hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
腸管オルガノイドを用いた新しい安全性評価系の構築

これにより、DONやNIVの腸管の幹細胞に与える影響といった新規の情報を提示するだけでなく、腸管オルガノイド評価系の有用性を示し、動物に替わる新たな安全性評価系の構築につなげたい。本年度は、主に基底膜側からの暴露の影響を調べた。その結果、DON、NIVともに1 uM以上の濃度で、腸管オルガノイドの細胞生存率を有意に低下した。また、DONは1 uM以上、NIVは0.05 uM以上の濃度で、腸管オルガノイドの増殖活性を低下した。さらに、Lgr5-EGFPマウスから調製した腸管オルガノイド(幹細胞に由来するLgr5を有する細胞が蛍光を発する)を用いて当該カビ毒を添加後、Lgr5に由来する蛍光をタイムラプスで追跡した結果、DON(0.1 uM)で18 h後、NIV(0.05 uM)で15 h後に蛍光強度の低下が認められ、幹細胞に負の影響を及ぼすことが示唆された。さらに、DON(1 uM)においてはタイトジャンクションに関わるZO-1や細胞骨格に関わるアクチンの低下、それらに起因するであろう物質透過性の増加が認められた。以上より、DONおよびNIVは細胞毒性を示した濃度よりも低い濃度において幹細胞に負の影響を及ぼすこと、DONがタイトジャンクションや細胞骨格に影響を及ぼし、物質透過性を増加させることが示唆された。本年度の予定は、デオキシニバレノール(DON)およびニバレノール(NIV)を腸管オルガノイドに添加し、基底膜側からの暴露の影響を調べることであった。具体的には、C57BL/6マウスから回収した腸管のクリプトをマトリゲルに包埋し、オルガノイド培養を行い、培養から3日目にDONあるいはNIVを培地に添加し、24時間後にオルガノイド自身の増殖活性(BrdU assay)、幹細胞への影響(Lgr5-EGFPマウス(幹細胞マーカーのLgr5が発現する細胞がEGFPという蛍光タンパク質で標識されるマウス)から調製したオルガノイドを用いて蛍光強度の変化を調べる)、分化細胞(内分泌細胞、杯細胞、上皮細胞、パネート細胞など)への影響(各マーカー分子の遺伝子発現をリアルタイムRT-PCRで測定、あるいは各分化細胞のマーカー分子を蛍光免疫染色する)を調べることであった。また、DONあるいはNIVに暴露させた腸管オルガノイドのタイトジャンクションやトランスポーターに関わる因子の遺伝子やタンパク質の発現変化を、リアルタイムRT-PCR、ウエスタンブロッティング、切片の免疫染色により解析することも予定していた。DONにおいては増殖活性、幹細胞や分化細胞への影響、タイトジャンクションやアクチンへの影響を調べることができたが、NIVでは増殖活性と幹細胞への影響を調べた段階にとどまっている。しかし、手法はおおむね確立できており、DONとNIVともに幹細胞に負の影響があること、DONがタイトジャンクションやアクチンに影響して物質の透過性を亢進することが示唆されており、一定の成果が示せていると考え、進捗状況は「おおむね順調に進展している」と判断した。次年度は、管腔側からのDONおよびNIVを暴露させた場合、幹細胞にどのような影響があるのかを調べる。腸管オルガノイドは、外側が基底膜側、内側が管腔側という特徴を有しているため、管腔側からの暴露を模倣するためには、マイクロインジェクションが必要となる。
偏極^3Heガス生成による^3Heイメージング技術

超偏極^3Heガスを造影剤とした^3He-MRI(磁気共鳴イメージング)を目指して、極低温と、強磁場による強制偏極法(BFM : Brute Force Method)による超偏極^3Heガス生成法の開発を行った。今回BFMを用いたのは、従来のレーザー光ポンピング法では超偏極^3Heガスの収率が高々1〓/日程度しか期待できないが、BFMではその千倍の収率が期待できるからである。極低温(10mK)を実現するのに、オランダ・ライデンクライオジェニクスから導入した^3He/^4He希釈冷凍機(DRS2500)を用い、17 Tの強磁場発生には超電導ソレノイドコイルを用いた。本研究では、BFMで生成された超偏極固体^3He生成用のポメランチュクセル、減偏極が起こらないように短時間で気化させる急速融解法を開発し、予備実験を行っている。偏極HD標的で用いられるLeiden Cryogenics社製の^3He/^4He希釈冷凍機(DRS2500)に装着するポメランチュクセルと^3He/^4Heガス操作系の総合テストを液体窒素温度で行い、ポメランチュクセル自身の耐圧が35気圧までもたず、10気圧に満たないことが分かったので、その改良を行った。高偏極固体^3Heの急速融解を可能にするため、熱スイッチ、ポメランチュクセル部を強磁場部から短時間で引き上げることができる装置の設計のため、熱スイッチの遠隔機械操作のためのテスト装置を試作し改良を重ねた後、製作に入り完成した。一方、ポメランチュク冷却の基礎テストと核磁気共鳴(NMR)法による偏極度測定テストのため、鈴木商館の無冷媒型^3He/^4He希釈冷凍機を導入した。これは鈴木商館が開発中のもので、最低温度として、200mK、冷媒としてヘリウムを要しないので極めて便利な冷凍機である。^3He偏極度測定用にヘルムホルツ型の超電導電磁石を設計製作して、本体に装着して、低温にし、超電導状態にし1Tの磁場が発生したことを確認した。現在、鈴木商館・希釈冷凍機の冷凍能力向上を目指して、その最適化を行っている。平成22年度研究では、一昨年に引き続き、^3He/^4He希釈冷凍機と^3Heのポメランチュク冷却による極低温(数mK)と超高磁場(17T)による強制偏極法(Brute Force Method)による高偏極固体^3He生成と急速融解による高偏極^3Heガス発生を目指してその準備を行った。偏極HD標的で用いられるLeiden Cryogenics社製の^3He/^4He希釈冷凍機(DRS2500)に直接ポメランチュクセルを取り付け、強制偏極法をいきなり行うのは、研究法としては余り得策ではなく、まず冷凍能力が小さくても、専用にいつでも使用できる無冷媒型^3He/^4He希釈冷凍機(KOBE10μ:性能200mK,10μW)を鈴木商館(埼玉県)から導入した。しかし、その性能は十分ではなく、温度は0.6Kまでしか冷却しなかった。様々なテストを行い、^3He/^4He混合室の体積とジュールトムソン熱交換器の最適化を行ってきたが、今回の東日本大震災の影響で、最後の最適化のチェックができず、平成23年度に持ち越しになった。持ちこし課題に関しては、無冷媒型^3He/^4He希釈冷凍機を大阪大学に移し、検討した結果、^3He/^4Heガス比と混合室の設計に問題があることが分かり、設計変更を行い、最終性能検査に入った。一方、^3He/^4Heガス操作系の総合テストを液体窒素温度で行い、ポメランチュクセル自身の耐圧が35気圧まで持つよう改良を行った。その結果、ポメランチュクセルの温度許として用いる静電容量型圧力計が液体窒素温度で動作することを確認した。また、ポメランチュク冷却の基礎テストと核磁気共鳴(NMR)法による偏極度測定テストのため、フランス・オルセーから導入した冷凍機を導入し、1.5K液体^3Heに対して、NMR信号を観測するに成功した。ベンチテスト用の無冷媒型^3He/^4He希釈冷凍機(KOBE10μ:性能200mK,10μW)を鈴木商館(埼玉県)から導入したが、性能は十分ではなく、温度は0.6Kまでしか冷却しなかった。様々なテストを行い、^3He/^4He混合室の体積とジュールトムソン熱交換器の最適化を行ってきた。

昨年の東日本大震災の影響で、最後の最適化のチェックができず、平成23年度も継続した。一方、ポメランチュクセル自身は、極低温中で30気圧を越える過酷な条件で動作させる必要があり、その開発に多くの時間が割かれた。その結果、金属同士、金属とポリカーボネイトを半田やスタイキャストを用いて、安定に固定化することができるようになった。現在、^3He/^4He希釈冷凍機(DRS2500)のコールドフィンガーの先にポメランチュクセルを取り付け、超偏極固体^3Heの生成と急速融解による高偏極^3Heガス発生のための装置の取り付け及びNMR測定の準備が進められている。
咀嚼活動中の歯の動きと食品テクスチュアとの関連

1.種々の食品を食べるとき、その食品のテクスチュアに応じて咀嚼活動を行う。ゲル状の食品では、柔らかい場合には口蓋で押しつぶす。ゲルの硬さが増すと口蓋圧は増すが一定の閾値を越えると口蓋圧はむしろ減るという結果が得られた。これは口蓋から歯の咀嚼に移行することによる。閾値には個人差があり200-300g/cm^2であった。この閾値より硬いか柔らかいかによらずに飲み込め直前の食品は細かく磨砕され、唾液と十分に混合された状態であった。2.噛む動作の下顎の上下運動の方向をz方向とすると、z方向の動きが一番大きく、歯の前後、左右のx,y方向の変位は比較的小さい。本年度の補助金により設計、特注した頭にかぶせるフレイムに同じく補助金により購入した3次元ホ-ルプロ-ブを固定した。3次元プロ-ブのz軸の出力を補助金により購入したガウスメ-タに接続し、ストレ-ジスコ-プ(分解能10ビット、容量2000ワ-ド)で観測した。顎に貼り付けた小型磁石(TDK製,1500ガウス)が咀嚼活動で変位すると、z方向の磁場の変化は0.3ガウス程度の地磁気に比べて十分大きく、顎の動きに応じた周期的な磁場変化が観測された。x,y方向の磁場変化は、ガウスメ-タを接続し変えることによって観測できることが確かめられた。3.今後ガウスメ-タを2チャンネル増設すれば、歯の動きに対応した磁場変化を3次元で同時測定できる。この磁場ベクトルの時間変化をパソナルコンピュ-タに一旦転送する。これを磁石の位置に逆算する計算式は準備できたので、歯の3次元的な動きを求め得る見通しがたった。
自己骨髄単核球移植による慢性虚血心筋治療:心筋注入用カテーテルによる血管新生療法

全例で移植操作後に心タンポナーデは認められず,安全に施行できた.(1)移植後の冠動脈造影では両群共に3例ずつ良好な側副血行路の発育を認めた.(2)心エコーで,虚血領域の壁運動を視覚的に比較した.負荷時に治療群では新機能の悪化は認められなかったが,対照群では心機能悪化例が多かった.(3)心筋内面流量は対照群が治療前0.477ml//min/gから0.313ml//min/gと変化なかったのに対し,治療群では各々0.258ml//min/gから0.652ml//min/gへと有意に増加した.(4)また毛細血管密度は移植群の虚血領域で有意に増加していた.(5)また,蛍光色素をラベルしたBM-MNCを同様の方法で移植したこの系とは別のブタのモデル2頭の実験では,2週間後の組織から移植細胞が確認できた.結語:以上より,心筋注入用カテーテルを用いた自己骨髄単核球移植は虚血領域の血管新生を促し,心筋内血流量を増加させ,心機能を改善させることが明らかとなり,新しい治療法となりえる可能性があると考えた.全例で移植操作後に心タンポナーデは認められず,安全に施行できた.(1)移植後の冠動脈造影では両群共に3例ずつ良好な側副血行路の発育を認めた.(2)心エコーで,虚血領域の壁運動を視覚的に比較した.負荷時に治療群では新機能の悪化は認められなかったが,対照群では心機能悪化例が多かった.(3)心筋内面流量は対照群が治療前0.477ml//min/gから0.313ml//min/gと変化なかったのに対し,治療群では各々0.258ml//min/gから0.652ml//min/gへと有意に増加した.(4)また毛細血管密度は移植群の虚血領域で有意に増加していた.(5)また,蛍光色素をラベルしたBM-MNCを同様の方法で移植したこの系とは別のブタのモデル2頭の実験では,2週間後の組織から移植細胞が確認できた.結語:以上より,心筋注入用カテーテルを用いた自己骨髄単核球移植は虚血領域の血管新生を促し,心筋内血流量を増加させ,心機能を改善させることが明らかとなり,新しい治療法となりえる可能性があると考えた.研究目的:慢性心筋虚血に対する自己骨髄単核球移植(BM-MNCs)が虚血領域の血管新生を促し、その結果虚血によって低下していた左心室機能が改善するかをブタを用いた慢性心筋虚血モデルから検討した.平成14年度の結果:モデルはブタを開胸下に回旋枝近位部へアメロイドコンストリクターを装着し作成した。術後30日目に冠動脈造影(CAG)を行い、回旋枝の閉塞を確認した。BM-MNCsはHistopaque1077による濃度勾配法で分離した。27G注入針を有し、心筋に3.5mmの深さで穿刺が可能である心筋注入カテーテルを用い、冠動脈造影と左心室造影をモニター上に描写し、透視下に回旋枝領域に移植した。9Fガイドカテーテルを左心室内へ挿入し、その中を7Fのガイドカテーテルを通して標的部位へ注入用カテーテルを誘導した。心筋への注入は1回20_lを10ヶ所(総量200_l)施行した。慢性心筋虚血モデルは本年度5頭作成に成功し,移植群(n=3)にはBM-MNCsを、対照群(n=2)には生理食塩水を注入した。移植後30日目にFollow-upを行った。培養細胞は1週間前後でmultiple cell clustersやangiogenesis-like network structuresを認めた。全例で心タンポナーデは認められず、心筋注入用カテーテルは安全に施行できた。移植後のCAGでは対照群1例に良好な側副血行路を認めたが、移植群では3例に良好な側副血行路の発育を認めた。術前と術後30日目にドブタミン負荷エコー、マイクロスフェアの注入を行ったが,まだ統計的有意差を論ずるには至っていない。【目的】先年度に引き続き,慢性心筋虚血に対する自己骨髄単核球(BM-MNCs)移植が虚血領域の血管新生を促し,その結果,虚血によって低下していた左心機能が改善するかをブタを用いた慢住心筋虚血モデルから検討した.【平成15年度分の結果】昨年と同様にブタを開胸下に回旋枝近位部へアメロイドコンストリクターを装着し作成した。心筋注入カテーテルを用い、回旋枝領域に移植した。心筋への注入は1回20μlを10ヶ所(総量200μl)施行した。本年度は移植群(n=2)にはBM-MNCsを、対照群(n=3)には生理食塩水を注入した。移植時と30日目後にFollow-up(CAG,ドブタミン負荷心エコー,マイクロスフェアーによる心筋血流量測定)を行ったのち,心臓を摘出し組織学的検討を行った。移植後のCAGでは対照群、移植群ともに側副血行路を認めなかった。

心エコーでは両群で壁運動に差を認めなかった.心筋血流量は対照群では変化なかったのに対し,治療群では増加していた.血流量は咋年度分と合わせると対照群が治療前0.477ml//min/gから0.313ml//min/gと変化なかったのに対し,治療群では各々0.258ml//min/gから0.652ml//min/gへと有意に増加した.また蛍光色素をラベルしたBM-MNCを同様の方法で移植した2頭の実験では,2週間後の組織から移植細胞が確認できた.
成人のアマチュア音楽活動と学校音楽科教育との関連に関する調査研究

本研究は,成人の音楽活動に対する学校の音楽科教育や課外教育,学校外の私的音楽教育等の位置づけを行なうことを目的としたものである。この2年間の研究では,とくにアマチュア合唱団団員を対象に過去の音楽学習・音楽活動歴に関する質問紙調査を実施し,活動への参加と継続の過程を分析して,以下の諸点と今後の研究課題を指摘した。アマチュア合唱活動参加者は,音楽面と生活面の二層の精神的便益を得ることを目的として,活動に参加している。こうした活動への参加者の多くは、学校の音楽科教育や課外教育に強く適応できた23割の層から輩出されており,公的教育部門はこれらの層に対しては,とくに音楽への興味や愛好心というような精神的な側面に関して,一定の機能を果たしているといえる。しかし,一方でアマチュア合唱活動参加者の多くは私的教育部門を通じて音楽的技能や知識を習得しており,公的教育部門への強い適応性も,実はこうした私的教育部門によって支えられていた結果であるともいえる。この点に関しては,音楽の公的教育部門と私的教育部門がどのように役割分担されてきたのかについて,教育内容面にまで踏み込んで検証していく必要があろう。さらに,アマチュア合唱活動参加者はコンサートなどの音楽の鑑賞経験も一般に比べて豊富であるが,こうしたことが学校の音楽科教育への適応性の結果としてあらわれたことなのかどうかについても検討する必要がある。また,アマチュア合唱団参加者が学校時代に公的教育部門に強く適応していた層であるとするならば,このような強い適応性を示さなかったその他の層は,成人になってどのような音楽生活をおくることになるのだろうか。これらを明らかにしていくことは,音楽の享受部門,即ち一般公衆の音楽活動に対して,教育部門がいかに作用するのかを知ろうとするうえで是非とも必要なことである。本調査研究は,成人のアマチュア(非職業的)音楽活動を研究対象とし,参加者が特定の音楽活動に参加し,継続する過程を明らかにすることを通して,学校教育後の人々の音楽生活に対する学校の音楽科教育の位置づけを行なうことを目的に,平成5・6年度の2カ年計画で遂行するものである。平成5年度は,(1)余暇活動に関する既存統計の再分析と(2)社会人のアマチュア合唱団体団員を対象とした質問紙調査を実施し,その分析を行った。(1)については,アマチュア音楽活動参加者の人数,活動頻度,活動種目等を年齢階層別,性別,地域別等の属性別に分析した。この中で注目されるのは,性別,年齢階層別の特色である。(2)については,近畿エリアを中心に各団体経由で質問紙調査票の配布,回収を依頼し,滋賀県12団体(320人),京都府8団体(190人),大阪府14団体(450人)からの回答を得た。さらに追加調査として,比較のために東京都内の合唱団体にも調査への協力を依頼し,現在のところ2団体から回答を得ている。分析結果から,アマチュア合唱団参加者の過去の音楽経験や学校の音楽科教育への意識等をとらえると,過去の音楽科教育の時代的流れ等を反映して,高齢者,主婦層,若年層において相違がみられた。次年度は合唱団の組織のタイプを考慮しながら,分析を継続するとともに,指導者及び団員への聞き取り調査を実施し,2カ年の結果をまとめて報告書を作成する。本研究は,平成5年度からの継続研究であり,成人のアマチュア音楽活動を研究対象とし,参加者が特定の音楽活動に参加し,継続する過程を明らかにすることを通して,成人の音楽活動に対する学校の音楽科教育や課外教育,学校外の私的音楽教育等の位置づけを行なうことを目的としたものである。平成6年度は,主に以下の諸点について調査研究を遂行した。

(1)国民の余暇活動に関する既存統計資料(「社会生活基本調査」等)を整理・分析して,成人のアマチュア音楽活動参加者を性別,年齢階層別,地域別等の属性別に量的に分析した。(2)アマチュア合唱団の団員を対象に過去の音楽学習・音楽活動歴に関する質問紙調査を実施し,活動への参加と継続の過程を分析した。以上の研究を通して,アマチュア合唱団参加者の多くが学校時代の音楽科の授業に積極的に臨み,成績も上位23割の層に属しており,音楽科教育にきわめて適合的であったと考えられること,課外の音楽活動にも小・中学校時代から参加していた者が多いことを明らかにした。さらに,アマチュア合唱団参加者は稽古ごとのような学校外での私的な音楽教育を受けた経験のある者が多く,このことから,公的音楽教育への強い適合性が私的音楽教育によって支えられていた可能性を指摘した。この研究の過程から新たに導き出された課題として,公的音楽教育に強い適合性を示さなかった層は成人になってどのような音楽生活をおくるのか,公的音楽教育と私的音楽教育は教育内容面においてどのように役割分担されてきたのかといったことが挙げられる。
遺伝性運動失調症(特にSCA2)の原因遺伝子の単離

遺伝性運動失調症は遺伝的に不均一な疾患群であるが、そのうちの1つとしてSCA2がある。我々は、SCA2の原因遺伝子の単離を目標に以下の研究を行なった。1.現在SCA2遺伝子座は、染色体12番q23-24.1にマップされている。この領域に存在する多型性DNAマーカーD12S84、D12S105、D12S330、D12S353、D12S76について、臨床的にSCA2と考えられる1家系で連鎖解析を行なった。新たな組み換えが認められるか否かについては、現在解析中である。また、SCA2遺伝子座領域をカバーすると考えられる酵母人工染色体を、CEPHのMEGA YACライブラリーより得たので、現在物理地図を作製中である。2.多くの遺伝性運動失調症の家系からSCA2の家系をスクリーニングした際、Machado-Joseph病の家系が20家系見つかった。最近、この病気の原因はMJD1遺伝子内に存在するCAGリピートの異常伸長によることが明らかにされている。そこで我々は、この20家系でのCAGリピートと臨床症状との関連を調べた。その結果、CAGリピートの異常伸長の程度(長さ)により、特徴的な臨床症状のパターンをとることを明らかにした(論文として発表した)。
強震時における表面波寄与率の定量的評価法に関する研究

不整形地盤の地震応答解析は、通常、薄層要素法、境界要素法を含めた有限要素法解析により行われるが、この種の解析法では、実体波と表面波を区別することが困難と考えられてきた。このため、強震時の地震応答解析において、その重要性は指摘されながらも表面波の寄与に関する研究はほとんど実施されていない。本研究は、研究代表者が従来行ってきた研究を発展させ、不整形地盤の地震応答解析において実体波と表面波の寄与率がどう変化するかを定量的に評価したものである。まず、兵庫県南部地震における神戸地域の南北断面(六甲山ポートアイランド大阪湾)を2次元有限要素法によりモデル化し、等価線形化法を用いた非線形地震応答解析を実施した。この結果、「震災の帯」と云われる六甲断層系からかなり海側によった地域で大きな応答が生じることを示した。応答解析で得られた地表面における2点間の相関解析、スペクトル解析に基づき、表面波の位相速度、群速度を算出し、粒子奇跡、地中振幅分布を求めた。並行して、「震災の帯」付近の鉛直断面において、表面波の複素固有値解析を実施し、有限要素法解析結果と比較した。この結果、「震災の帯」と云われる地帯で発生した大きな応答は、レイリー波・基本モードが支配的であることを明らかにした。更に、六甲断層系からの距離に応じて表面波(レイリー波)と実体波(P波、SV波)本解析法の根幹をなす表面波の複素固有値解析の特徴につても詳細に検討した。すなわち、新たにラブ波の複素固有値解析プログラムを作成し、想定した3種類の典型的な地盤構造において、表面波(ラブ波、レイリー波)の分散特性と実体波(P波、S波)の固有振動の関係を明確に示した不整形地盤の地震応答解析は、通常、薄層要素法、境界要素法を含めた有限要素法解析により行われるが、この種の解析法では、実体波と表面波を区別することが困難と考えられてきた。すなわち、新たにラブ波の複素固有値解析プログラムを作成し、想定した3種類の典型的な地盤構造において、表面波(ラブ波、レイリー波)の分散特性と実体波(P波、S波)の固有振動の関係を明確に示した不整形地盤の地震応答解析は、通常、薄層要素法、境界要素法を含めた有限要素法解析(FEM解析)により行われるが、この種の解析法では、実体波と表面波を区別することが困難と考えられてきた。本研究は、研究代表者が従来行ってきた研究をさらに発展させ、不整形地盤の地震応答解析において実体波と表面波の寄与率がどう変化するかを定量的に評価するものである。本年度は、まず、兵庫県南部地震における神戸地域の南北断面(六甲山ポートアイランド大阪湾)を2次元有限要素法によりモデル化し、等価線形化法を用いた非線形地震応答解析を実施した。この結果、「震災の帯」と云われる六甲断層系からかなり海側によった地域で大きな応答が生じることが分かった。また、応答解析で得られた地表面における2点間の相関解析、スペクトル解析に基づき、海側へ伝播する表面波の位相速度、群速度を算出し、振動数毎の粒子奇跡、地中振幅分布を求めた。併せて、「震災の帯」付近の鉛直断面において、表面波(レイレイ波)の複素固有値解析を実施し、位相速度、群速度の理論分散曲線、各モードの地表面における粒子奇跡、地中振幅分布を求めた。さらに、有限要素法解析結果で得られた分散曲線、粒子奇跡、地中振幅分布とレイレイ波の複素固有値解析結果を比較した。この結果、「震災の帯」と云われる地帯で発生した大きな応答は、レイレイ波・基本モードが支配的であることが明らかになった。

本研究は、研究代表者が従来行ってきた研究を発展させ、不整形地盤の地震応答解析において実体波と表面波の寄与率がどう変化するかを定量的に評価するものである。本年度は、兵庫県南部地震における神戸地域の南北断面(六甲山ポートアイランド大阪湾)を対象にした2次元有限要素法地震応答解析結果に基づき、六甲断層系からの距離に応じて表面波(レイリー波)と実体波(P波、SV波)の寄与率の変化を検討した。この結果、「震災の帯」付近の鉛直断面において、レイリー波の寄与率は約4割であることを示した。また、分散曲線、粒子奇跡、地中振幅分布とレイリー波の複素固有値解析との比較から、基本モードが支配的であることを明らかにした更に、本解析法め根幹をなす表面波の複素固有値解析の特徴を詳細に検討した。すなわち、新たにラブ波の複素固有値解析プログラムを作成し、想定した3種類の典型的な地盤構造において、表面波(ラブ波、レイリー波)の分散特性と実体波(P波、S波)の固有振動の関係を明確に示した。不整形地盤の地震応答解析は、通常、薄層要素法、境界要素法を含めた有限要素法解析により行われるが、この種の解析法では、実体波と表面波を区別することが困難と考えられてきた。このため、強震時の地震応答解析において、その重要性は指摘されながらも表面波の寄与に関する研究はほとんど実施されていない。本研究は、研究代表者が従来行ってきた研究を発展させ、不整形地盤の地震応答解析において実体波と表面波の寄与率がどう変化するかを定量的に評価したものである。まず、兵庫県南部地震における神戸地域の南北断面(六甲山ポートアイランド大阪湾)を2次元有限要素法によりモデル化し、等価線形化法を用いた非線形地震応答解析を実施した。この結果、「震災の帯」と云われる六甲断層系からかなり海側によった地域で大きな応答が生じることを示した。応答解析で得られた地表面における2点間の相関解析、スペクトル解析に基づき、表面波の位相速度、群速度を算出し、粒子奇跡、地中振幅分布を求めた。並行して、「震災の帯」付近の鉛直断面において、表面波の複素固有値解析を実施し、有限要素法解析結果と比較した。この結果、「震災の帯」と云われる地帯で発生した大きな応答は、レイリー波・基本モードが支配的であることを明らかにした。更に、六甲断層系からの距離に応じて表面波(レイリー波)と実体波(P波、SV波)の寄与率の変化を検討し、「震災の帯」付近の鉛直断面におけるレイリー波寄与率は約4割であることを示した。本解析法の根幹をなす表面波の複素固有値解析の特徴についても詳細に検討した。
要支援・要介護高齢者のペット飼育をめぐる課題に関する都市部・地方部の比較調査

地域の要支援・要介護高齢者のペット飼育に関して、(1)当事者自身の「語り」に基づく実態把握、(2)地域内でのサポ-ト体制構築のための実践的モデルの構築・提案、の2点を行った。本研究の結果、(1)ペットとの関わりが高齢者のライフスト-リ-再構築に寄与することが示唆される一方、支援者からは支援の困難さを強調する語りが得られた。(2)当事者支援中心の課題設定による「対話」の場の設定・試行の結果、参加者から、支援への直接関与を示す語りが得られた。平成22年度は、以下の3つの調査を実施した。【1】地方都市における高齢者のペット飼育支援をめぐる語りの収集2010年6月9月に、延岡市において、飼育経験者(介護保険サービス利用者:女性4名)、支援者(福祉職員2名、ペットシッター1名)、行政職員(市職員2名、保健所職員2名)に対して半構造化面接を実施した。調査の結果、ペットは、飼育者の心理的・社会的なサポート資源となっていることが示唆されるとともに、飼育者との関係はペットとの死別後も継続し、飼育者のライフストーリー再構築に影響を与えていることが示された。一方、支援者・行政ともに、高齢者のペット飼育のメリットを認めつつも、ペット飼育をめぐる「問題」を「困難事例」「家族の問題」と見なすドミナントストーリーを示し、支援のためのネットワーク構築の困難さが示唆された。【2】都市部における高齢者のペット飼育支援をめぐる語りの収集2010年10月に、横浜市において、飼育経験者(介護保険サービス利用者:男性1名)、支援者て福祉職員1名)に対して半構造化面接を実施した。調査の結果、ペットが飼育者のライフストーリー構築過程に様々な影響を与えていることが示された。一方、支援者への聞き取りから、困難事例への対応経験が多い都市部でも、支援のためのネットワーク構築が十分ではないことが示唆された。【3】支援のためのネットワーク作りに向けた「対話」の場の試行2011年2月に、横浜市内で『地域猫』活動に関与する実践家らと協働し、高齢者のペット飼育に関わる関係者(獣医師・動物看護師・動物関係ボランティア・行政職員・福祉職員等)に対して参加型ワークショップを試行した。その結果、高齢者のペット飼育をめぐる「問題」に関するオルタナティヴ・ストーリーの生成に、(1)異業種が混在する場の設定、(2)各自の立場に基づく語り生成の促進、の2点が有効であることが示唆された。平成23年度は、横浜市・延岡市をフィールドとし、高齢者のペット飼育支援について、(1)当事者自身の「語り(ナラティヴ)」をもとに実態を把握すること、(2)地域内でのサポート体制構築のための実践的モデルを構築・提案すること、の2点の研究計画を立案していた。しかし、福祉現場における個人情報の取り扱いの難しさ、並びに、東日本大震災後の混乱のため、当初予定していた計画を進めるととが困難な状況となってしまった。このため、当初計画を若干変更し、(1)これまでの研究成果の理論的考察・学会等での報告、(2)「支援者」となる動物関係者との意見交換・実践への還元、の2点を実施した。【1】研究成果の理論的考察・学会等での発表「第89回ヒトと動物の関係学会月例会(2011年8月13日)」「日本グループ・ダイナミックス学会第58回大会(2011年8月23日)」「第8回順正学園学術研究コンファレンス(2012年2月26日)」の3つの学会・研究会等で、動物飼育をめぐる要支援・要介護高齢者、及び、福祉職・動物関係者等「支援者」の語りの特徴を、ナラティヴ・アプローチの視点から考察・発表した。なお、助成期聞は終了しているが、2011年2月に実施したワークショップで得られた「支援者」らの言説について、対応分析を用いてその特徴を整理し、「言説の特徴の可視化」から、支援実践に向けた議論を考察した(日本グループ・ダイナミックス学会第59回大会/日:2012年9月22・23日にて報告予定)。【2】「支援者」との意見交換・実践への還元動物飼育をめぐる「トラブル予防」について、「横浜市地域猫連絡会」のメンバーとともに議論を重ね、特に、飼えなくなった動物に新しい飼い主を見つける「譲渡会」の活動にお、けるトラブル予防として、「行政書士」との連携のあり方をテーマにした実践家向けの勉強会を企画・実施した(企画名:「あかるい第2のニャン生を!「地域猫」から「家猫」へ:譲渡に関わるQ&A」/日:2012年4月1日/場所:横浜市市民活動支援センター)。
ナノメートルサイズの分子における多電子ダイナミクスの理論的研究

分子のダイナミクスは、多原子ダイナミクスと多電子ダイナミクスの2種類のダイナミクスに大別できる。化学反応一般は多原子ダイナミクスの典型的な例であり、他方、多電子ダイナミクスの例としては、線形・非線形光学応答、電荷移行反応、分子レベルでの電気伝導などが挙げられる。しかし多電子ダイナミクスは一般的に非常に高速の過程であり、また電子相関を高い精度で取り込むことが容易ではないためその理論的研究は十分に行われていない。本研究ではナノメートルサイズの金属クラスターを対象として、超高速の実時間・実空間電子ダイナミクス(光吸収、発光、電気伝導等)を理論的・数値計算的に明らかにすることを目的とした。先ず、多電子ダイナミクスを記述するために、時間依存密度汎関数理論に基づく数値計算的手法の開発を行った。この計算手法の特徴は、多電子の複雑な運動を実時間・実空間領域で直接的に取り扱うことができる点であり、レーザーパルス等の外場に対する電子の線形・非線形光学応答を解析することに適している。次に電子ダイナミクスの最も典型的な例として分子レベルでの伝導性の問題を取り扱った。具体的には、リング状分子(Na_10及びC_6H_6)に対して円偏光レーザーパルス光を照射したときの電流発生のメカニズムとこの円電流発生に伴う磁気モーメントの誘起に関する理論的・数値計算的解明を行った。誘起電流には共鳴励起の効果が顕著に現れ、また誘起電流は電場に対する二次の非線形光学応答現象であることが分かった。上述した研究を更に発展させ、電子エネルギー散逸の効果を取り込むことを目的として、密度演算子に基づく時間依存密度汎関数理論を開発し、リュウヴィル空間における密度演算子の時間発展方程式、すなわち量子論的リュウヴィル方程式を解くための新しい数値計算手法の開発にも着手した。本年度は金属クラスターの電子ダイナミクスと電子物性の観点から主として以下の二つの研究を行った。1)リング状の物質の中心を磁束が貫くと、その物質中に電流が生じることは良く知られている。しかし電流を誘起するために必要な静磁場は物質の半径の二乗のオーダーに反比例して大きくなるため、直径が1nm程度まで短くなってしまうと、現在技術的に達成し得る強磁場を利用しても電流を誘起することができない。これは典型的な小さな分子では静磁場を使って電流を発生できないことを意味する。本研究では、Na_<10>, Au_<10>, C_6H_6等の直径が1nm程度のリング状分子に、静磁場ではなく円偏光レーザーパルスを照射することによって電流を誘起できることを理論的に示した。ここでは時間依存密度汎関数理論に基づく数値的方法を使って、誘起電流発生のメカニズムの解明を行った。研究の結果、円偏光レーザーパルスを照射すれば直径が1nm程度のリング状分子であっても、容易に電流を誘起することが可能であり、また誘起電流の流れる方向の反転を非常に高速で切り替えることも可能であることが明らかになった。また、照射する電場の二乗に比例して電流値が大きくなることを示し、誘起電流は二次の非線形光学応答の結果であることが分かった。誘起電流は分子中に磁気モーメントが発生することを意味しており、分子に磁気的性質を与える可能性を示唆している。これは、新規分子デバイス設計への有用な知見になると考えられる。これらの研究成果については学術論文投稿準備中である。2)複数の有機分子で保護された金属クラスターは、単体の金属クラスターとは異なる化学的・物理的性質(例えば、線形・非線形光学応答、伝導性、磁性、触媒作用など)を示すことから基礎理学・応用科学両方の観点から盛んに研究されている。

このような機能発現と電子ダイナミクスとの関係を明らかにすることを最終目的として、本年度は先ずチオラート分子によって保護された金クラスターを対象として、その電子物性の解明を行った。その結果、チオラート分子中の硫黄原子が複数の金原子を架橋配位し、単体の金クラスターを非常に安定化させることが分かった。また、吸収スペクトルの詳細な同定を行った。更に、王冠型をした非常に特徴的な構造を持つ金チオラート錯体の存在可能性を理論的に示し、その電子構造と光学的性質の解析を行った。これらの研究成果については、現在学術論文投稿中である。分子のダイナミクスは、多原子ダイナミクスと多電子ダイナミクスの2種類のダイナミクスに大別できる。化学反応一般は多原子ダイナミクスの典型的な例であり、他方、多電子ダイナミクスの例としては、線形・非線形光学応答、電荷移行反応、分子レベルでの電気伝導などが挙げられる。しかし多電子ダイナミクスは一般的に非常に高速の過程であり、また電子相関を高い精度で取り込むことが容易ではないためその理論的研究は十分に行われていない。本研究ではナノメートルサイズの金属クラスターを対象として、超高速の実時間・実空間電子ダイナミクス(光吸収、発光、電荷移行反応等)を理論的・数値計算的に明らかにすることを目的とした。先ず、多電子ダイナミクスを記述するために、時間依存密度汎関数理論に基づく数値計算的手法の開発を行った。この計算手法の特徴は、多電子の複雑な運動を実時間・実空間領域で直接的に取り扱うことができる点であり、レーザーパルス等の外場に対する電子の線形・非線形光学応答を解析することに適している。次に電子ダイナミクスの最も典型的な例として分子レベルでの伝導性の問題を取り扱った。具体的には、リング状分子(Na_<10>及びC_6H_6)に対して円偏光レーザーパルス光を照射したときの電流発生のメカニズムとこの円電流発生に伴う磁気モーメントの誘起に関する理論的・数値計算的解明を行った。誘起電流には共鳴励起の効果が顕著に現れ、また誘起電流は電場に対する二次の非線形光学応答現象であることが分かった。上述した研究を更に発展させ、電子エネルギー散逸の効果を取り込むことを目的として、密度演算子に基づく時間依存密度汎関数理論を開発し、リュウヴィル空間における密度演算子の時間発展方程式、すなわち量子論的リュウヴィル方程式を解くための新しい数値計算手法の開発にも着手した。
水素結合を介する油/水界面分子認識の熱力学的評価

水素結合相互作用は、水溶液中においては水分子自体が水素結合能を有するため効率良く起こらないが、生体系においては、水分子が存在する環境においても高い分子認識を実現している。このような水分子が存在する不均一な反応場における水素結合相互作用を理解することは基礎的に大変重要な問題である。油/水界面は、タンパク質の結合部位に類似した反応場と捉えることが出来る。そこで本研究では、油/水界面に生体系の機能を模倣した単純なモデル系を構築し、界面で形成する水素結合を介した分子認識系を直接観測すること、また、その温度依存性から水素結合形成の熱力学的パラメータを決定することを目的とした。水相に、生体関連物質であるリボフラビンを、四塩化炭素相に人工レセプターとしての2,6-ジアミノトリアジン誘導体(DTT)を溶解させ、時間分解全反射蛍光法を用い、界面において形成したホスト-ゲスト錯体の蛍光ダイナミクスを測定した。界面におけるRFの蛍光減衰曲線には、短寿命成分と長寿命成分の二成分が観測され、四塩化炭素相のDTT濃度の増加に伴い、長寿命成分に対する短寿命成分の割合が増加した。さらに動的蛍光異方性の測定から、四塩化炭素相にDTTが存在することにより、界面におけるRFの分子回転の速度が低下することを実験的に観測した。以上の実験結果より、油/水界面において形成するホスト-ゲスト認識錯体を分光学的に直接観測することに成功した。また、水/四塩化炭素界面張力の温度依存性の測定から、界面におけるRFとDTTの分子認識に伴う熱力学パラメーターを決定し、RFとDTTが界面において分子認識を行った場合には、バルク有機溶媒中において分子認識した場合に比べ、エントロピー減少にともなうエネルギーのロスが小さいことが明らかとなった。近年、水分子が存在する環境であるにもかかわらず、気/液界面や油/水界面が効率の良い水素結合形成の場として機能し得るという興味深い結果が報告されている。つまり、油/水界面は、タンパク質の結合部位に類似した反応場と捉えることが出来る。そこで本研究では、油/水界面に生体系の機能を模倣した単純なモデル系を構築し、界面で形成する水素結合を介した分子認識系を直接観測し、その温度依存性から水素結合形成の熱力学的パラメータを決定することを目的とする。水相に、生体関連物質であるリボフラビンを、四塩化炭素相に、人工レセプターとしての2,6-ジアミノトリアジン誘導体(DTT)を溶解させ、時間分解全反射蛍光法を用い、界面において形成したホスト-ゲスト錯体の蛍光ダイナミクスを測定した。界面におけるRFの蛍光減衰曲線には、短寿命成分と長寿命成分の二成分が観測され、四塩化炭素相のDTT濃度の増加に伴い、寿命の絶対値は変化せずに、短寿命成分の割合が増加した。更に、動的蛍光異方性の測定から、四塩化炭素相にDTTが存在することにより、界面におけるRFの分子回転の速度が低下することを実験的に観測した。尚、本研究は、Analytical Chemistry誌の重要論文(accelerated paper)として採択され、国際的に高い評価を得た。
紋枯病に対する植物の抵抗性発現機構の分子基盤

糸状菌Rhizoctonia solaniが原因となる紋枯病はイネの主要病害である。これまでに、イネとその近縁のモデル植物ミナトカモジグサを用いた解析により、植物ホルモンであるサリチル酸(SA)が紋枯病抵抗性を誘導することを明らかにした。本研究では、SAが植物に紋枯病抵抗性を誘導する分子基盤を明らかにすることを目的とする。SAの機能アナログであるアシベンゾラルSメチル(BTH)は、ミナトカモジグサに紋枯病抵抗性を誘導しない。この理由として、BTH処理で特異的に発現変動する遺伝子群が紋枯病抵抗性に悪影響を与える可能性が考えられた。そこで、研究代表者らが同定したミナトカモジグサの紋枯病抵抗性系統にBTHを処理したところ、顕著に罹病性が誘導されることがわかった。そこで、SAまたはBTH処理後のトランスクリプトーム比較解析を行った。この結果、BTHはミナトカモジグサのジャスモン酸シグナル経路および病害応答と生育のトレードオフに作用することで紋枯病抵抗性をかく乱していることが示唆された(Kouzai et al. 2018 SciRep)。上述の解析と並行して、ミナトカモジグサのSAシグナル経路の調節因子の解明を進めている。本年度は、シロイヌナズナのNPR1およびイネのWRKY45のミナトカモジグサにおけるホモログのRNAi系統を作出した。これらについてSAまたはBTH処理後のトランスクリプトーム解析を行ったところ、各ホモログの発現抑制がミナトカモジグサのSAまたはBTH処理で発現変動する遺伝子群に与える影響を明らかにした。BTHは、SAアナログとして植物科学研究で広く利用されているが、植物種によっては必ずしもSAを模倣しないことを明らかにした。また、それが植物の病害抵抗性に望ましくない影響を与える場合があることがわかった。さらに、イネおよびシロイヌナズナのSAシグナル調節因子のミナトカモジグサにおけるカウンターパートを明らかにした。ミナトカモジグサのSAシグナル調節因子の関係性とそれらが制御する遺伝子群を明らかにする。また、SAシグナル調節因子が紋枯病抵抗性に与える影響を調査し、論文化する。
弾性率制御ハニカム多孔膜とラマン計測による幹細胞のメカノトランスダクション解明

昨年度までに磁性ナノ粒子を導入した金ナノ粒子ポリマーコンポジット微粒子の作製と、近赤外光による吸着分子のラマン散乱増強、および磁石を用いた金ナノ粒子ポリマーコンポジット微粒子の任意の場所への操作が顕微鏡下で可能であることを明らかとし、その成果を論文(ACS Applied Nanomaterials (2018))として出版した。また、微粒子表面にブロック共重合体の相分離を用いてパッチ状のドメインを形成し、ドメイン上において特異的な化学修飾を行うことに成功した。この成果は微粒子の表面で抗原や抗体などを特定の領域に制御して配置できるプラットフォームを形成する物であり、その成果を論文として発表した(Advanced Functional Materials (2018))。また、これら2つの成果を東北大からのプレスリリースという形で発信した。さらに異方的な構造を持った有機ー無機コンポジット微粒子がラマン散乱だけで無く蛍光も異方的に増強できることを示し、その成果を論文として発表した(Particles and Particle Systems Characterization (2019))。これらナノ構造を持つポリマー系ナノ微粒子の3次元形態形成を説明し,その形態を予測できる数理モデルの作成をCahn-Hillard型連立偏微分方程式の形で行い,実験結果との整合性を検証した。ハニカムスキャフォールド上での間葉系幹細胞6ロットについての、分化傾向(骨・脂肪)および増殖などの品質と画像から得られる細胞形態情報との網羅的な相関結果を得た。またこれにiPS細胞および神経系細胞へとデータベースを拡張し、特徴的な分化制御能を与える材料表面条件の基礎データを得た。最終年度その再現性を確認し、細胞形態からの予測モデルを完成させる予定である。マイルストーンとしていた局所部位における近赤外光励起の表面増強ラマン散乱分光が可能であることを明らかとし、ハニカムスキャフォールド上でいくつかの種類の幹細胞の分化傾向および形態情報の網羅的なデータを得ることに成功した。微粒子の構造制御と機能化に関する代表的な成果は査読付き国際科学ジャーナルにおいて発表され、大学よりプレスリリースすることで本研究の成果を広くアピールできた。細胞系の実験は時間がかかるにも関わらず、間葉系幹細胞や脂肪系幹細胞のみならず、iPS細胞や神経系細胞へのデータベース拡張にも取り組んでおり、予想以上の成果を上げている。理論系においてもナノ構造制御に関する理論構築に進展が見られ、それを基に微粒子の構造制御指針が確立されつつあり、現在その成果の一部は投稿中である。また、培養細胞の形態に関しても理論構築を進めている。今後ハニカムスキャフォールドの弾性率測定に関してのデータと、ハニカムスキャフォールド上での上記細胞の分化や形態に関する網羅的データ、近赤外励起のラマン散乱分光による化学動態に関する網羅的なスペクトルデータが揃うことにより、進行中の理論モデルの信頼性向上が見込まれる。以上の結果より、本研究はおおむね順調に進展しており、一部は予想以上の成果を上げており、分担者を含めた共同研究ネットワークを基に、最終年度に向けてこららの成果を統合するべく研究を継続して発展する予定である。昨年度までに磁場応答性を持つラマン散乱微粒子により局所的なラマン散乱測定が可能な有機ー無機コンポジット微粒子の作製に成功した。これにより細胞の望む位置でのラマン散乱スペクトルを得ることが可能となり、これは細胞内の各部所で起こる化学的イベントの総和を反映した指紋情報を得ることができる。本技術をハニカムスキャフォールド上で培養した幹細胞に適用することで、細胞培養の各段階におけるラマン散乱スペクトル情報を集積し、このデータを昨年度までに集積した幹細胞の分化にハニカムスキャフォールドの力学的・構造的因子が与える影響との相関結果と照合することにより、細胞内で起こる化学的イベントと細胞分化というマクロなイベントとの相関を、時間的・空間的に明らかとする。これらのデータの相関を明らかにするためには、膨大な細胞の画像データやスキャフォールドの力学特性・構造データ、およびラマン散乱スペクトルデータを統合的にデータ処理する必要があるため、多変量解析の技術を用いて各パラメータの相関を機械学習などの数理科学の解析手法を駆使して処理を行う。さらにパラメータの相関から影響を与える因子を抜き出し、モデル化することにより、ハニカムスキャフォールド上での幹細胞の動きや分化をモデル化することにより、Phase Fieldモデルなどの手法によりハニカムスキャフォールド上での幹細胞の挙動や分化の方向性を予測する数理モデルを構築する。今年度は1孔径の異なるハニカムスキャフォールドのサンプルワークと2原子間力顕微鏡(AFM)を用いたフラット、ハニカムフィルムの表面弾性率の測定、3ハニカムスキャフォールド上でのヒト間葉系幹細胞(hMSC)の培養、4磁場応答性を持つラマン散乱微粒子の作製、および5理論モデルの構築に向けた検討を行った。1については、孔径2ミクロン20ミクロン程度のハニカムスキャフォールドをポリブタジエンおよびポリスチレンから作製し、2、3の測定、培養に提供を行った。2については、AFMを用いた表面弾性率測定により、フラット中にも弾性率の異なる海島構造が存在すること、孔径により表面弾性率が変化することが観察された。また、3については、様々な孔径のハニカムスキャフォールド上でhMSCが培養できることを確認した。4については、磁性ナノ粒子をコアに、直径20nm80nmの金ナノ粒子をシェルに持つナノ粒子-ポリマーコンポジット微粒子の作製に成功し、金ナノ粒子の充填構造によってプラズモン吸収波長がレッドシフトすること、金ナノ粒子の粒径によって可視光近赤外の領域でプラズモン吸収波長が制御できることを明らかとした。

さらに50nmの金ナノ粒子をシェルに持つ粒子は、近赤外光励起により吸着分子の表面増強ラマン散乱を著しく増強できることを明らかとした。また、磁性ナノ粒子をコアに担持しているため、外部磁場により空間的な位置制御が可能であることも証明した。5については、フェイズフィールドや剛体-バネモデルを用いた細胞の運動性に関しての情報収集を行い、外部刺激による幹細胞分化をシミュレートするモデル構築の検討を行った。今までのところ、当初の予定通り、磁性を持ち、近赤外励起できるラマン散乱微粒子の開発に成功し、ハニカムスキャフォールドのサンプルワーク、表面弾性率の測定、幹細胞の培養を行い、理論的なモデル構築の準備ができているため、概ね順調に研究は進行している。昨年度までに磁性ナノ粒子を導入した金ナノ粒子ポリマーコンポジット微粒子の作製と、近赤外光による吸着分子のラマン散乱増強、および磁石を用いた金ナノ粒子ポリマーコンポジット微粒子の任意の場所への操作が顕微鏡下で可能であることを明らかとし、その成果を論文(ACS Applied Nanomaterials (2018))として出版した。また、微粒子表面にブロック共重合体の相分離を用いてパッチ状のドメインを形成し、ドメイン上において特異的な化学修飾を行うことに成功した。この成果は微粒子の表面で抗原や抗体などを特定の領域に制御して配置できるプラットフォームを形成する物であり、その成果を論文として発表した(Advanced Functional Materials (2018))。また、これら2つの成果を東北大からのプレスリリースという形で発信した。さらに異方的な構造を持った有機ー無機コンポジット微粒子がラマン散乱だけで無く蛍光も異方的に増強できることを示し、その成果を論文として発表した(Particles and Particle Systems Characterization (2019))。これらナノ構造を持つポリマー系ナノ微粒子の3次元形態形成を説明し,その形態を予測できる数理モデルの作成をCahn-Hillard型連立偏微分方程式の形で行い,実験結果との整合性を検証した。ハニカムスキャフォールド上での間葉系幹細胞6ロットについての、分化傾向(骨・脂肪)および増殖などの品質と画像から得られる細胞形態情報との網羅的な相関結果を得た。またこれにiPS細胞および神経系細胞へとデータベースを拡張し、特徴的な分化制御能を与える材料表面条件の基礎データを得た。最終年度その再現性を確認し、細胞形態からの予測モデルを完成させる予定である。マイルストーンとしていた局所部位における近赤外光励起の表面増強ラマン散乱分光が可能であることを明らかとし、ハニカムスキャフォールド上でいくつかの種類の幹細胞の分化傾向および形態情報の網羅的なデータを得ることに成功した。微粒子の構造制御と機能化に関する代表的な成果は査読付き国際科学ジャーナルにおいて発表され、大学よりプレスリリースすることで本研究の成果を広くアピールできた。
女性医療専門職におけるキャリアヒストリー理論の実践的構築および適用に関する研究

本研究は、女性医師や女性看護師など医療専門職の女性たちが、生涯的視野に立って自らのキャリアを形成できるようになるための研究・実践方法論の構築、およびそれに向けて有効かつ効果的な支援を行うための方法的探究に取り組むものである。過年度の科研研究で開発した研究・実践方法「キャリアヒストリー法」に関わって、基盤となる理論の構築、両方法の精緻化と一般化に向けた検討、および専門職の現場や専門職教育の現場における効果的活用法の提起、などを目指している。
癌細胞におけるLTBP-1L蛋白の機能解明と癌分子マーカーとしての応用

癌の分子レベルでの予防をめざして、癌で高発現しているTGF-β1結合蛋白質LTBP-1L (Latent TGF-β1 binding protein-1L)の働きと分子マーカーとしての有用性を検討した。培養細胞株での機能解析と、臨床症例での蛋白発現と臨床データの関連解析の結果、LTBP-1L蛋白は細胞増殖能の活性化を通じて、癌の発生や進行に寄与する可能性が示唆された。癌の分子レベルでの予防をめざして、TGF-β1結合蛋白質LTBP-1(LatentTGF-β1 billding protein-1)蛋白に着目して解析を進めてきた。これまでの代表者らの研究で、卵巣癌組織で同蛋白の発現が高く、卵巣癌細胞株JHOM-1において、RNA干渉によりLTBP-1の発現を抑制すると、細胞増殖と生存数が減少することから、同蛋白は、細胞増殖能の活性化を通じて、癌の発生や進行に寄与していると予測された。本研究課題では、癌におけるLTBP-1L蛋白の働きを分子レベルで明らかにし、同時に、代表者らがLTBP-1L遺伝子上に発見した新規のSNP(-塩基多型)が、卵巣癌症例の生命予後と相関するというこれまでに得られた知見を、多臓器の癌に解析範囲を広げた臨床データ解析により、詳細に検討することを目的として解析を行った。本年度は、LTBP-1Lと、亜型のLTBP-1S cDNAの全長をそれぞれ組み込んだpIRESneo3発現ベクター(Takara)をJHOM-1に導入し、G418を用いたスクリーニングにより、安定発現株を得た。これらの株の性質について解析を行っている。また、金沢大学附属病院の大腸癌、胃癌、子宮体癌、肺癌、それぞれ100-200症例の、LTBP-1L遺伝子のSNPのタイピングを行った結果、癌種によって、遺伝子型頻度に違いが見られることがわかった。これらの症例組織切片を用いて、LTBP-1L蛋白の発現を免疫組織化学染色により調べた。これまでのところ、SNP遺伝子型と同蛋白の発現には有意な相関は見られていないが、今後、遺伝子型と生命予後をはじめとした他の臨床データとの関連について、多変量解析により検討する。本年度は、TGF-β1結合蛋白質LTBP-1L(Latent TGF-β1 binding protein-1L)が、癌の発生や進行に関わっているかを明らかにするために、卵巣癌以外の多種の臓器癌に対象を広げ、解析数も増やして洞蛋白の発現状態を調べた。そして、分子マーカーとしての有用性を検討していくために、生命予後をはじめとした臨床データとの関連を詳細に検索し、申請者らが発見したLTBP-1Lプロモーター上の新規SNP(一塩基多型)との関連解析に取り組んだ。金沢大学病院の大腸癌、胃癌、卵巣癌、子宮体癌,肺癌それぞれの症例について、組織免疫化学染色法によりLTBP-1蛋白の発現を調べた結果、興味深いことに、癌種によって、発現状態に違いが見られ、以前に報告した卵巣癌のように(Higashi T. et al J Mol Diagn 8(3):342-350, 2006)、ほとんどの症例でLTBP-1白が高発現している癌種と、反対にほとんどの症例で発現が低い癌種に分けられることがわかった。また、高発現している癌種の中には、発現の程度と組織型あるいは遠隔転移に相関傾向が見られるものがあり、LTBP-1蛋白が癌組織において重要な役割をしていることが示唆された。一方、以前に卵巣癌で報告したSNPと生命予後の相関については、どの癌種でも有意な相関は見られなかった。これは、以前の解析では症例数が少なかったために出た違いと考えられた。これらの結果は、癌組織で発現しているLTBP-1Lが、癌の発生や進行を予防するための標的分子として有用である可能性を示唆しており、申請者らがめざしている癌の分子レベルでの予防に向けて意義あるものである。