hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
死の社会学的分析

2014年度は、1、第一次草稿を作成しえたこと、そのうちの重要な部分に関しての報告を邦文、英文にて報告したこと、および2、死の社会学をめぐるURLに関しての基本的輪郭情報を得ることができたこと、さらに3、アメリカにおける死の社会学の現状に関してインタビューおよび、資料収集ができたこと、以上の3点から、おおむね順調に進展していると考えられる。医療社会学、社会学理論2015年度は、1、死の社会学の原論部分を、文献・URLのさらなる収集・整理過程を通して検証・修正し、一定の成果として報告書に反映させる。2、社会学理論・社会理論と「死の社会学」の主題をどう関連づけ、接合させるのかに関する部分を、1の課題と結びつけて報告書に反映させる。3、同時に、関連する重要な文献・資料の収集・整理作業を持続し、1の理論的配置と結びつけて、系統的整理を行う。2013年度の計画の三つの目標のうち、優先度の高い二つについては概ね予定通りの進捗状況であると言えるので、第三の目標が未達成ではあるが、全体としては(2)に該当すると判断している。昨年度の計画で、海外渡航を予定していたが、大学から在外研究費支援を受けることができ、大幅な支出減少が可能となったため。2014年度は、1)死の社会学の原論部分を、文献のさらなる収集・整理過程を通して不断に検証・修正してゆくという作業と、2)社会理論・社会学理論と「死の社会学」という主題をどのように接合するのか、という二つが中心的な課題となる。同時に、関連分野へのフィールドワークの実施が前年度から積み残された課題である。繰り越し金は、間接経費で減少した研究費分として、計画申請当初に予定していた図書購入費用に充当する予定である。昨年度の予算執行のうち、フィールドワーク関係の実施が達成されていない関係から、謝金および旅費関係の執行分が積み残されている。今年度は、積み残し分をフィールド調査に使用する予定である。
昆虫のギャップ結合の機能解析と新規害虫防除法への応用

昆虫の消化管筋組織に対する神経支配の解明は、系統発生学的見地からだけでなく特異な神経-筋情報伝達系を標的とした害虫防除法の開発という側面からも重要であり興味深い。我々は昆虫消化管筋層において、運動神経終末が主に消化管筋層外側に分布することを免疫組織化学法および光学・電子顕微鏡観察により明らかにし、その収縮刺激が管腔内側の筋へ伝えられるための機構として一種のギャップ結合(gap junction)が筋細胞間に存在することを、通常電顕法による微細構造の観察と、ギャップ結合を介して隣接細胞の細胞質内に拡散可能な蛍光色素Lucifer Yellowの細胞内微小注入法により証明した。以上は第24回日本神経科学・第44回日本神経化学合同大会(2001年9月26日28日、京都)にて発表した。ギャップ結合は、電気的・化学的および物理的に二つの細胞を連結するチャネルで、細胞間情報伝達に重要な役割を果たす。無脊椎動物においてギャップ結合チャンネル複合体を形成するとされる蛋白質イネキシンは現在までにCaenorhabditis elegansで25種、Drosophila melanogasterで4種、Schistocerca americanaで2種、Bombyx moriで1種がそれぞれ同定されたが、脊椎動物のギャップ結合関連蛋白質コネキシンとの間にアミノ酸配列の相同性はほとんど認められない。我々はさらに昆虫におけるギャップ結合の局在と機能の詳細を明らかにするために、イネキシン蛋白質に対する特異的抗体を作成することを試みた。GenBankより得られたカイコinnexin2のアミノ末端側断片(Bm-Inx2,AU003649)と、SilkBaseより見いだされたinnexin2のホモログと思われるカイコの遺伝子断片(tesV0314,P33085)により、ほぼ全長(約1400bp)のカイコinnexin2 cDNAの塩基配列を得た。RT-PCR解析により、カイコ休眠卵の浸酸処理直後には、innexin2 mRNAは既に高いレベルで発現しており、成虫触覚においても強い発現が認められた。この遺伝子配列を元にカルボキシル末端側の細胞内領域を含む約60アミノ酸残基の部位を、発現ベクターpET32b(+)に組み込み、チオレドキシンとの融合蛋白として大腸菌にて発現させた。今後は、精製蛋白質をマウスに免疫して特異的抗体を作製し、昆虫におけるイネキンン蛋白の局在について組織・細胞レベルで詳細に検討する。以上第46回日本応用動物昆虫学会大会(2002年3月28日30日、東京)にて発表予定。
ペプチドを介した配位子固定化金ナノ粒子のワンポット合成と有害金属の高感度比色検出

本研究では有害金属イオンの1種である水銀イオンに対して応答性を有する金ナノ粒子を簡便に合成し、水銀イオンを選択的かつ高感度に検出する比色センサーの開発を目的としている。その結果、金結合能を有するペプチドと水銀イオンに対して選択性を有するジグリコールアミド酸を融合し、これを金イオンと混ぜることで、金ナノ粒子の合成と配位子の固定化を同時に行い、ワンポットで配位子固定化金ナノ粒子を合成する手法を開発した。さらに、得られた金ナノ粒子は水銀イオンと反応することで凝集し、赤色から青紫色への色変化によって水銀イオンを検出することに成功した。有害金属イオンは生物の体内に濃縮されやすい特徴をもつため、微量濃度でも環境に放出されれば人体に悪影響を及ぼす可能性がある。そのため、有害金属イオンを選択的かつ高感度に検出するシステムの開発が望まれている。一方、金ナノ粒子は可視光領域に表面プラズモン共鳴が生じ、その粒子の大きさに依存して色が変化する分光学的性質を有している。これまでに金ナノ粒子表面に、特定の金属イオンに対してのみ結合能を有する配位子を固定化することで、金属イオン応答性の比色センサーが開発されている。一般的に、配位子固定化金ナノ粒子の合成は、クエン酸等の還元剤により金ナノ粒子を合成するステップとチオール基を介して配位子を固定化するステップの2ステップから構成されるため、より簡便かつ迅速な新たな合成手法が望まれている。本研究では金結合性ペプチドを介して配位子を固定化した金ナノ粒子をワンポットで合成し、有害金属イオンを高感度で検出する比色センサーを開発する。具体的には金結合能を有するペプチドに特定の有害金属イオンに対して選択性を有する配位子を導入し、金イオンと反応させることで、金ナノ粒子の合成と配位子の固定化を同時に行う。さらに、配位子と有害金属イオンの結合を介して金ナノ粒子の凝集を誘発し、粒径増加に伴う色変化によって有害金属イオンを高感度に検出する。本年度は配位子と金結合性ペプチドを融合した新しい配位子融合ペプチドを合成し、配位子固定化金ナノ粒子をワンポットで合成する手法を確立した。また、反応条件を変えることで金ナノ粒子の粒子径を制御することに成功した。本研究では有害金属イオンに特異的に結合する配位子を金ナノ粒子に固定化し、有害金属イオンを選択的かつ高感度に検出する比色センサーの開発を目的としている。前年度はジグリコールアミド酸(DGAA)と金結合性ペプチドを融合した新規配位子を用いて、金ナノ粒子の合成と配位子の固定化を同時に行うことに成功し、DGAA固定化金ナノ粒子をワンポットで合成する手法を確立した。本年度は、DGAA固定化金ナノ粒子を用いて有害金属イオンに応答する高感度比色センサーの開発について検討を重ね、以下のような成果が得られた。1.DGAA固定化金ナノ粒子はTEM測定により粒子径が約13 nmであり、水溶液は赤色をしていた。これにHg(II)を加えると、水溶液の色が青紫色へと変化し、凝集した金ナノ粒子がTEMおよびDLSにより観察された。一方、コントロール実験として、DGAA未修飾の金結合性ペプチドを固定化した金ナノ粒子では、Hg(II)の添加による色の変化は示さなかった。従って、このHg(II)に応答した色変化はDGAA部位とHg(II)の結合を介して金ナノ粒子の凝集が誘発されたことに起因することが示された。2.Hg(II)応答性の経時変化を測定し、2分間で反応が完了することが明らかとなった。本研究では特定の有害金属イオンに対して応答性を有する金ナノ粒子を簡便に合成し、有害金属イオンを選択的かつ高感度に検出する比色センサーの開発を目的としている。1年目は金結合能を有するA3ペプチドにジグリコールアミド酸(DGAA)配位子を融合した配位子融合ペプチドを合成し、金イオンと反応させることで、金ナノ粒子の合成と配位子の固定化を同時に行うことに成功した。また、配位子融合ペプチド濃度を変化させることで粒子径を制御することが可能であった。2年目は得られたDGAA固定化金ナノ粒子を用いてHg(II)の比色検出実験を行ったところ、Hg(II)に応答して水溶液の色が赤色から青紫色へと変化することを確認した。また、他の夾雑金属イオンを含んだ状態でもHg(II)に対して高い選択性を示すことを明らかにした。最終年度は、DGAA固定化金ナノ粒子の機能について、定量的な評価を行うと共に、実応用に向けた検討を行い、以下のような成果が得られた。1.様々なHg(II)濃度で比色検出実験を行った結果、Hg(II)に対する検出限界が1.5 nM (= 0.3 ppb)であり、一般的なジチゾン比色検出法の検出限界(20 ppb)に比べて極めて高い検出感度を有することを明らかにした。2.本手法の応用として、水道水にHg(II)を混入させたサンプルを用いて比色検出実験を行ったところ、水道水のような実試料でも十分に高い検出感度を維持しており、実用化への可能性を示すことができた。

その結果、金結合能を有するペプチドと水銀イオンに対して選択性を有するジグリコールアミド酸を融合し、これを金イオンと混ぜることで、金ナノ粒子の合成と配位子の固定化を同時に行い、ワンポットで配位子固定化金ナノ粒子を合成する手法を開発した。さらに、得られた金ナノ粒子は水銀イオンと反応することで凝集し、赤色から青紫色への色変化によって水銀イオンを検出することに成功した。本年度はDGAA固定化金ナノ粒子を用いることでHg(II)に対して高い選択性と応答性を示す比色センサーの開発に成功した。研究計画時に提案した研究項目において、おおよそ計画どおりに研究が遂行できており、ほぼ目標が達成された。次年度はHg(II)応答性に関する検出限界を明らかにし、検出感度の向上と実サンプルを用いた応用へと展開したい。分析化学次年度はDGAA固定化金ナノ粒子のHg(II)に対する検出感度について詳細に検討を行う。検出感度は金ナノ粒子の粒子径に大きく依存することが予想されるため、様々な粒子径をもつ金ナノ粒子を作製し、Hg(II)に対する検出限界を算出する。金ナノ粒子が大きいほど、検出感度が向上すると考えられるが、逆に、金ナノ粒子自体の安定性が低下し、測定誤差も大きくなるので、最適な粒子径を決定する。また、金ナノ粒子の濃度も検出感度の重要なファクターであるので、濃度の最適化も検討する。目標値として、従来のジチゾン比色検出法によるHg(II)の検出限界(20 ppb)を超えることを目指す。また、本手法の応用に向けて、水道水や環境試料のような実サンプルを溶媒として同様のセンシング実験を行い、実用性について評価する。さらにHg(II)の体内蓄積メカニズムを解明するために、細胞内に取り込まれたHg(II)をDGAA固定化金ナノ粒子でマーキングし、その光応答性を観察することで細胞内のHg(II)の動態挙動を明らかにする。本年度は配位子融合ペプチドを用いて金ナノ粒子の合成と配位子の固定化を同時に行う手法を確立し、反応条件の最適化と粒子径制御について検討を行った。具体的に実施した実験内容を下記に示す。1.カルボン酸とカルバモイル基をエーテル鎖で連結したジグリコールアミド酸(DGAA)配位子と金に対して高い結合性を示すペプチド(A3ペプチド:AYSSGAPPMPPF)を融合したDGAA融合A3ペプチドを固相合成法により合成した。2.DGAA融合A3ペプチドをHEPES緩衝剤溶液中で金イオンと反応させることで、金ナノ粒子の合成と配位子の固定化を同時に行うことに成功した。得られた金ナノ粒子は紫外可視分光光度計により表面プラズモン共鳴バンドがあることを確認し、動的光散乱法(DLS)による粒径測定、透過型電子顕微鏡(TEM)による金ナノ粒子の観察を行った。3.反応条件として、DGAA融合A3ペプチドおよびHEPES濃度を変化させることで、金ナノ粒子の粒径を制御することに成功した。4.金ナノ粒子に固定化されているDGAA融合A3ペプチドの固定化量を算出した。以上の結果より、予定していた実験計画どおりに研究が進展しており、ほぼ目標が達成された。参加を計画していた学会に都合により行けなくなったため、その分が次年度使用額として生じた。平成26年度以降は、前年度に合成法を確立したDGAA固定化金ナノ粒子を用いて有害金属イオンに応答する高感度比色センサーを開発する。DGAA配位子はHg2+に対して高い結合能と選択性を有する。
高圧力下での食品中の氷と水の挙動

冷凍耐性の悪いゲル状食品のテクスチャー改善を目的として、豆腐、卵液ゲルなどのタンパク性ゲルと、寒天、こんにゃく、カラギーナン・ローカストビーンガム、カードラン、脱アシル型ジェランガム、ネイティブ型ジェランガムなどの多糖ゲルを-18-20°C、100686MPaの高圧力下(高圧冷凍後大気圧下の-30°Cで保存)または、大気圧下の冷凍庫中(-20°C、-30°C、-80°C)で冷凍し、解凍後の物性と微細構造(cryo-SEM観察)を比較した。また、加圧中の試料の温度測定をして発熱の有無を調べることにより、加圧中に氷I、III、V、VIが生成するか否か検討を行った。いずれのゲルも-20°C、200400MPaで加圧中は過冷却を保ち、圧力解除時に発熱ピークがみられ圧力移動凍結により急速凍結した。0.1、100、600686MPaでは加圧中に凍結した。圧力移動凍結したものは氷結晶が細かく、0.1、100MPa、600686MPaで高圧冷凍したゲルは外観、物性ともに悪化した。200400MPaで品質が良好であったのは、圧力移動凍結の場合、ゲルが-20°Cまで過冷却されているため、圧力解除時に微細な結晶核が多く発生し、氷結晶の成長も抑制されたためであると考えられる。100MPaでは過冷却温度が高いため、少ない核を中心として大きな結晶ができたものと思われる。冷凍耐性は5%、10%、20%と糖濃度の増加に伴い良好となった。また、ゲルの種類により凍結・解凍による物性変化の様相も異なり、凍結処理により硬化するゲル(豆腐,こんにゃく等)、軟化するゲル(寒天,κ-カラギーナン、脱アシル型ジェランガムゲル等)、あまり変化しないゲル(カードラン,ネイティブジェラン、ιカラギーナンゲル等)があり、冷凍耐性も異なった。【目的】通常の凍結は大気圧下で行われるため、食品中の水分が体積膨張し組織破壊が起こる(氷I)。高圧力下では0°C以下でも凍らない不凍域(液相)や、密度が大きく水に沈む高圧氷(氷IIIX)の存在が確認されている。高圧力下での水と氷の挙動を調べる目的で、こんにゃくを-20°C、100686MPaで冷凍中の温度測定し、発熱の有無を調べることにより、氷I、III、V、VIが生成するか否か検討した。これらの高圧氷が解凍後の組織、物性に与える影響について検討を行った。【方法】こんにゃくゲルを真空包装後、食品高圧処理装置(Dr.Chef:神戸製鋼所製)を用い約-20°C、100686MPaで60分高圧冷凍した。高圧冷凍後圧力解除し、直ちに20°Cで解凍、または-30°Cで冷凍保存後解凍した。また、高圧冷凍後圧力をかけたまま20°Cまで解凍した後減圧した。解凍後の物性(クリープメータによる破断強度解析、クリープ解析)と微細構造(クライオーSEM観察)の変化を調べ、大気圧下の冷凍庫で常圧冷凍したゲルと比較した。また、常圧解凍したゲルと高圧解凍(高圧冷凍後20°Cまで高圧力下で解凍した後圧力解除した)ゲルの比較も行った。【結果】

こんにゃくを煮熟あるいは室温で加圧しても物性、微細構造に変化はみられず、3万倍で観察するとグルコマンナンの網目構造が観察された。冷凍すると破断応力が増加し歪率が減少した。しなやかさが失われ、硬くてもろくなった。大気圧下での冷凍温度は物性値に影響しなかった。高圧力下で冷凍しても物性の改善はみられなかった。こんにゃくの氷結晶は寒天ゲルや豆腐の氷結晶より細かく、常圧冷凍、高圧冷凍による差は認められなかった。冷凍によりゲルの網目構造は圧縮され、冷凍前にみられたネットワークは観察できなくなった。200400MPaで高圧冷凍後、高圧解凍すると、これらの圧力では過冷却を保ち冷凍していなかったため、網目構造が観察された。【目的】寒天ゲルを-20°C、100686MPaで加圧中の温度測定し、発熱の有無を調べることにより、氷I、III、V、VIが生成するか否か検討し、これらの高圧氷が解凍後の組織、物性に与える影響について検討を行った。【方法】0、5、10、20%蔗糖を添加した1.5%濃度寒天ゲルを真空包装後、食品高圧処理装置(Dr.Chef:神戸製鋼所製)を用い約-20°C、100686MPaで60分高圧冷凍し、(1)(4)の方法で解凍し、(5)の大気圧下で冷凍したものと比較した。(1)高圧冷凍後直ちに圧力解除し20°Cで解凍。(2)高圧冷凍後圧力解除し、-30°C冷凍庫に一日保存後20°Cで解凍。(3)高圧冷凍後同じ圧力を維持したまま20°Cまで解凍した後、圧力解除。(4)高圧冷凍後圧力解除し-30°C冷凍庫に一日保存したものを200MPa、20°Cで解凍。(5)大気圧下の圧力容器内(-20°C)、および冷凍庫(-20°C、-30°C、-80°C)で冷凍し、20°Cで解凍。これらの解凍後の物性(クリープメータによる破断強度解析)と微細構造(クライオーSEM観察)の変化を比較した。【結果】-20°C、200400MPaで60分加圧中は過冷却を保ち、圧力解除時に発熱ピークがみられ急速凍結した。いずれの解凍法でも氷結晶が細かく外観は未処理と同様であったが、破断応力は若干減少し歪率が増加した。0.1、100、500686MPaでは加圧中に凍結した。特に0.1、100MPaでが外観、物性ともに非常に悪化した。(3)(4)は(1)(2)(5)に比べ、氷結晶が細かくなり、物性も改善した。特に氷Vから氷Iへの相転移を起こさず解凍した(3)ではその改善が著しかったため、500MPa以上で冷凍したときの氷結晶の増大は、加圧中に氷Vが生成し、圧力解除時に氷Iへの相転移によるためであることが判明した。(5)では冷凍温度が低いほど品質が良好であった。最大氷結晶通過時間が短いほど、また糖濃度の増加とともに品質が改善された。高圧力下(0°C以下)でのエマルション(卵黄)の水と氷の挙動およびレオロジー挙動の検討目的卵黄は凍結変性が著しく、凍結によりゴム状のゲルとなり、解凍後も元の性状には戻らない。凍結損傷が大きい野菜やゲル状食品を200400MPaで急速凍結(圧力移動凍結)すると、凍結による品質の劣化を軽減できることが明らかとなっている。そこで本研究では、卵黄に-20°Cで100686MPaの圧力をかけた時、そのレオロジーに及ぼす影響を検討した。方法0、5、10、20%庶糖を添加した卵黄(8g)をPPチューブに注入しWシリコンキャップで密閉したものを、食品高圧処理装置(Dr. Chef、神戸製鋼所製)を用い-20°C、0.1686MPaで60分冷凍後圧力解除し、20°Cで自然解凍した。これらのルオロジー特性(定常流粘性、チクソトロピー性、動的粘弾性)を動的粘弾性測定装置(Reosol-G3000、UBM製)で測定した。ゲル化したものは、クリープメータ(山電製)で破断強度解析した。
赤外線天門衛星による星生成銀河の進化及び活動銀河核との関連性の研究

宇宙航空研究開発機構(JAXA)宇宙科学研究本部にて2006.2.2に打ち上げられた日本初の赤外線天文衛星「あかり」は中間-遠赤外線(10170μm)サーベイ観測及び226μm波長帯でのディープなポインティング観測を主な目的としている。本研究はASTRO-F搭載観測機器の一つであるIRC(InfraRed Camera)の近赤外線チャンネル(NIR)用い軌道上での望遠鏡-赤外線カメラ間の光学調整(焦点合わせ)を行なうと共に、得られたデータによる星生成銀河の進化の研究を目的とする。焦点合わせは望遠鏡主鏡-副鏡間隔を変えることで行われ、望遠鏡像面は光軸上を13μm/パルスの移動ピッチで動く事となる。あらかじめデフォーカス量の判断基準として10pulse間隔で各焦点位置での予想像をシミュレーションし、またIRC固有の色収差から焦点内外像を判断するとした。最初の指向観測で得られた点像はシミュレーションによる予想に反する結果となったが像形から主鏡に公差内での傾きがあると仮定し観測結果を再現できるモデルを速やかに再構築した。このモデルからIRCは望遠鏡焦点から140pulse離れた内像を見る位置にあると判断し、初回50pulseの副鏡駆動で内像であることを確認、二回目に残り90pulseを駆動後、IRC点像の半値幅が予想値の約2.5ピクセルに収まったことを確認し意図した光学調整を予定期間内で終えた。最終的に構築されたモデルによる望遠鏡込みでの近赤外線チャンネルの性能は波長5μmでRMS波面収差0.1394λ、ストレール比0.46となり打ち上げ前の予想とほぼ同等の性能となった。この焦点合わせの結果、高品質の銀河のデータ取得が可能となった。これまでに2006年45月に行なった試験観測(機器の性能評価のための観測)でのデータが解析されているが、北黄極付近の天域における星形成銀河のスペクトルの研究、及び、チャンドラX線衛星が見つけた活動銀河核の「あかり」による観測的研究に大きく貢献することができた。宇宙航空研究開発機構(JAXA)宇宙科学研究本部にて2006年打ち上げを目標に開発されている日本初の赤外線天文衛星ASTRO-Fは中間-遠赤外線(10170μm)サーベイ観測及び226μm波長帯でのディープなポインティング観測を主な目的としている。本研究はASTRO-F搭載観測機器の一つであるIRC (InfraRed Camera)の近赤外線チャンネル(NIR)に対する極低温環境下での単体光学性能評価を主な目的としている。NIRは512×412素子の宇宙仕様としては大規模アレイ検出器を採用することにより、10'×9.5'という広視野を3枚の撮像フィルターにより撮像観測するとともに2種類の分光素子を利用したスリット及びスリットレス分光観測をも可能にした。赤外線観測機器は自らが放つ熱雑音を抑えるため極低温(6K)で運用される。同時に打ち上げ前の地上性能測定もすべて同じ極低温環境下で行った。日本初の宇宙仕様二次元近赤外線カメラとなるNIRは撮像10項目、分光3項目に対して測定を行い光学調整、修正段階をえて最終的に単体でのNIRは回折限界の性能をもつ観測機器として仕上がった。本研究はASTRO-F搭載観測機器の一つであるIRC(InfraRed Camera)の近赤外線チャンネル(NIR)に対する極低温環境下での単体光学性能評価を主な目的としている。

最初の指向観測で得られた点像はシミュレーションによる予想に反する結果となったが像形から主鏡に公差内での傾きがあると仮定し観測結果を再現できるモデルを速やかに再構築した。このモデルからIRCは望遠鏡焦点から140pulse離れた内像を見る位置にあると判断し、初回50pulseの副鏡駆動で内像であることを確認、二回目に残り90pulseを駆動後、IRC点像の半値幅が予想値の約2.5ピクセルに収まったことを確認し意図した光学調整を予定期間内で終えた。最終的に構築されたモデルによる望遠鏡込みでの近赤外線チャンネルの性能は波長5μmでRMS波面収差0.1394λ、ストレール比0.46となり打ち上げ前の予想とほぼ同等の性能となった。この焦点合わせの結果、高品質の銀河のデータ取得が可能となった。これまでに2006年45月に行なった試験観測(機器の性能評価のための観測)でのデータが解析されているが、北黄極付近の天域における星形成銀河のスペクトルの研究、及び、チャンドラX線衛星が見つけた活動銀河核の「あかり」による観測的研究に大きく貢献することができた。
木材チップのみを基質としたユニークなメタン発酵の特性解明

メタン発酵は嫌気性微生物の分解活性を利用し、有機物を可燃性バイオガスに変換する技術である。我々は、木材チップを効率よく分解しメタンガスを生成する独自の微生物群集の構築を試行し、培養条件の検討を進めると共に菌相構造を明らかにした。また、メタン発酵にとって重要な分解反応を担う微生物種の同定と機能に関する基礎的知見を明らかにした。さらに、木材堆肥から新奇なリグニン分解性担子菌及び放線菌をいくつか分離した。これら木材腐朽菌による木質リグニンの分解処理は、木質バイオマス分解性メタン発酵の効率化に貢献することが期待された。本研究は、木質バイオマスの活用法として、木材チップをメタン発酵によりバイオガスに転換しエネルギー資源とするための基礎的知見を得ることを目的とした。まず、木材チップを効率よく分解し、メタンガスを発生する微生物群集の構築を試行した。敷設木材チップまたは木質堆肥を嫌気性菌用合成培地に添加し、新鮮な木材チップを1週間に1回投入しながら55°Cで半連続培養(HRT210日)を開始した。その結果、本条件によるメタン発酵微生物群集の立ち上げには、木材チップだけでなく窒素源として塩化アンモニウムの添加が効果的であること、発酵の安定化には約20週の培養期間が必要であることが分かった。また、チップ状と粉状木材のそれぞれを基質とした場合、バイオガス中のメタンの割合は粉状木材の方がチップ状より1.5倍高かった。次に、本培養液からDNAを抽出し分子生物学的手法を用いた菌相構造解析を行った結果、真正細菌相は多様性が高い一方、メタン生成アーケア相は数種の基質資化性の異なる菌相で構成されていることが示唆された。さらに、敷設木材および木質堆肥には約450属の真正細菌群が存在し、それらを高温メタン発酵に馴養すると、特定の嫌気性細菌群が優占化するとともに、グラム陰性細菌群の割合が減少することが明らかとなった。主要機能微生物の探索として、木質堆肥からリグニン分解性の担子菌3株を取得した。遺伝子配列の解析からタマハジキタケ類縁菌と推定されたこれらの真菌は、木材チップで良好な生育を示したことから、メタン発酵に用いる木材チップの前処理に利用が期待される。また、本研究で構築した高温性半連続メタン発酵液に存在する嫌気性セルロース分解菌の分離および同定を試みた。ろ紙を用いた分離法では、高温性のセルロース分解菌として知られるクロストリジクム属細菌群および未同定細菌種の配列が複数検出された。本研究は、木質バイオマスの活用法として、木材チップを高温メタン発酵によりバイオガスに転換しエネルギー資源とするための基礎的知見を得ることを目的とした。まず、木質を効率よく分解し、メタンガスを発生する微生物群集の構築を試行した。敷設木材チップまたは木質堆肥を基に高温(55°C)嫌気条件下で、半連続培養(HRT210日)を行い、安定な発酵条件の検討を行った。その結果、木材粉を基質とし、塩化アンモニウムを定期的に添加することで平均200ml300ml/週のバイオガス発生が確認された。また、発酵ガス中のメタン割合は約20%前後で安定することが明らかとなった。次に、本培養液の微生物構造を解明するため、DNAを抽出し分子生物学的手法を用いた菌相構造解析を行った。その結果、嫌気性細菌を中心とする多様な真正細菌が検出された一方、メタン生成アーケアは特定の菌株が優占種として存在することが分かった。続いて、木質分解に関与する機能性細菌を分離同定するため、リグニン分解を担う好気性微生物およびセルロース分解に関与する嫌気性細菌の分離を試行した。木材堆肥から真菌と放線菌を合計80株分離し、新奇リグニン分解性微生物として担子菌3株と放線菌1株を取得した。また、遺伝子クローニング法によりセルロース分解性Clostridium属に近縁の配列を取得すると共に本配列の特異的検出法開発に成功した。最後に、分離した担子菌を用いて腐朽処理を実施した木材チップを高温メタン発酵に供した結果、バイオガス量およびメタンガスの比率上昇が観察された。本研究によって分離した真菌及び放線菌による木質腐朽処理と独自に構築した高温メタン発酵液を組み合わせることで、木質のエネルギー資源化に向けた基礎的知見を得られることが強く期待された。農学木材チップ分解メタン発酵微生物群集の確立に関しては、粉状木材を基質とする半連続培養により馴到したメタン発酵微生物群集の発酵経過観察および安定化条件の検討が順調に進んでいる。菌相構造解析は分子生物学的手法を中心に実施し、網羅的な情報収集およびメタン発酵の各分解ステップに関与が予想される菌群に焦点を絞った同定が順次進行している。

機能微生物の分離に関しては、難培養性細菌が多いため分離・同定に至らない標的細菌種がいるものの、遺伝子配列情報から既知菌株の培養条件を参照すること、あるいは木質由来成分を用いた独自の培養法を試すことで菌株の取得が可能であると考えられる。今後の研究計画については、次のように進める予定である。1)木材チップ分解性メタン発酵微生物群集構造の解析と分離同定に関しては、遺伝子情報を詳細に解析することで系統発生学に基づく分類を進め、菌相構造の解明を行う。また、基質の糖化とメタン生成に関与する菌群に焦点を絞り、本研究で構築したメタン発酵液内で機能する主要な菌株の特定と分離培養を進める。2)高機能メタン発酵微生物群集の構築と性能評価に関しては、粉状木材を基質とした発酵分解が良好であるという結果を受け、さらに分解時間の短縮およびメタンガス比率の上昇を目標に発酵条件の検討を行う。その際、小規模発酵槽へのスケールアップを実施し、負荷が高くなった場合の運転制御に関する知見を得ることを視野に入れて検討を行う。また、基質分解量とバイオガス転換効率を調査し、エネルギー収支を計測することで微生物群集の機能的な特性を明らかにする。さらに、木材チップの前処理として、本研究で分離した担子菌を利用した腐朽処理を実施することで、分解率の向上およびガス転換効率の上昇が見られるがどうか検討を行い、分離株の有用性を明らかにする。3)木材チップメタン発酵微生物群集の潜在能力の発掘に関しては、放射能汚染された木材や草本系バイオマスの分解処理を想定し、発酵処理廃液の減量化にむけた運転条件の検討や基質を稲わらにしてメタン発酵を試行することでメタン発酵の適応分野開拓を進める。初年度に予定した一部の培養および解析試験を延期ないし延長した。それに伴い、関連する消耗品の購入ならびに分析委託を次年度に実施することが望ましいと判断したため。また、試験結果が良好な場合、培養装置のスケールアップを実施することが望まれ、それに関連する支出が翌年度に必要となる可能性が考えられたため。前年度とほぼ同様に培養と分析に係る消耗品の購入ならびに関連する分析委託費用として使用することを予定する。また、試験結果が良好な場合は、培養装置のスケールアップに関連する耐久消耗品類の購入に充てる可能性がある。
CT的画像復元における悪条件線形問題の数値解析的研究

悪条件線形方程式は通常特異値分解を用いて解かれる.しかし,特異値分解は行列の固有値問題を解くことにより得られるため計算量が多いという欠点がある.これに対して我々はQR分解による打ち切り最小2乗最小ノルム解を提案し、その有効性を検証した.QR分解は直接法であるため特異値分解よりも少ない計算量で近似解を求めることができる.本来打ち切り最小2乗最小ノルム解はQR分解を3回行うことにより求められたが,我々の研究により2回のQR分解で同程度の精度の打ち切り最小2乗最小ノルム解が得られることが明らかとなった.悪条件線形方程式がさらに高速に解けることが確認された.特異値分解はそのアルゴリズムの性格上,すべての特異値を計算しなければならないが,本方法はあるしきい値を与えて,それ以下の特異値に相当する部分を切り捨てるため、特異値の0への集積が速い係数行列を持つ問題に対しては特に有効である.また,最適化の規準として良く知られているGCV規準が直接法による打ち切り最小2乗最小ノルム解にも適用できることがわかった.本方法はより大規模な悪条件問題や,時間依存で係数行列が変化するような問題に対しても有効であると期待される.悪条件線形方程式は通常特異値分解を用いて解かれる.しかし,特異値分解は行列の固有値問題を解くことにより得られるため計算量が多いという欠点がある.これに対して我々はQR分解による打ち切り最小2乗最小ノルム解を提案し、その有効性を検証した.QR分解は直接法であるため特異値分解よりも少ない計算量で近似解を求めることができる.本来打ち切り最小2乗最小ノルム解はQR分解を3回行うことにより求められたが,我々の研究により2回のQR分解で同程度の精度の打ち切り最小2乗最小ノルム解が得られることが明らかとなった.悪条件線形方程式がさらに高速に解けることが確認された.特異値分解はそのアルゴリズムの性格上,すべての特異値を計算しなければならないが,本方法はあるしきい値を与えて,それ以下の特異値に相当する部分を切り捨てるため、特異値の0への集積が速い係数行列を持つ問題に対しては特に有効である.また,最適化の規準として良く知られているGCV規準が直接法による打ち切り最小2乗最小ノルム解にも適用できることがわかった.本方法はより大規模な悪条件問題や,時間依存で係数行列が変化するような問題に対しても有効であると期待される.
大脳皮質味覚野の神経回路基盤の解明

ラット大脳皮質島領野(味覚野)における抑制性ニューロンの分布様式を明らかにすると共に,興奮性ニューロンと抑制性ニューロンによって構成される局所神経回路のメカニズムおよびアドレナリンβ受容体,ムスカリン受容体, GABA_B受容体の各種アゴニストによる修飾作用を複数の細胞から同時にホールセル記録を行うことによって明らかにした。ホールセル・パッチクランプ法ならびに免疫組織化学的手法を用いることによって,(1)島皮質がどのような神経回路によって構築されているのか明らかにするとともに,(2)その機能的な特徴を解明することによって,味覚情報処理機構の特殊性を浮き彫りにする。新奇の味に対する恐怖や味覚嫌悪学習といった行動に深く関わる味覚は,視覚や聴覚など他の感覚にはない極めて特異的な性質を備えていると考えられる。味覚情報は,大脳皮質の一次味覚野と考えられている島皮質に集約されており,この島皮質を破壊することによって味覚特有の行動が失われることが知られている。したがって,味覚が有する特異性のメカニズムを解明するためには,島皮質における情報処理機構を明らかにすることが極めて重要である。しかし,島皮質の神経回路ならびにその機能的特性は未だほとんど解明されていない。そこで,ホールセル・パッチクランプ法ならびに免疫組織化学的手法を用いることによって,(1)島皮質がどのような神経回路によって構築されているのか明らかにするとともに,(2)その機能的な特徴を解明することによって,味覚情報処理機構の特殊性を浮き彫りにすることを目的として実験を行った。島皮質に存在する錐体細胞からホールセル記録を行い,記録細胞の近傍をタングステン電極で刺激し,EPSCを測定した。その結果,グルタミン酸のシナプス前膜からの放出確率は,ノルアドレナリン受容体の活性化によって変化することが明らかとなった(Kobayashi et al., 2009)。また,抑制性ニューロンと錐体細胞を同時記録してunitary IPSCを計測したところ,抑制性シナプス後電流の伝達効率は,生後2週齢付近で放出確率がほぼ成熟するのに対して,放出部位の数は生後4-5週齢においても増加し続けることが明らかとなった(Kobayashi et al., 2009)。免疫染色法および光学計測法を用いて味覚に応答する大脳皮質領野を検索した。その結果,島皮質の特に不全顆粒皮質および顆粒皮質が味覚刺激に応答することが明らかとなった。次に,光学計測を用いて島皮質における興奮伝播の様式を調べた。無顆粒および不全顆粒皮質に相当する島皮質の領域を電気刺激すると,吻尾側方向に扁平した特徴的な興奮伝播を示すことが明らかとなった。このような興奮伝播はChenらの論文に示すように,情動系からの入力を前頭皮質へ効率的に伝える重要な役割を担っているものと考えられる。また,最近の臨床研究によって,島皮質はてんかんの発症と深くかかわっていることが分かってきた。そこでてんかんモデル動物を用いた実験を行ったところ,側頭葉てんかんモデル動物の島皮質において,parvalbumin陽性の抑制性細胞が脱落する一方,somatostatin陽性の抑制性細胞は脱落しないことが明らかとなった。また,光学計測によって抑制性細胞が脱落している島皮質の電気刺激によって興奮伝播が異常に拡大することを明らかにした。大脳皮質一次味覚野は島皮質に存在し,味覚嫌悪学習などの高次味覚情報処理に重要な役割を果たしている。これまでに,GABAによる抑制性シナプス伝達は,経験依存的な大脳皮質視覚野可塑性の臨界期の開始と停止を調節していることが報告されており,島皮質でも,抑制性シナプス伝達が味覚嫌悪学習の獲得に深く関与していると考えられている。ノルアドレナリンは,βアドレナリン受容体活性化により味覚嫌悪学習の獲得と消去が行われると報告されている。また,アセチルコリンは,ムスカリン性アセチルコリン受容体を介して,味覚嫌悪学習の獲得に重要な役割を果たしているといわれている。このように,島皮質における味覚情報処理機構を明らかにする上で,アドレナリン受容体,アセチルコリン受容体の活性化によるGABA_A受容体を介した抑制性シナプス伝達に対する影響を調べることはきわめて重要であると考えられる。そこでラット島皮質を含む脳スライス標本を用いて,複数の細胞から同時にホールセル記録を行い,以下の結果を得た。(1)βアドレナリン受容体は,抑制性シナプス前細胞のサブタイプと年齢依存的に,シナプス前終末からのGABA放出を調節した。(2)アセチルコリン受容体は,抑制性シナプス前終末からのGABA放出を調節し,その効果はシナプス後細胞の種類によって異なっていた。(3)抑制性シナプス前細胞は,シナプスを形成しているシナプス後細胞のサブタイプを認識している可能性が示された。以上の結果から,βアドレナリン受容体とアセチルコリン受容体は,抑制性シナプス前終末に作用してGABAの放出を調節するが,これはGABAニューロンのサブタイプおよびシナプス後細胞の種類によって異なる様式を示すことが明らかになった。この調節機構の多様性は,高次味覚情報処理において重要な役割を果たしていると考えられる。

これまでに,GABAによる抑制性シナプス伝達は,経験依存的な大脳皮質視覚野可塑性の臨界期の開始と停止を調節していることが報告されており,島皮質でも,抑制性シナプス伝達が味覚嫌悪学習の獲得に深く関与していると考えられている。研究代表者は,味覚嫌悪学習の獲得に重要な役割を果たしているといわれているβアドレナリン受容体およびムスカリン性アセチルコリン受容体の活性化による抑制性シナプス伝達の調節機構を調べることは極めて重要であると考え,これらの課題に取り組んだ。その結果,(1)βアドレナリン受容体は,抑制性シナプス前細胞のサブタイプと年齢依存的に,シナプス前終末からのGABA放出を調節すること,(2)アセチルコリン受容体は,抑制性シナプス前終末からのGABA放出を調節し,その効果はシナプス後細胞の種類によって異なっていること,(3)抑制性シナプス前細胞は,シナプスを形成しているシナプス後細胞のサブタイプを認識している可能性があることを明らかにしてきた。これらの知見を踏まえて本年度は,実際に可塑的変化が島皮質で生じることをin vivo光学計測法により明らかにした。さらに,ムスカリン受容体のプロッカーによって島皮質可塑的変化が阻害されることを明らかにした。また,ラット島皮質を含む脳スライス標本を用いて,複数の細胞から同時にホールセル記録を行い,島皮質抑制回路におけるGABA_B受容体によるGABAの放出調節機構について詳細に検討した。その結果,GABAが放出されて約150-200msの期間において,シナプス前終末に存在するGABA_B受容体活性化による放出の抑制が最大になることを明らかにした。このような可塑的変化や伝達物質の放出調節機構は,高次味覚情報処理において重要な役割を果たしていると考えられる。
東晋時代華北諸胡族仏教の研究

東晋時代の五胡諸国家では、強力な専制君主権のもと、漢民族とは異なった基盤の上に仏教を受容した。匈奴や鮮卑族の間では、原始宗教たるシャーマニズムが発達し、ここではシャマンが司祭者・予言者とし、また呪師・呪医として行動した。羯族出身の後趙君主石勒・石虎は、このような宗教の行なわれている社会に生きた。彼らが仏図澄に代表される神異僧に接するや、その呪術的な予言・予見が、従来のシャマンのなしたよりは、より勝れたものであったため、神異僧たちを、大シャマンとして畏敬し、彼らの奉ずる仏教に帰依し、仏の加護を祈ったものとみられる。かくて五胡仏教は、呪術的性格を顕著に示すものとなり、その関心は、主に修福を目的とした造寺造塔などに向けられた。これに対し、チベット系民族による氏族の前秦、羌族の後秦では、符堅や姚興のように、中国古典に親しみ、高い教養を備え、仏教の教学的な面にも強い関心を向け、その保護のもと道安や羅什の活躍をみるに至った。同じ胡族君主でありながら、当時、匈奴・羯・鮮卑などの諸族が、その民族の特性をより純粋に持ち続けていたのに対し、チベット系民族では漢化が進んでいたことが、このような受容態度の相違を来さしむることになったとみられる。そして、これら二つの仏教の流れのうち、前者は庶民信仰の中に生き続け、後者はやがて隋・唐時代の諸宗派を成立せしむる源流となったといえる。制度史の面では、道安の制定した三例なるものが注目される。敦煌字本中に、西魏時代の「教団制規」とみられるものの存在が知られるが、その内容を検討するに、これは道安の三例の流れを汲むもので、国家権力による僧制に反対し、教団の自粛をはかるために、自主的に制定されたものと考えられ、唐初に制定された道僧格研究にも貴重な資料となるものである。
脊柱靭帯骨化における骨分化遺伝子発現に関する研究-染色体蛋白のアセチル化による骨分化遺伝子の誘導について-

未分化間葉系細胞(C3H10T1/2細胞)にヒストン蛋白脱アセチル化酵素阻害剤であるtrichostatinA(TSA)を添加し染色体遺伝子を構成しているヒストン蛋白をアセチル化という修飾を加えることで石灰化組織や骨基質に存在するオステオポンチン蛋白が発現してくることを明らかとした。ノーザンブロッティング法を用いたmRNAの解析では、発現は添加後3時間と早期より認め72時間まで持続した。オステオポンチンのプロモーター領域を用いたルシフェラーゼ法でも発現の上昇を認め、deletion mutantを用いた解析およびゲルシフト法によりこの蛋白の発現には転写因子であるc-fosが関与していることを同定した。このc-fosのトランスジェニックマウスは骨の過形成を生じ、またc-fosのノックアウトマウスは骨の形成不全を生じると報告されている。これらの結果をあわせて考えると、c-fosが骨化の過程において転写レベルで重要な働きをしていると考えることができる。しかしSatoらは骨芽細胞様細胞を用いた実験により転写因子であるCbfa1がオステオポンチンの発現を上昇させていると報告している(Oncogene,1998)。この点において我々の結果とは異なるが、我々の用いた細胞は未分化間葉系細胞であり骨に分化する前段階の状態にあると考えると、骨に分化していく初期段階にはc-fosが作用し、後の段階になりCbfa1が作用してくるという時間的な差が存在している可能性を考えている。すなわちオステオポンチンの発現においてはまずc-fosが作用した後Cbfa1がその発現を維持しているのではないかと考えている。我々は転写因子レベルからの解析によりc-fosの重要性を明らかとした。今後の研究方針としては内軟骨骨化を示す組織モデル(マウス骨折モデル、骨端部組織)よりオステオポンチン、c-fos、cbfa1の遺伝子の時間的発現について、またその局在について解析をおこ上ない、これら遺伝子の相互作用機序を解明する必要があると考えている。今年度はin vitroにおいてhistone deacetylase inhitorであるtrichostatinA(TSA)を未分化間葉系細胞C3H10T1/2cellに添加し骨分化マーカーであるosteopontinのmRNA発現をNorthern blotting法にて解析をおこなった。trichostatinA(TSA)の濃度は細胞増殖曲線を作成し細胞増殖停止を起こす濃度である50ng/mlとした。Time courseを追ってその発現をみていくとosteopontinは添加後3時間後よりその発現の上昇が認められた。またosteopontinの発現はウシ胎児血清により上昇するという報告もあり、その影響をなくすためにウシ胎児血清を0.5%,1%,2%,3%のものを作成しosteopontinの発現を12,24,48,72,96時間において観察した。結果はいずれの濃度においてもすべての時間帯においてtrichostatinAを添加した方がosteopontinのmRNA発現が上昇していた。これらの結果よりtrichostatinAにより核染色体に存在するヒストン蛋白がアセチル化を受けその結果osteopontin mRNAの発現を調節している可能性が明らかとなった。近年、様々な転写因子がヒストン蛋白をアセチル化する作用があると報告されているがその発現調節に関する研究はなお明らかではない。今後の研究の方向性としては現在のシステムを用いosteopontinがどのような転写因子により調節されているかを明らかとし、骨分化、骨化のメカニズムにどのような影響をおよぼしているのか、また、脊柱靭帯骨化症をはじめとする骨増殖性疾患の病因となり得るのかということも検討を加えたい。
カニクイザル微小血管閉塞脳虚血モデルの開発と遺伝子治療へ向けた基盤研究

前年度までに確立した疾患モデル(カニクイザルを用いた微小脳梗塞モデル2種類:灰白質の微小血管を閉塞させる脳虚血モデルおよび白質の微小血管を閉塞させるモデル)およびMRI拡散テンソルによるデータ解析手法を踏まえ、今年度はそれらのモデルを用いた脳の白質障害における神経栄養因子の発現解析を進展させた。本研究で用いた疾患モデルの病変周囲に出現するリアクティブ・アストロサイトは、軸索束の変性あるいは再ミエリン化に寄与すると考えられるサイトカイン(インターロイキンll)を発現していたが、これらの細胞がさらに脳由来神経栄養因子(BDNF;Brain-derived neurotrophic factor)をも産生していることをつきとめた。また、このような細胞の分布は、MRI拡散テンソルによる拡散異方性(FA)解析においてFA値が低下している領域とよく一致することも明らかとなった。これまで、BDNFは種々の脳疾患モデルにおいて神経系細胞の保護や再生に有効な作用を示すことが知られていたが、脳白質で内在性のBDNFがどのような細胞から産生されるのかということについては未知であった。白質の病態変化は、近年、認知症の諸症状にも深く関与することが指摘されはじめたものであり、この部位におけるBDNF産生の上昇、およびその由来となる細胞を霊長類において突き止めたことは、今後ヒトの脳梗塞における白質病変を治療していくための基盤作りに貢献できる可能性が高い。カニクイザルを用いて、灰白質の微小血管を閉塞させる脳虚血モデル(ローズベンガルを用いたモデル)および白質の微小血管を閉塞させるモデル(ラクナ梗塞モデル)の確立を試み、MRI撮影や組織解析により、実際にモデルが作製できたことを確認した。ローズベンガルを用いたモデルについては、マウスにおける同様のモデルとの比較研究を重ね、サルではマウスに比べ虚血後の脳白質におけるリアクティブ・アストロサイトの活性化が顕著であることがわかった。アストロサイト活性化部位では、梗塞巣の外側であるにも関わらず、ミエリンへのダメージが観察された。また、ラクナ梗塞モデルにおいても、非常に広範囲に渡る白質傷害が引き起こされることがわかった。これらの結果は、霊長類とげっ歯類の間における白質のボリュームや構造の差が原因と考えられ、ヒトの脳梗塞における白質病変を理解していく上で重要な知見と考えられる。さらに、このような白質病変とは別に、梗塞部位と健常部位の境界領域においては、核内増殖抗原(PCNA)とDNAリガーゼIVを共に発現している細胞が多数観察され、その中に成熟した神経細胞も見られた。これらはDNA修復中の細胞であると考えられる。長期的に見れば、DNA修復を受けたこれらの細胞が必ずしも生き残るとは限らないが、今後、DNA修復を受けた神経細胞を生存させることができれば、大脳新皮質における疾患の治療に役立つであろう。さらに、本研究で得られた結果は、虚血後の神経細胞の新生をより正確に検出する助けとなる可能性もある。前年度までに確立した疾患モデル(カニクイザルを用いた微小脳梗塞モデル2種類:灰白質の微小血管を閉塞させる脳虚血モデルおよび白質の微小血管を閉塞させるモデル)を受け、今年度はそれらのモデルを用いた脳の白質障害の解析をさらに進展させた。白質の病態変化は、近年、アルツハイマー型および脳血管性の認知症にも深く関与することが指摘されはじめたものである。今年度は、これまでの免疫組織化学的な手法を用いた病理解析に加え、MRI拡散テンソルによる拡散異方性(FA)解析や電子顕微鏡を用いた詳細な組織構造の観察も行った。その結果、通常のMRI (T2強調画像)では変化の見られない脳梁正中部や大脳脚にまで及ぶ広範囲の白質変性が生じていることが判明した。また、新たな発見として、本研究で用いた疾患モデルの病変周囲に出現するリアクティブ・アストロサイトが、軸索束の変性あるいは再ミエリン化に寄与すると考えられる種々のサイトカイン(インターフェロンγ、インターロイキン11)を発現していたことを確認した。これらのアストロサイトは脳梗塞後1ヶ月以上に渡って顕著に活性化しており、サイトカインの分泌状態を制御することによって、脳疾患後のミエリン再生が実現する可能性が示めされた。以上のように、MRIおよび組織解析の双方向から霊長類における初期白質障害の実態が明らかとなりつつあり、本研究が今後ヒトの脳梗塞における白質病変を早期に診断・治療していくための基盤作りに貢献できる可能性がある。

白質の病態変化は、近年、認知症の諸症状にも深く関与することが指摘されはじめたものであり、この部位におけるBDNF産生の上昇、およびその由来となる細胞を霊長類において突き止めたことは、今後ヒトの脳梗塞における白質病変を治療していくための基盤作りに貢献できる可能性が高い。
非線形光学効果を用いたテラヘルツ波シンセサイザーの開発

コヒーレント波長可変テラヘルツ(THz)波光源は,周波数領域分光やTHzイメージング応用のキーデバイスである。本研究は,非線形光学効果である差周波発生(DFG)を用いて周波数を自由自在に制御可能なTHz波シンセサイザーを実現することを大きな目的とした。π共役系を有する有機DAST結晶は,広帯域波長可変THz波発生が可能であり,本研究ではその高品質化と共に新たにDAST結晶のアニオンのCH_3基をC1基に置換したDASC結晶の合成と結晶育成を行った。結晶育成は,メタノール溶媒による徐冷法を用いた。これらの有機結晶のTHz波発生特性の評価を行った結果,DASTとDASC結晶を組み合わせることにより,230THz域の広い周波数範囲で出力強度変動の少ないTHz波シンセサイザーが実現できることを見出した。DFGの基本となる2波長光源として,非線形光学結晶に2ケのKTiOPO_4結晶を用い,12nsのパルス幅のQスイッチNd:YAGレーザのSHG光(532nm)励起方式の13401550nm域の2波長光パラメトリック発振器(OPO)を開発した。0.5mm厚のDASTおよびDASC結晶を用いて500nJ以上のTHz波発生を確認し,また,990nm域OPOと2mm厚のDAST結晶の組み合わせにより0.32THz域の低周波THz波発生も可能であることを実証した。本研究の広帯域THz波シンセサイザーは,THz波域におけるリアルタイムイメージング,レンジングおよび分光応用に有望であり,THzテクノロジーの進展に大きな貢献が期待される。平成17年度においては,THz波シンセサイザー実現の基盤となる非線形光学結晶の高品質化を進めることによりTHz波の広帯域化を進めた。また,差周波発生用の2波長光源の狭帯域スペクトル制御の基礎検討を行い,THz波のスペクトル制御の基本方式を確立した。(1)高品質非線形光学結晶によるTHz波の広帯域化THz波発生に有望なDASTの他にGaPおよびCdSe等の非線形光学結晶の結晶育成法の改良により高品質化を行い,THz波発生特性を実験的に比較評価し,高出力広帯域THz波シンセサイザーとしての基礎特性を明らかにした。(2)2波長OPOのスペクトル制御方式の開発THz波発生において,非線形光学結晶の位相整合特性に適した2波長光源が必要となり,その発振スペクトルを自在に制御することが重要になる。本研究では,2波長OPOのスペクトルを狭帯域波長フィルタ,エタロンあるいはグレーティングを用いて0.2nm以下に狭帯域化実験を行い,発振効率の良い狭帯域化方式を開発した。また,光パラメトリック増幅(OPA)によりエタロン等の挿入による発振出力の低下を補償する方式の検討も進めた。(3)THz周波数のプログラム制御方式の開発本研究では,KTP結晶の角度,あるいは波長フィルタ等を電子的にプログラム制御することにより,高精度で周波数スキャン方式を開発し,マイクロ波領域で実用化されているスイープジェネレーター(掃引型発振器)と同様な機能をTHz波領域で実現した。研究項目:プログラム制御THz波シンセサイザーの開発と光増幅によるTHz波の高出力化18年度は,17年度に基礎開発した周波数制御THz波発生系を改良し,THz波シンセサイザー全体の出力安定性,周波数安定性等の特性向上を図る。また,THz波グレードのDAST結晶の位相整合特性,吸収特性等を考慮したOPOの波長・出力パワーを制御しTHz波シンセサイザー全体の最適化を行った。OPOのスペクトル制御のために,エタロンあるいはグレーティング等のスペクトル制御素子をOPO共振器内に挿入するとロスの増加に伴いOPOの発振効率が低下しTHz波出力が低減する。そこでOPOの直後に光パラメトリック増幅器(OPA)を置くことにより2波長光波の増幅を行い,THz波の高出力化の検討を行った。