hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低酸素培養による歯髄幹細胞の分画の選択培養とそのキャラクタライズ

体性幹細胞は患者本人から採取可能な幹細胞であり、臨床への応用が期待されている。近年、歯髄内にも体性幹細胞が存在することが報告された。歯髄幹細胞は抜去歯牙から採取可能なため、有望な細胞源として注目を集めている。しかしながら、体性幹細胞の多くは分化傾向を持つ前駆細胞で構成されているため、その可塑性は限定的であり、今後高い可塑性を持つ優れた幹細胞分画の選択培養法の開発が望まれる。本研究は、低酸素培養法に着目して、歯髄培養細胞からの幹細胞分画の選択培養法の開発を目指すものである。幹細胞は組織が障害を受けたときに障害部位に遊走し、組織新生に重要な役割を果たすと考えられている。したがって、分化細胞や前駆細胞と比較して、幹細胞は低酸素・低栄養などの細胞障害刺激に耐性を持つものと推測される。低酸素・低栄養状態は、培養中の酸素濃度、グルコース濃度、血清濃度を変化させることによりin vitroで再現できることが報告されている。本研究期間中には、無酸素・低栄養状態で生存した細胞と、通常環境下における培養細胞とのキャラクターの違いについて検討を行なった。その結果、分化誘導を行っていない細胞では、無酸素・低栄養下で脱分化傾向を示し、ES細胞マーカーであるOct-4, Sox-2の発現が誘導された。また、無酸素・低栄養下で生存した細胞は、それ以外の環境で培養された細胞と比較して、高い分化誘導能を持つことが明らかとなった。以上から、低酸素・低栄養状態は歯髄由来細胞の生存には好ましく、また無酸素・低栄養環境下では、幹細胞マーカーの誘導と可塑性の高い細胞の選択が可能である可能性が示された。豚歯髄から単離した歯髄細胞を様々な低酸素・低栄養状態(酸素濃度:21%,5%,〈0.1% 0_2;グルコース濃度:4.5g/L,1.Og/L,Og/L;無血清)で培養したところ、生存細胞数や細胞死の種類が変化することが明らかになった。本研究期間中には、豚歯髄細胞に対する低酸素・低栄養状態の影響の検討を行った。RT-PCRとFlowcytometryによるキャラクタライズの結果、豚歯髄細胞はCD31^-,CD34^-,CD45^-,CD90^+,CD105^+,CD146^-,CD150^+の表面抗原を持ち、0.34%がSTRO-1陽性、88.0%がalpha smooth muscle actin陽性の細胞集団であることが明らかになった。多分化能を検討したところ、骨芽細胞、軟骨細胞には分化したが、脂肪細胞には殆ど分化しなかった。酸素濃度に関しては、無酸素(〈0.1%0_2)が最も生存細胞数が少なかったが、低酸素(5%0_2)と通常酸素(21%0_2)では細胞生存数に有意な差を認めなかった。グルコース濃度に関しては、グルコース非存在下ではネクローシスが誘導されやすく、グルコース存在下ではアポトーシスが誘導されやすいことが示された。

また、無酸素・低栄養下で生存した細胞は、それ以外の環境で培養された細胞と比較して、高い分化誘導能を持つことが明らかとなった。以上から、低酸素・低栄養状態は歯髄由来細胞の生存には好ましく、また無酸素・低栄養環境下では、幹細胞マーカーの誘導と可塑性の高い細胞の選択が可能である可能性が示された。
モット転移近傍に位置する強相関有機導体の金属-絶縁体-超伝導相分離の研究

本研究では,SPring-8放射光を使用し赤外光ビームサイズを赤外波長程度に絞ることで可能となるマイクロメーターオーダーの局所領域における赤外反射スペクトル測定を,試料上で2次元走査測定することにより,特定の反射スペクトル構造を利用して電子状態を2次元空間可視化する手法(SMIS測定)を用いて,バンド幅制御型モット転移系有機超伝導体である重水素分子置換κ-[(h8-ET)_<1-X>(d-ET)_X]_2Cu[N(CN)_2]Brにおける電子相分離の実空間可視化に成功した.SMIS測定の結果,低温では,x=0,x=1の試料は,それぞれほぼ均一に金属的,絶縁体的になっているが,x=0.5よりも置換量が多くなると,空間的に不均一な電子状態が現れることが判明した.x=0.5では全体的に金属的なところに絶縁体的なドメインが現れている.このドメインの大きさは直径がおよそ50μm程度である.さらに置換量を増やしていくと絶縁体的な領域が増えていきx=1でほぼ均一に絶縁体化する.このように置換量xを変化させたモット転移近傍の試料でマイクロメーターの大きさで金属と絶縁体の領域が共存していることが直接的に見出された.この電子相分離の起源は,遷移金属酸化物で観測されているナノスケールの本質的「不均一」とは異なり,モット1次相転移過程において生じる核生成あるいはスピノーダル分解によって形成される空間的な2相共存と考えられる.より1次相転移に近い置換量の試料において,このモット1次転移に特徴的なS字的な相転移線の温度変化に対応する相分離のリエントラント的振る舞いが観測された.このことは,1次転移線上における拮抗した2つの相の自由エネルギーの安定性によって出現する相分離であることを示している.本研究では,SPring-8放射光を使用し赤外光ビームサイズを赤外波長程度に絞ることで可能となるマイクロメーターオーダーの局所領域における赤外反射スペクトル測定を,試料上で2次元走査測定することにより,特定の反射スペクトル構造を利用して電子状態を2次元空間可視化する手法(SMIS測定)を用いて,バンド幅制御型モット転移系有機超伝導体である重水素分子置換κ-[(h8-ET)_<1-X>(d-ET)_X]_2Cu[N(CN)_2]Brにおける電子相分離の実空間可視化に成功した.SMIS測定の結果,低温では,x=0,x=1の試料は,それぞれほぼ均一に金属的,絶縁体的になっているが,x=0.5よりも置換量が多くなると,空間的に不均一な電子状態が現れることが判明した.x=0.5では全体的に金属的なところに絶縁体的なドメインが現れている.このドメインの大きさは直径がおよそ50μm程度である.さらに置換量を増やしていくと絶縁体的な領域が増えていきx=1でほぼ均一に絶縁体化する.このように置換量xを変化させたモット転移近傍の試料でマイクロメーターの大きさで金属と絶縁体の領域が共存していることが直接的に見出された.この電子相分離の起源は,遷移金属酸化物で観測されているナノスケールの本質的「不均一」とは異なり,モット1次相転移過程において生じる核生成あるいはスピノーダル分解によって形成される空間的な2相共存と考えられる.より1次相転移に近い置換量の試料において,このモット1次転移に特徴的なS字的な相転移線の温度変化に対応する相分離のリエントラント的振る舞いが観測された.このことは,1次転移線上における拮抗した2つの相の自由エネルギーの安定性によって出現する相分離であることを示している.ダイマー分子構造を有するκ型BEDT-TTF系有機超伝導体は,有効的に1/2充填バンド構造を有するため強相関な電子状態が実現している.物理的圧力印加や分子置換による化学圧力変化によってバンド幅を制御することができ,モット絶縁体から強相関金属状態へモット転移を経て転移させることが可能である.今年度の本研究ではアニオン分子の化学置換によりモット絶縁体-反強磁性絶緑体,強相関金属超伝導の2種類の単結晶を合成し,これらの赤外反射スペクトルの詳細な温度依存性を測定することで,バンド幅制御型強相関モット系有機伝導体の電子状態とその間の相転移を調べた.本研究では特にBEDT-TTF分子中心炭素-炭素2重結合の対称伸縮モードが強い電子-分子振動結合効果により赤外反射スペクトルに現れ,かつこのモードの周波数シフトが系の電子状態,とりわけ中赤外領域に現れるバンド間遷移の強度と密接な相関があることが明らかになった.この知見よりこの分子振動モードの周波数変化を測定することで,電子状態変化を知ることができ,詳細な温度依存性の測定が可能となった.このような分子振動モードの温度変化の測定から,相関の弱い側に位置する超伝導になる物質では,高温でのインコヒーレントな悪い金属状態から特徴的温度T以下でコヒーレントな良い金属状態に変化し,この良い金属状態から超伝導に転移することがわかった.また相関の強い側に位置する物質では高温の悪い金属状態は同じであるが,そこからT_<ins>でモット絶緑体になりさらに低温のT_Nで反強磁性絶縁体になることがわかった.また超伝導-反強磁性絶縁体の間は1次のモット転移であるが,この転線はより高温までのびモット絶縁体-良い金属の間も1次転移線で連続的に分かち,悪い金属に到達するところで臨界点として終端していることが明らかになった.

本研究では,SPring-8放射光を使用し赤外光ビームサイズを赤外波長程度に絞ることで可能となるマイクロメーターオーダーの局所領域における赤外反射スペクトル測定を,試料上で2次元走査測定することにより,特定の反射スペクトル構造を利用して電子状態を2次元空間可視化する手法(SMIS測定)を用いて,バンド幅制御型モット転移系有機超伝導体である重水素分子置換κ-[(h8-ET)_<1-x>(d-ET)_x]_2Cu[N(CN)_2]Brにおける電子相分離の実空間可視化に成功した.SMIS測定の結果,低温では,x=0,x=1の試料は,それぞれほぼ均一に金属的,絶縁体的になっているが,x=0.5よりも置換量が多くなると,空間的に不均一な電子状態が現れることが判明した.x=0.5では全体的に金属的なところに絶縁体的なドメインが現れている.このドメインの大きさは直径がおよそ50μm程度である.さらに置換量を増やしていくと絶縁体的な領域が増えていきx=1でほぼ均一に絶縁体化する.このように置換量xを変化させたモット転移近傍の試料でマイクロメーターの大きさで金属と絶縁体の領域が共存していることが直接的に見出された.この電子相分離の起源は,遷移金属酸化物で観測されているナノスケールの本質的「不均一」とは異なり,モット1次相転移過程において生じる核生成あるいはスピノーダル分解によって形成される空間的な2相共存と考えられる.より1次相転移に近い置換量の試料において,このモット1次転移に特徴的なS字的な相転移線の温度変化に対応する相分離のリエントラント的振る舞いが観測された.このことは,1次転移線上における拮抗した2つの相の自由エネルギーの安定性によって出現する相分離であることを示している.
新規骨芽細胞分化決定因子の検索

Bone morphogenetic protein(BMP)で誘導される骨芽細胞分化において骨芽細胞分化マスター遺伝子Runx2が誘導されるが、in vivoでBMPは骨発生部位以外にも発現するので、骨特異的にRunx2を誘導する因子がBMPの下流に存在する事が強く疑われる。本研究は転写因子Runx2を直接誘導する分子メカニズムを解明する突破口を開く事を目的とした。骨芽細胞分化マスター遺伝子Runx2を誘導する遺伝子、すなわち新たな骨芽細胞分化決定因子の検索に挑戦するプロジェクトである。Runx2は間葉系前駆細胞においてBMPで`誘導'されることから、BMPで発現が出現する遺伝子の中から探すべくマイクロアレイを予定した。ところがそのmaterialを準備する段階でreal time PCRで予備実験をすると、間葉系前駆細胞(mMSC,C3H10T1/2,C2C12など)におけるRunx2の発現はBMP添加前からある程度存在する事が判明した。この、骨芽細胞分化が始まっていない細胞のRunx2の発現をどう捉えるかによるが、Runx2を全く発現しないがBMPで骨芽細胞分化をするという細胞株が見当たらない以上、in vitroの系では本研究の目的を満たす実験は出来ないだろうと考えた。そこで我々はin vivoの骨発生でRunx2の発現に影響を与える遺伝子を検索するのが適当だろうと考えた。その為にマウスのembryoのRunx2発現予定部位(limb budなど)からRunx2出現前と後のstageでRNAを抽出し、マイクロアレイをする事を検討して準備中である。一方で、目的とする遺伝子はRunx2の発現が始まった後もこれを促進し続ける場合もあるかもしれない。我々はRunx2のco-activatorとしての位置づけでC/EBPβに着目してそのノックアウトマウスの解析に着手しているが、そのE16.517.5のstageにおけるcalvarial osteoblastの分化実験では、意外な事にC/EBPβのノックアウト細胞でRunx2の発現が減弱していることを見出した。C/EBPβによるRunx2の誘導という切り口からも解析を進めている。
液体ヘリウム4薄膜上ヘリウム3単原子層膜の2次元凝集現象における量子効果

吸着^4He薄膜上の^3He単原子層膜では^3準粒子間に^4Heの第3音波を媒介とした相互作用が働き、^4He膜厚を介してその強さを調整することによる^3Heの2次元凝集現象(puddling)や超流動移転が理論的に予測されている。実際、Washington大学のグループが比熱測定で異常を発見し、puddlingをとらえたと報告している。今回、このpuddling現象に対する相図を決定すべくこの系の比熱測定を行った。吸着基盤としては原子レベルで平坦な表面を持つGrafoilを使用し、Nuclepore filterを用いたWshington大学のグループの試料と第3音波の音速が等しくなるよう^4He膜厚は約5層とした。^3He面密度は0.38,0.47,1.0nm^<-2>の3種類について1mK<T<80mKで測定を行った。結果は^3He準粒子の有効質量が裸の原子の質量の約1.3倍であるとした理想フェルミ気体の比熱と良く一致し、puddlingを示すような異常は見られなかった。有効質量が重くなるのは^4Heのbackflowを伴っているためであり、理論予測と定量的によく一致している。^3He面密度の増大とともに^3He準粒子間相互作用が強まり有効質量の増大が見込まれるが、我々の測定範囲ではこの増大は非常に小さく、基盤上に直接物理吸着した^3He液相における場合に比べ準粒子間相互作用が非常に小さいことを示唆している。これは、^4He上では^3He高さ方向の局在性が緩く、^3He原子の運動に対し他の原子がこれを避ける空間が広いためであると考えることができる。また、Grafoil基盤に直接吸着した^3He液相で観測された温度に依存しない比熱の寄与は観測されなかった。これは基盤の不均一な部分に吸着し短距離秩序の成長にともない徐々にエントロピーを解放して比熱に寄与するアモルファス固体^3Heが^4Heに置き換わり、磁気比熱をもたなくなったためであると考えることができる。
疾患関連IL-6/STAT3シグナルの活性化とその制御に関する研究

生体システムの恒常性を維持するためには液性の調節因子であるサイトカインのシグナル伝達系の破綻は様々な病気としてみとめられる。サイトカインシグナル伝達分子STAT3の活性化ならびに制御機構の解明は抗癌剤や自己免疫疾患の治療薬開発に非常に重要であり、STAT3活性化の阻害剤の開発は疾患治療薬の開発へと直結するものであり、本申請研究においてはSTAT3とその結合蛋白、特にSTAT3蛋白の核局在、核内貯留に関与する分子群との相互作用の分子機構の解析を中心に、STAT3活性化機構の解明とその制御法の開発を目的として行う。申請者らはすでにSTAT3結合蛋白としてSTAT3キナーゼ/ZIPKやSTAT3核内制御蛋白Daxx、STAT3核内貯留制御因子BART.を同定しており、本年度はこれらの蛋白に加え、新たに同定したSTAT3結合蛋白の機能解析を行った。特にこれら分子のSTAT3の活性化機構への関与をSTAT3のリン酸化、2量体化、核移行、核排出、DNA結合能、転写活性化等の種々のSTAT3活性化ステップにて検討し、相互作用の詳細な分子メカニズムを明らかにすることに重点を置き、以下の項目の研究を中心に進めた。1. STAT3リン酸化酵素ZIPK結合蛋白の同定と機能解析核内におけるSTAT3-ZIPK複合体の生理的意義を明らかにするため、ZIPKをベイトにした酵母two-hybrid法にて結合蛋白UbcH5を同定し、両者の相互作用を解析した2. STAT3核内制御蛋白の機能解析3. STAT3核移行因子の機能解析STAT3の核以降に関与する新規STAT3核内貯留因子Y14を同定し、STAT3と特異的に結合すること、遺伝子ノックダウンによってSTAT3の核内貯留が抑制され、転写活性化が阻害されることを明らかにした。申請者らはすでにSTAT3結合蛋白としてZIPKやSTAT3核内制御蛋白Daxx、STAT3核内貯留制御因子BARTを同定しており、本年度はこれらの蛋白に加え、新たに同定したSTAT3結合蛋白KAP1やY14の機能解析を行った。特にこれら分子のSTAT3の活性化機構への関与をSTAT3のリン酸化、2量体化、核移行、核排出、DNA結合能、転写活性化等の種々のSTAT3活性化ステップにて検討し、相互作用の詳細な分子メカニズムを明らかにすることに重点を置き,以下の項目の研究を中心に進めた。1.STAT3リン酸化酵素ZIPK結合蛋白の同定と機能解析核内におけるSTAT3-ZIPK複合体の生理的意義を明らかにするため、ZIPKをベイトにした酵母two-hybrid法にて新規結合蛋白NLKを同定し、両者の相互作用を解析した。2.STAT3核内制御蛋白の機能解析核蛋白KAP1がSTAT3と結合しその機能を制御することを見出した。両者の機能的相互作用を明らかにし、KAP1を介したSTAT3とNF-κBのクロストークを明かにした。3.STAT3転写制御因子の機能解祈STAT3の核以降に関与する新規STAT3結合蛋白Y14と複合体を形成するMAGOHがSTAT3転写活性化を制御することを明らかにした。さらにEBウイルス産物EBNA2がSTAT3活性化を誘導することも明かにした。核内におけるSTAT3-ZIPK複合体の生理的意義を明らかにするため、ZIPKをベイトにした酵母two-hybrid法にて新規結合蛋白NLKを同定し、両者の機能的相互作用を解析し、現在論文投稿中である。両者の機能的相互作用を明らかにし、KAP1を介したSTAT3とNF-kBのクロストークを明らかにし、現在論文投稿中である。3.STAT3転写制御因子の機能解析STAT3の核以降に関与する新規STAT3結合蛋白Y14と複合体を形成するMAGOHがSTAT3転写活性化を制御することを明らかにした。さらにDaxxがSTAT3依存的な細胞増殖に抑制的に作用ことも明らかにした。
発展方程式とその応用

これまでに本研究代表者などにより得られていた抽象的準線型発展方程式の理論を,一階準線型双曲系の初期値問題に応用しようとすると,双曲系の係数行列の滑らかさの仮定をかなり強いものにしなければならなかった。本研究では,抽象的準線型発展方程式の理論を改良する事により,上記の問題点を解決した。この結果,一階準線型双曲系の初期値問題の古典的局所解の存在理論は,従来知られていた理論と比べてはるかに簡潔なものとなった。この研究結果の詳細はすでにまとまっており,近く発表する予定である。尚,この研究を行う過程で,California大学名誉教授加藤敏夫博士から多くの助言を頂いた事を付記しておく。以上の成果により,本研究の当初の計画は達成されたと思われるが,この後,加藤敏夫教授により,より完成度の高い抽象的準線型発展方程式の理論が発表された。本研究で得られた理論を上記の初期値問題に応用する際,双曲系の独立変数の数は2変数という制約がついていたが,加藤敏夫教授の理論により,この制限も除去された。今後の研究課題の一つとして,抽象的発展方程式の理論の偏微分方程式の混合問題への応用があげられる。本研究で得られた理論は,初期値問題への応用に関してはかなり有効な理論である事がわかっているが,混合問題への応用はあまり考えられていない。混合問題への応用を目指した抽象発展方程式の理論はすでにいくつか発表されているが,より優れた理論を目指して研究を進める計画である。
フェノール性化学物質の功罪について結合タンパク質因子からの検討

代表者らはビスフェノールA(BPA)やレスベラトロール(RES)が低酸素応答を阻害することを明らかにしている。またBPAは甲状腺ホルモン応答を促進した。一方、代表者らはBPAがプロテインジスルフィドイソメラーゼ(PDI)と結合することを明らかにしている。本研究においては甲状腺ホルモン受容体の活性がRef-1を介してPDIのレドックス制御を受けていることを解明した。Ref-1は本来低酸素感受性因子HIF-1α還元活性化因子として発見されたものである。この成果はポリフェノールがPDIの活性阻害を介して、核内因子の活性に影響を与えている可能性を示すものである。ビスフェノールA(BPA)のようないわゆる内分泌かく乱化学物質やレスベラトロールに代表される植物性ポリフェノールは、我々のからだに対して様々な影響を及ぼすと考えられる。内分泌かく乱化学物質は、文字通りホルモン様の作用を持ち、生体に悪影響を与えるが、植物性のポリフェノールは抗癌作用や抗肥満作用など有用な作用が報告されている。同じフェノール性の化合物でありながら、このように作用が異なるのは、これらがターゲットとしているタンパク質因子が異なるためであると考えられる。そこで、本研究においては、これらポリフェノールのターゲットタンパク質を明らかにし、その毒性及び有用性を明らかにすることを目的としている。本年度は、PCBとその生体代謝物(水酸化PCB)及び臭化難燃剤(ポリ臭化ジフェニルエーテル,PBDE)とその生体代謝物(水酸化PBDE)について、BPAターゲット因子として明らかにしているprotein disulfide isomerase(PDI)への結合性と活性への影響及びアフリカツメガエル胚発生への影響を検討した。その結果、PCBやPBDEについては、PDIに結合せず、PDIのイソメラーゼ活性には影響を及ぼさなかった。一方で、これらの代謝物である水酸化PCBや水酸化PBDEはPDIと結合し、イソメラーゼ活性を阻害した。さらに、PBDEのエーテル結合に対して、オルト位またはパラ位に水酸基を持つもの、その水酸基がメトキシ基に置換された化合物を用いて、PDIの活性阻害を検討した。その結果パラ位に水酸基を持つものが、最も強くPDIの活性を阻害した。さらに、BPAも含めこれらの化合物がPDIのイソメラーゼ基質結合ドメインに結合していることも明らかにした。一方、アフリカツメガエル胚を用いた発生毒性検討においては、PBDEは毒性を示さなかったが、水酸化PBDEは強い毒性を示した。フェノール構造を有する化合物はプロテインジスルヒドイソメラーゼ(PDI)に結合することが明らかになっている。本年度は、PDIの結合ドメインの構造について詳しい検討を行った。PDIはa-b-b'-a'-cのドメイン構造からなるが、ビスフェノールA(BPA)や甲状腺ホルモン(T3)は(ここではリガンドと呼ぶ)、aまたはb'ドメインに結合し、b'ドメインへの結合によってそのイソメラーゼ活性が阻害されることを明らかにしている。今年度は、b'ドメインにおけるリガンド結合アミノ酸残基の同定、さらに結合によって起こるPDIの構造変化について検討した。まず、円偏光二色性スペクトル分析(CD)を行った。PDIと同様に古くから知られているERp57及びERp72との比較を行った。ERp57,ERp72についてはPDIに比べて、リガンドの結合が弱いことを明らかにした。CDにおいてPDIにBPAを添加すると290nm付近のTrpの吸収領域に増加が見られた。さらに、b'ドメインのHis(27番目)をLeuに置換するとBPAとの結合性が消滅することが明らかになったが、CDの解析によって290nm付近の吸収が減少することを明らかにした。一方、最近PDIに一酸化窒素(NO)が結合することで、その活性が低下することが報告された。そこで、大腸菌で発現・精製したPDI及びERp72にNOを添加してその反応性(ニトロシル化)を調べた。その結果、PDI,ERp72の酸化体ではNOが結合しないが、還元体ではNOの結合が見られた。さらにBPAを添加したところ、ERp72ではニトロシル化に変化がなかったが、PDIにおいては促進が見られた。また、T3についても同様の結果が得られた。以上の結果から、BPAなどPDIのリガンドは、その結合によってPDIの三次構造を変化させ、その活性や機能に影響を与えていることが明らかとなった。ポリフェノールは一般に体によいと考えられ、レスベラトロール(RES)はその代表的なもので、抗動脈硬化作用などの生理作用が報告されている。一方ビスフェノールA(BPA)は内分泌かく乱物質の一つとも考えられ、生体への悪影響が懸念されている。代表者らはBPA親和性カラムを用いて、ラット脳からBPA結合タンパク質として、プロテインジスルフィドイソメラーゼ(PDI)を精製した。

RESについては結合因子が明らかではないが、低酸素応答を阻害することを明らかにしており、BPAについても同様の作用をもつことを明らかにしている。PDIはa, b,b', a'ドメインからなり、まず、どのドメインがBPAと結合するのかを明らかにした。各ドメインを大腸菌に発現精製したものを用いて、相互作用を検討した結果、aとb'がBPAと結合することが明らかとなった。同様に甲状腺ホルモンT3もこのドメインに結合した。これまで、ラット脳下垂体由来細胞GH3を用いて甲状腺ホルモン応答性のGHの発現が見られ、PDI過剰発現によって、T3応答が低下することが知られ、これはPDIのT3結合性によるリザーバー効果によると考えられている。PDIのT3およびBPAの結合ドメインが明らかになったことで、これらの欠損体を用いた検討から、PDIの酸化還元活性がRef-1を介して、甲状腺ホルモン受容体の活性を調整しているという新しいメカニズムを明らかにすることができた。Ref-1は元来低酸素応答において重要な役割を演じているHIF-1の還元因子として報告されたものであり、このことから、フェノール性の化学物質がPDIと結合して、その酸化還元活性を阻害することから、これらの化合物がPDIの活性を介して、甲状腺ホルモン受容体やHIF-1などの核内因子の活性に影響を与えている新しい機構を提唱するものである。24年度が最終年度であるため、記入しない。
組み込みシステム開発のための遠隔教育システムの開発

本研究は,組み込みシステム開発に関する講義・演習を,特に社会人に向けて展開するための,遠隔教育支援システムの開発を目的とするものである.組み込みシステムの適用分野の拡大から,社内の配置転換等による40-50歳代の組み込みシステム開発の初心者が大幅に増加している.本研究は,このような現場の技術者へのリカレント教育に主眼をおき,通学が困難な社会人のために遠隔教育システムの開発を行った.本研究は,組み込みシステム開発に関する講義・演習を,特に社会人に向けて展開するための,遠隔教育支援システムの開発を目的とするものである.組み込みシステムの適用分野の拡大から,社内の配置転換等による40-50歳代の組み込みシステム開発の初心者が大幅に増加している.本研究は,このような現場の技術者へのリカレント教育に主眼をおき,通学が困難な社会人のために遠隔教育システムの開発を行った.本研究は,組み込みシステム開発に関する講義・演習を,特に社会人に向けて展開するための遠隔教育支援システムの開発を目的とするものである.本年度は,開発環境構築のためのサーバ仮想化に関する研究と,遠隔教材の開発を行った.組み込みシステム開発環境は,特定のOSや特定のハードウェアと必要とすることから,遠隔学習者に対しては,ハードウェア開発環境そのものは大学側で整備し,実習生はその開発環境を遠隔で使用すると共に,演習を円滑に進めるためにも,演習期間中は1人の実習生が1つの開発環境を占有することが望ましい.そこで,サーバ仮想化技術を用い,物理的な1台のサーバ内に複数の仮想マシンを実行させ,実習生には開発環境を占有しているように見せる技術の開発を行った.また,遠隔学習者に適用する前に,通学している学生の授業に適用し,本システムの有効性を確認した.この授業では3人1組で構成される8グループが組み込みシステム開発を行うもので,1台の開発サーバに8グループが同時にアクセスし開発演習を行った.この授業への適用により問題点の抽出と改善を行うことができた.さらに,本システムを適用する教材の開発を行った.これは,通学生向けに実施している授業教材を遠隔学習用に改変するものであり,本年度開発を行った遠隔実習システムを使用しての自学自習を可能とする内容とした.本研究は,組み込みシステム開発に関する講義・演習を,特に社会人に向けて展開するための遠隔教育支援システムの開発を目的とするものであり,サーバ仮想化による開発環境構築と,遠隔教材の開発を行った.組み込みシステム開発環境は,特定のOSや特定のハードウェアと必要とすることから,遠隔学習者に対しては,ハードウェア開発環境そのものは大学側で整備し,実習生はその開発環境を遠隔で使用すると共に,演習を円滑に進めるためにも,演習期間中は1人の実習生が1つの開発環境を占有することが望ましい.そこで,サーバ仮想化技術を用い,物理的な1台のサーバ内に複数の仮想マシンを実行させ,実習生には開発環境を占有しているように見せる技術の開発を行った.また,遠隔学習者に適用する前に,通学している学生の授業に適用し,本システムの有効性を確認した.この授業では3人1組で構成される8グループが組み込みシステム開発を行うもので,1台の開発サーバに8グループが同時にアクセスし開発演習を行った.この授業への適用により問題点の抽出と改善を行うことができた.さらに,本システムを適用する教材の開発を行った.これは,通学生向けに実施している授業教材を遠隔学習用に改変するものであり,昨年度開発を行った遠隔実習システムを使用し,実際に遠隔学習者への試用を行った.
身体活動による脳保護作用・海馬萎縮抑制効果における炎症機序の関与

本研究の目的はアルツハイマー病のバイオマーカーとしての海馬萎縮をもたらす身体活動度低下の機序を解析することである。対象は日常生活が自立し、認知症のない一般住民259例で、全例脳MRI検査を行なっている。一年目は身体活動度低下により炎症を介して海馬萎縮が生じるのではないかという仮説を検証した。炎症マーカーである高感度CRP(hsCRP)をELISAにより測定し、身体活動度と海馬萎縮(VSRAD Advance)との関係を検討したが、hsCRPと身体活動度や海馬萎縮との相関はなかった。hsCRPはメタボリックシンドロームとの相関が強く、また深部白質病変の成因の一つとなっていること、さらに深部白質病変がアパシーを引きおここしていることが構造方程式モデリングにより示された(既に論文化すみInt J Mol Sci 2019;20:1905)。次に、2年目は身体活動度が高いと神経栄養因子が活性化され、海馬萎縮が抑制されるのではないかという仮説を設定し、解析を行なった。神経栄養因子として脳内濃度を反映すると考えられるBDNFを測定した。BDNF測定は先日終了し、現在統計解析を行なっているところであるが、BDNFが高値であるとリバーミード行動記憶検査により評価した記憶が良好であることが示されている。また、運動習慣があると記憶と遂行機能が良好に保たれる傾向が示唆されている。BDNFと海馬萎縮やその他脳MRI初見との関連性は今後解析する予定である。1年目の高感度CRP測定により当初の予想とは異なったが、炎症により深部白質病変を介してアパシー(血管性うつ病)が引き起こされることを見出し、これは臨床的に重要な所見と考え論文化した(Int J Mol Sci 2019;20:1905)。2年目のBGNF測定により記憶障害に関与する海馬萎縮、運動習慣と認知機能の関係、BDNFが記憶を改善するなど当初のモデルに近い形での現象を確認できつつある。この知見は新規性が高く、多変量解析と構造方程式モデリングにより全体像を解明できると考えている。前述したように、記憶障害に関与する海馬萎縮、運動習慣と認知機能の関係、BDNFが記憶を改善するなど個々の関係性をロジスティック回帰分析により厳密に解析し、さらに年齢、教育歴、運動習慣、海馬萎縮や脳MRI所見、認知機能(記憶や遂行機能)、アパシー、BDNFなど全ての関係性を構造方程式モデリングにより解析を進めていく予定である。データ処理としてはかなり膨大なものとなるが、3年目中には十分終了できる予定である。もし一般住民においてアルツハイマー病の初期徴候である記憶障害に(加齢はもちろんのこと)短い教育歴、運動不足、海馬萎縮、BDNF低値が関与し、それぞれの因子がどのように関連しているか、グラフィカル多変量解析である構造方程式モデリンで示すことができれば、それは極めて興味深い新知見であると期待している。本研究の目的は、アルツハイマー病のバイオマーカーとしての海馬萎縮をもたらす身体活動度低下の機序を明らかにすることである。初年度は一般的な炎症が海馬萎縮に関与するかについて検討した。一般住民259例(男性122例、女性137例、平均年齢64.8歳)の脳MRI健診において高感度炎症マーカーである血中high sensitve C-reactive protein(hsCRP)をELISAにより定量化した。今回測定したhsCRPは健常高齢者の「正常値」と考えられ、その平均値は1155 pg/mL(95%信頼区間は962ー1348pg/mL)であり、指数関数的に増加するので対数変換するとほぼ正規分布となった。予備的な単変量解析においてhsCRPと海馬萎縮との相関はなかったが、MRI上の脳小血管病との関連が示唆されたため多変量解析(ロジスティック回帰分析)を行なった。脳小血管病は潜在性脳梗塞、深部白質病変、脳室周囲高信号域、微小出血の有無の合計点とし、2点以上がほぼ5分位に相当したので、2点以上を脳小血管病あり(従属変数)とした。ロジスティック回帰分析では脳小血管病に相関するものとして年齢と高血圧に加えてhsCRPが示された(3分位で最も低値群に比し、最も高値群はオッズ比3.03、95%信頼区間は1.27ー7.20)。以上の結果より一般的な炎症は海馬萎縮とは無関係であることが示された。身体活動度と炎症が関連するのかについては、別途解析を進める予定である。また、次年度以降は神経成長因子関連物質(BDNFなど)について検討を進める予定である。最近の文献的考察から、身体活動度低下と海馬萎縮を介在する機序としてBDNFなどの神経成長因子関連物質が注目されている。しかしながら、初年度はより一般的な炎症機序が海馬萎縮に関連するのかについてまず検討した。hsCRPについては順調に測定が進行し、海馬萎縮との関連は示されなかったが、脳の動脈硬化(脳小血管病)に関与する所見を多変量解析において見いだすことができた。この成績も臨床的には重要な知見であると考えている。したがって初年度としては十分な進捗状況を得ることができたのではないかと考えている。次年度以降はBDNFやproBDNFなどについても測定し、初年度同様の解析を行なう予定である。

対象は日常生活が自立し、認知症のない一般住民259例で、全例脳MRI検査を行なっている。一年目は身体活動度低下により炎症を介して海馬萎縮が生じるのではないかという仮説を検証した。炎症マーカーである高感度CRP(hsCRP)をELISAにより測定し、身体活動度と海馬萎縮(VSRAD Advance)との関係を検討したが、hsCRPと身体活動度や海馬萎縮との相関はなかった。hsCRPはメタボリックシンドロームとの相関が強く、また深部白質病変の成因の一つとなっていること、さらに深部白質病変がアパシーを引きおここしていることが構造方程式モデリングにより示された(既に論文化すみInt J Mol Sci 2019;20:1905)。次に、2年目は身体活動度が高いと神経栄養因子が活性化され、海馬萎縮が抑制されるのではないかという仮説を設定し、解析を行なった。神経栄養因子として脳内濃度を反映すると考えられるBDNFを測定した。BDNF測定は先日終了し、現在統計解析を行なっているところであるが、BDNFが高値であるとリバーミード行動記憶検査により評価した記憶が良好であることが示されている。また、運動習慣があると記憶と遂行機能が良好に保たれる傾向が示唆されている。BDNFと海馬萎縮やその他脳MRI初見との関連性は今後解析する予定である。1年目の高感度CRP測定により当初の予想とは異なったが、炎症により深部白質病変を介してアパシー(血管性うつ病)が引き起こされることを見出し、これは臨床的に重要な所見と考え論文化した(Int J Mol Sci 2019;20:1905)。2年目のBGNF測定により記憶障害に関与する海馬萎縮、運動習慣と認知機能の関係、BDNFが記憶を改善するなど当初のモデルに近い形での現象を確認できつつある。この知見は新規性が高く、多変量解析と構造方程式モデリングにより全体像を解明できると考えている。2年目は血中BDNFをELISAにより測定し、(1)身体活動度によりBDNFが増加するのか、(2)BDNFが増加することにより海馬萎縮が軽減されるのかについて、それぞれ多変量解析(ロジスティック回帰分析)を行なう。(1)と(2)が成立した場合は、身体活動度→BDNF→海馬容積を中心としたパス図を構造方程式モデリング(structural equation modeling [SEM])により複数の因子の複雑な関係性をグラフィカル多変量解析(重回帰分析)の形で検討する予定である。以上の解析により、これまで不明瞭であった「身体活動により海馬萎縮が抑制される」機序について新知見を得ることができる可能性は高いと考えている。前述したように、記憶障害に関与する海馬萎縮、運動習慣と認知機能の関係、BDNFが記憶を改善するなど個々の関係性をロジスティック回帰分析により厳密に解析し、さらに年齢、教育歴、運動習慣、海馬萎縮や脳MRI所見、認知機能(記憶や遂行機能)、アパシー、BDNFなど全ての関係性を構造方程式モデリングにより解析を進めていく予定である。データ処理としてはかなり膨大なものとなるが、3年目中には十分終了できる予定である。もし一般住民においてアルツハイマー病の初期徴候である記憶障害に(加齢はもちろんのこと)短い教育歴、運動不足、海馬萎縮、BDNF低値が関与し、それぞれの因子がどのように関連しているか、グラフィカル多変量解析である構造方程式モデリンで示すことができれば、それは極めて興味深い新知見であると期待している。
Ｘ線顕微鏡を用いた微生物と微量元素の相互作用解析に基づく新規バイオマーカーの開発

本研究では,経年や変成に強い無機物質(希土類元素:REEs)をバイオマーカーとして利用する手法の確立を最終目標としている。今年度は,STXMによる天然BIOS中での微生物代謝に関連した鉄化学種変化の直接観測した結果を論文として出版することと,派生テーマとして進めている隕石中の有機物分析結果を論文としてまとめ,出版を目指すことを目標として研究を実施した。実施項目とその達成状況は以下の通りである。(i)STXMへの蛍光検出器の設置⇒未達成,装置環境に難あり。(ii) μ-XRF-XAFS・同位体顕微鏡(NanoSIMS)によるREEsの可視化⇒未達成,μ-XRF-XAFSは実施したが可視化できず,NanoSIMS分析は隕石試料分析を優先した。(iii)STXMによる天然BIOS中での微生物代謝に関連した鉄化学種変化の直接観測結果をまとめた論文の出版⇒達成,国際誌Microbes and Environmentsにて出版,多くの反響を頂き,いくつかの学会やセミナーにも招待頂き発表する機会を得た。(iv)STXMによる隕石中有機物のその場分析⇒実施中,炭素質コンドライトの分析結果は既に執筆が終わり,Nature等のハイランクジャーナルに投稿しリジェクトされたが,現在再投稿に向けて着々と原稿を再構成している。一方,火星起源隕石中の有機物分析の結果は現在論文にまとめている。概要として,「有機物は水質変成を受けたことを示す官能基組成を持っており,それを支持するように,水の存在下で生成する二次鉱物(ハライトや粘土鉱物)と共存している」という結果を得た。加えて,「この有機物の持つ水素同位体比(δD)は火星表層の値に非常に近いため,火星由来の有機物であるとの解釈が妥当である」ことを示していた。一部の項目は未達成となったものの,派生テーマ研究は期待以上に発展した。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、経年や変成に強い無機物質バイオマーカーとして希土類元素(REE)を利用する手法の確立を最終目標としている。今年度は、現世の天然試料として広島大学内のぶどう池の微生物起源鉄酸化物(BIOS)のREEパターンを求め、BIOS中の微生物表面にREEが吸着しているかをX線顕微鏡(STXM: 30 nmの空間分解能を持つ)で確認したのち、BIOSで報告されているHREE(重希土類)上がりのREEパターンが微生物表面へのREE吸着に起因しているかを確認することを目指して、研究を実施した。本年度中期に大学にあった使用予定の大型機材(クリーンベンチ、恒温槽、オートクレーブなど)が、その帰属教員の所属移動に伴い使用できなくなるという想定外の事態が起きた(これまでは共用機材として使用させていただいていた)。そのため、本年度はこれに影響されないSTXMによる試料観察に重点を置いて研究を行った。この点も含めて当初の実施計画とその達成状況を下記する。(i)BIOSのREEパターンの取得⇒達成(ii)BIOS中の微生物の観察と、その表面へのREE吸着の可視化⇒微生物の観察は達成したが、REEは可視化出来ず(iii)培養した微生物にREEを吸着させ、その吸着をSTXMで可視化⇒実験段階であるがSTXMで観察を終えた。REEは可視化出来ず、実験系のREE濃度が低すぎる可能性高い(iv)ぶどう池での深さごとのBIOSサンプリングとREEパターンの測定⇒サンプリング方法を検討中。しかし、他研究者(グループ)と研究内容のバッティングの可能性あり(v) BIOSのREEパターンが微生物表面のリン酸基とのREEの吸着に起因しているかの考察⇒可能性は高い(しかし、本研究結果だけでは断定はできない)。現在、ぶどう池BIOSのSTXM観測結果を論文にまとめている。使用予定の大型機材の移管により当初の計画の修正を余儀なくされたものの、概ね順調に当初の目的を達成しつつある。28年度には機材が全て整備され、27年度は十分に遂行できなかった微生物培養実験も安定的に行える予定である。特に27年度はSTXMによる微生物測定プロトコルの確立とREEの測定を行った。REEの直接観測には至っていないが、STXMによるBIOS中の微生物とそれらが生成する鉄鉱物種の関係から非常に興味深い結果を得られている(未公開のため詳細は記載しない、今後追加実験を行い論文化する予定である)。また培養期間中などで時間的余裕のある際には、STXMに電子顕微鏡と集束イオンビームを組み合わせて、地球外物質に微量に含まれる炭素成分の局所STXM測定プロトコルも確立させた、これに関しても未報告の興味深い結果を得ている(こちらは現在論文化を行っている)。話の筋がずれるため背景の詳述は避けるが、STXM分析は国内・国際的にも発展途上の分析であり、実験の際に様々な問題が伴うが、本年度はその1つ1つを確実に解決し研究を進めることができたと感じている。本研究では,経年や変成に強い無機物質(希土類元素:REE)をバイオマーカーとして利用する手法の確立を最終目標としている。今年度は,1広島大学内のぶどう池を模擬した環境での微生物起源鉄酸化物(BIOS)の合成と,それに対するREE吸着実験を実施してREEパターンを求めることに加えて,2BIOS中の微生物表面にREEが吸着しているかをX線顕微鏡(STXM: 30nmの空間分解能を持つ)で確認し,最終的にBIOSで報告されているHREE(重希土類)上がりのREEパターンが微生物表面へのREE吸着に起因しているかを確認することを目指して研究を実施した。

各項目と実施状況は以下の通りである。(i)小型恒温槽の購入⇒達成(大学所有の物を使用できることになった)。(ii)培養した微生物へのREE吸着⇒達成。(iii)ぶどう池模擬系でのREE吸着試料の作製⇒達成,BIOS形成初期段階では微生物への吸着の影響が確認される。(iv)STXMへの蛍光検出器の設置⇒未達成,放射光施設・装置に難あり。(v)深さごとのBIOSのSTXM測定⇒他研究者とのバッティングのため実施できず。(vi)BIFのREEパターン測定⇒深さごとのBIOSのREEパターンが測定出来ないため詳細な分析は必要なし,論文化の際には先行研究結果を引用することにした。(vii)BIOSのREEパターンが微生物表面のリン酸基とのREEの吸着に起因しているかの考察⇒可能性は高いが,本研究結果だけでは断定はできない。(viii)STXMによる天然BIOS中での微生物代謝に関連した鉄化学種変化の直接観測⇒現在国際誌にて査読中。(ix)STXMによる隕石中有機物のその場分析⇒現在論文執筆中,年度前期に投稿予定。火星起源隕石の分析を進めている。28年度は,前年度に確立した「STXMによる微生物測定プロトコル」に従って微生物とREEsの測定を行った。今年度は分析機器の問題から,吸着したREEsの直接観測には至っていないが、前年度に得た結果である「STXMによるBIOS中の微生物とそれらが生成する鉄鉱物種の関係」から得られた結果の追加実験を実施した。この結果は既に論文化しており,現在国際誌にて査読中である。深さごとのBIOSのSTXM測定が他研究者とのバッティングのため実施できない等の予期せぬ事態は起きたものの,当初とは違う側面からの分析結果を報告することができた。また培養期間中などで時間的余裕のある際には、前年度に確立した「STXMに電子顕微鏡と集束イオンビームを組み合わせた地球外物質に微量に含まれる炭素成分の局所STXM測定」プロトコルに従った分析を行った。こちらの結果は試料作製プロトコル(メソロジー)も含めて,現在論文化しており,近日中に国際誌に投稿予定である。本研究では,経年や変成に強い無機物質(希土類元素:REEs)をバイオマーカーとして利用する手法の確立を最終目標としている。今年度は,STXMによる天然BIOS中での微生物代謝に関連した鉄化学種変化の直接観測した結果を論文として出版することと,派生テーマとして進めている隕石中の有機物分析結果を論文としてまとめ,出版を目指すことを目標として研究を実施した。実施項目とその達成状況は以下の通りである。(i)STXMへの蛍光検出器の設置⇒未達成,装置環境に難あり。(ii) μ-XRF-XAFS・同位体顕微鏡(NanoSIMS)によるREEsの可視化⇒未達成,μ-XRF-XAFSは実施したが可視化できず,NanoSIMS分析は隕石試料分析を優先した。(iii)
オンコリティックウイルス治療における腫瘍マイクロエンバイロンメントの調節

我々は悪性グリオーマに対するオンコリティックウイルス(OV)を用いた宿主の間葉系システムにおける応、腫瘍のマイクロエンバイロメントについて研究を行ってきた。これまでの研究の結果は、OVの感染後に血管透過性が有意に亢進しているのを認め、抗血管新生阻害薬cRGDペプタイド(Cilengitde)を用いることにより、OVによる抗腫瘍効果を増強し、治療効果が得られたことである。以上の結果を踏まえ、今年度の研究では、以下のような成果を得ることができた。1.OVや薬剤について、本研究のセットアップを行った。OVに関して、HSV-1についてはOhio State University脳神経外科のDr,ChioccaとDr,Balveenから譲渡していただいた。さらに、アデノウイルスについては札幌医科大学分子医学研究部門の濱田博文教授から譲渡していただいている。薬剤については、cRGDペプタイド(Cilengitide)についてはNIHと交渉し、.さらに、ベバシツマブについても製薬会社より供与を受けた。2.投与法を変えたり、他のOVを便用するこどにより、同様な結果を得ることができるかについて検討した。1)cRGDペプタイド(Cilengitide)の投与法を全身性投与法に変えても効果が田現することがわかつた。2)他のHSV-1ウイルスrQNestin34.5,(腫瘍特異的なネスチンプロモーターのコントロール下でICP34.5遺伝子がドライブされる)を使用したところ、相乗効果を得ることができた。3)腫瘍はU87dEGFRのヒト脳腫瘍細胞系列を使用したヒト脳腫瘍ヌードマウスモデルを作製し、生存期間が延長した。来年度は、抗血管新生治療薬によりOVの腫瘍溶解を増強するメカニズムをさらに調べる予定である。
窒素,一酸化炭素分子プローブによる銅型ゼオライトの酸化窒素分解活性サイトの解析

CuZSM-5はNO_xの分解触媒として有効であることはよく知られている.しかし,CuZSM-5中の反応活性サイトの状態は未だ明らかにされていない.COおよびN_2吸着特性を利用することによってCuZSM-5中のNOの分解活性サイトの解析を試みた.イオン交換法によって調製したCuZSM-5-141試料を873Kで処理し,さらにin situ条件でCOを吸着させたときのIRスペクトル(室温)およびCO吸着後,種々の温度で排気し,室温で測定したIRスペクトルについて,CO吸着後,2155cm^<-1>付近に幅広い吸収バンドが観測され,銅イオンは873K処理により1価に還元されることがわかった.また,2155cm^<-1>付近の吸収バンドは波形解析により2159と2151cm^<-1>および2135cm^<-1>の3種類のバンドに分離できた.3種類のサイトが存在する試料では,NOが分解され,生成されたN_2によるバンドが2295cm^<-1>に観測されることがわかった.一方,吸着COによる2159cm^<-1>のバンドを有する(COで一つのサイトを塞いだ)試料では,この反応が進行しないことがわかった.これらのデータからNOの分解反応が起こるためには総てのサイトが必要であるか,2159cm^<-1>のバンドを与えるサイトが必要であるかのどちらかである.Cu(hfac)_2を担持したZSM-5試料に,COを吸着させ,室温で排気した後のスペクトルは2158cm^<-1>にのみバンドを与えた.したがって,この試料中に存在するCu^+種は1種類であり,この試料にNOを導入し,平衡状態のガスの成分分析を行った結果,NOの分解の分解生成物であるN_2は検出できなかった.これらのデータから,CuZSM-5試料におけるNO分解反応において,2159と2151cm^<-1>に吸着CO種のバンドを与える2種類のCu^+サイトの存在がNOの分解活性触媒としての必要条件であることを明らかにした.CuZSM-5はNO_xの分解触媒として有効であることはよく知られている.しかし,CuZSM-5中の反応活性サイトの状態は未だ明らかにされていない.COおよびN_2吸着特性を利用することによってCuZSM-5中のNOの分解活性サイトの解析を試みた.イオン交換法によって調製したCuZSM-5-141試料を873Kで処理し,さらにin situ条件でCOを吸着させたときのIRスペクトル(室温)およびCO吸着後,種々の温度で排気し,室温で測定したIRスペクトルについて,CO吸着後,2155cm^<-1>付近に幅広い吸収バンドが観測され,銅イオンは873K処理により1価に還元されることがわかった.また,2155cm^<-1>付近の吸収バンドは波形解析により2159と2151cm^<-1>および2135cm^<-1>の3種類のバンドに分離できた.3種類のサイトが存在する試料では,NOが分解され,生成されたN_2によるバンドが2295cm^<-1>に観測されることがわかった.一方,吸着COによる2159cm^<-1>のバンドを有する(COで一つのサイトを塞いだ)試料では,この反応が進行しないことがわかった.これらのデータからNOの分解反応が起こるためには総てのサイトが必要であるか,2159cm^<-1>のバンドを与えるサイトが必要であるかのどちらかである.Cu(hfac)_2を担持したZSM-5試料に,COを吸着させ,室温で排気した後のスペクトルは2158cm^<-1>にのみバンドを与えた.したがって,この試料中に存在するCu^+種は1種類であり,この試料にNOを導入し,平衡状態のガスの成分分析を行った結果,NOの分解の分解生成物であるN_2は検出できなかった.これらのデータから,CuZSM-5試料におけるNO分解反応において,2159と2151cm^<-1>に吸着CO種のバンドを与える2種類のCu^+サイトの存在がNOの分解活性触媒としての必要条件であることを明らかにした.
分散型補助循環を目的とした植込み型骨格筋刺激装置の開発

従来開発してきた植込み型骨格筋刺激装置を基礎に、多点入出力型の骨格筋刺激装置を開発し分散型補助循環システムを実現のための動物実験を行った。研究の中心項目は、筋疲労推定のための加速度センサ入力と刺激出力の制御を相互通信を行いながら実現する装置の作製である。すなわち、心筋表面,大動脈および補助ポーチのまわりにそれぞれ骨格筋を巻きつけ、刺激と同時に筋疲労状態を複数センサにより検出するための装置を構成した。ここでは、1)共振型通信回路の開発,2)入力信号処理フィルタの設計と組込み,3)処理プログラムの追加を行った。植込み型骨格筋刺激装置の核となる分散刺激制御用回路開発を中心に、通信・制御・入出力の3機能を持つ植込み型装置を作製し動物実験を行う。具体的には、I.植込み型装置の開発まず体外から短時間に装置の動作を決定する副プログラムの転送を行うための通信回路を植込み型装置に組込んだ。ここでは、有線による装置とプログラマ間の通信プロトコルならびにモニタプログラムはすでに開発している。しかし、生体内に留置された複数の刺激装置間の相互通信を確実に行うためには、信頼性の高い通信回路を作製しかつ微小電力で動作させる必要がある。そのため、転送周波数と共振回路を安定化・小型化した信号送受信回路を開発した(発表文献1、2、4)。II.動物実験開発した装置により動物実験を行った。最初に骨格筋による心補助,大動脈およびポーチの駆動を想定し、骨格筋刺激機能と相互通信機能ならびに複数加速度センサからの入力機能を段階的に雑種成犬による急性実験で確認した。同時に骨格筋の動きをビデオで撮影し、加速度および血圧との関係を動画像解析により把握し、筋疲労推定方法を検討した(文献3)。
オオムギ硝酸還元酵素メッセンジャーRNAの安定性の制御機構に関する研究

高等植物の硝酸還元酵素(NR)遺伝子は、培地での硝酸塩存在下でのみ発現する。本研究は、硝酸塩を与えて育てたオオムギ幼植物を無窒素培地に移したときのNRmRNAの急激な現象が、硝酸塩除去によって引き起こされたNRmRNAの不安定化によるものか、NRmRNAのもつ代謝回転速度が元来短いのかを評価しようと言うものである。オオムギ幼植物の切断葉を硝酸塩を含む培養液に4時間おいてNR遺伝子の発現を誘導した後、RNA合成阻害剤(コルジセピン)を含む培養液(硝酸塩は共存したまま)、あるいは無窒素培養液に移して経時的に試料を採取した。試料より全RNAを精製し、アガロースゲル電気泳動で分離後、ナイロン膜に転写し、^<32>PでラベルしたNRcDNAとハイブリダイズさせた。ナイロン膜に結合したプローブの放射能量をイメージングアナライザーで測定し、NRmRNA減少のキネティックスを調べた。硝酸塩の除去に伴うNRmRNAの半減期は、およそ30分であった。一方コルジセピンによってRNA合成を停止させた場合のNRmRNAの半減期は40分と測定された。この結果から、硝酸塩除去によって観察されるNRmRNAの急速な減少は、mRNAの不安定化が誘起されたからとは考えにくく、NRmRNAがもともと短い代謝回転速度を持っていることを示している。すなわち、NR遺伝子の転写は培地からの硝酸塩の除去によって停止させられ、細胞内に残存するNRmRNAが短時間で分解されていることを意味する。本研究の結果、NRmRNAの代謝回転速度が短いものであることが初めて示された。現在、植物は硝酸塩というシグナルの有無だけでNR遺伝子の発現を制御しうるのか検討しているところである。