hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
湖底堆積物の堆積学的解析による佐渡島加茂湖の物質循環システムと環境変化

2年間にわたって行った加茂湖の湖底地形ならびに湖底堆積物の研究は以下の方法によった.一つは音波探査装置(SH20ならびにユニブーム)を用いて,幾つかの測線に沿う湖底の地形ならびに地質構造を解析した.第2は新潟県ならびに工業技術院地質調査所が実施した湖底ボーリング資料について,珪藻と花粉を中心に分析した.その結果,以下のことが明らかになった.湖底地形:加茂湖は湖岸が急斜面をなし,湖央はなだらかな平坦面をなす舟底型の地形をなす.同時に,湖の南部の東岸に沿って,水深9mを越す細長い構状の凹地が存在する.この凹地の形成要因は明確ではない.この最深部を除くと,湖南は78mの水深の平坦な地形が広く分布する.一方,湖北は北から南へ47mへと穏やかに深くなる.湖底下の地質構造:湖南は広く散乱層に覆われ,地下の構造は明らかではない.湖中央の椎崎と樹崎を結ぶ線以北の湖北部ではSH20で音響基盤となる砂体が湖底に現れている部分と,それを取り囲んでその基盤を泥質堆積物が覆う部分が広がる.ユニブームによるとこれらの砂体は南東からのプログラデーションによって形成された地層であることが明瞭である.沖積堆積物の分布と環境変化:花粉ならびに珪藻化石の分析により,湖北部中央では湖底下約37m付近に沖積層の基底があることが明らかになった.その下位数mは陸成層であるが,花粉分析によると.それらは明らかに第三紀型の花粉であり,中期更新世の段丘堆積物相当そうである可能性が強い.南東からプログラデ-トする砂体は1万年前以降,海水準の上昇に伴って形成された砂州の堆積物である.2年間にわたって行った加茂湖の湖底地形ならびに湖底堆積物の研究は以下の方法によった.一つは音波探査装置(SH20ならびにユニブーム)を用いて,幾つかの測線に沿う湖底の地形ならびに地質構造を解析した.第2は新潟県ならびに工業技術院地質調査所が実施した湖底ボーリング資料について,珪藻と花粉を中心に分析した.その結果,以下のことが明らかになった.湖底地形:加茂湖は湖岸が急斜面をなし,湖央はなだらかな平坦面をなす舟底型の地形をなす.同時に,湖の南部の東岸に沿って,水深9mを越す細長い構状の凹地が存在する.この凹地の形成要因は明確ではない.この最深部を除くと,湖南は78mの水深の平坦な地形が広く分布する.一方,湖北は北から南へ47mへと穏やかに深くなる.湖底下の地質構造:湖南は広く散乱層に覆われ,地下の構造は明らかではない.湖中央の椎崎と樹崎を結ぶ線以北の湖北部ではSH20で音響基盤となる砂体が湖底に現れている部分と,それを取り囲んでその基盤を泥質堆積物が覆う部分が広がる.ユニブームによるとこれらの砂体は南東からのプログラデーションによって形成された地層であることが明瞭である.沖積堆積物の分布と環境変化:花粉ならびに珪藻化石の分析により,湖北部中央では湖底下約37m付近に沖積層の基底があることが明らかになった.その下位数mは陸成層であるが,花粉分析によると.それらは明らかに第三紀型の花粉であり,中期更新世の段丘堆積物相当そうである可能性が強い.南東からプログラデ-トする砂体は1万年前以降,海水準の上昇に伴って形成された砂州の堆積物である.本年度は両津市及び加茂湖漁協の協力を得て、8月に加茂湖全域にわたって、地質調査所より借用したユニビームを用いた音波探査を実施するとともに、深度測定、底質採泥を実施した。又、新潟県によって94年に行われた湖底ボーリグの50mコア試料を入手し、記載を行った。更に、地質調査所海洋地質部が本年9月に行った湖底ボーリングの際に採取された3地点のパイロットコアを譲り受け、浅層部の試料をソフトX線で撮影、内部の堆積構造の観察・記載を行った。これらの記載に基づき、各試料は粒度分析、化学分析、珪藻分析、花粉分析用に分割した。分割した試料の分析はそれぞれ大学院生や教師層の協力の下に現在、分析を進めている所である。ユニブームによる音波探査測線とメッシュに切った交点での測深によって加茂湖底の地形が従来より高い精度で明らかになった。また、これまで、コアの解析から湖底には浮泥が存在すると言われていたが、ユニブームによる音波探査の結果、その存在が否定された。採泥においてメタン臭を発する試料は採取されたが、この腐臭を発する層が湖底下に広く分布するものではないことが明らかになった。これは時期的な影響もある可能性がある。コア試料には明瞭な縞模様が発達する層準がある。この縞模様はシルトと粘土の粒度の違いを反映したごく薄い層からなる互層であり、生物擾乱もまれである。嫌気的で閉じられた水塊の発達する時期の存在が推定される。広域火山灰の挟みを期待したが、明瞭な火山灰層は認められず、時間を特定することがかなり困難である。次年度には有機物や化石による^<14>C年代測定を実施する。

昨年度実施したSH20による音波探査による湖底下の地質構造の解析に引き続き、今年度は佐渡島加茂湖の湖底下の構造のうち、SH20では音響基盤として透過できなかった岩体の構造を明らかにするために、ユニブームを用いて音波探査を試みた。また、地質調査所が昨年度実施した加茂湖2カ所におけるボーリングのコア試料を入手し、その珪藻分析と化学分析を進めた。それらの検討の結果は以下のようにまとめられる。ユニブームによる音波探査によって、加茂湖中央部の東岸椎崎と樹崎とを結ぶ線以北では良好な探査断面を得た。湖北部ではSH20で音響基盤として透過できなかった岩体が南東からのプログラデーション構造を示す厚さ10m以上の砂体であることが明らかとなった。湖南部には散乱層が広がっている。地質調査所の湖南部及び湖北部での2つのボーリング試料については年代測定も行われている。それによると、最終氷期の海水準低下期に形成された砂礫層はこれらの地域では湖底下30m及び26mに認められた。また、潟と外洋を境する砂州を形成したと考えられる砂体は湖北部で湖底下12m以浅に厚さ5mで発達する。珪藻分析ならびに化学組成分析の結果、最終氷期後の海水準上昇期に淡水から海水・汽水環境を経て、再び淡水環境へと変化したことが読みとれた。位置的には音波探査で得られたプログラデ-トする砂体の背後に形成された潟が、砂体の前進に伴い、広がっていく様式が認められた。
アレルギー性炎症の慢性化における分子的機序の解明とそれに対する治療戦略の確立

我々は,これまでに,ペリオスチンがマトリセルラータンパク質として機能し,アレルギー疾患において炎症の慢性化を引き起こしていることを示してきた。また,我々は,ペリオスチンが2型サイトカインであるIL-4やIL-13の下流遺伝子としてSTAT6を介して発現していることを見出したが,その発現機構の詳細は不明であった。このため,本課題における今年度の研究では, IL-13によるペリオスチン発現機構の解明を目的とした。肺線維芽細胞をIL-13で刺激した際に誘導される遺伝子をDNAマイクロアレイで網羅的に同定し,その中に転写因子であるSOX11が含まれていた。SOX11の発現をノックダウンするとペリオスチン発現が抑制される一方で, SOX11を強制発現するとIL-13によるペリオスチン発現が上昇した。さらに, IL-13刺激とSOX11ノックダウンを組み合わせてDNAマイクロアレイ解析を行った結果, IL-13誘導遺伝子の中にSOX11依存性と非依存性の遺伝子が存在することを明らかにした。SOX11依存性遺伝子の中にはペリオスチン以外にも炎症や線維化に関連する遺伝子が含まれていた。以上の結果より, SOX11はSTAT6の下流においてトランスに働く転写因子であるとともに,肺線維芽細胞におけるIL-13シグナルはSOX11とSTAT6による階層的な転写調節機構により引き起こされ,ペリオスチンもその中に含まれることを明らかにした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。血清中のペリオスチンの性質について検討した。その結果、血清ペリオスチンの多くは非還元状態では高い分子量を持った多量体として存在し、一部が単量体として存在することが明らかとなった。還元状態では多量体は単量体となることから、分子間ジスルフィド結合により多量体は形成されていると考えられた。単量体を特異的に認識する抗体を取得し、血清での単量体ペリオスチン測定を行った。その結果、特発性肺線維症(IPF)患者において単量体ペリオスチンが上昇しており、IPFの診断において単量体ペリオスチンはKL-6やSP-Dと同等の性能を示し、IPFの予後予測(6ヵ月後の呼吸機能低下)においては、単量体ペリオスチンはKL-6やSP-Dより優れた性能を示した。さらに、総ペリオスチンにおける単量体ペリオスチンの割合は、喘息、アトピー性皮膚炎、強皮症に比べてIPFにおいて高くなっていた。以上より、IPF患者においては単量体ペリオスチンの産生が亢進しており、単量体ペリオスチンの測定がIPFの診断、あるいは予後予測において有用であることが明らかとなった。IPFはヘテロな病態からなる疾患であると考えられており、その予後を予測することは、内科治療の適用、肺移植の早期適用を判断する上で重要となっている。現在、企業との共同開発により単量体ペリオスチンを測定するための診断薬開発を進めており、今後IPFの診断・治療を進める上で有用となると期待される。今年度すでに単量体ペリオスチンを特異的に検出するELISAシステムを構築し、IPFの診療における有用性を示すことができた。ペリオスチンの誘導産物の同定とその機能解析を行った。まず、DNAマイクロアレイを用いて、ペリオスチン依存的に誘導されるエフェクター分子の探索を行った。その結果、ペリオスチン依存的にIL-13により誘導される分子として、IL-24を同定した。IL-24はIL-20ファミリーに属するサイトカインの一つであるが、アレルギー疾患との関連については知られていなかった。次に、IL-24のIL-13依存性フィラグリン発現低下への関与およびIL-13によるIL-24誘導、IL-24によるフィラグリン発現低下におけるJAK/STAT経路の機能解析を行った。ケラチノサイトは、ペリオスチン依存的にIL-13によりSTAT6を介してIL-24を誘導する主な組織構成細胞であった。IL-24はIL-13/ペリオスチン経路の下流でSTAT3を介してフィラグリンの発現を低下させ、バリア破壊に関与した。また、野生型ダニ塗布皮膚炎モデルマウスではSTAT3のリン酸化やフィラグリン低下とともに、IL-24の産生が亢進していることを見出し、アレルギー炎症により生体でIL-24の産生が増強されることを確認した。IL-24産生亢進、STAT3のリン酸化、フィラグリン低下は、STAT6およびペリオスチン欠損マウスで消失したため、これらの特徴は、STAT6とペリオスチンの下流で生じていることを示した。さらに、アトピー性皮膚炎患者の表皮ではIL-24の産生が増加していることを見出した。以上より、IL-24は、IL-13/ペリオスチン経路の下流でケラチノサイトにより誘導され、アトピー性皮膚炎患者の表皮バリア破壊に重要であることを明らかにした。本研究申請では、1ペリオスチンの発現機構の解明、2ペリオスチンのシグナル伝達機構の解明、3ペリオスチンの誘導産物の同定とその機能解析、4ペリオスチンを標的としたアレルギー疾患に対する新規治療戦略の構築の4項目を計画にあげていた。2年目の平成29年度においては、この中で、3ペリオスチンの誘導産物の同定とその機能解析の項目において、IL-24がIL-13/ペリオスチン経路の下流に存在すること、IL-24は皮膚バリアの破壊を行ってアトピー性皮膚炎の発症に関与することを見出した。現在、残りの3項目についても解析を進めている。

1ペリオスチンの発現機構の解明においては、STAT6の下流においてペリオスチンの発現に関与する転写因子を同定し、現在その成果を論文として投稿中である。2ペリオスチンのシグナル伝達機構の解明においては、TGF-betaとペリオスチンとのクロストークに焦点を当て、ペリオスチンがTGF-betaシグナルのエフェクター分子であるSmad2/3を活性化する機構について解析するとともに、両者のクロストークにより誘導される分子の同定を進めている。また、4ペリオスチンを標的としたアレルギー疾患に対する新規治療戦略の構築については、共同研究者である製薬企業より低分子化合物の提供を受け、それがin vitroにおいてペリオスチンとインテグリンとの結合を阻害することを見出し、現在in vivoでの解析を進めている。最終年度である平成30年度にはこれらの解析を完了することが可能であると考えている。以上より、本課題はおおむね順調に進んでいると評価している。我々は,これまでに,ペリオスチンがマトリセルラータンパク質として機能し,アレルギー疾患において炎症の慢性化を引き起こしていることを示してきた。また,我々は,ペリオスチンが2型サイトカインであるIL-4やIL-13の下流遺伝子としてSTAT6を介して発現していることを見出したが,その発現機構の詳細は不明であった。このため,本課題における今年度の研究では, IL-13によるペリオスチン発現機構の解明を目的とした。肺線維芽細胞をIL-13で刺激した際に誘導される遺伝子をDNAマイクロアレイで網羅的に同定し,その中に転写因子であるSOX11が含まれていた。SOX11の発現をノックダウンするとペリオスチン発現が抑制される一方で, SOX11を強制発現するとIL-13によるペリオスチン発現が上昇した。さらに, IL-13刺激とSOX11ノックダウンを組み合わせてDNAマイクロアレイ解析を行った結果, IL-13誘導遺伝子の中にSOX11依存性と非依存性の遺伝子が存在することを明らかにした。SOX11依存性遺伝子の中にはペリオスチン以外にも炎症や線維化に関連する遺伝子が含まれていた。以上の結果より, SOX11はSTAT6の下流においてトランスに働く転写因子であるとともに,肺線維芽細胞におけるIL-13シグナルはSOX11とSTAT6による階層的な転写調節機構により引き起こされ,ペリオスチンもその中に含まれることを明らかにした。当初の目標通り、ペリオスチンのシグナル伝達に関する解析を進めるとともに、ペリオスチンとインテグリンの結合を阻害する物質の検討を進め、ペリオスチンが関与する疾患を標的とした創薬の開発につなげる。前述したように、1ペリオスチンの発現機構の解明、2ペリオスチンのシグナル伝達機構の解明、3ペリオスチンの誘導産物の同定とその機能解析、4ペリオスチンを標的としたアレルギー疾患に対する新規治療戦略の構築の3項目においては、現在進めている実験を完了することを目指す。また、2年目の平成29年度において成果をあげることができた3ペリオスチンの誘導産物の同定とその機能解析については、さらにその解析を進める予定である。1ペリオスチンの発現機構の解明においては、すでにSTAT6の下流においてペリオスチンの発現に関与する転写因子を同定している。
立体的高選択的酸化的付可反応を用いたイリジウム錯体の合成と触媒反応への応用

中性[RhX(binap)]_2(X=Cl,Br,I)が、環状エノン類(ピペリテノン)の不斉水素化触媒となるので中性Rh-ホスフィン錯体の製造法として、特許で公開した。今まで、Ir錯体のハロゲン配位子を系統的に変え、触媒活性や不斉収率の検討が行われた研究例は少ない。これまであまり注目されていなかったハロゲン配位子の効果に注目し、分子状水素を水素源とするIr錯体による触媒的不斉水素化の検討を行った。2.基質に2-Phenyl-1-pyrrolineを、触媒前駆体にIrX(H)(O_2CMe){(S)-binap}(X=Cl,Br,I)を用いて、不斉水素化を基質/Ir=100,水素圧60気圧、20°C、18時間の条件で行った。Cl,Br,Iの順に従って、触媒活性は2138,47%の順で活性が上がる。不斉選択性は85,89,86%を示し、ハロゲン配位子に大きな差が見られない。上記の条件で、2-Phenyl-3,4,5,6-tetrahydropyridineの基質の場合、93,94,92%eeを示しハロゲン配位子による差は見られない。沃素Ir錯体の場合、基質/Ir=10002000でも高い活性を示し93%eeを示した。3.IrX(H)(O_2CR){(S)-binap}のカルボキシラト配位子による不斉選択性への影響は見られない。OC-6-23-Aの絶対構造を有するイリジウム錯体、IrX(H)(O_2CR){(S)-binap}(X=Cl,Br,I)はイミン類の不斉水素化反応の有用な触媒前駆体であり、ハロゲン配位子が塩素、臭素、ヨウ素となるに従って転化率が向上することを明らかにしてきた。H16年度は、以下の研究を行った。2.基質に2-Phenyl-1-pyrrolineを、[{Ir(H){(S)-binap}}_2(μ-Cl)_3]X (X=Cl,Br,I)を用いて、不斉水素化を基質/Ir=4000,水素圧60気圧、20°C、3時間の条件で行った。Cl,Br,Iの順に従って、触媒活性は10,22,79%の順で活性が上がる。不斉選択性は89,90,90%eeを示しハロゲン配位子による大きな差が見られない。カルボキシラト錯体に比較して、高い触媒活性の結果が得られた。OC-6-23-A-IrX(H)(O_2CR){(S)-binap}(X=C1,Br,I)はイミン類の不斉水素化反応の有用な触媒前駆体であることを見出し、特にハロゲン配位子が触媒能(I>Br≧Cl)に重要な役割を果たすことを明らかにしてきた。2.トルエン中室温下で、[IrX(coe)_2]に、2当量のBINAP、過剰のブレンステッド酸(硫酸、リン酸、ポリ酸、ヘテロポリ酸)をone-potで反応を行ったが単離、精製に成功していない。3.また、中性[RhX(binap)]_2(X=Cl,Br,I)は予備的な実験であるが、環状エノン類(ピペリテノン)の不斉水素化触媒になることを見出し、結果を国際特許で公開した。4.OC-6-23-A-IrX(H)(O_2CR){(S)-binap}を用いた、イミン類の不斉水素化触媒反応について国際会議で報告した。また、今までの成果について、論文に投稿中である。
有機ダイオード放射線検出器の開発

本研究では、素粒子物理学実験の分野で使われている高価で小型の放射線検出器であるシリコン半導体検出器に対して、これに取って代わる安価で大型検出器にすることができる新しい半導体放射線検出器を開発する。安価で大面積や大体積で使用できる有機物半導体センサーの開発を行う。有機物半導体を用いて、ダイオード構造を含む各種の構造の放射線センサーを作り、その高感度化を行う。本研究は最小電離損失粒子(Minimum Ionizing Particle:MIP)1個をリアルタイムで捕らえることができる有機半導体放射線検出器を開発することを目的としている。1)有機半導体の溶液と導電率を調整するためのドーパントを混ぜた後に成型し、有機半導体センサーとして完成した。次に、このセンサーの電圧・電流特性を測定し、電気伝導度を求め、適切な抵抗値のものを作製した。2)有機半導体センサーを試作するときのパラメータとなる量の値を変えながら各種の試作センサーを製作した。これに信号増幅用の高速プリアンプをつなぎ、バイアス電圧をかけて放射線源からのα線やβ線を入射した。発生したキャリヤ電荷の信号をマルチチャンネルアナライザー(MCA)やADCを用いて測定した。試作センサーによってα線の信号を効率良く観測することができた。また、MIP相当であるβ線についても、いくつかの試作センサーで効率よく観測することができた。今後、上記の各種パラメータの値を調整し、より高感度なセンサーを試作するとともに、歩留まり良く高効率センサーを作るための開発が必要である。本研究は最小電離損失粒子(Minimum Ionizing Particle: MIP) 1個をリアルタイムで捕らえることができる有機半導体放射線検出器を開発することを目的としている。1)有望な有機半導体の1種であるポリアニリンの溶液と導電率を調整するためのP型やN型のドーパントを混ぜた後に、キャスティング等を行って成型し、表面に金蒸着を施して電極を形成し、信号読み出し用のリード線を取り付け、有機半導体センサーとして完成した。次に、このセンサーの電圧・電流特性を測定し、電気伝導度を求めた。ドーピングの仕方によるが、PN接合センサーの抵抗値で数GΩのものを製作した。このドーピングレベルの場合には、顕著なダイオード特性(順逆方向非対称性)は表れなかった。2)導電率を左右するドーパントの種類と量やセンサーの形状など、有機半導体センサーを試作するときのパラメータとなる量の値を変えながら各種の試作センサーを作った。これに高速プリアンプをつなぎ、バイアス電圧をかけて放射線源からのα線やβ線を入射した。発生したキャリヤ電荷の信号をマルチチャンネルアナライザー(MCA)によって測定した。PN接合型センサーによってα線の信号を効率良く観測することができた。また、β線についても、いくつかのセンサーで観測することができた。今後、上記の各種パラメータの値を調整し、より高感度なセンサーを試作していく。平成20年度の研究によって、β線1個(MIP相当)のエネルギー損失による信号を高効率で捕らえることができるセンサーを作るための基礎的知見が得られた。2)有機半導体センサーを試作するときのパラメータとなる量の値を変えながら各種の試作センサーを作った。平成21年度の研究によって、β線1個(MIP相当)のエネルギー損失による信号を効率良く捕らえることができるセンサーを開発するための知見が多く得られた。

1)有機半導体の溶液と導電率を調整するためのドーパントを混ぜた後に成型し、有機半導体センサーとして完成した。次に、このセンサーの電圧・電流特性を測定し、電気伝導度を求め、適切な抵抗値のものを作製した。2)有機半導体センサーを試作するときのパラメータとなる量の値を変えながら各種の試作センサーを製作した。これに信号増幅用の高速プリアンプをつなぎ、バイアス電圧をかけて放射線源からのα線やβ線を入射した。発生したキャリヤ電荷の信号をマルチチャンネルアナライザー(MCA)やADCを用いて測定した。試作センサーによってα線の信号を効率良く観測することができた。また、MIP相当であるβ線についても、いくつかの試作センサーで効率よく観測することができた。今後、上記の各種パラメータの値を調整し、より高感度なセンサーを試作するとともに、歩留まり良く高効率センサーを作るための開発が必要である。
ウイルス感染防御でのマスト細胞の役割の解明及びマスト細胞機能制御による免疫療法

マスト細胞は1型アレルギー反応のエフェクター細胞であるが、Toll-like receptors(TLRs)などを介して自然免疫に関与し、病原体、特に細菌感染における生体防御に重要な役割を担っている。細菌われわれは皮膚マスト細胞がウイルスの構成成分を認識するTLRs7,9を機能的に発現していることを報告したが(J Immunol 173:531,2004),ウイルス感染においてマスト細胞が生体防御に関与しているかはほとんど分かっていない。われわれはHepes simplex virus(HSV)がマスト細胞の脱顆粒を誘導し、感染するか、またサイトカインを産生させるかを、マウス胎児皮膚由来マスト細胞(FSMC)を用いて検討した。HSV1(KH7株)、HSV2(186株)をFSMCに感染させると、viabilityに影響を与えずウイルス数依存性に10分後に脱顆粒を誘導した(β-hexosaminidase assay)。蛍光抗体法により感染3時間後にすでにマスト細胞内でウイルス蛋白が検出され、HSVがFSMCに感染することが確認できた。また、24時間後の培養上精中のサイトカイン(TNF-α,IL-6,IFN-α)の有意な産生は認められなかった(ELISA)。さらに、LPSで刺激したときのこれらのサイトカインの産生を抑制した。186株(5×10^6PFU)をB6マウス皮内に注射したところ、in vivoのマスト細胞の脱顆粒と炎症性細胞浸潤が認められた。以上の結果より、皮膚マスト細胞がHSV感染により脱顆粒するが、炎症性サイトカインの産生は起こさないことが明らかにされた。現在その意義をマスト細胞ノックアウトマウスと野生系マウス、マスト細胞ノックアウトマウスを用いて、in vivoで検討中である。1.Herpes Simplex virus(HSV)のマスト細胞への感染性及び2.HSVのマスト細胞への影響:マスト細胞は1型アレルギー反応のエフェクター細胞であるが、Toll-like receptors(TLRs)などを介して自然免疫に関与し、病原体、特に細菌感染における生体防御に重要な役割を担っている。最近われわれは皮膚マスト細胞がウイルスの構成成分を認識するTLR3,7,9を機能的に発現していることを報告したが(J Immunol 173:531,2004),ウイルス感染においてマスト細胞が生体防御に関与しているかはほとんど分かっていない。HSV1(KH7株)、HSV2(186株)をFSMCに感染させると、Viabilityに影響を与えずにウイルス数依存性に10分後に脱顆粒を誘導した(β-hexosaminidase assay)。また、24時間後の培養上清中のサイトカイン(TNF-α,IL-6,IFN-α)の有意な産生がみられた(ELISA)。186株(5x10^6 PFU)をB6マウス皮内に注射したところ、in vivoのマスト細胞の脱顆粒と炎症性細胞浸潤が認められた(2時間後生検のトルイジンブルーで染色)。以上の結果より、皮膚マスト細胞がHSV感染により活性化され脱顆粒・炎症性サイトカインの産生が起こり、免疫・炎症性細胞の浸潤をリクルートし、HSVに対する獲得免疫の誘導に関与することが示唆された。3.HSV感染におけるマスト細胞の役割(動物実験):マスト細胞欠損マウス(W/Wv)の皮膚にFSMCを移入し、皮膚マスト細胞を再構成しま

マウスでは、W/Wvに比べて、HSV2(186株)を皮内接種したとき、有意に死亡率を低下させた。この実験系を用いて今後TLRsの関与を検討する予定である。マスト細胞は1型アレルギー反応のエフェクター細胞であるが、Toll-like receptors(TLRs)などを介して自然免疫に関与し、病原体、特に細菌感染における生体防御に重要な役割を担っている。最近われわれは皮膚マスト細胞がウイルスの構成成分を認識するTLR3,7,9を機能的に発現していることを報告したが(J Immunol 173:531,2004),ウイルス感染においてマスト細胞が生体防御に関与しているかはほとんど分かっていない。われわれはHepes simplex virus(HSV)がマスト細胞の脱顆粒を誘導し、感染するか、またサイトカインを産生させるかを、マウス胎児皮膚由来マスト細胞(FSMC)を用いて検討した。HSV1(KH7株)、HSV2(186株)をFSMCに感染させると、viabilityに影響を与えずにウイルス数依存性に10分後に脱顆粒を誘導した(β-hexosaminidase assay)。蛍光抗体法により感染3時間後にすでにマスト細胞内でウイルス蛋白が検出され、HSVがFSMCに感染することが確認できた。また、24時間後の培養上清中のサイトカイン(TNF-α,IL-6,IFN-α)の有意な産生は認められなかった(ELISA)。さらに、LPSで刺激したときのこれらのサイトカインの産生を抑制した。186株(5x10^6PFU)をB6マウス皮内に注射したところ、in vivoのマスト細胞の脱顆粒と炎症性細胞浸潤が認められた。以上の結果より、皮膚マスト細胞がHSV感染により脱顆粒するが、炎症性サイトカインの産生は起こさないことが明らかにされた。現在その意義をマスト細胞ノックアウトマウスと野生系マウス、マスト細胞ノックインマウスを用いて、in vivoで検討中である。
クーロン反発力を用いた非凝集ナノ粒子の気相合成

申請者らが発案し、研究を行なってきた「イオン化CVD法」を展開し、これまで気相合成法では実現できなかった(1)粒径10nm以下の非凝集ナノ粒子を合成し、(2)基板上に沈着させ、短時間で高密度ナノ粒子薄膜を製造する技術の開発を目的とした高密度ナノ粒子薄膜合成システムを開発した。原料蒸気として、TEOSと(Co(CO)_3NOの2種類を用い、SiO2ナノ粒子とCoナノ粒子の合成を行った。得られた成果は、下記のとおりである。(1)SiO_2ナノ粒子:(1)平均粒径約10nmの非凝集SiO_2を14mm×14mmのSi基板上へ、約10^<10>cm^2の高密度沈着でわずか40秒で沈着させることに成功した。(2)粒子径20nmの非凝集ナノ粒子を密度4x10^<10>cm^<-2>で帯電パターン上に沈着させ、線の太さ約500nm長さ10mmのナノ粒子細線を形成することに成功した。(2)Coナノ粒子:(1)平均粒径14nmの非凝集Coナノ粒子を1x10^<11>個/cm^2の高密度沈着で20x20mm^2のSi基板上に均一に沈着させることに成功した。Coナノ粒子薄膜の合成に成功した。(2)合成したナノ粒子薄膜の磁気特性は強磁性を示した。(3)Coナノ粒子薄膜を熱酸化膜被覆Si基板上に合成し、磁場中での電気抵抗を測定したところ、最大83.3%の磁気抵抗を示した。(4)この薄膜の磁気抵抗係数を求めたところ、1002%であり、現在報告されている磁気抵抗係数の最高値に匹敵する値が得られた。申請者らが発案し、研究を行なってきた「イオン化CVD法」を展開し、これまで気相合成法では実現できなかった(1)粒径10nm以下の非凝集ナノ粒子を合成し、(2)基板上に沈着させ、短時間で高密度ナノ粒子薄膜を製造する技術の開発を目的とした高密度ナノ粒子薄膜合成システムを開発する。H17年度は、下記2点について検討を行なった。(1)音速ジェットイオナイザーの改良と評価イオナイザーのオリフィス電極を改良することにより、イオン発生密度をさらに1桁増加させることに成功した。原料蒸気をイオナイザーによりイオン化し、微分型モビリティアナライザー/ファラデイカップ-電流計システムを用いて測定した。その結果、原料蒸気がイオン化されることを確認した。(2)高密度非凝集ナノ粒子薄膜合成装置の試作と評価原料蒸気供給部、音速ジェットイオナイザー、反応管、粒子捕集部より構成される高密度非凝集ナノ粒子薄膜合成装置を試作した。Coナノ粒子を合成するため、(1)の装置でイオン化した原料蒸気を、常温でSi基板上に沈着し、反応炉内で加熱することにより、Si基板上に粒子が沈着することを確認した。得られた粒子をX線回折した結果、粒子はCoの酸化物であることがわかった。H18年度は、下記3点について検討を行なった。

1.Co(CO)_3NO濃度、イオン化条件(圧力、印加電圧)、反応管温度、反応時間(キャリアガス流量)、捕集電極電圧を種々に変え、還元性ガス中でのナノ粒子の合成を試みた。2.得られたナノ粒子のFE-SEMにより観察し、粒径、粒度分布、沈着密度を求めた。3.ナノ粒子のTEM、EDX観察により、発生したナノ粒子の元素分析を行った。これら結果から、粒径10nm以下の非凝集Coナノ粒子の合成条件を求めることに成功した。申請者らが発案し、研究を行なってきた「イオン化CVD法」を展開し、これまで気相合成法では実現できなかった(1)粒径10nm以下の非凝集ナノ粒子を合成し、(2)基板上に沈着させ、短時間で高密度ナノ粒子薄膜を製造する技術の開発を目的とした高密度ナノ粒子薄膜合成システムを開発する。H19年度は、下記4点について検討を行なった。1.前年度に得られたナノ粒子合成条件(Co(CO)_3NO濃度、イオン化条件(圧力、印加電圧)、反応管温度、反応時間(キャリアガス流量)、捕集電極電圧)に基づいて、ナノ粒子をSi基板上に沈着させ、Coナノ粒子薄膜を合成した。2.種々の条件で合成されたCoナノ粒子薄膜のFE-SEM観察により、粒径、沈着密度を求めた。3.種々の条件で合成されたCoナノ粒子薄膜の磁気特性をSQUIDにより評価した。4.CQナノ粒子の粒子サイズが磁気特性に与える影響を調べた。これら結果、平均粒径14、21、24nmの非凝集Coナノ粒子が1x10^<11>個/cm^2の高密度沈着で20x20mm^2のSi基板上に均一に沈着したCoナノ粒子薄膜の合成に成功した。合成した薄膜の磁気特性を測定したところ、合成された粒子は0.116Tの保磁力を示し、強磁性体であることがわかった。さらにCoナノ粒子薄膜を熱酸化膜被覆Si基板上に合成し、電極をつけて磁場中での電気抵抗を測定したところ、最大83.3%の磁気抵抗を示した。この薄膜の磁気抵抗係数を計算したところ、1002%であり、現在報告されている磁気抵抗係数の最高値に匹敵する値が得られた。
局在光を用いたナノ構造作製メカニズムとダイナミクスの理論的研究

本研究の目的は,(1)ナノメートルオーダーに先鋭化された擬1次元有限系物質に局在する光とそれに付随する電子励起・格子振動が相互作用する系を量子論的に定式化し,実験指針を与えうる理論モデルを構築すること,(2)伝搬光では不可能な協同現象の発現を予測し,それを用いたナノ構造形成のメカニズムと動的過程を解明することの2点であった.以下に述べる通り,量子論的なモデルを立て,多重フォノンを伴った局在光子という近接場特有の現象を予測した.また,それをナノドット作製過程に応用し,構造形成メカニズムの定性的な理解が得られた.初年度は光・電子励起・格子振動を同等に扱う準粒子を基底に用い,ナノ領域の光応答に関する定式化を行った.その結果,ナノメートルオーダーの1次元有限系にドープされた不純物に起因する(局在)フォノンと局在光子の相互作用を反エルミート変換することにより,入射光で誘起された電子励起と格子振動が系の先端あるいは不純物サイトに摂動では取り扱えない多重フォノンの衣として局在光子に付随出現しうることを示すと同時に,その出現条件を明らかにした.次年度には多重フォノンの衣を着た光子が空間局在する機構が明らかになり,またこの知見からそれまで未解明であった分子の近接場光解離実験の結果を伝搬光では禁制の分子振動励起アシストにより矛盾なく説明できることがわかった.最終年度には局在光子によるナノドット作製時の堆積脱離過程を調べ,サイズを制御出来る可能性を見出した.以上の成果は,光・電子励起・格子振動を同等に扱う準粒子を基底にナノ領域の光応答を求めるという当該分野で唯一のアプローチであり,光の回折限界を打破するという原理的な面から重要であるばかりでなく,位置とサイズを制御したナノ構造作製・ナノフォトニクスという新技術創製への基礎となるという点からも意義がある.本研究の目的は,(1)ナノメートルオーダーに先鋭化された擬1次元有限系物質に局在する光とそれに付随する電子励起・格子振動が相互作用する系を量子論的に定式化し,実験指針を与えうる理論モデルを構築すること,(2)伝搬光では不可能な協同現象の発現を予測し,それを用いたナノ構造形成のメカニズムと動的過程を解明することの2点であった.以下に述べる通り,量子論的なモデルを立て,多重フォノンを伴った局在光子という近接場特有の現象を予測した.また,それをナノドット作製過程に応用し,構造形成メカニズムの定性的な理解が得られた.初年度は光・電子励起・格子振動を同等に扱う準粒子を基底に用い,ナノ領域の光応答に関する定式化を行った.その結果,ナノメートルオーダーの1次元有限系にドープされた不純物に起因する(局在)フォノンと局在光子の相互作用を反エルミート変換することにより,入射光で誘起された電子励起と格子振動が系の先端あるいは不純物サイトに摂動では取り扱えない多重フォノンの衣として局在光子に付随出現しうることを示すと同時に,その出現条件を明らかにした.次年度には多重フォノンの衣を着た光子が空間局在する機構が明らかになり,またこの知見からそれまで未解明であった分子の近接場光解離実験の結果を伝搬光では禁制の分子振動励起アシストにより矛盾なく説明できることがわかった.最終年度には局在光子によるナノドット作製時の堆積脱離過程を調べ,サイズを制御出来る可能性を見出した.以上の成果は,光・電子励起・格子振動を同等に扱う準粒子を基底にナノ領域の光応答を求めるという当該分野で唯一のアプローチであり,光の回折限界を打破するという原理的な面から重要であるばかりでなく,位置とサイズを制御したナノ構造作製・ナノフォトニクスという新技術創製への基礎となるという点からも意義がある.本研究の目的は(1)ナノメートルオーダーに先鋭化された光ファイバーの先端,あるいはカーボンナノチューブ先端のような物質のナノ領域に局在した光と物質系(電子系と格子系)が相互作用する系を量子論的な枠組みの下に統一的に記述すること,(2)通常の伝搬光では不可能な協同現象発現を予測し,それを用いたナノ構造形成のメカニズムと動的過程を明らかにすること,(3)非断熱過程も考慮に入れて、単一原子・分子の状態と位置を操作することにより、サイズと生成位置を制御したナノメートルオーダーの(量子効果が期待される)ドットあるいはクラスターを作製するメカニズムの解明と新しい方法を提案し,新技術の創製を目指す実験へ指針を与えられる理論モデルを構築すること,の3点である.今年度は,伝搬光と局在光との明確な違いに着目して,光・電子励起・格子振動を同等に扱った素励起を基底に場の量子論的な定式化を行い,ナノ領域の光応答を求める研究を行った.その結果,今年度の研究目標としていた以下の知見が得られた.(a)光近接場プローブ本体のような巨視的なスケールでの物質場と入射光子が相互作用する系を、光・電子励起・格子振動を同等に扱った素励起(励起子フォノンポラリトンモデル)を用いて記述できること,(b)1次元鎖系にドープされた不純物による局在

フォノンモードと局在光子との相互作用に反エルミート演算子によるカノニカル変換を行うことにより,入射光子により誘起された電子励起と格子振動が光ファイバープローブ先端,あるいはカーボンナノチューブ先端で局在化し,摂動では取り扱えない多重フォノンが顕在化する機構,すなわち,コヒーレントフォノンの衣を着た局在光子が出現すること,(c)コヒーレントフォノンの衣を着た局在光子が近接場光による分子の非断熱解離過程に重要な役割を果たすこと,が明らかになった.本研究の目的は(1)ナノメートルオーダーに先鋭化された光ファイバーの先端あるいはカーボンナノチューブ先端のような物質のナノ領域に局在した光と物質系(電子系と格子系)が相互作用する系を量子論的な枠組みの下に統一的に記述すること,(2)通常の伝搬光では不可能な協同現象発現を予測し,それを用いたナノ構造形成のメカニズムと動的過程を明らかにすること,(3)非断熱過程も考慮に入れて、単一原子・分子の状態と位置を操作することにより、サイズと生成位置を制御したナノメートルオーダーの(量子効果が期待される)ドットあるいはクラスターを作製するメカニズムの解明と新しい方法を提案し,新技術の創製を目指す実験へ指針を与えられる理論モデルを構築すること,の3点である.今年度は,昨年度と同様に光とフォノンの空間局在性に着目して,電子励起を繰り込んだ光場(以後光子と呼ぶ)と格子振動が相互作用する擬一次元系の量子論的な定式化を行い,ナノ領域の光応答を求める研究を行った.その結果,今年および来年度の研究目標としていた以下の知見が得られた.(a)1次元鎖系にドープされた不純物によるフォノンモードと光子との相互作用に反エルミート演算子によるカノニカル変換を行うことにより,光子が隣接サイトに移動するホッピング定数がフォノンとの相互作用によりサイトに依存すること,および不純物サイトと端点で大きく歪むこと,(b)光子-フォノン相互作用定数とサイト依存のホッピング定数の大小により,1次元鎖系における光子の振る舞いが大きく異なること,特に両者が同程度の場合にのみ不純物サイト間を光子が移動し,不純物サイトあるいは端点に光子が局在すること,その空間局在に幅が生じること,(c)近接場光を用いた分子の解離によるナノ構造作製の実験を解析し,我々のモデル,すなわちコヒーレントフォノンの衣を着た局在光子の分子への移動(ホッピング)による分子振動励起アシストを介した光反応により,実験結果を矛盾なく説明できることが明らかになった.本研究の目的は(1)ナノメートルオーダーに先鋭化された光ファイバーの先端,あるいはカーボンナノチューブ先端のような物質のナノ領域に局在した光と物質系(電子系と格子系)が相互作用する系を量子論的な枠組みの下に統一的に記述すること,(2)通常の伝搬光では不可能な協同現象発現を予測し,それを用いたナノ構造形成のメカニズムと動的過程を明らかにすること,(3)非断熱過程も考慮に入れて,単一原子・分子の状態と位置を操作することにより,サイズと生成位置を制御したナノメートルオーダーの(量子効果が期待される)ドットあるいはクラスターを作製するメカニズムの解明と新しい方法を提案し,新技術の創製を目指す実験へ指針を与えられる理論モデルを構築すること,の3点である.前年度までに得られた知見・理論モデルに基づくと,ナノ領域では多重フォノン・非断熱過程が光反応において重要な役割を果たすと予測されたことから,今年度は2色近接場光を用いた亜鉛ナノ構造作製に関する実験データを解析検討した.
常識機能を実現するための不完全性を含む知識構造と操作メカニズムの研究

人間-機械間の円滑なコミュニケーションを達成するためには、相方での共通の知識、更には相方でのより広い範囲の常識の存在が不可欠になる。我々は、完全な知識(常に真である知識)に加えて、不完全な知識を含めて知識ベースを構成し、これを操作する高次推論により高次人工知能機能の実現を図ることが実用性を踏まえた上でも次世代知識ベースの基幹技術であると認識しており、常識機能の実現をこの線上に位置づけている。各種ある不完全な知識環境下での推論に関連する人工知能技術のうち、我々は将来の発展性、並びに実用性の点から論理に基づく仮説推論を出発点にしている。この枠組みに基づき、次の研究を行い成果を得た。1.仮説知識を含む知識べースで矛盾、冗長性を管理、調整する機構を開発した。2.論理に基づく仮説推論の基本的推論はGenerate & testであるが、これでは実用的に十分な速度が得られない。仮説の重み利用による優先的探索法、設計問題における制約式の緩和による探索法の高速化技術を開発と実装、数理計画法の適用による高速化の基礎検討を行った。同時に仮説推論をHorn節論理で実現するときのNagation as Failureの実現法を明らかにした。3.仮説推論が設計問題にも有効であることを、機能回路ブロック設計システムに適用し、具体的に示した。具体的な形で示したのは世界的にみても初めてである。4.仮説推論を拡張することにより常識機能の基礎となる類推について研究を進めた。今後、類推等の高次人工知能機能を順次加え、更に高速推論技術を進めることにより、発展させたい。
地学教育のための地質露頭画像データベースの作成

山梨県内に分布する新生代の堆積岩類、中古生代の堆積岩類、火山岩類、深成岩類の露頭画像を中心に、地質画像データベースの作成を行なった。山梨県の他、北海道、男鹿半島、長野県など、地学教育にとって重要な地質露頭画像の収集も平行して行なった。収集した画像は取捨選択して、一部はフィルムスキャナによってハードディスクに記録した。申請した研究計画縒り研究費が少なかったため、当初の予定であった光磁気ディスクを購入することができず、大半の画像はフォトCDに記録した。電子化されたデータは、画像データベースソフトを利用してデータベースを作成した。総データ数は340枚。各データに、地質年代・地域・観察される地質現象などについてのキーワードを付した。これにより、(1)フィルムと異なり、画像の劣化がなく半永久的に保存できる、(2)インデックス画像の高速なブラウズやキーワードにより検索が容易に行なえる、(3)複製が簡単に作成できるためデータのやりとりが容易に行なえる、など従来フィルムを利用していた時よりも多くの利点が生じた。以上のことに加えて、現在整備されつつあるコンピュータによる通信を利用すれば、(4)遠隔地とのデータのやりとりが更に容易に行なえるようになる、であろう。今後は、画像データの蓄積を継続して行なうと共に、コンピュータ通信の利用も含めて、蓄積したデータの地学教育への利用方法の研究を進めて行きたい。
IGFBP-3による骨代謝制御機構の解明と新規骨増生法開発への応用

本研究は、IGFBP-3自身が有する新たな機能の可能性に着目し、骨組織におけるIGFBP-3のIGF非依存的作用機序を解明し、IGFBP-3を介した骨代謝の均衡制御の可能性を検索すること、また、この知見を応用し、増生骨の長期維持を可能にする新たな骨再生療法の基盤を構築することを目的としている。平成30年度の主な目標は、骨組織および骨関連細胞におけるIGFBP-3およびIGFBP-3受容体の発現について解析を行い、骨関連細胞に対するIGFBP-3の作用について解析を行うことであった。これまでに、マウス頭蓋骨、上顎骨、下顎骨、大腿骨切片を作製し、IGFBP-3の発現について組織学的解析を行い、骨組織中におけるIGFBP-3の発現について確認した。また、マウス頭蓋冠由来前骨芽細胞様細胞MC3T3-E細胞およびマウス大腿骨由来間葉系間質細胞を用いて、骨芽細胞におけるIGFBP-3の発現の有無および継時的変化について解析を行った。さらに、IGFBP-3が骨芽細胞分化に及ぼす影響について、遺伝子発現解析、ALP活性解析、石灰化解析を行った。その結果、IGFBP-3が骨芽細胞の分化および成熟に対して抑制的な作用を及ぼすことが明らかとなった。また、その際、IGFBP-3はBMP-2シグナルを抑制することで骨芽細胞の分化および成熟を抑制する可能性が示唆された。これらの結果は専門論文として既に公表に至っている。破骨細胞におけるIGFBP-3の作用に関する解析についてはまだ十分に行えていない状況ではあるが、骨芽細胞におけるIGFBP-3の作用については当初の予定通りに解析が進んだこと、また、これまでの結果を専門論文として公表することができたことから、進捗状況はおおむね順調であると考える。平成30年度までの研究成果により、IGFBP-3が骨芽細胞分化に及ぼす影響を明らかにし、作用機序について検証を開始することができたことから、平成31年度は作用機序を解明していきたいと考えている。また、破骨細胞の培養条件について検討を行い、破骨細胞に対するIGFBP-3の作用についての解析を進める。さらに、動物実験モデルを用いて、IGFBP-3による骨代謝への影響を解析していきたいと考えている。歯科領域において、現在までに様々な骨再生療法研究がなされており、骨形成促進について一定の成果を得ているが、増生骨の吸収や骨量減少が問題となっており、増成骨の吸収抑制および長期維持が重要な課題となっている。増生骨の維持には骨代謝制御が重要である。インスリン様成長因子結合蛋白-3(IGFBP-3)はこれまで、インスリン様成長因子(IGF)の安定化や運搬を介して、骨形成促進に関与すると考えられていた。しかし近年、IGFを介さずに骨形成抑制や骨吸収促進に作用する、新たな機能の可能性が指摘されている。本研究の目的は、IGFBP-3のIGF非依存的作用機序を解明し、IGFBP-3を介した骨代謝の均衡制御の可能性を検索すること、また、この知見を応用し、増生骨の長期維持を可能にする新たな骨再生療法の基盤を構築することである。研究計画書では、平成29年度に骨組織および骨関連細胞におけるIGFBP-3およびIGFBP-3受容体の発現について解析を行い、骨関連細胞に対するIGFBP-3の作用について解析を行う予定であった。マウス頭蓋骨、上顎骨、下顎骨、大腿骨切片を作製し、IGFBP-3の発現について組織学的解析を行った。骨芽細胞を用いた実験については当初の計画通り順調に進んでおり、IGFBP-3の作用について解析を行うことができているが、骨組織におけるIGFBP-3受容体の発現解析および破骨細胞におけるIGFBP-3の作用に関する解析についてはまだ着手できていない状況であり今後の実施となるため、やや遅れているとした。

その結果、IGFBP-3が骨芽細胞の分化および成熟に対して抑制的な作用を及ぼすことが明らかとなった。また、その際、IGFBP-3はBMP-2シグナルを抑制することで骨芽細胞の分化および成熟を抑制する可能性が示唆された。これらの結果は専門論文として既に公表に至っている。破骨細胞におけるIGFBP-3の作用に関する解析についてはまだ十分に行えていない状況ではあるが、骨芽細胞におけるIGFBP-3の作用については当初の予定通りに解析が進んだこと、また、これまでの結果を専門論文として公表することができたことから、進捗状況はおおむね順調であると考える。平成29年度の研究成果により、IGFBP-3が骨芽細胞分化に及ぼす影響については明らかにすることができたため、平成30年度は申請書の研究計画通り、その作用機序についての検証を行っていく。また、破骨細胞の培養条件について検討を行い、破骨細胞に対するIGFBP-3の作用について解析を行う。平成30年度までの研究成果により、IGFBP-3が骨芽細胞分化に及ぼす影響を明らかにし、作用機序について検証を開始することができたことから、平成31年度は作用機序を解明していきたいと考えている。また、破骨細胞の培養条件について検討を行い、破骨細胞に対するIGFBP-3の作用についての解析を進める。さらに、動物実験モデルを用いて、IGFBP-3による骨代謝への影響を解析していきたいと考えている。実験の進歩状況がやや遅れており、IGFBP-3受容体の発現解析に用いる免疫組織化学染色抗体および破骨細胞の培養に必要となる試薬や器具を今年度購入しなかったため、その分の差額が生じた。差額については当初の研究計画遂行の為、IGFBP-3受容体の一次抗体の購入及び破骨細胞培養の関連試薬の購入に充てる。基本的な研究計画は変更しない為、次年度使用額については、IGFBP-3リコンビナントプロテインの購入、細胞培養試薬および器具の購入、実験動物購入、施設使用料等に使用する予定である。動物モデルを用いてのIGFBP-3が骨代謝に及ぼす影響についての検討がやや遅れていることにより、動物実験で使用する予定であった試薬や器具の購入および動物実験施設の使用が当初の予定よりも少なかったことから、その分の差額が生じた。差額については、当初の研究計画遂行の為、動物実験で使用する試薬や器具の購入費および動物実験施設の使用料に充てる。また、基本的な研究計画は変更しない為、次年度使用額については、IGFBP-3リコンビナントプロテイン、実験動物、動物実験用器具、組織学的解析関連試薬、消耗品等の購入と動物実験施設の使用料等に使用する予定である。
ヒト老化細胞のクロマチンに結合する低分子ペプチドの同定と機能解析

牛の肝臓をホモジュナイズし、核を調整した。核をよく洗ったのち、酢酸を含む50%メタノールで低分子成分を抽出した。遠心で上精を集め、陰圧下でメタノールを蒸発させ、さらにエバポレーターでサンプルを濃縮した。核酸、たんぱく質、脂質などを定量したが、大半はペプチドであると思われた。この粗サンプルが細胞老化誘導活性をもつかどうか検討した。サンプルはまず血清を含まない培養液に添加し、後に正常培地に戻した。その結果、数マイクログラムのサンプルを添加すると、細胞老化が誘導されることが示された。そこで、細胞老化誘導活性を使用として、カラムクロマトグラフィーを用いて有効成分の精製を試みた。中性溶液におけるDEAE-セルロースカラムクロマトグラフィーにおいて0.5-0.6M塩化アンモニウムで溶出される溶出画分に細胞老化の誘導活性が見られた。活性成分を質量分析機で数回解析したが、ペプチド情報はどうしても得られなかった。すなわち、活性成分はペプチドではなく、脂質性物質であることが示唆された。DNA-セルロースカラムクロマトグラフィーで更なる精製を行っている。この結果に基づき、脂質の細胞老化誘導能力を検定した。カラムクロマトグラフィーで得られた情報をもとに、とくにリン脂質に着目した。その一成分であるカルジオリピンが、細胞老化を顕著に誘導した。癌細胞には細胞毒性を示した。カルジオリピン以外のリン脂質には効果が認められなかった。現在、通常の老化マーカーやカルジオリピンの作用機序を解析し、論文作成の準備を行っている。細胞老化の分子機構の解明はヒト老化の理解の基盤を形成する。その分子機構はまだ渾沌とした状況にある。細胞老化の誘導系を用いて詳細な遺伝子発現機構を解析した結果、細胞老化応答遺伝子の近傍に位置するAT-richな核マトリックス付着領域S/MARの構造変化が細胞老化応答遺伝子の同時的な発現変化に関与することを示唆した。この配列に作用する生体物質としてペプチドを想定している。老化細胞で顕著に蓄積し、酸化ストレスが蓄積を増強するからである。そこで、動物組織または細胞から低分子ペプチドを精製し、ついで、ヒト正常線維芽細胞における細胞老化誘導活性を検定する。有効成分は質量分析機によってアミノ酸配列を決定したい。本年度には、牛の肝臓をホモジュナイズし、核を調整した。核酸、たんぱく質、脂質などを定量したが、大半はペプチドであった。脂質は濃縮操作で、沈殿部に移行したと思われる。ペプチドを細胞へ移入する方法はいくつか考えられるが、まず血清を含まない培養液に細胞を培養し、サンプルを直接培養液に添加した。その結果、数マイクログラムのサンプルを添加すると、細胞増殖が抑制されることが示された。この現象が細胞老化によりものかどうかの判定にはやや時間を要するので、現在検討中である。細胞老化の誘導が観察されれば、カラムクロマトグラフィーを用いて、有効成分を精製し、構造決定を行う予定である。