hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒ素の胎児期暴露がエピゲノムに与える影響の疫学的及び実験的解析

無機ヒ素は体内に取り込まれると、遺伝子発現制御に関わるDNAメチル化などに影響を与え、健康被害を及ぼすが、小児や妊婦などへの影響は明らかではない。我々は、パキスタンのヒ素汚染地帯から採取された食品サンプルと母子由来末梢血ゲノムDNAサンプルを用いて、子供と母親の無機ヒ素摂取量とDNAメチル化への影響の関連を調べた。無機ヒ素摂取量の高いグループにおいては、肺がんに関連している遺伝子(HOXB5, HOXB9, POLD4など)のプローモーター領域のメチル化が低下していることが見出された。化学物質等に敏感な小児や妊婦では、無機ヒ素によりDNAメチル化が変化することで健康影響が出る可能性がある。ヒ素の慢性曝露では様々なエピジェネティック変異が起こり、肺がん、皮膚がんなどの重篤な疾患の原因となるが、胎児期ヒ素曝露が胎児に与える影響の詳細は明らかではない。我々は、すでにパキスタンの高ヒ素曝露地域から採取された臍帯血DNAの肺がん関連遺伝子にメチル化が高い個体を見出した。本研究では、胎児期慢性ヒ素曝露の影響を調べるために、ヒ素曝露量の異なる臍帯血と臍帯血由来CD34陽性細胞から得られたDNAのメチル化解析を行い、ヒ素の胎児期曝露がエピゲノムに与える影響の詳細を明らかにする。さらにこの結果から、ヒ素曝露の標的となる遺伝子の探索を行い、ES細胞の分化系を用い、ヒト検体では解析が困難なヒストン修飾や微細なエピゲノム変異の詳細を実験的に明らかにすることを目的とする。これまでに、自ら樹立したマウスES細胞へのヒ素暴露実験を行ってきた。マウスES細胞のヒ素への耐性は従来報告されているものと大差なかった。しかし、複数の細胞株でのアッセイを行ってみたところ、一部の細胞でよりヒ素への感受性が高いことが見出された。より正確な比較を行うために、同時期に同腹の胚から樹立したES細胞を用いた解析を行うことを目的に、新規ES細胞株の樹立を行った。C57BL/6N系統雌から、同時に7個体の胚盤胞期胚を回収し、独立した6ラインのES細胞の樹立出来た。この内、2ラインはオス由来のものであり、残りはメス由来のものであることが明らかになった。現在、個体間でのヒ素への耐性の違いが何によるかを明らかにするために、雌雄間での違いや、継代数の違いなど複数の観点からの比較を行っている。ヒト検体を用いた解析においては、ヒ素暴露量と標的遺伝子群のメチル化には明瞭な相関を得ることが出来なかったので、解析の対象となる検体の再検討を行っている。本研究計画においては、ES細胞を用いた実験的解析と疫学検体とを用いた二面的な解析を行うことが計画されている。本研究計画以前にパキスタンにおいて収集されたヒト検体を用い、複数の標的遺伝子群に関してDNAメチル化の解析を行ってきた。標的遺伝子群としては、砒素により誘起された肺がんに特異的なDNAメチル化の変化を引き起こすことが知られているものを用いた。この解析により、臍帯血特異的に上記遺伝子群のDNAメチル化に変化のある個体が確認されているが、ヒ素暴露量との明瞭な相関は得られなかった。更に個体数を増やすことで、砒素暴露と標的遺伝子群のDNAメチル化との相関を明らかにするために、現在、パキスタンで回収された検体のなかから、母体血と臍帯血中のヒ素濃度の高い母子の選定作業を行っている。解析に必要な母体抹消血、臍帯血、胎盤由来のDNAサンプルに関してはすでに入手済みである。また、CD34陽性細胞の回収に関しては、パキスタンでの検体数や検体の状況に関して確認作業を行っているが、現時点で正確な情報が得られていない。ES細胞を用いた細胞生物学敵解析においては、OP9を用いた血球分化系を利用することを計画していたが、その前に、複数の未分化ES細胞株での砒素耐性を調べた所、細胞株によって耐性に違いがあることを見出したので、こちらの分子メカニズムを明らかにすることを先行させることで、早期に論文として公表できるデータを得ることを急いでいる。先行研究によると、砒素暴露はMAPK経路を阻害することにより細胞死を引き起こすことが報告されているが、一方で、ES細胞株の種類によってはMAPK経路の活性化状態に違いがあるとの報告もあり、重要な知見が得られると考えている。ヒ素の慢性ばく露では、肺がん、皮膚がんなど重篤な疾患の原因になることが知られているが、胎児期のおけるヒ素ばく露が胎児の発声に与える影響の詳細については明らかではない。本研究では、胎児期慢性砒素ばく露の影響を調べるために、ヒ素ばく露量の異なる臍帯血と臍帯血由来CD34陽性細胞から得られたDNAのメチル化解析を行い、ヒ素の胎児期ばく露がエピゲノムに与える影響の詳細を明らかにする。さらに、ヒ素ばく露の標的となる遺伝子の探索を行い、ES細胞の分化系を用い、ヒト検体では解析が困難なヒストン修飾や微細なエピゲノム変異を実験的に明らかにすることを目的とする。平成28年度は、パキスタンで収集されたヒト検体を用いた解析を中心に行ってきた。パキスタンの都心部カラチと、農村地帯ガンバットから検体がパキスタン国アガ・カーン大学の共同研究者により収集された。集められた検体は胎盤、小児末梢血、母体末梢血から抽出されたゲノムDNAであった。

CD34陽性細胞についてはパキスタン側の技術的な問題により収集出来なかった。収集されたDNAは品質のチェックを行い、品質の低いものや、DNA量が極端に少ないものを除いて解析に使用した。所属研究室での分析により食品、飲用水、ハウスダスト中のヒ素含有量から、それぞれの検体のヒ素ばく露量の推定が行われた。この分析により、検体を推定ヒ素ばく露量に従って4群に分類し、高ばく露群と低ばく露群(対照群)を用いて、パイロシークエンス法によるエピゲノム解析を行った。解析の対象としたのは、ヒ素ばく露によって起きた肺がんでメチル化が上がっていることが報告されている4遺伝子と一般的に発がんとの関連が深いP53遺伝子、ゲノム全体のメチル化レベルの指標となるLINE1を用いた。胎盤での解析を行った所、高ばく露群においてHOXB5プロモーターの低メチル化が確認された。本研究では、ヒト検体を用いた疫学的研究とES細胞を用いた実験的解析を行っている。ヒト検体を用いた解析においては、パイロシークエンサーを用いたエピゲノム解析を行ってきた。パキスタン側の技術的な問題で、予定していたCD34陽性細胞は収集できなかったので、解析対象を、胎盤、臍帯血、母体末梢血とした。これまでに、ヒ素ばく露量とDNAメチル化の相関を調べた結果、個体レベルではDNAメチル化に大きな変化があるわけではなく、集団として比較した場合にDNAメチル化レベルが下がっていることが見出された。予定では、大きくメチル化に変化を生じた個体を用いて全ゲノム解析を行う予定にしていたが、上記の結果を踏まえてマイクロアレイ解析は中止することとし、集団で解析することが容易なパーロシークエンスで結果を出すこととした。方針の変更はあったものの、すでにヒ素ばく露に関連してDNAメチル化レベルに変化が生じる遺伝子座を発見しており、今後の解析に期待できる。一方、実験的解析については、研究室内での突発的な事故により、ストックしていたES細胞の大部分を失ってしまい、現時点では、予定していた実験を進められていない。新なES細胞の樹立を含めて実験計画を立て直す必要性が出てきたために、実験的解析に遅れが生じている。実験計画では、ES細胞の分化系を用いて、その過程でのメチル化の変化を解析することとしていたが、時間的な制約もあるので、より簡潔な方法でヒ素暴露の影響を調べられるように研究計画を立て直している。ヒ素の慢性暴露は、肺がん、皮膚がんなど重篤な疾患の原因になることが知られているが、胎児期における非そば黒が胎児の発生に与える影響については明らかではない。本研究においては、胎児期慢性ヒ素暴露の影響を調べるために、ヒ素曝露量の異なる検体におけるメチル化解析を行い、ヒ素の胎児期曝露がエピゲノムに与える影響の詳細調査を明らかにする。さらに、ヒ素暴露によってエピゲノムに変化を生じる遺伝子の探索を行う。また、得られた結果から、ES細胞を用いた試験管内分化システムを用いて、ヒト初期胚では困難なヒストン修飾などのエピゲノム解析を行うことを目的として行った。平成29年度においては、パキスタンにおけるヒ素摂取量の詳細解析を行った。これまでに、母親(胎児)に比べて、小児のほうが、体重あたりのヒ素摂取量が高いことが明らかとなった。パキスタンの検体においては、ヒ素暴露源は飲用水であり、これまでの報告と一致した。これまでに得られている「小児末梢血」「母末梢血」および「胎盤」由来のゲノムDNAを用い、パイロシークエンス法によるDNAメチル化解析を行った。
高圧 NMRによるプリオン蛋白質の励起構造とその構造特異性の解析

本研究の目的はプリオン仮説に基づく一連のプリオン病に関して、蛋白質の励起構造を通じて感染機構の構造基盤及び異なる動物種間の構造特異性を解析することである。これまでNMR測定のための十分な蛋白質発現が見込まれないとされてきた全長(アミノ酸番号23-231)のハムスタープリオン蛋白質に関して、15N安定同位体標識を施した大量発現プロトコルを確立させた。高圧下で安定化される励起構造の定量解析を目指した横緩和分散測定では、解析に足る十分な緩和分散プロファイルが得られず、その後も測定条件の最適化を図ったが改善されなかった。このことから、haPrPCの基底構造と励起構造の間の揺らぎが横緩和測定の検出範囲であるミリ秒オーダーから外れた時間域で生じている可能性が示唆された。プリオン病は、正常型プリオン蛋白質PrP^Cが、病原性を有する異常型プリオン蛋白質PrP^<Scrapie>に構造転換することに起因すると考えられているが、代表者は従来の高圧NMR法を中心とした研究で示されたプリオン蛋白質の"励起構造"が、プリオン感染・伝播機構および動物種間障壁において重要な鍵を握るものと考える。そこで蛋白質"励起構造"の定量解析に適した横緩和分散法と高圧NMR法を組み合わせることで、正常型及び異常型プリオン蛋白質における両者の励起構造における違いを明らかにする事を目的としている。本年度は多次元NMR測定のための試料調製を行った。始めに、我々のグループで確立された手順に従い、正常型ハムスタープリオン蛋白質(haPrP^c(23-231))の発見・精製を行った。(1)HaPrP^C(23-231)pET41/Rosettacellのグリセロールストックから大量発現を行ったところ、見積もられた蛋白質量は約150mg/L cultureであった。菌体破砕後、Niアフィニティークロマトグラフィーを行い、SDS-PAGEの結果から、haPrP^C由来と考えられる23kDa付近のバンドと、45kDa付近に夾雑蛋白質のバンドを確認した。その後、溶出段階におけるイミダゾール濃度の検討を行ったが、夾雑蛋白質の除去ができなかった。そこで、陽イオン交換とゲル濾過クロマトグラフィーの併用を試みた。その結果、夾雑蛋白質と見られていた45kDa付近の単一バンドがダイマー状態のhaPrP^C由来である事が判明し、ダイマー状態を含むものの純度の高いhaPrP^Cを得るプロトコルができた。(2)(1)で確立されたプロトコルに従い、M9培地を用いて^<15>N安定同位体標識したhaPrP^Cの最適な大量発現条件の検討を行い、現在も進行中である。(3)スクリュー型ハンドポンプ(700MPa仕様)を搭載したオンライン型高圧NMRシステムを構築し、耐圧NMRセルを使用した横緩和分散測定の最適なパラメータ設定を標準蛋白質試料で行った。異常型プリオン蛋白質PrP^<Scrapie>は正常型プリオン蛋白質PrP^cを次々とβ-構造に富む異常型に変換(感染・伝播)し、その後の自発的な凝集(オリゴマー)・アミロイド線維化を誘発することでプリオン病が発症すると考えられている。代表者は数%にも満たない低い分布率で熱力学的に存在する蛋白質の"励起構造"アンサンブルが、これらプリオン蛋白質に起因する感染・伝播機構および動物種間感染の障壁に関して重要な鍵を握ると考えている。そこで蛋白質"励起構造"の定性的な解析が可能な高圧NMR法と定量解析に適したNMR横緩和分散法(CPMG法)を組み合わせることで、正常型及び異常型プリオン蛋白質における両者の励起構造の違いを明らかにする事を目的としている。本年度は、初年度に確立した発現プロトコルをM9培地へと適用し、正常型ハムスタープリオン蛋白質(haPrP^c)の大量発現に関して条件検討を行った結果、約17mg/1_<culture>の蛋白質量を得た。その後、多次元NMR測定用に窒素源を^<15>N-塩化アンモニウムに変え同等量の安定同位体標識試料を得ることができた。^<15>N-haPrP^cに対して高圧NMR測定(^3000気圧)とNMR横緩和分散測定(@1000気圧)を行った。高圧NMR測定では分子内空隙(キャビティ)周辺に特異的な構造揺らぎが検出されたが、1000気圧で行ったCPMG測定では十分な横緩和分散プロファイルが得られなかった。

横緩和分散法では1%程度の分布率で存在する"励起構造"が検出の対象となるが、1000気圧(25°C)の条件はそれには不適当であったと考えられる。現在、温度・圧力軸で条件を変えながら^<15>N-haPrP^cの"励起構造"を解析する最適条件を検討している。正常型プリオン蛋白質(PrP)からβシート構造に富む異常型PrPへの構造変換は異常型PrPの感染・伝播過程において決定的だが、発症メカニズムの解明においては低い分布率で熱力学的に存在する“励起構造"が重要であると考えられる。本事業では、蛋白質励起構造の定性的な解析に適した高圧NMR法とその定量解析に適したNMR R2分散法を組み合わせることで、正常型及び異常型プリオン蛋白質における両者の励起構造特異性を明らかにする事を目的とした。1本年度は、2011年度に確立したM9培地を用いた安定同位体標識試料作成プロトコルの一部を改良し、15N標識した全長の正常型ハムスターPrPの収量を約17mg/Lcultureから約50.25mg/Lcultureに増やすことに成功した。これまで、全長(23-231)のPrPに関する大量発現は難しいとされていたが、この成果により、1Lスケールの培養で多次元NMR測定に十分な濃度の蛋白質試料を得る事が可能となった。2高圧NMR測定(13000気圧)の結果、分子内空隙(キャビティ)周辺の構造領域に特異的な構造変化が検出され、常圧下で支配的な基底状態との間で揺らぐ励起状態の存在が示された。続いて、励起状態の定量解析を目的にNMR R2分散測定を常圧下と圧力下(1000気圧)でそれぞれ行った。当初は高圧NMR測定で示された励起状態の構造特性と類似の結果が典型的な横緩和分散プロファイルとして得られるだろうと予想されたが、常圧および1000気圧下のどちらにおいても励起構造を特徴づけるに十分な横緩和分散プロファイルは得られなかった。横緩和分散法では数%程度の分布率で存在する励起構造が検出の対象となるが、1000気圧(25oC)の条件はそれには不適当であると考えられた。そこで、温度、圧力、データ取得パラメータの最適化を検討したが、大幅な改善は見られなかった。多次元NMR測定用の^<15>N安定同位体標識haPrP^cの大量培養及び精製プロトコルの確立までに当初の予定(1年間)よりも時間を要した(1.5年)。また、圧力下でのNMR横緩和分散測定による励起構造の検出を1000気圧(25°C)下で試みたが解析に十分なスペクトル変化が観測できなかった。同法で対象となる励起構造は、常圧下で数%の分布率を持ち、基底状態との間でμs-msオーダーの化学交換をする構造状態であるが、その検出に十分なレベルにまで分布率を増やしてやる圧力及び温度の測定条件を厳密に設定する必要があるようだ。24年度が最終年度であるため、記入しない。(1)高圧NMR法による励起構造を含むPrP^cの構造揺らぎを調べ、そのデータを基にNMR横緩和分散法を行う圧力・温度の条件を決定する。(2)同様の実験を病原性プリオン変異体へと拡張し、プリオン病の発症機構に蛋白質"励起構造"の特異性がどのように関わっているかを調べる。
神経メラニンMRIを用いたうつ病、統合失調症のカテコルアミン系機能形態解析

我々は、脳幹カテコラミン神経核に存在する神経メラニンを描出する神経メラニンMRIを開発し、うつ病・統合失調症におけるこれらの神経核の機能異常の検出を試みた。うつ病では青斑核の不明瞭化を認め、ノルアドレナリン系の機能低下が示唆された。また、視覚的にも高い感度・特異度でうつ病と健常者を鑑別することができた。統合失調症でも黒質緻密部の明瞭化、中脳腹側被蓋野の不明瞭化を認め、ドパミン系の機能異常が示唆された。本研究では、独自の3Tesla MRI神経メラニンイメージング技術を用い、従来可視化不能であった黒質緻密部のドパミン神経細胞、青斑核のノルアドレナリン神経細胞を直接描出し、統合失調症およびうつ病における黒質、青斑核の機能形態変化について検討した。統合失調症患者20名、うつ病患者18名、健常対照群34名を対象に、高解像度神経メラニン画像を撮像し、黒質緻密部・青斑核の信号強度の変化を定量的・視覚的に比較検討した。統合失調症患者では黒質の信号比がうつ病および健常対照群に比し有意に上昇していたが、青斑核には有意な信号変化を認めなかった。一方、うつ病患者では青斑核の信号比が統合失調症および健常対照群に比し有意に低下していたが、黒質には有意の変化を認めなかった。これらの所見は、統合失調症におけるドパミン系の機能亢進、うつ病における上行性ノルアドレナリン系の機能低下を間接的に反映していると考えられ、従来のドパミン仮説やモノアミン仮説を支持する結果と考えられた。連続確信度法を用いた読影実験の受動者動作特性解析では、うつ病と健常者の識別能は感度・特異度約80%と良好であったが、統合失調症とうつ病・健常者の識別能は不良であった。神経メラニンMRIは、統合失調症およびうつ病におけるドパミン、ノルアドレナリン系の分子機能イメージング手法として有望と考えられた。次年度は、独自に開発した高分解能3D神経メラニン撮像法を用いて中脳腹側被蓋野(VTA)ドパミン神経細胞の定量解析を行い、統合失調症・うつ病における中脳辺縁系ドパミン系の機能評価を行う予定である。本研究は、独自の3 Tesla MRI神経メラニンイメージング技術を用い、従来可視化不能であった黒質緻密部(SNc)・中脳腹側被蓋野(VTA)のドパミン作動性神経細胞、青斑核(LC)のノルアドレナリン作動性神経細胞を直接描出し、統合失調症およびうつ病における機能形態変化を無侵襲的に捉えることが目的である。本年度は、磁化移動パルス付加3D-Spoiled GRE法による独自の高分解能3D神経メラニン画像を開発し、1)健常ボランティア20名を対象に、3D神経メラニン画像における神経メラニン含有神経核の描出能を従来の2D神経メラニン画像と比較するとともに、2)統合失調症12名・健常対照群24名を対象に、VTAの信号強度の定量解析を行い、統合失調症におけるVTAの機能形態変化の有無について検討した。3D神経メラニン画像において、従来の2D画像に比し、撮像時間の短縮(12分→7分)、空間分解能の向上(2.5mm→1.5mm)、および局所磁場不均一による信号ムラの減少が得られた。また、2D画像では同定困難であったVTAと考えられる点状高信号域を全例で認めることができた。3D画像におけるVTAの上小脳脚交叉に対する相対信号強度は、統合失調症群で1.05±0.04、対照群で1.10±0.04と、統合失調症群において有意に低下していた(t検定、P<0.01)。3D神経メラニン画像は、従来法と比し短時間に高解像度かつ高品位な画像を得ることができた。本手法は、VTAの神経メラニン信号およびその変化を良好に捉えることができ、統合失調症などにおける中脳辺縁系ドパミン系の分子機能イメージング手法として有望と考えられた。本研究は、独自の3Tesla MRI神経メラニンイメージング技術を用い、従来可視化不能であった黒質緻密部(SNc)・中脳腹側被蓋野(VTA)のドパミン作動性神経細胞、青斑核(LC)のノルアドレナリン作動性神経細胞を直接描出し、統合失調症およびうつ病における機能形態変化を無侵襲的に捉えることが目的である。本年度は、統合失調症15名・健常対照群25名を対象に、独自の磁化移動パルス付加3D-spoiled GRE法高分解能3D神経メラニン画像および3D位相画像を用い、VTAの信号強度および位相変化の定量解析を行い、統合失調症におけるVTAの機能形態変化の高精度検出法の確立を試みた。

3D神経メラニン画像におけるVTAの上小脳脚交叉に対する相対信号強度は、統合失調症群で1.06±0.04、対照群で1.12±0.05と、統合失調症群において有意に低下していた(Mann-Whitney検定、p<0.01)。一方、VTAの位相シフトは統合失調症群で-8.6±26.8、対照群で-15.6±197と大きくばらつき、両群に差異を認めなかった(Mann-Whitncy検定、p=0.97)。VTA相対信号強度に対し位相シフトを用いて鉄濃度補正を行うと、統合失調症群で1.03±0.09、対照群で1.05±0.06と、統合失調症群において低下する傾向にあったが、有意差は認めなかった(Mann-Whitney検定、p=0.23)。3D神経メラニン画像は、VTAの神経メラニン信号由来の信号変化を捉えることができ、統合失調症などにおける中脳辺縁系ドパミン系の機能イメージング手法として有望と考えられるが、位相シフトの計測精度は不十分であり、位相情報に基づく鉄濃度補正を用いた定量性の向上には更なる検討が必要と考えられた。
ダイズの時空間的遺伝子発現から捉える有用遺伝子の量的評価

遺伝子発現を生育ステージに合わせて個葉、個体、群落レベルで解析し、フィールドにおける植物個体の生理状態と遺伝子の効果を評価する必要があると考え、生育ステージに合わせて植物体あたりの遺伝子発現量を算出後、特定の生育ステージに至る積算遺伝子発現を推定する事で、ダイズの生理状態における遺伝子の量的効果を見いだし、最終的には実際に栽培されている環境下における様々な有用遺伝子の効果を再評価(再発掘)する。
ファイナンス工学における動学的最適化問題と派生証券分析の高度化

レジームスイッチする環境下における最適停止問題の一般的解法の研究を遂行した。研究計画書に挙げていたように、もとの問題をレジームスイッチしない2つの最適停止問題のペアとして定義しなおすという方法が実際有効であった。このため、ほぼ満足のいく一般性のレベルにおいて、問題の解法手段を発見することができた。この研究は、"A direct solution method for pricingoptionsin regime-switching models"と題する論文にまとめ、国際的査読付ジャーナルであるMathematical Financeに投稿し、平成31年1月にアクセプトされた。解きうる問題の範囲を拡大することができた点、幾何学的な議論による解法となるため、最適性の証明において、先行研究のように複雑な解析的証明を行う必要がない点は、経済学的・数学的貢献があると考えている。拡散過程の時間転換に関する研究(任意の点の最終通過時刻からの時間反転)を行い、クレジットリスク管理への応用を完成した。さらなる拡散過程の研究として、Additive functional(加法的汎関数)を新たな時計として用い、もとの拡散過程をこの新たな時計によって記録するという設定を考え、その一般的性質を調べている。この設定は2つのマルコフ過程の組み合わせとなるため、より複雑で現実性の高い経済現象を表現することができ応用範囲が拡大するものと思料される。研究成果を記録した論文が国際的査読付雑誌に掲載が認められたため。31年度においては、Additive functionalを新たな"時計"として用い、もとの拡散過程をこの新たな時計によって記録するという設定のもとで、ファイナンス工学において適切かつ有益な問題に応用する方針である。その後はマルコフ過程が消失する時刻において、どの位置にいるかという分布を研究し、企業が倒産した時点における企業価値の分布に応用する方針である。ほぼ予定通り使用することができ、平成30年度の未使用額は1,828円と少額であった。この金額を繰越すことにより、次年度分と合わせて書籍等の物件費に充当することが合理的であると考えたため次年度使用額が生じたもの。
サブケルビンにおける低次元励起子量子凝縮相転移と自発的空間量子干渉性

励起子ボーズ・アインシュタイン凝縮(X-BEC)状態の巨視的量子状態の応用は、光物性の重要な研究テーマである。本研究では、僅かに格子定数の異なる基板間に融解・エピタキシャル再結晶化させた亜酸化銅薄膜結晶を対象とし、3He冷凍機型光学クライオスタットを用いて、X-BEC状態の探索とその物性解明を目的とする。3He冷凍機を用いた超低温では微弱な光励起での計測を必要とする。更に計測される励起子発光スペクトルは、基板との僅かな格子不整合に由来して複雑に分裂する。これらの状況でX-BEC状態の探索を行うためには、従来のスペクトル解析法では必要な物性情報量の抽出が困難である。この問題を解決するために、ベイズ推定をスペクトル分解に適用するベイズ分光法と、データに含まれる物性特徴量の複雑性をデータだけから決定するスパースモデリング法を研究した。ベイズ分光では、励起子状態が格子不整合によって2つに分裂して観測される複雑な発光スペクトルのスペクトル分解を行い、それらのスペクトル分解から、分裂した励起状態が構造対称性の低下によって異なる偏光特性を示すことを明らかにした。この成果は論文として掲載され、Editor's choiceに選ばれた。一方、スパースモデリングは構造を解析するために行った放射光計測データや光スペクトルのダイナミクス計測データに適用した。特に放射光計測データに適用したスパースモデリングは、従前と異なり一切の事前情報無しで、物性特徴量の抽出に成功しており、その内容についてプレス発表を行った。これらの研究実績は高く評価され、情報計測CRESTへ代表者として研究提案した課題が採択されるに至った。今後3He冷凍機を用いた超低温の計測と解析を進めるとともに、データ駆動科学的研究を発展させる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。光物性分野において、励起子ボーズ・アインシュタイン凝縮(X-BEC)状態の巨視的量子状態を応用した量子干渉デバイスは、実現すべき夢の1つである。当該年度は励起レーザーと、微弱発光検出用の液体窒素冷却型CCD検出器を整備した。また3He冷凍機光学クライオスタットは、試料を直接冷却するために液化3Heが導入される3He試料ポットの体積を大きくし、3Heの増量による冷却能力向上のための改造を行った。それを用いて予冷用液体4Heを導入したワンショット測定環境で800 mKの超低温を実現した。用いる亜酸化銅薄膜結晶は、基板との格子不整合由来の応力により、励起子を2次元的にトラップする空間ポテンシャルが形成されていると考えられる。当該年度は、それを実証するため放射光を用いた面内格子定数の測定・解析と、発光スペクトルの偏光特性を詳細に調べた。得られた結果は予測された応力で定性的に説明できるもので、現在定量的解析を進め論文投稿準備を進めている。1K以下の超低温環境において観測が期待できる発光スペクトルは微弱であるとともに、得られるスペクトルのスペクトル分解・形状解析から、励起子の有効温度や従う量子統計の同定が可能である。そのためにはベイズ推定によるスペクトル分解解析法の確立が必要で、その解析法の構築を進めた。当初の計画通り3He冷凍機光学クライオスタットの試料空間の拡張は完了し、それを用いて1K以下の超低温を実現した。またこれらの超低温環境下の光学測定システム開発については日本物理学会等で発表を行った。亜酸化銅薄膜結晶内の励起子トラップポテンシャル形成については、放射光計測と発光スペクトルの偏光特性から実証することが出来た。これらの成果も学会や全国大会の学会で発表し、論文の投稿準備中である。サブK環境下で測定される発光スペクトル解析に必要なデータ駆動科学的スペクトル解析法については、ベイズ推定を用いた取り組みを進めており、発光スペクトルの偏光特性解析で有効であることを確認している。これらの成果については学会で発表し、関連論文として掲載された。当該年度は、校正された酸化ルテニウム温度計で1K以下の試料温度を計測して到達温度の校正を行った結果、既存の3He光学クライオスタットで0.8Kが実現できていることを示した。さらに、1K以下の超低温で長い積算時間で光学データを取得することを実現するため、実験環境の整備に努めた。3Heガスは循環システムを用いるが、液体4Heはクライオスタットに導入するワンショット測定であるため、液体4He導入容量の増大とその排気システムの整備を行った。また弱励起条件で発光スペクトルを計測し、励起子をトラップするポテンシャルを形成する2次元性応力効果について詳細に調べた。その結果、基板間でのエピタキシャル成長には2つの異なる成長モードが存在し、試料上の励起場所を選択することによりそれぞれの領域を選択できることに加え、それぞれの領域で発光スペクトルの偏光特性が異なることがわかった。

亜酸化銅に2次元等方的圧縮応力が印加された領域では、オルソ励起子は2つの状態に分裂することが分かった。その内高エネルギーに発光を与えるオルソ励起子状態は四重極子許容遷移で偏光特性が顕著でないのに対し、低エネルギーの共鳴発光を与えるオルソ励起子状態は本来四重極子遷移禁制で、有限立体角で発光を検出する結果その禁制が緩和し、極めて弱く観測されることがわかった。これらの偏光特性は、2次元等方的圧縮応力によって立方晶の対称性が正方晶へ低下することによって説明できることを示した。この成果については現在論文投稿中である。実験設備と整備・計測とデータ取得・解析ともに、おおむね順調に進んでいる。本研究では、3He光学クライオスタットの構築と、解析に耐えうるデータを蓄積するため、実験環境の整備が重要である。初年度に、3He光学クライオスタットの構築、その試料空間の拡張、1K以下の超低温の実現はは完了した。2年度目には超低温環境の温度を校正するため、酸化ルテニウム温度計を導入して到達温度が0.8Kであることを示した。さらに、解析に耐えるデータ取得のために必要な、液体4He導入量の増加とその排気環境の整備を完了した。よって、X-BEC観測のための実験設備の整備は完了しており、現在そのシステムを用いた計測を順調に進めている。一方並行して進めている試料評価においては、構造解析や光学スペクトル計測とその解析についても順調であり、同様な高密度状態の物性解明に研究が発展している。構造解析については、試料研磨と実験室規模のXRD装置を用いた計測と、SAGA-LSの放射光施設を用いた計測と解析を進めており、励起子をトラップするポテンシャル形成の起源である応力効果の解析を進めている。光学スペクトルの解析については、発光の偏光スペクトルの解析を進めており、2次元等方的圧縮応力が印加された領域の偏光特性については、実験結果を説明するモデルを提案し、実験結果を説明することに成功している。現在、異なるエピタキシャル成長モードの領域で得られる発光スペクトルとその偏光特性の計測と解析を進めている。その領域ではオルソ励起子状態は3つに分裂し、それぞれ異なる偏光特性が期待できる。さらにこれらの解析で用いているベイズ分光法は、複雑なスペクトルの解析において極めて有効で、ダイプII超格子系で実現できる高密度電子正孔凝縮相のスペクトル分解にも適用し、電子正孔液滴状態が安定化することを統計的確証をもって示すことに成功している。励起子ボーズ・アインシュタイン凝縮(X-BEC)状態の巨視的量子状態の応用は、光物性の重要な研究テーマである。本研究では、僅かに格子定数の異なる基板間に融解・エピタキシャル再結晶化させた亜酸化銅薄膜結晶を対象とし、3He冷凍機型光学クライオスタットを用いて、X-BEC状態の探索とその物性解明を目的とする。3He冷凍機を用いた超低温では微弱な光励起での計測を必要とする。更に計測される励起子発光スペクトルは、基板との僅かな格子不整合に由来して複雑に分裂する。これらの状況でX-BEC状態の探索を行うためには、従来のスペクトル解析法では必要な物性情報量の抽出が困難である。
開拓期北海道庁の教育行政過程における二重構造性に関する研究-中等学校と実業補習学校との整備政策の比較を通じて-

本研究においては、明治後期における北海道会の議事筆記録を史料として、当時におけ義務教育後教育制度の整備に当たって、北海道庁がいかなる方針を持していたのか、また議員側のそれについての反応について分析・検討を行った。特に注目したのは、中学校、高等女学校、実業学校の設立に当たって、道庁、議員それぞれがどのような優先順位を考え、その実現を目指していたか、またこれら3種の学校を中等学校として括った場合、これらと同様に義務教育後に提供される実業補習学校の整備方針と中等学校のそれとはどのような関係にあったのかである。議事録を検討した結果、道庁が拓殖推進の文脈から、中等学校のなかでもとりわけ学校の設置を優先しようとしていたこと、一方の議員側は他府県に比しての普通教育機関の後進性を克服するため、中学校や高等女学校の設置を望んでいたことが明らかとなった。この対立をめぐる論議の過程において、道庁が実業教育の先行を主張するものの、農業、商業、工業といった実業教育の専門分野の優先順位に関して明確な方針を持していないことが議員の知るところとなり、普通教育機関の設置が教育政策上優先された。論争に破れた形の道庁は、自らの方針である実業教育の奨励を具現化するため、議会ではその使途に論議が及ばなかった勧業費等を用いて、各町村に実業補習学校の設置を奨励する。ま実際に道庁の強い指導の下に各町村立実業補習学校の数は、明治後期に爆発的に増加している。従来の先行研究では、実業補習学校を傍系として位置づけ、中等学校に比しての格差が指摘されてきた。中等学校と実業補習学校の具現化のプロセスにおいて明らかに相違点が認められる。義務教育後教育制度の二重性は、その学校の性格上にとどまるものではなく、地方教育行政過程においても指摘できることが明らかとなった。
里親の養育困難感に対する里子のアタッチメントに焦点をあてた介入研究

新しい社会的養育ビジョンにより、今後、社会的養護下の子どもたちの里親委託率が増加することが予想される。しかし厚生労働省(2012)によると、里親委託された29%が、他の児童福祉施設へ措置変更となっていることを考えると里親支援は必須である。本研究の目的は、アタッチメントの視点を用いた里親支援が里親の養育困難感や里親子の安定した関係性に寄与するかを検討することにある。具体的には、里子を委託する里母を対象に、1里母のアタッチメント・パターンと養育困難感を評価し、2養育困難場面に対するアタッチメントに焦点を当てた養育者ガイダンスを行い3里親の養育困難感と里親子関係に対する介入効果の評価を質的に行う。
薬物誘発性歯肉増殖症の発症メカニズムの解明および治療薬の探索

歯肉増殖症を引き起こすニフェジピン(高血圧治療薬)およびフェニトイン(抗てんかん薬)は歯肉線維芽細胞のカルシウム(Ca2+)感知受容体に直接作用する.そこからのシグナル伝達により細胞内Ca2+ストアからのCa2+遊離および細胞膜上のTRPV1チャネルからのCa2+流入により細胞内Ca2+濃度が上昇する.そのことが引き金となって細胞増殖およびコラーゲン生成が促進され最終的に歯肉増殖症を惹起することが判明した(修正Ca2+トリガー説).歯肉増殖症を引き起こすニフェジピン(高血圧治療薬)およびフェニトイン(抗てんかん薬)は歯肉線維芽細胞のカルシウム(Ca2+)感知受容体に直接作用する.そこからのシグナル伝達により細胞内Ca2+ストアからのCa2+遊離および細胞膜上のTRPV1チャネルからのCa2+流入により細胞内Ca2+濃度が上昇する.そのことが引き金となって細胞増殖およびコラーゲン生成が促進され最終的に歯肉増殖症を惹起することが判明した(修正Ca2+トリガー説).研究内容1.カルシウム(Ca)拮抗薬ニフェジピンによる歯肉増殖症に密接に関与している細胞内カルシウム濃度([Ca^<2+>]i)の上昇メカニズムについてより詳細に検討した.その結果,ニフェジピンは歯肉線維芽細胞表面のカルシウム感知受容体(CaSR)に作用し,細胞内シグナル伝達により細胞内CaストアからのCa遊離および非特異的陽イオンチャネル(NSCC)からのCa流入を促進している可能性が考えられた.その根拠はCaSRアゴニストのgentamicin等により[Ca^<2+>]iは上昇し,一方アンタゴニストのNPS2390はニフェジピンによる[Ca^<2+>]iの上昇を有意に抑制したことによる.2.これまでCa流入機構として想定していたNSCCが,その実体は細胞増殖にも関与しているtransient receptor potential(TRP)チャネルである可能性が高まった.この結論は次の結果から導かれた.TRPチャネルアゴニストcapsaicin等と活性化薬anadamide等は[Ca^<2+>]iを上昇させ,アンタゴニストのcapsazepine等はニフェジピンによる[Ca^<2+>]i上昇を抑制した.意義Ca拮抗薬による歯肉増殖症の発症メカニズムがより詳細に明らかになることにより,その治療法の選択幅が広がり,副作用が最も少ない治療薬の開発に貢献できる.重要性Ca拮抗薬は即効性のために高血圧症に繁用され,歯肉増殖症を併発している患者も多い.その意味で歯肉増殖症治療薬の開発に一歩近づいたことはその患者だけでなく,これまで外科的切除を行っていた医師にとっても大幅な負担軽減が期待できる.研究内容申請書の「研究実施計画」通りには進まなかったが,「研究目的」に確実に近づいている.以下に具体的な研究内容を述べる.1.カルシウム(Ca)拮抗薬であるニフェジピンによる歯肉増殖症に密接に関与している細胞内カルシウム濃度([Ca2+]i)の上昇メカニズムについてより詳細に検討した.その結果,ニフェジピンは歯肉線維芽細胞表面のカルシウム感知受容体(CaSR)に作用し,細胞内シグナル伝達により細胞内CaストアからのCa遊離および非特異的陽イオンチャネル(NSCC)からのCa流入を促進している可能性が考えられた.その根拠はCaSRアゴニスト(ゲンタマイシン,ネオマイシン,スペルミン等)により[Ca2+]iは上昇し,一方そのアンタゴニスト(NPS2390)はゲンタマイシンだけでなくニフェジピンによる[Ca2+]iの上昇をも抑制したことによる.2.これまでCa流入機構として想定していたNSCCが,その実体は細胞増殖にも関与しているtransient receptor potential(TRP)V1チャネルである可能性が高まった.この推論はTRPV1チャネルアゴニスト(カプサイシン,レシニフェラトキシン,オルバニル)は[Ca2+]iを上昇させ,そのアンタゴニスト(カプサゼピン,ヨードレシニフェラトキシン,ルテニウムレッド等)はニフェジピンによる[Ca2+]i上昇を抑制した結果に基づく.3.抗てんかん薬であるフェニトインの歯肉増殖症のメカニズムについて調べるために[Ca2+]iに対する作用を調べた.フェニトインもニフェジピンと同様に[Ca2+]iを上昇させた.このことから作用機序もニフェジピンと類似していることが推察された.その根拠はフェニトインによる[Ca2+]iの上昇に対してCaSRアンタゴニストが抑制的作用を示したこと,更にフォスフォリパーゼCインヒビター(U73122)により[Ca2+]i上昇が抑えられたことからイノシトール三リン酸感受性の細胞内CaストアからのCa2+遊離も[Ca2+]i上昇に関与していることが考えられる.意義Ca拮抗薬による歯肉増殖症の発症メカニズムがより詳細に明らかになることにより,その治療法の選択幅が広がり,副作用が最も少ない治療薬の開発に貢献できる.重要性Ca拮抗薬は即効性のために高血圧症に繁用され,歯肉増殖症を併発する患者も多い.その意味で歯肉増殖症治療薬の開発に一歩近づいたことはその患者だけでなく,外科的切除を行っていた医師にとっても負担軽減が期待できる.研究内容:申請書の「研究実施計画」通りには進まなかったが,「研究目的」に確実に近づいた.以下に具体的な研究内容を述べる.1.フェニトイン(10 - 200μM)は濃度依存的に[Ca2+]

iを上昇させた.Ca2+を除去した灌流液およびNPS2390(カルシウム感知受容体アンタゴニスト)はフェニトインによる[Ca2+]iの上昇を抑制した.2.TMB-8(IP3受容体拮抗薬)およびU73122(ホスホリパーゼC阻害薬)はフェニトインによる[Ca2+]iの上昇を抑制した.一方m-3M3FBS(ホスホリパーゼC活性化薬)はそれを増強した.3.Calphostin CおよびGoe 6983 (プロテインキナーゼC阻害薬)はフェニトインによる[Ca2+]iの上昇を抑制した.一方PMA(プロテインキナーゼC活性化薬)はそれを促進した.4.Capsazepine, iodoresiniferatoxinおよびAMG9810(TRPV1チャネルアンタゴニスト)はフェニトインによる[Ca2+]iの上昇を抑制した.得られた結果はフェニトインによる[Ca2+]iの上昇にはカルシウム感知受容体を介したTRPV1チャネルからのCa2+流入および細胞内Ca2+ストアからのCa2+遊離が関与していることを示唆している.この[Ca2+]iの上昇が最終的に歯肉増殖症を引き起こすので,その発症メカニズムを“修正Ca2+トリガー説"と名付けて提唱したい.意義:フェニトインによる歯肉増殖症の発症メカニズムが明らかになることにより,その治療法の選択肢が増え副作用の最も少ない治療薬の開発・探索に貢献できる.重要性:フェニトインはてんかんに繁用され歯肉増殖症を併発する患者も多い.その意味で歯肉増殖症治療薬の開発に一歩近づいたことはその患者だけでなく,外科的切除を行っていた医師にとっても負担が軽減されることが期待できる.研究分担者の諸事情により研究遂行時間が極端に減少したため実施計画通りの研究が行えなかったことが最も大きな理由であるが,研究費が底をつき実験用試薬が購入出来なくなったことも理由の一つである.24年度が最終年度であるため、記入しない。先に歯肉増殖症を誘発する薬物の[Ca2+]iに対する作用を中心に薬理学的研を進める.その後,分子生物学的あるいは免疫組織化学的な検討を加えたい.24年度が最終年度であるため、記入しない。
有機電解反応の集積化

反応制御が容易で反応駆動に要する試薬が不要な有機電解プロセスの効率的なインテグレーション法を開拓し、生物活性物質や機能性中分子の創成に適用できる方法論として確立する。とくに、電解プロセスで発生させた短寿命活性種の時間的・空間的な制御を念頭に置き、マイクロフロー技術との融合を推し進める。また、フロー技術の特長を活かした反応集積化により機能性中分子の効率合成を目指すことを最終目標に置いている。温和な反応条件下(常温、常圧)で、種々の反応活性種や中間体を発生できかつその寿命内において後続化学反応に付すことのできる電気化学マイクロリアクターは合成化学者にとって極めて有力なツールになるものである。このような電気化学マイクロリアクター作製技術はもとよりその利用方法をA01班、A02班の班員に提供し、機能性中分子の効率合成を推進する。とりわけ、A02班の計画班員の野上准教授とは実質的な共同研究を実施し、それぞれ短寿命活性種を利用した合成中間体の効率合成ならびに電解グリコシル化による生物活性オリゴ糖の大量合成を推し進めた。使用する電気化学マイクロリアクターは、前年度までに開発したものを利用したため、セル設計に要する時間が不要であった。また、検討するパラメータは多岐に渡るが、本テーマに熟練した大学院生にご協力いただいたお陰で結論導出のためのデータが蓄積できた。そこで最終年度となる令和元年度も平成30年度に引き続き、電気化学マイクロリアクター作製技術はもとよりその利用方法をA01班、A02班の班員に提供し、機能性中分子の効率合成を推進する。とりわけ、A02班の計画班員の野上准教授とは平成30年度同様、共同研究を実施し、それぞれ短寿命活性種を利用した合成中間体の効率合成ならびに電解グリコシル化による生物活性オリゴ糖の大量合成を推し進める。本研究では、反応制御が容易で反応駆動に要する試薬が不要な有機電解プロセスの効率的なインテグレーション法を開拓し、生物活性物質や機能性中分子の創成に適用できる方法論として確立することを目的としている。とくに、電解プロセスで発生させた短寿命活性種の時間的・空間的な制御を念頭に置き、マイクロフロー技術との融合を推し進めるとともに、フロー技術の特長を活かした反応集積化により機能性中分子の効率合成を目指すことを最終目標に置いている。具体的にはマイクロリアクター内の液-液平行流を利用した高効率的な電解反応プロセスの開発を中心に本年度(平成27年度)は研究を進めた。芳香族化合物のクロスカップリングは合成化学上、非常に重要な反応の一つである。陽極酸化を用いた芳香族化合物のクロスカップリング反応において、マイクロリアクター内の液ー液平行流を利用することでクロスカップリング体の高選択化が達成させるのではないかと着想し、この着想原理の妥当性について検証したところ85%という高い収率で目的クロスカップリング体の選択的合成に成功した。また、従来法のバッチ式リアクターで反応を実施した場合は収率が50%以下であったことから、マイクロリアクター利用技術の有用性が示された。さらに流速やリアクターの構造などの影響因子を綿密に検証し、芳香族化合物のクロスカップリング反応におけるマイクロリアクター利用のための一般的指針も獲得した。使用する電気化学マイクロリアクターは原則として予備研究と同一のものを利用したが、反応結果に応じてセルの改良を行うことも生じ、高度なリアクター作製技術が求められた。このため当該研究項目には予備研究において既に電気化学マイクロリアクターの設計・試作にあたり熟練した技術を習得している大学院生を充てることで、当初予定の研究遂行を円滑に実施できた。平成28年度は「電解反応をキーステップとする連続フロー反応システムの開発」に主眼を置き、カテコールの電解還元による不安定なo-ベンゾキノンの生成と引き続く求核剤などとの反応による二段階連続反応を実施した。その結果、フローリアクターを用いることで電解発生したo-ベンゾキノンをほとんど分解させることなく、後続のチオフェノール類との反応に供することができ、目的のカップリング生成物を高収率で得ることに成功した。このような反応は従来のバッチ型リアクターでは実現不可能であり、フローマイクロリアクターの有用性が検証された。また、カップリングパートナーをチオフェノール類からフルベンにすることで、ディールス・アルダー反応生成物を高収率で得ることにも成功した。このように電解技術とフローリアクターを融合させた電気化学マイクロリアクターは効率的な電解発生活性種の発生と迅速な後続化学反応への利用を可能とする極めて有益な合成ツールとなることが明らかとなった。使用する電気化学マイクロリアクターは原則として予備研究と同一のものを利用するため、セル設計に要する時間は必要としなかった。また、検討するパラメーターは多岐に渡るが、本テーマに熟練した大学院学生に協力いただいたお陰で結論導出のためのデータが蓄積できた。

反応制御が容易で反応駆動に要する試薬が不要な有機電解プロセスの効率的なインテグレーション法を開拓し、生物活性物質や機能性中分子の創成に適用できる方法論として確立する。とくに、電解プロセスで発生させた短寿命活性種の時間的・空間的な制御を念頭に置き、マイクロフロー技術との融合を推し進める。また、フロー技術の特長を活かした反応集積化により機能性中分子の効率合成を目指すことを最終目標に置いている。平成29年度も28年度に引き続き、「電解反応をキーステップとする連続フロー反応システムの開発」を展開し、高次機能性中分子創製のための基盤的技術の確立を目指した。以下に研究結果を述べる。温和な反応条件下(常温、常圧)で、反応活性種や中間体を発生できることは有機電解反応の特徴の一つである。一方で、フローリアクター技術はセル内での厳密な滞在時間の制御が行えることから、反応活性種や中間体の後続化学反応への有効利用が期待されるものである。このような観点から、平成29年度はカテコールの電解酸化による不安定o-ベンゾキノンの生成と引き続くフルベンとのディールス・アルダー反応による二段階連続反応を行い、目的のディールス・アルダーを高収率で得ることに成功した。また、従来法であるバッチ式電解リアクターとの比較においても、フロー電解合成法の優位性が示され、電解反応とフローリアクターを融合させた本合成技術が効率的な電解活性種の発生と迅速な後続化学反応への利用を可能にする極めて有益な合成ツールとなることが再確認された。使用する電気化学マイクロリアクターは原則として、前年度までに開発したものを利用したため、セル設計に要する時間が不要であった。また、検討するパラメータは多岐に渡るが、本テーマに熟練した大学院生にご協力いただいたお陰で結論導出のためのデータが蓄積できた。温和な反応条件下(常温、常圧)で、種々の反応活性種や中間体を発生できかつその寿命内において後続化学反応に付すことのできる電気化学マイクロリアクターは合成化学者にとって極めて有力なツールになるものである。このような電気化学マイクロリアクター作製技術はもとよりその利用方法をA01班、A02班の班員に提供し、機能性中分子の効率合成を推進する。とりわけ、A02班の計画班員の野上准教授とは実質的な共同研究を実施し、それぞれ短寿命活性種を利用した合成中間体の効率合成ならびに電解グリコシル化による生物活性オリゴ糖の大量合成を推し進めた。使用する電気化学マイクロリアクターは、前年度までに開発したものを利用したため、セル設計に要する時間が不要であった。
細胞内における調節タンパク質機能解析のためのmRNA発現制御技術の検討

Caged遺伝子の合成:Caged mRNAを作成するための第一段階として、Caged DNAの調製を試みた。すなわち、DNA塩基のアミノ基を化学修飾(Cage化)することによって複製機能を失活し、紫外光照射によってCageを外して再活性化させることのできる不活性化DNAを合成した。その結果、光照射によって複製機能がある程度再生可能であることを、PCR法を用いて確認した。細胞操作と共焦点顕微鏡観察:心筋細胞培養系での自動拍動現象におけるCaイオンの時空間パターン(Ca wave)を、Ca感受性蛍光色素を細胞内に導入することによってビデオレートで蛍光共焦点顕微観察・記録することができた。この細胞実験系は、Caged遺伝子を導入のために不可欠のものである。遺伝子の固定化と選択回収技術:DNA多成分同時分取法を確立する目的で、近赤外レーザー光を用いてチップ上の局所領域のみを加熱変性し、特定のDNA断片を回収することのできるDNAチップの基本実験を行った。6nmの厚さにクロム蒸着したガラス基板上にDNAプローブを固定し、蛍光ラベルした試料DNAプローブを流して蛍光観察したところ、試料DNAプローブが均質に付着していた。そこで、このクロム蒸着面に近赤外レーザー集束光を顕微鏡下で照射して局所加熱し、μmオーダーの空間分解能でDNAを熱変性したところ、局所分離することに成功した。解離したDNAはPCR増幅することができ、また残った固定DNAの方も、変性することなく可逆的に試料DNAを再結合した。また基板の蒸着クロムを面電極としてDNAを基板表面に誘導することができた。さらに、試料DNAが特定の領域としか結合しないこと、特定の領域のDNAのみを回収できることを確認した。以上3つの技術を実現したことによって、本研究課題を推進するための第一歩を踏み出すことができたと考える。