hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
異文化トレーニング学習支援システム開発のための理論的・実践的研究（国際共同研究強化）

そこで、本国際共同研究では、英国で教育学を専門とし、批判的思考教育と本研究を熟知している研究者と共同で、異文化トレーニング学習支援システムと批判的思考教育によるブレンディッド教育方法を考案し、実践的知識を育む授業モデルを確立することを目指す。平成29年度は、前年度の共同研究を基に、ブレンディッド教育による授業モデル案の試験的実践を行う予定であった。しかし、平成28年度中に、本務校の所属学科教員が減員し、渡英および研究時間の確保が困難な状況となった。そこで、平成29年度は、前年度の調査内容の精査に取り組むこととした。具体的には、1前年度前半に英国にて収集した資料と面接調査内容を取りまとめ、英国の批判的思考教育と異文化トレーニング学習支援システムのブレンディッド教育の授業モデル案を作成する。2このモデル案について、英国の共同研究者とメール等によるやり取りを重ね、雛形を作成する。3可能な限り、授業期間外でまとまった時間を作り、渡英して共同研究者と協議を重ねる、とした。現在、1の考案については進んでいるが、2による雛形の作成までには至っていない。また、3についても、まとまった渡英期間の確保は不可能であった。前述の通り、平成28年度の半ばより、研究および渡英に必要な時間の確保が不可能な状況であった。本国際共同研究の目的は、学生の異文化コミュニケーション活動に必要な実践的知識を育成するために、基課題で開発中の異文化トレーニング学習支援システムと、英国の批判的思考教育を交えたブレンディッド教育方法を探究し、授業モデルを確立することである。基課題で実施した調査では、実践的知識を育むための批判的思考教育等を本システムに取り入れ、理論的に整備された教育を検討する必要性が示された。2018年度は、前年度の共同研究を基に、授業モデル案を確認し、最終的な成果報告を行う予定であった。しかし、本研究を開始した2016年度後半から、本務校の事情により研究時間の確保が著しく困難な状態が継続していた。そのため、全体的な研究計画の立て直しを行った。2017年度は、2016年度前半に英国にて収集した資料と面接調査内容を取りまとめた。2018年度は、研究期間の延長を視野に入れ、授業モデル案の検討を継続しつつ、渡英に向けての準備を万端に整えることに集中した。具体的には、英国の批判的思考教育と異文化トレーニング学習支援システムのブレンディッド教育の授業モデル案について、英国の共同研究者と連絡を取り合い、その雛形について検討した。また、本務校および英国の受け入れ研究機関に対しては、2019年度中、ある程度まとまった期間に渡英することを前提とし、研究継続への理解を得られるよう準備を整えた。前述の通り、2016年度後半より、研究および渡英に必要な時間の確保が不可能な状況であった。当初の予定では、平成29年度は実践的研究を行うつもりであったが、前述のとおりその実施は困難な状況にある。そこで、まずは前年度行った調査内容の精査に取り組むこととしたい。
ミトコンドリアユビキチンリガーゼMITOLによる酸化ストレス防御機構

新規の膜型ユビキチンリガーゼMITOLはミトコンドリアに局在するユニークなユビキチンリガーゼであり、ミトコンドリアにおける機能が注目されている。本研究プロジェクトにおいて、MITOLの生理的基質を探索した結果、微小管関連タンパク質MAP1B-light chain1 (LC1)を同定することに成功した(PNAS 2012)。MITOLが神経細胞において一酸化窒素によってS-ニトロ化されたLC1を特異的に認識し、ユビキチン・プロテアソーム経路を介して分解を促進することにより、LC1の過剰蓄積によるミトコンドリア機能不全を防御していることを見出し、ミトコンドリアによる新しい酸化ストレスに防御機構の存在を示唆した。さらに、MITOLがmitofusin2 (Mfn2)を介してミトコンドリアと小胞体との接着に関与していることを明らかにした(Mol. Cell 2012)。酸化ストレス反応におけるミトコンドリアと小胞体との情報伝達系の重要性が示唆されており、今後MITOLを介した新たな酸化ストレス防御機構の発見が期待できる新規の膜型ユビキチンリガーゼMITOLはミトコンドリアに局在するユニークなユビキチンリガーゼであり、ミトコンドリアにおける機能が注目されている。私たちはMITOLがミトコンドリアの分裂因子であるDRP1を基質にすることにより、ミトコンドリアの融合と分裂を制御することを報告した(EMBO J. 2006)。その後、MITOLがミトコンドリアにおいて、変性タンパク質を分解することを見出し、MITOLがミトコンドリアの品質管理機構に関与していることを発表した(Mol. Biol. Cell 2009, Mitochondrion 2010)。さらに昨年、MITOLの生理的基質を探索した結果、微小管関連タンパク質MAP1B-light chain1 (LC1)を同定することに成功した(PNAS 2012)。今回、生体内(脳内)においてMITOLが酸化ストレスの防御機構に関与しているかどうかを明らかにするために大脳皮質・海馬特異的MITOL欠損マウスの樹立に成功した。半年後においても今のところマウスは生存しており、致死ではないことが明らかとなった。今後、神経細胞死のなどの病理所見の有無について解析を行う予定である。このようにMITOLはミトコンドリアの機能発現と細胞の生存においてきわめて重要な酵素であるが、その分子メカニズムはいまだ不明な点が多い。今回、MITOLの本質的な役割が他にもあるのではないかと考え、酵母ツーハイブリッド法を用いてMITOLの生理的基質を探索した結果、微小管関連タンパク質MAP1B-light chain1 (LC1)を同定することに成功した(PNAS 2012)。LC1は神経細胞に豊富に存在し、その蓄積によって神経細胞毒性を引き起こし、さまざまな神経疾患の原因となっている。LC1は活性酸素種である一酸化窒素(NO)によってS-ニトロシル化されて機能することが報告されている。私たちは、MITOLが一酸化窒素によってS-ニトロ化されたLC1を特異的に認識し、ユビキチン・プロテアソーム経路を介して分解を促進することにより、LC1の過剰蓄積によるミトコンドリア機能不全を防御していることを見出し、ミトコンドリアによる新しい酸化ストレスに防御機構の存在を示唆した(PNAS 2012)。MITOLが酸化ストレスによる神経変性疾患の病態とどのように関連するかについては来年度の課題である。

MITOLが一酸化窒素によってS-ニトロ化されたLC1を特異的に認識し、ユビキチン・プロテアソーム経路を介して分解を促進することにより、LC1の過剰蓄積によるミトコンドリア機能不全を防御していることを明らかにし、論文として公表することが出来た(PNAS 2012)。MITOLによるLC1の分解機構の破綻が、酸化ストレスによる神経変性疾患の病態にどのように関連しているかを明らかにする。とくに酸化ストレスに対する脆弱性が関与するパーキンソン病との関連性について細胞レベルおよび個体レベルの両面から検証する。MITOLの生理機能解明のための、細胞生物学的解析と固体レベル(遺伝子改変マウス)での解析に必要となる消耗品に使用する予定である。
Co-Mo硫化物触媒活性サイト構造の決定と水素化脱硫反応機構の動的解明

Co-Mo-S構造の詳細な解析を行った。CVD法によって選択的にCo-Mo-S相を形成した触媒のCo K端XAFS解析を行い,CoがS原子で架橋されたダイマーを形成しているモデルを提案した.さらに解析から得られた構造パラメータを基にしてモデル構造のFEFF理論計算によるシミュレーションを行い,2種類あるMoS_2エッジの両方で構造パラメータを満たすCoダイマー構造の構築が可能であることを明らかにした.反応機構の動的解明を目指してチオフェンの代わりにセレノフェンを用いてセレンの取り込まれる量、セレンの触媒中での位置の決定を行った。その目的のため、セレン化されたCo-Mo触媒のSe, Co K一吸収端XAFSの測定・解析を行った。Co K端XAFSの解析から,脱セレン反応の進行と共にCo-S配位数が減少し,Co-Seの配位数が増加することを示した.さらにXAFSを用いて上で提案したモデルから予想されるセレン交換量と配位数の変化は,実測の配位数と矛盾しないことを明らかにした.その結果より,Co-Mo-S活性相においてCoに吸着した硫黄原子が速やかにエッジサイトに交換していく反応モデルを提案した.さらに、詳細に検討し、Co-Mo-S TypeIとTypeIIでは反応機構が異なることを提案した。CVD-Co/MoS_2触媒でのセレノフェンの水素化脱セレン反応挙動の解析を昨年に引き続き詳細に検討した。脱セレン反応において,生成するH_2S量を比較した結果,触媒の担体,硫化処理条件によってCo原子当たりの最大硫黄交換量Se/Coは異なることがわかった.さらにチオフェンのHDS反応のTOFは触媒の最大Se/Co量に比例して増大することから,HDS活性は触媒上の硫黄原子の結合力に依存していることが示唆された.本研究では水素化脱硫触媒の活性相であるCo-Mo-S相をCo(CO)_3NOを用いたCVD法によって選択的に合成し,その構造および表面反応メカニズムを解明することを目的としている.本年度はこの目的を達成するため,3つのテーマについての研究を計画に基づいて行った.本年度における各研究テーマの研究成果を以下に示す.1.CoMoSおよびCoWS構造のXAFSによる構造決定CVD-Co/MoS_2/Al_2O_3のCoK-吸収端FTの解析を行い,Co-Mo-S構造の精密な局所構造解析を試みた.磁化率測定の結果をふまえ,Co-Co shellを含めた解析を行い,合理的な構造パラメータを得た.この結果は,以前に提案されたモデル構造を支持するものである.さらにMoS_2のMoエッジ,Sエッジ両方についてCo-Mo-S局所構造モデルを構築し,理論計算によるEXAFSのシミュレーションを行った結果,両者ともCo原子がSで架橋されたダイマー構造をとり得ることが示唆された.2.CVD-Co/MoS_2触媒でのセレノフェンの水素化脱セレン反応挙動の解析セレノフェンの脱セレン反応を行うことにより,反応挙動とS-Se交換反応を検討した.特にSe/Co比に注目し,CVD-Co/MoS_2/Al_2O_3について検討した結果,H_2Sの生成量は,S/Co比が2までは容易に交換し,それ以後ゆっくりと交換反応が進行することが明らかとなった.交換は最大S/Co=2.6まで進行した.このことは,1で提案されたモデルとも矛盾しない.セレン化されたCo-Mo触媒のSe K-吸収端,Co K-吸収端XAFSの測定2.の研究に関連し,SeおよびCoの局所構造の反応の進行にともなう構造変化をXAFSによって追跡した.反応の進行とともに,Co-Sに帰属されるピークがCo-Seへと変化していく様子がEXAFSフーリエ変換から見いだされた.Co-Mo-S構造の詳細な解析を行った。脱セレン反応において,生成するH_2S量を比較した結果,触媒の担体,硫化処理条件によってCo原子当たりの最大硫黄交換量Se/Coは異なることがわかった.さらにチオフェンのHDS反応のTOFは触媒の最大Se/Co量に比例して増大することから,HDS活性は触媒上の硫黄原子の結合力に依存していることが示唆された.
肺移植におけるV型コラーゲンによる経口寛容の誘導と機構解析

(1)Col(V)経口寛容レシピエントにおけるT細胞亜分画の分析Col(V)による経口寛容の機序解明のため、経口寛容群におけるT細胞亜分画の分析を行った。ラット同種左肺移植モデルを用いた。Col(V)を1回10μg、計8回、隔日の経口投与後、F344のallograftを移植されたWKYレシピエント(経口寛容群)、及び経口投与を受けずにF344のallograftを移植されたWKYレシピエント(コントロール群)において、脾臓内T細胞を分離し、FACSにて細胞表面のCD4,CD8の発現の変化を比較した。Nomal WKYの脾臓内T細胞においては、CD4/CD8は1.21±0.06(Mean±SE)であったのに対して、コントロール群では0.56±0.07と低下していた。一方、経口寛容群においては1.01±0.09と有意に上昇していた。このことより、Col(V)による経口寛容の誘導により、CD4+T細胞が誘導されている可能性が示唆された。各群におけるallograft肺の肺胞洗浄液(BAL)内のT細胞についてはサイトスピンにより得られた標本を使用し、CD4,CD8による免疫染色を行い測定、分析中である。Col(V)による経口寛容の誘導には調節性T細胞の関与が考えられる。上述の如く、経口寛容群の脾臓内CD4/CD8が高くなっていることより、CD4+T細胞の関与が示唆された。T細胞のどの分画が経口寛容の誘導に関与しているかを調べるため、経口寛容群より分離したCD4+T細胞およびCD8+T細胞によるadoptive transferの実験モデルを作成中である。基礎実験において正常WKYより得られた脾臓内CD4+T細胞、CD8+T細胞を、FACSを使用しその純度を確認している。今後各群より得られたCD4+、CD8+T細胞を正常WKYの尾静脈より投与し、24時間後にF344からの肺移植を行い、経口寛容のadoptive transferが可能か検討していく予定である。V型コラーゲン経口寛容の機序における調節性T細胞の役割結果:無治療untreated allograftにおいてはドナーアロ抗原、即ちF344脾細胞を耳たぶに皮下注射すると強いDTH反応を認めたが、Tolerant CD4+T細胞注入群ではアロ抗原に対するDTH反応が有意に抑制されていた。一方CD8+T細胞群では強いDTH反応を示した。また、術後2週間におけるRejection pathologyの比較ではCD4+T細胞群では移植急性拒絶反応が抑制されていた。ELISA法を利用して対象群血清中のTGF-betaを測定した結果、CD8+T細胞群では正常WKYと比較して軽度上昇していたが、CD4+T細胞群においては他の2群と比べて有意に高い値を示した。抗TGF-beta抗体のドナー抗原に対するDTH反応に与える影響についての検討では、Tolerant CD4+T細胞のadoptive transferによりDTH反応が抑制されたが、ドナー抗原と抗TGF-beta抗体を混ぜた場合、再び強いDTH反応を認めた。MLR培養液中のTGF-betaの検討ではtolerant allograftのCD4+T細胞ではTGF-betaが産生されていることが証明された。考察:ラット肺移植モデルにおいてV型コラーゲンよる経口寛容によりCD4+調節性T細胞が誘導され、CD4+T細胞が産生するTGF-betaがV型コラーゲン経口寛容による急性拒絶反応の抑制の機序に関与していると考えられた。
心血管系病態でのイオンチャネル発現変化とその機構

ラット大動脈・大腿動脈など数種の興奮性の低い動脈平滑筋細胞における各種イオンチャネルの種類と分布を興奮性の高い膀胱・輸精管等と比較検討した。大コンダクタンスCa依存性K(BK)チャネルとL型Caチャネルα(あるいはα1)及びβサブユニットのmRNA発現レベルを比較するとともに、単一細胞での電流密度を比較した。その結果Caチャネル電流密度とmRNA発現量は膜興奮性と直接的に関連しているものの、BKチャネルの密度とmRNA発現量はどの平滑筋でも同じ程度に高いことが明らかとなった。細胞内Ca濃度が上昇した時にBKチャネル活性が上昇し、過分極を生じることにより、L型Caチャネルを介した流入が減少するという負帰環機構を考えるならば、低興奮性滑筋では負帰環による安全域が大きいと考えられる。リアノジン受容体Ca遊離チャネルの血管平滑筋における機能を検討するため、その抑制薬であるルテニウムレッドを使用したところ、スキンドファイバーにおいて収縮反応の顕著な亢進が観察された。この作用は収縮蛋白系のCa感受性増大によること、その作用機序はミオシン脱リン酸化酵素の阻害によること、などを明らかにした。ウサギ心房筋細胞では横行小管の発達が心室筋などと比べ極めて悪い。従って興奮収縮連関が生じる時に筋小胞体からのCa遊離は細胞膜近傍だけで生じる。リアノジン受容体を介した筋小胞体からの自発的Ca遊離であるスパークはCaによるCa遊離の最小単位であるばかりでなく、近傍細胞膜上のCa依存性Clチャネルを活性化する単位でもあることを明らかにした。Ca依存性Clチャネルの活性化は正常状態において活動電位の早期再分極相を形成する。Ca過負荷状態の細胞ではCaスパークの伝播によるCaウエーブによりCa依存性Clチャネル電流は不整脈のトリガードアクティビティーとなる一過性内向き電流を発生させると推察される。ラット大動脈・大腿動脈・腸間膜動脈等、数種類の興奮性の低い動脈平滑筋細胞における各種イオンチャネルの種類と分布を他の内臓平滑筋(特に興奮性の高い膀胱・輸精管等)と比較検討した。第一に大コンダクタンスCa依存性K(BK)チャネルとL型Caチャネルα及びβサブユニットのmRNA発現レベルを比較するとともに、単一細胞での電流密度を比較した。その結果Caチャネル電流密度とmRNA発現量は膜興奮性と直接的に関連しているものの、BKチャネルの密度とmRNA発現量はどの平滑筋でも同じ程度に高いことが明かとなった。細胞内Ca濃度が上昇したときにBKチャネル活性が上昇し、過分極を生じることにより、L型Caチャネルを介した流入が減少するという負帰還機構を考えるならば、興奮性の低い平滑筋では負帰還による安全域が大きいと考えられる。自然発症高血圧ラットにおいては、L型Caチャネル及びBKチャネルのmRNA発現量は若干増加するものの、非常に顕著ではない。BKチャネル密度自体も大きく変化していない。しかし平常時においてL型Caチャネルを介したCa流入が増大しておりBKチャネル活性が高いため、より強い負帰還がかかっていると推測される。そのためBKチャネルを抑制したとき、正常ラット動脈とは異なり顕著な細胞内Ca濃度上昇がSHRの動脈平滑筋で観察される。さらに興奮性の制御に重要な役割を担う電位依存性Kチャネルの種類と分布について検討した。各種平滑筋に見られる早期不活性化A型Kチャネルは主にKv4.3であると思われるが、興奮性の低い動脈平滑筋より膀胱・輸精管平滑筋などでmRNA発現量が多かった。興奮性の低い動脈平滑筋には遅延整流性KチャネルであるKv1.2や1.5のmRNA発現が顕著であった。

病態モデルラットでのこれら電位依存性Kチャネルの発現変化と血管平滑筋の性質変化の関連について電気生理学的・分子生物学的に検討中である。ラット大動脈・大腿動脈など数種の興奮性の低い動脈平滑筋細胞における各種イオンチャネルの種類と分布を興奮性の高い膀胱・輸精管等と比較検討した。大コンダクタンスCa依存性K(BK)チャネルとL型Caチャネルα(あるいはα1)及びβサブユニットのmRNA発現レベルを比較するとともに、単一細胞での電流密度を比較した。その結果Caチャネル電流密度とmRNA発現量は膜興奮性と直接的に関連しているものの、BKチャネルの密度とmRNA発現量はどの平滑筋でも同じ程度に高いことが明かとなった。細胞内Ca濃度が上昇した時にBKチャネル活性が上昇し、過分極を生じることにより、L型Caチャネルを介した流入が減少するという負帰還機構を考えるならば、低興奮性滑筋では負帰還による安全域が大きいと考えられる。リアノジン受容体Ca遊離チャネルの血管平滑筋における機能を検討するため、その抑制薬であるルテニウムレッドを使用したところ、スキンドファイバーにおいて収縮反応の顕著な亢進が観察された。この作用は収縮蛋白系のCa感受性増大によること、その作用機序はミオシン脱リン酸化酵素の阻害によること、などを明らかにした。ウサギ心房筋細胞では横行小管の発達が心室筋などと比べ極めて悪い。従って興奮収縮連関が生じる時に筋小胞体からのCa遊離は細胞膜近傍だけで生じる。リアノジン受容体を介した筋小胞体からの自発的Ca遊離であるスパークはCaによるCa遊離の最小単位であるばかりでなく、近傍細胞膜上のCa依存性Clチャネルを活性化する単位でもあることを明らかにした。Ca依存性Clチャネルの活性化は正常状態において活動電位の早期再分極相を形成する。Ca過負荷状態の細胞ではCaスパークの伝播によるCaウエーブによりCa依存性Clチャネル電流は不整脈のトリガードアクティビティーとなる一過性内向き電流を発生させると推察される。
原子間力顕微鏡とフェムト秒レーザーを用いた植物組織の微小領域の力学計測

本研究では、マイクロ流体デバイス、原子間力顕微鏡(AFM)、フェムト秒レーザーを用いて、植物細胞が刺激として受容する力学作用の特性とそれに対する応答を明らかにする。近年、植物試料の力学特性計測にAFMが多く用いられており、その課題として、外力を付加する際に植物試料がガタつき、標的微小領域への外力の付加や応答の検出が乱される点が挙げられる。この点を、ポリジメチルシロキサン(PDMS)を用いて植物試料を傷めずに安定して固定できるデバイスを作製することで解決し、AFM・フェムト秒レーザーと組み合わせた力学計測を行う。平成28年度の前半は、PDMSデバイスを安定して作製できる環境・体制を整えた。また、PDMSデバイスの他にも、より簡便に植物試料を保持できるデバイスに関しても探索を進めた。その結果、ガラス基板に穴や溝を作製することで、比較的大きい植物試料(mmスケール)をAFM下で固定することに成功した。これらの保持デバイスを用い、シロイヌナズナの芽生えの力学計測を行い、その形状依存性について考察した。この結果は、第64回応用物理学会春季学術講演会にて発表した。さらに、平成29年度に実施予定であったフェムト秒レーザー誘起衝撃力を用いた力学特性計測の原理検証実験をゼブラフィッシュ胚を用いて行った。ゼブラフィッシュ胚は受精後12時間程度までは球形であり、植物組織に比べてシンプルな形状なため、原理検証実験の試料に用いた。その結果、フェムト秒レーザー誘起衝撃力をゼブラフィッシュ胚に付加することで微小な変位を引起し、それをAFMで検出することに成功した。さらに、変位の解析には有限要素解析を導入し、胚を伝搬する応力波に関する考察を行った。この結果は、RIEC International Workshop on Biomedical Optics 2017にて発表した。本年度は、当初の予定に従い、まずはPDMSデバイスを試作し、そのデバイスに試料を配置し、原子間力顕微鏡(AFM)による計測を行った。試料には、シロイヌナズナの芽生えを用いた。AFM計測の結果には、茎の直線状の部分および湾曲した部分の双方で再現性が見られ、デバイスにより試料が適切に保持されていたことが示唆された。この結果は、AFM下で植物試料を固定できるデバイスの作製を達成したといえる。また、平成29年度に実施予定であったフェムト秒レーザーとAFMを組合せた計測では、集光フェムト秒レーザーが水中で誘起する衝撃力を試料に付加し、試料表面に外力を瞬間的(μsスケール)に付加し、試料に引き起こされた瞬間的な変位を探針の振動として検出する事に成功した。変位の解析に関しては、有限要素解析も導入することができ、計測から解析までの基礎を構築することができたと考えられる。一方で、平成28年度に実施を予定していた年度植物試料を任意の形状に変形させ、その状態で固定するためのデバイスの試作については、実施できていない。その理由は、研究室所有のAFMに不具合が起き、平成29年度に安定して使用できるかの見通しをつけにくい時期があったため、AFMとフェムト秒レーザーを組み合わせた計測の原理検証実験を優先して実施したためである。以上のように、当初の予定から遅れている研究内容もあるものの、次年度に予定していた研究内容を前倒しして実施し、良好な結果を得ることができた。従って、研究全体の進捗としては、おおむね順調であるといえる。平成29年度は、植物試料を任意の形状に変形させ、その状態で固定するためのデバイスの作製、及びフェムト秒レーザー誘起衝撃力とAFMを組合せた計測の植物試料への適用に取組んでいく。上記のデバイス作製に関しては、植物試料を固定するために必要な構造を明らかにする。この構造をユニット化し、これらを組合せることで、試料を任意の形状に変形させ、その状態で固定するためのデバイスの試作を行う。その性能は、植物試料の変形の度合を画像情報から定量し、その再現性に基づき評価する。本デバイスの新規性は、試料を保持できる点に加え、試料の取り扱い精度に再現性と定量性を付与できる点にあると考えており、その評価に注力する。その上で、変形させた試料の力学特性を測定し、その形状依存性を調べる。力学特性に変化が見られた場合には、変形させた状態下における細胞内物質の分布や量の変化を蛍光観察により確認し、その力学特性変化に対する細胞応答の依存性を調べる。これらにより、変形が及ぼす力学特性の変化及びそれに対する細胞応答を明らかにする。フェムト秒レーザー誘起衝撃力とAFMを組合せた計測の植物試料への適用に関しては、植物試料に対して衝撃力を付加し、その変位を検出できるかを確認する。変位が確認できた場合には、蛍光観察とAFMによる固さ計測を行い、細胞応答の定量化を目指す。一方で、堅い細胞壁を持つ植物試料に変形を引き起すには、動物細胞に比べて高いレーザー強度が要求される可能性が予測される。その場合には、現行の光学系を見直し、より高強度のレーザーを試料に照射できるようにする。消耗品購入のために使用する予定。

この点を、ポリジメチルシロキサン(PDMS)を用いて植物試料を傷めずに安定して固定できるデバイスを作製することで解決し、AFM・フェムト秒レーザーと組み合わせた力学計測を行う。平成28年度の前半は、PDMSデバイスを安定して作製できる環境・体制を整えた。また、PDMSデバイスの他にも、より簡便に植物試料を保持できるデバイスに関しても探索を進めた。その結果、ガラス基板に穴や溝を作製することで、比較的大きい植物試料(mmスケール)をAFM下で固定することに成功した。これらの保持デバイスを用い、シロイヌナズナの芽生えの力学計測を行い、その形状依存性について考察した。この結果は、第64回応用物理学会春季学術講演会にて発表した。さらに、平成29年度に実施予定であったフェムト秒レーザー誘起衝撃力を用いた力学特性計測の原理検証実験をゼブラフィッシュ胚を用いて行った。ゼブラフィッシュ胚は受精後12時間程度までは球形であり、植物組織に比べてシンプルな形状なため、原理検証実験の試料に用いた。その結果、フェムト秒レーザー誘起衝撃力をゼブラフィッシュ胚に付加することで微小な変位を引起し、それをAFMで検出することに成功した。さらに、変位の解析には有限要素解析を導入し、胚を伝搬する応力波に関する考察を行った。この結果は、RIEC International Workshop on Biomedical Optics 2017にて発表した。本年度は、当初の予定に従い、まずはPDMSデバイスを試作し、そのデバイスに試料を配置し、原子間力顕微鏡(AFM)による計測を行った。試料には、シロイヌナズナの芽生えを用いた。AFM計測の結果には、茎の直線状の部分および湾曲した部分の双方で再現性が見られ、デバイスにより試料が適切に保持されていたことが示唆された。この結果は、AFM下で植物試料を固定できるデバイスの作製を達成したといえる。また、平成29年度に実施予定であったフェムト秒レーザーとAFMを組合せた計測では、集光フェムト秒レーザーが水中で誘起する衝撃力を試料に付加し、試料表面に外力を瞬間的(μsスケール)に付加し、試料に引き起こされた瞬間的な変位を探針の振動として検出する事に成功した。変位の解析に関しては、有限要素解析も導入することができ、計測から解析までの基礎を構築することができたと考えられる。一方で、平成28年度に実施を予定していた年度植物試料を任意の形状に変形させ、その状態で固定するためのデバイスの試作については、実施できていない。その理由は、研究室所有のAFMに不具合が起き、平成29年度に安定して使用できるかの見通しをつけにくい時期があったため、AFMとフェムト秒レーザーを組み合わせた計測の原理検証実験を優先して実施したためである。以上のように、当初の予定から遅れている研究内容もあるものの、次年度に予定していた研究内容を前倒しして実施し、良好な結果を得ることができた。従って、研究全体の進捗としては、おおむね順調であるといえる。平成29年度は、植物試料を任意の形状に変形させ、その状態で固定するためのデバイスの作製、及びフェムト秒レーザー誘起衝撃力とAFMを組合せた計測の植物試料への適用に取組んでいく。上記のデバイス作製に関しては、植物試料を固定するために必要な構造を明らかにする。
生体膜における植物ポリフェノールの動態解析

【目的】我々は既にカテキン類の脂質二重層への親和性とin vitro系で報告されてきた様々な生理活性強度との間に正の相関があることを明らかにしてきた。本研究では、カテキン類のうち脂質二重層への親和性が高いと報告されているECgとEGCgがリン脂質膜とどのような相互作用を示すかを明らかにすることを目的とした。【方法】等方的な小型のバイセル(モデル生体膜)にカテキン類を作用させた試料溶液を調製し、溶液NMRにて、化学シフト値変化、^1H縦緩和時間(T_1)、NOESYの測定を行なった。また、カルボニル炭素を^<13>C安定同位体でラベルしたECgを合成した。この合成した^<13>C-ECgをバイセルに作用させ、異種核NOE溶液を測定し、ECgの脂質膜中における存在位置の解析を行なった。【結果と考察】ECg及びEGCgをバイセルに作用させて溶液NMRを測定すると、B環とgalloyl基の化学シフト値が水溶液中と比較して大きく変化した。また、これらの部位のT_1が顕著に減少した。次にNOESYの測定を行なった結果、ECg及びEGCgのB環とgalloyl基の間で分子内NOE相関が観測された。さらに、これらの部位とバイセルを構成しているリン脂質の極性基末端に存在するトリメチルアミノ基の^1Hとの間で分子間NOE相関が観測された。また^<13>C-ECgをバイセルに作用させ、異種核NOE溶液を測定したところ、ECgのgalloyl基のカルボニル炭素(^<13>C)とトリメチルアミノ基の^1Hとの間で、分子間NOE相関が観測された。以上の結果から、ECg及びEGCgは、B環とgalloyl基が近接する構造をとり、さらにリン脂質の極性基近傍と相互作用することが明らかとなった。茶の主要なポリフェノールはカテキン類であり、抗菌・抗ウイルス等の活性を持つことが知られている。しかし、同じカテキン類に分類されてもそれぞれの物質によって、活性に強さに違いがあることが知られている。本研究では、細胞に作用するときに最初に接触するのは細胞膜の脂質二重層であるとの仮定に基づき、平成17年度は4種類のカテキン(エピカテキン:EC、エピガロカテキン:EGC、エピカテキンガレート:ECg、エピガロカテキンガレート:EGCg)をモデル生体膜であるバイセル膜に作用させ、溶液NMR測定を行い、それぞれの作用の動的状態を調べた。その結果、ECgとEGCgは、B環とガレート基を分子内で近接させた構造をとって、脂質頭部に接近していることを明らかにした。このB環とガレート基は、フリーのECg、EGCg中では分子全体の運動に加えて局所的に速い運動をしているが、膜との作用下ではその運動が制限されることも明らかになった。一方、ガレート基を持たないECとEGCは、ECgやEGCgのように膜と接近しないことがわかった。これらの結果は、これまで調べられてきた生理活性の強弱とよい相関を示した。脂質膜中でのECgの作用部位を詳細に調べるため、^<13>CでラベルしたECgを合成することを試みた。まず、^<13>C標識した没食子酸を合成し、得られた[^<13>C]没食子酸とエピカテキン(EC)を脱水縮合反応させることで、[^<13>C]ECgを得ることに成功した。

18年度は、得られた標識カテキンをバイセル膜と作用させて固体NMR測定を行い、カテキンの膜に対する作用位置、ダイナミクス等を調べる予定である。【目的】我々は既にカテキン類の脂質二重層への親和性とin vitro系で報告されてきた様々な生理活性強度との間に正の相関があることを明らかにしてきた。本研究では、カテキン類のうち脂質二重層への親和性が高いと報告されているECgとEGCgがリン脂質膜とどのような相互作用を示すかを明らかにすることを目的とした。【方法】等方的な小型のバイセル(モデル生体膜)にカテキン類を作用させた試料溶液を調製し、溶液NMRにて、化学シフト値変化、^1H縦緩和時間(T_1)、NOESYの測定を行なった。また、固体NMRを測定するためにカルボニル炭素を^<13>C安定同位体でラベルしたECgを合成した。この合成した^<13>C-ECgをリボソームまたは磁場配向性を持っサイズの大きなバイセルに作用させ、固体^<13>C-及び^<31>P-NMRを測定し、ECgの脂質膜中における構造や運動性の解析を行なった。【結果と考察】ECg及びEGCgをバイセルに作用させると、溶液NMRにおいて、B環とgalloyl基の化学シフト値が水溶液中と比較して大きく変化した。また、これらの部位の男が顕著に減少した。次にNOESYの測定を行なった結果、ECg及びEGCgのB環とgalloyl基の間で分子内NOE相関が観測された。さらに、これらの部位とバイセルを構成しているリン脂質の極性基末端に存在するトリメチルアミノ基の1Hとの間で分子間NOE相関が観測された。以上の結果から、ECg及びEGCgは、B環とgalloyl基が近接する構造をとり、さちにリン脂質の極性基近傍と相互作用することが明らかとなった。固体^<31>P-NMR測定の結果から、ECgはリン脂質のリン酸基の運動性を変化させていることを確認した。さらに^<13>C-ECgを用いた固体^<13>C-NMR測定により、脂質膜中においてECgは一種類の軸回転運動を有することが示唆された。
海馬スライス標本における低酸素脳障害に対する全身麻酔薬及び低体温の保護効果

[目的]脳組織は無酸素に曝露されると,一過性に広範囲におよぶ興奮,脱分極を起こすことが報告されている.これをspreading depression(SD)と呼び,SDと低酸素による脳・神経障害には深い関係が示唆されている.昨年度は低体温とSDの関係について検討し,高度低体温(28°C)のみSDを抑制し,軽度低体温やマンニトールでは,SDのような急激に起こる重篤な変化は抑制できないことを明らかにした.本年度は,低体温と全身麻酔薬による相乗・相加作用について,検討を加える.[方法]Wistar系雄性ラットから海馬スライス標本(0.4mm)を作成し,CA1領域に細胞外電極を刺入した後,Schaffer側枝に電気刺激を与えてシナプス電位を測定した.標本への灌流ガスを95%O2/5%CO2から95%N2/5%CO2に切り替えることにより,無酸素負荷を与え(300秒間)SDを誘発した.負荷前より灌流液中に薬液(2x10^<-4>Mチオペンタール,マンニトール(50mM))投与または軽度低体温(32°C)条件とし,単独または2種条件下にその相乗作用について無処置群と比較した.統計学的検定には,Man-Whitney's U testを使用し,P<0.05を有意とした.[結果と考察]1. 300秒間の無酸素負荷により,N群の87%においてSDが発生した.2.チオペンタールはSDの発生率を44%と有意に抑制した.3.軽度低体温,マンニトール単独ではSDの発生を抑制できなかった(それぞれ81%,90%).4.チオペンタールに軽度低体温を組み合わせることにより,SD発生率を8%と強く抑制できた.今回の検討により,脳虚血時の脳保護作用という観点において,チオペンダールと軽度低体温は相乗作用が示すことが証明された.臨床においてチオペンタール療法と合併症の少ない軽度低体温療法を組み合わせることにより,強力な脳保護作用を発揮できる可能性が示唆された。[目的]脳組織は無酸素に曝露されると,一過性に広範囲におよぶ興奮・脱分極を起こすことが報告されている.これをspreading depression (SD)と呼び,SDと低酸素による脳・神経障害には深い関係が示唆されている.一方,我々の以前の研究では,バルビツレートが低酸素負荷により引き起こされる海馬CA1細胞の一過性過剰興奮を抑制し,低酸素障害を軽減することを明らかにした.この結果をもとにして,本年度はラット海馬スライスCA1の集合電位(PS)における無酸素負荷によるSDの発生について,チオペンタールとイソフルランを用いて検討した.[方法]Wistar系雄性ラットから海馬スライス標本(0.4mm)を作成した.Schaffer側枝に電気刺激(0.1Hz)を与え,細胞外電極法によりCA1のPSを記録した(37°C).標本への灌流ガスを95%O2/5%CO2から0%O2/95%N2/5%CO2に切り替えることにより,180秒間の無酸素を負荷した.無酸素負荷前より,灌流液中にチオペンタール(5x10-4M)を投与した群(T群),イソフルラン(0.7 vol%)を投与した群(I群)と無処置群(N群)の3群に分けて比較検討した.[結果と考察]1.N群:75%のスライスにおいてSDが発生し,回復率は79%であった.2.T群&I群:I群では63%のスライスにSDが発生し,回復率は43%であった.一方,T群はSD発生率を11%と有意に抑制し,回復率は82%であった.チオペンタールは無酸素負荷によるSD発生を有意に抑制した.一方イソフルランは,SD発生を防止できず回復率は有意に低かった.この結果はチオペンタールによる抑制性ニューロン促進作用と関係があると推察され,今回の検討においても,バルビツレートは低酸素障害を軽減する可能性が示唆された.[目的]Nedergaardらは,中枢神経標本において電気刺激により誘発されたシナプス電位が低酸素負荷により急激に消失し,続いて広範囲に及ぶ脱分極spreading depression (SD)を生じることを報告し,SDが虚血性脳神経障害を生じる可能性を示唆した.一方我々は海馬スライス標本において,電気刺激がなくとも無酸素負荷により自発的にSDが生じることを見い出し(spontaneous SD : SSD),チオペンタールはこのSSDを抑制することを明らかにした.今回SSDに対する低体温,マンニトールの影響について検討した.[方法]Wistar系雄性ラットから海馬スライス標本(0.4mm)を作成し,CA1領域に細胞外電極を刺入した後,Schaffer側枝に電気刺激を与えてシナプス電位を測定することにより生理的なシナプス伝達が得られることを確認した.標本への灌流ガスを95%O2/5%CO2から95%N2/5%CO2に切り替えることにより,無酸素負荷を与え(300秒間)SSDを誘発した.負荷前より灌流液中にマンニトール(25,50,100mM)を投与した群,低温群(28,32°C)と無処置群(N群)で比較した.統計学的検定には,Man-Whitney's U testを使用し,P<0.05を有意とした.[結果と考察]

1.300秒間の無酸素負荷により,N群の87%においてSSDが発生したが,マンニトールはSSDの発生を抑制できなかった(それぞれ83%,66%,80%).2.28°Cの低温下では,17%と有意にSSD発生を抑制したが,32°Cにおいては効果が認められなかった(67%).臨床上脳保護効果が示唆されている低体温は,高度低体温のみSSDを抑制した.軽度低体温やマンニトールは,SSDのような急激に起こる重篤な変化は抑制できないが,虚血再還流など別の機序において,脳保護効果を示す可能性が示唆された.[目的]脳組織は無酸素に曝露されると,一過性に広範囲におよぶ興奮,脱分極を起こすことが報告されている.これをspreading depression(SD)と呼び,SDと低酸素による脳・神経障害には深い関係が示唆されている.昨年度は低体温とSDの関係について検討し,高度低体温(28°C)のみSDを抑制し,軽度低体温やマンニトールでは,SDのような急激に起こる重篤な変化は抑制できないことを明らかにした.本年度は,低体温と全身麻酔薬による相乗・相加作用について,検討を加える.[方法]Wistar系雄性ラットから海馬スライス標本(0.4mm)を作成し,CA1領域に細胞外電極を刺入した後,Schaffer側枝に電気刺激を与えてシナプス電位を測定した.標本への灌流ガスを95%O2/5%CO2から95%N2/5%CO2に切り替えることにより,無酸素負荷を与え(300秒間)SDを誘発した.負荷前より灌流液中に薬液(2x10^<-4>Mチオペンタール,マンニトール(50mM))投与または軽度低体温(32°C)条件とし,単独または2種条件下にその相乗作用について無処置群と比較した.統計学的検定には,Man-Whitney's U testを使用し,P<0.05を有意とした.[結果と考察]1. 300秒間の無酸素負荷により,N群の87%においてSDが発生した.2.チオペンタールはSDの発生率を44%と有意に抑制した.3.軽度低体温,マンニトール単独ではSDの発生を抑制できなかった(それぞれ81%,90%).4.チオペンタールに軽度低体温を組み合わせることにより,SD発生率を8%と強く抑制できた.今回の検討により,脳虚血時の脳保護作用という観点において,チオペンダールと軽度低体温は相乗作用が示すことが証明された.臨床においてチオペンタール療法と合併症の少ない軽度低体温療法を組み合わせることにより,強力な脳保護作用を発揮できる可能性が示唆された。
レスベラトロールのアザ誘導体化合物による細胞増殖抑制機構の解明

赤ブドウの果皮などの食品に含まれるレスベラトロール誘導体(RVD)の腫瘍細胞に対する増殖抑制作用の機序を、分子生物学的手法を用いて解析した。その結果、1一般に活性酸素濃度が亢進しているとされるがん細胞ではMIFという炎症性サイトカインの1つであるタンパク質が、転写因子であるNFkBに直接働きかけ、その下流にあるJNKというアポトーシス誘導シグナル因子を抑制する、2MIFはRVDと結合することにより、NFkBを経て、JNKの抑制ができなくなり、細胞にアポトーシスをもたらすことがわかった。したがって、RVDは、MIFを標的としたがん治療薬のリード化合物となる可能性が示唆された。レスベラトロールのアザ誘導体(ARVD)の細胞毒性に対するMIFの保護作用(アポトーシス回避機構)を評価するために、ARVDに感受性をもつMCF7および非感受性であるA549の2細胞株にi. MIFのcDNA、ii. MIFのshRNAの発現誘導ベクターをそれぞれ導入した。MIFの過剰発現(上記i)によるARVDに対する感受性の変化は両細胞株とも見られなかったが、癌細胞株にはもともと正常細胞と比べてMIFが過剰発現していることから、MIFの強制発現による上乗せ効果は見込まれないと考えられた。一方、MIFのノックダウン(上記ii)によるARVD感受性の亢進がA549細胞で見られたことから、MIFはARVDの(活性酸素による)細胞毒性から細胞を保護する作用を有するという仮説が裏付けられた。上記MIFの保護作用における機序の第一段階として、MIFがNFkBを活性化する経路が有力だが、これを証明するために、ARVDの添加後にNFkBの下流にあるアポトーシス誘導性キナーゼ(JNK)のリン酸化をウェスタンブロッティングで解析した。この場合、リン酸化の消失がJNKの不活性化(およびNFkBの活性化)の指標となる。コントロールおよびMIFをノックダウンしたA549株にARVDを添加すると、前者よりも後者のほうが、リン酸化の亢進を認めた。すなわち、ノックダウン株ではMIFの発現低下にともない、NFkBの活性化が弱まり、その結果JNKの抑制が起こらず、細胞にアポトーシスを誘導することが考えられた。新規誘導体として、細胞に活性酸素を生成しやすくする水酸基(還元力)を増やしたもの、ーOHをーOMeに変えて疎水性すなわち細胞膜透過性を高めたもの、MIFとの親和性を生じさせた構造的要因となるレスベラトロール骨格におけるC=Nの位置を入れ替えたもの、など数化合物を合成した(連携研究者担当)。3, 4, 4′, 5-tetrahydroxy-trans- aza-stilbeneをはじめとするレスベラトロールのアザ誘導体(ARVD)による細胞増殖抑制効果に対して、MIFがどれくらい保護作用(アポトーシス回避機構)を有するかを評価するためにA549細胞株にMIFのshRNAの発現誘導ベクターを導入したところ、(MIFのノックダウンによる)ARVD感受性の亢進が同細胞株で見られたことから、MIFはARVDの活性酸素による細胞毒性から細胞を保護する作用をもつという仮説が裏付けられた。また、コントロールのA549株と比べて、MIFをノックダウンしたA549の方が、アポトーシス誘導キナーゼ(JNK)のリン酸化の亢進が顕著に認められた。このことから、MIFは本来、NFkBを活性化し、さらに下流に存在するJNKの活性(リン酸化)を抑制することにより、アポトーシスを回避する機構が示唆された。これらの前年度の結果を踏まえて、2014年度は、ARVD添加後にi. NFkBと特異的配列DNA (5`-AGTTGAGGGGACTTTCCCAGGC-3`)との結合能のゲルシフトアッセイによる評価、ii. Elisaによる培地中へのMIFの分泌量の定量を行った。i.より、コントロールのA549細胞ではNFKBと特異的DNAとの間にみられた顕著な結合能が、MIFのノックダウン株では認められず、MIFがNFkBのJNKを介したアポトーシス抑制機構を直接制御していることがわかった。また、iiではMIFの分泌量には変化が認められず、ARVD(ROS)がMIFをup-regulateする可能性は否定された。新規ARVDとして、活性酸素を生成させやすくするべく水酸基を増やしたもの、-OHを-OMeに変えて細胞透過性を高めたものなど前年度に多数合成された化合物については、既存のARVDより高い細胞増殖抑制効果を示すものは得られなかった。一方、レスベラトロールと骨格を異にする構造をもつポリフェノールの中に、高い細胞増殖抑制効果を示すものが見つかり、現在それらの作用機序の解析を進めている。レスベラトロールのアザ誘導体(ARVD)による細胞増殖抑制効果に対するMIFのアポトーシス回避機構を評価するために、2種のがん細胞株におけるMIFのノックダウン株を作成したところ、これらの新規細胞株ではARVD感受性の亢進が見られたことから、MIFはARVDの活性酸素による細胞毒性から細胞を保護する作用をもつという仮説が裏付けられた。

これらの結果を踏まえて、ARVD添加後にi. NFkBと特異的配列DNAとの結合能のゲルシフトアッセイによる評価、ii. Elisaによる培地中へのMIFの分泌量の定量を行った。i.より、コントロールのA549細胞ではNFKBと特異的DNAとの間にみられた顕著な結合能が、MIFのノックダウン株では認められず、MIFがNFkBのアポトーシス抑制機構を直接制御していることがわかった。また、iiではMIFの分泌量には変化が認められず、ARVD(ROS)がMIFをup-regulateする可能性は否定された。新規ARVDとして、活性酸素を生成させやすくするべく水酸基を増やしたもの、-OHを-OMeに変えて細胞透過性を高めたものなど、これまでに多数合成された化合物については、既存のARVDより高い細胞増殖抑制効果を示すものは得られなかった。一方、レスベラトロールと骨格を異にする構造をもつポリフェノールの中に、高い細胞増殖抑制効果を示すものが多数見つかった。これらの化合物の細胞毒性は予想に反して、活性酸素よりもむしろ細胞周期や細胞シグナル伝達への影響によることがわかった。現在それらの作用機序の解析結果をまとめている。赤ブドウの果皮などの食品に含まれるレスベラトロール誘導体(RVD)の腫瘍細胞に対する増殖抑制作用の機序を、分子生物学的手法を用いて解析した。その結果、1一般に活性酸素濃度が亢進しているとされるがん細胞ではMIFという炎症性サイトカインの1つであるタンパク質が、転写因子であるNFkBに直接働きかけ、その下流にあるJNKというアポトーシス誘導シグナル因子を抑制する、2MIFはRVDと結合することにより、NFkBを経て、JNKの抑制ができなくなり、細胞にアポトーシスをもたらすことがわかった。したがって、RVDは、MIFを標的としたがん治療薬のリード化合物となる可能性が示唆された。3年間の研究計画として以下の事項を示す。1.MIFのアポトーシスからの回避機構についての解析a.MIFによるROSからの細胞保護作用(アポトーシス回避機構)の評価。b. MIFによるJNKの不活性化の評価。c. MIFによるJNKの不活性化の経路についての検討。d. ROSがMIFをup-regulateする可能性の検討。e. ARVDによる増殖抑制効果のmode of actionにかかわる遺伝子群の探索。2.新規ARVDの創製および細胞毒性の評価a.新規ARVDおよびポリフェノール誘導体のデザインならびに合成。b.新規ARVDおよびポリフェノール誘導体の細胞をもちいたアッセイ。c.新規ARVDおよびポリフェノール誘導体の最適化、機能解析。これらのうち、(1)ではdまで、(2)ではbまで終了しており、残り1年間の時点でおおむね順調に進展していると考える。総合生物「現在までの達成度」で示した未遂行項目である1-e, 2-cを3年目に行う予定である。1-eではMIF発現細胞株、ノックダウン株の両者をもちいて、それぞれARVD添加前後において発現の変動する遺伝子をマイクロアレイにより探索する。これにより、ARVDによるROSのストレス応答に関連する分子群の特定と新たな標的化合物の創製が可能となる。
断層の動的挙動・発熱・エネルギー-台湾集集地震について-

本研究の主目的は、1999年台湾集集地震(Mw7.6)のChelungpu断層が滑ったことによって生じた温度分布を発見することであった。断層を横切って温度変化が認められれば、地震時に発生した摩擦熱を推定することが出来る。摩擦熱の大きさを決定することができれば、地震学において長年の疑問であった、絶対応力レベルや巨大地震発生時の断層強度についての様々な情報が得られる。温度測定にあたり、台湾Chelungpu断層掘削プロジェクト(TCDP)によって掘削された、深さ約1100mで滑りの大きかった断層を貫くボアホールを用いる事が出来た。本研究で開発された高分解能ボアホール測定器を用いて、我々は2005年9月に連続的な温度プロファイルを測定した。地震後6年が経過していたものの、断層に沿って僅かに温度が高い部分が観測された。この僅かな温度の違いは、地震時の摩擦熱が残留していることで説明される。モデルに基づく温度記録から、破壊時に断層上で剪断応力レベルが0.8から1.7MPaであったことが分かった。この値は見かけ摩擦係数が0.08から0.1であることに対応するが、非常に小さな値である。もしこれが大きな滑り領域を代表する値であれば、断層運動を説明するために、顕著な低摩擦条件下でのメカニズムが必要になってくるであろう。熱伝導変数と言った物性値も、温度分布の解釈に影響を与える。これらの影響を研究することは、今後のプロジェクトの目的である。また本研究では、ボアホールコア記録から断層帯の物理特性が調査され、流体の流れの特性を決定するためのウォーターポンピング試験が行われた。1999年の台湾集集地震による摩擦熱を決定するために車篭埔断層において温度測定システムの開発と設置を行った。温度センサの開発とテスト(Mori、伊藤)-白金抵抗センサ(岡崎製作所製)を使用し、ボアホールで正確に温度を測定するシステムを設計した。このシステムは長さ20mに5個のセンサがある。岡崎製作所では個々のセンサの正確な較正を行った。また跡津川付近の300mのボアホールにおいて7月から10月までテストを行った。このテストで測定シスデムの解像度は約0.02°Cを示した。車篭埔ボアホールに温度計を設置(Mori、伊藤)-温度センサと記録システムを2005年3月の第1週、台湾車篭埔掘削計画ボアホールに設置した。最初に、我々はボアホールで深さ800mから1,100mの間の4箇所の深さで温度プロファイルを測定した。次に、温度センサ5個を深さ1,111mの断層の周りに設置した。断層における現在の温度は約45°Cである。掘削により温度に影響がまだあるため、約6カ月間ボアホールで温度を観測する必要がある。車篭埔ボアホールのコアサンプルの測定を始める-断層帯岩石の透水率を測定するための装置を台湾国立中央大学に据え付けた(嶋本)。-ボアホールからコアを取り出した直後、熱拡散率を現場で測定した(田中)。-現揚の応力測定の分析を開始するため、コアのサンプルを日本に持ち帰った(松林)。Mori,加納,伊藤,柳谷は,平成17年3月に開始した台湾車籠埔断層掘削計画(TCDP)のボアホール(Hole-A)の深度1100mでの温度モニタリングを継続した.この間,8月までにボアホール内の温度が平衡になっていくのを観測した.9月には,白金抵抗体温度計と水晶振動子温度計を用いて,深度1000mから1200mまでの区間において数個の温度プロファイルを得た.そして,断層帯近傍の深度1111m付近で小さな温度上昇を観測することができた.

この温度異常はとても小さく,振幅は約0.6°Cである.地震時に大きなすべり(8m)があったことを考えると,このように小さな温度異常は,摩擦熱がとても小さかったこと,さらには,みかけの摩擦係数も小さかったことを示している.現在,摩擦熱の量と摩擦の大きさを決めるために,このデータのモデリングを行っている.水の流れの影響を推定するため,コア試料から得られた透水係数(嶋本)考慮している.さらに,コア試料で測定された熱伝導率の空間分布(松林)も解析に加えようとしている.暫定的な結果として,みかけの摩擦係数は0.1以下である.この他にも,このボアホールのコア試料の解析を行った.増田は物理的特性(P波,S波速度と透水係数)を測定しており,矢部はこの地域の応力状態を推定するために,コア試料の残留応力測定法をコア試料に適用したい.1月22日23日の両日,京都大学防災研究所で研究集会を開催し,この計画の多くのメンバーや他の研究者がTCDPや他の掘削計画の研究成果について講演した.我々は,前年度までに得られた温度測定データの解析を継続した.GRIに投稿し論文(Kano et al., 2006, Tanaka et al., 2006)では,観測された断層摩擦熱の痕跡は,地震時の大きなすべりの間はたらく動摩擦力は小さいことを示している.我々は,摩擦応力を低下させる熱による圧力増加の効果を推定するための簡単な計算を行なった.その結果,地震によって発生する熱は,おおきな圧力増加をおこすには十分な量でないことがわかった.動摩擦を低下させるこれ以外のメカニズムを考慮することが必要である.断層近傍の岩石の熱物性とその空間分布の温度測定に対する影響の評価もひきつづき行っている.熱物性は我々が指摘している温度異常の大きさと形に影響を与える可能性がある.その結果,我々が求めた摩擦力の値は上限値であり,実際はより小さい値である可能性を示した。ボアホールの閉鎖とほかの注水実験が行なわれたために,温度の繰り返し測定を行うことはできなかった.3月に観測現場を訪問し,我々の観測機器を撤収した.3月15日と16日に,台湾中央大学において,共同研究者との研究会をもった.我々の現時点での研究成果をもちより,それらをどのように地震のダイナミクスと関連づけるかを議論した.