hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
位相欠陥をもつ非線形系のエントロピー生成を用いた乱流の自己組織化に関する研究

本年度は1.高強度レーザー実験における相対論効果による磁場生成の数値計算と2.相対論的ヘリシティの保存に関する理論計算を行なった.まず1.に関しては相対論的電子流体の数値計算コードを開発し,インドTata Institute of Fundamental Researchのレーザー実験パラメータを参考にして,現在行われている高強度レーザー実験において相対論的磁場生成がどの程度効いているかを調べた.その結果,現在のパラメータでは相対論効果による磁場生成は微弱であることがわかった.またプラズマの温度を10倍程度に増強することで,相対論効果が大きく現れることを発見した.この研究結果は宇宙に存在する渦・磁場構造の起源を説明する理論として近年注目されている相対論的傾圧効果の実験検証に貢献するものである.次に2.に関してまず,これまで知られている流体/プラズマにおけるヘリシティは相対論的な運動では保存しないことが知られていたが,ヘリシティの定義を拡張し,相対論的運動でも保存するヘリシティを提案した.次にこのヘリシティが非相対論におけるヘリシティと同様にNoetherの定理を用いて流体要素のラベリング対称性から導かれることを示した.さらに相対論的電磁流体力学においても,保存するクロスヘリシティを新たに発見し,その保存がラベリング対称性から導出できることを示した.この研究結果はこれまで流体・プラズマにおける位相欠陥として知られていたヘリシティを相対論に拡張するものであり,運動が相対論的であっても位相欠陥は維持されることを示している.(抄録なし)本研究ではプラズマ中に生じる渦構造について傾圧効果に主眼をおいて解析を行なった.まず[S.Mahajan and Z.Yoshida, Phys. Rev. Lett. (2010)]が指摘したように理想流体/プラズマには熱的効果による傾圧効果(∇T×∇s)と相対論効果による傾圧効果(∇γ^<-1>×∇s)が存在し,これらによって渦構造が生成されると考えることができる.前者は熱的非平衡性が強いとき,後者は熱的平衡に近いときに顕著であることが予想される.まず前者の例としてトカマク実験装置内におけるドリフト波乱流について傾圧効果を含んだ新たな方程式を導出した.先行研究と異なり温度の勾配長と密度の勾配長の2つをパラメタとし,この2つのパラメタに依存して帯状流が生じるか否かが変わることを発見した.さらに,境界から乱流によってエネルギーが流入出するように境界条件を変化させ,熱的乱流駆動条件をモデル化したシミュレーションを行った-この拡張により境界から注入されたエネルギーから傾圧効果を通してマクロな渦構造へのエネルギー変換が起きていることを現象論的に証明した.以上の結果は核融合エネルギー開発におけるプラズマ制御技術に応用出来る知見を与えると考えられる.次に相対論相対論的な傾圧効果の対象として初期宇宙における渦形成の数値計算を行なった.初期宇宙のパラメータ領域では衝撃波付近による熱的傾圧効果よりも相対論傾圧効果が卓越することを確認し,傾圧効果による渦生成は空間的に大きな構造を持つことが分かった.初期宇宙現象の模擬実験をめざすレーザー・プラズマ実験を想定したパラメタについてもシミュレーションを行い,現状のいくつかの実験パラメータでは未だ相対論的傾圧効果が現れるには不十分であるが,プラズマの温度等いくつかのパラメータを向上させることが出来れば相対論的傾圧効果が有意に現れてくることが分かった.本年度は1.高強度レーザー実験における相対論効果による磁場生成の数値計算と2.相対論的ヘリシティの保存に関する理論計算を行なった.まず1.に関しては相対論的電子流体の数値計算コードを開発し,インドTata Institute of Fundamental Researchのレーザー実験パラメータを参考にして,現在行われている高強度レーザー実験において相対論的磁場生成がどの程度効いているかを調べた.その結果,現在のパラメータでは相対論効果による磁場生成は微弱であることがわかった.またプラズマの温度を10倍程度に増強することで,相対論効果が大きく現れることを発見した.この研究結果は宇宙に存在する渦・磁場構造の起源を説明する理論として近年注目されている相対論的傾圧効果の実験検証に貢献するものである.次に2.に関してまず,これまで知られている流体/プラズマにおけるヘリシティは相対論的な運動では保存しないことが知られていたが,ヘリシティの定義を拡張し,相対論的運動でも保存するヘリシティを提案した.次にこのヘリシティが非相対論におけるヘリシティと同様にNoetherの定理を用いて流体要素のラベリング対称性から導かれることを示した.さらに相対論的電磁流体力学においても,保存するクロスヘリシティを新たに発見し,その保存がラベリング対称性から導出できることを示した.この研究結果はこれまで流体・プラズマにおける位相欠陥として知られていたヘリシティを相対論に拡張するものであり,運動が相対論的であっても位相欠陥は維持されることを示している.当初の目的であったプラズマ中の自己組織化現象について,以前提唱した熱力学モデル[Z. Yoshida and S. Mahajan, Phys Plasmas(2008)]と,具体的なプラズマのメカニズムを結びつける作業(シミュレーションコードの作成等)はほぼ完成している.しかし実際にエントロピー生成率を測り,その分岐を考察することが未だ出来ていない.作成したシミュレーションコードを用いて熱的に駆動されたプラズマ乱流のエントロピー生成を測定する.また相対論傾圧効果については実際の実験測定への提言として相対論効果によって特徴的に現れる磁場構造の同定を行う予定である.(抄録なし)
軽度発達障害児の読書力とその規定要因の関係および言語指導の方法に関する研究

就学前児の読解力レベルごとに関係要因を明らかにした.読解力レベルを3つに分け,検討した結果,読解力と読みの速さ・理解語彙能力・言語処理を伴った作動記憶にはそれぞれ有意な相関が得られた.また,短文読解できる者と出来ない者では,読みの速さの成績に差が見られ,短文読解と文章読解できる者では読みの速さ・語彙能力・言語処理能力に差が見られた.就学前児の読解力レベルごとに関係要因を明らかにした.読解力レベルを3つに分け,検討した結果,読解力と読みの速さ・理解語彙能力・言語処理を伴った作動記憶にはそれぞれ有意な相関が得られた.また,短文読解できる者と出来ない者では,読みの速さの成績に差が見られ,短文読解と文章読解できる者では読みの速さ・語彙能力・言語処理能力に差が見られた.本研究では,軽度発達障害児の就学後,読解につまずく原因を探り,言語指導方法を考えることを目的とした。軽度発達障害児が読解につまずく原因を考えるための指標として,本年度は,文字を読みはじめた時期の健常児の読解力に関係する要因を明らかにすることを目的とした。文字を読みはじめる時期は個人差があり,能力にもばらつきがある。そこで,読解力のレベルごとに関係する要因を考えていくことが,細かなつまずきの原因を知り,も言語指導を組み立てていくことにつながると考えた。よって,読解力レベルを3つに分け,1群は短文課題も理解できないもの,2群は短文課題が理解できるもの,3群は文章課題が理解できるものとした。読解力に関係する要因として想定される読みの速さ・理解語彙能力・言語処理を伴った作動記憶と読解力との関係について検討を行った。その結果,読解力と読みの速さ・理解語彙能力・言語処理を伴った作動記憶にはそれぞれ有意な相関が得られた。また,読解力1群と2群では成績に差が見られたのは読みの速さであり,読解力2群と3群では読みの速さ・語彙能力・言語処理能力であった。このことから,短文理解には読みの速さが一定速度以上の必要があり,音韻的な符号化の効率性と読解力の関連性が示唆された。また,文章理解には音韻の符号化が一定速度であることに加えて,語彙能力と言語処理能力が必要であることが示唆された。本研究では,軽度発達障害児の就学後,読解につまずく原因を探り,言語指導方法を考えることを目的とした。軽度発達障害児が読解につまずく原因を考えるための指標として,本年度はより多くの対象児に実施し,文字を読みはじめた時期の健常児の読解力に関係する要因の妥当性を明らかにすることを目的とした。そこで,読解力のレベルごとに関係する要因を考えていくことで,健常児との相違点・共通点を見出し,軽度発達障害児へのきめ細かな支援につなげたいと考えた。読解力に関係する要因として想定される読みの速さ・語彙理解能力・作動記憶容量・言語処理能力と読解力との関係について検討を行った。その結果,読解力と関係あると想定した要因全てに,それぞれ有意な相関が得られた。また読解力1,2群の間で,成績の差が見られた課題は単音節の読みの速さと言語処理能力であった。また,読解力2,3群の間に差が見られた課題は単音節の読みの速さ,語彙理解能力,言語処理能力,作動記憶容量であった。このことから,短文理解には読みの速さが一定速度以上の必要があり,言語処理能力と読解力の関連性が示唆された。また,文章理解には読みの速さが一定速度であることに加えて,語彙理解能力と言語処理能力と作動記憶容量が必要であることが示唆された。軽度の発達障害児の就学後の問題として,読解力のつまずきがある。読解力をつける対応策は,読解力を規定する要因へのアプローチから考えていく必要がある。本研究では,読解力を規定する要因とは、文字読み入門期では文字表記された単語を音韻的に符号化する段階での効率性と作動記憶の容量と語彙理解力および聴覚的理解の言語処理能力と考える。これらの読解力を規定する要因と読解力の関係を明らかにし,発達障害児が読解につまずく原因を探り、その指導法を検討する必要がある。そこで本研究は、文字読みの入門期にある健常幼児・児童の読解とその規定要因の関係について,特に聴覚的理解力との関係を中心に関係性を段階別に検討し,読解力が身につく過程を明らかにすることを目的とした。まず就学前児に対して,同一課題文の読解と聴覚的理解を実施した結果,読解と聴覚的理解の関係には相関関係があった。短文レベルの読解可能な子どもでは読解得点より聴解得点が有意に高くなっているが,文章レベルの読解可能な子どもでは聴解得点と読解得点では有意差は無くなった。読解の初歩段階では,聴覚的理解が先に発達するが,文章レベルになると,聴覚的理解に読解が追いつくことが示された。

読解レベルと聴覚的理解レベルの関係でみると,短文読解できない者では短文の聴覚的理解までが可能な者が多く,短文読解できる者では文章の聴覚的理解が可能な者が多くなった。就学前の子どもでは,長さに関わらず文を読解するには読みの速さ,聴覚的理解力,語彙理解力が関係することが分かった。読解力が育つには聴覚的理解力が関与し,聴覚的理解力を育てるには語彙理解力がその基盤として必要だと考えられた。
インテリジェント有機分子の合成とその分子認識機構に関する構造化学的研究

分子認識の化学はそれが生命現象の最も基本的な過程の一つに数えられていることから多くの化学者の注目を集めている。分子認識においては、疎水性相互作用、電荷移動相互作用、静電的相互作用、水素結合、π-π相互作用、イオン双極子相互作用などが重要な寄与をしている。個々の錯体生成において、これらの因子の内のどれが支配的であるかを検討するためには、その錯体の溶液中での詳細な構造を知る必要がある。本研究においては、そのため各種の合目的なシクロファンホストを合成した。[m.m]オルトシクロファンにおいては二つのベンゼン環にそれぞれクラウンエーテルを組み込み、添加したアルカリ金属イオンの種類による立体配座制御を行った。更に、この骨格をもちいるアロステリックな特性を具備するホスト分子の設計を行い、その合成を行った。さらにモノデオキシカリックス[4]アレンにクラウンエーテルを導入した化合物を合成し、フェノール部分と、クラウンエーテルとの協同的な作用による選択的な金属イオンの輸送実験を行なった結果、この化合物はナトリウムイオンの輸送に対して高い選択性を持っていた。更に我々はカリックス[5]アレンの比較的大きな疎水性空孔と適度な自由度を利用して、その疎水性空孔の末端に水素結合性の官能基として二つのカルボキシル基をもつホスト分子を合成し、その分子認識能についても評価を行なった。その結果この化合物は二分子のイミダゾールを選択的に取り込むことが分かった。その取り込みの様式を分子力学計算で検討したところ、一分子のゲストは水素結合とCation-π相互作用によりキャビティー内に取り込まれており、もう一分子のイミダゾールは二つのカルボキシル基によりはさみ込まれていることが明かとなった。我々はさらに、分子認識の化学において分子力学計算が果たす役割が非常に大きいものであることを示した。平成4年度は本プロジェクトの初年度であったが、当初の計画通り、研究の基礎を固めるため、以下のようなインテリジェントなシクロファンホストに関する研究を行った。1.架橋鎖にカルコゲン原子を組み込んだ[3.3]オルトシクロファンを基本構造にもつ各種のビスクラウンエーテル類の合成に成功した。2.これらのビスクラウンエーテルの構造を明かにするため、各種スペクトルを検討し、対応する基本構造である[3.3]オルトシクロファンの構造と比較したところ、これらのビスクラウンエーテル類は有機溶媒中では対応する[3.3]オルトシクロファンの構造と同じであることが明かにされた。3.これらのビスクラウンエーテル類と[3.3]オルトシクロファン自身との相異点は、前者の配座変換の活性化エネルギーが後者にくらべてやや大きくなっている点である。4.これらのビスクラウンエーテル類にアルカリ金属を添加することにより、安定な立体配座がアンチ型からシン型に変化したことが示された。5.一般に中・大員環状構造を持つ[m.m]シクロファン類はflexibleで多くの立体配座の平衡として存在するが、上の例からも明かなように、アルカリ金属を添加するという外的因子によってflexibleな環状分子の立体配座を制御することが可能になった。6.この立体配座制御は、ホストーゲスト相互作用の内で重要な役割を担うと考えられる誘導適合(Induced Fit)と関連しており、今後興味あるホスト分子の設計に重要な役割を果たすことが期待される。フェノールの環状4量体であるカリックス[4]アレンやクラウンエーテルは、金属やアンモニウム塩を選択的に取り込むことができるホスト化合物として知られている。我々は、モノデオキシカリックス[4]アレンについての研究を行った。

この化合物は三つの水酸基のうち、中央の水酸基のモノアルキル化が容易であること、また得られたモノアルキル体においても安定配座はフェノールがすべて同一方向を向いたcone型であることが分かった。そこでこの化合物にクラウンエーテルを導入した場合は、カリクサレンのフェノール部分と、クラウンエーテルとによる選択的な金属イオンの取り込みが可能と考え合成を行なった結果、この化合物はナトリウムイオンの輸送に対して高い選択性を持っていた。その選択性はモノデオキシカリックス[4]アレンモノメチルエーテル体のみの場合や、アザクラウンのみの場合よりも高いことから、フェノール部とアザクラウンの両部分を利用して輸送していることが明かとなった。この結果は分子力学計算によっても支持された。更に我々は、カリックス[5]アレンの比較的大きな疎水性空孔と適度な自由度を利用して、その疎水性空孔の末端に水素結合性の官能基として二つのカルボキシル基をもつホスト分子を合成し、その分子認識能についても評価を行なった。その結果この化合物は二分子のイミダゾールを選択的に取り込むことが分かった。その取り込みの様式を分子力学計算で検討したところ、一分子のゲストは水素結合とCation-π相互作用によりキャビティー内に取り込まれており、もう一分子のイミダゾールは二つのカルボキシル基によりはさみ込まれていることが明かとなった。
蛋白結合率の高いアニオン型尿毒症物質を除去するハイブリッド型人工腎臓の開発

インドキシル硫酸(IS)などアニオン型尿毒症物質を基質とするヒト有機アニオントランスポーターを導入したヒト由来培養尿細管細胞を、研究者らが今までに開発してきたハイブリッド型人工腎臓に培養し、その安全性・有効性を検討した。また、これらのアニオン型尿毒症性物質が血管平滑筋細胞の増殖を促進することを明らかにした。(1)有機アニオン輸送体(OAT)-1、OAT3、OAT4を導入したヒト由来培養尿細管細胞を作成し、これを申請者らが以前より開発してきたハイブリッド型人工腎臓上に培養する。(2)このシステムがインドキシル硫酸などの蛋白結合型尿毒症性物質を除去することが可能か否かをin vitroで検討する。(3)さらに慢性腎不全大動物モデルに装着して、蛋白結合型尿毒症性物質の除去能および安全性を明らかにする。(4)インドキシル硫酸を含む蛋白結合型尿毒症性物質が動脈硬化に関連するのか否かをin vitroで明らかにする。現行の血液透析療法に欠如している蛋白結合率の高い尿毒症性物質を除去しうる点を付加した新しいハイブリッド型人工腎臓開発するために、本年度は以下の3点についての研究を行った。1)ヒト有機アニオントランスポーター(OAT)3型を高度安定発現した培養尿細管細胞を用いて、各種尿毒症性物質が基質であるか否かを検討した。インドキシル硫酸、馬尿酸など様々な酸性尿毒症物質がその基質であることが判明した。インドキシル硫酸のKm、Vmax値はそれぞれ50mM,500000pmol/hr/mg proteinと非常に高いものであった。またこの経上皮輸送がプロベネシド(1mM)で有意に阻害されることも確認した。2)ハイブリッド型人工腎臓上への培養条件の検討。研究者らが以前より開発してきた、中空糸繊維によるハイブリッド型人工腎臓上への3次元培養の可否について、OAT3を発現させた様々な培養細胞を用いて検討した。接着能および接着後の輸送活性から適当なものをスクリーニングしつつある。繊維の材質についてもポリスルホン以外のものがよい場合なども明らかになりつつある。3)将来の大動物への応用のために、慢性腎不全イヌ作成を開始した。7/8腎摘除イヌは術後2ケ月程度で安定した血清クレアチニン濃度は2mg/dl、インドキシル硫酸濃度は1mg/dl程度となり、慢性腎不全となることを確認した。次年度以降、実験治療に最適な細胞・培養条件などを明らかにするとともに、OAT3以外のOATを発現した細胞の開発に着手する予定である。また、インドキシル硫酸の培養平滑筋細胞、内皮細胞への影響も平行して検討する予定である。本研究では、ヒト有機アニオントランスポーター(OAT)-1、OAT-3、OAT-4を導入したヒト由来培養尿細管細胞を作成する。また、IS以外の様々なアニオン型尿毒症性物質が動脈硬化に直接関与するか否かについても明らかにする。本年は以下のような結果を得た。1) OAT-1、-4共発現細胞の調整ヒト近位尿細管由来初代培養細胞をSV40感染により不死化させ、ヒトOAT-4遺伝子を含む発現ベクターを導入一する。定法に則り薬剤耐性マーカーを指標に、OAT-1,4安定高発現細胞をクローニング得た。コントロールとして、OATs遺伝子を含まないベクターを導入した細胞を用いる。得られた細胞は、Transwe11上に培養し、アイソトープラベルしたIS、CMPF、PAHの一方向性経上皮輸送能を測定したところ、対照細胞に比較して2.5、5.2、9.4倍の薬物輸送活性をもつ細胞が得られた。3) IS以外のアニオン型尿毒症性物質の血管平滑筋細胞増殖能への影響の検討ラット大動脈由来の血管平滑筋初代培養細胞を用いて、IS、CMPFを添加し24時間時点で3H-チミジン取り込み能およびWST-1アッセイを用いて細胞増殖能を測定し、溶媒群と比較した。ISのみならずCMPFも3H-チミジン取り込み能を促進することが判明した。1)OAT-1、-4共発現細胞を用いたハイブリッド型人工腎臓の作成昨年度までに開発したOAT-1、-3、-4共発現細胞をハイブリッド型人工腎臓上に培養可能なこと、さらにin vitroにおいてインドキシル硫酸(IS)クリアランメが対照より約10倍高いことを確認した。さらに正常大動物を用いて安全性検討試験を行った。2)IS以外のアニオン型尿毒症性物質の血管平滑筋細胞増殖能への影響の検討ラット大動脈由来の血管平滑筋初代培養細胞を用いて、P-クレゾールおよびその硫酸抱合体を添加し24時間時点で3H-

チミジン取り込み能およびWST-1アッセイを用いて細胞増殖能を測定し、溶媒群と比較した。ISのみならずCMPFも3H-チミジン取り込み能を促進することが判明した。本研究では、ヒト有機アニオントランスポーター(OAT)-1、OAT-3、OAT-4を導入したヒト由来培養尿細管細胞を作成する。また、IS以外の様々なアニオン型尿毒症性物質が動脈硬化に直接関与するか否かについても明らかにする。本年は以下のような結果を得た。1)OAT-1、-4共発現細胞を用いたハイブリッド型人工腎臓の作成昨年度までに開発したOAT-1、-3、-4共発現細胞をハイブリッド型人工腎臓上に培養可能なこと、さらにin vitroにおいてインドキシル硫酸(IS)クリアランスが対照より約10倍高いことを確認した。さらに7/8腎不全動物を用いて有効性検討試験を行った。3)IS以外のアニオン型尿毒症性物質の血管平滑筋細胞増殖能への影響の検討ラット大動脈由来の血管平滑筋初代培養細胞を用いて、CMPF、P-クレゾールおよびその硫酸抱合体を添加し24時間時点で3H-チミジン取り込み能およびWST-1アッセイを用いて細胞増殖能を測定し、溶媒群と比較した。これらも3H-チミジン取り込み能を促進すること、アトルバスタチンがこれらを抑制することが判明した。
細胞膜の揺らぎと造血システム(正常造血と造血器腫瘍)

本研究の目的は、"細胞膜の揺らぎ"がヒトの正常造血及び造血器腫瘍へ及ぼす影響を解明し、その成果を造血障害や造血器腫瘍の治療に応用することである。特に、造血幹細胞と造血器腫瘍に焦点を絞り、"細胞膜の揺らぎ"が、これらの幹細胞や腫瘍細胞の機能に及ぼす影響をin vitro及びヒト化マウスとヒト造血器腫瘍モデルマウスを用いたin vivoの系を用いて解析する。そして、正常細胞には毒性がなく、腫瘍細胞の細胞膜を標的とした新たな「膜標的療法」の確立を目指す。平成22年度は、Hybrid Liposome(HL)とその他の薬剤のcholangiocarcinomaへの有効性をin vitro培養系と免疫不全マウスを用いたin vivoの系を用いて解析し、論文として公表した。HLは、腫瘍細胞に比較的特異的にとりこまれて効果を発揮する事が示唆された。また、Primary effusion lymphoma(PEL)へのHIV-1プロテアーゼ阻害薬の効果を、in vitro培養系とPEL発症マウスモデルを用いたin vivoの系により解析した。その結果、プロテアーゼ阻害剤のうちRTVとLPVはNF-kappaB阻害効果を介して抗腫瘍効果を示すことが判明した。PELは薬剤耐性で有効な治療法がないため、新たな治療法としてのHIV-1プロテアーゼ阻害薬の可能性が示唆された。また、プロテアーゼ阻害剤は、抗NF-kappaB作用を有する事から、HIV-1感染に合併する様々な悪性リンパ腫発症予防に効果があることが期待される。更に、Cepharanthineに膜の安定化作用があることを見いだした。このように、細胞膜の揺らぎの制御による腫瘍細胞の制御という新たな標的療法の確立が期待できる。そして、正常細胞には毒性がなく、癌細胞の細胞膜を標的とした新たな「膜標的療法」の確立を目指す。また、Cepharanthineに膜の安定化作用があることを見いだした。今後更に詳しい解析を行い、造血器腫瘍治療薬としての可能性を追求する予定である。
包括的河川デザインの事業マネジメントと市民の行動変化に関する研究

気候変動適応に関して先進的な取り組みであるクラウドバーストプランを行っているコペンハーゲンにおいて,行政資料調査とヒアリングを実施し,プランの展開プロセスと計画支援に関する考察を行った。その結果,クラウドバーストプランの戦略性は,横断的な組織体制や新たな経済手法を法改正によって確立したという点にあることが明らかとなった。加えて,計画を記述するタイポロジーは,都市スケールで計画立案する簡便さを確保しており,個別の空間を設計する際の自由度と現場レベルでの調整の余地にもつながっていることが明らかとなった。当研究は,自然災害の頻発による防災的課題と人口減少などの地域的課題を統合的に解決するために,様々な事例について,(1)行政の意識・政策的枠組み,(2)利用者の意識・行動変化,(3)空間デザイン,以上3つの観点から考察することを目的とする。(1)に関しては,熊本市内において内水氾濫が多く,かつ対策も不十分である国府地区をケーススタディ地区として,現状,土地の履歴,政策的な課題等について整理した。(2)に関しては,申請者らがデザイナーとして以前より整備に関与している白川「緑の区間」において,周辺住民に対してアンケートを行い,散歩行動の増加や水辺への立ち寄り度の増加などの活動変化を把握している。(3)に関しては,2014年度の欧州留学によって得た成果として,欧州における近年のプロジェクトを「包括性」「戦略性」「規範性」という3つのキーワードで整理を行った。平成27年度は研究初年度として,新規研究対象としてのケーススタディの選定,既存研究地でのアンケートの実施,平成26年度の欧州調査のまとめを行うことができた。これらの作業によって,「包括的河川デザインの事業マネジメントと市民の行動変化に関する研究」における研究基礎を構築することができたと考えている。当研究は,自然災害の頻発による防災的課題と人口減少などの地域的課題を統合的に解決するために,様々な事例について,(1)行政の意識・政策的枠組み,(2)利用者の意識・行動変化,(3)空間デザイン,以上3つの観点から考察することを目的としている。2016年度は,(1)及び(3)に関して研究を行った。(1)に関しては,気候変動適応に関して先進的な取り組みであるクラウドバーストプランを行っているコペンハーゲンにおいて,調査を行なった。行政資料調査とコペンハーゲン市担当者,建設コンサルRamboll担当者にヒアリングを実施し,クラウドバーストプランの展開プロセスと計画支援に関する考察を行い,気候変動適応策を推進していくにあたっての戦略性を明らかにすることを目的とした。その結果,クラウドバーストプランの戦略性は,時間軸を意識した段階的整備のみならず,実効性を高めるために,横断的な組織体制や新たな経済手法を法改正によって確立したという点であることが明らかとなった。一方(3)に関して,益城町では,平成28年熊本地震によって大きな地盤沈下が生じ,約2か月後の大雨では広域的な水害を受けた。益城町の復興にあたっては,地震被害からの復旧とともに,水害対策が重要となる。一方,当地域は,従来より湧水の多い土地であったが,地震後は湧水箇所も増加している。そこで当年度では,水害被害報告や益城町の水路や河川・交通計画・地域性といった情報を分析整理し,その結果に基づいて,益城町復興に資する多機能性ある都市基盤整備の一環として,水害対策と湧水を活かしたまちづくりの融合を目指した一提案を行った。2016年度は,熊本地震の影響により,年度当初は研究を進捗させる環境ではなかったが,夏以降,研究を進めることができた。その結果10月には,研究計画に位置付けていた欧州事例調査を実行することができた(目的(1))。一方,熊本地震後に発生した内水氾濫という災害を時宜を得るとともに地域性の高い事例になると考え,その対策に寄与する研究に着手した(目的(2))。これらの作業によって,「包括的河川デザインの事業マネジメントと市民の行動変化に関する研究」を順調に進めることができたと考えている。当研究は,自然災害の頻発による防災的課題と人口減少などの地域的課題を統合的に解決するために,(1)行政の意識・政策的枠組み,(2)利用者の意識・行動変化,(3)空間デザイン,以上3つの観点から考察することを目的とした。行政資料調査とコペンハーゲン市担当者,建設コンサルRamboll担当者にヒアリングを実施し,クラウドバーストプランの展開プロセスと計画支援に関する考察を行った。(2)に関しては,熊本地震の影響もあり十分な調査を行うことはできなかった。しかし,平成29年度より,河川景観・利活用に関する共同研究を,国立研究開発法人土木研究所水環境研究グループと開始した。今後は,水辺利用者の意識や行動変化に関して共同で研究を行って行きたい。(3)に関して,平成28年熊本地震によって大きな地盤沈下が生じ,約2か月後の大雨では広域的な水害を受けた益城町において,ケーススタディ的な検討を行った。

水害被害報告や益城町の水路や河川・交通計画・地域性といった情報を分析整理し,その結果に基づいて,益城町復興に資する多機能性ある都市基盤整備の一環として,水害対策と湧水を活かしたまちづくりの融合を目指した一提案を行った。気候変動適応に関して先進的な取り組みであるクラウドバーストプランを行っているコペンハーゲンにおいて,行政資料調査とヒアリングを実施し,プランの展開プロセスと計画支援に関する考察を行った。その結果,クラウドバーストプランの戦略性は,横断的な組織体制や新たな経済手法を法改正によって確立したという点にあることが明らかとなった。加えて,計画を記述するタイポロジーは,都市スケールで計画立案する簡便さを確保しており,個別の空間を設計する際の自由度と現場レベルでの調整の余地にもつながっていることが明らかとなった。平成28年度は,(1)行政の意識・政策的枠組み,については,ケーススタディとして選定した国府地区について,住民の意向なども踏まえた調査を継続的に行う。(2)利用者の意識・行動変化,に関しては,平成27年度と同様に白川「緑の区間」において,昨年度立ち上がった利活用協議会とも連携して調査を行う。(3)空間デザインに関しては,ロッテルダムあるいはコペンハーゲンにおける先進的な治水的都市デザイン事例の調査を行う予定である。しかし,年度初めに,熊本地震が起こった。当研究における自然災害は主に水害を想定していたが,地震も視野に入れながら,研究を進めていきたい。2017年度は,研究計画の最終年度となるため,研究を総括していくことが必要となる。そのため,二つのアプローチに基づき,目的(1)(3)までを統合的に考察していく。一つ目のアプローチは,申請者らが直接関わっている白川の河川整備や,欧州,コペンハーゲンの事例に基づいて,3つの側面(目的)の関係を整理していく。もう一つのアプローチは,2016年度にスタートした益城町における水害対策の実践的研究を2017年度も推進し,アクションリサーチ的手法に基づいて考察を行なっていく。以上2つのアプローチを統合し,「包括的河川デザインの事業マネジメントと市民の行動変化に関する研究」の基礎的知見を整理する。景観工学次年度は,海外事例については,前年度の整理を活かした知見に基づき,現地調査によるデザイン分析および関係者へのヒアリングによる行政の意識や政策的枠組みの分析を行う。そのため,調査旅費および調査用器具(デジタルカメラ)を計上している。一方,国内事例については,継続してアンケート調査を行うため,調査費を計上している。熊本地震により,予算を消化しきれなかった。調査旅費ならびに、海外研究協力者の旅費、調査用器具(デジタルカメラ)を予定している。最終年度となるため,等予算を優先的に消化していく。
免疫記憶の形成と維持に関する研究

脾臓やリンパ節内の胚中心では、抗原刺激により活性化された成熟B細胞が細胞増殖を繰り返し、抗原レセプター遺伝子において高率に体細胞突然変異をおこして、抗原親和性がより高いB細胞クローンが選択的に増殖する。さらに胚中心B細胞はIgクラススイッチを起こして、記憶B細胞やプラズマ細胞へ分化する。本研究では、胚中心B細胞の記憶B細胞への分化におけるBCL6やc-Fos/AP-1の機能をそれらの過剰発現マウスや欠損マウスを用いて解析している。その結果、1.BCL6のプロモーター領域の解析から、胚中心B細胞におけるBCL6の強発現にはAP-1とSTAT3が最も重要な正の転写因子であることを明らかにした。さらにIL-21が胚中心B細胞においてAP-1の誘導とSTAT3の活性化を同時に行いBCL6の強発現を誘導する因子であると考えられた。2.成熟B細胞を抗IgM抗体、抗CD40抗体とIL-4で刺激した2目後にIL-21刺激を加えることにより、著名な細胞増殖の増加とIgG1陽性細胞数やSyndecan陽性細胞数の増加を認めた。しかし胚中心が形成されないBCL6欠損マウスの成熟B細胞を同様に刺激すると、細胞増殖能やIgG1陽性細胞数が約半分に低下していたことから、正常B細胞でみられた増殖細胞の中に、胚中心B細胞が分化していることが示唆された。3.活性化B細胞や胚中心B細胞がプラズマ細胞へ分化するときにはBlimp-1の発現が必須であり、c-Fos/AP-1がプラズマ細胞への分化に重要なBlimp-1の発現を正の方向に制御していることを明らかにした。免疫記憶細胞の形成と維持に関するこれまでの研究成果を踏まえて、免疫記憶細胞の分化と維持の分子機構をコントロールするシステムを開発することを目的として、Bcl6やAIDを始めとする遺伝子の機能を免疫学的に解析した。その結果、1)Bcl6は抗原特異的メモリーCD8T細胞の分化維持機構を正に制御することを明らかにした。2)メモリーT細胞は二次抗原刺激時に増殖能を主体とするcentral memory (TCM)と増殖せずにサイトカインを産生するeffector memory (TEM>の2種類に分画される。そこで、まずこれらのメモリーCD8T細胞をCD62L+とCD62L-に分画することにより、TCMとTEMに機能分画できることを明らかにした。3)これら2種類のメモリーCD8T細胞の分化維持におけるBcl6の機能を、Bcl6-KOマウスやlck-Bcl6トランスジェニック(Tg)マウスを抗原刺激することにより調べた。その結果、免疫後のlck-Bcl6-Tgマウス由来メモリーCD8T細胞はCD62L+のTCMが主体をなしており、逆にBcl6-KO由来メモリーCD8T細胞は細胞増殖能が低いCD62L-のTEMが比較的多かった。この結果から、Bcl6はcentral memory CD8T細胞の分化と機能維持に重要な転写抑制因子であることを明らかにした。4)AIDの抗体V領域遺伝子への体細胞突然変異の導入に関して、新たなタンパク合成が必要であることを明らかにした。この結果から、AIDは体細胞突然変異に関連する遺伝子の機能をそのRNAレベルで変異させることにより、機能発現していることが示唆された。成熟B細胞が記憶B細胞へ分化する場が脾臓やリンパ節内の胚中心であることが明らかにされた。胚中心では、抗原刺激により活性化された成熟B細胞が細胞増殖を繰り返し、抗原レセプター遺伝子において高率に体細胞突然変異をおこして、抗原親和性がより高いB細胞クローンが選択的に増殖する。さらに胚中心B細胞はIgクラススイッチを起こして、記憶B細胞へ分化する。これまでに申請者は、胚中心B細胞で強発現のみられるBCL6が胚中心を介した記憶B細胞分化に必須であることを明らかにしている。

そこで、BCL6の分子標的などを明らかにすることにより、記憶B細胞の分化と維持の分子機構をコントロールするシステムを開発しようとした。その結果、1)BCL6を脾臓B細胞で強発現するTg(Lckd-BCL6)マウスを確立し、BCL6が胚中心B細胞や長期生存プラズマ(Long-lived Plasma)細胞の維持に重要であることを明らかにした。2)BCL6欠損マウスのIg遺伝子のクラススイッチ領域における体細胞突然変異を解析した結果、AからGへの突然変異が多発していた。3)この体細胞突然変異は、ADAR1の過剰発現により誘導されることや、ADAR1がBCL6の標的遺伝子のひとつであることを明らかにした。4)BCL6遺伝子のプロモーター領域を解析した結果、AP-1とSTAT3が重要な転写因子であることを明らかにした。上記の結果から、成熟B細胞が抗原刺激を受けた後に、AP-1とSTAT3を介してBCL6の強発現を誘導して、胚中心B細胞へと分化して、そのB細胞の生存や維持に必須であることが明らかとなった。脾臓やリンパ節内の胚中心では、抗原刺激により活性化された成熟B細胞が細胞増殖を繰り返し、抗原レセプター遺伝子において高率に体細胞突然変異をおこして、抗原親和性がより高いB細胞クローンが選択的に増殖する。さらに胚中心B細胞はIgクラススイッチを起こして、記憶B細胞やプラズマ細胞へ分化する。これまでに申請者は、胚中心B細胞の記憶B細胞への分化におけるBCL6やc-Fos/AP-1の機能をそれらの過剰発現マウスや欠損マウスを用いて解析している。その結果、1)c-Fos/AP-1を脾臓B細胞で強発現するトランスジェニック(H2-c-fos)マウスやc-Fosの欠損マウス由来のB細胞を様々な刺激でプラズマ細胞へ分化させたところ、c-Fos/AP-1がプラズマ細胞への分化に重要なBlimp-1の発現を正の方向に制御していることを明らかにした。2)BCL6の欠損マウス由来のB細胞を用いて1)と同様の実験をしたところ、BCL6はBlimp-1の発現を負の方向に制御していることを明らかにした。3)BCL6遺伝子のプロモーター領域を解析した結果、AP-1とSTAT3が最も重要な転写因子であり、IL-21の刺激がB細胞においてAP-1とSTAT3の活性化を誘導することを明らかにした。このことから胚中心B細胞におけるBCL6の発現誘導は、Follicular helper T cellから出されるIL-21であることが示唆された。上記の結果から、IL-21の刺激により胚中心B細胞内にAP-1とSTAT3を介して誘導されたBCL6は、Blimp-1の発現抑制を介して胚中心B細胞のプラズマ細胞への分化を抑制していることを明らかにした。胚中心B細胞が高親和性の記憶B細胞やプラズマ細胞へ分化する過程において、BCL6などの転写因子が重要であることが明らかにされている。そこで本研究は、胚中心B細胞におけるBCL6の分子標的などを明らかにすることにより、記憶B細胞の分化と維持の分子機構をコントロールするシステムを開発することを目的とした。本年度は、マウスにおけるBCL6遺伝子のプロモーター領域を解析した。
[NHN]^+結合を含む有機ラジカルの磁性と誘電性

有機ラジカルPYNN(ピリジルニトロニルニトロキシド)に臭化水素を作用させることにより、PYNN2分子に対し臭化水素1分子という組成をもつ錯体の調製に成功した。この錯体では、ピリジン環の窒素原子がプロトンにより架橋され、分子間[NHN]^+水素結合を形成している。この錯体の結晶状態での赤外吸収スペクトルの温度変化からは、[NHN]^+水素結合は非常に速く交替しているという結論を得た。つまりこの錯体では分子間動的水素結合と有機ラジカルと共存していることになる。磁気測定からは、一次元的な強磁性的相互作用が働くことが示唆され、この錯体では、[NHN]^+水素結合内に水素結合を通じた磁気的な相互作用は殆どなく、むしろ水素結合とは異なる方向に一次元的な磁気構造を有すると結論された。また、ニトロニルニトロキシドのかわりにカルベンを導入した際には、[NHN]^+水素結合は形成せず、1:1塩を与えたが、分子間に強磁性的相互作用が働くほか、ESRスペクトルで水素結合に関与する水素のH、Dで非常に異なるシグナルを与えた。さらにそのシグナルは非常に複雑な温度変化を示した。以上、本研究により有機ラジカルと動的水素結合が共存するという、分子性結晶特有の新規な系が開拓された。本年度は誘電特性の測定には至らなかったが、誘電特性の測定、電場下のESR測定などで、ダイナミックに変化する物性を示すことが期待される。
リンパ腫細胞株におけるEBVのゲノム組込み部位の解析

(IB4)はKieff Eによって樹立されたlymphoblastoid cell lineであり、latent geneの解析にしばしば用いられる。IB4は4-5copy/cellのEBVゲノムがhost genomeにintegrationしていると考えられている。われわれは、inverse-PCR法を用いてウイルス組み込み部位をdoningした。組み込み部位はoriP近傍のBamHI-C fragment, EcoRI-I fragment上に存在し、相同性は低かった。組み込み部位はchromosome 4q25に存在し、お互いに約6.5kbp離れていた。同部位は100kbp以上にわたりrepetitive sequenceが存在するが構造遺伝子は存在しなかった。われわれは、inverse-PCR法を用いてウイルス組み込み部位をcloningした。OPL-2は膿胸関連リンパ腫(PAL)由来の細胞株である。同cell lineの由来する症例は急激な経過をたどり死亡した。本例のEBVはBamHI-U fragment上に組込み部位を認めた。
心不全の悪化とRemodelingにおけるサイトカインの役割

腫瘍壊死因子(TNFα)は広範な生物活性をもつが、cachexinとしての作用以外にも心循環調節に関与することが報告されている。一方、細胞膜には二種類のTNFのレセプター(TNF-RI&-RII)が存在する。このTNFのレセプターの細胞外ドメインは様々な刺激で切離され、可溶性TNFレセプター(sTNF-RI&-RII)としてTNFの作用発現を調節している。我々は心不全症状の重症度(NYHA分類)とsTNF-RI&-RIIの濃度が密接に関連していることを平成5年度に報告した。拡張型心筋症におけるsTNF-RIとTNF-RIIの血中濃度と1)心血行動態諸指標,2)運動耐容能及び3)心房性利尿ホルモン(ANP)、脳性利尿ホルモン(BNP)との関連性について検討した。【方法】対象は拡張型心筋症16例で,平均年齢は58.6歳であった。採血は心臓カテーテル検査開始時および運動負荷前後に行った。得られた血清と血漿(トラジロール入)を-70°Cで保存した。運動負荷方法は症候限界性多段階負荷法を用いた。Enzyme-Linked Immunoassay(ELISA)法によりsTNF-RI、sTNF-RII,TNFαの血中濃度を測定し、血行動態諸指標および最大酸素摂取量(peakVO2)等と比較検討した。またIRMA法によりANPとBNPを測定した。【結果】1)sTNF-RIおよびsTNF-RIIは肺動脈楔入圧等と有意な正の相関が認められた。心係数とはsTNF-RIIが有意な逆相関が認められた。駆出率とはsTNF-RIが有意な関数を認めた。2)及び3)運動負荷前のsTNF-RIはpeakVO2と負の相関傾向が認められた。sTNF-RIは負荷前の1149±111pg/mlから14%,sTNF-RIIは1973±165pg/mlから8%負荷後漸増するも有意性を認めなかった。ANPは96±37pg/mlから120%,BNPは136±70pg/mlから40%負荷後有意に増加した。sTNF-RIとsTNF-RIIは有意な正相関を示したが,ANPとBNPとの間の相関の方がより高値であった。【考案】可溶性TNFレセプターは臨床症状のみならず、心血行動態諸指標および運動耐容能と関連をもつことが明らかとなった。すなわち,心機能低下や心不全症候と強い関連を持った,あるいは心不全症候を修飾する因子と考えられる。ANPやBNPは運動負荷後著増したが,可溶性TNFレセプターは微増したものの今回の検討では有意性は認められなかった。循環血液中への分泌の機作の違いがあると考えられ興味深い。可溶性TNFレセプターは局所においてTNFの作用を減弱しcachexiaなど心不全症状を修飾していると考えられる。

【考案】可溶性TNFレセプターは臨床症状のみならず、心血行動態諸指標および運動耐容能と関連をもつことが明らかとなった。すなわち,心機能低下や心不全症候と強い関連を持った,あるいは心不全症候を修飾する因子と考えられる。ANPやBNPは運動負荷後著増したが,可溶性TNFレセプターは微増したものの今回の検討では有意性は認められなかった。循環血液中への分泌の機作の違いがあると考えられ興味深い。可溶性TNFレセプターは局所においてTNFの作用を減弱しcachexiaなど心不全症状を修飾していると考えられる。【考案】TNFαは組織局所において主に単核球より産生され、炎症の進展やcachexiaの出現に重要な役割を演じていることが明らかにされている。TNFは心不全患者において増加していることが報告(バイオアッセイ)されているが、我々の検討においても増加している傾向があったものの有意性は認められなかった。しかしながら、TNFαは組織局所において産生され作用を発現しており、血中のTNFα濃度が直接的に病態と関連しない可能性がある。一方、TNFレセプターはin vitroの検討によると種々の刺激により細胞外ドメインが切離されることが知られている。切離された細胞はTNFαの作用が発現しない。また血中に溶解したTNFレセプターの細胞外ドメインはTNFと結合することで、TNFの作用を失活させると報告されている。可溶性TNFレセプター(soluble TNF RI & RII)は健常人および心不全患者の流血中に存在し、心不全患者で高濃度であった。心不全患者において可溶性TNFレセプターは局所においてTNFの作用を減弱し、cachexiaなど心不全症状の悪化を防御していると考えられた。腫瘍壊死因子(TNFα)は広範な生物活性をもつが、cachexinとしての作用以外にも心循環調節に関与することが報告されている。一方、細胞膜には二種類のTNFのレセプター(TNF-RI&-RII)が存在する。このTNFのレセプターの細胞外ドメインは様々な刺激で切離され、可溶性TNFレセプター(sTNF-RI&-RII)としてTNFの作用発現を調節している。我々は心不全症状の重症度(NYHA分類)とsTNF-RI&-RIIの濃度が密接に関連していることを平成5年度に報告した。拡張型心筋症におけるsTNF-RIとsTNF-RIIの血中濃度と1)心血行動態諸指標,2)運動耐容能及び3)心房性利尿ホルモン(ANP)、脳性利尿ホルモン(BNP)との関連性について検討した。【方法】対象は拡張型心筋症16例で,平均年齢は58.6歳であった。採血は心臓カテーテル検査開始時および運動負荷前後に行った。得られた血清と血漿(トラジロール入)を-70°Cで保存した。運動負荷方法は症候限界性多段階負荷法を用いた。Enzyme-Linked Immunoassay(ELISA)法によりsTNF-RI、sTNF-RII,TNFαの血中濃度を測定し、血行動態諸指標および最大酸素摂取量(peakVO2)等と比較検討した。またIRMA法によりANPとBNPを測定した。【結果】1)sTNF-RIおよびsTNF-RIIは肺動脈楔入圧等と有意な正の相関が認められた。心係数とはsTNF-RIが有意な逆相関が認められた。駆出率とはsTNF-RIが有意な相関を認めた。2)及び3)運動負荷前のsTNF-RIはpeakVO2と負の相関傾向が認められた。sTNF-RIは負荷前の1149±111pg/mlから14%,sTNF-RIIは1973±165pg/mlから8%負荷後漸増するも有意性を認めなかった。
浮遊細胞を利用した脂肪幹細胞の高効率培養法の開発

本研究では、引き続き、ASC(脂肪幹細胞)の培養効率を飛躍的に向上させるため、ASCの培養において生じる浮遊細胞の有用性を検証している。まず、ASCの至適な細胞単離・抽出条件の検討をおこなった。具体的には、患者より採取された余剰脂肪組織を、5-10mm程度の大きさになるまで細切。その後様々な濃度のコラゲナーゼを準備し、遠心分離することで、脂肪組織からASCを単離。その際、各濃度における2、4、6、24時間後の全細胞、生細胞数、および細胞生存率を自動測定器NucleoCounter&reg;で測定。これらから回収される細胞に対しRT-PCR法を行った。さらに、RT-PCRでは、p53、TNF-α、BCL-2, IL-1β、glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenaseを測定。またアポトーシスを、一本鎖DNA ELISAキットにて測定。この結果より単離・抽出条件を決定しようとしている。次に、ASCの至適な細胞播種濃度検討を検討をしている。上記で単離されたASCの生細胞を、初代培養の最適な細胞播種密度を評価するため、間葉系幹細胞増殖培地を用いて、様々な細胞密度で播種した。これを1週間培養後細胞を回収し、最も収量の多い細胞播種密度がどの濃度であるか明らかにしてきている。さらにこの時各濃度においてどの程度浮遊細胞が発生しているかを培養24h後に測定。これにより、安定して確実に細胞を確保できる濃度を決定しようとしている。そして、浮遊細胞の発生メカニズムの解明をしている。培養24h毎に接着細胞と浮遊細胞を回収し、1週間に渡って、ASC分裂の細胞周期を、フローサイトメトリーを用いてDNA量分析にて行っている。このDNA量ヒストグラムから細胞周期の各パラメータを取り出し、解析を行い浮遊細胞が発生するメカニズムを解明。これにより、効率的な浮遊細胞回収時期を決定しようとしている。最終結果がでるまでにもう少し時間を要する見込みであるが、最終報告にむけ、同時並行で準備を始めている。引き続き、申請内容に則り研究を推進し、まとめる予定である本研究では、ASCの培養効率を飛躍的に向上させるため、ASCの培養において生じる浮遊細胞の有用性を検証している。その際、各濃度における2、4、6、24時間後の全細胞数、生細胞数、および細胞生存率を自動測定器NucleoCounter&reg;で測定。ほぼ申請通りに進行している。

さらにこの時各濃度においてどの程度浮遊細胞が発生しているかを培養24h後に測定。これにより、安定して確実に細胞を確保できる濃度を決定しようとしている。そして、浮遊細胞の発生メカニズムの解明をしている。培養24h毎に接着細胞と浮遊細胞を回収し、1週間に渡って、ASC分裂の細胞周期を、フローサイトメトリーを用いてDNA量分析にて行っている。このDNA量ヒストグラムから細胞周期の各パラメータを取り出し、解析を行い浮遊細胞が発生するメカニズムを解明。これにより、効率的な浮遊細胞回収時期を決定しようとしている。最終結果がでるまでにもう少し時間を要する見込みであるが、最終報告にむけ、同時並行で準備を始めている。引き続き、申請内容に則り研究を推進する予定引き続き、申請内容に則り研究を推進し、まとめる予定である(理由)当初見込みより試薬等の消耗品のコストを抑えることができたため。(使用計画)次年度の研究加速のために充てる計画である。(理由)当初見込みより試薬等の消耗品のコストを抑えることができたため。
細胞壁ナノ周期物性差は細胞壁形成の日周性がつくるのか

細胞壁二次壁は日周性をもって形成する。申請者は近年、二次壁にナノ周期をもつ物性差が存在することを見つけた。細胞壁に存在するナノ周期物性差の全容に迫る以下の研究成果を得た。表面形状分析レーザー顕微鏡を用いて細胞壁を観察した。そこには、反射レーザ強度が強い部分と弱い部分が同心円状の縞状構造が存在した。反射光量の強弱が生じる原因として、レーザーの干渉、試料表面形状、試料成分の差の3つの可能性が考えられ、これらの原因をそれぞれ検討した。まず、干渉を起こす試料を調整して観察したところ、光量の増減に伴い高さ情報も上下に変化し、正しい高さ情報を得られないことが分かった。また、同一成分で高さが異なる試料を調整して観察したところ、高低と光量は連動しないことがわかった。ヒノキの細胞壁を観察すると、光量と高さ情報は連動しなく、干渉の影響が主原因ではないことがわかった。また、光量が大きく減少する部位において、形状の高低差が見られないことから、形状による影響も主原因でないとわかった。以上から、細胞壁における反射光量の違いは、主に細胞壁成分の性質の違いに依ることがわかった。人工気象器で昼夜周期を人為的に変えた試料を生育し、走査型プローブ顕微鏡の位相差モードで観察したところ、夜長の試料では、細胞壁と同心円状な層状構造が観察された。一方、昼長の試料では、層状構造が不明瞭になった。さらに細胞壁ないのセルロース領域とマトリクス領域を位相差で認識すると、昼長の試料の方がセルロースミクロフィブリル束が大きいものが頻繁に現れる斑状構造を発見した。生育の光周期環境が、セルロースミクロフィブリルの凝集、束化が影響をうけている新しい発見を確かなものにした。また、レーザー顕微鏡とプローブ顕微鏡らとのコリレーション解析を実施できる経験を積み、ツールとしての利用を確立した。細胞壁二次壁に斑状構造が存在することを明らかにしたことが、期待以上の成果である。明らかになった細胞壁の斑状構造の全容解明をすすめる。生育環境の光周期が細胞壁のナノ周期構造と斑状構造にどうのように影響するのか、セルロースミクロフィブリルの束化はマトリクスによって阻害されるのか、プローブ顕微鏡とレーザー顕微鏡による形状と物性観察から解析する。細胞壁に存在するナノ周期物性差の全容を明らかにするため以下の研究結果を得た。イオン液体を細胞壁に染み込ませることで、含水した細胞壁を高分解で観察する手法を探った。温度や圧力変化が生じても揮発が起こらなく、かつ導電性を有するイオン液体は、電子顕微鏡の鏡筒内における高真空状態でも細胞壁の乾燥による変形を防いでくれた。また、導電性があるために試料表面に金属コーティングを行う必要がなく、従来の手法に比べてより真の姿に違い観察が可能であった。従来法では細胞壁間が乾燥によって剥離する場合でも、イオン液体SEM法ではそれが起きることはなかった。イオン液体を染み込ませた試料を蒸留水で洗うことによって、イオン液体を除去することができ、他の観察・解析機において、同一試料を用いるコリレーション解析を可能にできた。育成室で、明期が長い条件と暗期が長い条件のそれぞれで、針葉樹苗木を生育し、次年度で解析する明暗条件が細胞壁形成におよぼす影響、つまり、ナノ周期物性差がどのように明暗条件に影響をうけているかを調べるための試料作成をおこなった。走査型プローブ顕微鏡で細胞壁の高低差像と位相差像を得るための条件を見直し、観察表面にダメージを与えないが、nm単位での超高分解での観察が両立するこれまでよりも良い条件を見出した。形状解析レーザー顕微鏡で細胞壁を観察すると、反射レーザー強度が強い部分と弱い部分が同心円の縞状構造があることが判明した。この縞状構造は、走査型プローブ顕微鏡で得られる物性差と関わりがある可能性があった。形状解析レーザー顕微鏡が細胞壁の縞状構造を示すことを新たに見出した。これは当初期待していないことであった。当初は、走査型プローブ顕微鏡による位相像とのコリレーション解析に用いる像を得る予定であったため、これは新たな発見であった。他の研究結果については、当初計画通りに進行している。乾燥試料と含水試料の観察像の違いをイオン液体SEM法から得た。イオン液体を試料から除去することで、SEM以外の顕微鏡像とのコリレーション解析が可能となった。明暗周期を制御して生育した苗木試料が作成できた。