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契丹語・契丹文字の歴史言語学的・文字類型論的研究

本年度は最終年度のため、引き続き契丹文字文献を用いた文字・音韻・形態研究を進めると共に、研究の総括を行なった。第一に、契丹小字の表記体系についての研究成果を総括した。漢語音転写と押韻資料を音価推定の第一の手がかりとし、その上で字素の分布特徴を分析することにより、体系的な音価推定法を確立し、綴字規則を帰納した。その成果をロシアで開催された国際シンポジウムで発表した。第二に、契丹語とモンゴル諸語との音対応規則を帰納して、モンゴル祖語から契丹語に至る音変化規則を推定した。その成果の一部はActa Orientalia Academiae Scientiarum Hungaricae誌で出版予定である。第三に、契丹語の母音調和について音韻論的分析を加えた。これは当該トピックに関する初めての実証的研究である。結果として契丹語には円唇調和が観察されず、舌根調和のみが存在し、それも極めて限定的であることを明らかにした。第四に、契丹語形容詞の性・数による形態変化について扱い、一部の形容詞で性標示が語幹母音の前舌化によって形成されることを明らかにした。これは従来、接辞附加以外の形態操作が想定されていなかった契丹語形態論を解明する上で非常に重要な発見である。この成果は『京都大学言語学研究』に掲載された。第五に、数が関与する名詞の形態変化について扱い、与位格・奪格および対格における語幹の数による接辞の使い分けを明らかにした。第六に、解読成果を利用した発展的研究を行なった。先行諸研究で遼朝最後の皇帝天祚帝に比定されてきた契丹小字文献中の皇帝号について、従来の比定の非妥当性を示した上で、関連語句の読解や関連人物の比定を通じて、当該皇帝号が天祚帝の父であり追尊皇帝である耶律濬(順宗)を指すことを明らかにした。なお、『言語研究』第148号に掲載された研究論文によって日本言語学会論文賞を受賞した。28年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は契丹語の文法現象に関する研究および契丹語とその親縁言語との音対応に関する研究を中心に研究課題を遂行した。契丹語には性や数の一致(agreement)が存在することが先行研究によって知られるが,その具体的な様相については一致した見解がない。本研究では,契丹語には人間以外の名詞類にも性(gender)が存在すること,性の一致は厳格に行われ,混乱は見られないことを論証した。この成果は来年度,学会で口頭発表することが決定している。また,契丹語と,系統関係を有するモンゴル語との間の母音の長さに関する音対応を調査し,契丹語の長母音は原則としてモンゴル語の二次的長母音と対応すること,一部の契丹語の長母音はモンゴル祖語の一次的長母音を保存している可能性があることを契丹小字の表記の特徴および比較言語学的観点から明らかにした。この成果は査読紙に投稿中である。そのほか,契丹小字文献中の漢字音表記が,従来から提唱されている中古漢語の唇化軟口蓋音韻尾仮説に合致する形式を示すことを明らかにする論文を発表した。また,従来正しく理解されていなかった契丹語のきょうだい名称を解釈し直すことにより,当該言語のきょうだい名称体系を復元する論文を発表した。これらの成果によって,契丹語の体系やモンゴル語史における位置づけの一端を明らかにすることができた。なお,契丹語文献は石刻資料を主とするが,粗悪な拓本画像しか公刊されていないものも多い。8月には中国遼寧省の遼寧省博物館,阜新蒙古族自治県博物館,阜新市博物館,北票博物館および内蒙古自治区の敖漢旗博物館,遼上京博物館,契丹博物館,巴林右旗博物館,赤峰市博物館等を訪問して所蔵資料を実見・調査することにより,より精確な資料に基づいて研究を行う基礎を据えることができた。本年度は契丹小字文献を用いた契丹語の音韻研究、文法研究および発展的研究を行った。音韻研究では、契丹語に母音の長短の対立が存在し、契丹小字にその書き分けが存在することを論証し、併せて現代モンゴル諸語には存在しない一次的長母音が契丹語に保存されているデータを提示した論文を『言語研究』に発表した。また、モンゴル語音韻史の重要課題である「母音間のg」が契丹語では特定の環境で保存されていることを論じ、そのあり方から、服部四郎、ニコラス・ポッペが提出した仮説が成り立たないことを論じた論文が『日本モンゴル学会紀要』に受理され印刷中である。文法研究では、先行研究をふまえて契丹語に性・数の一致があることを論じ、東アジア世界やアルタイ系諸言語には例のない文法的性が契丹語に広く存在することを論証した。また、契丹語の当為・可能を表す表現や「仕える」を表す表現が中期モンゴル語のそれと同様の構成であることを明らかにした。さらに、契丹小字文献に引用される漢文古典籍や漢人に関する典故の典拠を特定し、契丹語の文法や語彙、遼代漢語音の解明に資する資料を収集した。本研究で契丹小字文献に白居易の作品の引用があることを明らかにし、遼代契丹人の中国文学受容の様相を知る重要な発見を行った。

また、与位格接尾辞が語幹の数に応じて使い分けられることを発見し、論証した。そのほか、契丹語の研究成果を遼朝史の理解に裨益させることを目的とした発展的研究を行った。1940年代に発見されながら十分な研究がなかった遼寧省阜新市の清河門西山遼墓(蕭慎微祖墓群)出土の漢文・契丹文墓誌残石を読解し、両墓誌の墓主が父子であること、漢文墓誌の墓主が『遼史』に見える蕭把哥であることを論証し、さらに彼らの父祖「令公」が『遼史』に見える女里に当たる可能性を指摘した。また、『遼史』の謂う「世選之家」に当たる契丹語の表現を明らかにした。本年度は雑誌論文6件、学会発表6件の研究成果を発表し、本研究課題である契丹語の歴史言語学的研究に大きな進展を与えたと考える。研究成果は音韻史の分野にとどまらず、文法研究にもわたり、さらには歴史学や文学史の分野にまでまたがるものとなった。本年度は最終年度のため、引き続き契丹文字文献を用いた文字・音韻・形態研究を進めると共に、研究の総括を行なった。第一に、契丹小字の表記体系についての研究成果を総括した。漢語音転写と押韻資料を音価推定の第一の手がかりとし、その上で字素の分布特徴を分析することにより、体系的な音価推定法を確立し、綴字規則を帰納した。その成果をロシアで開催された国際シンポジウムで発表した。第二に、契丹語とモンゴル諸語との音対応規則を帰納して、モンゴル祖語から契丹語に至る音変化規則を推定した。その成果の一部はActa Orientalia Academiae Scientiarum Hungaricae誌で出版予定である。第三に、契丹語の母音調和について音韻論的分析を加えた。これは当該トピックに関する初めての実証的研究である。結果として契丹語には円唇調和が観察されず、舌根調和のみが存在し、それも極めて限定的であることを明らかにした。第四に、契丹語形容詞の性・数による形態変化について扱い、一部の形容詞で性標示が語幹母音の前舌化によって形成されることを明らかにした。これは従来、接辞附加以外の形態操作が想定されていなかった契丹語形態論を解明する上で非常に重要な発見である。この成果は『京都大学言語学研究』に掲載された。第五に、数が関与する名詞の形態変化について扱い、与位格・奪格および対格における語幹の数による接辞の使い分けを明らかにした。第六に、解読成果を利用した発展的研究を行なった。先行諸研究で遼朝最後の皇帝天祚帝に比定されてきた契丹小字文献中の皇帝号について、従来の比定の非妥当性を示した上で、関連語句の読解や関連人物の比定を通じて、当該皇帝号が天祚帝の父であり追尊皇帝である耶律濬(順宗)を指すことを明らかにした。なお、『言語研究』第148号に掲載された研究論文によって日本言語学会論文賞を受賞した。契丹小字文献に基づく契丹語の音韻体系・音変化に関する研究は順調に進展している。それに関連して契丹小字の文字論的特徴の解明も進んだ。また,当初予定していなかった契丹語の文法現象に関する研究が大きく進展したが,その反面,契丹大字の文字論的特徴の解明や周辺の文字体系との対照研究には大きな進展が見られなかった。総じて研究課題はおおむね順調に進展しているといえる。来年度は最終年度であり、研究成果をまとめて博士学位請求論文を執筆する予定である。本年度の研究は当初の計画を大きく超えて発展的で多岐にわたるものとなったが、来年度は本研究課題の当初の研究計画を結実させるために、積み残した部分を重点的に取り組みたい。28年度が最終年度であるため、記入しない。
海洋性双翅目昆虫の起源と進化

淡水から海水にいたる様々な水辺環境への進出に成功した数少ない昆虫である双翅目昆虫のアシナガバエ科Hydrophorinae亜科について、このグループにおけるND5遺伝子の分子時計(0.01D=285万年)を算出した。さらに、海洋性アシナガバエHydrophorinae亜科の海水適応のグループが単系統であり、北大西洋地域に分布するAphrosylus属が一番最初に分化したグループであり、その起原が最も古いことが示唆された。オーストラリア17地域(タスマニア島、ロットネスト島、クリスマス島、ココス島、木曜島、ノース・ストラドブローク島の離島を含む)、と、ニュージーランド3地域(スチュワート島、南島、北島)で,双翅目昆虫の海洋性アシナガバエについての徹底的な分布調査を行い,多数の標本の収集を行った。その結果、オーストラリアには従来Cymatopus属3種とScorpiurus属1種の分布が記録されていたが、Cymatopus属については、新たに3種の未記載種が発見された。また、Scorpiurus属は今回の野外調査では採集されず、オーストラリア博物館の収蔵標本調査や研究者からの聞き取りから、オーストラリアの記録は間違いの可能性が高いことが判明した。一方、ニュージーランドからはAbatetia属とScorpiurus属の2属がそれぞれ1種のみが知られていたが、今回の調査により、前者では少なくとも5新種、後者では2新種が発見された。採集した未記載種については、新種記載の準備をすすめている。DNA解析は、すべての調査地点でDNA解析用のアルコール標本を採集することができた。これらの採集された全ての種についてDNAの抽出を行い、ミトコンドリアのND5遺伝子の1075塩基対について分子系統解析を行っている段階である。本年度の調査は北半球か5はイギリス,南半球からはニュージーランド2地域(北島,南島)で,双翅自昆虫の海洋性アシナガバエについての徹底的な分布調査を行い,多数の標本の収集を行った。その結果,イギリスでは、海岸に分布している種類の共通祖先となる原始的なAprosylus属の全4種(Aprosylusceltiber,Aferox,Amitis,Araptor)を採集した。一方,ニュージーランドからはAbatetia属とScarpiurus属の2属がそれぞれ1種のみが如られていたが、今回の調査により、前者では少なくとも7新種,後者では2新種が発見された。前回の調査では採集できなかったScorpiurus属の模式種であるS.aenesensを得ることが出来た。Scorpiurus属の種は,他の海浜性アシナガバエとは異なり,マングローブがはえている干潟の土の上で生活することが判明した。外部形態観察では,雄前脚の第一ふ節の電子顕微鏡写真の撮影を行なった。DNA解析は,すべての調査地点でDNA解析用のアルコール標本を採集することができた。これらの採集された全ての種についてDNAの抽出を行い,ミトコンドリアのND5遺伝子の1075塩基対について分子系統解析を行っている段階である。本来は陸生である昆虫類が淡水域に適応した例は見られるが、海洋環境に適応した例はほとんど見られない。しかし,水生双翅目昆虫の中には,淡水域から海水域にわたって生活しているグループがある。このような、淡水から海水までの生態学的に適応範囲が広い種類の成立過程を解明するため、本年度の調査は,南アフリカとシンガポールの2地域で,双翅目昆虫のアシナガバエについての徹底的な分布調査を行い,多数の標本の収集を行った。その結果、南アフリカの固有属Cemocarusについて、既知の2種C. griseatus, C. stuckenbergiに加え、さらに大型の新種(体長約8mm)と、小型の新種(体長約1mm)を、採集することができた。また、汽水域からも新種1種を得ることが出来た。シンガポールでは、マングローブが生える汽水域から、シンガポール固有種Ngirhaphium murphiが得られた。本種は、いままでに14個体しか世界から発見されておらず、今回5個体得ることが出来た。この他にも新種の可能性のある種が得られた。外部形態観察では、雄前脚の第一ふ節の電子顕微鏡写真の撮影を行なった。
日米ホワイトカラーの人事・賃金制度の国際比較

この研究の目的は、1.日本の賃金人事改革を知ること、2.同様に米国の賃金改革を知ること、3.両国の改革の位相を知ることであった。得られた知見は以下の通りである。1.日本の改革の焦点は年功的処遇の改革にあった。すでに70-80年代の能力主義管理によってその弊害が部分的に処理されていたが、今時の改革は、パラダイムチェンジを伴った最終的処理であった。即ち、「職能」から「役割」への人事の中核概念のシフト、職能給から役割給への転換、定期昇給の極小化と役割等級に応じた賃率形成、成果評価とコンピテンシー評価の定着、成果評価における部門業績の取り込みがそれである。2.米国の改革は、市場で決定される賃率を、組織の秩序としての賃率に組み替え人材の育成に資する制度を目指すことにあった。「職務」基準を「職能」的あるいは「役割」的に運用すること、そうした人事基準をperformance management(組織業績管理)から演繹することであった。3.日本は「職能」から「役割」へ、米国は「職務」から「役割」への収斂傾向が観察できる。この収斂を促したのは日米ともに組織業績管理の重要性であった。改革の内実は、日本が年功秩序との格闘であったのに対して、米国は市場原理を抑え組織原理をのばすことであった。なお、この研究成果は『人事・賃金制度の国際比較-変化の中の日本とアメリカ-』(出版社未定)として2006年度中に公開する予定である。平成15年度は日米比較の前提である、日本の現況を日本の代表的企業の人事・賃金改革についてヒアリングを重ねた。発見された重要な知見は以下のように要約できる。1.1990年代を通じて進められてきた日本の賃金改革は、ここ1-2年でその改革の到達点がおおよそ鮮明になった。2.管理職については年俸制が一般化し、定昇制度はなくなった。しかし、個人交渉は存在しない。3.一般職は、職能資格等級を大ぐくり化し、新たに役割等級と呼称する趨勢にある。役割等級に基づく新たな賃金制度(役割給)の特徴はコンピテンシー等の能力考課によってゼロ査定やマイナス査定が一般化しつつあり、定期昇給制度は排除されている。役割給の昇給管理は役割等級毎に一定の標準的賃率に収束するように、等級内上位賃金の者に考課結果はより不利に、下位賃金の者にはより有利に昇給に反映されるようになった。4.より正確には、一般職の上層等級については、役割給のみで基本給が構成され、したがって定期昇給は無くなり、考課結果により賃金の上げ下げが可能となった。5.一般職の下層は役割給と習熟を反映した給与とから構成され、定期昇給は薄められつつも残されている。6.部門業績が、管理職の年俸や一般職の賞与に反映する傾向が強まっている。7.部門業績の把握にはバランス・スコア・カード等の手法が使われ始めているが、手法は安定していない。平成16年度は、米国での現状を現地でヒアリングする。その上で日米の共通点と相違を考える。本研究は、1)文献・資料のサーベイと研究会でのディスカッションにもとづく米国賃金研究の論点整理、2)米国企業人事担当者に対する現地でのヒアリング調査の実施、3)事実発見の整理と報告書の作成、という3段階に分けて実施している。これまでの研究実績は、以下のとおりである。平成15年度は、1)の段階を完了した。具体的には、研究代表者、研究分担者、アシスタントが定期的に研究会を開催し、先行研究の批判的検討を行うとともに、ヒアリング調査に向けたヒアリング項目の準備・検討を行った。この段階では、海外研究協力者であるジェームズ・リンカーン教授(UCバークレイ)にも研究会に御参加いただき、研究の具体的な方向性についての貴重なコメントを得た。

ここでの成果にもとづいて、翌年には2つの全国レベルでの学会報告を行っている(※)。平成16年度は、主に2)の段階として、米国での現地調査を行った。具体的には、リンカーン教授のご支援の下、カリフォルニア州サンフランシスコベイエリア周辺(サンフランシスコ、バークレイ、オークランド、サンタクララ)の企業数社を訪問した。調査企業は、プライベートセクターとパブリックセクターの企業でバランスよく構成されており、米国企業の賃金制度に関する多くの事実発見を得ることに成功した。これにもとづいて平成17年度には、3)の段階である調査報告書の執筆に着手する。なお、調査報告書は、最終的に書籍として刊行する予定である。※次頁の研究業績欄に学会報告が存在しないため、本研究の成果をここに付記する。1.日本労務学会第34回全国大会「米国における賃金改革の現状と課題」(於九州産業大学)報告者:樋口純平2.社会政策学会第109回全国大会「転換期のアメリカ労使関係」(於大阪私立大学)報告者:篠原健一平成15年度に日米の文献研究、日本の事例調査、平成16年度に米国の事例調査、平成17年度に日本の事例調査を実施した。研究の目的は、1.日本の賃金改革の意味を明らかにすること、2.同様に米国の賃金改革の意味を明らかにすること、3.これにより、日本の賃金改革の位相を明らかにすることであった。この目的に対して以下の諸点が明らかになった。1.日本の改革の根本は、賃金が年齢や勤続年数によって決まるいわゆる年功賃金の改革にあった。すでに1970-80年代に能力主義的人事管理によってその弊害が部分的に除去されていたが、今時の改革はその最終的な処理にあった。具体的には、「職能」から「役割」へ人事賃金制度のキーコンセプトのシフト、職能給から役割給への転換により、定期昇給の極小化と役割等級に応じた賃率形成がなされた。人事考課は「成果主義」化にともない、「役割」と実績との評価に成果評価が、「役割」と人材との評価に「コンピテンシー評価」が定着した。また、成果評価には部門業績が優位に組み込まれた。2.他方、米国の改革の根本は、市場で決まる賃率を組織の秩序としての賃率に組み替え人材の育成に資する制度を目指すことにあった。具体的には「職務」基準を「職能」的あるいは「役割」的に運用すること、そうした人事の基準をperformance management(組織業績管理)から演繹することであった。3.日本は「職能」から「役割」へ、米国は「職務」から「役割」への収斂が観察できる。そうした収斂を促した日米ともに組織業績管理(日本では「成果主義」と言い、米国ではperformance managementと言う)であった。組織業績管理の受容方式は日米の歴史・文化・市場・組織の伝統を反映していた。
グルタミン酸イメージングによる海馬シナプスの放出特性の決定

脳機能の基盤であるシナプス伝達機構を解明することは現在の神経科学における重要な課題である。一つの神経細胞には数個から数万個のシナプスが形成されており、複雑な情報処理がなされている。しかしながら、従来の測定技術では、膨大な数のあるシナプスの内、どこのシナプスがどれだけの情報処理を行っているのかを調べることができない。そこで申請者は神経伝達物質であるグルタミン酸を単一シナプスレベルでイメージングする技術の開発し、個々のシナプスがもつ機能および情報量を詳細に解析することを目的とし研究を行った。本研究において、申請者は初代海馬培養神経細胞上の個々のシナプスにおける活動電位に伴うグルタミン酸放出をリアルタイムでモニタリングする技術を開発した。従来の知見によれば、単一シナプスは神経回路における最小の情報処理装置であり、放出確率を変動させても一度に放出し得るグルタミン酸の量は変動しないと考えられてきた。ところが、実際に単一シナプスレベルでグルタミン酸の放出量を解析してみると、放出確率の変動に伴ってグルタミン酸の放出量も増加及び減少することが明らかとなった。これらの結果は単一シナプスが複数のシナプス小胞開口装置を持っていることを示している。個々のシナプスはOか1の2進的な情報処理方式で伝達を行っているのではなく、状況に合わせてダイナミックに情報伝達量を変動させ得ることを示唆する。さらに、申請者はシナプス個々の特性は空間的に不均一であることを見出した。プレシナプス特性は同じ神経軸索上のすぐ隣に離れたシナプス間であっても強い相関を示さず、それぞれのシナプスが独立に制御されていることを示唆する結果が得られた。以上の結果は、脳機能の基盤であるシナプス伝達機構を理解する上で非常に重要な知見をもたらす。脳機能の基盤であるシナプス伝達機構を解明することは現在の神経科学における重要な課題の一つとなっている。しかしながら、従来の測定技術では、膨大な数のあるシナプスの内でどこのシナプスがどれだけの情報量を持つのか調べることができなかった。そこで申請者は個々のシナプスがもつ機能および情報量を詳細に解析するために単一シナプスレベルのグルタミン酸イメージング技術の開発を行うことにした。今年度の研究では単一シナプスレベルでグルタミン酸イメージングを行うための蛍光顕微鏡測定システムの構築を行った。所属研究室には蛍光顕微鏡と高感度EMCCDカメラを組み合わせた高速蛍光イメージングシステムが設置されているため、時間・空間的に高精細な測定が可能となった。またこの高速蛍光イメージングシステムをベースにして、神経活動をモニタリングすることに成功した。具体的には、申請者が作製したグルタミン酸可視化プローブを初代海馬培養神経細胞の細胞膜上に固定し、蛍光ライブセルイメージングを行った。また、細胞外カリウム濃度を上げてシナプスを強制的に活性化させることで、FM色素染色法による初代海馬培養神経細胞のシナプスの染色を行い、シナプスの位置を決定した。単一シナプスレベルでグルタミン酸イメージングを行うための最適な測定条件を決定した。具体的には神経細胞の培養条件、神経細胞膜のビオチン化条件、グルタミン酸可視化プローブのラベル条件である。さらに測定データを量子解析法、V-M plot解析法等の統計学的解析法によって解析し、単一シナプスの機能特性を評価した。これらの研究成果を日本神経科学学会にて発表した。しかしながら、従来の測定技術では、膨大な数のあるシナプスの内、どこのシナプスがどれだけの情報処理を行っているのかを調べることができなかった。そこで申請者は個々のシナプスがもつ機能および情報量を詳細に解析するために単一シナプスレベルのグルタミン酸イメージング技術の開発し、神経伝達物質放出機構の解析を行った。申請者は昨年度までの研究によって、単一シナプスレベルのグルタミン酸イメージングを行うための蛍光顕微鏡測定システムを構築し、初代海馬培養神経細胞の活動電位に伴う神経伝達物質の放出をモニタリングする技術を開発している。今年度の研究では、単一シナプスの機能特性を詳細に評価するために、神経伝達物質の放出確率を変動させてグルタミン酸イメージングを行った。従来の知見によれば、単一シナプスは神経回路における最小の情報処理装置であり、放出確率を変動させても一度に放出し得る神経伝達物質の量は変わらないと考えられる。しかしながら、実際に単一シナプスレベルでグルタミン酸の放出量を解析してみると、興味深いことに、神経伝達物質の放出確率の変動に伴ってグルタミン酸の放出量も増加及び減少することが明らかとなった。さらに、シナプスは0か1の2進的な情報処理方式で伝達を行っているのではなく、状況に合わせてダイナミックに情報伝達量を変動させ得ることを示唆している。申請者はこれらの研究成果を日本生理学会及び日本神経科学学会にて発表した。

そこで申請者は神経伝達物質であるグルタミン酸を単一シナプスレベルでイメージングする技術の開発し、個々のシナプスがもつ機能および情報量を詳細に解析することを目的とし研究を行った。本研究において、申請者は初代海馬培養神経細胞上の個々のシナプスにおける活動電位に伴うグルタミン酸放出をリアルタイムでモニタリングする技術を開発した。従来の知見によれば、単一シナプスは神経回路における最小の情報処理装置であり、放出確率を変動させても一度に放出し得るグルタミン酸の量は変動しないと考えられてきた。ところが、実際に単一シナプスレベルでグルタミン酸の放出量を解析してみると、放出確率の変動に伴ってグルタミン酸の放出量も増加及び減少することが明らかとなった。これらの結果は単一シナプスが複数のシナプス小胞開口装置を持っていることを示している。個々のシナプスはOか1の2進的な情報処理方式で伝達を行っているのではなく、状況に合わせてダイナミックに情報伝達量を変動させ得ることを示唆する。さらに、申請者はシナプス個々の特性は空間的に不均一であることを見出した。プレシナプス特性は同じ神経軸索上のすぐ隣に離れたシナプス間であっても強い相関を示さず、それぞれのシナプスが独立に制御されていることを示唆する結果が得られた。以上の結果は、脳機能の基盤であるシナプス伝達機構を理解する上で非常に重要な知見をもたらす。
バベシア原虫の発育における赤血球膜Na-K-ATPaseの役割の解明

赤血球膜Na-K-ATPase阻害により赤血球内のカリウムイオンが減少しナトリウムイオンが増加することで、バベシア原虫の赤血球内での発育が阻害されることが、平成15年度の研究により明らかになった。そこで本年度は、原虫自身の細胞内カリウムイオンおよびナトリウムイオンの原虫の生存における役割を検討した。1)イオノフォアのバベシア原虫に対する直接効果赤血球膜Na-K-ATPaseを持たず細胞内外のイオン濃度の差が小さいLK型イヌ赤血球に寄生するバベシア原虫に対するイオノフォアの効果を検討したところ、LK型イヌ赤血球内の陽イオン組成はほとんど変化しなかったが、バベシア原虫は4時間でほぼ消失した。加えて、バベシア原虫感染赤血球内カリウムイオンおよびナトリウムイオン濃度は非感染赤血球と比べて明らかに変化していたことから、バベシア原虫は赤血球内とは異なる細胞内陽イオン組成とそれを維持するための独自の陽イオン輸送体を持ち、それらを維持できなくなった場合死滅することが示唆された。さらに、イオノフォアはバベシア原虫の細胞膜に直接作用し、原虫自身の陽イオン組成を崩壊させることが予想された。また、細胞にイオノフォアを作用させると、細胞内アデノシン3リン酸(ATP)濃度が著しく減少したことから、陽イオン組成を維持しようとNa-K-ATPaseなどのエネルギーを必要とする陽イオン輸送体が活性化し、ATPの消費が亢進することでATPの枯渇とさらには細胞死が引き起こされることが予想された。2)イオノフォアの抗バベシア原虫効果イオノフォアであるサリノマイシン、バリノマイシンおよびナイスタチンの抗バベシア原虫効果を検討したところ、いずれも高い抗バベシア原虫効果を有することが明らかになり、イオノフォアは新規抗バベシア原虫薬の候補として期待できることが明らかになった。赤血球膜Na-K-ATPaseをウワバインにより阻害することで、バベシア原虫の赤血球内での発育が阻害されることが明らかになっている。この原因を明らかにするために本年度は、Na-K-ATPase阻害により影響を受ける赤血球内環境として、赤血球内の酸化還元機構および酸化傷害の程度の評価、および赤血球内カリウムイオンの影響について検討を行った。赤血球内の酸化還元に重要な役割を持つ還元型グルタチオン(GSH)および赤血球酸化傷害の指標としてメトヘモグロビンと混濁度指数について、ウワバインによりNa-K-ATPaseを阻害した赤血球と正常な赤血球とで比較したが、GSHの減少や酸化傷害の亢進は観察されなかった。さらに、酸化剤により赤血球を故意に酸化させたが、GSHや酸化傷害の程度はNa-K-ATPase阻害の影響を受けなかった。以上より赤血球ではNa-K-ATPaseを阻害しても酸化還元機構に異常は起こらず、酸化傷害は亢進しない事が明らかとなった。2)赤血球内カリウムイオンのバベシア原虫発育への影響赤血球内に存在するカリウムイオンはNa-K-ATPase阻害により著しく減少したため、カリウムイオンの影響を明らかにするためにイオノフォアであるサリノマイシンを利用し、Na-K-ATPaseを阻害せず赤血球内のカリウムイオンを低下させ、バベシア原虫の発育を観察した。サリノマイシンにより、短時間で赤血球内カリウムイオンは減少し、赤血球内のバベシア原虫の形態の変化や原虫数の明らかな減少が観察された。長時間のサリノマイシン作用により、原虫はほとんど消失した。以上より、Na-K-ATPaseにより細胞内に輸送されるカリウムイオンおよびカリウムイオンの赤血球内濃度に依存して変化する因子がバベシア原虫の発育に重要である可能性が示唆された。

2)イオノフォアの抗バベシア原虫効果イオノフォアであるサリノマイシン、バリノマイシンおよびナイスタチンの抗バベシア原虫効果を検討したところ、いずれも高い抗バベシア原虫効果を有することが明らかになり、イオノフォアは新規抗バベシア原虫薬の候補として期待できることが明らかになった。
計算機制御による高精度恒温装置の試作研究

鉄,自動車用トンネルの通気改善や通信ケーブルの坑道内における換気設備を考える場合,トンネルや坑道の通気抵抗を求める必要がありそのため精度の良い通気圧測定器の開発が望まれている。本研究はトンネル両端における気圧差を測定し通気圧を求める方式の通気圧測定器において,重要な役割を果たす定圧容器の高精度恒温保持装置の開発を目的とした。通気圧測定を±1Paの精度で行なうためには容器内の温度変動を3/1000°C以内に保たねばならないが,このような高精度の恒温を保つための制御方式、温度変動に関する動特性,制御精度等について理論的研究を行なうとともに,試作装置による実験的な検討を行なって,次のような成果がえられた。(1)理論的研究については,主として計算機によるシミュレーション実験を行ない,恒温槽に対するセルフ・チューニング・コントロール(以下STCとする)を実施するためのシステム同定を行なった。えられた数学モデルの動特性解析を行ない,高精度の恒温特性を実現するために特に大きな影響を及ぼす外部及び内部の不規則雑音の影響を調べた。その結果,恒温槽の定常特性として,中間槽(二重壁恒温槽の中間部分)においては0.2°C以内の制御精度,内槽においては0.003°C以内の制御精度を実現した。過渡特性としては30分以内に定常状態となるようなパラメータ調製条件を見い出した。(2)実験的研究については,発泡スチロール製外容器の内部に特殊なガラス容器を発泡スチロールで覆った内容器からなる二重壁恒温槽を試作した。この装置に基づきSTCに関する基礎実験を行ない良好な結果をえた。特にST-PID制御が有効であることを確かめた。以上を総合的に検討した結果,筆者らが提案した通気圧測定器の実現可能性を立証できた。高精度の恒温装置を開発するための基礎研究として,本年度は(1)シミュレーション実験による装置実現の可能性,(2)実験装置の試作,に重点をおき次のような研究成果を得た.(1)計算機によるシミュレーション実験について(a)恒温槽に対するセルフチューニングコントロールを実施するためのシステム同定を行った.えられた数学モデルの動特性解析を行い,高精度の恒温特性を実現するために特に大きな影響を及ぼす外気温の変動や槽内の温度分布を一様にするためのファンによる撹拌に伴う外部及び内部の不規則雑音の影響を調べた.(b)恒温槽の定常特性として,中間槽(二重壁恒温槽の中間部分)においては0.2°C以内の制御精度,内槽においては0.003°C以内の制御精度を実現する.また過渡特性としては従来の装置では30min程度かかっているが,10min以内で定常値になるようなパラメータ調整条件を見いだした.(c)シミュレーション実験により以上のことを確かめ,試作装置に関する諸特性がどのように制御性能に影響を及ぼすかを明らかにした.(2)実験装置の試作について発泡スチロール製外容器の内部に特殊なガラス容器を発泡スチロールで覆った内容器からなる二重壁恒温槽を試作した.備品のデイジタルマルチ温度計は中間槽の温度計測と計算機へのフィードバック信号として利用し,磁気デイスク装置はデータの記憶保存用に利用している.この装置に基ずきセルフチューニングコントロールを行うためのパラメータ同定に関する基礎実験を行い基礎データを得た.今後,良好な恒温装置を実現するためさらに実験的研究を進める予定である.高精度の恒温装置を開発するための基礎研究として,本年度は(1)シミュレーション実験による制御方式の検討,(2)実験装置の特性改善,に重点をおき次のような研究成果を得た.(1)シミュレーション実験による制御方式の検討(a)恒温槽に対するセルフチューニングコントロールを実施するためのシステム同定を行い,数学モデルに基ずき動特性解析を行った.

その結果,高精度の恒温特性を実現するために特に外気温の変動が重要であり,このための制御方式に改善を加えることが必要であることを明らかにした.(b)このためプロセス制御に広く用いられているPID制御をセルフチューニング制御に付加し(ST-PID制御という)検討を行った.恒温槽の定常特性として,内槽においては0.003°C以内の制御精度を実現することができた.また過渡特性としては従来のSTC制御に比較しオーバーシュートを抑えることができた.(c)シミュレーション実験により以上のことを確かめ,外気温が変動しても十分な精度を維持する試作装置の設計条件を明らかにした.(2)実験装置の特性改善について発泡スチロール製外容器の内部に特殊なガラス容器を発泡スチロールで覆った内容器からなる二重壁恒温槽を試作し,実験的検討を行った.この装置の特性はシミュレーション実験の結果と必ずしも良い一致を見なかったが,セルフチューニングコントロールを行うための有用な基礎データを得た.特に今後の課題としては環境温度の変化に対する影響を調べ,良好な恒温特性をもつ装置を実現するためさらに実験的研究を進める予定である.
静電型イオン貯蔵リングによる生体分子ー電子・光子衝突研究の新たな展開

静電型イオン貯蔵リングを用いて様々な一価負イオン分子に関する真空中での光解離を研究した。フルオレッセンの場合は、波長スペクトルがレーザー照射前のイオン貯蔵時間によって大きく変わる。この変化はフルオレッセン分子の異なる異性体に起因する。これら異性体の相互転換はイオンを貯蔵している間に起こる。オレンジIについても類似の結果が得られた。クロロフィルaとbの場合は、時間スペクトルが早い減衰成分と遅い減衰成分からなる。統計モデルはこれらのスペクトルを良く再現し、活性化エネルギーは両者とも約0.6 eVである。測定した気相での波長スペクトルは溶液での吸収スペクトルと大きく異なる。今年度は分子イオンと光子の衝突実験に研究の重点を置いた。目的とするイオンを静電型イオン貯蔵リングに入射し周回させる。一方、リングの直線部に波長可変のレーザーを入射し周回イオンに照射する。イオンは光を吸収した後解離するが、解離生成中性分子はリングの外で検出できる。レーザーの波長を変えて解離の波長依存性を測定する。一方、イオンをリングに貯蔵する時間によっても吸収が変わることが今回はじめて発見された。Fluoresceinは蛍光色を発する有名な色素であるが、この分子の負イオンについて光解離の実験を行った。この分子には2つの異性体があるが、真空に貯蔵すると分子構造の転換が起り一方から他方へ変わることを発見した。これは相互変換と呼ばれるプロセスである。葉緑素(chlorophyll)は植物が光を取り込む上で重要な役割を果たす。Chlorophyllaおよびbの光吸収実験は主に液相について行われてきて、気相での実験は極めて少ない。周囲の分子から影響を受けない真空中での分子単体の光吸収の研究は分子の素顔を知る上で極めて大切である。実験は一荷の負イオンのChlorophyllaおよびbにレーザーを照射し、生成される中性粒子の時間依存性、レーザー波長依存性、レーザー強度依存性等を測定した。その結果、時間スペクトルは1光子吸収から生ずる減衰の遅い成分と2光子吸収から生ずる減衰の速い成分からなり、これらは一つの解離チャンネルを経由する統計モデルで良く説明できることがわかった。また、波長スペクトルは溶液での吸収スペクトルと大きく異なる。静電型イオン貯蔵リング中にイオンを蓄えた後、レーザーを照射し、光解離の実験を行った。Fluoresceinは蛍光色素として古くから知られていて、液相での光吸収研究は精力的に行われてきた。一方、気相での実験は極めて少ない。特に一価負イオンについては2つの互変異性体の存在が理論的に知られているが、実験データは不十分であった。まず、Electrosprayイオン源で一価負イオンを生成し、トラップに貯蔵後、出射、加速し、質量を選別し、イオン貯蔵リングに入射した。リング内で一定時間貯蔵した後、波長可変のレーザーを照射し、光吸収解離で生成された中性粒子を検出した。その結果、リングでの貯蔵時間を変えると中性粒子の時間および波長スペクトルが大きく変わることを発見した。貯蔵によって分子構造が変化したものと推定される。短い貯蔵時間では2つの分子、また、長い時間では1つの分子構造になる。色素Orange Iにも同様に二つの互変異性体がある。これらの気相での変化を上記と同様の手法で調べた。並行して進めた衝突誘起解離(CID)、液相での光吸収、理論解析などを総合すると、気相では貯蔵時間とともに2つの分子構造から1つの分子構造に変化すると推定される。葉緑素は植物が光を取り込む上で重要な役割を果たす。光吸収実験は主に液相で行われ、気相での実験は極めて少ない。周囲の影響を除いた分子単体の研究は極めて大切である。実験は一価の負イオンのChlorophyllaおよびbにレーザーを照射し、生成される中性粒子の時間、レーザー波長、強度依存性等を測定した。その結果、時間スペクトルは1光子吸収による減衰の遅い成分と2光子吸収による減衰の速い成分からなり、これらは一つの解離チャンネルを経由する統計モデルで良く説明できることがわかった。イオン-光子の衝突実験では、イオンをトラップに0.52秒間貯蔵することによって励起状態が緩和し、吸収のスペクトル幅も狭くなることが最近の我々の研究でわかった。しかし、イオントラップでの貯蔵はイオン源から連続して入射されるビームを蓄積貯蔵するので、入射のタイミングによって貯蔵時間が異なる。また、イオントラップ内の真空度は必ずしも良くないので再励起の可能性がある。そこで、超高真空の静電リングにイオンを蓄えて脱励起させれば、より明確な脱励起になるはずである。そのためには10 Hzのレーザー発光を機械的なシャッターで遮って、ビーム貯蔵中はシャッターを閉じて光が当たらないようにする必要がある。

この装置を設置した後、イオンをリングで貯蔵した場合とトラップで貯蔵した場合との比較をした。Fluoresceinは蛍光色素として古くから知られていて、液相における光吸収の研究は精力的に行われてきた。一方、気相(真空中)での吸収実験は極めて少ない。特に一価負イオンについては2つの互変異性体の存在が理論的に知られているが実験データは極めて不十分であった。まず、Electrosprayイオン源で一価負イオンを生成し、トラップに貯蔵後、出射、加速し、質量を選別した後静電型イオン貯蔵リングに入射した。リング内で一定時間貯蔵した後、波長可変のレーザービームを照射し、光吸収解離で生成された中性粒子を検出した。その結果、リングでの貯蔵時間を変えると中性粒子の時間スペクトルおよび波長スペクトルが大きく変わることを発見した。貯蔵時間が短い場合には2つの分子、また貯蔵時間が長い場合は1つの分子構造になることがわかった。解析の結果、貯蔵によって分子構造が変化(interconversion)したものと推定される。この研究成果は国内外の学会等で発表すると共に論文にまとめて学会誌に投稿中である。分子イオンによるレーザー光の吸収解離実験では分子イオンchlorophyll a, bについて貯蔵リングの実験に加えて衝突誘起解離の実験も含めて研究を完結させることができた。この結果は論文にまとめて発表した。また、分子イオンfluoresceinについては互変異性体の真空中での転換を観測することができ、同様に論文にまとめて発表することができた。分子イオンorange Iについても実験を精力的に進めた結果、互変異性体の構造転換が見えてきている。以上の結果は国内外の学会などで発表することができた。電子標的は装置の正常動作を確認している。以上のように研究はおおむね順調に進展している。3月11日の東日本大震災で実験室のいくつかの装置が倒壊、破損した。このために装置の生命とも言うべき超高真空槽の真空が劣化した。これを元の状態に戻すために長期間の真空槽の加熱脱ガスを行った。その結果、夏頃までに復旧させることができ、リングの真空度が10-11 Torr台に達した。その後、直ちにイオン-光子の衝突実験に取りかかり、装置を順調に稼働させることができたので、上に述べた成果をあげることができた。ただし、イオン-電子衝突の実験を行うだけの時間的余裕がなかった。分子イオンによるレーザー光の吸収解離実験では、分子イオンをイオン貯蔵リングに秒オーダーの長い時間貯蔵すると互変異性体の構造が真空中で変るという事実を分子fluorescein負イオンについてはじめて発見した。この研究をさらに進めて分子orange Iについても同様の事実を発見した。この研究を実験と理論の両面から更に推進し、研究を完結し論文にまとめることを目指す。
マウスES細胞において開いたクロマチンの状態を規定する分子機構の解明

Myst複合体は、進化的に保存されたMyst(HAT)-PHF factor-Ing4/5-Meaf6のヘテロ4量体を構成している。その共通因子であるMeaf6の機能を解析するために、誘導型ノックアウトES細胞を作成した。ES細胞でMeaf6の機能を喪失させると、細胞は1継代後に死滅したことから、その機能はES細胞の自己複製維持に必須であることがわかった。次にMeaf6の欠損がMyst複合体の活性に与える影響を検討するために、Meaf6欠損後のヒストンのアセチル化状態をWestern blot法により解析した。Meaf6がMyst複合体の共通因子であることから、その欠損はアセチル化の低下を齎すことが予想されたが、それとは逆に、ヒストンアセチル化の全般的な亢進が観察された。さらに、Meaf6の欠損がMyst複合体の形成に与える影響を検討するために、Meaf6欠損を誘導した細胞でMyst2の免疫沈降を行い、沈降物を質量分析法で解析した。その結果、Meaf6が存在しない状態でも、Myst2はPHF factorであるJade1, Brpf3、そしてIng4/5と結合していた。また、沈降ペプチドの量比から、Meaf6非存在下では、Myst2とPHF factorの結合が亢進している可能性が示唆された。これらの結果は、Meaf6がMyst複合体のヒストンアセチル化能を負に制御する因子であることを示唆している。Meaf6は酵母でも保存されているHAT複合体の構成因子であるにもかかわらず、これまでいかなる種のホモログについても、その機能は報告されていない。本研究成果は、その端緒となる可能性がある。当初の目的であるES細胞特異的なヒストンアセチル化の機能ではないものの、これまでに解明されていないMyst複合体の構成因子Meaf6の機能解明に迫りつつあることは、基礎生物学的に重要な成果と考える。これまでに作成しているMeaf6誘導型ノックアウトES細胞において、さらにMyst2ないしはMyst4をノックアウトし、これらの基質特異性に従って、Meaf6欠損によるヒストンアセチル化亢進が抑制されるかを検討する。また、Meaf6の有無により、Myst2がそのヒストン認識に必要な複合体コンポーネントであるJade1やBrpf3との相互作用の強度を変えるのかどうかを、免疫沈降法により検討する。さらに、Meaf6誘導型ノックアウトES細胞に、これを均一に分化誘導するためのホルモン誘導型転写因子Gata6GRやCdx2GPRhを導入した細胞株を作成する。そして、これらをDexamethasoneやRU486で分化誘導後に、TamoxifenによるCre活性誘導でMeaf6を欠損させることにより、Meaf6の必要性がES細胞特異的な現象なのかどうかを検討する。本研究は、マウスES細胞において開いたクロマチンの状態を規定する分子機構を解明することを、その目標とする。具体的には、我々が同定した候補因子Myst2について、詳細な機能解析を進める。そして、Myst2の機能が、ヒストンアセチル化によるものなのか、あるいは他の分子のアセチル化を介したものなのかを、明らかにするとともに、これらのアセチル化がどのように多能性維持に関与するのかを解明する。平成29年度は、まず、Myst2欠損を誘導したES細胞ならびに恒常的にMyst2を欠損したES細胞の遺伝子発現パターンをRNA-seq法で解析し、Prdm14などの多能性関連転写因子とともに、いわゆる2細胞期マーカー遺伝子の発現が変動することを見出した。また、ウエスタンブロット法によるヒストン修飾の解析から、Myst2欠損によりH3K9などのアセチル化が減少することを確認した。さらに、Myst2欠損ES細胞の血清中での増殖能低下を相補する多能性関連転写因子の同定を試みたが、これまでにそのような能力を持つ転写因子は見いだせていない。一方で、機能的Ty1タグ付きMyst2遺伝子を作成し、これでMyst2欠損ES細胞を機能相補した細胞株を樹立した。この細胞を用いて、抗Ty1抗体を用いたクロマチン産物の免疫沈降を行い、これを次世代シークエンサーで解析することにより、ゲノム上のMyst2結合領域を同定した。Myst2欠損ES細胞の培養条件依存性について、詳細な検討を試みた。この結果、MAPキナーゼ経路を遮断するERK阻害剤を添加すると、血清含有培地におけるMyst2欠損ES細胞の増殖能が回復した。この知見は、Myst2の機能をシグナル伝達と結びつけるものとして、極めて興味深い。

その結果、Meaf6が存在しない状態でも、Myst2はPHF factorであるJade1, Brpf3、そしてIng4/5と結合していた。また、沈降ペプチドの量比から、Meaf6非存在下では、Myst2とPHF factorの結合が亢進している可能性が示唆された。これらの結果は、Meaf6がMyst複合体のヒストンアセチル化能を負に制御する因子であることを示唆している。Meaf6は酵母でも保存されているHAT複合体の構成因子であるにもかかわらず、これまでいかなる種のホモログについても、その機能は報告されていない。本研究成果は、その端緒となる可能性がある。当初の目的であるES細胞特異的なヒストンアセチル化の機能ではないものの、これまでに解明されていないMyst複合体の構成因子Meaf6の機能解明に迫りつつあることは、基礎生物学的に重要な成果と考える。今後は、これまでの進展に基づき、計画に沿って研究を進めていく。平成30年度は、まず、昨年度作成したTy1-Myst2でレスキューされたES細胞を用いた免疫沈降-LC-MS/MS解析により、Myst2複合体の解析を行う。そして、同定された結合因子のIPによるMyst2結合の検証を行う。また、Myst2と機能重複する可能性のある遺伝子の解析を行う。マウスES細胞においては、3つのMystfamilyメンバー(Myst1, Myst4, Tip60)が高発現している。これまでの報告では、Myst2を含むこれら4つのMystfamilyメンバーは、少しずつ重複しながらも異なる特異性を示し、ヒストンH3,H4の異なるリジン残基のアセチル化を行っているとされている。しかし、これらの間の機能重複が、Myst2欠損ES細胞が血清含有培地で増殖能を低下させながらも自己複製を継続する際に、機能代償的に作用している可能性がある。そこで、誘導型Myst2欠損ES細胞において、Crispr/Cas9法を用いてこれらのメンバーの遺伝子破壊を行い、これが血清含有培地におけるMyst2欠損誘導時に見られる、一部の細胞の自己複継続に与える影響を解析する。さらに、Myst2欠損ES細胞で代償的に発現上昇を示すエピジェネティック制御因子の同定と、その機能の検証を行う。昨年度得られた遺伝子発現解析データから、血清含有培地で樹立された恒常的Myst2欠損ES細胞で発現量が変化する遺伝子から、エピジェネティック制御因子をコードするものを抽出する。これらについて、強制発現ないしはshRNA-mediated knock-down法により、その発現量を正常化した時の自己複製への影響を検討する。これまでに作成しているMeaf6誘導型ノックアウトES細胞において、さらにMyst2ないしはMyst4をノックアウトし、これらの基質特異性に従って、Meaf6欠損によるヒストンアセチル化亢進が抑制されるかを検討する。また、Meaf6の有無により、Myst2がそのヒストン認識に必要な複合体コンポーネントであるJade1やBrpf3との相互作用の強度を変えるのかどうかを、免疫沈降法により検討する。
微量液滴形成技術を用いた多色蛍光ビーズ調製技術の開発とゲノム解析への応用

多種類の蛍光ナノパーティクルを正確な混合比で抱埋した多色蛍光ビーズの作製を目指し、混合液滴形成技術の研究を進めている。基板表面上の液滴位置精度を高めることは、混合プロセスの安定性につながると考えられる。そこで、平成16年度は、外部電極付キャピラリーを利用し、液滴位置精度を向上させるための研究を重点的に実施した。本研究で用いられた外部電極付キャピラリーは、ガラスキャピラリーの外表面へのアルミニウム蒸着により作製されている。静電式の液滴形成法では、キャピラリー内の溶液と基板の間にパルス電圧(V_1:ノズル側が正極)を印加される。その結果、キャピラリー先端の溶液界面が円錐状に変形してTaylor Coneを形成し、その先端から射出されたジェット流が基板上に蓄積して液滴となる。外部電極付キャピラリーの場合、V_1に加え、+V_2が外部電極に印加される。バイアス電圧V_1(=V_2-V_1)が正の場合、キャピラリー先端の溶液界面の表面電荷が中心に集中し、界面中心が更に強く引き出される。このような作用が、Taylor Coneの形状を更に急峻にし、その先端から射出されるジェット流を安定化させると同時に、ジェット流を細くする。こうして、極微量の液滴が、所望の位置に高精度に形成されるようになる。実験の結果、液滴形成位置の精度は、液滴位置座標の標準偏差を指標とすると、外部電極無しの場合0.28μmであったものが、0.22μmに改善された。基板移動と連続的なジェット形成を組み合わせて描画した線の太さを計測することにより、ジェット流を細くする効果を評価した。その結果、外部電極無しの場合、太さは5.5μmであったが、外部電極付では3.5μmに減少した。以上の知見は、広く捉えれば、基板表面上での高精細なパターニングを改善するものであり、例えば高密度のマイクロアレイ作製、電子デバイスの配線パターニング、あるいは偽造防止用の印刷技術といった方向への展開も期待される。多種類の蛍光ナノパーティクルを正確な混合比で抱埋した多色蛍光ビーズの作製を目指し、混合液滴形成のメカニズムが詳細に調べられた。これらの知見を基に、混合操作の制御性を高めるための研究が重点的に実施された。本研究で利用された混合液滴形成装置は、試料溶液を蓄えた2本のノズルを備え、パルス電圧を印加することで、静電吸引力によりノズル先端から試料のジェット流が引き出される。混合操作は、一方のノズルからジェット流を引き出して基板上に最初の液滴を形成し、もう一方のノズルから射出されたジェット流をその液滴に注入することより実現される。この混合プロセスを、高速度カメラ(科研費にて購入)を用いて詳細に観察し、混合条件(ノズル間距離、液滴体積のパルス電圧依存性)の検討に反映させた。本混合液滴形成法では、ノズル間距離(D_<cap>)が短すぎると、ジェット流が過剰に偏向され、もう一方のノズルに衝突しする。D_<cap>が長すぎると、最初の液滴にジェット流が届かず混合が実現しない。実験の結果、適切なD_<cap>の条件は、ノズル-基板間距離をH_<cap>とすると、D_<cap>=11.2xH_<cap>であった。液滴体積のパルス電圧依存性を評価した結果、パルス高(500V)を固定し、パルス幅を13msの範囲で変化させると良好に液滴が混合され、0.32pLの範囲で比例して注入量を制御できた。以上の知見を基に、グリセリンを主成分とするfluorescein溶液およびrhodamine B溶液を様々な比率で混合した試料スポットからなるマイクロアレイを作製した。マイクロアレイのfluorescein蛍光像は、左下のスポットがが最も輝度が高い。一方、rhodamine B蛍光像は、右上が最も明るくなるように混合量が調整されている。このようにして、各スポットで混合比率を調整してマイクロアレイを作製できることが確認された。

実験の結果、液滴形成位置の精度は、液滴位置座標の標準偏差を指標とすると、外部電極無しの場合0.28μmであったものが、0.22μmに改善された。基板移動と連続的なジェット形成を組み合わせて描画した線の太さを計測することにより、ジェット流を細くする効果を評価した。その結果、外部電極無しの場合、太さは5.5μmであったが、外部電極付では3.5μmに減少した。以上の知見は、広く捉えれば、基板表面上での高精細なパターニングを改善するものであり、例えば高密度のマイクロアレイ作製、電子デバイスの配線パターニング、あるいは偽造防止用の印刷技術といった方向への展開も期待される。
ブドウに付着する微生物に着目したワインのテロワールを構成する新たな要素の解明

本研究は、栽培環境の微生物群集がワインのテロワール(ワインの香味に現れる土地の特徴)の要素であることを明らかにするため、以下の3つの研究を行う。(1)ブドウ果実上の微生物群集構造に影響する環境要因の解明(2)ブドウ果実上の微生物群のワイン風味への寄与の推定(3)栽培環境ー微生物群集ーワインの香味のつながりの検証本研究により、栽培環境、ブドウ果実上の微生物群集とワインの香味のつながりが明らかになれば、テロワールという概念を微生物で説明することが可能になる。さらに、微生物相を栽培管理の上で有効な指標として捉えた新しい栽培技術の展開が期待できる。
小脳非運動機能の神経回路基盤

ヒト小脳では巨大な後葉半球部が、体性運動機能よりも小脳性高次機能障害や小脳性自閉症に関連する非運動機能に関与することが、近年、臨床症状や画像解析から示されている。しかし、その神経回路メカニズムの詳細は不明である。齧歯類の小脳を用いてヒトの小脳機能を解析するための小脳構造の相同性を明らかにしてきた我々のこれまでの研究成果に基づき、マウスを用いて、単一軸索投射解析、Aldoc-Venusマウスでの両方向性蛍光トレーサーによる高効率神経回路解析、神経回路破壊後の行動解析、形成発達機構の解析、スライスパッチ電気生理学的解析により系統的解析を行い、小脳の非運動機能の神経基盤を解明することを目指す。