hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
統計公差指標を用いた製品性能に基づく許容差設計法の開発と実用性の検証

単純な製品モデル上で,加工誤差として正規乱数を公差の範囲内で発生させ,1000個単位で製品を模擬的に生成した後,有限要素法を用いて全ての製品性能を計算しその分布を評価した.統計公差指標(工程能力指数の許容限界)の値を変えていき分布結果を比較した結果,統計公差指標を図面に指示することで製品性能を管理できることを確認した.また,モンテカルロ法と実数値遺伝的アルゴリズムを組み合わせた統計公差指標の設計法も開発した.本年度の研究計画の内容は,幾何公差に対して統計公差指標が指示された場合の累積問題を解くこと,及び,寸法公差に対する統計公差指標の有効性の検証の2点であった.前者の内容については,当初の計画通り近似解を求めるアルゴリズムを開発できた.後者の内容については,検証に用いるためのデータが十分整っておらず,当初の計画よりもやや遅れている.幾何公差における統計公差指標の模擬の問題に対応するために、多数の疑似平面を作成すると共にそれぞれの幾何偏差を予め計算しておき、統計公差指標に応じてランダムにその中から選択することにする。設計工学引き続き研究計画に従い,寸法公差および幾何公差における統計公差指標の有効性の検討を行う.データの収集にかかる時間(有限要素法の計算時間)を考慮して,遅れ分と今後の課題に対して並列的に取り組む.本年度は計画書の予定通り、2回の国際会議参加費ならびに旅費に使用した。今回繰り越し額が生じたのは平成26年度からの繰り越しが約20万円あったからである。海外で開催される国際会議への参加を予定していたが,国内で開催される国際会議への参加に変更したからである.計画書の予定通り、結果の公表のための学会参加費と旅費に使用する。今後は物品の購入の予定はない.研究成果の発表のための旅費,参加費,論文投稿料等に充てる予定である.
真珠タンパク質フィルムによる真珠の形成

申請者は真珠を輝かせているマトリックスタンパク質をアコヤガイ貝殻からフィルムとして分離した.これを「真珠タンパク質フィルム」と名付け,その機能を探り基礎データを得ることを目的とした.このフィルムをガラス板上に貼り付け,アコヤガイおよびマガキの外套膜と貝殻の間に挿入し36ヶ月間飼育した.アコヤガイに新たにマトリックスタンパク質層,稜柱層および異常形態の稜柱層が確認された.一方,マガキは異常なマトリックスタンパク質層が形成された.新生した各層は挿入されたこのフィルムを異物と認識し,保護のために結晶層を作り出したと考えることもできる.これらの結晶層を真珠形成に利用するにはさらなる検討を要する.申請者は真珠の輝きをつくりだしているマトリックスタンパク質を真珠や貝殻からフィルムとして分離した.本研究はこのフィルム状のマトリックスタンパク質を真珠タンパク質フィルムと名付け,その機能を探ることにより,真珠産業へと応用展開するための基礎データを得ることを目的とした.アコヤガイの貝殻から真珠タンパク質フィルムを作成した.このフィルムをアコヤガイの外套膜外面上皮と貝殻の間に挿入し,約3ヶ月間真珠養殖場でアコヤガイを飼育した.真珠タンパク質フィルム付近の貝殻面に結晶状の物質の析出が確認された.これはアコヤガイ真珠タンパク質フィルムの挿入により,結晶の析出を促進した可能性が示唆された.アコヤガイ真珠タンパク質フィルムをガラス板上に貼り付けたものをアコヤガイおよびマガキの外套膜外面上皮と貝殻の間に挿入し36ヶ月間真珠養殖場で飼育した.アコヤガイ真珠タンパク質フィルムの軟体部側に,新たにマトリックスタンパク質層,稜柱層および異常形態の稜柱層が確認された.これに続き,同側に正常な真珠層が形成された.一方,マガキでは,この周辺に異常なマトリックスタンパク質層が形成され,その軟体部側には葉状層,次いでチョーク層が観察された.今回,確認されたアコヤガイ稜柱層の新たなカルサイト結晶はアコヤガイに挿入された真珠タンパク質フィルムを異物と認識し,その保護のために結晶層を作り出したと考えることもできる.これらの結晶層を真珠形成に利用するにはさらなる検討を要する.申請者は真珠を輝かせているマトリックスタンパク質をアコヤガイ貝殻からフィルムとして分離した.これを「真珠タンパク質フィルム」と名付け,その機能を探り基礎データを得ることを目的とした.このフィルムをガラス板上に貼り付け,アコヤガイおよびマガキの外套膜と貝殻の間に挿入し36ヶ月間飼育した.アコヤガイに新たにマトリックスタンパク質層,稜柱層および異常形態の稜柱層が確認された.一方,マガキは異常なマトリックスタンパク質層が形成された.新生した各層は挿入されたこのフィルムを異物と認識し,保護のために結晶層を作り出したと考えることもできる.これらの結晶層を真珠形成に利用するにはさらなる検討を要する.申請者は真珠の輝きをつくりだしている本体を球形の透明なタンパク質フィルム(真珠タンパク質フィルム)として真珠から分離した.本研究はこの真珠タンパク質フィルムを用いて,カキなどの真珠をつくらない貝類でも真珠を造らせる方法を検討し,真珠産業へと応用展開するための基礎的研究に挑戦するものである.本年度はアコヤ真珠およびアコヤガイの貝殻からそれぞれ真珠タンパク質フィルムおよび真珠タンパク質シートを作成した.作成した真珠タンパク質フィルムおよびシートを適当なサイズに切り分け,アコヤガイの外套膜外面上皮に挿入し,2ヶ月間養殖場でアコヤガイを飼育しアコヤガイ貝殻内面およびタンパク質シート上の炭酸カルシウムの結晶の生成の程度をUSBマイクロスコープDino-Lite pro 500x (ANMO Electronics Corporation)を用いて反射光による500倍で観察を行った.さらに生成した結晶面に金をコーティングし走査型電子顕微鏡S-4000(日立)によって析出した炭酸カルシウムの結晶を観察した.真珠タンパク質シート表面および真珠タンパク質シート剥離後の貝殻面に結晶状の物質の析出が確認された.これはアコヤガイ真珠タンパク質シートの挿入により,結晶の析出を促進した可能性が示唆される.平成25年度はこれらの結晶が真珠層を構成するアラゴナイト結晶かカルサイト結晶であるかを確認し,ガラス板や真珠核に対して結晶が析出するかを調べ,さらにアコヤガイ以外のカキなど他種の貝類においてどのように結晶析出に影響を及ぼすか確認する予定である.平成24年度終了時には真珠タンパク質フィルムおよびシートを貼り付けたガラス板を飼育中のアコヤガイ外套膜外面上皮部または生殖巣に挿入し,ガラス面にカルシウムの析出が進むかどうかを調べるところまで研究を進める予定でいた.ところがアコヤガイの貝殻の真珠層タンパク質シートを準備し,これをアコヤガイに挿入する時期が秋になりアコヤガイが大きく生育する時期からずれたため,真珠層タンパク質シートを貝へ挿入する実験が1回しか行えなかった.この実験の後,ガラス板に貼り付けたタンパク質シートを挿入する実験を行う計画でいたので,予定より実験がやや遅れている.平成25年度の春からは生育期に入り旺盛な生育を示すので遅れを取り戻すことは可能である.平成25年度は下記の2項目を予定している.◆ガラス板上でのカルシウム結晶の生成の確認:真珠タンパク質フィルムまたはシートによるガラス板上でのカルシウム結晶の生成をアコヤガイおよびそれ以外のカキなどの貝類に広げて調べる.

まずa.ガラス板に貼り付けた真珠タンパク質フィルムまたはシートをアコヤガイの外套膜外面上皮部へ挿入しガラス板上でのカルシュウム結晶の生成を調べる.b.カキやそれ以外の二枚貝を用い各々の貝類の外套膜外面上皮部での真珠タンパク質フィルムまたはシートによるガラス板上でのカルシュウム結晶の生成を調べる.c.アコヤガイやそれ以外の貝類でカルシウムの結晶層が生成された場合には,その微細構造,表面の成分分析を電子顕微鏡,EPMA,マイクロXPS等の分析装置を用いて詳細な構造解析を行う.◆真珠核を用いてカルシウム結晶の生成の確認:実際に真珠産業で使用されている真珠核に真珠タンパク質フィルムまたはシートを貼り付け,アコヤガイまたはそれ以外の貝の中でカルシウムの結晶層を生成することができるかどうか検討する.まずa.真珠核にフィルムまたはシートを貼り付ける方法を検討する.b.真珠タンパク質フィルムまたはシートを貼り付けた真珠核をアコヤガイやそれ以外の貝の外套膜部または生殖巣に挿入し,結晶層の生成を確認する.c.結晶層が生成されたらその構造を電子顕微鏡,EPMAやマイクロXPS等の分析装置を用いて詳細な表面構造の解析を行う.「次年度使用額」が8,457円発生した.これは平成24年度に予定していた物品費および旅費を予定より安価に抑えたために発生した.これに平成25年度配分予定額の900,000円を加えた908,457円が本年度の研究予算となる.本年度の研究経費は薬品,プラスチック器具,ガラス器具などの消耗品に加え電子顕微鏡,EPMAやマイクロXPS等の分析装置の使用料金さらにはアコヤガイの養殖場までの旅費や学生への謝金および学会発表のための経費等が中心となる.
老舗の生成および持続に関する民俗学的研究

本研究の目的は、老舗の生成・持続について分析することで、商家の存続の仕組みを、家の内部だけではなく世間という外部との関係性のなかで明らかにすることにある。具体的な作業としては、千葉県香取市、福岡県柳川市、および滋賀県近江八幡市という伝統的都市において、自営業者に対する聞き取り調査および資料調査を中心としたフィールドワークを実施した。フィールドワークにおいて得られたデータをもとにした商慣行および経営戦略の分析から「信用」を生みだす商いの形態を明らかにし、町内や近隣、マチの人びととの関係のありかたから家格維持の方法および、家の連続性を示す方法を明らかにした。その結果、商家が家/店の評価を操作することで安定的な評価を得るための戦略を選んできたこと、また、その評価は社会的な価値体系に基づいた土着的なものであることを明らかにした。一方で、その価値体系は商家の経営戦略にとって桎梏となり、自由な選択の幅を狭めてしまう傾向にあるような事例についても明らかにした。このことで、家業経営という面から事象を扱ってこなかった民俗学の経済研究における新たな領域を開拓し、そのための基礎的なモデルを提示した。地域社会の論理を重視して対象を扱うという民俗学の特徴を生かして家業経営者を理解することで、民俗学が当該分野の研究に参画する意義が明らかになった。その成果の一部は、学術論文(2011「豪商の衰退と年齢組織の成立」『史境』第62号)や学会発表などにおいて発表された。1.研究の具体的内容7月8月、3月の長期滞在を中心に、滋賀県近江八幡市において、フィールドワークを実施した。特に、今年度のフィールドワークでは、東京・大阪などに出店を持つ近江商人の本宅・分家・別家を中心に聞き取り・古文書調査を行い、本店と別家の関係や、別家同士の関係などを明らかにした。また、「店向」「奥向」と呼び分けられるような、商家が店として行う行事と家の内部でおこなう行事の関係について調査し、家と世間の関係について明らかにした。2.研究の意義これまで、商家といえば家と経営が未分離の状態を前提として議論されてきた傾向かあるが、「店向」「奥向」ふたつの記録や儀礼を使い分けていることや、本宅と出店の屋号を使い分けている状況などから、経営の部分の明らかな分離がみられる。とはいえ、完全な分離ともいえない状態で、商家の側で戦略的に経営組織としての部分と家の部分を使い分けていると理解することができるだろう。それは、民俗学のみならず経営史学などの諸分野においても研究の進んでいない部分であり、その点をフィールドワークから明らかにしえた点で、有意義なものといえる。3.課題次年度以降は、これまで調査をおこなった福岡県柳川市、千葉県香取市の事例と比較を進め、商家と世間との関係に着目しつつ老舗を評価する世間との交渉について明らかにする。1.研究の具体的内容7月8月の近江八幡市における長期滞在を中心に、フィールドワークを実施した。また、福岡県柳川市と千葉県香取市においても断続的に調査を行い、比較を進めた。また、同時並行して、次年度の研究のための基礎的な作業として、各地域において歴史資料の調査を行い、利用する史料の選定を行った。2.研究の意義研究の計画段階で仮定していた、「老舗の生成モデル」が、状況依存的かつ地域的な偏差を持つことが明らかになった。また、過程の段階では想定されていなかった、老舗をめぐる「語り」の地域差も明確になり、「老舗」の構築過程のより具体的な相を見いだすことが可能となった。また、業種や経営規模による差も明らかにすることができた。また、「伝統」が経営戦略としてかなり早い時期から客体的に活用されてきたことを明らかにした。3.課題「伝統」を積極的に選択的に扱う人びとの姿が明らかになった一方、その拘束力については明らかにすることができなかった。とくにここ20年ほどの構造不況下した商家経営において「伝統」が人びとの商行為をいかに拘束するのかという点に着目していくべきである。また、研究方法論上の問題として、現状としては、現在を生きるインフォーマントの「語り」にデータが偏っているが、今後は、近代以降作成された種々の「長者番付」類の記載内容やその読まれ方等を含め、老舗や成功した経営者のあり方を近現代史にそった展開過程として考察する必要がある。また、研究の総括に向け、新たな老舗の生成モデルを提示するべく、隣接諸科学の研究成果の吸収および応用にも注力する必要がある。

一方で、その価値体系は商家の経営戦略にとって桎梏となり、自由な選択の幅を狭めてしまう傾向にあるような事例についても明らかにした。このことで、家業経営という面から事象を扱ってこなかった民俗学の経済研究における新たな領域を開拓し、そのための基礎的なモデルを提示した。地域社会の論理を重視して対象を扱うという民俗学の特徴を生かして家業経営者を理解することで、民俗学が当該分野の研究に参画する意義が明らかになった。その成果の一部は、学術論文(2011「豪商の衰退と年齢組織の成立」『史境』第62号)や学会発表などにおいて発表された。
星周ダストをプローブとした大質量星の質量放出史と重力崩壊型超新星の多様性の解明

宇宙初期の固体微粒子(ダスト)の起源に関する研究を行い、宇宙最初のダストは巨大質量星によって生成される可能性があること、また世界最先端のダスト進化モデルにより遠方銀河のダスト量と減光測を同時に説明できることを示した。一方Ia型超新星で観測される減光について考察し、その特異な減光測は主に星間ダストに起因すること、またその星間ダストの典型的サイズは銀河系のダストと比べて数倍小さいことを明らかにした。さらに隕石中で発見されるプレソーラー粒子に関して、そのサイズから形成時の物理環境を制限するとともに、星間空間での破壊や隕石母天体での同位体熱拡散に対して耐え得ることができる粒子サイズを明らかにした。宇宙最初の星として有力視されている太陽の500倍もの初期質量をもつ種族III星に対して、その表面から放出されるガス中でのダスト形成の可能性を調べた。その結果、このような巨大質量星は、その寿命の間におよそ太陽質量程度もの炭素質ダストを生成し得ることを明らかにした。また一連の計算結果を基に、星風中におけるダスト形成条件や質量放出率の関数として形成されるダストの平均サイズと凝縮効率を予測する経験式を導いた。超新星爆発によって放出される重元素量とダストモデルに基づいて、第一世代の超新星によって汚染された星形成ガス雲の熱進化を調べた。その結果、ガス雲の冷却・収縮過程は、超新星から供給されるダストの組成や初期サイズ分布に強く依存し、低質量星が形成されるための重元素量の下限値は、太陽値の100万分の1から10万分の1の間にあることがわかった。また炭素過剰な超金属欠乏星は、爆発のエネルギーが低い超新星により汚染されたガス中で、その超新星で形成された炭素質ダストによる冷却を通して形成されたものであることを示した。ダストのサイズ分布を考慮した世界最先端の星間ダスト進化モデルに基づき、高赤方偏移クェーサーのダスト量と減光曲線の進化について調べた。その結果、クェーサーの母銀河中に密度の高い分子雲が豊富に存在していれば、ダスト表面上への重元素ガスの降着とダスト同士の合体成長が効率的に起こり、宇宙初期で観測された大量のダストの存在と特異な減光曲線を同時に説明できることを明らかにした。またこのような宇宙初期における炭素質ダストは、グラファイトではなく主に非晶質炭素であることも突き止めた。Ia型超新星で観測される特異な減光則が、その周囲に存在する厚いダストシェル中での多重散乱の効果により説明されるかどうかを調べるため、星周ダストによる赤外線エコー計算を行い、Ia型超新星の既存の近赤外線データと比較した。その結果、得られた星周ダスト量の上限値は、多重散乱によって特異な減光を引き起こすには不十分であることがわかった。本研究により、Ia型超新星の特異な減光則は星周ダストによる多重散乱ではなく、その視線上にある超新星母銀河の星間ダストに起因することが示唆された。超新星起源のプレソーラーAl2O3粒子の形成環境を調べるために、超新星放出ガスの様々な密度・冷却率に対してダスト形成計算を行った。その結果、隕石中で発見される0.5ミクロンより大きいサイズをもつAl2O3粒子は、球対称超新星モデルによって予想されるよりも一桁以上密度の高いガス中で形成される必要があることがわかった。これはつまり、超新星放出ガスは一様ではなく、非常に密度の高い塊状として不均質に分布していることを示唆する。プレソーラー粒子の測定されたサイズに基づいてその形成環境に制限を与えたのは、本研究が初めてである。太陽系外にその起源をもつプレソーラー粒子が原始太陽系星雲に取り込まれるためには、星間空間中での破壊を生き延びる必要がある。そこで我々は、星間乱流中でのダスト同士の衝突破砕による0.1ミクロンより大きいダストの破壊のタイムスケールを見積もった。その結果、1ミクロンのSiC粒子の破壊のタイムスケールは約10億年となり、グラファイト粒子よりも20倍以上も長いことがわかった。この破壊のタイムスケールの違いは、SiC粒子は星間空間ではマイナーなダスト種であるにも関わらず隕石中でその存在量が高い、という事実を説明することができる。平成27年度の当初の目標である「ストカスティック加熱の計算コードの開発」と「超新星ショックブレイクアウトによる星周ダストの蒸発」の研究は遂行することができなかった。しかしその一方で、平成26年度に行った星周ダストによるエコー放射の研究をIa型超新星に適用し、その星周ダストの存在量は非常に小さいことを明らかにした。そしてIa型超新星に対する異常な減光則は、星周ダストによる多重散乱ではなくその視線上にある超新星母銀河の星間ダストに起因すべきであることを示し、これまでの定説を覆した。Ia型超新星は宇宙の標準光源として使用されているため、超新星の減光則と星間ダストの性質の関係の研究は極めて重要である。また平成27年度は、隕石中で発見される太陽系外ダストの直接的な遺産プレソーラー粒子の形成・破壊過程にも着目した。これまでのプレソーラー粒子の研究は、その同位体組成から形成天体の特定を模索するのみであったが、本研究では初めてそのサイズという物理的性質から天体でのダストの形成過程、星間空間でのダストの破壊過程に洞察を与えた。ただプレソーラー粒子の形成進化史を解明する上では、隕石母天体での生存可能性も探る必要がある。プレソーラー粒子は、星間ダストの進化だけでなく惑星系の形成過程にも重要な示唆を与えるため、天文学と地球惑星科学を横断的に迫ることができるユニークな研究対象である。

以上をまとめると、当初には予期していなかった2つの研究を遂行したため、平成27年度における当該の研究目標は達成できなかった。しかし平成27年度に行ったこれらの研究は、星周ダストをプローブとした超新星親星の質量放出史の理解、および重力崩壊型超新星による星間ダストの供給過程についての理解を大きく前進させるものであり、本研究課題に大きく関連している。Ia型超新星で測定される減光曲線は、我々の銀河系内のものよりもずっと急であることが知られている。本研究では、この急な減光曲線を引き起こす星間ダストの性質を調べるため、様々なダストサイズ分布を考えて減光曲線の再現計算をした。その結果、ダストのサイズ分布が-3.5乗の冪分布に従い、ダスト半径の上限値を銀河系ダストの値0.25ミクロンから数倍ほど小さくするだけで、観測された急な減光曲線を再現できることを示した。このような急な減光曲線を担うダストのサイズ分布を定量的に明らかにしたのは本研究が初めてであり、この結果からIa型超新星母銀河の星間ダストは銀河系のものよりも小さいことがわかった。北海道大学低温科学研究所、宇宙航空研究開発機構との共同で、観測ロケットS-520-28号機を用いた微小重力環境下での金属鉄微粒子の凝縮実験を行い、鉄原子が凝縮する際の固体上での原子の付着確率を調べた。その結果、地上実験では100%と見積もられていた付着確率は、熱対流が抑制された微小重力下では0.002%程度と非常に小さいことがわかった。これは、金属鉄粒子の生成は宇宙環境において非常に限定的なことを意味し、鉄は化合物または不純物という形態で宇宙に存在していることを示唆する。隕石母天体である微惑星中での同位体拡散により、プレソーラーシリケイト粒子の同位体組成がどの程度影響されるかを調べた。その結果、同位体拡散は微惑星の熱進化に大きく依存し、750°C以上を経験した微惑星では酸素原子の拡散距離が1ミクロンを超えプレソーラー粒子の同位体情報はほとんど失われること、最高到達温度が600°C以下の微惑星中では拡散距離は0.03ミクロン以下で測定されている粒子サイズの下限値0.07ミクロンを下回ることがわかった。本研究は、同位体拡散がプレソーラー粒子の存在量やサイズ分布を決定する重要な過程であることを提唱する。平成28年度の当初の目標の一つである「大質量星星風中でのダスト形成過程と星周ダストによる減光量の評価」の研究は遂行することができなかった。この主な理由は、二年前より着手した新たな研究で重要な成果が得られ、それらの研究を発展させ早急に遂行することが必須と判断したためである。前年度までの本研究において、Ia型超新星で測定される急な減光曲線は、星周ダストによる多重散乱の結果ではなく、その視線方向上にある超新星母銀河中の星間ダストの性質に起因すべきであることを示した。そこで平成28年度では、Ia型超新星の急な減光則と星間ダストの性質の関係性を調べ上げ、Ia型超新星の母銀河ダストの定型的なサイズは銀河系のものと比べて小さいこと明らかにした。その一方で、太陽系外固体物質であるプレソーラー粒子の形成過程とその星間空間での破壊過程をここ数年に渡って調べており、これらの素過程が隕石中で発見される際のプレソーラー粒子の組成やサイズ分布に大きく影響することを明らかにした。
血流異常に起因する各種病変進行プロセスの数値シミュレーション

本研究が採用している計算手法はSPH (Smoothed Particle Hydrodynamics)法である。SPH法は粒子法の一種であり、もともと天体物理学の分野を中心に圧縮性流体の運動を解析する方法として出発した。差分法などに代表される格子解法では計算が大変な境界の変形するような場への適用が原理的に容易なため、非圧縮性の流れ場への適用が進められている。本研究では、これまでに各タイムステップに粒子数密度を一様化させる独自のアルゴリズムを開発し非圧縮性の条件をクリアするとともに、流入・流出の境界条件や粘性の取り扱い、それに壁面の構成方法など基礎的な事柄に関しての検証を進めている。また、熱の移動を取り扱うアルゴリズムに加え、自由表面と移動境界を有する流れ場の計算も試み、水柱の崩壊や振動する容器内の水の挙動、そしてお湯に浸かった氷の融解といったシンプルな現象をテストケースとして取り上げ、実験結果との比較も行った。その結果、実験結果と定量的にもよい一致が得られた。これは、血管壁の収縮や血流に含まれる赤血球や白血球などの物質を模擬するために必要なモデルを開発するためのものである。また、これまではうまく計算することのできなかった熱拡散と塩分拡散が同時に起こる2重拡散を含む流れとなるソルトフィンガーについても計算を試み、界面に成長する指状のセルの成長過程を詳細に捉えることに成功している。一方、血管壁面にかかるせん断力などを計算するために、壁面に作用する圧力分布を算出するアルゴリズムについても検討した。密度補正中の粒子挙動から壁面粒子の仮想的な移動距離を求め圧力を見積もることを試みたが、動圧の評価が難しく合理的な結果を得るには至っていない。これは、壁面垂直方向の粒子の運動が密度補正アルゴリズムに敏感で、圧力が過大にあるいは過小に評価されてしまったためであると考えられる。この点については、今後の検討課題である。本研究では、計算手法として粒子法の一種であるSPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)法を採用している。これまでの研究においては、ももとも圧縮性流体の運動を解析する方法として出発したSPH法を非圧縮性流体に適用するために、各タイムステップに粒子数密度を一様化させる独自のアルゴリズムを開発するとともに、流入・流出の境界条件や粘性の取り扱い、それに壁面の構成方法など基礎的な事柄に関してはすでに検証が進んでいる。本年度は、新たに、熱の移動を取り扱うアルゴリズムに加え、自由表面と移動境界を有する流れへの適用を行った。熱の移動に関してはベナール対流を、さらには表面張力と浮力も作用する流れ場として油中に蝋が封入されたインテリアランプを、また自由表面と移動境界のある流れとしては人工造波機を取り上げシミュレーションを行った。その結果、定性的には概ね妥当な結果が得られた。また、熱拡散と塩分拡散が同時に起こる2重拡散を含む流れとなるソルトフィンガーについても計算を試み、簾状の特徴的な分布を再現することにも成功した。一方、血管壁面にかかるせん断力などを計算するための第一段階として、まず一様流中に置かれた円柱に作用する圧力を密度補正中の粒子挙動から算出した。せん断力に関しては理論値とおおむね一致したのに対し、圧力については理論と大きく異なる結果となった。
熱感受性リポソームを用いた新しいDrug delivery systemの確立

我々は悪性脳腫瘍に対する独自の局所RF組織内加温と熱感受性リポソームを用いた温熱化学療法を実験的に展開してきた。この組織内加温法では、腫瘍中心に挿入した電極から遠心性に温度のグラデーションを得ることができ、腫瘍中心を43°Cに加温し、周辺部を40°C以上にすることで腫瘍効果を発揮する。これまで、抗癌剤であるアドリアマイシン(ADM)を相転移温度40°Cとしたリポソームを作成し、C6グリオーマ移植ラットを実験モデルとして用い、腫瘍へのアドリアマイシンの集積を共焦点レーザー顕微鏡で薬剤分布を確認し、生存実験も行ってきた。その結果、熱感受性リポソームと局所加温の併用が脳腫瘍に対して高い抗腫瘍効果が発揮できることが証明できた。本年度では、効果的な薬剤投与のために局所加温に置ける脳血流変化と温度分布の解析、リポソームの組成変更または封入薬剤変更による改良点の模索、リポソームの細胞内動態もしくは薬物濃度変化を知るべく、同実験モデルを用い検討を進めた。1.ラットグリオーマモデルの組織内加温時の血流変化については、腫瘍の血流と正常脳での血流をレーザードップラー法にて検討した。腫瘍内では血流は加温とともに減少し、加温のみで抗腫瘍効果が得られ、周辺脳組織では43°C以上の加温では血流は一過性に上昇した後に減少し、それ以下の温度では、血流が加温とともに上昇することが確かめられた。このことは、周辺脳組織では40°Cくらいの加温で薬剤をdeliveryするのに血流増加作用から有利である知見と思われた。2.封入する薬剤についてはWST-1 assayにてグリオーマとの感受性を調べ、やはりアドリアマイシンが良い選択であることが確認された。3.温度分布解析は、コンピュータシミュレーションによる二次元有限解析法の研究が組織内加温にまで未だ応用できず、リエントラント型加温法でのシミュレーションにとどまり、今後の課題となった。4.薬剤濃度の検討では、加温温度37°C、38-40°C群に比して、40-42°C、43°C加温群では有為にアドリアマイシン濃度が上昇し、20μl/ml以上となった。以上の検討から、熱感受性リポソームと局所加温による温熱化学療法が有効な抗腫瘍効果を有することが確かめられ、臨床応用にも進めていけるものと期待された。我々はこれまでに悪性脳腫瘍に対する独自の局所加温法と熱感受性リポソームを用いた温熱化学療法を実験的に展開してきた。我々の加温法では、腫瘍中心部を温熱による抗腫瘍効果のある43°C以上に加温を行った場合、腫瘍浸潤領域はほぼ40°C以上の領域に包括されることが分かっている。これを利用して現在では相転位温度を40°Cに設定したリポソームを新たに開発し、腫瘍中心部だけでなく、腫瘍浸潤領域をも薬剤の標的としたターゲッティング温熱化学療法の研究に取り組んでいる。本療法をより効果的に臨床応用する為に、実際の薬剤分布がどのようになっているかを共焦点レーザー顕微鏡(CLSM)を用いて細胞レベルでの検討を行った。方法:C6移植ウィースターラットモデルに局所加温を行い、アドリアマイシン(ADR)封入リポソームを尾静脈から投与した。治療24時間後に脳を摘出し凍結切片を作成した。CLSMにてADRの集積を観察し、calibration lineより定量化した。ADRはそれ自体が蛍光色素の性質をもっている為、蛍光顕微鏡にて直接観察し得た。結果:40°C以上の領域で、40°C以下の領域に比べて有為に高いADRの集積を認めた。また、その集積はADRが抗腫瘍効果を発揮する細胞核にそのほとんどが集中していた。これらの結果から本療法が計画通りの薬剤のターゲッティングを達成していることが分かり、脳腫瘍浸潤領域をも標的とする新しい治療法として期待できることが確かめられた。また、同時に薬剤の投与方法(動注やOmmaya's reservoirからの局注)、リポソームに封入する内容物についても検討しており、今後、臨床応用をすすめて行く考えである。我々は悪性脳腫瘍に対する独自の局所加温法と熱感受性リポソームを用いた温熱化学療法を展開してきた。我々の加温法では、腫瘍中心部を温熱による抗腫瘍効果のある43°C以上に加温を行った場合、腫瘍浸潤領域は40°C以上の領域に包括されることが分かっている。これを利用して現在では相転位温度を40°Cに設定したリポソームを新たに開発し、腫瘍中心部だけでなく、腫瘍浸潤領域をも薬剤の標的としたターゲッティング温熱化学療法に取り組んでいる。これまでに共焦点レーザー顕微鏡(CLSM)を用いたラット脳腫瘍モデルの薬剤分布を組織レベル、細胞レベルで検討し、腫瘍にのみ薬剤を高濃度に集積できることを証明した。また、現在、薬剤の投与方法、リポソームに封入する内容物についても検討しており、次年度には臨床応用をすすめて行く考えである。

これまで、抗癌剤であるアドリアマイシン(ADM)を相転移温度40°Cとしたリポソームを作成し、C6グリオーマ移植ラットを実験モデルとして用い、腫瘍へのアドリアマイシンの集積を共焦点レーザー顕微鏡で薬剤分布を確認し、生存実験も行ってきた。その結果、熱感受性リポソームと局所加温の併用が脳腫瘍に対して高い抗腫瘍効果が発揮できることが証明できた。本年度では、効果的な薬剤投与のために局所加温に置ける脳血流変化と温度分布の解析、リポソームの組成変更または封入薬剤変更による改良点の模索、リポソームの細胞内動態もしくは薬物濃度変化を知るべく、同実験モデルを用い検討を進めた。1.ラットグリオーマモデルの組織内加温時の血流変化については、腫瘍の血流と正常脳での血流をレーザードップラー法にて検討した。腫瘍内では血流は加温とともに減少し、加温のみで抗腫瘍効果が得られ、周辺脳組織では43°C以上の加温では血流は一過性に上昇した後に減少し、それ以下の温度では、血流が加温とともに上昇することが確かめられた。このことは、周辺脳組織では40°Cくらいの加温で薬剤をdeliveryするのに血流増加作用から有利である知見と思われた。2.封入する薬剤についてはWST-1 assayにてグリオーマとの感受性を調べ、やはりアドリアマイシンが良い選択であることが確認された。3.温度分布解析は、コンピュータシミュレーションによる二次元有限解析法の研究が組織内加温にまで未だ応用できず、リエントラント型加温法でのシミュレーションにとどまり、今後の課題となった。4.薬剤濃度の検討では、加温温度37°C、38-40°C群に比して、40-42°C、43°C加温群では有為にアドリアマイシン濃度が上昇し、20μl/ml以上となった。以上の検討から、熱感受性リポソームと局所加温による温熱化学療法が有効な抗腫瘍効果を有することが確かめられ、臨床応用にも進めていけるものと期待された。
キャリア閉じ込め効果を用いた新構造高効率太陽電池の最適化

キャリア閉じ込め効果を用いた新構造太陽電池の性能について理論的検討を行い、キャリア並びに光の閉じ込め構造の最適値を求め、深い電位井戸を設計・製作して、キャリア閉じ込め効果を確認した。[性能についての理論的考察]新構造太陽電池においては、(1)同程度の抵抗率の基板を用いた場合、従来型n^+p接合太陽電池より大きい短絡光電流密度から得られる:(2)裏面に付けるpn接合部面積を小さくして、暗時逆方向飽和電流密度を、従来型n^+p接合太陽電池の約1/20の4×10^<-14>A/cm^2にまで低減でき、開放電圧の上昇が期待できる:(3)この結果、キャリアの拡散長に対する基板の厚さの最適化により、光電変換効率が24%に達する。[キャリア閉じ込め効果の確認](1)広禁制帯幅半導体としてa-SiN膜を用いて表面電位障壁を形成し、シリコン基板との界面特性を測定した。最小界面密度が1.1×10^<11>cm^<-2>eV^<-1>と良い界面特性が得られた。Si表面付近におけるキャリアの再結合が避けられると期待できる。(2)微小スポット光を用いて、キャリアの実効的な拡散長を測定した。a-SiN膜をシリコン基板上に堆積することにより、実効拡散長の向上がみられ、表面再結合速度が減少するので、電位障壁形成の効果があることを確認した。[新構造太陽電池の試作]現在、「Si基板の薄膜化」、「不純物拡散」、「フォトリソグラフィを用いた電極形成」のプロセスを用いて太陽電池を試作している。内部量子効率のスペクトル変化を測定して、理論計算結果と比較検討することにより、表面再結合速度を10^2cm/secまで低減できることを確認した。今後、この新構造太陽電池の製作プロセスを改善することにより、高効率太陽電池の実現が期待できる。
白血球の遊走方向を制御する細胞極性蛋白質複合体の作用機構

白血球の一種である好中球は、体内に外来微生物が侵入すると直ちに駆けつけ、貪食・殺菌を行う、哺乳類の生命に必須の細胞である。この細胞の遊走過程は「ケモタキシス(走化性)」と呼ばれ、ケモタキシスが適切に起こるためには「方向の決定」と「運動性の亢進」が必要である。特に「遊走方向」を制御する機構については不明な点が多い。私たちは最近、好中球の遊走方向を制御するGPCR下流の新しいシグナル経路を明らかにした。本研究は、この新規なGPCRシグナルの下流で、細胞極性制御因子が好中球の遊走方向をコントロールする際のメカニズムの一端を明らかにした。好中球は、私たちの体を循環する末梢白血球の約6割を占める細胞であり、その役割は体内に侵入した真菌や細菌などの外来微生物を、貪食し殺菌することである。私たちの体は常に外界からの微生物の侵入にさらされており、好中球が10分の1に減少すると無菌室に入らなければ生きていくことができない。このように好中球がヒトの生命を守るためには、ケモタキシス(chemotaxis)により微生物の侵入部位/炎症部位へ素早く到達することが不可欠である。しかしながらどのように好中球が「正確に」目的地にたどり着くのか、その分子機構は不明な点が多い。申請者は最近、好中球の遊走方向を制御するGPCR下流の新しいシグナル経路を明らかにした(Kamakura et al., Dev. Cell, 2013)。本研究では、この新規なGPCRシグナルの最も下流で機能するキナーゼ(atypical protein kinase C: aPKC)の基質を同定し、好中球が遊走方向を制御するための分子機構を明らかにする。H27年度は、大腸菌内でPar6とaPKCとを共発現し、複合体として精製を行うことで、性質の良い全長のGSTーaPKC蛋白質を得ることができた。さらに、好中球のcell lysateを用いて、このPar6/GSTーaPKC複合体でGSTーpulldownを行い、mass spectrometry解析をすることによりPar6ーaPKC結合蛋白質の候補を得ることができた。また、3次元環境下での遊走を解析するために、コラーゲンを用いたchemotaxis assay系を立ち上げることができた。申請時の実験計画通りに、順調に研究を進めることができているため。好中球は、私たちの体を循環する末梢白血球の約6割を占める細胞であり、その役割は体内に侵入した真菌や細菌などの外来微生物を貪食し殺菌することである。平成28年度は、平成27年度までに見出していた基質候補の蛋白質のうち、2つの基質候補蛋白質について重点的に解析を行った。リコンビナント蛋白質を用いたpull-down assayや、HEK293細胞を用いた免疫沈降実験から、基質候補蛋白質とaPKC-Par6との結合を明らかにした。また、PLB-985細胞株を用いてsiRNAによるノックダウンを行い、ケモタキシスの効率を著しく低下させること等を見出した。申請書の実験計画通りに、順調に研究を進めることができているため。本研究は、この新規なGPCRシグナルの最も下流で機能するキナーゼ(atypical protein kinase C: aPKC)の基質を同定し、好中球が遊走方向を制御するための分子機構を明らかにすることを目的として行った。平成29年度は、昨年度までに見出していた基質候補のタンパク質のうち、細胞骨格の制御に重要なキナーゼについての解析を重点的に進めた。昨年度までにこのキナーゼとaPKC-Par6が直接結合することを見出していたが、今年度はその両者の結合に必要なタンパク質領域を明らかにした。

さらに、aPKCによってこのキナーゼが直接リン酸化されることを明らかにした。このキナーゼの特異的な阻害剤を用いてキナーゼ活性を阻害すると、好中球様細胞株PLB-985のC5a (補体由来成分である走化性因子)に対するケモタキシスの効率が著しく低下すること等を見出した。白血球の一種である好中球は、体内に外来微生物が侵入すると直ちに駆けつけ、貪食・殺菌を行う、哺乳類の生命に必須の細胞である。この細胞の遊走過程は「ケモタキシス(走化性)」と呼ばれ、ケモタキシスが適切に起こるためには「方向の決定」と「運動性の亢進」が必要である。特に「遊走方向」を制御する機構については不明な点が多い。私たちは最近、好中球の遊走方向を制御するGPCR下流の新しいシグナル経路を明らかにした。本研究は、この新規なGPCRシグナルの下流で、細胞極性制御因子が好中球の遊走方向をコントロールする際のメカニズムの一端を明らかにした。mass spectrometry解析によって得られたPar6ーaPKC結合蛋白質の候補分子について、PLB-985細胞株を用いたCRISPRーCas9による遺伝子欠失や、siRNAをによるノックダウンを行い、遊走の軌跡の解析を引き続き行う。さらに、ケモタキシスへの影響について、本年度立ち上げた3次元のchemotaxis assay系を用いて解析を行う。mass spectrometry解析によって得られたPar6ーaPKC結合蛋白質の候補については、in vitroキナーゼアッセイやphos-tagを用いるなどの方法で、実際にaPKCの基質としてリン酸化されるかどうかを検討する。またリン酸化サイトについてもmass spectrometryを用いて同定を行う。リン酸化された候補分子については、その分子がケモタキシスの際の方向性の維持(=pseudopodの伸張の維持)に必要かどうかを検討するために、CRISPR-Cas9による遺伝子欠失や、siRNAを用いたノックダウンを行い、これまでに立ち上げてきた3次元のchemotaxis assay系を用いて解析を行って行く方針である。細胞生物学、生化学
単回訓練による脳皮質活動および機能的ネットワーク変化の検出―脳磁計測による検討―

H31年度は、前年度に作成した体性感覚想起課題を利用し、課題実施による関連脳領域間での脳機能結合の影響(オフライン効果)を検討した。健常成人15名(20-22歳)を対象とした。感覚イメージ課題は右手首をブラシで擦る動きを記録した連続動画を見ながら、擦られた際の感覚を20分間イメージするものである。この課題前後に体性感覚誘発脳磁場の記録を行った。得られた反応について関心領域((刺激側に対して)左SI、左SII、右SII)を設定し、各周波数帯域(α、β、γ)でPhase Locking Value(PLV)を算出した。課題前後で対応のあるt検定を用いて比較した。左SIー右SII間ではβ帯域PLVが有意に増加し(p < 0.05)、右SIIー左SII間ではγ帯域PLVの減少(p < 0.05)が課題実施後にそれぞれ認められた。確認されたβ、γ帯域の脳活動は、体性感覚関連情報処理に関連することが先行研究により報告されている。よって、本結果は、感覚イメージ課題遂行により体性感覚関連領域の活動が惹起され、20分間の課題継続により体性感覚関連脳領域間での脳機能結合に何らかの影響を与えたものと考察した。本結果は、本研究が目的としていた単回訓練による脳機能結合変化の検出に繋がるものと考えている。当初予定していた通り、研究で使用する課題および解析方法の検討は順調に進んでいる。また1つの課題についてではあるが、単回の訓練による脳機能結合の変化を脳磁計を用いて検出することができ、本研究の目的を一部達成することに繋がった。また、今回用いた課題以外にも、運動感覚の複合感覚となる固有感覚に注目し、新たな課題を作成しつつある。さらに、脳機能結合の解析手法としてグラフ理論を用いた解析手法も新たに実施できるようになった。これにより、全脳でのネットワークを解析することが可能となった。今後は、当初の予定通り、固有感覚に焦点を当てたイメージ課題を用いて単回の課題による脳機能結合の変化の検出を行う。解析は、関連脳領域間での脳機能結合の検討に加え、グラフ解析を用いた全脳を対象としたネットワーク解析を行い、多面的に脳機能変化の検出を行う。得られた研究成果は、関連する関連雑誌へ投稿していく。H30年度は、脳活動変化を惹起する課題内容の検討を行った。これまでの先行研究を参考に、体性感覚想起課題を2条件作成し、どの条件が実際の感覚情報処理に関連する脳領域を賦活するか、コントロール条件および安静時と比較することで検討した。健常成人13名(21.5歳、男4名・女9名)を対象に体性感覚想起課題実施時の脳活動の記録を脳磁計(MEG)を用いて行った。課題条件は以下の手順で作成した。右手首がブラシで擦られている動画を作成し、動画を見ながら自身の手首がブラシで擦られた感覚をイメージする(動画・イメージ条件)、動画のみ見る(動画条件)課題とした。また、動画条件に使用する動画の構成要素は同等(人の手、ブラシ)にするが、ブラシは人の手首は擦っていない動画を作成し、この動画を見る条件をコントロール条件とした。各条件を20分実施している間の脳活動を連続データとして記録した。条件ごとに波形処理を行い、左右1次、2次体性感覚野を関心領域(ROI)として、各ROI間のコヒーレンス値をα、lowβ、highβ、lowγ、highγごとに算出し、条件間での差異を検討した。結果、コントロール条件に比べて、動画・イメージ条件では左1次ー左2次体性感覚野間のコヒーレンス値が低下することを見出した。この低下はβ帯域で認めた。以上の結果から、動画視認とイメージを同時に行う体性感覚想起課題は、体性感覚野間の機能結合に影響を与えることが明らかになった。これにより、本研究で用いる課題を特定することにつながり、課題実施前後での体性感覚野間の脳機能結合の変化の検出の検討が可能となった。当初予定していた通り、初年度に本研究で使用する課題の検討を進めることができたため、順調に進展していると考える。また、今回は触覚刺激に関連する課題を作成したが、同様の手順で固有感覚に関連する課題も作成しつつある。今後、本研究の目的を満たす課題であるかの検証は必要であるものの、今後の検討に用いる課題については、いくつかの選択肢を持って研究を進めて行ける状態である。これにより、当初懸案事項となっていた、適切な課題を見つけられるかについて、その問題解決に繋がっていると考えている。

左SIー右SII間ではβ帯域PLVが有意に増加し(p < 0.05)、右SIIー左SII間ではγ帯域PLVの減少(p < 0.05)が課題実施後にそれぞれ認められた。確認されたβ、γ帯域の脳活動は、体性感覚関連情報処理に関連することが先行研究により報告されている。よって、本結果は、感覚イメージ課題遂行により体性感覚関連領域の活動が惹起され、20分間の課題継続により体性感覚関連脳領域間での脳機能結合に何らかの影響を与えたものと考察した。本結果は、本研究が目的としていた単回訓練による脳機能結合変化の検出に繋がるものと考えている。当初予定していた通り、研究で使用する課題および解析方法の検討は順調に進んでいる。また1つの課題についてではあるが、単回の訓練による脳機能結合の変化を脳磁計を用いて検出することができ、本研究の目的を一部達成することに繋がった。また、今回用いた課題以外にも、運動感覚の複合感覚となる固有感覚に注目し、新たな課題を作成しつつある。さらに、脳機能結合の解析手法としてグラフ理論を用いた解析手法も新たに実施できるようになった。これにより、全脳でのネットワークを解析することが可能となった。今後は、当初の予定通り課題実施前後での感覚情報処理関連脳領域での脳機能結合について、その変化を捉える実験に移行する。H30年度検討した課題を用いて、課題実施による関連脳領域間での脳機能結合の影響(オフライン効果)を検討する。オフライン効果が特定できた場合は、その経時的変化が次の検討事項となる。今後は、当初の予定通り、固有感覚に焦点を当てたイメージ課題を用いて単回の課題による脳機能結合の変化の検出を行う。解析は、関連脳領域間での脳機能結合の検討に加え、グラフ解析を用いた全脳を対象としたネットワーク解析を行い、多面的に脳機能変化の検出を行う。得られた研究成果は、関連する関連雑誌へ投稿していく。今年度実施した実験の段階では、安価な機器の組み合わせにより刺激呈示が行えたため差額が生じた。差額が生じた助成金はデータ解析に要する機器の購入に充当する。併せて、計画している実験を順次進め、データ解析と学術論文への投稿、学会での成果報告を実施していく。実験機器使用料および研究成果発表に関する旅費等で差額が生じた。しかし、差額は小さなものであり、研究遂行は概ね計画通り順調に進んでいる。次年度は、引き続き、実験実施にかかる使用料、謝金等と成果発表のための論文投稿関連に予算を使用していく。
PCNAホモ3量体のマルチ翻訳後修飾で制御されるDNA損傷トレランス機構の研究

DNA損傷はDNA複製や転写などのDNA代謝反応の妨げとなる。DNA損傷トレランスはDNA損傷による複製阻害を回避する機構の総称で、DNA複製に必須の因子である、PCNA164番目のリジン(K164)の翻訳後修飾により複数のサブ経路が制御されている。ヒト細胞ではモノユビキチン化PCNAが損傷乗り越え複製(TLS)を制御することが知られているが、その他の翻訳後修飾がどのようなDNA損傷トレランスを制御するかはわかっていない。本研究計画ではヒト細胞において、ホモ3量体で機能するPCNAの3つのK164が全て翻訳後修飾されること(マルチ翻訳後修飾)により制御されるDNA損傷トレランス機構を明らかにすることを目的とし、解析を行っている。紫外線損傷に対しては、モノユビキチン化で制御されるTLSの寄与が大きく、PCNAのマルチ翻訳後修飾の要求性は高くない。そのため、本研究計画ではPCNAのマルチ翻訳後修飾を抑制した細胞株の解析から見出した、PCNAのマルチ翻訳後修飾の要求性が高いDNA損傷剤を用いて解析を進めている。本年度はこのPCNAのマルチ翻訳後修飾の要求性が高いDNA損傷剤を細胞に曝露した場合、ヒト細胞において、どのような種類のPCNAの翻訳後修飾が誘導されるかを解析した。また、このDNA損傷剤に対し、ノックダウンすることで細胞感受性が増加する因子の探索を行い、複数の候補因子を得た。これらの候補因子の発現抑制細胞を用いて、マルチ翻訳後修飾PCNAの要求性が高いDNA損傷剤に対する細胞感受性の検討、DNA複製への影響、PCNAの翻訳後修飾との関連などの解析を進めた。PCNAのマルチ翻訳後修飾の要求性が高いDNA損傷剤に対してノックダウンすることで細胞感受性が増加する因子の探索を行い、複数の候補因子が得られるなど、おおむね順調に進んでいる。そのうちの1つの因子についてはノックアウト細胞の作成を試みたが、細胞増殖に必要な因子であったため、作成できなかった。しかし、siRNAを用いた感受性試験ではノックダウンして、PCNAのマルチ翻訳後修飾の要求性が高いDNA損傷剤に対して高感受性を示すことが確認できたため、この経路に関わる因子が得られたと考えている。その他に得られた因子に関しても発現抑制細胞の解析に着手しており、おおむね順調に進行していると考えている。PCNAのマルチ翻訳後修飾の要求性が高いDNA損傷剤に対するDNA損傷応答経路に関与する可能性のある複数の因子を得た。これらの因子がマルチ翻訳後修飾を受けたPCNAが制御するDNA損傷トレランス経路に関与するかどうか検討し、その分子メカニズムを明らかにするため、解析を進めていく。また候補因子の1つに関してはすでにノックアウト細胞の作成を試みたが、細胞増殖に重要な因子であると考えられ、作出が困難であった。そのため、さらに複数のsiRNAを用いて実験を行う必要がある。また、siRNAに抵抗性のある発現コンストラクトを用意し、アドバックの実験を行う。他の候補因子に関しても、順次ノックアウト細胞の作出、発現抑制細胞を用いた実験を進めていく。

また候補因子の1つに関してはすでにノックアウト細胞の作成を試みたが、細胞増殖に重要な因子であると考えられ、作出が困難であった。そのため、さらに複数のsiRNAを用いて実験を行う必要がある。また、siRNAに抵抗性のある発現コンストラクトを用意し、アドバックの実験を行う。他の候補因子に関しても、順次ノックアウト細胞の作出、発現抑制細胞を用いた実験を進めていく。スクリーニングにより、PCNAのマルチ翻訳後修飾が制御するDNA損傷トレランス経路に関与する可能性のある因子を得たが、その候補因子のうちの1つは、ノックアウト細胞の作成が困難な遺伝子であった。そのため、複数のsiRNAを用いたノックダウン実験を中心に行う必要があるが、本年度はノックアウト細胞の作成を試みたため、次年度に複数のsiRNAを購入することになり、次年度使用額が生じた。また、ノックアウト細胞作出の試みにより、他の候補因子のノックダウン実験が次年度になり、それらに対する複数のsiRNA購入の費用が次年度になった。
好中球細胞外トラップ形成への酸化変性リポタンパク質の寄与と血管炎症誘導機構の解析

循環器系疾患の危険因子である酸化LDLの生理的役割について、白血球系細胞への作用については不明な点が多い。好中球細胞外トラップ(NETs)は、周辺の細胞や組織に障害を与えて様々な疾患の形成に寄与することが知られ、動脈硬化にも関わることが示唆されている。本研究は好中球のNETs形成に対する酸化LDLの働きと血管細胞に及ぼす影響について解析し、動脈硬化病巣形成の新たなメカニズムの解明を目指す。
鳥類の雌雄判別におけるｔｅｔｒａｃｈｒｏｍａｃｙの有用性に関する研究

モモイロペリカンとハイイロペリカンの胸部、キングペンギンとコウテイペンギンの耳部と頚部・上胸部に他の部位と比較して紫外線を吸収する紫外線低反射羽毛領域が種を超えて存在することが紫外線カメラ撮影と分光測光で明らかとなった。この領域はロペリカン両種では黄色の、ペンギン両種では橙色の羽毛領域とほぼ一致していた。モモイロペリカンでは、この紫外線低反射領域は、成長に伴って現れることが推定された。この「紫外線模様」は性成熟もしくは繁殖可能性を示すサインとして機能している可能性があるが、雌雄判別への関与は少なくともこの4種の鳥類ではないと結論された。一方、カラスでは判別に関わっている可能性がある。平成24年度は、平成23年度に得られた画像と解析結果をもとに反射プローブ付き分光光度計でカラスの各体部の紫外から可視領域についての反射率測定とそのスペクトラム解析を行った。全反射板でのスペクトラムをリファランスに、それに対する頭部・雨覆・初列風切羽・次列風切羽・尾羽背側・尾羽腹側・背中・咽喉・胸部における反射率を300 nmから800 nmまで1 nm間隔で測定し反射率スペクトラムを得た。測定対象は、北海道大学付属植物園に保存されているハシボソガラス(雄3標本、雌5標本あ)とハシブトガラス(雄8標本、雌6標本)である。以下の結果は上記の平均値での解析結果である。スペクトラム解析の結果、ハシボソカラス・ハシブトカラスの雌雄とも記録したほぼ全波長領域において頭部での反射が弱く、逆に尾羽腹部の反射が強いという結果が得られた。また、風切羽の最大反射波長はおよそ400 nmであり、紫外から紫・青に相当する波長の反射が大きいことがわかった。続いて、ハシボソガラスとハシブトガラス間に種差が認められるか否かについて解析した。その結果、尾羽腹部の反射について、ハシボソガラスの方がハシブトガラスより大で、また背中と雨覆の400 nm付近の反射率はハシブトガラスが大であった。さらに、各種における雌雄差について解析したところ、ハシブトガラスの初列風切羽の反射率が雌で雄より大という結果が得られた。今後この結果のスペクトラム解析を詳細に続ける。ハシボソガラスとハシブトガラスについて彩度と明度の部位差、性差、種差を検討した。【部位差】300-800nmの明度は、頭頂で小、尾羽腹側で大だったが、300-400nmでも同様だった。【性差】ハシブト雄では、雌より300-800nmの明度が初列風切羽と咽頭、胸部で小く、300-400nmの彩度は雨覆で大だった。ハシボソでは性差は認められなかった。【種差】ハスブト雄はハシボソ雄より300-400nmの彩度が雨覆で大、300-800nmの明度も雨覆で大だった一方、初列風切羽と尾羽腹側で小だった。ハシブト雌はハシボソ雌より300-400nmの彩度が次列風切羽で大、300-800nmの明度が背部、咽頭、胸部で大だった。得られた明度から、晴天自然光下での輝度を算出し比較した。【部位差】頭頂で小、初列風切羽で大だった。【性差】ハシブト雄は雌より初列風切羽、咽頭、胸部で小だった。【種差】ハシブト雄はハシボソ雄より初列風切羽で小だった。一方、ハシブト雌はハシボソ雌より咽頭と胸部で大だった。雌雄をまとめた場合、ハシブトはハシボソより雨覆、背部で大、初列風切羽で小だった。以上から、四色視動物は、三色視およびほ乳類の多くの二色視動物に比べて、色鮮やかに世界を認識しており、その優れた色覚で、私たちには見分けにくい部位差、性差、種差を紫外線も情報源に加えて識別していると推察された。文鳥については現在のところ注目すべき差は認められていない。新たな試みとして、自然光下で飼育されているモモイロペリカンとコウテイペンギンを紫外線カメラで解析した結果、モモイロペリカンの成熟個体で、雌雄問わず頚部の下部に紫外線低反射部位が認められた。この紫外線「模様」は未成熟個体では認められておらず、成熟に伴って現れるサインであるのかもしれない。同様の模様がコウテイペンギンの頚胸部にも認められた。平成23年度は、紫外線撮影の条件設定を目標にした。