hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
力学系理論に基づく多体ダイナミクスの解析と宇宙機のミッションデザインへの応用

本研究では,太陽-地球-月-宇宙機の4体系に対して低エネルギーの宇宙探査機の軌道設計の確立を主要な目的として研究を遂行した.特に,太陽-地球-月-宇宙機の制限4体系を太陽-地球-宇宙機+月摂動及び地球-月-宇宙機+太陽摂動の2つの制限3体系+摂動の結合系と見なし,チューブと呼ばれる不変多様体の構造を利用することで地球から月への輸送軌道について,ΔVをゼロとする軌道設計を示した.さらに,地球低軌道から月低軌道を境界条件として与えた場合の設計についても考察を行い,チューブの幾何学的性質を利用することで最も低エネルギーとなる軌道の設計手法を開発した.本研究は,平面円制限3体問題(PRC3BP)に基づく不変多様体の構造を利用して,惑星間の低エネルギーの輸送軌道の設計を行うことを目的としている.まず,チューブと呼ばれる不変多様体を利用して,2つの結合された3体問題(Coupled PRC3BP)に関する考察を行った.従来,Coupled PRC3BPでは3体問題の有効領域が考慮されておらず,実用的な設計の観点から問題点がある.そこで,(1)Coupled PRC3BPにおいて,各3体問題の有効領域を考えた軌道設計を行う,(2)現実的なモデルに近いPRC4BPを用いて,それを結合された摂動を有する3体問題とみなすことでPRC4BPの不変多様体をチューブダイナミクスの手法を用いて軌道設計する,というアプローチをとった.以下に研究成果の詳細を記す.(1)太陽,地球,月,宇宙機からなるPRC4BPを考え,Coupled PRC3BPで近似する.PRC4BPとPRC3BPの運動方程式を比較することで太陽と月の摂動を求め,摂動が釣り合う条件から3体問題の有効領域を得た.有効領域を考慮した上で2つのPRC3BPの結合を行い,地球近傍から太陽-地球系のラグランジュ点L2周りに存在するリアプノフ軌道へ向かうDESTINYミッション(ISAS)の新規提案を行った.以上の研究に関する成果として,国内発表を3件行った.(2)PRC4BPを2つの摂動を有するPRC3BPの結合系とみなし,それぞれの摂動系にてラグランジュ・コヒーレント構造からチューブと呼ばれる不変多様体の構造を明らかにした.さらに,チューブダイナミクスを適用するために,2つの摂動系をある断面で結合させることで,PRC4BPにおける軌道設計が可能となった.本研究は有効領域を考慮する必要なくPRC4BPの枠組みでチューブダイナミクスを利用した新しい軌道設計方法となっている.惑星探査機の軌道設計に関連して,力学系理論を用いて低エネルギーの輸送軌道の設計を行うことが本研究の目的である.本年度は,太陽の摂動下において,地球から月への宇宙機の軌道設計に取り組み,不変多様体の性質を利用したチューブダイナミクスを4体系へ拡張することで軌道設計手法の開発を行った.平成27年度の研究成果について以下に述べる.(1)太陽-地球-月-宇宙機からなる4体系を,太陽からの摂動を有する平面円制限3体系および月からの摂動を有する平面円制限3体系とみなし,それぞれの摂動系にてラグランジュ・コヒーレント構造を用いてチューブを明らかにした.チューブの構造を利用することで,2つの摂動系にて得た軌道を結合させ,制限4体系における軌道設計を行った.また,軌道の結合に際して,燃料消費がゼロとなるような軌道を見つけることに成功した.上記の研究成果として,国内会議にてポスター発表を2件行っている.そのうち1件にて,ベストポスター賞を受賞し研究成果が認められている.また,国際会議にて1件の口頭発表を行い,1件の発表を行っている.(2)これまでの結合平面円制限3体系における軌道設計手法では,宇宙機の出発条件および到着条件を与えた場合,燃料消費の少ない有効な軌道を与えることができなかった.そこで,チューブの構造に基づいて,地球を離れる出発軌道の集合および月へ向かう到着軌道の集合をそれぞれ求め,集合の中から出発軌道と到着軌道が滑らかにつながる軌道を見出し結合させることで,燃料消費の少ない軌道を得ることに成功した.上記の研究成果として,国内会議にて1件,国際会議にて1件の発表を行っている.摂動を考慮した結合3体系の不変構造を考察することによって,従来のチューブダイナミクスの手法を4体系に拡張することに成功した.とりわけ,宇宙機ー太陽ー地球+月摂動系と宇宙機ー地球ー月+太陽摂動系という二つの摂動3体系の繋ぎ合わせにおいて,ゼロマヌーバで軌道を接続できることを示したことは大きな成果である.一方で,火星惑星探査ミッションが有人無人に関わらず宇宙開発の目標の一つとなっているが,地球から火星への軌道設計においては,先述のチューブダイナミクスによる手法では,太陽ー地球ー探査機系と太陽ー火星ー探査機系のチューブ同士が極めて遠くに離れて存在し,実用的な軌道の設計が困難になるという問題が確認されている.このようなチューブダイナミクスの利用が困難である地球から火星への軌道設計について調査・研究を深めたい.深宇宙への探査機の軌道ミッションの設計では,探査機が限られた燃料で宇宙空間を航行する必要性から低エネルギーで輸送するための最適軌道の設計手法を確立することが必要不可欠であるが,様々な天体からの摂動の影響により,多体系としての不変多様体の構造を把握は極めて困難となっている.

これに対し,近年の力学理論の発展によって,チューブダイナミクスと呼ばれる制限3体系の不変多様体の性質を利用して制限4体系を2つの制限3体系の結合系として近似的にモデル化する手法が提案され,低エネルギーの輸送軌道の設計が可能となりつつある.しかし,実際に地球から月への軌道などの複雑な宇宙機のミッションを考えた場合,太陽からの摂動などの影響により,2つの制限3体系の結合系では正しい軌道が求められないことが問題となっており,複雑な宇宙探査機のミッション設計手法は十分に確立されていないのが現状である.本研究では,太陽ー地球ー月ー宇宙機の4体系に対して低エネルギーの宇宙探査機の軌道設計の確立を主要な目的として研究を遂行した.従来の結合制限3体系では無視されてきた第2天体からの摂動を考慮するために,太陽-地球-月-宇宙機の制限4体系を太陽-地球-宇宙機+月摂動及び地球-月-宇宙機+太陽摂動の2つの制限3体系+摂動の結合系と見なし,従来のチューブダイナミクスを拡張し,近似的に周期的なリヤプノフ軌道を導出した.特に,有限次元リヤプノフ指数場及びラグランジアンコヒーレント構造に関する数値解析から結合摂動制限3体系のチューブ構造を明らかにし,地球から月への輸送軌道について,ΔVをゼロとする軌道設計に成功した.さらに,地球低軌道から月低軌道を境界条件として与えた場合の設計についても,それぞれの境界条件に関するエネルギー条件から軌道の族を算出し,2つの軌道の族の交わりの中から最も低エネルギーとなる軌道の設計手法を開発した本研究では,太陽-地球-月-宇宙機の4体系に対して低エネルギーの宇宙探査機の軌道設計の確立を主要な目的として研究を遂行した.特に,太陽-地球-月-宇宙機の制限4体系を太陽-地球-宇宙機+月摂動及び地球-月-宇宙機+太陽摂動の2つの制限3体系+摂動の結合系と見なし,チューブと呼ばれる不変多様体の構造を利用することで地球から月への輸送軌道について,ΔVをゼロとする軌道設計を示した.さらに,地球低軌道から月低軌道を境界条件として与えた場合の設計についても考察を行い,チューブの幾何学的性質を利用することで最も低エネルギーとなる軌道の設計手法を開発した.平面円制限3体問題の枠組みで,有効領域を考慮した上で,各3体問題を結合する方法について考察した.特に,JAXA/ISASで計画されている,地球近傍から太陽-地球系のラグランジュ点L2周りに存在するリアプノフ軌道への遷移および捕捉軌道の提案を行った.さらに,より実用的な観点から平面円制限4体問題での軌道設計を行った.特に,平面円制限4体問題を2つの摂動を有する3体問題とみなして,有効領域を考える必要なく低エネルギーな軌道設計を行った.4体系のチューブダイナミクスとして,摂動を考慮した結合3体系に基づく宇宙機の設計手法を開発してきたが,この手法をより汎用性のあるものとするために,以下の問題へアプローチする.すなわち,(1)地球低軌道から月低軌道への遷移軌道の最適設計(2)チューブダイナミクスの適用が困難な火星への軌道設計手法の開発これらの研究を遂行することにより,本研究のまとめとしたい.非線形力学4体問題を2つの摂動を有する3体問題とみなして軌道設計を行う手法は新しいものであるが,燃料消費の最適化を行った低エネルギーの軌道は未だ発見できていない.
ベイズ法を用いた視野測定の高速化

東大病院通院中の原発開放隅角緑内障、前視野緑内障、もしくは正常眼30例54眼を対象とした。すべての対象は、過去に2回以上の視野検査の経験を有していた。除外基準は、緑内障以外に視力に影響を与える可能性のある眼疾患とした。視野測定はHumphrey Field Analyzer (HFA)およびKOWA AP-7700を使用した。HFAの測定アルゴリズムはSITA standard、AP-7700はVBLR視野測定アルゴリズムを用いた。視野測定はHFA、AP-7700の順とした。テストグリッドは24-2を使用した。今回の研究では、mean deviation (MD)、pattern standard deviation (PSD)、測定時間について両アルゴリズムの比較を行った。SITA standardとVBLR視野測定アルゴリズムのglobal index (MD, PSD)は同等であり、その点において、VBLR視野測定アルゴリズムは互換性のある結果を出力していると考えられた。視野測定時間ではVBLR視野測定アルゴリズムが勝っていた。SITA-Standard、およびVBLR視野測定アルゴリズムを用いた第一回目の視野測定が終了した。測定時間において両者に有意な差を認め、VBLR視野測定アルゴリズムの優位性が示されたと考えられる。この結果については5月に開催される日本視野画像学会で発表する予定である。SITA-Standard、およびVBLR視野測定アルゴリズムを用いて、再度同じ患者に対し視野測定を行っている最中である。これが終了することで、再現性の比較が可能になる予定である。終了は今年の秋を予定している。現在視野測定高速化アルゴリズムの元となる、variational Bayes linear regression modelは、Beeline社よりHFAfilesのプラグインとして商品化された。また、日本8施設のデータよりなるThe Japanese Archive of Multicentral Databases in Glaucoma(JAMDIG)、およびアメリカのDiagnostic Innovations in Glaucoma Study (DIGS)の2つの外部データを用いた予測誤差の検証も終了し、論文として掲載された。これにより、東京大学のデータで訓練されたモデルが、外部データに対しても同等の予測精度であることが示された。つまり、緑内障病型、人種等、背景の異なるデータでも同様の予測精度を持つことが示されたわけであり、モデルが十分に汎化された状態で訓練されたことが分かった。これにより、variational Bayes linear regression modelを元に開発した視野測定アルゴリズムも、日本に限らず、緑内障の背景因子の異なる海外でも問題なく動作する一つの確証が得られたと考えている。視野検査の測定アルゴリズム開発であるが、現在KOWAとの共同研究を行っており、シミュレーションにてどの程度の高速化が見込めるかを検証中である。現在のところ、Humphrey Field Analyser (HFA)のSITA Standardとほぼ同等の再現性、および検査時間を見込める結果となっている。このデータは現在未発表ではあるが、Imaging and Perimetry Societyにて発表する予定である。また、今年度中にそのアルゴリズムを視野検査機器に実際に組み込み、緑内障患者に実際に検査をし、既存のアルゴリズムとの整合性、検査時間等々を検証する予定となっている。元となるアルゴリズムに対し、外部データを用いて再度予測誤差を検証することで、variational Bayes linear regressionモデルが十分に汎化された状態で訓練されていたことを確認した。したがって、variational Bayes linear regression modelを用いて未知の患者に対して適用した場合でもうまく予測できることの傍証が得られた。また、今年度中に視野測定アルゴリズムを実際の患者に対して測定する予定が立っているため、これも当初の予定通りの進行である。以上より、特に当初の予定から外れることなく現在進捗しているといえる。まずは新アルゴリズムのシミュレーションの結果をもとに論文作成を行い投稿する。今年度いっぱいで開発した視野測定アルゴリズムを緑内障患者に対して適用し、視野測定を行う。現在視野検査機器の大半のシェアをHumphrey Field Analyser (HFA)が占めているが、この検査機器との比較(測定感度の同等性、検査時間、再現性の比較)等々を行う予定である。以上の結果をもとに再度測定結果を検証し、不具合があれば修正を行う。来年度は緑内障患者の実測データをもとに論文作成をおこない、さらに来年度の終わりまでに製品化までのめどをつける予定である。

SITA-Standard、およびVBLR視野測定アルゴリズムを用いて、再度同じ患者に対し視野測定を行っている最中である。これが終了することで、再現性の比較が可能になる予定である。終了は今年の秋を予定している。行列演算用のグラフィックカード購入のみでまずはディープラーニングを使用したモデルの評価を行った。これは今後のモデルの拡張を見据えたものである。
高度光環境制御下における各種園芸作物の幼植物体の動態に関する研究

光質に対する応答反応関連遺伝子の網羅的解析とその動態ならびに,育苗期間中の光質制御による苗質制御技術の可能性について検討を行った.ペチュニアを材料として育苗期間中に赤色ならびに青色光条件下で変動する遺伝子の網羅的探索を行ったところ,育苗期間中の花成早期誘導と光質制御に関連している遺伝子が発見された.この知見を基に,草姿と花成を同時に抑制する赤色光下でも植物ホルモン処理を行うことにより花成を促進できること等,園芸作物の育苗期における成長調節処理技術の可能性が示された.光質に対する応答反応関連遺伝子の網羅的解析とその動態ならびに,育苗期間中の光質制御による苗質制御技術の可能性について検討を行った.ペチュニアを材料として育苗期間中に赤色ならびに青色光条件下で変動する遺伝子の網羅的探索を行ったところ,育苗期間中の花成早期誘導と光質制御に関連している遺伝子が発見された.この知見を基に,草姿と花成を同時に抑制する赤色光下でも植物ホルモン処理を行うことにより花成を促進できること等,園芸作物の育苗期における成長調節処理技術の可能性が示された.(1)各種光質条件下で栽培した実生植物体の生育初期段階に発現している遺伝子群の網羅的解析これまでの研究において判明している、花成や生長に影響を与える光環境条件下において発現している遺伝子をについて、代表的長日植物であるペチュニアに対する、長日条件下での初期成育時に関する光質の影響を評価した。インキュベータ内において、各種光条件下で播種ならびに一定期間栽培を行い、植物体を採取した。光質の条件としては、各種光レセプターを対象とした光条件に関して青色光(フォトトロピン、クリプトクロム)、赤色光(フィトクロム)を設定し、いずれの光質条件もLEDを光源とした照射を行った。採取したサンプルについては、次世代シーケンサーにより生長点付近で発現している遺伝子群を同定した。この結果、いずれの光条件においても、複数の花成誘導遺伝子が発現していることをペチュニアで確認したとともに、ELF様遺伝子など、青色光下等特定の光条件で発現が増大する遺伝子群と、赤色光下で増大するSLFなどの遺伝子群の同定に成功した。(2)各光質下において栽培している幼植物体の生理的動態把握形態的ならびに生理的変化が顕著である光条件下で,その環境下において顕著に発現した遺伝子群中、1)各種植物ホルモンと2)花成誘導遺伝子に関連すると考えられる候補遺伝子群について、生育段階別にその動態を把握した。なお,サンプル育成時の光条件については(1)と同様とした,この結果、ペチュニアにおけるFT様遺伝子に関して、いずれの光質下においても、サイトカイニンによる花成誘導効果と考えられる増加が確認された。また、ジベレリン生合成遺伝子群中、GA20位酸化酵素遺伝子の発現に光質の影響が顕著に見られることが示された。(1)各種光質条件下で栽培した実生植物体の生育初期段階に発現している遺伝子群の網羅的解析昨年までの研究おいて判明している,各種光質下で栽培したペチュニアの遺伝子群動態について,昨年に引き続き花成や生長に影響を与える光環境条件下において発現している遺伝子の動態に関する解析を進めた.インキュベータ内において,各種光条件下で播種ならびに一定期間栽培を行い,植物体を採取した.光質の条件としては各種光レセプターを対象とした光条件に関して青色光,赤色光を設定し,いずれの光質条件もLEDを光源とした照射を行った.昨年度,網羅的解析により青色光条件下において発現が増大する可能性が指摘されたELF様遺伝子について解析を行ったところ,青色光条件下において,ELF4様遺伝子の三種類のホモログ遺伝子より,光照射後から発現量が大きく増大する配列を発見した.(2)各光質下において栽培している幼植物体の生理的動態把握サイトカイニン代謝阻害剤による処理をペチュニアなどの幼植物体に行い,その効果と花成ならびに生育に関係する遺伝子群の応答反応を評価した.ペチュニアの幼植物体に対して,サイトカイニン代謝阻害剤であるCPPUの処理を行い,赤色および青色光条件下においてその形態ならびに花成関連遺伝子の発現を観察した.その結果,赤色光条件下におけるCPPU処理により,主茎伸長などの顕著な外観的変化は観察されなかったものの,従来花成が誘導されにかった同光条件下において,花成を観察することに成功した.また,ペチュニアにおけるSOC1様遺伝子であるFBP20の発現が,CPPU処理によって増大したことから,花成が抑制される赤色光条件化でも,幼植物体にCPPU処理を行うことにより,花成誘導できることが示唆された.1昨年までの研究おいて判明している,各種光質下で栽培したペチュニアの遺伝子群動態について,昨年に引き続き花成誘導に関係している可能性が高いELF4様遺伝子(PhELF4)解析を進めた.PhELF4-1とPhELF4-3のcDNA全鎖長をアミノ酸翻訳したところ、同じナス科の植物であるトマトのELF4様遺伝子と、PhELF4-1は65%、PhELF4-3は69%の相同性を示した.また, PhELF4-1の発現は明期開始12時間後にピークに達するが、それ以外の時間帯ではそのレベルは非常に低くなった. PhELF4-1の発現は,開花が促進される青色光下で強く発現し,開花が抑制される赤色光下で発現が半減する傾向があったことから,PhELF4-1は青色光下での早期花成誘導に関係している可能性があることが示された.

2育苗時の光質処理による,花成ならびに草姿の制御を目的として,ペチュニア幼植物体への光質処理ならびに植物ホルモン処理が,処理終了後の生育に及ぼす影響を評価し,育苗時における成長調節処理技術の可能性について検討した.光質とCPPU処理により草姿と花成に違いが表れたが,反応は品種によって様々であった.供試した品種のいずれにおいても,育苗中の青色光による主茎伸長と開花の促進効果が見られた.一方,育苗中の赤色光によって側枝数が増加したが,CPPU併用処理により花成誘導が促進されるとともに主茎伸長が抑えられた.また,育苗期間中の,青色光照射期間が増えるほど開花が早まることも判明した.以上の結果から,育苗時の赤色光照射処理とCPPU処理によってペチュニア主茎の伸長を抑えることが可能であると考えられた.また品種によっては,育苗時の赤色光と青色光の照射期間を変えることで,草姿を維持しつつ開花時期を調節できる可能性が示唆された.遺伝子解析ならびにサイトカイニン代謝阻害試験の実施とその成果公表を優先するために,幼植物体増殖試験の実施が遅延したため.なお,上記の成果公表に関しては,平成24年度の10月中に国際学会において発表予定である.24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は最終年度であることから,国際学会ならびに国際誌における成果公表に務めるとともに,苗生産技術に関する温室を利用した実証試験を実施し,実用化に向けた基礎的知見を得る.24年度が最終年度であるため、記入しない。
肺異色に関する基礎実験-左右肺動脈血流分布からみた急性拒絶反応診断の確立-

実験1.犬肺温阻血障害に対するPG12の効果肺移植における温阻血障害に対するPG12アナログの効果について検討した。雑種成犬を用い全麻下に左肺門の剥離を行い、1時間の温阻血肺を作成し、再灌流後1時間、2時間の肺機能を測定し、肺を摘出し肺動脈造影及び組織学的検査を行った。肺門剥離の前にPG12を投与した群とコントロール群を比較したところ、PG12群では血液ガス、組織像共に良好であり、肺動脈造影でも肺細小動脈の著名な拡張が認められた。以上よりPG12により肺の温阻血障害が抑制されたと考えられた。実験2.犬肺温阻血再灌流障害に対するSODの効果肺移植における温阻血再灌流障害に対するSODの効果について検討した。実験1と同じ方法で実験を行った。再灌流直前にSODを投与した群とコントロール群を比較した。SOD群では血液ガス、組織像共に良好であり肺血管外水分量も低値を示した。以上よりSODにより肺の温阻血再灌流障害が抑制されたと考えられた。肺移植においては術後早期にReimplantation Responesと呼ばれる状態が出現し、術後管理を困難すると共に、胸部X線上拒絶反応との鑑別をも困難にしている。このReimplantation Responseの原因には温阻血障害、リンパ管の遮断、除神経等が考えられているが我々は温阻血再灌流障害がその主因ではないかと考え慢性実験を行った。雑種成犬を用い左自家肺移植を行い術後2週間にわたり血液ガス、胸部X線などを測定した。再灌流直前にSODを投与した群をSOD群とコントロール群と比較した。SOD群では血液ガス、胸部X線共に良好でReimplantation Responseが軽減されたと考えられた。実験4.肺移植後の左右肺動脈血流分布について片肺移植後の移植肺動脈血流量は心拍出量の20-30%に減少していると言われており移植肺の著明な機能低下が問題となっている。我々は上行大動脈と左肺動脈にDoppler血流計を装着し左除神経肺と除神経に1時間の温阻血を加えた肺について2週間肺動脈血流分布を測定した。除神経肺では術後より40%に減少したが14日後には術前値に回復した。温阻血肺では術後3日目に30%まで低下したが、その後徐々に回復し14日目には術前値に回復した。除神経及び温阻血が肺動脈血流にかなり影響していることが判明した。実験5.肺移植後の急性拒絶反応時における肺循環動態について左肺同種移植を行い実験4と同じ方法で肺動脈流分布を測定し胸部レ線像、組織像と対比した。移植後5日目より左肺動脈血流量は著明に低下した。現在結果を検討中である。予定していたトランスデューサ用送受信クリスタルが入手困難となったため実験計画を変更しReinplantation Responseの研究を行った. Reinplantation Responseとは肺移植後に出現する一種の肺水腫で術後胸部レ線上移植肺が真っ白になり術後管理を困難にするとともに急性拒絶反応との鑑別をも困難にしている今日PGI_2アナログを投与することによりReinplantation Responseを軽減できないかと考え実験を行った.実験方法,雑種成犬を用いて左肺内の除神経と肺動静脈,気管支を1時間遮断し温阻血を行った.これを左自家肺移植モデルとして肺門操作中にPGI_2アナログを投与した群をPGI_2群(8頭),としコントロール群(9頭)と比較した.温阻血前,直後, 2時間後に肺動脈圧,血液ガス等を測定した.結果, PGI_2群はコントロール群と比較して肺動脈圧が低く血液ガスも良好でありPGI_2アナログは移植後の肺機能を温存させるのではないかと思われた.次に実際に左自家肺移植を行いPGI_2アナログにReinplantation Responseを軽減させるのかどうかを検討した.左自家肺移植中にPGI_2アナログを使用した群(11頭)と使用しなかったコントロール群(10頭)に分け,術後1週間胸部レ線像血液ガスを測定し比較した.胸部レ線像ではPGI_2群では術翌日より移植肺の含気は良好であったが,コントロール群では術翌日より白く不透明陰影が続き,良好な含気を得るのに1週間を必要とした.血液ガスでもPGI_2群はコントロール群と比較して有意に良好であった.本年(63年1月)よりやっとドップラー血流測定用プローブが入手でき, 2月より実験を始めたところである.実験1.犬肺温阻血障害に対するPG12の効果肺移植における温阻血障害に対するPG12アナログの効果について検討した。

SOD群では血液ガス、組織像共に良好であり肺血管外水分量も低値を示した。以上よりSODにより肺の温阻血再灌流障害が抑制されたと考えられた。肺移植においては術後早期にReimplantation Responesと呼ばれる状態が出現し、術後管理を困難すると共に、胸部X線上拒絶反応との鑑別をも困難にしている。このReimplantation Responseの原因には温阻血障害、リンパ管の遮断、除神経等が考えられているが我々は温阻血再灌流障害がその主因ではないかと考え慢性実験を行った。雑種成犬を用い左自家肺移植を行い術後2週間にわたり血液ガス、胸部X線などを測定した。再灌流直前にSODを投与した群をSOD群とコントロール群と比較した。SOD群では血液ガス、胸部X線共に良好でReimplantation Responseが軽減されたと考えられた。実験4.肺移植後の左右肺動脈血流分布について片肺移植後の移植肺動脈血流量は心拍出量の20-30%に減少していると言われており移植肺の著明な機能低下が問題となっている。我々は上行大動脈と左肺動脈にDoppler血流計を装着し左除神経肺と除神経に1時間の温阻血を加えた肺について2週間肺動脈血流分布を測定した。除神経肺では術後より40%に減少したが14日後には術前値に回復した。温阻血肺では術後3日目に30%まで低下したが、その後徐々に回復し14日目には術前値に回復した。除神経及び温阻血が肺動脈血流にかなり影響していることが判明した。実験5.肺移植後の急性拒絶反応時における肺循環動態について左肺同種移植を行い実験4と同じ方法で肺動脈流分布を測定し胸部レ線像、組織像と対比した。移植後5日目より左肺動脈血流量は著明に低下した。現在結果を検討中である。
動脈ステント留置後新生内膜形成に対するPGI_2合成酵素遺伝子導入の効果

1.動脈硬化ラビットでの検討0.5%コレステロール食負荷にて動脈硬化ラビットを作成し、人間の動脈硬化病変に近いモデルでのPGI_2合成酵素遺伝子導入の効果を検討した。右総腸骨動脈にステントを留置後、PGI_2合成酵素遺伝子を導入した結果、(1)導入された血管局所においてPGI_2合成の促進が認められ、(2)ステント留置後の再内皮化が促進され、(3)新生内膜形成が有意に抑制された。また(4)PGI_2合成酵素遺伝子が導入された血管には、血管内皮増殖因子(VEGF)が強く発現しており、VEGFがPGI_2合成酵素遺伝子導入における新生内膜抑制に重要な役割を果たしていることが示唆された。2.ラットバルーン傷害モデルでの検討すでに我々は上記モデルにおいてPGI_2合成酵素遺伝子導入の効果を確認しているが、さらに、傷害血管に誘導されたシクロオキシゲナーゼ-2(COX-2)がPGI_2産生に重要な役割を果たすとの仮説を立て、検証を行った。その結果、(1)バルーン傷害後の新生内膜内にはCOX-2の過剰発現が認められ、さらにPGI_2合成酵素遺伝子導入により(2)PGI_2合成が促進され、(3)新生内膜形成は有意に抑制されたが、(4)選択的COX-2阻害剤であるJTE-522投与によりこれらの効果はいずれも失われた。さらにVEGFの関与につても検討を行ったところ、(5)平滑筋および新生内膜上の再生内皮におけるCOX-2とVEGFの発現がcolocalizeしており、(6)PGI_2合成酵素遺伝子導入はVEGF発現を亢進し、JTE-522投与によりこの亢進が抑制された。以上の結果から、PGI2合成酵素遺伝子導入は、COX-2誘導によるPGI_2合成の促進とVEGF発現の亢進により傷害血管の再内皮化を促進し、新生内膜形成を抑制することが示唆された。動脈硬化ラビットでの検討0.5%コレステロール食負荷にて動脈硬化ラビットを作成し、人間の動脈硬化病変に近いモデルでのPGI_2合成酵素遺伝子導入の効果を検討した。右総腸骨動脈にステントを留置し、lipotransfection法によりPGI_2合成酵素遺伝子を導入した結果、(1)導入された血管局所においてPGI_2合成の促進が認められ、(2)ステント留置後の内皮再生が加速し、(3)新生内膜形成が有意に抑制された。また(4)PGI_2合成酵素遺伝子が導入された血管には、血管内皮増殖因子(VEGF)が強く発現することが証明されたことから、VEGFがPGI_2合成酵素遺伝子導入における血管新生過程に重要な役割を果たしている可能性が示唆された。ラットバルーン傷害モデルでの検討すでに我々は上記モデルにおいてPGI_2合成酵素遺伝子導入の効果を確認しているが、この際にシクロオキシゲナーゼ(COX)が果たす役割については不明な点が多い。我々は、バルーン傷害血管にCOX-2の発現が誘導され、産生されたPGH_2に遺伝子導入したPGI_2合成酵素が作用して内因性PGI_2の過剰産生が得られるとの仮説を立て、この仮説を検証するため選択的COX-2阻害剤であるJTE-522を用いて検討した。免疫染色の結果から(1)バルーン傷害後に形成された新生内膜内にはCOX-2の発現が認められた。さらにPGI_2合成酵素遺伝子導入により、(2)PGI_2合成の促進が認められ、(3)新生内膜形成は有意に抑制されたが、(4)JTE-522投与によりこれらの効果はいずれも失われた。以上から、バルーン傷害血管に対するPGI_2合成酵素遺伝子導入による内因性PGI_2過剰産生には、バルーン傷害後に血管壁に発現、誘導されるCOX-2が主に関与していることが示唆された。さらにVEGFの関与につても検討を行ったところ、(5)平滑筋および新生内膜上の再生

内皮におけるCOX-2とVEGFの発現がcolocalizeしており、(6)PGI_2合成酵素遺伝子導入はVEGF発現を亢進し、JTE-522投与によりこの亢進が抑制された。以上の結果から、PGI2合成酵素遺伝子導入は、COX-2誘導によるPGI_2合成の促進とVEGF発現の亢進により傷害血管の再内皮化を促進し、新生内膜形成を抑制することが示唆された。ラットバルーン傷害モデルでの検討すでに我々は、上記モデルにおいてPGI_2合成酵素遺伝子導入の効果を確認し、この際にシクロオキシゲナーゼ-2(COX-2)が重要な役割を果たすことを明らかにしてきた。COX-2は傷害部位の治癒過程において、内皮の成長と血管新生を調節することが報告されている。我々はこのモデルにおいて、PGI_2合成酵素遺伝子導入が傷害血管の再内皮化を促進することで新生内膜形成を抑制することを見いだした。以上から我々は、ラットバルーン傷害時のCOX-2発現とそれに続くPGI_2産生が、血管成長因子の一つである血管内皮増殖因子(VEGF)を刺激して、血管細胞構成を修復するという仮説を立て、以下の検証を行った。実験の結果、(1)PGI_2合成酵素遺伝子導入によりPGI_2産生が有意に亢進し、(2)選択的COX-2阻害剤であるJTE-522はこのPGI_2産生亢進を抑制した。さらに免疫組織学的検討により、(3)平滑筋および新生内膜上の再生内皮におけるCOX-2発現とVEGF発現がcolocalizeするとともに、(4)PGI_2合成酵素遺伝子導入はVEGF発現を亢進し、JTE-522投与によりこの亢進が抑制された。(5)再内皮化はPGI_2合成酵素遺伝子導入により促進され、新生内膜形成も有意に抑制された。以上の結果から、PGI_2合成酵素遺伝子導入は、COX-2誘導によるVEGF発現の亢進により傷害血管の再内皮化を促進し、新生内膜形成を抑制することが示唆された。
超高密度垂直磁気記録デバイスへの応用を目的とした高垂直磁気異方性薄膜の創製

情報ストレージ分野の基幹技術であるハードディスクドライブ(HDD)の更なる高記録密度化を追求する上で,高い垂直磁気異方性を示す磁性薄膜の開発が強く求められている.このような背景にあって,本研究代表者は,従来の磁気記録媒体材料に対して1桁以上高い磁気異方性定数を有するSmCo_5合金垂直磁気異方性薄膜のスパッタリング法による開発を世界に先駆けて成功させている.本年度は,このSmCo_5薄膜のHDD用垂直磁気記録媒体への応用について主に研究を推し進めた.SmCo_5薄膜のHDD用垂直磁気記録媒体への応用,特に,垂直磁気記録層と軟磁性裏打ち層の二層の磁性層から成る媒体の作製とその記録再生特性評価を行った.垂直磁気記録媒体において高記録密度化を達成するためには,記録効率を高める必要から,上記の二層構造の媒体構成とすることが望まれる.そこで,昨年度までに確立したSm-Co/Cu/Tiという層構成の高垂直磁気異方性薄膜をCo-Zr-Nb軟磁性裏打ち層上に堆積することで二層媒体を作製したが,その媒体は,Cu/Ti層とCo-Zr-Nb軟磁性裏打ち層との間の意図せざる著しい相互拡散に由来して,全く垂直磁気異方性を発現しなかった.一方,Cu/Ti層とCo-Zr-Nb軟磁性裏打ち層との間にRu層を導入したところ,この相互拡散が完全に抑止され,Ru層を導入したSm-Co/Cu/Ti/Ru/Co-Zr-Nbから構成される二層媒体はSm-Co/Cu/Tiから成る薄膜と同等の高い垂直磁気異方性を発現することが見出された.また,この二層媒体の記録再生特性評価を行い,成膜条件を適切に調整することでその向上が図れることを報告した.この二層媒体は,記録磁化の熱安定性の観点のみから論ずれば,1Tbit/inch^2以上の超高密度記録を実現し得るものであり,本研究の成果は将来それに至るための標石となるものと期待される.情報ストレージ基幹技術であるハードディスクドライブ(磁気記録媒体)の更なる高記録密度化を追求する上で,高い垂直磁気異方性を示す磁性薄膜の開発が強く求められている.このような背景にあって,本研究代表者は,従来の磁気記録媒体材料に対して1桁以上高い垂直磁気異方性を示すSmCo_5合金薄膜の開発を世界に先駆けて成功させている.本年度は,このSmCo_5薄膜の垂直磁気異方性の発現機構の解明,ならびにその垂直磁気記録媒体への応用,について研究を推し進めた.SmCo_5薄膜における垂直磁気異方性の発現機構について,特に膜厚の大きいCu下地層(>100 nm)を付与することにより特異的に垂直磁気異方性の発現した要因について調べた.種々の試料の元素分布を解析したところ,Cu下地層膜厚が大きく,高い垂直磁気異方性を示す試料において,下地層に用いたCuがSm-Co層へ顕著に拡散していることがわかり,Cu原子がSm-Co層中に多く存在すること,特に,Sm-Co層の成長初期領域がCu組成に富むこと,が垂直磁気異方性の発現に重要な要素となることが示唆された.続いて,SmCo_5薄膜の垂直磁気記録媒体への応用について検討した.垂直磁気記録媒体として用いる薄膜には,記録効率の観点から,その総膜厚(特に下地層膜厚)は極力小さくすることが望まれる.そこで,実際のHDD製造プロセスに類する超高真空環境を備えるスパッタリング装置を用いて,成膜条件と膜構成の最適化を再度行った.その結果,高い垂直磁気異方性を発現させる上で従来必要であった100 nm以上の大きいCu下地層膜厚を5-10 nm程度まで大幅に減少させることができた.この知見を基に作製したSmCo_5薄膜について,垂直磁気記録媒体あるいは熱アシスト磁気記録媒体としての記録再生特性の試験に着手した.情報ストレージ分野の基幹技術であるハードディスクドライブ(HDD)の更なる高記録密度化を追求する上で,高い垂直磁気異方性を示す磁性薄膜の開発が強く求められている.このような背景にあって,本研究代表者は,従来の磁気記録媒体材料に対して1桁以上高い磁気異方性定数を有するSmCo_5合金垂直磁気異方性薄膜のスパッタリング法による開発を世界に先駆けて成功させている.本年度は,このSmCo_5薄膜のHDD用垂直磁気記録媒体への応用について主に研究を推し進めた.SmCo_5薄膜のHDD用垂直磁気記録媒体への応用,特に,垂直磁気記録層と軟磁性裏打ち層の二層の磁性層から成る媒体の作製とその記録再生特性評価を行った.垂直磁気記録媒体において高記録密度化を達成するためには,記録効率を高める必要から,上記の二層構造の媒体構成とすることが望まれる.そこで,昨年度までに確立したSm-Co/Cu/Tiという層構成の高垂直磁気異方性薄膜をCo-Zr-Nb軟磁性裏打ち層上に堆積することで二層媒体を作製したが,その媒体は,Cu/Ti層とCo-Zr-Nb軟磁性裏打ち層との間の意図せざる著しい相互拡散に由来して,全く垂直磁気異方性を発現しなかった.一方,Cu/Ti層とCo-Zr-Nb軟磁性裏打ち層との間にRu層を導入したところ,この相互拡散が完全に抑止され,Ru層を導入したSm-Co/Cu/Ti/Ru/Co-Zr-Nbから構成される二層媒体はSm-Co/Cu/Tiから成る薄膜と同等の高い垂直磁気異方性を発現することが見出された.

また,この二層媒体の記録再生特性評価を行い,成膜条件を適切に調整することでその向上が図れることを報告した.この二層媒体は,記録磁化の熱安定性の観点のみから論ずれば,1Tbit/inch^2以上の超高密度記録を実現し得るものであり,本研究の成果は将来それに至るための標石となるものと期待される.
デカルトの「第五・第六省察」の批判的註解とその基本的諸テ-マの問題論的研究

デカルトの『省察』のラテン語原典(「Meditationes de Prima Philosophia」)のー共同作業によるー包括的な研究、それがわれわれの目的であって、過去二回(昭和58ー60年度と昭和63年度と)の実験を承け、今回は「第五省察」(昨年度)と「第六省察」(本年度)とをその対象とした。彼のこの形而上学的主著についてわれわれは、(イ)字句の釈義を踏まえたテクストの正当的な読み方の探求、(ロ)それら二つの「省察」に含まれる本来的に哲学的な諸問題の問題論的究明、という二つの作業とを軸として、即テクスト的な研究を遂行した。先ず、「テクストの読み」という点について言えば、この作業は主として研究代表者が担当したが、その際、語句の釈義と併せて、『省察』の古典的な(duc du Luynesの)仏訳本は固よりのこと、近時公刊の英訳書や仏訳書における原テクストの(言うならば、新しい)読み方をも参照し、かつまた古版本ー1642年の初版本や1642年の二版本ーと現行のAdamーTannery版とのテクスト的異同も視野のうちに置いた。次に、「哲学的な諸問題の究明」という点について言うと、「第五省察」と「第六省察」とにおいては、「神存在の存在論的証明」と「デカルトの循環」と「<物心の実在的な区別>によるデカルト的<二元論>」と「<物心分離>的アスペクトと<物心結合>的アスペクトとのデカルト的<二元性論>」とが最も重要な問題であるが、それら四つを主要な対象とする究明の作業は、担当の研究分担者がその問題に係わる今日の代表的なデカルト史家幾人かの解釈を要約したリポ-トを元にして全員で討議し、全員のいわば最大公約数的なーあるいはむしろ、最小公倍数的なー見解を集約するという、そういう仕方で推進された。以上の二点を軸とする研究成果の委細は、テクストの即テクスト的な研究というわれわれの研究の性格上、「実験報告書」の閲読に俟つ。1本年度の対象は「第五省察」であったが,「交付申請書」の「研究の目的」とその「実施計画」とに記したところは,2回(昨年12月18日20日と本年3月2日3日と)の研究集会をもつことによって,すべてこれを実行に移した。この研究集会で合意された新たな知見は,「デカルトの〈神〉概念および〈神存在の証明〉は,〈無限(性)〉および〈必然(性)〉という概念を軸として,捉えられるべきである」,ということである。デカルトの〈神〉が〈無限なもの〉であることについては,固より從来も異論はなかったが,彼の〈神存在の証明〉の遂行のなかで,その証明を証明として成り立たしめるべく,〈無限〉の概念がどのように利いてきているか,という点,あるいは〈必然〉とか〈可能〉とか〈不可能〉とかいわゆる〈様相〉の概念がどのような働きをしているか,という点については,今日までのデカルト哲学研究では,必ずしも突っ込んだ解明が行われてはいなかったということ,それがわれわれのー新たなー共同的確認事項である。2研究代表者がー以上の共同研究と並行してー行いつつある『省察』(本文)の諸テクストの異同の檢討,すなわち,現行の流布本であるアダン・タヌリ版(AdamーTannery)のテクストとその初版本および二版本のテクストとの比較研究について言えば,ここでは,(1)アダン・タヌリ版のテクストの脚注にある『省察』の初版本と二版本のテクストとの相違点の指摘は,網羅的でないばかりか,その指摘それ自体に幾つかのー訂正が不可欠と思われるー誤りがあり,(2)アダン・タヌリ版のテクストは句読点の入れ方を全く現代風に改めてしまっているが,そのためにかえって,テクストそのものの読み方に疑義が生ずると思われる箇処も出てきている,という知見が新たに獲得された。来学年度中には成果を公表する。

次に、「哲学的な諸問題の究明」という点について言うと、「第五省察」と「第六省察」とにおいては、「神存在の存在論的証明」と「デカルトの循環」と「<物心の実在的な区別>によるデカルト的<二元論>」と「<物心分離>的アスペクトと<物心結合>的アスペクトとのデカルト的<二元性論>」とが最も重要な問題であるが、それら四つを主要な対象とする究明の作業は、担当の研究分担者がその問題に係わる今日の代表的なデカルト史家幾人かの解釈を要約したリポ-トを元にして全員で討議し、全員のいわば最大公約数的なーあるいはむしろ、最小公倍数的なー見解を集約するという、そういう仕方で推進された。以上の二点を軸とする研究成果の委細は、テクストの即テクスト的な研究というわれわれの研究の性格上、「実験報告書」の閲読に俟つ。1.平成3年度の交付申請書の「研究の目的」と「研究の実施計画」とに記したとおりの仕方でわれわれは、(昨年度は「第五省察」の、そして)本年度は「第六省察」の即テクスト的な研究を遂行した。すなわち、(1)第一回の研究集会(平成3年9月)では、研究代表者によるー(duc du Luynesの)『フランス語訳本』と今日の代表的な近代語訳本とにおけるの原テクストの読み方の批判的吟味を踏まえたー〈テクストの文と語句の彩義〉と〈他のテクスト(「反論と答弁」や『哲学の原理』や「ビュルマンとの対話」等)との対応の指示〉とを元にして、意見を交換した。そして、前回から持ち越された二つの重要な『省察』的問題点ー〈神の存在論的証明〉と〈デカルトの循環〉とーについて、研究分担者による〈今日の代表的なデカルト史家の解釈の報告〉が行われ、それを元にして全員で討議した。(2)第二回の研究集会(同12月)では、「第六省察」にとりわけ固有な二つの問題点ー〈物心の分離〉と〈身心の合一〉とーについて、研究分担者による〈今日の代表的なデカルト史家の解釈の報告〉とそれを元にした〈全員による討議〉とを行った。(3)そのようにして獲得された数々の知見については、『省察』というテクストの即テクトス的な研究というわれわれの研究の性格上、これを「実績報告書」の閲読に俟つ。2.なお、最終の第三回の研究集会(平成4年3月)では、昭和58年度以降三回(昭和58ー60年度と昭和63年後と今回の平成2ー3年度と)にわたり〈科学研究費補助金〉を受けて推進してきたわれわれの〈デカルトの『省察』の共同研究〉の〈これまで〉を顧みて、その全体を統括するとともに、われわれの〈これから〉のデカルト研究についても意見を交換した。今回を以て、この〈共同研究〉はひとまず終わることにする。
マイクロカンチレバーを用いた動的核偏極核磁気共鳴の機械検出

核磁気共鳴(NMR)は、多くの分野で利用されている手法であるが、十分な感度を得るためには数mgから数十mg程度の試料を必要とする。本研究ではNMRの信号強度を飛躍的に増強させるために、電子スピンの偏極度(核スピンの約1000倍)を核スピンに移行する動的核偏極(DNP)と、マイクロカンチレバーを用いた機械的検出法を組み合わせることを目指した。27年度はNMR測定システムを構築した。まずは、現有の4テスラ超伝導マグネットに挿入して用いる低温測定プローブを設計・製作した。試料スペース部分は、RF波照射用のマイクロコイル、マイクロカンチレバー、勾配磁石、変位検出用のファブリー・ペロー干渉計を設置した。力検出NMRでは、共鳴周波数付近でRF波を掃引することで、核スピンの向きをカンチレバーの振動の周期に合わせて断熱的に変化させ、これによる縦磁化成分の変化を検出する(rapid passage法)。そこで、RF回路の周波数変調制御用にPXIコントローラシステムを導入した。このシステムを用いて、passage法を用いたNMR測定を開始した。試料としては核スピンの緩和時間が比較的長い硝酸アンモニウムやフッ化カルシウム等を用いたが、現段階では観測に至っていない。その原因としては、カンチレバーの共振周波数が高く、スピンの向きの断熱的な変化が起こっていないと考えられる。マイクロカンチレバーをより低いばね定数を持つものに変更することによってこの問題は解決される。加えて、動的核偏極を起こすために、ミリ波回路の改良も進めた結果、従来の機械的ESR検出の最高周波数であった370 GHzを三倍更新する、1.1THzまでのESR観測に成功した。これは、機械検出ESRの高スペクトル分解能化、適用物質の拡大に貢献する成果である。27年度が最終年度であるため、記入しない。
網羅的解析を組み合わせたスギ花粉症に対する遺伝子多型からの発症予防と治療戦略

本邦において全成人の60%がスギ抗原に対してIgEを持っており、40%がスギ花粉症を発症している。本研究では、どのような遺伝子を持つ人が、もしくはどのような蛋白を発現している人がスギ花粉症を発症しているのか、網羅的に解析した。その結果ORMDL-3、CST-1、IL-33、Allergin-1、Apolipoprotein A4が機能的に関与しており、さらに幾つかの候補遺伝子を見出した。ORMDL3は、小胞体の膜貫通蛋白であり、炎症関連蛋白としてすべての細胞で発現している。これまでクローン病や潰瘍性大腸炎、小児気管支喘息において重要な遺伝子であると報告されてきた。またスフィンゴ脂質や細胞内Ca2+代謝機能に関与しているとも言われてきた。そこでスギ花粉症737人と非アレルギー健康成人370人における候補遺伝子アプローチとしてORMDL3(Orosomucoidl-like3)13ヵ所の遺伝子多型を検討した。その結果、13ヵ所うち9ヵ所において2群間で有意差を認めた。これまで小児気管支喘息のGenome wide association studyにて報告されていたrs7216389もP=0.0012と有意であった。その部位においては、TTがリスクアレルであった。そこで末梢血からCD4陽性細胞を分離し、IL-17産生をTT型、TC+CC型の2群で比較検討した。その結果、TT型において有意に高いIL-17産生を示すことが判明した。さらにリンパ球遊走因子であるスフィンゴシン-1-リン酸(S1P)を調べると血清においてアレル別では差を認めないが、CD4陽性細胞にpolyI:Cを刺激してS1P産生量を調べるとTT型で有意に高値であった。さらに不活化B細胞株では、TT発現株でORMDL3のmRNA発現が有意に高値であった。また鼻粘膜由来線維芽細胞においてLPS/MALP-2刺激では変動しないが、polyI:C刺激にてORMDL3の発現が亢進した。さらに肥満細胞株においてもpolyI:C刺激にてORMDL3の発現が亢進した。臓器別では、鼻粘膜においてORMDL3が多く発現していた。以上のことからORMDL3がスギ花粉症発症に深く関与していることが判明した。アレルギー性鼻炎は、典型的I型アレルギーであり、IgEが極めて重要な役割を果たす。IgEに関連する遺伝子はいろいろ報告されているが、まだはっきりしていない。そこでまず1180名の日本人におけるGenome-wide association studyを行い、PYHIN1/IFI16、MHC Class IとII、LEMD2、GRAMD1B、chr13:60576338の6つの候補遺伝子を見出した。次のステップとして1110名、1364名の日本人において、候補遺伝子アプローチによるSNP解析を行った。その結果、HLA-C領域のrs313094が血清中総IgE値と有意に相関していることが判明した。この遺伝子は強い相関を示し、再現性も認め、日本人における総IgEを制御している可能性が高いことを見出した。産生されたIgEは肥満細胞表面のFcepsilonRに結合し、抗原が侵入してくると結合後、肥満細胞からケミカルメディエーターを放出し、アレルギー症状を引き起こす。マウスにおいては、Allergin-1がIgEを介したアナフィラキシーショックを制御するとされている。そこでヒト肺のプライマリ肥満細胞、鼻粘膜内の肥満細胞においても同様のことが誘導されるか検討した。その結果、Allergin-1のスプライシングisoformであるAllergin-1S1はヒト肺由来肥満細胞や鼻粘膜で優勢に発現しており、マウスのAllergin-1と同様の作用をしていることを証明した。舌下免疫療法施行患者血清において網羅的蛋白解析を行った際、症状改善と有意に相関していたApolipoprotein A4(ApoA4)のノックアウトマウスを作成した。そしてOVA感作、鼻腔内投与感作モデルにて検討した。するとApoA4-/-では、野生マウスに比較してくしゃみ回数や鼻掻き回数の減少を認めた。アレルギー性鼻炎患者の鼻粘膜擦過細胞を採取して次世代シークエンサーにて解析を行った。その結果、正常人に比較して2倍以上の発現を認めている13遺伝子と半分以下の発現しか認めない8遺伝子を同定できた。これまでの網羅的遺伝子発現において、スギ花粉症患者において健常人に比べ、CST-1の発現が鼻粘膜において有意に高いことを見出した。そこでそれを再確認すべく、鼻粘膜上皮細胞をスギ花粉飛散中に、細胞診用ブラシで数回擦過し採取した。採取した細胞をすぐにTRIzol (Invitrogen, Leek, the Netherlands)に溶解し、-80°Cで保存した。Total RNAの抽出には、miRNeasy Miniキット(QIAGEN, Valencia, CA, USA)を用いた。抽出したtotal RNAからcDNAを合成し、定量的PCRを行った。

その結果、CST-1のスギ花粉症患者における鼻粘膜局所での産生亢進が確認できた。抗CST-1抗体を用いた免疫組織化学では、鼻粘膜においてCST-1の発現が認められた。そこでヒト鼻粘膜を用いて、CST-1の発現亢進機序を検討した。各種サイトカン、ケモカインを用いて刺激を行い、定量的PCRを行った。その結果、パパイン刺激によって産生が亢進した。CST-1はprotease inhibitorであり、proteaseであるパパインによって誘導されることは合目的なことであった。抗原には各種proteaseを含むのでスギ抗原そのものでの刺激を行うと同様にCST-1の産生は亢進した。その際上皮組織固有の接着装置であるtight junctionの一つであるZO-1の発現が低下した。さらにOcculudinとclaudinの発現も低下した。また、E-cadherinの発現も低下させた。こららのことはCST-1が抗原の侵入を阻止し、細胞浸潤を抑制する方向に働くことを意味している。呼吸粘膜上皮細胞株においてCST-1高発現株と低発現株を遺伝子導入において作成し、tight junctionを調べると同様のことが認められた。遺伝子解析からスギ花粉症発症にかかわる遺伝子ORMDL3が判明し、その機能解析としてアレル別のIL-17産生、SIP産生、ウイルスとの関連などを検討でき、順調にデータが得られている。また特許の出願もできた。25年度が最終年度であるため、記入しない。リコンビナントApolipoprotein A4(ApoA4)の作成に時間がかかった。またApoA4ノックアウトマウス作成においてBL6マウスの作成をしたら、全くアレルギー反応を示さなかったので、現在BALB/cマウスにバッククロスしている。この二つのことで研究が遅れた。Intelecthin、DAF、C3、Apolipoprotein A-4の発現ベクターの作成は順調に進んでいるので、それを完成させ、蛋白発現によっていろいろな細胞系で機能解析を行っていく。リコンビナントApoA4を大量に作成した。Apolipoprotein A4(ApoA4)欠損マウスをBALB/cにバッククロス5回行い、増殖中である。作成したApoA4を用いて大型動物およびApoA4欠損マウスにおけるアレルギーモデルでの検討を行う。CST-1の発現ベクターおよびSiRNA導入による高発現株と低発現株を作成し、その細胞でのマイクロアレーを行うことで、細胞内でイベントを明確にする。
大気CO_2増加が農業生態系に及ぼす影響の生物地球化学プロセス・モデルの開発

アメリカニューハンプシャー大学で開発された農業生態系の生物地球化学モデルDNDCを導入して、実際にシミュレーションを行えるように、コンピュータのハードウェアとソフトウェアを整備した。また、世界的に広く用いられている農作物生長シミュレーションモデルORYZA2000を導入して、コンピュータ上で利用可能とした。次いで、これらのモデルを用いて、岩手県雫石町で1998年から2000年にかけて実施されたFACE(開放系大気CO_2増加)実験の結果をシミュレートした。その結果、DNDCとORYZA2000の両モデルとも、イネのバイオマス増加とコメ収量に及ぼすCO_2増加の影響は概ね適切にシミュレートできたが、葉面積の拡大に及ぼすCO_2増加の影響は過大に評価する傾向が見出された。これは、どちらのモデルでも、葉面積の拡大を炭素同化量の増加にリンクしているために、CO_2増加によって炭素同化量が増えると葉面積が増えることに起因する。実際の観測からは、葉面積の展開は炭素よりも窒素の吸収とより密接に関連しており、そのため生育初期にCO_2増加で窒素吸収が促進されている間は葉面積の拡大も促進されるが、窒素供給がもっぱら無機化窒素のみに依存するようになると、葉面積生長が促進されなくなると考えられている。今年度の研究結果は、3月20日から25日までスイスMonte Veritaで開かれた、大気CO_2増加が農林業生態系に及ぼす影響の国際ワークショップで、口頭及びポスター発表した。また、主要部分を論文としてとりまとめたので、まもなく投稿予定である。