hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
廃水処理における未解明現象「嫌気性バルキング」のメカニズム解明及び診断技術の創生

フェノール模擬廃水を処理する中温嫌気性廃水処理反応槽内でグラニュール汚泥が肥大化・浮上した現象の解明とその診断技術の開発を試みた。環境ゲノム解析の結果、嫌気的フェノール分解に重要な微生物群の存在割合が著しく減少していることを確認した。また、元々優占していた未知アーキアの系統分類群の存在割合がバルキング現象発生時に著しく減少した。機能解析により、本アーキアは増殖に必要な栄養を他の微生物から獲得するアーキアであることが示唆された。天然鉱物である緑色凝灰岩を用いてバルキング抑制に向けた新規メタン発酵技術の開発を試みた結果、緑色凝灰岩添加によりメタン発酵を促進できることが示唆された。本研究の目的は,芳香族化合物含有廃水を処理する上昇流嫌気性スラッジブランケット(UASB)反応槽保持汚泥の槽外への流出の原因を,網羅的DNA・RNA解析技術,顕微鏡観察技術,培養技術を駆使して生態学・分子生物学・工学的側面から多面的に解明し,バルキングを未然に防ぐための診断技術を開発することにある。本研究では,フェノール模擬廃水を処理するUASB反応槽に着目した。本反応槽は,フェノール模擬廃水を7年以上安定的に処理していたが,沈降性の優れた通常のグラニュール汚泥(以下,沈降汚泥)の平均的サイズの10倍以上にもなる凝集塊(以下,浮上汚泥)が形成され,汚泥が反応槽内で浮上し,流出する現象が確認された。本年度では,フェノール模擬廃水を処理するUASB反応槽で発生したグラニュール汚泥の肥大化現象の原因を,物理化学的および分子生物学的アプローチにより探索した。沈降汚泥および浮上汚泥のSV30を測定した結果,肥大化した汚泥からなる浮上汚泥のSV30を測定することが不可能であった。この汚泥の肥大化が生じた原因を探るため,16S rRNA遺伝子を対象とした微生物群集構造解析を行った。結果,汚泥の肥大化発生前後の微生物群集構造を比較すると,嫌気的フェノール分解にとって重要なSyntrophorhabdaceae科に属する微生物群の存在割合が著しく減少した。一方で,Caldithrixales目,Treponema属に属する未知微生物群が,浮上汚泥中で優占化しており,これら優占した微生物群が汚泥の肥大化現象に何らかの関与をしている可能性が考えられた。浮上汚泥・沈降汚泥の構成物質・代謝物質を比較解析するため,CE-TOFMSおよびLC-TOFMS解析を実施したが,抽出物から何かしらの測定阻害物質が検出され,抽出方法の見直しの必要性が明らかとなった。研究実施計画に従って、肥大化した汚泥の構成化学物質の同定をメタボローム解析により試み,データを取得した。UASB反応槽内の浮上汚泥および沈降汚泥の物理化学的特性と微生物群集構造を把握することが可能であった。一方で,メタボローム解析において、構成物資の抽出過程で阻害物質が検出され,本課題の解決に時間を要しているため,研究計画の実施が遅れている。本研究の目的は,芳香族化合物含有廃水を処理する上昇流嫌気性スラッジブランケット(UASB)反応槽保持汚泥の槽外への流出の原因を,最先端のオミクス技術,顕微鏡観察技術,培養技術を駆使して生態学・分子生物学・工学的側面から多面的に解明し,バルキング発生を未然に防ぐための診断技術を開発することにある。フェノール模擬廃水を処理するUASB反応槽に着目し,物理化学的および分子生物学的アプローチによりその原因を探索した。16S rRNA遺伝子解析結果を基にして,フェノール分解に関与すると考えられるSyntrophorhabdaceae,Pelotomaculum,Syntrophus,Methanomicrobiales,Methanobacteriaceae,Methanosaetaの16S rRNAを対象としたFluorescence in situ hybridization法を適用し検出を試みた。結果,Methanosaeta以外の系統分類群は殆ど検出されず,16S rRNA遺伝子解析結果と同様にこれら系統分類群の活性が低下していることが示唆された。新たな蛍光標識DNAプローブを設計し,バルキング発生時に優占していたCaldithrixales目,Treponema属の検出を試みたが,検出には至らなかった。メタゲノム解析を行った結果,バルキング現象発生時に元々優占していた未知アーキアの系統分類群の存在割合が著しく減少していることが分かり,機能解析の結果,このアーキアはDPANN上門に属し,増殖に必要な栄養を他の微生物から獲得することが示唆された。DPANN上門に属するアーキアは他のアーキアを寄生主として増殖することが示唆されており,本研究で見出したアーキアがUASB槽内のメタン生成アーキアの増殖を制御し,その異常増殖を抑える役割を担っていた可能性が示唆された。

平成29年度は,引き続きバルキング原因物質の探索,原因微生物及びバルキング発生に関与する遺伝子の推定を目的として1浮上汚泥および沈降汚泥の構成化学物質の比較,2浮上汚泥を構成する複合微生物群の回分培養実験およびRNAの発現解析,3遺伝子・化学物質マーカーの選定およびバルキング原因微生物検出技術の開発を実施する予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。水環境微生物工学29年度が最終年度であるため、記入しない。
一酸化窒素還元酵素反応中間体の動的構造解析による触媒反応機構の解明

土壌中の細菌や病原菌は酸素の代わりに硝酸イオンを使った呼吸により生育しているが、その過程では細胞毒性の高い一酸化窒素NOが生成されるため、細菌などはNOを速やかに無毒化する一酸化窒素還元酵素NORを有している。NORは2分子の鉄で構成された触媒部位においてNOを還元していることは分かっているが、詳細な反応機構は未解明である。本研究では、X線結晶構造解析および赤外吸収分光測定という2つの手法を用いてNOR酵素反応に伴うタンパク質の構造変化を直接観測することにより、原子レベルでの反応機構解明を目指す。
ゲノム構造大域的遷移の数理的解明

平成30年度では、計算機シミュレーションプラットフォームを構築し、データ駆動型モデリングから離散的準安定ゲノム構造を数理的に研究、過去の研究で得られたライブイメージング結果(Sugawara et al., under review)と比較した。・推定された構造の標本集団から準安定ゲノム構造を抽出し(※)、3D構造のクラスタリングにより標本集団を類似したものどうしのグループに分けた(※準安定ゲノム構造間遷移の推定---contactmapは多くの固定細胞から得られるが「十分に多くの細胞由来のcontact mapは全ての瞬間のゲノム構造の接触情報を含み、時間平均して得られるcontact mapと同等である」というゲノム構造のエルゴード性を仮定することで、Hi-Cデータ駆動型MDシミュレーションからゲノム構造動態情報抽出を行った。準安定ゲノム構造間遷移情報は隠れマルコフモデルを用いてゲノム構造時系列データから推定された)。・推定されたゲノム構造から有効自由エネルギー地形を構成し定量化。標本構造集団から自由エネルギー地形を描く手法が提案されているが、それらを参照し複数の離散的準安定ゲノム構造とその安定性(構造揺らぎの大きさ)が細胞周期に依存してどのように変化するかを解析した。・推定された準安定ゲノム構造(と遷移)の結果をライブイメージングの結果と比較し、整合性を検証した。平成30年度は、計算機シミュレーションプラットフォームを構築し、データ駆動型モデリングから離散的準安定ゲノム構造を数理的に研究、ライブイメージング結果と比較した。予定通り計画が進まない点もあり課題が残った:(1)数理モデリングと比較するのに重要なイメージングデータ解析の論文を執筆・提出した(Sugawara et al., under review)。(2)推定された構造の標本集団から準安定ゲノム構造を抽出し、3D構造のクラスタリングにより標本集団を類似したものどうしのグループに分けた。推定されたゲノム構造から有効自由エネルギー地形を構成し、複数の離散的準安定ゲノム構造と構造揺らぎの大きさが細胞周期依存的に変化するかを解析した。推定準安定ゲノム構造結果をライブイメージングの結果と比較し、整合性を検証した。(3)酵母データについては研究が進行し2019年度に学会発表や論文執筆に入れる。(4)他方でほ乳細胞データについての研究が計画よりも遅れている。今年度解決すべき点であった「ゲノム構造を推定するアルゴリズムにおいて時々計算が収束しない問題」が依然として残ったためである。酵母ではゲノム構造の自然な拘束条件により構造エントロピーが減らされるため比較的容易に収束するのに対し、後者のデータでは試した構造サンプリング数で計算が収束しない問題がより頻繁に起こる。今のところ正解に比較的近い初期値を探索することにより回避しているが、核内ゲノム構造の自然な拘束条件を見つけるか、あるいは抜本的な効率的サンプリング法を考案する必要がある。平成30年度では「ゲノム構造を推定するアルゴリズムにおいて計算が収束しない問題」が依然として課題として残った。これを克服すべく正解に近い初期値を予め推定するアルゴリズムを検討したが十分でない。他の方法としては「計算リソースを増やすことでGPGPUを利用できるようアルゴリズムを改変する」があり現在検討している。平成31年度では、最近の公開データに基づいて酵母ゲノム構造推定の改良、ほ乳細胞神経細胞分化についてのゲノム構造推定を行い、学会発表を通じて宣伝していく。本研究は、「遺伝子の総体であるゲノムの核内構造」が細胞周期または細胞分化依存的にどのように変化するかを数理的に解明することを目的とし、Hi-Cデータ駆動型モデリング手法により細胞周期進行または細胞分化過程での「ゲノム3D構造の自由エネルギー地形」を定量・可視化し、細胞状態変化に伴うゲノム構造変化を俯瞰的・統一的に記述する点に本研究の特色がある。本研究計画のうち、平成29年度は計画通りHi-Cデータ駆動型染色体構造モデリング・計算機シミュレーション環境(プラットフォーム)の開発を遂行した:(1)ゲノムワイドクロマチン相互作用頻度(contact map)データ作成、(2)計算機シミュレーションプラットフォーム構築、(3)シミュレーションの実行。最大エントロピー法を用いてゲノム構造をサンプリングするアルゴリズムを構築。構築したアルゴリズムを用いてシミュレーションを実行し、現在まで幾つかの場合についてゲノム構造の推定に成功した。今年度から学会等で発表し、専門家との議論を通してより質の高い結果にまとめていく予定である。平成29年度はHi-Cデータ駆動型染色体構造モデリング・計算機シミュレーション環境(プラットフォーム)の開発を遂行した。以下のようにして概ね計画書通り遂行できたが、課題も残った:(1)ゲノムワイドクロマチン相互作用頻度(contact map)データ作成。データベースGEOから公開Hi-Cデータをダウンロードし、Hi-C塩基配列データをマッピング・contact mapを作成し、分裂酵母のG1・G2期、マウスES細胞・神経幹細胞・アストロサイトについてcontact mapデータを取得した。(2)計算機シミュレーションプラットフォーム構築。染色体構造の計算には大規模計算を必要とし、並列計算アルゴリズムを組んだ。現在申請者はワークステーション用の並列化アルゴリズムを構築しシミュレーションを行っている。また「推定された染色体構造の可視化」の環境構築も行った。(3)シミュレーションの実行。最大エントロピー法を用いてゲノム構造をサンプリングするアルゴリズムを構築し、幾つかの場合についてゲノム構造の推定に成功した(データ非公開)。しかし他方で、ラグランジュ未定乗数を求める段階で計算がしばしば収束しない問題が残り、高効率性を維持しながら常に収束するようなアルゴリズムに改良する必要がある。

平成30年度では、計算機シミュレーションプラットフォームを構築し、データ駆動型モデリングから離散的準安定ゲノム構造を数理的に研究、過去の研究で得られたライブイメージング結果(Sugawara et al., under review)と比較した。・推定された構造の標本集団から準安定ゲノム構造を抽出し(※)、3D構造のクラスタリングにより標本集団を類似したものどうしのグループに分けた(※準安定ゲノム構造間遷移の推定---contactmapは多くの固定細胞から得られるが「十分に多くの細胞由来のcontact mapは全ての瞬間のゲノム構造の接触情報を含み、時間平均して得られるcontact mapと同等である」というゲノム構造のエルゴード性を仮定することで、Hi-Cデータ駆動型MDシミュレーションからゲノム構造動態情報抽出を行った。準安定ゲノム構造間遷移情報は隠れマルコフモデルを用いてゲノム構造時系列データから推定された)。・推定されたゲノム構造から有効自由エネルギー地形を構成し定量化。標本構造集団から自由エネルギー地形を描く手法が提案されているが、それらを参照し複数の離散的準安定ゲノム構造とその安定性(構造揺らぎの大きさ)が細胞周期に依存してどのように変化するかを解析した。・推定された準安定ゲノム構造(と遷移)の結果をライブイメージングの結果と比較し、整合性を検証した。平成30年度は、計算機シミュレーションプラットフォームを構築し、データ駆動型モデリングから離散的準安定ゲノム構造を数理的に研究、ライブイメージング結果と比較した。予定通り計画が進まない点もあり課題が残った:(1)数理モデリングと比較するのに重要なイメージングデータ解析の論文を執筆・提出した(Sugawara et al., under review)。(2)推定された構造の標本集団から準安定ゲノム構造を抽出し、3D構造のクラスタリングにより標本集団を類似したものどうしのグループに分けた。推定されたゲノム構造から有効自由エネルギー地形を構成し、複数の離散的準安定ゲノム構造と構造揺らぎの大きさが細胞周期依存的に変化するかを解析した。推定準安定ゲノム構造結果をライブイメージングの結果と比較し、整合性を検証した。(3)酵母データについては研究が進行し2019年度に学会発表や論文執筆に入れる。(4)他方でほ乳細胞データについての研究が計画よりも遅れている。今年度解決すべき点であった「ゲノム構造を推定するアルゴリズムにおいて時々計算が収束しない問題」が依然として残ったためである。酵母ではゲノム構造の自然な拘束条件により構造エントロピーが減らされるため比較的容易に収束するのに対し、後者のデータでは試した構造サンプリング数で計算が収束しない問題がより頻繁に起こる。
生成文法理論における中核的な統語現象と周辺的な統語現象の研究

分担者の一人であり、同時に、研究代表者でもある大庭は、2002年度、英語の中核的な統語現象であるwh疑問文と二重目的語構文について、生成文法理論の初期から現在までの研究を網羅的に調査し、提案された分析、原理・原則を整理した。また、それに基づき、研究成果として「特定性効果とフェイズ不可侵条件」と「二重目的語構文の構造-分散形態論の枠組みを用いて」を発表した。前者は、最近の生成文法のフェイズという概念を用いて名詞句からのwh句の取り出しを議論したもので、『市川賞三十六年の軌跡』に掲載済みである。また、後者は無生物主語を伴う二重目的語構文を分散形態論の枠組みで議論したもので、『FLC30周年記念論文集』(福岡言語学会編)に掲載済みである。2003年度は、引き続き二重目的語構文の間接目的語のwh移動を考察し、その研究成果を論文にまとめ、『言葉のからくり-河上誓作教授退官記念論文集-』(英宝社)に発表した。さらに、この論文は、大幅に修正を加えて、アメリカの雑誌Lingusitic Analysisに掲載されることになっている。このほか、「無生物主語を伴う二重目的語構文について」が『英語青年』(第148巻第10号、研究社、平成15年1月1日)に掲載ずみである(この論文は本報告書概要には記していないが、研究成果報告書には収録している)。分担者の1人(大庭)が、英語の中核的な統語現象であるwh疑問文と二重目的語構文について、生成文法理論の初期から現在まで提案されてきた一般的な規則や原理を整理し、これらの構文の特徴に適用し、新たな提案を行った。具体的には、wh疑問文では、特定性効果に焦点を絞り調査し、それを説明するために最近の理論で注目されているフェイズという概念を用いて分析した。また、二重目的語構文では、無生物主語を伴うものを研究対象とし、その特徴と構造について考察した。これらは、それぞれ、財団法人「語学教育研究所」から出版予定の『市河賞三十五年の軌跡』と福岡言語学会から出版予定の『FLC30周年記念論文集』に掲載されることになっている。次年度は、多重wh疑問文と寄生空所構文を考察する予定である。もう1人の分担者(有村)が英語の周辺的文法現象を考察した。この現象は、英語の一般的な文法から逸脱しており、習得者がそれとして意織的に学習しなければならない構文のことを言う。例えば、The more I hea,. the more interested I become.がその一つである。この文では「the+比較級」が単純に並列されているように見えながら、先行する文が副詞的働きを持ち、後続する文が主節となる(従来先行文のtheを接続詞とする見方もあった)。だとすれば、一般的に副詞節からは要素の摘出ができないと言われるか(Huang(1992))、この場合摘出に関してはどのような現象が観察されるか、照応形の可能性はどうなっているか、仮にこの構文が周辺的であるとした場合、そこで働く原理は一般原理と無関係なのであろうか、等々様々な問題がここから生じてくる。今年度は関係論文を検討して事例研究に努めた。次年度はこれを更に言語理論の問題との関係で考えていきたい。分担者の一人であり、同時に、研究代表者でもある大庭は、昨年度、英語の中核的な統語現象であるwh疑問文と二重目的語構文について、生成文法理輪の初期から現在までの研究を網羅的に調査し、提案された分析、原理・原則を整理した。

また、後者は無生物主語を伴う二重目的語構文を分散形態論の枠組みで議論したもので、『FLC30周年記念論文集』(福岡言語学会編)に掲載済みである。今年度は、引き続き二重目的語構文の間接目的語のwh移動を考察し、その研究成果を論文にまとめ、現在校正中である。これは、3月刊行の『言葉のからくり-河上誓作教授退官記念論文集-』(英宝社)に掲載予定である。なお、多重wh疑問と寄生空所構文についても研究を行ったが、その成果を発表するまでに至っていないので、引き続き研究を行う予定である。もう一人の分担者である有村は英語に固有の(その意味で周辺的な)現象である二重属格(double genitive)と呼ばれる構造について研究し,"Rethinking the double genitive construction"という論文にまとめた.二重属格は,代表的にはthis friend of John'sのような形式であるが,ofで表される属格形と-Sで表される属格形が一つの構造に同時に生じる特異な形式で他のヨーロッパ諸語には見られない.この形式をKayne(1994)やden Dikken(1998)の提案を踏まえてその統語的特徴を検討した.一方で,this John's friendのような形式が中英語,初期近代英語では可能であったのに,18世紀後半を過ぎると見られなくなるという統語変化をどのように解釈すればいいか,現代英語の分析を基にして検討した.なおこの論文は近代英語協会の20周年記念号に採択され,校正中である.また,英語の統語的変化を扱ったOlga Fischer et al.(2000)の書評を発表した.英語の周辺的な現象として他に独立構文とも言われるwith構文(with Christmas coming soon)と叙述構造をなすas構文(regard him as a genius)にも興味を抱いており,den Dikkenの提案する連結動詞(copular verb)の分析をさらに拡大する可能性を探っているが,その成果を発表するには至っていないので,今後の問題点として研究を続けていくつもりである.
神経可塑性の分子機構に関する総合研究

本総合研究は平成7年度より発足する重点領域研究「神経可塑性の分子機構」の準備活動にあたるために計画された。「神経可塑性の分子機構」は、(1)シナプス伝達分子と可塑性(2)可塑性情報機構(3)可塑性遺伝子の探索の3班より構成され、発生工学、分子生物学、電気生理学、行動心理学など多彩なアプローチで、神経可塑性の分子機構とその生理的意義を明らかにするものである。過去数年間のわが国の研究者の研究により、可塑性に関与していると考えられる多くの情報分子が単離されてきた。これらの情報分子としては、各種グルタミン酸受容体、各種のリン酸化酵素、血小板活性化因子、プロスタグランディン受容体、シナプス小胞に結合する低分子量Gタンパク等である。本研究では、標的遺伝子組み換え方を駆使して、これらの分子を欠損したマウスを作製し、その表現型を電気生理学、皇后心理学などの立場から分析する。また、可塑性の情報分子の流れを時空間的に明らかにする。さらに、可塑性の固定には遺伝子発現が必要との認識から、種々の可塑性遺伝子を単離し、その機能を解析することを目標としている。今年度、重点研究の順調な開始を目標に、以下の活動を行った。(1)総合研究班会議を開催し、研究方向を討論した。(2)また、計画班員候補による「研究会」を開催し、お互いの共同研究体制について、論議を深めた。(3)さらに、重点研究発足に向けた種々の資料や情報を収集した。
16族元素で置換した環状不飽和化合物の合成と反応性

シス-エテン-1,2-ジチオレートジアニオンのヨウ素酸化によりシクロオクター1,5-ジエンのsp^3炭素を硫黄原子で置き換えたテトラチオシン(1,2,5,6-テトラチアシクロオクター3,7-ジエン)及びその四量体(1,2,5,6,9,10,13,14-オクタチアシクロヘキサデカ-3,7,11,15-テトラエン)を得ることができた。この四量体化合物はその骨格も新規なものであり、またテトラチオシンは今まで得られているものの中で最も単純な置換基すなわち水素原子を有し、特別な置換基による安定化が無くても単離可能であることが初めて明らかとなった。得られた二種の生成物の結晶構造は、テトラチオシンはtwist構造、四量体は新しい配位子としての可能性を示唆するかご型構造であることがX線結晶構造解析により明らかになった。またテトラチオシンの種々のコンホメーションをab initio分子軌道計算によって行ない、化合物の構造特性を明らかにした。その結果、テトラチオシンはその炭素類似体であるシクロオクター1,5-ジエンとはその安定構造が異なることが明らかになった。テトラチオシンの基本的な性質を調べるために、熱及び光照射による挙動を検討したところ、テトラチオシンは加熱あるいは塩基存在下室温で、環拡大した二量化生成物(四量体)を高収率で与え、光照射によっては選択的に硫黄の[1,3]シグマトロピック転移が進行し、ビシクロ体及び黄色ゴム状のポリマーが得られることが明らかになった。不飽和環状化合物であるシクロオクター1,5-ジエンの構造(特にコンホメーション)や反応性(特に遷移金属錯体との反応)については既に広く研究されており、申請者も最近、分子軌道法を用いてシクロオクタジエンのコンホメーションの検討を行なった。一方、シクロオクタジエンのsp^3炭素を他のヘテロ原子で置き換えた化合物の研究例はほとんど無く、その構造及び反応性に興味が持たれる。シクロオクタジエンのsp^3炭素を硫黄原子で置き換えた1,2,5,6-テトラチアシクロオクター3,7-ジエン及びその二量体(1,2,5,6,9,10,13,14-オクタチアシクロヘキサデカ-3,7,11,15-テトラエン)を、エテン-1,2-ジチオレートジアニオンのヨウ素を用いた酸化反応によって合成した。得られた二種の生成物の結晶構造をX線結晶構造解析により明らかにしたところ、テトラチアシクロオクタジエンはtwist構造、二量体は新しい配位子としての可能性を示唆するcage構造であることがわかった。またテトラチアシクロオクタジエンの種々のコンホメーションをab initio分子軌道計算によって行ない、化合物の構造特性を明らかにした。テトラチアシクロオクタジエンの基本的な性質を調べるために、熱及び光照射による挙動を検討した。テトラチアシクロオクタジエンは加熱、あるいは塩基存在下室温で、環拡大した二量体を高収率で与え、光照射によっては選択的に硫黄の[1,3]シグマトロピック転移が進行し、ビシクロ体及びゴム状のポリマーが得られることが明らかになった。

得られた二種の生成物の結晶構造は、テトラチオシンはtwist構造、四量体は新しい配位子としての可能性を示唆するかご型構造であることがX線結晶構造解析により明らかになった。またテトラチオシンの種々のコンホメーションをab initio分子軌道計算によって行ない、化合物の構造特性を明らかにした。その結果、テトラチオシンはその炭素類似体であるシクロオクター1,5-ジエンとはその安定構造が異なることが明らかになった。テトラチオシンの基本的な性質を調べるために、熱及び光照射による挙動を検討したところ、テトラチオシンは加熱あるいは塩基存在下室温で、環拡大した二量化生成物(四量体)を高収率で与え、光照射によっては選択的に硫黄の〔1,3〕シグマトロピック転移が進行し、ビシクロ体及び黄色ゴム状のポリマーが得られることが明らかになった。
口腔扁平上皮癌の浸潤・転移における細胞間接着分子の役割

癌の浸潤、転移は最も重要な特性であり、癌の浸潤を防ぐことが予後を左右すると思われる。そこで浸潤の初期段階におこる癌細胞間の接着機能の低下、上皮間葉移行(EMT)獲得に着目した。接着因子であるE-cadherinの抑制にて浸潤能、運動能の上昇が認められたことから、結合するbeta-cateninの発現変化を検討すると、核内での発現上昇が認められた。次に、悪性度によるEMTとの関係について検討すると、悪性度が強い細胞でRNA、タンパクの発現を検討した結果、悪性度の強い細胞ではEMTが獲得されている傾向を認めた。癌の浸潤を防ぐことが予後を左右すると思われる。浸潤の初期におこる癌細胞間の接着機能の低下に着目し、これまでの研究でE-cadherin抑制にて浸潤能、運動能の上昇が認められた。そこで、本年度はE-cadherin抑制後に生じる細胞内の変化について検討を行った。siRNAを細胞に導入することで山本、小浜分類浸潤様式3型細胞、4C型細胞のE-cadherinを発現抑制させ、抑制後のβ-cateninの発現を検討。RNA発現量には変化が認められなかった。そこでタンパク質の発現部位を細胞膜、細胞質、核と解析したところsiRNA導入後に核での発現上昇が認められた。癌細胞は上皮間葉移行(EMT:Epithelial-Mesenchymal Transition)獲得によってE-cadherinは発現抑制されることが知られている。そこで、浸潤様式が悪性化したものはEMTを獲得しているのかを検討するため、浸潤様式3型、4C型、4D型を用いてEMTマーカーの発現について検討した。上皮系マーカーとしてE-cadherin、間葉系マーカーとしてVimentin、N-cadherinを使用した。各細胞のタンパク質の発現はWestern blottingを用いて検討したところE-cadherinは4D型細胞で発現の低下が認められた。また、VimentinではE-cadherinとは逆に4D型細胞で発現が認められた。次にRNAの発現をrealtime RT-PCRを用いて検討した。3型、4C型と比較して、4D型細胞では間葉系の性質を示すものが多く、EMT獲得が示唆された。つづいてEMT誘導因子であるSnail、Twistの発現を検討した。SnailはE-cadherinの発現と逆相関を示し、関連が示唆されたが、Twistの発現は浸潤様式、E-cadherinとも関連を認めることができなかった。また、癌細胞は上皮間葉移行(EMT:Epithelial-Mesenchymal Transition)獲得にて細胞間接着が失われると、運動能、浸潤能が高まると考えられており、EMT獲得が悪性化の進展につながると考えられる。これまでの研究で、浸潤様式3型、4C型と比較して、悪性化が進む4D型細胞では上皮系の性質であり、接着因子であるE-cadherinは発現抑制され、間葉系の性質を示すものが多く、EMT獲得が示唆された。しかしEMT誘導因子であるSnail、Twistの発現を検討した結果、SnailはE-cadherinの発現と逆相関を示し、関連が示唆されたが、Twistでは関連を認めることができなかった。そこで、EMTについてさらに検討するため、EMTの獲得が示唆されなかった3型OSC-20細胞、4C型OSC-19細胞を用い、TGF-beta処理をおこなうことで、EMTへの誘導を行った。OSC-19細胞では上皮系E-cadherinの発現の減少が認められたが、間葉系の性質であるVimentin、N-cadherinやSnailの発現上昇には至らなかった。しかし、OSC-20細胞ではE-cadherinの減少、VImentin、N-cadherinの上昇が認められ、TGF-beta同様にEMT誘導因子であるSnailも発現の上昇が認められた。これらのことより口腔扁平上皮癌における浸潤様式とEMTに関連があると思われた。医歯薬学平成25年度はE-cadherinの発現の有無により生じる細胞内の変化を検討する予定であった。siRNA導入によりE-cadherinの発現を抑制することで生じる各細胞のβ-cateninのRNAの発現変化、また、タンパク質の発現部位(細胞膜、細胞質、核)の変化を検討した。また、E-cadherinと関係の深い上皮間葉移行と癌浸潤様式との関係を検討する予定であった。浸潤様式の異なる細胞を用いて、それぞれのEMTマーカーの発現について検討した。タンパク質はWestern blottingを用い、RNAの発現はreal-time RT-PCRを用いて検討した。

予定では口腔扁平上皮癌患者さんの組織標本を用いてEMT誘導と臨床症状についても比較検討する予定であった。間葉系マーカーとしてVimentinの免疫組織学的染色を行い検討する予定であったが、検討するまでにいたらなかった。しかし、平成26年度に検討して行う予定であった、EMT誘導因子であるSnail、Twistの発現について前倒しして本年度に行うこととした。これらの検討をEMTマーカーと同時に行うことで、作業の効率化をはかることができたと思われる。本年度は予定していた内容を達成できないところもあったが、その代わりに、次年度実験を前倒しすることで、2年間の実験計画からみると、効率化をはかることができおおむね順調に進展していると判断した。平成25年度の研究より癌細胞において浸潤様式とEMTとの関連が示唆されたため、平成26年度はさらにこれらの関係について深く調べていく予定である。EMTを調べるため、代表的な指標であるE-cadherinの転写抑制をすると考えられるSnail、Twistの発現を検討した。SnailはE-cadherinと逆相関を示す傾向があり、関連が考えられたが、Twistに関しては関連を認められなかった。そこで、EMT誘導をおこすと考えられているTGF-βについて追加実験を行うことを検討している。EMT誘導時にTGF-βが亢進するとの報告から、癌細胞の中でもこれまでの研究からEMTがあまり進行していないと思われる浸潤様式3型細胞であるOSC-20細胞を用いることとした。細胞を培養する際に、Recombinant TGF-βを培養液中に加えることで培養細胞にTGF-βをとりこませる。TGF-βを取り込んだ細胞にEMT亢進が起きているか調べるために培養後の細胞のRNAよりrealtimeRT-PCRを用いてEMTマーカーの発現を検討することを考えている。また、亢進していた際には、Recombinant TGF-βを取り込んだ細胞を用いてマウスに移植し、腫瘍の転移についても検討したいと考えている。また、細胞質内のβ-cateninに作用するWntシグナルにつても浸潤様式、EMTとの関係について検討したいと考えている。E-cadherin抑制下では細胞質内、核でのβ-cateninの発現が上昇していることが認められたため、EMT亢進がWntシグナルに関与することが考えられ、検討していきたいと思う。研究結果より追加実験が必要と判断し、発表するにまでに至らなかったため今年度は海外での国際学会への参加をしなっかったため外国旅費を使用しなかった。また、効率的に予算を執行することができたため経費は繰り越すこととした。平成25年度にreal-time PCR装置が故障したため、当初の研究計画を遂行するために急遽新しいreal-time RT-PCR装置をリース使用することとなった。平成25年度の未使用額はこのリース費用次年度分として使用することとした。
重層的環境ガバナンスの動態における公的ガバナンスの変容に関する研究

本研究課題では、ローカルな空間スケールを主な対象とした重層的環境ガバナンスの動態と、そのなかにおける地方自治体を中心とした公的ガバナンスの変容について取り上げた。研究成果としては、市町村合併の影響と環境言説が果たした役割について、埼玉県の見沼田圃保全政策を事例に取り上げ、その特徴と限界について明らかにした。また環境ガバナンスの動態とそのなかにおける橋渡し組織の構造と機能について、長野県飯田市における再生可能エネルギー政策と公民館、および熊本地域における地下水保全とくまもと地下水財団を事例に含めて明らかにした。本研究計画の初年度として、重層的環境ガバナンスの動態やそのなかでの公的ガバナンスの変容を把握するための理論構築を進める一方で、事例調査については当初計画で言及していた見沼田圃保全政策に加えて、長野県飯田市における再生可能エネルギー政策や、熊本地域における地下水保全政策なども行った。このうち理論構築については、これまで見沼田圃保全政策を事例として取り組んできた政府間関係論だけでなく、今年度はとくに境界組織論について、NPO論で展開されてきた中間支援組織論の知見を踏まえながら進めてきた。また、大都市と地方、行政主導型と行政支援型という当初計画での類型に加えて、ガバナンス形成の背景としての問題の性質(もしくは問題の認識)の違いが、ガバナンスの動態やそのなかでの境界組織に影響を与えていることを、熊本地域における地下水保全政策の事例から明らかにすることができた。さらに、長野県飯田市の事例において注目してきた境界組織としての公民館が果たす役割については、自治公民館としての宮崎県綾町やこの綾町をモデルとした愛媛県内子町といった、まちづくりにおいて公民館を重視しているそれぞれの事例を調査するなかで、行政との関わりには多様性があること、そしてそのことが境界組織の機能やこれらの組織における財源構造にも色濃く反映されていることがそれぞれ分かった。最後に、環境言説が環境ガバナンスの動態に対して与えている影響を把握するための理論構築は、文献調査を進めながら上記した事例調査のなかで論点整理を積み重ねてきており、次年度以降の研究に反映できる準備はすでに整っている。本研究計画の中間年度として、環境ガバナンスの動態とそのなかにおいて橋渡し組織(境界組織)が果たしている機能に着目し、大都市で展開されている見沼田圃保全政策の比較参照として位置付けている、地方(都市)における諸事例を中心に研究を行った。具体的には次の3つの成果を得ることができた。第1に、熊本地域(熊本市を中心とした11市町村によって構成)における地下水保全のガバナンスの動態について、文献調査と行政(熊本市)、NPO(環境ネットワークくまもと)、および企業(ソニーセミコンダクタ)へのヒアリング調査を通して具体的に明らかにした。そこでは、ガバナンスの動態の場面ごとに橋渡し組織としてのNPOと行政がそれぞれ独自の機能を発揮していることが分かった。また、ガバナンスの動態において行財政が果たす役割の変化についても明確にすることができた。第2に、橋渡し組織の機能について、召集機能・解釈機能・協働機能・媒介機能の4つに整理したうえで、その実際についてくまもと地下水財団を事例に取り上げて分析を行った。第3に、同じく橋渡し組織の機能分析を、長野県飯田市における再生可能エネルギーの地域ガバナンスと公民館(とくに地区公民館)の関係にも応用させた。他方で、現時点で研究実績の途上にあるものは次の通りである。まず、環境言説に関する理論構築については文献調査の成果を踏まえて、とくに再生可能エネルギーの社会的価値や学習との関係から、これらの言説が果たしている役割について明確にする作業を進めている。次に、見沼田圃保全政策との比較参照事例として追加的に取り上げている横浜市の緑地保全政策については関係計画等の文献調査をほぼ終了した段階にあり、ヒアリング調査を進めることにより今後の研究に反映させていく。研究計画の最終年度として、以下の3つの研究成果を得ることができた。第1に、本研究課題で主に取り上げてきた都市緑地保全の事例である見沼田圃保全政策については、さいたま市への合併前に埼玉県が主導して形成した制度に対して、合併後においてさいたま市がそれらに併設するかたちで市独自の制度の形成を模索してきたことを取り上げた。具体的には、合併に関わる言説が計画における将来像や、そのもとでの特定の事業を正当化するために積極的に活用されたこと、しかし事業をめぐる利益範囲の偏在や財政資源の制約等を理由として、合併後に明確なかたちでは制度の動態が起こっていないことを、それぞれ解明した。第2に、地方圏における環境ガバナンスの事例として、昨年度に引き続き熊本地域の地下水保全を取り上げた。そこでは、昨年度の研究で明らかにした水量保全と水質保全のそれぞれのガバナンスの特徴を踏まえたうえで、環境ガバナンスにおける橋渡し組織の機能について、くまもと地下水財団とこの財団が取り組んでいるウォーターオフセット事業を事例に分析と検討を行った。その結果、既設組織から地下水財団への統合によって橋渡し組織としての機能強化が図られた一方で、利害調整に関わる媒介機能を中心に課題を抱えていることを示した。第3に、同じく地方圏における環境ガバナンスに関心を持ちながらも、その基盤となる地域ガバナンスの特徴とそこにおける橋渡し組織の存在について、再生可能エネルギーで積極的な政策を展開している長野県飯田市の公民館を事例に取り上げた。再生可能エネルギーの普及においては社会的価値の創造という側面も重要であること、そしてそこでは学習を支えるガバナンス組織が求められることを示したうえで、その具体例として長野県飯田市における公民館、なかでも行政と住民との橋渡し組織として地区公民館が果たしてきた多面的な機能について解明した。

研究成果としては、市町村合併の影響と環境言説が果たした役割について、埼玉県の見沼田圃保全政策を事例に取り上げ、その特徴と限界について明らかにした。また環境ガバナンスの動態とそのなかにおける橋渡し組織の構造と機能について、長野県飯田市における再生可能エネルギー政策と公民館、および熊本地域における地下水保全とくまもと地下水財団を事例に含めて明らかにした。重層的環境ガバナンスの動態とそのなかでの公的ガバナンスの変容について、橋渡し組織の機能を通した事例分析を着実に積み上げることができ、この点では当初計画での想定以上であった。他方で、環境言説に関する分析枠組みの構築やこれを踏まえた見沼田圃保全政策(とくにセントラルパーク構想)への応用については研究の進展は見られるものの、実績をあげる途中にある。以上の理由から、おおむね順調に進展していると判断する。地方財政論、地域環境ガバナンス論、自治体地域政策本研究計画の最終年度であることから、まず前半(9月まで)に見沼田圃保全政策を事例として、重層的環境ガバナンスの動態における環境言説(セントラルパーク構想)が与えた影響について研究を進める。そのうえで後半(10月以降)は、橋渡し組織の機能という観点から見沼田圃保全政策を評価し、その後報告書として最終的な研究成果を取りまとめる。当初計画での想定以上に進んでいる事例調査を踏まえながら、重層的環境ガバナンスの動態やそのなかでの公的ガバナンスの変容に関する理論構築については、これまでの政府間関係の変容に加えて境界組織に関しても進んでいる。他方で、分析枠組みの1つである環境言説については、初年度については研究実施計画の予定通りではあるが、文献調査を進めている状況にある。主な事例調査地である埼玉県以外の調査(八木の場合は熊本市等、石井の場合は栃木県塩谷町)を進めたことから旅費の支出が当初見込みよりも少なくなった一方で、これらの調査の実施によって当初予定していたさいたま市や市民団体へのヒアリング調査を延期したため。まず、見沼田圃保全政策を事例とした研究では、具体的な環境言説としてセントラルパーク構想を取り上げ、首都圏の環境インフラ整備との兼ね合いを踏まえつつ、この構想が見沼田圃保全をめぐる重層的ガバナンスの動態や、そのなかでの公的ガバナンスの変容にどのような影響を与えたのかを分析・検討する。加えて、当初計画にはなかった、同じ首都圏に位置する横浜市の緑地保全政策(みどりアップ計画やみどり税)との比較も行っていく。当初予定していたさいたま市、市民団体、および研究計画途中より追加した横浜市へのヒアリング調査に関連した旅費の支出、および追加的な物品購入(主に洋書・和書)による使用を計画している。前倒し使用を予定していた横浜市への調査については、地下水保全に関わる熊本市等への調査を進めたことを理由として、今年度での実施ができなかったため。
双胎妊婦の心理・社会的側面に影響を及ぼす要因と援助に関する研究

1.双胎妊婦で本研究の同意が得られた妊婦5名に対して、定期健診時及び家庭訪問により妊娠期間縦断的に面接を行った。(1)面接内容は、生理的変化、生活上の変化、不安、家族の状況などで主に「現在の思い」を聞く中でデータ収集をした。(2)対象妊婦に共通していたことは、・双胎妊娠・分娩・育児に関して情報不足を感じていること・双胎の母親という仲間を求めていること・妊娠末期に入った時期からは、身体的な苦痛が強いこと等である。今後の計画:データ分析を引き続き行い、双胎妊婦の心理面をモデル化する。2.双胎の特殊性をふまえた保健指導用の教材開発に取り組んだ。(1)対象妊婦の許可を得て、腹部の増大や妊婦自身の体型の変化などの生理的変化をビデオ、写真に収め、双胎妊娠がイメージできるための教材の作成を試みた。(2)双胎妊娠及び分娩についての保健指導用のパンフレットの一部を作成し、対象妊婦の保健指導に試用した。今後の計画:検討を重ねて保健指導用の教材の開発を行う。
免疫監視の破綻と修復

本研究は、個体の免疫監視システムがどのようなメカニズムで変異細胞を認知し対応しうるか、そしてその限界はどこにあるかを、生体内での免疫系と変異細胞との直接的な相互作用の解析から現象に即して明らかにし、免疫監視の強化と限界の克服のための新機軸の開発に資することを主目的として遂行された。これにより以下のような成果を得た。(1)自然発症白血病モデルを確立し、その病態・機構の解析を行った。SPA-1KOマウスはヒトの白血病に酷似した多段階のプロセスによって慢性白血病を発症する希有なモデルであり、自然発ガンに伴う宿主免疫監視機構解析には理想的なモデルであると考えられた。(2)前白血病状態におけるT細胞機能異常の解析。SPA-1KOマウスにおける前白血病状態からの白血病自然発症に宿主のT細胞性免疫機能抑制が寄与していることを示唆する結果を得た。(3)白血病発症に伴うメモリーCD4T細胞の不応答化の発見とその機構解析。メモリーCD4T細胞の不応答化が直接に全身性白血病細胞によって誘導されることが強く示唆された。ヒト白血病では極めて重篤な免疫不全をともなうことはよく知られているが、この非クローナルなT細胞不応答化が大きく関与しているものと考えられる。ヒトのガン免疫治療という観点からは、むしろこの点が重要な問題であり、T細胞不応答化を誘導する白血病性の因子(あるいは相互作用)の実体、T細胞不応答化の分子機構、その可逆化の方途、などについての研究は、実際的なガン免疫の立場から極めて緊急かつ重要なものと考えられた。Rap1 GTPase-activating protein,SPA-1,は、リンパ造血組織における主たるRap1 G蛋白の不活性化因子である。Rap1 G蛋白のリンパ造血系細胞における機能を明らかにする目的で、SPA-1遺伝子破壊(SPA-1-/-)マウスを作成し、その形質解析をおこなった。(1)SPA-1-/-マウスは、生後3ヶ月以降から加齢に伴って末梢T細胞におけるRap1GTPの過剰の蓄積を示し、これに平行してT細胞の不応答性が進行、生後1年以内に強いT細胞免疫不全状態となった。生化学的解析から、この不応答性は抗原刺激後の過剰のRap1GTP生成によるRas依存性ERK活性化の抑制によるアナジーによるものであり、SPA-1-/-マウスにおいては抗原刺激を受けたT細胞は一次応答の後、免疫記憶細胞へと分化せずすべてアナジーに陥ることによりT細胞免疫不全に至ることが明らかとなった。(2)SPA-1-/-マウスは、T細胞免疫不全に続発して生後1年以降ほぼ全例白血病を発症した。自血病の病型は、慢性骨髄性白血病(CML)、その急性転化、慢性リンパ性白血病(CLL)と多彩であり、一部は骨髄異形成症(MDS)に酷似した症状を呈した。多くのマウスで重症の貧血も認められた。前白血病のSPA-1-/-マウスの骨髄において、多能性前駆細胞分画において選択的なRap1GTPの過剰の蓄積とそれに伴う細胞増加が認められ、さらに活性型Rap1の遺伝子導入によって正常骨髄前駆細胞の増殖亢進が見られたことから、この白血病の発症は過剰のRap1GTP生成による多能性造血前駆細胞の異常増殖によることが強く示唆された。さらに、SPA-1-/-マウス由来白血病細胞株にSPA-1遺伝子を再導入することによって白血病原性が完全に消失することが示され、SPA-1遺伝子は造血系における癌抑制遺伝子であることが示された。SPA-1-/-マウスにおける白血病の発症は、明らかにT細胞免疫不全状態に続発することから、免疫監視機構の破綻が臨床的白血病発症に大きな役割を果たしていることが強く示唆され、SPA-1-/-マウスは自然発生腫瘍における免疫監視機構の意義を明らかにする上で極めて有用なモデルを提供しうることが期待される。

前年度までの研究で、SPA-1 KOマウスが骨髄性白血病を含む多彩な骨髄幹細胞異常症を発症することを明らかにしてきた。今年度は新たに、SPA-1 KOマウスの新しい病態形質として、抗DNA抗体・抗核抗体の産生とそれによる典型的なループス腎炎の発症を確認した。これは異常な自己反応性B1細胞の出現とその抗原特異的免役応答によるもので、構成的Rap1シグナルによる転写共因子OcaBの過剰発現による免疫グロブリンL鎖の編集(レセプター・エディション)異常に起因することが示された。レセプター・エディションの異常による自己免疫病の発症は従来、自己抗体遺伝子トランスジェニック・モデルを用いて精力的に研究が進められてきたが、今回の結果により、通常の動物のシグナル遺伝子変異によるレセプター・エディションの異常が確かにヒトのループスに相当する自己免疫病態に至りうることが示された。さらに、一部のマウスでは、ヒトの慢性リンパ性白血病に酷似した自己抗体を伴うB1細胞性白血病の発症も認めた。これらの結果は、SPA-1遺伝子欠質によるRap1シグナルの異常に起因する骨髄幹細胞異常が、骨髄球系のみならずBリンパ系にもおよび、その病態発症にいたることを示すものである。これまでの研究によりSPA-1 KOマウスは、白血病、自己免疫病(B細胞性)、免疫不全(T細胞性)というすべての免疫・血液系の主要な病態を発症するきわめてユニークなモデルであることが示され、これによって個体レベルでの多様な免疫異常の病態発症における複雑な相互作用の解析が可能になったといえる。すでにSPA-1遺伝子破壊マウスが骨髄幹細胞異常の結果として慢性骨髄性白血病(CML)を発症することを報告してきたが、一部はさらにB1細胞に由来すると考えられるヒト慢性リンパ性白血病(CLL)に酷似する病態を発症することを明らかにした。同マウスでは、白血病発症に先行しほぼ全例に腹腔内B1細胞の加齢に伴う増加と抗DNA,抗核抗体の出現、および免疫複合体沈着による糸球体腎炎が認められ、典型的なループス様自己免疫病の発症が確認された。自己抗体の出現は骨髄未熟B細胞におけるRap1の活性化とそれによるp38MAPK/Creb経路を介したOcaB遺伝子の過剰発現によるIgκ遺伝子レパートリーの変容、およびその結果生じた自己反応性B細胞のIgκ遺伝子の編集不全によることが明らかとなった。B細胞レセプター編集に失敗した自己反応性B細胞は、選択的にB1細胞として腹腔へと集積される。これら自己反応性B1細胞は、しかし構成的自己抗原により恒常的に刺激を受け、最終的にはクラススイッチのより病原性IgG自己抗体を産生しループス様自己免疫病にいたる。さらに一部のマウスでは、自己抗体を伴うB1 CLLに至ると考えられた。自己抗体を伴うCLLは、ヒトB-CLL病態のhallmarkであり、恒常的抗原刺激によりB細胞白血病化モデルを示唆するものである。SPA-1KOマウスにおけるT細胞機能不全が、B細胞白血病化にいかなる関与を有するかは今後の大きい問題であるが、自然発ガン細胞に対する免疫監視機構解析のための極めて有用なモデルとなりうると考えられる前年度に引き続き、Rap1シグナルの免疫造血系における役割の個体レベルでの研究を推進した。Rap1シグナル不活化因子SPA-
海底地震計記録の自己相関解析に基づく太平洋プレート内部不均質構造の解明

日本海溝から東北日本の下に沈み込む太平洋プレート内部の地震波速度不均質構造を地震波干渉法により推定した。解析には、海底および陸上の地震観測点で得られた連続記録中に含まれる雑微動部分を用いて自己相関関数を求め,地下構造のイメージングや地震に伴う時間変化に関する研究を行った。地下構造のイメージングにおいては、特に陸上観測点で得られた自己相関記録から斜めに沈み込む太平洋プレート内部の反射・散乱構造のイメージングを行った。その結果、反射的なウェッジマントルと,それに比して透明な沈み込むスラブのイメージングに成功した。さらに、二重深発地震面の地震活動に関連した速度不均質構造が抽出された。特に下面の地震活動度の空間変化に関連した地震波散乱体のイメージングに成功した。これらの散乱体は、下面の地震活動に関連したプレート内流体の分布を示唆する可能性が高い。沈み込むプレートに関わらず一般に地震活動の水平方向の不均質性を説明するための要素として、流体の関与が強く示唆されている.プレート内に存在する流体を検出する地震学的方法として、人工震源を用いた反射法地震探査が有効であるが、二重地震面の下面付近については人工震源により励起できる波では震源のエネルギーが不足している。本研究の目的は(1)沈み込む太平洋プレート内部の不均質構造を地震波干渉法により推定、(2)浅部の二重浅発地震面の地震活動に関連した速度不均質構造を抽出し、特に下面の地震活動度の空間変化に関連した地震波散乱源の空間分布を調べることで、下面の地震活動へのプレート内流体の分布を調べることである。さらに(3)リソスフェアーアセノスフェア境界の深さ分布を高分解能で調べることにより、沈み込むプレートの変形およびプレートの内流体分布により形成されるであろう二重面の地震テクトニクスの解明を試みる。計画初年にあたるH22年度は主に宮城沖および三陸沖の海底地震計記録について自己相関解析を実施した.さらに陸上の地震観測データについても自己相関解析を実施し、自己相関記録と既知の地震波速度不均質構造とを比較し、自己相関解析と地下の不連続構造との対応を調べた。その結果、反射強度の高いウェッジマントルの構造と反射強度の低い沈み込むプレートのイメージングに成功した。H23年度は主に宮城沖の海底地震計記録について自己相関解析を実施し,地震前後の自己相関関数の時間変化について調べた。その結果,地震発生後にみられる自己相関関数の変化には二つのパターンがあることがわかった。一つは、地震後に観測点周囲の一様な速度低下を示唆する変化のパターンであり、もう一つは,局所的な速度構造変化を示唆するパターンであった。これらの要因として、一様な速度変化については強震動による表層の損傷であり、局所的な構造変化としては地震時のプレート境界面近傍の物性変化が考えられる。本研究では海底および陸上の地震観測点で得られた連続記録中に含まれる雑微動部分を用いて自己相関関数を求めた。理論的には、各観測点における雑微動部分の自己相関関数は、観測点での入力に対する応答関数、すなわちグリーン関数と等価である。本研究では、各観測点で得られた自己相関関数をゼロオフセットのショットトレースとして3次元深度マイグレーション処理を実施し、沈み込み帯の反射・散乱構造のイメージングを行った。昨年度までに、東北日本弧下における反射的なウェッジマントルと比較的透明な沈み込むプレートのイメージングに成功した。

また、反射的なウェッジマントルは島弧横断方向に不均質構造を示し、前弧側ではやや透明な構造であるのに対して、火山フロント下から背弧側にかけてより反射的な構造に変化することが示された。本年度は特に、斜めに沈み込む太平洋プレート内部の反射・散乱構造のイメージングを行った。具体的には、マイグレーション処理において、斜めに沈み込むプレートからの反射波が効率良く抽出できるように、地下の反射・散乱体から観測点への入射角および方位角に関して制限を加えた上でマイグレーション処理を行った。結果、二重深発地震面の地震活動に関連した速度不均質構造が抽出された。特に下面の地震活動度の空間変化に関連した地震波散乱体のイメージングに成功した。これらの散乱体は、下面の地震活動に関連したプレート内流体の分布を示唆する可能性が高い。既存の海底地震記録の自己相関解析処理は順調に進展しているが、2011年東北地方太平洋沖地震の発生を受けて、巨大地震により生じる地下構造の変化を地震波干渉法により抽出することにH23年度は特化した。このため本来の研究の主目的である深部のイメージングについてはやや遅れているため上記の区分とした。ただし、研究全体の達成度としては、自己相関解析による地下構造のイメージングについて進展があったため、「(1)当初の計画以上に進展している。」相当の成果は得ている。24年度が最終年度であるため、記入しない。次年度は特に本研究の主目的である深部構造のイメージングについて重点的に研究を行う。