hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
一般住民において、レジスチン遺伝子多型が耐糖能異常に及ぼす影響とメカニズムの解明

1)コホート研究の5年後の前向き調査の第二期として平成30年度に120名の一般住民の検診を行った。非糖尿病者全員に75gOGTT負荷試験を行い、0、1、2時間の血糖および、インスリンを測定し、5年間での糖尿病あるいは境界型への進展を調べた。更に、Matsuda index、HOMA2-IR, HOMA2-%S, HOMA-2Bなどのインスリン抵抗性・感受性指標の算出を行った。また、保存採血(DNA, RNA,血清、血漿)を行った。2)更にELISAを用いて血中レジスチンの値を測定した。3)体組成計(TANITA MC-780A)による、体脂肪、筋肉量への影響、頸動脈エコーにより動脈硬化を調査した。4)600サンプルについてレジスチンのSNPとそれに関係するエピジェネティクスの関係を調べるため、パイロシーケンスを用いてメチル化の評価を行った。更にメチル化に影響する因子について解析を行った。当初の計画のように、前向きのF/Uのための検診、サンプル収集ができている。更に、レジスチンのSNPとそれに関係するエピジェネティクスの関係を調べるため、パイロシーケンスを用いてメチル化の評価をなしえた。mRNA-seq、定量的RT-PCR、パイロシーケンスを用いたメチル化の評価、バイオインフォマティクスを用いた遺伝子ネットワーク解析などの手法を用いて明らかにする。コホート研究の5年後の前向き調査の第二期として平成29年度に279名の一般住民の検診を行い、75gOGTT負荷試験を行い、0、1、2時間の血糖および、インスリンを測定し、5年間での糖尿病あるいは境界型への進展を調べた。更にELISAを用いて血中レジスチンの値を測定した。。更に、体組成計(TANITA MC-780A)による、体脂肪、筋肉量への影響、頸動脈エコーにより動脈硬化を調査した。mRNA-seq、定量的RT-PCR、バイオインフォマティクスを用いた遺伝子ネットワーク解析などを用いて明らかにする。平成29年度はサンプル収集が主であり、物品費用が少額であった。尚、平成30年度からはDNA、RNAの抽出、qRTPCRなどの解析が始まるため物品費は高額となる。平成30年度は健診の施行によるサンプル収集が主であり、物品費用が少額であった。尚、平成31年度からはDNA、RNAの抽出、qRTPCRなどの遺伝子解析が始まるため物品費は相当高額となる。
メニエール病（内リンパ水腫）の質量分析イメージングを用いた解析

質量顕微鏡法は異なる脂肪酸組成を持つPCの分布を明らかにできる唯一の手法である。マウスの内耳の解析をおこなった。蝸牛と同時に前庭も摘出し前庭の質量顕微鏡を用いた解析を試みた。質量顕微鏡を用いた解析では、凍結切片が適しており、解析可能な切片を作成できるか検討し、耳石器や膨大部稜などを確認した。PC(16:0/18:1)は耳石器にたる神経線維や、膨大部稜の感覚上皮に至る神経線維、PC(16:0/20:4)は耳石器の感覚上皮や膨大部稜の感覚上皮に局在傾向を示した。コルチ器に局在していた、PC(16:0/16:1)は、前庭の感覚上皮には局在傾向が見られずコルチ器と異なる傾向が認められた。質量分析イメージングを用いてメニエール病の発症メカニズムの解明を目的としたバイオマーカーの探索を目的とした。内リンパ水腫の解析に向けて、ラットを用いて正常な内リンパ嚢の質量分析イメージングによる解析をおこなった。内リンパ嚢に含まれる生体分子は、解析を行った質量(分子量)6001000の範囲では明らかなものは検出されなかった。そのため、マトリックスを変更し、測定方法にも工夫を加えたところ、細胞の活動に必要なエネルギー源として知られているATP(アデノシン三リン酸)の代謝産物である、ADP(アデノシン二リン酸)、AMP(アデノシン一リン酸)の検出に成功した。現在、この結果の再確認と、蝸牛など他の内耳での検出をすすめ、その生物学的意義の検討をすすめている。また効率よく網羅的な生体分子の検出をめざし、測定条件の検討も行っていく予定である。メニエール病の主要な症状のひとつにめまいがある。内耳の特に前庭は身体の平衡機能をつかさどる感覚器官であり、質量分析イメージングを用いて前庭の解析を行った。前庭には、直線加速度や重力を感知する耳石器と、回転加速度を感知する半規管が存在する。この耳石器と半規管膨大部に存在する膨大部稜の感覚上皮に局在するリン脂質を明らかにした。今後は、さらに効率よく生体分子をイオン化する条件を検討し、候補となる生体分子を増やし、構造解析につなげていく予定である。これまでに、このような内リンパ嚢や前庭の質量分析イメージングによる解析の報告はなく、正常な動物の内リンパ嚢や前庭を解析することは、メニエール病の原因と考えられている内リンパ水腫のモデル動物の解析のために重要なものである。3週齢オスのDBA2Jマウスの内耳の解析をおこなった。この結果は、第113回日本耳鼻咽喉科学会総会やThe 36th Annual mid-winter research meeting of the association for research of otolaryngologyで発表した。メニエール病の病態を解明するためによく使用される内リンパ水腫モデル作成の手技を、先進的な研究をしている東京大学耳鼻科にて教えて頂き、一年の研究期間延長を行ったが、残念ながら実際に作成には至ることができなかった。今回の研究期間ではモデル動物の作成と解析をすることができず、今後の課題となった。また、耳鼻科学の臨床的研究も行い報告した。小児真珠腫の検討、真珠腫とハナススリの関係、主に耳下腺に発生したリンパ腫などについて、他国の内耳研究の最先端を学ぶ目的も兼ね、国際学会で発表した。引き続き論文を作成し発表した。その際に論文の英文校正や旅費として科研費を使用した。

そのため、マトリックスを変更し、測定方法にも工夫を加えたところ、細胞の活動に必要なエネルギー源として知られているATP(アデノシン三リン酸)の代謝産物である、ADP(アデノシン二リン酸)、AMP(アデノシン一リン酸)の検出に成功した。現在、この結果の再確認と、蝸牛など他の内耳での検出をすすめ、その生物学的意義の検討をすすめている。また効率よく網羅的な生体分子の検出をめざし、測定条件の検討も行っていく予定である。メニエール病の主要な症状のひとつにめまいがある。内耳の特に前庭は身体の平衡機能をつかさどる感覚器官であり、質量分析イメージングを用いて前庭の解析を行った。前庭には、直線加速度や重力を感知する耳石器と、回転加速度を感知する半規管が存在する。この耳石器と半規管膨大部に存在する膨大部稜の感覚上皮に局在するリン脂質を明らかにした。今後は、さらに効率よく生体分子をイオン化する条件を検討し、候補となる生体分子を増やし、構造解析につなげていく予定である。これまでに、このような内リンパ嚢や前庭の質量分析イメージングによる解析の報告はなく、正常な動物の内リンパ嚢や前庭を解析することは、メニエール病の原因と考えられている内リンパ水腫のモデル動物の解析のために重要なものである。内リンパ嚢における生体分子の測定はすすんではいるが、今後はさらに効率よく網羅的に検出できる条件の検討が必要である。メニエール病の主な症状にめまいがあり、耳石器や膨大部稜を含む前庭が解析可能であった点は意義深く、今後の内リンパ水腫モデルの解析につながっていくと考えている。内リンパ水腫モデル作成がまだ達成されていないが、昨年度東京大学医学部耳鼻咽喉科学講座にモデルマウス作成を見学行った事により今年はモデル作成が可能になると思われる。今年度は内リンパ嚢や前庭の解析と並行して行っていく内リンパ嚢における生体分子の測定はすすんではいるが、今後はさらに効率よく網羅的に検出できる条件の検討が必要である。内リンパ水腫モデル作成がまだ達成されていないため、今年度は内リンパ嚢や前庭の解析と並行して行っていく生体分子の効率のよい、網羅的な検出のための条件検討を引き続き行っていく。生体分子のイオン化のための補助剤には、2.5ジヒドロキシ安息香酸Na以外にも多くの種類が存在しこれらを用いて検討していく予定である。また、内リンパ水腫モデルの作成も、過去の報告では必ずしも高い確率で水腫が作成されるとは限らず、これも今後の課題となる。生体分子の効率のよい、網羅的な検出のための条件検討を引き続き行っていく。動物実験と飼育のための費用。実験では拡大鏡を用いた解剖が必要でそのためのルーペを含めた機器を購入する予定である。その他消耗品と、前庭の解析結果の学会報告や論文作成のための費用として研究費を使用していく計画である。
ADHD患者の運動障害に対する定量的な評価方法の確立

運動中の脳機能の測定に関して、健常成人を対象に、Functional NIRSを使用した運動中の脳活動の測定を行ってきた。課題は座位での巧緻動作とし、課題中の脳活動を評価した結果、1次運動野および補足運動野において脳活動の賦活を確認できた。しかしながら評価の特性上、測定値の再現性・妥当性が担保できずに難渋している。そのため、検者内および検者間における測定値の信頼性を高めるために、測定方法を検討中である。また脳構造の評価として拡散テンソル画像の解析方法であるTract-basedspatialstatistics(TBSS)の技術習得に取り組んできた。基本な解析は可能となり、ADHD児および定型発達児のデータを使用し、随時解析を行っていく予定である。さらにウェアラブル機器を使用した運動機能の解析について、三軸加速度計を用いて、子どもの運動機能評価バッテリであるMovement Assessment Battery for Children second edition内の運動課題を評価した。測定部位は手首、足首、体幹の5箇所で行った。結果は解析中であり、今後も随時進めていく予定である。職場環境や育児休業など家庭の事情により、研究活動に十分な時間を確保できなかったこと、またFunctional NIRSの測定に再現性や妥当性が得られないことから、次の段階に進めないでいる。以上の理由により、本研究の進捗が遅れている。ADHD児及び定型発達児を対象として測定した拡散テンソル画像を解析し、ADHD児の運動機能と脳構造との関連性を検討していく予定である。またFunctional NIRSの測定に関しては随時、健常者を対象に再現性・妥当性を高めていく予定である。注意欠如多動症(ADHD)の男児19例(ADHD群)と同年代男児21例(TD群)を解析対象として実施した。臨床所見はADHD rating scale(ADHD-RS)にてADHD症状を評価した。またADHDでは自閉症スペクトラム症(ASD)や発達性協調運動症(DCD)の傾向を、それぞれASD傾向をAQ-Children's Japanese version、DCD傾向をMovement Assessment Battery for children 2nd editionにて評価した。歩行は、10台の赤外線カメラと4台の床反力計を同期した3次元動作解析装置(VICON MX)を用いて、裸足で自由歩行とした。その結果、ADHD群ではTD群と比べ、MABC2が低値であり、巧緻動作、ボール動作、バランス動作のサブ項目においても有意に低値を認めた。また歩行ではADHD群ではTD群と比べ、ケイデンス、及び骨盤前傾角度が高値であった。これらの運動特性と症状との関係を検討した結果、ケイデンスはAQと、骨盤前傾角度はADHDーRS多動衝動スコアと有意な関係を示した。これらの結果より、ADHD児童の示す運動特性は、ADHD症状以外にもAQ傾向、DCD傾向と関係がある可能性が示唆された。現在、医学系研究倫理審査委員会の承認を得るために準備中であり、運動中の脳活動を測定する機器を使用して予備実験を行っているため。ADHD児を対象として、運動機能を評価した。巧緻動作や粗大動作はMovement Assessment Battery for children 2nd editionにて、歩行は10台の赤外線カメラと4台の床反力計を同期した3次元動作解析装置(VICON MX)にて測定した。また歩行は2重課題を設定して評価している。課題は、計算課題や歩行率の変化を行い、より適した課題を検討している。詳細なデータの解析は今後行っていく予定である。さらに健常成人を対象に、光イメージング脳機能測定装置を使用して運動中の脳活動を測定している。また平成29年度に購入した脳部位のマッピングに使用する機器も同時に使用している。一方で、脳構造の評価としてMRIで測定した拡散テンソル画像の解析方法であるTract-based spatial statistics(TBSS)の技術の習得のためMRI画像の解析を行っている。今後、ADHD児の運動機能と運動中の脳活動、脳構造それぞれの関連性を検討していく予定である。運動中の脳機能を予定していたが、光イメージング脳機能測定装置の再現性や課題の設定に難渋しており、まだ健常成人を対象に予備実験中であるため、研究進捗が遅れている。

医学系研究倫理審査委員会の承認を得たのち、研究参加者を募集して運動中の脳活動を測定し、その後、注意欠如多動症に対しても同様に実施する。予備実験を進め、学童期の定型発達児を対象に研究を進めていく。その後、ADHD児を対象に研究を進めていく。ADHD児及び定型発達児を対象として測定した拡散テンソル画像を解析し、ADHD児の運動機能と脳構造との関連性を検討していく予定である。またFunctional NIRSの測定に関しては随時、健常者を対象に再現性・妥当性を高めていく予定である。医学系研究倫理審査委員会の承認が未獲得であり、研究協力者の募集が行えないため補助事業の誠実な執行に努めた結果、当初計画より経費の使用が節約できたことにより未使用額が生じた。当該未使用額を次年度に持ち越して消耗品購入、研究対象者への謝金に充てる予定である。本研究の進捗が遅れているため未使用額が生じた。当該未使用額を次年度に持ち越して消耗品、学会旅費、謝金に充てる。研究協力者への謝金として使用する予定である
ほとんど局在したf電子と量子現象

強相関f電子系化合物の興味深い現象は、f電子の局在と遍歴の狭間にあるほとんど局在した性質から生じている。本研究では、化学的圧力を加えたり、あるいは合金化することによって、いくつかの典型的な強相関f電子化合物において、f電子の性質を広い範囲にわたって変化させた。また、同時にド・ハース-ファン・アルフェン効果を主たる実験手段として、f電子の性質の変化に伴う物性・電子状態変化を明らかにした。結晶格子中のf電子の物理の面白さはその"ほとんど局在した状態"に起因する。"ほとんど局在したf電子"の変貌は強相関f電子系の研究の根幹を成す古くからの基本問題であり、最近の量子相転移の研究の発展とともに改めて深い理解を必要とする課題として浮かび上がってきた。これらのf電子の変貌は圧力、磁場などの外場、および化学的な圧力や混晶化によって制御することができる。本研究ではこれまでの我々の研究成果を発展させ、圧力と混晶化を併用して、単独の物質系で不純物状態から格子系、および局在-遍歴-価数揺動の広い範囲でf電子を変貌させ、それによって起こる電子状態、物性の変化、相転移をドハース・ファンアルフェン(dHvA)効果を中心とする測定で明らかにすることを目的とする。(1)Ce_xLa_<1-x>Ru_2Si_2の試料作製を行い、磁気測定により、Ce濃度-温度、Ce濃度-磁場の関数として磁気相図を明らかにした。また、磁場をC軸に平行に印加した場合、メタ磁性転移よりも高い磁場領域で、すべてのCe濃度でdHvA信号の観測に成功し、フェルミ面、有効質量は連続的に変化すること、また、信号強度は高濃度のCeを含む合金でも高々1/10程度しか変化しないことを明らかにした。これらにより、メタ磁性転移よりも高い磁場ではf電子は局在性を保ったままであることを明らかにした。また、C面内に磁場を印加し、メタ磁性転移よりも低い磁場でのdHvA効果の検出に成功した。CeRu_2(Si_xGe_<1-x>)_2系との比較を行うために新たに試料作製を行った。磁場をC面内に加えた場合においても信号の検出に成功した。Ce_xLa_<1-x>Cu_6、Ce_xLa_<1-x>Sn_3については試料作製を試みたが純良試料の作製には至っていない。(3)U_<1-x>M_xPd_3(M=Y, La, Zr, Th)の単結晶作成を行った。いずれも単結晶の育成には成功したが、M=Thのときだけ、dHvA効果の観測に成功した。低いTh濃度では周波数はほとんど変化せず、UPd_3のf電子はほとんど局在していることを明らかにした。また、四極子転移温度のTh依存性を調べ、Thとともに急速に転移温度が減少することを明らかにした。(4)強磁場電子状態に関する理論的な検討を行った。(5)希釈冷凍機温度での比熱の測定装置の立ち上げを行った。(1) Ce_xLa_<1-x>Ru_2Si_2の試料作製を継続し、磁気測定とともに、磁場をc面内に加え、メタ磁性転移以下でのdHvA効果の測定を行った。Ce濃度の小さい試料ではすべてのフェルミ面からの信号の観測に成功した。このうちγ振動については、すべての濃度で信号の観測に成功した。観測された信号の強度はCe濃度とともに急速に減少し、その減少の程度は磁場をc軸に加えた時よりも2ケタ小さい。信号強度は量子臨界点で極小となり、一方、有効質量は極大となる。周波数は濃度ともに連続的に変化することが明らかとなった。また、Ce低濃度からフェルミ面は大きく変化しており、Ce低濃度ですでにf電子が遍歴的になっていることを示唆している。(2) U_<1-x>ThPd_3についてTh濃度を系統的に変え、磁気測定、dHvA効果の測定を行った。磁気測定より四極子転移がTh15%近傍で消失していることが明らかとなった。また、フェルミ面の大きさはTh50%までは濃度とともにほとんど変化していないことが明らかとなった。一方、ThPd3ではフェルミ面がUPd_3と大きく異なることがわかった。(3)基底状態で軌道の自由度のみを持つPr_xLa_<1-x>Pb_3について、x=0.0.3,0.95でdHvA効果の測定を行い、低磁場まで信号の観測に成功した。比熱の測定で観測された大きな電子比熱係数の増大に対応する有効質量の異常は観測されなかった。(5) ^3Heクライオスタットでのホール効果測定システムを完成した(1)昨年度に引き続き、Ce_xLa_<1-x

>Ru_2Si_2について、磁場をc面内に加えて、dHvA振動の周波数、有効質量、信号強度を測定した。特に、x=0.1までの低濃度試料においてはLa_xRu_2Si_2で観測されたすべての振動の観測に成功し、周波数の角度依存性、濃度変化、および有効質量の濃度変化について詳細な測定を行った。周波数、有効質量の変化はフェルミ面によって大きく異なることがわかった。また、電気抵抗、磁気測定によりCe_xLa_<1-x>Ru_2Si_2の磁気相図を詳細に調べた。さらに、共同研究により、角度光電子分光測定を行い、高濃度側でのf電子状態を調べた。これらの結果から、この系ではf電子は不純物状態からすでに遍歴していることが明らかとなった。(2)U_<1-x>Th_xPd_3については、昨年度に引き続き、種々のTh濃度試料作成を行った。あらたに、比熱測定を行い、各濃度での四極子転移の温度-磁場変化を明らかにした。これらにより、四極子転移温度がTh濃度とともに急速に減少し、約x=0.2で消失していくことを明らかにした。また、これまで観測できなかった濃度の試料についてもdHvA効果の観測に成功した。Pr_xLa_<1-x>Pb_3については、温度、磁場の関数として、周波数、信号強度について系統的かつ詳細な解析を行った。これにより、電子状態は四極子状態の温度、磁場による変化に影響を受けていること、その影響はフェルミ面によって大きく異なり、異方的な混成を起こしていること、また、混成の大きさは転移温度程度であることが明らかとなった。(3)単結晶育成に成功した新しい系、Ce_xLa_<1-x>AL_2についは十分大きなdHvA効果の信号が得られていない。(4)立ち上げた3^HeクライオスタットでCe_xLa_<1-x>Ru_2Si_2についてホール効果、磁気抵抗効果の系統的測定を開始した。(1)Ce_xLa_<1-x>Ru_2Si_2について、ホール効果、磁気抵抗などの輸送現象を濃度を系統的に変化させて、測定した。残留抵抗はx=0.5でもなく、また、量子臨界点近傍でもなく、反強磁性状態のx=0.85近傍で最大となることを見出した。また、磁気抵抗、ホール抵抗もこの近傍で最大値となることを見出した。この現象が起こる濃度では、反強磁性転移温度とコヒーレンス温度がほぼ等しくなることを明らかにした。これらの結果から、この系の電子状態にはf電子の磁気揺らぎだけでなく、電荷の揺らぎが重要な役割を果たしていることが明らかとなった。さらに、c面内に磁場を加えたときにあらわれる、有効質量の異常な磁場変化について、Ce濃度を変化させて系統的に測定し、解析を行なった。特に、Ce低濃度試料の信号の強度、位相の温度変化を詳細に測定・解析したところ、高温で局在していたf電子が、近藤温度程度の温度を境として、連続的に低温での遍歴状態にクロスオーバーしていく様子を初めて見いだした。また、低温では有効質量がLaRu_2Si_2に比べて、3倍程度の重い電子状態が形成されていることが明らかとなった。この結果はCe低濃度においても、低温でf電子が遍歴していることを示すこれまでの結果と矛盾がない。
古代日本語の書記法と和歌表現の展開についての研究

日本語は、漢字仮名交じり文を主とする特徴的な文字体系を有している。かかる表記は、研究者間に留まらず、国内外で広く関心を集めている。とりわけ近年では歌の書かれた木簡が相次いで発掘の成果されており、現代日本語の特殊な形式に繋がる古代日本語の書記法は、さらに注目されることとなった。本研究は、古代の書記資料として最大の万葉集を対象として、和歌集という文芸作品における古代日本語の書記法の展開と表現との関わりを明らかにした。具体的には、以下の3点を中心に調査を行い、その成果を論文形式で公表した。(1)平安期以降の仮名万葉に採録された歌の原表記を調査、比較し、平仮名に変換された際の表現の変化を分析した。(2)仮名表記された歌における助辞の機能を調査した。特に大伴家持作歌に注目し、注記の文字との共通性とその傾向をデータ化、分析した。(3)奈良から平安期の和歌における表現形式化についての調査を行った。大伴家持の作歌には、訓字仮名交じりと万葉仮名表記が併用されており、その使い分けの実態は十分明らかとなっていない。今年度の研究成果「家持歌の手法-眺矚春苑桃李花二首をめぐって-」(万葉学会全国大会於大阪市立大2007.10)では、万葉集巻一九巻頭歌に、助字を省くことで格関係が曖昧となるという、訓字表記特有の機能を逆手にとって、一語に二重の意味を持たせる手法が見られることを明らかにした(研究計画「19年度前期1」に該当)。一語に複数の意味を埋め込むような視覚的技法は、平仮名文ゆえの特徴と考えられがちだが、奈良期の訓字仮名交じり文において、すでに確認されるのであった。かかる技法の存在は、表記史のみならず、和歌史にも特記すべき重要な事柄といえる。引き続き、こうした表現法や表記法と、特に助辞の用法に自覚的であった家持の文法意識との関わりについて調査を進める予定である(研究計画「19年度前期2」に関連)。また、上記のような複線的な意味をもつ万葉歌が、平安期以降にどのように受容され、仮名書きされているかを調べる過程で(研究計画「19年度後期1」に該当)、古今和歌六帖に、万葉集の和歌本文ではなく異伝を反映するものが偏って存することに気づき、研究成果「古今和歌六帖と万葉集の異伝」(日本文学vol.572008.1)にて発表した。そこでは、平安期の万葉集が、部分的にではあるが、現存のものとは異なっていた可能性を指摘している。本年度は、万葉集を対象として、(1)助辞表記の機能について、(2)助辞表記と歌表現との関わりについて、(3)表現の変遷と表記の変化との関わりについての3点を中心に考察した。具体的な成果は以下のとおりである。その結果、平安期に流布した万葉集が現在のものと異なる可能性を指摘した。成果は「古今和歌六帖と万葉集の異伝」(『日本文学』Vol.57,No.1)に公表済であるが、その後の調査から明らかになった事項を21年度中に公表する予定である。(2)(1)に引き続き、仮名表記された歌における助辞の機能を調査した。奈良朝には、古歌を注釈・研究し、その表現を歌に取り込むという作歌方法が広く行われていたと考えられること、また、家持作歌中の仮名表記に、そうした注釈の表記との共通性が認められることを確認した。成果は既に研究会飛鳥(2008.8)で発表済であるが、さらに修正したものを21年度中に公開する予定である。(3)(2)の成果を踏まえて奈良から平安期の和歌における表現形式化についての調査を行った。その結果、大伴家持の作歌に関して、すでに古語として形式化していた表現を和歌に取り込む際に仮名を使用していることが確かめられた。成果は『鶴見日本文学』第13号に公表済である。
２つの細胞系譜で独立に遺伝子操作を行い細胞自律的・非自律的効果を解析する技術開発

1つの親細胞から誕生した細胞集団と異なる親細胞から誕生した細胞集団が複雑にからみあい、相互に影響し合うことで、一つの機能的な組織や器官を完成する。しかしながら、異なる親細胞に由来する細胞集団間の相互作用を効率的に解析する研究技術は開発されていない。そこで、本研究では、キイロショウジョウバエで開発された既知の遺伝学的解析技術を巧妙に組み合わせることで、「2種類の異なる親細胞に由来する細胞集団で独立に遺伝子操作を行い細胞自律的・非自律的効果を同時に解析する技術」を開発する。本研究は、マウス等のモデル脊椎動物にも応用可能であり汎用性のある新規の研究技法へと発展する可能性を秘める挑戦的な研究である。
血管系の機能および病変の基盤としての内皮平滑筋連関

本研究計画では、血管の機能の制御系のひとつとして血管内皮細胞と平滑筋細胞の相互作用に注目し、内皮細胞由来血管収縮弛緩因子とその修飾因子の研究、平滑筋収縮弛緩調節、内皮細胞の機能、およびこれに対する神経、体液性因子の影響の研究および病態生理の研究を柱とする研究組織を組み、これを重点領域研究とし推進させるにあたっての問題点を検討した。その結果、世界的に見てもこの分野は生命科学研究の一分野としてホットエリアであり、わが国でもこれを推進することはきわめて重要であること、その範囲もきわめて広範であるので血管収縮弛緩調節を中心とした内皮平滑筋連関の生理と病態とに問題を絞り、さらに最初にわが国で発見され、世界的に注目を集めているエンドセリンもひとつの核とすること、これに諸外国に比べてわが国が遅れをとっている分野も、研究全体の進展から考えて、これを含める方がよいとの結論に達した。また新しい収縮弛緩調節因子を検索するという計画を含めて、収縮弛緩の調節機構の解明と病態との関連という方向に焦点が絞られている。従って新しい概念である内皮平滑筋の局所的な機能調節とその神経性、ホルモン性調節因子との関連があきらかにされること、および平滑筋、内皮細胞の機能についてなお不明であった問題点がかなりあきらかになることが期待される。研究組織は総括班を除いて4つの分担計画班、公募研究を含めて総勢約6070人程度の組織とすること、またこれに見合った研究経費について検討が重ねられ、最終的結論にしたがって研究計画調書を作製することとなった。しかし研究計画発足までになお時間があり、またわが国全体のこの分野の潜在的な研究活動をまだ全部把握していない点もあり、なお検討を続けて行くことで合意した。
ラベルフリー超解像顕微鏡の開発

本研究は、振動分光を用いたラベルフリーの顕微鏡において回折限界を超える超解像の空間分解能を実現する技術を開発することを目的としたものである。本年度は昨年度に開発した3つの振動分光技術を発展させる研究を行った。赤外分光顕微鏡の欠点である空間分解能の低さをを克服する手法として、赤外フォトサーマル顕微鏡の開発を行った。位相差顕微鏡の試料面に強度変調された赤外レーザー光を照射するシステムを構築し、原理検証実験を行った。マイクロビーズを用いた実験により、赤外吸収による分子振動信号が可視光の空間分解能で取得できることを示し、赤外顕微鏡にとっての超解像特性を得ることに成功した。また、HeLa細胞中のアミドバンドの可視化によるタンパク質の空間分布を得ることにも成功した。広帯域の赤外分光スペクトルを取得する手法として、フーリエ変換分光法が広く用いられているが、計測速度が遅いという欠点を持つ。昨年度の研究で、近赤外領域の光源を用いて高速スキャンフーリエ変換分光法の原理検証に成功した。本年度はこの技術を赤外領域に拡張する研究を行った。中赤外領域の広帯域パルス光源を作製し、この光源を用いて高速スキャンフーリエ変換赤外分光の原理検証に成功した。ラマン顕微鏡は可視光の空間分解能で分子振動の情報を得ることのできる手法であるが、ラマン散乱の発生確率が低いことから長時間の計測を要するという問題がある。本研究では、非線形光学効果を用いたコヒーレントラマン散乱を用いることで高速広帯域のラマン分光顕微鏡を製作した。高速スキャンフーリエ変換コヒーレントラマン分光の手法を基にしたレーザースキャン顕微鏡を製作し、マイクロビーズ等のラマン画像を毎秒10フレームのレートで取得することに成功した。また、スキャニングプローブ顕微鏡の仕組みを用いたチップ増強による超解像システムを作製し、原理検証を開始した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。細胞内の生体分子の詳細を計測するためには、高い空間分解能による観察が要請される。現在利用されている超解像顕微鏡は蛍光計測に依っているが、蛍光プローブを利用する手法は、細胞毒性、褪色など、生命科学研究のツールとして無視のできない欠点があり、適用できる場面が限られている。一方で、分子振動を観測する振動分光(赤外分光、ラマン分光)は蛍光プローブを用いないラベルフリーの技術であり、蛍光計測の欠点を補う手法である。しかしながら、長波長の光を用いる赤外分光顕微鏡は原理上空間分解能が低く、また、ラマン分光顕微鏡は感度が低く計測時間が長いという欠点がある。本研究では、これらの問題点に焦点を当て、空間分解能の高い赤外顕微鏡と高速かつ高分解能のラマン顕微鏡を開発する。赤外光の開設限界を超える超解像の赤外顕微鏡として、赤外フォトサーマル顕微鏡の新しい手法の提案とその実証実験を開始した。また、広帯域の赤外分光手法として知られるフーリエ変換分光法の計測速度を高速スキャン干渉計を用いて高速化する研究を行い、近赤外領域での原理検証に成功した。10fsのパルス幅を持つ超短パルスレーザーを用いた広帯域かつ高速のコヒーレントラマン分光の原理検証を行い、3000cm-1を超える広帯域のラマンスペクトルを10kHz以上の計測レートで取得する手法を開発した。また、開発した手法を用いた高速広帯域コヒーレントラマン分光顕微鏡の開発に着手した。また、超解像ラマン顕微鏡の実現に向けチップ増強ラマン散乱の原理を利用した高速広帯域コヒーレントラマン分光顕微鏡の開発計画を行った。

振動分光法の新しい手法の研究を複数開始し、超解像特性の原理検証の下地となる開発が進んだため、おおむね順調に進展している。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。赤外フォトサーマル顕微鏡に関してはマイクロビーズを用いた原理検証実験を行い、赤外吸収分光の分子特異性を可視光の空間分解能で実現できるかどうかを判断する。また、HeLa細胞などの培養細胞を用いて、生体試料への適用の可否を判断する。高速広帯域フーリエ変換分光法に関しては、中赤外領域での広帯域パルスレーザー光源を開発し、分光法の原理検証実験を行う。高速広帯域コヒーレントラマン分光顕微鏡に関しては、レーザースキャン型の顕微鏡を完成させる。また、スキャニングプローブ顕微鏡の仕組みを取り入れたチップ増強コヒーレントラマン分光顕微鏡の製作に取り掛かり、原理検証実験を行う。
大偏差原理と統計学

まず大偏差原理の諸結果を整理した。特に統計学に関するものをまとめた。次に従属標本に対しても使える大偏差原理を整理した。これらの結果を時系列モデル,特に時系列回帰モデルに応用した。具体的な結果を以下述べると,回帰関数がグレナンダー条件をみたし,残差がスペクトル密度関数fをもつ正規定常過程で表わせる時系列回帰モデルの尤度比に対する大偏差定理を示した。比率関数は残差のスペクトル,回帰関数のスペクトルで明示的に表わせるが、その詳細な構造は見えにくい。同様の条件下で2次形式及び誤って特定化した尤度比に対しても大偏差定理を示した。次に残差系列が長期記憶構造をもつ時系列回帰モデルの尤度比に関する大偏差定理も与えることができた。この結果は残差が短期記憶構造をもつときと明らかに異なることが判明した。上述の諸結果における比率関数を種々のモデルに対してコンピューターグラフィックスをもちいて図で表わした。視覚的にも種々の新しい知見を得た。最後に、大偏差原理に基づく漸近有効性(バハドール効率)についても、スペクトル-パラメーターの最尤推定量がバハドールの意味で漸近有効であることも見た。
印刷プロセスによるナノコンポジットメタマテリアルの創製

光技術は、現在の社会を支える基盤技術として重要な役割を果たしており、今後の社会において益々、要素となる光学素子の高機能化・小型化が求められてくる。本研究では、ナノインク材料を用いた印刷プロセスにより、可視光域で機能する3次元ナノコンポジットメタマテリアルの実現を目的とする。金属や誘電体のナノ粒子を含むインクを用いてナノ構造を形成する技術を確立し、世界に先駆けてナノコンポジットメタマテリアルの光学特性を定量的に解析することで、極薄平面型レンズや完全吸収体などの機能性光学素子への応用の可能性を確かめる。
反射群による高次元・高レートベクトル量子化法を導入した画像のユニバ-ザル符号化

本研究では,量子化器として"反射群による超球面上の格子VQと全探索VQによる2段階のベクトル量子化法"(以下,RVQと略す)を用い,その量子化出力をユニバーサル符号化に入力する画像の新しい高能率符号化法を開発した.まず,RVQの特性改善を目的として,従来法のRVQにおいて採用していた反射群による超球面上の格子VQによる空間分割(以後この分割後の領域を基本領域と呼ぶ)に加え,基本領域を統合してできる合同領域の集合による空間分割法を用いる方法を考案した.その結果,以下の知見を得た.(1)この分割法による最少レートの分割は,正多面体である正軸体状となり,より高レートの分割は再帰的アルゴリズムにより段階的に実現でき,レート調整が用意となる.(2)統合後の領域の集合による量子化特性は,もとの格子VQによる量子化特性に比べて向上する.(3)RVQ全体の特性が最良特性に漸近するために必要となる後段の全探索VQのコードブックサイズは,前段の領域分割の形状によらず,"2の次元数乗ベクトル"程度となる.これは統合後の領域の対称性が増加しこの増加ににつれて,後段の全探索VQにおける代表ベクトル配置の自由度が減少することに起因すると考えられる.次に,RVQを用いたユニバーサル符号化法のシミュレーション実験結果からは,以下の知見を得た.(1)提案方法では,RVQの採用によるSQを用いる従来法に比べて,量子化特性の向上および情報源モデルの学習能力の向上により,符号化能率の改善が得られた.(2)高レート符号化時の情報源モデルの学習能力は不十分なものであり,符号化能率が低下するという問題点が明らかになった.現在,この対策としてガウス混成モデルにもとづく統計モデルデータベースを初期モデルとして利用する方法の検討を行っている本研究では,量子化器として"反射群による超球面上の格子VQと全探索VQによる2段階のベクトル量子化法"(以下,RVQと略す)を用い,その量子化出力をユニバーサル符号化に入力する画像の新しい高能率符号化法を開発した.まず,RVQの特性改善を目的として,従来法のRVQにおいて採用していた反射群による超球面上の格子VQによる空間分割(以後この分割後の領域を基本領域と呼ぶ)に加え,基本領域を統合してできる合同領域の集合による空間分割法を用いる方法を考案した.その結果,以下の知見を得た.(1)この分割法による最少レートの分割は,正多面体である正軸体状となり,より高レートの分割は再帰的アルゴリズムにより段階的に実現でき,レート調整が用意となる.(2)統合後の領域の集合による量子化特性は,もとの格子VQによる量子化特性に比べて向上する.(3)RVQ全体の特性が最良特性に漸近するために必要となる後段の全探索VQのコードブックサイズは,前段の領域分割の形状によらず,"2の次元数乗ベクトル"程度となる.これは統合後の領域の対称性が増加しこの増加ににつれて,後段の全探索VQにおける代表ベクトル配置の自由度が減少することに起因すると考えられる.次に,RVQを用いたユニバーサル符号化法のシミュレーション実験結果からは,以下の知見を得た.(1)提案方法では,RVQの採用によるSQを用いる従来法に比べて,量子化特性の向上および情報源モデルの学習能力の向上により,符号化能率の改善が得られた.(2)高レート符号化時の情報源モデルの学習能力は不十分なものであり,符号化能率が低下するという問題点が明らかになった.現在,この対策としてガウス混成モデルにもとづく統計モデルデータベースを初期モデルとして利用する方法の検討を行っている
ヒト検出過程の特性に関する研究

本研究は,これまであまり研究の進展が認められなかったヒト検出過程の特性について明確にすることを目的とした。自然なシーンの中からヒトを検出する場合,近距離の場合には正面顔がヒト検出の手がかりとして重要であるが,中遠距離では,顔よりも身体の手がかりの重要性が増すことが示された。さらに,いずれの場合でも肌の色や髪の毛,服の形や色などの顔以外の手がかりもヒト検出の手がかりとして有効であることが示唆された。さらに,空間周波数成分の画像処理を用いた研究では頭部の検出は人物同定や表情認識よりも遠距離から可能なことと,正面向きと肌の色が遠距離でも手がかりとして有効なことが示された。本研究は,これまであまり研究の進展が認められなかったヒト検出過程の特性について明確にすることを目的とするものである。今回は特に,ヒト検出の重要な手がかりは何か,我々はヒトをどの程度離れた距離から検出することができるのかといった点や,ヒト検出の手がかりとして顔と身体の相対的重要性,顔の既知性や表情,魅力などがヒト検出に影響を及ぼすのかといった点について検討を試みる。初年度の2013年は,ヒト検出に関わる要因を探索的に研究するために,実験参加者に様々な自然なシーンの中からヒトを検出することを課し,その反応を計測した。そして,ヒトが近距離にいる時には顔が重要な手がかりとなるが,中遠距離の場合には身体など他の手がかりの重要性が増すことや,ヒト検出には顔以外の多様な手がかり,例えば,肌の色,髪の毛,服の形や色,体の輪郭の滑らかさ,文脈などが用いられていることが示唆された。当該年度(2014)は,特に顔検出に利用される空間周波数成分を明らかにするために,顔を含む,または,含まない自然なシーンの刺激写真についてローパスフィルターをかけて著しくぼかした刺激から徐々に高周波成分を含む刺激を提示し,それらにヒトが含まれるかどうかの判断を実験参加者に課した。提示される刺激写真の条件には,顔の向きと明るさ(正面,横,後ろ,シルエット横,シルエット正面)と,カラー情報の有無があった。実験の結果,どの条件でも顔の検出閾は6c/fh(顔の長さを基準とした空間周波数)よりも低い空間周波数にあり,顔認識に重要とされる空間周波数成分(8-11c/fh)よりも顔検出にはより低い空間周波数成分が重要であることが,明らかとなった。さらに,ヒト検出閾が白黒よりもカラーの方が低いことや,明るい照明条件での正面顔の優位性が示され,ヒト検出の手がかりとして色情報や顔情報が重要なことが示唆された。今回は特に,ヒト検出に影響する要因として何があるのか,我々はヒトをどの程度離れた距離から検出することができるのかといった点や,ヒト検出の手がかりとして顔と身体の相対的重要性,顔の既知性や表情,魅力などがヒト検出に影響を及ぼすのか,ヒト検出と同時にどんな人物情報が抽出されるのかといった点について検討を試みる。初年度は,ヒト検出に関わる要因を探索的に研究するために,実験参加者に様々な自然なシーンの中からヒトを検出することを課し,その反応を計測した。提示されるシーンには,ヒトを含むものと含まないもの(動物や風景,仏像など)があった。そして,ヒトを含むシーンには,提示部位(頭,上半身,全身)と向き(正面,横,後ろ,シルエット横,シルエット正面),刺激提示位置(中央,周辺(上下))の3要因の条件を設定し,それらのヒト検出に要する時間への影響を検討した。32名の実験参加者の結果から,正面の顔が提示された条件が最も早く,ヒト検出の手がかりとして顔が重要であること,シルエットの場合には横顔の輪郭や手足などの身体手がかりが重要になってくることなどが示された。さらに,すべての条件でヒトの検出がきわめて早く(0.6秒以下),ヒト検出には顔以外の多様な手がかり,例えば,肌の色,髪の毛,服の形や色,体の輪郭の滑らかさ,文脈などが用いられていることが示唆された。初年度(2012年)は,様々な自然なシーンの中のヒトを検出することを実験参加者に課し,検出に要する時間を計測した。その結果,顔が見えない条件でもヒト検出が非常に早く,顔以外の手がかりもヒト検出に用いられていることが示唆された。さらに,近距離の明るいシーンでは正面向きが,シルエットでは横顔が早く検出されるが,その効果は遠距離になると弱まり,顔手がかりの重要性が観察距離によって変化することが示唆された。

次年度(2013年)は,特に顔検出に利用される空間周波数成分を明らかにするために,刺激写真にローパスフィルターをかけた刺激から徐々に高周波成分を含む刺激を提示し,それらにヒトが含まれるかどうかの判断を実験参加者に課した。実験の結果,顔の検出閾は6c/fh(顔の長さを基準とした空間周波数)以下になり,顔認識に重要とされる空間周波数成分(8-11c/fh)よりも顔検出はより低い空間周波数成分で可能なことが示された。さらに,ヒト検出閾が白黒よりもカラーの方が低いことや,明るい照明条件での正面顔の優位性が示され,ヒト検出の手がかりとして色情報や顔情報が重要なことが示唆された。最終年度(2014年)は,これまでの研究成果を確固としたものにするための研究を行った。まず,初年度の研究結果が遠距離になって顔の大きさが小さくなるために得られたのではなく,遠距離になると身体部位の手がかりとしての重要性が増すためであることを確かめた。さらに2013年度の実験手続きの不備を改良した上で同様の実験を行った結果,ほぼ一貫した結果が得られた。その上,正面顔と横向きのみでカラー写真の優位性が認められ,顔の肌色が顔検出の手がかりとして有効なことが示唆された。認知心理学今年度の研究計画は,ヒト検出に対する観察距離の効果を検討することであった。その際,Loftus & Harley(2005)の「距離=フィルタリング」仮説(distance-as-filtering hypothesis)に基づいて画像の大きさは一定に保ちながら画像内の空間周波数成分のうち一定の高周波成分をカットすることで遠距離から観察した状態と同等の刺激を作成し,ヒト検出の観察距離の閾値やヒト検出の手がかりとしての顔と身体の相対的重要性を検討する計画であった。しかしながら,刺激収集と画像処理の段階で,入手した自然なシーンの刺激写真では,「距離=フィルタリング」仮説に忠実に従った画像処理や顔と身体の相対的重要性を探るための十分な画素数を得ることが困難なことが判明した。そのため,研究計画の変更を余儀なくされ,ローパスフィルターによる画像処理によって,主に頭部を手がかりとしてヒトを検出する際に特に重要な空間周波数成分を特定することと,顔手がかりのヒト検出に対する重要性を検討することにした。変更された計画に沿って行った実験においては,研究実績の概要欄に記述したように期待した研究成果が得られた。しかしながら,ヒト検出の閾値測定手続きに少々の不備があり,実験参加者によっては,明確に閾値を特定できない問題が生じた。この点については,来年度実験手続をリファインした上で,確固としたデータを得るために,再度検討する必要がある。以上,研究計画を変更し,計画当初の目的の一部が達成できなかったことと,得られた研究結果の再検討が必要なため,達成状況をやや遅れていると判定した。初年度の研究計画は,ヒト検出に要する時間に影響する要因を探索的に検討するために,写真素材集から収集したヒトや動物を含む多様なシーンを刺激として,刺激内に含まれているヒトの大きさ,位置,身体の向き(顔刺激の有無)等とヒト検出に要する時間の関係を明らかにすることであった。刺激収集の段階で,大きさ,呈示位置に関して,多様なバリエーションを得ることが困難であることが判明したため,初年度に条件統制を行ったのは,呈示されるヒトの部位(頭,上半身,全身)と向き(正面,横,後ろ,シルエット横,シルエット正面)にとどめ,大きさの要因と刺激内でのヒトの呈示位置についてはほぼ一定にした。
先天性横隔膜ヘルニアの病態解明―胎生期肺動脈病変に対する分子生物学的検討―

妊娠20日目に帝王切開にて胎仔を回収し、左CDHラットの左肺を摘出し、直ちにOCT compondに包埋後、ドライアイス・エヌヘキサン中で急速凍結させた。この凍結組織をクレオスタットにて冠状面で厚さ5μmに薄切し、アセトン固定後、MMP-1(collagenase1)およびTIMP-1の一次抗体を用い酵素抗体法を行った。いずれも室温における湿潤な環境下で112時間反応させた。二次抗体としてアミノ酸ポリマー化酵素標識抗体を用い、DAB-H_2O_2溶液で可視化した。水洗後hematoxylinで後染色し脱水、封入、透徹した。なお、陰性コントロールとしてマウスIgGを一次抗体の代わりに用いた。その結果、CDH群(n=5)および非CDH群(n=5)において、内弾性板外側の肥厚した中膜に存在する平滑筋細胞間にMMP-1陽性と思われる類円形ないし短紡錘型細胞が散見されたが、両者で明らかな差は観察されなかった。一方、TIMP-1はCDH群(n=3)および非CDH群(n=3)においては中膜、外膜には明らかな陽性細胞は観察されなかった。今回の免疫組織学的検討からはCDHにおける肺動脈壁肥厚の病態を示唆する所見が得られなかった。今後、例数の増加と共に、技術面の改善ならびに他の細胞外基質代謝酵素による検討も必要と思われた。実験的に作製したラットの横隔膜ヘルニア(CDH)がヒトのそれと同様に肺低形成を伴った適切なモデルであるかを検討した。まず成熟雌雄SDラットを交配させ、膣栓を確認した日を妊娠0日とした。妊娠10日目にCDHを誘導するために2,4-dichlorophenyl-p-nitrophnylethel(nitrofen)100mgをコーン油1mlに溶解し、胃ゾンデを用い胃内に投与した。対照群はコーン油1mlのみを投与した。妊娠20日目にエチル麻酔下に帝王切開にて胎仔を回収し、肺の質重量、DNA量を1)CDH群、2)非CDH群、3)対照群の3群に分けて検討した。さらに肺組織の冠状切片をElastin van Gieson染色し、肺動脈壁の厚さを観察した。なお、CDH群は、ヒトでは大部分が左側に発生することから左側発生例について検討した。その結果、肺質重量は1)CDH群(n=19):左肺27.2mg(5.9mg/g体重)、右肺:60.6mg(13.0mg/g体重)、2)非CDH群(n=34):左肺43.4mg(9.1mg/g体重)、右肺:80.7mg(16.9mg/g体重)、3)対照(n=40):左肺:61.9mg(12.0mg/g体重)、右肺:117.0mg(22.8mg/g体重)であった。DNA量は1)CDH群(n=8):1.215(μg/mg肺)、34.99(μg/肺)、7.296(μg肺DNA/g体重)、2)非CDH群(n=5):1.125(μg/mg肺)、50.51(μg肺)、10.22(μg肺DNA/g体重)、3)対照(n=21):0.792(μg/mg肺)、44.70(μg/肺)、9.182(肺DNA/g体重)であった。以上より、CDH群は非CDH群と対照群に比し、胎仔体重1g当たりの肺質重量ならびに肺DNA量は有意に少なく(p 0.05)、CDHラットの患側肺は低形成を来たしているものと判断された。一方、肺動脈の厚さを観察したところ、CDH群では他の群と比較し肺動脈の外膜および中膜が著明に肥厚し、ヒトのCDH所見と合致していた。
直接測定による糖鎖の生体分子との相互作用評価

1.緒言本研究は、相互作用の大きさや距離レンジをを直接決定できる表面力測定を中心手段として、糖鎖間や糖-レセプターさらに糖-タンパク質間の相互作用の特性や起源を解明することを目的とした。今年度は、糖鎖間の相互作用の直接測定を中心として研究を行なった。またタンパク質の相互作用の評価法の確立についても研究を継続した。2.研究成果鎖間の相互作用を評価するためには、試料の表面固定化が重要である。まず、糖鎖を親水基として有する両親媒性分子の単分子膜形成挙動を検討した。これらの糖脂質単分子膜は安定であり、疎水化した雲母基板に累積し、表面力測定を行うことができた。Glc-lipid及びMal-lipid単分子膜間純水中での表面力曲線においても特異的な引力は全く見られず、約80 nm付近から始まる遠距離斥力が観測された。さらに、観測されたそれぞれの斥力の減衰長(Glc-lipid : 22.3 nm, Mal-lipid : 23.2 nm)はほぼ同じであり糖の数の増加による表面力の違いは観測されなかった。Glc-lipid単分子膜間表面力のKBr塩濃度依存性について測定をおこなった。遠距離斥力は塩濃度の増加に伴い減衰長がわずかに減少したが、電気二重層斥力に予想される減衰長(デバイ長)の塩濃度依存性とは大きく異なっていた。例えば、0.1 mM塩濃度での減衰長(14.8 nm)は電気二重層斥力が働いていると仮定した時の減衰長の理論値(30 nm)とは一致していない。従って遠距離側の斥力は電気二重層力ではないと考えられる。
タンパク質の精密ナノ凝集制御界面での細胞の接着と機能

再生医工学において、材料への細胞接着を制御することは必須である。本研究ではナノレベルで構造が制御されたナノ相分離構造を作製し、このパターンの違いにより、異なるタンパク質の吸着状態を作り、その上での細胞接着挙動の解明を目的とした。親水性部位と疎水性部位を有する両親媒性ブロックコポリマーを合成し、ナノレベルで構造が制御されたパターン表面を作製することが可能となった。親・疎水性の相が反転したナノ相分離構造界面で、細胞接着を誘導するタンパク質は、疎水性ドット状ドメインサイズに依存して凝集体を形成し吸着した。タンパク質の凝集体構造と、分布状態により細胞接着が制御されることが明らかとなった。まず、表面のナノスケールでの構造の安定性を、AFMのフォースカーブを用いて評価したところ、水中でも相分離構造が安定に存在していることが確かめられ、親疎水性構造が反転していることがわかった。TEMにより、水中浸漬前後の構造解析を行い、水中浸漬前、後でも構造が変化していないことを確認した。この表面に細胞接着性タンパク質であるフィブロネクチンを吸着させた。フィブロネクチンの吸着量は、相反転をしている両者の表面において同等であった。しかし細胞接着は、タンパク質吸着部位が海状になっている層構造表面でのみ起こり、20-30nmのドット状にタンパク質が分布している表面では細胞接着が起こらなかった。以上の結果から、タンパク質の吸着分布状態、さらに吸着タンパク質の配向を含めた構造が、単に吸着量だけでなく、細胞接着に多きく寄与していることが明らかになった。吸着タンパク質を制御するため両親媒性ブロックコポリマーを用いた.両親媒性ブロックコポリマーは親水性部位と疎水性部位の自己組織化によりナノスケールの相分離構造表面をつくる.タンパク質吸着を抑制することで知られるpoly (2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine) (PMPC)を親水性部位として含んだ両親媒性ブロックコポリマーを用い,疎水性ドメインがドット状となるナノ相分離構造表面上では,疎水性ドメインに選択的にタンパク質が吸着することが報告されている.そこで本研究ではPMPCと疎水性のpoly(3-(methacryloyloxy)propyltris(trimethylsilyloxy)silane) (PMPTSSi)からなる両親媒性ブロックコポリマーを用い,疎水性部位がマトリックスを形成している表面とドット状ドメインを形成している2種類のタンパク質の吸着分布状態が異なる表面を作製した.相分離構造の観察はTEMを用いて行った.また構造観察には、各ポリマーをコーティングした基板をPBSに一晩浸漬し、その構造をAFMによりタッピングモードで形状観察を行った.まず大気中での相分離構造を観察し,その後フィブロネクチン溶液(10 μg/mL)に浸漬させた表面も同様に大気中で観察した.Siカンチレバー(曲率半径: 7 nm,ばね定数: 42 N/m)を用いて測定を行った.さらに表面に吸着したフィブロネクチンの量を測定した後、serum free mediaでマウス繊維芽細胞を播種し接着性の評価を行った.疎水性表面に吸着したタンパク質の分布を、AFMを用いて解析することができた。また、タンパク質吸着量が同じであっても、その分布状態の違いにより細胞接着挙動に違いが認められた。再生医療・組織工学において用いられる材料の設計には表面への細胞接着を制御・解析することが必要である.細胞は材料表面に吸着したタンパク質を足場として接着するため,細胞接着の理解には吸着タンパク質を含めた議論が重要である.本研究ではタンパク質吸着を抑制するpoly(2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine)を含んだ両親媒性ブロックコポリマーを用いて吸着タンパク質のパターンを制御した表面を作製し細胞接着を観察した.パターンの異なる3種類の表面にL929を播種した結果、疎水性がマトリックスの表面では、細胞が接着し、親水性がマトリックスの表面では細胞が接着しなかった。ブロックコポリマーの相分離表面では,相反転していてもタンパク質の総量・密度共にほぼ同じであったが,細胞接着に違いが見られた.これは吸着タンパク質が連続的,点在して存在していることが原因であると思われる.吸着サイトの疎水性のドット状ドメインのサイズからファイブロネクチンの吸着形態はエンドオン吸着が支配的であることが示唆される.このような配向が細胞接着に影響を与えた可能性が挙げられる.吸着サイトのサイズがファイブロネクチンのサイズに対して2倍程度広いため,サイドオン吸着が支配的であると考えられる.以上のことから、ファイブロネクチンの構造が変化しやすい表面ではRGDペプチドが表面に多く露出したため細胞が多く接着したと考えられる.これらを検証するために、ドメインとマトリックスのサイズの異なる相分離構造を作製することを、組成比およ鎖長を変化させたブロックコポリマーを作製し、相分離形成の可能性とそのメカニズムを検討した。種々の異なるブロックポリマーの相分離構造作製を試みているが、安定した相分離形成機構を探るのに時間を要した。近年,材料のナノスケールの構造がタンパク質吸着に影響を与え,その吸着状態の違いが様々な異なる細胞接着を誘起することが示唆されている.