hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スイッチング包接体の合成および自己組織化構造と相転移挙動の解明

本研究では、超分子構造の一種であるポリロタキサンを応用し、ブロック共重合体を軸分子として用いることで、環状分子がブロック共重合体上で動く材料の新規合成、およびその応用を目指している。平成30年度はポリロタキサン中の環状分子βCDの数によって、βCDの軸上の位置がどのように変化するかを明らかにした。まずPEO-PPO-PEOトリブロック共重合体の末端水酸基をメシチレン基により修飾して、βCDとの包接錯体を形成させた。さらにメシチレン基を脱離基とすることで、過剰量に加えたβCDの水酸基と反応させ、ポリロタキサンの軸分子末端封鎖を行うことに成功した。このように、包接錯体形成時に軸分子の末端官能基を変えることによって、包接数の異なるポリロタキサンが得られることがわかった。PPRのβCDの包接数が5、13、23のものをそれぞれPPR5、PPR13、PPR23とした。水に溶解させたそれぞれの試料を凍結乾燥し、得られた固体のDSC測定を行うことにより、それぞれのポリロタキサン試料の軸分子上でβCDがどこに配置されているかを調べた。PPR5及びPPR13はPEOの結晶化度に変化が見られなかったことから、増加したCDはPPOに集まったと考えられる。一方でPPR23はPEOの結晶融解が見られなかった。βCDは水中においてPPOと包接錯体を形成しやすいことが報告されている。つまり、CDの数が少ないときはPPOとの包接エネルギー利得が支配的であるが、一定数CDが増加するとPPOを包接するよりもCDのエントロピーを優先し、PEO側に移動すると考えられる本研究では、超分子構造の一種であるポリロタキサンを応用し、ブロック共重合体を軸分子として用いることで刺激によって環状分子がブロック共重合体上で移動する材料の新規合成、およびその応用を目指している。平成28年度は、材料の分子設計を確立するために、軸分子として利用するブロック共重合体の分子量や組成が環状分子の動きに与える影響を調べた。軸分子のブロック共重合体には汎用のポリエチレンオキシド-ポリプロピレンオキシド-ポリエチレンオキシド(PEO-PPO-PEO)トリブロック共重合体を選択し、分子量が16k-27k mol/gのものを用いた。また、環状分子はβ-シクロデキストリン(CD)を用いた。PPOの重合度が30のトリブロック共重合体を用いてポリロタキサンを合成した場合、PPOに対するβ-シクロデキストリンの被覆率が93%になったのに対し、PPOの重合度が50から70のトリブロック共重合体を用いてポリロタキサンを合成した場合は被覆率が56-57%となることがわかった。次に得られた各種ポリロタキサンの、溶液中におけるCDの配置を明らかにするために核磁気共鳴測定を行った。その結果、PPOの被覆率が90%のポリロタキサンはジメチルスルホキシド、および水中両方においてほぼ全てのCDがPPO上に存在するのに対し、被覆率が56%のポリロタキサンでは水中においてCDがPEO上に移動することがわかった。さらに、それぞれの溶液から徐々に溶媒を蒸発させることによってポリロタキサンのフィルムを作製し、小角X線散乱測定を行ったところ、水溶液からキャストを行った被覆率が56%の試料以外の全ての試料でミクロ相分離に基づく周期構造が観察された。以上より、軸分子にPEO-PPO-PEOを用いたポリロタキサンはキャスト溶媒を変化させることによって、環状分子の配置が制御可能であることを明らかにした。当初の予定では、溶液中でのスイッチング転移の解明とバルク中での自己組織化構造形成の確認は平成29年度に行う予定であったが、平成28年度中にある程度の知見を得ることに成功した。つまり、CDの数が少ないときはPPOとの包接エネルギー利得が支配的であるが、一定数CDが増加するとPPOを包接するよりもCDのエントロピーを優先し、PEO側に移動すると考えられる本研究では、超分子を利用した新規高分子自己組織化材料の創成を目指している。

具体的には、超分子構造の一種であるポリロタキサンを応用し、ブロック共重合体を軸分子として用いることで、刺激によって環状分子がブロック共重合体上で自由に動く材料の新規合成、およびその応用を目指している。平成28年度は、ポリエチレンオキシド-ポリプロピレンオキシド-ポリエチレンオキシド(PEO-PPO-PEO)トリブロック共重合体とβ-シクロデキストリン(βCD)からなるポリロタキサンの合成法を確立し。キャスト溶媒によって環状分子の位置が変化することを明らかにした。平成29年度は温度による環状分子の位置のスイッチング転移を試みた。温度によるスイッチング転移を起こすために環状分子であるβCDが融解しなければならない。そこで21個あるβCDの水酸基をヒドロキシプロピル基、あるいはトリメチルシリル基で化学修飾した。以下それぞれの化合物をHPPR、TMSPRと呼称する。HPPR、TMSPRともに期待したように熱によるβCDの軸上の位置のスイッチング転移は見られなかったが、βCDの水酸基の修飾に用いた官能基の種類によってβCDの軸上の位置が制御できることが明らかになった。小角、および広角X線散乱測定結果よりHPPRではβCDがアモルファス状になり、PPO上に集合することが明らかになった。一方TMSPRではβCDがヘキサゴナル配列したカラムナー構造を形成し、軸上ではそのクラスター分散していることがわかった。これらの構造の違いは力学物性に大きな変化をもたらし、HPPRは高温で流動するのに対してTMSPRは高温でゴム状平坦領域を示すことを明らかにした。当初の予定では、平成29年では度溶液中でのスイッチング転移の解明とバルク中での自己組織化構造形成の確認を行う予定であったが、βCDの修飾基による自己組織化構造、および力学物性の変化という全く予想していなかった結果を得ることができた。平成28年度では軸分子としてPEO-PPO-PEOを用いたが、それ以外の化学構造を用いた場合も同様なことが可能かどうかを明らかにする。さらには環状分子の化学修飾が溶液中でのスイッチング転移の解明とバルク中での自己組織化構造形成に与える影響も明らかにしていく予定である。また、バルク中でのスイッチング転移、それに伴う自己組織化構造の転移についても解明し、これまでにない外場印加(力場など)が動的な刺激によって相転移する全く新しい材料の創成を目指す。平成29年度ではβCDの軸上の位置は温度によってスイッチングさせることが難しいことがわかった。そこで平成30年度では力場印加によるスイッチング転移を試みることにした。具体的にはβCDを架橋することによりマクロな力場が環状分子に伝わるように分子設計を行い、ポリロタキサンの架橋シートを延伸することにより環状分子の軸上の位置のスイッチング転移を試みる予定である。
神経再生促進作用を有する生体内分解吸収性の自己組織化マトリックス分子材料の開発

アルギン酸は通常カルシウムイオンにより架橋されているが、これに共有結合架橋をくわえたものを凍結乾燥させてスポンジ状に加工した。これを末梢神経、脊髄神経の損傷に用い、再生促進効果があることがわかった。特に、脊髄に関しては幼若なラットをもちいて実験を行った。ラット脊髄を胸髄レベルで切除しそのギャップにアルギン酸スポンジを埋植した。コントロール群としてアルギシ酸スポンジの代わりにコラーゲンゲルを埋植した群と何も埋植しなかった群を作製した。2週と4週目に組織学的に神経軸索の伸長、アストロサイトの反応を調べた。多くの再生軸索が脊髄断端からアルギン酸スポンジのなかへ伸長している様子が観察された。また、アストロサイトの突起と共に伸長している軸索も観察された。何も埋植しなかったラットでは大きな空洞が形成され軸索の伸長はまったく観察されなかった。コラーゲンゲルを埋植した群では再生軸索は断端部にいくらかは観察されたがギャップに長く辛勝しているものはなかった。アルギン酸スポンジの中へ伸長しているアストロサイトの突起には基底膜はなかったが、コントロール群の断端部のアストロサイトには基底膜が存在していた。以上の結果より、アルギン酸は瘢痕組織の侵入を防ぎアストロサイトによるグリオーシスを抑制していることが示唆された。また、アルギン酸は再生軸索、アストロサイトの突起の伸長にとって有効なスカフォールドとなっていると予想された。以上、神経軸索の再生にとって有用な人工材料であるアルギン酸を開発することができた。末梢神経の再生実験として、約8週間で分解吸収されるように調整した共有結合性架橋アルギン酸を用いてネコの坐骨神経の再生を評価した。坐骨神経にやく2センチのギャップを作成しアルギン酸にて架橋した。移植後3ヶ月の組織ではギャップに多くの再生軸索が観察された。また、電気生理学的にもギャップを越えて信号が伝播していることが証明された。中枢神経の再生実験として、アルギン酸と神経幹細胞を用いた中枢神経特に脊髄の再生に関して研究を行った。損傷を加えた脊髄に神経幹細胞を直接損傷部位に移植する場合、脳脊髄液を介して移植する場合等を研究した。まず、脊髄に損傷を加え、その組織の経時的変化を観察し、神経幹細胞を移植するための基礎実験を行った。神経幹細胞は胎生16日頃のラット海馬組織より採取し、浮遊培養法によりNeurosphereを得た。これを、損傷を加えた後アルギン酸を移植したラットに移植した。直接損傷部位に移植検討した。また、脊髄に損傷を加えた直後に移植したもの、損傷後3週間経過した後移植したものも検討した。損傷された脊髄は3日目頃よりマクロファージ等の炎症細胞が侵入し、約2週間で損傷が完成し、脊髄組織内に空洞形成されることがわかった。移植した神経幹細胞は宿主の脊髄組織に、いずれも良く生着し増殖しているものと思われた。損傷部位では、いずれの移植法でも一部損傷脊髄内に侵入し、宿主脊髄細胞と相互作用をしていると思われた。免疫組織化学染色により、宿主内に侵入した神経幹細胞は、主に星状膠細胞に分化している姿が得られた。また、数は少ないが、ニューロンに分化していると思われる細胞も見られた。また、希突起膠細胞に分化している細胞はほとんど見られなかった。損傷により形成された空洞を埋めるほどの再生は得られていないが、今後の研究に期待がもてる結果が得られた。ヒトヘの臨床応用に先立ちアルギン酸ゲルの構造評価を行った。高分子の架橋体は溶媒に不溶であるため多くの機器分析を行うことができないか、もしくは分析の精度が極端に悪かった。そこで、われわれはこのアルギン酸ゲルの構造をさらに詳細に解析すべく、アルギン酸特異な分解酵素であるアルギナーゼを用いて酵素分解し、溶媒への可溶化させて高感度の機器分析を行った。

^1H NMR分析より、エチレンジアミンは定量的にアルギン酸ゲル上にアミド結合を介して固定されていた。また、洗浄過程で除去されていると推定された架橋剤、縮合剤由来の化合物がN-アシルウレア結合等を介してアルギン酸ゲル上に安定化した状態で固定されていた。次に、アルギン酸ゲル上に固定化されたエチレンジアミンの架橋度について定量を行った。可溶化したアルギン酸ゲル溶液試料に用い、ニンヒドリン試験により溶液中に含まれるフリーのアミノ基の定量を行った。アルギン酸ゲル酵素分解後、ゲル中に遊離のエチレンジアミンが存在していないことを確認しており、ニンヒドリン試験で観察されるフリーのアミノ基量は架橋に関与していない片末端アミノ基フリーのエチレンジアミン量とみなせる。この結果、観察される片末端アミノ基フリーのエチレンジアミンは少量であり、大半が有効に架橋していることが示唆された。上記の検討に加えて、アルギン酸ゲルのメタノールソックスレー抽出を実施し、不純物の除去・定量を試みた。この検討により得られた精製アルギン酸ゲル、抽出物、および抽出前アルギン酸ゲルの重量分析、元素分析(C, H, N, Na, Ca, Cl)を行った。以上の結果を総合し、アルギン酸ゲル組成を推定した。アルギン酸ゲルには約13%の食塩および1%の縮合剤由来化合物が不純物として含有される。残りの精製アルギン酸ゲル86%中には、全アルギン酸ユニットに対して、片末端アミノ基フリーのエチレンジアミンが結合したアルギン酸ユニットが1%、架橋に有効に関与しているエチレンジアミンが結合したユニットは24%と推定された。原料の架橋剤、縮合剤申来の化合物が結合したユニットが9%、残りの66%のユニットはカルボン酸およびカルボン酸のNa, Ca塩が存在するユニットから構成されると推定された。目的:骨髄間質細胞は神経の再生に有効であることが認識されてきている。まず骨髄間質細胞の脊髄由来neurosphereに対する作用を培養系で調べ、次に骨髄間質細胞を脊髄に損傷をくわえたラットの損傷部へ移植して神経再生に対するその効果を調べた。方法:GFPトランスジェニックラットの骨髄を採取し培養し骨髄間質細胞を得た。一方、ラット胎児より脊髄を採取地培養しneurosphereを得た。培養実験-1)骨髄間質細胞とneurosphereを混合して無コートのディッシュで培養した。2)骨髄間質細胞を培養しておいたディッシュにneurosphereを加えて培養した。移植実験-ラットの脊髄に挫滅損傷を与え、骨髄間質細胞を損傷部へ注入した。コントロール群も作製した。結果:培養実験-1)neurosphereは培養ディッシュの底に張り付き長い突起を出していた。2)neurosphereは徐々に底に張り付き突起を伸ばした。Neuroshereは骨髄間質細胞を押しのけるように増殖した。neurosphereはお互いに細い突起でつながっていた。移植実験-移植された骨髄間質細胞は損傷部に生着したが、その数は時間と共に減少した。損傷部にできた空洞の体積はコントロール群にくらべて小さかった。
看護における「チームレジリエンス」の発揮過程－困難からの回復－

本研究の課題は「看護における『チームレジリエンス』の発揮過程-困難からの回復-」である。研究目的は、看護における「チームレジリエンス」の発揮過程を明らかにすることである。臨床において「チーム」が困難に直面した際に、「チーム」内の相互作用を通して、その困難に対処し、回復していく過程、すなわち「チームレジリエンス」の様相を、チームの構成員である看護師の体験の語りから明らかにする。平成30年度は、病棟に勤務し「チーム」が困難から回復する過程を体験した看護師11名を対象に、「チーム」が体験した困難な状況からの回復過程について、チームおよびその構成員の行動や変化を1対1の半構造化面接にて聞き取りを行った。修正版グラウンデッド・セオリー・アプローチの分析手法を用いて、質的に分析を行っている。昨年度中に聞き取り調査を実施した9名を加えて、18名の聞き取りを終えた時点で、新しい概念の生成が見られないことを研究者および、スーパーバイザーとで確認した。さらに、2名の聞き取り調査を追加し、最終的に理論的飽和化に至ったと判断し、聞き取り調査を終了した。分析内容については、研究会にて発表した。また、レジリエンス概念に関する文献検討を論文にまとめ、投稿中である。平成30年度に予定していた聞き取り調査については、11名の聞き取り調査を分析と並行しながら行い、平成29年度までに調査済みであった9名を加えた20名の分析において、理論的飽和化に至ったと判断し終了した。分析を引き続き行っており、チームレジリエンスのプロセスを導きだす段階である。スーパーバイザー(連携研究者)とともに分析をすすめ、看護チームのレジリエンスについて、チームが困難に陥ってから回復・変容に至るプロセスを丁寧にたどり、記述する。また、学会で発表するとともに論文作成に取り組む。当初、平成31年度に予定していた看護チームの参加観察については、平成30年度の聞き取り調査により豊富なデータが収集できていることから、スーパーバイザーと検討し、病棟における参加観察は行わなくても、得られたデータの範囲で分析可能と判断した。分析結果についての妥当性について病棟の看護チームに確認してもらい、分析の信憑性を高めていくこととする。研究の開始が早まったことにより、研究に必要な物品調達が済んでいたため、当初予定していた物品費としての支出に余剰が生じた。また、旅費は2名分のうち1名分の執行であったため余剰が生じた。次年度は、分析結果の妥当性を病棟の看護チームと検証する際の交通費、および研究成果の発表の際の学会発表のための旅費、論文投稿のための費用として使用することを考えている。
豊臣期における検地の政治史的研究

本研究では、豊臣政権期に行なわれた検地の情報を集成した一覧表を作成し、特に豊臣政権後期(文禄・慶長期、15921600)を対象に政治史的分析を行なった。その結果、第一の目的である検地の一覧表を最新の研究をもとに作成し、今まで用いられてきた表を大幅に更新することができた。この表は今後の検地研究の基礎データになるものであるため、公開に向けて準備をしている。第二の目的である政治史的研究では、豊臣政権後期には大名からの要請や大名の国替などを契機として検地が行なわれることが多いことを指摘し、計画的ではなくその時々の政治的要因による検地が多かったことを指摘した。本研究は、豊臣政権期におこなわれた検地を集成した一覧表を作成するとともに、特に文禄・慶長期を対象に政治史的分析を行なうことを目的とした。まず第一の目的である検地の一覧表については、全国の最新の検地研究を網羅的に参照することで、検地の実施内容・期間・担当者・目的などの情報を集積し、1960年代に先行研究が作成したものを大幅に増補・修正した表を作成した。この表は今後の検地研究の基礎データとなるものであるため、現在いずれかの媒体での公開に向けて準備している。二点目の文禄・慶長期の検地の政治史的分析であるが、従来の研究では豊臣政権が自身の方式による検地を全国にくまなく実施することを目指していたとし、同政権の前期である天正年間の検地を経て、後期の文禄・慶長年間では検地方法が完成して全国に徹底されていくという見方をしていた。それに対して本研究の調査の結果、文禄・慶長年間の検地について、政権直属の奉行が行なう検地は改易や国替などにともなって実施される場合が多いこと、大名領に政権の検地奉行が入る場合は両者の共同であることが多いこと、大名が政権の命令が無くとも代替わりや土地相論・年貢増などの理由で独自に検地を行なうことも多いことなどが明らかになった。特に国替は検地の契機になることが多く、中世から続く代替わり土地調査の一環に位置づけられる。以上により、豊臣政権の方式による検地が全国に広がった理由は、偶発的契機や大名自身による検地方式の摂取といった要素も強かったことが明らかになり、強制や介入といった要素を強調することはできないと思われる。検地は豊臣政権の実施した最重要政策のひとつであり、かつて豊臣政権研究の中心に位置していたが、現在の研究動向の中心からは外れてしまっている。一方で検地研究は実態解明を中心に独自に進展しており、その成果を還元するために豊臣政権論の一環としての検地研究が求められる。よって本研究では、豊臣政権期を対象として、検地政策(いわゆる太閤検地)がいつ(可能であれば月日まで)、どの場所に(地域の広さも重要)、誰によって(豊臣政権や大名独自など。また検地役人の人名も)、どのような方法(検地の手法や検地帳記載様式)で行なわれたか、データを集成して提示する。さらに検地を政治史的に検討してその実施理由を類型化し、その展開を明らかにすることで、豊臣政権研究と検地政策研究の再融合を目指す。平成24年度は、豊臣政権期の検地に関する基礎情報を集成することを目的として研究を行なった。具体的には、県史・市史・町史といった自治体史のほか、各種学術論文・研究書による成果や、検地帳等を収録する史料集を参照して、実施期間・対象地・実施方法・実施者の4点を重視して調査し、全国の検地実施データを集成した。これにより、豊臣政権期の全国の検地実施状況について、最新の研究成果を集成した一覧を作成することができた。このデータを元に政治史的分析を進めることで、検地の多様な側面を明らかにしうるものと思われる。なお、このデータを活用していくためには論文等の形で広く公開することが必要と考える。そのために今後もより一層のデータの収集と整理を継続していきたい。24年度の目標は全国の検地実施情報の集積であり、それについてはおおむね達成しえたものと思われる。ただ、町・村レベルの自治体史や個別の論文に関しては収集しきれていない部分もあり、データをより一層充実させる作業は継続していく必要がある。また、データを収集したのみならずその整理も必要であり、こちらも次年度に継続して取り組んでいきたい。25年度は豊臣期の検地を政治史的に検討する。実施期間・対象地・方法・実施者のデータをもとにした考察と、文書(書状類)の内容による検討が主な手法となる。使用する史料は24年度の調査でも収拾しているが、そこで拾いきれなかった有用な史料もあるものと思われるため、本年度も引き続き史料の収集にあたる。

とくに大名家の文書や奉行人の家の文書などを広汎に調査することとしたい。『大日本古文書』に収録された大名家文書や浅野家文書をはじめとした刊行済み史料のほか、未刊行の史料をも調査しなければならず、所蔵機関に赴いて調査が必要であろう。また、豊臣秀吉の発給文書に関しては三鬼清一郎氏作成の『豊臣秀吉文書目録』があり、各文書の出典が明らかにされているため、それらを手がかりとして東京大学史料編纂所が所蔵する影写本などで調査を行ないたい。前年度から継続して収拾したデータと、本年度の研究成果は、論文などの形で早期に公開することにつとめたい。24年度は、調査のための出張が他機関からの支弁で行えたことなどにより、支出予定額を下回ることになった。そのぶんは、25年度に、調査のための出張や、資料収集のための図書購入費の充実などに充てることとしたい。
神経回路の機能的発達に対する内因性カンナビノイドを介するシナプス可塑性の寄与

シナプス伝達の調節やシナプス結合の形成・維持過程において、シナプス後細胞からシナプス前終末へ作用が及ぶ逆行性のシグナル伝達が介在することが知られている。近年、そのような逆行性シグナル分子のひとつとして内因性カンナビノイドが見出された。内因性カンナビノイドの受容体(CB1受容体)の発現が発達期の脳にみとめられることから、このシグナル伝達系が神経回路の活動依存的な形成過程において不可欠な機構であると期待される。CB1受容体の活性化はシナプス終末の活動に抑制的な作用を及ぼすため、その恒常的な作用は最終的にシナプス結合の弱化・除去という構造的な変化を誘引すると考えられる。そこで、シナプス結合の機能的変化と形態学的変化を経時的に観察し、その因果関係を明らかにすることを目的とした。CB1受容体の強い発現がみとめられる海馬抑制性シナプスを対象に実験を行った。まず生後1-2週のラットより機械的に単離した神経細胞/シナプスボタン標本を用いて電気生理学的実験を行った。mGluR1/5代謝型グルタミン酸受容体を薬理的に活性化すると自発性の抑制性シナプス電流が一過性に抑制され、この作用はCB1受容体の阻害剤で阻害された。さらにこの作用を幼若期の海馬スライス標本において調べた。海馬CA3領域の錐体細胞において、シナプス後細胞の脱分極及びmGluR1/5受容体の活性化により抑制性シナプスの抑圧現象が観察された。組織学的実験により内因性カンナビノイドの生合成に寄与する分子群は興奮性シナプスの直下に存在することが示されているため、興奮性シナプスの活動に依存した抑制性シナプス伝達の短期的および長期的な可塑的現象についても検証した。以上のことから、興奮性入力による抑制性入力への異シナプス修飾作用が内因性カンナビノイドを介在して生じ、この分子機構により発達期の神経回路では興奮と抑制入力のバランス維持が行われていることが推察された。内因性カンナビノイドによる逆行性シグナル伝達は、興奮性と抑制性シナプス間における異シナプス修飾作用を介在し、発達期の神経回路において興奮性入力と抑制性入力のバランスを正常に保つために不可欠な分子機構であるか検証した。準備実験として幼若期(生後1-2週)の海馬より機械的に単離した神経細胞/シナプスボタン標本を用いて実験を行った。自発的に発生する抑制性シナプス電流は薬理操作によりmGluR1/5代謝型グルタミン酸受容体を活性化すると一過性に抑制され、その作用はCB1受容体のアンタゴニストで阻害されることがわかった。また、CB1受容体の阻害剤投与により、その自発性応答の頻度が著しく上昇した。このことから恒常的なシナプス伝達の抑圧が生じていることがわかった。次に、これらの作用を幼若期の海馬スライス標本において再現し、興奮性シナプスの活動に依存した抑制性シナプス伝達の短期的および長期的な修飾作用について実験を行った。生後2週目のラットにおける海馬CA 3領域の錐体細胞において、抑制性シナプスの短期的な抑圧現象を見出した。これまでに組織学的な観察により、内因性カンナビノイドの生合成に関与する分子は、成熟時には興奮性シナプスの直下に存在することが示されている。今後は、GABA作動性シナプスが興奮性に作用する生後1週目までの時期を対象に実験を行い、発達過程における分子機構の変遷について検証する。また、CB1受容体の活性化はシナプス終末の活動に抑制的な作用を及ぼすため、その恒常的な作用は最終的に構造的なシナプス結合の弱化・除去を誘引すると考えられる。そのため、シナプス結合を可視化し、機能的変化と形態学的変化を経時的に観察する実験系を立ち上げることを検討した。ラット脳より摘出した海馬領域のスライス培養標本を作製し、領域内の興奮性投射線維を蛍光色素にて可視化することを試みた。

組織学的実験により内因性カンナビノイドの生合成に寄与する分子群は興奮性シナプスの直下に存在することが示されているため、興奮性シナプスの活動に依存した抑制性シナプス伝達の短期的および長期的な可塑的現象についても検証した。以上のことから、興奮性入力による抑制性入力への異シナプス修飾作用が内因性カンナビノイドを介在して生じ、この分子機構により発達期の神経回路では興奮と抑制入力のバランス維持が行われていることが推察された。
発掘調査時に観察される遺跡破壊の各種自然現象と人類生活への影響の基礎的研究

「原位置移動の問題」遺物分布の撹乱・遺構の破壊と言う問題は、考古学者にとってきわめて重大な問題である。そこで、まず、遺物が原位置を移動しているかどうかの問題を取り上げ、そこには、遺物が土壌中に埋積する以前と、以後との二つの問題があることを指摘した。後者に属する原位置移動の事実は、日本全国から知られ、それらはさまざまな営力によって、原位置が破壊されてきた。すなわち、レイモンド・ウッド氏らによる動物性撹乱・植物性撹乱・氷性撹乱・重力性撹乱・粘土性撹乱・気体性撹乱・水性撹乱・結晶性撹乱・地震性撹乱であり、それらの各過程は、複合して、日本の各遺跡においても、遺物の原位置移動に大きな働きをしていることを確かめた。これらの問題は、土中埋積後に生じた遺物移動であるが、土中埋積以前の問題も見逃せない。そこで、タフォノミ-の問題の再検討を行った。それは、人類遺物を伴わない化石獣骨の出土状態から、人類が関与したとされてきた点について、獣類自身の生活行動を重視する必要のあることを説いた。「人類の琉境破壊の問題」遺物分布の撹乱・遺構の破壊を生じさせる営力は、常に一方的に自然から人類へと一方向で働きかけるものではなく、人類による自然破壊が、新しい環境を生み、その結果、遺物分布の撹乱・遺構の破壊という現象を増幅させる点にも留意した。「ケ-ス・スタディ-」野外における観察も行い、火山降下物や土石流のようなより大きな営力による遺構破壊現象についても調査し、その一部については報告した。また、直接、重力性撹乱の問題を解決するため、斜面貝塚(茨城県行方郡麻生町於下貝塚)を発掘し、縄文中期に形成が始まる貝層がどの様に変形が進んだかについて、研究をおこなった。〔現地調査〕平成元年度の計画に沿って、鹿児島県指宿市ハシムレ遺跡、高知県中村市中筋川流域遺跡について、現地調査を行った。前者に就いては、貞観14年噴出の開聞岳の降下物を載せた遺跡であるが、この降下物によって遺跡・遺構がどのように破壊されているかを検討した。火山降下物による遺跡破壊の問題は、熱泥流や土石流等と違って確認の判断が極めて困難であることを認識した。後者は、中世における地震にともなう液状噴砂現象により遺跡が破壊された例として報告されたものであるが、検討の結果、地震破壊の問題は、地震の年代の決定・表層構造の問題、また地形的な問題などとも絡みあって、複雑な現象を呈していることを確認した。それゆえ、報告書に記載される遺跡の自然破壊の状況も、当然のことながら、現地踏査を行わねば具体的にその内容を明らかにすることができない。遺跡破壊の要因の一つに、重力による遺物移動の問題がある。この問題を具体的に解決する為に、茨城県行方郡麻生町於下貝塚(縄文時代中期後期)で発掘調査を行い、斜面に形成された貝層がどのように変化したかについて、詳細な研究を進めた。今までの観察結果に基づくと、貝層が放棄された下層に、基盤のロ-ム層や第三紀層のブロックが混入し、貝層が形成されている急崖の成立が、完新世の海進期に行われた波蝕作用と関係し、その成立直後に貝層の形成が始まったとする手がかりを得ている。それゆえ、貝層・遺物が重力によって斜面移動したという説明が可能である。現在、出土遺物を中心に検討中である。

〔資料収集〕奈良国立分化財研究所に収蔵されている発掘報告書をもとに、自然破壊を伴った遺跡について、情報を収集し、遺跡を破壊した各種自然要因について分類を行っている。「原位置移動の問題」遺物分布の撹乱・遺構の破壊と言う問題は、考古学者にとってきわめて重大な問題である。そこで、まず、遺物が原位置を移動しているかどうかの問題を取り上げ、そこには、遺物が土壌中に埋積する以前と、以後との二つの問題があることを指摘した。後者に属する原位置移動の事実は、日本全国から知られ、それらはさまざまな営力によって、原位置が破壊されてきた。すなわち、レイモンド・ウッド氏らによる動物性撹乱・植物性撹乱・氷性撹乱・重力性撹乱・粘土性撹乱・気体性撹乱・水性撹乱・結晶性撹乱・地震撹乱であり、それらの各過程は、複合して、日本の各遺跡においても、遺物の原位置移動に大きな働きをしていることを確かめた。これらの問題は、土中埋積後に生じた遺物移動であるが、土中埋積以前の問題も見逃せない。そこで、タフォノミ-の問題の再検討を行った。それは、人類遺物を伴わない化石獣骨の出土状態から、人類が関与したとされてきた点について、獣類自身の生活行動を重視する必要のあることを説いた。「人類の環境破壊の問題」遺物分布の撹乱・遺構の破壊を生じさせる営力は、常に一方向に自然から人類へと一方的で働きかけるものではなく、人類による自然破壊が、新しい環境を生み、その結果、遺物分布の撹乱・遺構の破壊という現象を増幅させる点にも留意した。「ケ-ス・スタディ-」野外における観察も行い、火山降下物や土石流のようなより大きな営力による遺構破壊現象についても調査し、その一部については報告した。また、直接、重力性撹乱の問題を解決するため、斜面貝塚(茨城県行方郡麻生町於下貝塚)を発掘し、縄文中期に形成が始まる貝層がどの様に変形が進んだかについて、研究をおこなった。
興奮性アミノ酸による神経細胞死とその防御機構に関する研究

高熱、重金属や化学物質などのストレスに曝されると細胞内で熱ショック蛋白質(HSP)が誘導、合成され、細胞防御のために機能すると考えられている。脳虚血時にもHSPが発現し、その後に起こる神経細胞死に対する保護効果や回復機転への関与が報告されているが、その分子メカニズムについては未だ不明である。そこで神経芽細胞腫と神経膠細胞腫のハイブリッド細胞であるNG108-15細胞(NG細胞)を用いてHSPのイノシトールリン脂質代謝およびカルシウムシグナル系に対する作用を検討した。42.5°C、2時間の熱ショックを行った後、カルシウム蛍光指示薬のfura-2を取り込ませ、ブラジキニン(BK)あるいは細胞内CaATPase阻害薬のタプシガーギン(Th)により誘発される細胞内Ca^<2+>の上昇(Ca^<2+>rise)を測定した。熱ショック直後ではBKによるCa^<2+>riseは著明に抑制され、その後徐々に回復し、熱ショック後14時間でもとのレベルに戻った。72KD-HSP(HSP72)の発現レベルは熱ショック後約4時間で検出可能となり、14時間で最大となり、その後は減少した。一方、ThによるCa^<2+>riseは熱ショック後も変化しなかった。HSP発現を転写レベルで阻害するケルセチンあるいはHSP72に対するアンチセンスオリゴヌクレオチドを用いてHSP72の発現を抑制すると熱ショック後のCa^<2+>riseの回復はみられなかった。BKによる細胞内イノシトール3リン酸(IP3)産生は熱ショックにより影響をうけなかった。以上の結果より、熱ショックストレス時にはIP3レセプターの障害により細胞内Ca^<2+>の放出が抑制され、その回復過程にHSP72が機能していることが示唆された。
摩擦調整剤分子膜の潤滑メカニズムの解明に向けたマルチスケールシミュレーション

本研究では,サブマイクロメートルスケールの潤滑現象を解析対象としている.潤滑領域に局所的にナノメートルスケールの構造(すきま,突起)が存在する場合,局所領域における個々の潤滑剤分子の挙動が領域全体のダイナミクスに影響を及ぼす.そのため,分子レベルの時間・空間解像度を有し,かつサブマイクロメートルスケールの領域を扱うことのできるシミュレーション手法が必要となる.そのような手法の一つに,粗視化モデルを用いた散逸粒子動力学シミュレーションがある.しかし,従来の散逸粒子動力学法では分子の動的性質を再現できず,潤滑現象に適用する際の問題となっていた.この問題に対して,従来の散逸粒子動力学法を拡張した手法をオープンソースシミュレータのパッケージとして実装し,潤滑現象に適用できるようにした.散逸粒子動力学法では,二つの粒子の間に作用するランダム力を計算する際に標準正規分布に従う乱数を生成する必要があり,この計算がボトルネックになる.とくに,拡張した手法では従来と比較して3倍の回数の乱数生成が行われるため,高速な乱数生成器の利用が重要になる.作成したパッケージでは,Ziggurat法とXorshift法を組み合わせた乱数生成器を用いることにより,もとの乱数生成器を用いた場合と比べて7割程度の計算速度向上を実現した.拡張した散逸粒子動力学法の有効性は液体バルク系で既に実証されているが,実際の潤滑現象に近い固液界面系への適用例は無かった.そこで,固体表面上に塗布されたナノメートル厚さの液体潤滑膜を対象にしてシミュレーションを実施し,拡張した手法の効果を調査した.その結果,拡張した手法により,固液界面系における分子の動的性質の効果的な制御が可能であることを明らかにし,高精度なシミュレーションを低コストで実現できることを示した.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,マルチスケールシミュレーションによる解析を行い,実用に即した系における有機摩擦調整剤の境界潤滑メカニズムを解析することを目的としている.そのために,境界潤滑における化学反応を再現できるように従来の粗視化分子モデルを改良し,そのモデルを流体シミュレーション手法に接続することにより,マイクロメートルのスケールで分子レベルのシミュレーション解析を行う.本年度は,(1)境界潤滑における温度変化の影響を調べるために,古典分子動力学法を用いたシミュレーション解析を実施し,(2)同一のソフトウェアで粗視化分子モデルを用いたシミュレーションと流体シミュレーションが実行できるように,オープンソースのシミュレーションソフトウェアを拡張した.(1)の目的は,本研究で対象とする潤滑現象において,圧縮熱等による温度上昇がナノすきま領域の潤滑メカニズムに及ぼす影響を明らかにするためである.シミュレーション結果の解析により,せん断速度の増加に伴って潤滑液体のせん断粘度の温度依存性が小さくなることを明らかにした.現在,化学反応の影響を調べるために第一原理分子動力学法による解析を進めており,その解析結果を粗視化分子モデルへ反映する計画である.(2)により,粗視化分子モデルを用いた分子動力学シミュレーションが効率的な並列アルゴリズムで実行可能になり,同時に,格子法あるいは粒子法を用いて流体シミュレーションを実行する環境を構築することができた.今後,摩擦調整剤の分子濃度や潤滑液体の流速といった物理量を介して分子動力学シミュレーションと流体シミュレーションを接続する方法を考案し,目標とする潤滑現象へ適用する計画である.本年度は,境界潤滑における温度変化の影響を調べるために,古典分子動力学法を用いたシミュレーション解析を実施し,また,粗視化分子モデルを用いたシミュレーションと流体シミュレーションが同一のソフトウェアで実行できるように,オープンソースのシミュレーションソフトウェアを拡張した.加えて,当初の計画では,密度汎関数理論に基づいた第一原理計算で化学反応の経路を計算し,その結果を基に粗視化分子モデルへ化学反応計算を実装する予定であった.この方法では,化学反応の経路,少なくとも化学反応の反応物と生成物が既知でなければならない.しかし,境界潤滑における化学反応は複雑であり,既存の情報では不十分であった.この問題に対して,反応性力場を使用した古典分子動力学法,あるいは第一原理分子動力学法を用いて化学反応のダイナミクスを計算する必要があると判断し,これらの計算法が実行可能なシミュレーションソフトウェアを検討・導入して解析を進めることにした.以上の経緯で研究計画の修正が必要となり,進捗状況に遅れが生じている.本研究では,サブマイクロメートルスケールの潤滑現象を解析対象としている.潤滑領域に局所的にナノメートルスケールの構造(すきま,突起)が存在する場合,局所領域における個々の潤滑剤分子の挙動が領域全体のダイナミクスに影響を及ぼす.そのため,分子レベルの時間・空間解像度を有し,かつサブマイクロメートルスケールの領域を扱うことのできるシミュレーション手法が必要となる.そのような手法の一つに,粗視化モデルを用いた散逸粒子動力学シミュレーションがある.しかし,従来の散逸粒子動力学法では分子の動的性質を再現できず,潤滑現象に適用する際の問題となっていた.この問題に対して,従来の散逸粒子動力学法を拡張した手法をオープンソースシミュレータのパッケージとして実装し,潤滑現象に適用できるようにした.散逸粒子動力学法では,二つの粒子の間に作用するランダム力を計算する際に標準正規分布に従う乱数を生成する必要があり,この計算がボトルネックになる.とくに,拡張した手法では従来と比較して3倍の回数の乱数生成が行われるため,高速な乱数生成器の利用が重要になる.作成したパッケージでは,Ziggurat法とXorshift法を組み合わせた乱数生成器を用いることにより,もとの乱数生成器を用いた場合と比べて7割程度の計算速度向上を実現した.拡張した散逸粒子動力学法の有効性は液体バルク系で既に実証されているが,実際の潤滑現象に近い固液界面系への適用例は無かった.

そこで,固体表面上に塗布されたナノメートル厚さの液体潤滑膜を対象にしてシミュレーションを実施し,拡張した手法の効果を調査した.その結果,拡張した手法により,固液界面系における分子の動的性質の効果的な制御が可能であることを明らかにし,高精度なシミュレーションを低コストで実現できることを示した.第一原理分子動力学法による潤滑現象の解析を行い,その結果をもとに粗視化分子モデルに化学反応計算を実装する.つぎに,全体の潤滑状態を流体シミュレーション,ナノすきま領域の潤滑状態を分子動力学シミュレーションで計算するマルチスケールシミュレーションを実現するために,両シミュレーションの対応する領域間で潤滑液体の流速と有機系摩擦調整剤濃度を交換するようにプログラムを接続する.その後,せん断速度と荷重圧力を実用に近い値に設定して,境界潤滑シミュレーションを行う.様々な条件のもとでシミュレーションを行い,ナノすきまにおける有機系摩擦調整剤分子のダイナミクスと全体の潤滑特性の関係に着目して結果を解析し,体系的な現象理解を試みる.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
放射線照射による認知機能低下における高気圧酸素併用療法の神経保護作用機序の解明

悪性神経膠腫の標準治療は手術と術後の化学療法を併用した放射線照射療法であるが、放射線照射は副作用として患者の認知機能を低下させるのも事実である。特に照射対象の腫瘍部の奥に海馬がある場合において顕著である。本研究は放射線による神経損傷、それに続く認知機能低下に対して高気圧酸素療法併用法が神経に対して保護作用を示し認知機能低下を予防するメカニズムを神経科学的に検討する。方法はマウスの全脳へ2Gyの放射線照射を5日間、放射線単独照射群と高気圧酸素療法併用照射群に分けて照射し、対象となる非照射群と比較して解析を行う。2017年度は、行動学的解析と行動解析後のマウス脳の3Dイメージング解析を行い行動学的解析により記憶課題および恐怖感覚において放射線照射による影響を減弱する結果となった。神経特異的YFP発現マウス全脳の透明化において、透明化中の脳組織の損傷が著しく改善が求められていた点について、本年度は透明化のプロトコルを改良し画像を撮像するまでに至った。放射線単独照射群の海馬ではYFP陽性の神経細胞が非照射群と比較して著しく減少していた。一方で高気圧酸素療法併用群では神経細胞が照射により減少していたが放射線単独照射群と比較して軽度であった。臨床症例を用いたfMRI解析は琉球大学医学部附属病院脳神経外科で放射線療法を加療する脳腫瘍摘出患者のうち海馬領域への被曝が避けられない患者(4症例)の放射線治療前、治療途中、治療後に撮像を行いデータを取得した。神経細胞特異的YFP発現マウスの全脳3Dイメージングの撮像を行い、放射線照射によるYFP陽性神経細胞の減少、特に海馬領域における神経細胞の減少が観察され、高気圧酸素療法併用により減少が抑制されることを示した。しかしながら、神経活動解析のためのテトロード電極作製がかなりの時間を要し本年度は実際にマウスの脳への留置まで進まなかったためやや遅れている。臨床症例は症例条件に適合した本研究に協力していただける症例数が少なかったため今年度は4名解析し解析総数が16名となっている。神経の走行性、シナプスの動態を引き続きYFPマウスを用いて検討する。神経活動解析としてテトロード電極を用いた解析はヘッドステージの作製およびマウスへの装着の練習を積んで実際の計測を行う計画であるが、電極の作成が難航しているため、並行して神経細胞内へのカルシウム流入による神経活動解析法も導入を検討する。臨床症例は放射線療法を加療する脳腫瘍摘出患者のうち海馬領域への被曝が避けられない患者に対し承諾を得て研究に協力して頂きデータを取得していく。脳腫瘍摘出後に行われる放射線照射療法は副作用として認知機能の低下が避けられない。本年度は神経特異的にYFPを発現するマウスを用いて2Gyの放射線照射を5日間、高気圧酸素療法併用群、非併用群に分けて行い、またコントロールとして非照射群を用意し行動解析を行った。行った行動解析はオープンフィールドテスト、高架式十字迷路、新規物体認識課題、フィアコンディショニングテストを行った。高架式十字迷路において放射線単独照射群はオープンアームへの滞在時間および侵入回数がコントロール群と比較して優位に増加し恐怖感覚の減弱が見られた。これに対し高気圧酸素療法併用群ではオープンアームへの滞在時間および侵入回数ともにコントロール群を同等で恐怖感覚の減弱は観察されなかった。またフィアコンディショニングテストにおいて放射線単独照射群は高気圧酸素併用群と比較して優位に記憶が減弱していた。しかしながら高気圧酸素併用群の新規物体認識テストは新しい物体と古い物体の認識が消失した。行動解析後のマウス脳を取り出し、透明化試薬を用いて全脳の透明化を行い3Dイメージング画像を解析したが、透明化中に脳組織の損傷が大きく改善の必要性が求められる。臨床症例を用いたfMRI解析は琉球大学医学部附属病院脳神経外科で放射線療法を加療する脳腫瘍摘出患者のうち海馬領域への被曝が避けられない患者(12症例)の放射線治療前、治療途中、治療後に撮像を行いデータを取得した。マウスを用いた種々の行動解析を行うことで認知行動学的に放射線照射による認知と記憶の低下を明らかにし、高気圧酸素療法併用により一部の行動解析で改善することが示され神経保護作用効果を明らかにすることができた。神経活動解析としてテトロード電極を用いた解析はヘッドステージの作製の準備(資材の確保)に時間がかかったがほぼすべての材料を揃えることはできた。また臨床症例も着実に症例数を増やしながらデータを取得できている。

神経特異的YFP発現マウス全脳の透明化において、透明化中の脳組織の損傷が著しく改善が求められていた点について、本年度は透明化のプロトコルを改良し画像を撮像するまでに至った。放射線単独照射群の海馬ではYFP陽性の神経細胞が非照射群と比較して著しく減少していた。一方で高気圧酸素療法併用群では神経細胞が照射により減少していたが放射線単独照射群と比較して軽度であった。臨床症例を用いたfMRI解析は琉球大学医学部附属病院脳神経外科で放射線療法を加療する脳腫瘍摘出患者のうち海馬領域への被曝が避けられない患者(4症例)の放射線治療前、治療途中、治療後に撮像を行いデータを取得した。神経細胞特異的YFP発現マウスの全脳3Dイメージングの撮像を行い、放射線照射によるYFP陽性神経細胞の減少、特に海馬領域における神経細胞の減少が観察され、高気圧酸素療法併用により減少が抑制されることを示した。しかしながら、神経活動解析のためのテトロード電極作製がかなりの時間を要し本年度は実際にマウスの脳への留置まで進まなかったためやや遅れている。臨床症例は症例条件に適合した本研究に協力していただける症例数が少なかったため今年度は4名解析し解析総数が16名となっている。マウスの行動解析は空間認識記憶を検討できるモリス水迷路と八方向放射状迷路を追加で行う。神経の走行性、シナプスの動態を引き続きYFPマウスを用いて検討する。神経活動解析としてテトロード電極を用いた解析はヘッドステージの作製およびマウスへの装着の練習を積んで実際の計測を行う計画である。臨床症例も放射線療法を加療する脳腫瘍摘出患者のうち海馬領域への被曝が避けられない患者に対し承諾を得て研究に協力して頂きデータを取得していく。神経活動解析としてテトロード電極を用いた解析はヘッドステージの作製およびマウスへの装着の練習を積んで実際の計測を行う計画であるが、電極の作成が難航しているため、並行して神経細胞内へのカルシウム流入による神経活動解析法も導入を検討する。臨床症例は放射線療法を加療する脳腫瘍摘出患者のうち海馬領域への被曝が避けられない患者に対し承諾を得て研究に協力して頂きデータを取得していく。テトロード電極を用いた神経活動解析に用いるヘッドステージの作製に難航したためその後の実験に必要な動物、動物管理費および試薬等の購入に充てる予定だった助成金が来年度に繰り越しになったため。
胆管癌の局所制御増強と光線過敏軽減による普及を目指した次世代光線力学的療法の開発

安全確実な胆管癌局所治療を可能とする新規PDTの確立のため1正常組織に影響のない光励起条件設定と機器開発、2既存の水溶性光増感剤(PS)に勝る殺細胞効果と正常組織への集積性が低い各種PSを開発し機序を解明する。独自の軸配位修飾法に基づくポルフィリン錯体誘導化法と人工糖鎖分子設計技術によるPSの改良を進める。宮崎大学医学部の基礎・臨床研究分野で構成された光治療研究プロジェクトと工学部スーパーマテリアル開発研究の学部横断型医工連携研究プロジェクトの独自性で取り組む。将来展望創薬技術および工学系シーズの確立、癌細胞での機序解明に関する研究を加速し難治性胆管癌患者への治療ニーズ提供が期待される。
フランス奴隷貿易と国際商業都市ナントの海運ネットワーク

本研究の目的は、フランスによる奴隷貿易の進展と国際商業都市ナントによる海運ネットワークの構築との連関を明らかにすることである。とりわけ、1.ビルバオ貿易従事者、2.カディス貿易従事者、3.ダンケルク貿易従事者について、一次史料ー教区簿冊と公証人文書ーを分析し、彼らの実像と港湾実業界における配置を明らかにしていく。申請者はこれまですでに、a.アンティル諸島直行貿易とサン=ドマング島プランテーション経営者、b.アイルランド貿易従事者と両替・銀行家およびプランテーション経営者、c.リスボン貿易従事者と薬種・繊維製品取り扱い商人という集団を見出しているので、本研究で上記13の分野に参与する商人集団を実証できれば、都市ナントによる海運ネットワークの全体を描出することが可能になる。研究の1年目にあたる2018年度(平成30年度)は、1.ビルバオ貿易とカディス貿易の内実を可視化するための作業を進めた。具体的には、『船舶艤装申告書一覧』(2011年申請者が発行)に含まれる記録情報のうち、ビルバオを目的地とする船舶およびカディスを目的地とする船舶を抽出して整理した。また、ロワール・アトランティック県文書館(フランス・ナント)が保管する公証人文書(Sous-serie4E)と教区簿冊(Fonds Freslon)を確認し、貿易商人の実像と活動に関する情報を抽出・整理した。さらにフランス語での著書出版計画については、フランス人研究者および関連する出版会関係者と協議する機会をもち、本計画の期間中に完成・出版できるよう、打ち合わせを続けていくことを確認した。研究計画調書に記載した当該年度の方法と計画は、おおむね順調に実行できた。現在は、その成果を論文または研究ノートの形式で執筆しているところである。フランス語図書としての出版については、引き続き先方との協議および具体的手続きの確認を続けている。網羅的な史資料収集(『船舶艤装申告書一覧』)の結果をよりどころとしながら、史料記録情報を精緻にデータ化する基礎研究を続けることが重要である。また、導き出される結果をこれまでの研究蓄積と連動させ、港湾都市の活動の全体を描出し、成果を綜合して公開する。
細胞膨圧計測－探針エレクトロスプレーによる細胞分子情報計測

植物の細胞膨圧、浸透圧、水ポテンシャルをプレッシャープローブで計測した後、細胞溶液を前処理無しにそのまま探針エレクトロスプレーイオン化質量分析により解析することで、リアルタイムでの細胞分子情報を獲得することを目指した。プレッシャープローブのシリコンオイルにエンジンオイル添加物を混合させた結果、生きた植物細胞を用いた場合でも、プレッシャープローブで採集した細胞溶液のイオン化に成功し、細胞代謝物質の質量分析を可能とした。植物の細胞膨圧、浸透圧、水ポテンシャルをプレッシャープローブで計測した後、細胞溶液を前処理無しにそのまま探針エレクトロスプレーイオン化質量分析により解析することで、リアルタイムでの細胞分子情報を獲得することを目指し、スピーキング・プラント・アプローチ法を駆使して、植物工場における植物生体情報を取り入れたナノ制御農業の創成を目指す。研究代表者の野並を中心に、これまでのプレッシャープローブの改造を試みた。通常は、プレッシャープローブのキャピラリーとして外径1mmのものを使用してきたが、このキャピラリーに替えて、キャピラリー電気泳動装置などに使われているナノサイズフユーズドシリカ製キャピラリーへの代替を行った。キャピラリー装着部をHPLCのフェルトが使えるように加工し、HPLC用フェルトコネクターにプラスチックのPEEKチューブを連結し、PEEKチューブを連結する部分を圧力センサー付きセンサーチャンバーに連結した。センサーチャンバーには、マイクロメーターを連結したプランジャーを動かすことができるようにし、ピコリットル以下の溶液を正確に採取する操作を実現した。チューリップ球根の鱗片細胞においてプレッシャープローブで採集した溶液に含まれるフラクタンを分析し、業績として発表した。チューリップ鱗片組織の切片をマトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析(MALDI MS)で直接分析した結果と、細胞レベルで採集し、質量分析した結果を比較することで、細胞レベルで正確に質量分析できることを確認した。また、細胞溶液のイオン化に必要なレーザーイオン化のためのマトリックス物質の検討を行い、新たにカーボンナノチューブを初めとするレーザーイオン化マトリックスの開発を行った。分担者の平岡により、探針エレクトロスプレーの設計および使用方法の検討がなされ、生体サンプルの計測が数多くなされた。チューリップ鱗片組織を使っての計測を行ったところ、プレッシャープローブを用いての細胞レベルでのMALDI MS分析結果、およびMALDI MSでの組織直接分析で得られた結果と同等結果が探針エレクトロスプレーイオン化質量分析で得られることが分かった。通常は、プレッシャープローブのキャピラリーとして外径1mmのものを使用してきたが、このキャピラリーに替えて、キャピラリー電気泳動装置などに使われているナノサイズフューズドシリカ製キャピラリーへの代替を行った。さらに、プレッシャープローブの操作を精度高く行うために、ピエゾモーターをキャピラリー部分に装着し、ステップ進行を精密に行うことを可能にした。チューリップ鱗片組織を使っての計測を行ったところ、プレッシャープローブを用いての細胞レベルでのMALDI MS分析結果、およびMALDI MSでの組織直接分析で得られた結果と同等結果が探針エレクトロスプレーイオン化質量分析で得られ、論文として報告した。植物組織で前処理無しでの探針エレクトロスプレーイオン化法による質量分析を行い、計測に用いた植物組織をマトリックス支援レーザー脱離イオン化(MALDI)質量分析で直接確認する作業を行ってきた。しかしこれまでMALDI質量分析で用いてきたマトリックス物質は分析感度が十分といえないため、もっとイオン化効率が高いマトリックスの開発を新たに取り組んだ。各種のナノパーティクルを使用することにより、感度高い分析が可能となった。このMALDI質量分析と探針エレクトロスプレーイオン化質量分析は補足的な関係にある。探針エレクトロスプレーイオン化質量分析では前処理を必要としないため、リアルタイムでの分析が可能である。ミオグロビン溶液のpHを変更することにより、タンパク質の立体構造を変化させる処理を行った。タンパク質の立体構造の変化は、アミノ酸の電荷の変化による解離と関連しているため、探針エレクトロスプレーイオン化における電荷の付加状態に変化が起こる。ミオグロビンの立体構造の変化と関連して起こる電荷付加の変化を秒単位で計測することに成功した。タンパク質を重水に入れると、タンパク質の立体構造においてもっとも外側に面して水分子と接している部分の水素原子が重水素原子に置き換えられる。重水素への置換は重水への移行処理後、時間とともに進行し、タンパク質の立体構造に依存して最も外側にどのようなアミノ酸が露出しているかによって置換速度が変化する。