hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
誘導電動機の負荷時の電磁振動に関する研究

三相かご形誘導電動機(以下,IMと略記)は,構造が簡単,堅牢,低価格,保守が容易などの理由から,一般産業機器の動力用などとして幅広く用いられているが,その負荷時の電磁振動は,極めて難解な問題であるため,未解明な部分が多数残存している。本研究では,IMの負荷時に生じる電磁振動の発生原因,発生の特徴などを理論的かつ実験的に検討している。平成8年度は,主として,IMの負荷時電磁振動の発生の特徴を明確にし,その発生原因を究明するために,固定子と回転子とのスロット数組合せを多数行い,電磁振動の発生状況を詳細に実験した。また,個々の振動成分の発生原因となる高調波次数関係などを理論的に明確にした。その結果,負荷時には同一周波数に発生原因の異なる2種類の電磁力波を生じること,負荷に対して電磁振動の大きさの変化が3種類に大別できること,スロット数組合せによる電磁振動の発生の特徴などを明らかにした。更に,IMの負荷時電磁振動を検討する場合,機械系の共振の影響をできるだけ排除する必用があることおよび排除するための実験方法の確立などを行った。平成9年度は,主として,斜めスロットが電磁振動に及ぼす影響を詳細に検討した。その結果,負荷時電磁振動にも斜めスロットが有効であること,電磁振動の発生原因となるギャップ中の高調波磁束の相互作用の過程を明確に示すことなどができ,電磁振動とその発生原因となる高調波次数の斜めスロット係数との関係を理論的かつ実験的に明らかにした。従って,負荷時電磁振動の小さなスロット数組合せおよび負荷時電磁振動を抑制する斜めスロット角の決定などに有用な基礎的知見を確立できた。三相かご形誘導電動機(以下,IM)は,構造が簡単などの理由から,一般産業機器の動力用などとして幅広く用いられているが,その構造上,大小の差はあるが,必ず電磁振動を生じる。近年の環境改善の見地から,こうした電磁振動を低減することは極めて重要な課題と考えられる。IMの電磁振動に関する研究は古くから多数行われているが,負荷時におけるIMの電磁振動は,無負荷時に比べで極めて多数の発生原因が考えられ,未解明な部分が多数残存している。今年度の研究成果は,負荷時におけるIM単体の電磁振動の発生原因および発生状況について,理論的および実験的に詳細に検討を行い,負荷時電磁振動の特徴などの基本的事項を明確にしたことである。すなわち,顕著な電磁振動の発生原因となる電磁力波について一般式を導出し,その発生原因などを明確に分類し,電磁振動を考察する理論的基礎を与えた。また,IM単体の機械的共振の影響を同一とするように配慮しつつ,負荷に対する電磁振動の変化を多数測定し,それらの特徴を分類するとともに理論に基づき詳細に検討した。なお,固定子と回転子とのスロット数組み合わせが電磁振動に及ぼす影響などの解明は,今後一層詳細に検討すべき課題である。
天文学的に興味ある化学反応中間体のミリ波・赤外分光

本研究ではミリ波領域における高感度化を目指して共振器型分光器の開発を行った。昨年度製作した共振器は全体的に不安定な所があったので、本年度新たに一体型の共振器を製作した。また移動鏡の制御を微細な調整が可能なPZTステージを用いることにした。ミリ波の発生源は現有の装置を用い、光源からの電波をビームスプリッターを通して新たに製作した共振器に導入した。検出系の感度は電波が共振器の中を何回往復するかによって決まるが、その尺度であるフィネスは273が得られた。実際に観測されたスペクトル強度は単一光路に比べ約50倍長い実効光路長に対応していた。光路長を増すことはラジカルやイオン種のように局所的にしか生成できない分子種の分光にとっては本質的に重要である。メタノール分子の吸収でテストした結果、飽和の現象が観測され、ミリ波の出力を適度にすることが必要であった。このことにより、本装置は遷移モーメントが小さな分子の分光に適していることが分かった。赤外領域では、昨年度マイクロ波放電法により生成した星間分子として知られている環状-C3H2分子のnu6バンドの気相スペクトルを初めて測定できた。今年度は理論計算により赤外強度を見積もり、実測値と比較検討した。その結果、MP2, QCISD, CCSD法ではnu3とnu6振動の強度比が実験値に近い値を再現したが、DFTでは一致が悪かった。一方振動ではDFT法のPBEPBEとPW91PW91の調和振動数が実測値に4cm-1内で一致していた。この内容を論文として仕上げて、投稿しているところである。共振幅は160GHz領域で1-1.5MHzであった。検出系の感度は電波が共振器の中を何回往復するかによって決まるが、その尺度であるフィネスは150が得られた。アラニンを加熱することにより、蒸気をつくりアルゴンガスをキャリアーとして直径0.3mmの穴から真空中に噴出すことにより気体状態のアラニンのスペクトルを観測できた。共振幅が狭いため周波数変調ではスペクトル観測が容易ではないため、シュタルク変調法での検出を試みた。メタノールのスペクトル線をテストに用い、15Vp-pの振幅の矩形波を用い、封じ切り状態、パルスノズルを用いた実験でもスペクトルを観測できた。2次のシュタルク効果を示す分子に対してはより高い電圧が必要で、今後準備していくこととした。また赤外領域では、時間分解フーリエ変換型分光法により二硫化炭素のパルス放電により生成したCS分子の発光スペクトルの時間変化を観測し、振動緩和に関する知見を得た。今年度、共振器を安定性の高い一体型に改良するとともに、共振器長の精密な制御にPZTを導入した。また、高速AD変換機を新たに購入し、短寿命分子種のパルス検出に適用できるようにプログラミングを行った。また赤外領域では、マイクロ波放電法により生成した星間分子として知られている環状-C_3H_2分子v_6バンドの気相スペクトルを初めて測定できた。解析によりバンドオリジン、遠心力歪定数などの分子定数を決定できた。

赤外領域では、昨年度マイクロ波放電法により生成した星間分子として知られている環状-C3H2分子のnu6バンドの気相スペクトルを初めて測定できた。今年度は理論計算により赤外強度を見積もり、実測値と比較検討した。その結果、MP2, QCISD, CCSD法ではnu3とnu6振動の強度比が実験値に近い値を再現したが、DFTでは一致が悪かった。一方振動ではDFT法のPBEPBEとPW91PW91の調和振動数が実測値に4cm-1内で一致していた。この内容を論文として仕上げて、投稿しているところである。
抗腫瘍性海産ステロイド・アラグステロール類の合成研究

沖縄産海綿より得られた抗腫瘍性海産ステロイドアラグステロールBを標的化合物とし、その全合成法の開発を目指し種々の検討を行い以下の結果を得るとともにその全合成を達成した。1.光学活性な(-)-ヘコゲニンアセタートを出発原料とし、8工程を経てアラグステロールの母核部を光学活性体として合成する方法を開発した。2.L-アスコルビン酸より得られる光学活性なγ-ラクトンを出発原料としジアステレオ選択的なメチル化及びシクロプロパン化等を経て側鎖部に相当するアルキルブロミドの立体選択的な合成に成功した。3.2.により得た側鎖部に相当するアルキルブロミドをブチルリチウムによりアルキルリチウムとし、1.により得た母核部と反応させることにより両者を結合し、アラグステロールの炭素骨格構築に成功した。4.3.により得た化合物のC-3位及びC-4位の保護基を脱保護し、C-3位の水酸基のみを酸化することによりアラグステロールBの全合成を達成した。今後、他のアラグステロール類の全合成も行いたいと考えている。さらに、Diels-Alder反応を用いた母核部の新たな合成法の開発、側鎖部のより簡便な合成法の開発についても検討したいと考えている。また、本合成で得られた合成中間体についても、抗腫瘍性等の生理活性を調べたいと考えている。
ガラス固体中における金属球の導入およびマニュピレーション

非接触で微小物体の位置制御を行う新しい光マニュピレーション技術として、レーザ照射によりガラス内部へ微小な金属球を導入し、軌跡に金属球の成分をドープする連続波背面照射法が提案されている。高出力のレーザを照射すると、金属球は軌跡に金属を拡散しながら高速移動する。また、工業応用には金属球の安定的な導入や光学的高機能ガラスの試作が必要となる。本研究では、工業応用に向けた金属球の移動制御およびガラスの高機能化を最終目標とし、高速撮像、軌跡の成分評価、発光スペクトル解析や駆動モデルの熱流体解析により高速移動および導入メカニズムの解明を行う。また、ガラス内部で特殊な発光、蛍光を示す金やネオジム元素を軌跡に拡散させ、光学的高機能ガラスの試作を行う。最終的に金属球の挙動原理の体系化を行い、金属球による多機能3次元光導波路などの光学素子への応用の可能性を明らかにする。本年度は、高速移動する金属球のガラス内部への金属拡散特性および高速移動の発光スペクトル解析の結果に基づき、高速移動の駆動モデルを作成した[1]。数値解析の基礎技術を学ぶことで、駆動モデルの熱流体解析に着手へと進めている。また、金属球がガラス内部へ導入されるメカニズムが分かっていない。そこで、ガラス内部に安定的に金属球を導入できる手法[2]、導入される金属球の直径を制御する手法[3]を開発した。本手法に基づき、さらに入熱モデルが単純な導入方法を開発することで、導入の駆動モデルを作成が可能になり、今後導入のメカニズムの解明が進むことが予想される。さらに、光学的高機能ガラスの試作として、金のガラス内部への導入条件の検討を行う。成果発表として、国内外の学会へ参加する。また、[1]および[2]-[3]は、それぞれ国際学会および国内学会で口頭発表を行った。加えて、[1]は、3月に英語論文を投稿した。本年度は、計画していた(1)高速移動のメカニズムの解明、(2)導入メカニズムの解明、(3)光学的高機能ガラスの試作の3項目について研究を遂行し、概ね順調に進展した。特に、(1)に関しては、(1-1)高速移動のメカニズムの解明、(1-2)高速移動のモデリング、(1-3)レーザ照射条件と高速移動時の軌跡の相関関係の調査、の3つのテーマを遂行した。また、(1-1)-(1-2)については、2019International Conference on Smart Scienceにて、計1件の口頭発表を行った。さらに、(1-1)-(1-3)については、2019年3月にOptical Expressに英語論文を投稿した。加えて、(1-3)については、現在論文を執筆中である。(2)に関しては、(2-1)安定的な金属球の導入方法の開発、(2-2)導入される金属球の直径の制御、の2つのテーマを遂行した。(2-1)-(2-2)については、2018年度精密工学会秋季大会学術講演会および2019年度精密工学会春季大会学術講演会にて、ポスターおよび口頭発表の計2件の発表を行った。開発した2導入方法に基づき、さらに入熱モデルが単純な導入方法を開発することで、導入の駆動モデルを作成が可能になり、今後導入のメカニズムの解明が進むことが予想される。(3)に関しては、(3-1)金のガラス内部の導入、において金属の中でも金がガラス内部に安定して導入する条件が厳しいことが分かった。この課題を解決するために、再現性が取れる導入条件を模索・提案している段階である。金の安定した導入条件が確立することで、(1)で確立した金属球がガラス内部を高速移動するメカニズムや高速移動時に生成される金属を含有する軌跡の特性制御の手法を応用して、光学的高機能ガラスの試作が可能となる。前年に引き続き、金属球が高速移動する現象のより正確なモデリングを目的に、レーザ条件や金属元素、ガラスの種類が高速移動に及ぼす影響を調査する。まず、単一元素から成る金属球が高速移動する場合に対して、挙動や軌跡の特性をまとめる。その後、複数元素から成る金属球が高速移動する場合に対して、拡散位置の元素依存性を調べる。金属球が高速移動する際の、挙動、軌跡の特性、元素依存性をモデリングして、熱流体解析を行うことで、移動メカニズムの解明を実現する。さらに、前年度に作成した導入の駆動モデルに対して、導入時に照射するレーザの操作方法や照射条件を変えることにより、導入の駆動モデルの精度を向上させる。さらに、高速移動と導入で類似する点に対しては、高速移動で得た技術を活かし、導入の熱流体解析を行うことで、導入メカニズムの解明を実現する。また、解析結果をもとに得られた金属球の導入メカニズムについて、レーザ(波長、パルス幅)や材料(ガラス、金属)を変更した条件下で実験を行い、そのメカニズムの妥当性を検証する。レーザや材料により、導入に必要であるレーザの照射条件が異なる場合、導入の駆動モデルに対して、適宜補正を行う。最後に、本現象による応用技術として、金属球の軌跡に金もしくは希土類元素(ネオジム等)を拡散させることにより、軌跡への着色、蛍光特性を有する光増幅器の試作を実現する。ガラス内部に拡散した金が、粒子径に依存して発色が異なる特性を活かして、高速移動時のレーザ条件の変更(前処理)、もしくは高速移動後のガラス試料への熱処理(後処理)によって、軌跡の発色を制御する。また、拡散させる希土類金属の種類の拡大および拡散量の制御を行い、軌跡の蛍光特性を制御する。

この際、発色、蛍光特性の評価は、入射した光に対して発光する光の波長および増幅率を分光器で計測、評価する。非接触で微小物体の位置制御を行う新しい光マニュピレーション技術として、レーザ照射によりガラス内部へ微小な金属球を導入し、軌跡に金属球の成分をドープする連続波背面照射法が提案されている。高出力のレーザを照射すると、金属球は軌跡に金属を拡散しながら高速移動する。また、工業応用には金属球の安定的な導入や光学的高機能ガラスの試作が必要となる。本研究では、工業応用に向けた金属球の移動制御およびガラスの高機能化を最終目標とし、高速撮像、軌跡の成分評価、発光スペクトル解析や駆動モデルの熱流体解析により高速移動および導入メカニズムの解明を行う。また、ガラス内部で特殊な発光、蛍光を示す金やネオジム元素を軌跡に拡散させ、光学的高機能ガラスの試作を行う。最終的に金属球の挙動原理の体系化を行い、金属球による多機能3次元光導波路などの光学素子への応用の可能性を明らかにする。本年度は、高速移動する金属球のガラス内部への金属拡散特性および高速移動の発光スペクトル解析の結果に基づき、高速移動の駆動モデルを作成した[1]。数値解析の基礎技術を学ぶことで、駆動モデルの熱流体解析に着手へと進めている。また、金属球がガラス内部へ導入されるメカニズムが分かっていない。そこで、ガラス内部に安定的に金属球を導入できる手法[2]、導入される金属球の直径を制御する手法[3]を開発した。本手法に基づき、さらに入熱モデルが単純な導入方法を開発することで、導入の駆動モデルを作成が可能になり、今後導入のメカニズムの解明が進むことが予想される。さらに、光学的高機能ガラスの試作として、金のガラス内部への導入条件の検討を行う。成果発表として、国内外の学会へ参加する。また、[1]および[2]-[3]は、それぞれ国際学会および国内学会で口頭発表を行った。加えて、[1]は、3月に英語論文を投稿した。本年度は、計画していた(1)高速移動のメカニズムの解明、(2)導入メカニズムの解明、(3)光学的高機能ガラスの試作の3項目について研究を遂行し、概ね順調に進展した。特に、(1)に関しては、(1-1)高速移動のメカニズムの解明、(1-2)高速移動のモデリング、(1-3)レーザ照射条件と高速移動時の軌跡の相関関係の調査、の3つのテーマを遂行した。また、(1-1)-(1-2)については、2019International Conference on Smart Scienceにて、計1件の口頭発表を行った。さらに、(1-1)-(1-3)については、2019年3月にOptical Expressに英語論文を投稿した。加えて、(1-3)については、現在論文を執筆中である。(2)に関しては、(2-1)安定的な金属球の導入方法の開発、(2-2)導入される金属球の直径の制御、の2つのテーマを遂行した。(2-1)-
プロテオーム解析を用いた癌特異的マーカー蛋白質・抗体の網羅的探索と検出系の開発

本研究では、種々の消化器癌の臨床検体を用い、最新のプロテオーム解析技術を駆使して消化器癌の早期診断、再発予測に有用な新しい腫瘍マーカーを発見した.その1つが膵癌の予後予測に有用なapolipoprotein C1であり、もう1つが肝癌の早期診断に有用なClathrin HeavyChainとFormiminotransferase Cyclodeaminaseである.また本研究では、血中の微量タンパク質を検出する独自の方法を開発し、大腸癌の早期診断マーカー候補タンパク質も同定した.今後さらに有望なバイオマーカーが見つかることが期待される.本研究では、種々の消化器癌の臨床検体を用い、最新のプロテオーム解析技術を駆使して消化器癌の早期診断、再発予測に有用な新しい腫瘍マーカーを発見した.その1つが膵癌の予後予測に有用なapolipoprotein C1であり、もう1つが肝癌の早期診断に有用なClathrin HeavyChainとFormiminotransferase Cyclodeaminaseである.また本研究では、血中の微量タンパク質を検出する独自の方法を開発し、大腸癌の早期診断マーカー候補タンパク質も同定した.今後さらに有望なバイオマーカーが見つかることが期待される.本研究では、種々の消化器癌患者手術標本、血清・血漿を用い、二次元電気泳動法、低分子ペプチド解析手法およびSEREX法を駆使して、癌の早期診断、再発予測、治療法の選択などに有用な新しい腫瘍マーカーとなるタンパク質・ペプチドおよび癌特異的抗体を同定することを目的とした。1.2D-DIGEを用いた癌特異的に発現するタンパク質の解析肝臓癌組織から抽出したタンパク質を用いて二次元電気泳動法およびそれをさらに進化させた多重蛍光標識タンパク質発現ディファレンス解析法(2D-DIGE)を行い、新しい腫瘍マーカーとなりうるタンパク質を多数同定した。その中で、抗Clathrin Heavy ChainとFormiminotransferase Cyclodeaminase抗体による免疫染色が早期肝癌の診断に有用であることを見出した。さらに最近肝臓癌の腫瘍マーカーとして報告されたglypican-3の免疫染色と合わせることにより、早期肝癌の診断精度を向上させることを見出し、論文発表を行った(Hepatology2008)。2.独自のペプチド抽出法とHPLCを組み合わせた癌患者血清の発現プロテオーム解析血中には疾患マーカーとなる可能性のある低分子量ペプチドが多数存在するが,アルブミンやグロブリンなどの高分子量キャリアタンパク質が大部分を占めるために,これまでの手法ではそれらのタンパク質が邪魔になって量の少ないペプチドの検出が困難であった。これらのキャリアタンパク質を除去するキットはあるものの,その最も大きな問題点は,高分子量タンパク質の除去に伴いペプチド成分も大きく損失する点である。我々は,血中の低分子量ペプチドを損失することなく高分子量タンパク質を効率よく除去する方法を確立した。また,この方法とHPLCを組み合わせることで癌患者血中に存在する癌特異的ペプチドを単離,同定を試みた。その結果,大腸癌患者血清中に特異的に変化するペプチドの単離・精製・同定に成功した(日本癌学会発表2007)。本研究では、種々の消化器癌患者手術標本、血清・血漿を用い、二次元電気泳動法、低分子ペプチド解析手法およびSEREX法を駆使して、癌の早期診断、再発予測、治療法の選択などに有用な新しい腫瘍マーカーとなるタンパク質・ペプチドおよび癌特異的抗体を同定することを目的とした。さらに最近肝臓癌の腫瘍マーカーとして報告されたglypican-3の免疫染色と合わせることにより、早期肝癌の診断精度を向上させることを見出し、論文発表を行った(Hepatology 2008)。2.独自のペプチド抽出法とHPLCを組み合わせた癌患者血清の発現プロテオーム解析血中には疾患マーカーとなる可能性のある低分子量ペプチドが多数存在するが、アルブミンやグロブリンなどの高分子量キャリアタンパク質が大部分を占めるために、これまでの手法ではそれらのタンパク質が邪魔になって量の少ないペプチドの検出が困難であった。そこで我々はそのメジャータンパク質を効率よく除去してペプチドを抽出する方法を確立し、火腸癌患者血清中に特異的に発現する大腸癌組織由来の微量なペプチドの単離・精製・同定に成功した。さらにその大腸がんマーカー候補ペプチドの安定同位体標識ペプチドを化学合成し、それを分析対象の血清に一定量添加することで、血清中の内在性のターゲットペプチドの定量化を可能にした。
東南アジアにおける人の移動に伴う寄生虫症の動態に関する研究

3年間の研究期間において、不法移民についてはネゲリ・センビラン州レンゲンにある抑留キャンプ、合法移民についてはセランガ州にあるカレー島のヤシ油プランテーションで、それぞれ3回、計6回の調査を実施した。被験者数は総計で741名であり、その内訳は不法移民308名、合法移民221名、マレーシア人労働者212名であった。不法移民についてはインドネシアが157名と過半数を占め、以下3名のアフリカ人の他はすべてアジア諸国からの移民であった。合法移民はほとんどがインドネシア人であった。また、マレーシア人はマレー系、先住民、インド系に区別できた。全体として不法移民が他の群に比べ寄生虫感染率が高かったが、中でも病原性原虫および外部寄生虫の感染率が高く、主に衛生状態の悪さを反映する結果と思われた。合法移民については不顕性マラリアが多く見られたことが特徴であったが、追跡調査で調べられた4名の被験者はいずれも陰性であった。これは母国への一時帰国に伴って感染した典型的な輸入寄生虫症と考えられた。対照群ではそれぞれの民族性に由来する生活習慣の違いが寄生虫感染にも反映していると考えられた。不法移民では出身国や職業の違いが感染状況にも反映され、移民の寄生虫相を考える上では重要な指標であることが示唆された。全体を通してマレーシアには見られない輸入寄生虫症は見つからなかったが、移民の持ち込む寄生虫はマレーシアの寄生虫感染を一定のレベルに維持するような働きを持つことが考えられた。また、合法移民は自由に国内を行き来できることから、感染を広める上で大きな役割を果たす可能性が示唆された。入国時あるいは定期的な健康診断がこうした輸入寄生虫症の対策として重要であると考えられた。マレーシアにおける移民の寄生虫感染状況、特に移民の母国から持ち込まれる輸入寄生虫症について、今年度は2回の野外調査を実施した。第1回は1998年9月にネゲリ・センビラン州レンゲンにある不法移民の抑留キャンプで調査を行った。その結果、特筆に値するような輸入寄生虫症は検出されなかったが、赤痢アメーバ(10.3%)、クリブトスポリジウム(52.9%)など最近日本でも問題になりつつある原虫症が対照群に比して高率に検出された。また、腸管寄生蠕虫として、セロファン厚層塗抹法で回虫19.1%、鞭虫28.1%、鉤虫21.4%が検出された。特に鉤虫は濾紙培養法では72%の高率で検出された。しかし、これらは対照群でも同様あるいはむしろ高い値が得られており、輸入寄生虫症としての意味は低いと思われた。同様のことは他の原虫症なとでも観察され、予想に反して不法移民でも特に高い寄生虫感染を保持しているとは言えない結果となった。この理由の一つとして、不法移民の場合、キャンプに抑留されるのは一定期間マレーシア国内、特に大都市で不法に滞在してからであり、その間に一般住民と同様な感染状況になったことが考えられた。従って、入国後の滞在期間との相関を十分に考慮する必要があることが示唆された。第2回は1999年2月にセランガ州にあるカレー島のヤシ油ブランテーションで合法移民労働者を対象として実施した。この調査の結果は現在検査中であるため確定していないが、興味深い結果としては、血液中に熱帯熱マラリア原虫が低密度ながら多数の者に確認されたことがあげられる。これらの感染者はいずれも何の症状も表しておらず、いわば潜在感染の状態であった。労働者の多くはマラリアの流行地であるインドネシアの出身で、比較的頻繁に母国に帰国しており、そこで感染したと考えられる。

こうした輸入寄生虫症の定着の有無について今後さらに継続的な調査解析の必要があると考えられた。本年度は昨年度に引き続き、マレーシアにおける合法および不法移民の寄生虫感染状況について2回の野外調査を実施した。調査時は昨年度と同じセランガ州にあるカレー島のヤシ油プランテーション(1999年9月)とネゲリ・センビラン州レンゲンにある不法移民の抑留キャンプ(2000年2月)である。しかし、対象とした移民は異なっており、特に後者では対象を入国後数日以内のものに限定し、母国から持ち込んだ寄生虫症の検出に努めた。本年度第2回目の調査の結果は現時点では全部が確定はしていないが、全体的に昨年度と同様の結果が得られている。過去2年間の調査をまとめると、赤痢アメーバやクリプトスポリジウムなど病原性の高い寄生虫症が不法移民に多く見られ、彼らの移入がこれらの寄生虫症の蔓延をもたらす要因となる可能性が示唆された。一方、腸管寄生線虫症はいずれの群でも高かったが、むしろ対照群で回虫症の割合が高いことが目立った。これは特にプランテーションの職員で顕著であったが、その理由は不明である。合法移民には総じて目立った感染は見られなかったが、昨年度第2回の調査で14%に熱帯熱マラリア原虫が認められたことが特徴であった。しかし、その後の調査では検出されておらず、調査時期、検査方法などについてさらに検討する必要性が感じられた。これまでの調査では対象群を調査地の職員などに限定していたが、マレ-シア全体での寄生虫症の現状を把握し移民との対比を明確にする意味から、今後の調査では対照群の数を増やすと同時に一般的な都市労働者なども加える必要があると考えられる。本年度は引き続きマレーシアにおける合法および不法移民の寄生虫感染状況について2回の野外調査を実施した。調査地はこれまでと同じネゲリ・センビラン州レンゲンにある不法移民の抑留キャンプ(2000年9月)とセランガ州にあるカレー島のヤシ油プランテーション(2000年10月)である。過去2年間の調査結果の検討から、どちらの調査地においても対照となるマレーシア人労働者の数を増やし、抑留キャンプの不法移民についてはインドネシア以外の国からの移民の数を多くした。また、プランテーションにおいては以前の調査で熱帯熱マラリア原虫に感染していた被験者について追跡調査を行った。3年間の調査の結果、総計で741名の調査を行い、その内訳は不法移民308名、合法移民221名、マレーシア人労働者212名であった。不法移民についてはインドネシアが157名と過半数を占め、以下3名のアフリカ人の他はすべてアジア諸国からの移民であった。合法移民はほとんどがインドネシア人であった。また、マレーシア人はマレー系、先住民、インド系に区別できた。全体として不法移民が他の群に比べ感染率が高かったが、中でも病原性原虫および外部寄生虫の感染率が高く、主に衛生状態の悪さを反映する結果と思われた。合法移民については不顕性マラリアが多く見られたことが特徴であったが、追跡調査で調べられた4名の被験者はいずれも陰性であった。これは母国への一時帰国に伴って感染した典型的な輸入寄生虫症と考えられた。対照群ではそれぞれの民族性に由来する生活習慣の違いが寄生虫感染にも反映していると考えられた。また、出身国の違いが感染状況にも反映され、移民の寄生虫相を考える上では重要な指標であることが示唆された。
金属内包14族クラスターの系統的な精密合成法の開発と基本的性質の解明

本年度は複合電子系化合物として、チオラート保護金クラスターに注目し、その二成分複合効果について研究を行った。複合元素としては金と溶融性の高いパラジウムに着目した。金とパラジウムの混合比を変化させながら生成するクラスターの化学組成を質量分析により追跡したところ、混合比によらず、金のみの安定クラスターであるAu_<25>(SR)_<18>の一つの金原子がパラジウム原子に置きかわったPd_1Au_<24>(SC_<12>H_<25>)_<18>が主生成物として生成することが分かった。溶媒抽出や高速液体クロマトグラフィーを利用することで、Pd_1Au_<24>(SC_<12>H_<25>)_<18>を高純度で単離することに成功した。単離したPd_1Au_<24>(SR)_<18>の幾何構造について調べるため、単離したクラスターに対し、複数の実験およびその理論解析を行った。その結果、Pd_1Au_<24>(SR)_<18>はAu_<25>(SR)_<18>の中心の金原子がパラジウムに原子に置きかわったコアシェル型のPd_1@Au_<24>(SR)_<18>構造を有していることが明らかになった。安定性に関する実験より、こうして中心の金原子をパラジウム原子で置き換えることにより、クラスターの熱力学的安定性がより向上することが明らかになった。Walterら、Jiangらの最近のDFT計算の結果に基づくと、こうした安定性の差は、中心原子とAu_<24>(SC_<12>H_<25>)_<18>ケージとの結合性の違いに起因される。金とパラジウムは溶融しやすく、Pd原子とAu_<24>(SC_<12>H_<25>)_<18>ケージの間ではAu原子とAu_<24>(SC_<12>H_<25>)_<18>ケージの間よりも強い結合を形成するため、Pd_1Au_<24>(SC_<12>H_<25>)_<18>はAu_<25>(SC_<12>H_<25>)_<18>より高い熱力学的安定性を示すと解釈される。同様な安定性の向上はレーザー解離に対しても観測された。レーザー解離のメカニズムについては現状では明らかになっていないが、レーザーに対する安定性の差についても、上述の相互作用エネルギーの違いが関与しているものと予想される。金属原子を内包した14族クラスターは、金属内包フラーレンのファミリーとも捉えられる典型的な複合電子系である一方で、化学合成に基づく構造設計(制御)が可能である、遷移金属を内包できる、などの金属内包フラーレンには無い特徴も併せ持ち、新しい機能性物質の構成単位として大きな可能性を秘めている。本課題では、これらのクラスターの、1)系統的単離法の確立、2)基本構造と機能の解明、に取り組み、以下の成果を得た。1)系統的単離法の確立:本年度は化学的安定性の高い、金属元素を内包していない14族クラスター(シリコンクラスター)を対象に、それらの高分解能サイズ分離法の確立に取り組んだ。ブチル保護シリコンクラスターを液相調製し、高速液体クロマトグラフィーによりそのサイズ分離を試みたところ、クロマトグラムには複数のピークが観測された。各々を分離し、その紫外可視吸収スペクトルを測定したところ、各分取成分は異なる電子構造を有していることが分かった。以上の結果から、シリコンクラスタ-のサイズ分離には高速液体クロマトグラフィーが極めて有効な手段であることが明らかになった。2)パラジウム内包スズクラスターの幾何構造の解明:パラジウム内包スズクラスターにおける主生成物([K(2, 22-crypt)]_4[Pd_2@Sn_<18>」・3ED)の単結晶化に成功した。X線構造解析より、籠構造内部にて二つのPd間の原子間距離は3.415Åと大きく離れていることが明らかになり、このことはスズ籠構造内部において二つのPd原子は殆ど相互作用していないことを示している。同族のPd_2@Ge_<18>^<4->においては二つのPd間の原子間距離は2.831Åであり、籠構造内部にて二つのPd原子は弱い相互作用をしていることが明らかにされている。以上の結果は、籠構造を形成する元素の種類を変化させることで、内部の金属原子間の相互作用を変化させられることを示している。単離したPd_1Au_<24>(SR)

_<18>の幾何構造について調べるため、単離したクラスターに対し、複数の実験およびその理論解析を行った。その結果、Pd_1Au_<24>(SR)_<18>はAu_<25>(SR)_<18>の中心の金原子がパラジウムに原子に置きかわったコアシェル型のPd_1@Au_<24>(SR)_<18>構造を有していることが明らかになった。安定性に関する実験より、こうして中心の金原子をパラジウム原子で置き換えることにより、クラスターの熱力学的安定性がより向上することが明らかになった。Walterら、Jiangらの最近のDFT計算の結果に基づくと、こうした安定性の差は、中心原子とAu_<24>(SC_<12>H_<25>)_<18>ケージとの結合性の違いに起因される。金とパラジウムは溶融しやすく、Pd原子とAu_<24>(SC_<12>H_<25>)_<18>ケージの間ではAu原子とAu_<24>(SC_<12>H_<25>)_<18>ケージの間よりも強い結合を形成するため、Pd_1Au_<24>(SC_<12>H_<25>)_<18>はAu_<25>(SC_<12>H_<25>)_<18>より高い熱力学的安定性を示すと解釈される。同様な安定性の向上はレーザー解離に対しても観測された。レーザー解離のメカニズムについては現状では明らかになっていないが、レーザーに対する安定性の差についても、上述の相互作用エネルギーの違いが関与しているものと予想される。
救急初期診療トレーニング導入による地域救急医療体制支援の効果に関する萌芽研究

本研究は、地域の救急医療対応能力を充実させ、広く国民に救急医療へのアクセスを確保することを目的とした挑戦的萌芽研究である。本研究では、研究代表者らが開発した学習プログラム(=救急初期診療コース)を初期研修医を対象にして催行し、以下の3項目を研究するものとする。(1)受講前後で救急初期対応能力の向上が認められるかを検討する。(2)受講後一定期間を置いた後に救急初期対応能力に関する知識・技能が保持されているかを検討する。(3)救急疾患への日常的な曝露か救急初期対応能力に関する知識・技能の保持に影響しているかを検討する。本研究は、準備期、コース実施期、受講後再調査期、受信動向調査期、解析期の5段階に別れ、平成22年度は解析期にあたる。平成21年度には妥当性を確認した救急初期診療コースを開催し、コース受講前後での救急初期診療能力の獲得について、OSCE(客観的臨床能力試験)で測定した。コース前後でOSCEおよび筆記試験を行い、コース受講による知識・能力獲得を測定した。OCSE実施時にはビデオ撮影を行い、再現可能な形で臨床パフォーマンスを測定し、一定の効果が確認された。コース受講から一定期間をおいてコース受講群およびコース非受講群を比較する測定では併せて受信動向調査を行い、救急初期診療コースで取り上げた症候は日常の救急現場で実際に触れる頻度が高いことが確認された。コース受講後にそれらの症候に曝露されることにより、コースで獲得された臨床パフォーマンスが一定程度維持されることが確認された。本研究で設定した救急初期診療コースの有用性が確認され、同様の学習方法が救急初期診療能力の獲得に有用であると考えられた。本研究は、準備期、コース実施期、受講後再調査期、受診動向調査期、解析期の5段階に別れる。平成20年度は主に準備期とコース実施期にあたる。準備期の内容として実施した事業は、コースプログラムについて3日間にわたるワークショップを開催し、プログラムについて再検討した。指導内容について、研究代表者、連携研究者、研究協力者で最新のエビデンスに基づいた再討議を2日間にわたり行った。新しいコースプログラムと指導内容に従い、パイロットコースを3会開催し、検証した。研究として開催するコース開催とOSCEの客観的記録に必要な設備備品を購入した。コース催行に必要なハンドアウト、インストラクションガイドラインを印刷製本した。準備されたコースの概要および討議課程について、国際学会で報告を行い、反響を得た。コース実施期として、各研究協力病院で初期研修医を対象にコースを実施した。コース実施時には各レクチャーブースに1名ずつの研究協力者を配置して、指導内容の質を担保した。OSCE実施時にはビデオ撮影を行い、再現可能な形で臨床パフォーマンスを測定したが、ビデオ撮影装置の数に限界があるため、当初予定したよりもサンプル数が少なくなった。そのため、平成21年度に引き続きコース実施期として複数コースを実施する必要があり、ビデオ撮影装置の追加購入を検討する。またコース内容と教育検討のための、再度研究代表者、連携研究者、研究協力者での討議開催は平成21年度に行うこととなる本研究は、地域の救急医療対応能力を充実させ、広く国民に救急医療へのアクセスを確保することを目的とした挑戦的萌芽研究である。本研究は、準備期、コース実施期、受講後再調査期、受信動向調査期、解析期の5段階に別れ、平成21年度はコース実施期にあたる。妥当性を確認した救急初期診療コースを開催し、コース受講前後での救急初期診療能力の獲得についてOSCE(客観的臨床能力試験)で測定した。OSCE実施時にはビデオ撮影を行い、再現可能な形で臨床パフォーマンスを測定し、一定の効果が確認された。コース受講から一定期間をおいてコース受講群およびコース非受講群を比較する測定は、研究計画の遅れにより平成22年度に繰り越された。平成22年度に当該測定を実施し、コース受講から一定期間の臨床経験の測定と、一定期間後の臨床パフォーマンスを行った。その結果、コース受講者ではコースで獲得された臨床パフォーマンスが一定程度維持されることが確認された。その解析については平成22年度に引き続き行う予定である。

本研究は、準備期、コース実施期、受講後再調査期、受信動向調査期、解析期の5段階に別れ、平成22年度は解析期にあたる。平成21年度には妥当性を確認した救急初期診療コースを開催し、コース受講前後での救急初期診療能力の獲得について、OSCE(客観的臨床能力試験)で測定した。コース前後でOSCEおよび筆記試験を行い、コース受講による知識・能力獲得を測定した。OCSE実施時にはビデオ撮影を行い、再現可能な形で臨床パフォーマンスを測定し、一定の効果が確認された。コース受講から一定期間をおいてコース受講群およびコース非受講群を比較する測定では併せて受信動向調査を行い、救急初期診療コースで取り上げた症候は日常の救急現場で実際に触れる頻度が高いことが確認された。コース受講後にそれらの症候に曝露されることにより、コースで獲得された臨床パフォーマンスが一定程度維持されることが確認された。本研究で設定した救急初期診療コースの有用性が確認され、同様の学習方法が救急初期診療能力の獲得に有用であると考えられた。
表在性蛋白質に着目した光合成光化学系2超分子複合体のアセンブリーに関する研究

光化学系II複合体(PSII)の構築過程では、サブユニット、コファクター等多様な構成成分が秩序立てて組み込まれたのちにPSII二量体構造が完成する。本研究では、PSIIアセンブリーの仕組みをPSIIに結合する表在性タンパク質の機能解析の観点から明らかにすることを目的とした。Psb28はPSIIに結合する機能未知な表在性蛋白質である。シアノバクテリアを用いてPsb28をコードする遺伝子(psb28)を破壊したところ、遺伝子破壊株では、PSIIのアセンブリー中間体が蓄積し、PSIIの修復速度が低下することがわかった。以上の結果により、Psb28はPSIIの修復に重要な役割を果たしていることが明らかになった。昨年度は、酸素発生型光合成のモデル生物であるシアノバクテリアSynechocystis sp. PCC 6803を用いて光化学系II(PSII)のアセンブリーに重要な役割をもつと予想される表在性タンパク質の各種遺伝子破壊株、His-タグ付与変異株やN末端の脂質修飾シグナルを改変した変異株を作製し、完成した変異株については光合成の解析を進めた。1.表在性蛋白質の遺伝子破壊株を用いたPSIIアセンブリー過程の解析表在性タンパク質の遺伝子破壊株(△psb27,△psb28)の光合成特性の解析を開始した。その結果、Psb28蛋白質の遺伝子破壊株(△psb28)は、通常生育条件下では光合成に依存する細胞増殖に変化はみられないが、高温条件で強光に曝すと増殖が抑えられることがわかった。△psb27株も通常条件下では細胞増殖に野生株との違いは観察されなかったが、△psb28株同様、各種ストレス条件で光合成特性が変化する可能性を今後検討する必要がある。2.表在性蛋白質と相互作用するPSIIアセンブリー中問体の解析Psb27、Psb28各蛋白質にHisタグを導入した変異株を作製した。ニッケルカラムを用いて、これら変異株からPSIIアセンブリー中間体を精製する試みを開始した。3.表在性タンパク質の脂質修飾が光合成の特性に与える影響昨年度はPsb27, Psb0, PsbQの各タンパク質N末端の脂質修飾の程度を改変した各種変異株を作製した。本来脂質修飾を受けないPsbOに脂質修飾シグナルを導入するとタンパク質が細胞内に蓄積しなくなることがわかった。一方、本来脂質修飾を受けるPsb27とPsbQの脂質修飾の程度を改変した変異株では、変異タンパク質の蓄積が観察されたので、これら変異株について今後さらなる解析をおこなう予定である。本研究では、酸素発生型光合成のモデル生物であるシアノバクテリアSynechocystis sp.PCC 6803を用いて光化学系II(PSII)のアセンブリーに重要な役割をもつと予想される表在性タンパク質に着目して研究をおこなっている。本年度の研究成果は以下の通りである。1.表在性蛋白質の遺伝子破壊株を用いたPSIIアセンブリー過程の解析本年度は表在性タンパク質の遺伝子変異株のうちPsb28蛋白質の遺伝子破壊株(Δpsb28)を中心に解析した。すでに、Δpsb28株は、高温条件で強光に曝されたときに増殖が抑えられることがわかっている。Blue-Nativeゲル電気泳動による解析の結果、Δpsb28株は活性型の光化学系II2量体量が少なく、光化学系IIのアセンブリー中間体、もしくは解体中間体が特異的に蓄積することを見出した。この結果はΔpsb28変異株では、光化学系IIのアセンブリーもしくは解体過程が滞っており、高速度での代謝回転が必要な条件において(高温、強光)、Psb28が重要な役割を果たしていることを示唆している。2.表在性蛋白質と相互作用するPSIIアセンブリー中間体の解析Psb27-His株、Psb28-His株からニッケルカラムを用いて、PSIIアセンブリー中間体と推定される標品を精製した。現在のところ、いずれの標品も量が微量であるので、収量を増大する必要がある。3.表在性タンパク質の脂質修飾が光合成の特性に与える影響Psb27とPsbQの脂質修飾様式を変化させた変異株の光合成特性の変化を解析した。予備的な解析の結果、脂質修飾を変化させると、光合成のストレス耐性が低下する可能性を示す結果が得られた。今後、脂質の修飾変化が想定通り起こっているのかどうかを質量分析により確かめる必要がある。本研究では、シアノバクテリアSynechocystis sp.PCC6803を用いて光化学系II(PSII)のアセンブリーに重要な役割をもつと予想される表在性タンパク質をコードする遺伝子破壊株やタンパク質へHis-タグを付与した変異株を作製し、各変異株の光合成特性の解析を行ってきている。

これらのうち、本年度は表在性タンパク質Psb28(Δpsb28株)の遺伝子破壊株を用いた解析で興味深いことがわかってきたので、特に本株の解析に焦点を絞った。具体的な内容は以下の通りである。前年度までに、表在性タンパク質Psb28の遺伝子破壊株(Δpsb28株)の解析では、Δpsb28株はプレート培養において通常条件(30°C)では野生株と同様に増殖するが、高温、強光に曝されたときに増殖が抑えられること、さらにΔpsb28株は活性型PS IIである2量体量が減少し、PS IIのアセンブリー中間体、もしくは解体中間体が特異的に蓄積することを見出している。本年度は、まず液体培養条件で野生株と変異株の増殖の差が出る条件を探したところ、40°C、強光(200μmol photons^<-1>・h^<-1>)条件で野生株に比べ、増殖遅延を示すことがわかった。さらにこの増殖遅延が観察された条件での細胞の光合成活性の解析をおこなったところ、野生株に比べΔpsb28株は強光下で光合成活性が低下しやすいこと、その活性低下の原因は損傷を受けたPSIIを修復する機能が低下しているためであることがわかった。以上の結果、Psb28は通常の温度条件では必須ではないものの、高温条件下でのPSIIの修復・アセンブリーに重要な機能を果たしていることが明らかになった。
樹木-リター-土壌系における炭素の動態と固定に関する研究

枝・幹の詳細な調査から,北米の450年生ダグラスファーでは樹冠における枯死枝現存量は生枝現存量の約1/4に相当する2.605.56t ha^<-1>と推定された。樹冠から地上に供給された枯死材は年間30.88t ha^<-1>であった。本邦広葉樹二次林の調査では,主軸直径が30cmを越えると枯死枝の直径は約1020cmで最大値に達し,一定の基部直径以上に成長しない2次枝が枯死することがわかった。数種広葉樹の枝の直径頻度分布は樹種の違いに拘らずべき乗式で近似できた。落枝の着生枝に対する割合310%であった。同じ広葉樹二次林の枯死材現存量は9.3tC ha^<-1>であり,地上部現存量の21%を占めていた。また,温度と含水率,枯死材の基質特性を変数とした枯死材呼吸のモデルから森林全体の年間枯死材呼吸量は0.5tC ha^<-1>と推定された。倒伏木の呼吸量は立枯木の3倍にも達していた。根呼吸について根径ごとの根呼吸を推定したところ,全根量の約15%を占める直径2mm以下の細根が全根呼吸量の6割以上を占めていることがわかった。年間の土壌呼吸量は9tCであり,そのうち根呼吸の土壌呼吸に占める割合は18.759.8%と大きな季節変動を示したが,年間では47%であった。同じ林分で水溶性有機物の調査を進めた結果,土壌における水溶性有機物の保持量はA層で最も多いこと,保持される有機物は芳香族性や脂肪族性に富む疎水性成分であること,リター層から下層への移行に伴い多糖性に富む成分は微生物分解を受けて減少することを明らかにすることができた。水溶性腐植物質の化学構造特性の変化は季節よりも下方移動による変化が顕著であり,表層部では微生物分解,下層部では配位子交換反応による土壌吸着が主因であった。土壌に集積している土壌腐植酸の全土壌有機物に占める割合は1516%であり,水溶性腐植物質の724倍量であった。胸高直径を基準とした毎木調査では明らかにすることのできない低木樹種の現存量と成長量について、当年枝、地上幹、株、萌芽などのモジュール単位の動態と現存量を調査・解析することで定量的に評価した。有機物の分解過程を、放出される二酸化炭素量を短期、長期間に測定することにより、分解速度を温度、含水率でモデル化することが可能になった。細根だけの呼吸量を連続して測定するための測定装置を開発した。測定には購入した赤外線ガスアナライザーを使用し、連続的なデータが得られるように、開閉を自動で行うようにした。根を掘りとり、呼吸量を測定した結果、根の直径が小さくなるほど、重量あたりの呼吸量は大きくなることがわかった。特に細根に関しては非常に高い呼吸量を観測した。根の呼吸量における細根の果たす重要性が示された。

土壌中の溶存有機炭素(DOC)のフラックスをモニタリングするための予備試験として、里山広葉樹二次林の成立している花崗岩質土壌地帯を定点調査地点として選定した。リター層から母岩層までの各層位土壌から水抽出有機物(WEOC)を採取し、易分解性および難分解性有機物の分別法(DAX8樹脂分別法)を含めた採取プロセスの最適化をおこなった。すなわち、土壌試料はチルド保存で一週間以内に処理し、O層のWEOCは20倍6時間抽出、A層およびB層のWEOCは5倍24時間抽出で処理することでDOCのモニタリングに代用できる事が判明した。同時に定点調査地点の沢水から難分解性有機物を採取するプロセスも最適化し、土壌から河川に流出する有機物フローの評価法に加えることが可能となった。これらの結果から、次年度展開予定の季節変動調査におけるルーチン手法が確立できた。北米の温帯針葉樹林は、巨大な地上部現存量とあわせて、枯死材に含まれる炭素蓄積量が非常に多い。450年生の針葉樹林において枯死材に含まれる炭素量を22t ha^<-1>と推定されているが、樹冠部に存在する枯死材については不明であった。ロープ登はん技術を用いて450年生ダグラスファーの樹冠を調査した結果、樹冠の枯死枝現存量は2.60-5.56t ha^<-1>と推定された。これは樹冠部の生枝現存量の約1/4に相当する。1998年から5年間に樹冠から地上に供給された枯死材の量は30.88tha^<-1> yr^<-1>であった。広葉樹二次林で枯死材量を調査した結果、枯死材現存量は9.3tC ha^<-1>であり、その量は地上部現存量の21%を占めていることがわかった。また温度と含水率、枯死材の基質特性を変数とした枯死材呼吸のモデルを作成した。このモデルでは呼吸量のばらつきの53%が説明できた。また枯死材呼吸の連続測定結果は、温度と含水率で呼吸量のばらつきの80%以上の説明が可能であることを示した。作成したモデルにより森林全体の年間枯死材呼吸量は0.5tC ha^<-1> yr^<-1>と推定された。この呼吸量のうち、倒伏木の呼吸量が多く、立枯木の3倍にも達していることがわかった。これらリターからの有機物の移動について、水溶性有機物を季節ごとに採取・調製して分析した結果、土壌における水溶性有機物の保持量はA層で最も多いこと、保持される有機物は芳香族性や脂肪族性に富む疎水性成分であること、リター層から下層への移行に伴い多糖性に富む成分は微生物分解を受けて減少することが明らかになった。さらに、冬と夏の渓流水の比較から、リター層の有機物が土層内通過中に微生物や土壌吸着の作用を強く受けて最終的に渓流水へと流出する経路と、激しい降雨にともなう表面流去水によってリター層から直接的に速やかに渓流水に移行する経路のあることが論証された。二次林代表樹種のコナラ及びソヨゴでは主軸直径の増加に伴いそこから発生した枯死枝の直径も増加する傾向があった。しかし主軸直径が30cmを越えると枯死枝の直径はそれぞれ約10および20cmで最大値に達した。調査個体は樹冠が定常状態と考えられ、一定の基部直径以上に成長しない2次枝の枯死を示していた。この2種では生枝と枯死枝の炭素含有量に差はなかったが、窒素含有量は生枝よりも枯死枝で低かった。ヒメヤシャブシでは生枝よりも枯死枝で炭素、窒素ともに含有量が低かったが、CN比は前2種同様に枯死枝で増加した。この結果は樹上の枯死枝では生物的分解機構が作用していないことを示唆していた。上記の試験地における根の呼吸測定から重量あたりの根呼吸量が直径によって大きく異なることがわかった。根径ごとの根呼吸を推定したところ、全根量の約15%を占める直径2mm以下の細根が全根呼吸量の6割以上を占めていた。また根呼吸の土壌呼吸に占める割合は18.759.8%と大きな季節変動をした。
血管細胞の機械刺激受容機構と応答遺伝子の包括的解析に関する研究

本研究では血流に起因するメカニカルストレスである剪断応力の生体作用を明らかにするために、血管内皮細胞の剪断応力の受容機構と遺伝子応答の包括的解析を行った。内皮細胞は剪断応力の強さの情報をATP作動性のカチオンチャネルであるP2X4を介する細胞外Ca^<2+>の流入反応に変換して伝達することが判明した。P2X4の欠損マウスを作製したところ、このマウスの内皮細胞では剪断応力による細胞外Ca^<2+>の流入反応が消失し、引き続いておこる一酸化窒素産生が減弱することが示された。また、P2X4欠損マウスでは正常マウスに比べ血流増加による血管拡張反応が減弱し、血圧が上昇していた。さらに、血流の減少による血管径の縮小反応がP2X4欠損マウスで障害を受けていた。このことから、P2X4を介する剪断応力の受容機構は血流依存性の血管のトーヌスや血管のリモデリングの調節に重要な役割を果たしていることが明らかになった。剪断応力に反応する内皮遺伝子についてDNAマイクロアレイによる包括的解析を行ったところ、動脈レベルの15dynes/cm^2の層流性の剪断応力に対し内皮遺伝子全体の約3%が反応して発現が変化することが判明した。このことは約600の遺伝子が剪断応力に応答することを意味している。また、クラスター解析で得た継時的な遺伝子の反応パターンは単一ではなく、多様であることが示された。さらに内皮遺伝子の応答が層流と乱流で異なることが明らかになった。例えば、層流に対してウロキナーゼ型プラスミノーゲンアクチベータ(uPA)遺伝子の発現が低下するが、乱流では増加することが示された。この場合、層流は転写因子GATA6を介する転写抑制とmRNAの分解促進を、一方、乱流はmRNAの安定化を介してuPA遺伝子の発現を修飾していた。本年度は剪断応力に応答する内皮遺伝子の包括的解析を行った。培養した人臍帯静脈内皮細胞と人冠状動脈内皮細胞に流れ負荷装置を使って、動脈レベル(15dynes/cm^2)あるいは静脈レベル(1.5dynes/cm^2)の層流性あるいは乱流性の剪断応力を作用させたときの内皮遺伝子(約5600)の発現変化をDNAマイクロアレイ法で解析した。その結果、層流性の動脈レベルの剪断応力により全体の約3%の遺伝子の発現が有意(発現が2倍以上あるいは半分以下)に変化した。仮に内皮細胞に発現する総遺伝子数を2万とすると約600の遺伝子が剪断応力に応答すると考えられる。この割合は層流性の静脈レベルの剪断応力では約2%、乱流性の静脈レベルの剪断応力では約1%に減少した。層流性の動脈レベル層流性の剪断応力は抗酸化ストレスに働く遺伝子の発現を高め、一方、細胞増殖に関連する遺伝子の発現を抑制する効果が認められた。また、人の粥状動脈硬化病変の発生と関係する乱流性の剪断応力はとくに血管のリモデリングに関わる遺伝子(プラスミノーゲン・アクチベータ、腫瘍変換増殖因子、エンドセリン、コラーゲン・タイプ4,メタロプロテイネースなど)の発現を変化させた。層流の剪断応力に対する内皮遺伝子の1-48時間までの時系列的な反応パターンをクラスター解析したところ、発現が増加する場合は5クラスター、発現が減少する場合は6クラスターに分類することができた。剪断応力に対する時系列的応答パターンは多様であることが示された。