hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
小児が共有する玩具における適切な衛生管理方法の検討

小児が共同使用する玩具について、適切な衛生管理の方法を検討した。実験的に共同使用した玩具について調べたところ、ヒトの常在細菌である表皮ブドウ球菌の複数の株が分離された。このことから共同使用する玩具が感染を媒介するリスクとなる可能性が示唆された。また、保育所等を対象とし、玩具の衛生管理方法についての質問紙調査を行った。その結果、特に実施される頻度の高かった、日光照射による消毒方法について検討したところ、照射時間が短い場合には、むしろコントロールに比べて細菌数が増加することが明らかになった。はじめに,近隣の保育所、幼稚園を対象に玩具の衛生管理状況に関する質問紙調査を実施した.その結果から特に回答の多かった、玩具に対する「日光照射」の有効性について,その特性から衛生管理が困難であり,微生物汚染度の高いとされる布製玩具を対象に実験的検討を行った.実験では,滅菌した玩具に均一に菌液調整したE.coli 0.5mlを塗布し,日光照射群,非日光照射群,実験的介入をしないコントロール群のATPおよび細菌コロニー数の比較をした.日光照射は屋外で行い,日中の2時間とした(午前10:30午後12:30,10月下旬).質問紙調査では,58の対象施設(回収率84.1%)より回答が得られた.その結果,すべての対象施設において,玩具に対する衛生管理が実施されていたが,その具体的方法に統一性はなく,施設によってばらつきがみられた.また,布製玩具に対する日光照射の有効性を検討した実験では,ATPが日光照射群で442.0±356.6RLUと最も高く,次いで非日光照射群が362.9±210.9RLU,コントロール群は314.4±123.8RLUと最も低かった.細菌コロニー数(logCFU)は日光照射群で2.1±0.8logCFU/mlと最も少なく,次いで非日光照射群が2.9±0.5log CFU/ml,コントロール群は4.6±1.0logCFU/mlと最も多かった.実験的検討では,日光照射群における細菌コロニー数が最も少なかったことから,日光照射が被検菌E.coliを減少させることが明らかとなったものの,同群におけるATPが高値を示しており,日光照射時間が2時間に達しない場合,E.coliの増殖を促し,むしろ逆効果となる可能性が示唆された.これまでの研究において、小児が共有する玩具ではある一定の細菌汚染が明らかとなっているが,具体的な菌種の同定については検討されていなかった,したがって平成23年度は保育所の園児が実際に使用した玩具に付着した具体的な細菌の同定をすることとした。さらには明らかとなった細菌の特徴から、適切な衛生管理の方法を検討することとした。その結果、今回検出された細菌はいずれも健康人に対して通常は非病原性とされる細菌であった。従って、健康な小児においてはこれらが付着した玩具の使用によって感染症を発生する可能性は低いと考えられるが、抵抗力の著しく低下した小児では日和見感染を起こす可能性もある。また、特にヒトの常在細菌として分布するStaphylococcus属が最も多かったことから、玩具の使用に伴って小児の持つ常在細菌が、玩具に高い頻度で移行したと考えられる。このことから小児が病原性を有する細菌を保有していた場合、常在細菌と同様に病原性の高い細菌も玩具に移行する可能性があると考えられるため,小児が共同使用する玩具が間接的な接触感染の媒介物となる危険性があるといえる。特に感染症の流行期においては玩具の衛生管理を徹底するべきであることが明らかとなった。さらに具体的な衛生管理方法については、今回の実験において分離された細菌はいずれも一般的な消毒薬が効きやすいものであり、低水準もしくは中水準の消毒薬によるふき取り等が適切であると考えられた。小児が集団生活を営む場では、集団感染の報告が後を絶たない。このような場では、環境や物を介した交差感染も生じ得る。特に玩具は複数の小児が触れる機会が多く、集団生活では病原体伝播の媒体となる可能性がある。これまでに、玩具の種類や配置場所(小児病棟、保育所等)の違いによる玩具の汚染度や、検出菌について明らかにしてきた。そこで今年度は、玩具を複数人が共同使用した場合に、由来の異なる複数の菌株が検出されるかについて検証し、玩具を介した感染リスクを検討した。したがって、複数人による玩具の共同使用により、これを介したヒトからヒトへの細菌伝播が生じていることが明らかになった。このことより玩具の共同使用は交差感染を来たす可能性があると言えるため、小児が共同使用する玩具については特に衛生管理の徹底や、適切な使用法に関する検討を十分に行う必要がある。小児が共有する玩具に付着する菌種の同定については、当初の計画以上に進展しているものの、この過程には時間を要するため、現段階では具体的な衛生管理方法の検討については必ずしも十分ではない。

しかしながら、最終年度である平成24年度はこの内容に関する検討に着手する予定であり、この研究を達成できる目途がたっている。24年度が最終年度であるため、記入しない。小児が共有する玩具の衛生管理に関する適切な方法を示すためには、今回のような一定の条件下における実験的研究のみならず、小児が共同生活を営む場、たとえば保育園や幼稚園等における玩具の使用方法や衛生管理の実施状況を鑑みた上で、現実的に実施が可能な方法を考える必要がある。この点については今年度の課題とし、検討する予定である。
ナノフロー制御による界面強化接合技術の開発原理

金属材料の超音波接合中に界面近傍において生じるナノサイズの領域の塑性流動(ナノフロー)を精密に制御することにより,望みの接合部ミクロ組織を得ることが可能となり,接合部特性を理論上の極限まで高めることができると期待される.本研究では,現在強く求められている革新的異材接合技術の1つとして,ナノフロー制御による界面強化接合技術を確立するための学術基盤を構築することを目的とする.この目的を達成するためには,超音波接合部形成に関わる基礎現象を系統的に整理し,接合パラメータ,接合部ミクロ組織形成,接合部特性とナノフローの関係を明らかにすることが必要である.そのため,接合装置に与えたエネルギーが接合部形成に消費されるまでのエネルギー伝達を軸として基礎現象を整理し,ナノフローの発現メカニズムや接合部ミクロ組織形成メカニズムを明らかにすることにより,ナノフロー制御による界面強化接合技術の開発原理を提案する.本年度は,アルミニウム合金と鉄鋼の接合試験,引張せん断強度試験および接合界面近傍におけるナノフローの解析を実施した.その結果,アルミニウム合金のせん断変形が顕著となる接合条件において接合強度が高まり,破断形態が界面破断から母材破断へと変化することが明らかになった.そのため,母材破断する界面強度を有する接合試料を用いて,接合界面近傍における結晶方位解析を行った.その結果,アルミニウム合金側の界面近傍数十ミクロン程度の領域において,超音波振動と平行方向のせん断変形が生じていることが明らかになった.また,せん断変形領域の中の界面近傍の領域においては,ナノサイズの領域において塑性流動が起きていることが明らかになり,ナノフローが接合部形成や接合強度の上昇に対して重要な役割を果たしていることが明らかになった.金属材料の超音波接合中に界面近傍において生じるナノサイズの領域の塑性流動(ナノフロー)を精密に制御することにより,望みの接合部ミクロ組織を得ることが可能となり,接合部特性を理論上の極限まで高めることができると期待される.本研究では,現在強く求められている革新的異材接合技術の1つとして,ナノフロー制御による界面強化接合技術を確立するための学術基盤を構築することを目的とする.この目的を達成するためには,超音波接合部形成に関わる基礎現象を系統的に整理し,接合パラメータ,接合部ミクロ組織形成,接合部特性とナノフローの関係を明らかにすることが必要である.そのため,接合装置に与えたエネルギーが接合部形成に消費されるまでのエネルギー伝達を軸として基礎現象を整理し,ナノフローの発現メカニズムや接合部ミクロ組織形成メカニズムを明らかにすることにより,ナノフロー制御による界面強化接合技術の開発原理を提案する.本年度は,アルミニウム合金と鉄鋼の接合試験,引張せん断強度試験および接合界面近傍におけるナノフローの解析を実施した.その結果,アルミニウム合金のせん断変形が顕著となる接合条件において接合強度が高まり,破断形態が界面破断から母材破断へと変化することが明らかになった.そのため,母材破断する界面強度を有する接合試料を用いて,接合界面近傍における結晶方位解析を行った.その結果,アルミニウム合金側の界面近傍数十ミクロン程度の領域において,超音波振動と平行方向のせん断変形が生じていることが明らかになった.また,せん断変形領域の中の界面近傍の領域においては,ナノサイズの領域において塑性流動が起きていることが明らかになり,ナノフローが接合部形成や接合強度の上昇に対して重要な役割を果たしていることが明らかになった.
高コレステロール摂取による歯周病増悪メカニズムの解明

本研究の目的は、高コレステロール摂取による歯周病増悪の機序を、ラットモデルを用いて解明することである。本年度は、歯周炎モデルラットを高コレステロール食群(実験群)と標準食群(対照群)の2群に分け、比較検討を行った。上顎口蓋側歯肉に歯周病病原因子(E.coli由来リポポリサッカライド溶液とS.griseus由来プロテアーゼ溶液)を1日1回塗布して歯周病を誘発させた。なお、実験期間は8週間とした。8週間の実験期間の後、ラットを屠殺し、採血と歯肉のバイオプシーを行った。血液サンプルについては、血清中の酸化ストレス濃度を8-デオキシグアノシン(OHdG)を指標にして定量した。また、歯肉組織中のミトコンドリアDNAを抽出し、その中に含まれている8-OHdG濃度を評価した。さらに、歯肉の組織標本を作製し、抗tumor necrosis factor-α(TNF-α)抗体を使った免疫染色を行い、単位面積(0.1mm×0.1mm)あたりのTNF-α陽性細胞数を計数した。その結果、実験群の血清8-OHdG濃度は対照群よりも高い値を示した。歯肉中の8-OHdG濃度に関しても同様の結果が表れた。さらに、対照群よりも多いTNF-α陽性細胞が実験群において観察された。近年の研究から、酸化ストレスはTNF-αなどの炎症性サイトカインの産生を促進させることが分かっている。本研究の結果は、高コレステロールの摂取は、酸化ストレスの増加を介して歯周病を悪化させることを示唆している。本研究の目的は、高コレステロールの摂取による歯周病増悪の機序を組織学的に解明することである。平成17年度は、歯周病モデルラットに対して標準食もしくは高コレステロール食を8週間与え、両群における炎症性サイトカイン[Interleukin-1 beta(IL-1 beta)とtumour necrosis factor alpha(TNF-alpha)]の発現を比較検討した。なお、IL-1 betaとTNF-alphaは免疫染色によって発現させた。光学顕微鏡下で、付着上皮直下結合組織と歯根膜における単位面積(0.1mm x 0.1mm)あたりのIL-1 beta陽性線維芽細胞数とTNF-alpha陽性線維芽細胞数を数えた。その結果、どちらの陽性細胞密度も、高コレステロール食を与えた方が標準食の場合よりも高いことが分かった。このことは、高コレステロールの摂取による炎症性サイトカインの産生の増加が、歯周病をさらに悪化させる一因であること示唆している。続いて、歯周病の関連項目として、歯周組織における酸化ストレスの発現を検討した。指標として8-ヒドロキシデオキシグアノシン(OHdG)を用い、免疫染色による検出を試みた。抗体を50倍、100倍、200倍、400倍および1000倍に希釈して染色性を比較し、最も良好な結果が得られた200倍の希釈濃度で染色を行うことにした。また、ネガティブ染色を行い、抗体の特異性も確認した。そして炎症性サイトカインと同様の方法で評価したところ、高コレスレロールの摂取によって8-OHdG陽性線維芽細胞が増加することが明らかになった。近年の研究から、高コレステロールの摂取は血液を介して末梢組織に大量の酸化物質が供給される原因になることが報告されている。さらに、組織に対する過度の酸化物質の供給は、酸化ストレスを高めて炎症の増悪を促すことも知られている。以上のことを考慮し、平成18年度は血液中の酸化物質の濃度測定を含めて、なぜ高コレステロールの摂取で炎症性サイトカインの産生が高まるのかを解明する予定である。
コンクリート用補強鋼材の力学性状と設計に関する研究

コンクリートの構造物のより高度な限界状態設計法の構築の上で、曲げ部材の基本構成要素である補強鋼材の最終段階にいたる迄の応力-ひずみ関係を対象として、平成7・8年度にわたり、現在国内で生産されている各社のPC鋼材(綱棒・ストランド)の資料の収集を行うとともに、国内外の各学協会でコンクリート部材の設計に用いられている種々のPC鋼材の応力-ひずみ曲線との対比検討を行った。また、平成7年度には、兵庫県南部地震との関連もあり、圧接不良の鉄筋を補強材としたはりの載荷試験により、圧接不良の程度がはりの力学特性に及ぼす影響について検討し、静的載荷の下での圧接不良部の影響は、それがモーメントスパン内に存在するよりもせん断スパン内に存在する方が影響度が大きいことを見出した。平成8年度には、はりコンクリート圧壊時の鋼材ひずみを変化させるため鋼材比を変化させたポストテンション方式のPCはりの載荷試験を行い、土木学会コンクリート標準示方書において設定され鋼材特性モデルに加えて、実測の材料特性をもとにしたはりの曲げモーメント・曲率関係についてのシミュレーション結果と比較検討すると共に、PC鋼材の降伏点の定め方とはりの挙動との関連について検討を行った。その結果、土木学会コンクリート標準示方書の中で設定されているPC綱棒1号及び2号の応力ひずみ曲線のモデル化は現状を必ずしも反映しておらず、厳密には熱処理綱棒と圧延綱棒に分けたモデル化を行うことが望ましいこと、また、部材設計上の簡便法としては、2直線方式で統一することも考えられることを明らかとした。さらに、綱材比が大きくなり、鋼材の十分な降伏変形にいたる前にコンクリートの圧壊が生じる場合については、平面保持の仮定を基にした解析が危険側となるとの結果を得た。平成7年度においては、まずコンクリート曲げ部材の基本構成要素である補強鋼材の応力ひずみ関係を対象として、国内で生産されている各社のPC鋼棒1号および2号の応力ひずみ曲線関係の資料と国内外の各学協会でコンクリート部材の設計に用いられているPC鋼材の応力ひずみ曲線の収集を行った。また、PC鋼棒の応力ひずみ関係に関する調査資料をもとにして、はりの降伏終了点と鋼材の破断点との関係を求め、代表的な鋼材を用いた場合の降伏域でのはりの力学性状をシミュレーションによって求めると共に、降伏終了点において予測される鋼材ひずみを変化させたはり供試体の載荷試験を行い、はりの降伏域の力学性状ならびに破壊性状をはり中の鋼材伸びとの関係で検討した。さらに、兵庫県南部地震との関連で、圧接不良の鉄筋を補強材としたはりを作成し、破壊性状について検討した。その結果、熱処理鋼棒においては1号と2号の両者の応力ひずみ曲線に基本的な差は見られず、熱処理鋼棒と圧延鋼棒の特性をもとに定められたこの区分が現状と必ずしも一致せず、終局限界をもとに断面設計を行う場合には、鋼材の応力ひずみ関係のモデルを再構築すべきであるという結論を得ており、モデルの具体的な検討に入っている。また、PCはりの載荷試験とシミュレーションにより、鋼材の降伏のみならず、特に強度破壊点以降の破壊過程の性状がRCはりと異なることから、従来の強度設計に加えて変形設計ならびに靱性設計の立場からの問題点が明確になった。また、圧接不良の鉄筋を補強材としたはりの載荷試験から、圧接部がモーメントスパンあるよりもせん断スパンに存在する場合の方がはりの破壊性状により影響があることが認められた。

コンクリート構造物のより高度な限界状態設計法の構築の上で、曲げ部材の基本構成要素である補強鋼材の最終段階にいたる迄の応力・ひずみ関係を対象として、昨年に引き続き、国内で生産されている各社のPC鋼材の資料を、鋼棒のみならずストランドを含めて収集を行った。また、はりコンクリート圧壊時の鋼材ひずみを変化させるため鋼材比を3種類に変化させたポストテンション方式のPCはりの3等分点載荷試験を行い、土木学会コンクリート標準示方書において設定されている3直線及び2直線にモデル化された鋼材特性に加えて、実測の材料特性をもとにしたはりの曲げモーメント・曲率関係についてのシミュレーション結果について比較検討を行うと共に、PC鋼材の降伏点の定め方とはりの挙動との関連についての検討を行った。その結果、土木学会コンクリート標準示方書の中で設定されているPC鋼棒1号及び2号の応力ひずみ曲線のモデル化は現状を必ずしも反映しておらず、厳密には熱処理鋼棒と圧延鋼棒に分けたモデル化を行うことが望ましいこと、また、簡便法としては、2直線方式で統一することも考えられることが明らかとなった。さらに、鋼材比が大きくなり、鋼材の十分な降伏変形にいたる前にコンクリートの圧壊が生じる場合については、平面保持の仮定を基にした解析が危険側となるとの結果を得た。なお、異なる永久ひずみの値を基に降伏点を定めている現行のJISとISO規定の及ぼす影響について明らかとした。
革新的なクロマチン基盤膜を用いたクライオ電子顕微鏡3次元構造解析

クロマチンは、ヌクレオソームと呼ばれるヒストンとDNAの複合体を最小単位として核内に高度に収納されている。申請者は、結晶化が困難な試料溶液をグリッド上で急速凍結し観察することのできるクライオ電顕鏡解析を使い、ヘテロクロマチン基本構造やネイティブDNA配列を含むヌクレオソームの3次元構造を明らかにしてきた。本研究課題では、クライオ電子顕微鏡を用いたクロマチン構造解析における急速凍結試料作製の効率化、高品質化および今まで構造解析が難しかったクロマチン複合体や高次クロマチンの可視化を実現するため、クロマチン基盤膜グリッドを創出する。
大気圧プラズマジェットによる金属の局所的硬化法

大気圧プラズマ技術を用いた大気圧下での金属硬化法の実証を行った.パルスアーク方式のプラズマにより窒素原子を大気圧中で金属材料に吹き付け,局所的にサブミリメートルの深さまで硬化させる新しい窒化法を確立した.大気圧プラズマ技術を用いた大気圧下での金属硬化法の実証を行った.パルスアーク方式のプラズマにより窒素原子を大気圧中で金属材料に吹き付け,局所的にサブミリメートルの深さまで硬化させる新しい窒化法を確立した.本研究により,パルスアーク型大気圧プラズマジェットを用いた鉄表面の硬化処理に世界で初めて成功した.以下に実験の内容および結果を示す.プラズマジェット装置を立ち上げ,窒素雰囲気下で鉄鋼を処理するための密閉チャンバーを作製した.窒素プラズマジェットのプルーム中において,窒化処理で最も重要と考えられる窒素原子が生成可能であることを分光法により検証した.しかし,当該の窒素プラズマジェットを試料に照射したのみでは残留酸素による酸化が支配的となり,その結果生成された酸化鉄の層が窒素の拡散を抑制して硬化が起こらないことが分かった.これを解決するため,残留酸素の還元を目的として処理雰囲気中に水素ガスの添加を試みた.その結果,酸化の抑制に成功し,窒素拡散による鉄表面の硬化が達成された.2hの処理により,500μmの深さまで硬化することが可能となった.さらに,現在までの実験条件では局所硬化する面積は数cm^2であることが明かとなった.大気圧下で高速プラズマ窒化処理が原理的に可能となったため,産業界で行われている真空装置を用いた手法に比べ,表面硬化法が大幅に簡便化されることが期待される.これらの結果をまとめ,2つの国内学会の全国大会において発表を行った.また,国内特許の出願および英文誌への投稿の準備を進めている.さらに,今年9月に中国で開催されるプラズマ表面技術の国際会議(AEPSE2011)で成果発表を行う予定である.本研究の目的である,放電プラズマを用いた大気圧下での金属硬化法の実証を行った,バルスアーク方式のプラズマにより窒素原子を大気圧中で金属材料に吹き付け,局所的にサブミリメートルの深さまで硬化させる新しい窒化法を確立した.具体的な成果は,1.鋼の局所硬化に成功した2.水素ガスの添加量に最適値があることを明らかにした3.窒化に必要な水素量を大幅に低減することに成功した4.水素ガス添加による窒化メカニズムを提案した,の4項目である,これらについて以下に具体的に説明する.1.昨年度の成果として純鉄の窒化処理に成功していたが,本年度はより実用的な合金工具鋼(SKD61)の窒化処理に挑戦した.その結果,2hの処理で100μmの深さまで硬化させることに成功した.これは既存技術のイオン窒化と同等の窒化性能と言える。2.鉄鋼の窒化処理実験により,処理雰囲気中への水素ガス導入がきわめて重要な役割を果たしていることが明らかとなった.そこで窒化層厚さの水素ガス添加量依存性を調査した結果,水素ガスは少なすぎても多すぎても窒化が進行せず,窒化に最適な添加量が存在することが明らかとなった.この特性は実用上きわめて重要である.3.処理雰囲気中に添加していた水素ガスをプラズマジェットの動作ガスに添加することにより,水素の反応素過程を質的に変調した.その結果,窒化に最適な水素添加量が10分の1に低減した.4.窒化処理中のジェットプルームを発光分光分析した結果,水素添加時にはNHラジカルからの発光が顕著であり,水素ガス添加量の増加に伴いその発光は徐々に弱まることが分かった.以上のことから,NHラジカルを通して窒化処理が行われていることを提案し,さらに水素添加量が多い場合に窒化が進行しない理由はNHラジカルのドーズ量が減少するためであると結論した.以上の成果を英文誌および国際会議で発表し,さらに現在2件の学術論文を執筆中である.
超小型高空間解像度ライン分光イメージングによるパーソナル・フローサイトメトリー

我々が提案しているワンショットフーリエ分光イメージング技術は、小型化及び低価格化を必要とするスマートフォンにも搭載可能となる超小型分光装置の実現を可能にする。しかし、提案技術には視野絞りとして光学系に導入しているスリットが原因の感度不足という課題が存在していた。低倍率の光学系では、対物レンズ側の焦点距離を長くすることで光路長が長くなってしまい、小型化が難しくなってしまう。そのため、我々はスリット幅を広げて光量を確保し、同時に回折角の減少を補う為に平凹シリンドリカルレンズにより平行光束径を拡張することで、光学系を等倍率で構築したワンショットフーリエ分光イメージング技術の高感度化を実現した。提案する超小型分光ユニットであるワンショットフーリエ分光法は、計測時間が短く(数十msec.)超小型(豆粒大)のライン分光イメージングが可能である。しかし、空間的位相シフト法に基づいていることから、物体光束を空間的に広げることから計測感度が低いことが短所である。そこで、微弱蛍光を高感度に検出する為の、高N.A.(Numerical Aperture:数値開口数)低倍率光学系を考案した。検出される光量はN.A.の2乗に比例し、光学倍率の2乗に反比例して増加することが可能となった。更に、無染色で細胞の弁別を行う為に、ラマン分光への適用可能性についても検討を行った。特に、自家蛍光の悪影響を避ける為に、長波長(波長:1064nm)の励起光による近赤外ラマン分光への適用可能性を実験検証した。ラマン散乱光は、波長の4乗で弱くなることから、近赤外ラマン散乱光は極めて微弱な光量である。そこで、まず感度の高い提案する結像型2次元フーリエ分光方式により計測可能性のフィージビリティスタディを行った。まだ、低N.A.(=0.101)の対物レンズを用いているが、サンプルから生じるラマン散乱光の受光に成功した。今後、細胞を用いた計測へと発展させる予定である。また、超小型のワンショット分光イメージングユニットの試作も行った。一辺が20mm程度の小型ライン分光イメージングユニットの試作に成功している。今後、分光計測精度の確認を行う。フローサイトメトリにワンショット分光イメージング装置を適用するには,高感度化が重要となる.高感度化を実現させるには,光学系に入射する光量の増加を図るためスリット幅を広げる必要があった.輝点の打消し合いが起こることから,開口間隔である鉛直方向のスリット幅を広げることができなかったので,視野絞りの役割を果たす水平方向にのみスリット幅の拡大を行うことにした.しかし,スリット幅を広げたことで入射光の回折角が減少し,対物レンズで平行にされた物体光束径が小さくなり,相対傾斜位相シフターによって位相差が与えられた上側の光束と位相差が与えられていない下側の光束がアレイデバイス上で重ならないことから干渉現象が見られなくなるという問題が生じた.そこで,我々は減少した光束径の拡大のため,ビームエキスパンダー技術を導入した.ビームエキスパンダーにはガリレオ式とケプラー式の2種類が存在するが,将来的に本干渉計を手のひらサイズのフローサイトメトリに搭載することを考慮し,光軸を短くするため,ガリレオ式を選択した.通常,ガリレオ式ビームエキスパンダーでは平凹レンズを使用するが,光束径を水平方向のみの拡大を目的としているため,平凹シリンドリカルレンズを導入した.以上から,我々はスリット幅の拡大と平凹シリンドリカルレンズを用いたガリレオ式ビームエキスパンダーの導入によってワンショットフーリエ分光イメージング技術の高感度化を行った.光源は豆電球程度のハロゲンランプを使用して,感度改善後のワンショットフーリエ分光イメージング装置で手のひらの反射光を測定した.手の平のスペクトルは700[nm]から900[nm]にかけて吸光度が徐々に増加しており,ラットの血液のスペクトルと同じ傾向が見られた.以上より,高感度化の有効性を実証することに成功した.申請時には考案していなかったワンショットフーリエ分光イメージングの高感度化技術を新たに創出し、その有効性を実証することができた。また、本高感度化技術について新たに特許出願を行った。これは、JST特許支援に採択され、今後、海外への特許移行も行う予定である。マルチフローサイトメトリーに必要となる、蛍光標識の検出感度向上として高感度ワンショットフーリエ分光法を新たに考案した。これは、物体共役面に設置した視野絞りでもあるスリットの幅を拡げることにより受光光量を増加させる手法である。ただこの場合、スリットからの回折角が小さくなることから、結像面上での干渉領域、つまりインターフェログラムの取得範囲が狭くなってしまう。これは、最大光路長差が短くなることと同等であり、波長分解能の劣化にもつながる。そこで、無限遠焦点光学系であることから、回折角の減少に伴う平行光束が狭まることを防止する為の凹レンズを新たに導入した。これにより、光束径を拡げて十分な干渉幅を確保することが可能となった。可視光領域での分光特性取得に成功して、従来スリット幅が50&micro;m程度であったが、5mm程度、つまり100倍の光量を確保しても干渉像であるインターフェログラムを取得可能であることを確認した。また、更なる小型化を目指した豆粒大のワンショットフーリエ分光装置の試作にも成功している。

これは、透過型位相シフターと結像レンズであるシリンドリカルレンズを1部品にすることにより達成した。シリンドリカルレンズの平面側の半面を傾斜研磨することにより、物体光束の半分に空間的な光路長差を生じさせることが可能となった。これにより、直径5mm、長さ6mmの豆粒大のライン分光イメージング装置が実現してる。また、光ピンセットの照射N.A.(数値開口数:Numerical Aperture)を小さくして斥力として作用させることにより細胞をレーザー出力10mw程度で十分ソーティング可能であることも実験により確認できた。このように、手のひらサイズのマルチフローサイトメトリーの基本技術の研究に成功することができた。我々が提案しているワンショットフーリエ分光イメージング技術は、小型化及び低価格化を必要とするスマートフォンにも搭載可能となる超小型分光装置の実現を可能にする。しかし、提案技術には視野絞りとして光学系に導入しているスリットが原因の感度不足という課題が存在していた。低倍率の光学系では、対物レンズ側の焦点距離を長くすることで光路長が長くなってしまい、小型化が難しくなってしまう。そのため、我々はスリット幅を広げて光量を確保し、同時に回折角の減少を補う為に平凹シリンドリカルレンズにより平行光束径を拡張することで、光学系を等倍率で構築したワンショットフーリエ分光イメージング技術の高感度化を実現した。蛍光標識のみならず、無染色での細胞評価を可能にする近赤外ラマン散乱へのチャレンジも行い、その微弱散乱光の計測に成功している。本高感度化技術は、フローサイトメトリーだけではなく、各種医用計測への展開が可能となる基幹技術である。そこで、非侵襲血糖値センサーなどへの展開も含めた研究展開を目指していく予定である。光医用計測予定通り、細胞を用いた蛍光標識、あるいはラマン散乱の提案分光イメージング手法による実機評価を進める予定である。値引き分で109円の差額を生じた。来年度の予算と合わせて執行を行う。
ザゼンソウ発熱因子に基づくマイクロ・エネルギー変換デバイス

恒温性を有する植物であるザゼンソウの発熱機構を生化学的および工学的に解析し,発熱制御ネットワークの生化学的な構造解析と,同構造に基づく発熱制御アルゴリズムの推定,ならびに同制御アルゴリズムを搭載した発熱制御デバイスを作製した.同制御アルゴリズムは単純でありながら高いロバスト性を有し,その性能は演算速度に比例するため,微少サイズのエネルギー制御デバイスの機構として有望であると思われる.恒温性を有する植物であるザゼンソウの発熱機構を生化学的および工学的に解析し,発熱制御ネットワークの生化学的な構造解析と,同構造に基づく発熱制御アルゴリズムの推定,ならびに同制御アルゴリズムを搭載した発熱制御デバイスを作製した.同制御アルゴリズムは単純でありながら高いロバスト性を有し,その性能は演算速度に比例するため,微少サイズのエネルギー制御デバイスの機構として有望であると思われる.本年度は,エネルギー変換デバイスを設計・製作するために必要な基礎的物性をとらえるべく,ザゼンソウに内在するエネルギー変換機構の解析を行った.・熱エネルギー制御アルゴリズムの同定ザゼンソウの雌期における体温データを決定論的非線形予測法により解析し,ザゼンソウの熱エネルギー制御アルゴリズムを同定した.その結果,同アルゴリズムでは発熱制御に関わる因子が2系統であることが示された.この解析結果は,生化学的な解析結果(2種類の発熱因子:AOXとUCP)と良く一致する.また,それぞれの機能分担も両解析共に一致するものであり,このことからもザゼンソウの熱エネルギー制御アルゴリズムは同定できたと考えられる.なお,同アルゴリズムはシミュレーションや電子回路による実験から,非常にロバスト性が高い制御を行うことが出来ることが示されており,生体由来のアルゴリズムの特徴を良く示している.また,その構成は当然ながら非常に単純であり,工学デバイスとしてエネルギー変換デバイスに組み込むことも可能であると考えられる.・発熱因子タンパク質の解析生化学的な解析により,ザゼンソウの発熱にはAOX(alternative oxidase)とSfUCPbと名付けたUCP(uncoupling protein)分子が密接に関連していることが示された.さらに,SfUCPbは動物細胞に存在するような一般的なUCPとは異なり,5番目の膜貫通ドメインを特異的に欠失した新規の機能分子であることがはじめて明らかになった.SfUCPbはプロトン濃度勾配をATP合成と共役することなく解消し,その電気化学ポテンシャルの制御に大きく関与しており,プロトン伝導デバイスとして非常に有効である.なお,SfUCPbは,現在試験管内で数百マイクログラムオーダーの合成が可能となってきており,次年度以降の進展が大いに期待される.本年度は,ザゼンソウの発熱に密接に関与している新規脱共役タンパク質である,SfUCPbの合成と電子デバイスヘの応用を目的とし,SfUCPbの分子機能解析を行った.また,エネルギー産出・蓄積システム全体のダイナミクスの解析を目指し,ザゼンソウの発熱制御モデルを考察した.・SfUCPbの分子機能解析発熱中の本植物よりミトコンドリアを調製し,SfUCPbの分子機能に関する解析を行った.その結果,脱共役活性の指標とされている遊離脂肪酸による膜電位レベルの低下,および,プリンヌクレオチドによる膜電位レベルの回復が観察されることが判明し,本因子はザゼンソウのミトコンドリアにおいて脱共役タンパク質として機能していることが明らかとなった.さらに,ザゼンソウのミトコンドリアから反転膜小胞を調製してその膜トポロジーに関する解析を行った結果,そのC末端をサイトゾル側に向けた構造をとっていることが示唆された.・ザゼンソウの発熱制御モデル生体の発熱制御応答特性および気象データなどを基にして,ザゼンソウの発熱制御細胞モデルを考察した.現時点で得られているモデルは,同定が進んでいた制御アルゴリズムを内包した比較的単純なフィードバック機構であるが,目的温度前後でその構造を切り替えるというユニークな制御構造を有している.このような構造は,リソースの少ない植物のような制御システムに良く合うように考えられる.本モデルは生体の特性(振動的に元の温度に戻ろうとする)を良好に再現できており,今後,フィードバック信号を形成する機構や,目標温度を設定する機構などに対する理解を進めるためのベースとして期待できる.また,本細胞モデルにより小花のモデルを形成したところ,複数の細胞が集まった小花モデルも基本的に細胞単体と同様の特性を維持することが確認できた.現在,これらの成果を公表すべく関係学会誌に投稿中である.本年度は,ザゼンソウの発熱制御に関係する因子の活性をコントロールするネットワークの生化学的な推定,ならびに発熱制御システムにおけるエネルギー変換の工学的モデリングとそのモデルに基づく発熱制御装置の試作を行った.■システム全体のダイナミクスの解析肉穂花序をターゲットとし,温度以外に湿度や照射量,地中温度などをパラメータとして,発熱制御機構のダイナミクスを解析しモデリングを行った.その結果,肉穂花序の温度は気温以外の環境パラメータにも依存して変化するものの,その発熱制御を司る操作量は自身の温度変化のみであることが改めて示唆された.また,その制御機構を模倣したシミュレーション実験と試作した制御デバイスにより,同制御機構は限られたリソースしか利用できないながらも自己収束性と高い安定性を有することが示された.また,同制御機構はサンプリング速度に比例してその性能が向上するため,デバイスの小型・高速化に適した構造を有していることが示唆された.■SfUCPbの機能解析および合成手法の検討ザゼンソウにおけるUCP(SfUCPb)の活性について検討するため,ミトコンドリアの膜電位と呼吸活性を同時に測定することができるシステムを新たに開発するとともに,リノール酸(LA)による脱共役活性を解析した.

その結果,ザゼンソウ由来ミトコンドリアにおいては,LAの添加により膜電位を低下させるとともに,当該ミトコンドリアの呼吸活性を増大させることができる脱共役活性が存在していることが明らかとなった.また,SfUCPbの合成手法を検討したところ,その機能を完全に再現できるまでには至らなかった.合成したタンパク質はその高次構造が実在のものとは異なっていることが考えられる.ミトコンドリアの発熱制御ネットワークのさらなる機能解析が必要と考えられる.■発熱制御ネットワークの構造解析前年度に続いて,ザゼンソウの熱産生にとって重要な因子であるシアン耐性呼吸酵素(AOX)および脱共役タンパク質(UCP)を含む発熱制御ネットワークの構造解析を行った.また,ニューラルネットワークを用いて,ザゼンソウおよびハスとの発熱制御ダイナミクスを推定しその比較を行った.両者は基本的に温度変化をフィードバックしている構造であったが,ザゼンソウの方がダイナミクスの自由度が高い分,高次元の温度変化のフィードバックに関わる結合係数が大きく出る傾向を示した.このことは,同じ恒温植物でも,ザゼンソウとハスではその発熱制御系の仕組みが異なっている可能性を示している.■ザゼンソウの発熱制御機構を模倣したエネルギー制御デバイスの検討アナログ・デジタル混在型マイクロコントローラを用いて,ザゼンソウの発熱制御機構を模倣したアルゴリズムで動作するエネルギー(温度および電力)制御デバイスを試作し,その制御性能を評価した.その結果,同制御機構は微分型のフィードバックを基本としているため,制御対象の非線形要素にも柔軟に対応できること(ロバスト安定性)が確認できた.このような特性は,現在最も一般的な制御方式であるPID制御とは異なる特性であり,生物の有するしなやかさが現れていると言える.さらに, PID制御とのハイブリッド化を試みたところ,両者の特徴(ザゼンソウ制御機構のロバスト安定性とPID制御の追従性)を有する制御アルゴリズムを構成することができた.これらの成果の一部は,国内外の学会に発表,または特許として出願した.
GB理論と言語習得:句構造の習得をめぐって

Chomsky(1981,1986)によって展開されているGB理論では、UGは原理とパラミタ-から成る体系であると考えられている。言語習得の過程をパラミタ-の値を決定しいく過程として捉えることにより、人間に習得可能て言語の多様性を説明することができると主張されている。本研究では句構造の習得過程に焦点をあて考察を行なった。人間の言語の句構造の普遍的な特性を捉える原理として、X-bar理論が提案されている。このX-bar理論には、各言語にみられる語順の多様性を捉えるために、主要部の位置に関して、主要部先端(head-intial)なのか主要部末端(Head-final)なのかというパラミタ-の値がうめ込まれていると仮定されている。子どもは、発語資料の中の一次資料に基づき、この主要部の位置にかんするパラミタ-の値を決定するとその言語の句構造の習得がすすむと考えられている。本研究では、英語の句構造の習得に関して、これまでの研究で収集した発話資料の分析およびWell's dataと呼ばれる資料の分析を通して、パラミタ-値の決定がどの時期に行なわれるのか、また、パラミタ-値の決定に伴ってすぐに、各主要範ちゅうの内部構造が習得されているといえるのかについて検討を行なった。パラミタ-値の決定、英語については主要部先端という値は、非常に早に段階で決定されることがわかったが、各主要句範ちゅうの内部構造の習得については、次のような特徴が見られた。VPとPPに関しては、補部の習得が早に段階でみられ、NPとAPに関しては、指定部の習得の方が早く、補部の習得の方が遅いことがわかった。句構造の習得に関する研究においては早に主要部の位置に関するパラミタ-値の決定ということでは不十分であり、主要部の持つ意味特性たとえば、どのような〓構造をもつのかという特性の習得のされかたについても、今後研究する必要があることが明らかとなった。
代理親魚技法を利用した新規交雑種作出技術の開発～優良交雑種を自然交配で生産する～

本課題では、代理親魚技法を用いて通常では繁殖行動を行わない異種の配偶子を生産する代理親の自然交配により交雑種を自動的に繰り返し生産する技術の開発を試みた。代理親魚技法とは、ドナー種の生殖細胞を宿主種の仔魚へ移植し、ドナー生殖細胞を宿主生殖腺内で、卵あるいは精子へと分化させる技術である。本課題において、重要なポイントとして、不妊宿主を用いることが挙げられる。計画では不妊宿主として3倍体魚を用いることを掲げていたものの、本年度は高確率で不妊になることが知られている"ゴマサバxマサバ交雑魚"を宿主として、マサバの生殖細胞を移植した。その結果、オスの宿主魚からはドナー由来のマサバ精子、メスの宿主からはドナー由来のマサバ卵を効率良く生産することを確認した。また、これらの移植宿主の大半はドナー由来の配偶子のみを生産するため、極めて効率良く両親ともにドナー由来の個体を生産することができる。さらに雑種宿主は同一水槽内で人為的に産卵誘発することで、自然産卵により、両親ともにドナー由来の受精卵を大量に生産することが確認された。今後、ゴマサバのドナー生殖細胞をサバ雑種に移植し、ドナー由来のゴマサバ卵を生産するメス宿主を作出すれば、雑種宿主同士の自然産卵により、繰り返し、サバ雑種の大量生産が可能となる。本技術は、通常交雑種を作出するために必要な人工授精が不要であるため、人的労力の削減、貴重な親魚の損失防止等の様々な利点を有している。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本課題では、代理親魚技法を用いて繁殖行動を行わない異種の配偶子を生産する代理親を作出し、通常の親魚との自然交配により交雑種を自動的に繰り返し生産する技術の開発を試みる。この代理親魚技法とは、ドナー種の生殖細胞を宿主種の仔魚へ移植し、ドナー生殖細胞を宿主生殖腺内で、卵あるいは精子へと分化させる技術である。具体的には、三倍体化処理を施したA種の不妊宿主(オス)にドナーとなるB種の生殖細胞を移植し、成熟した三倍体化A種宿主(オス)にドナー由来のB種の精子のみを生産させる。次に通常のA種親魚(メス)と宿主A種親魚(オス)を同一水槽内で飼育すれば、同種間での自然交配を行うことが期待される。つまり、この方法では人間の労力を全く要せず、通常の海産魚の自然産卵による受精卵採取と全く同じ方法で、交雑種の受精卵を安定的に繰り返し生産することが可能になる。本研究では、特にゴマサバ(Scomber australasicus)とマサバ(S. japonicus)の交雑種(ゴママサバ)の生産に応用する。平成28年度は、上記の課題を遂行するために、(1)ドナーとなるサバ精巣の最適な発達段階を明らかにし、(2)このドナー精巣を凍結保存する技術を確立した。さらに、(3)安定的な不妊三倍体宿主の作出技術を確立したうえで、(4)実際に不妊三倍体宿主にドナー精巣細胞の移植を行った。具体的には、マサバ三倍体にゴマサバ精巣移植したロットとゴマサバ三倍体にマサバ精巣を移植したロットを平成28年4月5月にかけて作出した。これらの移植魚は現在飼育中であり、今後移植魚の成熟を待ち、ドナー由来配偶子の生産されるかを確認する。平成28年度の最大の目標は不妊三倍体宿主へドナー精巣細胞を移植した移植魚を安定的に作出することであった。これまで宿主の生産可能な時期(3月6月)には、ドナー魚が成熟しており、最適な発達段階の未熟なドナー精巣を得ることが困難であったが、凍結保存する技術を確立したことにより、ドナーの供給に関しての自由度が増した。宿主については、これまでに、三倍体化個体が二倍体個体と比較して、生残率が低いことが明らかとなっており、三倍体化率が100%であることが本技術の確立に重要であることが示唆されていた。本課題において、安定的に三倍体化率100%となる条件を見出したものの、移植後の生残率が10%以下と低い状況にある。現在は移植魚を大量に作ることで、この低い生残率をカバーしているが、今後は飼育技術の改善も含め、より安定的に移植魚を作出し、成魚まで飼育することを目指す。上記の課題は残しているものの、これまでにマサバ三倍体にゴマサバ精巣移植したロットおよびゴマサバ三倍体にマサバ精巣を移植したロットの作出に成功している。本課題において、マサバおよびゴマサバを1トン程度の小型水槽内で飼育しても、1歳までに雌雄ともに成熟し、さらに水槽内で産卵することを可能にしている。つまり、これらの移植魚は平成29年に成熟予定であり、平成29年度中に、移植魚がドナー由来の配偶子を生産しているか否かを確認可能である状況にある。本課題では、代理親魚技法を用いて通常では繁殖行動を行わない異種の配偶子を生産する代理親を作出し、通常の親魚との自然交配により交雑種を自動的に繰り返し生産する技術の開発を試みる。

具体的には、三倍体化処理等により不妊化したA種の宿主(オス)にドナーとなるB種の生殖細胞を移植し、成熟した不妊化A種宿主(オス)にドナー由来のB種の精子のみを生産させる。次に通常のA種親魚(メス)と宿主A種親魚(オス)を同一水槽内で飼育すれば、同種間での自然交配を行うことが期待される。つまり、この方法では人間の労力を全く要せず、通常の海産魚の自然産卵による受精卵採取と全く同じ方法で、交雑種の受精卵を安定的に繰り返し生産することが可能になる。本研究では、特にゴマサバ(Scomber australasicus)とマサバ(S. japonicus)の交雑種(ゴママサバ)の生産に応用する。平成29年度は、上記の課題を遂行するため、凍結保存した代理親魚技法に最も適した未成熟なサバ精巣由来のドナー細胞および成熟精巣から未分化型の精巣細胞を濃縮したドナー細胞を各種サバ宿主に移植した。これらの移植魚は現在飼育中であり、今後移植魚の成熟を待ち、ドナー由来配偶子が生産されるかを確認する。また、今後は移植魚と天然魚あるいは移植魚同士の自然交配が必要となる。サバ類の三倍体はメス化し、雑種はオス化することがこれまでの研究で明らかとなっていることから、一部の移植魚では性転換が必要となることが予想される。そこで、既に確立しているアロマターゼインヒビター投与によるオス化および、エストラジオール投与によるメス化技術を駆使し、自然交配により交雑種を自動的に繰り返し生産する技術の開発を試みる。平成29年度の最大の目標は不妊サバ宿主へドナー精巣細胞を移植した移植魚を大量に作出することであった。実際に移植を行う時期、すなわちサバ宿主の生産が可能な時期(3月6月)には、ドナー精巣細胞を供給する両種のサバも成熟しているため、これまでに明らかにした移植に最適な発達段階である未熟なドナー精巣を得ることが困難であった。そこで、1)凍結保存した未熟な精巣由来のドナー細胞の移植、および2)成熟した精巣から未分化型の精巣細胞を濃縮したドナー細胞の移植を実施した。その結果、どちらのドナー細胞を用いても、ドナー由来の精子が代理親魚技法により生産可能であることを明らかにした。これにより、ドナー供給の問題が解決され、移植時期に関しての自由度が劇的に増加した。さらに、既に生殖細胞欠損型の不妊を示すことが明らかとなっているゴマサバxマサバ交雑種(ゴママサバ)の宿主への利用を検討した。実際に移植実験を行ったところ、マサバドナー細胞およびゴマサバドナー細胞のいずれも、効率良くゴママサバ宿主の生殖腺に生着することが確認された。このことから、ゴママサバ雑種も宿主として利用可能であることが期待される。本課題では、代理親魚技法を用いて通常では繁殖行動を行わない異種の配偶子を生産する代理親の自然交配により交雑種を自動的に繰り返し生産する技術の開発を試みた。代理親魚技法とは、ドナー種の生殖細胞を宿主種の仔魚へ移植し、ドナー生殖細胞を宿主生殖腺内で、卵あるいは精子へと分化させる技術である。本課題において、重要なポイントとして、不妊宿主を用いることが挙げられる。計画では不妊宿主として3倍体魚を用いることを掲げていたものの、本年度は高確率で不妊になることが知られている"ゴマサバxマサバ交雑魚"を宿主として、マサバの生殖細胞を移植した。その結果、オスの宿主魚からはドナー由来のマサバ精子、メスの宿主からはドナー由来のマサバ卵を効率良く生産することを確認した。また、これらの移植宿主の大半はドナー由来の配偶子のみを生産するため、極めて効率良く両親ともにドナー由来の個体を生産することができる。さらに雑種宿主は同一水槽内で人為的に産卵誘発することで、自然産卵により、両親ともにドナー由来の受精卵を大量に生産することが確認された。
疼痛伝達および鎮痛機序におけるメタボトロピックグルタミン酸受容体の役割の解析

疼痛発生のメカニズムは脊髄レベルでの機序が解析され始めG蛋白共役型受容体(GPCR)が疼痛発生に関与しているという報告がなされてきた。しかし、麻酔薬や鎮痛薬がこれらの受容体にどのように影響を与えて鎮痛作用を引き起こしているかはいまだに結論が出ていない。脊髄後根神経節(Dorsal Root Ganglia,DRG)細胞は多くの神経ペプチドが含有され、一次求心性線維中枢側から急性侵害刺激により遊離される。最近、グルタミン酸受容体が侵害刺激に関与していることが示唆されている。メタボトロピックグルタミン酸受容体(mGluR)はグルタミン酸が作用するGPCRで、同じGPCRであるムスカリン受容体などとは大きくその構造が異なる。mGluRが痛覚伝達や麻酔鎮痛機序にどのように作用しているのか興味深い。本年度は脊髄レベルでの麻酔薬、鎮痛薬の抗侵害作用におけるmGluRの役割を解析することを目的に以下の研究を行った。培養DRG細胞を用いて麻酔薬、鎮痛薬がmGluR1、mGluR5にどのように影響するかを検討し、細胞内Ca^<2+>の変動に対する、麻酔薬、鎮痛薬の影響を解析した結果、グルタミン酸により細胞内Ca^<2+>は上昇することを確認できた。さらに、アフリカツメガエル卵母細胞発現系を用いてmGluR1、mGluR5に対する影響を電気生理学的に解析し、mGluR1には麻酔薬デクスメデトミジンが抑制する事実を確認した。また、吸入麻酔薬の一部も抑制することを確認している。今後はこれらの反応に細胞内リン酸化酵素が関与を明らかにする。最終的にはmGluRノックアウトマウスを用いて行動薬理学的に鎮痛薬、麻酔薬の抗侵害作用を検討し、麻酔薬、鎮痛薬の抗侵害作用におけるmGluRの役割を総合的に解析したいと考えている。しかし、麻酔薬や鎮痛薬がこれらの受容体にどのように影響を与えて疼痛作用を引き起こしているかはいまだに結論が出ていない。脊髄後根神経節(Dorsal Root Ganglia, DRG)細胞は多くの神経ペプチドが含有され、一次求心性線維中枢側から急性侵害刺激により遊離される。1.培養DRG細胞を用いて麻酔薬、鎮痛薬がmGluR1、mGluR5にどのように影響するかを検討し、細胞内Ca^<2+>の変動に対する、麻酔薬、鎮痛薬の影響を解析した結果、グルタミン酸により細胞内Ca^<2+>は上昇することを確認できた。今後は各受容体に選択的な刺激薬を用いて、各受容体サブタイプを解析する予定である。2.さらに、アフリカツメガエル卵母細胞発現系を用いてmGluR1、mGluR5に対する影響を電気生理学的に解析し、mGluR1には麻酔薬デクスメデトミジンが抑制する事実を確認した。

今後はこれらの反応に細胞内リン酸化酵素が関与を明らかにする。最終的にはmGluRノックアウトマウスを用いて行動薬理学的に鎮痛薬、麻酔薬の抗侵害作用を検討し、麻酔薬、鎮痛薬の抗侵害作用におけるmGluRの役割を総合的に解析したいと考えている。疼痛発生のメカニズムは脊髄レベルでの機序が解析され始めG蛋白結合受容体(GPCR)が疼痛発生に関与しているという報告がなされてきた。しかし、麻酔薬や鎮痛薬がこれらの受容体にどのように影響を与えて鎮痛作用を引き起こしているかはいまだに結論が出ていない。脊髄後根神経節(Dorsal Root Ganglia, DRG)細胞は多くの神経ペプチドが含有され、一次求心性線維中枢側から急性侵害刺激により遊離され、グルタミン酸受容体が侵害刺激に関与していることが示唆されている。メタボトロピックグルタミン酸受容体(mGluR)はグルタミン酸が作用するGPCRで、同じGPCRであるムスカリン受容体などとは大きくその構造が異なる。mGluRが痛覚伝達や麻酔鎮痛機序にどのように作用しているのか興味深い。本年度は昨年度に引き続いて脊髄レベルでの麻酔薬、鎮痛薬の抗侵害作用におけるmGluRの役割を解析することを目的に以下の研究を行った。(1)培養DRG細胞を用いて麻酔薬、鎮痛薬がmGluR1、mGluR5にどのように影響するかを検討し、細胞内Ca^<2+>の変動に対する、麻酔薬、鎮痛薬の影響を解析した結果、グルタミン酸により細胞内Ca^<2+>は上昇することを確認できた。(2)さらに、アフリカツメガエル卵母細胞発現系を用いてmGluR1、mGluR5に対する影響を電気生理学的に解析し、mGluR1には麻酔薬デクスメデトミジンが抑制する事実を確認した。また、吸入麻酔薬、エタノールの一部も抑制することを確認している。(3)今後はこれらの反応に細胞内リン酸化酵素が関与を明らかにする。しかし,麻酔薬や鎮痛薬がこれらの受容体にどのように影響を与えて鎮痛作用を引き起こしているかはいまだに結論が出ていない。脊髄後根神経節(Dorsal Root Ganglia,DRG)細胞は多くの神経ペプチドが含有され,一次求心性線維中枢側から急性侵害刺激により遊離され,グルタミン酸受容体が侵害刺激に関与していることが示唆されている。メタボトロピックグルタミン酸受容体(mGluR)はグルタミン酸が作用するGPCRで,』同じGPCRであるムスカリン受容体などとは大きくその構造が異なる。本年度は昨年度に引き続いて脊髄レベルでの麻酔薬,鎮痛薬の抗侵害作用におけるmGluRの役割を解析することを目的に次の研究を行った。培養DRG細胞を用いて麻酔薬,鎮痛薬がmGluR1,mGluR 5にどのように影響するかを検討し,細胞内Ca^<2+>の変動に対する麻酔薬,鎮痛薬の影響を解析した結果,グルタミン酸により細胞内Ca^<2+>は上昇することを確認できた。さらに,アフリカツメガエル卵母細胞発現系を用いてmGluR1,mGluR 5に対する影響を電気生理学的に解析し,mGluR1には麻酔薬デクスメデトミジンが抑制する事実を確認した。
真核細胞の小胞体経路に類似した大腸菌の膜蛋白局存化機構

1.ftsH遺伝子は致死性を示し、PBP3の膜への局在化を阻害することをパルス・チェイス実験により明らかにした。またftsH変異はβーlactamaseの前駆体の蓄積も引き起こしたが、マルト-ス結合タンパク質や外膜タンパク質OmpAは影響を受けないことが分かり、FtsHタンパク質の基質特異性が示された。PBP3の膜への輸送はsecY,DF,E変異によって影響されるが、secB変異による影響は観察されなかった。ftsH変異の高温致死性を抑制するsfhA変異を解析し、sfhA遺伝子は鉄イオンの輸送系を構成するオペロン群の共通のリプレッサ-をコ-ドするfur遺伝子であることを明らかにし、細胞内鉄イオン濃度がFtsHタンパク質の活性に影響する結果を得た。別の抑制変異sfhBは56.5分に位置する新しい遺伝子に起こった変異であることを明らかにし、現在sfhB遺伝子の構造解析を進めている。2.FtsHタンパク質はATP結合配列を持つ分子量70.7kDaの膜タンパク質と推定されていたが、細胞分画法、TnphoAによる解析および免疫電顕の結果より、FtsHタンパク質はC末側に大きな細胞質ドメインを持つ内膜タンパク質であることが明かとなった。3.秋山・伊藤との共同研究により、ftsH変異株ではSecYタンパク質のトポロジ-変化していることが分かった。これがSecYタンパク質との特異的相互作用を意味するのか、あるいは内膜タンパク質のトポロジ-に共通にかかわるのか現在解析中である。