hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大規模組合せ的システムの劣モジュラ構造に関する基礎的研究

これによって,劣モジュラ・フロー問題など,劣モジュラ関数最小化が効率よくできることを前提にモデル化されアルゴリズムが提案されている多くの問題に対して,効率的アルゴリズムの構成を保証することになった.以上の成果は世界的にも大変大きなインパクトのあるものであるが,その他にも以下のような成果を得ている.対称な劣モジュラ関数の最小化のためのM.Queyrannneによるアルゴリズムの妥当性の簡単な証明を与えた.また,凹関数から派生する劣モジュラ関数の最小化に関して,パラメトリック最大フロー・アルゴリズムによる解法を示した.さらに,対称な劣モジュラ関数を一般化した正モジュラ関数による多面体の線形不等式表現に関して,非冗長な制約式に対応する集合の全体がラミナーな族をなすことを示した.そして,Faigle-Kernによって研究されている双対貪欲多面体が,劣モジュラ・フロー多面体のクラスに属することを明らかにした.その他には,劣モジュラ関数最小化とも密接に関係する多面体上の最小ノルム点問題に対して,点の凸結合として表現される多面体とアフィン空間との交わり上での最小ノルム点問題を解くアルゴリズムを提案した.
エネルギーキャリアとしてのアンモニアを利用可能にする革新的な分子変換反応の開発

本研究代表者らがこれまでに達成した知見を踏まえて、「温和な反応条件下でのアンモニア合成反応法の開発」と「温和な反応条件下でのアンモニアの分解反応の開発」に取り組んだ。前者では、トリホスフィン(PPP)型三座配位子やPCP型ピンサー配位子を持つ窒素架橋2核モリブデン錯体を設計・合成し、それらを触媒として利用した触媒的アンモニア生成反応を検討した。その結果大幅な触媒活性の向上を達成した。後者では、フェロセニルジホスフィンを配位子として有する窒素架橋2核モリブデン錯体の設計・合成に成功し、酸化還元による架橋窒素分子の窒素ー窒素三重結合の開裂及び再結合を可逆的に制御できることを見出した。研究課題の一つである「温和な反応条件下でのアンモニア合成反応の開発」については飛躍的に研究が推進した。窒素架橋2核モリブデン窒素錯体を触媒として用いた窒素ガスからのアンモニア生成反応の詳細な反応機構を明らかにすることに成功した。当初の予想に反して、窒素架橋2核モリブデン部位が保持された状態で触媒反応が進行する画期的な反応機構であることを、実験結果及び理論計算による検討により明らかにした。また、この反応機構解明の知見を踏まえて、PNP型ピンサー配位子に電子供与性基を導入することで、大幅な触媒活性の向上に成功した。特に、メトキシ基を導入することで、触媒当たり最高52当量のアンモニア生成に成功した。フェロセニルジホスフィンを配位子として有する窒素架橋2核モリブデン錯体の合成に成功し、その特異な反応性についても明らかにすることに成功した。光照射下で、窒素架橋2核モリブデン錯体上の架橋窒素分子の窒素ー窒素三重結合の開裂が進行し、対応する2当量のモリブデンニトリド錯体が生成することを明らかにした。興味深いことに、モリブデンニトリド錯体からアンモニアが生成することも確認できた。これは光エネルギーを利用した窒素固定が実現可能であることを示す極めて興味深い成果である。一方、生成したモリブデンニトリド錯体を酸化すると、元の窒素架橋2核モリブデン錯体を再生することも同時に明らかにした。これらの結果は、2つのモリブデン間に架橋した窒素分子が可逆的な開裂と生成を起こせることが実現出来たことを示す極めて興味深い研究成果である。窒素架橋2核モリブデン窒素錯体を用いた触媒的アンモニア生成反応において、これまで用いてきたPNP型ピンサー配位子の代わりにトリホスフィンを配位子に利用する事で飛躍的に触媒活性が向上することを明らかにした。2核モリブデン窒素錯体を基準にして、約2倍の触媒活性の向上を達成した。また、アンモニア等価体であるシリルアミン生成反応で、コバルトカルボニル錯体に代表される単純で入手容易なコバルト錯体が有効な触媒として働くことを見出した。本反応は、コバルト錯体が触媒的窒素固定能を有することを示した世界初の例である。研究課題の一つである「温和な反応条件下でのアンモニア合成反応の開発」については飛躍的に研究が推進したため。特に、触媒的なアンモニア合成反応の開発については、触媒活性の飛躍的な向上が達成できた。研究課題の中心である「温和な反応条件下でのアンモニア合成反応の開発」について大きな研究進展が見られた。窒素架橋2核モリブデン窒素錯体を用いた触媒的アンモニア生成反応において、これまで用いてきたPNP型ピンサー配位子の代わりにカルベンを含む新しいPCP型ピンサー配位子に用いた窒素架橋二核モリブデン窒素錯体を触媒として利用することで大きな触媒活性の向上に成功した。常温常圧下での窒素ガスとの反応で2核モリブデン窒素錯体あたり最高230当量のアンモニア生成が達成された。一方、アンモニア等価体であるシリルアミン生成反応で、アミド配位子を持つバナジウム錯体に代表される単純で入手容易なバナジウム錯体が有効な触媒として働くことを見出した。常温常圧下での窒素ガスとの反応でバナジウムあたり最高20当量以上のシリルアミン生成が達成された。本反応は、バナジウム錯体が触媒的窒素固定能を有することを示した世界初の例である。特に、触媒的なアンモニア合成反応の開発については、触媒活性の大幅な向上が達成できた。これまでに達成した知見を踏まえて、研究課題の一つである「温和な反応条件下でのアンモニア合成反応の開発」について更に詳細な検討を行う。また、当初に提案した平成28年度以降の計画について検討を行う。

既に達成している触媒能を大幅に超える新しいモリブデン窒素錯体に成功している予備的知見を踏まえて、更なる触媒活性の向上に取り組む。同時に反応機構の解明にも取り組み、その特異な機能を明らかすることを試みる。28年度が最終年度であるため、記入しない。有機金属化学、錯体化学、有機合成化学これまでに達成した知見を踏まえて、研究課題の一つである「温和な反応条件下でのアンモニア合成反応の開発」について更に詳細な検討を行う。また、当初の平成27年度以降の計画について検討を行う。4.電気化学的還元手法を用いた触媒的アンモニア生成反応の開発PNP型ピンサー配位子を有するモリブデン窒素錯体は、常温常圧下での窒素ガスからの触媒的アンモニア生成において、窒素分子の還元に必要な電子は化学試薬であるコバルトセンから供給する必要があった。この反応系中で、還元反応に用いた後に系中で生成するコバルトセニルカチオンを電気化学的手法により還元力を有するコバルトセンに還元して再生することで繰り返し利用できれば、電気エネルギーを物質エネルギーへと変換する方法の開発が達成可能となる。電気化学的還元手法を用いた反応系の開発には、現在の反応系で用いている電気伝導性が低い無極性溶媒であるトルエンの代わりに、電気化学的手法が利用可能な電気伝導性が高い極性溶媒を用いる必要がある。しかし、現在の反応系では、通常の極性溶媒は窒素錯体の生成を妨げる原因の一つであることが知られている。この問題を解決するために、窒素錯体と共存可能で、電気化学的手法が利用可能で高い電気伝導性を有するイオン液体を溶媒として用いて電気化学的手法による反応系の開発に取り組む。5.アンモニアの触媒的分解反応における鍵過程の開発金属と窒素間に三重結合を有するニトリド錯体の二量化による窒素架橋二核錯体の生成反応は、アンモニアを燃料電池の原料として利用する反応開発における鍵反応の一つである。得られた化学量論反応に関する知見を基に、触媒的アンモニア分解反応の開発に取り組む。触媒化達成に必要な鍵反応の一つであるニトリド錯体から架橋窒素錯体が生成する化学量論反応の反応機構を詳細に検討し、触媒的アンモニア分解反応の開発に必要な知見を得る。研究期間後半により高活性な触媒能を有すると期待されるPCP型ピンサー配位子を有する窒素架橋2核モリブデン窒素錯体の設計・合成に成功したが、錯体合成に多段階を有することもあり、錯体の大量合成に時間が必要となり、配位子の原料であるホスフィン類の購入を含めて次年度に繰り越すことにした。研究期間の前半では、研究に携わる人材を確保することができなかったために、これに伴う物品日及び人件費等の使用を次年度に持ち越した。現在は既に配位子の大量合成法の確立に成功しており、28年度開始以降に速やかに必要なホスフィン類の購入を行う予定である。よって、研究最終年度である平成28年度中には速やかな研究の遂行が期待できる。既に人材の確保に成功しており、平成27年度は速やかな研究の遂行が期待できる。
"unknown"をめぐる専門家内ギャップの研究――「科学的無知文化」の社会学

本研究では、近年ドイツで発展しつつある「科学的無知文化の社会学(sociology of scientific cultures of non-knowledge)」の展開と成果に関して理論的・学説史的検討を行うことにある。それとともに、その枠組みを応用して、日本の原子力・放射線関連領域の科学者・専門家集団の内部にいかなる無知認識の傾向のギャップが存在するのかに関して言説分析を試みることにある。それを通じて、科学内部における無知文化の多元性と階層性が、審議会を中心とする政策決定・助言過程にどのような影響を及ぼすのかを明らかにすることを試みる。
中国における農村から都市への労働移動が彼らの子供の人的資本形成に与える影響

この研究では、中国において農村出身の労働者が都市へ移住することによりその子供たちの学力や健康にどのような影響が生じるかを分析した。都市へ移住する安価な労働力は中国の急速な経済成長を支えてきたが、その裏で農村に残った子供は親と離れることから生じる問題を抱え、学力低下や健康状態の悪化が懸念されていた。我々の独自のパネルデータを基にした実証分析を行い、親の出稼ぎ期間が長いほど子供の身長・体重や学業成績が低まる傾向があることを示した。またこうした家庭では、子供が家で勉強時間がとれていなかったり同じ学年を複数回履修していることも見て取れた。これらの結果は数々の学会で報告され国際的に広く発信された。2013年度には、2012年度に行われていた分析をより前進させた。2012年度には親の都市への出稼ぎが子供の身長や学業成績が芳しくない影響を与えるという結果が得られていたが、これが因果関係を表すものかをより詳しく検証するため、親が16ー25歳だった頃に出身村で日照りや干ばつなどの天候被害が多かった地域と少なかった地域を分け、この二地域で親の出稼ぎが増えたか、そして同時に後に生まれる子供の身長の伸び具合や学業成績が低かったかを検証した。天候被害が多いと農村部において農作物の収穫量、ひいては所得が減り、世帯のうちの誰かが都市へ出稼ぎに出る可能性が高まるが、だからといって後に生まれる子供たちの身長や学業まで影響が及ぶことは少ないと考えられる。このため、もし天候被害が多かった地域で親の出稼ぎ期間が長く、かつ子供の身長や学業も他の地域より劣っていれば、これは親の出稼ぎ期間が長かったせいで子供へ負の影響が出たと考える根拠の一つになりうる。2013年度はこの因果関係の立証に成功した。また、なぜそのような良からぬ影響が出てしまったかを調べるため、学業や身体発達に関係する側面も調べた。その結果、親の出稼ぎ期間が長い子供は学外での勉強時間が少なく、学年に対して年齢が上であることが分かった。家庭で宿題をする躾をしたり、叱咤激励したりする人がいないことで学習に対する努力が助長されなくなっていると考えられる。また学校を始める年齢に違いは見られないことから、親が身近にいないと同じ学年を繰り返すことが多いと考えられる。こうした結果から、親が出稼ぎに行ってしまうことにより子供が家庭で学習する癖を身につけることができず、その結果学業成績が振るわなくなり、学年を繰り返すようになったという負の連鎖がうかがえる。最後に子供を男女で分けた所、これらの負の効果は男子の間で強くみられることが分かった。平成24年度に行われた研究の結果、中国における農村から都市への労働移動がどう子供に影響するかに関して、幾つか興味深い洞察が得られた。一つは、父親の出稼ぎ期間が長いほど子供の背が低い傾向があるということである。身長は幼少期からの栄養状態を反映することが知られており、父親が出稼ぎに出た家庭では栄養状態が芳しくなかった可能性が考えられる。また、こうした家庭では子供の学業成績(中国語と算数の期末試験得点)も低い傾向が見て取れた。長期的な健康状態が悪いと学業成績も悪化する傾向は多く報告されていることを踏まえれば、これらの結果は、親の出稼ぎから生じる身体発育の遅れが学力の遅れにもつながる可能性を示唆していると考えられる。方法論的にも、親の出稼ぎが子供に与える効果に関する一連の研究に貢献する成果が出せた。というのは、一連の研究では、一年前の居住状態によって出稼ぎ中か出稼ぎ中でないかを表す方法を取るものが多い。しかしこれは、子供の身長のように幼少期の栄養状態に大きく左右されるものへの効果を見るには不適切な指標と言える。我々は、親の出稼ぎが子供に与える効果に関する一連の研究の中で初めて、子供の生涯のうち何割にあたる期間、親が出稼ぎでいなかったかを計算した。これにより、一年前など直近の出稼ぎ状態が与える影響として推計されていた効果は、より累積的な出稼ぎの効果を反映している可能性が大きいことを示すことができた。また、子供の学業や健康に関するデータも主観に左右されやすい指標でなく、テストの点数や身長・体重といった客観的データを用いることで、より正確な分析を行うことができた。これらの結果はInternational Food Policy Research InstituteやUniversity College Londonにおける移民に関する学会などで報告され、国際的に広く発信できたと思われる。本研究は、中国において農村出身の労働者が都市へ移住することによりその子供たちの人的資本形成にどのような影響が生じるかを分析することを目的とした。農村からの労働力は中国の経済成長を支えてきたが、農村に残った子供は親と離れることから生じる問題を抱え、学力低下や健康状態の悪化が懸念されている。

我々は独自のパネルデータを使い、計量経済学的な実証分析を行った。その結果、父親の出稼ぎ期間が長いほど子供の背が低い傾向があることが分かった。身長は幼少期からの栄養状態を反映することが知られており、父親が出稼ぎに出た家庭では栄養状態が芳しくなかった可能性が考えられる。また、こうした家庭では子供の学業成績も低い傾向が見て取れた。これらの結果は、親の出稼ぎから生じる身体発育の遅れが学力の遅れにもつながる可能性を示唆していると考えられる。これらの結果は数々の学会で報告され国際的に広く発信された。研究期間は当初平成24-25年度の予定であったが、予定されていたワークショップに招聘する中国専門家の日程調整がつかず、本研究も三年間に引き伸ばされた。平成26年5月20日に中国や移住の研究に関するワークショップを、21日に一般の参加も含めた中国の将来に関するシンポジウムを開催した。国際的に著名なアメリカ、スタンフォード大学のS.ロゼル教授や香港科技大学のA.パーク教授らを招聘し、日本の優れた研究者にも参加してもらうことで、研究者の国際交流に大きく貢献したと思われる。21日には両氏と研究協力者であるオーストラリア国立大学のMeng教授の三氏を迎え中国の移住問題や発展政策の将来に関する公開講演を行った。参加者には研究者や学生のみならず各国大使館員や中国関連の業務を行う公務員や非政府団体の方々も含まれた。これは幅広い層が中国の今後に興味を持っていることを示しており、本研究のシンポジウムはこの需要に答えたと思われる。開発経済学研究成果を広く発表しフィードバックを得るため、移民に関するワークショップを開催する予定であった。しかし国際的に著名な中国の専門家を招聘しようとした所日程がうまく合わず、2013年度に持ち越されることになった。平成24年度の研究実施計画では、Rural-Urban Migration in China(RUMiC) Studyという家計調査データから農村部のデータベースを構築することが第一の作業であった。個人レベルのパネルデータを作り、外部データ(都市への距離や都市・農村間での賃金差など)と結合する作業では、マッチするためのIDが複雑であったことなどから時間を要したが、ほぼ終了した。こうしたデータをもとにして行った推計作業では「研究実績の概要」で述べたような興味深い結果が出ており、現在国際学術雑誌へ投稿できるよう改訂中である。今後はワークショップで得られたコメントをもとにして論文を改訂し、国際的な査読付き学術雑誌へ投稿する。通常こうした学術雑誌からは半年ほど後に直すべき点がコメントとして送られてくるので、その際には新たなコメントを加味した更なる改訂を行い、掲載を目指す。平成25年度は、以下の三つの研究課題について分析を進める。一つは、新しく収集された2011年度のデータを加えて平成24年度に行われた分析を補充することである。二つ目は、RUMiCの農村部と都市部のサンプルを同時に用いて、農村出身者の子供のうち、親と共に都市へ移住した子供と農村部で親と共に留まる子供との間に健康状態や就学状態・学業成績に差がみられるかを検証する。
アルツハイマー病における細胞老化因子Ecrg4の解析ー受容体同定から創薬に向けて

ApoE4アルツハイマー病トランスジェニックマウスでは脳組織においてSA-β-gal活性の上昇やタンパクレベルでEcrg4の発現が増加している可能性が示唆された。これらのことから、アルツハイマー病においては細胞老化のメカニズムが関与している可能性が高い。また、Ecrg4の受容体同定に関してはEcrg4に結合するタンパクを免疫沈降法を用いて検索した結果、候補になるバンドが得られており、今後さらに解析をすすめていく予定である。近年我々は、生体の脳の老化の一因として神経細胞の細胞老化が関与していることを、新規の細胞老化誘導分泌因子Ecrg4を同定することにより明らかにした。一方、Ecrg4は正常の脳の老化のみならず、アルツハイマー病患者(ApoE型)の海馬でもmicroarayにて著明な発現の上昇を認めるとの報告がある。初年度はアルツハイマー病モデルマウスとして最もpopularであるtau transgenic mouse(CAMKII-4R)で細胞老化の状態が関与しているかを検討したが、明らかな有意差を認めなかった。最終年度はApoE4 transgenic mouseを用いて前年度と同様の実験を行った。具体的には、Tg/Non-Tg mouseに関して脳切片を作成し、細胞老化のマーカーとして確立されているSA-β-gal染色、およびEcrg4、cyclin D1、D3による染色を行い、細胞老化と細胞周期との関係を検討した。さらに脳組織よりcDNAを作成しqPCRを施行、および脳組織よりタンパク質を抽出してウェスターンを行った。RNAレベルでは違いは明らかではないが、SA-β-gal活性やタンパクレベルでEcrg4の上昇を認めた。データに関しては個体差が大きいためマウスの個体数を増やして検討中である。アルツハイマー病に対する装薬を視野に入れたEcrg4受容体検索に関しては、昨年同様、受容体を多量に発現しているCG4細胞にEcrg4-Fcを添加し、得られたタンパク抽出液にプロテインGを加え沈降させ、SDS-PAGE、銀染色を行った。本年度はlysis bufferの条件を詳細に検討することにより、Human IgG Fcを添加したコントロールのものと比較していくつか候補になりえるバンドが検出された。mass spectrometryに関してはいずれの機種を用いるかを検討しているところである。平成23年度は、まず初めにアルツハイマー病モデルマウスとしてもっともpopularに用いられているTau transgenic mouse (CAMKII-4R)を用いて、元来in vitroの現象とされていた"細胞老化"のメカニズムが関与しているかを検討した。Tau-Tg mouse (8.5、25-26カ月齢)、Non-Tg mouse (8.5、25-26カ月齢)に関して脳切片を作成し、細胞老化のマーカーとして確立されているSA-β-gal染色、および我々が新規細胞老化誘導分泌因子として報告したEcrg4による染色、cyclin D1、D3による染色を行い、細胞老化と細胞周期との関係を検討した。染色ではTgおよびNon-Tg間で差がはっきりしなかったため、さらに脳組織よりcDNAを作成しqPCRを行ったが、やはり差は明らかではなかった。現在、同様の研究をApoE4 transgenic mouseにおいても進めているところである。また、Ecrg4が分泌因子であり、疾患の薬剤としての応用が期待されることから、受容体検索も進めている。Ecrg4-Fcを強制発現させた細胞の培養液を回収し、数種類の細胞に添加し、抗Human-IgG (Fc specific)抗体を用いて免疫染色したところ、OPC系(CG4細胞)の細胞でレセプターを多量に発現していることが再度確認された。次にCG4細胞を用いて、Ecrg4-FcあるいはコントロールとしてHuman IgG Fcを添加し、6-12時間培養の上、細胞を回収してタンパクを抽出。タンパク抽出液にプロテインGを加え沈降させ、SDS-PAGE、銀染色を行い、コントロールとのバンドの違いが綺麗に見える条件を検討しており、質量分析にかける準備をしているところである。疾患マウスの解析に関しては、Tau transgenic mouse (CAMKII-4R)、ApoE4 transgenic mouseと、ほぼ計画通り進行している。ただ、Tau transgenic mouseに関しては、予想通りの結果が得られていないため、ApoE4 transgenic mouseの解析を進行中である。もともと、ApoE4型のアルツハイマー病患者の海馬の網羅的な遺伝子発現解析で、Ecrg4の著明な発現上昇(正常老人と比較して13.7倍)を認めると報告されていることから、ApoE4とEcrg4が何らかの関係を持っている可能性が高く、今後の結果が急がれる。Ecrg4受容体検索に関しては、今回、タンパク抽出液にプロテインGを加え沈降させるという新たな手法を試みているため、予想外に研究が難航している。Human IgG Fcを添加したコントロールのものでも非常に密にバンドが銀染色で得られており、解析が難しくなっている。平成24年度は引き続き、疾患マウスと細胞老化との関連を検証していく。昨年度はTau transgenic mouse (CAMKII-4R)、ApoE4 transgenic mouseと解析をすすめてきた。

今後は(1)Tau transgenic mouseの脳組織からタンパク質を抽出してEcrg4、細胞周期因子のウェスターンを行ない、タンパクレベルでの定量的な解析を行う、(2)ApoE4 transgenic mouseについてさらに個体数を増やして解析する、(3)TauとApoE4 mouseが上手くいかないようであれば、SOD1 mouseの脊髄も解析していく予定である。Ecrg4受容体同定にむけては、まずは昨年同様にCG4細胞にEcrg4-Fcを添加し、得られたタンパク抽出液にプロテインGを加え沈降させ、SDS-PAGE、銀染色を行う。条件を試行錯誤しているが、バンドを切り出してmass spectrometryにかける状況にまで持っていけないようであれば、報告者のもと留学先である理化学研究所発生・再生科学総合研究センター近藤亨氏とも相談しながら、別の手法により受容体を検索していく。その一つとして思案中であるのは、「膜タンパク質ライブラリ」技術を用いた受容体探索を委託により自分の実験と並行して行っていくことを考えている。「膜タンパク質ライブラリ」は細胞膜に存在する全ての受容体を人工リポソーム上に再構成したエマルジョン溶液で、この技術によって未知の受容体やリガンドを探索・同定できると報告されている。受容体同定後は、Ecrg4リガンド結合によって活性化されるシグナル伝達経路の探索を行う。同定した受容体に関連すると報告されているシグナルに関わる分子と細胞老化との関係を分子生物学的手法を用いて明らかにしていく予定である。今回、実験動物については、他施設から慶應への搬入の煩雑さなどから、共同研究先の理化学研究所脳科学総合研究センター(高島明彦ら)に直接行って実験をしていることから、当初予定されていた実験動物飼育に全く費用がかかっていない。また、CG4細胞培養には、こまめなmedium changeが必要なことから、当初予定していた学会への参加も時間的な余裕の関係で実行できていない。これらのことから、23年度は繰越金が生じた。平成24年度は、独自に進めているEcrg4受容体探索研究に加えて、「膜タンパク質ライブラリ」技術を用いた受容体探索を委託することにより、受容体同定の確率を高めていく予定である。そのため、当初から予定している実験費用に加え、昨年度未使用の研究費が必要となることが予想される。疾患マウスの研究、Ecrg4受容体同定後のシグナル伝達経路の探索に関しては予定通り推進する予定である。平成24年度は、認知症、分子生物学関連の学会への参加・発表なども予定しており、また論文発表にむけてのデータの整理などもすすめている。
食感日本語表現と英語表現の体感辞書作り

食品を食べた時の食感表現のうち、「バリバリ」や「ねちゃねちゃ」といったオノマトペ(擬音語・擬態語)は日本語の特徴の一つであり、外国語の対照語を見つけるのが難しい場合がある。そこで、市販製品を用いて日本人パネリストによる煎餅のかたさの評価が一定であることを確認の上、調製煎餅のオノマトペ表現と一般表現(かたい、脆いなど)を収集した。その後、同試料を英語話者パネリスト(英国およびオーストラリア)に供試して、英語食感表現を収集し、日本語-英語間の食感表現対照表を構築した。また、喫食時と想像時、および市販製品の食感印字オノマトペと喫食時のオノマトペでは回答内容が異なることを確認した。そこで、食感オノマトペと「かたい」「コシが無い」などの一般表現とのカテゴライズを、様々な物性値(破断応力・圧縮応力など)を示す試料を用いて日本人パネリストにより行ない、オノマトペ表現-一般表現-物性値とを関連させた食感対照表を創作し、次に、英語を母国語とするパネリストに同試料を供試して英語食感表現を収集し、日本語-英語間の食感表現対照表を構築することを目的とした。破断強度の異なる(≒かたさの異なる)市販煎餅類7種の「かたさ」について、日本人パネリスト85名によりかたさの知覚強度の評価を行った結果、破断強度と知覚強度の間には直線性が認められた。さらに、別の日本人パネリスト85名により、別の市販煎餅類6種類について同様の評価を行った結果、先記直線とほぼ同等の傾きを示す直線が得られた。以上のことから、日本人パネルは構成員が変わっても「かたさの知覚強度」について同等の評価基準を有していることが確認された。上記市販試料を参考に、かたさは異なるが味強度がほぼ等しい5種類の煎餅試料を調製し(亀田製菓(株)による)、日本人パネリスト、オーストラリア人パネリスト、イギリス人パネリストそれぞれ30名ずつに喫食させ、食感表現を収集し、それぞれの試料の日本語表現と英語表現の対照表を作成した。また、市販煎餅類、市販グミ類、市販スナック類の食感表現を日本人パネリストにより収集し、その際、パッケージに印字されている食感表現とパネリスト自らの食感表現の乖離度も検討した。食品科学
Stanley-Reisner環の極小自由分解に関する研究

本研究の目的は、Stanley-Reisner環の極小自由分解についてその可換環論的、組合せ論的性質を考察し、組合せ論的応用を探ることにあった。平成16年度は線形自由分解を持つBuchsbaum Stanley-Reisner環について研究した。Buchsbaum Stanley-Reisner環の重複度の下限を求め、それが、ちょうど下限の値をとるとき、線形自由分解を持つことを示した。また、Buchsbaum Stanley-Reisner環が線形自由分解をもつ必要十分条件を対応する単体的複体および、そのまつわり複体の被約ホモロジー群の言葉であたえた。平成17年度は主にStanley-Reisner環の重複度とCastelnuovo-Mumford正則度の関係について研究した。Stanley-Reisner環の次元をdとするとき、その重複度がd以下ならばそのStanley-Reisner環のCastelnuovo-Mumford正則度はd以下であることを示した。さらにそのStanley-Reisnerイデアルの全ての生成元の次数がd以下であるときにはそのStanley-Reisner環の重複度が2d-1以下ならばそのCastelnuovo-Mumford正則度はd以下であることを示した。さらに、線形自由分解をもつStanley-Reisner環のなかで、特にd線形自由分解をもつものについて重点的に調べた。上の結果からStanley-Reisnerイデアルの全ての生成元の次数がd以上であるときにはそのStanley-Reisner環の重複度がd以下ならばそのStanley-Reisner環はd線形自由分解をもつことがわかった。さらに、Stanley-Reisnerイデアルの全ての生成元の次数がdであるときにはそのStanley-Reisner環の重複度が2d-1以下ならばそのStanley-Reisner環はd線形自由分解をもつことがわかった。また、アレクサンダー双対複体を用いて、重複度が十分大きいならば、Stanley-Reisner環はCohen-Hacaulay環であることを示した。本年度は線形自由分解をもつBuchsbaum Stanley-Reisner環について研究した。本研究において、まず、Buchsbaum Stanley-Reisner環についての重複度の下限を求め、それが、ちょうど下限の値をとるとき、線形自由分解をもつことを示した。また、下限の値をとるときの特徴付けをa不変量を用いて与えた。Buchsbaum Stanley-Reisner環が線形自由分解をもつ必要十分条件を対応する単体的複体及びそのまつわり複体の被約ホモロジー群の言葉で与えた。それは日比の判定法を精緻化したものとなっている。またBuchsbaum Stanley-Reisner環が線形自由分解を持つ必要十分条件をアレクサンダー双対複体の言葉を用いて与えた。さらに、線形自由分解をもつBuchsbaum Stanley-Reisner環のなかで、特にStanley-Reisner環の次元をdとするとき、d線形自由分解をもつものについて重点的に調べた。その結果、それらは、常にd線形自由分解をもつあるCohen-Macaulay Stanley-Reisner環のなかに含まれていることがわかった。また、二つの線形自由分解をもつBuchsbaum Stanley-Reisner環のあいだのStanley-Reisner環もBuchsbaumでd線形自由分解をもつことがわかった。

この応用として3次元の線形自由分解をもつBuchsbaum Stanley-Reisner環のh列を決定した。本研究の目的は、Stanley-Reisner前環の極小自由分解についてその可換環論的、組合せ論的性質を考察し、組合せ論的応用を探ることにあった。本年度は主にStanley-Reisner環の重複度と正則度の関係について研究した。本研究において、Stanley-Reisner環の次元をdとするとき、その重複度がd以下ならばそのStanley-Reisner環の正則度はd以下であることを示した。さらにそのStanley-Reisnerイデアルの全ての生成元の次数がd以下であるときにはそのStanley-Reisner環の重複度が2d-1以下ならばその正則度はd以下であることを示した。さらに、線形自由分解をもつStanley-Reisner環のなかで、特にd線形自由分解をもつものについて重点的に調べた。上の結果からStanley-Reisnerイデアルの全ての生成元の次数がd以上であるときにはそのStanley-Reisner環の重複度がd以下ならばそのStanley-Reisner環はd線形自由分解をもつことがわかった。さらに、Stanley-Reisnerイデアルの全ての生成元の次数がdであるときにはそのStanley-Reisner環の重複度が2d-1以下ならばそのStanley-Reisner環はd線形自由分解をもつことがわかった。また、アレクサンダー双対複体を用いて、重複度が上限から高々余次元cしか下がっていないならば、そのStanley-Reisner環はCohen-Macaulay環であることを示した。さらにそのStanley-Reisner環が等次元であるときには重複度が上限から高々2c-1しか下がっていないならば、Cohen-Macaulay環であることを示した。
トーラスプラズマ閉じ込めにおける分岐現象理論の実験的検証

本補助金により、東北大ヘリアック装置において、プラズマ中に挿入した熱陰極バイアスにより径方向電場分岐実験に成功し、径方向電流と閉じ込め磁場による力、JxBポロイダル駆動力と粘性、摩擦との平衡より粘性を評価すると、理論値と定性的に非常に良く一致した結果が得ることができた。これは核融合を目指した、プラズマ磁気閉じ込めにおけるL-H遷移現象の物理を理解する上で重要なことである。東北大ヘリアック装置において、本補助金により電子注入により閉じ込め改善モードに遷移させることに成功した。熱陰極バイアスにより負の径方向電場および電場シアーが形成され、エネルギー閉じ込め時間の増加、線電子密度の増加、電子密度分布の急峻化、密度、温度揺動の抑制、不純物流入の低減等を観測しており、H-modeの要件を満たすプラズマ形成に成功している。また、電極の電流電圧特性曲線上に現れる負性抵抗や、L-H、H-Lの遷移の違いにより現れる蓄積エネルギー上のhysteresisなど遷移現象に伴ったbifurcation現象も観測されている。LaB_6製熱陰極の電極電源として定電流電源を用いると、注入電子電流量を外部から制御することができ、ポロイダル回転のJxB駆動力を積極的に外部から制御することができる。定常状態では、この駆動力はイオン粘性力(中性粒子との摩擦を含む)とバランスすることになる。この特性を利用して、ポロイダル回転の駆動力から実験的にイオン粘性を求めることを試みた。実験より得られたイオン粘性と新古典輸送理論による理論値と比較すると、定性的に非常に良く一致した結果が得られた。また、イオン粘性の極大値付近ではプラズマは負性抵抗の性質を示すこともわかった。従って、K.C.Shaingの理論で予言しているように、ポロイダルマッハ数に対してイオン粘性が極大値を持っていることがH-mode遷移の鍵になっていると考えられる。冷電極を用いた他の装置での過去の報告例では、遷移前と遷移後の2通りの状態でのプラズマパラメータの情報を手に入れ、径方向電場分布の理論値との比較等に成功しているが、本論文のように連続的にポロイダル回転の駆動力を制御し、ポロイダルマッハ数を変数としてイオン粘性を連続的に求め、イオン粘性の理論値と直接比較した研究報告例はない。本補助金により、東北大ヘリアック装置において、プラズマ中に挿入した熱陰極バイアスにより径方向電場分岐実験に成功し、J×Bポロイダル駆動力と粘性、摩擦との平衡より粘性を評価すると、理論値と定性的に非常に良く一致した結果が得られている。本年度補助金により得られた成果を列記すると、(1)閉じ込め改善モードへの遷移に必要な最小条件にバイアス条件を選択すると、放電途中でプラズマは自発的に改善モードへと遷移する。この遷移が開始する直前のプラズマパラメータを評価することにより、ポロイダルマッハ数とポロイダル粘性との関係を調査し、閉じ込め配位とポロイダル粘性との関係について精査することに成功した。また、(2)高速応答プローブにより、改善モード時の高速ポロイダル回転中の揺動計測を行い、揺動のモード解析を行った。(3)高磁場用電極として、パラジウムに金をコーティングした電極の研究開発を行った。この電極は非常に多くの高密度プラズマ生成回数を得ることに成功し、また、電極電圧に制限が少なく、高密度プラズマを生成し易いことが確認できた。電極電圧挿引実験によると、高密度プラズマ生成には電極電圧に閾値が存在するものの、電極電流が電極電圧で制御できることが確認できた。さらに、(4)有理面(n/m=5/3)が最外殻磁気面近傍に配置されるようコイル電流比を選択し、4組の摂動磁場コイルを2群にし、各群に90度位相をずらし、各組のコイルにカスプ磁場が形成されるように電流を供給すると、数値計算(真空磁気面)によると磁気島(m=3)をポロイダル方向に回転させることが可能であることを確認した。新設された外部摂動磁場コイルにより生成されたm=3の磁気島(回転はしていない)の構造を確認するための予備実験をラングミュアプローブにより行い、数値計算による磁気島位置に、磁気島構造が有ることを確認した。本補助金により、東北大ヘリアック装置において、プラズマ中に挿入した熱陰極バイアスにより径方向電場分岐実験に成功し、JxBポロイダル駆動力と粘性、摩擦との平衡より粘性を評価すると、理論値と定性的に非常に良く一致した結果が得られている。これは核融合を目指した、プラズマ磁気閉じ込めにおける閉じ込め改善モードの物理を理解する上で重要なことである。この遷移より、ポロイダル粘性と閉じ込め配位の磁場成分との関係について精査することに成功した。また、(2)高速応答プローブにより、改善モード時に発生する磁気軸付近での密度崩壊現象とそれに伴う高周波揺動の観測に成功した。

ExBポロイダル回転速度と揺動の周波数との関係が明らかになった。(3)高磁場用電極として、パラジウムに金をコーティングした電極の研究開発を行い、高密度、高べータプラズマを生成することに成功した。さらに、(4)有理面(n/m=5/3)が最外殻磁気面近傍に配置されるようコイル電流比を選択し、4組の摂動磁場コイルを2群にし、各群に90度位相をずらし、各組のコイルにカスプ磁場が形成されるように電流を供給すると、数値計算によると磁気島(m=3)をポロイダル方向に回転させることが可能である。新設された外部摂動磁場コイルにより生成されたm=3の磁気島を回転させると、2本のラングミュアプローブにより計測された浮動電位に数値計算と矛盾しない位相差が有ることを確認した。本補助金により、東北大ヘリアック装置において、プラズマ中に挿入した熱陰極バイアスにより径方向電場分岐実験に成功し、JxBポロイダル駆動力と粘性、摩擦との平衡より粘性を評価すると、理論値と定性的に非常に良く一致した結果が得られている。これは核融合を目指した、プラズマ磁気閉じ込めにおける閉じ込め改善モードの物理を理解する上で重要なことである。本年度補助金により得られた成果を列記すると、(1)前置増幅器を内蔵した高速応答プローブにより、閉じ込め改善モード時に発生する磁気軸付近での密度崩壊現象とそれに伴う高周波揺動の解析手法を確立し、密度崩壊現象、揺動とポロイダル回転周波数との関係を明らかにした。(2)高磁場用電極として、パラジウムに金をコーティングした電極の研究開発を進め、高密度、高ベータプラズマを生成することに成功し、さらに電極の高寿命化、小型化に成功した。電極の小型化により、バイアスプラズマの電極位置依存性、電極の高寿命化により、高ベータプラズマの配位依存性(磁気井戸依存性)の詳細を調査することに成功した。また、(3)外部摂動磁場コイルにより生成されたm=3の磁気島を回転させると、2本のラングミュアプローブにより計測された浮動電位に数値計算と矛盾しない位相差が有ることを確認し、さらに、プローブ信号と外部摂動磁場コイルとの位相差には径方向依存性があることを示唆する実験結果も取得することに成功した。
気・固相電極の通電条件下における赤外スペクトル観察法の研究

本研究の目的は、固体酸化物電解質(ジルコニア)/多孔質電極(白金)上での吸着化学種の赤外スペクトルと通電下でのその変化の検出である。これまで明らかにした測定法の問題点は、本研究で採用した拡散反射法型赤外の(1)検出限界と(2)吸着濃度である。検出感度の高い高感度反射法ではなく拡散反射型を用いている理由は、電極が多孔質であり、平滑面への吸着を見る(低いビーム角度で透過量を稼ぐ)高感度反射型が適用できないからである。結論として(1)拡散反射型では感度の低さと気相にある化学種の吸収が優先するため、また、(2)固体酸化物電解質では通電条件は最低で6700°Cの高温を対象とするため吸着量が極めて少なく、通電下では識別可能な信号が得られない。この事から、赤外による固体酸化物電解質上の吸着種の測定方法と測定系の基本的な再検討を必要とする。しかし、低温域(200°C以下)において白金電極上にCOの吸着種らしいシグナル、またエタノールの約13cm^<-1>のケミカルシフトらしきものが認められた。そこで、プロトン伝導性電解質(ナフィオン、SrCe_<0.9>(Y)_<0.1>O_3)に固体の反応物(インディゴ/白藍)を塗布し、通電下でのインディゴの変化を見ることを試みた。しかし、この系でも明確な信号をうることはできなかった。この原因として、測定がレフェレンスを用いるダブルビーム方式ではなく、バックグラウンドメモリーを差し引く方式であることから、複雑な系では目的信号を取り出しにくい事も考えられる。次に、再度ジルコニア系電解質で、炭素を電極に混合し高温(800°C)で測定する事を行ってみた。明確な信号はこれまでと同様に、得られなかったが、CO、CO_2の発生が認められた。この事から、炭素の電気化学的酸化反応(燃料電池による直接部分酸化法)が確認され、現在メタン直接導入固体酸化物型燃料電池を試作して運転中である。本研究の目的は赤外スペクトルを用いて、固体酸化物電解質/多孔質電極上での吸着種を把握することが出来るかどうかを検討し、可能な場合には電流通電下での吸着種の赤外スペクトルから固体酸化物型燃料電池の電極反応機構を解明することにある。本研究では、従来平滑表面上の吸着化学種の観察に用いられてきた高感度反射赤外型ではなく、ジルコニア、セリア等の固体電解質/電極上での観察も可能にするため粉末試料上での吸着種の観察が可能な拡散反射型赤外を用いている。これまでのところ、室温付近ではCOやエタノールについて吸着スペクトルを観察し、電位シフトらしきものを観察したが、拡散反射型赤外では吸着種の検出感度が1桁低く、数百A厚さの吸着層でないと検出できないため、最低でも500°Cを必要とする固体酸化物電解質では、気相吸着種の観察が困難であることがわかってきた。これは、高温であるがための脱離による吸着種の濃度低下が原因であることもわかってきた。そこで、高温でも電極表面に保持できる色素や炭素など固形反応物と電極の反応を観測し、酸化物電解質/電極の形状的、化学的状態がどの様に電極機構に関与している下を調べることにし、装置的な改造調整を行っている。副次的な成果であるが、残存物の反応性などから判断すると、COなどのアノード電極被毒は微量の酸素によっても速やかに酸化されるようである。このことから、高分子電解質型燃料電池などで問題となっているCO被毒の対策には、カソードからの酸素供給を改善するほうがむしろ有効かもしれない。

明確な信号はこれまでと同様に、得られなかったが、CO、CO_2の発生が認められた。この事から、炭素の電気化学的酸化反応(燃料電池による直接部分酸化法)が確認され、現在メタン直接導入固体酸化物型燃料電池を試作して運転中である。
脳虚血耐性発現における各種麻酔薬・薬剤の影響-早期発現性遺伝子・蛋白との関連-

本研究は以下のような検索を中心に進められた。1.吸入麻酔薬や瀞脈麻酔薬が薬剤それ自体、またはその濃度変化が虚血耐性獲得の必要条件であるCortical Spreading Depression(以下CSD)の誘発に対していかなる影響をおよぼすかを検索した。Wistar系雄性成熟ラットを用いた。その結果、ハロセン、イソフルレンでは吸入濃度が増加するにつれCSDの発生頻度が有意に減少していったが、セボフルレンではその減少の程度が他の吸入麻酔群と比較して有意に小さかった。最大反応潜時についても全吸入麻酔群において吸入濃度が増加するにつれて延長する傾向が認められたが、各吸入麻酔群間では有意差は認められなかった。CSDの振幅に関しては全吸入麻酔群において吸入濃度が変化しても有意な変化は観察されなかった。またCSD誘発に続いて発現する早期発現性遺伝子(c-fos)は、麻酔薬や麻酔深度とは関係なくCSDの煩度に関係していることがわかった。2.虚血から種々の経過時点における砂ネズミの脳切片標本の神経興奮伝搬の変化を、膜電位感受性色素を利用した膜電位画像で解析・検討した。イソフルレン麻酔下で両側の頸動脈を露出した後、皮膚を縫合したものを対照群。同様に5分問の頸動脈閉塞を施行後、閉塞を解除したものを虚血群、2分間の頸動脈閉塞を施行・閉塞解除1日後に再度5分問の頸動脈閉塞を施行したものを耐性群とした。それぞれ疑似手術または5分間虚血から1日、8週間および6ヶ月経過後に海馬スライス標本を作製し、膜電位感受性色素で5分間染色。染色後スライスの海馬CA1領域を電気刺激し膜の脱分極伝搬を観察した。その結果対照群では全経過において最も興奮伝搬が広範に観察され、膜の脱分極は刺激近傍のみならず錐体層を超えて別の層まで伝搬して行く様子が認められた。虚血群では虚血1日後から対照群に比較して有意に興奮伝搬範囲が狭く、8週後ではさらにその範囲の縮小が認められ、6ヶ月後では興奮は刺激電極周囲しか観察できなかった。耐性群においては丁度対照群と虚血群の中間程度の興奮伝搬範囲と形態学的変化を呈し、興奮伝搬は別の層まで伝搬していく様子が観察された。本年度は以下のような検索を中心に研究を進めた。1.膜電位感受性色素(RH414)で染色した砂ネズミの脳スライス標本を用い、虚血耐性を獲得させた神経細胞とそうでないものについて、電気刺激により発生させた膜脱分極伝搬の差異を検索した。5分間の前脳虚血負荷24時間の神経細胞では形態学的には変化は認められなかったが、膜の興奮伝搬に関しては対照群に比較して著明な伝搬範囲の縮小と興奮の持続が観察された。また5分間の前脳虚血後7日では、海馬CA1近傍の神経細胞の脱落が認められ、膜の興奮伝搬も24時間後と同様に伝搬範囲が縮小していたが興奮の持続は認められないかむしろ24時間後より短縮していた。以上より虚血後の神経細胞では、形態学的に変化が認められない時期から既に機能的傷害ないしは変化が生じていることがわかった。

一方2分間の前脳虚血で虚血耐性を獲得させた神経細胞では、5分間の前脳虚血後1、3および7日後の膜興奮伝搬は単純虚血群に比較すると伝搬範囲の抑制の程度は少なかったが、対照群に比較すると若干抑制されていた。興奮の持続に関しては、単純虚血群のような興奮の持続延長は認められなかった。これらの知見より虚血耐性獲得神経細胞では耐性非獲得神経細胞に比較して、虚血直後の膜興奮伝搬に関する傷害が軽度である可能性が示唆された。2.脳スライス標本等の観察対象深部の細胞形状の経時変化などを観察するため、組織透過性の良い近赤外光を用いたビデオエンハンス顕微鏡システムを導入した。スライドグラス上のラット培養脳神経細胞を同システムを用いて観察した。従来の光学顕微鏡では観察することのできなかった細胞深部の細胞形状が、目的とする深度で観察可能であった。さらに潅流装置、組織スライスの固定などを考察・工夫することにより、生きた細胞を色素等の影響を受けることなく観察できる可能性が示唆された。本年度は以下のような検索を中心に研究を進めた。1.虚血耐性を5獲得させた砂ネズミの神経細胞とそうでない神経細胞について、膜電位感受性色素(RH414)で染色した脳(海馬)スライス標本を用い、電気刺激により発生させた膜脱分極伝搬の差異を検索した。それぞれイソフルレン麻酔下で両側の頚動脈を露出した後、皮膚を縫合したものを対照群。同上の麻酔下で5分間の頚動脈閉塞を施行後、閉塞を解除して皮膚縫合をしたものを虚血群。同様に2分間の頚動脈閉塞を施行・閉塞解除1日後に再度5分間の頚動脈閉塞を施行して皮膚縫合をしたものを耐性群とした。それぞれ疑似手術または5分間虚血から1日、8週間および6ヶ月経過後に断頭して海馬スライス標本を作製。スライスを膜電位感受性色素(RH414)で5分間染色。染色後スライスの海馬CA1領域を20V、40μA、100usecで16回刺激し、そのときの蛍光強度変化を0.6msec/imageで観察した。蛍光強度が変化した面積を積算し、各群間での膜興奮伝搬範囲を比較検討した。2.対照群ではすべての経過において最も興奮伝搬が広範に観察され、膜の脱分極は刺激近傍のみならず錐体層を越えて別の層まで伝搬して行く様子が認められた。虚血群では虚血1日後から対照群に比較して有意に興奮伝搬範囲が狭く、8週後ではさらにその範囲の縮小が認められた。同時に1日後では認められなかった錐体層の神経細胞の脱落が、8週後の時点で観察された。耐性群においては丁度対照群と虚血群の程度の興奮伝搬範囲を呈し、錐体層の神経細胞の脱落は虚血1日後、8週後のどちらの時点でも認められなかった。3.5分間虚血の6ヶ月後のものは現在検索中であるが、対照群は他の経過時点と同様な伝搬様式を呈したが、虚血群と耐性群では1日および8週間経過のものに比較して伝搬範囲が広範化・回復している傾向が認められている。さらに近赤外光を用いたビデオエンハンス顕微鏡システムなどを用いて検索・分析することにより、虚血後の膜興奮伝搬の長期比較を進めていく。1.砂ネズミ(脳)海馬スライス標本における膜脱分極の興奮伝搬の差異を虚血耐性獲得神経細胞とそうでない神経細胞について検索した。
直接リプログラミングによる肺細胞分化誘導法の開発

マウス肺の発生過程に発現する転写因子遺伝子14種をレトロウイルスを用いて線維芽細胞に同時に導入し過剰発現させ、肺細胞の特異的マーカーであるSP-C (Sftpc)およびCCSP (Scgb1a1)の遺伝子発現を検討した。その結果、コントロールに対しSP-C mRNAが2000倍以上、CCSP mRNAが300倍以上の上昇を認め、さらに14因子のうち特に4因子が重要であることを見出した。その4因子を導入した7日後の蛍光免疫組織染色にて、SP-C陽性細胞が確認された。続いて、SPC-GFPマウス(SP-Cが発現時に蛍光タンパク質GFPが強発現するトランスジェニックマウス)を用い、胚性線維芽細胞に4因子の導入を行った。導入後Matrigelを用いた3次元培養を行い、Dexamethasoneなどの各種の液性因子を培地に添加した結果、因子導入後7日目にはGFP蛍光陽性の細胞が散見されるようになり、導入後21日目には約5-7%前後のGFP陽性細胞を認めた。これらのGFP陽性細胞を電子顕微鏡で観察すると、肺II型上皮細胞に見られるラメラ体を認め、形態的にも肺細胞である可能性が示唆された。4因子からさらに因子を絞り込み3因子を使用しても同様の結果を得られた。また、液性因子の調整を行った結果、GFP陽性細胞の集塊が得られるようになった。誘導細胞が増殖能を有するようになった可能性が示唆され、多量に誘導細胞を得ることが可能となった。このようにして得られた肺上皮様細胞をiPUL細胞と名付けた。さらに、インフルエンザウイルス感染マウスに対して、得られたiPUL細胞を経気管的に投与した結果、コントロールの胚性線維芽細胞あるいはPBSのみを投与した群では生存率が各々54%, 46%であったのに対し、iPUL細胞を投与した群では100%の生存率であり、有意に延長される結果となった。29年度が最終年度であるため、記入しない。平成28年度は、in vitroでマウス線維芽細胞から肺細胞を誘導するプロトコールを確立させることを主目的とした。前年度までの予備実験によって選定した4つの転写因子を組み合わせてマウス線維芽細胞にin vitroで導入し、液性因子を混合した培地で3次元共培養を行うことによって、肺細胞への分化誘導を試みた。4因子導入後誘導細胞の評価をRT-PCRを用いて行い、誘導細胞が線維芽細胞コントロールと比較してII型肺胞上皮細胞の特異的マーカーであるSurfactant Protein C(SP-C)が10万倍以上に上昇し、全肺細胞でのRT-PCRから得られる結果に遜色のないことを見出した。免疫染色にてSP-Cが陽性であることを確認した。さらに、電子顕微鏡評価にて、II型肺胞上皮細胞に特異的な構造物とされる、Surfactant Proteinを産生する細胞内小器官であるLamellar bodyが誘導細胞内に存在することを確認した。これらの評価によって、機能的・形態的に、4因子導入によって誘導された細胞が、II型肺胞上皮細胞に特有の形質を有していると考えられた。また、4因子遺伝子導入後の3次元培養への移行のタイミングや、培地の選択、各種液性因子の種類の選択とその投与のタイミング等の条件設定調整を行った。その結果、転写因子遺伝子導入の翌日に3次元培養に移行すると肺細胞の誘導効率が良いこと、培地に液性因子を混合すると肺細胞誘導がより速やかになることを見出した。その後、4因子から1因子を抜いた3因子での誘導を試みた。その結果、3因子導入細胞にて、4因子導入細胞と同様の3次元培養を行うことによって、誘導細胞がクラスターを形成し増殖する現象が確認され、誘導細胞が自己増殖能力を有している可能性が示唆された。平成28年度は、直接リプログラミング法によって線維芽細胞から肺上皮細胞を作成する手法をin vitroにおいて確立することを目指して研究を行った。前年度までの予備実験によって選定した4種の転写因子遺伝子を線維芽細胞に導入し、誘導した細胞の機能的・形態的評価を行うことによって、II型肺胞上皮細胞様の細胞を分化誘導させることに成功した。もともと予定していた4因子から1因子を抜いた3種の因子の導入によって、良好な誘導効率をもってII型肺胞上皮細胞様細胞が誘導されることも見出してもおり、研究には一定の進展があったと言える。誘導細胞の詳細な機能評価知見を追加蓄積することによって、より簡潔かつ効率的な肺上皮細胞誘導法を確立することが可能と考えている。導入後Matrigelを用いた3次元培養を行い、Dexamethasoneなどの各種の液性因子を培地に添加した結果、因子導入後

7日目にはGFP蛍光陽性の細胞が散見されるようになり、導入後21日目には約5-7%前後のGFP陽性細胞を認めた。これらのGFP陽性細胞を電子顕微鏡で観察すると、肺II型上皮細胞に見られるラメラ体を認め、形態的にも肺細胞である可能性が示唆された。4因子からさらに因子を絞り込み3因子を使用しても同様の結果を得られた。また、液性因子の調整を行った結果、GFP陽性細胞の集塊が得られるようになった。誘導細胞が増殖能を有するようになった可能性が示唆され、多量に誘導細胞を得ることが可能となった。このようにして得られた肺上皮様細胞をiPUL細胞と名付けた。さらに、インフルエンザウイルス感染マウスに対して、得られたiPUL細胞を経気管的に投与した結果、コントロールの胚性線維芽細胞あるいはPBSのみを投与した群では生存率が各々54%, 46%であったのに対し、iPUL細胞を投与した群では100%の生存率であり、有意に延長される結果となった。SP-C発現細胞でGFP蛍光が陽性となるトランスジェニックマウス(SPC-GFPマウス)の線維芽細胞に3因子を導入し形成されたクラスターのうち、GFPが陽性であるものを抽出し、免疫染色、PCRによるSP-C発現の評価を行う。4因子導入、3因子導入のそれぞれの誘導細胞を、今後RNA sequenceに提出し、遺伝子発現の網羅的解析を行う。また、SP-C発現状況の経時的変化を免疫染色によって観察し、発現が最高になるタイミングを検討する。29年度が最終年度であるため、記入しない。