hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マレーシア留学がもたらす「国際移民システム」の展開―後発途上国出身者に着目して―

国際留学生移動が日常的に行われ、留学目的と就労目的の移動の境界が曖昧になる中、留学生受入国・送出し国双方の文脈に即した研究が不足している。留学生移動と国際労働移動の研究も十分に関連付けられていない。本研究では、新興の留学生受け入れ国であるマレーシアに焦点を当て、送り出しトップ国であるバングラデシュからの留学生移動のマクロな視点を、経済政治社会情勢や高等教育事情等から明らかにする。また移民個人の経験というミクロな視点を、元留学生や関係者へのライフストーリー・インタビューにて明らかにする。両者を架橋する「国際移民システム」を、後発開発途上国から新興国への留学生移動に着目してモデル化する。
分光反射によるキャノピー機能特性評価：ファンクショナルバイオジオグラフィーへ

本研究は分光特性を利用したキャノピースケールでの生理応答特性、特に光合成に関連する応答を評価するシステムを開発し、キャノピースケールにおける生理生態機能を評価する。今年度は引き続き静岡大学農学部附属南アルプスフィールドタワーサイト落葉広葉樹を中心に、個葉からキャノピ、さらにプロットスケールにおける分光反射特性と構造、生化学特性、生理応答の関係を解析した。9月30日までキャノピーレベルでの樹液量の連続測定及びAPOGEE SS-110を用いた分光反射特性の自動計測も実施した。さらに、キャノピーを14ボクセルに区分して、incomingとoutgoing光環境PPFDを中心に連続測定し、同時にボクセル内の気温と葉温も連続測定した。その他、定期的に地上Lidarによるキャノピーの3次元構造及び個葉スケールでの生理生態特性と分光反射特性の計測を実施した。しかし、9月30日の台風24号により極大のダメージをうけ、観察用タワー2基と全ての野外測定機械が全壊し、その後のデータ収集は不可能になった。分光反射特性による生理生化学特性の評価に関しては,南アルプスフィールドにおける6種の落葉広葉樹を中心として,ガス交換の評価に欠かせないの重要なパラメータVcmaxとJmaxについてロバストな分光反射指数を開発しており、現在論文を準備中である。生化学特性による分光特性への影響メカニズムを明らかにし、分光特性と生理特性との関連性も確認できました。これらの結果を基づいて、査読付き論文及び多数の学会における口頭発表によって公開した。昨年度多数の野外自動計測機器を損壊し且2019年度中も補充できないため、2019年度はフィールドキャンペーンを中心にし、本評価システムにおいて補助的なデータの測定を予定している。特にキャノピーとプロットスケールでの構造パラメータの取得及び個葉とキャノピースケールでの生理生態特性と分光特性、反射特性の計測を実施する。UAVを用いてプロットスケールでの分光反射特性の計測も実施する。さらに、2019年度はモデリングを中心に、これらのデータに基づいて、RTMとガス交換モデルの校正と検証を行う。様々なスケールにおける生理応答や分光反射特性の測定を同時に行うほか、RTMモデルや地上LIDARによる構造情報などを統合する。さらに、キャノピースケールの分光特性に対する生理プロセス、生化学、構造のそれぞれの要因の感度分析を行い、分光反射特性の起因を明らかにする。初年度は落葉広葉樹の個葉における分光反射特性と生化学特性,生理応答の関係を解析した。分光反射特性による生理生体特性の評価に関しては,新潟県苗場山ブナ林を主要な研究サイトとして(標高900m、平均樹高約20m)に生育する若いブナを対象に計測を実施した。定期的に蒸散量を含む生理生態特性と高分解能分光反射特性の計測を行った。解析手法としては,分光反射指数に基づく方法及び偏最小2乗回帰(PLSR)を用いた手法の2つのアプローチを用いて,実測によって蒸散量と分光反射特性の関係を明らかにした。生化学特性の評価に関しては,苗場山のほかに,静岡大学農学部附属南アルプスフィールド及びオンラインで公開されている2種類のデータセット(LOPEX,ANGERS)を用いることによって,クロロフィル含量の評価に有効とされている既存の分光反射指数の評価,さらには,よりロバストな分光反射指数を提案することができた。査読付き論文及び多数の学会における口頭発表によって公開した。今年度は引き続き落葉広葉樹の個葉とキャノピスケールにおける分光反射特性と3次元構造、生化学特性、生理応答の関係について解析した。静岡大学農学部附属南アルプスフィールドタワーサイト落葉広葉樹を中心に、地上Lidarによるキャノピーの3次元構造及び個葉スケールでの生理生態特性と分光反射特性の計測を実施した。またキャノピーレベルでの樹液量の連続測定及びAPOGEE SS-110を用いた分光反射特性の自動計測実施した。さらに、キャノピーを14ボクセルに区分して、incomingとoutgoing光環境を分光放射計MS-720とフォトダイオードを用いて詳しく測定した。分光反射特性による生理生化学特性の評価に関しては,苗場山フィールドとアルプスフィールド及びオンラインで公開されている2種類のデータセット(LOPEX,ANGERS)を用いることによって,カロチノイド含量の評価に有効とされている既存の分光反射指数の評価,さらには,よりロバストな分光反射指数を提案することができた。分光反射特性と3次元構造、生化学特性、生理などの必要データの測定は順調に進んでおり、これらの関係についてデータ解析も進んでいる。さらに、こうした結果の一部については査読付き論文及び多数の学会における口頭発表によって公開した。

さらに、キャノピーを14ボクセルに区分して、incomingとoutgoing光環境PPFDを中心に連続測定し、同時にボクセル内の気温と葉温も連続測定した。その他、定期的に地上Lidarによるキャノピーの3次元構造及び個葉スケールでの生理生態特性と分光反射特性の計測を実施した。しかし、9月30日の台風24号により極大のダメージをうけ、観察用タワー2基と全ての野外測定機械が全壊し、その後のデータ収集は不可能になった。分光反射特性による生理生化学特性の評価に関しては,南アルプスフィールドにおける6種の落葉広葉樹を中心として,ガス交換の評価に欠かせないの重要なパラメータVcmaxとJmaxについてロバストな分光反射指数を開発しており、現在論文を準備中である。生化学特性による分光特性への影響メカニズムを明らかにし、分光特性と生理特性との関連性も確認できました。これらの結果を基づいて、査読付き論文及び多数の学会における口頭発表によって公開した。本年度はデータの充実化を図るため、新たな試験地において観測を開始する。地上Lidarによるキャノピーの3次元構造の取得及び個葉スケールでの生理生態特性と分光反射特性の計測を実施する。加えて、シュートスケール及び幹レベルでの樹液量の連続測定及びAPOGEE SS-110を用いた分光反射特性の自動計測も実施する。これらの結果を解析し、RTMを構築する。本年度はデータをより一層充実化を図るため、引き続き試験地において連続観測を予定している。地上Lidarによるキャノピーの3次元構造の取得及び個葉とキャノピースケールでの生理生態特性と分光特性、分光反射特性の計測を実施する。さらに、UAVを用いてプロットスケールでの分光反射特性の計測も実施する。これらのデータを基づいて、RTMの校正と検証を行う。昨年度多数の野外自動計測機器を損壊し且2019年度中も補充できないため、2019年度はフィールドキャンペーンを中心にし、本評価システムにおいて補助的なデータの測定を予定している。特にキャノピーとプロットスケールでの構造パラメータの取得及び個葉とキャノピースケールでの生理生態特性と分光特性、反射特性の計測を実施する。UAVを用いてプロットスケールでの分光反射特性の計測も実施する。さらに、2019年度はモデリングを中心に、これらのデータに基づいて、RTMとガス交換モデルの校正と検証を行う。
機械的伸展による心拍増加の機序に関する研究-洞結節歩調取り細胞の機械的・形態学的変化と細胞内Ca^<2+>動態-

伸展刺激による洞結節自動能亢進の機序を、(1)細胞膜の伸展感受性イオンチャネル、(2)伸展に伴う細胞内Ca^<2+>動態の変化、及び(3)細胞微細構造の変化の3つ観点から検討した。<方法>ウサギ心臓の右心房から短冊型の洞結節組織片(1.5mmX3mm)を切り出し、32°CKrebs Ringer液による表面灌流下で、mechanical stimulatorによる伸展刺激(0.12.0g、5秒間)を加えた。洞房結節歩調取り組織の細胞外電位を高感度で増幅し、自発興奮頻度の変化を観察した。神経終末に内在する自律神経作動物質の影響を除外するため、propranolol(0.6μM)とatropine(2μM)作用下で実験を行った。<結果>無処置の標本(control)に対して、0.22.0gの伸展刺激を加えると、可逆性の自動能亢進反応が生じた。各標本における自発興奮頻度の増加率と、伸展張力の間には正の相関が認められた。この自動能亢進反応は伸展活性Cl^-チャネルのブロッカーであるDNDS(5mM)やSITS(1mM)作用下では有意に減少したが、伸展活性陽イオンチャネルやATP感受性K^+チャネルのブロッカー(gadolinium、glibenclamide)では影響を受けなかった。伸展刺激に対する自動能亢進反応の大きさは細胞外Ca^<2+>濃度([Ca^<2+>]o)に依存しており、0.32mMの範囲では[Ca^<2+>]oが高い程、自動能亢進が著しかった。L型Ca^<2+>チャネルブロッカーであるnifedipineは伸展刺激に対する自動能亢進反応に影響を及ぼさなかった。筋小胞体(SR)のCa^<2+>放出チャネルからのCa^<2+>遊離を促すryanodine(0.1μM)やSRのCa^<2+>ポンプ阻害薬作用下では、伸展刺激に対する自動能亢進反応が有意に減弱した。電顕標本における洞結節細胞の伸展微細構造変化としては細胞膜caveolaeの開口増大が観察された。<結論>機械的伸展刺激による洞結節自動能亢進に、伸展活性Cl^-チャネルとSRからの細胞内Ca^<2+>移動が関与していることが示唆された。本年度は伸展刺激による洞結節自動能亢進の機序を、とくに機械的伸展により活性化される細胞膜イオンチャネル、stretchactivated(SA)channelの関与の観点から検討した。〈結果〉無処理の標本(control)に対して0.2g以上の伸展を加えると、伸展刺激に応じてSPCLが短縮した。

SPCL短縮から求めた自発興奮頻度(SR)の増加率と伸展張力の間には正の相関が認められた。Gd^<3+>(1050μM)とGC(1μM)は非伸展時のSRをほとんど変化させず、伸展時のSR増加にも影響を及ぼさなかった。DNDS(5mM)とSITS(1mM)は非伸展時のSRには影響を及ぼさなかったが、0.5g以上の伸展に対するSR増加を有意に抑制した。〈結論〉機械的伸展による洞結節自動能亢進に対してDNDS、SITSが抑制効果を持つことからSA Cl^-チャネルがこの現象の発現に関与していることが示唆された。但し、伸展誘発の自動能亢進にはCl^-チャネルブロッカーでは抑制できない成分もあり、SA channel以外の機序も考慮する必要があると思われた。伸展刺激による洞結節自動能亢進の機序を、(1)伸展に伴う細胞内Ca^<2+>動態の変化、(2)細胞微細構造の変化の観点から検討した。<方法>ウサギ心臓の右心房から短冊型の洞結節組織片(1.5mm x 3mm)を切り出し、32°CKrebs Ringer液による表面灌流下でmechanical stimulatorによる伸展刺激(0.12.0g、5秒間)を加えた。洞房結節歩調取り組織の細胞外電位を高感度で増幅し、自発興奮頻度の変化を観察した。神経終末に内在する自律神経作動物質の影響を除外するため、propranolol(0.6μM)とatropine(2μM)作用下で実験を行った。無伸展状態の標本と1.0gの伸展を加えた標本を2.5% glutaraldehydeで固定し伸展に伴う微細構造の変化を電顕を用いて観察した。<結果>無処置の標本(control)に対して、0.22.0gの伸展刺激を加えると、可逆性の自動能亢進反応が生じた。各標本における自発興奮頻度の増加率と、伸展張力の間には正の相関が認められた。伸展刺激に対する自動能亢進反応の大きさは細胞外Ca^<2+>濃度に依存しており、0.32mMの範囲では細胞外Ca^<2+>濃度が高い程、自動能亢進が著しかった。L型Ca^<2+>チャネルブロッカーであるnifedipineは伸展刺激に対する自動能亢進反応に影響を及ぼさなかった。筋小胞体(SR)のCa^<2+>放出チャネルからのCa^<2+>遊離を促すryanodine(0.1μM)やSRのCa^<2+>ポンプ阻害薬作用下では、伸展刺激に対する自動能亢進反応が有意に減弱した。透過電顕による観察上、伸展時の洞結節細胞の微細構造-細胞膜や各細胞内小器官は無伸展標本と同様正常で、伸展による形態学的変化を認めなかった。Freeze fracture標本では伸展に伴い細胞膜caveolaeの開口径増大が観察された。<結論>機械的伸展刺激による洞結節自動能亢進に、SRからの細胞内Ca^<2+>移動が関与していることが示唆された。自動能亢進を起こす強さの伸展刺激は洞結節細胞膜上のcaveolae開口径を増大することが判明した。
世界の沈み込み帯における低速＆高速地震のダイナミクスの解明

メキシコ、チリ、台湾、ニュージーランド、カナダ、米国など様々な地域の地震データを収集分析し、ゆっくり地震の比較研究を進めた。世界の群発地震について開発した検出システムを東北沖の限られた領域に適用し、群発地震活動が一定の予測可能性を持つことを明らかにした。すべり速度弱化とすべり速度強化の2つの性質からなる単純な数理モデルによって、前震や余震の活動の定量的特徴が説明できることを明らかにした。これまでに開発してきた確率微分方程式によるブラウン運動ゆっくり地震モデルの2次元拡張を行った。2次元の確率的セルオートマトンによって、数学的には1次元の確率微分方程式のモデルとほぼ等価なモデルが作成できることを示した。これにより、時間空間的なゆっくり地震の比較研究が可能になる。ゆっくり地震の脆性塑性不均質断層モデルを連続弾性体内に配置した系において、脆性パッチの空間分布と滑り弱化パラメタの依存性を系統的に調べた。その結果、ゆっくり地震の発生様式がマイグレーションを起こす場合と起こさない場合に二分されることが分かった。O(N logN)コストの破壊伝播シミュレーション手法であるFDP=H-matricesを用いて、動力学を考慮した順問題を多数解くことによって断層摩擦特性を逆問題的に求める手法について検討した。地球回転運動の一つの様式である極運動が、プレート境界に及ぼす応力変化を見積もる手法を開発し、ゆっくり地震の発生と大気圧・海底圧力・極運動等の外力による応力変化との相関を調べる際に、年周変化の帯域では極運動の影響が無視できないことを示した。また、上記の外力に対する固体地球の変形を、弾性構造の不均質性を考慮する手法を開発し、予備的な計算を行った。ほぼ予定どおりの成果が上がっている。データの収集及び管理のために以下を実施する。(1)すでに確立した日本(主にHi-net, DONET, S-net, F-net)、メキシコ、チリ、ニュージーランド、台湾、アメリカ、カナダの定常観測データを更新する。(2)新しいデータとして、メキシコ、チリ、台湾、ニュージーランドの臨時観測データを導入、品質評価する。以下の項目についてデータ解析と理論研究を進める。(1A)ゆっくり地震の断層メカニズムを推定し、プレート境界形状と活動の統計的性質を調べる。パークフィールドと台湾の低周波地震に適用する。(1B)微動からスロースリップまでの超広帯域スペクトル計算手法を改良し、西南日本およびカスケード地域に適用する。(1C)東日本のプレート境界地震をS-netの海底地震計を用いて分析する手法を開発する。(1D)グローバルな巨大地震について地震すべりの不均質性解析手法と高精度震源決定のアルゴリズムについての研究成果をまとめる。(2A)潮汐と微動活動からプレート境界の摩擦法則を推定する手法を台湾とチリの臨時観測を含む新しいデータに対して適用する。(2B)東日本のプレート境界地震の固有性と階層性を定量化する。(2C)階層性破壊モデルにおける階層破壊の連鎖確率と地震活動パラメターの理論的関係を明らかにする。(3A)潮汐等の外力による載荷の時間変化がゆっくり地震の超広帯域スペクトルに及ぼす影響を検討する。(3B)東日本のプレート境界地震とプレート内部地震の予測可能性の違いを定性的に明らかにする。研究成果は適宜学術論文として公表するとともに、日本地球惑星科学連合大会、国際地球物理学測地学連合学術大会、米国地球惑星物理学会などで公表し議論する。ゆっくり地震のデータ収集管理システムを構築した。データ管理用の大容量サーバーを立ち上げ、先行研究によって得られたデータおよび新しいデータを収集、整頓した。特に産業技術総合研究所、防災科学技術研究所の測地データを新たに収集した。また新しい微動推定法の開発に着手した。各研究項目について以下の成果を得た。ゆっくり地震の断層メカニズム推定をカスケードおよびメキシコゲレロ地域を対象に行い、南海地域同様の結果が得られることを確認した。東北沖の繰り返し地震活動に対して地震のエネルギー推定法の改良を行った。ゆっくり地震と普通の地震を統一的に説明する数値モデルを開発し、その挙動を2次元断層において精査した。スロースリップ活動中の歪計データの潮汐応答性を調査し、潮汐に応じてスロースリップ発生確率が時間とともに変化する様子を明らかにした。。従来の平面断層上での不均質断層構造スロー地震モデルを発展させるために、数値計算アルゴリズムの整備を行った。それにより、非平面断層を考慮した幾何学的な不均質構造モデルを取り扱うことができるようになった。また、離散化のためのインターフェイスを開発した。1996-2011年の関東地方のGNSSデータを解析したところ、これまで知られていた房総半島沖のスロースリップと別に、東京湾北東部で継続期間3ー5年の長期スロースリップが2回生じていることが分かった。このスロースリップの発生時期と背景地震活動の高まる時期がよく対応することを明らかにした。今期目標としていたデータサーバーがほぼ完成し、各種研究項目においてほぼ予定通りの成果が上がっている。

2次元の確率的セルオートマトンによって、数学的には1次元の確率微分方程式のモデルとほぼ等価なモデルが作成できることを示した。これにより、時間空間的なゆっくり地震の比較研究が可能になる。ゆっくり地震の脆性塑性不均質断層モデルを連続弾性体内に配置した系において、脆性パッチの空間分布と滑り弱化パラメタの依存性を系統的に調べた。その結果、ゆっくり地震の発生様式がマイグレーションを起こす場合と起こさない場合に二分されることが分かった。O(N logN)コストの破壊伝播シミュレーション手法であるFDP=H-matricesを用いて、動力学を考慮した順問題を多数解くことによって断層摩擦特性を逆問題的に求める手法について検討した。地球回転運動の一つの様式である極運動が、プレート境界に及ぼす応力変化を見積もる手法を開発し、ゆっくり地震の発生と大気圧・海底圧力・極運動等の外力による応力変化との相関を調べる際に、年周変化の帯域では極運動の影響が無視できないことを示した。また、上記の外力に対する固体地球の変形を、弾性構造の不均質性を考慮する手法を開発し、予備的な計算を行った。ほぼ予定どおりの成果が上がっている。ETASモデルを利用して群発地震を客観的基準で抽出する手法を開発し、世界の沈み込み帯に適用した。群発地震の発生は比較的小スケールの不均質性でコントロールされていることが分かった。西日本で発生する微動の高精度分析法についての研究をまとめた。経験的に波形を合成して微動を検出する手法を当てはめ、時間空間的に変化する微動活動をとらえることに成功した。バイナリモデルで地震からゆっくり地震までを説明する数理モデルを開発した。紀伊半島沖で発生したM6級の地震に付随するスロースリップ、超低周波地震、微動をそれぞれ同定するとともに、現象間の関連性を示し、これらの活動がひとまとまりの「超広帯域ゆっくり地震」である可能性を示した。南海、カスケード、メキシコのゆっくり地震は、それぞれの地域に特徴的なパラメターを持つブラウン運動ゆっくり地震モデルでモデル化できることを示した。2017年熊本地震で観測された二つの前震を引き起こした遅れ破壊現象を動的破壊シミュレーションによって再現した。断層モデルには、摩擦則にすべり弱化則と速度強化則を考慮した。すべり速度強化係数を変えたパラメタスタディーにより、観測された遅れ破壊時間を説明するパラメタ値を求めることが出来た。東海地方の重力観測データから、低速地震現象の代表である長期的スロースリップ中に、既知の現象からは説明できない異常な重力変化が生じていることを明らかにした。地下の高圧流体の流れがスロースリップ中に発生している可能性がある。東北地方の3.11地震前の長期的なすべりの加速が、有効法線応力が低い場合には海洋に対する外力応答として説明できることを示した。
細胞接着因子のコーティングによる小口径脱細胞化グラフトの再細胞化に関する研究

直径3mm程度の植物繊維からなる鋳型を使用し、豚を用いて開存性評価を行ったが、最終的に約25%程度の一ヶ月開存性しか保てなかった。原因としては、モデル動物としての豚動脈のspasmに起因する急性閉塞、加えて、細胞接着因子等でのコーティングを試みたにもかかわらず鋳型自身の血栓性を完全に排除できなかったことが挙げられる。今後、これら問題点を解決し、微小血管グラフト開発につとめたい。微小血管グラフトの意図するところは、おおよそ直径3mm程度の血管であり、その使用意図としては、冠動脈バイパス手術や膝下以下バイパス手術があげられる。そのため、今回は、絹繊維からできた直径3mmの人工血管(自己作成)を用意した。本試作血管では、従来の人工血管と違い、本人工血管のmatrix自体が長い時間を経れば体内で分解され、自己組織で置換され、より自己組織に近い状態での微小血管の作成が期待できる。一方で、やはり急性期における血栓性とそれにともなう閉塞が最大の問題であり、現在その抗血栓性を持たせた人工血管の開発に努めている。一方で、人工血管の機能評価のためには、実験系・評価方法の確立もまた重要であり、今回我々は、豚を使用することによりその評価を行うこととした。具体的には、食用豚50kg前後のものを全身麻酔し、頸動脈・大腿動脈を剥離し、全身ヘパリン投与後に、前述の直径3mmの人工血管にて置換することとし、実際に本年度、2頭の豚を用いて技術的評価を行った。結果としては、前述の人工血管を用いた微小人工血管の頸動脈・大腿動脈への移植実験では、吻合部の狭窄がないにもかかわらず、約二ヶ月後には閉塞を来しており、グラフトの抗血栓性の開発が至上課題である一方、動物実験での評価方法確立は十分になしえた。今後、血管の脱細胞化、細胞接着因子や抗凝固能をグラフト自体に持たせる技術的な開発を継続して行い、微小人工血管の最大の問題点である急性期での血栓によるグラフト閉塞の防止方法の開発につとめる。昨年の報告書にも記載したが、そのためには細胞が移植できる(正着できる)鋳型の開発が重要となる。我々はこの鋳型について2008年度同様に検討を2009年度も行ってきた。植物繊維からできた鋳型を作製し、豚頸動脈に移植したが易血栓性が問題となり、約1ヶ月後には閉塞してしまった。そこで、ヘパリンなどの抗血栓性を持った鋳型ができないかを検討している。ほぼその作製は終了し2010年度に小動物を用いて評価を行う予定にしている。また植物鋳型の検討と同時に、豚などの動物の血管を脱細胞化し、それを鋳型として使用できないかを検討してきた。具体的には、まずマウスでの大動脈を摘出し、サイトカインとアンモニア・トライトンを使用したより安全性の高い鋳型作製作りの検討を行ってきた。しかし。動脈構造は、内皮細胞を主体とする内膜、平滑筋細胞を主体とする中膜、線維芽細胞等を主体とする外膜からなっており、拒絶反応の起こらない脱細胞化鋳型を作製するために、その至適濃度と薬液暴露時間について検討を継続中である。一方で、人工血管の機能評価のためには、実験系・評価方法の確立もまた重要であるが、我々は、食用豚50kg前後のものを全身麻酔し、頸動脈・大腿動脈を剥離し、全身ヘパリン投与後に、前述の直径3mmの人工血管にて置換する一連の系を確立した。今後、血管の脱細胞化、細胞接着因子や抗凝固能をグラフト自体に持たせる技術的な開発を継続して行い、随時動物実験を行いながら、微小人工血管の最大の問題点である急性期での血栓によるグラフト閉塞の防止方法の開発につとめる。我々はこの鋳型開発について引き続き行い、前年、すぐ血栓化した植物繊維から作成した鋳型を改良し、よりporosityを改善した鋳型を使用し、豚頸動脈移植実験を行った。約20-25%の確率で、約1ヶ月後も閉塞せず、開存する結果となった。これら結果では、細部の人工血管内への浸潤が認められ、一部ではすでに組織が自己組織へと置換されてきている所見も確認し得た。一方で、残る約7-8割は閉塞してしまうのが現状で、その原因として(1)豚spasmによる急性閉塞と(2)人工血管に起因する急性閉塞が考えられる。術直後に造影を行うと、移植前後で血管は収縮しており、それに起因するslow flowが確認され、しばらくすると血栓化してくる様子が確認できた。塩酸パパベリンの局所投与などを試みたが、やはり豚の種に起因する問題であり、今後、試験動物として豚が適切かどうか再度検討を要すると考えられた。

また後者の人工血管に起因する急性閉塞に関しては、本グラフトをもとに細胞接着因子やヘパリンなどの付着を試みたものの、やはりグラフトへの安定的な定着性が問題となり、結果改善にはつながらなかった。人工血管の機能評価のためには、実験系・評価方法の確立もまた重要であるが、我々は、食用豚50kg前後のものを全身麻酔し、頸動脈・大腿動脈を剥離し、全身ヘパリン投与後に、前述の直径3mmの人工血管にて置換する一連の系を確立したが、前述のように動脈攣縮が問題であり、今後、この予防を如何に行った上で実験を行うかが重要であると思われた。今後、本研究中に得られた知見を活用して、微小人工血管の急性期血栓によるグラフト閉塞の防止を主眼に置いて、実用化に向けてさらに改良を加えて行きたい。
前立腺ガンにおけるアンドロゲン非依存性獲得とIGFBP-2との関連性

前立腺ガン腫瘍における去勢後のIGF関連遺伝子群の変化:アンドロゲン感受性前立腺ガン細胞モデルであるLNCaPをヌードマウスの皮下にShionogiをDDSマウスの皮下に移植し去勢を行いホルモン依存性獲得に至るまでのいろいろな時期で腫瘍を収穫しそれらからLNCaP shionogimicrotissue arrayシステムを構築した。腫瘍は去勢前、去勢後3、7、10、14、21、28日後とした。免疫染色はIGF-I、II、IGF受容体、IGFBP16、AMACRを行った。免疫染色スコアーは画像解析ソフトを使用し評価した。去勢後、上昇してくるものとしてはIGFBP-2、5、AMACRであった。現在これらの腫瘍からmRNAや蛋白を抽出しノザン、ウエスタンブロッティングより変化を再確認している。またLNCaPはホストマウスの血中にもPSAを出すためこれらの遺伝子発現の変化とPSA値の変動を解析中である。去勢後、高発現を示す遺伝子に関してはその遺伝子に対するアンチセンスオリゴヌクレオチドを制作を予定していたが最近の主流はsiRNAになっておりIGFBP-2とAMACRに関してその発現を抑制するための遺伝子配列を見出し現在LNCaPとC4-2(アンドロゲン非依存性LNCaP)に投与している。特にAMACRに対するsiRNAはその発現を最高で16分の1にまで抑制した。次にsiRNAで処理されたC4-2とされていないものをさらにcDNAアレーで遺伝子発現の違いを検討した。大きく変化しているものとしてアンドロゲンレセプター、IGF、PDGFなどのグロースファクターの変化が認められた。中でもアンドロゲンレセプターはAMACRの発現を抑えたもので発現が戻っていることは注目すべきことと考えこのAMACRが前立腺癌のホルモン非依存性獲得にかかわっている可能性をさらに強く示唆するものと考えた。この変化を現在さらに詳しく検討中である。。現在その抑制が細胞に対しどうのように働いているのか検討中である。
消化器癌に対するプラズマバブル噴霧投与の開発と臨床応用

消化器癌の内視鏡治療では、初期癌病変切除が主であり、原因の一因とされるピロリ菌、大腸菌などの除去や切除後の組織再生も重要である。そのため消化管組織における細胞制御と癌化に対する予防効果と新規治療法の開発が急務である。そこで、プラズマを生理食塩水に照射、バブリング(活性化生理食塩水)し内視鏡を使用して直接霧状に投与する方法を開発すること、内視鏡によるプラズマバブル噴霧投与が、胃、大腸の細胞機構に与える影響を検討し、予防医学及び治療医学への応用を確立する。
電子状態決定因子の多重性を用いた分子性導体の新規相転移機構の開拓

低温相で電荷秩序が形成される多重不安定性物質(EDO-TTF)2PF6[以降、母物質と呼ぶ]の光誘起相転移挙動の詳細を検討するため、ドナー分子のメチル置換誘導体MeEDO-TTFを含む混晶について検討した。母物質中のEDO-TTFの内、11%をMeEDO-TTFに置換した場合、母物質と同形構造を持つランダム置換型混晶が得られた。この混晶の低温相では電荷秩序が形成されずPeierls転移による絶縁体化が見られる。この低温相にパルス光を照射すると、1 ps桁の寿命を持つ非平衡・短寿命の金属状態を経て、比較的寿命の長い高温相に類似した金属状態に移行する事が判った。この光誘起過程は、母物質で見られた揺らいだ電荷秩序状態(光誘起相)を経由する逐次的な応答とは異なり、僅かな結晶構造の違いが光誘起過程を大きく変えることを示している。また、EDO-TTF誘導体の検討を行う中で、ヨウ素置換EDO-TTFの塩においてヨウ素結合による結晶構造の安定化が見られた。別研究グループによる研究例とも照らし合わせ、この弱い分子間相互作用の結晶構造制御に対する有用性を再確認できた。昨年度に続き、陰イオン部位を持つTTF誘導体を成分とする電荷秩序物質の開拓を行った。昨年度まではカルボキシ基4個を持つ誘導体を扱っていたが、本年度はTTF核のドナー性を向上させるため、カルボキシ基を2個持ち、内ひとつがイオン化し、分子全体としては-1価となるTTF誘導体を用いた塩の開拓を行った。本報告段階でアルキル置換TTF誘導体と2種の錯体を得ている。EDO-TTF誘導体を主とする物質開拓と並行し、強力な還元剤を用いてフラーレンやフタロシアニン誘導体の陰イオンを発生させ、それらの結晶性の塩について電子状態を検討した。それらの中で、C60陰イオンラジカルが正三角形の格子を組み、スピンフラストレーションの見られる塩が得られた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。(EDO-TTF)2PF6のを母物質とする多重不安定性物質の相転移挙動について、ドナー分子のメチル誘導体であるMeEDO-TTFを含む混晶の相転移挙動を精査した。母物質がPeierls転移、電荷秩序化転移、対成分の秩序化転移の機構が共同的に働く金属-絶縁体転移を示すのに対して、MeEDO-TTFを6-8%固溶させた場合は、室温からの冷却に伴い、先ずPeierls転移が起きた中間状態を経て、更に低温側で電荷秩序化転移が起き低温相となる。この二段階転移に伴う結晶構造の変化を解析する方法として、ドナー分子を構成する原子の位置の変化を追跡することを試みた。予備的な結果として、中間状態での原子位置が低温相よりも高温相でのそれらに近いことが判った。他のEDO-TTF誘導体を用いた相転移物質の開拓研究については、塩素置換EDO-TTFの陽イオンラジカル塩を検討し、AsF6およびSbF6との2:1錯体を得た。これらは、それぞれ、Mott絶縁体と金属的錯体であったが、これらの結晶構造の温度変化を検討し、小さな陰イオン(AsF6)の錯体はより大きな陰イオン(SbF6)の錯体の低温状態に対応することが判った。閉殻陰イオン部位を含むTTF誘導体の開拓については、これと第二のドナー分子との電荷移動錯体中で後者をよりイオン化した形にさせやすくするため、電子供与性が比較的弱いTTF誘導体を合成することとした。ホスホン酸イオン部位(-P(O)(OH)O陰イオン残基)を持つTTF誘導体としてはトリメチルTTF-P(O)(OH)Oが知られているが、本研究では、4,5-エチレンジオキシ-4'-メチルTTFの5'位に-P(O)(OH)O陰イオン部位を導入した化合物の合成を試みた。本年度は、低収率ながら目的化合物と考えられる物質を1H NMRで確認することが出来た。より大きなπ共役系を持つ化合物の電荷移動錯体の開拓も行い、温度変化に伴いC60陰イオン間でσ結合が可逆的に生成・開裂する錯体も得られた。多重不安定性物質(EDO-TTF)2PF6の相転移挙動について、前年度に引続きドナー分子の一部をメチル誘導体MeEDO-TTFでランダムに置換した混晶の結晶構造の温度依存性を検討した。また、同形構造をもち転移温度は低くなるが母体と同様に三種の機構の共同発現により金属ー絶縁体転移を起こすSbF6塩について、光誘起相転移の検討を行った。低温相に対するパルス光の照射により生じる中間状態(光誘起相)がPF6塩では10 ps桁の寿命しか持たなかったのに対して、SbF6塩では3,000 ps以上経過しても中間状態を保っていることが判った。閉殻陰イオン部位を含むTTF誘導体の開拓については、初年度に計画したホスホン酸残基を持つTTF誘導体の合成経路の確立を目指したが、収率良く高純度の目的物を得ることは困難であった。陰イオン部分としてカルボン酸残基を持つテトラカルボキシTTFの2価陰イオンを用いる錯体開拓を試みた。

本化合物については、TTFとの2:1錯体が報告されてはいるが、同時に電解法による錯体作製時に分解反応が起きる可能性も報告されていた。本年度はこの2価陰イオンの錯体作製能力を見極めるため、比較的イオン化しやすいTTF誘導体との錯体作製を試みた。テトラメチルTTF、およびオクタメチレンTTFを用いランダム置換型ではない混晶を得た。他のEDO-TTF誘導体を用いた相転移物質の開拓研究については、塩素置換体が従来にも増して多様な陽イオンラジカル塩を与えること、ならびにヨウ素置換体が対成分とヨウ素結合を持つ陽イオンラジカル塩を与えることが判った。BEDT-TTFを導電性成分とする新規超伝導体や、より大きなπ共役系を持つC60などの錯体開拓も行った。スピンフラストレーションを示す錯体や、-1/3価のC60を含む金属的挙動を示す錯体などを得た。新規な機構による相転移を起こす分子性導体の開拓を行う本研究は、分子性物質の持つ機能性を引き出し、遍歴電子系の基礎科学的な理解を進めるとともに、相転移に伴う物性変化を利用した応用技術の基礎を与える課題である。この研究目的の達成に向け、本研究課題申請書に記した研究計画に沿って多重不安定性物質の相転移挙動の検討ならびに閉殻陰イオン部位を含むTTF誘導体の錯体開拓を主たる課題として研究を遂行している。前者では物質合成と構造・物性の測定がほぼ完了しているが、同時に誤差(標準偏差)を考慮した数値データの処理に多大な時間を要することも判明している。現在、継続的に解析を進めている。また、対イオンの嵩高さが異なる同形錯体について、光照射に対する応答が母物質とは大きく異なると言う興味ある結果を見出した。陰イオン部位を持つTTF誘導体については、当初標的化合物としてホスホン酸残基を持つ誘導体の大量合成が困難であることから、カルボン酸残基を持つTTF誘導体に研究対象を移した。電解法による第2のTTF誘導体との錯体作製については、部分的にカルボン酸置換TTFの分解反応も見られたが、異種TTF誘導体がランダム置換型ではなく長距離秩序を持って充填した錯体を得ることが出来た。上記ふたつの主課題からさらに物質群の枠を広げるために進めている他の物質開拓についても新規超伝導体を含む数多くの新規物質が得られている。以上の進展状況から、自己点検による評価を上記の通りとした。多重不安定性物質(EDO-TTF)2PF6の相転移挙動について、前年度に引続きドナー分子の一部をメチル置換誘導体で置換えた混晶の相転移挙動の解析を継続した。また、同形構造を持ち金属ー絶縁体転移温度が低いSbF6錯体について、昨年度時間分解分光によるパルス光励起後の挙動・電子構造変化を調査したが、今年度は時間分解電子線回折実験により結晶構造変化を検討し実験結果を解析しつつある。母物質(PF6錯体)では低温相をパルス光励起すると10ピコ秒桁の寿命を持つ中間状態を経て100ピコ秒桁の時間内に高温相へと変化するが、SbF6錯体では分光学実験からいつまでも中間状態にとどまるとの結果が得られていた。今回の時間分解結晶構造解析の結果からは、パルス光励起により母物質で見られた結晶構造変化(分子変位)が部分的にしか起きていないことが推測された。閉殻陰イオン部位を含むTTF誘導体として、前年度、カルボン酸残基4個を持ちふたつのプロトンが電離した[TTF(CO2)4H2] (-2価イオン)を用いて第二のドナー分子(テトラメチルTTF,およびオクタメチレンTTF)との錯体を得た。本年度はその結晶構造と電子状態を解析し、電荷秩序状態にあることが分かった。
強磁性合金/強磁性絶縁体型多相グラニュラー合金薄膜による超高周波軟磁性材料の開発

磁気記録ヘッドやインダク等の磁気機能デバイスの小型化、高周波化、高性能化に伴い、高電気抵抗と高飽和磁化を有する薄膜軟磁性材料の創製が重要な課題となっている。これまで、磁性金属と非磁性絶縁体をナノスケールで複合化させたグラニュラー構造薄膜が研究され、ある程度の高電気抵抗と高飽和磁化(ρ=100-500μΩcm、B_s10kG)が実現されるともに実用化も進んでいる。しかし、超高密度磁気記録ヘッドなどでは。更なるハイパフォーマンスが要求されており、そのための材料開発が急務となっている。そこで本研究では、絶縁相をも強磁性体とした強磁性合金/強磁性絶縁体型のグラニュラー構造薄膜の軟磁気特性を検討し、高電気抵抗・高飽和磁化軟磁性薄膜材料の実現を目指した。強磁性合金と強磁性絶縁体からなる複合ターゲットを用いて、スパッタ法によりグラニュラー構造薄膜を作製し、微細構造、電気抵抗特性および軟磁気特性を評価した。種々の組合わせを試みた結果、基板成長表面での強磁性絶縁相の分解または生成過程の制御が重要であることが分かった。熱力学的考察わ踏まえて検討した結果、Fe-MgF_<e2>O_<e4>などの系が有望であることが分かった。実際、Fe-Mg-O系グラニュラー薄膜では、最適成膜条件において、ρ=100-400μΩcm、B_s=12-16kGという高電気抵抗・高飽和磁化軟性が発現し、組成分析結果はMgF_<e2>O_<e4>の生成を示唆している。強磁性合金/強磁性絶縁体型の軟磁性グラニュラー構造薄膜として、FeMg-O系は優れた特性を示しており、今後の実用化が期待できるものと考えられる。また、Co-Fe-Al-O系において、高飽和磁化を有する軟磁性薄膜を得ることができた。Al組成が約7%において、電気抵抗はρ=100μΩcm程度であるが、飽和磁化はB_s=19kG以上に達した。超高密度磁気記録ヘッドに応用可能な高飽和磁化である。近年の電子機器の小型化・高性能化のキ-テクノロジーとして、フェライトを凌駕する高周波高透磁率薄膜材料の開発・実用化が強く望まれている。そこで本研究では、高飽和磁束密度を有する金属磁性体と高電気抵抗化のための強磁性絶縁体からなる軟磁性グラニュラー構造薄膜の開発研究を行った。ここで、絶縁体相に強磁性絶縁体を用いて、グラニュラー構造化にともなう飽和磁化の減少および超常磁性転移を防いでいる点が本研究の重要な特徴である。以下に本年度に得られた成果を示す。(1)種々の強磁性絶縁体を検討した結果、強磁性合金/強磁性絶縁体多相グラニュラー構造薄膜に用いる強磁性絶縁体としては、高電気抵抗特性とスパッタ薄膜としての生成の容易さからNiFe2O4を主相とするフェライトが適当であることが分かった。また、スパッタ中のプラズマ状態の検討よりNiFe2O4の最適スパッタ成膜条件を得た。

(2)構造評価、電気抵抗測定、磁気抵抗測定および磁歪測定より、軟磁気特性の優れたグラニュラー構造の生成には、複合ターゲット法よりも多層膜の熱処理による方法に優位性がある可能性が示されてた。(3)強磁性合金相としてファインメット(FeSiBNbCu)を選択した場合、1000以上の高周波透磁率を得ることに成功した。近年、電子機器の小型化、高性能化のキ-テクノロジーとしてフェライトを凌駕する超高周波磁性薄膜材料の開発が強く望まれている。その一つの可能性として、高電気抵抗の磁性金属-非金属グラニュラー構造薄膜が研究され注目されている。しかし、これまでに試みられた物質系は、非金属が非磁性であるために透磁率が低いという欠点を持っている。本研究は、非金属をフェリないし強磁性にすることによって高透磁率化を図り、それによりこれらグラニュラー薄膜の超高周波磁性薄膜材料としての実用性の具体化を検討、試験するものである。本年はその2年次であり、以下の実験を行い重要な成果を得た。1)磁性金属Fe、Coと酸化活性な金属(Mgなど)および貴金属(Ag, Cuなど)からなるターゲットをAr+Oガス中でスパッタリングする方法により、Fe-Mg-O、Fe-Ag-O、Fe-(Mg, Ag, Cu9-O系の金属-非金属グラニュラー構造薄膜を作り、非金属がフェリないし強磁性になる条件を系統的に調べた。2)その結果、Fe-Mg-O径では比較的高い飽和時速密度のものが得られた。このことは、強磁性金属Feとフェリ磁性MgFe_2O_4フェライトのグラニュラー状態の薄膜が得られる可能性を示唆しており注目される。3)来年度には、Fe-Mg-O薄膜の熱処理ならびにFe-Mg-Oの多層的スパッタリングなどを研究し、全体がより完全な強磁性-フェリ磁性からなる金属-非金属グラニュラー構造の薄膜合成を行い、高電気抵抗・高透磁率・超高周波特性を有する磁性薄膜の開発を達成させる。磁気記録ヘッドやインダクタ等の磁気機能デバイスの小型化、高周波化、高性能化に伴い、高電気抵抗と高飽和磁化を有する薄膜軟磁性材料の創製が重要な課題となっている。これまで、磁性金属と非磁性絶縁体をナノスケールで複合化させたグラニュラー構造薄膜が研究され、ある程度の高電気抵抗と高飽和磁化(p=100-500μΩcm、B_S10kG)が実現されるとともに実用化も進んでいる。しかし、超高密度磁気記録ヘッドなどでは、更なるハイパフォーマンスが要求されており、そのための材料開発が急務となっている。そこで本研究では、絶縁相をも強磁性体とした強磁性合金/強磁性絶縁体型のグラニュラー構造薄膜の軟磁気特性を検討し、高電気抵抗・高飽和磁化軟磁性薄膜材料の実現を目指した。強磁性合金と強磁性絶縁体からなる複合ターゲットを用いて、スパッタ法によりグラニュラー構造薄膜を作製し、微細構造、電気抵抗特性および軟磁気特性を評価した。種々の組合せを試みた結果、基板成長表面での強磁性絶縁相の分解または生成過程の制御が重要であることが分かった。熱力学的考察を踏まえて検討した結果、Fe-MgFe_2O_4,Ni-MgFe_2O_4などの系が有望であることが分かった。実際、Fe-Mg-O系グラニュラー薄膜では、最適成膜条件において、p=100-400μΩcm,B_S=12-16kGという高電気抵抗・高飽和磁化軟磁性が発現し、組成分析結果はMgFe_2O_4の生成を示唆している。強磁性合金/強磁性絶縁体型の軟磁性グラニュラー構造薄膜として、Fe-Mg-O系は優れた特性を示しており、今後の実用化が期待できるものと考えられる。また、Co-Fe-Al-O系において、高飽和磁化を有する軟磁性薄膜を得ることができた。Al組成が約7%において、電気抵抗はp=100μΩcm程度であるが、飽和磁化はB_S=19kG以上に達した。超高密度磁気記録ヘッドに応用可能な高飽和磁化である。
粉末積層造形法を用いた次世代骨内埋入用インプラントの新開発による長寿社会への貢献

粉末積層造形法を用いたTi合金やCo-Cr合金製品の優れた特性により,人工骨やインプラントの生体材料としての適用が期待される.しかし,従来の金属生体材料の弾性率は生体骨の弾性率より高いため,埋入後の破折の一因となる.この技術を応用すると金属生体材料の弾性率が調節でき破折が防止できるが,完成体表面の粗造化で生体骨との結合性低下が懸念される.そこで,粉末積層造形法で特性を調整し,同素材の均一な繊維や粉末を表面に焼結加工で被覆することで,生体環境に最適な弾性率と表面粗さの両者を備えた格子状金属生体材料の新たな開発は,その臨床応用を可能にし,長寿社会の再生医療への貢献と医療費抑制に繋げることになる.粉末積層造形法を用いたTi合金やCo-Cr合金製品の優れた特性により,人工骨やインプラントの生体材料としての適用が期待される.しかし,従来の金属生体材料の弾性率は生体骨の弾性率より高いため,埋入後の破折の一因となる.この技術を応用すると金属生体材料の弾性率が調節でき破折が防止できるが,完成体表面の粗造化で生体骨との結合性低下が懸念される.そこで,粉末積層造形法で特性を調整し,同素材の均一な繊維や粉末を表面に焼結加工で被覆することで,生体環境に最適な弾性率と表面粗さの両者を備えた格子状金属生体材料の新たな開発は,その臨床応用を可能にし,長寿社会の再生医療への貢献と医療費抑制に繋げることになる.
非球対称超新星爆発の数値シミュレーション

これまでに我々のグループは、高速自転する星で重力崩壊型超新星が起こった場合にどういったことが期待されるかを数値シミュレーションにより調べてきた。本研究では特に重力波、対流、非球対称ニュートリノ放出に注目した。まず、重力波について報告する。自転超新星からの重力波は、近い将来稼働が期待される重力波観測器の標的として有望であると考えられてきた。これまで、そうした回転超新星からどういった重力波がどれくらい出るかという研究はいくつかあったが、それが観測されることによって、超新星爆発のメカニズムの解明にどういった意味を持つかということに関しては議論がなかった。我々は、系統的に回転の強さを変えて重力波を計算し、これまでの研究と比較することにより、次のような結果を得た。重力波の強さは、我々の銀河で超新星が起これば観測可能なものである。しかし、そのような重力波を出す超新星の回転の強さは、我々の昨年度の結果から、即時爆発は決して起こせないようなものである。従ってそうした重力波がもし発見されれば、超新星爆発は即時爆発ではないメカニズムによって起こったといえる。我々は次に述べる非球対称ニュートリノ放出による遅延爆発が有望と考えている。我々は、即時爆発が失敗した後、内部コアから非球対称なニュートリノが放出された時どういったことが起こるか数値計算で調べた。すると、球対称の時より効率良く熱吸収が起こりジェット的な爆発が引き起こされることがわかった。これは、従来の遅延爆発の、エネルギーが足りないという欠点を克服すると同時に、超新星1987Aに見られるような非球対称性をも自然に説明できる利点を持っており非常に有望なメカニズムであると考える。最後に、対流について報告する。近年遅延爆発のエネルギー不足という欠点を対流により克服するというメカニズムが注目を集めている。これまでは球対称爆発に摂動を加え対流を起こす計算が多数行なわれてきた。我々はこれを回転が入っている場合に拡張するべく、従来の計算プログラムを改良してきた。対流はエントロピーとレプトン数の不安定な分布により起こるためこれらを正確に計算できる必要がある。そこで、スウェスティーらの現実的な状態方程式をテーブル化して参照できるようにした他、ニュートリノの数密度を解く方程式を加え、電子捕獲反応を追えるようにもした。来年度はこれを用いて回転により対流の起こり方がどう変わるかを系統的に調べる予定である。
超好熱古細菌「動く遺伝子」の細胞間転移機構の解明とそれを応用した遺伝子改変系開発

1古細菌rRNA遺伝子における可動性イントロンの分布パターンの多型解析古細菌の16Sおよび23SrRNA遺伝子内部に多数のイントロンを見いだした。これらの挿入パターンを体系的に比較解析して,近縁種間や同種内の株間におけるイントロン挿入パターンの多型を明らかにし,rRNA遺伝子座においてイントロンが高頻度で挿入されるホットスポットを少なくとも19箇所見いだした。これらを踏まえ,イントロン挿入多型がイントロンの水平伝播によって生じたことを明らかにした。2イントロン水平伝播の鍵酵素,LAGLIDADG型ホーミングエンドヌクレアーゼ(HE)の性状解析・塩基長が600前後のイントロン内部にopen reading frame(ORF)を見いだし,情報学的解析からこれらがLAGLI-DADGファミリーに属するDNA切断酵素(ホーミングエンドヌクレアーゼ;HE)であると予測した。このうちAeropyrum pernix K1の16Sおよび23SrRNA遺伝子イントロンにコードされるI-ApeIおよびI-ApeIIが,それぞれ19bp,22bpの特定の配列をもつ本鎖DNAを切断するHEであることを実験的に示した。・I-ApeIおよびI-ApeIIの認識配列に塩基置換を導入してDNA切断活性を検討し,これらのHEが標的配列内の特定の数塩基を厳密に認識し,それ以外の塩基は認識がそれほど厳密でないことを示した。・I-ApeIの触媒活性部位と予測されるアミノ酸モチーフ(LAGLIDADGモチーフ)にランダムなアミノ酸置換を導入し,DNA切断活性に必要なアミノ酸残基を同定した。3古細菌イントロン由来HEのX線結晶構造の解析1古細菌rRNA遺伝子における可動性イントロンの分布パターンの多型解析古細菌の16Sおよび23SrRNA遺伝子内部に多数のイントロンを見いだした。3古細菌イントロン由来HEのX線結晶構造の解析
ゲノム編集技術によるiPS細胞由来内耳細胞のギャップ結合修復

先天性難聴は1000出生に1人の割合で発症しその半数以上が遺伝性難聴である。遺伝性難聴の原因遺伝子として世界中で圧倒的に検出頻度が高いのがギャップ結合タンパク質Connexin (CX) 26をコードするGJB2遺伝子である。CX26は蝸牛ギャップ結合の主要構成要素として蝸牛リンパ液のイオン組成を高電位に維持することで音の振動から神経活動への変換を可能としている。我々はCX26遺伝子改変難聴モデルマウスの解析から、CX26が内耳ギャップ結合プラーク(GJP)の集積化分子(assembly molecule)として機能し、内耳細胞においてギャップ結合の巨大分子複合体を集積・安定化させていることを解明した。このことからGJB2の変異が同複合体を劇的に崩壊させ、他のコネキシンを含む複合体タンパク質を有意に減少させる発症機構が明らかとなり治療法開発への道が広がった。本研究では遺伝子変異マウスモデルへiPS細胞由来内耳へのゲノム編集によるギャップ結合の修復と内耳細胞治療を行い、これまで皆無であった遺伝性難聴の根本的治療法を開発することを目的とする。本年度はGJB2変異型難聴の標的となる蝸牛ギャップ結合形成細胞への分化誘導法に改良を加え、簡便で大量生産ができる新たな方法の開発を行った。同時に日本人に典型的なGJB2変異を持つ遺伝性難聴患者からのiPS細胞の樹立とマウス細胞の方法と同様に分化誘導を行い疾患モデル細胞を得た。今後はこれらの方法で作成された細胞からゲノム編集技術により正常型ギャップ結合複合体を持つ内耳細胞を作成する。これらをGjb2変異マウスの内耳に移植して変性した内耳の機能と形態を正常化せしめる根本的治療法を開発することを目指す。GJB2変異型難聴の標的となる蝸牛ギャップ結合形成細胞への分化誘導法に改良を加えることにより、簡便で大量生産ができる新たな方法の開発を行うことができたため。Connexin (CX) 26をコードするGJB2遺伝子は遺伝性難聴で最大の原因遺伝子である。我々はCX26変異が蝸牛ギャップ結合複合体を劇的に崩壊させる新たな難聴発症機構を解明した。(Kamiya, 2014, J. Clin. Invest., 2014)。この病態を遺伝子治療にて修復し、CX26欠損マウスの聴力を有意に改善させることが可能であった(Iizuka, Hum. Mol. Genet., 2015)。これらを発展させ、薬剤等の開発とその臨床応用のためには、有効性、安全性の指標となるGJB2変異患者由来疾患モデル細胞が今後有効なツールとなる。本研究では人工多能性幹(iPS)細胞を用いた蝸牛ギャップ結合形成細胞の作製を行った。正常マウスおよび遺伝子改変難聴モデルマウスからiPS細胞を樹立し、外胚葉、非神経外胚葉への分化誘導を行い蝸牛と同様のCX26ギャップ結合プラークを形成する細胞の作製した。同細胞は発達期蝸牛と同様の機能および特徴を示した。さらにCX26欠損マウス由来iPS細胞から蝸牛の病態を体外で再現することに成功した。同細胞はGJB2変異型遺伝性難聴の有効な創薬ツールとして活用でき、再生医療への応用も期待できる。これらの変異モデルのゲノム編集を行うため、in vitroでのゲノム編集技術の検討を行っている。また、GJB2変異型遺伝性難聴患者からのiPS細胞の樹立とヒト内耳細胞の分化誘導法の確立が進んでいる。また、分化誘導効率と生産効率を飛躍的に高める方法を開発しており、これらの技術発展により今後の治療法開発が大きく進展することが期待できる。遺伝子改変難聴モデルマウスの選抜やそれらのマウス由来のiPS細胞の作製、分化誘導実験は順調である。ゲノム編集技術は実技実習への参加によってin vitro実験の準備が順調に進められている。

本年度はGJB2変異型難聴の標的となる蝸牛ギャップ結合形成細胞への分化誘導法に改良を加え、簡便で大量生産ができる新たな方法の開発を行った。同時に日本人に典型的なGJB2変異を持つ遺伝性難聴患者からのiPS細胞の樹立とマウス細胞の方法と同様に分化誘導を行い疾患モデル細胞を得た。今後はこれらの方法で作成された細胞からゲノム編集技術により正常型ギャップ結合複合体を持つ内耳細胞を作成する。これらをGjb2変異マウスの内耳に移植して変性した内耳の機能と形態を正常化せしめる根本的治療法を開発することを目指す。GJB2変異型難聴の標的となる蝸牛ギャップ結合形成細胞への分化誘導法に改良を加えることにより、簡便で大量生産ができる新たな方法の開発を行うことができたため。今後はiPS細胞の分化誘導効率を更に高める方法を開発し、ゲノム編集や細胞移植実験へと発展させる。
変異菌探索および特殊発酵により作製したMK-7低減化納豆の機能性評価と臨床試験

国内患者200万人以上が内服する抗凝固薬ワーファリンは、ビタミンKに拮抗してビタミンK依存性凝固因子の肝臓での合成を阻害する。一方、納豆は納豆菌が産生する多量のビタミンKを含有するため、ワーファリン内服患者では納豆は一般に禁じられている。しかしながら、納豆を食べたいと望む患者の声は強く、ワーファリンの薬理作用に干渉しない納豆が開発されれば画期的である。本研究では、当研究グループが8年余り独自に開発を進めてきた納豆のビタミンK低減化技術に基づき、「ワーファリン内服患者が食べられる機能性食品、『低ビタミンK納豆』」を世に送り出すための食品機能評価およびワーファリン内服患者による臨床試験を実施する。