hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
微小空間における水性多相溶液系を用いた細胞埋包非球形ハイドロゲルマテリアルの作製

マイクロ流体デバイスを作製し,その中に複数の水溶液を連続的に導入することで,非球形のハイドロゲル材料を作製する新規手法の開発を行った。具体的には,主にアルギン酸を材料として用い,断面が組成の異なる複数の成分からなる異方的ハイドロゲルファイバーや,比表面積の大きい毛糸玉状のハイドロゲル粒子を作製する手法の開発に成功した。また作製したハイドロゲル材料の応用として,細胞の成長方向の制御や,高密度細胞培養を行い,その有用性を実証した。本年度は,ハイドロゲルの材料として主にアルギン酸Caを用い,非球形ハイドロゲル粒子および左右で組成の異なる異方的ハイドロゲルファイバーの作製を試みた。複数の入口構造を有するPDMSマイクロ流体デバイスを作製し,ハイドロゲルマテリアルの作製を行ったところ,非球形ハイドロゲル粒子の作製では,(1)平衡状態にある2相溶液系ではなく,非平衡状態の溶液系を用い,(2)非ゲル化部として高分子量のPEGを用い,(3)さらに流路表面にアルキルシラン化処理を行った場合に,大きさに30%程度のばらつきはあったものの,直径100200ミクロン程度の,C字型の非球形アルギン酸ハイドロゲルを作製できることが確認できた。また,ゲル化部と非ゲル化部の流量を調節することで,C字のくびれ部分の形状をコントロールすることが可能であった。一方,ファイバー状ゲルの場合には,デキストランを増粘剤として用いることで,直径数ミクロン200ミクロン程度のファイバー状アルギン酸Caゲルを安定的に作製することに成功した。なおこのファイバー状ゲルにおいて,複数の入口から組成の異なる溶液を導入することによって,左右で異なる組成(強度)のゲルを作製すると,らせん状のマテリアルが得られること,さらに油相を導入することで液滴を内包するファイバーの作製が可能であることを見出した。さらにまた,断面における一部が強度の異なる(柔らかい)ファイバーにおいて細胞培養を行うと,細胞はファイバーの柔らかい部分に沿って長さ方向に細長いコロニーを形成しつつ増殖することが確認できた。このような異方的なハイドロゲルファイバーは,線形の組織構築を行うための新しいツールとなり得ると考えられる。本年度は,(1)昨年度開発したファイバー状のハイドロゲル材料の更なる機能化を図り,医学的応用を行うとともに,(2)他の非球形ハイドロゲル材料として,毛糸玉状ハイドロゲル粒子の作製を行い,さらに(3)モールディングを利用した微細加工ハイドロゲル基材の作製と応用を行った。(1)に関しては,初年度に開発した異方的ハイドロゲルファイバーの更なる発展として,断面が組成の異なる複数の部分によって構成されるアルギン酸Caファイバーを作製するための新規垂直型ノズルアレイ構造を提案し,細胞の成長方向制御および神経細胞のネットワーク形成に成功した。また,東京女子医科大学のグループと共同で,アルギン酸Baファイバーを用いたプライマリ肝細胞と繊維芽細胞のサンドイッチ近接共培養系の構築を行い,肝細胞の長期機能維持を試みた。今後は細胞機能のより長期にわたる維持を目的とした新規システムの開発を行う。(2)に関しては,直線状ハイドロゲル材料を,部分的にゲル化した時点で断片化し,液滴中に折りたたむことによって毛糸玉状のハイドロゲル粒子を作製する新規手法を提案し細胞の固定化担体としての応用可能性を実証することができた。さらに(3)に関しては,ハイドロゲルによって構成される微細構造・プレート構造・流路構造を簡便に作製するためのモールディング手法の開発を行った。微細加工によって作製した鋳型を用いることで,数十マイクロメートル程度の凹凸構造を有するゲル基材を作製し,それらを化学的に接着する新規手法を開発した。また,応用として微細なウェル構造を利用した肝細胞スフェロイドの形成に成功した。今後は,他の細胞系への応用および各材料の複合化を目指す。
強誘電性側鎖型高分子液晶の物性評価と機能化についての基礎的研究

強誘電性側鎖型高分子液晶の物性評価と機能化の観点から,化学構造と液晶形成能および高次構造の関係,さらに光学活性基の導入手法を検討した。また,強誘電性についての評価も行った。1.実用上最も有望と考えられるキラルスメクティックC相を形成する化学構造についての知見を得るため,側鎖型高分子液晶のメソゲン側鎖基の化学構造とスメクティックC相形成および層構造との関係を調べた。その結果,末端鎖長が長い場合には,側鎖型高分子液晶はスメクティックC相を形成すること,スメクティックC相の層構造およびチルト角は末端鎖の長さおよび構造に依存して変化することがわかった。これらの結果は,末端鎖長およびその構造を制御することによって,層構造を制御できることを明らかにしている。2.強誘電性発現に直接影響を与える光学活性基の導入手法について検討した。一般にはメソゲン側鎖基の末端に光学活性基が導入されるが,本研究では,骨格主鎖中およびスペーサ中へ光学活性基を導入した。さらに,光学活性モノマーとアキラルなメソゲンモノマーとの共重合によって高分子骨格に光学活性基を導入した。合成したいずれの系でも強誘電性が観測され,光学活性基の自由回転が束縛されることによって構造的不整性が保たれ安定な分極構造が形成されることを見いだした。これらの光学活性基の導入手法は,メソゲン側鎖基の末端に光学活性基を導入する方法に比べ,メソゲン側鎖基の構造の選択の幅が広がり,機能性材料の分子設計にとって効果的と考えられる。3.一次構造および高次構造の制御にイオン結合を利用した分子設計を試み,それが効果的であることを確かめた。イオン性相互作用やその他の分子間相互作用の積極的活用は今後の材料開発において効果的であると考えられる。本研究では強誘電性側鎖型高分子液晶の化学構造についての基礎的デ-タを蓄積するために,最初に様々な側鎖型高分子液晶を合成し,スメクティックC相の形成と化学構造との関係を調べた。また,化学構造と配向挙動との関係,光学活性基と自発分極の関係についても調べた。下記に得られた新しい知見を記す。1.メチレンスペ-サCH_2nの長さnが2,6,10および11の場合について検討したが,スペ-サ長が短くともメソゲン側鎖末端のアルキル鎖長が長い場合には広い温度範囲においてスメクティックC相が形成された。2.ウンデカメチレン鎖のような長いスペ-サと3環系メソゲン基をもつ側鎖高分子液晶では,末端基がヘキシル基あるいはヘキシルオキシ基のように長い場合スメクティックC相ではなくスメクティックF相などの高次のスメクティック相を形成しやすい。この場合,メソゲン基を2環系にするか,あるいは分子間相互作用を弱めるような置換基の導入によってスメクティックC相の形成が可能になると考えられる。3.柔軟なポリアミンを骨格主鎖とした側鎖型高分子液晶では,室温付近の広い温度範囲でスメクティックC相を形成した。4.立体障害が大きく極性基が直接光学活性中心に結合している酒石酸などの光学活性基が分極構造の形成に効果的であった。5.電界による配向の制御には流動性の高いスメクティックC相が好ましいが,延伸による配向形成では流動性の比較的低いスメクティックC相が適していた。X線測定の結果ではスペ-サ長あるいは末端鎖長が長い場合,高度な配列秩序を形成しやすい傾向にあった。今後,既存の研究成果および上記の結果を含む本研究の知見に基づき,実用性の高い強誘電性側鎖型高分子液晶を合成し,それらの特性について検討する。

強誘電性側鎖型高分子液晶の機能化の観点から,化学構造による層構造の制御および機能向上のための分子設計について検討した。1.側鎖型高分子液晶のメソゲン側鎖基の化学構造とスメクティックC相形成能および層構造との関係を調べた。その結果,末端鎖長が長い場合には,側鎖型高分子液晶はスメクティックC相を形成すること,スメクティックC相のチルト角は末端鎖長に依存して変化することがわかった。また,末端基の構造を直鎖状ブトキシ基から分岐構造の2-メチルブトキシ基に替えた場合,スメクティックC相の層構造はポリタイプ層構造から単層構造になることから,末端基の構造を微妙に変化させることによって層構造を制御できるものと考えられる。2.強誘電性発現に直接影響を与える光学活性基の導入手法について検討した。一般にはメソゲン側鎖基の末端に光学活性基が導入されるが,本研究では,骨格主鎖中およびスペーサ中へ光学活性基を導入した。さらに,光学活性モノマーとアキラルなメソゲンモノマーとの共重合によって高分子骨格に光学活性基を導入した。合成したいずれの系でも強誘電性が観測され,光学活性基の自由回転が束縛されることによって構造的不整性が保たれ安定な分極構造が形成されることを見いだした。これらの光学活性基の導入手法は,メソゲン側鎖基の末端に光学活性基を導入する方法に比べ,メソゲン側鎖基の構造の選択の幅が広がり,機能性材料の分子設計にとって効果的と考えられる。3.化学構造や高次構造の制御にイオン結合を利用した分子設計を試み,イオン性相互作用などの分子間相互作用を積極的に活用した材料開発の有効性を確かめた。
3次元物体認知プロセスの心理実験による解析

人間の3次元物体認知に関わる理論は、大きく、視点非依存と視点依存の2つのタイプにわけることができる。両タイプの理論を支持する心理物理実験を概観した結果、素材としている物体や実験手続きに基本的違いがあることが指摘された。したがって、両アプローチの実験が物体認知の異なったプロセスに注目してきた可能性があり、これを検討するために身近な物体のネーミング課題と新奇物体の学習再認課題を用いた二つの実験を行った。その結果、人間が脳内にもつ物体のプロトタイプは、部品構成に関する情報を豊富に含む表現ではあるが、視点不変的特性はある限られた範囲でしかもたないことが示唆された。そのため、プロトタイプが活性化された後で、観察した景観と一致度を回転によって確かめる検証過程が必要になることが指摘された。このように、物体認知にプロトタイプ活性過程と検証過程という機能や特性の異なる二つのプロセスを想定すれば、これまで議論されてきた視点非依存と依存理論の対立点を融和させることが可能になることがわかった。また、3次元物体の認知反応時間は視点によって変化することが知られていが、本研究では、この事実は観察した景観を物体の典型的景観へと変換する心的回転の関与によるものだと考え、どのような経路にそって回転が施されるのかを検討した。有力な候補としてあげられた回転経路モデルは、最短経路にそった単一回転モデル、オイラー角にもとづいた2ステップ回転モデル群、環境座標軸まわりの回転を3種類組み合わせた3ステップ回転モデル群であった。認知反応時間との整合性を重回帰分析により検証した結果、観察者から物体を見たときの水平方向軸をX軸、垂直方向軸をY軸、奥行方向軸をZ軸とすると、「与えられた景観を、まずZ軸まわりに、つぎにX軸まわりに、最後に必要があればY軸まわりに回転を施して典型的回転に一致させる」というモデルがもっとも妥当性の高い心的回転経路モデルであることが示された。さらに、3次元物体形状の良さ判断の規定要因について検討を行った.物体に対する可能なすべての視点の集合を視点球であらわし.視点球上でもっとも頻繁に現れる景観の出現確率を一般景観率と定義したところ.良さ評定値は一般景観率でよく予測できることが判明した.最後に.物体認知の発達に関する研究を行った.乳児における物体の単一性(object unity)の認知は.低空間周波数成分を基礎としてなされることを明らかにした。両タイプの理論を支持する心理物理実験を概観した結果、素材としている物体や実験手続きに以下のような基本的違いがあることが指摘された。したがって、両アプローチの実験が物体認知の異なったプロセスに注目してきた可能性があり、これを検討するために身近な物体のネ-ミング課題と新奇物体の学習再認課題を用いた2つの実験を行った。

そのため、プロトタイプが活性化された後で、観察した景観と一致度を回転によって確かめる検証過程が必要になることが指摘された。このように、物体認知に機能や特性の異なる2つの過程を想定すれば、これまで議論されてきた視点非依存と依存理論の対立点を融和させることが可能になることがわかった。また、3次元物体の認知反応時間は視点によって変化することが知られていが、本研究では、この事実は観察した景観を物体の典型的景観へと変換する心的回転の関与によるものだと考え、どのような経路にそって回転が施されるのかを検討した。有力な候補としてあげられた回転経路モデルは、最短経路にそった単一回転モデル、オイラー角にもとづいた2ステップ回転モデル群、環境座標軸まわりの回転を3種類組み合わせた3ステップ回転モデル群であった。認知反応時間との整合性を重回帰分析により検証した結果、観察者から物体を見たときの水平方向軸をX軸、垂直方向軸をY軸、奥行方向軸をZ軸とすると、「与えられた景観を、まずZ軸まわりに、つぎにX軸まわりに、最後に必要があればY軸まわりに回転を施して典型的回転に一致させる」というモデルがもっとも妥当性の高い心的回転経路モデルであることが示された。人間の3次元物体認知に関わる理論は、大きく、視点非依存と視点依存の2つのタイプにわけることができる。両タイプの理論を支持する心理物理実験を概観した結果、素材としている物体や実験手続きに基本的違いがあることが指摘された。したがって、両アプローチの実験が物体認知の異なったプロセスに注目してきた可能性があり、これを検討するために身近な物体のネーミング課題と新奇物体の学習再認課題を用いた二つの実験を行った。その結果、人間が脳内にもつ物体のプロトタイプは、部品構成に関する情報を豊富に含む表現ではあるが、視点不変的特性はある限られた範囲でしかもたないことが示唆された。このように、物体認知にプロトタイプ活性過程と検証過程という機能や特性の異なる二つのプロセスを想定すれば、これまで議論されてきた視点非依存と依存理論の対立点を融和させることが可能になることがわかった。さらに,3次元物体形状の良さ判断の規定要因について検討を行った.
りんごポリフェノール化合物による酸化コレステロールの吸収制御機能に関する研究

加工食品に無視できないレベルで含まれている酸化コレステロール(OxCHOL)が小腸から吸収されると、肝臓のCHOL生合成と異化を低下させ、一方ではリノール酸不飽和化を亢進することを見出した。このことから、食餌性OxCHOLは代謝諸機能を変動させて、種々の疾病の引き金になる可能性が懸念された。そこで、このようなOxCHOLの生理機能を抑制する食品成分を検索することに焦点を当てて、りんごポリフェノールによる制御機能を検討した。まず、りんごポリフェノールを0.5あるいは2.5%含む(対照は含まない)AIN76純化食にOxCHOLを0.3%加えた飼料をSD系雄ラット(各群7匹)に3週間与えた。飼育終了後、腹部大動脈より採血して屠殺し、肝臓ミクロソームを調製して、リノール酸不飽和化律速酵素のΔ6 desaturase活性を測定した。酵素活性は対照群に比べて、りんごポリフェノールを摂取した群では有意に低下した。また、この活性低下を反映して、血清ならびに肝臓脂質のリノール酸代謝産物/リノール酸は対照に比べてりんごポリフェノール摂取群で有意に低かった。この結果から、りんごポリフェノール食餌性OxCHOLが誘発するリノール酸不飽和化亢進作用を抑制するとともにエイコサノイド産生増大を制御してアレルギーや炎症反応を引き起こしにくくする可能性が考えられた。また、血清と肝臓の脂質成分ならびに過酸化脂質濃度を調べたところ、OxCHOL摂取で生じる変動はりんごポリフェノールの摂取で抑制された。りんごポリフェノールによる代謝調節機能の一因として食餌性OxCHOLの吸収制御が考えられたので、ミセルへのOxCHOL可溶化に対するポリフェノールの影響をin vitroで調べた。その結果、ポリフェノールは濃度依存的にOxCHOL可溶化を阻害した。このことから、OxCHOLが誘発する代謝変動に対するりんごポリフェノールの調節機能の一端はその吸収制御である可能性が推察された。
中学校英語教室における有効な英語教授法モデル創出のための実践的研究

研究の目的は、中学校英語教室における有効な英語教授法モデル創出であり,研究は3年計画で実施する予定であった。初年度は,日本の英語教育に多大な影響を与えた3教授法,「Oral Method」「Oral Approach」「Communicative Approach」それぞれの長所,短所を検討するとともに,現在,中学校の英語教室で具体的にどのように指導が展開されているのか,さらに,現在までの第二言語習得研究を概観して,日本の中学校英語教室で有効な教授法を創出することにつながる理論的な研究を中心に進めた。その結果,次の3点について研究の成果を得ることができた。1点目は,教室での実践授業等を参観,精査した結果,現在広く行われている第二言語習得研究から得ることのできた知見が必ずしも日本の中学校英語教室には応用,適用できないこと,すなわち,第二言語学習環境下と外国語学習環境下とでは,学習している言語に触れる量的,質的な違いから双方を同じもと見なすことはできないとの見解に至った。そこで,2点目は,1点目の見解から,外国語学習環境下のもとでの言語学習を一般的な知識や技能を学習する過程とほぼ同じと考え,知識をそれぞれの学習者の内部で体系化,精緻化する過程と,それに加えて,言語学習では特に,それらの知識を適時,適切に活用することのできるよう自動化する過程が必要で,双方をバランスよく配置することが必要であるとの結論に至った。つまり,外国語学習環境のもとでの言語学習には研究の見通しにあげた2つの過程を踏むことが必要であるとの確信を得た。そして,最後に,3点目は,「精緻化」と「自動化」のための活動を指導過程にどの様にバランスよく配置させることができるのか,まに,しかし,これらの活動か中学校の英語教室でともに可能であるのか,その判断をするには英語教育の到達目標を明示することが必要ではないか,との結論に至った。
海底広帯域地震観測によるアセノスフェアの成因解明

プレートテクトニクス理論は地震や火山等の自然現象を広く説明できる。この枠組みに基づきプレート運動やマントルの温度構造など様々なモデルが提唱されてきた。特に海洋下の最上部マントルはプレートの生成・水平運動などの影響をシンプルに反映していると考えられる。しかしながら、これまでの海洋下マントル構造推定は屈折法探査による深さ20km以浅と表面波トモグラフィーによる深さ30km以深に限られてきた。そこで本研究では、(1)5海域で得られた最新の広帯域海底地震計記録をアレイ解析することで、(2)表面波を3-100秒の広帯域において解析し、(3)最上部マントルの深さ10-150kmの地震波速度異方性を含む構造を推定してきた。本年度は、国際誌に投稿中であった解析手法および四国海盆に関する解析結果を改訂し、掲載された。次に北西太平洋のシャツキー海台南西部の解析について、解析手法の改良と解析結果をまとめ、国際誌に投稿した。さらにNOManプロジェクト(科学研究費・特別推進研究「海半球計画の新展開:最先端の英観測による海洋マントルの描像」)で得られたシャツキー海台の北西および南東部の新データにっいて解析を行った。時刻補正の必要な2観測点について0.1秒の精度で推定を行った。この結果は第2著者として論文執筆に参加し掲載受理された。次に、これまで開発してきた表面波解析手法を適用し、各海域における平均S波速度構造を推定した。これらに南太平洋1海域を含む全5海域の速度構造を比較した結果、(1)最上部マントル速度構造の議論には深さ約30kmの相転移の影響が無視できないこと、(2)深さ50-80kmにおける速度低下はプレートの下に部分溶融メルトなど急激に温度を低下させる構造を必要とすること、(3)これまで中央海嶺に直行すると考えられてきたマントルの流れは海嶺に斜行する場合もあることなどを初めて明らかにした。(抄録なし)本課題は広帯域海底地震計の記録を解析し、海底下の深さ約10-100kmの地震波速度構造を推定するものである。特に、地震波速度が伝播方向や振動方向によって変わる性質、異方性をテーマとしている。地震波速度や異方性は地球内部岩石の流動性や変形史を反映するため、プレート運動などついての理解を深められると期待される。まず、表面波と呼ばれる地震波の速度を広帯域において測定すると共に測定誤差を求める手法を開発した。この手法を日本の南にある四国海盆でStagnant Slab Projectによって得られた広帯域海底地震計記録に適用し、表面波速度を周期7-100秒で測定した。これにより構造推定の鉛直解像度の改善に成功し、四国海盆下の深さ50km以深では浅部と比べて地震波速度が4%以上低いこと、異方性も浅部と比べて強いことを明らかにした。この結果は厚さ約50kmのプレートの下に変形が集中していること、岩石の部分溶融が起こっている可能性を示唆する。さらに、TIARESプロジェクトによって太平洋南部のフレンチポリネシア地域で得られた広帯域海底地震計記録を解析した。四国海盆と同様の手法を適用し周期2.5-100秒で表面波速度の測定に成功した。また、浅部と深部の速度差が四国海盆に比べて小さいこと、異方性の深さ変化も少ないことなどを明らかにした。このような違いはプレートの年代の違いを反映している可能性がある。さらに、伝播方向異方性を推定した結果、深さ50-100kmのにおいて岩石学から予想される異方性パターンと一致することを明らかにした。この結果を踏まえ、より浅部における地震波速度の異方性を推定するため手法を開発した。しかし、四国海盆やフレンチポリネシアの記録からは明瞭な異方性を確認できなかった。今後、他地域の記録に手法を適用することでプレート運動に伴う岩石の変形史を推定できると期待される。本課題は広帯域地震計記録を解析し、深さ約10-100kmの地震波速度構造を推定するものである。本年度はまず手法改良を行い、地震波速度の異方性について定量的な評価を行った。この結果、海洋プレート内部の地震波速度異方性は、拡大当時のプレート運動方向を反映することを示した。次に米国ブラウン大学を訪れて米国のプロジェクトPLATEexperimentによって北西太平洋において得られた海底地震計記録および海底差圧計記録の解析を行った。そこでは、記録の時刻や機器応答を補正する手法を開発したほか、複数の表面波を同時解析する手法を開発し、シャツキー海台南西部における海洋地殻構造やプレート内の地震波速度異方性を推定した。その後はNOManプロジェクト(科学研究費・特別推進研究「海半球計画の新展開:最先端の英観測による海洋マントルの描像」)の観測航海に参加し、シャツキー海台北西部において観測機器投入前の整備や得られた最新記録の時刻補正などを行った。帰航後は航海観測によって得られた海底地震計記録の解析を行った。それと同時に国際学術誌に投稿した四国海盆の構造推定に関する論文の査読に対応し、再投稿した。これら四国海盆やフレンチポリネシア、シャツキー海台周辺の結果を合わせて国際ワークショップで発表した。

一方で、日本列島のHi-net高感度加速度計記録の解析も開始し、日本列島下の地殻-最上部マントル異方性構造を既存の表面波・実体波研究よりも高い鉛直解像度で推定した。その結果、西南日本のスロー地震発生域や糸魚川-静岡構造線に沿う部分の地殻や最上部マントルで周囲と異なる異方性があることが判明した。プレートテクトニクス理論は地震や火山等の自然現象を広く説明できる。この枠組みに基づきプレート運動やマントルの温度構造など様々なモデルが提唱されてきた。特に海洋下の最上部マントルはプレートの生成・水平運動などの影響をシンプルに反映していると考えられる。しかしながら、これまでの海洋下マントル構造推定は屈折法探査による深さ20km以浅と表面波トモグラフィーによる深さ30km以深に限られてきた。そこで本研究では、(1)5海域で得られた最新の広帯域海底地震計記録をアレイ解析することで、(2)表面波を3-100秒の広帯域において解析し、(3)最上部マントルの深さ10-150kmの地震波速度異方性を含む構造を推定してきた。本年度は、国際誌に投稿中であった解析手法および四国海盆に関する解析結果を改訂し、掲載された。次に北西太平洋のシャツキー海台南西部の解析について、解析手法の改良と解析結果をまとめ、国際誌に投稿した。さらにNOManプロジェクト(科学研究費・特別推進研究「海半球計画の新展開:最先端の英観測による海洋マントルの描像」)で得られたシャツキー海台の北西および南東部の新データにっいて解析を行った。時刻補正の必要な2観測点について0.1秒の精度で推定を行った。この結果は第2著者として論文執筆に参加し掲載受理された。次に、これまで開発してきた表面波解析手法を適用し、各海域における平均S波速度構造を推定した。これらに南太平洋1海域を含む全5海域の速度構造を比較した結果、(1)最上部マントル速度構造の議論には深さ約30kmの相転移の影響が無視できないこと、(2)深さ50-80kmにおける速度低下はプレートの下に部分溶融メルトなど急激に温度を低下させる構造を必要とすること、(3)これまで中央海嶺に直行すると考えられてきたマントルの流れは海嶺に斜行する場合もあることなどを初めて明らかにした。予定通り解析手法の開発を行い、論文を国際学術誌に投稿した。論文は現在査読中である。一方、解析予定であった海底地震計記録については東日本大震災の影響で回収が遅れ、解析できていない。その代わりに南太平洋で得られた新たな海底地震計記録の解析を進め、手法の改良および新たな手法の開発を行った。手法および結果について国内外の学会で発表した。予定通り新たな観測記録を解析し、解析領域の拡張を行った。特に米国ブラウン大学に2ヶ月滞在し、米国のグループが北西太平洋で取得した最新データの解析を行った。その結果、手法の改良が計画以上に進んだほか、海洋プレート内の異方性の強さや方向について多様性の原因が判明しつつある。一方、投稿中の論文に関しては査読結果に対応し再投稿を行った。また、日本のグループによる海域の観測計画(科学研究費、特別推進22000003)が東日本大震災の影響遅れているため、日本列島の構造推定を行い他の海域の構造との比較を始めている。昨年度開発した解析手法を用いて海底地震計記録の解析を行う。
英詩メタファーの構造と歴史 II

本研究は英詩メタファー表現の概念基盤の構造と歴史的系譜を明らかにするために、中世英語専門の英語史研究者と近代現代英詩を対象とする認知言語学者が連携して行う共同研究である。考察範囲は古英詩Beowulfから戦争詩人WilfredOwenまで1000年に及び、それらに現れるメタファー表現の主要根源領域を「身体部位名」「動物名」「四大(火・水・土・空気)」の3種に定める。研究期間中には、認知言語学と歴史意味論に関する研究書の翻訳を行い、研究成果は単独論文、学術書、日本中世英語英文学会、日本認知言語学会、語用論学会及びメタファー研究会での口頭発表、シンポジウムの司会兼発表で公開する。
小脳のパターン形成・機能回路発達における形態形成関連遺伝子郡の役割

Zicファミリーはマウスの小脳顆粒細胞系譜に強く限局して発現するZincフィンガー型転写因子をコードする遺伝子郡として見いだされた。我々は、これまでにZicファミリーがショウジョウバエのペアルール遺伝子odd-paired脊椎動物ホモログであること、ZicのZincフィンガードメインはSonic hedgehogの下流因子Gliと高い相同性を示し、Gliの標的配列に結合し得ることなどを明らかにしてきた。今回マウスの個体発生におけるZic1の役割を明らかにするために、Zic1遺伝子の遺伝子ターゲッティングを行った。Zic1欠損マウスでは小脳の低形成、小葉パターンの異常が認められ、Zic1は小脳を含めた神経管翼板由来の神経組織の発生に役割を持つことが明らかになった。Zic1欠損マウスにおいて観察された小脳虫部の形成不全、それに伴った行動異常という一連の症状はヒトのJoubert症候群のそれと類似しており、このマウスはヒトの遺伝性神経疾患のモデル動物となる可能性がある。また、今年度になって、ヘテロタキシ-という、内臓の左右非対称性が失われる遺伝性疾患がヒトZIC3の変異によって引き起こされることが明らかになった。更にツメガエル胚を用いた解析により、Zicファミリーは外胚葉を神経組織、ならびに、神経堤組織に分化させる最初期の運命決定因子の一つであることが明らかになってきた。今後、Zicを手がかりとして、前後軸、背腹軸、左右軸について決定された神経組織の部位特異性がどのように機能的神経回路形成に結びつくのかを検討する予定である。
分子ナノワイヤーの設計と構築

本研究では、分子ナノワイヤーの設計と構築を目指して、以下のような研究を行った。(1)有限鎖のカーボンナノチューブにおけるキャップの効果について研究し、電子状態における顕著な効果を見いだした。(2)発行部がペリレン、電子輸送部とホール輸送部がメタフェニレンを介したπ共役系からなる単一分子発光素子の提案を行った。(3)単一分子からなる分子ワイヤーのコンダクタンスについてLandauerの理論に基づく計算手法を開発した。(4)ナノグラファイトシートDNA分子、導電性高分子のコンダクタンスを計算した。フェルミ準位での透過確率の大きさを比べると分子への接続の仕方によりそのコンダクタンスが大きく変動することが分かった。(5)拡張ベンゼンジチオールのコンダクタンスを計算し、伝導機構における分子の平面性に関する考察を行った。ポリアセンをポリフェナトレンおよび関連するπ共役系分子のコンダクタンスを解析し、ポリアセンが最も優れた分子ワイヤーであることを見いだした。これらの結果をまとめた論文については既に発表済みである。(1)3環式非古典チオフェンを構成ユニットに含むいくつかの導電性高分子について拡張ヒュッケル法に基づくバンド計算を行った。その結果、室温でも熱によって電子励起の起こる可能性のある導電性高分子を見いだすことができた。(2)金(111)表面とチオレート分子からなる自己集積単分子膜に関して、チオレート分子の望ましい配向について軌道相互作用の観点から考察した。その結果、ホローサイトと呼ばれる対称性の高い位置への配位が最も望ましいことが分かった。(3)単一分子からなる分子ワイヤーのコンダクタンスLandauerの理論を用いて調べ、コンダクタンスと分子軌道の間に興味深い関係を見いだすことに成功した。ここではナノグラファイトシートのコンダクタンスを計算した。フェルミ準位での透過確率の大きさを比べるとグラファイトシートへの接続の仕方によりそのコンダクタンスが大きく変動することが分かった。効果的な量子輸送は以下の二つの条件を満たしている場合に得られる。(I)MO係数がHOMOとLUMOにおいて大きい2原子を導線でつなぐ。(II)その2原子上のHOMO係数の積の符号がLUMO係数の積の符号と異なっている。(1)ナノスターデンドリマーの電子状態を計算し、その軌道の特異は局在性を見いだした。つまりHOMOとLUMOは中心にあるペリレンに局在し、その他のフロンティア軌道は周辺に局在している。これによりナノスターデンドリマーの集光機能が理解できた。(2)銅(111)表面とC60分子からなる自己集積単分子膜に関して、C60分子の望ましい配向について軌道相互作用の観点から考察した。その結果、C60分子のedge-atomあるいは6-6bond配向が最も望ましいことが分かった。(3)単一分子からなる分子ワイヤーのコンダクタンスをLandauerの理論を用いて調べ、コンダクタンスと分子軌道の間に興味深い関係を見いだすことに成功した。ここではナノグラファイトシートやDNA分子のコンダクタンスを計算した。
ラジアルグリア-アストロサイト特異的アミノ酸代謝酵素異常による神経疾患の病態解明

(1)CBSは、成熟マウス脳において小脳、海馬、嗅球といった記憶・学習に深く関わる領域で高い発現が見られることが分かった。また、発達過程における発現変動を調べた結果、それぞれの領域において、生後23週間でピークに達し、成熟脳では発現が低下する様子が観察された。(2)CBS発現細胞について詳細な解析を行ったところ、発生期では神経幹細胞として知られる神経上皮細胞ならびにラジアルグリア、成熟脳においてはアストロサイト、側脳室前端部の脳室下帯(aSVZ)および海馬歯状回に存在する神経幹細胞で特異的な発現が見られることが分かった。(3)カイニン産投与によるてんかん発作後の海馬においてCBSは活性化アストロサイト特異的に発現上昇していた。このことは、神経病態時のアストロサイトの働きにCBSが重要な役割を演じていることを示唆している。(4)培養アストロサイトを用いた実験により、CBS蛋白質はErbB1受容体リガンドであるEGF、TGF-αおよびcAMPに依存した細胞内カスケードによって発現上昇する。一方、カイニン酸やグルタミン酸では変化しないことがわかった。このことは、CBS蛋白質がアストロサイトを取りまくニューロンもしくはグリア細胞から分泌される栄養因子によって発現制御されていることを示唆している。(5)CBS^<-/->マウスの脳内においてグルタチオン量の低下およびJNKカスケードの活性化が観察された。このことからCBSの異常がニューロンへの酸化ストレスによる細胞傷害を引き起こしていることが考えられた。(6)CBS^<-/->マウスから得たアストロサイトを用い、酸化ストレスへの抵抗性を調べた結果、ホモシステインや過酸化水素に対する抵抗性は野生型マウスのそれと比べ差は見られなかった。(7)CBS^<-/->マウスでは小脳や嗅球の形態異常ならびに神経芽細胞の増殖低下が観察された。(8)CBS^<-/->マウスのaSVZ-RMS間の神経芽細胞数の減少が見られた。生体内ホモシステイン代謝異常は、酸化ストレスやニューロン死の引き金のみならず、神経管形成不全や脳血管障害、アルツハイマー病の主要なリスクファクターとなることが知られている。一方、ホモシステイン代謝の鍵酵素であるシスタチオニンβ-シンターゼ(CBS)の遺伝子変異は、精神発達障害、痙攣発作、脳血管障害を症状とするホモシスチン尿症を引き起こす。しかしながら、CBSの変異がどのようなメカニズムを介して上記の疾患発症に関与しているのかは不明である。これまでの研究により、我々は胎生期から成熟期の脳においてCBSがラジアルグリア-アストロサイト細胞系譜で特異的に発現していることを明らかにした(Enokido et al.,論文投稿中)。また,CBSの機能異常は生体内での脂質代謝異常を引き起こす事を報告した(Namekata et al.,JBC,2004)。これらの結果は、生体内脂質代謝に大きく依存する事が知られる神経活動がCBSの異常により低下している事を示唆するとともに、これまでほとんど知られていなかったアストロサイトの機能異常を介した神経疾患発症機構の解明に極めて重要な知見であった。本年度は、アストロサイトとニューロンの相互作用を介してCBSの発現・機能がどの様に制御されているかを明らかとするとともに、アネトロサイトの機能異常による神経疾患発症メカニズムの解明に向けた細胞ならびに分子レベルで解析を進めたい。この点については、CBSの発現ならびに機能が神経伝達物質によって調節される事、およびアストロサイト由来の神経伝達調節物質の合成量が著しく低下している事を既に一観察している(Enokido et al.,投稿準備中)。(8)CBS^<-/->
胆管細胞癌に対する新生血管・リンパ管および腫瘍内間質を標的とした分子治療研究

炎症性サイトカイン受容体であるCXCR2の肝内胆管癌における関与および制御による増殖抑制について検討。肝内胆管癌細胞株を用いて増殖、遊走、浸潤へのCXCR2の関与をSiRNAおよびCXCR2アンタゴニストを用いて検討した。ヒト肝内胆管癌細胞株をマウス皮下に移植し、in vivoにおけるCXCR2制御による腫瘍への影響を検討。結果:CXCR2 SiRNAおよびアンタゴニストを用いたCXCR2制御群では腫瘍の増殖、遊走、浸潤が抑制された。また皮下移植モデルにおいてはアンタゴニストを用いて制御することでその増殖能の抑制が可能であった。ケモカインレセプターであるCXCR2の制御は、肝内胆管癌の新たな治療戦略になりうる。肝内胆管癌(以下CCC)の病因には炎症の関与が報告されている。癌の増殖、進展に新生腫瘍血管が必要である一方、CCCは乏血性腫瘍であり、その増殖、進展に血管新生因子以外の関与が予想される。近年、ケモカインが、成因に炎症が関与する癌の増殖、進展に重要な働きをしていることが報告されている。そこでCCCの増殖、浸潤に対するケモカインの関与を解析することを目的とし、本年度は当科で切除されたCCC症例について、ELR配列を有するCXCL8、CXCL5およびこれらの共通のレセプターであるCXCR2の免疫染色を行い、臨床病理学的パラメーターとの関係を検討した。30症例の免疫染色の結果はCXCR2で腫瘍部64.2%非腫瘍部43.9%の平均陽性率でありP値<0.01と有意差を認めた。CXCL8も非腫瘍部17.9%に対して腫瘍部33.2%と濃染傾向がありP値<0.01で有意差を認めたが、CXCL5は腫瘍部20.9%非腫瘍部26.5%で有意差は認めず、CXCR2およびCXCL8は腫瘍部において強く染まる傾向にあった。臨床病理学的パラメーターとの関係では集団を1年以上生存(41.3%)と1年未満生存(58.7%)に分けた場合、1年未満生存群でCXCR2は71.2%と高い濃染傾向を認めた(P値<0.01)。CXCL8およびCXCL5では生存期間での有意差は認めなかった。また門脈浸潤群ではCXCR2が70.2%と高い濃染傾向があり、門脈非浸潤群の54.2%と比べP値<0.01と有意差を認めた。静脈浸潤およびリンパ節転移ではいずれも有意差は認めなかった。1年未満生存症例および門浸潤症例でCXCR2の濃染傾向がありCCCの増殖、進展にケモカインが何らかの関与している可能性が示唆された。そこでCCCの増殖、浸潤に対するケモカインの関与を解析することを目的とし、21年度に当科で切除されたCCC症例について、ELR配列を有するCXCL8、CXCL5およびこれらの共通のレセプターであるCXCR2の免疫染色を行なったところCXCR2で腫瘍部64.2%非腫瘍部43.9%の平均陽性率でありP値<0.01と有意差を認めた。CXCL8も非腫瘍部17.9%に対して腫瘍部33.2%と濃染傾向がありP値<0.01で有意差を認めた。そこで、22年度は2種のヒトCCC細胞株RBE, SSP25を用いてCXCL、8、CXCR2をsiRNAを用いてknock down行いproliferation assay, migration assay, Invasion assayを行って増殖、浸潤におよぼす影響を検討した。結果として、CXCL8のknock downではすべてのassayで有意差を認めなかったが、CXCR2 knock downではすべてのassayにおいて2種の細胞株ともに有意差をもって癌浸潤・増殖が抑制された。CXCR2発現と臨床病理学的パラメーターを単変量解析おこなったところ、腫瘍因子の門脈浸潤において(p=0.002)と有意差をもって関連が認められた。肝内胆管癌(以下CCC)の病因には炎症が関与されている。癌の増殖、進展に新生腫瘍血管が必要である一方、CCCは乏血性腫瘍でありその増殖、進展に血管新生因子以外の関与が予想される。近年、ケモカィンが癌の増殖、進展に重要な働きをしていることが報告されている。

そこでCCCの増殖、浸潤に対するケモカインの関与を解析することを目的とし、平成21年度、当科でのCCC切除症例についてELR配列を有するケモカインの共通のレセプターであるCXCR2の免疫染色を行ったところ非腫瘍部(43.9%)に対し腫瘍部(64.2%)で優位に高い平均陽性率を認めた(P<0.01)。そこでレセプターであるCXCR2に注目し、22年度は2種のヒトCCC細胞株を用いRNAiの手法を用いてCXCR2をノックダウンし増殖、遊走、浸潤に及ぼす影響を検討した。結果はCXCR2をノックダウンさせることで増殖、遊走、浸潤のいずれにおいても有意に抑制された。そこで23年度はこれらの現象が生体内においても認められるかを検討することとした。動物実験に先立ち、CXCR2アンタゴニスト(SB2250002)を用いてCXCR2を制御し、検討した。RNAiでの制御と同様アンタコゴニストを用いた実験においても増殖、遊走、浸潤の制御が可能であった。そこでCCC皮下移植モデルを作成し、CXCR2アンタゴニストの腹腔内投与群とコントロール群の2群間での検討を行った。1回/週に腫瘍の大きさを測定し腫瘍移植後35日目での腫瘍の大きさを比較検討した。結果はコントロール群(118mm^3)に対してアンタゴニスト投与群(57mm^3)では優位(P=0.02)に腫瘍増殖が抑制された。また当科切除症例30例におけるCXCR2発現と臨床病理学的パラメーターを単変量解析したところ腫瘍因子では門脈浸潤において有意差をもって関連が認められた(P=0.002)。
カンピロバクター・レクタスの歯周局所への定着機構の解明

本年度は、ATCC33238株に加えて、2種の臨床分離株(325、796)を用いてヒト歯肉線維芽細胞(HGF)に対する接着能、及びこれに影響すると考えられる菌体表層物質との関連について検索した。菌の接着実験では、蛍光抗体法を用いた。まず、液体培地にて4日間培養したC. rectus菌体をPBSにて洗浄後、DMEに懸濁しOD_<660>を0.8に調整した。スライドチャンバーにあらかじめ培養しておいたHGF monolayerをDMEにて洗浄後、菌液を添加し、37°C5%CO_2にて1時間インキュベートした。接着していない菌をPBSにて洗浄後、パラホルムアルデヒドにて固定、一次抗体として抗C. rectusウサギ血清、二次抗体としてFITC標識抗ウサギIgGを用いて通法に従い免疫染色を行った後、蛍光顕微鏡下にて観察した。その結果、ATCC33238株が、他の2株に比べて明らかに強い接着能を示した。接着時間を22時間に延長すると、すべての菌株で付着菌数は増加し、菌株間の差は明らかではなくなった。プライマリーカルチャーによって得たHGFに加えて、ATCCより購入した歯肉線維芽細胞であるGin-1についても同様の実験を行ったが、両者の間で明らかな差は認められなかった。他の菌種では、菌の表層に存在する熱ショック蛋白質が、菌の接着に関与していると報告されている。そこで、上記3種の菌体表層におけるGroEL-like proteinの局在を抗C. rectus GroELモノクロナル抗体を用いた免疫電顕にて調べた結果、33238株の表層には同抗体で認識される抗原基が他の2株に比べて遙かに多く存在することが分かった。以上の結果から、本菌のHGFへの接着には菌体表層に存在するGroEL like proteinが関与している可能性が示唆された。本年度はCampylobacter rectus ATCC 33238のヒト歯肉線維芽細胞(HGF)およびプラスチックに対する接着能について調べた。接着実験では、液体培地にて培養した菌体を遠心洗浄した後DME培地に懸濁し、マルチウエルプレートの各ウエルに添加して一定時間培養し、接着した菌体を抗C.rectusウサギ血清を用いたELISA法にて定量した。菌体がHGFに対して為害作用を及ぼさない条件を探るため、0D_<650>=0.8に調整した菌液を段階希釈して細胞に添加した後、HGFのViabilityと菌の接着量を同時に調べた。その結果、2倍希釈した菌液を加えてもViabilityに影響は認められず、しかも、阻害実験を行うに十分な接着量が認められたため、以降の実験を同条件下で行うこととした。レクチン様物質の関与を確かめるため、D-ガラクトース、N-アセチルガラクトサミン、N-アセチルノイラミン酸等の、糖の影響について調べたところ、HGFに対する接着においてN-アセチルグルコサミンで約30%の阻害が認められた。予備実験において、5%のウシ胎児血清がHGFへの接着を50%以上抑えることが分かったため、アルブミン、トランスフェリン等の血漿成分、およびヒト分泌型IgA、ヒスタチン等の唾液に含まれる成分の影響についても調べたが、最終濃度0.5mg/mlで、HGFへの接着に対して明らかな阻害は認められなかった。一方、プラスチック表面に対しては分泌型IgAで、70%近い阻害が認められた。今後はATCC33238以外の菌株を用いて菌株間での違いを調べ、これに関連する菌体表面の構造物について検索していく予定である。
モモ果肉における障害発生の要因と機構の解明及び防止策の確立

モモの果肉障害のうち果肉が赤くなる赤肉症(RP)と水浸状に褐変する水浸状果肉褐変症(WSBP)の発生が多かった.最近は,両者を併発した合併症(CP)の発生が増えているが,その特徴はWSBPのそれと酷似した.RPとWSBPの発生率や程度は品種,栽培の年次や条件によって変動した.RPは少窒素,WSBPは環状剥皮処理によって発生が増え,後者では果実への糖の転流が促され,障害発生との関係が示唆された.満開前に開いた花の除去はWSBPの発生率を低下させた.モモの果肉障害のうち果肉が赤くなる赤肉症(RP)と水浸状に褐変する水浸状果肉褐変症(WSBP)の発生が多かった.最近は,両者を併発した合併症(CP)の発生が増えているが,その特徴はWSBPのそれと酷似した.RPとWSBPの発生率や程度は品種,栽培の年次や条件によって変動した.RPは少窒素,WSBPは環状剥皮処理によって発生が増え,後者では果実への糖の転流が促され,障害発生との関係が示唆された.満開前に開いた花の除去はWSBPの発生率を低下させた.水浸状果肉褐変果の発生率は'華清水'が最も高く,次いで'白鳳','紅清水'の順であったが,発生の程度には品種間に差がなかった.'川中島白桃'では"水浸状果肉褐変症"だけの発生は認められず,"赤肉症"との合併症果が多かった.果実重は障害果と正常果との間に一定の傾向がみられなかったが,エチレン発生量は障害果で高かった.果肉硬度は,'華清水'を除き障害果で低い傾向であった.糖度は,有意差はないものの,3品種とも正常果よりも障害果で高く,しかも程度が激しいほど高かったが,糖組成との関係は明確でなかった.果肉のエタノール含量は,障害程度1の果実では正常果と大差ないが,程度2ではどの品種も正常果より著しく多かった.'華清水'では障害の程度が激しいほどペクチンが多く,特にヘキサメタリン酸ナトリウム可溶性ペクチンが多かった."水浸状果肉褐変症"の発生時期は収穫開始期よりも数日早かった."水浸状果肉褐変症"と"赤肉症"の合併症果の割合は'川中島白桃'で最も高く、次いで'紅清水','白鳳'の順であった.合併症果は,果実が大きく,エチレン発生量が多く,果肉硬度が低く,糖度が高かった."赤肉症"だけが発生した果実のエチレン発生量は正常果と大差なかった.以上のように,水浸状果肉褐変果は果肉硬度が低い傾向である一方,エチレン発生量と糖度が高かった.その程度が激しいほどエタノール含量が多いことから,これがアルコール臭に関係していると推察されたが,その主要な成分等については更なる調査が必要である.'華清水'では水浸状果肉褐変果のペクチン含量が多く,肉質や果肉硬度との関係が示唆されたが,この点については品種を増やして詳細に調査する必要がある.合併症果は"赤肉症"よりも"水浸状果肉褐変症"の特徴と酷似した.2010年と比べて2011年の障害果発生率は,水浸状果肉褐変果(水浸状果)ではほぼ同程度であったが,赤肉果では低く,両者を併発した合併症果では'川中島白桃'を除いて高かった.水浸状果は,いずれの品種でも果肉硬度が低い一方,糖含量が多い傾向であり,特にスクロースとソルビトール含量が多かった.また,香気成分,特にγ-ドデカノラクトンの含量が多かった.このように,水浸状果発生と糖蓄積との関係が示唆されたので, '白鳳'の果実発育第3期初めに側枝に環状剥皮処理を行い,障害発生率を調査するとともに^<13>CO_2を取り込ませ,^<13>C光合成産物の転流・分配をみた.その結果,環状剥皮区では水浸状果の発生が多く,果肉硬度が低い一方,糖度が高かった.スクロースとソルビトール含量は処理7日後以降収穫時まで多く推移した.果肉の^<13>C濃度は,環状剥皮区,対照区ともに処理24時間後以降増加し,特に環状剥皮区での増加が大きく,処理120時間後の果肉への分配率は環状剥皮区が対照区よりも高かった.これらのことから,水浸状果の発生には糖蓄積が関係していると推察された.正常果と障害果では,ペクチンと香気成分の含量に差がみられたことから肉質や風味との関連が推察されたが,この点についてはさらに詳細な検討が必要である.果実成熟および果肉障害発生と温度およびエテホン処理との関係をみたところ,果実袋内の温度が35°C以上ではエチセン生成が抑制される一方,2025°Cの温度条件では成熟が早まると考えられた.エテホン処理により果実品質が低下することなくエチレン生成が誘導されて成熟が早まった.しかし,障害発生との関係は明確でなかった.障害発生の要因と機構:発生要因に関し,`清水白桃

'の窒素施用量を3段階に変えたところ,赤肉症の発生率は施用量が少ないほど高いが,水浸状果肉褐変症の発生率は逆に施用量が多い場合に高い傾向であった.発生機構に関し,収穫前落果や果梗離脱果では果梗内に樹脂やポリフェノールが蓄積することで果梗内にエチレンの前駆体である1-アミノシクロプロパン-1-カルボン酸(ACC)が増加して収穫前の落果や果梗の離脱が生ずるとともに,果肉のACC合成が促されるため軟化が起こることを明らかにした.防止策の確立:開花期の早晩によって果肉障害の発生率が異なることから,`紅清水'と`清水白桃'について満開日よりも早く咲いた花を取り除いたところ,障害果とくに水浸状果肉褐変果の発生率が低下し,本障害の発生抑制にこの方法が有効であることが示唆された.`白鳳'の収穫果を用いて,非破壊で水浸状果肉褐変症発生の有無を判別しうる共振法の有用性を検討したところ,障害果の共振周波数は健全果よりも大きく低下したことから,障害果の出荷防止に活用できる可能性が考えられた.各々の果肉障害の特徴や発生要因をある程度明確にできただけでなく,水浸状果の発生には光合成産物の転流・分配が深く関係していることを明らかにし,機構解明の手がかりが得られたのは大きな成果で,研究は順調に進展していると考える.24年度が最終年度であるため、記入しない。水浸状果の特徴である異臭には果肉に蓄積するエタノールが関係しており,特にγ-ドデカノラクトンの影響が大きいことを明らかにしたが,その蓄積過程の解明には至っておらず,今後のさらなる研究が必要である.水浸状果の発生には光合成産物の転流・分配が深く関係していることを明らかにしたが,どのような過程及びメカニズムで水浸状果が発生するのかを明らかにするとともに,防止策の確立に向けた取り組みを行う必要がある.24年度が最終年度であるため、記入しない。
子宮内膜症患者の卵巣予備能に影響する因子に関する探索研究

チョコレート嚢胞合併不妊患者の管理については、一定の見解が得られていない。本研究は、チョコレート嚢胞に対する治療が妊孕性に与える影響について検討することを目的とする。生殖補助医療を予定しているチョコレート嚢胞合併不妊患者を対象として、チョコレート嚢胞穿刺・吸引群と非穿刺群にランダム化し、チョコレート嚢胞穿刺が治療成績に与える影響について検討する。
デジタル画像相関法を用いた細胞骨格空間ダイナミクス解析法の確立

デジタル画像相関法を用いて、生きた細胞内の細胞骨格の動きを評価する方法の確立を目指した。細胞骨格をイメージングするツールを作製し、細胞骨格の動きを解析した。細胞骨格間に力学的な相互作用が存在することが示唆された。この手法の確立を通じて、細胞骨格間の力学相互作用の評価や3次元環境下での細胞が出す力の評価へと展開することが可能となった。本研究では、細胞骨格上に発生する「歪」と「流れ」の空間変化を測定する手法の開発を目指す。蛍光タンパク質タグを付した細胞骨格タンパク質を細胞内に発現させて、ライブセルイメージングを行う。得られた画像を数値解析することで、「歪」と「流れ」の物理量を抽出する。昨年度に作成した細胞骨格上に発生した「歪」と「流れ」を評価するための数値解析プログラムは2次元上に生じた変形を対象にしていたが、今年度はそれを拡張して3次元上に生じた変形をとらえることが可能となった。また、細胞膜を蛍光観察することが可能なプローブを作成し、3次元環境下での細胞の3次元形状を計測することが可能となった。細胞の3次元形状データを数値モデルにのせることで、細胞の弾性力学解析法の構築に成功した。更に、3次元環境下での細胞骨格のライブイメージングを行った。アクチン(アクチン繊維)、ビメンチン(中間径フィラメント)、チューブリン(微小管)、それぞれに蛍光タンパク質を融合させることで、生きた細胞内で細胞骨格タンパク質の動態を観察することが可能な実験系を構築した。数値解析プログラムと融合蛍光タンパク質を用いて、薬剤投与によって特定の細胞骨格を破壊した際における、他の細胞骨格の動態変化を測定した。2次元環境で観察したものと比較すると、3次元下では各骨格タンパク質の空間分布が大きく変化していた。次年度は、2次元と3次元での細胞の実験データに基づいた数値計算から、培養環境に依存した細胞の力学モデルを提案する。細胞の運動の方向性を決定する要因として、ケモアトラクタントのような生化学的な因子と、細胞が出す「力」やそれに伴う「歪」などの物理学的な因子が重要だと考えられている。生化学的な要因については遺伝子解析などにより少しずつ明らかになってきているが、物理学的な要因については、測定の困難さからか立ち遅れているのが現状である。新たな測定・解析手法を用いて、細胞運動における物理学的な要因を調べてゆくことが重要だと考える。そこで本研究では、細胞や細胞外基質を蛍光標識し、その動きをライブセルイメージングし、画像群に含まれる輝度情報、位置情報、時間情報を数値解析することにより、細胞内外に発生した力や歪を測定することに成功した。そしてこれを研究セミナーで発表し、高い評価を受けた(2013大阪府立母子保健総合医療センター研究所セミナー)。また、上皮細胞の極性を左右する因子と細胞間の接着力が変化することを発見し、投稿論文に発表した(2014 T. Mizutani, et al., Histochem Cell Biol)。さらに、上皮細胞集団が新たな細胞ー細胞間接着を形成する際の力学量を原子間力顕微鏡で測定することに成功している(2013 R. Tanaka, T. Mizutani, et al., Jpn J Appl Phys Conf Proc)。これらの研究成果は、細胞が運動する際の数理モデルを構築する上で重要な情報である。細胞骨格上に発生した「歪」と「流れ」を評価するための数値解析プログラムを作成した。蛍光タグ付き細胞骨格タンパク質を生きた細胞内に導入すると繊維構造の時空間変化をとらえることが可能である。そこで、繊維構造に沿った曲線を数値計算で定義し、曲線上の蛍光輝度プロファイルから繊維の変形を評価するプログラムを作成した。次に細胞骨格のライブイメージングをおこなうために、細胞骨格タンパク質のクローニングを行った。まず、アクチン繊維を破壊させたときにおける中間径フィラメントに発生した「歪」と「流れ」を評価した。アクチン繊維の崩壊とともに「流れ」、「歪」ともに上昇すること、「流れ」についてはその後減少してゆくことを見出した。これらの結果は、細胞内でアクチン繊維と中間径フィラメントが力学的に相互作用していることを示唆している。申請書に記載したとおりの研究成果を得られている。当初から計画していた細胞骨格イメージングのためのツール作成と解析法構築が順調に進行しているため。申請書に記載した通り、研究を進めていく。

本年度は、1千円ほどの余りが生じているが、次年度の試薬購入費の一部に充てることで、さらに研究を加速させる。当初からの計画通りに進めていく。消耗品費(試薬等)や旅費としての使用を計画している。本年度からの繰り越し額は消耗品費に加える。