hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新型高性能圧電ジャークセンサの開発

ジャークとは加速度の変化率のことであり,加加速度や躍度とも呼ばれる運動の急峻さを表す物理量である.これまでジャークを計測するための簡易で実用的なセンサがなかったため,従来は加速度センサの出力を微分するなどして推定して利用されていた.本研究では圧電体を利用してジャークを計測する独自に開発した測定方法により,簡易で新しいジャークセンサを開発することを目的とし,当該研究期間内において,シミュレーションを併用してセンサ構造を検討し,原理の確認のために用いていた,既存のバイモルフ素子のたわみ変形を利用したセンサからバルク素子の圧縮変形によるセンサに変更し,実際に試作した.バルク素子により,正弦波振動に対する定常的な出力特性を調査した結果,当然のことながら,バイモルフ素子よりも広い帯域で測定可能となった.本研究のジャークセンサの測定原理は,両端電極を短絡させた圧電素子が慣性力により変形するときに,圧電効果によって発生する電荷が短絡路を通じて流れるときの電流値により測定してジャークを計測するというものである.新しくバルク素子によりセンサを試作した結果,以前よりも低い周波数帯域も計測できるようになったが,以前まで用いてきたシャント抵抗による電流測定では,低周波数領域におけるゲインが増大してしまうという問題が明らかになった.またシャント抵抗を使用せずに入力抵抗の大きいオペアンプにより製作した電流計測回路を利用することにより,この問題を回避できることも明らかにした.さらに,本研究の測定原理は,チャージアンプを内蔵しない市販の電荷出力型の加速度ピックアップ素子をそのまま利用できるという可能性を有している.実際に市販の加速度センサのピックアップ素子を使ってジャークがアクチュエータ測定できることを示した.最終的には本センサを実用化するための課題を明らかにした.ジャークとは加速度の変化率のことであり,加加速度や躍度とも呼ばれる運動の急峻さを表す物理量である.これまでジャークを計測するための簡易で実用的なセンサがなかったため,従来は加速度センサの出力を微分するなどして推定して利用されていた.本研究では圧電体を利用してジャークを計測する独自に開発した測定方法により,簡易で新しいジャークセンサを開発することを目的とし,当該研究期間内において,シミュレーションを併用してセンサ構造を検討し,原理の確認のために用いていた,既存のバイモルフ素子のたわみ変形を利用したセンサからバルク素子の圧縮変形によるセンサに変更し,実際に試作した.バルク素子により,正弦波振動に対する定常的な出力特性を調査した結果,当然のことながら,バイモルフ素子よりも広い帯域で測定可能となった.本研究のジャークセンサの測定原理は,両端電極を短絡させた圧電素子が慣性力により変形するときに,圧電効果によって発生する電荷が短絡路を通じて流れるときの電流値により測定してジャークを計測するというものである.新しくバルク素子によりセンサを試作した結果,以前よりも低い周波数帯域も計測できるようになったが,以前まで用いてきたシャント抵抗による電流測定では,低周波数領域におけるゲインが増大してしまうという問題が明らかになった.またシャント抵抗を使用せずに入力抵抗の大きいオペアンプにより製作した電流計測回路を利用することにより,この問題を回避できることも明らかにした.さらに,本研究の測定原理は,チャージアンプを内蔵しない市販の電荷出力型の加速度ピックアップ素子をそのまま利用できるという可能性を有している.実際に市販の加速度センサのピックアップ素子を使ってジャークがアクチュエータ測定できることを示した.最終的には本センサを実用化するための課題を明らかにした.従来はジャーク(加加速度)を測定する有効なセンサがなかったが,本研究では,圧電素子を用いた簡易で小型の新しいサイズモ系ジャークセンサを提案し開発することを目的とする.被測定対象上にセンサを搭載し,対象物が運動したときにセンサに働く慣性力を利用してジャークを測定する形式を取っている.圧電効果によって素子に発生する電荷量は振動の周波数がセンサ本体の固有振動数よりも小さい場合には被測定対象の加速度にほぼ比例する.圧電素子の両端電極を短絡し,その短絡電流を測れば加速度の時間微分であるジャークに比例した値を測定できると考えられる.これが本センサの基本的な測定原理である.今年度は初年度として次のような検討を実施した,理論およびシミュレーション解析ではサイズモ系の1自由度センサとしての出力特性の周波数特性と測定原理について詳細に再検討し,実験ではこれまで準備研究で用いてきた圧電素子よりも圧電定数の大きい新しいバイモルフ素子を使用し,さらにより高感度に電流を検出する測定回路を製作し,測定帯域の増大を図った。その結果,周波数特性としては,測定範囲であるセンサの固有振動数以下では,振幅と位相ともに,与えられ他ジャークによく追従しており,また,本ジャークセンサの出力電圧の振幅はジャークの値に対してよい線形性を示すことを明らかにし,原理の正当性を実験により検証した.ただし,今回試用したセンサ素子は単純な短冊形で,かう支持方法が片持ち方式であるため振動しやすいという欠点がある.そのため1自由度サイズモ系のセンサとしてはやや基本原理に沿った出力特性を示す高局波数側の測定帯域制限が低下することが考えられ,更にジャークの過渡的変化に対してセンサ

素子の残留振動が問題になる,今後はシミュレーション等によりセンサ構造を再設計し,良好な特性に改良していく必要があるこれまでジャークを測定する有効なセンサがなかったが,本研究では,圧電素子を用いた簡易で小型の新しいサイズモ系ジャークセンサを提案し開発することを目的とする.被測定対象上にセンサを搭載し,対象物が運動したときにセンサに働く慣性力を利用してジャークを測定する形式を取っている.圧電効果によって素子に発生する電荷量は振動の周波数がセンサ本体の固有振動数よりも小さい場合には被測定対象の加速度にほぼ比例する.圧電素子の両端電極を短絡し,その短絡電流を測れば加速度の時間微分であるジャークに比例した値を測定できると考えられる.これが本センサの基本的な測定原理である.今年度は前年度の結果を踏まえ,次のような検討を実施した.まず計算解析により,内部慣性とばねおよびダンパの並列接続による単純系の周波数特性を算出し,出力範囲誤差と測定周波数範囲のベースを明確にした。実験では前年度まで用いてきたバイモルフ素子ではなく,バルク素子と付加質量体を用いセンサを構成した。これにより素子の残留振動の問題を解決し,測定帯域の増大を図った。その結果,周波数帯域を数百Hzから20KHz程度まで拡大することができた。またバイモルフ素子よりも圧電体の変形量が小さくなるため,感度の低下が懸念されたが,前述の帯域内での検出が可能であった。電流測定を測定用の微小抵抗を挿入して計測するタイプの回路では低周波数の測定範囲ではゲインが増大してしまうという問題が生じたが,微小抵抗を挿入して計測するタイプの測定回路をやめ,オペアンプによる電流測定回路を新たに自作して計測したところ,低周波数帯域においてもゲインと位相の変動なく出力が得られ,線形性が保持されるようになった。従来はジャーク(加加速度)を測定する有効なセンサがなかったが,本研究では,圧電素子を用いた簡易で小型の新しいサイズモ系ジャークセンサを提案し開発することを目的とする.本研究を開始した当初年度では試用していたセンサ素子が単純な短冊形で,かつ支持方法が片持ち方式であるため振動しやすいという欠点があった.そのため1自由度サイズモ系のセンサとしてはやや基本原理に沿った出力特性を示す高周波数側の測定帯域制限が低下することが考えられ,更にジャークの過渡的変化に対してセンサ素子の残留振動が問題であった.今年度はシミュレーション等によりセンサ構造や寸法を検討し,バルクタイプの圧電素子を利用して,素子の上にセンサの内部慣性としてスチールブロックを搭載した新たな形状のセンサを試作した.さらに本研究の測定法は,プリアンプを内蔵しない市販の電化出力型の加速度ピックアップ素子を使用しても,原理的にはそのままジャークの測定をすることが出来る.そこで市販の加速度ピックアップ素子を使用して,ジャークセンサ素子として転用できるかどうかを検討した.その結果,周波数特性としては,加振実験を実施した範囲の全域において振幅と位相ともに,与えられ他ジャークによく追従しており,また,本ジャークセンサの出力電圧の振幅はジャークの値に対してよい線形性を示すことを明らかにした.これにより,特別にセンサの構造部分を設計製作せずとも,ジャーク測定のための計測回路のみを用意することによって,世の中に出回っている加速度ピックアップをそのまま利用することができるという利点を明らかにすることができた.ただし,ジャークセンサとしての感度を上げるためには,構造や材料を含めて設計しなおす必要があり,今後の課題としてセンサ感度の問題が残った.
トランスポーター病に関与する蛋白質問相互作用の網羅的検出による分子病態の解明

「トランスポーター病」はトランスポーターやチャネルの異常が原因となる疾患の総称である。我々は、犬赤血球に見られるグルタミン酸トランスポーター欠損症をそのモデルとして用い、GLAST型グルタミン酸トランスポーターの細胞内輸送異常の原因を解明するために、細胞内輸送に関与する蛋白質相互作用を網羅的に解析した。GLASTにはPDZドメイン蛋白質であるNHERF1およびNHERF2が結合し、これらが細胞膜へ至る過程において小胞体およびゴルジ体以降の細胞内小器官特異的に結合をすることが明らかとなった。これらの相互作用はGLASTの細胞表面発現レベルを変動させることから、PDZドメインを介するこれらとの相互作用がGLASTの細胞内輸送異常に関与することが明らかとなった。本研究では、膜トランスポーター分子の蛋白質間相互作用を網羅的に検出する手法およびその検証モデルを確立するために、いくつかの膜蛋白質の恒常的発現細胞系を確立する一方、shRNAライブラリーの作製を試みた。まず、モデル蛋白質として赤血球膜anion exchanger 1(AE1 ; band 3)およびGLAST型グルタミン酸トランスポーター発現細胞株を樹立した。これらの分子は両者ともに、赤芽球系細胞K562あるいは人腎由来HEK293細胞において主に細胞膜に局在する一方、細胞内エンドソームにも分布し、表面ビオチン化法による解析から細胞内細胞膜表面をリサイクリングしていることが明らかとなった。このリサイクリングの過程はsmall GTPaseの一種であるARF6の機能を阻害することにより、抑制されることから、これらの分子間相互作用がAE1やGLASTなどのいくつかの膜蛋白質の膜小胞輸送に重要な役割を果たしていることが示唆された。一方、shRNAライブラリーについては、上記膜蛋白質分子特異的なshRNAは抑制効果を示したものの、HEK293細胞cDNA由来制限酵素消化断片を用いたshRNAレンチウイルスライブラリーを上記恒常的発現細胞株に適用した場合、明らかな抑制は見られなかった。原因として、cDNAを材料とした場合に十分なcomplexityは得られなかったことが考えられることから、現在、合成オリゴを用いたライブラリーの作製を試み、引き続き網羅的ネガティブセレクションに使用可能なshRNAライブラリーの確立を実施している。本研究では、疾患に関与するトランスポーターおよびチャネルなどの膜輸送蛋白質の機能調節機構を解明するために、網羅的な蛋白質相互作用検出系の確立を試みた。昨年までにトランスポーター分子の蛋白質間相互作用を網羅的に検出するためのshRNAレンチウイルスライブラリーの作製を試みたが、ウイルスベクターによる遺伝子導入後の細胞において効果的なノックダウンが見られる細胞が著しく少数であったため、より特異性の高いライブラリーを調整する必要があるものと考えられた。一方、すでに犬赤血球における酸化抵抗性異常に関与する多型として報告した犬GLAST型グルタミン酸トランスポーターをトランスポーター病の標的分子として、野生型および変異型GLAST分子と相互作用する結合蛋白質の探索を試みた。GLAST発現細胞株として赤芽球系細胞K562あるいは人腎由来HEK293細胞を用い、免疫沈降法を応用しGLAST結合タンパク質の探索を実施したところ、2種のPDZドメイン蛋白質NHERF1および2がGLAST分子のC末端に結合することが明らかとなった。この相互作用は結合するGLAST分子の糖鎖成熟度に差異が見られることから、それぞれ異なる細胞内小器官において相互作用し、GLASTの細胞表面発現を調節しているものと考えられた。また、このほかにも新規結合蛋白質と考えられる分子を検出したが、TOF-MS型質量分析装置による同定はできなかった。引き続き精製を続ける一方、LC-MS質量分析装置を応用することにより精度の高い分子同定を試みる予定である。本研究では、疾患に関与するトランスポーターの表面発現調節機構を解明を目的に、昨年までに、すでに犬赤血球における酸化抵抗性異常に関与する分子多型として報告した犬GLAST型グルタミン酸トランスポーターをトランスポーター病の標的分子として、2種のPDZドメイン蛋白質NHERF1および2がGLAST分子のC末端に結合することを明らかにした。本年度は、この蛋白質問相互作用のグルタミン酸トランスポーターの表面発現調節機構に及ぼす影響を、生化学的および形態学的手法により解析した。従来これらのPDZドメイン蛋白質は主に細胞膜における足場蛋白質として機能し、トランスポーター分子の細胞膜への局在に関与すると考えられてきた。しかしながら、本研究において、これらの分子の結合が細胞内小器官特異性特異的に起こり、それぞれの小器官間の細胞内輸送に影響することが示唆された。NHERF1は主に小胞体で、NHERF2は細胞膜でグルタミン酸トランスポーターと相互作用するものと考えられた。また、小胞体のNHERF1を含むトランスポーター複合体は、250kDaの新規アダプター蛋白質塗装後作用することを見出し、新たな細胞表面発現調節機構の分子基盤の解明に寄与するものと考えられた。

また、NHERF2/グルタミン酸トランスポーター複合体は初期エンドソームにも分布し、small GTPaseの一種であるRab5と共局在する、すなわち、細胞膜から初期エンドソームへのエンドサイトーシスの過程を促進するものと考えられた。以上の結果より、PDZドメイン蛋白質を含む新たなトランスポーター複合体とRabファミリーsmall GTPaseの相互作用によるトランスポーターの細胞内小胞輸送の調節の分子機構の一部が解明され、この複合体の形成機構がトランスポーター病に関与することが示唆された。
高速荷電交換分光によるイオンの動的熱輸送解析

プラズマの粒子束や熱流束に大きな摂動を与え、プラズマの密度・電子・イオン温度の応答を解析することで、粒子輸送・熱輸送を明らかにしようというアプローチ(動的熱輸送解析)を行い以下の研究成果を得た。1)輸送ブランチの発見、2)ITB形成時のITB領域の移動の観測、3)ITB曲率遷移現象の発見、4)自発トロイダル回転の観測、5)不純物ホールの発見。これらの発見と観測により輸送の非拡散性と非局所性を明らかにした。本研究では、高速の荷電交換分光法を開発し、イオンにおける動的熱輸送解析法を確立して、磁気シアの電子とイオンの熱輸送への影響、熱輸送における非局所性の研究基礎を築く事を目的とする。18年度の研究経費で分光器を購入し、高速荷電交換分光システムを設計製作した。この高速荷電交換分光システムに、従来の高空間分解荷電交換分光システムの光ファイバーをテスト的につなぎこみ、空間1点あたりファイバー1本の光学系で、イオン温度の測定を行った。目的としている周波数(50・500Hz)を得るには、空間1点あたりの光量がどの程度必要かを調べ、光ファイバーの設計に必要なデーターを取得した。オーミック電流を持たないヘリカルシステムにおいて、磁気シアを変化させるには、電流駆動が必要であるが、電流駆動としては、負イオン源を持つ高エネルギー中性粒子ビームが最も有効な手段である。中性粒子ビームを使って磁気シアの制御ができることが実験的に確かめた。3次元平衡コード(VMEC)による平衡計算を行ない、MSEで計測した磁場のピッチ角度から、回転変角度分布を得た。また、安定性解析コードTERPSICHOREを使ってプラズマの安定性を調べる研究も行なった。ダイナミック輸送解析は、プラズマに摂動を与えて、温度の時間変化から輸送を調べるものである。プラズマに摂動を与える手法としては、連続入射水素ペレットと不純物トレーサー内包ペレット(Tracer Encapsulated Solid PELlet : TESPEL)があり、それぞれをプラズマに入射してプラズマの温度に対する応答を調べた。ペレットの入射に伴いコールドパルスが発生し温度が下がるが、温度が回復していく過程において温度勾配と熱流束の時間変化から、熱流束の温度依存性に分岐がある事がわかった。19年度の研究経費で分光器に取り付ける検出器を購入し、高速荷電交換分光システムを組み立てた。この高速荷電交換分光システムに、従来の高空間分解荷電交換分光システムの光ファイバーをつなぎこみ、イオン温度の測定を行った。中性粒子ビームを使って磁気シアの制御し磁気シアと磁気島の間にヒステリシスがある事を実験的に初めて明らかにした。さらにプラズマの磁気面構造に3つの状態があり、プラズマはその状態間を早い時間で遷移することを観測し、遷移時間の理論との比較を行った。プラズマに摂動を与える手法としては、連続入射水素ペレットと不純物トレーサー内包ペレット(Tracer Encapsulated Solid PELlet:TESPEL)があり、それぞれをプラズマに入射してプラズマの温度に対する応答を調べた。ペレットの入射によるプラズマ周辺部の摂動に対して中心のイオン温度が上昇するという非局所輸送現象を観測した。本研究では高速荷電交換分光計測に基づきイオンの内部輸送障壁の発展過程とプラズマ周辺部に摂動が与えられた時に起きるプラズマの非局所輸送現象の研究を行った。今年度は特に以下の3点のテーマにいついて実験を行った。1)イオンの内部輸送障壁の発展過程の研究:イオンの内部輸送障壁の形成過程において、イオン温度勾配が強い領域(ITB領域)がどのように伝搬、拡大又は局在化していくかを調べ、トカマクプラズマではITB領域が外側に伝搬するのに対し、ヘリカルプラズマでは内側に伝搬していくのが解った。2)イオンの非局所輸送の研究:TESPEL入射に伴いプラズマ周辺部が冷やされると中心部イオン温度が上昇、又は低下する非局所輸送現象が観測された。この非局所輸送現象はプラズマの衝突周波数が下がるとより顕著に見られる事が解った。またある衝突周波数領域においては、中心電子温度が上昇、中心イオン温度が低下するという異なった非局所性を示す現象が見つかった。これはイオンと電子の非局所性に違いがある事を示すデータである。3)トロイダル回転の非拡散輸送と非局所輸送の研究:トロイダル回転速度の時間分解が上昇したことに伴い、プラズマの圧力勾配によって生じる自発ロイダル回転(非拡散輸送)と、その非局所輸送について研究ができるようになったので、熱輸送のみならず、運動量輸送の非局所性も調べた。その結果、中心トロイダル回転速度が急速に低下する非局所輸送現象が観測され、熱輸送のみならず、運動量輸送にも非局所性がある事が解った。

本研究では高速荷電交換分光計測に基づきイオン温度とプラズマ回転速度に動的振る舞いを調べる事が目的であるが、今年度はイオンの内部輸送障壁の発展過程とトロイダル回転の非拡散輸送に関する研究を行った。1)イオンの内部輸送障壁の発展過程の研究:イオンの内部輸送障壁の形成過程において、イオン温度勾配が強い領域(内部輸送障壁領域)がどのように伝搬、拡大又は局在化していくかを調べた。トカマクプラズマでは内部輸送障壁領域が外側に伝搬するのに対し、ヘリカルプラズマでは内側に伝搬していくのが解った。また、トカマクプラズマにおいて安全係数分布との関係を調べた結果、安全係数最小値位置は内部輸送障壁の形成には寄与しないが、形成された内部輸送障壁の移動を止める効果がある事が明らかになった。2)トロイダル回転の非拡散輸送の研究:トロイダル回転速度の時間分解が改善された事を利用し、外部駆動によらないプラズマのトロイダル回転(自発回転)について調べた。この自発回転はイオン圧力勾配よりもむしろイオン温度勾配に大きく依存し、イオン温度勾配がある値を超えると急に発生する事が解った。この自発回転の発生と消滅にはヒステリシスがある事も明らかになった。また、この自発回転と反対方向に運動量を入射した場合にはプラズマ回転がほとんど止まってしまうのに対し、同じ向きに運動量を入射した場合には少ない運動量で大きなプラズマ回転を生む事ができるという事実を示す事で、この研究結果はトロイダルプラズマにおけるプラズマ回転制御法に大きな指針を与えたといえる。
生殖細胞系列と体細胞系列の高次クロマチンドメインの違いを規定するメカニズムの解明

本研究は生殖細胞系列と体細胞系列の高次クロマチンドメインの違いを規定する因子の同定を目的とする。精巣内で幹細胞型の生殖細胞(精原細胞)は、体細胞型の増殖を経た後に、その一部の集団がspontaneousに減数第一分裂へと進行する。とりわけ、減数第一分裂期ではおいては染色体構造が減数分裂仕様に劇的に変化を遂げることが明らかにされているが、基盤となるクロマチンドメインの成り立ちについては不明な点が多い。インスレータータンパク質CTCFはクロマチンの境界領域を決定することにより、エンハンサーの効果を1つの独立したクロマチンドメイン内に制限するなど高次クロマチン構造レベルから遺伝子発現を制御する因子として知られている。一方、CTCFのパラログBORISは精巣特異的に発現することが知られている。最近我々は、CTCFとBORIS/C TCF-Likeが精巣内で相互排他的な発現パターンを示すことを見出した。興味深いことに、CTCFが体細胞系列で高発現しているのに対して、BORIS/CTCFLは減数分裂に進行する直前の分化型精原細胞→減数分裂初期の精母細胞で特異的にかつ一過的に発現する。したがって、減数分裂に先がけて核内ではCTCF→BORIS/CTCFLへの置き換えによってクロマチンドメインの構造変換が起きている可能性が示唆される。本研究では、CTCFとBORIS/CTCFLに特異的に結合する因子の違いを明らかにすることにより、体細胞増殖から減数分裂への切り替え遷移期における高次クロマチン構造のリモデリングの実態解明を目指す。さらに減数分裂型コヒーシンとBORIS/CTCFLにとの機能的強調について検討を行う。精原細胞のうち、ある一時における体細胞増殖から減数分裂へと切り替わる遷移期のその存在割合は細胞集団のごく一部でその数も多くはない。そこで減数分裂遷移期を効率良く集めて解析を行うために、Boris/CTCFL遺伝子座にGFPレポーターと精製を容易にするタグ(3xFLAG-HA)を導入したノックインマウスを作製した。この精巣のBoris/CTCFL陽性細胞のクロマチン画分から、このタンパク質複合体を精製しMS分析法により会合する因子を網羅的に同定した。またRAD21LおよびRec8遺伝子座に同様のストラテジーの遺伝子改変を加えたノックインマウスを作製して、減数分裂型のRAD21L, REC8コヒーシンを精製を行った。Boris/CTCFLやRAD21L, REC8コヒーシンと相互作用する因子の中に、Boris/CTCFLと減数分裂型コヒーシンとをリンクさせるものがないかについて検討を行う。得られた候補因子のそれぞれについては、受精卵ゲノム編集による即時KOの解析によりF0産仔の精巣の萎縮の有無を指標に、減数分裂遷移期のクロマチンドメイン形成に積極的に寄与するものを絞り込む。上記のノックインマウスより減数分裂遷移期の細胞を濃縮し、このクロマチンにけるBoris/CTCFLおよびRAD21L, REC8コヒーシンの結合部位をChIP法により明らかにする。さらに、Hi-C法を用いて精巣内の体細胞系列(CTCF陽性)と減数分裂遷移期の細胞(Boris/CTCFL陽性)における高次クロマチンドメインの違いを明らかにする。さらに、上記のBoris/CTCFLあるいは減数分裂型コヒーシンの会合因子を欠失させた場合のクロマチンドメインの形成に及ぼす影響を調べる。減数第一分裂期ではおいてはaxis構造やシナプトネマ構造のような体細胞では観察されない減数分裂仕様に特化した染色体構造が形成されることがわかっているので、この受け皿となる高次クロマチンドメインの全容解明を目指す。そこで減数分裂遷移期を効率良く集めて解析を行うために、Boris/CTCFL

遺伝子座にGFPレポーターと精製を容易にするタグ(3xFLAG-HA)を導入したノックインマウスを作製した。この精巣のBoris/CTCFL陽性細胞のクロマチン画分から、このタンパク質複合体を精製しMS分析法により会合する因子を網羅的に同定した。またRAD21LおよびRec8遺伝子座に同様のストラテジーの遺伝子改変を加えたノックインマウスを作製して、減数分裂型のRAD21L, REC8コヒーシンを精製を行った。Boris/CTCFLやRAD21L, REC8コヒーシンと相互作用する因子の中に、Boris/CTCFLと減数分裂型コヒーシンとをリンクさせるものがないかについて検討を行う。得られた候補因子のそれぞれについては、受精卵ゲノム編集による即時KOの解析によりF0産仔の精巣の萎縮の有無を指標に、減数分裂遷移期のクロマチンドメイン形成に積極的に寄与するものを絞り込む。上記のノックインマウスより減数分裂遷移期の細胞を濃縮し、このクロマチンにけるBoris/CTCFLおよびRAD21L, REC8コヒーシンの結合部位をChIP法により明らかにする。さらに、Hi-C法を用いて精巣内の体細胞系列(CTCF陽性)と減数分裂遷移期の細胞(Boris/CTCFL陽性)における高次クロマチンドメインの違いを明らかにする。さらに、上記のBoris/CTCFLあるいは減数分裂型コヒーシンの会合因子を欠失させた場合のクロマチンドメインの形成に及ぼす影響を調べる。減数第一分裂期ではおいてはaxis構造やシナプトネマ構造のような体細胞では観察されない減数分裂仕様に特化した染色体構造が形成されることがわかっているので、この受け皿となる高次クロマチンドメインの全容解明を目指す。
HIFU(強出力集束超音波)の胎児治療への応用に関する基礎研究

本研究は強出力集束超音波(HIFU)を用いて血流依存性疾患(胎児腫瘍など)、胎児閉塞性尿路障害、胎児腔水症、双胎間輸血症候群に対する胎児治療に向けた基礎実験を行うことで臨床応用が可能かどうかを知ることを目的に行われた。実験結果から胎児胎内の血流遮断が可能なこと、血流遮断により腫瘍の増殖抑制ができることを確認した。また胎児膀胱皮膚瘻の作製、胎盤表面血管の閉塞が可能なことも確認された。以上よりHIFUの低侵襲胎児治療への臨床応用の可能性が示された。1.HIFUトランスデューサーの開発実用化に向けて焦点距離を35mmと深くしたpiezoelectric ceramic transducer(周波数3.2MHz)をHIFU照射用に作成し、ドプラ血流速度測定機能を有した6.5MHzのイメージングプローブを結合させたものを本実験用に新たに開発した。2.胎児水腎症モデルの作成JWラビットを用いて胎児水腎症モデルを作成した。胎齢25日に母体を麻酔下(ドミトール、ネンブタール)で開腹し、胎仔一羽を孕んだ子宮を体外へ出した。子宮壁に3-0バイクリルでまず巾着縫合し結紮はせず牽引、胎仔尾部付近の子宮壁を切開し、胎児外陰部を露出させ4-0ナイロンで胎仔尿道を結紮した。結紮後胎仔を子宮内に完納し、子宮切開前に施行した巾着縫合部を結紮し子宮壁を閉じた。一連の操作中には極力羊水の流出が無いよう手術を施行した。一羽の母獣に対して結紮は一胎仔のみとした。子宮切開を同様の操作で行い胎仔を一度子宮外から出し再度子宮内に完納した胎仔を対照群とした(sham手術)。3.胎児水腎症モデルの評価結紮術1日後に超音波断層法にて水腎症の有無を確認した。結紮群において巨大膀胱および両側に高度水腎症を認めた。対照群では水腎症は認められなかった。結紮後7日目に胎仔を開腹、子宮切開を行い娩出し結紮群および対照群の腎臓を摘出し病理学的に検討した(HE染色)。結紮群では集合管、尿細管およびボーマン嚢腔の拡張が認められた。また対照群と比較して糸球体数が少なかった。4.今後の研究の展開(1)上記で作成したモデルを用いて水腎症により菲薄した腎皮質にHIFUを照射し瘻孔を作成し水腎症を改善させ、組織学的に検討し、有用性を評価する。(2)ラビット胎仔にVX2腫瘍を移植し腫瘍栄養血管をHIFU照射により血流遮断させ腫瘍の縮小の有無を評価し治療への応用の可能性を検討する。胎児大量胸水は肺低形成を、羊水過少を伴う胎児閉塞性尿路疾患は肺低形成や腎機能障害を引き起こし、ともに予後不良とされている。そこで近年ではそれらに対して超音波ガイド下胸腔羊水腔、尿路羊水腔シャント術などが行われている。しかしながら、それらの手術は子宮腔内に針を穿刺する観血的手技であり、破水や感染など相応の侵襲とリスクが避けられない。一方、HIFUはmm単位の微小な領域にエネルギーを集束させ、主に加熱作用により瞬時に局所の組織変性を惹起することができる。我々はHIFUによる人工瘻孔の形成がシャントチューブの留置に代わる腔水症・閉塞性尿路疾患の治療になる可能性があると考えた。そこでHIFUを用い胎児胸腹部に瘻孔ができるかどうかを知ることを目的に本研究を行った。妊娠25日齢のJWラビットを麻酔下で開腹し、子宮および卵膜を切開した後、胎仔外尿道口を4-0ナイロンで結紮し、子宮内に戻し卵膜、子宮を縫合後、閉腹した。妊娠28日に帝王切開術を施行し胎児を娩出し、実験に供した。出生仔を脱気水中に固定し、イメージング用プローブ(8MHz)を結合させたHIFUトランスデューサー(2.8Hz)を用い、胎児胸腹部を描写し、照射強度は8kw/cm2で、照射時間を1クール60秒として胎児胸部及び下腹部にHIFU照射を行った。胎児巨大膀胱モデルが完成した。胸部は60秒照射2クールで、下腹部は1クールでそれぞれ径1mmの瘻孔が作製できた。下腹部においては瘻孔作製直後より尿の排出が認められた。ともに出血は認められなかった。病理学的検討において瘻孔周囲には影響を認めなかった。HIFUを用いて臨床応用可能な超音波強度でラビット新生仔の胸腹部に人工瘻孔を作製することができた。

本方法を胎児期に用いれば胎盤位置に左右されず、非観血的手技により胎児人工瘻孔を作製できる可能性が示され、シャント術に代わる胎児腔水症・閉塞性尿路疾患などの胎児治療に応用可能であることが示唆された。[目的]胎児は羊水中に存在するため超音波の透過効率がよく、HIFUは子宮内または胎児内の任意の場所で組織の熱変性を引き起こす。従来の胎児治療(子宮腔内に器具を挿入)で問題となっている破水や感染などの出生児の予後を左右する合併症の併発を避けることが出来る。(1)対象疾患として、胎児水腎症を選び、HIFUを用いて胎児治療を行うことが可能かどうか基礎動物実験を行うことを目的とした。平成19年度では児娩出後に照射を行ったが、本年度ではより臨床応用に近づけるため、胎内で胎仔に対し、HIFU照射を行った。(2)TTTSの治療では胎盤表面の吻合血管を胎児鏡下でレーザー焼灼するが、本研究ではHIFUで表面血管の焼灼が可能かどうか検討した。[方法](1)妊娠25日齢のJWラビットを麻酔下で開腹し、子宮および卵膜を切開した後、胎仔外尿道口を子宮外に露出させ4-0ナイロンで結紮し、さらに人工羊水として生理食塩水2ccを注入し卵膜、子宮を縫合後、閉腹した。妊娠28日にイメージング用プローブ(8MHz)を結合させたHIFUトランスデューサー(2.8Hz)を用い、胎児腹部を描写し、照射強度は8kw/cm2で、照射時間を1クール60秒として胎児下腹部にHIFU照射を行った。(2)娩出後のヒト胎盤を脱気水中に入れ、母体、胎児面の両面2方向から別々に超音波ガイド下で表面血管を描出し、HIFUを照射した。200Wの出力で20秒1クールで行った。[結果](1)下腹部は数クール照射で径1mmの瘻孔下腹部に作製できた。周囲に出血は認められなかった。(2)数クール照射で表面血管の閉塞が観察された。[結論]HIFUを用いて臨床応用可能な超音波強度でラビット胎仔の下腹部に人工瘻孔を作製することができた。また胎盤表面血管の閉塞も可能であった。本方法を用いれば胎盤位置に左右されず、非観血的手技により胎児人工瘻孔を作製できる可能性が示され、シャント術に代わる胎児腔水症・閉塞性尿路疾患の治療になり得ることが示された。また胎児鏡下レーザー凝固術の代わりの治療にHIFUがなり得ることが示唆された。
エイズウイルスの経路依存的な新規細胞侵入機構と薬剤耐性との関連性

本研究課題では、臨床上問題となっている潜伏感染細胞に着目し、再活性化潜伏感染細胞からの感染伝播における抗HIV薬の活性評価を行った。潜伏感染モデル細胞は、複製可能な蛍光HIVの感染性クローンをJurkat細胞に導入して樹立した。BRD4阻害剤であるJQ-1によりT細胞活性化を伴わない再活性化が認められ、同時に感染性HIVの産生が認められた。再活性化潜伏感染モデル細胞をドナーとした細胞間感染では、核酸系逆転写酵素阻害薬の活性低下が顕著であった。しかしながら、プロテアーゼ阻害薬や非核酸系逆転写酵素阻害薬は、再活性化潜伏感染細胞からの感染拡大に対して有効性を示した。本研究課題では、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)の主要な感染経路の一つである細胞間感染に着目し、本感染経路における感染効率や抗HIV薬の活性などの性状を解析することを目的としている。始めに、本研究課題を遂行する上で必要な潜伏感染細胞の樹立を試みた。ウイルス感染のマーカーとして、青色蛍光タンパク質(BFP)遺伝子を組み込んだ感染性HIVクローンであるpNL-BFPを、ヒトT細胞株であるJurkat細胞に導入し、限外希釈により多数のシングルクローンを得た。十分に細胞が増殖した後、TNF-alphaによるLTR活性化を介したBFPの発現誘導を指標に数クローンを選抜した。続けて、これらの細胞クローンからのウイルス産生能をviral outgrowth assayにより評価した。TNF-alpha刺激により培養上清中に産生されたウイルス粒子をMT-4細胞あるいはMAGI細胞に感染させ、標的細胞におけるBFP発現あるいはレポーター(beta-galactosidase)発現を定量した。その結果、ウイルス産生能が非常に高いクローンから、まったくウイルスを産生しないクローンまで、多様であった。これは宿主細胞染色体への組み込み部位の違いなどに起因することが考えられた。そこで、定常状態では低BFPを示し、かつ、TNF-alphaへの反応性に優れ、十分なウイルス産生能を有する潜伏感染クローンBH11を今後の実験に使用した。本潜伏感染細胞を用いて、これまでに多数報告のある細胞活性化試薬の活性化能の比較を行った。評価に供した化合物の中で、BRD4阻害剤として知られるJQ-1に、T細胞活性化を伴わない優れた潜伏感染活性化能が認められた。本研究課題では、HIVの細胞間感染を高効率で感度よく評価可能な定量系が必須であるが、平成27年度においてはこの評価系を確立し、これを論文として報告した。また、本研究課題の遂行に必要な潜伏感染モデル細胞を樹立し、活性化により感染性ウイルスが産生されることを確認した。また、産生されたウイルスは、セルフリー感染だけでなく、活性化潜伏感染細胞から非感染細胞への細胞間感染により感染が拡大することも明らかにした。これに加えて、これまでに報告のある数種類の細胞活性化試薬の中から、JQ-1が低濃度において細胞毒性を示さず、かつCD69などの活性化抗原の誘導も引き起こさず、TNF-alphaと同程度のウイルス産生誘導能を示すなどの知見を得た。本研究課題では、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)が宿主細胞へ感染する経路に着目し、ウイルス感染経路の違いによる感染効率や抗HIV薬の活性などの性状を解析することを目的としている。本年度においては、現在問題となっている潜伏感染細胞に注目して、潜伏感染細胞からの感染拡大様式を解析した。研究代表者は昨年度までに、青色蛍光タンパク(BFP)を発現するHIV-1感染性分子クローンをヒトT細胞株Jurkat細胞に導入し、限外希釈法によりHIV-1潜伏感染モデル細胞を樹立した。今年度は、種々の試薬により再活性化状態にある潜伏感染モデル細胞をドナーとして、標的細胞との共培養による細胞間感染あるいは、再活性化細胞から産生されたウイルス粒子を用いたセルフリー感染の両経路において、抗HIV薬の感受性を評価した。これまでに報告されているいくつかの再活性化誘導能を有する化合物と、各カテゴリーに属する代表的な抗HIV薬を様々な薬剤濃度で組み合わせて解析を進めた。その結果、逆転写酵素阻害剤ではセルフリー感染に比べて細胞間感染での抗HIV薬活性は低下していた。これは、以前に研究代表者らによって得られた急性感染系での結果と一致している。一方で、プロテアーゼ阻害剤は、セルフリー感染と細胞間感染を同程度の活性で阻害した。これらの結果から、潜伏感染細胞からの感染拡大における抗HIV薬存在下での抑制回避機構や感染伝達様式の重要性が明らかとなった。これまでに多数のHIV潜伏感染モデル細胞が報告されているが、そのほとんどには蛍光タンパク質を発現するレンチウイルスベクターが用いられている。これに対して、研究代表者は、再活性化により感染性ウイルス粒子の産生が可能な潜伏感染モデル細胞を樹立した。このモデル細胞からは、再活性化刺激に応じて蛍光HIVが産生されるため、フローサイトメトリー等の定量的解析により、感度よく感染性の評価が可能である。今年度は、このモデル細胞を用いて、種々の再活性化試薬で刺激した際の応答性や、標的細胞への感染伝播を解析している。作用点が異なる再活性化刺激に対して、ウイルス産生量やレポーター発現の違いといった刺激の質的な解析も進めている。本研究課題では、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)が標的細胞へ感染する経路に着目し、ウイルス感染経路による感染効率や抗HIV薬に対する感受性の評価を行うことを目的としている。平成29年度は、臨床上問題となっている潜伏感染細胞に着目して、潜伏感染細胞からの感染伝播について解析をさらに進めた。

始めに、昨年度までに樹立した蛍光HIV潜伏感染モデル細胞を用いて、各種再活性化剤に対する応答性の解析を行った。その結果、既報通りに、ブロモドメインタンパク質BRD4の阻害剤であるJQ-1により、HIV LTRからの転写活性化とそれに付随して感染性蛍光HIVの産生が認められた。JQ-1以外にもプロテインキナーゼC活性化剤やTNF-alphaなどでも再活性化が認められたが、JQ-1はT細胞活性化を伴わず選択的に再活性化を誘導したため、本薬剤を用いてその後の解析を進めた。様々な濃度の各種抗HIV薬の存在下でJQ-1により再活性化を誘導し、引き続き同濃度の抗HIV薬存在下で標的細胞であるMT-4細胞への感染伝播能を検討した。昨年度は、プロテアーゼ阻害薬がセルフリー感染ならびに細胞間感染で同程度の阻害活性を示したことを報告したが、再活性化時のみのプロテアーゼ阻害薬処理でも感染性は低下していた。また、今年度は新たにEFVやETVなどの高活性非核酸系逆転写酵素阻害薬に強力な感染伝播阻害活性を見出した。これらの薬剤は、再活性化の指標となるマーカータンパク質の発現には影響を与えなかったことから、再活性化潜伏感染細胞での感染性粒子形成や粒子出芽のステップに影響していることが考えられた。本研究課題では、臨床上問題となっている潜伏感染細胞に着目し、再活性化潜伏感染細胞からの感染伝播における抗HIV薬の活性評価を行った。潜伏感染モデル細胞は、複製可能な蛍光HIVの感染性クローンをJurkat細胞に導入して樹立した。BRD4阻害剤であるJQ-1によりT細胞活性化を伴わない再活性化が認められ、同時に感染性HIVの産生が認められた。再活性化潜伏感染モデル細胞をドナーとした細胞間感染では、核酸系逆転写酵素阻害薬の活性低下が顕著であった。しかしながら、プロテアーゼ阻害薬や非核酸系逆転写酵素阻害薬は、再活性化潜伏感染細胞からの感染拡大に対して有効性を示した。HIV潜伏感染細胞をドナー細胞として用いる細胞間感染の実験においては、各種抗HIV薬の活性を評価し、セルフリー感染との差異や、HIV急性感染細胞での細胞間感染との比較を行う。さらに、樹立した潜伏感染細胞を用いて、細胞間感染における標的細胞への侵入機構について解析を進める。潜伏感染を再活性化状態に誘導する化合物は多数報告されており、その作用点も異なる。研究代表者も独自に樹立したモデル細胞を用いて、既報の再活性化化合物の中から、選択的にウイルス産生を誘導する化合物を明らかにしている。今後は、これまで評価していない経路に作用する化合物で解析を行い、より選択的で高効率な誘導剤、誘導経路を明らかにする。同時に、再活性化状態にある潜伏感染モデル細胞でのLTRメチル化やヒストン修飾といった転写に影響を与える因子についても解析する予定である。ウイルス感染症当初の計画よりも効率的に潜伏感染モデル細胞が樹立できたため、今年度使用しなかった消耗品費を次年度使用額とした。また、掲載費が必要ない雑誌に論文が受理されたため、次年度使用額が生じた。
大気極性有機エアロゾルの化学的変質と挙動を把握するためのその場での計測技術の開発

さいたま市国道463号と県道57号および一般環境と国道463号における大気極性有機エアロゾルのスギ花粉アレルゲンCry j 1のSPR測定を行い、交通量の多い場所において、1.1ミクロン以下の粒径範囲のCry j 1濃度が高かった。これは自動車走行によって花粉表面からユービッシュ小体が剥離、並びに再飛散のアレルゲン含有粒子が微小粒径へ移行する可能性が考えられた。今後、都市部花粉症や花粉喘息の発症、大気汚染物質が花粉症の症状に与える影響を評価していくために、大気極性有機エアロゾルのスギ花粉アレルゲン含有粒子の粒径分布や飛散精細挙動やその変性を把握するための調査を行った。大気汚染等の原因となる有機エアロゾルが人為的な一次排出、並びに光化学反応による二次生成が報告されている。また、都市部において、アレルゲンやウィルス感染の増加傾向が顕著にみられており、花粉アレルゲン微小粒子の化学変質の発見だけではなく、大気汚染物質による複合有機エアロゾルの形成も重要視されている。しかし、既存の有機エアロゾル計測法では、煩雑な前処理でGC-MS等による組成計測しかできず、分子間相互作用の度合も評価できない。よって、極性有機エアロゾルの排出・変質機構等を評価することができる新たな環境計測ツールの開発が求められている。大気バイオエアロゾルの化学的性状と濃度変化特異的に測定するための新しい環境計測ツール構築を目指し、金表面プラズモン法(Surface Plasmon Resonance, SPR)の現象を発展させ、生体分子と大気バイオエアロゾル中の標的活性分子の特異的相互作用、速度論的相互作用を解析し、エピトープマッピング(結合サイトの解析)、リガンドフィッシング、質量変化などを測定し、高速・高感度の新しい計測技術として開発する。バイオエアロゾル中の花粉アレルゲンなどの特定活性分子の汚染動態把握のための高感度の新しい環境計測ツールを確立させ、その発生源寄与率解析に加え、分子間総合作用の度合・生体への毒性度合の化学性状を精細に把握することで、大気環境化学計測分野への適用を目指している。バイオエアロゾル中のアレルゲンなどの特定活性分子の汚染動態把握のための高感度の新しい環境計測ツールを確立させ、その発生源寄与率解析に加え、化学構造・生体への毒性度合の化学性状を精細に把握するための調査を行った。環境計測エアサンプラー、既設の分析装置によって、花粉アレルゲンなどの活性タンパク質を解明し、文献調査によるデータ蓄積を行った。また、フィールド調査とともに、粒径別のアレルゲンの捕集・分析法を行い、その化学成分や存在形態が人為的・自然起源のとの関連性を調査し、自然起源のアレルゲン中の標的活性分子の化学的性状と濃度変化をSPRによって特異的に検出するための様々なSPRセンサーチップを試作し、花粉アレルゲンのようなバイオエアロゾルの動態を把握するための高感度の新たな大気環境化学計測ツールの開発のための基礎を構築した。特に、タンパク質・アレルゲン系:バイオエアロゾルの長寿命センサーチップ(結合→平衡→解離→再生→結合)の特性を利用し、その利用条件に合わせて研究を進めて来ている。初冬に出現する高濃度大気汚染時の各種標的活性分子の排出挙動・変動調査への適用検討日本特有のアレルゲン・共通抗原を含む成分の寄与率推定値との比較代表的キャプチヤー生体分子の固定化方法を活用した汎用性・特異性SPRセンサーチップの開発・応用を目指す。トレーサとなる様々な活性成分の新規固定化センサーチップを開発し、人体呼吸器系に吸入毒性のある汚染化学種(化学的変性・変異原性によるアレルギー症状悪化)を計測・評価るため、酵素免疫測定法(ELISA法)、電気泳動用蛍光ゲルピッカーを用いて、指標抗原の特異的計測法を検討し、抗原活性・変異原性変化から、化学的変性、複合有害バイオエアロゾルの排出挙動評価への応用にも試みる。初冬夏季に出現する高濃度大気汚染時の各種標的活性分子の排出挙動・変動調査への適用検討するため。アレルゲンを計測・評価るため、酵素免疫測定法(ELISA法)、電気泳動用蛍光ゲルピッカーを用いて、指標抗原の特異的計測センサーチップの開発も試み、抗原活性・変異原性変化から、化学的変性、複合有害バイオエアロゾルの排出挙動評価への適用も検討する。
ドレブリン測定による肺癌診断法の開発と肺腺がんにおけるドレブリンの分子機能解明

肺腺がんで発現をしているドレブリンをがん診断マーカーとして測定できるかを試みた。サンドウィッチELISA法を用いて作製したドレブリン単クローン抗体と市販ポリクローナルドレブリン抗体を用いて、テトラメチルベンジンを用いて発色した。同時にドレブリンリコンビナント蛋白を用いて標準曲線を描き、サンプル中のドレブリン濃度を測定した。ドレブリン発現を認める肺腺がん患者および非がん患者の気管支洗浄液を用いてサンドウィッチELISAを行った。しかしながら、検出閾値が低く、肺腺がん患者と非がん患者の気管支洗浄液中のドレブリン濃度の差はほとんど認めず、測定は不可能であった。血清も同様の結果であった。ドレブリン検出感度を上げるため検出抗体としては市販のビオチン化抗ドレブリン多クローン抗体を使用し、テトラメチルベンジジンを用いて発色、吸光度測定した。感度は上がったものの標準曲線の結果が安定せず、精度の高い測定は出来なかった。ドレブリンは細胞骨格蛋白であり、気管支洗浄液中や血清中に安定して存在せず、測定するのは困難である可能性が考えられた。次に、ドレブリンの肺腺がんにおける分子機能解明に関して、肺腺がん細胞株を用いた実験中である。肺腺がん細胞株に関しては、ドレブリン高発現であるA549を用いて、siRNAを導入しドレブリンの発現を抑制し機能解析を行っている。まずは細胞数カウントや発色試薬を用いた細胞数測定キットを用いて増殖抑制の解析を行っている。がん診断マーカーとしてのドレブリン測定に関して、測定がうまくいかず、予定より遅れたが、肺腺がんにおけるドレブリンの分子機能解明の研究に関しては、順調に進んでいる。肺腺がん細胞株を用いた研究であり、研究の遂行は可能であると考える。また臨床領域において非小細胞肺癌に対する免疫チェックポイント阻害薬がトピックであり、ドレブリンと免疫療法に関しても解析を検討している。ドレブリン測定による肺がん診断法の開発に関して、ELISAによるドレブリン測定が困難であった。そのため予定していた今年度使用額よりも使用額が減り、次年度に持ち越しとなった。
前架橋法による高分子ゲル網目構造の精密制御

本研究では、高分子ゲルの網目構造の精密制御を目指した新たなゲル合成法として、「前架橋法」の確立を目的とした。前架橋法とは、低分子重合開始剤を高効率に架橋させることによって得た網目状開始剤を用いて、網目拡大重合を行うことによってゲルを得る方法である。前架橋法の確立に向け、(1)「重合中にビニル基間の距離を変化させる架橋剤の合成およびそれを用いたゲル化」、(2)「末端架橋反応による均一網目ゲル合成」、(3)「ゲルの構造制御に基づく膨潤挙動制御」について検討を行った。本研究は、高分子ゲルの網目構造の精密制御を目指した新たなゲル合成法として、「前架橋法」の確立に取り組んでいる。前架橋法では、低分子重合開始剤を高効率に架橋させることによって得た網目状開始剤を用いて、網目拡大重合を行うことによってゲルを得る方法である。今年度は前架橋法の確立に向け、1.「末端架橋による高効率架橋反応の探索」、2.「網目拡大重合に向けた前駆体化合物の合成とモデル反応の検討」を行い、以下の成果を得た。1.前架橋法の実現には高効率な架橋反応の探索が必要であるため、末端架橋によるゲル合成を検討することによって、高効率架橋反応の探索を行った。具体的には、RAFT重合によって精密合成したポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)の末端にチオール基を定量的に導入し、4分岐アクリレートとのMichael付加反応によって検討した。反応条件を最適化することによりゲルが得られ、高効率な架橋反応が進行していることが示唆された。2.2つのビニル基を有するトリチオカーボネート(TTC)型RAFT剤を合成した。この化合物は前架橋法における網目状開始剤の前駆体化合物である。前架橋法の検討にあたって、モデル反応としてこの化合物を用いたゲル合成を検討した。この化合物はRAFT重合を行うとき、開始剤および架橋剤として働き、モノマーがTTC部位に挿入する形で重合が進行し、2つのビニル基間が広がっていく。このため、本化合物は網目拡大重合のモデル化合物といえる。実際にゲル合成を検討したところ、通常の架橋剤を用いた時よりも架橋効率が向上することが明らかとなり、2つのビニル基間が拡大していることがゲル合成に有効に寄与していることが分かった。本研究では、高分子ゲルの網目構造および機能の精密制御を目指した新たなゲル合成法として、「前架橋法」の確立に向けて取り組んできた。前架橋法とは、低分子重合開始剤を高効率に架橋させることによって得た網目状開始剤を用いて、RAFT機構を用いて網目拡大重合を行うことによってゲルを得る方法である。前架橋法の確立に向けて、高効率架橋反応の実現が重要であるため、前年度に続き「1.末端架橋による高効率架橋反応の探索」を行った。さらに、前架橋法によるゲルの機能制御に向けた取り組みの前段階として、「2. RAFT重合を利用した2種モノマーが様々に配列したゲルの合成とその温度応答性」に関する研究を行い、以下の成果を得た。具体的には、RAFT重合によって精密合成したポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)の末端にチオール基を定量的に導入し、4分岐アクリレートとのチオールーエン反応によって検討した。種々の条件でゲル化過程を観察し、効率的な架橋に必要な反応条件を明らかにした。2.前架橋法を用いたゲルの網目構造制御およびゲルの機能制御に先駆け、RAFT重合を用いて構造の制御されたトリブロックポリマーを合成し、外側のブロックを架橋することによって得られるゲルの温度応答性について検討した。この結果、同じ組成であっても、前駆体となるブロックポリマーの構造が異なれば温度応答能が大きく異なることが明らかとなった。高分子化学RAFT重合によるポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)の精密合成および末端架橋によるゲルの合成に成功し、高校率架橋反応の探索に一定の成果が出ている。また、網目拡大重合のモデル反応について、予想された効果が得られている。次年度は、末端架橋の探索を引き続き行い、前架橋法への応用可能性を探る。これとともに、RAFT重合を利用して網目構造の制御されたゲルを合成し、刺激応答能を評価することによって網目鎖の連鎖分布や組成の制御がゲルの性質に与える効果について明らかにする。研究開始当初、合成したゲルの力学物性測定のため、レオメーターの購入を検討し、予算を計上していた。しかし、他の共同研究を進行させている過程でレオメーターを使用できることとなり、2013年度中に購入する必要が失われた。そのため、次年度に予算を繰り越すこととなった。上記共同研究の継続状況を見て、レオメーターの購入の検討を引き続き検討する。

レオメーターの使用が今年度も引き続き可能であれば、RAFT重合によって合成したポリマーの解析に用いているGPCシステムが不具合を起こしているため、これの買い替えもしくは更新に用いる。その他、消耗品や旅費については当初の研究計画を元に進める。
鉄欠乏に対する心筋ミトコンドリア応答性の低下が心不全に及ぼす影響の検討

心不全は貧血や鉄欠乏を合併しやすく、その合併は予後不良に繋がるが、鉄欠乏に対する治療法は確立されていない。この理由の1つとして、そもそも鉄欠乏による心機能障害の分子機構が解明されていないことが挙げられる。研究代表者は、最近、mRNA結合蛋白tristetraprolin(TTP)が細胞内鉄欠乏により活性化され、ミトコンドリア鉄含有蛋白を適切に制御することにより、鉄欠乏に対して応答する機構を明らかにした。本研究では、不全心筋のミトコンドリア鉄欠乏に対する反応性の低下が心機能障害やミトコンドリア機能障害に寄与すると仮説を立て、その機序を解明することを目的とする。
アジア新興工業国群に属するシンガポールと香港の長期的経済成長の構造的:政策的要因

「アジアNICs諸国比較研究II」グループは、前年度に引き続き研究対象領域の香港、シンガポールに関する文献資料、データの収集を鋭意すすめる一方、分担者たちは、海外研究活動の機会を利用して、現地の研究者と交流を行い、実態把握に鋭意つとめた。その結果をもとに、平成元年5月13日14日京都において、同9月15日17日の大磯研究会議のさい、さらに12月9日10日名古屋において研究グループ会議を開き、対論をくりひろげた。対象地域である香港、シンガポールが中国人の社会で、その経済発展において中国の儒教的文化的価値観の影響下にあることは認められたが、儒教イデオロギーと工業化との関連については各研究者の認識において多様性がみられた。しかし、本研究プロジェクトが最終年になるので、それぞれの立場に立った報告書をまとめる方向で、作業をすすめた。それらの報告書テーマは、「香港の発展と華人社会の儒教的伝統」(江頭)「儒教精神と勤労意欲:香港企業のケース「実態調査をもとに」(二瓶,大津)「シンガポール工業化の政策的構造的要因」(広野)「シンガポールにおける教育と国民統合」(田中)「シンガポール華人企業の特質」(吉原)である。これら報告書は、必ずしも完成したものではなく、事後の海外研究旅行を通じて補強したり、グループ・メンバーの討論を続けて完成していく必要があることを、最後に指摘しておきたい。