hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ナノサイズ不斉空間による加水分解、加アルコール分解反応の制御

パラジウム触媒によるビニルエーテル類の加アルコール分解反応において、2,3,4,5-テトラフェニルフェニル基を有するキラルジアミン配位子を用い軸不斉化合物の速度論的光学分割を行った。^1配位性官能基としてカルボニル基を用いた場合は立体的にかかさ高い置換基ほど高い選択性を示し、アダマンタノイル基でk_<rel>=29を示した。これに対し、ホスホリル基では立体的に小さい配位性官能基ほど高い選択性を示し、ジメトキシホスホリル基でk_<rel>=23の選択性が得られた。一方、スルホニル基では立体的に大きい配位性官能基ほど高い選択性を示し、2,4,6-トリイソプロピルフェニルスルポキシ基がk_<rel>=36の選択性を示し、この反応で最高の値となった。また一連の検討で、ホスホリル基やスルホキシ基の立体構造と選択性の関係を明らかにした。さらにこの反応を応用して、リン上にキラリティーを有する化合物の速度論分割を開発した。リン上にキラリティーを有する化合物は不斉合成が難しく、ジアステレオマーに導いて優先晶出させる古典的光学分割が用いられる。不斉触媒反応でリン上の不斉を制御した例はごく限られているが、今回、下記のパラジウム/キラルジアミン系触媒でこれに成功した。例えばt-ブチル(2-ビニロキシフェニル)ホスフィン酸フェニルエステルがk_<rel>=39で速度論分割でき、95%eeの未反応基質を回収することができた。基質の置換基の効果を検討したところ、メチル基などを導入してかさ高くすると選択性が低下するが、ハロゲンなどの導入により選択性が上昇することが分かった。例えば、p-フルオロ置換の基質ではk_<rel>=48に、p-フルオロ-m-クロロ置換の基質ではk_<rel>=61に向上した。こうした基質の不斉合成は、従来酵素反応などでしか制御できなかったものである。剛直な構造をもち、空間的に大きく広がったテトラフェニルフェニル基を有する配位子を合成し、その配位子が、つくり出す配位環境、配位空間を触媒反応に生かすことを目標とした。具体的には、大きな不斉空間の構築を行い、不斉加水分解反応、加アルコール分解反応など生体触媒が得意とする反応を中心に利用を図る。酵素加水分解などの生体触媒反応では、不斉点と反応点がかなり離れている基質でも、見事に立体が制御されている例が多数ある。一方、有機金属化学者が発展させてきた分子触媒は比較的小さい分子で構成されており、不斉点と反応点が同一である基質、または近い位置にある基質ではかなりの実績や成功例があるが、生体触媒のように基質分子全体の形を認識することはできていない。応募者は、当該領域の主力研究者が扱っている分子よりは小さいが、通常の分子触媒よりは大きい数ナノメートル程度の分子触媒を扱い、配位空間、特に不斉配位空間を構築する研究を行った。実際には、成果として軸不斉ビフェノール化合物、2,2'-ジヒドロキシ-1,1'-ビアリール類のビニルエーテルの不斉加アルコール分解について検討し、テトラフェニルフェニル基を有するジアミン配位子が、有していない配位子に比べて、選択性で約1.3倍、反応性で約2倍向上させる効果があることを見出した。この研究をさらに展開し、ホスホリル基やスルポキシル基を有する軸不斉化合物の速度論的光学分割を行った。続いてこの反応を応用して、リン原子上にキラリティーを有する化合物の不斉合成、速度論的光学分割を行った。また、アズラクトン類の不斉加アルコール分解反応を検討し、0次反応の速度論的光学分割が1次反応の場合より分割の効率が高くなることを見出した。

例えば、p-フルオロ置換の基質ではk_<rel>=48に、p-フルオロ-m-クロロ置換の基質ではk_<rel>=61に向上した。こうした基質の不斉合成は、従来酵素反応などでしか制御できなかったものである。
市民との協働による健康支援ボランティア教育プログラムの開発

本研究の目的は、市民と専門職が協働し、健康支援ボランティアの教育プログラムを開発することである。方法は、5つのステップ(1.文献検討、2.ヒアリング調査、3.教育プログラムの試案を作成・実施・評価、4.教育プログラムの作成・実施・評価、5.分析とまとめ)で行われた。その結果、市民と専門職のニーズを反映したプログラムが開発され、86%の講座修了者が健康支援ボランティアとして活動を始めた。本年度は、先行研究の文献考証と、Stanford University Medical Center及びWHOヘルスプロモーションリサーチセンターにおいてヒアリングを行い、教育プログラムの試案を作成した。まず、先行研究の文献考証においては、ボランティア、マネジメントを含んだ文献を抽出し、さらにマネジメントについては、非営利組織・ボランティアを含んだ文献を抽出した。文献収集はこれらの資料を多数保管している東京ボランティア・市民活動センターの資料を用いた。また、日本社会学会で収録している社会学文献情報データベースからの収集もあわせて実施した。この結果47の文献を絞り込み、ボランティア、ボランティアマネジメントのアウトカムについてまとめた。文献検討の結果、(1)ボランティアは「ボランタリズム=自発性、無償性、利他性、先駆性」という理念をもって行動する、(2)ボランティア組織はアソシエーションの要素が強いため、中心にリーダーシップを取る者をおくことで機能する、(3)組織行動の異なるボランティア組織の場合は、その特徴に考慮したマネジメント手法が求められる、ということが明らかとなった。また、Stanford University Medical Centerにおいて、ボランティアトレーニングプログラムの企画運営者に対してヒアリングを行い、特にボランティアに対する初めの動機付けの大切さ(効果的な教育プログラムの展開の重要性)とボランティア活動の継続に向けての個々のボランティアへの働きかけの大切さについての情報を得た。さらに、WHOヘルスプロモーションリサーチセンターにおいて、活動に従事するボランティアから情報収集を行い、教育プログラムの試案を作成した。来年度はこの試案をもとに実際に教育プログラムを展開する予定である。本年度は、健康支援ボランティアのための教育プログラムの開発に向け、平成19年度に行った先行研究の文献考証およびヒアリング調査を基盤にして作成した教育プログラムの試案を実際に展開し、評価を行った。実施にあたり、ポスター及びチラシを作成し、A大学内市民向けコーナーに配置し、学内ホームページ上や後援を得た社会福祉協議会の広報誌を通して希望者を広く募集した。その結果、定員30人に対し37人の応募があり本教育プログラムに対する市民の関心の高さが窺えた。実際のプログラム内容は(1)健康に関する概論(ヘルスプロモーション)(2)ボランティアに関する概論(3)こころの健康に関して(4)身体的健康に関してである。評価にあたり、受講者に対しアンケート調査を行った。なお、調査はA大学研究倫理審査委員会の承認(承認番号08-046)を得て実施した。その結果【対象者の属性】受講1者32人のうち全回出席した25人の協力を得た。回答者の年代は60代が35.5%と最も多く、全員女性で「主婦」が47.7%と最も多かった。【プログラム全般について】9割以上が本教育プログラムは有意義であり、今後のボランティア活動に役立つと感じ、講座に参加しボランティアへの活動意欲が参加前よりも高まったと回答した。【教育内容について】9割以上が教育内容に満足し、理解できたと感じ、特に1回目の講座「健康に関する概論」が最も印象に残ったと回答した。【自由記述】「講義は身体的、精神的、心理的、社会的健康という順番の方がより一層身近なものになる」という意見が挙げられた。初めての試みであったが、アンケート結果から、プログラム全般・教育内容共に概ね受講者の満足度が高かったことが窺えた。今後、効果的なプログラム開発に向け教育内容や運営条件等、受講者の意見を反映し計画者ら運営スタッフと検討を行い、市民の関心が高まる展開方法を検討していくこととする。本年度は、前年度の「健康支援ボランティアのための教育プログラムの考案(試案の計画・実施・評価)」をふまえ「健康支援ボランティアのための教育プログラムの実施と評価」及び「分析とまとめ」を行った。評価としてプログラム前後(1回目開始前と4回目終了後)に任意による無記名式のアンケート調査を実施し、その場で回収した。また、終了後のボランティア活動について追跡調査を行った。なお、調査はA大学研究倫理審査委員会の承認(承認番号09-1003)を得て実施した。結果【対象者の属性】受講者31人のうち全回出席した22人の協力を得た。回答者は60代が58.6%と最も多く、男性2割、女性8割であった。【教育内容について】全員が教育内容に満足し、理解できたと回答した。特に4回目の講座「健康に関する概論」が最も印象に残ったと約半数が回答した。【プログラム全般について】9割以上が講座を開催する時間帯や、会場について満足し、全員が本プログラムは有意義であり、9割以上が今後のボランティア活動に役立つと感じ、ボランティアへの活動意欲が開始前よりも高まったと回答した。

【自由記述】「ボランティアのことを体系的に学べた」、健康やまわりの人や地域について考えるようになった」など意見が挙げられた。また、追跡調査の結果86%の講座修了者が健康支援ボランティアとして活動を始めた。〔分析〕前年度と今年度、self-esteemの調査を行った。その結果、事前事後ではいずれも平均得点が上昇していた。さらに、今年度は前年度に比し平均得点の上昇の割合が高かった。〔まとめ〕プログラム全般・教育内容共に概ね受講者の満足度が高いことが窺えた。また、自由記述において「もっとボランティアについて討議する機会やボランティア活動をしている方の話なども伺いたい」という意見をふまえ、さらなる検討を行い、よりよいプログラム開発の必要性が示唆された。
超微量蛋白質NMR解析技術

我々が開発してきたMAGICAL法について、NMRのパルスプログラムの改良と安定同位体標識方法の改良とを行うことによって、測定感度を格段に向上させることができ、低濃度の試料を短時間で解析することができるようになった。また、この改良したMAGICAL法を、難溶性の蛋白質や高分子量蛋白質に適用したところ、従来のNMR測定方法では解析困難であった蛋白質もNMRシグナルの帰属が可能となることが示された。我々が開発したMAGICAL法は、特殊な安定同位体標識を20通り行った蛋白試料を無細胞蛋白質合成系により調製し、それぞれの蛋白質に対して2次元HN(CO)/HN(CA)/H(N)CA/H(NCO)CA/H(N)CO/H(NCA)CO-TROSYのNMRスペクトルを測定し、解析することで従来法において必要であった濃度の1/10程度の低濃度の目的蛋白質を用いて、より高分子量で不安定な蛋白質のNMRシグナルを簡便に帰属可能な方法である。本年度は、このMAGICAL法において、より高感度に測定ができるように安定同位体標識方法の改良を行った。特に、H(N)CA/H(NCO)CA-TROSYやH(NCA)CO-TROSYなどの測定感度を大幅に向上させるために、通常の^2H/^<13>C/^<15>N標識アミノ酸のかわりに^2H/^<13>C/^<15>N標識でもCOとCαのみが^<13>C標識されCβが^<13>C標識されていないアミノ酸を用いた。その結果、H(N)CA/H(NCO)CA-TROSYにおいては、感度が2倍に向上した。これは、同じ測定時間であれば、従来の1/2の濃度の試料を用いれば良く、同じ濃度であれば従来の1/4の測定時間で同等のスペクトルが得られることに相当する。また、スレオニン残基やセリン残基のH(NCA)CO-TROSYにおいては感度が10倍程度向上した。これは、同じ測定時間であれば、従来の1/10の濃度の試料を用いれば良く、同じ濃度であれば従来の1/100の測定時間で同等のスペクトルが得られることに相当する。以上のことより、高分子量蛋白質のNMRシグナルを帰属するために必要な試料濃度の大幅に低下、あるいは測定時間の大幅な短縮が可能になった。我々が開発したMAGICAL法は、特殊な安定同位体標識を20通り行った蛋白試料を無細胞蛋白質合成系により調製し、それぞれの蛋白質に対して2次元HN(CO)/HN(CA)/H(N)CA/H(NCO)CA/H(N)CO/H(NCA)CO-TROSYを測定し、それらを組み合わせて解析することで従来法に必要な濃度の1/10程度の極低濃度の目的蛋白質を用いて、より高分子量で不安定な蛋白質のNMRシグナルをも簡便に帰属可能にする方法である。昨年度は、このMAGICAL法において、より高感度に測定ができるように、パルスプログラムの改良や安定同位体標識方法の改良を行い、特に測定感度が低い、H(N)CAIH(NCO)CA-TROSYやH(NCA)CO-TROSYなどの測定感度を大幅に向上させることができるようになった。本年度は、この改良MAGICAL法を、小胞体ストレスセンサー蛋白質であるIRE1p蛋白質に適用することを試みた。この蛋白質は非常に素性が悪く、最高でも30μM程度の溶解度しかなく、従来の3次元NMRを用いたシグナル帰属方法では解析が不可能であった。しかし、昨年度我々が改良したMAGICAL法を適用し、20通りの安定同位体標識を行い、2次元のHN(CO)/HN(CA)/H(N)CA/intra-H(N)CA/H(NCO)CA/H(N)CO/H(NCA)CO-TROSYスペクトルを測定し、NMRスペクトル解析を行うことでほぼすべてのHNシグナルの帰属を行うことができた。我々が開発したMAGICAL法は、特殊な安定同位体標識を20通り行った蛋白試料を無細胞蛋白質合成系により調製し、それぞれの蛋白質に対して2次元HN(CO)/HN(CA)/H(N)CA/H(NCO)CA/H(N)CO/H(NCA)CO-TROSYを測定し、解析することで従来法に必要な濃度の1/10程度の極低濃度の目的蛋白質を用いて、より高分子量で不安定な蛋白質のNMRシグナルをも簡便に帰属可能にする方法である。昨年度までに、このMAGICAL法において、パルスプログラムの改良や標識方法の改良を行い、H(N)CA/H(NCO)CA-TROSYやH(NCA)CO-TROSYなどの測定感度を大幅に向上させることができるようになった。本年度は、改良MAGICAL法の応用として昨年度から続けてきた小胞体ストレスセンサー蛋白質であるIRE1p蛋白質のHNシグナルの帰属を完了させた。

また、新たな解析対象の一つとして単量体では10μM程度しか溶解しない植物の光受容体フィトクロームのヒスチジンキナーゼ様ドメインを選び改良MAGICAL法を適用することで、ほぼすべてのHNシグナルの帰属を完了した。さらに、分子量が大きく溶解度も低いParamecium bursaria Chlorella virus 1 mRNA Capping Enzymeに改良MAGICAL法を適用したところ、この蛋白質は構造多型を持ちきわめてNMR解析が困難であるにもかかわらずほぼすべてのHNシグナルを帰属することができた。また、得られた帰属情報をもとに残余双極子法を適用したところ、この蛋白質は、基質の有りと無しとで極めて大きなドメイン配置の変化が起きることが明らかになった。以上のように改良MAGICAL法は、蛋白質NMRシグナルの帰属およびその応用に対する非常に強力なツールで有ることが明らかになった。
脳アミロイドアンギオパチーの分子病態および治療法開発に関する研究

脳アミロイドアンギオパチー(CAA)の分子病態を解明し、それに基づき、臨床診断法の確立および予防・治療法を開発することを目的に以下の研究を行った。(1)CAA臨床例の解析CAAと脂質代謝に関与するパラオキソナーゼ、アミロイドβ蛋白(Aβ)分解酵素であるネプリライシン、サイトカインTGF-β1の遺伝子多型との関連を検討したところ、CAAとネプリライシン遺伝子多型、CAAとTGF-β1遺伝子多型の間に関連を認めた。これはAβ分解酵素の多型がCAAに影響することを示唆する初めての報告である。これまで、アルツハイマー病(AD)およびアポリポ蛋白EE4がCAAのリスクであることが報告されてきたが、TGF-β1はnon-AD, non-E4例で、CAAと強く関連しており、TGF-β1遺伝子多型がnon-AD, non-E4患者におけるCAAのリスク診断に有用であることが示唆された。また、わが国におけるCAAの実態を解明する目的で、CAAに関する全国疫学調査を初めて実施し、CAAに関連する脳出血が過去5年間に755例存在することなどを明らかにした。(2)試験管内アミロイド線維形成・分解系による実験モデルの構築とそれを用いた予防・治療薬の探索試験管内Aβ線維形成系を用いた解析で、抗酸化剤NDGA、ニコチン、赤ワイン関連ポリフェノール、クルクミン、クルクミンのアナローグであるローズマリー酸、ビタミンA、タンニン酸がAβ線維形成抑制作用ばかりでなく既成のAβ線維の分解作用を有し、Aβ線維の細胞毒性を有意に軽減することを明らかにした。(3)CAA動物実験モデルを用いた予防・治療薬の開発上記のin vitroの系で見出された抗Aβ薬候補のin vivoにおける効果の検討する目的で、Aβ型CAAを呈するトランスジェニックマウスに対し、抗Aβ薬の予防的投与、治療的投与を実施した。現在、その結果を病理学的、生化学的に解析中である。脳アミロイドアンギオパチー(CAA)の分子病態を解明し、それに基づき、臨床診断法の確立および予防・治療法を開発すること目的に以下の検討を行った。(1)CAAに臨床例における分子病態の解析高齢者剖検例およびCAA臨床例を対象に、臨床および病理学的評価、アミロイド関連遺伝子の検索、髄液および血漿中のアミロイド関連蛋白の検索を行い、CAAに関連する病態およびそのリスクを解析した。CAAと脂質濃度、動脈硬化、脂質代謝に関与するparaoxonaseの遺伝子多型の関連を検討したところ、CAAとこれらの因子の間には関連を認めなかった。さらに、CAAに関連する脳出血の発症の危険因子を明らかにする目的で、CAA関連脳出血を発症した群(出血群)と高度のCAAを有しながら脳出血を発症しなかった群(非出血群)とを比較し、非出血群では痴呆を主症状とする例が有意に多いこと、出血群では軽微な外傷が出血の誘発因子となりうること、出血群では大脳皮質の微小出血や梗塞がしばしばみられそれらの検出は診断に有用と考えられることを示した。(2)試験管内βアミロイド繊維形成・分解系による実験モデルの構築とそれを用いた予防・治療薬の探索試験管内のアミロイドβ(Aβ)蛋白のアミロイド線維形成系を用いた解析で、抗酸化薬NDGAおよびニコチンがAβ線維形成抑制作用ばかりでなく既成のAβ線維の分解作用を有し、Aβ線維の細胞毒性を有意に軽減することを明らかにした。更に、表面プラズモン共鳴法によるAβ線維合成および分解観測の至適プロトコールを確立した。

(3)CAA動物実験モデルを用いた予防・治療薬の開発in vivoで抗Aβ薬(Aβ蛋白線維形成阻害・分解促進薬)の効果の検討する目的で、Aβ型、CAAを呈するトランスジェニックマウス(APPswe)を入手し、抗Aβ薬の投与量、投与方法等についての基礎的検討を行った。脳アミロイドアンギオパチー(CAA)の分子病態を解明し、それに基づき、臨床診断法の確立および予防・治療法を開発することを目的に以下の検討を行った。(1)CAA臨床例の解析高齢者剖検例およびCAA臨床例を対象に、臨床および病理学的評価、アミロイド関連遺伝子の検索、髄液および血漿中のアミロイド関連蛋白の検索を行い、CAAに関連する病態およびそのリスクを解析した。CAAとアミロイドβ蛋白(Aβ)分解酵素であるネプリライシンの遺伝子多型との関連を検討したところ、CAAとネプリライシン遺伝子多型の間に関連を認めた。これはAβ分解酵素の多型がCAAに影響することを示唆する初めての報告である。さらに、わが国におけるCAAの実態を解明する目的で、CAAに関する第1次全国調査を初めて実施し、CAAに関連する脳出血が過去5年間に755例存在することなどを明らかにした。今後、これらの患者の臨床、分子病態(髄液中Aβレベルなど)のデータを統合的に解析していく予定である。(2)試験管内βアミロイド線維形成・分解系による実験モデルの構築とそれを用いた予防・治療薬の探索試験管内のアミロイドβ(Aβ)蛋白のアミロイド線維形成系を用いた解析で、赤ワイン関連ポリフェノールがAβ線維形成抑制作用ばかりでなく既成のAβ線維の分解作用を有し、Aβ線維の細胞毒性を有意に軽減することを明らかにした。(3)CAA動物実験モデルを用いた予防・治療薬の開発in vivoで抗Aβ薬(Aβ蛋白線維形成阻害・分解促進薬)の効果の検討する目的で、Aβ型CAAを呈するトランスジェニックマウス(APPswe)に対し、抗Aβ薬の予防的投与、治療的投与を実施中である。脳アミロイドアンギオパチー(CAA)の分子病態を解明し、それに基づき、臨床診断法の確立および予防・治療法を開発することを目的に以下の研究を行った。(1)CAA臨床例の解析CAAとサイトカインTGF-β1の遺伝子多型との関連を検討したところ、CAAとTGF-β1遺伝子多型の間に関連を認めた。これまで、アルツハイマー病(AD)およびアポリポ蛋白EE4がCAAのリスクであることが報告されてきたが、興味深いことには、TGF-β1はnon-AD,non-E4例で、CAAと強く関連しており、TGF-β1遺伝子多型がnon-AD,non-E4患者におけるCAAのリスク診断に有用である可能性が示唆された。また、わが国におけるCAAの実態を解明する目的で、CAAに関する全国疫学調査を初めて実施し、CAAに関連する脳出血が過去5年間に755例存在することなどを明らかにしたが、その結果に基づき、現在、第2次調査として、これらの患者の臨床、分子病態(アポリポ蛋白Eなど)のデータを収集しており、それらを統合的に解析していく予定である。(2)試験管内βアミロイド線維形成・分解系による実験モデルの構築とそれを用いた予防・治療薬の探索試験管内のアミロイドβ(Aβ)
ダイラタント流体を用いた落橋防止システム用緩衝材の適用可能性の検討

2018年度は,重さ127kg重錘を用いた重錘自由落下実験を実施した。ダイラタント流体として,水溶き片栗粉(ルーブリック)を用い,水と片栗粉の重量比を変化させ,緩衝材を作成した。水溶き片栗粉は,断面が15cm四方,深さ7cmの直方体の金型に深さが5cmになるまで流し込み,また,比較対象として,落橋防止システム用緩衝材として広く用いられている天然ゴム(クロロプレンゴム)も同サイズのものを用意した。厚さが70mmの無筋コンクリート板の上に水溶き片栗粉と天然ゴムを置き,重錘を自由落下させ衝撃力を与える実験を行った。実験の結果,比較的落下高さが低い,緩衝材に与える重錘の運動エネルギーが小さいときは,水溶き片栗粉の方がゴムよりも優れた緩衝効果を見せ,最大荷重を低減させることがわかったが,ある程度の高さを超えると,水溶き片栗粉がダイラタンシーを起こし,固化し重錘の衝突受け止めているものの,厚さ(深さ)が5cmしかないため,重錘を完全に受け止める前に,重錘が水溶き片栗粉を入れている金型の底面に衝突しており,その場合は,ゴムほどの緩衝効果が見られないということが分かった。また,過去のゴム緩衝材に対する重錘自由落下実験の結果から,本実験で緩衝材に与えた重錘の運動エネルギーは,ゴムの許容圧縮面圧に達するために必要な運動エネルギーの5分の1程度であり,同サイズの水溶き片栗粉では,ゴム製緩衝材に比べて緩衝効果はほとんど無いということもできる。つまり,同一サイズで比較すると,現時点ではダイラタント流体を緩衝材として用いることは難しいことが分かった。他の研究課題の実験時期の調整などで,本研究課題の実験の実施時期が少し遅れた。また,現在,解析モデルを作成中であるが,非ニュートン流体の構成則の設定に少し戸惑っており,まだ,再現解析が行えていない状況である。同一サイズでは,水溶き片栗粉では,天然ゴムほどの緩衝効果が得られないことが分かったが,サイズ,特に深さ方向を変化させた実験を行うこと,また,非ニュートン流体はダイラタント流体と擬塑性流体に分かれるが,これら2つの特性を持つ流体を組み合わせた実験も行いたいと考えている。また,解析については,ダイラタント流体の構成則の設定を速やかに行い,実験の再現解析の実施を行うことを予定している。実験を実施したが,現時点では重錘の運動エネルギーが小さく,まだ,コンクリート板が無損傷であるため,使い回している。よって,実験を行うための材料費については,計画したよりもほとんど使用していない状況であるが,今年度も引き続き,実験を予定しており,その際に,使用する予定である。
高温超伝導体検出器によるプラズマのECEイメージング

核融合炉心プラズマ研究の最も重要な物理的課題は電磁流体力学的(MHD)不安定性と異常拡散の機構解明である。特に異常拡散は核融合の実用化に直結する大事な課題なのにも関わらず未だ解明されていない。そのためには乱流の微小構造の観測が必要であるがそれすら未開発である。電子サイクロトロン放射(ECE)は強度が電子温度に周波数が磁場に比例することから局所的電子温度の連続測定が可能であるのでその研究の有効な武器となりうる。本研究は乱流の微小構造の観測を目指したECE表面イメージング計測技術の開発である。表面イメージングは全く新しい計測方法であるので全て自ら開発していかなければならない。昨年の実験ではショットキーバリヤダイオードを用いたが感度が全く不十分であった。困難な点は導波管の共鳴現象を使えないことである。そこで本年度は高温超伝導を用いた超高感度のマイクロ波検出器を開発することにした。本補助金の設備備品費で40Kまで冷却可能な冷凍機を、消耗品費で検出器系と真空容器を購入した。検出器は常伝導金属を高温超伝導体でサンドイッチしたSNS型ジョセフソンジャンクションである。これは真空中で薄膜を成長させて作る。これを常伝導金属薄膜のアンテナに取り付ける。ボ-タイアンテナよりゲインと指向性の良いアンテナパターンを工夫した。良い素子はなかなか出来ないが引き続き開発を続けている。
精子形成におけるrapgef6の機能解析と新しい男性不妊治療の開発

rapgef6+/-の雌雄のマウス(C57BL/6系統)の交配から、rapgef6-/-、およびrapgef6+/+の遺伝子型を持つオスのマウスを引き続き作製した。採取した心臓内血液を用いて、下垂体性腺系ホルモン検査行った。また精巣上体から精子を回収し、精液検査やまた電子顕微鏡による形態学的評価を行った。ノックアウトマウスでは頭部の変形や尾部の変形などの奇形精子を呈するケースが多くみられた。精液所見は精子濃度、運動率、正常形態率のいずれもノックアウトマウスにおいて低下を認め、いわゆるOAT症候群の所見を認めた。ヒトの造精機能障害ではFSHが上昇するケースが多いため、最終年度も引き続きELISA法によるFSHやLHやTの値を複数回測定したが、やはりホルモン異常は認めなかった。免疫多重染色において最終年度に抗体賦活化の方法や抗体の種類を変えることでアドへレンスジャンクションを構成する分子やタイトジャンクションを構成する分子とrapgef6を多重染色を試みた。そのうちZO-1がN-カドヘリンと同様に発現低下を認めた。rapgef6の男性不妊症での発現を確認するために、マウスと同様にヒト精巣組織におけるrapgef6の発現や局在を免疫染色で施行したが、発現を確認できなかったことは今後の課題である。rapgef6+/-の雌雄のマウス(C57BL/6系統)の交配から、rapgef6-/-、およびrapgef6+/+の遺伝子型を持つオスのマウスを作製した。採取した精巣、精巣上体や心臓内血液を用いて、体重及び精巣重量測定、下垂体性腺系ホルモン検査、精液検査、精巣組織のHE染色行った。精巣重量は、ノックアウトマウスで優位に精巣重量の低下を認め、精子形成能の低下が推測された。また精液所見は精子濃度、運動率、正常形態率のいずれもノックアウトマウスにおいて低下を認め、いわゆるOAT症候群の所見を認めた。またHE染色でもノックアウトマウスで有意な精子形成の低下を認めた。ELISA法にてテストステロンやFSHやLHの値を測定したが、両群間に有意差は認めなかった。これに関してはキットの問題や手技の問題なども考えられるため、引き続き再検討が必要と思われた。次年度はvitroの実験に入る前に、アドへレンスジャンクションを構成する分子やタイトジャンクションを構成する分子とrapgef6を多重染色し、既知のN-カドヘリン以外の接着に関する分子に何らかの変化がないかを検討する予定である。ELIZA法を用いて、ノックアウトマウスおよび正常マウスの血液中の各種ホルモン値(テストステロン、FSH、LH)の測定にトライしているが、エラーが多く、時間を要した。血液採取の方法に工夫するか、またELIZAキットを変えてみるなど考慮する予定である。ELISA法にてテストステロンやFSHやLHの値を複数回測定したが、両群間に有意差は認めなかった。ヒトでの経験から予想される結果とは異なるものであった。アドへレンスジャンクションを構成する分子やタイトジャンクションを構成する分子とrapgef6を多重染色を試みたが、手技的な問題もあり、うまく染色できなかった。既知のN-カドヘリン以外の接着に関する分子に何らかの変化がないかを引き続き検討する予定である。次年度は引き続き、免疫染色およびvitroの実験を行う予定である。免疫多重染色が手技的な問題もあり、うまく結果が出なかった。引き続き精巣切片を用いて、免疫染色を行う予定である。対策としては、抗体賦活化の方法を変えることや、抗体の種類を変えることなどを考えている。

rapgef6の男性不妊症での発現を確認するために、マウスと同様にヒト精巣組織におけるrapgef6の発現や局在を免疫染色で施行したが、発現を確認できなかったことは今後の課題である。vivoの実験で、rapgef6ノックアウトマウスは有意に精液所見が悪く、またHE染色でも造成機能の低下を改めて確認し、OAT症候群のモデル動物としての有用性を確認できた。次年度のvitroの実験でさらにrapgef6の精子形成における役割を明らかにする予定である。現在までの研究は他の実験系でも使用する試薬などを共用して行ってきた。そのため、当初の予定よりわずかであるが、予算を節約することができた。今後は、同様の実験に加え、in vitroの実験を行い、研究を加速させる予定である。それに伴い、ELISAキットなどが必要となる。次年度使用額はそれらに充てる予定としている。
弱視生徒に対する電子書籍端末を用いた文字・読書環境の支援

1.研究目的本研究では、弱視生徒にとって電子書籍端末が学習や読書環境の向上に有効であるかどうかを明らかにし、端末の持つ機能・アプリとその活用場面を関連させ、指導事例としてまとめることを目的とした。2。研究方法電子書籍端末の機能や特性を調査した。タッチスクリーン操作やアクセシビリティ機能の設定方法を映像で作成し、弱視生徒に対して使用法を指導した。また、読書環境において、紙媒体、PDF/EPUB形式における比較を行い、読速度、拡大機能、目の疲労具合について検証した。さらに、授業で端末を活用し、利用できる機能やアプリについて検討した。3.成果弱視生徒の報告から、電子ペーパーよりも液晶ディスプレイのほうが、コントラストの観点から見やすく、使用時における疲労感は、拡大読書器等と比較しても違いはなかった。写真や図の拡大は、PDFによる提示とピンチイン操作が直感的でわかりやすい一方、読速度においては、画面スクロールに手間取り、紙媒体と比較して時間を要した。アクセシビリティに関しては、文字と背景色の反転によるまぶしさの軽減は有効であったが、全般としてメニューの文字やボタンが小さく、操作に影響を与えた。PDFとEPUBの比較で、写真や図を多用した「見せる教材」では、拡大・縮小が容易なPDFが有効であった。しかし、活字情報の多い「読む教材」では、リフロー型のEPUBが、行頭への視線移動がしやすく、目次の作成等により、実際の本に近い感覚で、全体を把握しながら読むことができた。今後、電子教科書を検討する上で、比重が読む教材か、あるいは見せる教材かによって、ファイル形式をリフロー・ノンリフロー型に分けて提示し、レイアウトの統一を保つことが、弱視者の見え方と記載内容の効率的な把握にかかわってくるといえる。2。
大規模都市配電系統の最適負荷切替に関する研究

1.電気降下並びに電流容量制約を考慮した大規模都市配電系統の事故時負荷切替手法に関し、(1)主有効勾配法、(2)双対有効勾配法、(3)両手法の融合に基づくアルゴリズムを開発した。成果はIEEE Transactions PWRD、電気学会論文誌等に発表した。2.上記で開発したアルゴリズムに優先復旧区間の概念を導入し、負荷の復旧優先順位と不要不急の負荷への接電依頼を考慮可能な負荷切替アルゴリズムを開発した。成果は電気学会論文誌へ掲載決定している。3.負荷切替前と負荷切替後のスイッチ開閉パタ-ンが知られている場合の負荷切替手順を決定するアルゴリズムを開発した。成果は電気学会全国大会や研究会で発開し、現在電気学会論文誌への投稿中である。4.区間開閉器の開閉を利用して、電圧降下や電流容量の制約範囲内で負荷の移動を行い、区間負荷の大きさを計測するアルゴリズムを開発した。成果を電気学会論文誌等に発表した。5.変圧器負荷が均等化するように区間開閉器常開位置を決定するアルゴリズムを開発した。成果をIEEE Transactions PWRD等に発表した。6.ブランチ交換の交換ブランチの選択に線形計画(LP)感度を用いた単年度の大規模都市部放射状配電系統計画の近似解法を開発した。成果をIEEE Transactions PWRSで発表した。さらに、本手法の演算速度を高速化するために、LP感度をLPの軸受換によらず電気回路的に計算する手法を開発し、成果を電気学会論文誌に投稿中である。7.設備増設費と運用費の和を最小とする多年度に亘る大規模都市部配電系統の設備増設計画の近似解法を開発した。すなわち、問題を単年度毎の小問題に分解し、上記で開発した単年度手法を繰り返し適用する近似高速解法であり、現在、さらに改良を続けている。途中までの成果をIEEE Transactions PWRSへ投稿中である。1.双対有効勾配法の概念を用いた事故復旧時の負荷切替アルゴリズムの開発を終了し、計算機実験を完了した。この結果、不必要な負荷切替を行う等の従来手法の不都合が改善され、より実運転の感覚に近い負荷切替手順を得られるようになった。この結果については、現在までにIEEE PES Winter Meeting、電気学会電力技術研究会、電気学会中国支部大会で発表してきた。2.上記アルゴリズムを応用して、負荷切替のベースとなる区間負荷量を測定するアルゴリズムを開発し、シミュレーションによりその有効性を確認した。この結果については、現在までに電気学会論文誌、配電に関する国際シンポジウム、日韓合同電力技術国際会議、電気学会電力技術研究会等で発表してきている。また、1.と2.の結果を結合した配電系統制御システムを提案し、これをIEEE PES T&D Conferenceで発表予定である。3.増設コスト最小を目的とする配電系統拡充計画アルゴリズムを開発し、小規模モデルでその正当性を確認した。この結果は、電気学会全国大会で発表予定であり、現在、IEEE PES Summer Meetingに投稿中である。4.主有効勾配法と双対有効勾配法両方の概念を用いて、負荷の復旧優先順位を考慮した復旧アルゴリズムを開発し、その有効性を計算機シミュレーションで確認した。この結果については、電気学会中国支部大会で発表し、IFACシンポジウムで発表予定である。5.負荷切替前の系統と負荷切替後の系統があらかじめわかっている場合の最小操作手順による負荷切替手法について、電流容量及び電圧降下制約を考慮した場合の近似解法を開発し、その正当性を計算機シミュレーションで確認した。結果は電気学会論文誌へ発表予定である。

1.電圧降下並びに電流容量制約を考慮した大規模都市配電系統の事故時負荷切替手法に関し、(1)主有効匂配法、(2)双対有効匂配法、(3)両手法に融合に基づくアルゴリズムを開発した。成果はIEEE Transactions PWRD、電気学会論文誌等に発表した。2.上記で開発したアルゴリズムに優先復旧区間の概念を導入し、負荷の復旧優先順位と不要不急の負荷への節電依頼を考慮可能な負荷切替アルゴリズムを開発した。成果は電気学会論文誌へ掲載決定している3.負荷切替前と負荷切換後のスイッチ開閉パタ-ンが知られている場合の負荷切替手順を決定するアルゴリズムを開発した。成果は電気学会全国大会や研究会で発表し、現在電気学会論文誌へ投稿中である。4.区間開閉器の開閉を利用して、電圧降下や電流容量の制約範囲内で負荷の移動を行い、区間負荷の大きさを計測するアルゴリズムを開発した。成果を電気学会論文誌等に発表した。5.変圧器負荷が均等化するように区間開閉器常開位置を決定するアルゴリズムを開発した。成果はIEEE Transactions PWRD等に発表した。6.ブランチ交換の交換ブランチの選択に線形計画(LP)感度を用いた単年度の大規模都市部放射状配電系統計画の近似解法を開発した。成果をIEEE Transactions PWRSで発表した。さらに、本手法の演算速度を高速化するために、LPの軸変換によらず電気回路的に計算する手法を開発し、成果を電気学会論文誌に投稿中である。7.設置増設費と運用費の和を最小とする多年度に亘る大規模都市部配電系統の設備増設計画の近似解法を開発した。すなわち、問題を単年度毎の小問題に分解し、上記で開発した単年度手法を繰り返し摘要する近似高速法であり、現在、さらに改良を続けている。途中までの成果をIEEE PES Meetingへ投稿中である。
希少合金元素の高効率リサイクルを目指した多元物質ストック・フロー解析モデルの開発

持続可能社会の実現手段として循環経済(サーキュラーエコノミー)の実現が求められている。循環経済をめぐる議論は多岐に渡るが、その定量的基礎として欠かせない全経済的な物質ストック・フローの長期的な挙動を統一的、一般的かつ定量的に捉えた手法は開発されていない。本研究の目的は、多物質・多元素を考慮した動的物質ストック・フロー解析モデルを世界に先駆けて開発し、その実証性をとくに国家備蓄対象となっている鉄鋼合金元素について検証することである。これにより、リサイクルの質、部品リユース、リマニュファクチャリング可能性等を定量的情報に基づいて検討し、循環経済に係る政策立案の支援に資することが期待される。
EFD/CFDハイブリッド解析によるターボ圧縮機におけるサージング現象の解明

本研究では,ターボ圧縮機のサージング発生に至る初生メカニズムの解明を目的として,データ同化手法である4次元の変分法問題を解くことで,計算過程に実験データ(EFD)を組み込み,実条件の影響を考慮することで解を高精度かつ高速に見積もる手法を構築する.さらに,同手法をターボ圧縮機の一種である遷音速遠心圧縮機のサージング初生の作動点に適応し,解を求めるとともに知的可視化技術を駆使し,サージング初生の流れ場の流動診断ならびに初生メカニズムの解明に取り組む.本研究では,ターボ圧縮機のサージング発生に至る初生メカニズムの解明を目的として,データ同化手法である4次元の変分法問題を解くことで,計算過程に実験データ(EFD)を組み込み,実条件の影響を考慮することで解を高精度かつ高速に見積もる手法を構築する.さらに,同手法をターボ圧縮機の一種である遷音速遠心圧縮機のサージング初生の作動点に適応し,解を求めるとともに知的可視化技術を駆使し,サージング初生の流れ場の流動診断ならびに初生メカニズムの解明に取り組む.
歯根膜組織幹細胞の誘導と再生歯科医療の可能性

歯根膜細胞の再生歯科医療への応用の可能性について検討するために、組織幹細胞を多く含むSP(Side Population)細胞のin vivo移植実験を行い、その骨形成能について解析した。GFP(Green Fluorescent Protein)発現ラット臼歯の歯根膜細胞からSP細胞およびMP(Main Ppopulation)細胞を分離し、ハイドロキシアパタイト上で培養後、野生型ラットの皮下組織に移植した。移植4週目ではSP細胞移植群ではハイドロキシアパタイトに接してアリザリンレッド陽性の石灰化基質が形成され、骨シアロタンパク質、オステオポンチンを含む骨組織であることが免疫組織化学的に明らかとなった。また、GFP陽性細胞が骨組織に接して認められたことから、歯根膜細胞由来SP細胞が骨芽細胞に分化することが示唆された。一方、MP細胞の移植後4週では骨組織形成はほとんどみられなかった。SP細胞移植後12週では、骨組織量は増加し、骨基質内にみられる骨細胞がGFP陽性であったことから、歯根膜細胞由来SP細胞は骨細胞に最終分化することがわかった。さらに、骨基質には破骨細胞も接着して認められたことから、SP細胞によって形成された骨組織は正常な骨組織と同様にリモデリングされ、生体に適合した組織であることがわかった。本研究により、歯根膜由来SP細胞は骨芽細胞や骨細胞に分化して骨組織を形成することから、歯周組織再生医療において有用な細胞であること明らかとなった。しかし、幹細胞維持のために必須な遺伝子群については明らかにすることはできず、歯根膜組織幹細胞の誘導については今後の課題である。歯根膜細胞の歯周組織再生歯科医療への可能性について検討するために、組織幹細胞を多く含むといわれているSP(Side Population)細胞の存在とその骨芽細胞への分化能をin vitroで解析した。ラット臼歯歯根からコラゲナーゼ処理により歯根膜細胞を分離し、SP細胞の存在をFACS(Fluorescence Activated Cell Sorter)を用いて検討したところ、歯根膜には、約1-2%のSP細胞が存在することが明らかとなった。歯根膜SP細胞の骨芽細胞への分化能を検討するために骨芽細胞誘導培地にて培養すると7日後でアルカリホスファターゼ陽性細胞となり、14日後にはアリザリンレッド陽性の石灰化基質形成が誘導された。MP(Main Ppopulation)細胞とSP細胞の発現プロファイルを、マイクロアレイにより解析し、SP細胞にはMDR1(membrane transporter multidrug resistance-associated protein 1)が強く発現していることがわかった。また、SP細胞はアルカリホスファターゼ、Osterix、オステオカルシン、骨シアロタンパク質などの骨芽細胞マーカーとともに、歯根膜細胞のマーカーであるペリオスチンの発現が高いことがわかった。さらに、培養することによりこれらの遺伝子群は上昇することが明らかとなった。一方、SP細胞の多分化能を検討したところ、脂肪細胞への分化誘導は認められたが、軟骨細胞分化はみられなかった。本研究により、歯根膜には組織幹細胞を多く含むSP細胞が存在し、in vitroにおいて骨芽細胞様細胞に分化し、石灰化基質を形成することが明らかとなった。
小児型ポンペ病患者由来iPS細胞を用いたポンペ病心筋細胞の病態解析

ポンペ病は酸性αグルコシダーゼの欠損により生じる先天代謝異常症の一つである。ポンペ病は細胞内にグリコーゲンが過剰に蓄積することによって細胞の機能が障害されると考えられているが、未だその詳しいメカニズムはよくわかっていない。本研究ではポンペ病iPS細胞を用いてポンペ病の病態の解析を試みた。その結果ポンペ病iPS細胞はPAS染色陽性であること、細胞内に多数の巨大なグリコーゲン顆粒が存在する事などがわかった。平成24年度(最終年度)は前年度(平成23年度)に達成できなかった研究『心筋分化誘導効率の改善』、『心筋細胞拍動開始日の検討』と、当初予定していた平成24年度の研究『ポンペ病iPS細胞の解析』、『ポンペ病iPS細胞を用いた酸性αグルコシダーゼの治療効果の解析』、『ポンペ病iPS細胞由来心筋細胞の機能解析』を行った。【研究概要】『心筋分化誘導効率の改善』DNA脱メチル化剤を用いて心筋分化誘導効率の改善を試みたが、大きな改善は見られなかった。また最新の論文を参考に、心筋への分化誘導効率の改善や心筋細胞の濃縮を試みたが、分化効率の大きな改善はなく、濃縮も出来なかった。iPS細胞や胚様体の細胞死を抑える目的でROCK阻害剤を多用していたが、ROCK阻害剤はミオシンの活性化を阻害するという報告があることから、ROCK阻害剤がiPS細胞の心筋への分化誘導を阻害していた可能性がある。『心筋細胞拍動開始日の検討』正常iPS細胞由来心筋細胞とポンペ病iPS細胞由来心筋細胞の拍動開始日を比較したが、相違は見られなかった。『ポンペ病iPS細胞の解析』正常iPS細胞とポンペ病iPS細胞の細胞内構造を比較すると、ポンペ病iPS細胞のライソゾームの中にグリコーゲン顆粒が存在していた。『ポンペ病iPS細胞由来心筋細胞の機能解析』心筋細胞への分化誘導効率が予想よりも低く、解析には至らなかった。『ポンペ病iPS細胞を用いた酸性αグルコシダーゼの治療効果の解析』酸性αグルコシダーゼをポンペ病iPS細胞の培養液中に添加したところ、グリコーゲン顆粒は減少した。この研究結果は細胞培養実験系においてポンペ病iPS細胞のグリコーゲンの減少が確認できた初めての例である。【具体的な内容】平成23年度はヒトiPS細胞から心筋細胞への効率の良い分化誘導プロトコールの確立を目指し研究を行った。心筋細胞への分化誘導方法はJ. Zhangらの方法(Circ. Res. (2009))とN. Yokooらの方法(Bioch. and Bioph. Res. Comm. (2009))を参考にした。先ずZhangらの方法を用いて心筋分化誘導を試みたが、培養手技の問題により心筋特有の拍動運動が観察できなかった。次にYokooらの方法を用いて分化誘導を行った所、心筋特有の拍動が観察できたが分化効率はかなり悪かった。そこでZhangらとYokooらの方法を元に独自に改良を加え新しいプロトコールを作製し、効率の向上を検討した。独自の改良点は、培地に抗生物質を加え長期培養中の細菌混入を防ぐ点、ROCK阻害剤(Y-27632)を加えてiPS細胞の抗アポトーシス作用を高めることで胚葉体(EB)の形成効率を向上させた点、超低吸着U底96穴マイクロプレートを用いてEBの形態の均一化を図った点である。以上の改良により、若干の分化効率の向上が確認できた。ポンペ病iPS細胞由来EBと健常人iPS細胞由来EBとの形態・充実度・大きさの差異は認められなかった。また、23年度予定していたDNA脱メチル化剤を用いた分化効率の向上の検討と心筋細胞拍動開始日の検討は行なえなかった。【意義と重要性】J. Zhengら、N. Yokooらの方法で用いられたEB作製方法はEBの形態や大きさが揃わず不均一となることが多かった。本研究で改良した方法は既報と比べて形が均一なEBを作成できる。この方法を用いることで『EBの質』による分化誘導効率のバイアスを少なくすることが可能であり、本年度の研究は次年度に行う心筋細胞の機能評価実験を行う上で非常に重要な検討であった。23年度にヒトiPS細胞から心筋細胞への分化誘導プロトコールを確立できたことから、おおむね当初の計画通りに進んでいる。当初の計画のうち、心筋細胞の拍動開始日の検討と、DNA脱メチル化剤を用いた分化誘導効率の改善を検討できなかった。来年度これらの検討を行う予定である。よって本年度の研究目標の達成度は8090%と考える。先ず早期にDNA脱メチル化剤による心筋分化誘導への影響を解析し、DNA脱メチル化剤が本研究プロトコールに必要か否か検討する。同時に心筋細胞拍動開始日の検討も行う。ついで当初次年度に計画していた研究を行う。

iPS細胞の心筋細胞への分化誘導は2ヶ月近くを必要とする。分化誘導プロトコールの後半は培地交換と顕微鏡による細胞の観察が主体となるので、この期間に新たに心筋細胞への分化誘導を始める。心筋細胞の生化学的・分子生物学的解析もこの期間に行なう。23年度の研究費の未使用額(残額)は300,637円となった。この額は本年度の交付決定額(直接研究経費分220,000円)のおよそ13%となる。この未使用残額は23年度計画の未達成の研究(心筋細胞拍動開始日の検討とDNA脱メチル化剤を用いた検討)に相当するものである。次年度の研究は当初の計画通りに遂行し、さらに23年度未達成の研究は、23年度の残額を用いて次年度に実施する計画である。【次年度の研究費の使用計画】細胞培養関連:600,000円、病理・組織学的解析:250,000円、生化学・分子生物学的解析250,000円、23年度未達成の研究:300,637円
放射線誘発DNA損傷に対する、G1期特異的な新規修復経路の全容解明

p53結合蛋白質1(53BP1)遺伝子を欠損したDT40細胞を用いて、既知の非相同末端結合修復経路(Ku70/Ku80/DNA-PKcs経路、ATM/Artemis経路)と異なり、53BP1が関与する新規の非相同末端結合修復経路(53BP1依存性修復経路)を見出した。この53BP1依存性修復経路は、Wortmannin抵抗性であり、DNA-PK、ATMによるリン酸化を介した調節を受けていないことが考えられた。酵母two hybrid systemで見出した53BP1結合蛋白質の中から、その遺伝子欠損DT40細胞がG1期にX線高感受性となることを指標に、53BP1依存性修復経路に関与する蛋白質を明らかにしようとしたが、すべて無関係と分かった。しかし、文献的に53BP1と結合する可能性のある蛋白質をいくつか候補にあげ調べたところ、そのうちのひとつの蛋白質の遺伝子欠損DT40細胞株が、G1期においてX線に対して高感受性を示すことがわかった。さらに、エピスターシス解析を行ったところ、G1期細胞のX線感受性において、Ku70、Artemisのいずれともnon-epistaticであったが、53BP1とはepistaticであった。従ってこの蛋白質は、53BP1と協調してDNA二重鎖切断の非相同末端結合修復に関与するものと思われた。本研究は、リン酸化を介さない、非相同末端結合修復経路の新たな制御機構の解明につながることが期待される。p53結合蛋白質1(53BP1)遺伝子を欠損したDT40細胞を用いて、53BP1が関与する新規の非相同末端結合修復経路(53BP1依存性修復経路)を見出した。この修復経路は、G1期細胞におけるDNA二重鎖切断の修復に特に寄与率が高く、また既知の非相同末端結合修復経路(Ku70/Ku80/DNA-PKcs経路、ATM/Artemis経路)と異なり、ワルトマニン抵抗性であった。さらに、G1期細胞のX線感受性においで、Ku70、Artemisのいずれともnon-epistaticであった。しかし一方で、既知の非相同末端結合修復経路と同様に、修復の最終段階でDNAligase4を利用することが示唆された。DT40細胞で、53BP1依存性経路、Ku70/Ku80/DNA-PKcs経路、ATM/Artemis経路の3経路を同時に機能不全にすると、G1期細胞はもはやDNA二重鎖切断を修復する能力を失い、したがって細胞は極めで低線量のX線照射で完全に死滅した。さらに本年度、53BP1と結合する蛋白質をいくつか見出した。そのうちのひとつの蛋白質の遺伝子を欠損させたDT40細胞が、G1期にX線に対して高感受性を示すことから、この蛋白質が非相同末端結合修復経路に関与する可能性が示唆された。現在、この蛋白質と53BP1の相互作用に着目して、G1期細胞におけるDNA二重鎖切断修復経路の全容を明らかにすべく研究を進めている。この修復経路は、Gl期細胞におけるDNA二重鎖切断の修復に特に寄与率が高く、また既知の非相同末端結合修復経路(Ku70/Ku80/DNA-PKcs経路、ATM/Artemis経路)と異なり、DNA-PK、ATMによる調節を受けていないことがわかった。しかし、既知の非相同末端結合修復経路と同様に、修復の最終段階でDNA ligase 4を利用することが示唆された。DT40細胞で、53BPl依存性経路、Ku70/Ku80/DNA-PKcs経路、ATM/Artemis経路の3経路を同時に機能不全にすると、G1期細胞はもはやDNA二重鎖切断を修復する能力を失い、したがって細胞は極めて低線量のX線照射で完全に死滅した。

文献的に53BP1と結合する可能性のある蛋白質をいくつか候補にあげ、それらの蛋白質の遺伝子を欠損させたDT40細胞株を樹立した。そのうちのひとつのDT40細胞株が、G1期においてX線に対して高感受性を示すことがわかった。さらに、エピスターシス解析を行ったところ、G1期細胞のX線感受性において、Ku70、Artemisのいずれともnon-epistaticであったが、53BP1とはepistaticであった。従ってこの蛋白質は、53BP1と協調してDNA二重鎖切断の非相同末端結合修復に関与するものと思われ、現在さらなる解析を続けている。