hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
複合型粘膜上皮移植と免疫系制御による眼表面再生医療への展開

我々は、角膜上皮幹細胞や口腔粘膜上皮などの粘膜上皮幹細胞を培養・分化させ、眼表面に移植する再生医療の開発に成功した。培養粘膜上皮では基底細胞にP75が発現した非角化重層扁平上皮組織が再構築される。しかし眼組織特有のPAX6遺伝子は誘導されない。細胞ケラチン構成の解析では、皮膚型のK1,K10の発現は誘導されない。またK4、K3、K13の発現が認められるが、角膜特異的とされるK12の発現は認めず、完全な角膜上皮への分化誘導はおこらない。血管新生、リンパ管新生は移植後早期に誘導される。In vivo confocal microscopyでは高密度の基底細胞構造を含む重層化構築が観察できる。また抗VEGF抗体の点眼により血管新生が有意に抑制され表現系を制御することができた。我々は上皮幹細胞を培養・分化させ、上皮シートとして移植する再生医療の開発に成功してきた。上皮細胞としては眼表面にオリジナルな角膜、結膜上皮を用い、さらに自家移植として眼表面以外の粘膜上皮源として口腔粘膜からも同様の再生医療に成功した。本研究課題は複合型粘膜上皮シートを作成することで眼表面移植後の免疫系制御の可能性を模索することである。本年度は研究の課題の一つである眼表面以外の粘膜上皮の持つ細胞特性を検討した。特に細胞骨格を構成するケラチン分子の発現パターンやPAX6の発現の有無を免疫組織化学的に解析を行った。培養口腔粘膜上皮はケラチン構成としては粘膜型ケラチンに加え、角膜上皮特異的とされてきたケラチン3を発現していたが、そのペアーであるケラチン12の発現は培養上皮シートでも、さらに眼表面に移植した後にも誘導はされなかった。さらに病的な眼表面生着後の補助機能として期待される粘膜防御機能を担う分子であるムチン分子に注目して発現の有無を解析した。角膜上皮シートではin vivoと同様にMUC16, MUC16が膜結合型ムチンとして発現されていたのに対して、口腔粘膜上皮は培養状態ではMUC16が誘導されるものの、眼表面環境下ではMUC16は誘導されず口腔粘膜上皮に特徴的な細胞特性を維持していた。血管新生の制御実験では抗VEGF抗体の投与により眼表面上に生着した口腔粘膜上皮からの血管新生が有意に抑制された。また抗VEGFによる細胞増殖抑制は観察されず、今後の移植後の血管新生およびリンパ管新生の制御の有用性が期待される。我々は、角膜上皮幹細胞や口腔粘膜上皮などの粘膜上皮幹細胞を培養・分化させ、上皮シートとして眼表面に移植する再生医療の開発に成功してきた。本研究課題は複合型粘膜上皮シートを作成することで眼表面を再構成する上皮特性とマクロフェージを主体とした免疫系制御を模索することである。眼表面環境の角膜上皮以外の粘膜上皮細胞に与える影響について検索した。培養粘膜上皮では基底細胞にP64を主体として増殖活性の高い細胞群が構築され、同時に本来は表現しない眼組織特有の遺伝子であるPAX6遺伝子発現が誘導される。上皮の分化マーカである細胞ケラチン構成を解析すると、皮膚型ケラチンであるK1,K10の発現は誘導されないが、K4などの粘膜型ケラチンに加え、角膜上皮特異的とされてきたK3の発現が誘導されてくる。しかしK12の発現は軽度もしくは認めず、完全な角膜上皮への分化誘導はおこらないことがわかる。免疫系反応の主体となる血管新生、リンパ管新生は移植が3か月から6か月に著明に誘導され、上皮内に炎症系細胞が遊走してくることがin vivo confocal microscopyで観察できる。炎症反応の抑制として抗VEGF抗体の点眼投与により眼表面上に生着した口腔粘膜上皮からの血管新生が有意に抑制された。また抗VEGF抗体による上皮細胞増殖抑制は認めなかった。角膜神経の再生は細胞基質を超えては再生されず、本来期待される神経因子を介した移植上皮の分化誘導や増殖制御は認められなかった。今後は外因性にサイトカインや神経伝達因子を投与した反応を観察していく必要がある。本研究課題は複合型粘膜上皮シートを作成することで眼表面を再構成する上皮特性と血管新生のメカニズムを解明してきた。培養口腔粘膜上皮移植後には高率に血管新生が誘導されるが、角膜基質上では血管抑制現象が観察される。

この現象は移植直後から6か月間に強く、炎症性サイトカインを介した血管新生因子の誘導に起因すると考えられた。口腔粘膜上皮と角膜上皮に新生血管因子の発現差は認められなかったが、抑制因子に関しては差異が確認され、特に角膜上皮ではトロンボスポンジン1が発現し、基底膜上に集積し血管新生が抑制される機序が存在した。同様に角膜上に生着した培養口腔粘膜上皮には血管新生抑制が誘導されることが観察できた。また血管新生は抗VEGF抗体の投与により抑制された。しかしin vitroでは抗VEGF抗体は角膜上皮増殖に関与しないが、口腔粘膜にはj上皮増殖抑制効果があり、再建後眼表面での点眼治療での問題点として予想された。培養口腔粘膜上皮の遺伝子解析では、一部角膜に特異的なMUC16遺伝子などの発現が誘導される、in vivoの性質とは異なることが解明された。またin vivoでの生着後の表現系には多様性があり、環境因子の影響により本来の口腔粘膜性質に移行したり、metaplasia的な上皮分化にも変動することが示された。臨床的には血管新生も含めて上皮分化を制御していくことが治療戦略として有効性が高いと期待される。
トポタクティックフッ素化反応を基軸とした透明導電体材料の探索

本研究では、透明導電膜の新奇合成プロセスの探索という観点からアモルファス亜鉛系薄膜のトポタクティックフッ素化を行った。その結果、前駆体の酸素欠損量にかかわらず、フッ素化がごく表面で停止する結果が見出され、酸素欠損量以外にフッ素化反応に影響するファクターの存在が示唆された。また、Ga置換したアモルファスZn酸窒化物薄膜の研究を行った。条件探索の結果、Ga1%を置換したアモルファス薄膜が得られ、バンドギャップの増大とキャリア濃度の低下が確認された。また、ノンドープZnONでみられる薄膜からの窒素抜けがGa導入により抑制され、電気伝導率がより長い期間維持され薄膜の安定性の向上が確認された。透明導電性材料の新奇材料・新奇合成プロセスの探索がともに重要である。近年発見されたアモルファス複アニオン酸化物ZnONが高移動度を示すことをふまえ、本研究では、フッ素を含むアモルファスZnOXの合成に取り組み、この系の高移動度の起源を探ることを目的とする。合成の中でフッ素化のトポタクティック反応の長所に着目し、透明導電膜の特性制御に活用することを目指している。本年度はまず、反応の前駆体となる酸素不足ZnO薄膜をパルスレーザー堆積法を用いて合成した。製膜プロセスの中で高い真空度とアブレーションレーザーのエネルギーを制御することでこれを達成した。現在はこれらの薄膜のトポタクティックフッ素化の反応条件を検討中である。また最近の文献調査の結果、フッ化亜鉛を酸化剤に作用させる方法でもフッ素ドープ酸化亜鉛が合成されていることを発見した。研究目的達成のため、これを参考にした合成ルートも並行して検討を進める。薄膜の前駆体となる酸素欠損ZnO薄膜がPLD法によって得られている。また、トポタクティック反応の装置の立ち上げが完了し、検証実験に取り掛かることができている。以上から予定通り実験を進められていると判断する。パルスレーザー堆積法とトポタクティック反応を組み合わせることで、フッ素添加したアモルファスZnOXの合成を目指した。パルスレーザー堆積法により酸素欠陥を含むアモルファスZnO薄膜を作製、前駆体として使用しポリフッ化ビニリデンを用いたフッ素化を試みたところ、表面のごく近傍でフッ素化反応が停止することが判明した。このフッ素化反応は前駆体に酸素不足ZnOを用いた場合でも改善は見られなかった。薄膜のフッ素化においても前駆体の酸素欠損量以外のファクターが重要であることを示唆する。フッ化亜鉛を過酸化水素水に接触させフッ素ドープZnO薄膜を作成するプロセスでは、反応時の薄膜の溶液への流出が生じ、半導体特性に適する薄膜は得られなかった。上記に並行して、移動度の大きいアモルファス半導体であるZnONにGaを添加した際の安定性と特性変化を調べた。パルスレーザー堆積法によってGaを1%を置換したアモルファスZnONのにおいて、パルスレーザー堆積法におけるプロセスウインドウを調べたところ、Ga添加なしのときと同様に、パルスレーザーのフルエンスを抑えることでアモルファス薄膜を得ることができた。Ga置換量を5%以上に増大させると、原料からのアブレーションに要するエネルギーが増大し、アモルファス薄膜は得られなかった。Ga1%添加ZnON薄膜の光学特性とホール効果測定を行ったところ、バンドギャップの増大とキャリア濃度の低下が見られた。さらに、大気中での電気抵抗率の経時変化を追跡したところ、電気抵抗率が80日以上維持する結果が得られた。研究計画に従い、酸素欠損ZnOにトポタクティックフッ素反応を試み、反応の進行を検証する。特に、反応条件によってフッ素量が制御できるかどうかを組成分析により確かめる。さらに、透明導電体として重要である電気輸送特性・光学特性の評価を通じて、フッ素置換量との対応した特性の議論を行う。28年度が最終年度であるため、記入しない。固体化学28年度が最終年度であるため、記入しない。
高強度材料を用いた鉄筋コンクリート柱部材のせん断ひび割れ性状とせん断伝達特性

1.高強度コンクリートを使用した柱部材の復元力特性に関する実験前年度までの研究により,圧縮強度が80N/mm^2を超える高強度コンクリートの場合,ひび割れ面の伝達機構が通常強度のコンクリートと異なることが明らかになった。このひび割れ面におけるせん断伝達特性の違いが部材のせん断挙動に及ぼす影響を検討するために柱部材実験を行った。断面寸法200mm×250mm,部材長さ750mm,シアスパン比1.5,主筋8-D13を共通因子とし,せん断補強筋を変動要因とした(0.19%1.48%)。コンクリート強度は125kN/mm^2とし,比較のため,25kN/mm^2の通常強度コンクリートも一部採用した。軸力を0とし,正負交番逆対称加力を行い,せん断補強筋量が高強度コンクリート柱の復元力特性に与える影響を考察した。さらに加力中,デジタルマイクロスコープを用いて,ひび割れ幅とすべりを計測し,横補強筋量およびコンクリート強度がせん断ひび割れ性状に及ぼす影響を明らかにした。2.横方向プレストレスを導入した高強度RC柱部材の三次元FEM解析前年度は高強度コンクリートに対する能動的拘束効果を検討するために,コンクリート強度に比例した横方向プレストレスを導入した高強度コンクリート柱部材の曲げせん断実験を行い,せん断ひび割れ耐力の上昇,せん断ひび割れ幅の低減,せん断ひび割れ発生後のせん断抵抗力の増大など耐久性・耐震性が向上することを明らかにした。今年度は三次元有限要素解析によって,横方向プレストレスの導入による拘束効果を積分点レベルの内部応力状態に基づいて明らかにし,せん断強度およびひび割れ挙動に及ぼす影響を考察した。実験結果との整合性を検討し,さらに,コンクリート強度の相違による破壊領域の大きさを損傷度により評価し,高強度コンクリートの寸法依存性と拘束効果に必要な補強筋量について考察した。1.普通強度コンクリートのひび割れ面におけるせん断挙動に及ぼす拘束力の影響今まで行ってきた,ひび割れ幅に応じた拘束力がひび割れ面に作用するプログラム制御せん断実験より得られた基礎データを,既往の力学モデルや高強度コンクリートのせん断挙動と比較検討するために整理した。特に,1)二次的なひび割れの発生と進展挙動,2)鉄筋比(0から1.6%),3)降伏応力(345,1275N/mm^2)4)抜け出し量等に注目し,ひび割れ幅と拘束力がせん断耐力に及ぼす影響について検討を行った。2.高強度コンクリートのひび割れ面におけるせん断伝達機構に関する構成則高強度コンクリートのひび割れ面におけるせん断実験に基づいて,既往のせん断伝達モデルの修正と検証を行った。高強度コンクリートの場合,マトリクス強度が高くなり,粗骨材を貫通するひび割れ面が形成されるため,接触面積有効率と接触面密度関数を修正する必要があるが,適切な小さな骨材寸法を用いることによって,簡便に高強度コンクリートのせん断伝達挙動を近似することができることを確認した。3.横方向プレストレスを導入した高強度RC柱部材の曲げせん断実験横方向プレストレスは能動的拘束効果により,せん断ひび割れ耐力を上昇させると共に,せん断ひび割れ幅が水平方向に分散し,個々のひび割れ幅が大幅に低減できるため,せん断ひび割れ発生後のせん断抵抗力が増大することを明らかにしてきた。せん断剛性はひび割れ幅の拡大に伴って指数関数的に減少することから,ひび割れを分散し,各々のひび割れ幅を抑制したほうがせん断剛性の低下は少なく,部材としての一体性を保持するのに有利である。そこで,コンクリート強度に比例した横方向プレストレスを導入した高強度コンクリート柱部材の曲げせん断実験を行い,高強度コンクリートに対しても能動的拘束効果の有効性を確認した。

1.高強度コンクリートを使用した柱部材の復元力特性に関する実験前年度までの研究により,圧縮強度が80N/mm^2を超える高強度コンクリートの場合,ひび割れ面の伝達機構が通常強度のコンクリートと異なることが明らかになった。このひび割れ面におけるせん断伝達特性の違いが部材のせん断挙動に及ぼす影響を検討するために柱部材実験を行った。断面寸法200mm×250mm,部材長さ750mm,シアスパン比1.5,主筋8-D13を共通因子とし,せん断補強筋を変動要因とした(0.19%1.48%)。コンクリート強度は125kN/mm^2とし,比較のため,25kN/mm^2の通常強度コンクリートも一部採用した。軸力を0とし,正負交番逆対称加力を行い,せん断補強筋量が高強度コンクリート柱の復元力特性に与える影響を考察した。さらに加力中,デジタルマイクロスコープを用いて,ひび割れ幅とすべりを計測し,横補強筋量およびコンクリート強度がせん断ひび割れ性状に及ぼす影響を明らかにした。2.横方向プレストレスを導入した高強度RC柱部材の三次元FEM解析前年度は高強度コンクリートに対する能動的拘束効果を検討するために,コンクリート強度に比例した横方向プレストレスを導入した高強度コンクリート柱部材の曲げせん断実験を行い,せん断ひび割れ耐力の上昇,せん断ひび割れ幅の低減,せん断ひび割れ発生後のせん断抵抗力の増大など耐久性・耐震性が向上することを明らかにした。今年度は三次元有限要素解析によって,横方向プレストレスの導入による拘束効果を積分点レベルの内部応力状態に基づいて明らかにし,せん断強度およびひび割れ挙動に及ぼす影響を考察した。実験結果との整合性を検討し,さらに,コンクリート強度の相違による破壊領域の大きさを損傷度により評価し,高強度コンクリートの寸法依存性と拘束効果に必要な補強筋量について考察した。
覚せい剤精神病の新規治療ターゲットとしてのＢＤＮＦ－ＴｒｋＢシグナルに関する研究

昨年度は、メタフェタミンの長期使用による退薬症状におけるマウス側坐核のBDNF-TrkBシグナルの役割についての研究成果を論文として発表した。今年度では、引き続き覚せい剤精神病のモデル動物を用いて、BDNF-TrkBシグナルや脂質代謝に関わる可溶性エポキシド加水分解酵素の役割を調べた。覚せい剤の長期使用に伴う精神神経障害及びうつ症状などの離脱症状に対する根本的な治療薬がないのは現状である。昨年度の研究成果より、覚せい剤の繰り返し投与による離脱症状には、側坐核のBDNF-TrkBシグナルの亢進が関わっている可能性を示唆された。今年度は、iTRAQ又は次世代シークエンサーの解析より、覚せい剤の繰り返し投与によって側坐核で変動する幾つかのタンパクや遺伝子を見つけた。さらに、覚せい剤の繰り返し投与による行動異常には、脂質代謝に関わる可溶性エポキシド加水分解酵素が関わっている可能性を見出した。また、可溶性エポキシド加水分解酵素阻害剤の投与は、覚せい剤の長期投与で引き起こす行動異常を改善することを見出した。現在、可溶性エポキシド加水分解酵素の遺伝子欠損マウスを用い、覚せい剤精神病における可溶性エポキシド加水分解酵素の役割とその分子メカニズムの解明を進めている。予想通り順調に進んでおり、来年度に研究成果をまとめ、論文投稿する予定です。28年度が最終年度であるため、記入しない。覚せい剤の長期使用による精神・神経障害及びうつ症状などの退薬症状には、根本的な治療方法が無く、詳細なメカニズムも解明していない。一方、Brain-derived neurotrophic factor(BDNF)とその受容体Tropomyosin-related kinase B (TrkB)が、うつ病などの精神疾患の病態だけでなく、治療メカニズムに関わっている可能性が指摘されている。従って、本研究では、覚せい剤の繰り返す投与に誘発した逆耐性及びうつ症状に対するマウス各脳部位におけるBDNF-TrkBシグナルの役割を調べた。その結果については、まずメタフェタミン(3mg/kg)を5日間繰り返す投与による、うつ症状を引き起こすことが分かった。また、このうつ症状が長時間を続くことも分かった。さらに、覚せい剤を繰り返す投与したマウス脳の側坐核のBDNF発現量が正常のマウスより増加し、海馬と前頭皮質では変化がないことを見られた。次に、覚せい剤の繰り返す投与によってうつ症状、逆耐性また側坐核シェルにおけるスパイン密度の変化を引き起こす、TrkBのアンターゴニストであるANA-12の連続投与では、これらの症状を改善することが分かった。また、In vivo microdialysis解析によって、ANA-12では、覚せい剤の繰り返す投与によるマウス側坐核シェルにおけるドパミンリリースの増加を改善することも見られた。さらに、マウス脳の側坐核シェルに直接ANA-12を投与するより、覚せい剤の繰り返す投与によるうつ症状と逆耐性を有意に改善することが分かった。これらの結果による、覚せい剤の繰り返す投与による退薬症状では、側坐核シェルにおけるBDNF-TrkBシグナルの増進が重要の役割であることが分かった。また、TrkBのアンターゴニストでは覚せい剤の長期使用による退薬症状に対する治療薬の可能性も示唆された。覚せい剤の長期使用による退薬症状におけるBDNF-TrkBシグナルの役割に関する研究成果は、学会発表を行い、論文も発表されております。このように、本研究はおおむね順調に進展している。現在、iTRAQ解析により、覚せい剤を繰り返す投与したマウスの脳における新たな分子ターゲットを確認しております。今後の研究では、遺伝子改変動物を用い、新規分子メカニズムの詳細を調べ、新規治療法の開発に結び付けていく。
神経変性疾患モデル動物における神経・グリア・幹細胞移植の研究

脳梗塞モデルラットの脳室内に、初代培養したミクログリアを移植することによって、運動機能の改善および虚血性神経細胞死の抑制が認められた。このとき、外来性ミクログリアが内在性ミクログリアと同様に脳内傷害部位に遊走、蓄積すること、さらに神経栄養因子であるGDNFを産生することが神経保護作用に寄与していることが示唆された。ミクログリアの機能として神経傷害的に作用することが知られているが、脳梗塞急性期においては神経保護的に機能し、脳梗塞治療においてミクログリア細胞療法が有用であることが推察される。また、パーキンソン病モデルラットにマウス胚性幹(ES)細胞およびES細胞をin vitro培養系で神経様に分化させた細胞(ES-ニューロン)を線条体、黒質あるいは視床下核に移植し、行動薬理学的、神経化学的に解析を行った。ES細胞移植群ではいずれの移植もパーキンソン病モデルラットの行動異常の改善傾向はあるものの、有意な作用は認められなかった。一方、ES-ニューロンの線条体への移植は有意な改善効果が認められた。ES-ニューロンの黒質あるいは視床下核への移植は、それ単独では改善効果は認められなかったが、線条体との同時移植により、線条体単独よりも改善効果の増強が認められた。移植ES-ニューロンは、ドパミンニューロンマーカーのチロシン水酸化酵素を発現していた。このように、マウスES細胞を神経様に分化させた細胞を移植すると、行動異常が改善され、この改善にはマウスES細胞由来のドパミンニューロンに分化した細胞が、主に寄与していることが推定された。アルツハイマー病(AD)の病理所見として多数の老人斑の形成、そしてその周辺へのミクログリアの集積が挙げられる。老人斑の主要構成成分であるアミロイドβ(Aβ)は生理的条件下でも産生されており、産生と分解・代謝のバランスが保たれなくなることにより、蓄積すると考えられている。そのため、AD治療・予防の観点からも、このバランス調節機構を理解することは重要である。本研究では、in vivo系におけるAβプラークの形成とミクログリアの関係を解析した。PSAPPトランスジェニックマウスの脳内において、著しいAβプラークの形成およびそのプラークへの活性化ミクログリアの集積が認められた。しかしながら、この変異マウスでは顕著な神経細胞の脱落は認められていない。また、Aβ1-42(Aβ42)を海馬実質内に投与したラットにおいてもAβプラークおよび活性化ミクログリアの集積が確認されたが、脳内Aβ42量は時間依存的に減少していった。活性化ミクログリアによる炎症性サイトカインはADにおける神経細胞死を誘導すると考えられてきたが、近年では一部の炎症性サイトカインの神経保護作用が明かとなっている。さらに、ADにおけるAβワクチン療法の検討では、Aβプラークに結合した抗Aβ抗体がミクログリアを活性化しAβ貧食作用を促進するメカニズムが提唱されている。以上のことから、活性化ミクログリアはADにおいて代償性神経保護に関与することが示唆される。また、パーキンソン病モデルラットの線条体に、マウス胚性幹細胞をニューロン様に分化させた細胞を移植すると、行動異常が改善された。中枢薬理学的解析から、この改善には、マウス由来のドパミンニューロンに分化した細胞が、主に寄与していることが明らかとなった。

また、パーキンソン病モデルラットにマウス胚性幹(ES)細胞およびES細胞をin vitro培養系で神経様に分化させた細胞(ES-ニューロン)を線条体、黒質あるいは視床下核に移植し、行動薬理学的、神経化学的に解析を行った。ES細胞移植群ではいずれの移植もパーキンソン病モデルラットの行動異常の改善傾向はあるものの、有意な作用は認められなかった。一方、ES-ニューロンの線条体への移植は有意な改善効果が認められた。ES-ニューロンの黒質あるいは視床下核への移植は、それ単独では改善効果は認められなかったが、線条体との同時移植により、線条体単独よりも改善効果の増強が認められた。移植ES-ニューロンは、ドパミンニューロンマーカーのチロシン水酸化酵素を発現していた。このように、マウスES細胞を神経様に分化させた細胞を移植すると、行動異常が改善され、この改善にはマウスES細胞由来のドパミンニューロンに分化した細胞が、主に寄与していることが推定された。
水チャネル(アクアポリン2)過剰発現ラットの作製によるSIADHの病態解析

我々は本研究においてバゾプレシン不適合分泌症候群(SIADH)のモデル動物の確立及び腎性尿崩症の遺伝子治療の開発を目的として、アクアポリン2(AQP2)過剰発現トランスジェニックラットの作製を計画した。そこでまず、AQP2及びバゾプレシンV2受容体(V2R)の遺伝子を組み込んだ発現ベクターを作製し、動物個体に投与して体内で発現させることを試みた。ラットの腎髄質よりRNAを抽出し、RT-PCRでAQP2およびV2Rの全長cDNAを得た。これを、TA cloningで増幅し、autosequencerで塩基配列を確認した後、発現ベクターであるpcDNAに組み込んだ。この段階で目的とする蛋白が発現されるかをReticulocyte Lysate systemを用いたin vitro translationで確認した。次いで、実際に個体で発現させるべく、このDNAをラット及びマウスの大腿四頭筋に注射した。注射は週に1回、計5回行った。最終注射の2週間後に動物より筋組織を採取した。現在、筋組織でのV2R及びAQP2のmRNAと蛋白の発現をWestern blotting及びNorthern blottingにて検討を行っている。また筋で蛋白が発現すればそれに対する抗体が産生される可能性があるので、血清を採取しAQP2及びV2Rに対する抗体の出現を観察中である。次の段階としては、このDNAを腎動脈より、あるいは尿路から逆行性に投与して腎での発現を試みる予定である。腎での発現が認められれば、生体内でのAQP2及びV2Rの機能の再現が可能と考えられ、SIADHモデルとしての使用、あるいは腎性尿崩症の遺伝子治療への応用が期待される。今回の研究では集合尿細管から水を再吸収する機構上バゾプレシンの最終効果器として重要な機能を果たすアクアポリン2を過剰発現するトランスジェニックラットを作製し、バゾプレシン過剰症であるSIADHの病態に類似した動物モデル系を樹立することが目的である。トランスジェニックラットの作製については、われわれはバゾプレシンを過剰発現するトランスジェニックラットを作製しその報告を2002年に行った。今回のモデル動物においてもバゾプレシン過剰発現ラットの作製方法に準拠し研究を進めている。DNAコンストラクトにはモデル動物において生理的に発現しているアクアポリン2との鑑別を容易にする目的のためごく一部の構造が異なるヒトアクアポリン2遺伝子を使用しデザインした。また、アクアポリン2の発現を強制的にまた半定量的に誘発できるようバゾプレシン過剰トランスジェニックラットで使用したものと同様にmetallothionein-Iプロモーター遺伝子を付加した設計とした。さらに、腎尿細管に組織特異的発現を惹起する目的でこの構造の上流にアクアポリン2のプロモーター遺伝子を付加したコンストラクトを最終的に作製することが重要となるが、現在有効性を確認できる組織特異性プロモーターに関する知見が十分ではない状況であるため、その基礎的検討を進めている段階である。この検討が終了した時点で、これらを付加したヒトアクアポリン2遺伝子を前核期受精卵に注入し、アクアポリン2過剰発現トランスジェニックラットを作製する予定である。
ＳＴＡＴ３遺伝子変異に起因するアトピー性皮膚炎発症機序の解明と新規治療法の開発

昨年に引き続き、Oxazolone(Ox)反復チャレンジにより誘導されるSTAT3-DNマウスの皮膚炎増悪に関与する細胞あるいは因子を同定するために、STAT3-DNマウスの皮膚局所の検討を行った。STAT3-DNでは、WTと比較して8日目までの前半で有意に皮膚肥厚の程度が軽く、逆に9日目以降の後半で有意に皮膚肥厚の増強が認めらており、皮膚炎症局所に浸潤しているCD4+T細胞、好酸球、好塩基球の絶対数の有意な増加が認められている。昨年の結果よりSTAT3-DNのバックグラウンドにおいて、好酸球を欠損しているマウスでは好酸球が正常に存在するマウスと同等のOx誘導皮膚炎症がみられたことから、STAT3-DNの皮膚炎増悪に好酸球が関与している可能性は低いことが分かった。これをもとに今年度は、STAT3-DNのバックグラウンドにおいて、T細胞を欠損させたマウスとSTAT3-DNのバックグラウンドにおいて、好塩基球を除去したマウスを作製した。今後は、同様にOx誘導皮膚炎症を検討し、STAT3-DNの皮膚炎増悪に関与する原因細胞を絞り込み、原因細胞がどのタイミングで皮膚炎局所に浸潤し、どのような因子を産生するのかを検討することで、皮膚炎増悪に至るメカニズムを解明したいと考える。26年度が最終年度であるため、記入しない。STAT3異常症(高IgE症候群の1つであり、STAT3のドミナントネガティブ(DN)変異を有する)におけるアトピー性皮膚炎発症のメカニズムを検討する目的で、ヒトSTAT3異常症の遺伝子異常を再現したモデルマウス(STAT3-DNマウス)を作製した。このSTAT3-DNマウスは、SPF環境下では皮膚炎の自然発症は起こらなかった。そこでSTAT3-DNマウスにハプテン反復塗布により皮膚炎を誘発させたところ、野生型マウス(WTマウス)と比較して有意に皮膚炎の増悪が認められた。次に、Oxazoloneを反復塗布した耳に浸潤している細胞数を評価した結果、STAT3-DNマウスではWTマウスと比較して、CD4陽性T細胞、好酸球、好塩基球の有意な増加が認められた。また、Oxazolone塗布したSTAT3-DNマウスの皮膚ではTh2アトラクティングケモカインであるCCL17やTh1アトラクティングケモカインであるCXCL9、また、IFNγやIL-4の有意な発現上昇が認められた。そこでこれらのケモカインやサイトカインはどの細胞が発現しているのかを検討したところ、CCL17は主に樹状細胞、CXCL9はCD45陰性の非血球系細胞、IFNγはT細胞、そしてIL-4は好塩基球でその発現レベルが高いことが分かった。さらに、Oxazolone塗布後の血清IgEレベルを測定したところ、STAT3-DNマウスではWTマウスと比較してOxazolone特異的IgEの優位な上昇が認められた。昨年に引き続き、アトピー性皮膚炎に類似した皮膚炎を発症したOxazolone (Ox)反復チャレンジにより誘導する皮膚炎モデルを用いて、STAT3-DNマウスの皮膚局所の検討を行った。その結果、WTと比較してSTAT3-DNでは8日目までの前半で有意に耳の肥厚の程度が軽く、逆に9日目以降の後半で有意に耳の肥厚の増強が認められた。15日目に、Oxを反復チャレンジした耳をコラゲネースで処理し、耳に浸潤している細胞数を評価したところ、STAT3-DNマウスではWTと比較して、CD4+T細胞、好酸球、好塩基球の絶対数の有意な増加が認められた。一方、好中球の浸潤細胞数はWTと比較して有意に減少していた。また、HE染色においても、WTと比較して皮膚の肥厚と、細胞浸潤の増加が認められた。そこでOxチャレンジにより誘導されるSTAT3-DNマウスの皮膚炎増悪に関与する細胞あるいは因子を同定するためにまず細胞浸潤の増加が著しかった好酸球に着目し、Eosを欠損しているマウスと掛け合わせることで同様に耳介腫脹を検討した。STAT3-DNのバックグラウンドにおいて、好酸球を欠損しているマウスでは好酸球が正常に存在するマウスと同等の耳の腫脹がみられたことから、STAT3-DNの皮膚炎増悪に好酸球が関与している可能性は低いことが分かった。

26年度が最終年度であるため、記入しない。STAT3-DNマウスにハプテン反復塗布により皮膚炎を誘発させたところ、アトピー性皮膚炎に類似した皮膚炎の発症を認めた。また有意な浸潤細胞や発現因子の増加が得られたことから、これらを手がかりとして、原因細胞の候補を絞ることができる。今回の結果から、STAT3-DNの皮膚炎増悪に好酸球が関与している可能性は低いことが示唆された。これを手がかりとして、好酸球以外の細胞をターゲットとしてSTAT3-DNの皮膚炎増悪に関与する原因細胞の候補を絞ることができる。今後は、Oxazolone塗布により誘導されるSTAT3-DNマウスの皮膚炎増悪に関与する細胞あるいは因子を同定するために、細胞特異的にSTAT3-DNを発現するマウスを用いて、同様に皮膚炎を検討していく予定である。
アメリカにおける日本の民生用電機・電子産業企業のグロ-バル・マ-ケティング戦略

本研究は日本の民生用電子産業、とりわけテレビを中心とした企業がアメリカ市場に参入し、そこでどの様に国際マ-ケティング戦略を展開し、競争優位を実現したのか分析したものである。国際マ-ケティングは、輸出型のグロ-バル・マ-ケティングと現地生産型のグロ-バル・マ-ケティングに類型化することができ、この類型が日本の民生用電子産業がそれぞれの段階においてどのような特徴を示すのか解明した。(1)輸出型グロ-バル・マ-ケティング戦後わが国企業の国際マ-ケティングにみられる一つの特徴は、日本を拠点とした一点集中型の大量生産体制を確立し、ここで生産された製品を海外に向けて集中豪雨的に輸出し、海外に設けた販売会社を通して積極的に輸出マ-ケティングを展開してきたことにある。日本企業のこの輸出を中心とするマ-ケティングにおいて、製品戦略、価格戦略、チャネル戦略の点においてどのような優位性があったのか解明した。(2)現地生産型のグロ-バル・マ-ケティングわが国の民生用電子産業におけるカラ-テレビの対米輸出は1960年代の後半から1970年代前半にかけて激増していたが、1976年の286万台をピ-クに激減した。輸出の激減とは対照的にアメリカでの生産が増大している。日本企業はアメリカを生産の拠点としてマ-ケティングを展開し、製品戦略、価格戦略、チャネル戦略の面で競争優位を実現した。(3)グロ-バル生産型マ-ケティングアメリカに生産拠点をもった日本の民生用電子企業は、その市場をアメリカに限定せず、全世界を対象としたグロ-バル・マ-ケティング戦略を展開し、製品戦略、価格戦略、チャネル戦略の点において圧倒的競優位を実現していることを解明した。
中国語における空間認知と空間表現についての研究

本年度の研究実績として、論文を2本完成した。その概要は以下の通りである。1.現代中国語における方位成分の分化と文法化(論文)(掲載予定)本稿では、現代中国語の方位成分の形式・意味・機能上の相違を考察した上、中国語における方位成分の分化と文法化を論じたい。古代中国語の方位名詞が現代中国語に至ると、すでに方位語幹と方位語彙に分かれ、また、方位語彙がさらに、方位名詞、方向詞、方向区別詞、方位詞の四つの品詞に分化されていた。方位成分の形式・意味・機能上の分化はその文法化のプロセスにおける非平衡性を反映している-方位名詞は名詞内部の下位範疇化によるものであるが、一方、方向詞と方位区別詞と方位詞はそれぞれ、意味の縮小、転移、一般化による異なる脱範疇化の結果であると考えられる。方位成分の分化及びその文法化は中国語の品詞体系の構図を変えたばかりではなく、中国語の空間表現方法にも重大な影響をもたらした。2.中国語における空間区域範疇及び表現方法の文法化(論文)(投稿中)本稿では、まず、上古中国語における空間区域は概念範疇であったが、現代中国語の空間区域は文法範疇になっているということを論証する。その次に、場所名詞の下位範疇化、方位成分の分化及びその文法化、空間区域の次元特徴の形成との三つの視点から、上古中国語から現代中国語にかけて、空間区域範疇及びその表現方法における文法化のプロセスを究明したい。最後に、中国語の歴史における空間空域の範疇化が現代中国語文法に与える影響として、以下の三点を論述する。(1)「零次元地点域/多次元方位域」対立の空間区域文法範疇の形成;(2)中国語の品詞体系の構図の改変;(3)中国語の空間関係の分化及びその文法化の推進。また、博土論文の改訂出版に向けて、資料収集と執筆も確実に進めている。
金属ケイ素化物の拡散挙動の原子シミュレーション

遷移金属ケイ素化物で利用される輸送特性や組織形成機構を直接支配している電子状態や化学結合状態には、多くの未解明な点が残されている。本研究では遷移金属ケイ素化物のDV-Xα分子軌道計算による結合状態の理解を元に、タイトバインディングパラメータの抽出をおこない、現実的な拡散や界面などの原子シミュレーションに必要な物性値の再現性を確認した。結晶構造が単純なCoSi_2をターゲットとし、すでに報告されているパラメータを元により精度の高いパラメータを求めた。得られた剪断定数は、実験結果を精度よく再現していた。電子構造と内部変位パラメータからSiの周りに四面体位置にある遷移金属との間の結合は、方向性が強いことを示している。また、その他の遷移金属ダイシリサイドで報告されている結晶構造と比較したところ、実験的に得られている基底状態を正しく再現していた。本研究では金属ケイ素化物の電気・熱などの輸送特性を直接支配する電子構造と,組織形成挙動を支配する拡散機構や界面構造を精度の高い第一原理計算と分子動力学とを用いて原子レベルから理論的に解明することを目的としている.初年度は比較的計算と実験が進んでいるNiSi_2やCoSi_2などのCaF_2型の構造を有する化合物をターゲットに静的なシミュレーションをおこない,結合特性についての知見を得た.具体的な研究項目は以下のとおりである.完全結晶でのクラスター模型を用いて分子軌道計算をおこない電子構造を計算した.得られた計算結果より金属ケイ素化物の結合では,今までの理論あるいは計算の解析では無視されてきた,ケイ素のs,p軌道と遷移金属のs,p軌道との結合が重要な意味を持つことが明らかとなった.(ii)ボンドオーダーポテンシャルの作成O.K.Andersenらによるカノニカルバンド理論にもとづいてTight bindingパラメータを取りだした.すでに得られている純元素のパラメータを基に化合物のパラメータを導き,化合物の電子構造と剪断定数などを再現したボンドオーダーポテンシャルを組み上げた.遷移金属ケイ素化物で利用される輸送特性や組織形成機構を直接支配している電子状態や化学結合状態には、多くの未解明な点が残されている。
精神障害者スポーツ推進システムに関する国際比較研究

精神障害者のスポーツは、身体障害者のスポーツよりも約60年遅れている。本研究は、国際比較研究を用いたことにより、イタリア、デンマーク、ドイツ、イングランドといった精神障害者のスポーツを先駆的に推進する国々における現状や課題を明らかにしただけでなく、海外の動向を報告することにより成しえた我が国と推進国における精神障害者のスポーツの発展に貢献した。具体的には、精神障害者スポーツ推進に関わる組織や関係者に直接に研究結果の報告をする機会を得たことにより、2013年研究開始当初には存在しなかった国際組織の設立や国際大会の開催などに結び付けた。2013年度は、調査対象国としている、イタリア、デンマーク、ドイツ、英国(イングランド)の関係者と直接会い、話し、アンケート調査を実施し、国際比較研究の基盤となる情報を得たことは大きい。4月から6月は、資料収集、ドイツ関係者の特定を行った。7月、英国(イングランド)、デンマーク、ドイツの関係者を訪問し、インタビュー調査を実施、また関係資料を入手した。10月、世界で初めての第1回精神障害者スポーツ国際シンポジウム/国際会議を日本で開催した。この国際イベントの事務局長を、研究代表者自らが務めた。調査対象国である4カ国以外に、韓国、アルゼンチン、ペルーの関係者も招聘した。日本を含む、全8カ国に8月下旬に精神障害者スポーツの推進状況に関するアンケート調査票を送り、記入をお願いした。また国際ンポジウムの発表原稿も研究代表者が翻訳を行い、情報を得ることに努めた。アンケート調査結果をまとめた「精神障害者スポーツ推進システムに関する国際比較研究1年次研究成果報告書」を国際シンポジウム参加関係者およそ260名に配布した。12月、研究代表者、分担者、協力者が集い、2013年の研究成果の確認と、2014年度に向けた方向性について話し合いを行った。尚、会議以外ではメール等にて議論を重ねてきた。3月、ドイツの障害者スポーツに詳しい分担者がドイツ障害者スポーツ協会を訪問し、障害者スポーツ養成制度についての情報を得てきた。2013年の最大の成果は、精神障害者スポーツの推進システムを探るうえで、調査対象国にアンケートを実施できたことである。加えて、研究目的にある、精神障害者スポーツ推進施策の発展に貢献するという点においては、単に調査を行っただけでなく、日本の関係者にオンタイムに近い状況で報告を行えたことである。調査対象国であり、精神障害者スポーツの中で最も革新的なイタリア、またドイツを訪問し、それぞれの国の推進状況について、深く調査を行った。イタリアについては、イタリアの精神障害者サッカー協会の会長と共にイタリアにおける推進状況を視察し、また7団体の機関を訪問しインタビューを行った。また、イタリア側の要請で、これまでの研究成果をもとにし、精神障害者サッカーシンポジウムの基調講演を行った。コーディネーターは、イタリアオリンピック委員会副会長であった。また、ドイツについても、調査を行った。ドイツについては、指導者育成プログラムの中で、どの疾患が対象となっているかについて調査しただけでなく、実際に活動を行っている団体の訪問もした。イングランドは、イングランドサッカー協会の精神障害者サッカーの担当者と直接、今後の方向性などを2回、話し合う機会を設けた。特に、2回目は、担当者が来日したため、詳しく話を聞くことができた。訪問は叶わなかったが、調査対象国であるデンマーク以外にも、韓国、アルゼンチンといった国とは引き続き連携を図った。これらの調査報告を、国際社会学会で発表、また精神科病院誌にも投稿(出版は、2015年5月)した。また、共同研究者を交え、1年間の研究成果、さらには2015年度の研究の方向性などを話し合った。精神障害者のスポーツの国際比較研究から、精神障害者のスポーツを推進する国の動向を理解し、国際ネットワークの構築に貢献した2年間を経て、国際大会の開催に向けた根拠資料の作成に努めた。その結果、最終年度の2016年2月に精神障害者スポーツの国際大会開催にも結び付け、世界動向を踏まえたうえでの開催に貢献することができた。最終年度は、研究代表者は、国として専門部署が設置されているデンマークを訪問し、5つの関係機関、7名より推進システムの現状と課題について聞くことができた。また、実際の活動現場にお足を運び、当事者からも話を聞く機会を持つことができた。研究分担者はドイツを訪問し、スポーツ推進の中核団体である障がい者スポーツ協会を初め、地域の活動にも足を運び、実際の活動を見ることができた。この2カ国以外の英国では、メールやスカイプなどを活用し、国際大会の開催に併せ各国の推進状況を聞いた。また、開催期間中には、各国の関係者にアンケートを依頼し、各国の課題やターゲットにしている疾患などをまとめ、各国関係者に大会期間中に国際機関の立ち上げに関する国際会議にて報告することもできた。なお、本調査の目的であった、推進国の活動の現状を把握し、精神障害者スポーツ初の国際大会開催に貢献できたこと、加えて支援体制の整備や国際機関の立ち上げと共に国内外の政策提言に結び付けることができたことは最大の成果である。

具体的には、精神障害者スポーツ推進に関わる組織や関係者に直接に研究結果の報告をする機会を得たことにより、2013年研究開始当初には存在しなかった国際組織の設立や国際大会の開催などに結び付けた。2013年度の国際シンポジウムが大きい。研究者だけでなく、各国の実践者の顔が見れたことにより、より質の高い調査研究を進めることができている。加えて、イタリア、ドイツ、イングランドといった国と細かな調査を行えたこと、さらには国際学会の発表が大きな評価を得られたこと、加えて、これらの調査結果を研究領域に留めず、実践にも反映し、国内外の実践者と話し合える要素を提供できたことは調査研究が順調に進んでいるといえる。スポーツ政策学障害者スポーツ2年目にはかなわなかったデンマーク訪問を実現し、3年間のまとめを行いたい。この2年間を通じて、現在行っている研究は、精神障害者のスポーツ推進システムといった単純なものではなく、共生社会構築への提言、健康概念の理解など幅広いものであることがわかった。2年目の終わりに、バチカンの出版部から、精神障害者スポーツに関する本の出版企画を快諾していただいた。3年目の集大成として、本の出版に向け、研究を引き続き進める。2013年10月に、第1回精神障害者スポーツ国際シンポジウム/会議を開催したことにより、調査対象国としていたイタリア、デンマーク、英国(イングランド)、ドイツの主要な担当者だけでなく、韓国、アルゼンチン、ペルーとも各国の主要な担当者からも情報を得ることができた。日本を含む、この国際シンポジウム/会議に参加した全8カ国にアンケート調査を依頼することができ、おおよその情報を得ることができた。さらにその調査結果をまとめた「精神障害者スポーツ推進システムに関する国際比較研究1年次研究成果報告書」を発行、健康運動指導士が読む「健康づくり」への寄稿、加えて日本体育・スポーツ政策学会やスポーツ精神医学会にも発表する機会を得た。研究成果を、精神障害をもつ当事者とスポーツ推進者に伝え、日本の精神障害者スポーツの発展に貢献できたことは大きい。特に、全8カ国においてサッカーが推進されていたことを明らかにできたことで、数年後にサッカーから国際大会を推進する方向で全8カ国で合意でき、調査を実践現場に生かせたことは意味深い。また、研究成果を精神障害者スポーツ関係者に国際シンポジウムなどの場面で直接伝えることができたことは、研究の目的にある精神障害者スポーツの構造的発展への貢献、支援体制の整備、推進に係わる提言に結び付けることができたと考えられる。なお、国際シンポジウムが開催される前には、英国、デンマーク、ドイツの関係者を訪問した。特にドイツにおいては、情報が少なかったため、鍵となる関係者を探し出すことができたことは、1年目の成果のひとつであるといえる。障害者のスポーツの省庁の一元化に伴い、予定していた9月の科研研究調査が、文部科学省(神戸大学受託)に費やすこととなり、大幅に遅れた。また、対象国であるデンマークとは日程が合わず、今年度に持ち越さなければならなくなった。
ラット胎仔脳に発現する遺伝子M1の海馬采−脳弓系形成過程における機能解析

前脳の形態形成のメカニズムを解析する目的で発生期のラット終脳から領域特異的に発現する遺伝子を検索し、M1遺伝子を得た。この遺伝子は海馬原基のうち最も腹側の海馬采の位置で発現している。このM1遺伝子の機能を調べるため、本年度はペプチド抗体によるM1蛋白質の分布の解析、M1蛋白質発現CHO細胞の樹立、全長M1蛋白質に対するポリクローナル抗体の作成および機能中和モノクローナル抗体作成を試みた。ペプチド抗体でその分布を調べると、M1蛋白質は、胎生12日から海馬原基の細胞膜で発現が認められた。M1発現細胞は非神経細胞であり、radial gliaのマーカーであるネスチン抗体で陽性になることから、radial gliaのsubtypeと考えられた。また、その免疫反応は神経管表層に長く伸びるendfeetに強く、これと接する海馬神経細胞との相互作用が考えられた。海馬采が形成されていく過程で、免疫陽性像は海馬采にも観察されるようになった。M1を安定に発現するCHO細胞の上で、海馬神経細胞を培養したところ、コントロールのCHO細胞に比べ、神経細胞の生存率と神経突起の伸びがよくなる傾向がみられたが、まだ結論には至っていない。大腸菌発現系では、チオレドキシンを利用することにより可溶性グルタチオンSトランスフェラーゼ融合M1蛋白質を得ることに成功したが、回収量が微量であった。ウサギに免疫してポリクローナル抗体を作成することは断念し、モノクローナル抗体作成にしぼって組換えM1蛋白質および、M1発現CHO細胞をマウスに免疫する抗体作成を試みたが、いずれも作出には至らなかった。抗体による機能解析は難しいと判断し、M1を神経管全体に異所的に発現させ、海馬采一脳弓系形成への影響を解析することにした。現在ネスチンのプロモーター下にM1遺伝子をつないだ構築系でトランスジェニックマウスを作成中である。
地殻深度5-20kmにかかった古応力絶対値とその時間変化

地球表層部の変形挙動の定量化を目的に、特に高応力が生じると予想される大陸深度1030km相当の地殻強度の推定を試みた。報告者は変成変形岩中に含まれる柱状鉱物の破断構造に着目し、岩石に作用した地殻古応力の定量化を目指している。応力絶対値の現実的見積もりには「鉱物の疲労破壊」の考慮をすることが報告者の近年の研究で解ってきた。本年度は柱状鉱物の疲労特性を具体的に知る為に以下の実験を行った。<天然石を用いた一定負荷速度試験>物質の疲労特性は材質によって大きく異なり、また破壊時の環境によっても変化し得る繊細なパラメターである。そこで本研究は、数ある疲労試験の中でも汎用試験機を用いて実行できる「一定負荷速度試験」を行い、まずは柱状鉱物の疲労挙動は(先行研究が多数ある)どの工業材料と似た性質を持つのかを確認することとした。1.試験試料・条件ブラジル産の電気石単結晶(2×2×10mm角柱状に切出加工)を用いて3点曲げ一定負荷速度試験を行った。温度は常温・300・450・600度、負荷速度は10^1・10^<-1>・10^<-2>MPa/sの条件で行った。2.結果もし電気石が疲労破壊をおこすのであれば、遅い負荷速度時ほど小さな負荷で破壊すると予測される。本試験は、常温・300度下において負荷速度の低下に伴う強度の低下が確認された(静疲労係数=7、12)が、450・600度下では負荷速度の変化に伴う強度の特徴的な変化は見られなかった。この、1.疲労係数値が10-20程度2.高温条件下になると物質の疲労破壊が生じ難くなるという性質はガラス材料のそれに酷似している。3.考察ガラス材料の最も特出すべき点は、他の工業材料と比較して疲労破壊の閾値が圧倒的に低い事である。つまり条件がそろえば非常に小さな応力下でも破断する可能性があるのだ。天然鉱物がこのような特徴を持ち得ることが示唆された本研究結果は、地殻応力の現実的な定量化に向けて大きく貢献すると考えられる。岩石中に含まれるミクロンスケール単結晶鉱物の破壊強度データを基に、現在地表に露出している岩体が嘗て地殻深度1020km地点にあった時に生じていた差応力値を推定する方法をマイクロブーディン法と称している。差応力は物体の運動・変形を表す基本的な物理量であり、地殻(差)応力の絶対値は地球上に見られるさまざまな変動様式(プレート間の衝突・拡大,マントルの対流など)を具体的に理解するのに必須な情報である。本研究は「マイクロブーディン法をテクトニクスの研究に応用して、岩石中に見られる特定の変形組織(マイクロブーディン構造)から差応力絶対値を推定し、岩石の変形過程と対応させて定量的な力学の議論を行う」ことを主目的のひとつとし、沈み込みプレート境界域(地震・火山活動が活発な地域)に産する変成帯の典型例のひとつである三波川変成帯(四国東端関東域の東西800kmに分布)の古応力解析を四国中央部・紀伊半島西部・静岡県西部・埼玉県西部の岩石試料を用いて試験的に行った。その結果、同じ三波川変成帯中でも高差応力を記録する地域(紀伊半島西部)と低差応力を記録する地域(四国中央部)があり、その差は2倍程度であることがわかった。古応力絶対値の大きさに関しては、サイズ効果を考慮した紅簾石の引っ張り強度から計算すると、四国中央部で平均70MPa、紀伊半島西部で平均130MPaと算出されるが、破壊強度の絶対値は疲労破壊を考慮すると通常の破壊試験で求める降伏強度の1/31/10になる可能性がわかってきたので、絶対値そのものの検討は引き続き今後も行っていく予定である。地球表層(地殻)の変形挙動の定量化を目的に、地殻内でも特に高応力が生じると予想されている脆性-塑性遷移帯(大陸地殻で1020km深度に相当)の現実的な地殻強度を見積もる研究を行った。脆性-塑性遷移帯相当深度の地殻強度は、定常状態下での岩石変形実験では100500MPa程度の値が見積もられている。一方、プレート境界型地震(深度2030km)に伴う応力降下量やプレート沈み込み境界のせん断応力は1-40MPa程度と、実験から見積もられた値と桁で異なっている。この両者の大きなギャップの原因について、真っ向から取り組んだ研究例は報告者の知る限り無い。そこで報告者は、天然単結晶鉱物を用いた実験と天然で形成された組織の観察を組み合わせて、上記とは別の切り口で深度10-30km相当の地殻応力(ただし古応力)を推定した。その結果、鉱物の【疲労破壊】に着目すると、脆性-塑性遷移帯の地殻強度は1-30MPa程度の差応力で変形し得ることがわかってきた。具体的な研究成果は、(1)天然の単結晶鉱物(電気石)を用いて静的疲労試験を行い、その結果、顕著なへき開割れを生じない単結晶鉱物はガラス物質の破壊挙動と酷似していること、(2)天然の鉱物破面をSEM観察した結果、繰り返し疲労下で形成されるストライエーション模様とそっくりな組織が観察されたことである。

このストライエーション模様は、天然の脆性破壊は通常の実験で求めるような即時的な破壊ではなく、降伏強度以下の応力下でゆっくりき裂が進展し、やがて破壊に至るというひとつの証拠になる。地球表層部の変形挙動の定量化を目的に、特に高応力が生じると予想される大陸深度1030km相当の地殻強度の推定を試みた。報告者は変成変形岩中に含まれる柱状鉱物の破断構造に着目し、岩石に作用した地殻古応力の定量化を目指している。応力絶対値の現実的見積もりには「鉱物の疲労破壊」の考慮をすることが報告者の近年の研究で解ってきた。本年度は柱状鉱物の疲労特性を具体的に知る為に以下の実験を行った。<天然石を用いた一定負荷速度試験>物質の疲労特性は材質によって大きく異なり、また破壊時の環境によっても変化し得る繊細なパラメターである。そこで本研究は、数ある疲労試験の中でも汎用試験機を用いて実行できる「一定負荷速度試験」を行い、まずは柱状鉱物の疲労挙動は(先行研究が多数ある)どの工業材料と似た性質を持つのかを確認することとした。1.試験試料・条件ブラジル産の電気石単結晶(2×2×10mm角柱状に切出加工)を用いて3点曲げ一定負荷速度試験を行った。温度は常温・300・450・600度、負荷速度は10^1・10^<-1>・10^<-2>MPa/sの条件で行った。2.結果もし電気石が疲労破壊をおこすのであれば、遅い負荷速度時ほど小さな負荷で破壊すると予測される。本試験は、常温・300度下において負荷速度の低下に伴う強度の低下が確認された(静疲労係数=7、12)が、450・600度下では負荷速度の変化に伴う強度の特徴的な変化は見られなかった。この、1.疲労係数値が10-20程度2.高温条件下になると物質の疲労破壊が生じ難くなるという性質はガラス材料のそれに酷似している。3.考察ガラス材料の最も特出すべき点は、他の工業材料と比較して疲労破壊の閾値が圧倒的に低い事である。つまり条件がそろえば非常に小さな応力下でも破断する可能性があるのだ。天然鉱物がこのような特徴を持ち得ることが示唆された本研究結果は、地殻応力の現実的な定量化に向けて大きく貢献すると考えられる。
大腸菌耐熱性エンテロトキシンIの外膜通過機構の解析

大腸菌耐熱性下痢原因毒素I(STI)は、菌体外に積極的に分泌されるペプタイドである。本毒素は72個のアミノ酸から成る前駆体として生合成され、その構造はプレ領域、プロ領域及び成熟領域の3領域から成っている。これまでの研究により、プロ領域の存在がSTIの効率の良い内膜通過を引き起こすこと、活性構造構築に必要な分子内のジスルフィド結合の形成は、DsbAと呼ばれるペリプラスム酵素によって促進されること,プロ領域はペリプラスム内で切断を受け、成熟STI分子のみが外膜を通過することを明らかにした。しかし、外膜を通過する成熟STI分子がいかなる過程を経て構築されるのかはほとんど知られていない。そこで本年度は成熟STI分子生成に関与する構成アミノ酸について明らかにすることを目的に、成熟領域内の種々の構成アミノ酸を置換した変異毒素産生株を作製し、検討した。その結果、以下の知見を得た。1.成熟領域内の7位のGlu残基をAla残基に変異すると、成熟領域内のジスルフィド結合の形成が著しく阻害された。しかし、Glu-7→Asp-7の変異は成熟領域内のジスルフィド結合形成に影響を及ぼさなかった。従って、成熟領域内の7位の構成アミノ酸が酸性アミノ酸であることが成熟領域内のジスルフィド結合形成に必要であるものと考えられた。2.成熟領域内の12位に存在するPro残基をValに変異すると、培養上清中に現れるST活性が4分の1程度にまで低下した。化学合成STを用いた解析から、12位のPro残基をValに変異しても、毒素活性は低下しないことがわかっている。従って、12位のPro残もとSTIの活性構造を構築する過程で重要な役割を果たすと考えられた。