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DNA修復欠損の分子病態

研究代表者および研究分担者は、生物の保有する様々なDNA修復系と、その欠損によってもたらされる病態について、分子から個体までの幅広いレベルで解明するために、以下の3つに分類される研究を協力して進めた。1.DNA除去修復機構とその修復欠損の分子病態2.DNA相同組換えと組換え修復の普遍的機構3.突然変異の分子病態総括班としては、上記の研究が円滑に進展するよう、下記の活動を行った。1.特に力を入れて推進すべきテーマを担う研究室に、適宜、予算を重点的に配分し、研究の一層の進展に努めた。2.サーキュラーを発行し、また全体班会議を開催して、研究者間の速やかな情報交換を行った。3.毎年度、本特定研究領域と関連の深い二つのワークショップ「遺伝的組換えとその制御」および「Workshop on DNA Repair and Mutagenesis」を共催し、本研究分野の普及・発展に努めた。4.年2回、総括班会議を開催し、研究成果の評価、研究の進め方に対する助言・提言などを得た。5.海外で開催された著名な研究集会に参加・発表し、情報交換を行うとともに、当該分野で活躍している外国人研究者をわが国へ招聘し、最新の知見を得た。6.最終年度に、4年間の研究に関わったすべての班員に成果報告を提出させ、これに関連研究業績一覧と代表的な論文の別刷を加え、研究報告書として発行した。研究代表者および研究分担者は、生物の保有する様々なDNA修復系と、その欠損によってもたらされる病態について、分子から個体までの巾広いレベルで解明するために、以下の3つに分類される研究を協力して進めた。1)DNA除去修復機構とその修復欠損の分子病態2)DNA相同組換えと組換え修復の普遍的機構3)突然変異の分子病態総括班としては、上記の研究が円滑に進展するよう、下記の活動を行った。1)高純度の蛋白質標品を得るために必要な大型装置と、オートラジオグラフィーの結果を感度よく可視化するために必要な機器等を拠点研究室に設置した。2)サ-キュラーを2回発行し、また全体班会議、第2班班会議、第1・3班合同班会議を開催して研究者間の速やかな情報交換を行った。4)総括班会議を2回開催し、主として本重点領域内で研究されていない総括班員から、研究成果の評価、研究に対する助言・提言などを頂いた。5)「突然変異誘発の調節機構」(日本環境変異原学会主催)および「DNA修復機構と発癌」(東北大学加齢研究所主催)の2つの公開シンポジウムを協賛し、当該学問分野の普及に努めた。6)海外で開催された著名な研究集会に参加・発表し、情報交換を行うとともに、当該分野で活躍している外国人研究者をわが国へ招待し、最新の知見を得た。1)拠点研究室に予算を重点的に配分し、研究の一層の進展に努めた。4)総括班会議を開催し、主として本重点領域外で研究されている総括班員から、研究成果の評価、研究に対する助言・提言などを頂いた。5)“3R Symposium"、シンポジウム「遺伝的組換え機構とその重要性」を協賛し、当該学問分野の普及に努めた。6)海外で開催された著明な研究集会に参加・発表し、情報交換を行うとともに、当該分野で活躍している外国人研究者をわが国へ招待し、最新の知見を得た。

研究代表者および研究分担者は、生物の保有する様々なDNA修復系と、その欠損によってもたらされる病態について、分子から個体までの巾広いレベルで解明するために、以下の3つに分類される研究を協力して進めた。1) DNA除去修復機構とその修復欠損の分子病態2)DNA相同組換えと組換え修復の普遍的機構3)突然変異の分子病態総括班としては、上記の研究が円滑に進展するよう、下記の活動を行った。1)拠点研究室に予算を重点的に配分し、研究の一層の進展に努めた。2)サーキュラーを2回発行し、また全体班会議、第2班班会議、第1・3班合同班会議を開催して研究者間の速やかな情報交換を行った。4)総括班会議を開催し、主として本特定領域外で研究されている総括班員から、研究成果の評価、研究に対する助言・提言などを頂いた。5)海外で開催された著名な研究集会に参加・発表し、情報交換を行うとともに、当該分野で活躍している外国人研究者をわが国へ招待し、最新の知見を得た。研究代表者および研究分担者は,生物の保有する様々なDNA修復系と,その欠損によってもたらされる病態について,分子から個体までの幅広いレベルで解明するために,以下の3つに分類される研究を協力して進めた.1)DNA除去修復機構とその修復欠損の分子病態2)DNA相同組換えと組換え修復の普遍的機構3)突然変異の分子病態総括班としては,上記の研究が円滑に進展するよう,下記の活動を行なった.1)拠点研究室に予算を重点的に配分し,研究の一層の進展に努めた.2)サーキュラーを発行し,また全体班会議を開催して研究者間の速やかな情報交換を行なった.3)第2回3R(Replication,Recombination and Repair)シンポジウムを共催し,研究者の交流をはかるとともに,新しい研究者の参加の場を作った.4)総括班会議を開催し,主として本特定領域外で研究されている総括班員から,研究成果の評価,研究の進め方に対する助言・提言などを頂いた.5)海外で開催された著名な研究集会に参加・発表し,情報交換を行なうとともに,当該分野で活躍されている外国人研究者をわが国へ招聘し,最新の知見を得た.平成11年度で本特定領域研究は終了したので、本年度はこれまでに得られた研究成果の取りまとめを行うとともに、その公開の方法を検討し、可能なものについてはこれを実施した。主な研究実績は、以下の通りである。(1)平成12年9月に、本特定領域研究に関連の深いワークショップ「Workshop on DNA Repair and Mutagenesis 2000」を共催し、DNA修復と突然変異に関する突っ込んだ議論をした。また総括班員有志による話し合いを行い、今後の当該分野の研究のあり方について議論した。(2)平成12年10月に、本特定領域研究の最終ヒアリングを受けた。またそのための研究成果を公表するための冊子を作成・印刷した。(3)これまでの4年間に本特定領域研究に参加した計画および公募班員のすべてに数ページの成果報告を提出してもらい、これに関連研究業績一覧と代表的な論文の別刷を加え、最終的な研究報告書として印刷した。(4)平成11年度までの研究実績の中で、特に世界的に競争の激しいものについて、消耗品費をサポートするなどの方策によって援助した。
歯周病原菌貧食刺激による多形核白血球からのIL-12産生機構の解析

1.多形核白血球からのIL-12産生のフローサイトメトリー法による検討多形核白血球は、健常者の末梢血より比重遠心法にて分離した。P.gingivalis,A.actinomycetemcomitans,F.nucleatumの三種の歯周病原菌は、生細胞蛍光色素PKH-2にて染色し、PE-標識抗IL-12p70モノクロナール抗体を用いた細胞内サイトカイン産生解析との二重染色を行い検討した。食菌開始後3時間では、いずれの歯周病原菌による貪食刺激でも7075%の多形核白血球がPKH-2陽性を示したが、IL-12陽性細胞は食菌刺激開始後1時間では認めず、6時間後では、多形核白血球の510%に認め、これらの細胞はPKH-2(FITC)陽性およびIL-12(PE)陽性のダブルポジティブ細胞であった。2.多形核白血球培養上清中のIL-12p70の検討各歯周病原菌貪食刺激時の多形核白血球培養上清中のTotal IL-12量とIL-12P70量をELISA法で測定した。Total IL-12量、IL-12p70量とも反応開始後24時間まで、P.gingivalis刺激,A.actinomycetemcomitans刺激、F.nucleatum刺激のいずれの菌刺激でも1020pg/mlを示しTotal IL-12量、IL-12p70量の間に差異はほとんど認められなかった。3.免疫電顕細胞化学による多形核白血球からのIL-12産生の検討細胞内抗原検出試薬およびIL-12p40モノクローナル抗体、ゴールド標識二次抗体によるpre-embedding法による検討の結果、F.nucleatum食菌開始後6時間の試料で、F.nucleatum貪食多形核白血球の細胞質に、陽性所見が認められた多形核白血球からのIL-l2産生のフローサイトメトリー法による検討多形核白血球は、健常者の末梢血より比重遠心法にて分離した。P.gingivalis,A.actinomycetemcomitans,F.nucleatumの三種の歯周病原菌は、生細胞蛍光色素PKH-2にて染色し、PE-標識抗IL-l2p70モノクローナル抗体を用いた細胞内サイトカイン産生解析との二重染色を行い検討した。PKH-2陽性の歯周病原菌貪食多形核白血球は、食菌開始後1時間では、P.gingivalis刺激:52.7±5.8%,A.actinomycetemcomitans刺激:45.5±8.6%,F.nucleatum刺激:60.5±14.5%を示した。また、食菌開始後3時間では、いずれの歯周病原菌による貪食刺激でも7075%の多形核白血球がPKH-2陽性を示したが、食菌開始後36時間では殆ど変化は認められなかった。一方、IL-l2陽性細胞は食菌刺激開始後1時間では認められず、36時間後でも多形核白血球の5%にしか認められず、今回の実験系ではPKH-2(FITC)陽性およびIL-l2(PE)陽性のダブルポジテイブ細胞は認められなかった。2.多形核白血球培養上清中のIL-l2p70の検討各歯周病原菌貪食刺激時の多形核白血球培養上清中のIL-l2p70量をELISA法で測定した結果、反応開始後6時間まで、P.gingivalis刺激,A.actinomycetemcomitans刺激、F.nucleatum刺激のいずれの菌刺激でも10pg/ml以下であった。LPS刺激でも624時間までの培養系において10pg/ml以下であった。しかし、F.nucleatum刺激では、24時間刺激後で18pg/mlを示しており時間経過と共に増加する傾向を認めた。3.免疫電顕細胞化学による多形核白血球からのIL-12産生の検討

細胞内抗原検出試薬およびIL-12p40モノクローナル抗体、ゴールド標識二次抗体によるpre-embedding法による検討の結果、F.nucleatum食菌開始後6時間の試料で、F.nucleatum貪食多形核白血球の細胞質に、陽性所見が認められた
高時空間解像度かつ高精度な陸域雲データの創出

気候変動やそれに伴って増加する極端現象に対する雲の影響の不確実性は、予測の信頼性向上の最大の障壁である。しかし“雲の理解が進まず、高精度な雲のデータが得られない。データがないため理解が進まない。"という悪循環に陥っているのが現状である。本研究では昨今、その重要性が改めて指摘されている雲の水分量を主な対象として、これまで困難とされてきた、衛星観測による陸域雲水量の推定とそのモデルへの同化を適切に行う手法を構築する。これにより、時々刻々と変わる雲の分布を(高い時間解像度で)、数kmごとに(高い空間解像度で)、現実的に(高精度に)表現する雲データを世界に先駆けて創出する。
持続可能な開発のための教育(ESD)に関する総合的研究

本研究では、わが国における持続可能な開発のための教育(ESD)研究の組織化から、内容検討、応用にいたるまで総合的研究として取り組んだ。具体的な成果は以下のとおりである。1.研究者ネットワークの構築ESDまたは環境教育の国際会議への参加及び訪問調査、関連NGOとの連携を通じて、ESD研究のための領域を越えた国内外の研究者ネットワークを構築した。また、16、17年度には、アジアにおけるESD研究者のネットワーク構築、および研究者とESD実践者との交流を目的とした国際会議を、開催し、成果として報告集を出版した。2.ESD研究の明確化・理論構築ESD研究の明確化・理論構築のために、18年度には、中間報告書を『持続可能な「地域づくり」「人づくり」に向けて』と題して、『農村文化運動』182号(農文協)として刊行するとともに、公開研究会を開催し、ESD研究の課題について討議を行った。また、最終年度には成果公開シンポジウムの開催と成果報告書の刊行を行った。なお、市販向け成果報告書として農文協より2009年初頭に出版を予定している。3.ESDの国際的動向の明確化ESDの国際的動向を探るために、IUCN、ユネスコ等が主催するESDおよび環境教育国際会議に参加した。特に、17年度にはユネスコ・バンコク事務所におけるアジア太平洋地域における持続可能な開発のための教育の10年の推進計画会合に積極的に出席し、22力国の政府担当者および国際機関担当者などとの交流を推進した。4.ESDの内容と国内、国外(途上国支援など)での具体化のための検討国内外の先進事例(国内:徳島県上勝町、熊本県水俣市、鹿児島県山川町・垂水市、国外:イギリス、ドイツ、スウェーデン、フィージー、マレーシア、ベトナム、タイ、台湾等)を訪問調査し、国内におけるESDの事例を調査・分析した。本年度は本研究プロジェクトの初年度であることから、ESDに関する国内外の情報の収集及び国内外のESD研究者ネットワークの構築を主に実施した。1)国内外のESDの情報収集・ユネスコによる国際的なESDの取組についての情報収集をユネスコ主催のESD国際会議(バンコク2回、ソウル、岡山)に出席して行った。・ESDの国際的動向をインドで開催されたESD国際会議に出席して調査した。・IUCNによるESDの取組の情報収集をIUCN世界保全会議(バンコク)に出席して行った。・ESD/環境教育国際会議を2004年8月に科学研究費プロジェクトとして主催し、諸外国から11名のESD/環境教育専門家を招待し、ESDの各国による取組及びESDの概念についての交流・討議を行った。・英国におけるESDの状況を学校教育におけるシチズンシップ科の導入の視点から、訪問調査し、情報収集を行った。・インドネシアにおけるESDの状況を環境教育の視点から訪問調査した。・台湾におけるESDの状況を環境教育の視点から訪問調査した。・タイにおけるESDの状況を開発教育の視点から訪問調査した。・国内におけるESDの状況を徳島県上勝町を事例に訪問調査した。・国内におけるESDの状況を鹿児島県山川町を事例に訪問調査した。2)研究者ネットワークの構築上記の国際会議や訪問調査、ESD-Jなどの関連NGOとの連携を通じて、ESD研究者情報の収集を行った。研究計画に従って、本年度は下記の項目について研究活動を行った。(1)研究者ネットワークの構築主としてアジアにおけるESD研究者のネットワークおよび研究者とESD実践者との交流を意図した国際会議を本研究班と立教大学東アジア地域環境問題研究所、開発教育協会、持続可能な開発のための教育の10年推進会議との共催で9月22日から24日にわたって実施した。

本国際会議には韓国、台湾、中国、タイ、インド、フィリピン、オーストラリア、アメリカから研究者を招聘し、各国のESD事情の交流と今後のネットワーク構築に向けてワークショップを開催した。また、エクスカーションとして足尾鉱山跡地および旧谷中村(渡良瀬遊水地)を訪問し、持続可能な開発の必要性について、意見交換を行った。これらの国際会議の成果は、国際会議「持続可能な開発のための教育-環境教育と開発教育を超えるもの」報告集(199頁)として、立教大学東アジア地域環境問題研究所から出版している。また、研究代表者(阿部)と研究協力者の佐藤(アジアユネスコ文化センター)か中心となり、ユネスコ・バンコク事務所が進めているアジア太平洋地域における持続可能な開発のための教育の10年の推進計画会合に積極的に出席し、22カ国の政府担当者および国際機関担当者などとの交流を積極的に推進し、当該地域におけるESDネットワークを積極的に構築した。(2)ESDの国際的動向の明確化前述の国際会議などを通じて、ESDの国際的動向を把握することにつとめると同時に、17年6月にスウェーデン、18年3月に台湾、英国などを訪問踏査した。特に、英国においては英国政府によってESD研究センターに指定されたプリマス大学ESD研究センターを訪問踏査し、英国でのESDの動向の把握に努めた。さらに日本環境教育学会が18年2月28日-3月1日にわたって開催した環境教育国際シンポジウムの実行委員として、阿部・朝岡・小栗・佐藤(研究協力者)が本研究班の活動の一環として、積極的かかわり情報収集を行った。(3)先進事例の調査国内の先進地域として、水俣市と岡山市を特に重点調査し、分析を行った。(1)研究者ネットワークの構築ESD研究のための領域を越えた国内外の研究者ネットワークを構築した。特に、ベトナム社会科学院との研究班とのESD対話を通じて、今後の両国におけるESD研究の基礎を確立した。また、日本科学教育学会、日本環境教育学会の課題研究、プロジェクト研究、ESD-JのアジアESD優良事例プロジェクトと連携することで、関連研究者ネットワークを強化することができた。(2)ESD研究の明確化研究班中間報告書を『持続可能な「地域づくり」「人づくり」に向けて』と題して、『農村文化運動』182号(農文協)として刊行した。この中間報告書を用いた公開研究会を開催し、ESD研究の課題について、討議を行った。(3)ESDの国際的動向の明確化研究班としてベトナムにおけるESD調査を実施するとともに、分担者としてドイツ、マレーシア、タイなどのESD研究機関を訪問し、ヒアリング調査・情報収集を行った。(4)先進事例の調査水俣をはじめとする国内の先進事例地域の調査分析を行った。本研究では,わが国における持続可能な開発のための教育(ESD)研究の組織化から,内容検討,応用にいたるまで総合的研究として取り組んだ。具体的な目的は以下のこととした。(1)ESD研究のための領域を越えた国内外の研究者ネットワークの構築。(2)環境教育や開発教育など従来から行われてきた地球的課題教育とESDとの関係の明確化。
フェロセンπ共役DNA-電極ナノコンタクト系の電気物性評価

テーラー・メイド医療の実現に向け、さまざまな生体分子を担持させた電気化学検出用チップが精力的に開発されている。それら検出用チップの多くは、生体分子の導電性をはじめその詳細な検出機構がブラックボックスのまま、盲目的に研究現場で使用されている。そこで本研究では、研究実施者が開発したDNA連結金電極を利用して、電極上にリンクしたDNAが示す電気物性を実験的に明らかにすることを目指した。特に電極界面における電荷輸送機構を精査し、ナノリンク分子の電気的特性を詳細に評価した。さらに、判明したメカニズムを活用し、生体分子の電気伝導性を詳細に評価できるシステムの創製を目指すとともに、有用な応用展開を試みた。本年度は前年度に引き続き、金電極上にSAM形成したDNAが示す電荷輸送機構の調査を行った。CVを利用したいくつかの検証を行った結果、DNA二重鎖の柔軟性に起因してフェロセンユニットが電極表面に近づき、電極と直接電荷の授受をする機構(Elastic Bendingモデル)であることが判明した。さらに、完全マッチ二重鎖と一塩基ミスマッチニ重鎖の柔軟性が異なり、その差をSWV測定でアウトプットすることで、電気化学的SNPs検出を行っていたことを明らかにした。続いて判明したメカニズムを活用し、SNPsジェノタイピングや塩基欠損・挿入多型の検出へと展開した。2電位応答を利用することでSNPsジェノタイピングを、また、バルジ二重鎖を利用することで塩基欠損・挿入多型の電気化学的検出を達成した。そこで本研究では、申請者が開発したDNA連結電極を改良し、DNA-電極接合系の新規なリンクパターンを開発する。開発したリンクユニットの電気的特性を実験的に明らかにするとともに、電極界面における電荷輸送機構を精査し、ナノリンク分子の電気物性も評価する。さらに、SPMを利用した単分子電気伝導度測定に新規なリンクユニットを適用し、生体分子の電気伝導性を詳細に評価できるシステムの創製を目指す。本年度は、電極とDNA分子とをリンクする化学結合に関して金-チオール結合に置き換わる電極-DNA接合系を探索するために、チオールに代わる官能基を片側の鎖末端に導入したいくつかのフェロセン連結DNAを合成した。官能基としては、アルキルジスルフィド・アミノ・カルボキシル・ジチオシクロヘキシル基を導入した。また、末端アミノ基を利用したアミド結合形成反応により、α-リポ酸の連結も達成した。現在、それぞれの電気化学特性を評価している。また本年度は、フェロセン連結DNAが示す電荷移動機構の解明にも着手した。完全マッチ二重鎖、一塩基ミスマッチ二重鎖、一本鎖のフェロセン導入DNAそれぞれを連結した金電極を準備した。現在、サイクリックボルタンメトリー(CV)やスクエアウェーブボルタンメトリー(SWV)など様々な電気化学測定法を利用して、それぞれの電気化学特性を評価中である。
アレルギー疾患対策に資する浮遊病原体モニタリング法の確立と住環境評価への展開

アレルギー疾患の罹患者数は近年著増しており、国民の2人に1人が何らかのアレルギー疾患を有していると報告されている。しかしながら、アレルギー疾患の根治的な治療法はいまだ確立されておらず、アレルギー症状を引き起こす物質(アレルゲン)との接触を回避することが専らの対処法である。そのため、アレルギー疾患対策のためには、患者自身が、生活環境を適切に自己管理することが重要である。しかしながら、吸入性アレルゲンである花粉やハウスダスト等は生活環境中に浮遊・拡散して存在する場合も多く、その所在を正確に把握し管理することは容易でない。そこで本研究では、このような環境アレルゲンの空間における動態をその場でリアルタイムに把握し、定量的測定の可能な技術を創出することを目的とした。これまでに、プラスチック光ファイバを検出プローブとし、ダニアレルゲンDer f1を高感度に検出可能な蛍光検出システムを確立した。さらに、浮遊アレルゲンの捕集を目的とした気相成分捕集デバイスを開発し、高い捕集効率を得るためのデバイス構築条件の検討を行い最適化した。今年度は上記検討項目と並行して、連続的な免疫計測を可能とするため、抗体の固相化担体として利用可能な磁性カプセル粒子を用いて、磁力により測定感応部への着脱制御を行うことで、同一箇所で免疫計測を繰り返し行うことが可能な機構の導入について検討した。ここで利用する磁性カプセル粒子は本システムに合わせて新規に開発したものであり、作製方法について条件検討を行ったのち、抗体固定化能を有することが確認された。測定システムに導入可能な磁力制御機構を実際に構築することは出来なかったものの、作製した磁性カプセルについてはこれまでの評価実験結果をまとめ、国際学術誌に発表した。我が国におけるアレルギー疾患を有する患者数は近年急速に増加しており、国民の2人に1人が何らかのアレルギー疾患を有していると言われている。アレルギー疾患を根治的に治療する方法はいまだ確立されておらず、病態を引き起こすアレルゲンとの接触を回避することが専らの対処法となっている。すなわち、患者自身が、生活環境におけるアレルゲンの所在を正確に把握し、適切な自己管理を行うことが重要である。しかしながら、吸入性アレルゲンである花粉やハウスダスト等は浮遊・拡散して存在する場合も多く、接触を回避することは容易でない。そこで、これらの環境アレルゲンの空間における動態をその場でリアルタイムかつ定量的に測定可能な技術が求められている。これまでにプラスチック光ファイバを検出プローブとし、ダニアレルゲンDer f1を高感度に検出可能な蛍光検出システムを確立した。さらに、浮遊アレルゲンの捕集を目的とした気相成分捕集デバイスを開発し、光ファイバ式蛍光検出システムと組み合わせることで浮遊Der f1の定量が可能となった。しかしながら、その場でのアレルゲン分布評価に展開するためにはさらなる高感度化が必要である。そこで、気相成分捕集デバイスの浮遊アレルゲン捕集効率の改善を目指し、デバイスの改良について検討した。具体的には、気相と液相とを隔てる隔膜の種類や孔径の違いによる捕集効率比較のための予備検討や、液相容量の縮小化による高濃度アレルゲン溶液の獲得について検討した。なお、平成29年度より異動し研究活動拠点の変更が生じたため、まず研究環境を整える必要があり、本研究課題の遂行に遅れが生じた。今後、最適条件の選定や、アレルゲンモニタリングのための連続的な免疫計測技術の確立について検討を進める予定である。平成29年度より異動し、新たな場所で研究活動をすることとなったため研究環境を再構築する必要があり、このため当初計画に遅れが生じた。現在までに研究環境が整い、ほぼ以前と同様に研究活動が可能な状態となったため、今後はより精力的に研究計画を遂行していく予定である。

気相成分捕集デバイスについては、構築条件ごとの実験データの比較を進めていくことで、捕集効率改善のための最適条件の選定を行う。同時に、光ファイバ式蛍光免疫計測システムと浮遊アレルゲン捕集実験系との一体化についても検討を進め、まずは流路を用いて二つの要素技術を連結するシステムの設計、構築を進める。さらに、アレルゲンモニタリングに向け、磁性粒子上での免疫学的計測、及び光ファイバプローブ感応部への磁性着脱制御機構の設計についても検討を進める。そして、浮遊アレルゲンの捕集から検出までを一連の動作にて実行可能なシステムを確立し、一般家庭における浮遊アレルゲン動態評価への展開を進める。理由:平成29年度より所属組織が変更し活動拠点を移したため、研究活動の再開に先立ちまず研究環境を整える必要があり、研究計画に遅れが生じた。使用計画:平成29年度は研究環境の立ち上げに注力し、ほぼ以前の研究活動が可能な状態となったものの、一部の光学系素子やアレルゲン捕集システム部品等に不足があるため、これらを早期に購入する予定である。そして、光ファイバ型蛍光免疫計測システムと浮遊アレルゲン捕集実験系を一体化し、アレルゲンモニタリングを実現するため、一体化システム構築や、連続的な免疫計測のための制御機構構築のために必要な電源装置や制御用PC、システム部品や試薬等の消耗品の購入を予定している。
超音波振動による衝撃吸収特性の解明

車両などが衝撃を受けた瞬間に構成する素材に超音波振動を加えることで、変形抵抗を低下させ、衝撃吸収度を向上させる方法を考案した。前年度までの研究では、直径40 mmの小型化した超音波振動子を用いて、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)や高張力鋼鈑に超音波を印加し、衝撃力の低減効果などを確かめている。平成30年度は実験装置を改良し、頭部インパクタ(ダミーヘッド)を落下させる頭部損傷値の測定や衝撃印加による変形試料の観察を行った。また、超音波振動子の振動特性も測定した。平成29年度にも頭部損傷値の測定を試みたが、頭部損傷値の値にばらつきが多く、超音波振動の効果は確かめられなかった。そこで、頭部インパクタを設置するスライドガイドを1本から2本に変えるなど、実験装置の剛性を高めるとともに、超音波振動子の性能を向上させるために、ボルト締めランジュバン型振動子と振動拡大用ホーンとの接合面にラップ加工を施すなどの対策をした。しかし、頭部損傷値の値には超音波振動の影響で常に大きなノイズが重畳されて、正確な測定ができなかった。頭部インパクタに超音波振動が伝播しないように実験装置を分離するなどの対策が必要である。超音波振動の印加によって変形試料の変形量は若干増加した。超音波振動が十分変形試料に伝われば、頭部損傷値も低減すると推測する。これまでの研究では超音波振動によって衝撃の瞬間的な衝撃力を低減することは示されているが、衝撃エネルギーが吸収されることはまだ明確に示せていない。衝撃エネルギーが吸収されること示すためには衝撃力と変形量の推移を同時に測定する必要がある。そこで、平成30年度は小型のコンピュータRaspberry Piを用いて各種センサーからの出力から値を読み込み、グラフとして描画するシステムを作成した。自動車などが衝撃を受けた瞬間に車両を構成する素材に超音波振動を加えることで、変形抵抗を低下させ、衝撃吸収度を向上させる方法を考案した。これまでの研究では自動車に広く使用されている高張力鋼板(ハイテン)や今後の自動車素材として注目されている炭素繊維強化プラスチック(CFRP)などに超音波振動を加えて衝撃力が低減することを確認している。本研究では、どの程度の衝撃が吸収できるか確認する。また、複数の振動子を接続した構造体および自動車のボンネットを保持する機構を想定した構造体を製作し、衝撃試験を行う。平成28年度に実施した主な研究内容を以下に示す。(1)自動車に搭載することを考慮して超音波振動子を小型化し、CFRPの変形特性や衝撃軽減特性等について検討した。超音波振動子を小型化しても,超音波振動によってCFRPの変形抵抗が低減し,衝撃力も低減することを確かめた。衝撃力は最大で58%低減した。また、超音波振動子の応答速度測定し、小型化することにより応答速度が速くなることを確かめた。さらに衝撃吸収特性を測定するために、試料の変形量を自動計測するプログラムを作成した。試料の変形量はリニアエンコーダからの値をパソコンに取り込んで計測した。(2)コの字型構造体に3本の振動子をボルトで固定した衝撃吸収体を製作して落錘衝撃試験を行った。コの字型構造体は幅40 mm、長さ1500 mm、厚さ2.3 mmの高張力鋼板を曲げて製作した。落下高さを500 mmとし、衝撃印加後の変形量を測定した結果、超音波を印加した場合の変形量は落下方向に11 mmであったに対し、超音波を印加しなかった場合は8 mmとなり、超音波を印加した場合のほうが印加しなかった場合に比べて変形量が大きいことが確認された。衝撃吸収特性を測定する前に、自動車に超音波振動子を搭載することを考慮し、超音波振動子を小型化して衝撃力が低減するか確かめた。CFRPを試料にした場合、これまでの研究では直径56 mmの振動子を用いていたが,本研究では直径40 mmの小型振動子を用いて実験を行った。また、計画を一部早め、超音波振動子の応答速度を測定し、小型化の効果を確かめ、予定していた以上に研究が進展した。しかし、衝撃吸収特性を測定するために、試料の変形量を自動計測するプログラムを作成したものの、衝撃吸収特性の測定までは実施できなかった。衝撃吸収特性を測定するには衝撃用ロードセルの出力もパソコンに取り込んで自動測定する必要があり、準備を進めている。これまでの研究で使用してきた試験片は全ての長さ200 mmの平板であったが、実際に自動車に本技術を適用する場合には当然サイズは大きくなり、形状も異なる。また、これまでの研究では超音波振動子を試験片に押し当てているだけであったが、振動を効率よく素材に伝達するには振動子と素材が強く密着するように固定することが望ましい。本研究では、予定どおり高張力鋼板製のコの字型構造体に3本の振動子をボルトで固定した衝撃吸収体を製作して落錘衝撃試験を行ない超音波振動の効果によって変形抵抗が低減することを確かめた。人体の頭部模型である頭部インパクター(ジャスティ製ISO-A-CS)等を購入し、自動車のボンネットを保持する機構を模した構造体での実験装置の設計を進めている。

前年度までの研究では、直径40 mmの小型化した超音波振動子を用いて、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)や高張力鋼鈑に超音波を印加し、衝撃力の低減効果などを確かめた。しかし、駆動電圧を増加させると、一度衝撃力は低下するものの、更に駆動電圧を増加させると衝撃力が増加してしまう傾向が見られた。平成29年度は衝撃印加用重錘の自動落下装置を製作し、実験条件を複数変えて駆動電圧ー衝撃力特性を測定した結果、ばらつきはあるが、駆動電圧の増加に伴って衝撃力が減少することを確かめた。CFRPに超音波を印加した場合、衝撃印加用重錘が衝突した瞬間の衝撃力が最大で95%低減した。また、超音波を印加してから衝撃印加用重錘を落下させるまでに時間を変化させたときの衝撃力を測定した。この実験も大きなばらつきはあったものの、超音波の印加時間が長いほど、衝撃力が低減する傾向が見られた。本装置を実用化するには超音波の効果が表れやすい最適条件で駆動する必要がある。平成29年度に実施した研究も、最適条件を探ることにつながると考える。平成29年度はさらに、自動車のボンネットを保持する機構を想定した構造体を製作し、人体の頭部を模したダミーである歩行者保護試験用頭部インパクター(JASTI製ISO-A-CS)を衝突させる試験を行い、頭部損傷値HIC(Head Injury Criterion)がどの程度低減するか確認した。超音波を印加した方が僅かにHICの値が小さくなったが、明確な違いは見られなかった。試作した装置の剛性が低いなど問題点も見つかり、平成30年以降、改良する予定である。前年度までに得られた実験結果を元に、直径40 mmの小型化した超音波振動子を用いて、駆動電圧ー衝撃力特性や超音波印加時間ー衝撃力特性などを測定した。ばらつきはあるものの、駆動電圧や超音波印加時間の増加に伴って衝撃力が減少することを確かめた。測定装置の自動計測化も更に進め、衝撃印加用重錘の自動落下装置を製作した。当初の予定ではコの字型構造体を用いて衝撃特性等を測定する予定であったが、使用可能な設備では正確に高張力鋼鈑をコの字型に曲げることが難しく、データのばらつきが大きいことが予想されたため、一時中断した。今後、精度よくコの字型構造体を製作できるようになれば実験を再開したい。計画していた自動車のボンネットを保持する機構を想定した構造体は実際に製作し、超音波振動子を2本設置して実験を行った。実験の再現性を高めるため、変形させる高張力鋼鈑は板状のままとした。歩行者保護試験用頭部インパクターを落下させて頭部損傷値HICを測定した。レーザードップラ振動計やインピーダンスアナライザを用い、超音波振動子の振動分布やアドミタンスループの測定は予定通り行った。中断した項目もあるが、総合的に見ると概ね順調に研究が進んだと考える。車両などが衝撃を受けた瞬間に構成する素材に超音波振動を加えることで、変形抵抗を低下させ、衝撃吸収度を向上させる方法を考案した。前年度までの研究では、直径40 mmの小型化した超音波振動子を用いて、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)や高張力鋼鈑に超音波を印加し、衝撃力の低減効果などを確かめている。平成30年度は実験装置を改良し、頭部インパクタ(ダミーヘッド)を落下させる頭部損傷値の測定や衝撃印加による変形試料の観察を行った。また、超音波振動子の振動特性も測定した。平成29年度にも頭部損傷値の測定を試みたが、頭部損傷値の値にばらつきが多く、超音波振動の効果は確かめられなかった。
都市史の諸段階(比較の手法によるイスラームの都市性の総合的研究)

本研究は西アジア・イスラム圏の都市、他のアジア地域の都市、また非アジア地域の都市の史的発展を比較検討しつつ、都市の通時的発展を考察しようとするものである。また、イスラムの都市性及びイスラム都市の概念を明確にすることをも目的とした。以上の研究目的に即して、本年度、本班の研究者は、他班の研究会にも出席し、それぞれの専門領域において実証的、基礎的研究を行ってきた。同時に3回の研究会を開催し、「都市史の諸段階」を明らかにすることに努めた。研究会の内容を個別に紹介すると、第1回研究会では「タイ北部の中国人ムスリム社会の形成」(今永)が報告され、東南アジアの非イスラム都市チェンマイにおける中国人ムスリム居住区が、19世紀末以後、中国の政治的混乱やムスリム商人の商業交易の発展の結果形成されたことが指摘された。第2回研究会では、「東南アジアのイスラム都市と文化人」(アリフィン・ベイ)が報告され、インドネシアのイスラムの発展を7期に分けて考察し、その展開にかかわったイスラム文化人の役割が明らかにされた。また、エリート研究が都市性解明の鍵であることも強調された。第3回研究会では、「清代西安府の都市構造」(妹尾)、「1113世紀のサンチャゴ巡礼路都市サアグーン」(関哲行)が報告された。前者は、19世紀末の測絵「西安府図」をもとに、西安の軍事的、政治的、経済的機能など都市性について報告し、またムスリム居住区についても紹介した。後者は、キリスト教修道院を中心に形成されたスペインのサアグーンの都市的発展を、都市法の成立やコンミューン運動などを中心に3期に分けて検討し、それとの対比において、イスラム都市を比較史的に考察する必要性を論じた。以上の報告は何れもイスラムの都市性や都市化等の問題を中心に都市の発展を時系列的に捕えていく上での基礎的研究と評価しうるであろう。
発振型自由電子レーザーにおける非飽和増幅開拓による高強度テラヘルツ光発生

発振型自由電子レーザー(FEL)の飽和現象を回避し、より高強度なテラヘルツFEL光を発生させることを目的として、本研究では発振型FELの増幅メカニズムを理論的に再検討し、FEL相互作用による光増幅が飽和する前に電子ビームバンチ列のエネルギーを変化させることで非飽和増幅が達成できるかを研究している。さらにそれが理論的に実現可能であると予言できる場合には、現実の加速器電子ビームを制御することにより、実験的に実証可能かどうかも合わせて検討している。今年度は、大阪大学産業科学研究所のテラヘルツFELの特性評価計測実験を2回に分けて実施した。これらの実験では、FEL増幅において重要なパラメータの一つである共振器損失を詳細に測定した。また、FEL増幅ダイナミクスを詳細に研究するために、発生するテラヘルツパルス列の時間構造をチタンサファイアレーザーを用いたEOクロスコリレーション計測で評価した。現在、共振器損失に関しては数値計算による評価と測定結果との比較を実施しながら、物理的解釈を研究している。光損失の正確な理解は、FEL増幅の飽和に関する定量的な評価を与えるために重要である。合わせてEO計測結果の詳細な解析を実施している段階である。FELの時間構造の発展を詳細に計測することは、飽和過程がどのように進むかと密接に関連した結果を与えるものである。今後、これらの実験で得られた結果をもとに、本課題で実施した研究を総括する予定である。今年度は特にこれまでに発表されてきた多くのFELの増幅メカニズムに関する理論的な研究について調査し、電子ビームと光、周期磁場との相互作用について、電子ビームのエネルギーと時間に対する依存性、すなわち縦方向に位相空間での相互作用の時間発展について、調査・研究を実施した。また現在FELの研究に対して、比較的に広く用いられている既存のシミュレーションコードについてもその詳細を調査した。さらに理論的な調査・研究に加えて、大阪大学産業科学研究所に設置されている電子ライナックを用いて、実験的な研究の準備試験を実施した。具体的には、ライナックに供給されているハイパワーRFパルスの振幅を、低レベル高精度RF変調システムを用いて制御することにより、電子ビームバンチ列のエネルギーを制御できることを確認した。今年度の得られた研究成果について、中間成果報告として来年度の日本加速器学会年会や各種研究会、国際会議等で発表、報告するための準備を遂行中である。理論的な詳細検討については、現在も継続して進めている。シミュレーションコードの再構成については理論検討を十分に進めた段階で詳細設計が可能となるため、当初の予定よりやや遅れている。一方、実験的にバンチ列のエネルギーを制御できることが確認できたことは予定よりも進んでいる。今年度は昨年度に引き続き、これまでに発表されてきた多くのFELの増幅メカニズムに関する理論的な研究について調査し、電子ビームと光、アンジュレータ磁場との相互作用について、電子ビームのエネルギーと時間に対する依存性、すなわち縦方向に位相空間での相互作用の時間発展について、調査・研究を実施した。さらに既存の1次元時間依存シミュレーションコードFELO(英国ダーズベリー研究所およびストラスクライド大学の研究者により作成)についてその詳細を調査し、このコードに電子ビームのエネルギーを変化させた計算が可能となるような記述を修正・追加した。このコードを用いて、大阪大学産業科学研究所のテラヘルツFELの電子ビームパラメータをもとに、いくつかの電子ビーム列のエネルギーを変化させたパターンについて、それぞれのFEL増幅の振る舞いについて計算した。今年度の得られた研究成果は、2016年8月に千葉で開催された第13回日本加速器学会年会で報告し、その会議プロシーディングスとして公表している。既存のシミュレーションコードFELOに必要な計算方法を追加して予備的な試験を実施した。詳細な計算とその他のコードとの比較や、それらを組み合わせた新しいコードの再構築はまだ実施できていない。

今年度は引き続き、これまでに発表されてきた多くのFELの増幅メカニズムに関する理論的な研究について調査を継続したことに加えて、大阪大学産業科学研究所のテラヘルツFELの電子ビームの特性評価計測実験を2回に分けて実施した。この実験では、発生するテラヘルツパルス列を時間的に分離して評価するために必要な計測器系の応答特性をいくつかの動作領域で評価した。現在、これらの計測結果の詳細な解析を実施している段階であり、今後、この実験で得られた結果をもとに、発振型FELの時間発展についてのエネルギー依存性についての計測を詳細に実施する予定である。また、発振型ではない単一パスのFELについての数値計算コードとして広く利用されているドイツのDESYで開発されたGENESISの利用とその詳細についての検討も開始した。今後、このコードも参考にしながら本研究を進める。既存シミュレーションコードについて1次元計算コードFELOだけでなく、3次元コードGENESISについての調査も開始し、それらの比較研究を進める段階であり、当初の予定よりも遅れているが、より深い知見を得るための研究を進めている。また、本研究へ利用できるエフォートが当初よりも低下したことにより、計画がやや遅れている。発振型自由電子レーザー(FEL)の飽和現象を回避し、より高強度なテラヘルツFEL光を発生させることを目的として、本研究では発振型FELの増幅メカニズムを理論的に再検討し、FEL相互作用による光増幅が飽和する前に電子ビームバンチ列のエネルギーを変化させることで非飽和増幅が達成できるかを研究している。さらにそれが理論的に実現可能であると予言できる場合には、現実の加速器電子ビームを制御することにより、実験的に実証可能かどうかも合わせて検討している。今年度は、大阪大学産業科学研究所のテラヘルツFELの特性評価計測実験を2回に分けて実施した。これらの実験では、FEL増幅において重要なパラメータの一つである共振器損失を詳細に測定した。また、FEL増幅ダイナミクスを詳細に研究するために、発生するテラヘルツパルス列の時間構造をチタンサファイアレーザーを用いたEOクロスコリレーション計測で評価した。現在、共振器損失に関しては数値計算による評価と測定結果との比較を実施しながら、物理的解釈を研究している。光損失の正確な理解は、FEL増幅の飽和に関する定量的な評価を与えるために重要である。合わせてEO計測結果の詳細な解析を実施している段階である。FELの時間構造の発展を詳細に計測することは、飽和過程がどのように進むかと密接に関連した結果を与えるものである。今後、これらの実験で得られた結果をもとに、本課題で実施した研究を総括する予定である。代表者の所属変更に伴い、実験的な検証については若干遅れる恐れがあるが、その分今年度遅れているFELの非飽和増幅の可能性の理論的な詳細検討とシミュレーション構築を今後集中的に推進する。バンチエネルギーの制御に関しては今年度おおよその制御可能性が確認できたので、今後は詳細な制御手法を構築する。
がん微小環境における細胞間シグナル伝達機構の解明

本研究では、生体内でがん細胞と間質細胞の分子活性を一細胞レベルで観察および操作する技術を開発し、間質細胞が、がん細胞の増殖や転移能に及ぼす影響とその分子機構を明らかにすることを目的とする。昨年度は、青色光誘導性の光遺伝学ツールCRY2のニ光子励起効率が低いことが判明したため、融合蛋白やリンカー等を改良することで、ニ光子励起で活性化しやすい新規光遺伝学ツールの開発に成功した。当該年度における研究は概ね順調に進展している。昨年度の研究で、ニ光子励起で活性化可能な光遺伝学ツールの作成に成功したため、本年度は、本ツールを発現するトランスジェニックマウスを樹立し、ニ光子励起を用いて単一細胞レベルでERK活性を操作することに成功した。生体内において単一細胞レベルでシグナル伝達を効率よく操作できるツールはほとんど報告がなく、大きな進歩と考えられる。また、本研究では、同トランスジェニックマウスを用いて、生体マウス皮膚におけるERK活性の伝播は、正常の皮膚では抑制されているが、12-O-Tetradecanoylphorbol 13-acetateによって増殖を誘導した皮膚においては、光活性化後のERKの伝搬距離が大幅に延長することを明らかになった。これは、正常の皮膚が、がん化や不必要な増殖を制御するためのメカニズムの解明につながると考えられ、非常に大きな成果と考えられる。また、本研究で開発した手法は、様々な光遺伝学ツールに応用可能なものであり、今後、生体内の正常組織やがん組織において、多様な分子を非常に高い時空間解像度で操作するツールの応用が期待される。これはこれまでのツールでは実現不可能であったことであり、元々の研究課題である「がん微小環境における細胞間シグナル伝達機構の解明」のテーマにおいても、これまで発見できなかった新たな生命現象の解明という、大きな成果につながると期待される。生体皮膚基底層におけるERKの伝搬距離にはS/G2M期の細胞が関与している可能性が示唆されたため、さらなる分子機構の解明を目指す。また、細胞周期の他に炎症細胞もERK伝播に関わっている可能性が創傷治癒の実験などから示唆されているため、炎症細胞が皮膚に与える影響に関しても検証する。また、本ツールを用いて、当初の予定であった、がん細胞と間質細胞の相互作用についても検証を行う。間質細胞におけるERK活性化が、がん細胞の形質を変化させうるかを検証するため、平成29年度に作成したニ光子励起用の光遺伝学ツールを用いて、がん細胞または間質細胞においてERKシグナルを活性化させた際の、それぞれの細胞への影響や分子活性の変化を観察し、がんと間質の細胞相互作用を明らかにしていく。がん細胞は、周囲の微小環境に存在する免疫・線維芽細胞などの間質細胞との相互作用により、増殖・転移・浸潤能を獲得することが知られている。生体内でがん細胞と間質細胞の分子活性を一細胞レベルで観察および操作する技術を開発し、がん間質細胞が、がん細胞の増殖や転移能に及ぼす影響とその分子機構を明らかにすることを目的として研究を行った。まず、がん細胞または間質細胞特異的に分子シグナルを操作するため、青色光照射によりヘテロ二量体を形成する光遺伝学ツールであるCRY2-CIBNシステムを用いて、光誘導性にRaf-MAPK活性を誘導出来るマウスを作成した。生体マウスの耳の皮膚で光刺激を行ったところ、一光子励起ではシグナル活性化が可能であったが、ニ光子励起で本システムを活性化するためには、細胞に強い光毒性が生じる程度の強力な光を照射する必要があることが明らかになった。そこで、青色光誘導性の光遺伝学ツールであるCRY2はニ光子励起効率が低いことが判明したため、融合蛋白やリンカー等を改良することにより、ニ光子励起で活性化しやすい新規光遺伝学ツールの開発に成功した。最後に、新規光遺伝学ツールがマウスin vivoで使用可能かどうかを検証するため、同遺伝子を発現するトランスジェニックマウスを作成し、ERKバイオセンサーを発現するマウスとの交配を行った。同マウスの、耳の皮膚基底細胞においてERK活性イメージングと、単一細胞におけるニ光子励起を行い、マウス生体内においてRas-MAPKの活性を一細胞レベルで操作することが可能であることを示した。ニ光子励起で活性化可能な光遺伝学ツールの作成に成功した。当初の計画であったがん微小環境において間質細胞の役割を解析するにあたり、光遺伝学のツールを用いて間質細胞におけるERK活性化を誘導することで、がん細胞の形質を変化させうるかを検証することを試みた。光誘導性に二量体を形成するCRY2-CIBNを用いて、光誘導性にRaf活性を誘導出来るマウスを作成したが、実際に使用したところ、CRY2を始めとするフラビン酵素由来の光遺伝学ツールはニ光子励起効率が著しく低く、生体観察に使用には不十分なツールで有ることが判明した。融合蛋白やリンカー等を改良することにより、ニ光子励起で活性化しやすい新規光遺伝学ツールの開発に成功した。これは現時点で報告のない新規のツールであり、本ツールの開発自体が大きな成果と考えられる。また、生体内のがん微小環境で分子シグナルを操作するツールとしても有用であり、当初の計画としても、おおむね順調に進展していると考えられる。昨年度は、青色光誘導性の光遺伝学ツール

CRY2のニ光子励起効率が低いことが判明したため、融合蛋白やリンカー等を改良することで、ニ光子励起で活性化しやすい新規光遺伝学ツールの開発に成功した。当該年度における研究は概ね順調に進展している。昨年度の研究で、ニ光子励起で活性化可能な光遺伝学ツールの作成に成功したため、本年度は、本ツールを発現するトランスジェニックマウスを樹立し、ニ光子励起を用いて単一細胞レベルでERK活性を操作することに成功した。生体内において単一細胞レベルでシグナル伝達を効率よく操作できるツールはほとんど報告がなく、大きな進歩と考えられる。また、本研究では、同トランスジェニックマウスを用いて、生体マウス皮膚におけるERK活性の伝播は、正常の皮膚では抑制されているが、12-O-Tetradecanoylphorbol 13-acetateによって増殖を誘導した皮膚においては、光活性化後のERKの伝搬距離が大幅に延長することを明らかになった。これは、正常の皮膚が、がん化や不必要な増殖を制御するためのメカニズムの解明につながると考えられ、非常に大きな成果と考えられる。また、本研究で開発した手法は、様々な光遺伝学ツールに応用可能なものであり、今後、生体内の正常組織やがん組織において、多様な分子を非常に高い時空間解像度で操作するツールの応用が期待される。これはこれまでのツールでは実現不可能であったことであり、元々の研究課題である「がん微小環境における細胞間シグナル伝達機構の解明」のテーマにおいても、これまで発見できなかった新たな生命現象の解明という、大きな成果につながると期待される。FRETマウスに担癌・発癌実験を行い、がん細胞・間質細胞の局在、動態、ERK活性を観察することにより、間質細胞の動態やERK活性と、がん細胞の形質の関連を調べる。また阻害剤や各種shRNA用いた特定のシグナル阻害下でも同様の観察を行い、がん細胞と間質細胞の相互作用を規定する分子機構を探索する。また、間質細胞におけるERK活性化が、がん細胞の形質を変化させうるかを検証するため、平成29年度に作成したニ光子励起用の光遺伝学ツールを用いて、がん細胞または間質細胞においてERKシグナルを活性化させた際の、それぞれの細胞への影響や分子活性の変化を観察する。生体皮膚基底層におけるERKの伝搬距離にはS/G2M期の細胞が関与している可能性が示唆されたため、さらなる分子機構の解明を目指す。また、細胞周期の他に炎症細胞もERK伝播に関わっている可能性が創傷治癒の実験などから示唆されているため、炎症細胞が皮膚に与える影響に関しても検証する。また、本ツールを用いて、当初の予定であった、がん細胞と間質細胞の相互作用についても検証を行う。間質細胞におけるERK活性化が、がん細胞の形質を変化させうるかを検証するため、平成29年度に作成したニ光子励起用の光遺伝学ツールを用いて、がん細胞または間質細胞においてERKシグナルを活性化させた際の、それぞれの細胞への影響や分子活性の変化を観察し、がんと間質の細胞相互作用を明らかにしていく。
環境調和機能を有する水溶性チタン・ニオブ・タンタル・ビスマス錯体の設計と用途開発

本研究の目的は、電子材料や触媒材料として工業的に広く使われているチタン・ニオブ・タンタル・ビスマス金属酸化物における原料の問題点を解決し、水に安定に溶け毒性のない新しい水溶性チタン・ニオブ・タンタル・ビスマス化合物を化学設計・合成し、これらを用いた複合酸化物の低環境負荷プロセスを開発することである。当該研究期間内に以下のような研究成果を得た。(1)チタンペルオキソクエン酸アンモニウムの開発金属チタンを過酸化水素水で処理してペルオキソ化した後、ここにクエン酸を添加して水に可溶なチタンペルオキソクエン酸アンモニウムを合成した。この錯体を単結晶として育成し、X線回折による詳細な構造解析を実施し、その構造を明らかにした。(2)水溶性チタンペルオキソクエン酸アンモニウムを用いた酸化チタン及びBaTi_4O_9の合成水溶性チタンペルオキソクエン酸アンモニウムを出発原料に用い、水を溶媒とした安価な薄膜・超微粒子製造法を検討した。TiO_2薄膜及びBaTi_4O_9を作製し、それらの光触媒活性機能を調べた。(3)水溶性チタン乳酸錯体の開発とそれを用いたSrTiO_3微粒子及び薄膜の合成過酸化水素水で処理したチタン金属と乳酸とを混合した水溶液から水溶性チタン乳酸錯体の単結晶を育成し、X線回折を用いてその詳細な構造を明らかにした。この錯体を用いて、500°Cという低温でSrTiO_3の超微粒子並びに膜厚約300nmのSrTiO_3薄膜の水からの作製に成功した。(4)水溶性ニオブ、タンタル化合物の開発酸化ニオブ又はタンタル酸をアンモニアを含む過酸化水素水で処理することにより水に安定に溶ける(NH_4)_3[Nb(O_2)_4]及び(NH_4)_3[Ta(O_2)_4]化合物を開発し、それらを用いた水溶液からの複合酸化物の合成を実施した。本研究の目的は、従来から広く使われている(Ti・Nb・Ta・Bi)原料の問題点を解決し、水に安定に溶け毒性のない安全な新しい(Ti・Nb・Ta・Bi)含有化合物を設計・合成し、その用途開発を進めることである。本研究では、『水』が使えしかも生体に害のない有用金属錯体としてクエン酸ペロキソ錯体やEDTA錯体などを合成した。本年度は水溶性チタン-(ペロキソ・オキシカルボン酸)錯体の開発にまず取り組んだ。金属チタンを過酸化水素水で処理してペロキソ化した後、ここにクエン酸、リンゴ酸、乳酸などを添加すると水に可溶なチタン-(ペロキソ・オキシカルボン酸)錯体が合成できた。このうち、クエン酸ペロキソ錯体について単離単結晶の元素分析ならびに熱分析を行い、また固体13C-NMR及び偏光ラマン散乱の測定を実施し、組成ならびに配位様式を明らかにした。新しいクエン酸ペロキソチタン錯体がなぜ水溶性であるかを知るためには構造化学的な詳細な知見が必須である。そこで、このチタン錯体を単結晶として育成し、X線回折による精密な構造解析を実施した。その結果、Ti1個あたり1個のクエン酸と1個のペロキソ基が完全に覆うような構造をしていることが明らかになり、それが加水分解を抑制していると考えられた。