hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Ras-Raf-ERK/MAPK経路抑制による炎症・がん制御の分子機構

すなわち、正常組織ではspred-2は強く発現しているものの、上皮内癌および浸潤癌ではその発現は消失する。逆に、ERKの発現およびMIb-1発現は上昇する。従来より、発がんにERK-MAPKが関与することが示されているが、我々のデータは、Spred-2による内因性抑制機構の解除が癌化および癌の浸潤に関与することを示唆する。5)肺がん細胞A549をTGFβで刺激すると、上皮細胞の形態は紡錘状に変化し、上皮間結合が消失する。Spred-2 siRNAを導入すると、この変化は軽減し、EMTは軽減した。Spred-2が癌転移に関わる可能性があり、現在さらに解析中である。本研究課題では、Ras-Raf-ERK/MAPKとその内因性抑制因子Spred-2に焦点をあて各種動物モデルを用いて、ERK経路抑制による炎症とがんの制御機構を明らかにした。検討結果から、Spred-2は種々のモデルで炎症制御に中心的な役割を担うことが明らかとなり、抗炎症の新規ターゲットになると考えられた。また、ヒトがん組織に発現するSpred-2は、細胞のがん化とがん進展に密接に関係する事が示唆された。さらに、炎症反応を制御するSpred-2は、がん細胞及び間質細胞の共存する微小炎症環境で、がんの増殖・進展に関わる可能性を見いだした。炎症モデルの解析は順調に進み、学会発表や論文投稿を行っている。現在、他の炎症モデルにも着手しており、申請時以上の成果が得られるものと期待できる。一方、ヒトがん組織を使っての研究についても解析を進めているが、市販の抗体に有用なものがなく研究室で作成を行っている。あわせて、in situ hybridizationによる解析を開始しており、次年度に成果を出せるよう、研究を進めている。27年度が最終年度であるため、記入しない。実験病理学成果をもとに、さらに詳細な解析を加え、論文発表につなげる。炎症モデルの解析に比べ、ヒトがん組織での検討がやや遅れており、次年度は、ヒトがん組織におけるERK/Spred-2の役割に注力し、病態基盤を明らかにする。当初計画した炎症モデル(4つ)の解析は順調に進捗しており、これまでその成果を学会発表してきた。現在,うち3つについては最終段階に入っており、論文投稿に向け進行中である。より詳細な解析のためのSpred-2-floxマウス作成も完了し、現在、交配を進めてマウスの確保の段階に入っている。研究の展開から、当初計画に入れていなかったSpred-2過剰発現マウスの作成にも着手し、現在、F1作成の段階に来ている。また、次年度に繋がる、ヒトがん組織での検討も進めており、in vitroの実験にむけ、Spred-2強発現のStableな癌細胞株作成も行っている。昨年度の研究成果をもとに、さらに詳細な病態解析を行い、論文発表へと繋げる。病態解析を行う一方、Spred-2をターゲットにした治療戦略にむけ、当該遺伝子をadenovirusに組み込み、in vivoで長期発現できる系を作成したいと考えている。また、本年度研究計画のメインテーマの1つである、ヒトがん組織でのSpred-
人（主体）と街（環境）との相互作用に誘発される感性価値の生態学的視点からの解明

人の内的モデルである街のイメージをテキストの共起分析から明らかにし,それを形成するために為される視行動を,静止空間座標系での空間分布および時間分布として明らかにした1年目の研究成果を受け,2年目の研究では,人の内的モデルと環境からの情報との相互作用により視行動がどのように創発的に形成されるかという問題を扱った.まず,内的モデルである街のイメージについてはグラフ理論の中心性という概念を用い,街に長年住み続けている高齢者と,この2,3年の内にやって来た若者との比較を行い,イメージ構造の違いと,それをもたらした街との関わり方の違いを示した.また,人の内的モデルと環境情報との相互作用により形成される視行動として,視線が環境のどのような要素に誘われて移動し,結果的に人がそれを見るのかということを実験的に調べた.その結果,人は,建物や像や掲示物などの観光対象だけではなく,空間の広がりの変化にも同じくらい多く視線を誘われていることと,その規則性について明らかにした.そして,日本的な活気のある商店街を日本人居住者,日本人来訪者,および外国人来訪者に歩行させ,そのときのそれぞれの視対象とその遷移を調べた.その結果,日本人居住者は視線遷移において特に中心となる視対象を持たないが,日本人来訪者は文字情報を中心に視線遷移が展開し,外国人来訪者は店頭物とその他ものを交互に見ることにより視線遷移が展開することが分かった.さらに,日本的な風景の環境で,日本人と外国人とに歩行させる実験を行い,両者の視行動の3次元空間分布およびその形状を調べた.その結果,日本人は視線をあまり動かさずに遠方に視線を集中させる遠方凝視型視行動を,外国人は視線を周辺によく動かし下方にもよく目を向けて近距離の対象をよく見る近傍探索型視行動を,それぞれ行っていることを明らかにした.今年度の目標は,人(主体)と街(環境)との相互作用を,実験データに基づき明らかにすることであった.実験により計測できるもので,この相互作用を最も的確に示すものは視線であるので,「人の内的モデルと環境からの情報とにより創発的に視線は誘導される」という考えに基づき,視行動の様々な観点からの解析を行った.その結果,その人の街との関わり方とイメージとの関係,視線を誘う環境要因,視線遷移で展開の要となる対象,および遠方凝視型と近傍探索型の視行動について客観的,定量的に明らかにすることができた.以上の成果は,2年目までに目指した内容を包含しており,このことから本研究は順調に進展しているものと判断できる.最終年度である3年目の研究目標は,1年目と2年目の成果を踏まえ,人(主体)に対し,創発的に感性価値を発見させる街(環境)の構造を明らかにすることである.これまで1,2年目の実験では,人と環境との内で,人の方の属性を,たとえば居住者と来訪者,日本人と外国人のように変化させて同じ環境に対して相互作用を観察したのに対して,3年目に行う実験では,前者の人の方は一定にして,後者の環境の方に多様性を持たせて,相互作用を観察する.そして,同じ人が,どのような環境要因の違いにより,感性価値を発見するのか,またはしないのかを,実験データから明らかにする.ここで言う環境要因とは,人に対して創発的にある行為を取らせる環境情報,すなわち一種のアフォーダンスである.そしてこれには,静的なものと動的なものとがあることが,1,2年目の研究成果から分かっている.この環境情報が,人にどのように知覚,認知され,その結果創発的にどのような行為に結び付くかという因果関係を,データに基づき明らかにする.一方,この実験で難しさが予想されるのは,感性価値をどのように量として計測するかということである.感性価値には,意識されるものもあるが,無意識のうちに琴線に触れるものもある.また,瞬間的に心に響くものもあれば,次第に心に染みて行くものもある.このような感性価値を,実験における具体的な計測値として観察するための方法論を,現在調査,検討中である.1年目の研究では,人(主体)と街(環境)との相互作用の解析の基礎として,人の内的モデルとしての街のイメージと,それを形成するためになされる知覚としての視行動についてデータに基づき明らかにすること,およびそのための手法を確立することを目的とした.街のイメージの課題では,特に,何十年もその街に住み続けている長期居住者のイメージを,この街に来て2,3年の短期居住者のイメージとの比較の上で明らかにすることを目的とした.そのための実験では,双方の人々がその街の観光地を散策し,その過程で興味を持った対象の写真を撮影した.そしてその後,なぜそれらに興味を持ったのかを文章で記載した.この実験により得られた文章データを形態素解析し,それぞれの興味の説明に現れる単語の出現頻度と共起頻度について計測した.その結果に基づき共起グラフを作成し,さらにそのグラフから密な部分を「島」として抽出した.それぞれの島の中心的な単語は,媒介中心性等の尺度により評価した.その結果,長期居住者も短期居住者もイメージ全体は2つのイメージで形成されており,それらは目の前にある風景に関する視覚的なイメージと,その土地を特徴づけるものやことに関する知識的なイメージである事が分かった.一方,長期居住者のイメージは短期居住者のそれと比較して,上記の視覚的イメージにおいても知識的イメージにおいても,現在目の前にあるものやことに加えて,同じ場所の異なる季節,そのものにまつわる歴史やエピソードなど,関連する風景や知識が豊かに絡み合っていることも明らかになった.

一方,視行動の課題では,視線計測装置を用いて頭部固定座標系において計測される視線方向を消失点を風景の原点とした静止座標系に変換する方式を考案した.そしてこの静止座標系で視方向の空間分布と注視時間の分布との関係を解析することにより,視行動を定量的に扱う方法論を確立した.1年目の目的はつぎのことであった.つまり,人(主体)と街(環境)との相互作用の解析の基礎として,人の内的モデルとしての街のイメージと,それを形成するためになされる知覚としての視行動についてデータに基づき明らかにすること,およびそのための手法を確立することである.これらの目標について,計画通りに研究を進めることが出来た.人の内的モデルである街のイメージをテキストの共起分析から明らかにし,それを形成するために為される視行動を,静止空間座標系での空間分布および時間分布として明らかにした1年目の研究成果を受け,2年目の研究では,人の内的モデルと環境からの情報との相互作用により視行動がどのように創発的に形成されるかという問題を扱った.まず,内的モデルである街のイメージについてはグラフ理論の中心性という概念を用い,街に長年住み続けている高齢者と,この2,3年の内にやって来た若者との比較を行い,イメージ構造の違いと,それをもたらした街との関わり方の違いを示した.また,人の内的モデルと環境情報との相互作用により形成される視行動として,視線が環境のどのような要素に誘われて移動し,結果的に人がそれを見るのかということを実験的に調べた.その結果,人は,建物や像や掲示物などの観光対象だけではなく,空間の広がりの変化にも同じくらい多く視線を誘われていることと,その規則性について明らかにした.そして,日本的な活気のある商店街を日本人居住者,日本人来訪者,および外国人来訪者に歩行させ,そのときのそれぞれの視対象とその遷移を調べた.その結果,日本人居住者は視線遷移において特に中心となる視対象を持たないが,日本人来訪者は文字情報を中心に視線遷移が展開し,外国人来訪者は店頭物とその他ものを交互に見ることにより視線遷移が展開することが分かった.さらに,日本的な風景の環境で,日本人と外国人とに歩行させる実験を行い,両者の視行動の3次元空間分布およびその形状を調べた.その結果,日本人は視線をあまり動かさずに遠方に視線を集中させる遠方凝視型視行動を,外国人は視線を周辺によく動かし下方にもよく目を向けて近距離の対象をよく見る近傍探索型視行動を,それぞれ行っていることを明らかにした.今年度の目標は,人(主体)と街(環境)との相互作用を,実験データに基づき明らかにすることであった.実験により計測できるもので,この相互作用を最も的確に示すものは視線であるので,「人の内的モデルと環境からの情報とにより創発的に視線は誘導される」という考えに基づき,視行動の様々な観点からの解析を行った.その結果,その人の街との関わり方とイメージとの関係,視線を誘う環境要因,視線遷移で展開の要となる対象,および遠方凝視型と近傍探索型の視行動について客観的,定量的に明らかにすることができた.以上の成果は,2年目までに目指した内容を包含しており,このことから本研究は順調に進展しているものと判断できる.2年目には,「街の魅力(感性価値)がどのようにどのように発見されたのか」を解明するために,興味を持った対象にどのように視線が向かったか,その興味対象を見る時に対比させてよく見ていたものは何か,その興味対象を発見する直前にしていた行動は何か,そしてその発見がその後の行動に与えた影響は何かを明らかにする.
翻訳後修飾と低分子リガンドによる細胞内蛋白質分解の調節機構

さまざまな細胞機能の発現と制御に蛋白分解の過程が不可欠であることが相次いで証明され、細胞内外での選択的な蛋白質分解の機構は極めて活発に研究されている。翻訳後修飾が蛋白質の寿命を決定している要素の一つであるという概念は従来よりあるが、実験事実は余り報告されておらず、固有のアミノ酸配列に分解のシグナルを求めようとする方向の研究などが主流となっている。本研究では細胞質タンパクの遊離システイン残基に生理的なチオール化合物であるグルタチオンを結合させると、プロテアーゼ感受性が高まることを確立した。細胞質蛋白には酵素活性などに関与しない機能不明のSH基をもつ蛋白質が多く見られることはこの機構が普遍性をもつことを示唆している。また、上皮細胞の脂肪酸結合タンパクと硬骨魚類の脂肪酸結合タンパクの構造解析によりこれらが還元的な細胞質に存在するにもかかわらず、ジスルフィド結合をもつことを蛋白質化学的に明らかにするとともに、計算機による立体構造モデリングでシステイン残基間の距離がジスルフィド結合可能な範囲にあること示した。これらの結果は、チオール・ジスルフィド交換反応による蛋白質安定性の調節機構の存在を示唆している。今後、このジスルフィド形成によるプロテアーゼ感受性の顕著な増加の分子機構を明らかにしたい。一方、肝細胞から調製したサイトゾルを保温するとイソアスパラギン酸をもつ分子種が短時間に生じることを確認した。これは主鎖に明確な構造変化をもたらすが、予想通り、タンパク質分解酵素に対する感受性の増加が見られた。このイソアスパラギン酸生成の速度は周囲のアミノ酸配列に影響されるため、これもタンパク質の半減期決定要因の一つと考えられる。アミロイドーシスの多くは原因タンパク質の限定蛋白質分解による構造変化がアミロイド原性をもたらすとされている。この基質である原因タンパクの一つの免疫グロブリンk-鎖の構造解析をおこない、配列の比較結果をモデリングによる立体構造上にマッピングすることにより、特定の位置で限定タンパク質分解が起こる機構を考察した。蛋白質分解の制御機構のもっとも大きな部分はプロテアーゼインヒビターによる調節である。本研究では担子菌の新規のプロテアーゼインヒビターの構造お機能の解析から、特にこのタンパク質がインヒビターとして活性なコンフォメーションと不活性なコンフォメーションをとることが明らかになり、インヒビター活性の調節によるプロテアーゼ活性の制御という新しい調節機構の存在を示唆する興味深い結果を得た。細胞内の蛋白質は生合成されてから様々な半減期で代謝回転しており、その蛋白質分解の調節・制御機構は、現在最も精力的に研究されている分野の一つと言える。プロテアーゼ活性の調節機構の他、基質となる側の蛋白質についても、被分解性を決定するいろいろなファクタが提案されている。我々はラット肝脂肪酸結合蛋白システイン残基(Cys-69)にシステインがSS結合している分子種を新たに見いだし、これがカテプシンB,Dなどのプロテアーゼにより容易に分解されることを報告した。細胞質は還元的な雰囲気にあり蛋白質中のシステイン残基は遊離のチオール基をもっているが、さまざまな酸化的なストレス下ではグルタチオンなどと混合ジスルフィドを形成することがしられている。

また、システイン残基は酵素の活性中心、金属の配位子などの重要な機能をもっているが、一方細胞質蛋白の中には機能の全くあきらかでないシステイン残基がしばしば見られる。先の肝脂肪酸結合蛋白質は哺乳類、鳥類、両生類、魚類の間で高い相同性をもっており、いわゆる肝型の脂肪酸結合蛋白サブファミリを形成しているが、それぞれ分子内に1モル存在するシステイン残基の一次構造上の位置は異なっており相同ではない。われわれは、この一見、機能を持たない様にみえるシステイン残基が、蛋白質の被分解性を決定しているという作業仮説のもとに研究を進め、今回、両生類の肝脂肪酸結合蛋白のシステイン残基(Cys-91)がグルタチオンとジスルフィド結合を形成したものが、やはりキモトリプシンなどにより急速に消化されることを見いだした。また、ラット肝脂肪酸結合蛋白のCys-69にシステインより生理的なチオールであるグルタチオンが結合すると同様に被分解性が高まることを確認した。現在さらに異なるチオール基をもつ蛋白について検討している。タンパク質の代謝回転速度ないしは寿命を決めている要素について、タンパク質分解酵素系の研究が行われているが、本研究では基質となるタンパク質側の被分解性を決めている要素について、翻訳後修飾を中心に検討することを目的とした。数倍の日内変動が知られているラット肝脂肪酸結合タンパクに、これまでの研究でシステイン残基の修飾、セリン残基のリン酸化、イソアスパラギン酸結合の生成などの修飾反応を見いだしているので、これらとタンパク質分解の関連を検討した。またタンパク質分解を調節するもう一つの因子である、プロテアーゼインヒビターとその阻害活性についても合わせて研究をおこなった。通常システイン残基はその高い反応性から酵素の触媒部位に細胞質タンパクには機能不明なシステイン残基をもつものが多い。ラット、両生類、硬骨魚類の肝臓およびラット上皮の脂肪酸結合タンパクにはチオール基が存在するが、一次構造上の位置が異なる。これらにジアミドを用いてグルタチオンを結合させ、タンパク質分解酵素にたいする感受性の増加を認めた。プロテインキナーゼAの触媒サブユニットによるセリン124のリン酸化とイソアスパラギン酸生成反応では十分量の修飾タンパクが得られずさらに条件の検討を行っている。プロテアーゼインヒビターでは担子菌類からセリン酵素の阻害タンパクを見いだし、プロ酵素との相同性を認めた。また活性型と不活性型の二つのコンフォメーションを取るという新しい調節機構を示唆する結果を得た。ラット肝脂肪酸結合蛋白の翻訳後修飾として見いだした(1)isoAsp-105の生成、(2)システインとの混合ジスルフィド形成について、これらの修飾を受けた蛋白質の被分解性、特に、細胞内プロテアーゼに対する感受性の変化の蛋白質化学的解析と、蛋白質の本来の生物活性とに及ぼす影響とを中心に研究を進めた。
日本型教育「創作ダンス」の海外輸出（EDU-Port）の展開モデル

本研究は、研究代表者が「平成26年度文化庁新進芸術家海外研修制度」で調査したルーマニアのダンス教育の実態(全ての子供に「ダンス」の学びが保障されていない)が研究動機の発端となっている。研究着手のきっかけは、2016年の「倉敷宣言」と同じく、2016年にスタートした「日本型教育の海外展開事業」(EDU-Portニッポン)である。この事業を活用すれば、日本型教育の「創作ダンス」で「誰一人取り残さない世界」(SDGs)に貢献できるのではないか、と考えた。研究遂行のために、NPO法人MCDCが採択・実施したルーマニアの取組を展開モデルに、他の国にも「創作ダンス」を輸出し、展開モデルの汎用性を実証する。
石炭の総合的利用を目指した複合的変換プロセスの開発

本研究は、石炭の高度利用技術の開発によって石炭利用効率を大幅に向上するとともに、クリ-ンな石炭転換プロセスを開発して、炭酸ガス問題を始めとする環境問題解決に大きく貢献することを目的にしている。具体的には、(1)非常にマイルドな条件下で液収率を大幅に向上し得る熱分解法の開発、(2)生成物の組成制御を可能とする新しい超臨界・熱分解抽出法の開発、(3)各ステップを最適化した高効率多段階液化プロセスの開発、(4)高温ガス化プロセスの最適条件選択の基盤確立、(5)石炭ガス化等で生成するガスを脱硫・精製するための高複合機能脱硫剤の開発に取り組んでいる。本年度得られた成果は以下の通りである。1、石炭構造の理解に基づき、石炭を溶剤で膨潤する際に触媒を担持する方法を提案し、本法が高圧水素中での熱分解ならびにテトラリン膨潤炭の初期熱分解反応を大きく促進することを明らかにした。2.CoMo/Al_2O_3触媒を用いた石炭の粉・粒流動層熱分解により、水素雰囲気、500°Cの熱分解条件下で、7.2wt%のBTX、ナフタレン収率を得た。3.超臨界流体による石炭抽出結果を速度論的に解析して石炭熱分解の主反応の速度を評価した。この結果に加えて超臨界流体の溶解力を考慮すると、既往の超臨界流体抽出の結果を統一的に説明できた。4.溶剤の水素移動液化/硫化鉄触媒水素化反応からなる二段液化を提案し、各段の反応条件の最適化により、溶剤/石炭比が1においてオイル+アスファルテン収率81%を達成できた。5.最高1500°Cの高温域で5種類の石炭をガス化した。高温でも炭種によるガス化反応速度の差が認められ、その序列は炭化度、表面積、結晶不完全性と相関された。6.鉄鉱石ならびに製鉄高炉ダストにバインダ-を添加し、脱硫剤の機械的強度の向上と活性の向上・均等化を試み、SiO_2をアルコキシドとして添加して機械的強度の向上に成功した。
肝切除患者の肝予備能と血清7αヒドロキシコレステロール

(1)血清7αヒドロキシコレステロールの分析法の開発:血清中の7αヒドロキシコレステロール脂肪酸エステルをコレステロールエステラーゼにより加水分解し、コレステロールオキシダーゼにより7α-hydroxycholest-4-en-3-oneに定量的に変換することができた。しかしながら、高速液体クロマトグラフィーによる分析は、正常血清濃度が最小検出限界ぎりぎりであり、コレスチラミン負荷後の血清濃度の測定は可能であるが、負荷前の測定は定量性に乏しいことが判明した。(2)動物モデルにおけるコレスチラミン負荷試験の検討:予備実験として、コレスチラミンの投与量と投与期間を検討した。雌性ハムスター各群6匹を用い、0、0.5、1、2、4、10%コレスチラミンを28日間投与した。肝コレステロール7α水酸化酸素活性は1%以上で有意な増加を示したが、血清7αヒドロキシコレステロール濃度は有意な上昇を認めなかった。4%以上のコレスチラミンを投与した際には、体重減少が著明で死亡する動物があり、投与量としては2%が適当と考えられた。次いで2%コレスチラミンを0、1、3、7、14、21、28日間連続投与したところ、肝酸素活性と血清濃度との正の相関が3日目まで認められた。以上より2%の投与量・3日間の投与期間が適切と考えられた。この結果は英文論文としてLipids,34:817-823(1999)に掲載された。(3)肝切除術前後の胆汁酸合成予備能に関する臨床的検討:肝細胞癌、胆嚢癌、転移性肝癌などで肝切除術を施行する患者の術前・術後の血液検体を採取し、血清7αヒドロキシコレステロール濃度を経時的に測定したところ、胆汁酸合成能は術後7日目まで低下し、14日目には上昇し、21日目には正常値に回復する結果が得られた。この成果は英文論文として現在投稿中である。しかしながら、高速液体クロマトグラフィーによる分析は、血清濃度が最小検出限界ぎりぎりであり、現在実用性を検討中である。肝コレステロール7α水酸化酵素活性は1%以上で有意な増加を示したが、血清7αヒドロキシコレステロール濃度は有意な上昇を認めなかった。次いで2%コレスチラミンを0、1、3、7、14、21、28日間連続投与したところ、肝酵素活性と血清濃度との正の相関が3日目まで認められた。この結果は英文論文として現在投稿中である。(3)コレスチラミン負荷試験と肝切除術前後の胆汁酸合成予備能に関する臨床的検討:肝細胞癌、胆嚢癌、転移性肝癌などで区域切除以上の肝切除術を施行する患者の術前・術後の血液検体を採取し、血清7αヒドロキシコレステロール濃度を経時灯に測定しているが、疾患の多様性・黄痕の有無・減黄方法の相違などにより、現在のところ一定の結果が得られていない。

平成11年度にさらに症例を集積し検討する予定である。(1)血清7αヒドロキシコレステロールの分析法の開発:血清中の7αヒドロキシコレステロール脂肪酸エステルをコレステロールエステラーゼにより加水分解し、コレステロールオキシダーゼにより7α-hydroxycholest-4-en-3-oneに定量的に変換することができた。しかしながら、高速液体クロマトグラフィーによる分析は、正常血清濃度が最小検出限界ぎりぎりであり、コレスチラミン負荷後の血清濃度の測定は可能であるが、負荷前の測定は定量性に乏しいことが判明した。(2)動物モデルにおけるコレスチラミン負荷試験の検討:予備実験として、コレスチラミンの投与量と投与期間を検討した。雌性ハムスター各群6匹を用い、0、0.5、1、2、4、10%コレスチラミンを28日間投与した。肝コレステロール7α水酸化酵素活性は1%以上で有意な増加を示したが、血清7αヒドロキシコレステロール濃度は有意な上昇を認めなかった。4%以上のコレスチラミンを投与した際には、体重減少が著明で死亡する動物があり、投与量としては2%が適当と考えられた。次いで2%コレスチラミンを0、1、3、7、14、21、28日間連続投与したところ、肝酵素活性と血清濃度との正の相関が3日目まで認められた。以上より2%の投与量・3日間の投与期間が適切と考えられた。この結果は英文論文としてLipids,34:817-823(1999)に掲載された。(3)肝切除術前後の胆汁酸合成予備能に関する臨床的検討:肝細胞癌、胆嚢癌、転移性肝癌などで肝切除術を施行する患者の術前・術後の血液検体を採取し、血清7αヒドロキシコレステロール濃度を経時的に測定したところ、胆汁酸合成能は術後7日目まで低下し、14日目には上昇し、21日目には正常値に回復する結果が得られた。この成果は英文論文として現在投稿中である。
銀河系ハローの星の軌道離心率分布を用いた、銀河系形成史へのアプローチ

宇宙の始まりであるビッグバン以降、宇宙における鉄の量は単調に増え続けている。恒星は宇宙空間のガスから形成されるため、宇宙初期に生まれた恒星は誕生時の鉄の濃度が低く、最近生まれた恒星は誕生時の鉄の濃度が高い傾向がある。これまで、恒星表面の鉄の濃度[Fe/H]は誕生時の「先天的」な値から変化しないものと考えられており、恒星の年齢を測る指標として長らく利用されてきた。一方、この通説に反し、鉄の量が少ない恒星の表面に鉄の多いガスが衝突・付着することで恒星表面の鉄の濃度が増加するという仮説も提唱されていた(金属降着仮説)。しかし、この仮説の観測的検証は30年以上棚上げされてきた。私は、我々の住む天の川銀河に含まれるG型・K型の主系列星約1万天体の軌道運動と表面の鉄の濃度を解析し、上述の仮説を検証した。その結果、天の川銀河のハローに属するG型主系列星の中には、仮説から予想される通り、表面の鉄の濃度が増加しているものが存在する可能性が高いことが判明した。G型主系列星は、太陽近傍で観測可能な恒星の中で、最も個数が多い恒星である。これまで、多数のG型主系列星の表面の鉄の濃度が測定され、天の川銀河の歴史が調べられてきた。しかし、こうした過去の研究はG型主系列星の表面の鉄の濃度が不変であるという通説の仮定に基づいている。今回の研究により、この仮定が必ずしも妥当ではないことが明らかとなり、天の川銀河の歴史描像に今後修正が必要となる可能性がある。また、今回の成果は、宇宙で最初に生まれた第一世代星の研究にも大きな影響を与える。第一世代星は、誕生時は表面に鉄を一切含まない星である。しかし、もし第一世代星が金属降着現象の影響を受け、表面に鉄が付着すると、その星は第一世代星でないかのように「変装」してしまう。第一世代星が未発見である事実は、金属降着現象によって説明される可能性がある。(抄録なし)私は銀河系形成の歴史を調べるため、銀河系形成初期の状態を色濃く反映したまま運動しているハロー星に着目し、その運動の統計的性質を解析した。現在入手可能なハロー星のサンプルの中で、無バイアスで均質なサンプルは太陽近傍に限られている。そこで我々はまず、ハロー星の分布関数を様々に与えたとき、太陽近傍でどのような軌道離心率の分布が得られるかを理論的に定式化し、この結果を銀河系に応用しすることで実際の観測結果と容易に比較できるような理論予想をたてた。さらに、Louis(1993)のモデルを拡張し、速度分散などの諸物理量が銀河中心からの距離の関数として解析的に表現できる自由度の高い銀河系ハローの分布関数モデルを考案した。この結果を応用し、太陽近傍のハロー星のエネルギー分布、軌道離心率分布を最もよく再現するパラメータを求めた。その結果、速度分散の異方性パラメータβが、銀河系中心から離れるにつれて増加するモデルを用いれば、銀河系ハローの運動状態をよく再現できることが判明した。これは、銀河系ハローの速度分布が、(1)銀河系の中心でほぼ等方である(2)銀河系の中心から離れるにつれ、離心率の大きな軌道を持つ星の割合が増えることに対応する。これは、銀河系の形成史を考える上で示唆的な結果である。銀河形成の現在のパラダイムでは、銀河は、より小さな矮小銀河どうしが階層的に合体していく中で形成されたと考えられている。こうした銀河形成過程をシミュレーションしたAbadi et al.(2006)などの研究においても、我々が得た上記の(1)銀河系ハローの星は、総じて年齢が古い。こうしたハロー星の運動は、銀河系形成初期から大きく変化していないと考えられており、その軌道を求めることで、銀河系形成時の力学状態が推定できる。一般に、個々のハロー星の軌道を求めるためには、位置と速度の6次元情報が必要である。ところが、遠方のハロー星については、「接線速度(2次元)」が十分な精度で観測されておらず、「位置(3次元)」「視線速度(1次元)」のみ観測データが得られている。そこで我々は、多数の遠方ハロー星についてこの4次元情報を集め、遠方ハロー星の軌道形状の分布を統計的に推定する手法を考案した。さらに我々は、水平分岐星と呼ばれる銀河系に広く分布する明るい星の観測データに対してこの手法を適用し、遠方のハロー星の軌道形状の分布を推定した。その結果、「遠方ハロー星のうち、金属量の少ない星は、丸い軌道のものが多い」「遠方ハロー星のうち、金属量の多い星は、細長い軌道(動径軌道)が多い」ことが判明した。ところが、過去の銀河系形成シミュレーションでは、「遠方ハローでは、金属量によらず細長い軌道が多い」と予言していた。私の結果は「金属量の多いハロー星については計算機シミュレーションは正しい予言を行っている」ことを示した。一方、私の結果は「金属量の少ないハロー星の由来は、これまでの計算機シミュレーションでは考慮されてこなかった物理過程が重要であった可能性」を示唆しており、今後の銀河系の形成理論に大きな影響を与えるものと考えられる。

これまで、恒星表面の鉄の濃度[Fe/H]は誕生時の「先天的」な値から変化しないものと考えられており、恒星の年齢を測る指標として長らく利用されてきた。一方、この通説に反し、鉄の量が少ない恒星の表面に鉄の多いガスが衝突・付着することで恒星表面の鉄の濃度が増加するという仮説も提唱されていた(金属降着仮説)。しかし、この仮説の観測的検証は30年以上棚上げされてきた。私は、我々の住む天の川銀河に含まれるG型・K型の主系列星約1万天体の軌道運動と表面の鉄の濃度を解析し、上述の仮説を検証した。その結果、天の川銀河のハローに属するG型主系列星の中には、仮説から予想される通り、表面の鉄の濃度が増加しているものが存在する可能性が高いことが判明した。G型主系列星は、太陽近傍で観測可能な恒星の中で、最も個数が多い恒星である。これまで、多数のG型主系列星の表面の鉄の濃度が測定され、天の川銀河の歴史が調べられてきた。しかし、こうした過去の研究はG型主系列星の表面の鉄の濃度が不変であるという通説の仮定に基づいている。今回の研究により、この仮定が必ずしも妥当ではないことが明らかとなり、天の川銀河の歴史描像に今後修正が必要となる可能性がある。また、今回の成果は、宇宙で最初に生まれた第一世代星の研究にも大きな影響を与える。第一世代星は、誕生時は表面に鉄を一切含まない星である。しかし、もし第一世代星が金属降着現象の影響を受け、表面に鉄が付着すると、その星は第一世代星でないかのように「変装」してしまう。第一世代星が未発見である事実は、金属降着現象によって説明される可能性がある。観測結果を説明するための理論的な定式化を行う仕事が完了し、2年度目は観測結果の解釈に集中して取り組むことが出来るため。遠方のハロー星の軌道状態を推定することに初めて成功し、3年目の研究へとつながったため。今後は大規模サーベイによって得られたデータをモデルを用いて解釈していく必要がある。今後は、近傍・遠方の星の軌道状態を、星の化学組成と関連づけて解釈する。(抄録なし)
高等植物ミトコンドリア内膜酵素の局在化におけるタンパク質のプロセシング

高等植物ミトコンドリア【H^+】輸送性アデノシントリホスファターゼの【F_1】部(【F_1】ATPase)のサブユニットの内、αサブユニットはミトコンドリア内で、また少なくともβ,δ,δ′サブユニットは細胞質で合成されることを明らかにした。エンドウでは、このαサブユニットのミトコンドリア遺伝子はそのクローニング実験から4種あることが示された。事実そのαサブユニットは等電点電氣泳動で4つのバンドにわかれた。また、サツマイモ【F_1】ATPaseのβ,δ,δ′サブユニットはinvitroタンパク質合成実験でそれぞれ2種以上いずれも成熟型よりも分子量が大きい前駆体として合成された。一方、この成熟型βサブユニットは、そのアミノ基未端側アミノ酸配列の解析から、2種以上存在することがわかった。これらの結果は、高等植物【F_1】ATPaseの各サブユニットは多形体で、その遺伝子は複数あることを示している。高等植物チトクロムオキシダーゼは5種のサブユニット(サブユニットI-【V】)からなると、今まで報告してきた。今回の実験で、サブユニット【V】は3種のサブユニット(サブユニット【V】a,【V】b,【V】c)の混合物であり、サブユニット【IV】は哺乳動物のサブユニット【III】に相当していることがわかった。また、in vitroタンパク質合成実験で、サブユニット【V】群のみが細胞質で合成されることがわかった。その際、サブユニット【V】群は成熟型と同じ分子量の形で合成され、ミトコンドリアへ移行する際プロセシングは受けないことが示唆された。なお、サツマイモ塊根ミトコンドリアに存在するチトクロムオキシダーゼの前駆体は、サブユニット【IV】,【V】a,【V】b,【V】cからなる会合体で、いわゆるポリプロティン前駆体ではないことがわかった。これらのサブユニットの会合力は極めて強く、通常の薬品処理では解離しないものと考えられた。
消臭抗菌抗アレルギー繊維の機能性評価と介護医療分野への応用

近年、衣服着用時にかゆみやあかみなどのアレルギー症状を訴える人が増えてきた。皮膚科医はアレルギー性皮膚炎患者に対して化学繊維ではなく綿の着用を推奨する。本研究は、接触する着衣と皮膚との関係に着目して、アレルギー症状を発症する原因を布帛の力学的特性、皮膚のpH、常在菌、汗を可能な外部皮膚刺激因子として相関を調べた。さらに、これらの外部刺激因子の軽減を目的として、消臭抗菌抗アレルギーポリエステルを調製し、汗臭に対する消臭効果、黄色ブドウ球菌に対する抗菌性およびアレルギー性皮膚炎患者の皮膚に与える影響などを調べた。これらの結果をまとめ、アレルギー性皮膚炎患者の着衣に必要な布帛の機能について検討した。高齢者施設や病院では、排泄物臭や体臭などの悪臭が問題となっている。本研究では、高齢者施設の室内環境(温度・湿度・気流)をシミュレートした消臭性評価装置を作成し、消臭繊維の消臭速度、消臭効果を調べた。消臭繊維として、活性炭素繊維(ACF-15)とその表面に酸加工した活性炭素繊維(ACF-15A)を試料として用いた。悪臭は、尿臭や汗臭の原因物質であるアンモニアガスを用い、消臭性評価装置にアンモニアガス1000ppmを流し続け、ガス流量を変えて二種類の活性炭素繊維の消臭効果を比較した。活性炭素繊維(ACF-15)の消臭機構は、アンモニア分子が活性炭素繊維の微細な孔に吸着するモデルを表す式で説明ができた。一方、酸加工した活性炭素繊維(ACF-15A)は、優れた消臭効果を示し、アンモニア分子と活性炭素繊維の酸との中和反応で消臭することがわかった。次に、二種類の活性炭素繊維を展開することを考慮して空気の流速を変化させて消臭効果を調べた。その結果、活性炭素繊維(ACF-15)は、空気の流れが遅い場合は高い消臭効果を示すが、速い場合は消臭効果が低下することがわかった。この結果を踏えて活性炭素繊維(ACF-15)は、流速が遅い衣服に用いられることを有効であり、活性炭素繊維(ACF-15A)は流速の速いフィルターに展開ができることがわかった。さらに、酸加工した活性炭素繊維(ACF-15A)をフィルターとしての適性を調べた。病室をシミュレーションした室内環境の中にダクトに酸加工した活性炭繊維(ACF-15A)を水平、垂直および円筒状に設置して、活性炭素繊維(ACF-15A)の形状が消臭効果に与える影響を調べた。その結果、活性炭素繊維(ACF-15A)を垂直状態に設置すると消臭効果が認められず、円筒、水平状態の順で高い消臭効果が認められた。試料の形状が消臭効果に影響を与えられることがわかった。アレルギー性皮膚炎には、繊維に含まれる化学物質に反応して発症する接触性皮膚炎やアトピー性皮膚炎があり、かゆみの強い慢性の湿疹を発症する。皮膚医は、このような皮膚疾患者に綿の着用を薦めている。しかし、なぜ化学繊維が悪く、綿が皮膚によいのかは明確になっていない。本研究は、皮膚疾患者の着衣による皮膚疾患の症状と原因について調べた。まず、皮膚疾患者にアンケート調査を行った結果、かゆみ症状が出やすい時季は夏と冬で、汗と乾燥が原因であった。また、首や胸元のような衣服が触れる部分や肘・膝などに症状が出やすいことがわかった。アレルギー性皮膚炎患者は、皮膚の水分、油分、弾力が健常者と比べて低いことがわかった。かゆみを感じるアレルギー性皮膚炎患者は、皮膚のpHおよび汗のpHが健常者よりも高かった。かゆみ成分であるヒスタミンは、最も多いアレルギー性皮膚炎患者で178 ng / mlも含まれていた。ヒスタミンの量は、時季や時間によっても異なるが、見た目の症状が重くかゆみがひどい人はヒスタミンも多く含まれており、ヒスタミン量とかゆみの度合が比例していることがわかった。これらの結果から、アレルギー性皮膚炎患者のかゆみは、汗中に含まれるヒスタミンが原因であることがわかった。また、かゆみを感じる箇所が首や胸元であることから、衣服に触れて摩擦されるためだと考えられる。綿のような親水性繊維を被服材料に用いると汗を吸水するが、ポリエステルのような疎水性繊維を用いると汗を吸水せずに衣服が汗と摩擦されてさらにかゆみが増すことが考えられる。抗アレルギー繊維が肌に与える影響を調べた結果、パッチテストでは問題がないことがわかった。申請どおりの進捗方法で進んでおり、興味深い結果が出ている。しかし、論文としてまとめるのが遅れている。アレルギー性皮膚炎患者は,化学繊維製の衣服を着用した際にかゆみ,湿疹,かぶれなどの症状に苦しんでいる。皮膚科医はアレルギー性皮膚炎患者に対して,ポリエステルのような化学繊維の着用を避けて綿繊維の着用を薦めている。しかし,なぜ綿繊維がよいのかが実証されていない。本研究は,アレルギー性皮膚炎患者の皮膚の水分,油分,弾力および皮膚pHを健常者と比較し,皮膚のかゆみの原因を調べた。アレルギー性皮膚炎患者の皮膚pHは健常者よりも高く,皮膚水分は健常者よりも低いことが分かった。通常、人間の皮膚表面には表皮ブドウ球菌のような善玉菌と黄色ブドウ球菌のような悪玉菌が存在し,黄色ブドウ球菌の働きが活発になると皮膚にかゆみや湿疹などが発症すると言われている。

本実験結果よりアレルギー性皮膚炎患者の皮膚pHが高いことから,黄色ブドウ球菌の働きが活発になりかゆみが発症したと考えられる。次に,同程度の力学的特性値を示す綿とポリエステル試料布をアームカバーにし,繊維の違いがアレルギー性皮膚炎患者の着用感およびかゆみなど皮膚に与える影響について調べた。その結果,アレルギー性皮膚炎患者は綿よりポリエステルの方が不快だと感じた。しかし,曲げ特性が大きく硬い綿と曲げ特性が小さく柔らかいポリエステルを比較すると,硬い綿の方が柔らかいポリエステルよりも不快と感じた。したがって,試料布の硬さが物理的刺激となって皮膚を刺激してかゆみが起こり,たとえ綿であっても硬い綿布はアレルギー性皮膚炎患者の皮膚を刺激して不快感を与えることが分かった。近年、衣服着用時にかゆみやあかみなどのアレルギー症状を訴える人が増えてきた。皮膚科医はアレルギー性皮膚炎患者に対して化学繊維ではなく綿の着用を推奨する。本研究は、接触する着衣と皮膚との関係に着目して、アレルギー症状を発症する原因を布帛の力学的特性、皮膚のpH、常在菌、汗を可能な外部皮膚刺激因子として相関を調べた。さらに、これらの外部刺激因子の軽減を目的として、消臭抗菌抗アレルギーポリエステルを調製し、汗臭に対する消臭効果、黄色ブドウ球菌に対する抗菌性およびアレルギー性皮膚炎患者の皮膚に与える影響などを調べた。これらの結果をまとめ、アレルギー性皮膚炎患者の着衣に必要な布帛の機能について検討した。当初の目的は達成できたように思う。消臭繊維の消臭機構が実験により解明できた。また、この結果から消臭繊維の選定ができた。かゆみ成分であるヒスタミン量は、季節によって汗の中に含まれる量が異なることがわかっている。昨年度は、冬季におこなったため、今年度は夏季に行う予定で実験計画を組んでいる。28年度が最終年度であるため、記入しない。被服学成果を論文にまとめているところである。また、平成27年度は消臭抗菌抗アレルギー繊維の抗菌性と抗アレルギー性を中心に評価する。実際に、皮膚疾患をもつ患者および健常者にパッチテストを実施し、問題がない場合は着用実験を行う。これらの結果から消臭抗菌抗アレルギー繊維が肌に与える影響を調べる。他方、消臭性、抗菌性などの様々な機能をもつ機能性繊維を介護医療分野に応用することを目的として、福祉先進国であるデンマークで介護用品および介護システムを調査する。別途研究費が採択されたことと思ったよりも経費が少なくて済んだために、次年度使用額が生じた。消臭性評価装置を作成するにあたり、経常額よりも少額で作成することができた。季節によるかゆみ成分の違いを調べるために経費を使用する予定である。様々な消臭抗菌抗アレルギー繊維を試料として、本研究で開発した装置を継続して消臭速度や消臭能力などを評価していきたいと考えている。また、余剰金は、平成27年度の目的である消臭抗菌抗アレルギー繊維の肌に与える影響を調べるために使用したいと考えている。
3-in-1生体模擬チップによる細胞群の挙動制御

3-in-1生体模擬チップ内でがん細胞を単一培養または血管内皮細胞と共存培養し、細胞群の挙動を評価した。がん細胞にはヒト乳腺がん細胞(MDA-MB-231細胞)を用い、コラーゲンゲルに混合してチップ内のゲル流路に配置した。血管内皮細胞にはヒト臍帯静脈内皮細胞を用い、メディア流路上で培養した。チップ内のガス流路に混合ガスを供給し、酸素濃度21%の常酸素状態、酸素濃度0.3%までの一様な低酸素状態、酸素濃度の空間変化(ゲル流路の左右で酸素濃度3%から17%の酸素濃度勾配)または時間変化(8時間間隔で酸素濃度21%と0.3%の一様な酸素状態を切り替え)を生成した。乳がん細胞の時系列の顕微鏡画像から3次元位置を解析し、増殖率と遊走速度を計測した。乳がん細胞の増殖率と遊走速度は低酸素状態において増加し、酸素濃度5%において極大値を示したことから、活動に適した酸素状態があることがわかった。細胞数は、一様な酸素状態では栄養が比較的豊富なメディア流路に接するゲル流路の両側の領域でより増加したが、酸素濃度勾配下ではゲル流路の中央領域でより増加した。酸素勾配下では乳がん細胞はゲル流路の低酸素側から常酸素側に遊走する傾向があり、ゲル流路中央付近に生成されたある酸素濃度の領域に向けて遊走したと推察された。乳がん細胞の遊走速度は、低酸素負荷により数時間後には一過性の増加を示し、その後は周囲の酸素濃度に徐々に適応して減少した。乳がん細胞を血管内皮細胞と共存培養した場合の遊走速度は、単一培養時と比較して常酸素状態では増加し、低酸素状態では低下した。その結果、いずれの酸素状態においても乳がん細胞の平均遊走速度には差がなくなった。共存培養した血管内皮細胞の酸素消費による酸素濃度の減少は観察されず、共存培養下では細胞間の相互作用により乳がん細胞の挙動の酸素濃度依存性が変化することが明らかになった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。酸素分圧・力学的刺激・化学的刺激の3つの因子を同時制御し、細胞群に対する複合作用の観察を可能にする3-in-1生体模擬チップを開発した。チップの底面中央に、細胞外マトリクスを模擬するゲル流路を配置し、それと接するように細胞培養液を注入する2本のメディア流路を配置した。メディア流路は場合に応じて分離/接続可能な構造とし、細胞培養液の流量を調整することで細胞への力学的刺激を制御し、細胞培養液中の生化学物質の濃度を調整することで化学的刺激を制御することにした。酸素濃度を調整した混合ガスを供給するガス流路を、他の流路に対して鉛直上方に配置することでガス交換の効率を向上させ、チップ内にガス透過性の低いフィルムを内包することで周囲環境からの酸素の流入を抑制した。各流路内の流れ場と酸素分圧の数値解析を行い、チップや流路の構造(形状およびサイズ)を最適化した。その後、実際にチップを作成し、酸素濃度に応じて燐光強度が変化するマイクロビーズを用いてチップ内部の酸素濃度を計測した。その結果、従来のデバイスでは不可能であった酸素濃度0.5%までの任意の酸素濃度の一様な低酸素状態や線形の酸素濃度勾配を、常酸素状態から15分程度で生成することができ、酸素分圧制御の高速化と制御範囲の拡大が実現された。また、開発したチップ内のゲル流路に、ヒト乳がん細胞(MDA-MB-231細胞)をコラーゲンゲルに混合して播種し、常酸素状態(酸素濃度21%)や一様な低酸素状態(酸素濃度0.5%)、酸素勾配(ゲル流路の左右で酸素濃度6%から17%)を生成して細胞の挙動を観察した。がん細胞は酸素分圧の変化に速やかに応答し、低酸素下において遊走が促進された。細胞の生存率はいずれの実験条件においても90%を超え、低酸素環境が細胞の生存に影響しないことが示唆された。当該年度に計画していた3-in-1生体模擬チップの開発を遂行でき、チップ内にがん細胞を単一培養し、酸素環境による挙動の変化を明らかにすることができた。次年度に予定していたがん細胞と血管内皮細胞の共培養についても前倒しして取り組んでおり、研究は順調に進展している。開発した3-in-1生体模擬チップを用い、がん細胞や血管内皮細胞に対する酸素分圧・力学的刺激・化学的刺激の3つの因子を同時制御したときの細胞群の挙動の観察を行った。まず、昨年度に引き続き、ヒト乳腺がん細胞(MDA-MB-231)をコラーゲンゲルに混合してチップ内のゲル流路に播種し、細胞周囲の酸素分圧を制御したときの細胞の3次元挙動をタイムラプス観察した。酸素条件としては、酸素濃度21%の常酸素状態、酸素濃度0.5%までの任意の酸素濃度の一様な低酸素状態、酸素濃度の空間変化(ゲル流路の左右で酸素濃度6%から17%の酸素濃度勾配)または時間変化(8時間間隔で低酸素負荷と再酸素化)を生成した。乳がん細胞の3次元位置を時系列の顕微鏡画像から解析し、増殖率と乳がん細胞の遊走速度を計測した。乳がん細胞の増殖率は、低酸素下において常酸素下よりも高かった。乳がん細胞の遊走速度も酸素濃度に依存し、低酸素下の方が常酸素下よりも速い傾向が観察され、遊走速度が極大となる酸素濃度があった。

また、酸素濃度勾配を生成した実験では、酸素濃度に依存した増殖率と遊走速度の違いにより、ゲル内の位置によって細胞の増加率が異なった。また、酸素濃度の時間変化を与えた実験では、酸素濃度の増減に応じた遊走速度の変化が観察され、乳がん細胞が酸素分圧の変化を感知して応答することが明らかとなった。さらに、チップ内でがん細胞と血管内皮細胞を共培養し、酸素濃度を制御する実験を行った。ゲル流路には上述の通り乳がん細胞を播種し、メディア流路にヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)を播種した。常酸素状態および低酸素状態を生成して細胞培養を行った結果、細胞間の相互作用により、コラーゲンゲルの退縮具合に差が生じることを明らかにした。各種細胞に対する酸素分圧・力学的刺激・化学的刺激の3つの因子を同時制御できる3-in-1生体模擬チップを開発した。内部に乳がん細胞を単一培養し、一様な酸素状態や酸素濃度の空間変化および時間変化を与える実験を行い、乳がん細胞の増殖率と遊走速度が酸素濃度に依存して変化することを明らかにした。また、がん細胞と血管内皮細胞をデバイス内で共培養し、酸素濃度を制御したときの細胞間の相互作用の観察を実現した。このように、当該年度までに計画していた研究を実施し、研究は順調に進展している。3-in-1生体模擬チップ内でがん細胞を単一培養または血管内皮細胞と共存培養し、細胞群の挙動を評価した。がん細胞にはヒト乳腺がん細胞(MDA-MB-231細胞)を用い、コラーゲンゲルに混合してチップ内のゲル流路に配置した。血管内皮細胞にはヒト臍帯静脈内皮細胞を用い、メディア流路上で培養した。チップ内のガス流路に混合ガスを供給し、酸素濃度21%の常酸素状態、酸素濃度0.3%までの一様な低酸素状態、酸素濃度の空間変化(ゲル流路の左右で酸素濃度3%から17%の酸素濃度勾配)または時間変化(8時間間隔で酸素濃度21%と0.3%の一様な酸素状態を切り替え)を生成した。乳がん細胞の時系列の顕微鏡画像から3次元位置を解析し、増殖率と遊走速度を計測した。乳がん細胞の増殖率と遊走速度は低酸素状態において増加し、酸素濃度5%において極大値を示したことから、活動に適した酸素状態があることがわかった。細胞数は、一様な酸素状態では栄養が比較的豊富なメディア流路に接するゲル流路の両側の領域でより増加したが、酸素濃度勾配下ではゲル流路の中央領域でより増加した。酸素勾配下では乳がん細胞はゲル流路の低酸素側から常酸素側に遊走する傾向があり、ゲル流路中央付近に生成されたある酸素濃度の領域に向けて遊走したと推察された。乳がん細胞の遊走速度は、低酸素負荷により数時間後には一過性の増加を示し、その後は周囲の酸素濃度に徐々に適応して減少した。乳がん細胞を血管内皮細胞と共存培養した場合の遊走速度は、単一培養時と比較して常酸素状態では増加し、低酸素状態では低下した。その結果、いずれの酸素状態においても乳がん細胞の平均遊走速度には差がなくなった。共存培養した血管内皮細胞の酸素消費による酸素濃度の減少は観察されず、共存培養下では細胞間の相互作用により乳がん細胞の挙動の酸素濃度依存性が変化することが明らかになった。開発した3-in-1生体模擬チップを用いて、各種細胞に対する酸素分圧・力学的刺激・化学的刺激の3つの因子を同時制御したときの細胞群の挙動について実験を行う。
新規Gene-Trap法による多段階の白血病発症に関わる遺伝子単離の試み

多段階の白血病発症機構を明らかにするために、特発性好酸球増加症/好酸球性白血病の原因遺伝子FIPIL1/PDGFRα及びその変異体を造血幹細胞、骨髄系共通前駆細胞、リンパ系共通前駆細胞、骨髄単球系前駆細胞、赤巨核球系前駆細胞などに導入し、これらの細胞の系統決定、増殖、生存、腫瘍化に及ぼす影響を検討した。その結果、FIPIL1/PDGFRαは、いずれの細胞に導入された場合もサイトカイン非依存性の増殖を可能にするが、造血幹細胞に導入された場合のみ永続的な細胞増殖を伴う腫瘍化をもたらし、前駆細胞レベルに導入した場合には腫瘍化をもたらさないことが明らかとなった。また、リンパ系共通前駆細胞、赤巨核球系前駆細胞などに導入した場合、好酸球系への系統転換が誘導された。FIPIL1/PDGFRaと協調して前駆細胞を不死化する遺伝子を単離するために、テトラサイクリン除去(Tet-off)により遺伝子発現を誘導するプロモーターとERM Tagのついたキメラ蛋白として遺伝子発現を起こさせるためのスプライスドナー(SD)の発現カセットが組み込まれたERMレトロベクターを用いて内因性の遺伝子の発現をランダムに誘導することのできる新規Gene-Trap法を用いた。ERMレトロベクターをFIPIL1/PDGFRα、変異型FLTなどの活性化チロシンキナーゼと同時に骨髄系共通前駆細胞に感染させ、サイトカイン非存在下で増殖する不死化した白血病クローンの樹立に成功した。また、同様の手法でAML1/MTG8とERMレトロベクターを感染させた骨髄系共通前駆細胞から白血病クローンの単離にも成功した。更に、これらの白血病クローンからGene-Trapベクターによって発現が誘導された遺伝子の単離を完了した。活性型チロシンキナーゼによる造血細胞の腫瘍化機構を明らかにするために、特発性好酸球増加症/好酸球性白血病の原因遺伝子FIPIL1/PDGFRα及びその変異体を造血幹細胞、骨髄系共通前駆細胞、リンパ系共通前駆細胞、骨髄単球系前駆細胞、赤巨核球系前駆細胞などに導入し、これらの細胞の系統決定、増殖、生存、腫瘍化に及ぼす影響を検討した。また、リンパ系共通前駆細胞、赤巨核球系前駆細胞などに導入した場合、通常の造血発生の機構では起こらない好酸球への分化が誘導された。これらの結果から、FIPIL1/PDGFRαの異常は造血幹細胞レベルでおこり、好酸球系細胞への分化を選択的に誘導することが明らかとなった。現在、テトラサイクリン除去(Tet-off)により遺伝子発現を誘導するプロモーターとERM Tagのついたキメラ蛋白として遺伝子発現を起こさせるためのスプライスドナー(SD)の発現カセットが組み込まれたERMレトロベクターをFIPIL1/PDGFRαなどの活性化チロシンキナーゼと同時に感染させ、前駆細胞を不死化する分子の単離を試みている。また、AML1/MTG8などの白血病原因遺伝子と協調して白血病発症に関わる分子も同様の手法で単離を試みている。
核スピン流の物性科学開拓と核スピン熱電変換

スピン流科学は、電子角運動量の流れを利用・制御することで、多彩な物性機能を作り出してきた。一方で、核スピンは量子センサーや量子情報担体として大きな注目を集めている。この二つのスピン科学技術分野の間には従来接点がほとんど無く、わが国が得意とするスピン流科学においても核スピンを組み込むことができなかった。ところが最近、申請者らによって核スピンからのスピン流生成「核スピンポンピング」が発見され、核スピンとスピン流をつなぐ突破口が初めて開かれた。これを利用し、核スピンに関係する基礎輸送物性を開拓し「核スピン流科学」を構築する。