hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞外マトリックスへのターゲティング技術を利用した細胞外環境設計とその応用

具体的には、神経-筋シナプスの基底膜に局在するアグリンがラミニンに強く結合することを利用し、アグリンのラミニン結合ドメインを利用した生理活性蛋白質の基底膜へのターゲティング技術を確立した。本年度得られた主な研究成果は以下の通りである。(1)アグリンのN末端ドメイン(AG)とgreenfluorescent protein(GFP)との融合蛋白質発現ベクターを構築し、ヒトがん細胞株A431に導入して、AG-GFPキメラ蛋白質を発現させた。抗GFP抗体を用いたイムノブロットにより、細胞培養上清にキメラ蛋白質の発現を確認した。また、この融合蛋白質が基底膜様ゲルであるMatrigelに不溶化されることを確認した。(2)AG-GFPキメラたんぱく質と各ラミニンアイソフォームとの結合親和性を調べた結果、キメラ蛋白質はMatrigelを構成するラミニン-1以外のラミニンアイソフォームとも結合することがわかった。以上の結果は、アグリンのN末端ドメインが基底膜へのターゲティングに利用できることを示唆している。(3)上記のAG-GFPキメラたんぱく質を基底膜へのターゲティングヴィークルとして利用し、これにさらに肝細胞増殖因子HGFおよびアコニストNK1を挿入したキメラ蛋白質AG-HGF-GFPおよびAG-NK1-GFPをA431細胞に発現させ、キメラ蛋白質の生理活性をHGFの細胞分散活性を指標として測定した。その結果、AG-HGF-GFPのみが強い細胞分散活性を有していることが判明した。基底膜の主要な構成分子であり、インテグリンの強力なリガンドでもあるラミニンの注目し、ラミニンの細胞接着ドメインおよび自己会合ドメインの組換え蛋白質の発現系の構築を行った。ラミニンの細胞接着活性はラミニンα鎖のC末端側にあるG(globular)ドメインにあることが既に知られている。α1鎖、α3鎖、α5鎖のGドメインをそれぞれコードするcDNAをRT-PCRにより増幅し、これをpCEPあるいはpSegTagベクターを用いてヒト293Tあるいは293EBNA細胞に導入し、組換えGドメインの発現を調べた。その結果、いずれの場含も、組換えGドメインの発現量は極めて低く、この方法は組換え蚕白質の大量調製には使えないことが判明した。この問題を解決するため、Gドメインを含む全α1鎖、α3鎖、α5鎖の発現系を次に構築した。また、β1鎖、γ1鎖の完全長cDNA発現系も併せて構築し、α鎖単独での発現系とβ鎖、γ鎖との共発現系について、組換え蛋白質の発現効率を比較検討した。その結果、いずれの場合も、α鎖単独で発現させた場合は、組換え蛋白質は細胞外に分泌されなかったが、β鎖、γ鎖と同時に発現させた場合は細胞外への3本ラミニンの分泌が確認された。これらの結果は、ラミニン細胞接着ドメインの組換え蛋白質を大量調製するためには、3本鎖ラミニンとして発現・分泌させる必要があることを示している。一方、ラミニンの自己会合に必要と言われているα、β、γ各鎖のN末端VIおよびVドメインの組換え蛋白質の発現系も同様に構築した。こちらはいずれの場合も、組換え蛋白質の細胞外への分泌が確認され、100ug数mgの組換え蛋白質を精製することに成功した。これらの組換え蛋白質の発現系は、人工基底膜の構築および基底膜へのバイオターゲティングの基盤技術として有用である。
高温高圧下における鉄－軽元素系合金の物性測定とその地球核への応用

地球内部はフロンティアであり、その最深部には核が存在している。地球核は液体からなる外核と固体である内核で構成される。またその主成分は鉄であり、そこに軽元素(硫黄や珪素)が含まれていると考えられている。そこで地球核の解明には、鉄ー軽元素系の高温高圧実験が不可欠となる。本研究では地球核の温度や組成構造を明らかにすることを目的とし、軽元素の中でも硫黄と珪素に着目し、鉄ー硫黄ー珪素系の融点・相関係の決定、固体と液体鉄間の軽元素分配実験を実施した。さらに鉄珪素合金の密度・音速同時測定を実施し、地震学的な観測データと比較することで地球核の組成に制約を与えることも目的とした。実験は主に兵庫県にある大型放射光施設Spring-8のビームラインで実施した。BL10XUビームラインでは鉄ー硫黄ー珪素系合金の融解実験を行い、試料からのX線パターンの消失から融解の判定、ソリダス及びリキダスを決定し、70GPaまでの融解関係の解明に成功した。本研究結果は地球だけでなく水星や火星といった他の惑星にも適用可能であり、惑星の温度構造や核形成プロセスの解明につながる大変重要な成果である。鉄ー硫黄ー珪素系の軽元素分配に関しては、150GPaまでの圧力条件で実験を実施し、珪素と硫黄それぞれの元素の分配の傾向を明らかにした。本研究結果から硫黄が外核に選択的に分配され、内核と外核の間に組成差が生まれている可能性があることが示唆された。100GPaを超える条件下で多成分系の軽元素分配を実験的に明らかにしたのは初めてのことであり、極めて重要な成果である。鉄珪素合金の密度・音速測定に関しては非弾性散乱法を用いてBL35ビームラインで実施し、90GPa、2500Kまでの温度圧力条件下までの測定を行った。本結果と地震学的観測データ、また純鉄の測定結果を比較することにより、珪素の鉄の弾性的性質に及ぼす影響を定量的に議論することが可能となった。27年度が最終年度であるため、記入しない。地球内部はフロンティアであり、最深部には地球核が存在している。地球核は液体からなる外核と固体である内核で構成されている。また、主成分が鉄であり、そこに軽元素(硫黄、珪素など)が含まれていると考えられている。そこで地球核の解明には、鉄-軽元素系での高温高圧実験が不可欠となる。本研究では、軽元素として珪素と硫黄に着目し、鉄-珪素-硫黄系の融点・相関系の決定、固体鉄-液体鉄間の元素分配実験から、地球核の温度・組成構造を明らかにすることを目的としている。加えて、高温高圧下における鉄-珪素合金の音速-密度を測定し、地震学的な観測データと比較することで地球核の組成に制約を与えることも目的である。兵庫県にあるSPring-8のBL10XUビームラインで鉄-珪素-硫黄系の融解実験を行った。試料からのX線回折パターンの消失から融解を判定し、60GPaの圧力条件下までの融解関係の解明に成功した。本研究結果は地球以外の惑星にも適用可能であり、水星や火星の温度構造や核形成プロセスの解明につながる極めて重要なものである。BL35XUビームラインでは非弾性X線散乱を用いて、鉄-珪素合金の音速測定を80GPa、2500Kまでの条件下で行った。この結果と純鉄を比較することで、珪素が鉄の弾性的性質に及ぼす影響を定量的に議論することが可能になり、地球核の組成の制約につながることが期待される。鉄-珪素-硫黄系の固体鉄-液体鉄間の分配に関しては、150GPaまでの圧力条件下で実験をしており、珪素は固体、硫黄は液体中に分配されることが明らかになった。このことは、固体である内核に珪素、液体である外核に硫黄が選択的に分配され、地球核中において、組成差が生まれることを意味している。極めて重要な成果であるため、国際誌の「Geophysical Research Letters」に投稿し、現在改定作業中である。

鉄ー硫黄ー珪素系の軽元素分配に関しては、150GPaまでの圧力条件で実験を実施し、珪素と硫黄それぞれの元素の分配の傾向を明らかにした。本研究結果から硫黄が外核に選択的に分配され、内核と外核の間に組成差が生まれている可能性があることが示唆された。100GPaを超える条件下で多成分系の軽元素分配を実験的に明らかにしたのは初めてのことであり、極めて重要な成果である。鉄珪素合金の密度・音速測定に関しては非弾性散乱法を用いてBL35ビームラインで実施し、90GPa、2500Kまでの温度圧力条件下までの測定を行った。本結果と地震学的観測データ、また純鉄の測定結果を比較することにより、珪素の鉄の弾性的性質に及ぼす影響を定量的に議論することが可能となった。本研究課題の目的である地球核の温度構造、組成構造の解明に向けて、着実に高圧高温下での実験データを取得できているため。27年度が最終年度であるため、記入しない。さらなる高温高圧条件下でのデータを取得することにより、研究の重要性を強化し、国際誌への投稿準備を進める。
SuperDARNレーダー網による極域電磁圏と下部熱圏・中間圏環境変動の研究

南北両極域の広範囲を高時間分解能で観測している国際SuperDARNレーダー網の特徴と利点を最大限に生かし、両半球の極域電磁圏で生起している電磁現象のマクロ的・ミクロ的特性を明確にし、太陽風と地球磁気圏との相互作用の物理的プロセス、及び、極域電磁圏と下部熱圏・中間圏環境変動を総合的に解き明かすことを目的としている。具体的な研究課題と成果としては、1)SuperDARNによる夏季中間圏レーダーエコー(PMSE)活動度に南北半球差があること、また、PMSE出現の長期変動として出現回数が年とともに増加している傾向が見えてきた。PMSEは上部中間圏温度の低下と関係しており、中間圏寒冷化の研究に有用である。2)アイスランドにおいて可視オーロラのTV観測と同時にSuperDARNレーダーのE領域モードによる特別観測を実施した。F領域通常観測モードよりもはるかに高い時空間分解能でオーロラからの散乱波を得ることができるため,脈動オーロラ等の速い現象の背景にある電場変動を明らかにすることが可能となった。興味深い観測結果として、約8秒の周期で明滅を繰り返す脈動オーロラが観測された。ドップラー速度には脈動オーロラと同じ周期を持つ変動が見られた。3)SuperDARN-EISCAT加熱実験により得られたEISCAT生データから高時間・高空間分解能データベースを作成し、そのデータベースを用いて電離圏モジュレーションの時間・空間変化とその成因、励起した電離圏擾乱が背景のプラズマ物理量に与える影響を調査した。4)カスプ域の昼側可視オーロラとHFレーダーとの比較から、オーロラのタイプ別の発生領域と発生条件を示すことができた。5)2003年11月23日に起こった南極大陸での皆既日食時に呼応したHFレーダーと磁場変動の比較研究を行った。6)昭和基地に新たにステレオタイプのレーダーを導入した。本研究課題は、南北両極域の広範囲を高時間分解能で観測している国際SuperDARNレーダー網の特徴・利点を最大限に生かし、両半球の極域電磁圏で生起している電磁現象のマクロ的・ミクロ的特性を明確にし、太陽風と地球磁気圏との相互作用の物理的プロセス、及び、極域電磁圏と下部熱圏・中間圏環境変動を総合的に解き明かすことを最終目的としている。今年度に実施した具体的な研究課題と成果としては、1)SuperDARN PMSEとMFレーダーで得られた中性風を比較し、PMSEの高度決定などを行い、誌上・口頭発表した。また、太陽プロトンに伴うHFレーダーエコーの初検出に成功した、2)SuperDARNのデータから,夏季中間圏レーダーエコー(PMSE)を抽出することに成功し,その活動度に,南北半球差があることを示した、3)カスプ域の昼側可視オーロラとHFレーダーとの比較から、オーロラのタイプ別の発生領域と発生条件を示すことができた、4)2003年11月23日に起こった南極大陸での皆既日食時に呼応したHFレーダーと磁場変動の解析研究、5)HFレーダーの生時系列データを用いての流星エコー観測への応用と開発、6)昭和基地に新たに導入するステレオレーダーの準備、などSuperDARNレーダーを基盤観測手法として、多方面の研究分野を手がけ、その結果多くの観測・研究成果を上げることができた。これらの研究成果を発表するために、カナダで開催された国際SuperDARNワークショップに多くの研究協力者が参加したのをはじめ、国内外の学会・シンプジウムで成果発表を行なった。また、国際誌にも投稿・発表した。

本研究課題は、南北両極域の広範囲を高時間分解能で観測している国際SuperDARNレーダー網の特徴・利点を最大限に生かし、両半球の極域電磁圏で生起している電磁現象のマクロ的・ミクロ的特性を明確にし、太陽風と地球磁気圏との相互作用の物理的プロセス、及び、極域電磁圏と下部熱圏・中間圏環境変動を総合的に解き明かすことを最終目的としている。今年度に実施した主な研究課題と成果としては、1)Polar Mesosphere Summer Echoes(PMSE)は極域夏季中間圏(高度80-90km)に出現する特異なレーダーエコーであり、この現象に注目して研究を行った。SuperDARNの近距離レンジ観測からPMSEを抽出するアルゴリズムを開発し、このアルゴリズムを北半球アイスランドレーダーと南半球昭和基地レーダーの2シーズン分の観測に適用し、PMSEの活動度に、南北半球差があることを示した。また、PMSE出現の長期変動を詳細に調べた結果、出現回数が年とともに増加している傾向が見えてきた。日本が主導し、2006年2月に南極SuperDARNによるPMSEキャンペーンを実施した。PMSEは上部中間圏温度の低下と関係しており、中間圏寒冷化の研究に有用である。2)アイスランドにおけるHFレーダーと可視オーロラとの比較観測として、11月にアイスランドのチョルネスにおいて,ATVによる可視オーロラの高時間分解能観測と同時にSuperDARNアイスランドレーダーのE領域モードによる特別観測を実施した.F領域通常観測モードよりもはるかに高い時空間分解能でオーロラからの散乱波を得ることができるため,脈動オーロラ等の速い現象の背景にある電場変動を明らかにすることが可能となった。興味深い観測結果として、約8秒の周期で明滅を繰り返す脈動オーロラを観測した。ドップラー速度には脈動オーロラと同程度の周期を持つ変動が見られ、脈動オーロラにHFレーダーよってモジュレートされる電離圏電子密度の増減に対応しているものと考えられる。本年度のアイスランドにおけるHFレーダーと可視オーロラとの比較観測研究として、英国レスター大学との共同観測として、2005年11月、アイスランドのチョルネスにおいて、可視オーロラの高時間分解能TV観測と同時にSuperDARNアイスランドレーダーのE領域モードによる特別観測を実施した。F領域通常観測モードよりもはるかに高い時空間分解能でオーロラからの散乱波を得ることができるため、脈動オーロラ等の速い現象の背景にある電場変動を明らかにすることが可能となった。ドップラー速度には脈動オーロラと同程度の周期を持つ変動が見られた。また、極域夏季中間圏(高度80-90km)に出現する特異なレーダーエコーであるPolar Mesosphere Summer Echoes(PMSE)の季節変化・南北共役性研究として、SuperDARNの近距離レンジ観測からPMSEを抽出するアルゴリズムを開発した。
歯科用回転切削工具への燃焼炎法によるダイヤモンド皮膜合成とその性能評価

今年度は,まず申請者らが提案したWC-Co基板上でダイヤモンドを合成する3段階合成法を用いてWC-Co基板表面上に燃焼炎法によりダイヤモンド合成を行い,合成ならびに接合状況を調査した。この際,基板の前処理として化学処理を行い,化学処理を行う時間の違いにより基板表面の形態を変化させ,接合強度に及ぼす影響を検討した。実験結果より,前処理時間が短いとはく離が発生しやすく,時間が長くなるとはく離が発生しにくくなることがわかった。すなわち,前処理時間の増加が,はく離の抑制に効果があることがわかった。また,この際の基板表面の形態の観測を行い,その原因について検討した。さらに,合成皮膜の物質の特定を行い,ダイヤモンドが合成されていることを確認した。ここで,WC-Co歯科用回転切削工具にダイヤモンド皮膜を施す際の化学処理により切削工具の強度が低下し,工具の破壊につながるという問題がある。そこで,ダイヤモンド皮膜を施す前の歯科用回転切削工具の性能を定量的に評価した。ここで,一定の実験条件で切削試験を行うことが可能な切削試験機を作製し,切削荷重を切削工具の性能として注目し測定を行った。切削工具は切刃形状の違うものについて試験を行い,前処理を行なった工具と行っていない工具についての比較を行い,切削工具の性能を検討した。また,前述の合成条件にしたがい,WC-Co歯科用回転切削工具に昨年度改良を行った実験装置によりダイヤモンド皮膜合成を行った。この際,切削工具そのものが小さいこともあり非常に高温となりすぎるためダイヤモンド皮膜合成が難しくなることがわかった。そのため冷却装置等の改良を行ったが,冷却効率が向上せずダイヤモンド皮膜合成までは至らなかった。よって,さらなる冷却効率の向上をはかりダイヤモンド皮膜合成を行う必要があることがわかった。申請者らは,装置が簡易で,合成速度が極めて速く,凹凸面にも合成可能である燃焼炎法によるMo基板上への合成ダイヤモンド皮膜の界面はく離の抑制を考慮した3段階合成法を確立してきた。この方法を用い,歯科用回転切削工具上に界面はく離を抑制しながら接合強度が高いダイヤモンド皮膜を合成し,その性能評価を行うことを目的としている。今年度は,W, WC表面上への燃焼炎法によるダイヤモンド皮膜の合成を行い,合成ならびに接合状況を調査した。ここで,現有設備である燃焼炎法によりダイヤモンドを合成することが可能な実験装置を用い,申請者らが確立したMo基板上でダイヤモンドを合成する3段階合成法を用いてW, WC表面上に燃焼炎法によりダイヤモンド合成を行い,その接合状況を確認した。この際,基板をMo基板からW, WC基板としたためその特性が変化し,今まで確立してきた3段階合成法の温度設定では,ダイヤモンド合成ならびに接合が難しくなった。よって,W, WC基板上で3段階合成法の温度設定を変化させ合成を行い,W, WCこ対応した3段階合成法の温度設定を検討した。また,この際表面を適度に粗くする前処理も行い,これらの影響を接合状況により検討した。さらに,合成された皮膜を秋田大学既存設備である走査型電子顕微鏡(SEM),X線回折装置(XRD)によりその結晶形状や成分等の特性を評価した。また,歯科用回転切削工具は円筒形状を有しているため,全体に皮膜を施すことが難しい。そこで,全体にまんべんなく皮膜を施すために,回転発生用ステッピングモータと上下方向移動用ステッピングモータを用い,全体に皮膜を施すことが可能となるよう機構部分の改良を行った。
三次元実空間情報を利用した高信頼プロアクティブミリ波通信制御

本研究の目的は、異分野技術の統合的な活用により、ミリ波通信の課題である見通し通信路遮蔽を解決し、途切れないミリ波通信を実現することである。平成30年度は、ミリ波通信品質予測手法の高速化を行った。ミリ波通信品質予測手法は、RGB-Dカメラを用いて通信環境の三次元空間情報を取得し、その情報をもとにミリ波通信の受信電力を数百ミリ秒先まで予測する技術である。平成29年度までは画像取得時刻までのスループットと受信電力の予測にとどまっていたが、時系列画像と深層学習の導入により、数百ミリ秒先まで予測することが可能となった。加えて、深層学習応用時に特に課題となる、学習時間および必要なデータ量について解決する手法を検討した。深層学習では、機械学習モデルを訓練するために大量のデータと演算が必要となる。本方式ではシミュレーションで学習したモデルを転移し実施環境で得られたデータを用いてチューニングすることで、実施環境での学習時間および必要なデータ量を大幅に削減する技術を確立した。プロアクティブ通信制御においては、強化学習、特に深層強化学習により最適なハンドオーバ戦略を獲得する方式を実現した。ハンドオーバ制御では、通信環境に存在する遮蔽物の位置関係や基地局ー端末間の通信品質をもとに、適切なタイミングハンドオーバする必要がある。本方式では、カメラ画像からわかる遮蔽物の位置や移動をもとに、ハンドオーバタイミングを試行錯誤しながら学習することで、効率良いハンドオーバ制御を実現した。さらに、本技術の応用として、車々間通信におけるマルチホップリレー通信延長技術を実現した。車両周囲の三次元情報および車々間の通信品質の予測情報をもとに、車両間のマルチホップ通信のネットワークの長さを延長する車両移動戦略を深層強化学習により獲得する。ミリ波通信品質予測技術およびプロアクティブ通信制御に関しては交付申請時の研究計画に基づく成果を達成できている。加えて、それら技術の車々間通信応用に関しても研究成果を上げており、当初計画以上の進展といえる。平成31年度は通信品質予測手法のさらなる高度化を行う。特に平成30年度の方式の課題であった学習環境と実施環境の差異について、解決する手法を検討する。平成29年度は、ミリ波通信品質予測手法とプロアクティブ通信制御の検討、およびミリ波通信実験評価に必要なテストベッドを実装した。ミリ波通信品質予測手法は、通信品質を低下させる事象発生前に通信制御を行うプロアクティブ通信制御において不可欠な技術である。従来は電波のみを用いていたため予測は困難であった。そこで、従来のスループットや受信信号電力などの通信品質情報のログに加えて、カメラ画像など空間センシング情報をもとに、機械学習等を用いて通信品質を予測する手法を確立した。また、このときにカメラと通信基地局の位置関係は、通信品質予測精度およびプロアクティブ制御の性能に影響を与える。そこでカメラと基地局の配置等に関する最適性について確率幾何学等を用いて議論し、最適な配置個数に関して解析的に求める方法を実現した。プロアクティブ通信制御においては、基地局スリープ制御について、劣モジュラ最適化を用いた高速に実行可能かつ性能保証のある制御手法を提案した。ミリ波通信実験テストベッドでは、ダウンコンバータを用いて測定器を実装し、60GHz帯通信において人体遮蔽による受信信号電力の減衰を観測した。本測定手法では隠れマルコフモデルを導入し、送信機が間欠的にフレーム伝送している場合でも、フレーム非送信時の受信信号電力低下とフレーム送信中だが遮蔽されている状況を自動的に区別する。ミリ波通信品質予測に関しては当初計画通りに順調に進展している。一方、面展開時の解析に関して次年度以降に検討予定であった面的展開の最適化に関して成果が得られた。また、当初はスループットによる測定を予定していたテストベッドにおいて、ミリ波通信の受信信号電力を測定可能にできたため、当初の計画以上に進展していると言える。

車両周囲の三次元情報および車々間の通信品質の予測情報をもとに、車両間のマルチホップ通信のネットワークの長さを延長する車両移動戦略を深層強化学習により獲得する。ミリ波通信品質予測技術およびプロアクティブ通信制御に関しては交付申請時の研究計画に基づく成果を達成できている。加えて、それら技術の車々間通信応用に関しても研究成果を上げており、当初計画以上の進展といえる。平成30年度は機械学習を用いた通信品質予測手法を高度化を行う。特に平成29年度の方式の課題であった学習時間について、それを解決する方式を検討する。加えて、プロアクティブ制御としてプロアクティブハンドオーバ方式を高度化する。特に課題であった制御方策の設計に関して強化学習等の応用を検討する。平成31年度は通信品質予測手法のさらなる高度化を行う。特に平成30年度の方式の課題であった学習環境と実施環境の差異について、解決する手法を検討する。
ダイナミック硫酸化糖鎖高分子の創製と機能

糖鎖高分子は、糖鎖の密度、空間分布に従って、糖認識タンパク質と結合する作用があることがわかった。また、糖鎖高分子の物性に応じても結合能が異なり、分子認識に大きな影響があることがわかった。硫酸化糖鎖を有した高分子については、酵素や細胞成長因子といったタンパク質と強く結合することがわかった。高分子のナノゲルと同様のモノマーで、濃度を濃厚にした上で、溶媒をDMSO,アルコール混合溶媒にしたところ、多孔性の糖鎖高分子が調製された。また、アクリルアミド型のアルキン側鎖を持つモノマーを合成し、シアル酸オリゴ糖を含む糖鎖高分子を簡単に調製できる手法の開発も行った。N-アセチルグルコサミンを位置選択的に硫酸化した、硫酸化糖のアクリルアミド誘導体を合成し、これを用いた糖鎖高分子及び、ナノゲルの創製を行った。硫酸化糖鎖高分子では、糖鎖の認識性に応じて、糖認識タンパク質と結合を示すと同時に、酵素や細胞成長因子などの生理活性に重要なタンパク質との相互作用を示すことが分かった。糖鎖の含有量、ポリマーの架橋密度によってその結合性に差異があり、これを調節することで、タンパク質との機能を制御できることがわかった。また、硫酸化糖の導入を後から行うことができ、高分子を自由に制御できる手法の確立を行うために、側鎖にアルキンを持つ高分子のリビングラジカル重合法および、クリック反応による糖鎖の導入について検討した。N-アセチルグルコサミンを位置選択的に硫酸化した、硫酸化糖のアクリルアミド誘導体を合成し、糖鎖高分子及びナノゲルの創製を行った。3,4,5位の水酸基を全て硫酸化した、3,4,5-硫酸化グルコサミンの高分子は特に強い生理活性を示し、アミロイドβ、βセクレターゼ、細胞成長因子に対する強い結合活性を示した。βセクレターゼの酵素阻害効果については、糖鎖高分子の糖鎖含有量に強く依存することがわかった。また、硫酸化糖鎖高分子に適度なゲルのかたさと疎水度を入れた高分子については、細胞成長因子を強く認識することが示唆された。また、分子認識能については、in vivo, vitro、による評価や水晶発振子を用いた定量的な評価においても明らかにした。硫酸化糖鎖高分子、硫酸化糖鎖高分子の結合タンパク質について3種類を選び、既に活性を確認している。また、硫酸化糖鎖高分子の合成及びそのナノゲルの調製と機能の解析についても順調に進んでいる。高分子化学硫酸化糖鎖高分子の結合するタンパク質が高価であることから、高分子のダイナミクスと結合を検討するタンパク質サンプルの確保をどうするかが、問題となる。糖認識タンパク質を随時利用しながら、ダイナミクスに関する検討を行うと共に、疾病関連タンパク質との相互作用の解析を適切に進める。
教育実習を核とした教科教育指導プログラムの開発に関する実証的,比較教育学的研究

本研究の目的は,(1)我が国の教育実習指導の問題点と改善の方策を解明すること,(2)教科教育法と教育実習の連携の柱となる教科教育・教育実習プログラムを開発すること,の二点である。第一の目的のために、全国の教員養成大学・学部,附属学校における教科教育法及び教育実習指導の目的、内容方法等の実態とその問題点について検討した。アンケート調査の結果,教育実習指導に関わる専門委員会の設置や実習校との打合会の実施など,教育実習に大きな意味づけをしていること,体系的な実習生指導の体制作りが不十分であること等,が多くの大学・学部に共通する特色や課題として明らかになった。また、教科教育法と教育実習の連携を分析視点としながら、アメリカとイギリスにおける教員養成プログラムの実態とその特色について現地調査を通して分析した。いずれにおいても教師の専門性として,「教師として何を知り,何ができるか」という教育実践力をその中核として位置づけており,体系的かつプラクティカルなカリキュラムから,教科教育指導プログラムの開発に向けての多くの示唆を得た。第二の目的のために、これまで研究グループが開発を進めてきた「教育実習到達目標段階表」を、教科教育法と教育実習の中心に位置づけた新しい教科教育指導プログラムとして改訂・増補した。開発した「教育実習到達目標段階表」は,(1)授業構想力段階表(国語科,社会科,算数科,理科,体育科),(2)授業展開力段階表,(3)授業評価力段階表からなる。さらに,「教育実習到達目標段階表」を複数大学の教育実習や教科教育関連授業において試行し、その有効性と活用上の問題点を究明した。以上の研究を通して,我が国の学部・附属学校における教育実習指導改善のための指導プログラムを「教育実習到達目標段階表」として具体的に提示し,その有効性を実験的・実証的に明らかにした。本研究は,大学・学部の教科教育法と教育実習の連携を柱とした教科教育プログラムの開発とその有効性の実験・実証的な検討を目的とする。本年度は,以下の3点を中心に研究を進めた。1.先行研究の整理・分析教科教育と教育実習の連携を分析視点として,入手可能な国内外の教育実習に関する文献の収集・分析を行った。その中で,特に授業立案スキル,教授スキル,授業観察・評価スキルの訓練プログラムから教科教育プログラムの構想に向けての有効な視点を得ることができた。2.教育実習到達目標段階表の開発と試行教科教育プログラムの柱として考えている「教育実習到達目標段階表」(第二次試案)の開発を行った。「授業構想力段階表」「授業展開力段階表」からなる第一次試案の内容を再検討すると共に,新たに「授業評価力段階表」を作成した。さらに,試験的に段階表を教育実習生に利用させ,アンケート調査を通して表の妥当性と有益性,具体的な利用の仕方について分析を行った。その結果,指導案作成や授業評価時での段階表利用の効果が確認されると共に,段階の設定基準や表現方法等の検討課題が明らかになった。3.教科教育法・教育実習指導の実態と課題の解明大学・学部における教科教育法及び教育実習指導の目的,内容,方法等の実態と課題の解明を目的として,全国の教員養成大学(回収率65.7%)・附属小学校(回収率54.8%)を対象にアンケート調査を行った。次年度に詳細な調査結果の分析を行う予定である。本研究は,大学・学部の教科教育法と教育実習の連携の柱とした教科教育プログラムの開発とその有効性の実験・実証的な検討を目的とする。本年度は,アメリカの大学における教育実態の調査及び外国人研究者によるレビューの結果を総合・整理・分析し,教員養成プログラムの実態と課題を明らかにすることを中心に研究を進めた。

当初の研究計画通り,アメリカのジョージア大学を訪問し,副学部長のMichael Padilla教授のアレンジのもと,理科・社会科を中心とした多数の教官から本研究に対するレビューを受けた。特に,Thomas Koballa教授からは,ジョージア大学における教育実習指導の現状について詳細に説明を受け,本研究グループが開発を目指している「教育実習段階表」に類するものが,すでに使われていることを知らされた。これは,Secondary Science Student Teaching Pacing Guideと呼ばれる,日本で言うところの「教育実習の手引き」にあたるものの中に含まれており,実習生による自己評価表の形式をとっている.それらは以下の6つの柱から構成されている。(1)教師としての振るまい,(2)教授内容の理解,(3)授業の計画,(4)指導法,(5)評価,(6)教室環境の管理この表をもとに,我々が開発中の「教育実習到達目標段階表」に関して貴重な意見や助言を受け,研究推進のための多くの示唆を得ることができた。本研究は,大学・学部の教科教育法と教育実習の連携を柱とした教科教育プログラムの開発とその有効性の実験的・実証的な検討を目的とする。本プロジェクトの最終年度である本年度は,研究の主たる目的である教科教育・教育実習指導プログラムの構築を目指し,以下のような流れで研究を行った。(1)これまで行ったアンケート調査と国内外の先行研究の分析,日本の比較対象としてのアメリカ・イギリスの教員養成プログラムの検討を通して,教科教育指導プログラムの第三次案を作成した。(2)教科教育指導プログラムを愛媛大学・静岡大学・鳴門教育大学において試行し、教員養成カリキュラムに位置づけた教科教育指導プログラムの有効性とその活用上の問題点を究明した。(3)これまでの研究成果について学会発表等を通して批判的に吟味し、教科教育・教育実習指導プログラムとしての「教育実習到達目標段階表」を開発した。「教育実習到達目標段階表」は,(1)授業構想力段階表(国語科,社会科,算数科,理科,体育科),(2)授業展開力段階表,(3)授業評価力段階表からなる。(4)三ヶ年の研究をまとめ,研究成果報告書を作成した。以上の研究を通して,我が国の学部・附属学校における教育実習指導改善のための指導プログラムを「教育実習到達目標段階表」として具体的に提示し,その有効性を実験的・実証的に明らかにした。
精神遅滞学童及び成人のバランス障害の要因と障害克服のための指導に関する研究

本研究では、精神遅滞社のバランス保持困難の要因を明らかにするため、1バランス保持の生理的基礎である傾斜反応と2視覚によるバランス調整の2点について、精神遅滞社の障害の様相を調べた。傾斜反応に関しては、緩徐な傾斜速度に対するものと、急激な傾斜速度に対するものとに分けて検討した。具体的には、精神遅滞者30名(1550歳)を対象に身体に加える傾斜ょ角度計(緩徐な傾斜速度)、傾斜落下台(急激な傾斜速度)により制御し、その時の身体の動きをビデオ記録した。そして、フレームコードジェネレーター(ソニー製)を用いて1/30秒ごとに頭部の立ち直り、膝関節の屈伸の程度を解析した。その結果、急激な傾斜速度の際よりも緩徐な傾斜速度の際にバランス保持に大きな困難を示す者がいることを確認し、そうした者では急激な傾斜速度の際には頭部の立ち直りと傾斜に適合した膝関節の屈伸が見られるのに対し、緩徐な傾斜速度の際には見られないことを明らかにした。これらの者の一部(3名)を対象に緩徐な傾斜速度に対する頭部の立ち直りと傾斜に適合した膝関節の屈伸を教示する形成実験を行なったところ、即座に反応が改善され、ゆっくりと身体を動かした時にも十分バランスがとれるようになる者(2名)がいる一方、示範を加えても反応に改善が見られない者(1名)とがいることがわかった。一方、視覚とバランスに関しては、精神遅滞者(1550歳) 40名と視覚障害者(618歳) 40名を対象に平均台歩き、片足立ちの測定を行なった。その結果、視覚障害者では動的バランスの指標である平均台歩きの成績が著しく低い者が多く、動的バランスには視覚的な調整が特に必要であることがわかった。精神遅滞者で視覚障害者と同様に平均台歩きの成績が特に低い者は、開眼時と閉眼時の成績に差のない者が多く、視覚的なバランス調整が有効にはたらいていないことが示唆された。
フロンの有効利用:廃棄フロンから医薬品の合成

本研究では特定フロン、中でもフロン11を完全に分解するのではなく、より反応性の高い有機反応中間体に変えたり、より扱い易い化合物に変換し、機能性材料や生理活性物質の合成に利用し、有効利用を図ろうとするものである。10年度は、フロン11(CCl3F)とトリブチルホスフィンとの反応によりフルオロエチレン誘導体を合成し、塩基存在下カルボニル化合物との反応により各種プルパルギルアルコール誘導体の合成に成功した。11年度は、フロン11(CCl3F)とフェニルジフルフィドとの反応によりジクロロフルオロメチルフェニルスルフィド(1)を収率よく合成した。化合物1を30%過酸化水素水で酸化して79%の収率でスルホン2に変換した後,3当量の亜鉛で還元して90%の収率でフルオロメチルフェニルスルホン(3)を得た。これは抗ウイルス剤他各種医薬品の合成原料として用いられている付加価値の高い含フッ素医薬品の合成中間体である。いずれの反応も安価な試薬を用い,環境付加の少ない合成法によるもので,現在特許取得準備を行っている。また,スルホン2を1当量の亜鉛で還元すると塩素1原子だけが還元されたクロロフルオロメチルフェニルスルホンを80%の収率で得た。これは塩基存在下各種カルボニル化合物と反応し,興味ある転位反応生成物や付加生成物を与えた。これらの成果は社会的にも評価され,11年10月18日,19日の読売新聞ならびに10月20日付け山陽新聞に大きく取り上げられ,全国版で報じられた。11年11月,台北でのアジア化学会議でも報告した。フロンによるオゾン層破壊,及び地球温暖化は人類の生存を脅かす地球環境問題の中でも最も大きな問題の一つである。回収及び貯留されているフロンの処分については、破壊処理をしようという意見が大勢を占めているが、その安定性故に大きなエネルギーを必要とする。本研究では特定フロン、中でもフロン11(CCI3F)を完全に分解するのではなく、より反応性の高い有機反応中間体に変えたり、より扱い易い化合物に変換し、機能性材料や生理活性物質の合成に利用し、有効利用を図る目的で行った。フロン11(CCI_3F)は安定で反応性に乏しいが、求核性の高いトリブチルホスフィンとは反応した。得られたホスホニウム塩(1)と各種アルデヒドとのWittig反応を行い,多くのフルオロエチレン誘導体(2)を合成した。化合物2は容易に脱HFを起こしアセチレン誘導体になるため,塩基存在下種々のアルデヒドと反応し,プロパルギルアルコール誘導体をよい収率で与えた。また,ホスホニウム塩(1)は塩化ベンゾイルと反応し,フルオロアセトフェノン(3)を与えた。3はLDA存在下塩化アセチルと反応し,2-フルオロ-1-フェニルブタン-1,3-ジオンを65%の収率で与えた。一方,フロン11は四塩化チタンとLiAIH4の作用によりフルオロクロロカルベン(4)を与える。4の生成系にシリルエノールエーテルを存在させておくと,カルベン付加体が骨格転位したα-フルオロビニルケトンが高収率で得られた。得られた含フッ素化合物の生理活性テストは製薬会社,農薬会社に依頼して行う予定である。本年度はフロン11(CC13F)とフェニルジフルフィドとの反応によりジクロロフルオロメチルフェニルスルフィド(1)を収率よく合成した。化合物1を30%過酸化水素水で酸化して79%の収率でスルホキシド2に変換した後,3当量の亜鉛で還元して90%の収率でフルオロメチルフェニルスルホン(3)を得た。

これは抗ウイルス剤他各種医薬品の合成原料として用いられている付加価値の高い含フッ素医薬品の合成中間体である。いずれの反応も安価な試薬を用い,環境付加の少ない合成法によるもので,現在特許取得準備を行っている。また,スルホキシド2を1当量の亜鉛で還元すると塩素1原子だけが還元されたクロロフルオロメチルフェニルスルホンを80%の収率で得た。これは塩基存在下各種カルボニル化合物と反応し,興味ある転位反応生成物や付加生成物を与えた。これらの成果は社会的にも評価され,11年10月18日,19日の読売新聞ならびに10月20日付け山陽新聞に大きく取り上げられ,全国版で報じられた。11年11月,台北でのアジア化学会議でも報告した。
ストレスによる認知情動変容を担う多階層プロセスと精神疾患への関与の構成的理解

社会環境から受けるストレスは、短期的には適応反応を引き起こすが、長期的には生体恒常性の破綻をきたし、精神疾患のリスク因子となる。しかし、ストレス感受性制御を司る個体ー回路ー細胞ー分子の階層間を繋ぐ因果律は不明である。本研究は、ストレス刺激による各脳領域・細胞種での多階層分子変容を同定し、神経回路の機能・形態変化をシナプスから局所・広域回路に亘り可視化し、各種神経細胞培養系も駆使し、ストレス感受性制御のin silicoモデルを創成する。分子・光・化学遺伝学的操作によりin silicoモデルの妥当性とストレス感受性との関連を示し、ストレス感受性操作・正常化を試みる。この戦略により、精神疾患病態を担う因果律の同定と正常化のための手法の開発を目指す。本年度は、社会挫折ストレス前後のマウスのmPFCからミクログリアを単離してエピゲノム解析を進め、その標的遺伝子に関する知見を得た。LMDを用いたトランスクリプトーム解析の条件検討を行った。三次元電顕を用い、社会挫折ストレスによる神経細胞やグリア細胞の微細構造変化に関する知見を得た。初代培養ミクログリア細胞の実験系を立ち上げ、社会挫折ストレスによる情動変容に必須である自然免疫受容体のシグナル伝達を制御する転写因子を探索するとともに、培養ミクログリア細胞を用いたトランスオミクス解析のための条件検討に着手した。並行して、統合失調症モデルラットが陰性鳴き声に近い20kHzで特異的に音響ストレス感受性を示すこと、前頭葉ドパミン亢進をDREADD法で抑制すると音響ストレス感受性ではなく社会ストレス感受性だけが低下することを見出した。また独自に開発したLMDー質量分析法を用いて、ストレスによる脳機能変化をシナプス単一神経細胞局所神経回路での機能分子の網羅的分析により調べるための準備を整えた。本年度は、社会挫折ストレスモデルを用いて、mPFCのミクログリアに選択的なエピゲノム解析を進めるとともに、LMDを用いたmPFCのミクログリアに選択的なトランスクリプトーム解析の条件検討を進めることができた。三次元電顕により神経細胞やグリア細胞の微細構造変化の解析を進めることができた。培養ミクログリア細胞を用い、社会挫折ストレスによる情動変容に必須である自然免疫受容体シグナル伝達に関わる転写因子に迫る知見を得るとともに、自然免疫受容体のシグナル伝達経路のトランスオミクス解析の条件検討にも着手することができた。並行して、統合失調症モデルラットでは、高い音響ストレス感受性や新奇ラットに対する社会行動不安を有することが確認され、ヒトにおける患者の幻聴や陰性症状との関連性を示唆することができた。痙攣誘発モデル動物の海馬錐体細胞の単一細胞でのLMDー質量分析を行い、この実験手法によりストレス刺激時の脳機能の変化を単一神経細胞で解析できることを確認することができた。以上の研究成果から、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。今後は、本年度の研究成果をもとに、社会挫折ストレス前後のマウスのmPFCのミクログリアでのエピゲノム解析をさらに推進するとともに、LMDを用いたトランスクリプトーム解析など他のオミクス解析やミクログリア以外の細胞種での解析も導入したい。三次元電顕で同定しつつある社会挫折ストレスによる神経細胞やグリア細胞での微細構造変化の分子機序を解明し、この微細構造変化を操作する分子操作技術を開発して、神経・シナプス活動や情動変容との因果関係に迫りたい。自然免疫受容体のシグナル伝達経路に着目したトランスオミクス解析を実現し、そのin silicoモデルをもとに社会挫折ストレスによるミクログリア活性化を担う分子ネットワークに迫りたい。統合失調症モデルラットでは音響ストレス感受性と前頭葉ドパミン活動との関連性は示せなかったが、今後、扁桃体などその責任脳回路の同定が待ち望まれる。LMDー質量分析が神経細胞の機能変化の分析に有用であることから、種々のストレスモデルでの分析を実施したい。さらに、精神疾患で生じるとされる単一シナプスの変化の解明を目指し、空間分解能を1μmに向上する改良を検討したい。

並行して、統合失調症モデルラットが陰性鳴き声に近い20kHzで特異的に音響ストレス感受性を示すこと、前頭葉ドパミン亢進をDREADD法で抑制すると音響ストレス感受性ではなく社会ストレス感受性だけが低下することを見出した。また独自に開発したLMDー質量分析法を用いて、ストレスによる脳機能変化をシナプス単一神経細胞局所神経回路での機能分子の網羅的分析により調べるための準備を整えた。本年度は、社会挫折ストレスモデルを用いて、mPFCのミクログリアに選択的なエピゲノム解析を進めるとともに、LMDを用いたmPFCのミクログリアに選択的なトランスクリプトーム解析の条件検討を進めることができた。三次元電顕により神経細胞やグリア細胞の微細構造変化の解析を進めることができた。培養ミクログリア細胞を用い、社会挫折ストレスによる情動変容に必須である自然免疫受容体シグナル伝達に関わる転写因子に迫る知見を得るとともに、自然免疫受容体のシグナル伝達経路のトランスオミクス解析の条件検討にも着手することができた。並行して、統合失調症モデルラットでは、高い音響ストレス感受性や新奇ラットに対する社会行動不安を有することが確認され、ヒトにおける患者の幻聴や陰性症状との関連性を示唆することができた。痙攣誘発モデル動物の海馬錐体細胞の単一細胞でのLMDー質量分析を行い、この実験手法によりストレス刺激時の脳機能の変化を単一神経細胞で解析できることを確認することができた。以上の研究成果から、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。今後は、本年度の研究成果をもとに、社会挫折ストレス前後のマウスのmPFCのミクログリアでのエピゲノム解析をさらに推進するとともに、LMDを用いたトランスクリプトーム解析など他のオミクス解析やミクログリア以外の細胞種での解析も導入したい。三次元電顕で同定しつつある社会挫折ストレスによる神経細胞やグリア細胞での微細構造変化の分子機序を解明し、この微細構造変化を操作する分子操作技術を開発して、神経・シナプス活動や情動変容との因果関係に迫りたい。自然免疫受容体のシグナル伝達経路に着目したトランスオミクス解析を実現し、そのin silicoモデルをもとに社会挫折ストレスによるミクログリア活性化を担う分子ネットワークに迫りたい。統合失調症モデルラットでは音響ストレス感受性と前頭葉ドパミン活動との関連性は示せなかったが、今後、扁桃体などその責任脳回路の同定が待ち望まれる。LMDー質量分析が神経細胞の機能変化の分析に有用であることから、種々のストレスモデルでの分析を実施したい。さらに、精神疾患で生じるとされる単一シナプスの変化の解明を目指し、空間分解能を1μmに向上する改良を検討したい。
ATP合成酵素の2次元結晶化と電子線結晶構造解析

膜蛋白質の2次元結晶化法として,界面活性剤を透析で除きながら,リン脂質2分子膜に組み込ませ配向させる方法を,好熱性細菌のATP合成酵素(F_0F_1)で試みた。F_0F_1は酸化的リン酸化あるいは光リン酸化の終末に位置し,エネルギー産生系の中心的役割を担っている酵素である。この膜酵素は膜を介してのH^+の電気化学ポテンシャル差を利用し,H^+の輸送と共役させるかたちでADPとPiからATPを合成する。先に好熱菌のF_0F_1の水溶性部分F_1の構造を2次元結晶に基づく電子線結晶構造解析により3次元再構成した(Ishii et al,1993)。最近,牛心筋ミトコンドリアのF_1の構造が35年目にしてケンブリッジのグループにより2.8Åで決定され,nature誌の表紙を飾った(Abrahams et al,1994)。これは先にラットの肝のF_1について報告された3回対称をもつ構造(Bianchet et al,1991)を否定するものであり,ヌクレオチドの結合様式に関して非対称構造の報告であった。また大腸菌からヒトにいたるまであまねくF_1のサブユニット構成がα3β3Υ1δ1ε1であることを確定した。このような情勢の中,本研究ではこの膜酵素の膜内在性部分F_0を含めた全体像を明かにすべく2次元結晶化の条件検討を行った。また,H^+-ATPaseには阻害剤に対する感受性やアミノ酸酸配の相同性等から2つのタイプ(F-type,V-type)が知られていたが,他の種の好熱菌から単離精製されるV-type ATPaseについても同様の方法で2次元結晶化を試みた。
高機能トルクセンサのための新方式薄形検出素子の研究

本研究で購入した超音波加工機により、高周波用MnZn薄型フェライト基板(基板厚12mm)から十字形溝を付けた磁心を切り出し、これに被服銅線で作った1対の直交させた8の字形平面コイル(1次コイル20ターン、2次コイル10ターン)を埋め込み、さらに含浸して検出コイルを製作した(実施計画1.1および1.2)。検出ヘッドのトルク伝達軸に対向する磁極面は、1.3mm程度の空隙を介し軸側面に添うよう曲率を与えた。これによって、励磁力が大きく(L=0.16mH)損失の小さな(20kHzでQ=5.8、60kHzでQ=7.4)検出ヘッドを作製できた。軸材として一般的な炭素鋼(S45C材)およびニッケルクロムモリブデン鋼(SNCM420、616材)に対し、機械強度を増すための熱処理として一般的な浸炭焼入れや高周波焼き入れを施して25mm径の試験軸を多数作製した(実施計画2)。空隙を1.3mmとして、印加トルク±500Nmレンジで種々の励磁条件(励磁周波数20kHz100kHz、励磁電流50mA600mA)に対して基礎特性を調べた結果、表面硬度ロックウエルC硬度で62と大きいにも拘わらずトルク検出が可能であることがわかった。60kHz、200mAの励磁条件でSNCM616に対し、感度12muV/Nmヒステリシス誤差3%/FSが得られた。この時の消費電力は約0.3Wに過ぎなかった。他の軸に対しても上記に対し約40%低いが十分な出力が得られた。この実験から、8の字形平面コイルを十字の溝を持つ薄形フェライト磁心に埋め込んで鋼損を抑制し、励磁能力を高めることによって、広範な実用鋼軸からトルク検出が可能なことが実証できた。好ましい励磁条件は、40kHz80kHz、50mA400mAの比較的広い範囲であることがわかった。(実施計画3)。(実施計画3)。
冷却高感度広視野望遠鏡による銀河面掃天観測

本研究によって、南アフリカ天文台サザーランド観測所に、近赤外線広域サーベイ用の観測基地を設置した。2009年7月におよそ1カ月間南アにて銀河中心方向の5平方度にわたるUIR輝線サーベイ観測を行った。検出された顕著なUIR輝線(未同定赤外線輝線)を放射する天体や広がった構造はこれまでの近赤外線の撮像観測等によって知られている星形成領域と星団と一致した。しかし、新たにM42のような大質量星形成領域に相当するようなUIR放射天体は銀河中心方向の5平方度からは確認できなかった。また検出されたいずれの天体も中心の1平方度に存在し、周辺の4平方度からは検出されなかった。これまでにM42をはじめとする星形成領域、銀河中心、系外銀河などを観測した。その結果、系内の星形成領域と銀河中心にてPAH輝線を検出することに成功した。特にM42で検出されたPAHの空間分はSPITZER望遠鏡による中間赤外線の強度と良い相関があり、PAHと星間ダストおよび紫外線放射場の関連が議論できると期待する。観測装置立ち上げ当初ということもあり、データの解析手法や校正方法の確立を行った。PAHバンドで銀河中心を撮像する場合、1視野あたりおよそ2時間を要することがわかり、今後乗銀河面掃天計画の観測計画の目途が立った。装置において、波長3ミクロンでも地上から十分な感度で観測が可能であることがわかり、観測装置を冷却した効果が実証された。しかし大きく4つの問題が発生した。それらは、冷凍機による望遠鏡の振動、架台モータのサーボによる検出器ノイズの発生、読み出しクロックパターンの間違い、冷却時による10秒角程度の光学収差である。これら問題のうち光学収差以外は改善を行い解決した。装置の立ち上げは万全ではないものの、他の研究者との共同研究も開始した。具体的には冷却望遠鏡によって、ηカリーナの5年周期の質量放出イベントをモニタリング観測するものである。加えてこの研究を通して3名(大学院後期1名と前期2名(ともに留学生))の教育を行った。うち1名は修士論文として装置開発から観測までの研究をまとめた。われわれの観測結果では、顕著なUIR輝線を放射する天体や広がった構造はこれまでの近赤外線の撮像観測等によって知られている星形成領域と星団の周辺のみの3天体でしか検出されなかった。UIRを放射するPAHは銀河に普遍的に存在すると考えられているが、M42のような大質量星形成領域に相当するようなUIR放射天体は銀河中心方向の5平方度からは確認できなかった。またいずれの天体も中心の1平方度に存在し、周辺の4平方度からは検出されなかった。本年度で2年間の研究期間を終了するが目標サーベイ領域の2割に満たない領域しか達成できなかった。これは観測感度が低いために1平方度分のデータを取得するのに1晩以上要することが主な原因である。加えて冷却望遠鏡は装置全体を真空引きするため、望遠鏡先端に大きな窓を有する。この窓が低温高湿度の気象条件時には曇ってしまい、晴天でありながら観測できない状態が頻発した。今年度で課題期間は終了するが、装置の改良(光学系の修正、フィルター交換機構の交換、窓の曇り対策)を行ってより高い観測効率を実現し、のこりのサーベイ領域を観測したい。これに加え、装置の特殊さ(低熱雑音と広視野)から銀河中心方向の変光星モニタリング観測の共同研究依頼がある。そのために装置とドームのリモート観測化を実現する。これによってよりサーベイ観測の大幅な効率化が図られると期待する。
薬物排泄機構の遺伝子多型解析に基づく医薬品相互作用・動態個体間変動評価法の基盤構築

異物処理臓器に発現する生体膜輸送システム(薬物トランスポータ)は、医薬品や劇・毒物等の低分子性異物や代謝老廃産物を体外へ排除する役割を担っている。本研究では、腎臓に発現するヒト型薬物トランスポータの遺伝子情報(一塩基多型(SNP))や発現情報と薬物体内動態パラメータとの定量的解析を行い、薬物動態個体間変動評価法の構築を試みた。新たに遺伝子単離した腎特異的トランスポータhOCT2-A並びにNaGLT1を含む、多様な腎トランスポータの薬物輸送特性を明らかにした。さらに、有機イオントランスポータを中心にして各薬物トランスポータのヒト腎におけるmRNAプロファイルを作成するとともに、腎臓における膜局在を同定した。hOCT1やhPEPT2において機能変化を引き起こすcSNPを見出したが、これらSNPの発現頻度は少なく、個体間変動因子として機能している可能性は低いことが示唆された。またモデル動物や腎不全患者を対象にした腎薬物トランスポータの発現量解析と薬物体内動態解析の相関解析より、腎薬物トランスポータ発現量が薬物の腎排泄能を規定する因子となり得ることが判明した。今後、ヒト型薬物トランスポータ群の発現量に影響を及ぼすと考えられるrSNPやiSNPなどの遺伝情報に加えて、加齢・病態・臓器障害時における発現変動のメカニズム、発現制御に関わる転写因子等の探索など、個人差をもたらす遺伝的・分子的要因の網羅的解析を行うことによって、ヒト薬物トランスポータ群の薬物体内動態個体間変動因子としての役割が明らかになり、テーラーメイド薬物療法の実践へと発展することが期待される。肝臓や腎臓などの異物処理臓器に発現する生体膜輸送システム(薬物トランスポータ)は、医薬品や毒・劇物等の低分子性異物や代謝老廃物を体外へ排除する役割を担っている。すなわち、多くの医薬品の体内動態は薬物代謝酵素と薬物トランスポータとの協働機構によって統御されている。従って、薬物併用治療において問題となる医薬品の相互作用や体内動態個体差は、薬物代謝酵素と共に薬物トランスポータを介した排泄プロセスが密接に関与していることが示唆されている。本研究課題では、薬物排泄機構のin vitro再構築並びに薬物トランスポータ遺伝子の発現変動・多型情報を基盤とし、医薬品相互作用・体内動態における個体間変動因子を系統的に評価・予測し得る方法を新たに構築することを目的とする。初年度の平成13年度は、ヒト腎組織に発現する薬物トランスポータ群の遺伝子発現量並びに尿細管分布特性について比較解析を実施した。有機アニオントランスポータ(OAT)ファミリー、有機カチオントランスポータ(OCT)ファミリーの遺伝子発現量を数値化し相対比較するために、リアルタイムPCR法による定量系を確立した。薬物トランスポータ群の中では、hOAT3mRNA発現量が最も高く、常在遺伝子GAPDH(glyceraldehyde-3-phosphatedehydrogenase) mRNAの約1/20程度検出された。hOAT3に次いで、hOAT1 mRNAが高い発現量を示した。有機カチオントランスポータの中では、hOCT2mRNAの発現量が最も高く、hOCT1及びhOCT3はhOCT2に比べて明らかに低い発現量を示した。免疫学的解析により、hOAT1、hOAT3及びhOCT2は近位尿細管側底膜に局在することが判明した(J. Am. Soc. Nephrol.,2002,印刷中)。以上の結果からhOAT1、hOAT3及びhOCT2は、ヒト腎尿細管に発現する側底膜型薬物トランスポータとして、薬物腎移行に重要な役割を担っていることが示唆された。低分子異物の解毒システムとして異物処理臓器に発現する薬物トランスポータ群の遺伝子発現プロファイル・多型(SNP)解析は、医薬品の相互作用予測やテーラーメイド薬物療法に還元し得る緊要性の高いプロジェクトである。