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医療の産業的側面と社会保障の関係性

医療産業の振興がどのような社会的インパクトをもたらすのか、また、社会保障制度とどのような関係性にあるのかは、社会的に重大な関心事であるにもかかわらず、既存研究の蓄積が十分になされていない。本研究は、この領域に関する先駆け的な研究となると同時に、今後の医療政策を検討する上での資料としての価値も高いと考える。また、日本だけでなく、比較対象として、英国の事例も収集することから、比較研究としての価値もある。だが、最終年度に実施する予定であった、複数シナリオ別に医療産業の振興が社会保障給付費としての医療費に与える影響の推計については、上記に記載したように、規模の大きさに違いがあることから、実施するかは再検討する。その代わり、医療保障と医療産業の両立に貢献しうる診療報酬に対するテクノロジーアセスメントの可能性および混合診療について複合的な視点から考察を行う予定である。次年度は、本年度に引き続き、医療産業の振興および社会保障制度改革に関係する文献資料の収集精査を行う。さらに、関係者・研究者等へのヒアリング、実地調査等を通じて、文献資料等で把握できない医療産業の振興政策の動向把握を行うと同時に、医療産業の振興政策(タイプ別)の評価(継続生、自律性、イノベーションの視点)を行う。これらの作業により得た定性、定量的な情報に基づき、医療産業の振興政策と社会保障制度の関係性を明確にしたい。さらに、今年度は、イギリスの医療技術のテクノロジーアセスメントと社会保障のあり方に焦点を当て研究を進める予定である。ほぼ当初の予定どおりであるが、為替レートの関係で若干の差額が発生した。最終年度では為替レート変動も考慮して、計画どおり全て支出予定である。資料・データ収集のための消耗品費、国内旅費、国際学会参加費(旅費、会費等含む)に支出予定である。次年度も最新の研究動向、政策動向を把握するため、文献・資料収集の費用を消耗品費として計上することを予定している。旅費は、海外旅費(渡英)として本研究遂行に必要な関係者等への実地調査及び資料収集、分析に必要な技術研修のために必要な支出項目であるが、支出額は一般的に合理的な料金設定の範囲に抑えている。国内旅費は、国内の政策担当者への情報収集のための日帰り旅費及び学会参加、研究会参加費の支出を予定している。また、謝金は、研究遂行のために必要不可欠な専門知識の収集に必要な経費(研修参加含む)及び資料収集・データセット加工等の人件費を計上予定である。研究遂行に必要な大型の物品費等の支出予定はない。なお、平成24年度から平成25年度へ助成金の繰越が発生したが、その主たる理由は、世界の医療政策研究者が集う国際学会で海外情報を収集する予定であったが、平成24年秋の中国との政治情勢(日本大使館への暴動等)の不安から渡航を控えたことによる。毎年開催される学会ではないため、当該学会の参加を通じた情報収集は困難であると判断し、本研究の主たる分析国であるイギリスに焦点をしぼり、イギリスの研究者ネットワークを通じた情報収集をベースに研究を展開する予定である。特に経済評価のセミナー参加は、分析に必要な技能獲得のためのみならず、類似分野の専門家からの情報収集の場としても活用できると考えている。
10年規模の長期気候変動に与る大気大規模循環システムの基礎力学

(1)北太平洋大気海洋結合系の10年規模変動の2モードについて再検証した結果,その統計的独立性が改めて確認された.また,2モードのうち熱帯・亜熱帯変動に伴っては,北太平洋亜熱帯冬季の高気圧の循環偏差が複雑な立体構造を示すことが判明した.上空の渦度収支の違いを反映して,地上高気圧の北半分では順圧性的,南半分では傾圧的な構造を示し,この二重構造が鉛直運動を効果的に変化させることを可能にし,下層の高気圧の強弱と結合し易い構造であることが判った.(2)シベリア高気圧の持続的な弱化に象徴される近年の冬季アジアモンスーンの10年規模変動が北太平洋の移動性高低気圧波の活動に与える影響を調査した.1987年冬以降,シベリア高気圧の弱化とそれに附随した寒気の南下の弱化が上空の亜熱帯ジェットの強度を緩和されたため,上空9km付近の圏界面を伝播してきた擾乱はジェット軸に捕捉されず,北太平洋の亜熱帯・亜寒帯両循環系の境界に位置する地表傾圧帯のほぼ真上を通過でき,効果的な発達が可能になった.これに対し,1980年代前半のようにモンスーンが強いと,蛇行する偏西風に移流されて南下する擾乱が高度12km,30°N付近に位置する亜熱帯ジェットの軸に捕捉されたため,地上傾圧帯との相互作用が阻害されて,擾乱の成長が妨げられることが判った.実際,1980年末以降の方が,移動性擾乱の構造がより組織化され,傾圧的発達に適していた傾向も見出された.これらは従来の線型理論では説明不能なメカニズムである.(3)停滞性・移動性を問わず,ロスビー波束の西風中における3次元群速度伝播を記述する力学的診断法の導出に初めて成功した.これをブロッキングなど南半球対流圏の準停滞性季節内循環変動に適用し,南極氷床上に異常気象をもたらすブロッキングが中緯度からの定常ロスビー波束の入射に伴うこと.また,そうしたブロッキングから上方に射出される定常ロスビー波束が下部成層圏に達した後,極夜ジェットに沿って伝播して,そこでの季節内変動に大きく寄与することが初めて示された.(1)北太平洋大気海洋結合系の10年規模変動の2モードについて再検証した結果,その統計的独立性が改めて確認された.また,2モードのうち熱帯・亜熱帯変動に伴っては,北太平洋亜熱帯冬季の高気圧の循環偏差が複雑な立体構造を示すことが判明した.上空の渦度収支の違いを反映して,地上高気圧の北半分では順圧性的,南半分では傾圧的な構造を示し,この二重構造が鉛直運動を効果的に変化させることを可能にし,下層の高気圧の強弱と結合し易い構造であることが判った.(2)シベリア高気圧の持続的な弱化に象徴される近年の冬季アジアモンスーンの10年規模変動が北太平洋の移動性高低気圧波の活動に与える影響を調査した.1987年冬以降,シベリア高気圧の弱化とそれに附随した寒気の南下の弱化が上空の亜熱帯ジェットの強度を緩和されたため,上空9km付近の圏界面を伝播してきた擾乱はジェット軸に捕捉されず,北太平洋の亜熱帯・亜寒帯両循環系の境界に位置する地表傾圧帯のほぼ真上を通過でき,効果的な発達が可能になった.これに対し,1980年代前半のようにモンスーンが強いと,蛇行する偏西風に移流されて南下する擾乱が高度12km,30°N付近に位置する亜熱帯ジェットの軸に捕捉されたため,地上傾圧帯との相互作用が阻害されて,擾乱の成長が妨げられることが判った.実際,1980年末以降の方が,移動性擾乱の構造がより組織化され,傾圧的発達に適していた傾向も見出された.これらは従来の線型理論では説明不能なメカニズムである.(3)停滞性・移動性を問わず,ロスビー波束の西風中における3次元群速度伝播を記述する力学的診断法の導出に初めて成功した.これをブロッキングなど南半球対流圏の準停滞性季節内循環変動に適用し,南極氷床上に異常気象をもたらすブロッキングが中緯度からの定常ロスビー波束の入射に伴うこと.また,そうしたブロッキングから上方に射出される定常ロスビー波束が下部成層圏に達した後,極夜ジェットに沿って伝播して,そこでの季節内変動に大きく寄与することが初めて示された.まず一連の研究に先立ち,過去40年間の全球対流圏循環・気候の総合データセットに基づき,大気循環偏差がどの地域で持続し易いかを調査した.その結果,北太平洋のアリューシャン低気圧付近で偏差の持続性が高く,潜在的予測可能性の高いことが示された.また,これら大気循環の長期変動の形成には欠かせない,定常ロスビー波の局所的波束伝播を記述するための力学的診断法の開発にも成功した.これは現在気象庁の月例気候診断においても活用されるようになった.次に,そのアリューシャン低気圧の経年変動とアイスランド低気圧の変動との関連を調べたところ,2つの低気圧強度が晩冬(2月から3月)にのみ強い負相関を示す事実が判明した.

また,両低気圧の変動をもたらす循環偏差は両海域で同時に形成されて行くのではなく,初冬から真冬にかけて北太平洋で成長した循環偏差の影響が,真冬になって初めて定常ロスビー波列として北大西洋へと伝播し,その影響でアイスランド低気圧の強度が変化する事実も判明した.それと並行し,我が国の天候に大きな影響をもたらす冬季極東モンスーンの長期変動を調査した.1980年代前半の持続的寒冬期には極東モンスーンに伴う寒気の南下が強まり,下層の傾圧性と上空の亜熱帯ジェットが共に強化された.従来の理論に拠れば,これは移動性高低気圧波の成長に有利な条件だが,実際には北西太平洋では真冬に擾乱の活動が著しく抑制された.反対に,80年代末以降の持続的暖冬期においては,寒気の南下が弱くて下層の傾圧性も上層ジェットも共に弱かったにも拘わらず,真冬の移動性擾乱は異常に活発であった.その影響で,極東・北西太平洋域において移動性擾乱の活動の季節変化を特徴付けていた「真冬の振幅極小」が近年消滅した事実も判明した.(1)以前に研究代表者らが呈示した,北太平洋大気海洋結合系の10年規模変動の2つのモードについて,解析結果が解析領域に依存しない相関解析を用いて再検証した結果,その統計的独立性が改めて確認された.また,2つのモードのうちの1つである熱帯、亜熱帯変動に伴う北太平洋冬季の亜熱帯高気圧の循環偏差が複雑な立体構造を示すことが判明した.即ち,上空の渦度収支の違いを反映して,上空の西風の強い地上高気圧の北半分では順圧性の高い構造が,西風の弱い南半分では傾圧的な構造を示す.また,高気圧上空のこの循環偏差の一重構造が,鉛直運動を効果的に変化させることを可能にし、下層の高気圧の強弱と結合し易い構造であることが判った.(2)シベリア高気圧の持続的な弱化に象徴される近年の冬季アジアモンスーンの10年規模変動が北太平洋の移動性高低気圧波の活動に与える影響を詳細に調査した.1987年冬以降のシベリア高気圧の弱化と附随する寒気の南下の弱化と上空の西風ジェットの強度の緩和が,移動性擾乱の北西大平洋の下層傾圧帯における滞留時を延ばし,かつ擾乱に伴う南北流、鉛直流と温度変動との相関を高める効果をもたらし,ジェットのエネルギーをより効果的に変換して成長できる擾乱構造に変化した傾向を発見した.これにより,近年真冬に活発化した移動性高低気圧波の活動に,力学的な解釈を与えることに成功した.(3)アリューシャン、アイスランド両低気圧勢力の経年変動について調査したところ(前者は北太平洋独自の10年規模変動にも関連)、真冬までに発達した前者の変動が定常ロスビー波束として東方に伝わり,北大西洋上の大気循環を変化させ、後者の勢力を変化させることにより,晩冬から早春にかけて,両低気圧の勢力間に顕著なシーソー関係が形成されることが判った.また,この過程において,両大洋上の循環偏差が結合され,大規模な気圧偏差パターンが形成されるため,地表付近を除く対流圏全体で,所謂「北極振動」を凌いで,最も卓越した経年変動パターンとなることも判った.冬季極東モンスーンの年に依る強弱に伴い移動性擾乱の活動に系統的な変化が生じ,日本の南岸から中緯度北太平洋に至る地域で降水量の偏差をもたらすことで,.海洋への淡水供給や大気中の水蒸気輸送にまで系統的な影響が及ぶことが示された.擾乱活動の変化は従来の傾圧不安定理論では全く説明できないもので,その機構を探究したところ,モンスーンの強化により強まった下層の寒気移流により上空の亜熱帯ジェット気流が著しく強化され,その軸にアジア大陸から中緯度圏界面を伝わってきた上空の擾乱が捕捉されてしまうと,擾乱のその後の発達が阻害されることが判った.
圧縮性のオイラー方程式およびオイラー・ポアソン方程式の解の適切性と挙動

研究代表者松村は、圧縮性粘性流体の空間一次元等エントロピーモデルに対する半空間上での初期値境界値問題、特に、境界の上で相転移などの反応がある自由境界値問題を昨年度に引き続き考察し、進行波解の存在と漸近安定性を示すことに成功した。この結果の一部は学術雑誌SIAM Journal Math.Anal.(34,1331-1355(2003))に掲載されている。また、研究分担者Li Hailiangとの共同研究により、半導体方程式の量子流体モデル(緩和項が付加されたオイラー方程式とポアソン方程式の連立系にさらに量子効果を現わすボームポテンシャル項を加えたもの)に対する定常解の存在と安定性の問題を全空間上で考察した。これにより、一次元モデルでは、無限遠方での状態が亜音速のみならず、超音速になっても(量子効果がない場合には亜音速の場合にしか結果がない)量子効果により定常解が存在して、この定常解は漸近安定であることを示した。さらには、これらの結果を空間3次元の全空間上での問題へ拡張することを試み、その第一歩として、電流密度が零に近い場合の定常解の存在と漸近安定性を示した。多次元の場合には、初期値問題の時間局所解自体も新しい結果である。これらの新しい結果を国際学術誌に投稿すると共に、研究分担者Li Hailiangは、成果発表を積極的に、オーストラリア、アメリカ、北京、大阪など国内外の国際会議に出席し報告を行った。また、研究分担者Li Hailiang単独による半導体方程式に対する幾つかの新しい結果については、学術雑誌J.Partial differential Equations(16,306-320(2003))、J.Diffrential Equations(192,326-359(2003))等に掲載された。研究代表者松村は、まず圧縮性粘性流体の空間一次元等エントロピーモデルに対する半空間上での初期値境界値問題、特に、境界の上で相転移などの反応がある自由境界値問題を考察し、進行波解の存在と漸近安定性を示すことに成功した。この結果の一部は学術雑誌SIAM J. Math. Anal.に掲載される予定である。また、現在、これらの結果を多次元の全空間上での問題へ拡張することを試みており、その第一歩として、電流密度が零の場合には定常解の存在と漸近安定性が証明できるのではと期待している。
マイクロ波パルスによるラジカル対スピンダイナミクスの量子制御

化学反応の経路は反応の初期に生成されるラジカル対の構造と性質ですべて決まってしまうといってもそう大きな間違いはない。ここでラジカル対というものは、再結合する確率が大きいラジカルの組みのことを意味し、2つのラジカル間の相互作用がある大きさをもつことを必要としない。実際、CIDNPの解析から推定される交換相互作用は多くの場合ゼロである。このようなラジカル対のスペクトルを捕らえることは長い間化学者の夢であった。しかし、従来の分光学では、対を作っているラジカルと遊離ラジカルとは全く同じスペクトルを示し、両者を区別して測定することはほとんど不可能であった。われわれが開発したSNP法はラジカル対のスペクトルを遊離ラジカルのスペクトルと区別して測定することが出来るというユニークな方法である。一例として、ベンゾキノン存在下でのクアドリシクランの光誘起異性化反応における反応中間体のSNPについて調べた。ラジカル対の存在が示唆されてはいるが、どんな構造かもわからないし、更に、異性化はラジカル対で起こるのか、または、ラジカル対が分解して遊離ラジカルになってから起こるのかもわかっていない。SNP法はこういう問題の解決には威力を発揮する。クアドリシクランにおける2種類のプロトンとノルボルナジエンにおける2種類のプロトンについてSNPスペクトルが得られ、その解析から、中間体ラジカル対の構造を決定することができた。更に、時間分解SNP法を用いてラジカル対の寿命はほぼ60ナノ秒であることもわかった。
ダイナクチン構造変化とダイニン運動制御機構の解明

ダイニンとダイナクチンは、それぞれが巨大な分子複合体として自己制御の機能をもつ複雑な分子機械である。さらに両者が結合した超分子複合体を形成して、ダイニンの運動能力を制御することが示されているが、そのメカニズムは知られていない。本研究の目的は、ダイナクチン複合体中のサイドアームの先端突起の開閉という大きな構造変化とダイニンの微小管上の運動のON/OFFの関係を明らかにし、その制御機構を理解することである。具体的には、ダイナクチンサイドアームの先端突起の開閉のダイナミクス、その構造変化とダイナクチンの微小管結合能、ダイニン結合能の関係、ダイニンの運動状態の関連、などを明らかにする。
非線形ラマンによる膜タンパク質の選択的観測

ラマンイメージングの実時間観測を目指して,多焦点非線形ラマン散乱顕微鏡を開発した.2台のpsレーザーを高精度に同期させ(ジッター30fs),かつ波長を300msで走査可能なレーザーシステムを開発し光源に用いた.生細胞の実時間観測(100ms/image),レーザーアブレーションによる細胞膜の破壊とその修復過程の観測等が可能であることを示した.また,膜たんぱく質の選択的な観測を目指して,集光スポットでの電磁場の向きを自在に制御するシステムを構築し,液晶分子の配向観測によってその可能性を示した.ラマンイメージングの実時間観測を目指して,多焦点非線形ラマン散乱顕微鏡を開発した.2台のpsレーザーを高精度に同期させ(ジッター30fs),かつ波長を300msで走査可能なレーザーシステムを開発し光源に用いた.生細胞の実時間観測(100ms/image),レーザーアブレーションによる細胞膜の破壊とその修復過程の観測等が可能であることを示した.また,膜たんぱく質の選択的な観測を目指して,集光スポットでの電磁場の向きを自在に制御するシステムを構築し,液晶分子の配向観測によってその可能性を示した.生きたままの生体組織・細胞を構成する分子ならびにその機能を観測する"分子イメージング"技術は,ポストゲノム研究において必要不可欠な研究ツールとなる.CARS(コヒーレントアンチストークスラマン散乱)顕微鏡は,全ての分子が持つ分子振動を観測することにより,無染色に分子種ならび分子構造情報を得ることができ,また非線形光学効果による回折限界を超えた空間分解能と誘導放出過程による高い感度を備えた観測手段である.本研究では,従来のCARS顕微鏡を発展させ,膜タンパク脂質の選択的観測を可能にするものである.本年度は,本研究に用いるレーザーシステムの開発を行った.市販のレーザーシステムを改造して,高精度に同期・高速波長走査が可能なシステムを構築し,これをCARS顕微鏡に適用して実時間観測を可能なものにした.2台のレーザー光の同期・波長走査それぞれをDSP(Digital Signal Processor)を用いて,高速・安定に制御するシステムを構築した.同期のずれは5kHzの帯域で観測して300fs程度,波長走査は約300ms(その間に,2台のレーザーの同期,パルス時間幅の最適化)で完了可能なものとなった.開発したレーザーシステムを用いて,CARS信号のリアルタイム観測を可能にした.ポリスチレンビーズがブラウン運動する様子や,リポソームの3次元イメージを高速に観測することに成功した.生きたままの生体組織・細胞を構成する分子ならびにその機能を観測する"分子イメージング"技術は,ポストゲノム研究において必要不可欠な研究ツールとなる.CARS(コヒーレントアンチストークスラマン散乱)顕微鏡は,全ての分子が持つ分子振動を観測することにより,無染色に分子種ならび分子構造情報を得ることができ,また非線形光学効果による回折限界を超えた空間分解能と誘導放出過程による高い感度を備えた観測手段である.本研究では,従来のCARS顕微鏡を発展させ,膜タンパク質の選択的観測を可能にするものである.ビーム断面内の偏光の分布を制御可能なCARS顕微鏡の開発を行った.これまで我々はビーム断面内の偏光の分布を制御可能な,液晶素子を用いた偏光モード変換器を開発してきた.この偏光モード変換器をCARS顕微鏡に取り付けたシステムを開発した.CARS顕微鏡では,2波長のレーザービームが必要とされ,その波長が異なるため,1個の偏光モード変換器を用いて同時に2波長の偏光分布を制御することはできなかった.そこで,2ビームそれぞれで偏光分布を制御するシステムを構築した.また,偏光モード変換器を用いることで,Pt上単分子膜の第二高調波発生を高感度に観測可能であることが分かった.今後,開発した装置を用いて,まず第一段階としてPt上単分子膜の振動分光を行い,その後膜タンパク質の選択的観測を目指す.生きたままの生体組織・細胞を構成する秀子ならびにその機能を観測する"分子イメージング"技術は,ポストゲノム研究において必要不可欠な研究ツールとなる.CARS(コヒーレントアンチストークスラマン散乱)顕微鏡は,全ての分子が持つ分子振動を観測することにより,無染色に分子種ならび分子構造情報を得ることができ.また非線形光学効果による回折限界を超えた空間分解能と誘導放出過程による高い感度を備えた観測手段である.本研究では,従来のCARS顕微鏡を発展させ,膜タンパク質の選択的観測を可能にするものである.リアルタイムに細胞膜(脂質分子)をイメージングすることが可能なCARS顕微鏡を開発し,レーザーアブレーションと組み合わせたシステムを構築した.レーザーアブレーションによって生きた細胞の細胞膜を破壊し,その修復過程を無染色にリアルタイムに観測することが可能であることが分かった.細胞膜の破壊直後から破壊箇所近辺で脂質分子からのCARS光とみなされる信号の上昇が観測された.これは,脂質を多く含むベシクルが集合することによる細胞膜修復の過程が観測されているものと考えている.また,偏光モード変換器を用いることで,Pt上単分子膜の第二高調波発生光を高感度にイメージングすることが可能であることが分かった.また,ビーム断面内の偏光の分布を制御可能なCARS顕微鏡により,液晶分子の配向計測を行い,ラジアル偏光を用いることで光軸方向に向いた分子を高感度にイメージングできることが分かった。
アンチトロンビン抵抗性検出における抗血栓薬治療の影響を回避する新規検出法の開発

ヒト凝固第X因子(野性型)の全長cDNAおよびヒトFurinの全長cDNAをヒト肝臓由来cDNAライブラリーよりPCRクローニングした。野生型凝固第X因子cDNAにアンチトロンビンとの親和性に重要と思われる部位(p.372Arg)に変異を導入し変異型cDNAをクローニングした。野生型および変異型凝固第X因子発現ベクターを作成した。Furin発現ベクターを構築し、凝固第X因子・Furin共安定発現細胞株の樹立を目指した。安定細胞発現細胞株作成に使用する細胞株を従来使用してきたHEK293に加えて、より発現量が多くなることを期待してHEK293T細胞も使用した。細胞株共発現のため細胞株選択に使用する抗生剤を2種類組み合わせて、より生理的なFurinによる水解を受けた2本鎖のリコンビナント凝固第X因子発現系を構築した。生理的凝固第X因子アクチベータ(活性型第VII因子・組織因子・カルシウムイオン)を用いた凝固第X因子活性化法を検討した。変異凝固第X因子の性状、検出測定法を検討・設定し、アンチトロンビン抵抗性凝固第Xa因子を検出する測定系を設定した。第Xa因子特異的発色性合成基質に従来品(S-2222)に比して高感度の基質(S-2765)が入手可能と2種類の発色性合成基質を使用した。アンチトロンビン抵抗性凝固第Xa因子検出検査法においても各種抗血栓薬(未分画ヘパリン、低分子量ヘパリン、フォンダパリヌクス、エドキサバン、リバーロキサバン、アピキサバン)の影響およびその回避法を検討した。野生型ヒトプロトロンビン全長cDNAを鋳型として変異導入PCR法を用いてp. 596 Argのほか、アンチトロンビンとの親和性に関連する部位(p.540Thr、p.541Arg、p.592Glu、p.599Lysなど)および患者から同定したp.380Met、p.431Arg変異型ヒトプロトロンビン全長cDNAを作製した。さらに、野生型および変異型プロトロンビンcDNAを哺乳動物細胞用の発現ベクターpcDNA3.1に組み込み、ヒト胎児由来培養細胞株HEK293に遺伝子導入後、G418によりネオマイシン耐性および培養上清のドットブロッティング解析によりスクリーニングし、ELISAによりプロトロンビンを定量し、野生型および変異型プロトロンビン高発現HEK293細胞株を樹立した。しかし、高発現細胞株より得られたプロトロンビンは抗原量当たりの活性(比活性)が低い傾向にあった、翻訳後修飾のγ-カルボキシ化がタンパク発現量に追いついていないと考え、中程度発現細胞株を再検討し比活性の良好なプロトロンビンを産生する発現細胞株を得ることができた。生理的プロトロンアクチベータとして、ウシ活性型第X因子・ウシ第V因子・リン脂質・カルシウムイオン複合体を使用し、蛇毒由来プロトロンアクチベータとしてNotechis scutatus蛇毒およびOxyuranus scutellatus蛇毒による測定系開発に向けたプロトロンビン活性化法についてpH、イオン強度、第V因子・リン脂質の必要性および至適濃度、反応時間などのプロトロンビン活性化至適条件を設定し、それぞれの変異体ごとに再確認を進めた。野生型ヒトプロトロンビン全長cDNAを鋳型として変異導入PCR法を用いてp. 596 Argのほか、アンチトロンビンとの親和性に関連する部位(p.540Thr、p.541Arg、p.592Glu、p.599Lysなど)および患者から同定したp.380Met、p.431Arg変異型ヒトプロトロンビン全長cDNAを作製し、野生型および変異型プロトロンビンcDNAを哺乳動物細胞用の発現ベクターpcDNA3.1に組み込むまでは順調に推移した。ヒト胎児由来培養細胞株HEK293に遺伝子導入後、G418によりネオマイシン耐性および培養上清のドットブロッティング解析によりスクリーニングし、ELISAによりプロトロンビンを定量し、野生型および変異型プロトロンビン発現HEK293細胞株を樹立した。しかし、当初選択した高発現細胞株より得られたプロトロンビンは抗原量当たりの活性(比活性)が低い傾向にあることが判明し、翻訳後修飾(γ-カルボキシ化)がタンパク発現量に追いついていないと考え、中程度発現細胞株を再検討し比活性の良好なプロトロンビンを産生する発現細胞株を得ることができた。使い勝手が良いため従来からたびたび使用してきた蛇毒由来プロトロンビンアクチベータがワシントン条約の影響で入手困難となったため、安定的に入手可能と考えられる家畜由来のプロトロンビンアクチベータ(ウシ活性型第X因子・ウシ第V因子・リン脂質・カルシウムイオン複合体)を使用し、蛇毒由来プロトロンアクチベータとしてNotechis scutatus蛇毒およびOxyuranus scutellatus蛇毒による測定系との比較のため、それぞれプロトロンビン活性化法についてpH、イオン強度、第V因子・リン脂質の必要性および至適濃度、反応時間などのプロトロンビン活性化至適条件を設定し、野生型および変異型プロトロンビンの比較を進めている。Hisタグの付かない野生型および変異型プロトロンビン高発現細胞株をネオマイシン耐性および培養上清のプロトロンビン抗原のウェスタンブロッティリング解析により確認した。野生型および変異型プロトロンビン高発現細胞株樹立した。野生型および変異型プロトロンビン高発現細胞株の培養上清を濃縮・バッファー交換し、野生型および変異型プロトロンビンとして実験を進めた。

野生型および変異型プロトロンビンを健常人血漿あるいはプロトロンビン欠乏血漿(抗プロトロンビン抗体によりプロトロンビンを免疫除去した健常人血漿)に添加した再構成患者検体血漿を解析材料として、精製系にて樹立した抗血栓薬存在下での不活化動態測定系が臨床材料においても解析できるように最適化した。再構成検体血漿に実際の患者血漿に存在する濃度を基準に種々の濃度にヘパリン類(未分画ヘパリン、低分子量ヘパリン、ペンタサッカライド、ヘパラン硫酸)を添加してアンチトロンビン抵抗性トロンビン検出系に及ぼす影響を観察した。ヘパリン中和薬・ポリブレンの添加効果を検討した。新規経口抗トロンビン薬服用患者モデルとしてダビガトラン添加患者血漿モデルを作成し、アンチトロンビン抵抗性検出への影響を検討した。ビタミンK拮抗剤による抗血栓療法(ワーファリン服用)のモデルとしては各種プロトロンビン発現細胞株の培養液にワルファリンナトリウムを添加・検討した。種々の濃度にワルファリンナトリウムを添加した培養液で各変異プロトロンビン発現細胞株を培養し、各変異をもったビタミンK拮抗剤服用下でのプロトロンビン(PIVKA-II)作成条件を設定した。培養液を回収し、リコンビナント各変異型PIVKA-II/プロトロンビンをプロトロンビン欠乏血漿に添加して再構成ワルファリン服用患者血漿モデルとして検討に用いた。再構成検体血漿に患者血漿に存在する濃度を基準に種々の濃度のヘパリン類(未分画ヘパリン、低分子量ヘパリン、ペンタサッカライド、ヘパラン硫酸)を添加してアンチトロンビン抵抗性トロンビン検出系に及ぼす影響を観察した結果、未分画ヘパリンの共存はトロンビン生成相を強く阻害することが観察されたが、その他のヘパリン類の影響は小さかった。また、トロンビン不活化相においては未分画ヘパリン、低分子量ヘパリンがトロンビン不活化を迅速化することが観察された。未分画ヘパリンによるトロンビン生成阻害効果、未分画ヘパリン・低分子量ヘパリンによるトロンビン不活化を迅速化効果ともに、検体希釈液にヘパリン中和薬・ポリブレンの添加することで回避できた。新規経口抗トロンビン薬服用患者モデルとしてダビガトラン添加患者血漿モデルを作成し、アンチトロンビン抵抗性検出への影響を検討した結果、抗トロンビン薬のダビガトランの共存が生理的抗トロンビン分子のアンチトロンビンの作用を遅延させる結果となった。トロンビンの活性中心に低分子量のダビガトランが結合し分子量の大きなアンチトロンビンの作用に阻害的に働くことが示唆された。現在開発が進んでいるといわれるダビガトラン中和剤が使用可能になればその効果が確認できると思われる。ビタミンK拮抗剤による抗血栓療法(ワーファリン服用)のモデルでは、わずかにトロンビン不活化不良の傾向が観察された。検討の結果、不活化が悪くなっているのでは無く、活性化が遅延しトロンビン不活化相に入ってからもトロンビンが生成されていることが示唆され、ワーファリン服用患者血漿の場合はトロンビン生成が遅延するため十分に活性化後に不活化動態を観察することで不活化不良の傾向は無くなった。ヒト凝固第X因子(野性型)の全長cDNAおよびヒトFurinの全長cDNAをヒト肝臓由来cDNAライブラリーよりPCRクローニングした。
リボソームタンパク質―RNAの相互作用機構の解析

昨年度までに、リボソームタンパク質BstL5と5S rRNAとの相互作用機構を明らかにするため、5S rRNAとの結合に関与するアミノ酸を特定するとともに、その役割について解析した。その結果、βシート上のアミノ酸はL5とRNAとの複合体の安定化に貢献していること、一方、ループ上のアミノ酸はRNAの認識に関与していることが明らかになった。本年度では、BstL5のRNP2領域(Glu-^<32>-Lys-Ile-Val-Ile-Asn-Met^<38>)に無作為に変異を導入し、ファージ提示法によりRNA結合能を維持した変異タンパク質BstL5を選択することにより、RNP2のアミノ酸残基の重要性を検討した。変異体L5遺伝子は(VNN)7を含むプライマー(72mer)を用いたPCRにより作成し、ファージミドpLUCK2000を用いたファージ提示法でRNA結合能を保持した変異体を選択した。その結果、野生型と同程度の結合活性を持っ11個の変異体が選択され、その内7種は33位にLysもしくはArg、37位にAsnを持つこと、また3436位に疎水性アミノ酸が位置していることを見出した。以上の結果より、33位の塩基性アミノ酸と37位のAsn、その間の3残基の疎水性アミノ酸が、RNP2のRNA結合活性に重要であることが示唆された。中度好熱菌Bacillus stearothermophilusリボソームタンパク質、特にリボソームRNA結合タンパク質(5SrRNA結合タンパク質:L5、L18;16SrRNA結合タンパク質:S4、S7;23SrRNA結合タンパク質:L2、L3、L4、L23)に着目し、これらの遺伝子のクローニングと大腸菌内での発現、さらにタンパク質S7、L2(RNA結合ドメイン)およびL5の結晶構造解析を終了した。以上の研究成果より、リボソームタンパク質S7は、細菌DNA結合タンパク質HUと、L2は真核生物のオリゴヌクレオチド結合タンパク質と、さらに、L5はスプライセオゾームを形成するU1タンパク質と、高次構造の相同性を持つことが明かになった。これらの類似性については、各タンパク質のアミノ酸配列の比較では明かではなかったことで、これらの高次構造より判明した事実は、各リボソームタンパク質と各相同タンパクは、共通の祖先型遺伝子から派生していることを示唆した。また、S7の16SrRNAとの相互作用に関与するアミノ酸残基を、遺伝子工学的手法を用いて特定し、S7と16SrRNAとの相互作用機構のモデルを提唱した。中度耐熱菌(Bacillus stearothermophilus)の5S rRNA結合タンパク質L5(BstL5)の結晶構造を決定するとともに、5S rRNAとの相互作用に関与するアミノ酸残基を特定した。BstL5はαβαββαββαの二次構造からなり、スプライセオソームを構成するU1Aタンパク質等に見い出されたRNA結合モチーフ(RNPモチーフ:αββαββ)を持つことが明らかになった。次に、U1Aタンパク質とRNAとの相互作用に関する情報に基づいて、BstL5のループとβ-シートに存在するアミノ酸(Asn37,Glu63,Phe77,Arg80,Thr90,Ile141,Tyr143,Asp144,Asp153)の5S rRNA結合活性への関与について検討した。その結果、β-シートのAsn37,Glu63、ループのPhe77が5S rRNAとの相互作用に強い影響力を示していること、さらにP-シートに存在するThr-90、ループに位置するIle141,Tyr143,Asp144も相互作用に弱冠ながら関与していること、β-シートのAsp153,ループのArg80は5S rRNAとの結合活性には全く関与していないことが解った。以上の結果より、タンパク質L5はタンパク質U1Aとはアミノ酸配列は異なるが、両タンパク質は同様の機構で、それぞれの標的RNAと相互作用していることが示唆された。本研究では、リボソームタンパク質BstL5と5S rRNAとの相互作用機構を明らかにするために、5S rRNAとの結合に関与するアミノ酸を特定するとともに、その役割について解析した。まず、ループ構造とβシート構造上に位置し、なおかつタンパク質L5ファミリー間でよく保存されているアミノ酸(Asn37,Glu63,Phe77,Arg80,Thr90,Ile141,Tyr143,ASP144,ASP153)を各々Alaに置換した変異体を作成し、5S rRNAへの結合活性への関与について検討した。その結果、βシート上のAsn37,Glu63,Thr90とループ領域上のPhe77が5S rRNAへの結合活性に重要であり、ループ構造に位置するArg80,Ile141,Asp144も僅かに関与していることが解った。また、βシート構造上のAsp153とループ上のTyr143を置換した変異体は野生型BstL5と同程度の結合活性を示したことから、これらのアミノ酸残基は5S rRNAとの結合には全く関与していないことが解った。次に、BstL5の5S rRNAとの結合に関与するアミノ酸の役割を詳細に理解するために、5S rRNAへの結合活性が減少している変異体と5S rRNAとの相互作用を表面プラズモン共鳴法を用いて速度論的に解析した。

その結果、βシート上のアミノ酸(Asn37,Gln63,Thr90)を置換した変異体は、野性型と同程度の結合速度定数(約5.0 M-1・S-1)を維持していたが、いずれの変異体も野性型と比較して解離速度定数が増加していた。一方、ループ上のアミノ酸(Phe77,Ile141,Asp144)を置換した変異体は、解離速度定数(約1.0 S-1)は野性型と同程度であったが、結合速度定数が減少していた。以上の結果より、β-sheet上のアミノ酸5S rRNAとの複合体の安定化に、ループ上のアミノ酸は5S rRNAとの結合に重要な役割を担っていることが明らかとなった。昨年度までに、リボソームタンパク質BstL5と5S rRNAとの相互作用機構を明らかにするため、5S rRNAとの結合に関与するアミノ酸を特定するとともに、その役割について解析した。その結果、βシート上のアミノ酸はL5とRNAとの複合体の安定化に貢献していること、一方、ループ上のアミノ酸はRNAの認識に関与していることが明らかになった。本年度では、BstL5のRNP2領域(Glu-^<32>-Lys-Ile-Val-Ile-Asn-Met^<38>)に無作為に変異を導入し、ファージ提示法によりRNA結合能を維持した変異タンパク質BstL5を選択することにより、RNP2のアミノ酸残基の重要性を検討した。変異体L5遺伝子は(VNN)7を含むプライマー(72mer)を用いたPCRにより作成し、ファージミドpLUCK2000を用いたファージ提示法でRNA結合能を保持した変異体を選択した。その結果、野生型と同程度の結合活性を持っ11個の変異体が選択され、その内7種は33位にLysもしくはArg、37位にAsnを持つこと、また3436位に疎水性アミノ酸が位置していることを見出した。以上の結果より、33位の塩基性アミノ酸と37位のAsn、その間の3残基の疎水性アミノ酸が、RNP2のRNA結合活性に重要であることが示唆された。
生活習慣病の一次予防に関する介入についての総合的システム化の研究

本研究は、群馬町住民に対して生活習慣病の一次予防に関する調査研究を行い、その支援・介入に関する機能的なシステム化を試みた。町民の生活は、現在の車社会を反映し、住民の92%が車を保有し、通勤手段として80%が車・バスを利用、また日常の交通手段として77%の者が車を利用している現状である。このような車中心の生活スタイルにより、住民の90%が運動不足を感じ、70%の者が健康に不安を感じている。医学的調査と体育学的調査では、医学的調査への参加率が高く3回目の調査では医学的調査への参加が68名に対し体育学的調査には29名、4回目の調査時は医学的調査73名に対し体育学的調査は38名であった。このような傾向から体育・スポーツ的評価判断への啓蒙活動の必要性を強く感じた。さらに、男女の参加者を比較するといずれの場合も女性参加者が圧倒的に多く、男性への啓蒙活動、あるいは家庭への教育・指導が必要であると考えられる。1回目あるいは2回目と5回目の体内脂肪率の変化は、平均で約3%の減少が見られた。また、23名中17名の者が体内脂肪率の減少を示した。このことは、日常の栄養管理、運動による効果と考えられる。インスリン抵抗性からの評価では、1回目と5回目のデータの空腹時のインスリン値の比較において12名が低下しており、またHOMA-IR(インスリン抵抗性の指標)計算の結果、やはり23名中12人が改善していた。このアンケート結果からこの事業による「健康」「食事」「運動」「地域性」などに関する関心度の向上が伺え、さらにこの事業による生活習慣の改善も伺える。さらに、95%の参加者が事業の継続を希望していることから事業本来のあり方も評価できよう。今後も本事業を継続し、地域住民の生活習慣病の一次予防、高齢化社会の介護予防等から豊かで意味充実な生活スタイル作りに貢献したい。本研究は、平成13年2月から対象地域有志住民との研究概要の打ち合せを行い、平成13年3月に生活習慣病の実態調査をふまえ、健康調査、血液調査、体力調査を行った。その評価をもとに健康であることの維持向上をねらいとした健康プログラムの提供と介入、そして勉強会、講演会等を行った。そして、平成13年9月2日および9日に、健康プログラムの評価、および介入システムの妥当性を見るために再度健康調査、血液調査、体力調査を行った。1回目と2回目の健康調査の結果においてはその時点では顕著なプログラム効果は見られなかった。しかし、介入システムの機能的効果は、研究機関間、研究機関と地域間、地域と行政間、また地域住民間で顕著な効果が見られたと思われる。さらに、2回目の健康調査、血液調査、体力調査の評価をもとに健康プログラムの提供と介入、そして勉強会等を行い、平成14年3月10日、17日に再度3回目の健康調査、血液調査、体力調査を行っている。幾つかの組織にまたがる本研究プロジェクトは、それぞれの機能を十分に発揮し、効率的に研究を進めることが出来ているように思う。また、対象地域と友好的な関係を築くことが出来、健康に関する共通の課題に対して協働ているに思う。現在、本研究への理解者も増加し、第1回目の調査時は51名(コントロールした数)が受信したが、第2回目は82名の受信者に増加し、さらに増加傾向にある。本研究は、大学の研究・教育の両面において非常に大きな社会参加の可能性を秘めているように思われる。

地域の人々は、少子高齢化社会を深刻に考え、個々の健康に非常に大きな興味を持ち、健康を核にした地域の中での助け合いの方法を模索しているように思われる。本研究は、平成13年2月から継続して行われており、地域住民の生活習慣に関する意識は明らかに高まり、生活習慣病の1次予防としての大きな成果が期待できる。平成14年9月、15年2月に基礎的健康調査:質問紙調査、生化学的調査(ブドウ糖負荷試験・高感度CRP・血液流動性)、体力調査、面接調査、環境調査等の実施、また健康に関する環境調査、車環境、スポーツエリア環境、生活環境等と生活習慣病の因果関係の調査等を行った。健康に関する意識も高まりつつある。調査結果をもとに、健康に関する情報提供、相談システムの整備:地域住民を対象に生活習慣病、血液の生化学、食生活、スポーツ・運動、地域のクラブ等に関する講習会・相談会を定期的に開催し、固有の健康意識の高揚をはかった。また、協力者の養成として健康支援サービスをそれぞれの地域でリードする体育指導員、保健婦を対象に生活習慣病1次予防講座、および地域のクラブ経営講座等を開催した。以上の研究、サービスに関する幾つかの成果として、生活習慣病の改善、健康の維持向上、地域の健康クラブの結成、クラブ運営の自立、そのクラブに対する地方自治体の資金援助や行政的支援等が現れはじめた。その結果、生活習慣病の1次予防の共通の目的に向けての地域住民のそれぞれの機能の協働システムができつつある。本研究は、平成13年2月から平成16年2月まで継続して行われており、地域住民の生活習慣に関する意識は明らかに高まり、生活習慣病の1次予防としての大きな成果が期待できた。調査項目は、基礎的健康調査(質間紙調査)。生化学的調査(ブドウ糖負荷試験・高感度CRP・血液流動性)、体力調査、面接調査、環境調査等の実施、また健康に関する環境調査、車環境、スポーツエリア環境、生活環境等と生活習慣病の因果関係の調査等を行った。調査対象地域は、平成13・14年度は群馬町だけであったが、15年度からは比較的高齢者人口比率が高い、山間部の中之条町、下仁田町、吉井町、利根村も加えた。
超精密Ｘ線分光で解き明かす巨大ブラックホールの物質放出によるバリオン加熱経路

本来の計画は、2016年打ち上げのX線天文衛星「ひとみ」の機上デジタル処理機器の性能校正やデータ解析を行う予定であったが、同衛星は姿勢系の不具合により、打ち上げ後1ヶ月で観測中止となった。そこで、「ひとみ」衛星の希少なデータを生かしながら、将来衛星計画への展開を見据えた機上デジタル処理の開発に力を注ぐことにした。将来計画には、「ひとみ」衛星後継機をはじめ、2030年前後に打ち上げ予定の宇宙マイクロ波背景放射観測衛星LiteBIRDや、次世代赤外線天文衛星SPICAなどがある。これらは、「ひとみ」衛星と同様に、低温検出器を搭載する予定である。低温検出器で検出したデータを処理する軌道上デジタル処理には、共通する機能要求と技術的課題がある。したがって、「ひとみ」衛星の開発資産がそのまま展開できる。私は、これらの機上デジタル処理器のブレッドボードモデル(BBM)を作成し、そこに「ひとみ」衛星で開発したロジックを搭載して改良することを目標にした基礎的な開発を行った。疑似センサーデータをアナログ処理器が処理後、デジタル処理機器を通り、スペースワイヤー通信を行う。機器への要求を整理し、市販品のボード(Zybo)と拡張ボードで対応できることを示した。機器を準備し、搭載するプログラム開発を行って、初歩的なロジックを動作させるところまで開発を進めた。また、「ひとみ」衛星で得られたデータを用いた論文に、共著者として参加した。機上デジタル処理機器の開発経験を活かして、高エネルギー側の応答を求めることに寄与し、活動銀河核NGC1275とその母銀河団のスペクトルを分離することに成功した。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。今年度は、X線天文衛星ASTRO-Hの打上げ年度にあたった。4月から11月までJAXA筑波宇宙センターにて衛星総合試験を完了し、その後種子島宇宙センターで打ち上げ前の最終確認を行い、2月17日に無事軌道投入されて「ひとみ」衛星と命名された。その後、順調に機器立ち上げが進み、搭載される全機器のファーストライトを迎えたが、3月末、原因不明の通信途絶に至り、現在復旧作業中である。本研究計画の主要目的の1つであるASTRO-H衛星搭X線精密分光装置(SXS)の軌道上初観測を達成するため、私は以下の仕事に従事した。まず、打ち上げ前の試験では、装置性能を測定する各試験(衛星熱真空試験、電気試験等)に参加し、試験データの解析を行った。試験中、時々刻々とセットアップが変わる中、検出器の健康診断情報を含んだハウスキーピングデータをすぐに解析して、装置性能が十分に出ていること、不具合が生じていないことを準リアルタイムに判断していった。打ち上げ後も、この即時性を生かして衛星コンタクトごとにデータ処理を自動で行うものに拡張した。打ち上げ5日後にはセンサーの冷却を行って、5.9 keVにおいてエネルギー分解能4.6 eVという。要求を遥かに上回る性能を確認し、また8日後には初めてSXS装置を用いたX線観測に成功した。また、これまで主に「すざく」衛星を用いて研究してきた、電波ローブによる巨大ブラックホールのジェットから噴出する質量・エネルギー量の測定についても進展があった。我々がはじめて発見した熱的プラズマガスが付随する電波銀河Fornax Aローブについて結果をまとめ、「天文月報」に一般解説記事として発表した。さらに、次の候補である電波銀河Centaurus Aの「すざく」の観測データを解析し、学会発表した。ASTRO-H衛星は、一年間打上げ前試験を行ない、SXS装置に大きな不具合なく打上げを迎えることができた。そして、予定通り2月に打上げに成功した。その8日後、SXS装置は初めて天体をX線観測できた。現在、取得した観測データを解析中である。一方、3月末ASTRO-H衛星は、通信断絶になり、現在復旧作業中である。今年度の研究計画は、2016年2月に打ち上がったX線天文衛星「ひとみ」(ASTRO-H)に搭載した、X線精密分光装置Soft X-ray Spectrometor (SXS)の軌道上での性能較正、さらに、それを用いた巨大BHの観測である。「ひとみ」衛星は、姿勢系の不具合により1ヶ月で観測中止になった。しかし、短命とは言え、我々のX線マイクロカロリメータ分光装置は問題なく動作した。私は、これを最大限に用い、以下の研究を行った。(A) SXS装置の較正... 34日間の軌道上動作実績を得た。性能評価と較正に必要なデータを取得できた。特に私は、高エネルギー帯域の較正を行った。SXS装置は、エネルギー帯域上限値の要求値が12 keVであったが、軌道上実績では20 keV以上まで観測できた。この余剰分は、地上では十分較正されていなかったため、軌道上データで較正する必要がある。そこで私は、12 keV以上のX線イベントのスクリーニングを見直すと共に、かに星雲の観測データと望遠鏡のAu L吸収端構造を用いて応答関数とゲインの系統誤差を評価した。これについて、天文学会で発表した。(B)巨大BHの観測...銀河団の中心に位置する巨大BH天体を1天体観測した。要求値12 keV以下では強烈な銀河団ガスに埋もれているが、BHからの放射の方が硬く、エネルギーが高くなるに従ってそのコントラストは上がり、20 keVでは銀河団ガスの10倍の強度に達する。

私の較正結果を元にデータ解析を行い、20 keVまでのスペクトルを作った。これにより、巨大BHの6.4 keV帯域で見られる蛍光鉄X線放射の起源、すなわち巨大BHのX線放射を吸収して再放射する周辺物質はどこに、どれくらいの見込み角であるか?という設問に切り込める。軌道上で得た観測データを十分に使って、SXS装置の性能較正を行ない、学会発表を行った。しかし、本研究目的の一つである円盤風をもつBH天体の観測については、「ひとみ」衛星が1ヶ月で観測中止になってしまったため、計画していた観測は行われなかったが、唯一得られたBH天体のデータを用い研究を進めている。本来の計画は、2016年打ち上げのX線天文衛星「ひとみ」の機上デジタル処理機器の性能校正やデータ解析を行う予定であったが、同衛星は姿勢系の不具合により、打ち上げ後1ヶ月で観測中止となった。そこで、「ひとみ」衛星の希少なデータを生かしながら、将来衛星計画への展開を見据えた機上デジタル処理の開発に力を注ぐことにした。将来計画には、「ひとみ」衛星後継機をはじめ、2030年前後に打ち上げ予定の宇宙マイクロ波背景放射観測衛星LiteBIRDや、次世代赤外線天文衛星SPICAなどがある。これらは、「ひとみ」衛星と同様に、低温検出器を搭載する予定である。低温検出器で検出したデータを処理する軌道上デジタル処理には、共通する機能要求と技術的課題がある。したがって、「ひとみ」衛星の開発資産がそのまま展開できる。私は、これらの機上デジタル処理器のブレッドボードモデル(BBM)を作成し、そこに「ひとみ」衛星で開発したロジックを搭載して改良することを目標にした基礎的な開発を行った。疑似センサーデータをアナログ処理器が処理後、デジタル処理機器を通り、スペースワイヤー通信を行う。機器への要求を整理し、市販品のボード(Zybo)と拡張ボードで対応できることを示した。機器を準備し、搭載するプログラム開発を行って、初歩的なロジックを動作させるところまで開発を進めた。また、「ひとみ」衛星で得られたデータを用いた論文に、共著者として参加した。機上デジタル処理機器の開発経験を活かして、高エネルギー側の応答を求めることに寄与し、活動銀河核NGC1275とその母銀河団のスペクトルを分離することに成功した。ASTRO-H衛星の機能回復と原因究明のために、SXS装置のハウスキーピングデータの解析にを行なう。その見通しは現時点ではわからないが、復旧次第、研究計画通り、SXS装置で取得した観測データを解析し、学会、論文誌に発表する予定である。現在、日本をはじめ世界中のX線観測の研究者たちと協力して、X線天文衛星のリカバリーミッションに向けた準備をしている最中である。産休・育休後、このプロジェクトに参加し、搭載装置を再開発し打ち上げるべく、研究を進める。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
光化学反射指数PRIの画像計測に基づく光合成能の群落内・個体内マッピング

本研究では、植物内における光合成能力(最大光利用効率)のマッピング法の開発をめざし、本年度は主に、Photochemical Reflectance Index(PRI)画像計測によるPSII最大量子収率推定法の検討を行った。まず、昨年度構築したPRI画像計測システムに、1)照明光源をより高く設置し散乱光の当たる範囲を拡大する、2)測定対象葉とカメラとの距離を近づけ解像度を上げる等の改良を加え、PRI画像計測における安定性を評価した。実験室内環境においてPSII量子収率が変化しにくいポトス(Epipremnum aureum cv. `Lime')を用いて、本システムのPRI画像計測における安定性を調べた結果では、PRI値が±5%(SE)の精度で再現できた。また本システムでは、バレイショ(Solanum tuherosum L.)培養小枝物体に対し、一度の画像撮影で4枚程度の葉のPRI計測が可能であった。次に、バレイショ培養小植物体葉に暗処理を施した後、非常に弱い光(光合成有効光量子束密度でO.1μmolm^<-2>sm^<-1>以下)を照射した時のPRI値を画像計測し、PSII最大量子収率を示すクロロフィル蛍光パラメータFv/Fmとの関係を調べた。その結果、強光処理により一時的にFv/Fmを低下させた場合のみならず、温度条件や培地条件によりFv/Fmを変化させた場合においても、暗処理後弱光下で測定した培養小植物体葉PRIとFv/Fmには相関が認められた。このことは、バレイショ培養小植物体葉において暗処理後弱光下で計測したPRIは、PSIIの最大量子収率に対応している可能性があることを示唆するものであり、培養小植物体における光合成能個体内マッピングヘの応用の可能性が示唆された。本研究では、植物内における光合成能力(最大光利用効率)のマッピング法の開発をめざし、本年度は、1)簡便なPhotochemical Reflectance Index (PRI)画像計測システムの構築、2)PRI画像計測に基づいたPSII最大量子収率の推定法の検討を行った。まずは、531nmと570nmの反射率から計算されるPRIを、モノクロCCDカメラおよびバンドパスフィルターを用いて取得した反射画像から、画像間演算により推定するシステムの開発を試みた。実験室内において人工光環境下で、イチゴのポット苗およびバレイショ培養小植物体を植物材料として、植物葉に照射する光強度を変えて光利用効率を変化させた時の反射画像を、530nmのバンドパスフィルターおよび570nmのバンドパスフィルターを通してCCDカメラで撮影し、同時に撮影した標準反射板画像を利用して、画像間演算によりPRI画像を作成した。PRI画像から算出される各葉のPRIとクロロフィル蛍光測定により求めたPSII量子収率(クロロフィル蛍光パラメータΔF/Fm)との関係を調べた結果、イチゴ苗、バレイショ培養小植物体の両方において、光照射によりΔF/Fmが低下するとPRIも低下するという関係が認められた。次に、PRI画像計測によりPSII最大量子収率を推定することが可能であるかを検討するために、バレイショ培養小植物体に暗処理を施した後、非常に弱い光(PPFDで0.1μmolm^<-2>s^<-1>以下)を照射した時のPRIを画像計測し、PSIIの最大量子収率を示すクロロフィル蛍光パラメータFv/Fmとの関係を調べた。その結果、強光処理によりバレイショ培養植物体のFv/Fmを低下させた場合、暗処理後弱光下で測定したPRIとFv/Fmには相関が認められた。