hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
胃上皮幹細胞の分化制御機構の解明

胃上皮幹細胞の分化および腸上皮化生の発生機序について、マウスモデルを用いた検討を継続した。腸上皮化生の起源細胞として胃内の主細胞が関与していると報告されている。主細胞は幹細胞マーカーLgr5を発現しているため、Lgr5-DTRマウスを用いて主細胞を特異的にアブレーションした状態で腸上皮化生を惹起したところ、主細胞の有無に関わらず腸上皮化生は発生した。このことから、少なくとも主細胞は腸上皮化生の発生には必須ではなく、幹細胞・前駆細胞から発生しうると考えられる。腸上皮化生の発生過程においてDclk1陽性Tuft細胞が異常に増生することが知られている。Tuft細胞を選択的にアブレーションできるDclk1-DTRマウスを用いて、Tuft細胞を除去した状態で腸上皮化生を惹起したところ、腸上皮化生および細胞増殖が著明に抑制された。Dclk1-DTアブレーションに加えてアセチルコリンアゴニストを投与したところ、阻害されていた細胞増殖が回復したことから、Tuft細胞からのアセチルコリンが重要であると考えられた。アセチルコリン受容体は正常状態では胃壁細胞に発現しているが、腸上皮化生発生過程においては幹細胞・前駆細胞に発現が誘導され、下流のMAPK・CREB・Akt経路を活性化させて細胞増殖を制御していることがわかった。また、幹細胞、主細胞、壁細胞をそれぞれ選択的にFACSで抽出して遺伝子発現解析を施行したところ、幹細胞にはWnt/Rspondin経路に重要なLgr4・Fzd5などのマーカーが高発現し、一方主細胞にはLgr5の他、独特の遺伝子発現パターンが認められた。これらの情報をもとに、幹細胞・主細胞を特異的に標識できる新規の遺伝子改変マウスを作成した。また、Lgr4・Fzd5のノックアウトマウスを入手し、正常状態および腸上皮化生発生状態におけるこれら遺伝子群の機能解析を行なっている。幹細胞およびその他の細胞群の遺伝子解析を施行し、それぞれ選択的に標識しうる遺伝子改変マウスを作成することができた。また、特異的アブレーションモデルを用いることで、幹細胞の制御機構としてTuft細胞からのアセチルコリンを介したシグナル伝達経路を同定することができ、また腸上皮化生の起源細胞に関する検討も行なった。今後の研究に向けて複数の遺伝子改変マウスを入手済みであり、交配をすすめることができている。研究成果は複数の国際学会誌に掲載され、順調に計画が進展していると考える。新規に作成した遺伝子改変マウスと条件的ノックアウトマウスを交配し、幹細胞の分化と腸上皮化生の発生の制御機構の解析をすすめていく。新規遺伝子改変マウスは特定細胞群を選択的に抽出できるよう蛍光レポーターが組み込まれており、FACSで抽出してシングルセル解析へ回したいと考えている。腸上皮化生のみならず発癌に到るまでの過程についても検討を行なっていく。マウス胃上皮細胞の遺伝子プロファイリングを行うため、FACSにて選択的に抽出した以下の各細胞群のRNAseqまたはMicroarrayを施行した。Mist1陽性前庭部幹細胞、Lgr5陽性前庭部幹細胞、CXCR4陽性前庭部幹細胞、Dclk1陽性Tuft細胞、Atp4b陽性壁細胞。また、オンラインデータベースから入手したLgr5陽性体部主細胞の遺伝子プロファイリングを解析した。それぞれの分画に特徴的な遺伝子発現パターンを呈しており、分化シグナルとの関連を探索中である。中でもNotchシグナルは壁細胞分化に重要な可能性がNotch強制発現マウスモデルの結果から示唆され、現在追加検討中である。Single cell RNAseqについては技術的な困難性があり、海外共同研究者と協力して進めている。CXCR4シグナルは前庭部幹細胞の機能を制御しており、発癌を促進する作用があることを国際科学誌に報告した。その分子メカニズムを現在検討中である。また腸上皮化生の発生を制御する遺伝子群を同定するため、下記腸上皮化生マウスモデルのRNAseqを施行した。高用量タモキシフェン投与モデル、変異型Kras発現モデル、ヘリコバクター感染モデル、PTENノックアウトモデル。いずれのマウスモデルも特徴的な病理像を呈する腸上皮化生モデルであるが、その遺伝子発現パターンはそれぞれ相当程度異なっていた。病理変化と遺伝子変化の相関関係について探索中である。上記のうち高用量タモキシフェン投与モデルについては、主細胞のオートファジーを介した細胞死が契機となり、代償性のNeck cell過形成が化生性変化の病態であることが判明し、結果の一部を国際科学誌に報告した。本科研費で購入させていただいた蛍光顕微鏡は極めて良好に作動しており、マウス切片および培養オルガノイドを用いた解析に非常に役立っている。保有しているマウスはFACSや系譜追跡に必要な蛍光タンパクを良好に発現しており、細胞集団別の遺伝子発現プロファイリングが施行できている。Single cell RNAseqは共同研究者とともに進められている。正常分化にNotchシグナルが重要な役割を果たすことが示唆されており、Notch強制発現マウスを用いてin vivoでの解析が進んでいる。CXCR4受容体が前庭部幹細胞領域に特異的に発現していることを発見し、発癌過程においてこの細胞群が増殖・進展を起こすことが分かった。CXCR4陽性幹細胞の遺伝子プロファイリングも施行済みである。CXCR4阻害剤によって発癌を抑制できることも分かった。これらの成果の一部は国際科学誌に投稿し掲載された。

腸上皮化生モデルは複数の種類が存在するため、当初検討していた変異型Krasモデルのみならず多くのモデルの遺伝子発現解析を行い、有望な解析結果を得ている。高用量タモキシフェンモデルにおいてはこのモデルにおける腸上皮化生発生のメカニズムがほぼ判明し、一部を国際科学誌に掲載した他、現在追加検討とさらなる論文作成を行なっている。胃上皮幹細胞の分化および腸上皮化生の発生機序について、マウスモデルを用いた検討を継続した。腸上皮化生の起源細胞として胃内の主細胞が関与していると報告されている。主細胞は幹細胞マーカーLgr5を発現しているため、Lgr5-DTRマウスを用いて主細胞を特異的にアブレーションした状態で腸上皮化生を惹起したところ、主細胞の有無に関わらず腸上皮化生は発生した。このことから、少なくとも主細胞は腸上皮化生の発生には必須ではなく、幹細胞・前駆細胞から発生しうると考えられる。腸上皮化生の発生過程においてDclk1陽性Tuft細胞が異常に増生することが知られている。Tuft細胞を選択的にアブレーションできるDclk1-DTRマウスを用いて、Tuft細胞を除去した状態で腸上皮化生を惹起したところ、腸上皮化生および細胞増殖が著明に抑制された。Dclk1-DTアブレーションに加えてアセチルコリンアゴニストを投与したところ、阻害されていた細胞増殖が回復したことから、Tuft細胞からのアセチルコリンが重要であると考えられた。アセチルコリン受容体は正常状態では胃壁細胞に発現しているが、腸上皮化生発生過程においては幹細胞・前駆細胞に発現が誘導され、下流のMAPK・CREB・Akt経路を活性化させて細胞増殖を制御していることがわかった。また、幹細胞、主細胞、壁細胞をそれぞれ選択的にFACSで抽出して遺伝子発現解析を施行したところ、幹細胞にはWnt/Rspondin経路に重要なLgr4・Fzd5などのマーカーが高発現し、一方主細胞にはLgr5の他、独特の遺伝子発現パターンが認められた。これらの情報をもとに、幹細胞・主細胞を特異的に標識できる新規の遺伝子改変マウスを作成した。また、Lgr4・Fzd5のノックアウトマウスを入手し、正常状態および腸上皮化生発生状態におけるこれら遺伝子群の機能解析を行なっている。幹細胞およびその他の細胞群の遺伝子解析を施行し、それぞれ選択的に標識しうる遺伝子改変マウスを作成することができた。また、特異的アブレーションモデルを用いることで、幹細胞の制御機構としてTuft細胞からのアセチルコリンを介したシグナル伝達経路を同定することができ、また腸上皮化生の起源細胞に関する検討も行なった。今後の研究に向けて複数の遺伝子改変マウスを入手済みであり、交配をすすめることができている。研究成果は複数の国際学会誌に掲載され、順調に計画が進展していると考える。得られた遺伝子プロファイリングの解析をすすめ、幹細胞機能制御とその分化を制御する遺伝子群・シグナル伝達経路の同定に務める。候補分子の遺伝子改変、標的薬の使用によって、マウスモデルでそのフェノタイプを確認する。
核外輸送因子複合体との結晶構造解析によるtRNA核外輸送機構の解明

真核生物では、遺伝情報を保持する核と蛋白質合成の場である細胞質が、核膜によって隔てられているため、生命の維持や活動には輸送因子が関わる核-細胞質間の連携した物質輸送が必須である。本研究では、生命の維持に重要な働きを担うノンコーディングRNAを核外に輸送する機能として働く輸送因子について、各状態での輸送因子の構造解析を行い、得られた構造を基に構造変化を見出し、核外輸送因子がなぜ多種のノンコーディングRNAを認識でき、どのような機構で核外に輸送するのかを明らかにした真核生物では、遺伝情報を保持する核と蛋白質合成の場である細胞質が、核膜によって隔てられているため、生命の維持や活動には輸送因子が関わる核-細胞質間の連携した物質輸送が必須である。本研究では、生命の維持に重要な働きを担うノンコーディングRNAを核外に輸送する機能として働く輸送因子について、各状態での輸送因子の構造解析を行い、得られた構造を基に構造変化を見出し、核外輸送因子がなぜ多種のノンコーディングRNAを認識でき、どのような機構で核外に輸送するのかを明らかにしたtRNAは、蛋白質合成工場であるリボソーム上で、mRNAを蛋白質に翻訳するために必須の分子である。真核生物では、核で遺伝子から前駆体tRNAとして転写され、転写後、5'及び3'末端の延長配列が除去され、3'末端にCCA塩基配列の付加が起こり、tRNAとなる。tRNAは、核膜に存在する核膜孔を通って、核から蛋白質合成の場である細胞質へと輸送される。核膜を介した核-細胞質間物質輸送では、輸送因子importinβファミリー分子が積荷分子を認識し、輸送制御因子GTP結合蛋白質Ranが輸送の制御を行っている。tRNAの核外輸送において、積荷分子であるtRNAを認識するimportinβファミリー分子の一つは、exportin-5である。tRNAは、tRNA/exportin-5/RanGTPの複合体を形成して細胞質に運ばれる。本研究では、tRNA/exportin-5/RanGTP複合体の立体構造を決定し、tRNAの生合成過程で重要な核外輸送の仕組みについて明らかにする。本年度は、3者複合体を形成するのに必要な各分子の大量発現・精製について検討を行った。exportin-5の大量発現系については、数個のコンストラクトについて大量発現する系を確立した。exportin-5の精製については、複合体の形成効率を向上させるために、高純度の精製方法を検討中である。tRNAの精製については、tRNAの合成時に問題があることが分かり、分解されない合成系を確立した。tRNAは、蛋白質合成工場であるリボソーム上で、mRNAを蛋白質に翻訳するために必須の分子である。tRNAの核外輸送において、積荷分子であるtRNAを認識するimportinβファミリー分子の一つに、exportin-5がある。本年度は、まず、exportin-5の高純度精製方法を確立した。以前までのexportin-5の精製では、2状態が存在していたが、塩の濃度を制御しゲル濾過を通すことにより、均質なexportin-5を精製することに成功した。また、ゲル濾過と電気泳動によって、tRNA/exportin-5/RanGTP 3者複合体が得られていることを確認した。複合体の収量を上げるために、tRNAの合成方法を改善し、大量に合成することに成功した。真核生物では、核で遺伝子からtRNAとして転写され、核膜に存在する核膜孔を通って、核から蛋白質合成の場である細胞質へと輸送される。tRNAは、tRNA/exportin-5/RanGTP複合体を形成して細胞質に運ばれる。本研究では、exportin-5複合体の立体構造を決定し、tRNAの生合成過程で重要な核外輸送の仕組みについて明らかにする。本年度は、RanGTPの精製方法を検討し、3者複合体の形成効率を向上させ、結晶構造解析を行った。粗精製のRanには持込の核酸量が多く、核酸が複合体形成を阻害していると考え、核酸を除去するためにRan精製時に陰イオン交換カラムに通す工程を導入した。Ran精製標品から核酸を除去することにより、複合体の形成効率が78倍に増え、同じ精製標品を用いて多く結晶化条件の探索が可能になった。

2000条件以上の結晶化条件を探索した結果、複合体の結晶を得ることに成功した。また、exportin-5単体、exportin-5/RanGTP複合体の結晶構造を明らかにした。これらの構造解析の結果から、exportin-5はRanGTPが結合することにより、20番目のheat repeatヘリックスが15A近く動き、コンパクトな構造に変化した。このことから、RanGTPがexportin-5に結合することで、RNAを捕捉する形を形成することを明らかにした。tRNA/exportin-5/RanGTP複合体を精製することができたが、結晶化条件の探索を行うのに十分な収量が得られていない。Exp-5/RanGTPのtRNAへの結合能力がpre-microRNAより弱いのは予測していたが、tRNAとExp-5/RanGTPの割合で、複合体形成に影響が出ることは予測していなかった。しかし、確実に3者複合体は得られており、結晶化について試みている。また、大量に安定なtRNAを合成するにも確立できた。24年度が最終年度であるため、記入しない。効率よく安定な複合体が得られるtRNAとExp-5/RanGTPの割合を探索する。ゲル濾過で、粗精製RanGTPの持込だと考えられる核酸が確認されており、持込の核酸が複合体の形成効率を下げている可能性もあるので、RanGTPの精製についても検討を重ねる。精製できた複合体については、結晶化を進め、構造解析を行う。得られた構造からtRNAの核外輸送の仕組みについて理解を深める。
新奇中間バンド構造を導入した超高効率ＣＺＴＳ薄膜太陽電池に関する研究

太陽電池の超低コスト化・超高効率創エネルギーを実現するには、簡便なプロセスを用いて、既存技術による性能を大きく凌駕する革新的技術を開発することが不可欠である。本研究では、電気めっきやスプレー製膜などの非真空ケミカルプロセスによる化合物薄膜太陽電池の作製技術を用いて、水と油のように混じり合わない複数の化合物や物質を混合することで生じるスピノーダル・ナノ分解による次元性制御を積極的に利用した1電子と正孔のナノスケールでの高速分離が可能なタイプIIの半導体ナノ構造および、2通常は透過して損失してしまう近赤外光を2光子励起により有効に利用する浮遊バンド構造を、レアメタルフリー化合物薄膜系太陽電池であるCu2ZnSn(S,Se)4(CZTS)で創成して、「作れる、使える量子効果超高効率太陽電池」を実現することを目的とする。受入研究者である池田が評価、Jiang氏が材料合成・作製を担当した。具体的には、薄膜の物性評価と太陽電池デバイスの特性解析が池田の担当、Jiang氏は薄膜及びデバイスの作製、構造の評価等を担当である。28年度は、の一つであるCu2ZnSnS4母体相のさらなる品質向上およびスピノーダル・ナノ分解現象の実証を目指して、各種金属のポストドーピング(成膜されたCu2ZnSnS4薄膜に各種金属エンを含む溶液を塗布し、熱拡散によってドーピングすること)を試みた。薄膜品質向上やスピノーダル・ナノ分解に関して十分な根拠となる結果は得られなかったが、表面積層したIn2S3膜を使って熱処理を行った試料において、良好なpn接合(In2S3-Cu2ZnSnS4ヘテロ接合)が形成されることを見出した。これをベースしたデバイスでは、7%近い太陽エネルギー変換効率が得られた。この値は従来ヘテロ接合形成に用いられるCdSを使わなCu2ZnSnS4薄膜太陽電池では、もっとも高い効率である。28年度が最終年度であるため、記入しない。また、太陽電池を構成する元素資源も地殻中に豊富に存在するもの(バルクメタル)を利用することが求められる。27年度は母体相の一つであるCu2ZnSnS4の電気めっき(金属積層膜めっき+硫化)及びスプレー製膜の2つのプロセスについて合成条件検討を行った。前者の電気めっきをベースとするプロセスでは、金属積層膜の硫化前アニーリングにより結晶グレインの成長と薄膜表面の平滑化を実現した。後者のスプレー製膜プロセスでは、液相原料の組成比最適化によりキャリア濃度が効果的に制御できることを見出した。実際にデバイス化して特性を評価したところ、いずれ手法で得られた太陽電池も既存のCu2ZnSnS4の中では極めて高い変換効率(8%以上)が達成された。研究開始当初は、電気めっきプロセスにより得られるCu2ZnSnS4薄膜が比較的高い太陽光変換効率を示しており、スプレー成膜はそれには全く及ばなかった。そのため、めっきプロセスを中心に研究を開始したが、ナノスケールの偏在構造などを得るには、めっきプロセスには限度があった。27年度に得られたスプレー成膜の成果は、組成比制御が極めて簡単にできる特徴があり、今後のナノスケール偏在構造の導入に大きく寄与する重要な成果であると考えられたため。

28年度は、の一つであるCu2ZnSnS4母体相のさらなる品質向上およびスピノーダル・ナノ分解現象の実証を目指して、各種金属のポストドーピング(成膜されたCu2ZnSnS4薄膜に各種金属エンを含む溶液を塗布し、熱拡散によってドーピングすること)を試みた。薄膜品質向上やスピノーダル・ナノ分解に関して十分な根拠となる結果は得られなかったが、表面積層したIn2S3膜を使って熱処理を行った試料において、良好なpn接合(In2S3-Cu2ZnSnS4ヘテロ接合)が形成されることを見出した。これをベースしたデバイスでは、7%近い太陽エネルギー変換効率が得られた。この値は従来ヘテロ接合形成に用いられるCdSを使わなCu2ZnSnS4薄膜太陽電池では、もっとも高い効率である。Cu2ZnSnS4とCu2ZnSnSe4とのナノレベルで偏在構造の作製、非占有のFe3dバンドを含む中間バンド型太陽電池の開発。バルク結晶中であれば再結合中心となると予想される表面(結果)は、ナノサイズの組成偏在構造を利用すれば、量子サイズ効果によるバンドギャップ拡大によってFe3dバンドを経由する再結合が抑制され、さらに、Fe3dバンドを介した2光子吸収による近赤外領域の長波長利用が可能になると期待される。27年度に培った技術をもとにそのような量子効果を持つ太陽電池の実現を図る。28年度が最終年度であるため、記入しない。
抗体医薬品に対する抗薬物抗体の実態解明と臨床疫学解析

バイオ医薬品はヒトの体内で免疫原性を持つことから、抗体医薬品に対する抗体(抗薬物抗体)が出現し、極端な薬効低下が引き起こす。しかし、抗薬物抗体の実態や出現要因に関する情報は不足する。それは、適切な臨床サンプルと測定技術に基づく研究成果が無いことにも起因する。本研究では、京大病院のリウマチ患者を対象としたKURAMAコホートを用い、革新的な測定技術を活用して、抗薬物抗体の実態解明を目指す。さらに、抗薬物抗体出現要因や臨床効果への影響について、疫学専門家による臨床情報の解析も実施する。本研究成果は、抗体医薬品使用における免疫原性の回避法の確立や個別化医療の実現に有益な、基礎的情報を提供する。
高血圧及び糖尿病合併心房細動における心脾連関

圧負荷により生じる心房の炎症・線維化及び心房細動受攻性亢進における脾臓の役割を検討するために脾臓摘出が圧負荷誘発性の炎症・線維化を増悪させると仮説をたて検証を行った。6週齢の雄SDラットを擬似手術(Sham)+Sham群、Sham+脾臓摘出(SPX)、腹部大動脈縮窄術(AAC)+Sham群、AAC+SPX群に分け2、4、14、28日目に各種評価を行った。結果、脾摘は圧負荷誘発性の炎症・線維化、心房細動受攻性亢進を増悪させることが示唆され,脾臓由来IL-10の消失が主原因と判明した。圧負荷により生じる心房の炎症・線維化及び心房細動受攻性亢進における脾臓の役割は不明である。そこで我々は脾臓摘出が圧負荷誘発性の炎症・線維化を増悪させると仮説をたて検証を行った。また,新生仔ラットの心筋線維芽細胞と心筋細胞を用いてストレッチによる炎症・線維化シグナルの評価を行った。14日目の時点で,Sham+Sham群と比較しAAC+Sham群の方が脾臓、血中、左房組織におけるIL-10レベルは上昇した。しかし,脾摘を併せて行うことで(AAC+SPX群において),血中及び左房組織のIL-10レベルは有意に低下した。そのため,脾臓由来IL-10の消失が重要な変化であると考えAAC+SPX群にIL-10を補充したAAC+SPX+IL-10群を追加し,5群で検討することとした。228日目の時点において、AACを施行した群で認められた左房間質の線維化はAAC+SPX群で有意に増悪した。心臓電気生理検査では、圧負荷誘発性の心房間伝導時間延長及び心房細動持続時間が脾摘により増悪した。3AAC+SPX+IL-10群では,AAC+SPX群で認められたSPXによる心臓への悪影響が有意に抑制されていた。4圧負荷と類似の負荷として,ストレッチ負荷を培養細胞に与え評価したところ,心臓線維芽細胞において認めたα-SMA・MCP-1発現の亢進がIL-10の投与で抑制された。心筋細胞においてはp38-MAPKのリン酸化がIL-10の投与で抑制された。脾摘は圧負荷誘発性の炎症・線維化、心房細動受攻性亢進を増悪させることが示唆された。これは脾臓由来IL-10の消失が主原因と考えられた。高血圧モデルラットにおける脾臓の役割を英文論文として報告することが出来た。糖尿病モデルマウスにおける脾臓の役割に関しては現在検証中である。腹部大動脈縮窄術による圧負荷モデルラットにおいて脾臓を摘出すると、血中IL-10濃度が低下することが判明し、引き続き炎症性サイトカインの上昇を認め、心臓の炎症や線維化が増悪しており心臓リモデリングの増悪を認めた。心房細動の誘発性を検証したところ、心房細動の誘発性が上昇していた。圧負荷モデルラットでは脾臓でのIL-10の産生が亢進することも判明したため、脾臓由来IL-10は圧負荷モデルラットにおいて心臓リモデリングを抑制し、心房細動の受攻性亢進を抑制する働きを担っていることが判明した。実際に脾臓摘出した圧負荷モデルラットにIL-10の補充を行うと心臓リモデリングが有意に抑制し、心房細動の誘発性も有意に抑制した。このことは高血圧により誘発される心臓リモデリング及び心房細動易誘発性に対して有効な治療法の発見につながる可能性がある。圧負荷を代表する疾患である高血圧症における脾臓機能の重要性を示唆し、血中IL-10濃度測定が高血圧患者の心房細動発症リスクを予測することが出来るかもしれない。しかし、IL-10の補充療法は否定的な臨床試験も出ており、どのような患者にIL-10の補充が有効なのかなど今後の検討課題はまだ残っている。今後は高血圧合併心房細動患者の実際のIL-10濃度の測定などを行い、濃度が下がっているのかなど調査する必要がある。本研究の実験内容は前年度にHeart RhythmというJournalに英文で報告した。また、糖尿病合併心房細動におけるIL-10の重要性に関してはまだ検索できていない状況であり、糖尿病モデルマウスにおけるIL-10濃度や、IL-10投与による有効性などを検討していく方針である。

結果、脾摘は圧負荷誘発性の炎症・線維化、心房細動受攻性亢進を増悪させることが示唆され,脾臓由来IL-10の消失が主原因と判明した。糖尿病モデルマウスにおいて脾臓を摘出した後の心臓の変化を検証しているが、糖尿病でおこる心臓の異常として洞機能不全があるためその変化が脾臓摘出でどのように変化するかを確認していく方針である。循環器内科計画通りに使用していたが、価格の変動があったため。1円を今年度の物品に合わせて使用する。
ガーナ国ボルタ川流域におけるイネのモレキュラーモニタリング

サブサハラアフリカ(調査対象国:ガーナを含む)でコメの需要が急速に増加していが、世界規模の「気象の極端化」等による農業被害によって食料供給の不安定化が進んでいる。このような状況を踏まえ、CARDは2008年から2018年までの10年間でサブサハラアフリカにおけるコメ生産量を2倍にすることを目標とした。これまで、コメの増産に向けた研究は、CARDパートナーのアフリカ稲センター(AfricaRice)、国際稲研究所(IRRI)、国際農林水産業研究センター(JIRCAS)が中心的に行ってきた。具体的には、1.水稲・陸稲遺伝資源の評価および改良、2.アジア型水田基盤整備および水稲栽培モデルを開発、3.河川流域の稲作に効果的な生産技術開発である。これまでにネリカ米の普及等で成果を上げている。しかし、アフリカのイネ生産圃場を対象に、飛躍的に進歩しているゲノム解析技術を活用した遺伝子調査研究は行われてこなかった。2016年度に選抜したS欠耐性品種で特異的に発現する遺伝子を単離して、コントロール品種(IR64及び日本晴)とCDSの塩基配列を比較した結果、差異はないことがわかった。この解析によって、S欠耐性品種で特異的に発現する遺伝子は、遺伝子発現を制御するプロモーター領域の変異が重要であることが示唆されていた。2018年度の研究においては、次世代シークエンス解析を行い、S欠耐性品種で特異的に発現する遺伝子の周辺配列を解析した結果、プロモーター領域と3`UTRに変異があることが明らかになった。この結果から、この遺伝子の特異的な遺伝子発現はプロモーターの変異による転写調節または、3`UTRによる転写後調節によって制御されていることが示唆された。また、変異部位が明らかになったため、DNAマーカーとして活用できることが示唆された。2018年度は、ガーナ国北部の氾濫低湿地の土壌(硫黄欠乏土壌)を用いて、イネ遺伝資源の栽培試験と網羅的な遺伝子発現解析によって単離された硫黄欠乏土壌に耐性品種特異的に発現する遺伝子のプロモーター領域と3`UTRの変異を次世代シークエンス解析で明らかにすることができた。この変異部位はDNAマーカーとして育種に活用できることが期待できる。さらに、本年度は、同定された遺伝子を過剰発現した形質転換植物体の作出を行い、数系統の過剰発現体を得た。2019年度は過剰発現した形質転換植物体の評価を行い、2018年度に同定した変異部位が有用なDNAマーカーとしてかつようできるか検討する。さらに、硫黄欠乏土壌で発現する遺伝子を制御するシス因子及びトランス因子を網羅的に解析して、硫黄欠乏土壌の遺伝子発現経路の全体像を把握する。2015年度の研究においては、ガーナ国北部の氾濫低湿地の試験圃場を活用して、新規マイクロアレイを用いて網羅的遺伝子発現解析を行い、養分欠乏地域における安定的なイネ生産のための基盤整備を行った。同地域を含む西アフリカのイネ生産圃場では、硫黄欠乏が顕在化しており、イネの生育阻害の要因となっている。そこで、これまで実験室レベルで同定された硫黄吸収に関連する遺伝子が現地圃場でどの程度発現し、イネの生育収量に影響を及ぼしているのかを検証した。さらに、硫黄施肥条件を変えた試験圃場における遺伝子発現を網羅的に新規マイクロアレイで解析して、圃場レベルで機能するマーカー遺伝子の同定を行うための実験を行った。ガーナの主要品種であるジャスミン85を硫黄成分の施肥区および無施肥区で栽培した結果、施肥区において有意に高い乾物重を示した。ガーナ国北部の氾濫低湿地の試験圃場の土壌には、硫黄の供給力がほとんどなく、イネの生産性および施肥効率の改善には、硫黄成分の添加が不可欠であることが確認された。次に、同処理条件下における遺伝子発現をマイクロアレイで網羅的に解析した結果、遺伝子発現量に2倍以上の差がみられた遺伝子は、地上部と地下部でそれぞれ7584個と3264個同定された。同定された遺伝子の内、特に大きな発現を示した遺伝子群に着目して、既知の遺伝子との配列および構造の類似性を解析した結果、硫黄トランスポーターの相同性遺伝子が選抜された。同遺伝子は、硫黄欠乏条件において、地上部と地下部でそれぞれ41倍と172倍増加しており、地上部より地下部で顕著な発現がみられた。これまで硫黄欠乏条件の水耕実験で同定されてきた遺伝子が、生産現場でも、発現量に顕著な違いが検出された意義は大きいと考えられた。

硫黄トランスポーター以外にも、大きな変化量を示した未知の遺伝子が複数検出されており、これらの遺伝子は、硫黄欠乏が観察される実際の生産圃場でのイネ生育や硫黄吸収・利用に関与する新規の遺伝子候補として期待できた。サブサハラアフリカ(調査対象国:ガーナを含む)でコメの需要が急速に増加していが、世界規模の「気象の極端化」等による農業被害によって食料供給の不安定化が進んでいる。このような状況を踏まえ、CARDは2008年から2018年までの10年間でサブサハラアフリカにおけるコメ生産量を2倍にすることを目標とした。これまで、コメの増産に向けた研究は、CARDパートナーのアフリカ稲センター(AfricaRice)、国際稲研究所(IRRI)、国際農林水産業研究センター(JIRCAS)が中心的に行ってきた。具体的には、1.水稲・陸稲遺伝資源の評価および改良、2.アジア型水田基盤整備および水稲栽培モデルを開発、3.河川流域の稲作に効果的な生産技術開発である。これまでにネリカ米の普及等で成果を上げている。しかし、アフリカのイネ生産圃場を対象に、飛躍的に進歩しているゲノム解析技術を活用した遺伝子調査研究は行われてこなかった。2017年度の研究においては、2016年度と同様にガーナ国北部の氾濫低湿地の土壌(硫黄欠乏土壌)を用いてイネ遺伝資源の栽培試験(耐性品種選抜試験)を行った結果、無施肥区において、乾物重の減少が少ない耐性品種を再確認することができた。また、硫黄欠乏条件による乾物重の違いをより明らかにするために、硫黄欠乏条件の液体培養による栽培試験法の検討を行った。さらに、2016年度に選抜した耐性品種に特異的に発現する遺伝子を単離して、塩基配列をコントロール品種(IR64及び日本晴)と比較した結果、塩基配列に差異はないことがわかった。この解析によって、耐性品種に特異的に発現する遺伝子は、遺伝子発現を制御するプロモーター領域の変異が重要であることが示唆された。2017年度は昨年行った栽培試験結果を再確認することができ、さらに、ガーナ国北部の氾濫低湿地の土壌(硫黄欠乏土壌)を用いたイネ遺伝資源の栽培試験と網羅的な遺伝子発現解析によって単離された硫黄欠乏土壌に耐性品種特異的に発現する遺伝子を耐性品種とコントロール品種で比較することができた。同定された遺伝子は、耐性品種とコントロール品種に差異はなく、65アミノ酸残基をコードしており、メタロチオネインと相同性が高いことがわかった。メタロチオネインは全ての動植物に存在し、植物中にはファイトケラチンとして働いていることが報告されている。また、同定された遺伝子と相同性が高い遺伝子の過剰発現イネは根のバイオマスが増加する報告もある。同定した遺伝子はガーナ国北部の氾濫低湿地の土壌特異的に活用できる発現マーカー遺伝子になり得る可能性があるサブサハラアフリカ(調査対象国:ガーナを含む)でコメの需要が急速に増加していが、世界規模の「気象の極端化」等による農業被害によって食料供給の不安定化が進んでいる。
マウス心臓弁形成過程におけるHB-EGFによる細胞増殖制御

マウス心臓弁形成過程において、EGFファミリーの増殖因子HB-EGFは弁間質細胞の増殖を抑制しているが、この過程で弁問質内のヘパラン硫酸プロテオグリカンとの相互作用が必須であることを明らかにした。またこの増殖抑制にはEGFRとその下流でJNK及びp38MAPKを介した経路が関与していることと、HB-EGF欠失時の細胞増殖昂進にもEGFRシグナル経路が関与し、正常な心臓弁形成過程においてHB-EGFによる増殖抑制シグナルと他のEGFRリガンドによる増殖促進シグナルが拮抗している可能性が示唆された。HB-EGFはEGFファミリーに属する増殖因子である。我々はこれまでのHB-EGFノックアウト(KO)、非切断型変異HB-EGFノックイン(UC)、あるいはヘパリン結合領域欠失変異HB-EGFノックイン(△HB)マウスなどの変異マウスを用いた解析から、これら変異マウスはいずれも発生段階において心臓弁の著しい肥厚症状を呈し、この肥厚は後期リモデリング過程での弁間質細胞の増殖昂進によるものであることを明らかにしている。これらの結果から分泌型HB-EGFは心臓弁形成過程、特に後期リモデリング過程において、間質細胞の増殖を負に制御しており、この過程ではHB-EGFとHSPGsとの相互作用が必須であるということが示唆される。そこで本研究ではこれまで「増殖促進因子」であると考えられてきたHB-EGFが、いかにして心臓弁間質細胞の増殖を抑制しているのか、その分子機構について明らかにすることを目的としている。平成20年度は、マウス心臓弁形成過程をex vivoで検証する実験系の確立(cushion explant培養系)をおこなった。この実験系によって以下のことを明らかにした。1)KO,UC,△HB explantではいずれも野生型よりも間質細胞の増殖性が昂進していた。2)野生型HB-EGFに比べて△HBではKOの間質細胞の過増殖性の抑制(レスキュー)能力が低かった。3)野生型explantにおいてHB-EGFとHSPGsとの相互作用を阻害することで間質細胞の増殖性が昂進した。4)野生型explantにおいてEGFR阻害剤を作用させると間質細胞の増殖性が昂進した。以上の結果より、心臓弁形成過程におけるHB-EGFによる間質細胞の増殖抑制にはHB-EGFとHSPGsとの相互作用が必須であり、この過程ではHB-EGFによるEGFRシグナルの活性化が関与していることが示された。我々はこれまでのHB-EGFノックアウト(KO)マウス等の各種変異マウスを用いた解析から、これらHB-EGF変異マウスはいずれも発生段階において心臓弁の著しい肥厚症状を呈し、この肥厚は後期リモデリング過程でのHB-EGF機能欠失による弁間質細胞の増殖昂進の結果であることを明らかにしている。これらのことからHB-EGFは心臓弁形成過程、特に後期リモデリング過程において、間質細胞の増殖を負に制御していることが示唆される。そこで本研究では、これまで増殖促進因子であると考えられてきたHB-EGFが、いかにして心臓弁間質細胞の増殖を抑制しているのか、その分子機構を明らかにすることを目的としている。平成21年度は、HB-EGFによる弁間質細胞の増殖抑制における、HB-EGFの受容体のひとつであるEGF受容体(EGFR)の関与・機能に焦点を当てて解析を行い、以下のことを明らかにした。1)Cushion explantを用いた弁間質細胞初代培養系において、野生型explantに対して、EGFR阻害剤は低濃度で間質細胞の増殖を促進したが、高濃度では逆にこれを抑制した。一方HB-EGF KO explantに対して、EGFR阻害剤は間質細胞の過増殖を抑制した。2)野生型あるいはHB-EGF KOの胎仔心臓弁におけるEGFRおよびその下流のERKの活性化を免疫組織化学法で検証したところ、いずれも野生型に比べてHB-EGF KOでより活性化が昂進していた。3)HB-EGF KOとWaved-2(EGFR活性低下変異)マウスとの二重変異体では、HB-EGF KO単独変異よりも弁肥厚の程度が軽減されていた。以上の結果から、弁間質細胞においてEGFRは、HB-EGFによる増殖抑制に寄与しているのみならず、HB-EGF欠損時の増殖促進にも寄与していることが明らかとなり、心臓弁発生過程の間質細胞の増殖制御にはHB-EGFによる負の制御と他のEGFRリガンドによる正の制御が拮抗していることが示唆された。

これらのことからHB-EGFは心臓弁形成過程、特に後期リモデリング過程において、間質細胞の増殖を負に制御していることが示唆される。そこで本研究では、これまで増殖促進因子であると考えられてきたHB-EGFが、いかにして心臓弁間質細胞の増殖を抑制しているのか、その分子機構を明らかにすることを目的としている。平成22年度は主に、HB-EGFによる心臓弁間質細胞の増殖抑制におけるEGFR下流シグナルに焦点を当て、cushion explant培養系を用いた解析を行った。野生型のexplant培養系に種々のシグナル分子に対する阻害剤を添加し、間質細胞の増殖に与える影響を検討したところ、EGF受容体(EGFR)阻害剤ZD1839、JNK阻害剤SP600125、及びp38MAPK阻害剤SP600125が間質細胞の増殖を昂進させた。一方、MEK阻害剤PD98059、あるいはPI3-kinase阻害剤LY294002は間質細胞の増殖に影響しなかった。これらの結果から、HB-EGFによる間質細胞の増殖抑制には、HB-EGFの受容体としてのEGFRと、その下流でJNK及びp38MAPKのシグナル経路が関与していることが示唆された。また、昨年度の解析によって示唆された、HB-EGFKOの心臓弁間質細胞増殖昂進における他のEGFRリガンドの関与の可能性についてさらに検討を進め、野生型explantにおけるHB-EGF以外のEGFRリガンドの発現をRT-PCR法によって検出したところ、HB-EGF以外にEGF, epiregulin,及びamphiregulinの3種の発現が認められ、心臓弁発生過程において、同じEGFRを介したこれら3種のEGFファミリー増殖因子による増殖促進シグナルがHB-EGFによる増殖抑制シグナルと拮抗していることが示唆された。
固相での分子モーターの構築

種々のクラウンエーテルおよびアリールアンモニウムを組み合わせ、構造を形成した。本年度は、アニリニウムと18-crown-6からなる分子ローター構造を導入した系について、μSRを用いて詳細な物性測定を行ったところ、Ni(dmit)_2が示す磁性は低温でオーダーせず、スピンラダー的な磁性を保つことを明らかにした。また、18-crown-6自体が回転している系について高圧下での磁性を検討することにより、回転と磁性の関連について詳細に検討を行った。高圧SQUIDに関する実験から、回転は4kbar程度の加圧により止まることが判明した。また、新たに12-crown-4を導入した系について検討を開始した。2.[Ni(dmit)_2]結晶内にキラルなカチオンを導入した。分子の1方向への回転を目指し、まず、キラルな環境を導入するため、キラルカチオンをカウンターカチオンとする、Ni(dmit)_2塩を作製した。昨年度までに得られている1,2-diphenylethylene-diamine、2-ammo-1-phenylethanol及び、1-Aminoindanの4級塩を導入した系について結晶構造と電子物性の相関について検討を行った。また、S, R体およびdl体の1-Indanのアンモニウム塩を導入した系を新たに作製し、カウンターカチオンのキラリテイとNi(dmit)_2の配列との相関について検討を行った。種々のクラウンエーテルおよびアリールアンモニウムを組み合わせ、構造を形成する。本年度は、アニリニウムと18-crown-6からなる分子ローター構造を導入した系について、詳細な物性測定を行った。また、18-crown-6自体が回転している系を新たに見いだし、物性評価に着手した。この系の場合は、18-crown-6の回転と、Ni(dmit)_2の示す磁性がカップルしていることが判明した。今後、高圧下での磁性を検討することにより、回転と磁性の関連について詳細に検討を行う予定である。そのためにまず、高圧SQUIDに関する予備実験を行った。
有機アニオントランスポーターの臨床応用

有機アニオントランスポーターはステロイドホルモンを輸送する事から癌の中でもホルモン感受性の高い乳癌に着目し、東北大大学で手術を行った乳癌症例について倫理委員会の承認後免疫染色にてLST-2発現と臨床像との相関を検討した。その結果、1)予後が明らかな症例102例についてみるとLST-2陽性例は有意に予後良好であり、また再発例も少ないことが明らかになった。2)LST-2の輸送基質である抗癌剤MTX使用例79例についてみると陽性例は有意に予後良好であったが、全102例の検討に比較してp値の向上が見られず、またMTX非使用例でも同様の傾向を示すことから、LST-2発現下でのMTX投与の劇的な治療効果向上および、in vitro、in vivoの結果の証明には至らなかった。3)臨床病理所見との関連について検討すると、LST-2は腫瘍の小さいものに有意に発現していた。ERαとの相関性はみられないが、estradiol(LST-2の輸送基質)を局所合成する17β-HSD typelと弱く相関した。4)LST-2のimmunoreactivityと予後に関する単多変量解析を行うとLST-2はリンパ節転移と並び、かつHER2/neuや腫瘍径等を越える独立した予後因子になりうる、すなわちLST-2発現乳癌は予後良好で、非発現乳癌は予後不良といえることが明らかとなった。本年度はOATP-R遺伝子5'上流域の単離と構造解析ヒトgenomic libraryよりOATP-Rの遺伝子の5'上流域を単離し塩基配列を決定した。この有機アニオントランスポーターOATP-Rの5'上流領域約2Kbを発現ベクターに組み込み基礎転写活性がその部位に存在することを確認した。さらに上流領域約2Kbを段階的に短くした配列を同様に発現ベクターに組み込み活性制御部位の同定を行った。転写調節領域のdeletion mutantを作成しルシフェラーゼ活性を指標として転写活性を明らかにした。その結果から本研究では、OATP-Rの転写調節領域の解析とアクチベーター蛋白結合部位の同定を行い、また各種薬物による発現増強試験を通してOATP-Rの活性を増強させる物質を探索する。腎不全時にOATP-Rの発現を上昇させることで脊臓からの薬物、腎不全物質の腎からの排泄促進をし、腎不全症状の改善、透析導入への期間を遅らせる新たな治療法の開発を行う。現在までの薬剤の開発戦略(特に抗疵剤)は、細胞内に容易に透過させるために疎水性を持った物質の探索に重点がおかれていた。一方でメトトレキセートの様な親水性の抗癌剤の開発は遅れていた。しかしながら有機アニオントランスポーターの解明により疎水性の物質がトランスポーターを介して特異的に臓器や癌細胞に輸送されることが明らかになった。しかしそのような物質の放射線標識体が必ずしも存在せず、合成するにも値段がかかる。そこで我々はLST-2を一過性に発現させた細胞を用いて特異的な基質を探索するための評価系構築を検討した。その結果、細胞としてはHepG2、基質はフルオレセインを用いることで薬物の阻害効果を効率的に探索することが可能である事を見いだした。また多検体処理を可能にするために通常24ウェルで実施している基質取り込み実験を改良して96ウェルプレートを用いてでも実施可能であることが明らかになった。癌特異的発現有機アニオントランスポーターLST-2アデノウイルス強制発現系に蛍光胆汁酸の取り込みを行わせ、その際に各種抗癌剤を添加し蛍光胆汁酸の取り込み抑制を指標としてLST-2特異的に取り込まれる物質のスクリーニングを開始した。有機アニオントランスポーターLST-2は、正常臓器では中心静脈周囲肝細胞類洞側膜に限局しておりLST-1の数十分の1程度の発現量であるが、多くの消化器癌細胞で著明に発現している特徴を持ち、さらには抗癌剤MTXはLST-2の輸送基質となり、in vitroにおいてLST-2が消化器癌におけるMTXに対する感受性を決定しているトランスポーターである。

そこで東北大大学で手術を行った乳癌症例について倫理委員会の承認後免疫染色にてLST-2発現と臨床像との相関を検討した。1)予後が明らかな症例102例についてみるとLST-2陽性例は有意に予後良好であり、また再発例も少ないことが明らかになった。2)LST-2の輸送基質である抗癌剤MTX使用例79例についてみると陽性例は有意に予後良好であったが、全102例の検討に比較してp値の向上が見られず、またMTX非使用例でも同様の傾向を示すことから、LST-2発現下でのMTX投与の劇的な治療効果向上および、in vitro、in vivoの結果の証明には至らなかった。3)次に、臨床病理所見との関連について検討すると、LST-2は腫瘍の小さいものに有意に発現していた。ERαとの相関性はみられないが、estradiol(LST-2の輸送基質)を局所合成する17β-HSD typelと弱く相関した。4)さらに、LST-2のimmunoreactivityと予後に関する単多変量解析を行うとLST-2はリンパ節転移と並び、かつHER2/neuや腫瘍径等を越える独立した予後因子になりうる、すなわちLST-2発現乳癌は予後良好で、非発現乳癌は予後不良といえることが明らかとなった。
ホルモン依存性乳癌の進展とヘテロジェナイティー

DDDマウスで樹立した可移植性妊娠依存性乳癌(TPDMT-4)の自律性癌、さらに転移性癌への進展を、(a)ホルモンによる持続的刺激、(b)造腫瘍能の高いMMTVへの暴露および(c)コラゲナーゼによる細胞遊離化が促進することを明らかにし、これらの奏効機序の解明を進めた。aに関しては、ホルモンのプロモーター作用が考えられる以外に有力な証拠をまだ見つけていない。b、cについては、プロMMTVの組込みの増加と増幅、さらにint-2遺伝子の増幅が重要な役割を果たすことが判明した。特に、cではコラゲナーゼにより細胞間基質から遊離された腫瘍細胞はホルモンに高度に感受性になり、正常乳腺組織との相互作用を失い、増殖抑制効果を受け難くなり、浸潤性を増し、自律性癌への進展に寄与することが示唆された。上述の進展実験で得られた4株の自律性亜株について肺コロニー形成能とオンコジーンの発現の関係を追求した。親株TPDMT-4を含めすべての自律性癌でint-2の発現が起こっていて、最初のホルモン依存性乳癌の発生で、この遺伝子が重要な役割をしたと考えられた。親株と肺コロニー形成能をもたないホルモン反応性株や自律性癌では、調べた20種以上のint-2以外のオンコジーンの発現は全く証明されなかった。これに対して、肺コロニー形成能をもつ3株の自律性癌ではhst遺伝子の発現が起こっていた。自律性亜株は違った過程により、お互いに独立に樹立されたものであり、肺コロニーを形成した細胞を選択する操作を用いずに、作り出されたものであるから、hstの発現が新しく開始したものと考えられる。肺コロニー形成能が腫瘍の転移能獲得の初期段階であるから、乳癌の進展にhstが強く関与していることを示唆している。コラゲナーゼ処理の進展効果やコラゲナーゼ活性の高い癌は転移能が高いという報告に基づき、IV型コラゲナーゼ活性も追求したが、肺コロニー形成能との明瞭な相関を認めていない。
海溝型地震の最大規模とスケーリング則

1960年チリ地震, 2017年メキシコ地震, 2009年サモア地震などについて,主に津波データから断層面上のすべり分布の推定を行った.1906年コロンビア・エクアドル地震についてハワイの津波浸水を再現し,震源過程結果を検証した.2004年スマトラーアンダマン地震及び2005年ニアス地震の津波波源モデルを構築するため,遠地津波データを収集し,位相補正の効果を検討した.2010年メンタワイ津波地震について津波浸水域まで説明できる震源モデルを推定した.あらたに開発した分散性津波の波線追跡法と従来の津波差分計算法を用いて,2015年に鳥島近海で発生した火山性津波地震が,海底カルデラ内部で大きな隆起現象を伴っていたことを示した.津波観測点の最適化配置,津波波形の時間逆転による解析,津波波形のインバージョン手法やデータ同化の改良など,津波波形を用いる解析手法の開発をおこなった.日本海の自由振動について,その特性を調べて分類したほか,日本海東縁部の断層について,モード解を用いてそれらの津波励起特性を調べた.三陸沿岸宮古市の津波堆積物について,2011年東北地方太平洋沖地震の津波堆積物の特徴を考慮して,それらの起源を推定した.福島県南相馬市でも2011年及び過去に発生した津波堆積物を調査し,粒度分析・化学成分分析・年代測定などを行って,これらの起源を検討した.また,これらの津波堆積物データに対して津波による土砂移動モデルを適用し,津波堆積物から古地震を調べることができることを示した.1938年に福島県沖で発生した正断層地震について,津波波形解析から,震源が太平洋プレート内である可能性を示した.1771年八重山巨大津波について津波波源モデルを検討し,大規模地滑りモデルでも沿岸の測定津波高を再現可能であることを示した.1854年安政東海地震の震源過程を米国の検潮記録を用いて解析した.H30年度は多くの成果をだすことができた2019年度(令和元年度)は最終年なので,研究結果の総まとめを行う.千島海溝で発生した17世紀の巨大地震について,2011年東北地方太平洋沖地震の断層モデルを参考に,海溝軸付近で大きなすべり量を持つモデル(Mw8.8)を作成した.1969年(Mw8.0),1975年(Mw7.8)の巨大地震についても,津波波形に基づいて断層モデルを構築した.三陸沿岸宮古市において津波堆積物の調査を行い,浜堤背後の湿地で過去2000年間に発生した17層のイベント堆積物を発見した.2011年東北地方太平洋沖地震の津波堆積物の特徴を考慮して,これらのイベント堆積物の起源を推定した.福島県南相馬市でも2011年及び過去に発生した津波堆積物を調査し,粒度分析・化学成分分析・年代測定などを行って,これらの起源を検討している.琉球海溝沿いの与論島・沖縄本島において,サンゴのマイクロアトールの形状・年代から過去の水面変動を復元するための調査を開始した.津波データや測地データ,地震データを用いて,世界の巨大地震の断層運動の詳細や津波の発生過程について調査した.南米チリ沖で発生した2010年マウレ地震(Mw8.8),2015年イヤペル地震(Mw8.4)について,遠地地震波や近地・遠地の津波データなどから断層面上のすべり分布や破壊伝播速度の推定を行った.この他,2013年のサンタクルーズ諸島地震(Mw 8.0),2015年ソロモン諸島地震(Mw 7.0)について,津波波形の解析を行った.2012年ハイダグァイ島地震(Mw 7.8)によって発生し,海底地震計アレイに附置された水圧計に記録された津波波形のデータ同化を試みるとともに,分散性を考慮した津波伝播の影響を調べた.琉球海溝におけるサンゴのマイクロアトール調査については,研究協力者の都合で繰り越しをおこなったが,まだ論文の投稿に至っていない.それ以外の計画はほぼ順調に進んでいる.1960年チリ地震, 2017年メキシコ地震, 2009年サモア地震などについて,主に津波データから断層面上のすべり分布の推定を行った.1906年コロンビア・エクアドル地震についてハワイの津波浸水を再現し,震源過程結果を検証した.2004年スマトラーアンダマン地震及び2005年ニアス地震の津波波源モデルを構築するため,遠地津波データを収集し,位相補正の効果を検討した.2010年メンタワイ津波地震について津波浸水域まで説明できる震源モデルを推定した.あらたに開発した分散性津波の波線追跡法と従来の津波差分計算法を用いて,2015年に鳥島近海で発生した火山性津波地震が,海底カルデラ内部で大きな隆起現象を伴っていたことを示した.津波観測点の最適化配置,津波波形の時間逆転による解析,津波波形のインバージョン手法やデータ同化の改良など,津波波形を用いる解析手法の開発をおこなった.日本海の自由振動について,その特性を調べて分類したほか,日本海東縁部の断層について,モード解を用いてそれらの津波励起特性を調べた.三陸沿岸宮古市の津波堆積物について,2011年東北地方太平洋沖地震の津波堆積物の特徴を考慮して,それらの起源を推定した.福島県南相馬市でも2011年及び過去に発生した津波堆積物を調査し,粒度分析・化学成分分析・年代測定などを行って,これらの起源を検討した.

また,これらの津波堆積物データに対して津波による土砂移動モデルを適用し,津波堆積物から古地震を調べることができることを示した.1938年に福島県沖で発生した正断層地震について,津波波形解析から,震源が太平洋プレート内である可能性を示した.1771年八重山巨大津波について津波波源モデルを検討し,大規模地滑りモデルでも沿岸の測定津波高を再現可能であることを示した.1854年安政東海地震の震源過程を米国の検潮記録を用いて解析した.H30年度は多くの成果をだすことができた遠地津波の走時が線形長波に比べて遅れるのは地球と海水の弾性や重力ポテンシャルの影響であることが解明されていたが,この他に海水の成層などの影響を検討し,2011年東北地方太平洋沖地震,2004年スマトラ・アンダマン地震,2005年ニアス地震からの遠地・近地での観測津波波形について,これらの影響を考慮した位相補正を行い,津波波源を再検討した.観測された津波波形の時間逆転して津波を伝播させて波源を見積もる方法について,グリーン関数を組み合わせて改良を図り, 2009年にサモア諸島地震の津波波形を解析して波源を推定した.津波波形のデータ同化について,沖合の津波観測点と沿岸の予測点に対する津波グリーン関数を予め計算しておくことで,計算に要する時間を短縮し,津波予報に役立てる手法を開発した.2015年に南米チリで発生したイヤペル地震について,地震波データ,測地データ,津波でデータを使って解析された結果を比較した.このほか,2016年にエクアドル沖,1992年ニカラグア沖,1906年コロンビア・エクアドル地震の他,2016年にインドネシア南方沖で発生した地震について地震波や津波波形からその波源を調べた.1938年福島県東方沖地震の震源域近傍で発生した2016年の正断層地震について,1938年の正断層地震との比較を行い,地震波形・津波波形解析から断層パラメータを推定した.1611年慶長三陸津波地震の震源過程を歴史記録に書かれた津波到達地点を再現することで推定した.1896年明治三陸津波と2011年東北地方太平沖地震津波を比較すると,三陸海岸における津波高はほとんど同じであるのに対し,北海道や本州の検潮所で記録された津波波形の振幅は2011年の方がずっと大きい.これは,2011年の津波の方が,より浅部の海溝軸付近ですべりが大きく,1896年はやや深いところで大きかったことが分かった.福島県井田川低地における調査結果について予期しなかったバラつきが見られたため,一部の計画を翌年(平成30年度)に繰り越したが,この結果については,平成30年度には国際誌に結果を出版することができた.琉球海溝におけるサンゴマイクロアトールの論文はやや遅れているが,H30年度には投稿予定である.2019年度(令和元年度)は最終年なので,研究結果の総まとめを行う.2019年(令和元年)度は本計画の最終年であることから,これまでの結果をまとめる.