hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞とリポソームの電場制御融合による耐凍結・乾燥性糖類の細胞膜輸送促進

交付申請書に記載した計画と成果について,以下に示す.計画1:単一細胞と配列接触した細胞に対する電気的操作(誘電泳動と高電圧パルス印加)が細胞の膜電位や荷電状態に及ぼす影響を予測しうる数理モデルを構築する.ついで,モデルの妥当性を細胞の回転スペクトル測定実験と比較することで検証する.成果1:リポソームおよびJurkat細胞の電気物性を測定し,測定された特性を用いて,高電圧パルスを印加した時の電場分布や膜電位の時間変化が予測できる数理モデルを構築した.また,この計算より誘電泳動スペクトルを算出し,測定と矛盾しないことを示した.この成果は,学術論文および講演論文として投稿・査読中である.また,高電圧パルスを用いた二重膜の透過についても,考察を行い共同研究者らと論文としてまとめた.計画2:電気融合をより的確に観察するためパルス電場印加装置の一部を改良し,細胞-リポソームの融合とそれに引き続く凍結実験を試みる.特に昨年度までの実験では,電気融合を効率よく行わせる為には,誘導泳動による細胞-リポソームの形状の制御が重要であることが定性的にみられたので,細胞-リポソーム形状とパルス強度が融合率を,改良したパルス電場印加装置により定量的に測定し,計画1の数理モデルによる解析と比較することで,高効率電気融合に必要な条件を明らかにする.成果2:パルス印加装置の改良を行い,パルス長,パルス強度を変えて電気融合を効率を測定した.その結果,適切な長さと強度において最も融合率が高くなる条件を見いだすことができた.また,成果1の数理モデルを用いて,細胞とリポソームが誘電泳動により大変形・密接している状態でパルスを印加した時の電場分布や膜電位を予測した.これらの成果については,実験データの数が不十分であることから,論文として発表することは控えている.初年度は申請研究の基盤となる糖類を内包したGUVの生成と安定性の評価を中心に行った.リン脂質L-αPhosphatidylcholine(PC)を用いてelectroformation法にて直径10μm以上の単膜リポソームの生成した.生成の安定性を調べるために種々のイオン濃度の水溶液中で生成を試みたところ,イオン濃度の上昇に伴い生成量は激減し,1mS/cmが生成の限界であることがわかった.さらに,生成の際の印加電場強度と周波数の影響を調べたところ,生成には,1)高周波においては,強い電場が必要であること,2)一定周波数以上では,脂質層はナノチューブを生成すること,3)生成中はクーロン力(生成中のみ帯電する)と思われるリポソームの振動が見られること,等がわかった.PCはゼーター電位がほぼ0であることから,細胞と共存させても凝集することがないことから,正に帯電している脂質DOPEについてもelectroformation法にて直径10μm以上の単膜リポソームを生成させることに成功した.このリポソームは負に帯電している細胞と密着するものの,融合には到らなかった。予備実験として細胞-リポソーム共存でelectrofusionを試みたところ,細胞内導電率が1mS/cm,直径10μm程度のPC-GUVを強く細胞(Jurkat)に密着させた場合のみ,極めて低い確率で融合が見られた.DOPE-GUVについては,細胞内導電率によらず膜の電気穿孔に相当高い電場を印加する必要があり,常に細胞膜が先に破壊した,このことは絶縁破壊膜電位がPC等に比較して高いことを示している.以上より,electrofusionには,1)絶縁破壊膜電位が低いPCが必要なこと,2)GUVの膜電位を高くするために,GUV内の導電率が高く,サイズも細胞並みであること,がわかった.尚,次年度の細胞内導電率測定のための回転電場印加装置も年度内に作製して予備実験を行った.二年目は前年度確立したGUVを生成し,細胞との電気融合のプロトコールの確立を行った.電気融合では,誘電泳動による細胞-PC-GUVの強い接触が,高圧電気パルスによる膜破壊と融合に先だって必要となる.前年度作製した回転電場印加装置にて,リン脂質L-αPhosphatidylcholine(PC)を材料とするGUVとJurkat細胞の誘電特牲を測定し,細胞内導電率がPC-GUV内の10倍程度であることを確認した.また,測定した回転スペクトルより,正の誘電泳動に最適な周波数を特牲した.これらの値は,双極子を仮定した単層膜粒子モデルにより解析的に求められることも確認した.電気融合は,電極間距離が100μmのワイヤー電極を用いて行われ,この間に細胞とPC-GUVの混合懸濁液をたらし,種々の電場強度,パルス長さで融合を試みた.結果,電極間に細胞とPC-GUVが交互に配列される為には,双方の密度の調整が重要であること,正の誘電泳動の強度が比較的強く,双方の粒子の変形が大きい程融合しやすいこと,等が判った.また,電場に対しては,PC-GUVより,細胞の耐性が高く,電場強度を適当に選ぶことが重要であることもわかった.以上の細胞-GUV電気融合の傾向を解析的に記述し,融合に必要な電場強度-長さを予測する為の数値霞場解析モデルを提案し,実験の傾向との対比を行いつつある.交付申請書に記載した計画と成果について,以下に示す.

計画1:単一細胞と配列接触した細胞に対する電気的操作(誘電泳動と高電圧パルス印加)が細胞の膜電位や荷電状態に及ぼす影響を予測しうる数理モデルを構築する.ついで,モデルの妥当性を細胞の回転スペクトル測定実験と比較することで検証する.成果1:リポソームおよびJurkat細胞の電気物性を測定し,測定された特性を用いて,高電圧パルスを印加した時の電場分布や膜電位の時間変化が予測できる数理モデルを構築した.また,この計算より誘電泳動スペクトルを算出し,測定と矛盾しないことを示した.この成果は,学術論文および講演論文として投稿・査読中である.また,高電圧パルスを用いた二重膜の透過についても,考察を行い共同研究者らと論文としてまとめた.計画2:電気融合をより的確に観察するためパルス電場印加装置の一部を改良し,細胞-リポソームの融合とそれに引き続く凍結実験を試みる.特に昨年度までの実験では,電気融合を効率よく行わせる為には,誘導泳動による細胞-リポソームの形状の制御が重要であることが定性的にみられたので,細胞-リポソーム形状とパルス強度が融合率を,改良したパルス電場印加装置により定量的に測定し,計画1の数理モデルによる解析と比較することで,高効率電気融合に必要な条件を明らかにする.成果2:パルス印加装置の改良を行い,パルス長,パルス強度を変えて電気融合を効率を測定した.その結果,適切な長さと強度において最も融合率が高くなる条件を見いだすことができた.また,成果1の数理モデルを用いて,細胞とリポソームが誘電泳動により大変形・密接している状態でパルスを印加した時の電場分布や膜電位を予測した.これらの成果については,実験データの数が不十分であることから,論文として発表することは控えている.
コオロギの産卵行動の日周リズムと行動発現機構の解析

本研究の目的は、コオロギの産卵行動の日周リズムとその発達経過、および交尾による産卵活発化機構の解析を行うことにあった。そのための具体的目標は(1)産卵行動記録装置の開発、(2)正常な雌の産卵行動の記録と解析、(3)手術を施した雌の行動記録を正常な雌と比較することによる産卵発現機構の解析、であった。平成7年度に(1)の記録装置の実用化に成功し、記録をコンピュータによって解析できるようになった。同時に歩行活動も記録でき、産卵行動との関連も考察できるようになった。平成8年度は(2)の正常な雌の行動記録と解析を行った結果、次のことが明らかになった。(a)羽化第1日目に交尾した雌でも未交尾の雌でも、羽化後3-4日で産卵行動が開始される。(b)交尾した雌では4日目から実際に卵が産み出され、日を追って産卵活動量は増加するが、未交尾雌が実際に卵を生むのは平均17日目であり、産卵活動の量も少ない。(c)12L:12Dの明暗周期では交尾した雌の産卵活動は暗期に集中するが、未交尾の雌では明暗に関係ない。(d)歩行活動は、逆に未交尾雌で暗期に集中しており、交尾した雌では明暗に関係ない。また交尾した雌の歩行活動の量は非常に低下する。平成9年度は、(3)のうち巣除去手術を施した雌で行動を記録し、正常な雌との比較を行った。その結果、産卵行動、歩行活動とも、正常な既交尾、未交尾の雌の場合と変わりがないことが明らかになった。このことから、卵巣の有無は、産卵行動の開始および交尾による活発化に関与しないことがわかった。今後は、さらに生殖器の成熟を支配しているアラタ体ホルモンの行動への関与、交尾による産卵活発化要因の機構を、この記録・解析システムを応用して解明してゆきたい。コオロギの産卵行動の日周リズムとその発達経過、及び産卵発現機構の解析をおこなうことによって、昆虫一般の産卵行動発現のメカニズムのモデルを確立するのが、この研究全体の目的である。本年度は、まず産卵行動の連続記録をおこなうための測定機器の開発が目標であった。ゾウリムシやショウジョウバエなどの小動物の活動量測定用に設計されたセンサーアンプとコンピュータ解析プログラムを用いることにしたが、産卵のための基質(本来は湿った土や砂)と、その基質を利用して産卵を記録するセンサーの選定に時間を費やした。結局、適当な濃度のゼラチンと砂とを層状に配置し、透明なゼラチンを通過する産卵管を赤外線通過記録センサーで記録することにした。コオロギは個体ごとにアクリル製の小部屋に入れられ、その底の1カ所にはめ込まれた交換可能な産卵基質が入ったアクリル製小箱に産卵する。産卵管が差し込まれた回数が記録され、コンピュータで活動量記録(アクトグラム)として解析される。この産卵記録装置とセンサーアンプの設計は、(株)国際電子工業の協力でおこなわれた。この記録方法の利点は、実際に卵が生み出されなくても産卵活動として記録できる点にあり、卵巣が未成熟な個体や、卵巣除去をした個体で、産卵行動よれ自体の有無を調査できる。現在のところ、まだ一度に記録できるのが6個体と少ないので、基準となる正常な雌での十分なデータを集めつつある段階であるが、飼育条件27°C、明:暗=12:12時間のもとでは、明期の後半と暗期の前半に産卵活動のピークがくる傾向があることがわかってきた。

昨年度考案・作成した装置を改良し,18個体(昨年度は6個体)のコオロギから産卵行動と歩行活動を同時記録できるようにし,この2つの行動の羽化後の発達と交尾による変化を解析した。また卵巣除去手術の影響も実験した。飼育および実験は,27°C,明:暗=12:12時間の条件下で行った.1.羽化直後に交尾を行った雌と未交尾雌との比較(1)産卵行動:産卵行動の開始は,両グループとも平均第4日目で,これは卵巣に成熟卵が現れる時期に一致している。しかし実際に卵が生み出されるのは,交尾した雌では4日目であったが,未交尾雌では個体差が大きく,平均15日目であった。産卵行動の頻度および産卵数は,交尾した雌の方が圧倒的に多かった。交尾した雌の産卵行動の日周リズムは,明期の終わりから暗期の前半にかけて大きなピークがあり,また個体により明期前半にも小さなピークが見られた。未交尾の雌では個体差が非常に大きく,また頻度も低いためはっきりしたリズムが見られなかった。(2)歩行活動:いずれのグループも暗期の活動が明期より高いが,特に未交尾の場合,暗期開始から3-5時間後に活動が集中していた。交尾した雌でも,3週目頃から産卵行動の低下とともに歩行活動が未交尾型になる個体が見られた。2.羽化後6-8日目に交尾させた雌の場合:交尾前には産卵行動・歩行活動は未交尾型であるが,交尾直後から交尾型に変わった。この二つの活動が交尾を契機として切り替わることが確認された。平成7年度に実用化したコオロギの産卵行動と歩行活動を同時に記録できる装置を用いて、平成8年度は正常な雌における日周リズムおよび羽化後の活動の発達の様子について解析した。平成9年度は、こうした活動に卵巣がどのように関わっているかを明らかにするために、卵巣除去手術を施した雌の行動を34日間にわたって記録し、正常な雌との比較を試みた。飼育および実験は、27°C、明暗周期12:12時間の条件下で行った。1.羽化直後に卵巣を除去し、交尾させなかった雌の場合:(1)産卵行動は、羽化後313日(平均8日)に開始された(正常な未交尾雌の場合は平均3.8日)。産卵活動の量は低く、日周性は明瞭でない。(2)歩行活動は、羽化後23日目に非常に高く、また1日のうちでは暗期に活動が集中し、暗期開始後34時間目にはっきりとしたピークが見られた。産卵・歩行活動のこうした特徴は正常な未交尾の雌と同じである。2.羽化直後に卵巣を除去し、第1.2日目に交尾させた雌の場合:(1)産卵行動は羽化後39日(平均5.6日)で開始された(正常な交尾した雌は平均3日)。開始後は産卵活動の量は高く、長期にわたって記録された。1日のうちの活動は、暗期に高かった。(2)歩行活動は、未交尾の雌よりも活動量が低く、日周性も不明瞭であった。産卵・歩行活動のこうした特徴は正常な交尾した雌と同じであった。以上の実験から、羽化後の産卵活動の開始と、交尾によるその活発化の機構は、卵巣の有無には関係がないことがわかった。産卵活動の開始は、アラタ体ホルモンの分泌がピークになる時期に一致しており、このホルモンの支配下にある可能性が高い。この実験装置が有用であることがわかったので、今後はこの実験・解析方法を用いて、ホルモン支配の機構と、産卵活発化要因の作用機序を明らかにするつもりである。
「流動社会」における生活最低限の研究:「合意に基づく」基準生計費策定プロジェクト

本研究は、生活最低限の理論的枠組みを検討し、今日の日本で人びとが社会的に許容できると考える基準生計費を明らかにすることを目的としている。基準生計費を策定するため、具体的には次の二つの課題に取り組んだ。(1)これまでの基準生計費の策定方法を再検討すること、(2)新たな基準生計費の策定方法、すなわち「合意に基づく」基準生計費策定の方法を検討すること、である。以上の課題について、次のことが分かった。(1)基準生計費の策定においては、方法の正当性を担保することが重要であるとわかった。(2)本研究では「合意にもとづく」基準生計費策定のアプローチを用いた。試算の結果は、単身女性の基準生計費は185,891円、同男性は241,098円という結果であった。手法の正当性を確保し、算出過程を明らかにするため、ホームページを作成し、研究過程と結果を公表した。本研究は、生活最低限の理論的枠組みを検討しながら、一般の人びとの協議によって基準生計費を算出する。このいわば「合意にもとづく」基準生計費を策定することが本研究の目的である。基準生計費を策定するため、具体的には次の二つの課題に取り組む。(1)いくつもある基準生計費の策定方法を検討し、どの方法が優れているかを示すこと(2)優れていると考えられる方法を実際に運用すると同時に、その手順を明らかにすること、である。平成23年度は、日本と海外の生活最低限及び基準生計費に関する先行研究の検討を行った。イギリスでは、「合意にもとづく」基準生計費のプロジェクトを実施したラフバラ大学の研究所であるCRSP、同プロジェクトを企画・主導したヨーク大学、オックスフォード大学、ニューカッスル大学の教授を訪問し、ヒアリング調査を実施した。同プロジェクトにより策定された基準の理論的意義、実際的な問題などについて議論した。また、イギリスではUNISON(労働組合)、フランスではObservatoire national de lapauvret & eacuteを訪問し、CRSPの研究の意義、活用の仕方などについて議論した。平成24年度には、「合意にもとづく」アプローチを実際に運用して基準生計費を算定することを課題とするため、23年度中に、調査に着手する最初の手続きとして、神奈川県立保健福祉大学研究倫理審査委員会による審査をうけ、実施の承認を得た。本研究の目的は、日本の生活最低限を示す基準生計費を策定し明らかにすることである。策定方法には「合意にもとづく」アプローチを用いる。この目的を達成しアプローチを実施する手順は次の(1)(5)であり、かなめは、「『合意にもとづく』アプローチによる基準生計費策定プロジェクト」の実施(以下、「プロジェクト」と省略)である。(1)生活最低限及び基準生計費に関する先行研究の検討(2)基準生計費についての現代的理論枠組みと「合意にもとづく」アプローチの優位性の研究(3)プロジェクトの設計(4)プロジェクトの実施(5)プロジェクトの結果・方法を公表。このプロジェクトの特徴は、ある架空の個人の「事例(モデル)」を定め、それに沿って行われる、「事例による話し合い方式」をとることにある。たとえば、働き盛りの女性のグループでは、「Bさん(32歳)、一人暮らし、賃貸住宅居住」というような、架空の個人を設定し、その人にとって最低必要な「基礎的生活」の範囲について話し合う。参加者で話し合った結果は、研究者によって補強され、価格に置き換えられ、基準生計費を決める、という手順である。本研究の意義は、生活保障のしくみの基礎となる生活最低限を現代社会の中で再構想することにある。その方法を、一般の人が協議し合意形成していく、とすることで、人びとの生の多様性を前提とし尊重する基準生計費策定が可能であり、独創的な研究になる。また、様々な国で福祉国家の再検討が行われているなかにあって、日本社会の文脈を理解して各国の経験を摂取しながら生活最低限を検討することは、世界的な意義がある。この目的を達成しアプローチを実施する手順は次の15であり、かなめは、「『合意にもとづく』アプローチによる基準生計費策定プロジェクト」の実施(以下、「プロジェクト」と省略)である。1生活最低限及び基準生計費に関する先行研究の検討

2基準生計費についての現代的理論枠組みと「合意にもとづく」アプローチの優位性の研究3プロジェクトの設計4プロジェクトの実施5プロジェクトの結果・方法を公表、を行なった。研究結果を広く伝えることも重要であり、最終年度は、学会報告とHPの作成に力を注いだ。このプロジェクトの特徴は、ある架空の個人の「事例(モデル)」を定め、それに沿って行われる、「事例による話し合い方式」をとることにある。たとえば、働き盛りの女性のグループでは、「Bさん(32歳)、一人暮らし、賃貸住宅居住」というような、架空の個人を設定し、その人にとって最低必要な「基礎的生活」の範囲について話し合う。参加者で話し合った結果は、研究者によって補強され、価格に置き換えられ、基準生計費を決める、という手順である。本研究の意義は、生活保障のしくみの基礎となる生活最低限を現代社会の中で再構想することにある。その方法を、一般の人が協議し合意形成していく、とすることで、人びとの生の多様性を前提とし尊重する基準生計費策定が可能であり、独創的な研究になる。また、様々な国で福祉国家の再検討が行われているなかにあって、日本社会の文脈を理解して各国の経験を摂取しながら生活最低限を検討することは、世界的な意義がある。「9研究実績の報告」に述べた5段階のうち、(4)まで終了した。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、調査の実施結果を整理し、ホームページで公開する。現在、すでにホームページのURLを獲得し、準備を進めているところである。
整環の表現論の総合的研究

近年のCohen-Macaulay表現論は,導来圏・三角圏を制御する傾理論とそのCalabi-Yau類似である団傾理論,さらに古典的および高次元Auslander-Reiten理論の影響を強く受けて発展している. ICM 2018の招待講演で,主要な研究成果に関するサーベイ講演を行い, proceedingsに解説論文を執筆した(arXiv:1805.05318).d遺伝多元環Aの高次前射影多元環Πは, Calabi-Yau性を満たす重要な研究対象である.Grantとの共同研究で, AがKoszul多元環の場合にΠを調べた(arXiv:1902.07878).特に, Πがあるポテンシャル付き箙の高階Jacobi多元環となること,さらにΠが(almost) Koszul多元環となることを示した.またAのquadratic dualの自明拡大環からΠのquadratic dualへの全射準同型を構成し,これが同型となる必要十分条件を与えた.ICM2018のproceedingsに解説論文を執筆し,またextriangulated categoryのAuslander-Reiten理論の論文,および高次前射影多元環に関する論文を完成させることができた.さらにいくつもの共同研究が進行中である.Auslander-Reiten理論,傾理論,団傾理論,非可換特異点解消などに関する諸問題に,じっくりと取り組む予定である.高次Auslander対応は,大域次元と支配次元がともにd+1の多元環を, d団傾加群と呼ばれる特別な加群の自己準同型環として表現論的に特徴付ける.1団傾加群は有限表現型多元環の加法生成元に他ならないため, d団傾加群を持つ多元環はd有限表現型と呼ばれる.有限表現型の自己入射多元環(フロベニウス多元環)は80年代に分類論が構築された.Darpoeとの共同研究で,反復多元環の軌道多元環を用いる従来の手法を,導来圏が分数的Calabi-Yau性を持つ多元環に適用することにより, d有限表現型の自己入射多元環を構成する統一的方法を発見した.Solbergとの共同研究で,高次Auslander対応のGorenstein類似を与えた.d団傾部分圏を拡張した前d団傾部分圏を導入し,自己入射次元と支配次元がともにd+1の多元環を,前d団傾加群の自己準同型環として表現論的に特徴付けた.Dao, Takahashi, Wemyssとの共同研究で,前d団傾加群の特異点類似であるGorenstein modificationを導入した.応用として正準加群を持つ正規局所環Rに対し, Rが非可換特異点解消を持つことと, RがQ-Gorenstein環であり,その巡回被覆Sが次数付き非可換特異点解消を持つGorenstein環であることの同値性を,弱い仮定のもと示した.導来圏で基本的な傾複体を変異の観点から補完するものが準傾複体であり,中でも2項準傾複体はねじれ対の分類を与える重要なものである.Demonet, Reading, Reiten, Thomasとの共同研究で,ねじれ対の束構造を調べた.これに関しては次年度以降も研究する.d有限表現型の自己入射多元環の基礎理論と,高次Auslander対応のGorenstein類似を公表できた.非可換特異点解消に関する2つの成果を公表し,傾理論に関しては,ねじれ対の束理論の主要部分をまとめることができた.Gorenstein環上のCohen-Macaulay(=CM)加群の全体はフロベニウス圏を成し,特にその安定圏は三角圏構造を持ち,さらに特異導来圏を強化する.次数付きGorenstein環上の次数付きCM加群の安定圏がいつ傾対象を持つかを理解することはCM表現論における主要問題であり,様々な場合に解答が与えられている. Buchweitz,山浦との共同研究で, Rが1次元非負次数付きでR_0が体の場合に,安定圏が傾対象を持つ必要十分条件は, a不変量が非負であるかRが正則であることを示した.導来圏同値の研究で基本的な概念に, t構造と傾複体がある.傾複体を変異の観点から補完するものが準傾複体であり, 2項準傾複体,代数的中間t構造,関手的有限ねじれ類が一対一に対応する.ねじれ類は包含関係に関して完備束tors Aを成すが,その構造をDemonet, Reading, Reiten, Thomasとの共同研究で調べた.特にHasse図の矢の煉瓦(brick)によるラベル付けを与え,それが煉瓦,完備結び既約元,完備交わり既約元の間の一対一対応を与えることを示した.応用としてtors A上の束合同に関する基礎理論を構築した.Chan, Marczinzikとの共同研究で,導来圏のSerre関手の振る舞いに着目してSerre形式多元環を導入した.d遺伝多元環,自己入射多元環, d標準多元環をはじめ重要な例が存在する.さらにSerre形式多元環のm反復多元環の自己入射次元と支配次元を求め,それが最小Auslander-Gorenstein多元環となる必要十分条件を与えた.これは96年の山形による観察の理論的説明を与える.Zhangとの共同研究で,射影次元がn以下である傾加群の集合に最小元が存在するための必要十分条件を与えた.

1次元Gorenstein環のCohen-Macaulay加群の安定圏に関する成果(arXiv:1803.05269),三角圏のVerider商の内部実現に関する成果(arXiv:1702.04475),ねじれ類の完備束構造に関する成果(arXiv:1711.01785),最小傾加群の存在に関する成果(arXiv:1801.04738)を公表した.さらにSerre形式多元環という極めて興味深い多元環のクラスを発見し,それに関する論文(arXiv:1707.03996)を公表した.近年のCohen-Macaulay表現論は,導来圏・三角圏を制御する傾理論とそのCalabi-Yau類似である団傾理論,さらに古典的および高次元Auslander-Reiten理論の影響を強く受けて発展している. ICM 2018の招待講演で,主要な研究成果に関するサーベイ講演を行い, proceedingsに解説論文を執筆した(arXiv:1805.05318).d遺伝多元環Aの高次前射影多元環Πは, Calabi-Yau性を満たす重要な研究対象である.Grantとの共同研究で, AがKoszul多元環の場合にΠを調べた(arXiv:1902.07878).特に, Πがあるポテンシャル付き箙の高階Jacobi多元環となること,さらにΠが(almost) Koszul多元環となることを示した.またAのquadratic dualの自明拡大環からΠのquadratic dualへの全射準同型を構成し,これが同型となる必要十分条件を与えた.ICM2018のproceedingsに解説論文を執筆し,またextriangulated categoryのAuslander-Reiten理論の論文,および高次前射影多元環に関する論文を完成させることができた.さらにいくつもの共同研究が進行中である.Gorenstein整環の特異導来圏に関する諸研究に,じっくりと取り組む予定である.傾理論,団傾理論,非可換特異点解消に関する諸問題にじっくりと取り組む予定である.Auslander-Reiten理論,傾理論,団傾理論,非可換特異点解消などに関する諸問題に,じっくりと取り組む予定である.
花崗岩の風化帯構造の形成プロセスと降雨による崩壊発生予測に関する研究

昭和28年に豪雨によって数多くの崩壊・土砂災害が発生した滋賀県信楽町において,花崗岩の風化と崩壊発生メカニズムの解明・崩壊発生予測のために,水文観測を行った.風化花崗岩斜面に掘削された横ボーリング孔からの湧水をほぼ2年間観測した.観測項目は,湧水量,電気伝導度,化学組成,pH,雨量,および土中水の間隙水圧,表層部の緩み帯の変位速度であり,観測の結果降水の地中浸透挙動と変位-降雨関係とが明らかになった.累積雨量30mmを超えるような降雨イベントでは,降雨直後に降水が短絡経路を通って地下水面に到達し,地下水表層部の電気伝導度を一時的に低下させる.ただし,累積雨量が小さいとこのような短絡流下は認められない.降雨終了後には浸潤前線の下降とそれによる不飽和帯空気圧の増加によって毛管帯にある間隙水が下方に押し出されて地下水面に達する.その結果,地下水表層部の電気伝導度は上昇していく.その後に降水自体が地下水面に到達して,地下水の電気伝導度は低下する.毛管帯にある間隙水のシリカ濃度はクリストバライトの沈殿によって制御されており,その上の土中水のシリカ濃度よりも低い.逆にカルシウムは毛管帯の水で最も高濃度である.土中水の陽イオン濃度は,マサ中の特に斜長石との水-鉱物相互反応とイオン交換反応によって制御されている.斜面表層不飽和帯での多深度での間隙水圧測定によれば,浸潤フロントは硬質のマサ内を1m/30時間の速度で下降する.観測開始の15年前に掘削された斜面表層には緩みとその緩み帯のクリープが認められ,変位は乾燥と湿潤の繰り返しによって進行し,緩み帯内で正の間隙水圧が生じていなくても徐々に進むことがわかった.昭和28年に豪雨によって数多くの崩壊・土砂災害が発生した滋賀県信楽町において,花崗岩の風化と崩壊発生メカニズムの解明・崩壊発生予測のために,水文観測を行った.風化花崗岩斜面に掘削された横ボーリング孔からの湧水をほぼ2年間観測した.観測項目は,湧水量,電気伝導度,化学組成,pH,雨量,および土中水の間隙水圧,表層部の緩み帯の変位速度であり,観測の結果降水の地中浸透挙動と変位-降雨関係とが明らかになった.累積雨量30mmを超えるような降雨イベントでは,降雨直後に降水が短絡経路を通って地下水面に到達し,地下水表層部の電気伝導度を一時的に低下させる.ただし,累積雨量が小さいとこのような短絡流下は認められない.降雨終了後には浸潤前線の下降とそれによる不飽和帯空気圧の増加によって毛管帯にある間隙水が下方に押し出されて地下水面に達する.その結果,地下水表層部の電気伝導度は上昇していく.その後に降水自体が地下水面に到達して,地下水の電気伝導度は低下する.毛管帯にある間隙水のシリカ濃度はクリストバライトの沈殿によって制御されており,その上の土中水のシリカ濃度よりも低い.逆にカルシウムは毛管帯の水で最も高濃度である.土中水の陽イオン濃度は,マサ中の特に斜長石との水-鉱物相互反応とイオン交換反応によって制御されている.斜面表層不飽和帯での多深度での間隙水圧測定によれば,浸潤フロントは硬質のマサ内を1m/30時間の速度で下降する.観測開始の15年前に掘削された斜面表層には緩みとその緩み帯のクリープが認められ,変位は乾燥と湿潤の繰り返しによって進行し,緩み帯内で正の間隙水圧が生じていなくても徐々に進むことがわかった.本年度は,風化花崗岩を浸透する水の挙動の観測研究と,花崗岩の風化帯調査研究を行った.昭和28年に豪雨によって数多くの崩壊・土砂災害が発生した滋賀県信楽町において,水文観測を行った.風化花崗岩斜面に掘削された3本の横ボーリング孔からの湧水をほぼ1年間観測した.観測項目は,湧水量pH,電気伝導度,化学組成,さらに雨量である.観測の結果,湧水量の降雨影響期間と化学組成の降雨に対応する変化が明らかになった.降雨強度が50mm/日程度以上になると,湧水,つまり,この場合地下水面直下の水の組成は特徴的な変化を示した.降雨直後で湧水量がピークに達する前に,シリカとナトリウムは一時的に減少し,カルシウムは一時的に増加した.降雨が地下水面まで達する前にこれらの成分が一時的に変化したことになり,これは空気圧の伝播によると解釈できる.この現象は,降雨浸透過程の挙動が大きく変化した時期を示しており,降雨浸透による崩壊発生の予測評価のために大きな知見を与えている.1972年豪雨災害時に崩壊の多発した愛知県小原村で地質調査を行い,空中写真判読と別途実施されたレーザースキャナー計測とを合わせて検討した.その結果,花崗岩と花崗閃緑岩とで著しく地形が異なること,そして,崩壊の多発したのは花崗岩地域であり,そこでは1972年よりも前から多くの崩壊が発生していたことが定量的に明らかになった.また,両者の間で崩壊の密度が大きく異なることの理由は,岩石の鉱物組成と構造,そして,それに起因する風化帯構造の違いにあることがわかった.本年度は昨年にひきつづいて風化花崗岩斜面地下水の湧水の量、電気伝導度の観測を行うとともに、新たに表層すべりの変位速度と降雨との関係の調査を行った。

昨年度は湧出水の化学組成変化を追跡するために、主に手作業による採水と流量測定を行い、降雨に対する化学組成変化を解明して、それに基づいて地中の水の浸透挙動の作業仮説を得た。本年は、それを確証するために、計測を自動化して行った。その結果、降雨に対する地下水の応答特性が明確になった。すなわち、降雨時にはまず短絡路を通って雨水が直接地下水面に達し、その後土中水が下方に押し出され、その後に雨水が地下水面に達することが初めて明らかになった。また、この現象が降雨の度にくり返されていることが明らかになった。表層に設置したテンシオメータ測定結果からは、雨水が通常浸透しないと考えられていたDH級のマサにも降水がいち早く浸透することが明らかになった。この浸透水の浸潤フロントが下降して不飽和帯の空気圧を高め、その結果土層水が押し下げられ、上述の地下水面に至ったと解される。上記の地下水と土壌水の観測とともに、表層すべりを起こしかけている土層の変位を伸縮計によって観測した。その結果、7ヶ月間で3mmの変位が観測され、特に乾燥と湿潤の変化が大きな時に変位が大きく、特に正の圧力水頭が発生しなくても変位が徐々に進むことがわかった。以上の結果は、風化花崗岩斜面の安定性についての考え方に基本的修正を迫るものであった。
先住民社会文化のダイナミズムとオーストラリア行政の歴史に関する文化人類学的研究-ノーザンテリトリを中心として-

オーストラリア・アボリジニ居住区内の社会は、狩猟採集漁労の生業と重層的神話体系に基づく「伝統的」生活を送ってきたが、この20年は、社会組織や文化伝承の枠組みに大きな変化が見られる。これは、自主決定政策や多文化主義の採用、先住民土地権の制度化など諸政策の変化、それに伴うモノ・カネ・技術・情報の流入によって生じたアボリジニ社会下部構造の変化に、アボリジニ側が呼応した結果である。本研究は、従来研究分担者たちが進めてきた個々人を対象とするミクロな民族誌的記述・分析に、行政資料調査を中心とするマクロな政治・経済的分析を加えて総合化し、かつ、この作業を植民政策に関わる歴史資料にまで遡って通時的に展開して、対先住民政策とアボリジニ社会・文化の相互作用を、歴史的・文明史的・計量的に明らかにするのが目的である。本研究では、1978年まで連邦政府の直轄下にあったノーザンテリトリ内に1962年、人工的に作られた町マニングリダ(MGD)に注目し、同町に関する貴重な資料として、1969年に法人化されたMGD Progressive Association(MPA)の議事録、MPAが創設の母胎となり1969年-1974年まで刊行された町内新聞MGD Mirage、およびその後身であるGobalgu Jurra(1977年-1998年)、そしてアウトステーション支援機関として1979年に法人化されたBawinanga Aboriginal Corporationの議事録、等を収集した。これらは、第二次大戦後の同化政策から統合政策、自主決定政策と変化する対アボリジニ政策が末端のアボリジニ・コミュニティでどのように実施され、それがコミュニティの社会や文化にどのような影響を及ぼしたかを生々しく伝える資料である。これらと、別途入手した各種の関連政策資料とを付き合わせながら、マクロな政策とミクロな生活誌の相互作用の分析を行ってきた。その中から、二大政党制度のもと、政権交代に伴う政策変更がコミュニティ現場の内部対立を顕在化させ、それがアボリジニ内部の文化的・政治的運動を引き起こすこと、それがまた中央政府の政策とも相互作用すること、と言ったダイナミズムが明らかとなった。同時に本研究では、収集した資料をデジタル化・データベース化し、関係機関・現地と共有することも目的としており、近々、分析結果の公刊とともに、CD-ROMを作成・配布する予定である。

本研究は、従来研究分担者たちが進めてきた個々人を対象とするミクロな民族誌的記述・分析に、行政資料調査を中心とするマクロな政治・経済的分析を加えて総合化し、かつ、この作業を植民政策に関わる歴史資料にまで遡って通時的に展開して、対先住民政策とアボリジニ社会・文化の相互作用を、歴史的・文明史的・計量的に明らかにするのが目的である。本年度は、中央アーネムランド・マニングリダ町で、同町の発展史を跡づけるうえで貴重なアーカイブ資料である、BAC(Bawinanga Aboriginal Corporation:バビナンガ・アボリジナル公社)の会議録、Maningrida Progress Association(マニングリダ生協)の会議録、の二点を入手した。また、キャンベラのAIATSIS(Australian Institute of Aboriginal and Torres Strait Islanders Studies)との間で、マニングリダで1969年9月一1976年12月まで刊行された町内新聞「Maningrida Mirage」の電子化を共同で行うことを合意し、その一部分の複写を入手した。さらに、ダーウィンおよびキャンベラの国立アーカイブで、関連政策資料を入手した。本年度補助金の謝金を活用してManingrida Mirageの一部につき翻訳・電子化を行ったが、次年度もこれを継続するとともにPDF化してCD-ROMに収め、AIATSISと共有して研究者に公開する予定である。同時に、他の資料もあわせて、(1)マニングリダ前史期:アーネムランド保護領が設定された1931年一マニングリダ・セツルメントが設立された1957年、(2)BAC前史期:1957年一BACが設立された1979年、(3)BAC発展期:1979年以降、の3期に分けて資料の分析を進めることとし、第1期のマニングリダ前史期については分析を終え、資料・分析結果の公刊を準備中である。オーストラリア・アボリジニ居住区内の社会は、狩猟採集漁労の生業と重層的神話体系に基づく「伝統的」生活を送ってきたが、この20年は、社会組織や文化伝承の枠組みに大きな変化が見られる。これは、自主決定政策や多文化主義の採用、先住民土地権の制度化など諸政策の変化、それに伴うモノ・カネ・技術・情報の流入によって生じたアボリジニ社会下部構造の変化に、アボリジニ側が呼応した結果である。本年度は、キャンベラのAIATSIS(Australian Institute of Aboriginal and Torres Strait Islanders Studies)との間で、マニングリダで1969年-1976年まで刊行された町内新聞Maningrida Mirageの電子化を共同で行うことを合意し、その全部の複写を入手した。さらに、ダーウィンおよびキャンベラの国立アーカイブで、Maningrida Mirageの後身であるGobalgu Jurra(1977年-1998年)全部のコピー、および、Welfare Branch Annual Reportなど関連政策資料を入手した。本年度補助金の謝金を活用してManingrida Mirage、Gobalgu Jurraの全部に対する翻訳・電子化を行い、現在PDF化の作業中である。
慢性歯周炎の及ぼす上皮-間葉細胞間相互作用の機能解明による臨床治療への応用

我々はマラッセの上皮遺残由来上皮細胞と歯根膜由来線維芽細胞を同一シャーレ内で共培養することにより、上皮-間葉組織間に存在する基底膜の構成成分であるType IVコラーゲンを分解するMMP-2の発現に関する検討を行った。相互作用により線維芽細胞に誘導された潜在型MMP-2は上皮細胞にあるMMP-14によって活性化され、Type IVコラーゲンを分解することが解明された。これらのことは、慢性歯周炎の治療へつなげていけるものと考えられる。我々はマラッセの上皮遺残由来上皮細胞と歯根膜由来線維芽細胞を同一シャーレ内で共培養することにより、その細胞間相互作用に関する研究を行ってきた。この培養系において、上皮-間葉組織間に存在する基底膜の構成成分である細胞外マトリックスのType IVコラーゲンおよびラミニンの発現が確認された(Shimonishi, et. al., Eur J Oral Sci 2005;113:34-40)。Matrix metalloproteinase (MMP)-14は、特異的に潜在型MMP-2を活性型MMP-2にすることが知られている。本研究では、MMP-2がTypeIVコラーゲンの分解活性を持つことから、上皮細胞-線維芽細胞間の境界部におけるMMP-2およびMMP-14の発現に関する検討を行った。RT-PCR法では、MMP-2のmRNAは相互作用による強い誘導が観察された。一方、MMP-14のmRNAの発現はコントロールとの有意差はみられなかった。MMP-2のタンパクの発現が上皮細胞-線維芽細胞間の境界部の上皮細胞に強くみられたことから、MMP-2は、相互作用によって境界部の線維芽細胞側で発現した後、上皮細胞側のMMP-14に引き寄せられ、活性化していることが示唆された。この培養系において、上皮一間葉組織間に存在する基底膜の構成成分である細胞外マトリックスのType IVコラーゲンおよびラミニンの発現が確認された。SIBLING(Small Integrin-Binding LIgand N-linked Glycoprotein)familyの一つBonesialoproteinは、特異的に潜在型MMP-2を活性型MMP-2にすることが知られている。本研究では、MMP-2がTypeIVコラーゲンの分解活性を持つことから、上皮細胞-線維芽細胞間の境界部におけるBone sialoproteinおよびMMP-2, -14の発現に関する検討を行った。上皮細胞と線維芽細胞の境界部において、Bone sialoproteinは免疫染色法、In situ hybridization法共に線維芽細胞で発現がみられたが、上皮細胞ではその発現は確認されなかった。一方、MMP-2は免疫染色法では、上皮細胞に強く発現したが、In situ hybridization法では、MMP-2のmRNAはむしろ線維芽細胞側でその発現がみられた。MMP-14は免疫染色法、In situ hybridization法共に上皮細胞でその発現が強くみられた。RT-PCR法では、Bone sialoproteinおよびMMP-2のmRNAは共培養することによって強く発現し、相互作用による強い誘導が観察された。一方、MMP-14のmRNAの発現に有意差はなかった。上皮細胞-線維芽細胞間の境界部におけるMMP-2は、線維芽細胞側で発現した後、相互作用によって発現した上皮細胞側のMMP-14に引き寄せられ、Bone sialoproteinによって境界部で活性化されることが示唆された。この培養系において、上皮-間葉組織間に存在する基底膜の構成成分であるType IVコラーゲンを分解するMMP-2の発現に関する検討を行った。抜歯したヒト第三大臼歯より歯根膜組織を採取し、無血清混合培地により同一組織片より上皮細胞および線維芽細胞を培養し、サンプルとして実験に用いた。免疫染色、In situ hybridization法およびRT-PCR法にてMMP-2およびMMP-14の発現を解析した。ウェスタンブロット法にて培地ならびに細胞におけるMMP-2の発現を解析した。免疫染色では、MMP-2は上皮細胞に強く発現したが、In situ hybridization法では、MMP-2のmRNAはむしろ線維芽細胞側でその発現がみられた。一方、MMP-14のmRNAは上皮細胞でその発現が強くみられた。RT-PCR法では、MMP-2のmRNAの発現は共培養した方が単独培養に比べ強かった。ウェスタンブロット法では共培養した培地中に活性化されたMMP-2の発現がみられた。

以上より相互作用により誘導された潜在型MMP-2はMMP-14によって活性化され、Type IVコラーゲンを分解することが示唆された。これらのことから、細胞間相互作用により、基底膜の構成成分が上皮細胞-線維芽細胞間境界部で発現し、基底膜のリモデリングに関与する酵素MMP-2およびMMP-14も同定され、歯根膜の恒常性維持にマラッセの上皮遺残が関与する可能性があることを明らかにした。
中脳腹側被蓋ドーパミン細胞の投射部位と発火パターンに関する研究

中枢神経系ドーパミンニューロンには単発と群発の2種類の発火パターンがあることが知られている。単発に比べ群発の発火でより強力なドーパミンの放出が生じると考えられており、実際、電気刺激や薬物による群発発火増加によって放出が著しく促進されることが証明されている。精神分裂病と強い関わりがあると考えられている中脳腹側被蓋(A10)のドーパミン起始細胞の発火パターンを指標にして向精神薬のドーパミン放出に対する作用がこれらの投射部位の違う細胞によって異なるのかどうかを検討することを目的とした。今年度は、基礎実験として麻酔下のラットを用い、側座核および前頭前野に刺激電極を挿入した後、A10のドーパミン細胞の発火を微小電極法により細胞外シングルユニットで記録した。逆行性刺激を行い、活動電位を誘発し、誘発が全か無であること、刺激に対して1対1対応していること、誘発潜時が一定していること、collisionが観察されること等を指標に、その投射部位を同定した後、データレコーダーに記録すると同時にチャートレコーダーで発火のレートヒストグラムを記録した。安定して記録できるものでは、さらに、アポモルフィンを静注して、その感受性を定量した。現在、バースト解析などの解析システムを開発しており、今後データレコーダーにストックしたデータを用いオフラインによる解析も併せて検討して行く予定である。
内分泌撹乱による女性生殖器の形成異常と腫瘍化のメカニズムの解明

3週齢の未成熟DESマウス(生後5日間DESを投与)および去勢した成熟DESマウスに17β-estradiol(E2)を投与し、E2依存性に誘導されるc-fosとc-junの発現を子宮において経時的に免疫組織化学、in situハイブリダイゼーション、ノーザンブロット法を用いて検索した。未成熟および去勢した成熟マウスはc-fosとc-junの発現に関して、それぞれほぼ同じ結果を与えた。DESマウスにおけるE2刺激前のc-fos mRNAの発現量は、対照マウス(生後5日間ゴマ油を投与)に比べ高かった。E2刺激2時間後、c-fos mRNAの発現量は最大値を示し、対照マウスではその発現はDESマウスに比べ明らかに高かった。c-fosの発現は上皮細胞にのみに発現した。DESマウスにおけるE2刺激前のc-jun mRNAの発現は、対照マウスより低かった。2時間後、両実験群ともc-jun mRNAの発現はピークに達したが、DESマウスにおける発現は対照マウスより低かった。E2刺激によってc-jun mRNAの発現は上皮細胞で減少し、間質および筋層の細胞で増加した。エストロゲン受容体(ERα)は、子宮の上皮、間質および平滑筋細胞に局在し、DESマウスと対照マウスでの局在には顕著な差は認められなかった。エストロゲン依存性の核内転写因子の発現およびE2による誘導パターンの変化は、内因性のホルモンを分泌していない未成熟マウスでもすでに生じていることが明らかになった。これらの持続的な発現とE2による誘導パターンの変化が、DESマウス子宮における腫瘍発生に関与していることが強く示唆された。出生前後に人工エストロゲンであるdiethylstilbestrol(DES)を投与されたヒトや動物では生殖腺に形成異常や、腫瘍が発生する。この過程では、エストロゲン受容体(ER)を介しての転写調節のメカニズムに変化が生じていることが示唆される。成熟したDESマウス(生後5日間DESを投与)を去勢後、エストロゲン(E2)を投与し経時的にE2依存性に誘導されるc-fosとc-junの発現を、子宮において免疫組織化学、in situハイブリダイゼーション、ノーザンブロット法を用いて検索した。DESマウスにおけるE2刺激前のc-fos mRNAの発現量は、対照マウスに比べ高かった(2.5倍)。E2刺激2時間後、c-fos mRNAの発現量は最大値を示し、DESマウスでは非刺激時の1.5倍、対照マウスでは15倍であった。c-fosの発現は上皮細胞にのみ認められたが、DESマウスでは上皮細胞間での発現は不均一であった。DESマウスにおけるE2刺激前のc-jun mRNAの発現は、対照マウスより低かった(0.75倍)。エストロゲン依存性の核内転写因子の発現、およびE2による誘導パターンの変化が子宮における腫瘍発生に関与していることが示唆された。出生前後にエストロゲンを投与されたヒトや動物では生殖腺の形成異常や、腫瘍が発生する。3週齢の未成熟DESマウス(生後5日間人工エストロゲンであるdiethyl-stilbestrolを投与)に17β-estradiol(E2)を投与し、E2依存性に誘導される核内転写因子であるc-fosとc-junの発現を経時的に子宮において検索した。同時にERの局在を免疫組織化学で証明した。ERαは、子宮の上皮、間質および平滑筋細胞に局在し、DESマウスと対照マウス(生後ゴマ油を投与)での局在には顕著な差は認められなかった。

DESマウスにおけるE2刺激前のc-fos mRNAの発現量は、対照マウスに比べ高かった。対照マウスではc-fos mRNAの発現量は、E2刺激2時間で最大値を示し、DESマウスでは1時間後に最大値を示した。両群ともc-fosの発現は上皮細胞にのみ認められた。対照マウスの上皮はほぼ均一な強い反応を示したが、DESマウスでは上皮細胞間での発現は不均一であった。DESマウスにおけるE2刺激前のc-jun mRNAの発現は、対照マウスより低かった。2時間後、両群ともc-jun mRNAの発現はピークに達したが、DESマウスにおける発現は対照マウスより低かった。E2刺激によってc-jun mRNAの発現は上皮細胞で減少し、間質と平滑筋細胞で増加した。エストロゲン依存性の核内転写因子の発現およびE2による誘導パターンの変化は、すでに内因性のホルモンを分泌していない未成熟マウスでも生じていることが明らかになった。
栄養・酸素・薬剤条件が空間的に規定されたがん細胞スフェロイド培養系の構築

本研究では,薄膜に設けた貫通穴構造に,細胞の凝集体をはめ込むことで,薄膜の上下で異なる培養環境(液性条件)を凝集体に対して提示しうる区画化培養系を提案し,培養系の実装にあっては,(1)透明シリコーンゴム(PDMS)製薄膜を材料に用いる系と(2)市販のカルチャーインサートのポリエチレンテレフタラート(PET)製薄膜を利用する系のふたつを検討した.(1)では,ソフトリソグラフィ技術により製作したPDMS製薄膜上の貫通穴構造(直径100400 μm)にiPS/ES細胞の凝集体(胚様体)をはめ込み,薄膜の上下に異なる培養環境(膜上:分化誘導因子なし,膜下:分化誘導因子あり)を提示し,胚様体(20000 cells)の4日間の培養が可能であること,分化誘導因子を作用させた胚様体の膜下の一部のみ選択的に分化誘導可能であることを確認した(Kaneda et al., Biomicrofluidics 2017).(2)では,0.4 μmの細孔を持つカルチャーインサートのPET製薄膜に,レーザー加工によって貫通穴構造(直径90230 μm)を製作し,その後にパリレンを薄膜にコーティングすることで細孔を塞ぎ,区画化培養系を実現することに成功した.系の評価には,がん細胞としてヒト肝がん由来細胞株(HepG2細胞)やヒト前立腺がん由来細胞株(DU-145細胞)を,抗がん剤としてチラパザミンやパクリタキセルを用い,貫通穴構造にはめ込んだがん細胞の凝集体(スフェロイド)に対して,開発した系を用いて,薄膜の上下に異なる培養環境(膜上:抗がん剤なし,膜下:抗がん剤あり)を提示し,薄膜で規定されたスフェロイドの一部のみ選択的に抗がん剤を作用させることが可能であることを確認した.申請者は,薄膜に設けた貫通穴にがん細胞の凝集体であるスフェロイドを嵌め込むことで,薄膜で規定されたスフェロイドの一部分(メンブレンより下部)のみに薬剤を作用させる,スフェロイドの区画化培養系を開発している.本年度は,0.4 μmの細孔を持つ市販のカルチャーインサートのPET製の多孔膜にレーザー加工により直径約260 μmの貫通穴を製作し,膜にパリレンをコートすることで細孔を塞いだ培養系を製作した.続いて,肝がん細胞(HepG2細胞)のスフェロイドと低酸素活性化プロドラッグであるチラパザミンを用いて,上記培養系にてスフェロイドの一部(膜の下部)のみがチラパザミンにより処理されているかを調べた.コントロールとして,チパラザミンなしの系を用意し,スフェロイドの共焦点顕微鏡画像と凍結切片を用いて膜上下のスフェロイド寸法を比較したところ,膜より下部のみにチラパザミンによる増殖抑制がみられ,製作した培養系の有用性・信頼性が確認できた.また,ある一定のチラパザミン濃度以上では,細胞死によりスフェロイドが貫通穴から外れ,上記の区画化培養が破綻することも確認した.また,細胞凝集体の一部に望みの液性因子を作用させる本研究のコア技術を,多能性幹細胞のES/iPS細胞の凝集体である胚様体の一部へ分化誘導因子を作用させることにも応用し,胚様体の望みの部分を分化させることにも成功した(S. Kaneda et al., Biomicrofluidics 2017).上記の区画化培養系で,本年度予定していた,膜上下で異なる酸素濃度,異なる栄養状態を実現することに対し見通しを得ているため,また,抗がん剤作用部であるスフェロイド下部と非作用部であるスフェロイド上部をピペッティングにより分断,個別回収が可能であることを確かめられていることより,おおむね順調に進展していると判断した.本研究では,薄膜に設けた貫通穴構造に,細胞の凝集体をはめ込むことで,薄膜の上下で異なる培養環境(液性条件)を凝集体に対して提示しうる区画化培養系を提案し,培養系の実装にあっては,(1)透明シリコーンゴム(PDMS)製薄膜を材料に用いる系と(2)市販のカルチャーインサートのポリエチレンテレフタラート(PET)製薄膜を利用する系のふたつを検討した.(1)では,ソフトリソグラフィ技術により製作したPDMS

製薄膜上の貫通穴構造(直径100400 μm)にiPS/ES細胞の凝集体(胚様体)をはめ込み,薄膜の上下に異なる培養環境(膜上:分化誘導因子なし,膜下:分化誘導因子あり)を提示し,胚様体(20000 cells)の4日間の培養が可能であること,分化誘導因子を作用させた胚様体の膜下の一部のみ選択的に分化誘導可能であることを確認した(Kaneda et al., Biomicrofluidics 2017).(2)では,0.4 μmの細孔を持つカルチャーインサートのPET製薄膜に,レーザー加工によって貫通穴構造(直径90230 μm)を製作し,その後にパリレンを薄膜にコーティングすることで細孔を塞ぎ,区画化培養系を実現することに成功した.系の評価には,がん細胞としてヒト肝がん由来細胞株(HepG2細胞)やヒト前立腺がん由来細胞株(DU-145細胞)を,抗がん剤としてチラパザミンやパクリタキセルを用い,貫通穴構造にはめ込んだがん細胞の凝集体(スフェロイド)に対して,開発した系を用いて,薄膜の上下に異なる培養環境(膜上:抗がん剤なし,膜下:抗がん剤あり)を提示し,薄膜で規定されたスフェロイドの一部のみ選択的に抗がん剤を作用させることが可能であることを確認した.スフェロイドの薬剤非作用部(膜上の部分)を低栄養・低酸素状態とし,膜下に部分に抗がん剤を作用させることで,より生体内の固形がんが持つ微小環境に近いin vitroモデルとしたい.また,栄養飢餓耐性因子に対する抗体と,低酸素誘導性因子に対する抗体とスフェロイド内部を観察するための細胞透明化試薬を組み合わせることで,望みの低栄養・低酸素状態を実現できているかを検証する.学術論文のオープンアクセス化にかかる費用を約24万円と見積もり,平成29年度の研究成果をまとめた学術論文を雑誌に投稿したが年度内の受理に至らず,次年度使用額が生じた.この次年度使用額については,修正した学術論文が受理されるに至った際のオープンアクセス化にかかる費用として執行する予定である.