,という結果を得た.Reeb成分を持たない葉層構造にはかなり強い制限があるため,例えばこの結果から3次元トーラス上の半正則射影的アノソフ流に付随する不変葉層の完全な分類が従う.また,この手法とこれまで研究してきた周期軌道の対消滅の方法を組み合わせれば,半正則射影的アノソフ流の完全な分類も可能であることが判明した.本年度は多くの研究集会に参加し,これまで得られた結果について報告をするとともに,これらの会場において力学系や葉層理論,トポロジーの研究者との情報交換を行なった.こうした情報交換は,残されたいくつかの課題の今後の解決に向けて非常に有意義なものであった.本年度は3次元射影的アノソフ流の不変量の構成に関する研究を中心に、3次元射影的アノソフ流の分類の手がかりを得るために、2次元射影的アノソフ微分同相写像や、3次元正規射影的アノソフ流の分類についても研究を行なった。3次元射影的アノソフ流の不変量の構成に関しては、定式化が完了し、いくつかの細かい技術的な面での詰めを残すところまで研究が進んだ。定式化された不変量をいくつかの例について計算をしてみたところ、Eliashbergらが最近精力的に研究しているcontact homologyと不思議な類似を見られた。不変量の存在の厳密な証明とcontact homologyとの関連の解明は来年度以降の大きな課題である。一方、2次元射影的アノソフ微分同相写像については、ほぼ完全な分類が完成した。この分類の中で使われるいくつかの手法は、そのまま3次元射影的アノソフ流に対しても適用でき、3次元射影的アノソフ流の研究に対する大きな手がかりとなるものであった。3次元正規射影的アノソフ流の分類に関しては、非退化と呼ばれるクラスについて、不変トーラスがない場合にはアノソフ力学系になることが証明できた。この結果はこれまでとは異なるアプローチに基づいており、この方面での新たな進展が期待できるものである。これらの研究に関しては、那覇市でのトポロジーシンポジウムや京都での国際研究集会「New Direction of Dynamical Systems」などで講演を行うなどして成果を公表するとともに、講演後に力学系や葉層理論、トポロジーの研究者と有意義な情報交換を行なった。本年度は昨年度に引続き,3次元射影的アノソフ流の不変量の構成と3次元正則射影的アノソフ流の分類間題に関する研究を行なった。3次元射影的アノソフ流の不変量の構成については,証明の細部もほぼ出来上がり,あとは論文としてまとめるという段階にまで達した。研究の過程で,不変量となるコホモロジー群の構成方は二つの方法があることがわかった。そのうち一つは,2次元微分同相写像の場合の定義の直観的な拡強であり,これを利用すれば,接触構造の組としては互いにホモトピックであるが,双接触構造としてはホモトピックでない射影的アノソフ流の例があることが示される。その一方で,もう一つの構成では,この例に対して同じ不変量が与えられる。こちらの不変量がどのような性質を持つかについて調べることは来年度の課題である。3次元正則アノソフ流の分類問題については、非退化な場合の分類の証明を見直す中で,より一般の葉層構造の円環と同相な半正規(semi-proper)な葉についての性質が鍵となることが判明し,それを強調する形で論文を書き直した。また,非退化という条件を外した一般的な場合についての分類も,ほぼ証明の道筋がつき,論証の正しさをチェックする段階に入っている。これらの研究に関しては、京都での国際研究集会「Geometry and Foliation 2003」や,日本数学会秋期総合分科会などで報告を行なうなどして成果を公表するとともに、これらの研究集会会場で力学系や葉層理論、トポロジーの研究者らと有意義な情報交換を行なった。本年度は主に正則射影的アノソフ流の分類について研究を行ない,完全な分類を得ることに成功した.この結果は,昨年度の非退化かつ正則なアノソフ流の分類で使われた手法を改良し,さらに葉層理論と力学系理論におけるいくつかの大定理を必要な形で再構成して,それらを応用することで証明された.論文もすでに完成し、現在京都大学大学院理学研究科のプレプリントシリーズとして配布中である.さらに,上の結果で使われた手法が、半正則射影的アノソフ流と呼ばれる葉層理論や接触構造の幾何学の立場から重要とされるクラスの分類にも有効であることがわかった.具体的には,このような系の不変葉層がReeb成分を持つとき,実は不変葉層はS^2×S^1上のReeb葉層に他ならない,という結果を得た.

Reeb成分を持たない葉層構造にはかなり強い制限があるため,例えばこの結果から3次元トーラス上の半正則射影的アノソフ流に付随する不変葉層の完全な分類が従う.また,この手法とこれまで研究してきた周期軌道の対消滅の方法を組み合わせれば,半正則射影的アノソフ流の完全な分類も可能であることが判明した.本年度は多くの研究集会に参加し,これまで得られた結果について報告をするとともに,これらの会場において力学系や葉層理論,トポロジーの研究者との情報交換を行なった.こうした情報交換は,残されたいくつかの課題の今後の解決に向けて非常に有意義なものであった.
センス及びアンチセンスgadd45遺伝子導入細胞による細胞周期監視機構の解析

gadd45遺伝子は、遺伝子損傷によって発現が誘導される遺伝子群の一つである。その機能として、p53依存的細胞周期チェックポイント機構への関与が示唆されているが、詳細は不明である。そこで本研究は、ヒトgadd45遺伝子のcDNAを、誘導剤による発現誘導が可能なベクターに組み込んでこれを細胞に導入し、その遺伝子発現を変化させることによって生じる細胞表現型への影響を調べた。放射線高感受性遺伝病ataxia telangiectasia(AT)細胞では、p53依存的細胞周期チェックポイント機構に異常があり、放射線照射後のp53タンパク質の蓄積が遅延することが知られている。そこで、AT細胞における放射線照射後のgadd45遺伝子産物(GADD45)の発現状態を調べたところ、発現レベルの低下、あるいは発現時間の遅延が見られることが分かった。そこで、このGADD45発現異常を相補する目的で、センスgadd45cDNAをAT細胞に導入し、誘導剤によりGADD45の過剰発現が誘導可能な細胞を分離した。この細胞を用いて、まず細胞増殖に対するGADD45発現の影響を調べたところ、GADD45の過剰発現により、コロニー形成率が40%減少し、また、増殖遅延現象が見られることが分かった。このことは、GADD45が細胞増殖抑制因子として機能していることを示している。しかしながら、GADD45の過剰発現は、細胞周期分布をほとんど変化させなかった。すなわち、GADD45による顕著なG_1,あるいはG_2停止現象はみられなかった。また、AT細胞の放射線感受性は、GADD45過剰発現の影響を受けなかった。以上の結果は、AT細胞にみられるチェックポイント異常、および放射線高感受性といった形質が、GADD45の発現低下、あるいは遅延現象だけでは説明できないことを示している。ヒト線維芽細胞に、20GyのX線を照射し、4時間後にRNAを抽出してRT-PCRを行うことによって、ヒトgadd45遺伝子のcDNAをpGEM-Tベクター上にクローニングした。次に、単離したgadd45遺伝子の発現制御を可能にするために、大腸菌のlac repressor-operatorシステムを利用した発現誘導型ベクター(pOPRSVICAT)にgadd45遺伝子をサブクローニングした。ベクター上のプロモーターに対して正方向のセンスgadd45と、逆方向のアンチセンスgadd45の2種類を得た。遺伝子受容細胞としては、SV40 virusで不死化した放射線高感受性AT5BIVA細胞及び対照としてGM638細胞を用いた。lac repressor-operatorシステムでは、トランスに働くrepressorが導入遺伝子の発現を抑制し、inducer(IPTG;isopropyl-β-D-thiogalacto side)の添加によって発現が誘導される。そこで最初に、lac repressor遺伝子を細胞に導入して、Western blotting法により恒常的にrepressorを発現する細胞を同定し、数個分離した。これらの細胞に、まずセンスgadd45を導入し、分離した細胞につき、培地に5mM IPTGを添加してGADD45の発現誘導を抗GADD45抗体を用いたWestern blotting法にて調べた。その結果、inducer添加により発現誘導の見られる細胞がAT5BIVA細胞で2個、及びGM638細胞で1個それぞれ得られた。従って、平成8年度以降、このシステムを用いて、放射線高感受性AT細胞におけるG_1チェックポイント機構を、GADD45発現量を人為的に変化させることによって調べるというアプローチが可能になった。その機能として、p53遺伝子細胞周期チェックポイント機構への関与が示唆されているが、詳細は不明である。

そこで本研究は、ヒトgadd45遺伝子のcDNAを、誘導剤による発現誘導が可能なベクターに組み込んでこれを細胞に導入し、その遺伝子発現を変化させることによって生じる細胞表現型への影響を調べた。放射線高感受性遺伝病ataxia telangiectasia(AT)細胞では、p53依存的細胞周期チェックポイント機構に異常があり、放射線照射後のp53タンパク質の蓄積が遅延することが知られている。そこで、AT細胞における放射線照射後のgadd45遺伝子産物(GADD45)の発現状態を調べたところ、発現レベルの低下、あるいは発現時間の遅延が見られることが分かった。そこで、このGADD45発現異常を相補する目的で、センスgadd45cDNAをAT細胞に導入し、誘導剤によりGADD45の過剰発現が誘導可能な細胞を分離した。この細胞を用いて、まず細胞増殖に対するGADD45発現の影響を調べたところ、GADD45の過剰発現により、コロニー形成率が40%減少し、また、増殖遅延現象がみられることが分かった。このことは、GADD45が細胞増殖抑制因子として機能していることを示している。しかしながら、GADD45の過剰発現は、細胞周期分布をほとんど変化させなかった。すなわち、GADD45による顕著なG_1、あるいはG_2停止現象はみられなかった。また、AT細胞の放射線感受性は、GADD45過剰発現の影響を受けなかった。以上の結果は、AT細胞にみられるチェックポイント異常、および放射線高感受性といった形質が、GADD45の発現低下、あるいは遅延現象だけでは説明できないことを示している。
牡蛎殻を骨材として利用したポーラスコンクリートの植栽能力に関する研究

牡蠣殻ポーラスコンクリート(Oy-PoC)の圧縮強度は砕石ポーラスコンクリートよりも低く、透水性については牡蠣殻骨材の方向性、すなわち異方性の影響が見られた。また、Oy-PoCの圧縮強度は水セメント比の影響をほとんど受けないことから、ペースト強度に依存しないことが分かった。Oy-PoCの植生基盤材料への適用は可能であり、覆土や充填材に牡蠣殻片を利用できることが分かった。1.牡蠣殻骨材の基礎特性牡蠣殻を粉砕して粒径が520mmになるようにふるい分けを行い、牡蠣殻骨材を作製した。一般的に使用される砕石と比較して、牡蠣殻骨材の密度が低く吸水率が高いことから、牡蠣殻骨材が非常に多孔質であることが分かった。そのため牡蠣殻骨材自体の強度はかなり低く、骨材強度の指標である10%破砕荷重は砕石の1/10以下の値となった。また、牡蠣殻骨材は扁平な形をしているため、砕石よりも低い実績率となった。2.牡蠣殻ポーラスコンクリートの植栽能力牡蠣殻ポーラスコンクリート(牡蠣殻PoC)の植栽能力を検討するために植栽試験を行った。植栽試験は市販のプランターに直径100mmの穴を開けた発泡スチロールを入れ、その穴の中に供試体をはめ込んだ。試験には洋芝を用い、供試体上面に直接種子を蒔き、その上に10mm厚の覆土を設けた。試験結果より、供試体に牡蠣殻PoCを用いた場合、土と比較して同程度の草丈の成長を見せた。しかし牡蠣殻PoCの根長については、土の場合の1/2以下の長さしかなかった。これは本研究の水遣り間隔が短すぎたことが挙げられ、牡蠣殻骨材の高い吸水性を活かすためには、1日1回の水遣り間隔を週単位と長期化した植栽試験を行う必要がある。また、充填材や覆土を牡蠣殻PoCに使用することで植栽能力を向上させることが分かった。3.牡蠣殻ポーラスコンクリートの基礎特性牡蠣殻PoCの基礎特性として、圧縮強度、透水係数、空隙率について試験を行った。試験結果より、牡蠣殼PoCの粗骨材ペースト比(P/G)の増加、すなわち空隙率の低下に伴い圧縮強度は増大、透水係数は低下するが、同一空隙率の砕石ポーラスコンクリートと比較して両者とも低い値を示すことが分かった。圧縮強度の低下については骨材強度の違い、透水係数の低下については骨材形状による空隙構造の違いが影響を及ぼしたと考えられる。1.牡蠣殻ポーラスコンクリートの基礎特性牡蠣殻ポーラスコンクリート(Oy-PoC)に使用されている牡蠣殻骨材は扁平な形状をしているため、型枠底面に沿って配向され層状に重なり合う傾向を示す。2種類の円柱型枠を用いて、牡蠣殻骨材が層をなす方向を円柱軸方向に垂直(縦打ち)および水平(横打ち)と変化させた供試体を作製した。Oy-PoCの基礎特性に及ぼす骨材の方向性、すなわち異方性の影響を検討したところ、Oy-PoCの圧縮強度に及ぼす異方性の影響は見られなかったが、透水性では横打ち供試体の方が、縦打ちより透水性が約2倍高くなった。Oy-PoCの圧縮強度増進を図るために、水セメント比を16.725%の範囲で変化させたOy-PoCを作製して、圧縮強度に及ぼす水セメント比の影響を検討した。試験結果より、Oy-PoCの圧縮強度は牡蠣殻骨材から破壊するために、水セメント比の影響をほとんど受けないことが分かった。2.牡蠣殻ポーラスコンクリートの植栽能力Oy-PoCは強度が低いため、比較的強度を必要としない植生基盤材料への適用を目指している。Oy-PoCに使用する牡蠣殻骨材は粒径520mmであるため、骨材として利用できない粒径5mm以下の牡蠣殻片を覆土と充填材に利用した。試験には洋芝を用いた。試験結果より、芝の草丈の成長は見られたが、根長は草丈ほどの成長が見られず、Oy-PoC空隙内まで根が深く伸長していなかったことが分かった。また、牡蠣殻片を、植生基盤材料の覆土や充填材に利用することが可能であることが分かった。