hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
可塑性遺伝子産物Arcを介するシグナル伝達機構の解明

GTPを用いて測定し、SH3P13を加えたときのDynamin GTPase活性に対する効果を調べた。SH3P13添加で、DynaminGTPase活性は促進し、GTPはGDPに脱リン酸された。(2)DynaminとSH3P13は免疫沈降で共沈し、直接結合することが明らかになった。(3)DynaminはSH3P13と同様に、脳においては大脳皮質II-III層およびV層のneuronに存在していた。可塑性遺伝子産物Arcを介するシグナル伝達を明らかにするために、Arcと相互作用するタンパク質SH3P13の標的を解析し、その1つとしてDynaminを見い出した。SH3P13とDynaminとの相互作用を調べ、以下の結果を得た。(1)DynaminはGTPase活性をもち受容体のエンドサイトーシスに関与することが知られている。SH3P13のDynamin GTPaseに対する効果を調べたところ、SH3P13の添加によりα-[^<32>P]GTPは脱リン酸化されGDPとなることから、SH3P13がDynaminの機能を調節することが明らかとなった。(2)Dynaminの抗体を用いた免疫沈降を行うと、SH3P13とDynaminが共沈することから、両者が直接結合することが明らかとなった。(3)脳における分布を調べたところ、DynaminとSH3P13はいずれも神経細胞に存在し、大脳皮質II-III層およびV層に共存していた。(4)培養細胞に受容体を発現させ、放射性リガンドを用いて受容体のエンドサイトーシスを調べた結果、SH3P13はドーパミンD2受容体のDynamin依存性エンドサイトーシスを抑制することが明らかとなった。(5)myc抗体でD2受容体を可視化し、共焦点レーザー顕微鏡で観察した場合も、SH3P13がドーパミンD2受容体のDynamin依存性エンドサイトーシスを抑制することが確認された。さらに、ArcとSH3P13の相互作用を調べ、以下の結果を得た。(1)Arcの抗体を用いて免疫沈降すると、ArcとSH3P13が共沈し、両者が相互作用することが明らかとなった。(2)免疫組織化学的にArcとSH3P13の脳内分布は類似していた。
時系列解析における数値的方法の研究

非線形・非ガウス型の状態空間モデルにもとづく時系列解析法に関連する研究を行なった。とくに非線形・非ガウス型で高次元の状態ベクトルを持つモデルの状態推定のためのモンテカルロ・フィルタおよび平滑化のアルゴリズムの開発・改良を行った。その結果、高次元の非線形・非ガウス型モデリングを自由に行うことが可能になった。さらに、分布を構成するすべての粒子が周辺事後分布の平均値に収束するMonte Carlo Posterior Mean Smootherと呼ばれる新しいアルゴリズムが開発された。これらの研究成果は経済時系列の季節調整法、人工衛星データなどの疑似周期系列の解析、少数離散データの解析などへ応用され、従来とは異なる新しい解析法が確立した。研究分担者樋口はモンテカルロ・フィルタと最適化のアルゴリズムとして知られる遺伝的アルゴリズムの類似性に着目し、この観点から非線形・非ガウス型フィルタの新しいアルゴリズムの研究を行った。これらの研究の過程で新しい研究の端緒が得られた。従来の状態空間モデルでは、フィルタリングにより尤度を計算し、数値的最適化の方法により最尤推定値を求めることが一般であった。この方法では、多数回の尤度計算が必要とされこれが実用上の困難となることが多かった。モンテカルロ・フィルタは複雑・高次元の非線形モデルに簡単に適用できるので、未知パラメータを状態ベクトルに取り込み、状態とパラメータを同時推定することによりこの問題が解決出来ることが分かった。このアイデアに基づき、自分自身のパラメータを自動的に調整する自己組織型時系列モデルを提案した。非ガウス型フィルタ・平滑化のアルゴリズムとして開発した、非ガウス型状態空間モデルの状態推定法を、非線形時系列や高次元のシステムの解析が可能な形に改良するとともにモンテカルロフィルタと呼ばれる新しい計算アルゴリズムの開発・改良を行った。特に、研究代表者はモンテカルロ・フィルタの高次元化を行い、季節調整法への適用を行った。モンテカルロ・フィルタが非線形・非ガウス型の状態空間モデルを自由に取り扱えることから、ポアソン分布に従う離散過程の季節調整や加法型・乗算型・混合型などの季節調整モデルを推定することができ、自由なモデリングが可能となった。また、モデルのパラメータを状態に取り込み他の状態とともに同時に推定することによりパラメータのベイズ推定を行う方法を開発した。研究分担者樋口はモンテカルロ・フィルタと遺伝的アルゴリズムの類似性を発見しこの観点から新しいアルゴリズムの開発を行った。川崎は経済時系列データの解析のために多変量非定常時系列モデルを開発した。姜は状態空間モデルのパラメータの初期値を推定するための効率の良い計算方法を開発した。設備備品費で購入したパーソナルコンピュータは関連するソフトウェアの開発に活用した。前年度に引き続き非線形・非ガウス型の状態空間モデルにもとづく時系列解析法に関連する研究を行なった。とくに非線形・非ガウス型で高次元の状態ベクトルを持つモデルの状態推定のためのモンテカルロ・フィルタおよび平滑化のアルゴリズムの改良を行った。その結果、分布を構成するすべての粒子が周辺事後分布の平均値に収束するMonte Carlo Posterior Mean Smootherと呼ばれる新しいアルゴリズムが開発された。
熱帯林における球果植物優占のメカニズム：生活史・水分生理・土壌栄養

広葉樹が圧倒的に優占する熱帯でも、山地や特殊な立地条件(ヒース林など)には、マキ科やナンヨウスギ科の球果類(いわゆる針葉樹)が優占する森林が見られる。球果類の優占度は貧栄養土壌で高くなる。土壌栄養が中庸な立地では、球果類はまれな撹乱の際に更新し、長く林冠にとどまるという「長命な先駆種」という生活史を示すが、貧栄養立地では連続的に更新する。土壌栄養条件は被子植物広葉樹の成長に影響を与えることで、森林の光環境に影響を与え、最終的には球果類の優占度を決定していると考えられる。耐乾燥適応にも見える球果類の形質は、貧栄養条件への適応を反映していると考えられる。本研究は、生活史・水分生理・土壌栄養という観点から、球果類樹木が熱帯林において広葉樹との競争に打ち勝って優占するメカニズムを明らかにすることを目的とする。本年度は、生活史についての研究基盤を整えることと、球果類が優占する森林の構造の特徴を明らかにすることを優先課題として研究をおこなった。キナバル山の調査区では設定から16年目にあたる再測定をおこなった。これにより16年間の個体群動態の解析が可能となった。また、一部の調査区を拡張して0.25haとし、他の調査区と比較可能な観測体制を整えた。ナバワンでは既存の小面積調査区を拡張するとともに、気象ステーションを設置し、水分生理の研究に必要な気象データ観測を開始した。さらに、熱帯の球果類樹木の特性を、森林の生産量や生産構造の比較によって明らかにするため、鹿児島県屋久島の球果類樹木(スギ科・マツ科)が出現する温帯林についても、落葉落枝量や森林構造の調査をおこなった。特に、キナバル山と屋久島の球果類樹木が優占する森林と広葉樹林について、森林構造をレーザー測距機により調査し、球果類樹木が優占する森林の構造的特性を明らかにし、その成果を学会で報告した。サバ州南部のマリアウ盆地の森林を視察し、ナンヨウスギ科のAgathisとマキ科のDaclydiumが優占する森林があることがわかったので、来年度以降の調査地として加えるべく調査許可取得の手続きを開始した。以上の研究を補佐して頂くため、特任研究員を7月から雇用し、野外調査とデータ解析に従事して頂いた。おもな現地調査は、過去の研究の蓄積があり、現地カウンターパートとの良好な関係が樹立されているマレーシア領ボルネオ島のサバ州でおこなった。長寿命な球果植物樹木の個体群動態を調べるには長期観測が必要であるので、キナバル山の斜面上に1995年に設定された永久調査区を利用した。24年度は研究代表者が、所属機関の若手教員海外研修制度を利用し、612月までイギリスに滞在した。滞在先はキュー植物園であり、マレーシアの植物標本が充実しているので、標本調査をおこない本研究課題の調査区の植物の種同定をおこなった。8月には一時帰国し、キナバル山の熱帯山地林調査区で球果類を含む樹木の成長の年変動を明らかにするため、デンドロメータの再測定をおこなった。10月には、アフリカ・キリマンジャロ山でマキ科とヒノキ科の針葉樹を含む熱帯山地林の予備調査をおこなった。3月には、キナバル山の熱帯山地林樹種(球果類を含む)の水分生理について現地調査をおこなった。3月にはマリアウ盆地のマキ科樹種が優占する熱帯ヒース林に50m四方の調査区を設定し、ナバワンのヒース林付近でおこなっている気象観測データを回収した。熱帯の球果類樹木の特性を、森林の生産量や生産構造の比較によって明らかにするため、鹿児島県屋久島の球果類樹木(スギ科・マツ科)が出現する温帯林についても、気象観測や樹木直径成長量の調査をおこなった。25年度には、キナバル山の様々な標高と地質条件に設定された熱帯雨林調査区で、設定から18年目にあたる再測定をおこなった。特に高標高および蛇紋岩地で球果類樹木が優占する。これにより18年間の個体群動態の解析が可能となった。25年12月および26年1月には、前年度までの成果に基づく論文がAnnals of Botany誌およびJournal of Ecologyに発表された。マリアウ盆地でも26年2月に球果類樹木を含む熱帯ヒース林を調査する予定であったが、現地協力者の都合により協力が得られなくなったため、来年度に調査を延期した。さらに、熱帯の球果類樹木の特性を、温帯林との比較によって明らかにするため、鹿児島県屋久島の照葉樹林や球果類樹木(スギ科・マツ科)が出現する温帯針広混交林についても、継続調査区の再調査をおこない、その成果の一部については環境省の報告書でまとめた。長いものでは、照葉樹林で30年間、針広混交林で20年間の森林動態を明らかにすることができた。土壌栄養条件を評価する方法のひとつとして、キナバル山と屋久島でステンレスメッシュのリターバッグを用いた落葉の分解実験を開始した。水分生理の現地調査も継続している。特任研究員には、以上の研究にともなう野外調査とデータ解析に従事して頂いた。

26年度は、コタキナバルで開催された国際蛇紋岩生態学会でキナバル山での研究成果を発表するとともに現地調査をおこない、キナバル山の継続調査区のうち、面積が小さかったものを拡大し、50m四方という標準化された面積で森林間比較ができるようにした。その成果に基づき、特にマキ科とフトモモ科樹種が優占する蛇紋岩上の森林の特性を明らかにした論文を作成し、Australian Journal of Ecologyの国際蛇紋岩生態学会特集号に投稿し受理された。マリアウ盆地では、前年度の予定を繰り越した分を合わせて2回の現地調査をおこない、マキ科のDacrydiumが優占するヒース林およびナンヨウスギ科のAgathisが優占する森林に50m四方の調査区を設置した。ナバワンにおける気象観測を継続し、マリアウ盆地とナバワンでもリター分解実験を開始し、両調査地の細根量を比較した論文を作成しTress誌に投稿した。比較対象の鹿児島県屋久島の球果類樹木(スギ科・マツ科)が出現する温帯林を含む異なる標高の森林についても、リター分解実験をおこない、気象観測を継続した。26年11月には台湾で行われた国際ワークショップに参加し、その発表を機会に西太平洋地域における針葉樹の生物地理について考えをまとめることができた。特任研究員には、以上に関する野外調査とデータ解析に従事して頂き、27年3月には特任研究員が第一著者となって、キナバル山の森林動態についての論文をJournal of Tropical Ecologyに発表することができた。そこでは、2001ー2005年に蛇紋岩地でマキ科のPodocarpusの一斉枯死が起こったことが明らかにされた。27年9月にマレーシア・サバ州、キナバル山の標高7003100mの異なる地質(堆積岩・蛇紋岩・花崗岩・第四紀堆積物)上に設定された固定調査区を再調査し、20年間に渡る動態データを得た。27年6月と11月には同じくマレーシア・サバ州、マリアウ盆地の山地フタバガキ林に新しい調査区を設定し、既存の熱帯ヒース林3調査区(いずれも球果類が優占)と合わせて、同じ標高(1000m)で土壌栄養条件の異なる4調査区という研究デザインを完成させるとともに、既存調査区の樹木直径再測定もおこなった。マリアウ盆地や日本の温帯林(針広混交林を含む)などでおこなってきた落葉分解実験を完了させた(一部は今後も継続)。また、熱帯と温帯の比較のため屋久島の温帯林での現地調査もおこない、熱帯林の土壌栄養や水分生理についても現地調査と機器分析を進めた。これまでの研究成果の論文化も進め、マリアウ盆地を含む熱帯ヒース林についての英文論文がTreesに、キナバル山の針葉樹(球果類)の生態についての英文論文がPlant and Soil誌に受理された。さらに、研究のまとめとして西太平洋地域(日本・台湾・東南アジア島嶼部・ニューギニア・オーストラリア東部・ニュージーランド)における針葉樹優占の地理的パターンについて植生帯と関連づけた論じた章を英文図書(Springer Japan)に執筆した。28年3月には第63回日本生態学会大会で本研究の成果を発信する自由集会を開催し、100名近い聴衆を集めることができた。その内容については日本生態学会の和文誌の特集号としてまとめ、発表する予定である。広葉樹が圧倒的に優占する熱帯でも、山地や特殊な立地条件(ヒース林など)には、マキ科やナンヨウスギ科の球果類(いわゆる針葉樹)が優占する森林が見られる。球果類の優占度は貧栄養土壌で高くなる。土壌栄養が中庸な立地では、球果類はまれな撹乱の際に更新し、長く林冠にとどまるという「長命な先駆種」という生活史を示すが、貧栄養立地では連続的に更新する。
高温脱水反応による粉体表面の改質と流動層造粒への応用

結合剤を一切用いずに高温流動層内で原料粉体の表面改質を行いつつ、造粒を行い、適度な圧縮強度を有する種々の粒径の顆粒を得るという新しい造粒プロセスの開発を目的として、種々の粒径のアルミナ原料粉体を噴流層型流動層内で700Kまでの温度範囲で流動化させ、得られる顆粒の粒度分布、形状など顆粒の性状および顆粒の回収率と操作条件との関係を実験的に検討し、以下の結果を得た。1)原料粉体の粒子径が1μm以下の場合に、球状の顆粒が生成された。尚、粒子径が2μm以上の粒子では、顆粒の生成は確認されなかった。2)えられた顆粒の平均粒径は70μmから110μmの範囲にあり、操作温度が高いほど顆粒の平均径は大きくなり、かつ、回収率も増大した。3)顆粒の粒度のふるい下積算分布はほとんどの場合、対数確率紙上で折れ線になり、双峰性分布を示した。また、単峰分布を仮定して決定した幾何標準偏差の値とガス流速、温度など操作条件との間には規則的関係は見いだされなかった。4)えられた顆粒はふるい分け操作では破壊されない程度の適度な強度を有していた。5)操作温度が比較的高い場合(約600K以上)、ガス流速が顆粒の平均径、回収率に与える影響は操作温度がこれらに与える影響に比較すると小さかった。ただし、室温では、ガス流速の増大とともに、顆粒の平均径は減少し、また、回収率も低下した。6)操作時間については、造粒は初めの数分でほぼ完了し、その後、顆粒の平均径は漸増した。回収率は造粒初期には時間とともに増大するが、比較的、微細な顆粒の系外への飛び出しによって、最大値を経て減少した。石英製噴流層型流動層を用いて、粒子付着力の測定および造粒実験を行った結果を以下に示す。1.粒子付着力の測定結果:平均粒径がほぼ100μmで、SiO_2の純度が異なる硅砂(シリカ粒子)を用いて900°Cまでの温度範囲で窒素気流中で流動化させ、流動化開始時の空隙率の測定を行ったところ、いずれの粒子の場合も流動化開始時の空隙率が温度と共に増大し、粒子付着力が温度と共に増大することが分かった。また、空隙率の粒子による差異が著しく、SiO_2の純度が高いほど、粒子付着力が大きいことが明らかになった。2.造粒実験の結果:(1)シリカ粒子を用いた場合の結果:平均粒径10μmのシリカ粒子(SiO_2:88.6%、Al_2O_3:4.7%、Fe_2O_3:0.23%)を900°Cの温度で、窒素気流中(流速:100cm/s)で流動化させたところ、平均粒径が200μmで比較的、粒度分布の狭い顆粒が得られた。ただし、この顆粒は弱い衝撃に対しても容易に破壊するので強度上問題があり、より粒径の小さい原料粒子を用いる必要があることが分かった。(2)アルミナ粒子を用いた場合の結果:平均粒径が1μmから50μmまでの各種粒径の原料粒子が容易に入手できるアルミナ粉を用いて、常温の窒素気流中で造粒実験を行った。

その結果、(1)粒径が4μm以上の場合には、保形成を有する顆粒は得られない、(2)粒径が1μmの場合、低ガス流速域(流速:100cm/s)では、平均粒径が150μm程度の球状の顆粒が得られ、高ガス流速域(流速:400cm/s以上)で100μmの顆粒が得られる、(3)顆粒の粒度分布はいずれの条件下でも対数正規分布に従い、その幾何標準偏差は1.31.5で、比較的、分布はシャープである、(4)顆粒のSEM観察より、ガス流速の増大と共に顆粒の緻密化が進行し、顆粒強度が増大する、という重要な結果が得られた。尚、これらの結果は現在、化学工学会秋季大会に発表する予定でいる。結合剤を一切用いずに高温流動層内で原料粉体の表面改質を行いつつ、造粒を行い、適度な圧縮強度こ有する種々の粒径の顆粒を得るという新しい造粒プロセスの開発を目的として、前年度の常温実験に使用したアルミナ原料粉体を噴流層型流動層内で700Kまでの温度範囲で流動化させ、得られる顆粒の粒度分布、形状など顆粒の性状および顆粒の回収率と操作条件との関係を実験的に検討し、以下の結果を得た。1)原料粉体の粒子径が1μm以下の場合に、球状の顆粒が生成された。尚、粒子径が2μm以上の粒子では、顆粒の生成は確認されなかった。2)えられた顆粒の平均粒径は70μmから110μmの範囲にあり、操作温度が高いほど顆粒の平均径は大きいくなり、かつ、回収率も増大した。3)顆粒の粉度のふるい下積算分布はほとんどの場合、対数確率紙上で折れ線になり、双峰性分布を示した。また、単峰分布を仮定して決定した幾何標準偏差の値とガス流速、温度など操作条件との間には規則的関係は見いだされなかった。4)えられた顆粒はふるい分け操作では破壊されない程度の適度な強度こ有していた。5)操作温度が比較的高い場合(約600K以上)、ガス流速が顆粒の平均径、回収率に与える影響は操作温度がこれらに与える影響に比較すると小さかった。ただし、室温では、ガス流速の増大とともに、顆粒の平均径は減少し、また、回収率も低下した。6)操作時間については、造粒は初めての数分でほぼ完成し、その後、顆粒の平均径は漸増した。回収率は造粒初期には時期とともに増大するが、比較的、微細な顆粒の系外への飛び出しによって、最大値を経て減少した。
テロメラーゼ活性化分子、hTERTを標的とした造血器腫瘍の分子標的療法の開発

【目的】本研究ではテロメア、テロメラーゼ分子を介在した造血器腫瘍の新しい分子標的療法を開発し、臨床的に効果のある分子標的療法の開発と臨年応用、その安全性の確立を目指す。【結果】G-quaduplex作用テロメラーゼ特異的阻害剤であるテロメスタチンを用いてPh陽性白血病細胞株、OM9;22及びK562細胞株の抗腫瘍効果について検討した。OM9;22及びK562細胞株ではテロメスタチン2μM、48時間培養にてテロメラーゼ活性の著しい低下が認められ、テロメア長の短縮に引き続きアポトーシス誘導が確認された。テロメスタチン処理後のOM9;22細胞株をQ-Fish法にて解析したところ、テロメア長の短縮及び染色体融合が確認され、さらにテロメスタチン処理後アポトーシス誘導前のK562細胞株においてimatinib、DNR、VCR、MIT感受性の増加が確認された。細胞周期解析を行ったところ、テロメスタチン処理によりG1 arrestが認められ、DN-hTERT遺伝子導入細胞株と同様にp21Cip1,p27Kip1の発現の増加、及びATM、Chk2、p38MAP kinaseのリン酸化が確認された。さらにp38MAP kinase阻害剤、SB203580添加にてテロメスタチンによるアポトーシス誘導が抑制されたことから、テロメア維持機構の破壊によるアポトーシス誘導にp38MAP kinaseが関与していると考えられる。【考案】テロメラーゼ阻害分子によるテロメア維持機構の破壊により、抗癌剤感受性の増加及びアポトーシス誘導が確認された。テロメア維持機構の破壊による細胞増殖抑制にATM pathwayが関与していることが確認された。(1)DN-hTERT、hTERTを含む高力価レトロウイルス産生細胞の作成:DN-hTERT、hTERTを含むレトロウイルスベクターpBABE-puro(Dr. Robert Weinbergより供与済み)をecotropic packaging cell line GP86にリン酸カルシュウム沈降法を用いてトランスフェクトし、48時後にそのsupernatantをamphotropic packaging cell line PA317に添加し105puroR CFU/ml以上の高力価ウイルスを作成した。上記により得られた高力価ウイルスを造血器腫瘍細胞株、K562及びRat-1 BCR/ABLへ導入し抗腫瘍効果、アポトーシス誘導効果を解析した。WT-hTERTを遺伝子導入したK562細胞株ではテロメラーゼ活性の上昇、テロメア長の延長が見られたがgrowth curveに変化は認められなかった。これに対し、DN-hTERTを遺伝子導入したK562細胞株ではテロメラーゼ活性の低下、テロメア長の短縮に引き続き、細胞増殖の停止、アポトーシス誘導が認められた。(3)ヒト白血病モデルマウスにおけるDN-hTERTによる抗腫瘍効果及び抗癌剤感受性の亢進:WT-hTERT及びDN-hTERTをテロメラーゼ陽性ヒト急性リンパ性白血病細胞株、HAL-01に遺伝子導入を行った。DN-hTERTを遺伝子導入したHAL-01細胞株(late passage clone ; PD35)ではテロメラーゼ活性の低下、テロメア長の短縮に引き続き、細胞増殖の停止、アポトーシス誘導が確認された。また、DN-hTERTを遺伝子導入したHAL-01細胞株(early passage clone ; PD10)においてもDaunorubicin感受性の増加が確認された。さらに、Control vectorまたはWT-hTERTを遺伝子導入したHAL-01はヌードマウスに移植後、2ヵ月で腫瘍形成が確認されたが、DN-hTERTを遺伝子導入したHAL-01は4ヵ月の観察期間をおいても腫瘍形成を認めなかった。

以上の結果より、DN-hTERT遺伝子導入によるtelomerase維持の破壊によりヒト白血病細胞のアポトーシス誘導が確認され、hTERTを分子標的とする白血病の遺伝子治療の有用性が示唆された。(1)ヒト白血病モデルマウスにおけるDN-hTERTによる抗腫瘍効果及び抗癌剤感受性の亢進:平成12年度に作成したレトロウイルスコンストラクトを用いてWT-hTERT及びDN-hTERTをテロメラーゼ陽性ヒト急性リンパ性白血病細胞株、HAL-01に遺伝子導入を行った。DN-hTERTを遺伝子導入したHAL-01細胞株(late passage clone ; PD35)ではテロメラーゼ活性の低下、テロメア長の短縮に引き続き、細胞増殖の停止、アポトーシス誘導が確認された。また、DN-hTERTを遺伝子導入したHAL-01細胞株(early passage clone ; PD10)においてもDaunorubicin感受性の増加が確認された。さらに、Control vectorまたはWT-hTERTを遺伝子導入したHAL-01はヌードマウスに移植後、2ヵ月で腫瘍形成が確認されたが、DN-hTERTを遺伝子導入したHAL-01は4ヵ月の観察期間をおいても腫瘍形成を認めなかった。(2)テロメラーゼ特異的阻害分子によるアポトーシス誘導の分子機構の検討:テロメスタチン2μM処理にてテロメラーゼ陽性ヒト急性リンパ性白血病細胞株、OM9;22細胞はテロメラーゼ活性の著しい低下が認められ、PD10より細胞増殖の停止、アポトーシス誘導が確認された。さらにテロメスタチン2μM処理によりOM9;22細胞株のSTI571感受性の増加が確認された。細胞周期解析を行ったところ、テロメスタチン処理によりOM9;22細胞株のG1 arrestが認められ、DN-hTERT遺伝子導入OM9;22細胞株と同様にp21Cip1、p27Kip1の発現の増加、Nibrinのリン酸化が確認された。以上の結果よりテロメラーゼ阻害分子による細胞増殖の停止、アポトーシス誘導にATMkinase、DNA-PKCSの関与が推察された。(3)ヒト造血幹細胞に対する安全性の検討:テロメラーゼ特異的阻害剤であるテロメスタチンを用いてテロメラーゼ阻害分子の造血幹細胞への安全性を検討するために、テロメラーゼ抑制状態での造血能力をコロニー形成能にて解析した。正常ヒト骨髄細胞よりCD34陽性細胞を純化し、テロメスタチン2μM処理にてテロメラーゼ活性が抑制されたことを確認し、CFU-GM、BFU-Eについて解析したところControlと差異は認められなかった。【目的】本研究ではテロメア、テロメラーゼ分子を介在した造血器腫瘍の新しい分子標的療法を開発し、臨床的に効果のある分子標的療法の開発と臨床応用、その安全性の確立を目指す。【結果】G-quadruplex作用テロメラーゼ特異的阻害剤であるテロメスタチンを用いてPh陽性白血病細胞株、OM9;22及びK562細胞株の抗腫瘍効果について検討した。
高次システム創出のための共生的産業間技術創造メカニズムの研究

高次システムを生み出す上で鍵となる実際的な知見をいくつか獲得することができた。異なる産業に属する企業から研究員を招き、公開データ、公開可能なデータを用いて経営課題を構造的に分析し相互に開示する研究会を主催した。これにより、企業秘密に囚われることなく企業間・産業間での知識共有が可能となること、実業に即した学術的研究課題が発見でき産学での共同研究が可能になることが確認された。また、設計理論の拡張、基礎研究の産業上の意味の明確化についても貢献ができた。本年度は昨年までの基盤研究(B)「自動車電子化推進のための自動車-半導体産業間技術共同開発の在り方」で行われた研究を発展的に引き継ぐと共に、研究プロジェクトの初年として次年度以降の研究のための基盤整備を行った。研究成果としてはM&Aにより国籍の異なる二つの企業が合併した際の業務認知度の統合について調査した研究結果がImpact Factor 1.298(経営系では高い)の海外学術雑誌(Journal of International management)に採択された。また、高次産業、高次システムなど眞システムの創造に関わる技術者が持つべき必須要件である技術者倫理についても国内雑誌に1報論文が掲載された。他にも昨年度までの研究の発展結果として7件の国際会議発表、5件の国内会議発表を行った。研究初年度としての基盤作りであるが、申請時の研究計画ではまずこれまでの研究からの継続性を考えて自動車-半導体産業から調査を始めることにしていた。しかし、東日本大震災からの復興も考え、3年目以降ではなく当初からスマートグリッドなどのより広い産業を対象として研究を行うことにした。そのきっかけとして、本年度は原子力発電事業に着目した。原子力発電事業は一社が全ての商品(電力)を供給する産業ではなく、東芝、日立などの装置産業、東京電力等電力会社、監督官庁、地方自治体が関与する一つの高次システム産業である。本年度はこの原子力発電を積極的に進めているフランスの原子力発電事業関係組織(ECA.、EDF、IRSN、アレバ社)で聞き取り調査を行った。(成果は次年度発表する。)高次システム産業研究を国際的に進める目的から分担研究者の日高がカタルニア工科大、ケンブリッジ大、マンチェスター大と意見交換を行った。また、藤村はハンブルク工科大に加えて、本年度デルフトエ科大を訪問し、先方より研究協力(可能なら共同研究)も申し出を受けている。以上ほぼ目的通りの成果を出すことができたと考えている。25年4月1日に全日空、千代田化工建設、富士ゼロックスの3社からの主要部署の部長、課長職を務めている人材を研究員として迎えて発足した「産業間協創システム研究会」は7月に帝人からの研究員(部長職)を迎え、参加企業が4社となった。参加企業数はまだ少ないが、流石に各社が折り紙付きの人材を派遣してきているだけあって、研究員各人の研究は順調に進んでおり、すでに当初の目的の一つであった、産業の違い、企業の違いを超えてメタレベル(アーキテクチャ・レベル)で相互に議論できる状況となっている。各人の研究内容はいずれも実際的で各社の業務に直結する内容である。社内でもその有用性が理解され始めたようで、千代田化工建設は研究員が行っている研究内容をさらに社内で実際的に調査するための課を新設し、研究員が当該部署の管理職となった。帝人も研究者が主導して現在行っている研究を社内向けに拡張実際化する動きとなっている。アーキテクチャの理論的研究には大きな進捗があった。アーキテクチャ理論にはDesign Structure MatrixとAxiomatic Designの二つのグループがあるが、この両者が数学的に等価であり、両者の違いをもたらしているのが制約であることを明らかにした。これにより藤村が示した「モジュラー性が制約により決定される」ことが数学的に理論として厳密に記述された。この成果は国際学会で発表した。実証研究では、原子力発電の津波に対するリスク管理の研究はまとめの段階に入っており、論文(担当学生の博士論文)執筆中である。25年度はこの研究の成果を踏まえて医薬品の適正使用・流布という高次システムのリスク管理に対しても新たに研究を開始した。また、ナノインプリント技術を対象に学術論文をネットワーク分析し、学術研究が産学間の連携によって発展する様を定量的に観察した。また、有力企業の経営者が創立した価値創造フォーラム21様の協力により、25年度から産学連携での「産業間協創システム研究会」の活動開始が決定した(25年4月1日に全日空、千代田化工建設、富士ゼロックスの3社からの研究員を迎え得て発足)。その他本研究に関連した外部発表は、英文学術誌論文1報(査読有)、国内学術論文誌2報(査読有)、国際会議5件(査読有、内1件は招待)、国内学会1件(査読有)。海外との連携に関してはハンブルグ工科大学と部局間協定を結び、留学生の相互派遣と共に本研究に関する課題の共同研究を25年度より進めることに合意した。2件の海外国際学会発表と3件の国内学会発表を行った。ISPOR19th Annual InternationalMeetingでは日本での医療機器の認証期間に申請企業の過去の認証申請経験が影響していることを独自に作成したデータベースを用いて実証した。また、ISPIM2015ではナノインプリント分野の学術論文の引用関係を著者の所属組織(大学or企業)に着目してクラスター分析を行い、基礎的分野と応用分野の研究がどのように相互に関連しながら発展する様子とその際の大学と企業の役割を明らかにすることで、産学間の共生的協業の実態を分析した。この内容は研究・技術計画学会においても発表した。

組織学会で発表した2件は共に技術と市場の関係に関する理論的研究で、西尾はコンピュータシミュレーションを用いて、破壊的イノベーションのような技術の発展がもたらす市場の現象を統一的に説明した。また、徳永はアーキテクチャに基づく設計理論、DSM (Design Structure Matrix)と公理設計が技術の階層を考慮すると等価であることを数学的に証明した。一方企業の中核幹部社員が研究員として参加し、公開データもしくは公開可能データだけを用いて自社研究を行う「産業間協創システム研究会」の活動では2014年7月9日と8月27日に企業の経営者が組織する価値創造フォーラム21上期エグゼクティブ・ワークショップで4人の企業研究員(全日空、帝人、富士ゼロックス、千代田化工)が成果発表を行った。後日三井不動産ファシリティーズの会長が全日空を訪問し発表内容について議論するなど、企業秘密を明かさずとも産業分野を超えてビジネスモデルや産業技術について情報交換が可能であることが確認された。大学としての研究を共同で進めている学生の大半が社会人であり、そのため業務との関係で研究の進捗が予定通りに進まないことが多い。今回一部資金を繰り越した社会人学生の場合は勤務先の所属変更が落ち着き研究を進めることが可能となり、繰越期間中に英文学術誌に論文投稿した。専任の博士学生で体調不良から国際学会からの実質的な招待を断らざるを得なかった高次システムとしての原子力発電事業の危機管理に関する研究は、学生の体調が回復せず資金を繰り越したにもかかわらず国際学会発表はあきらめざるを得なかった。しかし、学生の体調維持に努めながら博士論文執筆に専念させることで研究が進んだ。一方、論文の引用関係に着目してナノインプリント分野の産学間での共生的協業を解析する研究は予想以上の結果が得られたことから、繰り越した資金を使って国際学会ISPIMで成果発表を行い、海外の研究者から高評価を得ることができた。ISPORで発表を行った研究も国際学会で発表が採択されるまでのレベルの成果が得られるかどうか不明であっただけに、想定以上によい結果が得られたと判断している。企業の中核幹部社員が研究員となって進めている産業間協創システム研究会の研究は、いずれの企業研究員の研究も順調に進んでいるが、全日空所属の研究員が行っている安全性に関する研究では、企業として求める安全整備の外注化の是非という経営課題に留まらず、人の安全に対する認識とその判断プロセスという、より一般的で基礎的な研究課題が根底にあることが明らかとなり、この部分は大学として研究を進めることになった。すでに行動経済学分野において注目を得られるであろう成果が得られており、当初目的とした産学間での連携研究が実現した。なお、実務面でも全日空と帝人の間で両者の研究成果を基に新たな製品の開発が行われることになり、目的通りの成果が生まれている。海外論文誌2報、国内論文誌1報計3報の論文が掲載(内海外誌1報は受理)された他、国際学会発表5件(内1件は採択)、国内学会発表3件(採択、発表は2017年6月)を行った。『組織科学』掲載論文
Collagenofibrotic glomerulopathyの病態解明

Collagenofibrotic glomerulopathyという稀な腎臓病の病因を解明するため、本疾患で血清中のヒアルロン酸が著明に高値となる原因を調べた。結果として増加しているヒアルロン酸は分子量100kDa未満である可能性が示された。またヒアルロン酸と同じグリコサミノグリカンであるコンドロイチン硫酸コアタンパクが著明に増えている可能性が示された。ヒアルロン酸の合成酵素や分解酵素および産生を刺激するTGF-βやIL-4との関連は見いだせなかった。Collagenofibrotic glomerulopathyはIII型コラーゲンの糸球体への沈着を特徴とする疾患で、腎予後は悪く10年で50%が透析導入になるといわれている。現在までに国内で30例程度しか報告がない稀少腎疾患であるが、この疾患の病因・病態はほとんどわかっておらず、治療法も確立されていない。我々は最近本疾患においてグリコサミノグリカンの一つであるヒアルロン酸が関連することを見出した。本研究はcollagenofibrotic glomerulopathyとヒアルロン酸に関連する因子や他のグリコサミノグリカンとの関連について検討した。本年度は、ヒアルロン酸の合成酵素であるHAS-1、HAS-2、HAS-3および分解酵素であるHYAL-1、HYAL-2、HYAL-3、HYAL-4の血球中および尿中のmRNAの解析、ヒアルロン酸の増加作用のあるTGF-β、IL-4の血清中の解析、グリコサミノグリカンの1種であるコンドロイチン硫酸の解析について予備的検討を行った。結果としては、血球中および尿中のヒアルロン酸の合成および分解酵素のmRNAおよび血液中のTGF-β、IL-4においては、collagenofibrotic glomerulopathy症例において特徴的な変化は認めなかった。ただコンドロイチン硫酸の解析において、血清中にコンドロイチン硫酸プロテオグリカンのコアタンパクがcollagenofibrotic glomerulopathy症例において著明に高値である可能性が示された。交付申請書に記載の計画について、予備的な検討を行い、その結果、血清中にコンドロイチン硫酸プロテオグリカンのコアタンパクがcollagenofibrotic glomerulopathy症例において著明に高値である可能性が示された。またヒアルロン酸に関連した合成酵素や分解酵素やヒアルロン酸を増加させるTGF-β、IL-4については関連していない可能性も示された。コンドロイチン硫酸プロテオグリカンのコアタンパクが著明に高値である可能性が示されたことはcollagenofibrotic glomerulopathyにおける病因・病態を解明する手掛かりになるかもしれず、今後この結果について詳細に検討する予定である。以上の状況により、現在までのところ本研究はおおむね順調に進捗していると判断される。初年度ではコンドロイチン硫酸のコアタンパクにおける検討で、180kDaより大きい分子量の3B3陽性コアタンパクがcollagenofibrotic glomerulopathy患者の血清中において、健常人と比較して著明に増加している可能性が示された。その結果を受けて、この著明に増加した3B3陽性コアタンパクが何かを検討するために、以下の二つの検討を行った。一つは既知のコアタンパクとしてversican、aggrecan、phosphacan、neurocanのWestern blottingを行い、もう一つはアルブミンおよびIgGの除去カラムと3B3抗体による免疫沈降を用いて精製した血清を、LC/MS/MSを用いて質量分析を行った。結果としてはversican、aggrecan、phosphacan、neurocanのWestern blottingではcollagenofibrotic glomerulopathy症例において、特徴的なバンドは認めなかった。また質量分析でも本疾患で特徴的なタンパク質の同定には至らなかった。本研究の目的は、希少疾患であるcollagenofibrotic glomerulopathyにおける病因・病態を解明することである。本年度の検討でコンドロイチン硫酸プロテオグリカンのコアタンパクが著明に高値である可能性が示されたことから、今後この結果について詳細に検討する予定である。具体的には今回著明高値を示したコンドロイチン硫酸プロテオグリカンのコアタンパクに対する抗体を用いて免疫沈降を行い、その後LC/MS/MSを用いてこのコアタンパクが何か解析する予定である。

腎臓内科学Collagenofibrotic glomerulopathyとヒアルロン酸に関連する因子や他のグリコサミノグリカンとの関連についての検討において、計画していた研究のなかのいくつかで予備的検討の段階で関連が乏しいことが示されたため、当初の予定よりも物品費の支出が少なくなり、次年度使用額が生じてしまった。本年度の検討によって、Collagenofibrotic glomerulopathyにおいてコンドロイチン硫酸プロテオグリカンのコアタンパクが著明に高値である可能性が示されたため、このコアタンパクの精製・解析に今年度の繰越額を充てる予定である。
金属表面吸着分子のX線吸収スペクトルの理論的研究

1.単純な炭化水素化合物のX線吸収端近傍微細構造(NEXAFS)スペクトルにおけるC-H共鳴の新しい見方C_2H_2,C_2H_4,C_2H_6のNEXAFSスペクトルは実験と理論計算の両面から幅広く研究が行われているが,その帰属や解釈についてはまだ未解決の問題が残されている。そのひとつがσ^*(C-H)共鳴のピーク位置に関するものである。自ら開発した多重散乱クラスター法を用いてこれら分子のNEXAFSの理論計算を行った。その結果,σ^*(C-H)共鳴のピーク位置は以前に帰属されたものよりも高いエネルギーに現れること,C_2H_4では2つのσ^*(C-H)共鳴が現れること,その軌道対称性は分子面内にあること,C_2H_6のσ^*(C-H)共鳴はσ^*(C-C)共鳴と重なっていることが明らかになった。標記の系でNEXAFS実験を行い,その結果の解釈するために多重散乱理論計算を行った。この系は温度によって吸着構造が複雑に変わり,様々な方法でその構造解析が行われているが,未だに議論の的になっている。多重散乱クラスター法を用い,吸着構造をパラメーターにしてさまざまな構造モデルで計算を行ってスペクトルの再現性を調べた。そして,NO分子の吸着構造が基板温度によってどのように変わるかを明らかにした。また,NEXAFSスペクトルが吸着構造によってどのように変化するかについて分光学的な立場から有用な情報を得た。これらの結果成果をまとめ,現在Surface Science誌に投稿中である。1.単純な炭化水素のX線吸収端近傍構造(NEXAFS)スペクトルにおけるC-H共鳴に関する新しい見方C_2H_2,C_2H_4,C_2H_6のNEXAFSスペクトルは実験と理論計算の両面から幅広く研究が行われているが,その帰属や解釈についてはまだ未解決の問題が残されている。その結果,σ^*(C-H>共鳴のピーク位置は以前に帰属されたものよりも高いエネルギーに現れること,C_2H_4では2つのσ^*(C-H)共鳴が現れること,その軌道対称性は分子面内にあること,C_2H_6のσ^*(C-H)共鳴はσ^*(C-C)共鳴と重なっていることが明らかになった。一方,これら3分子の電子構造については,DV-Xα法を用いて計算し,C-H共鳴のエネルギー位置,軌道対称性を明らかにした。これらの結果は有機分子のNEXAFSを解釈するときに最も基本的なものであり,J.Electron Spectroscopyに投稿し,レフェリーからも高い評価を得ている。標記の研究について,我々の研究室で行ったNEXAFS実験緒果の解釈にあたり,現在多重散乱理論による計算を進めている。実験では低吸着量でNO分子がhollow siteにあってほぼ立った構造をしているのにたいして,飽和吸着になると,hollow siteとatop siteの両方に等価で吸着し,それぞれのNOが大きく傾いていることを見出している。
パターン化単一筋管細胞の拍動に伴う代謝活性評価法の開発

本研究の目的は,電気化学顕微鏡を用いて,単一筋管細胞の酸素消費速度およびグルコースの取り込み速度を同時に計測できるシステムを確立し,拍動する筋管細胞の酸素消費およびグルコース取り込み速度を測定することである.本年度は,この目標を達成するために,昨年度までに取り組んだ,デュアルマイクロ酵素電極の開発と評価,誘電泳動や細胞接着領域の制御を利用した細胞アレイの作製,隔膜型の電気化学顕微鏡システムの開発を引き続き行った.ポリドーパミンの電解酸化による酵素の包括固定を利用しデュアルマイクロ酵素電極の作製を行った.この電解重合法を用いると,ミクロンオーダーで近接したマイクロ電極の片方の電極に,迅速,簡便,選択的に酵素を固定化することが可能であった.ドーパミンの自己酸化により形成したポリドーパミン薄膜をポリエチレングリコール(PEG)で処理すると細胞接着を抑制できた.ポリドーパミンーPEG膜上への細胞の接着性は,誘電泳動による細胞操作を利用して評価した.正の誘電泳動を用いてこの膜上に集積化した細胞は,負の誘電泳動により簡単に排除されたため,この膜は細胞接着を抑制できることがわかった.マイクロステンシルや選択的な電解重合を用いて,ポリドーパミンーPEG膜のマイクロパターンを形成し,その上で細胞を培養することにより細胞パターンを得ることができた.多孔質のPET膜を上面基板に利用したマイクロ流路型デバイスを作製し,マイクロ電極を用いた誘電泳動により隔膜上に細胞アレイを形成した.そのマイクロ電極を電気化学プローブとして利用することにより,細胞近傍の酸素還元電流プロファイルを得た.この手法により,パターン化細胞の酸素消費量を行えることがわかった.電極ー細胞間距離の制御が不要な新しい電気化学顕微鏡システムとして期待できる.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は,電気化学顕微鏡を用いて,単一筋管細胞の酸素消費速度およびグルコースの取り込み速度を同時に計測できるシステムを確立し,拍動する筋管細胞の酸素消費およびグルコース取り込み速度を測定することである.さらに,本手法が薬剤(糖尿病治療薬,代謝能改善薬等)のスクリーニングをハイスループット化できる計測システムを提案する.まず,細胞の拍動に伴う酸素消費量計測を行った.電極を拍動する細胞近傍に設置し,酸素の還元電流をモニタリングすることにより,酸素消費速度を計測した.また,電気パルス刺激により基板上に培養された細胞を拍動させるためには,細胞培養液の液高さが重要であった.さらに,細胞を拍動させるための電気パルス強度を評価した.これにより,電気パルス刺激の印加時に,マイクロ電極にて酸素還元電流を計測することが可能となった.また,拍動誘発時にインスリン添加が必要であることがわかり,その濃度の最適化を行った.また,マイクロ電極をz軸方向に走査して細胞近傍の酸素濃度分布を捉えた.理論計算から単一筋管細胞の酸素消費速度を評価できた.現在,拍動している筋管細胞の酸素消費速度の定量を最優先で行っている.また,筋管細胞アレイの作製を行った.PDMSステンシルを用いた筋芽細胞の培養を行い,分化後にステンシルを取り外して筋管細胞アレイを作製できた.この筋管細胞を電気パルスによる拍動させることに成功した.さらには,誘電泳動を用いた細胞アレイの作製に取り組み,個々の細胞の配置を可能にした.誘電泳動を利用したマイクロ電極への局所的酵素固定化法を開発し,デュアル電極のそれぞれに異なる酵素を固定化したデュアルマイクロ酵素センサの作製に成功した.また,電気化学的に均一サイズの酵素包括アルギン酸ゲルを作製する手法を開発し,高感度酵素センサ作製への材料として利用できることを示した.当初予定していた研究実施項目をほとんどすべて遂行することができた.さらには,当初予定研究以外にも成果が出ており学会発表が行われた.現在,筋管細胞の酸素消費,細胞のアレイ化およびデュアル酵素センサについての論文を準備中である.したがって,平成28年度に行われた研究は,当初の計画以上に研究成果を出ていると判断している.電気化学顕微鏡による拍動する筋管細胞計測では,安定した細胞の拍動誘発と酸素消費量計測を達成しており,平成29年度以降,単一筋管細胞アレイやデュアル酵素センサとの融合により新たな展開が期待できる.これにより,これまで困難であった酸素,グルコース,乳酸の同時可能になり,本研究で提案する拍動に伴う単一細胞の代謝の連関評価が現実的となる.当初予定していた研究以外の成果として,デュアルマイクロ酵素センサの開発がある.局所的なこの酵素修飾に微粒子を用いていたが,微粒子表面への酵素導入では酵素修飾量が少なく電流応答に問題があった.電気化学的に均一サイズの酵素包括アルギン酸ゲル粒子を作製することにより,修飾酵素量を増大させることに成功し,応答電流の増幅が可能となった.また,2つのマイクロ電極にグルコース酸化酵素および乳酸酸化酵素を別々に固定化することに成功し,局所領域においてグルコースと乳酸の濃度を経時的に同時モニタリングできることを示せた.このように,当初予定以上に感度と測定項目を達成できており,当初の計画以上に進展していることがわかる.平成28年度は,電気化学顕微鏡による単一筋管細胞計測の探針となるデュアルマイクロ酵素センサの開発において大きな研究進展があり,今後の単一細胞の代謝の連関の評価体制を整えることができた.本研究の目的は,電気化学顕微鏡を用いて,単一筋管細胞の酸素消費速度およびグルコースの取り込み速度を同時に計測できるシステムを確立し,拍動する筋管細胞の酸素消費およびグルコース取り込み速度を測定することである.

本年度は,この目標を達成するために,細胞の拍動に伴う電極ー細胞表面間の距離変化を回避した電気化学顕微鏡システムの開発に取り組んだ.平板基板上に培養した筋管細胞にマイクロ電極を近接させて電気化学計測を行う場合,電気パルス刺激により細胞拍動を誘発すると収縮時に細胞が変形し,電極ー細胞表面間の距離が変化する.これによる溶液の対流が酸素濃度計測の障害となる.そこで,多孔質のPET膜上に筋管細胞を培養し,このPET膜を自作のマイクロ流路デバイスの上面に設置した.細胞は流路の上面に下向きに培養されている.このPET膜上面からマイクロ電極を近接させ,PET膜に接触させてメニスカスを形成させた.この電極の電位を掃引することにより,マイクロ電極に特有のシグモイド型の酸化還元波が得られ,電気化学計測が可能であることがわかった.細胞の存在する真上の位置にマイクロ電極を設置させた際の酸素還元電流は細胞の存在しない位置における電流と比較して明らかに小さい.よって,細胞の呼吸による酸素消費をこのシステムで計測できることが示された.このシステムを用いると,細胞が拍動した場合でも電極ー細胞表面間距離は,PET膜厚(2ミクロン)に規定され変化しない.また,PET膜上の気相にメニスカスを形成させて計測するので,金属ワイヤをマイクロ電極として用いることが可能となる.すなわち,電極面積を規定したディスクだけを露出させるためのマイクロワイヤ周囲のガラスシールの形成が不要である.これにより,極めて単純な電極を用いたマイクロ流路培養システムで,細胞周囲の酸素還元電流計測を可能にした.初年度に取り組んだ,デュアルマイクロ電極表面への局所的な酵素修飾および単一筋管細胞アレイの作製について,平成29年度も引き続き遂行し,初年度以上の成果を挙げることができた.また,「実績の概要」に記載した通り,細胞の拍動による電極ー細胞膜表面間距離の変化による電流応答への影響を受けることなく,酸素濃度計測ができることを示せた.これは,多孔質膜とメニスカスを利用した新しい電気化学顕微鏡の開発につながる可能性があり,これらのことから,当初の計画以上に進展していると判断できる.マイクロ電極表面への局所的な酵素修飾では,初年度において酵素包括アルギン酸ゲル粒子を作製し,誘電泳動を用いて電極表面上に捕捉して局所的な酵素修飾を可能とした.平成29年度は,さらに簡便な手法としてドーパミンの電解重合による電極表面上へのポリドーパミン膜の形成により,デュアルマイクロ電極の先端に局所選択的に酵素修飾が可能となった.また,グルコース酸化酵素を包括導入して得られた応答は,これまでと同等以上であった.ドーパミンの電解重合膜の形成による酵素の局所的包括固定化法を用いると,わずか数分で目的の電極表面だけに選択的に酵素膜を固定化できた.電気化学的なプロトンの電解還元により電極近傍のpHを局所的に塩基性にすると電極表面でドーパミンの自己重合反応が進行し電極表面をポリマー化可能であった.また,ステンシルを利用した細胞接着性領域の作製にもポリドーパミンを使用した.
新調理システムにおける食品成分の変動についての系統的解明

Cook serveシステムと新調理システムの食品成分変動と嗜好性との関係を把握することを目的とした。鮭,鯖,鶏肉は新調理システムで嗜好性が低下し,水分量に減少が認められたが,脂肪量に有意な減少は認められなかった。豚肉は温蔵2時間で嗜好性が向上し,より軟らかいと評価され,物性測定,コラーゲン量と一致した。また豚肉ではCook serveシステムによる水分減少が著しかったものの,温蔵による減少は認められなかった。すなわち,新調理システムでは水分減少が著しく嗜好性が低下するが,豚肉では温蔵時に水分が減少することなく軟化し,嗜好性が向上することが明らかとなった。新調理システムで調製された料理の嗜好性は、加熱後直ちに提供するクックサーブシステムと比較して、一般に低いといわれている。本研究では新調理システムにおける食品成分の変化が評価されていないことに着目し、今年度は嗜好性低下が著しく、また、成分変動が大きいと推察される肉類(鶏肉モモ肉、豚肉ロース肉)について、クックサーブシステムと新調理システムでの官能評価、食品成分の変動等を比較した。調理方法は、クックサーブシステム:オーブンで通常加熱(中心温度75°C、塩焼き)、新調理システム(冷却再加熱):加熱後、急速冷却(3°C)・5日間保存後、再加熱、新調理システム(温蔵):加熱後、温蔵(65°C80%)224時間の保存とし、実際の調理と同様に行った。新調理システム(冷却再加熱、温蔵)によって調製した鶏肉の官能評価は、クックサーブシステムよりもパサパサしており、総合評価が低かった。また、クックサーブシステムと比較して、脂肪量の減少に有意な差が認められない一方、水分量の減少は著しいものだった。また、新調理システムで調理した豚肉の官能評価は、温蔵(2時間)の総合評価が高く、これは、柔らかく噛み切りやすいと評価されたためであり、レオメーターによる剪断力も低下していた。脂肪量および水分量の減少にはクックサーブシステムとの間に有意な差は認めらなかったが、減少量は鶏肉よりも著しいものだった。これらのことから、加熱による水分量の著しい減少が新調理システムにおける嗜好性低下の要因であるが、温蔵によって軟化させることで嗜好性を向上できることが示唆された。さらに、温蔵による軟化要因を確認するため、筋原繊維蛋白質、結合組織蛋白質を抽出し、分子量的変化および可溶化の程度の検討を行った。その結果、軟化の要因は、筋原繊維蛋白質ではなく、結合組織蛋白質の可溶化であり、抽出したコラーゲン線維の剪断力も低下していることが認められた。給食施設の食事生産システムでは,加熱後の温度管理が重要であり,冷却再加熱,温蔵の操作が連続的に行われている。食肉の硬さを決定する要因は,主に結合組織蛋白質コラーゲンの量と構造である。19年度に加熱直後よりも,加熱調理後の温蔵で豚肉が軟化し,嗜好性が向上することが明らかとなったため,本年度は温蔵時の豚肉の硬さと結合組織蛋白質の構造の関係を明らかにすることを目的とした。豚肉の調理方法は塩焼きとし,加熱時間は中心温度75°C到達から1分間とした。オーブンで通常加熱したもの,加熱後に湿温蔵庫(65°C80%)に温蔵したものを試料とした。物性測定はレオメータ(島津)を用いてくさび形プランジャーで行った。結合組織蛋白質(酸可溶性コラーゲン:ASC,ペプシン可溶化コラーゲン:PSC,不溶性コラーゲン:ISC)は,Satoらの方法で抽出後,Woessner法でヒドロキシプロリン量の測定により求めた。また,水溶性蛋白質量の測定,筋原線維蛋白質のSDS-PAGEパターンの比較も行った。豚肉は加熱により硬くなったが,温蔵時間が長くなるにつれて軟らかくなった。結合組織蛋白質コラーゲンは,加熱により総量が減少する一方,ISC量は増加した。総量の減少はコラーゲンのゼラチン化によると考えられ,ISC量の増加はコラーゲンが加熱により収縮し,ペプシンが作用しない強固な構造のコラーゲンになったと考えられた。一方,加熱後に温蔵した豚肉では総量,ISC量ともに減少し,その減少は温蔵24時間で著しかった。これは温蔵によりISCからPSC,ASCへの移行と,ゼラチン化が進行したためと考えられた。また加熱した豚肉と加熱後温蔵した豚肉の,筋原線維蛋白質のSDS-PAGEパターンに変化は認められなかった。これらのことから温蔵時の豚肉の軟化は,温蔵中のゼラチン化の進行と,加熱収縮したコラーゲンの構造が緩んだためと推察された。