hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超音波による薬剤効果増強システムの開発と評価

超音波の薬剤効果増強に関して、周波数を可変できる超音波照射装置作成、生物作用の周波数依存性、経皮吸収の促進作用、造影剤による超音波増強効果、血栓溶解促進作用および遺伝子導入などについて検討した.1.薬剤効果増強は超音波の周波数に依存すると思われる.このため任意の周波数発生が可能な多周波超音波発生装置を作製した.2.超音波誘発ラット胸腺細胞致死効果について周波数を変えて検討したところ、相対的に化学作用の寄与が高いのは0.5MHzであり、0.5MHz照射条件ではシステアミンによる細胞死の抑制効果を認めた.3.人工的微小気泡である超音波造影剤が、超音波の化学的効果や機械的効果を増強することが考えられている.本研究では超音波造影剤類似物質であるPVC-AN(poly-vinylidene chloride-acrylonitryl copolymer)を用いたところ、PVC-ANは酸素溶存水溶液において超音波による過酸化水素生成(・HO_2再結合による)を増強した.照射時の溶存気体の種類に依存するが、PVC-ANは超音波誘発化学効果および細胞致死効果を増強することが判明した.超音波造影剤を併用し、薬剤効果を増強できる可能性を示した.4.超音波による薬剤の経皮吸収促進作用に係わる因子である角質層への影響と皮膚電気抵抗についてラットを用いて検討した.超音波照射によりAChアセチルコリンの角質層通過時間が短縮すると思われる結果を得た.5.超音波による遺伝子導入およびアポトーシス導入についても検討し、造影剤による増強効果を認め、治療への応用可能性を示した.超音波の薬剤効果増強に関して、装置作成、超音波造影剤の利用、および経皮吸収の促進について検討した.1.薬剤効果増強は超音波の周波数に依存すると思われる.このため任意の周波数発生が可能な多周波超音波発生装置の作製に着手した.2.超音波照射により人工的微小気泡である超音波造影剤が壊れ、超音波の化学的効果や機械的効果を増強することが考えられ、既に超音波による血栓溶解への応用が検討されている.本研究では超音波造影剤類似物質としてPVC-AN(polyvinylidene chloride-acrylonitryl copolymer)を用いた.PVC-ANは酸素溶存水溶液において超音波による過酸化水素生成(・HO_2再結合による)を増強した.また、超音波によるKIからのI_2遊離と細胞溶解を促進した.照射時の溶存気体の種類に依存するが、PVC-ANは超音波誘発化学・生物学的効果を増強することが判明した.超音波造影剤を併用し、薬剤効果を増強できる可能性を示した.3.超音波による薬剤の経皮吸収促進作用に係わる因子である角質層への影響と皮膚電気抵抗について検討した.既に検討を進めてきたノルアドレナリンやヒスタミンに加えてアセチルコリン(ACh)の経皮吸収におよぼす影響も調べた.ゲル状にした薬剤をラット腹部に塗布後、超音波を照射した.照射ヘッドに恒温冷却水を循環することにより温度上昇を抑制した.経皮吸収促進作用は塗布される皮膚状態に依存し、角質層が除去されると促進効果は消失した.超音波照射中、皮膚電気抵抗は低下し、その程度は超音波強度に依存した.血圧変化を調べたところ、超音波照射によりAChの角質層通過時間が短縮すると思われる結果を得た.超音波の薬剤効果増強に関して、周波数を可変できる超音波照射装置作成、生物作用の周波数依存性、経皮吸収の促進作用、造影剤による超音波増強効果、血栓溶解促進作用および遺伝子導入などについて検討した.1.薬剤効果増強は超音波の周波数に依存すると思われる.このため任意の周波数発生が可能な多周波超音波発生装置を作製した.2.超音波誘発ラット胸腺細胞致死効果について周波数を変えて検討したところ、相対的に化学作用の寄与が高いのは0.5MHzであり、0.5MHz照射条件ではシステアミンによる細胞死の抑制効果を認めた.3.人工的微小気泡である超音波造影剤が、超音波の化学的効果や機械的効果を増強することが考えられている.本研究では超音波造影剤類似物質であるPVC-AN(poly-vinylidene chloride-acrylonitryl copolymer)を用いたところ、PVC-ANは酸素溶存水溶液において超音波による過酸化水素生成(・HO_2再結合による)を増強した.照射時の溶存気体の種類に依存するが、PVC-ANは超音波誘発化学効果および細胞致死効果を増強することが判明した.超音波造影剤を併用し、薬剤効果を増強できる可能性を示した.4.超音波による薬剤の経皮吸収促進作用に係わる因子である角質層への影響と皮膚電気抵抗についてラットを用いて検討した.超音波照射によりAChアセチルコリンの角質層通過時間が短縮すると思われる結果を得た.5.超音波による遺伝子導入およびアポトーシス導入についても検討し、造影剤による増強効果を認め、治療への応用可能性を示した.超音波の薬剤効果増強に関して、1)周波数可変超音波発生装置を用いて細胞致死効果に関する周波数依存性および2)超音波造影剤による超音波誘発化学効果の増強機構について検討した.1)超音波によるKIからのI_2遊離と胸腺細胞死について、4種類の異なる周波数の超音波(38KHz、0.5,1.0,および2.0 MHz)の影響を調べた.溶存気体としてArおよびN_2Oを用いた.

キャビテーション気泡の崩壊温度が高いAr条件ではI_2遊離および細胞死とも2.0MHzを除く超音波で認められたが、低いN_2O条件では認められなかった.相対的に化学作用の寄与が高いのは0.5MHzであり、0.5MHz照射条件ではシステアミンによる細胞死の抑制効果を認めた.細胞死を調べたがアポトーシスの可能性は少ないと思われる.2)ヒト血清アルブミンおよびガラクトースを主成分とする超音波造影剤AlbunexおよびLevovistを用いて超音波誘発化学効果を検討し、さらにSiO_2が主成分で化学的反応性を示さないEccospheresを用い比較検討した.AlbunexおよびLevovistはAr飽和条件での50KHz超音波誘発H_2O_2生成(・OH再結合による)を抑制した.Air条件下では超音波照射に対して比較的安定はLevovistはH_2O_2生成(・HO_2再結合による)を増強した.Eccospheresは両条件ともH_2O_2生成(・HO_2再結合による)を顕著に増強した.超音波造影剤は・OHの除去作用を有するが、その性質によっては・HO_2再結合によるH_2O_2生成を増強する可能性を示した.超音波の照射効果を微小気泡製剤が促進するか否かについて、超音波による血栓溶解促進効果および遺伝子導入について検討した.超音波キャビテーションによる細胞膜上の可逆的な穿孔(Sonoporation)に依存すると思われる遺伝子導入法が新たな物理的遺伝子導入法の一つとしてとして注目されている.本研究ではより効率的な遺伝子導入条件を探索するため、異なる溶存気体を用いてin vitro超音波遺伝子導入を試みた。併せて、超音波造影剤レポビストの併用効果についても調べた.脱気条件での遺伝子導入は認められなかったが、空気を飽和させると導入効率は顕著に増加した.効率は飽和させる気体の種類により変化し、3原子気体を飽和させた場合、遺伝子導入効率は有意に低下した。レボビストの併用により導入効率は増加した.超音波による遺伝子導入がキャビテーションによることおよび超音波造影剤により増強されることを示した.
慢性中耳炎におけるインフラマソームおよびToll様受容体を介した炎症病態の解明

慢性中耳炎は小児においても成人においても難聴をきたす大きな原因のひとつである。抗生剤が効きにくい薬剤耐性菌による慢性中耳炎症例が増加しており、従来の治療法では治療が困難な症例があることから、今回、我々は新たな視点からの治療法を確立することを目指して研究を行った。その結果、慢性中耳炎において炎症を惹起するシグナル経路としてトール様受容体とインフラマソームが重要な役割を果たしていることが明らかとなった。これらの因子をコントロールすることが難治性慢性中耳炎に対する新たな治療選択肢となりうる可能性が示唆された。インフラマソームとは、複数のタンパク質からなるタンパク複合体で、細胞質内の異物をNLRC4、NLRP1、NLRP3などの受容体を介して宿主細胞に対する危険因子として認識し、シグナル伝達分子(apoptosis-associated speck-like protein containinga CARD(ASC))を介して、非活性型のプロ・カスパーゼー1を活性型のカスパーゼー1にし、カスパーゼー1はプロ・インターロイキンー1・ベータやプロ・インターロイキンー18を炎症性サイトカインとして実際に働くインターロイキンー1・ベータやインターロイキンー18にし、炎症反応の誘導や進展に重要な役割を果たしていることが明らかになっている。本年度は、ヒト慢性中耳炎症例において、治療上の必要性から切除した中耳組織をサンプルとして採取した。また、対照として、中耳に炎症性病変を認めない人工内耳埋め込み手術症例において、手術時に切除した中耳組織を採取した。組織切片を作製し、NLRP3インフラマソームを構成する各タンパクについて、免疫染色を行ったところ慢性中耳炎症例の中耳組織においてそれらのタンパクの強い発現が認められた。対照群である人工内耳埋め込み手術症例の中耳組織では発現がわずかに認められた。リアルタイムPCRを用いてそれらのタンパク量を定量評価したところ、対照群と比較して慢性中耳炎群では各タンパクが統計学的に有意に高い結果が得られた。インフラマソームは複数のタンパク質からなるタンパク複合体で、細胞質内の異物(病原微生物成分や尿酸結晶など)を細胞内受容体を介して宿主細胞に対するdanger signalとして認識し、シグナル伝達分子apoptosis-associated speck-like protein containinga CARD(ASC)を介して、非活性型のカスパーゼ-1を活性型のカスパーゼ-1にし、カスパーゼ-1はpro-インターロイキンー1βやpro-インターロイキン-18を炎症性サイトカインとして実際に働く活性型インターロイキン-1βや活性型インターロイキン-18にし、炎症反応の誘導や進展に重要な役割を果たしている。中耳炎の主要な起炎菌であるグラム陰性菌がもつ炎症惹起物質であるエンドトキシンをマウスの中耳に投与したところ、インフラマソームを形成する各種タンパク質の有意な誘導を認めた。当初の研究計画にそって、順調に研究が進んでいる。インフラマソームは複数のタンパク質からなるタンパク複合体で、いくつかの種類があることが報告されている。また、グラム陰性菌のもつ主要な病原物質の中で、エンドトキシンはトール様受容体で認識されることが報告されている。我々は、インフラマソームの中で、NLRP3インフラマソームに注目して研究を行った。マウスの中耳にエンドトキシンを注入したところ、細胞質内の異物や病原体の病原因子がトール様受容体及び細胞内受容体で認識され、NLRP3インフラマソームが形成されることを示した。また、ヒト中耳炎症例で、中耳粘膜や中耳炎症生肉芽をサンプルとして検討を行い、それらの組織の中にNLRP3インフラマソームの構成蛋白やトール様受容体が発現していることを示した。NLRP3インフラマソームはapoptosis-associated speck-like protein containinga CARD (ASC)などのシグナル伝達分子を介してカスパーゼー1の前駆体を活性型カスパーゼー1に変換する。活性型カスパーゼ1は炎症において重要な働きを有するインターロイキン1βを前駆体から活性型に変換する作用を有する。中耳炎においてもインターロイキン1βが需要な役割を果たしていることが報告されている。我々の検討によって、NLRP3インフラマソームを介する代謝経路を制御することが中耳炎のコントロールに有用であることが示唆された。引き続き、中耳炎における炎症病態をトール様受容体やインフラマソームの機能解析を通じて明らかにする。耳鼻咽喉科・頭頸部外科サンプル採取や解析が順調に進んでいる。研究を効率的、効果的に進めた結果、試薬購入費などの直接経費を節約することができたため。トール様受容体やインフラマソームを起点とした炎症シグナル伝達系についてさらに研究を進める。引き続き、培養細胞や中耳炎モデルマウスなどを用いて中耳炎におけるインフラマソームの役割を明らかにしてゆく。アレイ解析用の組織採取が十分にできず、アレイ解析を施行できなかったため、その経費が次年度使用額として計上されている。
福島第一原発事故のリスク報道の伝達と受容に関する実証的研究

2020東京オリンピックは「復興五輪」と銘打たれているが,原発事故からの復興が半ばである「福島」を在京および当該地域の放送局が,「原発事故」と「復興」をどのように報じるのかを,放送の内容分析を行って明らかにする.更に,各局の報道担当者にインタビューを行い,キー局と在福島局との間の伝え方の差=議題設定の差などについての比較検討も同時に行う.テレビ報道における原発事故の内容分析は,事故直後のものがほとんどであり,かつ,事故からの復旧,復興期における民放キー局と在福島局の差異を明らかにする研究は他にはなく独自性のあるものである.2020東京オリンピックは「復興五輪」と銘打たれているが,原発事故からの復興が半ばである「福島」を在京および当該地域の放送局が,「原発事故」と「復興」をどのように報じるのかを,放送の内容分析を行って明らかにする.更に,各局の報道担当者にインタビューを行い,キー局と在福島局との間の伝え方の差=議題設定の差などについての比較検討も同時に行う.テレビ報道における原発事故の内容分析は,事故直後のものがほとんどであり,かつ,事故からの復旧,復興期における民放キー局と在福島局の差異を明らかにする研究は他にはなく独自性のあるものである.
地域包括ケアシステムにおける通所介護サービスの新たなマーケティング市場の探索

通所介護事業所のサービス提供内容と評価のフレームワークを作成する目的で、申請者が先行研究で作成した「通所介護サービスのサービス提供プロセスのロジックモデル」に基づくインタビューを行った。東京都内の通所介護事業所管理者・職員3名を対象に個別インタビューを行い、さらに東京都内の通所介護事業所およそ30か所の職員が参加する集団研修会でモデルを紹介し、コメントを収集した。コメントを受け、ロジックモデルを修正するに至った。前述のロジックモデルは「職員視点」で作成したものであるが、その中核として「利用者が通所時に得る経験」があることが確認された。そこで、利用者の視点に立った、通所介護事業所で得る経験の記述を目的として、利用者に対する個別インタビューを計画し、3件のプレインタビューを行った。解釈学的事例研究を専門とするカナダの研究者1名に研究・分析のスーパーバイズを受けた。上記の経緯を受け、本研究事業では、「利用者の経験」を主軸とした通所介護事業所のサービス提供構造を明らかにし、それに基づく考察が適切と考え、今後は、通所介護利用者を対象に、1個別のインタビュー調査、2カルテ調査、を行うこととした。これにより、利用者が通所介護事業所で得る経験の意味、および分布を明らかにする。この結果は、通所介護事業所管理者5名程度にフィードバックし、「通所介護事業所のサービス構造と、それを活用した新たなマーケティング展開の可能性」をテーマに意見を収集し、研究のまとめとする予定であるインタビュー調査・カルテ調査の調整が遅れたため。個別インタビューを7月までに終了し、カルテ調査を8月には着手する。10月までにはおおよその解析を終え、年末年始を挟み、2月には結果を通所介護事業所管理者にフィードバックし、意見を収集するようにすすめる。個別インタビューについて、3か所の事業所管理者から同意を得ており、またカルテ調査に関しては東京都内の事業所15か所程度にすでに説明済、おおよそ内諾を得ており、遂行可能である。<概要>研究全体の方針づけのための文献レビューとヒアリングを行い、通所介護事業所の機能として「地域高齢者の援助ニーズの早期発見」がある可能性を特定した。そのため、まずは地域法活支援センターの職員への聞き取り調査・事例分析を行い、現状と課題を整理した。<1:文献レビューとヒアリング>国内外の通所介護・Adult day care serviceに関する文献をレビューし、その機能を体系的に整理した。さらに、都内2箇所の通所介護事業所職員へのヒアリングを行った。これにより、通所介護事業所が地域包括ケアシステムの中で新たに発揮しうる現実的な機能として、「地域高齢者の援助ニーズの早期発見」があることを特定した。<2:地域法活支援センター(以後、包括)の職員への聞き取り調査・事例分析>都内23事業所の職員各1名の協力を得て、「包括への連絡がもう少し早ければより良い経過をたどれた可能性がある」と考えた事例に関し、個別支援開始までの経緯を聞き取り、包括への情報提供の流れと課題を整理した。まず、十分な経過の情報を得た14事例に着目して分析した結果、経緯の発端として、事例対象者は、生活上の困難をうかがわせる何かしらの状況を呈していたことが語られ、それをサインと呼んだ。サインは、周囲に気づかれない場合、気づかれても周囲が何もしない場合、何かする場合、の3つの経路を通じて最終的に包括に知られることとなっていた。サインの情報が包括により早期に提供されるためには、住民のすぐ近くで普段開いている通所介護のような事業所の職員が、近隣関係のしがらみの中で情報を他者に伝えるきっかけを作ったり、早期の判断に必要な知識を提供したりすることが有用である可能性があると考えられた。文献レビューとヒアリングの結果、当初の計画を進める前に、地域住民の中のニーズを明らかにする過程を追加した。そのため、初年度内に実施する予定であった、事業所内でのエスノグラフィーや利用者個票調査の計画を2年度目に引き継ぐこととなった。

<1:通所介護の従来の機能とクライエント像を明らかにする>文献レビューとヒアリング・フォーカスグループインタビューを行い、既存の通所介護のベネフィット項目を体系的に整理する。過去のヒアリングデータ等の再解析と統合する。<2:通所介護の従来のベネフィットセグメンテーションを行う>平成30年10月頃に、事業所職員が回答する、利用者のカルテ調査を行う。事業所3050事業所の管理者に協力を依頼し、利用者約1,500名のデータを収集する。これまでに抽出したベネフィット項目の該当有無を主変数とし、この反応の類似性から利用者のセグメントを作る。これにより、利用者のベネフィットの構造と分布が明らかになると期待される。個別インタビューを7月までに終了し、カルテ調査を8月には着手する。10月までにはおおよその解析を終え、年末年始を挟み、2月には結果を通所介護事業所管理者にフィードバックし、意見を収集するようにすすめる。個別インタビューについて、3か所の事業所管理者から同意を得ており、またカルテ調査に関しては東京都内の事業所15か所程度にすでに説明済、おおよそ内諾を得ており、遂行可能である。(理由)通所介護を対象に、その新たな機能とクライエント像を明らかにすることを目的にした研究の中で、初年度には、既存の事業所内の機能とクライエントについて詳細を明らかにすることを目的にしていた。しかし、通所介護そのものを理解する前に、ヒアリング等を通して、該当サービスが地域包括ケアに貢献しうる可能性を確かめ、今後の方針を決定づけることの必要性が生じたため、もともとの調査に使用する予定だった費用を使用しなかった。(使用計画)初年度に予定していた、既存の通所介護の利用者像に関する調査を実施するため、これに使用する。調査の調整に時間を要したため、計画全体を次年度に延長している。インタビュー調査を6月、最も費用がかかるカルテ調査の実施を8月に実施する。
新規モデルマウスを用いた動脈管開存症(PDA)発症メカニズムの解析

本研究において、Tyrosinase : : Creマウス(Tyr : : Cre)と、Cre発現下でss-cateninタンパク質を安定化するss-catFloxedEx3マウスの交配によりTyr : :Cre ; ss-catFloxedEx3マウスを樹立した。このマウスでは、ss-cateninの活性化により、誕生時に動脈管開存症(PDA)を発症することが示され、ヒトのPDA疾患と非常に類似した表現型を示すことを明らかにした。本マウスではメラノサイトが異所的に動脈管に局在しており、この心臓メラノサイトがPDA発症に関与していることが示された。平成20年度研究計画に基づき、まず初めにPDAモデルマウスTyr::Cre ; □-catFloxEx3 ; Dct::LacZ動脈管におけるメラノサイトの分化時期、分布領域の解析を行った。野生型マウスでは、Dct::LacZによるLacZ発色は、動脈管内に全く認められなかった。一方Tyr::Cre ; □-catFloxEx3 ; Dct::LacZマウスでは、異所的な発色が多数認められ、多くのメラノサイトが動脈管内に点在していることが判明した。これらLacZ-positive細胞が、動脈管内に本来数多く存在する平滑筋細胞ではなく、メラノサイトであることを確認するために、メラノサイトマーカーであるDct抗体と平滑筋細胞マーカーである平滑筋抗体を用いて多重蛍光染色を行った。その結果、Dct抗体positive細胞は平滑筋抗体negativeであり、平滑筋抗体positive細胞はDct抗体negativeであることが判明した。この結果は、異所的に存在するDct::LacZpositive細胞が遺伝子発現レベルでもメラノサイトであることを強く示唆している。次に、PDA発症とメラニン産生及びメラノサイトとの関連性の解析を行うため、Tyr::Cre ; □-carFloxEx3マウスと、メラニン合成に必要なチロシナーゼ遺伝子に変異があるアルビノマウス(c/c)と交配を行った。その結果、c/cマウスを交配した場合でもPDAが確認された。この結果は、PDAがメラニンそのものではなく、メラニンを産生するメラノサイトによって引き起こされている可能性を示唆している。平成21年度以降の研究計画に基づき、Tyr::Creを交配した動脈管の特定の細胞集団特異的コンディショナルノックアウトマウスの解析を行った。色素細胞関連遺伝子であるEdnrb遺伝子が関与していることが考えられたため、Ednrb-Floxedマウスとの交配実験を行い、心臓の機能等を解析いたところ、大きな変化は認められなかった。PDAモデルマウスTyr::Cre;β-catFloxEx3マウスにおける、動脈管開閉因子についての発現解析を行ったところ、Cox-2遺伝子の発現量が増大していた。また、さらなる開閉因子の発現解析を行ったところ、Ep4r遺伝子の発現料も増大していた。この結果は、本PDAモデルマウスでは、動脈管開閉因子の発現量の変化がPDAを発症させる原因であることを示唆している。これらβ-catenin遺伝子の作用がどのようなタイミングで作用するのかを明らかにするため、タモキシフェン誘導性コンディショナルノックアウトマウスTyr::Cre-ERT2;β-catFloxEx3を作成、解析したところ、少なくとも生後にβ-cateninの機能を活性化してもPDAの発症は観察されなかった。この結果は、β-cateninによる作用が胎児期に大きく作用している可能性を示唆している。また、ドップラーエコー画像解析法を用いた解析から、本モデルマウスは動脈管開存だけでなく、右心房から左心房へのシャントが観察された。さらには、PDA発症後の本モデルマウスでは、左心房に血栓を持つ個体が多く観察され、これらの血栓も本モデルマウスの寿命を短くする一因である可能性が示唆された。
血友病Bの分子遺伝学的解析

1.日本人における第【IX】因子遺伝子の制限酵素断片ポルモルフィズム(以下RFLP)の出現頻度の検討日本人血友病Bの家系内診断を行なうことを目的として、これまで欧米で1040%の頻度で出現すると報告のあった制限酵素5種(TaqI,MspI,DdeI,XmnIおよびBamHI)のポリモルフィズムを、建常日本人51名(計81本のX染色体)を対象として、pHF【IX】をプローブとして用い、Southern法により検討した結果:(1)コントロールとして用いた欧米人DNAでは我々の方法でポリモルフィズムを検出し得た。(2)51名の日本人では、5種類の制限酵素で1名のポリモルフィズムを有する者も認めなかった。(3)更に14種類の異なった制限酵素切断を10名の女性を対象として行なったが、新らたなポリモルフィズム部位は検出されなかった。今後、日本人血友病Bの遺伝子診断のために、第【XI】因子外のプローブを作製し、新しいポリモルフィズム部位の検出に努めてゆく予定である。2.血友病Bの構造異常遺伝子の同定24例の血友病B患者末梢白血球DNAを試料として、Southern法により第【IX】因子遺伝子を検討した結果:(1)17例の第【IX】因子抗体(以下インヒビター)陰性血友病B患者および3例のインヒビター陽性血友病B患者では、正常人と比べ明らかな異常は認めなかった。(2)4例のインヒビター陽性血友病B患者に第【IX】因子遺伝子の全欠損を認めた。(3)全欠損患者はいずれも近接遺伝子である第【VIII】因子遺伝子とHPRT遺伝子は保持していた。(4)インヒビター陽性者の臨床像と、欠損の有無との関連を知るためインヒビター発生年令、補充療法の回数と投与量等を比較検討したが両者に大きな差異は認めなかった。(5)欠損遺伝子の遺伝形式を量的Southern法にて検討した結果1家系2症例に見られた欠損遺伝子の家系内遺伝を証明した。
細胞外刺激に応答する細胞骨格の再編成

PHS1はαチューブリンのThr349をリン酸化し、リン酸化されたチューブリンは微小管ポリマーに重合できないことを明らかにした。また、細胞内ではPHS1のフォスファターゼ・ドメインはキナーゼ・ドメインの活性を抑制しているが、環境ストレス(特に高浸透圧)によりこの抑制が解除され、キナーゼが活性化されることを見出した。ゼニゴケやクラミドモナスもPHS1を持ち、塩や高浸透圧のストレスによりチューブリンリン酸化活性が活性化された。組換えPHS1タンパク質を用いた実験により、PHS1は基本的なリン酸化活性を持ち、その活性がPHS1のMPKフォスファターゼにより直接抑制されていることが判明した。シロイヌナズナの微小管関連変異株の分子遺伝学・細胞生物学解析,および微小管標識系統のライブセル・イメージング解析により,表層微小管の形成機構や制御因子を明らかにしてきた。特に,微小管再編成に関わるリン酸化シグナル伝達系因子を遺伝学的・生化学的に同定しており,本研究では塩ストレスなどの細胞外刺激に応答した微小管パターンのリン酸化シグナル制御機構を解明する。本年度はシロイヌナズナPropyzamide-Hypersensitive 1 (PHS1)がリン酸化するαチューブリンのセリン残基を同定した。このセリン残基はチューブリン二量体が重合する際に、αチューブリンとβチューブリンが接触する相互作用部位であり、実際にリン酸化により重合が阻害されることをin vivoならびにin vitroの重合アッセイによって証明した。さらに、phs1遺伝子破壊変異株の解析から、塩ストレス、高浸透圧ストレスにより引き起こされる微小管脱重合反応の主要因子がPHS1であることを証明した。こうしたストレスにより植物体の微小管は10分以内に脱重合を開始し、30分後にはほとんどの表層微小管が消失する。その後、12時間で再重合がおこり、微小管が再生する。しかし、phs1変異株では微小管の消失がまったく起こらなかった。MAPキナーゼ18(MPK18)と相同性が高いMPK19の単独変異株(ヌルアレル)とmpk18mpk19二重変異株を用いて、高浸透圧に応答したαチューブリンのリン酸化を調べたところ、野生株と同様の応答をしたことから、MPK18/19はPHS1の活性化に関与していないか、MPK18が属するDタイプの他のMPKの機能重複により変異株の表現系が現れなかった、のいずれかであると結論した。ゼニゴケではDタイプMPKは1つの遺伝子によりコードされているため、河内教授、西浜講師(京大・生命)らとの共同研究でゼニゴケのDタイプMPK遺伝子破壊株とゼニゴケのPHS1遺伝子破壊株を作製した。ゼニゴケにおいても浸透圧ストレスによりαチューブリンのThr349がリン酸化され、このリン酸化はゼニゴケPHS1依存的であった。また、ゼニゴケのPHS1遺伝子破壊株においても浸透圧ストレス誘導性αチューブリンリン酸化が見られたことから、DタイプMPKはこの反応に関与しないと結論した。植物における浸透圧センサーとして報告されている膜貫通二成分型ヒスチジンキナーゼATHK1のヌル変異株において高浸透圧ストレス時のαチューブリンのリン酸化を調べたところ、野生株と同様であった。他の浸透圧センサー(OSCA1など)の関与が推定される。アラビドプシス植物体から精製した活性化状態のPHS1を用いて、中神博士(理研)との共同研究でPHS1自身のリン酸化アミノ酸残基の同定を行ったところ、13か所が高浸透圧条件下でリン酸化が促進され、2か所が減少した。促進したアミノ酸残基をAspに、減少したアミノ酸残基をAlaに置換した変異PHS1をアラビドプシス細胞で一過的に発現させたが、単独変異および全変異導入PHS1はストレスなしで微小管を脱重合せず、恒常的活性化型に変換できなかった。予定された実験は計画通り行うことができた。ゼニゴケを用いた実験は順調に進捗し、DタイプMPKがPHS1の活性制御に関与しないことを明らかにすることができた。一方、PHS1に多くのリン酸化部位を同定できたが、活性制御に関与する特定のリン酸化部位を特定するには至っていない。1)αチューブリンのThr349のリン酸化を特異的に認識する抗体を作製した。この抗体を用いることにより、PHS1依存的なαチューブリンのリン酸化をより簡便に、かつより高感度に検出することが可能になった。2)PHS1を活性化するシグナル伝達系を解明するために、遺伝子構成がアラビドプシスよりも単純なゼニゴケを実験材料として用いた共同研究を西浜講師・河内教授(京大・生命)と開始した。まず、ゼニゴケにおいて浸透圧ストレスによりαチューブリンがリン酸化されるか、このリン酸化がゼニゴケPHS1依存的かどうかを調べたところ、0.6Mソルビトール高浸透圧処理により5分以内にゼニゴケαチューブリンのThr349がリン酸化され、このリン酸化はゼニゴケPHS1破壊変異株では完全に消失した。3)ゼニゴケゲノムには3つのMAPキナーゼ遺伝子が存在する。そのうちの、MpMPK2(Cタイプ)とMpMPK3(Dタイプ)の遺伝子破壊株における高浸透圧誘導性αチューブリンのリン酸化を調べたところ、どちらの変異株においてもリン酸化は野生株と変化はなかった。

残りのMpMPK1(アラビドプシスA/Bタイプに相当)の遺伝子破壊株は致死であった。4)PHS1自身のリン酸化アミノ酸残基を同定するために、通常の生育条件および高浸透圧条件で育成させたアラビドプシス植物体からPHS1-GFPを精製して、中神博士(理研)との共同研究でリン酸化部位を同定した。PHS1の多くのセリン残基がリン酸化され、そのうち高浸透圧処理にリン酸化が増大するものは8つあった。これらの単独リン酸化ミミック変異PHS1をアラビドプシス細胞に一過的に発現させたところ、顕著な表層微小管の脱重合は観察されなかった。複数の部位のリン酸化が必要である可能性を検討するために、リン酸化ミミック多重変異PHS1を作製し、それらの効果を検討中である。特異的リン酸化抗体を作製することに成功し、ゼニゴケにおけるMPK破壊株の解析も順調に進行している。PHS1自己リン酸化されるアミノ酸残基の同定に関して、計画された実験を行ったが、期待される成果はまだ得られていない。1)大腸菌で発現、精製したPHS1とブタ由来のチューブリンを用い、in vitroリン酸化反応を行ったところ、PHS1はチューブリンおよび自己をリン酸化した。精製リン酸化ペプチド断片のMS/MS解析では、自己リン酸化部位を決定できなかった。また、推定アクティベーション・ループ近傍の複数のSer/Thrを単独でAla置換したが、キナーゼ活性に顕著な影響は与えなかった。野生型PHS1は基本活性をもつが、野生型PHS1のフォスファターゼ処理ならびにフォスファターゼ不活性変異PHS1では顕著なキナーゼ活性の増大が見られた。PHS1フォスファターゼがキナーゼ活性に必須な自己リン酸化アミノ酸残基を脱リン酸化することにより、キナーゼ活性を抑制していると考えられる。2)各種ストレスで活性化されるAtMPK6(Aタイプ)とAtMPK4(Bタイプ)の野生型および恒常的活性化型の組換えタンパク質を上記反応系に加えたところ、PHS1はMPKによりリン酸化されたが、キナーゼ活性への影響は現時点では認められていない。3)キナーゼ不活性変異PHS1(脱リン酸化活性はもつ)はリン酸化されたチューブリンを脱リン酸化しないことを明らかにした。4)淡水性緑藻クラミドモナスにおいてもPHS1依存的に高浸透圧や塩ストレスによりチューブリンがリン酸化されることを明らかにした(福澤教授;京大・生命との共同研究)。水生藻類でPHS1が機能することは、植物の進化と環境応答を考えるうえで、興味深い。5)水耕栽培したシロイヌナズナ植物体を(ソルビトールではなく)PEGを用いて脱水処理することにより、繰り返しストレス処理実験系を確立した。1。シロイヌナズナPropyzamide-Hypersensitive 1 (PHS1)はキナーゼドメインとフォスファターゼドメインをもつキメラタンパク質である。PHS1キナーゼドメインのみを誘導的に発現させた植物組織から免疫沈降法により活性を持つPHS1キナーゼを調整し、ブタのチューブリンを用いてリン酸化反応を行った。リン酸化されたチューブリンをリン酸化プロテオミクス解析したところ、αチューブリンのセリン残基が1箇所特異的にリン酸化されることが判明した。このリン酸化部位はチューブリンが微小管に重合する際に、チューブリン同士で相互作用する箇所に位置するため、リン酸化チューブリンに重合活性がないことを良く説明できる。
対数的極小モデルプログラムに現れる特異点

双有理幾何学の現在の標準理論は対数的極小モデルプログラムとして定式化されている.その最重要な課題であるフリップの終止予想の視点から,特異点の不変量である極小対数的食違い係数を研究する.本研究において,3次元極小対数的食違い係数の昇鎖律に取り組むことからはじめて,昇鎖律を一般次元で導くための帰納的議論を探る.双有理幾何学の現在の標準理論は対数的極小モデルプログラムとして定式化されている.その最重要な課題であるフリップの終止予想の視点から,特異点の不変量である極小対数的食違い係数を研究する.本研究において,3次元極小対数的食違い係数の昇鎖律に取り組むことからはじめて,昇鎖律を一般次元で導くための帰納的議論を探る.
鉄メルトの密度・弾性波速度におよぼす軽元素の影響：地球外核の軽元素の解明

本課題では、地球核中の軽元素解明のために鉄合金メルトの密度と音速に与える軽元素の影響を調べることを目的として、高温高圧下における密度・弾性波速度同時測定法を開発した。この結果Ni-Sメルトの密度・縦波速度の同時測定に初めて成功し、密度と縦波速度の線形関係を明らかにした。またFe-Ni-C液体の密度・音速同時測定,Fe-C, Fe-O液体密度の圧力・温度依存性の決定,Fe-Ni-Cの縦波速度圧力依存性といった液体物性を得ることができた。溶融鉄の密度・縦波速度に与える軽元素の影響について定量的な議論が可能となった点で本研究の意義は大きい。本研究では、液体鉄合金から構成される地球外核中の軽元素の解明を目指し、高温高圧下で鉄合金メルトの密度と弾性波速度(音速)を同時測定することを目的とする。音速は核の地震波速度と唯一直接比較できる重要な情報であり、密度は核中の軽元素推定の上で必要な物性となる。本研究ではX線トモグラフィー(CT)測定で得られた試料のX線吸収率と長さから密度を求め、音速は試料の超音波伝搬時間から求める。本年度は高圧下における密度測定と音速測定法の確立を並行して行った。音速測定システムの導入まず音速測定用に波形発生器・パルス発生器・高分解能オシロスコープから構成される音速速度測定システムを導入し、測定に対応した超硬アンビル及び高圧プレス部品を設計・製作した。測定は常圧下で金属(Cu,WC)の予備的音速測定を行い、各測定条件の最適化(例えば周波数帯域:17-37MHz)により解析に十分な信号強度が得られることを確認した。放射光X線を用いた高圧下の密度・音速同時測定次に放射光X線を用いた高圧常温下での密度・音速同時測定を実施した。SPring-8CTビームライン(BL20B2)にて、CT用80トン小型プレスで高圧発生させ測定を行った。試料は4種の鉄合金(Fe,FeS,Fe_3C,FeSi)を用いた。実験は、荷重50MPa(約2GPa相当)まで1-5MPaおきに音速測定及び密度用CT測定を行い、鉄-軽元素試料では各圧力条件下で明瞭な音速の信号を取得することができた。密度については、全試料で各圧力下での試料吸収プロファイル及び長さが測定できた。本研究で新しく導入したシステムによって、高圧下での密度・音速同時測定が実現可能となり、複数の鉄合金試料に対する測定を行うことができた。これは固体試料以外でも密度と音速を初めて同時に測定可能という非常に意義のある結果であり、外核中の軽元素解明に向けた大きな進歩である。地球中心核の限られた観測値である地震波速度データと直接比較を行い溶融外核中の軽元素に制約を与えるため、高温高圧下における鉄-軽元素合金融体の密度と弾性波速度を求めることは重要である。25年度は、本課題で導入した弾性波速度測定システムとトモグラフィー(CT)測定により確立した密度・音速同時測定法を用いて、合金融体の密度・音速測定を行った。・測定系の最適化:密度測定では試料周囲部のX線吸収を低減する必要があるため、本年度は試料セル改良により、周囲由来のノイズを大幅に低減させた。また弾性波速度用にアンプを導入し、解析に十分な試料からの超音波信号強度を得られるようになった・合金融体の密度・音速同時測定:SPring-8ビームライン(BL20XU, BL20B2)にて、Ni-S, Fe-Ni-C, Fe-Ni-Si融体の密度・弾性波速度同時測定をおこなった。実験は1.0 GPaまでの圧力条件において1973 Kまでの温度条件で測定を行うことができた。この結果、Ni-S融体については密度の増加と共に弾性波速度が単調増加するという重要な結果が得られた。また本研究で得られた密度と弾性波速度データより、これまで誤差の大きかった融体の体積弾性率やその圧力依存性などの弾性定数についても精密に決定することができた。得られた結果は現在論文としてまとめ、国際学術雑誌に投稿中である。加えて弾性波速度については、BL04B1にてFe-Ni-C, Fe-Ni系融体の測定を6.5GPaまでの圧力条件で行い、これら融体の縦波速度の圧力依存性は比較的緩やかであることがわかった。密度については、BL22XUにてFe-C, Fe-O系融体の測定を6 GPaまでの条件で行い、これら融体の密度の圧力依存性を得ることに成功した。これらの結果より融体の密度・弾性波速度に与える軽元素の影響について議論することが可能となった。

地球中心核からの限られた情報である地震波データと直接比較を行うために、高温高圧下における鉄合金の密度と弾性波速度を求めることは不可欠である。昨年度に弾性波速度測定システムを導入し、トモグラフィー(CT)による密度測定と組み合わせて、高圧常温下での鉄合金固体の密度と音速の同時測定法を確立した。本年度は高温用の弾性波速度・密度測定セルを開発し、高温高圧下での合金固体および融体の弾性波速度・密度の同時測定を実施した。・高温発生用試料セルの開発高温下での測定を実現するために、試料部構成にグラファイト抵抗ヒーターを入れたセルを開発し、熱電対を用いて電力と温度の関係を複数の圧力条件下で調べた。また加熱時の音速測定用のシグナルケーブルへのノイズ低減のため、直流安定化電源を導入し加熱を行った。また新たにプランジャーポンプから成る油圧自動加圧装置を導入することにより、精密な加圧制御が可能となった。・高温高圧下の合金融体の密度・音速同時測定次に放射光X線を用いた高圧高温下での密度・弾性波速度同時測定を実施した。SPring-8 CTビームライン(BL20B2)にて、CT用80トン小型プレスで高圧発生させ測定を行った。試料にはNi-S合金を用いた。実験は、0.5-1.0 GPaの圧力において1673 Kまでの温度条件で測定を行うことができた。この結果、試料の融解とともに弾性波速度が大きく減少することが明らかとなった。さらに固体と液体で弾性波速度の温度依存性に変化が見られた。密度については融解に伴う大きな密度変化は小さいことがわかり、常圧の密度値からの傾向と良い一致を示した。これより高温高圧下における合金融体の密度と弾性波速度の同時測定が実現され、鉄合金の融点以上の温度条件でも測定できることが確認された。高圧地球科学当初の計画では今年度は音速測定システムの導入、アンビル・プレスの改良、アナログ金属の密度・音速測定までを行う計画であったが、音速測定システムの導入が比較的スムーズに行えたため実際は上記の項目に加え4種類の鉄合金固体の密度・音速測定を実施することができたため。25年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、当初の計画通りに、高温用セルを開発し、加熱電源や自動加圧装置の導入も行い高温高圧下での密度・弾性波速度同時測定を実現させた。これを用いて合金固体および融体の測定を高温高圧下で実際に行い、固体と融体に対する物性の温度依存性の傾向を得ることができたため。今後は、本課題で導入した測定システムを用い、さらに高温を発生させて鉄合金メルト試料についての密度・音速同時測定を実施する。同時にオンサイトでの密度、音速解析を効率的に実行できるプログラムの開発も行う。これにより鉄合金固体およびメルトの密度・音速の温度・圧力依存性が明らかとなる。さらに超硬アンビルの先端サイズを小さくすることにより、発生圧力を伸ばす試みも行う。また複数種類の組成の鉄合金試料を用いることにより、軽元素の与える鉄の密度・音速への効果を明らかにする。今後は、今年度用いたシステムを使用して、数種類の鉄合金試料(Fe-C, Fe-Ni-Si, Fe-Ni, Ni-S)についての密度・弾性波速度同時測定を実施する。これより鉄合金固体および融体の密度・弾性波速度の温度・圧力・組成依存性を明らかにする。特に組成に関しては重点的に調べ、軽元素の与える鉄の密度・弾性波速度への効果および差を徹底的に調べる。
人間-環境系におけるナヴィゲーション・システムに関する記号学的研究

現代都市は複雑な迷路的状況を呈している。そこでは、環境のマクロな全体の把握は困難であり、人間は移動しながら目前にあるミクロな環境の認識を重ね合わせることによって環境の中をナヴィゲートしている。こうした「人間-環境系におけるナヴィゲーション」の仕組みを明かにするために次のような研究を展開した。1)これまでに進めてきた現実の都市空間における経路探索の実験とシミュレーションの結果を検討し、ナヴィゲーションのプロセスを、「移動しつつ、環境を知り、それをもとに新たな移動をし、環境についての新たな情報を獲得する」という認知と行為の結びついた「状況づけられた行為」としてモデル化した。2)認知科学、環境心理学、文化人類学、地理学などの諸分野で展開されてきたナヴィゲーションやオリエンテーションに関する研究を体系的に整理した。3)現実の都市空間において(ケーススタディのフィールドは渋谷駅界隈)、そこで「通い」「散策」「探査」「避難」といった異なる状況を設定し、状況と結びついたナヴィゲーションの観察および実験を行った。4)ナヴィゲーション・システムのモデルを作成し、コンピュータ・シミュレーションを行った(これまでの研究で開発してきたLOGO言語を使用したシミュレーション・システムに加えて、Macintosh上のHyperCardやSuperCard言語を利用したハイパーメディアによるデータベースを組み込んだマルチメディア・ナヴィゲーション・システムの開発を試みた)。5)作成されたモデルによるシミュレーションを行い、記号学的な視点から人間-環境系におけるナヴィゲーション・システムの総合的な評価を試みた。またそれをふまえて、今後の検討課題も明かにした。
教育実習事前指導のカリキュラムとVTR教材の開発に関する研究

教育実習事前指導(オリエンテーション)用のVTR教材を試作して、学生に実際に視聴させ、アンケート調査・インタビューなどを行なって内容の検討・改善を行なうという作業を実施した。放送教育開発センターの研究グループと共同で作成した「教育実習の日々」、「高校国語の授業」、「中学英語の授業」、「教育実習における授業以外の諸活動」および東京大学附属中学校で作成した「道徳の授業」「ホームルームの指導」などがその主な教材で、これらを昭和60年度の教育実習事前指導および実習期間-事後指導において学生に視聴させたのである。東京大学・明治大学・成蹊大学・女子栄養大学などで行なった調査によれば、試作教材は概して学生に好評であるが、いくつかの弱点や欠陥も指摘されており、今後の教材作成に参考となしうる。このVTR教材を含めた教育実習事前指導カリキュラムの開発に関しては、京都教育大学・兵庫教育大学・東京学芸大学などの教員養成系学部におけるマイクロ・ティーチングなど新しい方法をとりいれたカリキュラムと東京大学・慶応義塾大学など一般大学において可能な事実指導カリキュラムとの二類型に分けて、それぞれの内容・方法・組織の検討を行なった。授業実習のオリエンテーションは種々の方法が工夫されてきているが、教科外活動の指導に関するオリエンテーションの内容・方法の検討が不十分であり、今後の課題として残されている。
河川ローカルリモートセンシングのための可視化トレーサーとしての水面波紋の性能評価

河川幅規模のローカルリモートセンシングにおいて中核をなす計測技術のひとつは,水面可視化画像の微小波紋を追跡することによる表面流速分布の測定である.しかし,この水面波紋がパッシブな可視化トレーサーとして利用可能かどうかの流体力学的視点からの検討は未だ行われていない.本研究では,室内実験により水面の力学的挙動を基礎学理から再考察し,河川水面の可視化情報から流速分布や流量など河川計画管理上必要な水理量を推定する理論モデルを構築することを目指す.本課題期間中の研究目的は,研究代表者らが開発した可視化同時計測手法を用いて乱流と水面を同時計測することにより,水面波紋の流体力学的挙動を室内実験から解明するとともに,可視化トレーサーとしての水面波紋の性能を定量評価することにある.本年度の研究計画段階では多孔質床面上での開水路乱流および水面変動を対象とした実験と解析を行う予定であったが,実験計測手法の改良に時間を費やしたため,主に滑面の長方形断面開水路における実験・解析に焦点を絞って研究を鋭意展開した.その結果,以下の知見が得られた.1.開水路乱流における水面波紋の走時挙動は,波-流れ共存場において遡上する深水波の波動エネルギー伝播速度を用いて非常によく説明できることが明らかとなった.2.遡上波のエネルギーフラックスの全体的なバランスを考慮して,水面波紋の代表波数を用いた断面平均流速の推定式を誘導し,その適用性を検証した.3.実河川において水面波紋を可視化トレーサーとしてみた場合,どんなに小さい水面波紋でも独自の伝播速度をもつためパッシブな可視化トレーサーとはならず,本研究課題で提案したような,波動理論を基礎とした推定式が実河川においても必要とされる.河川幅規模のローカルリモートセンシングにおいて中核をなす計測技術のひとつは,水面可視化画像の微小波紋を追跡することによる表面流速分布の測定である.しかし,この水面波紋がパッシブな可視化トレーサーとして利用可能かどうかの流体力学的視点からの検討は未だ行われていない.本研究では,室内水理実験により水面の力学的挙動を基礎から再考察し,河川水面の可視化情報から流速分布,流量など河川計画管理上必要な水理量を推定する理論モデルの構築を最終的に目指す.その中で本研究課題の初年度においては,開水路乱流において可視化トレーサーとしての水面波紋の性能を的確に評価するために,良くコントロールされた室内水理実験による水面波紋計測を実施した.研究課題の当初計画段階では,研究代表者らが開発した水面・流速の可視化同時計測法に対して計測断面に直交する水路横断方向にも水面変動が測定できるような計測システムの拡張を目指したが,具体的には,可視化同時計測での水理条件と同条件下で実験を行い,水路横断方向の水面波紋に焦点をあてた計測を高精度超音波式変位センサを用いて実施した.水理条件としてはフルード数を系統的に常流から射流まで変化させた実験を行い,水面変動の時系列,変動強度,および空間固有モードなどの横断方向の水面変動特性を検討した.その結果,水面変動の時系列は長周期の変動成分と水面の細かな動きを表す高周波数の変動成分に分けられ,水面変動強度はフルード数に伴って増加することが確認された.得られた長周期変動成分に固有直交関数展開を適用した結果,水面変動の空間卓越モードはフルード数に拘わらず全体的に上下に変動する成分となることがわかった.これらの成果と流下方向に計測断面をもつ可視化同時計測の結果をあわせて考究すると,開水路乱流で卓越する水面変動成分は流下方向に伝播する二次元的波動である可能性が実験より見出された.河川幅規模のローカルリモートセンシングにおいて中核をなす計測技術のひとつは,水面可視化画像の微小波紋を追跡することによる表面流速分布の測定である.しかし,この水面波紋がパッシブな可視化トレーサーとして利用可能かどうかの流体力学的視点からの検討は未だ行われていない.本研究では,室内実験により水面の力学的挙動を基礎学理から再考察し,河川水面の可視化情報から流速分布や流量など河川計画管理上必要な水理量を推定する理論モデルを構築することを目指す.本課題期間中の研究目的は,研究代表者らが開発した可視化同時計測手法を用いて乱流と水面を同時計測することにより,水面波紋の流体力学的挙動を室内実験から解明するとともに,可視化トレーサーとしての水面波紋の性能を定量評価することにある.本年度の研究計画段階では多孔質床面上での開水路乱流および水面変動を対象とした実験と解析を行う予定であったが,実験計測手法の改良に時間を費やしたため,主に滑面の長方形断面開水路における実験・解析に焦点を絞って研究を鋭意展開した.その結果,以下の知見が得られた.1.開水路乱流における水面波紋の走時挙動は,波-流れ共存場において遡上する深水波の波動エネルギー伝播速度を用いて非常によく説明できることが明らかとなった.2.遡上波のエネルギーフラックスの全体的なバランスを考慮して,水面波紋の代表波数を用いた断面平均流速の推定式を誘導し,その適用性を検証した.3.実河川において水面波紋を可視化トレーサーとしてみた場合,どんなに小さい水面波紋でも独自の伝播速度をもつためパッシブな可視化トレーサーとはならず,本研究課題で提案したような,波動理論を基礎とした推定式が実河川においても必要とされる.
超高感度遺伝子発現解析システムの植物病理学への応用

ホタルルシフェラーゼ遺伝子(LUC)をレポーターとして用いた転写活性の測定系は高感度で非破壊的計測が可能であり定量性にも優れている。本研究ではLUCと培養細胞(BY-2)の特性を活かし、高等植物防御遺伝子の発現調節解析への応用を試みた。今回、新たにBY-2形質転換体の選抜とLUC活性の検出条件、培養条件等を検討し、最高で500倍以上のSAによるLUC活性の発現誘導をin vivoで検出できる実験系を確立した。この系を用い、SAと類似した活性を持つBTH及びINAについてSAと比較したところ、PR1aプロモーターの活性化能はBTH、INAともにSAよりも低く、植物体を用いた圃場レベルの実験結果とは異なる結果が得られた。一方で形質転換タバコを用い、LUC活性を指標としたたin plantaアッセイ系による解析も試みた。この方法では、植物体へのサリチル酸(SA)処理で明瞭なLUC活性の誘導が認められ、その経時変化は内性PR1a遺伝子の発現パターンと類似する。しかも、非破壊的な連続観察が可能であるため迅速で簡便なアッセイが可能である。この系を利用して、SA、BTH、INA、βアミノ酪酸、プロベナゾールなど各種薬剤の処理により、それらのPR1a遺伝子の誘導能を比較した。切断葉を用いた場合の誘導能はBTH(3ppm)>SA(50ppm)>INA(50ppm)=βアミノ酪酸(50ppm)の順であったが、プロベナゾールは50ppmでLUC活性の誘導は殆ど認められなかった。BTHは0.1ppm以上で誘導が検出可能であったが、SA、INA、βアミノ酪酸は10ppm以上の薬剤濃度を用いる必要があった。今後、これらの実験系を用いた細胞レベルでの防御遺伝子の転写活性化、情報伝達系の解析などへの応用が期待される。
大振幅波における新しいエネルギーアップコンバージョン機構

新エネルギーアップコンバージョン機構の計算機シミュレーション(佐伯)準1次元のPICコードを用いて長波長、低周波で大振幅のTrivelpiece-Gould(TG)モード波を励起した結果、TGモードが高周波の電子プラズマ振動にエネルギーアップコンバージョンすることを見い出した。この時の電子の位相空間(速度、位置)における振舞から、TGモード波による電子の電流変動が重要であり、局所的な電流駆動イオン音波不安定性により、イオン音波の変動に付随した低周波の電子変動が励起され、この変動が電流変動に伴うドップラーシフトにより高周波の電子プラズマ振動に変化する事が分かった。新エネルギーアップコンバージョン機構の実験(佐伯)「4現象バイポーラ電源」により生成した放電プラズマ中で、金属筒励起法により低周波の大振幅TGモードを励起した結果、高周波の電子プラズマ振動とイオン振動が観測されている。この励起法においては、大きなパルス電圧の印加によるパルス電子ビームが生じるので、現在、励起された波動が、アップコンバージョンされてできた電子プラズマ振動かどうかを検討中である。電離層における新エネルギーアップコンバージョンの可能性の検討(天岸、佐伯)電離層で存在が可能な、磁力線方向の位相速度が電子の熱速度より大きい低域混成波、運動論的アルフェン波においても、ここで述べたエネルギーアップコンバージョンは起きうることが分かった。