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日本旧石器時代から縄文時代への推移に関する構造的研究

日本旧石器時代から縄文時代への推移に関する問題は、石器時代研究における命題ともいえるテーマの一つである。日本旧石器時代から縄文時代への移行については、細石器文化を媒体とする考え方、もう一つは神子柴・長者久保文化を媒体とする考え方の二者がある。我々は、長年長崎県・泉福寺洞穴の調査を通じて細石器文化からの移行期の実態を究明してきたが、今回は神子柴・長者久保文化に焦点をあて、その推移の構造を解明することとした。神子柴・長者久保文化の究明にあたって、次の四つの課題を設定し研究を進めた。1.神子柴・長者久保文化の諸遺跡の層位的検討2.神子柴・長者久保文化の諸遺跡の分布論的検討3.神子柴・長者久保文化の石器群の型式論・組成論的検討4.神子柴・長者久保文化と細石器文化の比較検討こうした方針に従い、初年度は北海道・東北・関東・中部・九州の神子柴・長者久保文化の諸遺跡の実地調査ならびに出土遺物の調査を行なった。また、集成図・地名表・文献目録等の基礎的な作業を進めた。発掘調査は岐阜県・池の原遺跡で実施(1989年10月)し、旧石器時代終末期(細石器文化)の様相の一端を究明した。本年度(最終年度)は初年度の成果に基づき、集成作業を完成するとともに、まとめの作業として神子柴・長者久保文化に関する諸問題の検討会を実施した(11回の月例会)。また、発掘調査としては千葉県・山口遺跡の発掘を実施(1991年2月)し、旧石器時代の層位学的所見を得た。今回の総合研究Aのテーマに基づく、それを解明すべき遺跡の発堀計画を立てる。7月より、群馬県、栃木県、長野県、北海道、岐阜県各地の遺跡の分布調査を実施してきた。その住果、岐阜県大野郡高根所在の池ノ原遺跡の発堀を実施することとなった。池ノ原遺跡は、旧石器時代終末期の細石器文化に属する遺跡である。発堀期間は収獲物と取り入れの終わる10月28日から11月5日と決めた。発堀期間は150m_2である。調査の結果、表採資料の豊富さに比べて、出土した石器類は予想に反して、少なかった。石器はナイフ形石器、彫器、細石刃などであるが、細石核は一点も出土しなかった。遺跡の集中地点は2ケ所でみられたが、遺物分布は全体に希薄であった。今回の発堀調査では必ずしも十分な成果を上げたとは言いがたいが、池ノ原遺跡の資料は岐阜県下の数少ない細石器文化の一端を明らかにするとともに、日本列島のほぼ中央部における細石器文化の位置づけや、その系統を考える上で、一つの指標を与えたといえよう。11月より、遺物整理を進めるとともに、関連調査として対馬の旧石器時代の調査、群馬県月夜野所在遺跡の調査を実施した。また、1990年2月より「細石器文化・神子紫文化」に関する研究会を実施し、次年度も継続の予定である。本年度は最終年度にあたるため、1.神子柴・長者久保文化の諸遺跡および出土遺物の基礎的な集成、2.旧石器時代から縄文時代への移行に関する諸問題を検討する研究会、3.旧石器時代の遺跡の発掘調査の三点を目標に、計画を進めた。1の神子柴・長者久保文化の集成作業は北海道から九州地方に分布する当該期の192遺跡の出土遺物集成、地名表、文献目録等を完成させた。2の研究会の開催は昨年度末から月例会として実施し、11回の研究会を下記のテーマで行なった。第1回栗島義明「神子柴系石器文化の現状と課題」第2回麻生・岡本「岐阜県・池の原遺跡発掘調査報告」第3回織笠昭「細石器文化と神子柴系文化について」第4回中束

耕志「群馬県内の神子柴系石器文化について」第5回白石浩之「神子柴系石器文化のポイントの系譜」第6回田中英司「神子柴遺跡の遺物出土状態について」第7回林茂樹「神子柴遺跡発掘調査から30余年」第8回大竹憲昭「長野県内の神子柴系石器文化について」第9回宮下健司「転換期の神子柴系石器文化について」第10回斎藤基生「岐阜県内の神子柴系石器文化について」栗島義明「西南日本における神子柴文化の系統」第11回中村由克「神子柴系石器文化の層位論的検討」加藤勝仁「神子柴系石器文化の学史層的検討」研究会をとうして神子柴系石器文化研究の現状と課題を整理し、今後の方向性を検討した。3の発掘調査については茨城県・栃木県・千葉県内の遺跡を踏査し、最終的に千葉県・山口遺跡の調査を実施した。
高齢者の睡眠の質を向上させるための看護介入モデルと生理学的効果の評価指標

本研究は高齢者の睡眠の質を向上させる方法を明らかにするために、一日の生活活動と休息の状態を評価し、昼寝とナラティブ・ケアの有用性を導き出すことができた。また、その効果測定には、活動量計であるアクティウォッチによる睡眠効率と心拍変動パワースペクトル解析による日中の情動変動の評価が有効であると考えられた。(1)本研究は、高齢者の睡眠の質を向上させるために概日リズムの同調因子に着目し、一日の生活リズムを調整する観点から光、運動、栄養とナラティブ・ケアの看護のプログラムへの導入と、これによる生理学的な効果の評価指標の開発を目的とした。(2)今年度は、高血圧症のある在宅高齢者の抑うつ状態と睡眠の関係、活動的な高齢者を対象とした昼寝習慣と夜間睡眠の関係について、聞取り調査とアクティウォッチ等を用いた測定を行った。本研究では、高齢者を健康状態別に社会的接触や交流状態を区分・類型化するために、生活リズムと睡眠状態について実態調査を行った。対象者は、日本において最長寿の地域である沖縄県大宜味村、茨城県つくば市、北海道釧路町と札幌市の65歳以上高齢者180名であった。聞き取り調査とアクティウォッチ、ライフコーダを用いて睡眠状態と活動休息の程度を測定した。これらの研究については、筑波大学倫理審査委員会において承認をうけた。データを解析した結果、昼寝に関連する以下のような特徴が見出された。(1)昼食後の昼寝(30分から60譜にない)を習慣としている高齢者の割合が多く、年齢による相関が見られた。(2)昼寝習慣をもつほうが、うたた寝の頻度がすくないことがわkった。(3)昼寝を実施することにより、午後の活動が促進されていることがわかった。以上より、昼寝・午後の活動の促進・入眠障害の改善と夜間睡眠の質の向上の構図が見出され、昼寝習慣を普及することの意義が明らかとなった。また、沖縄県大宜味村の地域内交流と連携には、国内の都市部や郡部との比較にならない特殊性があり、さらに調査をしていく必要性が見出された。今後は、健康状態別の区分・類型化のために、地域別、性差、暮らし方などの側面から社会的接触と交流を検討する必要があり、20年度に類型化のための試案と有用性を示すことが課題となった。本研究では、昨年度に高齢者の健康状態や社会的関係性別に区分した特徴を踏まえ、地域在住の活動的な高齢者を対象として調査活動を実施した。地域は高齢者人口比と医療費等によるランク別の分類から、北海道、沖縄県と関東地方を選択した。対象とした活動的な高齢者に対して、基本属性、生活関連要因、生活リズムの聞き取り調査とライフコーダ、アクティウォッチとポリメートIIを用いた測定を実施した。特に、睡眠の質に与える影響として、男女とともに飲酒習慣が睡眠やQOLに与える影響に注目した。飲酒は睡眠への導入には有効であるが、交感神経に作用し睡眠の質を低下させることは知られているからである。聞き取り調査と測定データの分析は、アクティウォッチにより得られた睡眠効率80%を指標に高群と低群に分け、両群の差を検討するために各項目についてt検定を行い、更に相関係数を求めた。その結果、高群の睡眠効率の平均は84.9%(SD2.9),低群の平均は74.6%(SD8.3)であった。高群は低群に比べて、中途覚醒時問が少なく(p<01)、睡眠潜時は短かった(p<01)。また、高群は飲酒終了時刻から就床時刻までの時間と有意な正の相関を示した(r=537,p<05)。この時問について、高群は平均で164.3分、低群が95.4分であり、その差は68.9分であった。さらに、高群の特徴をみると、酒量が少なく、楽しい会話をする頻度が高かった。酒量の平均値は純アルコール18.lgであった。以上より、夜間に飲酒している高齢者を睡眠効率の高低で2群に分けることにより具体的な目安を見出すことができた。(1)飲酒終了から就床までは160分以上(2)純アルコール量は18g以下(3)親しく会話をする機会を設ける、であった。これらは、日常的な努力で改善可能な範囲であり、セルフケアに活用する可能性が大きいと考えられた。今後は、生理学的な検証を加えることを課題とした。今年度は、高血圧症のある在宅高齢者の抑うつ状態と睡眠の関係、活動的な高齢者を対象とした昼寝習慣と夜間睡眠の関係明らかにすることを目的とした。北海道と関東、沖縄の高齢者を対象として生活リズムに対する聞取り調査とアクティウォッチ等を用いた測定を行った。解析の結果、以下のような結論が得られた。1.高血圧と精神状態との関係高血圧と非高血圧群に分け、抑うつ状態と夜間の睡眠効率、日常生活内容を比較したところ、次のような特徴が見出された。

(1)高血圧があり睡眠効率の高い群は、ポジティブ感情が高く、楽しい会話をする頻度が高いことから、精神状態と社会的交流、睡眠の3者の関係性が見出された。(2)高血圧があり不眠の高齢者は、家族との会話や集の人との人間関係、社会的交流に課題があると考えられた。(3)非高血圧で不眠の高齢者は、活動的な気持ちが低下していることから、社会的交流をもつための支援や睡眠障害への対策の必要性が示唆された。2.昼間睡眠と夜間睡眠の関係昼寝は、所要時間が30分未満と30分以上に分けて分析することができた。(1)30分未満は、夜間睡眠の質を良好に維持していると捉えられた。(2)30分以上は、前じつの夜間睡眠の質の低下を補う意味があると捉えられた。(3)30分以上は、就床時刻と昼間睡眠時間に相関関係があり、30分未満を目標に調整することで、夜間睡眠時間の短縮を防ぎ、前日の夜間睡眠による翌日の昼間への影響を少なくすることができると考えられた。今年度は、最終年度として高齢者の生活リズムの中で特に影響要因となる社会的関係について明らかにするための調査を行った。さらに、夜間の睡眠の質の低下している高齢者を対象として、昼寝習慣と夜間睡眠の関係明らかにすることを目的とした。北海道と関東、沖縄の高齢者を対象として生活リズムに対する聞取り調査とアクティウォッチおよびHRV等を用いた測定を行った。解析の結果、以下のような結論が得られた。1.夜間睡眠と会話との関係昼間の会話による自律神経系の変動をHRVパワースペクトル分析により、夜間の睡眠効率、日常生活内容を比較したところ、次のような特徴が見出された。(1)能動的に語る「楽しい会話」は、自律神経系の活動が活発になり、話し終わった後に満足感やリラックス感を得ることができ、副交感神経の活動を活性化させる。(2)「楽しい会話」自律神経系の変化は入眠過程と類似し、不眠を抱える高齢者への看護ケアのアプローチの方策の一つとしての可能性が考えられた。2.昼間睡眠の夜間睡眠を補完する効果昼寝は、所要時間が30分未満と30分以上に分けて分析することができた。(2)30分以上は、前日の夜間睡眠の質の低下を補う意味があると捉えられた。
水稲白未熟粒発生のモデル化と予測に関する研究

北陸3県における水稲白未熟粒の発生実態について、既存データを収集し、温度、栽培条件と各種白未熟粒発生との関係を解析した結果、高温条件で白未熟粒発生率が上昇するが、発生率は栽培条件によって影響を受けること、また白未熟粒の種類によって発生条件が異なることが明らかとなった。そこで水稲品種コシヒカリと初星を圃場栽培し、穂揃期に葉身および穂切除処理、または条間引き処理を行って、1籾当たりの炭水化物供給量を変化させた、炭水化物供給量改変処理、および穂揃期窒素追肥処理を組み合わせて与え、それらが各種白未熟粒に与える影響を調査した。炭水化物供給量の低下は、乳白粒の発生を助長するが、背白・基白粒の発生には大きな影響を及ぼさないこと、穂揃期窒素追肥処理は、乳白粒、背白・基白粒の発生を改善することが明らかになった。ただし、追肥処理効果は、乳白粒の場合、炭水化物供給量の増加を通じた間接的なものであった。コシヒカリでは、1籾当たり炭水化物供給量が1mg高まると、乳白粒発生率が約1%低下した。さらに、時期別高温処理と炭水化物供給量改変処理を組み合わせた複合処理によって、登熟温度条件と炭水化物供給量が乳白粒発生率に及ぼす影響を、ポット実験によって明らかにした。以上の実験データに基づき、炭水化物供給量と登熟期の温度条件から乳白粒発生率を予測する簡易モデルを開発した。すなわち、平均気温26°C以上の日について、基準温度を26°Cとする有効温度に生育ステージ別の温度感受性相対値を乗じたものを積算した高温登熟量を算出し、乳白粒発生率と高温登熟量および1籾当たり炭水化物供給量との関係を定式化した。開発したモデルによって実験データが高精変に説明された。さらに、得られた圃場型モデルを用いて、金沢、輪島、富山、福井の気象条件のもとで乳白粒発生率のシミュレーションを行い、最適作期、最適籾数などを推定した。水稲の白未熟粒発生予測モデルの開発と検証に必要なデータを得る目的で、統計データの収集と実験を行った。1.統計データの収集共同研究者間で共通フォーマットを作成し、北陸各県における水稲乳白粒、基白粒、背白粒、腹白粒の発生の実態についての既存データを収集し、データベース化した。また、サンプル地点の温度・日射量データも同時に収集した。2.水稲の白未熟粒発生に関する実験水稲品種コシヒカリと初星を圃場栽培し、穂揃い期に葉身および穂切除処理を行い、籾1粒当たりの炭水化物供給能を変化させた。その結果、高温条件では炭水化物供給能にかかわらず白未熟粒が発生すること、および籾当たりの炭水化物供給量の低下が白未熟粒の発生を助長することが示唆された。また、炭水化物供給能以外の原因によって生ずる白未熟粒発生程度の品種間差があること、品種によって白濁しやすい部位が異なることが示唆された。さらに、同品種について人工気象器による登熟期高温処理と穂肥窒素処理を与えたポット実験によって、穂揃い期の窒素施肥は、背白粒の発生抑制によって完全米比率低下を緩和すること、白濁部位によって窒素条件や炭水化物供給能に対する反応が異なっていたため、それぞれに発生メカニズムが異なっていることが示唆された。

3.実験装置の開発登熟期の高温が白未熟粒に及ぼす影響が、炭水化物供給量の低下を通じてなのか、籾への直接的影響によるのかを明らかにするために、穂部のみの温度を制御可能な小チャンバーシステムを作成中であり、そのための温度測定・記録・制御システムを試作した。1.水稲品種コシヒカリと初星を圃場栽培し、穂揃い期に条間引き/葉身切除処理と窒素追肥の複合処理を与え、籾1粒当たりの炭水化物供給能と稲体窒素条件を種々に変化させた。その結果、条間引き処理および窒素追肥処理によって乳白粒の発生率が低下し、葉身切除処理によって乳白粒発生率が増大した。また、窒素追肥処理によって背白粒の発生率が抑制された。出穂期に蓄積された非構造性炭水化物量と登熟期の乾物生産量の和を炭水化物供給能と定義し、1籾当たりの炭水化物供給能と乳白粒発生率との関係を調べたところ、同一品種内では、すべての処理区を込みにして非常に高い負の相関が認められ、乳白粒発生率は同一温度条件では、1籾当たりの炭水化物供給能によって説明可能なことがわかった。したがって、穂揃い期窒素追肥処理の効果は、窒素栄養の直接的効果というより、登熟期の乾物生産の促進を通じて生じていることが示唆された。コシヒカリと初星では、1籾当たり炭水化物供給能が等しい場合、初星の乳白粒発生率が高く、乳白粒発生率の品種間差は炭水化物供給能では説明できなかった。コシヒカリおよび初星で、1籾当たり炭水化物供給能が1mg低下する毎に、それぞれ1約1%および3%乳白粒発生率が増加した。以上の結果から、乳白粒については1籾当たり炭水化物供給能を用いて発生予測モデルを作成することが可能と考えられた背白粒は、乳白粒のように、条間引き処理によって発生が抑制され、葉身切除処理によって促進されるというような一貫した傾向は認められなかった。したがって、背白粒の発生メカニズムは乳白粒とは明らかに異なり、むしろ、窒素栄養生理と密接な関係があると考えられた。2.福井県、石川県、富山県の白未熟粒発生に関する既存のデータを整理・解析し、各種白未熟粒の発生率と温度や籾数などとの関係を明らかにした。1.1籾当たりの炭水化物供給量改変処理と穂揃期の窒素施肥処理によって、白未熟粒のタイプ別に温度以外の発生要因を明らかにした。さらに実験データに基づき、1籾当たりの炭水化物供給量が乳白粒発生率に及ぼす影響を定量化した。コシヒカリでは、1籾当たり炭水化物供給量が1mg高まると、乳白粒発生率が約1%低下した。また、等しい炭水化物供給量のもとで、乳白粒の発生し易さに品種間差が認められた。乳白粒とは異なり、背白・基白粒は、炭水化物供給量に大きな影響を受けず、登熟相の窒素条件に支配されていることが示唆された。2.時期別高温処理と炭水化物供給量改変処理を組み合わせた複合処理によって、登熟温度条件と炭水化物供給量が乳白粒発生率に及ぼす影響を、ポット実験によって明らかにした。出穂後約20日間の高温は乳白粒発生率を上昇させるが、その後の高温環境はあまり影響を与えないこと、高温処理の効果は生育ステージによって異なること、および短期間の高温処理の効果は基本的に積算的に作用するが、炭水化物供給量が多い場合は、相乗的に作用することが示唆された。以上の実験データに基づき、炭水化物供給能と登熟期の温度条件から乳白粒発生率を予測する簡易モデルを開発した。すなわち、平均気温26°C以上の日について、基準温度を26°Cとする有効温度に生育ステージ別の温度感受性相対値を乗じたものを積算した高温登熟量を算出し、乳白粒発生率と高温登熟量および炭水化物供給能との関係を定式化した。開発したモデルによって実験データが高精度に説明された。3.2のモデルをさらに圃場条件に適用可能とするために、1籾当たり炭水化物供給量とモデルパラメータとの間の関係を圃場実験データによって決定した。
階層性に由来するTeナノ粒子の表面・内部構造と新しい物性

階層性を有する元素のテルルのナノ粒子は、金属・IV族元素のナノ粒子とは異なる特徴を有する。テルルナノ粒子の構造の特徴は、(1)共有結合で作られたテルル鎖が残存しつつ、共有結合が強くなる、(2)2次構造の鎖間相互作用が崩壊していくことなどである。これらの特徴を明確にするために、液体窒素温度でのテルルナノ粒子作製、ポリエチレングルコールへの蒸着によるテルルナノ粒子作製など、種々の方法でより小さなテルルナノ粒子を作製した。その結果、共有結合長が0.1Aほど著しく短くなるなど、その特徴が鮮明になった。テルルナノ粒子化にともなって、基本構造間の相互作用が崩壊し、テルル鎖が孤立鎖的になると考えている。安定相であるトリゴナルTe(t-Te)は、2配位共有結合でできた3回螺旋鎖を基本構造とし、鎖同士の相互作用によりTe鎖同士が並行に配置する階層構造をとる。二面角の角度障壁が低いため、3回螺旋鎖は柔軟な構造をとる。我々は、X線吸収微細構造測定(XAFS)による局所的な構造の解明に加えて、微小角入射X線小角散乱によるTeナノ粒子の形状やナノ粒子間の相互作用についての検討も行っている。Teナノ粒子は島状蒸着法により作製し、多層膜を作るときにはNaCl母材中に孤立させた。Teナノ粒子の粒子サイズは、Te薄膜の平均膜厚によって制御した。Teナノ粒子を-200°Cで作製し、温度を保ったままXAFS測定を行った。室温で作製したこれまでの試料と比べて、共有結合の顕著な短縮化が見られるなど、Teナノ粒子の特徴が顕著に現れた。平坦なシリコン基板上に作製したTeナノ粒子の微小角入射X線小角散乱を行った。理論的なシミュレーションを行ったところ、Teナノ粒子は半楕円球状の形状であることが分かった。また、Te蒸着時の平均膜厚が薄いほど、Teナノ粒子が小さくなることも見出した。非経験的なファン・デル・ワールス力を考慮した計算手法(ファン・デル・ワールス密度汎関数法)を、Teと同族のSe結晶へ適用した。階層性の最低次にあたる鎖構造(1次構造)を束ねる相互作用の妥当性を議論した。従来の密度汎関数において採用されている局所密度近似や一般化勾配近似と比較して、最近接・次近接の原子間距離や鎖間の凝集エネルギーにおいて、系統的に妥当な結果を得た。我々は、X線吸収微細構造測定(XAFS)で局所的な構造のパラメーターを得て、さらに微小角入射X線小角散乱(GISAXS)Teナノ粒子の形状やナノ粒子間の相互作用についての検討も行っている。XAFS測定用のTeナノ粒子は、島状蒸着法により作製し、NaCl母材中に孤立させた。Teナノ粒子を-200°Cに冷却した基板上に作製し、温度を-200°Cに保ったままXAFS測定を行った。平坦なシリコン基板上に作製したTeナノ粒子のGISAXS測定を行った。第一原理分子動力学の開発と応用を進める中で、非経験的にファン・デル・ワールス(vdW)力を取り入れる方法(ファン・デル・ワールス密度汎関数法)の計算コードへの実装と応用計算を行った。V族やVI族元素の応用計算においては、酸素分子対や固体酸素の計算実施に留まった。この非経験的vdW力を導入した本格的分子動力学を行うためには、vdW力が他の力に比べて小さいため、計算条件の十分な検討が必要であることが分かった。島状蒸着法によって作製したTeナノ粒子の研究は、実験は終了し現在解析中であり、ほぼ予定通りに進んでいる。新たなTeナノ粒子作製手法として、イオン液体へスパッタリングで行うことに取り組んでいる。スパッタリング法の導入として、ポリエチレングリコールに銀をスパッタリング蒸着し、銀ナノ粒子を作製した。X線小角散乱測定により、銀ナノ粒子が作製できたことを確認した。テルルのスパッタリングに現在取り組んでいる。室温で作製したTeナノ粒子では、Te層の平均膜厚が10nm以下になるとその特徴が現れている。すなわち、基本構造である鎖状分子の共有結合長が短くなる一方で、二次構造である鎖間相互作用が崩壊していく。二次構造の主要パラメーターである鎖間配位数と、基本構造の主要パラメーターである共有結合長には、強い正の相関が見られる。このことは、Teナノ粒子では、基本構造が積み重なって二次構造ができるだけでなく、逆に二次構造が基本構造に影響をおよぼすことを示唆する。ナノ粒子では、その粒径が小さくなるにつれて、その特徴がより明確になる。

これまでよりもさらに小さなナノ粒子を作製するために、液体窒素で冷却した基板上にTeを蒸着し、温度をそのまま保ったまま局所構造解析実験を行った。液体窒素温度で作製した試料では、共有結合長が著しく短くなった。同時に、鎖間配位数も大きく減少し、平均膜厚の薄い領域では鎖間相互作用が観察されなかった。鎖間配位数と共有結合長の相関をプロットすると、室温作製の試料で報告した相関の直線上に載った。また、最も薄い領域では、共有結合長が一定になる傾向が見られ、Te鎖が完全に孤立化していることが示唆される。第一原理分子動力学の開発と応用を進める中で、非経験的にファン・デル・ワールス(vdW)力を取り入れる方法(vdW密度汎関数法)の計算コードへの実装を推進してきたが、この機能に加えて2成分スピノル型波動関数を同時に計算可能とするプログラム実装を推進し凡そ計算プログラムの準備が整った。これにより重い元素の取り扱いにおいて重要となるスピン軌道相互作用(SOI)を取り入れることが可能となる。応用計算においては、Teと同様に階層性を有するBi表面の典型的構造の構築を開始した。vdW力とSOIによる力を同時に第一原理的に取り入れることができるため、表面構造の最適化計算により精密な表面構造が得られるものと期待される。金属のスパッタリングはできるようになったが、半導体元素であるTeのスパッタはまだ技術的にできていない。金属は導電性が高いために直流電源で容易にスパッタリングできた。しかしながら、半導体で導電性の悪いTeの場合は、高周波電源を用いる必要があり、そのスパッタ条件を検討中である。2種類の方法により、Teナノ粒子を作製した。一つ目は、ポリエチレングリコールにTeを蒸着してTeナノ粒子を作製した。Teナノ粒子のX線吸収微細構造(XAFS)関数をフーリエ変換したところ、Te鎖の共有結合に対応する最近接原子間相関は、結晶Teの2.93Aであるのに対し、Teナノ粒子では2.86Aと極端に短くなっている。鎖間相関に由来する3.5A付近のピークは、結晶に比べるとTeナノ粒子ではほとんど消失している。これらの結果により、Te鎖間の相互作用が大きく減少し、Te鎖が孤立鎖的になり、共有結合長が短くなったと考えている。これまでのTeとNaClの多層膜として作製したTeナノ粒子における共有結合長の変化が0.04A程度であったのに対し、今回は0.07Aと変化がほぼ2倍である。これは、ポリエチレングリコールに蒸着してTeナノ粒子を作製することにより、これまでよりもさらに小さなTeナノ粒子が作製されたことを示唆していると考えている。2つ目の方法は、プラズマアーク放電によりTeナノ粒子を作製した。XAFS関数をXAFS基本公式を用いて非線形最小二乗法で解析したところ、鎖内最近接および鎖間最近接原子間距離は、XAFS解析の誤差内で一致した。しかしながら、いずれの配位数も結晶のおよそ2/3であった。また、中距離秩序を反映するX線吸収端近傍スペクトル(XANES)領域を比較すると、Teナノ粒子と結晶Teは大きく異なっている。Teナノ粒子のXANESスペクトルは、アモルファルTeのスペクトルに近い。原子間距離と配位数・XANESスペクトルの矛盾に関して、長短2種類の共有結合を仮定するなど種々のモデルで解析を行っている。階層性を有する元素のテルルのナノ粒子は、金属・IV族元素のナノ粒子とは異なる特徴を有する。
各種疾患における血清中ならびに胸腺組織内Serum Thymic Factorの研究

胸腺ホルモンの一種であるSTF(Serum Thymic Factor)について、合成STFを用いた放射免疫測定法(RIA)を確立して、ブタ及びヒトの血漿、胸腺とヒト胸腺腫のSTF含有量と分子存在様式、並びにブタの他臓器におけるSTF存在の有無を検討し、併せて、STF産生細胞との関連をみるため、ヒト胸腺(腫)上皮細胞の形態を電顕的、免疫組織学的に観察した。電顕的には、胸腺上皮細胞として、髄質に特有な細胞と皮髄共通の細胞が認められ、免疫組織学的には、レクチンのPNA、SBA結合能、抗フィブロネクチン抗体、抗ラミニン抗体に対する反応性に皮質・髄質細胞間で特性の違いがみられたか、STF産生細胞は検出するに至らなかった。STFは液相法で合成し、家兎を免疫して作製した抗合成STF抗血清は無交差反応性かつ高力価で、これらを用いた本RIA系はSTFに特異的で、最小検出限界が6pg/mlであることを確認した。6カ月令ブタの検討では、血漿、胸腺、肝、腎、脾のいずれにもSTF様免疫活性がみとめられたが、その分子存在様式は血漿と各組織とで異なっており、前者では分子量約1500の成分が、後者では約7000の大分子を含む成分組成をなし、この大分子型IRーSTFはトリプシン処理により、STF近似の小分子成分に変化した。ヒトでは、血漿STFはブタと異なり殆ど検出不能の微量に過ぎなかったが、胸腺腫、肝、腎、脾では大分子型組成、胸腺では小分子型(STF)・大分子型混合のゲル3過パターンが示された。以上から、STFは胸腺のみならず肝、腎、脾にも大分子型のSTF前駆物質として存在し、STF産生の代謝系が胸腺と他の臓器では異なっているらしいこと、ヒト血中では何らかのSTFキャリアー蛋白が存在して、本RIA系に影響を及ぼしている可能性が想定された。ブタ血清中に見いだされた胸腺液性因子Serum Thymic Factor(STF)が、ヒトではどのような生理的意義を有するかを明らかにするため、STFのアミノ酸配列に基づいて合成したSTFと家兎抗合成STF抗血清を用いて確立し得たSTF特異的RIA系にて、0才から69才迄の健康人218人の血漿STF免疫活性濃度を計測し、0ヵ月から7ヵ月迄のブタ67頭の場合と比較した。その結果、ブタでは1ヵ月令で最低値[13±4pg/ml(n=10)]、5ヵ月令で最高値[39±5pg/ml(n=5)]を示し、発育に相関したSTF免疫活性の増加を認めたのに対して、ヒトでは加令に伴う一定した傾向は見られなかった。ロゼット阻止反応による生物学的検討では、血中STFは胸腺の自然退縮を反映して加令と共に減少するとされているが、この矛盾を検討するために、胸腺以外にSTF産生組織があるか否かを、先ず1ヵ月令と6ヵ月令の各5頭のブタの胸腺,肝,腎,脾について、熱希酢酸抽出物中のSTFを測定したところ、何れの組織にもSTFの存在を認め、その活性は特に肝,腎で強く、胸腺の4倍という高濃度を示した。更に、その免疫活性部分の存在様式をゲル

濾過溶出パターンで検討した結果、分子量約6000の大分子型が主成分であり、これはトリプシン処理により、合成STFとほぼ同位置に溶出する小分子画へ移行するのを認めた。血漿中STF免疫活性が大分子領域にも認められることを確認しているので、STFの産生は胸腺のみならず、肝,腎でも行われており、STF自体は大分子型の前駆物質から変換、生成されたものであることが示唆された。ABC法による免疫組織化学的検索では、ヒト小児胸腺の5例中2例、ブタ5頭の肝,腎,胸腺に抗STF抗血清の反応生成物を認めているが、STF産生細胞の同定については今後検討する予定である。2.ブタ血漿及びブタ胸腺・肝・腎・脾の1R-STF活性を測定した。血漿及び胸腺・脾にはほぼ同量IR-STF活性を認めたが、肝・腎には胸腺の約3倍のIR-STF活性を認めた。免疫組織化学的研究においてSTFに胸腺特異性を支持する報告は多いが、本研究においてSTFが胸腺に特異的に存在し、胸腺のみから分泌されるとは言えないことを示した。3.肝・腎のIR-STFは、ゲルろ過及びHPLCにより、分子量約7,000の大分子型IR-STFを主成分としており、この大分子型IR-STFは胸腺・脾にも存在した。肝・腎の大分子型IR-STFをトリプシン処理することにより、標準STFに極めて近い分子量の物質に分解されたことより、この分子量約7,000の大分子型IR-STFはPro-STFと考えられる。4.ヒト血漿中にもIR-STF活性を認めたが、加齢に伴う低下傾向は認められなかった。肝・腎には胸腺の数倍、脾には約30倍、胸腺腫には約10倍のIR-STF活性を認めた。これらの意義及び大分子型IR-STF存在の有無については現在検討中である。5.STF含有細胞と関連づけるため、5種のレクチン、即ちPNA,ConA,DEA1,SBA,WGAの結合能からの胸腺上皮細胞の亜分類を試みた結果、PNAは紡鍾型、SBAは多核型上皮に特異性を示した。1)Serwm Thymic Factor(STF)に特異的なRadioimmuroassey系を用い,ヒト胸腺,胸腺腫,肝,腎,脾の熱時1M酢酸抽出物中のIRーSTF(Immunureactive STF)を測定した.このすべての組織中にIRーSTFを認め,腎には胸腺とほぼ同量の,胸腺組肝,脾には胸腺の数倍のIRーSTFを認めた.免疫組織化学的検索によりSTFの,胸腺特異性が報告されているが,本研究において,ヒトの場合もブタと同様にSTFが胸腺に特異的に存在しているということは否定された.3)胸腺腫組織を10%FCS加RPMI1640液中にて培養,培養2日目の上清を採取し,それらのIRーSTF活制を測定すると,一部の検体にIRーSTFを低レベルながら認めた.4)ヒト肝,胸腺腫中のIRーSTFをゲルろ過にて分析すると,分子量7,0006,000の大分子型IRーSTFを主成分としており,分子量857の本来のSTFの大きさでは全く存在しないか又は極少量しか存在していなかった.我々はこれまで、合成STF、抗合成STF抗体を用いた放射免疫測定法(RIA)にて、ブタではSTF様免疫活性(IRーSTF)は胸腺のみならず、肝、腎、脾にも認められ、それらはPro-STFというべき大分子の形で存在することを示してきた。今回は、ヒト胸腺、肝、腎、脾及び胸腺腫について同様に検討し、併せて各組織におけるSTF含量と他の胸腺ホルモンであるthymosin α_1含量との関連をみる目的で、合成thymosin α_1を用いたRIA系の開発を試み、一部の臨床例で抗合成thymosihα_1単抗体を用いてその胸腺、胸腺腫中含量を測定した。ヒトにおいてもSTFの分布はブタと同様であり、各組織抽出液中のIR-STFをゲル濾過法で分析したところ、肝、腎、脾では分子量6000ないし7000の大分子型STFの単組成、胸腺では大分子型STFと本来のSTF相当の小分子STFから成る混合組成、胸腺腫では、紡錘形組胞型が大分子型単組成、多角形細胞型が混合組成を示し、胸腺腫上皮細胞の種類により、STF産生の代謝機序が異なることが伺えた。
新しい神経トレーサを用いた下行性疼痛抑制系神経路の解析

痛覚抑制系神経路の脊髄後角における軸索分枝を形態学的に明らかにするため、ビオチン化デキストランアミン(BDA)をラットの痛覚抑制系神経核に注入し、BDAの順行性軸索内輸送を用いて、研究を行った。本研究は、脊髄後角と機能的に同等である三叉神経脊髄路核尾側亜核(TSpC)の後角における軸索の分枝状態を中心に観察した。BDAはO-1Mリン酸緩衝液で10%にし、ハミルトンのマイクロシリンジで注入した。ラットを定位脳固定装置に固定し、Paxisons & Watsonの脳地図に従い、中脳中心灰白室、縫線核、延髄網様体核のいずれか一ケ所で微量注入した。生存期間は、47日とした。延髄網様体核にBDAを注入した例において、TSpCの海面帯に、やや大型の紡錘形の標識細胞が観察された。長い樹上突起が後角の外側周縁に延びていた。標識終末は、後角の全層に認められたが、とくにI層からIII層に特に多く、それらの多くは糸球体状をしており、神経細胞体の幹受上突起にシナプスを形成していると思われた。後角における標識線維は後角底から表層に延びていき、その途中に前記した糸球体状のシナプスを形成し、さらに後角表層に達し、それらの一部は、標識細胞に近づき、標識終末様の膨隆部が標識細胞にシナプス結合していると思われた。ほかの部位の注入例では、後角底には標識細胞が、さらに後角の全層に標識終末が観察されたが、標識細胞に標識終末が接着しているような結果は得られなかった。以上の結果から、延髄網様体核の働きは、痛みを上位に伝える中継核と痛覚抑制系の起始核だけではなく、延髄網様体核内で痛みの制御が行なわれていることが推測される。
発生期のエピジェネティック制御による神経細胞の多様化

発生初期の胚から生後の脳にわたってのDNAメチル化解析、胎生致死マウスからのiPS細胞株の樹立とキメラマウスの作製、及び単一神経細胞レベルでの遺伝子発現解析と形態解析を行うことで、DNAメチル化酵素Dnmt3b依存的な発生初期の差次的なDNAメチル化がプルキンエ細胞におけるクラスター型プロトカドヘリンの確率的な発現を制御し、樹状突起のパターン形成に関わっていることを世界に先駆けて明らかにした。さらに共同研究として、キメラマウスの脳におけるダブルホールセル記録を行うことで、大脳皮質の細胞系譜依存的な双方向性シナプス結合の形成にも発生期のエピジェネティック制御が関与していることを発見した。脳は多数の神経細胞から構成されているが、個々の神経細胞には機能的な個性があり、異なる回路特性をもっている。クラスター型プロトカドヘリン(cPcdh)は脳神経系において強く発現している多様化した細胞表面タンパク質であり、遺伝子プロモーターの選択により個々の神経細胞ごとに異なるcPcdh遺伝子が確率的に発現している。今年度我々は、de novo型のDNAメチル基転移酵素であるDnmt3bが胚発生の初期にcPcdh遺伝子のプロモーター領域を差次的にDNAメチル化することを発見した。そこで神経細胞におけるDnmt3bの役割を明らかにするため、胎生致死であるDnmt3bノックアウトマウスからiPS細胞を樹立してキメラマウスを作製した。単一の神経細胞のレベルでの解析により、個々のDnmt3bを欠損したプルキンエ細胞は確率的に発現するcPcdh遺伝子の数が増加し、また、樹状突起の異常な分枝が認められた。これらのことから、発生初期においてDnmt3bによるDNAメチル化が個々の神経細胞におけるcPcdh遺伝子の確率的な発現の頻度を制御しており、樹状突起のパターン形成にも必要であることが明らかになった。この成果は神経細胞の個性化における新規のエピジェネティックな制御機構を示唆するものとして、Neuron誌にて論文発表を行った(Toyoda et al., 2014)。前年度までに、発生期のエピジェネティック制御機構として、Dnmt3bによる発生初期の差次的なDNAメチル化がプルキンエ細胞におけるクラスター型プロトカドヘリンの確率的な発現を制御し、樹状突起のパターン形成に関わっていることを明らかにした。本年度は、大脳皮質の局所回路形成におけるDnmt3b依存的なエピジェネティック制御やクラスター型プロトカドヘリンの関与、および細胞系譜との関係性について解析した。さらに異動により研究室が変わったことで、小脳の細胞系譜や微帯構造との関係性についても解析可能な遺伝子操作マウスの作製を行っており、今後データを取得する予定である。発生期のエピジェネティック制御機構については前年度までに論文として発表することができ、本年度はその大脳皮質における解析を進めることができた。さらに、小脳についても解析可能な状況ができてきている。脳は回路特性や生理学的特性の異なる多数の神経細胞によって構成されており、並列分散的で高度な情報処理を行っている。しかしながら、その生得性や獲得性についての理解はあまり進んでいない。我々はH26年度に発生期のエピジェネティック制御機構として、Dnmt3bによる発生初期の差次的なDNAメチル化がプルキンエ細胞におけるクラスター型プロトカドヘリンの確率的な発現を制御し、樹状突起のパターン形成に関わっていることを明らかにした。本年度は昨年度に引き続き、大脳皮質の局所回路形成におけるDnmt3b依存的なエピジェネティック制御やクラスター型プロトカドヘリンの関与、および細胞系譜との関係性について解析した。Dnmt3bまたはプロトカドヘリン分子群を欠損したiPS細胞株の樹立とキメラマウスの作製を行うことでクローン性の細胞を標識し、ダブルホールセル記録を行うことで細胞系譜依存的な双方向性シナプス結合の形成に発生期のDnmt3b依存的なエピジェネティック制御が関わることを発見し、論文発表を行った(Tarusawa, Toyoda et al., 2016, BMC Biol)。また、これらの知見をヒト高次脳機能の個性化について検証することを目的に、情報通信研究機構脳情報通信融合研究センターと大阪大学との共同研究として、双生児を対象とした自然知覚・認知機能における遺伝環境要因の定量的理解に関する研究を開始した。平成26年度は研究計画の概要の通り、発生初期のエピジェネティック制御による神経細胞の多様化機構に関して計画以上に進み、論文発表を行うことができた(Toyoda et al., 2014, Neuron)。大脳・小脳を中心に、引き続き発生期のエピジェネティック機構と、その回路形成や神経活動への役割について解析を進める予定である。幹細胞やゲノム編集技術を用いることで、神経細胞の回路形成や活動性を操作することを計画している。得られた結果は適宜取りまとめ、学会や論文にて発表する予定である。

神経科学、分子生物学これまで得られた結果の脳における詳細なメカニズムや役割について解析を進める予定である。本年度は研究室の異動のために前期に予定していた実験を計画通り行うことができず、その使用額分を来年度に回すことにしたが、研究遂行上は特に問題は起きていない。当初の計画以上に進展したため、次年度使用額の一部を前倒し請求した。来年度に、本年度の残額を成果発表のための経費として使用する予定である。当初の計画通り使用する。
銅代謝と病態の解明を目指す蛍光プローブ群の開発

銅の代謝は癌をはじめ様々な病態と関連している。細胞内で優位な銅(I)イオンを蛍光イメージングする手法が種々開発されてきたが、細胞内銅プールへの干渉のリスク、あるいは発蛍光反応の酸素濃度依存性など、実用的かつ信頼性の高い銅(I)イオン変動を可視化するライブセルイメージングを達成するには問題が残る。そこで、本研究では芳香族アジドの銅(I)イオンによる還元反応を発蛍光反応のトリガーとする銅(I)イオン選択的な高感度蛍光小分子プローブ群を開発する。本プローブの発蛍光反応機構は酸素を必要とせず、還元的な細胞内では触媒的な蛍光増幅が期待でき、細胞内銅プールへの干渉の危険性も小さい。
データベースを有効活用した学習型ＮＭＲシグナル自動解析システムの開発

タンパク質の核磁気共鳴(NMR)による解析は生体高分子の構造に関する情報に加え、リガンド相互作用、動的状態など創薬に関する重要な情報を与える。本研究課題ではNMRシグナルの解析を全自動化するプログラム群を開発する。当初の目標としていた自動的なNMR主鎖シグナルの連鎖帰属を実用的な精度で実行できる性能を実現した。本研究課題の研究開発過程で、NMR構造と化学シフト値との整合性の定量的な評価について、およびNMR構造の重ね合わせ自動化について2報の論文を国際誌に発表できた。開発されたプログラムは統合解析プラットフォームに搭載し、すでに大阪大学蛋白質研究所のホームページよりデモバージョンを公開した。タンパク質の核磁気共鳴(NMR)シグナル解析データは3次元構造に関する情報に加え、リガンド相互作用、動的ゆらぎ状態など創薬に関する重要な情報を与える。本年度における研究では研究代表者が既に完成している汎用的なサブルーチン群を用いることでNMRシグナル解析を全自動化する以下のプログラム群を開発した:1.ホモロジーモデリングを統合的に実行するmodel_robot、2.化学シフトの推定プログラムの出力を統合するプログラム、shift_robot、3.磁化移動グラフを自動構築するgraph_robot。ニューラルネットによるNMRシグナルの自動検出を高感度高精度に実行するプログラム、spec_robotは平成22年度中に完成することが出来なかったが、主成分分析ルーチンと組み合わせたプログラムとして平成23年度前半で完成したい考えである。また平成22年7月には高性能GPU演算ユニットを搭載したマルチコアワークステーションを導入し、CUDAによる極めて高い計算性能もつ開発環境を構築した。これにより高度な最適化計算を必要とする(焼きなまし法)アニーリング法による連鎖帰属ルーチンの開発を開始することが出来た。これらのルーチンはanneal_robotに搭載予定であり、完成に近い状態となっている。平成23年度においてこれらのプログラム群を主導による解析では難度極めて高いの実際の解析データに適用を試みて、更なる実用化に向けた開発を行う予定である。平成22年度において開発を完了した以下のプログラム群NMRシグナル解析を全自動化する以下のプログラム群をすでに開発している:1.ホモロジーモデリングを統合的に実行するmodel_robot2.化学シフトの推定プログラムの出力を統合するプログラム、shift_robotすでに導入した高性能GPU演算ユニットを搭載したマルチコアワークステーションを用いて平成23年度においてはこれらの高度な最適化計算をアニーリング法(焼きなまし法)による連鎖帰属ルーチンの開発し、annealrobotとして完成搭載させた。またgraph_robotはアルゴリズム、データ構造ともに大幅な再開発を行い、より複雑なデータ構造を持つNMR実験についても演算処理することが可能となった。平成24年度においてはこれらのプログラム群を研究グループ内でのサーバ/クライアントシステムとして構築し、学習型の自動化プログラムとして機能させるための小規模データベースを組み込んだシステムとして統合化する。また自動帰属プログラムは公開用サーバーとしての運用を考慮して開発し、本年度中にプロトタイプの完成をめざす。タンパク質の核磁気共鳴(NMR)による解析は生体高分子の3次元構造に関する情報に加え、リガンド相互作用、動的ゆらぎ状態など創薬に関する重要な情報を与える。本研究課題では研究代表者が既に完成している汎用的なサブルーチン群を用いることでNMRシグナルの解析を全自動化する以下のプログラム群を開発する:1.ホモロジーモデリングを統合的に実行するmodel_robot、2.推定構造からの化学シフトを予測させるプログラムの出力プログラムshift_robot、3.NMRデータからのシグナルを自動検出させるspec_robot、4.アニーリングによる連鎖帰属を実現するanneal_robot、5.磁化移動グラフを自動構築するgraph_robot、6.15のプログラム群が入出力するパラメータを自動学習によりコントロールさせるpar_robot。これらのプログラム群はシグナル自動帰属プラグインとしてパッケージ化され、研究代表者がすでに開発している統合解析プラットフォームであるMagRO-NMRViewに搭載させた。当初の目標としていた全自動的なNMRシグナルの検出、化学シフト推定、NMR主鎖シグナルの連鎖帰属を実用的な精度で実行できる性能を実現した。また当初はプログラム群の一部をCUDAを用いたGPGPU計算による最適化を行う予定であったが、近年のCPUの進歩に伴い、マルチコアCPUを用いるコンパイル時の最適化による高速化で十分なパフォーマンスを発揮できることを確認した。最終的には本研究課題の研究開発過程で、NMR構造と化学シフト値との整合性について、およびNMR構造の重ね合わせ自動化について2報の論文を国際誌に発表できた。開発されたプログラムはすでに大阪大学蛋白質研究所のホームページよりデモバージョンを公開し、開発内容の詳細についても国際誌への投稿を予定している。シグナル帰属を自動化することを当初の目的としていたが、ニューラルネットによるシグナル自動認識の開発、GPU演算ユニットの効率的な利用は予想より高い効果を得られなかった。

これは生体高分子のためのNMRデータの構造自体が複雑であり、演算用に単純記述することを困難にしていることが昨年度の研究により明確になった。しかしながらgraph_robotが持つ磁化移動グラフを記述するコードを大幅に変更し、新しいアルゴリズムとデータ構造を持つよう再開発したことにより、多種多様なNMR実験をサポートすることが可能となった。その他の計画についてはおおむね順調に進んでいる。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究ではNMRシグナルの自動帰属の高度化を目標としている。NMR実験データが本来有する複雑性を克服しながら学習機能を持たせるためには既存のデータを参照させることが有効と思われる。すなわち小規模なデータベースを構築しながらそれを逐次参照でき、外部の研究者ともそれらの部分データベースを交換したりすることでより柔軟に複雑な最適化問題を自動解決する手法に結実できるものと考えている。従って、本年度においてはデータベース搭載型解析サーバーを開発し、試験的にNMR実験者に利用させていきたい。
微生物の新しい機能開発のための基盤研究

微生物が示す多様な機能を総合的に解析することを通じて生物そのものの統一的な認識に有意義な知見をもたらすとともに、それらの成果を基盤として新しい視点に立った工業的物質生産システムを確立するための研究を、基礎的かつ体系的に推進することを目的として重点領域研究「微生物の新しい機能開発のための基盤研究」の総括を行った。すなわち、本研究班運営にかかわる総務、企画、連絡、調整、研究成果評価等を行い研究を強力に推進するために、総括班会議、班長会議、班会議、公開シンポジウム及び成果報告会を企画し、その運営を行った。先ず、昭和63年4月5日に班長会議を開催し、本年度の運営方針について協議した。総括班会議は、昭和63年7月2日、平成元年1月27、28日に開催し、運営及び各研究班の研究進捗状況等について検討した。各班の研究者の研究発表、討論の場として班会議(A、B、E及びF班は平成元年1月26日、C、D班は昭和63年12月24、25日)を開き、終日極めて活発な意見交換が行われ、さらに、班員全員対象とした成果報告会を平成元年1月27日に京都で開催し、各班より12名の研究分担者を選び演者10名による研究発表とそれらに対する討議が行われ、各班の研究に対する相互理解を深めるとともに次年度への更なる発展に結びつけることができた。また、本重点領域研究の研究成果を一般にアピールするための公開シンポジウムを昭和63年7月1日北海道大学学術交流会館で開催し、各班より選ばれた10名の演者による講演が行われ、一般参加者及び研究班員約150名の参加により極めて有意義な研究発表と討論がくりひろげられた。平成元年度は本重点領域研究の予定された最終年度にあたり、平成元年3月1日審査会により研究組織を編成し、公開シンポジウム、成果報告会を中心とした活動をさらに積極的に推進する予定である。
細胞マイクロ操作による受精・細胞分裂における細胞運動の研究

1.ウニ卵が受精するときの表層粒崩壊の過程を毎秒200駒の高速ビデオ装置によって解析した。表層粒はまず直径が増し次いで除々に見えなくなった。表層粒に変化が表れ始めて内容物の放出が完了するまでの時間は、受精時、卵内への高Caイオン濃度のCa緩衝液の注射時、単離表層への高濃度Ca溶液の還流時、いずれも30ー40msecであった。2.仔牛胸腺ヒストンを蛍光ラベルしてイトマキヒトデ卵に注射してから、卵成熟を誘起し受精したところ、減数分裂、卵割時の染色体が可視化できた。これを利用して、DNA合成阻害剤によるDNA複製阻害中の細胞分裂における染色体運動を観察したところ、染色体は赤道面に並んで中期までは正常に進行するが、赤道面から移動せずに卵割が行われ、後期以降に異常がみられた。このことは、チューブリンとDNAの二重染色実験によってもはっきりとした。分裂装置は正常にできるが後期以降に染色体が動かないままの紡錘体が残り星状体のみ成長した。また、第二卵割以降には、染色体、紡錘体がなくて星状体のみの分裂装置ができ卵割が進行した。3.ウニ卵受精時の卵前核の移動は微小管に依存する細胞運動である。卵前核と精子星状体の間の微小管をマイクロ操作によって切断すると、核は一旦止まるがすぐに動き出す。また、精子星状体の中心部を吸い取っても運動に影響がなかった。4.ウニ卵の第一卵割各期にチューブリンに対する単クローン抗体を用いた間接蛍光抗体法により分裂装置の微小管を観察した。染色体の観察は微分干渉顕微鏡で行い有糸分裂の時期を定めた。単クローン抗体は分裂装置全体微の小管を染色するもの、全体を全く染色しないもの、紡錘体のみを染色するもの、星状体のみを染色するものに4つのグループに分かれた。1.ウニ受精直後,前核の運動中に,星状体から核をひきはなす.星状体と核の間に微小針を入れて核と星状体間の星糸を切断するという様なマイクロ操作を行うと,核の近傍の微小管と核との接合部分がはずれ,核運動は止まる.しかし,すぐに星糸が再結合して動き出すことがわかった.2.ATPのアナログ物質であるAMPPNP, AMPPCP, ATPαSのウニ卵内へのマイクロ注入実験を試みた.AMPPNPは核運動を遅くしたり止めたりすること,また,核分裂中に注入しても,染色体運動はおそくなり,分裂装置が小さくなり,極と極の間が短くなることがわかった.ATPαS ́は,低い濃度で,媒精後の表層粒崩壊を阻害し,もっと高い濃度では細胞分裂も阻害することがわかった.もう一つのアナログのAMPPCPは細胞内へマリクロ注射しても何も効果がなかった.3.ヒストンに蛍光標識を行い,この蛍光標識したヒストンを細胞内にマイクロ注射すると核や染色体に蛍光が観察され,染色体の運動も細胞が生きたままで観察することができる.しかし,蛍光標識ヒストンを多量に注入すると,細胞分裂が阻害されるので,染色体の蛍光強度があまり強くならず,染色体運動の詳細が観察できないため,現在方法を改良中である.4.チューブリンのモノクローン抗体のYL1/2をウニ卵第一分裂前中期にマイクロ注射すると,細胞分裂がおきず,中期や後期にマイクロ注射しても細胞分裂はおこってしまう.

この現象を偏光顕微鏡で観察すると,分裂装置は抗体のマイクロ注射によって小さくなり,極と極の間も短くなって染色体はほとんど運動せず,それ故,細胞分裂もおきないのではないのかと推察される.1.孔牛胸腺ヒストンを蛍光ラベルしてイトマキヒトデ(Asterina pectinifera)卵に注射してから、卵成熟を誘起したところ、減数分裂の染色体が可視化できた、次に、受精したところ卵割時にも染色体が観察された。ヒストンH1からH4までの各クラスヒストンを蛍光ラベルして可視化を試みたところ、H1とH2Bによって可視化できた。これらを利用して、DNA合成阻害剤AphidicolinでDNA複製を阻害した卵の分裂における染色体運動の様子を観察できた。染色体は赤道面に並んで中期までは正常に進行するが、赤道面から移動せずに卵割が行われ、後期以降に異常がみられた。このことは、固定後チューブリンとDNAの二重染色実験によってもはっきりとした。中期までに分裂装置が正常にできるが、後期以降とみられる細胞にも染色体が動かないままの紡錘体が残り星状体のみ成長した。また、第二卵割以降には、染色体、紡錘体がなくて星状体のみの分裂装置ができて卵割が進行した。2.分裂装置には4種の役割の異なる微小菅が存在すると考えられるが、これらを形成しているチューブリンがどのようなものか不明の点が多い。本実験では、この点に付いてチューブリンに対する単クローン抗体を用いて調べた。バフンウニ(Hemicentrotus pulcherrimus)、タコノマクラ(Clypeaster Japoricus)卵の第一卵割各期に微小菅を保存するような組成の液でライシスし、固定後チューブリンの単クローン抗体を用いて間接蛍光抗体法により分裂装置の微小菅を観察した。単クローン抗体は分裂装置全体の微小菅を染色するもの、全体を全く染色しないもの、紡錘体のみを染色するもの、星状体のみを染色するものの4つのグループに分かれた。今後、これらの単クローン抗体が染色する微小菅と各微小菅の4グループとの関係に付いて詳しく調べたい。