hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
甲殻類血糖上昇ホルモン族ペプチドの受容体同定およびそれに基づく生体制御機構の解明

カイコBombyx moriには、選択的スプライシングにより生じる、イオン輸送ペプチド(ITP)およびITP-like(ITPL)の2種類の甲殻類血糖上昇ホルモン(CHH)族ペプチドが存在する。昨年度、ITPおよびITPL(ITPs)の活性型組換え体(rITPa、rITPL ; rITPs)の調製法を確立し、それらのペプチドに対するB.moriのオーファンGPCRs(BNGRs)の応答解析から、BNGR-A2および-A34がrITPaに、BNGR-A24がrITPLに応答することを見出した。そこで、本年度は、生体内でこれらのBNGRsが対応するITPsの受容体として機能しているかを検証するため、4つの実験を行い、下記の結果が得られた。(1)カルシウムイメージング法により、rITPsに対し、対応するBNGRsはEC_<50>=1.12.6x10^<-8>Mで応答することが示された。(2)RT-PCRにより、rITPsの標的組織に上記3つのBNGRsが発現していることが確認された。(3)カイコ卵巣由来のBmN細胞でのrITPL応答性の細胞内cGMPレベルの上昇はBNGR-A24を介していることが示された。(4)蛍光標識rITPsと異種発現させた蛍光標識BNGRsとの結合実験で、カルシウムイメージング法で応答したITPs-BNGRsの組合せのみで相互作用が認められた。これらの結果から、BNGR-A2、-A34、およびBNGR-A24が、それぞれITPおよびITPLの受容体であることが実証された。また、BNGR-A24は他種のタキキニン(TK)受容体と相同性を有するが、本年度は、BNGR-A24がB.moriの5種類のTKsに応答すること、また、BNGR-A24に対するrITPLとTKsとの結合は競合することを実証した。この成果は、CHH族ペプチドの受容体を同定した最初の例である。本研究で目的とするM.japonicusにおけるCHH族ペプチド受容体の候補分子となり得るタンパク質は未だ得られていないが、B.moriにおいては、CHH族ペプチド受容体の最初の同定例として、ITPsの受容体として機能するGPCRs(BNGR-A2、-A24、-A34)を同定できたため。今後は、M.japonicusにおけるBNGR-A2、-A24、-A34のオーソログを探索することにより、M.japonicusにおけるCHH族ペプチド受容体として機能するGPCR(s)を同定する方針を立てている。現在は、これら3つのBNGRsに対するDNAプローブを用いた、M.japonicusのcDNAライブラリーからのスクリーニングを試みている。その他の方策として、今後、BNGRsの配列を基に設計した縮重プライマーを用いたPCRによるクローニングも試みる予定である。クルマエビMarsupenaeus japonicusの甲殻類血糖上昇ホルモン(CHH)受容体を同定するため、クルマエビのCHHの一つ、SGP-VIIの組換え体(rCHH)を化学標識し、発現クローニングによるCHH受容体のcDNAクローニングを試みた。肝膵臓由来cDNAライブラリーを哺乳類細胞に導入し、ビオチン化rCHHおよびストレプトアビジン固定磁気ビーズを用いたパニング法により、CHH受容体発現細胞の分離・濃縮を試みた。ビオチン化フェロモン生合成活性化神経ペプチド(PBAN)ではPBAN受容体発現細胞の濃縮が認められたが、ビオチン化rCHHでは、現在のところCHH受容体と考えられるクローンは得られていない。一方、カイコBombyx moriでは、現在34種のオーファン神経ペプチドGタンパク質共役型受容体(BNGR)が知られている。そこで、カイコのCHH族ペプチドであるイオン輸送ペプチド(ITP)およびITP-like(ITPL)に対する受容体がBNGRsの中にあるかを検討した。大腸菌発現系によりITP、ITPLの活性型組換え体(rITP、rITPL)を調製し、それらに対する34のBNGRsの応答をカルシウムイメージング法により網羅的に解析した。その結果、rITPにはA2、A34が、rITPLにはA24が応答した。また、クルマエビのCHH族ペプチドに対する応答を解析したところ、SGP-IVにはA2およびA24が、SGP-VIIにはA2が応答し、A34はいずれのSGPにも応答しなかった。さらに、BNGR-A24はDrosophilaのタキキニン(TK)受容体と配列相同性が高く、合成カイコTKにも応答した。これら3つのBNGRsがITP/ITPL受容体であることが実証されれば、本研究がCHH族ペプチド受容体の同定の最初の例となる。

(1)カルシウムイメージング法により、rITPsに対し、対応するBNGRsはEC_<50>=1.12.6x10^<-8>Mで応答することが示された。(2)RT-PCRにより、rITPsの標的組織に上記3つのBNGRsが発現していることが確認された。(3)カイコ卵巣由来のBmN細胞でのrITPL応答性の細胞内cGMPレベルの上昇はBNGR-A24を介していることが示された。(4)蛍光標識rITPsと異種発現させた蛍光標識BNGRsとの結合実験で、カルシウムイメージング法で応答したITPs-BNGRsの組合せのみで相互作用が認められた。これらの結果から、BNGR-A2、-A34、およびBNGR-A24が、それぞれITPおよびITPLの受容体であることが実証された。また、BNGR-A24は他種のタキキニン(TK)受容体と相同性を有するが、本年度は、BNGR-A24がB.moriの5種類のTKsに応答すること、また、BNGR-A24に対するrITPLとTKsとの結合は競合することを実証した。この成果は、CHH族ペプチドの受容体を同定した最初の例である。本研究で目的とするM.japonicusにおけるCHH族ペプチド受容体の候補分子となり得るタンパク質は未だ得られていないが、B.moriにおいては、CHH族ペプチド受容体の最初の同定例として、ITPsの受容体として機能するGPCRs(BNGR-A2、-A24、-A34)を同定できたため。今後は、M.japonicusにおけるBNGR-A2、-A24、-A34のオーソログを探索することにより、M.japonicusにおけるCHH族ペプチド受容体として機能するGPCR(s)を同定する方針を立てている。現在は、これら3つのBNGRsに対するDNAプローブを用いた、M.japonicusのcDNAライブラリーからのスクリーニングを試みている。その他の方策として、今後、BNGRsの配列を基に設計した縮重プライマーを用いたPCRによるクローニングも試みる予定である。
睡眠時無呼吸症候群患者の食習慣の特徴および咀嚼指導が症状へ及ぼす影響

睡眠時無呼吸症候群(SAS)の患者280名(男性223名、女性57名、平均無呼吸低呼吸指数:17.6)に食習慣と睡眠検査データとの関連を解析した。食べる速度が速いほど、BMI(body mass index)が高く、食事量が多いほど、BMIが高かった。BMIが高いほど1日の総食事時間が短かった。SAS患者の重症度と食事の早さは正の相関がみられた。SASの患者に対して咀嚼指導により減量し、症状を改善させる可能性が推測された。睡眠時無呼吸症候群の患者に対してアンケートによる調査を行った。・患者背景:年齢、性別、身長、体重、喫煙歴、運動習慣、職業、既往歴、内服治療の有無と内容・食習慣についてのアンケート:食事メニュー、食事量、満腹度、回数、食物繊維の量、朝昼夕食の摂取時間、食事開始時間、夕食後就寝までの時間、誰と食事をするか、食事中の状況、食事の際の飲み物、咀嚼回数、嗜好、間食、カロリーの配慮、アルコール摂取、ファーストフードの摂取、よく飲む飲み物等である。・分析:以上の食習慣、睡眠に関するアンケート調査結果、身体所見(身長、体重、BMI、喫煙歴、運動習慣等)、生活習慣病の有無、SASの重症度を示す睡眠検査のデータ(無呼吸低呼吸指数、酸素飽和度、中途覚醒指数等)との関連を交絡因子(総エネルギー摂取量、年齢、喫煙、運動習慣等)を調整し、統計学的に解析中である。【方法】睡眠時無呼吸症候群(SAS)患者の食習慣と咀嚼の特徴とSASとの関連について解明するため、申請者が治療したSAS患者に以下のような食習慣と睡眠に関するアンケートを郵送し、さらに研究期間中の新患に対してアンケートによる調査を行った。食事メニュー(和食、洋食、肉、魚、野菜等の比率)、食事量(量および朝昼夕食の比率)、満腹度(満腹まで食べる、腹八分目)、回数(朝食または昼食抜き、または夜食の摂取)、食物繊維の量、朝昼夕食の摂取時間、食事開始時間(一定か不規則か)、夕食後就寝までの時間、誰と食事をするか(個食、家族と)、食事中の状況(テレビを見ながら、音楽を聴きながら、新聞、雑誌を読みながら)、食事の際の飲み物(種類、量)、咀嚼回数、嗜好(味付け、脂っこい、あっさり等)、間食(種類、量、回数)、カロリーの配慮、アルコール摂取(量、回数)、ファーストフードの摂取(種類、量、回数)、よく飲む飲み物(種類、量)等である。【結果】OSAS患者の重症度と食事の早さは正の相関がみられた。BMIとAHIが高いほど、咀嚼回数が少ない傾向が認められた。早食いの傾向がある非験者ほど、一口当たりの量が多く、咀嚼回数が少なかった。【考察】食べる速さとBMIには強い正の相関があり、早食いの人ほどBMIが高いことが報告されている。また咀嚼回数が少ない被験者ほどBMIとHbA1cが高いことが確認されている。時間をかけて咀嚼することによって神経ヒスタミンの量が増え、満腹中枢を刺激して少ない食事量で満腹感が得られるとされている。咀嚼指導を行い、咀嚼法を実践することによりBMIが減少したとの報告もあり、OSAS患者に対しても咀嚼指導により減量できる可能性が推測された。睡眠時無呼吸症候群患者の食習慣、咀嚼の特徴の解明食習慣、睡眠に関する調査結果、身体所見(身長、体重、BMI、喫煙歴、運動習慣等)、生活習慣病の有無、睡眠時無呼吸症候群の重症度を示す睡眠検査のデータ(無呼吸低呼吸指数、酸素飽和度、中途覚醒指数等)との関連を交絡因子(総エネルギー摂取量、年齢、喫煙、運動習慣等)を調整し、重回帰分析にて解析中である。口腔外科咀嚼実験がマンディブラーキネジオグラフ(MKG K7)の使用困難なため、被験者が十分に集まっていない。SAS患者の食習慣と咀嚼の特徴とSASとの関連について解明するため、SAS患者に対してアンケートによる調査を行った。本研究において食事時間が短いほどBMIが高い傾向が認められた。食事量が多いほど、満腹まで食べる患者ほどBMIが高いことが明らかになった。また、BMIが高い患者ほど1日の総食事時間が短かった。OSAS患者において、咀嚼時間が短いほど、BMIが高い傾向がみられ、咀嚼指導により減量できる可能性が推測された。これまでのデータの解析、咀嚼実験および咀嚼指導の影響について今後早急にデータを集積していく予定である。咀嚼実験によって咀嚼の特徴とSASの重症度との関連の分析

SAS患者の咀嚼の特徴とSASとの関連について解明するため、患者に非験食の咀嚼実験を行い、咀嚼パターンの特徴とSASの重症度との関連を分析する。またX線や模型分析によって形態のデータが得られる症例では、形態的特徴との相関を解明する。上記2千数百例の患者のうち再診が可能な症例さらに研究期間中の新患に対しては、身長、体重、BMI、血圧、脈拍、呼吸数、腹囲、頚部周囲径、既往歴(内分泌異常、慢性疾患、悪性腫瘍の治療中等)、喫煙歴、内服治療の有無と内容を外来にて精査する。さらに、歯列の状態は石膏模型、顎顔面形態はX線と模型にて分析し、血液検査(血球数、生化学検査、糖脂質代謝マーカー等)、内臓脂肪評価のための腹部単純CT撮影を行う。上記患者のうち同意が得られた症例に対しては非験食(米飯、煎餅、ガム等)を実際に咀嚼させ、その状況をビデオ撮影し、一口当たりの咀嚼回数、一口の量、咀嚼側、咀嚼能率、咀嚼時間、咬合力等を分析する。また、咀嚼中の咀嚼筋活動、マンディブラーキネジオグラフ(MKG K7)を用いて下顎運動経路、咀嚼パターンを記録する。アンケート調査結果、身体所見、生活習慣病の有無、血液検査データ、歯列の状態、顎顔面形態、咀嚼実験の結果とSASの重症度を示す睡眠検査のデータとの関連を交絡因子を調整し、重回帰分析にて解析する。咀嚼実験が予定通りに進まなかったため。早急に計画通りとなるよう研究を進める予定である。咀嚼実験として非験食(米飯、煎餅、ガム等)を実際に咀嚼させ、その状況をビデオ撮影し、一口当たりの咀嚼回数、一口の量、咀嚼側、咀嚼能率、咀嚼時間、咬合力等を分析する。
羊水細胞の低酸素濃度下及びSuperoxide Dismutase添加培養の検討

(成績)(1)2%、5%および8%O_2下における羊水細胞の第2代継代培養は、18%O_2下培養(従来法)に比べ増殖が有意に良好で、7日目にはそれぞれ2.0倍、2.3倍、1.7倍の細胞を得た。(2)染色体標本作成までの培養期間はChang A培地の5%O_2下培養では平均6.1日、従来法では7.4日、またF12培地(含20%FCS)もそれぞれ7.4日、8.7日と両培地とも培養期間が短縮された。(3)Chang A培地にSODを50、100、200および400U/ml添加し、無添加培養と比較すると培養7日目の細胞数はそれぞれ1.0倍、1.5倍、1.6倍、1.0倍であった。(4)Chang A培地にSODを200U/ml添加し、従来法と染色体標本作成までの培養期間を現在比較検討中である。(結語)羊水細胞の増殖において2、5、8%の低濃度酸素下培養は従来法に比べ良好であり、5%O_2下培養は染色体検査時の培養でも有効であった。またSOD添加培養では培養液中濃度50、100、200および400U/mlの中で100および200U/mlが有効であり、200U/mlが最良であった。細胞増殖においてSuperoxideなどの活性酸素は有害とされているが、低濃度酸素下培養とSOD添加培養はいずれも培養液中の活性酸素濃度を低減させることが細胞増殖の効果のひとつであると推測する。
nano-SQUIDを用いた3次元磁気センサーの開発

3次元磁気センサーに用いることを目的として、極低温(1K)、および、1T程度の強磁場下において使用可能なnano-SQUIDの作製プロセスを開発した。本プロセスでは、nano-SQUIDの臨界電流値を制御性良く作製することを可能とした。また、これらのnano-SQUIDはヒステリシスのないI-V特性を示した。本研究で開発したnano-SQUIDの作製プロセスは、高い素子設計の自由度を有するので、温度や印加磁場などの外部環境や、測定方法に応じて、それぞれの用途に最適化したnano-SQUIDの作製に役立つと考えられる。現在、超伝導量子干渉素子(SQUID)の感度を向上させるために、素子の大きさをナノスケールまで微細化したnanoSQUIDの研究が盛んに行われている。本研究は、ピット状の凹みまたは、突起を基板上に作製し、そこに3chのnanoSQUIDを作り込むことで3次元磁束センサーの実現を目指している。本研究で用いているnanoSQUIDは、Nb薄膜を微細加工した超伝導ループ及び、2つのブリッヂ形状の弱結合型ジョセブソン接合から構成されている。これらのnanoSQUIDは臨界電流値(Ic)大きくなりやすく、超伝導状態から常伝導状態へ転移した際の発熱が大きいという問題があった。この発熱は、I-V特性にヒステリシスが生じる原因になり、また極低温下での使用を想定した場合にも問題となる。そのために、立体構造上に3chのnanoSQUIDを作製する前に、1つのnanoSQUIDとして動作する素子作製プロセスを確立する必要があった。本研究では、Nb薄膜を用いたnanoSQUID作製に際し、設定した目標値は、Ic20uA、転移時における発熱量がnWオーダーとした。過去に、Nb薄膜の上部に常伝導体層を設け、熱・電気的にシャントすることでヒステリシスが抑制されることが報告されていた。本研究でも、この2層膜構造を採用し、常伝導金属はAu又はWを用いることとした。その上で、Icを低減するためには接合断面積を小さくする必要があり、接合幅とNb膜の厚みを詰めていった。その結果、Nb/W(膜厚16nm/70nm)2層膜を用いて、ブリッジ幅を80nmとすることで、4.2KにおいてIc=27uA、転移時の発熱量が約1nWでヒステリシスのないI-V特性を有するSQUID素子が得られた。本プロセスで作製されたnanoSQUIDは、印加磁場中で周期的なIcの振動を示し、SQUIDとして動作していることを確認した。本研究の目的は、立体構造を作製した基板上に3つのnano-SQUIDを配置し、3次元の局所磁気センサーの実現を目指すことであった。昨年度は、3次元磁気センサー作製の要素技術となる、nano-SQUID自体の作製プロセスの開発を行った。その結果、4.2Kにおいて良好な特性を示すnano-SQUIDを作製することが可能となった。一方で、1K以下の極低温状態での使用を前提とした場合、nano-SQUID動作時の発熱量は小さければ小さいほど好ましく、作製プロセスにも更なる改良が必要と考えられた。具体的には、nano-SQUIDのIcを更に低減する必要があり、そのためにはNbの膜厚を更に薄膜化する、などの必要性が生じた。そこで今年度は、Nbの膜厚を更に薄くしていった場合に、Nbの超伝導性がどのように変化するのか、について検討を行った。昨年度の時点で、すでに膜厚は16nmまで薄くなっていたので、更に薄膜化を進めていった場合、その薄膜の超伝導特性は自明ではない。実際、Nbの膜厚が30nmから10nmの領域において、Nbの超伝導性は著しい膜厚依存性を有することがわかった。また、Nb薄膜を用いたnano-SQUIDのIcには、大きなバラツキがあることも判明した。現時点では、Nb膜の膜厚にバラツキがあり、それが原因となりnano-SQUIDのIcが大きな分布を持ってしまうのではないか、と予想しているが、成膜プロセスの見直しなど更なる検証が必要と考えている。本研究の目的である3次元磁気センサーは実現できていないが、極低温、かつ強磁場中で使用可能なnano-SQUIDの作製プロセスは確立できたと考えている。
ミリ波を用いたポジトロニウム超微細構造の直接測定

電子と陽電子の束縛系であるポジトロニウム(Ps)の超微細構造(HyperFine Structure、HFS)は203GHzと大きい。これまではゼーマン分裂を用いた間接的な方法での測定しか行われておらず、QED予言値と実測値に有意な乖離がみられる。本研究では、強力なミリ波光源(ジャロトロン)の開発や分光技術を開発し、10kWのミリ波を蓄積することに成功し、o-Psからp-Psへの初めての直接遷移を確認した。この装置を用いて、直接遷移の分光を行っている。今年度は、ガンマ線検出器(LaBr3シンチレーター)を製作し、以下に挙げる2つのテスト実験を行い、オルソポジトロニウムの遷移を確認した。平成21年度は、高周波のパワーを上げて共鳴曲線を測定する計画である。(1)Zeeman効果を用いた3GHzの高周波を用いた実験:銅でRF空洞を製作し、期待通りのQ値や結合、冷却能力が得られていることを確認した。これにテストで50Wの高周波を印加し、1%の遷移確率でZeeman遷移がおこっていることを確認した。アンプのパワーを50Wに絞って、RFの制御が0.1%程度で出来る様なシステムを作った。現在アンプ出力を500W(計画値)にあげ、制御系が動作することを確認している。同時に現在一様性の精度70ppmをより一様にするための補償磁石の設計をおこなっている。(2)203GHzミリ波を用いた直接遷移実験:メッシュ鏡面を用いた光学空洞のテストをおこない、期待通りfineness500が得られた。入力効率が予定より低い為、メッシュ鏡面の設計を変えて現在テスト行っている。鏡面を制御するピエゾシステムは計画通り作動している。またミリ波発生源のジャイロトロンは固定周波数で100Wの出力発生が可能になった。今年度、固定周波数(on peak)で世界で初めてのミリ波の直接遷移の観測を行う計画である。(1)Zeeman効果を用いた測定:大型高精度超伝導磁石をもちいて約2ヶ月間の測定実験を行い、HFS=203.3804+-0.0022(stat.11ppm)+-0.0081(sys.40ppm)の結果がえられた。系統誤差40ppmは磁場の非一様性に起因するものであり、次回の測定では補償コイルを導入し一様性を高めたために、約1/10に抑えることが出来ることがわたった。統計誤差も数ppmに抑えるには約1年半の測定で可能になり、LaBr3シンチレーターを用いた高速のシステムで高統計の測定が機能していることが判明した。これで熱化を取り込んだ、より一様性の高い磁場での新しい測定方法が機能することがわかり、実際の長期測定を開始した。(2)203GHzのサブテラヘルツ波を用いた直接遷移測定:500Wジャイロトロンを製作した。出力の安定性が現在の問題であり、電子源パワーへのフィードバックシステムの設計をおこなっている。ジャイロトロン出力はTE03モードでありその光学特性の測定を行った。これをガウシアン変換器に通して、ファブリペロー共振器と結合させる。この変換効率が50%と大きな損失があることが判明し、変換効率を改良する光学系の設計を行っている。本研究の成果は以下の3つである。(1)ジャイロトンを用いて安定的なミリ波(203GHz)の強力(300W)発生源を開発することに成功した。モードコンバーターを製作してTEO3出力をTEMOOガウス光に変換して効率30%でパワーを転送することに成功した。効率が低い理由を調査し、ジャイロトン出力にTEO3以外の成分が多く混ざっていることが原因であった。(2)金のメッシュ(150ミクロンギャップ、メッシュ幅200ミクロン)ミラーと銅の凸面鏡でミリ波を閉じ込めるFabry-Perot共振器を製作した。ピエゾ素子をもちいたステージを用いて100ミクロン精度で二枚の鏡面を制御した。Coupling 67%でガウス光を入力させ、Finess 600を実現させることに成功した。これにより内部に11.6kWのパワーをためることに成功した。(3)22Naから放出される陽電子をGas中(イソブタン10%+窒素90%混合気体圧力1気圧)中で止めポジトロニウムを生成した。ミリ波の誘導輻射の効果でo-Ps(スピン3重項)からp-Ps(スピン1重項)状態に遷移した事象の観測に成功した。これはM1遷移で遷移確率が3×10^<-8>s^<-1>と極めて小さくこれまでミリ波帯では観測された例は無く初めての観測になる。観測された遷移確率は(3±0.8)×10^<-8>s^<-1>であり

QEDの予言と一致する結果であった。現在は、ジャイロトンの発生周波数を可変にして、遷移確率の周波数依存性(ブライトウィグラー共鳴曲線)の測定をおこなっている。
発達期大脳視覚野の機能再編における中枢アミン系の役割

発達初期のケオリンの大槽内注入によってネコの水頭症モデルを作製した。脳室の拡大、大脳皮質の薄層化は顕著であったが、脳室-腹腔内シャント手術を施行することによって、脳の解剖学的異常を維持した状態で、成獣まで維持することができた。光学計測法により、視覚野における方位選択性カラムを視覚化したところ、全体的なカラム形成パターンはほぼ正常に維持されていた。また、c-fos遺伝子のタンパク産物を指標にしたActivity-Mappingにより、これらの異常発達視覚野においても眼優位カラムが形成されていることが明らかになった。スライスを用いた実験から皮質II/III層の錘体細胞は白質の電気刺激に対して、正常なEPSP,活動電位を発生する事が明らかになった。スライス標本を用いた細胞内カルシウム濃度のイメージングにより、NMDAの灌流液内投与に対する反応が小さくなっているにもかかわらず、ノルアドレナリンに対する応答は、逆に有意に増大していることが証明された。HPLCを用いた解析により、この際、皮質組織内でのノルアドレナリン代謝レベルが亢進していることも明らかになった。以上の結果は、発達期の大脳皮質の神経回路、特に機能カラム構造が如何に可塑的で、冗長性を有しているかを示しており、発達異常脳での機能維持に中枢ノルアドレナリン系が重要な働きをしていることが示唆された。今後、同様のモデル動物を用いて、感受性期内の単眼遮蔽による可塑的変化が、ノルアドレナリン系を薬理操作した場合どのように修飾されるかについて、検討を続けていく予定である。
アクセサリー蛋白質によるパラミクソウイルスの多面的な自然免疫回避戦略

本年度はセンダイウイルス(SeV)の2種類のアクセサリー蛋白質であるC及びV蛋白質について、その自然免疫抑制機構を主として培養細胞を用いて分子レベルで解明することを目標とした。C蛋白質については、C蛋白質の株間で保存性の高い荷電アミノ酸クラスターに変異を導入した一連の組換えSeVを作製し、これに既報のC蛋白質欠損ウイルス[4C(-)]やC蛋白質にF170S変異を持つウイルスを加え、野生型ウイルスとの間で、1)ウイルス増殖、2)感染細胞で合成されるウイルスゲノムの極性、3)細胞変成、4)IFN-β誘導性、5)IFN刺激による抗ウイルス状態誘導に対する抑制作用、6)poly(I:C)刺激によるIRF3の活性化抑制、7)ウイルス感染細胞でのdsRNA産生、などについて網羅的に比較・検討した(Irie,2010)。その結果、よく知られているJAK/STAT経路の阻害によるIFN応答阻害作用以外に、C蛋白質がpoly(I:C)刺激によりIRF3の活性化に至る経路にも抑制的に作用することが明らかとなった。さらに、上記の抑制作用に関わらず、自然免疫系によるウイルス感染の感知を回避するためにC蛋白質が働いている可能性が示唆された。この違いを生む原因として、N蛋白質のC末端領域をエピトープとするモノクローナル抗体の反応性の違いから、ヌクレオカプシドの構造の違いを示唆する結果を得ているが、これについてさらに詳細な検討を行っている。V蛋白質については、これまでウイルスRNAを認識するRNAセンサーであるMDA5と結合し自然免疫の誘導を抑制していることが報告されているが、これとは別に、より下流のIRF3とも相互作用し、その活性化を阻害することで自然免疫の誘導を抑制することを示した。
大形テンタゲートの長期的安全運転のための動的不安定対策

本質的な動的不安定特性を有するテンタゲートの長期的な安全運転のために、第一に、これまでの振動実地調査結果に基づいた理論解析により、ゲートの動的安全性を確保した。第二に、発生し得る動的不安定に対し、減衰器の設置やスキンプレート構造の補強等による長期的な安全対策手法について検討を行った。また、ゲートを巻き上げるワイヤーのばね定数を変更することで安全性を確保する方法については、大形および中形の三次元モデルゲートを用いた実験でその妥当性の検討を行った。第三に、実用テンタゲートの振動実地調査を実施し、ゲートの長期的な動的安全性の確認と安全運転範囲の拡大を行った。大形テンタゲート式水門の崩壊事故を二度と繰り返さないために、本質的に動的不安定特性を有するテンタゲートに対して、長期的な安全運転のための具体策を提示するために、理論的な解析、安全対策手法の検討、モデル実験を行った。(1)実用テンタゲートの微小開度放水時の振動特性計測:平成24年度に動的安全性を確認した実用テンタゲートについて、微小開度放水時の振動特性の確認行った。申請者らの導いた動的安定判別解析に基づいて安全性を確保した上で、ごく微小開度での放水に立会い、安全性の確認を行った。問題となるような振動はまったく発生せず、ゲートの運用開度を広げることができた。(2)動的不安定性の理論的な解析と対策の検討:ゲートの固有振動特性に基づいた理論解析により、摩擦の閾値を越えて自励振動が発生する初期変位量を算定した。初期変位量はもちろん水位、開度等の条件によって変化する。実験と理論により、初期変位量がどのように変化するのかを調べている。さらに、発生し得る動的不安定に対する長期的な安全対策手法について検討を進めている。どのような方法で安定化を図るのが最も効率的であるかを継続して検討しているところである。理論解析とFEM解析を併用し、ゲートのどの部分に減衰器を取り付けるべきか、または補強すべきかを検討している。(3)大形および中形の三次元モデルゲートを用いた実験:検討した動的不安定に対する対策について、大形と中形のテンタゲートの三次元モデルを用いた実験を実施している。ゲートを巻き上げるワイヤーのばね定数を変更することで安全性を確保する方法について、実験を継続中である。(4)実用テンタゲートへの適用:動的不安定に対する対策の実用テンタゲートへの適用するため、関係各所との連携を進めてきたが、実施には至っていない。(5)研究成果の発表:モデル実験で得られた成果を国内外で発表した。(1)動的不安定性の理論的な解析:これまでの振動実地調査によって得られた固有振動特性に基づいた理論解析により、ゲートの動的安定・不安定を再確認した。動的に不安定であることが明らかになったテンタゲート、および、摩擦によって見かけ上の動的安定が保たれているテンタゲートについて、実測された減衰比のデータを用い、摩擦の閾値を越えて自励振動が発生する初期変位量を算定した。また、動的に安定であることが確認されたゲートについては、これまで慣例的に運転されて来なかった微小開度での放水を可能にするため、微小開度放水時の安全性の再計算を行い、実際に微小開度放水を実施してその安全性の確認も行った。(2)動的不安定に対する対策の検討:発生し得る動的不安定に対する長期的な安全対策手法について検討を行った。減衰器の設置や質量の付加・除去、スキンプレート構造の補強等が考えられるが、いずれの手法が最も効率的であるかを慎重に検討しているところである。理論解析とFEM解析を併用し、ゲートのどの部分に減衰器を取り付けるべきか、または補強すべきかを検討しているところである。これにより、最も効率的な安全対策を行うことが可能となる。主に、ゲートを巻き上げるワイヤーのばね定数を変更することで安全性を確保する方法について、実験を継続中である。(4)研究成果の発表:理論解析で得られた成果を国内外で発表した。大形テンタゲート式水門の崩壊事故を二度と繰り返さないために、本質的に動的不安定特性を有するテンタゲートに対して長期的な安全運転のための具体策を提示するために、以下の研究を行った。

(1)動的不安定性の理論解析:これまでの振動実地調査によって得られた固有振動特性に基づいた理論解析により、ゲートの動的安定・不安定を再確認した。動的に不安定であることが明らかになったテンタゲート、および、摩擦によって見かけ上の動的安定が保たれているテンタゲートについて、実測された減衰比のデータを用い、摩擦の閾値を越えて自励振動が発生する初期変位量を算定した。また、動的に安定であることが確認されたゲートについては、微小開度放水時の安全性の確認も行い、運転条件の拡充を行った。(2)動的不安定に対する対策の検討:発生し得る動的不安定に対する長期的な安全対策手法について検討を行った。減衰器の設置や質量の付加・除去、スキンプレート構造の補強等を提案した。理論解析とFEM解析を併用し、ゲートのどの部分に減衰器を取り付けるべきか、または補強すべきかについてもいくつかの提案を行った。実用テンタゲートへの適用は実現できなかったが、今後、さらに検討を進めることにより、最も効率的な安全対策を行うことが可能となる。(3)大形および中形の三次元モデルゲートを用いた実験:検討した動的不安定に対する対策について、大形と中形のテンタゲートの三次元モデルを用いた実験を実施した。主に、ゲートを巻き上げるワイヤーのばね定数を変更することで安全性を確保する方法について検討した。(4)実用テンタゲートの動的安全性確認:実用テンタゲートの振動実地調査を実施した。実験結果とそれを考慮した理論解析の結果、対象ゲートはすべての運転条件下で動的に安定であることが確認できた。(5)研究成果の発表:モデル実験で得られた成果を国内外で発表した。機械力学・計測制御(1)実用テンタゲートの微小開度放水時の安全性確認:実用テンタゲートのごく微小開度放水時の動的安全性を確認した。当初計画に含まれていない実験であったが、実用テンタゲートの安全性の確認を行うことができた。当初計画にない進展である。(2)動的不安定性の理論的な解析:実験結果と理論解析に基づいて、摩擦の閾値を超える初期変位量を計算し、テンタゲートの長期的安全運転を確保するための対策を検討している。理論解析とFEM解析を併用し、ダンパーや補強部材の取り付け位置を検討しているところである。解析の結果を理論解析にフィードバックして、最も効果的な安全対策手法を検討する予定である。おおむね順調に進んでいる。(3)大形および中形の三次元モデルゲートを用いた実験:ゲートを巻き上げるワイヤーのばね定数を変更することで安全性を確保する方法について、理論解析とモデル実験により検討を進めている。比較的簡単に安全を確保できる方法と考えている方法である。実験による基本的な検討できており、詳細なデータを収集しているところである。ゲートの設計基準等と照らし合わせながら、ばね定数等を決定しているところである。また、(2)で検討している対策方法についても、モデル実験で確認を進めようとしている。(1)動的不安定性の理論的な解析:これまでの実験結果と理論解析に基づいて、実用テンタゲートの動的安定・不安定を再確認した。摩擦の閾値を超える初期変位量まで計算できている。当初の予定どおりの進捗である。(2)動的不安定に対する対策の検討:長期的安全運転を確保するための対策を検討した。
同一映像断片照合に基づくニューストピック追跡・要約

本プロジェクトでは、「同一」と見なしうる映像区間(同じ資料映像、同じ場面、同じ背景、同じ物体等)を、撮影視点の違いに関わらず大容量の放送映像データベースから効率的に検出する技術を実現した。この技術により検出された映像区間同士は何らかの「同一」のものを映しており、意味的な関連性が強いことから、放送映像の視覚情報と字幕情報を融合させ、同じ話題に関する映像を効果的に追跡し、意味的に要約する技術も実現した。平成20年度は、同一映像断片照合について、大規模放送映像アーカイブヘの適用を行った。テキスト情報としてCC (Closed Caption)テキストを用いて処理を行い、それによる類似した出来事に関するニューストピックの自動追跡を行った。同一映像断片照合技術は、1)同一資料映像、2)同一物体・同一背景、3)同一場面映像、三種類の映像を対象とする技術に分けることができる。同一物体・同一背景検出では、類似場面映像検出を目的とする関連研究の実装を行い、これをもとに実現し、大規模放送映像アーカイブヘの適応を行った。同一場面映像を対象とする断片照合では、われわれのグループ独自の技術である、特徴量の軌跡が時間的に変化するパターンに基づいた照合手法を大規模放送映像アーカイブヘ適用した。更に、同一映像断片照合に基づくCCテキスト関連性評価の最適化、ニューストピック追跡の性能向上について初期的な検討も行った。本研究では、われわれのグループが構築済みの映像アーカイブサーバを駆使し、東京地区の地上波7チャンネルが放送した特定のニュース番組をおよそ2年間(2005年2月2007年2月)蓄積し続けた映像を対象に上述の手法の適用と実験を行った。これだけの規模・多様性を持つ放送映像アーカイブにニューストピック追跡を適用した研究は他に例を見ない。これによりはじめて見えてくるニューストピックの関連性を見つけられる可能性があると考えられる。平成21年度では、同一場面映像間の同一性に基づいて、字幕(Closed Caption、CC)データにおける話題関連性評価の最適化、同一映像断片とテキスト情報との共起パターンマイニング、ならびにニュース話題の追跡を実現した。同一場面映像検出によって得られた映像断片の組は、同一ニュース話題のものである可能性が極めて高く、それを仮定として前提し、字幕データ間の関連性評価を統計的に最適化する検討を行った。話題の関連性評価と視覚的類似性を基準とするページランク(PageRank)重要度判定によって、同一映像断片とテキスト情報との共起パターンマイニングを実現し、疑似的関連フィードバックを用いた質問拡張手法を提案した。これによって、より正確的かつ完全なニュース話題追跡を実現することが可能となった。同一場面映像が繰り返して放送されることは、該当映像が人間社会のより代表的な出来事を記録したものであり、もしくはある話題に関してより重要な役割を果たす場面である等の理由が考えられる。追跡されたニュース話題スレッドの意味的要約を実現するには、頻繁に放送された同一場面映像に着目する。このような映像断片群に対して、ページランクによって判定された複数断片の相対的重要度だけでなく、映像が異なったテレビ局や番組等に横断的に放送される度合いも考慮に入れ、まったく新たな原理に基づいたニュース話題追跡・要約を実現した。
ダイレイタンシーを考慮したシラスの構成モデル

南九州に広く分布し、農地の基盤整備において避けて通ることのできない特殊土壌であるシラスの構成モデルに関する研究をおこなった。シラスは,豪雨や台風の直撃により大災害を引き起こすため、社会問題としても取り上げられる。このような地盤上において、土構造物の設計や合理的で安全な施工のためには、力学的特性の解明と数値計算に組み込まれる構成モデルの検討が不可欠である。平成9年度の研究において、シラスの体積変化に主眼をおいた力学的構成モデルの提案を行うにあたり、正確な実験データ収集を行うための三軸試験装置の試作を行った。すなわち、三軸室内に防水型の内部ロードセルを製作依頼し、圧力水が検出データに影響を及ぼさないように工夫した。また、試験システムの自動化を行い、人為的な誤差を極力無くし、操作手順の省力化を実現することにより、正確なデータの収集が可能となった。平成10年度の実施計画として,従来提案されている構成則の中でもカムクレイモデルをシラスに適応すると,ひずみの小さい段階では比較的一致するが、降伏から破壊に至るまでの挙動を表現できない。そこで,シラスに特有なダイレイタンシー係数を組み込むことでモデルを修正した。ところが,軽石が含まれるため応力が大きくなると破砕が多少発生する。これらも考慮に入れた構成式の確立が今後の課題となる。一方,シラスの構成モデルを用いた弾塑性有限要素解析プログラムを作成した。そうして、三軸試験の数値シミュレーションから実験結果との追従性を検討し、実際の現場を想定した斜面安定解析への適用を試みた。結果として,降伏から破壊の発生が要素メッシュから確認でき,比較的ひずみの小さい領域では充分に対処できるモデルである。シラスは南九州に広く分布し、農業生産基盤の整備において避けて通ることのできない特殊土壌である。また、豪雨・台風の直撃により大災害を引き起こすため、社会問題としてしばしば取り上げられる。このような地盤上において、土構造物の設計や合理的で安全な施工のためには、力学的特性の解明と数値計算に組み込まれる構成モデルの検討が必要となる。平成9年度の実施計画において、シラスの体積変化に主眼をおいた力学的構成モデルの提案を行うにあたり、正確な実験データを収集できるような室内試験装置の一部改良を行った。すなわち、三軸室内に防水型の内部ロードセルを製作依頼し、圧力水が検出データに影響を及ぼさないような設計とした。また、試験システムの自動化を行い、人為的な誤差を極力無くし、操作手順の省力化を実現することにより、正確なデータ収集が可能となった。同種の実験を同じ条件化で数回比較することにより、最適なアルゴリズムとなるようにした。今回、プログラミングが簡単で、随時書き換えの容易なBASIC言語を採用したため、プログラムメモリ上の問題もあったが、一連の実験後に再度プログラムを読み込むことで対処した。実験の種類としては、改良した応力制御型三軸試験装置の性能試験を兼ね、静的な載荷と除荷を繰り返す試験を実施した。その結果、安定した荷重の制御とデータのサンプリングが可能となった。現在、実験データの整理と考察から飽和したシラスの物理的・力学的特性を吟味し、弾塑性体としての挙動を検討中である。さらに、本研究に適用可能な構成モデルの文献等も継続して収集している。
高温熱処理アルミナ超薄膜による絶縁体／窒化インジウムアルミニウム界面の制御と応用

窒化ガリウム系高電子移動度トランジスタは第5世代の無線通信向けのデバイスとして貢献しうるが、動作電力および周波数を向上させるためにはバリア層材料として窒化インジウムアルミニウム(InAlN)の採用が期待される。しかし、InAlNの本質的な特性から漏れ電流が大きく、絶縁体と組み合わせてMOSゲート構造とすることが必須となる。本研究においては、このような背景の中、SiO2とInAlNの界面の制御に関する研究を行い、酸化アルミニウム超薄膜層およびプラズマ酸化膜超薄膜層を介在層とすることが有効であることを突き止め、これまでにない良好な特性を有する界面の形成に成功した。窒化インジウムアルミニウム(InAlN)のMOS構造を形成する場合、アルミナ(Al2O3)を絶縁膜とすると、良好な電気的特性が得られることがすでにわかっている。しかし、Al2O3は温度が高くなると多結晶化し電気的特性に悪影響を与えるという難点がありデバイス作製プロセスの自由度を制限している。他の絶縁膜としてバンドギャップの大きなものは二酸化シリコン(SiO2)が挙げられるが、InAlNとの界面の特性は良く調べられていない。本研究においては、SiO2とInAlNの界面の特性について調べ、界面にAl2O3超薄膜層を挿入して制御することを試みる。まず、当初計画していたECRCVDによりSiO2を堆積した試料においては、直接堆積した場合、堆積中の反応によるInAlN表面の酸化が顕著であり、電気的特性は劣悪なものとなった。界面にAl2O3超薄膜層を挿入しても顕著な特性の改善は見られなかった。一方、プラズマCVD法によりSiO2を堆積した試料においてはInAlN表面の酸化反応が最小限度に抑えられており、XPSを用いた測定においてもわずかな変化としてようやく観測できる程度であった。完成したMOS構造についてはAl2O3超薄膜層を挿入しない構造においても比較的良好な特性を示し、10^12 /cm2/eV台の界面準位密度が得られた。さらに、SiO2/InAlN界面にAl2O3超薄膜層を挿入すると、より界面準位が低減し、10^11 /cm2/eV台の界面準位密度が得られた。実験結果より、禁制帯中の深いエネルギー位置においては、10^10 /cm2/eV台の界面準位密度が達成されているであろうことが示唆された。SiO2とInAlNの界面にAl2O3超薄膜層を挿入することで界面準位を低減できることがわかったので大きな進展ではある。しかし、SiO2の堆積方法に依存して特性が変わることが判明したので、その機構を調べる必要性が出てきた。それでも、当初の計画から大幅に遅れが生じているわけではない。これらを考えると、おおむね順調な進展と判定できる。昨年に引き続き、絶縁体としてSiO2を取り上げ、InAlNとの界面の制御について検討した。プラズマCVDにより形成したSiO2とInAlNの界面においては、InAlNの最表面(0.3nm程度)が酸化されてしまうことが光電子分光法(XPS)による分析により分かった。このような酸化は、制御されずに引き起こされたものなので、界面の化学結合の乱れを引き起こし、界面準位の発生につながるものと考えられる。これを抑制するために、2nmの厚さのAl2O3層を挿入したところ、若干の界面準位低減を達成することができた。一方、界面の酸化が整然と進行した場合には界面での化学結合の乱れが低減し、界面準位密度が低減する可能性があると考え、プラズマCVD SiO2堆積前にInAlN表面をN2Oプラズマにより酸化する方法について検討した。N2Oプラズマ酸化により、InAlN表面にはInとAlの酸化物が生成され、Nの酸化物は見られなかった。酸化時間を変えて酸化層の形成を行ったところ、酸化時間が長すぎると表面のストイキオメトリーが乱れ、界面準位の増加につながることが分かった。酸化時間最適化の結果、最適条件においては界面準位密度が大幅に低減することがわかった。具体的には、伝導帯下端より0.3eV程度のエネルギー位置において、界面準位密度は10^11 /cm^2/eV以下となることがわかった。最適化された条件においては、酸化層とInAlNとの界面における化学結合の乱れが低減され、界面準位密度が低減したものと考えられる。以上のように、界面準位の発生機構として、界面における化学結合の乱れを考えることにより、得られた結果を統一的に説明することができる。本研究において最も重要な事項となるSiO2とInAlNとの界面の制御について有用な知見が得られ、大幅な界面準位低減に成功した。その機構についても、界面における化学結合の乱れについて考えることで、統一的な説明ができる。したがって、おおむね順調な進展と判定できる。前年度界面準位の低減に成功した、プラズマCVD SiO2とInAlNの界面をN2Oプラズマ酸化により制御した試料に対して、熱処理による特性改善を試みたが、窒素雰囲気中400°Cの熱処理で特性は悪化することが分かった。XPSによる表面分析の結果から、プラズマ酸化後にはInAlN表面の窒素が欠乏していることがわかった。これが伝導帯付近の高い界面準位を発生させる原因となり、また熱処理時の乱れ低減の妨げとなっている可能性が高い。そこで、界面形成時におけるInAlN表面の窒素欠乏を抑制すべく、改めてAl2O3超薄膜介在層を挿入するプロセスについて検討した。界面にALDによる種々の膜厚のAl2O3層を挿入し、界面の特性を比較した。

その結果、Al2O3挿入層の膜厚が1nmよりも薄いときに大幅に界面準位が低減し、伝導帯下端から0.3eV程度より深いエネルギー位置において、界面準位密度は10^11 /cm^2/eV以下となることがわかった。この場合、Al2O3層下のInAlNが極僅かに酸化されていることがわかった。この酸化は、ALD Al2O3膜を通しての酸化であるため、プラズマダメージが低減し、整然とした酸化が進行したものと考えられる。しかし、伝導帯付近では界面準位密度が高く、また、XPSにより、SiO2堆積後のInAlN表面において、プラズマ酸化と同程度にInAlN表面における窒素が欠乏していることがわかった。さらに、これらの試料に対してもプラズマ酸化試料と同様の熱処理を試みたが、特性は悪化した。本研究においては、界面形成直後の界面準位低減には成功したが、高温における界面の熱的安定性を年限内に達成することはできなかった。窒化ガリウム系高電子移動度トランジスタは第5世代の無線通信向けのデバイスとして貢献しうるが、動作電力および周波数を向上させるためにはバリア層材料として窒化インジウムアルミニウム(InAlN)の採用が期待される。しかし、InAlNの本質的な特性から漏れ電流が大きく、絶縁体と組み合わせてMOSゲート構造とすることが必須となる。本研究においては、このような背景の中、SiO2とInAlNの界面の制御に関する研究を行い、酸化アルミニウム超薄膜層およびプラズマ酸化膜超薄膜層を介在層とすることが有効であることを突き止め、これまでにない良好な特性を有する界面の形成に成功した。学会での調査を行った結果、窒化物半導体MOS構造について界面準位発生機構の解明が求められていることがわかった。また、伝導帯下端付近での界面準位密度はAl2O3超薄膜層を挿入した試料においても高かったので、その低減についても検討を進める必要がある。この背景に鑑みて本年度は、SiO2の成膜方法を替えてSiO2/InAlN界面の形成・評価を行い、その界面にAl2O3超薄膜層挿入を試みる。堆積中の表面での化学変化を抑えたときにどのような結果が得られるかにより、界面準位の発生機構について知見が得られる。さらに、界面形成後の熱処理に対する変化についても調べる。新たな界面制御方法の開発により、大幅な界面準位の低減に成功したが、伝導帯下端付近においては依然として界面準位が存在していた。これを解決する手段として熱処理に対する特性の変化についての検討を行っておらず、熱処理条件を最適化していない。今後この点について検討していく予定である。半導体デバイスプロセス残額が小額となったので、基金の利点を活かし、消化するよりも次年度の予算と合わせて有効に使うため。残額が少額となったため、基金の利点を活かし、予算消化するよりも次年度の予算と合わせて有効に使うため。消耗品の購入に使う。消耗品の購入に使う。
高速AFMを用いた筋組織の観察と解析

昨年度は、動物の筋肉組織切片から徳安法を利用した高速スキャニング型原子間力顕微鏡(High speed scanning atomic force microscope;以下高速AFMと略す)用のサンプル作製法、そして高速AFMによる観察手法を確立することができた。本事業の最終年度は、得られた画像の解析手法の確立と平滑筋細胞の観察手法確立を目指した。解析では、連続撮影された数枚の画像を積算させた後にフィルター処理をすることでサルコメア内に微細な分子構造を確認することが可能になった。これにより、確認が難しかったZディスクと1つのフィラメントの結合部分、Mラインの中央に存在するミオメシンらしき分子を確認することができた。現在、Zディスクから伸展しているタイチンやアクチンフィラメントに結合しているトロポミオシンなど他にもサルコメアに存在する分子が確認できるかを解析している。一方で、骨格筋とは別の筋組織である平滑筋の観察手法の確立も試みた。こちらは組織から採取はせずに平滑筋細胞を培養して組織化させた後、細胞が生きている状態で細胞膜表面を高速AFMでリアルタイム観察を行った。細胞膜表面には多数のフィラメントが束化した構造やエンドサイトーシスと見られる穴が時間経過で開閉する様子が多く見られた。以上のように、徳安法で得られたサルコメアや生きている平滑筋細胞の高速AFMによる高分解能の観察は、これまでに電子顕微鏡でしか確認されたことのない組織の微細構造を水溶液条件下で捉えた初の研究である。徳安法であれば今回扱っている筋繊維以外の組織も切片として取得することが可能であり、高速AFMと組み合わせることで今回の研究で示した数ナノメーターの空間分解能の観察可能である。これらの手法は水溶液条件下で特殊な蒸着や修飾なしに組織を観察することができる点で病理学や形態学の分野に貢献できると考えている。本年度は骨格筋のサルコメアを高速スキャニング原子間力顕微鏡で観察する手法を確立した。まずは、動物から摘出した腸腰筋をグリセリン溶液に浸し細胞膜などを除外した後、小さく切り出した腸腰筋の組織断片をポリビニルピロリドンとスクロースを混合した溶液に浸して組織の固定を行う。固定した組織断片を液体窒素によって瞬間凍結させ、クライオマイクロミクロトームを用いて暑さ数百ナノメートルの組織切片を得る。この組織切片はポリビニルピロリドンとスクロースの混合液に閉じ込められている状態であるため、常温下で生理食塩水を用いて混合溶液を除く。この一連の手法により水溶液中の組織切片を得ることができ、高速スキャニング原子間力顕微鏡による観察を行うことができる。原子間力顕微鏡により得られた画像には、電子顕微鏡では見ることができなかったサルコメアのつなぎ目に相当するZディスクの立体的な構造やミオシンフィラメント間の架橋構造を確認することができた。この手法の確立により、生体環境下でナノメーターオーダーの分解能で組織を観察することができるようになった。これまでの組織観察では電子顕微鏡を用いた手法が一般的ではあったが、真空環境での観察やサンプルへの金属蒸着が必須であることにより、どうしても生体環境下での構造を見ることができなかった。しかし、原子間力顕微鏡による観察が可能になるようなサンプル作製方法の確立により、本来の生体環境での組織観察が可能になったのである。高速スキャニング原子力間顕微鏡による骨格筋のサルコメア観察までの一連の手法は確立することができた。これにより、組織切片の観察は十分行えることが確認できた。現在は画像解析の手法を模索している。観察と解析の一連の流れが確立できれば、後はサンプルを用意すればよいため、残り期間を考えるとおおむね順調に進展していると思われる。

今後は、画像解析の手法を確立した後、平滑筋や心筋のサルコメアの観察も行い原子力間顕微鏡による生体環境下で骨格筋とどのような構造的違いが見られるかを明らかにしたい。また、最終的には筋繊維に原因をもつ疾病のサルコメアの観察も目指したい。購入を考えていたカンチレバーが平成29年度に購入できず、平成30年度での購入を考えたため。