神经退化性疾病是一项全球性问题，其病因是人体脑或脊髓中的神经元随着时间持续性地退化或死亡，导致运动失调或心智功能障碍(痴呆),使人持续衰弱，且无法治癒。其中帕金森氏症为神经退化性疾病其中的一种。然而，目前没有可以治癒或阻止帕金森氏症的进展的治疗方法。中风是脑部的血流供应受到阻断或减少所造成，临床上中风主要分为三种类型，分别是缺血性中风，出血性中风以及暂时性脑缺血，其中在所有中风发生率中，缺血性中风占超过85%,当中风发生时，脑组织无法获得足够的氧气以及养份，所以进一步会造成脑部细胞的死亡，在临床上快速地导致局部性或全脑功能障碍，持续地超过24小时或导致死亡。受影响的组织区域有2类:(1)缺血核心：其中由于严重局部缺血导致细胞立即死亡，神经元和胶细胞的坏死；以及(2)半影层：只有部分损伤，且由于侧支循环，使组织有恢复的可能，如果加上适当治疗，可以使此区组织得以恢复。中风发生後，神经发炎反应会导致後续脑部的损坏，若有可以减缓神经发炎的治疗药物则可以预防或缓解中风过後所产生的神经性的并发症。目前已知适当的周边神经刺激可能可以产生中枢神经的保护作用，例如针灸。而本计划中，我们找出一种独特并简单可以使用的神经保护方法。初步研究结果显示，以多巴胺毒素诱导的产生帕金森氏病的小鼠，若局部投与薄荷醇可改善小鼠从滚轮测试仪上掉落的时间及增加小鼠纹状体中多巴胺的含量。此外，免疫组织化学染色法结果显示薄荷醇可改善黑质中tyrosine hydroxylase阳性细胞的数量。另外，于中大脑动脉阻塞(MCAO)的小鼠，局部投与薄荷醇可以改善感觉运动缺陷，在第七天脑梗塞体积的分析中，也显着减少脑梗塞体积。本计划目的为全面性的探讨薄荷醇在囓齿动物帕金森氏病动物模式以及中大脑动脉阻塞缺血性中风模式上的神经保护作用，并探讨其作用机转。我们将利用两种不同帕金森氏病动物模型:(1)用以腹腔注射MPTP的小鼠及(2)在黑质中注射微量MPP+之大鼠。也将利用MCAO缺血性中风模型，研究薄荷醇对于中风後的神经保护作用，探讨薄荷醇诱导神经保护的机制为何，进行一系列体内的药理学研究，包括薄荷醇是否能够缓解脂多糖(Lipopolysaccharide)所诱发的神经发炎反应。

本计划的目的是研发油污染之细菌细胞包埋技术,将此技术应用于海水的石油污染的生物复育。近十年来国内外漏油事件频传,造成严重的土壤及地下水油品污染,以台湾地区为例,相继在台中市、台北市、屏东县等加油站发生油料泄漏事件。台湾海域亦曾受严重油污染,例如2001年发生在垦丁的「阿玛斯号」货轮触礁漏油事件,严重污染了龙坑生态保护区沿岸3公里范围及20公顷海域。对海洋生态环境的污染整治方法而言,生物复育法已被欧美政府单位及工业界接受,并实际用于整治受污染之场址。其特色在于利用天然微生物作为污染物分解者、使有害物降解成毒性低或无毒的产物,最大的特色是可以针对大面积的环境污染进行整治,且对环境友善。生物复育法已被应用于海水中油污染之现址整治,并具有较低的维修操作费、在现址处理时不需要大量的操作设施,且操作者不会直接接触污染物等的优点。油污清理使用生物复育通常经由生物强化或生物刺激。然而,成功的生物刺激,需要提供理想的营养浓度以使烃降解菌达到最大增长,但由于波浪和潮汐运动容易使营养溶解并与水流一起移动而无法有效被菌利用。另一方面,生物强化的问题则发生于非本地的微生物引入受污染的海水时,往往会与现有的原生优势菌竞争。因此,海上溢油的生物复育方法,即修正于生物刺激和生物强化的替代方法将有待开发。本计划的主要技术为,设计一套固定化油解菌包埋技术作为可持续利用污染油的生物活性介质,因被包埋的细菌颗粒有碳源和营养源的供应而保持在对数生长期,可于系统中进行健康的代谢反应,并确保微生物能够集中而不至于流失。包埋的方式可使油解菌缓慢释出,且可持续具降解效力,长时间下被使用且相较无质传问题。同时配合界面活性剂(或分散剂)、油溶性肥料等可缓慢释出营养盐等目前已被广泛使用之油污染复育制剂(agent)。决定最佳组合,之後将此固定化油解菌与油污染复育制剂之最佳组合填充于适当容器,成为一种可让油污海水进出之「生物复育罐头」,结合栏油索等的机械配备的整治方法,将油污染海水加以整治。配合海洋污染防治法处理海洋油污染事件。

Project Summary Many essential proteins are inserted into membranes or secreted. Because they are synthesized in the cytosol, these proteins must cross a lipid bilayer to reach their destination and become functional. The majority of proteins bound for secretion or membrane insertion transits through the universally conserved Sec translocon. The Sec pathway allows proteins destined for export from the cytosol to cross the endoplasmic reticulum membrane in eukaryotes and the plasma membrane in bacteria. The essential role of Sec-dependent translocation in many cellular pathways makes elucidation of the underlying molecular mechanisms an important task. Substrates of the Sec system include virulence factors and antibiotic-inactivating enzymes in bacteria, and range from insulin to antibodies in animals. Perturbations in the Sec-pathway can lead to numerous diseases, including cancer and diabetes. A mechanistic understanding of the translocation process can fuel the development of drugs that target this central cellular pathway. Sec-dependent protein translocation has been studied extensively with biochemical and structural approaches, characterizing many of its components. However, the dynamics of the process are not well understood. During translocation, the translocon channel must allow the polypeptide to move while maintaining a permeability barrier for ions and other solutes. How the channel interacts with polypeptide substrates to achieve these seemingly conflicting requirements is not known. Another key question that has remained unanswered is how the molecular machines that associate with the translocon convert chemical energy into the mechanical work that powers translocation. Many of the important outstanding questions concerning the Sec translocation system could be answered if it were possible to follow the passage of a protein through the channel in real-time with high spatial and temporal resolution, but this capability is not presently available. Single-molecule approaches, enabling observation and manipulation of individual macromolecules, have provided unprecedented insights into biological mechanisms. I propose to investigate the mechanisms of Sec- dependent protein translocation with optical tweezers. This approach enables us to unravel the mechanisms underlying Sec-dependent protein translocation. Our studies will yield new and exciting insights into the mechanisms employed by the translocation machinery to transport proteins out of the cytosol.

DESCRIPTION (provided by applicant): Positron Emission Tomography (PET) is a molecular imaging modality that utilizes radiolabeled molecules (probes) to target and measure biological processes. Basic scientists can use the same probes to examine cells and mice as they do in patients to visualize and characterize the biology of disease, monitor its progression, and evaluate therapeutic efficacy. Although over 3,000 PET probes have been developed to help answer a variety of biological questions, including many specific to understanding the structure and function of the human brain, only the glucose analog [18F]FDG is routinely used for molecular imaging diagnostics in patient care today. This limitation exists because of the centralized approach to PET probe production necessitated by the high cost of infrastructure, specialized equipment, and skilled personnel required for synthesis. Overcoming these hindrances to PET probe development, optimization, and routine production is necessary to facilitate the entry of numerous other promising PET probes into clinical research and trials, and to select those with value as companion biomarkers. A decentralized approach to PET probe development is required to give scientists the freedom to determine what probes they want to use to best solve the problems of their interest. This goal can be achieved by building a benchtop, PC-controlled, microfluidic chip-based commercial device for the on-demand production of PET probes. Phase I of this project answered basic commercial feasibility questions about the underlying Electro- Wetting-On-Dielectric (EWOD) microfluidic chip technology. Phase II seeks to leverage previous research to address technological challenges inherent in creating a commercial microscale chip-based radiosynthesizer so the synthesis of diverse PET probes for clinical brain imaging can be performed in a simple and convenient manner at a low cost. Key objectives include development of an approach for large-scale manufacturing of low- cost, cGMP-compliant EWOD chips; design of an automated post-synthesis system, including HPLC fraction collection, formulation, and aliquoting of product for downstream quality control; development of a clinical version of the software platform and electronic control system; and development of proof-of-concept cGMP kits for the synthesis of a variety of probes for brain imaging. As an eventual product, a library of chips will be developed based on customer needs for different probes. Shifting to a point-of-research/point-of-care model is a transformational solution that removes the limitations imposed by the centralized model on probe production, cost, and diversity. By empowering scientists and clinicians to control the development and use of PET probes, they are able to focus on processes that they believe are most important.

Аннотация к заявке:Будет исследована каталитическая полученных материалов с разным содержанием металлов в реакциях гидрирования непределельных и ароматических и кросс-сочетания; будут изучены факторы， влияющие на активность и селективность полученных гибридных материалов.

Голография имеет важные и многочисленные технические применения,одно из которых-защитные голограммы и персонификация документов.3D голограммы с высокой спектральной и угловой селективностью,потенциально обладают высокой степенью защищенности,однако они не нашли широкого применения по причине сложности работы с голографическими материалами.Только голографические нанокомпозиты,появившиеся в последние годы позволяют преодолеть это ограничение,поскольку не требуют проявления после экспонирования а нанокомпозит в полимеризованном состоянии имеет высокую термо-и влагостойкость. В данном проекте предполагается проведение исследований формирования 3D наложенных голограмм на нанокомпозиционном материале,нанесенном на криволинейную поверхность объекта,с целью исследования записи криптографической персонифицированной информации. 3D голограмма на толстослойном материале представляет собой голограмму 3D объекта,передающую широкий спектр пространственных частот интерференции объектной и опорной волны.В проекте решается обратная задача-формирование наложенных голограмм плоской волны на голографическом нанокомпозите,нанесенном на криволинейную поверхность объекта.Для решения задачи необходимо проведение исследований как схемы оптической записи голограммы,учитывающей криволинейность поверхности голографического материала,а также модифицирование материала,разработанного ранее коллективом применительно к решению данной задачи. Практическая значимость исследования заключается в разработке научных основ и принципов персонификации и защиты музейных ценностей голографической маркировкой,содержащей информацию о защищаемом объекте,причем информация разрушается при снятии голографической марки и переносе ее на другой объект в связи с неизбежным искажением при этом формы голографической марки.

平成24年度に引き続き、熱・熱外・高速中性子、γ線の4成分のうち、熱・高速中性子及びγ線の弁別法を模擬計算で提案し、京都大学原子炉での照射実験により問題抽出をする計画であった。加えて、熱外中性子の弁別法の設計と照射実験を行う計画であった。 平成24年度の成果として、10wt%オーダーの10Bを含有するエポキシまたはシリコンゴムを数mm厚さで増感材として用いれば、熱・熱外中性子ともに30～50%前後の寄与とすることができ、γ線も含め3成分を弁別できる可能性があることを計算で示している。 平成25年度はこの増感材を製作し、京都大学原子炉での照射実験により3成分を弁別できるかを検証した。出力１MWで、熱外中性子照射モードを用いて2分～20分間の照射を行った。事前に模擬計算で評価した各成分に対する感度を用いて、3枚のイメージングプレートの信号強度から3成分のフルエンスを評価した。その結果、混入量の低い熱中性子についてはフルエンスが負の解となり適切に弁別できたとは言えなかったが、熱外中性子・γ線については一応の弁別ができた。平成26年度は、混合中性子照射モードなど、熱中性子の多い場で検証する予定である。 また、この増感材は程ほどの弁別ができると計算で予測したものであるが、増感材を最適化計算する段階で、3枚のイメージングプレートを同時照射する場合は10Bからの二次γ線が弁別能向上を阻害することがわかった。10Bを6Liに置き換え、設計・試作・照射を行い、3成分弁別を実証する予定である。 一方、高速中性子については、イメージングプレートの中性子感度が低いため、当初予定した10Bエポキシによる弁別は現実的でないと平成24年度に明らかにした。平成25年度は、Biなどのγ線遮蔽を併用すれば高速中性子も弁別できると示し、適切な遮蔽厚さの例を明らかにした。