hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
歯髄細胞のグライコームシフトに着目した修復象牙質形成機序の解明

本研究では、BMP-1存在下のヒト歯髄培養細胞においてlectin arrayによる網羅的解析から明らかになった糖鎖構造の変化すなわちグライコームシフトに焦点を当て検討を行い、細胞膜画分におけるN-acetylgalactosamine修飾が亢進する一方で、α2,6-sialic acid修飾が減少することを明らかにした。以上の結果は、歯髄・象牙質複合体においてBMP-1がプロテアーゼとしてcollagenや象牙質特異的なタンパク質の成熟に関与するのみならず、細胞膜上のタンパク質の糖鎖修飾にも関与することを示唆しており、糖鎖を標的とした新規覆髄剤の開発に寄与すると考えられた。本研究は、象牙質・歯髄複合体の防御反応のひとつである修復象牙質形成におけるプロテアーゼを起点とした機序を解明し、歯髄保存療法へ応用することを目的としている。申請者はこれまでの研究から、1ヒト齲蝕罹患歯においてastacinプロテアーゼファミリーに属するBone morphogenetic protein-1 (BMP-1)の発現が修復象牙質形成に伴って亢進すること、2BMP-1がヒト歯髄培養細胞の膜タンパク質の糖鎖プロファイリングに変化をもたらすこと、を明らかにしている。糖鎖はタンパク質との結合様式によって2つに大別され、タンパク質中のアスパラギン残基と結合するN型糖鎖と、セリンやスレオニンと結合するO型糖鎖が知られている。これまでの網羅的な解析から、ヒト歯髄培養細胞においてBMP-1添加により膜画分のO型糖鎖の発現が促進することが予想された。そこで本研究では、膜タンパク質へO型糖鎖を付加する糖転移酵素の遺伝子発現の変化をreal-time PCRにて検索したが、20種類のアイソザイムのうち有意に発現が亢進するものは確認できなかった。一方で、O型糖鎖に特異的に結合するlectinを利用したlectin blottingを行ったところ、BMP-1添加によりヒト歯髄培養細胞の膜画分のO型糖鎖の発現がわずかに亢進することを確認し、糖鎖プロファイリング解析結果が再現された。本年度は、BMP-1によるヒト歯髄培養細胞の膜画分へのO型糖鎖付加の機序解明を目的として、1BMP-1存在下での糖転移酵素の遺伝子発現解析、2O型糖鎖Xの発現と相関する候補遺伝子の探索、3BMP-1存在下での糖転移酵素活性の測定、の3点について検討を行う計画であった。1については20種類存在するO型糖鎖の糖転移酵素アイソザイムの遺伝子発現をreal-time PCRにより解析したが、当初の推測と異なり有意な結果は得られなかった。一方で、lectin blottingの結果からは糖鎖プロファイリング解析と相同の結果を得ている。2、3については現在研究が進行中である。従って、本研究はおおむね順調に進展しているものと考える。本研究は、歯髄・象牙質複合体の防御反応のひとつである修復象牙質形成におけるプロテアーゼを起点とした機序を解明し、歯髄保存療法へ応用することを目的としている。申請者はこれまでの研究から、1ヒト齲蝕罹患歯においてastacinプロテアーゼファミリーに属するBone morphogenetic protein (BMP)-1の発現が修復象牙質形成に伴って亢進すること、2網羅的解析の結果から、BMP-1がヒト歯髄培養細胞の膜タンパク質の糖鎖プロファイリングに変化をもたらし、特にO型糖鎖の発現が亢進する一方で、N型糖鎖の発現は低下すること、を明らかにしている。前年度までの研究では、BMP-1によって発現が亢進するO型糖鎖の解析を中心に行い、O型糖鎖を付加する糖転移酵素の遺伝子発現の変化をreal-time PCR法にて検索したが、20種類あるアイソザイムのうち有意に発現が亢進するものは確認できなかった。O型糖鎖に特異的に結合するlectinを用いたlectin blottingによる解析ではO型糖鎖の発現がわずかに亢進することを確認し、糖鎖プロファイリングの解析結果が再現された。本年度は、BMP-1存在下で発現が低下するN型糖鎖についての解析を中心に行った。N型糖鎖に特異的に結合するlectinを用いたlectin blottingによる解析では、N型糖鎖の発現が減少することを確認し、糖鎖プロファイリングの解析結果が再現された。加えて、N型糖鎖のグリコシド結合を特異的に加水分解する酵素処理によってバンドシグナルが減弱することから、実際にバンドの本態がN型糖鎖であることを確認した。本年度の研究結果から、BMP-1によるO型糖鎖付加の亢進は糖転移酵素遺伝子発現の調節によるものではないと考えられる。そこで今後は、BMP-1による糖転移酵素の活性調節に焦点を当てて検討を行う。

また、前述の糖鎖プロファイリング解析から発現が低下する糖鎖の存在も確認している。そのため、lectin blottingやreal-time PCRを用いて網羅的解析の裏付けを行い、修復象牙質形成に特異的な糖鎖およびその糖転移酵素の同定を行う。さらに糖転移酵素の同定後は、RNA干渉によるノックダウンを行い象牙芽細胞マーカーの発現や硬組織形成における糖鎖の役割についても検討を行う。保存治療系歯学次年度使用額は、当初計画していた英語論文の校正が次年度になったことにより生じており、論文掲載に必要な経費として平成29年度請求額とあわせて使用する予定である。本研究で得られた結果は、国内では日本歯科保存学会(春・秋季の年2回開催)、日本歯内療法学会、日本CCNファミリー研究会、海外ではIADR、The World Endodontic Congressでの発表を予定しておりこれを実現するために研究費を使用する。
ダイレクトリプログラミング法を用いた新規脳梗塞治療法の開発

神経幹細胞特異的な4つの転写因子群をマウス皮膚線維芽細胞に強制発現させることで、神経幹細胞の性質を持つiNS細胞株を誘導した。このiNS細胞株を脳梗塞マウス急性期に細胞移植したところ、運動機能改善効果を示し、長期観察モデルでも腫瘍形成を認めなかった。以上の結果から、ダイレクトリプログラミングで直接的に誘導したiNS細胞株が脳梗塞急性期において治療効果があり、かつ安全性が高いことが示された。さらに、マウスの初代培養アストロサイトからも神経系細胞が誘導できることも確認できており、今後脳内グリア細胞等を脳内で直接ニューロンへ誘導する技術も検討する予定である。本研究ではマウス皮膚線維芽細胞より神経幹細胞を直接的に誘導し(induced neural stem cells; iNSCs)、脳梗塞などを含む神経疾患への治療応用へ展開するための基礎的研究基盤を確立することが目的である。平成25年度に主にダイレクトリプログラミングを行うためのウイルスベクターの構築を行った後、平成26年度は韓国建國大学のDong Wook Han博士との共同研究により神経幹細胞特異的な4つの転写因子(ここではFactor Xsとする)をマウス皮膚線維芽細胞にレトロウイルスベクターを用いて強制発現させることで、iNS細胞株を樹立した。またin vitroの実験系において、その細胞株が多分化能を持つことも確認した。その上で、平成27年度に、虚血24時間後のマウス脳梗塞モデル(30分一過性脳虚血モデル)の虚血周辺部に未分化なiNSC細胞50万個を細胞移殖を行い、その後の生存率、運動機能、脳梗塞体積等を検討したところ、iNSC細胞移殖群ではコントロール群と比較して、明らかな生存率の改善と運動機能改善効果を認めた。移植後28日後、8ヶ月後の検討の結果、移植された細胞は大部分がアストロサイト等のグリア細胞に分化していることが明らかになった。また移植後8ヶ月までの間で、その細胞移殖群から腫瘍形成は認めないことを確認している。以上の実験結果から、本実験で用いたiNS細胞株が脳梗塞急性期において治療効果があり、かつ安全性が高い細胞であることが示された。以上の結果を既に英語論文にまとめ現在国際英文誌に投稿中である。すでに当初予定していた動物実験ならびに免疫染色等を含めた解析は終了し、論文投稿中であるため。本研究はマウス皮膚線維芽細胞より神経幹細胞を直接的に誘導し(induced neural stem cells; iNSCs)、脳梗塞などを含む神経疾患への治療応用へ展開するための基礎的研究基盤を確立することが目的である。平成25年度に主にダイレクトリプログラミングを行うためのウイルスベクターの構築を行った後、平成26年度は韓国建國大学のDong Wook Han博士との共同研究により神経幹細胞特異的な4つの転写因子(Sox2、KIF4, c-Myc, Brn4)をマウス皮膚線維芽細胞にレトロウイルスベクターを用いて強制発現させることで、iNS細胞株を樹立した。その上で、平成27年度に、虚血24時間後のマウス脳梗塞モデル(30分一過性脳虚血モデル)の虚血周辺部に未分化なiNSC細胞を1×105個を細胞移殖し、その後の生存率、運動機能、脳梗塞体積等を検討したところ、iNSC細胞移殖群ではコントロール群と比較して、明らかな生存率の改善と運動機能改善効果を認めた。また移植後8ヶ月までの間で、その細胞移殖群から腫瘍形成は認めないことを確認した。本研究の結果、ダイレクトリプログラミングで直接的に誘導したiNS細胞株が脳梗塞急性期において治療効果があり、かつ安全性の高さが示された。今後、脳内グリア細胞等を脳内で直接目的とするニューロンへ誘導するin vivoダイレクトリプログラミング法も検討する予定である。当教室では、すでにiPS細胞や骨髄幹細胞を含め多様な細胞を用いた移植治療法の検討を行ってきている。今後もこれらの細胞移植モデルを利用して、その治療効果ならびにその治療作用メカニズムの評価を行っていく方針である。脳神経外科
細胞毒性tRNaseの体系的研究

我々は、tRNAを標的とするトキシン作用を2例発見した。コリシンは、大腸菌プラスミドが生産し他の大腸菌の細胞に侵入して細胞を殺す蛋白性毒素である。我々は、コリシンE5がtRNA^<Tyr>,tRNA^<His>,tRNA^<Asn>,tRNA^<Asp>のアンチコドンを切断して蛋白質合成を止め、菌を殺すこと、さらに別のコリシンDが、tRNA^<Arg>の4種のイソアクセプター分子のアンチコドンループ3'末端を切断して蛋白質合成を止めることを見出し、これらを"細胞毒性tRNase"と位置づけた。本研究では、"細胞毒性tRNase"のさらなる探索を行い、コリシンE5とDの分子構造と基質認識や酵素活性を究明するとともに、その応用可能性を探った。大腸菌0157株コレクションからtRNase型の新規コリシンを見つけることは出来なかったが、0157株の約1/4が何らかのコリシンを生産し、実にその3/4以上をコリシンDが占めていた。コリシンE5の活性ドメインE5-CRDは、コドンを分子擬態してtRNAアンチコドンを認識し、アルカリ開裂に似た新機構でRNAを切ること、またインヒビターImmE5はtRNAアンチコドンを分子擬態してE5-CRDに結合することを示した。E5-CRDは単鎖RNAのGU配列を切る「RNA制限酵素」である。これに対しコリシンDの活性ドメインD-CRDは局所構造のみの認識はしていない。D-CRDは基質との共結晶が得られなかったので基質との相互作用を示せなかったが、研究期間後に継続した各種変異実験により各残基の役割と分子機構が推定できた。また、tRNaseの酵母や動物細胞での発現に成功して、tRNAを切断して細胞増殖をとめること、各インヒビターによってその活性を中和できることを明らかにし、真核細胞機能研究のツールとなる可能性を示した。1.新規のコリシンとファージの検索:国立感染研のコレクションより約2300株のO157株を選び、そのコリシンあるいはファージの生産性とそれらに対する感受性を調べた。全体の約24%の株が何らかのコリシンかファージを生産していた。このうち65%がコリシンDを、9%がコリシンIを、4%がE群コリシンを生産しており、現在のところ未同定のものが22%ある。当初期待したような、K12株を殺さずO157株を殺すようなコリシンは見つかっていない。またtRNAを標的とするコリシンE5とコリシンDのバリエーションを求めたが、コリシンE5の5株すべてと、コリシンDの任意の5株について活性ドメインとインヒビターに相当するプラスミド遺伝子領域をsequencingしたが、いずれも既知のものと同一構造を示した。またE群コリシンの中で、進化上の中間体と思われるようなプラスミドを2個、全配列を決定した。さらに、O157の70%に感染できるが、K12には感染できない新規のファージをO157株の中から見出し、現在構造を決定中である。べ口毒素遺伝子はコードしていない。2.コリシンE5の酵素触媒機構:結晶構造解析データより、RNaseとしての触媒基として2個のLysと1個のArgが疑われた。様々な変異体の活性測定より、2個のLysが一般酸塩基触媒となっており、Argが反応中間体を鑑定化させているという、今までのヌクレアーゼにはない反応機構モデルを提出した。

3.コリシンDのRNaseドメインの特定:697アミノ酸残基からなるコリシンDの様々の長さのC末端側を、RNaseドメインを除いたコリシンE5と融合させ、キメラ体の殺菌活性を調べた。殺菌活性にはC末端の104アミノ酸ドメインでほぼ十分であることが判明した。またC末端160アミノ酸ドメインを精製し、これがtRNase活性を持っていることを確認した。1.コリシンE5の基質特異性と反応機構:コリシンE5は大腸菌のTyr, His, Asn, Aspに対するtRNAを天然基質として切断するが、合成RNAを用いて検討した結果、(C/U)pGpUpNpをループ上に含むRNAを基質として好み、NはA>C>G>Uの順で活性が高く、天然の基質tRNAの感受性の序列をほぼ説明すること、また基質最小単位はGpUpでありその切断部位はGp/Up間であることがわかった。触媒反応機構は、前年度のモデルとは異なり、他原子団の影響で塩基性が増大したArgが、基質グアノシル基の2'OHに一般塩基として働き、生じた2'Oが、二つのLys残基などで安定化されたリン酸のリン原子を求核攻撃する、という新規のモデルに至った。2.コリシンE5ホモログの活性:緑膿菌POl株のゲノムが決定され、その中でコリシンE5のC末端活性ドメイン(E5-CRD)とアミノ酸配列で50%相同な遺伝子が見つかり、遺伝子構造をもとにピオシンS4と命名された。CRD部分を欠いたコリシンとS4-CRDを遺伝子融合させると、弱いながらコリシンとしての殺菌活性を示した。また精製したS4-CRDは、E5-CRDと同様の特異性をもったtRNase活性を示した。E5との相同性は50%に過ぎないが、基質認識と触媒機構に必要だと想定している残基は殆ど保存されていた。3.コリシンDのC末端領域の活性:コリシンE5とのキメラ体で高活性を示すコリシンDのC末端166アミノ酸断片を精製し、野生型コリシン(697アミノ酸)と同等のtRNase特異性を確認した。In vitroタンパク合成系で生成直後の蛋白質が内在tRNAを切る活性で判断すると、C末端91アミノ酸でtRNase活性が検出されるが、この断片を精製した標品はインヒビターであるImmDへの結合活性は保持しているにもかかわらずtRNase活性は失っていた。1.コリシンE5の構造と反応機構:コリシンE5はTyr, His, Asn, Aspに対するtRNAのアンチコドンを切断して大腸菌を殺す。E5の活性ドメインE5-CRDはtRNAや合成アンチコドンステム/ループに対してはアンチコドン-1ないし+3文字目にかけて(C/U)pGpUpNpを基質として好むが(NはA>C>G>Uの順で活性が高い)、オリゴヌクレオチドではGpUpが基質として必要十分である。触媒機構は、再度以前示したモデルとは異なり、水分子に由来するOHイオンが求核触媒であるという反応モデルに至った。またE5-CRDとdGpdU、及びE5-CRDのR33Q変異体とdGpdUpとの、複合体のX線結晶構造解析により、E5-CRDはtRNAに対してmRNAのコドンを分子擬態し、特異的インヒビター1mmE5タンパクはE5-CRDに対してtRNAのアンチコドンを分子擬態していることが明らかになった。2.コリシンDの構造と反応機構:コリシンDはArgのtRNAのアンチコドンループを切断して大腸菌を殺す。
情報モラルと日常モラルの差異に関する研究-教育倫理学の観点から-

平成14年度から15年度にかけて行われた本研究は、とりわけ教育に関わる応用倫理学的場面において、情報モラルと日常モラルの差異を明らかにすることに主な狙いがあった。この目的は、2年間の研究によりほぼ達成されたと言うことができる。研究代表者がこの課題を「情報モラル」の教育という場面で考察したのは、教育改革の中に情報教育及び情報倫理教育(ここでは「情報モラル」という言葉が使用されている)が位置づけられ、近年コンピュータ・エシックス的な問題が教育に関わる議論の中でしばしば問題にされてきたからであり、またその際、しばしば情報モラルの特殊性(=日常モラルとの差異)が検討されざるを得なかったからである。すでに、現在、全国の中等教育の現場で、情報モラル教育が進められているが、ここには本研究と密接に関わる諸課題が山積している。こうした狙いで進められた2年間の成果は、多くの論文・著書となって結実した。また民間の研究機関と協力しながら、インターネット依存症などの研究を通して、情報モラル的状況の特殊性の一面を明らかにすることもできた。さらには、シンガポール教育省でわが国の情報教育の状況に関して講演する機会を得て、相互に意見を交換、当地の小学校、中学校、高校などでの情報(倫理)教育の現場を調査する機会を得たことも大きな収穫であった。しかも、この二年の間に、日常モラルと情報モラルが徐々に接近しつつあることを確認できたことは研究上のさらなる成果である。その主な理由は、電子ネットワークと日常世界とが連結し始めた点にある。今後、この傾向は、ますます顕在化するであろうが、この新たな現象については、今後の研究の課題とするつもりである。本研究の特色は、情報モラルと日常モラルとの相違を、電子ネットワークの世界の側から捉え返し、その条件を探ろうとする点にある。そのために、今年度の研究は、(1)昨年4月から開始された情報モラル教育(中学校)の調査・分析と(2)Webにおける自由と規制をめぐる諸動向(公開の際の届出制に関する各国の動向等)の調査・分析を、主たるテーマとして実施された(これらの研究は、3つの研究課題のうち、(1)情報モラルと日常モラルの相違点の比較解明、並びに(3)初等・中等教育におけるガイドラインにおける情報モラルの分析と日常モラルとの対比、に関わっている。)前者の研究からは、これまで注目されてこなかったタキソノミーの問題が明らかにされ、また後者の研究からは、自由と規律という、一見矛盾し合うかに見える関係が、実際には、規律の主体の問題(例えば、国家による規制か個人による規制か)に解消されることが明らかにされた。こうした研究成果は、各種シンポジウムでの報告や後記の「11.研究発表」に挙げられた諸業績の中に生かされたが、その意味でも、今年度の研究により、実り多い成果がもたらされたと言える。こうした成果を踏まえて、来年度の研究においては、とりわけ「情報モラル」の教育という場面で、情報モラルと日常モラルを比較しつつ、そこから日常モラルの諸条件を確認し、さらに情報モラルの特性を明らかにしようと考えている。それによって、日常モラルを支えるいくつかの条件が明らかにされ、モラル変容を理論的に説明しうる途が見出されることになるはずである。

すでに、現在、全国の中等教育の現場で、情報モラル教育が進められているが、ここには本研究と密接に関わる諸課題が山積している。こうした狙いで進められた2年間の成果は、多くの論文、著書となって結実した。また民間の研究機関と協力しながら、インターネット依存症などの研究を通して、情報モラル的状況の特殊性の一面を明らかにすることもできた。さらには、シンガポール教育省でわが国の情報教育の状況に関して講演する機会を得て、相互に意見を交換、当地の小学校、中学校、高校などでの情報(倫理)教育の現場を調査する機会を得たことも大きな収穫であった。しかも、この二年の間に、日常モラルと情報モラルが徐々に接近しつつあることを確認できたことは研究上のさらなる成果である。その主な理由は、電子ネットワークと日常世界とが連結し始めた点にある。今後、この傾向は、ますます顕在化するであろうが、この新たな現象については、今後の研究の課題とするつもりである。
伸張性トレーニングに伴う筋損傷・筋肥大と遺伝的要因との関連性

本研究では、これまでの研究に遺伝子多型という新たな視点を加え、ヒト肘関節屈筋群における伸張性収縮運動を実施した際の筋損傷と遺伝的要因との関連性を検討することを目的とした。被験者はトレーニング習慣のない健常男性とし、肘関節屈筋群に負荷した。その結果、伸張性運動前のACTN3R577X遺伝的多型は等尺性筋力発揮及び関節柔軟性と関連することを見いだすことができた。これまで我々のグループは、ヒト肘関節屈筋群および実験動物を対象として伸張性収縮によって引き起こされる筋損傷のメカニズムを解明するために研究を進めてきた。本研究では、これまでの研究に遺伝子多型という新たな視点を加え、ヒト肘関節屈筋群における伸張性運動を実施した際の筋損傷と遺伝的要因との関連性を検討することを目的としている。本年度は、単発の伸張性収縮実験を実施した。被験者はトレーニング習慣のない健常男子65名とし、各種測定データとACTN3遺伝子R577X多型を検討した。その結果、伸張性収縮前の等尺性最大筋力、伸張性収縮中の伸張性最大筋力、筋持久力、伸張性収縮時の仕事量については、RR型(n=14)、RX型(n=26)、XX型(n=18)との間に有意な差は認められなかった。あわせて、収縮後の伸張性収縮中の筋力低下、遅発性筋痛についても群間に差が認められなかった。しかし、関節可動域については、伸張性収縮収縮前においてRR(n=14)がRX+XX(n=44)よりも有意に低いという結果を得た。そして、この傾向は運動5日後まで経時的に測定した結果でも同様であった。以上のことから、これまでの研究でACTN3遺伝子は特に筋力との関連性が高いといわれていたものの、本研究から柔軟性との関連性が示唆された。予定していた全ての実験を遂行できた。本年度は、昨年度に引き続きヒト肘関節屈筋群における等速性伸張性運動を実施した際の筋損傷と遺伝的要因との関連性を、特に単発の実験モデルで検討した。被験者はトレーニング習慣のない健常男性とし、筋損傷関連データとACTN3、TIMP3、MMP3、IL-6、IGF-2、Col1a1、Col2a2の遺伝子多型を検討した。等速性伸張性収縮は6回5セットとした。筋損傷の指標として、等尺性筋力発揮、関節可動域、遅発性筋痛(DOMS)を測定した。測定は伸張性運動前、直後、1、2、3、5日後に実施した。その結果、伸張性収縮前の等尺性筋力発揮において<ACTN3>RRがRX+XXよりも有意に高いという結果を得た。そして、収縮前の関節可動域において<ACTN3>RRがRX+XXよりも有意に低いという結果を得た。伸張性収縮後の筋力では、<MMP-3>AGがGGよりも低下し、関節可動域は<MMP-3>GGがAA+AGよりも低下し、<IL-6>GGがCC+CGよりも低下していた。遅発性筋痛(DOMS)については、伸張性運動前後で多型との関連は認められなかった。伸張性運動前のACTN3と筋力との関連性については先行研究と同様であった。昨年度は傾向はあるものの有意でなかったが、本年度被験者数を増やしたことで有意差が認められたものと考えている。ACTN3が柔軟性と関連することを昨年同様確認できた。この結果は、新たな知見と考えている。計画通り実験を進められている。本年度は、昨年度明らかにしたACTN3と筋損傷との関連性の実験データを公表することを主目的とした。その結果、国際誌に原著論文として掲載することができた。あわせてヒト肘関節屈筋群における伸張性運動を実施した際の筋損傷と遺伝的要因との関連性を、特に筋硬度との関係から検討した。筋硬度の検討を実施することを計画したのは、昨年度の実験データの結果、ACTN3は等尺性筋力と関節可動域とに関連性があることを観察したからである。特にこれまでの先行研究では、ACTN3と筋力の関連性は報告があったものの、関節可動域との関連性は不明であった。この結果から、関節可動域に影響を及ぼす骨格筋の硬度に着目し、検討することとした。筋硬度の評価には、超音波せん断波エラストグラフィー法を用いた。等張性伸張性収縮は6回5セットとした。筋損傷の指標として、等尺性筋力発揮、関節可動域、遅発性筋痛(DOMS)、筋硬度、筋輝度、周囲計、を測定した。その結果、伸張性運動前後の筋損傷の程度はこれまでの実験データと同じことを確認した。ACTN3を含めた遺伝子多型の解析と筋損傷の指標との関連性については現在検討中である。特に、筋硬度との関連性が認められれば、新たな知見となると考えている。

本研究では、これまでの研究に遺伝子多型という新たな視点を加え、ヒト肘関節屈筋群における伸張性収縮運動を実施した際の筋損傷と遺伝的要因との関連性を検討することを目的とした。被験者はトレーニング習慣のない健常男性とし、肘関節屈筋群に負荷した。その結果、伸張性運動前のACTN3R577X遺伝的多型は等尺性筋力発揮及び関節柔軟性と関連することを見いだすことができた。有意差が認められた関節可動域について今後検討を進める。特に筋硬度と関節の柔軟性との関連性を遺伝子多型の観点から検討することは重要であると考えている。関節可動域を中心に伸張性運動の繰り返し効果と遺伝子多型との関連を検討する。筋生理学購入を検討していた物品を次年度に変更したため。機器購入を次年度に延期したため上記の機器の購入とデータの公表に関わる経費に充てる。遺伝子解析の機器購入とプライマー、被験者謝金の経費に充てる。
多階層系での非線形非平衡物理:化学力学結合の縮約法の構築と応用

系を平衡から大きく離れた状況に系を設定することでマクロに秩序を持った時空間構造すなわち散逸構造が生じることが知られている。本研究計画ではそのような散逸構造の中でも化学力学結合の見られる系、特に空間階層構造をもつソフトマター系に着目し研究を行った。以下に具体的系に研究を進めた系を列挙する1.会合体形成をする系会合体が界面近傍で生成する系では会合体の弾性の効果により液滴が変形を示すことが我々の過去の研究により明らかとなっている。我々はこの系の変形様相を定量的に分析し,生成する変形のサイズが液滴の半径に対して-1/2の依存性を持つことを明らかとした.またこれまでの研究を延長することで,このような-1/2の依存性を理論的に明らかとした.本研究の成果は論文1として取りまとめられ,その論文はHot Articleとして紹介された(http://blogs.rsc.org/sm/2011/03/24/hot-article-dynamical-blebbing/).2.単一緩和時間を持つ粘弾性流体CTAB/NaSal混合水溶液系はひも状のミセルが形成されある混合比では単一緩和のMaxwell流体としてふるまう.我々はこのような試料を重力に対して垂直に設置した回転円筒内部に設置し,接触線のダイナミクスを研究した.すると回転が低速度である場合試料は粘性流体と同様に薄膜の形成を行うのに対し,回転速度を増大させると薄膜生成の失敗が生じることを見出した.また,これらをスケーリング的に議論することにより,薄膜形成の失敗を理解することに成功した,このような粘弾性体の接触線ダイナミクスは化学力学結合の帰結という理学的に興味深い結果であるのみならず,塗工過程などの工学上のプロセスにおいて重要である.これらの結果に関して現在論文を執筆中である.3.マランゴニ効果界面活性剤のバルクから液滴への流れが存在する系では、マランゴニ流が液滴とバルク界面において生成し、液滴の運動が生じることが知られている.このような球状の液滴に対して,Stokes近似を用いるとマランゴニ効果による,液滴の変形・並進運動を解析的に書き下すことが可能となる.我々はこの系にたいして,内部で生じる化学波と表面張力が結合した系を実験的に構築し理論・実験の対比を行った.本研究は現在論文として取りまとめ投稿中である.系を平衡から大きく離れた状況に系を設定することでマクロに秩序を持った時空間構造すなわち散逸構造が生じることが知られている。以下に具体的系に研究を進めた系を列挙する1.単一緩和時間を持つ粘弾性流体CTAB/NaSal混合水溶液系はひも状のミセルが形成されある混合比では単一緩和のMaxwell流体としてみなせることが知られていた。我々は本試料を重力に対して垂直に設置した回転円筒内部に設置し、接触線のダイナミクスを研究した。回転が低速度である場合試料は粘性流体と同様に薄膜の形成を行うのに対し、回転速度を上げることで試料がマクロに振動現象を示すことを見出した。この試料の性質をスケーリング的に議論することにより、薄膜形成から振動の生成までを統一的に理解することに成功した。このような粘弾性体の接触線ダイナミクスは化学力学結合の帰結という理学的に興味深い結果であるのみならず、塗工過程などの工学上のプロセスにおいて重要である。これらの結果に関して現在論文を執筆中である。2.マランゴニ効果界面活性剤のバルクから液滴への流れが存在する系では、マランゴニ流が液滴とバルク界面において生成し、液滴の運動が生じることが知られている。ここで液滴の運動に伴い、多くの場合液滴が大きく変形を示すことが知られている。我々はこの系にたいして変形と移動の結合を取り入れた理論構築を試みている。本研究は現在実験・理論双方から研究を進めている最中である。3.会合体形成をする系また以下にあげるようなソフトマター系とは異なる散逸構造系に関しても研究を行った4.自発駆動粒子系、5.ろうそく振動子系を平衡から大きく離れた状況に系を設定することでマクロに秩序を持った時空間構造すなわち散逸構造が生じることが知られている。我々はこの系の変形様相を定量的に分析し,生成する変形のサイズが液滴の半径に対して-1/2の依存性を持つことを明らかとした.またこれまでの研究を延長することで,このような-1/2の依存性を理論的に明らかとした.本研究の成果は論文1として取りまとめられ,その論文はHot Articleとして紹介された(http://blogs.rsc.org/sm/2011/03/24/hot-article-dynamical-blebbing/).2.単一緩和時間を持つ粘弾性流体CTAB/NaSal

混合水溶液系はひも状のミセルが形成されある混合比では単一緩和のMaxwell流体としてふるまう.我々はこのような試料を重力に対して垂直に設置した回転円筒内部に設置し,接触線のダイナミクスを研究した.すると回転が低速度である場合試料は粘性流体と同様に薄膜の形成を行うのに対し,回転速度を増大させると薄膜生成の失敗が生じることを見出した.また,これらをスケーリング的に議論することにより,薄膜形成の失敗を理解することに成功した,このような粘弾性体の接触線ダイナミクスは化学力学結合の帰結という理学的に興味深い結果であるのみならず,塗工過程などの工学上のプロセスにおいて重要である.これらの結果に関して現在論文を執筆中である.3.マランゴニ効果界面活性剤のバルクから液滴への流れが存在する系では、マランゴニ流が液滴とバルク界面において生成し、液滴の運動が生じることが知られている.このような球状の液滴に対して,Stokes近似を用いるとマランゴニ効果による,液滴の変形・並進運動を解析的に書き下すことが可能となる.我々はこの系にたいして,内部で生じる化学波と表面張力が結合した系を実験的に構築し理論・実験の対比を行った.本研究は現在論文として取りまとめ投稿中である.
Notchシグナル系によるマウス味蕾の発生・分化制御機構の解明

発生期におけるMash1の機能を検索するために、Mash1ノックアウトマウスの有郭乳頭を観察した。生後直後のMash1ノックアウトマウスの有郭乳頭では、味蕾細胞のマーカーの1つであるPGP9.5陽性細胞がほとんど認められず、さらに有郭乳頭上皮への神経線維の侵入もほとんど認められなかった。このことから、Mash1は上皮細胞から味蕾細胞への過程で重要な役割を演じていることが推測された。さらに味蕾の前駆細胞と考えられるMash1陽性細胞が神経線維の誘導に関与していることが推測された。さらに、味蕾内の細胞型への分化の制御機構を解明するために、Notch関連遺伝子と味蕾細胞のマーカーとの2重染色を行った。その結果、Mash1は味蕾細胞の中の3型細胞のマーカーであるセロトニン、NCAMとの局在が一致していた。また、Delta1とHes6は2型細胞のマーカーのgustducin, PLCβ2と局在が一致した。2型細胞と3型細胞のマーカーのPGP9.5はMash1,Delta1,Hes6との局在が一致した。一方、Notch3は味蕾内で味覚受容細胞と考えられている2型、3型細胞のマーカーのgustducin, PLCβ2,セロトニン、NCAM, PGP9.5とは局在が一致せず、1型細胞において発現していることが推測された。有郭乳頭におけるNotch1コンディショナルノックアウトマウスの解析は、野生型との差は認められなかった。このことは、Notch1以外のNotchホモログによって、Notch1の機能が補填されていることが推測された。マウスの胎生期の有郭乳頭ならびに味蕾におけるNotch signal系遺伝子群(Notch14, Jagged12, Delta1, Hes1, Hes6, Mash1)の発現をin situ Hybridizationを用いて検索した。さらに発生期の有郭乳頭で観察されたMash1, Hes6, Delta1発現細胞と神経との関係についての検索を行った。胎生14日から15日において、多くのNotch signal系遺伝子群は有郭乳頭を含む舌上皮と間葉組織に広く発現が認められた。その中でbHLH型転写制御因子のMash1とHes6は有郭乳頭背部の一部の上皮細胞に限局して発現が認められ、Mash1とHes6の発現は有郭乳頭上皮へ神経線維が達するのとほぼ同時に認められた。胎生18日では、Notch2を除くNotch signal系遺伝子群の発現が有郭乳頭溝上皮と背部上皮の一部の細胞に収束していたのが認められた。さらに胎生18日において有郭乳頭背部上皮に認められるMash1, Hes6, Delta1を発現する細胞集団は上皮に侵入する神経線維と接しているのが観察された。味蕾においてもNotch2を除くNotch signal系遺伝子群の発現が認められた。これらのことから、味蕾細胞の発生・分化にNotch signal系遺伝子群が関与していることが推測された。
成体網膜の再生における新生ニューロンの神経回路形成に関する研究

ヒトを含む成体哺乳類の海馬歯状回のsubgranular zoneや側脳室外側壁のsubventricular zoneには神経幹細胞が存在し、生涯を通じて新しい神経細胞が産生され、既存の神経回路に組み込まれる。我々はこれまでに、哺乳類の網膜でも障害を受けた後に、ミューラーグリアが分裂し、網膜神経細胞を新生すること、Wntシグナルの活性化がミューラーグリア由来前駆細胞の分裂を促進することを明らかにした。成体哺乳類の網膜において、組織学的に細胞体が新生することは明らかになってきたが、新生した網膜細胞が既存の神経細胞とシナプス結合し、神経回路網を形成し、視機能を回復するか否かは全く未解明である。本年度の研究では、これらの制御因子を探索した結果、ミューラーグリアの分裂を制御すると考えられる因子を複数同定することに成功した。現在、これらの発現パターン、発現変化などを免疫組織化学、in situ hybridization法およびreal time-PCR法により検討している。さらに、シナプスを可視化することができるウイルスベクターを作製した。マウスやラットを用いて網膜変性モデルを作製し、in vivoにおいて網膜が再生することを明らかにした。現在は、これら網膜変性モデル動物を用いて、同定した因子のin vivoでの役割およびその作用メカニズム、さらには作製したウイルスベクターを利用しin vivoでの神経回路形成および視機能について詳細に検討している段階である。
マルチバンドギャップ半導体のバンド構造制御と高効率太陽電池の作製

再生エネルギーである太陽光はエネルギー問題が深刻である現在欠くことのできないものである。本研究では太陽電池の高効率化をめざし、中間バンドをもつ半導体を作製し、その物性を調べた。ZnTeに酸素(O)を添加した半導体では中間バンドが発生することがわかった。また半導体を太陽電池でとして利用する際にはpn接合が必要である。ZnTeは自己補償効果のためにn型を作製するのが困難である。しかしAlを拡散させることによってn型化が可能であることがわかった。太陽電池は燃料を必要とせず、太陽光を照射するだけで半永久的に利用できるため、身近な電力源としての役割は大きい。しかし、現在実用化されているSi系やCuInGaSe(CIGS)系半導体太陽電池の効率は十数%であり、さらなる高効率化は必須である。制帯中に中間バンドをもつマルチバンドギャップ半導体では、中間バンドを介した光吸収により、禁制帯幅よりも小さいエネルギーの光も吸収して自由キャリアを生成できる。本研究では、2.26eVの禁制帯幅をもつZnTeに局在準位を形成する酸素(O)を添加し、局在準位を高密度化して中間バンドを制御する。そして、ZnTeO混晶を光吸収層とするマルチバンドギャップ半導体太陽電池を作製するとともに、その高効率化を目指して太陽電池全体のバンド構造の最適化を行う。本年度は太陽電池構造の最適化に必要なpn接合の形成を行うための導電性制御を主たる研究項目として行った。ZnTeOの母体であるZnTeは自己補償効果のためにp型化は容易であるがn型化が困難である。したがって成長中のドナードーピングではなく成長終了後にドナー元素を熱拡散することでドナーの注入を行った。ドナー元素としてAlを利用した。Alを蒸着し、水素雰囲気中でアニールした試料をSEM,カソードルミネセンス(CL)を用いて評価した結果、Alが拡散していることがわかった。さらにホットプローブ法を用いてpn判定を行った結果、n型化していることがわかった。禁制帯中に中間バンドをもつマルチバンドギャップ半導体では、中間バンドを介した光吸収により、禁制帯幅よりも小さいエネルギーの光も吸収して自由キャリアを生成できる。そして、ZnTe混晶を光吸収層とするマルチバンドギャップ半導体太陽電池を形成することを目的とする。本年度は、マルチバンドギャップ半導体であるZnTeO混晶におけるOが形成する局在準位の状態を調べるために、Deep Level Transient Spectroscopy(DLTS)を行った。その結果、一般的にはp型半導体であるZnTeO中に電子のトラップが伝導帯下端から約0.2eVに形成していることがわかった。本年度は(001)ZnTe基板上へのZnTeO混晶の作製を中心に研究を行った。結晶成長は分子線エピタキシー(MBE)法により行った。ZnおよびTeは固体原料を、OはO2ガスをRFプラズマで活性化して供給した。Oを供給することによって、著しく成長層の結晶性は悪化した。当初は成長中の反射高エネルギー電子線回折(RHEED)では、積層欠陥を示唆するパターンが見られたが、基板前処理を最適化することによって積層欠陥を抑制することができた。X線回折(XRD)で結晶構造を調べると、成長したZnTeOはすべて閃亜鉛鉱構造であった。またO組成は1%以下のものが再現性良く成長できることがわかった。太陽電池として最も効率が高い構造はホモ型のpn接合である。

自己補償効果のためにn型化が困難度考えられているZnTeOに対してドナーの熱拡散を行いn型化に成功していることからホモ接合型の太陽電池の形成が可能であることを示した。ZnTeO混晶を太陽電池として利用する場合には、変換効率が最大となるときのO組成は2%である。本研究ではおおむねその半分の1%まで再現性良くZnTeO混晶を作製する技術を得ることに成功している。さらにその技術は基板の前処理が主であり、エピタキシャル成長を行う上で基板と成長層の界面に非常に重要な条件出しである。まだ成長温度やO流量、RFパワーなどを最適化することによってO組成が2%以上でも結晶性の高いZnTeOを成長することが考えられる。n型化が可能であることはすでに明らかにしたので、p型ZnTeO層上へn型層を形成し、ホモ接合型の太陽電池構造を作製する。これにより短絡電流密度、開放貴電圧、フィルファクター、変換効率を求めることができる。また、O組成とドナーであるAlの拡散深度との関係を調べることが必要である。これらは前年度までに使用した評価方法が適用できる。さらにはO組成を向上させてより変換効率の高い太陽電池構造を作製することを考えている。ZnTeO混晶の成長に関しては、これまでに得た前処理条件に加え、成長温度やO流量、RFパワーなどを変化させて最適な成長条件を見出す。その構造をXRDだけでなく、透過型電子顕微鏡(TEM)によって観察し、成長層/基板の界面の解析を行う。成長したZnTeOの光学特性や電気的特性をフォトルミネセンス(PL)やHall測定などによって調べる。該当なしTEM観察を行うためにTEM試料作製に必要な消耗品などを購入したり、成果発表/情報収集のための学会参加に充てる。
氷の構造と物性に関する総合的研究ー生命科学から宇宙科学までー

氷は気候や生命を含む地球上の数多くの現象や過程に関与し、その中で重要不可欠な役割をしている。この様な氷に関して、これまで多数の調査、研究が行われてきたがその多くは個別の分野で発表され、相互の情報交換が乏しかった。本総合研究は、わが国の種々の研究機関で氷に関連した研究を進めている総勢27名の研究者が集まり、氷の構造と物性に関する総合的理解を得る目的で組織された。本年度は各研究分担者間で相互の研究交換を実施するとともに、11月14、15日の2日間北大低温科学研究所で「氷のシンポジウム」の集会を催し、分担者以外の多数の参加者も加えて密な情報交換を行なった。この研究集会の成果は121ペ-ジの報告書としてまとめられた。本年度の総合研究の中では、氷の微視的構造の問題として、プロトン配置の対称性、プロトン配置に関連しての相転移、この相転移の進行を促進するアルカリ添加物の効果およびその誘電的・熱的検証、等が議論された。また雪結晶の成長機構、過冷却水からの氷成長、および氷の内部融解も新らたな研究課題として重要視された。力学特性としては依然として未解決の問題が多い多結晶氷のクリ-プ、雪の破壊機構等が議論された。高圧氷に関してはダイヤモンドアンビルによるその場観察の方法、高圧水のスペクトル解析が取り上げられた。なお、南極やグリンランド氷床深部の氷に関する測定からは、地球環境問題や氷床流動ダイナミックスにおける氷研究の必要性が示された。地球外の氷の問題としては、木星や土星の氷衛星の特徴が明らかにされ、その詳しい解釈には氷の広い圧力、温度領域における物性の解明が必要であると結論された。生命科学に関連しては生体高分子の水和の問題が取り上げられ、特に蛋白質の不凍水の動的性質が調べられた。
SOD-1変異に起因する家族性筋萎縮症側索硬化症のマーカーと治療法の確立 -モデル動物を用いた検討-

治療法の開発:変異SOD-1から遊離される銅が、家族性筋萎縮症側索硬化症(FALS)の原因であるという仮説の基に、銅のキレーター療法(Trientine)を変異SOD-1トランスジェニックマウス(ALSモデルマウス)に試みた。生後45日より、トリエンチンとアスコルビン酸を投与した。未治療群のマウスは平均195.4±11.3日で発症したが、治療群は平均211.8±12.2日で発症した。即ちTrientineはALSモデルマウスにおいて有意に(p=0.03)発症を遅らせた。また、未治療群は244.3±20.5でend-pointに達したが、治療群では269.7+719.3とend-pointが有意(p=0.045)に延長した。以上より銅のキレーター療法は本疾患に有効である可能性が示唆された。治療マーカーの開発:患者赤血球のhemolysateをCM/DEAEカラムを通した分画ではthioredoxin(Trx)が増加していることを前回報告した。そこで、ELIZA法でTrxを測定したが、hemo1ysateのサンプルではFALS患者と対象には差がなかった。しかしCMカラム後のサンプルではFALS患者でTrxは有意に増加していた。現在何故そうなるかを種々の面から検討している。
小胞体カルシウムポンプのカルシウム輸送にともなうリン酸化中間体の構造変化

1.筆者は、細胞質Actuatorドメインと膜ドメインのM1-helixを繋ぐlinker(Glu^<40>-Ser^<48>)の長さが適切であることがEPの転換から分解までの各過程、特にlumenへのCa^<2+>遊離に重要であることを見出した。これにより酵素内にCa^<2+>を閉塞したCa_2E2P中間体が初めて同定され、1段階で記述されていたEPの転換Ca_2E1P→E2Pが、2段階Ca_2E1P→Ca_2E2P→E2Pで起こることを明らかにした。このlinkerに発生するstrainが細胞質ドメインと膜ドメインの構造変化を連結させ、Ca_2E2P→E2PにてCa^<2+>脱閉塞・遊離を引き起こすと考えられる。2.ダリエー病はSERCA2bの変異による常染色体優性遺伝表皮角化異常症である。筆者は、この病気の家系で報告された51種類の置換および削除変異について解析し、家系ごとの変異に依存して、異なる阻害メカニズムと程度のCa^<2+>-ポンプ活性異常を引き起こすことを明らかにした。これにより、多様なCa^<2+>動態異常が引き起こされることが予測された。3.Ca^<2+>/Mn<2+>-APaseはゴルジ装置に存在し、Hailey-Hailey病の原因遺伝子であるが、表皮細胞でのその局在と機能的役割は不明であった。この酵素は正常表皮では基底層に局在し、ケラチン細胞を未分化に抑えることが示された。またその量的減少がケラチン細胞Go萄i装置内のMn2+の枯渇を引き起こし、その細胞の分化と基底層からの上昇を誘起することが示唆された。筋小胞体Ca^<2+>-ATPase(SERCA1)はATPのγリン酸が酵素に転移したリン酸化中間体EPの形成、転換、加水分解を経てCa^<2+>を輸送する。EPの転換過程で本酵素の細胞質ドメイン相互の会合状態が大きく変化し、この変化が膜ドメインに伝わってCa^<2+>のlumenへの遊離がおこる。1.筋小胞体Ca^<2+>-ATPase (SERCA1)はArPのγリン酸が酵素に転移したリン酸化中間体EPの形成、転換、加水分解を経てCa^<2+>を輸送する。筆者は、細胞質ドメインと膜ドメインのMl-helixを繋ぐlinker (Glu^<40>-Ser^<48>)の長さが適切であることがEPの転換から分解までの各過程、特にlumenへのCa^<2+>遊離に重要であることを見出した。これにより酵素内にCa^<2+>を閉塞したCa_2E2P中間体が初めて同定され、1段階で記述されていたEPの転換Ca_2E1P→E2Pが、2段階Ca_2E1P→Ca_2E2P→E2Pで起こることが明らかとなった。このlinkerにstrainが発生することがCa_2E2P→E2Pにて細胞質ドメインと膜ドメインの構造変化を連結させ、Ca^<2+>脱閉塞と遊離に重要であると考えられる。これにより、多様なCa^<2+>

動態異常が引き起こされることが予測された。3.Ca^<2+>/Mn^<2+>-ATPaseはゴルジ装置に存在し、Hailey-Hailey病の原因遺伝子であるが、表皮細胞でのその局在と機能的役割は不明であった。この酵素は正常表皮では基底層に局在し、ケラチン細胞を未分化に抑えることが示された。またその量的減少がケラチン細胞Golji装置内のMn^<2+>の枯渇を引き起こし、その細胞の分化と基底層からの上昇を誘起することが示唆された。筋小胞体Ca^<2+>-ATPaseはリン酸化中間体(EP)の形成、異性化、および加水分解を経てCa^<2+>を輸送する。小胞体lumenへのCa^<2+>放出は、膜ドメインの輸送部位にCa^<2+>を閉塞したCa_2E1P(ADP感受性EP)からCa^<2+>非結合型のE2P(ADP非感受性EP)への異性化過程でおこる。この過程で本酵素の細胞質ドメイン(A,P,N)のAドメインが大きく回転してPドメインと結合し、この変化が膜ドメインに伝わってCa^<2+>の親和性低下と脱閉塞がおこる。Aドメインは3本のloopで膜ドメインのhelices(M1,M2,M3)に繋がっている。筆者は、これらのうちAドメイン/M1-linker(Glu^<40>-Ser^<48>)の長さが適切であることがEPの転換から分解までの各過程に重要であることを示した。すなわち、このA/M1-linkerを1残基分短くするとEPのADP感受性の消失、およびE2Pの加水分解が阻害された。一方、このlinkerに2個以上のGlyを挿入して伸長すると、lumenへのCa^<2+>の脱閉塞が選択的にblockされ、ADP非感受性のCa_2E2Pが蓄積した。以上より、1段階で記述されていたCa_2E1P→E2Pが、ADP感受性の消失とそれにつづくCa^<2+>脱閉塞の2段階で起こる(Ca_2E1P→Ca_2E2P→E2P)ことが明らかとなった。このlinkerにstrainが発生することがCa_2E2P→E2PでのCa^<2+>脱閉塞に重要であると考えられる。さらに、この過程についてタンパク質立体構造の観点から解析する(結晶化)ことを最終目的として、A/M1-linkerのGly^<46>/Lys^<47>に4Glyを挿入した変異体(4Gi-46/47)にリン酸アナログとしてBe/フッ素を結合させた安定なCa_2E2Pアナログを開発した。
氷河の雪氷中で増殖する微生物を利用したアイスコア解析に関する研究

雪氷中の微生物分析法の改良:雪氷中で増殖するバクテリアを同定することを目的に、北アルプス内蔵ノ助雪渓で雪氷試料を採取し、試料中からDNAを抽出して、16sRNA遺伝子解析を行った結果、雪氷中のバクテリアを種レベルで同定することにはじめて成功した。塩基配列を解読して、既知微生物の塩基配列データベースと照合した結果、南極の土壌から単離された好冷菌や耐冷菌が4種含まれていることが明らかになった。これらの好冷菌・耐冷菌のDNA量をリアルタイムPCR法で定量した結果、これらのバクテリアが雪氷中に含まれるバクテリア量のかなりの部分を占めること、また融解期に増加し、低温・極貧栄養培地で増殖したことから、これらのバクテリアが雪氷中で増殖する雪氷バクテリアであることが示唆された。また、雪氷藻類の一部に関してもDNA抽出と塩基配列解読に成功し、藻類に関しても種レベルでの同定が可能になりつつある。雪氷微生物を利用したアイスコア解析法の検討:アラスカ、アルタイ、チリ・アンデス、ブータンヒマラヤの氷河で雪氷微生物試料とアイスコア試料を採取した。これらの試料に関しては現在分析途中であるが、全てのコアから雪氷藻類やバクテリアなどの雪氷微生物が検出され、年層マーカーとしての有効性が確認されるなど、興味深い結果が得られつつある。特に、パタゴニアのアイスコア中の雪氷藻類量の季節変化などを分析した結果、この地域の氷河の年涵養量が水当量で10m-20mにも達することが初めて明らかになった。1.雪氷中の微生物分析法の改良雪氷中で増殖するバクテリアを同定することを目的に、北アルプス内臓助雪渓で雪氷試料を採取し(幸島、牛田)、試料中からDNAを抽出して、16s RNA遺伝子解析を行った(幸島、牛田)。その結果、雪氷中のバクテリアを種レベルで同定することにはじめて成功した。塩基配列を解読して、既知微生物の塩基配列データベースと照合した結果、南極の土壌から単離された好冷菌(低温でないと増殖できないバクテリア)や耐冷菌(低温でも増殖できるバクテリア)が4種含まれていることが明らかになった。2.雪氷微生物を利用したアイスコア解析法の検討平成13年8月に米国アラスカ州にある3つの氷河で雪氷微生物試料を採取した(幸島)。特に海洋性温暖氷河であるハーディング氷原では、海外共同研究者(Roman Dial、竹内)の協力によってアイスコア試料(8m深)を採取した。また、シベリアのサハ共和国にあるNo.31氷河においても雪氷微生物試料を採取した(白岩)。これらの試料に関しては現在まだ分析途中であるが(幸島、白岩、牛田)、北海道大学保管の南極アイスコアや日本の雪渓試料中から検出されたものと同種の好冷菌・耐冷菌が検出されるなど、非常に興味深い結果が得られつつある。また、東京工業大学と北海道大学に保管してあったパタゴニアのアイスコア中の雪氷藻類量の季節変化などを分析した結果(幸島、白岩)、パタゴニアの年涵養量が水当量で10m-20mにも達することが明らかになり、学会誌に報告した(Shiraiwa et al. in press)。1.雪氷中の微生物分析法の改良遺伝子分析によって雪氷バクテリアの群集構造を解析することを目的に、北アルプス内臓助雪渓で雪氷試料を採取し(幸島)、試料中からDNAを抽出して、TGGE法による網羅的細菌集団解析を行った(牛田)。