hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ＲＮＰ構成因子ＤＤＸ２０によるＢ型肝炎関連肝癌の抑制機構の解析

肝発癌の一因として網羅的解析で同定されたDDX20の発現低下によって惹起される分子変化を検討した。その結果、DDX20はmicroRNAの成熟に必須の因子であるRISCの構成因子であり、発現が減ると特定のmicroRNAの成熟が阻害されることが判明した。特にmicroRNA140-5pの発現低下は発癌に密接に関わるNF-KBの活性化に関与することを見いだしたが、それは、microRNA140の発現低下によってDnmt1の発現が増え、メタロチオネインを減らすためと考えられた。これらの現象はmicroRNA140のノックアウトマウスでも確認された。今後これらの結果を応用した肝癌予防策が期待される。今年度は昨年に引き続き、肝癌で発現が低下していることの多いmicroRNA complexの構成因子であるDDX20のノックダウン細胞を用いて、それにともなう細胞内シグナル伝達の撹乱状況を検索した。昨年度はmicroRNA140の機能低下に伴うNF-kappaBの活性増強が起きることをみいだしていたが、今年度はその原因がmicroRNA140の低下に伴うNF-kappaBの増強効果にあることが示唆されていたが、今年度はmicroRNA140の直接標的としてDnmt1を同定した。これにより、DDX20の発現低下があるとmicroRNA140の機能が低下し、それによってDnmt1の発現が増強してくることが示唆された。Dnmt1はゲノムDNAのメチル化を惹起して、遺伝子の発現をサイレンシングする方向で働くものと考えられるが、今回の研究で、Dnmt1はメタロチオネインのプロモーターのメチル化を惹起しそれらの発現を低下させることが示された。従来からメタロチオネインは発現がおちるとNF-kappaBの活性を増やすことが示されており、これらのシグナル伝達経路の異常がNF-kappaBの恒常的な活性化を惹起し、その結果易発癌性に傾くものと推定された。B型肝炎ではDDX20の発現が低下していることが多いためここで示された機序が発癌に寄与している可能性が考えられる。最終年度はDDX20の発現低下に伴う肝発癌の分子機構について、最終的な検討を行った。肝癌ではDDX20の発現が低下していることが多いことはこれまでの組織学的な検討で明らかになっていたが、その分子機構解析で、DDX20はmicroRNAの成熟に必要な複合体の形成因子であり、その発現が低下するとあるサブセットのmicroRNAの発現が減少することも示してきた。最終年度はその一つであるmicroRNA140-5pの発現が減ることをmicroRNA140-3pの発現量変化との比較によって示した。microRNA140-5pの発現が減ることによってその標的因子であるDMNT1の発現が増強し、その結果、標的分子であるメタロチオネインの発現が減ることが明らかとなった。メタロチオネインは細胞内の解毒酵素のひとつであり、その発現がへることによって細胞内のNF-kB作用が増強され発癌に結び付く可能性が示唆された。実際にmicroRNA140のノックアウトマウスで肝臓に化学発癌を惹起したところ、microRNA140のノックアウトマウスでは発癌が増えるとともに、Dnmt1の発現が増えてNFkBの活性が増強していた。これらの結果から、B型肝炎感染に伴ってDDX20の発現が減少することにより、細胞内のDnmt1の発現が増え、NFkB活性が増強することが、B型肝炎からの易発癌性のひとつの機序となっていることが示唆された。これらの結果を踏まえると、microRNA140の補充やNFkB阻害などが肝発癌の抑止に効果を示すことが想定され、今後の肝発癌抑止策に寄与する可能性が示唆された。今年度はまず、肝癌細胞株・肝臓癌臨床検体でのDdx20の発現量の検討を行なった。すなわち、Ddx20の発現がヒト肝細胞癌検体でどのような発現状況を示すか肝癌細胞株での蛋白発現量の確認と組織アレイでの免疫染色により検討する。肝癌細胞株では8細胞株中2株で発現の著明低下、組織では50検体を超える背景肝と癌組織でのDdx20の発現を検討し約25%の症例で背景肝よりも癌組織での発現が低下していることを確認した。特にB型肝炎ウイルス感染細胞株あるいは組織で多く発現が低下している傾向があった。次に、Ddx20の発現が低下している複数の肝癌細胞株にDdx20を過剰発現させ、細胞内情報伝達経路の活性化状態の変化を同定した。Ddx20は細胞質と核に均一に分布し、核内に局在するDdx20はある種の転写因子活性を転写因子の補因子とともに抑制的に働くという報告もあり、この検索により影響を及ぼしている細胞内情報伝達系の同定を行った。

その結果、検索した中でDDX20はNF-kBの活性を定常状態では抑制していることが示された。引き続き、Ddx20の発現による細胞機能の変化の解析をおこない、細胞内シグナル伝達への影響と並行して、Ddx20の過剰発現細胞株においてコントロールと比較して、癌発生に寄与する表現型を呈するか検討した。具体的には細胞増殖・抗アポトーシス効果・transformation活性などを検討項目としたところ、DDX20のノックダウンではTRAILによるアポトーシス惹起に抵抗性を示した。この作用が肝癌惹起に寄与している可能性が示唆された。当初の予定通りDDX20が関与する細胞内シグナル伝達系を同定したうえでその分子機構を解析した結果、肝発癌に寄与する可能性がより確認されてきたため。当初の予定通りDDX20が関与する細胞内シグナル伝達系を同定し、さらに表現型としてDDX20ノックダウン細胞では抗アポトーシス作用があって、肝発癌に寄与する可能性が示唆されている。現在の研究をさらに進めて、in vivoにおけるDDX20によって影響が及ぼされるmicroRNA機能の同定・B型肝炎ウイルスによるDDX20の発現レベルに与える影響などを検討し、介入法の開発につなげていく。現在の研究をさらに進めて、DDX20によって影響が及ぼされるmicroRNA機能の同定・B型肝炎ウイルスによるDDX20の発現レベルに与える影響などを検討し、介入法の開発につなげていく。今年度の結果をもとにして、今年度はmicroRNA140のノックアウトマウスの使用と共に、DDX20のコンディショナルノックアウトマウスを作製し解析する。特にDDX20のノックアウトマウスは胎生致死なため、本研究計画内でコンディショナルノックアウトマウスを作製し解析することは生物学的にも意義がある。今年度の結果をもとにして、来年度はDDX20のコンディショナルノックアウトマウスを作製し、in vitroで検討した結果をin vivoで確認する。特にこれまでDDX20のノックアウトマウスは胎生致死であることが知られており、本研究計画内でコンディショナルノックアウトマウスを作製し解析することは生物学的にも意義があると思われる。
女性医師の継続就労支援：医学会分科会と大学病院の調査研究から成功事例に学ぶ

本研究課題では、調査・研究、成果報告は当初の予定よりも充実して行うことができた。特に、大学病院における女性医師の継続就労の諸問題では女性医師が昇進しにくいことを一私立大学で調査し、日本医学会における女性医師が執行役員になりにくい現状、、日本の外科系学会の編集委員に女性医師が少ないこと、などを問題提起した。女性外科医が増加しつつあるが、手術器具は輸入物が多く、サイズは一つで、人間工学的に使い勝手が悪いことが指摘されてきた。そこで、学会会員にアンケート調査し、器具を測定し、日本人女性外科医の手の大きさ、握力では使い難いことを示した。勤務時間が長く、訴訟が多く、勤務環境、待遇がわるく外科は敬遠されて選択する医師が減少する中、2008年度には外科を志す女性会員5%に対し、女性新入会員は22%であった。外科崩壊を食い止めるには女性外科医の就労継続支援と魅力的なキャリアパス形成が必要である。最終的には女性医師のワークライフバランスの改善は、外科医全体の労務環境改善につながるはずである。基本となる医学会分科会と医学教育機関での調査が不可欠であり、成功事例を学び、情報を共有し、意識改革のみならず、制度改革を含めて、女性医師の継続就労に関してエビデンスに基づいた解決策を提案し、労働環境を改善し医療崩壊を食い止めることを目的として、調査・研究を行った。2012年に限っても、発信している情報は多岐にわたっており、女性医師支援に役に立つことが期待されている。研究成果の発信に関しては、学術集会にて口頭発表するばかりでなく、学術雑誌に論文として報告してきた。今までの研究成果を日本語論文で、また、国際語である英語論文として発信することができた。2013年に限っても、発信している情報は多岐にわたっており、女性医師支援に役に立つことが期待されている。基本となる医学会分科会と医学教育機関での調査が不可欠であり、成功事例を学び、情報を共有し、意識改革のみならず、制度改革を含めて、女性医師の継続就労に関してエビデンスに基づいた解決策を提案し、労働環境を改善し医療崩壊を食い止めることを目的とした。本年度の研究計画として、以下の項目の調査研究を行い順調に遂行されている。【3】大学病院支援カタログは、当初の計画よりも多い項目で、また、80大学医学部および医科大学の本院ばかりでなく、分院まで含めて調査することができている。本年度の計画として、以下の2項目を行うこととした。【1】女性医師支援全般の調査:女性外科医にとって好ましい環境をアンケート調査、現地調査、Web検索、学術データベース検索にて行う。【2】医学会分科会支援状況調査:日本医学会分科会の学会(107学会)および他の学術団体で行われている支援策のアンケート調査:医学会分科会の女性医師支援の進歩把握:前回の2008年アンケート調査を再試行する。また、【1】の成果報告として、子育て支援という題で、勉強会を開催することができた。【2】調査は順調に進み、医学会分科会の調査は日本外科学会女性外科医支援委員会の協力のもと行うことができた。日本における女性医師支援は進みがゆっくりではあるが確実に前進している。外科崩壊を食い止めるには女性外科医の就労継続支援と魅力的なキャリアパス形成が必要であることは事実である。。女性医師のワークライフバランスの改善は、外科医全体の労務環境改善につながるため、成功事例を学び、情報を共有し、意識改革のみならず、制度改革を含めて、女性医師の継続就労に関してエビデンスに基づいた解決策を提案し、労働環境を改善し医療崩壊を食い止めるために努力したい。。

女性医師のワークライフバランスの改善は、外科医全体の労務環境改善につながるため、成功事例を学び、情報を共有し、意識改革のみならず、制度改革を含めて、女性医師の継続就労に関してエビデンスに基づいた解決策を提案し、労働環境を改善し医療崩壊を食い止めるために努力したい。研究計画は順調に進んでいるが、今年度はさらに以下に力を入れたい。【4】外国の現状調査近年、米国では50%近く、英国では60%が女性医師であり、妊娠・出産の時期に関してルール作りが盛んである。日本での研修医の妊娠・出産に関しては、やっと2009年6月に配慮する旨の事務連絡がでた。Troppmannの2009年の報告ではfellowship/residencyの終了をまって出産する女性外科医が62.4%いた。妊娠・出産に関するルール作りのための資料集めを行い、解析する。また、女性外科医師の労働環境改善のために、手術器具の人間工学的検討もさらに行いたい。【3】大学病院支援カタログ:2010年日本外科学会代議員相手に行ったアンケート調査(報告書はhttp://jaws.umin.jp/pdf/JAWS_report_v11.pdf)と同様の内容で、大学付属病院の臨床、外科系学会評議員、他のうち可能な団体で行う。【4】外国の現状調査:女性外科医が活躍している諸外国の妊娠・出産に関係する規則を調べる。
海と潟をめぐる利用と領有の変容 : 韓国セマングム干拓事業と沿岸漁業者の漁場利用

平成23年度は、1、日韓の海と湿地の保全史、2、韓国全羅北道群山市におけるセマングム干拓事業の影響の2点を課題として研究活動をおこなった。1、本研究課題である韓国セマングム干拓事業は、工事着工当初から自然環境への影響の甚大さが懸念され、また地域間の葛藤を抱えていた開発事業である。セマングム干拓事業への市民側の異議申し立ては、韓国国内の環境NGO、NPOの協力によってなされているが、彼らはまた日本の干拓事業にも関心を寄せ、日韓の湿地保全ネットワークを構築しようとしている。研究代表者は、韓国の湿地運動の現地調査をおこない、実際の活動者たちへのインタビューを行うなかで、思いがけず日本の干拓事業へ異議申し立てを行った日本の人々の影響を知る。そこで、23年度は日本の干拓事業および湿地保全史に焦点をあて、資料収集と関係者インタビューを行った。それにより、日本の諫早湾干拓事業の見直しを訴えた故・山下弘文氏が、2000年というセマングム干拓事業工事の本格的着工以前に、韓国現地で、干拓の見直しを訴える会見を開いていたことが明らかになった。これを契機とし日韓国の湿地保全関係者は個人レベルでの交流を続け、2008年にはラムサール条約国会議COP10で日韓NGO共同で「水田決議」を提案するまでに至っていた。2.2011年8月に韓国全羅北道群山市で、資料収集および関係者へのインタビューを行った。これまでセマングム干拓事業湾内の漁場の移動と漁法の変化を追っており、今回の調査によって、工事の影響で淡水化が進み、現地漁業者たちが新たな漁法を開発していることが分かった。セマングム干拓事業の内部工事は継続している一方、現地住民への補償は終了している。変化する海・干潟を前に住民たちがいかに生活再建を行うかという記録でもある。計画していた学会発表および現地調査を予定通り行うことができた。また調査データを基にした英語論文を国際会議で発表することができた。しかしながら、今回の調査によってまた新たな文字資料を入手したため、さらなる考証が必要である。平成23年度までにおこなった研究成果を基に、今後は博士号の取得に向けて博士論文を執筆する計画である。この博士論文は、日本語論文として提出することになるが、研究対象である韓国学界に向けて韓国語論文としても投稿する予定である。また、セマングム干拓事業の工事終了予定の2012年であり、今後10年も現地では大きな変化が見込まれる。内部工事が進んでいる現在は、漁業権収用による社会的変化のほかにも海洋環境の変化による住民への被害を調査する必要があるだろう。本研究の目的は、韓国西海岸におけるセマングム大規模干拓事業を事例として、干拓事業が沿岸住民の生活にいかなる影響を与えるのか、現地調査をもとに明らかにするものである。海という自然に対して、漁揚として利用する漁業者と国土造成のために干拓事業を行う国家の間には、海への認識に齟齬がある。こうしな齟齬が解消されない限り、干拓事業をめぐる両者の対立は続くばかりである。研究の初年度にあたる本年は、韓国全羅北道において漁業補償の一次資料を収集し、この漁業補償の実態について沿岸住民へのインタビュー調査を実施した。このセマングム補償事業に関する言及は数々なされてきたものの、学術的研究は進んでおらず、本研究の成果が第一歩になるといえる。この一次資料の分析とインタビューのデータを照合した結果、漁船漁業者と伝統的貝採捕漁業者の補償額に大きな開きがあり、また補償事業は漁村契と呼ばれる漁村組織に采配が委ねられていたことが分かった。これまで、この沿岸の漁村共同体における各種の格差は、慣習的方法によって緩和され、隣人同士に不和が生じないように配慮されてきた。しかし、干拓事業にともなう漁業補償事業は住民の漁法や居住歴、社会関係をあらわにし、漁村共同体の内部に亀裂を生じさせる原因になっていた。本年は、この研究成果について月頭発表を行った。次年度に論文として発表する予定である。また、韓国の干潟と干拓事業の現状に関する短報が学術誌に掲載された。

これを契機とし日韓国の湿地保全関係者は個人レベルでの交流を続け、2008年にはラムサール条約国会議COP10で日韓NGO共同で「水田決議」を提案するまでに至っていた。2.2011年8月に韓国全羅北道群山市で、資料収集および関係者へのインタビューを行った。これまでセマングム干拓事業湾内の漁場の移動と漁法の変化を追っており、今回の調査によって、工事の影響で淡水化が進み、現地漁業者たちが新たな漁法を開発していることが分かった。セマングム干拓事業の内部工事は継続している一方、現地住民への補償は終了している。変化する海・干潟を前に住民たちがいかに生活再建を行うかという記録でもある。計画していた学会発表および現地調査を予定通り行うことができた。また調査データを基にした英語論文を国際会議で発表することができた。しかしながら、今回の調査によってまた新たな文字資料を入手したため、さらなる考証が必要である。平成23年度までにおこなった研究成果を基に、今後は博士号の取得に向けて博士論文を執筆する計画である。この博士論文は、日本語論文として提出することになるが、研究対象である韓国学界に向けて韓国語論文としても投稿する予定である。また、セマングム干拓事業の工事終了予定の2012年であり、今後10年も現地では大きな変化が見込まれる。内部工事が進んでいる現在は、漁業権収用による社会的変化のほかにも海洋環境の変化による住民への被害を調査する必要があるだろう。
レーザ照射を応用した疲労損傷修復技術の開発

レーザ照射による表面硬化法は,自己冷却作用を利用して急冷硬化するため特別の冷却剤を必要としないこと,局所的に短時間に処理できること等の種々の特徴を有している.また,光学系を用いて処理装置の端末部を移動させることができるため,稼働中の機械・構造システムに対して設置状態のままで焼入れ処理を施すことが可能である.従って,この方法を応用して構造材料の疲労損傷を修復できれば,非常に簡便かつ経済的に機械・構造システムの疲労破壊事故を防止することができる.このような観点から申請者らはこれまでに,予き裂材の疲労強度に及ぼすレーザ処理の効果について検討を行い,その結果,予き裂全体がレーザ焼入れ領域に内包されるような場合には,予き裂材の疲労強度は平滑材の疲労強度レベル近傍まで上昇することを明らかにした.本研究はレーザ処理による疲労損傷修復機構について破壊力学的観点から検討を加えることを目的とし,残留応力ならびにき裂開口変位の測定を行った.その結果得られた結論を以下に示す.1.レーザ焼入れを施した領域には300400Mpa程度の圧縮の残留応力が生ずる.これは,レーザ照射領域のマルテンサイト変態に伴う体積膨張に起因する.2.予き裂がレーザ焼入れ領域に内包される場合には,前述の圧縮残留応力によりき裂先端が閉口する.その結果,レーザ焼入れを施されたき裂は,繰返し負荷のもとで進展せずに停留する.このような場合には,疲労強度上昇効果が認められる.3.一方,予き裂寸法が比較的長い場合には,予き裂の先端はレーザ焼入れを施した場合においても閉口しない.この場合には,予き裂は停留せず引き続き進展し最終破壊を導く.レーザ照射による表面硬化法は,自己冷却作用を利用して急冷硬化するため特別の冷却剤を必要としないこと,局所的に短時間に処理できること等の種々の特徴を有している.また,光学系を用いて処理装置の端末部を移動させることができるため,稼働中の機械・構造システムに対して設置状態のままで焼入れ処理を施すことが可能である.従って,この方法を応用して構造材料の疲労損傷を修復できれば,非常に簡便かつ経済的に機械・構造システムの疲労破壊事故を防止することができる.このような観点から申請者らはこれまでに,予き裂材の疲労強度に及ぼすレーザ処理の効果について検討を行い,その結果,予き裂全体がレーザ焼入れ領域に内包されるような場合には,予き裂材の疲労強度は平滑材の疲労強度レベル近傍まで上昇することを明らかにした.本研究はレーザ処理による疲労損傷修復機構について破壊力学的観点から検討を加えることを目的とし,残留応力ならびにき裂開口変位の測定を行った.その結果得られた結論を以下に示す.1.レーザ焼入れを施した領域には300400Mpa程度の圧縮の残留応力が生ずる.これは,レーザ照射領域のマルテンサイト変態に伴う体積膨張に起因する.2.予き裂がレーザ焼入れ領域に内包される場合には,前述の圧縮残留応力によりき裂先端が閉口する.その結果,レーザ焼入れを施されたき裂は,繰返し負荷のもとで進展せずに停留する.このような場合には,疲労強度上昇効果が認められる.3.一方,予き裂寸法が比較的長い場合には,予き裂の先端はレーザ焼入れを施した場合においても閉口しない.この場合には,予き裂は停留せず引き続き進展し最終破壊を導く.
アミロイドPETを用いた特発性正常圧水頭症の病態解析及び治療効果予測法の確立

特発性正常圧水頭症(以下iNPH)においてシャント術前に脳内アミロイド沈着の検出を目的として^<11>C-BF227-PETを用いたアミロイド・イメージングを行い、健常高齢者群、アルツハイマー病患者群のアミロイド・イメージングの結果と比較した。今回PET撮像を行ったiNPH5例については、アミロイドの大脳皮質への集積はあまりみられないと評価した。今後症例を蓄積して、アミロイド・イメージングの結果とシャント術による治療反応性との関係などの解析を行っていきたい。脳脊髄液シャント術を予定している特発性正常圧水頭症(idiopathic normal-pressure hydrocephalus,以下iNPH) 5例(年齢78.6±4.7歳)、健常高齢者10例(年齢70±2.8歳)、アルツハイマー病患者18例(年齢71.9±5.4歳)に対し、11C-BF227と陽電子放射型断層撮影(Positron Emission Tomography、以下PET)を用いた脳内のアミロイドβ蛋白のイメージングを行った。各関心領域(前頭葉、側頭葉、頭頂葉皮質、後部帯状回)の標準取込値(Standard Uptake Value,以下SUV)の平均を算出し、小脳を参照領域として小脳の平均SUVとの比をとって、各関心領域のSUV ratio(以下SUVR)を示した。前頭葉、側頭葉、頭頂葉皮質、後部帯状回のSUVRの平均を大脳皮質SUVRとした。iNPH患者の大脳皮質SUVRと、健常高齢者群、アルツハイマー病患者群の大脳皮質SUVRと比較した。iNPH例についてはPET撮像後シャント手術を行い、3カ月後に治療効果を評価した。iNPH群のSUVRは1.20±0.07、健常高齢者群は1.11±0.08、アルツハイマー病患者群は1.31±0.09であった。健常高齢者群とアルツハイマー病患者群を分けるSUVRの閾値を1.2とすると、iNPHの2例は閾値以上、3例は閾値以下の値を示した。以上によりiNPHにおいてはアミロイドβ蛋白が集積している例と集積していない例があることがうかがわれた。今後iNPHの症例をさらに蓄積して、アミロイドPETイメージングで評価した脳におけるアミロイドβ蛋白の集積量とシャント術による治療反応性との関係について解析を行い、シャント術前のアミロイドPETイメージングの実施がシャント術による治療効果を予測することに有効か否かを検証する。シャント術を予定している特発性正常圧水頭症(idiopathic normal-pressure hydrocephalus,以下iNPH) 1例(年齢74歳、女性)、健常高齢者10例(年齢70±2.8歳、男女比6:4)、アルツハイマー病患者18例(年齢71.9±5.4歳、男女比7:11)に対し、11C-BF227と陽電子放射型断層撮影(PET)を用いたアミロイド・イメージングを行った。iNPH群のSUVRは1.15、健常高齢者群は1.11±0.08、アルツハイマー病患者群は1.31±0.09であった。iNPH例では手術3カ月後に歩行障害の改善などシャント術による治療効果を認めた。今回PET撮像を行ったiNPH例については大脳皮質SUVRが比較的低く、アミロイドの大脳皮質への集積はあまりみられないと評価した。平成23年3月11日の東日本大震災により実験機器に損傷が生じたため、しばらく陽電子放射型断層撮影(PET)検査が行えず、特に特発性正常圧水頭症患者の被験者数を十分に増やせていない。陽電子放射型断層撮影(PET)検査の実施の遅れを取り返し、データが蓄積し次第データを解析し、論文作成および学会での発表を行なって行きたい。画像データの解析ソフトや論文作成のための参考図書の購入、研究成果を学会で発表するための旅費、論文の英語校正代等に研究費を使用することを予定している。
森林減少・劣化による炭素排出量の算出方法に関する研究

森林減少・劣化等による温室効果ガス排出量の削減(REDD+)スキームに参加するためには、途上国が炭素排出参照レベル(FREL)を推定しなければならない。本研究では、森林炭素蓄積変化、FREL及び炭素排出削減可能な量の推定方法を検討し、測定・報告・検証システムを提案している。本研究はカンボジアの全コンミューンにおいて各林種面積の2002年と2006年データを基に森林面積変化解析及び炭素測定を行った。カンボジアにおける30年間FRELは年間4260万トンであり、森林減少・劣化防止対策を導入することで、年間2830万トンの炭素排出削減可能な量を得ることができると判明した。今年度は、カンボジアにおける森林炭素蓄積と森林炭素地図の作成方法を中心に研究し、その研究成果を論文として発表した。今年度の補助金は、主に上記の研究を遂行するための文献調査、データ収集と解析、現地の事前調査等の研究経費に当てられた。1.熱帯林の択伐経営システムによる炭素排出削減についての論文は「Environmental Science and Policy」第23頁35-44に掲載された。この発表と論文では、これまであまり研究されることがなかった択伐林の低インパクト伐採議論を説明し、気候変動に関する国際連合枠組条約のREDD+(途上国における森林減少・劣化からの炭素排出の削減、持続可能な森林経営と森林保全からの排出削減と森林再生による森林炭素ストックの強化)スキームに貢献でき、木材生産を確保しながら、炭素排出の削減ができる森林経営システムを検討した。森林伐採を行いながら、炭素排出削減ができることを証明した。3.森林減少・劣化の削減又は効果的な森林保全対策を実施するため、農村において森林社会経済についての論文は「International Journal of Environmental and Rural Development」に受理された。この論文はカンボジア野民の非木材収穫と農業からの収入を解析し、森林減少・劣化の要因を検討した。先進国・発展途上国はREDD+を通じた気候変動緩和に共同で取り組んでおり、熱帯雨林における炭素蓄積変化の推定はその双方にとって重要な領域となっている。炭素蓄積の変化、排出量、排出削減量、移転量を推定するには、カンボジアにおける樹種毎の変数、すなわち面積と炭素蓄積を得る必要がある。行政区画毎の森林面積に基づく樹種データは、2002年および2006年の森林被覆調査において分析を行っている。森林調査、BEF(バイオマス拡大係数)、WD(木材密度)のデータを収集し、二次データを用いて分析を行った。具体的には、常緑・半常緑・落葉性林における約400箇所のサンプル区画から得られたデータを分析した。BEFとWDのデータは、現在のところ文献に基づいている。3月下旬から4月上旬に、カンボジア森林管理局との共同研究により、25本の樹木を伐採し、BEF・WD推定のためのサンプルを採取した。この実験の結果は今後数か月で明らかになる。社会経済データは3月に収集され、ロイヤル・プノンペン大学で現在分析が進められている。樹種・炭素貯蔵変化予測モデル・排出量・排出削減量・移転量を用い、行政区画(30,021地点)毎の森林面積・炭素貯蔵の応用法を開発し、その結果をカンボジアおよび日本における国際学術会議で発表した。さらにいくつかの論文を選び科学雑誌で発表、いくつかが現在査読を受けている。予備的発見の議論と、この分野における研究者の知見を得ることを目的とし、2014年2月に神戸で国際シンポジウムを開催、登録者は97名、国内外の参加者は32名で、口頭発表15件、ポスター発表9件であった。REDD+による改良森林経営モデルのシミュレーションソフトウェアを開発しており、より広範な研究を促進するべく今後公開する。基準排出レベルおよびプロジェクト排出レベル推定を目的とした別のソフトウェアも2014年に開発を行う。地球温暖化防止における温室効果ガスの排出削減のため、様々な対策が講じられてきた。発展途上国における森林減少・劣化等による温室効果ガス排出量の減少(REDD+)は、可能な炭素排出削減量が多く、低コストで持続可能な開発に繋がる事から、国際温暖化防止交渉において注目されている。しかし、REDD+に参加するためには、途上国において測定・報告・検証システム(MRV)を作成し、特に炭素排出参照レベル(REL)を推定しなければならない。本研究では、カンボジアを事例として、森林炭素蓄積変化、REL及び炭素排出削減可能な量の推定方法を検討した結果、MRVシステムを提案する。本研究は、カンボジアの全1618コンミューンにおいて、各林種面積の2002年と2006年のデータを基に、森林面積変化解析と予測を行い、森林炭素量を測定するための森林調査データとして、25種木の本数から、バイオマス拡大係数及び木材密度を解析した。その結果、年間森林面積変化は1.2%、森林減少による2002年2006年の年間炭素排出量は約5700万トンCO2と算出された。

過去における変化アプローチによると、カンボジアのRELは5100万トンであり、森林面積増加による炭素吸収可能な年間量は1120万トンと予測できる。これらより、カンボジアにおいて森林減少・劣化防止対策を導入すると、年間3620万トンの炭素排出削減量を見積もることができ、我が国の京都議定書第一約束期間炭素削減目標の46%に匹敵する。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究はカンボジア森林における炭素会計システムの実現を目的としている。このシステムは、様々なスケールでのカンボジアにおける炭素貯蔵の変化・排出・排出削減・移転の推定に用いることができる。現在のところ、炭素会計システムで重要なフレームワークとなるモデルを開発し、必要な変数とパラメータを得ている。2014年中に、これら変数・パラメータを更新し、確定する。炭素会計ソフトウェアおよびユーザーマニュアルも同様に開発を進めており、2014年後期に利用可能になる予定である。本研究から得られた結果は、複数の国際学術会議で発表され、選定された論文が科学雑誌で発表されている。さらにいくつかの論文を国際雑誌へ投稿する準備を進めている。これらの成果から、本研究はその目的の少なくとも85%を達成したといえる。環境学、環境解析学、環境影響評価森林面積・森林調査・BEF・WD・森林減少と森林劣化の要因・それら要因の緩和政策に関して、全ての必要なデータが得られ、予備分析を行った。2014年の研究活動は、カンボジア全国森林炭素モニタリング方法が中心となり、低下コストでモニタリングができる方法を研究するためオーストラリアアデレード大学研究者と共同研究を行い、2014年9月から2015年2月末までアデレード大学で滞在する予定。また、炭素モニタリングモデルの変数・パラメータの更新が完了次第、REDD+用ソフトウェアを完成させ、森林減少・森林劣化の削減、森林管理と炭素移転(自然再生と管理介入改善による炭素貯蔵の増加によるもの)の改善から達成される炭素排出削減の会計に利用可能にする。研究成果を広めるため、2014年度には多くの学術会議にて発表し、多数の雑誌論文を発表する予定である。さらに2014年後期には/Land/国際雑誌の特別号「REDD+」が発行される予定である。現地における木材容積密度と拡大係数の測定ができなかった。これは、カンボジアでの国会議員の選挙前に(選挙は2013年7月28日に行う)森林伐採の伐採許可を得られなかったためである。進行中の研究には影響がなく、文献調査から木材容積密度と拡大係数を取り出すことができたカンボジアにおいて選挙後の政治状況を検討しながら、森林現地調査を行う。また、森林炭素地図(2002,2006,2010)を作成し、カンボジア全土の参照排出レベルを算出する。その研究成果は国内外で発表し、学術学会誌に論文を投稿する。
クリティカルケア看護師の大学基礎教育からのキャリア開発支援システムの構築

本研究の目的は、クリティカルケア領域の看護師のニーズや困難、求められる能力を大学の基礎教育から取入れ、クリティカルケア領域を牽引していく人材を育成するためのキャリア開発支援システムを構築することが目的である。そのために、文献検討や教育の実態の調査、大学生、クリティカル領域の看護師、管理者への調査を予定している。そして調査を基礎資料とし、大学におけるカリキュラムの内容や実施方法などを構築することを目指している。平成30年度まで、基礎教育のシステムや卒後看護師の能力や経験に関して文献検討を進めた。特に、クリティカルケア領域における新人看護師の困難、集中治療室における看護師の臨床判断に関して、おおむねまとまった。また関係者への聞き取りもふまえ、量的質的に調査を実施するための質問紙とインタビューガイドの作成を行った。同時に倫理委員会書類の作成を行い、承認が得られ次第、調査開始する予定である。同時に大学で実施できるコースの方法や演習内容、組織編成の検討をすすめている。基礎教育では、学生が周手術期や集中治療、救急看護といったクリティカルケア看護に関心がよせられている。しかし、学生の興味は、順調な回復への手応えや、先端機器・医療への羨望や好奇心という場合も少なくない。一方新人看護師は、緊迫した環境や患者の特殊性、迅速な判断が求められることなど、領域特有の困難に直面していることがわかった。加えて、困難の解決方法の不足や新しい生活へのストレスといった領域を問わない困難も抱える。またクリティカル領域で求められる臨床判断の中には、高度の医療機器や緊迫した状況に対応することや、患者・家族への対応、チーム内での立ち振る舞いといったことも求められる。こうした困難と求められる能力をどの程度基礎教育で養っていくか検討をすすめる必要がある。アンケートやインタビュー調査の前に文献検討やヒヤリングに時間をかけたところ、調査項目を再検討する必要があり、当初の想定より時間を要した。また、調査項目は現状を明らかにする側面と、コースに組み込まれると予想される内容の側面があり、それらの整理も行ったために実際の調査開始までに時間を要している。また、研究代表者の所属変更や研究代表者の分野の人員の入れ替えがあり、本研究に時間を費やす時間が減少してしまった時期が多く、研究全体に影響を及ぼした。研究を実施する施設や協力してもらう人員などの再考などにも時間を要した。まず、これまでの検討より構成したアンケートやインタビューを倫理委員会の承認を待ち、実施する。調査項目の検討や準備に時間はかかったものの、準備は整いつつある。実際に学部生へコースを開設するまでには至らないものの、コースの内容や教育方法を考案するための重要な資料は得られると考えている。そのため研究の方針や方策はそのままとし実施していく予定である。本研究の目的は、クリティカルケア領域の看護師のニーズや困難、かつ臨床現場で求められる能力を大学の基礎教育から取入れ、クリティカルケア領域を牽引していく人材を育成するためのキャリア開発支援システムを構築することであり、文献検討や大学生とクリティカルケア領域の看護師のニーズや困難、職業継続の意欲、および管理者へ看護師に求める能力に関しての調査を実施し、調査内容をもとに大学基礎教育からのクリティカルケア看護特別コースを構築することである。初年度(H28年度)は、文献検討や関係者へのヒアリングおよび、看護学生・看護師・管理者へのアンケート調査を予定していた。まず、文献検討では、これまでの基礎教育の枠組みや、カリキュラムに関して、また、卒後看護師に求められることや、看護師の経験に関して調査した。基礎教育では、主に基礎看護、成人看護において、クリティカルケアの要素となる教育の基礎的内容が組込まれているが、教育機関によって差がある。新人看護師の経験としては、配属される部署によっても異なるが、新人看護師の離職率の高さも問題となっており、知識や技術の不足、対人関係、リアリティショックといったことが注目されている。様々な病院でどのような卒後教育を行っている調べたところ、多くの施設で卒後教育プログラムが計画されており、Webでもかなり公開されていた。卒後看護師教育に関しては、新人看護職員の卒後臨床研修が努力義務化となった影響もあると考える。教員や看護学生数名へのヒアリングでは、カリキュラムが多くなっており、時間をどのように組込むか課題があること、大学の教育だけで社会に出ることに不安を感じていること、クリティカルケア領域の興味関心は高いといったことが分かった。これらのことからもっと大規模な調査ときめ細かい面接調査を進める必要性が確認されたが、調査項目検討のために少し時間を要すると考えている。研究の文献検討により、調査項目を検討することに時間を費やした方がよいと考え、当初の計画よりアンケートやヒヤリング調査が遅れている。また、研究代表者の所属変更が予定されたため、研究倫理審査委員会への研究計画書の提出を遅らせ、提出先の変更を考えたため遅れが生じている。そして大学におけるカリキュラムの内容や実施方法などを構築することを目指している。平成29年度まで、文献検討等により基礎教育における枠組みや、カリキュラムに関して、卒後看護師に求められる能力、看護師の経験について調査整理した。

また、大学生、看護教員、病院の管理者である副師長、看護師へのヒヤリングを実施し、求められる看護師像や、現在行われている教育とその問題点や課題に感じることなど調査を行った。そして大学で先行して実施できるコースの方法や内容の枠組みを検討した。基礎教育では、基礎・成人看護において、クリティカルケアの要素となる教育の基礎的内容が組込まれているが、教育機関によって差がある。新人看護師の経験としては、知識や技術の不足、対人関係、リアリティショックといったことが注目されている。卒後看護師教育に関しては、各施設で様々な工夫や実施がされている。大学のカリキュラムが多くなっており、時間をどのように組込むか課題がある。学生は大学の教育だけで社会に出ることに不安を感じていること、クリティカルケア領域の興味関心は高いといったことが分かった。求められる看護師像としては、専門知識に特化したことより、適応力や柔軟性、多重課題への対応などが求められるといった声を多かった。これらの調査は継続的に実施していく必要がある。想定するコースを無理なく組み込むためには、短期集中講座・演習を数回実施することを考えている。適応力や周囲の状況を気づく力を養う方法の検討も必要である。調査開始前に文献やヒヤリング等に時間をかけ、調査項目やコースの枠組みを検討する時間が必要であると考え、当初計画していたスケジュールよりアンケートや面接調査を実施することが遅れている。また、研究代表者の所属変更や研究代表者の分野の人員の入れ替えがあり、本研究に時間を費やす時間が減少してしまった時期が多かった。そのため研究を実施する施設や協力してもらう人員などの再考などにも時間を要した。本研究の目的は、クリティカルケア領域の看護師のニーズや困難、求められる能力を大学の基礎教育から取入れ、クリティカルケア領域を牽引していく人材を育成するためのキャリア開発支援システムを構築することが目的である。そのために、文献検討や教育の実態の調査、大学生、クリティカル領域の看護師、管理者への調査を予定している。そして調査を基礎資料とし、大学におけるカリキュラムの内容や実施方法などを構築することを目指している。平成30年度まで、基礎教育のシステムや卒後看護師の能力や経験に関して文献検討を進めた。特に、クリティカルケア領域における新人看護師の困難、集中治療室における看護師の臨床判断に関して、おおむねまとまった。また関係者への聞き取りもふまえ、量的質的に調査を実施するための質問紙とインタビューガイドの作成を行った。同時に倫理委員会書類の作成を行い、承認が得られ次第、調査開始する予定である。同時に大学で実施できるコースの方法や演習内容、組織編成の検討をすすめている。基礎教育では、学生が周手術期や集中治療、救急看護といったクリティカルケア看護に関心がよせられている。しかし、学生の興味は、順調な回復への手応えや、先端機器・医療への羨望や好奇心という場合も少なくない。
III 族窒化物半導体の点欠陥と発光ダイナミックスの研究

陽電子消滅と高精度時間分解PL測定により,(AlGaIn)Nの発光効率を支配する輻射・非輻射再結合寿命と点欠陥との相関を明らかにした.また,第一原理計算を用いて各種欠陥の原子・電子構造や表面・界面のバンド構造等について知見を得た.本研究の目的は,陽電子消滅と高精度時間分解PL測定法等の光学特性評価を組み合わせ,AlGaInNの発光効率を支配する輻射・非輻射再結合寿命を定量化し,非輻射再結合中心である点欠陥(空孔型欠陥や格子間型欠陥)の密度と種類との相関を明らかにすることにある.さらに,第一原理計算を用いて各種欠陥の原子・電子構造や表面・界面のバンド構造等について知見を得て,実験結果を理論的側面からバックアップする.陽電子消滅と高精度時間分解PL測定により,(AlGaIn)Nの発光効率を支配する輻射・非輻射再結合寿命と点欠陥との相関を明らかにした.また,第一原理計算を用いて各種欠陥の原子・電子構造や表面・界面のバンド構造等について知見を得た.AlNの禁制帯幅は6.04eVと大きく深紫外線波長領域のLEDやLD用材料として期待できる.しかし,その発光外部量子効率は数%程度にとどまっている.この原因の一つとして,非輻射発光再結合中心(NRC)密度が高く内部効率が低いことが考えられる.本研究では,NH_3-MBE成長したAlN薄膜の陰極線ルミネッセンス(CL)スペクトルと陽電子消滅γ線ドップラー拡がりの関係を調査し,深い準位とV_<Al>の関係について検討を行った.測定に用いた試料は,c面サファイヤ上にMOVPE法で成長した2μm厚GaNテンプレート上に中間層を介してNH_3-MBE成長した約1.0μm厚のAlN薄膜である.成長層にはクラックは無く,刃状成分を持つTD密度はX線ロッキングカーブ(10-12)回折半値幅から約10^<10>-10^<11>cm^<-2>と見積もられた.これらの試料について,CLおよび低速陽電子ビームラインを用いて評価した.陽電子消滅実験では,陽電子消滅ドップラー拡がりの先鋭度を評価するSパラメーターの変化を測定した.5値は,陽電子がN空孔に捕獲されても大きく変化せず,V_<Al>およびその関連欠陥(V_<Al>-O, V_<Al>V_N等)に陽電子が捕獲されている場合にその値が大きくなる.4.6eVの発光に対する成膜時のV/III比や基板温度に対する変化が陽電子消滅ドップラー拡がりの先鋭度を評価するSパラメーターの変化と酷似していることがわかった.よって,その起源にV_<Al>が関与していると考えられる.また,3.8eVと3.1eVに現れる発光は、その強度がV/III比の変化に対してSよりも大きく変化し,特に低温低V/III比で成長した試料において顕著となることから、それらの起源にはV_<Al>だけでなく他の要素(酸素)が関与していると思われる.陽電子消滅を用いることにより,半導体や金属等の空孔型欠陥を感度良く非破壊で検出・同定することができる.本年度は,陽電子消滅や光学特性,電気的特性を測定することにより,不純物をドープしたGaNおよびInN膜の点欠陥,またイオン注入により導入された不純物と空孔型欠陥の関係について調べた.RF-MBEにより成長したMgドープInNの評価を行った結果,Mg濃度が上昇しても,キャリア濃度(n型)は10^<18>-10^<19>cm^<-3>であり,かつ空孔[In空孔(V_<In>)およびその複合体]が導入されることがわかった.また,Siをドープした場合も空孔型欠陥が導入された.一方,GaNでは,フェルミレベル効果により,SiをドープするとV_<Ga>が導入されるが,Mgではその濃度は著しく減少する.InNでもフェルミレベル効果が有効であるとすると,Mgドーピングに伴い,何らかのn型不純物(酸素等)ないしは自己格子欠陥が導入され,空孔が導入されていると考えられる.MOCVD成長したundoped GaNへ室温でSi,O,Beイオンを注入することにより導入された欠陥とその焼鈍挙動を調べた.この結果,焼鈍前の主な欠陥は打ち込みイオン種によらずV_<Ga>ないしはV_<Ga>V_Nであり,焼鈍により,欠陥は表面方向へ移動しながら,クラスタリングしてゆくことがわかった.点欠陥の焼鈍特性には,打ち込み初期に導入された欠陥量が大きく影響を与える.ただし,酸素注入では,酸素がイオン注入により導入された点欠陥ないしは焼鈍中に形成された2次欠陥と相互作用することにより、酸素-空孔複合体を形成する.一方Beイオン注入では,質量が軽いことから導入される欠陥量は少なく、複合体形成の効果も抑えられるため,理想的な不純物種であることがわかった.本研究班の目的は,陽電子消滅,時間・空間分解分光法,第一原理計算等を用いて, III族窒化物半導体の点欠陥の特性を明らかにし同半導体の光学的特性向上に寄与することにある.AINや非極性面GaN, InGaN. AIGaNについて,時間・空間分解分光法の結果と陽電子消滅測定の結果を比較することにより,輻射・非輻射再結合過程やそのモル分率依存性と点欠陥の関係について知見を深めた.また,本特定研究AO2「物性評価」総括を担当する吉川グループと共同でInNの点欠陥に関する研究を行った.

プラズマMBEによりMg濃度を系統的に変化させたInNを作製した. Mg濃度が増大すると, InNの電気伝導性がn型からp型に変化することをECV及びホール測定法で確認した.さらにMg濃度が上昇すると,伝導性は再びn型に変化する. Mg濃度が低い場合,実験で得た陽電子消滅γ線ドップラー拡がり分布は,陽電子がN空孔集合体に捕獲されている場合の第一原理計算の結果と良く一致した.伝導性がp型からn型へ変化すると,ドップラー拡がり分布は先鋭化したが,これは, In空孔とN空孔の集合体に陽電子が捕獲されるためである.N空孔が集合すると陽電子を捕獲することから,単独のN空孔はドナーとして働くが,それらが集合すると,電子放出が抑えられることがわかった.以上の実験により, p型InN作製にはN空孔の制御が重要であることを示した.本研究の目的は,陽電子消滅,時間・空間分解分光法,第一原理計算等を用いてIII族窒化物半導体の点欠陥の特性を明らかにし,同半導体の光学的特性向上に寄与することにある.減圧有機金属気相エピタキシャル(MOVPE)法により成長した高品質Al_xGa_<l-x>N(厚さ約1μm)について,低速陽電子ビームを用いて,陽電子・電子消滅γ線ドップラー拡がり測定を行った.得られた結果と第一原理計算によるシミュレーション結果と比較することにより,試料中の欠陥の同定を行った.この結果,AlNモル分率が50%を越すとxの増加に対して空孔が導入される傾向にあり,かつその空孔はAl空孔ないしはその複合体であることがわかった.以上に加えて,アンモニアソース分子線エピタキシーおよびMOVPE法によりxを0から1まで変化させた100-400nm厚のm面Al_xGa_<1-x>N薄膜を自立GaN基板に成長し,室温の陰極線励起発光スペクトルにおけるバンド端(NBE)発光ピークの偏光比を定量化した.得られた偏光比は,歪が価電子帯のエネルギー状態に及ぼす影響をハミルトニアン計算から得た半理論予測結果と良く一致した.観測された発光ピークは,NBE発光およびc面積層欠陥(BSF)に関連した発光,a面積層欠陥(PSF)に関連した発光,Al空孔に関連した発光(ないしは混晶ではAl空孔とGa空孔の可能性はある),MOVPE成長m面AlNのみに観測されるAl空孔と酸素ないしはSiドナーとの複合体,III族空孔と酸素の複合体に起因するものとそれぞれ同定した.本研究の目的は陽電子消滅と高精度時間分解PL測定法等の光学特性評価により,輻射・非輻射再結合寿命を定量化し,非輻射再結合中心である点欠陥(空孔型欠陥や格子間型欠陥)および構造欠陥の密度・種類との相関を明らかにすることである.また,第一原理計算により,点欠陥と不純物近傍の原子・電子構造,混晶モル分率の差によるバンドギャップの変化,自発分極,表面・界面のバンド構造等について検討する.MOVPE及びNH3-MBE法により成長したc面およびm面Al_xGa_<1-x>N薄膜について,AlNモル分率の変化が空孔型の点欠陥に与える影響を詳しく調べる.低速陽電子ビームを用いて表面近傍および薄膜/基板界面における陽電子消滅ガンマ線ドップラー拡がり分布を取得する.この後,第一原理計算により,陽電子が各種の点欠陥に捕獲された場合のドップラー拡がりをシミュレーションし,上記実験による結果と比較検討することにより,空孔型欠陥種やその濃度のAlNモル分率の依存性,ドーピング濃度依存性について知見を得た.
金属ナノプローブを用いた分子モーターの運動と構造変化の高速１分子計測

1.金ナノ粒子を用いた1分子計測の位置決定精度の改善:1分子計測における位置決定精度σは、理想的には像(点像分布関数)の広がりsと得られるフォトン数Nで決まる。sは200nm程度であり、1 Åの位置決定精度を達成するには400万個のフォトンが必要となる。しかし実際の計測では、画像のピクセルサイズaが有限で背景光の揺らぎ(標準偏差b)があることから、位置決定精度は理想的条件よりも劣る。我々は、上記のパラメーターを改善することで、波長532nmのレーザーで照明した直径40nmの金ナノ粒子の散乱像において、位置決定精度3Å、時間分解能0.5 msを達成した。2.リニア分子モーターキチナーゼの高位置決定精度1分子計測:キチナーゼの1ナノメートルのステップを可視化することに成功した。また、様々な基質結合状態のキチナーゼのX線結晶構造解析を行った。さらに決定した構造を元に、全原子分子動力学シミュレーションを行った。これらの複合的な取り組みにより、キチナーゼの化学力学共役の素過程の詳細を解明することに成功した。3.金ナノ粒子、銀ナノ粒子を用いたデュアルカラー1分子イメージング法の開発:金ナノ粒子と銀ナノ粒子のプラズモン共鳴の波長が大きく異なる。この性質を利用し、波長404nmと520nmのレーザーおよびデュアルビュー光学系を用いて金ナノ粒子、銀ナノ粒子を区別して同時に観察することに成功した。高速CMOSカメラと組み合わせることにより、ナノメートルの位置決定精度とマイクロ秒の時間分解能を達成した。29年度が最終年度であるため、記入しない。後方散乱型レーザー暗視野顕微鏡で金ナノロッドの配向と位置を高速かつ高精度に同時計測する手法を開発した。具体的には、10マイクロ秒の時間分解能、1°の角度決定精度、1ナノメートルの位置決定精度で同時計測を達成した。またこのシステムを用い、2つのモータードメインで微小管上を運動するリニア分子モーターkinesin-1の運動と構造変化の高速1分子計測を行った。金ナノロッドの散乱像はその配向に依存し、焦点面にフォーカスした場合でも異方的にわずかに歪む。この性質を利用し、金ナノロッド1個の重心と配向を同時に高速計測する暗視野顕微鏡光学系を構築した。高い開口数(1.49、油浸)を持つ対物レンズおよび高い出力の赤色レーザー(640 nm, 100 mW)を導入し、観察像を計算像でフィットした。その結果、14マイクロ秒の時間分解能で、位置決定精度1.2 nm(長軸)、0.87 nm(短軸)および角度決定精度1.3°(方位角)、0.83°(極角)を達成した。次に、kinesin-1のモータードメインに金ナノロッドを結合させ、レールである微小管上を歩く際の構造変化と並進運動の高速同時1分子計測を行った。その結果、微小管に結合したキネシンの足が一度だけ構造変化をすることが明らかとなった。運動の化学エネルギー源であるATPの濃度が低下すると、微小管に結合してから構造変化が起こる前までの時間が長くなることから、この構造変化は微小管に結合したモータードメインへのATP結合により引き起こされることが明らかとなった。金ナノロッドのフォーカスイメージングを用いた重心と配向の複合1分子計測法を開発し、微小管に結合したキネシンのモータードメインが構造変化をすることを明らかにすることができた。平成28年度に開発した複合1分子計測法を駆使し、キネシンの化学力学共役の詳細を解明する。また、金ナノ粒子を用いた1分子計測で、結晶性多糖を分解しながら運動するリニア分子モーターSmChiAの運動素過程の詳細を解明する。予備実験では、直径40nmの金ナノ粒子を用いSmChiAのポーズと1nmステップが観察されている。

1nmのステップサイズは分解生成物の2糖の長さに相当し妥当である。しかしながら、プローブの揺らぎが大きい、発見頻度が低い等の問題がある。金ナノ粒子のサイズを変更する、Cys残基を2ヵ所導入して多点で強固に結合させる、といった試みで問題を改善し、より高い精度での計測を行い比較する。さらに、金、銀ナノ粒子の同時観察によるセルラーゼの運動とドメイン間距離の変化の同時計測を行う。セルラーゼが結晶性セルロースを連続的に加水分解するためには、セルロース単分子鎖を結晶から引きはがす「脱結晶化」のプロセスが重要だと考えられている。しかし脱結晶化における各ドメインの役割は明確でない。我々は、触媒ドメイン(CD)で発生した力がリンカーを介して結合ドメイン(CBM)に伝わり脱結晶化させる「尺取虫モデル」を提案する。このモデルでは運動中にCDとCBMの距離が周期的に変化すると予想される。金ナノ粒子と銀ナノ粒子は散乱スペクトルが大きく異なるため、波長の異なる2種のレーザーを用いることでそれぞれの散乱像を同時に得ることができる。CfCel6BのCD、CBMに金、銀ナノ粒子をそれぞれ結合させて1分子計測を行い、運動中のドメイン間距離の周期的変化の検出を行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。