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ヒトDNAポリメラーゼκの損傷乗り越えDNA合成に関する構造生物学的研究

ヒトDNAポリメラーゼκ(pol κ)は870アミノ酸からなる分子量100kpaのDNA合成酵素である。pol κは、タバコの煙や排煙中に含まれるベンゾピレンによって損傷したDNAを鋳型にして、正しくDNAを複製できるため、損傷乗り越え型DNA合成酵素として注目されている。pol κ全長は、触媒活性を有するN末65kDaとC末35kDaに分解されやすい。そこで、まずはN末65kDa(pol κΔC)をターゲットとし、発現・精製・結晶化を行った。C末に6残基のヒスチジンを付加させたpol κΔCを大腸菌内に大量発現させ、菌体を超音波破砕し、ニッケルアフィニティー樹脂Ni-NTA、および陽イオン交換カラムHiTrapSP、ゲル濾過カラムクロマトグラフィーで精製を行い、純粋なpol κΔCを得ることに成功した。pol κΔCを濃縮し、pol κΔC単独及び、DNA複合体での結晶化条件の検索を行った。3,000条件を超える条件検討を行った結果、MPDを沈殿剤とした場合に板状の微結晶が得られたが、X線回折実験に適した結晶を得ることができなかった。結晶構造解析に適したpol κΔCの結晶が得られない理由として、本来あるべきC末領域がないため、揺らぎの大きな構造となり、結晶化しにくいのではないかと考えた。そこで、全長pol κをターゲットとし、全長pol κの大量発現、精製を試みた。全長pol κを大腸菌内で発現させた場合、pol κの発現量は極めて少なく、純粋なpol κを精製することがこれまで困難であった。しかし今回、培養条件およびIPTG誘導の条件を詳細に検討したところ、全長pol κの発現量を増加させることに成功した。さらにpol κΔCと同様な精製プロトコルで純粋な全長pol κを得ることができた。現在は、全長pol κ及びそのDNA複合体での結晶化を行うとともに、pol κΔC-DNA複合体の結晶化条件の最適化を行っているが、これまでにX線回折実験に適した結晶は得られていない。ヒトDNAポリメラーゼκ(Polκ)は全長870アミノ酸からなる分子量約100kDaのタンパク質である。Polκは損傷乗り越え型のDNA合成酵素であり、たばこの煙や排煙に含まれるベンゾピレンによって損傷したDNAを鋳型にして正しくDNAを複製できる。polκのC末から110アミノ酸を削り、C末に6残基のヒスチジンを付加させた566アミノ酸からなるpolκ(polκΔC)を大腸菌内に大量発現させた。菌体を超音波破砕し、ニッケルアフィニティー樹脂Ni-NTA、および陽イオン交換カラムHiTrapSPで精製を行い、純粋なPolκΔCを得ることに成功した。得られたpolκΔC溶液を濃縮し、結晶化条件の検索を行った。しかし、1000条件を超える条件検討を行ったにもかかわらず、X線回折実験に適したpolκΔCの結晶を得ることができなかった。その理由としては、polκに本来あるべきC末110アミノ酸がないため、構造が不安定になり、揺らぎの大きな構造となり、結晶化しにくいと考えられる。そこで、全長polκの大量発現、精製を試みた。これまで予備的な実験では、全長polκを大腸菌内で発現させた場合、polκの発現量は極めて少なく、純粋なpolκを精製することが困難であった。今回、培養条件およびIPTG誘導の条件を詳細に検討したところ、OD=0.5で1mM IPTGで誘導後、培養温度を25°Cに下げることで、polκの発現量を増加させることに成功した。ここで発現させたpolκはN末に6残基のヒスチジンが付加されているため、polκΔCと同様な精製プロトコルで純粋なpolκを得ることができると期待できる。

しかし今回、培養条件およびIPTG誘導の条件を詳細に検討したところ、全長pol κの発現量を増加させることに成功した。さらにpol κΔCと同様な精製プロトコルで純粋な全長pol κを得ることができた。現在は、全長pol κ及びそのDNA複合体での結晶化を行うとともに、pol κΔC-DNA複合体の結晶化条件の最適化を行っているが、これまでにX線回折実験に適した結晶は得られていない。
広視野高速カメラによる太陽系外縁天体の探査

本研究はキロメートルサイズの太陽系外縁天体(trans-Neptunian objects; TNO)の掩蔽を観測することでTNOのサイズ頻度分布を決定し、太陽系初期の外縁部の環境や巨大氷惑星の移動プロセスを明らかにすることを目標とする。そのために高感度CMOSセンサを搭載した視野5平方度の広視野高速カメラを開発した。このカメラを東京大学木曽観測所の口径1mシュミット望遠鏡に取り付け、TNOの掩蔽の検出をめざした試験観測を実施した。黄道面や銀河面の背景星に対する広域かつ高速なデータを取得しその特性を解析することで、大規模掩蔽観測に必要なソフトウエアの開発と観測手法の構築を行った。本研究は太陽系外縁天体(trans-Neptunian objects; TNO)による恒星の掩蔽現象を観測することで、kmサイズのTNOのサイズ頻度分布を決定し、その形状から太陽系初期の外縁部の環境や巨大氷惑星の移動プロセスを明らかにすることを目的とする。この目的を達成するために、大フォーマットの常温駆動高感度CMOSセンサを搭載した4平方度の広視野高速カメラを開発し、東京大学木曽観測所シュミット望遠鏡に搭載して、多数の恒星の大規模な測光モニタ観測を実施する。研究初年度である平成26年度には、CMOSセンサの読み出しシステムの設計・製作とそれを用いたセンサの駆動試験を実施した。また、広視野高速カメラの筐体及び光学系、データ逐次処理部の概念設計、汎用計算機を用いた演算速度の実測試験を実施した。並行して、掩蔽モニタ観測の基本計画(観測視野、観測手順、観測頻度など)を構築した。6-7月にはヘルシンキで開かれた国際研究会ACM2014にて、研究の概要と進捗について発表し、関連分野の情報収集を行った。研究2年目となる平成27年度には、センサ読み出しシステムを完成させるとともに、広視野高速カメラの筐体、光学系、データ処理部の詳細設計を実施する。また、掩蔽信号を高精度に検出する解析手法の開発も実施する予定である。この目的を達成するために、大フォーマットの常温駆動高感度CMOSセンサを搭載した2平方度の広視野高速カメラを開発し、東京大学木曽観測所シュミット望遠鏡に搭載して、多数の恒星の大規模な測光モニタ観測を実施する。平成27年度までに、広視野高速カメラのカメラ筐体の開発が完了した。また、カメラの試験観測を実施しながら、掩蔽モニタ観測の観測手法と解析手法の検討を進めた。交付申請に記述した「CMOSセンサの読み出し部の開発」「広視野高速カメラの筐体、光学系、データ処理部の詳細設計」を計画どおりに進めることができた。また、平成28年度に予定していた「筐体と光学系の製作」「データ処理部の開発」を前倒しで完了することができた。さらに、開発した広視野高速カメラを東京大学木曽観測所シュミット望遠鏡に搭載して試験観測を行った。試験観測では掩蔽モニタ観測を模擬した背景星の高速観測を実施した。平成27年度までに、広視野高速カメラのカメラ筐体とCMOSセンサ読み出し回路の開発が完了し、平成28年度にはデータ解析パイプライン、逐次解析計算システム、高速データ通信システムの開発を行った。また、木曽シュミット望遠鏡に搭載しての掩蔽観測の試験観測を実施した。並行して、センサの感度や温度依存性とカメラ筐体の熱安定性の性能評価を進め、当初の設計性能が達成されていることを確認した。カメラの試験観測を実施しながら、掩蔽モニタ観測の監視領域、観測手法、観測モード、検出方法の検討を進めた。平成28年6月には広視野高速カメラについて装置開発の国際研究会SPIEにて発表した。平成28年度は広視野高速カメラのデータ解析パイプラインと逐次解析計算システムと高速データ通信システムの開発を行った。また、カメラ筐体の発熱とセンサ感度への影響の調査を実験室にて行った。解析ソフト開発と計算機構築を担当していた本科研費雇用の研究員が12月で異動になったが、その後も本研究に協力してもらえたため、計画の進行に影響は及ばなかった。平成28年度までに2平方度の広視野高速カメラとデータ解析システムが完成し、木曽シュミット望遠鏡に搭載しての掩蔽の試験観測を実施してきた。

試験をもとにTNOの検出可能性を検討した結果、科学的に必要な複数回の掩蔽イベントを得るにはより広い視野のカメラの実現が望ましいことが判明した。そこで、既存のカメラ部にCMOSセンサを追加することで5平方度の広視野高速カメラへの改良を実施した。並行して、不具合が確認されていた読み出し回路の改修も実施した。この5平方度広視野高速カメラは平成30年2月に木曽シュミット望遠鏡にてファーストライトに成功した。その後、既知の小惑星の掩蔽観測を実施して光度曲線の評価をおこなうとともに、黄道面の広域高速観測、天の川領域の広域高速観測を実施した。5平方度への拡張を行ったため観測の実施が当初計画より遅延したが、質の高いデータの取得に成功した。論文化に向けて国際研究会the Transneptunian Solar Systemおよび13th Asian-Pacific Regional IAU Meetingにて共同研究者との議論を行った。今後、速やかにデータを解析し、結果を雑誌論文等で報告する。本研究はキロメートルサイズの太陽系外縁天体(trans-Neptunian objects; TNO)の掩蔽を観測することでTNOのサイズ頻度分布を決定し、太陽系初期の外縁部の環境や巨大氷惑星の移動プロセスを明らかにすることを目標とする。そのために高感度CMOSセンサを搭載した視野5平方度の広視野高速カメラを開発した。このカメラを東京大学木曽観測所の口径1mシュミット望遠鏡に取り付け、TNOの掩蔽の検出をめざした試験観測を実施した。黄道面や銀河面の背景星に対する広域かつ高速なデータを取得しその特性を解析することで、大規模掩蔽観測に必要なソフトウエアの開発と観測手法の構築を行った。交付申請に記述した「広視野高速カメラの開発」の中の、「CMOSセンサの読み出しシステムの設計と試作」および「広視野高速カメラ筐体と光学系の設計」については、計画どおりに進めることができた。これらに加え、データ逐次処理部の設計も実施することができた。交付申請に記述した「掩蔽モニタ観測に向けた準備」についても、5回以上の検討会を通じて基本計画を作成することができた。研究3年目となる平成28年度には、前年度に完成した広視野高速カメラのデータ解析パイプラインと逐次解析計算システムの開発を行う。また、カメラ筐体の発熱とセンサ感度への影響の調査を実験室にて行う。6月には広視野高速カメラについて装置開発の国際研究会SPIEにて発表する。並行して、前年度の試験観測で取得したデータを基に、掩蔽観測の詳細な観測計画を構築する。また、計画を模擬した試験観測を木曽シュミット望遠鏡にて実施する。一連の研究成果を国際研究会Cospar 2016、Meteoroids 2016、DPS48で発表する。研究4年目となる平成29年度には、広視野高速カメラを木曽シュミット望遠鏡に搭載してTNOによる掩蔽現象の観測を長期に渡り実施する。研究最終年度となる平成29年度には、広視野高速カメラを木曽シュミット望遠鏡に搭載してTNOによる掩蔽現象の観測を長期に渡り実施する。結果を国際研究会および雑誌論文にて発表する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
トクヴィル社会理論の再構築-19世紀前半の英仏における「二重の貧困」の研究

本研究は、19世紀フランスの思想家アレクシ・ド・トクヴィルの社会理論を再構築することを目指した。19世紀ヨーロッパ、特にイギリスやフランスの産業化は、物質的貧困(いわゆる「ポーペリズム」)とともに、新しい種類の貧困をもたらした。トクヴィルは時にこれを「精神的貧困」と呼び、自由への脅威とみなした。本研究では、トクヴィルが、主にこの新しい種類の貧困をめぐって社会理論を構築したこと、そしてそれは同時代のフランスのロマン主義作家、例えばヴィクトル・ユゴーやオノレ・ド・バルザックの社会分析と多くの共通点を持つものであることを明らかにした。本研究は、《二重の貧困》に注目して19世紀フランスの思想家トクヴィルの社会理論を再構築することを目指すものである。初年度は、そのうち「精神的貧困」について、(1)特にトクヴィルの政治/社会理論を整理するとともに、精神医学思想の研究に着手した。(1)前者については、トクヴィルのテクストを精読するとともに、彼の思想を同時代の文脈に位置づけ直す作業をおこなった。具体的には、彼の理論的課題がこの時代のヨーロッパの近代化/産業化に対抗して隆盛した精神運動としてのロマン主義思想と多くの類似点を持つことを明らかにした。論文「豊かさのなかの不安」は、雑誌『思想』特集<政治と情念>の一論文だが、この点を明らかにしたものである。(2)後者については、同時代に誕生した精神医学のテクストを読解することを通じて、それは精神病を社会問題として認識する試みであったことを明らかにするとともに、精神病理学者において《病》とされた「精神的貧困」の認識もまたトクヴィルの思想と共鳴し合うことを指摘した。よって、精神的貧困がいかに分野を超えた課題であったか、そしてトクヴィルの社会理論はそのなかに位置づけられる(位置づけるべきである)ことを論証した。この成果は、社会思想史学会でのセッション報告で公表した。なお、多様な分野の研究者によって組織されたこのセッションのタイトルにもあるように、この報告は本研究のもう1つの課題でもある「精神的貧困」に対する社会的解決方法(その一つがソーシャル・キャピタルという言葉で表される社会参加のあり方)の探求に歴史的かつ実践的に取り組むものでもあった。以上二つの思想的文脈のなかで形成されたトクヴィルの社会理論を彼の草稿類の分析を通じて再構築するという本研究の最終的な課題に取り組むため、繰越金を用いてトクヴィルの草稿(MF)を渉猟することができた。本研究は、19世紀フランスの思想家トクヴィルの社会理論を再構築することを目指した。戦後、各時代に注目された政治理論と結びつけて論じられたトクヴィルだが、彼の思想のもう1つの重要な側面として社会理論があることを、貧困問題に焦点を合わせることで明らかにした。特に本研究に独自なのは、19世紀フランスそしてどこよりも早くイギリスの産業化がもたらした「経済的貧困』とともに、トクヴィルは「精神的貧困」の脅威を指摘した点に注目したことである。本研究では、トクヴィルに独自な《二重の貧困》の認識を、この時代のヨーロッパ、特にフランスの近代化/産業化に対抗して隆盛した精神運動としてのロマン主義の思想家のそれと比較することで明らかにした。具体的には、彼の同世代であるユゴーやバルザック、ラマルチーヌといったロマン主義作家の「精神的貧困」の描写を、文学史研究の成果を交えて整理する一方、そうした思想的文脈のなかで形成されたトクヴィルの社会理論を彼の草稿類の分析を通じて再構築した。資料的にも、未刊のテクストを含めた従来にない広範に及ぶトクヴィルの思想分析に取り組み、それを著書や学会等で公表することができた点は有意義であった。さらに、前年度の社会思想史学会でのセッション報告を発展整理した論文「社会問題としての精神病の誕生」は、19世紀に誕生した近代社会で《精神病》という「精神的貧困」がいかに社会的に認識されるようになったかを考察したものだが、それは同時に、精神問題に対する「市民福祉」の構想の萌芽がその時代にどれほどあったかを探求する本研究のもう1つの課題に取り組むものでもあった。結果的に本研究は、トクヴィルの社会理論を草稿研究を進める形で再構築するとともに、近代化の負の側面に対処するような「市民福祉」を構想する土台を作るものとなった。
胎児における心形態および循環の生理と病態に関する経時的検討

1、先天性心疾患,胎児不整脈の出生前診断;胎児心エコーを1080例に対して施行した。妊娠16週より40週において、先天性心疾患34例、胎児不整脈44例を出生前に診断。産科医と協力し周産期管理(胎児心不全管理、心機能フォロー、分娩法の決定、新生児期の管理)を施行し、胎内治療につなげることができた。2、胎児不整脈に対し子宮内胎児治療。(1)胎児徐脈では3例に胎児腹腔内に直接薬剤を投与したがいずれも反応がなく子宮内治療は困難と考えられ、今後の大きな課題である。(2)胎児頻脈では5例にdigoxin,verapamilの経胎盤的投与による胎内治療が施行され、そのうち4例が有効であった。またこれらの症例において母体胎児間の経胎盤的な薬物動態を検討しより有効な治療法を検討した。3,先天性心疾患の周産期管理(1)三尖弁異型性において,著名な三尖弁閉鎖不全により右室圧が低下することにより2次的な変化として肺動脈弁狭窄が進行,機能的閉鎖が出現することを胎内にて確認できた。(2)胎内治療;在胎29週時に胎児水腫に進行した重症大動脈弁狭窄症および心内膜線維弾性症例において,母体静注および経口的digoxinの経胎盤的治療を行い、その後2ヵ月間胎児水腫の進行をとめ、妊娠を継続できた。(本邦では先天性心疾患による胎児水腫に対して,薬物的胎内治療の有効例の報告はない。)4、妊娠末期の兎で、digoxinおよびflecainideを母体に単回、および持続投与。母体、胎仔、羊水中の薬物濃度を経時的に測定し胎仔への経胎盤的な薬理動態(吸収、移行、分布、排泄)を検討した。(1)digoxinでは胎盤の移行は早いものの、胎仔血中濃度は母体に比して低い。(2)flecainideでは母体投与により、胎仔血中濃度は速やかに上昇し、胎盤通過性が究めて良好。1、先天性心疾患、胎児不整脈の出生前診断。胎児心エコーを1010例に対して施行した。先天性心疾患30例、胎児不整脈43例を診断。産科医と協力し周産期管理(胎児心不全管理、心機能フォロー、分娩の法の決定、新生児期の管理)を施行した。2、胎児不整脈の診断および子宮内治療(1)胎児徐脈では3例に胎児腹腔内に直接薬剤を投与したが胎児心不全の改善は得られず、胎児徐脈では子宮内治療は困難と考えられた。(2)胎児頻脈では5例にdigoxinあるいはverapamilによる経胎盤的に子宮内治療を施行。4例で頻脈発作の改善が得た。また、同時に母体および胎児の薬物血中濃度を経時的にモニターし薬物動態を検討した。3、抗不整脈剤の母体、胎盤、胎児薬物動態の検討。妊娠末期の兎を使用し、digoxinおよびflecainideを母体に単回、および持続投与し、母体、胎仔、羊水中の薬物濃度を経時的に測定した。これにより、母体から胎仔への経胎盤的な薬理動態(吸収、移行、分布、排泄)の検討を行った。(1)digoxinでは胎盤のの移行は早いものの、胎仔血中濃度は母体に比して低く、持続投与にても胎仔と母体の血中濃度は隔たりが大きかった。

(2)flecainideでは母体投与により、胎仔血中濃度は速やかに上昇し、わずか1時間で母体血中濃度と同等となり、胎盤通過性が究めて良好と判定された。1,先天性心疾患,胎児不整脈の出生前診断;胎児心エコーを1080例に対して施行した。妊娠16週より40週において、先天性心疾患34例,および胎児不整脈44例を出生前診断できた。2,本年度は,4例の先天性心疾患において産科医と協力し,心内構造の胎内での経時的変化の記録,薬理学的治験に基く計画的胎内治療,厳重な周産期管理(出生直後からの有効な治療)を行いえた。(1)心内構造異常の発生;三尖弁異型性の症例において,著名な三尖弁閉鎖不全により右室圧が低下することにより2次的な変化として肺動脈弁狭窄が進行,機能的閉鎖が出現することを胎内にて確認できた。(2)胎内治療;在胎29週時に胎児水腫に進行した重症大動脈弁狭窄症および心内膜線維弾性症例において,母体に静注での急速飽和および経口的な維持量のdigoxinを計画的にまた血中濃度モニタリングしながら投与し経胎盤的治療を行い,その後2ヵ月間胎児水腫の進行をとめ,妊娠を継続できた。(本邦では先天性心疾患による胎児水腫に対して,薬物的胎内治療の有効例の報告はなく最初の症例となる。)(3)出生後治療への効果;分娩前よりスタッフや器具等を準備し、出生直後よりNICUにて集中治療を施行できる。重症大動脈弁狭窄症の1例では0生日に心臓カテーテル法により経皮的バルーン弁形成術を施行。完全房室ブロックの合併例は0生日に体外式ペーシングを、1生日にペースメーカー植え込みを施行した。3,母体糖尿病症例において,胎児および新生児の心形態(心筋肥厚)心機能を経時的に測定し正常な胎児および新生児と比較した。この結果、母体糖尿病コントロールが良好な症例では,差は認めなかった。したがって、母体コントロールの重要性を裏づけできた(過去の米国の報告と反する結果となった。)
ハイドロフォンを用いた流砂量の非採取現地計測システムに関する研究

本研究ではハイドロフォンと流砂の衝突により生じる音の振幅分布から,粒子運動の統計的性質を利用して流砂量を推定するシステムを開発することを目的としている.衝突音の振幅が粒子のハイドロフォンへの衝突時の相対運動量に比例することを利用し,昨年度まで,(1)振幅分布が粒径に大きく依存すること,(2)また,水理量,特に底面近傍の流速あるいは摩擦速度を知ることが重要であること,(3)計測の適用限界に関する検討が重要であること,を明らかにし,これらのうち底面近傍の流速については水深(水位),表面流速,水面勾配などからある程度の推定ができるものの直接計測が望ましく,新しいタイプの2次元電磁流速計をハイドロフォンを設置する固定床の河床区間(砂防ダムや床固工天端)に設置することにより底面近傍流速の直接計測が可能であること,また,適用限界については、計測の対象としている掃流砂としての流砂運動が成り立つ範囲は無次元掃流力で評価でき,かつその限界は河床勾配によって変化することが明らかとなった。今年度はこれらの結果を基に振幅分布から粒径別流砂量へ変換する変換行列の定め方について検討を行い、そのための流砂運動と河床および河床との衝突反発モデルを組み合わせた数値シミュレーションモデルを新たに作成し変換行列の確定法について検討を行った。また、実際に現場に設置する場合のハイドロフォンシステムの構成、設置箇所および方法について、流域における土砂動態の把握としての観点から整理している。これらの成果は、報告書としてとりまとめるほか、砂防学会をはじめ、関連学会で発表してゆく予定である。また、現地における観測については継続して実施し、その結果などについても発表していく予定にしている。ハイドロフォンを設置する観測地点を,流域規模を考慮し水理量などの観測装置が比較的整備されている筑波大学井川演習林および京都大学防災研究所穂高砂防観測所内に選定し,観測装置の設計を行った.また,現地観測箇所近傍の河道と河床材料の粒度分布を計測し,それらの結果を用いて流量を変化させて流砂運動に関する数値シミュレーションを行った。ハイドロフォンに砂粒子が衝突した際に生じる音響信号の振幅が砂粒子の持つ運動量の砂粒子中心とハイドロフオン中心とを結ぶ方向成分に比例することを用いて,信号を粒径別に振幅分布として整理し,粒径別砂粒子のハイドロフォン通過個数と振幅分布とを関連づける変換マトリックスを求めた。その結果,変換マトリックスは対角要素を中心に有意な値を持ち,かつ,その行列式が十分大きな値をとることが確認された。このことから,ハイドロフォンから得られる音響信号の振幅分布(単位時間あたり)と粒径別流砂量が1対1対応の関係にあることが確認された。こうして,ハイドロフォンから得られる音響信号(振幅分布)は,流量にも依存するものの粒径にも強く依存しており、本システムで検討している計測手法が現地観測に十分適用可能であることが示された。現時点では,具体的なハイドロフォンの感度などについては設定されておらず,基礎的な水路実験を行い数値シミュレーション結果と比較してアンプのゲインやハイドロフォンの調整方法について検討を行う必要がある。また、同時にその精度や適用限界について考察するとともに,ハイドロフォンのゲインなどの設定・調整方法について検討する。また,実際選定された現地にハイドロフォンを設置し,現地観測結果とシミュレーション結果の比較を行う。それらの結果と数値シミュレーション結果を比較して本システムの精度や適用限界などについて検討を進める。

本研究ではハイドロフォンと流砂の衝突により生じる音の振幅分布から,粒子運動の統計的性質を利用して流砂量を推定するシステムを開発することを目的としている.衝突音の振幅が粒子のハイドロフォンへの衝突時の相対運動量に比例することを利用し,昨年度は振幅分布が粒径に大きく依存すること,また,水理量,特に底面近傍の流速あるいは摩擦速度を知ることが重要であることを明らかにした.また,粒子運動の統計的性質は典型的な掃流砂としての運動を念頭に置いており,その適用限界に関する検討が同じく重要であることを指摘した.今年度は,昨年度の研究成果を受けて,(1)掃流砂としての流砂運動の適用範囲,(2)底面近傍流速あるいは摩擦速度の計測法について検討を行ってきた.その結果,(1)については,掃流砂としての流砂運動が成り立つ範囲は無次元掃流元で評価できること,またその値は河床勾配によって変化することが明らかにされた.この結果をさらに検討するため,移動床の模型実験に適用して信号特性や流砂量との対応について調べている.(2)については,水深(水位),表面流速,水面勾配などの水理量からある程度の推定ができるものの,直接計測が望ましいこと,また,新しいタイプの2次元電磁流速計を固定床の河床区間(砂防ダムや床固工天端)に設置することにより底面近傍流速の直接計測が可能であることを明らかにした.これらの水理量の観測は流砂量観測に必要なだけでなく流域における降雨流出過程を把握するためにも必須の事項でもある.これら,研究成果の一部は昨年度の研究成果と併せて,11.研究発表に示されるように関連学会等に報告しているが,最新の研究成果については今後あらためて口頭発表のほか学会誌等に報告を行ってゆく.本研究ではハイドロフォンと流砂の衝突により生じる音の振幅分布から,粒子運動の統計的性質を利用して流砂量を推定するシステムを開発することを目的としている.衝突音の振幅が粒子のハイドロフォンへの衝突時の相対運動量に比例することを利用し,昨年度まで,(1)振幅分布が粒径に大きく依存すること,(2)また,水理量,特に底面近傍の流速あるいは摩擦速度を知ることが重要であること,(3)計測の適用限界に関する検討が重要であること,を明らかにし,これらのうち底面近傍の流速については水深(水位),表面流速,水面勾配などからある程度の推定ができるものの直接計測が望ましく,新しいタイプの2次元電磁流速計をハイドロフォンを設置する固定床の河床区間(砂防ダムや床固工天端)に設置することにより底面近傍流速の直接計測が可能であること,また,適用限界については、計測の対象としている掃流砂としての流砂運動が成り立つ範囲は無次元掃流力で評価でき,かつその限界は河床勾配によって変化することが明らかとなった。今年度はこれらの結果を基に振幅分布から粒径別流砂量へ変換する変換行列の定め方について検討を行い、そのための流砂運動と河床および河床との衝突反発モデルを組み合わせた数値シミュレーションモデルを新たに作成し変換行列の確定法について検討を行った。また、実際に現場に設置する場合のハイドロフォンシステムの構成、設置箇所および方法について、流域における土砂動態の把握としての観点から整理している。これらの成果は、報告書としてとりまとめるほか、砂防学会をはじめ、関連学会で発表してゆく予定である。また、現地における観測については継続して実施し、その結果などについても発表していく予定にしている。
ビスマス系強誘電体セラミックスの非鉛圧電デバイスへの応用

科学研究費補助金(基盤研究B(展開))等を得て、我々がこれまで長年取り組んできた非鉛系圧電セラミックスの実用化に貢献できる材料開発のデータを基礎として、その研究をさらに発展させ、非鉛系圧電デバイスを新しく開発することを目的としている。具体的には、その基礎研究の結果から最も実用化に近いと考えられるビスマス系強誘電体セラミックスに着目し、その代表であるチタン酸ビスマスナトリウム(Bi_<1/2>Na_<1/2>)TiO_3[BNT]系固溶体強誘電体およびビスマス層状構造強誘電体[BLSF]を取り上げ、非鉛系圧電セラミックスとして実用化出来ると考えられる組成を絞り込み、それらの圧電的性質諸特性を詳細に調査した。さらに、その最適組成の圧電セラミックスを用いて、新機能非鉛圧電デバイスを設計・試作し、そのデバイスの性能を、従来のPZT系圧電デバイスと比較して、詳しく調査した。以上の結果、次のような研究成果を得た。(2)高いキュリー点T_cと大きな抗電界E_cを持つBLSFセラミックスは、本質的に、大きなQmを有しており、それらの性能を充分に引き出すには、250300°C程度の高温での分極処理が有効である。本年度購入設備備品である「高電圧発生装置」は高温・高電圧下での分極処理にたいへん有効であった。(3)SBTT2セラミックスを使用して、非鉛圧電デバイスであるレゾネータを設計・試作し、その性能評価を行った。(4)以上の研究結果を総合すると、高いQmをもつSBTT2およびBLTT2セラミックスはその特色から判断して、次世代モバイル通信の要となる非鉛系レゾネータやフィルタなどの新機能非鉛圧電デバイスを構成する有力な候補と考えられ、本研究の大いなる有用性を示すものである。科学研究費補助金等の補助金を得て我々がこれまで長年取り組んできた酸化鉛(PbO)を含まない環境にやさしい非鉛系圧電セラミックスの実用化に貢献できる材料開発の研究結果を基礎として、その研究をさらに発展させ、非鉛系圧電デバイスを新しく開発することを目的とする。具体的には、その基礎研究の結果から最も実用化に近いと考えられるビスマス系強誘電体セラミックスに着目し、その代表であるチタン酸ビスマスナトリウム(Bi_<1/2>Na_<1/2>)TiO_3[BNT]系固溶体強誘電体およびビスマス層状構造強誘電体を取り上げ、非鉛系圧電セラミックスとして実用化出来る組成を絞り込み、新機能非鉛圧電デバイスを設計・試作する。さらに、そのデバイスの性能を詳しく調査し、従来の鉛系圧電デバイスにない新しい応用分野を開拓しようとするものである。本年度は、チタン酸ビスマスナトリウム(Bi_<1/2>Na_<1/2>)TiO_3[BNT]系固溶体強誘電体セラミックス、(Bi_<1/2>Na_<1/2>)TiO_3-KNbO_3-BaTiO_3-BiFeO_3、ならびに、ビスマス層状構造強誘電体セラミックス、Sr_<m-3+x>Bi_<4-x>Ti_<m-x>Ta_xO_<3m+3>[SBTTm(x)](m=2,1≦x≦2;m=3,0≦x≦2)を実用的な非鉛系圧電セラミックス材料の候補として、そのセラミックス試料を作製し、得られたセラミックス試料の物理的および電気的諸特性を新たに購入した「RFインピーダンス/マテリアルアナライザ」を用いて詳細に調べた。

その結果、SBTT2(x)系では、300°Cの高温分極処理を施すことにより、機械的品質係数Qmが10000を超えるものが得られた。これは、非鉛圧電デバイスの高周波化に向いていると考えられる。次年度は、実用化に向けて、詳しく調査した圧電的諸特性を使用して、非鉛圧電デバイスを設計・試作し、その性能評価を行う。科学研究費補助金(基盤研究B(展開))等を得て、我々がこれまで長年取り組んできた非鉛系圧電セラミックスの実用化に貢献できる材料開発のデータを基礎として、その研究をさらに発展させ、非鉛系圧電デバイスを新しく開発することを目的としている。具体的には、その基礎研究の結果から最も実用化に近いと考えられるビスマス系強誘電体セラミックスに着目し、その代表であるチタン酸ビスマスナトリウム(Bi_<1/2>Na_<1/2>)TiO_3[BNT]系固溶体強誘電体およびビスマス層状構造強誘電体[BLSF]を取り上げ、非鉛系圧電セラミックスとして実用化出来ると考えられる組成を絞り込み、それらの圧電的性質諸特性を詳細に調査した。さらに、その最適組成の圧電セラミックスを用いて、新機能非鉛圧電デバイスを設計・試作し、そのデバイスの性能を、従来のPZT系圧電デバイスと比較して、詳しく調査した。以上の結果、次のような研究成果を得た。(2)高いキュリー点T_cと大きな抗電界E_cを持つBLSFセラミックスは、本質的に、大きなQmを有しており、それらの性能を充分に引き出すには、250300°C程度の高温での分極処理が有効である。本年度購入設備備品である「高電圧発生装置」は高温・高電圧下での分極処理にたいへん有効であった。(3)SBTT2セラミックスを使用して、非鉛圧電デバイスであるレゾネータを設計・試作し、その性能評価を行った。(4)以上の研究結果を総合すると、高いQmをもつSBTT2およびBLTT2セラミックスはその特色から判断して、次世代モバイル通信の要となる非鉛系レゾネータやフィルタなどの新機能非鉛圧電デバイスを構成する有力な候補と考えられ、本研究の大いなる有用性を示すものである。
ヒト膵島移植における分離後膵島のβ細胞評価

2016/5/17再生医療等の安全性の確保等に関する法律に基づく第1種再生医療等として厚生労働大臣の承認を獲得し、当施設にてヒト膵島移植を施行する事が可能となった。ヒト膵臓から膵島を分離する際に必要な酵素コラゲナーゼや比重溶液等を研究費で購入して、ヒト膵島分離の体制を整えた。ヒト膵島分離を行うCell processing center (CPC)と同等の設備を擁した研究室でブタ膵臓からの膵島分離を引き続き行い、SOP手順のチェック、分離技術の保持・向上に努めている。患者登録について、膵島移植外来に13名の受診患者があり、インフォームドコンセントを行なって、うち2名が膵島移植を希望した。検査入院を行い、学内、および日本膵・膵島移植研究会の適応評価委員会の検討を経て、2017年1月に膵島移植適応ありと判断されて1例がレシピエント登録となった。現在、膵島移植待機中である。膵島移植を受けた時点で、本研究の対象患者として症例登録となる予定である。2018年5月に新規患者が膵島移植外来を受診し、検査入院を行ったが、登録に至らなかった。ブタ膵島を用いたβ細胞viability測定を行い、測定に必要なフローサイトメトリーの設定を調整した。さらに、膵島細胞を低酸素状態で培養し、β細胞viabilityの低下を確認することで、測定の有用性を再確認した。併せてブタ膵島細胞中のβ細胞含有率測定を行って、測定条件を確認した。手動で細胞数をカウントするので、短時間で正確な測定を行うため、また、再現性の確保のためソフトウェアの活用が有用であった。科研費により薬剤等を揃えることができ、研究の体制が整って、膵島移植候補者を募集し、1名のレシピエント登録にこぎ着けた。しかし、患者登録がまだ1例に留まっている。研究期間終了後の免疫抑制療法が自己負担となるため、膵島移植を希望する潜在的な患者も様子見をしている状況と考えられる。病院校費や教室の研究費を活用して研究体制を整え、糖尿病内科の先生に協力を仰ぎつつ、先進医療の申請や、将来の保険適応の見込みなども踏まえて患者にしっかりと説明を行ない、協力を得ていきたい。β細胞viabilityやβ細胞含有率の測定は、ブタ膵島細胞を用いて行っている。膵島分離や膵島保存における温度管理の有効性などについての実験で評価法として採用し、測定を重ねている。症例数が当初の想定通りには集まっていないため、病院広報を用いた情報発信や、これまでに膵島移植外来を受診した患者への再説明などを対策として行なっていく。動物の膵臓や膵島を用いた実験を継続し、基礎データの集積を進めていく。特にβ細胞viabilityやβ細胞含有率の測定をより短時間に行えるよう、手技の改善を進めていく。さらに、本邦で最も多くのヒト膵島分離経験のある琉球大学野口洋文教授を訪れ、ブタ膵島分離を見学して技術面の向上を図っている。患者登録について、膵島移植外来に12名の受診患者があり、インフォームドコンセントを行なって、うち1名が膵島移植を希望した。検査入院を行い、学内、および日本膵・膵島移植研究会の適応評価委員会の検討を経て、2017年1月に膵島移植適応ありと判断されてレシピエント登録となった。しかし、患者登録がまだ1例に留まっているため、β細胞viabilityやβ細胞含有率の測定は、ブタ膵島細胞を用いて行っている。ヒト

膵島分離を行うCell processing center (CPC)と同等の設備を擁した研究室でブタ膵臓からの膵島分離を引き続き行い、SOP手順のチェック、分離技術の保持・向上に努めている。患者登録について、膵島移植外来に12名の受診患者があり、インフォームドコンセントを行なって、うち1名が膵島移植を希望した。検査入院を行い、学内、および日本膵・膵島移植研究会の適応評価委員会の検討を経て、2017年1月に膵島移植適応ありと判断されてレシピエント登録となった。現在、膵島移植待機中である。膵島移植を受けた時点で、本研究の対象患者として症例登録となる予定である。新規患者獲得のため、糖尿病内科医に説明会を行い、2018年5月に新規患者が膵島移植外来を受診予定である。ブタ膵島を用いたβ細胞viability測定を行い、測定に必要なフローサイトメトリーの設定を調整した。さらに、膵島細胞を低酸素状態で培養し、β細胞viabilityの低下を確認することで、測定の有用性を再確認した。併せてブタ膵島細胞中のβ細胞含有率測定を行って、測定条件を確認した。手動で細胞数をカウントするので、短時間で正確な測定を行うため、また、再現性の確保のためソフトウェアの活用が有用であった。科研費により薬剤等を揃えることができ、研究の体制が整って、膵島移植候補者を募集し、1名のレシピエント登録にこぎ着けた。しかし、患者登録がまだ1例に留まっている。研究期間終了後の免疫抑制療法が自己負担となるため、膵島移植を希望する潜在的な患者も様子見をしている状況と考えられる。病院校費や教室の研究費を活用して研究体制を整え、糖尿病内科の先生に協力を仰ぎつつ、先進医療の申請や、将来の保険適応の見込みなども踏まえて患者にしっかりと説明を行ない、協力を得ていきたい。β細胞viabilityやβ細胞含有率の測定は、ブタ膵島細胞を用いて行っている。膵島分離や膵島保存における温度管理の有効性などについての実験で評価法として採用し、測定を重ねている。2016/5/17再生医療等の安全性の確保等に関する法律に基づく第1種再生医療等として厚生労働大臣の承認を獲得し、当施設にてヒト膵島移植を施行する事が可能となった。ヒト膵臓から膵島を分離する際に必要な酵素コラゲナーゼや比重溶液等を研究費で購入して、ヒト膵島分離の体制を整えた。ヒト膵島分離を行うCell processing center (CPC)と同等の設備を擁した研究室でブタ膵臓からの膵島分離を引き続き行い、SOP手順のチェック、分離技術の保持・向上に努めている。患者登録について、膵島移植外来に13名の受診患者があり、インフォームドコンセントを行なって、うち2名が膵島移植を希望した。検査入院を行い、学内、および日本膵・膵島移植研究会の適応評価委員会の検討を経て、2017年1月に膵島移植適応ありと判断されて1例がレシピエント登録となった。2018年5月に新規患者が膵島移植外来を受診し、検査入院を行ったが、登録に至らなかった。
脂肪細胞における肥満遺伝子の転写調節機構の解明

1.ラット初代培養成熟脂肪細胞におけるレプチンの転写調節機構ヒトのレプチン遺伝子5′-隣接領域をクローニングし、5′側より順次欠失した遺伝子断片をルシフェラーゼレポーター遺伝子の上流に連結したプラスミドを作製した。それぞれのプラスミドをラット副睾丸周囲脂肪組織より調整した初代培養成熟脂肪細胞にトランスフェクションして、転写活性の指標としてルシフェラーゼ活性を測定した。本研究により、成熟脂肪細胞におけるヒトのレプチン遺伝子転写調節において転写開始点-136までの領域に存在するC/EBP結合部位と2カ所のSp1結合部位が関与することが明らかになった。2.ヒト絨毛細胞株BeWo細胞におけるレプチンの転写調節機構上で作製したプラスミドをBeWo細胞にトランスフェクションして、転写活性を測定した。本研究により、レプチンの絨毛細胞特異的転写には、レプチン遺伝子5′-隣接領域の特定の塩基配列と絨毛細胞にのみ存在する核蛋白質の相互作用が関与することが明らかになり、脂肪細胞における転写調節とは異なることが示唆された。3.脂肪細胞とBeWo細胞におけるレプチンの産生調節初代培養成熟脂肪細胞においてはforskolinによりprotein kinase Aを活性化することによりレプチン産生は抑制された。まPMAは脂肪細胞におけるレプチンの産生に影響しなかった。一方、BeWo細胞におけるレプチン産生はforskolinあるいはPMAの添加によって増加が認められた。この増加は、forskolinと同時にprotein kinase A阻害剤(H89)、あるいはPMAと同時にprotein kinase C阻害剤(H7あるいはstaurosporine)を添加することにより遮断された。以上より、絨毛細胞と脂肪細胞におけるレプチン産生調節機序は異なることが明らかになった。肥満遺伝子産物(レプチン)は脂肪細胞に特異的に発現する新しい飽食因子である。我々は最近、レプチンが非脂肪細胞である胎盤の絨毛細胞において産生されることを証明した。本研究では、脂肪細胞におけるレプチンの転写調節の分子機構を明らかにするために、絨毛細胞におけるレプチンの転写調節を検討した。ヒトのレプチン遺伝子5′-隣接領域をクローニングし、5′側より順次欠失したdeletion constructsを作製して、ルシフェラーゼレポーター遺伝子に連結したプラスミドを作製した。それぞれのプラスミドをヒト絨毛細胞株BeWo細胞にトランスフェクションして、ルシフェラーゼ活性を測定した。ヒトのレプチン遺伝子5′-隣接領域2080bpはBeWo細胞において強力なプロモーター活性を示した。-1885から-1830までのDNA領域を欠失することによりBeWo細胞におけるルシフェラーゼ活性は20%の減少が認められた。このプロモーター活性の変化は、初代培養ラット成熟脂肪細胞では観察できなかった。ゲルシフト法により、BeWo細胞の核抽出物中にこのDNA領域に結合する核蛋白質が検出されたが、脂肪細胞核抽出物を用いた時には検出されなかった。以上より、レプチンの絨毛細胞特異的転写調節には、レプチン5′-隣接領域の特定の塩基配列と絨毛細胞にのみ存在する核蛋白質の相互作用が関与することが明らかになり、脂肪細胞におけるレプチンの転写調節とは異なることが示唆された。ヒトのレプチン遺伝子5'-隣接領域には、C/EBP結合部位やSp1結合部位が存在する。今回、レプチン遺伝子の転写調節におけるこれらの転写因子結合部位の関与について検討した。ヒトのレプチン遺伝子5'-隣接領域を転写開始点の上流-2080より順次欠失したDNA断片ならびに部位特異的変異を導入したDNA断片を作製し、ルシフェラーゼ遺伝子の上流に連結したプラスミドを作製した。ラット副睾丸周囲脂肪組織より初代培養成熟脂肪細胞を調整し、電気穿孔法にて各プラスミドをトランスフェクションし、ルシフェラーゼ活性を測定した。

標的配列を含むオリゴヌクレオチドプローブを作製し、ラット脂肪細胞核抽出物を用いたゲルシフトアッセイを施行した。同時に抗Sp1抗体あるいは抗C/EBP α抗体を用いたスーパーシフトアッセイを施行した。-2080より-136まで順次欠失したプラスミドではルシフエラーゼ活性に明らかな変化は認められなかったが、-66まで欠失することにより活性は約4分の1に低下し、-44までの欠失により更に活性は約7分の1に低下した。-136までの領域にはC/EBP結合部位(-54-46)と2カ所のSp1結合部位(遠位:-103-99、近位:-22-17)が存在しこれらの転写因子結合部位への変異導入によりそれぞれ約4090%のルシフェラーゼ活性の低下が認められた。ゲルシフトアッセイ及びスーパーシフトアッセイにより、脂肪細胞中のC/EBP αとSp1がそれぞれの結合部位に結合することが証明された。以上より、成熟脂肪細胞におけるヒトのレプチン遺伝子5'-隣接領域の-136までに存在するC/EBP結合部位と2カ所のSp1結合部位が脂肪細胞におけるレプチンの転写調節に関与することが明らかになった。
細胞外マトリックスを使用したヒト骨髄異形成症候群特異的ｉＰＳ細胞長期培養系樹立

骨髄異形成症候群(MDS)は末梢血血球減少と骨髄中造血細胞形態異常、染色体異常によって特徴づけられ、正常な造血が行われなくなる骨髄不全症と前白血病状態の二つの側面を持つ致死性の疾患である。本研究では、in vitroで再現困難なMDSのモデル作製を目的とし、cell free系である細胞外マトリックスを使用した疾患特異的iPS細胞の長期培養維持の基礎的検討を行った。同意を得て採取したMDS患者の骨髄細胞から単離したCD34陽性造血幹細胞分画にOCT-4, SOX-2, KLF-4, LIN28, NONOGの5つの遺伝子を導入、MDS-iPS細胞を作製したが、細胞維持・成長に成功しなかった。本研究は、in vitroで再現困難なMDSのモデル作製を目的としMDS造血幹細胞のiPSを作製しCell free系である細胞外マトリックスを使用した疾患特異的iPS細胞を長期培養する方法を樹立することを目的としている。現在、MDSのうち慢性骨髄単球性白血病(CMML)骨髄を培養しており、これをiPS化することを目標としている。このMDS細胞からのiPS樹立については、4因子導入しiPS様の細胞はできるものの、iPSであることの確認ができていない。また血液系への分化実験を試み、CMML様の細胞が出現するかについても検討中であるが、まだ成功をしていない。ES細胞、iPS細胞を培養するには、通常フィーダー細胞や血清を必要とするが、これらの要素は免疫源性をもつことやウイルスあるいは細菌汚染の原因となり、またロット間の差が実験結果に影響を与える。Fibroblastより樹立したiPS細胞をフィーダー細胞上で長期培養することは問題なかったが、フィーダーレスの細胞外マトリックスであるラミニン上での培養の試みは中期的には成功するが、長期培養に成功していない。骨髄異形成症候群(MDS)は末梢血の13系統の血球減少と骨髄中の造血細胞形態異常、染色体異常によって特徴づけられる難治性造血疾患である。MDSは造血幹細胞の遺伝子に何らかの異常が発生し、正常な造血が行われなくなり骨髄不全と白血病へ移行しうる前がん状態の二つの側面をもつが、MDSがどのような遺伝子異常を蓄積させて白血病に移行していくのかについては不明な点が多い。MDS造血幹細胞のin vitroでの長期培養が困難であり、病態を再現できる細胞株や動物モデルがほとんどないため、病態解明や有効な薬剤開発にも支障がある。本研究では、最近ほぼ確立されつつあるiPS細胞作成技術を用いて、MDSの疾患特異的iPS細胞を樹立し、その病態を解明しようと試みた。初年度においてはiPS細胞自体のハンドリングを確実にするため、理化学研究所バイオリソースセンターよりiPS細胞を供与してもらいiPS細胞の保存と培養、さらにラミニンを用いたフィーダー細胞なしのiPS細胞培養を行った。iPS細胞はフィーダー細胞なしでも長期培養が可能であることが確認できたため、次にOct-4, SOX-2, Klf-4, LIN28, NANOGの5つの転写因子の発現ベクターを用いて正常造血細胞への上記遺伝子導入を行った。造血幹細胞への遺伝子導入効率が悪く、当初は導入自体が成功しなかったが、導入に成功したのちもiPS細胞作成になかなか結び付かなかった。そこで、ウイルスベクターをセンダイウイルスベクターに変更し、iPS細胞と思われるものの作成には成功した。その後MDS造血幹細胞への転写因子導入を行いiPS細胞の作成を試みているが、MDS細胞の遺伝子異常のためかMEFフィーダー細胞を使ってもiPS細胞らしき細胞の長期維持ができず、血球分化も成功しなかった。現在も長期維持が可能なシステムの構築を模索している。ヒトiPS細胞はOct4, SOX2, Klf4, c-Mycの4つの遺伝子を皮膚線維芽細胞に導入し、リプログラミングすることによって多分化能と不死性を持たせることに成功したES細胞と同じ多能性幹細胞である。近年のiPS細胞研究の発達により、これが疾患治療と疾患モデル作成に利用できる可能性が示されつつある。本研究は、in vitroで再現困難な骨髄異形成症候群(MDS)のモデル作製を目的とし、cell free系である細胞外マトリックスを使用した疾患特異的iPS細胞の長期培養維持する方法樹立することを目的としている。今年度は、MDS患者より採取した骨髄細胞よりCD34陽性幹細胞分画を分離し、細胞外マトリックス上で長期培養が可能かどうかを検討した。現段階では、通常の培養条件よりは長期である30日以上の培養は可能なようであるが、MDSに特徴的な形態異常を再現しているかについては確認できていない。さらに現在iPS細胞作製に必要な転写因子Oct-4, Sox-2, Klf-4, NANOGを組み込んだレトロウイルスベクターを作成して、導入に必要な条件を整えている。

購入した線維芽細胞に上記のウイルスを感染させ、遺伝子を効率的に導入できているかを確認中である。これにより十分な効率でiPS細胞を樹立できれば、造血細胞である臍帯血細胞に感染させることによって、まず正常造血細胞のiPSを作製し、その特徴を検討する。iPSであることの確認ができていない。また血液系への分化実験を試み、CMML様の細胞が出現するかについても検討中であるが、まだ成功をしていない。Fibroblastより樹立したiPS細胞をフィーダー細胞上で長期培養することは問題なかったが、フィーダーレスの細胞外マトリックスであるラミニン上での培養の試みは中期的には成功するが、長期培養に成功していない。今年度で、正常細胞のiPS樹立まで到達する予定であったが、作成に不慣れなことと人員が不足していたため、樹立に至っていない。iPS細胞の長期培養は順調であるが、疾患特異的iPS細胞の樹立にまでは至っていないので、可能であればiPSについて熟知している学外研究機関と共同で研究を推進したいと考えている。今年入学した大学院生の協力を得て、疾患特異的iPS細胞の樹立を目指す。平成24年度83万円強の残額が生じたが、その理由はiPS細胞樹立および培養の過程がうまく進行していないため、長期培養や血球分化誘導いくつかの別の細胞をiPS化するために必要とする経費を使用できなかったことである。iPS細胞樹立のためにセンダイウイルスベクターと現在主流となりつつあるウイルスベクターを必要としないエピゾーマルベクターによるiPS樹立を行うため、次年度ではより多くの経費を必要とする。「当該研究費が生じた理由」今年度で、正常細胞のiPS樹立まで到達する予定であったが、作成に不慣れなことと人員が不足していたため、樹立に至っていない。「翌年度以降に請求する研究費とあわせた使用計画」iPS細胞樹立のために、レトロウイルスベクターのみならず、センダイウイルスベクターやmicroRNAを用いた方法にもチャレンジする。本来の目的であるMDS細胞の長期培養を可能にするために、ラミニン511以外の細胞外マトリックスも検討する。
誘電体から導体まで電気的性質の異なる一連の炭素質に担持した金属薄膜の触媒作用

炭化水素のプラズマ熱分解で調製された電気的性質の異なる数種類の炭素薄膜に蒸着法により膜厚の制御された金属薄膜を付着させ、これを試料として種々の性質を調べるのが当初の目的であった。炭素薄膜は同研究室の炭素材料関係の研究者から提供された。試料の空気中での電気伝導度、ガス吸着時の電気伝導度、吸着ガスの脱離および接触反応などの測定のための実験装置を設計・作製し、簡単な予備実験を行なった。金属の蒸着は水晶振動子膜厚センサ-を用いた成膜コントロ-ラ-システムで行なう予定であった。製作に必要な部品等が揃ったのがかなり遅く、システムの組み立てが終了したのはごく最近であり、現在その予備試験運転をしているところである。上に述べたことと並行してつぎの2点について検討を行なった。ひとつは薄膜試料の表面性状の検査方法に関してであり、走査型トンネル顕微鏡による表面形態の観察方法を検討した。目的試料それぞれに適した前処理方法、測定条件を検討した。金属薄膜であっても膜厚が薄い場合や下地の導電性が低い場合には、表面に他の金属をコ-ティングする必要があった。もうひとつは、当該研究目的から少しはずれるが、金属超微粒子におけるサイズ効果を研究する目的で、乳化重合を利用したポリマ-マトリックス中に超微粒子を分散させた系の作製方法を検討した。即ち、スチレンモノマ-に金属カルボニルを溶解させて重合し、得られるポリマ-ラテックス中に金属を包含させることを試みた。鉄カルボニルはモノマ-に溶解するので、その溶解量を調節して金属微粒子のサイズをコントロ-ルすることを現在検討中である。