hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
前立腺癌骨転移巣に対する遺伝子治療における、PETを用いた評価法の確立

前立腺癌に対する遺伝子治療の治療効果を評価するために、フッ素18標識フルオロデオキシグルコース([^<18>F]FDG)をトレーサーとして用いたPositron Emission Tomography(PET)撮影を施行し、遺伝子治療を行わなかったコントロール群と遺伝子治療群についてオートラジオグラフィーの手法を用いて[^<18>F]FDGの集積を比較し治療効果判定を行った。まず、Balb/Cヌードマウスを用いて前立腺癌細胞株であるC4-2の皮下腫瘍を形成した。腫瘍径が3-4mmとなった時点で、コントロール群ではPBSを、治療群では2.5×10^9plaque-forming unit(PFU)の臓器特異性オステオカルシンプロモーターを組み込んだアデノウイルスベクター(Ad-OC-TK)を治療1日目、8日目の計2回皮下腫瘍内に注入した。また、マウス腹腔内には1g/1ml/日のバラシクロビルを1日目から21日目まで投与した。治療21日目にペントバルビタール麻酔下で[^<18>F]FDG5.3MBqを尾静脈から投与し、1時間後に頚椎脱臼により安楽死させた。更に、3%カルボキシメチルセルロース(CMC)で包埋してドライアイス-ヘキサンで凍結させた後、腫瘍部のブロックを横断面で切り出し、クリオスタットを用いて30μmの横断切片を作成した。コントロール群は、腫瘍部位に一致して[18F]FDGが高い集積を示し、腫瘍のグルコース利用率が高いことが示唆された。遺伝子治療群は、腫瘍部位への[18F]FDG集積が低く、腫瘍のグルコース利用率が低いことが示唆された。前立腺癌骨転移巣に対する遺伝子治療の治療効果を評価するために、フッ素18標識フルオロデオキシグルコース([^<18>F]FDG)をトレーサーとして用いたPositron Emission Tomography(PET)撮影を施行し、遺伝子治療を行わなかったコントロール群と遺伝子治療群についてオートラジオグラフィーの手法を用いて[^<18>F]FDGの集積を比較し治療効果判定を行った。まず、Balb/Cヌードマウス(オス、6週令)の脛骨内に、前立腺癌細胞株であるC4-2を1.0×10^6cells/100μl/mouseの濃度で移植し、マウス前立腺癌骨転移モデルを形成した。腫瘍移植後3週間の時点で、コントロール群ではPBSを、治療群では2.5×10^9plaque-forming unit(PFU)の臓器特異性オステオカルシンプロモーターを組み込んだアデノウイルスベクター(Ad-OC-TK)を治療1日目、8日目の計2回腫瘍内に注入した。治療21日目にペントバルビタール麻酔下で[^<18>F]FDG 5.3MBqを尾静脈から投与し、1時間後に頚椎脱臼により安楽死させた。遺伝子治療群は、腫瘍部位への[^<18>F]FDG集積が低く、腫瘍のグルコース利用率が低いことが示唆された。
脳動脈瘤の破裂に関連する遺伝子発現制御ネットワークの解明

未破裂および破裂脳動脈瘤の網羅的遺伝子発現解析を行うことで脳動脈瘤破裂と関連する遺伝子を同定を試みた。結果として、破裂脳動脈瘤検体が発症時年齢によって若年と高齢患者で異なる遺伝子発現パターンを示すことを明らかにした。次いで、若年破裂脳動脈瘤が破裂しやすい脳動脈瘤の分子特性を有していると考え、若年破裂と未破裂脳動脈瘤の遺伝子発現量を比較し、有意な差が認められた1,047遺伝子を同定した。これら遺伝子は、マクロファージを介した炎症性反応亢進が脳動脈瘤破裂と関連する分子特性であることを示唆するものであった。本研究で同定した遺伝子群はバイオマーカーや治療標的分子探索に有益な情報をもたらすと考えられる。未破裂および破裂脳動脈瘤組織を用いたトランスクリプトーム解析を行うことで、脳動脈瘤の破裂と関連する遺伝子を同定した。未破裂および破裂脳動脈瘤を用いたトランスクリプトーム解析の問題点は、脳動脈瘤の生物学的状態が不均一であることである。(例えば、収集時に未破裂であった瘤の中には、将来破裂のリスクが高い瘤もあれば、生涯未破裂のままである可能性の高い瘤もあり、不均一な状態であると考えられる)そこで、次元縮小法を用いて破裂・未破裂脳動脈瘤検体を均一なサブセットに分類することで差異の検出力を高め、破裂および未破裂脳動脈瘤の間で発現量に差のある遺伝子プロファイルの同定を試みた。結果として、破裂脳動脈瘤サンプルが二つのサブグループに分かれることを明らかにした。これら二つのサブグループは有意に脳動脈瘤破裂時の年齢が異なっていた。つまり、破裂脳動脈瘤サンプルは、破裂時の年齢によって異なる遺伝子発現パターンを示すことが分かった。高齢破裂に比べて、若年破裂サンプルは、破裂しやすい脳動脈瘤の生物学的特性を有していると考え、若年破裂と未破裂の脳動脈瘤サンプルの遺伝子発現プロファイルを比較した。その結果、1,047遺伝子において統計的に有意な発現量の差異が認められた。若年破裂で高発現していた遺伝子群には、炎症反応や免疫反応、マクロファージによる食作用に関わる遺伝子が多く含まれていた。一方、若年破裂で発現が減少していた遺伝子には、脳動脈瘤壁の弱さを示唆する遺伝子が多く認められると同時に、抗炎症性の転写因子群が含まれていた。これらの結果から、マクロファージを介した炎症反応が脳動脈瘤の破裂に関わる重要な分子生物学的パスウェイであると推察された。同定された遺伝子群は、破裂しやすい脳動脈瘤の予測に有用な分子マーカーや治療のターゲットとしての可能性が期待される。未破裂および破裂脳動脈瘤の網羅的遺伝子発現解析を行うことで、脳動脈瘤破裂と関連する遺伝子を同定した。未破裂および破裂脳動脈瘤を用いた網羅的遺伝子発現解析での問題点は、脳動脈瘤サンプル間の不均一性である。例えば、サンプル収集時に未破裂であった瘤には、将来の破裂リスクが高いものもあれば、生涯未破裂のままである可能性が高い瘤もあり、生物学的状態が不均一であると考えられる。そこで、我々は次元縮小法の一つである非負値行列因子分解を用いて、破裂・未破裂脳動脈瘤検体を均一なサブセットに分類することで検出力を高め、破裂および未破裂脳動脈瘤の間で発現量に差のある遺伝子プロファイル同定を試みた。さらに、若年破裂脳動脈瘤は、破裂しやすい脳動脈瘤の分子特性を有していると考え、若年破裂と未破裂脳動脈瘤の遺伝子発現量を比較し、有意な差が認められる1,047遺伝子を同定した。同定した遺伝子群は、マクロファージを介した炎症性反応亢進が脳動脈瘤破裂と関連する分子特性であることを示唆するものであった。同定した遺伝子群には、抗炎症に関わる転写因子であるKLFファミリー(KLF2, KLF12, KLF15)を始め、多数の転写因子が含まれていたため、これら転写因子が結合する認識部位をプロモータ領域に含む遺伝子を探索することで、脳動脈瘤破裂と関連する炎症性転写子群によって制御される階層的遺伝子発現ネットワークについて検討した。本研究で同定された遺伝子群やネットワークは、血中バイオマーカーや治療標的分子探索に有益な情報をもたらすと考えられる。統計遺伝学上記のように、トランスクリプトーム解析の結果、破裂脳動脈瘤サンプルは、破裂時の年齢によって異なる遺伝子発現パターンを示すこと、脳動脈瘤の破裂にマクロファージを介した炎症反応が重要であることを明らかにした。本研究内容は国際誌であるStrokeに採択されており、研究の進捗状況は順調であると考えている。さらに、既存検体を含めて、収集された約50検体について、RNAシーケンシングを進めている。収集できる脳動脈瘤組織は微少であるため、少量のRNAサンプルでもRNAシーケンシングが可能な実験系を確立した。

サンプル数の増加による正確な解析結果が期待できるだけでなく、新規転写産物同定やアレル特異的発現解析により、脳動脈瘤破裂に関わる転写制御メカニズムをより詳細に理解できるものと思われる。RNAシーケンシングにより網羅的に計測した遺伝子発現情報を用いて、破裂・未破裂脳動脈瘤の間で発現量の差が認められる転写産物を同定する。サンプル数の増加、広範な臨床情報の収集という利点を活かし、若年・高齢破裂の差異のみならず、他の臨床上重要なサブタイプで顕著に認められる発現量の差異についてもプロファイリングする。破裂脳動脈瘤と未破裂脳動脈瘤において個別に遺伝子共発現ネットワークを構築する。各遺伝子共発現ネットワークでモジュール(互いに強く相関する遺伝子群からなるクラスター)を同定する。二つのネットワーク間でモジュールのオーバーラップを評価することで、破裂脳動脈瘤で異常をきたしているモジュールとして脳動脈瘤破裂関連パスウェイを同定する。同定したパスウェイの遺伝子群では、破裂脳動脈瘤において遺伝子発現調節メカニズムが正常に機能せず、遺伝子発現の相関関係が崩れていると考えられる。次いで、同定した疾患関連パスウェイについて、我々の研究グループが有している全ゲノム関連解析や全エクソンシーケンスのデータを用い、パスウェイ内の遺伝子にアミノ酸置換を伴う変異やスプライスサイト変異が有意に集積していることを統計的に評価し、新たな脳動脈瘤感受性変異を同定する。これまでの研究結果から、脳動脈瘤の破裂・未破裂で発現差の認められた遺伝子にエピジェネティックな転写制御に関わる機能を持つ遺伝子が多かったことから、RNAシーケンス解析の結果を踏まえつつ、次世代シーケンサーを用いたエピゲノム解析も視野に入れたい。
戦後における日本銀行の政策態度の変遷に関する史料及び計量モデルに基づく分析-短期金融市場利子率の平準化とと金融政策の波及メカニズム-

中央銀行が貨幣需要の動きに合わせて受動的に貨幣供給を行い、短期金融市場利子率を平準化する行動を内生的貨幣供給と呼ぶ。本研究では、日本銀行が内生的に貨幣供給をしていたと考えられる期間を、短期金利の推移および政策資料に基づき同定し、その政策上の意図を計量的に推計することを目的にしていたる。一般に経済政策の目的として、物価の安定、経済成長、国債管理、個々の産業の成長、国際収支の均衡と為替レートの国際協調が挙げられる。政策割当論からは、こうした複数の政策目標が存在し、政策手段の数が目標の数より少ない場合には、すべての政策目標を同時に達成することは不可能であり、またもし政策手段が目標数以上ある場合には、各政策目標に対して最も直接的な影響を及ぼす政策手段を割り当てることが、経済政策にとって最適になる。推計の結果、日銀が利子率の平準化を図る内生的貨幣供給の目標としてきたのは、主に一次産品価格に反映される総供給ショック、失業率、及び産業政策における重点産業の成長率である。逆に積極的に利子率を誘導する政策的な意図をもつ外生的貨幣供給の目標は、卸売物価の安定性、長短金利差に表われる国際管理政策,生産性格差インフレ及び円ドル・レートに関する国際協調であった。株価に代表される資産価格の動きは、考慮されていなかった。大まかに言えば、短期金利が直接的な影響を及ぼすと考えられる国債管理政策や為替の国際協調に対しては、利子率が政策手段として使われていたことがわかる。また通貨価格の安定を理念とする中央銀行として、卸売物価の安定性やかつての生産性格差インフレに対しても、利子率が直接的な政策手段になっていた。こうして日本の金融政策を政策割当の観点から見ると、内生的貨幣供給は政策割当論に十分適うものであったと言える。以上から、日本の金融政策は、物価の安定を基本的な目標としながら、サプライ・サイドの変動要因、及び産業政策との政策ミックスを考慮して、内生的貨幣供給の姿勢を探って来た点に特徴が見出される。
3歳児における発達障害の疫学研究および早期発見のための新たな診断ツールの開発

近年、学童期に発達障害が疑われる子供の割合は増え、不登校と関係が深いことが指摘されている。そのため発達障害を早期発見・早期介入する事は緊急の研究課題である。しかし、我が国の幼児健診システムは発達障害の早期発見には未だ十分でなく、十分な社会支援が整っていない現状がある。本研究では、現行の法定3歳児健診システムの問題点を検証し、発達障害の早期発見のために新たなスクリーニングツールの開発をめざす。更に早期介入のために、3歳児における発達障害の各疾患の有病率を明らかにする事を目的とする。最終的には、開発・検証した新たなスクリーニングツールを他の自治体でも活用できるようWeb化する事を目標とする。
東アジア比較経済発展論の研究〜長期経済統計をベースに

本調査研究は以下の研究成果を上げた。まず、日本やアジアの政府等が作成した各国の統計を横断的に収集・推計し、これに基づいて歴史的な長期統計としたとともに、これを利用した東アジア経済発展の比較分析を行なった。具体的にはデータを基準年を統一して長期統計とした、同時に各国の相互比較が可能になるように概念を統一して編集した。このような基準年の統一と再集計の後、各国では公表されていない細部の項目を含む国際機関の作成した統計を加え、東アジア経済発展の比較分析を行なった。詳細については報告書を参照されたい。まず、日本やアジアの政府・民間組織が作成した各国の統計を横断的に収集・推計し、これにもとづいて歴史的な長期統計にしたとともに、この長期統計を利用した東アジア経済発展の比較分析を行った。統計データの収集対象は、以下3つであった。各国政府の作成したデータを、基準年を統一して長期統計とした。典型的なデータは、経済成長率である。たとえばタイとフィリピンの1995年の経済成長率を議論する場合、両国の経済量を実質化した基準年が異なるならば厳密ではなく、むしろ間違った数値により議論が展開されていることになる。それとともに各国の相互比較が可能になるように、統計収集概念を統一して再編集した。また、経済発展に伴って第二次産業の生産比率や雇用比率が拡大するが、各国統計では第二次産業に含まれる分野は異なっている場合が多い。建設業はある国では第二次産業に、他の国ではサービス業に含まれているような例である。基準年の統一と再集計だけでも、長期に横断的に比較できる統計を得ることができた。失業概念も各国間で大きな隔たりがあるが、これらを統一基準で再評価した。国際機関の作成した統計は、しばしば各国では公表されていない細部の項目を含み、このうち各国が横断的に比較できる統計を収集した。たとえば女性の社会参加拡大や幼児労働の排除が世界的な課題となっているが、こうした項目に関する統計の収集は国際機関が優位であるためであった。本調査研究は以下の研究成果を上げた.まず、日本やアジアの政府・民間機関が作成した各国の統計を横断的に収集・推計し、これにもとづいて歴史的な長期統計としたとともに、この長期統計を利用した東アジラ経済発展の比較分析を行った.具体的には、各国政府の作成したデータを基準年を統一して長期統計とした.たとえば2国の統計成長率を議論する場合、両国の経済量を実質化した基準年が異なるならば、厳密な議論は不可能である.それとともに各国の相互比較が可能になるように統計収集概念を統一して再編集した.たとえば建設業はある国では第二次産業に、他の国ではサービス業に含まれているような例である.このような基準年の統一と再集計の後、各国では公表されていない細部の項目を含む国際機関の作成した統計を加え、東アジア経済発展の比較分析を行なった.
経口免疫寛容の誘導による外来遺伝子発現法の検討

将来的なヒト遺伝子・細胞治療への応用を目標に,カニクイザルに免疫寛容を誘導し,免疫抑制剤を用いずに組換えAAVの骨格筋での発現を持続させる新規技術を開発するとともにその安全性と発現効率の改善を検討することを目的とした研究を継続した.免疫寛容の誘導法として,ヒト歯髄類似細胞を使用した.ヒト歯髄類似細胞は間葉系幹細胞の一種であり,間葉系幹細胞はナイーブT細胞から制御性T細胞を誘導することで免疫寛容を誘導することが明らかとなっている.ヒト歯髄類似細胞を免疫原との同時投与により,有効な免疫寛容を得ることができる.経口減感作と異なり,確実に投与できる点も利点であり,サルへの投与は本研究が最初である.今年度は国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所霊長類医科学研究センター共同利用施設の研究課題としても採択され,順調に進捗している.今年度はカニクイザル1頭に対し,歯髄類似細胞とAAV9-CMV-LacZを経静脈投与し,その7日後に再度歯髄類似細胞を投与し,翌日にAAV9-CMV-LacZを筋肉内注射した.歯髄類似細胞は共同研究をしている国内製薬会社から供与を受けた.AAV9-CMV-LacZ投与量は,これまでにサルで検討した結果から1X10*13vg/muscleとした.投与は左右の上腕二頭筋,前脛骨筋の頚4か所に行った.LacZ遺伝子発現ベクター投与群12頭,コントロール(ベクター非投与)1頭を使用した.掲示的に末梢血リンパ球を採取し,抗原暴露後のインターフェロンγ産生能の元弱を確認することにより免疫寛容の誘導を確認した.導入8,16,および24週後に筋組織の生検をおこない,42週後に安楽殺後のサンプリングをそれぞれ行った.同時に各時点で採血も実施し,安全性の確認を行った.現在,LacZの発現をウエスタンブロット法及び免疫組織化学染色法を用いて解析中である.将来的なヒト遺伝子・細胞治療への応用を目標に,カニクイザルに免疫寛容を誘導し,免疫抑制剤を用いずに組換えAAVの骨格筋での発現を持続させる新規技術を開発するとともにその安全性と発現効率の改善を検討することを目的とした研究を行なった.免疫寛容の誘導法として,当初計画では経口免疫寛容導入を予定していたが,国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所霊長類医科学研究センター共同利用施設の利用許可が得られず,歯髄類似細胞を用いた免疫寛容誘導に切り替えて実験を行った.間葉系幹細胞(MSC)はナイーブT細胞から制御性T細胞を誘導することで免疫寛容を誘導することが知られている.間葉系幹細胞の一種である歯髄類似細胞も同様の作用を持ち,免疫原と同時に投与することにより,有効な免疫寛容を得ることが可能である.経口減感作と異なり,確実に投与できる点も利点である.実際には,カニクイザル成体に対し,歯髄類似細胞とAAV8-CMV-LacZを経静脈投与し,その7日後に再度歯髄類似細胞を投与し,翌日AAV8-CMV-LacZを筋肉内投与した.歯髄類似細胞は共同研究を行っている国内製薬企業からの供与をうけた.AAV8-CMV-LacZ投与量は,これまでにサルで検討した結果から1x10*13vg/muscleとした.投与は左右の上腕二頭筋,前脛骨筋の計4箇所に行った.LacZ遺伝子発現AAVベクター投与群2頭,コントロール(ベクター非投与)群2頭を使用した.経時的に末梢血リンパ球を採取し,抗原曝露後のインターフェロンγ産生能の減弱を確認することにより免疫寛容の誘導を確認した.導入8,16及び24週後に筋組織の生検を,42週後に安楽死後のサンプリングをそれぞれ行い,同時に各時点で採血も実施し,安全性の確認をおこなった.現在,LacZの発現をウエスタンブロット法及び免疫組織化学染色法を用いて解析中である.当初計画では経口免疫寛容導入を予定していたが,国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所霊長類医科学研究センター共同利用施設の利用許可が得られなかったため,歯髄類似細胞を用いた免疫寛容誘導に切り替えて実験を行い,全計画の約3分の1の成果を得ることができた.間葉系幹細胞(MSC)はナイーブT細胞から制御性T細胞を誘導することで免疫寛容を誘導することが知られている.間葉系幹細胞の一種である歯髄類似細胞も同様の作用を持ち,免疫原と同時に投与することにより,有効な免疫寛容を得られた.動物実験であるため,経口減感作では投与の不確実性が否めなかったが,静注することで確実に投与できた点が解析上も順調に結果を得られた要因の一つと考えられる.歯髄類似細胞を用いたサルへの免疫寛容誘導法についても新規の試みであり,様々な遺伝子治療の基礎実験すべてに応用可能な実験技術である.また,抜歯した歯髄などから歯髄類似細胞は取得可能であり,筋ジストロフィーのみならず,他の遺伝性疾患の患者への治療応用にも期待できる.

将来的なヒト遺伝子・細胞治療への応用を目標に,カニクイザルに免疫寛容を誘導し,免疫抑制剤を用いずに組換えAAVの骨格筋での発現を持続させる新規技術を開発するとともにその安全性と発現効率の改善を検討することを目的とした研究を継続した.免疫寛容の誘導法として,当初、経口免疫寛容導入を予定したが,ヒト歯髄類似細胞(DC)を用いた免疫寛容誘導に切り替え実験を継続している.DCは間葉系幹細胞の一種で,間葉系幹細胞はナイーブT細胞から制御性T細胞を誘導することで免疫寛容を誘導する.DCを免疫原との同時投与により,有効な免疫寛容を得ることができる.経口減感作と異なり,確実に投与できる点も利点であり,サルへの投与は本研究が最初である.今年度は国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所霊長類医科学研究センター共同利用施設の研究課題としても採択され,順調に進捗している.今年度はカニクイザル3頭に対し,DCとAAV9-CMV-LacZを経静脈投与し,その7日後に再度DCを投与し,翌日AAV9-CMV-LacZを筋肉内注射した.歯髄類似細胞は共同研究をしている国内製薬会社から供与を受けた.AAV9-CMV-LacZ投与量は,これまでにサルで検討した結果から1X10*13vg/muscleとした.投与は左右の上腕二頭筋,前脛骨筋の頚4か所に行った.LacZ遺伝子発現ベクター投与群2頭,コントロール(ベクター非投与)1頭を使用した.掲示的に末梢血リンパ球を採取し,抗原暴露後のインターフェロンγ産生能の減弱を調べることで免疫寛容の誘導を確認した.導入8,16,および24週後に筋組織の生検をおこない,42週後に安楽殺後のサンプリングを行った.同時に各時点で採血も実施し,安全性の確認を行った.現在,LacZの発現を解析中である.さらにAAV8-CMV-LacZ投与1頭,コントロール1頭の実験を継続している.前年度は国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所霊長類医科学研究センター共同利用施設の利用許可が得られず,ヒト歯髄類似細胞を用いた免疫寛容誘導に切り替えて実験を行ったが,今回は共同研究として採択され,サルの供与も受けられ,順調に実験を進めている.これまでにAAV9-CMV-LacZ2頭,コントロール1頭の実験が終了した.動物実験であるため経口減感作では投与の不確実性が否めなかったが,ヒト歯髄細胞の静注による免疫減感作に変更したため,確実に投与できた点が解析上も順調に結果を得られた要因の一つと考えられる.ヒト歯髄類似細胞を用いたサルへの免疫寛容誘導法については新規の試みであり,様々な遺伝子細胞治療の基礎実験すべてに応用可能な実験技術である.また,抜歯した歯髄などから取得可能であり,筋ジストロフィーのみならずこの方法の開発は他の遺伝性疾患への治療応用にも期待できる.将来的なヒト遺伝子・細胞治療への応用を目標に,カニクイザルに免疫寛容を誘導し,免疫抑制剤を用いずに組換えAAVの骨格筋での発現を持続させる新規技術を開発するとともにその安全性と発現効率の改善を検討することを目的とした研究を継続した.免疫寛容の誘導法として,ヒト歯髄類似細胞を使用した.ヒト歯髄類似細胞は間葉系幹細胞の一種であり,間葉系幹細胞はナイーブT細胞から制御性T細胞を誘導することで免疫寛容を誘導することが明らかとなっている.ヒト歯髄類似細胞を免疫原との同時投与により,有効な免疫寛容を得ることができる.経口減感作と異なり,確実に投与できる点も利点であり,サルへの投与は本研究が最初である.今年度は国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所霊長類医科学研究センター共同利用施設の研究課題としても採択され,順調に進捗している.今年度はカニクイザル1頭に対し,歯髄類似細胞とAAV9-CMV-LacZを経静脈投与し,その7日後に再度歯髄類似細胞を投与し,翌日にAAV9-CMV-LacZを筋肉内注射した.歯髄類似細胞は共同研究をしている国内製薬会社から供与を受けた.AAV9-CMV-LacZ投与量は,これまでにサルで検討した結果から1X10*13vg/muscleとした.投与は左右の上腕二頭筋,前脛骨筋の頚4か所に行った.
細胞接着性乳酸菌における新規な感染抑制機能の解析

本研究では、乳酸菌の新たな感染抑制機能を求め、1)乳酸菌の抗BVDV(牛下痢症粘膜病ウイルス)活性2)乳酸菌のin vivoにおけるC. jejuni感染防御効果、3)乳酸菌のH.pyloriに対する抗付着効果機構の解析の3項目について検討を行った。その結果、抗BVDV活性を示すEnterococcusが見出され、過酸化水素がその活性に関与していることが示唆された。in vitroの結果に基づき、鶏ヒナによる乳酸菌のC. jejuni感染抑制効果を検討した結果、感染抑制効果は見られなかった。さらに、L. reuteriの産生する翻訳伸長因子が、H.pyloriに対する抗付着効果に寄与している可能性が示唆された。本研究では、細胞接着性乳酸菌の中から、抗菌と抗ウイルス作用を合わせ持つ新規な感染抑制作用を発現する"スーパー乳酸菌"を見出し、その感染抑制機構を明らかにすることで科学的根拠を得ること」を最大の目的とした。この目的のため、「(1)レクチン産生性乳酸菌が下痢ウイルスやCampylobacter jejuni、Helicobacter pyloriと同一の腸受容体へ結合することで、感染を阻止する(2)レクチン産生性乳酸菌がバクテリオシン様物質を産生し、抗菌、抗ウイルス作用を示しているとの仮説を立て、本申請計画を立案した。実験を遂行した結果、Lactobacillus reuteriがH.pyloriの受容体の一つである硫酸化ガラクトースへの結合するタンパク性の成分を産生していることを見出し、そのタンパク成分がEF-Tuであることが示唆された。また、H.pyloriやC.jejuniは血液型糖鎖を認識して感染が開始することが報告されていたため、乳酸菌の血液型糖鎖認識性の評価系を構築することとした。本研究では、血液型遺伝子をCHO細胞に導入し、H(O)型糖鎖発現細胞を作出した。本細胞は、H.pyloriの特定の株が良く付着したので、評価系を構築することができたものと判断した。現在、本評価系を用い、有用な乳酸菌をスクリーニングを行っているが、本細胞に特異的に付着する乳酸菌は見出されていない。一方、乳酸菌約30株の中から、牛下痢の原因ウイルスであるBVDVに対して、抗ウイルス活性を示す菌株をスクリーニングした結果、EnterococcusやLactococcusに属する菌株が抗ウイルス活性を示した。今後、抗ウイルス活性の作用機序を明らかにする予定である。本研究では、抗菌と抗ウイルス作用を合わせ持つ新規な感染抑制作用を発現する“スーパー乳酸菌"の実用化のため、その感染抑制機構を明らかにすることで科学的根拠を得ること」を最大の目的とした。この目的のため、「(1)レクチン産生性乳酸菌が下痢ウイルスやC.jejuni、H.pyloriと同一の腸受容体へ結合することで、感染を阻止する(2)レクチン産生性乳酸菌が何らかの物質を産生し、抗菌、抗ウイルス作用を示している」との仮説を立て、実験を遂行してきた。昨年度、C.jejuniやH.pyloriあるいはウイルス(BVDV)に対してin vitroで抗微生物作用を示す乳酸菌を見出してきた。抗BVDV活性に関しては、抗ウイルス物質を産生していると考えられる乳酸菌を見出してきた。また、C.jejuniやH,pyloriの細胞への感染を阻止する乳酸菌に関してはレクチンを産生することが示唆されてきた。このような経過を踏まえ、本年度の目的、成果を以下に示す。1、抗ウイルス活性(抗BVDV活性)の作用機序の解明昨年度、抗BVDV活性を示すEnterococcusを見出した。その作用機序を検討した結果、Enterococcusが産生する過酸化水素が抗BVDV活性に関与していることが明らかとなった。2、抗Campylobacter活性を示す乳酸菌のni vivo感染防御に関する検討In vitroでCampylobacterの細胞への付着を阻害する乳酸菌(Lactobacillus)を用いて、鶏ヒナに対する感染防御効果を調べたが、糞便中のCampylobacter数に関して乳酸菌投与群と非投与群の間に有意な差は見られなかった。3、抗Helicobacter活性を示す乳酸菌のクオラムセンシングの阻害作用静菌作用の一つに病原性細菌のクオラムセンシング阻害作用が挙げられる。本年度、乳酸菌のクオラムセンシング阻害作用を調べた結果、いくつかの菌株が、本作用を示した。
ユニバーサルデザインに基づく統合型フィールドミュージアム形成支援システムの研究

本研究では,ユニバーサルデザインの概念に基づき,多様な見学者がフィールドミュージアムを容易に楽しむための見学支援とミュージアム運営者・見学者間の関係性支援を統合したフィールドミュージアム形成支援システムUD-FMSの構築を目的として,岩手県内の複数フィールドミュージアムを対象に,基本アーキテクチャの提案とそれに基づく先導的アプリケーションの試作・評価を行っている.本研究では,ユニバーサルデザインの概念に基づき,多様な見学者がフィールドミュージアムを容易に楽しむための見学支援とミュージアム運営者・見学者間の関係性支援を統合したフィールドミュージアム形成支援システムUD-FMSの構築を目的として,岩手県内の複数フィールドミュージアムを対象に,基本アーキテクチャの提案とそれに基づく先導的アプリケーションの試作・評価を行っている.近年、日本においては地域独自の文化・歴史・自然の価値を見直し、地域全体をフィールド(野外)ミュージアムと捉える取り組みが活発であるが、野外における展示・見学を基本とし、運用形態も多様であることから、それらの特徴を考慮した見学支援システムの研究は立ち遅れている。本研究の目的は、できるだけ多くの人が前述のフィールドミュージアムを楽しむことができるよう、UD (Universal Design)概念に基づき、現地見学の情報支援と、Web上での現地訪問前後の情報支援を統合したフィールドミュージアム支援システム(FMS)の構築法を明らかにすることにある。具体的には2つの研究目標(1)さまざまな利用特性をもつ見学者への配慮(2)見学者リレーションシップマネジメントに対して、岩手県内のフィールドミュージアムを事例とした実証的研究を展開する。本年度は、次の2点について研究活動を実施した。まず、岩手県内および国内外のフィールドミュージアム関連事例について、資料・文献調査と現地調査を行い、展示エリア全体の俯瞰、展示スポット間の経路案内等、情報支援の側面から伝統的ミュージアムとの相違点を明確にした。次に統合型FMSの基本アーキテクチャとして、a)野外に点在する展示物のコンテンツを地図と関連づけて管理するためのCMS/GIS統合基盤のうえに、b)携帯端末で利用する現地見学支援アプリと、c)ミュージアム運営者と見学者の関係性形成支援アプリを配置する方式を設計した。現地見学支援アプリは、単なる観光情報提供に留まらず知的好奇心を喚起するなど学習面への仕掛けが不可欠となるが、まずは観光情報面に着目してCMS/GIS統合基盤を試作した。近年、日本においては地域独自の文化・歴史・自然の価値を見直し、地域全体をフィールド(野外)ミュージアムとして捉える取り組みが活発であるが、野外における展示・見学を基本とし、運用形態も多様であることから、それらの特徴を考慮した見学支援システムの研究は立ち遅れている。本研究の目的は、できるだけ多くの人が前述のフィールドミュージアムを楽しむことができるよう、UD(Universal Design)概念に基づき、現地見学の情報支援と、Web上での現地訪問前後の情報支援を統合したフィールドミュージアム支援システム(FMS)の構築法を明らかにすることにある。具体的には研究目標(1)さまざまな利用特性をもつ見学者への配慮(2)見学者リレーションシップマネジメントに対して、岩手県内のフィールドミュージアムを事例とした実証的研究を展開する。21年度は、20年度に設計した基本アーキテクチャに沿って、主に2つの研究開発を実施した。第1に、城下町の伝統的建造物や景観を楽しむ市街地を対象に、地域学習とまち歩きを支援する携帯電話システムを試作した。さまざまな利用特性をまつ見学者がまち歩きを楽しめるよう、携帯電話への情報提供はGPSを使ったPUSH型の自動配信とし、端末操作を極力不要とする方式とした。第2に、丘陵地の地形と景観を生かした野外影彫刻美術館を対象に、UDに配慮して音声主体の携帯電話ガイドシステムを試作した。見学者のマインズオンやハンズオンを促進するための理論としてScrevenの行動連鎖モデルを基礎としている点に特徴がある。これらの効果と課題については、最終22年度に考察を深める予定である。近年、日本においては地域独自の文化・歴史・自然の価値を見直し、地域全体をフィールド(野外)ミュージアムと捉える取り組みが活発であるが、野外における展示・見学を基本とし、運用形態も多様であることから、それらの特徴を考慮した見学支援システムの研究は立ち遅れている。最終の22年度は、これまでの研究成果を発展させ、城下町盛岡の伝統的建築物保存地域、遠野物語ゆかりの名所旧跡保存地域、丘陵地を生かした野外彫刻美術館における見学者やミュージアム運営者を対象にFMSの実証評価を実施した。これら利用者アンケート評価、行動観察やインタビュー等の質的評価、システムログ分析の結果から、多様な利用者層ごとの鑑賞行動特性やシステムの有効性を明らかにした。また、見学者や地域住民が発信するブログ等のユーザ生成コンテンツから関連情報を抽出・組織化することで、継続的にフィールドミュージアムおよび地域の情報発信力と魅力の向上に繋げるためのシステム機能とその運用の在り方について考察を行った。
金ナノロッドの形状製御技術を駆使した一次元金ナノ配線の構築

本研究では、異方性金ナノ粒子である金ナノロッド(NR)の生成メカニズムを踏まえて、基板表面で特定方向に成長する金ナノワイヤーを実現することを目的とした。我々は以前にアスコルビン酸による化学還元と光照射を組み合わせることで、均一なNRを再現性良く短時間で調製可能な方法を提案している。本手法では、NRの生成プロセスをアスコルビン酸による金イオンの還元過程と光照射によるNR形成過程の2つのステージに分割しているため、反応を個々に追跡可能である。未だ解明されていない棒状の金ナノ粒子であるNRの生成メカニズムの解明を目指し、後者のNR形成過程について検討を実施した。銀イオンがNRのアスペクト比を制御していることは周知の事実であるが、本研究ではより詳細な役割を見出した。銀イオンはNRの長軸方向への成長を促しているのではなく、短軸方向への成長を抑制していることが明らかとなった。NRとなる種粒子の生成過程から、銀イオンによる結晶成長の制御が影響していることを明らかにした。NR生成のアクションスペクトルより、NRの生成反応は「ケトンの光反応」で開始することが本研究によって明らかになった。さらに、光照射を停止後もNRの生成反応が進行することを見出し、アセトンの光反応以後は光を必要としない、いわゆる暗反応によってNR生成反応が進行することが明らかとなった。さらに、光照射を行って作製したNR溶液を光照射前の反応溶液に添加することでもNRの生成反応が進行することを見出し、暗反応は光照射の段階で生成した種粒子によって誘起されていることを明らかにした。またガラス基板上にNRの種粒子を固定化し、暗反応を利用することで基板上に金ナノ粒子を成長させることにも成功している。本研究の成果は、NRを含めた異方性ナノ粒子の生成メカニズムの解明に大きく貢献できると期待できる。本研究の目標は、異方性ナノ粒子(金ナノロッド)の生成メカニズムを踏まえて、基板表面で特定方向に成長する金ナノワイヤーを実現することである。そこでまず未だ不明である棒状の金ナノ粒子である金ナノロッド(NR)の生成メカニズム解明を目指した。我々は以前にアスコルビン酸による化学還元と光(紫外線)照射を組み合わせることにより、均一な金ナノロッド(NR)を再現性良く短時間で調製可能な方法を提案している。本手法では、金ナノロッドの生成プロセスを化学還元による金イオンの還元反応と光照射によるNR形成反応の2つのステージに分割しているため、反応を個々に追跡可能である。そこでまず、後者の光反応について検討を実施した。NR生成のアクションスペクトルを測定した結果、NR生成反応(光反応)は反応溶液中に含まれるアセトンの光反応によって開始していることが明らかとなった。アセトンの代わりにベンゾフェノンを用いることでもNRの調製が可能であったため、NRの生成反応は「ケトンの光反応」で開始することが確認できた。また光照射を停止後もNRの生成反応が進行することから、アセトンの光反応以後は光を必要としない、いわゆる暗反応によってNRの生成反応が進行することが明らかとなった。また本研究においてNRはhexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB)界面活性剤水溶液中で合成される。CTABを含んだ反応溶液に4級アンモニウム塩、アニオン性界面剤を添加し、混合ミセルのNR生成への効果についての検討を実施した。過剰の4級アンモニウム塩、またアニオン性界面活性剤の添加はNRの生成を阻害することが明らかとなった。NR表面に存在する界面活性剤の吸着膜が、異方性を持った粒子の成長に深く関与していることが示唆された。本研究の成果により、NRの生成メカニズム解明にまた一歩近づいたと考えられる。そこでまず未だ解明されていない棒状の金ナノ粒子であるNRの生成メカニズムの解明を目指した。本手法では、NRの生成プロセスを化学還元による金イオンの還元反応と光照射によるNR形成反応の2つのステージに分割しているため、反応を個々に追跡可能である。そこでまず、後者のNR形成過程について検討を実施した。NR生成のアクションスペクトルの結果より、NRの生成反応は「ケトンの光反応」で開始することが本研究によって明らかになった。光照射を停止後もNRの生成反応が進行することを見出し、アセトンの光反応以後は光を必要としない、いわゆる暗反応によってNRの生成反応が進行することが明らかとなった。さらに、光照射を行って作製したNR溶液を光照射前の反応溶液に添加することでもNRの生成反応が進行することを見出した。また銀イオンがNRのアスペクト比を制御していることは周知の事実であるが、本研究ではより詳細な役割を見出した。

我々は以前にアスコルビン酸による化学還元と光照射を組み合わせることで、均一なNRを再現性良く短時間で調製可能な方法を提案している。本手法では、NRの生成プロセスをアスコルビン酸による金イオンの還元過程と光照射によるNR形成過程の2つのステージに分割しているため、反応を個々に追跡可能である。未だ解明されていない棒状の金ナノ粒子であるNRの生成メカニズムの解明を目指し、後者のNR形成過程について検討を実施した。銀イオンがNRのアスペクト比を制御していることは周知の事実であるが、本研究ではより詳細な役割を見出した。銀イオンはNRの長軸方向への成長を促しているのではなく、短軸方向への成長を抑制していることが明らかとなった。NRとなる種粒子の生成過程から、銀イオンによる結晶成長の制御が影響していることを明らかにした。NR生成のアクションスペクトルより、NRの生成反応は「ケトンの光反応」で開始することが本研究によって明らかになった。さらに、光照射を停止後もNRの生成反応が進行することを見出し、アセトンの光反応以後は光を必要としない、いわゆる暗反応によってNR生成反応が進行することが明らかとなった。さらに、光照射を行って作製したNR溶液を光照射前の反応溶液に添加することでもNRの生成反応が進行することを見出し、暗反応は光照射の段階で生成した種粒子によって誘起されていることを明らかにした。またガラス基板上にNRの種粒子を固定化し、暗反応を利用することで基板上に金ナノ粒子を成長させることにも成功している。本研究の成果は、NRを含めた異方性ナノ粒子の生成メカニズムの解明に大きく貢献できると期待できる。
暑熱ストレスを受けた鶏の脳機能・脂肪酸合成酵素活性・エネルギー平衡の解析

本年度は、卵生産を核としたエネルギー平衡の解析を中心に調査を実施した。(1)卵巣発達に伴う変化:飼料摂取量、体重、肝臓重量および卵胞重量は卵胞発達の過程で急速に増加した。卵巣発達により、血漿および肝臓トリグリセリド濃度、肝臓脂肪酸合成酵素群活性および肝臓グリコーゲン濃度は有意に増加・上昇した。卵巣発達過程における血漿トリグリセリドは、前、中および後期とその発達に伴って増加する傾向にあった。肝臓トリグリセリドは前中期に比べて後期に減少し、肝臓脂肪酸合成酵素群活性も同様に後期に低下した。肝臓グリコーゲンは前期に減少の傾向を示し、その後は漸増の傾向を示した。肝臓グリコーゲン総量は卵巣の発達に伴い増加し続けた。卵巣発達前期と中期における肝臓トリグリセリド、肝臓脂肪酸合成酵素群活性および肝臓グリコーゲンの三者の関係から、肝臓トリグリセリドは肝臓グリコーゲンを主な基質として肝臓脂肪酸合成酵素群活性の増大に基づいて生成されるものと推察された。(2)排卵に至るまでの変化:最大卵胞重量は排卵に向けて漸増し、排卵3時間前に急増する傾向にあった。一方、血漿トリグリセリド濃度は排卵3時間前に急減する傾向にあった。卵E2に特定の傾向は認められなかった。肝臓脂肪酸合成酵素群活性は排卵前19-13時間にかけて有意に上昇し、肝臓トリグリセリド濃度も同様の傾向を示した。しかし、肝臓グリコーゲン濃度は逆に減少の傾向を示した。肝臓トリグリセリドの生成には排卵前19-13時間にかけて肝臓グリコーゲンを基質として肝臓脂肪酸合成酵素群活性の増大に基づいて増加するリズムが存在するものと考えられた。
磁性ナノ粒子を用いたセメント質の再生

ブタ智歯歯根部より採取した細胞群は、上皮様細胞および間葉系細胞から成り、LHC-9上皮選択無血清培地により選択培養した。これらの細胞に磁性ナノ粒子を取り込ませ、電子顕微鏡にて粒子の取り込みを観察した。また間葉系細胞をD-MEM培地にて培養増殖させ、上皮様細胞同様に磁性ナノ粒子の取り込みを行い、電子顕微鏡により粒子の取り込みを観察した。両者ともに細胞質中にナノ粒子の存在を確認した。このことから、ポリリジンにより極性化した表面性状をもつ磁性ナノ粒子はエンドサイトーシスにより細胞質内に取り込まれたことが示唆された。さらにナノ粒子を取り込んだ両細胞群に各々磁力の負荷をさせ細胞シート様構造体の作製に成功した。エナメル上皮様細胞シートのリアルタイムRT-PCR法による特異的遺伝子発現解析の結果、エナメル上皮特異的遺伝子であるアメロジェニン、エナメリン、アメロブラスチンの発現がコントロール群(磁力を負荷していないシート様構造を持たない群)よりも有意に強かった。またせめんと間葉系細胞ではRUNX2、DSPP、1型コラーゲンといった歯胚間葉特異的遺伝子の発現が上皮様細胞同様にコントロール群(磁力を負荷していないシート様構造を持たない群)よりも有意に強かった。このことから、磁力により細胞同士が物理的に密着することで、細胞間相互作用を誘導し、形成された上皮様および間葉系細胞シート様構造体は歯胚特異的遺伝子群の発現が強くなったと考えられる。さらにこのシート様構造体をin vitroにおいて、ヌードラット大網組織に1ヶ月間移植し硬組織再生を試みた。形成された組織の組織学的解析により骨様組織の再生を確認した。in vitroにおけるエナメルシート様構造体の再生は認められたが、このシート様構造体を重層化し移植に耐え得る十分な強度の移植体作製の条件に至っていない。現在この条件検討を行っている。エナメルシート様構造体の移植体はラット体内において骨様あるいは線維組織様物を形成し歯牙様組織の再生に至らなかったため、更なる移植条件の検討が必要と考えられる。歯のセメント質の発生起源は歯胚間葉由来歯小嚢細胞であり、歯根象牙質完成後に歯小嚢細胞が歯根部象牙質上に遊走・接着しセメント芽細胞に分化する。この歯小嚢細胞の遊走・接着・分化にはマラッセの上皮遺残細胞との上皮ー間葉相互作用が関わっているといわれている。この時期にマラッセ上皮遺残細胞からアメロジェニンやアメロブラスチンといったエナメル基質蛋白が発現していることが知られている。本年度は、予備実験としてヒトに極めて近い種とされるブタ智歯歯胚の組織標本を作製し、免疫染色により上皮鞘のエナメル蛋白(アメロジェニン、エナメリン)の発現を確認した。このことから、は口腔粘膜上皮、歯肉上皮にはに発現が認められない特異遺伝子の発現がみられたことから、上皮鞘にエナメル蛋白発現を有する細胞の存在が示唆された。また上皮鞘から採取した組織を器官培養しコロニーを単離することができた。これらは上皮様の敷石状の形態をもつ細胞群であった。上皮鞘組織が極めて小さいことから由来細胞の単離と継代培養方法の確立に時間を要したため、単離細胞の詳細な特異遺伝子発現や蛋白発現解析に遅れを生じた。上皮様細胞シートのリアルタイムRT-PCR法による特異的遺伝子発現解析の結果、エナメル上皮特異的遺伝子であるアメロジェニン、エナメリン、アメロブラスチンの発現がコントロール群(磁力を負荷していないシート様構造を持たない群)よりも有意に強かった。また間葉系細胞ではRUNX2、DSPP、1型コラーゲンといった歯胚間葉特異的遺伝子の発現が上皮様細胞同様にコントロール群(磁力を負荷していないシート様構造を持たない群)よりも有意に強かった。ブタ歯根より単離された上皮様細胞群はきわめて増殖が遅く、また採取された細胞数も少ない。シート様構造体を作製するため、十分な細胞数を確保するために時間を要し、さらにシート様構造体の作製と条件設定にも時間を要した。

また間葉系細胞をD-MEM培地にて培養増殖させ、上皮様細胞同様に磁性ナノ粒子の取り込みを行い、電子顕微鏡により粒子の取り込みを観察した。両者ともに細胞質中にナノ粒子の存在を確認した。このことから、ポリリジンにより極性化した表面性状をもつ磁性ナノ粒子はエンドサイトーシスにより細胞質内に取り込まれたことが示唆された。さらにナノ粒子を取り込んだ両細胞群に各々磁力の負荷をさせ細胞シート様構造体の作製に成功した。エナメル上皮様細胞シートのリアルタイムRT-PCR法による特異的遺伝子発現解析の結果、エナメル上皮特異的遺伝子であるアメロジェニン、エナメリン、アメロブラスチンの発現がコントロール群(磁力を負荷していないシート様構造を持たない群)よりも有意に強かった。またせめんと間葉系細胞ではRUNX2、DSPP、1型コラーゲンといった歯胚間葉特異的遺伝子の発現が上皮様細胞同様にコントロール群(磁力を負荷していないシート様構造を持たない群)よりも有意に強かった。このことから、磁力により細胞同士が物理的に密着することで、細胞間相互作用を誘導し、形成された上皮様および間葉系細胞シート様構造体は歯胚特異的遺伝子群の発現が強くなったと考えられる。さらにこのシート様構造体をin vitroにおいて、ヌードラット大網組織に1ヶ月間移植し硬組織再生を試みた。形成された組織の組織学的解析により骨様組織の再生を確認した。in vitroにおけるエナメルシート様構造体の再生は認められたが、このシート様構造体を重層化し移植に耐え得る十分な強度の移植体作製の条件に至っていない。現在この条件検討を行っている。上皮鞘由来細胞の特異遺伝子発現解析を網羅的に行い、その細胞群の細胞接着や遊走能などの機能解析を行ってゆく予定である。ブタ智歯歯根より採取・単離した細胞群への磁性ナノ粒子の取り込みおよび上皮様細胞と間葉系細胞シートの作製に成功した。さらに両細胞シートの詳細な特異的遺伝子・蛋白発現解析を行う。また両細胞シートを共培養し磁力を負荷した環境下における相互作用解析を行ってゆく予定である。エナメルシート様構造体の移植体はラット体内において骨様あるいは線維組織様物を形成し歯牙様組織の再生に至らなかったため、更なる移植条件の検討が必要と考えられる。本年度の実験計画に遅れが生じているため。当該年度の研究計画が遅れているため、次年度使用額が生じた。また翌年度は研究計画の遅れを補填するため、大学院生による研究補助のため人件費に当て、研究遂行に務める予定である。研究進行状況の遅れにより最終的な成果報告が遅れており、成果報告のための情報収集や学会発表のための学会参加に使用する予定である。単離した上皮鞘細胞の網羅的遺伝子解析や蛋白発現解析に用いる試薬や実験器具の購入し、成果発表のための旅費に使用する計画である。
偏光に関する幾何学的位相を利用した超高感度血糖値センサの開発

高感度血糖値センサを開発する目的で,高感度旋光分散測定手法の提案を行った.提案手法では,サバール板を用いた偏光干渉に基づくマルチチャネルフーリエ分光器に,1/4波長板を挿入し,ある特定の進相軸方位で,偏光子を順次回転しながらインタフェログラムを取得し,各波長毎に位相の変化量をプロットする.その結果,幾何学的位相の波長依存性が求まり,進相軸方位の設定によっては非線形挙動も観測される.実際に装置を構築して原理検証を行った.その結果,蔗糖溶液に対して測定が行えたが,さらに装置的な改良が必要なことも認識された.別途に,テラヘルツ周波数領域で幾何学的位相が直接測定できることを示した.高感度血糖値センサを開発することと,そのための高感度旋光分散測定法を提示することが研究の主目的である.そのために,偏光に関する幾何学的位相(GP;geometric phase,またはPancharatnam-Berry phase,単にPancharatnam phaseとも呼ばれている)が,マルチチャネルフーリエ分光器(MC-FTS;multichannel Fourier-transform spectrometer)の光学系を用いて,多波長同時測定できることを初めて示すことと,そのGPの非線形挙動を利用して,1/4波長板など偏光移相素子の直線複屈折性(LB;linear birefringence)の波長依存性(分散特性)が高感度に求められることを示すことが本年度の目標であった.それに対して,本年度は実際に,MC-FTSを製作し,GPの非線形挙動を確認し,新たな測定手法となりうることを確認した.しかしながら,実用的な血糖値センサとするためには感度的にまだ不十分であり,さらなる検討を要する.高感度血糖値センサを開発することと,そのための高感度旋光分散測定法を提示することが研究の主目的である.その目的のために偏光に関する幾何学的位相(GP;geometric phase)がサバール板を元用いたマルチチャネルフーリエ分光器(MC-FTS;multichannel Fourier-transform spectrometer)の光学系を用いて多波長同時測定できることを示した.さらに,その光学系に新たに1/4波長板を導入し,その進相軸方位を適切に設定すれば,GPが偏光子の方位の関数として非線形挙動を示すことを実験的に確認した.実験により,蔗糖溶液の測定も試みたが,検出下限という観点ではまた2桁程度不足している.今後は変調検出手法の検討が必要であることを確認した.一方,本手法の考え方を時間領域テラヘルツ(THz)分光に応用し,GPの周波数依存性が直接測定できることを確認した.実際に,金属面上の周期的な左右のネジ穴列を観測し,キラル構造が測定できることを確認した.高感度血糖値センサを開発する目的で,高感度旋光分散測定手法の提案を行った.提案手法では,サバール板を用いた偏光干渉に基づくマルチチャネルフーリエ分光器に,1/4波長板を挿入し,ある特定の進相軸方位で,偏光子を順次回転しながらインタフェログラムを取得し,各波長毎に位相の変化量をプロットする.その結果,幾何学的位相の波長依存性が求まり,進相軸方位の設定によっては非線形挙動も観測される.実際に装置を構築して原理検証を行った.その結果,蔗糖溶液に対して測定が行えたが,さらに装置的な改良が必要なことも認識された.別途に,テラヘルツ周波数領域で幾何学的位相が直接測定できることを示した.当初の予定通り,(1)偏光に関する幾何学的位相が,マルチチャネルフーリエ分光器の光学系を用いて多波長同時測定できることを初めて示すことと,(2)そのGPの非線形挙動を利用して,1/4波長板など偏光移相素子の直線複屈折性の波長依存性(分散特性)が高感度に求められることを示すという本年度の目標が達成できたため.実際に,グルコース濃度測定を行い旋光分散測定がどの程度まで可能かその検出下限を見極める予定である.また,それに関連したシミュレーションを行う予定である.一方で,新たな光学系と検出法の検討も行う予定である.研究は概ね順調に推移しており,予算の消化もほぼ予定通りである.しかし装置の高感度化やプログラムの整備にやや時間がかかり,そのために光学系に若干の手直しをするための素子購入の費用の一部が次年度使用額となった.構築した装置の評価のための標準的な複屈折ガラス試料,キラリティを有する試料など各種試料の購入を行う予定である.さらに光学系を若干変更して,さらなる高感度化をめざすための素子などの消耗品購入に充てる.