hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アブラナ科植物の系統分化と自家不和合性の分子進化に関する研究

アブラナ科植物の19種を用い、核のSLR1遺伝子(S-locus related gene 1)、葉緑体のrbcL遺伝子とPlastid subtype ID(PS-ID)の塩基配列を決定し、分子系統解析を行った。SLR1遺伝子の解析で、Brassica nigraはBrassica oleraceaやBrassica rapaとは同属でありながらかなり遠縁で、異属のErucastrum abyssinicumやRaphanus sativusの方がB.oleraceaやB.rapaと近縁であることが分かった。rbcLとPS-IDは類似した結果となり、B.rapa/B.oleracea群とSinapis alba/B.nigra群の2系統に分かれ、SLR1遺伝子の解析と同様にB.nigraがB.oleraceaとは遠縁であることが示された。今後これらの塩基配列の種内変異の程度を明らかにし、同義置換の率から種分化の年代を推定する。自家不和合性の自己認識特異性に関与するSRK遺伝子、およびSRKと相同性が高く密に連鎖するSLG遺伝子の塩基配列を4種の間で比較した。B.oleraceaとB.rapaおよびBrassica napusの比較では、これらの遺伝子において種間で極めて高い相同性を示す組み合わせがあり、これら3種の分化前には同じ遺伝子であったと推定される対立遺伝子が見出された。BrassicaとR.sativusのSLGの比較において、それぞれの属が独立のグループを形成しなかったことから、自家不和合性の自己認識特異性に関与するS複合遺伝子座の分化はこれらの種や属の分化前に起こったと考えられた。また、巨大DNA断片の分析から、種分化のときあるいはその後にS複合遺伝子座にDNA断片の挿入や欠失が起こったことが示唆された。Brassica連の7種を用い、ゲノムDNAからSLRl遺伝子(S-locus related genelに特異的なプライマーによりDNAを増幅し、クローニングして塩基配列を決した。増幅したDNAの塩基配列はBrassica oleraceaのSLRl遺伝子と84.991.2%の相同性を示し、いずれの種も途中にストップコドンは含まず、415から419アミノ酸をコードしていた。推定アミノ酸配列はB.oleraceaのSLRlと71.980.7%の相同性を示し、保存された12個のシスティン残基を全て保有していた。SLRlと類似のSLG(S糖タンパク質)とは53.259.2%の相同性であることなどから、増幅したDNAはそれぞれの種のSLRl遺伝子であると考えられた。アミノ酸変異に富む領城は、SLGとはやや異なり、SLGの超可変領域IよりややN末端寄りの位置が変異に富んでいた。既知のものを含め11種のSLRlの推定アミノ酸配列の相同性を比較したところ、最も高い相同性を示したのはSinapis albaとSinapis arvensisとの間であり、92.8%の相同性で、B.oleraceaとBrassica rapaとの関係(89.9%)よりも高かった。Eruca sativaとBrassica tournefortiiの間も91.4%の高い相同性が見られた。系統樹を作成したところ、B.oleraceaを含む6種のグループとBrassica nigraを含む4種のグループに大きく分かれ、Orycophragmusはそれらには属さなかった。このような関係は形態に基づく属や連の分類とは大きく異なった。系統樹が大きく2つのグループに分かれ、それぞれにBrassica属の種が存在し、B.nigraとB.oleraceaがそれぞれ別のグループの属することは、葉緑体DNAの制限

酵素断片長の解析から推定された類縁関係を支持するものであったが、E.sativaとB.tournefortiiの密接な関係は本研究で初めて明らかとなり、既報の系統分類の結果とは異なるものであった。アブラナ科の5種を新たに用い、ゲノムDNAからSLR1遺伝子(S-locus related gene 1)に特異的なプライマーによりDNAを増幅し、クローニングして塩基配列を決定した。増幅したDNAの塩基配列はBrassica oleraceaのSLR1遺伝子と76.791.2%の相同性を示し、いずれの種も途中にストップコドンは含まず、415から422アミノ酸をコードしていた。推定アミノ酸配列はB.oleraceaのSLR1と56.197.1%の相同性を示し、保存された12個のシステイン残基を全て保有していたことから、増幅したDNAはそれぞれの種のSLR1遺伝子であると考えられた。昨年度決定した7種のSLR1遺伝子と既報の6種のデータを含めて推定アミノ酸配列の相同性を比較したところ、もっとも高い相同性を示したのはSinapis albaとSinapi sarvensisとの間であり、98.3%の相同性、次いでB.oleraceaとBrassica villosaの間で、97.1%であった。これらは互いに同じ属あるいは亜属に属する種であるが、Brassica tournefortiiとEruca sativaの間で91.4%の高い相同性が見られたのは注目される。自家不和合性の自己認識特異性に関与するSRK遺伝子、及びSRKと相同性が高く密に連鎖するSLG遺伝子の塩基配列を4種の間で比較した。B.oleraceaとBrassica rapeおよびBrassica napusの比較では、これらの遺伝子において種間で極めて高い相同性を示す組み合わせがあり、これら3種の分化前には同じ遺伝子であったと推定される対立遺伝子が見出された。これら3種とRaphanus sativusとの比較では、このように高い相同性を示す対立遺伝子は見出せなかったが、多数の遺伝子の相同性と変異の比較から、自家不和合性の自己認識特異性に関与するS複合遺伝子座の分化はこれらの種や属の分化前に起こったと考えられる。また、巨大DNA断片の分析から、種分化のときあるいはその後にS複合遺伝子座にDNA断片の挿入や欠失が起こったことが示唆された。
脂肪酸による骨格筋線維型変換機構:PPARδを介した調節

骨格筋の線維型は、脂肪酸酸化能が高く抗疲労性で収縮速度が遅い遅筋型線維(I型)と、解糖能が高く易疲労性で収縮速度が速い速筋型線維(II型)の2種に大きく分けられる。本研究計画の目的は、実験動物の骨格筋に脂肪酸が生理的に高濃度で作用する飼育条件が、核内受容体PPAR(ペルオキシソーム増殖因子活性化受容体)δを介して遅筋型筋線維の増加を引き起こすか生体レベルで明らかにすることである。脂肪酸代謝が向上することが分かっている(1)絶食:48時間絶食、(2)寒冷暴露:室温4°Cで4wk、(3)高脂肪食給餌:30%高脂肪食で4wk、以上の条件下でラットを飼育した。寒冷暴露群のヒラメ筋(遅筋型優位)中の遅筋型ミオシン重鎖比率は対照群に比べ有意に増加した。長趾伸筋(速筋型優位)のミオシン重鎖比率に対照群と有意な差は見られなかった。遅筋型筋線維に多く発現するタンパク質で、代謝に関わる因子myoglobin,LPL,UCP3,3HAD、porin、転写因子PPARδ,PGC1α,FOXO1のMrna発現量をヒラメ筋、長趾伸筋で解析した結果、多くの因子で有意な増加が認められた。腓腹筋中のmyoglobin,UCP3,PGC1α,FOXO1,porin発現量をWestern blottingにより解析した結果、Mrnaと同様多くの因子で有意な増加が認められた。特にいずれの実験条件もUCP3が顕著に増加した。一方PPARδの発現量はほとんど変化がなかった。結論として、本研究より脂肪代謝の亢進はいくつかの遅筋に特徴的な脂肪代謝に関わる因子を増加させることが分かった。一方でミオシン重鎖のような収縮タンパク質には大きな変化を引き起こさないと考えられた。また有酸素運動と異なり、脂肪酸代謝が向上するだけの飼育条件では、PPARδの有意な増加は引き起こされないことが分かった。骨格筋の線維型は、脂肪酸酸化能が高く抗疲労性で収縮速度が遅い遅筋線維(I型)と、解糖能が高く易疲労性で収縮測度が速い速筋線維(II型)の2種に大きく分けられる。骨格筋に多く発現している核内受容体PPAR(ペルオキシソーム増殖因子活性化受容体)δは、有酸素運動に伴い発現が上昇し、標的遺伝子である脂質代謝関連タンパク質の発現を促進させることが分かっている。さらにPPARδの過剰発現は骨格筋の遅筋化を引き起こすことが分かっている。脂肪酸はPPARsのリガンドとなることから、『骨格筋内に流入する脂肪酸が増加するPPARδが活性化され、それに呼応して筋細胞は脂肪を燃やす装置すなわち遅筋型筋線維へ変化し、過剰の脂肪を減少させる』という仮説を立てた。本研究計画の目的は、実験動物の骨格筋に脂肪酸が生理的に高濃度で作用する栄養条件が骨格筋の遅筋化を引き起こすか生体レベルで明らかにすることである。生理的に脂肪酸代謝が向上する条件として以下の条件を設定した。(1)絶食;48時間絶食、(2)寒冷暴露;室温6°Cで4wk、(3)高脂肪食給餌;30%高脂肪食で4wk。以上の条件下で、ラットを飼育した。血中遊離脂肪酸は絶食と寒冷暴露で有意な増加が観察されたが、高脂肪食群では普通食と有意な差はなかった。骨格筋中に含まれるミオシン重鎖アイソフォーム存在比率は筋線維型の指標となる。ミオシン重鎖をSDS-PAGE法により分離し、その割合を解析した結果、長趾伸筋で、48時間絶食により速筋型の増加が起こり、寒冷暴露によりわずかに中間型が増加した。高脂肪食給餌では変化は観察された無かった。同じ脂肪酸酸化の亢進が生じているにも関わらず、逆の応答が観察された点については今後の検討課題だが、本研究により骨格筋が脂肪酸なでの栄養条件に応答し、筋線維型を変化させる可能性が示された。腓腹筋中のmyoglobin,UCP3,PGC1α,FOXO

1,porin発現量をWestern blottingにより解析した結果、Mrnaと同様多くの因子で有意な増加が認められた。特にいずれの実験条件もUCP3が顕著に増加した。一方PPARδの発現量はほとんど変化がなかった。結論として、本研究より脂肪代謝の亢進はいくつかの遅筋に特徴的な脂肪代謝に関わる因子を増加させることが分かった。一方でミオシン重鎖のような収縮タンパク質には大きな変化を引き起こさないと考えられた。また有酸素運動と異なり、脂肪酸代謝が向上するだけの飼育条件では、PPARδの有意な増加は引き起こされないことが分かった。
古代窯業生産地の消長と地方制度

本研究は、厖大な資料の蓄積をみている窯業生産地について、それぞれの時期を明らかにすることから、その消長を把握し、その全国的な動向から地方制度や地方支配の変化を探ろうとすることを目的とする。そのために、まず各遺跡のデータを集積し、土器編年にもとついて年代決定をおこなった。そして、古代の郡との関係を探るために、まず郡の境界について、近世近代の地図と『延喜式』や『和名抄』を手がかりとして復原をおこない、その領域ごとに須恵器生産地の推移を把握できるようにした。研究成果報告書では、ますこの基礎的な作業の成果として1章を設け、須恵器生産地の動向を全国的な規模で比較できるようにしている。次に、窯業生産地の推移と地方制度の関係をより詳しく検討するため、地方官衙や地方寺院の消長についでもあわせて検討をおこなった。それらを総合することにより地域社会の変容を捉えようとしたのが、研究成果報告書のII章である。さらに、生産地の動向の背景にあるものとして、その生産者の性格についても検討をおこなっている。そのために、生産地の展開過程について、郡の中心施設、あるいは式内社の位置も視野に入れて考察することによって、生産の管掌者や従事者について推測をおこなった。この結果については、研究成果報告書のIII章に盛り込んでいる。以上の通り、本研究の中心的課題である須恵器生産地の消長をもとに、他の地方支配に関わる施設の動向との比較を通して、地域社会の推移を探ることをおこなった。これは厖大な考古資料を読み解き、そこから歴史研究に寄与するための方法を確立するためのステップになるものと考える。本年度は各地の窯業生産地の消長を集成的に検討した。具体的には本年度に窯跡研究会によっておこなわれた窯跡(窯体のわかるもの)の集成をレファレンスとして、各地の窯跡の集成につとめた。発掘がおこなわれていない窯跡についても、分布調査などの報告をもとにして、なるべく全体の動向がわかるようにしている。そして、各生産地の窯跡一つ一つについて時期を決定していくことから、律令制下の郡ごとにそれぞれの消長を把握した。結果としては、7世紀はじめ、8世紀中頃、9世紀末などの諸画期を確認している。なお、集成の過程で、窯体構造なども含めた窯跡データベースを構築した。つぎに生産地の状況がよくわかる地域については、郡衙をはじめとする官衙遺跡の推移を合わせて検討した。その結果、たとえば信濃国や豊後国では官衙の移転と窯業生産地の消長がよく対応することが明らかになった。郡衙遺跡の消長についてはまだ把握が難しいため、このような対応がつかめる地域はまだ稀であるが、畿内近国については検討のための資料収集につとめており、詳細な検討は来年度の課題としたいと考えている。また、但馬の三宅廃寺の例のように、各地における古代寺院の成立と窯跡の動向とが何らかの脈絡をもっていることが研究の過程で明らかになってきたため、官衙の消長だけでなく、寺院の消長も合わせて検討する必要を感じており、その作業にも着手している。研究成果については、まだ検討途上の事柄も少なくないが、基礎的な資料の収集という点については初期の目的を達したものと考えている。本年度は各地の窯業生産地の消長について、官衙遺跡と集落遺跡の変遷を軸に検討することをおこなった。中心としたフィールドは播磨地域であり、多可郡・賀毛郡・加古郡・印南郡などの加古川流域のほかに飾磨郡・揖保郡・赤穂郡・佐用郡などの西播磨の地域をおもに扱った。その結果、窯業生産地が再編成される9世紀は官衙遺跡についても画期となる時期であるばかりでなく、この時期に終息する、あるいは開始する寺院も多く見られることが明らかになった。

一般に9世紀は大開発の時代と考えられ、集落遺跡にも変動があることが知られているが、その背景、あるいは結果として、従来の窯業生産や地方統治システムに動揺を与えたものと考えられる。前代からの中心的な大生産地である大阪府の陶邑窯跡群も9世紀を通して衰退し、10世紀には廃絶してしまうが、このことも各地の動向と無縁ではなく、単に土地利用や支配関係の変化というのではなく、列島全体を覆う構造変化であったと評価できるであろう。9世紀までの窯業生産地は均質に各地に営まれているが、それ以後の生産地には大きな偏りがあり、たとえば北部九州ではほとんどの須恵器生産地が廃絶するように、地域の需要の観点では説明できない事態になっている。畿内近郊の生産地で見られるように、9世紀以後の窯業生産地には特産品的な生産がうかがえることも、それ以前の生産と一線を画するものであろう。本研究の成果としては、窯業生産地の消長は、官衙や古代寺院の変遷とも時期的に符合するものであり、7世紀後半や9世紀前半に大きな各期的があることが明らかになった。これは集落遺跡の動向とも関連しており、地域を越えた変動であると評価することができる。その背景には9世紀から10世紀にかけての地方制度の変動があったものと考えられる。本年度は、日本列島全体について古代の窯業生産地の消長を包括的に比較検討することをおこない、本研究の総括として類型化を試みた。その結果、一郡一窯型、広域型、集約型に分けて、各地の須恵器生産地を扱うことが合理的であると考えた。一郡一窯型は九州を除く西日本から北陸地方で7世紀から9世紀にかけてみとめられ、やや時代が下って、さらに信越・東北地方でもみられた。広域型は、関東地方の須恵器生産にみられるほか、8世紀中葉から各地で国単位に成立する生産地が該当すると考えた。そして、集約型として陶邑窯、牛頸窯、猿投窯、尾北窯、美濃須衛窯、湖西窯を抽出した。8世紀中葉に新たな生産地が成立することと、国府・国分寺への供給との関係が讃岐、播磨、丹波、尾張などで確認することができ、古代末期の生産体制の萌芽として評価できると考えた。このような生産地の動向は、郡衙遺跡や国衙遺跡の消長とも符合し、郡レベルの生産地と国レベルの生産地として分けて理解することが可能である。両者の動向の違いは、古代の地方寺院の推移からも読みとれ、多くの白鳳寺院が9世紀には衰退する一方、国分寺やそれにつながる寺院がさらに遅くまで継続することが明らかである。これらの事象は、郡が示す氏族制の原理と国が示す官僚制の原理の二重構造として捉えることが可能であり、古代の地方社会の変遷が、窯業遺跡をはじめとする遺跡の消長から読みとれることを示している。
低コスト超高効率化合物半導体／シリコンハイブリッドタンデム太陽電池の開発

世界初となるオーミックな電気特性を持つGaAs/Si貼り合わせ接合を得ることに成功した。この高光透過性かつ高導電性のヘテロ接合は、今後様々な新規高性能化合物半導体/Siハイブリッド光電子デバイスへの利用が期待される。得られたヘテロ接合を用い、世界初の貼り合わせによる化合物半導体/Siハイブリッド多接合太陽電池となる、AlGaAs/Si二端子二接合太陽電池の作製に成功した。作製した二接合太陽電池は、1 sun (100 mW/cm2)下において25%という、初期データとして高い発電効率を示し、超高効率格子不整合多接合太陽電池の実現への我々の手法の妥当性が見られる。昨年度の研究にて得られたオーミックp-GaAs/n-Si接合を用い、AlGaAs/Si二端子二接合太陽電池を作製した。AlGaAsセルは通常の太陽電池と上下逆向きに分子線エピタキシー法により成長し、Siセルと融着した後に、GaAs基板を選択的に溶解した。作製した二接合太陽電池の1 sun (100 mW/cm2)(白色ハロゲン灯、非疑似太陽光)下での電流-電圧出力特性は、短絡電流密度27.9 mA/cm2、開放電圧1.55 V、フィルファクター0.58、発電効率25.2%であった。この光電流-電圧曲線に表れる直列抵抗値に比べ、ウェハ融着GaAs/Si界面の抵抗は遥かに低く、表面電極の抵抗が効率を制限していると考えられるため、電極構造の改善によるフィルファクターの向上によりさらなる高効率化が期待できる。今回作製された素子は、初めてのウェハ接合法による化合物半導体/シリコン多接合太陽電池のであり、低コスト・超高効率格子不整合多接合太陽電池の実現への布石と言える。また、金属ナノ粒子を含む融着材を用いた接合法を用いたプラスチックフィルム上への薄膜転写によるフレキシブルInAs/GaAs量子ドット太陽電池の作製にも成功している。理想的なバンドギャップの1.7eV/1.1eV二接合太陽電池は、我々の試算によると、限界効率はAM1.5G (1sun)下で、現在最高効率を得ている1.9eV (Al)InGaP / 1.4eV (In)GaAs / 0.66eV Ge三接合太陽電池と同じ41%に及ぶ。接合界面でのキャリアおよび光のロスや電流整合の困難を考慮すると、実際の動作においてはむしろ二接合型に分があると考えられ、最高効率の実現が期待される。また、シリコンを基板材料に採用することにより、従来の化合物半導体ベースの高効率太陽電池と比べて、低コスト、軽量、高強度、高熱伝導といった実用上の多くの利点も見込める。本課題では、異種材料間の格子不整合により成長において高密度の結晶欠陥が生じる問題を克服するために、半導体ウェハ貼り合わせ技術を用いた。GaAs/Siヘテロ接合におけるエネルギーバンド接続に着目し、ドーピング濃度を調整することで縮退GaAs/Si同士によるトンネル接合の形成し、世界初となるオーミックな電気特性を持つGaAs/Si貼り合わせ接合を得ることに成功した。今回300°Cという低温で得られたGaAs/Siのオーミック接合は、今後様々な新規高性能化合物半導体/Siハイブリッド光電子デバイスへの利用が期待される。得られた低抵抗p+-GaAs/n+-Si接合を用い、世界初の貼り合わせによる化合物半導体/Siハイブリッド多接合太陽電池となるAlGaAs/Si二端子二接合太陽電池の作製に成功した。AlGaAsセルは通常の太陽電池と上下逆向きに成長し、Siセルと貼り合わせた後に、GaAs基板を除去した。作製した二接合太陽電池は、1sun (100mW/cm2)下において25%という、初期データとして高い発電効率を示し、超高効率格子不整合多接合太陽電池の実現への我々の手法の妥当性が見られる。GaAsウェハとSiウェハの直接融着の実験を行った。500 oCにて融着したものを含む全てのp-GaAs/p+-Siおよびp-GaAs/n+-Siペアにおいて、オーミックではない屈曲したI-V特性が見られた。これに対し、p+-GaAs/p+-Siおよびp+-GaAs/n+-Siペアについては300 oCでの融着でも直線的でオーミックなI-V曲線が得られた。この融着界面の電気特性の違いを解明するために、GaAs/Siヘテロ接合におけるバンド端接続の計算を行ったところ、p型/p型接合においては、GaAs中のドープ濃度を縮退半導体程度にまで増大させることにより、価電子帯端の障壁が薄くなることが分かった。一方、p型/n型接合においては、同様のGaAs中ドープ濃度の増大によってトンネル接合が形成されていることが分かった。

これらの効果により、p+-GaAs/p+-Siおよびp+-GaAs/n+-Siペアでは導電性が向上しオーミック接合が得られたと考えられる。本検討で作製された世界初となるオーミックGaAs/Siヘテロ接合は、電気的・光学的両方の結合を可能にし、次世代の高性能III-V/Siハイブリッド光電子素子の開発に有効である。作製したp+-GaAs/p+-Si試料の接合界面の断面透過型電子顕微鏡(TEM)観察を行ったところ、格子像から数ミクロン域の低倍率像に至るまで、格子不整合系のヘテロエピタキシャル成長に見られるような貫通転位は全く観測されなかった。GaAs/Si接合界面近傍の電子線回折像からは、接合界面直近のGaAs、Siそれぞれの領域が、もとのバルク基板と同じ単結晶に保たれていることが分かった。これらのTEM観察結果から、我々の融着法は、GaAs、Si両材料に結晶の劣化のない理想的なヘテロ接合形成技術であることが示された。本研究課題の最終目標であったウェハ接合による高効率化合物半導体/シリコン多接合太陽電池の実現を今年度において既に達成したため。初年度の計画は、多接合太陽電池の作製に適したIII-V/Si界面の形成であり、それを達成することができたため。化合物半導体/シリコン多接合太陽電池のさらなる高効率化を推進する。また、本研究課題にて開発した低抵抗化合物半導体/シリコン直接ウェハ接合技術を用いた新規高性能光電子素子の提案と作製にも取り組む予定である。初年度に開発した低抵抗ウェハ融着GaAs/Si界面を利用し、AlGaAs/Si二接合太陽電池の作製と評価を行う。研究費は主に半導体材料および電極となる金属材料の購入に用いる予定である。また、測定に必要となる消耗光学部品の購入も予定している。主に太陽電池の作製に必要となる材料(蒸着材、ウェハなど)の費用に使用する予定である。必要に応じ、評価のための測定に必要な物品の購入も行う。
日本語解析用意味情報の抽出及び自動意味情報付与に関する研究

1.研究の目的61年度は、標記標題に対し日本語文の意味情報を抽出する方式を中心に研究を行った。2.研究の内容日本語文の用言と、この用言と共起する名詞との関係を、「格」の概念を用いた格フレームを明確にすることを目的に、R.C.Schankの提唱する"概念構造"の考え方を基礎として、格フレームを表現することを試みた。3.解析・分析の方法実験サンプル文より単語を抽出し、名詞に意味情報(マーカ)を、用言に深層格情報(格ラベル)を付与し、用言をSchankのいう基本ACTに仕分け、当研究において設定した"用言動向機能"(〈OBJECT〉に対する用言の働きの類別)により細仕分けを行い用言単位に"概念決定要因"を分析し、概念構造図を作成し、それを"用言概念構造式"="格フレーム"として示した。4.結論日本文の意味構造を、用言を中心として本研究において提示する用言概念構造式により明示できると考える。用言概念構造式の要素は、用言の意味情報(基本ACT),用言動向機能,概念決定要素(格情報)とからなる。5.今後の研究概念フレームの基本関数を求めるための実験解析をすすめる。
ジャイアントベシクルを用いた膜タンパク質その場合成・機能解析法の開発

本研究は,化学物質受容体やイオノフォアとして機能する膜タンパク質が,厚さ5nmの生体膜において如何に構造形成し,機能するかという非平衡系のダイナミクスを計測する手法の開発を目的とした.夾雑物のないモデル生体膜として袋状脂質二分子膜であるジャイアントベシクルに着目し,mRNAから膜タンパク質が合成される反応系の内封法を構築した.蛍光膜タンパク質の一つであるeGFP-BmOR1をGV内部で合成したところ、これが自発的に膜に組み込まれることを明らかにした.一方,厚み方向でナノメートルの分解能をもつ反射干渉顕微鏡を構築した.これにより,基板上に接着したジャイアントベシクル膜の非平衡状態における特異な変形を観測することができた.以上の成果は,生体模倣反応場であるジャイアントベシクルを用いて,膜タンパク質の形成過程や機能発現に分析化学的にアプローチできる要素技術として重要である.本研究は,化学物質受容体やイオノフォアとして機能する膜タンパク質が,厚さ5nmの生体膜において如何に構造形成し,機能するかという非平衡系のダイナミクスを計測する手法の開発を目的とした.夾雑物のないモデル生体膜として袋状脂質二分子膜であるジャイアントベシクルに着目し,mRNAから膜タンパク質が合成される反応系の内封法を構築した.蛍光膜タンパク質の一つであるeGFP-BmOR1をGV内部で合成したところ、これが自発的に膜に組み込まれることを明らかにした.一方,厚み方向でナノメートルの分解能をもつ反射干渉顕微鏡を構築した.これにより,基板上に接着したジャイアントベシクル膜の非平衡状態における特異な変形を観測することができた.以上の成果は,生体模倣反応場であるジャイアントベシクルを用いて,膜タンパク質の形成過程や機能発現に分析化学的にアプローチできる要素技術として重要である.平成21年度は,表裏で組成が異なる非対称なジャイアントベシクルの内部で膜タンパク質をその場で合成し,膜に自己組織化させる手法を開発し,それが機能発現する様子を高空間分解能(厚さ方向で1nm以下)で可視化するためのピエゾ制御型ミラーを用いたマイクロ干渉顕微鏡を構築した。○非対称脂質二分子膜のジャイアントベシクルが安定に形成される条件真核細胞の細胞膜のうち,表裏で非対称な組成として代表的なフォスファチジルエタノールアミン,およびホォスファチジルコリンを用いて非対称脂質二分子膜のジャイアントベシクルを形成した。これら分子を溶解した油層を調製し,バッファー層,エマルション層を順次重層して,油中水滴エマルションを遠心沈降することで,ジャイアントベシクルを得た。○マイクロ干渉顕微鏡の構築第1段階として,水銀ランプをバンドパスフィルターを通して入射光とし、サンプルからの透過光が干渉されて結像する顕微鏡を構築した。第2段階として,厚さ方向についてナノメートルオーダーで計測できることを高イオン濃度水溶液中のマイクロビーズの干渉像から確認した。第3段階として、ミリ秒オーダーで干渉像を観測できるようにCCDカメラをセットアップし、ガラス基板上の細胞膜の接着斑やジャイアントベシクルの接着状態についてダイナミクスを観測した。これにより、従来の光学顕微鏡では実現できなかったガラス界面近傍の膜ダイナミクスを界面選択的に追跡できるようになった。本研究は,化学物質受容体やイオノフォアとして機能する膜タンパク質が,厚さ5nmの生体膜において如何に構造形成し,機能するかという非平衡系のダイナミクスを計測する手法の開発を目的とした.夾雑物のないモデル生体膜として袋状脂質二分子膜であるジャイアントベシクルに着目し,mRNAから膜タンパク質が合成される反応系の内封法を構築した.平成22年度では,蛍光膜タンパク質の一つであるeGFP-BmOR1をGV内部で合成したところ、これが自発的に膜に組み込まれることを共焦点レーザー走査型蛍光顕微鏡観測によって明らかにした.また一方で,脂質膜ダイナミクスと膜タンパク質の協同現象を計測するため,水銀ランプをバンドパスフィルターを通して入射光とし,サンプルからの反射光と基板からのそれとを干渉させて結像することで,厚み方向でナノメートルの分解能をもつ反射干渉顕微鏡を構築した.これにより,基板上に接着したジャイアントベシクル膜の非平衡状態における特異な変形を観測することができた.以上の成果は,生体模倣反応場であるジャイアントベシクルを用いて,膜タンパク質の形成過程や機能発現に分析化学的にアプローチできる要素技術として重要である.
免疫担当細胞を用いた免疫疾患特異的なゲノム上での転写活性化領域マッピングの試み

SNPなどのゲノム情報が急速に蓄積されており、これらが疾患発症や病態形成にどのように関与しているかを解明していくことが重要な課題となっている。しかし、すべての疾患について全ゲノムのタイピングを行うことは不可能であり、集中的に解析すべきゲノム上の領域を設定することは有用と考えられる。ほ乳類では、インプリンティング、X染色体不活化などの遺伝子不活化がCpG島のメチル化によって調節されている。さらに、メチル化あるいは脱メチル化されている遺伝子はクラスターを形成していることが知られており、おそらくゲノム上の領域ごとに制御されていると考えられている。従って、メチル化を受けている領域に存在するSNPは疾患に関与している可能性は低く、転写活性化領域に存在するSNPは疾患の成立や病態の進展に関与している可能性が高いと考えられる。そこで、本研究では、比較的採取しやすい免疫疾患におけるリンパ球を対象にして、健常人と各疾患罹患の患者で、脱メチル化している領域を解析するシステムを確立することを目的とした。方法は、健常人と患者から末梢血リンパ球を採取し、DNAを抽出し、メチル化感受性4塩基切断酵素にて切断できた領域以外の脱メチル化領域を優先的に増幅したライブラリーをそれぞれまず構築しつつある。これには、suppression PCRの原理を用い、分子内アニーリングとその内側の配列へのプライマーアニーリングとを競合させて、両端に同じ配列をもった分子の増幅を阻害する方法を用いた。次に健常人と患者間での比較で、疾患特異的に脱メチル化される領域を濃縮するライブラリーを構築出来るシステムの開発を予定している。
金属フォトニック結晶スラブにおける電磁場位相と光起電力

厚さ40nm程度の半透明なAuの薄膜に周期500nm程度、半径100nm程度の丸い穴を周期的にあけた系、あるいは誘電体で周期的に変調した系に種々の偏光の近赤外域の光を当てると2次の光学非線形性によって起電力が発生する。このような実験を行い、そのメカニズムを電磁場の位相という観点から考察を試みた。さらに全く対象は異なるもののアナロジーが成りたつ系として、トポロジカル絶縁体を取り上げ、類似点と相違点に注目して解析して光学系への拡張を考察した。周期500nmの金属フォトニック結晶スラブを電子線描画装置で作製し、円偏光励起および斜め45度直線偏光励起でその入射角度および波長依存性から励起されるモードと光誘起起電力の関係を調べた。この構造の場合、光整流による力を評価した数値計算でも実験結果がほぼ再現できた。また1次元フォトニック結晶スラブ(金属グレーデイング)を電子線描両装置で作製し、縦光起電力がマックスウェル応力で再現できた。また購入した同軸回転ステージを用いて試料の入射角度と回折光を受けるための検出器の位置を独立に変えた自動測定システムを開発した。また、可動部のない4検光子エリプソメトリ装置を試作し、テスト測定を開始した。周期構造による電磁角運動量の生成とベリー曲率の関係を明らかにすべく、電子系スピントロニクスとの類推からアプローチした。空間反転対称性の破れた蜂の巣格子フォトニック結晶におけるブロッホ波のベリー曲率分布と大きなベリー曲率をもったモードの実空間における電磁場の状態について詳細に調べた。さらに、このような電磁波が微粒子に及ぼす輻射圧についても考察し周期構造をもちいた光攬絆器の可能性を考察した。空気中においた時間反転対称性の破れた蜂の巣格子フォトニック結晶における端状態を漏れの効果も考慮して調べたところ、自由空間のモードと結合をもたず漏れのない一方通行端状態の他に、結合をもつ共鳴状態的一方通行端状態が存在することがわかった。また、試料の端の形を調整することによりこれらのモード同士をつなぐことができることを明らかにし、自由空間からの入射光により漏れのない一方通行端状態を励起できることを実空間シミュレーションにより示した。可動部のない4検光子エリプソメトリ装置を試作し、人工構造に対して、ストークスパラメタの測定を行った。信号強度を稼ぐために、テーパー型ファイバを用いたが、マルチモードであるために、配置による干渉の差異がS/Nを悪化することが明らかになった。問題点を洗い出し、改良方法を検討した。電子線描画装置で穴径を交互に変化させて、ベリー曲率を持つように設計した蜂の巣構造を作製し、光学評価を行った。理論面に関しては、前年度にひきつづき周期構造による電磁角運動量の生成と幾何学的位相の関係性の問題について電子系スピントロニクスとの類推から取り組んだ。空間反転対称性の破れた結晶を伝搬する光線はある種の内部角運動量を伴うことが分かってきたが、これまでは、理想的な2次元周期構造を考え、厚みの効果を考慮していなかった。しかし金属フォトニック結晶スラブにおける光横起電力とベリー曲率の関係を明らかにするためには、有限厚の有限サイズ周期構造の開放系を取り扱う必要があり、端モードや表面モードとの結合等についても考慮しなければならない。また、周期性の異なる領域が存在する開放系においてベリー曲率のような幾何学量をどのように定義すべきか自明でないため、無限周期系における知見が有限系での伝搬特性においてどの程度有効性をもつのかも興味深い点である。以上の点を調べるための準備として今年度は実空間シミュレーションについての考察と計算環境の構築を行った。金属薄膜にハニカム状に大小二つの円孔をあけた系に、光を斜め入射した際の、電磁場状態を種々の入射偏光に対して、数値計算により考察した。また、金属内の自由電子に働く力についても検討を行い、光起電力の実験の可能性について検討した。金属薄膜に誘電体で周期的に変調をかけた系に対して、光起電力を測定し、垂直入射で回折がないような長波長の場合にも、光起電力が発生することを実験的に実証した。またこの場合の電磁場を数値的に計算し、表面プラズモン励起における電磁場分布が生じるMaxwell応力テンソルを計算することにより、界面に生じた電荷分布を表面プラズモンが引きずることによって生じる、表面プラズモンドラッグ効果と呼ぶべき現象であることが明らかになった。これまでは主に理想的な2次元周期構造を想定して、周期構造による電磁場角運動量の生成とその制御について調べてきたが、フォトニック結晶スラブなどの有限系への応用を考えた場合、端モードや表面モードとの結合等についても考慮しなければならない。また、周期性の異なる領域が存在する開放系において、無限周期系における知見がどの程度有効性をもつのかを明らかにする必要がある。

そこで本年は、電子物性の分野において注目を集めているトポロジカル絶縁体を取り上げ、その界面での反射過程における量子波束の振る舞いを調べた。非自明な位相幾何学的性質を有すると考えられる有限結晶の開放系における特異なスピンダイナミクスを明らかにし、光学系へ拡張した場合に期待される新たな電磁モード制御の可能性を示した。
指導者の語りと指導の社会的構成

競技スポーツにおける指導の構成過程を,Process-Product的な研究に代わり,社会文化的な視点によって検討した。サッカーチームの1シーズンを対象としたフィールドワークを実施し,主たる指導者であるチームの監督の,指導中に選手名を呼ぶ行為に焦点化した分析を行った。この結果,指導者の固定した働きかけが,量的・質的に確認された。一方,選手を対象としたインタビューの分析から,指導者の評価もまた,選手間で相互に構成され,固定性を帯びている可能性が示唆された。以上の結果から指導の固定性は,単に指導者の責任に帰することはできない。むしろ,場を構成する〔教える者-教えられる者〕間の相互行為の産物と捉え,指導者は無自覚な実践を脱却できるよう,選手は必要な働きかけを享受できるよう,場を多声的な状況に変えていく必要が考えられた。そこで,監督を支えるコーチの発話を含めた分析を行ったところ,指導の相似的現象の回避を前提とした指導の協働に,場を多声的な状況に変えていく可能性が見出せるとして,今後の検討課題とされた。また,ダイナミックなスポーツ文脈を対象とした研究の課題についても議論された。スポーツ指導文脈では,指導者による個体還元主義的な視点が支配的であり,この視点に基づく無自覚な実践が再現されている。本研究では,教授過程の改善に寄与する指導者の言語的働きかけのうち,指導者による選手の呼称に着目し,これを概観的かつ微視的に分析した。「指導は〔指導者-選手〕の相互作用によって構成される」というスタンスに立ち,頻繁に出現する指導発話の典型について分析した。具体的には,以下の作業を進めた。プロサッカーチーム下部組織の1シーズンを対象としたフィールドワーク。指導者2名と選手35名が調査者とされた。指導実践における指導発話を録音・逐語録化し,指導者による選手の呼称数をカウントした。収集された呼称数は,A指導者が1,069,B指導者が265であった。指導者の評価に基づいて分類された選手集団(優秀層,中間層,問題層)と,指導者による呼称との間には関連がみられた。中間層は1シーズンを通してほぼ,もっとも呼称されない選手集団であり続けた。また,呼称の構成には各層ごとに特徴がみられ,このうち中間層は,「トレーニングの始点・終点あるいはコミュニケーションの対象」として,相対的に高い頻度で働きかけを受ける層であった。さらに微視的分析では,指導者の働きかけが可視化されやすいフリーズ場面に着目した。このときよくある指導者の働きかけは,〔問題層〕の問題を改善すると同時に,〔優秀層〕に働きかけを行なうことで,働きかけの妥当性を担保しようとするものであった。このとき〔中間層〕は,しばしば働きかけを受けない層であった。以上のデータから,指導者による指導が固定性を帯びており,可視化されることで,指導が相互作用的に構成されやすい可能性を指摘した。本研究の目的は,個体還元主義に基づく指導実践が,〔教える者-学ぶ者〕の関係性から構築されるという視点に立ち,このような指導実践のもとにある選手の学びと,それを改善する手立てについて検討するものであった。Jリーグの下部組織にあたる中学生年代のチーム(Yチーム)を,1年間にわたってフィールド調査した。調査では,トレーニングにおける指導者の発話を,ビデオ機器等によって収集した。ここで発話とは,指導者が選手名を呼びながら行うコーチングをさす。他に,指導の前後で指導者および選手に対するインタビューを実施すると共に,選手に対しては,定期的に質問紙調査を実施した。本研究は,Xチームを対象とした梅崎(投稿中)と同様の方法を用いて別のチーム(Yチーム)を調査したものであり,二度の調査によって比較される両チームの特徴および違いは,1)両チームは共に九州圏内に位置するライバルチームである,2)両チームは同じ全国大会を目標としている。調査年次,Xチームは全国大会に出場できなかったのに対し,Yチームは出場できた,といった点にある。横断的な調査であるため単純比較はできないが,XチームとYチームにおける指導者のかかわりに,スポーツ指導における教授学習過程を検討することができる。

結論的にいえば,選手に対する両指導者の働きかけの違いは,Xチームにおける指導者の働きかけが偏っていた,すなわち,準レギュラー層に対する働きかけが有意に少なかったのに対し,Yチームにおける指導者の働きかけは,選手間で差がなかった点にみられた(梅崎,準備中)。一方,Yチームの選手に対する質問紙調査から,Yチームの選手は,Xチームの選手に比べてより,指導者の働きかけを情報として活用できる(情意的に捉えない)態度がうかがえた(梅崎,2009)。このような相互行為的な指導の達成により,Yチームは成功を収めたものと考えられた(梅崎,準備中)。
点頭てんかん発症機構に関する神経病理学的検討

1.本硫究は、難治性てんかん脳症である点頭てんかん/レノックス症候群の病態生理を解明することを目的とする。平成11年度は、両てんかん症候群の既往を有する滑脳症例と新生児仮死後遺症例の側頭葉を解析した。興奮性アミノ酸毒性に関与するグルタミン酸トランスポーターとGABA系神経の指標であるカルシウム結合蛋白の表出は、両てんかん症候群の既往とは無関係に障害されていた。以前、同一例での検討で共通の脳幹部病変を指摘したが、側頭葉病変と両てんかん症候群既往との関係は明らかではなかった。2.平成12年度は、進行性ミオクローヌスてんかん(PME)を呈する遺伝性歯状核赤核淡蒼球ルイ体萎縮症(DRPLA)14例において脳幹部の機能的解析を試み、中脳中心灰白質と橋上中心核の神経伝達物質の表出がPME既往とは無関係に障害されていることを見出した。今後、DRPLAでは大脳皮質病変を検討する必要性が示唆された。一方、重障児・者剖検例70例の扁桃体病変を検討し、扁桃体病変が病因に左右され、けいれん発作の重症度や海馬病変の程度との間には有意の相関関係を認めないことを明らかにした。3.平成13度は、レノックス症候群の既往は有さず大脳皮質に形成異常を示す点頭てんかん剖検例8例で脳幹部神経の機能的解析を試みた。半数例で中脳中心灰白質と上中心核でのtyrosine hydroxylase陽性神経細胞の減少が認められた。また、中脳中心灰白質、橋被蓋網様核、延髄不確縫線核でtryptophan hydroxylaseの表出が低下していたが神経ペプチド表出は保たれていた。これらの脳幹部病変は両てんかん症候群の既往を有する症例の病変より軽度であり、レノックス症候群への増悪に関与している可能性が考えられた。点頭てんかん(ウェスト症候群)とレノックス症候群の既往をともに有する剖検例において、その病因とは無関係に、脳幹部の神経伝達物質の表出が共通して障害されていることを、以前報告した。本年度は、前記所見の意義を検討するため、両てんかん症候群の同一剖検例において、てんかん発作発症に重要な側頭葉についての機能的解析を行った。対象は滑脳症4例と新生児仮死後遺症例4例。側頭葉皮質、扁桃体、海馬切片において、興奮性アミノ酸毒性制御に関係するといわれるグルタミン酸トランスポーター(グリア細胞系がEAAT1とGLT-1、神経細胞系がEAAC1)と、側頭葉皮質のGABA作動性介在神経の指標であるカルシウム結合蛋白(Calbindin D18KとParvalbumin)に対する抗体を用いた免疫組織化学染色を行い、正常対象4例と、両てんかん症候群の既往を有さない新生児仮死後遺症の疾患対象6例での解析結果と、比較検討した。グルタミン酸トランスポーターの表出は、両てんかん症候群の既往とは無関係に、疾患対象を含む全例で、海馬硬化の程度に比例して障害されていた。一方、カルシウム結合蛋白の表出は、てんかん症候群の既往とは無関係に、海馬・扁桃体で高度に障害され、側頭葉皮質では比較的保たれていたが、滑脳症例では一部異所性の表出も確認された。脳幹部病変とは異なり、側頭葉病変と両てんかん症候群既往との関係は明らかではなく、両てんかん症候群の病態生理における脳幹部病変の重要性が再確認された。

今後は、両てんかん症候群の既往を有する、滑脳症と新生児仮死後遺症以外の、大脳皮質形成異常症や結節性硬化症などの剖検例において、同様な機能的な解析を進めていく予定である。ウェスト症候群とレノックス症候群の剖検例において、脳幹部の神経伝達物質の表出が病因とは無関係に障害されていることを明らかにした(Neuropathology 2000;20(4):297-303)。さらに、点頭てんかんと同様な難治性のてんかん症候群である進行性ミオクローヌスてんかん(PME)の病態を明らかにするため、本邦での発生頻度が高い遺伝性歯状核赤核淡蒼球ルイ体萎縮症(DRPLA)において、剖検脳を用いた脳幹部神経の機能的解析を試みた(第34回日本てんかん学会で発表)。対象は、PMEで発病した小児期発症DRPLA9例(死亡時16-40歳)、PMEの既往がない成人発症DRPLA5例(死亡時42-78歳)、ならびに年齢相当の正常対照。脳幹部の連続切片において、通常染色により脳幹諸核の神経細胞とグリア細胞の密度を定量後、神経伝達物質、神経ペプチド、脳幹部聴覚伝導路を可視化するparvalbuminに対する免疫組織化学染色を行い、染色性を半定量的に評価した。その結果、中脳中心灰白質と橋上中心核の神経伝達物質の表出が、PME既往とは無関係に多くの例で障害されていることを明らかにした。DRPLAでは脳幹部の形成障害が知られているが、今回PME発症と関連した脳幹部病変を見い出せず、今後、大脳皮質病変を検討する必要性が示唆された。一方、扁桃体は実験的てんかん発作誘発において重要な役割を果たすが小児例での解析は十分に行われてこなかった。そこで、重障児・者剖検例70例の扁桃体病変を検討し、扁桃体病変は脳障害の病因に左右され、けいれん発作の重症度や海馬病変の程度との間には明らかな相関関係を認めないことを見い出した(日本重症心身障害学会誌2000;25(2):1-4)。本年度は、点頭てんかん/レノックス症候群の病態生理をさらに明らかにするため、レノックス症候群の既往は有さず病理学的に大脳皮質に形成異常を示す点頭てんかん剖検例において、脳幹部神経の機能的解析を試みた。対象は、レノックス症候群の既往は有さないが、病理学的に大脳皮質に形成異常を示す点頭てんかん剖検例8例(死亡時5-24歳)と年齢相当の正常対照である。点頭てんかん剖検例には、孔脳症(24歳)と大脳白質内ヘテロトピア(16歳)が1例ずつ含まれ、他の6例は大脳皮質に軽微な形成異常を認めた症例で、そのうち2例では低酸素性虚血性脳症が、また、1例には頭部外傷が合併していた。脳幹部の連続切片で、神経伝達物質(Tyrosine hydroxylase、Tryptophan hydroxylase)、脳幹部聴覚伝導路を可視化するカルシウム結合蛋白であるParvalbumin、三叉神経橋核・脊髄路核に関連する神経ペプチド(Methionine-enkephalin、Substance P)に対する免疫組織化学染色を行った。ほぼ半数近くの例で、中脳中心灰白質(7例中3例)や上中心核(6例中3例)でのTyrosine hydroxylase陽性神経細胞の減少が認められた。さらに、中脳中心灰白質、橋被蓋網様核、延髄不確縫線核でのTryptophan hydroxylase陽性神経細胞が、それぞれ1-2例で減少していた。一方、Parvalbuminや神経ペプチドに対する免疫染色では異常を認めなかった。今回検討した点頭てんかん既往のみを有する大脳皮質形成異常例での脳幹部病変は、以前報告した点頭てんかん/レノックス症候群の既往を有する滑脳症や低酸素性虚血性脳症後遺症でみられた病変より軽度であった。脳幹部の神経障害はレノックス症候群への増悪に関与している可能性が示唆された。
広域衛星デ-タを用いた熱帯域の大気・海洋相互作用の研究

大気海洋結合モデルを用いて熱帯太平洋域の大規模な大気-海洋相互作用を調べた。“ひまわり"や“NOAA"等の衛星デ-タの解析結果を用い単純化した擾乱をモデルに与え、その発展を調べた。海大陸やアジア大陸等の陸地における大気加熱の効果を考慮したモデルでは、ENSOの周期性にとって海洋西岸での赤道海洋ロスビ-波の反射は本質的ではないとの結果が得られた。1.水惑星モデルに関する効果(1)初期擾乱として西風のバ-ストを与えた場合、海洋にケルビン波が励起され、これが大気-海洋結合擾乱のトリガ-となるSSTの変動を生み出す。初期擾乱として海洋に暖水のアノ-マリ-を与えた場合には前者より容易に大気-海洋結合擾乱が励起されることがわかった。(2)大気側にAGCMを用いた大気海洋結合モデルでは一定のSSTを与えたHayashi and Sumi(1986)の結果と異なり、季節内擾乱は時空間的にかなり疎らになり、結合擾乱は季節内擾乱と、より周期の長い擾乱とを同時に含む階層構造を呈することが明らかになった。2.陸地の効果を考慮したモデルに関する成果モデル海洋の西岸で適当な強さの大気加熱を与えた場合、実際ENSO現象に良く似たサイクルが再現できる。陸地での加熱が弱いかあるいは全く無い場合には、結合モデルはエル・ニ-ニョの状態に落ち着く。一方、加熱の強い場合には、やはり周期解は得られずラ・ニ-ニャの状態に落ち着いてしまう。これはエル・ニ-ニョの発生に関して赤道海洋ロスビ-波の西岸における反射が重要とする、コロンビア大学のCane博士らの説と全く相違している。しかし、最近のGFDL/NOAAのCGCMの結果や西太平洋における大気海洋デ-タとも合致し、オックスフォ-ド大学/イギリス気象局の研究も、本研究の新しい仮設を支持している。
生体内分子をターゲットとした革新的バイオイメージング法による診断・治療法の開発

今回、光プローブを搭載した抗体をもちいて細胞内・細胞外分子を生体イメージングすることを目的として、1抗原分子に特異的なシグナルを担保するための技術開発(抗原結合時にのみ活性化される光プローブの開発)、2細胞内あるいは生体内組織への光プローブ送達に関して研究した。1抗原結合時にのみ活性化される光プローブの開発腫瘍マーカー分子であるDlk-1を発光検出できるタンパク質プローブの開発を目指した。この手法を確立するため、大腸菌内でのFlucN-SNAPおよびFlucC-SNAPの発現、可溶化、精製を経て、FlucN-SNAPおよびFlucC-SNAPタンパク質を得た。得られたFlucN-SNAPおよびFlucC-SNAPはBG修飾Alexa Fluor 488と正しく結合した。すなわち、SNAPタグ部分の機能が維持されていることが確認できた。現在、本プローブの発光検出能評価として、培養細胞表面に発現させたGFPの発光検出実験を進めている。2細胞内への光プローブ送達のための研究我々は、R8-LP(膜透過性ペプチドオクタアルギニンを搭載したR8搭載リポソーム)はマクロピノサイトーシスを介して細胞内に取り込まれ、効率的な細胞質分子送達が可能である。今回、抗体パッケージングの検討を行い、脂質膜組成/抗体量/R8修飾量を最適化し200nm程度の正電荷ナノ粒子の調製に成功した。その後、蛍光標識抗体を搭載したキャリアを調製し、その細胞内取り込みをフローサイトメトリーにより評価し、本送達システムが効率的な抗体導入を実現することを確認した。その結果、抗体が核膜を特異的に認識している様子が観察され、本システムが生体内分子をターゲットとする技術として有用である可能性が示された。
鉄骨置屋根構造の地震被害解消を目的とした応答制御型支承の研究

鉄骨置屋根構造とはRC片持ち架構の上に鉄骨屋根が設置された形式の体育館等の空間構造を指す。東日本大震災ではこういった体育館の支承部が多くの損傷を受けた。支承部損傷の主原因のひとつとしてRC片持ち架構の構面外応答が指摘されているが、そのメカニズムや有効な改修・設計手法は確立していなかった。本研究では、鉄骨屋根とRC片持ち架構の複雑な地震応答特性を明らかにするとともに、従来の滑り支承、ゴムパッドを用いた弾性支承、エネルギー吸収機能を持つ摩擦支承の実大実験、免震支承を導入した屋根架構の振動台実験を実施し、屋根架構の補強を不要とする改修・設計手法の提案、実用化および設計法の提示を行った。今年度では検討用の鉄骨置屋根体育館モデルを設定してRCアンカー部を含む80%縮小試験体を製作し、繰り返し加力実験による耐力および破壊形式の確認を行った。さらに検討対象となる応答制御型支承のうち、スライディングしながらエネルギー吸収を行うエネルギー吸収型摩擦ダンパー支承を試作し、静的・動的繰り返し加力実験による履歴特性、軸力・振幅・振動数依存性を確認した。その結果、アンカーボルト定着部の側面破壊耐力以下に滑り荷重を抑えることで定着部および均しモルタルの破壊が抑制し得ることを確認した。ゴムシート支承については適用した体育館の微動測定を行い、RC片持ち架構の動的特性について分析した。一方、さまざまな形状の鉄骨置屋根体育館モデルを設定し、各モデルにおけるRC片持ち架構の構面外応答と屋根架構部の水平・鉛直応答の連成効果を分析することにより、鉄骨屋根支承部の応答せん断力を評価しうる手法を提案した。また、静的・動的繰り返し加力実験により得られたエネルギー吸収型摩擦ダンパー支承の履歴特性を組み込むことで、支承部の応答せん断力及び変形が定着部の破壊クライテリア以下に制御可能であることを確認した。また、エネルギー吸収型支承を用いた際の応答低減効果に関する簡便な評価法を導出した。以上の成果は2編の審査付き論文および2編の学術会議発表(うち1編は国際会議)で発表し、さらに被害事例の分析と合わせて著作として出版した。今年度では検討対象となる鉄骨置屋根体育館支承部に関し、H27年度で予定されていた従来型の支承部実験を実施するのみならず、H28年度に実施予定であったエネルギー吸収型摩擦ダンパー支承の試作、および静的・動的繰り返し加力実験の一部を実施することができた。その結果、アンカーボルト定着部の側面破壊耐力以下に滑り荷重を抑えることで定着部および均しモルタルの破壊が抑制し得る目処を付けることができた。ゴムシート支承については、当初の予定通り適用した体育館の微動測定を行いRC片持ち架構の動的特性について分析した。また、さまざまな形状の鉄骨置屋根体育館モデルを設定し、各モデルにおけるRC片持ち架構の構面外応答と屋根架構部の水平・鉛直応答の連成効果を分析することにより、鉄骨屋根支承部の応答せん断力を評価しうる手法をの目処をつけた。これはH28年度に予定されていた研究の一部であり、当初の研究計画を前倒しで実行できている。取りまとめた成果についてはH28年度に日本建築学会より刊行予定の「ラチスシェル屋根構造設計指針」に反映される予定である。また、各出版物について講習会が予定されている。今年度は昨年度の支承部実験に加え、均しモルタルでの破壊が予想される従来型試験体、モルタル部をゴムシートに置き換えたゴム支承試験体、および昨年と同様の摩擦ダンパー型支承を脆弱モルタルの上に組み込んだ試験体の3種を製作し、動的繰返し載荷実験および終局破壊実験を行った。従来型試験体ではアンカー部の側方破壊が発生し、過去の地震被害で見られたのと同様の破壊形式が再現された。また、ゴム支承試験体では面圧・振動数の依存性が観察されるなど興味深い結果が得られた。12月に熊本地震(2016年4月発生)による体育館被害の調査を実施し、6件の体育館において、研究対象としている支承部被害、部材被害が発生していることを確認した。ゴムシート支承を適用した福島県内の体育館については、引き続き微動測定およびドローンによる観察を行った。一方、屋根免震構造を想定し、球面滑り支承の2方向振動台実験を実施した。本実験では地震波の2方向入力により、1方向入力に対し応答変位が増大する傾向が確認された。得られた特性を再現した解析モデルによる応答特性の分析を行った結果、応答変位の増大メカニズムを明らかにするとともに上部構造の応答加速度が低減される傾向があるなどの貴重な結果を得た。以上の成果は1編の審査付論文に投稿し、さらにもう一遍の審査付論文として投稿予定である。また、提案したRC片持ち架構の応答評価法については、H28年11月に日本建築学会より出版された「ラチスシェル屋根構造設計指針」に反映され、東京・大阪で講習会が実施された。摩擦ダンパー型支承部の実験についてはまだ継続中であるが、概ねH28年度中に予定された成果を挙げることができたと考えている。なお、摩擦ダンパー型支承については、具体的な耐震改修建物への適用が検討されている。