hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大容量-高密度ヘリコン・プラズマ源を用いる低域混成波ソリトンの実験研究

6.低域混成波ソリトンを直接励起できる、その目的に特化された装置の必要性を感じるに至り、そのための真空装置(内径20cm,長さ1m,最大磁場強度1kG)を製作し東海大学に設置し予備実験をスタートした。バックグラウンドのヘリコン・プラズマのさらなる最適化実験を実施した。大振幅低域混成波励起実験に移行するための予備実験を開始した。1.宇宙航空研究開発機構・宇宙科学研究本部(ISAS/JAXA)の共同実験設備である大型磁化プラズマ装置(内径74cm,長さ486cm,最大磁場強度2kG)に設置された直径43cm,4ターンのフラット・スパイラル・アンテナを用いて世界最大容積を有する高密度ヘリコン・プラズマ生成に成功している。さらなるヘリコン放電の最適化により、アルゴン、ヘリウム、水素ガスで、広範囲な条件下で高効率放電が可能となった。2.東海大学の高密度低域混成波ソリトン発生装置(内径20cm,長さ1m,最大磁場強度0.3kG)でヘリコン放電の最適化実験を実施した。3.ISAS/JAXAの装置では、磁力線方向に長い(約1m)、細い(直径0.1mm)タングステン線で構成されたグリッドを用いて予め用意された密度キャビティ内に低域混成固有モード励起を試みた。但し、グリッドと磁力線方向とのアラインメントの調節が極めて微妙であること、グリッドの波動励起効率が極めて低いこと、などの理由によりデータの再現性に問題があり、それを解決中である。4.ヘリコン放電と波動励起の2つの役割を担う同心円状で直径の異なる複数の分割ループ・アンテナより構成される新アンテナを設計、製作した。この新アンテナを用いることで磁力線方向の波長が長いモードを自然な形で励起でき、大振幅低域混成波励起が容易になると予想される。この新アンテナを用いる実験を東海大学の装置でスタートする準備が整った。5.最終年度では、低域混成波ソリトンの固有モードの同定と合わせて、イオン・エネルギーアナライザーを用いるイオンのクロス・フィールド加速の検証実験も実施する予定である。宇宙航空研究開発機構・宇宙科学研究本部(ISAS/JAXA)の大容量-高密度ヘリコン・プラズマ装置(内径74cm,長さ486cm,最大磁場強度2kG;直径43cm,4ターンのフラット・スパイラル・アンテナ使用で世界最大級の容積を有するヘリコン・プラズマを生成可能)と東海大学の低域混成波ソリトン発生装置(内径20cm,長さ100cm,最大磁場強度0.6kG;同心円状で直径の異なる複数の分割ループ・アンテナより構成されるアンテナを放電と波動励起の双方に使用)でヘリコン・プラズマ生成を波動実験用に最適化しつつ大振幅低域混成波実験を開始した。1.ISAS/JAXAの装置内に可動の大口径グリッド(電位可変)を設置し、ヘリコン・プラズマ長を実質的に短くし、グリッドより実験領域内に漏れる静かなプラズマを波動実験に使用できるようにした。その結果、実験領域内に磁力線方向に沿って設置された長いグリッドによる線形低域混成波励起は容易になったが、励起効率が悪く大振幅波励起には至らなかった。この時、磁力線方向に伸びた密度キャビティーを予め用意しておくと、その付近に通常の線形波とは性質の異なる波動が励起されることを観測した。これが低域混成波ソリトンの固有モードであるかどうかは未確認である。理論モデルと比較検討中である。
糖尿病性腎症透析患者の炭酸入浴剤足浴による下肢壊疽予防ケアの開発

1.研究目的:1)糖尿病性腎症透析患者の下肢壊疽予防のために、考案した炭酸入浴剤による高濃度炭酸泉足浴(以下、入浴剤足浴と略す)が下肢皮膚血流を促進することを検証し、2)糖尿病性腎症透析患者自身が簡易でセルフケアできる方法として開発することである。入浴剤足浴とは、下肢末梢循環の改善を目的に市販の炭酸入浴剤を用い人工的に高濃度炭酸ガスを産生させた湯で足浴する方法である。文献より高濃度の炭酸ガスの作用は、皮膚から取り込まれると皮膚血管の毛細血管を拡張させ、皮膚血流量を増大し、微小循環障害に対し効果があることが検証されている。2.研究方法:1)健康な被験者22名および糖尿病性腎症透析患者11名に、入浴剤足浴、高濃度炭酸泉を産生する人工炭酸泉装置を用いた足浴(以下、装置足浴と略す)、湯のみの足浴3種類を全員に実施し、レーザー・ドップラー皮膚血流計などを用いて測定、比較し、下肢血流促進効果を検証した。2)糖尿病性腎症透析患者9名に入浴剤足浴を1ヶ月間実施することを依頼し、1週間ごとに下肢の状態変化、足浴実施状況について聞き取り、継続可能な方法であるか検証した。3.結果と考察:1)Friedman検定とWilcoxon符号付順位検定の結果、両足背部皮膚血流量変化率増加について、入浴剤足浴と装置足浴は湯足浴に対して有意差(p<0.05)を示したことから、入浴剤足浴と装置足浴は湯足浴に比べて皮膚血流量増加すると考えられた。そして、入浴剤足浴は装置足浴と有意差がなかったことから、入浴剤足浴は装置足浴と同等な効果があると考えた。2)入浴剤足浴を自宅で実施した9名全員は1ヶ月間継続でき、保温や皮膚潤い感、足部の関節や筋の可動性促進など主観的評価を示した。以上より、炭酸入浴剤による足浴は下肢皮膚血流促進効果があり、継続できる簡易なセルフケアの方法であると示唆された。1.対象者:O大学の健康な男子学生10名(年齢22.5±4.0歳)とO市内のシルバーセンターに通う男性12名(年齢63.5±0.4歳)、計22名の対象者で、事前に研究目的、方法を書面および対面で説明し、同意書を得られた者。2.測定器機:レーザー・ドップラー皮膚血流計、皮膚温度計、経皮酸素分計使用等。3.測定方法:全対象者は、同時間、同場所で2日間にわたり、市販の炭酸入浴剤による足浴と、湯のみの足浴をランダムに実施した。ベッドで臥床安静30後、両足背部に皮膚血流、皮膚温度のプローベを装着し、座位で足浴開始前から足浴10分間と足浴後50分後まで約1時間測定した。4.分析方法:全対象者の2種類の足浴時の各測定値を比較する。その際、皮膚血流値は個人差があるために、変化率(%)で示した。また、連続変量の結果は、平均値±標準偏差で示し、学生と高齢者それぞれの2群間(入浴剤足浴群と湯群)の有意差検定に2元配置分散分析を行った。

5.結果・考察:足浴の違いによる下肢血流促進効果について1)皮膚温度について:学生、高齢者ともに、足浴の違いによる主効果(学生群右下肢:p=0.332,左下肢:p=0.497、高齢者群右下肢:p=0.921、左下肢:p=0.431)は示されなかった。2)皮膚血流について:学生の場合、足浴の違いによる主効果(学生群右下肢:P=0.007、左下肢:p=0.023)は、両足背部皮膚血流変化率ともに有意差は見られた。高齢者の場合、足浴の違いによる両足背部皮膚血流変化率の主効果は(高齢者右下肢:P=0.056、左下肢:P=0.026)左足背部血流のみ見られた。経皮酸素分圧データは、現在分析中である。以上より、今回の皮膚温度や皮膚血流変化率の結果において入浴剤足浴は、高濃度炭酸泉浴と同様な効果が得られる可能性を示唆している。1.対象者:O市内の透析クリニックに通院する糖尿病性腎症透析患者11名(平均年齢62±13歳)で、事前に研究目的、方法を書面および対面で説明し、同意書を得られた者。2.測定器機:レーザー・ドップラー皮膚血流計、皮膚温度計、経皮酸素分圧計使用等。3.足浴方法:炭酸入浴剤による足浴には、花王株式会社に依頼して製造してもらった無色無臭の炭酸入浴剤2個(45g×2)とお湯38°C10リットルを。湯のみの足浴には、お湯38°C10リットルを使用。4.測定方法:全対象者に、透析クリニックの一個室にて2日間にわたり、炭酸入浴剤による足浴と、湯のみの足浴2種類をランダムに日を変えて実施した。透析日の透析開始前に、測定器機のプローブを装着し、座位安静10分、足浴10分間、足浴終了5分の計30分間、連続に測定した。5.分析方法:全対象者の2種類の足浴時の各測定値を比較する。その際、皮膚血流値は個人差があるため、変化率(%)で示した。また、入浴剤足浴群と湯群の各測定値に関する連続変量の結果をWilcoxonの符号付順位検定を行った。5.結果・考察:足浴の違いによる下肢皮膚血流促進効果について1)皮膚温度について:入浴剤足浴と湯足浴10分間では、両足背部皮膚温度は足浴開始前より約3-4°C上昇を示した。しかし、入浴剤足浴群と湯足浴群を比較して有意差は示されなかった。2)皮膚血流について:入浴剤足浴では、足浴10分間で両足背部皮膚血流変化率が最大160%増加したが、湯足浴では最大6%の増加であった。Wilcoxonの符号付順位検定の結果、足浴5分時(p<0.01)、足浴7分時(p<0.01)、足浴10分時(p<0.01)、足浴終了5分後(p<0.05)と、入浴剤足浴群は湯足浴群に比較して有意差を示した。以上より、今回の結果において炭酸入浴剤による足浴は、湯足浴に比べて皮膚血流量を有意に増加し、下肢皮膚血流促進効果の可能性を示唆している。【研究目的】糖尿病性腎症透析患者の下肢潰瘍予防のために、考案した炭酸入浴剤による高濃度炭酸泉足浴(以下、炭酸入浴剤足浴と略す)は、糖尿病性腎症透析患者が簡便に毎日継続的にセルフケアできる方法であり、この足浴による効果を検証する。【研究方法】1.対象者:0市内の透析クリニックに通院する糖尿病性腎症透析患者9名。2.方法:対象者に約1ヶ月間、考案した炭酸入浴剤足浴を家で実施してもらうことである。そのために、対象者に容器、水温計、炭酸入浴剤を提供し、その容器に38°Cの湯6リットルと炭酸入浴剤1個を投入し、約10分間足浴を約1ヶ月間、毎日実施するように依頼した。炭酸入浴剤は溶解時の香料や色素のバイアスを除去するために、花王株式会社に依頼し、製造された無香料、無色の炭酸入浴剤を使用した。3.評価方法:足の皮膚状況観察、足浴実施状況、主観的効果を1週間ごとに聞き取り行い行った。4.倫理的配慮:倫理委員会で承認を得た。対象者には研究目的、方法について対面と書面で説明し、同意書を得たものに実施した。【研究結果および考察】
βサラセミア治療薬を目指すCHTOPを標的としたスプライシング阻害剤の探索

本研究は、βサラセミアの新規治療法として有望視されるγグロビン再発現法の確立を目標とし、γグロビンの発現抑制因子であるCHTOPに着目したスプライシング抑制剤を介するCHTOPの発現抑制法を開発すること目的としている。ヒト慢性骨髄白血病細胞株K562においてCHTOP発現低下時のγグロビン発現量の増減を検討した。電気穿孔法でのsiRNAによるCHTOPの発現抑制では、報告されているγグロビンの発現上昇が検出されなかった。赤芽球関連細胞でのCHTOP発現抑制時の効果を検証する必要があると考えられた。また、酪酸ナトリウムを用いたK562細胞の赤血球分化系を利用しCHTOP発現抑制時のヘモグロビン合成を検証した結果、CHTOPはヘモグロビン合成に影響を及ぼさないことが示唆された。次に、CHTOP pre-mRNAのスプライシングを感知するスクリーニング系の作製に着手した。CHTOPのmRNAはエクソン(Ex)1からEx6までで構成され、Ex2とEx3に挟まれたイントロン(Int)2がスプライシングされるとmRNAは正常に発現するが、スプライシング抑制によりInt2が残留すると、mRNA分解が誘導されCHTOPの発現量が低下する特徴がある。この特異なメカニズムを利用し、Int2のスプライシング抑制を促す薬剤を探索するためのスクリーニング系を考案した。NanoLucルシフェレースの遺伝子配列の上流にCHTOPのEx1、Ex2、Int2、Ex3、Ex4遺伝子領域を有するミニ遺伝子を構築し、これを用いたin vivoスプライシングアッセイにより、ミニ遺伝子に由来するリポーター(NanoLuc)の発現システムがCHTOPの発現量を示す指標として機能することを示し、CHTOP pre-mRNAに対するスプライシング抑制剤のスクリーニング系として利用可能であることを示した。
動物学学術用語の活用・普及に関する総合的調査研究

1.動物学全般を9部門((1)形態学・内分泌学、(2)分類学・系統学、(3)細胞学、(4)生理学、(5)生化学・分子生物学、(6)生態学・行動学・自然環境、(7)発生学、(8)遺伝学・放射線生物学・免疫学など、(9)一般生物学)に分け、合計125名の研究協力者(現時点では非公開)を定め、各部門の連絡責任者に分担者をあてて、調査・研究を進めた。2.現行の「文部省学術用語集動物学編(増訂版)」の英和・和英全項目について、分担者全員で分担作成した訂正リストを、「遺伝学編(増訂版)」と照合し、さらに検討を続け、正誤表の最終案を作成した。3.(1)生物教育学会の「高校生物教育に必要最少数の生物用語選定の試み」に示された選定用語リスト、(2)英国Institute of Biologyの採録リスト、および(3)現行高校生物学教科書8種より採録したリストの3リストを、「文部省学術用語集動物学編・植物学編・遺伝学編(いづれも増訂版)」と照合し、整合性をもたせて作成した生物用語リストについて、不要項目の削除、必要項目の追加などを行って、生物教育用語集(動物学会原案)を作成した。4.この生物教育用語集(原案)を、日本植物学会用語委員会に提示し、両学会で討議を行い、用語採録の方針・原則などについて合意を形成した。5.「文部省学術用語集動物学編(増訂版)」正誤表、及び、生物教育用語集(動物学会原案)を含む研究成果報告書を作成した。6.生物教育用語集(原案)を、学術会議生物学研究連絡委員会を通じて、生物教育用語集を関連諸学会に提示し、意見を聴取中。今後、その結果を生物教育用語集に反映させる必要がある。分担者全員と顧問とを集めた班会議を3回、その会議を円滑に運用するための準備としての総括班員会議を2回開催した。その結果、1.動物学全般を9部門(形態学・内分泌学;分類学・系統学;細胞学;生理学;生化学;分子生物学;生態学・行動学・自然環境;発生学;遺伝学・放射線生物学・免疫学など;一般生物学)に分け、会計125名の協力者を定めて、各部門の連絡責任者に研究分担者をあて、研究組織を確立した。2.日本生物教育学会の生物用語選定作業に携った研究者・教育者から、具体的に問題点を提起してもらい、学術用語と生物教育用語との整合性の調整作業を行った。3.高校教育の新課程への移行に伴う教育用生物用語の採録方針について、高橋景一・学術会議会員(顧問)を中心に検討を行った。4.現行の「文部省学術用語集動物学編(増訂版)」第3刷の16,000件の和英・英和全項目について、分担者全員で手分けして、未訂正のミスプリントや明白な誤りをリストアップした。これに必要不可欠な追加用語を小最小限度追加し、最終的な訂正リストを作成する予定。5.日本生物教育学会の「高校生物教育に必要最少数の生物用語選定の試み」に示された選定用語リスト、英国Institute of Biologyの採録リスト、及び高校教科書8種より採録した生物学用語リスト、の3つのリスト中の用語を、文部省学術用語集動物学編及び植物学編と照合の上、整合性をもたせたリストに集成した。これを基に、高校までの生物教育に必要な用語リストを作成し、関連諸学会と調整を行う予定。6.これらの作業を通じて、学術用語集の動物学編と植物学編、さらには遺伝学編や農学編との異同の調整を並行して続ける。

分担者全員と顧問とを集めた拡大班会議を2回開催し、諸方針を討議・決定し、その方針に基づいて分担者による実務的な検討会議を数回開催した。これに通信連絡による実作業を加えて、以下のような進捗をみた。1.平成4年度に引続き、動物学全般を9部門((1)形態学・内分泌学、(2)分類学・系統学、(3)細胞学、(4)生理学、(5)生化学・分子生物学、(6)生態学・行動学・自然環境、(7)発生学、(8)遺伝学・放射線生物学・免疫学など、(9)一般生物学)に分け、合計125名の研究協力者を定め、各部門の連絡責任者に分担者をあてて、調査・研究を進めた。2.現行の「文部省学術用語集動物学編(増訂版)」第3刷の約16,000件の英和・和英全項目について、分担者全員で手分けして作成した訂正リストを、平成5年8月に発行された「文部省学術用語集遺伝学編(増訂版)」と照合し、必要と認めた訂正を加えた。こうして作成した訂正リスト(案)については、さらに検討を続け、平成6年度に最終案とする予定。3.(1)生物教育学会の「高校生物教育に必要最少数の生物用語選定の試み」に示された選定用語リスト、(2)英国Institute of Biologyの採録リスト、および(3)現行高校生物学教科書8種より採録したリストの3リストを、「文部省学術用語集動物学編および植物学編(いづれも増訂版)」と照合し、整合性をもたせて作成した生物用語リスト第1次案3,643項目について、数回の会議で全件を検討し、不用項目の削除、必要項目の追加、「遺伝学編」との照合による訂正を加えて、3,112項目の生物用語第一次改訂案を作成した。4.高校教育新課程への移行に伴い必要な訂正についても進行中。5.今後これらのリストを関連諸学会と調整の上、最終リスト作成の予定。本年度は、研究分担者(協力者も含む)による過去2年間の作業のまとめ、および、日本動物学会用語委員会と日本植物学会用語委員会との合同会議による両学会間の調整作業を行い、以下のような進捗をみた。1.平成5年度に引続き、動物学全般を9部門((1)形態学・内分泌学、(2)分類学・系統学、(3)細胞学、(4)生理学、(5)生化学・分子生物学、(6)生態学・行動学・自然環境、(7)発生学、(8)遺伝学・放射線生物学・免疫学など、(9)一般生物学)に分け、合計125名の研究協力者(現時点では非公開)を定め、各部門の連絡責任者に分担者をあてて、調査・研究を進めた。2.現行の「文部省学術用語集動物学編(増訂版)」の英和・和英全項目について、分担者全員で分担作成した訂正リストを、「遺伝学編(増訂版)」と照合し、さらに検討を続け、最終案として研究成果報告書にまとめた。3.(1)生物教育学会の「高校生物教育に必要最小数の生物用語選定の試み」に示された選定用語リスト、(2)英国Institute of Biologyの採録リスト、および(3)現行高校生物学教科書8種より採録したリストの3リストを、「文部省学術用語集動物学編・植物学編・遺伝学編(いづれも増訂版)」と照合し、整合性をもたせて作成した生物用語リストについて、不用項目の削除、必要項目の追加などを行って、生物教育用語集(動物学会原案)を作成した。4.この生物教育用語集(原案)を、日本植物学会用語委員会に提示し、両学会で討議を行い、用語採録の方針・原則などについて合意を形成した。5.生物教育用語集(原案)を含めた研究成果報告書を作成し、学術会議生物学研究連絡委員会を通じて、生物教育用語集を関連諸学会に提示し、意見を聴取中。今後、その結果を生物教育用語集に反映させる必要がある。
ケミカルバイオロジーを基盤としたシグナル伝達可視化・制御技術の開発

本研究では、PYPタグラベル化技術を応用して、阻害剤でタンパク質を標識し、阻害剤単独で用いる場合よりも効果的にリン酸化酵素の活性を阻害する分子システムを開発した。標的とした酵素は、GSK3βと呼ばれるリン酸化酵素である。このリン酸化酵素に結合するペプチド配列をPYPタグと融合させ、GSK3β阻害剤の一種であるインディルビン誘導体で標識した。このハイブリッドインヒビターと酵素を混合すると、そのリン酸化活性が、阻害剤単独のときよりも強く阻害された。本年度実施したもう一つの研究は、シグナル伝達活性化時に分解されるタンパク質を可視化するプローブを開発したことである。この研究においても、PYPタグラベル化技術を用いており、可視化する標的タンパク質としたのは、Regnase-1と呼ぶRNA分解酵素である。Regnase-1は、免疫応答を制御するタンパク質であり、LPS刺激に応じて分解され、免疫応答に関与する遺伝子の発現を制御している。PYPタグラベル化技術により、Regnase-1を蛍光標識してイメージングを行った。この蛍光標識のために新たに開発したプローブは、PYPタグの蛍光性リガンドであるジメチルアミノクマリン誘導体の一種である。このプローブは、通常のクマリンよりも長波長の光で励起可能で、長波長の蛍光を発する。また、ラベル化反応に伴い蛍光強度が上昇し、分解に伴い蛍光強度が減少する。この蛍光強度変化をモニタリングすることで、Regnase-1の分解を可視化することに成功した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。タンパク質の標識反応に伴い蛍光特性が変化するプローブは、遊離プローブの洗浄操作無しで、迅速かつ高いシグナル/バックグラウンド比でタンパク質をイメージングする優れたツールとなる。これまでの研究で、我々は、PYPタグというタグタンパク質と合成蛍光プローブを利用したタンパク質標識技術を開発してきた。PYPタグは、チオエステルを反応基として持つプローブと反応する。本研究では、PYPタグに対して新たな反応基で反応するプローブを開発し、高精度・高S/N比でタンパク質を標識し蛍光強度が上昇するプローブを開発した。反応基としては、マイケルアクセプターとハロアセチル基を用いた。マイケルアクセプターの場合は、PYPタグとの通常の反応基であるチオエステルの代わりに、Cysによるマイケル付加反応を受けるα,β-不飽和カルボニルをPYPリガンド(ジメチルアミノクマリン)に導入した分子を設計・開発した。その結果、PYPタグと反応させたところ、短波長側に吸収ピークが観測されたことから、プローブとPYPタグはマイケル付加反応により結合したと考えられた。また、ハロアセチル基の場合は、脱離基としてクロロ基を用いた場合、反応速度、安定性、及び蛍光強度増大度が総合的に優れていた。一方、フルオロ基やブロモ基を用いた場合は、反応性が低いことや安定性が低いことが問題となった。そのため、生細胞イメージング実験には、クロロアセチル型プローブを用いた。実際にこのプローブを用いて生細胞中のタンパク質を特異的かつ迅速にラベル化・イメージングすることに成功した。当初計画した通り、PYPタグのリガンドの反応基であるチオエステル以外のものを探索し、複数種の反応基がPYPタグを反応することを見出した。なかでも、ハロアセチル基は、反応速度や安定性及び蛍光強度増大度が優れていて、極めて実用的なプローブであった。そのうえ、PYPタグを細胞内に発現させて、プローブを添加すると、数分以内に蛍光が観測され、極めて迅速にイメージングが可能であった。また、長時間のイメージングにも耐え、光安定性も高く、応用性・汎用性の高いプローブであることが分かった。以上の結果から、おおむね順調に進展していると判断した。今後は、PYPタグ標識技術を用いて、シグナル伝達を制御する分子を開発する。Wnt経路を標的として、選択的にGSK3bを阻害できるシステムの構築を行う。

また、シグナル伝達活性化とともに、タンパク質が分解される経路につき、その分解を生細胞中で可視化する技術を開発する。本年度にPYPタグのリガンドとして用いたジメチルアミノクマリンをベースにしたプローブにより、タンパク質の分解を可視化する。これらの開発を通して、シグナル伝達の制御と可視化を行う技術開発の展開を進めていく。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
ガン形成を駆動する普遍的レアイベント「倍数性逆転」の発生原理に迫る

細胞周期異常による染色体倍加と、その後の大幅な染色体喪失(倍数性逆転)は、広範なガンに共通する細胞異常で、不連続的な形質変化を惹起する。しかし、細胞集団中で極めて低頻度で生じる倍数性逆転を詳細に捉え追跡することは既存の手法では困難なため、倍数性逆転の発生原理と病理的意義は不明である。本研究では、高解像撮像による細胞内動態解析と長期撮像による細胞系譜の倍数性ダイナミクス追跡を同時実施できる顕微鏡システムを構築し、希少な倍数性逆転イベントを検出し、その素過程を詳細に捉え、それを惹起する希少かつ特徴的な細胞状態の特定を可能にする。これにより、謎につつまれた倍数性逆転を通した細胞ガン化機構を解明する。
カーボンナノチューブを用いたナノサイズ高周波振動子の開発

本研究ではこれまでに類を見ない革新的なナノカーボン材料応用として、ギガヘルツ帯で駆動するナノサイズ高周波振動子をとりあげ、これを実現するために必要な要素技術の確立を目指してきた。平成24年度は前年度に引き続き、カーボンナノチューブ(CNT)の加工手法の開発とそこで必要となるナノスケールでの物理現象の解明に力を入れてきた。まず両端をシールしたCNT内部のナノ空間内に振動子にあたるCNTカプセルを形成し、その運動の詳細観察からCNTカプセルが熱エネルギーを駆動力として室温中でも非常に高速で空間内を往復運動(振動)していることを明らかにした。またより運動を滑らかにするためにCNTカプセルの外殻として直径の異なるCNTを接合したダンベル型CNTの作製に取り組んだ。前年度までの成果では制御良くダンベル形状を作製することが困難であったが、今年度は多層CNTの内層部分を引き抜いた中空CNTに対し、引張り応力を加えながら通電加熱することで、制御良く作製することに成功した。これは将来的にCNTの物性を決定付ける最も重要なファクターである幾何構造の制御につながる重要な技術である。さらに前年度の成果として、ダンベル型CNTを作製するプロセスの中で当初の計画では議論していなかった、CNTの円筒扁平間状態遷移という新たな物理現象を見出した。これは学術的に非常に価値の高い発見であり、本年度も引き続き研究を行った結果、この現象が熱エネルギーによる状態遷移であることなどを明らかにした。以上の成果により当初目的としていたデバイスが十分実現可能であるとの見通しを得ただけでなく、現在幅広く期待されているナノカーボン材料において、一分子レベルの加工技術という基礎を築くとともに、新たな物理特性の発見からそのポテンシャルをさらに拡張するに至った。ナノカーボン材料を利用した新規デバイスとしてナノサイズ高周波振動子の開発を進めてきた。当該年度は透過電子顕微鏡(TEM)内におけるカーボンナノチューブ(CNT)の加工技術など、目的とする高周波振動子を作製する上で欠かせない要素技術の構築を目指し、TEMマニピュレーションを利用した実験を柱に精力的に研究に取り組んだ。具体的には、直径差の異なるCNTが連続したダンベル形状CNTの製作技術、その中へフラーレン分子を導入するための電子線誘起によるフラーレンマニピュレーション技術、種々のフラーレン分子の形状の違いを利用したCNTカプセルの幾何構造制御技術を開発した。今後、これらの技術をベースにCNTカプセル振動子が作製され、目的とする高周波振動子のデバイス物理が実験的に明らかになるものと期待できる。また、CNTの加工技術を研究している過程で、ある一定の大きさ以上の内径をもつCNTが室温で扁平状態に遷移すること、またそれが通電加熱によって円筒状態を回復することを見いだした。さらに、この現象を利用した回転式アクチュエータを提案し、理論的にその捻れ角が制御できること、応答速度が極めて速いことなど、新しいデバイス実現の可能性を示唆した。この成果は、Applied Physics Lettersに掲載されると共に、editorに選ばれてVirtual Journal of Nanoscale Science & Technologyにも掲載され、高い評価を受けている。以上の成果はいまだ実用化段階には至っていないCNT-本レベルの応用を目指す上で必要不可欠な要素技術であり、当該分野の発展に貢献する重要な成果と言える。カーボンナノチューブを用いた高周波振動子の作製技術として、ダンベル型CNTの作製技術、フラーレン分子の内包技術、内包フラーレンから作製するCNTカプセルの構造制御という3つの重要な要素技術について進展が見られた。これらは当初の計画通りであり、あとはこれらの要素技術を組み合わせることで高周波振動子を作製し、ナノスケールの高速リニア振動子という新たな物理現象の実証への展開が期待される。これまでに実証してきた、要素技術をより確かなものとするため、データ数を増やしそれぞれの技術の核となる物理現象の詳細理解を目指すとともに、各々の技術を組み合わせ、高周波振動子を作製する。

当初の予定では透過電子顕微鏡(TEM)内ラマン測定による温度計測から物理現象の詳細解明に着手する予定でいたが、TEM内でCNT-分子からラマン測定を行うための環境整備にかかる予算を考慮し、この部分は分子動力学シミュレーションを利用した計算で補っていく。また高周波振動子の作製に成功した後はCNTカプセルの熱励起によるリニア振動をインピーダンス測定により振動数を計測する。さらに相間で生じるエネルギー損失を踏まえたCNTカプセルのリニア振動に関する物理について議論する。
漏洩ポテンシャルに基づく暗号機器へのサイドチャネル攻撃に対する安全予測法の研究

暗号技術への新しい攻撃手法であるサイドチャネル攻撃に対する安全性を予測する手法の開発を目的として、まず、暗号機能を実装したICの等価回路モデルに基づき情報漏洩の強さを精度良くシミュレーションできることを示した。次に、等価回路モデルからICがサイドチャネル情報を漏えいする性質を読み取れることを確認した。最後に、安全性予測で使用する情報漏洩ポテンシャルとして、サイドチャネル信号の信号対雑音比を実測により同定した。FPGA実装したサイドチャネル攻撃耐性の異なる暗号回路について、情報漏洩ポテンシャルを同定した。標準暗号であるAESを評価対象とし、AES回路のうちサイドチャネル情報を含むスイッチング電流を発生するレジスタ部の回路サイズが120倍異なる複数のAES回路を使用した。それぞれのAES回路について、我々が提案する等価回路モデルに基づき等価電流源を同定し、スイッチング電流と情報漏洩強度を表す相関係数との関係を分析した。その結果、スイッチング電流を増加させた時、サイドチャネル波形に含まれる信号成分の増分に比例して相関係数が増大することを実証した。この結果より、情報漏洩ポテンシャルとして、当初想定していた線形な漏洩関数と相関係数を包含する信号対雑音比(SNR)が適しているとの見通しを得た。暗号回路からサイドチャネル波形までの伝達関数の同定に関してもプリント基板2機種において検討を行った。1機種目では、サイドチャネル波形の高精度予測を実現し、同定した回路基板の伝達係数が高精度であることを示した。2機種目の基板は、伝達関数同定に使用できる測定ポートが限定されていたが、サイドチャネル信号の伝搬への寄与が支配的な要素を絞り込むことにより、実用的な精度の波形予測を実現した。初年度にサイドチャネル情報の漏洩ポテンシャルとして適しているとの見通しを得たサイドチャネル波形のSNRについて、その測定方法を検討し、サイドチャネル波形のアベレージングによりSNRを測定する手法を提案した。提案法の検証においては、当初検討対象として準備した暗号回路はSNRが高く、SNRに対する安全性の変化が小さかったため提案法の評価には適していなかった。そこで、SNRを低減した回路を改めて作成したその結果、得られたSNRが概ね理論特性を満足することを確認した。さらに、漏洩ポテンシャルの元データである内部電流波形について詳細な解析を行い、暗号回路のサイドチャネル情報漏洩挙動の分析に利用できることを示した。レジスタの貫通電流と充放電電流、または回路内配線長のアンバランスにより漏洩強度を変化させた暗号回路を作成し、その変化が内部電流源波形に現れていることを確認した。今後、この情報漏洩源挙動分析に基づく、新たなSCA対策技術の開発が期待できる。漏洩ポテンシャルとして暗号IC内部のサイドチャネル波形のSNRが適していることを示し、暗号ICからプリント基板上のサイドチャネル波形観測位置までの伝達関数の同定を完了した。これにより、平成27年度には、暗号IC内部のSNRと伝達関数からプリント基板上でのサイドチャネル攻撃に対する安全性予測実現するための準備が整った。よって、当初の計画通りに進展している。環境電磁工学,暗号回路のハードウェアセキュリティ平成27年度は、暗号IC内部のSNRと伝達関数からプリント基板上のサイドチャネル波形観測位置でのSNRを算出する方法を解析に導出し、その手法の有効性を実験に基づき検証する。検証実験をとおして、すでに報告されているSNRと相関係数との関係式を検証し、理論及び実験に裏付けられた関係式を確立する。
20世紀の文学における空間と「接触」の表現

Merleau-Pontyにおける接触の問題についての論文を、二次文献などを吟味しつつ、じっくりと改稿することができた。8月からはD.H.Lawrenceのテキストを集中的に読み、後期のテキスト、とりわけ彼の美術論に議論を集中することに決定して、9月から二ヶ月ほどの間で集中して、ロレンスにおける接触の問題について論じることができた。この部分では、ロレンスのエトルリア文明についての著述を、彼のセザンヌについての美術論と結び付けて論じ、彼の後期著作について新たな視座を形成することができた。その後は、Alfred Stieglitzとその周囲にいた詩人や芸術家の接触についての集合的な言説を考察の対象とした。11月から12月を調査に当て、執筆はおおむね12月から2月にかけてなされた。ここでは、Stieglitzという写真家が、自分の作品を通じて触覚的な身体感覚を喚起するようなイメージをつくり出そうとしていたいことを中心に論じ、彼と関係の深かった画家のMax Weber、批評家のWaldo FrankやPaul Rosenfeld、詩人のWilliam Carlos Williamsなども、同じように接触を機械文明に抗する芸術家の生の表現として捉えていたことを示した。この部分の調査では、滞在先のイリノイ大学の美学科に所属する専門図書館を大いに利用した。特にそこに所蔵されていた、Stieglitzの監修した重要なモダニズムのジャーナルであるCamera Workをじっくりと検討することができたのも大きな収穫である。この一年の間に、ドン・デリーロの『ボディ・アーティスト』という作品についての批評を投稿し、修正を経て受理された。また、アメリカ内での学会に二度参加し、発表を行うことができた。触覚をテーマに掲げた今年度の研究成果は、1、前年に引き続くベンヤミンにおける触覚の重要性についての考察、2、過去数年の研究に引き続く、イーディス・ウォートンにおける触覚性についての研究、および3、後期メルロ=ポンティにおける触覚の問題をプルーストの時間・記憶論につなげる試みという三点において進展があった。従来の人文研究の枠組みではいささか散漫な研究対象のように見えるかもしれないが、これらの研究はいずれ「接触とモダニティ」というテーマのもとに横断的に統合される研究対象である。1、ベンヤミンについては、すでに2009年5月までに論文の一稿を完成したあと、触覚と空間的な想像力(特に求心的な力のモメントとモダニズムの関係)、触覚とアナクロニスム的な時間感覚、さらには触覚とミメーシスの問題など、触覚と結びついたさまざまな問題を中心に6月から8月、10月から11月にかけて改稿を続けた。この成果はまだ未発表である。2、イーディス・ウォートンについては、これまで検討されることの少なかった『木の実』におけるモダニズム的な意味について考察した論考をまとめた。また、平成19年度から論文に仕上げてきた、彼女の主要作品である『歓楽の家』における感染の想像力についての論は12月に集中的に取り組んで完成し、これは今年の4月末日までに投稿予定である。3、現在進行中テーマで、メルロ=ポンティの身体論とプルーストにおける身体的な時間性や記憶の場としての身体の問題を接続する試みである。接触によって喚起される空間性・時間性が主客二分論をどのように解体し、それがモダンという時間の歴史性といかに結びついているかを考察している。
ストレプトゾトシン実験糖尿病発症機構についての新らしい考察ーキサンチン酸化酵素の重要性

本研究目的は、ストレプトゾトシン(SZ)のβ細胞毒性がO^-_2フリ-ラジカルに起因し、その発生源としてのキサンチン酸化酵素(XOD)系の重要性の検討にある、XOD系を抑制した時の効果と、XOD系が作動する機序を調べ、SZのβ細胞毒性とそれにより起る糖尿病発性機構に対して新しい考察を加えようとするものである。1.XOD阻害剤としてアロプリルノル(Allo)を用いた。β細胞を種々の濃度のAlloと接触後よく洗浄し、さらにSZに曝露したあと、β細胞から分泌されるインスリン、β細胞のNAD、ATP濃度を測定したところ、いずれもAlloの濃度依存的に、SZ単独では激減するこれらの量が正常レベルにまで回復した。また未発表であるが、Alloを二週間にわたり経口投与しておいたラットはSZ糖尿病の発症は全くなかった。これらの結果はSZ作用に対するXOD関与の重要性を示唆している。2.しかしXODが作動するには、その基質の供給が必要である。SZ処理β細胞の低張破壊の上清を高速液体クロマトグラフィ-で解析すると、大量の尿酸が検出された。この事実は基質供給によりXOD系が強く作動したことを示す。この供給はSZによるβ細胞ATPの減少つまりADP濃度上昇によると思われる、このATP濃度の減少は、ラット肝ミトコンドリアについて検討したところ、SZの活性型がミトコンドリアの呼吸を阻害し、また・OHラジカルが強く発生することから、機能障害が明らかとなった。このようなミトコンドリアのATP産生能は対照の60%に低下していた。以上の諸事実から、SZはβ細胞のミトコンドリアを傷害してATP産生を下げ、XODの基質をADP分解の結果供給し、XOD系を作動させる。そのためO^-_2またはそれから誘導される・OHラジカルによりβ細胞が機能障害に陥るというSZの作用機構についての仮説を提示した。1.膵β細胞培養系におけるストレプトゾトシン(STZ)によるATPの減少;新生仔ラット膵よりヨラゲナ-ゼ消化で単離したβ細胞の単層培養系メジウムにSTZ2mMを添加、1時間の接触後に細胞を洗浄し、さらに培養を継続してβ細胞内のNAD,ATP濃度を定量し、さらにメジウム中へのインスリンの分泌をEIA法で測定した。なおこの実験においてSTZと同様にDNAに損傷を与える強力なカルシノゲンとして知られるメチルニトロニトロソグアニジン(MNNG)の13.6μMで同様に処理をしてSTZとの比較を行った。NADの濃度は6時間後にSTZ,MNNGにより対照の各々7%,2%に激減した。同時点までのインスリン分泌量はSTZでは30%に低下したが、MNNGでは全く減少は認められなかった。またATP濃度はSTZにより接触後の時間依存的に減少し、12時間目では接触直後値の30%にまで下がったが、MNNGでは75%が維持されていた。これらの結果からSTZのβ細胞毒性の直接的因子は、従来考えられていたようなβ細胞のNADではなくATP濃度低下がより重要と推定された。2.キサンチン酸化酵素(XOD)阻害剤アロプリノ-ル(Allo)によるSTZ細胞毒性の防護:次にAlloをβ細胞培養系に予め添加し、その後STZを作用させた時にその毒性が現れるか否かを検討した。Alloは0500μMと変化させ、STZ濃度は2mMとした。まずβ細胞のNAD濃度は250μM Alloで正常値となり、インスリン分泌もAllo濃度依存的に回復した。

ATP濃度についても全く同様にAlloに対する濃度依存性が認められ、200μMで完全に正常値に復した。これらの事実は、AlloによりSTZのβ細胞毒性が防護ないしは大巾に遅延されることを示しており、STZの作用発現にXODが大きく関与すると考えられた。今後の課題は、(1)ATP減少の機構(2)ATP減少とXOD系の働らきとの関連、の2点を追究することにあり、これによってSTZの新らしい細胞毒性発現機構が解明されるであろう。1.ストレプトゾトシン(SZ)と接触したラット膵β細胞を低張破壊してその上清を高速液体クロマトグラフィ-で分析した。SZ処理を受けた細胞では、無処理細胞と比較して尿酸の生成量が3倍に増加していた。β細胞には尿酸をさらにアラントインに誘導するウリカ-ゼ活性は認められないことから、尿酸は最終産物と考えてよい。したがって尿酸がSZ処理β細胞で多量に蓄積された事実は、SZによるβ細胞内のATP減少によりADPの分解代謝が進み、キサンチン酸化酵素(XOD)の基質ヒポキサンチンが供給されてXODが作動したことを示唆する。XODの作動はO^ー_2ラジカルを発生し、我々の以前の研究でβ細胞のO^ー_2ラジカルを消去するSOD活性が非常に低いことが明らかにされているので、β細胞のこのラジカルによる損傷の危険性が十分に考えられる。2.SZによるβ細胞のATP濃度の著しい減少の理由は、おそらくSZがミトコンドリアを障害すると考えた。β細胞のミトコンドリアを必要量得ることは不可能なので、ミトコンドリア機能の同一性からラット肝ミトコンドリアを対象とした。SZはミトコンドリア画分に直接は何ら影響を与えなかったが、肝ホモジネ-トの後核画分をSZとインキュベ-トしてから得たミトコンドリア画分を検討したところ、state3,4の呼吸はいずれもSZの濃度依存的に抑制された。またESRスペクトル解析で、・OHラジカルの発生を認め、これは呼吸基質コハク酸の添加で著しく増強された。このようなミトコンドリアでは、ATP産生も対照の60%に低下していることも明らかとなった。以上の実験結果より、本年度の所期の研究目的を完全に達成することができた。
有用作物品種の水ストレス耐性評価法の開発と品種選抜への応用

21世紀に向かって増大する人口を支える食糧増産は最緊急の課題である。現在、地球の全陸地面積の3分の1に相当する乾燥地や塩類土壌地帯における適性品種の選抜が行われているが、目的達成には多大の時間を要する。筆者らは、植物の持つストレス耐性因子(適合溶質)の存在量を定量することにより問題土壌に適性を持った作物品種を選抜する一次スクリーニング法の開発を目指した。本研究では、キャピラリー電気泳動法によるグリシンベタインを始めとする適合溶質の簡便迅速な定量分析法を確立し、それを用いて中国の実際の塩類土壌地帯で採取された植物中の適合溶質の種類と分布および濃度を検証するとともに、適合溶質誘導による植物の耐塩性機構について考察した。さらに植物種における適合溶質誘導能の違い、あるいは同一品種間における適合溶質誘導能の違いを分析的に簡便に計測できるようになったこと、そしてそれが植物の耐塩性とよい相関を示すことを明らかにした。また、適合溶質を誘導できない植物、特にタンパク資源として重要な作物であるマメ科植物は、グリシンベタインを合成できないため塩感受性となり塩類土壌地帯での生産が難しく、有効な生産方法の確立が望まれていた。本研究ででは遺伝子組み替え法によらず、根から適合溶質を吸収させる極めて簡便な方法でマメ科植物に耐塩性を付与できる可能性を示し、実際の中国でのフィールドでも一定の成果をあげることができた。今後、この分析法をストレス耐性植物の一次スクリーニング法として実際の乾燥地や塩類土壌地帯の有用作物品種について耐性品種選抜に広く応用していくことを切望している。筆者らが開発した適合溶質分析法は、乾燥、高温・低温、塩などの水ストレス下で植物が細胞内に誘導合成する浸透圧調節物質(適合溶質)を簡便・迅速に定量する方法である。この適合溶質分析法を中国の塩類土壌地帯で採取した野生植物や栽培作物に応用した結果、グリシンベタインは広範な植物種の耐塩性因子として存在すること、またNa集積植物については細胞内Na濃度と適合溶質の誘導蓄積量に正の相関があることを見出した。また、耐乾燥性・耐塩性の強度が分かっているオオムギ数十品種の適合溶質分析を行ったところ、遺伝学的に解析された耐塩性の強度と適合溶質濃度とが良い相関を示すことが分かった。これらの知見から、筆者らは誘導された適合溶質量から逆にその植物のストレス耐性を評価できないか、という考えに至った。本研究は、適合溶質分析法を水ストレス耐性植物の一次スクリーニング法として応用することにより確実で迅速・簡便な耐性評価法を確立すること、さらにこれを実際の乾燥地や塩類土壌地帯の有用作物品種について耐性品種選抜に広く応用し、実用性を検証することにある。一方、武田は植物の各種ストレスに対する耐性遺伝子の解析を進めてきた。特にオオムギの系統保存施設では履歴の明らかなオオムギ栽培品種約8,000と野生種300余が世界中から集められ、特性評価が進められた。このマーカー情報の完備した倍加半数体系統を利用してQTL(quantitative trait loci)のファインマッピングにより、各種のストレス耐性の遺伝学的解析が進められた。すでに約6,700品種のオオムギ品種の発芽時と幼植物の耐塩性が検定された。先に述べた適合溶質分析の結果とこの遺伝子学的解析結果が良い相関を示すことが分かった。本研究ではさらに検体数を増やし、この両者の関係を徹底的に解析するとともに、同じく遺伝形質の判別されているコムギや陸稲をはじめ有用作物の耐性評価法として本法を発展させることを目指して分析を継続中である。乾燥、低温、塩などによる厳しい環境ストレス下で作物生産を行なうには耐性品種の選抜が不可欠であるが、従来の品種選抜には極めて長い年月を必要とした。筆者らは耐性品種に蓄積されるストレス耐性因子、特に水ストレスにおける浸透圧調節因子の誘導量から耐性種を判別する新規の方法を考案した。

浸透圧調節因子としてはグリシンベタインを始めとするベタイン類、プロリンなどのアミノ酸が最も多くの品種で誘導されることから、キャピラリー電気泳動法を用いた高感度で簡便迅速な同時定量分析する方法を開発した。すなわち、植物葉の水抽出液を用いて、フェナシルエステル誘導体化法および誘導体化しない直接定量法を開発した。前者は高感度でベタイン関連化合物に広く応用でき、後者は感度はやや落ちるがベタイン類と遊離アミノ酸の同時定量が可能となった。これらの方法を用いて水ストレス耐性の異なるオオムギ品種約40品種を調査したところ、遺伝学的に調べたストレス耐性と水分析法による耐性因子の濃度とが良い相関を示した。また塩類土壌の現地でのフィールド調査の結果、自生植物の多くは土壌塩濃度に対応した浸透圧調節因子を誘導していることを見出した。また、グリシンベタインの誘導パターンは大きく2つに分けられ、塩生植物や強耐塩生植物では土壌塩濃度依存的に誘導がかかること、中程度の耐塩性を示す植物では一定量存在するが誘導量に塩濃度依存性がないことがわかった。さらに、マメ科や蔬菜類に良く見られる耐塩性をもたない塩感受性の植物にあっては、グリシンベタインを生産していないことがわかった。その原因としてグリシンベタイン合成酵素系の酵素の一つが欠損しているためであることがわかった。有用作物で耐塩性がないものを塩類土壌地帯で生産するために、グリシンベタインを投与し根から吸収させる実験を行なった。その結果グリシンベタインは根からよく吸収され、葉に蓄積され、それによって耐塩性が上昇することが確認できた。投与法を様々検討し、最も効果的に植物に吸収させるための方法を開発することができた。実際の塩類土壌でのフィールド実験でも投与効果を確認できた。
コネキシン２６変異を伴う遺伝性難聴病態におけるプログラム細胞死の解析

本研究では、GJB2変異型難聴の病態解明と治療法開発を目的とし、GJB2変異難聴モデルマウスの生後発育におけるコルチ器の形成過程の変化に焦点を当てた組織学的解析を主に行った。通常の生後発達の際は、プログラム細胞死によってコルチ器の立体構造が構築されるが、GJB2の優性変異R75Wを導入したトランジェニックマウスにおいては、正常発達に起こるアポトーシスによるプログラム細胞死が遅延し、コルチ器は一時的に過形成の状態になることが示された。GJB2遺伝子変異は、日本人で最も高頻度、かつ高度難聴を呈する先天性難聴の原因遺伝子であるが、本質的な発症原因が不明である。我々はこれまで、GJB2遺伝子変異モデルマウス(Tgマウス)の生後のコルチ器発達障害により早期からコルチ器の細胞骨格異常を認めるために、高度難聴を呈することを実証した(Neuroscience, 2008)。また以上の結果から新たに、Tgマウスのコルチ器でGreater epithelial ridge(GER)の過形成が示唆された。GERでは通常、生後6日頃を境に急激なアポトーシスが生じ、蝸牛成熟後に消失する。本研究ではTgマウスのコルチ器をGERに焦点を絞って組織学的評価を行い、難聴の原因・病態を把握し治療法を検討することを目的とする。現在までに行った研究内容は以下である。1、透過型電子顕微鏡を用いたGER細胞内のアポトーシス所見の発現の有無の確認。2、H-E染色切片を用いてGER内の合計細胞数、GER内のアポトーシス細胞数、GER面積の測定。3、アポトーシス実行因子である活性型caspase3の発現の有無の、免疫染色での評価。4、コルチ器三次元構築を薄切連続切片の組織学的観察とコンピュータによる再構築作業による解析。以上の結果、現在までに得られた研究実績を以下に記す。1、Tgマウスでは生後12日においてもGER内にアポトーシス細胞を認めた。2、生後12日のTgマウスではGER面積が有意に大きく、GER細胞数とGER内アポトーシス細胞数が有意に多かった。3、生後11日のTgマウスでは活性型caspase3の発現を豊富に認めた。4、生後11日のコントロールマウスのコルチ器はほぼ成熟した形態を示したが、TgマウスのGERは未熟であった。先天性難聴は2,000人に1人と高頻度でその半数が遺伝性である。そのうちGJB2(コネキシン26)遺伝子変異は日本人で最も高頻度の原因遺伝子で、早期発見と治療方針を決定する上で本質的な発症原因の探求が重要である。ヒトの内耳では生検や侵襲的な生理学的検査は困難なため、ヒトのGJB2遺伝子変異と等価の動物モデルを我々の研究グループはgjb2遺伝子の優性阻害効果を示す変異体マウス(Tg)を開発した。Tgマウスの生直後から2週齢までのコルチ器は、8日齢ですでにコルチトンネル(TC)の消失と外有毛細胞(OHC)の変性を認めた。我々のこれまでの研究において、Tgマウスの蝸牛は、生後の発達障害により早期からコルチ器の細胞骨格異常を認めるために、高度難聴を呈することが実証された。また以上の結果から新たに、Tgマウスのコルチ器においてGreater epithelial ridge(GER)の過形成が示唆された。通常GERは未熟な内耳組織に存在し、生直後から蝸牛内有毛細胞の更に内側に認められ、成熟後の蝸牛では消失する。これまでの我々の一連の結果から、TgマウスではGER内でのアポトーシスの異常が示唆された。具体的には、TgマウスにおけるGERを透過型電子顕微鏡を用いて細胞内のアポトーシス所見の発現の有無を確認したことと、H-E染色切片を用いてGER内の合計細胞数、GER内のアポトーシス細胞数、GER面積を測定し、正常マウスとの有意差を確認することができた。今後は、アポトーシス実行因子である活性型caspase3の発現の有無を、免疫染色にて評価することや、コルチ器三次元構築を薄切連続切片の組織学的観察とコンピュータによる再構築作業で解析することを予定している。妊娠、出産、産育休、育児などが重なったため、計画通りに研究課題を進めることが困難であったため。本研究では、GJB2変異型難聴の病態解明と治療法開発を目的とし、GJB2変異難聴モデルマウスの生後発育におけるコルチ器の形成過程の変化に焦点を当てた研究を行った。これまでの我々の研究で明らかとなったGJB2変異モデルマウスにおけるコルチトンネルの消失、コルチ器立体構築の異常(Inoshita, Neuroscience 2008)、外有毛細胞の機能低下(Minekawa, Neuroscience 2009)の原因を解明するため、GJB2 R75W変異難聴モデル蝸牛の発達期蝸牛における組織学的解析を行った。

通常の生後発達の際は、プログラム細胞死によってコルチ器の立体構造が構築されるが、臨床において検出されるGJB2の優性変異R75Wを導入したトランジェニックマウスにおいては、正常発達に起こるアポトーシスによるプログラム細胞死が遅延し、コルチ器は一時的に過形成の状態になることが示された。この現象は特にコルチ器近傍のGERにおいて顕著にみられ、このことによってコルチ器の圧排が生じ、有毛細胞の機能低下とコルチトンネルの消失の原因となっていることが示唆された。これらの結果は遺伝学専門誌にて報告された。(Inoshita et al., BMC genetics 2014, 15(1):1-8)これらの結果から、GJB2変異型難聴ではGER領域のプログラム細胞死が遅延していることによりコルチ器形成が異常となり、これが聴覚受容機能の低下の一因となる新たな病態の可能性が示唆された。本研究では、GJB2変異型難聴の病態解明と治療法開発を目的とし、GJB2変異難聴モデルマウスの生後発育におけるコルチ器の形成過程の変化に焦点を当てた組織学的解析を主に行った。通常の生後発達の際は、プログラム細胞死によってコルチ器の立体構造が構築されるが、GJB2の優性変異R75Wを導入したトランジェニックマウスにおいては、正常発達に起こるアポトーシスによるプログラム細胞死が遅延し、コルチ器は一時的に過形成の状態になることが示された。計画通り、GJB2遺伝子変異モデルマウスの内耳コルチ器のGERを中心とした細胞骨格異常の評価と、生直後から成熟期までの内耳発達過程におけるアポトーシスの評価を行い結果が順調に得られている。1.アポトーシス実行因子である活性型caspase3の発現の有無を、免疫染色にて評価する。2.コルチ器三次元構築を薄切連続切片の組織学的観察とコンピュータによる再構築作業で解析する。問題点発生時には研究協力者と随時ミーティングを開いて改善策を見出す。また問題点の領域に精通した専門家の意見を仰ぐ。研究のタイミングに合うように幼若マウスが搬入されるよう、動物繁殖研究所と密に連絡をとる。耳鼻咽喉科学今後は、分子細胞レベルでの難聴治療法の検討を予定したい。具体的には、以下の点を着目する方針である。1、アポトーシス促進因子であるCaspaseをTgマウスの内耳へ注入する。注入対象Tgマウスは、生後58日あたりを考慮する。2、Caspase注入後は、聴性脳幹反応を用いて聴力の改善の有無を評価する。3、生後14日頃にマウスの内耳を摘出し組織切片を作成する。4、Caspase注入によってコルチ器の形態、GERのアポトーシス細胞数、面積に変化が表れるか評価する。研究のタイミングに合うように幼若マウスが搬入されるよう、動物繁殖研究所と密に連絡をとる妊娠、出産、産育休、育児などが重なったため、計画通りに研究課題を進めることが困難であった。それに伴い、当初予定していた支出を見送った為。研究に必要な消耗品や成果発表の為の旅費等、当初の予定と比較し、安価に抑えることができた為。研究課題の遂行の為、実験用マウスの購入や試薬等の購入やデータ解析費用等に使用する。今後の分子細胞レベルでの難聴治療法の検討に必要な備品・消耗品の購入に充てる。また、動物繁殖研究所と密に連絡をとり、研究のタイミングに合うような幼若マウスの獲得にも充当する。短期レベルで支出計画を見直しながら、研究を進めていくこととする。