hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細菌における天然変性蛋白質のヒストンコード機構による形質制御の証明

MDP1が抗酸菌の蛋白質発現をグローバルに抑制し、複製・エネルギー産生等の細胞機能を抑制すると共に、菌に抗酸化作用を付与することで、定常期での抗酸菌の生存率の低下を防いでいることを示した。MDP1による天然変性領域依存的な染色体凝集と増殖抑制を明らかにし、MDP1機能における天然変性領域の重要性を示した。現在、野生株、変異MDP1発現株等を用いた抗酸菌染色体上のMDP1の結合モチーフを網羅的に解明するため、実験系の構築を開始している。この様に、研究は概ね順調に進行している。MDP1機能における天然変性領域の重要性をさらに解析する。特に、天然変性領域依存的な染色体凝集の発現機序の解明を目指し、染色体上のMDP1の結合モチーフの網羅的解析を進める。加えて、抗酸菌において、MDP1との関連が報告されているその他の表現型、また染色体の高次構造に影響を受ける可能性が高い表現型について野生株および変異MDP1発現株(新たに作製する変異株を含む)を比較解析する。これにより、MDP1天然変性領域の重要性を順次明らかにしていき、抗酸菌におけるMDP1機能とその中での天然変性領域の役割を網羅的に把握する。MDP1は結核菌内で翻訳後修飾を受けている。質量分析によりMDP1の翻訳後修飾の全容を明らかにする。また、MDP1に修飾を導入する抗酸菌由来の修飾酵素についても同定を試みる。MDP1の天然変性領域の機能解析に関して、平成29年度は特にMDP1の染色体凝集作用に注目して、変異MDP1発現抗酸菌株を用いた比較解析を中心に実施した。これに関連し、抗酸菌染色体上のMDP1の結合モチーフの網羅的解析を計画しているが、最終的な次世代シーケンサー等による詳細解析は平成30年度実施とした。以上が、記載された次年度使用額が発生した理由である。
走査プローブ顕微鏡を用いてナノ加工した半導体表面での光電極反応

本研究は面構造が規定された半導体単結晶表面を基板とし、その表面を走査プローブ顕微鏡システムを用いてnmスケールで加工する技術を開発するとともに、表面構造による反応性の違いを観察し、半導体の光電極反応を制御することを目的に行っている。本年度は半導体表面構造の安定性に及ぼす表面処理の効果を原子間力顕微鏡(AFM)を用いて詳細に調べた。p-GaAs(100)を電解質溶液に浸漬し、わずかな還元電流が流れる電位領域に保持すると、表面酸化物が還元除去され、(100)(1×1)構造が原子分解能で観察できた。しかし、明瞭な原子像が観察される電位領域は使用する電解質溶液の種類によって大きく影響された。具体的にはHCl溶液中では比較的広い電位領域(アノード電流が流れはじめる電位より負)で原子像が観察されたのに対して、H_2SO_4溶液中では水素発生直前の電位では原子像が観察出来たもの、電位が正になると原子像はぼやけ、開回路電位付近では全く観察できなかった。これらの結果は表面ダングリングボンドの安定化が原子像の観察と密接に関連していることを示唆している。実際表面ダングリングボンドの安定化に有効であると考えられるS^<2->を含むNa_2S溶液中では幅広い電位範囲で非常に明確な原子像が観察され、この考え方が正しい事が確認された。これらの結果は表面反応性の制御という観点で非常に重要な結果である。
抗動脈硬化転写因子LXRの内因性リガンドの決定

(1)酸化ステロールの高感度定量系の構築作用電極としてグラッシーカーボン電極、溶媒としてアセトニトリルとイソプロパノールの混液を用いるサイクリックボルタンメトリーでは、+1.8V vs. Ag/AgClより正電位を印加すると、コレステロールの酸化波が観察され、この波高はコレステロールの濃度依存的に増加した。この反応を電気化学検出HPLCに応用し、コレステロールの定量系を構築した。本法の生体試料への応用として、血清総コレステロールの定量を試みたところ、良好な精度で定量が可能であった。幾つかの酸化ステロールについて、本法による定量が可能かどうか検討した。予備的検討では、ピコモルレベルの定量が可能であり、細胞の酸化ステロールの分析法として使用可能と考えられた。(2)LXRα及びLXRβ発現細胞の調製ヒト単球系の細胞株(THP-1,HL-60及びU937)のin vitro分化システムを用いて、マクロファージ様の細胞を調製した。LXRα及びLXRβの発現変化について検討中である。(3)細胞内コレステロールエステル化酵素(ACAT)の動脈硬化における意義初代培養したヒト単球のマクロファージへの分化に伴い、トランスフォーミング成長因子β-1によってACAT-1の遺伝子及びタンパク質発現が増加することが分かった。また、ストレプトゾトシン糖尿病ラットでは、小腸のACAT活性が増加しており、それはACAT-2の発現増加によるものであった。(4)抗酸化物質の分析法の開発植物の抗酸化物質であるフラボノイドの電気化学検出HPLCによる分離定量法を開発した。(1)酸化ステロールの高感度定量系の構築:LXRの内因性リガンドとして酸化ステロールが想定されている。酸化ステロールの分析方法としては、ガスクロマトグラフィー質量分析法(GC-MS)が主流である。しかし、GC-MSは試料の前処理が煩雑である点と、定量には同位体希釈法を用いるので、目的の酸化ステロール一つ一つについて同位体標識した内標準物質を調製しなければならない点が問題であり、LXRのリガンド決定には適さないと考えた。そこで本研究では、GC-MSの問題点を考慮する必要のない電気化学検出高速液体クロマトグラフィー(HPLC)の導入を試みた。電気化学検出は、電極上で酸化あるいは還元する物質のみを検出するので選択性が高い点と、カラムを細くして電解効率を上昇させると高感度が期待できる点が利点である。先ず、コレステロールを電気化学的に酸化還元できるか否かについて、サイクリックボルタンメトリーを用いて検討した。その結果、作用電極としてグラッシーカーボン電極、溶媒としてアセトニトリルとイソプロパノールの混液を用い、+1.8V vs. Ag/AgClより正電位を印加すると、コレステロールの酸化波(電流値の増加)が観察された。この波高は、コレステロールの濃度依存的に増加した。よって、コレステロールを電気化学的に定量できることが明らかとなった。この反応を電気化学検出HPLCに応用したところ、コレステロールと幾つかの酸化ステロールについて、ピコモルレベルの定量が可能である予備的な結果を得ている。これを高知で行われた第64回分析化学討論会で発表したところ、日本工業新聞の2003年9月12日号に掲載された。(2)LXR発現細胞の検索:マクロファージ系への分化が可能なヒト細胞株を用い、LXRの誘導機構を検討している。(3)電気化学検出HPLCによる高感度定量の例:酸化ステロール分析法の構築の準備として、既知の電極酸化物質のフェニルフェノールを用い、電気化学検出HPLCによる高感度分析法を開発した。
律令国家形成過程における外交権に関する考古学的研究

新羅との外交・交渉で齎された土器は、7世紀初頭から飛鳥・藤原地域に集中し始め、7世紀後半にはこの地域に集約する。その後、交易目的の往来が主体となるまで宮都を中心に分布が移動する。とれは、推古朝の中国的な外交儀礼の導入と、天武朝における政治的戦略による外交権の掌握が反映したものであり、外交権が皇権に一元化され、諸権力が宮都に集約していくことを示す。天武朝に始まった国家建設が平城京に至って完成していく過程を知ることができる。日本出土の新羅土器の分布状況は,時期的,空間的に特徴的であり,特に,7世紀以降では宮都の展開と強い相関関係にある。その搬入背景には政治権力が深く介入していたものと考えられ,外交の様相を示す好資料と考える。こういった認識から,本研究では日本から出土した新羅土器の分析,検討を通して,国家の体裁が重視される外交の展開を解明し,律令国家形成過程の特質を考古学的に考察する手掛かりを得ることを目的とする。平成19年度は関東地方と近畿地方を中心に,資料調査を行う前提となるリストの作成と所在確認とを行った。また,関東地方の資料については所蔵機関に赴いて調査を行い,器形と部位の特定,器形の特徴,成形技法,胎土の状態,焼成方法,焼成温度などに関して詳細な記録をとった。特に,新羅土器を特徴付ける印花文などの文様に関しては写真撮影と拓本をとり,施文原体の文様把握と,施文・押捺方法の確認を行った。資料調査を実施したのは,千葉県富津市の野々問古墳,市川市の下総国分寺跡,曽谷南遺跡,須和田遺跡,国府台遺跡と,栃木県の西下谷田遺跡,前田遺跡,免の内台遺跡,落内遺跡,惣宮遺跡,郭内遺跡であり,主に以下のような成果が得られた。1.市川市出土の甕類は7世紀後半に属する可能性が高く,製作技法や形態が韓国慶尚道のものと酷似することが確認され,生産者は新羅の工人だと判断できる。2.栃木県の資料は,胎土や色調,焼成が多様で,複数の生産地が想定できるため,新羅から搬入された可能性が高い。日本出土の新羅土器の分布状況は、時期的、空間的に特徴的であり、特に、7世紀以降では宮都の展開と強い相関関係にある。その搬入背景には政治権力が深く介入していたものと考えられ、外交の様相を示す好資料と考える。こういった認識から、本研究では日本から出土した新羅土器の分析、検討を通して、国家の体裁が重視される外交の展開を解明し、律令国家形成過程の特質を考古学的に考察する手掛かりを得ることを目的とする。平成20年度は、リストの作成と準備とともに、報告図面の整理と分布図の作成を実施した。また、全国的に分布が密集し、外交施設との関係が想定されている大阪府の資料について所蔵機関に赴き調査を実施した。さらに、日本出土資料の起源を探るため、韓国において慶州以外の地域で資料調査を実施した。また、昨年度調査対象外であった栃木県出土資料について、新羅土器の可能性が高いと思われるものを確認調査した。資料調査を実施したのは、難波宮跡、大坂城跡、太井遺跡、国府遺跡、小山遺跡、西下谷田遺跡、韓国の尚州市伏龍洞230-3番地遺跡、京畿道烏山市陽山洞遺跡、京畿道龍仁市星福洞窯などであり、主に以下のような成果が得られた。1.7世紀後半で顕著な外交使節の往来記事との関連が想定される難波宮跡一帯の資料は、6世紀末頃から出土量が増加し始め、7世紀前半までにピークがあることが判明した。このことから、当地域出土資料と外交使節や難波大郡との関係については再検討が必要である。2.韓国における印花文や土器質は、京畿道一帯と慶州一帯とで様相が異なるが、日本出土資料は慶洲一帯の土器に近い様相を示す。本研究は、新羅土器を分析、検討することによって、考古学的手法により律令国家形成過程の特質を明らかにすることを本研究の目的とする。平成21年度は、日本出土資料のリスト整備を行うとともに、搬入元の一つと目される大邸周辺の資料について現地調査を行い、これまでの調査成果をまとめた。6世紀後半まで、新羅の土器が搬入される中心は北部九州であったが、6世紀末頃から畿内へ齎されるようになり、7世紀になると畿内が分布の中心となる。当初の中心地は難波であり、飛鳥への搬入は少し遅れるが、7世紀後半には飛鳥地域に集約する。これは6世紀末から7世紀初頭にかけて公式の外交と非公式な交渉とによって難波地域に齎されていた新羅の土器が、推古朝と天武朝という2つの画期を経て飛鳥を中心とする大和へ搬入されたものと考えられる。

これら2つの画期はともに中国的な外交儀礼の導入を背景としているが、推古朝がその導入期、天武朝がそれを強力に推し進めた時期であった。畿内に齎された新羅の土器は、7世紀前半まで宮殿のない難波地域に分布が集中し、7世紀中頃まで分布は散在的であった。少なくとも、その頃までは宮殿の所在地が献物の搬入地を強く規定することはなかったのである。したがって、7世紀後半、新羅の土器が飛鳥・藤原地域に集中し始めたのは、そこに宮殿が存在したからではなく、天武朝における政治的戦略によって外交権の掌握が図られたからに他ならない。これ以後、新羅の土器は宮都を中心に分布が移動するようになり、宮都の所在地が搬入目的地となる。舶来品の宮都への集中は、外交権が皇権に一元化され、諸権力が宮都に集約していることを反映するものと考えられる。このように、新羅の土器を通して、天武朝に始まった国家建設が、平城京に至って完成していく様子を窺い知ることができる。
明・清期におけるドミニコ会による漢語研究

今年度はポーランドのクラクフ、フランスのパリにて中国の字書の欧州の所蔵状況などを調査し、京都、東京にて関連する漢語資料の調査を行った。そして、来華宣教師および在欧の中国学者がどのような中国の字書を参照していたのか、また中国の字書が欧人の編纂した辞書にどの程度反映されているのかを考察し、口頭発表を行ったのち、論文を発表した。この研究で扱った辞書は『西儒耳目資』、"海篇類"の字書、『字彙』、『正字通』、『諧聲品字箋』、『五方元音』で、以下の結果を得た。"海篇類"の字書については欧州各地に数多くの所蔵がみられ、宣教師やヨーロッパ人学者もそれらの書名を引用するものの、具体的にそれらをベースに編纂された辞書はみあたらない。『字彙』『正字通』も欧州各国に伝わっているが、殆どの場合字彙の筆画検字法の導入に止まり、字書本体を使用した事例は挫折に終わっている。『品字箋』については、Antonio Diazが1704年にVocabulario Hai xingphin tsu tsienを著すが、その序文に『品字箋』の韻分類を示すも、本体は宣教師による辞書を引き写したものとなっている。『五方元音』とラテン語による"Vocabularium Sinico-Latinum juxta. Ou Fang Iuen In."については、発音体系に若干の齟齬があるが、辞書本体の語釈部分については『五方元音』の反映はみられない。本年度はヨーロッパ人宣教師が著述・編集した「官話」や方言のテキストや辞書、論文、そして関連文献収集にあたった。パリ国立図書館(BIBLIOTHEQUE NATIONAL DE FRANCE)、大英図書館(THE BRITISH LIBRARY)、グラスゴー大学附属図書館ハンターコレクション(UNIVERSITY OF GRASGOW-HUNTER COLLECTION)など海外の図書館においてはヨーロッパ人キリスト教宣教師による中国語資料、とりわけとりわけ写本で残されている官話や方言のオリジナル資料の閲覧、複写を行い、国内の東京大学東洋文化研究所、首都大学東京附属図書館、国立国会図書館附属の東洋文庫では、欧州で出版された雑誌やドミニコ会関連資料の文献を複写した。そしてその成果として、日本中国語学会の学会誌『中国語学』第252号に下記の論文を発表した。そこではドミニコ会士フランシスコ・ディアスにより編纂された漢語・スペイン語辞書について、欧州各地に所蔵されている彼の辞書の版本を精査し、また別人の手になる辞書の写本とも比較検討することにより、ディアスの辞書がその後、欧州で広く活用され、その後の漢語辞書のありかたに大きな影響を与えたことを論述した。また、他の複写資料に関しては、現在写本の翻刻作業や文献目録を作成している。本年度はヨーロッパ人宣教師が著述・編集した「官話」や方言のテキストや辞書、論文、そして関連文献を収集し、論文作成の基礎作業を行った。文献収集についてはフランス国立図書館(BIBLIOTHEQUE NATIONAL DE FRANCE)、ベルリン国立図書館(Staatsbibliothek zu Berlin)の海外の図書館において、ヨーロッパ人キリスト教宣教師による中国語資料、とりわけ写本で残されている官話や方言のオリジナル資料の閲覧、複写を行った。そして、現在、1592年にスペイン人宣教師による『明心寶鑑』のスペイン語訳である『Beng Sim Po Cam』が如何なる漢語方言の話者によって翻訳されているかを明らかにするため、データの整理を行っている。『明心寶鑑』は、明末から清初にかけて出版された「善書」とよばれる民間の勧善書の一つで、『Beng Sim Po Cam』はManila在住のFray Juan Coboとその協力者によって『明心寶鑑』を翻訳したものである。この翻訳は世界で初めて漢文から他国語に翻訳された本として皇太子時代のフェリペ三世に献上されている。そして、『Beng Sim Po Cam』の言語を明らかにするため、時代をやや下った福建語資料"Arte de lalengua chin cheu"との比較を行い、その同一性や違いを調査している。他の複写資料に関しては、現在写本の翻刻作業や文献目録を作成している。『五方元音』とラテン語による"
人同種凍結保存気管（死体より採取）の臨床応用に関する研究

[人凍結保存同種気管の質的評価]凍結技術の向上に伴い、凍結同種大動脈弁、血管等が臨床に用いられるようになり、その良好な臨床成績により広く臨床応用されるに至っている。このような背景の下に心臓弁膜症の治療に用いられている凍結同種弁の技術を気管に用いられないかという観点から、我々は成犬を用いた凍結同種気管移植を行い、移植気管が免疫抑制剤を投与しなくてもその形態、機能が長期にわたり正常に保たれることを確認し発表してきた。またこの凍結保存気管移植では移植気管の気管上皮はレシピエント由来、気管軟骨はドナー由来という一種のキメラ状態であることも確認し発表してきた。今後凍結保存気管を臨床応用するにあたり、人の同種生体気管の特性を解明することは非常に重要であると考える。1996年12月,人の凍結保存気管による気管移植術の臨床応用を大学倫理委員会に提出した後,その臨床応用に向けて人気管支の凍結保存実験を行った。【方法】提供を受けた貴重な気管を,臨床応用するためには最低限の質的な評価を経たものでなければならない.そこで肺癌手術時に得られた切除配葉から気管支を採取し,抗菌剤を加えた4°C液体培地に浸漬後,凍結保存・解凍後に気管支の細菌培養と組織検査を行った。1)組織の滅菌性;凍結前に抗生剤入り液体培地に保存した後、解凍前後で組織の一部を切り出し細菌学的検査を行い、凍結操作前後で組織が無菌であることを証明する。2)解凍後の組織標本を作製し移植気管の質的評価を行う。【結果】6例の気管支の凍結後,及び解凍後の気管支の細菌・真菌培養はすべて陰性であった。人気管支の組織所見では、抗菌剤を加えた組織培養液に2448時間浸漬後は気管軟骨はその形態を維持していたが粘膜上皮はほぼ脱落しており,凍結保存・解凍後も同様の所見であった[人凍結保存同種気管の質的評価]凍結技術の向上に伴い、凍結同種大動脈弁、血管等が臨床に用いられるようになり、その良好な臨床成績により広く臨床応用されるに至っている。人気管支の組織所見では、抗菌剤を加えた組織培養液に2448時間浸漬後は気管軟骨はその形態を維持していたが粘膜上皮はほぼ脱落しており,凍結保存・解凍後も同様の所見であった
母体血中胎児有核赤血球のsingle cell levelのDNA分析

母体血から分離された細胞が、果たして胎児由来であるかどうかということは、本方法の出生前診断において非常に重要である。今回の染色体異常例における分析結果から、HbF染色陽性細胞のほぼ90%が胎児由来の異常細胞であると考えられた。以上の結果により、HbF染色とmicromanipulationの組合せは、母体血中の胎児細胞による出生前診断において非常に有効な方法であると考えられた。また、染色体異常例において、正常例と比較して非常に多くの胎児由来有核赤血球の出現がみられたことは注目される現象である。今後、処理過程の自動化、分析過程のLab on a Chip化が重要な課題と思われる。また今回我々は、簡便で安価な特異的抗胎児グロビン抗体を作製することを試みた。従来はゲル濾過し等電点電気泳動で胎児ヘモグロビンを精製していたが、今回は臍帯血よりヘモグロビンを分離し、ヘムをヘモグロビンより遊離させ、遊離したヘムをアセトン中に抽出することによりグロビンを析出さるという簡便な方法を用いてグロビンの分離を行った。この分離した胎児グロビンを用いて既報の方法に従い家兎に免疫し、抗胎児グロビン抗体を作製した。得られた抗体は、我々の方法で作製した胎児グロビンと特異的に反応した。今回、作製した抗体は精製胎児グロビンとよく反応した。現在、検者献体との反応は検討中であるが、本抗体は胎児有核赤血球分離のための良い選択肢の一つになりうるものと考えられた。同意を得た妊婦33人より羊水穿刺の前に採血した血液からdouble-density gradientsにより有核赤血球分画を分離し、HbF染色により胎児細胞を選別し、micromanipulatorを使用し胎児有核赤血球をスライドグラス上に回収・再配置し、dual-colorあるいはmulticolor FISHを行い、性染色体および13、18、21番染色体の数的異常の分析を行った。各々の症例において分析可能だった胎児細胞数は平均30細胞だったが、33例中3例は、HbF陽性細胞が著しく多く認められ、この3例については100細胞を分析した。33例中、3例に染色体異常が認められた。内訳はトリソミー21、トリソミー13およびXXYであり、各々HbF陽性細胞のほぼ90%に過剰なシグナルが認められた。この結果は、羊水による染色体分析の結果と同様であった。今回の染色体分析の結果から、HbF染色により陽性を呈した細胞のほぼ90%が胎児由来の異常細胞であると考えられた。本法は母体血中胎児細胞による出生前診断において有用な方法であると考えられた。従来はゲル濾過し等電点電気泳動で胎児ヘモグロビンを精製していたが、今回は膀帯血よりヘモグロビンを分離し、ヘムをヘモグロビンより遊離させ、遊離したヘムをアセトン中に抽出することによりグロビンを析出さるという簡便な方法を用いてグロビンの分離を行った。

同意が得られた妊婦50人より羊水穿刺の前に採血した血液から、double-density gradientsにより有核赤血球分画を分離し、Hemoglobin F(HbF)染色により胎児細胞を選別し、micromanipulatorを使用しスライドグラス上に採取し、FISHを行い性染色体および13、18、21番染色体の数的異常の分析を行った。50例中43例は異常は認められなかったが、7例に異常がみられた。異常の内訳はXXYが2例、trisomy13が1例、trisomy18が1例、trisomy21が3例だったが、各々HbF陽性細胞のほぼ90%に過剰なシグナルを認めた。この結果は羊水検査の結果と矛盾しなかった。分析可能だった細胞数については、染色体異常が認められなかった43例では平均40だったが、異常がみられた7例では平均242だつた。母体血から分離された細胞が、果たして胎児由来であるかどうかということは、本方法の出生前診断において非常に重要である。今回の染色体異常例における分析結果から、HbF染色陽性細胞のほぼ90%が胎児由来の異常細胞であると考えられた。以上の結果により、HbF染色とmicromanipulationの組合せは、母体血中の胎児細胞による出生前診断において非常に有効な方法であると考えられた。また、染色体異常例において、正常例と比較して非常に多くの胎児由来有核赤血球の出現がみられたことは注目される現象である。今後、処理過程の自動化、分析過程のLab on a Chip化が重要な課題と思われる。
AgRPニューロンにおけるプロテインフォスファターゼ１Bの作用解析

視床下部は糖およびエネルギー代謝調節を担う重要な器官である。脂肪細胞および膵臓から分泌されるレプチン、インスリンは視床下部の弓状核に存在するPOMCニューロンおよびAgRPニューロンに直接作用し血糖降下、体重減少作用を発揮する。PTP1Bはレプチンおよびインスリン受容体シグナルを阻害する蛋白であり全身性、脳特異的もしくはPOMCニューロン特異的にPTP1Bを欠損させると高脂肪食投与に対して肥満抵抗性を来し糖代謝は改善する。一方、AgRPニューロンにおけるPTP1Bの役割は未だ明らかではないため本研究ではAgRPニューロンにおけるPTP1Bが糖およびエネルギー代謝調節に与える影響を明らかにする。
CBN研削砥石を用いる歯車仕上げ盤の開発研究

現在、歯車需要の最も多い自動車用歯車は能率的な低コストの新しい仕上方法の開発を急務として、最も優れた歯車仕上げ盤の出現を期して待つ態勢にある。本研究では過去数年間にわたり試作とその改善を行ってきたNC歯車仕上げ盤を完成させ、さらに低コストのための新しい工夫を行った高速研削用ねじ状CBN研削砥石の開発結果を利用して高能率で歯車を仕上げることを目的とした。その結果、(1),高速,高出力化のために主軸駆動モータをDCサーボモータよりACスピンドルモータに変更したために生じた制御装置のトラブルを完全に解消することができた。(2),モジュール2.5,歯数59のリングギヤーを仕上げるために、CBN砥粒帯のねじ1回転中の数を30,98に変えたねじ状CBN研削砥石を試作し、研削性能テストを行った結果、砥粒帯の間隔を大きく取った30よりも、砥粒帯とその間隔を同一にした98が目詰まりが少なく、スムーズに研削できることがわかった。(3),CBN砥粒の特微を発揮すべく砥石周速を2000m/minまで上げ、主軸を5000rpmさせることにより歯車1個を60秒以内のサイクルタイムが保障できるようになった。(4),砥石送り量及び切込量を変えてテストを行った結果、軸方向切込み0.3mm(歯面0.1mm)まで1回で仕上げることができ、歯車の焼入歪み量により適正な切込量を選定できることが可能となった。(5),焼入歯車の仕上精度を向上させることができた。また、仕上精度の向上に対しては砥石の精度を上げること、主軸周辺の精度向上、特にバランスをとることなどが大切である。以上の研究実績により歯車仕上盤の実用機への糸口を開けたものと確信する。本研究の今後の課題としてねじ状CBN研削砥石の耐久力、寿命を一層伸ばすために結合剤の選定などがある。
出雲国風土記にみる自然観を現在に活かす島根半島地質変動ヘリテイジの研究

2018年度は,前年から進めている出雲市大社ー日御碕間の海岸に分布する中新統の調査を,さらに内陸の山地に拡大させた。成相寺層とされる海岸部の頁岩層との関係を明らかにし,底生有孔虫化石による生層序学的研究を進めた。生層序学的結果は,昨年実施した海岸部での結果と同じで,底生有孔虫が全く産しない,いわゆる無化石帯に属する層準が広く発達していることを確認した。そのため,島根半島西部の成相寺層の下部で発達する頁岩層は,古浦層の堆積環境と同じであり,日本海への海水が顕著に浸入する以前の堆積層であるとみなした。従来の層序概念の見直しを必要とするもので,成相寺層下部の無化石帯と古浦層に相当する岩相の確認は,成相寺層と古浦層との境界が島根半島の東西で時間的に斜交していることを示唆する。成果は日本地質学会で要旨による発表を行った。また,国内で観光の対象となっている風穴について,八雲風穴の特異性を明らかにすることができた。崖錐内部に形成される氷が高濃度のラドンガスの季節変動の要因になっていること,またラドンガスの測定が崖錐内部の空気の動態を理解するのに効果的であることを指摘した。風穴のような自然そのものが観光などの地域資源となる場合は,学術的意味づけが地域では重要となる。その意味でも自然荒廃化が進む山間地の観光利用について支援することができた。この年度では,H32年度に予定している大船山周辺の山系と向斜構造をなしている十六島湾の南の山塊について,堆積学的調査を行い,出雲市平田町を中心とする古代からの伝説が生まれた自然背景の地質学的意味についても調査を進めた。2018年度の調査では,昨年に引き継ぎ島根半島西端の大社湾から内陸部の調査を行った。険しい地形のため,未踏査の場所を残しているものの生層序学的研究では予定通りの成果を得ることができた。成果の一部は,地質学会で紹介した(但し,開催地の北海道地震のため要旨の発表による)。また,出雲市南部にある八雲風穴のラドン発生メカニズムについて,学術誌に掲載することができた。地域では,十分な学術調査がないまま観光資源として利用されているところも多い。今年度は,八雲風穴の科学的価値を公表できたことで,観光への応用など地域活性化へ向けた取組に資することができた。その他の地域でも学術の導入に向けた調査を行っている状況であり,地域新聞(山陰中央新報)に月ごとに連載した。以上のような状況からみて,ほぼ順調に進展していると判断した。2019年度では,島根半島の出雲市坂浦町の赤浦の海岸は,周囲の岩石とは異なった「赤い礫岩」が分布している。礫浜海岸を構成する赤色礫の割合が70%になる。周囲に供給源がないことから,その成因については歴史的にも出雲の不思議のひとつであった。出雲の歴史書である「雲陽誌(1717年編纂)」にも記述されているほどである。2018年度に,海岸の沖合の岩石の分布を調査しており,赤色礫の供給源については,ほぼ特定している。しかし,礫浜海岸の礫サイズについては,未調査のままであるので,調査によって明らかにする。最終年度の2020年度では,島根半島の出雲市平田町の東にある大船山は,出雲国風土記に神名樋山(かんなびやま)とよばれ,約1,600万年前の海底火山でできた流紋岩でできている。島根半島の山々が東西方向なのに,南北方向の山系をつくり,鳥瞰すると逆V字型となる。この地域の地質構造を明らかにするための調査を行う。大船山は,出雲国風土記に記述された雨乞いの神が生まれた場所ともなっている。ふたつの山系の形成は,地質学的変動によるもので,その記述は風土記時代から人々がその地形をよく理解し,表現していたことが示される。この詳しい意味を地質学的立場で説明する。出雲国風土記に「杵築の三崎」とよばれた島根半島西部の山地は,急崖をなす地形のため,層序学的検討や地質構造発達史が十分に解明されていなかった。一方で,島根半島の地形形成に深く関わった大社衝上断層や火山噴出物が厚く分布し,自然景観に恵まれた地域となっている。そのため今年度は,この地域の観光資源としての自然景観の形成を地質学的に明らかにすることを目的として,大社湾に面する約8kmにわたる海岸の露頭を調査した。この地域に分布する地層は,島根半島の標準層序である成相寺層として扱われてきた。しかし,有孔虫による生層序学的検討を行ったところ,最上部の黒色頁岩層を除いて,有孔虫の産出が全く検出できなかった。この結果,半島西部の下部頁岩層は,無化石帯を構成していることを示すことができた。この結果から島根半島東部の法田で明らかにした古浦層と成相寺層下部の有孔虫群集(今年度に論文掲載)との対比が可能となり,日御碕海岸ルートに古浦層から成相寺層を確認することができた。また,この無化石帯を構成する頁岩層は,リップルマークや生痕化石を伴うなど深海性タービダイトの特徴を示している。半島東部での汽水的環境の形成を参照すると,日本海拡大初期の堆積環境について重要な情報を得ることができた。

平成29年度において,島根半島が日本ジオパークに認定されたことから,観光とジオパークとの連携した活動への期待が高まっている。本調査の成果は地域の観光ガイド協会で説明しており,島根半島を形成した地殻変動のダイナミックさを観光資源として利用する基盤ができたといえる。今年度の調査では,島根半島西端の大社湾に面する海岸に分布する中新統の分布を明らかにし,また地域で伝わる伝承や神話的逸話を地質学的視点で学術性の存否を問うことにあった。また,学術との整合性が認められる場合,観光への応用など地域活性化へ向けた取組に資することができる。そのような背景で,研究を進めており,海岸の地質分布やその層序学的成果が得られたこと。また,前年度から進めていた島根半島東部における中新統の研究成果を地質学雑誌に掲載し,半島西部との層序学的対比ができたことの意義は大きい。さらに,この地域にみられる崖錐地形にみられる特殊な形状の「ごえんゴウロ」からのラドンガスの調査を行ったが,崖錐に起因するラドンの発生は確認できなかった。このことから,出雲市南部にある八雲風穴のラドン発生メカニズムに関する学術的価値が一層高まったと言える。このことについても論文化に向けた作業を行っている状況である。また成果については,地域新聞(山陰中央新報)に連載しており,ほぼ順調に進展していると判断した。2018年度は,前年から進めている出雲市大社ー日御碕間の海岸に分布する中新統の調査を,さらに内陸の山地に拡大させた。成相寺層とされる海岸部の頁岩層との関係を明らかにし,底生有孔虫化石による生層序学的研究を進めた。生層序学的結果は,昨年実施した海岸部での結果と同じで,底生有孔虫が全く産しない,いわゆる無化石帯に属する層準が広く発達していることを確認した。そのため,島根半島西部の成相寺層の下部で発達する頁岩層は,古浦層の堆積環境と同じであり,日本海への海水が顕著に浸入する以前の堆積層であるとみなした。従来の層序概念の見直しを必要とするもので,成相寺層下部の無化石帯と古浦層に相当する岩相の確認は,成相寺層と古浦層との境界が島根半島の東西で時間的に斜交していることを示唆する。成果は日本地質学会で要旨による発表を行った。また,国内で観光の対象となっている風穴について,八雲風穴の特異性を明らかにすることができた。崖錐内部に形成される氷が高濃度のラドンガスの季節変動の要因になっていること,またラドンガスの測定が崖錐内部の空気の動態を理解するのに効果的であることを指摘した。風穴のような自然そのものが観光などの地域資源となる場合は,学術的意味づけが地域では重要となる。その意味でも自然荒廃化が進む山間地の観光利用について支援することができた。この年度では,H32年度に予定している大船山周辺の山系と向斜構造をなしている十六島湾の南の山塊について,堆積学的調査を行い,出雲市平田町を中心とする古代からの伝説が生まれた自然背景の地質学的意味についても調査を進めた。2018年度の調査では,昨年に引き継ぎ島根半島西端の大社湾から内陸部の調査を行った。険しい地形のため,未踏査の場所を残しているものの生層序学的研究では予定通りの成果を得ることができた。成果の一部は,地質学会で紹介した(但し,開催地の北海道地震のため要旨の発表による)。また,出雲市南部にある八雲風穴のラドン発生メカニズムについて,学術誌に掲載することができた。地域では,十分な学術調査がないまま観光資源として利用されているところも多い。今年度は,八雲風穴の科学的価値を公表できたことで,観光への応用など地域活性化へ向けた取組に資することができた。
I型糖尿病発症機構における細胞性免疫異常,とくにインタ-ロイキン2受容体の解析

I型(インスリン依存型)糖尿病はある種の遺伝的疾患感受性を有する個体に、ウィルス感染などの環境因子が加わることによって発症する臓器特異的自己免疫疾患として臨床的に位置づけられる。本疾患のモデル動物であるNODマウスを用いた研究等により、その発症、進展に細胞性免疫異常特にTリンパ球異常が深く関与することが明らかとなった。Tリンパ球の増殖因子であるインタ-ロイキン2(ILー2)はTリンパ球上に発現された特異的受容体(ILー2R)を介して、本細胞の増殖に関与している。I型糖尿病患者の末梢Tリンパ球上にILー2R陽性細胞が増加しており、血清中に可溶型ILー2Rが存在していることが報告されている。私達はI型糖尿病の予知因子のひとつとして可溶型ILー2Rを特異的モノクロナル抗材を用いたELISAにて測定したところ、健常人やインスリン非依存型糖尿病疾患者に比して有意な増加を認めた。この可溶型ILー2Rの増加はI型糖尿病の発症早期のみならず、1年以上経過している症例でも認められることより、Tリンパ球異常が本疾患の発症のみならずその進展にも関与していることが示唆される。一方、NODマウスにおいてはその糖尿病発症前より、ILー2R陽性Tリンパ球や可溶型ILー2Rの増加が認められることを明らかにし、ILー2R陽性Tリンパ球がI型糖尿病の発症に深く関連していることが推察される。さらにILー2Rに対するモノクロナル抗体の投与により、I型糖尿病のモデル動物において血糖の低下や膵ラ島炎の軽減化が認められた。しかし、NODマウス脾細胞をコンカナバリンAにて刺激し、そのILー2R発現能を検索したところ、対照マウスに比して高親和性ILー2Rの発現が低下しており、このマイトゲンで活性化されるべきサプレッサ-Tリンパ球の機能低下がNODマウスに認められる自己免疫現象に関与しているものと考えられた。
ＨＩＶ－１ｅｎｖ遺伝子Ｖ３領域の符号論的解析

HIV-1感染症患者の病期経過には著しい個人差があり、感染から数年で死に至る場合もあれば10年以上経ってもAIDSを発症しない場合もある。HIV-1V3領域の塩基配列と、その塩基配列を様々な符号化法によって加工し作り上げた人工的な符号との類似を調べたところ、病期の進行の速い患者、遅い患者、非進行患者の感染初期に得られたV3領域は、それぞれ特有の符号構造をもつことが明らかになった。つまり、V3領域の符号構造は患者の病期の進行速度の違いによって異なることがわかった。また、病期が進行する患者においては、AIDS発症前後で、その患者内のV3領域の符号構造が変化することがわかった。本研究では,HIV-1(human immunodeficiency virus type 1)感染症患者から長期的に得られたenv遺伝子V3領域の塩基配列と情報通信における様々な人工的な符号との近さを測り,その塩基配列が感染症過程をとおしてどのような符号構造を有するのかを理解することを目的としている.22年度においては,本研究課題を効果的かつ効率的に遂行するためのHIV-lenv遺伝子のデータベースを構築した.長期にわたり追跡調査されたHIV-1感染症患者を対象とし,患者の免疫状態を判断するマーカのCD4陽性T細胞数やウイルスの増殖の程度を判断するHIV-1RNA量,サブタイプ,病期の進行段階,薬剤投与等の文献情報も含め,独自に利用しやすいものに整えた.さらに,HIV-lenv遺伝子のV3領域の符号がどのような構造をもっているのかを通信工学における符号理論を用いて調べるために,HIV-lenv遺伝子V3領域の解析に適合した符号の適用の仕方をいろいろと工夫し,V3領域の符号構造解析を統一的に扱えるアルゴリズムを作成した.本研究は,HIV-1のV3領域の塩基配列と様々な情報通信における人工的な符号との類似を調べ,その塩基配列の符号が持っている構造,性質を明らかにして,HIV-1の全体像を理解しようとするものである.このように,対象とするデータを情報論的に解析して生命の全体像を理解する研究は少ないが,情報のやりとりと深く関わっている生命現象を理解するために,本研究は重要な研究の一つであると考えている.本研究では,HIV-1(human immunodeficiency virus type 1)感染症患者から長期的に得られたenv遺伝子V3領域の塩基配列と情報通信における様々な人工的な符号との近さを測り,その塩基配列が感染症過程をとおしてどのような符号構造を有するのかを理解することを目的としている.23年度においては,集めたHIV-IV3領域の塩基配列を様々な符号化法によって加工し,人工的な符号を作り上げた.その後,V3領域がどの符号に近い構造をもつのかを調べるための指標が必要になるので,情報理論やカオス理論において作り出されたいくつかの情報尺度を本研究目的に添うよう作り替えて取り入れた.これにより,HIV-1のV3領域が感染症過程をとおしてどのような符号構造を有するのか,また,どのような符号構造をもったV3領域が病期の進行に関わっているのかが見えてきた.現在は,符号構造という観点から,HIV-1の進化を捉えたり,分類を行ったりしている.本研究は,HIV-1のV3領域の塩基配列と様々な情報通信における人工的な符号との類似を調べ,その塩基配列の符号が持っている構造,性質を明らかにして,HIV-1の全体像を理解しようとするものである.このように,対象とするデータを情報論的に解析して生命の全体像を理解する研究は少ないが,情報のやりとりと深く関わっている生命現象を理解するために,本研究は重要な研究の一つであると考えている.本研究では、HIV-1(human immunodeficiency virus type 1)感染症患者から長期的に得られたenv遺伝子V3領域の塩基配列と情報通信における様々な人工的な符号との近さを測り、その塩基配列が感染症過程をとおしてどのような符号構造を有するのかを理解することを目的としている。HIV感染症患者の病期経過には著しい個人差があり、感染から数年で死に至る場合もあれば10年以上経ってもAIDSを発症しない場合もある。HIV-1V3領域の塩基配列と、その塩基配列を様々な符号化法によって加工し、作り上げた人工的な符号との類似を調べたところ、感染初期に得られたV3領域の符号構造が、患者の病期の進行速度の違いによって異なることがわかった。つまり、病期の進行の速い患者、遅い患者、非進行患者、それぞれの患者群のV3領域を特徴付ける符号を見つけることができた。また、病期が進行する患者においても、AIDS発症前後で、その患者内のV3領域の符号構造が異なることがわかった。したがって、HIV-

1感染初期におけるV3領域の符号構造の違いによって、またはHIV-1感染症過程における患者の有する符号構造から、病期進行を予測することが可能であること、この符号構造という観点から、HIV-1の進化を捉えたり、分類したりすることが可能であることを示せた。本研究では,HIV-1(human immunodeficiency virus type 1)感染症患者から長期的に得られたenv遺伝子V3領域の塩基配列と情報通信における様々な人工的な符号との近さを測り,その塩基配列が感染症過程をとおしてどのような符号構造を有するのかを理解することを目的としている.24年度においては,集めたHIV-1V3領域の塩基配列を様々な符号化法によって加工し,人工的な符号を作り上げてきた.これは23年度から継続して行っているものである.さらに,24年度はHIV-1感染症患者のV3領域の符号構造が感染症過程をとおしてどのように変化するのか,また,どのような符号構造をもったV3領域が病期の進行に関わっているのかを調べるのに重きを置いてきた.そして,25年度は符号構造という観点から,HIV-1の進化を捉えたり,分類を行ったりして,HIV-1の全体像を理解していきたい.本研究は,HIV-1のV3領域の塩基配列と様々な情報通信における人工的な符号との類似を調べ,その塩基配列の符号が持っている構造,性質を明らかにして,HIV-1の全体像を理解しようとするものである.このように,対象とするデータを情報論的に解析して生命の全体像を理解する研究は少ないが,情報のやりとりと深く関わっている生命現象を理解するために,本研究は重要な研究の一つであると考えている.HIV-1env遺伝子V3領域の解析に適合した符号の適用の仕方をいろいろと工夫し,V3領域の符号構造解析を統一的に扱えるアルゴリズムを作成し,符号構造という観点から様々なHIV-1感染症患者の分類を計画通り行なっている.25年度が最終年度であるため、記入しない。様々なHIV-1感染症患者のHIV-1のenv遺伝子V3領域の符号構造をおおむね順調に調べることができている.また,残りの研究期間で患者をその構造や性質によって分類できると思われる.登録されているHIV-1感染症患者のデータはサブタイプBによるものがほとんどである.しかしながら,現在ではB以外の感染症患者の方がはるかに多く,南アフリカやインドで蔓延しているサブタイプCは全世界のHIV-1感染症患者の50%を占めている.また,異なったサブタイプでは,HIV-1の標的細胞への侵入に深く関わるV3領域の形態が異なることが報告がされている.このことから,HIV-1V3領域の様々なサブタイプでの生物学的特性の違いを整理し,サブタイプごとにHIV-1の変異をより理論的に捉え,HIV-1の全体像を理解することの必要性が強く求められる.研究を遂行する上で,必要なデータが得られないことは非常に妨げとなっているが,サブタイプB以外の患者の追跡調査を行なった研究も近年増えてはいるので,できるだけ多くのタイプのHIV-1感染症患者を扱えるよう,文献,HIV-1データベース等によるデータ収集に努めることで解決したい.25年度が最終年度であるため、記入しない。これまでに本研究で使用できるように作り上げてきた塩基配列の符号化法を使い、HIV-1のV3領域の塩基配列と情報通信における様々な人工的な符号との類似を調べることにより、その塩基配列の符号が持っている構造を明らかにする。
洗浄排水の汚染を軽減するための漂白剤の有効利用

洗浄は人間が健康を維持し快適な生活を送るために必要不可欠であるが、洗浄には多くの水が使用される。衣服から脱落した汚れや洗剤で汚染された洗浄排水は生活雑排水として環境に排出される。我々は生活雑排水の汚染を軽減する方策について、洗浄補助剤として使用される漂白剤が、環境面、洗浄性に有効に機能するようなシステムを見出すことを目的とした。環境負荷が少なく、色素汚れの除去および殺菌作用が期待できる漂白剤を、アルカリ電解水の中で機能させることにより、油脂汚れの除去にも効果を得ることができるならば、洗剤の減量化に大きく貢献できると考える。そこで電解水を用いて漂白処理および洗浄への効果を検討した。界面活性剤の濃度を低下させた系でのアルカリ電解水と漂白剤の作用について効果を調べ、それらの効果を確認した。アルカリ電解水を用いた洗浄排水の水質試験については、それぞれ単独要素が複合された排水で測定し、環鏡への影響が少ないことを確認した。一方でマンガンポルフィリン誘導体共存下では、温和な条件で過酸化水素による色素の漂白を促進させることがわかった。また、河川水の水質保全と水辺環境の創生については、国や自治体、自主的な活動を通して、わが国全体のこれら快適な水辺環境の整備の歴史と課題を整理し、摂津市内や郡上八幡や北海道でおこなった各種の調査結果を示し考察を行った。これらの研究を通して、洗浄排水の河川水への負荷低減に向けた一つの提案を行うことができると考える。環境負荷が少なく、色素汚れの除去および殺菌作用が期待できる漂白剤を、アルカリ電解水中で機能させ、洗剤の減量化と環境への影響をはかった。本年度の研究報告は次の通りである。1.アルカリ電解水と漂白剤の作用について、本補助金で購入した電解水生成装置から得られる強酸性電解水は、強い漂白作用が認められた。またアルカリ電解水中で酸素系漂白剤を作用させることにより、目的とする漂白作用および洗浄作用が示され、アルカリ剤の節減への寄与が認められた。2.アリカリ電解水と河川水との関係においては、アルカリ電解水について、河川水に与える影響を調べ、その特性を調査した。河川水にアルカリ電解水のアルカリ水を添加してもそのCODに変化が無かったが、電解水の酸性水を添加すると河川水中の還元性物質が酸化分解されてCODは減少した。次亜塩素酸ソーダといわれている酸性水の酸化性物質量(ヨー化カリウム添加チオ硫酸ナトリウム滴定法)は10.6mgO/Lで、開放系では1週間でかなり減少した。逆にアルカリ水は、4.2mg/Lの還元性物質(ヨード法)を含有した。3.洗剤の補助剤として漂白剤を活用するときの触媒の開発については、界面活性剤溶液中の水溶性のマンガンポルフィリン誘導体の触媒効果におよぼすイミダゾールなどの軸配位子の影響について検討した。その結果、陽イオン界面活性剤、天然のマンガンポルフィリン誘導体およびイミダゾールを添加するとC.I.Acid Orange 7の退色が促進された。洗浄は人間が健康を維持し快適な生活を送るために必要不可欠であるが、洗浄排水は生活雑排水として環境に排出される。我々は生活雑排水の汚染を軽減する方策について、特に衣服の洗浄排水の汚染を軽減するための洗浄システムの改良を行っている。本研究では代表者らがこれまで研究してきた漂白剤が、洗浄補助剤として環境面、洗浄性ともに有効に機能するようなシステムを見出すことを目的とした。本年度は漂白剤、洗剤とアルカリ電解水との相乗作用、さらに陰イオン界面活性剤、および非イオン界面活性剤との相互作用について実際の汚染布を用いた実験を行った。また界面活性剤の濃度を低下させた系でのアルカリ電解水と漂白剤の作用について効果を調べ、それらの効果を確認した。

また、本研究の目的である河川水の水質保全と水辺環境の創生については、分担者(福永)が摂津市内や郡上八幡や北海道でおこなった各種の調査結果を示し、考察が行われた。洗浄排水の水質試験については、分担者(福永)とともにそれぞれ単独要素が複合された排水で測定し、環境への影響が少ないことを確認した。一方でマンガンポルフィリン誘導体共存下では、温和な条件で過酸化水素による色素の漂白を促進させることがわかった。これらの研究を通して、洗浄排水の河川水への負荷低減に向けた一つの提案を行うことができると考える。
パルスレーザーを用いた光ピンセットによる細胞手術に関する研究

【概要】光ピンセットは,光の放射圧を利用して微小物体を非接触かつ非破壊で捕獲,操作する技術で,近年一分子計測などに応用されてきている.しかし細胞内での光ピンセット操作(in vivo光ピンセット操作)は,細胞内の様々な構造が立体的な障害となるため実現困難な状態である.そこで,細胞内での自由な光ピンセット操作を実現することを目的として,パルスレーザー光を光ピンセットのアシストに用いて操作する手法であるPLAT (Pulse-Laser-Assisted optical Tweezers)を開発した.本研究では,このPLATを改良して細胞内での光ピンセット操作を実現させ,細胞手術に応用できるような光ピンセット技術の開発し,さらに,PLATに使用するパルスレーザーのパルス幅毎にその効果と適した操作を明らかにすることを目的とする.【進捗状況】これまでに,PLATで細胞操作を行う際に必要なパルス幅は150μs程度であれば十分であることが分かっている.更に,エネルギー照射時間が短く,且つPLAT効果を十分発揮できるパルス幅△は100nsから200nsが適切であることが分かったため,このパルス光を発振するロングパルスNd:YAGレーザーを開発し,このロングパルスレーザーのパルス光(△=160ns)で粒子の取り外し実験を行ったところ,格段に少ないエネルギーで効率的にPLATの効果が得られることを示すことができ,誘電破壊現象を抑えながら粒子取り外しを行えることを確認した.PLATを利用した細胞操作では,パルス幅150μsのパルスを用い,細胞表面に吸着した粒子を取り外したり,細胞内部から粒子を抽出したりすることに成功しており,細胞に対する操作にどの程度の力が必要かという指針を示すことに成功した.[目的と実施計画予定]本研究は,細胞内で光ピンセット操作を行いたいというニーズに応えるため,パルスレーザー光を光ピンセットのアシストに用いて操作する手法であるPulse Laser Assist optical Tweezers,通称PLAT(プラット)を開発して細胞内での光ピンセット操作(in vivo光ピンセット操作)を実現させ,細胞手術に応用できるような光ピンセット技術を開発することが目的である.実施計画では,平成22年度中に光ピンセット用レーザーであるCWレーザーをアシストしているパルスレーザーのパルス幅に着目し,対象となる微小物体にメカニカルな力をかけるために最適なパルス幅を算出し,算出したパルス幅のレーザーを用いて,その有用性を実証する実験を行い,カバーガラス基板にポリスチレン粒子を固定して従来の光ピンセットでは操作できない状態にし,この固着した粒子をパルスレーザーの力によって取り外すことができることを示す予定であった.[進捗状況]エネルギー照射時間が短く,かつPLATの効果を十分発揮できるパルス幅を求めるため,光ピンセットでトラップした粒子の運動を,調和振動子モデルを用いて解析し,PLATに適切なパルス幅を算出した.その結果,PLATで細胞操作に使用するパルスレーザーのパルス幅は,100ns程度から200ns程度が適切であるという結論が得られた.また,このパルス幅をもつレーザーは市販されていないため,特注で作成し、ロングパルスのレーザーを入手した.このロングパルスレーザーをPLATに用いた最初の実験として,パルス幅160nsのパルスレーザーの効果を,粒子の取り外し実験で検証した.その結果,これまでより格段に少ないレーザーパワーで固定した粒子を取り外すことができるようになったことが示され,PLATの効果を効率的に発揮できるようになった.[目的と実施計画予定]本研究は,細胞内で光ピンセット操作を行いたいというニーズに応えるため,パルスレーザー光を光ピンセットのアシストに用いて操作する手法であるPulse-Laser-Assisted optical Tweezers,通称PLAT(プラット)を開発して細胞内での光ピンセット操作(in vivoピンセット操作)を実現させ,細胞手術に応用できるような光ピンセット技術を開発することが目的である.実施計画では,平成23年度中に改良したPLATを用いて生細胞を利用した実験を行い,光ピンセット操作により生じたテザーの切断における操作可能性の評価と,細胞を破壊することなく操作を行う条件として,パルスレーザーの出力やパルス幅,その他の要因の再検討を行う予定であった.[進捗状況]これまでの研究では,パルスレーザーのパルス幅を伸長させることでPLAT問題の解決を目指してきた.具体的には,パルス幅150μsのフラッシュランプ励起ロングパルスレーザーを用いた実験により,粒子取り外しの確率が格段に向上し,誘電破壊も抑制できることが分かった.また,このパルス幅150μsのパルスレーザーを用いたPLArが,粒子を用いた細胞操作に対して有用であることを確認するため,実際に細胞を用いて実験を行った.この実験の結果,従来の光ピンセットでは取り外すことのできなかった細胞表面に吸着した粒子をPLATで取り外すことに成功し,その際細胞膜から発生するテザーからも粒子を解放できることを証明した.そこで次に,細胞内部に取り込まれた粒子に対してもPLATが有効であるかどうかを確認するための実験を行った.この結果,エンドサイトーシスにより細胞内に取り込まれた粒子をPLATで抽出することに成功し,細胞内部の物体に対する操作にもPLATが有効であるということを確認することができ,パルスレーザーの照射時間や出力から,細胞内部での操作に必要な力の指針も示すことができた.【概要】光ピンセットは,光の放射圧を利用して微小物体を非接触かつ非破壊で捕獲,操作する技術で,近年一分子計測などに応用されてきている.しかし細胞内での光ピンセット操作(in vivo光ピンセット操作)は,細胞内の様々な構造が立体的な障害となるため実現困難な状態である.