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大豆イソフラボンおよび亜麻リグナンを用いた新規歯髄保存療法の開発

ゲニステイン添加によってラット歯髄細胞における炎症が抑制されることが観察された。このことからゲニステインによる覆髄は従来の水酸化カルシウム製剤と比較して炎症が軽減され、疼痛が少ない理想的な覆髄剤として用いることができることが示唆された。保存修復学ゲニステイン添加による石灰化誘導に関しては、おおむね順調であるが、亜麻リグナンを添加した場合、石灰化の指標としても用いた象牙質形成関連遺伝子群(BSP,DSPP,DMP-1)の発現抑制が観察された。そのため、添加方法の検討が必要とされる。本年度は大豆イソフラボンをラット歯髄細胞に添加した場合を優先的に研究をすすめた。大豆イソフラボンであるゲニステインをラット歯髄細胞に添加したのち、遺伝子発現や石灰化結節の観察を行ったところ、良好な研究結果が得られた。一方で亜麻リグナンを用いた実験や亜麻リグナンとゲニステインを同時添加した実験は、良好な研究データーが得られなかった。次年度は亜麻リグナンに関する研究を進めていきたい。ゲニステインをラット直接覆髄実験モデルに応用した場合、形成された修復象牙質直下の歯髄炎の程度が水酸化カルシウム製剤と比較して軽微であった。水酸化カルシウム製剤の修復象牙質形成メカニズムとはことなり、ゲニステインの効果で直接修復象牙質形成を誘導するのか、炎症を軽減させることが修復象牙質形成に重要なのかを明らかにする予定である本年度は大豆イソフラボンのうちゲニステインをラット歯髄細胞に単独添加して、遺伝子発現や石灰化結節の観察を中心に行ってきた。また、直接覆髄剤として大豆イソフラボンのうちゲニステインを用いた場合、良好な結果が得られてきた。そこで次年度は、in vivoの実験数を増やし、実験データーの詳細な解析を行うとともに、in vitroにおけるシグナル伝達(AKTのリン酸化)の詳細をELISA法によってリン酸化状態がどのように推移するかを中心に研究を進めていく予定である。また、亜麻リグナン単独とゲニステインとを組み合わせた場合に、石灰化にどのように影響を及ぼすかを遺伝子発現(real time PCR法)や石灰化結節の観察(アリザリンレッド染色やALPaseの活性)を調査する予定である。研究が年度が替わってしまったため物品費として購入予定研究計画に則り、in vivoにおけるゲニステインの役割を明らかにするため、ラット歯髄に直接覆髄実験を行い、詳細を検討する予定である。また、ゲニステインや亜麻リグナンを添加した場合の細胞内シグナル伝達を、Aktやp38のリン酸化をELISA法によって調べ、研究を進めていく予定である。亜麻リグナンを歯髄細胞に単独投与した場合の研究報告が見られないことから、注意深く研究を進めていく必要がある。
ヘテロ界面制御によるZnO基板上への高品質GaNの低温成長

本研究の目的は、(a)ZnO基板上の窒化物半導体成長のための新しいバッファー層技術を開発しGaN/ZnO界面反応と相互拡散の抑制を可能にすること、(b)サーフアクタントMBEによって高品質GaN膜の成長技術を開発すること、(c)ZnO基板上に、800°C以下の基板温度での高品質GaN膜(X線ロッキングカーブ半値幅((0002)ω-scanの半値幅で300 arcsec以下)の成長技術を開発することである。その中で、ZnO基板とGaN薄膜のヘテロ界面反応の抑制にふさわしいバッファー層として、ZnOとGaNより小さな格子定数、高い凝集エネルギーを持つために高い熱的安定性を有するAIN層をin-situ観察が可能な窒素プラズマ援用MBEを利用して成長させ、成長条件を最適化することを今年の研究目標とした。A1フラックス、N_2流量率、RFパワー及び基板温度を変化させながらAINバッファー層を成長し、その成長過程を反射高速電子線回折(RHEED)でその場観察し、成長したバッファー層の表面モフォロジーを原子間力顕微鏡(AFM)で評価し、結晶性と結晶構造を高分解能X線回折(HR-XRD)を利用して決定し、最適な成長条件を探索した。さらにZnO基板とバッファー層とのヘテロ界面反応の程度と結晶性の関係を分析するために二次イオン質量分析(SIMS)、X線光電子分光(XPS)などで評価を行った。その結果、ZnO基板上のGaN成長において、最適成長条件で成長させたAIN層は、相互拡散による結晶性低下を抑止するためのバッファー層として非常に有効であることを見いだした。
新しい被覆材，軽量断熱テント，およびスノーキャノン導入による雪氷活用の低コスト化

積雪寒冷地においては除排雪事業には多大な労力と費用が投入されている.雪堆積場等を冷熱資源の賦存先と捉え,エネルギー供給,食糧では備蓄・流通モデルへの適用を図ることにより日本のエネルギー自給率・食糧自給率の向上に寄与し得ると考えられる.本研究は,これまで雪氷資源活用の最も大きな課題・障害であった貯蔵コストの大幅な低減化を図ることを目的として,新しい被覆材,および簡易雪氷貯蔵庫を提案し,その有効性を実証したものである.また,利用地域の広範化とエネルギー供給のさらなる安定化をめざした寒冷大気による製雪方式の導入効果が高いことを明らかにした.平成24年度は,新しい被覆材,軽量断熱テント,およびスノーキャノン導入による雪氷活用の低コスト化をめざして,新しい低コスト雪氷保管技術の開発と評価,スノーキャノン冷熱供給システムの導入可能性,ビニルハウス冷熱供給栽培技術,実用化への総合評価を主たる課題として,以下の要領で研究を行った.課題1.新しい低コスト雪氷保管技術の開発と評価まず,(1)各種保温方式(露天型,防水遮光シート,おがくず,空気膜被覆)の断熱性能評価を実施し,高性能断熱シートによる新たな方式の優位性を実験と解析から確認すると同時に,(2)経済性評価に関しては実用性の高いコストの見通しを明らかにした.課題2.スノーキャノン冷熱供給システムの導入可能性次いで,(1)スノーキャノン解析ツールを詳細型と簡易型のそれぞれについて開発するとともに,(2)スノーキャノンによる生成雪の物性評価を行い,その有効性を示した.課題3.ビニルハウス冷熱供給栽培技術また,(1)ビニルハウス冷熱供給栽培の実験を行い,(2)栽培作物の品質評価と省エネルギー性評価を実施し,低負荷で付加価値が高い農産物出荷への可能性を示した.課題4.実用化への総合評価さらに,(1)実証実験に基づく寒冷地全域にわたる低コスト雪氷保管技術の広域シミュレーションを実施するとともに,(2)スノーキャノン冷熱供給システム導入による冷却用燃料消費量・二酸化炭素排出量の削減効果を試算し,導入効果が高いことを示した.平成25年度は,新しい被覆材,軽量断熱テント,およびスノーキャノン導入による雪氷活用の低コスト化をめざして,新しい低コスト雪氷保管技術の開発と評価,スノーキャノン冷熱供給システムの導入可能性,ビニルハウス冷熱供給栽培技術,実用化への総合評価を主たる課題として,以下の要領で研究を行った.課題1.新しい低コスト雪氷保管技術の開発と評価各種高密度需要施設における大規模スノーマウンド被覆材によるシステム設計手法を構築した.課題2.スノーキャノン冷熱供給システムの導入可能性自然融解を考慮した最終成績係数の評価を実施し,その導入効果を明らかにした.課題3.ビニルハウス冷熱供給栽培技術温泉排熱等とのハイブリッド化効果の検証を定量的に実施し,導入可能性の高い地域選定を行った.課題4.実用化への総合評価まず,(1)ビニルハウスによる冷熱供給栽培技術による経済効果,および総合食糧自給率向上への寄与の試算を実施した.次いで,(2)大規模流通モデル,広域複合利用モデル,多目的事業展開の導入可能性が高いことを明らかにした.積雪寒冷地においては除排雪事業には多大な労力と費用が投入されている.雪堆積場等を冷熱資源の賦存先と捉え,エネルギー供給,食糧では備蓄・流通モデルへの適用を図ることにより日本のエネルギー自給率・食糧自給率の向上に寄与し得ると考えられる.本研究は,これまで雪氷資源活用の最も大きな課題・障害であった貯蔵コストの大幅な低減化を図ることを目的として,新しい被覆材,および簡易雪氷貯蔵庫を提案し,その有効性を実証したものである.また,利用地域の広範化とエネルギー供給のさらなる安定化をめざした寒冷大気による製雪方式の導入効果が高いことを明らかにした.平成23年度は,低コスト雪氷保管技術,スノーキャノン冷熱供給システム,ビニルハウス冷熱供給栽培の要素技術開発を主たる課題として,以下の要領で研究を行った.課題1.新しい低コスト雪氷保管技術の開発と評価まず,(1)革新的低コスト化をめざした新しい貯雪方式の提案,(2)低コスト雪氷保管技術の解析ツールの開発,を実施した.次いで,(3)低コスト雪氷保管技術の性能実験を実施した;コンクリート造,鋼製によらない断熱テント方式による簡易雪氷庫(軽量高断熱テント),新しい低コスト被覆材による長期保管方式(シート等被覆型スノーマウンド).具体的には,露天型,防水遮光被覆材,Sawdust,空気膜断熱被覆材,高性能断熱被覆材等を取り上げ,それらの解析ツールに基づき,被覆材のコスト,耐久性,保温性能の観点から新たな方式を提案した.課題2.スノーキャノン冷熱供給システムの導入可能性(1)既存人工降雪機による雪物性,製雪能力を実験と解析の両面から検討し,現状におけるポテンシャルマップを作成した.(2)雪質,移動性,一次エネルギー換算成績係数などの多角的な視点から,新たに冷熱利用に適した機能性あるスノーキャノンを提案した.課題3.ビニルハウス冷熱供給栽培技術(1)抑制栽培において重要な制御項目として室内気温,浅層土壌温度がある.これらを適正に冷却する冷熱供給方式について検討した.(2)各種農産物等の付加価値,適正温度範囲の調査を実施し,積雪寒冷地域の地域別適用農産物の絞込みを実施した.

(3)冷熱供給状況と各種温度分布等を評価するための解析ツールを開発し,需要家に応じた冷熱供給システムの設計手法として援用した.当初計画の通り,順調に研究成果の蓄積がなされている.当初計画の通り,順調に研究成果の蓄積がなされている.平成24年度に得られた結果を基にして,以下の要領で研究を行う.課題1.新しい低コスト雪氷保管技術の開発と評価各種高密度需要施設における大規模スノーマウンド被覆材によるシステム設計を実施する.課題2.スノーキャノン冷熱供給システムの導入可能性自然融解を考慮した最終成績係数の評価を実施し,その導入効果を明らかにする.課題3.ビニルハウス冷熱供給栽培技術温泉排熱等とのハイブリッド化効果の検証を定量的に実施し,導入可能性の高い地域選定を行う.課題4.実用化への総合評価まず,(1)ビニルハウスによる冷熱供給栽培技術による経済効果,および総合食糧自給率向上への寄与の試算を実施する.次いで,(2)大規模流通モデル,広域複合利用モデル,多目的事業展開の導入可能性について評価する.平成23年度に得られた結果を基にして,以下の要領で研究を行う.課題1.新しい低コスト雪氷保管技術の開発と評価(1)各種保温方式の断熱性能評価を実施し,新たな方式の優位性を実験と解析から確認すると同時に,(2)経済性評価に関しては実用性の高いコストの見通しを明らかにする.さらに,(3)各種高密度需要施設における大規模スノーマウンド被覆材によるシステム設計を実施する.課題2.スノーキャノン冷熱供給システムの導入可能性(1)スノーキャノン解析ツールの開発,(2)スノーキャノンによる生成雪の物性評価課題3.ビニルハウス冷熱供給栽培技術(1)ビニルハウス冷熱供給栽培の実験,(2)栽培作物の品質評価と省エネルギー性該当なし当該次年度使用額分は全て本年3月に納品済である.データロガー245,700円温度ロガー125,118円データコレクタ27,909円
日本海沿岸の過酷環境下における社会基盤コンクリート構造物の維持管理対策

1.混和材を用いたモルタル供試体の塩化物イオン拡散係数を測定し,混和材の種類,置換率や炭酸化の影響について検討した.空隙量と細孔比表面積をパラメータとした拡散係数推定式を提案した.2.塩害環境の定量的把握を目的として,構造物への飛来塩分量とコンクリートへの塩分浸透量の関係について新潟県十数か所において暴露試験を行った.飛来塩分として供給された量の一定の割合がコンクリート内へ浸透していること,モルタル供試体を比較的短期間暴露することで長期的なコンクリートへの塩分浸透量を推定できる可能性があることを明らかにした.3.構造物各部位への塩分の飛来状況を新潟県沿岸のいくつかの橋梁において現地計測した.その結果,飛来塩分の通過量は構造物周辺で空間的に変化していること,橋桁の海側と陸側の壁面では到達塩分量は異なること,壁面における到達塩分量は大気中を輸送される塩分量より少ないことを明らかにした.また,それらの塩分の飛来状況を数値シミュレーションにより再現する方法を検討した.4.石川県沿岸部にある約150箇所の既存鉄筋コンクリート構造物の塩害状況を調査した.さらに地域毎で劣化グレードを整理し,飛来塩分量および塩分浸透量の実測値と比較した.その結果を踏まえ,各地域の気象条件(風向と風速)を考慮した塩害照査方法を提案した5.各種表面被覆材,表面改質材によるコンクリート中への塩分浸透の抑制効果を定量評価した.6.北東北地方に立地する鉄筋コンクリート製橋梁を対象に,凍結防止剤による塩害の実態を調査し,凍結防止剤による塩害の影響は同一構造物内でも局所的であること,さらに表面塩化物イオン量は供用年数や橋長の影響を受ける可能性が高いことを明らかにした.7.岩肌や法面の保護工事に用いる吹付けモルタルの,塩害,凍結融解の気象作用による複合劣化抵抗性について,電気泳動法に基づく急速塩化物イオン透過性試験により検討した.1.混和材を用いたモルタル供試体の塩化物イオン拡散係数を測定し,混和材の種類,置換率や炭酸化の影響について検討した.空隙量と細孔比表面積をパラメータとした拡散係数推定式を提案した.2.塩害環境の定量的把握を目的として,構造物への飛来塩分量とコンクリートへの塩分浸透量の関係について新潟県十数か所において暴露試験を行った.飛来塩分として供給された量の一定の割合がコンクリート内へ浸透していること,モルタル供試体を比較的短期間暴露することで長期的なコンクリートへの塩分浸透量を推定できる可能性があることを明らかにした.3.構造物各部位への塩分の飛来状況を新潟県沿岸のいくつかの橋梁において現地計測した.その結果,飛来塩分の通過量は構造物周辺で空間的に変化していること,橋桁の海側と陸側の壁面では到達塩分量は異なること,壁面における到達塩分量は大気中を輸送される塩分量より少ないことを明らかにした.また,それらの塩分の飛来状況を数値シミュレーションにより再現する方法を検討した.4.石川県沿岸部にある約150箇所の既存鉄筋コンクリート構造物の塩害状況を調査した.さらに地域毎で劣化グレードを整理し,飛来塩分量および塩分浸透量の実測値と比較した.その結果を踏まえ,各地域の気象条件(風向と風速)を考慮した塩害照査方法を提案した5.各種表面被覆材,表面改質材によるコンクリート中への塩分浸透の抑制効果を定量評価した.6.北東北地方に立地する鉄筋コンクリート製橋梁を対象に,凍結防止剤による塩害の実態を調査し,凍結防止剤による塩害の影響は同一構造物内でも局所的であること,さらに表面塩化物イオン量は供用年数や橋長の影響を受ける可能性が高いことを明らかにした.7.岩肌や法面の保護工事に用いる吹付けモルタルの,塩害,凍結融解の気象作用による複合劣化抵抗性について,電気泳動法に基づく急速塩化物イオン透過性試験により検討した.1.混和材を用いたコンクリートの内部組織と塩化物イオン拡散係数の関係について検討を行い,コンクリートの空隙量と硬化体内部の表面積により拡散係数を評価した.2.石川県にある桟橋上部工のひび割れ部におけるマクロセル腐食速度を四季毎に連続測定した.その結果,風速3m以上になるとマクロセル腐食速度が約2倍に加速し,また10°Cの昇温時にもマクロセル腐食速度が約1.5倍に加速することが確認された.3.北海道浜益村タンパケにて,施工条件が高低差125m,水平圧送距離40mで吹付けモルタルのポンプ圧送実験を行った.これより,吹付けモルタルのポンプ圧送性や強度発現特性を明らかにするとともに,法枠内部の鉄筋腐食やスケーリング劣化に関わる塩害について,急速塩化物イオン透過性試験により検討した.また,本モルタルが凍結融解作用を受けた場合の塩分浸透抵抗性についても検討を試みた.4.電気化学的脱塩工法における通電中の電極電位とコンクリート中の電位分布を測定する方法を開発した.コンクリート中の電位分布よりコンクリートの抵抗率を求め,塩化物イオンの移動を抵抗率の変化として評価することが可能となった.5.実構造物の塩害に関する調査研究を行った.

目視による簡易点検,及びコンクリートコアの抜き取り・分析による詳細点検を行うことにより,北東北地方の塩害過酷環境下における鉄筋コンクリート構造物の現有性能を照査した.6.連続繊維シート接着による補修補強を行ったコンクリート構造物の,耐荷性能向上と遮塩性による耐久性向上を実験に基づき定量評価し,数値計算により寿命予測する手法を開発した.7.6で用いた実験手法を拡張し,コンクリート用各種表面被覆材および表面改質材の物質遮蔽性を実験的に定量評価した.1.混和材を用いたモルタル供試体の塩化物イオン拡散係数を測定し,混和材の種類,置換率や炭酸化の影響について検討した.空隙量と細孔比表面積をパラメータとした拡散係数推定式を提案した.2.塩害環境の定量的把握を目的として,構造物への飛来塩分量とコンクリートへの塩分浸透量の関係について新潟県十数か所において暴露試験を行った.飛来塩分として供給された量の一定の割合がコンクリート内へ浸透していること,モルタル供試体を比較的短期間暴露することで長期的なコンクリートへの塩分浸透量を推定できる可能性があることを明らかにした.3.構造物各部位への塩分の飛来状況を新潟県沿岸のいくつかの橋梁において現地計測した.その結果,飛来塩分の通過量は構造物周辺で空間的に変化していること,橋桁の海側と陸側の壁面では到達塩分量は異なること,壁面における到達塩分量は大気中を輸送される塩分量より少ないことを明らかにした.また,それらの塩分の飛来状況を数値シミュレーションにより再現する方法を検討した.4.石川県沿岸部にある約150箇所の既存鉄筋コンクリート構造物の塩害状況を調査した.さらに地域毎で劣化グレードを整理し,飛来塩分量および塩分浸透量の実測値と比較した.その結果を踏まえ,各地域の気象条件(風向と風速)を考慮した塩害照査方法を提案した.5.各種表面被覆材,表面改質材によるコンクリート中への塩分浸透の抑制効果を定量評価した.6.北東北地方に立地する鉄筋コンクリート製橋梁を対象に,凍結防止剤による塩害の実態を調査し,凍結防止剤による塩害の影響は同一構造物内でも局所的であること,さらに表面塩化物イオン量は供用年数や橋長の影響を受ける可能性が高いことを明らかにした.7.岩肌や法面の保護工事に用いる吹付けモルタルの,塩害,凍結融解の気象作用による複合劣化抵抗性について,電気泳動法に基づく急速塩化物イオン透過性試験により検討した.
MR拡散テンソルを用いた脊髄神経の機能解析

昨年度に1.5T MRI装置(Signa EXCITE, GEメディカル)を用いて健常ボランティア頸椎の拡散テンソル画像を撮像し,画像の解析を行った。その際の問題点として,拡散テンソル画像の解像度の不足と画像歪みにより,解剖学的に細い脊髄神経を評価することが難しいということがあった。頸椎(頸部)は解剖学的に画像の歪みを生じやすい箇所であり,画像解析用ワークステーション上での歪み補正などの工夫を加えてもこの問題をクリアすることは難しく,脊髄神経に対してapparent diffusion coefficient(ADC)およびfractional anisotropy(FA)といったテンソルパラメーターの一定した値を得ることはできなかった。そこで,拡散強調像を用いた脊髄神経の視覚的評価について,feasibilityを検討することとした。健常ボランティアの頸椎に対して前後・左右・上下にMPGを印加した拡散強調像とそれら三軸の合成画像を求め,脊髄神経の描出を視覚的に評価したところ,前後にMPGを印加した画像において最も安定した描出が得られた。同じ撮像法を,腕神経叢損傷の患者5例に対して行ったところ,損傷を受けた脊髄神経の異常を検出することが可能であり,他検査(脳脊髄腔造影)の結果とあわせてもある程度の一致が得られた。臨床的な意義については今後の検討の余地があるが,脊髄神経を評価する新たな方法としての可能性が示された。1.5T MRI装置(Signa EXCITE, GEメディカル)を用いて,健常ボランティアの頸椎のMR拡散テンソルの撮像を行った。拡散テンソルの撮像法として,EPI法とPROPELLER法の2つを比較したところ,EPI法の方がS/N比に優れていたがsusceptibility artifactによる画像の歪みについては劣っていた。parallel imagingを併用することで歪みは減少したが,固有のartifactが生じたため,代わりに撮像範囲の拡大・位相エンコード方向のステップ数減少という手法を用い,parallel imagingと同等の歪み減少効果を得ることができた。画像歪みによる誤差を最小限とするため,MRI装置付属のワークステーション上で,歪みの補正を行った。撮像した拡散テンソルの画像データを,画像解析用ワークステーションに読み込み,拡散テンソル解析用のフリーウェア(Volume-OneおよびdTV II)を用いて解析を行った。同ソフトウェア上で,拡散テンソルの各種パラメータを計算した画像(fractional anisotropy, trace, isotropic image)を作成することができた。isotropic image上では,脊髄および脊髄神経を視認することが可能であった。脊髄のapparent diffusion coefficient(ADC)およびfractional anisotropy(FA)は過去の報告とおおむね一致した。ただし,脊髄神経については解剖学的に細い構造であるため,ADC・FAの値にばらつきがあり,各レベルで一定した値は得られなかった。
狭帯域時間領域テラヘルツ光源の開発と応用

レーザービームを位相制御することにより、反転分極を用いない手法により、狭帯域時間領域テラヘルツ光源を開発した。また、位相変調周期をLiNbO3結晶上でのレーザー集光条件により転写パターンの周期を変えることで、中心波長制御が可能であることを実証した。このシステムを用いて、テラヘルツカメラの感度評価を行い、テラヘルツデバイス評価に有用であることを実証した。さらに、メタマテリアルを用いたテラヘルツ波制御を可能とするために、スプリットリング型共振器アレイのテラヘルツ波応答を、局所励起レーザーテラヘルツ発生・イメージングシステムおよび平行平板導波路がたテラヘルツ波分光システムで計測した。25年度は、位相制御による周波数可変狭帯域時間領域テラヘルツ光源の開発を行った。これまでに、分極反転LiNbO3結晶を用いてチェレンコフ位相整合を満たす方向よりテラヘルツ波を取り出すことにより、狭帯域時間領域テラヘルツ発生が可能であることを明らかにしてきた。しかしながら、発生するテラヘルツ波の周波数は分極反転周期でほぼ決まるため、周波数の大幅なチューニングが出来ず、かつ結晶自体が高価であるという欠点があった。これらの欠点を克服するため、分極反転していないLiNbO3結晶に置き換え、入射レーザーパルスのビームパターンに周期を与えることで、テラヘルツ波発生が可能であることを実証した。先ず、金属板に周期的にスリットを設けたシャドウマスクを作成し、LiNbO3結晶に入射するレーザー光をシャドウマスクに通すことにより入射レーザーパルスに空間的な周期性をあたえ、反転分極結晶を用いたときと同様な狭帯域時間領域テラヘルツ発生に成功した。しかしながら、シャドウマスクでは、入射レーザービーム強度がスリットにより全体の半分となると言う欠点があった。これを改善するため、石英板の厚さを周期的に変調し、入射レーザーの位相を周期的に反転させる位相マスクを用いることを考案した。その結果、シャドウマスクを用いたときの約2倍の強度のテラヘルツ波発生を実現した。また位相マスクと結晶を分離し、位相マスクのパターンをシリンドリカルレンズを用いて結晶上に射影した。これにより、レンズの位置を変えるだけで結晶における入射レーザーの周期を変えることができ、大幅な周波集チューニングが可能となった。この機構により、周波数を0.4THzから1.2THz程度まで変化させることに成功した。平成26年度は、前年度に構築した波長可変狭帯域テラヘルツ波発生・検出システムに超伝導転移端検出器を組み込み、発生するテラヘルツ波のエネルギーの絶対評価を可能とした。これにより、狭帯域テラヘルツ波の波形の時間領域測定と、テラヘルツ波のパワーおよび電界の同時計測が可能となった。測定の結果、0.85THzにおいて1パルスあたりのエネルギーが3.5nJでピーク電界強度が1.3 KV/cmであった。本システムを用いて、実際の材料やデバイスの計測を行った。先ず、このシステムを用いて超伝導体のテラヘルツ波の透過率の温度依存性を計測した。その結果、テラヘルツ波の周波数を変化させると、超伝導ギャップに起因する吸収による透過率の減少が開始する温度が変化した。これは、超伝導ギャップとテラヘルツ波のエネルギーが一致する温度より低温でテラヘルツ波の吸収が起こるためであり、狭帯域テラヘルツ波光源が良好に動作していることを示している。また、本システムを用いて、ボロメータアレイ型非冷却テラヘルツイメージャ(THzカメラ)の性能評価を行った。THzカメラは広範囲なテラヘルツ波イメージングをリアルタイムで行う事が可能であるため、次世代の非破壊検査技術やセキュリティ検査、病理診断技術に利用可能であると考えられている。これまで、0.5THz1THzの周波数範囲での性能計測は、適切な光源がないため行われていなかったが、本システムにより計測に成功した。その結果、0.85THzにおいて雑音等価電力が0.22pW/(Hz)1/2程度であることが分かった。このように、本システムが、材料計測やデバイス計測に有用であることが確認された。平成27年度は、狭帯域テラヘルツ発生を念頭に置いた、導波路型テラヘルツ波時間領域分光システムを構築し、グラフェンなどの超薄膜およびメタマテリアルの評価を行った。また、テラヘルツ放射イメージングシステムに、メタマテリアル利用することにより、特定の周波数で高感度な計測が可能となり、特に液体の分析に非常に有効であることを示した。以下に詳細を述べる。通常のテラヘルツ分光では、薄膜に対してテラヘルツ波は垂直に入射し、その透過もしくは反射波形を計測する。この場合は、試料の厚さがナノレベルに薄い場合は、テラヘルツ波の反射・吸収が極端に小さくなり、十分な精度で計測することが出来ない。これに対して、我々は平行平板導波路に平行に試料を挿入することにより、試料と平行にテラヘルツ波を伝搬させた。これにより、試料とテラヘルツ波の相互作用長を十分大きくすることが可能となり、超薄膜の計測が可能となった。さらに、導波路を伝搬するTEモードとTMモードを利用して、メタマテリアルの電場と磁場応答を分離して計測することに成功した。また、メタマテリアルによる電場増強を利用して、微量水溶液分析を行った。このシステムは、テラヘルツエミッターであるGaAs(110)基板表面から発生する局在テラヘルツ波を1つのメタアトムに照射するという従来に無い方法を用いて微量液体の計測を可能とした。その結果、市販のミネラルウォーターに溶けているフェムトモルオーダーの金属イオン数の差異を識別可能であることを示した。

レーザービームを位相制御することにより、反転分極を用いない手法により、狭帯域時間領域テラヘルツ光源を開発した。また、位相変調周期をLiNbO3結晶上でのレーザー集光条件により転写パターンの周期を変えることで、中心波長制御が可能であることを実証した。このシステムを用いて、テラヘルツカメラの感度評価を行い、テラヘルツデバイス評価に有用であることを実証した。さらに、メタマテリアルを用いたテラヘルツ波制御を可能とするために、スプリットリング型共振器アレイのテラヘルツ波応答を、局所励起レーザーテラヘルツ発生・イメージングシステムおよび平行平板導波路がたテラヘルツ波分光システムで計測した。当初の予定では、構築した狭帯域テラヘルツ光源による、機能性材料や高周波デバイスの測定を行う事となっており、超伝導体およびテラヘルツカメラの計測を実施したことから、ほぼ予定どおり研究が進展していると考えている。計画では26年度よりポンプ・プローブシステムの開発を開始することになっており、これは達成できていないが、超伝導検出器によるエネルギーの絶対値測定を可能とするなど、当初の予定を超えた成果もあった。27年度が最終年度であるため、記入しない。テラヘルツ工学本年度は、以下の項目を実施する。項目1:周波数可変狭帯域時間領域テラヘルツ光源の開発:前年度は超伝導検出器を導入するなどシステムの高度化を行ったが、27年度は、高輝度化とチューナビリティの拡大と言った基本性能のさらなる向上に取り組む。最終的には、中心周波数制御300GHzー3THz、帯域幅10GHz程度、最大振幅30kV/cmの光源開発を試みる。項目2:電子材料のテラヘルツ分光:前年度は超伝導体のテラヘルツ分光を行った。今年度は、引き続き超伝導体の分光を行うとともに、ナノカーボンのテラヘルツ物性等にも着手する。また、ポンププローブ法を用いた、光・テラヘルツ波励起ダイナミック物性ならびに非線形テラヘルツ物性の解明を行う。項目3:高周波電子デバイス評価システムの開発:前年にはテラヘルツカメラの計測を行ったが、本年度もテラヘルツカメラを中心に、高周波デバイスのテラヘルツ応答を計測する。先ずは、テラヘルツカメラを用いて前年よりもより高周波の波長1.5THz程度の高周波応答を計測する。申請書の計画では、25年度は位相制御による周波数可変狭帯域時間領域テラヘルツ波光源開発とこれを利用した物性研究を行うことを予定していた。実際、研究実績の概要にも記したとおり、反転分極していないLiNbO3結晶を用いた周波数可変狭帯域時間領域テラヘルツ光源の開発では、シャドウマスクおよび位相マスクを利用して入射ビームパターンをLiNb3結晶に投影し、かつレンズによりそのパターン周期を変化させることにより、目的とする光源開発に成功した。またこの様な狭帯域時間領域光源とテラヘルツ時間領域分光法を用いた超伝導光応答に関する実験を行った。前年度に周波数可変狭帯域時間領域テラヘルツ光源の原理実証はほぼ終了した。さらに、性能向上させ、実際の物質やデバイスに応用するために、26年度は以下の様な取り組みを行う。
トランスジェニックマウスを用いた胃粘膜は通鑑のクローナリテイの解析

Hcmizygote F1マウスは50頭しかそろえられず、50頭にメチルニトロソウレアを投与した。そのうち、投与開始より1年間生存したものは36頭であった。メチルニトロソウレア投与により、その投与濃度にかかわらず、ほぼ100%胃癌の形成が認められた。また、100%に胃以外の臓器にも癌が認められた。担癌臓器はリンパ節、肝臓、肺、脾臓であった。肺以外は胃癌の転移と考えられた。採取した胃はまだすべての解析が終わっていない。すでに解析が終了した5頭においては、すべて組織学的にも担癌であった。5頭のうち2頭は癌が多発していた。これを含む9病変のうち4病変はポリクローナルであった。しかし、これが衝突癌である可能性は否定できるものではない。以上のすでに解析済みのものは、凍結切片にて施行したが、凍結切片では、HE染色像もあまりクリアでない。クローナリテイの解析に使用しているX-gal法そのものは凍結切片でないと不可能であるが、β-galactosidascの免疫染色であれば、パラフィン切片でも可能である可能性があり、今後、これによる解析を検討中である。現在のところ、パラフィン切片に対するβ-galactosidascの免疫染色自体の条件が確率できていない。また、ポリクローナルに見える腫瘍において、真に上皮細胞がポリクローナルであることを証明するために、連続切片におけるケラチンの免疫染色を検討中である。また、発癌剤投与により、X染色体不活化そのものに影響が出た可能性も否定できないため、現在、Homozygousのマウスを作成中であるが、これは出生率が低いため、今だにいる。これが得られたあかつきには、再び、これらにMNUを投与する予定である。
中国周縁部におけるツングース系接触言語の研究―シベ語(満洲語口語)を中心に

本年度は、主にテンス・アスペクトに関わる補助動詞のうち、ila-(立つ・止まる)、bi-(ある)、o-(なる)の機能について研究を行い、成果を公表した。まずila-について、他の動詞・形容詞に後続して補助動詞として用いられる場合の機能を検討し、結論として、ila-はアスペクトとして「進行」を表すが、動詞語幹に屈折的に付加される進行アスペクト接辞-maXeiと異なり、「話し手が直接目撃した事態」を表すと論じた。次にbi-について、従来間接経験を表すとされてきたbi-が、談話においてどのように用いられるかを論じた。そして結論としてbi-は「話し手の視点」を導入する機能を持ち、その使用が、聞き手への配慮による、話し手自身の客観的把握に動機づけられていると主張した。最後にo-について、従来のアスペクトの観点からの分析に対して、ila-とbi-の研究の成果を受けて、ムードの観点も取り入れて論じた。そして結論として、o-は「話し手の判断」を表し、その使用がbi-と同様、聞き手を通した自己の客観的把握に動機づけられていると主張した。本年度研究成果から分かったことは、シベ語の補助動詞の使用は、発話現場における話し手・聞き手の関わりを動機としているということである。更に昨年度の研究成果から、定動詞・形動詞・動名詞という述語形式の機能も、話し手と聞き手で共有された知識を表すか否かにより使い分けられることが分かっているが、本年度の補助動詞に関する一連の研究成果から、シベ語は、話し手と聞き手の関わりが、(補助動詞を含めた)述語全体の形式的選択に体系的に関わっていることが示され、シベ語の文法を体系的に記述するという当初の目標を達成することに成功したと考える。本年度は、9月中旬から10月末の約1か月半、中国・新疆ウイグル自治区イーニン市にて調査を行った。・動詞の語彙的なアスペクトについてシベ語の動詞は、状態性が高いと思われるもの(たとえばmute-「できる」)でも、動作的な動詞と同様、進行相をとることができる(この場合、状態が、変化として動的に捉えられている)が、形容詞述語と一部の状態性のたかい動詞述語は、補助動詞「ila-(立つ)」を伴い、経験者にのみ知覚可能な状態を表すことが明らかになった。・「過去」を表す補助動詞biの談話における振る舞い語り、話し手自身の昔話、話し手自身の最近の体験談、説明という4つのジャンルのテクストを採録し、テクスト中における補助動詞biの使用を見た。その結果は以下のようにまとめることができる。・テクスト中における補助動詞biの頻度は、語り>話し手自身の昔話>話し手自身の最近め体験談>説明であり、説明のテクストには補助動詞biが現れなかった。・特に話し手自身の昔話と、話し手自身の最近の体験談について、補助動詞biは、語りを中断して、聞き手の反応を促すために話しかける部分に現れる、ということが分かった。その他、テクスト中における登場人物や、語りの中の時間を指示する表現の振る舞いなどから、補助動詞biは、「体験者としての話し手」と「語り手としての話し手」のスタンスの転換と関わるものと考えられる。本研究の結果は、テンス・アスペクトが話し手・経験者の主観的経験や、話し手と聞き手のやり取り、という動的な要素によって決定されうることを示したことに意義を認めることができる。
カボチャのアスコルビン酸酸化酵素遺伝子の組識特異的発現とその制御機構の解明

アスコルビン酸酸化酵素cDNAをプロ-ブとしたノ-ザンブロット法によりカボチャ細胞におけるアスコルビン酸酸化酵素の種々の生産調節が転写レベルで制御されているのかどうかを調べた。これまでに、カボチャ果実組織からのカルス化に伴いアスコルビン酸酸化酵素活性およびタンパク質が急激に増大することを明らかにしているが、ノ-ザンブロットの結果からアスコルビン酸酸化酵素mRNAもカルス化にともない増大することがわかった。ホルモンである2、4ーDをぬくとアスコルビン酸酸化酵素mRNAは増大しないこと、同じカボチャの分泌性酵素であるキチナ-ゼは2、4ーDあるなしにかかわらず増大することなどから、アスコルビン酸酸化酵素は2、4ーDにより誘導されるものと思われる。すなわち、アスコルビン酸酸化酵素遺伝子の転写がオ-キシンにより制御されている可能性が示された。一般に、アスコルビン酸酸化酵素はウリ科植物の果実組織に多量に発現する酵素とされていた。しかし、ノ-ザンブロットの結果から新鮮な葉や茎組織にもかなりのアスコルビン酸酸化酵素mRNAが認められた。一方、カボチャ種子中にはアスコルビン酸酸化酵素mRNAは認められなかったが、吸水発芽にともなって、急激にアスコルビン酸酸化酵素mRNAが蓄積されていった。アスコルビン酸酸化酵素が2、4ーDで誘導されること、アスコルビン酸酸化酵素が細胞壁に局在する酵素であることなどを考えあわせると、アスコルビン酸酸化酵素が細胞の生長や増殖になんらかの関与をしている可能性が強い。カボチャ果実組織からゲノムDNAを抽出し、アスコルビン酵酸化酵素cDNAをプロ-ブとしたサザンブロットをおこなった結果、アスコルビン酸酸化酵素遺伝子のハプロイドゲノムあたりのコピ-数は13コピ-と推定した。カボチャ果実組織のDNAからゲノムDNAライブラリ-を作製し、アスコルビン酸酸化酵素のゲノム遺伝子を単離した。今後、さらにアスコルビン酸酸化酵素遺伝子の発現調節の機構を明らかにしていきたい。
「東アジア出版文化の研究」調整班(A)出版機構研究

「出版機構研究」の推進のため以下の研究発表会を、平成16年10月11日に東京の学士会館で行い、他の班からの出席者をふくめて7名が参加し、意見交換を行った。1井上進(名古屋大学)「明代中期の出版と学術風気」明代後期の古典復興の気運が出版にあたえた影響について、『史記』『文選』などの刊本を例として具体的に解説した発表であり、この時期における出版隆盛と学術動向の関係を考えるうえで有意義であった。2中川諭(新潟大学)「六巻本『三国英雄志伝』について」明代末期から清代初期にかけて数多く出版された『三国志演義』の版本の中で、特異な位置を占める六巻本『三国英雄志伝』の諸テキストについて、あらたに発表者が調査した上海図書館所蔵のテキストと従来知られていた東京大学東洋文化研究所所蔵テキストを比較し、これまで清代を通じて流通したと考えられた毛宗崗本の流行が、清代後期にはじまることを論じた。以上の発表は、出版機構の背景となる社会全体の学術、文化動向と実際の流通状況を論じたもので、本分野の研究に少なからぬ貢献をしたと認められる。本研究に関して、似下の研究活動をおこなった。1A班「出版機構研究」の研究発表会を、平成15年8月30日に東京の学士会館分館で行い、他の班からの出席者をふくめて14名が参加し、意見交換を行った。発表者および発表題目は以下のとおりである。高津孝(鹿児島大学)「薩摩の博物学と出版-江戸、薩摩、福建、北京を結ぶ学術交流」金文京(京都大学)「明代の商業出版と文人-〓志謨を例として」小川陽一(大東文化大学)「日用類書の出版意図-『風月機関』と小説・戯曲から」2F班と共同で「日用類書『萬寶全書』を巡る諸問題」シンポジウムを平成15年9月20日に大阪市立大学において開催した。当日は明代後期以降清代から民国にかけて広く民間に流布した日用類書『萬寶全書』について、多角的な視点から活発な討論が行われた。A班からの発表者と発表題目は以下のとおりである。金文京(京都大学)「『事林廣記』と『萬寳全書』」小川陽一(大東文化大学)「日用類書の編纂方法-『五車抜錦萬寳全書』を中心に」「出版機構研究」の推進のため以下の研究発表会を、平成16年10月11日に東京の学士会館で行い、他の班からの出席者をふくめて7名が参加し、意見交換を行った。
伝統工芸における日本的グラフィック表現の展開について

京都では、1200年以上前から日本の都として発展する段階で、普通の生活を支えるものづくりと、一方で皇族や貴族のための豪華な調度品や衣服をつくりあげるために、高度な技術が誕生し、そしてその技術が現在まで脈々と受け継がれてきた。伝統工芸の中には、その技術に裏打ちされた意匠、図案が多数存在し、これまでにそれらの表現は工芸品以外の造形物にも数限り無い影響を及ぼして来た。本研究では、伝統工芸に受け継がれて来たさまざまな日本的表現を収集、調査分析し、継承すべき伝統工芸の新たな可能性と次のデザインの方向性を探ったうえで、実際のデザインの適用展開をおこない、新たな工芸品のかたちを提案した。伝統工芸工房での技法、文様、商品展開等について具体的に調査した上で、伝統工芸の新たな可能性の追求を進めた。それぞれの工房が持続し、発展させて来た技術を現在の生活に即したものに展開することを目標に掲げ、技法の実験を繰り返した。23年度からご協力頂いている、森本錺金具、金彩荒木、浅田製瓦工場、唐紙かみ添、大石天狗堂での共同研究により、これまでにない技法の展開や、異なる技法を連携させる表現の可能性を見いだすことが出来、その結果、プロトタイプとしてのデザインの提案をおこない、京都工芸繊維大学美術工芸資料館で展覧会を開催した。それと同時に、カタログを作成し、その評価を広く世に問うことをおこなった。今回は生活に即したもののデザインというよりはむしろ、実験的側面を尊重することにより、次世代に繋がる伝統工芸の活路を検討するものとなった。また、京都を中心にした伝統工芸品の調査分析も進め、撮影した写真を京都新聞上で、24年4月1日から25年3月31日まで毎日連載した。この資料調査では、生活にまつわる伝統工芸から、美術的価値の高いもの、伝統芸能と強い結びつきのあるものなども対象にすることにより、これまでの工芸品の発展の歴史と広がりについても包括的に把握することが出来た。また、伝統文様の分析により、京都の錦市場における視覚統一計画に応用、各店舗のオリジナルてぬぐいのデザインをおこなうなど、地域に密着した成果をあげた。2年にわたって伝統工芸をめぐる資料収集、工房訪問、職人へのインタビュー、ディスカッションをおこなった。そして、工芸品を撮影し、そのうちの365点を京都新聞紙上に連載、その後、25年10月に書籍として出版した。また、京都の伝統工芸工房と連携し、あらたな購買層獲得のために商品の企画・デザインを提案した。工房を訪ね、その技法の特質とそれによって生み出される工芸品の特徴について調査分析を重ねた。それと同時に工芸品をめぐる市場調査をおこない、今求められる工芸品の価値について検討を進め、その後、複数の工房を横に繋げるかたちでブランドを想定し、ブランドイメージにあったデザインを構築、実際の工芸品を作り上げるプロジェクトを展開した。とくに注目したのは、高価で特別なものとしての伝統工芸品ではなく、現在の日常生活の中で活きるモノとしての伝統工芸技法の活用である。生活になじみ、使う喜びを感じられるものづくりを目標に、商品の企画構想を練った。その間に、協力頂く4つの工房(京瓦、金彩、錺金具、唐紙)と密に連携し、方向性について検証を進め、デザインの提案、製作技法の検討をおこなった。こういった一連の流れは、伝統工芸工房における新しいデザインプロセスの導入の可能性を示唆することとなった。また、作品を展示およびカタログにまとめることにより、事業をわかりやすく視覚化することが出来た。さらに、シンガポールにおいて、展覧会と共にシンポジウムをおこない、いずれの国においてもグローバルなものづくりを目指すには、まず自国で培われてきた文化や伝統技術を再検証し、それを現代の世の中にあった形で展開することが重要であるという認識を再確認した。伝統工芸工房のご協力頂き、それぞれの工芸品のデザインに関する調査を進め、現在生産されている製品および過去に制作されたもののデザインに関して、現物を通じて分析をおこなった。23年度は、森本錺金具.金彩荒木,浅田製瓦、大石天狗堂かるたを対象に調査を進めた。これらの工房は創業以来受け継がれて来た図案と新たな商品開発のための新しい図案の生成との格差を埋める作業に苦慮して来た。その中で生き残って来た図案の特徴を検証し、抽出することは、その工芸品を人々がどのように受容して来たかを推し量ることでもある。同時に実際の商品デザインの開発をおこない、伝統技法と表現、市場の関係を探求した。古典的文様の引用、および改変によって試作した工芸品を京都および直島のギャラリーで展示し、広く公に真価を問うた。また、江戸時代から現代に至る京都の工芸品に関するデザイン資料及び掲載書籍等資料を収集、分類し、分析、検討を加えた。

工芸に用いられて来た図案が、同種工芸品においてあるいは他種工芸品においてどのように仕様および引用されてきたか、また現代のデザインにどのように影響を与え、展開されて来ているかを検証した。また一方で工芸品に限らず、近年のデザインにおける日本的グラフィック表現の特質、変遷をたどり、消費者がデザインを通して、日本的表現を如何に感じ、受容してきたかの検証をおこなった。これらの結果を踏まえ、工芸資料を写真画像として撮影し、アーカイブの作成を進めている。そしてそれらを24年4月から京都新聞誌上に毎日連載のかたちで、広く紹介する活動を開始した。これまでの研究内容を随時、デザインの提案や、資料の開示というかたちで、展覧会やほかの媒体上で発表し、すでに多くの方からの反応を得ている。実践的な伝統的イメージのデザイン展開をおこなうにあたり、伝統工芸工房だけでなく、錦市場など生活に密着したエリアや、伝統芸能の広報のサポートなど、あらゆる可能性を視野に入れることが出来た。収集した資料の調査や分析も順調であり、それらをまとめ、展開する段階に入っている。実際に工房と共に研究および開発をおこない、それを公の場で公表出来、その様子は新聞やテレビなどで大きく取り上げられた。また、23年度の調査結果をもとに24年の一年間、新聞紙上での連載を開始することが出来た。最終年度はこれまでの実績をもとに京都から日本へ、日本から世界へと、伝統工芸の可能性を展開していくための活動を中心に進めることとする。日本的デザインの分析結果を応用し、グローバルなデザインへと昇華させる道筋を提案していく。また、アーカイブと共に、伝統工芸のわかりやすいプレゼンテーションについても考察し、今後の伝統工芸界に寄与する結果を導き出す。23年度に着手した各工房における図案の調査を継続するとともに、日本的表現の特質の抽出と分類を進める。そして現代の製品デザインへの効果的な展開と、今日的表現との融合の可能性について、新たな日本的表現の構築を目標に研究をおこなっていく。前出の工房における図案について分類整理したものをもとに、技術との関係、製品用途の関係、使用者との関係等について検討し、工房毎の報告書としてまとめる。一方で調査研究をおこなった近代デザインにおける日本的表現についてまとめあげる。図像の形成法、モチーフの便化法、空間の扱い、色彩の扱い、レイアウトの展開などについて考察し、日本的表現の特質を明確にする。そしてその特質について各工房の職人に提示し、製品の使用者、消費者の意識と時代の流れをつかみながら、伝統技術との接点を探っていく。この段階では、具体的な制作の実験を繰り返し、常に実践的な研究とする。そして、同時に市場調査を進めた上で、商品としてのブランディングをおこない、年度内にその成果としての新しい伝統工芸品の展示発表会をおこなう。2年間は当初の計画に反して、京都府外への出張の必要がなかった。つまり、じっくりと京都の中での調査を重ね、デザインの展開、展示をおこなった。しかし、最終年度はそれらをベースに、京都府外や国外での展開の段階に入り、研究費はそれらの出張旅費や情報公開に使用するものとする。また、最終報告書の作成にもあてる。引き続き、主に工芸品の調査分析、アーカイブ作成をおこなうため、そのための物品、消耗品および旅費として使用する。
ショウジョウバエを用いた細胞ダイバーシティーの個体レベルでの解析と検証

生体中の臓器や組織という細胞社会において、様々な細胞タイプが適切な細胞数で存在する「細胞ダイバーシティー」の形成が、恒常性の維持や摂動への対応に重要である。本研究計画は、幹細胞を起点とした細胞社会を形成するショウジョウバエ中腸をモデルとして用いて、細胞ダイバーシティー維持の制御機構および生理的意義の解明を目指すものである。また実験と理論の複合的なアプローチによって細胞ダイバーシティー維持の普遍原理を明らかにすることで、細胞ダイバーシティーの破綻や異常に起因する病態の理解につなげることを最終目標としている。本年度は昨年に続き、「細胞ダイバーシティー変化における個々の細胞および細胞集団レベルのダイナミクスの解明」に取り組んだ。細胞タイプを適切に標識できる遺伝子改変系統や抗体を入念に準備し、それぞれの発現パターンやタンパク質局在の体系的な確認を行った。また様々な摂動(腫瘍移植・老化)を与えた後の腸管における組織レベルの応答や細胞タイプの変化を解析した。正常なショウジョウバエ中腸においては、組織恒常性を維持するために幹細胞を起点とした分裂と分化のバランスが成り立つ。一方、腫瘍移植や老化に対する応答ではストレス応答シグナルの活性化を伴う腸幹細胞や前駆細胞の増殖が促進され、細胞ダイバーシティーの変化を伴う組織レベルの応答が観察された。今後は、摂動前後の細胞タイプ変化を定量的に解析し、数理モデルを構築することで、個体や組織レベルの応答に必要な細胞ダイバーシティー維持の仕組みを明らかにする予定である。本研究計画は、幹細胞を起点とした細胞社会を形成するショウジョウバエ腸管を用いて、細胞ダイバーシティー維持の制御機構および生理的意義の解明を目指すものである。今年度の計画では、細胞ダイバーシティー変化における個々の細胞および細胞集団レベルのダイナミクスの解明を行うために、様々な摂動(腫瘍移植・老化)を与えた前後の腸管における組織レベルの応答や細胞タイプの変化、個体レベルの表現型を解析した。ショウジョウバエ腫瘍移植モデルでは、非腫瘍組織である腸管においてストレスシグナルが亢進することを見出し、さらにストレスシグナルに応答して、腸管を構成する腸幹細胞や前駆細胞の割合が顕著に増大したことから、悪性腫瘍との相互作用によって、腸管組織の細胞ダイバーシティー変化が誘導されることが明らかとなった。また老化個体では組織再生に異常がみられ、損傷に対して個体の致死率が著しく上昇したこと、さらに細胞死シグナル活性が特定の細胞種で亢進していることを見出した。以上のように、ショウジョウバエ腸管をモデルにして細胞ダイバーシティー維持や破綻の仕組みを調べる実験系を構築することができたといえる。生理学的変化や病態での組織レベルの応答を規定する細胞集団レベルのダイナミクスは不明である。また細胞レベルでは、特に腸幹細胞の細胞分裂の様式やシグナル伝達、そして細胞可塑性は、腸管の細胞数や細胞タイプという細胞ダイバーシティーに大きく影響する。しかしながら、これまでに腸管の幹細胞や分泌前駆細胞の多様性、それら細胞の発生起源に注目した研究はほとんどない。そこで、本研究では幹細胞や分泌前駆細胞の発生過程に着目した詳細な細胞系譜解析をショウジョウバエの遺伝学的ツールによって行う。また、近年のシングルセル解析技術の発展により、当初はバルク(組織)で計画していたトランスクリプトーム解析の一部はsingle cellRNA-seqで行った方が有用かつ必要な情報が得られると考える。そこで、発生ステージごとにシングルセル解析を導入することで、腸幹細胞や分泌前駆細胞の多様性や新規のマーカー遺伝子を明らかにする予定である。生体中の臓器や組織という細胞社会において、様々な細胞タイプが適切な細胞数で存在する「細胞ダイバーシティー」の形成が、恒常性の維持や内外の摂動への対応に重要である。本年度は、「細胞ダイバーシティー変化における個々の細胞および細胞集団レベルのダイナミクスの解明」に取り組んだ。最初に細胞タイプを適切に標識できる遺伝子改変系統や抗体を準備し、それぞれの発現パターンの確認を行った。また様々な摂動を与えた後の腸管における組織レベルの応答や細胞タイプの変化を解析した。一方、組織再生や腫瘍形成、感染、さらに老化に対する応答では腸幹細胞の増殖が促進され、栄養状態に応じても組織サイズを顕著に変化することも示唆されている。そこで老化個体における腸管の細胞タイプを生理的状況下で詳細に観察し、組織障害後の応答を若齢個体と老化個体で比較した。その結果、老化個体では組織再生に異常がみられ、個体の致死率が著しく上昇した。今後は他の摂動後の組織レベルや個体レベルの応答、そして細胞タイプの変化を定量的に解析することで、個体や組織レベルの応答に必要な細胞ダイバーシティー維持や変化の仕組みを明らかにする予定である。今年度の計画では、細胞ダイバーシティー変化における個々の細胞および細胞集団レベルのダイナミクスの解明を行うために、様々な摂動を与えた状態での細胞ダイバーシティーを観察した。老化個体における細胞タイプの変化や、組織障害に対する組織レベルや個体レベルでの応答の変化から、ライフコースや摂動に対する細胞ダイバーシティーの生理的な意義を明らかにすることができると考える。

また腫瘍移植モデルにおいても、腸管での細胞非自律的なストレス応答を見出していることから、こうした他の摂動を与えた状態における腸管での細胞タイプの変化を比較解析することで、細胞ダイバーシティー維持や破綻の仕組みを調べることができると考えている。生体中の臓器や組織という細胞社会において、様々な細胞タイプが適切な細胞数で存在する「細胞ダイバーシティー」の形成が、恒常性の維持や摂動への対応に重要である。本研究計画は、幹細胞を起点とした細胞社会を形成するショウジョウバエ中腸をモデルとして用いて、細胞ダイバーシティー維持の制御機構および生理的意義の解明を目指すものである。また実験と理論の複合的なアプローチによって細胞ダイバーシティー維持の普遍原理を明らかにすることで、細胞ダイバーシティーの破綻や異常に起因する病態の理解につなげることを最終目標としている。本年度は昨年に続き、「細胞ダイバーシティー変化における個々の細胞および細胞集団レベルのダイナミクスの解明」に取り組んだ。細胞タイプを適切に標識できる遺伝子改変系統や抗体を入念に準備し、それぞれの発現パターンやタンパク質局在の体系的な確認を行った。また様々な摂動(腫瘍移植・老化)を与えた後の腸管における組織レベルの応答や細胞タイプの変化を解析した。正常なショウジョウバエ中腸においては、組織恒常性を維持するために幹細胞を起点とした分裂と分化のバランスが成り立つ。一方、腫瘍移植や老化に対する応答ではストレス応答シグナルの活性化を伴う腸幹細胞や前駆細胞の増殖が促進され、細胞ダイバーシティーの変化を伴う組織レベルの応答が観察された。今後は、摂動前後の細胞タイプ変化を定量的に解析し、数理モデルを構築することで、個体や組織レベルの応答に必要な細胞ダイバーシティー維持の仕組みを明らかにする予定である。本研究計画は、幹細胞を起点とした細胞社会を形成するショウジョウバエ腸管を用いて、細胞ダイバーシティー維持の制御機構および生理的意義の解明を目指すものである。今年度の計画では、細胞ダイバーシティー変化における個々の細胞および細胞集団レベルのダイナミクスの解明を行うために、様々な摂動(腫瘍移植・老化)を与えた前後の腸管における組織レベルの応答や細胞タイプの変化、個体レベルの表現型を解析した。ショウジョウバエ腫瘍移植モデルでは、非腫瘍組織である腸管においてストレスシグナルが亢進することを見出し、さらにストレスシグナルに応答して、腸管を構成する腸幹細胞や前駆細胞の割合が顕著に増大したことから、悪性腫瘍との相互作用によって、腸管組織の細胞ダイバーシティー変化が誘導されることが明らかとなった。また老化個体では組織再生に異常がみられ、損傷に対して個体の致死率が著しく上昇したこと、さらに細胞死シグナル活性が特定の細胞種で亢進していることを見出した。以上のように、ショウジョウバエ腸管をモデルにして細胞ダイバーシティー維持や破綻の仕組みを調べる実験系を構築することができたといえる。