hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳挫傷と血管内皮損傷:血管内皮への白血球接着に始まる細胞障害の機序とその治療

以上の結果は、白血球の血管内集積は、挫傷脳辺縁部における浮腫形成、そして細胞障害と時間経過が類似していることを示している。免疫抑制薬は挫傷脳の細胞障害を抑制するが、白血球の血管内接着を抑制する以外の機序、例えばCa2+の細胞内流入に伴うカルシニューリンの阻害などが考えられる。脳挫傷の二次的神経細胞障害の過程に多核白血球の血管内皮への吸着、集積が関与しているか否かを明らかにするために、以下の実験を行った。【方法】ラットの皮質脳挫傷モデルを用い、Group1:vinblastin投与白血球減少群、Group2:anti P-selectin投与群、Group3:生食投与control群の3群に分け以下の検討を行った。《実験1》受傷1、8、24時間後に挫傷中心部および挫傷辺縁部においてspecific gravity法により浮腫の程度を評価した。《実験2》組織学的に挫傷性壊死および浮腫領域の範囲、多核白血球の分布とその数を観察した。【結果】《実験1》Group3では経時的に浮腫が増悪した(脳組織比重1.028±0.001:受傷24時間後)。これに対しGroup1では1.0307±0.002(p<0.05)、Group2では1.0341±0.001(p<0.01)と浮腫形成の抑制がみられた。《実験2》組織学的にも多核白血球の集積はGroup1(p<0.05)、Group2(p<0.05)ともに有意な減少を示した。【考察】挫傷性浮腫に対する白血球減少とP-selectin抗体の効果から、挫傷脳における細胞障害の進行には、傷害を受けた血管内皮への白血球の吸着、集積が関与していることが明らかとなった。吸着した白血球は血管内皮損傷をさらに進め浮腫形成を増悪させるとともに、血管外に漏出し神経細胞を直接障害する機序が考えられる。また白血球吸着は、細血管内での微小血栓形成とその結果の虚血の原因となることも考えられる。来年度以降は、これらの点を明らかしていく予定である。脳挫傷の二次的神経細胞障害に多核白血球の血管内皮への吸着、集積が関与しているか否かを明らかにする目的で実験を行った。Vinblastinを前投与し白血球を減少させたラット、ならびに白血球の血管内接着に関与していると考えられているP-selectinの中和抗体であるmonocronal P-selectin antibodyを投与したラットを用いた。【方法】ラットの皮質脳挫傷モデルを用い、Group 1:vinblastin投与白血球減少群、Group 2:antiP-selectin投与群、Group 3:生食投与control群、Group 4:normal(sham)control群の4群に分け、以下の検討を行った。《実験1》受傷3時間、24時間後に脳挫傷組織を摘出し、白血球集簇のマーカーであるmyeloperoxidase(MPO)活性をspectrophotometerを用いて測定した。《実験2》受傷2週間後に動物を潅流固定して脳を摘出し、H-E染色冠状断連続切片を作成した。image analyzerにより挫傷脳組織の面積を測定し、積算することにより体積を求めた。【結果】《実験1》MPO活性は、sham群の51.4±16.3U/g tissueから、受傷3時間後には、542.6±178.2(生食投与群)と約10倍に増加した。Vinblasin投与群では、274.2±152.4、antiP-selectin投与群では、220.6±114.3と、生食投与群と比較するとMPO活性は有意の低下をみた(p<0.01)。《実験2》受傷2週間後の脳挫傷壊死組織は完全に吸収され、液化、空洞化しており、その体積は、生食投与群では、11.4±4.8mm^3であった。
エネルギー代謝ネットワークの鍵分子USP2の役割解析

遺伝子組換えマウスや培養細胞を用いて新たなエネルギー代謝制御分子と想定されるUSP2のマクロファージ、脂肪組織、骨格筋、視床下部における役割とその作用分子機序について解析し以下の成果を得た。1マクロファージ選択的Usp2トランスジェニックマウスは長期の高脂肪餌を給餌すると体重増加が亢進した。また空腹時のインスリンレベルの上昇がみられインスリン抵抗性が進んでいた。培養細胞を用いた検討でマクロファージのUSP2は脂肪細胞からの液性因子の分泌を間接的に制御することで骨格筋や肝臓でのインスリン感受性を調節していることを明らかにした。2マクロファージのUSP2はリポ多糖体などのパターン認識受容体活性時の炎症性サイトカインの産生を抑制する抗炎症分子であることも明らかにした。またこれは転写因子であるOCT1とOCT2比を変化させることで調節することも明らかにした。3脳におけるUSP2の2つのバリアントUSP2AおよびUSP2Bの発現部位を調べたところ、視床下部を含む広範な領域で発現が認められ、その発現細胞も同定した。低血糖に伴い視床下部の特定の領域のニューロンで発現が変化することを見出した。4当初予定したウイルスベクターでなく選択的阻害剤を視床下部に投与したところ血糖値の変化がみられた。5骨格筋選択的Usp2ノックアウトマウスや神経選択的Usp2ノックアウトマウスを作製した。これらは長期の通常飼育ではエネルギー代謝に変化は見られなかった。6筋芽細胞のUsp2遺伝子を欠損させたところ、細胞内の活性酸素蓄積量が増し、ミトコンドリアが機能不全となった。またUsp2欠損筋芽細胞ではミトコンドリアの活性酸素の蓄積を抑制するタンパク質の発現不全が認められた。7マクロファージの免疫沈降実験でUSP2がユビキチン化を制御する新たな被調節分子を見出した。以上のことからUSP2は全身の様々な細胞や組織でエネルギー代謝や炎症制を制御する分子であることが判明した。1)Usp2fl/flマウスとLyz-Creマウスを交配して得られたマクロファージ選択的Usp2ノックアウトに1年間にわたり高脂肪餌を与え体重や摂食量、インスリン感受性を評価し、血糖値や血中脂質(コレステロールや中性脂肪、遊離脂肪酸)などの血液指標も調べた。しかしながらUsp2ノックアウトマウスに明確な表現型の変化は認められなかった。従って、軽微な抗糖尿病効果が認められたマクロファージ選択的Usp2トランスジェニックマウスと異なり、2型糖尿病や肥満症に対してマクロファージでのUsp2の欠損は影響を与えないことが判明した。恐らく何らかの代償効果が働いたと考えられる。2)低血糖マウスと通常マウスの間脳視床下部を材料にオリゴプローブを用いたin situハイブリダイゼーションを実施し、Usp2の発現細胞を調べた。弓状核、室傍核など摂食調節や自律神経活動の制御中枢のニューロンにおいてUsp2の顕著な発現が認められた。in situハイブリダイゼーションでは低血糖による明確なUsp2の発現変化は認めらなかったが、定量性の高いqRT-PCR法では視床下部での発現変化が認められた。3)低血糖状態にすると、マウスの骨格筋及び培養株化骨格筋細胞でUSP2の発現が大きく変化した。CRISPR/Cas9システムを用いて作成したUsp2欠損マウス筋肉細胞及び脂肪細胞において、複数の糖代謝関連遺伝子の発現が影響を受けていた。4)USP2強制発現細胞(線維芽細胞)を用いて核内においてUSP2と結合するタンパク質を複数見出した。またマクロファージで解析するためのタグ付きUSP2を発現するウイルスベクターを構築した。マクロファージ選択的なUsp2ノックアウトマウスの解析は予定通り実施できた。骨格筋及び脂肪細胞選択的Usp2ノックアウトマウスは作成に至らなかったが、代わりにCRISPR/Cas9を用いて作成した培養筋肉細胞及び脂肪細胞を用いて、細胞レベルでの機能解析を先行させることができた。USP2の標的分子の同定についても結合分子を安定的に検出し、さらに遺伝子発現制御効果が明確なマクロファージを用いた検討のためのツールも整備できた。さらに脳のin situハイブリダイゼーションにおいて、視床下部でUSP2を発現する細胞の同定に至った。以上より、概ね順調に進展していると判断した。1)前年度までに作成したUsp2をゲノム編集で欠損させたUsp2ノックアウト培養白色脂肪細胞は、分化刺激を加えると正常に分化マーカーを発現し、分化の異常は認められなかった。従ってUSP2は白色脂肪細胞の分化には関わらないことが分かった。2)前年度のスクリーニングで、USP2ノックダウンマクロファージで転写活性が変わる複数の転写因子を見出した。その中にはOctamer binding protein (Oct)ファミリーが含まれていたが、中でもOct1とOct2はマクロファージで発現量が多かった。いずれもUSP2の減少により、核内タンパク質量が減少した。さらにOct-1/2は、USP2による強い制御を受ける10のサイトカインのうち、9つの遺伝子のプロモーターに結合した。これら領域においては、USP2が欠損するとOct2に対するOct1の比率は高まった。Oct1のK63ポリユビキチン化はUSP2により直接制御されており、USP2欠損時にはこのユビキチン鎖によるタンパク質-タンパク質相互作用を介して、サイトカインの発現が上昇すると考えられた。3)よりUsp2 mRNAに対して感度、特異性、定量性の高いin situハイブリダイゼーション法を開発し、マウス視床下部について調べた。

Usp2 mRNAの量は、弓状核では前年度認めたPOMCニューロンよりむしろNPY発現ニューロンで顕著だった。一方でタモキシフェン依存的に脳神経選択的にUsp2遺伝子を欠損するマウスを作製した。4)Usp2を欠損させた骨格筋の培養細胞で酸化的リン酸化に関わる分子の発現が低下し、ATPの産生が抑制された。このATP産生能の低下は未分化の状態から認められた。5)タモキシフェン誘導型骨格筋選択的Usp2ノックアウトマウスが作成できた。主にマクロファージを用いた機能メカニズムの評価は当初の予定通り進行したが、エネルギー代謝に関わる各臓器選択的な遺伝子改変モデルマウスは当初の予定以上に交配に時間がかかり作製するにとどまった。従って、"やや遅れている"と判断した。しかしながら、遅れた時間の間に、ノックアウトマウスからの分離細胞を用いた検討は進めることができたので一定の成果は得られたと考える。1)マクロファージの遺伝子発現制御については、Oct-1/2を直接的な分子標的とすることを明らかにし、実際にこれらのタンパク質の量比の変化が、USP2により増減するサイトカインの発現を調節する可能性を示せた。即ち、マクロファージにおけるUSP2の遺伝子発現制御の分子メカニズムの一端が明らかとなった。2)視床下部については、過去3年の検討の中で解析感度や特異性、定量性の向上により、食欲制御に直結するニューロンで、エネルギー状態の変化に伴い、USP2の発現が変化することが確定的となった。またタモキシフェン依存的に脳神経でUsp2を欠損するモデルマウスの作成を終えたが、その表現型解析には至らなかった。3)骨格筋については、Usp2ノックアウトマウスからの分離骨格筋細胞やノックアウト細胞株でエネルギー代謝の変化を捉えられたが、影響が出たエネルギー代謝の過程を決めるまでには至らなかった。また、成熟骨格筋選択的なノックアウトマウスを作製したが、表現型解析には至れなかった。4)脂肪細胞については、マクロファージ-脂肪細胞-骨格筋軸におけるマクロファージのUSP2の標的細胞として示したが、脂肪細胞自身が発現するUSP2については現在個体・細胞レベルでの役割は依然明確でないままである。遺伝子組換えマウスや培養細胞を用いて新たなエネルギー代謝制御分子と想定されるUSP2のマクロファージ、脂肪組織、骨格筋、視床下部における役割とその作用分子機序について解析し以下の成果を得た。1マクロファージ選択的Usp2トランスジェニックマウスは長期の高脂肪餌を給餌すると体重増加が亢進した。また空腹時のインスリンレベルの上昇がみられインスリン抵抗性が進んでいた。培養細胞を用いた検討でマクロファージのUSP2は脂肪細胞からの液性因子の分泌を間接的に制御することで骨格筋や肝臓でのインスリン感受性を調節していることを明らかにした。2マクロファージのUSP2はリポ多糖体などのパターン認識受容体活性時の炎症性サイトカインの産生を抑制する抗炎症分子であることも明らかにした。
3次元連続物体の可視化のためのマルチスケール・ナビゲーションの研究

1ナビゲーションの個別的実現一般化ナビゲーションの個別的実現として、通常の空間軸に加えて、解像度スケール軸、および、不透明度軸のナビゲーションを実現し、実際に人体CT像を用いた実験を行った。1.1解像度スケール軸に関するナビゲーション10ミクロンオーダーからセンチメートルオーダーにわたるナビゲーション表示画像を作成した。実験では、実人体の胸部X線CT像とマイクロCTによる伸展固定肺標本の画像を用いて、"バーチャルエンドスコピー"的な映像を提示し、医師および工学者に依る評価を行った。ミクロンオーダーの画像では、肺胞および細気管支の3次元形状というこれまで見られなかった映像が得られ、新たな肺疾患診断情報を得る可能性が示唆された。本成果は斯界の最大の国際会議である北米医学放射線学会(RSNA)で発表し、評価を得た。1.2不透明度軸に対するナビゲーションこれは、気管支、大腸、および肺内部のナビゲーションシステムを開発し、不透明度軸に沿うナビゲーションを実現した。この場合は同一対象に対しても視覚効果や対象の見え方が全く変わり得る事を実証した。この結果、例えば大腸におけるポリープや肺の腫瘤影の印象が大きく変化しうる事を示した。これは今後のナビゲーション診断の評価に関して重要な知見を提供するであろう。2ナビゲーションにおける情報強化ナビゲーションの一般化に伴い、種々の付加情報を画面に提示する手法を検討した。この実現の一実験として、仮想化気管支内視鏡の画面上に、気管支枝の解剖学的名称をリアルタイムで表示するシステムを開発し、実際の医学教育および診断に利用して有効性を確認した。この一部は2005年北米放射線学会(RSNA2005)Inforad部門で発表し、優秀論文賞を受賞した。筆者らが先に開発したナビゲーション型の可視化の拡張を人体の3次元画像に適用し、ナビゲーションの汎用化の基礎実験を行った。主な結果は以下の通りである。なお、描画アルゴリズムはボリュームレンダリングを用いた。また、代表者らが先に開発した仮想化内視鏡システムをツールとして用いている。1濃度軸のナビゲーションは、表面形状の認識に非常に大きく影響することが知られた。医用応用に於ける実際の診断において既に多用されている既存の方法も適用に際しては十分な注意が望まれる。例えば、肺標本のマイクロCT像における肺胞や仮想化大腸内視鏡におけるポリープ像の見え方は、濃度軸上の観察位置によって全く違って見えてくる。2スケール軸に沿ってのナビゲーションは、静止画において既に新しい情報が見出される。これに関しては、主としてトポロジー特徴を用い、3次元形状特徴量を計算する新しい方法も開発した。3上記1,2ともに視点の空間軸上の位置は固定している。これに視点の空間軸に沿ってのナビゲーションを組み合わせたときの効果については次年度の課題とする。スケール軸に関しては、静止画においてスケール座標を固定パラメータとして扱っても、十分な効果が得られることも確かめられた。
地方都市における未利用不動産の実態分析と行政の政策的対応に関する地理学的研究

本研究は,地方都市の中心市街地で増加傾向にある未利用不動産の実態を,553自治体へのアンケート調査から統計的に把握するとともに,その利活用が直面する課題や,有効な政策的対応を検討した。その結果,1)過半数の自治体で中心市街地の未利用不動産が増加傾向にあること,2)多くの地方都市において,中心市街地活性化の地理的範囲を政策的に縮小することが困難であること,3)既存建築物を福祉施設や集客施設へリノベーションすることや,証券化スキームを用いた不動産の流動化を図ることが中心市街地活性化に有効であること,4)まちづくり会社など中間組織としての特性を持つ事業主体を育成することが必要であることを指摘した。まず、未利用不動産に対する政策的対応の視点から、地方自治体における未利用不動産の利活用に関する既往研究の動向を把握し,国内でほとんど蓄積がない点を確認した.併せて、次年度の実査に向け、1未利用不動産の利活用にも大きな役割を果たした「まちづくり会社」の活動実績、2地方自治体の商工費と地域経済指標、3不動産投資法人、私募ファンド等による不動産取得事例、4未利用不動産の福祉転用に関する事例、5建築ストックの動態に関する統計など、次年度の調査研究に必要な各種データベースの構築を分担して行った。次に、未利用不動産の利活用に関して独自の取り組みを進めている事例として、1静岡県浜松市(駅前大型施設の跡地利用をめぐる対応)、2佐賀県唐津市(まちづくり会社を主体とする町家のリノベーションと中間事業の展開)、3長崎県諫早市(商店会を主体とする大型店撤退跡地のダウンサイジング型再開発)、4東京都品川区(NPO法人による福祉目的への転用)、5富山県高岡市(空き家ストックの利活用事業)、6愛知県豊橋市(行政と住民団体の協働による空き家・空き店舗の再利用事業)、7日本不動産研究所、環境不動産普及促進機構(それぞれ不動産投資法人等による地方都市の不動産取得)などを選択し、取り組みにかかわるヒアリング調査を行った。また、比較研究の対象として、ツーリズム政策と連動しつつ、中心市街地における空き店舗のリノベーションを積極的に進める南イタリアの諸都市に注目し、ナポリおよびパレルモで資料収集とヒアリングを行った。最後に、平成26年6月に実施予定のアンケート調査に向けて、基礎調査の成果をふまえた調査設計を行った。平成26年度は、全国の地方都市(自治体)を対象とするアンケート調査を軸として、以下の13の調査研究を行った。1アンケート調査の実施:1995年時点で人口規模2万人を超え、かつ特別区および政令指定都市を除外した地方都市846市町を対象とし、a.空きビル・空き店舗の推移、b.中心市街地への影響と対応、c.経済的支援や転用・利活用の支援、d.利活用の阻害要因、等を骨子とするアンケート調査を実施した。調査は2014年7月に実施し、553自治体から有効回答を得た(回収率65.4%)。2典型的な事例地域に対する実態調査:上記のアンケート調査結果から、未利用不動産の利活用について先行的な取り組みを行っている事例を抽出し、各研究分担者の視点に沿った実態調査を行った。まず不動産証券化については、鳥取県米子市のサービス付き高齢者向け住宅の証券化事業に関して実査を行い、事業構造の特徴や関係するアクターの参加プロセス等について情報収集を行った。福祉目的利用に関しては、福祉事業種別の動向を明らかにすると同時に、国の福祉政策動向との関係性を分析した。地方財政の視点からは、財政の逼迫化に起因した公共施設の整理・統合や事業・回収の頓挫が、未利用不動産利活用の阻害理由となっている点を示した。空き家問題の視点からは、長野県岡谷市の家屋台帳データにもとづいて,地区別に建築物の築年数の構成を明らかにした。その結果,都市の中心部と郊外では構成に大きな違いがあることが示された。最後に、中心市街地活性区域の設定・適正規模に関する視点からは、中心市街地活性化区域の推移について各自治体の情報を整理するとともに、区域の地理的推移についてGISデータを整備した.3海外事例との比較研究:中心市街地における空き家ストックの利活用について先行的事例を多く持つイタリアを対象として、平成26年度はナポリ市における利活用事例のヒアリング調査を行った。本年度前半は、昨年度に引き続き6つの研究視点に沿った実態分析の深耕を行った。まず空き店舗の利活用に関しては、大型店総覧等を用いた全国的なデータベースを構築し、テナント退出後の利活用状況を追跡調査するとともに、長野県長野市を対象地域とするリノベーションの実態調査を進めた。第2に子育て支援を軸とする福祉目的での利活用に関しては、地方都市における導入事例の蓄積と課題の精査を継続的に実施した。第3に不動産証券化の分析については、2000年から2013年にかけての不動産証券化事例のデータベースを作成するとともに、地方都市における証券化の先駆的事例として鳥取県米子市の事例調査を実施し、公的ファンドのような必ずしも収益性を第一義としないプレイヤーの参加が事業成立の重要な要素となっている点を指摘した。第4に中心市街地のダウンサイジングの実態分析に関しては、アンケート調査(2014年度)で回答を得た533自治体を対象に中心市街地活性化区域の設定変更を精査し、現時点でのダウンサイジングがなお進んでいないことを指摘した。第5に、未利用不動産の利活用に関する当該自治体の財政的支援については、北海道苫小牧市など複数の対象地域における事例の蓄積を行った。

最後に、未利用不動産の国際比較に関しては、中心市街地の未利用不動産の再生を積極的に進める南イタリア数都市の行政担当者、研究者にヒアリングを行い、1)同じ街区の路面部分に物件を持つオーナーの連携が重要な点、2)ツーリズムを意識した下層階(店舗)の更新と、上層階(住宅)の高質化が連動する点、3)行政の支援は、多くの場合、立ち退きを余儀なくされた低所得層の住宅確保など側面支援に留まることなどを明らかにした。本年度の後半以降は、経済地理学会金沢地方大会におけるシンポジウム主催(テーマ「地方都市のダウンサイジング」)など、研究成果の公開に努めている。本研究は,地方都市の中心市街地で増加傾向にある未利用不動産の実態を,553自治体へのアンケート調査から統計的に把握するとともに,その利活用が直面する課題や,有効な政策的対応を検討した。その結果,1)過半数の自治体で中心市街地の未利用不動産が増加傾向にあること,2)多くの地方都市において,中心市街地活性化の地理的範囲を政策的に縮小することが困難であること,3)既存建築物を福祉施設や集客施設へリノベーションすることや,証券化スキームを用いた不動産の流動化を図ることが中心市街地活性化に有効であること,4)まちづくり会社など中間組織としての特性を持つ事業主体を育成することが必要であることを指摘した。平成26年度は、平成25年度の基礎研究成果を踏まえ、全国の地方自治体に大規模なアンケート調査を行い、未利用不動産の現状、利活用の可能性や利活用事例、利活用に向けた課題の所在、利活用を推進する活動主体のあり方などについて、具体的な事例を収集することを大きな目的としていた。本調査は、平成26年7月に実施し、65.4%という非常に高い回収率を得ることができた。このため、統計的な集計分析のみならず、具体的な利活用の事例分析に研究を進めることが可能になった。ただ、調査対象とした一部の自治体が、平成26年度末を目処に中心市街地活性化法に基づく基本計画の提出準備を進めている等の事情があり、実査そのもの進捗は、対象とする自治体間で若干の差が生じている。27年度が最終年度であるため、記入しない。人文地理学平成27年度は、本研究の最終年度であり、平成26年度のアンケート調査を通じ収集した具体的な事例を踏まえ、いくつかの研究視点から具体的な事例研究をさらに進め、研究全体の収斂を行う予定である。なお具体的な対象事例は、以下の(1)(6)を想定している。(1)空き家再生事業に積極的に取り組んでいる自治体:建築ストックの年代別分布の空間構造を明らかにするとともに、空き家対策の具体的な政策について調査する。(2)育児支援、高齢者支援など福祉系への利活用を進める自治体:中心市街地の人口維持や高齢化減少の緩和に実効性を持つ政策のあり方を、自治体および事業主体を対象に調査する。(3)不動産投資スキームを利用した未利用不動産の利活用事例を持つ自治体:人口規模や経済規模が小さい地方都市における投資スキームの有効性や活用のあり方を調査する。(4)まちづくり会社が未利用不動産の利活用を進める自治体:民間事業としての自由度と公的な性格を併せ持つまちづくり会社、あるいはこれに相当する団体が、未利用不動産の利活用に果たしうる可能性を検討する。(5)その他、未利用不動産の利活用に関して、先駆的な政策的対応をとっている地方自治体への実態調査、
性殖腺機能に不可欠なAd4BP/SF-1の翻訳後修飾による転写活性調節機構

私の所属する研究室では、これまでに転写因子Ad4BP/SF-1がSUMO化修飾を受けることを明らかにしてきた。Ad4BP/SF-1は生体内においてWT-1、Sox9、GATA4、DAX-1などの転写因子と協調的な転写活性化の促進または抑制を行うことが知られているが、ミューラー管阻害因子のプロモーター上ではAd4BP/SF-1とSox9の間には相乗的転写活性化がみられ、これが両因子のSUMO化によって調節されることが判明している。この結果はプロモーター上での翻訳後修飾が転写の制御に重要であることを示しており、この観点からSox9の翻訳後修飾特異的な結合因子の精製を試みた。その結果、私は修飾を受けていないSox9に特異的に結合する因子の精製に成功し、質量分析においてExportinXを同定することができた。組織学的な解析により、ExportinXは性分化過程のセルトリ細胞にSox9と共局在することが観察され、また免疫沈降法などの生化学的な解析より、ExportinXがin vivoでSox9と特異的に結合していることが明らかとなった。またExportinXのSox9における結合領域を同定した結果、ExportinXはSox9のHMG boxに特異的に結合することが判明し、ExportinXがSox9のDNA結合活性に影響を及ぼすことが示唆された。さらにレポーターアッセイによってSox9の転写活性化能に対しExportinXは抑制作用を示し、内在のSox9標的遺伝子の発現に対しても抑制活性をもつことが判明した。この結果は、ExportinXが細胞内でSox9の転写制御機構に関与することを示唆している。一方興味深いことにExportinXの過剰発現は内在のSox9のタンパク量を著しく上昇させることがわかり、ExportinXはSox9蛋白質の安定性に関与することが示唆された。これらの結果は、ExportinXがSox9の局在、機能、安定性といった他段階の制御に関与している可能性を示すものであり、ExportinXの今後の解析が新規の遺伝子発現制御機構の解明に重要であると考えられる。Ad4BPは標的遺伝子プロモーター上において他の転写因子と協調的に発現制御を行うことが知られている。本研究では、Ad4BPの翻訳後修飾の同定とその解析を通じ複雑な複合体形成を伴うAd4BPの転写調節機構の解明を試みることを目的とした。Ad4BPの翻訳後修飾を明らかにする目的でAd4BPが発現するY-1細胞の核抽出液を2次元電気泳動で展開した。その結果、Ad4BPは複数のスポットとして検出されることから、細胞内で複数の修飾を受けていることが予想された。質量分析法にて翻訳後修飾を検索したところ、リガンド結合領域近傍に一つの新規リン酸化部位が同定された。この部位をリン酸化を模倣するアミノ酸に置換すると、野生型に比べ標的遺伝子に対する転写活性が著しく抑制された。この変異型ではAd4BPのDNA結合活性には変化がないことから、この部位のリン酸化が他の因子のリクルート、あるいは次の修飾を誘導するなどの制御に関与していると考えられた。これらの可能性について検討の結果、SUMO化修飾酵素であるPIAS1または3とAd4BPの相互作用が、このリン酸化によって調節されていることが判明した。実際に、リン酸化部位に変異をいれたAd4BPを用いて免疫沈降を行うと、リン酸化型においてPIASとの強い結合がみられ、細胞内でリン酸化型Ad4BPが野生型よりもSUMO化が促進されていた。以上の結果から、Ad4BPのリン酸化がSUMO化の前段階としてSUMO化修飾酵素であるPIASとの結合に重要な役割を持つことが示唆される。現在この部位に対するリン酸化抗体による検討を行っており、細胞の分化過程での役割およびこのリン酸化のシグナルカスケードにおける上流シグナルがどのような因子によって制御されているかを明らかにすることで、Ad4BPの転写制御機構および細胞外シグナルとのクロストークを解明できると考えている。

この結果は、ExportinXが細胞内でSox9の転写制御機構に関与することを示唆している。一方興味深いことにExportinXの過剰発現は内在のSox9のタンパク量を著しく上昇させることがわかり、ExportinXはSox9蛋白質の安定性に関与することが示唆された。これらの結果は、ExportinXがSox9の局在、機能、安定性といった他段階の制御に関与している可能性を示すものであり、ExportinXの今後の解析が新規の遺伝子発現制御機構の解明に重要であると考えられる。
炎症性肺疾患における多種メディエータの遺伝子多型解析系確立による疾患病態の解明

1.ケモカインなどの遺伝子上に存在する既知・未知の遺伝子多型の同定肺結核症患者でNRAMP1遺伝子上の各種遺伝子多型を解析した結果、プロモータ上のGTリピートに関し、稀なアリル1,2型の頻度が結核症患者で有意に高かった。次にfibronectin遺伝子上SNPs解析では、日本人と欧米報告とで頻度差が大きかったものの、健常者と肺線維症患者間の差はなかった。MCP-1プロモータ領域-2518SNPの検討では、日本人Gアリル頻度が欧米人に比し有意に高かったが、肺線維症患者とで差はなく、血中MCP-1値のジェノタイプ間の差も認めなかった。IL-8遺伝子プロモータ領域1Kbのダイレクト・シークエンスにより新たに見いだした-253A/T SNPを、PCR-RFL-P法により健常者100名、sepsis患者10名で解析した結果、健常者で16:47:37 (A/'A : A/T : T/T)、sepsis患者で同1:3:6の頻度分布であった。2.動物モデルによる疾患病態とメディエータ遺伝子発現量の検討:2)マウスセプシス・急性肺損傷モデル:エンドトキシン投与後72時間の生存率は、熱傷前負荷なし群100%、前負荷有り群0%であった。サイトカインに関しては、熱傷前負荷なし群でTNFα,MIP-2が2時間後単峰性に増加したのに対し、負荷有り群では2、8時間後の2峰性増加を示し、最高値も高かった。さらに熱傷受傷1週間後のIL-18値を肺、肝で測定したところ、肝臓のIL-18含量が有意な増加を認めた。ヒト検体の採取に関し、院内倫理委員会より研究計画の承認を受け、血液を採取、DNAの分離を開始した。まず日本人健常者89名、肺結核症患者154名を対象に、NRAMP1遺伝子上の各種遺伝子多型を解析した結果、フロモータ上のGTリピートに関し、稀なアリルである1,2型の頻度が結核症患者において有意に高いことを見いだした。次に日本人健常者100名、肺線維症患者50名を対象として、CCケモカインであるMCP-1のプロモータ領域にある-2518単一遺伝子多型の頻度を検討した。日本人における-2518のアリルG頻度は、欧米人に比し有意に高値であった(0.59v.s.0.29)。しかし、健常者と肺線維症患者とでアリル頻度に差を認めなかった(A/AG/GG;0.20/0.46/0.34v.s.0.15/0.52/0.33)。血液中のMCP-1値は肺線維症群で有意に高値であり(361±239pg/ml v.s.40±9;p<0.0001)、ジェノタイプ間で平均値が異なる傾向があったものの、統計的有意差を認めるに至らなかった。今後患者数を増やし検討予定である。また高速シークエンサーAB3700を用いて、MCP-の他の既知、未知遺伝子多型、およびMCP-1に対応する受容体CCR2の遺伝子多型の解析を開始した。次に、ラット放射線肺臓炎モデルにおいて、肺での各種ケモカイン遺伝子発現パターンをリアルタイム遺伝子定量装置AB7700を用いた定量的RT-PCRにより解析した。肺組織において、対照群に対する照射群のMCP-1,MIP-1αβ,MIP-2,lymphotactin,fractalkine遺伝子の相対的発現量を求めた結果、照射4週後群ではMCP-1 mRNAが4.8倍と有意に高値であり,8週後群ではMCP-1 mRNAが2.3陪,MIP-1αmRNAが1.8倍と高い傾向を認めた。

さらに、マウス・セプシス・モデルにおいて、熱傷前負荷の有無による予後およびサイトカイン蛋白・遺伝子発現パターンの差異を検討した。72時間生存率は、前負荷なし群100%に対し、前負荷有り群0%であった。ELISAによるTNFα,MIP-2定量、AB7700を用いた定量的RT-PCRによるMIP-2遺伝子発現の検討では、熱傷前負荷なし群で2時間後に単峰性に高値を呈したのに対し、負荷有り群では2、8時間後で2峰性に高値を取り、サイトカイン最高値も前負荷なし群に比し高かった。1.多種メディエータ及びその受容体遺伝子発現量の患者間の対比とこれを規定する遺伝子多型、特に未知の遺伝子多型の同定:昨年度に引き続き、炎症性肺疾患患者および健常者から検体採取を継続した。各人からインフォームドコンセントを得た後、末梢血10mlを採取、DNAを分離した。IL-8遺伝子発現に影響し得る新たな遺伝子多型を検索するため、まず健常日本人25名を対象にIL-8プロモータ領域1Kbの塩基配列をダイレクト・シークエンス法により決定した。-253位置に1つのA/T SNPを見いだしたため、さらにPCR-RFLP法により同SNPを健常者100名、sepsis患者10名で解析した。その結果、IL-8プロモータ領域SNPのgenotype解析結果は、健常者で16:47:37(A/A:A/T:T/T)、sepsis患者で同1:3:6と、その頻度が日本人において高いことを確認した。喘息患者での頻度は同等であり、今後肺線維症、急性肺傷害などの患者において症例を重ね頻度解析を行う予定である。さらに同IL-8SNPに基づくジェノタイプごとの血漿IL-8値比較、各種刺激に対する末梢血細胞からのIL-8産生を検討中である。2.動物モデルを用いた疾患病態とサイトカイン及びその受容体発現パターン関係の確認:昨年度の動物実験より、放射線肺臓炎・肺線維症病態へのMCP-1の関与、急性肺損傷の病態へのMIP-2の関与が疑われたため、本年度はさらに多くのケモカインについて、その遺伝子発現を解析した。その結果、ラット放射線肺臓炎・肺線維症モデルにおいては、新たにTh2 chemokineであるTARCの遺伝子発現が増強することを確認した。さらに特発性肺線維症(IPF)患者の気管支肺胞洗浄液中TARC濃度を測定したが検出されず、放射線肺臓炎とIPFとで病態に違いのあることが示唆された。また、マウス・セプシス・モデルにおいて、熱傷前負荷により遷延性のMIP-2,TNFα産生が惹起され、急性肺傷害の発症と予後の増悪を来す機序を明らかにするため、熱傷負荷後に発現するサイトカインを検索した。その結果、熱傷受傷1週間後に、肝臓におけるIL-18含量が有意に増加していることを確認した(3600+329 vs 4050+275、p<0.0001)。今後IL-18抗体の中和による病態変化の観察、さらにIL-18遺伝子発現に影響し得る遺伝子多型の検索を計画している。
味細胞-味神経の選択的シナプス形成と味細胞受容体発現の分子遺伝学的研究

味細胞-味神経のシナプスの形成性と味細胞の受容体発現のメカニズムを解明する目的で、味細胞側あるいは味神経側に人為的な変化を与えた時、一方が他方にどのような影響を与えるのかを、グルマリン感受性甘味受容体の発現性を指標に検索した。まず、グルマリン感受性甘味受容体の発現部位について、舌前部味蕾を支配する鼓索神経と舌後部味蕾を支配する舌咽神経の甘味応答のグルマリンによる抑制性を調べ、検討した。その結果、グルマリン感受性は舌咽神経支配領域にはみられず鼓索神経支配領域にのみみられることが示唆された。次に、グルマリン感受性味細胞への神経支配の特異性について検討した。鼓索神経単一線維の内、sucroseに最も強く応答するsucrose-best線維のグルマリン感受性について調べると、そのsucrose応答がグルマリンによって、コントロールの20%以下に抑制されるグループ(GS-type)とほとんど抑制されないグループ(GI-type)に分かれることが明らかになり、特異的な神経支配があることが示唆された。次に、グルマリン感受性を欠損するBALBマウスに保有系C57BLマウスのグルマリン感受性支配遺伝子を導入し、コンジェニックマウスを育成し、グルマリン感受性を発現していることを確認した後、神経線維群の分離について検討した。その結果、グルマリン感受性の発現に伴い、その発現味細胞を特異的に支配するGS-typeの線維群も発現することが明らかになり、味細胞-味神経間のシナプス形成における特異性は、味細胞側の人為的な変化に対しても維持されることが示唆された。鼓索・舌咽神経のつなぎ変えにより神経側に人為的な変化を加えた例では、十分なデータが得られず結論することは出来ないが、現在までの結果では、特異的なシナプス形成が維持される可能性を示唆するものになっている。本研究は、味細胞-味神経間のシナプスの形成性と味細胞の受容体発現のメカニズムを解明する目的で、味細胞側あるいは味神経側に人為的な変化を与えた時、一方が他方にどのような影響を及ぼすか、グルマリン感受性を指標にして検討する。本年度は、まず味細胞側からの影響を見るため、グルマリン感受型甘味レセプター(GS-SwR)を欠損するBALBマウスに、その保有系C57BLマウス由来のdpa遺伝子(第4染色体)を導入し育成したコンジェニック系N14世代、BALB、C57BLマウスを用い、各マウスの鼓索神経と舌咽神経の応答を記録した。その結果、コンジェニック系マウスはC57BLマウスと同様に、鼓索神経の甘味物質に対する応答がグルマリンにより抑制され、GS-SwRが発現してことが示唆された。すなわち、GS-SwRは舌の前2/3に分布する鼓索神経支配領域の味蕾に特異的に発現することが示唆された。次に、C57BLマウスよりコンジェニック系に導入された遺伝子セグメントの解析を行ったところ、C57BL型のtypeをもつ個体は用いた第4染色体のマイクロサテライトマーカー20種の内、D4MIT151のみに存在した。残りのすべてのマーカーにおいては、コンジェニック系すべてがBALB型を示した。したがって、導入された遺伝子セグメントはD4MIT151の周辺であることが推定された。このことはD4MIT151周辺にdpa遺伝子が存在すること、その遺伝子がGS-SwRの発現に深く関与していることを示唆するものと思われる。本研究は、味細胞-味

神経間のシナプスの形成性と味細胞の受容体発現のメカニズムを解明する目的で、味細胞側あるいは味神経側に人為的な変化を与えた時、一方が他方にどのような影響を及ぼすか、グルマリン感受性を指標にして検討する.本年度も昨年度と同様に、味細胞側からのマニピュレーションによる影響を見るため、グルマリン感受型甘味レセプター(GS-SwR)を欠損するBALBマウスに、その保有系C57BLマウス由来のdpa遺伝子(第4染色体)を導入し育成したコンジェニック系N14世代、BALB、C57BLマウスを用い、各マウスの鼓索神経の単一神経線維の応答を記録した.その結果、コンジェニック系マウスはC57BLマウスと同様に、単一線維の内、その甘味物質に対する応答がグルマリンにより抑制されるタイプ(GS-type)と抑制されないタイプ(Gl-type)の2群に分類されることがわかった.したがって、GS-SwRを発現させている味細胞とGS-typeの味神経線維は特異的にシナプスを形成していることが示唆された.またコンジェニック系マウスのGS-SwRのdevelopmentに関する研究においては、今のところ生後4週齢までのマウスにグルマリン感受性を示す個体はみられていない.B.神経つなぎ変えにより神経側に与えた変化とそれによる影響に関する研究昨年度に準備した神経つなぎ変えマウスは、飼育環境の変化で体調が悪く、実験には用いることが出来なかった.現在新たに、神経つなぎ変えマウスを作成し、準備中である.味細胞-味神経間のシナプス形成性と味細胞の受容体発現のメカニズムを解明する目的で、以下の実験を行った。グルマリン感受型甘味レセプター遺伝子導入コンジェニック系N15世代を用い、鼓索神経単一線維応答の解析をさらに詳細に展開した。単一線維の内、その甘味物質に対する応答がグルマリンにより抑制されるタイプGS-type)と抑制されないタイプ(GI-type)の2群に分類され、かつグルマリンによる抑制はβ-シクロデキストリンによる舌洗浄により回復した。また、プロナーゼ舌処理ではGS-typeのGI-typeも共に甘味応答が消失し、味細胞膜の蛋白成分によりその感受性が決定されていることが示唆された。B.神経つなぎ変えにより神経側に与えた変化とそれによる影響に関する研究鼓索・舌咽神経つなぎ変えマウスの甘味応答とそのグルマリン感受性について検索した。鼓索神経を舌後部に再生させた例では、7本のsucrose応答線維がえられ、その内2本がグルマリン感受性を示した。一方、舌咽神経を舌前部に再生させた例では5本のsucrose応答線維はいずれもグルマリン感受性を示さなかった。これらの結果は、グルマリン感受性を発現する味細胞とGS-typeとの特異的なシナプス形成の可能性を示唆するが、さらに例数を増やし解析をすすめる必要がある。
遷移金属表面上における水素原子の量子的非局在化

単色化した(110eV)電子線を試料に照射し,散乱された電子のエネルギー損失を測定する高分解能電子エネルギー損失分光(EELS)は吸着水素の全ての振動モードを観測するための最も有力な手法の一つである。EELSを用いて表面の量子効果を調べた。水素原子のドブロイ波長は他の原子に比べて長く,Hの振子舞いには著しい量子効果が期待される。周期ポテンシャル内の電子を考えるのと同様に,1つのHが2次元周期ポテンシャル内におかれた場合について,その運動(振動)を考えるトンネル効果によりHが吸着サイト間を飛び移るため,振動準位がバンド構造を形成すると考えられる。Pd(110)表面については,水素原子の量子的非局在化が観測された。Rh(111)表面については,色々な因子が複合し,明白は非局在化は観測されなかった。
翻訳の終結機構の解明

翻訳のメカニズムは解明されたとされている。しかし、分子メカニズムに関しては実に不明な点が多く見いだされる。特に、翻訳終結から開始へのプロセスに関しては、むしろ推定の域を出ないものが多い。私達は、大腸菌の翻訳因子やリボソームを完全に精製し、再構築したPURE(Protein synthesizing system Using Recombinant Elements)システムを完成させることに成功している。PUREシステムによって翻訳のすべてのプロセスを、試験管のなかで行うことが可能であるばかりではなく、すべてのプロセスのスナッブショットを取ることが可能である。本研究では、RF1とRF2による終止コドンのデコーディングの機構をPUREシステムにより明らかにすることを目標としている。14年度は、PUREシステムを用いた実験系によって、RF1とRF2の、ペブチドアンチコドン部位に変異を導入し、これらのRFの終止コドンの解読の特性を解析した。その結果、これらのペプチドアンチコドンの領域は、終止コドンの解読特性には関与しないことが示唆された。同時にRRFは、翻訳終結後のリボソーム・mRNA複合体を解消のプロセスの解析を行った。その結果、RRFは、リボソームを樹来考えられていた30S、50Sの解離した形ではなく、70Sの状態で解離させることが示された。また、70Sの各サブユニットへの解離はIF3によっておこることが示された。
高分解能X線結晶構造解析を用いた脱窒菌呼吸鎖における電子伝達機構の構造基盤研究

本研究は銅型亜硝酸還元酵素(NIR)とその電子供与タンパク質であるシトクロムc_<551>(Cytc_<551>)との間の電子伝達機構を明らかにすることを目的としている.タンパク質間の電子伝達は,タンパク質が一過性の複合体を形成することで行われるが,複合体形成が短時間で起こるため,効率のよい電子移動反応のための構造的要因を原子レベルで明らかにすることは難しい.それゆえ,電子伝達複合体の立体構造の決定はタンパク質間電子移動反応を理解するのに大変有用である.本研究では,既に明らかになっているNIRとCytc_<551>の複合体状態でのX線結晶構造解析結果に基づき,研究を進めてきた.前年度においては,NIRのアミノ酸残基Met135をSerに置換した変異体M135Sを作製し,電子移動反応速度が約9分の1に低下することを確認し,さらに複合体のX線結晶構造解析から,複合体形成時の相互作用面における立体構造変化や原子環境の重要性を明らかにした.今年度は,さらにMet135をLeuとAlaに置換した変異体M135LおよびM135Aを作製し,電子移動反応速度の測定とX線結晶構造解析を行った.M135LとM135A変異体は天然型に比べて,Cytc_<551>との間の電子移動反応速度が4分の1と3分の1に低下した.M135AとCytc_<551>の共結晶化は今のところ成功していないが,M135LとCytc_<551>の複合体の共結晶化には成功し,X線結晶構造解析により,分解能1.05Åの原子分解能で立体構造を決定することができた.M135L:Cytc_<551>複合体ではCytc_<551>の会合様式が大きく異なっていた.今後水素を含めた詳細な立体構造解析に計算化学など複合的な手法を取り入れることで,過渡的なタンパク質複合体形成のメカニズムについての知見が明らかになっていくと考えられる.さらに,Cytc_<551>の立体構造はこれまで複合体状態でのみしか得られていなかったので,Cytc_<551>単独でのX線結晶構造解析を行い,分解能1.8Åで立体構造を決定した.単独状態と複合体状態の立体構造を比較することにより,Cytc_<551>においても,複合体形成に伴う立体構造変化が確認された.本研究により,NIR:Cytc_<551>電子伝達複合体形成時に生じる立体構造変化の詳細が明らかになり,タンパク質間電子移動反応のメカニズムを理解するための構造基盤を確立することができた.本研究は銅型亜硝酸還元酵素(NIR)とその電子供与タンパク質であるシトクロムc_<551>(Cyt c_<551>)との間の電子伝達機構を明らかにすることを目的としている.タンパク質間の電子伝達は,タンパク質が一過性の複合体を形成することで行われるが,複合体形成が短時間で起こるため,効率のよい電子移動反応のための構造的要因を原子レベルで明らかにすることは難しい.それゆえ,電子伝達複合体の立体構造の決定はタンパク質間電子移動反応を理解するのに大変有用である.当研究室において既にNIRとCyt c_<551>の複合体の結晶構造が1.7Åの分解能で決定されており,Cyt c_<551>とNIRの接触面の構造解析から,タンパク質の会合や電子移動に寄与すると考えられるアミノ酸残基が明らかになった.本研究ではそのようなアミノ酸残基のうち,両タンパク質間の疎水性領域の中心に位置するMet135に注目した.Met135の寄与を検証するため,Met135を親水的なアミノ酸であるSerに置換した変異体M135Sを作製した.ストップトフロー法による測定から,M135Sは野生型のNIRに比べ,電子移動反応の二次速度定数が約9分の一に低下することが明らかになった.さらに,M135S単独,M135SとCyt c_<551>複合体状態の結晶を作製しX線回折実験を行い,それぞれ,1.8Å,1.75Åの分解能で構造を決定した.野生型とM135Sの単独の構造を比較した結果,変異導入がNIRのSerを含むループ構造に摂動を与え,それがさらに分子内の相互作用を伝わり,別のループに位置するアミノ酸残基へ影響を与えていることが示唆された.複合体の構造を比較した結果,Serの導入により,タンパク質会合面に水分子が導入されていることを確認した.さらに野生型複合体で観測されなかった水素結合や構造変化が観測された.これらの結果から,NIRのMet135は疎水領域形成だけでなく,周囲のアミノ酸残基の配置をコントロールする役割も持ち,電子移動反応との関連が示唆された.現在これらの結果を論文にまとめている段階である.本研究は銅型亜硝酸還元酵素(NIR)とその電子供与タンパク質であるシトクロムc_<551>(Cytc_<551>)との間の電子伝達機構を明らかにすることを目的としている.タンパク質間の電子伝達は,タンパク質が一過性の複合体を形成することで行われるが,複合体形成が短時間で起こるため,効率のよい電子移動反応のための構造的要因を原子レベルで明らかにすることは難しい.それゆえ,電子伝達複合体の立体構造の決定はタンパク質間電子移動反応を理解するのに大変有用である.

本研究では,既に明らかになっているNIRとCytc_<551>の複合体状態でのX線結晶構造解析結果に基づき,研究を進めてきた.前年度においては,NIRのアミノ酸残基Met135をSerに置換した変異体M135Sを作製し,電子移動反応速度が約9分の1に低下することを確認し,さらに複合体のX線結晶構造解析から,複合体形成時の相互作用面における立体構造変化や原子環境の重要性を明らかにした.今年度は,さらにMet135をLeuとAlaに置換した変異体M135LおよびM135Aを作製し,電子移動反応速度の測定とX線結晶構造解析を行った.M135LとM135A変異体は天然型に比べて,Cytc_<551>との間の電子移動反応速度が4分の1と3分の1に低下した.M135AとCytc_<551>の共結晶化は今のところ成功していないが,M135LとCytc_<551>の複合体の共結晶化には成功し,X線結晶構造解析により,分解能1.05Åの原子分解能で立体構造を決定することができた.M135L:Cytc_<551>複合体ではCytc_<551>の会合様式が大きく異なっていた.今後水素を含めた詳細な立体構造解析に計算化学など複合的な手法を取り入れることで,過渡的なタンパク質複合体形成のメカニズムについての知見が明らかになっていくと考えられる.さらに,Cytc_<551>の立体構造はこれまで複合体状態でのみしか得られていなかったので,Cytc_<551>単独でのX線結晶構造解析を行い,分解能1.8Åで立体構造を決定した.単独状態と複合体状態の立体構造を比較することにより,Cytc_<551>においても,複合体形成に伴う立体構造変化が確認された.本研究により,NIR:Cytc_<551>電子伝達複合体形成時に生じる立体構造変化の詳細が明らかになり,タンパク質間電子移動反応のメカニズムを理解するための構造基盤を確立することができた.
高エネルギー実験のための１０ピコ秒 飛行時間測定器の開発

新世代の高バリオン密度探索実験において鍵を握る、ミューオン・ハドロン識別用・次世代型の高時間分解能飛行時間測定器(TOF)を開発を行った。電磁界シミュレーションによる伝送経路の最適化、及び実機製作と実測を行うことにより、シグナル読み出しパッドの形状の最適化を行い、また実グランドを配置し、MRPC検出器としてのシグナル読み出しに成功した。さらに東北大学電子光理学研究センターにてビーム実験を実施し、様々なタイプのMRPCの性能を評価、その結果、最も性能の良い検出器デザインを決定することができた。本研究の目的は、新世代の高バリオン密度探索実験において鍵を握る、ミューオン・ハドロン識別用・次世代型高時間分解能飛行時間測定器(TOF)を開発である。時間分解能は10ピコ秒を目指す。1年目である本年度では、現在開発を進めているMRPC (Multi-gap Resistive Plate Chamber)型の飛行時間測定器の基本性能をより詳細に把握するため、様々な検出器のパラメーターを変えて、宇宙線により測定測定を行い、そのMRPC検出器の諸性能を評価した。検討したパラメーターは主に、ガスギャップの数、スタックの段数である。その結果、ガスギャップを従来より小さく(90マイクロン)し、段数をより多くすることで、ある電圧において最適値を取ることがわかった。来年度に向けて、より大型のMRPC検出器試作機の準備を行った。また、J-PARC E-16実験でのハドロン測定のために、同コラボレーションに参加し、共同研究の打ち合わせを行い、今後、どの様に物理実験に本検出器を導入していくか、検討を行った。年度後半では、SONY EMCS (株)と共同で、シグナルを読み出す電極基板の設計を開始した。目標は信号ロスを極力抑え、低反射かつ高周波成分を取り入れた早い立ち上がり部分の信号読み出しを可能にする基板のデザイン、製作である。電磁界計算を行い、最適なパラメーターの決定した。またグランドの新しい配置提案など、新しいアイデアが生まれた。試作機を製作し、来年度テストを行う予定である。MRPC検出器の基礎パラメーターの特性がほぼ分かり、どの部分を変えると性能が改善するのか、最適印可電圧などがわかった。E16実験やSONYとの共同研究開発に着手し、実機に向けたデザインの検討が順調に進んでいる。H28年度は、異なるタイプのMRPC検出器試作機を製作し、東北大学電子光理学研究センター(ELPH)にあるGeV-ガンマ実験室に本検出器を持ち込み、電子ビームを照射し、検出器の性能評価実験を行った。実験を行った期間は、2016年11月7日11月9日の3日間である。照射したのは運動量460MeV/cの陽電子ビームであり、時間分解能、検出効率、およびそれらの印可電圧依存性を各MRPC検出器について調べた。その結果、SONY GM&O社と共同で開発したMRPC基板において、読み出し電極パッドの形状が1.2 cmの細いものについて、太い2.4 cm幅のものより、時間特性が優れていたことが分かった。1段スタックで78 ps程度の時間分解能が得られ、これを4段重ねることにより、約40 psの時間分解能が期待できる。同時に、表面積が20 cm x 30 cmの大型機、かつ4段スタックのMRPCもELPHにて性能評価実験を行った。その結果、時間分解能に大きな位置依存性がみられ、パッドの中央で分解能が悪く、端で分解能が良くなった。これは検出器本体と、前置増幅器のインピーダンス不整合による反射波の影響があったためであることが分かり、その後の改善点、開発方針が明らかとなった。試作機の試作機とその性能評価実験を行い、順調に開発が進んでいる。特に今年度では東北大ELPHにて実際の電子ビームを用いた実験を実施し、各個体の優れた点、問題点が明らかとなった。H29年度の開発方針が明らかとなり、J-PARC実験への実機製作に向けて、大きく前進できた。H28年度では、これまで行ってきたSONYとの共同研究をさらに発展させた。具体的には、MRPCの電極パッドに誘起されるシグナル電荷に対し、もっとも適切な伝送経路のデザインを行うため、(1)電磁界シミュレーション、(2)実機製作と実測、によって行なった。議論を簡単にするため、従来の多段6層MRPCタイプではなく、最もシンプルな1段6層MRPCタイプに限定し、デザインの最適化を行った。最初に、SONY GM&Oと共同で、実際のMRPC検出器の電磁界シミュレーションを行った。その結果、基板上でのインピーダンス整合を取るため、基板設計に変更が加えられ、また初めて実グランドを配置するデザインが考案された。それを受けて、10月より基板の設計、発注を行い、筑波大学にて実機を製作した。12月、その実機を東北大学電子光理学研究センターのGeVガンマ施設に持ち込み、テストビーム実験を行なった。1月には、宇宙線による実測、またnetworkアナライザやTDRを使ってMRPC検出器(基板)自体のインピーダンス、シグナルの透過成分の実測を行なった。その結果、今回実グランドを配置したMRPC (シングルエンドタイプ)において、初めてシグナルが観測された。時間分解能は200ピコ程度にとどまったが、その主な原因は前置増幅器におけるゲインの不足にあると考えられるため、ゲインを大きくすることで大幅は改善が見込まれる。