hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
遺伝性糸球体硬化症の分子病態の解明

その中でもネフリンとポドシンは共に糸球体ポドサイト細胞間隙に形成されるスリット膜に存在し、濾過膜の構造・機能の保持に働いている。ネフリンは免疫グロブリンスーパーファミリーに属する接着因子で、スリット膜の主要構成分子である。一方ポドシンはカベオリン様のヘアピンループ膜貫通構造を持つ、新規糸球体蛋白であるがその機能は不明である。目的ポドシンは欠損するとネフローゼや糸球体硬化症発症を引き起こすことが、マウスやヒトで示されており、蛋白尿性腎疾患の発症機序を解明する重要な分子である。ポドシンはストマチンファミリーの属するタンパクであるが、病態解明の第一段階としてまずその細胞や組織レベルでの分子動態を明らかにする。方法正常ラットとネフローゼモデルであるPAN腎症ラットの糸球体ポドサイト超微細構造下におけるタンパク局在を免疫電顕金染色法にて検討した。同時に、マウスL細胞やイヌ尿細管由来の上皮細胞MDCK細胞にポドシンを発現させ細胞接着装置形成に伴うタンパク動態を検討した。結果PAN腎症ラットで形成される細胞接着装置にポドシンの集積を確認し、ポドシンが足突起形態の維持に重要であることがわかった(新潟大学・腎研構造病理学・山本格、矢尾板永信博士との共同研究)。培養細胞においても、ポドシンの細胞接着面への集積を認め、生体内のタンパク動態と一致した。考察ポドシンの局在を解析するのに必要な、動物モデルの確立と培養細胞系の樹立を行った。これらの実験系は新しいポドシン結合タンパクの特性解析に役立ち、新規ネフローゼ遺伝子同定に向けた今後の研究発展に貢献する。
次世代公的認証サービスのプライバシー及び安全性向上に関する研究

公的個人認証サービス(JPKI)に対して,新たに電子利用者証明サービスが追加されたが, 1つの公開鍵証明書を利用することによるプライバシーの侵害につながる可能性や,不正にインストールされたマルウエアによりサービス利用時のデータ書き換えなどが発生する可能性が指摘されている.本研究では,JPKIを安全安心に民間分野のサービスで利用可能とするために必要となる,利用者のプライバシーに配慮した利用者を識別するID番号をサービス機関が個別に発行する仕組みの提案,マルウエア等からのJPKI利用端末で受けるサービスの保護について検討及びプロトタイプ開発を行った.平成28年1月より,公的個人認証サービス(JPKI)に対して,新たに電子認証(電子利用者証明)サービスが追加された.電子認証サービスは,行政機関での利用にとどまらず,多くの民間事業者での利用が計画されているが,その反面,様々な場面で1つの公開鍵証明書を利用することによるプライバシーの侵害につながる可能性や,ブラウザ内に不正にインストールされたマルウエアにより電子認証利用後のサービス利用時のデータの書き換えなどが発生する可能性が指摘されている.本研究では,JPKIを安全安心に民間分野のサービスで利用可能とするために必要となる,オンラインサービス利用機能を技術面,制度面から確立することを目的としており,本年度は,ドイツのe-IDカードに搭載されているサービス機関毎に個別ID番号を発行する仕組みを調査するとともに,JPKIの機関認証に基づく電子利用者証明機能を利用して,利用者の存在を保証し,サービス機関毎に個別IDを発行する仕組みを提案した.また,マルウエア等からのJPKI利用端末の保護については,ARMアーキテクチャに搭載されている通常のOSが動作するプロセスと,セキュリティドメイン上で動作させるアプリのプロセスを,ハードウエアレベルで分離するアーキテクチャであるTrusted Excution Envioroment(TEE)の開発方法等を調査するとともに,Open-TEEなどのプログラム開発を行うためのソフトウエア開発環境,動作ハードウエアを整備し,TEE上で安全に動作するアプリケーションの設計及び簡単な動作テスト等を行った.28年度はこれら成果に基づき、Android端末を利用したアプリケーションの実装をおこない,その動作検証及び評価等を行う予定である.平成27年度は,ドイツのe-IDカードに搭載されているDiffie-Hellman鍵共有をベースとしたサービス機関毎に個別ID番号を発行・管理する仕組みを調査するとともに,同様の仕組みをマイナンバーカードで実現する方法について検討した.そして,我々が提案し,JPKIの標準機能として搭載されている機関認証に基づく電子利用者証明機能を利用して,機関認証時に用いる機関コードとサービス機関固有のIDを組み合わせて生成される符号に対して,利用者証明用秘密鍵を用いて電子署名を行うことで,利用者を識別するID番号をサービス機関が個別に発行する仕組みを提案した.また,マルウエア等からのJPKI利用端末の保護については,米国,英国の関連する研究者,企業からTEEの開発方法等を調査するとともに,Open-TEE,Trustonicなどのプログラム開発を行うためのソフトウエア開発環境,HikeyBoardやGlaxyNote5などの動作ハードウエアを整備した.さらに,JPKIの機関認証に基づく電子利用者証明機能の利用時に必要となる機関認証用秘密鍵をTEE又はTEE内で動作するSecure Elementに搭載し,必要な処理をTEE内で実行するとともに,盗難時等の適切な利用停止を行うための機能を搭載したアプリケーションの設計やJPKIを利用したサービス利用時に利用者に確認を求める画面をSecureDisplayに表示するアプリケーションの設計を行い,動作確認用プログラムの作成及びハードウエア上での簡単な動作テストを行った.平成28年1月より,公的個人認証サービス(JPKI)に対して,新たに電子認証(電子利用者証明)サービスが追加された.電子認証サービスは,行政機関での利用にとどまらず,多くの民間事業者での利用が計画されているが,その反面,様々な場面で1つの公開鍵証明書を利用することによるプライバシーの侵害につながる可能性や,ブラウザ内に不正にインストールされたマルウエアにより電子認証利用後のサービス利用時のデータの書き換えなどが発生する可能性が指摘されている.本研究では,JPKIを安全安心に民間分野のサービスで利用可能とするために必要となる,オンラインサービス利用機能を技術面,制度面から確立することを目的としており,本年度は,マルウエア等からのJPKI利用端末で受けるサービスの保護について検討及びプロトタイプ開発を行った。具体的には,JPKI利用者証明と連携したトランザクション認証を,ARMアーキテクチャに搭載されている通常のOSが動作するプロセスと,セキュリティドメイン上で動作させるアプリのプロセスを,ハードウエアレベルで分離するアーキテクチャであるTrusted Execution Environment(TEE)上で実行させることで、外部デバイス不要なサービス利用時の安全性向上手法を提案し,TEE内に格納するアプリケーションに必要な機能を整理した.そして, TEE内で動作するアプリケーションプログラムを,Open-TEEと呼ばれるソフトウエア開発環境を用いてオンラインバンキングでの利用を想定したTrusted Applicationを、仮想環境を用いて実装し、その動作を確認した.公的個人認証サービス(JPKI)に対して,新たに電子利用者証明サービスが追加されたが, 1つの公開鍵証明書を利用することによるプライバシーの侵害につながる可能性や,不正にインストールされたマルウエアによりサービス利用時のデータ書き換えなどが発生する可能性が指摘されている.本研究では,JPKIを安全安心に民間分野のサービスで利用可能とするために必要となる,利用者のプライバシーに配慮した利用者を識別するID番号をサービス機関が個別に発行する仕組みの提案,マルウエア等からのJPKI利用端末で受けるサービスの保護について検討及びプロトタイプ開発を行った.

平成28年度は当初の予定通り,前年度の研究成果に基づき,機関認証用秘密鍵活性化処理やオンラインサービス利用時に共通的に必要となるTEE内で動作するアプリケーションを開発し,様々なサービスで共通的にTEE内やICカードに実装すべき機能を整理するとともに,今後マイナンバーカード等の機能追加の検討が始まった際にどのような機能を追加すべきかをまとめる.また,前年度提案した機関認証時に用いる機関コードとサービス機関固有のIDを組み合わせて生成される符号に対して,利用者証明用秘密鍵を用いて電子署名を行うことで,利用者を識別するID番号をサービス機関が個別に発行する仕組みと組み合わせ,TEE内で属性認証を行うサービス基盤との連携を実施する仕組みを検討・提案する.そしてサービス基盤の利用場面を具体化し,実験的にAndroid端末を利用した属性提供システムの開発をおこない,技術面からの機能検証,評価を実施する.また,同時に実験的検証を踏まえて,プライバシー評価,システムの安全性評価など,セキュリティ面の評価・検証をおこなうとともに,民間分野で共通的に利用可能とするサービス利用基盤の運用方法を検討する.また,JPKIを提供する公的機関がシステムを実際に運用する際の課題を明確にすると共に,実運用に向けた課題を明かにする.さらに,研究担当者が構成員として参加する,総務省住基ネット調査委員会などを通して今後政策に反映させるために必要となる制度・運用的方策を明らかにし,提言案としてまとめる予定である.社会情報システム
酸化物高温超伝導体の電子状態のゲージ理論による研究

酸化物高温超伝導体の低エネルギー電子状態は2次元t-Jモデルによって記述できる。このモデルのスレーブボソン平均場近似解の一つである一様RVB状態が高温超伝導体の常伝導相を記述する良いモデルになっている可能性が指適されている。この状態でのFermi面が実験的に観測されるものと本質的に一致すること、平均場近似解では無視されているゆらぎをゲージ場として扱うことにより常伝導相での輸送現象を説明し得ること、また磁気的性質に対してはゆらぎは重要ではなく、平均場近似での計算結果が実験結果が実験結果を良くすることなどが知られている。ここで高温超伝導体の常伝導相に対応するのはホロン(スレーブゾソン)のボース凝縮へのクロスオーバー温度T_<BE>以上の温度領域であるが、T_<BE>は単純な摂動論では非物理的なほど高くなってしまう。本研究ではゲージ場を自己無撞着にくりこむことによりT_<BE>の変化を調べた。具体的には熱力学ポテンシャルΩへのゲージ場の寄与を考え、Ωを用いて導いた自己無撞着方程式を解き、ホロンの化学ポテンシャルが低温でのボース凝縮的な振舞から外れて急激に増加し始める温度としてT_<BE>を求めた。その結果ゲージ場の効果によりT_<BE>は大幅に減少することがわかった。また電気抵抗をDrudeの式の範囲内で計算したところ、ホロンがゲージ場の強い散乱を受けながら運動している今のような場合には直接に相関関数を評価する必要があることを意味するものと思われる。この点は現在研究中である。
虚血再潅流障害の防止と至適心保存再潅流法の確立

1.心筋内のカルシウム過剰蓄積予防を目的として、前年度に開発した過分極性心停止液(低カリウム心筋保護液)の心筋保護効果を、ラット摘出潅流心を用いて検討を進めた。これは、低カリウム組成の心筋保護液にアデノシン(心停止導入)、ピナシジル(心停止維持)を添加したもので、実験の結果、従来の高カリウム心筋保護液に比べても良好な心筋保護効果を認めた。2.近年、アンジオテンシン変換酵素(ACE)阻害薬の心保護作用が注目されており、我々もACE阻害薬添加心筋保護液の心筋虚血再潅流に対する効果を、ラット摘出潅流心を用いて検討した。その結果、エナラプリル、リシノプリルについては有意な差を認めなかったが、カプトプリルには心筋虚血再潅流障害抑制作用があることがわかった。これは、ACE阻害効果というよりは、カプトプリルの持つ-SH基によるFree Radical Scavengerとしての再潅流障害抑止効果によるものと考えられた。3.平成4年度の実験計画として、単離心筋細胞の細胞内カルシウム、pHを指標とした心筋虚血再潅流障害予防に関する実験を挙げ、実際、蛍光色素であるFura-2、BCECFを投与し、細胞内カルシウム、pHを測定する手技はほぼ確立した。しかし、単離心筋においては低酸素状態は作成できても虚血状態を作成することは非常に難しく、単離心筋を使っての虚血再潅流の実験は諦めざる得なかった。4.単離心筋の実験の反省から、新たに、ラット摘出潅流心に直接蛍光色素を注入しマクロの状態で心筋細胞内カルシウム、pHを測定できる実験モデルを作成中である。このモデルによる実験が確立すれば、虚血再潅流における細胞内カルシウム、pHの動態を直接追うことができ至適心筋保護法の確立に寄与できるものと考えられる。1.ラット摘出心潅流モデルを用いて,心保存の導入(心筋保護液投与),維持(低温単純浸漬保存)および再潅流法の検討を進めた.そのなかでも心筋細胞内カルシウム蓄積を予防する方法の開発を最大の目標として,まず抜本的な心筋保護液組成の見直しを行った.(1)従来広く用いられている高カリウム組成の心筋保護液や保存液は,細胞外液組成液に比べて細胞内カルシウムの蓄積をきたし易いことが示唆された.そこで発想を逆転し,低カリウム組成の心筋保護液を開発して検討した結果,高カリウム液と比べても遜色無い心筋保護効果を得た.(2)低カリウム心筋保護液による心停止導入にはアデノシン添加が有効であり,電気的心停止の維持にはATP感受性potassium channel openerであるピナシジルの添加が有効であった.アデノシンとピナシジルの併用により,最良の心機能回復が得られた.2.活性酸素による心筋障害機序を解明するためにHPLC法による心筋内MDA測定法を新たに開発した.この鋭敏な測定により,再潅流せずとも虚血中においてもすでに脂質過酸化反応が進展していることが示された.さらにその過酸化反応はischemic contractureの進展と相関しており,細胞内カルシウム蓄積と関係している可能性が示唆された.3.コラゲナ-ゼ処理により単離したラット心筋細胞モデルを用いて細胞内カルシウム蓄積やpHの変化を測定し,心筋保護液や保存液の組成と温度の影響について検討中である.1.心筋内のカルシウム過剰蓄積予防を目的として、前年度に開発した過分

極性心停止液(低カリウム心筋保護液)の心筋保護効果を、ラット摘出潅流心を用いて検討を進めた。これは、低カリウム組成の心筋保護液にアデノシン(心停止導入)、ピナシジル(心停止維持)を添加したもので、実験の結果、従来の高カリウム心筋保護液に比べても良好な心筋保護効果を認めた。2.近年、アンジオテンシン変換酵素(ACE)阻害薬の心保護作用が注目されており、我々もACE阻害薬添加心筋保護液の心筋虚血再潅流に対する効果を、ラット摘出潅流心を用いて検討した。その結果、エナラプリル、リシノプリルについては有意な差を認めなっかたが、カプトプリルには心筋虚血再潅流障害抑制作用があることがわかった。これは、ACE阻害効果というよりは、カプトプリルの持つ-SH基によるFree Radical Scavengerとしての再潅流障害抑止効果によるものと考えられた。3.平成4年度の実験計画として、単離心筋細胞の細胞内カルシウム、pHを指標とした心筋虚血再潅流障害予防に関する実験を挙げ、実際、蛍光色素であるFura-2、BCECFを投与し、細胞内カルシウム、pHを測定する手技はほぼ確立した。しかし、単離心筋においては低酸素状態は作成できても虚血状態を作成することは非常に難しく、単離心筋を使っての虚血再潅流の実験は諦めざる得なかった。4.単離心筋の実験の反省から、新たに、ラット摘出潅流心に直接蛍光色素を注入してマクロの状態で心筋細胞内カルシウム、pHを測定できる実験モデルを作成中である。このモデルによる実験が確立すれば、虚血再潅流における細胞内カルシウム、pHの動態を直接追うことができ至適心筋保護法の確立に寄与できるものと考えられる。
CAGE法を用いた大腸癌における新たなリンパ節転移、肝転移予測マーカーの同定

本研究ではCAGE法を用い,転移を伴う大腸がん症例の癌組織における網羅的発現解析を行った.肝転移及びリンパ節転移の有無により,大腸癌原発巣のmRNA発現に差異があった.各転移群から有意に発現上昇,発現低下が見られる遺伝子群を検出し,さらに絞り込みを行った.なお肝転移・リンパ節転移症例で発現亢進している遺伝子群は共通のものと特異的と見られるものが含まれた.今回特定した遺伝子群のマーカーとしての実用により,リンパ節転移,肝転移の早期検出が可能になり,精度の高い医療,臨床応用の確立につながる.本研究では,次世代シークエンサー(NGS)を用いて大腸癌リンパ節転移,肝転移に関与する遺伝子を突き止め,既存の診断法,治療法よりも精度の高い医療,臨床応用を確立することを目的とする.本研究の分担者らによって,近年,遺伝子の転写開始点を網羅的に解析するCAGE法(cap analysis of gene expression法)が開発された.そしてこの極めて定量性の高いCAGE法により,ヒトの18万を超える転写開始点と,それに由来する転写産物の発現量の網羅的解析が行われた(FANTOM5プロジェクト).本研究課題では,CAGE法を用いて,リンパ節転移,肝転移を伴う大腸がん症例を対象に,がん組織のmRNA発現の網羅的解析に取り組んでいる.これまでに,肝転移群特異的マーカー,リンパ節転移特異的マーカーの候補となる多数の遺伝子を特定している.これらの中には,FANTOM5で新たに報告された機能未解明の新規遺伝子も多数含んでいる.今後より詳細な解析を進め,診断マーカーや治療,創薬の可能性を探索していく.本研究の結果,大腸癌患者の術前内視鏡検査において,早期にリンパ節転移,肝転移を検出するシステムを確立することが可能になれば,これまでにない治療効果が期待できる.そして,術前の化学療法の適応にも大きな影響を及ぼすことが予想され,さらに,既存のstage分類に関しても,生検の遺伝子検査を含め,新たな診断法,分類,指標を作り直すことが可能となり,現在の臨床医療に対してすぐにフィードバックできる貴重な研究である.次世代シークエンサー(NGS)を用いて大腸癌リンパ節転移,肝転移に関与する遺伝子を突き止め,既存の診断法,治療法よりも精度の高い医療,臨床応用を確立することを本研究の目的とした.遺伝子の転写開始点を網羅的に解析するCAGE法(cap analysis of gene expression法)が開発され,ヒトの18万を超える転写開始点と,それに由来する転写産物の発現量の網羅的解析がすでに行われている(FANTOM5プロジェクト).本研究ではこの極めて定量性の高いCAGE法を用い,転移を伴う大腸がん症例の癌組織における網羅的発現解析を行った.その結果肝転移の有る症例,無い症例の間で,大腸癌のmRNA発現に差異を認め,さらに転移群で有意に発現上昇する遺伝子,有意に発現低下がみられる遺伝子群を特定した.リンパ節転移においても同様に大腸癌の転移の有無によるmRNA発現の有意な差異を確認し,RNA発現の発現が有意に上昇する遺伝子,低下する遺伝子群を検出した.H27年度には転移マーカー候補遺伝子の検出,絞り込みを進め,とくに肝転移特異的に高発現が見られる遺伝子から,大腸癌転移診断マーカーとして可能性のある遺伝子群を特定した.本研究において特定した遺伝子群のバイオマーカーとしての実用化により,大腸癌のリンパ節転移,肝転移の早期検出が可能になり,新たな診断法,分類,指標開発,創薬への進展が期待できる.本研究ではCAGE法を用い,転移を伴う大腸がん症例の癌組織における網羅的発現解析を行った.肝転移及びリンパ節転移の有無により,大腸癌原発巣のmRNA発現に差異があった.各転移群から有意に発現上昇,発現低下が見られる遺伝子群を検出し,さらに絞り込みを行った.なお肝転移・リンパ節転移症例で発現亢進している遺伝子群は共通のものと特異的と見られるものが含まれた.今回特定した遺伝子群のマーカーとしての実用により,リンパ節転移,肝転移の早期検出が可能になり,精度の高い医療,臨床応用の確立につながる.臨床腫瘍学本研究は,次世代シークエンサー(NGS)を用いて大腸癌リンパ節転移,肝転移に関与する遺伝子を突き止め,既存の診断法,治療法よりも精度の高い医療,臨床応用を確立することを目的としている.今年度は,リンパ節転移を伴う大腸がん組織検体よりRNAを抽出して,CAGE法によるライブラリ調製,NGS解析に取り組んだ.対照群には転移を伴わない症例の検体を用い,得られた転写開始点毎の遺伝子発現データについて,多変量解析,MA-plot等による評価,有意差検定を実施した.その結果,肝転移群特異的マーカー,リンパ節転移特異的マーカーの候補となる多数の遺伝子を特定した.これらの中には,FANTOM5で新たに報告された機能未解明の新規遺伝子も多数含んでいる.今年度以降は,肝転移症例についても同様に解析を行っていく.また,情報学的解析に重点を置き,次世代シークエンサーにて得られて遺伝子発現データの網羅的解析を中心に研究を進めていく.これには,MA-plotによる候補遺伝子の同定だけでなく,GO解析,パスウェイ解析など,大腸がんのリンパ節転移,肝転移に関与するシグナルカスケードの評価を多角的に取り組む.また,CAGE解析の症例数を増やしていくと共に,臨床情報のフォローアップ,多群比較により,逐次解析精度の向上を図る.得られた候補遺伝子について,個別に分子生物学的解析や組織学的解析を実施して,その有効性を検証していく.本年度購入予定であった次世代シークエンサー用の解析サーバー及び,パソコンは次年度に持ち越すこととなったため.また,試薬の購入も欠品などが有り,一部次年度に購入することとなった.

大腸がん組織検体からのRNA抽出,CAGE法,次世代シークエンサー試薬など,分子生物学的解析に必要な各種試薬を購入する必要がある.候補遺伝子については,さらに個別に検証を進める必要があり,PCR,qPCR,免疫染色などに必要な試薬も計上している.また,次世代シークエンサーにより得られたDNA配列の情報学的解析を遂行するための解析サーバが必要となる.国内外の学会の研究発表および参加費用として,本研究費を使用する予定である.
共培養細胞チップを利用した即効性抗うつ薬理活性物質の探索

2000年に即効性の抗うつ効果を有する化学物質としてketamineの作用に関する報告がなされ,20年近く経過しているが,その副作用(精神異常作用誘起と乱用の危険性)ゆえに一般的な治療法にはなっておらず,作用機構の解明と新たな薬理活性物質の探索が重要な課題となっている.ketamineは基本的にはNMDA受容体に対する拮抗薬であるが,イオンチャネル内部に結合部位が存在するため開孔した受容体に選択的に作用するという特徴がある.本研究ではこの点に注目し,ketamineと類似の結合部位を有するが抗うつ作用,副作用とも認められないmemantine,短期的な抗うつ作用を有することが最近報告されたlanicemine投与の効果を比較した.非侵襲長期電気活動計測をその特徴とする集積化電極アレイ上で実験動物(Wistar rat)から採取した大脳皮質神経細胞を培養した系を用いて薬剤投与に対する応答を計測した.大脳皮質培養神経回路に特徴的な自発活動として知られている周期的なバースト活動が,薬物投与により変化する(1回のバースト活動の持続時間が短くなる)傾向が認められ,その作用は3つの薬物のうちketamine投与に対する応答において最も顕著であった.大脳皮質には興奮性,抑制性のニューロンが含まれ,興奮性ニューロンはさらに様々な発火パターンの細胞に分類できることが知られていることを勘案し,記録された電気活動信号にスパイクソーティングを適用してニューロンごとの活動パターンを調べた.特徴的なスパイク間隔(InterSpike Interval; ISI)パターンを示す細胞群に他と異なる薬理応答が見られるという結果を得た.この細胞種選択的な薬理応答が抗うつ作用,副作用とどのように対応するかを調べることにより,即効性抗うつ効果を生じる機構の解明につながる知見が得られると考えられる.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。即効性抗うつ効果を有する化学物質としてketamineの作用が報告されてから10年以上経過しているが,その副作用ゆえに一般的な治療法にはなっておらず,作用機構の解明と新たな薬理活性物質の探索が課題となっている.計画初年度はketamineが解離性麻酔薬という特殊な性質を有する点に着目し,大脳皮質と海馬に対する作用の差異を調べた.本研究では微細加工技術を利用して1枚の基板上に複数の細胞培養区画を設け,底面に集積化したマイクロ電極を介して神経活動を計測する.細胞外電極を用いる手法ゆえ非侵襲,結果として長時間の活動計測が可能になるため薬理効果の評価に適する.今回は3×4 mmの方形培養区画2つを幅30 um,高さ5 um,長さ750 umのマイクロトンネル8本で連結する3次元マイクロ構造物を製作,培養皿底面に設置した.電極は各区画に32個ずつ配置した.2つの細胞培養区画にラットから採取した大脳皮質,海馬細胞を播種,4週間培養した.大脳皮質領域への電気刺激に対して海馬側,海馬刺激に対して大脳皮質側の活動も誘起され,マイクロトンネル中を伸長した軸索が標的組織の細胞群に対してシナプス結合を形成したことが確認できた.大脳皮質/海馬共培養系に加えてそれぞれを単独培養した試料を調整し,投与するketamineの濃度に依存した自発活動変化を調べた.単独培養の場合,大脳皮質は初期状態から0.1,1,10,100 uMとketamine濃度を上げるに従って活動が低下するのに対し,海馬では10 uMまではわずかではあるが上昇,100 uMになって急激に低下するという結果になった.海馬自発活動の濃度依存性は共培養系でも同様であったが,大脳皮質は共培養系では変化がゆるやかになった.大脳皮質自体の自発発火頻度は低下するが,低濃度領域では活動が上昇する海馬からの入力を受ける影響が重畳したものと考えられる.ketamineの薬理効果をin vitro系で調べるマイクロデバイスの設計・製作が完了,共培養系を1ヶ月間安定に維持する条件も確立された.基本的にはNMDA受容体にアンタゴニストとして作用する考えられているketamineが解離性という特殊な現象を引き起こす点に注目して大脳皮質細胞群と(辺縁系としての)海馬に対する作用を比較した結果,ある濃度範囲で大脳皮質と海馬の応答が反対の傾向を示すという結果が得られた.大脳皮質の自発活動は抑制されて麻酔効果が発現するが,辺縁系の活動は抑制されないためアンバランスが発生,不安定な状態になると解釈することができ,この現象が抗うつ薬として投与した場合の副作用に関係している可能性がある.今後,濃度依存性に加えて急性,慢性応答について詳細に調べることにより,抗うつ効果と副作用に対応する神経回路活動の全体像が明らかになることが期待できる.2000年に即効性の抗うつ効果を有する化学物質としてketamineの作用に関する報告がなされ,20年近く経過しているが,その副作用(精神異常作用誘起と乱用の危険性)ゆえに一般的な治療法にはなっておらず,作用機構の解明と新たな薬理活性物質の探索が重要な課題となっている.本研究ではketamineが「解離性麻酔薬」という特殊な性質を有する点に着目し,大脳皮質と海馬に対する作用の違いを調べている.非侵襲長期電気活動計測をその特徴とする集積化電極アレイ(MicroElectrode Array; MEA)上で実験動物(Wistar rat)から採取した神経細胞を培養した系を用いて薬剤投与に対する応答を計測した.

神経細胞群の自発活動を指標として0.1ー100 uMの範囲で投与するketamineの濃度に依存した活動変化を調べた結果,大脳皮質では単調減少,海馬では低濃度でいったん上昇する傾向が見られていた.今年度は,NMDA受容体に対してketamineと類似の結合部位を有するが抗うつ作用,副作用とも認められず,アルツハイマー病に対する治療薬として実用化されているmemantineを投与した場合の応答について調べ,ketamineの作用との比較を行なった.結果として,基本的には大脳皮質,海馬ともmemantine投与によりketamineと類似の活動変化が誘起されるが,濃度依存性が高濃度領域にシフトする傾向が認められ,特定の濃度(1 uM)に焦点を当てると,ketamineによる大脳皮質の活動抑制のみが顕著に現われ,memantine投与に対する活動変化は大脳皮質,海馬とも認められないという状況が生じることがわかった.これらの差異が抗うつ作用,副作用とどのように対応するか,さらにその経時変化を調べることにより,即効性抗うつ効果を生じる機構の解明につながる知見が得られると考えられる.ketamineの抗うつ作用と副作用それぞれに対応する神経活動を可視化し,前者を即効性に発現し,かつ後者を最小限に抑える薬理活性物質の探索を行なうことが本研究の目標である.抗うつ作用はNMDA受容体に対するketamineの作用がトリガになると考えられているが,開口性アンタゴニストとしてketamineと同様の性質を有するmemantineは抗うつ作用,副作用とも示さないことに注目し,MEA基板上で培養した神経回路を利用した電気活動計測により両者の効果を比較する実験を行なった.副作用については,ketamineが解離性麻酔薬という特殊な性質を有することに注目し,(大脳皮質の活動は抑制され麻酔効果が発現するが,辺縁系の活動は抑制されないためにアンバランスが発生,不安定な状態になることがその原因である可能性があると考えて)大脳皮質と海馬の共培養系を構成,ketamine投与に対する薬理応答を観測,比較した.結果として,特定の薬物濃度でketamineによる大脳皮質の活動抑制のみが顕著に現われ,memantine投与に対する活動変化は大脳皮質,海馬とも認められないという現象が観測された.今後,急性応答と慢性応答に対応する電気活動を可視化し,その経時的な変化を詳細に解析することにより,即効性抗うつ効果を生じる機構の解明につながる知見を得ることが期待できる.2000年に即効性の抗うつ効果を有する化学物質としてketamineの作用に関する報告がなされ,20年近く経過しているが,その副作用(精神異常作用誘起と乱用の危険性)ゆえに一般的な治療法にはなっておらず,作用機構の解明と新たな薬理活性物質の探索が重要な課題となっている.ketamineは基本的にはNMDA受容体に対する拮抗薬であるが,イオンチャネル内部に結合部位が存在するため開孔した受容体に選択的に作用するという特徴がある.本研究ではこの点に注目し,ketamineと類似の結合部位を有するが抗うつ作用,副作用とも認められないmemantine,短期的な抗うつ作用を有することが最近報告されたlanicemine投与の効果を比較した.非侵襲長期電気活動計測をその特徴とする集積化電極アレイ上で実験動物(Wistar rat)から採取した大脳皮質神経細胞を培養した系を用いて薬剤投与に対する応答を計測した.
幅広い抗菌活性を持つ培養皮膚の開発

抗菌活性を付与して細菌感染に強い培養皮膚を開発するため、組み換えウイルスベクターを用いて2種類のヒト抗菌ペプチド(hBD3およびhCAP18/LL37)の遺伝子をヒト皮膚細胞に導入した。作製した組み換えウイルスベクターの感染により、2つの遺伝子は培養したヒト皮膚の細胞に同時に導入され、導入遺伝子は細胞内で発現して抗菌ペプチドhBD3およびhCAP18(LL37の前駆体)が分泌された。(1)培養皮膚移植による重症熱傷の治療は広く実施されているが、感染創に対する生着率は低い。培養皮膚の抗菌活性を改善することにより生着性を改善し、重症熱傷の救命率を向上することが期待できる。(2)本研究では、2種類の抗菌ペプチド(HBD-3およびhCAP-18/LL37)遺伝子を、組み換えウイルスベクターを用いてヒト培養表皮細胞・線維芽細胞に導入し、遺伝子導入細胞を用いて広い抗菌活性を持つ培養皮膚を作製することである。本研究の目的は、ヒト抗菌ペプチドの一種であるhBD3およびhCAP18/LL37の遺伝子を組み換えウイルスベクターを用いてヒト皮膚細胞へ導入し、抗菌活性の高い培養皮膚の作製を試みることである。hBD3の組み換えウイルスベクターは既に作製して機能を確認してある。(2)上記ウイルスベクターを293細胞に感染させ、導入遺伝子の発現および培養液の抗菌活性を計測した。(3)RT-PCRにより遺伝子導入細胞にhCAP18の発現が確認された。遺伝子導入細胞の培養液はP.aeruginosaおよび多剤耐性P.aeruginosa(MDRP)に対して殺菌的抗菌活性を示した。以上の研究によって、作製したhCAP18/LL37組み換えウイルスベクターの機能が確認された。来年度以降は、さらにウイルスの力価を上げたうえで、ヒト培養表皮細胞・線維芽細胞への遺伝子導入を行い、当該遺伝子導入細胞からの抗菌ペプチドLL37の分泌を確認し、各種菌株に対する抗菌活性の測定を行う。また同時に、hBD3とhCAP18/LL37の遺伝子をタンデムに連結したウイルスベクターを作製する予定である。本研究の目的は、ヒト抗菌ペプチドの一種であるhBD3およびhCAP18/LL37の遺伝子を、組み換えウイルスベクターを用いてヒト皮膚細胞へ導入し、抗菌活性の高い培養皮膚の作製を試みることである。平成21年度は、LL37標準物質の緑膿菌に対する抗菌活性を確認し、また平成20年度に作製したhCAP18/LL37遺伝子組み換えウイルスベクターの感染によるヒト線維芽細胞への遺伝子導入を試みた。(1)LL37標準物質の緑膿菌標準株(ATCC9721)および臨床検体より分離した抗生剤多剤耐性緑膿菌株(MDRP)に対する殺菌的抗菌活性を計測した。LL37は緑膿菌標準株およびMDRPに対して強い抗菌活性を示し、抗菌活性は塩濃度に影響され難いことが判明した。(2)hCAP18/LL37遺伝子組み換えウイルスベクターをヒト培養線維芽細胞に感染させ、導入遺伝子の発現および培養液の抗菌活性を計測した。組み換えウイルスベクター感染ヒト線維芽細胞には、導入されたLL37遺伝子の発現が認められた。また当該遺伝子導入細胞の培養液は緑膿菌標準株に対して弱い抗菌活性を示した。以上の結果から、LL37は緑膿菌の感染防止に使用可能であること、組み換えウイルスベクターによってヒト皮膚細胞に、hCAP18/LL37遺伝子の導入が可能であることが示された。一方、遺伝子導入細胞培養液の抗菌活性が弱かったため、来年度以降、遺伝子導入細胞からのLL37の分泌を確認し、抗菌活性向上の可能性を検討する。本研究の目的は、ヒト抗菌ペプチドの一種であるhBD3およびhCAP18/LL37の遺伝子を、組み換えウイルスベクターを用いて同時にヒト皮膚細胞へ導入し、抗菌活性の高い培養皮膚の作製を試みることである。平成21年度までに、hCAP18/LL37遺伝子をクローニングのうえ組み換えウイルスベクターを作製。同ウイルスベクターの感染による細胞株等への遺伝子導入につき検討した。また、LL37標準物質の緑膿菌に対する抗菌活性を確認した。平成22年度は、以下を行った。(1)組み換えウイルスベクターの感染により、hCAP18/LL37遺伝子を導入したヒト培養表皮細胞および線維芽細胞について、導入遺伝子の発現、遺伝子導入細胞培養上清の抗菌活性を検討した。同ウイルスベクターを感染したヒト培養表皮細胞および線維芽細胞いずれにおいても導入遺伝子の発現が認められたが、各培養上清の各種菌株に対する抗菌活性はわずかであった。現在、活性型LL37の発現量、阻害因子の存在等について確認している。(2) hCAP-18/LL37遺伝子と既にクローニングしてあるHBD3遺伝子をIRSによりタンデムに連結したものを組み換えたアデノウイルスベクターを作製した。細胞株への感染により、導入遺伝子の発現を確認したところ、RT-PCRにてhCAP-18/LL37遺伝子およびHBD3遺伝子が同時に発現していることが確認された。

来年度は、hCAP18/LL37遺伝子導入細胞からの活性型LL37の分泌を確認する。さらにhBD3・hCAP18/LL37両遺伝子の同時導入ヒト皮膚細胞培養上清の抗菌スペクトラム、hBD3および活性型LL37の分泌について検討する。本研究の目的は、ヒト抗菌ペプチドの一種であるhBD3およびhCAP18/LL37の遺伝子を、組み換えウイルスベクターを用いて同時にヒト皮膚細胞へ導入し、抗菌活性の高い培養皮膚の作製を試みることである。平成22年度までに、hCAP18/LL37遺伝子をクローニングのうえ、同組み換えアデノウイルスベクターおよびhCAP-18/LL37遺伝子とhBD3遺伝子をIRSによりタンデムに連結したものを組み換えたウイルスベクターをそれぞれ作製し、ウイルスベクターの感染により細胞株等への遺伝子導入が可能なことを確認している。平成23年度は、以下を行った。(1)作製したウイルスベクターの感染により細胞株、ヒト培養表皮細胞および線維芽細胞にhCAP18/LL37遺伝子を導入し、培養上清中へのhCAP18/LL37蛋白の分泌および抗菌活性を検討した。ウエスタンブロットにより、いずれの培養上清からもhC1AP18蛋白が検出されたがLL37は認められず、抗菌活性はほとんど見られなかった。(2)hCAP-18/LL37遺伝子とhBD3遺伝子をタンデムに連結したものを組み換えたアデノウイルスベクターの細胞株への感染により、hCAP-18/LL37遺伝子およびhBD3遺伝子が同時に発現することが確認されたが、上記と同様にLL37は検出されなかった。以上から、導入されたhCAP18/LL37遺伝子は各細胞内で発現し、培養液中にhCAP18が分泌されることが確認された。一般に、hCAP18は創部浸出液のペプチターゼにより抗菌活性のあるLL37に部分分解されるが、今回の培養条件下ではLL37への部分分解が起こらず抗菌活性を認めなかったものと思われる。現在、in vivoにおけるLL37への分解と抗菌活性について検討中である。
コレステロール合成阻害活性化合物ザラゴジン酸類の合成研究

急速に高齢社会をむかえつつある現在、老人性疾患治療薬の開発は急務である。その中で、加齢に伴うコレステロールの蓄積は動脈硬化等の種々の重篤な疾病を誘発することから、非常に深刻な問題となっており、より有効なコレステロール低下薬の出現が待たれている。そこで、スクワレン合成酵素阻害に起因する強力なコレステロール合成阻害活性を持つザラゴジン酸類化合物の効率的合成法の開発を行い、真に有効なコレステロール低下薬の開発に繋がる基礎研究として貢献することを目的に、本課題研究を開始した。平成8年度において、研究計画調書の研究計画欄に示した方針のもと、まず、本合成研究の基礎となるジビニルカルビノール誘導体のジヒドロキシル化反応について種々の基質を用いて検討し、そのジアステレオ選択性についての一般的傾向を調べ、この方法論がザラゴジン酸類化合物の合成に有効であるという確信を得た。現在、これまで得た知見をもとにザラゴジン酸類化合物の全合成を目指し検討中である。
悪性中皮腫の診断および予後予測に有用なバイオマーカーの確立と新規治療開発

悪性中皮腫は石綿・アスベスト曝露に関連して胸膜・腹膜などに発生する予後不良の悪性腫瘍である。現在わが国においてアスベスト使用は禁止されているが、アスベスト曝露数十年後に発生する悪性中皮腫は今後さらに増加傾向を示すことが予想され、わが国にとっては大きな社会的問題である。建造物材料などアスベストは様々なところで使用されており、アスベストを扱う労働者に限らず、労働者の家族、アスベスト工場やアスベストを用いた建物周辺の住民にもアスベスト曝露が認められるために、アスベスト曝露で発生する悪性中皮腫対策は、国民にとっては非常に深刻な問題である。さらに悪性中皮腫は抗がん剤治療や放射線治療に抵抗性であり、かつ手術困難である症例が多いため、有効な治療法がまだ十分に確立されていないため、有効な新規治療法の開発研究は世界的に非常に重要である。研究代表者は臨床応用可能な悪性中皮腫の新規治療法の開発を研究目標にしている。現在までに研究代表者は、間質性肺炎・肺線維症の病態メカニズムの解明と新規治療法の開発研究を施行してきた結果、間質性肺炎・肺線維症と炎症性サイトカイン・線化関連サイトカイン・血管新生関連サイトカインやアポトーシスの関連についての研究成果をすでに報告している。間質性肺炎・肺線維症の主要な原因細胞のひとつが肺線維芽細胞であるが、その肺線維芽細胞と同様の間葉系細胞である中皮細胞の形質転換で悪性中皮腫は発症する。そのためわれわれが現在までに行ってきた間質性肺炎・肺線維症の研究成果を中皮腫研究に発展させて、悪性中皮腫の新規治療開発を研究目的としている。研究代表者は以前、カルシウム依存性細胞内プロテアーゼであるカルパインを抑制することで間質性肺炎・肺線維症の進行を抑制できることを細胞およびマウスを用いた基礎研究で実証している。それらの研究成果を、肺線維芽細胞と同様の間葉系細胞である中皮細胞の形質転換で発症する悪性中皮腫に応用することで、カルパイン抑制によって悪性中皮腫細胞の増殖が抑制され、さらにアポトーシスが促進されることをすでに解明し、報告している。現在、細胞増殖抑制及びアポトーシス促進メカニズムを詳細に解明するための基礎研究を遂行中である。また胸部悪性腫瘍である肺がんとカルパインの関連の研究も同時並行して施行している。研究代表者がこれまでに報告している研究成果は、悪性中皮腫においてカルパインをターゲットにした新規治療法の開発の可能性を示唆している。そして現在までの研究の進捗状況はおおむね順調であると考える。悪性中皮腫の臨床応用可能な治療方法の新規開発のために、悪性中皮腫細胞を用いた研究をさらに詳細に遂行するとともに、悪性中皮腫をSCIDマウスに移植するマウスモデルを用いた動物実験などを推進予定である。悪性中皮腫は石綿・アスベスト曝露に関連し胸膜・腹膜などに発生する予後不良の悪性腫瘍である。現在わが国においてアスベスト使用は禁止されているが、アスベスト曝露数十年後に発生する悪性中皮腫は今後さらに増加傾向を示すことが予想される。建造物材料などアスベストは様々なところで使用されており、アスベストを扱う労働者に限らず、労働者の家族、アスベスト工場やアスベストを用いた建物周辺の住民にも発生する悪性中皮腫の対策は、社会的問題である。しかしながら、中皮腫は抗がん剤療法や放射線療法に抵抗性であり、有効な治療法がまた十分に確立されていないため、その治療法の開発が世界的に重要である。本年度は中皮腫細胞を用いた基礎研究を行い、以下の研究成果を得た。以前われわれはカルシウム依存性細胞内プロテアーゼを抑制することで間質性肺炎・肺線維症の進行を抑制できることを細胞およびマウスを用いた基礎研究で実証している。肺線維症の主要な原因細胞のひとつが肺線維芽細胞であるが、その肺線維芽細胞と同様の間葉系細胞である中皮細胞の形質転換で発症する中皮腫におけるカルパインの役割について今回検証した。その結果、カルパイン阻害剤によって悪性中皮腫細胞の増殖が抑制されることをはじめて実証した。そのメカニズムとして、NF-kBを介したangiopoietin-1による悪性中皮腫細胞増殖効果をカルパイン阻害剤が抑制することを証明した。今回の研究成果は、悪性中皮腫においてカルパインをターゲットにした新規治療法の開発の可能性を示唆したと考える。現在までに、肺線維芽細胞と同様の間葉系細胞である悪性中皮腫細胞に対する研究を遂行してきた結果、(1)TGF-beta1とangiopoietin-1が悪性中皮腫細胞自己増殖因子であること、(2)Plateletderivedgrowthfactor (PDGF)-BBが悪性中皮腫細胞浸潤因子であることを実証している。今回はカルパインをターゲットにした中皮腫に対する新規治療法の開発に向けて細胞実験でその成果を得ることができ、研究の進捗状況はおおむね順調であると考える。悪性中皮腫は石綿・アスベスト曝露に関連し、胸膜・腹膜などに発生する予後不良の悪性腫瘍である。

しかしながら、中皮腫は抗がん剤療法や放射線療法に抵抗性であり、有効な治療法がまだ十分に確立されていないため、その治療法の開発は世界的に重要であり、われわれは臨床応用可能な中皮腫の新規治療開発を研究目標にしている。現在までにわれわれは間質性肺炎・肺線維症の病態メカニズムの解明と新規治療法の開発研究を施行してきた結果、間質性肺炎・肺線維症と炎症性サイトカイン・線化関連サイトカイン・血管新生関連サイトカインやアポトーシスの関連についての研究成果を報告している。肺線維症の主要な原因細胞のひとつが肺線維芽細胞であるが、その肺線維芽細胞と同様の間葉系細胞である中皮細胞の形質転換で悪性中皮腫は発症する。そのためわれわれが現在までに行ってきた間質性肺炎・肺線維症の研究成果を中皮腫研究に発展させることを研究目的としている。以前我々はカルシウム依存性細胞内プロテアーゼであるカルパインを抑制することで間質性肺炎・肺線維症の進行を抑制できることを細胞およびマウスを用いた基礎研究で実証している。現在までに、中皮腫とカルパインの関連について探求してきた結果、カルパイン抑制によって悪性中皮腫細胞の増殖が抑制され、さらにアポトーシスが促進されることを解明した。現在増殖抑制及びアポトーシス促進メカニズムを解明するための実験を遂行している。また胸部悪性腫瘍である肺がんとカルパインの関連の研究も同時並行して行っている。悪性中皮腫は石綿・アスベスト曝露に関連して胸膜・腹膜などに発生する予後不良の悪性腫瘍である。現在わが国においてアスベスト使用は禁止されているが、アスベスト曝露数十年後に発生する悪性中皮腫は今後さらに増加傾向を示すことが予想され、わが国にとっては大きな社会的問題である。建造物材料などアスベストは様々なところで使用されており、アスベストを扱う労働者に限らず、労働者の家族、アスベスト工場やアスベストを用いた建物周辺の住民にもアスベスト曝露が認められるために、アスベスト曝露で発生する悪性中皮腫対策は、国民にとっては非常に深刻な問題である。さらに悪性中皮腫は抗がん剤治療や放射線治療に抵抗性であり、かつ手術困難である症例が多いため、有効な治療法がまだ十分に確立されていないため、有効な新規治療法の開発研究は世界的に非常に重要である。研究代表者は臨床応用可能な悪性中皮腫の新規治療法の開発を研究目標にしている。現在までに研究代表者は、間質性肺炎・肺線維症の病態メカニズムの解明と新規治療法の開発研究を施行してきた結果、間質性肺炎・肺線維症と炎症性サイトカイン・線化関連サイトカイン・血管新生関連サイトカインやアポトーシスの関連についての研究成果をすでに報告している。間質性肺炎・肺線維症の主要な原因細胞のひとつが肺線維芽細胞であるが、その肺線維芽細胞と同様の間葉系細胞である中皮細胞の形質転換で悪性中皮腫は発症する。そのためわれわれが現在までに行ってきた間質性肺炎・肺線維症の研究成果を中皮腫研究に発展させて、悪性中皮腫の新規治療開発を研究目的としている。研究代表者は以前、カルシウム依存性細胞内プロテアーゼであるカルパインを抑制することで間質性肺炎・肺線維症の進行を抑制できることを細胞およびマウスを用いた基礎研究で実証している。それらの研究成果を、肺線維
核移植技術を用いたマウス胚性幹細胞由来個体の作出に関する研究

ES細胞の持つ多能性を利用したキメラを介するトランスジェニックマウスの作出には長期間を要する。そこで、本研究ではキメラを介さずにES細胞由来の個体を直接作出するための核移植技術を開発することを目的に計画した。本年度は、核移植卵の発生能を向上させるために、(1)非蛍光下での第2減数分裂中期染色体の除去法ならびに(2)電気刺激による単為発生誘起法を確立した上で、(3)卵細胞質とドナー核の細胞周期の関係を検討した。その結果、これまではヘキスト染色後蛍光顕微鏡下で染色体の除去を行っていたが、染色せずに明視野下で染色体除去が可能であることが判明した。直流電流の電圧、通電時間、通電回数などを検討した結果、最も良い区における単為発生誘起率ならびに胚盤胞への発生率は、それぞれ100%ならびに94%ときわめて高いことが判明した。ついで、これらの条件下で卵細胞質とドナー核の細胞周期の関係を検討した。すなわち、2細胞期胚をノコダゾールで処置後DNA阻害剤であるアフィディコリン存在下で4細胞期へ分裂させ(G_1/S期)、排卵直後の未受精卵あるいは電気的に活性化刺激を与えた卵細胞質と融合させてその発生能を調べた。S期およびG_2期は、4細胞期へ分裂後種々の時間を用いた。これまでのところ、G_1/S期の核を排卵直後の未受精卵に融合させた場合と分裂後2.57.5時間目のS期の核を活性化後1011時間目の卵細胞質に融合させた場合に発生率が高いことが判明した。
研究用原子炉における一次冷却水ル-プの異常診断法の開発

原子炉の一次冷却水は通常一台の定速回転のポンプによって楯環されることから、冷却水楯環ル-プの機器の振動、配管内の圧力変動および冷却水の流量変動には、ポンプの回転による固有の振動周波数成分が含まれている。一次冷却系に異常が生じ、ポンプの負荷変動が生ずると、固有の振動周波数から逸脱した異常な周波数成分が発生する。本研究はリアルタイムで冷却系機器・配管の振動デ-タを収集し、その周波数スペクトルを解析することから、原子炉の異常を検知する方法を確立しようとするものである。しかし、原子炉で実際に異常状態を作ることはできないので、楯環ポンプ、貯水槽、バルブ、配管から成る原子炉の一次冷却系を模擬した配管ル-プを作った。この模擬装置によって照射試料による配管閉塞、原子炉タンクの水位低下、配管継手不良による冷却水中へのボイド混入、機器・配管の固定ネジの緩みを想定した異常状態を人為的に発生させて、楯環ポンプ・冷却系配管の振動、配管内の圧力変動、冷却水流量変動の周波数スペクトルの解析を行い、冷却水ル-プの異常診断方法について実験・検討を行った。この結果、配管閉塞、配管内へのボイド混入には圧力変動のスペクトル、水位低下にはポンプの回転数、配管の固定ネジの緩みには振動スペクトルに変化が現われ、特にポンプの回転数に同期したデ-タサンプリングにより求めた各検出器出力のスペクトル解析においては、基本波成分と倍波成分の比のバラツキは小さく、これにより異常の検知・診断ができそうであるとの結果を得た。また、周波数スペクトルの解析に圧縮平均法を導入すれば、実時間での解析が可能となり、高価な設備診断の装置や技術を用いなくても、より速やかに運転中の研究炉の一次冷却水ル-プの異常を検知することが可能であるとの結論を得た。原子炉の一次冷却水は通常一台の定速回転のポンプによって循環されることから、冷却系機器・配管等の振動・振動音及び冷却水の流量変動には、ポンプの回転による固有の振動周波数成分が含まれている。一次冷却系に異常が生じ、ポンプの負荷変動が生ずると、固有の振動周波数からはずれた異常な周波数が発生する。そこで、本研究はリアルタイムで配管系機器の振動デ-タを収集し、そのパワ-スペクトル密度を解析することから、原子炉の異常を検知する方法を確立しようとするものである。しかし、原子炉で実際に異常状態を作ることは出来ないので、配管、バルブ、貯水槽、ポンプからなる原子炉の一次冷却系を模擬した配管ル-プを製作している。ポンプは、現在原子炉で使用しているものと同型(IFWM)のものを選び、流量は150l/min(実物の1/2)とした。振動の検出には、圧電形加速度センサ-を用意し、パ-ソナルコンピュ-タへ入力出来るようにしている。ポンプ駆動モ-タの基本回転周波数とセンサ-からの信号との相互相関パワ-スペクトル密度解析するため低周波解析装置のハ-ドウェアを設計・製作し、圧縮平均法のアルゴリズムを用いた周波数解析ソフトウァアを内蔵させた。本装置は、500Hz以下の低周波でその整数分の一周波数成分を任意に選べ、短時間でスペクトルを計算することが出来る。周波数が既知である震動源(空気圧ポンプ)を使って、実際に震動デ-タを収集し、スペクトル解析するまでの一連のシステムの動作チェックを行い、振動の変化が検知できることを確認した。今後は、一次冷却系ル-プへのボイド混入、配管等固定ネジの一部除去などの異常状態を故意に引き起こし、スペクトルパタ-ンの変化や推移を詳細に検討する予定である。

原子炉の一次冷却水は通常一台の定速回転のポンプによって循環されることから、冷却水循環ル-プの機器の振動、配管内の圧力変動および冷却水の流量変動には、ポンプの回転による固有の振動周波数成分が含まれている。一次冷却系に異常が生じ、ポンプの負荷変動が生ずると、固有の振動周波数から逸脱した異常な周波数成分が発生する。本研究はリアルタイムで令却系機器・配管の振動デ-タを収集し、その周波数スペクトルを解析することから、原子炉の異常を検知する方法を確立しようとするものである。しかし、原子炉で実際に異常状態を作ることはできないので、循環ポンプ、貯水槽、バルブ、配管から成る原子炉の一次冷却系を模擬した配管ル-プを作った。この模擬装置によって照射試料による配管閉塞、原子炉タンクの水位低下、配管継手不良による冷却水中へのボイド混入、機器・配管の固定ネジの緩みを想定した異常状態を人為的に発生させて、循環ポンプ・冷却系配管の振動、配管内の圧力変動、冷却水流量変動の周波数スペクトルの解析を行い、冷却水ル-プの異常診断方法について実験・検討を行った。この結果、配管閉塞、配管内へのボイド混入には圧力変動のスペクトル、水位低下にはポンプの回転数、配管の固定ネジの緩みには電動スペクトルに変化が現われ、特にポンプの回転数に同期したデ-タサンプリングにより求めた各検出器出力のスペクトル解析においては、基本波成分と倍波成分の比のバラツキは小さく、これにより異常の検知・診断ができそうであるとの結果を得た。また、周波数スペクトルの解析に圧縮平均法を導入すれば、実時間での解析が可能となり、高価な設備診断の装置や技術を用いなくても、より速やかに運転中の研究炉の一次冷却水ル-プの異常を検知することが可能であるとの結論を得た。