hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
薄膜干渉型ナノ構造基板を用いた腫瘍マーカーの高感度ラマン分光バイオセンシング

Ag基板上にAl2O3超薄膜を形成した薄膜干渉型ナノ構造基板では,蛍光が100倍以上増強する。蛍光増強は主にAl2O3層内での光学干渉により起きることが示唆されており,薄膜干渉型ナノ構造基板では光学干渉によりラマン散乱光も増強すると予想される。そこで,本研究では薄膜干渉型ナノ構造基板を用いた腫瘍マーカーの高感度ラマン分光バイオセンシングを目的とした。薄膜干渉型ナノ構造基板での蛍光増強は励起光と蛍光両方の光学干渉が重要であることを突き止めた。また,薄膜干渉型ナノ構造基板で腫瘍マーカーを検出したところ,60倍以上の蛍光増強を達成した。さらに,ラマン分光検出でも50倍以上の増強を達成した。Ag基板上にAl2O3のナノ薄膜を形成した薄膜干渉基板を用いて、蛍光増強と基板上で反射した励起光の関係について調べた。蛍光分子Rhodamine Bを堆積させた薄膜干渉基板上に励起光を入射し、バンドパスフィルタで様々な波長の蛍光を検出した。検出する波長が長くなるにつれて、最大蛍光増強をもたらすAl2O3膜厚は厚くなり、これらの膜厚は光学干渉理論とほぼ一致した。また蛍光の波が強め合う膜厚で蛍光が増強したことから、蛍光増強には蛍光の光学干渉が関与していることがわかった。一方、励起光の波長と検出する蛍光の波長の幅が大きいほど、蛍光の増強度が低下する現象が観測された。これは検出する蛍光波長が長くなるにつれて、励起光が光学干渉により弱め合ったことが原因である。同様の結果がCy3などの他の蛍光分子でも得られた。したがって、蛍光増強は蛍光と反射した励起光の両方の光学干渉により起きることが明らかとなった。つぎに、ラマンシフト01800 cm-1の範囲でラマン散乱光強度が最大となる最適なAl2O3膜厚を光学干渉理論により調べたところ、約8090 nmが最適であることがわかった。そこで、80 nmのAl2O3膜厚をもつ薄膜干渉基板上に、モデルタンパク質としてBovine serum albumin (BSA)をスポットし、ラマンスペクトルを測定した。1,000 cm-1付近におけるBSAの検出感度は石英ガラスに比べ、2桁向上した。また抗原抗体反応を介してあらかじめBSAとBSA抗体の複合体を形成させた溶液を基板上にスポットしたところ、検出感度が2桁向上した。さらに、肝臓癌の腫瘍マーカータンパク質α-fetoprotein (AFP)の検出、およびAFPとAFP抗体の複合体の検出でも同様の結果が得られたことから、薄膜干渉基板を用いたタンパク質の高感度ラマン分光検出が実証できた。蛍光増強における反射した励起光と観察される蛍光との関係、この結果を基にラマン分光に最適なAl2O3膜厚の決定、その膜厚をもつ薄膜干渉基板を用いたタンパク質の高感度ラマン分光検出を実証することができた。そのため、当初の計画以上に進展していると判断した。Ag基板上にAl2O3のナノ薄膜を形成した薄膜干渉基板では、一般的なガラス基板に比較し、蛍光分子からの蛍光を100倍以上増強できる。前年度の結果より、薄膜干渉基板での蛍光増強はAl2O3層内での励起光と蛍光両方の光学干渉により起きることが明らかとなった。そこで、この事実に基づき、ラマン散乱光強度が最大となる80 nmの最適なAl2O3膜厚をもつ薄膜干渉基板上に、モデルタンパク質としてBovine serum albumin (BSA)をスポットし、ラマンスペクトルを測定した。BSAからのラマン散乱光強度は石英ガラスに比べ、2桁増強した。また抗原抗体反応を介してあらかじめBSAとBSA抗体の複合体を形成させた溶液を基板上にスポットしたときも2桁増強した。つぎに、腫瘍マーカーの高感度ラマン分光バイオセンシングを実証するため、最初に肝臓癌に関連する腫瘍マーカータンパク質α-fetoprotein (AFP)を薄膜干渉基板上にスポットし、このAFPにCy3標識したAFP抗体を結合させる蛍光イムノアッセイを予備実験として行った。その結果、一般的なガラス基板に比較し、蛍光が50倍以上の増強に達した。そこで、得られた結果に基づき、基板上にスポットしたAFPの検出、および抗原抗体反応によりあらかじめAFPとAFP抗体の複合体を形成させ基板上にスポットしたAFP複合体の検出でも50倍以上の増強を達成した。以上より、薄膜干渉基板を用いた腫瘍マーカーの高感度ラマン分光バイオセンシングを実証することに成功した。さらに、ラマン散乱光が増強すれば、増強した分だけでイメージングに要する時間を短縮できるため、薄膜干渉基板にスポットしたAFPの高速ラマン散乱光イメージングにも成功した。本研究で得られた成果は、将来的な生命科学のさらなる発展に貢献することが期待される。

さらに,ラマン分光検出でも50倍以上の増強を達成した。あらかじめタンパク質とそれに対する抗体との複合体を形成させた溶液を基板上にスポットする方法では、石英ガラスに比べ、2桁の検出感度向上を達成した。しかし、この方法は一般的ではないため、基板上に固定化した抗体にタンパク質を結合させる従来法を用いてタンパク質を検出する。一方、比較用の石英ガラスでは、石英ガラスそのものの自家蛍光により、純粋なタンパク質のラマンスペクトルを得ることができなかった。特に、自家蛍光が原因で、データとして出力されるラマン散乱光強度が相当高い値を示したため、薄膜干渉基板でのラマン散乱光強度と比較することが困難であった。これは薄膜干渉基板は自家蛍光が少なく、ラマン分光に適した基板であるともいえ、薄膜干渉基板のラマン分光における利点が露になった点でもある。しかし、ラマン分光への応用という面においては、一般的に用いられる石英ガラスとの比較によるラマン散乱光強度の増強度が重要であるため、今後は、より自家蛍光の小さい石英ガラスを購入し、タンパク質の検出感度に加え、タンパク質検出におけるラマン散乱光強度の増強度を調べる。バイオ分析薄膜干渉基板上で反射した励起光と蛍光増強の関係を調べるために、蛍光波長の異なる量子ドットを複数購入する予定で蛍光試薬類を多めに計上した。しかし、量子ドットを用いなくても、反射した励起光と蛍光増強の関係を明らかにできたため、当初予定よりも差額が生じた。石英ガラスでは自家蛍光が予想以上に検出されたため、より自家蛍光の少ない高価な石英ガラスを購入するために使用する。
非糖尿病性眼底細血管瘤の循環器疾患危険因子としての意義に関する疫学研究

我々は、岩手県北の広域地域において平成17年までに26,472名の大規模コホート集団を作成し、現在、住民情報、地域発症登録による脳卒中、心筋梗塞、心不全の罹患情報および地域の介護認定情報から集団の追跡を実施している。本研究では、今後の追跡情報との照合を行うため、健診実施時に施行した眼底写真についてデータベース化を実施し、さらに画像データから眼底動脈の細血管瘤を検索して他の危険因子との関連を横断的に行った。眼底写真は、35mmロールフィルムからフィルムスキャナを用いて、二戸地域の研究参加者9,411名のうち、眼底検査を実施した7,670名(81.5%)についてデジタルデータ化した。また、二戸地域の一部について眼底写真から細血管瘤を確認した。全地域の眼底検査実施者22,266名(84.1%)のうち、混濁あるいは散瞳不全により判定ができない629名を除いた21,637名(97.2%,男7,455名,女14,182名)を解析対象として、眼底出血あり(243名、1,1%)及び糖尿病性網膜症あり(144名、0.7%)群についてそれぞれ、開始時調査にて得られた検査結果との関連を横断的に解析した。眼底出血には男女とも血圧、HbA1cが強く関連していた。尿中アルブミンは男でのみ、総コレステロールは女でのみ眼底出血と関連がみられた。糖尿病性網膜症では男女とも血圧、総コレステロール、中性脂肪、HbA1c、尿中アルブミンに関連がみられた。細血管瘤については2,780名について画像を確認したが、6名(0.2%)のみの確認にとどまった。年齢を調整してもBMI、血圧、LDLコレステロール、HbA1cが高く、中性脂肪、CRP、尿中微量アルブミンでは低かったが、いずれも有意ではなかった。今後、画像確認の精度をさらに確認するとともに、他地域についてデータの蓄積と確認を進めて縦断的な解析を行う。我々は地域での循環器疾患発症の危険因子を明らかにする大規模地域疫学的研究を平成14年度より既に開始しており、平成17年1月に全地域でのベースライン調査を終了し、疫学的解析および住民情報および地域発症登録情報による追跡調査に同意する26,472名の健診情報を収集した。属性情報(年齢、性別、居住地域)および、本研究にて眼底細血管瘤所見との関連を検討する一般的な循環器疾患のリスク項目(血圧、総コレステロール、HDLコレステロール、中性脂肪、LDLコレステロールなど)、近年注目されるリスク項目(高感度CRP、尿中微量アルブミン尿)および、糖尿病に関連する自覚症状、既往歴、随時血糖値および採血時間、HbAlcについてデータベースを作成した。眼底写真は老人保健法にもとづく検診項目として、非散瞳カメラによる撮影を行い、35mmロールフィルムとして保存した。岩手医科大学医学部衛生学公衆衛生学講座内にてフィルムスキャナを用いて、まず平成14年度に実施した9.411例の眼底写真ロールフィルムから各画像毎に3,946×5,959画素にデジタルデータ化を行った。前述のデータベースにリンクさせることにより、当該データベースから直接画像を参照できるシステムを作成した。画像はモニタ上で1倍および1/4倍で血管瘤の確認を行えるシステムとし、現在、眼科医の指導下で眼底細血管瘤の有無の確認を行う調査員の読取訓練を開始した。平成17年度は平成1516年度に実施した17,061例について可能な限りデジタルデータ化を行い、また、訓練された調査員により眼底細血管瘤の有無の確認を行い、循環器疾患および糖尿病との関連を検討する。

年齢を調整してもBMI、血圧、LDLコレステロール、HbA1cが高く、中性脂肪、CRP、尿中微量アルブミンでは低かったが、いずれも有意ではなかった。今後、画像確認の精度をさらに確認するとともに、他地域についてデータの蓄積と確認を進めて縦断的な解析を行う。
実験的自己免疫性ぶどう膜網膜炎における松果体および血中メラトニンの測定

(1)実験的ぶどう膜炎作成のための網膜抗原の分離精製実験的ぶどう膜炎モデルの作成のための網膜抗原としてS抗原を予定していたが,その精製が困難であることがわかり,Interphotoreceptor retinoid-binding protein (IRBP)を精製することとした。S抗原よりIRBPの方がより強く松果体炎を惹起すると報告されており,今回の実験目的に合致すると考えられた。まず,牛網膜にリン酸緩衝液(PBS)を加え,可溶成分を抽出した。次に,Con A Sepharoseとmethylmannosideを用いて糖蛋白質を溶出回収した。さらに,液体クロマトグラフィーと遠心式濃縮器を用いてIRBPを精製濃縮した。電気泳動によりIRBPに相当するバンドが確認され,最終的に270μgのIRBPが回収できた。(2)ラットを用いた実験的ぶどう膜炎モデルの作成精製したIRBPをLewis rat3匹にそれぞれ10μg,5μg,2.5μg投与し,3週間にわたり3日ごと尾静脈より採血を行った。(3)メラトニン量測定系の確立抗メラトニン抗体,3H標識メラトニン,抗IgG抗体を用いてメラトニン定量のための測定系を確立した。この測定系の標準曲線のED50は3ng/mlであった。(4)ぶどう膜炎モデル動物の血中メラトニンの測定上記の測定系を用いて正常ラットとIRBPを投与したラットの血清メラトニン量の測定を試みたが,有意な変化を認めることができなかった。(5)今後の課題確実な実験的ぶどう膜炎モデルの確立とメラトニン量測定の感度の向上をはかり,ぶどう膜炎と松果体炎の関連についてさらに研究を進めたい。
肝小胞体膜の形成機構の研究

ER膜に局在するチトクロ-ムP-450(P-450と省略)ならびにERの内腔面にゆるく結合して存在するカルボキシエステラ-ゼE1(E1と省略)を対象としてER膜への蛋白質の挿入と仕分けの機構を明らかにすべく実験をおこない次の結果を得た。(1)P-450のER膜挿入シグナルの解析-P-450は分子のN末端の限られた領域にSRPに依存してERにタ-ゲッティングされる領域とERへのアンカ-に必要な領域とが共存している(シグナル/アンカ-配列と省略)。このシグナル/アンカ-配列の機能を決定する要因を明らかにするためP-450LM6とM1という2種のP-450について解析をおこなった。シグナル/アンカ-配列のN末端には酸性アミノ酸が存在するのでこれを塩基性アミノ酸に置換したところ、分泌シグナルに変換した。又疎水領域を部分的に除去してもやはり分泌シグナルに変換した。これらの実験よりシグナル/アンカ-の機能はN末端の荷電アミノ酸と疎水領域の大きさとのバランスによって決定されると結論した。(2)E1とER膜との相互作用-E1は分泌蛋白質と同様にシグナルペプチドの切断を伴ってER内腔に輸送されるが分泌されずにER内にとどまる。現在各種欠損変異cDNAをCOS細胞で発現させその細胞内分布を解析しERに止まるのに必要な領域の特定をおこなっている。
体外免疫法による三叉神経部に対するモノクロナ-ル抗体の作製とその応用

三叉神経節のホモジュネ-トを抗原として体外免疫法を用いて得られた4種類の抗体のうちで#51の抗体が最も安定しており、神経細胞内の顆粒状や小桿状構造物で陽性反応を示すものであった。この抗体が認識する抗原の神経細胞内での分布を、共焦点レ-ザ-顕微鏡およびpostembedding法による電顕免疫組織化学を用いて調べた。また、この抗体が非神経系の組織でも陽性反応を示すことから、歯胚での反応性を光顕および電顕を用いて調べた。共焦点レ-ザ-顕微鏡により神経細胞内で陽性を示す小器官の立体構造を観察したところ、脊髄では運動性および感覚性ニュ-ロンの両者で同様な反応が認められた。細胞体では管状構造物が、やや大きな網目構造を形成し、バスケット様に核を取り囲んでいた。細胞周辺に向かうにつれて網目構造は徐々にくずれ独立した数本の管状物が突起方向に伸び、その一部は突起内へと侵入していた。三叉神経節の小型の神経細胞では、脊髄の細胞と同じ様に、網目構造を示す連続した管状構造物が、バスケット様に核を取り囲んでいた。大型細胞では、連続した管状物は見られず、短い桿状構造物が細胞質全体に認められた。三叉神経節の神経細胞の電顕観察においては、Golgi装置ではcisternaやvesicleの細胞質側表面に金粒子が認められ、これらはtrans側で多く分布する傾向があった。粗面小胞体では、膜の細胞質側表面で所々に金粒子が集団で付着していた。また、ミトコンドリアにおいても陽性反応が認められた。これらの電顕所見は、共焦点レ-ザ顕微鏡での所見と多少の隔たりがあり、さらに詳細な観察を重ねなければならないものと考えられる。一方、歯胚の光顕観察では強い陽性反応がエナメル質で認められ、エナメル芽細胞でも顆粒状の反応陽性物が見られた。postembedding法を用いた電顕観察ではエナメル質上で強度な金粒子の沈着を認めた。エナメル芽細胞内では、rERやGolgi装置のcisterna内や分泌顆粒など合成分泌系の小器官およびlysosome上に金粒子の沈着が見られた。細胞内ではlysosome上での金粒子の沈着がより強度なものであった。三叉神経節のホモジェネ-トを抗原として体外免疫法を用いて作成したモノクロナ-ル抗体のうちで神経細胞の細胞質内にある顆粒状または小桿状の構造物にもっとも安定した反応を示す抗体を選び、この抗体を含む培養上清とこの上清より部分精製した抗体を用いて、神経組織(脊髄、脊髄後根神経節)や末梢組織(口唇、口蓋、舌の粘膜)に対する免疫染色性を調べた。いずれの神経組織でも三叉神経節の神経細胞と同じような、細胞内構造物(顆粒と小桿状構造)に陽性反応がみられた。脊髄では、その他に神経細胞の突起に向かって伸びている線維状の細胞内構造物にも陽性反応が見られた。しかし、神経線維は陰性であった。脊髄中心管の上衣細胞では、核の上部に陽性反応を認めた。口唇、口蓋や舌の粘膜上皮では顆粒細胞層に反応があリ、他の細胞層では反応を認めなかった。舌乳頭では味蕾内の一部の細胞に陽性反応あり、口唇の毛根では脂腺細胞の細胞質に反応を認めた。小口腔腺では、漿液腺の腺房細胞で反応を認めた。これらの反応においては、培養上清を用いたものよりも、部分精製した抗体を用いたものの方が非特異性反応が減少していた。これらの所見から、この抗体は細胞内での蛋白合成に関係する細胞内膜系内に含まれるある種の抗原を認識しているものと推察される。この抗原の微細構造内分布を明らかにするため、postーembedding法による間接法を用いて、電顕免疫組織化学的観察を三叉神経節と脊髄について行ってみた。それによると抗体の存在を示すcolloidal goldは、Golgi装置に親和性を示すことが推測されたが、組織損傷が甚だしいためまだ確証を得ていない。現在、抗原の分子量を同定するため、還元と非還元の二種の試料について、westarn blotting法を用いて調べている。

三叉神経節の神経細胞の電顕観察においては、Golgi装置ではcisternaやvesicleの細胞質側表面に金粒子が認められ、これらはtrans側で多く分布する傾向があった。粗面小胞体では、膜の細胞質側表面で所々に金粒子が集団で付着していた。また、ミトコンドリアにおいても陽性反応が認められた。これらの電顕所見は、共焦点レ-ザ顕微鏡での所見と多少の隔たりがあり、さらに詳細な観察を重ねなければならないものと考えられる。一方、歯胚の光顕観察では強い陽性反応がエナメル質で認められ、エナメル芽細胞でも顆粒状の反応陽性物が見られた。postembedding法を用いた電顕観察ではエナメル質上で強度な金粒子の沈着を認めた。エナメル芽細胞内では、rERやGolgi装置のcisterna内や分泌顆粒など合成分泌系の小器官およびlysosome上に金粒子の沈着が見られた。細胞内ではlysosome上での金粒子の沈着がより強度なものであった。
ショウジョウバエrafプロトオンコジーン欠損変異体を用いた細胞増殖制御機構の解析

発癌遺伝子の多くはショウジョウバエにも保存されており、それらの本来の機能を理解する上で同種は優れたモデル動物と言える。タンパク質のSer/Thr残基をリン酸化するrafに相同なハエの遺伝子を単離し、ヒトrafと極めて類似したタンパク質の一次構造を塩基配列から推定した。Pエレメント・ベクターを用いた遺伝子導入による変異形質の回復から、rafの欠損した突然変異体を同定した。その表現形質からrafがハエの生存に必須なこと、そして、細胞増殖に関与することを明らかにした。rafの細胞増殖における機能を更に詳細に解析するために、EMSおよびX線処理で同一遺伝子座の新しい変異を誘発し、温度感受性(ts)変異体を含む合計6系統を用いて研究を進めている。ts変異体における温度感受性期の解析から、全発生過程を通じてrafが必要なこと、全分裂組織で細胞増殖の異常が認められること、そして、胚発生過程における体節形成や成虫の一部の筋肉の機能維持にも必要な多機能遺伝子であることが示唆された。幼虫体内の分裂組織の異常は各変異体間で差が見られ、モザイク法(Twin spot法)による細胞増殖率の測定値との相関が認められ、また、ts系統において温度上昇に従いより強度の細胞増殖の異常が認められ、raf遺伝子産物の活性の強さが細胞増殖率に関与することが示唆された。また、ts系統幼虫脳のM期細胞の温度感受性の解析から、rafは細胞周期のM期以外の相で作用することが示唆された。raf欠損変異を抑制する変異体を分離し、これまでに少なくとも2つの遺伝子座を同定した。これらの遺伝子地図上の精密な位置決定と、遺伝子の単離を進めつつある。シグナル伝達における情報の流れを明らかにすることが癌遺伝子研究の重要課題であるが、このような抑制変異による機能面からの遺伝子探索は、情報伝達機構の研究に新たな局面を拓くものと考える。
閉塞性細気管支炎における増殖因子の役割と新規治療標的の解明

閉塞性細気管支炎(Bronchiolitis Obliterans; BO)は細気管支周囲の線維性狭窄や閉塞を引き起こす、原因不明の難治性疾患である。我々は、BOにおける増殖因子の役割に注目してきた。血小板由来増殖因子(PDGF)以外にも様々な増殖因子が気道閉塞の悪化に関与すると仮定し、以下の研究を行った。マウスBOモデルを用いて、PDGF受容体阻害薬(imatinib)の投与下における増殖因子の変化を検討した。具体的には、異所性気管移植によるマウスBOモデルに対し、生食を加えた群(control群)とimatinibを加えた群(imatinib群)を作製し、移植後28日目に移植気管を摘出した。移植気管よりmRNAを抽出し、マイクロアレイを用いて両群の遺伝子発現解析を行った。Contorol群と比較してimatinib群で2倍以上発現が減少した遺伝子群に関してGO解析を施行したところ、collagen degradationが最も上位であった。これはimatinibによる抗線維化作用を示しており、妥当な結果であった。さらに増殖因子に関連した遺伝子群に注目したところ、興味深いことにcontrol群に比べてimatinib群でvegfa、vegfc、fgfr1の遺伝子発現が増加していた。これらは血管新生に関与する増殖因子である。病理学的にも気道周囲に異常な血管増生を認めたことから、VEGFやFGFはBOの治療標的となる可能性がある。
ヒトIL-2レセプターとその誘導因子(IL-2-R誘導因子)の遺伝子解析

1.HTLV-1のpX部位をYT細胞に導入してIL-2R誘導における効果について考察した。得られた二つのpX陽性クローンにおいてはIL-2R/Tac抗原(p55)の発現が元のクローンに比べ増加したものと減少したものとがあった。pX産物によるIL-2R誘導については現在知見が集まりつつあるが少なくともTac抗原については直接そのプロモーター領域に結合するのではない可能性が示された。一方最近いくつかの細胞において存在が示唆されているTac抗原性陰性のIL-2R(p70)についてはこれらのpX陽性YT細胞ではもとクローンにくらべて有意な変化が認められず、高親和性レセプター発現に必要であると考えられているp70の制御機構について新しい知見が得られた。このことはATLにおける低親和性IL-2Rの異常発現の説明を与えると考えられる。2.ATL由来細胞から産生されるIL-2R誘尊因子ADFについて精製を試み、最近同様の活性が報告されているIL-1との異同を考察した。抗IL-1抗体を用いた解析からADFとIL-1α、βとの抗原性の違いが示され、又ヒトHTLV-1陽性T細胞EDを用いた解析からADFとIL-1とは標的細胞を異とすることが示された。以上の事からADFはIL-1とは異なる新しいリンホカインである可能性が示唆された。精製ADFのN末アミノ酸配列を決定したがこれは既知のサイトカインとは有意なホモロジーを持たないことが明らかになった。現在産生細胞であるATL-2からcDNAライブラリーを合成して遺伝子クローニングを行っている。3.最近T細胞活性化抗原として注目されているKOLT-2/CD28抗原についてその発現調節機構を考察しIL-2/IL-2Rシステムとの関連について考察し抗体を用いて抗原と考えられる43kDの分子の精製を試みている。
リン酸化とリン脂質によるアクチン細胞骨格の高次調節機構の解析

アクチン細胞骨格の制御におけるリン酸化及びリン脂質の役割を明らかにするために、まずリン酸化アクチンに対する抗体の作製を試みた。本研究によってアクチンのリン酸化酵素であるアクチンキナーゼは基質特異性が極めて高く、リン酸化部位のペプチドを基質として認識しない事を明らかにした。そこで抗原として用いるリン酸化ペプチドを化学合成によって作製する計画を進めている。またアクチンのリン酸化は下等動物にのみその存在が報告されているが、高等動物では殆ど報告がない。現在ほ乳類の培養細胞におけるリン酸化アクチンの同定を行っている。2次元電気泳動によって、等電点が酸性にシフトしたアクチンを抗アクチン抗体によって検出しておりこのタンパク質の分析を行っている。細胞骨格は細胞増殖とも密接に関連しており、癌細胞ではアクチン細胞骨格が未発達のものが多い。また最近、いくつかのアクチン結合タンパク質を癌細胞に強制発現させると異常増殖が抑えられるという報告もされている。そこで、培養細胞に増殖刺激を与え、化学修飾される細胞骨格タンパク質を調べている。現在イオン交換や逆相カラムクロマトグラフィーによって溶出位置の変化するいくつかのタンパク質に注目しており、その同定分析を進めている。アクチン細胞骨格の化学修飾による機能の制御は、様々な生命現象において重要な役割を果たしていることが解っているが、その全貌は未だ明かではない。以上の研究を推進する事によって、生体内におけるアクチン細胞骨格の生理機能の調節機構が解明されるものと期待される。
シスチン尿症における新規治療法(ドラッグレスキュー)の検討

シスチン尿症の原因遺伝子は、rBAT(SLC3A1)およびBAT-1(SLC7A9)である。42人の遺伝子解析にて、rBATに5人、BAT-1に35人の遺伝子異常を認めた。この35人のうち、P482Lを有するのが90%近くを占めていた。そこで、482番目のアミノ酸を様々なアミノ酸への変異体を作成し、機能実験を行ったところ、LeuやIleなどの側鎖が大きい変異体のアミノ酸輸送機能が低下することがわかった。また、C末端側を切断した変異体を作成し、機能実験を行ったところ、C末端側481-483のアミノ酸配列VVPが重要部位であることがわかった。ここはCaチャネルCav1.2のTarget domainのアミノ酸配列に類似しており、トランスポーター自体の細胞膜への移行障害が存在する可能性が示唆された。GFPBAT-1とrBATをHEK293細胞に発現させ、Lysateとして抗GFP抗体を加えて免疫沈降を行い、両者の結合の有無を調べたところ、BAT-1とrBATの結合はC末端の切断に影響を受けないが、rBATの糖鎖付加にBAT-1のC末端の配列が影響を与えることが明らかになった。糖鎖付加の影響につき、糖鎖分解酵素であるENDO-Hを使用し、C末端側を切断した数種類の変異体の細胞内の局在を確認し解析したところ、C末端のアミノ酸配列VVPは小胞体より、ゴルジ体への輸送に関与することが明らかになった。つまりP482LはVPPという配列となり、rBATの糖鎖付加および小胞体からゴルジ体への輸送に影響を与えていることが判明した。また、細胞株に対し、P482Lを導入したInvitroのシスチン尿症患者モデルにおいて、カテキン類にDrug Rescue(トランスポーターの細胞膜への移行)効果を認めており、今後は類縁物質をさらに検討し、より低濃度で、より副作用の少ない薬の開発をめざしたい。シスチン尿症の原因遺伝子な、rBAT(SLC3A1)およびBAT-1(SLC7A9)である。

つまりP482LはVPPという配列となり、rBATの糖鎖付加および小胞体からゴルジ体への輸送に影響を与えていることが判明した。また、細胞株に対し、P482Lを導入したInvitroのシスチン尿症患者モデルにおいて、カテキン類にDrug Rescue(トランスポーターの細胞膜への移行)効果を認めており、今後は類縁物質をさらに検討し、より低濃度で、より副作用の少ない薬の開発をめざしたい。
SMAD4を介した口腔癌の発癌・悪性形質獲得機講の解明と新規診断・治療法への応用

SMAD4発現と白板症の癌化との関連性を明らかにするため、口腔白板症臨床検体を対象として各種免疫組織化学染色を駆使して検討を行う。また口腔上皮細胞株のSMAD4発現を抑制し、各種遺伝子の変化を確認する。また当科で樹立した高転移株、抗癌剤耐性株を用いてSMAD4を抑制させて細胞の遊走・浸潤能の評価を、種々の抗癌剤を用いた薬剤感受性試験で抗癌剤感受性の評価を行う。その形質の変化に関連する分子機構に関しては、SMAD4を抑制した細胞株にて網羅的な遺伝子発現解析を行って関連する遺伝子を探索し、分子メカニズムの解明を行う。口腔扁平上皮癌(OSCC)は口腔癌の80%を占める疾患で、医療技術の進歩にも関わらず治療成績の劇的な向上には至っていない。また本邦における口腔癌罹患数および死亡者数は増加傾向にある。その原因として浸潤・転移能や抗癌剤・放射線抵抗性を有する難治性癌の存在や、その発癌機構に不明な点が多いことがあげられる。われわれはこれまでに口腔前癌病変である口腔白板症(OL)の癌化とSMAD4の発現低下との関連性について新知見を明らかにした(Sakata et al. Cancer Med 2017)。そこでさらに、SMAD4の発現低下が癌化に寄与した機序の解明として、過去の報告を踏まえSMAD4発現と微小環境と関連性やゲノム不安定性に関与する遺伝子の変化に着目し検討を行い、SMAD4低発現症例でFOXP3陽性リンパ球が有意に多く浸潤していること、SMAD4の発現を抑制した角化細胞株でRAD51やBRCAの発現が低下していることを確認した。またOSCCにおけるSMAD4発現についても評価を行い、SMAD4の発現が低下しているOSCC症例は頸部リンパ節転移が有意に多く、化学放射線治療の治療効果が不良であり、予後も不良であることを確認した。また、SMAD4の発現を抑制したOSCC細胞株で悪性形質の変化について検討を行っているところである。これらの結果はSMAD4がOLの癌化予測マーカーとして有用であり、OSCCの早期発見や予防に応用できる可能性、OSCCの予後予測マーカー、化学放射線療法の治療効果予測マーカーとして応用できる可能性を示唆している。OL組織検体を用いて、制御性T細胞のマーカーであるFOXP3の免疫組織化学染色を行いFOXP3陽性リンパ球の浸潤程度を検討した。その結果、FOXP3陽性リンパ球がSMAD4の発現が低下しているOLで有意に多く浸潤しており、FOXP3陽性リンパ球数はOLの癌化とも相関を認めた。この内容については現在論文を投稿中である。またOSCC組織検体を用いてSMAD4の免疫組織化学染色にてその発現についても評価を行い、SMAD4低発現症例では有意に頸部リンパ節転移陽性症例が多く、化学放射線治療の治療効果が不良であり、予後も不良であることを確認した。さらにOSCC細胞株でSMAD4発現を抑制し薬剤感受性試験を行ったところ、SMAD4の発現を抑制した細胞で抗癌剤CDDPと5-FUの感受性が有意に低下しており、アポトーシス細胞が有意に減少していることを確認した。一方で、放射線感受性については有意な変化は認められなかった。また、細胞浸潤アッセイや創傷治癒アッセイで遊走能や浸潤能の変化について検討したが、SMAD4の発現抑制による変化は認められなかった。ここまでの内容については2018年11月2-4日に開催された第63回日本口腔外科学会総会・学術大会において発表し、優秀ポスター賞を受賞している。現在、抗癌剤感受性についてはSMAD4発現抑制による変化が確認できているため、抗癌剤抵抗性に関連する分子機構に関して、SMAD4を抑制した細胞株にて網羅的な遺伝子発現解析を行って関連する遺伝子を探索し、その分子メカニズムの解明を行う。さらにSMAD4によるOSCCの治療抵抗性への影響の評価を、SMAD4の発現を阻害または過剰発現させたOSCC細胞を用いた皮下移植モデルで抗癌剤耐性を評価する。さらに、得られた腫瘍片サンプルを使用して分子機構への影響を解析する。転移能については、血管・リンパ管新生等のまだ検討していない機序に着目し、SMAD4の発現抑制による変化について検討を行う。

われわれはこれまでに口腔前癌病変である口腔白板症(OL)の癌化とSMAD4の発現低下との関連性について新知見を明らかにした(Sakata et al. Cancer Med 2017)。そこでさらに、SMAD4の発現低下が癌化に寄与した機序の解明として、過去の報告を踏まえSMAD4発現と微小環境と関連性やゲノム不安定性に関与する遺伝子の変化に着目し検討を行い、SMAD4低発現症例でFOXP3陽性リンパ球が有意に多く浸潤していること、SMAD4の発現を抑制した角化細胞株でRAD51やBRCAの発現が低下していることを確認した。またOSCCにおけるSMAD4発現についても評価を行い、SMAD4の発現が低下しているOSCC症例は頸部リンパ節転移が有意に多く、化学放射線治療の治療効果が不良であり、予後も不良であることを確認した。また、SMAD4の発現を抑制したOSCC細胞株で悪性形質の変化について検討を行っているところである。これらの結果はSMAD4がOLの癌化予測マーカーとして有用であり、OSCCの早期発見や予防に応用できる可能性、OSCCの予後予測マーカー、化学放射線療法の治療効果予測マーカーとして応用できる可能性を示唆している。OL組織検体を用いて、制御性T細胞のマーカーであるFOXP3の免疫組織化学染色を行いFOXP3陽性リンパ球の浸潤程度を検討した。その結果、FOXP3陽性リンパ球がSMAD4の発現が低下しているOLで有意に多く浸潤しており、FOXP3陽性リンパ球数はOLの癌化とも相関を認めた。この内容については現在論文を投稿中である。またOSCC組織検体を用いてSMAD4の免疫組織化学染色にてその発現についても評価を行い、SMAD4低発現症例では有意に頸部リンパ節転移陽性症例が多く、化学放射線治療の治療効果が不良であり、予後も不良であることを確認した。さらにOSCC細胞株でSMAD4発現を抑制し薬剤感受性試験を行ったところ、SMAD4の発現を抑制した細胞で抗癌剤CDDPと5-FUの感受性が有意に低下しており、アポトーシス細胞が有意に減少していることを確認した。一方で、放射線感受性については有意な変化は認められなかった。また、細胞浸潤アッセイや創傷治癒アッセイで遊走能や浸潤能の変化について検討したが、SMAD4の発現抑制による変化は認められなかった。ここまでの内容については2018年11月2-4日に開催された第63回日本口腔外科学会総会・学術大会において発表し、優秀ポスター賞を受賞している。現在、抗癌剤感受性についてはSMAD4発現抑制による変化が確認できているため、抗癌剤抵抗性に関連する分子機構に関して、SMAD4を抑制した細胞株にて網羅的な遺伝子発現解析を行って関連する遺伝子を探索し、その分子メカニズムの解明を行う。さらにSMAD4によるOSCCの治療抵抗性への影響の評価を、SMAD4の発現を阻害または過剰発現させたOSCC細胞を用いた皮下移植モデルで抗癌剤耐性を評価する。さらに、得られた腫瘍片サンプルを使用して分子機構への影響を解析する。転移能については、血管・リンパ管新生等のまだ検討していない機序に着目し、SMAD4の発現抑制による変化について検討を行う。
癌進展に伴う染色体DNA変化の組織切片によるin situ解析

(1)染色体のセントロメア領域に特異的な反復DNAプローブを用いたfluorescence in situhybridization(FISH)よるinterphaseの核での染色体の検出に関して、通常の病理検査のために(10%ホルマリン固定・パラフィン包埋)処理された材料では、プローブの浸透性の問題から細胞単離、スメア標本を用いての検出が適することがわかった。この方法でも病巣内のmicrodissectionを行なえば、FISHの結果と調理組織像との対応は可能である。この方法で大腸癌を検索した結果、(1)進展の初期にあると考えられる粘膜内の顕微測光上二倍体の細胞でしばしば染色体の数的変化がみられること、(2)主に浸潤部にみられた異倍体の腫瘍細胞については染色体数を二倍体部分の細胞と比較しながら解析すると、二倍体細胞からDNAの多倍化(retraploidization)を経て異倍体細胞が生じること、がわかった。ras遺伝子の点突然変異は検索した症例の約半数にみられたが、いずれもプロイディ、染色体数の異なる領域の細胞で変異パターンは一致していた。(2)組織切片を用いてのFISHでは、Amex固定によるパラフィン切片(20μm)上で良好なシグナルが得られ、レーザ走査顕微鏡を用いてカウンティングした。セントロメア領域に特異的な反復DNAプローブの中にはシグナルサイズに個人差があるが、この方法ではシグナルサイズの違いも検出できた。症例を選べば特定の染色体では、父性・母性由来を区別できLOHの解析も可能である。(3)Amex固定によるパラフィン切片と凍結切片上で抗セントロメア抗体によるセントロメアの免疫組織化学的検出を行ない、レーザ走査顕微鏡を用いてカウンティングした。線維芽細胞、胃の印環細胞でいずれも平均4546のシグナルの検出できた。1.抗セントロメア抗体によるセントロメアの免疫組織化学的検出に関しては、凍結切片だけでなくAMex包埋パラフィン切片での検出が可能となり、レーザ走査顕微鏡で再現性の良いシグナルのカウントができた。この方法で早期の印環細胞癌を調ベた結果、細胞核のシグナル数が4546であり、ploidyレベルだけでなく染色体レベルでもdiploidである可能性が高いことがわかった。2.染色体特異的反復DNAプローブを用いたin situ hybridization(ISH)によるinterphaseの核での染色体の検出に関しては、固定後の酵素処理条件の検討により、通常の病理検査のために処理(10%ホルマリン固定・パラフィン包埋)された材料から得た単離細胞標本上でシグナルの検出が可能になった。この酵素処理により、固定後3・4年の材料でもきれいなシグナルを得ることができるようになった。しかし組織切片上での検出に関しては、核の切断やプローブの浸透性の問題が解決していない。3.癌のクローン性を調ベるために、ploidy構成の多様な6例の大腸癌を用いて、ploidyの異なる部位間で、PCRとドットブロット法によりrasの点突然変異のパターンを調ベた。その結果、突然変異が検出された3例のいずれにおいても、突然変異のパターンがdiploidの部位とaneuploidの部位とで共通であった。ISHを行うために作成した細胞浮遊液から抽出したDNAで、rasの点突然変異の検出も可能であるので、腫瘍内の異なる部位の細胞についてクローン性のチェックを行いながら、プロイディ解析、染色体数の変化の解析が可能となった。(1)共焦点レーザ顕微鏡を用いたセントロメアのカウントの際に、抗セントロメア抗体(FITC標識)とともに抗核膜抗体(TRITC標識)で核膜を対染色することによってカウントの信頼性が向上した。核膜染色を重ねたうえで厚さ(z軸)方向の断層像を再構築すると、PIによるDNA染色の場合よりも正確に核が切れているかどうか判定することができた。(2)1番染色体特異的プローブを用いて組織切片でFISHを行い、共焦点レーザ顕微鏡を使ってシグナルをカウントすることを試み、隣接の厚切り切片から単離した核でのFISHの結果との対比を行なった。切片でのカウント結果に比べて単離核では、シグナルの多い倍数体の細胞の割合がかなり減少していた。これは大きな核が単離過程で破壊されやすい、あるいは失われやすいことを反映していると考えられる。切片でカウントする時に倍数体の細胞の分布を合わせて検討した結果、倍数体ばかりの集団を作って分布する場合と、散在性に分布する場合があることが分かった。前者では新たなsubcloneとして確立している可能性があるので、後者との間に他の染色体の数的異常の程度に差があるかどうか現在検討している。(3)大腸癌からの単離細胞に対して、2種類の染色体特異的プローブを用いたdual color FISHを行なうことによって、両方のシグナルが正常の2個であるinternal control cellの評価をより正確に行なえるようになった。また複数の観察者によりカウントの再現性をチェックしつつ症例を増やしている。(4)1つの病変内で、組織像の異なる複数箇所からサンプリングしてFISHを行なった結果、プロイデイと同様に染色体数でも部位による多様性が認められた。同時にPCRを用いて調べたras mutationのパタンが全病変部で共通のものでも、部位間で染色体数的異常が検出できた。しかし腫瘍進展に伴う特定の染色体数の変化は検出できていない。(1)染色体のセントロメア領域に特異的な反復

DNAプローブを用いたfluorescence in situhybridization(FISH)よるinterphaseの核での染色体の検出に関して、通常の病理検査のために(10%ホルマリン固定・パラフィン包埋)処理された材料では、プローブの浸透性の問題から細胞単離、スメア標本を用いての検出が適することがわかった。この方法でも病巣内のmicrodissectionを行なえば、FISHの結果と調理組織像との対応は可能である。この方法で大腸癌を検索した結果、(1)進展の初期にあると考えられる粘膜内の顕微測光上二倍体の細胞でしばしば染色体の数的変化がみられること、(2)主に浸潤部にみられた異倍体の腫瘍細胞については染色体数を二倍体部分の細胞と比較しながら解析すると、二倍体細胞からDNAの多倍化(retraploidization)を経て異倍体細胞が生じること、がわかった。ras遺伝子の点突然変異は検索した症例の約半数にみられたが、いずれもプロイディ、染色体数の異なる領域の細胞で変異パターンは一致していた。(2)組織切片を用いてのFISHでは、Amex固定によるパラフィン切片(20μm)上で良好なシグナルが得られ、レーザ走査顕微鏡を用いてカウンティングした。セントロメア領域に特異的な反復DNAプローブの中にはシグナルサイズに個人差があるが、この方法ではシグナルサイズの違いも検出できた。症例を選べば特定の染色体では、父性・母性由来を区別できLOHの解析も可能である。(3)Amex固定によるパラフィン切片と凍結切片上で抗セントロメア抗体によるセントロメアの免疫組織化学的検出を行ない、レーザ走査顕微鏡を用いてカウンティングした。線維芽細胞、胃の印環細胞でいずれも平均4546のシグナルの検出できた。
エンドトキシン由来の活性酸素ラジカルによる酵素機能障害作用の分子薬理学的解明

研究目標を「LPS由来の活性酸素ラジカルによる酵素機能障害の解明」に集約化した行われた実験の結果は以下のとおりである。以上の結果からLPSの酵素機能障害作用機構にLPS自身の構造中より発生するOHが関与していることが確認され,その抑制機構にOHと酵素蛋白分子SH基の相互作用が関与していることが示唆された。
骨細胞性骨溶解を基軸とした歯牙移動制御機構の解明

骨細胞性骨溶解は骨細胞が破骨細胞の様に骨基質を溶解し、生体にミネラルを供給するという概念で、骨代謝学領域で再注目されている事項である。本研究は、矯正学的歯の移動で起こる骨改造に骨細胞性骨溶解が及ぼす影響を生体バイオイメージングとマウスジェネティクスを用いて検討を行い、歯牙移動制御に関与する分子機構を明らかにする。そして、矯正歯科治療期間短縮への臨床展開を見据えた研究基盤の確立する事を目的としている。平成30年度実施計画では、平成29年度確立したマウスを用いた実験的歯の移動モデルを用い、骨細胞性骨溶解の変動について時空間的解析を行う予定であったが、進捗状況に若干の遅れが生じている。これは、遺伝子改変マウス作成の遅延に由来している。他方、本研究代表者は骨細胞への機械的刺激に対する変動遺伝子に関してGene Chip analysisを駆使し、その制御に関わるいくつかの候補遺伝子を発見した。これらの成果は日本骨代謝学会ならびに先端歯学スクールにて表彰され、結果の一部についてはJBMM誌に論文受理された。さらに、矯正学的歯の移動で起こる骨改造について、歯根膜からの細胞内カルシウムシグナルが骨のリモデリングに重要な役割をなす事を見出した。これらの結果については、現在論文投稿中である。今後は骨細胞特異的遺伝子改変マウスの作成を進める一方、上記研究で得られた研究結果と骨細胞性骨溶解との関連性について研究を発展させていく予定である。前述にもある通り、骨細胞特異的遺伝子改変マウスの作成に関する進捗状況が当初の予定よりも遅れている事に起因する。もしも、遺伝子改変マウスの作成にさらなる遅延が生じた場合に於いては、標的遺伝子に関わる阻害剤投与の実験系もしくは、CRISPR-Cas9を用いた系への変更を検討している。本研究は、矯正学的歯の移動で起こる骨改造に骨細胞性骨溶解が及ぼす影響を生体バイオイメージングとマウスジェネティクスを用いIn vivo, Ex vivo, In vitroから検討する事で、歯牙移動制御に関与する分子機構を明らかにする。また、本研究代表者は、これまでに骨細胞が分泌するWntシグナルのアンタゴニストSclerostin (Scl)が骨細胞性骨溶解の制御因子である可能性を見出している。そこで今年度確立した実験的歯の移動モデルを用い、矯正学的歯牙移動の際に歯槽骨で生じるSclの発現変動に関し時空間的解析を行った結果、以下の知見を得た。1.牽引側でのSclの発現は1日目においてのみ有意に減少する一方、圧迫側では5日目をピークに10日目まで有意に上昇した。2.圧迫側と牽引側でのSclの対比的発現変化は、歯根膜境界部から歯槽骨方向へ経時的に拡散し、5日後をピークに減衰した。3.細胞単位での解析において、牽引側ではScl陽性細胞の割合に著明な変化を認めなかったのに対し、圧迫側では5日後において有意な上昇を認め、10日後では歯の移動開始前の水準に戻った。4.骨代謝関連因子群の遺伝子発現の上昇及び下降は、圧迫及び伸展力で対照的な結果を示した。平成29年度実施計画では、マウスを用いた実験的歯の移動モデルを作成し、骨細胞性骨溶解の変動について時空間的解析を行う予定であったが、その計画を概ね達成できたため。また、今回の研究の基盤となるSclerostinの時空間的な発現変動の結果についてをまとめ、作成した論文はJournal of Dental Researchへ投稿し、受理された。

今年度確立した実験的歯の移動モデルならびに時空間的なSClの発現解析法を基盤とし、今後はSclerostinをコードしているSOST遺伝子について、骨細胞特異的欠損マウス(DMP-1 Cre; SOSTflox/flox)を作成しマウスジェネティクスを用いた検討へと発展させていく予定である。今後は骨細胞特異的遺伝子改変マウスの作成を進める一方、上記研究で得られた研究結果と骨細胞性骨溶解との関連性について研究を発展させていく予定である。もしも、遺伝子改変マウスの作成にさらなる遅延が生じた場合に於いては、標的遺伝子に関わる阻害剤投与の実験系もしくは、CRISPR-Cas9を用いた系への変更を検討している。
北海道日高山脈における第四紀後期の氷河変動と氷河底・氷河上環境

今年度は主に南極氷床縁およびパタゴニア氷原縁の氷河地形・氷河堆積物の調査を行った.その目的は,北海道日高山脈に発達していた更新世小規模山岳氷河の「消長と編年」および「氷河底堆積・変形環境」に関する自身のこれまでの研究成果を,現存する大規模氷床・氷河の地形・地質学的環境と比較検討することである.南極氷床縁における研究では,東南極リュツォ・ホルム湾沿岸陸上露岩域に分布する未固結堆積物の一部が氷床底変形地層であること,そしてその延性的変形が第四紀後期の東南極氷床の流動特性を決定づけていた可能性があることを明らかにし,その成果の一部を国内・国外の学会で発表した.この研究に際して氷床底地層中に観察された肉眼スケールの変形構造(剪断面)と主要岩質(粘土)は,日高山脈トッタベツ川流域の氷河底変形地層の構造(剪断面・礫破砕・褶曲)や岩質(粘土・礫)よりも単純であり,推定される累積歪は日高山脈のものより南極のもので格段に大きい.このような地質学的差異の主要な原因は,氷底下地層の母材の違い(南極:変成岩,日高山脈:融氷河流・氷河上起源の軟堆積物)と,双方の地層に適用された氷成応力(南極>>日高山脈)の違いによると考えられる.現在は,これら仮説を,両地域における氷底変形地層の微細形態学的特徴に基づいて検証している.一方,パタゴニア氷原については,完新世後期に氷縁で形成された氷河地形の発達史を検討している.この研究では,氷河下流方向に傾く層理をもつターミナルモレーン構成層中,およびアイスコアードモレーン被覆層中から複数の材化石を採取しており,それらの炭素同位体年代を現在測定中である(2005年度春の国内・国際学会で発表予定).ここで記載したターミナルモレーンは非常に新鮮な形態を残しており,その分布も模式的である.それらを形成した氷河は,日高山脈の更新世氷河と同様に急峻な斜面に囲まれた谷氷河であることから,その野外の記載は日高山脈における氷河作用研究に際して有効な認定基準となるはずである.本年度の研究では,「日高山脈における氷期の氷河底環境」を微細形態学的に解明することを主要な研究目的とした.前年度までの研究では,トッタベツ川流域に分布する2地点の氷河底ティル(氷河底堆積物)について,その肉眼スケール(露頭スケール)の構造から一方は底面融解状態にあった氷河の下で,そして他方は底面凍結した氷河によって形成されたものと解釈した(岩崎ほか,2002).その同じティルが研究対象である.具体的には,氷河底ティルを偏光顕微鏡下で観察・記載し,その組織・構造・ファブリックから変形特性(脆性・延性・ポリフェーズ)や熱的状態(凍結・非凍結)を検討している.また本研究では,上述のティルが第四紀後期の小規模山岳氷河によって形成されたものであることから,これとの比較検討のために,大規模谷氷河によって形成されたカムチャッカ半島エッソ周辺の氷河底ティルと,現存山岳氷河によって形成されたスイス・サンモリッツ周辺の氷河底ティルを採取,分析している.なお本研究では,氷河底ティルが未固結であるため,そのサンプリング時と固化時に内部構造を攪乱させないようにする必要がある.しかしその手法は確立されていない.そこで本研究では,それらの方法論についても検討し,ある一定の成果をえた.現在,上記の研究成果を順次発表しており(国立極地研究所地学研究小集会H14.12,日本地理学会春季学術大会H15.3),来年度中に国際誌に公表するため準備中である.また今年度は,H13年度までの研究成果をとりまとめ,国際誌に1編,国内誌に2編の論文として公表した.このような氷河堆積物の微細形態学的研究は,小規模山岳氷河に関しては世界初の試みであることから,本研究では上述のような微細形態に基づく物理的環境復元だけでなく,小規模山岳氷河によって形成される氷河底堆積物の微細形態とその物理的意義に関するチャートを作成することも目的としている.また,日本の山岳地域に分布する成因不明の未固結堆積物についても同様のチャートを作成する.これらのチャートは,これまで成因区分が困難であった山岳地域の(氷河堆積物を含む)未固結堆積物の認定に際して重要な基準となる.上記の研究成果の一部は,日本地理学会春季学術大会(H15.3)で発表し,国際誌に公表するため準備中である.今年度は主に南極氷床縁およびパタゴニア氷原縁の氷河地形・氷河堆積物の調査を行った.その目的は,北海道日高山脈に発達していた更新世小規模山岳氷河の「消長と編年」および「氷河底堆積・変形環境」に関する自身のこれまでの研究成果を,現存する大規模氷床・氷河の地形・地質学的環境と比較検討することである.南極氷床縁における研究では,東南極リュツォ・ホルム湾沿岸陸上露岩域に分布する未固結堆積物の一部が氷床底変形地層であること,そしてその延性的変形が第四紀後期の東南極氷床の流動特性を決定づけていた可能性があることを明らかにし,その成果の一部を国内・国外の学会で発表した.この研究に際して氷床底地層中に観察された肉眼スケールの変形構造(剪断面)と主要岩質(粘土)は,日高山脈トッタベツ川流域の氷河底変形地層の構造(剪断面・礫破砕・褶曲)や岩質(粘土・礫)よりも単純であり,推定される累積歪は日高山脈のものより南極のもので格段に大きい.

このような地質学的差異の主要な原因は,氷底下地層の母材の違い(南極:変成岩,日高山脈:融氷河流・氷河上起源の軟堆積物)と,双方の地層に適用された氷成応力(南極>>日高山脈)の違いによると考えられる.現在は,これら仮説を,両地域における氷底変形地層の微細形態学的特徴に基づいて検証している.一方,パタゴニア氷原については,完新世後期に氷縁で形成された氷河地形の発達史を検討している.この研究では,氷河下流方向に傾く層理をもつターミナルモレーン構成層中,およびアイスコアードモレーン被覆層中から複数の材化石を採取しており,それらの炭素同位体年代を現在測定中である(2005年度春の国内・国際学会で発表予定).ここで記載したターミナルモレーンは非常に新鮮な形態を残しており,その分布も模式的である.それらを形成した氷河は,日高山脈の更新世氷河と同様に急峻な斜面に囲まれた谷氷河であることから,その野外の記載は日高山脈における氷河作用研究に際して有効な認定基準となるはずである.