hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
衛星同期集中/常時共同観測による水・熱循環過程のスケール効果解明に関する総合研究―琵琶湖プロジェクト第2ステージ―

琵琶湖流域北東部において,高時川流域山間部の森林域,平野部の水田域,琵琶湖北湖中心部ならびに長浜市において,大気-陸面・水面間の放射・水・熱収支を常時詳細に継続する装置を設置し,同収支の日周変化,年内変化,年々変動の観測を継続して実施してきている.また,観測開始から2年間分に関しては,大気-陸面モデル,局地気象モデル,衛星情報とタイアップした解析を行ってきている.その中,水田では灌漑に関して人工的な要素が入ることから,農家へのインタビューならびに水田水位の独自の観測データをベースに灌漑モデルを構築した.また,衛星情報のデータベース化もはかった.一方,森林域では12ヶ月に一度の,また水田では夏期集中観測を毎年実施し,環境の大気場情報,リモートセンシング情報をベースにした概念的なモデル化をはかってきている.すなわち,湖陸風という現象を概念ベースとして4土地利用という空間的な広がり,日内,年内,年々変動という時間的な広がりの中で,陸面水文過程のスケール効果の解明を進めた.また,リモートセンシングとの関連では,水田ならびに森林域において植生のフェノロジーを光量子計による観測情報から得られるMDVIをベースに解明するとともに,NDVIと蒸発散量との関係を解析した.琵琶湖流域北東部において,高時川流域山間部の森林域,平野部の水田域,琵琶湖北湖中心部ならびに長浜市において,大気-陸面・水面間の放射・水・熱収支を常時詳細に継続する装置を設置し,同収支の日周変化,年内変化,年々変動の観測を継続して実施してきている.また,観測開始から2年間分に関しては,大気-陸面モデル,局地気象モデル,衛星情報とタイアップした解析を行ってきている.その中,水田では灌漑に関して人工的な要素が入ることから,農家へのインタビューならびに水田水位の独自の観測データをベースに灌漑モデルを構築した.また,衛星情報のデータベース化もはかった.一方,森林域では12ヶ月に一度の,また水田では夏期集中観測を毎年実施し,環境の大気場情報,リモートセンシング情報をベースにした概念的なモデル化をはかってきている.すなわち,湖陸風という現象を概念ベースとして4土地利用という空間的な広がり,日内,年内,年々変動という時間的な広がりの中で,陸面水文過程のスケール効果の解明を進めた.また,リモートセンシングとの関連では,水田ならびに森林域において植生のフェノロジーを光量子計による観測情報から得られるMDVIをベースに解明するとともに,NDVIと蒸発散量との関係を解析した.(1)夏期共同観測1998年7月26日31日にかけて,(1)スケール効果解明のための夏期の卓越現象である湖陸風の出現と内部構造をおさえる,(2)水田稲の近赤外・熱赤外画像/稲の活動度(蒸発散量)/日射・大気条件の関係を明らかにする,(3)常時観測システム測器(水田・森林用)の相互検証を行う,(4)森林内の常時観測用タワー設置のための地元との交渉を進める,を目的とした衛星同期夏期共同観測を実施した.観測内容としては,(1)伊香高校千田農場跡および湖岸スポーツの森におけるゾンデ観測による約6000m高度までの風向・風速・気圧・気温・湿度の観測/ドップラーソーダー(音波)による400m高度までの風向,風速/係留気球による400m高度までの気温・湿度の観測,(2)人工衛星および地上設置の近赤外・赤外放射センサーによる水田からの放射量の観測,(3)水田における,水・熱フラックス,放射収支の観測,休耕田での土壌水分量分布の観測,(4)GPSによる水蒸気量観測,を実施した.(2)常時観測装置森林域タワー観測システムについては,1998年夏期共同観測時に,地元の了解,並びに地元や県への利用申請手続きを完了し,9月にタワー建設工事を実施し,10月始めに測器の取り付けを実施することにより,高さ約26mの森林熱収支・フラックスの常時観測システムが完成し,常時観測を開始した.その後,1998年度内に4回の集中観測を実施している.一方,集中田(高月町井ノ口)に常設熱収支観測システムを設置し,1998年7月26日より運用を開始した.システム全体としては順調に作動しており,水田の熱収支の日・季節変化を捉えているものの,風速計,温湿度計,地温計などセンサー不良で欠測している要素も出ておいる.この状況は,森林域でのタワー観測でも同じであり,頻繁に測器のチェックに出かけることが可能な人員や予備センサーの確保など,長期観測を確実に遂行するための維持管理体制を早急に確立する必要がある.(1)夏期共同観測1999年7月26日31日にかけて,(1)スケール効果解明のための夏期の卓越現象である湖陸風の出現と内部構造をおさえることを目的とした衛星同期夏期共同観測を実施した。観測内容としては,(1)伊香高校千田農場跡および湖岸スポーツの森におけるゾンデ観測による約6000m高度までの風向・風速・気圧・気温・湿度の観測/ドップラーソーダー(音波)による400m高度までの風向,風速/係留気球による400m高度までの気温・湿度の観測,(2)人工衛星および地上設置の近赤外・赤外放射センサーによる水田からの放射量の観測,(3)水田における,水・熱フラックス,放射収支の観測,休耕田での土壌水分量分布の観測,(4)GPSによる水蒸気量観測,を実施した。(2)常時観測装置昨年度

設置が完了した森林域並びに水田での常時観測装置に続き,本年度は7月の集中観測の前に,湖面並びに都市域での常時観測装置の設置が完了し,現在初期の目的通り,森林域,水田,湖面,都市域の4常時観測システムで運用がなされている。湖面観測装置は,滋賀県の協力を得て滋賀県衛生環境センターの水質モニタリングステーションである琵琶湖北湖湖心局のタワーに設置されている。都市域観測装置は,株式会社関西電力の協力を得て長浜変電所内の40m鉄塔に設置されている。現在は,様々な保守を継続しながら,各種土地利用の熱収支の日変化,季節変化ならびに都市域と湖面や周辺部との関係を解析中である。(1)夏期共同観測2000年7月26日31日にかけて,(1)スケール効果解明のための夏期の卓越現象である湖陸風の出現と内部構造をおさえることを目的とした衛星同期夏期共同観測を実施した.観測内容としては,(1)伊香高校千田農場跡および湖岸スポーツの森におけるゾンデ観測による約6000m高度までの風向・風速・気圧・気温・湿度の観測/ドップラーソーダー(音波)による400m高度までの風向,風速/係留気球による400m高度までの気温・湿度の観測,(2)人工衛星および地上設置の近赤外・赤外放射センサーによる水田からの放射量の観測,(3)水田における,水・熱フラックス,放射収支の観測,休耕田での土壌水分量分布の観測,(4)GPSによる水蒸気量観測,を実施した.結果,これまで湖陸風と見なしてきた風系が必ず湖陸風単独で構成されているのではないことが明らかになりつつある.(2)常時観測昨年度設置が完了している森林域・水田・湖面・都市域での常時観測装置をベースに,集中観測や保守を継続しながら,年間を通した水・熱収支の観測情報のチェックを行うともに,作成した水田の引き水モデルの検証を行った.また,常設観測情報とタイアップさせる目的で1990年以来の各種衛星情報のデータベース化をはかり,各種モデル計算のインプット,ならびに結果検証への利用を図った.
膵癌のＭｅｓｏｐａｎｃｒｅａｓへの進展に対する臓器発生と筋膜の構造からみた戦略

膵癌の手術でも、1直接浸潤の範囲と2所属リンパ流域をen blocに切除すべきである。1後方組織への浸潤RPに対して腎筋膜前葉は防護策の役割を果たしていた。膵頭部癌では、術前CTで「癌巣が広くIVCに接して且つ一部が突出している」場合に、腎筋膜前葉を越えてIVCに浸潤していた。2膵頭部、特に腹側膵領域の所属リンパ流域をmeso-pancreatoduodenumと名付けたが、IPDAを幹とし、発生の腸回転のためSMAの5時方向付近から膵鈎部へと巻くように存在するため、SMAの背側を中心として切除すべきであり、従来言われていたSMA右半周の郭清では取り残しが生じる。本年度は、術前MDCT画像所見と組織学的所見を対比し、膵頭部癌のRPを検討した。2003年から2012年までに当科で膵頭十二指腸切除を施行した膵頭部癌70例を対象とした。造影MDCTでのRP所見を、膵実質に留まるものをCTRP0、膵実質を越えるがIVCとの間に低吸収域の間隙がみられるものをCTRP1、IVCとの境界が不明瞭となっているものをCTRP2とした。組織学的所見は、膵実質内に留まるものをpRP0、膵実質を越えるがIVCには及んでいないものをpRP1、IVCへの浸潤があるものをpRP2とした。更にCTRP2群の画像所見における浸潤様式を、癌巣が広く接しているwidely abutment type(A type)、癌巣から突出した部分が接しているbudding type(B type)、癌巣が広く接して且つ一部が突出しているcombination type(C type)の3つに分け、組織学的に検討した。その結果、CTRP0は11例、CTRP1は43例、CTRP2は16例であった。CTRP0は全てpRP0と診断されていた。CTRP1では、pRP2(過小評価)はなかったがpRP0(過大評価)は9例(21%)にみられた。CTRP2では、pRP2(正診)は1例のみで、pRP0はなかったもののpRP1(過大評価)が15例(94%)であった。CTRP2の16例の画像所見における浸潤様式では、A typeが6例、B typeが8例、C typeが2例であり、これらのうち組織学的なIVC浸潤はC typeに1例のみみられた。以上より、膵頭部癌における後方組織への浸潤の評価は、MDCTでは過大評価となっているものが多いこと、MDCTでIVCへの浸潤が疑われたCTRP2症例は16例であったが、C typeの1例にのみに実際に浸潤がみられた。膵頭の間膜として支配血管やリンパ管が走行するMesopancreasがどの範囲に分布するのかを解明することを重点目標とした。腸間膜の発生から、膵頭の間膜は上腸間膜動脈(SMA)を基軸として横行結腸間膜のほぼ対側に位置し、その中心となる動脈は下膵十二指腸動脈(IPDA)であると理論付け、更にそれは十二指腸の間膜でもあるとの考えから、改めてmeso-pancreatoduodenum(meso-pd)と命名した。meso-pdの中心はIPDAであるが、SMAからの分岐形態を123例で検討した。第1空腸枝と共通幹をなすもの(type A)64%、IPDAが単独分岐するもの(type B)29%、後下膵十二指腸動脈(PIPDA)と前下膵十二指腸動脈(AIPDA)がそれぞれ別分岐するもの(type C)7%にみられた。SMAからの分岐方向は時計回りに12時方向を起点として、type Aは148度、type Bは187度、type Cは182度であった。この結果より、meso-pdはSMAの背側左側寄りから生じ膵鈎部方向に至っており、膵頭部癌に対して多くの施設で行われているSMA周囲右半周郭清では、かなりの部分のmeso-pdが残存し、根治性を欠いていると考えられた。また、Cadaverにおいて膵頭神経叢SMA神経叢の組織学的検討を行った。その結果、1.神経叢は非常に脂肪織に富む組織であり神経線維束は疎らにみられるのみである、2.SMA神経叢では同心円状・年輪状に膠原線維・弾性線維がみられ、神経線維束やリンパ管はこれらの線維組織の近傍を寄り添うように走行する、3.SMA神経叢は小腸末梢方向から連続してSMA起始部方向に向かうが、末梢から起始部方向へと次第に太くなっている、4.膵頭神経叢はSMA神経叢の最外層へと続いて移行していくようである、といったことか明らかとなった。

2膵頭部、特に腹側膵領域の所属リンパ流域をmeso-pancreatoduodenumと名付けたが、IPDAを幹とし、発生の腸回転のためSMAの5時方向付近から膵鈎部へと巻くように存在するため、SMAの背側を中心として切除すべきであり、従来言われていたSMA右半周の郭清では取り残しが生じる。本年度は、膵癌の後方への浸潤が、膵実質をどの程度越えているのか、さらにその後面に拡がっている癒合筋膜をどの程度の割合で越えて後腹膜腔へと及ぶのかを病理学的に解明することに取り組んだ。その結果、当科で切除された膵頭部癌94例、膵体尾部癌46例の計140例において、膵実質を越えて後方に浸潤が及んでいたのは106例76%であった。しかし、さらにその後方にある癒合筋膜を越えて浸潤が後腹膜腔に及んでいたのは4例3%にすぎなかった。膵実質と癒合筋膜との間にはマクロでは確認できないほどの非常に薄い脂肪層しか存在せず容易に癒合筋膜にまで及ぶが、癒合筋膜を越えて後腹膜腔にまで進むことは非常に少ないという結果であった。癒合筋膜が癌浸潤の防御柵として重要な働きをしていることを明らかにした。これは、膵頭部癌の場合には基本的にMesopancreasの範囲内で進展するのであり、Mesopancreasから外れて無秩序に後腹膜方向へは進展しないことを意味している。Mesopancreasは膵頭部、特に腹側膵領域の動脈、神経、リンパ管が通過する、結腸にとっての結腸間膜に相当するものである。膵頭部癌の手術では膵の担癌部とともにMesopancreasを一括切除(total mesopancreatectomy)することが理想であるが、後面は癒合筋膜で被われている。癒合筋膜は、後腹膜腔を被う腎前筋膜と腹腔内臓器の固有の筋膜(臓側腹膜)とが癒合して形成されるものである。膵頭部癌では癒合筋膜を含めて切除することは根治性をえるための重要な要素であることを証明するのに意義あるものである。膵癌手術切除材料を用いた後方浸潤と癒合筋膜との関係の研究は症例を重ねており、予定どおり順調に進んでいる。正常組織の解析は、3例の標本で解析を進めていおり、膵の脂肪変性と自己融解があり、膵後面の癒合筋膜が非常にわかりにくい症例もあるため、更に症例を重ねる必要がある。正常組織の解析において、検体のホルマリン固定時間が長いなどの理由で、免疫染色の染色性などの点で検体の善し悪しにばらつきがあり、予定よりも多くの検体を集める必要が生じたため、やや遅れが生じている。現在、膵癌手術切除材料を用いた後方浸潤と癒合筋膜との関係の研究は予定どおり順調に進んでいる。正常組織の解析の方は、ひとかたの90歳代とかなりご高齢かつ低栄養状態のご遺体から標本をいただき、プレパラートを作製して癒合筋膜の拡がりを検討しているが、膵の脂肪変性と自己融解があり、膵後面の癒合筋膜が非常にわかりにくい症例であったため、やや遅れている。当初の計画通り正常組織での解析を症例を重ねて進め、更に膵癌症例における進展の様式と比較しつつ、研究の総括を行っていく予定である。当初の計画通り、正常組織での解析を、症例を重ねて進めていく予定である。検体プレパラートで、リンパ管、神経線維、結合織に対して免疫染色を行うこと、更にコンピュータでその分布を癌症例の癌進展と照らし合わせて視覚的にわかりやすく解析し、投稿するために研究費を使用する計画である。HE染色、弾性線維を染色するためのElastica van Gieson染色、中皮細胞を観察するための銀染色、脈管識別のためのCD34モノクローナル抗体を用いた免疫染色、リンパ管識別のためのD2-40モノクローナル抗体を用いた免疫染色、腹側膵と背側膵領域を識別するためのpancreatic polypeptide免疫染色を行うための試薬、プレパラート、カバーグラスを購入する計画である。
酸化ストレスマーカー,8-ヒドロキシグアニンの分子疫学への応用

活性酸素とヒト発癌の関係を明らかにするために、酸化ストレスマーカーであるヒト尿中8-ヒドロキシデオキシグアノシン(8-OH-dG)を測定した。どのような環境因子、ライフスタイルが酸化的DNA損傷を上昇あるいは低下させるのかについて手掛かりを得るために労働者448人の生活習慣、労働条件、ストレス、疾患等と尿中8-OH-dGの関係を調べた。8-OH-dGの分析は電気化学検出器を接続した高速液体クロマトグラフィー(HPLC-ECD)により行った。血清コルチゾールはRIA法で測定した。その結果、喫煙、飲酒、労働時間、ストレスマーカーである血清コルチゾールと有意な正の相関を、またBMI、大豆製品、米、淡色野菜の摂取と負の相関を認めた。疾患では糖尿病、慢性肝炎等で8-OH-dG値が高かった。デンマークにおいて1993-1997年に登録された年齢50-64才の25,717人の男性と27,972人の女性の集団に関して尿中8-OH-dGと肺癌に関するコホート研究を行った。追跡調査により1994-2001年の間に265名が肺癌と診断された。これらの肺癌患者および年齢、性、喫煙期間をマッチさせた対照群263名について、登録時に採取された尿に含まれる8-OH-dGをHPLC-ECD法により測定した。喫煙者では8-OH-dGと肺癌発生の関係は見られなかったが、非喫煙者(n=16)では8-OH-dG2倍当り肺癌の相対危険度は11.8(p=0.03)であった。この結果から非喫煙者における酸化ストレスによる肺癌発生のメカニズムが示唆された。
血糖降下ホルモン血中濃度を遠隔操作する四元亜鉛核酸複合体による糖尿病治療革新

Zn2+配位型エチル化ポリビニルイミダゾール(PVIm-Et)によるZn2+の血清存在下での肝細胞内送達を試みると、肝癌細胞株(HepG2)へのZn2+の取り込み量を向上させた。さらに、Zn2+配位型PVIm-Etは、最も効果的にZn2+によるpDNAの遺伝子発現上方制御が示されたため、Zn2+配位型PVIm-Et核酸複合体を、HepG2細胞に取り込ませると、培養上清中のインスリン残量の向上が認められた。従って、HepG2細胞によるインスリンの分解抑制に成功した。以上より、肝臓におけるインスリンの分解を抑制することによりその血中濃度を高める革新的な治療法を確立するための有望なデータを得た。本研究では、膵臓の分泌する血糖降下ホルモンの血中濃度を、肝臓へ四元亜鉛核酸複合体を送達することにより制御し、未だ根治治療の無い糖尿病治療を革新する。すなわち、血糖降下ホルモンの補充によりその血中濃度を高める常識的な治療法を覆し、肝臓におけるホルモンの分解を抑制することによりその血中濃度を高める革新的な治療法を提案する。広義には、肝臓への医薬の送達により、膵臓の分泌するホルモンの血中濃度の遠隔操作に挑戦する。本年度は、先ず、「(I)Zn2+/pDNA/肝実質細胞認識性糖鎖/キャリアから成る四元亜鉛核酸複合体の調製」を行った。複合体の構造最適化の過程で、細胞質内移行性キャリアとして、ポリビニルイミダゾール(PVIm)が、Zn2+を3mol%以上配位したことから、Zn2+の配位に最適な一次構造であることが明らかとなった。得られた亜鉛配位型のPVImとpDNAを電荷比(+/-)8で混合し、肝実質細胞認識性糖鎖であるβ-ガラクトース修飾ポリリジン(PLL-Lac)を電荷比(+/-)2または4で混合して調製した四元複合体は、PLL-Lacの無い三元複合体と比較して、肝癌細胞株(HepG2)へのZn2+の取込量を向上させた。次いで、上述のZn2+/pDNA/PLL-Lac/PVIm四元複合体を用いて、「(II)四元亜鉛核酸複合体を導入した肝実質細胞のインスリン分解抑制評価」を行った。HepG2細胞へ四元複合体を添加し、培養上清中のインスリン量を測定すると、無添加系と比較して、残存インスリンの量が増加した。この結果は、Zn2+イオンの細胞内送達によるインスリンレセプター(IR)の内在化の抑制を示唆している。そこで、四元複合体を正常マウス尾静脈から投与して、個体としての安全性を評価すると、肝臓所見に異常がないことなどから、創薬上の安全性が確認された。本年度の計画では、、「(I)Zn2+/pDNA/肝実質細胞認識性糖鎖/キャリアから成る四元亜鉛核酸複合体の調製」および「(II)四元亜鉛核酸複合体を導入した肝実質細胞のインスリン分解抑制評価」を掲げた。(I)では、四元亜鉛核酸複合体として、Zn2+の配位量の最も多いZn2+/pDNA/PLL-Lac/PVIm四元複合体に、構造最適化したためである。(II)では、得られたZn2+/pDNA/PLL-Lac/PVIm四元複合体を肝癌細胞株(HepG2)へ導入すると、細胞培養上清中のインスリンの残存量が向上したことから、インスリンの分解抑制が示されたためである。さらに、次年度で評価する予定の動物実験に関する安全性の確認が行えたためである。本研究では、血糖降下ホルモン(インスリン)の補充によりその血中濃度を高める常識的な治療法を覆し、肝臓におけるインスリンの分解を抑制することによりその血中濃度を高める革新的な治療法を提案する。四元亜鉛核酸複合体(Zn2+/pDNA/PLL-Lac/PVIm)の予備的動物実験結果をフィードバックし、Zn2+の肝臓への送達効率の向上を目指し、Zn2+のキャリアへの保持能の強化を図るため、細胞質内移行性キャリアの構造活性相関を明らかにした(Asayama et al. J. Inorg. Biochem. 2017)。すなわち、PVImに導入するアルキル基を、メチル基から、エチル基、ブチル基と伸長すると、エチル基を導入したエチル化PVIm(PVIm-Et)が約4mol%と最もZn2+を配位した。従って、PVIm近傍の疎水性環境の向上から、Zn2+の保持能の強化が期待できる。そこで、得られたZn2+配位型PVIm-EtによるZn2+の血清存在下での肝細胞内送達を試みると、肝癌細胞株(HepG2)へのZn2+の取り込み量を向上させた。また、Zn2+配位型PVIm-Etと複合化させたpDNAのHepG2細胞への取り込み量は、アルキル鎖長に依存しなかったのにもかかわらず、遺伝子発現が最も高かった。つまり、Zn2+配位型PVIm-Etは、最も効果的にZn2+によるpDNAの遺伝子発現上方制御が示されたため、Zn2+の肝細胞質内でのインスリンレセプター内在化抑制に最も寄与すると考えられる。そこで、Zn2+配位型PVIm-Etを、HepG2細胞に取り込ませると、培養上清中のインスリン残量の向上が認められた。

従って、HepG2細胞によるインスリンの分解抑制に成功した。以上より、肝臓におけるインスリンの分解を抑制することによりその血中濃度を高める革新的な治療法を確立するための有望なデータを得た。Zn2+配位型エチル化ポリビニルイミダゾール(PVIm-Et)によるZn2+の血清存在下での肝細胞内送達を試みると、肝癌細胞株(HepG2)へのZn2+の取り込み量を向上させた。さらに、Zn2+配位型PVIm-Etは、最も効果的にZn2+によるpDNAの遺伝子発現上方制御が示されたため、Zn2+配位型PVIm-Et核酸複合体を、HepG2細胞に取り込ませると、培養上清中のインスリン残量の向上が認められた。創薬上の安全性評価を行ったZn2+/pDNA/PLL-Lac/PVIm四元複合体を、糖尿病モデルマウスへ尾静脈投与し、血糖降下作用評価を遂行する。そして、四元亜鉛核酸複合体の肝実質細胞へのターゲティング能と血糖降下作用との相関を解析し、糖尿病治療の革新を目指す。生体材料学
酸化的修飾がシグナルとなるユビキチン依存性蛋白分解の細胞機能制御における役割

申請者らは鉄イオン代謝のマスター遺伝子であるRNA結合蛋白,IRP2(iron regulatory protein 2)が鉄イオン存在下でのみプロテアソームで分解されること,分解に先立ち鉄イオンによる酸化修飾を受けることがシグナルとなって,ユビキチン修飾を受けることを示してきた.本研究によりアルミニウムの存在により,細胞内でIRP2の鉄依存性分解が抑制されること,また,in vitroにおいてアルミニウムはIRP2の鉄イオンによる酸化変化を抑制することを示し,IRP2に鉄結合部位が存在し,その鉄結合部位に鉄イオンが結合することにより生じる酸化変化がIRP2のユビキチン修飾のシグナルとなること,アルミニウムがIRP2の鉄結合部位と高い親和性を有することを示した.ユビキチン修飾に関与する酵素群は,E1,E2,E3(ユビキチンリガーゼ)の3群からなり,そのうちE3が基質特異性を決定している。現在、IRP2をモデル系として酸化的修飾がシグナルとなるユビキチン修飾を触媒する酵素群の同定をin vitro ubiquitinationの実験系を用いて進めている。これまでに、IRP2のユビキチン修飾が大腸菌で発現させた73アミノ酸からなるIRP2特異的ドメインの添加により阻害されること,IRP2のユビキチン修飾のE3(IRP2-E3)はIRP2特異ドメインに結合することを確認しており,現在その同定を進めている.また,IκBαのE2の同定を進め,UBCH5b,cがE2であること,von Hippel-Lindau病の原因遺伝子かつ腎細胞癌の癌抑制性遺伝子産物であるpVHLがユビキチンリガーゼの基質認識サブユニットとして機能していること,シグナル伝達系のアダプタータンパクとして知られていたc-CblがEGFレセプターのE3であることを示した.申請者らは鉄イオン代謝のマスター遺伝子であるRNA結合蛋白,IRP2(iron regulatory protein 2)が鉄イオン存在下でのみプロテアソームで分解されること,分解に先立ち鉄イオンによる酸化修飾を受けることがシグナルとなって,ユビキチン修飾を受けることを示してきた.本研究によりアルミニウムの存在により,細胞内でIRP2の鉄依存性分解が抑制されること,また,in vitroにおいてアルミニウムはIRP2の鉄イオンによる酸化変化を抑制することを示し,IRP2に鉄結合部位が存在し,その鉄結合部位に鉄イオンが結合することにより生じる酸化変化がIRP2のユビキチン修飾のシグナルとなること,アルミニウムがIRP2の鉄結合部位と高い親和性を有することを示した.ユビキチン修飾に関与する酵素群は,E1,E2,E3(ユビキチンリガーゼ)の3群からなり,そのうちE3が基質特異性を決定している。これまでに、IRP2のユビキチン修飾が大腸菌で発現させた73アミノ酸からなるIRP2特異的ドメインの添加により阻害されること,IRP2のユビキチン修飾のE3(IRP2-E3)はIRP2特異ドメインに結合することを確認しており,現在その同定を進めている.また,IκBαのE2の同定を進め,UBCH5b,cがE2であること,von Hippel-Lindau病の原因遺伝子かつ腎細胞癌の癌抑制性遺伝子産物であるpVHLがユビキチンリガーゼの基質認識サブユニットとして機能していること,シグナル伝達系のアダプタータンパクとして知られていたc-CblがEGFレセプターのE3であることを示した.
細胞外マトリックス糖タンパク質の糖鎖調節による臓器線維化抑制機構

18年度は、主要な細胞外マトリックス糖タンパク質であるフィブロネクチン(FN)の肝再生初期過程での変化に注目し、糖鎖と活性の変化をビトロネクチン(VN)と比較した。部分肝切除手術(H)またはコントロールとしてのシャム手術(S)を行い、術後24時間のラット及び非手術(N)ラットから血漿を採取し、FNを精製した。代表的なFNリセプターであるインチグリンα_5β_1を持つハムスター腎由来線維芽細胞(BHK)とラット肝星細胞(RSC)は、H-、S-、またはN-FNを基質とした時、いずれも濃度依存的な細胞接着伸展が観測され、BHKではどのFN上でも同等に伸展したのに対して、RSCではH-、及びS-FNでN-FNの1.3倍に増加した。酵素によって各FNからN型糖鎖を遊離し、糖アルコールとしてLC/MS解析した結果、どのFNでも共通にジシアロ二本鎖複合型糖鎖(BiNA(2))が最も多く含まれ、13個のシアル酸が結合し、O-アセチル化修飾に差のある合計16種類の糖鎖構造が決定された。トリシアロ三本鎖複合型糖鎖(TriNA(3))に関しては、H-FNでは結合位置の差による異性体が検出された。また、シアル酸のO-アセチル化の割合はN-FNに比べてH-FNで減少し、逆にフコシル化糖鎖の割合は増加していた。糖組成から、H-FNではL-フコースがS-FNの約1.6倍に増加しており、フコシル化の増加が支持された。プロテアーゼフラグメント化後のレクチン反応性から、H-FNでの術後のフコース付加や分岐構造の増加が示唆され、また二次元電気泳動により、各フラグメントの糖鎖修飾による等電点の多様性もH-FNで増加することが示された。VNでは術後24時間の肝再生初期にRSC細胞接着伸展活性が半減し、アポトーシス誘導が示唆された。さらにVNでは混成型およびオリゴシアリル構造など、FNでは存在しない糖鎖構造が示された。同じ肝実質細胞が産生するタンパク質で、糖鎖と活性変化の相違が観測され、各糖タンパク質の生物機能の差につながると考えられた。[研究成果]組織修復に深く関わるビトロネクチン(VN)の糖鎖の肝再生(PH)、シャム術(SH)に伴う変化を解析した。1)VN糖鎖変化NO-,SH,PH-VNの糖鎖構造を質量分析法により解析した結果、複合型と混成型のN-型糖鎖の部位特異的付加、ならびに高度にシアリル化されたO-型糖鎖の存在が検出された。抗体反応およびC7/C9分析により、この糖鎖にはオリゴシアル酸構造が含まれることが判明した。2)マトリックスリガンド結合活性ならびに組織溶解活性変化SH-及びPH-VNのPAI-1の結合活性は、NO-VNと比較してそれぞれ約2/3、1/3に減少した。またuPAに対する結合活性はNO-VNと比較してSH-,PH-VNで約2倍に増強した。そこで各VN及びPAI-1共存下におけるuPA有効活性を測定したところ、SH-,PH-VNでPAI-1結合活性の減少と相関してuPA有効活性の増加が見られ、肝再生初期における組織溶解の促進が示唆された。3)細胞接着伸展活性肝障害時には星細胞が活性化され、肝再生または肝線維化を誘導する。そこでラット肝星細胞(RSC)に対するVNの細胞伸展活性を測定したところ、NO-,SH-VNと比較してPH-VNで約1/2に減少し、脱シアリル化VNでも未処理VNの約1/2に減少した。PH-VNのRSC伸展活性の減少は、シアル酸含量の減少に起因すると考えられ、肝再生初期のRSCの生存シグナルを抑制する効果が推測される。[考察]VNの糖鎖変化によって、組織溶解、星細胞のECMへの接着、ならびにコラーゲンマトリックスの構築など組織修復の多段階を制御しうる可能性が示唆された。特にVNの糖鎖変化がRSCの生存や増殖を制御する機構の解明は、糖鎖を利用して組織の修復・再生を促進する方法の確立や、肝硬変などECM分子の関わる疾患の解明と制御にも貢献しうると考えられる。

また、シアル酸のO-アセチル化の割合はN-FNに比べてH-FNで減少し、逆にフコシル化糖鎖の割合は増加していた。糖組成から、H-FNではL-フコースがS-FNの約1.6倍に増加しており、フコシル化の増加が支持された。プロテアーゼフラグメント化後のレクチン反応性から、H-FNでの術後のフコース付加や分岐構造の増加が示唆され、また二次元電気泳動により、各フラグメントの糖鎖修飾による等電点の多様性もH-FNで増加することが示された。VNでは術後24時間の肝再生初期にRSC細胞接着伸展活性が半減し、アポトーシス誘導が示唆された。さらにVNでは混成型およびオリゴシアリル構造など、FNでは存在しない糖鎖構造が示された。同じ肝実質細胞が産生するタンパク質で、糖鎖と活性変化の相違が観測され、各糖タンパク質の生物機能の差につながると考えられた。
樹皮下光合成を考慮した個体の二酸化炭素交換能力の評価

ブナ成木(80年生)を対象として、樹皮呼吸と樹皮光合成速度の温度と光強度に対する反応特性とその季節変化を枝の直径別に調べた。直径に関わらず、樹皮光合成と呼吸速度は開葉直後の5月に最も高く、冬に向かって低下する傾向を示した。当年枝(その年に伸びた枝)の樹皮光合成による呼吸CO_2の再吸収率は5090%に達したが、径級の増加とともに大きく低下し、幹の部分では1020%であった。また、太い幹の部分では樹液による呼吸CO_2の持ち去りの影響が大きいことがわかった。新潟県苗場山の標高900mにある70年生ブナ林において、当年シュートのガス交換速度をLI-6400と針葉樹用チャンバーで測定した。シュートは上層木3個体の樹冠最上部(25m)から、5月より1ヶ月間隔で採取した。葉を全て除去した後にビニールチチューブをつないで常に水が供給されるようにした。ガス交換速度の測定には46本のシュートを使用した。人工光源を利用して、光強度(PPFD)とガス交換速度の関係と、光照射時(PPFD=700umolm-2s-1)と暗処理時(PPFD=0umolm-2s-1)における温度とガス交換速度の関係を測定した。PPFDとCO2放出速度(R)の関係は、PPFDの上昇とともにRが直線的に減少しPPFD=200umolm-2s-1付近で安定する飽和型の曲線関係を示した。暗処理時のR(呼吸速度)とPPFD=700umolm-2s-1のR(みかけの呼吸速度)の差から、樹皮光合成速度(P)を計算すると0.40.7umolm-2s-1であった。これは呼吸速度の約5080%あり、光照射時には呼吸によって発生したCO2の半分以上が樹皮光合成によって再利用されることがわかった。この傾向は季節を通して同じであった。呼吸速度は温度の上昇とともに指数関数的に増加した。Q10(10°Cの温度変化に対するRの変化率)は1.51.7であり、季節を通して一定であった。みかけの呼吸速度も、温度の上昇とともに増加したが(Q10=1.61.8)、その増加幅は非常に小さく、呼吸速度とみかけの呼吸速度の比は温度に関わらず5080%で推移した。そのため、温度とPの関係も指数関数的に増加した。シュートの呼吸速度は温度の上昇によって大幅に増加するが、光照射時ではPも同様に増加して、みかけの呼吸速度を非常に小さく抑えることがわがった。樹皮呼吸装置の測定チャンネル数を2から6に増やし、4つの異なる直径階の枝や幹について(直径0.5cm、3cm、6cm、20cm)樹皮呼吸と樹皮光合成の季節変化を調歳た。直径0.5cmの枝(当年枝)は切り枝の状態で環境を制御して測定した。その他の枝は着生状態で環境を制御せずに測定した。その結果、樹皮呼吸と光合成は開葉直後に高く、冬に最も低い値を示すこと、樹皮光合成速度は直径の増加にともなって低下すること、呼吸速度と光合成速度には密接な正の相関があること、6cm以下の枝では樹皮光合成速度は呼吸速度の20-80%に達することが明らかになった。樹皮光合成の炭素収支に占める割合は無視できない可能性がある。太い枝や幹での樹皮光合成については研究が少なく、貴重な成果が得られた。野外での測定では、月中に温度が上昇しているにも関わらず、呼吸速度が大きく低下した。これは暗処理を施して樹皮光合成を抑制しても観察されたので、樹液流によるCO2の持ち去り効果であると考えられる。樹液によるCO2の持ち去りによって、呼吸速度が50%以上低下している可能性があり、炭素収支に大法な影響掛与えているかもしれない。また、測定方法に関する課題も見つかった。野外で樹皮光合成を測定ずるために透明なチャンバーを使用すると、強い光が入射した際に樹体温度が急激に上昇することである。温度の過剰な上昇は、呼吸速度と光合成速度の過大評価を引き起こす再能性がある。来年度は熱線遮断フィルムを貼るなどの工夫が必要である。これまでに蓄積したデータ解析より、樹皮呼吸と樹皮光合成には温度と光環境だけでなく、外気CO2濃度が影響している可能性が示唆された。樹皮はガス透過性が極めて低いために呼吸で発生したCO2が樹体内に蓄積する。そのため、樹皮呼吸と光合成は高CO2濃度下で行われており、CO2はその律束要因ではないと考えられていた。樹皮光合成、呼吸速度がCO2濃度によって大きく左右されるならば、その影響を考慮する必要がある。そこで平成20年度は当年枝の樹皮呼吸、光合成と環境要因の関係を重点的に調べた。

樹皮呼吸はCO2濃度に影響されないのに対して、樹皮光合成はCO2濃度の増加に伴い直線的に増加し、CO2=2000ppmでも飽和することはなかった。その傾向は1年を通して見られたが、傾きと切片(外気CO2濃度が0ppmのときの樹皮光合成速度)は大きく季節変化した。傾きは開葉直後(5月)に最も高く、6月に急激に低下し7月に最低値を記録した。その後は翌年の3月までほぼ一定値で推移した。360ppm(大気条件)の樹皮光合成速度は2000ppmに比べて2080%も大きかった。従来の仮定とは異なり、樹皮光合成はCO2濃度に律束されることがわかった。切片は一年を通して正の値を示した。傾きと同様に、5月に最大値を示し6月に急激に低下したが、その後は翌年3月までゆっくりと低下する傾向を示した。切片は360ppmにおける樹皮光合成速度の6090%を占めたことから、外気CO2濃度に左右されない光合成組織の存在が示唆された。樹皮光合成のCO2に対する反応機構は従来の仮定よりも複雑であり、CO2収支の正確な予測にはこれらの反応を考慮する必要があるといえる。
長寿命荷電粒子と原子核の反応をプローブにした標準模型を超える模型の解明

本研究課題の目的は、加速器実験における長寿命荷電粒子の検証、並びに、長寿命荷電粒子を窓口としたその背後の物理の解明である。長寿命荷電粒子は、その長寿命をもたらす機構に応じ、加速器実験における生成後の振舞い、及び、他の場面における影響の質・度合が大きく異なる。本課題では、長寿命荷電粒子が原子核にもたらす特殊な核反応をプローブとして上述の目的にアプローチする。初年度における研究では、長寿命荷電粒子と原子核が束縛状態を形成した際に起こす反応を提唱し、その反応率を算出した。この研究成果は、本研究課題の目的の一つである「長寿命荷電粒子探索に有効な検出器の選出」を定量的に考察する際に不可欠となる。さらに、初年度の研究において、長寿命荷電粒子が初期宇宙元素合成に及ぼす影響を探り、軽元素の観測量に不整合が生じぬよう長寿命荷電粒子の性質に厳しく制限を与えた。超対称性模型におけるスタウという粒子は長寿命荷電粒子の有力候補である。超対称性模型において予言されるヒッグス粒子質量は、長寿命スタウの性質や暗黒物質の残存量計算に強くつながりを持つ。翌年度の研究では、この特徴を活かし、ヒッグス粒子質量の測定値や暗黒物質の残存量計算等から、長寿命スタウの性質、並びに、模型構造を高精度に切り出した。こうした結果は、本研究課題が目的とする「長寿命荷電粒子を切り口とした新物理の解明」に活かされる価値ある成果である。また、同年度、加速器実験における長寿命荷電粒子と原子核の束縛状態形成の効率化について研究を行なった。ミューオニック原子形成の物理を基に、長寿命荷電粒子の収集率増大、束縛状態形成に適した原子核の選出を内容としている。本研究は近々講演、及び、論文の形で発表予定である。本課題で対象としている長寿命の荷電粒子は、初期宇宙元素合成において特殊な核反応を引き起こす。2011年度に行なった研究では、元素合成時に、長寿命荷電粒子とヘリウム4原子核の束縛状態中で起こる特殊な核反応の存在を明らかにし、その影響を調べた。この特殊な核反応により重水素や3重水素の過剰生成が起こり得ることから、それらの観測値と反しないように制限を課すことで、長寿命荷電粒子の性質に厳しい制限を課した。さらに、導出結果を超対称性模型におけるスタウと呼ばれる長寿命荷電粒子に適用することで、超対称性模型のパラメーターに高精度の予言を与えた。長寿命荷電粒子や超対称性模型は、今まさに、様々な実験・観測で検証がなされている。そういった状況のもと、長寿命荷電粒子の性質やある種の超対称性模型シナリオに高精度の予言を与えたという成果は重要性の高いものである。この研究で築いた計算技術は、元素合成時代のヘリウム4に限らず、いかなる場面の他の原子核との反応を扱う際にも適用可能なものである。本課題の目標、すなわち、加速器実験で生成された長寿命荷電粒子の検出器原子核を用いた検証は、当然、長寿命荷電粒子と様々な原子核との反応を扱うことになる。加速器実験における検証に必要な計算技術の確立を成したという意味で、本研究は大きな意義を持つ。本課題は、加速器実験で生成される長寿命荷電粒子が検出器で止まった際、その粒子をどう検証するか、また、そのためにどういった検出器が適しているか検討することを目的としている。この目的を成すうえで、長寿命荷電粒子が原子核とどのような反応を起こすか、また、その反応のシグナルはどういったものでどれだけの頻度で検出できるものなのかを理解しておくことが必要である。

2011年度、長寿命荷電粒子とヘリウム4が形成する束縛状態内の特殊な核反応(一種の原子核破砕反応)について研究を行なった。長寿命荷電粒子が起こす特殊な破砕反応の反応率を算出する際に、原子核の波動関数を計算に適した形に組む必要がある。2011年度の研究において、この波動関数構築方法を確立したことは、本課題の遂行に対する大きな成果である。このように、本課題を成すために必要な計算技術は着実に構築されてきており、本課題はおおむね順調であると言える。加速器実験で生成された長寿命荷電粒子は、検出器を構成する原子核に捕獲され、束縛状態を形成する。本研究において行なうべき優先課題は、長寿命荷電粒子を検証するのに適した原子核を探し出すことである。長寿命荷電粒子を捕獲する能力が高く、かつ、終状態の検出が比較的容易な特殊な核反応を起こす原子核を探すことになる。これまでの研究結果から、長寿命荷電粒子との反応により、どのような原子核がどういった終状態をもたらすのか予測が可能である。さらに、参考文献[H. A. Bethe and E. E. Salpeter, Quantum Mechanics of One- and Two-Electron Atoms (Springer-Verlag OHG, Berlin, Gottingen, Hedelberg, 1957)]を参考に、原子核が長寿命荷電粒子を捕獲する際の反応率を算出可能である。これらに基づき、長寿命荷電粒子の検証に適した原子核を特定する。さらに、並行して、選んだ原子核がもたらすシグナルに対するバックグラウンドの種類・程度を調べ上げ、シグナルが検出可能か否かを検討する。今年度に行なった研究は申請者自身でなんとか遂行できるものであった。そのため、必要知識の収集に伴う議論や参考書の購入が予定より抑えられ、予算に残余が生じた。2012年度に行なう研究は原子核や加速器検出器といった申請者の及ばぬ知識、さらに、込み入った計算が予想される。そこで、本課題の計算を行なうため、mathematicaの購入を予定している。本課題遂行に要する知識を得るための参考書の購入、及び、専門家の意見を聞く際の謝金を予定している。また、2011年度に行なった長寿命荷電粒子がもたらす特殊な元素合成の研究を国際会議にて講演し、参加者達と議論を交わすことで、本課題の昇華を図る。そのための旅費・参加費を研究費により賄う予定である。
宇宙再電離期の将来観測に向けた解析手法の確立

宇宙再電離期の詳細な進化過程を探る上で、中性水素由来の21cm線は非常に有効な観測量である。再電離期からの21cm線が未検出であり、検出を妨げている銀河系や系外銀河由来の前景放射、観測装置の系統誤差を低減する手法を確立することが望まれている。そこで、前景放射を低減する解析方法として、21cm-CMB相互相関に着目した。その際、21cm線観測を目的とした電波望遠鏡であるMWAの観測データとPlanckのCMB温度分布を用いた。この研究で、21cm-CMB相互相関の観測のためには、観測誤差に寄与する銀河系の前景放射を差し引く必要があることがわかった。また、観測装置や電離層などの系統誤差の影響を調査し、現状の誤差に比べて電離層由来の系統誤差は無視できること、銀河系中心の寄与が非常に大きいことがわかった。2018年初頭に、EDGES望遠鏡を用いて、再電離期より遠方の宇宙からの21cm線由来と思われる吸収線が報告された。これは、初代星の形成や進化を示唆する重要な発見であったが、検出された吸収線は標準的なモデルに比べて2-3倍強く、説明するためには特別な機構を仮定する必要がある。そこで、その吸収線の検証を目的として、MWAの低周波観測データの解析に着手した。特に、フーリエ空間での3点相関であるバイスペクトル解析を行った。この研究で、低周波の前景放射の非ガウス性が弱いこと、特定のフーリエ空間上に前景放射の影響の弱い領域があることがわかった。さらに、MWAの観測データを用いれば、今後より深い観測で理論モデルの検証が可能であることがわかった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。宇宙初期に誕生した星や銀河が紫外線を放射し周囲の中性水素を電離することで、宇宙のほとんどすべての水素が電離された時代を宇宙再電離期と呼び、宇宙論的赤方偏移にしてz10のころに相当する。この時代の中性水素から放射される21cm線を観測する事ができれば宇宙初期の天体の進化が明らかになると考えられており、研究計画に記載したようにこの時期に注目した理論モデルの構築と21cm線の観測データ解析に関する研究を行っている。本年度においては、まず遠方宇宙での活動銀河核の観測に基づいた光度関数の進化モデルを作成し、さらにそれらの放射スペクトルのモデルを作成した。それらをもとに宇宙再電離期に活動銀河核がもたらす影響を調べ、現在得られている観測から遠方宇宙の活動銀河核の量への制限するという研究を行った。この研究から活動銀河核の放射スペクトルは電離史やガスの温度進化に非常に重要であり、その詳細なモデル化が必要である事を示した。また、オーストラリアのメルボルン大学に2ヶ月にわたって滞在し、21cm線の観測を主な目的とした望遠鏡MWAのデータ解析について研究を開始した。まず、宇宙再電離期21cm線の主な観測的困難である銀河系や系外銀河のシンクロトロン放射が望遠鏡のシステマティックスや地球の電離層とくみ合わさってどれほど観測が困難であるか学んだ。それらの困難を克服するために、最先端の観測データの較正方法について学び、現地で使われているソフトウェアの実習を行った。今後、データの較正から解析まで通して研究を続けていく予定である。当初計画していた準数値シミュレーションの作成に関して、これまでに国内の研究者と議論をし、作成を開始したものの完成まで至らなかった。主な理由として活動銀河核のモデル作成に予想以上に時間がかかってしまった事や、MWAグループと協力してのデータ解析が予想以上に進んだためにそちらを優先した事などがある。一方で、メルボルン大学へ滞在し、データ解析の手法を身につけ実際にデータの解析を始める事ができた。さらに、独自のテーマで共同研究を開始した。これは当初の計画を上回る進捗状況である。以上の進捗状況から、おおむね順調に進展していると判断した。本年度の研究は主に、宇宙再電離に対する活動銀河核の寄与、21cm線とLAEの相互相関の観測可能性、MWAの観測データを用いた21cm-CMB相互相関の3つである。次に、21cm線とLAEの相互相関の観測可能性及び前景放射の観測誤差への寄与を調べた研究では、5月にオーストラリアのメルボルン大学に滞在し、電波干渉計MWAのデータ解析を行っている研究者の方々と議論を行った。その後、21cm-LAE相互相関がMWAもしくは次世代望遠鏡SKAとすばる望遠鏡のHSCを組み合わせることで観測可能であることを示した。さらに、21cm線の観測に伴う前景放射が相互相関の観測で誤差として寄与することから、前景放射と観測のモデルを利用して、その寄与の大きさを見積もった。これらの結果はそれぞれ論文としてまとめられ、MNRASに投稿された。前景放射の影響を調べた論文は既に採用されている。また、これらの結果を9月に北海道大学で行われた日本天文学会、10月にクロアチアで開かれたIAU主催の研究会で発表した。次に、21cm線とCMBの相関を計算した研究では、5月のメルボルン大学への滞在に加え、12月にもメルボルン大学へ滞在し、共同研究者の方と議論を行った。また、この研究を9月に名古屋大学で行われたMWA-jpミーティングと長万部で行われた研究会で発表した。さらに、12月にシドニーで行われたMWA project meetingで口頭発表を行い、連続して開催された低周波観測に関する研究会でもポスター講演を行った。

MWAグループとの共同研究を進めており、主にオーストラリアの研究者の方と研究を行い、その成果を論文としてまとめることができたため。主な成果は宇宙再電離21cm線と他の観測量との相互相関に関する研究である。遠方銀河の一種であるLAE相互相関の研究では将来の観測可能性を調べ、実際にプロジェクトが動き出す根拠となった。関連する論文は2編あり、その内自身が第一著者として作成した論文はすでに海外の学術誌に採択され、掲載が決定している。また、第二著者として作成した論文も同じ学術誌に投稿中であり、採択目前である。21cm線と宇宙マイクロ波背景放射との相関では、日本人としてはじめてMWAのデータを使用した研究を行うことができた。この研究は論文としてまとめられ、現在では海外の学術誌に投稿中である。また、これらの研究のなかでMWAグループを中心に海外の研究者の方々とのネットワークを広げることができた。また、本年度は、第一著者として作成した他の2編の論文が海外の学術誌に採択されている。活動銀河核による宇宙再電離への影響を調べた論文では、今後再電離のシミュレーションを作成するためのプロトタイプの計算を完成させた。また、高速電波バースト(FRB)の分散遅延を用いた宇宙再電離探査の論文では、発案から論文作成の殆どを自身の手で行うことができた。日本独自の宇宙再電離に関する準解析的シミュレーションの作成に関しては、現在プロトタイプの作成が行われており、鋭意作成中である。ただし、当初の計画に比べシミュレーションの作成が若干遅れている。以上のように、複数の研究を完遂させ、同時に現行の研究も進行中であることから、順調に進展していると判断した。宇宙再電離期の詳細な進化過程を探る上で、中性水素由来の21cm線は非常に有効な観測量である。再電離期からの21cm線が未検出であり、検出を妨げている銀河系や系外銀河由来の前景放射、観測装置の系統誤差を低減する手法を確立することが望まれている。そこで、前景放射を低減する解析方法として、21cm-CMB相互相関に着目した。その際、21cm線観測を目的とした電波望遠鏡であるMWAの観測データとPlanckのCMB温度分布を用いた。この研究で、21cm-CMB相互相関の観測のためには、観測誤差に寄与する銀河系の前景放射を差し引く必要があることがわかった。また、観測装置や電離層などの系統誤差の影響を調査し、現状の誤差に比べて電離層由来の系統誤差は無視できること、銀河系中心の寄与が非常に大きいことがわかった。2018年初頭に、EDGES望遠鏡を用いて、再電離期より遠方の宇宙からの21cm線由来と思われる吸収線が報告された。これは、初代星の形成や進化を示唆する重要な発見であったが、検出された吸収線は標準的なモデルに比べて2-3倍強く、説明するためには特別な機構を仮定する必要がある。そこで、その吸収線の検証を目的として、MWAの低周波観測データの解析に着手した。特に、フーリエ空間での3点相関であるバイスペクトル解析を行った。この研究で、低周波の前景放射の非ガウス性が弱いこと、特定のフーリエ空間上に前景放射の影響の弱い領域があることがわかった。さらに、MWAの観測データを用いれば、今後より深い観測で理論モデルの検証が可能であることがわかった。
糖尿病早期発見のための新規簡易診断法の開発

インスリン非依存型(成人型)糖尿病は、初期に細胞のインスリン抵抗性(インスリン作用不全)が現れ、その代償として膵からのインスリン過剰分泌、さらに分泌細胞の疲弊によるインスリン分泌不全を起こし糖尿病になると考えられている。初期におけるインスリン抵抗性の検出と、その原因物質の同定及びその測定法の開発が糖尿病の診断・予防・治療の鍵を握ると考えられる。インスリン抵抗性を引き起こす血液中の原因物質は明らかになっていない。インスリン抵抗性を起こす血中原因物質の分離、同定を行う。今までTGF-β、レプチン、レジスチンなどがその原因物質として報告されたが未だ明らかでない。従来まではインスリン抵抗性(インスリン作用不全)をin vitroの超微量系で測定するようなシステムがなかった。しかし申請者らは蛍光抗体反応性物を増強させる方法(Tyramide Signal Amplification)を用い、細胞表面上にトランスロケーションしてきたGLUT4mycを単一脂肪細胞でも蛍光顕微鏡下で検出することを可能とした。更に最近トランスジェニックラットの手法を用い、生体内の脂肪細胞でGLUTmycを発現している細胞系を作製している。このインスリン刺激によるGLUT4のトランスロケーションを測定できる超微量測定システムを用い、患者血清から、インスリン抵抗性を引き起こす原因物質を分離、同定していくことを目的とする。そして最近遺伝子レベルの解析から既知のタンパク質の一部がインスリン抵抗性物質の候補の一つとして考えられ、現在その確認を行っている。糖尿病の95%以上をしめるインスリン非依存型(成人型)糖尿病は、初期に細胞のインスリン抵抗性(インスリン作用不全)が現れ、その代償として膵からのインスリン過剰分泌、さらに分泌細胞の疲弊によるインスリン分泌不全を起こし糖尿病になると考えられている。本研究は糖尿病発症の早期に起こるインスリン抵抗性(インスリン作用不全)の原因物質を同定し、その測定法を開発する。生体でのインスリンの最大の標的臓器(インスリンレセプターとGLUT4が大量に発現している)は骨格筋と脂肪組織である。しかしこれと対応する理想的な培養細胞系が存在しないのが、インスリン作用を解析するうえで一つの障害となっている。現在用いられている骨格筋培養細胞はL6細胞であるが、この細胞にインスリンを作用させたときのGLUT4のトランスロケーションは3倍程度であり、あまり大きくない。また脂肪細胞としては3T3L1繊維芽細胞をホルモンと薬剤で脂肪細胞へ分化させたものを使用している。この細胞ではインスリン刺激によるGLUT4mycのトランスロケーションは10倍程度検出できるが、この細胞はクローン的に不安定で脂肪細胞への分化の悪いものが出現してくる。しかし最近3T3L1繊維芽細胞を脂肪細胞に分化させる分化調節因子であるPPARγとC-EBPがとられた。これらを3T3L1繊維芽細胞で発現させればほぼ100%脂肪細胞に分化することが既に報告されている。そこで、エクダイソンのinducibleプロモーター支配下にPPARγとC-EBPをそれぞれ結合した発現ベクターを導入した3T3L1(GLUT4myc・PPARγ・C-EBP)細胞クローンを確立するべく研究を進めている。