hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
休眠,翅多型現象および昆虫の光周性の起源に関する研究

1・マダラスズ種群には、熱帯、亜熱帯、温帯に適応した卵休眠の地理的クラインが見られるが、石垣島の集団からの選択によって、休眠率および休眠深度の異なるクラインを再現することができた。しかし選択によって休眠期間の最大値は変化したが、それに平行した最小値の変化は見られず、卵期150日を選択目標とした系統においても、休眠卵と不休眠卵の孵化期は明瞭に分離しなかった。したがって休眠深度の大きい系統ほど、選択によって卵期間の変異幅が増加するという、一見矛盾した傾向を生じた。この原因の探求は、今後に残された重要な課題である。2.ミナミマダラスズの24母系の翅型光周反応を解析し、臨界日長の変異は形質誘導能の量的変異の反映で、光周時計の変異の表現ではない、と結論した。長翅系統は、光周期以外の信号刺激(温度、密度など)にたいしても、短翅系統よりも高い反応率を示した。選択の条件を変えて、1213時間の臨界日長を1112時間に短縮あるいは1314時間に延長する選択を試みると、短縮効果はある程度えられたが、10世代の間には臨界日長の増加は実現せず、翅型誘導能のみが変化した。3.ヨトウガの蛹休眠を支配する光周反応において、共鳴効果の発現にたいする温度の影響、二相安定反応に対する同調効果、自由進行効果などを検討した。その結果、実験条件によって、振子型あるいは砂時計型の反応が現れた。光周期を測時する機構はおそらく砂時計型であり、休眠決定の機構に概日系がかかわっている。両者の関係のあり方が環境条件によって変化し、それに応じて光周反応の表現が変わるのではないか、と推定した。4.コバネイナゴの越冬卵の孵化期のばらつきの原因を探るため、自然条件下における休眠状況を調べた。成虫の産卵期が長期にわたるため、冬になるまでに休眠期に達しない卵がかなり発見されたが、従来の知見とは異なりそれらの卵の胚子が休眠以前の初期発育の段階であっても、越冬できる事がわかった。この場合には越冬後に休眠を経過するので、孵化期が遅れる。さらに越冬後の湛水によっても孵化が抑制され、秋に若令幼虫が出現する要因となることがわかった。(1)ミナミマダラスズの熱帯集団の解析:ボゴ-ル(インドネシア)から採集した系統は、25°Cでの卵期間の変異性が少なく、ふ化が遅延する個体はほとんど見られなかった。幼虫の発育と成虫の翅型決定に対する光周期の効果は、不明瞭であった。亜熱帯集団と比べると、長翅率は一般に非常に低い。これに対して、ドイ・プイ(タイ)の系統は、翅型と発育のどちらにも、長日型の光周反応が見られた。卵期間にはかなりの変異があった。しかしふ化遅延卵の出現率に、親世代の光周期は何の影響も与えなかった。ふ化遅延卵を数世代にわたって選択したが、卵期の長い系統野を固定することは出来なかった。

おそらく卵休眠の形成以前に、発育調節に関わる光周性が進化した、と推定される。(2)ミナミマダラスズの亜熱帯集団の選択:石垣集団から卵休眠が殆ど存在しない系統、休眠が短い系統、長い系統などを分離する事が出来た。休眠が長い系統では、元の集団には見られなかった200日以上にもおよぶ、長い休眠をする個体が現れた。しかし系統内での卵期のばらつきはきわめて大きく、25°Cでは不休眠卵に到るまで卵期間に連続した変異が存在している。今後さらに選択を続けて、休眠進化の行方を追求する。選抜系統間の交雑を行い、休眠の遺伝様式を解析中である。(3)イナゴ種群の地理的適応の調査:コバネイナゴでは日本列島のほぼ全域にわたって、成虫サイズに遺伝的なクラインが存在し、それが恒温における幼虫期間および原産地での発育季節の温量と平行している事が分かった。幼虫期の変異には、羽化までの脱皮回数の差異が伴っており、北では齢数が少なく、南では多い。しかし同一集団内にも齢数の変異があり、それには遺伝的要素と環境条件つまり光周期が関与している。長日では脱皮回数が増加し、同時に長翅率が高くなる。近縁なタイワンハネナガイナゴが休眠起源の追求に絶好の材料であることが分かった。1.選抜によって得られた休眠性に異なるミナミマダラスズの4系統(選抜目標値は25°Cでの卵期間20、50、100、150日)をいろんな組合せで交配し、F1、F2、および戻し交雑世代に休眠特性を観察した。その結果、複数遺伝子の相加効果が存在することが確認された。しかし休眠誘導には母性効果が強く表れるが、休眠深度では胚子の遺伝子型の効果のほうが強い。10世代以上も休眠卵を選択し続けた後にも、逆選択によって休眠性が弱められた事実も、ポリジン系の関与を示唆する。2.野外(石垣島)で採集したミナミマダラスズ集団のF1から個体別に子孫を取り、家族毎に翅型決定の光周反応を調べた結果、臨界日長にも長翅出現率にもかなりの遺伝的な変異のあることが明らかになった。しかし選抜によって得られた長翅率の高い系統と低い系統の臨界日長には、ほとんど差がなかった。これに反して、卵休眠の誘導に関わる光周反応の臨界日長においては、休眠の短い系統と長い系統の間に明瞭な差があり、前者の方が臨界日長が短い。3.亜熱帯気候にたいする、タイワンハネナガイナゴの極めて特徴的な適応機構が、明らかになった。この種の成虫は、長日条件下で長期間の生殖休眠に入る。この反応によって、乾燥しやすい季節の産卵が回避されるのであろう。さらに一部の卵が休眠に入ることも確認された。卵の休眠率は、光周期も温度も影響しないので、予測不可能な環境変動にたいする危険分散機構として成立する、確率多型現象ではないかと推測される。4.いろんな実験条件の設定により、ヨトウガの光周反応には自律振動系と砂時計的な系とが、混在していることが証明された。光周時計そのものはおそらく砂時計的な機構のもので、測時以降の反応系に概日振動系が関与していると見られるデータが得られた。1.ミナミマダラスズの24母系の翅型光周反応を解析し、臨界日長の変異は形質誘導能の量的変異の反映で、光周時計の変異の表現ではない、と結論した。選択の条件を変えて、1213時間の臨界日長を1112時間に短縮あるいは1314時間に延長する選択を試みると、短縮効果はある程度えられたが、10世代の間には臨界日長の増加は実現せず、翅型誘導能のみが変化した。2.選抜により確立した長翅率の異なる系統を用いて、光周期以外の信号刺激(温度や密度)にたいする反応を調べた結果、選抜の標的になっていたのは、翅型表現に関わる生理的性質であり、光周反応の臨界日長を決める遺伝子ではない事がわかり、上記の推定が裏付けられた。
チトクロームP-450の分子進化に関する研究

本研究では両生類のチトクロームP-450に着目し、これまでにアフリカツメガエル肝ミクロゾーム画分よりオクチルアミノセファロース、Mono Q (FPLC)およびMono Pカラムクロマトグラフィー(FPLC)を行いpH6.7で溶出される分子量52kDaのチトクロームP-450を精製している。今回この分子種を大量に精製する過程で、最終ステップのクロマトフォーカシングで異なる挙動を示すP-450分子(p15.9)を見出した。これら2つのP-450のN末端アミノ酸配列は、決定した15残基までは完全に一致していた。再構成系で薬物代謝活性を調べたところ、両者とも哺乳類のP-450に比べると弱いがアニリン水酸化、アミノピリンN脱メチル化、p-ニトロアニソールO脱メチル化活性が認められ、ヘキソバルビタール水酸化活性は検出されなかった。全体にpI5.9のP-450の活性はpI6.7のP-450よりもやや弱かった。次に精製したP-450 (pI6.7)についてリシルエンドペプチダーゼ消化断片のアミノ酸配列を決定した。これに基づいて合成したプライマーを用いてRT-PCRによりプローブを作製し、アフリカツメガエル肝cDNAライブラリーをスクリーニングした結果、全長2235bp、494残基のアミノ酸をコードするクローンを得た。この配列を他種生物のP-450と比較すると、ラットのCYP2G1と55%のホモロジーを示したのをはじめ、CYP2ファミリーとの間により高い相同性が認められた。一方、P-450 (pI6.7)の精製標品をウサギに免疫して抗血清を調製し、さらにアフィニティー精製した抗体を用いてイムノブロッティングを行い、このP-450を定量するシステムを構築した。今後、この系を用いてアフリカツメガエルの変態前後の各ステージにおけるこのP-450分子の発現パターンを調べ、生活環境の変化との対応について検討していきたい。また、pI5.9のP-450分子についても同様に解析を進める予定であり、この2種のP-450を識別する際に等電点電気泳動が有効な手段になると考えられる。
エナメル上皮腫のWnt, Shh-Ptchシグナル系に関する分子生物学的研究

エナメル上皮腫は、最も発生頻度の高い歯原性腫瘍であり、本腫瘍の局所侵襲能には様々な程度のものが存在するにもかかわらず、治療法選択のための診断基準は明確でなく、その遺伝子変異も全く報告がなかった。そこで本研究では、類似の腫瘍において変異が報告され、歯の発生過程にも深く関わる遺伝子であるCTNNB1とPTCH1とに着目し解析を行った。その結果、14例中1例のエナメル上皮腫(叢状型)においてCTNNB1のリン酸化部位に体細胞変異が確認された。また、患者群のPTCH1において、9箇所の1塩基多型と1箇所の3塩基CGGの繰り返し数多型(8回繰り返しアレルCGG8と7回繰り返しアレルCGG7)が確認された。各箇所の多型について、症例・対照研究を行ったところ、患者群においてCGG8の存在頻度が有意に高いことがx^2検定にて示された。続いて、遺伝子型間での発症に関わる相対リスクを評価するために、CGG7/CGG7を基準としてオッズ比を求めたところ、CGG7/CGG8からCGG8/CGG8へとCGG8の数が増すにつれオッズ比が増加していた。この結果をMantelの傾向性検定にて検定したところ、その増加傾向が有意であることが示された。以上の研究は、エナメル上皮腫発症に影響する可能性のある体細胞変異と遺伝子多型を初めて示唆したものであり、本腫瘍の遺伝子レベルでの病態解明に寄与するところが大きい。PTCH遺伝子は、その変異によって基底細胞癌などに関与し、生殖細胞における変異は基底細胞母斑症候群(80%程度の患者に多発性の顎骨嚢胞が認められる)を引き起こすことが知られている。近年、エナメル上皮腫においてPTCHタンパクの発現が亢進していることが示され、また、PTCH遺伝子の5'側非翻訳領域に認められるCGG繰り返し配列に7回のものと8回のものの2型が存在することが確認された。当教室ではエナメル上皮腫や歯原性角化嚢胞など歯原性上皮が関わる疾患でのPTCH遺伝子の変異及びポリモルフィズムの解析を行ってきた。その結果、エナメル上皮腫と類似した組織像を示すことのある基底細胞癌において多く認められるPTCH遺伝子の変異が、エナメル上皮腫には現在までのところ同定されない。しかし、CGG繰り返し数の多型に関するケース・コントロール解析によって、エナメル上皮腫患者群は非患者群と比べて8回繰り返し型の保有率が優位に多いことが判明し、さらに、この多型についての遺伝子型において、CGG7/7よりもCGG7/8が、さらにCGG8/8がエナメル上皮腫発生についての相対危険度が上昇する傾向にあることが判明した。更にWntシグナル系に関わる分子であるβ-cateninについて種々の病理組織型のエナメル上皮腫14例について検索したところ、叢状型1例においてβ-cateninのExon3のリン酸化部位である33番目セリンがシステインに変わる体細胞突然変異を見出した。

続いて、遺伝子型間での発症に関わる相対リスクを評価するために、CGG7/CGG7を基準としてオッズ比を求めたところ、CGG7/CGG8からCGG8/CGG8へとCGG8の数が増すにつれオッズ比が増加していた。この結果をMantelの傾向性検定にて検定したところ、その増加傾向が有意であることが示された。以上の研究は、エナメル上皮腫発症に影響する可能性のある体細胞変異と遺伝子多型を初めて示唆したものであり、本腫瘍の遺伝子レベルでの病態解明に寄与するところが大きい。
新たな植物プランクトン生理状態診断法の開発と応用

培養株および外洋の天然植物プランクトン群集を用い、種々の生理状態診断法を検討及び適用した。また、この過程において、数種の外洋性のピコ・ナノ植物プランクトンの培養株を作成することができた。種々の検討の結果、特に、リン酸モノエステラーゼ及びリン酸ジエステラーゼ活性とこれを細胞ごとに診断するELF-97の組み合わせはリン酸制限を診断する上で最も簡便かつ有用な方法であることが確認された。これを南北太平洋で適用したところ、広範なリン酸制限マップを描くことができた。また、亜熱帯表層におけるリン酸ジエステルはモノエステルに比べて生物学的に安定な画分であるという地球化学的に重要な知見が得られた。本研究の目的は、海洋の植物プランクトンの栄養塩制限状態を診断する新たな手法を確立し、それを用いて現場での植物プランクトンの生理状態を種、またはグループごとに解明することである。この目的のため、初年度である本年はその分析方法の検討を立ち上げた。■測定条件の検討ウェブ上で公開されている遺伝子データベース(GenBankおよびIMG)を利用して窒素固定性シアノバクテリアCrocosphaera watsoniiおよび非窒素固定性シアノバクテリアSynechococcusのリン・鉄欠乏に応答すると推定されるタンパク質をコードする遺伝子配列のプライマーを設計した。また、蛍光基質アナログを用いたアルカリホスファターゼ活性の測定として、旧来の蛍光分光光度計に代わり、卓上タイプのフィルター型蛍光光度計を用いた測定法を開発した。これにより、船上においても省スペースかつ簡便に群集全体のリン制限の程度が評価できるようになった。さらに、リン欠乏状態において細胞表面に凝集する蛍光物質ELF-97の蓄積量を蛍光顕微鏡と画像解析を用いて定量する手法の検討を行った。今後はさらにこれをフローサイトメトリーによって測定する手法の検討を行う。■藻類培養株の獲得と維持6月に水産総合研究センター「若鷹丸」に乗船し、親潮域より複数の植物プランクトン株を得た。10種ほどが粗培養株の形で維持されており、顕微鏡観察及び色素の状態などから、珪藻類、緑藻類、クリプト藻類などが主と考えている。今後はこれらの種同定や遺伝子解析を進めるとともに、様々な栄養塩・光環境で培養を行い、基礎的な生理パラメータの収集を行う。■室内培養実験による検討研究室にて維持培養している複数の植物プランクトンを種々の栄養塩・光環境で培養し、その基礎的な整理パラメータの収集を行うとともに、その遺伝子サンプルを採集した。今後は上記で設計したプライマーを利用して解析を行う予定である。■アルカリホスファターゼ活性測定法の検討2種類の基質を用いたアルカリホスファターゼ活性測定法を検討した。3-0-メチルフルオレセインリン酸は可視光による励起が可能であるため、小型の蛍光光度計による測定が容易である。各種培養株を用いた検討ではハロゲンランプを光源とし、フィルターにより励起・蛍光波長を調節する小型蛍光光度計を用いた簡易検出法が効果的であると分かった。しかし、東シナ海における現場群集にこれを適用したところ、有意な活性が検出された測点はなく、感度の向上に向けて改良が必要である可能性が示唆された。そのため、下記の南北太平洋においてはより感度の高い紫外励起基質4-メチルウンベリフェリルリン酸と紫外励起を備えた分光蛍光光度計を用いて測定することとした。■南北太平洋における現場サンプルの採取白鳳丸KH-11-10次航海に参加し、南北太平洋の広汎にわたる海域よりサンプルを採取した。採取したサンプルはRNA・DNAサンプル、ELF-97を利用した細胞ごとアルカリホスファターゼ活性測定サンプルである。今後はこれらを測定し、主要な生物群ごとに特定の栄養塩制限下で発現もしくは抑制される遺伝子を定量する予定である。また、現場のアルカリホスファターゼ活性ポテンシャルを測定では、リン酸が高感度法を用いても検出限界以下となる西部北太平洋においては活性が他より高くなり、手法の有効性が確認された。しかし、活性ポテンシャルはリン酸がマイクロモルレベルになる赤道湧昇域や南半球の亜熱帯循環でも北太平洋の550%程度検出され、当手法は弱いリン酸ストレスでも検出する可能性がある。また、同じ測点でもよりリン酸濃度が高い亜表層でのクロロフィルあたり活性ポテンシャルが表層よりも高くなった場合もあり、群集構造の違いがバルクでの活性に影響を与える可能性がある。今後の遺伝子解析による生物群ごとの関連遺伝子の発現解析により、この点の解釈が進むことが期待される。微生物群集のリンストレス状態を評価するため、夏季西部北太平洋においてリン酸モノエステラーゼおよびジエステラーゼ活性を蛍光基質の分解を利用して測定した。

過去知られているように北緯30度付近のリン酸枯渇域において極めて高いモノエステラーゼ活性が測定されたが、それに加えジエステラーゼも同じ海域でピークを示し、後者もリンストレス状態を評価する手法として有効なことが示された。しかし、その他の地点では両者の傾向は必ずしも一致せず、群集構造の違いによる酵素組成の違いを反映しているのではないかと考えた。一部の測点では反応速度パラメータの測定も加えて行い、これにより、リン酸モノエステラーゼの基質親和性及び最大反応速度はリン酸塩濃度と有意な負の相関を示すことが明らかになった。これは、現場の微生物群集が分子レベルで現場のリン酸塩濃度に応答していることを示す。また、速度パラメータから計算される基質の生物学的回転速度はリン酸モノエステルが12週間であったのに対し、ジエステルは100日を大きく超え、後者が生物学的には不活性な画分であることが初めて示された。乗船による研究においては、当初の計画通りかそれ以上のサンプル採集ができた。一方、室内培養では3月に発生した震災後の電力危機により、新たな室内培養系を立ち上げることが困難になり、平成22年度のサンプルを処理するにとどまった。現在再び室内培養系を再開し、基礎的なデータをとるのに必要なサンプルの採取を行う予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後の研究は(1)これまでに採取したサンプルの処理・分析と室内培養実験の継続、(2)研究航海での天然サンプルの積み増しと天然群集を用いた添加培養実験、(3)研究成果の取りまとめと発表、の3点を中心に進める。(1)については特に蓄積している遺伝子サンプルを処理・分析する。プライマーの設計に関してはほぼ完了しているが、必要ならば培養系を利用して再確認を行う。(2)は白鳳丸KH-12-3次航海により西部北太平洋のデータを取得する。(3)は日本プランクトン学会、日本海洋学会、PICESなどでの発表を考えており、準備が整い次第学術誌への投稿を行う。
看護・福祉分野におけるヒューマンエラーの研究

4つのプロジェクトに分かれて研究を行った。【プロジェクト1-1.保健医療福祉現場におけるヒューマンエラーに関する実態調査】介護事故の実態や予防策に関する報告書における介護事故の取り上げ方を整理し、介護事故研究の対象とする枠組みと用語の統一の必要性を示した。次に、新潟県内の介護保険法指定事業者を対象にリスクマネージメントに関する実態調査を実施した。事故防止対策が講じられ始めているが、実効ある事故防止対策のために外部からの支援を求めている。【プロジェクト1-2.訪問看護ステーションにおけるリスクマネージメントに関する実態調査】訪問看護ステーションを対象とした実態調査、及び、訪問看護ステーションの看護職員を対象としたフォーカス・グループ・インタビューを実施した。訪問看護における事故発生の背景要因と、必要性を感じている対策が明らかになった。【プロジェクト2-1.看護場面の事故発生可能性に関する主観的判断とリスク回避行動】日常的な看護業務において看護師が持つ事故の予感、及び、看護師の行動選択と判断および事故予測についての調査を行なった。行動選択の理由では、新人看護師は先輩看護師への追従、経験のある看護師は何かを手がかりとした安全の判断が特徴的である。事故予測には個人差が存在しているがその背景は明確にできなかった。【プロジェクト2-2.看護過誤と基礎看護教育-基本と実践・個人特性・外的要因--】設置主体の異なる5施設881名の看護職を対象に、医療事故・インシデントの発生要因を調査した。看護者の意識・認知・観察・判断・確認がその発生に関連している。【プロジェクト3.看護基礎教育における安全教育】看護職8名を対象としたフォーカス・グループ・インタビューを実施した。看護職の事故後の意識は「緊張・不安」「自己防衛」から「自発性の高揚」「情報の共有化」へと高まり、多職種間での連携が促進されていた。看護師、医師、社会福祉士・介護福祉士の資格取得をめざす4年制大学を対象に、事故防止教育の実態についてのアンケート調査を実施した。事故防止に関する独立した科目は増加しており、医学系大学に多い。看護系大学では各科目に分散して教授している。【プロジェクト4.ヒューマンエラーの構造化と安全教育カリキュラムの構築】ヒューマンエラーの構造解明・事故発生回避行動を基本とする看護教育・実践に向け、安全教育用の図書の刊行及びカリキュラムへの提言を行った。【プロジェクト1.保健医療福祉現場におけるヒューマンエラーに関する実態調査】新潟県内の介護保険による指定事業者(1059)を対象にアンケート調査を実施。総回収率34%。過去2年間に利用者の死亡や重度の傷害を与えた事故があった事業所は16.6%、ここ3ヶ月の間に事故や事故となる恐れのある行為があった事業所は58.5%である。75.4%が事故等の報告書を作成しているが、その分析を仕事にいかしているのは49.6%に留まっている。「事故防止に関する講習会や研修会の実施」への要望が78.5%と高い等の結果を得た。【プロジェクト2-1.看護場面の事故発生可能性に関する主観的判断とリスク回避行動】第1段階として、看護業務の各種実態に応じた事故予測がどの程度、分化しているかについて、面接と質問紙とによる調査を実施した。

調査対象はA病院の看護師24名である。この結果を分析し、事故予測の分化度とその適切性の評価基準の作成を進める。【プロジェクト2-2.看護過誤と基礎看護教育-基本と実践・個人特性・外的要因-】看護過誤の発生には注意・観察・確認・行為の要因が予測される。第1段階として判例事例集から看護職が関与する17事例の解析をした。その結果、認知・行為レベルで過誤発生の要因を抽出した。第2段階はこの要因を実証するために認知・行動レベルに関する調査票を作成し、B病院の看護職156名を対象にアンケート調査を実施し、分析を行なう。【プロジェクト3.看護基礎教育における安全教育】看護教育における医療事故防止に関する文献を検索し、その主要な考え方とそれに影響を与えた要因を分析した。その結果、看護教員により記されている文献は、1.個人の資質の向上をめざすもの、2.システムズアプローチを導入、3.1・2の混在型に分類できた。それらへの影響要因は「国の医療事故対策」「社会的事件」「患者の権利」「職能団体の動き」が考えられる。【プロジェクト4.ヒューマンエラーの構造化と安全教育カリキュラムの構築】看護組織における安全文化の形成について、看護婦が直接関与した医療事故を契機に当該病院の看護部が主体的に取り組みセミナー形式で公表したB病院の婦長10名への聞き取り調査を実施した。事故体験の学びから1.組織の事故として捉える、2.看護職としての業務を安全の視点から再認識して他部門と連携する等の変化があり、「学習する文化」形成の知見を得た。4つのプロジェクトによって研究を行ない、その成果を学会及び学会誌に報告している。【プロジェクト1-1.保健医療福祉現場におけるヒューマンエラーに関する実態調査】新潟県内の介護保険による指定事業者(1059)を対象に実施したアンケート調査集計作業を実施。また、重篤な事故が発生した事業者の中で聞き取り調査に協力可能な事業者をピックアップし、聞き取り調査を開始している。【プロジェクト1-2.訪問看護ステーションにおけるリスクマネージメントに関する実態調査】2市の訪問看護ステーションの看護師を対象にリスクマネージメントに関する意識調査と、在宅看護におけるインシデント事例の収集・分析を行うための質問紙を2種類(管理者用とスタッフ用)作成しプレテストを7箇所で実施後本調査に入る。【プロジェクト2-1.看護場面の事故発生可能性に関する主観的判断とリスク回避行動】看護行為間の事故予測の分化度とその適切性についての評価基準を作成中である。即ち、事故予測が、看護業務上の行為間において、差の大きい看護師と小さい看護師を選び、再び面接調査を行ない、質問項目の妥当性を検討する。【プロジェクト2-2.看護過誤と基礎看護教育-基本と実践・個人特性・外的要因
日本人幼小児古人骨の歯に残された食生活痕の変化の探索

本研究は,乳歯の咬耗およびエナメル質減形成を,幼小児期における食性や食習慣・栄養状態を表す指標として捉え,日本人の幼小児骨に残された乳歯や萌出直後の永久歯を調査分析することで,日本人が幼小児期にたどった生活史の時代的・地理的変遷を探ろうとするものである。前年度は現代人乳歯抜去歯約1000本と乳歯列石膏模型を用い,乳歯の咬耗度の観察基準の規格化を図り,幅広い年齢段階に対応した咬耗度の評価を行えるようにした。本年度はこの基準に基づき,実際の乳歯咬耗の年齢変化の分析に着手した。今年度資料としたのは約27歳の現代日本人幼児の歯列石膏模型と,江戸時代の遺跡から出土した幼小児骨である。前年度,咬耗の評価基準の有効性の検討が課題として残っていたが,本年度の調査と得られたデータの検討の結果,特に基準を変えることなく適用できることが明らかとなった。また当初の研究計画になかった成果として,モンゴル人保育園児(26歳)の歯列石膏模型の観察を行う機会が得られたことは,特筆すべき研究の発展と考えられる。本研究の対象となるのは過去から現代までの日本人であることに変わりはないが,食習慣の異なる他の人類集団の乳歯咬耗度を同一基準で評価し,生活環境と歯に現れる痕跡を比較検討することで日本人集団の特性をより具体的に明らかにできるものと考えられる。なお,現代日本人乳歯の咬耗度の年齢推移に関しては,平成31年3月に行われた日本解剖学会全国学術集会において成果発表を行った。当初の予定では他大学所蔵人骨の調査を広く行う予定であったが,研究代表者および研究協力者による資料調査の実施が予定よりも少なく,古人骨に関するデータの蓄積が若干遅れている。ただし実績の概要でも述べたようにモンゴル人の咬耗データを収集することができたことから,研究内容として大きく遅延しているわけではない。また最終年度の資料調査で回復可能な進捗状況であり,当初の研究計画への影響は少ないと判断される。2019年度は研究の最終年度にあたる。年度の前半では,これまで調査が行えなかった他施設に赴いて実際の古人骨資料の調査を進め,データを蓄積する作業を継続する。またこれと平行して,当初の研究計画に基づいて研究の全体像の集約に着手する。年度の後半には学会発表・論文作成による成果の公開に向けて準備を進める予定である。2018年度から新たに加わった研究協力者の参画は特に海外の資料へ調査範囲を拡大する上で大きな推進力となっており,2019年度の計画の発展的進行が期待される。本研究は,乳歯の咬耗およびエナメル質減形成を幼小児期における食性や食習慣,栄養状態を表す指標として捉え,日本人の幼小児骨に残された乳歯や萌出直後の永久歯を調査分析することで,日本人が幼小児期にたどった生活史の時代的・地理的変遷を探ろうとするものである。従来,歯冠咬耗度の評価は肉眼的に歯冠咬合面を観察し,エナメル質の磨滅から始まり象牙質の露出面積が増加する度合いをプロトコルに従って数値化していく方法が採られているが,乳歯の場合は一般的に用いられている基準がない。本課題が明らかにしようとする観察対象となるのは古人骨であるが,これに先立ち,本年度は現代人乳歯を用いて基準設定を行った。まず研究代表者の手元にある,性別および脱落時の年齢が既知の現代人抜去乳歯約1000本を用い,肉眼観察と写真撮影を行い,咬耗度の観察基準・写真撮影方法の規格化につなげた。また,この抜去乳歯のほとんどは自然脱落によるものであるため,脱落時の年齢は一定の範囲内に絞られており,幅広い年齢段階に対応した咬耗度の差異を見るには十分ではない。そのため追加試料として現代人幼小児の歯列石膏模型を用い,より広い年齢階層の幼小児に関し,咬耗状態の評価基準の検討を進めていった。本年度策定した咬耗度の評価基準は暫定的なものであり,実際の古人骨に対して適用した場合の有効性については一旦フィードバックが必要と考えられるが,ほぼこのままで用いることが可能であるとの印象を得ている。当初の予定では連携研究者の手元にある,近年発掘された近世・中世・縄文時代人骨の調査の他,他大学所蔵人骨の調査を行う予定であったが,研究代表者および研究協力者による資料調査の実施が予定よりも少なく,古人骨に関するデータの蓄積が予定よりも若干遅れている。これは次年度以降の研究進捗により十分回復可能なレベルの遅延であり,当初策定した研究計画に大きく影響するものではない。

前年度,咬耗の評価基準の有効性の検討が課題として残っていたが,本年度の調査と得られたデータの検討の結果,特に基準を変えることなく適用できることが明らかとなった。また当初の研究計画になかった成果として,モンゴル人保育園児(26歳)の歯列石膏模型の観察を行う機会が得られたことは,特筆すべき研究の発展と考えられる。本研究の対象となるのは過去から現代までの日本人であることに変わりはないが,食習慣の異なる他の人類集団の乳歯咬耗度を同一基準で評価し,生活環境と歯に現れる痕跡を比較検討することで日本人集団の特性をより具体的に明らかにできるものと考えられる。なお,現代日本人乳歯の咬耗度の年齢推移に関しては,平成31年3月に行われた日本解剖学会全国学術集会において成果発表を行った。当初の予定では他大学所蔵人骨の調査を広く行う予定であったが,研究代表者および研究協力者による資料調査の実施が予定よりも少なく,古人骨に関するデータの蓄積が若干遅れている。ただし実績の概要でも述べたようにモンゴル人の咬耗データを収集することができたことから,研究内容として大きく遅延しているわけではない。また最終年度の資料調査で回復可能な進捗状況であり,当初の研究計画への影響は少ないと判断される。平成29年度の進捗状況としてはやや遅れはあるものの,今後の研究計画に大きな変更点はない。評価基準の策定は進んでいるため,これに基づいて実際の古人骨資料の調査を進め,可能であれば全身骨格の状態から得られる情報と歯の咬耗状態やエナメル質減形成とをリンクさせた分析を進めていく。研究組織としては新たな研究協力者の研究への参画を予定しており,外部組織に赴いての資料調査も含め,更に効率的な研究遂行が見込まれる。2019年度は研究の最終年度にあたる。年度の前半では,これまで調査が行えなかった他施設に赴いて実際の古人骨資料の調査を進め,データを蓄積する作業を継続する。またこれと平行して,当初の研究計画に基づいて研究の全体像の集約に着手する。年度の後半には学会発表・論文作成による成果の公開に向けて準備を進める予定である。2018年度から新たに加わった研究協力者の参画は特に海外の資料へ調査範囲を拡大する上で大きな推進力となっており,2019年度の計画の発展的進行が期待される。次年度使用額は,当初計画していた資料調査が実施できなかったことによる旅費に相当するものが大きい。次年度請求額と合わせ,研究遂行に必要な資料調査旅費に充当する予定である。
細胞内情報伝達系のクロストーク

本研究ではPC12細胞を用い、cAMPあるいはCキナーゼ(PKC)をセカンドメッセンジャーとする情報伝達系間のクロストークの存在を明確にすることを目的とし、申請書の研究実施計画に基づき以下の研究を行った。申請者は現在までに、PC12細胞をcAMP誘導体であるdibutyryl cAMP(diBtcAMP)で刺激すると、分化誘導されると共にPKCアイソザムの内、α型とβ2型が蛋白合成レベルで各々異なる変動を示すことを見いだしている。そこで、(1)Aキナーゼ(PKA)阻害剤としてA-3、PKC阻害剤としてスフィンゴシンあるいはスタウロスポリンを用い、PC12細胞の分化に対するこれら阻害剤の影響を調べた。diBtcAMPおよびアデニレートシクラーゼの活性化剤であるフォルスコリンによる分化誘導に対し、これら阻害剤はPC12細胞での神経突起様構造の伸展を、刺激24時間後で対照の70-40%に抑制した。(2)(1)の実験系における細胞での蛋白質リン酸化反応をin vivoの系で観察し、阻害剤非存在下で分化誘導した対照細胞のリン酸化反応と比較した。対照細胞では分子量35kDa、42kDaおよび51kDaの蛋白質(以下各々P35、P42、P51と省略)に顕著なリン酸化が認められ、いずれも経時的増加を示した。P35は現在までにS6蛋白質の同定されており、本実験系ではA-3により約30%のリン酸化が抑制されたが、スフィンゴシンでは無変化であった。P42とP51は未同定の蛋白質である。P42ではP35と同様の変化が観察されたが、P51ではスフィンゴシン存在下にリン酸化の有意な増加が検出され、A-3存在下では若干の増加傾向が見られた。これらの結果により、cAMP刺激によりP35、P42ではcAMPが、またP51ではPKCがリン酸化の制御に関与することが推測され、cAMPあるいはPKCを介する情報伝達系間でのクロストークの存在が示唆される。
カルバゾール等の複素環を高度に集積した多次元π共役系化合物の創製と物性

カルバゾール二量体・三量体を系統的に合成し,連結位置やスペーサーの種類と諸物性の相関を明らかにした。カルバゾールとチオフェンを連結したオリゴマーを系統的に合成し,連結位置や芳香環の数と諸物性の相関を明らかにした。カルバゾールの1,8位にエチニルカルバゾール部位を導入した非環状ホスト化合物を系統的に合成し,種々のアクセプター分子との錯形成について検討し,ホスト化合物の構造と会合定数の相関を明らかにした。カルバゾールとトリアゾールからなる大環状化合物の合成に成功し,その自己会合挙動や種々のアニオンとの錯形成能について明らかにした。(1)前年度明らかになった,カルバゾールの種々の位置を直接または種々のスペーサーで連結したカルバゾール二量体の物性に基づき,カルバゾールの種々の位置をビニレンスペーサーで連結した三量体を合成し,その物性を検討した。三量体においては,二量体より共役がさらに拡張するとともに,ドナー性が向上すること,および連結位置に関して二量体での物性の傾向が概ねあてはまることが明らかとなった。(2)カルバゾールとチオフェンを交互に連結した直鎖状(非環状)オリゴマーを合成し,カルバゾールやチオフェンの個数や連結位置が共役系の拡張やドナー性に及ぼす効果について明らかにした。また,カルバゾールとチオフェンが交互に連結した環状オリゴマーも合成し,非環状オリゴマーとの物性の相違を明らかにした。また,環状オリゴマーとC60等のゲスト化合物との錯形成についても検討した。(3)カルバゾールやジベンゾフラン等の複素芳香環をジシロキサンあるいはジシランで架橋したシクロファンを合成し,その物性を検討した。ジベンゾフランをジシロキサンで架橋したシクロファンにおいては,モノマー蛍光だけでなく,エキシマー蛍光が観測された。また,ジベンゾフランをジシランで架橋したシクロファンにおいては,CT性の発光が観測された。(4)カルバゾールの1,8位にエチニルカルバゾール部位を導入した数種類の非環状ホスト化合物(分子ピンセット)を合成し,TENF等のアクセプター分子との錯形成挙動について,NMRスペクトル,吸収スペクトル,ITC等により検討し,ホスト化合物の構造と会合定数との相関について明らかにした。(1)カルバゾールの種々の位置を直接または種々のスペーサーで連結したカルバゾール二量体を系統的に合成し,その電子的,光物理的,電気化学的性質を検討した。その結果,共役系を拡張するには,連結位置としては1位または4位での連結,スペーサーとしてはビニレンが有効であることが分かった。ドナー性の向上には,3位での連結およびスペーサーとしてビニレンが有効であることが分かった。また,蛍光量子収率の向上には,2位での連結が有効であることが分かった。(2)カルバゾールの種々の位置をチオフェンで置換した化合物を系統的に合成し,その物性を検討した。その結果,2,7位に置換すると共役系が拡張するとともに蛍光量子収率が向上し,3,6位に置換するとドナー性が向上することが明らかとなった。また,N位に置換すると蛍光が著しく消光することが分かった。さらに,チオフェンの代わりにビチオフェンを置換すると,さらに共役が拡張し,ドナー性が向上した。また,複数のカルバゾールとチオフェンを交互に連結したオリゴマーも合成し,その物性を検討したところ,連結位置と物性の相関に関して,上記と同様の傾向が認められた。(3) 2つのN-チエニルカルバゾール部位を積層させたシクロファンを合成し,その物性を検討した。蛍光スペクトルにおいて,強度は弱いながらエキシマー蛍光が観測された。また,電気化学的測定(CV)において,積層構造をとらない比較化合物と比べて,ドナー性が向上するとともに,可逆性が向上した。(4)カルバゾールの1,8位にエチニルカルバゾール部位を導入した数種類の非環状ホスト化合物(分子ピンセット)の合成にも成功した。(1)エチニル基とアジド基を有するカルバゾール誘導体の三分子クリック反応により,カルバゾールとトリアゾールからなる環状三量体1の合成に成功した。この環状三量体1は溶液中で自己会合すること,およびアニオン,特にヨウ化物イオンなどの大きなアニオンと高い錯形成能を示すことが見い出された。また,環状三量体1のカルバゾールをフルオレンに置き換えた環状化合物2,および環状三量体1のトリアゾールをトリアゾリウムに変換した環状化合物3の合成にも成功し,これらがハロゲン化物イオンに対して1よりも高い錯形成能を示すことが明らかとなった。特にトリアゾリウムを有する3は,1より数十倍大きな錯形成定数を与えた。

(2)カルバゾールの1,8位にエチニルカルバゾール部位を導入した非環状ホスト化合物をさらに数種類合成し,TENF等のアクセプター分子との錯形成について,NMRスペクトル,吸収スペクトル,蛍光スペクトル,IRスペクトル,CV,ITC等により検討し,ホスト化合物の構造と会合定数との相関について明らかにした。すなわち,導入するカルバゾールのN位での連結,カルバゾール上への電子供与基の導入が錯形成能を向上させることが示された。(3)チオフェンとフランからなる環状化合物の合成に成功し,その諸物性を明らかにした。特に,すべてチオフェンからなる環状化合物と比較し,チオフェンの一部をフランに置き換える効果について明らかにした。フランの導入により,特にドナー性が向上することが示された。(4)ジベンゾフランの3,7位をジシロキサンで架橋したシクロファンの合成に成功し,これがエキシマー蛍光を示すことが示された。この結果は,ジベンゾフランの2,8位をジシロキサンで架橋したシクロファンが,エキシマー蛍光とモノマー蛍光の両方を与えたのとは対照的である。構造有機化学本年度は,当初,大きく分けて上記に示した(1)(4)の課題を計画していた。以下のように,いずれにおいても,当初の予定通りおおむね順調に進展している。(1)については,カルバゾール三量体における連結位置やスペーサーの種類の違いが諸物性に及ぼす効果,および二量体との相違がおおよそ明らかとなった。(2)については,環状カルバゾールーチオフェンオリゴマーの物性および非環状オリゴマーとの相違がおおよそ明らかとなった。(3)については,複素芳香環をケイ素原子で架橋したシクロファンの合成に成功し,ケイ素原子の導入による特異な現象が見出された。(4)については,合成した数種類の非環状ホスト化合物と種々のアクセプター分子との錯形成挙動について検討し,錯形成挙動に影響をもたらすいくつかの要因が明らかとなった。本年度は,当初,大きく分けて上記に示した(1)(4)の課題を計画していた。(1)については,カルバゾール二量体における連結位置やスペーサーの種類の違いが諸物性に及ぼす効果がおおよそ明らかとなった。(2)については,チオフェンの置換位置の違いが諸物性に及ぼす効果がおおよそ明らかとなった。(3)については,目的のシクロファンの合成に成功し,積層構造としたことによる物性が見出された。(4)については,目的とする数種類の非環状ホスト化合物の合成に成功した。1)カルバゾール二量体・三量体の系については,カルバゾールの連結数をさらに増やして,主に連結数と連結位置が共役系の拡張や電子供与性の向上に及ぼす効果について明らかにする。2)カルバゾールーチオフェン系については,カルバゾールとチオフェンの間にπスペーサーを導入し,スペーサーの導入による物性の変化を検討する。また,チオフェンをフランに置き換えた化合物の合成も併せて検討する。これにより,チオフェンとフランの複素環としての電子的特性の相違を明らかにする。3)シクロファンについては,複素芳香環の種類やの架橋位置を変えたものを種々合成し,構造と物性の相関を明らかにする。4)カルバゾールを基盤とする非環状ホストについては,エチニルカルバゾール部位の連結位置や置換基を変えたものを種々合成し,錯形成挙動に影響をもたらす要因についてさらに明らかにする。
MRI-q-space法開発によるシーケンス最適化と多面体多軸解析の研究

MRI-Diffusion Weighted Imaging(DWI)において新しい撮像シーケンスとしてq-space法を臨床装置用に開発し、実際の臨床患者に応用するためにファントムおよび実験ボランティアについて検証しq-spaceシーケンスの最適化を行った。q-spaceシーケンスの最適化にはノーマルボランテアでのq値(従来のhigh-b値)収集データを二成分別けし2次曲線などで近似する方法を用いた。標準化には、新たなノーマルボランテアでのq-space法によるq値データ収集を長時間にわたり実測した値と、短い間の短時間計測による信号減衰の度合を基本として、近似計算された信号値と比較することによって、標準化した値の信頼度を判定した。これを繰り返し標準化した値の信頼度を向上させた。以上を組み合わせソフト化しMRI臨床機に搭載した。MRI脳画像上に高b値拡散およびq-space法を用いた拡散解析によって得られた拡散プロファイル情報をcolor mapやFA map上での始点となるROIを設定し、描画表示した。本研究で使用する臨床機用MRI-q-space撮像シーケンスは自家設計し自家開発製作した。シーケンス開発のためのシーケンスシミューレーションはGE社製Epicシーケンス開発アナザイラーを使用した。開発したシーケンスプログラムはシミューレーションでの動作確認後、それを実機である臨床用MRI装置に搭載した。シーケンスプログラムはトライアンドエラーを繰り返し臨床機用に最適化を行った。MRIは都立駒込病院内に設置した首都大学東京実習装置を使用した。ニューロナビゲータシステムは都立駒込病院脳外科に設置した装置を使用した。MRI拡散強調画像を使用した高b値拡散解析は、IDL6.3(Research Systems社)により自家開発したDTI-Analyzerを用いた。解析に利用するq-space法およびq値(高b値)DW画像の描画表示ソフトは自家設計し自家開発製作した。研究で使用するMRI-q-space撮像シーケンスは撮像条件(MPGパルスの印加方向など)を最適化し、撮像の信頼性確認のため植物を利用したファントムを撮像対象として撮像し、MRI-q-spaceシーケンスにおける微細領域撮像について光学顕微鏡画像による計測値と比較することでμオーダーの撮像精度を実証した。さらにMRI-q-space撮像シーケンスを用いて平均年齢22歳前後の若い健常者ボランティアを対象に脳白質神経領域の撮像をおこなった。q-space撮像シーケンスで撮像されたq-space信号情報は開発した描画表示ソフトで画像表示した。これを新たにq-space画像と呼ぶことにした。健常者ボランティアのq-space画像は画像解析し、また研究用としてデータベース化中である。さらに臨床における各種脳疾患者症例を対象とした脳白質神経領域のq-space撮像と描画画像表示、画像解析を実施している。MRI-Diffusion Weighted Imaging (DWI)において新しい撮像シーケンスとしてq-space法を臨床装置用に開発し、実際の臨床患者に応用するためにファントムおよび実験ボランティアについて検証しq-spaceシーケンスの最適化を行った。

以上を組み合わせソフト化しMRI臨床機に搭載した。MRI脳画像上に高b値拡散およびq-space法を用いた拡散解析によって得られた拡散プロファイル情報をcolor mapやFA map上での始点となるROIを設定し、描画表示した。
高速・高安定3次元走査型力顕微鏡による水和・揺動構造変化のサブナノスケール計測

3次元走査型力顕微鏡(3D-SFM)は、固液界面で3次元水和・揺動構造をサブナノスケールの分解能で計測できる計測技術であるが、その速度は1分/イメージ程度にとどまっていたため、動的現象や複雑な構造の解析は不可能な場合が多かった。本研究では、3D-SFMの動作速度を約10倍高速化し、5秒/イメージ程度の速度での3次元観察を実現した。さらに、開発した技術を用いて、ハードディスク用潤滑剤や、自動車用冷却水の凍結防止剤の形成する複雑で不均一な界面分子吸着構造の3次元サブナノスケール観察を実現し、これらの機能性分子材料の機能の発現メカニズムに関係する重要な知見を得ることに成功した。本研究では、3次元走査型力顕微鏡(3DーSFM)を高速化し、従来観察が困難だった不均一な表面、動的に変化する構造、凹凸のある表面などにおける水和構造や揺動構造の3次元時間分解計測を行うことを目的としている。そのために、本年度は、3DーSFMのベースとなる周波数変調原子間力顕微鏡(FMーAFM)の高速化に取り組んだ。FMーAFMの速度は、探針に印可される力の検出限界(力分解能)と探針ー試料間距離の制御帯域の2つによって制限される。力分解能を向上させるために、われわれは小型カンチレバーを用いた。ただし、小型カンチレバーには電子ビーム堆積(EBD)カーボン探針が使われており、その溶出による汚染や、その熱振動による分解能の低下が問題となっていた。われわれは、既成の探針を除去し、そこに微粒子を取り付け、その上にカーボン探針生成し、それをシリコンでコーティングすることにより、両方の問題を解決した。一方、制御帯域の向上のためには、FMーAFMを構成するすべての要素を高速化する必要がある。本年度は特に、周波数検出器、およびカンチレバー励振信号生成回路として用いている位相同期ループ(PLL)回路の高速化と、探針ー試料間距離のフィードバック制御に用いているPI制御部の高速化に取り組み、それらの大幅な高速化を達成した。以上の改良により、従来1フレームあたり1分程度かかっていた計測時間を12秒程度まで短縮することができた。さらに、液中におけるカルサイトの結晶成長過程を原子分解能で観察することに成功した。この結果から、ステップエッジに、約2 nm程度の遷移領域が存在することが分かった。この構造は、ステップエッジの影響により、テラス上とは異なる水和構造がステップ得次形成されていることを強く示唆している。このように、FMーAFMを高速化することで、従来の技術ではわからなかった新たな知見が得られた。本研究では、3次元走査型力顕微鏡(3D-SFM)の動作速度・安定性を飛躍的に向上させ、固液界面現象に伴って生じる水和・揺動構造の時間変化を直接観察することを目標としている。本年度は、高速化の鍵となる小型カンチレバーを、液中高分解能観察に実用化するために、電子線堆積カーボン探針の作製プロセスの最適化に継続して取り組んだ。その結果、探針の強度向上や再現性向上などの成果が得られた。これらの成果をまとめて論文として公表した。また、高速な走査を実現するために、探針および試料スキャナの改良にも取り組み、共振周波数の改善と、実用性の向上を達成した。これらの成果についても論文として公表した。一方、開発した高速AFMにより、カルサイトの結晶溶解過程に伴って生じる原子レベルの構造変化を直接観察することに成功した。さらに、得られたAFM像から、原子ステップ近傍に、従来知られていなかった幅2 nm程度の遷移領域が存在することが確認された。多数のイメージングの結果を総合すると、これは、ステップ端を構成していたイオンが水和して、それが吸着してできた水和イオン吸着層に相当するものと考えられ、その原子レベルのモデルを提案した。今後、シミュレーショングループとも協力して、その理論的サポートが得られ次第、論文として公表する予定である。一方、高速AFMの3次元化にも継続して取り組んでおり、予備的な実験の結果、数秒/フレーム程度での3次元観察が可能であることを確認した。しかし、現状では、短時間に取得される大量のデータを、リアルタイムにどのように保存、表示するのかといった課題が残されており、その解決に取り組んでいる。本年度は、3D-SFMによって計測された3次元力分布像と3次元水和構造との関係について、大きな理解の進展が見られた。原子レベルの分子動力学法(MD)シミュレーションの専門家であるAalto大学のFosterらと協力して、3D-SFM計測時に探針の走査が水和構造に与える影響や、その結果として測定される力分布に与える影響などを詳細に解析し、従来からの疑問であった、ナノスケールの探針によって原子レベルの水和コントラストが得られる理由について明確な説明を世界で初めて与えることができた。また、同じくシミュレーションの専門家であるUCLのShlugerらや流体力学を専門とする京都大学の天野らと協力して、3D-SFMで計測される力分布像と水和構造との定量的な関係を記述するための簡単化したモデルとして溶媒探針近似(STA)モデルを提案した。さらに、このモデルに基づいて、シミュレーションによって求めた3次元水和構造を力分布像へと変換し、それを実験的に測定した3次元力分布像と比較した。

その結果、本手法の有用性と限界を明確に説明することができた。これらの成果は、3D-SFMを実用化するために必要な理論的基盤の確立に大いに貢献するものである。また、高速周波数変調原子間力顕微鏡(FM-AFM)によって、カルサイトの溶解過程を直接原子分解能観察し、その表面の原子ステップ端近傍に原子ステップよりも低い高さを持つ遷移領域が存在することを明らかにした。さらに、その領域の起源について、実験とシミュレーションの両面から調べてきたが、それが明らかになりつつある。現在、その結果をまとめて論文投稿を準備している。3次元走査型力顕微鏡(3D-SFM)は、固液界面で3次元水和・揺動構造をサブナノスケールの分解能で計測できる計測技術であるが、その速度は1分/イメージ程度にとどまっていたため、動的現象や複雑な構造の解析は不可能な場合が多かった。本研究では、3D-SFMの動作速度を約10倍高速化し、5秒/イメージ程度の速度での3次元観察を実現した。さらに、開発した技術を用いて、ハードディスク用潤滑剤や、自動車用冷却水の凍結防止剤の形成する複雑で不均一な界面分子吸着構造の3次元サブナノスケール観察を実現し、これらの機能性分子材料の機能の発現メカニズムに関係する重要な知見を得ることに成功した。本年度は、小型カンチレバーの実用化を目標としていたが、それを概ね実現し、その成果を論文として公表した。また、高速AFMに3次元計測機能を付加し、高速3次元計測を実現することも目標としていたが、実際に、それに取り組み、基本動作の確認までは実現した。さらに、高速AFMによるカルサイト結晶溶解過程の観察において、従来の結晶溶解モデルに大幅な修正を提案できる、非常に重要な研究成果が得られた。これは、当初の計画では予定されていなかった部分であり、予定以上に研究が進捗し、得られた成果である。一方で、膜タンパク質の光応答を計測するために、その試料調整に取り組み始める予定であったが、上記のカルサイトの実験において、非常に重要な発見があったために、そちらに応用研究対象をシフトした結果、こちらの進捗は得られなかった。以上より、総合的に判断して、おおむね順調に研究は進捗しているものと判断する。27年度が最終年度であるため、記入しない。ナノ計測工学高速AFMによるカルサイト溶解過程の観察については、おおむね実験は終了しているので、シミュレーションの研究グループと協力して、提案する水和イオン吸着層のモデルに対する理論的なサポートが得られ次第、論文としてまとめて公表する。一方で、それと並行して結晶成長過程の観察にも取り組む。これは、溶解過程に観察された遷移領域が成長過程においても存在するかどうかということの検証の目的で取り組む。ただし、カルサイトの成長条件下では、探針先端にもカルサイト結晶が成長する傾向があり、困難が予想される。あまりにも困難な場合には、この課題は当初の目的から離れてしまうので、途中で見切りをつけるつもりである。一方、高速3次元AFMについては、これまで開発してきた計測部に、実用的なレベルのデータ収録、表示、解析部を開発して追加する。そして、カルサイト結晶溶解過程において、ステップ端近傍で生じる3次元水和構造変化を時間分解計測する。