hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本列島の地形変動の総合復元に基づく国土防災のための地形分類体系の再構築

日本の地形は,流水,氷河・周氷河,風,重力,火山活動・地殻変動などの営力が地面に作用し形成されてきた。地形分類の体系化を目的として(1)上述の諸作用による地形変化プロセスと地形のフィードバック機構(2)プロセス間相互作用の解明を試みた。国土防災上,大規模地形変化発現域を推定しうる地形条件の抽出が重要なこと,そのためには,氷期間氷期変動,完新世の環境変動,人為地形場改変の影響を重層的に評価する必要があることを示した。最近の自然災害による地形変化を最新写真測量技術を用いて図化し,それと地形場との関係を議論した。以下に個別成果の概要を記す。主に研究協力者・指導学生との共同研究である。奥羽山脈で地すべり地を地形分類し,山地湿地の気候変動に対する応答性を水文地形学的に説明した。三陸海岸で沖積低地を地形分類・堆積層解析し,完新世の沈降傾向を論じた。2011年東北日本太平洋沖地震津波による地形変化プロセスと地形場の関係を解明した。関東平野中央部の沈降中心付近で、段丘面の地形分類・常総層の堆積層解析・段丘被覆層のテフラ分析を行い,地形面分化過程を考察した。2015年鬼怒川決壊に伴い形成されたクレバススプレーの超詳細DEMの作成と微地形分類を行った。利根川支流鏑川の段丘形成プロセスを再検討し,網状流から生育蛇行への移行条件を論じた。利根川水系の完新世後期の河道変遷史に基づく微地形分類を行い、アバルジョンの発生条件を明らかにした。多摩川・荒川でtoe-cut terraceを分類し流域土砂収支の長期変動を論じた。木曽山脈の多重山稜が本流谷の下方侵食によって形成されることを示した。静岡の浜提列低地を分類し、DID拡大に伴う津波リスクの増大を指摘した。2014広島土砂災害の崩壊位置の地形的特徴を機械学習によって解明した。シラス台地の開析谷の分化・発達プロセスを透水性と強度測定にもとづき解明した。日本列島の多様な地形発達史を復元し、災害ポテンシャルをもつ地形変化を抽出し、そうしたイベント性地形を単位とする新しい地形分類法を考究した。具体には以下の地域(地形)の現地踏査、堆積物分析、写真測量・地形計測、年代測定(14C、10Be、OSL、テフラ編年)、統計・GIS解析を実施した。木曽山脈(氷河・多重山稜)奥羽山脈(地すべり変動)中国山地・シラス台地(表層崩壊)養老山地東麓(土石流扇状地)多摩川上流・関東平野中央(台地面分化)鬼怒川・中川(河道変遷と自然堤防帯)濃尾平野(デルタ応答)上越海岸と急流河川群(粗粒物質運搬)三陸沿岸(低地沖積層と津波・地震サイクル)。目標の7割程度の進捗にとどまった。地中探査の進展を意図していたが、sfm-uavの技術普及がこの1年で急速に進み、従前の数分の1の予算規模で、高精度の地形モデルの構築が可能となったことから、地形分類の体系化を効率的に進めるために、導入すべきと判断し、その準備をすすめた。大学業務が増し、フィールドワークを予定の6割程度に抑えざるをえなかったものの、多くの研究協力者と大学院生と共同して研究を進めた結果、学会発表論文や査読論文を多数まとめることができ、今後の研究の足がかりを得ることができた。以上の理由から、おおむね順調と判断します。地形分類体系といっても、内容は多岐にわたっており、(1)ハザードマップや災害実績図におけるの現手法開発、といった社会実装につながる出口を意識したアプローチと、
大気水素が紡ぐ植物と放線菌の未知の共生関係の解明と病害防除能力に与える影響

本研究は、放線菌と植物や他微生物との間の生物間相互作用に大気水素の取り込みが関与する可能性を検証し、放線菌の生態と潜在的な病害防除ポテンシャルに関する基盤的知見を獲得することを目的とする。まず当助成初年度は、以下の研究を実施した。1.遺伝子組換え株の再作製:目的遺伝子のPCR増幅確認やガス分析による水素酸化活性を確認した結果、高親和性ヒドロゲナーゼ遺伝子の復元株が正しく作製されていないことが判明した。高親和性ヒドロゲナーゼ遺伝子を欠損させた破壊株に遺伝子の再導入を試みたが、現在のところ目的の組換え株は得られていない。2.高親和性水素酸化放線菌の獲得: Streptomyces属放線菌OS2C株の他に、国内微生物寄託機関の純粋分離株の中から、各々Suborderレベルで系統的に異なる放線菌4株の高親和性水素酸化活性を見出した。うち1株はOS2C株と異なり胞子非形成株である。いくつかの株はOS2C株と同様に貧栄養培地で高い水素酸化活性を示す可能性が示唆された。3.植物接種試験:無菌土耕栽培したイネに野生株および破壊株を接種し、植物地上部および根の体内、表面、根圏土壌の各フラクションの微生物数をコロニーカウント法により経時的に調べた結果、接種4週間後に破壊株の定着率の減少が確認された。また同様に、高親和性ヒドロゲナーゼ遺伝子のプロモーター下流にGFP遺伝子を部位特異的に挿入した発現レポーター株を無菌イネに接種した結果、接種4週間後に植物表面で増殖した発現レポーター株のGFP蛍光が観察され、共生時の高親和性水素酸化酵素遺伝子の発現が推察された。科研費採択前に作製した遺伝子組換え株の一つ(高親和性水素酸化酵素遺伝子を破壊株に再導入した復元株)が正しく作製されていないことが判明したため、その再作製に時間を費やした。比較トランスクリプトーム解析やメタボローム解析に着手することは出来なかったが、大気水素酸化能を有する放線菌種の拡大など、次年度以降の展開に向けた予備試験を着実に実施した。復元株の作製は難航しており、まずは野生株と遺伝子破壊株を用いて研究計画を遂行する。イネ地上部および根の体内、表面、根圏土壌の各フラクションの微生物数をコロニーカウント法により経時的に調べた結果、野生株に比べて破壊株で生細胞数が少ないデータを得たが、平板培地上でも同様のコロニー数の違いが見られており、大気水素酸化能の欠失は放線菌の形態分化や正常なコロニー形成に影響を及ぼす可能性が考えられた。その場合、コロニーカウント法で植物共生細胞数を評価することは不適と考えられるため、16S rRNAの定量RT-PCRの実施も計画する。他微生物との相互作用や生態分布に関する研究にも着手する。

他微生物との相互作用や生態分布に関する研究にも着手する。(理由)研究計画の見直しにより、当該年度に比較トランスクリプトーム解析やメタボローム解析を実施しなかったためである。(使用計画)次年度使用額は、当初の予定通り、実験試薬やガスボンベ当の消耗品費、国内外の学会参加旅費等に使用する。研究の進展状況に応じて柔軟に使用し、助成期間内に全て使用予定である。
カイラル化合物による電流-スピン流相互変換

本研究は電子スピンの流れ「スピン流」の基礎物理において、有機化合物のカイラリティによる電気的スピン整流(正効果)を究明するとともに、その逆効果を検証するものである。キラリティ誘起スピン選択則の発見はカイラリティに立脚した新しいスピン整流機構の存在を支持するが、これを固体スピントロニクス素子へ組み込む研究は数少ない。その背景には、スピントロニクス物質の大半が無機物であり、それらのカイラリティ制御は困難だという事実がある。一方、カイラリティ制御は有機化学の分野で整備されており、鏡像異性体の作り分けが可能である。これら有機化学の強みを活かすことで、カイラリティ自由度をスピントロニクスへ導入してゆく。従来、スピン流ー電流変換には磁性体や貴金属が不可欠だと考えられてきた。しかしながら、有機化学の研究分野において、非磁性軽元素のみから構成されるキラル分子を用いても、電流誘起のスピン偏極が生じることが明らかになってきた。この知見を固体デバイスへ展開することで、キラリティに立脚したスピン流物理の萌芽を開拓できることが期待される。本研究の到達目標および意義はここにある。本研究の目的を達成するべく、電流を伴わないスピン流「純スピン流」に基づく実験系の構築に標準試料を用いて取り組んだ。具体的には、標準試料としてPt/Y3Fe5O12接合構造を使用し、スピンポンピング効果(マイクロ波誘起磁化ダイナミクスによる純スピン流注入)とスピンゼーベック効果(熱流誘起磁化ダイナミクスによる純スピン流注入)の測定系を構築した。現在はいずれも測定できる段階に至っている。一方、物質系の選択には改善の余地が残った。キラル分子との共蒸着によりスピン軌道相互作用の小さな金属にキラリティを付与できると期待したが、有望なデータは得られていない。この問題は当初予期しておらず、適当な物質の選定および設計を再考する必要があった。解決策として、研究代表者はTM-BEDT-TTFを用いたカチオンラジカルを有する分子性イオン結晶の薄膜作製に取り組んだ。この結晶はTM-BEDT-TTFへキラリティを付与することが可能であり、鏡像異性体を選択的に作製できる。条件出しの結果、平坦な表面を有する薄膜単結晶の作製に成功している。本化合物の単結晶化および薄膜化は世界に先駆けるものである。現在は典型的なスピントロニクス実験であるスピンポンピングやスピンゼーベック測定を遂行できる段階に至っている。この意味で測定系の構築は完了したといえる。一方、物質系の選択には改善の余地が残る。当初は、キラル分子との共蒸着によりスピン軌道相互作用の小さな金属であるCuにキラリティを付与できると期待したが、有望な測定データは得られていない。問題の本質は、キラル分子のHOMO準位とCuのフェルミ準位との不一致が大きすぎるため、キラル分子のキラリティを担う波動関数とフェルミ準位近傍のそれとの混成が小さすぎることだと研究代表者は推察している。上記の問題は当初予期しておらず、適当な物質の選定・設計を再考する必要があった。解決策として、研究代表者はカチオンラジカルを有する分子性イオン結晶の作製に取り組んだ。具体的には、(TM-BEDT-TTF)9(Mo6O19)5の薄膜結晶を作製した。TM-BEDT-TTFはキラリティを付与することが可能であり、(R,R,R,R)と(S,S,S,S)とに作り分け可能である。本化合物は電気伝導性を担うカチオンラジカルにキラル分子を用いることで結晶にキラリティを導入できる数少ない例である。研究代表者はTM-BEDT-TTFおよび(TBA)2(Mo6O19)5を原料として電気化学的に合成することで本化合物の単結晶育成に取り組んでおり、すでに平坦な表面を有する薄膜の作製に成功している。純スピン流実験による電流ースピン流変換の検証の前段階として、キラルなカチオンラジカルを有する分子性イオン結晶の作製と、強磁性金属を用いたトンネル接合系によるキラリティ誘起の磁気抵抗の観測に取り組む。固体デバイスにおけるキラリティ誘起の電流ースピン流変換は世界に先駆けるものであり、これを支持する磁気抵抗の観測はそれ自身でも十分なインパクトが見込める。分子性イオン結晶として、まずは(TM-BEDT-TTF)9(Mo6O19)5を用いる。ただし実験リスク分散のため、同じく分子性イオン結晶である(DM-EDT-TTF)2ClO4も併用して同様の実験を遂行する予定である。磁気抵抗測定用のトンネル接合系において、強磁性金属にはNiを用いる。Niの仕事関数は約5.2eVであり、有機化合物へのホール注入を実現する上で適当だと判断した。トンネル絶縁層にはAl2O3を用いる。

トンネル接合の動作特性は、他のキラル分子(たとえばheliceneやbinol)を標準試料として用いたキラリティ誘起の磁気抵抗を測定することでモニタリング可能である。こうして作製条件を最適化したトンネル接合系に(TM-BEDT-TTF)9(Mo6O19)5の薄膜をラミネートし、最上部に金薄膜を蒸着して端子付けすることで、縦型磁気抵抗デバイスが完成する。このデバイスを用いて、まずは固体デバイスにおけるキラリティ誘起の磁気抵抗の観測を目指す。本研究は電子スピンの流れ「スピン流」の基礎物理において、有機化合物のカイラリティによる電気的スピン整流(正効果)を究明するとともに、その逆効果を検証するものである。キラリティ誘起スピン選択則の発見はカイラリティに立脚した新しいスピン整流機構の存在を支持するが、これを固体スピントロニクス素子へ組み込む研究は数少ない。その背景には、スピントロニクス物質の大半が無機物であり、それらのカイラリティ制御は困難だという事実がある。一方、カイラリティ制御は有機化学の分野で整備されており、鏡像異性体の作り分けが可能である。これら有機化学の強みを活かすことで、カイラリティ自由度をスピントロニクスへ導入してゆく。従来、スピン流ー電流変換には磁性体や貴金属が不可欠だと考えられてきた。しかしながら、有機化学の研究分野において、非磁性軽元素のみから構成されるキラル分子を用いても、電流誘起のスピン偏極が生じることが明らかになってきた。この知見を固体デバイスへ展開することで、キラリティに立脚したスピン流物理の萌芽を開拓できることが期待される。本研究の到達目標および意義はここにある。本研究の目的を達成するべく、電流を伴わないスピン流「純スピン流」に基づく実験系の構築に標準試料を用いて取り組んだ。具体的には、標準試料としてPt/Y3Fe5O12接合構造を使用し、スピンポンピング効果(マイクロ波誘起磁化ダイナミクスによる純スピン流注入)とスピンゼーベック効果(熱流誘起磁化ダイナミクスによる純スピン流注入)の測定系を構築した。現在はいずれも測定できる段階に至っている。一方、物質系の選択には改善の余地が残った。キラル分子との共蒸着によりスピン軌道相互作用の小さな金属にキラリティを付与できると期待したが、有望なデータは得られていない。この問題は当初予期しておらず、適当な物質の選定および設計を再考する必要があった。解決策として、研究代表者はTM-BEDT-TTFを用いたカチオンラジカルを有する分子性イオン結晶の薄膜作製に取り組んだ。この結晶はTM-BEDT-TTFへキラリティを付与することが可能であり、鏡像異性体を選択的に作製できる。条件出しの結果、平坦な表面を有する薄膜単結晶の作製に成功している。本化合物の単結晶化および薄膜化は世界に先駆けるものである。
蝸牛内、外有毛細胞における細胞内情報伝達機構と聴覚伝達機構との関係

(1)蝸牛外有毛細胞の細胞内塩素イオン濃度の測定モルモット蝸牛よりコルチ器を摘出する。酵素ならびに機械的処理により、外有毛細胞を単離し、塩素イオン感受性蛍光色素であるMQAEを負荷する。倒立落射蛍光顕微鏡を用いて、外有毛細胞の形態およびMQAEの蛍光像を観察する。顕微蛍光測光装置を用いて、細胞内塩素イオン濃度の変化を測定する。(2)電気刺激による外有毛細胞の収縮に伴う細胞内塩素イオン濃度の変化細胞外液中に試薬を投与し、白金製双極電極により電気刺激を加え、収縮運動時の細胞形態およびMQAE蛍光強度の変化を保存し解析する。(3)外有毛細胞における細胞体積調節のイオンおよび細胞内情報伝達機構の解明(外有毛細胞の細胞内情報伝達における蛋白脱リン酸化の関与の解明)電気刺激による外有毛細胞の収縮は、カルシウムチャネルを介した細胞外から流入するカルシウムイオンにて活性化され、カリウムチャネルと塩素イオンチャネルが各々独立して関与する。蛋白脱リン酸化阻害薬であるカリクリンAが外有毛細胞の収縮を阻害し、同時に細胞内塩素イオン濃度の低下も阻害した。この作用は、塩素イオンの透過性を高めた状態では観察できなかった。この結果より、蛋白脱リン酸化が塩素イオンチャネルの活性化に関与していることが判明した。倒立落射蛍光顕微鏡を用いて、細胞形態およびMQAEの蛍光像を観察する。(2)電気刺激による外有毛細胞の収縮と細胞内塩素イオン濃度の変化の観察灌流装置により細胞外液中に試薬を投与し、白金製双極電極により電気刺激を加え、収縮運動時の細胞の形態およびMQAE蛍光強度の変化を観察する。(3)外有毛細胞の細胞内情報伝達搬構の解明現在までに、我々は、電気刺激による外有毛細胞の収縮には、ω-コノトキシン感受性カルシウムチャネルを介して細胞外より流入するカルシウムイオンにて活性化される、BK型カリウムチャネルとフロセミド感受性塩素イオンチャネルが各々独立して関与することを解明している。今回、BK型カリウムチャネルの活性化にカルシウム・カルモデュリンカイネースIIが関与することを確認した。細胞外カルシウムイオンの細胞内流入以後のカリウムチャネルと塩素イオンチャネル活性化までの細胞内情報伝達系の解明をするため、蛋白脱リン酸化を阻害する薬剤であるオカダ酸やカリクリンAおよび蛋白脱リン酸化を促進する薬剤であるセラミド系のN-アセチルスフィンゴシンを使用した。オカダ酸とN-アセチルスフィンゴシンは蝸牛外有毛細胞の電気刺激による収縮に影響を及ぼさなかった。唯一、カリクリンAが電気刺激による外有毛細胞の収縮を阻害した。同時に細胞内塩素イオン濃度の低下も阻害した。
NIDDMにおける末梢型ベンゾジアゼピン受容体機能異常の分子生物学的検討

NIDDMは有意にうつ病合併度が高く,またうつ病でもNIDDMの合併頻度が有意に高い.NIDDMとうつ病の家族集積率が高く,共通する遺伝因子の関与が想定されている.我々はうつ病合併NIDDM患者におけるインスリン抵抗性,インスリン分泌特性,および末梢型ベンゾジアゼピン受容体機能と同遺伝子発現をうつ病非合併NIDDMを対照に検討した.うつ病患者では耐糖能障害を全例に認めた.うつ病NIDDMおよびIGT症例のインスリン感受性はうつ病非合併NIDDMや正常対照者に比べて著明に低下していた.逆にインスリン分泌能は亢進していた.うつ病治療による抑欝症状の改善によりインスリン感受性低下は改善し,平行してインスリン分泌亢進状態も改善したが,うつ病非合併NIDDMに比べて有意にインスリン感受性は低下し,かつインスリン分泌特性は亢進していた.以上から,うつ病は著明なインスリン抵抗性を伴い,高頻度に糖尿病や耐糖能障害を合併することが明らかになった.うつ病NIDDM症例の筋肉ミトコンドリア遺伝子および呼吸鎖酵素は正常であったが,ADPによるATP合成促進能の低下を認めた.末梢型ベンゾジアゼピン受容体に特異的な^3H-PK14105のリンパ球および筋肉ミトコンドリアへの結合能は低下しており,末梢型ベンゾジアゼピン受容体数の有意の減少を認めた.またミトコンドリア結合ヘキソキナーゼII活性は著明に低下していた.リンパ球末梢型ベンゾジアゼピン受容体遺伝子発現は著明に低下していた.以上の成績から,うつ病におけるインスリン抵抗性の成因として末梢型ベンゾジアゼピン受容体機能異常が想定される.うつ病症例のおいて末梢型ベンゾジアゼピン受容体遺伝子変異を見いだしたので,病態との関連を検討中である.NIDDMは有意にうつ病合併度が高く,またうつ病でもNIDDMの合併頻度が有意に高い.NIDDMとうつ病の家族集積率が高く,共通する遺伝因子の関与が想定されている.我々はうつ病合併NIDDM患者におけるインスリン抵抗性,インスリン分泌特性,および末梢型ベンゾジアゼピン受容体機能と同遺伝子発現をうつ病非合併NIDDMを対照に検討した.うつ病患者では耐糖能障害を全例に認めた.うつ病NIDDMおよびIGT症例のインスリン感受性はうつ病非合併NIDDMや正常対照者に比べて著明に低下していた.逆にインスリン分泌能は亢進していた.うつ病治療による抑欝症状の改善によりインスリン感受性低下は改善し,平行してインスリン分泌亢進状態も改善したが,うつ病非合併NIDDMに比べて有意にインスリン感受性は低下し,かつインスリン分泌特性は亢進していた.以上から,うつ病は著明なインスリン抵抗性を伴い,高頻度に糖尿病や耐糖能障害を合併することが明らかになった.うつ病NIDDM症例の筋肉ミトコンドリア遺伝子および呼吸鎖酵素は正常であったが,ADPによるATP合成促進能の低下を認めた.末梢型ベンゾジアゼピン受容体に特異的な^3H-PK14105のリンパ球および筋肉ミトコンドリアへの結合能は低下しており,末梢型ベンゾジアゼピン受容体数の有意の減少を認めた.またミトコンドリア結合ヘキソキナーゼII活性は著明に低下していた.リンパ球末梢型ベンゾジアゼピン受容体遺伝子発現は著明に低下していた.以上の成績から,うつ病におけるインスリン抵抗性の成因として末梢型ベンゾジアゼピン受容体機能異常が想定される.うつ病症例のおいて末梢型ベンゾジアゼピン受容体遺伝子変異を見いだしたので,病態との関連を検討中である.
髄液シヌクレイン凝集体測定を利用したパーキンソン病の病理学的マーカーの開発

パーキンソン病の病態にα-シヌクレイン(α-syn)の凝集が関与することが示されて以来、α-syn凝集の抑制が新たな治療開発のターゲットとなっている。しかし、凝集体の蓄積の程度を生前に評価できないことが治療開発の妨げになっている。我々はこれまでに髄液中のα-syn凝集体増幅がパーキンソン病の病理学的進行度を反映するバイオマーカーとなる可能性を示した。本研究では培養細胞および実験動物モデルを用いて凝集体蓄積の程度との増幅速度の直接の相関を示し、また凝集抑制治療の効果判定の実証を行う。本研究の成果は他の治療効果判定や臨床治験にも応用可能であり、PD疾患修飾治療の開発の実現に繋がる。
ラン藻のゲノム情報に基づいた生理機能の解析

ラン藻のゲノム情報に基づく生理機能の網羅的解析と包括的な理解を目指して研究を行っている。1.Anabaena sp. PCC7120の情報伝達系を司るcAMPは、外界の光によって、その量が調節されている。光を最初に受け取るセンサーとしては光受容タンパク質フィトクロムが候補として考えられた。フィトクロムの候補タンパク質をA.7120ゲノム配列から抽出して、各々の破壊株を作製した。作製した破壊株を用いて光質、光量によるcAMPレベルの変化による外界への応答性の表現系を解析した。その結果、all2699破壊株においてcAMPの光応答性が失われることが明らかになった。この遺伝子をAphC(Anabaena phytochrome C)と名付けた。2.環境条件に応答して発現の調節される遺伝子群の動態を網羅的にとらえる手段の一つとしてAnabaena sp. PCC7120のDNA microarrayを作製した。何度かの改良を重ねて約2400個のスポットにゲノム全体の遺伝子を97%カバーするMicroarrayを完成した。このMicroarrayを用いて、AphC破壊株と野生株で遠赤色光照射化での遺伝子の発現量を比較することによりAphCの制御下にある遺伝子をスクリーニングしている。3.Synechocystis sp. PCC6803は単細胞性のラン藻で運動能を有し、光波長依存的な走性を示す。この運動メカニズムは一世紀以上の研究があるにもかかわらず不明であった。S. 6803のゲノム配列から運動への関与が予測される遺伝子を破壊した。そのなかでsll0161(pilT1)の遺伝子を破壊すると運動能が失われることを見いだした。この知見からS. 6803はpili線毛といわれる、繊維状構造を使って運動することが明らかになった。PilT1はATPase活性があることを大腸菌を用いた組み換えタンパク質で証明した。さらにこの遺伝子は形質転換能にも必要であることを見いだした。
脳梗塞後うつ病のリスクファクターの解明と治療システムの構築

本研究は、脳梗塞発症から6週間以内の成人患者を対象に、うつ病に罹患する頻度と臨床的特徴について1年間追跡調査した。脳梗塞発症後1年間にうつ病に罹患した患者を蓄積すると、被験者の16.7%にうつ病を認めた。うつ病群の被験者は、向精神薬の内服経験がある頻度が有意に高く、また、脳梗塞急性期にうつ状態を評価した自己記入式と他覚的評価尺度のスコアが有意に高かった。本研究により、向精神薬の使用経験が脳梗塞後うつ発症の危険因子である可能性が考えられた。また、脳梗塞急性期のうつ状態の評価が、脳梗塞後1年間のうつ発症の予測につながる可能性が示唆された。脳卒中後の認知機能や身体機能の回復を遅らせると考えられている併存障害にうつ病がある。また、脳卒中患者がアパシーを併発すると、うつ病同様に認知機能や身体機能の回復が遅れると考えられている。しかし、これまでわが国の脳卒中後のうつ病やアパシーの頻度は、追跡研究により観察されたことはほとんどなく、正確な頻度が把握されてこなかった。本研究は、脳梗塞患者を発症後1年間観察し、うつ病やアパシー併発の頻度を明らかにするとともに、それらの臨床的特徴、特に認知機能や身体機能に与える影響の解明を目的とする。また、脳梗塞後に発症したうつ病に対して、抗うつ薬による薬物療法を行い、わが国の脳梗塞後うつ病の治療方法の確立を目的とする。追跡研究は、東海大学医学部付属病院に入院となった成人の脳梗塞患者を対象とする。同意取得後、研究参加時と3か月ごとの訪問時に、うつ病やアパシーの診断や抑うつ状態の評価を行い、生活行動レベル、認知機能、身体機能を評価する。そして、脳梗塞後にうつ病を発症した患者を対象に、同意取得後抗うつ薬による治療研究を行い、投与前後で、抑うつ状態や認知機能、身体機能などを比較検討する。本年度前半は、関係者でスタートアップミーティングを繰り返し行い、本研究の人的、物的資源の整備に費やされた。本研究の研究計画は、東海大学医学部付属病院の臨床研究審査委員会の承認を得て、本年度の後半から被験者のリクルートを開始することができた。脳卒中は認知機能や身体機能の低下をもたらし、患者の日常生活行動に多大な影響を与える。脳卒中後にうつ病を併存した場合、脳卒中患者の認知機能や身体機能に影響を及ぼすと考えられている。また、脳卒中患者がアパシーを併発すると、うつ病同様に認知機能や身体機能に影響を与えると考えられている。しかし、これまでわが国の脳卒中患者のうつ病の頻度について、脳卒中罹患後の追跡調査により把握されることはほとんどなかった。本研究は、脳梗塞患者を発症後12ヶ月間追跡調査し、うつ病の併発の頻度を明らかにするとともに、うつ病やアパシーの臨床的特徴、特に認知機能や身体機能に与える影響を解明することを目的とする。追跡調査は、東海大学医学部付属病院に入院となった成人の脳梗塞患者を対象とする。同意取得後、研究参加時と3ヶ月ごとの訪問時に、うつ病やアパシーの評価を行い、合わせて日常生活行動レベルや認知機能、身体機能などの評価を12ヶ月間行う。そして、脳梗塞後にうつ病を発症した患者を対象に、同意が得られた場合には、抗うつ薬によりうつ病の治療を開始する。抗うつ薬の投与開始後、抑うつ状態や認知機能、身体機能などの変化を検討する。本研究は、東海大学医学部付属病院の臨床研究審査委員会の承認を得て、昨年度後半から被験者のリクルートを開始した。本年度は、引き続き被験者のリクルートを行うとともに、同意を得られた被験者の追跡調査を開始した。入院となった脳梗塞患者のなかで、本研究の対象となり得る患者に同意取得を試みる体制が整った点は評価できる。しかし、同意取得できない症例数や同意取得後脱落する症例数が見込みを上回っていることから、本研究の進捗はやや遅れていると判断した。今後さらに高齢化が進むわが国において、脳卒中の予防とともに脳卒中後の併存障害や後遺症への対策は急務である。脳卒中後にうつ病を併存した場合、通常の脳卒中患者と比べて、認知機能や身体機能の回復を一層遅らせ、患者の日常生活行動に悪影響を及ぼすと考えられている。しかし、これまでわが国の脳卒中患者のうつ病の頻度や臨床的特徴について、脳卒中罹患後の追跡調査により把握されることはほとんどなかった。本研究は、脳梗塞患者を発症から12ヶ月間追跡調査し、うつ病の併発の頻度を明らかにするとともに、うつ病を併発した患者の臨床的特徴を解明することを目的とした。追跡調査は、東海大学医学部付属病院に入院となった成人の脳梗塞患者について、参加基準を満たし、除外基準に該当しなかった患者につき、同意を得られた場合に被験者とした。同意取得後、研究参加時と3ヶ月ごとの訪問時に、被験者のうつ病やアパシーの評価を行い、合わせて日常生活行動レベルや認知機能などの評価を12ヶ月間行った。そして、研究経過中にうつ病に該当した時点で当該被験者の追跡研究への参加を終了とし、さらに同意が得られた場合には、抗うつ薬による治療研究を開始することとした。本研究は、東海大学医学部付属病院の臨床研究審査委員会の承認を得て開始した。2016年度末の時点で43名が被験者となり、追跡研究を行っている。入院となった脳梗塞患者のなかで、同意取得できない症例数や同意取得後脱落などで追跡できない症例数が当初の見込みを上回ったことから、本研究の進捗はやや遅れていると判断した。

脳卒中後にうつ病を併存した場合、通常の脳卒中患者と比べて、認知機能や身体機能の回復を一層遅らせ、患者の日常生活行動に悪影響を及ぼすと考えられている。しかし、これまでわが国の脳卒中患者のうつ病の併存の頻度や臨床的特徴について、脳卒中罹患後の追跡調査により把握されることはほとんどなかった。本研究は、脳梗塞患者を研究参加後12ヶ月間追跡調査し、うつ病の併発の頻度と臨床的特徴を解明することを目的とした。追跡調査は、東海大学医学部付属病院に入院となった成人の脳梗塞患者について、参加基準を満たし、除外基準に該当しなかった患者のなかで、同意を得られた患者を対象とした。同意取得後、研究参加時と3ヶ月ごとの訪問時に、被験者のうつ病やアパシーの評価を行い、合わせて日常生活行動レベルや認知機能などの評価を12ヶ月間行った。そして、研究経過中にうつ病に該当した場合、その時点で当該被験者の追跡研究を終了とした。脳梗塞後にうつ病に該当する患者については、同意が得られた場合には、抗うつ薬による治療研究を開始することとした。本研究は、東海大学医学部付属病院の臨床研究審査委員会の承認を得て開始した。2018年3月の時点で追跡を終了した被験者(2017年3月までに被験者となった患者)は43名であった。その中で、診断面接を少なくとも1回終了した被験者39名を本年度の解析対象とした。結果は、39名中うつ病を7名(大うつ病5名、小うつ病2名)(17.9%)に認めた。また、アパシーを12名(30.8%)に認めた。大うつ病とアパシーの併存は12名中4名(33.3%)であった。大うつ病に該当した被験者1名が治療研究の対象となったが脱落となった。本年度は、脳梗塞発症後の追跡調査において、わが国におけるうつ病とアパシーの頻度の傾向が明らかとなった。本研究は、脳梗塞発症から6週間以内の成人患者を対象に、うつ病に罹患する頻度と臨床的特徴について1年間追跡調査した。脳梗塞発症後1年間にうつ病に罹患した患者を蓄積すると、被験者の16.7%にうつ病を認めた。うつ病群の被験者は、向精神薬の内服経験がある頻度が有意に高く、また、脳梗塞急性期にうつ状態を評価した自己記入式と他覚的評価尺度のスコアが有意に高かった。本研究により、向精神薬の使用経験が脳梗塞後うつ発症の危険因子である可能性が考えられた。また、脳梗塞急性期のうつ状態の評価が、脳梗塞後1年間のうつ発症の予測につながる可能性が示唆された。入院となった脳梗塞患者を本研究にリクルートし追跡調査する体制を今年度中に構築できた点は評価できる。しかし、準備に若干時間を要し研究の開始時期が本年度の後半となり、登録症例数が見込みを下回っていることから、やや遅れていると判断した。入院となった脳梗塞患者のなかで、本研究の対象となり得る患者に同意取得を試みる体制は整備されたと言えるが、同意取得のプロセスや同意取得後の追跡体制を見直し、修正できる点があれば改善を試みる。入院となった脳梗塞患者のなかで、同意取得のプロセスをより円滑に進められるように同意取得システムを改善し、同意取得後の追跡体制をさらに見直し、修正できる点があれば改善を試みる。
クラミドモナスにおける配偶子分化の分子機構

双方の研究技術や手法を持ちよって同一場所で共同実験を行なうことにより研究の飛躍的な進展を図るこという計画趣旨にのっとり、本研究では、窒素源飢餓と光条件によって誘導される配偶子分化の分子的プログラムの解析を行い、以下のような研究成果を得た。1,フライブルグ大学において、野生株と温度感受性変異株dif-2(渡航時に携行)を窒素源飢餓条件のもとで、許容温度(25°C)または制限温度(35°C)に置き、配偶子誘導過程を解析するとともに、一定時間毎に細胞を集め全RNAを抽出した。そして、各種の配偶子特異的発現遺伝子クローン(gas)をプローブにしてノーザンブロット実験を行い、配偶子分化の初期過程で発現するもの(gas3)、中期や後期で発現するもの(gas18,gas28)といった各gas遺伝子の発現パターンを明らかにした。2,特に興味深いのは、dif-2株を制限温度下に置くと、これらすべてのgas遺伝子のみならず、通常、窒素源飢餓条件に置くことによって発現するアミノ酸酸化酵素遺伝子の発現も抑えられ、許容温度に戻すと発現が観察された。これらの結果から、DIF-2は、窒素源飢餓シグナルに応答して発現し、下流にある配偶子分化や窒素代謝の遺伝子の発現を制御する重要な遺伝子であることが示唆された。4,いっぽう、配偶子分化には、窒素源飢餓シグナルだけでなく光シグナルも関与するかどうかの問題について、同調培養細胞を用いた配偶子誘導の実験系を使って、入手可能なすべてのクラミドモナス系統保存株について調査した。その結果、光依存性株(LD株)と非依存性株(LI株)の両者が存在することが明らかになった。遺伝解析の結果、LD株が野生型であること、LI変異株は複数存在すること、LIの方が優性遺伝子であることなどがわかった。これらの結果は、光による配偶子分化の制御機構を解明していくうえで重要な手掛りとなる。
動的分岐破壊現象メカニズム解明とその基礎となる数値シミュレーション手法の開発

当該研究課題の成果について有審査論文1編の寄稿、国内発表1件、国外発表1件を行った。本研究費補助平成16年度においては、まず、前年度に開発したデローニー自動要素分割法に基礎をおく移動有限要素法を用い、動的分岐破壊現象の応用形シミュレーションを行った。応用形シミュレーションでは、想定した破壊基準を入力データとして用い、数値モデルで破壊の予測が行われる。本解析では、き裂進展方向予測基準として局所対称理論、き裂進展速度予測基準として動的破壊じん性値、き裂分岐基準として全エネルギー流入束臨界説を用い、2本および3本き裂分岐現象の動的破壊挙動を数値的に予測した。予測結果は、実験で観察された結果と非常によく一致し、選定した破壊基準が動的分岐破壊問題に対して有効であることを示した。つぎに、多数動的き裂分岐現象の生成形シミュレーションを行った。本研究の生成形シミュレーションでは、超高速度カメラによる多数動的き裂分岐現象の連続写真から得られたき裂伝播履歴を入力データとして用い、数値モデルで破壊履歴通りのき裂進展を再現した。更に、本解析では、経路独立動的J積分スイッチング法を用いることによって、各々のき裂先端位置が極めて近い状態でも、それぞれのき裂先端に対してJ積分値の高精度な評価が可能になった。これにより、実験で得ることができなかったJ積分や応力拡大係数などの破壊力学パラメータの推移を評価した。その結果、前報で明らかにした「動的伝播き裂先端への単位時間当たりの全エネルギー流入束が材料固有の一定値に達した時、き裂分岐が生じる」という動的き裂分岐条件は、多数き裂分岐現象に対しても妥当であることが確認できた。当該研究課題の成果について国内発表3件、国外発表1件を行った。第14回米国理論応用力学国際学術会議に1件の論文を発表した。またスイスで行われる国際学会1CM9に1件の論文を発表する予定である。本研究費補助金の最初年度においては、まず、動的分岐破壊の生成形・き裂伝播経路予測形数値シミュレーション法を開発した。生成形シミュレーションでは、き裂伝播履歴と曲進破壊経路履歴の実験データを用いて、破壊現象をコンピュータモデル内で再現できる。これにより、実験で得られない力学量の詳細を把握することができる。一般には、一つのき裂先端に対して重要な破壊力学パラメータである動的J積分を求める際、き裂先端を取り囲む任意の積分経路を設定する必要である。しかし、き裂分岐直後の複数き裂先端の位置が極めて近い状態では、各々のき裂先端のみを囲む独立した積分経路を設定することは困難である。そのため、多数き裂先端に対して個々の動的J積分値を評価できる数値積分法を開発する必要がある。その他、分岐前1本のき裂が分岐後2本に分かれる進展き裂の経路予測シミュレーションに成功した。このシミュレーションでは、き裂速度履歴の実験データと想定したき裂進展方向予測基準を用いる。分岐発生時刻においては、「動的伝播き裂先端への単位時間当たりの全エネルギー流入束が材料固有の一定値に達した時、き裂が二つに分岐する」という基準を用いた。これらのき裂伝播経路の予測結果は、超高速度カメラで計測された実験結果と極めてよく一致した。また現在は、3本以上に分岐するき裂伝播現象を再現できる生成形シミュレーション手法の開発に注目している。当該研究課題の成果について国内発表1件、国外発表1件を行った。スイスで行われた国際学会ICM9に1件の論文を発表した。またポルトガルで行われる国際学会ICCES'04に1件の論文を発表する予定である。本研究費補助、平成15年度においては、まず、3本分岐や繰り返し分岐など複雑な動的き裂分岐現象を再現できるデローニー自動要素分割法に基づいた移動有限要素法を開発した。更に、き裂伝播方向予測基準として局所対称理論、き裂伝播速度予測基準として動的破壊じん性値、き裂分岐基準として全エネルギー流入束一定説を用い、動的分岐破壊現象について応用形予測シミュレーションを行った。実験で観察されたように、き裂が分岐する際、2本あるいは3本のき裂に分かれると仮定し、それぞれの動的破壊挙動を数値的に予測したところ、その結果は実験結果と非常によく一致した。数値解析において、各き裂先端に対して重要な破壊力学パラメータである動的J積分を評価する必要がある。同一材に複数のき裂先端が存在する場合、特にき裂分岐直後、各々のき裂先端の位置が非常に近いケースでは、個々のき裂先端のみを囲む独立した積分経路の設定が困難である。これまでに、二つの分岐き裂先端に対してJ積分精度良く可能な経路独立動的J積分スイッチング法を開発している。このスイッチング法を発展させて、3つ以上の分岐き裂先端に対しても高精度のJ積分値を評価できる手法を開発した。また現在は、上記のツールを更に改良し、複雑な動的分岐破壊現象の生成形シミュレーションなどを行い、2本と3本き裂分岐の違いや繰り返し分岐現象メカニズムなどに注目している。

本解析では、き裂進展方向予測基準として局所対称理論、き裂進展速度予測基準として動的破壊じん性値、き裂分岐基準として全エネルギー流入束臨界説を用い、2本および3本き裂分岐現象の動的破壊挙動を数値的に予測した。予測結果は、実験で観察された結果と非常によく一致し、選定した破壊基準が動的分岐破壊問題に対して有効であることを示した。つぎに、多数動的き裂分岐現象の生成形シミュレーションを行った。本研究の生成形シミュレーションでは、超高速度カメラによる多数動的き裂分岐現象の連続写真から得られたき裂伝播履歴を入力データとして用い、数値モデルで破壊履歴通りのき裂進展を再現した。更に、本解析では、経路独立動的J積分スイッチング法を用いることによって、各々のき裂先端位置が極めて近い状態でも、それぞれのき裂先端に対してJ積分値の高精度な評価が可能になった。これにより、実験で得ることができなかったJ積分や応力拡大係数などの破壊力学パラメータの推移を評価した。その結果、前報で明らかにした「動的伝播き裂先端への単位時間当たりの全エネルギー流入束が材料固有の一定値に達した時、き裂分岐が生じる」という動的き裂分岐条件は、多数き裂分岐現象に対しても妥当であることが確認できた。
拡散・造影MRIとディープラーニングを併用したスーパーハイブリッド乳癌悪性度解析

本研究は造影MRIおよび拡散MRIのtriexponential関数解析の情報を中心に,ディープラーニングによる解析を行い,乳癌の悪性度を術前に層別化できるプログラムの開発を目指したものである.昨年度までのルミナル乳癌の解析では,triexponential解析における自由拡散成分,制限拡散成分,潅流成分の3項目の拡散係数のうち,制限拡散成分がKi67高値群で有意に低いことが示された.またダイナミックMRIの指標であるSER(signal enhancement ratio)が,Ki67高値群で有意に高いことが示された.以上の結果をふまえ,次のステップに結びつけるための作業を開始した.造影MRI所見を機械学習に結びつけるため,全乳癌症例に対し,腫瘍部に関心領域を設定し,特徴を抽出する作業を継続している.治療開始前に乳癌の悪性度,すなわち予後を予測することが最終的な目標であるが,比較的予後が良好な悪性腫瘍である乳癌は予後の把握に時間を要する.欧米では遺伝子検査による予後予測結果と対比する手法が一般的だが,本邦では残念ながら遺伝子検査は普及していない.よって,まず機械学習の効果を確認するための第一の課題を,乳癌術前化学療法の病理学的完全奏功の予測に設定した.術前化学療法を行って病理学的完全奏功を得られた症例と得られなかった症例の2群に分け,病理学的完全奏功の予測に重要な造影MRIの特徴因子の抽出を現在試みている.造影MRIの因子抽出が終了したのちは,同様に拡散MRIに対して関心領域の設定を行い,病理学的完全奏功の予測に重要な拡散MRIの特徴因子の抽出を試みる予定である.MRI装置の更新,工事に伴う検査枠の減少で,当院で乳腺MRI検査を施行できない症例が増え,MRI施行件数が当初の見込みより伸び悩んでいる.現在行っている,造影MRI所見からの機械学習のための有効な特徴抽出に平行して,拡散MRIの関心領域設定,特徴抽出を行う.最終的には造影MRIのみ,拡散MRIのみ,造影MRI+拡散MRIのうち,どれが化学療法の効果予測に最も有効かを導き出す.triexponential解析を用いて算出した各拡散係数の乳癌サブタイプ毎の差異,およびtriexponential解析を用いて算出した各拡散係数と術後病理標本から得られる各悪性度指標との関係を明らかにするために,3.0TのMRI装置を用いて乳癌症例の撮像を継続した.triple negative乳癌とHER2乳癌では,病理学的悪性度指標であるKi67高値群では低値群よりADCが有意に低かったが,triexponential解析の3種類の拡散係数についてはすべてKi67高値群と低値群の間で有意差は認めなかった.ルミナル乳癌では,Ki67高値群でADCおよびtriexponential解析の3種類の拡散係数の1つであるD(真の拡散係数)が有意に低い結果が得られた.またダイナミックMRIの指標であるSER(signal enhancement ratio)が,Ki67高値群で有意に高い結果が得られた.ルミナル乳癌の多変量解析では,ADCとSERが,Ki67高値群と低値群の鑑別に有意な因子であった.さらに症例数を積み重ねないと確定的なことは言えないが,triexponential解析がmonoexponential解析よりも優れているという単純な結果ではないような印象である.また,現在臨床的には,Ki67の高値群を何%以上にするのが最適なのかという議論が盛んになされており,29年度に使用したカットオフ値14%よりも高値にすべきという意見が大勢を占めている.カットオフ値を変更した再解析も必要かもしれない.乳腺外科医の離職,休職により乳癌手術件数が減少し,MRI施行件数が当初の見込みより減っている.本研究は造影MRIおよび拡散MRIのtriexponential関数解析の情報を中心に,ディープラーニングによる解析を行い,乳癌の悪性度を術前に層別化できるプログラムの開発を目指したものである.昨年度までのルミナル乳癌の解析では,triexponential解析における自由拡散成分,制限拡散成分,潅流成分の3項目の拡散係数のうち,制限拡散成分がKi67高値群で有意に低いことが示された.またダイナミックMRIの指標であるSER(signal enhancement ratio)が,Ki67高値群で有意に高いことが示された.以上の結果をふまえ,次のステップに結びつけるための作業を開始した.造影MRI所見を機械学習に結びつけるため,全乳癌症例に対し,腫瘍部に関心領域を設定し,特徴を抽出する作業を継続している.治療開始前に乳癌の悪性度,すなわち予後を予測することが最終的な目標であるが,比較的予後が良好な悪性腫瘍である乳癌は予後の把握に時間を要する.欧米では遺伝子検査による予後予測結果と対比する手法が一般的だが,本邦では残念ながら遺伝子検査は普及していない.よって,まず機械学習の効果を確認するための第一の課題を,乳癌術前化学療法の病理学的完全奏功の予測に設定した.術前化学療法を行って病理学的完全奏功を得られた症例と得られなかった症例の2群に分け,病理学的完全奏功の予測に重要な造影MRIの特徴因子の抽出を現在試みている.造影MRIの因子抽出が終了したのちは,同様に拡散MRIに対して関心領域の設定を行い,病理学的完全奏功の予測に重要な拡散MRIの特徴因子の抽出を試みる予定である.

MRI装置の更新,工事に伴う検査枠の減少で,当院で乳腺MRI検査を施行できない症例が増え,MRI施行件数が当初の見込みより伸び悩んでいる.計画通り,期間内に最大限の症例数を収集する.Ki67値のカットオフ値を再考した上で中間地点で結果を検討し,傾向を読み取る.続いて,人工ニューラルネットワーク解析に移るために,用いる因子の抽出をはかり,解析に着手する.現在行っている,造影MRI所見からの機械学習のための有効な特徴抽出に平行して,拡散MRIの関心領域設定,特徴抽出を行う.最終的には造影MRIのみ,拡散MRIのみ,造影MRI+拡散MRIのうち,どれが化学療法の効果予測に最も有効かを導き出す.課題の最終目標のためのデータ解析に時間を要し,今年度の期間内に予定した学会発表や論文投稿ができなかったためである.この一因として,機械学習に結びつけるための画像の特徴抽出プログラムを走らせるには,現在使用しているパソコンの処理能力が不足しており,作業が思うように進まないという問題もあった.次年度は使用計画を修正し,パソコンの更新も考えている.また当然のことながら,成果をまとめ,学会発表,論文投稿を行う予定である.
Reシリサイド-量子ドット・細線形成のための新しいテンプレートとしての可能性

電子をド・ブロイ波長以下の領域に閉じ込めた際に出現する量子サイズ効果は,バルク結晶とは大きく異なる物性を示し,電子デバイスの飛躍的な性能向上が見込めるため,近年,量子ドットや量子細線など低次元ナノ量子構造体の作製に関する研究が盛んである.本研究では,近年,我々が発見した規則配列した大量のSi空孔を含む特異なナノ空隙構造ともいえる結晶構造を持つReシリサイドが,量子ドットの作製テンプレートとして「サイズ均一化」,「配列制御」に関する新規な技術となり得るかを検証することを目的とした.2元系およびMo,Ru添加3元系Reシリサイド単結晶は容易に作製でき,Reとの価電子数の多寡により空孔濃度の増減および空孔配列の変化を実現できる.これらはシアー欠陥構造の導入により起こっており,Mo添加材では比較的少量の添加でシアー欠陥構造が単位胞スケールで集中的に導入されたアダプティブ構造が形成される.シアー欠陥構造,アダプティブ構造いずれもインコメンシュレートな構造であるが,ナノスケールでの空孔濃度の増減および空孔配列の変化が実現できることを実証した.超高真空STM中での加熱,へき開により育成した結晶の清浄表面の作製を試みたが,加熱のみで清浄表面を得ることは非常に難しく,時間的持続性,再現性ともに満足する条件は見出せなかった.超高真空STM中でへき開試料ホルダーを用いて清浄表面の形成を試みたが,起伏の激しいステップ状表面しか得られなかった、そこで,Si(111)7x7表面およびsi(001)2x1表面へのRe蒸着により清浄表面を伴うReシリサイドの形成を試みた.Si(001)2x1表面への室温でのRe蒸着によりバルクのReシリサイドの構造と一致する構造が得られた.この構造には,1次元の溝状構造がナノスケールで周期的に入っており,量子細線のテンプレートとなり得る可能性を明らかにした.電子をド・ブロイ波長以下の領域に閉じ込めた際に出現する量子サイズ効果は,バルク結晶とは大きく異なる物性を示し,電子デバイスの飛躍的な性能向上が見込めるため,近年,量子ドットや量子細線など低次元ナノ量子構造体の作製に関する研究が盛んである.本研究では,近年,我々が発見した規則配列した大量のSi空孔を含む特異なナノ空隙構造ともいえる結晶構造を持つReシリサイドが,量子ドットの作製テンプレートとして「サイズ均一化」,「配列制御」に関する新規な技術となり得るかを検証することを目的とした.2元系およびMo,Ru添加3元系Reシリサイド単結晶は容易に作製でき,Reとの価電子数の多寡により空孔濃度の増減および空孔配列の変化を実現できる.これらはシアー欠陥構造の導入により起こっており,Mo添加材では比較的少量の添加でシアー欠陥構造が単位胞スケールで集中的に導入されたアダプティブ構造が形成される.シアー欠陥構造,アダプティブ構造いずれもインコメンシュレートな構造であるが,ナノスケールでの空孔濃度の増減および空孔配列の変化が実現できることを実証した.超高真空STM中での加熱,へき開により育成した結晶の清浄表面の作製を試みたが,加熱のみで清浄表面を得ることは非常に難しく,時間的持続性,再現性ともに満足する条件は見出せなかった.超高真空STM中でへき開試料ホルダーを用いて清浄表面の形成を試みたが,起伏の激しいステップ状表面しか得られなかった、そこで,Si(111)7x7表面およびsi(001)2x1表面へのRe蒸着により清浄表面を伴うReシリサイドの形成を試みた.Si(001)2x1表面への室温でのRe蒸着によりバルクのReシリサイドの構造と一致する構造が得られた.この構造には,1次元の溝状構造がナノスケールで周期的に入っており,量子細線のテンプレートとなり得る可能性を明らかにした.
外科侵襲後の低酸素環境におけるエネルギー代謝上の調節とリンの役割

1.背景(1) Piは細胞内にenergy産生に必須の元素であり,細胞外Piレベルの低下は細胞内energy産生を低下させる.(2)細胞外Piレベルは,おもにPTHによる腎Pi排泄の調節に依存する.(3) Energy需要の増加する外科侵襲後のPTH機能や腎Pi排泄の報告は少ない.2.目的(1)外科侵襲後の病態-hypoxiaやendotoxemia-では尿中Pi排泄(u-Pi)がどのように変化するかを調べた.3.方法と結果(1)体重200gのWistar系ratsを使用した.(2) Hypoxia(10%O_2)をratsに6時間負荷すると,1)尿中Pi排泄量は低下した;2)血中PTH濃度は変化しないが,腎原性cyclic AMP濃度は低下した;3)尿中norepinephrine排泄量は増加した;4)尿中dopamine排泄量は増加した.(3) 12時間毎にhypoxiaをratsに負荷すると,1)hypoxia負荷時に尿中PiとcyclicAMP排泄量はともに低下した;2)酸素濃度を大気濃度に戻すと,尿中PiとcyclicAMP排泄量は対照レベルに戻った.(4) 1)E.coli endotoxin 4 mg/kgを静脈内投与するとu-Piは有意に低下した(salin投与に比べて);2)この低下したu-Piは腎神経切除によってsaline投与レベルまでには回復しなかった.4.考察(1)外科手術後のhypoxiaやendotoxemiaでは腎Pi排泄は低下し,Piの体内貯留がおきる.これは,1)hypoixaではPTHに対する腎応答が特異的に低下し;2)腎尿細管でPTH刺激性cyclic AMP産生前の障害であり;3)これらは,腎でのnorepinephrineの産生増加とdopamine産生低下が関与している.(2)しかし,細胞レベルでのhypoxiaを特徴とするendotoxemiaでは,PTHの腎Pi排泄に交感神経は大きな役割をもっていない.(3)術後のPi貯留が術後のenergy産生を亢進させるための合目的な生体の反応であるのか,今後の研究課題である.1.背景(1) Piは細胞内にenergy産生に必須の元素であり,細胞外Piレベルの低下は細胞内energy産生を低下させる.(2)細胞外Piレベルは,おもにPTHによる腎Pi排泄の調節に依存する.(3) Energy需要の増加する外科侵襲後のPTH機能や腎Pi排泄の報告は少ない.2.目的(1)外科侵襲後の病態-hypoxiaやendotoxemia-では尿中Pi排泄(u-Pi)がどのように変化するかを調べた.3.方法と結果(1)体重200gのWistar系ratsを使用した.(2) Hypoxia(10%O_2)をratsに6時間負荷すると,1)尿中Pi排泄量は低下した;2)血中PTH濃度は変化しないが,腎原性cyclic AMP濃度は低下した;3)尿中norepinephrine排泄量は増加した;4)尿中dopamine排泄量は増加した.(3) 12時間毎にhypoxiaをratsに負荷すると,1)hypoxia負荷時に尿中PiとcyclicAMP排泄量はともに低下した;2)酸素濃度を大気濃度に戻すと,尿中PiとcyclicAMP排泄量は対照レベルに戻った.(4) 1)E.coli endotoxin 4 mg/kgを静脈内投与するとu-Piは有意に低下した(salin投与に比べて);2)この低下したu-Piは腎神経切除によってsaline投与レベルまでには回復しなかった.4.考察(1)外科手術後のhypoxiaやendotoxemiaでは腎Pi排泄は低下し,Piの体内貯留がおきる.これは,1)hypoixaではPTHに対する腎応答が特異的に低下し;2)腎尿細管でPTH刺激性cyclic AMP産生前の障害であり;3)これらは,腎でのnorepinephrineの産生増加とdopamine産生低下が関与している.(2)しかし,細胞レベルでのhypoxiaを特徴とするendotoxemiaでは,PTHの腎Pi排泄に交感神経は大きな役割をもっていない.(3)術後のPi貯留が術後のenergy産生を亢進させるための合目的な生体の反応であるのか,今後の研究課題である.副甲状腺ホルモン(PTH)は,腎リン(Pi)排泄を促進し間接的に細胞内Pi濃度を調節して細胞内糖新生や解糖速度を律速するなどエネルギー代謝に関係している.外科手術後の低酸素(hypoxia)下で血中PTH活性と腎Pi排泄量がどのように変化するか,hypoxiaを負荷したラットで調べた.方法:頚静脈内にカテーテルを挿入した体重200gのWistar系ラットを8.5Lのガラス製のchamberに収容した.(1)実験1:3時間後より6時間にわたり10%酸素濃度ガスを負荷した.(2)実験2:間欠的にhypoxiaを12時間毎に36時間にわたり負荷した.対照は実験1,2ともに大気下呼吸ラットを用いた.結果:Hypoxiaを6時間負荷すると,(1)尿中Pi排泄量は低下した.(2)血中PTH濃度は変化しないが,腎原性cyclicAMP濃度は低下した.(3)尿中norepinephrine排泄量は増加した.(4)尿中dopamine排泄量は増加した.