hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人間の歯の健全性評価に向けた３次元アトムプローブによるナノスケール元素分析解析

本研究では、これまで金属や無機材料にしか適用できなかった3次元アトムプローブ法を人間の歯に応用し、ナノスケールで実空間上の元素分布を調べた。まず、人間の歯を構成する主な成分であるハイドロキシアパタイト(HAp)を用いて、集束イオンビーム加工技術を駆使して分析用の針状試料形状の最適化を図った。紫外光レーザー補助による3次元アトムプローブ測定条件を見出し、HApを用いて蓄積した技術ノウハウを人間の歯(エナメル質・象牙質)に適用し、元素分布を得られるようにした。より詳細な解析を実施することで、エナメル質領域においてマグネシウムの顕著な粒界偏析・析出が見られることが分かった。これまで金属・無機材料にしか適用できなかった3次元アトムプローブ法を初めて人間の歯に応用することにより、原子1個1個を直接観察し、ナノスケールで元素分布の不均一性を調べることを目的とする。これまで3次元アトムプローブ法は生体材料には適用できなかったが、我々が導入した高精度な集束イオンビームにより微細な試料形状の制御を著しく向上させ、さらに、最新の紫外光レーザー(355 nm)の導入により3次元アトムプローブ法の測定で容易に原子を剥ぎ取れるようになったため、測定が困難とされてきた人間の歯に適用できるようにしてきた。本研究では、歯中の局所的な元素組成とナノスケールの硬さ(機械的特性)との相関を明らかにし、歯の健全性に関する知見を得ようとする。本年度は、まず人間の歯を構成する主な成分であるハイドロキシアパタイト(HAp)を用いて、3次元アトムプローブ測定に適応しうる針試料の形状の最適化を図った。集束イオンビーム(Gaビーム)による加工において、HApは、これまで対象にしてきた金属や半導体に比べて硬く脆い材料であるため、Gaビームの加速エネルギー・電流値・照射領域などの調整により、再現良く試料を精鋭化することに成功した。引き続き、HApを用いて、3次元アトムプローブ測定条件の最適化を図った。具体的には、電界蒸発を誘発するための紫外光レーザーの強度やそのパルス周波数を調整することで、再現性の高いデータを得ることができた。実際の人間の歯に適用し、エナメル質、象牙質では、Gaビームによる削りやすさが異なるため、HApの加工パラメータをもとに微調整後、最適な針形状を得ることができた。3次元アトムプローブ測定においては電界応力による測定中の試料破壊を起こすことなく、大体積の3次元データを得る条件を選定することができた。これまで金属や無機材料にしか適用できなかった3次元アトムプローブ法を初めて人間の歯に応用することにより、原子1個1個を直接観察し、ナノスケールで実空間上の元素分布の不均一性を調べることを目的とした研究を行っている。これまで3次元アトムプローブ法は生体材料には適用できなかったが、高精度な集束イオンビームの加工技術により微細な試料形状の制御を著しく向上させ、さらに、紫外光レーザー(355 nm)の導入により3次元アトムプローブ法の測定で容易に原子を剥ぎ取れるようになったため、測定が困難とされてきた人間の歯に適用できるようにしてきた。本研究は、歯中の局所的な元素組成とナノスケールの硬さとの相関を明らかにし、歯の健全性に関する知見を得ようとするものである。本年度は、人間の歯を構成する主な成分であるハイドロキシアパタイト(HAp、テスト試料)を用いて、高精度集束イオンビームによる針試料加工条件(Gaビームの加速エネルギー・電流値・切削領域など)および3次元アトムプローブ測定条件(電界蒸発を誘発するためのレーザー強度、レーザーパルス周波数、イオン蒸発速度、試料温度など)の最適化を図り、再現良く針状試料の量産・統計精度を高めるため多量な解析を行える状況を整えた。HApを用いて蓄積した技術ノウハウを実際の人間の歯(エナメル質層・象牙質層)に適用し、3次元アトムプローブ測定中に電界応力による試料破壊をほとんど起こすことなく、従来にない大体積且つ再現性の高い実空間上の元素分布を得た。歯の構成元素(Ca、Mg、Na、P、F、O、PとOの複合物など)の分布をもとに詳細な解析を実施することで、エナメル質においてMgの顕著な粒界偏析・析出が見られることが分かった。これまでマイクロスケールの組織観察で歯の健全性を評価してきたが、今回ナノスケールにおいて元素が不均一に分布しているという新しい知見を得た。本研究では、人間の歯の加工精度の向上および3次元アトムプローブ法の適用の可能性の探求の2点に焦点を当て、う蝕制御・再生医工学を専門とするAlireza Sadr講師(東京医科歯科大学)と材料科学を専門とする永井康介教授と井上耕治准教授(東北大学金属材料研究所)と連携し、研究体制を組織した。当初の計画通り、具体的に以下の実験を実施した。

1)人間の歯の選定および測定部位の切り出し当初の予定では、健全な歯とそうでない歯を選定し、う蝕の直接的な原因と考えられる部位を探して、それを含む切り出しを行う予定だったが、まず人間を構成する主な成分であるハイドロキシアパタイト(HAp)を用いて、測定に適用しうる試料形状の最適化を図った。2)3次元アトムプローブ測定用の試料作製および測定条件の最適化3次元アトムプローブ測定を適用するための試料の精鋭化に向けて、集束イオンビームによるGaビームの加速エネルギー・電流値・照射領域などを調整し、試料形状を再現良く実現することができた。これは人間の歯へ適用するにあたり最も重要な加工プロセスであり、順調に条件の最適化を進めることができた。引き続き、HApを用いて、3次元アトムプローブ測定条件の最適化を図った。針状試料の先端から原子を1個ずつ剥ぎ取るための測定条件(パルスレーザー強度、試料温度など、3次元アトムプローブ測定に欠かせない条件)の最適化を行った。前述の針試料の形状を再現良く量産できるようになったため、順調に測定条件の最適化を進めることができた。人間の歯におけるエナメル質・象牙質では、Gaビームによる削りやすさが異なるものの、HApの加工条件をもとに微調整することで、再現良く針状試料を量産できるようになった。統計精度を高めるため多量な解析を行えるように3次元データを蓄積でき、次年度以降に偏析・析出物の詳細な解析ができる状況に至っている。工学本研究課題で最大の特色は、金属・無機材料を対象に解決してきた3次元アトムプローブを生体材料に適用し、原子1個1個観察する3次元の元素分布解析に留まらず、硬さとも比較する方法によって、歯の健全性をナノスケールで明らかにする点である。平成26年度に3次元アトムプローブ測定に適用しうる針試料の形状の最適化を進め、3次元アトムプローブ測定で多量なデータを得ることができた。今後(平成27年度、最終年度)は、以下のように研究を遂行する。1)引き続き、最適化された条件下で集束イオンビームを用いて針状試料を作製し、3次元アトムプローブ測定・データ解析を行う。これまで蓄積した元素(主に、Ca、Mg、Na、P、F、O、PとOの複合物など)の3次元分布を調べ、偏析・析出物の詳細な解析を実施する。[清水・井上・永井担当]2)ナノインデンテーション法による微小領域のナノ硬さ・強度(機械的特性)に関する試験条件(測定面の選択・荷重等)の最適化を行う。これまで得られた3次元元素分布結果と微小領域のナノ硬さ試験結果を基に、その相関を明確にして歯の健全性に関する知見を得る。[Sadr・大学院生担当]3)得られた結果を取りまとめ、成果を学術論文や学会を通じて発表する。[清水担当]
スペースデブリ防護システム、Active Defense法の開発

本研究の目的は国際宇宙ステーションに搭載できる新デブリ防護システム、Active Defense法の開発である。Active Defense法実現のために、デブリがバンパに斜め衝突した時に発生するデブリ雲の運動エネルギの計測を行った。超高速衝突実験を行って、衝突角度によってデブリ雲の分布がどう変化するか調べた。ポリスチレンシートの積層を用いてデブリ雲中の破片を回収した。回収した位置と破片の質量を計測し、質量分布と飛散角度分布を得る事ができた。衝突角度の増加に伴って破片の回収率が下がっていった。飛翔体の進行方向とは逆向きに跳ね返るデブリ雲が、衝突角度の増加に伴って増加していることがわかった。飛翔体は衝突角度の増加に伴って微細化していくこともわかった。また、デブリ雲は弾道方向とターゲットの法線方向とに分かれて分布しており、その質量から弾道方向は飛翔体由来、法線方向のデブリ雲はターゲット由来の破片で構成されていることがわかったまた3台のフラッシュX線を使ってデブリ雲を撮影し、そのX線画像からDLT法を用いて破片の3次元速度分布を作成する方法を確立した。高速度カメラで撮影した結果と比較し、算出法の正当性を証明することができた。得られた速度分布からは、質量分布の時と同様に衝突角度の増加に伴って弾道方向とターゲットの法線方向とに2つのピークを観測することができた。法線方向のデブリ雲の方が弾道方向よりも先頭速度が速くなるという結果が得られた。質量分布をX線画像から算出するために準単色のX線管球の製作を行った。静止破片を計測した結果、33%の誤差で質量を計測できることがわかった。アノードを2本持つX線管球の製作は行ったが、超高速での連続照射には成功しなかったので、改良が必要である。
水素吸蔵合金電極/プロトン伝導性固体電解質界面の反応とその全固体素子への応用

本年度得られた知見を総括すると次の通りである。1)高分子ヒドロゲル電解質を用いた薄型Ni/MH電池が、充放電サイクル特性、高率充電および高率放電特性などにおいて正極規制下でKOH水溶液を用いた電池と同等の作動特性を有することを確認した。また、その保存特性が、高温になるほどKOH水溶液電解質を用いた電池より優れていることを見い出し、その理由を明らかにした。2)種々の濃度のリン酸をドープしたメソポーラスシリカゲル電解質を作製し、全固体Ni/MH電池に用いて充放電特性を調べたところ、10Mリン酸をドープした場合に最も優れていることが明らかになった。3)Ni/MH電池用高分子ヒドロゲル電解質の特性向上を目指して研究し、従来のHittorf法ではイオン輸率の測定が不可能であった弾性電解質膜に対し、濃淡電池の起電力測定によるイオン輸率の測定法を確立するとともに、ヒドロゲル電解質中にナノサブミクロン微粒子を分散させることにより酸素透過速度が向上することを見出した。4)ジルコニウム系合金水素化物/ヘテロポリ酸水和物/二酸化マンガンの構成の全固体二次電池において、セル作製法の改良、高活性正極材料の使用および電極合材比率の最適化によりクーロン効率とサイクル寿命を大きく向上させることに成功した。5)非水状態でプロトン伝導性を発現するポリマーゲル電解質膜を調製し,電気化学キャパシタへ適用したところ,常温より高い領域で液体電解質と同等のデバイス性能を得た。6)高分子ヒドロゲル電解質を用いた電気二重層キャパシタは、種々の電流密度や広い温度範囲においてKOH水溶液を用いたものに比べて高い放電容量を有し、これは主として正極において発現する擬似容量に帰属できることがわかった。また、用いる高分子の含有量や種類によって自己放電が大きく抑制されることも明らかとなった。ニッケル-金属水素化物電池は、電解液にアルカリ水溶液を用いているため、漏液や凍結、さらには腐食をもたらす可能性があり、特に高温や低音での作動に難点がある。本研究では、電解液の代わりに種々の固体酸化物電解質を用いる全固体ニッケル-金属水素化物電池の構築について検討した。得られた知見を総括すると以下のようになる。1.ポリアクリル酸カリウムに水酸化カリウム水溶液を吸収させたところ、ヒドロゲル型の固体高分子電解質を形成することがわかった。しかも、この固体高分子電解質の導電率は、水酸化カリウム水溶液のそれにほぼ匹敵することが明らかになった。この電解質を用いた全固体ニッケル-金属水素化物電池の充放電曲線より、水素溶液中の場合と同様、可逆的な水素の吸蔵・放出反応の進行していることが明らかになった。また、充放電サイクル特性は、空気中よりアルゴン中で行った方が優れていることがわかった。2.固体無機ゲル電解質としてリン酸をドープしたシリカゲルを用いた場合にも全固体ニッケル-金属水素化物電池を構築することができ、可逆的な水素の吸蔵・放出反応の進行することが明らかになった。また、両極に固体電解質を混合することにより充放電特性は向上することがわかった。3.固体酸化物電解質としての酸化スズ・二水和物の導電率は、水和数の減少とともに低下することがわかった。また、酸化スズ・1.4水和物に少量のα-アルミナをメカニカルミリングした場合、導電率は増大することがわかった。本年度は、固体電解質やそれを用いた全固体電池の特性評価ならびに新規な固体酸化物電解質や高分子ゲル電解質の探索について検討し、以下のような結果を得た。1.ポリアクリル酸カリウムに水酸化カリウム水溶液を吸収させることにより形成させたゲル電解質は広い温度範囲にわたって安定であり、水酸化カリウム水溶液と類似の高いイオン伝導挙動を示すことを明らかにした。また、このゲル電解質を用いたニッケル-水素電池の充放電反応はスムーズに進行し、良好なサイクル特性を示すことがわかった。さらに、水酸化カリウム水溶液を用いた場合よりも負極の劣化が効果的に抑制され、容量保持率も向上することを明らかにした。2.固体無機ゲル電解質として60°Cで真空乾燥したリン酸をドープしたシリカゲルを用いた場合にサイクル寿命は最も長くなることがわかった。また、この電解質を正極活物質に混合することによりその利用率が向上するため、より大きな充放電電流密度においても充放電可能であることを明らかにした。3.固体電解質として含水酸化物の一つである酸化スズ水和物を用いた場合には充放電性を示さないのに対し、酸化ジルコニウム水和物は二次電池の電解質として機能することが示された。特に、メカニカルミリングにより水酸化カリウムと複合化させた試料は、酸化ジルコニウム水和物単独のものと比較して、一桁高い電流密度で充放電できることがわかった。4.側鎖にエチレンオキシドの繰返し単位をもつポリメタクリレートをマトリックスとするポリマーゲル電解質膜を作製した。酸またはアルカリの水溶液中で膨潤させることにより,室温で10^<-2>Scm^<-1>の伝導度を得た。電気化学測定により,この電解質膜中での酸化還元反応が可能であることを確かめた。本年度は、新規な高分子ゲル電解質、無機ゲル電解質、さらには固体酸化物電解質などの固体電解質の作製および特性評価を行うとともに、それらの電解質を用いて構築した全固体型電池の充放電特性について検討し、以下のような結果を得た。

1.架橋型ポリアクリル酸カリウムとKOH水溶液から作製した新規な高分子ゲル電解質は、吸水性および保水性に加え,耐アルカリ性ならびにKOH水溶液に近い非常に高い電気伝導率と広い電位窓を有し,その高分子ゲル中の酸素透過速度も速いことを明らかにした。また、この高分子ゲル電解質を用いて構築したニッケル-水素電池の充放電特性や容量保持特性は,同じ条件下でKOH水溶液を用いた場合より優れており,この電池では電極活物質の構成元素の溶出が抑制されることも明らかにした。2.43P_2O_5・57SiO_2を電解質に用いて全固体型ニッケル-水素電池を構築し,従来報告されているプロトン伝導性無機固体電解質を用いた全固体電池の約5倍の電流密度で60サイクル以上充放電することに成功した。また、電解質の酸性度を減少させたり、あらかじめ水素を吸蔵させた合金を負極に用いることにより、サイクル特性が著しく向上することを明らかにした。3.ニッケル-水素電池の固体電解質として酸化ジルコニウム水和物を使用すると、充放電が可能であることを見いだした。また、酸化ジルコニウム水和物と水酸化カリウムをメカニカルミリングで複合化させた試料を電極に添加することにより、電池の充放電サイクル特性が大きく改善されるとともに、一桁高い電流密度で充放電できることを明らかにした。4.ポリエチレンオキシド架橋ポリメタクリレートを,塩酸あるいは水酸化カリウム水溶液で膨潤することにより,室温下で10^<-3>10^<-2>S cm^<-1>レベルのイオン伝導率を達成し,これが固体ゲル電解質として作用することを確認できた。本年度に得られた知見を総括すると次のとおりである。1)高分子ヒドロゲル電解質を用いた薄型負極規制および正極規制のニッケル-水素電池を組み立て、その特性を水溶液電解質を用いた同電池と比較検討した結果、両電池がほとんど同等の充放電特性を有すること、また、特に高分子ヒドロゲル電解質中において負極合金の局部腐食が抑制されるため、電池の保存特性は高分子ヒドロゲル系の電池が水溶液系より優れていることを見出した。2)P/Si比の異なるリン酸でドープしたシリカゲルを電解質とするニッケル-水素電池の充放電サイクル特性はP/Si=1.0のときに最も優れていた。また、サイクル数の増加とともに電極材料の腐食やドライアウトが進行するために電極/電解質界面の抵抗が著しく増大することを見出した。3)吸水性、保水性、ゲル化力に優れた三次元架橋型高分子を用いて高分子ヒドロゲル電解質を調製し、その電気化学特性を評価した。特に、高分子ヒドロゲル電解質による電池の集電材料に対するクリープ(ぬれの拡大)は、水溶液電解質に比べ著しく抑制されることがわかった。密閉型電池において内圧上昇の抑制や電解質組成の維持のために必要条件となる電解質中の酸素の迅速な透過も高分子ヒドロゲル電解質は水溶液電解質と同等で優れていた。4)高分子ヒドロゲル電解質を用いて構築した電気二重層キャパシタが、KOH水溶液を電解質としたものに比べてより大きな容量と良好な充放電サイクル特性を示すことを見出した。さらに、高分子ヒドロゲル電解質を用いることにより、自己放電特性が大きく改善されることも明らかにした。
ショウジョウバエを用いたDNA修復におけるポリADP-リボース合成酵素の機能解析

ショウジョウウバエを用いたDNA修復におけるポリ(ADP-リボース)合成酵素の機能解析ポリ(ADP-リボシル)化は、核内のタンパク質にポリ(ADP-リボース)残基を付加する反応で、阻害剤を用いた実験から、細胞の増殖や分化との関連が示唆されているが、未だにその生理的役割は不明である。そこで、タンパク質のADP-リボシル化の生理機能を解析する上で、有用と考えられるアフリカツメガエル、サクラマス、ショウジョウバエから単離した本酵素の_cDNAを用いて、卵割に伴う遺伝子レベルでの変化を解析した。また、ショウジョウバエでは、本酵素遺伝子の欠損した変異体を得ることを試みた。今年度の結果は次の通りである。1)アフリカツメガエルの_cDNAをプローブとして発生のどの時期に発現されるかを検索し、本酵素の遺伝子発現は発生初期に高く、漸減することがわかった。また、mRNAのin situハイブリダイゼーション法によって、これらのmRNAの局在を調べた結果、表皮、脊索に高い発現が認められたが、その他、特に局在は認められなかった。2)クローン化したショウジョウバエのポリADP-リボース合成酵素遺伝子をプローブとして唾腺多糸染色体上でのポリADP-リボース合成酵素遺伝子の位置を決定した。3)既に単離されている突然変異の中から、ポリADP-リボース合成酵素遺伝子の座位と同じ位置にマップされる突然変異体、5つを同定した。いずれの変異体もホモ接合体で致死であった。サザンプロットハイブリダイゼーション法によりポリADP-リボース合成酵素遺伝子の欠失を解析している。
微小重力下における地質現象の解明:振動は熱・衝突に次ぐ第三の地質プロセスか?

小惑星イトカワの岩塊上にある高輝度の点に着目し、岩塊が10100万年という極めて若い年代を示すことを示した。これは岩塊が幾度となく小惑星表面において流動化したとする研究代表者らの説と調和的である。さらに、3次元の複雑形状の粒子の分布を計算する数値シミュレーションコードを開発し、イトカワの高解像度画像における岩屑は幾何学的に飽和していることを示した。また、岩塊粒子の移動に関する理論的な研究を進め、特に静電気力による微粒子の浮遊効果が重要な意味を持つ事をあきらかにした。そして土星の衛星アトラスでは、その表面更新に主要な役割をはたしていることを示し、この現象が、実は微小重力下においては極めて重要な地質プロセスの一つであることを明らかにした。当初の予定通り、数値モデルとして、複雑な粒子形状を取り扱うことのできるセルラーオートマトン法を用いた岩屑流動の数値コードを開発した。このモデルを用いて大規模な数値計算を行うために、並列化計算機を導入し、現在までにおいてもある程度の高速化に成功した。本研究におけるモデル計算を、直接対比できるほどの高解像度の画像が取得されている小惑星は、イトカワとエロスが挙げられる。そこでこうした天体における岩屑の分布を、探査機によって取得された全ての画像を丁寧に検討することで調べた。その結果、合計2万個以上の岩塊の輪郭を抽出すると共に、その分布特性に対して次のような新たな知見を得た。(1)岩塊の表面に見られる形態的な特徴とその統計的分布から、岩塊の集合体の年代を推定できることを示した。(2)画像解像度による影響が少ない相対サイズ頻度分布を詳しく調べると、小惑星表層において岩塊の分布にある程度の地域性が見られることがわかった。(3)岩塊の分布は完全にフラクタル性を持つのではなく、ある程度の大きさより小さな岩塊の分布は、全体の傾向とずれていることが見いだされた。こうした特徴は、小惑星におけるクレーターの形成に伴ってレゴリスが作られるという従来の考え方では説明が難しく、現段階では岩塊の物質強度が大きく影響しているのではないかと考えられるため、数値モデルにこの効果を入れた検討を行うことを予定している。計画通り、岩石の破砕と形状の調査と振動実験、数値実験、そしてこれらに基づいたイオカワやエロスの探査データの再検討を開始している。岩石の形状調査には、当初はレーザーを用いた3Dスキャナで形状を把握する予定であったが、実際に隕石標本を用いて実験したところ、この手法によると必要な解像度が得られない事が判明した。そのためこの部分に関しては、現在別の手法を検討中である。一方で、探査データの検討は予想以上に進展があった。特にブライトスポットと名付けた著しく輝度の高い点が、マイクロクレーターであることを明らかにし、このためブライトスポットの数密度を利用すれば、イトカワ表面に存在している岩塊の宇宙空間への暴露年代の尺度を得られることがわかった。従来、小惑星の年代に関する情報は非常に限られているため、この発見はとても重要であるだけでなく、私たちが提唱している岩塊の流動モデルを数値モデルによって検証する上で具体的な制約条件となるために、重要な発展であった考えている。さらに、岩塊の大きさの頻度分布から、イトカワの内部構造に対して制約が得られることも明らかにしており、今後は上で得られた結果とあわせて数値的に検討を進める予定である。イトカワのような低重力下において、振動によって流動した微小粒子が、電気的な浮遊によって受ける影響が重要となることを明らかにした。この効果が最も強く表れる場所として、衛星アトラスをはじめとした土星系の小さな衛星が挙げられる。理論的な検討から、これらの衛星において、粒子の電気的な浮遊・移動の効果が表層のリサーフェシングプロセスとして支配的であることを明らかにした(現在国際誌に投稿中)。これはイトカワで提唱した粒子対流よりも現象としてははるかに大規模であり、微小重力下における粒子の挙動という意味で革新的な発見であった。そのため本研究が最大の目的として掲げていた、微小重力下における地質現象という新しい分野の開拓という意味において、重要な貢献を行うことができたと考えている。こうした新しい現象が見つかったため、将来的には次期小惑星探査計画などを通じて実地検証を行う必要がある。そこで電磁波を用いた地下構造探査の手法を検討した。特に実験室において基礎実験を行い、適切な周波数帯を選択することができたことが重要な成果であった。また、粒子流動の研究を発展させることで、火星における砂の流動に関する新しいモデルを提唱し、国際誌に掲載された。
慢性筋萎縮疾患制圧を目的としたRNA干渉法を利用した咀嚼筋量制御法

骨格筋量の調節に関与するマイオスタチン(Mst)遺伝子のRNAiを応用して骨格筋の制御とその機能回復を図り、筋ジストロフィーに対する真吉量法を開発することを目的として、マウス骨格筋へのMst特異的siRNAとアテロコラーゲンの複合体の局所・あるいは全身投与を行った。その結果、形態的には骨格筋の肥大を認め、機能的には張力、筋活動量ともに回復傾向を認める結果となった。本研究では骨格筋量の調節に関与するマイオスタチン遺伝子のRNAiを応用して骨格筋量の制御とその機能回復を図り、筋ジストロフィーに対する全く新規の治療法を開発することを目的として、平成22年度にはマウス咬筋へのマイオスタチン特異的siRNA局所・全身投与によるRNAi効果の確認を行った。具体的方法として2024週齢の野生型雄性マウス(C57BL/6,C3H)と筋ジストロフィーモデル雄性マウス(mdx mouseおよびmutant-caveolin-3transgenic mouse)の咬筋にマイオスタチンsiRNA+アテロコラーゲン複合体を局所投与し、2週間後に咬筋を摘出して解析を行った。全身投与に関しては、同上のマウスに対してマイオスタチンsiRNA+アテロコラーゲン複合体を眼窩下静脈叢より2週間以内で3日ごとに4回に分けて投与し、最終投与後1週間の待機期間を経た後、咬筋と前脛骨筋を摘出して解析を行った。局所投与では咬筋重量は、対照側と比較して投与側にて有意に大きい値を示し、HE染色像からは筋線維断面積の肥大が確認された。さらに、各筋においてマイオスタチン遺伝子発現量の低下が認められた。全身投与では、局所投与ほどの重量の変化は認あられなかったが、HE染色像にて筋線維断面積の肥大を確認した。マイオスタチン遺伝子の抑制に関する研究では、その骨格筋肥大が明らかとされており、本実験においてもマイオスタチンsiRNAによるマイオスタチン遺伝子抑制が行われた結果、咬筋、前脛骨筋の肥大を認めた。筋ジストロフィーモデルマウスでの形態的改善が確認できたことは、マイオスタチンをターゲット遺伝子としたRNAiが筋ジストロフィー治療に対する新規治療として有効であることを示すものである。今後は形態的解析に加えて機能的解析を追加し、治療法の確立を目指す。本研究では骨格筋量の調節に関与するマイオスタチン遺伝子のRNAiを応用して骨格筋量の制御とその機能回復を図り、筋ジストロフィーに対する全く新規の治療法を開発することを目的として、平成23年度にはマウス咬筋へのマイオスタチン特異的siRNA局所・全身投与によるRNAi効果に伴う骨格筋の機能的回復についての確認を行った。方法は、2024週齢の野生型雄性マウス(C57BL/6,C3H)と筋ジストロフィーモデル雄性マウス(mutant-caveolin-3transgeni cmouse)の背部にテレメトリーシステムを埋め込むと同時に左右咬筋に電極を刺入、1週間の待機期間の後、終日筋電図測定を開始し、1日後、右側咬筋にはマイオスタチンsiRNA+アテロコラーゲン複合体を、左側咬筋には対照側としてscramble-siRNA+アテロコラーゲン複合体を局所投与し、2週間終日筋電図測定を行った。野生型マウスにおいては両側咬筋の筋電図の変化はほとんどなかっために対して、mutant-caveolin-3transgeni cmouseでは投与前と比較して投与後の咬筋活動量の増加が認められた。全身投与に関しては、同上のマウスに対してマイオスタチンsiRNA+アテロコラーゲン複合体を眼窩下静脈叢より2週間以内で3日ごとに4回に分けて投与し、最終投与後1週間の待機期間を経た後、前脛骨筋を摘出して筋張力の解析を行った。筋電図と同様、野生型マウスに顕著な回復は見られなかったが、mutapt-caveolin-3transgeni cmouseでは野生型マウスの約60%程度までの筋張力の回復を認めた。昨年度はRNAiによる形態的回復を確認しており、今年度、機能的回復を確認できたことはマイオスタチンをターゲット遺伝子としたRNAiが筋ジストロフィー治療に対する新規治療として有効であることを示すものである。
視覚誘導性到達運動のメカニズムに関する研究

視覚的に与えられた目標に対して到達運動を行なう際の脳内過程を解明するため,心理実験と計算理論の手法を用いて研究を行なった.今年度は,二重課題の手法を用いた心理実験により運動指令生成の脳内過程の一端をつかむ結果を得たほか,そのメカニズムを説明する計算モデルを考案した.実験において,被験者は,目標が提示されるとすぐに目標に対して手先を動かすとともに,音が提示されるとすぐに音の高低をマウスのボタンを使って答える.目標提示から音提示までの時間間隔を50-1250msの範囲でランダムに定め,音課題の反応時間が到達運動の進行とともにどのように変化するかを分析した.その結果,音刺激の反応時間は,目標提示直後に増加しいったん急激に減少したのち,運動開始から運動終了に向けてゆっくりと減少することがわかった.このほか,運動終了200msごろに反応時間の最小値が急減する現象も見られた.また,対照実験の結果から,これらの現象は到達運動の実行に特有であることが明らかになった.音課題の反応時間が到達運動のフェーズに応じてさまざまな影響を受けたという事実は,到達運動の実行において,複数のプロセスが運動の進行とともに役割を交代しながら関与していることを強く示唆する.一方,運動指令生成の計算モデルに関しては,運動指令計画系と制御系が一体となったモデルを考えることで,昨年度の研究で明らかになった眼球運動の影響と上述した二重課題干渉を説明できるものを構成した.このモデルは,筋骨格系の順ダイナミクスモデルを用いて到達点を予測しながら適切な運動指令を選択するもので,その計算を運動実行中にオンラインで行なうことで運動開始後の環境変化に追随できる.このモデルは全体の骨格を定めた段階であり,今後アルゴリズムを具体化して数値実験を行なうことにより,その振舞いを検証し,モデルの有効性を示す必要がある.視覚的に与えられた目標に対して到達運動を行なう際の脳内過程を解明するため,心理実験と計算理論の手法を用いて研究を行なった.今年度は,二重課題の手法を用いた心理実験により運動指令生成の脳内過程の一端をつかむ結果を得たほか,そのメカニズムを説明する計算モデルを考案した.実験において,被験者は,目標が提示されるとすぐに目標に対して手先を動かすとともに,音が提示されるとすぐに音の高低をマウスのボタンを使って答える.目標提示から音提示までの時間間隔を50-1250msの範囲でランダムに定め,音課題の反応時間が到達運動の進行とともにどのように変化するかを分析した.その結果,音刺激の反応時間は,目標提示直後に増加しいったん急激に減少したのち,運動開始から運動終了に向けてゆっくりと減少することがわかった.このほか,運動終了200msごろに反応時間の最小値が急減する現象も見られた.また,対照実験の結果から,これらの現象は到達運動の実行に特有であることが明らかになった.音課題の反応時間が到達運動のフェーズに応じてさまざまな影響を受けたという事実は,到達運動の実行において,複数のプロセスが運動の進行とともに役割を交代しながら関与していることを強く示唆する.一方,運動指令生成の計算モデルに関しては,運動指令計画系と制御系が一体となったモデルを考えることで,昨年度の研究で明らかになった眼球運動の影響と上述した二重課題干渉を説明できるものを構成した.このモデルは,筋骨格系の順ダイナミクスモデルを用いて到達点を予測しながら適切な運動指令を選択するもので,その計算を運動実行中にオンラインで行なうことで運動開始後の環境変化に追随できる.このモデルは全体の骨格を定めた段階であり,今後アルゴリズムを具体化して数値実験を行なうことにより,その振舞いを検証し,モデルの有効性を示す必要がある.
繰り返し極短パルス低温プラズマによる着火制御

低温プラズマ生成のための高電圧パルスの長さや間隔を変えることで,希釈されたエンジン内部での点火確率が変化し,最適な値が存在することが実験から明らかになった.また,燃料に対する着火性の違いもみられた.これは低温プラズマで生成されるラジカルが,燃料に対して作用する効果が異なるためであると示唆された.今後,点火環境が高圧化,希釈/希薄化するにつれ,高エネルギーの供給が必要となる.その際,従来点火方式では電極の摩耗が重大な問題となるが,低温プラズマ方式ではその問題はほとんど起きないため,耐久性の面からも有利な点火方式であるといえる.実用化に際しては,コスト低減,電源の小型化が課題である.本年度は,パルスを打つタイミングおよびパルス間隔を変えることで,生成されるラジカルの作用を変えられるという仮定の検証を行った.この仮定は,これまでにパルス数や長さを限られた条件であるが変えて実験を行った際に燃焼特性が変化したという事実から立てたものである.従来の研究で,Oラジカルの生成が着火に多大な影響を与えているという計算結果がある.青炎や熱炎など発熱を伴う化学反応はOHラジカルが支配的な役割を果たし,OラジカルはOHラジカルを生成させるための前段階に必要とされるもので,アルデヒドのような役割を果たすと考えられる.アルデヒドは低温酸化が始まるために必要であるが,濃度が高くなりすぎると,逆に高温酸化反応までの時間を長引かせる.他方,高温酸化で濃度を高くすると,高温酸化を促進するという興味深い物質である.また低温プラズマでNOの生成が促進されるという結果は,基礎研究で得られている.このような結果からも低温プラズマを放電する雰囲気のガス組成,圧力や温度によって生成されるラジカルの作用が異なることは予想され,ラジカルをどのようなタイミングで生成するのが着火の制御に役立つのかを明らかにすることは極めて重要である.実験の結果,ある最適値が存在することが分かった.その原因については数値解析により検討中である.低温プラズマ生成のための高電圧パルスの長さや間隔を変えることで,希釈されたエンジン内部での点火確率が変化し,最適な値が存在することが実験から明らかになった.一方,定容容器内での実験では,パルスを長くしたり間隔を短くしたり,投入エネルギーを増やすほうが点火確率は向上した.数値解析でも定容容器内実験と同じ傾向が予測された.そこで,エンジン内部で異なる結果について,電気回路側から考察を行った.この結果,投入エネルギーが有効に使われるようにインピーダンスマッチングを行うが,エンジンの場合は,圧力や温度が急激に変化するため,最適状態を常に設定することはできない.そのため,パルスの長さや間隔が変わるとエネルギーの有効利用効率が変化し,点火確率が変化することが示唆された.この結果と容器内での結果を合わせて考察すると,1発当たりのエネルギー供給量がある閾値以上にあり,かつ回数が増えるほど着火確率は向上することが分かった.また,燃料に対する着火性の違いもみられた.これは低温プラズマで生成されるラジカルが,燃料に対して作用する効果が異なるためであると示唆された.今後,点火環境が高圧化,希釈/希薄化するにつれ,高エネルギーの供給が必要となる.その際,従来点火方式では電極の摩耗が重大な問題となるが,低温プラズマ方式ではその問題はほとんど起きないため,耐久性の面からも有利な点火方式であるといえる.実用化に際しては,コスト低減,電源の小型化が課題である.低温プラズマ生成のための高電圧パルスの長さや間隔を変えることで,希釈されたエンジン内部での点火確率が変化し,最適な値が存在することが実験から明らかになった.また,燃料に対する着火性の違いもみられた.これは低温プラズマで生成されるラジカルが,燃料に対して作用する効果が異なるためであると示唆された.今後,点火環境が高圧化,希釈/希薄化するにつれ,高エネルギーの供給が必要となる.その際,従来点火方式では電極の摩耗が重大な問題となるが,低温プラズマ方式ではその問題はほとんど起きないため,耐久性の面からも有利な点火方式であるといえる.実用化に際しては,コスト低減,電源の小型化が課題である.低温プラズマによる着火は連鎖酸化反応の促進と考えられるが,そのメカニズムは明らかになっていない.さらに繰り返し短パルスに期待している効果として,(1)パルスの長さで電子に与えるエネルギーの量を変えられる,(2)パルスを打つタイミングおよびパルス間隔を変えることで,生成されるラジカルの作用を変えられる,(3)電源回路から出力されるパルス電圧の時間変化(dV/dt)を制御することでプラズマ形態を変え,分子に与えるエネルギー量と形態を変えられる,という3点を仮定している.本研究ではこの仮定の証明を,(1)パルスを打つタイミングおよびパルス間隔を変えた実験(指圧計測,可視化分光計測)と数値計算を行う,(2)電源の改造を行い,パルス電圧の時間変化の影響を明らかにする,の2段階で行う.最終的に,バイオや粗悪な燃料に対して,有害排出成分を抑えたままで熱効率を上げる燃焼制御に適用できる手法の提案を行う.平成23年度はパルス電圧の時間変化(dV/dt)を制御することでプラズマ形態を変え,分子に与えるエネルギー量と形態を変えて燃焼実験を行った.この結果,パルス数,パルス間隔とも短すぎても効果は減少し,ある最適な値が存在することが明らかになった.現象の理論解析に関しては,プラズマの生成と化学反応の両面を連成して解く必要があり,プラズマについてもBOLSIG+とCHEMKIN-Proの組合せで解析が可能となった.

特に実験上のトラブルもなく,順調に実験を進められた.1年目は実験と計算の準備に要する機関であり,最初の計画通り進んでいる.パルス電圧の時間変化(dV/dt)を制御することでプラズマ形態を変え,分子に与えるエネルギー量と形態を変えられるという仮定の検証を行う.これまでの研究で,dV/dtが大きくなるとストリーマ放電からアーク放電へ移行しづらくなることが報告されている.しかしこのような実験は電源回路の調整が難しく,定量的な評価や理由は十分に明らかにされていない.本研究ではIES回路でこの制御が実用レベルで可能であり,パラメトリックな実験と数値解析から明らかにできると考えている.(1)パルスの長さで電子に与えるエネルギーの量を変えられる,(2)パルスを打つタイミングおよびパルス間隔を変えることで,生成されるラジカルの作用を変えられる,(3)電源回路から出力されるパルス電圧の時間変化(dV/dt)を制御することでプラズマ形態を変え,分子に与えるエネルギー量と形態を変えられるという3つの仮定の検証のうち,1年目(23年度)に回路の改造と予備実験,数値計算法の確立を行った.23年目はパラメトリックな実験を系統的に行ってゆく.この期間で重要な検証は,パルスを打つタイミングおよびパルス間隔を変えることで,生成されるラジカルの作用を変えられるという仮定である.この仮定は,これまでにパルス数や長さを限られた条件であるが変えて実験を行った際に燃焼特性が変化したという事実から立てたものである.従来の研究で,Oラジカルの生成が着火に多大な影響を与えているという計算結果がある.青炎や熱炎など発熱を伴う化学反応はOHラジカルが支配的な役割を果たし,OラジカルはOHラジカルを生成させるための前段階に必要とされるもので,アルデヒドのような役割を果たすと考えられる.アルデヒドは低温酸化が始まるために必要であるが,濃度が高くなりすぎると,逆に高温酸化反応までの時間を長引かせる.他方,高温酸化で濃度を高くすると,高温酸化を促進するという興味深い物質である.また低温プラズマでNOの生成が促進されるという結果は,基礎研究で得られている.このような結果からも低温プラズマを放電する雰囲気のガス組成,圧力や温度によって生成されるラジカルの作用が異なることは予想され,ラジカルをどのようなタイミングで生成するのが着火の制御に役立つのかを明らかにすることは極めて重要である.さらにそれらのラジカルをタイミングよく生成させる手法の提案も必要であり,数値解析から可能になると考えている.予定通り,回路の改良,学会参加旅費,ソフトウエアライセンス費用に充てる.当初の予定の通り,回路の改良,学会参加旅費,ソフトウエアライセンス費用に充てる.
非天然の官能基をもつシルクタンパク質の創製に向けた基礎研究

カイコ(Bombyx mori)の絹糸腺よりフェニルアラニル-tRNA合成酵素(PheRS)遺伝子をクローニングし、その全アミノ酸配列を明らかにした。他生物種の同酵素との配列比較により、フェニルアラニン(Phe)の識別に関与する残基を特定し、その側鎖が小さくなるような変異を導入した改変型PheRS遺伝子5種を作製した。In vitroアッセイにより、Ala450をGlyに置換した改変型カイコPheRSが、パラ位に置換基(Cl, Br)を有するPheアナログを認識できることを明らかにした。本年度は以下の3点を中心に実施し、次年度計画の遂行に重要な成果を得た。1.カイコPheRSのアミノ酸結合ポケツトヘの変異導入カイコフェニルアラニル-tRNA合成酵素αサブユニット(PheRS-α)に含まれるアミノ酸結合ポケットを空間的に拡張するため、Thr407をAlaまたはGlyに置換した変異体(T407A,T407G)ならびにAla450をGlyに置換した変異体(A450G)、さらにこれらの二重変異体(T407A/A450G,T407G/A450G)の計5種の改変型PheRS-a遺伝子を、PCRを用いた部位特異的変異導入法により作製した。2.カイコPheRS-β遺伝子のクローニング次年度に実施するin vitro機能解析に用いるカイコPheRS-β遺伝子をカイコ絹糸腺よりクローニングし、その全配列を明らかにした。3.改変型PheRS-αおよびモデルタンパク質を共発現するカイコ培養細胞の作出野生型および5種の改変型PheRS-αならびにモデルタンパク質として緑色蛍光タンパク質(GFP)をコードする高発現プラスミドベクターを作製した。これらベクターをトランスフェクションしたカイコ卵巣由来培養細胞(BmN)におけるPheRS-αおよびGFP遺伝子の発現を、それぞれRT-PCR法および蛍光観察により確認した。次年度は、共発現BmN細胞をパラ位置換Phe誘導体を含む培地中で培養し、Phe誘導体のGFPへの取込効率を解析する。また、カイコPheRSのin vitro機能解析系の確立に着手する。本年度は以下の2点を中心に実施し、今後の応用展開につながる重要な成果を得た。1.モデルタンパク質におけるPhe誘導体への置換率の解析モデルタンパク質(EGFP)を発現させたカイコ(B.mori)卵巣由来の培養細胞(BmN)から当該タンパク質を簡便な方法で精製し、これのゲル内消化断片のMALDI-TOF-MS解析により、ブェニルアラニン(Phe)を含む断片を同定した。また、Pheを欠乏した培地中ではモデルタンパク質の発現が大幅に抑制されることを確認した。これにより、BmN細胞を用いてモデルタンパク質へのPhe誘導体の取り込みをアッセイする実験系を確立した。天然のPheをパラ位置換誘導体(p-CI-, p-Br-, p-I-Phe)へ置換した培地中で、改変型フェニルアラニル-tRNA合成酵素(PheR3)とモデルタンパク質を共発現させアッセイを試みたが、誘導体の取り込みを確認するには至らなかった。今後、アッセイに適した発現条件を詳細に検討する。2.改変型カイコPheRSのin vitro機能解析系の確立野生型および改変型カイコPheRSを大腸菌で発現・精製する条件を確立した。In vitroにおいてこの組換えPheRSがカイコtRNA^Pheをアミノアシル化する活性を有することを、電気泳動を用いた定性評価法で確認した。カイコPheRSα-subunitのAla450をGlyに置換した変異体が、パラ位に置換基(p-Cl-. p-Br-)を有するPhe誘導体を基質として認識できることを明らかにした。これは、非天然アミノ酸を認識するカイコ由来アミノアシル-tRNA合成酵素変異体の初めての作出例であり、カイコの遺伝子組換え技術を用いて非天然アミノ酸を含むタンパク質を大量に合成するための重要な知見として利用できる。
クラウドを利用した中規模病院の看護師長を養成するプログラムの開発

本研究では中規模病院の看護師長及び次期看護師長がサーバントリーダーシップを獲得することを目指した。業務に支障の少ない時間の集合研修と自己学修を促進するためのクラウド環境を組み合わせた支援モデルを開発し、その効果を検討した。文献検討、看護師長、看護スタッフへの調査結果を基にプログラムを開発し、看護師長・看護主任79名の研究参加協力を得た。プログラム参加前後の調査には看護師長ら59名(76.6%)、スタッフ391名(59.2%)から回答が得られた。看護師長らのサーバントリーダーシップ得点は有意に上昇しプログラムの有効性が明らかとなった。しかし、スタッフらの看護実践環境を改善するには至らなかった。質の高い看護実践を継続するための職場環境を調整できる看護師長を養成するプログラムを開発することを目的とし、看護師長の教育・支援体制、スタッフナースの職場環境の現状を把握し、看護部長とスタッフナースから求められる看護師長の役割を明らかにするために質問紙調査を実施した。対象は50病院(100400床)に勤務する10年以上の臨床経験を有する看護師1,008名。有効回答は513名であった。師長昇格基準があると回答したのは298名(58%)、看護師長の支援体制があると回答したのは182名(35%)であった。看護師長の昇格基準と看護師長就任後の支援体制があると回答した看護師は、看護実践環境のサブスケール4項目(病院業務と看護、ケアの質、管理者の力量、医師との関係)が有意に高かった。看護師長には、人材育成・組織運営に活用できるコミュニケーションスキル、看護倫理観をスタッフに提言できるリーダーシップが必要とされていることが明らかとなった。調査結果を基に、看護師長を支援するためのプログラムを策定すると同時に、プログラム公開方法を検証した。学内のe-learningシステムを活用したクラウドシステムを構築する予定であったが、学外からのアクセスが困難であることが判明した。そこで、セキュリティや情報量に見合ったプログラム提示などを考慮し業者を選定した。プログラムは、対面プログラムとクラウドプログラムを並行することとし、看護師長教育に意欲のある看護組織に対し、介入を実施中である。介入前後の看護師実践環境、看護師長のリーダーシップスキルを比較しプログラムの妥当性および評価を実施する予定である。看護師長らが、クラウドプログラムに積極的に参加できるよう、タブレット端末をリース契約し、希望者には研究者から貸与する体制を整備した。平成26年度に作成した【看護師長を支援するためのプログラム】に対し、9施設に参加施設を募り、4施設から参加協力を得ることができた。49名の看護師長のうち、研究参加に同意の得られたのは看護師長45名であった。プログラムの参加については、時期が合わず見送った施設も2施設見られ、中規模病院において、看護師長や看護師長を育成するための研修や支援が必要であることが明らかとなった。開発した支援モデルは、クラウドプログラムを中心に、時間に制約が少ない集合研修も併用して実施した。プログラムに対する評価は、質問紙調査とクラウド上のテキストデータとした。プログラム参加前後の自己評価のための質問紙に回答が得られたのは42名であった。自己評価の平均は有意に上昇し、看護師長への支援モデルが有効であったと考えられた。リーダーシップを発揮できるような支援モデル内容としたため、スタッフからの他者評価を実施したが、有意な変化は見られなかった。また、スタッフの看護実践環境の変化も見られなかった。しかし、テキストデータからは、看護師長らが自己の課題を明確に認識し、スタッフに対しリーダーシップを発揮する必要性を再確認することができた、とするものが多く見られた。看護師長らのリーダーシップについての自己評価が上昇したことで、日常業務の中でリーダーシップを発揮の機会を得ることができれば、他者からの肯定的な評価に繋がっていく可能性があると考えられた。看護師長を支援するためのプログラムをクラウドを中心とし、集合研修も組み合わせて実施した。プログラムは4部構成とし、回を追うごとに、実践的なリーダーシップを発揮するための方略を提示した。プログラムに対しては、高評価を得ることができたが、クラウドプログラムにアクセスのあった看護師長は限定されており、今後、アクセスしやすい環境を整備していく必要がある。また、看護部長の承認があってプログラムに参加を得たため、45名の看護師長の参加を得ることができた。一方、看護師長個人がプログラムに参加できる方法が確立されておらず、今後の検討課題となっている。平成26年度に開発した[看護師長を支援するためのプログラム]に対し、新たな施設から参加協力を得られプログラムを実施した。今年度は対象は看護師長と共に、次期看護師長である主任看護師も対象に含めプログラムの介入を行った。

昨年度までの参加者と比較し、平均年齢が下がった対象者に対し介入することでクラウドプログラムへの積極的な参加が見込めると考えられたが、参加率は昨年度までに参加した看護師長らと同様の参加率となった。また、サーバントリーダーシップ得点はプログラム終了後3ヵ月後に上昇しておりプログラム参加により対象者はサーバントリーダーシップが獲得でき本プログラムが有効であったことが示唆された。本プログラムは、クラウド環境を積極的に取り入れることで研修参加の困難な中規模病院の看護師長への支援が実施できることを期待していた。クラウドプログラムの導入のため、集合研修を組み合わせたプログラムを開発した。集合研修を毎月1回のペースで実施し、その後反復学習と他の参加者との情報共有、相互支援を期待しクラウドプログラムを組み込んだ。集合学習プログラムには講義60分、同じテーマでのディスカッション30分で構成した。講義後にディスカッションすることが学修内容の共有と学修の深化に寄与していたと考えられる。プログラム実施3ヶ月後の質問紙やクラウド内のテキストデータ等から、参加者からディスカッションすることが相互理解に繋がった、プログラム介入後の組織内コミュニケーションの活発化が促進されたと評価された。看護師長を養成、あるいは支援するため本プログラムを開発したが、本プログラムに協力を得られた看護組織は看護部長自身が組織的に看護師長や次期看護師長を支援したいと考えていた。今後の課題は看護師長が単独でも参加でき、参加者同士の相互支援が促進されるようにプログラムを精錬することである。質問紙調査により、看護師長の支援体制の実態把握と看護師長に必要なリーダーシップスキルに対し課題を見いだすことができた。看護師長に対し、サーバントリーダーシップを獲得することが有用であると考え、研究協力者らと共にプログラムを検討・策定した。看護師長支援のためには、クラウドプログラム単独の運用でなく、対面プログラムとして講義・演習を並行して介入することとした。クラウドプログラム運用にあたっては、学内環境を想定したが、学外からのアクセスに対し脆弱であることが分かり、専門業者を選定し運用することとなった。倫理的配慮について、十分に検討し、研究対象者のアクセスについて個人が特定されないように配慮することができた。看護師長がサーバントリーダーシップを獲得できれば、看護師の看護実践環境が向上され、ひいては看護組織文化が活性化することが期待できる。研究目的に賛同の得られた100300床の4病院に勤務する看護師長46名に対しプログラムを実施する予定である。プログラムの有用性を判断するためには、一定期間の後、参加した看護師長らのリーダーシップに対する認識や行動変容について調査する必要性がある。今年度は、平成27年度にプログラムに参加していただいた看護師長らについて、20名程度の参加者に看護師長個人の行動変容と組織全体の活性化への影響を検証する目的として面接調査を実施する予定である。また、看護師長だけでなく、次期看護師長である主任研修としても活用したい、という施設があるため、対象を拡大してプログラムの有効性を検証していく。
表層微小管の構造を制御する因子の単離と解析

植物の柔軟な形づくりの原動力は、50倍以上の体積増加を伴う自在な細胞伸長にある。植物は植物ホルモンを介して細胞伸長の方向を制御し、環境に適した個体の形を実現している。細胞伸長の方向制御の主要な担い手は細胞膜直下に存在する表層微小管であると考えられているが、その構造制御の分子機構は未だに明らかではない。我々のクローン化した新しいbZIP型転写調節因子RSGの機能を阻害した形質転換植物では、表層微小管の構造が破壊され、細胞伸長が抑制された結果、植物個体の形態に著しい異常が生じた。本研究では表層微小管の配向が破壊された形質転換タバコを材料とし、最近我々が開発した新しいin vitroのアッセイ系を用いて表層微小管の構造を制御するタンパク質を単離し解析することを目的とした。前年度までの研究で、RSGの機能を阻害した形質転換タバコにおいては微小管の構造を制御する因子に質的あるいは量的な変化が生じ、その結果として表層微小管の構造が破壊された事が示された。今年度は野生型と形質転換タバコから微小管結合蛋白質画分を微小管との共沈殿法により部分精製し、これを比較して両者の間で存在量・修飾状態に変化の見られる蛋白質を検索した。その結果、表層微小管の構造が破壊された形質転換植物では120kDaおよび45kDaのタンパク質が減少している事を見出した。このタンパク質をSDSPAGEを用いて分離し、リジルエンドペプチダーゼで分解後、逆相カラムクロマトグラフィーでペプチドを精製した。こうして得られたペプチド群のアミノ酸配列を決定した。現在のところ決定した配列と、既存のタンパク質とは顕著な相同性が認められなかった。今後はこれらの配列の情報を基にcDNAを単離・解析する予定である。植物は植物ホルモンを介して細胞伸長の方向を制御し、環境に適した個体の形を実現するのである。ブタ脳より精製したチューブリンを重合させた微小管に、タバコの茎から抽出したタンパク質粗画分を添加し暗視野顕微鏡で観察した。野生型植物のタンパク質を加えた場合、微小管は長く均一で安定な形態を示した。これに対しRSGの機能が抑制された形質転換タバコのタンパク質を加えた場合、短く太い微小管が集合した放射状の形態を示した。In vitroアッセイ系で観察されるこの際だった構造の差異は、in vivoの微小管構造の差を反映している。このことは、形質転換タバコにおいて、微小管の構造を制御する因子に質的あるいは量的な変化が生じ、その結果として表層微小管の構造が破壊された事を示している。野生型と形質転換タバコから微小管結合蛋白質画分を部分精製し、これを比較して両者の間で存在量・修飾状態に変化の見られる蛋白質を検索した。その結果、表層微小管の構造が破壊された形質転換植物では120kDaおよび45kDaのタンパク質量が減少している事を見出した。来年度はこのタンパク質のアミノ酸配列を決定しcDNAを単離・解析する予定である。