hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
換気量自動制御システムの開発

人工呼吸下に希望する換気状況を得,その維持を目的として換気レベル自動制御装置(CO_2コントローラ)を開発した.開発器は,終末呼気炭酸ガス(ETCO_2)又はPaCO_2を入力信号とし, A/D・D/Aコンバータを用いてフィードバック系により, V_Tを自動的に制御して希望する換気レベルを得る.又,コントローラはV_Tの制御に関して,比例動作と積分動作の2方式を有している.本研究では換気レベルの自動制御を臨床応用する為に,以下の3つの検討を行った.a)制御方式の違いが換気レベルの調節に及ぼす影響について, b)入力信号の違いが換気レベルの調節に及ぼす影響について, c)高炭酸血症の是正に対するCO_2コントローラの応用,についての結果を以下に示す.1.比例制御と積分制御の2方式を比較したところ,過渡特性におけるV_Tや気道内圧などの推移により,積分動作を用いてETCO_2を制御した方が効率が高い自動制御系を得る事が示唆された.2.入力記号にPaCO_2を用いても換気レベルの自動制御を行うことが可能であり(測定時のtime lagは問題とならない),その際の至的SCV(換気量変動速度)はETCO_2を入力信号にした時と同じであった.3.低いSCVによりCO_2コントローラを作動すると,胸腔内圧の変動並びにカテコールアミンの減少の程度が夫々小さいので,循環動態の失調を来たす事なく高炭酸血症を安全に是正し得た.4.以上の結果より,換気レベル自動制御ではSCVの設定が最重要でありSCVに注意するならば,臨床応用は可能と思われた.人工呼吸下に希望する換気状況を得,その維持を目的として換気レベル自動制御装置(CO_2コントローラ)を開発した.開発器は,終末呼気炭酸ガス(ETCO_2)又はPaCO_2を入力信号とし, A/D・D/Aコンバータを用いてフィードバック系により, V_Tを自動的に制御して希望する換気レベルを得る.又,コントローラはV_Tの制御に関して,比例動作と積分動作の2方式を有している.本研究では換気レベルの自動制御を臨床応用する為に,以下の3つの検討を行った.a)制御方式の違いが換気レベルの調節に及ぼす影響について, b)入力信号の違いが換気レベルの調節に及ぼす影響について, c)高炭酸血症の是正に対するCO_2コントローラの応用,についての結果を以下に示す.1.比例制御と積分制御の2方式を比較したところ,過渡特性におけるV_Tや気道内圧などの推移により,積分動作を用いてETCO_2を制御した方が効率が高い自動制御系を得る事が示唆された.2.入力記号にPaCO_2を用いても換気レベルの自動制御を行うことが可能であり(測定時のtime lagは問題とならない),その際の至的SCV(換気量変動速度)はETCO_2を入力信号にした時と同じであった.3.低いSCVによりCO_2コントローラを作動すると,胸腔内圧の変動並びにカテコールアミンの減少の程度が夫々小さいので,循環動態の失調を来たす事なく高炭酸血症を安全に是正し得た.4.以上の結果より,換気レベル自動制御ではSCVの設定が最重要でありSCVに注意するならば,臨床応用は可能と思われた.報告者らは、人工呼吸時に希望する換気状況を得、その維持を目的としてフィードバック系を用いた換気レベル自動制御装置(【CO_2】コントローラ)を開発した。開発機では入力信号には終末呼気炭酸ガス(ET【CO_2】)を採用し、制御方式には比例制御と積分制御の二方式がある。後者の制御系では偏差(希望するレベルと現在のET【CO_2】との差)の多寡により換気量変動速度は変動するので、【V_T】は指数関数的に推移する。従って、【V_T】のオーバーシュートは比例制御を用いた時よりも少なくなる。しかし、換気量変動速度を速めて整定時間を短くしようとすると、オーバーシュートする【V_T】は増大する。一方、報告者らは上記のように入力信号にはET【CO_2】を用いているので、肺機能が良好な場合には問題とならないが、呼吸不全例ではET【CO_2】とPa【CO_2】との間に較差があり、本機の使用は難しい。試作した【CO_2】コントローラが有する上記の問題点の解消を目的として研究を行い、以下の結果を得た。(1)積分動作の欠点を補うために、比例動作を組み合わせた複合動作により制御することを試みたが、CPUのプログラムに問題があったためか、却って【V_T】のオーバーシュートが増大し、安定性は低下した。(2)質量分析装置を用いて連続測定したPa【CO_2】を入力信号に採用したので、呼吸不全例においても制御が可能となった。しかし、動脈内に留置されたカテーテルより採取されたガスがサンプリングカニューレを経て質量分析装置の本体に入るが、カニューレを通過する際の粘性抵抗によって、無視し得ないtime lagを生じる。その為、Pa【CO_2】は連続して得られるものの、入力される値は常に数分前のものとなる。従って、急激な変動が生じた際には対応が遅れるという新たな問題が生じた。
加齢が誘導する肥満型腸内細菌叢のメカニズム解明とその予防法の開発

平成29年度は、プレバイオティクス投与による腸内環境改善が加齢に伴う肥満予防に効果があるか調べるため、40週齢前後のSPFマウスを購入し、5%プレバイオティクス(フラクトオリゴ糖)を含むAIN-93M飼料とプレバイオティクスを含まないAIN-93M飼料を与え、体重増加量、血糖値、脂肪量の評価を行った。この試験と同時に行っていたAIN-93M飼料もしくはAIN-93M+5%フラクトオリゴ糖餌を生後6週齢から長期投与したマウスが1年半を迎えたため、体重増加量、血糖値、脂肪量の評価と解剖を行った。その結果、上記の2つの試験ともに、フラクトオリゴ糖投与群でも肥満抑制効果は見られなかった。しかし、糞便中IgAなどはフラクトオリゴ糖群で加齢においても高い値を維持していたので、IgAによる感染防御、また、フラクトオリゴ糖投与による糞便中短鎖脂肪酸の増加による腸管免疫系への効果が期待できる可能性がある。マウスは解剖し各種臓器を保存してあるため、それらの評価と炎症系の遺伝子発現への影響がないかを調べる予定である。加齢に伴う肥満予防については、肥満予防効果のあるBacteroides thetaiotaomicronの投与を40週齢前後のSPFマウスに行うことで、肥満予防効果が加齢においても見られないか評価を行う予定である。また、Allobaculum属の細菌が肥満の原因と考えているため、Allobaculum属の細菌を単離して、無菌マウスに定着させて肥満評価を行う予定である。加齢に伴う疾患は多数あり、肥満はその一つであるが、腸内環境を改善することで加齢に伴う全身性の炎症等にも効果が得られる可能性がある。今回のフラクトオリゴ糖長期投与のサンプルを解析することで、加齢に伴う全身性の炎症等についての影響も調べていく予定である。平成29年度は産前・産後休暇、育児休暇を取得していたため、動物実験を組むことが難しく、計画すべての動物実験を行う事は難しかった。進捗内容としては、平成29年度は、腸内環境改善による加齢に伴う肥満予防を目的に40週齢前後のSPFマウスを購入し、5%プレバイオティクス(フラクトオリゴ糖を予定)を含むAIN-93M飼料とプレバイオティクスを含まないAIN-93M飼料を与え、体重増加量、血糖値、脂肪量の評価を行ったが、両者に有意な差は見られなかった。この試験と同時にAIN-93M飼料に5%プレバイオティクス(フラクトオリゴ糖)を生後6週齢から長期投与したマウスが1年半を迎えたため、体重増加量、血糖値、脂肪量の評価と解剖を行った。しかし、AIN-93M+5%フラクトオリゴ糖)を長期投与したマウスとAIN-93M飼料を与えたマウスでは体重増加量、血糖値には差が見られなかったが、フラクトオリゴ糖を投与すると糞便中IgAが増加するが、これは長期投与でもフラクトオリゴ糖投与群で糞便中IgAは増加していた。今後は、腸内細菌叢、代謝物を解析しAgingにおけるフラクトオリゴ糖群に特有の変化を探索する予定である。プレバイオティクスであるフラクトオリゴ糖を投与し腸内細菌環境を改善することで、加齢に伴う肥満予防を目指したが、効果は得られなかった。加齢に伴う肥満予防については、肥満予防効果のあるBacteroides thetaiotaomicronの投与を行うことで、肥満予防効果が加齢においても見られないか評価を行う予定である。

また、Allobaculum属の細菌が肥満の原因と考えているため、Allobaculum属の細菌を単離して、無菌マウスに定着させて肥満評価を行う予定である。加齢に伴う疾患は多数あり、肥満はその一つであるが、腸内環境を改善することで加齢に伴う全身性の炎症等にも効果が得られる可能性がある。今回のフラクトオリゴ糖長期投与のサンプルを解析することで、加齢に伴う全身性の炎症等についての影響も調べていく予定である。平成29年度は産前・産後休暇、育児休暇を取得していたため、動物実験を組むことが難しく、計画すべての動物実験を行う事は難しかった。進捗内容としては、平成29年度は、腸内環境改善による加齢に伴う肥満予防を目的に40週齢前後のSPFマウスを購入し、5%プレバイオティクス(フラクトオリゴ糖を予定)を含むAIN-93M飼料とプレバイオティクスを含まないAIN-93M飼料を与え、体重増加量、血糖値、脂肪量の評価を行ったが、両者に有意な差は見られなかった。この試験と同時にAIN-93M飼料に5%プレバイオティクス(フラクトオリゴ糖)を生後6週齢から長期投与したマウスが1年半を迎えたため、体重増加量、血糖値、脂肪量の評価と解剖を行った。しかし、AIN-93M+5%フラクトオリゴ糖)を長期投与したマウスとAIN-93M飼料を与えたマウスでは体重増加量、血糖値には差が見られなかったが、フラクトオリゴ糖を投与すると糞便中IgAが増加するが、これは長期投与でもフラクトオリゴ糖投与群で糞便中IgAは増加していた。今後は、腸内細菌叢、代謝物を解析しAgingにおけるフラクトオリゴ糖群に特有の変化を探索する予定である。プレバイオティクスであるフラクトオリゴ糖を投与し腸内細菌環境を改善することで、加齢に伴う肥満予防を目指したが、効果は得られなかった。しかし、糞便中IgAなどはフラクトオリゴ糖群で加齢においても高い値を維持していたので、IgAによる感染防御、また、フラクトオリゴ糖投与による糞便中短鎖脂肪酸の増加による腸管免疫系への効果が期待できる可能性がある。マウスは解剖し各種臓器を保存してあるため、それらの評価と炎症系の遺伝子発現への影響がないかを調べる予定である。加齢に伴う肥満予防については、肥満予防効果のあるBacteroides thetaiotaomicronの投与を行うことで、肥満予防効果が加齢においても見られないか評価を行う予定である。平成29年度は産前・産後休暇、育児休暇を取得していたため、計画していた実験をすべて行うことができなったため。
直流電車からの漏洩電流を用いた次世代比抵抗調査法の開発研究

地表電磁場観測において除去の対象であった直流電車からの漏洩電流ノイズを用いた新たな比抵抗構造調査法を開発することを目的に、既存の多点同時観測データの精査によりその特性を把握し、信号源として使うための課題の抽出を行った。また、テストフィールドとして検討の対象とした2007年能登半島地震震源域周辺の電磁場観測データから、3次元比抵抗構造を推定した。本年度は、直流電車からの漏洩電流信号の特徴を把握するために、既にアレイで取得済みの広帯域MT観測データの精査を行った。精査を行ったデータセットは、計20点で同時に取得された電磁場記録からなる。各地点・各時刻での漏洩電流信号のパターンと信号の強度に関するリスト化を行ったところ、おおむねすべての観測点において、同タイミング、つまり同じ漏洩電流信号を記録していることが分かった。しかしながら、その振幅については信号発信点からの距離に伴い減衰する傾向がみられるので、スタック等でのS/N向上が必要であることが確認できた。加えて、周辺の3次元地下構造を事前に把握するために、通常の解析による3次元解析を開始した。MT応答の再推定を行うとともに、複数2次元解析を実施し構造の3次元的な把握を行った。実際の3次元解析は、解析メッシュの粗密の影響、海深データの解析メッシュへの入れ込み方法の検討を行った。さらに予備的3次元解析から深さ方向への解像度を確保するために、より長周期のMT応答を推定する必要性が判明し、その算出への取り組みを、モデルの構築に並行して行っている。多点同時電場観測のための手法開発の一環で、新規に電極の改良を行った。品質管理を簡便にするため、銅-硫酸銅電極を採用するが、既存の自作電極では個体差が大きいため、電極本体の構造改良を加えるとともに、複数素材による底面セラミック(大地との接触面)のテストを行った。テストの結果をもとに、安定した電場データの取得が可能となる電極が構成できた。本年度は、既に開発済みの電磁誘導問題に対するフォワードソルバーを直流法に適応可能なように、またローカルな3次元構造解析に対応可能なように改変を加えるため、広く用いられているDey and Morrison(1979)に基づく比抵抗法コードとの比較・検討を進めた。直流電車からの漏洩電流を電気探査信号として用いる場合、漏れ抵抗や電流量が一定でないことを考慮した計算を行う必要がある。現時点でシンプルな構造に対する応答の違いなどの比較を行っている段階であるが、後述する現実的な3次元比抵抗モデルに対して受信信号レベルの規格化が可能であるか更に検討を進める予定である。テストフィールドとして用いている2007年能登半島地震震源域周辺陸域の電磁場データを用いて、Magnetotelluric法に基づく3次元構造解析を行った。本研究で開発する比抵抗法の妥当性を検証するためには、基礎情報として3次元構造を推定しておく必要がある。今年度の3次元解析では、複数測線による2次元解析結果の3次元空間補間構造を初期・優先モデルに設定し、インバージョンを行った。得られた3次元構造では、Yoshimura et al.(2008)に調和的な、本震破壊領域ならびに余震活動域下部に低比抵抗領域が推定され、その空間的広がりも地震活等に対応することが確認された。加えて震源(破壊開始点)直下は、より低比抵抗の程度が増す結果が得られた。ノイズ(電車からの漏洩電流)の状況の異なる地域での比較を行うために、次年度比較観測を実施する予定であるが、前年度開発・室内テストを行った銅一硫酸銅電極を、野外においてのテストを行った。既製品の鉛-塩化鉛電極と比較して同程度の品質の地電位差データを取得できることが確認できた。本年度は、ダイポールタイプの電流源に対して、任意の場所における電場信号を求めるフォワードソルバーの改変を進めた。同時に、テストデータとしての2007年能登半島地震震源域周辺陸域の電磁場データに見られる直流電車漏洩電流について、フォワード計算結果との対比を含め再検討を加えた。前者については完成に至ったが、後者について次のような問題点が明らかになった。ほぼ同じ位置での電流源とみなすことができる始発時間帯に着目して、日ごとの信号の差異や、その発生位置が容易に特定することが困難な日中の漏洩電流信号との比較を行った結果、受信観測網の広さに対して信号源と観測網の距離が同程度か短い場合には、単純にある受信点のデータで規格化してスタッキング処理を行うことは難しく、かなりの精度で信号源位置を推定しイベントごとの処理・解析が必要であることが分かった。新たな探査手法の確立に向けてのデータ取得上の問題点が明らかになったことを受けて、漏洩電流信号源の直近での観測データを収録することによる信号源の位置推定精度の向上、受信観測網の広がりに対して十分に遠方の信号の利用を進めるかの二者について有効性を評価する試験観測を計画した。次年度以降も継続して開発研究を進める。テストフィールドである2007年能登半島地震震源域周辺では、基礎構造情報としてMagnetotelluric法に基づく3次元構造モデルの高度化を引き続き行った。

海陸分布のモデルへの組み込み方、初期モデル・優先モデルの逐次更新によるモデルの精緻化などにより、結果として既報(Yoshimura et al., 2008)や前年度成果と調和的かつ、震源断層の北東端の構造不均質が明らかになり、破壊域が構造により特徴づけられる可能性が示された。テストフィールドの3次元構造をMagnet。telluric法により推定が進んでいる点、直流電車からの漏洩電流が多点の観測点においてどのような電磁場記録として収録できるかの精査が完了した点、他のフィールドでの比較観測の準備が進んでいる点など、当初計画より多少進展している。対比して漏洩電流を対象とするフォワードソルバーの改良については、他ソルバーと比較しての解くべき問題の確認など進展しているものの若干の遅れがみられる。3か年の計画として総合的に評価するとおおむね順調に進展していると判断した。24年度が最終年度であるため、記入しない。漏洩電流を用いた構造探査法を新たに開発することが、本研究課題の主目的であるが、実用化のためには比較検証も重要である。従って、従来の方法(Magnetotelluric法など)で予め構造を推定しておくことは必要不可欠であり、これまで得られた構造モデルを高度化することも重視したい。多点で観測される漏洩電流を再現するフォワードソルバーの改良は引き続き推進し、理論計算により観測値が説明可能か、探査深度や感度分布が着目する構造に対して十分か検討を進める。
強いラングミュア乱流の構造についての実験的研究

大強度相対論的電子ビーム(IREB)とプラズマとの相互作用により生ずる強いラングミュア乱流について実験研究を行った。1.これまでに確立してきた乱流電場の分光測定法を活用して,ヘリウム雰囲気中でカーボン電極プラズマ銃により生成されたプラズマ中にIREBを入射することにより生ずる乱流電場の統計的分布をシュタルク・シフトの測定より求め,またプラズマ・サテライト法により電場の平均的な強さを求め,両者を比較することによりキャビトン群がプラズマ中に占める体積比を求めた。2.理論によりビーム電子とキャビトンとの相互作用によりプラズマ周波数よりもはるかに高い周波数までの電磁波放射が予想されている。これまでの周波数領域1840GHzでの5チャンネルスペクトロメーターによるマイクロ波放射測定に加え,カットオフ周波数が14,48,74及び116 GHzの導波管をハイパス・フィルターとして用い,焦電素子を検出器として用いて発生電磁波を測定し,116GHz以上の広帯域の電磁波が発生していることを確かめたが,スペクトルの形を決定するまでには至っていない。3.キャビトンとの相互作用によるビーム電子のエネルギー分布の変化及びプラズマ電子の加速の確認及びそのエネルギー分布の測定のために,電磁石を用い21個のファラディカップを検出器として用いるエネルギーアナライザーを整備した。ビーム電子のエネルギー分布の変化から乱流電場の強さを推定した。プラズマ電子加速確認は今後の課題となった。4.フーリエ解析コイル及びミニファラディカップアレイによるビーム伝播測定を行い,大きな巨視的不安定性が無いことを確かめた。5.パルス直線放電によりヘリウムプラズマを生成し,ビーム伝播実験を行い,ビームが良く伝播するイオン収束領域及び二流体不安定性により加熱される領域を確かめた。このプラズマを用いての強いラングミュア乱流発生実験は今後の課題となった。本研究の目的は,大強度相対論的電子ビーム(IREB)とプラズマとの相互作用により生ずる強いラングミュア乱流の構造を実験的に次のような方法で探ることである.1.これまでに確立してきた乱流電場に分光測定法を活用してプラズマ中の高周波の平均電場,電場の強さの統計的分布を測定する.2.理論によりビーム電子とキャビトンとの相互作用によりプラズマ周波数よりもはるかに高い周波数までの電磁波放射が予想されている.これまでの周波数領域1840GHzでの5チャンネルスペクトロメーターによるマイクロ波放射測定に加え,ミリ波及びサブミリ波領域での放射を測定する.3.キャビトンとの相互作用によるビーム電子のエネルギー分布の変化を磁気エネルギーアナライザーにより測定する.4.キャビトンとの相互作用によるプラズマ電子のエネルギー分布の変化をマルチグリッドプローブで測定する.本年度の研究経過は次の通りである.1.ヘリウム雰囲気中でカーボン電極プラズマ銃により生成されたプラズマ中にIREBを入射することにより生ずる乱流電場の統計的分布をシュタルク・シフトの測定により求め,またBarangerとMozerのプラズマ・サテライト法により電場の平均的な強さを求め比較検討を行った.レーザー誘起螢光法による乱流電場測定を現在継続中である.2.カットオフ周波数が14,48,74及び116 GHzの導波管をハイパス・フィルターとして用い,焦電素子を検出器として用いて発生電磁波を測定し,116GHz以上の広帯域の電磁波が発生していることを確かめたが,スペクトルの形を決定するまでには至っていない.3.ビーム電子のエネルギー分布の変化,プラズマ電子の加速の確認及びそのエネルギー分布の測定のために電磁石を用いるエネルギーアナライザーを準備中である.分布の時間的な変化も追えるよう複数のファラディカップを検出器として用い,同時測定を行うことにしている.大強度相対論的電子ビーム(IREB)とプラズマとの相互作用により生ずる強いラングミュア乱流について実験研究を行った。
液体シンチレーター中の極微量放射性不純物の超高感度分析法の開発

本研究は、東北大学を中心に岐阜県神岡鉱山の地下実験室で進行中のニュートリノ検出実験カムランドの液体シンチレーターに含まれる微量放射性不純物の分析方法の開発を目的とし、これまでの問題点を探るとともに新たな純化方法を視野に入れ、1MeV以下の超低エネルギーニュートリノの実時間検出の実現を目指すものである。超純水による液抽出法と窒素パージ法で純化した液体シンチレーターに対して、誘導結合プラズマ質量分析法と中性子照射化法による分析を試みた。その結果、ウラン、トリウムに対して10^<-14>g/g台、カリウム40は10^<-15>g/g台の分析感度が得られるとともに、液体シンチレーターが原子炉ニュートリノ実験に必要な高純度であることがわかり、実験が開始された。分析感度の向上にはサンブル作成時の微量汚染の排除が鍵であることもわかった、カムランド実験データからウラン、トリウム系列のBi-Po崩壊連鎖を調べた結果、液体シンチレーターが^7Be太陽ニュートリノ検出に必要な1μBq/m^3をも満足する超高純度であることがわかった。これは液体シンチレーターの純化方法の有効性を示す大きな成果であり、カムランドによる原子炉ニュートリノ欠損現象の発見に大きく貢献した。一方、1MeV以下では、主に長寿命の鉛210とクリプトン85の崩壊による多量のバックグラウンドの存在が明らかとなった。このため本研究はこれらを除去し^7Be太陽ニュートリノの実時間検出を目指す実用的な純化方法の開発に重点を移し、試作機による高効率の稀ガス除去テスト、液抽出、吸着、フィルタリング、蒸留等による鉛元素除去の研究を進めた。その結果、今後の開発研究につながる貴重な基礎データが得られた。今年度の本研究の目標は、低エネルギーニュートリノ検出実験カムランドで用いる高純度液体シンチレーター中の微量放射性元素を定量分析し、その感度のチェックを行なうことであり、今後の超高感度分析を進めるステップとして位置付けられるものである。カムランド検出器は平成13年4月に液体シンチレーター純化装置の調整、立ち上げを行い、その後、5月より9月にかけて検出器への液入れ作業が行われた。液入れ作業前及び作業中にサンプル液を採取し、液成分を蒸発させた後、中性子照射放射化分析を行った。その結果、液中のウラン、トリウムは10^<-14>g/gのレベルかそれ以下で検出されなかった。またカリウムについても10^<-10>g/gのレベルであった。この結果はこれまでに液体シンチレーターの構成液体について行った誘導プラズマ質量分析法(ICP-MS)の結果とコンシステントであり、本分析法の感度が第1段階として所期の目標に到達していることを示すものである。また検出された放射性元素の量は、カムランド液体シンチレーターが原子炉反ニュートリノ検出実験を行う上で十分高い純度を有することを示すものである。また、分析感度をさらに向上させるため必要な今後の対策として、(1)中性子束を増やす、(2)照射する試料の量を増やす、(3)ブランクレベルを下げる、の3点の工夫が必要であることが明らかとなった。また鉛210元素の除去を行うことが今後のカムランド検出実験で非常に重要であり、これを定量分析するための新たな手法について検討することが必要である。1)カムランド実験においてウラン、トリウムなどの放射性不純物除去のため、純化装置に組み込まれている、超純水による液液抽出と窒素パージ法がどの位有効か確認する研究を行ない、プラズマ誘導質量分析と中性子放射化法によるウラン、トリウム、カリウムのレベルが実験の要求を満たすことが確認された。今年度はこの分析感度をさらに向上させることを試みたがサンプル処理時や容器の微量汚染を抜本的に解決するには至らなかった。

しかし、カムランド実験が開始され検出器より得られたデータから、ウラン、トリウム系列に属するビスマス、ポロニウムの崩壊連鎖事象を調べた結果、ウランは(3.5+-0.5)^*10^<**>(-18)g/g、トリウムは(5.2+-0.8)^*10^<**>(-17)g/gと目標値10^<**>(-14g/g)をはるかに下回る極めて低い量であることが確認された。また放射性カリウムの量も2.7^*10^<**>(16)g/g以下であり、充分低い事が改めて確認された。この結果はカムランド実験に用いられた液体シンチレーターの純化方法が正しく微量放射性不純物の除去に有効であることを示した画期的な成果となった。2)カムランド実験で1MeV以下の低エネルギー事象の検出に必須の放射性鉛、放射性クリプトンの除去に対して、現在の純化方法の有効性を調べる研究を進めた。クリプトンには減圧窒素パージ法が有効であることがわかり、現システムのアップグレードに向けた装置のデザインが進められることになった。鉛は液液抽出の基礎データを得るべく、水溶性鉛化合物(硝酸鉛、酢酸鉛)を用いて鉛イオンの水とミネラルオイルの分配係数の測定を行なった。また、トリウム系ラドンを液体シンチレーターに溶かしてその崩壊系列の鉛を直接シンチレーション光で測定する方法も同時に進めている。現在、最終結果に向け確認試験を行なっている。1)平成13年度:カムランド実験における高感度ニュートリノ検出に必要な、ウラン、トリウムなどの放射性不純物を検出器の液体シンチレーターから除去するための液液抽出法と窒素パージ法について、プラズマ誘導質量分析法と中性子照射化法による液の高感度分析を行ない、原子炉ニュートリノ実験の目標である10^<-13>g/gを下回る濃度が確認された。分析感度の更なる向上には、試料作成時の汚染を徹底的に除去することが必要であるが、これを解決するには至らなかった。しかしカムランド実験の実データの解析により、Bi-Poの崩壊連鎖による放射能がウラン系列で0.035μBq/m^3トリウム系列で0.17μBq/m^3であり、^7Be太陽ニュートリノ検出に必要な1μBq/m^3をはるかに下回る低い濃度であることが明かとなった。2)平成14年度:それまでの研究で明らかとなった1MeV以下の低エネルギー部に存在する放射性バックグラウンドを除去するための実用的な純化法の開発に研究の重点を移した。これはカムランド検出器を一層高感度化し、さらにエネルギーの低い7Be太陽ニュートリノの実時間検出を目指すための開発研究であり、その除去と確認は表裏一体をなすものである。対象となるのは検出器の液体シンチレーター中に微量に残る半減期10年以上の放射性不純物であり、なかでもウラン系列の鉛210と放射性クリプトンが支配的である。その除去に従来の液液抽出、窒素パージ法がどのくらい有効かを調べた。その結果、鉛210の除去には液液抽出法のみでは有効でなく新たな除去法の開発が必要であることが判明した。また窒素パージ法は、実機を目指したテストプラントの設計、製作を行なった。3)平成15年度:テストプラントによる窒素ガスパージ法のテストを行ない、クリプトン、ゼノンガス除去の有効性が認められた。しかし地下実験室空気にはラドンが高濃度で存在し、微量ながら侵入するラドンの除去の重要性が改めて認識された。
鶏における嗅球の摂食調節メカニズムについての生体機構学的解明

本科学研究費補助金の研究課題は、初生雛から30日令までの鶏における嗅球を経時的に除去し、摂食量の増加する日令を調べ、嗅球-甲状腺系が何日令でも完成するかを検討することが研究目的であった。孵化後24時間以内に嗅球を除去した鶏とでは、摂食量の増加は全く認められなかったが、甲状腺の光学顕微鏡学的観察では小胞上皮細胞の形状に若干の変化が認められ単層扁平上皮細胞間に散在する立方上皮細胞の出現頻度が擬偽手術鶏よりも増加していた(日本家食学会誌巻1988)。さらに、この様な甲状腺の電子顕微鏡学的観察ではよく発達したゴルジ野、多数のミトコンドリアおよびよく発達した粗面小胞体が認められ、逆に分泌界粒の減少やライソゾームの減少が観察された。この様な超微細構造の変化は、甲状腺小胞上皮細胞の機能亢進像を示すことから、初生雛の嗅球除去によって甲状腺機能が刺激されていたものと思われる。以上の結果から、嗅球-甲状腺系は鶏の孵化時にはすでに完成されているものと判断される(Britssh poultry Suience,1989、印刷中)。しかしながら、成鶏における嗅球除去によっても摂食量の増加がみられなかったことから白色レグホーン種では、嗅球-甲状腺系は摂食量を増加させるほどの内分泌機能の効力を持ち合わせていないものと思われる。最近、ブロイラーの鶏の摂食調節は消化管で調節されているのに対し、産卵鶏では視床下部による調節メカニズムの方がより重要な因子であるとの報告(Mc Corthy and Siegel,1983;Fisher,1984)が出されているので、肉用鶏の嗅球除去による摂食量の増加報告(Robinzon et al,1977)との違いは、実験に用いた品種差によるものではなかろうかと思われる、本研究において、摂取量の増加は認められなかったものの、飲水量の低下が初生雛および成鶏における嗅球除去によって観察された。現在この原因を究明するために視床下部・下垂体および腎臓の組織学的変化について検討しており、その結果を日本家食学会誌に投稿予定である。
平面共役高分子・液晶としてのキメラ分子設計とその電子機能性

有機薄膜太陽電池(OPV)に用いる高分子材料の電子受容性基として、チエノイソインディゴ(TIIDG)、ベンゾチエノイソインディゴ(BTIDG)を合成し、OPVへ応用した。特に、昨年成功した非対称性の導入による効率の向上から、非対称BTIDGを電子受容性基とした高分子材料に注目した。まず、非対称BTIDGの電子受容性を制御するために、エネルギー準位や結晶性を考慮して、BTIDGのベンゼン環部位にフッ素を導入し、フッ素化BTIDG(F-BTIDG)を合成した。合成経路の開拓、及び精製を繰り返し、純度の高いF-BTIDGを得ることに成功した。F-BTIDGと組み合わせるのに最適な電子供与性基をDFT計算から求め、ターチオフェンを選択した。また、昨年の研究結果から、BTIDG骨格で用いたBBTzを組み合わせ、フッ素化BTIDG共重合体も合成した。以前に合成した共重合体と比較するため、共重合体材料のOPV特性評価を行い、さらにSPring-8でのX線構造解析などで詳しい積層構造を明らかにした。さらに、BTIDGの左右非対称性を活かし、規則性共重合体を考案した。BTIDGの左右に異なるハロゲン置換基を導入し、単一カップリング重合反応を用いる合成を試みたものの、BTIDGのベンゼン環とチオフェン環に反応性の違いがほとんどないため、合成による差異を見出せなかった。一連の研究において、BTIDGは非対称であるが、反応性に大きな違いがないことが判明した。これにより、BTIDG共重合体中では左右がランダムにカップリングされていると明らかになった。また、フッ素化したBTIDG共重合体の合成により、電子供与性基の最適化が積層構造に大きな影響を与えることわかった。28年度が最終年度であるため、記入しない。有機薄膜太陽電池への応用を目指して、共役高分子の合成原料であるTIDGとIIDGの複合材料、Chimeraの合成ルートを確立した。アルキル鎖長の異なる側鎖の導入にも成功し、収率も最高80%まで向上した。計算により材料の最適な組み合わせを予測し、最終的に合成した5個のうち4個の共役高分子を太陽電池へ応用、変換効率は4.2%と先行研究の3倍に達した。伝導度を測定する時間分解マイクロ波伝導度測定(TRMC)法を用い、太陽電池材料の最適な混合比を検討して応用した。TRMC法によるスクリーニングで、デバイス作製にかかる時間を短縮でき、1年で4つの共役高分子の合成評価を行った。さらに、合成した新規の共役高分子は、先行研究にはない高い配向性を示した。配向性は高い光電変換効率を達成するための重要な要因の一つであり、化合物の組み合わせにより大きく異なる。今回は、合成した4つの共役高分子全てで従来の汎用高分子よりも高い配向性を示し、太陽電池材料に応用する際に利点となった。また、これは太陽電池材料として報告されている高分子材料の中でも上位10%に入る配向性の高さであり、他研究にはない長所といえる。この研究に関してはすでに論文を執筆しており、ジャーナルに投稿済みである。さらに、合成した材料を他研究室で測定させていただく機会に恵まれ、過渡吸収スペクトル測定により、新たな知見も得られた。今年の結果から、BTIDG共重合体を合成では、安定性の面で適用できる材料に制限があるため、さらなる改良が必要であるとわかった。特に、研究課題の次の予定である単一重合を達成する上で、原料の安定性は大変重要になる。一年目の結果から、より多くの合成に応用できる手法を模索している最中である。有機薄膜太陽電池に用いる高分子材料として、非対称な分子であるベンゾチエノイソインディゴ(BTIDG)を含む交互共重合体を用いた。昨年の結果より、先行研究のTIDG材料よりも高い光電変換効率を示し、高分子骨格への非対称性の導入が効率の向上に有利であると示した。今年度は、フッ素の置換基導入により、さらなる光電変換効率の向上を目指した。材料合成に使用する市販試薬により、フッ素の導入位置を選択的に決定でき、純度の高い分子を得ることに成功した。しかし、フッ素導入による太陽電池特性の改善効果は見られず、高分子鎖の配向など膜物性にも大きな効果があるとはいえなかった。これは、高分子骨格のモノマーユニットに対するフッ素の体積比(面積比)が小さく、高分子鎖の配向制御や光電変換特性の制御に不十分という結果である。同時並行の研究課題として、申請した内容外ではあるが、非対称構造を有する高分子材料への規則性の導入も試みた。これは、非対称分子であるBTIDGを規則的に配列させることでマクロに現れる構造を制御し、太陽電池の光電変換効率向上を目指すものである。すでに合成ルートは確立されており、収率の改善と実際の重合過程の制御によって、太陽電池材料を合成できる段階まで進んでいる。TIDG, BTIDG材料の液晶性を鑑みると、コア分子が小さいために、いかにして芳香環を大きくかつ硬くするかが鍵となる。すでにIDG末端に三重結合を含む流動性の高いアルキル側鎖を導入したものの、液晶相は発現しなかった。ただし、色は赤色紫色、もしくは青色と幅が広く、液晶材料もしくは電池材料としての活用が見込まれる。コアと流動性の最適な組み合わせを見つけるため、さらなる合成を続けていく。課題研究はおおむね予定通り進行している。初年度に達成した新規化合物で、太陽電池特性を評価し、想定以上の効果が得られた。

特に、類似化合物との比較検討を加えたことで、材料合成の根幹となる設計指針が新たに得られ、これは当該研究以外にも適用可能である。材料の設計の幅が広がるとともに、比較検討することで多数の化合物を一度に検証したことで、デバイス評価の精度が向上し、太陽電池効率の向上につながったと考えている。今年度に合成した太陽電池材料は、有機薄膜太陽電池の高分子材料の中でもトップクラスの配向性を示し、単一膜中だけでなく太陽電池の膜中でも高い配向性を保持していた。これは太陽電池の効率向上につながり、着想の元となったチエノイソインディゴ共重合体で得られた材料の20倍近くまで効率が向上した。有機薄膜太陽電池(OPV)に用いる高分子材料の電子受容性基として、チエノイソインディゴ(TIIDG)、ベンゾチエノイソインディゴ(BTIDG)を合成し、OPVへ応用した。特に、昨年成功した非対称性の導入による効率の向上から、非対称BTIDGを電子受容性基とした高分子材料に注目した。まず、非対称BTIDGの電子受容性を制御するために、エネルギー準位や結晶性を考慮して、BTIDGのベンゼン環部位にフッ素を導入し、フッ素化BTIDG(F-BTIDG)を合成した。合成経路の開拓、及び精製を繰り返し、純度の高いF-BTIDGを得ることに成功した。F-BTIDGと組み合わせるのに最適な電子供与性基をDFT計算から求め、ターチオフェンを選択した。また、昨年の研究結果から、BTIDG骨格で用いたBBTzを組み合わせ、フッ素化BTIDG共重合体も合成した。以前に合成した共重合体と比較するため、共重合体材料のOPV特性評価を行い、さらにSPring-8でのX線構造解析などで詳しい積層構造を明らかにした。さらに、BTIDGの左右非対称性を活かし、規則性共重合体を考案した。BTIDGの左右に異なるハロゲン置換基を導入し、単一カップリング重合反応を用いる合成を試みたものの、BTIDGのベンゼン環とチオフェン環に反応性の違いがほとんどないため、合成による差異を見出せなかった。一連の研究において、BTIDGは非対称であるが、反応性に大きな違いがないことが判明した。これにより、BTIDG共重合体中では左右がランダムにカップリングされていると明らかになった。また、フッ素化したBTIDG共重合体の合成により、電子供与性基の最適化が積層構造に大きな影響を与えることわかった。当初の予定通り、キメラ分子の合成経路を開拓した。既報よりも収率が高く、より効率のよい経路を見出すことに成功した。また、弱いドナーと組み合わせて共重合体も合成しており、すでに太陽電池特性評価を行っている最中である。さらに、キメラ分子の合成の成功により、新たな分子の設計・合成を同時進行しており、こちらも合成経路がほぼ確定した。分子骨格が類似する化合物との性能比較・検討を加えることで、より信頼できる統計的なデータが得られる。もう一つの軸として、有機薄膜太陽電池以外の応用である、液晶への展開を試みた。すでに5種類の液晶分子を設計しており、合成している。それぞれの分子から得られた知見を次の合成に活かしており、さらに改良を重ねている。
現代ヨーロッパ文学におけるトラウマと創造性についての総合的研究

現代ヨーロッパ文学においてトラウマ経験がどのように創造性に関わっているかについて、サミュエル・ベケットの作品を軸に様々な視点(小説、演劇、思想)から考察を行った。また海外の研究者を招聘し、ベケットとトラウマについての公開の研究会を開催し、それに加えて海外研究者と同テーマについて意見・情報交換を継続的に行った。これらの研究活動を通して日本を拠点とした世界的ネットワークを発展させることができた。さらにこの成果である英語の論文集、Samuel Beckett and traumaの出版準備を行った。この論文集は2018年7月にManchester University Pressから刊行される。1.27年度はセクションごとにトラウマと創造性の問題についてベケット作品を軸に研究を行った。以下、セクションごとに見ていく。田尻:10月に原爆文学に関する発表を行い、「原爆文学」を現代英米のトラウマ理論との関連で考察し、新しい「証言」という概念を導入することで、長年の誤解からそれらの文学を解放することができるのではないかと論じた。11月には三島由紀夫に関する発表を行い、トラウマと日常性の関係について考察を深めた。堀:1950年代・60年代の冷戦下において欧米の多くの文学者に影響を及ぼした核の想像力をベケットの作品に照らして考察し、本研究の成果として英語で論文を執筆した。また、その考察を一部、『戦争・詩的想像力・倫理』の一章、「黙示録的時代(アポカリプティックタイムズ)を見据えてー第二次世界大戦後のサミュエル・ベケット」の中で論じ、ベケットが今日ジジェクが「黙示録的時代」と呼ぶ、核への脅威と不安をすでに表現していた点を考察した。対馬:以前にベケットの小説『ワット』の分析を通してトラウマと皮膚の関係について探究し、論文集に掲載予定の論文を執筆したが、27年度はその内容をトラウマと創造力のつながりという観点から再考し、書き直しを行った。またトラウマに関わるものとしてベケットのラジオ作品における言語と音楽の関係についても研究した。2.1月にNicholas Johnson氏(Trinity College, Dublin)を招聘し、青山学院大学で開催された研究会において現代演劇の視点からベケットとトラウマに関する話をしていただき、意見・情報交換を行った。3.研究成果を英語の論文集Samuel Beckett and Traumaとして出版するため、定期的に会合を開き意見交換を行った。またイギリスの出版社と交渉しながら、イントロダクションの執筆などの準備を行った。当初、27年度に実施が計画されていた(1)研究資料の収集・整理、(2)セクションごとの分析、(3)研究会における海外共同研究者との研究交流および意見交換、(4)論文集出版の準備のすべての点において、計画通り順調に作業が進んでいるため。1.平成28年度は、前年度に引き続き、小説、演劇、思想のセクションごとにトラウマと創造性の問題についてベケット作品を軸に研究を行った。田尻: 5月に日本英文学会大会において現代イギリスを代表する小説家イアン・マキュワンの『土曜日』に関して「Ian McEwanにおける記憶、トラウマ、日常性」という口頭発表を行い、前年に三島由紀夫に即して考えた日常性とトラウマの関係について考察を深めた。そのほか授業などを通じてヴァージニア・ウルフ、ガートルード・スタイン、ジェイムズ・ジョイス、サミュエル・ベケットら20世紀前半の文学における日常性とトラウマの関係について研究を進めた。堀:ベケットの過去のトラウマ的経験がどのようにその演劇作品の創作に反映しているかを作者の伝記とからめながら考察した。また、ジジェクが「黙示録的時代」と呼ぶ今の時代にもなおいろいろな問題提起をベケットがすでに発信している点、その今日性を紐解くために、ベケットの影響がみられる劇作家(アントニオ・ネグリ、デビー・タッカー・グリーン、別役実など)の作品を分析・考察し、比較研究を試みた。対馬:現代のトラウマ理論の動向を探り、現代トラウマ理論とベケット作品の関係について再考し、その成果を論文集のイントロダクションの書き直しに役立てた。またベケットにおける創造力の問題を想像力の問題に関わるものととらえ、ベケットにおける想像力についての考察を行った。2.研究成果を英語の論文集Samuel Beckett and traumaとしてマンチェスター大学出版局から出版するため、定期的に会合を開き意見交換を行った。また共同研究者に連絡をとりながら、論文集の編集作業を行った。当初、28年度に実施が計画されていた(1)研究資料や文献の収集、資料整理、(2)セクションごとの分析、(3)国内外の学会での研究成果発表、(4)論文集出版のための編集作業のすべての点において、計画通り順調に作業が進んでいるため。平成29年度は、過去2年間の研究活動を通して得られた研究成果を全体としてまとめあげた。主に以下の作業を進めた。1.3年間の研究成果を論文集Samuel Beckett and traumaとして出版するための校正、索引作成などの最終作業を行った。この論文集はマンチェスター大学出版局から2018年6月に刊行予定である。2.前年度に引き続き、小説、演劇、思想のセクションごとにトラウマと創造性の問題について、サミュエル・ベケットの作品を軸に研究を行った。田尻:第一次世界大戦が与えた衝撃とヴァージニア・ウルフの作品の関係、第二次世界大戦(特にホロコースト)のトラウマとベケットの演劇における人間表象の関係について考察し、それをSamuel Beckett and trauma所収の論文としてまとめた。他にイアン・マキュワン『土曜日』における9・11テロのトラウマについての論文を執筆した。

堀:主としてベケットの戦後の戯曲において戦中戦後の作家自身の体験が普遍化されていく過程を探ることにより、今日なお戦争や環境破壊によってさまざまなかたちで被災した人びとの苦悩やトラウマ、人権侵害などわれわれが今まさに直面している問題を再考することができる。その一例としてベケットの代表作に焦点を当てた単著『改訂を重ねる「ゴドーを待ちながら」演出家としてのベケット』を執筆したほか、ベケットの今日性を論じる2本の口頭発表を行なった。対馬:様々なトラウマ的現実に直面している現代世界とベケット作品との関係について考える試みとして、ベケットにおける想像力とはいかなるものかについてブランショの文学論やドゥルーズの映画論を参照しながら考察した。この考察にもとづいて学会で発表を行い、論文を執筆した。現代ヨーロッパ文学においてトラウマ経験がどのように創造性に関わっているかについて、サミュエル・ベケットの作品を軸に様々な視点(小説、演劇、思想)から考察を行った。また海外の研究者を招聘し、ベケットとトラウマについての公開の研究会を開催し、それに加えて海外研究者と同テーマについて意見・情報交換を継続的に行った。これらの研究活動を通して日本を拠点とした世界的ネットワークを発展させることができた。さらにこの成果である英語の論文集、Samuel Beckett and traumaの出版準備を行った。この論文集は2018年7月にManchester University Pressから刊行される。平成28年度は、以下の作業を進める計画である。(1)研究資料や文献を収集し、その資料をさらに充実させ、資料整理を行う。(2)前年度に引き続き、セクションごとに現代ヨーロッパ文学におけるトラウマと創造の問題について、ベケットの作品を軸に様々な角度から分析を行い、考察を深める。(3)国内外の学会で研究成果を発表する。(4)論文集出版のための編集作業を行う。平成29年度は過去2年間の研究活動を通して得られた成果を全体としてまとめあげる。その延長線上で以下の作業を進める計画である。(1)シンポジウム形式の公開の研究会を開催し、それまでの研究成果を提示する。(2)3年間の研究の成果を論文集の形でまとめ、研究叢書として英語圏の出版社から出版する。平成29年度は、以下の作業を進める計画である。過去2年間の研究活動を通して得られた成果を全体としてまとめあげる。(1)シンポジウム形式の公開の研究会を開催する。シンポジウム形式の公開の研究会を開催し、それまでの研究成果を提示する。(2)論文集を出版する。3年間の研究の成果を論文集の形でまとめ、研究叢書として英語圏の出版社から出版する。人文学購入した書籍が予定していた金額よりも安価であったため、残額が生じた。論文集のフォーマット調整と英文校正にかかる費用が予定していた金額よりも安価であったため、次年度使用額とした。28年度の書籍の購入にあてる計画である。
放射線誘発口腔粘膜炎に対するパルプロ酸ナトリウムの有用性に関する研究

【研究概要】がん放射線治療により生じる口内炎は重篤で患者のQOLを大きく低下させるにも関わらず、現在のところ有効な治療薬剤はなく、臨床では局所麻酔や鎮痛・抗炎症薬による対症療法が行われているに過ぎないことから、口腔粘膜炎用薬の開発・開拓が望まれている。近年、ヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)阻害剤が後天的な遺伝作用をもたらすことで、放射線によるDNAの損傷を防護することが報告された。これまでに我々は、ハムスターのチークポーチに放射線を単回照射することで口内炎が発症することを確認しており、放射線誘発口内炎に対してHDAC阻害剤であるバルプロ酸ナトリウムの有用性について検討を行った。【方法】6週齢の雄性シリアンハムスターのチークポーチに放射線単回照射(30Gy)を行うことで口内炎を発症させた。バルプロ酸ナトリウム(100, 300, 600mg/kg)は放射線照射30分後に腹腔内投与した。口内炎の評価は、発生した口内炎の程度を判断するスコアリング(05の6段階)および炎症マーカーである好中球ミエロペルオキシダーゼ(MPO)活性により行った。【結果・考察】バルプロ酸ナトリウムを投与することで、口内炎発生初期より用量依存的に口内炎スコアの軽減が認められた。また、600mg/kg投与群においては有意にMPO活性を低下させた。本研究によりバルプロ酸ナトリウムは口内炎予防・軽減作用を示すことが明らかとなった。また、目立った有害事象はみられていない。このことによりバルプロ酸ナトリウムは放射線誘発口内炎の予防薬として、有用である可能性が示唆された。さらに詳細なメカニズムについては引き続き検討を行う予定である。
真正粘菌のミトコンドリア核融合機構に関する分子形態学的研究

真正粘菌は同型配偶子(アメ-バ)を持ち、異なる交配型同士が接合し変形体(2n)になる。ミトコンドリア非融合株同士の交配の場合、ミトコンドリア染色体(mtDNA)は変形体に片親遺伝する。これに対し、いずれかのアメ-バが「ミトコンドリア融合を誘起するプラスミド」を保有するミトコンドリア融合株の場合には片親遺伝は起こらず、プラスミドの優先的な伝達とmtDNAの高頻度組換えが起こる。これは、接合子内でミトコンドリアの融合が起こり、プラスミドDNAが優先的に変形体の全ミトコンドリアに伝達されるためと考えられる。そこで、アメ-バの接合期におけるミトコンドリアとミトコンドリア核の挙動をDAPI蛍光顕微鏡法を用いて経時的に観察した。アメ-バは1個の細胞核とミトコンドリアを10個前後持っている。ミトコンドリアは「単核」で、長さが1ー2μmで直径約0.2μmの棒状のミトコンドリア核を1本持っている。アメ-バが接合すると接合子内で大部分のミトコンドリアは融合し、その後ミトコンドリア核も徐々に融合し、紐状あるいは環状になることを見いだした。さらに融合が進むと1本の巨大な棒状のミトコンドリア核(長さ4ー5μm、直径約1μm)になる。細胞内にはこの巨大ミトコンドリア核以外に他のミトコンドリア核は観察されず、すべてのミトコンドリア核が一箇所で融合するものと考えられた。その後、ミトコンドリアは何回か分裂を繰り返し、通常の大きさのミトコンドリア核を持ったミトコンドリアに戻った。このような融合はプラスミドを失った株あるいはプラスミドの一部を欠損した株では極く低頻度でしか起こらなかった。これは、接合子内におけるミトコンドリア融合を制御する遺伝子(mif)をプラスミドの特定の領域が持っていることを意味している。また、組換え体mtDNAの制限酵素地図を作成し解析したところ、ミトコンドリア核融合によるmtDNAの高頻度組換えはmtDNAへのプラスミドの挿入によるものであることがわかった。本年度の研究目的は、子実体形成期および胞子発芽期における、ミトコンドリア核の融合過程およびその後の分裂過程を超高感度DAPI蛍光染色法と超微量DNA蛍光定量法によって詳細に解析することにあった。ミトコンドリア核の融合・分裂過程を経時的に観察するために、光・温度・栄養条件等を種々の変形体株で検討し、子実体形成や胞子発芽の同調性を飛躍的に向上させることができた。その結果、ミトコンドリア融合による多核の巨大ミトコンドリアの形成過程、巨大ミトコンドリア内でのミトコンドリア核の融合過程およびその後の分裂過程を超高感度DAPI蛍光染色法によって経時的に解析することができた。一方、ミトコンドリア核融合にともなうミトコンドリアおよびミトコンドリア核の特徴的な形態変化を見いだすために、またこの現象とmtDNAの高頻度組換えとの相関を明らかにするためにも、ミトコンドリア核融合を起こす株と欠損(非融合)株の比較は極めて重要である。多くの野生型株および実験株の子実体形成期および胞子内部でのミトコンドリアの融合状態を検索し、子実体形成期あるいは胞子発芽期に到ってもミトコンドリア融合が起こらない非融合株を多数単離することができた。そこで、ミトコンドリア核融合過程の解析およびmtDNAの高頻度組換え現象の解析等はすべてこの非融合株を対照に行うことができ、ミトコンドリア核融合過程における特徴的な形態変化をより明確に把握することができた。また、多数の融合・非融合株のmtDNAを解析した結果、mtDNAの高頻度組換えがミトコンドリア核融合によって誘起されたものであることを証明することができた。さらに、非融合株の単離はミトコンドリアの融合を支配する遺伝子の同定を可能にした。融合株および非融合株間の遺伝的交配実験の結果、ミトコンドリア融合に関与する遺伝子は融合株のミトコンドリアが特異的に持っているプラスミッド様DNA上にあることを見いだした。

細胞内にはこの巨大ミトコンドリア核以外に他のミトコンドリア核は観察されず、すべてのミトコンドリア核が一箇所で融合するものと考えられた。その後、ミトコンドリアは何回か分裂を繰り返し、通常の大きさのミトコンドリア核を持ったミトコンドリアに戻った。このような融合はプラスミドを失った株あるいはプラスミドの一部を欠損した株では極く低頻度でしか起こらなかった。これは、接合子内におけるミトコンドリア融合を制御する遺伝子(mif)をプラスミドの特定の領域が持っていることを意味している。また、組換え体mtDNAの制限酵素地図を作成し解析したところ、ミトコンドリア核融合によるmtDNAの高頻度組換えはmtDNAへのプラスミドの挿入によるものであることがわかった。
HTLV-Iによる発がん機構に関する研究

HTLV-Iキャリアーから発がんに至る経緯は多段階の遺伝子変異が必要であると考えられている。同じATL患者由来でSCIDマウスで造腫瘍性のある白血病細胞株ED-40515(+)と造腫瘍性のないHTLV-I感染非白血病細胞株SYからそれぞれmRNAを抽出し、約9000種類の遺伝子のcDNAがスポットされたcDNA microarrayによる解析を行ない6個の遺伝子がED-40515(+)でSYと比較して5倍以上の発現が認められた。このうちselenoprotein PとHevinはRT-PCR法にて明らかにSYと比較してED-40515(+)に強い発現が確認され、さらに少なくとも一部のATL患者由来新鮮白血病細胞にも発現が認められた。また、この2つの分子は末梢血リンパ球やPHAで刺激した活性化リンパ球では発現が検出されず、発がんに関与している可能性が示唆された。次にSCIDマウスを用いたATL細胞のin vivo増殖モデルから樹立した白血病細胞株SYK-11L(+)、SYK-11L(-)ともとのin vivoで増殖している腫瘍細胞のIL-2またはIL-15に対する反応性の比較から、ATL細胞の増殖はin vivoとin vitroで異なっていると考えられた。非常に興味あることに、これらの細胞株は造腫瘍性を失っており、もとの腫瘍細胞とSYK-11L(+)を用いてcDNAmicroarrayによる解析を行ない、もとの腫瘍細胞に強く発現している遺伝子の一部はATL患者由来新鮮白血病細胞にも発現していることを見い出した。これらの遺伝子はATL細胞の腫瘍性増殖に関与している可能性がある。