hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フェムト秒レーザー加工による非晶質金属薄膜ナノ周期構造形成

金属表面にできるナノ周期構造と結晶の関係を明らかにするため高空間分解能の電子顕微鏡により結晶構造を観察した。レーザー照射条件F=0.08-0.64J/cm2において形成されるナノ構造は、F>0.35J/cm2及びF <0.2J/cm2では多結晶となり、0.23J/cm2では著しい結晶性の消失(非晶質化)がみられた。結晶性が消失する機構としてレーザー照射時に放出される高エネルギーイオンが寄与している可能性が高いことをシミュレーションにより明らかにした。本研究では、フェムト秒レーザー加工により金属表面に微細な「構造」を形成すると同時にその「結晶」を制御し、新しい機能性金属薄膜作成の基盤を確立することを目的としている。特に、従来法において非晶質が形成されなかった金、銀、銅といった実用上最も重要な金属に対して、レーザー誘起ナノ周期構造を試みレーザー照射条件とその結晶構造の関係から非晶質薄膜形成機構の解明を試みる。単結晶から非晶質を得るためには、加熱-冷却時間をいかに短くできるかにかかっている。本実験では、従来まで実現できなかったフェムト秒の時間領域で薄膜を加熱-冷却できる特徴に加えて、高エネルギー粒子線、高圧力、高強光電場が同時に存在し、それらの寄与により薄膜金属表面に新しい結晶構造が作り出されている可能性が高い。この複雑にからんだ状態により作り出される結晶構造を精密に制御・形成するための基盤を構築するため、本年度は銅薄膜に対して下記に示す3項目について研究に取り組んだ。(1)フェムト秒レーザー加工による金属薄膜のナノ周期構造形成(2)ナノ周期構造金属薄膜の結晶評価(3)フェムト秒レーザー加工による金属薄膜の結晶制御実験では、膜厚300nmの単結晶銅薄膜にレーザー(160fs, 800nm)を集光照射し、極表層部のみをアブレーションさせナノ周期構造を形成すると共に、膜厚が20nm程度になるように照射回数を制御した。照射後の金属薄膜は、電子顕微鏡により表面及び回折像観察した。照射前後の回折像の比較からF>0.35J/cm^2及びF〈0.2J/cm^2のレーザー照射では多結晶となり、0.23J/cm^2では著しい結晶性の消失を示す回折像が得られた。0.23J/cm^2照射時には、金属表面から30eVのイオンが放出されていることが最近の我々のグループの研究で明らかになっており、このイオンが結晶性消失に寄与している可能性がある。我々は金属表面にできるナノ周期構造と結晶の関係を明らかすることを目的に高い空間分解能を有する電子顕微鏡用いてナノ周期構造の結晶構造を調べる実験に取り組み、特定の照射レーザーフルーエンスにおいて単結晶の銅が、その結晶性を著しく消失することを見出し、熱過程では説明できないことを明らかにしてきた。結晶性の消失機構を解明するため、平成23年度は、ナノ周期構造形成時に放出される高エネルギーの金属イオンが非晶質化に重要な役割を果たしている可能性をモンテカルロシミュレーション(SRIMコード)により考察した。加えて、精密な実験を実施し、金属薄膜表面にナノ周期構造が形成されるレーザーフルーエンスにおいて非晶質性のレーザーフルーエンス依存性を調べシミュレーション結果との比較を行い非晶質金属の厚みを評価した。実験では、NaCl基板上の単結晶の銅薄膜(膜厚:300nm)にレーザー(160fs,800nm)を集光照射し、表面の極表層部をアブレーションさせナノ周期構造を形成すると共に、膜厚が30nm程度になるように照射回数を制御した。照射後の金属薄膜は基板から水中分離し、電子顕微鏡により表面及び回折像観察した。ナノ周期構造は0.08-0.64J/cm2のレーザーフルーエンス領域において薄膜表面に形成された。銅薄膜の非晶質性は、銅を特徴づける回折ピークの線幅から評価し、特に0.23J/cm2において著しく結晶性が消失することを再確認した。0.23J/cm2照射時には、金属表面から30eVのイオンが放出されていることが飛行時間型質量分析により明らかになり、この高エネルギーイオンが結晶性消失に寄与している可能性をSRIMコードにより計算し非晶質層の厚さを評価した。計算結果は、実験により得られた非晶質化のレーザーフルーエンス依存性と良い一致を示し、最大非晶質層が約1nmであることが分った。本研究では、フェムト秒レーザー加工により固体表面に自己形成する微細な構造体の「サイズ」とその「結晶」を同時に制御し、新しい機能性付与金属表面加工の基盤を確立することを目的としている。特に、新しい結晶(非晶質)を付与したナノ構造体を作成し、従来法において非晶質が実現されなかった銅について、金属種とレーザー照射条件に関する基礎データからレーザー自己形成ナノ構造体のサイズとその結晶の関係を明らかにした。

機能性金属ナノ材料の設計製作では、固体物質の熱緩和時間(10^ー12秒以上)よりも短いパルス幅をもつフェムト秒レーザー(10^ー13秒以下)を使い、大気・室温下において銅薄膜について実施し、「非晶質」と「ナノ周期構造体」の両方を達成することに成功した。形成機構を解釈する高エネルギーイオン注入モデルを立案し、実験結果を説明することに成功した(Phys. Rev. B 83, 235413 (2011).)。更に、レーザーの照射条件を最適化することで「ナノ周期構造体」のサイズをレーザー波長の約1/10程度の大きさまでスケールダウンでき、かつ形状は「ナノ粒子状」になるという新しい知見を得た(Phys. Rev. B 86, 075431 (2012))。これらの成果は独立に実施されたもので、今後うまく組み合わせることができれば、種々の金属に対して非晶質を保ったままナノ構造体のサイズを自由に制御でき新機能創成のための要素技術になる。更に、非晶質に変化した金属ナノ構造体は、材料の「かたち」及び「密度」により決まる光物性に加え非晶質金属特有の性質を兼ね備えるため色範囲の拡大に貢献する可能性が高い。本基盤研究の成果はフェムト秒レーザー加工の基礎物理のみならず機能性材料作成において更なる高機能化を進めるうえで重要な知見である。平成23年度は非晶質化する機構を実験及びシミーユレーションにより明らかにできており計画とおり進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は計画とおり次の4項目について研究を実施する。1)非晶質化したナノ周期構造付与金属薄膜の組成分析2)フェムト秒レーザー加工により薄膜表面から放出する粒子のエネルギー測定3)フェムト秒レーザー加工により薄膜表面から放出する粒子の空間分布測定4)金属薄膜の非晶質化の形成機構解明と基盤構築24年度が最終年度であるため、記入しない。
膵β細胞脱分化機構解明に基づく糖尿病治療の研究

Wolfram症候群は膵β細胞の消失によりインスリン依存性糖尿病を発症する。分子病態として原因遺伝子WFS1の機能障害により引き起こされる小胞体ストレス及び酸化ストレス亢進が想定されている。本研究では、Wfs1欠損マウスのβ細胞は内分泌前駆様細胞に脱分化し、その一部はα細胞に分化転換することを明らかにした。これらのβ細胞の変容は、ストレス応答分子Txnipを欠損させたWfs1:Txnip二重欠損マウスにおいて抑制され、糖尿病の発症が抑制された。本研究は、β細胞脱分化が主因となり糖尿病を発症する疾患モデルを初めて明確に示すとともに、新規治療標的を同定した。本研究では、Wfs1遺伝子欠損マウスがストレス下における膵β細胞脱分化を伴うβ細胞不全モデルであることを示し、β細胞機能不全におけるβ細胞脱分化のより普遍的な意義を明らかにする。同時に、β細胞脱分化を標的としたβ細胞保護に基づく2型糖尿病治療戦略の創出を目的とする。本年度では、Wfs1欠損マウスで認められるβ細胞消失が、脱分化に基づくものであることを明らかにするため、YFPで永久標識したβ細胞の運命追跡(Lineage tracing)を行った。Wfs1欠損マウスとRosa26 lox-stop-lox YFPマウスおよびRIP-Creマウスを交配してWfs1-/-;Rosa26-YFP;RIP-Creを作出し、3週齢および20週齢より採取した膵組織切片を用いて免疫組織染色を行った。3週齢では野生型、Wfs1欠損マウス共にYFP陽性細胞のほぼ全てがInsulin陽性であることを確認した。20週齢のWfs1欠損マウスでは、YFP陽性/Insulin陰性細胞、およびYFP陽性/Glucagon陽性細胞を認めた。この時、成熟β細胞分化能維持に重要なMafA陽性β細胞が著減し、内分泌前駆細胞マーカーであるNeurogenin3陽性β細胞が出現していた。一方、Wfs1欠損マウスの膵組織切片のTUNEL assayの結果、β細胞のアポトーシスは、野生型に比しごくわずかな増加にとどまった。以上の結果から、Wfs1欠損によるβ細胞量減少の原因として脱分化が寄与していることが示唆され、さらにはβ細胞からα細胞へ運命転換することが明らかとなった。当初の予想通りWfs1欠損マウスにおけるβ細胞の脱分化についてLineage tracingによって証明することができ、続いての実験についても順調に準備が進んでいるため。膵β細胞障害は糖尿病の重要な成因である。若年発症の糖尿病を主徴とするWolfram症候群のモデル動物Wfs1欠損マウスでは、進行性にβ細胞が減少し、高血糖を来す。このモデルマウスでは、β細胞の増殖障害やアポトーシスの有意な亢進は認められなかった一方で、インスリン陽性細胞が減少した時期においても、膵島細胞量は保持されており、膵ホルモン陰性内分泌細胞として存在していた。さらに、Wfs1欠損β細胞では、高血糖発症前よりMafA発現が著しく低下し、内分泌前駆細胞マーカーであるNeurogenin3の出現を認めた。さらにLineage tracing法にてβ細胞をYFPで永久標識し運命追跡を実施したところ、Wfs1欠損膵島では、インスリン脱顆粒または消失したYFP陽性β細胞が増加し、グルカゴンを有するYFP陽性β細胞まで出現した。これらの結果から、Wfs1欠損マウスではβ細胞は脱分化し膵内分泌前駆様細胞に変容しており、そのことがβ細胞減少の一因となる可能性が推測された。さらには、その一部はα細胞へ運命転換することが示唆された。一方、Wfs1欠損マウスに過食・肥満を来すAgouti変異(Ay/a)を導入(Wfs1-/-Ay/aマウス)すると高血糖の進展およびβ細胞の消失が加速する。本マウスに対してSGLT2阻害剤を投与し、β細胞非依存的に高血糖を是正すると、インスリン陽性細胞量は回復しグルカゴン陽性細胞の増加が抑制された。しかし、MafA及びNeurogenin 3の発現変化には影響がなく、グルコース応答性インスリン分泌も回復しなかった。以上の結果から、病態進展には高血糖の関与が示唆されるものの、β細胞脱分化は高血糖とは独立した現象であり、β細胞脱分化とWfs1機能異常のより直接的な関連が推察される。研究計画に沿ってほぼ順調に遂行している。現在までに、Wfs1欠損によるβ細胞消失の原因としてβ細胞脱分化および高血糖の意義を明らかにした。次の課題であるβ細胞の脱分化機構の解明のために必要なマウスや試薬の準備等は整っており、既に解析を進めているところである。遺伝性疾患Wolfram症候群ではインスリン依存性糖尿病を主徴とし、これに様々な神経内分泌徴侯を進行性に合併する。疾患モデルWfs1欠損マウスでは進行性に膵β細胞が減少し高血糖を来す。分子病態として原因遺伝子WFS1の機能障害により引き起こされる小胞体ストレス及び酸化ストレス亢進が想定されているものの、β細胞不全の成因は十分に解明されていない。本課題では、Wfs1欠損マウス膵島の組織学的評価およびβ細胞の運命追跡により、Wfs1欠損β細胞は高血糖に先行して膵内分泌前駆様細胞に脱分化することを明らかにした。さらにβ細胞からα細胞への分化転換を認め、これらは病態進展とともに顕性化した。Wfs1欠損β細胞は脱分化することによりβ細胞機能不全と見かけ上のβ細胞消失を招くことで糖尿病病態を形成することが示唆された。

一方、Wfs1欠損膵島では小胞体及び酸化ストレスの亢進を認め、このことと脱分化誘導との関わりが推察される。Wfs1欠損β細胞ではストレス応答分子Thioredoxin-interacting protein (Txnip)の発現が顕著に亢進しており、Wfs1:Txnip二重欠損マウスでは、β細胞量が維持されておりβ細胞脱分化が抑制されることを明らかにした。50週齢までの観察においてWfs1:Txnip二重欠損マウス全個体において糖尿病の発症が抑制された。本課題では、β細胞脱分化が主因となり糖尿病を発症する疾患モデルを初めて明確に示すとともに、細胞内ストレスによる脱分化誘導機構に対する新規治療標的を同定した。Wolfram症候群は特異な疾患であるが、WFS1遺伝子は2型糖尿病遺伝子としても認知されており、β細胞不全の成因には共通する部分も多い。そのため、本課題の研究成果は2型糖尿病におけるβ細胞の病態理解にも貢献すると考えられる。Wolfram症候群は膵β細胞の消失によりインスリン依存性糖尿病を発症する。分子病態として原因遺伝子WFS1の機能障害により引き起こされる小胞体ストレス及び酸化ストレス亢進が想定されている。本研究では、Wfs1欠損マウスのβ細胞は内分泌前駆様細胞に脱分化し、その一部はα細胞に分化転換することを明らかにした。これらのβ細胞の変容は、ストレス応答分子Txnipを欠損させたWfs1:Txnip二重欠損マウスにおいて抑制され、糖尿病の発症が抑制された。本研究は、β細胞脱分化が主因となり糖尿病を発症する疾患モデルを初めて明確に示すとともに、新規治療標的を同定した。1. Wfs1欠損マウスより早期に糖尿病が顕性化するWfs1欠損;Agouti変異マウスを用いて脱分化に対する糖尿病病態改善薬の効果を明らかにする。2. Wfs1欠損膵島で認めたβ細胞の脱分化には、Wfs1欠損による細胞内ストレスの亢進およびそれに伴う細胞内の代謝変化が関与している可能性を想定し、実験を進める。Wfs1欠損マウスで認められたβ細胞の脱分化には、Wfs1欠損による細胞内ストレスの亢進が関与している可能性を想定し、実験を進める。その中でストレス応答分子であるTxnipの役割について解明を進める。Wfs1;Txnip二重欠損マウスにおいてもβ細胞の運命追跡を行い、β細胞脱分化に対するTxnip欠損の影響を検討する。また、Txnipはエネルギー代謝制御への関与が報告されていることからも、Txnipを介したβ細胞運命の制御機構について細胞内エネルギー代謝機能の変化に着目し、マウス膵島のメタボローム解析を組み合わせて解析を行う。分子病態学Wfs1欠損マウスのLineage tracingについて、離乳前(3週齢)および正常血糖時期(20週齢)については解析を実施出来たが、さらに予定していた糖尿病が顕性化したマウスについては、本年度内に該当する週齢に至らず、解析が実施出来なかった。その分に使用する試薬購入額が次年度使用額として生じた。分子生物試薬などの物品購入や組織標本作成外注が予定より少なかったため、その分の使用予定額が次年度使用額として生じた。次年度実施予定である解析に全額使用する。
民俗芸能を創造する実践コミュニティとしての学校に関する研究

2018年度は、「伊江村×山元町タウンミーティング子どもたちへと伝えるモノ、子どもたちから伝わるコト」と銘打って、ともに学校を拠点として民俗芸能の継承を実践している沖縄県・伊江村と宮城県・山元町の民俗芸能保存会関係者と学校関係者の交流会を実施し、新たな枠組みづくりを行った。具体的には、民俗芸能の教育や保存、継承に関わる当事者(保存会、学校、そして教育委員会)が、立場を超えて問題意識を共有し、課題解決の方策を話し合い、地域の多様な芸能をより深く学ぶための対話型プログラムを構築した。また、「タウンミーティング」の続編として、沖縄県の伊江小学校と宮城県の坂元小学校の児童らが、テレビ電話を介して「芸能交流会」を行い、互いの芸能の紹介や芸能に対する想いについて意見交換を行った。予定通り調査を実施している。また、2018年度に開催したタウンミーティングの報告書の冊子を、2019年7月上旬を目処に、学校、自治体、関係者等に配布予定である。研究費の使用計画については、主に研究成果発表に関する旅費と報告書作成に使用したい。今日消滅ないし著しい変容をみせている現代の民俗芸能は、学校と地域が密接に関わりながら新たに創造されている。しかし、それらは必ずしも地縁や血縁、出自など共同体的な紐帯を基盤としたコミュニティではなく、近代化やグローバル化、災害など、生活の都合に応じてさまざまな境界をもった脱領域化されたコミュニティのなかで生み出されている。初年度は、文化的アイデンティティが複雑に交錯する場としての学校に着目し、学校と地域の相互行為を通して創造される民俗芸能を考察に据えながら、民俗芸能の継承をめぐる議論をより発展的な視点から検討した。具体的には、民俗芸能を学校教育を通して「持続」させていくための取り組みは、文化的伝統の正統性と被災地の現実的問題が混在する日常のなかで、帰属性を問わない学校と地域の関わりのなかで行われていた。また、東日本大震災で被災した宮城県山元町の小学校で行われている「子ども神楽」の実践に着目し、現代を生きる人々がどのように民俗芸能を認識し、受け継ごうとするのかという現代的なテーマを中心に取り組みを行った。山元町立坂元小学校を中心に調査を進めてきたが、山元町内の4箇所の小学校では、学校と地域の相互行為を通して民俗芸能を創造しているという状況があると同時に、帰属性を異にする人びとが民俗芸能を創造する実践を通して新たにコミュニティを生成していることが明らかになった。また、震災前に地域で育まれてきた民俗芸能ではなく、他地域の民俗芸能を取り入れるなど、震災前後を比較してみても取り組んでいる民俗芸能に変化が見られた。学校という場において実践される民俗芸能の取り組みは、そこに関わる人びと(学校関係者、神楽保存会)によって、それぞれの活動の文脈の中で意味付けがなされ、価値付けされている。その意味付けや価値付けの行為自体が、学校で民俗芸能を実践可能なものにしていた。当初予定していた学校の教員の異動や退職に伴い、初年度の調査計画に変更があったが、文献調査を充実させながら、関係者に聞き取り調査を遂行した。新聞記事等の文献資料が不足しているため、直接、学校や神楽保存会、教育委員会の関係者に資料提供を依頼しながら、不足部分を補う必要がある。被災地関連の学校教育の資料の収集は、順調に進んでいる。次年度は、民俗芸能の実践を真正な(authentic)文化現象としてのみ捉えるのではなく、学校と地域の相互行為から生成した新しい文化として捉えることによって、学校と地域社会との関係を読み解き、学校という場がもつ多様な機能と役割から、民俗芸能が創造されながら継承される様相について検討していく。現段階では、2018年8月に沖縄県伊江村の教育委員会と共同で主催する「持続可能な民俗芸能はどうやって生まれるのだろうか」(仮)をテーマに、山元町立坂元小学校の関係者、中浜神楽、坂元神楽保存会の方々と伊江村無形民俗文化財「村踊り」の担い手の方々、伊江小学校、西小学校の関係者が交流しながら、議論するシンポジウムを企画している。聞き取りや参与観察は、初年度に引き続き行う予定である。次年度に予定しているシンポジウムに可能な限り予算を充てたいため、少額ではあるが予算を繰り越して使用する予定。2018年度に実施した対話型プログラム(タウンミーティング)の報告書作成に当てる予定だったが、作成時期が次年度に持ち越されたため、使用計画を変更した。
酸素代謝強調MR画像による膵癌の放射線・化学療法効果と予後予測法の確立

膵管癌における嫌気性解糖系の検出を可能とする酸素代謝強調MR画像法を開発し、切除不能膵管癌の放射線および化学療法効果に対する酸素代謝強調MR画像法を含めたCTおよびMRI、FDG-PETによる包括的な画像的予後予測因子を確立することを目的に、撮像パルスシーケンスの開発・最適化および適切な酸素投与法および解析法の開発した。造影CT、dual-energy CTおよび造影MRIから算出されたECV fractionとFDG-PETのSUVmaxは治療後の予後との良好な相関が得られ、有用なbiomarkerになりうると考えられた。今後、ECV fraction mapを共同開発予定である。本研究の目的は、1膵臓癌における嫌気性解糖系の検出を可能とする酸素代謝強調MR画像法を開発する。2酸素代謝強調MR画像法を含めたCTおよびMRI、FDG-PETによる包括的な切除不能膵臓癌の放射線または化学療法効果に対する予測方法を確立することであるが、本年度は、酸素代謝強調MR画像法(BOLD MRI)の撮影パルスシーケンスの開発・適正化と解析法の開発を中心に施行し、本研究の基礎を作った。BOLD MRIの撮影パルスシーケンスの開発に関しては、膵臓は解剖学的に対象が比較的小さく、呼吸や消化管の蠕動や近傍の消化管内空気の磁化率によるアーチファクトの影響を受けやすいなどの問題点を解決する必要があり、ボランティア撮像による検討の結果、至適撮像パラメータおよび息止めや経口造影剤の使用などにより、上腹部においても十分な画質のBOLD MRIが撮像可能であることが明らかとなった。従って、平成28年2月より、放射線または化学療法予定膵癌患者に対しマスクでの酸素10 L/min投与下BOLD MRIデータ収集を開始した。画像的予測因子の解析法の開発に関しては、拡散強調画像のテクスチャ解析が膵臓癌と神経内分泌腫瘍との鑑別に有用であることを明らかにし、テクスチャ解析の治療効果予測への応用への基礎が出来たと考える。また、造影CTを用いた膵臓癌の細胞外液分画の半定量的数値を算出し、放射線治療効果との関連を検討した結果、造影CTによる細胞外液分画の半定量的数値は放射線治療を施行した切除不能膵癌の重要な予後予測因子であることが明らかとなった。このことは、平成28年4月に開催される第75回日本放射線学会総会にて発表予定である。本年度の目的であった1BOLD MRIによる酸素代謝強調画像撮影パルスシーケンスの開発・適正化と解析法の開発はほぼ達成できたと考える。しかしながら、一部の金属などによる磁化率アーチファクトの強い症例や息止めの困難な症例においては画質が劣化することがあり、未だ未解決な部分も残っており、今後修正が必要である。もう一つの2膵癌患者でのデータ収集は、平成28年2月から始まったばかりである。他診療科の医師との協力体制は出来ており、今後の円滑な症例登録が可能と考える。本研究の目的は、1膵管癌における嫌気性解糖系の検出を可能とする酸素代謝強調MR画像法を開発する。2切除不能膵管癌の放射線および化学療法効果に対する酸素代謝強調MR画像法を含めたCTおよびMRI、FDG-PETによる包括的な予測因子を確立することである。前年度に行った撮像パルスシーケンスの開発・最適化および適切な酸素投与法および解析法の開発結果をもとに、切除不能膵管癌患者において最適化された酸素代謝強調MR画像の取得を始めた。また同時並行して、画像的予測因子と組織所見との関連の検討、画像的予後予測因子と治療効果との関連の検討を行った。画像的予後予測因子と治療効果との関連においては、Dual energy造影CTによるヨード量および造影CTやMRIから算出された細胞外液分画のみならずFDG-PETのSUVmax値やテクスチャ解析が、膵癌の予後予測に有用であることを明らかにした。しかしながら、拡散強調画像のIVIMおよびDKIから算出されたADC、D、D*、f、kurtosisによる予後の予測は困難であることも判明した。これらの結果は、国内外の学会および国際的論文において発表した。また、第75回日本放射線学会総会においては、Cypossシルバー賞をいただいた。切除不能膵管癌患者における最適化された酸素代謝強調MR画像のデータ収集や酸素代謝強調MR画像と組織所見や予後との関連に関しては、引き続き次年度施行予定である。研究の目的の1つである酸素代謝強調MR画像法の開発は、ほぼ達成されており、現在、順調に膵癌患者でデータを収集中であり、今後も円滑な症例登録が可能と考えられる。包括的な画像的予測因子の確立は、酸素代謝強調MR画像以外のCT・MRI・PETにおいては、予後との関連が明らかにされつつある。本研究の目的は、膵管癌における嫌気性解糖系の検出を可能とする酸素代謝強調MR画像法を開発し、切除不能膵管癌の放射線および化学療法効果に対する酸素代謝強調MR画像法を含めたCTおよびMRI、FDG-PETによる包括的な画像的予後予測因子を確立することである。昨年度まで施行した、撮像パルスシーケンスの開発・最適化および適切な酸素投与法および解析法の開発結果をもとに、切除不能膵管癌50症例において最適化された酸素代謝強調MR画像を取得した。本年度の画像解析により、酸素投与後に腫瘍の信号強度の変化が得られ、酸素代謝強調MR画像が完成したものと考えられる。

しかしながら、酸素代謝強調MR画像の酸素吸入前後の信号強度およびR2*の変化率と切除不能膵管癌50例の組織学的悪性度や生命予後との関連は見いだせず、今後の鑑別診断への他の診断的応用などの追加検討が必要と考えられた。これまで同時並行して施行した、他の画像的予測因子においては、造影CT、dual-energy CTおよび造影MRIから算出されたECV fractionとFDG-PETのSUVmaxは治療後の予後との良好な相関が得られ、有用なbiomarkerになりうると考えられた。中でもdual energy CTより算出されたECV fractionは精度が高く、広く普及させる価値のあるものと思われ、現在ECV fraction mapを作成するためのソフトを開発中である。一方、拡散強調画像のIVIMおよびDKIから算出されたADC、D、D*、f、kurtosisによる予後の予測は困難であることも判明した。これらの結果は、国内外の学会および国際的論文において発表し、現在論文を作成中である。膵管癌における嫌気性解糖系の検出を可能とする酸素代謝強調MR画像法を開発し、切除不能膵管癌の放射線および化学療法効果に対する酸素代謝強調MR画像法を含めたCTおよびMRI、FDG-PETによる包括的な画像的予後予測因子を確立することを目的に、撮像パルスシーケンスの開発・最適化および適切な酸素投与法および解析法の開発した。造影CT、dual-energy CTおよび造影MRIから算出されたECV fractionとFDG-PETのSUVmaxは治療後の予後との良好な相関が得られ、有用なbiomarkerになりうると考えられた。今後、ECV fraction mapを共同開発予定である。今後は予定通り、1目標対象を50例とし、組織学的に膵管癌と診断され、放射線または化学療法(ゲムシタビンとS-1)施行予定患者に対しdual energy造影CT、MRI (dynamic造影、IVIM, kurtosis, BOLD)、FDG-PETを施行する。治療効果判定目的にて、治療開始1ヵ月後および3ヵ月後にenhanced CTを施行する。なお、生存確認も随時施行。2画像的予測因子と組織所見との関連の検討3画像的予測因子と治療効果および予後との関連を実施予定である。今後は予定通り、1目標対象を50例とし、組織学的に膵管癌と診断され、放射線もしくは化学療法(ゲムシタビンとS-1)施行予定患者に対しdual energy造影CT、MRI (IVIM, kurtosis, BOLD)、FDG-PETを施行する。なお、生存確認も随時おこなう。2画像的予測因子と組織学的所見との関連3画像的予測因子と治療効果および予後との関連を実施予定である。画像診断免疫組織学的検査の細胞分裂や血管に対する抗体(MIB1, HIF 1, Glut-1, VEGF, EGF, CA9, CD34)および自動免疫染色とデータ解析補助に対して予算執行を予定していたが、本年度は、画像データ解析の開発を中心となったために、免疫組織学的検査は次年度以降に変更となった。
項目学習と規則学習という観点から見た日本語学習者の動詞活用の習得

本研究の目的は、日本語の動詞活用が語彙のように暗記されていくものであるのか、あるいは、規則の学習を通して習得されるものであるのかを検討することである。テンス・アスペクト形式(ル、タ、テイル、テイタ)を中心にした文法テストと、造語動詞(実験用に作成した新語の動詞)と実在動詞を用いた動詞活用テストを実施した。調査の結果から、日本語の動詞活用においては規則を適用する能力と、一つ一つの活用形を記憶する項目学習の働きの両者が関わっていることが示唆された。そして、日本語母語話者と比較した結果,日本語学習者と日本語母語話者とは、動詞活用の処理方法が異なる可能性が示唆された。[目的]:本研究は、日本語学習者を対象とした実験を通して、動詞活用の習得における項目学習(item-learning)と規則の学習(rule-learning)の関係について考察し、効果的な日本語教育のあり方を検討することを目的とする。[平成19年度の実績](3年間のプロジェクトの1年目)(1)先行研究の知見のまとめ:国内外の第二言語習得研究をもとに、項目学習と規則の学習との関連を考察した。(2)文法性判断テストの分析:日本国内の学習者(n=61)を対象にした文法性判断テストを分析し、日本語学習者が生産的にテンス・アスペクト形態素(ル、タ、テイル、テイタ)の使い分けができるかどうかについて検討した。その結果、日本語能力の下位群は、個々の動詞を特定のテンス・アスペクト形態素と結びつけやすいことが明らかになった。一方、上位群は、ほとんどの動詞でコンテクストに合わせ適切なテンス・アスペクト形式を選択できるようになっていた。(3)コーパスデータと文法性判断テストの比較:『現代日本語書き言葉均衡コーパス』(デモンストレーション版)を用いて、各動詞のテンス・アスペクト形態素の使用頻度と(2)の文法性判断テストの結果との比較を行った。その結果、日本語能力の下位群でテイルの選択率にコーパス頻度との相関が見られることがわかった。(4)研究成果の発表:(1)(2)の成果は、UWM Linguistic Symposium on Formulaic Languageにて口頭発表を行った。また、現在は、その際に得たコメントを踏まえ、(3)のコーパス分析の結果を加えて論文の改稿を進めている。[目的] :本研究は、日本語学習者を対象とした実験を通して、動詞活用の習得における項目学習(item-1earning)と規則の学習(rule-learning)の関係について考察し、効果的な日本語教育のあり方を検討することを目的とする。[平成20年度の実績](3年間のプロジェクトの2年目)1.文法性判断テストの再分析と論文投稿1-1.データの再分析:平成19年度にUWMLinguistic Symposiumにて口頭発表を実施した研究成果について、その際のコメントを踏まえてデータの再分析と改稿を行った。1-2.研究成果の発表: 1-1で改稿を行った論文は、査読の上で論文集(平成21年度発行予定)への掲載を認められた。2.動詞活用テストによるデータ収集と分析2-1.先行研究のまとめとテストの作成:先行研究の知見をまとめ、それに基づき、動詞活用テストの作成を行った。その際には、日本語母語話者の協力を得て、パイロット調査を実施した。2-2.調査の実施:日本国内の日本語学習者(母語は中国語、モンゴル語、韓国語)と中国内モンゴルの学習者(母語は中国語、モンゴル語)を対象に、動詞活用テストを実施した。2-3.データの分析:モンゴル語、中国語母語話者の協力を得て、収集データの分析を行った。2-4.研究成果の発表:国内の学習者を対象とした調査結果を論文にまとめ、ジャーナルへの投稿を行った。中国で行った調査結果については、平成21年度に口頭発表を行う予定である。[研究の概要]本研究の目的は、日本語の動詞活用が語彙のように暗記されていくものであるのか,あるいは、規則の学習を通して習得されるものあるのか検討することである。そして、日本語母語話者と比較した結果,日本語学習者と日本語母語話者とは,動詞活用の処理方法が異なる可能性が示された。これまで日本語の動詞活用について造語実験を行った研究は数が少なく、管見では、実在語と日本語レベルとの関連を検討したものは見当たらない。こうした要因を包括的に検討した点が、本研究の特色である。[平成21年度の実績](3年間のプロジェクトの最終年)1.データの収集と分析

縦断的な習得状況を検討するため、平成20年度に中国で行った調査と同一の日本語学習者(母語はモンゴル語、中国語)を対象に、動詞活用テストを実施した。その後、モンゴル語・中国語話者の協力を得て、収集データの入力、分析を行った。2.研究成果の発表2-1平成19年度にUWM Linguistic Symposiumにて口頭発表を行ったテンス・アスペクト形態素の習得に関する研究について、その際のコメントを踏まえてデータの再分析と改稿を行った。論文はJohn Benjamins社発行の論文集へ掲載された。2-2国内で行った造語動詞の活用実験の成果は、Second Language Research Forumにおいて、口頭発表を行った。また、その成果の一部は、平成22年4月に『日本語教育』に掲載された。2-3研究成果の概要を、個人ホームページに掲載した。その際には、本研究の主な調査対象者であるモンゴル語母語話者への研究成果の還元を図り、日本語、モンゴル語の二言語で掲載した。
液液界面におけるタンパク質分子の特異吸着と界面化学種の状態分析

分極された液液界面におけるタンパク質分子の動的挙動の高感度測定に応用する蛍光プローブ分子の測定を行うとともに、直径数ナノメートルの多分岐高分子化合物(デンドリマー)をタンパク質分子のモデル化合物として用いることで、界面反応挙動の解明を試みた。蛍光プローブ分子として、アニオン性およびカチオン性のポルフィリン化合物と両イオン性ローダミン化合物について電位変調ボルトフルオロメトリー(PMF)による検討を行い、界面反応挙動を明らかにした。カチオン性のテトラキス(N-メチルピリジル)ポルフィリン(H_2TMPyP^<4+>)は、イオン移動電位近傍で吸着性を示すが、非イオン性界面活性剤を有機相に加えると、界面活性剤との競争吸着によってH_2TMPyP^<4+>の界面吸着が制限されることが明らかになった。それに対して、アニオン性界面活性剤を水相に添加すると、H_2TMPyP^<4+>のイオン移動電位より正電位側で観測される有機相における吸着応答が大きくなったのに加え、負電位側で水相においても吸着過程を生じることが分かった。水相側の吸着応答は、アニオン性界面活性剤のアルキル鎖が短くなると負電位側にシフトした。これらの吸着過程では、界面におけるH_2TMPyP^<4+>とアニオン性界面活性剤のイオン対形成が関与していることが示唆され、生体膜表面における反応素過程を理解する上で有用な情報となる。デンドリマーは、アミノ末端を有する第三世代のポリアミドアミン(PAMAM)デンドリマーを用いた。PAMAMデンドリマーは、正に分極された液液界面で非常に特徴的な応答を示した。アニオン性のテトラキス(4-カルボキシフェニル)ポルフィリン(ZnTPPC^<4+>)を添加したところ、ZnTPPC^<4+>はデンドリマーと静電相互作用によって会合し、分極界面における蛍光プローブとして有効に作用した。PMF測定から、デンドリマーの界面吸着によって有機相の電解質イオンが水相に促進移動されることが示唆された。強い発色団を含まないタンパク質分子の界面挙動を高感度に測定するには蛍光プローブを使用した電位変調分光法の使用が有効であるが、プローブ分子の界面挙動を予め理解する必要がある。そこで、交流電位に応答する液液界面からの蛍光強度を解析することでイオン性色素の界面挙動を測定できる電位変調ボルトフルオロメトリー(PMF)を改良し、タンパク質分子の蛍光プローブとして応用されるローダミン色素およびポルフィリン化合物の界面挙動を調査した。対称性の異なる水溶性ポルフィリン(protoporphyrin IX : H_2PP^<2->, meso-tetrakis (N-methylpyridyl)-porphyrin: H_2TMPyP^<4+>ほか)について検討した結果、水相から有機相へのイオン移動電位近傍で界面吸着性を確認した。吸着平衡はイオン移動後の有機相側で生じていることが明らかになり、対称性が低く分子の片側にのみ親水基を有するH_2PP^<2->が高い吸着性を示した。H_2TMPyP^<4+>については界面化学種の蛍光スペクトル測定に成功し、有機相と水相の中間的な溶媒和状態で界面化学種が吸着していることが明らかになった。また、分子内に酸性基と塩基性基の双方を含む両性ローダミン色素(rhodamine B : RB, sulforhodamine 101 : SR101ほか)の界面挙動を検討し、吸着性が界面電位差だけでなくpHにも強く依存することを見いだした。RBは低pH側で吸着性が増加し、SR101は界面における二量体生成を経て吸着することが示唆された。これらの研究に並行して、吸着による界面張力変化を非接触でin situ測定できる準弾性レーザー光散乱法(QELS)のセットアップを行った。今後、各種タンパク質分子の界面挙動を解明するため、蛍光プローブを利用したPMFにQELSを組み合わせて研究を進める計画である。

PAMAMデンドリマーは、正に分極された液液界面で非常に特徴的な応答を示した。アニオン性のテトラキス(4-カルボキシフェニル)ポルフィリン(ZnTPPC^<4+>)を添加したところ、ZnTPPC^<4+>はデンドリマーと静電相互作用によって会合し、分極界面における蛍光プローブとして有効に作用した。PMF測定から、デンドリマーの界面吸着によって有機相の電解質イオンが水相に促進移動されることが示唆された。
バイオマス系完全分散ナノフィブリルの創製と環境対応型材料への変換

結晶性ミクロフィブリルを有する構造多糖のセルロースおよびキチン、貯蔵多糖のカードランについて従来型および新規TEMPO触媒酸化を適用し、反応条件と酸化多糖の化学構造、ナノ構造、分子量変化を明らかにするとともに、新たな酸化機構を見出した。得られたバイオ系ナノフィブリル表面を位置選択的に高効率で改質する方法を検討し、生分解性のスイッチ機能付与、親水性から疎水性へのスイッチ機能付与方法を構築した。得られたバイオ系ナノフィブリルから各種複合材料を調製して構造および特性を検討し、軽量高強度化、ガスバリア性・選択分離性、重金属捕捉機能、透明導電性など、新規バイオ系ナノ材料として優れた特性を見出した。天然セルロースのTEMPO触媒酸化により、そのフィブリル表面に露出している1級水酸基を選択的に全てカルボキシル基に酸化することができ、フィブリル表面に高密度でマイナス荷電を導入できた。その結果、軽微な水中解繊処理によりフィブリル間に荷電反発と浸透圧効果が作用し、木材セルロースからは幅約4nm(透過電子顕微鏡による測定)の完全ナノ分散TEMPO酸化セルロースナノフィブリル(TOCN)が得られた。原子間力顕微鏡(AFM)による高さ測定からは、幅は約3nmであり、原理的にAFMの値の方に信頼性がある。このTOCNをポリ乳酸フィルム上に僅か1μm弱の厚さでキャストした複合フィルムをしたところ、酸素透過度が約1/7000にまで低下し、著しく高い酸素バリア性が発現した。また、フィルムは高い光学透明性、高強度、高弾性率、著しく低い線熱膨張係数(2.7ppm/K)を示し、ディスプレー基盤としての特徴も有していた。木材セルロースよりもフィブリル幅の大きな綿、ホヤセルロースをTEMPO触媒酸化-水分散して得られたゲルから調製したフィルムの酸素バリア性が低かったことから、フィブリル幅が3nmと超極細で高結晶性であることが酸素バリア性の発現に寄与していた。これらの結果から、新規バイオナノ素材であるTOCNが生分解性のある高機能バリア性フィルム材料に応用可能であることが判明した。そのほか、TEMPO触媒酸化条件と、水溶性のセロウロン酸の分子量変化、セルロースII型セルロース試料のTEMPO酸化から調製した新規ナノウィスカー(短繊維)が得られることが明らかになり、TEMPO酸化条件と得られる酸化生成物の構造解析等も行い、多くの興味深い知見を得ることができた。各種天然セルロース試料については、TEMPO触媒酸化によりフィブリル表面に露出している1級水酸基を選択的に全てカルボキシル基に酸化するという仮説を証明するため、X線回折で求めたフィブリル幅から計算される表面1級水酸基量と、酸化によって生成したカルボキシル基量の関係を求めたところ、極めてよい一致をしていた。一方、高等植物のセルロースについては、若干計算値よりも導入されたカルボキシル基量が多かった。そこで、各種天然セルロースのTEMPO酸化物をアルカリ水溶液によって表面剥離し、カルボキシル基を有する水溶性多糖成分を単離して化学構造を検討した。その結果、得られた多糖はブドウ糖とグルクロン酸が交互に配列したヒアルロン酸類似の新規多糖であることが判明した。この事実は、上記の仮設を支持しているとともに、高等植物セルロースミクロフィブリル表面に一部が配列が乱れた構造を有していることを示している。また、TEMPO酸化セルロースを水中解繊処理して得られる完全ナノフィブリル分散液のカルボキシル基を-COONa型から-COOH型に変換しても、水中ナノ分散が可能であった。キャスト乾燥して得られる透明フィルムは、高い酸素バリア性を示したが、-COONa型のナノフィブリルキャスト膜よりも酸素バリア性は低く、フィルム中での細密充填-空隙構造の減少は、荷電反発を維持している-COONa型のナノフィブリルで発現することが判明した。キチンの完全ナノ分散フィブリルについて、キャスト乾燥による各種フィルムを作製し、その強度、酸素バリア性を評価した。その結果、高い透明性を有してはいたがセルロース系ナノフィブリルフィルムよりも酸素バリア性、強度とも低下する傾向にあった。今年度は、高結晶性ナノフィブリル構造を有するバイオマス多糖として、木質系セルロース、各種再生セルロース、各種キチンを素材とした。基礎研究分野としては、(1)塩素系の共酸化剤をもちない中性条件での電解TEMPO触媒酸化による完全分散化ナノセルロースの調製条件の確立とその機構解析、(2)多糖の損傷の少ないホロセルロースを完全溶解させて、多角度光散乱法を組合わせた溶質排除クロマトグラフィー分析により、木質系セルロースミクロフィブリル表面にリグニンを介したヘミセルロースの分岐構造が存在していることの証明、(3)TEMPO酸化セルロースナノフィブリルフィルムの高い酸素バリア性を陽電子消滅法による微小空隙構造解析、(4)TEMPO

酸化セルロースの重合度とナノフィブリルの長さの関係の確立、(5)各種キチンナノフィブリルの形態および機能的差異の総合的な比較検討等を行った。これらの基礎的知見は、本研究の主題であるバイオ系ナノ素材の先端機能材料への応用展開に必要不可欠である。応用展開分野としては、(1)セルロース系およびキチン系ナノフィブリルフィルムの乾燥状態での著しく高い酸素バリア性の発現条件の解明、(2)バイオ系ナノフィブリルのマウスへの経口投与実験から食後インスリン分泌抑制効果などの有効な生理活性が見出されたこと、(3)バイオ系ナノフィブリル表面の化学修飾によって、疎水性のマトリックス高分子中でのナノ分散性の向上とナノ充填効果の発現、(4)バイオ系ナノフィブリル分散液から、超高比表面積を有するエアロゲル、高強度ヒドロゲルへの材料展開手法の確立、(5)バイオ系ナノフィブリルへの効率的な触媒用金属ナノ粒子の担持体の調製、(6)バイオ系ナノフィブリル交互多層構造フィルムの調製と反射防止効果の発現、(7)エアフィルター用ナノネットワーク構造の簡便な製造方法確立など、バイオ系ナノ材料の応用展開に向けて貴重な知見を得ることができた。研究の最終年の本年度は、基礎となるTEMPO触媒酸化反応の様々な多糖類への適用、TEMPO触媒酸化によって得られるセルロース系ナノフィブリルのナノ構造解析と表面選択的な改質、生分解性解析および他の素材との複合化とその特性解析など、研究分担者と共に幅広く網羅的に検討を進めた。これまでは製紙用パルプをセルロース源としてTEMPO触媒酸化、ナノフィブリル化、その構造解析を検討してきたが、起源の異なる試料として、麻、ケナフ、バガス等の非木材セルロースへの適用や、β-1,3グルカンであるカードランを用いて、反応条件と得られる多糖酸化物の化学構造およびナノ構造の検討を進め、多糖によって得られる酸化物の特性および構造の多様性を確認できた。製紙用パルプから得られるTEMPO酸化セルロースナノフィブリル(TOCN)の表面に高密度で規則的に存在しているカルボキシル基を接点とする効率的な対イオン交換手法を検討した結果、極めて効率的にNa塩から他の金属イオン、あるいはアルキルアンモニウム塩に交換することができた。さらに、TOCNをバイオ系先端ナノ素材として利用するために必要な、分子量/分子量分布測定法として、カルボキシル基部分をメチルエステル化し、LiCl/DMAc系溶剤に全てを溶解させることで多角度光散乱ー溶質排除法による解析法を見出すことができた。上記対イオン交換したTOCNについては、市販セルラーゼや土中埋め込み試験による生分解性スイッチ機能を検討し、対イオンを選択付与することで材料として使用中は安定で、使用後は生分解性を付与する機能の発現を確認した。TOCNのナノ構造特性を生かした利用分野にナノ複合材料がある。軽量高強度材料や透明導電性フィルム、水素ガス選択分離膜、重金属の選択的捕捉機能等を検討し、バイオ系ナノ素材としての優れた特性を明らかにすることができた。
バイリンガル児(日英両語同時習得)の文法習得に関する研究

(1)日本語と英語を同時に習得しつつあるバイリンガル児(研究対象者T)の1年間(9才)の言語的・認知的発達の過程を、日本語及び英語の両面から記録し、分析のためのデータを収集した。・日本語に関しては小学校3年生レベルの総合的な言語運用能力(聞く、話す、読む、書く)を伸ばす手立てを行った。インプットとして日本の歴史、世界の地理、算数の不思議等の学習参考書の「読み聞かせ」を毎日行い、日本語だけでなく各教科の内容の理解も並行してバランスよく伸ばすことを実践した。・英語の習得に関しては、家庭に於て、一親一言語を継続して実践し、英語の聞き・話し読み・書きの能力の向上の過程を記録し文字化した。米国の小学校教科書(算数、理科、社会)及びビデオ教材を用いて、英語による各教科内容の理解力を伸ばすことを実践した。また、英語の少女物語シリーズの読解、聴解による映画スクリプトの修正作業、英語ジャーナル書き、物語の創作等を毎日行い記録していった。(2)バイリンガル教育がモノリンガル教育以上に、二言語の能力を向上させるという先行研究の調査(米国、カナダ、オーストラリア、ニュージーランド)を行い、英語と日本語の同時習得が、相乗効果をもたらすことを確認し、国際化時代に必要な児童・生徒の言語教育のあり方について検討した。(3)バイリンガル児Tの13才期の日本語及び英語発話のデータをもとに、ホール・ランゲージのアプローチによる言語習得が極めて効果的であることを示した。
小型魚類からマウスまでを統合した脊椎動物の骨格形成システムの解明

種々のメダカ骨格異常変異体の原因遺伝子が解明され、脊椎動物共通の骨格形成システムが明らかになった。またメダカ変異体は、ヒト疾患モデルとして重要な実験動物であり、今後もその原因解明に利用できる。小型魚類でメカニカルストレス依存性の筋間中隔形成に働き、細胞外マトリックス蛋白であるぺリオスチンは、そのノックアウトマウスの解析から、切歯萌出、心筋梗塞時の心筋再生に機能することがわかった。従って、小型魚類とマウスを統合的に解析することによって、ぺリオスチンがメカニカルストレスによる組織再生に機能する分子であることが明らかになった。メダカ骨発生様式を調べるために、硬節に特異的な発現を示すTwistトランスジェニックメダカ、骨芽細胞特異的な発現を示すオステオカルシントランスジェニックメダカを作成し、細胞の行方をトレースした結果、硬節由来の骨芽前駆細胞は、当初脊索と相互作用することにより、脊索の石灰化を促し、さらに脊索周囲の石灰化を亢進するとともに、椎間板領域に収束し、脊椎骨が成長し続けるための骨芽前駆細胞を供給し続けることが明らかになった。ゼブラフィッシュではメカニカルストレスに密着している組織である筋間中隔の形成と筋繊維の発達に機能しているペリオスチンは、マウスにおいてコラーゲンのクロスリンクを制御することにより、コラーゲン繊維構造形成に寄与することが明らかになった。さらに心筋梗塞モデルマウスでは、梗塞時の心筋再生を促すマトリックス形成に必要な繊維芽細胞の移動に、ペリオスチンはインテグリンを介して機能していることが明らかになった。従って、ペリオスチンを欠いたマウスでは心筋のコラーゲンを主とするマトリック形成が不十分となり、心筋の修復が起きないことから心臓破裂が頻繁になり死亡することが明らかになった。この発見は心筋梗塞時の心筋修復に関し、世界で初めて分子レベルで機能を解明したもので、高く評価されている。1.メダカを用いた骨形成メカニズムの解明メダカ骨形成特異的トランスジェニックラインの創出により、メダカの椎骨形成が明らかになった。椎間板に相当する組織にいるtwist陽性の骨芽前駆細胞が椎体の周囲に移動し、椎骨の太さ、長さを獲得しながら、骨格が大きくなっていく。次に、各種メダカ骨格異常変異体の原因遺伝子をポジショナルクローニングにより単離した結果、骨形成の分子レベルでの制御が明らかになった。椎間板が欠失し、椎骨が癒合した変異体の解析からは、底板から分泌された1つのWnt family分子が、硬節の骨芽前駆細胞に働きかけることにより、この細胞が脊索周囲に移動し、順次、成熟し、石灰化することが明らかになった。また頭骸骨と尾びれの軌条形成に異常がある変異体の解析によって、原因遺伝子であるbrpf1はヒストンアセチル化の活性を持つMoz分子と複合体をつくり、その結果Hox family遺伝子群の転写維持に機能することが明らかになった。脊椎動物共通に、このMoz複合体が5'Hox遺伝子群を制御し、結果として、尾の形態制御を制御することを初めて明らかにした。骨形成では、骨を造るシステムと骨を削るシステムが共同作業することにより、骨量と形態を維持していることが、哺乳類の解析から知られているが、我々は初めてメダカにも哺乳類同様の多核破骨細胞が存在することを明らかにした。咽頭歯部の破骨細胞は歯足骨のリモデリングに機能し、神経棘と血管棘の側を削っている破骨細胞は神経管、血管のモデリングに機能している。この破骨細胞特異的トランスジェニックラインの作出にも成功し、蛍光でビジュワルに観察できる。2.再生特異的蛋白としてのペリオスチンの機能小型硬骨魚類では、メカニカルストレスに関与する細胞外マトリックス蛋白ペリオスチンは筋間中隔の形態維持と筋肉の発達を制御している。ペリオスチンノックアウトマウスの解析により、メカニカルストレスに関与する器官である心臓において、心筋梗塞後の心筋再生に必須の蛋白質であることが明らかになった。この結果は再度メダカにフィードバックされ、メカニカルストレス依存性の再生メカニズムが明らかにされる。
古細菌の極性脂質生合成系から見た古細菌と真正細菌の進化学的研究

リン脂質と糖脂質は細胞膜の主要で不可欠の構成成分であり、生命の発生初期において、極性脂質の発生があって初めて細胞の出現があったことを考えれば、従来知られている生物とは基本的な生化学的性質を異にする古細菌の細胞の起源を考察する上で、極性脂質の構造とその生合成機構は重要な手がかりを与えると予想される。事実、これまでの構造および生合成研究の結果から、古細菌と他の生物は膜脂質のグリセロール骨格の立体構造で区別され、その分離にともなって古細菌と真正細菌が分化したとの仮説が提唱された。本研究では極性基部分の進化に焦点を当てた。メタン菌のセリンリン脂質合成酵素のホモログがBLASTサーチによって多数検出され、リン脂質の分布の情報を重ね合わせることによって、イノシトールリン脂質生合成酵素とグリセロールリン脂質生合成酵素、セリンリン脂質合成酵素のクラスターを持つ大きな系統樹を作成した。これら酵素はセリンリン脂質合成酵素以外はまだ酵素として研究されていないが、セリン、イノシトール、グリセロールを極性頭部とする古細菌のエーテル型リン脂質の生合成に関与する酵素は、真正細菌の同族酵素も含めていずれもCDP-alcohol cytidyltransferase familyに属するホモロガスな酵素であることが明らかになった。古細菌の糖脂質合成酵素の遺伝子は同定することができていないが、糖脂質(monoglucosyl-archaeolとdiglucosylarchaeol)合成に関与する酵素を発見し、その性質を調べた。酵素の反応様式、基質特異性などの解析から古細菌と真正細菌で概略同一の反応様式で進行し、基質の立体特異性は古細菌、真正細菌の脂質の特徴を反映するものであることが明らかになった。これらのことから、古細菌と真正細菌の分化以前の共通祖先の膜脂質についてWachtershauserのPre-cellsでリン脂質の極性頭部も糖脂質の糖鎖も現在のものと同一のものが存在し、それらが古細菌、真正細菌に共通に持ち込まれたことを新たに考察した。(1)イノシトールリン脂質合成の出発材料であるmyo-inositol-1-Pをglucose-6-Pから合成する活性をNalO_4法で検出し、その生成物の立体構造を決定した。TMS化およびメチル化したD型myo-inosltol-1-PとL型myo-inositol-1-Pを区別できるキラルカラムを用いたGLCで、酵素反応生成物はL型myo-inositol-1-Pであった。このことから、古細菌におけるイノシトールリン脂質生合成酵素の基質としてCDP-myo-inositolが関与する可能性は低くなり、CDP-archaeolとL-myo-inositol-1-Pかmyo-inositolが反応する可能性が高くなった。しかし、多数の試みにも関わらず、古細菌でイノシトールリン脂質を合成するin vitroの活性を検出するに至っていない。(2)飽和または不飽和archaeolとUDP-glucoseから本菌のジエーテル型糖脂質であるdiglucosylarchaeolとその生合成中間体と思われるmonoglucosyl archaeolを合成する活性を見いだした。この活性はarchaetidylinositolの存在によって著しく強くなった。反応機構の詳細は検討中である。2.古細菌極性脂質生合成酵素の系統解析:古細菌ゲノムに対するBLASTサーチにより、グリセロールリン脂質、イノシトールリン脂質の合成酵素の存在を示唆するデータを得た。これらは古細菌で未だ活性が確認されていないものである。これらの配列検索と系統解析に加えて、脂質部品分析の結果を総合してそれぞれの反応に関わると予想される遺伝子を区別することができた。