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がんの戦略的先端研究

「先端がん」は、がん研究全域にまたがって、重要な研究課題、顕著な進展が期待される研究グループを重点的に支援し、がんの診断・治療・予防法の開発に向けて、ブレークスルーを求めることを目的としている。また「がん克服新10ヶ年戦略」の一環として位置ずけられるもので、厚生省等の研究と連携をもって進められるものである。研究組織は、研究を推進する6柱とそれを統括する総括班より成る。本年度は、先端的研究を重点的に推進するため、25研究課題全てを計画研究として設定した。運営は、総括班・柱長会議を中心に行い、年2回の研究代表者会議および1回の評価のための研究進捗状況報告会により連携を維持した。若手研究者を活性化し支援するため、平成12年1月28-31日に若手カンファランスを開催し、発表、討論、交流をおこなった。研究支援事業としては、タンパク質解析に重要なペプチド合成をおこない、総括班から援助した。研究の進展を反映して200本近い希望があった。研究は概ね順調に進展した。柱1及び柱2では、クローディンをはじめとする細胞接着、運動に関与する遺伝子群の解析が進み、またがん遺伝子のシグナル伝達の理解が進んだ。柱3,4では免疫学的研究、細胞死の解析などに著しい進展がみられた。また、柱5,6では新しい診断、治療を目指して、腫瘍血管の解析や白血病のがん遺伝子の作用機構の解析、薬剤耐性克服の研究やタンパク質の核輸送、核脱出の研究などが着実に進められた。本重点領域は、「がんの診断、治療、予防法の開発に向けて、ブレークスルーを求めるがんの先端的基礎研究を進める」ことを目的とする。「がんが複数の遺伝子の異常に基づく複雑な病気であり、生物学の進展なしにはがん本態の解明とその克服は困難である」という認識に立ち、基礎研究のなかでも特に優れた研究を推進するために、以下のような研究組織の企画と重点的支援を行い、また他領域のがん重点領域との連携を計りバランスのとれた研究班の運営を計った。さらに、遺伝子異常の研究では問題となる遺伝子の機能、蛋白の発現を解析することが重要な課題となるが、このような研究には蛋白に対する特異的な抗体の作製がことの成否を決定する。このような状況から効率の良い研究推進のため、班員の要求に応じてペプチドの合成サービスを実行し、実質的な成果をあげた。1 7回の総括班会議を他領域の総括班と合同で開き、領域推進のための計画研究を企画すると共に、連携をもった運営を行った。2 5回の柱長会議をもち、領域での研究連携を討論し、重点的支援を実行した。3領域の全体会議および進捗状況報告会を開き、研究上の連携を促進し、研究の評価を行った。4総括班事業として、ペプチド合成サービスを行ない、現在まで約80本のペプチドを合成し、班員の研究を支援した。「がんの診断、治療、予防法の開発に向けて、ブレークスルーを求めるがんの先端的基礎研究を進める」ことを目的とした、本領域の効率よい推進のための活動を行った。がんの分子生物学の分野で特に優れた研究を推進するために、研究組織の企画と研究成果の評価を行うとともに、がん研究を推進する若手研究者のシンポジウムを行って研究交流を図り、また他領域のがん重点領域との連携を計りバランスのとれががん研究の促進を支援した。さらに、がんの分子生物学の推進には蛋白に対する特異的な抗体が必須となる。効率良く研究を推進するため、班員の要求に応じて抗体作成を目的としたペプチドの合成サービスを実行し、実質的な成果をあげた。1)7回の総括班会議を他領域の総括班と合同で開き、領域推進のための計画研究を企画すると共に、連携をもった運営を行った。2)4回の柱長会議をもち、領域内での研究連携を討論し、実行した。3)領域の全体会議および進捗状況報告会を開き、研究上の連携を促進すると共に、研究の評価を行った。4)ペプチド合成サービスを行い、約100本のペプチドを合成し、班員の研究を支援した。5)がん研究における若手研究者によるシンポジウムを行い、研究を推進している若手間での交流を図り、予想以上の成果を挙げた。「がんの診断、治療、予防法の開発に向けて、ブレークスルーを求める先端的基礎研究を進める」ことを目的とし、領域における効率よい研究推進のための活動を企画し、実施した。がん研究全体と連携をもちながら「がんの分子生物学」の分野で特に優れた研究の推進のために、以下の活動を行い実質的な成果をあげた。1)総括班会議(7回)をがん重点領域の他の領域と合同で開き、がん研究全体と連携を深めながら、領域研究推進のための計画研究を企画した。2)領域の全体会議を持ち、研究上の連携を推進すると共に、研究の評価を行った。3)4回の柱長会議をもち、領域内での研究連携を討論し、以下に述べる2つの総括班事業を企画し実行した。4)班員による新しい遺伝子の発見・同定とともに必要となる蛋白の機能解析のための抗体調製を目的に、ペプチド合成を行い供給した。供給したペプチドは約120本にも及ぶ。合成支援の要請は、未だに増加しつつあり、その重要性を伺わせる。5)本領域を中心とするがん研究グループの若手研究者(助手、大学院生)、約90人によるカンファレンスを主催した。

個々の先鋭化された領域を越えてがんを勉強するとともに、共同研究の推進や将来のがん研究の進行を意図した第2回目の若手カンファレンスは、活気にあふれ、参加者の絶賛を得た。「がんの診断、治療、予防法の開発に向けて、ブレークスルーを求める先端的基礎研究を進める」ことを目的とし、領域における効率よい研究推進のための活動を企画し、実施した。他のがん重点領域と連携をもちながら「がんの分子生物学」の分野で特に優れた研究の推進をはかった。1)総括班会議(7回)を他のがん重点領域と合同で持ち、がん研究全体と連携を深めながら、領域研究推進のための計画研究を企画した。2)領域の全体会議を持ち、研究上の連携を促進すると共に、研究の評価を行った。3)4回の柱長会議をもち、領域内での研究連携を討論し、計画研究の企画とともに、総括班事業を企画し実行した。4)新しい遺伝子の発見・同定とともに必要となる蛋白の機能解析のための抗体調製を目的に、ペプチド合成を行い供給した。供給したペプチドは約120本にも及ぶ。「がんの診断、治療、予防法の開発に向けて、ブレークスルーを求める先導的研究を推進する」ことを目的とし、領域における効率の良い研究を推進するための活動を企画し実行した。他のがん重点領域を連携を持ち、優れた「がんの分子生物学」を中心とする研究を、偏ることなく推進した。また、「がん克服新10ヶ年計画」で、厚生省の研究組織とも連携を計った。これらの活動は1)総括班会議を、他のがん重点領域と合同で開催し、がん研究全体と連携をとりながら、領域研究推進のための計画研究を企画した。2)領域全体の研究進捗状況報告会を開催し、研究者間の交流を計るとともに、研究の評価を行った。この結果は、次年度の計画に考慮される。3)柱長会議を持ち、領域内での研究推進と連携の方策を検討し、総括班事業を企画し実行した。これら総括班事業はア)遺伝子の機能解析に必要となるペプチドの化学合成を行い、供給した。合成したペプチドは約1OO本程度である。イ)本領域内外の若手研究者のワークショップを開催し、次世代を担う若手の相互交流を計った。これらはいずれも、班員から高く評価されている。「先端がん」は、がん研究全域にまたがって、重要な研究課題、顕著な進展が期待される研究グループを重点的に支援し、がんの診断・治療・予防法の開発に向けて、ブレークスルーを求めることを目的としている。また「がん克服新10ヶ年戦略」の一環として位置ずけられるもので、厚生省等の研究と連携をもって進められるものである。研究組織は、研究を推進する6柱とそれを統括する総括班より成る。本年度は、先端的研究を重点的に推進するため、25研究課題全てを計画研究として設定した。運営は、総括班・柱長会議を中心に行い、年2回の研究代表者会議および1回の評価のための研究進捗状況報告会により連携を維持した。若手研究者を活性化し支援するため、平成12年1月28-31日に若手カンファランスを開催し、発表、討論、交流をおこなった。研究支援事業としては、タンパク質解析に重要なペプチド合成をおこない、総括班から援助した。研究の進展を反映して200本近い希望があった。研究は概ね順調に進展した。柱1及び柱2では、クローディンをはじめとする細胞接着、運動に関与する遺伝子群の解析が進み、またがん遺伝子のシグナル伝達の理解が進んだ。柱3,4では免疫学的研究、細胞死の解析などに著しい進展がみられた。
単層カーボンナノチューブの孤立化法による精製法の確立とその分子素子への応用

カーボンナノチューブ(CNT)はナノメーター領域で現れる特異な物性などから大きな注目を集めている。しかし、凝集性が強く、1本ずつのSWNTsを分離精製できないため詳細な研究が困難である。本研究では単層カーボンナノチューブ(SWNTs)を効率的に分散、精製できるバイオポリマーの探索を行い、ゼラチン及びカルボキシメチルセルロース(CMC)を分散材に用いることで高純度SWNTsを得ることに成功した。温和な条件でSWNTsの精製を行うために、我々はいかにしてSWNTsの束をほぐすかという観点からバイオポリマーに着目してきた。これは精製後に役目を終えたバイオポリマーは分解除去でき、SWNTsを材料として利用する場合にSWNTsの物性に影響を与えないからである。手法としてはまず非晶質炭素は加熱により除去する。ゼラチンまたはCMC水溶液中にSWNTsを分散させることでSWNTsの凝集をほどき、金属粒子と分離する。ここに強酸を加えることでCMCと金属触媒を同時に除去する。得られたSWNTsは電子顕微鏡、Raman、TGAにより高純度化を確認した。一方、SWNTsの合成法として平成15年度は、レーザーアブレーションによって金属粒子を微粒子化する手法を用いた。現在、様々な触媒調整法が試されているが、レーザーアブレーション法を用いたのは、レーザー照射条件などの制御によって得られる触媒粒子の粒子径などを任意に制御できるためである。また、最近、触媒をゼオライトに坦持させ、エタノールを炭素源としたCVD(アルコールCVD)法によって高純度なSWNTsが得られることが報告されいる。そこで、レーザーアブレーションにより触媒粒子径を制御し、アルコールCVDによる合成を行い、構造および直径の揃った高純度SWNTsの合成を目的として実験を行った。その結果、レーザーアブレーションにより調整した触媒でもカーボンナノチューブの合成に成功した。これらのことからアルコールCVD法によって、触媒を適切に選択すればナノ構造を選択的に作り分けることができる可能性が示された。しかし凝集性が強く、1本ずつのSWNTsを分離精製できないため詳細な研究が困難である。そこで、本研究ではSWNTsを生体高分子であるゼラチン、セルロース誘導体などの水溶液中に分散させることでSWNTsバンドルの細線化、精製法としての応用を検討した。SWNTsはCarbolex社製のAP Gradeを使用した。これを加熱処理した後、超音波を用いてゼラチン水溶液中へ分散させた。一定時間静置後、分散液の上澄みを取り出した。分散液中のゼラチンを加水分解し、孔径3.0μmのPTFEフィルターで濾過し、SWNTsを捕集した。得られたSWNTsはTEM、SEM、TGAを用いて評価した。未処理のSWNTsではアモルファスカーボンや触媒として使用した金属が含まれており、SWNTs自身も大きなバンドルの状態で存在していた。このSWNTsを空気中で加熱処理を行うとアモルファスカーボンやナノ粒子が燃焼除去されていることが観察された。次に超音波でSWNTsをゼラチン水溶液中へ分散させることにより安定なSWNTs分散液が得られた。TEM及びSEM観察から分散液中ではSWNTsがゼラチンによって被覆され細線化されていることが確認された。その後、加水分解によってゼラチンの分解除去を行うと、触媒粒子も除去できた。これは塩酸で処理することによって、金属触媒が酸によって溶解したためだと考えられる。

以上の結果により、SWNTsを加熱処理後、ゼラチン水溶液中に分散、酸加水分解を行うことによってSWNTsの精製が可能であることが示された。また、セルロース誘導体などゼラチン以外の生体高分子についてもSWNTsを良好に分散させることができることが確認された。本年度は単層カーボンナノチューブ(SWNTs)を効率的に分散、精製できるバイオポリマーの探索を行い、カルボキシメチルセルロース(CMC)を分散剤に用いることで高純度SWNTsを得ることに成功した。温和な条件でSWNTsの精製を行うために、我々はいかにしてSWNTsの束をほぐすかという観点からバイオポリマーに着目してきた。これは精製後に役目を終えたバイオポリマーは分解除去でき、SWNTsを材料として利用する場合にSWNTsの物性に影響を与えないからである。手法としてはまず非晶質炭素は加熱により除去する。CMC水溶液中にSWNTsを分散させることでSWNTsの凝集をほどき、金属粒子と分離する。ここに強酸を加えることでCMCと金属触媒を同時に除去する。得られたSWNTsは電子顕微鏡、Raman、TGAにより高純度化を確認した。また、分散液へのレーザー照射によるSWNTsの化学修飾と構造変化に関してフルエンス依存性があることを確認した。一方、SWNTsの合成法として本年度は、レーザーアブレーションによって金属粒子を微粒子化する手法を用いた。現在、様々な触媒調整法が試されているが、レーザーアブレーション法を用いたのは、レーザー照射条件などの制御によって得られる触媒粒子の粒子径などを任意に制御できるためである。また、最近、触媒をゼオライトに担持させ、エタノールを炭素源としたCVD(アルコールCVD)法によって高純度なSWNTsが得られることが報告されている。そこで、レーザーアブレーションにより触媒粒子径を制御し、アルコールCVDによる合成を行い、構造および直径の揃った高純度SWNTsの合成を目的として実験を行った。その結果、レーザーアブレーションにより調整した触媒でもカーボンナノチューブの合成に成功した。これらのことからアルコールCVD法によって、触媒を適切に選択すればナノ構造を選択的に作り分けることができる可能性が示された。
O型糖鎖修飾能を強化するゴルジ体ストレス応答の転写制御機構

ゴルジ体ストレス応答とは、ゴルジ体の処理能力を超える事態に対して、能力を増強することで恒常性を維持する、細胞の生命活動に必須の適応機構である。我々はN型糖鎖修飾酵素の発現制御を行うストレス応答経路を明らかにしたが、ゴルジ体ではプロテオグリカン型糖鎖修飾など、N型糖鎖修飾とは異なる修飾過程を経るものがあることから、複数のストレス応答経路の存在が推察された。そこで本研究では、ゴルジ体で特異的に起こるプロテオグリカン型糖鎖修飾に焦点を当て、その修飾能力を増強させるストレス応答機構を解明することを目的とした。プロテオグリカンの糖鎖修飾能力低下を誘導するために、プロテオグリカンのコアタンパク質の過剰発現または阻害剤xyloside処理を行ったHeLa細胞を観察したところ、それぞれについてゴルジ体の断片化がみられた。次に次世代シークエンサーを用いてxyloside処理細胞の網羅的遺伝子発現解析を行ったところ、複数のプロテオグリカン型糖鎖修飾酵素遺伝子の発現上昇がみられた。これら遺伝子群についてプロモーター解析を行い、同定した各エンハンサー配列を比較すると、GGGGCGGGGというコンセンサス配列が存在することが判明した。また、GLCEには上記のコンセンサス配列以外にTTTTACAATTGGTCという別のエンハンサー配列が転写制御に寄与することが明らかとなった。そこで、これらのエンハンサー配列をPGSE-A及びPGSE-Bと命名した。以上の結果から、プロテオグリカン型糖鎖修飾能力を増強する新規転写制御配列の同定に成功した。本研究では、ゴルジ体でO型糖鎖修飾されるプロテオグリカンに焦点を当て、O型糖鎖修飾の能力を増強させるストレス応答機構を解明することを目的とし、以下の実験を行った。プロテオグリカンの糖鎖修飾阻害剤xylosideで処理したHeLa細胞のマイクロアレイ及び次世代シークエンサー解析を行ったところ、複数のプロテオグリカンO型糖鎖修飾酵素遺伝子(CSGALNACT2, GLCE, HS6ST1, HS3ST1, NDST2, B3GAT3)の発現上昇がみられた。また、これらの遺伝子はプロテオグリカンのコアタンパク質の過剰発現によっても発現が上昇した。さらに、これらの遺伝子の発現は既知のゴルジ体ストレス応答経路(TFE3, HSP47, CREB3経路)非依存的に制御されることが判明した。それぞれの遺伝子の転写開始点から上流1 kbp以内の領域をレポーターであるルシフェラーゼ遺伝子につなぎ、それらの欠損・置換変異コンストラクトを導入したHeLa細胞でルシフェラーゼアッセイを行い、プロモーターを解析した。その結果、GLCE, HS6ST1, NDST2, B3GAT3において転写制御に重要なエンハンサー配列を同定し、GCリッチな共通配列が含まれていたことから、この配列をproteoglycan stress response element (PGSE)とした。これらの結果から、ゴルジ体ストレス応答の新規転写制御配列を明らかにすることができた。本研究課題を遂行するために、一年目にゴルジ体ストレス応答遺伝子の転写制御配列及び転写因子の同定、二年目に転写因子の活性化機構など上流経路の解析を行い、ゴルジ体ストレス応答の新規経路の全容を明らかにする予定であった。今年度は当初の予定通り、プロテオグリカンのO型糖鎖修飾能力を増強させるストレス応答の転写制御配列PGSEの同定に成功した。PGSEに結合する転写因子を同定するために、酵母one hybrid法を行ったが、現在までに有力な転写因子候補は得られていない。PGSEに結合する転写因子を同定するために、酵母one hybrid法に加えて、以下の方法も予定している。ビオチン標識したPGSEと核抽出液を用いてゲルシフトアッセイを行い、結合因子の存在を確認後、プルダウンアッセイを行い、質量分析にて転写因子を同定する。CRISPR-Cas9システムを用いたスクリーニングにより、ゴルジ体ストレス応答の制御因子を同定する。
異数体作出による変わり葉ヤブツバキ品種の育成

観賞価値の高い変わり葉ヤブツバキ品種の作出を目的として,三倍体品種'熊谷'を利用した倍数体間交配をおこなった.二倍体と三倍体との正逆交配をおこなった結果,三倍体を種子親にした場合には発芽力のある種子を多数獲得できたが,三倍体を花粉親にした場合にはほとんど種子が得られなかった.二倍体と三倍体の花粉稔性を比較したところ,三倍体の方が二倍体よりも完全花粉の割合が少なく人工培地上での発芽率も低いことが明らかになり,二倍体と三倍体との正逆交配における交雑親和性の違いは,花粉稔性の違いが反映されたものと推察された.'熊谷'を種子親として得られた実生には,盃葉,皮針形の葉,深い鋸歯をもつ葉など多くの形態変異が見られた.また,節間が非常に短くなるわい性個体も出現した.これらの個体と交配親とを供試してAAT,PGM,SKDHの3種類の酵素(3遺伝子座)についてアイソザイム分析を行ったところ,少なくとも1つの遺伝子座において遺伝子型の倍数性が他の遺伝子座の倍数性と異なる個体がみられ,異数体であることが確認できた.また,三倍体品種'熊谷'と二倍体数品種の根を供試したフローサイトメーターによる分析により,ツバキの倍数性を容易に判別できることが分かったため,'熊谷'の実生についても分析を行った.その結果,体細胞のDNA量が明らかに整倍数体とは異なる個体が多数みられたことから,これらの個体も異数体であることが判別できた.さらに,フローサイトメーターの結果とアイソザイム分析の結果とで,異なる倍数性を示す個体も出現したことから,これらの個体も異数体である可能性が高い.以上の結果から,三倍体品種'熊谷'の実生には多くの異数体が含まれ,高頻度で変わり葉個体が出現することが明らかになった.観賞価値の高い変わり葉ヤブツバキ品種の作出を目的として、3倍体品種'熊谷'と2倍体ヤブツバキとの交配をおこなったところ、3倍体品種'熊谷'を種子親にした方が発芽力のある種子を多数得ることができた。人工培地上での花粉の発芽率の調査により、3倍体品種の2倍体に比べ花粉稔性が低かったことから、正逆による2倍体と3倍体の交雑親和性の差は、花粉稔性の違いが反映されたものと推察された。'熊谷'を交配親にして得られた実生には、盃葉、皮針形の葉、深い鋸歯をもつ葉など、多くの形態変異がみられた。これらの個体と交配親とを用いてAAT、PGM、SKDHの3種類の酵素(3遺伝子座)についてアイソザイム分析を行ったところ、少なくとも1つの遺伝子座において遺伝子型の倍数性が他の遺伝子座の倍数性と異なる個体がみられ、異数体であることが確認できた。また、根を供試したフローサイトメーターによる分析により、ツバキの倍数性を容易に判別できることがわかったため、'熊谷'の実生についても分析を行った。その結果、体細胞のDNA量が明らかに整倍数体とは異なる個体が多数みられたことから、これらも異数体であることが判別できた。以上の結果から、高頻度で変わり葉実生が得られる3倍体品種'熊谷'の実生には多くの異数体が含まれることが明かになった。観賞価値の高い変わり葉ヤブツバキ品種の作出を目的として,三倍体品種'熊谷'を利用した倍数体間交配をおこなった.二倍体と三倍体との正逆交配をおこなった結果,三倍体を種子親にした場合には発芽力のある種子を多数獲得できたが,三倍体を花粉親にした場合にはほとんど種子が得られなかった.二倍体と三倍体の花粉稔性を比較したところ,三倍体の方が二倍体よりも完全花粉の割合が少なく人工培地上での発芽率も低いことが明らかになり,二倍体と三倍体との正逆交配における交雑親和性の違いは,花粉稔性の違いが反映されたものと推察された.'熊谷'を種子親として得られた実生には,盃葉,皮針形の葉,深い鋸歯をもつ葉など多くの形態変異が見られた.また,節間が非常に短くなるわい性個体も出現した.これらの個体と交配親とを供試してAAT,PGM,SKDHの3種類の酵素(3遺伝子座)についてアイソザイム分析を行ったところ,少なくとも1つの遺伝子座において遺伝子型の倍数性が他の遺伝子座の倍数性と異なる個体がみられ,異数体であることが確認できた.また,三倍体品種'熊谷'と二倍体数品種の根を供試したフローサイトメーターによる分析により,ツバキの倍数性を容易に判別できることが分かったため,'熊谷'の実生についても分析を行った.その結果,体細胞のDNA量が明らかに整倍数体とは異なる個体が多数みられたことから,これらの個体も異数体であることが判別できた.さらに,フローサイトメーターの結果とアイソザイム分析の結果とで,異なる倍数性を示す個体も出現したことから,これらの個体も異数体である可能性が高い.以上の結果から,三倍体品種'熊谷'の実生には多くの異数体が含まれ,高頻度で変わり葉個体が出現することが明らかになった.
細胞分裂のミクロ力学：分裂後期紡錘体の構造と機能の力学計測

細胞分裂時に染色体の分配を担う紡錘体と呼ばれる構造物の力学的性質を、分裂中期と分裂後期において測定した。その結果、分裂後期に起こる紡錘体の伸長と同方向の外力に対し、後期紡錘体は中期紡錘体に比べ柔らかく、伸長しやすい力学特性を持つことが分かった。また、紡錘体極と染色体間は柔らかい構造でつながれていることが分かった。細胞分裂後期に起こる紡錘体の伸長は、染色体の娘細胞への分配に大きく寄与する。一方、分裂中期においては紡錘体の大きさは長時間一定であるなど、細胞周期によって紡錘体の構造安定性は異なっている。本研究の目的は、この構造安定性の変化を力学的側面から理解することである。本研究ではアフリカツメガエル卵抽出液中で形成させた紡錘体を、弾性定数既知の微小ガラス針を用いて直接顕微操作することで、紡錘体の力学特性を測定する。2本の微小ガラス針を用いて紡錘体の2つの紡錘体極に対し、紡錘体を伸長させる方向の力をかけると、紡錘体は長軸方向に伸長する。紡錘体の伸長に要する力を測定することで、紡錘体の極にかかる伸長方向の力に対する紡錘体の硬さを測定した。測定の結果、分裂後期の紡錘体は、分裂中期の紡錘体に比べ34割ほど柔らかいことが分かった。つまり、後期紡錘体は伸長しやすい構造的性質を持つことが分かった。また、分裂中期紡錘体では伸長により姉妹染色分体間の距離はほとんど変わらないが、後期紡錘体では伸長により姉妹染色分体間の距離が大きくなることが分かった。つまり、分裂後期に入ると姉妹染色分体間の結合の力学特性は、より広がりやすい、より分配しやすいような性質を持つことが明らかになった。このように分裂後期に入ると、紡錘体の構造は染色体分配に適した力学的性質を持つようになることが分かった。分裂後期に入ると様々な分子の機能や活性が変化することが従来までの研究により、明らかにされてきたが、それらの分子の働きによって形成した紡錘体の力学特性も変化しているということは本研究により初めて明らかにされたものであり、本研究は細胞分裂を力学的・物理的に理解するうえで大きな意義がある。本研究成果は論文にまとめ、現在国際的論文誌に投稿を行っている。生体内構造物の力学的性質は、その構造物の生物学的機能にうまく利用されている。本研究の目的は、細胞分裂時に染色体分配を担う、紡錘体と呼ばれる構造物の力学的性質が、染色体分配にどのように利用されているかを知ることにある。とくに、分裂中期から分裂後期にかけての紡錘体の力学特性のどのような変化が、分裂後期における紡錘体の伸長と、姉妹染色体の分離促進に寄与しているのかを調べる。本年度は、紡錘体の伸長方向に沿った外力の負荷に対する、紡錘体の変形応答の詳細な解析と、紡錘体の伸長方向の力学特性に関わる分子の同定を行った。その結果、観察された紡錘体の変形応答は、紡錘体極と染色体とを1本の微小管がつないでいるという従来からのモデルでは説明できず、紡錘体微小管の高解像度観察による近年の研究成果から提示されている、紡錘体極と染色体は複数の束ねられた短い微小管によってつながれているというモデルを支持する結果となった。本結果は、高い正確性が必要とされる染色体分配機構が、力学的に柔らかい構造によって担われているという点で、興味深いものである。また、この観察された変形応答の分子メカニズムについて、キネシン5と呼ばれる2本の異なる微小管同士をクロスリンクする分子の寄与を明らかにするために、キネシン5の機能阻害剤を用いて実験を行っている。本研究成果は、分子メカニズムの解明が終了した後、学会及び国際的論文誌での発表を行う予定である。交付申請書に記載した「研究目的」は、“本研究では弾性定数既知の微小ガラス針を用いて、紡錘体に直接外部から力を加え、紡錘体の力学特性を定量的に測定することで、紡錘体伸長の力学的側面を明らかにする。特に、分裂中期から後期にかけての紡錘体形状の安定性の変化を力学特性から理解し、また分裂後期の紡錘体に対する細胞膜からの力を微小ガラス針からの力で“模倣"することで、染色体分配を正確に行う上での“力"の役割を明らかにする。"である。これまでの研究により、平成26年度の研究実施計画において予定していた、“分裂中期から後期にかけての紡錘体形状の安定性の変化を力学特性から理解"することを達成した。また、論文の作成を行い、現在投稿中である。このように計画に沿って研究が進展しているため、本評価とした。

生物物理学紡錘体への力の負荷と、染色体分配・核形成の成功率との関係を定量的に評価することで、染色体分配を正確に行う上での力の役割を明らかにする。また研究成果について、学術論文の発表と、国際・国内学会等での発表を行う。実験が順調に進み、消耗品の購入が抑えられたため。実験に使用する蛍光試薬等の試薬、顕微鏡観察に必要なガラス製品、力学測定に用いる微小ガラス針の作製に必要なガラス棒、実験に用いるカエル、等の消耗品・実験動物の購入を行うほか、研究成果の発表のため、論文投稿費と学会参加費の支出を予定している。
量子重力理論における無限次元代数とその幾何学的理解

我々は共形場理論を用いて二次元量子重力理論を研究した。この理論は標的空間が臨界次元以外の弦理論(非臨界弦理論)を定義し、無限次元代数と大変深いつながりを持っている。二次元重力は、行列模型などを用いて非摂動的な取り扱いが出来るが、得られた結果の物理的内容を把握するには、通常の連続的な場の理論の立場から理解することが重要である。このために共形場理論を用いることができる。我々は特に中心電荷が1の場合について、この共形場理論を用いる方法で二次元重力理論を研究した。いわゆるBRST量子化によって物理的状態として勘定されるものの中には連続的な運動量で特徴付けられるタキオンという状態以外に離散的な状態もある。これらの離散的な状態の間の相互作用の構造は、W代数の構造を示す。我々はBRSTコホモロジーで相対コホモロジーでなく、絶対コホモロジーとして登場する状態がどこに現れるかを調べ、これらの物理的状態が弦の場の理論において運動項のない補助場として現れることを発見した。最近では我々は共形場理論による二次元重力の取り扱いを、ディラトンと呼ばれる場が入っている場合に拡張した。これは、近年ブラックホールの蒸発と情報の散逸といった問題を解明する可能性を与える系として盛んに議論されており、大変興味深い系となっている。我々はこの系も共形場理論で同様に通り扱えることを示し、物理的な振幅として、具体的に相関関数を求めた。
越境ヘイズの影響を受けるマレーシアPM2.5の性状・発生源・健康リスクの総合評価

年間捕集したマレーシアPM2.5の80種以上の無機・有機成分分析と,インドネシア泥炭火災発生地点での集中観測から,発生源と影響受容域におけるPM2.5の性状特性を明らかにした.分析データに基づいて泥炭火災発生源固有の新規な指標を提案し,火災によるヘイズ期に一部有機成分の大気輸送過程での2次生成を示唆する結果を得た.さらに,マレーシアの年平均PM2.5濃度に対する泥炭火災寄与率が30%にも達することが初めて示された.また,ヘイズ期に捕集されたPM2.5に含まれる一部有機成分と細胞影響との間に相関が認められ,呼吸器疾患の悪化に関与する可能性が示唆された.東南アジアにおけるPM2.5の発生源は自動車や産業に加えてバイオマス燃焼の存在が特徴的で、特に乾季インドネシアの泥炭火災に伴うヘイズは、自国のみならずマレーシアなどの周辺諸国に深刻な越境汚染を招来している。マレーシアのPM2.5は国内発生源とインドネシア泥炭火災エアロゾルなどの越境汚染源の寄与が混在しているが影響に関わる定量評価はなく、発生源プロファイル及びヘイズに固有な指標成分を明らかにし、各発生源寄与率を推定することが強く求められている。H27年度は、インドネシアの研究協力者の助力でスマトラ島の泥炭火災発生源におけるPM2.5試料を捕集し、PM2.5質量分析,炭素分析(有機炭素と元素状炭素),イオン分析,元素分析(XRF,ICP-MS)を行った。また、以前に得た泥炭火災発生源試料の分析から泥炭火災指標成分としてリグニン熱分解化合物であるシリンガ酸とバニリン酸の濃度比が有効であることを見いだした。マレーシアでは1年間の長期にわたるPM2.5試料の捕集をマレーシアの研究協力者とともに開始した。一方、本プロジェクト開始前にマレーシアの集中観測で得たPM試料の分析から、有機炭素中のOPとOC4成分の濃度比が泥炭火災の影響が軽微でも、観測点のリセプターにおいて発生源固有の指標となることをインドネシアの発生源における観測結果とあわせて世界で初めて明らかにした。さらに、マレーシアの研究協力者が2001年から1年間に及ぶ長期観測により得ていたPM2.5試料の提供を受け、含炭素成分、イオン成分、有機成分等の総合的な分析を行い、その年間変動の特性を明らかにした。特にバイオマス燃焼由来の有機化合物を対象としたマレーシアにおける報告例は従来皆無である。また、PM2.5質量濃度に対する泥炭火災発生源の寄与率を統計モデルから推定し、モンスーン時期の違いによって支配的な発生源が異なることを示した。インドネシア泥炭火災PM2.5の性状特性と発生源指標の課題では、インドネシアの研究協力者の助力を得てスマトラ島の泥炭火災発生源において計画通り20程度のPM2.5試料を捕集し、主要な分析を終えた。指標成分の候補となるバイオマーカーなどの有機化合物の分析は準備中であるが、比較のため以前に得た試料の分析から、泥炭火災特有の新規発生源指標を得た。一方、泥炭火災エアロゾル性状特性の熱分解温度依存性を解明するための室内実験システムを設計し、セッティングがほぼ完了した。マレーシアPM2.5の性状特性解明と発生源推定について、マレーシア国民大学の協力の下、クアラルンプールにおいてPM2.5試料のサンプリングを開始した。1年間に総数で150程度の試料を得てその化学分析を行い、統計モデルによる発生源推定を計画通り行う。なお、無機、有機成分の包括的分析は次年度に予定しているが、問題点抽出と比較のため、マレーシアの研究協力者が20112012年に捕集していた約80のPM2.5試料の提供を受けて、含炭素成分、イオン成分、有機化合物の分析を行い、その年間変動特性と新規な泥炭火災指標を明らかにし、統計モデルを用いてPM2.5質量濃度に占める泥炭火災の寄与率推定を行った。また、家屋内でのPM2.5濃度を把握するために、クアラルンプールにおける一般4家庭において、室内での粒子成分を分級捕集した。同時に家屋の築年数などの情報もアンケート調査し、ほぼ予定通り進んでいる。健康影響に大きく関わることが予想される多環芳香族炭化水素類(PAHs)とその誘導体、また発生源指標としてのアルカンの分析は、試料数が多数に及ぶため効率性の向上が必要である。そこで、PAHsとアルカンの同時分析を可能とする抽出法の検討を行い、次年度分析への適用性を確認した。なお、PM2.5試料の細胞影響については、試料捕集と分析が継続中であるため、試料の抽出、暴露法について検討を行った。マレーシアのクアラルンプールにおいて、2015年6月から1年間の捕集により得たPM2.5試料について質量濃度、含炭素成分、イオン成分、金属、一般的バイオマス燃焼由来有機化合物の総合的な分析を行い、PM2.5日平均質量濃度の全期間平均は38μg/m3であったが、9月10月の乾季に泥炭火災の影響を受けて200μg/m3を超える日が認められた。含炭素成分、イオン成分、バイオマス燃焼由来有機化合物の年間変動特性は、前年度解析を行った1年間のPM2.5試料と同様なパターンを示し、泥炭火災の特徴が明らかとなった。なお、Ca、Fe濃度とPM2.5質量濃度との明確な相関は得られなかったが、高値を示す時期が認められた。また、前年度提案した含炭素分画成分比を用いた泥炭火災指標の有効性を今回の試料についても確認した。

PAH(多環芳香族炭化水素)及びその誘導体濃度を、別途マレーシアで採取したTSP(総浮遊粒子状物質)について分析を行い、窒素や酸素のPAH誘導体の3種類で泥炭火災の影響を受けた期間に濃度上昇が認められた。得られた化学成分濃度データを用い、統計モデルにより泥炭火災を含む6つの発生源が同定されたが、他のバイオマーカー分析結果を導入して再検討を行う。年間のPM2.5試料を組み合わせて、すべて液濃度が一定になるよう調整した水溶性ならびに脂溶性抽出液を準備し、ヒト気道上皮細胞に暴露して24時間後に細胞活性を測定した。水溶性抽出液、脂溶性抽出液のそれぞれの対照群に対する各群の差について検定を行い、一部水溶性抽出液には細胞活性抑制作用が認められたが、脂溶性抽出液は細胞障害性を示さなかった。また、泥炭火災の影響を受けたヘイズと非ヘイズ時期で明確な傾向の違いは認められなかった。よって、一部の水溶性抽出液には、細胞活性の低下を介して、呼吸器疾患の悪化に関与しうる成分が含まれることが示唆された。マレーシア・クアラルンプールで2015年6月2016年5月に実施したPM2.5試料の採取は、ポンプ等のトラブルにより捕集できない期間があったが、ヘイズ時期も含めて統計解析可能な139試料を得た。また、含炭素成分、イオン成分、一般的バイオマス燃焼由来有機化合物の化学分析も終了し、泥炭火災の固有指標の検討に必要なリグニン由来成分等の分析を残すだけとなっている。マレーシアPM2.5の発生源同定・寄与率は得られた成分で検討を行い、2つの泥炭火災発生源が同定されたが、今後の化学分析結果を導入して精度の向上を図る。なお、泥炭火災土壌の熱分解室内実験は、検疫関係の申請・審査等に時間を要し年度内の実験に至らず、次年度に行うこととした。計画通りPM2.5中の一年を通した金属元素濃度が得られたことから、次年度には、ヘイズ時期に高値を示す元素に対して、これら元素の室内/室外の比を求める。これにより、一定のシナリオ下におけるヒトへの曝露量と元素の摂取量が推算でき、リスク評価に繋がることが期待できる。PM2.5試料の細胞暴露実験・評価は、ヒト気道上皮細胞を用いた検討を終え、次年度骨髄由来抗原提示細胞への暴露実験により、水溶性及び脂溶性成分の影響とPM2.5化学組成から、呼吸器疾患の悪化に寄与する成分同定に繋がると考えられる。2015年7、8月にインドネシア、スマトラ島の3地点の泥炭火災発生源近傍で捕集したPM2.5試料の化学組成は有機物が大半で、レボグルコサンとリグニン熱分解生成物ではシリンギル基を有する化合物群が支配的であり、無機イオン成分は重量比3%以下であった。一方、マレーシアのクアラルンプール市において捕集した1年間のPM2.5試料の総合的な化学成分濃度のデータセットを用い、統計モデルPMFおよび発生源の位置情報を考慮したPSCF解析から発生源寄与率を推定した。2種類の2次有機エアロゾル、化石燃料燃焼、泥炭火災、海塩、塩化物+硝酸塩の6つの発生源が同定され、年間平均PM2.5濃度に対し、泥炭火災は30 %の寄与を占めることが分かった。また、同市内の一般6家庭にて、室内空気中のPM2.5をICP-MS分析したところ、すべての家庭で極微量のCd, Pbが検出されたが、発生源は室外に存在すると推測された。マレーシアの年間PM2.5試料より、PM2.5液濃度が一定になるよう調整した水溶性及び脂溶性抽出液を各24サンプル準備し、マウスの骨髄由来抗原提示細胞に曝露、24時間後に細胞活性及びCD86の発現を測定した。
脳の層構造形成を司る分泌蛋白質リーリンの新規分解機構と、その生理的意義の解明

リーリンは、脳の層構造形成に必須な巨大分泌蛋白質であり、C末端側に塩基性アミノ酸に富む領域(CTR)を持つ。申請者は、これまでにproprotein convertaseファミリーのプロテアーゼにより、リーリンはCTR内で分解を受けることを見いだし、分解を受けていないCTRを持つリーリンは、神経細胞膜と強い親和性を持つことを明らかにしてきた。本年度は、CTR内の分解について生化学的、組織学的解析を行い、以下のことを明らかにした。CTR内が分解される割合は、胎生期に比べ生後で増加すること、また分解を受けていないCTRを持つリーリンは、大脳皮質では、リーリン産生細胞であるカハール・レチウス細胞の近傍にのみ局在することを見いだした。これらの結果から、皮質板が厚くなる胎生後期から生後に、拡散性の高いリーリンを産生するために、CTR内の分解が制御される可能性が示唆された。また、分解を受けていないCTRを持つリーリンは、分解を受けたCTRを持つものに比べ、ヘパリンに強い親和性を持つことを見いだした。このことから、CTR内の分解により、リーリンとグリコサミノグリカンとの相互作用が調節される可能性が示唆された。さらに、本研究の遂行過程で、CTRが8番目のリーリンリピートの構造を変化させること、この構造変化がリーリンの下流シグナル活性化能に必要であることを見いだし、論文として報告した(Kohno T.,et al., J Neurosci Res, 2009)リーリンは脳の層構造形成に必須の分泌蛋白質である。リーリンは、分泌シグナルを含むN末端領域、8回の繰り返し構造、そして32アミノ酸残基のC末端領域(CTR)からなり、分泌過程において2ヶ所(n-t site,c-t site)で特異的分解を受けることが報告されている。申請者は今までにCTR内に新たな分解部位が存在すること、この分解にはproprotein conve rtase(PC)familyのプロテアーゼが関与すること、CTR内の分解を阻害したリーリンは神経細胞表面へ結合しやすいことを見出した。本研究では、CTR内における分解機構とその意義の解明を目指す。CTR内における分解を検出するため、抗CTRモノクローナル抗体を4系統樹立した。これら抗CTRモノクローナル抗体を用いることにより、マウス脳内におけるリーリンCTR内の分解を検出することが可能となった。さらに、これら抗CTR抗体は、CTR内の分解を阻害したリーリンの神経細胞表面への結合を阻害することも分かった。このことはCTR内の分解により、リーリンとの結合が制御される分子が神経細胞膜上に存在することを意味する。今後、CTR内の分解によりリーリンとの結合が制御される分子の同定を試みる。さらに、本研究の遂行過程で、CTRが8番目のリーリンリピートの構造を変化させること、この構造変化がリーリンの下流シグナル活性化能に必要であることを見いだし、論文として報告した(Kohno T.,et al., J Neurosci Res, 2009)
耐熱耐水蒸気性メソポーラス材料の開発

界面活性剤P123を用いて、多孔質円筒基材上へのメソポーラスシリカ膜の三次元合成を試みた。蒸留水にTEOSと塩酸を加え、A液を作製し、P123を蒸留水+エタノールに加え、30分混合後、塩酸を加えてB液とした。A+B混合溶液にPVAを加え、ディップコート用溶液とし、コート後は直ちに真空デシケータ内でロータリーポンプによる急速乾燥を行い、大気中、600°C2時間で焼成した。焼結体は1.8nmのP123由来の細孔と基材孔を修飾した12nmの細孔で構成されていた。エタノール添加はゾルの安定化に寄与し、PVAは膜の割れを抑制した。急速乾燥は多孔質円筒基材上へのメソポーラス膜の三次元形成に有効であった。メソポーラスシリカは界面活性剤を使用して、規則的な細孔を形成することにより作られる。そのため、平坦な単結晶基板上へ作られるケースがほとんどである。ガス分離膜の中間層として、メソポーラスシリカを利用するためには多孔質円筒基板上に細孔を垂直配向させるか、三次元状に細孔を形成させる必要がある。昨年度は、多孔質円筒基板上へのメソポーラスシリカ膜の形成を目的として、界面活性剤(F127)を用いて、合成した。本年度は界面活性剤(P123)を用いて、同様に多孔質円筒基材上へのメソポーラスシリカ膜の合成を試みた。まず、界面活性剤(P123):エタノール(C2H5OH):水(H2O) = 1:10:02の割合で混合した溶液に対し、シリコン源としてテトラエトキシシランを3:1の割合でスターラーを用いて混合し、ディップコート用溶液とした。基材はΦ6mm、長さ50mm、細孔径1&#61549;mのα-Al2O3基材を用いた。基材の端部をシリコンゴムにてシールし、ディップコート溶液が基材内部に浸入しないように処理した後、引き上げ速度3mm/sの条件にてディップコートした。ディップコートした基材は乾燥後、5NHClを触媒、テトラエトキシシランをシリコン源としたオートクレーブ中で180°C4時間の条件で仮焼した。その後、大気中、600°C2時間の条件で焼成した。水蒸気による毛管凝縮法を用いて、多孔質円筒基板上へ形成されたシリカ膜の細孔径分布を測定したところ、平均細孔径0.8nm程度の細孔で構成されていることが分かった。テトラエトキシシラン、水、塩酸を所定量混合してA液とし、界面活性剤P123、エタノール、水、塩酸を所定の割合で混合し、B液とした。A液とB液を混合し、A+B溶液に対し、3:1の割合でポリビニルアルコールを加え、ディップコート用溶液とした。細孔径80nmのαーアルミナ多孔質基材の端部をシリコンゴムにてシールし、ディップコート用溶液が基材内部へ侵入しないように処理した後、引き上げ速度3mm/sの条件でディップコートした。ディップコートした基材は直ちに真空デシケーター内でロータリーポンプを用いた真空急速乾燥を行った。基材は乾燥後、大気中200°C2時間の条件で焼成した。水蒸気を用いた毛管凝縮法により、多孔質円筒基材上へ形成されたシリカ膜の細孔分布を測定したところ、界面活性剤により形成された約1.5nmの孔とアルミナ多孔質基材の細孔を修飾することにより形成された約10nmの細孔で構成されていることが分かった。ディップコート溶液にエタノールを混合することにより、ゲル化を抑制してゾルの安定化を図り、ポリビニルアルコールにより成膜時の割れを防ぎ、且つ真空中で強制乾燥することで安定的にメソポーラスシリカ膜を3次元的にアルミナ円筒基材上へ形成することが可能となった。そこで、多孔質円筒基板上へのメソポーラスシリカ膜の形成を目的として、合成手法を検討した。

まず、界面活性剤(F127):エタノール(C2H5OH):水(H2O) = 0.03:100:100の割合で混合した溶液に対し、シリコン源としてテトラエトキシシランを3:1の割合でスターラーを用いて混合し、ディップコート用溶液とした。基材はΦ6mm、長さ50mm、細孔径1ミクロンのα-Al2O3基材を用いた。基材の端部をシリコンゴムにてシールし、ディップコート溶液が基材内部に浸入しないように処理した後、引き上げ速度3mm/sの条件にてディップコートした。ディップコートした基材は乾燥後、5NHClを触媒、テトラエトキシシランをシリコン源としたオートクレーブ中で180°C4時間の条件で仮焼した。その後、大気中、600°C2時間の条件で焼成した。水蒸気による毛管凝縮法を用いて、多孔質円筒基板上へ形成されたシリカ膜の細孔径分布を測定したところ、平均細孔径0.6nmの細孔で構成されていることが分かった。ディップコートを2回行ったサンプルでは焼成後にシリカ膜にクラックが発生しており、残留応力緩和のために膜厚を薄く制御する必要がある。中間層と多孔質支持基材の熱膨張係数差の問題からクラックが発生しやすく、ピンホールの生成を抑制することが難しい。現在、基材の選定中である。細孔分布測定装置の故障により、細孔径分布のデータを合成手法にフィードバックすることが遅れた。基材とのマッチング、合成条件の検討により、細孔分布制御技術を検討する。分離活性層成膜に適した細孔径分布を有するものについては耐熱耐水蒸気性について検討していく。複数の界面活性剤を同時に比較検討して、合成手法と細孔径分布の関係を明らかにしていく。多孔質基材30万、高圧ガス20万、旅費30万、試薬類30万、その他平成23年度に得られた実験結果に基づき、金属ドーピングしたメソポーラス中間層の細孔径制御技術を確立する。・金属ドープしたメソポーラス中間層の耐久性評価・細孔径制御技術の検討・高温水蒸気暴露前後の細孔径、細孔径分布評価(毛管凝縮法、窒素吸着法)、水素ガス透過率及び水素ガス選択透過性評価(定容圧力変化法)、結晶性評価(XRD)、微構造観察(SEM, TEM)
血管内皮細胞の全身代謝や寿命に及ぼす役割

血管内皮細胞特異的にNF-κB経路を遮断したトランスジェニックマウスを作製した。このマウスの解析により、(1)血管内皮細胞にてNF-κB経路が遮断されていること。(2)高脂肪食の負荷、遺伝的肥満モデルKK/Ayマウスとの交配により作製したE-DNIκB ; Ay+にてインスリン抵抗性・耐糖能の悪化が抑制される。(3)筋血流量の増加と筋ミトコンドリア機能の亢進が認められ、活動量が増加している。(4)加齢に伴う血圧上昇が抑制される。(5)肥満や加齢に伴う酸化ストレスの増加が抑制される。(5)血管老化が遅延する。(6)寿命が延長することが解明された。NF-κ8は、炎症や酸化ストレスといった全身代謝を規定する重要な転写因子である。このNF-κB経路を血管内皮細胞特異的に遮断したトランスジェニックマウス(E-DNIκBマウス)を作製し、血管内皮細胞NF-κB経路が全身代謝に及ぼす影響の解析を行っている。このマウスは、肥満や加齢に伴うインスリン抵抗性の増悪が抑制、加齢に伴う血圧上昇が抑制されていることが判明した。さらには、長期間の継続飼育により、野生型コントロールの同腹子マウスと比べて寿命が延長することが判明した。今年度は、インスリン抵抗性改善機序の解明を進めた。全身における酸化ストレスが軽減していることを血漿の酸化ストレスマーカーで確認できた。また、筋肉における血流が増加しており、筋ミトコンドリア含量の増加・ミトコンドリア機能が上昇していることが判明し、インスリンシグナルの改善に関わる機序の一因であるこという研究実績が得られた。(現在、論文投稿中である。)さらに、同トランスジェニックマウスを用いた解析で、大腿動脈へのカフ留置により血管内膜肥厚をみるカフモデルにて、このマウスでは内膜肥厚の形成が抑制されていることが確認できた。動脈硬化発症モデルであるApoE欠損マウスとの交配によりApoE欠損E-DNIκBマウスを作製した。ものモデルのトランスジェニックマウス(E-DNIκBマウス)にて、動脈硬化、動脈瘤の発症が抑制される結果が得られている。現在、別論文として投稿準備中である。NF-kBは、炎症や酸化ストレスといった全身代謝を規定する重要な転写因子である。このNF-kB経路を血管内皮細胞特異的に遮断したトランスジェニックマウス(E-DNIkBマウス)を作製し、血管内皮細胞NF-kB経路が全身代謝に及ぼす影響の解析を行った。このトランスジェニックマウスは、肥満や加齢に伴うインスリン抵抗性の増悪が抑制、加齢に伴う血圧上昇が抑制されていることが判明した。インスリン抵抗性改善機序の解明においては、全身における酸化ストレスが軽減していることを血漿の酸化ストレスマーカーで確認でき、また、筋肉における血流が増加しており、筋ミトコンドリア含量の増加・ミトコンドリア機能が上昇していることが判明し、インスリンシグナルの改善に関わる機序の一因であるこという研究実績が得られ論文報告を行った。(Hasegawa Y etal, Circulation. 2012;1122-1133)さらに、同トランスジェニックマウスを用いた解析で、大腿動脈へのカフ留置により血管内膜肥厚をみるカフモデルにて、このマウスでは内膜肥厚の形成が抑制されていることが確認できた。また、動脈硬化発症モデルであるApoE欠損マウスとの交配によりApoE欠損E-DNIkBマウスを作製した。同腹子ApoE欠損マウスにアンギオテンシンII負荷を行うと腹部動脈瘤が形成されるが、このApoE欠損E-DNIkBマウスでは、腹部動脈瘤の形成が抑制されるという結果が得られた。現在、別論文として投稿中である。
フォトニック結晶による放射光発生と粒子加速

フォトニック結晶は,これと相互作用させる電磁波の波長程度の格子定数を持つ人工結晶である.電磁波としてレーザーを用いる場合,格子定数は1μm以下になる.この,フォトニック結晶と電子ビームとが関連するふたつの実験を行った.第一の実験はフォトニック結晶からの放射光発生である.回折格子表面に平行に電子ビームを走らせたときに,格子面と垂直方向に発生する放射光はスミスパーセル光として知られている.回折格子の代わりに2次元フォトニック結晶をもちいると,電子ビームの分散とブリリアン図との交点に対応する(ω,k)を持つ光の観測が期待される.阪大産研のエネルギー35MeVバンチ電荷1nCバンチ長5psのレーザーフォトカソードrf電子銃ライナックと,広大製Siフォトニック結晶による実験では,予期されない(ω,k)成分を持つ放射光が豊富に観測された.スミスパーセル光を観測するためには電子ビームを格子定数以内の距離(すなわち1μm以下)で結晶表面に平行に走行させる必要がある.しかしビーム自体のサイズが数mmであったため,この条件を満たすことは不可能であった.このため,スミスパーセル効果以外の機構で発生した光が雑音として観測されたものと思われる.第二はフォトニック結晶ファイバによる電子加速である.レーザー加速の問題点のひとつは,レーザーの焦点付近でしか大きな加速勾配が得られないことである.小径で長距離レーザーを伝播させる技術が必要である.通常の光ファイバは周囲より誘電率の大きいコアに光を閉じ込める.この構造ではビームを走行させる空間がない.しかしフォトニック結晶のバンドギャップに対応する光(ω,k)は結晶内部に入り込めないという性質を利用すれば,コアを空間としてそこにレーザーを閉じ込めることが出来る.このときレーザーは誘電体との相互作用により縦電場を作るので,この電場で電子ビームを加速することを試みた.ファイバはCrystal Fibre社800nm仕様の,直径6μmのコアを三角格子をなす1μmの孔がとりまいた形状のものを使用した.12mm長のファイバのレーザー透過率は8%強で,ここにパワー700GW,パルス幅50fs,直径30μmのレーザーを入射したところ,450keVまでの電子を観測した.またこれとは別に再現性は悪いが2MeV程度の電子群も観測された.実験で得られたレーザー透過率はカタログ値の1/10程度なので,レーザーとファイバーのカプリングに改善の余地がある.フォトニック結晶は,これと相互作用させる電磁波の波長程度の格子定数を持つ人工結晶である.電磁波としてレーザーを用いる場合,格子定数は1μm以下になる.この,フォトニック結晶と電子ビームとが関連するふたつの実験を行った.第一の実験はフォトニック結晶からの放射光発生である.回折格子表面に平行に電子ビームを走らせたときに,格子面と垂直方向に発生する放射光はスミスパーセル光として知られている.回折格子の代わりに2次元フォトニック結晶をもちいると,電子ビームの分散とブリリアン図との交点に対応する(ω,k)を持つ光の観測が期待される.阪大産研のエネルギー35MeVバンチ電荷1nCバンチ長5psのレーザーフォトカソードrf電子銃ライナックと,広大製Siフォトニック結晶による実験では,予期されない(ω,k)成分を持つ放射光が豊富に観測された.スミスパーセル光を観測するためには電子ビームを格子定数以内の距離(すなわち1μm以下)で結晶表面に平行に走行させる必要がある.しかしビーム自体のサイズが数mmであったため,この条件を満たすことは不可能であった.このため,スミスパーセル効果以外の機構で発生した光が雑音として観測されたものと思われる.第二はフォトニック結晶ファイバによる電子加速である.レーザー加速の問題点のひとつは,レーザーの焦点付近でしか大きな加速勾配が得られないことである.小径で長距離レーザーを伝播させる技術が必要である.通常の光ファイバは周囲より誘電率の大きいコアに光を閉じ込める.この構造ではビームを走行させる空間がない.しかしフォトニック結晶のバンドギャップに対応する光(ω,k)は結晶内部に入り込めないという性質を利用すれば,コアを空間としてそこにレーザーを閉じ込めることが出来る.このときレーザーは誘電体との相互作用により縦電場を作るので,この電場で電子ビームを加速することを試みた.ファイバはCrystal Fibre社800nm仕様の,直径6μmのコアを三角格子をなす1μmの孔がとりまいた形状のものを使用した.12mm長のファイバのレーザー透過率は8%強で,ここにパワー700GW,パルス幅50fs,直径30μmのレーザーを入射したところ,450keVまでの電子を観測した.またこれとは別に再現性は悪いが2MeV程度の電子群も観測された.実験で得られたレーザー透過率はカタログ値の1/10程度なので,レーザーとファイバーのカプリングに改善の余地がある.広島大学ナノデバイスシステム研究センターにおいて,シリコンを材料として2次元フォトニックバンド結晶を製作した.六方格子状に孔を穿ったタイプで,格子定数500nm,孔径320nm,穴の深さ2μm,大きさは3mmx3mmである.