hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大気・プラズマ雲の同時可視化実験による熱圏電離圏結合過程の研究

熱圏電離圏を飛翔するサウンディングロケットにより,熱圏電離圏内に人工的に中性大気雲とプラズマ雲を同時に発生させ,可視化することによって,その運動をモニターし,大気・プラズマ結合過程の本質を世界に先駆けて解明する.地球の大気・プラズマ雲だけでなく,太陽風と金星・火星・彗星の大気・プラズマ,イオトーラス,タイタン大気・プラズマ,恒星風と系外惑星大気・プラズマ等に内在する素過程の理解にも繋がり,本研究が,惑星大気・プラズマ研究に与えるインパクトは極めて高い.NASA/ワロップスのロケット発射場とJAXA/内の浦宇宙空間観測所で実施するロケット実験にリチウムガス放出機器を搭載し人工雲を生成する.地上の3観測点から人工雲の運動を観測する.人工雲の運動から,高度100km300kmの大気密度・温度・風速を求める.本研究により,リチウムガス放出機器と狭帯域フィルターを用いた高感度カメラを開発し観測研究を実施した.熱圏電離圏を飛翔するサウンディングロケットにより,熱圏電離圏内に人工的に中性大気雲とプラズマ雲を同時に発生させ,可視化することによって,その運動をモニターし,大気・プラズマ結合過程の本質を世界に先駆けて解明する.地球の大気・プラズマ雲だけでなく,太陽風と金星・火星・彗星の大気・プラズマ,イオトーラス,タイタン大気・プラズマ,恒星風と系外惑星大気・プラズマ等に内在する素過程の理解にも繋がり,本研究が,惑星大気・プラズマ研究に与えるインパクトは極めて高い.NASA/ワロップスのロケット発射場とJAXA/内の浦宇宙空間観測所で実施するロケット実験にリチウムガス放出機器を搭載し人工雲を生成する.地上の3観測点から人工雲の運動を観測する.人工雲の運動から,高度100km300kmの大気密度・温度・風速を求める.本研究により,リチウムガス放出機器と狭帯域フィルターを用いた高感度カメラを開発し観測研究を実施した.ロケット実験により熱圏電離圏内に人工的に中性大気雲を発生させ可視化することによって,その運動をモニターし,大気・プラズマ結合過程を解明する.ロケット実験に不可欠な地上観測機器を整備し,光学テスト観測を行い,機器の調整を行った.ロケット実験を確実に成功させるために,宇宙航空研究開発機構・宇宙科学研究本部・准教授阿部琢美,羽生宏人,2007年9月のロケット実験で地上観測を行った実績のある高知工科大学・工学部・准教授山本真行と綿密な打ち合わせを行った.2008年度に具体的に実施した項目を以下に示す.■地上観測地点に配置するカメラ2台の調整と光学試験■キャニスターの詳細設計・打ち合わせ■ガス雲の拡散と運動のシミュレーション■2009年1月にノルウェーのアンドーヤで実施したロケット実験に5名が参加し,地上から人工の中性大気雲観測を行った.その結果,世界で初めてオーロラ粒子振り込みによる大気加熱と大気の上昇流を観測した.この結果は,2009年の国内外の会議で報告する.ロケット実験により,熱圏電離圏内に人工的に中性大気雲とプラズマ雲を同時に発生させ,可視化することによって,その運動をモニターし,大気・プラズマ結合過程の本質を世界に先駆けて解明する.[研究実績](1)大気プラズマを可視化するためのリチウムガス放出機器(リチウムキャニスター)を設計し,日本カーリット(株)で燃焼試験を実施した.分光観測により,670nmの共鳴線が放出されていることを確認した.3台のリチウムキャニスターをロケットに搭載し薄明時での中性大気観測が可能であることを確認した.(2)明け方に,高度100km300kmに放出したリチウムガスによる共鳴散乱光を地上から観測するために.カメラとフィルターを購入し光学試験を行った.高知・内の浦・奄美大島の3観測地点の現地調査を行った.(3)2007年に実施した実験の解析から,リチウムイオンが生成されていることが判明した.大気プラズマ同時観測が確実に実施できることを確認し,論文を投稿した.(4)リチウムガスの放出による熱圏大気の応答について,高解像度の2次元モデルを構築しコンピュータシミュレーションを実施した.リチウムガス放出に伴い100秒周期の重力波が生成されることを示していた.2007年のロケット実験による熱圏大気変動を説明できる.この成果は国際会議での招待講演で報告した.(5)NASAがリチウムキャニスターに興味を示し,2011年6月に米国ワロップスでのロケット実験にリチウムキャニスターを搭載する米国との打ち合わせと,来年度の観測に向けて準備を行っている.(6)熱圏大気のスーパーローテーションを駆動しているのは,磁気赤道上空の大気プラズマである.磁気赤道付近にロケット発射場があるインドの研究者と,ロケット実験の将来構想について議論した.熱圏上部を観測するために,ナトリウム,ストロンチウム,バリウムなどの原子ガス放出についても検討した.ロケット実験により,熱圏電離圏内に人工的に中性大気雲とプラズマ雲を同時に発生させ,可視化することによって,その運動をモニターし,大気・プラズマ結合過程の本質を世界に先駆けて解明する.[研究実績](1)大気プラズマを可視化するためのリチウムガス放出機器を設計し,日本カーリット(株)で燃焼試験を実施した.(2)2007年に実施した実験の解析から,リチウムイオンが生成されていることが判明した。大気プラズマ同時観測が確実に実施できることを確認し論文を投稿・印刷された.(3)リチウムガスの放出による熱圏大気の応答について,高解像度の2次元モデルを構築しコンピュータシミュレーションを実施した.リチウムガス放出に伴い100秒周期の重力波が生成されることを示した.

2007年のロケット実験による熱圏大気変動を説明できる.この成果は国際会議での招待講演で報告した.また,ロケット実験と衛星データを基にした熱圏・電離圏・プラズマ圏モデルを構築した.大気プラズマ分布と変動をホームページで公開している(http://www.ep.sci.hokudai.ac.jp/shw/space.html).(4)2011年6月にNASAワロップスでのロケット実験にリチウムキャニスターを搭載する.NASAとの打ち合わせと観測に向けて準備を行った.2011年8月にJAXA内の浦で実施するロケット実験計画と打ち合わせを行った.(5)熱圏大気のスーパーローテーションを駆動しているのは,磁気赤道上空の大気プラズマである.磁気赤道付近でのロケット実験と大気プラズマ観測衛星について提案を行い国内外の学会で紹介した.
遺伝子改変膵癌モデルマウスを使用した肝微小転移巣形成促進性ニッチ因子の解明

本研究の目的は膵癌肝転移形成の重要な局面である微小転移に着目し、肝転移巣形成のメカニズムを癌間質相互作用の観点から明らかにすることである。これまでに、膵癌自然発生マウスモデル(KPCマウス)および脾注肝転移マウスモデルを用いた研究により、肝転移形成時には癌細胞の周囲に癌関連繊維芽細胞(CAF)が集簇してきており、CAFが転移形成促進的な微小環境を形成していることが示唆された。今回さらに、肝転移マウスモデルの詳細な観察から、CAFの集簇に先立って好中球が肝臓に到達した癌細胞の周囲に集簇していることに着目し、ごく初期段階の微小肝転移巣について詳細な検討を行った。好中球には、近年発見された核内のクロマチンを放出して微生物などを捕捉するNeutrophil extracellular traps (NETs)と呼ばれる機構があり、敗血症や癌を含む様々な分野で注目されている。この機構が膵癌細胞の肝転移形成においても促進的な役割を果たしている可能性があることを見出した。また、いくつかの癌種でCD110の発現が肝転移形成において促進的に働くという報告があることから、免疫組織学的に膵癌の肝転移モデルにおいてCD110の発現を解析した。その結果、癌細胞においてCD110の発現が亢進しているものでは有意に肝転移が増加し、さらにCD110を欠失させると肝転移が有意に減少したことから、膵癌においてもCD110の発現が肝転移形成に大きく関わっている可能性が示された。これらの結果から、膵癌の微小肝転移形成に促進的に働く因子として、CAFに加えて宿主側では好中球が、癌側ではCD110の発現が、それぞれ関与していることが示唆された。ルシフェリン投与により膵十二指腸由来の細胞が発光する膵癌自然発癌マウスであるKPCLマウスを作成した。KPCLマウスではルシフェリン投与後に摘出した肝臓の発光を観察することで微小転移巣の検出が可能であった。また、より初期の転移巣を安定的に観察するためにマウス膵癌細胞をマウスの脾臓に注入することで人為的に肝転移を形成させる脾注肝転移モデルを作成した。このモデルでは癌細胞に予めGFPを導入することにより、摘出した肝臓を蛍光顕微鏡で観察することにより癌細胞を観察することができ、さらにGFPの免疫組織化学染色を行うことで単細胞レベルの癌細胞を含む微小転移巣を検出することができた。脾注肝転移モデルで微小転移巣を構成する細胞成分を経時的に観察すると、血球細胞は癌細胞投与後1日目から癌細胞周囲に集簇していたものの、膵癌原発巣および肝転移巣に特徴的な癌関連線維芽細胞は2日目以降にしか観察されなかった。また、4日目以降に観察されたGFP陽性の膵癌細胞は癌関連線維芽細胞が集簇した領域にしかみられなかった。マウス由来の膵癌細胞の中に、肝転移は形成するものの肺転移は形成しにくい細胞株があり、微小肝転移巣、微小肺転移巣をそれぞれ免疫組織化学染色で観察すると肝転移では癌関連線維芽細胞が著明に誘導されていたが、肺転移巣ではわずかにみられるのみであった。このことから、癌関連線維芽細胞が転移形成促進的な微小環境を形成している可能性が示唆された。自然発癌マウスモデルおよび脾注肝転移モデルにおいて微小転移の観察に成功し、その微小転移巣を構成する細胞成分について解析を行った。その中で肝転移形成においても原発巣と同様に癌関連線維芽細胞が腫瘍促進的に作用している可能性が示唆された。

これらの結果から、膵癌の微小肝転移形成に促進的に働く因子として、CAFに加えて宿主側では好中球が、癌側ではCD110の発現が、それぞれ関与していることが示唆された。肝転移形成において癌関連線維芽細胞が促進的に作用する可能性が示唆された。今後は転移巣形成における癌細胞と癌関連線維芽細胞の相互作用のメカニズムに関して解析を行う。また、微小転移の観察で、転移形成初期から血球細胞の集簇がみられることから、血球細胞が転移巣形成に関与している可能性が高く、血球が転移形成に与える影響についても解析を行う。研究計画はおおむね順調に進展しており、資金を有効に使用できたため。次年度は研究用試薬、器材、抗体などの消耗品、遺伝子改変マウスの作成のために使用する予定である。
高等植物におけるペルオキシソーム機能分化の可逆性

植物のペルオキシソーム機能分化を解明する目的で、グリオキシソーム及び緑葉ペルオキシソームを単離し、そのプロテオーム解析とペルオキシソーム局在タンパク質遺伝子のトランスクリプトーム解析から、植物のペルオキシソーム機能分化の様式が明らかとなった。ペルオキシソーム形成が異常になったシロイヌナズナの変異体(apm変異株)を解析することにより、ペルオキシソーム形成に関わる因子を同定し、ペルオキシソーム形成因子から可逆的オルガネラ分化転換に働く分子メカニズムの解明を目指した。apm1変異体のペルオキシソームは、糸のような細長い構造をとっており、細胞内の数も減少する。このことからapm1変異体は、ペルオキシソームの分裂が抑制された変異体であると考えられた。この変異体において、ミトコンドリアは巨大化しており、このapm1変異がペルオキシソームの分裂のみならず、ミトコンドリアの分裂も抑制していることが明らかとなった。apm1変異は劣性であり、その原因遺伝子を同定したところ、APM1遺伝子はダイナミンファミリーのタンパク質の1つ、DRP3Aをコードしていた。この結果からapm1変異体の原因遺伝子がDRP3Aであること、同一のDRP3A分子がペルオキシソームとミトコンドリアの両オルガネラの分裂に関与していることが初めて明らかにされた。apm2およびapm4変異体はともにGFPの蛍光がペルオキシソームのみならずサイトゾルでも観察される。このことからapm2およびapm4の原因変異体は、PTS1タンパク質の輸送経路に異常をきたしている。マッピングを行ったところAPM2とAPM4遺伝子は、ペルオキシソーム形成因子の一つであるPEROXIN13(PEX13)とPEX12をコードしていることが明らかとなった。APM2およびAPM4とGFPとの融合遺伝子を一過的に発現させたところ、共にペルオキシソーム膜上に局在した。これらの結果からAPM2/PEX13とAPM4/PEX12はペルオキシソーム膜上でPTS1およびPTS2両輸送経路に関わる因子であることが明らかとなり、可逆的ペルオキシソーム分化を支えるタンパク質輸送機構の分子メカニズムの1つが明らかにされた。高等植物のペルオキシソームの機能分化を解明する目的で、プロテオーム及びトランスクリプトームの網羅的解析を行った。シロイヌナズナからグリオキシソーム及び緑葉ペルオキシソームを単離し、その局在タンパク質を2次元電気泳動とそれに続くTOF-MAS解析により、グリオキシソームタンパク質は17、緑葉ペルオキシソームタンパク質27を同定した。両ペルオキシソームで共通したタンパク質は2つで、グリオキシソームから緑葉ペルオキシソームへの転換において、そのマトリックスタンパク質は大きく置き換わっていることが判明した。シロイヌナズナのペルオキシソーム局在タンパク質遺伝子のトランスクリプトーム解析から、グリオキシソーム、緑葉ペルオキシソームに局在する機能未知の遺伝子の存在が明らかになるとともに、根や子葉では遺伝子発現パターンが大きく異なることから、それらの組織のペルオキシソームは異なる機能をもっていることが考えられた。ペルオキシソームの機能転換に伴うトランスクリプトーム解析は現在進行中である。

ペルオキシソーム形成が異常になったシロイヌナズナの変異体を解析することにより、ペルオキシソーム形成に関わる因子を同定し、ペルオキシソーム形成因子から可逆的オルガネラ分化転換に働く分子メカニズムの解明を目指した。EMSで変異処理されたGFP-PTS1の種子由来のM2植物体、約37000個体を1個体ずつ蛍光顕微鏡下で観察した結果、親株とは異なるGFPの蛍光パターンを示す変異体が約240ライン取得できた。さらに、二次スクリーニングを行い最終的に82ラインのapm変異体を得た。今年度はこのうち、ペルオキシソームの形が長くなったapm1変異体について解析を進めた。apm1変異体のペルオキシソームは、親株に比べ大きいペルオキシソームから糸のような細長いものが出ているという構造をとっており、細胞内の数も減少する。このことからapm1変異体は、ペルオキシソームの分裂が抑制された変異体であると考えられた。この変異体における他のオルガネラの形態は、葉緑体、核、ゴルジ装置、液胞には違いはないものの、ミトコンドリアは根では長く、葉では巨大化しており、このapm1変異がペルオキシソームの分裂のみならず、ミトコンドリアの分裂も抑制していることが明らかとなった。apm1植物体は矮性を示すが、これはapm1変異によるペルオキシソームとミトコンドリアの形態変化が機能にも影響を与え、その結果、植物個体に影響が出たと考えられる。apm1変異は劣性であり、その原因遺伝子を同定したところ、APM1遺伝子はダイナミンファミリーのタンパク質の1つ、DRP3Aをコードしていた。apm1変異体には24個のalleleが存在するので、それらのシークエンスを決定したところ、エキソンとイントロンの境界配列やアミノ酸置換あるいはストップコドンを引き起こすような一塩基置換が検出された。apm1変異体にDRP3A cDNAを導入すると、apm1変異体で観察された長いペルオキシソームは観察されず、野生型と同じ形態のペルオキシソームとミトコンドリアのみが観察されたことから、apm1変異体の原因遺伝子がDRP3Aであること明らかとなった。以上の結果は、同一のDRP3Aがペルオキシソームとミトコンドリアの両オルガネラの分裂に関与していることを初めて示したものであり、高等植物の可逆的オルガネラ分化を支える分子メカニズムの一つを明らかにしたものである。今年度はペルオキシソーム形成変異株apm2と4の変異体について解析を進めた。apm2およびapm4変異体はともにGFPの蛍光がペルオキシソームのみならずサイトゾルでも観察されるが、特にapm4変異体でサイトゾルでのGFPの蛍光が顕著に観察される。このことからapm2およびapm4変異体は、PTS1タンパク質の輸送経路に異常をきたしており、その阻害効果はapm2よりもapm4変異体の方が顕著だった。
逆流性食道炎に対する外科治療と酸分泌抑制薬の食道・胃粘膜への影響に関する研究

[目的]逆流性食道炎症例を対象とし,プロトンポンプ阻害薬と噴門形成術の胃内外分泌細胞動態に与える影響について検討した。[対象と方法]逆流性食道炎にて腹腔鏡下噴門形成術20例(外科治療群)とプロトンポンプ阻害薬維持療法11例(薬物治療群)の治療前・後の自覚症状,内視鏡検査などの検査所見,血清ガストリン値,胃粘膜ガストリン細胞数,ヒスタミン含有細胞数ならびに壁細胞の電子顕微鏡による微細形態について検討した。[成績]1)臨床症状について:腹腔鏡下Nissen噴門形成術15例,Toupet法5例の検討では,術前に存在した胸焼け,逆流感などの症状は消失したが,2例(10%)に嚥下困難が持続した。薬物治療例,11例中2例は,逆流症状,食道炎の残存が見られたが,維持療法が継続された。2)国際食道疾患会議AFP分類による評価:腹腔鏡手術例20例中,食道裂孔ヘルニア(A)は18例(90%)に認められたが,術後全例消失した。食道炎(P)は,外科治療群では20例(100%),維持療法群9例(81.8%)で消失した。3)胃内分泌・壁細胞の変化:血清ガストリン値は薬物治療群で有意に増加した。胃粘膜中のガストリン細胞数,ECL細胞数は増加傾向にあったが,有意の変化ではなかった。プロトンポンプ阻害薬内服中の胃粘膜の壁細胞の透過型電子顕微鏡による検討では,空胞化変成,管状小胞の減少,細胞基底膜の増加が一部の症例に見られた。[結論]腹腔鏡下噴門形成術では胃内分泌の変化はなかったが,プロトンポンプ阻害薬の維持療法では血清ガストリン値の増加が見られた。内分泌細胞は,今回の検討期間では有意の変化を示していなかったが,増加傾向が見られ,より長期での検討が必要である。平成12年度の逆流性食道炎症例は手術例(噴門形成術)8例,非手術例(PPI,H2RA投与)10例が対象となった.(目標症例手術例30例,非手術例30例)手術症例腹腔鏡下全周性噴門形成術(Nissen法)4例,腹腔鏡下非全周性噴門形成術4例.全症例とも術後合併症は認められなかった.各症例に対し,以下の検討を行った.1)加療前後の臨床症状の検討術前での胸焼け,胸痛,逆流感,術後の嚥下困難などを評価の対象とした.多くの症例で術前にみられた逆流に伴う症状の軽快が認められたが,一部術後に嚥下困難を訴える症例が認められた.2)上部内視鏡検査AFP分類(特にA:食道裂孔ヘルニアの程度P:食道炎の重症度),Los Angeles分類(食道炎の重症度)による評価を行った.3)24時間phモニタリングによる評価Synetics Digitrapper Mark IIIを用い2チャンネル型のカテーテルを経鼻的に食道,胃内に留置し24時間のphの推移を記録した.4)ヘリコバクター・ピロリ菌抗体価測定患者血清を採取し外注検査とした.内視鏡生検組織によるガストリン抗体,ヒスタミン抗体を用いた免疫染色は来年度以降に予定している.[目的]逆流性食道炎症例を対象とし,プロトンポンプ阻害薬と噴門形成術の胃内外分泌細胞動態に与える影響について検討した。近年増加が懸念される逆流性食道炎に対する治療としては酸分泌抑制薬が用いられている。

特にプロトンポンプ阻害薬の登場により,高い治癒率が得られているが,薬剤中止後の再発率は高い。そのため,維持療法が用いられているが,長期にわたる酸分泌抑制の消化管ホルモンへの影響が危惧される。本疾患からの離脱を図るためにはNissen噴門形成術を代表とする逆流防止手術が用いられるが,腹腔鏡手術の導入により,低侵襲性治療として普及しつつある。本研究では,酸分泌抑制薬(主にプロトンポンプ阻害薬)による維持療法と腹腔鏡下噴門形成術の治療効果ならびに消化管ホルモンへの影響を検討中である。1)臨床症状について腹腔鏡下Nissen噴門形成術15例,Toupet法5例の検討では,術前に存在した胸焼け,逆流感などの症状は消失したが,2例(10%)に嚥下困難が持続した。薬物治療例,7例中2例は,逆流症状,食道炎の残存が見られ,手術適応となったが,残り5例は維持療法を継続された。2)国際食道疾患会議AFP分類による評価腹腔鏡手術例20例中,食道裂孔ヘルニア(A)は18例(90%)に認められたが,術後全例消失した。食道炎(P)は,外科治療群(20例),維持療法群(5例)で治療後に消失した。3)ヘリコバクター・ピロリ抗体価外科治療群,維持療法群ともに約40%がヘリコバクター・ピロリ陽性であった。4)消化管ホルモン,胃内分泌細胞への影響維持療法群において,血清ガストリン値は平均して2倍の増加が見られたが,外科治療群では,術前後において差が見られなかった。胃粘膜中のガストリン細胞数,ECL細胞数は検討中である。プロトンポンプ阻害薬内服中の胃粘膜の壁細胞の透過型電子顕微鏡による検討では,管状小胞の減少が強く,細胞基底膜が発達していた。逆流性食道炎症例を主な対象として、酸分泌抑制薬であるプロトンポンプ阻害薬と噴門形成術後の胃内外分泌細胞動態の検討により、特に長期酸分泌抑制治療の問題点について検討した。対象と方法逆流性食道炎にて腹腔鏡下噴門形成術20例(外科治療群)とプロトンポンプ阻害薬維持療法11例(薬物治療群)の治療前・後の自覚症状、内視鏡検査などの検査所見、血清ガストリン値、胃粘膜ガストリン細胞数、ヒスタミン含有細胞数ならびに壁細胞の電子顕微鏡による微細形態について検討した。1.臨床症状について腹腔鏡下Nissen噴門形成術15例、Toupet法5例の検討では、術前に存在した胸焼け、逆流感などの症状は消失したが、2例(10%)に嚥下困難が持続した。薬物治療例、11例中2例は、逆流症状、食道炎の残存が見られたが、維持療法が継続された。2.国際食道疾患会議AFP分類による評価腹腔鏡手術例20例中、食道裂孔ヘルニア(A)は18例(90%)に認められたが、術後全例消失した。食道炎(P)は、外科治療群では20例(100%)、維持療法群9例(81.8%)で消失した。3.血清ガストリン値は薬物治療群で有意に増加した。胃粘膜中のガストリン細胞数、ECL細胞数も。プロトンポンプ阻害薬内服中の胃粘膜の壁細胞の透過型電子顕微鏡による検討では、管状小胞の減少が強く、細胞基底膜が発達していた。
機能性プラスチック導入による高温超伝導コイル耐クエンチ性向上と巻線部高電流密度化

本研究では,従来のコイル構成材であるガラス繊維強化プラスチック(GFRP)に比べ熱伝導率が高く,また低温で負の熱膨張係数を持つ繊維強化プラスチックなどの機能性プラスチックを高温超伝導コイルの巻線構造に導入することによる熱的安定化の向上を研究した。まず機能性プラスチックの熱伝導率を極低温域で評価し,熱伝導率はGFRPの約5倍であることを実験的に示した。これらを用いて,高温超伝導コイルの巻線モデルの熱解析を行った結果,GFRPを用いる場合と比べ,この機能性プラスチックを用いることにより,ローカルヒータによる温度上昇は半分程度に低減できることを明らかにした。併せて,素線絶縁のない複数線で構成される導体を用いた高温超伝導パンケーキコイルの局所的臨界電流値低下に対する安定性の評価を数値解析により行った。その結果,励磁時ならびに消磁時の双方において,偏流現象は確認できるものの,熱暴走は生じないことを明らかにした。また,劣化のある部分のトータルIcが線材のIcとなり,複数並列導体とすることで,製造時の局所的劣化の影響を極力抑えて運用できることを明らかにした。この観点からは並列導体数が多い方が有利であるが,最内層と最外層のインダクタンス差が大きくなるため,偏流は大きくなるが,6本並列導体でも同様の効果が得られることを明らかにした。高温超伝導コイルを用いる機器の実用化においては,コイル巻線部の高電流密度化が重要課題である。本研究では熱伝導率が従来のコイル構成材であるGFRPに比べ1桁大きく,また低温で負の熱膨張係数を持つ機能性プラスチックを巻線構造に導入することによりコイルの抜熱特性を高め,またコイル線材に抵抗領域が現れたらその拡大を速めジュール発熱領域の集中を抑え,さらにクエンチ保護回路方式を工夫することにより,コイル線材の大電流容量化を目指している。今年度は,まず当該機能性プラスチックの熱伝導率と膨張率を超伝導コイルの運転温度である極低温にて実測し,高い熱伝導率と負膨張特性(温度低下につれて膨張する特性)のデータを蓄積した。また,コイル構造の一部を模擬した簡略的な試験装置を作成し,直線上の短尺高温超伝導線とプラスチックを接触させ,超伝導線からプラスチックへの高い伝熱特性を得た。さらに,コイル構造を模擬した別の試験装置として,コイル巻線部の断面構造の簡略化として高温超伝導線を数十本スタックさせて中央部にヒータを埋め込んだ物を作成した。そしてヒータ加熱した際の温度分布を実測し,コンピュータシミュレーションと比較することにより,熱伝導率や接触熱抵抗を考慮した試験方法の確立を図った。研究のスタート時点では,極低温で精度良く熱伝導率を測れことに苦戦したが,温度測定位置や試料長さを工夫することにより測定が可能となった。その後は,熱伝導率や膨張特性について比較的順調にデータ収集を進めることができた。また,超伝導線を数十本スタックさせた装置を用いた温度データと,コンピュータシミュレーションの結果も良く一致している。このことから,超伝導線からの伝熱における接触熱抵抗を定量的に把握することが可能となった。以上のことから,おおむね順調に進展していると言える。本研究では熱伝導率が従来のコイル構成材であるガラス繊維強化プラスチック(GFRP)に比べ1桁以上高く,また低温で負の熱膨張係数を持つプラスチックなどの機能性プラスチックを高温超伝導コイルの巻線構造に導入した。熱的安定化の向上に関しては,構造材が膨張してコイル巻線との接触が良好になり構造材への伝熱が増加するため,安定性向策として有効であることを評価した。まず極低温領域にて熱伝導率を実測すると数W/mKであり,これはGFRPの熱伝導率よりも20倍以上高い。次に機能性プラスチックを室温から液体窒素温度まで冷却させた際の熱膨張係数を実測すると,4,000με近く膨張する結果が得られた。同条件でGFRPの熱膨張係数も測定したが2,000με近い収縮であった。そして,コイル巻線構造を模擬した試験装置により伝熱特性を評価し,これをモデル化して3D有限要素法を用いて伝熱を数値的にシミュレーションした結果,構造材である機能性プラスチックとコイル巻線との接触面圧が増加するため,両者の接触熱抵抗が約3540%低減することが示された。これらの結果より,この機能性プラスチックの使用はクエンチ保護策として有効であると考えられる。クエンチ保護に関しては,Bi2223超伝導線を用いたエポキシ含浸コイルを作成し,コイル巻線部のホットスポット温度とクエンチ保護の関係を実験を中心に検討した。その結果,実験条件によって差異があるものの約500Kまでホットスポット温度が上昇するとコイルに劣化が生じた。その理由として,巻線部における局所的な温度上昇により超伝導線が伸びようとして,周囲に拘束されているため局所的な曲げが発生する。それにより機械的なダメージを受けてコイル性能が低下すると考えられる。機能性プラスチックの負膨張係数および熱伝導率を極低温において系統的に評価でき,さらにコイル巻線の一部を用いた試験装置により,実際に高温超伝導線との接触における伝熱特性を定量的に評価できているため。またコイル保護の実験により,500K付近でのコイル焼損試験を行うことにより,温度上昇の上限を見つけ出すことができたため。

本研究では,従来のコイル構成材であるガラス繊維強化プラスチック(GFRP)に比べ熱伝導率が高く,また低温で負の熱膨張係数を持つ繊維強化プラスチックなどの機能性プラスチックを高温超伝導コイルの巻線構造に導入することによる熱的安定化の向上を研究した。まず機能性プラスチックの熱伝導率を極低温域で評価し,熱伝導率はGFRPの約5倍であることを実験的に示した。これらを用いて,高温超伝導コイルの巻線モデルの熱解析を行った結果,GFRPを用いる場合と比べ,この機能性プラスチックを用いることにより,ローカルヒータによる温度上昇は半分程度に低減できることを明らかにした。併せて,素線絶縁のない複数線で構成される導体を用いた高温超伝導パンケーキコイルの局所的臨界電流値低下に対する安定性の評価を数値解析により行った。その結果,励磁時ならびに消磁時の双方において,偏流現象は確認できるものの,熱暴走は生じないことを明らかにした。また,劣化のある部分のトータルIcが線材のIcとなり,複数並列導体とすることで,製造時の局所的劣化の影響を極力抑えて運用できることを明らかにした。この観点からは並列導体数が多い方が有利であるが,最内層と最外層のインダクタンス差が大きくなるため,偏流は大きくなるが,6本並列導体でも同様の効果が得られることを明らかにした。昨年度までの研究結果を基に,機能性プラスチックを有する高温超伝導コイルを作成して,熱的安定性の評価に取り組む。また,コイル構造を模擬したモデルにより伝熱シミュレーションも併せて行い,実験と解析の両面から研究を進める。また,局所的に常伝導部が発生した場合の超伝導コイル保護についても,保護方式の工夫により安定性の強化を図ってゆく。コイル導体の大電流容量化および巻線部高電流密度化に向けて,引き続きコイルの安定性向上の検討を行う。機能性プラスチックとコイル巻線部との接触面圧を変えながら安定性評価試験を行い,機能性プラスチックの有用性と適用限界などを実験的に明らかにする。研究室にて所有する既存の計測機器及び高温超伝導線の一部を用いることができたため,その分の予算執行が少なくなった。作業が効率的に済んだため,学生バイトの雇用が計画より少なかったことが一つの理由である。また,計画していた学会参加を見合わせたため,旅費の執行が計画より少なかったことも理由である。次年度は,得られた研究成果を積極的に公表する予定であり,学会参加等を行う。試験装置の一つである冷凍機を改造する必要が生じている。本研究がスタートした時点で計画していた本年度分の予算と合わせた予算額の中で,本年度に冷凍機の改造を行う計画である。
植物のストレス防御反応を利用した高栄養価野菜の周年栽培技術に関する研究

本年度は、青色光のみを刺激として与え、そのレスポンスを定量化する実験を実施した。供試植物グリーンウェーブ(Lactuca sativa L. cv. Greenwave)(タキイ種苗)を使用した.発芽処理後,グロースチャンバー内の育苗棚を使用し光強度100 umol m-2 s-1の白色LEDパネルの下,養液を灌水させたトレー内で7日間育苗した(育苗1).さらに同じ育苗棚で育苗用栽培トレーに移植し,光強度が180-200 umolm-2 s-1の下で14日間栽培(育苗2)した.その後,個体同士の間隔が広い栽培トレーに移植を行い,以前の光源から変更したラインLEDを1実験区あたり12本使用し、収穫日前の数日間に青色光のみ照射に切り替え,光強度は180 umol m-2 s-1のもとで栽培し、収穫直前に青色光を刺激として与えたときの効果について検討を行った。青色光照射による個体への影響について目視では違いはあまり観察できなかった.また、生体重と地上部生体重、乾物率,茎長,葉枚数について有意差が認められなかった。アスコルビン酸含量とカロテノイド含量については、アスコルビン酸含量は,青色光の照射期間が増加するに伴い,有意に増加した.その一方でカロテノイド含量は有意な増減がなく,増加傾向も観察されなかった.このように収穫直前に青色光のみを照射することで、アスコルビン酸含量が増加することが明らかとなった。現段階では、成分としてアスコルビン酸とカロテノイドのみしか測定していないが、アスコルビン酸が増加したことから、関連する抗酸化物質の生合成を青色が促進する可能性が示唆された。2018年度に光刺激と温度刺激を組み合わせて、ストレスとして与えたが、現場で温度刺激を与えることは設備的・コスト的な負担が大きく、今年度は光刺激のみでの可能性について追求し、ある程度の効果が得られることが明らかとなった。本研究は、植物に刺激やストレスを付加することによって、高付加価値な植物を生産することを目的としており、青色光を収穫直前に少しだけ照射することで、抗酸化物質の生合成が促進されることが判明したことは、意義深いことである。光刺激だけでアスコルビン酸の生合成が促進されることが明らかとなったので、アスコルビン酸以外の抗酸化物質についても、その定量化について検討したいと考える。営業運転している生産施設で、養液温度を低下させることは現実的ではなく、光刺激を与えるだけで良いとなれば実現性が大きく進展する。本研究では水耕栽培において養液温度を低温にすることにより植物の根圏にストレスを与える方法を採用し,植物工場の主要な生産品目であるリーフレタスを対象として,養液温度の制御により植物体に与える影響を調査し,作物の収量や栄養成分の増加を考慮した最適な栽培方法の指針となるものの提案を目的としている。2017年度は,グリーンウェーブ(Lactuca sativa L. cv. Greenwave)を対象として,赤・緑・青色光の比率が変更できるラインLEDを用いて,180μmol m-2 s-1の光強度のもとで,青色光と根圏低温処理を収穫前の15日に処理する実験を実施した。成分測定は,硝酸イオン,カリウムイオン,カルシウムイオン,糖度,アスコルビン酸,カロテノイドを測定した。低温ストレスをリーフレタスに与えると生体重が減少し,アスコルビン酸含量が増加した.生体重は減少したものの,最小でも65 g程度であり,実際に付加価値のついたものとして流通しているリーフレタスと比較しても十分な生体重が確保できているといえる.また,青色光照射を併用することでさらにアスコルビン酸の含量が増加した.低温処理のみでは有意差の認められなかった区画でも有意な増加が観察され,青色光照射を利用することにより養液温度を下げるための電気エネルギーを削減できる.今後,より最適な組み合わせを検討することで,電力コストを削減しつつ高付加価値化を図った作物の生産が可能になることを示唆する結果が得られれ他。植物が抗酸化物質の生合成を促進するメカニズムは,まだ完全には解明されていないが,Orsiniら(2016)は,植物が生物的および非生物的なストレスを受けると活性酸素が発生し,これを消去するために分子的や生理学的メカニズムを含む一連の対抗メカニズム(抗酸化物質の生合成)を活性化させることを指摘している(図1)。この対抗メカニズムとしては,アスコルビン酸(ビタミンC),(ポリ)フェノール類,フラボノイド類およびトコフェロール(ビタミンE)などの抗酸化物質や,特異的な二次代謝産物(グルコシノレートなど)の関与した代謝経路を進化させることが明らかとなっている。研究初年度の2017年度は,低温ストレスと青色光刺激による実験を実施し,リーフレタス2種にるいては,これらの処理が効果的であることを示唆する結果を得ている。供試植物グリーンウェーブ(Lactuca sativa L. cv. Greenwave)(タキイ種苗)を使用した.発芽処理後,グロースチャンバー内の育苗棚を使用し光強度100 umol m-2 s-1の白色LEDパネルの下,養液を灌水させたトレー内で7日間育苗した(育苗1).さらに同じ育苗棚で育苗用栽培トレーに移植し,光強度が180-200 umolm-2 s-1の下で14日間栽培(育苗2)した.

その後,個体同士の間隔が広い栽培トレーに移植を行い,以前の光源から変更したラインLEDを1実験区あたり12本使用し、収穫日前の数日間に青色光のみ照射に切り替え,光強度は180 umol m-2 s-1のもとで栽培し、収穫直前に青色光を刺激として与えたときの効果について検討を行った。青色光照射による個体への影響について目視では違いはあまり観察できなかった.また、生体重と地上部生体重、乾物率,茎長,葉枚数について有意差が認められなかった。アスコルビン酸含量とカロテノイド含量については、アスコルビン酸含量は,青色光の照射期間が増加するに伴い,有意に増加した.その一方でカロテノイド含量は有意な増減がなく,増加傾向も観察されなかった.このように収穫直前に青色光のみを照射することで、アスコルビン酸含量が増加することが明らかとなった。現段階では、成分としてアスコルビン酸とカロテノイドのみしか測定していないが、アスコルビン酸が増加したことから、関連する抗酸化物質の生合成を青色が促進する可能性が示唆された。2018年度に光刺激と温度刺激を組み合わせて、ストレスとして与えたが、現場で温度刺激を与えることは設備的・コスト的な負担が大きく、今年度は光刺激のみでの可能性について追求し、ある程度の効果が得られることが明らかとなった。本研究は、植物に刺激やストレスを付加することによって、高付加価値な植物を生産することを目的としており、青色光を収穫直前に少しだけ照射することで、抗酸化物質の生合成が促進されることが判明したことは、意義深いことである。植物の対する刺激にはこれらの刺激意外に乾燥,水分欠乏,塩,低栄養,振動・接触による機械的刺激など多々ある。これらの刺激に対する反応を理論的に説明することはモデル植物では可能かもしれないが,実際に野菜として流通している多様な品目について,そのレスポンスの差を理論的に説明することは現段階では難しい。したがって,ある刺激が効果的な品種とそうでない品種が現れる可能性は非常に高いが,これら品種依存性などについては実験的に確認していく必要がある。2018年度以降は,これらの点について検討していく予定である。光刺激だけでアスコルビン酸の生合成が促進されることが明らかとなったので、アスコルビン酸以外の抗酸化物質についても、その定量化について検討したいと考える。営業運転している生産施設で、養液温度を低下させることは現実的ではなく、光刺激を与えるだけで良いとなれば実現性が大きく進展する。2017年度は硝酸イオン,カリウムイオン,カルシウムイオン,糖度,アスコルビン酸の分析を行う予定であったが,文献調査により,カロテノイドがストレス刺激の効果が現れやすいことが判明し,急遽カロテノイドを分析項目として追加した。これにより,分析キットして比較的高価であるアスコルビン酸の分析回数が減ったため,約万円の残額が生じた。これについては2018年度にアスコルビン酸の分析を実施して使用する予定である。次年度使用額として、72744円が生じたが、これについては今年度直接経費の5%より少額であり、研究が停滞したために生じたものではない。この次年度分については、次年度の実験に必要な消耗品を購入する予定である。
農工経済成長連関の農業成長と農村発展に及ぼす諸影響に関する研究

農工経済成長連関と農村・農業発展問題との関わりにかんする現地学術調査をタイ・インドネシアおよび中国・ヴェトナムで各1ヶ月間平成8年度と平成9年度にそれぞれ実施し、農村や農家の聴取調査、関連政府機関、研究者、民間諸機関の調査を実施し、関係資料・情報を収集した。また両年に日本および中国、ベトナム、タイ、インドネシア各国内で、現地調査での収集資料・情報の分析や文献的・統計的研究に基づき、各研究分担者が全体研究課題との関連での担当テーマの研究を行った。平成10年度はこの国際学術研究の最終年度に当たり、中国に対する補助調査を加えこの実証的研究の総括を行った。この国際学術研究により、現地調査対象諸国において、上述した農村発展問題が農工経済成長連関の下、土地、労働力、資本、経常財など生産要素市場、生産物市場、技術、政策・制度、自然資源賦存量、環境破壊などの要因といかに関係しているかが、実体として資本主義的体制諸国と旧計画経済体制諸国とを比較する形で明らかになった。前者諸国では後者諸国と比べ生産諸資源がより自由に動き、農村と都市、農業と工業との間の格差が発生しにくいことが明らかになった。しかしこの移動が自由すぎて過度の変化が発生することは、最近のアジア諸国の金融危機にも見られる。旧計画経済諸国では生産諸資源の移動がより管理されている。故に地域格差はより大きくなる。結局これら資源移動の自由と管理の最適水準をそれぞれの体制で同定することが大切である。3年間の最終研究成果報告は英文でとして出版されている。アジアの発展途上諸国で近年の工業部門の急速な成長と都市の膨張が、農業部門の成長と農村発展に強い影響を与え、また逆の影響も重要である。本研究は、アジア諸国を対象に、主として現地調査、従として文献的・統計的・計量経済学的方法により、第1に農業成長と農村発展の実体と特徴を農工・農都経済連関との関連で明らかにし、第2にそれらのアジア諸国内で引き起こす諸問題及びアジア全体や世界に対する影響を明らかにし、第3にこれら諸問題や悪影響を緩和する方策を経済性学的・政策学的に究明することを目的とする。平成8年度は、タイとインドネシアを対象にした現地調査を実施し、また日本において事前研究および、現地調査で得られたデータの分析を行った。アジア諸国における最近の急速な工業成長と都市の膨張は、これら諸国の農業成長と農村発展を、農産物市場、生産要素市場、情報・技術、政策・制度・組織などの側面での農工間連間を通じて規定し、アジア諸国の農業部門・農村でいろいろな困難な問題を引き起こし、さらに長期的には世界食料需給や地球環境にも悪影響を及ぼす可能性が高い。タイとインドネシアでの特定地域の大都市に集中した工業成長は、急速な農工間労働移動の増加と農業労働力不足や優良農地の非農業用途への転用や耕作放棄のための食料生産の停滞と不足、及び農工間・地域間所得分配の偏りの悪化や自然資源・環境条件の悪化、農工間成長連関の下での農業生産・流通・貿易構造と農業に関わる組織・情報構造の変化に関わる諸問題、伝統的農村経済・社会構造の急速な変質など発生し、さらに経済成長と工業化が早すぎるためこれら諸国内のみならず国外へも環境問題や食糧不足の問題が波及すること、そしてそれら問題の数量的把握ができた。現在これら問題を解決するための最適農村・農業発展政策構造を全研究参加者と共に研究・考察している。農工経済成長連関と農村・農業発展間題との関わりにかんする現地学術調査をタイ・インドネシアおよび中国・ヴェトナムで各1ヶ月間平成8年度と平成9年度にそれぞれ実施し、農村や農家の聴取調査、関連政府機関、研究者、民間諸機関の調査を実施し、関係資料・情報を収集した。平成10年度はこの国際学術研究の最終年度に当たり、この実証的研究の総括を行う。

この国際学術研究により、現地調査対象諸国において、上述した農村発展問題が農工経済成長連関の下、土地、労働力、資本、経常財など生産要素市場、生産物市場、技術、政策・制度、自然資源賦存量、環境破壊などの要因といかに関係しているかが、実体として資本主義的体制諸国と旧計画経済体制諸国とを比較する形で明らかになった。前者諸国では後者諸国と比べ生産諸資源がより自由に動き、農村と都市、農業と工業との間の格差が発生しにくいことが明らかになった。しかしこの移動が自由すぎて過度の変化が発生することは、最近のアジア諸国の金融危機にも見られる。旧計画経済諸国では生産諸資源の移動がより管理されている。故に地域格差はより大きくなる。結局これら資源移動の自由と管理の最適水準をそれぞれの体制で同定することが大切である。平成8年度の研究成果は英文でとして出版されている。平成9年度の成果も英文で近く出版する予定である。農工経済成長連関と農村・農業発展問題との関わりにかんする現地学術調査をタイ・インドネシアおよび中国、ヴェトナムで各1ヶ月間平成8年度と平成9年度にそれぞれ実施し、農村や農家の聴取調査、関連政府機関、研究者、民間諸機関の調査を実施し、関係資料・情報を収集した。また両年に日本および中国、ベトナム、タイ、インドネシア各国内で、現地調査での収集資料・情報の分析や文献的・統計的研究に基づき、各研究分担者が全体研究課題との関連での担当テーマの研究を行った。平成10年度はこの国際学術研究の最終年度に当たり、補助調査を加えこの実証的研究の総括を行った。3年間の最終研究成果報告は英文でとして出版されている。
アラビドプシスのHP1ホモログ、TFL2による転写抑制機構の解析

我々は日長感受性が無くなり早咲きになる、ターミナルフラワーを作る、葉がカールする、矮化する等、多面的な表現型を示すtermional flower2(tfl2)突然変異体の解析を行い、TFL2遺伝子が花成の経路においてFT遺伝子を特異的に抑制していることを明らかにした。また遺伝子クローニングにより、TFL2はアラビドプシスゲノム上で唯一のHeterochromatin Protein1(HP1)ホモログであることを示した。また、TFL2はFT以外にもいくつかの花のホメオティック遺伝子を抑制していることを明らかにした。その後、TFL2がHP1とホモロジーを持つことに基づいて、アラビドプシスにおけるヘテロクロマチン制御への関与を調べた。しかしながら、染色体上の位置による遺伝子発現のプロファイルの変化や、ヘテゴクロマチン領域にあるトランスポゾンの活性化はtfl2突然変異体では観察されなかった。またTFL2タンパク質の局在を調べたがヘテロクロマチン領域とは共局在していなかった。以上の様に、TFL2がアラビドプシスのヘテロクロマチン領域の遺伝子発現制御に関与していることを示す積極的な証拠は得られなかった。次にTFL2によるFTの発現抑制機構について解析を行った。その結果、FTは長日刺激によって葉の先端部の維管束でのみ発現することを明らかにし、さらにtfl2突然変異体では日長によらず葉全域の維管束で発現することを示した。また、TFL2によるFTの発現抑制はCOなどの転写活性化因子により競合的に解除されることも明らかにした。FTは長日刺激を感受したCOにより新たなタンパク質合成無しに転写活性化される。FT発現のCOによる活性化とTFL2による抑制とが同じ細胞で起きるのかどうかを明らかにするため、まずこれらの遺伝子の発現領域をGUSレポーター遺伝子を用いて明らかにした。その結果どの遺伝子も葉の維管束篩部で発現がみられた。co、tfl2、co;tfl2の各突然変異体を用いた解析の結果、TFL2はFTのCO依存的、非依存的発現の両方を抑制していること、FTの組織特異的発現には影響していないことが分かった。一方35S::CO植物ではFTも構成的に発現するが、その発現量はtfl2突然変異体で上昇する。以上のことから、TFL2はFTの発現を時間的、空間的に制御しているというより、転写因子による活性化の度合いを低下させことにより発現抑制を行っていると考えられる。TFL2による遺伝子発現抑制のメカニズムは、花のホメオティック遺伝子AP3を用いた研究においてもターゲット遺伝子をSilentまたはactiveな状態にすることで調節するのではなく、転写活性化因子による遺伝子発現のレベルを競合的に低下させることが支持された。マイクロアレイを用いた解析により、tfl2突然変異体では、ヘテロクロマチン領域の遺伝子、トランスポゾンの発現には変化がみられなかった。また、植物細胞内におけるTFL2タンパク質の局在を調べたところ、TFL2は核内にドット状に局在するが、ヘテロクロマチン領域とは重ならないことが明らかになった。植物にはHP1ホモログはTFL2しかないと考えられるので、動物のHP1に相当する機能、すなわちヘテロクロマチンの形成と維持にどの様なタンパク質が関わっているのかが今後の検討課題である。TFL2遺伝子のクローニングにより、TFL2はアラビドプシスゲノム上では唯一のHeterochromatin Protein1 (HP1)のホモログであることが分かった。TFL2が植物細胞内でHP1として機能しているとすれば、tfl2突然変異体が多面的な表現型を示すこととも整合性がある。それを確かめるため、野生型とtfl2突然変異体との間でヘテロクロマチン領域とユークロマチン領域の遺伝子発現に差があるか否かを調べた。ヘテロクロマチン領域にある遺伝子や、トランスポゾンの発現をみたが、tfl2突然変異体で発現の上昇するものはみられなかった。

さらにマイクロアレイによるグローバルな解析を行ったが、染色体のレベルでtfl2突然変異の影響を受けて発現が上昇する領域はみられなかった。また、植物細胞内におけるTFL2タンパク質の局在を調べたところ、TFL2は核内にドット状に局在するが、ヘテロクロマチン領域とは共局在しないことが明らかになった。すなわち網羅的な遺伝子発現解析と細胞生物学的な観察の両点から、TFL2は植物のヘテロクロマチン形成には関与していないということが結論づけられた。以上のようにTFL2のヘテロクロマチン遺伝子発現への関与が否定される一方、TFL2が特異的に発現を抑制しているユークロマチン遺伝子をいくつか特定した。それらはFT、花のホメオティック遺伝子(PI、AP3、AG、SEP3)、種子登熟、サイクリン関係の遺伝子などである。植物にはHP1ホモログはTFL2しかないと考えられるので、動物のHP1に相当する機能、すなわちヘテロクロマチンの形成と維持にどの様なタンパク質が関わっているのかを明らかにすることは、今後の新たな研究課題である
揮発性麻酔薬の作用機構における蛋白チロシンりん酸化の関与の検討

本研究は揮発性麻酔薬の作用機構における蛋白チロシンりん酸化の関与を明らかにすることが目的である。昨年度に引き続いてラットを用い、各種チロシンキナーゼ阻害薬のイソフルランのminimum alveolar concentration(MAC)、righting reflex消失への作用についての検討を計画した。昨年度は静脈内投与による変化が認められなかったため、薬物の中枢神経への移行が不十分であった可能性がある。本年度はラット脳室内へ薬物投与用のマクロチューブを留置し、各種チロシンキナーゼ阻害薬の脳室内投与を行い、同時に脳波記録を行った。投与したチロシキナーゼ阻害薬は、typhostin A1,A25,AG126,AG879の3種である。これらの脳室内投与によって脳波ではイソフルランによるburst suppressionのsuppression期の持続時間の短縮や低振幅速波化がみられた。したがって、チロシンキナーゼ阻害薬の脳室内投与はイソフルラン麻酔による中枢抑制を拮抗するかにみえる。しかし、同時に測定した血圧の上昇が認められた。脳波変化が血圧上昇による可能性がある。そこで溶媒であるDMSOを脳室内へ投与し、脳波および血圧への作用を検討した。その結果、溶媒の脳室内投与によっても脳波の速波化、もしくはsuppressionの短縮が見られ、血圧上昇を伴っていた。したがって、本研究ではチロシンキナーゼ阻害薬によるイソフルラン麻酔への拮抗作用が疑われたが、この結果が本薬の薬理作用であるかに関しては現時点では明確ではない。本研究は揮発性麻酔薬の作用機能における蛋白チロシンりん酸化の関与の有無を明かにすることが目的であり、本年度においてはラットを用い、各種チロシンキナーゼ阻害薬のイソフルランのminimum alveolar concentration(MAC)、righting reflex消失への作用について検討を行った。現在まで使用したチロシンキナーゼ阻害薬の静脈内投与ではMACを変化させることはなかった。次にラット頭蓋に脳波電極を留置し、イソフルラン麻酔による脳波ヘチロシンキナーゼ阻害薬が及ぼす影響について検討したが、これも明らかな脳波変化を示さなかった。さらに、チロシンキナーゼ阻害薬の脳室内投与を現在行っている。in vitroにおける研究では研究システムの確立に時間を要し結果を得るに至っていない。本年度の研究においては明確な結果をin vivoおよびin vitroで得ることができていない。しかし、これが麻酔薬の作用に蛋白チロシンりん酸化の関与を否定するものであるに関しては、さらに来年度の研究継続によって明らかにされるものと考える。われわれは麻酔薬の中枢作用検討に中枢神経活動の定量的測定を行う手法を有しており、来年度はネコを使用してより微細な変化も捉えることができる実験法を施行する予定である。また、チロシンりん酸化の機能的役割としてこれまで報告されている細胞の分か増殖、癌化の過程は比較的長時間を要するものであり、今後チロシンりん酸化阻害薬を前処理したラットと対象ラットとのイソフルランMACとの比較を実施する予定である。