hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本的な専門職コンピテンシー抽出と質保証システム構築のための横断的分析

考察の結果、各職とも入学試験から生涯学習機会に至る一連の養成プロセスが想定されているが、全プロセスならびにそれぞれの段階で国家、大学、専門職集団、現場の施設関係者などのステークホルダーが関与・介入し、専門職コンピテンシーについての定義やロジックがそれぞれ異なるため、各職における「質」はステークホルダー群による一種の政治的構成物であること、ただし「実習」と「研修」という制度は、大学における座学を中心とした専門(職)教育(学問知)と現場での実際的な業務(実践知)とを繋ぐものとして、各職に共通の質保証制度として機能していることなどが明らかとなった.
日琉諸語の有標主格性に関する基礎的研究

本研究の目的は,琉球諸語および本土諸方言(以下,日琉諸語)を対象に,言語類型論で大きな注目を集めつつある有標主格(marked nominative; Dixon 1994)という格配列パターンに着目して,その共時的バリエーションの実態を記述する基礎的な研究を行うことである。有標主格は,類型論では例外扱いされるほど僅少であると考えられている(Dixon 1994, Handschuh 2014)。有標主格の言語は希少であるから,現時点で一番必要な研究は,有標主格とみられる個別言語の実証データの詳細な報告と多角的な分析である。
オルガノイド培養による胆道・膵臓腫瘍細胞バンクの構築と個別化治療への応用

オルガノイド培養技術により、組織幹細胞やがん幹細胞を3次元で培養することで、生体内の組織や腫瘍をin vitroで再現することが可能になった。当該年度の研究により、複数の肝内胆管がん、胆嚢がんおよび膵臓がんの患者より提供されたがん組織を用いてオルガノイドを樹立し、1年以上にわたり安定的に培養・維持することに成功した。これらの患者の胆道・膵臓がんオルガノイドは、生体内の腫瘍と組織学的にも機能的にも極めて高い類似性を示すことを確認している。これらの胆道・膵臓がんオルガノイドを用いて、遺伝子変異解析および遺伝子発現解析を行い、非がん組織由来のオルガノイドに比べて特に発現が上昇している遺伝子や低下している遺伝子を特定した。また、分子標的治療薬の1つであるエルロチニブを投与することで、増殖が抑制されるがんオルガノイド(感受性あり)と、増殖が抑制されないがんオルガノイド(感受性なし)が存在することが明らかとなり、胆道・膵臓がんオルガノイドにおいてエルロチニブに対する感受性あり、なしで発現が大きく異なる遺伝子についても特定した。臨床データベースを用いて、これらの遺伝子発現とがん患者の予後(生存期間)を解析したところ、SOX2、KLK6、CPB2遺伝子の発現と患者予後が統計学的に有意に相関しており、SOX2、KLK6、CPB2遺伝子が高発現している患者の予後が特に不良であることを見出した。さらに、樹立した胆道・膵臓がんオルガノイドを用いて、既存薬ライブラリーによる薬物スクリーニングを行い、抗真菌薬であるアモロルフィンおよびフェンチコナゾールが胆道・膵臓がんオルガノイドの増殖を抑制することを見出した。抗真菌薬であるアモロルフィンおよびフェンチコナゾールが、胆道がんおよび膵臓がんを最小限の副作用で効率的に抑制する新規予防・治療薬の候補になることが期待される。当初の計画通り、すでに複数の肝内胆管がん、胆嚢がんおよび膵臓がんの患者より提供されたがん組織を用いてオルガノイドを樹立し、1年以上にわたり安定的に培養・維持することに成功している。これらの患者由来の胆道・膵臓がんオルガノイドは、生体内の腫瘍と組織学的にも機能的にも極めて高い類似性を示すことを確認している。さらに、樹立した胆道・膵臓がんオルガノイドを用いて、遺伝子変異・発現解析ならびに薬物スクリーニングを行い、胆道・膵臓がん患者の予後を予測するバイオマーカーや新規治療薬の候補を特定しているため、本研究課題はおおむね順調に進展していると考えられる。前年度に引き続き、胆道系腫瘍および膵臓腫瘍の診断で外科手術を受けた患者より、十分なインフォームド・コンセントのもとに提供された腫瘍組織ならびに非腫瘍部組織を用いて3次元培養を行うことで、合計で50症例以上の胆道・膵臓腫瘍患者由来のオルガノイドを樹立する。それぞれの症例の病理組織所見および患者の生命予後、転移の有無、血液データなどの臨床情報についても詳細な情報を収集し、樹立したオルガノイドの培養条件や増殖能などとの相関を検討する。安定的な培養・維持が可能になったオルガノイドは、液体窒素にて凍結保存し、ストックを作製することで胆道・膵臓がんオルガノイドバンクを構築する。樹立した胆道・膵臓がんオルガノイドを用いて、遺伝子変異解析および遺伝子発現解析を行い、胆道・膵臓がん患者の予後やThe Cancer Genome Atlasに公開されている臨床データベースを用いて、これらの遺伝子発現と胆道・膵臓がん患者の予後(生存期間)を統合的に解析することにより、胆道・膵臓がん患者の予後を予測する新たなバイオマーカーを特定する。また、樹立した胆道・膵臓がんオルガノイドを用いて、既存薬ライブラリーによる薬物スクリーニングを行う。特に抗腫瘍薬以外の既存薬でがんオルガノイドの増殖を抑制する化合物に注目し、ドラッグリポジショニングにより、胆道がんおよび膵臓がんを最小限の副作用で効率的に抑制する新規予防・治療薬の有力な候補となる化合物を探索する。以上から、様々な胆道・膵臓がん患者由来の組織からオルガノイドを樹立し、胆道・膵臓がんオルガノイドバンクを構築する。さらに個々の症例の病理組織学的・分子生物学的所見を統合し、それぞれの患者の特性に合致したバイオマーカーや治療薬を特定することにより、革新的な個別化治療の基盤となる技術を開発する。胆道・膵臓がん患者由来のがん組織および非がん組織を用いて、オルガノイド培養により幹細胞を培養・維持し、1年以上にわたり安定的に培養できるがんオルガノイド株をこれまでに6つ樹立した。次世代シーケンサーやマイクロアレイにより、樹立したオルガノイドにおけるゲノム、エピゲノム、トランスクリプトーム解析および細胞増殖の解析を行った。これらのオミクスデータおよび細胞増殖能の解析の結果、がんオルガノイドにおいて共通して発現上昇する遺伝子として、HOXB7、SOX2、miR-17-92クラスターなどが同定された。一方で、がんオルガノイドにおいて共通して発現低下する遺伝子として、MMP1やCD24などが同定された。これらの遺伝子は、発がんや幹細胞において非常に重要な役割を果たしており、難治性がんの治療標的となる可能性が考えられた。さらに、遺伝子発現プロファイルのクラスター解析により、一部のがん組織から樹立したオルガノイドにおいて、非がん組織由来のオルガノイドと同様の遺伝子発現プロファイルの結果を示すことが明らかになった。これらの症例では、オルガノイドの長期培養が不可能であった。

以上の結果より、胆道・膵臓がんの手術検体を用いてオルガノイドを樹立する過程において、複数の症例でサンプル中に混在した非がん細胞ががん細胞よりも優位に増殖してオルガノイドを形成することが示唆された。がん患者由来のオルガノイドは、患者体内の腫瘍と同様な性質を示すため、従来の細胞株に比べ、より生体に近い環境での創薬研究を可能にすると考えられる。胆道・膵臓がん患者由来のオルガノイドは、難治性がんに対する個別化治療を実現する上で極めて強力な研究ツールとなるが、手術検体組織を用いてオルガノイドを樹立する際には、樹立したオルガノイドが非がん細胞ではなく、がん細胞由来であることを十分に確認する必要がある。オルガノイド培養により、1年以上にわたり安定的に培養できる胆道・膵臓がんオルガノイド株をこれまでに複数樹立することに成功した。さらに、これらの樹立したがんオルガノイド株を用いて、ドライバー遺伝子変異を特定し、マイクロRNAを含む全遺伝子の発現変化をマイクロアレイによって網羅的に解析した。個々の症例において治療標的となり得る遺伝子やマイクロRNAの発現異常を特定しており、本研究課題はおおむね順調に進展していると考えられる。一方で、予想外の結果として、研究実績の概要でも記載した通り、胆道・膵臓がんの手術検体を用いてオルガノイドを樹立する過程において、複数の症例でサンプル中に混在した非がん細胞ががん細胞よりも優位に増殖してオルガノイドを形成することが示唆された。今後の課題としては、胆道・膵臓がん由来オルガノイドの樹立成功率を高められるように、培養条件を調整したり、がんの組織サンプルにがん細胞以外の細胞が含まれないように工夫をする必要がある。オルガノイド培養技術により、組織幹細胞やがん幹細胞を3次元で培養することで、生体内の組織や腫瘍をin vitroで再現することが可能になった。当該年度の研究により、複数の肝内胆管がん、胆嚢がんおよび膵臓がんの患者より提供されたがん組織を用いてオルガノイドを樹立し、1年以上にわたり安定的に培養・維持することに成功した。これらの患者の胆道・膵臓がんオルガノイドは、生体内の腫瘍と組織学的にも機能的にも極めて高い類似性を示すことを確認している。これらの胆道・膵臓がんオルガノイドを用いて、遺伝子変異解析および遺伝子発現解析を行い、非がん組織由来のオルガノイドに比べて特に発現が上昇している遺伝子や低下している遺伝子を特定した。また、分子標的治療薬の1つであるエルロチニブを投与することで、増殖が抑制されるがんオルガノイド(感受性あり)と、増殖が抑制されないがんオルガノイド(感受性なし)が存在することが明らかとなり、胆道・膵臓がんオルガノイドにおいてエルロチニブに対する感受性あり、なしで発現が大きく異なる遺伝子についても特定した。臨床データベースを用いて、これらの遺伝子発現とがん患者の予後(生存期間)を解析したところ、SOX2、KLK6、CPB2遺伝子の発現と患者予後が統計学的に有意に相関しており、SOX2、KLK6、CPB2遺伝子が高発現している患者の予後が特に不良であることを見出した。さらに、樹立した胆道・膵臓がんオルガノイドを用いて、既存薬ライブラリーによる薬物スクリーニングを行い、抗真菌薬であるアモロルフィンおよびフェンチコナゾールが胆道・膵臓がんオルガノイドの増殖を抑制することを見出した。
原子分解能かつナノ秒時間分解能でのプリオン・フォールディング反応の観測

蛋白質構造形成の初期過程の観測において,これまで一般的に用いられて来た高速混合法の不感時間は100マイクロ秒からミリ秒のオーダーであり,蛋白質の構造形成過程を観測するには不十分な場合が多かった。マウスプリオンのフォールディング反応においては,ヘリックスB,Cの形成反応は約50μsの時定数であるが,ヘリックスAの形成反応はさらに速く,時定数を求める試みには成功していない。我々は,本研究プロジェクトにおいて,蛋白質の速いフォールディング反応を追跡するため,ナノ秒分解能(不感時間:300ナノ秒)をもつレーザー温度ジャンプシステムを開発した。本システムでは,YAGレーザーにより発振された波長1064nmのパルスレーザー光が,水素ガスを封入されたラマンシフターを通り1907nmに変換される。このレーザー光はサンプル水溶液に吸収され,サンプルの温度を10ナノ秒で1530°C上昇させる。本プロジェクトでは,蛍光,及び赤外吸収で観測するシステムを構築した。赤外ランプから出た赤外光を,バンドパスフィルターで選択して(1600cm^<-1>,1664cm^<-1>)プローブ光とし,ナノ秒の時間分解が可能なMCT検出器で観測した。このシステムにより温度ジャンプに伴う蛋白質の二次構造応答をナノ秒時間分解でモニターすることが可能となった。我々は,全長プリオンタンパク質(F175W)を作成し,それが低温で不安定化する現象を解析した。さらに,本システムを用い,この状態からの全長プリオンタンパク質(20μM)の温度ジャンプ・レスポンスを観測し,1600cm^<-1>において,約20μs程度の時定数をもつ新たな相を発見した。この相はいままで観測されたことのない特徴的な挙動を示しており,プリオンの立体構造形成に関する新たな知見である,と考えられる(論文作成中)。以上の研究によ,り,1分子ナノ秒時間分解フォトンカウンティング観測装置,及びNMRによる原子分解能温度ジャンプ観測装置の開発にも見通しが立った。プリオンを用いた温度ジャンプ実験を行うためには,大量のリコンビナント・プリオン・タンパク質が必要となる。そこで,今年度は様々の発現ベクターを構築し,リコンビナント・プリオン・タンパク質の大量発現,精製,酸化,及びリフォールディングを行った。そのため,MCT検出器と光学除振台を購入する予定を変夏し,リコンビナント・プリオン・タンパク質精製に必要な高速液体クロマトグラフィーシステム(AKT Apurifier UPC10)を購入した。主に,マウス・プリオン・タンパク質(23-231,120-231等)に関し,大腸菌用に最適化された配列を用いた。実際に安定同位体を用い,NMR測定が可能な15Nラベルされたリコンビナント・プリオン・タンパク質を作成した。以前は,全長(23-231)のプリオンは非常に不安定で,0.02mM以上の濃度で容易に凝集したが,現在は0.2mM以上の濃度でも安定に分散させておくことが可能となった。この結果,短時間でNMRスペクトル測定を行うが可能となった。収量も増加し,自動的な供給体制が構築されつつある。一方,プリオンの速いフォールディング反応を追跡するため,昨年度,ナノ秒分解能をもつレーザー温度ジャンプシステムの開発を行った。すなわち,YAGレーザーにより発振された波長1064nmのパルスレーザー光を,水素ガスを封入したラマンシフターで1907nmに変換し,サンプル水溶液の吸収により,サンプルの温度を上昇させる。観測はXeランプを用いた白色の連続光を用い,ナノ秒時間分解能を持つ光電子増倍管を用いて観測する。このシステムにより、温度ジャンプに伴う蛋白質のナノ秒スケールでの応答を、紫外吸収や蛍光を用いてモニターすることが可能となった。今年度は,β-ラクトグロブリンの低温変性からの巻き戻り反応で観測された,30μs程度の時定数をもつ新たな相である非指数関数的フォールディング過程の理論的解析を行った。

さらに,本システムを用い,この状態からの全長プリオンタンパク質(20μM)の温度ジャンプ・レスポンスを観測し,1600cm^<-1>において,約20μs程度の時定数をもつ新たな相を発見した。この相はいままで観測されたことのない特徴的な挙動を示しており,プリオンの立体構造形成に関する新たな知見である,と考えられる(論文作成中)。以上の研究によ,り,1分子ナノ秒時間分解フォトンカウンティング観測装置,及びNMRによる原子分解能温度ジャンプ観測装置の開発にも見通しが立った。
デザインと標準化―規格統一事業による製品の寸法の規格化

本研究の目的は、規格化、標準化が、製品のデザインにどのように関係し、意義をもつかを明らかにすることである。これまでのデザイン史研究は、デザインの側から、デザインと関わる特殊な概念として標準化をみるきらいがあったが、それに対し本研究は、標準化の事例研究を通して、標準化と呼ばれる行為によって具体的に何がなされてきたかを明らかにし、標準化のコンテクスト中に標準とデザインの交わる地点を見つけるという道筋をたどる。特に、1920年代以降にみられた日本の規格統一事業による紙の寸法の標準化と事務用家具の寸法の標準化を事例研究の対象とする。本年度は、1920年代から1970年代に至るまで、つまり戦前、戦後をとおしての事務用家具の標準化の事例研究をおこなった。具体的には、国家規格による事務用家具標準化、1920年代から日本に登場し始めた事務管理論者の著作で言及された事務用家具標準化、そして木檜恕一を起点として国立工芸指導所の家具研究にいたるまでの事務用家具標準化の系譜を比較し、それぞれが同じ事務用家具標準化という目的をもちながらも、その目的へのアプローチ方法には相違があることを明らかにした。その結果、標準化ということばでくくられる事象は、複層的で立体的な内実をもつことが確認できた。また、先行研究ですでにいわれてきた戦前の家具研究における標準化を、異なる視点からの標準化の事例と照らし合わせることによって、標準化のなかで相対化し、ひいては、標準化という問題に対するデザイン史研究の学問的パースペクティヴを浮き彫りにすることもできた。本研究の目的は、規格化、標準化が、製品のデザインにどのように関係し、意義をもつかを探ることである。本年度は特に、1920年代以降にみられた日本の規格統一事業による紙の寸法の標準化と事務用家具の寸法の標準化を扱った。標準化に関する資料が、産業合理化運動の解説書、工業品規格統一調査会の議事録、各製造業者の定期刊行物、新聞などと多岐にわたるため、本年度の前半は、資料収集、分析に時間を費やした。規格審議の参考資料は、所有している機関が少なく、東京近辺への国内出張によっても調査をおこなった。紙の標準化と事務用家具の標準化の事例研究の前提として、まず、標準、規格にまつわる用語の整理をおこない、産業合理化運動を背景とした日本の規格統一事業の成立過程と展開を確認した。次に、紙の標準化と事務用家具の標準化について、それらが規格化の対象となった経緯を追い、そのなかで現在に至るまで国家規格がいかに設定されてきたかを詳らかにした。さらには、規格化、標準化の内実をさらに明確にとらえるために、規格の普及過程を追った。最終的には、二つの標準化の事例研究を総括し、そこから抽出される規格化および標準化の側から語られるデザインについての言説を通して、標準に支えられるデザイン行為のダイナミズムの可能性を示唆した。以上の研究内容とその成果は、博士論文にまとめた。
テロメア四重鎖DNA-ポルフィリン複合体の構造と熱力学諸量、その予測と検証

新規テトラカチオン性ポルフィリン、pPy、pTm、mPy、mTm、TBzPyP3、及び無電荷のポルフィリンTBzPhP3の合成を行った。そのカチオン性ポルフィリンとテロメア四重鎖DNAとの相互作用について、紫外可視吸収、円二色性、蛍光、カロリメトリーによるインビトロ相互作用解析と、分子ドッキングや分子動力学シミュレーションによるインシリコ相互作用解析を行い、さらにテロメラーゼ阻害能と抗腫瘍細胞増殖能の評価を行った。新規に合成したものの中から、TMPyP4に比べ著しく抗腫瘍細胞増殖能の高いカチオン性ポルフィリンが見つかった。テロメアは真核生物の染色体末端であり、ヒトではTTAGGGの塩基繰り返し配列を持っている。テロメアを伸長する酵素がテロメラーゼであり、腫瘍細胞の85%に活性が見られ、テロメラーゼは細胞の不死化と密接な関係がある。テロメラーゼはテロメアー本鎖構造に結合するが、その一本鎖が四重鎖構造をとるとテロメラーゼはもはやテロメアには結合できず、腫瘍細胞は死滅することが報告されている。テロメア四重鎖を安定化するカチオン性ポルフィリンTMPyP4はテロメラーゼ阻害活性と抗腫瘍細胞活性を示すことがわかっている。そこで私はTMPyP4がどのようにテロメア四重鎖DNAに結合しているのかを探るために、テロメア四重鎖-TMPyP4複合体の分子モデリングと分子動力学シミュレーションを行った。TMPyP4の初期構造のモデリングにはMOEを使用し、構造最適化はMOPACで行った。電荷はAMBER8のantechamberモジュールを使用してAM1-BCC法で求めた。反平行グアニン四重鎖DNA構造(PDB_ID:143D)はPDBからダウンロードした。AMBERのxleap上で40の初期構造のモデリングを行い、GBモデルにて極小化し、その構造の結合自由エネルギーをMM-PBSA法により求めた。スコア上位の複合体もモデルに水分子を顕わにはりめぐらしたあと4nsの分子動力学シミュレーションを行った。最後の1nsのトラジェクトリを用いてMM-PBSA法により結合自由エネルギーを算出した。分子動力学シミュレーションとMM-PBSA法の計算結果から、外部スタッキングモデルとグルーブ結合モデルの結合自由エネルギー差はほとんどなく、また結合自由エネルギーの寄与は静電的結合力ではなくファンデルワールス力によるものであることが示唆された。テロメラーゼはテロメア一本鎖構造に結合するが、その一本鎖が四重鎖構造をとるとテロメラーゼはもはやテロメアには結合できず、腫瘍細胞は死滅することが報告されている。そこで私はTMPyP4の4つの類似体pPy、pTm、mPy、mTmがどのようにテロメア四重鎖DNAに結合しているのかを探るために、テロメア四重鎖-TMPyP4類似体複合体の分子ドッキングシミュレーションと分子動力学シミュレーションを行った。TMPyP4類似体の初期構造のモデリングにはMOEを使用し、構造最適化はGaussian03で行った。電荷はRESP法で求めた。DOCK6.1による分子ドッキングから最安定だと考えられるドッキングポーズを計算させ、続いてGBモデルにて極小化し、続いてAMBER8を用いて4nsの分子動力学シミュレーションを行った。分子ドッキングシミュレーション、分子動力学シミュレーションとMM-PBSA法の計算結果から、pPy、pTm、mTmはループに結合し、mPyは広い溝に結合することが示唆された。またパラ置換体よりメタ置換体の方が結合親和性が高いことが示唆され、既に論文として報告している実験データを裏付けるデータが得られた。

そこで私はTMPyP4の4つの類似体pPy,pTm,mPy,mTmがどのようにテロメア四重鎖DNAに結合しているのかを探るために、X線結晶構造解析を行うことを目的としたカチオン性ポルフィリン-テロメア四重鎖DNA複合体の単結晶化を行った。操作は次のようにして行った。合成したDNAをアニーリングし四重鎖構造をとらせたのち、そこにポルフィリンを加え遠心分離した後上清を分取した。次に結晶化をシッティングドロップ法により10度から20度の範囲で行った。いくつかの結晶化条件より赤色の微結晶あるいは針状結晶を得た。ポルフィリンは赤色なので、この結晶はDNA-ポルフィリン複合体、あるいはポルフィリン単体の結晶であると考えられる。しかし、大きさや形状がX線照射には不向きであると考えられた。引き続き良質の単結晶を得るべく実験を行っている。
大陸内部における気候変動周期の発見とその変動要因の特定

本研究では、ロシア・バイカル湖の湖底堆積物中の粒度分布、および無機元素比を用いて、過去3万年にわたる南シベリア地域における水文環境変動を復元し、かつそれを引き起こす要因の解明を試みた。堆積物中の粒度分布、および無機元素比は、共に非常に良い相関を持ち、これら二つの指標から、堆積当時の河川水量変動が正確に復元することができた。粒度分布、および無機元素比の数値解析結果より、バイカル湖に流入する河川水量変動が、約1000年の周期を持って変動していることが明らかとなった。この周期は太陽活動変動周期と近く、大陸内部地域における水文変動が、太陽活動に影響し変動することを強く示唆する結果を得た。ロシア、バイカル湖にて採取された湖底堆積物試料(VER99G12)の無機金属元素および粒度組成の分析を行った.得られた結果を複数の学会およびシンポジウム(第四紀学会2014年大会、AMSシンポジウム、名古屋大学年代測定総合研究センターシンポジウム)にて発表を行った.粒度分析、および無機金属元素分析より、約3万年にわたるバイカル湖集水域における降水量変動が詳細に復元された.粒度分析には、レーザ回折式粒子径分布測定装置を、無機金属元素分析には、蛍光X線分析装置を用いて測定を行った.粒度分析結果と無機金属元素分析結果は、互いに非常に良い対応を示しており、両指標から矛盾無く降水量変動を復元することに成功した.とくに最終氷期最盛期において、約1000年スケールでの降水量増減のサイクルが発生していたことが分かった.最終氷期最盛期における大陸内部地域での降水量変動を非常に高い時間解像度(約70年間隔)で復元を行ったのは、本研究が世界で初めてである.より正確な年代軸を用いて議論を進める為に、年代モデルの再構築を行った.既に結果が得られている放射性炭素年代測定結果をもとに、あらたにタイポイントでの年代モデルの作成を行った.これにより、これまで得られている文献値との比較を、より高い精度で行うことが可能となった.太陽活動変化の指標である放射性炭素(14C)変動と粒度分析結果を比較することにより、太陽活動変化が与える大陸内部気候変動への影響を議論することが出来る.本年度は、シベリア大陸南東部に存在するバイカル湖において採取された湖底堆積物試料(試料長さ436cm)を用いて、高時間解像度の粒度分析、および蛍光X線分析をさらに進めた。これらの結果より、特に最終氷期後期において、粒度分布と無機元素比(K/Ti ratio)から示される降水量変動が良い一致を示す事が明らかとなった。これは、堆積物中の物理量データと地球化学データに矛盾がない事を示しており、つまり最終氷期後期におけるバイカル湖集水域の降水量変動が非常に高精細に復元できた事を示している。次に、粒度データおよびK/Ti ratioデータの数値解析を行い、その変動周期の解明を試みた。スペクトル解析の結果より、粒度分布は約1000年、K/Ti ratioは約1500年の周期を持って変動している事が明らかとなった。特に粒度データより得られた1000年周期は、太陽活動周期と近い変動周期であることが分かった。一方、粒度分布とK/Ti ratioの変動周期に約500年のズレが生じている。これはK/Ti ratioが堆積後の続成過程によって生じた可能性が考えられるが、さらなる検討が必要である。また、粒度分布と太陽活動周期の指標である14C変動との比較も進めた.Intcal 13との比較から、太陽活動拡大期において、バイカル湖集水域における降水量が減少している変動が示された。しかしながら、より高精度に太陽活動と降水量変動とを比較するためには、10Beやその他の地域における14C変動とのさらなる比較が必要である。大陸内部における降水量の周期的変動、およびそれを引き起こす要因に関してさらに研究を進めていく予定である。本研究成果の一部は、Goldschmidt 2015 Conference, Prague, 16-21 August、シンポジウム「複数核種と複数原理に基づく宇宙線年代決定法の新展開」、弘前大学、2015年11月7日において報告された。当初予定していた研究計画をほぼ予定通りに実施している。研究成果の一部を国際学会にて発表を行い、また国際誌への投稿を完了している。本研究では高時間解像度(1点ごとのデータ間隔が約70年以内)のバイカル湖・湖底堆積物コア試料を用いて、大陸内部における気候変動周期を発見し、その発生メカニズムを明らかにすることを目的としている。本年度は、バイカル湖湖底堆積物から得られた粒度分布と無機元素比分布のデータ解析、および数値解析結果と既報の太陽活動変動指標(放射性炭素および放射性ベリリウム)との比較を進めた。バイカル湖湖底堆積物の粒度分布および無機元素比分布から降水量変動を復元し、スペクトル解析からバイカル湖週水域における降水量変動が、約1000年の周期を持って変動していることが示された。さらに粒度分布より、第四紀後期において少なくとも約2回の大規模な湖水量の変動が発生していたことがわかった。湖水量変動の要因を明らかにするため、既報の日射量変動との比較を行った。結果、湖水量変動を発生させる要因として、日射量変動による強い影響が示唆された。また、粒度分布、無機元素比分布との比較から、湖水量変動が降水量変動のみではなく、バイカル湖周辺の山岳氷河由来の流入水の可能性が示唆された。

粒度分布および無機元素比分布のバンドパスフィルタ処理を施し、変動周期の単純化を行った。同様に、海洋堆積物(カリアコ海盆)から得られた放射性炭素同位体分布、および氷床堆積物(グリーンランド)から得られた放射性ベリリウム分布に対しても数値解析処理を行った。これらの結果を踏まえ、太陽活動変動指標とバイカル湖堆積物の粒度分布、無機元素比分布との詳細な比較を進め、バイカル湖週水域における降水量変動を引き起こす要因について、検討を進めていく。研究代表者の出産・育児による産前・産後休暇取得のため、研究が中断したために研究の進捗に遅れが発生した。本研究は、ユーラシア大陸南東部、南シベリア地域に位置するバイカル湖(ロシア)の湖底堆積物中の粒度分布、および無機元素比を用いて、過去3万年にわたる南シベリア地域における水文環境変動を復元し、かつそれを引き起こす要因の解明を試みるものである。堆積物中の粒度分布、および無機元素比は、共に非常に良い相関を持ち、これら二つの指標から、堆積当時の河川水量変動を正確に復元することができた。粒度分布、および無機元素比の数値解析結果より、バイカル湖に流入する河川水量変動が、約1000年の周期を持って変動していることが明らかとなった。この周期は太陽活動変動周期と近く、大陸内部地域における水文変動が、太陽活動に影響し変動することを強く示唆する結果を得た。また、水文変動に対応して、バイカル湖の生物生産量が変動していることが明らかになった。生物生産量が低下傾向を示すMIS3後期の寒冷期においても、バイカル湖集水域の環境は周期的に変動し、かつ湖内生物活動がそれに応答していたことがわかった。この結果から、氷期でのバイカル湖の生物活動において、河川流入による栄養塩供給が重要な役割を果たしていることを示唆する。これまで、最終氷期最盛期付近における、南シベリア地域での水文変動復元に関する研究例は少なく、本研究によって、特にMIS3後期におけるバイカル湖集水域における水文変動についての新たな知見が得られた。周期的な水文環境の変化は、シベリアの植物相、動物相を大きく変化させたと考えられる。本研究では、ロシア・バイカル湖の湖底堆積物中の粒度分布、および無機元素比を用いて、過去3万年にわたる南シベリア地域における水文環境変動を復元し、かつそれを引き起こす要因の解明を試みた。堆積物中の粒度分布、および無機元素比は、共に非常に良い相関を持ち、これら二つの指標から、堆積当時の河川水量変動が正確に復元することができた。平成26年度の研究予定であった粒度分析に加え、無機金属元素分析にも着手することが出来た.分析は当初の計画以上に進んでおり、年代モデルの再構築にも取り組むことが出来た.研究は滞り無く進展している.次年度では、太陽活動周期と大陸内部における降水量変動周期との関連性を明らかにするため、放射性炭素分布から復元された太陽活動周期と、本研究によって得られた降水量変動をより詳細に比較し、その関連性に関して議論を進める。
ムーディー線図再構築のための壁面粗度影響の統一的理解

本研究では、流体力学的な立脚点から粗度面の摩擦抵抗を統一的に理解・整理して実用性ある解析方法を提供する。研究の過程で塗料を不規則に吹き付けて形成した粗面に対して、摩擦応力測定と流れの測定を行い、3種類のアプローチによる数値解析手法の開発を行った。不規則粗度をもつ壁面に対して乱流摩擦を予測する方法を構築し、DNS計算と実験により検証した。この方法はPCを用いて数分の計算時間で予測が可能である。固体表面に存在する不規則粗度に対して、測定した粗度曲線から摩擦抵抗が予測できる解析方法を提案するための研究を実施している。従来は粗度を「等価砂粒粗さ」というパラメータによって代表させ、これから摩擦係数を求める方法(ムーディー線図)がよく用いられてきたが、抵抗が未知である新規の粗度に対しては摩擦の大きさを予測することができない。本研究ではレーザによる流体計測、DNSによる数値解析的研究といった高度な手段により得られた知見を統合して、より一般性のある解析への道筋を提示することを目指している。本研究では、1粗度面をまず円錐の集合体(Set of Multi dispersed Cone Model = SMCM)と見なしてモデル化する。このモデルは砂粒粗さや、粗く塗料を吹き付けた面に対してはフーリエ変換より少ない項数でよい近似を与える。2SMCMは3次元粗度面を忠実に模擬できるが、そのまま数値解析に用いるには大きな計算量を必要とする。そこでSMCMの流体力学的特性を失わない範囲で、多孔質モデルPMMを提案する。多孔質モデルは具体的な不規則粗度の形状から誘導でき、1次元モデルであるというメリットがある。3PMM化した不規則粗度に対し乱流計算を行い、実測による摩擦係数、速度分布と対比して総合評価を行う。今年度は計画通りの進捗があり、来年度に向けて実績を蓄えることができた。不規則粗度面には無限の自由度があるものの、実用で重要な粗度面はSMCMにより表面形状を近似することが可能であり、流体力学的な見通しもつけやすくなることがわかった。さらに不規則粗度をもつ面の摩擦抵抗は、実験によるとEffective roughness length=ERLMとよく関係づけられることがわかり、粗度曲線からSMCMを推定できるのでERLは直ちに計算でき、粗度曲線から摩擦抵抗を求める筋道が立つと考えられる。今年度は研究計画調書p6の項目【1.1不規則粗度の摩擦特性の把握(実験的検討)】のうち【1.1.1不規則粗度付き円筒試験体の製作、表面形状の測定】を行った。不規則粗度は船底用塗料を塩ビ製試験円筒(L=300mm, R=155mm)にわざと粗く塗布して系統的な粗面サンプルを作成した。表面粗度はキーエンス社製VR-3200を使用して3次元的に測定した。さらに粗度を統計的に表すパラメータ群を計算した。粗度高さのrms,高次のモーメント、pdf、Effective roughness length(斜面の勾配値の絶対値を線上で積分した値)、さらに粗度のピーク高さのpdfを算出した。【1.1.2不規則粗度付き円筒の摩擦抵抗係数の測定】については、2重円筒試験装置の水中に試験円筒を浸漬し、モータで回転させテーラークエット流れの状態を作り、円筒軸にかかるトルクを計測した。試験体の摩擦係数では1%以内の精度が常に確保されている。。小項目【1.1.3円錐状突起の摩擦抵抗係数の測定とPIVによる円錐周りの速度測定】を行った。円錐状突起をもつ試験体は、3次元プリンタによって製作した円錐(高さ3.76mm,頂角90°)の144個から1323個を平滑な円筒に貼りつけた試験体3種を作成した。さらにこの試験体の摩擦抵抗係数とPIVにより円錐近傍の速度分布を測定した。【1.2不規則粗度の摩擦特性の把握(数値解析による検討)】の項目では、【1.2.1 DNSコードのチューニング】、【1.2.2円錐状突起周りの流れと応力のDNSによるシミュレーション】を行った。高レイノルズ数で、不規則粗面近傍の流れを忠実に解くと高コストになるので、ここでは格子ボルツマン法(LBM)を導入し、DNS計算を効率的に行う準備を行った。部分細密格子によるチャネル乱流のテストケースでコードの確認を行っている。最終年度にあたり、実施計画書p6の項目【1.1(実験的検討)】と【1.2(数値解析による検討)】をそれぞれ実行した。【1.1.4不規則粗度付き壁面近傍における速度測定】では、28年度に作成して摩擦抵抗を測定済みの試験円筒を2重円筒試験装置に設置し、回転させ、粗度近傍の速度測定を行った。PIVにより速度の空間分布を記録し、これをもとに平均速度とレイノルズせん断応力の分布を調べた。(研究発表1件)。【1.2.3不規則粗度付き壁面近傍のDNSによるシミュレーション】では試験体から採取した表面形状を境界条件とし、局所細密化格子を用いたLBMによるDNS解析を行った。その過程で局所細密格子の際の誤差の低減法に関する検討を行った(研究発表1件)。モデル化に資する粗度の内側、外側の流れ場と摩擦抵抗が求められた(研究発表3件)。【2.データ統合とモデル化】では【2.1粗度曲線からSMCMモデルのパラメータの抽出、実証】を計画通り行った。

【2.2 SMCMモデルから減速効果、小噴流効果を適切にモデル化し、現有のデータと矛盾を生じないようにMMCモデルを構築】これまでの考察をまとめ、多孔質体モデル(PMM)の形にまとめた。PMMは3次元的な構造は持たず、壁からの距離yに応じて空隙率と長さスケールの分布をもつ形をしており、1次元モデルであるが粗度の存在する空間とその上部の空間にある乱流への影響を適切に反映できることがわかった(研究発表2件)【3.乱流計算と実証】では、壁面粗さ形状を与え、ASCMモデルを介してPMMを作成し、乱流計算を行う。【3.1規則粗度、不規則粗度の摩擦特性のデータ収集】、【3.2 MMCモデルを境界条件とし、応力方程式モデルを用いて流れと壁面摩擦力を予測し、現有のデータと矛盾を生じないかの検証】をそれぞれ行った。本研究では、流体力学的な立脚点から粗度面の摩擦抵抗を統一的に理解・整理して実用性ある解析方法を提供する。研究の過程で塗料を不規則に吹き付けて形成した粗面に対して、摩擦応力測定と流れの測定を行い、3種類のアプローチによる数値解析手法の開発を行った。不規則粗度をもつ壁面に対して乱流摩擦を予測する方法を構築し、DNS計算と実験により検証した。この方法はPCを用いて数分の計算時間で予測が可能である。今後は、実施計画書p6の項目【1.1(実験的検討)】と【1.2(数値解析による検討)】をそれぞれ実行していく。【1.1.4不規則粗度付き壁面近傍における速度測定】では、28年度に作成して摩擦抵抗を測定済みの試験円筒を2重円筒試験装置に設置し、回転させ、粗度近傍の速度測定を行う。PIVにより速度の空間分布を記録する。これをもとに平均速度とレイノルズせん断応力の分布を調べる。【1.2.3不規則粗度付き壁面近傍のDNSによるシミュレーション】では試験体から採取した表面形状を境界条件とし、局所細密化格子を用いたLBMによるDNS解析を行う。粗度の内側、外側の流れ場と摩擦抵抗を求め、モデル化への準備とする。【2.データ統合とモデル化】では【2.1粗度曲線からSMCMモデルのパラメータの抽出、実証】を行う。種々の高さ分布をもつ円錐が平面に立ち並んでいる3次元的なモデル(SMCM)のモデルパラメータである円錐頂点のpdfと粗度曲線との間には一定の関係があることから、ベイズ推定により粗度曲線から円錐頂点のpdfを求めることができる。【2.2 SMCMモデルから減速効果、小噴流効果を適切にモデル化し、現有のデータと矛盾を生じないようにMMCモデルを構築】これまでの考察をまとめ、多孔質体モデル(PMM)の形にまとめる。PMMは3次元的な構造は持たず、壁からの距離yに応じて空隙率と長さスケールの分布をもつ形をしており、1次元モデルであるが減速効果と小噴流効果を模擬することができる。【3.乱流計算と実証】では、壁面粗さ形状を与え、ASCMモデルを介してPMMを作成し、乱流計算を行う。【3.1規則粗度、不規則粗度の摩擦特性のデータ収集】、【3.2 MMCモデルを境界条件とし、k-eモデルを用いて流れと壁面摩擦力を予測し、現有のデータと矛盾を生じないかの検証】をそれぞれ行う。流体力学年度末に到り、消耗品費に小額の繰り越しが生じた。次年度予算の消耗品と合算して計画通り使用する。
琵琶湖地域民具資料を用いた考古民俗学的方法論の開発研究と展示への試み

滋賀県立琵琶湖博物館が所蔵する琵琶湖地域民具資料約6, 500点をもとにして、考古学の資料整理法を援用した民具の分類と実測を伴う新しい整理方法を検討し、資料目録やデータベースの作成と公開を行った。さらに、扱った民具のうち、琵琶湖地域に特徴的な5つのテーマについて、時間軸に沿った物質文化の系統を追究して、企画展示『民具を科学する』を開催し、関連冊子も同時に刊行するなど、地域社会における民具資料の保存と継承に貢献した。琵琶湖博物館が保管する琵琶湖地域民具資料6500点をもとにして、考古学の資料整理法を援用した新しい民具の分類・整理・保管方法を確立し、資料目録とデータベースの作成と公開を行う。また、その成果を利用して、物質文化に基づくいくつかのテーマについての生活・生業史を復元して展示しようとする計画である。具体的には、明らかにできた生活・生業史のうち漁業・農業・織物など近江に特徴的なテーマについて、時間軸に沿った物質文化の系統を検討し、その成果を発表することによって、地域社会における民具資料の保存と継承につなげようとするものである。1民具資料の整理と目録作成琵琶湖博物館所蔵の民具資料のうち、資料目録として未整理の約1,500点について、分類と再構成を行い、補足的資料撮影、資料情報の精査、実測・製図および図版整理等の作業を行った。そして、『琵琶湖博物館資料目録』第5分冊(A4版400頁)としてとりまとめて印刷した。特に、すべての資料の写真を掲載し、法量も計測し直して掲載した。また、詳細な考古学的実測方法を駆使した図面を載せるなど、これまでの日本にはほとんど見られなかった新しいタイプの資料目録を作成した。2民具資料整理方針等の具体的検討民具資料の分類と整理を具体的に行う中で、琵琶湖博物館の民具資料独自の整理方針と方法の具体的検討について2回の総括的な会議を行い、さらに日常的な協議を断続的に行い、それらの結果は「琵琶湖博物館民俗資料整理の実際」と題した論文にまとめ、上記1の『琵琶湖博物館資料目録』第5冊の付編として掲載した。3日本の博物館・研究機関における事例民具資料のみならず、考古資料、文献資料、近・現代のその他資料も含めた博物館資料の実際的な整理・分類方法を比較検討するため、国立歴史民俗博物館、川崎市立日本民家園、神奈川大学常民文化研究所、南九州市立博物館、知覧特攻平和会館、上野原縄文の森博物館などを訪ねて資料整理・展示方法の情報収集と課題について調査を行った。これらの結果を踏まえて、上記2にある琵琶湖博物館独自の分類・整理のあり方をとりまとめた。1民具資料の整理調査と保存に関する研究と発表琵琶湖博物館がこれまで行ってきた民具資料整理における独自の方法を明らかにした上で、日本民具学会大会の基調報告としてその一部を発表した。そこではは、全点資料写真撮影、考古資料実測法による利点、全点法量再計測の意味、データベースと資料カードのリンクなどのあり方について、一つの道筋を指し示した。その後の討論においても、建設的な情報交換と検討を行ったところである。また、『湖と山をめぐる考古学』という単著をまとめ、ここでは「考古学と民具・博物館」と題して、物的資料である民具資料の博物館での位置づけについてとりまとめて公表したところである。2民具資料整理方針等の具体的検討と実践的調査研究の実施民具資料の分類と整理を具体的に行う中で、琵琶湖博物館の民具資料独自の整理方針と方法の具体的検討について総括的な会議を行った。また、カラスキ・万石通の整理を行い、詳細な実測図7点を作成して型式分類を行ったほか、ウケ・クビキ等の分類と考察などを行った。3日本の博物館・研究機関における事例研究民具資料のみならず、考古資料、文献資料、近・現代のその他資料も含めた博物館資料の実際的な整理・分類方法を比較検討するため、旭川市博物館をはじめ、北方博物館、北鎭記念館、三浦綾子文学記念館などを訪ねて資料整理・展示方法の情報収集と課題について調査を行った。これらの結果を踏まえて、上記1にある琵琶湖博物館独自のこれまでの資料整理のあり方をとりまとめた。1考古民俗学的方法論の原案作成と理論化作業『琵琶湖博物館民具資料目録』計5分冊の作成を通した方法論的検討を研究分担者・研究協力者とともに継続的に行った。具体的には、「民具資料自身が備えた情報」の引き出し、「歴史的な視点」の加味、「詳細な観察と記録」および「考古学的実測法」の必要性を通して、最終的には「資料の型式学的操作」による民具の「歴史資料化」を追求すべきであるという理論的骨組みに至った。2太湖周辺における民具資料整理方法と展示等の活用例との比較検討東アジア有数の稲作地帯であり淡水漁業も盛んな太湖地域は、周辺の都市化・工業化が進む中、伝統的な生活・生業が根強く残っている。

こうした地域における民具資料の保存と活用方法の調査を行い、詳細な地図資料を得にくい中国にあって、航空写真を利用した新しい民俗調査方法を考案し、家船、漁船、エリの分布図作成を行って、論文をとりまとめた(近刊)。3特定の物資文化の通史的復原・検討ウケ・刺し網などの漁具、犂・首木・鋤・千石・万石・唐箕・踏車などの農具、地機・綿繰機・糸車などの生活用具について、個別具体的な調査・研究を行い、織物関係用具については型式分類・分布を明らかにして、ギャラリー展示『温故知新・近江の糸と織り』(2011年1月23日2月16日)においてその成果を公表した。4日本の博物館資料・歴史資料等の基本的整理・分類方法情報の整備昨年3月に国指定重要有形民俗文化財に指定された沼津市所蔵の「沼津内浦・静浦及び周辺地域の漁労用具」について、担当者との意見交換、,現地での調査、成果展示・収蔵状況の調査を実施し、今後の民具資料整備の参考資料を得た。1、新しい考古民俗学的方法論の理論構築と論文化琵琶湖地域民具資料について、(1)整理の経緯、(2)資料の特徴についてまとめたのち、資料整理の実際を、(1)資料目録の作成、(2)民具の「資料化」とは何か、(3)分類と実測の重要性、(4)資料札の整備という項目別に検討・整理した。そして、従来の民具研究法の問題点と課題を指摘しながら、民具を科学的に分析していくため、詳細な観察と実測、分類と形式化によって、「地域性」と「時代性」を明らかにできるという新しい方法論の在り方を探りながら船道具を例に実際例を提示した論文を『民具研究』145号に投稿・採択され、刊行された(2012年3月)。2、物質文化のいくつかのテーマについて整理、成果展示の開催、図録等の作成米をつくる道具として鋤・鍬・犂・唐箕・万石通、茶をつくる道具として手回し蒸し器・焙炉、魚をとる道具として小糸網.筌、船の道具として舵・櫓.碇・垢取り、そして桶風呂を取り上げ、これまで3年間に作成してきた詳細な実測図の提示と分類整理によって、その成果としての地域性と時代性の一部を明らかにした。また、これらの成果と明治時代に作成された『近江六郡物産図説』や『近江水産図譜』を比較して提示しながら、これまでの研究成果をわかりやすく公開するため、2012年1月7日から3月11日まで、『民具を科学する-明治の絵図と現代の実測図からみた近江の民具-』と題した展示を滋賀県立琵琶湖博物館企画展示室で開催し、その理解を助けるためのパンフレット『民具を科学する』を刊行した(2012年1月)。
超音波遺伝子導入法を用いた仮骨延長部位へのWNT遺伝子導入による骨形成能促進効果

非ウイルスベクターによるWnt3a遣伝子を、超音波を用いて局所注射により導入し、その後通常通り仮骨延長を行うことを発案した。低出力超音波パルス照射群、FGFに対しても仮骨延長を行い、比較検討を行う予定で、マウス骨折モデルの仮骨部分に対して、遺伝子導入した後の骨形成効果について、比較検討した。その結果、仮骨周囲の筋組織にFGF遺伝子が導入されることによって、持続的にFGFタンパクを仮骨へ向かって放出することが確認された。そのFGFタンパクによって骨化は促進した。Wnt3a導入群では、軟骨仮骨のVolumeは増大したが、骨化は促進されなかった。超音波刺激群ではFGFシグナル、COX2-PGE2生成系の双方を活性化することで、骨芽細胞や線維芽細胞の増殖を促し、同時に超音波によって活性化されたCOX2-PGE2生成系は血管成長因子やMMPsの活性化を行い、骨のリモデリングが起こることを明らかにした(投稿中)。結果的には、仮骨形成時にWnt3a導入、仮骨成熟時にFGF導入、リモデリング促進補助に超音波刺激を用いれば効率よくシャフトの太い延長骨が得られることが予想された。さらに、WNT関連遺伝子やFGF等の骨形成遺伝子の非ウイルスベクター合成を行い、培養骨系細胞にelectrophoration(電気的導入)遣伝子導入法により導入し、発現効率を検討したものと同じベクターを用いてマイクロバブル封入を試みた。electrophorationで得られた結果を基にすると、線維性仮骨への遺伝子導入効率はきわめて悪く、周囲骨膜・筋組織への骨形成遺伝子導入により遺伝子発現させることで、仮骨部分への持続的なタンパク形成と放出による効果を得られたことを利用して、マイクロバブルを筋組織・筋細胞に導入する実験系を確立させた。本年度は、WNT関連遺伝子の非ウイルスベクター合成を行い、培養骨系細胞にelectrophoration(電気的導入)遺伝子導入法により導入し、発現効率を検討した。さらにマウス大腿骨骨折仮骨モデルに導入し、導入状況をLacZ遺伝子(beta-galactosidase染色にて発現を確認)にて肉眼で観察した。そして、遺伝子導入された仮骨を単純X線、μCTや病理組織(トルイジンブルー染色、免疫染色)にて観察し、さらに、仮骨部分を骨より剥離しRNA抽出を行い、今回申請の機械を用いた定量RT-PCR法やWestern Blotting法にて、仮骨の変化に関する定量的検査を行った。その対比として、メカニカルストレス存在下の骨分化調節因子として重要なFGFシグナルを活性化するために、非ウイルスベクターによるFGF遺伝子をマウス骨折モデルの仮骨部分に対して電気的に導入した。その結果、仮骨周囲の筋組織にWNT3a遺伝子が導入されることによって、持続的にWNTタンパクを仮骨へ向かって放出することが確認された。そのWNTタンパクによって仮骨量は増大したが、その本態は、軟骨増生することが結果として明らかになった。一方、FGF遺伝子に関しては、骨芽細胞様細胞と線維芽細胞を増殖させ、さらに骨化促進が見られた。すなわち、WNTによる軟骨増生の後、仮骨のシャフトの太さは太くなるが、その後さらにFGFによる線維性仮骨への分化とメカニカルストレスによる骨化の促進により、骨量を増幅させることが可能であろう。この2つの遺伝子導入の組み合わせを臨床応用すれば、仮骨延長後には、シャフトの太く長い再建骨が得られることが予想され、今後さらに、この組み合わせでの実験を試みる予定である。本年度は、昨年度にWNT関連遺伝子の非ウイルスベクター合成を行い、培養骨系細胞にelectrophoration(電気的導入)遺伝子導入法により導入し、発現効率を検討したものと同じベクターを用いてマイクロバブル封入を試みた。

分担研究者の根岸らは、昨年のelectrophorationで得られた結果を基にすると、線維性仮骨への遺伝子導入効率はきわめて悪く、周囲骨膜・筋組織への骨形成遺伝子導入により遺伝子発現させることで、仮骨部分への持続的なタンパク形成と放出による効果を得られたことを利用して、マイクロバブルを筋組織・筋細胞に導入する実験系を確立させた。当初の予測と異なり、上記の事実が判明したため、申請時の実験計画を大幅に修正し、筋細胞への導入・遺伝子発現、ならびに骨・骨芽細胞への導入効率が悪い理由を調査する実験を開始した。培養ラット骨芽細胞への遺伝子導入は、electrophorationにおいても、導入効率は筋細胞と同等であった。従って、仮骨延長部位の遺伝子導入の成否は、細胞骨格の問題ではないことが判明した。さらに、本年度備品として購入したトロフィー社製コンピュウレイを用いて、マウス大腿骨仮骨形成部位でのマイクロバブル造影剤の動向を、透視下にて調べた結果、骨折早期でのマイクロバブル造影剤注射においても、線維性仮骨の中にはまったく取り込まれず、周囲筋組織の血管網は造影し得た。この結果より、仮骨への直接的な超音波遺伝子導入は、不可能であることが明らかになった。さらに、仮骨へのGDF5の効果や、メカニカルストレス(特に超音波刺激)の効果解析によれば、これらの化学、機械的刺激によりVEGF(血管新生因子)の発現が増強することが確認され、仮骨延長部位において新生骨の量や長さを増すこれらのアプリケーションは、血管新生を促進させることが判明した。したがって、仮骨内部の血管新生を促進しつつ、遺伝子導入を行うことが効率の向上に結びつくことが明らかになった。
ヘテロ元素を利用する環状化合物合成手法の確立

我々は既に、2価のテルリドがアセチレン類にラジカル付加を起こすことを明らかにしている。本研究では、この反応を応用して、有機テルル化合物を用いる新しい環状化合物の合成手法の開発を行った。その成果は下記の通りである。1.光照射下でのカルバモテルロアートのアセチレン類への付加による不飽和アミド類の合成法を開発した。2.カルバモテルロアートと単純なオレフィン類との反応を行っても対応する付加生成物は得られないが、エンイン類を用いて反応を検討したところ、環化・付加反応が効率よく進行することを明らかにした。この反応では、アミド基が二重結合炭素に、テルロ基が三重結合炭素に位置選択的に付加した生成物が得られ、その応用反応としてエキソメチレン基を有する幾つかのテトラヒドロフランやピロリジン誘導体の合成法を開発した。3.分子内に3重結合を有するカルバモテルロアートを用いて、可視光照射下で反応を行ったところ、環化反応が効率よく進行し対応するβ-ラクタムが生成することを見出した。この反応は、カルバモテルロアートの分子内ラジカル付加により進行すると考えられるが、付加段階の位置選択性は高く、対応する5員環化合物はほとんど生成しない。ラジカル環化過程に関する理論計算を行ったところ、4-エキソ環化の方が5-エンド環化よりも活性化エネルギーが小さく、実験事実と矛盾しない結果が得られた。4.有機金属を用いる反応についても検討し、チタンのアート錯体を1電子供与剤として利用するアルキルハライドから炭素ラジカルの効率的な生成法を開発した。この反応を利用して、分子内ラジカル付加を経るω-ハロアルケン類の環化ケイ素化法を開発した。さらに、メタラサイクル類を活性種とする触媒反応系を開発し、シラシクロペンテン類の合成反応に応用した。
適切な相対配置を実現する器官間の協調的な制御機構の解明 - 顔発生過程をモデルに

動物は種間で共通の器官を持つ一方(顔における眼や鼻など)で、その大きさや相対配置が種ごとに異なっており、種間の形態の差異を生じさせる要因となっている。成長・変形を伴う発生過程においても、個々の器官のなんらかの相互作用により相対配置が決まっていることが考えられるが、その制御機構の実態は明らかになっていない。本研究では、複数の器官によって構成される顔発生過程に着目し、ゼブラフィッシュ胚を用いた研究を計画している。透明なゼブラフィッシュ胚を用いて組織や細胞を追跡し、顔形成に至る組織/細胞動態を明らかにする。また、遺伝学的な手法により器官の相対配置を決める分子機構を明らかにすることを目指している。
痛覚伝導機構におけるプロテインキナ-ゼCの役割

痛みの伝達に関与する内因性活性物質のうち一次求心性神経の伝達物質の有力な候補であるサブスタンスPの受容体はフォスフォリパ-ゼCーイノシト-ル燐脂質代謝に関与しており、また脊髄後角にプロテインキナ-ゼC活性が高いことからプロテンインキナ-ゼCが痛覚の受容伝達機構において重要な役割を果たしていると考えられる。今年度の研究では、プロテインキナ-ゼCの痛覚伝達機構における役割を明らかにするために、現在までに報告された7種類のサブタイプの脊髄後角における分布を詳細に検討した。はじめに各サブタイプに対する特異的抗体を得るために、サブタイプ間でわずかに異なる部位のオリゴペプチドを合成し、抗血清を作成し、イムノブロット法によって特異性を検討した。これらの抗体を用いたイムノブロットによって、脊髄にはδーPKC以外の全てのサブタイプすなわち、α、βI,βII,γ、εー、ζーPKCが存在するが、βII、γ、εーPKCは前角に比して後角に明らかに高濃度に存在した。α、βIーPKCは、やや後角に高濃度に存在するが前角にも認められ、ζーPKCは後角、前角にほぼ同量認められた。また、各サブタイプの発現細胞の分布を明らかにするために、合成アンチセンスオリゴペプチドを用いたin situ hybridization法を行った結果、脊髄後角には、α、βI、βII、γ、εーPKCのmRNAが分布していることが明かとなった。この結果から、8種のプロテインキナ-ゼCサブタイプのうち、α、βI、βII、γ、εーPKCが痛覚の一次求心線維の伝達機構に関与する可能性があることが示唆された。