hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
PIVKAーIX,PIVKAーXに対するモノクロ-ナル抗体の作製と,肝細胞癌におけるPIVKAの産生機序

ーII産生機序には肝癌のvit.Kの取り込み障害が関与していると推測された。プロトロンビン前駆体の産生亢進の関与は現時点では不明である。また血中へのPIVKAーIIの出現については肝癌のPIVKAーII産生能のみならず,その分泌能(細胞内のPIVKAーIIの貯蔵閾値)が影響していると考えられ,個々の癌組織において多様性があると推測された。1.PIVKAーIXおよびPIVKAーXに対するモノクロ-ナル抗体の作製現在用いられているPIVKAーIIに対するモノクロ-ナル抗体は,抗原となるPIVKAーIIのカルボキシル化の程度によって反応性に違いがみられる.より詳細なPIVKAーIIの研究には全てのPIVKAーIIと反応するモノクロ-ナル抗体が必要である.この点を考慮して,当初はPIVKAーIX,Xに対するモノクロ-ナル抗体の作製の方針であったが,全てのPIVKAーIIに対するモノクロ-ナル抗体とPIVKAーIXに対するモノクロ-ナル抗体の作製に変更した.NativeなPIVKAーII,PIVKAーIXの精製に備え肝癌培養細胞株huHー2の培養上清を保存した.抗FーII,FーIXのモノクロ-ナル抗体の作製は,腹腔内投与で免疫したマウスの脾細胞を取りポリエチレングリコ-ルによりミエロ-マ細胞と融合させ抗体産生クロ-ンを得る方法に依った.クロ-ンの検索はFーII,FーIXをcoatingしたアッセイプレ-トによるELISA法を用いた.FーIIでは16種類,FーIXでは24種類の抗体産生株を確立した.これらの細胞をマウスの腹腔内に接種し,腹水を精製して,まずFーIXに対するAffinityカラムを作製した.これを利用して保存上清からPIVKAーIXを精製してモノクロ-ナル抗体を作製する予定である.PIVKAーIIについてはカラムを作製中である.2.PIVKAの産生機序肝癌組織より超遠心法でマイクロソ-ムをとり可溶化し,γーglutamyl carboxylase活性を測定した.肝癌でも同酵素の欠損はなく,前駆体の過剰産生を示唆する高活性が示された.肝癌組織のvit.KをHPLC法で測定したところ,vit.Kの大量負荷時には肝癌のvit.Kの取り込みが低下することが示された.またヌ-ドマウスに肝癌培養細胞を移植した新たな実験モデルを作製した.このモデルは肝癌のvit.K感受性等の検討に有用であった.
胎児期の栄養が生活習慣病を誘導する機構に関するエピジェノムおよび統合オミクス解析

胎児期の母親の栄養の悪化により、子の成長後の生活習慣病のリスクが上昇することが知られている。研究代表者らは、高血圧モデルラットSHRSPにおいて、胎児期低タンパク質曝露が成長後の遺伝子発現に及ぼす影響を明らかにしてきた。本研究では、出生前後の腎臓での遺伝子発現変化を網羅的に調べたところ、細胞外マトリクスやアポトーシスに関わる遺伝子の変化が顕著であった。またこうした遺伝子の発現変化はDNAのメチル化などのいわゆるエピジェノミックな制御によることが知られており、妊娠期低タンパク質摂取による子のDNAメチル化の変化を網羅的に調べたところ、プロスタグランジンE2受容体遺伝子領域などに変化が認められた。本態性高血圧および脳卒中モデルラットSHRSP/Izmを用いて、胎児期に母獣に低タンパク食を給与することで高血圧が憎悪するメカニズムの解析を行った。まず週齢によって血圧調節に関連する遺伝子発現がどのように変化するか明らかにすることを目的とし、9週齢の妊娠ラットに9%カゼイン食を給餌し(SHRSP9%群)、対照群には20%カゼイン食を給餌した(SHRSP20%群)。雌性ラットの予備飼育時や出産後の時期、また雄性ラットにはMF dietを給餌した。妊娠ラットの体重増加はSHRSP9%群で有意に減少していた。総摂食量はSHRSP9%群で有意に減少した。妊娠21日目、生後15日目、生後28日目の雄性ラットから腎臓、肝臓、胸最長筋、大動脈、血漿、血清を得た。各週齢の腎臓からRNAを抽出し、RAAS関連遺伝子の発現量をリアルタイムPCR法により定量した。また、正常血圧ラットWistarについても、同じ週齢の個体からサンプルを得て定量した。その結果、妊娠21日目におけるAgtrlaおよびAgtrlbの発現量は、SHRSP20%群、SHRSP9%群どちらもWistarと比較して有意に低い値を示した。生後28日目におけるAgtr2およびAgtr1bの発現量は、SHRSP9%群でWistarと比較して有意に高い値を示した。なお、週齢を追うごとに発現が顕著に減少するAgtr2の発現量は、妊娠21日目、生後28日目でSHRSP9%群がSHRSP20%群より高い傾向を示す一方、生後15日目は低い傾向を示した。また、妊娠21日目、生後15日目の個体に関しては、腎臓から抽出したRNAを用いてDNAマイクロアレイを行い、関与遺伝子の同定を進めた。また、ゲノムワイドのメチル化解析を行うため、条件の検討を行った。さらに前述の組織からDNAを抽出し、バイサルファイト反応に供し、ゲノムワイドシークエンスの準備を行っている。妊娠中低タンパク質食(9%カゼイン食)を給餌させたSHRSPラットの、胎生21齢(E21)、出生後15日(P15)、28日(P28)の子の腎臓サンプルを前年度に取得したが、DNAマイクロアレイ解析を行い、低タンパク質食暴露を行わなかった群と比較した。E21では低タンパク質食による遺伝子発現への影響は大きくなかったがステロイドホルモン合成に関わる遺伝子の発現上昇が見られた。P15では、ネフロン形成に関与する遺伝子(Egln3、Fos等)の発現変動が認められた。一方、胎児期低タンパク質暴露SHRSPが成長後に食塩を負荷し、腎臓でのDNAマイクロアレイ解析を行い、通常タンパク質食群と比較した。TGF-betaシグナリング経路のダウンレギュレーションや、活性酸素の消去に関与する遺伝子の発現増加が見られた。細胞外マトリクス関係(Fgf2、Timp1等)やアポトーシス関連(Apaf1、Endog)の遺伝子発現が増加しており、これらの因子が腎障害の進展に寄与していることが示唆された。また、ストレス等に関与するGadd45の発現変化が一貫して見られた。さらにこのサンプルを用いたゲノムワイドなメチル化解析として、抽出後の腎臓DNAに対してEZ DNA Methylation-Gold Kit (ZYMO Research社)を用いたバイサルファイト処理を行った。シーケンサー専用のオリゴヌクレオチドアダプター配列を付加してDNAライブラリーを作製したのち、次世代シーケンサー「Hiseq2000」(イルミナ社)を用いたメチローム解析に供した。Bismarkを用いて、バイサルファイトシーケンスのアラインメントおよびメチル化領域の検出を開始した。胎児期低タンパク質曝露が成長後の高血圧のリスクを高める機構を解析するため、妊娠中の低タンパク質食摂取が子のDNAメチル化にどのような影響を及ぼすかをゲノムワイドに解析した。SHRSPラットの妊娠中に通常食(20%カゼイン食)あるいは低タンパク質食(9%カゼイン食)を与え、子ラットを12週齢まで通常食で飼育した。昨年度には、これらラットの腎臓よりDNAを取得し、バイサルファイト処理を行ってゲノムワイドなメチル化解析のサンプルを得た。本年度は次世代シークエンサー(HiSeq2000)によるシークエンシングにより約60億リードの解析を行った。

マッピングにはバイサルファイトシークエンス用のマッピングツールであるBismarckを、メチル化部位抽出にはBismarck(methylation extractor)を、メチロームデータの視覚化と解析にはSeqMonkを用いた。CpGの70%がメチル化されていた。各CpG islandをグループ(単位)として10367個所を解析したところ、メチル化度合いに群間で25%以上差があるCpG個所が9個所見出された。また、CpG island領域毎に統計的に解析(3400万個所)したところ、25%以上差が見られた個所が1025あり、その近傍に23の遺伝子が見出された。血圧制御に関連する遺伝子としては、Prostaglandin E2 receptor EP1 subtype、代謝調節上重要な転写因子としてforkhead box protein O3などが含まれていた。これらのメチル化や遺伝子発現について、他の手法での確認を進めた。26年度が最終年度であるため、記入しない。分子栄養学26年度が最終年度であるため、記入しない。ラットの飼育や、網羅的遺伝子発現の解析に関しては、繰り返し行い、順調に進行した。ゲノムワイドのメチル化解析に関しては、当初の計画では外注することも考慮していたが、スピードアップのため自ら行うことにし、そのため条件の検討などに時間を要した。網羅的遺伝子発現のデータの解析を進めて、胎児期低タンパク質暴露の影響を遺伝子発現レベルで明らかにすることができた。特に腎障害の発症に関与する可能性が高い遺伝子を複数同定することができた。メチローム解析に関しては、技術的に困難な部分が多く難航したが、この技術を先端的に進めている各所の研究者と連絡を密にして、質の高いデータの取得までを行えた。SHRSPラットを用いて、胎児期低タンパク暴露を受けたラットを10週齢まで飼育し、血圧や腎機能への影響を解析する。DNAマイクロアレイおよび次世代シーケンサーを用いて、網羅的なメチル化解析をさらに進める。ピストン修飾の際についても解析を開始する。メチロームに関して、ゲノムワイドシークエンスのデータ解析は、経験がなく手探りの部分もあるが、これに関しても多くの協力を得られる準備を整えてあるので、期間内に十分な情報を得られると考えている。また、胎児期低タンパク質食暴露によるGadd45の変化は、様々な条件において一貫して得られているので興味深い。そのため、この遺伝子に着目して、バイサルファイト法によってプロモーター領域のメチル化解析を行うことを新たに計画している。
精神の障害が一定の影響を及ぼした事案における量刑判断等のあり方に関する学際的研究（国際共同研究強化）

本研究は、ドイツ刑法、オーストリア刑法、スイス刑法との比較法的研究を行いながら、精神の障害が量刑判断等に及ぼす影響につき、調査研究を行うことを目指すものであり、マックス・プランク外国・国際刑事法研究所に長期間滞在して、文献調査及びアンケート調査を併用することにより、所期の目的を達成する予定であった。研究期間においては、採択された年度から2年程は、ヨーロッパにおけるテロリスク等から渡航を控え、裁判官等との共同研究を行いながら、国内で可能な文献的検討を通じて、調査すべき内容を精査するとともに、比較法的知見の蓄積に努めた。その結果、精神の障害が責任能力に著しい影響を及ぼさないまでも、一定の影響を及ぼした場合には、そのこと自体は、責任非難を減少させる方向で、能力減退の程度に応じて考慮されるべきことが明らかにされるとともに、他方で、オーストリア刑法のように、主に予防的考慮からその埋め合わせを認め、減軽的効果を認めないような扱いもありうることが確認できた。キックオフ滞在として位置づけていた、平成30年春休みにおける渡航においては、わが国において入手できない文献の収集に努めるとともに、主にヘルムート・クーリー教授との意見交換により、上記の問題意識を深めるとともに、処遇面への影響をもっと考えるべきではないかとの貴重な示唆を得た。この研究の成果の一部として、法学論叢誌上に、論説「精神の障害が一定の影響を及ぼした事案における量刑判断のあり方に関する序論的考察」を公表している。内定年度:2015平成28年度においては、交付申請を行ったのが年度後半であったため、研究期間が短く、渡航も、ドイツ国内におけるベルリン等各地におけるテロ発生状況を考慮し、テロリスクを慎重に見極めるため、現段階では控えざるをえなかったのが偽らざる実情である。平成28年度においては、渡航した際における研究の実質化を図るための、国内においても実施可能な準備的・基礎的研究を精力的に遂行した。具体的には、基課題である基盤研究(B)の遂行のために開催している裁判官・刑事法学者・司法精神医学者との研究会の場を活用し、まずはオーストリア刑法につき文献的検討により到達しうる限界点までの理論的考察を行った。そこでは、責任無能力に至らない責任能力の減少が責任を低減させる方向で考慮されていることが確認されるとともに、刑法34条において、様々な刑事政策的考慮から、刑罰を加重する方向で考慮される事情が列挙されており、それぞれの考慮ファクターのもつ意義に関する理論的解明を行った。もっとも、それぞれの考慮ファクターが実際の裁判における量刑判断に際してどのようなウェイトを占めているのか、実際の判断にどのように影響しているのかについては、文献的検討からは十分な解明に至らず、本国際共同研究加速基金による海外渡航により解明を要することが明らかとなった。また、平成29年度前半には、裁判所の方から、各論点につき判例上重視された事情に関する包括的検討の成果報告が予定されており、平成29年度夏に1回目の出発を予定している海外渡航においては、この成果との比較検討をもなしうるよう、平成29年度前半においては準備を進めていく予定である。平成28年度においては海外渡航を実施していないので、当初の計画通りの進捗状況にあるとは言いがたいが、第1回目の出発に向け、海外での現地調査等を実質化しうるような準備的・基礎的研究は精力的かつ効果的に実施できているため、(2)の評価とした。平成29年度においては、年度末に(次年度初めにかけて)短い期間でではあるが、当初の予定通り、ドイツ連邦共和国・フライブルク市にある、マックス・プランク外国・国際刑事法研究所において、海外渡航を実施しての研究を遂行することができた。この滞在は、いわばキックオフ滞在であり、今後の数次にわたる滞在の準備段階をなすものと位置づけ、海外共同研究者の1人(具体的にはヘルムート・クーリー教授)と今後の研究の進め方につき詳細な意見交換を行うことを中心とした。もっとも、滞在期間においては、諸外国からの研究者があまり多くなく、当初予定していた質問票によるアンケート調査は、諸外国からの研究者が多く集まる夏休み期間に是非とも次回渡航を実施し、行う必要があることとなった。渡航に至るまでは、渡航した際における研究の実質化を図るため、国内においても実施可能な準備的・基礎的研究を精力的に遂行した。平成29年度においては、ドイツ刑法21条のもとでの判例実務の状況を文献的に調査することに取り組み、責任能力の減少がそれ自体としては責任を減少させるとの認識が共有されつつも、責任加重的な要素が加わった場合には、いわば相殺的な扱いがなされていることが判明した。年度末には、この点を中心として、こうした責任加重がどのような判断過程を経てなされているか、その理論的根拠は何かについても理論的考察を加え、これらの成果を論文にまとめ、法学論叢誌上に公表することができたのは、大きな成果である。海外渡航を実施しての調査研究を、国家的任務である司法試験考査委員(採点)を拝命したことから、夏休み期間において実施できなかったこと、春休み期間においても短い期間でしか実施できなかったことから、当初の計画どおり進捗しているとは言いがたい状況にある。他方で、国内において準備的・基礎的研究を強力に遂行し、年度末に論文を完成させることができたのは、十分な成果であるため、(3)の評価とした。

研究期間においては、採択された年度から2年程は、ヨーロッパにおけるテロリスク等から渡航を控え、裁判官等との共同研究を行いながら、国内で可能な文献的検討を通じて、調査すべき内容を精査するとともに、比較法的知見の蓄積に努めた。その結果、精神の障害が責任能力に著しい影響を及ぼさないまでも、一定の影響を及ぼした場合には、そのこと自体は、責任非難を減少させる方向で、能力減退の程度に応じて考慮されるべきことが明らかにされるとともに、他方で、オーストリア刑法のように、主に予防的考慮からその埋め合わせを認め、減軽的効果を認めないような扱いもありうることが確認できた。キックオフ滞在として位置づけていた、平成30年春休みにおける渡航においては、わが国において入手できない文献の収集に努めるとともに、主にヘルムート・クーリー教授との意見交換により、上記の問題意識を深めるとともに、処遇面への影響をもっと考えるべきではないかとの貴重な示唆を得た。この研究の成果の一部として、法学論叢誌上に、論説「精神の障害が一定の影響を及ぼした事案における量刑判断のあり方に関する序論的考察」を公表している。本国際共同研究が円滑に実施できるためには、何よりドイツにおけるテロリスクが無視できるレベルまで低下することが不可欠の前提であり、そうした前提のもと、第1回目の渡航を実施することが何より肝要である。平成29年度においては、裁判所の方で予定されている、各論点につき判例上重視された事情に関する包括的検討の成果報告を受けて、第1回目の渡航時に、この成果を踏まえた調査研究をもなしうるよう、裁判官・刑事法学者の協力を得つつ着実な分析を進めていくことが必要である。次年度においては、とりわけ諸外国からの研究者が多く集まる夏休み期間において、できるだけ長い期間滞在しての研究を行うことが目標となる。もっとも、次年度においても、国家的任務である司法試験考査委員(採点)を拝命する予定であること等から、日程はかなり圧迫された状況にあり、当初の予定通り計画を達成するには、平成31年度までの期間延長も視野に入れた計画変更を行う必要があるかもしれない。
K3曲面の群論的・数論的側面

K3曲面及びその高次元版である超ケーラー多様体の双有理型変換群の群論的側面について,サーレム多項式を媒介した数論的考察や力学系からの視点を加味することで調べ,次の定理を得た:定理1.非射影的超ケーラー多様体Mの双有理型変換群BivMは階数が高々max(1,P(M)-1)の準アーベル群である。より詳しく,NS(M)が放物型であれば階数が高々P(M)-1,楕円型であれば,有限群又は有限群をZで拡大した群である。定理2.Mを射影的超ケーラー多様体,GをMの双有理変換群BivMの部分群とする.このとき,Gは次のいずれかをみたす:定理3.Gのすべての元のエントロピーが0ならば,Gは準アーベル群である.定理4.MがMordell-Weil群の階数が正であるような2つのJacobian fibrationsをもては,G>Z*Zである。P(5)=20のK3曲面S及びそのHilbert scheme S^<(n)>はこの条件をみたす.K3曲面及びその高次元版である超ケーラー多様体の双有理型変換群の群論的側面について,サーレム多項式を媒介した数論的考察や力学系からの視点を加味することで調べ,次の定理を得た:定理1.非射影的超ケーラー多様体Mの双有理型変換群BivMは階数が高々max(1,P(M)-1)の準アーベル群である。P(5)=20のK3曲面S及びそのHilbert scheme S^<(n)>はこの条件をみたす.本年度は、上記研究課題の下、コンパクト超ケーラー多様体の自己同型群について主に調べ、数論においても重要なSalem数とその性質も用いることで次を得た:1.任意の非射影的コンパクト超ケーラー多様体Mの自己双有理型変換群BirMは核、余核の有限群による違いを除き、階数が高々P(M)-1(ただし、P(M)はMのピカール数)の自由アーベル群になる。2.射影的超ケーラー多様体Mにエントロピー0で忠実に作用しうる群は、核、余核の有限群による違いを除き、階数が高々P(M)-2の自由アーベル群になる。また、K3曲面の場合の評価の最良性、K3曲面、有理曲面の自己同型群への応用も得た。以上の結果は、韓国高等科学研究所(KIAS)、ドイツ数学研究所(Oberwolfach)での研究集会、葉山町で行われた多変数関数論の研究集会等で口答発表した。1.コンパクト超ケーラー多様体の双有理変換群を群論的,複素力学系的な視点から考察し,次の結果を得た(11研究発表論文中1番目と4番目):(1)コンパクト超ケーラー多様体Mの双有理変換群の任意の部分群Gは,射影的なら,階数が高々max(1,P(M)-2)である準アーベル群であるか又は非可換自由群Z*Zを部分群にもつ。(2)(1)において第2の場合が起こるための十分条件を幾何学的な言葉で与えた。(3)コンパクト超ケーラー多様体のエントロピーが零である自己同型部分群は準アーベル群であることを示した。2.複素K3曲面に忠実に作用しうる有限可解群の位数は2^9-3以下であることを示し,最大値2^9-3である場合のK3曲面とその群作用を決定した。(11研究発表論文中3番目の論文)3.6次交代群A_6は有限群論において特別な役割をはたす群である。リーチ格子とのかかわりの中でK3曲面をその有限対称性の観点からみたときのA_6がK3曲面に果たす明確な役割を明らかにした。(11研究発表論文中2,5番目の論文)
脳循環酸素代謝変化を指標とした新しい新生児蘇生法の確立

H30年度は、低酸素負荷後30分における脳血液量の変化について解析を行った。そこで、蘇生後30分以内の脳血液量増加が、負荷後5日目の脳障害を反映することを明らかにした。すなわち、蘇生開始直前値からの増加量とHE染色による脳病理組織脳障害スコアが有意に相関した。この結果は国内の研究会で報告した(第21回日本光機能イメージング学会学術集会, 2018年7月東京、第2回新生児基礎トランスレーショナル研究会2019年2月愛知)。また、生後早期の脳血液量変化についても臨床で計測を行い、分娩形式によりその変化が異なることを明らかにした。この研究結果では、従来測定されてきた脳内Hb酸素飽和度は分娩形式での違いがなかったが、CBV値については、経膣分娩グループの方が、値にばらつきがおおく、そして、出生後より明らかな低下を示した。しかし、帝王切開では、値のばらつきはなく、値の変動も少なかった(Pediatric Academic Society meeting 2018, Toronto)。CMRO2測定の際に必要なマイクロスフェレを用いた実験が困難であり、研究計画を一部変更せざるを得なくなった。また実験機器の故障も重なったため、研究計画の遂行に若干の遅れが生じた。今年度は、CMRO2測定の代わりに、CBV値について解析を進めていく。すなわち、脳障害とCBV増加の間に相関関係をみつけたが、脳障害の重症度について、蘇生時に治療介入となる中等症、重症例についてのCBV値を明らかにし、その治療介入(水素ガス)の開始基準値を決定する。H29年度は、蘇生時における医療ガス投与が生理パラメーターに及ぼす影響を調べ、CMRO2値にどのように影響を与えるかを調べた。この医療ガスの一つとして、脳保護作用が報告されている水素ガスを使用した。11頭の新生仔豚を対象に、低酸素負荷+無投与群(5例)、低酸素負荷+水素ガス群(6例)にわけ、低酸素負荷後の血圧、心拍数、脳血液量、脳内Hb酸素飽和度、の変化を負荷後(蘇生後)6時間までモニタリングし、両群の変化の違いを評価した。その結果、特に大きな違いは認めなかった。11頭の実験を行い、CMRO2算出に必要なデータを収集することができた。今年度は、豚に対し、矢状静脈にカテーテル挿入を行い、脳内静脈飽和度の測定と、ICG投与による脳血流量の測定を、水素ガス吸入、水素ガス非吸入群で行う予定である。前倒し請求を行い体温管理システムを購入したため今年度は実験計画の見直し、実験機器の故障などにより、実験が遅延したため、予定よりも使用額が少なくなった。
近世の大仏鋳造技法に関する研究

江戸末期の武生大仏は胎内に入って調査でき分鋳技法が多用されたことが解明できた。その他の江戸大仏は胎内に入れないことから、外部調査だけでは組み立て法が分鋳か鋳接か断定できず報告書作成が滞った。そのため、平成19年度は内部観察用ファイバースコープを隙間から挿入し、九品寺大仏、瀧泉寺大日如来像の胎内調査を行った。前者は分鋳と鋳接、後者は鋳接で組み上げたことが判明した。また、吉祥寺大仏は垂下した裳先の裏面観察によりその鋳接の具体が解明できた。次に、江戸中期の大型大仏の法華経寺大仏胎内へ入って調査を行った。偶然にも雨天直後に胎内に入り、接合部分から胎内への雨水の染み込みが見られるものの、冬期であっても陽光を受け短時間で乾燥することが分かった。また、蓮台との隙間から風が内部に入り乾燥を速めていた。目視観察ではあるが、青銅内部にまで及ぶ深刻な腐食の進行は無いと判断できた。今年度、背中の扉から胎内へ入れたもの2体、扉から頭を入れられたもの2体(観音寺大仏、芳全寺大仏)、ファイバー観察したもの2体、隙間から覗いたもの2体(駒形大仏、御代の大仏)で、これらによって分鋳、鋳接の外面痕跡が明らかになった。これらの内部観察と結果の援用によって、組み立て法がおおむね確定できるものに、分鋳と鋳接が1体(九品寺大仏)、分鋳が1体(観音寺大仏)、主に分鋳でパーツを作り鋳接で組み上げたものが1体(武生大仏)、鋳接が14体(瀧泉寺大日如来、天王寺大仏、宝龍寺大仏、西迎寺阿弥陀如来、駒形大仏、品川寺地蔵菩薩座像、円福寺大仏、法華経寺大仏、吉祥寺大仏、宇都宮大仏、芳全寺阿弥陀如来、光明寺不動明王、御代の大仏、鎌ヶ谷大仏)であった。胎内調査では内部に及ぶ腐食が認められるものはなかった。首の固定に不安なものがあり、調査によって複数通りの固定方法が解明しており、それを基に今後の修理を的確に行うことができると考えている。九品寺大仏の体部は「前面」・「後面」を先に鋳造し「中面」を最後に鋳造して、同時に「前面」、「後面」と「中面」を接合している。頭部、右腕、左手は別に鋳造し、体部に差し込んで鋲などで固定している。蓮台は一度の注湯で作られている。ゲージを回転させて作る梵鐘と同じ「挽き型技法」で蓮台の鋳型を作り、その鋳型面に連弁を彫り込んでいる。大仏と蓮台は別に鋳造して、完成した蓮台に大仏を乗せたと考えられる。天王寺大仏は欠損部分を青銅以外の材料で補修した可能性が高く、その部分の色調は青銅腐蝕とは異なるものとなっている。鎌ヶ谷大仏などにもみられるように、分鋳で接合されたパーツは同じ青銅であっても長年の風雨で色調が異なる。頭部は肉髪を含む上半分の色調が異なることから、ここで分鋳されている可能性が高い。背面に顕著にみられるパーツとパーツを区切る直線の両側には円形の鋲に見える痕跡がある。大仏胎内に工人が入り、外と中でパーツを鋲留めしたとも考えられる。板状のパーツを鋲で組み上げる方法なら、江戸大仏の一つの製作技法を示す貴重な資料といえる。武生大仏の体部は大きく下段、中段、上段の3段に分けられ、下段は前後に2つに分けられる。基壇の上に蓮台を置き、その上に下段、中段、上段を組み合わせる。体部はおよそ38回の「分鋳」で鋳造している。体部だけで鋳型はおよそ90個に分割されている。頭部、右腕、左手は体部とは別に鋳造し研磨仕上げしたものを体部に差し込んで固定している。頭部は、体部に差し込んだあと4本の鉄クサビで固定している。この鉄クサビは先が二つに割れるように切れ込みがあり、クサビを打ち込んだ後、先を二つに開いて抜けない工夫がなされている。蓮台は下段、中段、上段、天板の4パーツからなる。上段と天板は分鋳で接合されている。技法調査と合わせて三次元レーザー測量による図化、表面積算出、重量計算もおこなった。円福寺大仏(銚子、1711年)、浅草寺二尊仏(1687年)、品川寺地蔵(1708年)、西光院金仏(1699年)など7体を先ず調査した。その中から瀧泉寺大日如来(1683年)、吉祥寺大仏(1722年)を三次元レーザー測量し詳細を計測した。瀧泉寺大日如来は総高3.69m、像高2.64m、蓮台高1.05m、仏像表面積9.49m^2、蓮台表面積8.84m^2で、吉祥寺大仏は総高4.17m、像高2.91m、蓮台高1.26m、仏像表面積21.68m^2、蓮台表面積14.84m^2であった。

平均鋳造肉厚を9mmと想定すると瀧泉寺大日如来は総重量1,468.15kg(仏像760.15kg、蓮台708.00kg)、吉祥寺大仏は総重量2,925.25kg(仏像1,736.57kg、蓮台1,188.68kg)となり、平均厚さ12mmと想定すると瀧泉寺大日如来は総重量1,957.54kg(仏像1,013.53kg、蓮台944.01kg)、吉祥寺大仏は総重量3,900.33kg(仏像2,315.42kg、蓮台1,584.91kg)となる。浅草寺二尊仏、西光院金仏、瀧泉寺大日如来は江戸大仏のなかでも初期に造られたもので形状が共通し原型を木彫で造ったと思われ、上体の直線性や肩から腕にかけて硬質な印象を与える。吉祥寺大仏、円福寺大仏、品川寺地蔵は中期のもので仏像体部原型を鋳型土で造ったと考えられる。前者は衣文が平滑面を彫り込んで作った形状であるのに対し、後者は平滑面の上に衣文の膨らみを盛り付けた形状であり材質の特徴が表れている。瀧泉寺大日如来と吉祥寺大仏は複数回に分けた分鋳技法で造り蓮台の上に置いている。これらは他の江戸大仏と同じ方法であるが吉祥寺大仏の蓮台から前に垂れた他にはない特徴的な衣は乗せた後に鋳接で接いだものと思われる。江戸末期の武生大仏は胎内に入って調査でき分鋳技法が多用されたことが解明できた。その他の江戸大仏は胎内に入れないことから、外部調査だけでは組み立て法が分鋳か鋳接か断定できず報告書作成が滞った。そのため、平成19年度は内部観察用ファイバースコープを隙間から挿入し、九品寺大仏、瀧泉寺大日如来像の胎内調査を行った。前者は分鋳と鋳接、後者は鋳接で組み上げたことが判明した。また、吉祥寺大仏は垂下した裳先の裏面観察によりその鋳接の具体が解明できた。次に、江戸中期の大型大仏の法華経寺大仏胎内へ入って調査を行った。偶然にも雨天直後に胎内に入り、接合部分から胎内への雨水の染み込みが見られるものの、冬期であっても陽光を受け短時間で乾燥することが分かった。また、蓮台との隙間から風が内部に入り乾燥を速めていた。目視観察ではあるが、青銅内部にまで及ぶ深刻な腐食の進行は無いと判断できた。今年度、背中の扉から胎内へ入れたもの2体、扉から頭を入れられたもの2体(観音寺大仏、芳全寺大仏)、ファイバー観察したもの2体、隙間から覗いたもの2体(駒形大仏、御代の大仏)で、これらによって分鋳、鋳接の外面痕跡が明らかになった。これらの内部観察と結果の援用によって、組み立て法がおおむね確定できるものに、分鋳と鋳接が1体(九品寺大仏)、分鋳が1体(観音寺大仏)、主に分鋳でパーツを作り鋳接で組み上げたものが1体(武生大仏)、鋳接が14体(瀧泉寺大日如来、天王寺大仏、宝龍寺大仏、西迎寺阿弥陀如来、駒形大仏、品川寺地蔵菩薩座像、円福寺大仏、法華経寺大仏、吉祥寺大仏、宇都宮大仏、芳全寺阿弥陀如来、光明寺不動明王、御代の大仏、鎌ヶ谷大仏)であった。胎内調査では内部に及ぶ腐食が認められるものはなかった。首の固定に不安なものがあり、調査によって複数通りの固定方法が解明しており、それを基に今後の修理を的確に行うことができると考えている。
超長期耐用性を有する人工関節の開発

人工関節の長期の耐用性に関連する重要な因子である人工材料と生体との境界面の固着性を検索する実験を行なった。京都大学で開発された生物的活性を有するAWガラスセラミックの生体材料としての特性をウサギを用いて実験した。実験材料は、35%のアパタイトを含有し15%のウイットロカイトを含有するAWCP-GCである。X線マイクロプロ-ベを用いた走査電顕による観察にて、骨組織と材料との間にはカルシウムと燐のrich layerが観察され、それはアパタイト層と考えられた。AWガラスセラミックスは、骨組織と化学的に結合し、その強度も十分に臨床的に耐えられるものと考えられた。次に、AWガラスセラミックスのプレ-トを家兎の脛骨に螺子固定して、その結合強度を経時的に観察した。AWガラスセラミックスは8週間で14.6kg/cm^2、25週にて18.5kg/cm^2と強力な結合を示した。さらに、チタニウム合金の表面にporous coatingを行なった材料を神戸製鋼社と共同開発した。テストピ-スを雑種成犬12頭の両大腿内外顆荷重部に埋入して、手術後4週と24週にて屠殺した。組織学的には、良好な組織親和性を認め、pore内に密に新生骨が進入することを認めた。力学的固着強度は、4週の平均値が32.8kgf/cm^2で、24週で60.8kgf/cm^2と良好であった。また、犬の股関節部での固着性を検討するために、犬の股関節に合致する大きさのチタン合金の人工骨頭を作製して、その前方および後方の中枢部分に純チタンのplasma spray coatingを行なった。雑種成犬10頭の股関節に置換術を施行し、手術後1カ月、3カ月、6カ月にて屠殺した。力学的固着強度は1カ月で100kgfであったが、3カ月では140kgfと増加した。6カ月では150kgfとなり、3カ月の値とほぼ同等で、手術後の固着性は1カ月の早期より良好で、3カ月でほぼ完成し、6カ月迄補強維持されると考えられた。京都大学で開発された生物的活性を有するAWガラスセラミックスの生体材料としての特性をウサギを用いて実験した.脛骨にAWガラスセラミックスとアルミナセラミックスのプレートを螺子固定してその結合の強度を経時的に観察した.主物的活性を有しないアルミナセラミックスは8週を過してもその結合強度は0.5kg/cm^2と低いのに対して, AWガラスセラミックスは8週で14.6kg/cm^2,25週にて18.5kg/cm^2と有意に強力な結合を示した.一方生体内での劣化を検討する為に, Wistar系のラットの背部皮下にAWガラスセラミックスとハイドロオキシアパタイトの2種類の生物的活性を有するセラミックスを埋入して, 12ヵ月間にわたり経済的に観察した.3点曲げ試験による強度試験にて実験した2種類の生体材料央に観察期間中の強度の低下は生じなかった.

しかし全期間においてAWガラスセラミックススはハイドロオキシアパタイトより有意の力学的強度を示し, AWガラスセラミックスが優れていた. AWガラスせラミックスとその類似の生体材料の骨との結合状態を比較検討した.実験に使用した材料は, 35%のアパタイトを含有するAーGC,さらに40%のウォラストナイトを含有するAWーGC,AWーGCに15%のウィットロカイトを含有するAWCPーGCである.実験動物はラビットを用いて材料は脛骨に埋入した. X線マイクロプローベを用いた走査電顕による観察にて骨組織と材料との間には,カルシウムと燐のrich layerが観察され,それは生体と材料間を結合させている反応性のアパタイト層と考えられた.3種類の材料間では,そのアパタイト層の形成の厚さに相違が認められ, AーGC,AWーGC,AWCPーGCの順に, 1080μmの厚さのアパタイト層が形成されるのが認められた. AWガラスせラミックスは,骨組織の海綿骨および皮真骨において化学的に結分し,その強度も十分に臨床的に耐えられるものと考えられた.今後,人工関節の金属とAWーガラスセラミックスの複合した使用方法の検討を行う予定である.人工関節の長期の耐用性に関連する因子の一つに、人工材料と生体が接する境界面がある。この境界面の固着性を研究する実験を行なった。チタニウム合金に表面に、2種類のporous coatingを行なった材料を神戸製鋼社と共同開発した。Tiー6AIー4V合金の母材に、(1)純チタン粒をプラズマ溶射した材料(Plasmaと略する)(2)純チタンwireをmesh状に編んだものを結合させた材料(Meshと略する)を開発した。これらの材料の表面加工した部分のporosityは共に約60%であった。両材料のテストピースを雑種成犬12頭の両大腿骨内外顆荷重部に埋入して、手術後4週と24週して屠殺した。適出標本は、万能型引っ張り試験器を用いたpullーout testによる力学的固着強度の測定と非脱灰硬組織標本による組織学的検討を行なった。組織学的には、両材料とも良好な組織親和性を認め、pore内に密に新生骨が進入することを認めた。力学的固着強度にテストでは、Plasma群の4週の平均値が32.8kgf/cm^2で24週で60,8kgf/cm^2であった。Mesh群の4週の平均値が13.5kgf/cm^2で24週62.2kgf/cm^2であった。両群の24週の値には有意差を認めなかったが、4週ではPlasma群の力学的固着強度が有意に高いことが認めた。表面がporousな材料と骨との結合に関与する因子として、(1)pore size(2)porosity(3)poreshapeが考えられるが、今回の実験結果より、適切なpore sizeを有していれば、骨との固着強度は早期ではpore shapeに依存し、長期にはporosityに依存すると考えられた。従って、超長期耐用性を有する人工関節の骨との境界面として、plasma spray coatingが優れていると考えられた。この結果より、股関節部のplasma spray coatingした人工骨頭を作製して、犬に埋入試験を開始した。また早期から長期間の固着性を得るために、A-WガラスセラミックをPlasma表面にcoatingした材料を神戸製鋼社と共同開発中である。人工関節の長期の耐用性に関連する重要な因子である人工材料と生体との境界面の固着性を検索する実験を行なった。前年度の研究で、Ti-6Al-4V合金(チタン合金)の母材に、純チタン粒をプラズマ溶射で表面加工した材料が犬の膝関節部で良好な固着性を示すことを認めたので、今年度は犬の股関節部での固着性を検討する実験を行なった。
噴霧自己組織化の解明による塗装技術の本質的改善

船体噴霧塗装の効率改善を目指し,エアレス塗装機による噴霧粒子の運動を詳細に観測した.まず塗装機実機を用いた高速度撮影実験装置系を構築した.次いで,mean shift法による撮影画像からのノイズ除去や粒子追跡流速測定法による粒子移動速度の算出を実施した.塗装ノズルからの距離が離れるにつれての粒子移動速度の減衰度合等が定量的に明らかになった.これらの定量的な噴霧粒子挙動の情報は,今後研究代表者が実施を予定している液滴の衝突→塗膜の形成過程の観測実験の重要な基礎となる成果である.最終年度である平成25年度には(1)「噴霧粒子の運動状態の計測」,(2)「不安定波の観測」および(3)「自己組織化の定量評価」を実施した.また,「液滴分裂の観測」を試みた.以下に各実施項目の概要・成果について述べる.平成24年度に確立した実験方法(高速度カメラによる粒子の運動計測)に関し,実験データ画像の解析手法を改良した.mean shift法による撮影画像からのノイズ除去や粒子画像流速測定法による粒子移動速度の算出等により従前の方法よりも精度の良い粒子の運動計測が可能となった.改良した手法により,前年度に引き続き噴霧内各位置において粒子の「移動速度」,「移動方向」,「粒子径」の分布を計測した.ノズルからの距離が離れるにつれての粒子移動速度の減衰度合等が定量的に明らかになった.また,ノズル近傍での液膜不安定の様子を観測した.高速度カメラを使用しバックライト法により,液膜に生じた不安定波を黒い影として観測した.不安定波の発生箇所(平滑液膜と不安定波の境界面)は付加圧力の増加に伴いノズル近傍に移動していくこと,また,不安定波の境界面の位置自体も振動しており,その振動数が圧力増加により高くなっていくこと等が判明した.「液膜不安定」と「粒子の運動」との中間に存在する「液滴(粒子)分裂の観測」も試みたが,高速度カメラの撮影コマ数と撮影領域サイズのトレードオフ関係等の制約から,当初目標としていた分裂の様子の観測には至らなかった.以上の研究結果から,噴霧の自己組織化を定量評価した.例えば噴霧中心付近と外縁付近とで粒子速度の分布を比べると,中心付近では速度分布の分散が比較的に小さいが外縁付近では分散が大きくなることが判明した.こうした定量的な粒子速度分布の情報は,今後研究代表者が実施を予定している液滴の衝突→塗膜の形成過程の詳細観測実験の重要な基礎となる成果である.船体噴霧塗装の効率改善を目指し,エアレス塗装機による噴霧粒子の運動を詳細に観測した.まず塗装機実機を用いた高速度撮影実験装置系を構築した.次いで,mean shift法による撮影画像からのノイズ除去や粒子追跡流速測定法による粒子移動速度の算出を実施した.塗装ノズルからの距離が離れるにつれての粒子移動速度の減衰度合等が定量的に明らかになった.これらの定量的な噴霧粒子挙動の情報は,今後研究代表者が実施を予定している液滴の衝突→塗膜の形成過程の観測実験の重要な基礎となる成果である.平成24年度には,(1)実験装置の設計・製作,(2)噴霧粒子の挙動観察を実施した.まず,実験装置の設計・製作では,噴霧を高い時空間分解能で撮影するため,高速度カメラを用いた撮影系を構築した.高速度カメラとしてナック・イメージテクノロジー社製の「GX-3」を採用した.また,噴霧粒子拡大撮影用にマクロレンズとズームレンズを組み合わせたレンズ系を採用した.以上の装置系により,従来ほとんど研究例のない塗装機噴霧の可視化実験が可能となった.次いで,構築した装置系による実験を実施した.当初計画では平成24年度に「不安定波の観測」および「液滴分裂の観測」を予定していたが,当該実験のためには実験装置に多少の改修が必要であり時間を要することが判明したため,平成25年度実施予定であった「噴霧粒子の運動状態の計測」を先に実施することとした.当初予定のふたつの実験との順序の差し替えによる全体研究計画への影響はない.バックライト法によって噴霧粒子の1つ1つを可視化し,高速度撮影によって噴霧粒子の運動を捉え,画像解析により「粒子径」,「移動速度」,「移動方向」を算出した.噴霧内の各位置において,また,各種の試験液体(粘度のことなるシリコンオイル)や塗装機ノズルについて上述の画像計測を実施し,各条件での噴霧粒子運動の統計データを蓄積した.また,学会への参加あるいは塗料メーカー技術者との情報交換等により研究内容の高度化に努めた.実験装置構成の観点から,当初は平成25年度に実施する予定であった実験項目を,平成24年度実施項目に先んじて実行したが,これらの実験順序は入れ替え可能であり,研究の全体計画への影響はほとんどない.平成24年度に蓄積したデータの詳細な解析と共に,「不安定波の観測」および「液滴分裂の観測」を実施し,これらの結果をまとめて塗装技術の改善に役立つ知見を得る.塗料メーカー技術者との打合せを適宜実施し,技術改善につながる成果を目指す.主として,実験に使用する消耗品の購入および成果発表旅費に使用する.
エポキシモノリスを用いる異種材料接合法の機構解析と応用

初年度の高強度接合に関する成果をさらに発展させ、様々なエポキシ化合物、硬化剤、ポロゲンの組み合わせを用いて高強度化および高耐熱化に向けたエポキシモノリス多孔体の材料設計を展開した。芳香族ジアミンを用いたエポキシモノリスの作製段階において硬化速度が遅くなり、それに伴いモノリス細孔径も変化することを見出した。いずれの系に対してモノリス多孔体が300Cを超える熱安定性を有することを確認し、ポリフェニレンスルフィドなどのエンジニアリングプラスチックに対しても本接合法が有効であることを明らかにした。また、多官能性エポキシ樹脂を用いた場合でもモノリスが作製できることを確認し、エポキシ樹脂の構造に応じて機械特性制御が可能であることを確認した。さらに、エポキシモノリスの密着性ならびに界面接着強度の評価を行い、モノリス成分としてエポキシ基が柔軟な構造で連結された二官能性エポキシ樹脂を添加したところ、添加量に応じてガラス転移温度が大幅に変化し、密着性ならびに界面接着強度が改善できることを見出した。一方、エポキシモノリス接合の界面構造および接着特性に及ぼす基材表面処理の影響についても評価を行い、シランカップリング剤処理による基材とモノリス界面構造と接合挙動の制御を試みた結果、未処理サンプルでは細孔を含まないスキン層が基板表面に生じたのに対し、処理を施すと基板表面まで共連続構造をとったスキン層のないモノリスが得られることがわかった。ここで官能基の反応を利用して共有結合を形成させると強固な接合が行え、引き剥がし試験および接触角測定の結果も含めて、シランカップリング剤による表面処理が基板に対するモノリスの密着性向上に有効であることを明らかにした。また、モノリスシートを利用することで異なる樹脂同士の接合ができることも見出した。本研究では、高い表面自由エネルギーと共連続構造をもつエポキシモノリス多孔体を利用した異種材料接着接合の強度発現機構を解析し、様々な素材や形態からなる被着体に適用が可能な異種材料間の接着接合法を新規に提案することを目的とし以下の研究を行った。まず、エポキシモノリスの作製と構造評価として、ポリエチレングリコールおよびポリプロピレングリコールなどポロゲンの存在下、2,2-ビス(4-グリシジルオキシフェニル)プロパンなどのエポキシ化合物と種々のアミン硬化剤の混合溶液を金属板上に塗布、加熱硬化、ポロゲン除去後、エポキシモノリス膜をd作製し、エポキシの硬化条件と細孔サイズや数の相関を明らかにした。さらに、エポキシ化合物、硬化剤、ポロゲンの組み合わせを変えて同様の評価を行い、金属樹脂間の接合強度評価に使用した。表面モノリス処理したステンレス鋼板、銅板、アルミニウム板上に種々の熱可塑性樹脂を熱溶着した試験片の引張りせん断試験により接合強度比較を実施した。ポリエチレン、ポリプロピレン、ABS樹脂、ポリオキシメチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートと各金属板の接合におけるアンカー効果の寄与を明らかにし、高強度発現のための熱溶着条件ならびに金属板の前処理の最適化を行った。さらに、接着剤を用いる異種材料の接合強度を評価した。エポキシモノリスと市販の接着剤を組み合わせた異種材料接合について検討し、木材や熱硬化性樹脂板との接着試験結果を比較検討した。接着剤の代わりに溶剤を用いても同様のアンカー効果が発現することを見出し、高強度発現に適した溶剤乾燥条件などを明らかにした。キャスト重合やプレポリマーの硬化・架橋など多様な反応を利用して、異種材料接合の効果を明らかにした。当初予定していた初年度の取り組みに関してほぼ計画通りの成果が得られた。高強度接合に重要なカギとなるエンジニアリングプラスチックの利用に関して、ポリカーボネートを使用することにより10MPa近い接合強度を既に実現しており、さらに高強度化、高耐熱化に必要となるエポキシ樹脂ならびにアミン硬化剤のスクリーニングも行っている。高強度化、高耐熱化に関しては平成30年度も継続して行う予定である。また、異種材料接合へのモノリスシートの活用も予備的に実験を開始し、その効果を確認している。さらにモノリスシートの空隙に異種材料を充填したモノリスシートについても興味不快予備検討結果を得ており、それらについても並行して研究を行っていく予定である。

ここで官能基の反応を利用して共有結合を形成させると強固な接合が行え、引き剥がし試験および接触角測定の結果も含めて、シランカップリング剤による表面処理が基板に対するモノリスの密着性向上に有効であることを明らかにした。また、モノリスシートを利用することで異なる樹脂同士の接合ができることも見出した。平成30年度も当初の計画に沿って研究を継続して行い、特に、エポキシモノリスを用いる接合の機構解として、構造が異なるエポキシモノリスを調整しモノリス接合の機構を明らかにすると同時に、高強度化のためのモノリス構造最適化を行う。また、金属樹脂の組みあわせ以外に多様な組み合わせの異種材料接合に対する本接合法の有効性を評価する。さらに、モノリスシートを用いる接着接合にも注力し、モノリスシートの構造や機械特性を明らかにすると同時に、シートを用いる多層接合によって通常の接着接合が困難な系について接合を試みると同時にモノリスシートの多機能化の可能性を探る。当初の計画で国際会議参加の費用を計上していたが海外での国際会議に参加しなかったことならびに接合試験に使用する材料の効率化、再利用が可能なことがわかり、当初想定していた額に比べて金属板ならびに樹脂板に関する材料費が節約できたが、平成29年度中に無理に執行することは避け、研究の進展や展開にあわせて30年度前半で執行することとし、次年度使用額が生じた。平成30年度は220万円の直接経費を執行予定であり、それらとあわせて、備品・消耗品、旅費等に使用する予定である。
ポリアミド-転写活性化因子融合分子による特定遺伝子活性化法の開発

塩基配列特異的な合成分子ピロール-イミダゾールポリアミドを用いた遺伝子発現の制御を検討した。一方で、エピジェネティック制御の機構解明のため、ヌクレオソームや関連酵素を1分子で可視化する技術開発を検討した。ヌクレオソームの挙動を直接観察するため、DNAナノ構造体を用いて、酵素の1分子観察系を構築した。この結果、機能化したポリアミドの配列特異性をDNAナノ構造体上で1分子で可視化することに成功した。また、DNAナノ構造内で高速原子間力顕微鏡を用いて、動的に酵素反応を1分子で観察する系を確立した。この系を用いて、DNAナノ構造体にヌクレオソームをトラップし、動的に直接観察することに成功した。本研究では、近年明らかにされつつある、ヒストンのアセチル化やメチル化などの修飾によるヌクレオソーム構造の制御と遺伝子の活性化及びプロモーター部位の脱メチル化による遺伝子の活性化の機構(エピジェネティック制御)に立脚し、化学生物学的な手法(ケミカルバイオロジー)によって遺伝子の活性化の機構の解明と手法の開発を行う。ピストン修飾酵素によるヌクレオソーム構造の変化とMeCpGの脱メチル化の機構を、DNAナノ構造内に関連する生体分子を導入し、高速原子間力顕微鏡(AFM)を用いて動的な挙動を直接観察し解析する。この知見をもとに、特定のDNA配列を認識し結合するピロールーイミダゾールポリアミドを用いて、エピジェネティックな活性化に寄与する分子を結合した融合分子を設計する。また、特定のターゲット遺伝子の活性化を狙い、これらの分子が細胞中で機能することをその遺伝子の発現と細胞の形態変化(細胞応答)から検討する。当年度は、ヌクレオソームの構造及びDNA修飾・修復酵素の反応機構を直接観察できる系の構築を行った。DNAオリガミ法によって90x80nmの長方形構造内に40x40nmの中空構造をもっDNAフレーム構造を設計・構築し、再構成したヌクレオソームを導入した。原子間力顕微鏡によってヌクレオソームが構造を保ったままDNAフレーム内に支持された複合体が観察できることが明らかとなった。また、DNAフレーム内に特異的な配列の2本鎖DNAを導入して、修復酵素が結合し反応できる系の構築を行い、高速AFMによってDNAに結合した酵素の動的な1分子測定を行えることが明らかとなった。これらのエピジェネティックな遺伝子の活性化の機構について、知見を得ることで、ポリアミド誘導体の設計に役立てる。本研究では、ヒストンのアセチル化やメチル化などの修飾によるヌクレオソーム構造の制御と遺伝子の活性化及びプロモーター部位の脱メチル化による遺伝子の活性化の機構(エピジェネティック制御)に立脚し、ケミカルバイオロジーの手法によって遺伝子の活性化の機構の解明と手法の開発を行う。ヒストン修飾酵素によるヌクレオソーム構造の変化の機構をDNAナノ構造内に関連する生体分子を導入し、高速原子間力顕微鏡(AFM)を用いて動的な挙動を直接1分子観察し解析する。この知見をもとに、特定のDNA配列を認識し結合するピロールーイミダゾールポリアミドを用いて、エピジェネティックな活性化に寄与する分子を導入した融合分子を設計する。当年度は、ヌクレオソームの構造を直接観察できるより安定な系を構築するため、DNAオリガミ法によって2層の構造体を作成し、ヌクレオソームの導入を試みた。長方形構造内に中空構造をもつDNAナノ構造体を設計・作成し、再構成したヌクレオソームを特異的な配列を使って2か所でナノ構造体に結合した。DNA構造体内にヌクレオソームが比較的安定に結合し、高速原子間力顕微鏡によってその動きが1分子観察できた。また、酵素反応の系を1分子観察するため、DNA構造体にDNA組み換えのためのDNA配列を導入して、DNA組み換え酵素の反応が観察できる系の構築を行った。高速AFMによってDNA組み換え酵素が動的に1分子観察をでき、その組み換え反応を直接観察できることが可能となった。また、ポリアミド誘導体の配列特異性を検討するため、複数のウエルをもつDNA構造体を構築し、その中に特異的な配列とミスマッチ配列を導入した。アルキル化分子とビオチンを結合したポリアミドは、特異的な配列により選択的に結合し、アルキル化反応をすることが1分子で確かめられた。この知見をヌクレオソームとポリアミドの相互作用の1分子観察系に反映させる。本研究では、ヒストンのアセチル化やメチル化などの修飾によるヌクレオソーム構造の制御と遺伝子の活性化及びプロモーター部位の脱メチル化による遺伝子の活性化の機構に立脚し、ケミカルバイオロジーの手法によって遺伝子の活性化の機構の解明と手法の開発を行う。ピストン修飾酵素によるヌクレオソーム構造の変化の機構をDNAナノ構造内に関連する生体分子を導入し、高速原子間力顕微鏡(AFM)を用いて動的な挙動を直接1分子観察し解析する。

この知見をもとに、特定のDNA配列を認識し結合するピロールーイミダゾールポリアミドを用いて、エピジェネティックな活性化に寄与する分子を導入した融合分子を設計する。当年度は、ポリアミド誘導体の配列特異性を検討するため、複数のウエルをもつDNA構造体を構築し、その中に特異的な配列とミスマッチ配列を導入した。アルキル化分子とビオチンを結合したポリアミドは、特異的な配列により選択的に結合し、アルキル化反応をすることが1分子で確かめられた。この知見をヌクレオソームとポリアミドの相互作用の1分子観察系に反映させる。また、酵素反応の系を1分子観察するため、DNA構造体にDNA組み換えのためのDNA配列を導入して、DNA組み換え酵素の反応が観察できる系の構築を行った。高速AFMによってDNA組み換え酵素が動的に1分子観察をでき、その組み換え反応を直接観察できることが可能となった。転写の制御には、ナノ構造体を結合した転写のための鋳型DNAを使用して、特異的なDNA鎖を加えることで、活性化できる系の構築に成功した。