hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
siRNAによるEGFR分子標的薬耐性の克服

EGFR発現量を制御しうるsiRNAについてin vitroにおけるEGFRシグナリングが下流において低下していることを確認した.また,EGFRシグナル依存性細胞株について,惹起される細胞死がapoptosisであること,EGFR-TKIに耐性化した細胞株においても奏功することも確認された.exon 19欠失細胞株と,exon 21 L858R点突然変異株においては,EGFR蛋白の抑制がいずれも強く認められたが,その細胞死の程度については後者において弱く,EGFRへの依存性がその遺伝子変異の種類によって異なることが示唆された.しかしながら,EGFRトランスジェニックマウスモデルにおいて,ヒト型EGFRのexon 21 L858Rを組み込んだモデルにおいては,CDP-AD-PEG-TfでsiRNAをナノ粒子化し尾静脈投与すると,CT上の粒状影が軽快した.一方,xenograftモデルにおいて,EGFR-TKI耐性であるRPC-9に同様に尾静脈投与を行ったが,有意差をもった明確な縮小効果は得られなかった.これはトランスジェニックマウスにおけるsiRNAの必要投与量と,xenograftマウスモデルにおける必要投与量の違いが異なるためと思われ,PEG抗体により送達効果の違いについて検討を行った.また,xenograftモデルにおける投与量を増大させ,かつ,投与方法として皮下注射を選択した場合,コントロールsiRNAに対して腫瘍増殖抑制効果が認められた.本研究ではEGFRトランスジェニックマウスにおいて,CDP-AD-PEG-Tfにてナノ粒子化したsiRNAにより,抗腫瘍効果は期待されたが,xenograftにおける結果については投与法を従来設計と変更する必要がある.EGFR siRNAのin vitroにおける抗増殖効果について,効果評価が未確定であったヒトEGFR exon 21 L858Rによる増殖ドライバーによって増殖が維持されているH3255を中心に行った.理論上は増殖ドライバーはEGFR mRNAの破壊によって抑制されると考えられたが,想定される結果が得られず,おそらくはコントロールのsiRNAのoff target effectがあるものと想定し,コントロールsiRNAの調整を行って再試を行う予定である.またEGFR exon 19のdeletionによって増殖ドライバーのかかっている細胞株(PC-9)にEGFR-TKI長期少量投与によって作成したEGFR-TKIに対する耐性ヒト肺がん細胞株であるRPC-9に対する抗増殖効果については,改良された比色定量法であるMTS assayによって非常に強く確認できたため,xenograftモデルを作り,siRNAの濃度を調整しながら抗腫瘍効果を検討している.ドライバー遺伝子による肺内多発腫瘍発生モデルであるトランスジェニックマウスに対しては,一定の効果が得られているが,その縮小効果が得られた原因について,腫瘍のみの摘出が困難であり,Western blotの結果解釈が困難と考えられ,やはりxenograftにおける解析が妥当であるとの結論に到達した.xenograftモデルについては肉眼的には効果が明確化できておらず,ナノ粒子の形成を評価するための電子顕微鏡での撮影およびナノ粒子を構成しているPEG抗体によって局所への到達を評価する予定である.xenograftの抗腫瘍効果を検証しているが,はっきりとしたものが得られず,現在濃度の変更を行い検証している.使用しているナノ粒子の形成については電子顕微鏡による評価,腫瘍に対する到達についてはPEG抗体による評価を行うよう条件設定中である.EGFR発現量を制御しうるsiRNAについてin vitroにおけるEGFRシグナリングが下流において低下していることを確認した.また,EGFRシグナル依存性細胞株について,惹起される細胞死がapoptosisであること,EGFR-TKIに耐性化した細胞株においても奏功することも確認された.exon 19欠失細胞株と,exon 21 L858R点突然変異株においては,EGFR蛋白の抑制がいずれも強く認められたが,その細胞死の程度については後者において弱く,EGFRへの依存性がその遺伝子変異の種類によって異なることが示唆された.しかしながら,EGFRトランスジェニックマウスモデルにおいて,ヒト型EGFRのexon 21 L858Rを組み込んだモデルにおいては,CDP-AD-PEG-TfでsiRNAをナノ粒子化し尾静脈投与すると,CT上の粒状影が軽快した.一方,xenograftモデルにおいて,EGFR-TKI耐性であるRPC-9に同様に尾静脈投与を行ったが,有意差をもった明確な縮小効果は得られなかった.これはトランスジェニックマウスにおけるsiRNAの必要投与量と,xenograftマウスモデルにおける必要投与量の違いが異なるためと思われ,PEG抗体により送達効果の違いについて検討を行った.また,xenograftモデルにおける投与量を増大させ,かつ,投与方法として皮下注射を選択した場合,コントロールsiRNAに対して腫瘍増殖抑制効果が認められた.本研究ではEGFRトランスジェニックマウスにおいて,CDP-AD-PEG-Tfにてナノ粒子化したsiRNAにより,抗腫瘍効果は期待されたが,xenograftにおける結果については投与法を従来設計と変更する必要がある.EGFR siRNAの肺癌細胞株の効果についてあらかじめ得られた実験結果に対して再度追試を行った.対象細胞株については従来おこなっていたPC9,RPC-9(人為的な耐性株),H1970(自然に耐性を獲得した株)に加え,生存率の低かったマイコプラズマ感染のあったNCI-H3255に対する効果について,再度入手したマイコプラズマフリーのH3255に対してsiRNAの効果を評価した.著明な増殖抑制効果をEGFR siRNAで確認し,RT-PCRにおける変異EGFR RNAの抑制効果,Western blotにおけるEGFR蛋白抑制効果についてはいずれも明らかであり,従前施行した研究結果と食い違いを見せなかった.

したがって,既報にあるEGFR oncogene addictionについては臨床的にも基礎研究的にも確実に存在し,これはEGFR TKIの長期投与による耐性化をきたしたのちも,また耐性発生の機序が人為的であっても自然発生であっても腫瘍増殖に重要な役割を果たし続けていることが証明された.岡山大学にて特許を取得したヒトEGFR L858Rをもつ遺伝子改変マウスについては再度系統を産生するよう整備を行い,系としての成熟を維持している.腫瘍の形成速度について評価し,薬剤投与に耐えうるか検討をおこない,問題はなかった.薬剤送達システム(DDS)についてはCALTECHで用いられているシステムをやはり採用する方針であり,そのシステムの代謝についてはCALTECHで安全性を評価したところである.次年度に向けたDDSについての評価法(電子顕微鏡)などについては,医学部の共同実験室の協力が必要であり,その使用法について検討中である.実験結果によってはCALTECHでのドラッグ・デリバリーシステム(DDS)の再購入が必要な状況である.ナノ粒子の形成については電子顕微鏡による評価,腫瘍に対する到達についてはPEG抗体による評価を行うように条件設定を確定する.xenograftにおいて抗腫瘍効果が明確化できない要素であるナノ粒子,siRNA,マウスのそれぞれについて改善を図るCALTECHで直接カンファレンスを行いDDSの再購入とその効果確認について適切な確認方法を検討する.想定外の研究結果が出ており,引き続き当該研究に追加すべき実験が生じているため.本年度の研究目標はin vitroの研究でありマウスモデルの再構築を待つ必要があった.CALTECHとの研究ミーティング,in vivoの実験に使用する予定である.
海産無脊椎動物由来溶血性レクチンの生物活性に関する研究

本研究では、海産無脊椎動物グミ(Cucumaria echinata)由来溶血性レクチンCEL-IIIとCEL-IIII変異体を用いて、細胞および生物に対する活性を検討し、その作用メカニズムを解明することを目的として実験を行なった。これまでにCEL-IIIのN末端側2/3の糖結合ドメインCRD(1283残基目)のみからなる変異体蛋白質が弱い糖結合および赤血球凝集活性を保持することを示したが、今回新たにC末端領域から20残基ずつ欠損した変異体を作成しその活性について検討した。CRD312(C末端120残基欠損)、CRD332(同100残基)は、容易に大腸菌内で発現したが、CRD352(同80残基)、CRD372.(同60残基)の発現量は順次減少した。変異体を精製後、赤血球凝集活性を調べた結果、CRD312はCRDより強い赤血球凝集活性を保持していることが明らかになり、また、その活性は欠損が小さくなると増大し、CRD332とCRD352ではCEL-IIIとほぼ同等の活性を有していた。よって、C末端領域は会合体形成以外に、糖結合ドメインの構造安定化にも寄与していることが示唆された。つづいて、相同蛋白であるリシンの糖結合に関与する残基を参考にして、部位変異体を作製してCEL-IIIの糖結合残基の同定を試みた。その結果、Asp23、His37、Gln44の糖結合への関与が明らかになったがGln45の関与はほとんどないことが明らかになった。最近決定されたCEL-IIIの結晶構造から、上記残基以外にAsp43がCa^<2+>の糖結合部位への配位に重要であることが示唆された。つまり、CEL-IIIはリシンと類似したアミノ酸残基が糖結合に関与しているが、CEL-IIIが示す糖結合の際のCa^<2+>依存性はAsp43によることが大きいと推察された。最後に、ゼブラフィッシュを用いてCEL-IIIとその変異体の殺魚活性を検討した。その結果、CRDは殺魚活性を保持していないことが明らかになった。また、赤血球凝集活性を持つが溶血活性がないCEL-IIIオリゴマーも170μg/mlという高濃度でも殺魚活性を示さない(モノマーは6.0μg/1mlで殺魚活性を発揮する)ことから、溶血活性と殺魚活性は、お互い非常に関連することが明らかになった。本研究では、海産無脊椎動物グミ(Cucumaria echinata)由来溶血性レクチンCEL-IIIおよび遺伝子工学的に作製されたCEL-III変異体について、さらに多くの生物(主に魚類)に対する生物活性を検討して、その作用メカニズムを解明することを目的として実験を行なった。CEL-IIIはN末端側の糖結合ドメインとC末端側の会合体-小孔形成ドメインの2つのドメインから構成されることが推察されているが、全長及びそれぞれのドメイン領域を欠損した各種変異体蛋白質を大腸菌、及び酵母の系を用いて発現、精製を試みた。まず、全長の組換体CEL-IIIは、大腸菌では発現精製に至らなかったが、酵母Pichia pastrisの系により発現精製系を確立できた。その赤血球に対する活性を検討した結果、凝集活性は野生型CEL-IIIと同等の活性を示したが、溶血活性は20%程度で、著しく活性が低下していた。現在、活性の高いCEL-IIIを発現する酵母を検索中である。次に、植物毒素リシンB鎖との相同性を示すN末端側2/3領域(1283残基目)のみからなるC末端欠損CEL-III変異体を大腸菌の系で発現精製し、赤血球に対する活性を検討した結果、それだけで糖結合活性および赤血球凝集活性を示したことから、このN末端側2/3領域が実際に糖結合ドメインとして機能することが明らかになった。しかし溶血活性は示さず、溶血活性へのC末端側領域の関与が示唆された。このN末端側2/3領域を酵母にて発現すると、菌体外分泌過程でプロテアーゼにより切断されて1147残基目からなるフラグメントとして分泌されたが、これは赤血球凝集活性は示さないが、糖結合活性を示すことからこの領域が最小糖結合ドメインであることが示唆された。つづいてCEL-IIIの殺魚活性の指標としての魚類を探索した結果、安価で入手できるゼブラフィッシュがヒラメと同程度の濃度(5μg/ml)で致死することを見い出した。今後、さらなるCEL-III変異体を作製するとともに、それらの変異体に関して殺魚活性を検討し、その作用メカニズムについての解明を試みる予定である。

CRD312(C末端120残基欠損)、CRD332(同100残基)は、容易に大腸菌内で発現したが、CRD352(同80残基)、CRD372.(同60残基)の発現量は順次減少した。変異体を精製後、赤血球凝集活性を調べた結果、CRD312はCRDより強い赤血球凝集活性を保持していることが明らかになり、また、その活性は欠損が小さくなると増大し、CRD332とCRD352ではCEL-IIIとほぼ同等の活性を有していた。よって、C末端領域は会合体形成以外に、糖結合ドメインの構造安定化にも寄与していることが示唆された。つづいて、相同蛋白であるリシンの糖結合に関与する残基を参考にして、部位変異体を作製してCEL-IIIの糖結合残基の同定を試みた。その結果、Asp23、His37、Gln44の糖結合への関与が明らかになったがGln45の関与はほとんどないことが明らかになった。最近決定されたCEL-IIIの結晶構造から、上記残基以外にAsp43がCa^<2+>の糖結合部位への配位に重要であることが示唆された。つまり、CEL-IIIはリシンと類似したアミノ酸残基が糖結合に関与しているが、CEL-IIIが示す糖結合の際のCa^<2+>依存性はAsp43によることが大きいと推察された。最後に、ゼブラフィッシュを用いてCEL-IIIとその変異体の殺魚活性を検討した。その結果、CRDは殺魚活性を保持していないことが明らかになった。また、赤血球凝集活性を持つが溶血活性がないCEL-IIIオリゴマーも170μg/mlという高濃度でも殺魚活性を示さない(モノマーは6.0μg/1mlで殺魚活性を発揮する)ことから、溶血活性と殺魚活性は、お互い非常に関連することが明らかになった。
高速超親水・超撥水金属材料の創製と熱エネルギー交換デバイスへの応用

本研究は、ピロリン酸アノード酸化による特異なナノ構造形成法に基づき、高速超親水性・超撥水性を発現する耐食性アルミニウム合金を創製し、熱エネルギー変換デバイスへの応用に関する指針を得ることを目的としている。本年度においては、ナノ構造を精緻に制御することにより、滑落性の異なるアルミニウム合金の作製を試みるとともに、電解エッチングとアノード酸化との融合に基づく撥油アルミニウム合金の創製に挑戦した。3004アルミニウム合金をピロリン酸によりアノード酸化すると、表面に無数のアルミナナノファイバーが生じた。疎水性の自己組織化単分子膜を修飾したのち、拡張収縮法によって水滴の前進接触角および後退接触角を測定すると、前進接触角はアノード酸化時間によらず170度程度の高い超撥水性を示したのに対し、後退接触角はアノード酸化時間とともに大きく変化し、表面の滑落性を制御できることがわかった。ナノ構造の最適化によって、水がよく滑り落ちる滑落性の超撥水アルミニウム表面から、表面によく密着した吸着性のアルミニウム表面まで、幅広い滑落性をもつアルミニウム合金の創製に成功した。超撥水性および滑落性に及ぼす合金添加元素の影響は軽微であった。また、電解エッチングとピロリン酸アノード酸化との融合により、油も弾く撥油性アルミニウム合金を形成できることがわかった。本研究により得られた超親水・滑落性制御型アルミニウム合金は、熱交換器など各種エネルギーデバイスへの応用が期待できる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究においては、特異なナノ構造によって高速超親水性・超撥水性を発現する耐食性アルミニウム材料を開発し、これを熱エネルギー変換デバイス材料に応用するための基盤技術の確立を目的としている。平成28年度は、アルミニウム表面をアルミナナノファイバーで被覆することにより、高速超親水性を発現する新規なアルミニウム材料の作製に挑戦した。高純度アルミニウム試料および各種アルミニウム合金を研磨したのち、ピロリン酸(脱水重合二リン酸)溶液中に浸漬してアノード酸化を施した。アノード酸化の極初期には従来法と同様、バリヤー型およびポーラス型酸化皮膜が生成するが、それらの皮膜はただちに局所的な化学溶解を生じ、アルミニウム上に無数のアルミナナノファイバーが生成・成長した。アノード酸化電圧、時間および温度を種々制御することにより、密度や長さの異なるアルミナナノファイバーを形成できた。ナノファイバーの成長とともに、周囲のナノファイバー同士が絡み合ったバンドル構造を形成した。生成したナノファイバーは電解質アニオンを含まない純粋なアルミナであることがわかった。ナノファイバー形成アルミニウム試料の水濡れ性を評価すると、着滴後に接触角は急激に減少し、いずれの場合においても接触角10°以下の超親水性を発現した。最適なアノード酸化条件では、着滴後0.1 sで接触角10.5°、2 sで2.2°であった。アルミニウム表面の超親水性は、長時間の大気暴露試験においても保持されることがわかった。このような高速超親水性は、アルミナの優れた親水性に加えて、無数のアルミナナノファイバーが表面を覆っていることによって、水が接する表面積が大幅に増大し、みかけの表面張力が大きくなることにより、拡張濡れを生じたためと予想された。本年度の研究実施計画内容を達成し、次年度の研究に向けた予備的・基礎的実験も行うことができたため、当初の計画以上に進展していると判断される。本研究は、特異なナノ構造によって高速超親水性・超撥水性を発現する耐食性アルミニウム材料を創製し、熱エネルギー変換デバイスへの応用に関する指針を得ることを目的としている。今年度は、超親水・超撥水アルミニウム材料の工業的な応用を志向し、実用的なアルミニウム合金を基板として用いることにより、超親水・超撥水を発現する研究を遂行した。3004アルミニウム合金をピロリン酸によりアノード酸化すると、純アルミニウム表面と同様に無数のアルミナナノファイバーが生成するが、素地合金に含まれる不溶性の合金粒子が表面に多数析出し、アノード酸化時間とともに析出合金粒子量が多くなることがわかった。このようなナノファイバー形成試料は、合金析出の有無によらず水接触角10°以下の超親水性を発現した。一方、ナノファイバー形成試料にホスホン酸自己組織化単分子膜(SAM)を修飾すると、水接触角150°以上の超撥水性が発現した。しかしながら、過剰なアノード酸化によって不溶性合金粒子の析出量が増大すると、水接触角は減少に転じた。これは、不溶性合金粒子上にSAMが形成されず、試料表面が親水性となるためである。すなわち、合金粒子の析出が少ない、アノード酸化初期の表面が超撥水性の発現には重要であることがわかった。上述の超親水・超撥水アルミニウム合金は、それらの接触角が長時間維持され、安定な表面であることを確認した。また、1N30や8021など他の実用アルミニウム合金を用いても、同様の超親水性・超撥水性が発現することを見いだした。交付申請書記載のとおり、水接触角10°以下の超親水アルミニウム材料および水接触角150°を超える超撥水アルミニウム材料を作製することができたため、順調に進展している。

本年度においては、ナノ構造を精緻に制御することにより、滑落性の異なるアルミニウム合金の作製を試みるとともに、電解エッチングとアノード酸化との融合に基づく撥油アルミニウム合金の創製に挑戦した。3004アルミニウム合金をピロリン酸によりアノード酸化すると、表面に無数のアルミナナノファイバーが生じた。疎水性の自己組織化単分子膜を修飾したのち、拡張収縮法によって水滴の前進接触角および後退接触角を測定すると、前進接触角はアノード酸化時間によらず170度程度の高い超撥水性を示したのに対し、後退接触角はアノード酸化時間とともに大きく変化し、表面の滑落性を制御できることがわかった。ナノ構造の最適化によって、水がよく滑り落ちる滑落性の超撥水アルミニウム表面から、表面によく密着した吸着性のアルミニウム表面まで、幅広い滑落性をもつアルミニウム合金の創製に成功した。超撥水性および滑落性に及ぼす合金添加元素の影響は軽微であった。また、電解エッチングとピロリン酸アノード酸化との融合により、油も弾く撥油性アルミニウム合金を形成できることがわかった。本研究により得られた超親水・滑落性制御型アルミニウム合金は、熱交換器など各種エネルギーデバイスへの応用が期待できる。本年度の研究成果を発展させて、超撥水アルミニウム材料を容易に作製するための新規プロセス開発に挑戦する予定である。今後は、(1)水のみならず油をもよく弾く超撥油アルミニウム材料の創製、(2)超撥水・超撥油発現メカニズムの解明、および(3)熱エネルギー変換デバイスにおける超親水・超撥水・超撥油アルミニウム材料の応用指針の検討を行いたい。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
ソーシャル・インクルージョンを目指したNPOを中心とするPPPとコミュニティ開発

北海道赤平市にあるコープさっぽろ・あかびら店の事業プロセスと立地特性を分析し、過疎地域のコミュニティ賦活へ向けての大規模小売店舗の社会福祉的な可能性を考察した。その結果、過疎地域の賦活化へ資する現実的・実用的方策としては、民間企業が自治体の肩代わりとなるという従来の受動的アプローチではなく、社会的企業論の視点に立ったビジネスモデルに組み込まれた公共サービスの提供という能動的アプローチであるという知見が得られた。限界集落における居住環境は、人口が減少し公共サービスが十分に行き届かないことから不自由なものであることが予想される。しかし、住民間の相互扶助によって、積極的に現状を改善しようとしている事例もある。そこで本年度は、人口減少率が10%以上、高齢化率50%以上の限界集落である北海道積丹町西河町に注目し、ソーシャル・キャピタルの観点から居住環境の実態を把握することで、限界集落において持続可能な居住環境を実現する可能性についての基礎的知見を得ることを目指した。具体的には、全住民を対象とした生活実態調査およびライフヒストリー調査を実施するとともに、住民の交流拠点となっている民宿Hの活動の分析を行った。調査対象者の世帯毎に、一日の生活の中で遭遇した人のほか、電話で会話をした人・友人や顔見知り・親戚などの活動データを抽出し、その関係性を習慣的関係・扶助的関係・娯楽的関係の3つに分類した。その結果、特に習慣的関係は日常的に利用されている民宿Hにて築かれているものが多く、そこから娯楽的関係へと発展することが明らかとなった。また民宿Hの従業員と、主な利用客であり食材を買い付ける相手でもある漁師との関係性が強いことも明らかとなった。加えて、古平町のO水産加工場での勤務経験がある住民は、民宿Hと同様に集落内外に習慣的関係や娯楽的関係を築いていることも明らかとなった。民宿HやO水産加工場は営利目的の企業であるが、西河町やその他の近隣集落におけるソーシャル・キャピタルの形成に貢献し、社会的に重要な役割を果たしているといえる。したがって、こうした拠点を持つ民間企業などに着目しその機能を持続できるような支援を考えることは、限界集落の居住環境を豊かなものにする上で有効であると考えられる。本年度は、北海道赤平市にあるコープさっぽろ・あかびら店の事業プロセスと立地特性を分析し、過疎地域のコミュニティ賦活へ向けての大規模小売店舗の社会福祉的な可能性を考察した。あかびら店では、買い物客の巡回バスの待ち時間を考慮して、店舗内にテレビや飲み物を備えた約50m^2の待合スペースを用意している。待合スペースの利用実態調査を行った結果、巡回バスを利用する高齢者のみならず、地域の中学生が待合スペースを頻繁に利用している状況が確認できた。また、巡回バスの利用実態調査も実施した。利用者は市内の高齢者が中心であり、乗車してきた利用者は他の利用者と車内に掲示されているチラシを見ながら雑談するなど、車内は常に賑わっていた。特に注目すべきは、このような異なる停留所を利用する乗客間で頻繁に挨拶や会話が交わされているという点である。あかびら店の敷地は、市立総合病院と赤平中央中学校とに隣接している。また、周辺には他にも、JR赤平駅に併設されている交流センター、図書館、総合体育館、公民館などといった市の主要施設が集積し、あかびら店から半径500m以内に全て立地している。加えて、現在は確実に衰退してはいるものの、赤平中央商店街と「やすらい通り」と呼ばれる飲食街もあり、あかびら店はまさに中心市街地の中でもその中心に立地している。このような立地のポテンシャルという基盤が、これら他の公共施設との相互利用の促進や、地域住民同士の社交の回復といった副次的な効果へ結びついていると考えられる。以上の調査研究から、過疎地域の賦活化へ資する現実的・実用的方策としては、民間企業が自治体の肩代わりとなるという従来の受動的アプローチではなく、社会的企業論の視点に立ったビジネスモデルに組み込まれた公共サービスの提供という能動的アプローチであるという知見が得られた。
確率過程モデルによる管内乱流中の物質や微粒子輸送に関する研究

平成6年度の研究は年度当初の研究計画に基づき遂行された。以下に研究の進展状況を纏める。(A)モデルの構築と物質や熱の拡散場のシミュレーションまず、円筒座標系で成分表示された具体的な一般化ランジュバン方程式を導出した。方程式中の係数は速度場の2次のオーダのモーメントまでの一貫性の条件(Consistensy Condition)に基づき決定されるが、この条件の検証は一様に分布した多数の流体粒子の追跡計算により行われた。また分子拡散効果を陽に含んだモデルを使用して、高分子シュミット数物質のパフの長時間拡散状態を計算し、以下の様な結論を得た。(1)速度場の検証では、本モデルが与えられた2次モーメントまでのデータの分布をよく再現し、かつ定常であることが確認された。(2)計算されたパフの長時間拡散場は理論及び実験とよく一致した。(3)計算で得られた縦方向拡散係数が、与えられた平均速度分布より求めた縦方向拡散係数と一致するようにモデル定数(コルモゴロフ定数C_0)を定め、C_0=1.9を得た。尚、年度当初計画された高分子シュミット数物質の壁面連続点源プルーム拡散場と分子プラントル数0.7の熱の拡散場の計算については、境界条件の検討とともに現在研究が進行中である。(B)固体粒子分散について平成6年度の研究は年度当初の研究計画に基づき遂行された。(B)固体粒子分散について
視覚障がい者と健常者のための共遊クラフトアート支援環境の実現

本研究では,インクルーシブ教育の特徴である「同じ場所で共に学ぶ」支援の一つとして,障がい者と健常者が共に遊び,共同でモノ作りを行う「共遊クラフトアート支援システム」の開発を行った.研究では,視覚障がい児と健常児を対象とし,クラフトアートの1つである切り絵を取り上げた.支援システムには,視覚障がい者と健常者のコミュニケーションを支援する機能(共遊促進機能)及び切り絵作成を支援する機能が必要である.共遊参加者パターンや共遊参加者属性(視覚障がい者(等級),健常者)に応じた視覚情報,音声情報,触覚情報間の変換機能により共遊促進を試みた.評価実験により,その効果を検証した.本研究では次の課題に取り組んだ.1.視覚障がい者用クラフトアート支援システムの開発,2.共遊促進機能の開発,および3.共遊クラフトアート支援システムの開発.平成30年度は,前年度に明らかになった共同絵画時での視覚障がい者と健常者に必要となる「共遊促進機能」の実装を進めた.具体的には「共遊相手の絵操作やその結果の把握機能」と「共遊相手システムへの操作付加機能」を開発した.そして,視覚障がい者と健常者による共同絵画支援プロトタイプシステムを構築した.視覚障がい者と健常者を対象に,プロトタイプシステムの有無による対照実験を行い,「視覚障がい者と健常者の共同作業」と「視覚障がい者の絵画鑑賞」について検証した.その結果,システムにより視覚情報と触覚情報で相互変換により情報共有が増え,視覚障がい者と健常者が話し合いながら共同絵画を行え,共同作業の支援に対して有効であった.一方,視覚障がい者の絵画鑑賞について,実証した触覚提示手法(凸形状の出力による手法)だけでは,必ずしも的確なフィードバックを行うことができなかった.その点については,今後改善の必要性が明らかになった.本研究では,インクルーシブ教育の特徴である「同じ場所で共に学ぶ」支援の一つとして,障がい者と健常者が共に遊び,共同でモノ作りを行う「共遊クラフトアート支援システム」の開発を行う.研究では,視覚障がい児と健常児を対象とし,クラフトアートの1つである切り絵を取り上げる.支援システムには,視覚障がい者と健常者のコミュニケーションを支援する機能(共遊促進機能)及び切り絵作成を支援する機能が必要である.本研究では次の課題に取り組む.(1)視覚障がい者用クラフトアート支援システムの開発,(2)共遊促進機能の開発,および(3)共遊クラフトアート支援システムの開発.平成28年度は,以下の「視覚障がい者用クラフトアート支援システムの開発」を進めた.適宜,評価実験を行い,提示手法の有効性の検証を進めた.視覚障がい者用クラフトアート支援システムとして,「切り絵操作把握支援機能」と「切り絵作成支援機能」について開発を進めた.両支援機能において,視覚障がい者にどのような方法て情報提示を行うかが重要となる.本研究では,視覚障がい者用システムでは,聴覚(音声)や触覚による情報提示方法を用いる.これらの聴覚・触覚への情報提示方法については,音による気づき支援,振動による気づき支援や入力装置の操作性制御による気づき支援の開発を進めた.「切り絵操作把握支援機能」としては,例えば,スタイラスの操作性を変化させることによる「なぞり感覚の変化」によって,スタイラスで絵柄とそうでないところをなぞったことを把握支援する.「切り絵作成支援機能」としては,健常者用システムの切り絵作成支援で有効であった「適切筆圧提示機能(適切な筆圧でのみ筆跡を表示する)」の開発を進めた.本年は開発初期段階として,健常者にゴーグルを装着させ初期評価実験を行いながら開発を進めた.平成28年度は,視覚障がい者用クラフトアート支援システムの開発を,適宜評価実験,有効性の検証を行いながら進めた.開発要素としては,「切り絵操作把握支援機能」と「切り絵作成支援機能」である.ユーザ参加型デザインとして,視覚障がい児を対象とした機能策定を研究協力先の協力を得て,行うことができた.一方,視覚障がい児を対象とした評価実験に関しては実験計画の策定を十分に行う必要があると判断し,健常者にゴーグルを装着させ初期評価実験結果の検証を十分行った上で実施することとした.そのため,視覚障がい児を対象とした評価実験については,次年度に実施することっとなった.この点では進捗が研究計画に比べ若干遅れた.次年度以降の評価実験にも関わることであるため,より精度の高い実験計画を行うことを優先したため,結果的にはこの時点での詳細な実験計画策定は,次年度以降において研究推進には優位に働くと判断した.本年度の研究成果については,国内発表(2本),海外発表(査読あり3本,うち1本については次年度発表(平成29年5月))であった.以上のことから,おおむね順調に進展していると判断した.本研究では,インクルーシブ教育の特徴である「同じ場所で共に学ぶ」支援の一つとして,障がい者と健常者が共に遊び,共同でモノ作りを行う「共遊クラフトアート支援システム」の開発を行う.研究では,視覚障がい児と健常児を対象とし,クラフトアートの1つである切り絵を取り上げる.支援システムには,視覚障がい者と健常者のコミュニケーションを支援する機能(共遊促進機能)及び切り絵作成を支援する機能が必要である.平成29年度は,以下の「共遊促進機能の開発」を進めた.適宜,評価実験を行い,提示手法の有効性の検証を進めた.

本年度は,視覚障がい者と健常者が各々のシステムを利用して,共遊促進機能を利用しながら,絵(切り絵の元になるもの)を作成することを目指した.共遊促進機能を検討するために,共同作業時に視覚障がい者と健常者のコミュニケーションの方法・内容等について調べた.実験では,(a)擬似視覚障がいゴーグルを着用し健常者(擬似視覚障がい者)と健常者,(b)視覚障がい者と健常者のパターンで支援システムを利用し,アンケート調査,インタラクションログ分析により,その間のコミュニケーション方法・内容等を調査した.そして,研究協力者の教育現場での経験を踏まえ,新たな共遊促進機能の策定,開発を行なった.上記の調査に基づいき,共遊促進機能として「共遊相手の絵操作やその結果の把握機能」と「共遊相手システムへの操作付加機能」を開発した.これらの機能は,健常者用システムでのスタイラス操作と平成28年度に開発を進めた「切り絵操作把握支援機能」との同期機能として実現した.両システムの切り絵作成状況に応じて,視覚障がい者用システムでは「なぞり感覚の変化」や「タブレット上の凹凸の有無」に反映され,また,健常者用システムでは絵柄の該当箇所の色変化として反映される.平成29年度は,視覚障がい者用クラフトアート支援システムの開発のうち,「共遊促進機能」の開発を進めた.共同作業時に視覚障がい者と健常者のコミュニケーションの方法・内容等について,観察実験を行いながら,ユーザ参加型デザインとして開発する機能の策定を行なった.その結果,共遊促進機能として,「共遊相手の絵操作やその結果の把握機能」と「共遊相手システムへの操作付加機能」を開発した.視覚障がい者用システムと健常者用システム間の同期型CSCWとして,プロトタイプシステムを構築した.さらに,プロトタイプシステムを用いて,次年度に実施する評価実験の実験計画策定ができ,次年度実施の本格的な評価実験に向けた準備が今年度にできたことは,研究推進には優位に働くと判断する.本年度の研究成果については,国内発表3本,海外発表4本(うち査読あり3本,また1本については次年度発表(平成30年4月)であった.以上のことから,おおむね順調に進展していると判断した.本研究では,インクルーシブ教育の特徴である「同じ場所で共に学ぶ」支援の一つとして,障がい者と健常者が共に遊び,共同でモノ作りを行う「共遊クラフトアート支援システム」の開発を行った.研究では,視覚障がい児と健常児を対象とし,クラフトアートの1つである切り絵を取り上げた.支援システムには,視覚障がい者と健常者のコミュニケーションを支援する機能(共遊促進機能)及び切り絵作成を支援する機能が必要である.共遊参加者パターンや共遊参加者属性(視覚障がい者(等級),健常者)に応じた視覚情報,音声情報,触覚情報間の変換機能により共遊促進を試みた.評価実験により,その効果を検証した.本研究では次の課題に取り組んだ.1.視覚障がい者用クラフトアート支援システムの開発,2.共遊促進機能の開発,および3.共遊クラフトアート支援システムの開発.平成30年度は,前年度に明らかになった共同絵画時での視覚障がい者と健常者に必要となる「共遊促進機能」の実装を進めた.具体的には「共遊相手の絵操作やその結果の把握機能」と「共遊相手システムへの操作付加機能」を開発した.そして,視覚障がい者と健常者による共同絵画支援プロトタイプシステムを構築した.視覚障がい者と健常者を対象に,プロトタイプシステムの有無による対照実験を行い,「視覚障がい者と健常者の共同作業」と「視覚障がい者の絵画鑑賞」について検証した.
生体内に存在する分化誘導因子の同定と脳腫瘍に対する分化療法への応用

ヒト胎児性癌細胞のNTera2(NT2)細胞を、生後まもなくのマウスから段階を追って基底核内への移植実験を行った。その結果、生直後(PO)生後14日(P14)までは腫瘍化してしまい大部分の症例はくも膜下腔や脳室壁に播種した。生後16日(P16)以降から成人脳の基底核へ移植した時と同様に腫瘍細胞は分化へと向かった。これらの再現性を確かめると、P7までは全てのマウスで腫瘍のままであり分化に向かわなかった。P12以降は一部のマウスで分化に向かうマウスが現れた。さらに、P16以降でも全例は分化の方向に向くのではなく又成人マウスでも一部のマウスは脳表からくも膜下腔に播種する事が判った。新生児マウス(PO)脳の各部位から採ったprimary cultureとNT2細胞をcocultureし、NT2細胞の増殖に変化が生じるかの実験を行った。結果:BrdUラベリングインデックスをコントロールでは42.77±3.7であり、arachnoid membrane;47.20±8.26、neocortex;44.08±11.8、cerebellum;41.74±3.54、cadoputamen;42.14±5.22であり統計学的処理(ANOVA)では各領域での差は見られなかった。むしろarachinoid membraneに増殖が高く見られた。この結果からPOの脳内細胞とのcocultureでは明らかなNT2細胞の増殖を抑えることは出来なかった。以上の結果からNT2細胞の増殖力を低下させ、分化を誘導する因子は成人の華底核のみに存在し、分化にはある程度の時間が必要でその間に脳表や脳室に移動するとそこで腫瘍化することが分かった。ヒト胎児性癌細胞の一つであるNTera 2 (NT2)細胞を成人マウスの基底核内に移植するとNT2細胞は増殖能を失い、神経へと分化した。この現象はホスト側のマウス脳の発達段階に規制されるかどうかを見るために、生後まもなくのマウスから段階を追って基底核内への移植実験を行った。その結果、生直後(P0)生後14日(P14)まではすべて腫瘍化してしまい大部分の症例はくも膜下腔や脳室壁に播種した。これらの再現性を確かめると、確かにP7までは全てのマウスで腫瘍のままであり分化に向かわなかった。しかし、以前報告した成人の脳であってもくも膜下腔に腫瘍が漏れると、腫瘍が増殖しマウスは腫瘍死する事がわかていたため、それを避けるために、移植するNT2細胞を少なくし(3000個以下)、注入する針をグラスパイペットに変えて実験を行った。手技が安定するまで注入した翌日に脳を取り出して腫瘍がきちんと基底核に注入されていることを確認した。基底核内に注入したにもかかわらず、分化に向かうマウスの割合がホスト脳が未熟であるほど高くなった。すなわちP16以降でも全例は分化の方向に向くのではなく又成人マウスでも数パーセントのマウスは脳表からくも膜下腔に播種する事が判った。これらの結果から、NT2細胞はくも膜下腔や脳室壁に移動しやすい性格を持っており、ホスト脳組織が未熟であればあるほど、腫瘍細胞は移動しやすいことが判った。新生児マウス(P0)のくも膜及び軟膜のprimary cultureと、基底核のみを顕微鏡下にdissectionしたのちprimary cultureを別々のシャーレに行った。培養翌日から、NT2細胞を前もってカバースリップに培養していたものと、cocultureを行った。

Cocultureは細胞同士が直接接触せずに、液性因子のみが培養液内で共有できるようにした。2日間のcocultureの後にBrdUを投与して6時間、24時間のインキュベーションを行った。その後、カバースリップを固定し抗BrdU抗体を用いて免疫染色をおこなった。陽性細胞をカウントして、BrdUラベリングインデックスを測定した。コントロールは、なにもはやしてないシャーレにNT2細胞を培養し、同様のプロトコールでおこなったものを用いた。結果:コントロールのBrdUラベリングインデックスを100とすると、くも膜及び軟膜のprimary cultureとcocultureをおこなった群は、101.5±3.7、基底核のprimary cultureとcocultureをおこなった群は、76.7±6.0であった。この結果からくも膜と軟膜では増殖の抑制効果はなく、基底核から何らかの増殖抑制因子が出ていることが示唆された。当初は成人マウスの基底核をdissectionしてprimary cultureをおこなったが、培養が難しく、安定した実験を遂行する事が困難で途中で断念せざるを得なかった。ただ、今回の結果から新生児の基底核でも何らかの増殖抑制因子が出ていることが証明された。NT2の脳内移植実験では基底核内に移植するとNT2細胞は増殖力を減じ、分化の方向に向かった。これは移植するホスト側の発達段階で規定されていると当初は予測していたが、新生児でも分化因子は基底核に存在することがわかった。次に、新生児脳のbrain sliceとNT2細胞のcocultureをおこなう実験を現在進行中である。新生児マウス(P0)の脳からPrimary cultureを行う実験を前年度に行い、caudoputamenにNT2細胞の増殖力低下がみられた結果を出した。しかしながら、結果の再現性が得られず疑問が生じ、移植実験で使用したのと同様の継代(2040代)のNT2細胞を使用し再実験を行った。結果:BrdUラベリングインデックスは、コントロールでは42.77±3.7(%)であり、arachnoid membrane;47.20±8.26、neocortex;44.08±11.8、cerebellum;41.74±3.54、caudoputamen;42.14±5.22であった。統計学的処理(ANOVA)では各領域での差は見られなかった。むしろarachnoid membraneに増殖が高く見られた。この結果からP0の脳内細胞とのcocultureでは明らかなNT2細胞の増殖を抑えることは出来なかった。結果が異なった理由として、NT2細胞が60代と古かったことが原因と推測された。In vivoの実験からNT2細胞の特徴として移植部位から他の部位移動しやすいことが考えられたため、brain sliceを用いることで、NT2細胞の動きを見た。P0 mouseをビブラトームで250μに切断した後に10%FBS入りDMEMでNT2細胞とcocultureを3日間行い、固定後NT2細胞を同定した。H&E染色ではマウス脳細胞とNT2細胞が鑑別しにくいため、NT2細胞をGFPでラベルした。レトロウイルスを用いてGFPの導入に成功したが、NT2細胞の分裂能が失われ数日間で死滅しcocultureは出来なかった。また、仙台ウイルスを用いてGFPの導入を試みた。
国際要素移動があるもとでの経済統合の影響に関する一般均衡分析

財・サービス貿易のみを描写する従来型のCGEモデルを拡張して、FDIや国際労働移動もそこに取り込む。すなわち、(1)動学構造を与えることで、FDIを含む投資行動についてミクロ的基礎付けのあるモデルを構築する。また、(2)労働者の教育・訓練を考慮し、短期的なコストと、長期的な賃金プレミアムの獲得というベネフィットの間の動学的なトレードオフ関係を描写できるようにする。これらによって、FDIや国際労働移動を促進・停滞させるような経済統合(TPPの拡大、NAFTA再交渉、Brexitを前提とした欧州統合戦略の再構築)が、たとえば、日本・アジア経済への影響をシミュレーションによって計量的に明らかにする。
都市河川の環境評価と環境護岸の治水機能に関する研究

本研究では、特に子供の視点に立った都市河川環境のあるべき姿に着目し、望ましい河川環境の状態および条件を検討した。また、環境護岸の治水機能評価を行う上での基礎的知見である側壁付近の二次流、河床形状および流砂量に与える影響を検討した。研究実績は以下の通りである。I.河川環境映像の分析結果:1)子供の環境映像は成人に比べて、特定の対象(例えば、水面、ごみ、自然生態)に集中しやすい傾向がある。2)子供は、成人よりも河川環境に対する評価を明確に行う。3)撮影された映像に対する評価が明確な場合、1)の傾向は、より強くなる。4)肯定的評価が明確に行われた対象物(例えば、人間活動、遠景・風景、自然生態)について、子供は成人に比べて地域的差異が少ない。5)子供にとって河川の「水面」の状態(水質も含む)が最も高いものであり、評価を大きく左右する。6)「水面」の評価は、子供より成人の方が肯定的であり、その傾向は都市住民において特に顕著である。II.環境護岸の治水機能の評価:1)主流速:側壁近傍では主流速は、Sand Troughの中央で発生せず、側壁より2倍の水深スケ-ル離れた位置に形成されたSand Ridge側に寄り、主流速の等値線は側壁に突出した形を呈する。2)二次流:側壁が滑面で、縦筋河床が形成された場合には、コ-ナ-二次流の水面側渦および底面側渦は残存するが縦筋河床に規定される縦渦に較べて弱く特に、底面側渦の減衰は大きい。また、主流速の極大値が水面下に現れることおよび主流速の等値線が側壁に突出することは、二次流ベクトルから予測される縦渦配列から説明され得る。3)レイノルズ応力:主流方向と横断方向の流速変動から成るレイノルズ応力および主流方向と鉛直方向の流速変動から成るレイノルズ応力の空間分布特性および二次流との関係が示された。4)河床形状および流砂量:側壁粗度の河床形状および流砂量への影響を調べるため、初期水理条件が同一の下に実験が行われた。その結果、側壁が滑面では、明瞭な縦筋河床が形成される条件で、側壁が粗面では明瞭な縦筋は現れず、全般的には水路中央部で大きく洗掘する。また、掃流力が3倍の限界掃流力以下の領域では、掃流砂量の横断分布は側壁が滑面と粗面で大きく異なること、掃流砂量から逆算された掃流力によって側壁粗度の河床形状への影響が説明された。
Electron and phonon transport in single crystal tetragonal niobium bronzes

タングステンブロンズBa6-xSrxNb10O30においてBaとSrが全率固溶することが分かった。2-400Kにおいて熱伝導率の温度変化を測定したところSr置換により熱伝導率が大幅に減少するとともに、x>3において30K付近で温度依存性がほとんどなくなるという振る舞いを見いだした。これは本来ガラスで生じるような振る舞いである。我々はこの振る舞いの原因を、イオン半径の違いにより原子変位パラメータに異常が生じるものとして説明した。また、固溶系の電気抵抗測定により、Sr量を変えると異常金属から絶縁体へ転移することが分かった。さらにBa濃度が高い場合にはTc1.6Kの超伝導が発現することを発見した。
東北日本前弧域における中新世以降の地殻伸張量・水平短縮量の定量化

東北日本弧は,中新世の日本海拡大時に引張場にあり,約1000万年の静穏期の後に,鮮新世以降には短縮変形に変化したと考えられている。東北日本背弧域(日本海東縁の沿岸域)では,深部で低角となる正断層の活動により,地殻が大きく引き延ばされた(伸張量40-50 km程度),鮮新世以降(約350万年以降)には,日本海拡大時に正断層として活動した断層が,逆断層として再活動し大きな地殻短縮が生じている(短縮量15 km程度)。本研究で対象とした東北日本前弧域(太平洋側)でも,伸張量および炭狩猟は背弧域より小さいものの,背弧域と同様の形成史をたどっており,その伸張量および短縮量を把握し,地殻内変形量を推定することは,長期的な島弧の変形プロセスを明らかにする上でも重要である。そこで本研究では,東北日本弧前弧域周辺において,日本海拡大時以降の地殻変形量を定量化することを目的として研究を行った。平成29年度には,対象地域である仙台湾周辺の既存海域反射法地震探査データの再解析および同時に取得された重力データの解析を行い,海域の地質構造の把握を行った。平成30年度には,既存の反射法地震探査断面を基にして,バランスドクロスセクション法を用いて,逆断層運動による地質構造の変形を引き戻すことにより,仙台平野南部の活断層による鮮新世以降の水平短縮量を試算した。この結果,鮮新世以降に約360 m程度の短縮が生じていることが明らかになった。東北地方北部で明らかになっている短縮量はおおよそ1 kmであるとされており,これと比較すると短縮量は小さく,仙台湾の海底活断層による短縮量がこれを補っているものと推測される。平成29年度には海域反射法地震探査記録の再解析を行い,イメージングの改善を行った。しかしながら,地震探査記録には一部に多重反射等の影響によるものと考えられる構造が不明瞭な部分もあり,地質構造解釈に時間を要している。また,重力異常の変化と対応づけることにより,ハーフグラーベン構造の存在は確認できたが,反射法地震探査のみから正確な地質構造が得られなかった。陸域においては,既存の反射法地震探査および重力異常から明らかにされた地下構造を基にして,水平短縮量を見積もり,東北北部のデータと比較した。反射法地震探査記録が一部不明瞭であり,地下構造が推定できなかった部分に関しては,重力異常データを用いて,タルワニ法を用いた密度構造解析を行うことによって解決する予定である。しかしながら,タルワニ法を適用し重力異常を計算する際には,構造および密度値の両方が必要である。地下構造を推定するためには,(地質構造の)密度値を決定しなければならない。近接の反射法地震探査のイメージングが明瞭である測線を用いて,各層準および中新世以降の層準を一括りとした密度値を決定する。その後,それらの密度値を反射法地震探査データが不明瞭な部分に適用することで,地下構造を確定することができる。平成31年度(令和元年度)については,重力データを用いて海域の地下構造を確定し,それらの中新世の伸張量および鮮新世以降の短縮量について定量化を行う。東北日本弧は,日本海拡大時に引張場にあり,東北日本背弧域(日本海東縁の沿岸域)では,深部で低角となる正断層の活動により,地殻が大きく引き延ばされた(伸張量40-50 km程度)。その後,圧縮応力に転換した鮮新世以降(約350万年以降)には,日本海拡大時に正断層として活動した断層が,逆断層として活動し大きな地殻短縮が生じている(短縮量15 km程度)。本研究の対象地域である東北日本前弧域(太平洋側)でも,背弧域よりも伸張量および短縮量は小さいものの,日本海拡大時以降の地殻変形が生じている。本研究では,東北日本弧前弧域で発生した日本海拡大時以降の地殻変形量を定量化することを目的として、研究を行った。平成29年度には,まず対象地域である仙台湾周辺の既存海域反射法地震探査データの再解析および同時に取得された重力データの解析を行い,地下の地質構造の把握を行った。反射法地震探査データの再解析では,フィルター処理を変更する等の工夫をし,イメージングの改善に努めた。反射法地震探査の再解析結果からは,西に傾く正断層と,正断層の活動と同時に堆積したと考えられる地質構造(ハーフグラーベン構造)が明らかになった。また,この地質構造は,鮮新世以降の逆断層運動によって浅部が変形を受けていることも明らかになった。これらの構造の一部には,反射法地震探査の再解析において,多重反射等の影響により,イメージングが良くない部分もあったが,重力探査のデータと比較することによって,ハーフグラーベン構造の存在を決定づけることができた。既存の重力データのデータファイルの破損により,全ての測線のデータを読み込むことができなかったため,データ破損部分はダンプデータ(紙面)からデータを再現した。この作業に多くの時間を要した。当初の研究計画の通り,平成29年度には,既存反射法地震探査データの再解析および同時に取得されている重力データの解析を行った。反射法地震探査データの再解析からは,仙台湾に南北方向に34条のテクトニックインバージョン(日本海拡大時に正断層として活動し,圧縮応力を受けた350万年以降では逆断層として活動している)を示す地質構造の存在が明らかになった。重力データの解析では,データファイルの一部破損により,紙面データからデータを再現したため,これに多くの時間を必要とした。

反射法地震探査の記録が不明瞭である部分では,重力データと比較することによって,地質構造を推定することが可能となり,重力データは非常に有効なデータの1つとなった。東北日本弧は,中新世の日本海拡大時に引張場にあり,約1000万年の静穏期の後に,鮮新世以降には短縮変形に変化したと考えられている。東北日本背弧域(日本海東縁の沿岸域)では,深部で低角となる正断層の活動により,地殻が大きく引き延ばされた(伸張量40-50 km程度),鮮新世以降(約350万年以降)には,日本海拡大時に正断層として活動した断層が,逆断層として再活動し大きな地殻短縮が生じている(短縮量15 km程度)。本研究で対象とした東北日本前弧域(太平洋側)でも,伸張量および炭狩猟は背弧域より小さいものの,背弧域と同様の形成史をたどっており,その伸張量および短縮量を把握し,地殻内変形量を推定することは,長期的な島弧の変形プロセスを明らかにする上でも重要である。そこで本研究では,東北日本弧前弧域周辺において,日本海拡大時以降の地殻変形量を定量化することを目的として研究を行った。平成29年度には,対象地域である仙台湾周辺の既存海域反射法地震探査データの再解析および同時に取得された重力データの解析を行い,海域の地質構造の把握を行った。平成30年度には,既存の反射法地震探査断面を基にして,バランスドクロスセクション法を用いて,逆断層運動による地質構造の変形を引き戻すことにより,仙台平野南部の活断層による鮮新世以降の水平短縮量を試算した。この結果,鮮新世以降に約360 m程度の短縮が生じていることが明らかになった。東北地方北部で明らかになっている短縮量はおおよそ1 kmであるとされており,これと比較すると短縮量は小さく,仙台湾の海底活断層による短縮量がこれを補っているものと推測される。平成29年度には海域反射法地震探査記録の再解析を行い,イメージングの改善を行った。しかしながら,地震探査記録には一部に多重反射等の影響によるものと考えられる構造が不明瞭な部分もあり,地質構造解釈に時間を要している。また,重力異常の変化と対応づけることにより,ハーフグラーベン構造の存在は確認できたが,反射法地震探査のみから正確な地質構造が得られなかった。陸域においては,既存の反射法地震探査および重力異常から明らかにされた地下構造を基にして,水平短縮量を見積もり,東北北部のデータと比較した。平成30年度では,平成29年度に再解析を行った既存海域反射法地震探査データおよび重力データを基にして,地質構造断面図を作成する(この地質構造断面図は平成31年度の地殻伸張量/短縮量の計算に用いられる)。地質構造断面図の作成には,活断層のジオメトリ等も含めて統合的に解釈を行う必要がある。東北日本弧は,中新世以降,複雑な構造発達史を経験しており,中新世(約30001300万年前)には,日本海拡大に伴った伸張場にあり,研究対象地域では,西傾斜の正断層構造(ハーフグラーベン構造)が形成され,正断層構造の形成と同時に堆積した地質構造が発達している。その後,約10 Ma(1000万年)の静穏期を経て,鮮新世以降(約350万年以降)には,圧縮応力場に変化した。中新世に正断層として活動した地質構造は,逆断層として活動(テクトニックインバージョン)を開始し,短縮変形を受けている。
RNA結合蛋白質Huの機能特異性を決定するアミノ酸残基の解析

Hu蛋白質はRNA認識モチーフと呼ばれるRNA結合ドメインを3個有するRNA結合蛋白質であり、神経系の発生と維持に必須であるショウジョウバエのELAVと高い相同性を有することから、Hu蛋白質もまた脊椎動物の神経系の発生や維持などに重要な機能をもつことが示唆されていた。我々の研究グループでは、神経特異的なHu蛋白質(HuB,HuC,HuD)やショウジョウバエのELAVをラットPC12細胞において過剰発現させると、神経突起の伸長を伴う神経細胞への分化が起こることをこれまでに明らかにしてきた。本研究では4種類のHu蛋白質の中でHuRが神経細胞分化誘導能をもたない点に特に着目し、神経特異的Hu蛋白質の分化誘導能を決定する機能ドメインとその中の特異的アミノ酸残基を決定することを目的とした。HuRのRNA結合ドメインに3カ所の部位特異的アミノ酸置換を導入し、構造を神経特異的なタイプに変更させた。このような置換変異体をPC12細胞に発現させて、神経細胞への分化が見られるかどうかを、神経突起の伸長を指標にして免疫蛍光抗体法によって調べたところ、分化誘導能は有意に上昇しなかった。しかしながら、この変異体に対して、さらにリンカー領域置換を導入すると、細胞内局在が細胞質へと変化することにともなって、神経分化誘導能の顕著な上昇が観察された。これらの結果は、神経特異的なHu蛋白質の神経分化誘導能において、細胞質局在とRNA結合能がきわめて重要であることを示唆している。