hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
重力による復元性を利用した耐震構造および基礎構造に関する研究

第1部:浮き上がりを許容することで建築物の損傷が低減されることは既に明らかにされているが、それらは支持する地盤を剛と仮定したものが多い。本研究では支持する地盤を弾性とし、主に地盤の鉛直剛性をパラメータとした振動台実験を行った。さらに浮き上がりを考慮した解析を行い、実験・解析結果から浮き上がり現象による建築物への影響の検討を行った。その結果、浮き上がるとせん断変形、回転による変位のそれぞれが時間差をおいてピークに達するため、最上階の水平変位は浮き上がりモデルと拘束モデルで差があまりなく、入力を大きくすると浮き上がり開始時間が早まり浮き上がり回数が多くなるが浮き上がり量が増加するとは限らないことが分かった。第2部:免震構造物の耐震設計において、一般的には積層ゴムには引抜力が生じないようにされるがアスペクト比が大きい建築物では引抜力による浮き上がりを許容する場合もある。本研究では免震構造物の基礎に浮き上がりが生じた場合の挙動を調べるために主として免震層の固有周期、地盤の鉛直剛性をパラメータとした模型実験を行った。その結果、浮き上がりが生じても、上部構造への影響はほとんどないこと、免震構造における浮き上がり現象は慣性力による転倒モーメントに重心の移動によるモーメントの影響を加えることで説明できることが分かった。さらに、重力の復元効果などを正しく評価した理論を用い、実験結果を説明できる数値解析結果を得た。上部構造の設計においては、主体構造を剛強に造る代わりに、塑性化部分を集中させ、この部材を犠牲とし、主体構造の損傷を抑えることを目的とした損傷制御設計法がある。この考え方を基礎構造にも適用すれば、支持杭を剛強に作らなくても杭基礎の役割を果たすことができると考え、損傷制御杭基礎を提案してきた。ここで提案する損傷制御杭基礎構造は、細長い支持杭(以下、支持杭)と太短い耐震杭(以下、耐震杭)を併用した杭基礎である。支持杭は上部構造の鉛直荷重を支持し、地震時に発生する水平力は耐震杭が負担する。これまでの研究において、地盤-杭-上部構造連成系模型を用いた実験を行い、支持杭の水平剛性負担率の軽減が支持杭に発生する曲げモーメントを低減させ、耐震杭近傍でのエネルギー吸収が上部構造へのエネルギー入力を低減することを示してきた。本研究は、地盤杭基礎上部構造連成系をモデル化し、地盤と地中の杭の弾性挙動を観察することのできる模型を作成した。新たにいくつかの実験変数を設けて加振実験を行いその影響について考察した。加振実験から、次の結論を得た。細長い支持杭と太短い耐震杭を併用することにより支持杭杭頭部に発生する曲げモーメントを低減できる。耐震杭杭頭部を塑性化させる場合も効果がある。また、地盤表面と基礎の相対変位を減少させることができる。基礎の水平剛性が大きいほど基礎と地盤表面の最大相対変位は小さい。建築構造物は地震時に生じる転倒モーメントに抵抗するため、様々な引抜対策が施されている。しかし、兵庫県南部地震で通常では損壊すると考えられていた建築構造物が浮き上がることにより損壊を免れた例がある。地震時に発生する転倒モーメントに抵抗せず、建物の浮き上がりを許容することにより、杭にかかる軸力や柱にかかるせん断力が頭打ちとなり、建築物の損傷が低減されることは既に明らかにされている。しかし、既往の研究では、支持する地盤を剛と仮定して行われたものが多い。実際の建物の中には、埋立地などの柔らかい地盤上の建物も存在し、杭の軸剛性を考慮した場合でも完全に剛とは言えない。そこで、本研究では支持する地盤を弾性ばねとし、(1)浮き上がり許容の有無、(2)支持ばねの剛性(柔らかい場合も考慮)、(3)基礎幅、(4)層数、(5)入力地震動の大きさをパラメータに振動台実験を行った。さらに、浮き上がりを考慮する多質点のせん断型モデルを使用し、静的加力実験の結果をふまえた解析を行い、実験結果と解析結果から、建築構造物の浮き上がり現象による建物に与える影響の検討を行い以下の事がわかった。

・最上層の相対水平変位は浮き上がる場合と、引抜拘束された場合でそれほど増加しない。・入力レベルを大きくすると、浮き上がり開始時間が早まり、浮き上がり回数が多くなるが、最大浮き上がり量が増加するとは限らない。・浮き上がると転倒モーメントと回転角の関係において、浮き上がり側の鉛直方向の慣性力による影響が大きくなるため、静的に考えた時での浮き上がりが発生する転倒モーメントを超えた状態となる。浮き上がっていない状態での回転モーメントと回転角の関係においての勾配は、基礎幅、支持剛性と関係があり、浮き上がりが発生する転倒モーメントは、層数、基礎幅に関係がある。第1部:浮き上がりを許容することで建築物の損傷が低減されることは既に明らかにされているが、それらは支持する地盤を剛と仮定したものが多い。本研究では支持する地盤を弾性とし、主に地盤の鉛直剛性をパラメータとした振動台実験を行った。さらに浮き上がりを考慮した解析を行い、実験・解析結果から浮き上がり現象による建築物への影響の検討を行った。その結果、浮き上がるとせん断変形、上回転による変位のそれぞれが時間差をおいてピークに達するため、最上階の水平変位は浮き上がりモデルと拘束モデルで差があまりなく、入力を大きくすると浮き上がり開始時間が早まり浮き上がり回数が多くなるが浮き上がり量が増加するとは限らないことが分かった。第2部:免震構造物の耐震設計において、一般的には積層ゴムには引抜力が生じないようにされるがアスペクト比が大きい建築物では引抜力による浮き上がりを許容する場合もある。本研究では免震構造物の基礎に浮き上がりが生じた場合の挙動を調べるために主として免震層の固有周期、地盤の鉛直剛性をパラメータとした模型実験を行った。その結果、浮き上がりが生じても、上部構造への影響はほとんどないこと、免震穣造における背き上がり現象は慣性力力よる転倒モーメントに重心の移動によるモーメントの影響を押えることで説明できることが分かった。さらに、重力の復元効果などを正しく評価した理論を用い、実験結果を説明できる数値解析結果を得た。
胸腺内でのT細胞分化制御機構の分子化学的解析

多種多様な外来抗原と反応する末梢成熟T細胞のレパートリーは、主に胸腺内においてTCRを介したセレクションによって形成されると考えられている。つまり、自己タンパクと親和性のあるTCRを持ち、自己免疫疾患を誘発するような自己反応性のT細胞は、胸腺内において主に骨髄由来の細胞上の主要組織適合遺伝子複合体(MHC)抗原に提示された自己タンパクと反応し、自ら細胞死(アポプトーシス)を誘導し、胸腺内で消滅する(ネガティブセレクション)。一方、外来抗原と潜在的親和性のあるTCRを持つT細胞は、主に胸腺上皮細胞上のMHC抗原によって分化、成熟が誘導され(ポジティブセレクション)、成熟T細胞となって末梢に移行する。ある特定の抗原とMHC抗原を認識するTCRαβ遺伝子を導入したトランスジェニック(TG)マウスでは、ほとんどのT細胞が導入TCRを表現するようになり、マウスの環境をうまく選択すれば胸腺内でポジティブセレクションが高頻度に起こるマウスを作ることができる。平成5年度は、このようなTGマウス(実際にはH-Y抗原特異的TCR TGマウスや自己I-A^k反応性TCR TGマウスを用いる)の胸腺細胞を用いて解析を行なった。まずポジティブセレクションは、TCR特異的な反応であるから、TCR刺激後に発現することがわかっているT細胞表面マーカー(CD28、CD26、ThB、CD44、CD69、CD25など)を指標にしてポジティブセレクションが起こりつつある細胞群を4カラーフローサイトメトリーを駆使して同定した。この結果、CD69が、ポジティブセレクションの良いマーカーとして使用できることがわかった。現在、CD69陽性細胞を分離しTCRから刺激を加えて誘導されるシグナル伝達系を解析している。
凝縮系での分子間相互作用が振動スペクトルの形状に与える影響の理論・実験的研究

申請書に記したとおり、本研究の目的は、「分子集合系についての分光測定の結果」と「集合系を形成する個々の分子の光学的性質」とを理論的に結びつけ、集合系の測定から分子の性質を知るための方法論の確立である。研究期間の最終年度である本年度は、これまでの期間に取り組んできた実験と理論の研究成果をまとめ、実試料の分析に広く適用できる定量的な解析法の構築を目指した。昨年度の実験研究の成果により、直鎖脂肪酸のLangmuir-Blodgett(LB)膜の偏光ラマンスペクトルが非常に高精度に得られるようになったため、この実データを本研究での新規理論を検証するために利用することとした。この実試料は、従来研究により光学的性質が高精度に決定されており、理論の正当性を厳しく検証できる。試料中の分子の性質を実測データから読み解くための本質的な障害は、「試料に固有のスペクトル」が、光学的干渉によって歪められることにある。この歪みの効果を実データから解析理論で除外できれば、既に確立された標準的な解析法を適用して分子の個々の性質を読み解ける。試料のラマンスペクトルから歪みを除外するには、モデルフリーな解析を可能とするLorentz相反定理の活用が適切であることに着目し、モデル化の困難な散乱現象を取りこぼしなく定量的に表現することができた。これにより、目標としていた定量的解析法の構築に成功した。研究の初年度にあたる本年度は、主に本研究での中心的な役割をはたす理論計算・構造解析手法の確立と、その新手法による有機薄膜の構造解析をおこなった。この研究の目標は、表面増強赤外吸収(SEIRA)を説明するための「実試料の性質を正確にモデルに反映した」理論の構築である。既存の研究では、実験に用いられている試料はキャスト膜や蒸着膜であり、実試料中の性質を正確に理論に反映できていない。これにより、理論に使用する計算パラメータが根拠を欠くものとなり、複数の理論が十分な検証を経ずに乱立してしまっている。SEIRA測定で用いられる金属微粒子/有機分子混合試料の性質を詳細に理解するには、可視、赤外、そしてラマン分光分析法による多角的な解析が重要であると考え、これらの手法を組み合わせた構造解析法の確立に着手した。試料には、膜厚・分子配向が制御されたLangmuir-Blodgett(LB)膜を用いることで、実試料の性質が適切に理論に反映されるようにした。可視・赤外分光測定には、当研究室で確立したMAIRS法を用いた。他方、ラマン分光法による薄膜の構造解析理論は確立されていなかったため、膜の光学異方性を適切に組み込んだ厳密な電磁場計算を行い、新規解析法を確立した。実験と解析の結果、LB膜中の分子に含まれる様々な官能基の配向を個別に決定し、分子全体の構造を詳細に描き出すことに成功した。これら3つの分析法を組み合わせた薄膜の構造解析法は、本研究で初めて確立した手法である。これにより薄膜中の分子構造を従来法と比べてより詳細に決定できるため、新規理論の丁寧な検証が容易にできるようになった。この手法は、今後のSEIRA研究で利用できるだけでなく、薄膜状の電子デバイスや界面吸着種などの多くの試料の構造解析に展開できるため、学術的にも価値の高いものだと考える。この成果は国際学会Pacifichem2010にて発表した。研究期間の二年目にあたる本年度は、「分子集合系についての分光測定の結果」と「集合系を形成する個々の分子の光学的性質」とを理論的に結びつけ、集合系の測定から分子の性質を知るための方法論の確立に取り組んだ。本課題の研究計画書に記したとおり、本研究で最も重要な点は、「固体基板上に作製した有機分子・金属微粒子混合薄膜」の赤外分光測定(SEIRA測定)を通じて、「集合内の個々の分子の性質」を解析することである。したがって、分子集合系と個々の分子の光学的性質を結びつける電磁気理論の確立が、実験結果の適切な解釈には不可欠である。この理論そのものは一般の分光分析に通じるものであり、昨年度までの本課題への取り組みによって高精度な偏光ラマン分光実験法を確立しているため、理論の有効性を確認するための実験には偏光ラマン分光法を用いた。理論と実験とを無理なく対応させることを重視し、複雑な系に取り組む前に、理論的扱いが比較的容易なLangmuir-Blodgett(LB)膜を試料に用いた。実験で直接測定できるのは、分子集合系である薄膜からのラマン散乱であり、この散乱強度の測定と解析を通じて、個々の分子の光学的性質の一つである「分子のラマンテンソル」の決定に取り組んだ。個々の分子の性質と膜中での分子集合平均とを結びつける座標変換と平均操作を詳細に計算した結果、膜中の個々の炭化水素鎖のラマンテンソルを部分的に実験で決定できることを見出した。ラマン分光法による分子配向解析には、一般には「分子のラマンテンソル」が既知であることが必要であり、今回の発見によって、ラマン分光法による構造解析で度々直面する問題を部分的に解消できた。さらに、炭化水素鎖は有機分子に一般に含まれているため、この方法論は今回用いた試料以外にも広く適用できると見込まれる。本研究成果うち、前半は現在論文雑誌に投稿中である。後半は、年度末に参加した日本化学会春季年会にて発表した。

申請書に記したとおり、本研究の目的は、「分子集合系についての分光測定の結果」と「集合系を形成する個々の分子の光学的性質」とを理論的に結びつけ、集合系の測定から分子の性質を知るための方法論の確立である。研究期間の最終年度である本年度は、これまでの期間に取り組んできた実験と理論の研究成果をまとめ、実試料の分析に広く適用できる定量的な解析法の構築を目指した。昨年度の実験研究の成果により、直鎖脂肪酸のLangmuir-Blodgett(LB)膜の偏光ラマンスペクトルが非常に高精度に得られるようになったため、この実データを本研究での新規理論を検証するために利用することとした。この実試料は、従来研究により光学的性質が高精度に決定されており、理論の正当性を厳しく検証できる。試料中の分子の性質を実測データから読み解くための本質的な障害は、「試料に固有のスペクトル」が、光学的干渉によって歪められることにある。この歪みの効果を実データから解析理論で除外できれば、既に確立された標準的な解析法を適用して分子の個々の性質を読み解ける。試料のラマンスペクトルから歪みを除外するには、モデルフリーな解析を可能とするLorentz相反定理の活用が適切であることに着目し、モデル化の困難な散乱現象を取りこぼしなく定量的に表現することができた。これにより、目標としていた定量的解析法の構築に成功した。本研究は当初の計画では、主に赤外分光法を用いてSEIRAの機構を調べる予定であった。しかし、補助的な手段として用いたラマン分光法により、予期していなかった重要な発見がもたらされたので、ラマン分光法を分析手段とする研究に時間を割いている。これが原因で当初の予定は変更されているが、上記の「研究実績の概要」で示したとおり、本質的には研究課題の遂行の支障にならないと判断している。今後の研究においても赤外分光法と相補的な関係にあるラマン分光法を主たる分析法とする予定である。これは、研究課題の遂行のためには、当初の計画どおりの方策に従うよりも、現状の方針が好適であると判断されるからである。計画当時の申請者は、自身のラマン分光法についての知識が、現在の水準にまで向上するとは考えていなかった。このため、ラマン分光法の利用を補助手段と捉えて計画を立てた。しかし、本来は本研究課題の遂行には、複数の振動分光法の併用が好都合であるので、当初の予定よりもラマン分光法の比重を大きくして研究を続ける予定である。
GPIアンカーによる蛋白質の機能・発現制御機構の解析

我々が樹立した変異細胞株よりGPIアンカーのイノシトール脱アシル化酵素(新規遺伝子PGAP1)の同定し、この遺伝子の変異細胞株においてGPIアンカー型蛋白質の細胞内輸送が遅滞することを論文報告した。イノシトール脱アシル化の生物学的意義を解明するためイノシトール脱アシル化酵素PGAP1遺伝子のノックアウトマウスを作成した。ノックアウトマウスの大部分はotocephalyの表現系を示し胎生致死であったが、一部成長遅滞を伴いながらも生存した。成熟した雄のノックアウトマウスは不妊であった。精子の数・運動性は正常であったが子宮卵管への侵入および卵子への結合能に異常を認めた。現在、より詳細に解析中である。(3)GPIアンカー型蛋白質の細胞表面への発現制御機構の解析GPIアンカー型蛋白質の細胞表面の発現が著しく低下する変異細胞株を樹立した。発現クローニング法によりこの変異細胞の責任遺伝子PGAP2を同定した。変異細胞株の解析によりGPIアンカー型蛋白質の脂質部分のリモデリング機構の異常が強く示唆された。この変異細胞をさらに変異原で処理し細胞表面のGPIアンカー型蛋白質が回復する2重変異株を得た。この細胞ではGPIアンカー型蛋白質はラフトにほとんど局在していないことが判明した。GPIアンカーの脂質部分を質量分析機で解析した結果、正常細胞では飽和型脂肪酸であるのに対し、2重変異株では高度不飽和脂肪酸であった。この事実は哺乳類細胞において脂質部分のリモデリング機構が存在する初めての直接的証拠であり、GPIアンカーの飽和型脂肪酸がラフトへの局在を規定している重要な因子であることを初めて示した。GPIアンカーのイノシトール脱アシル化の責任遺伝子(新規遺伝子PGAP1)の同定、およびmetabolic labeling pulse-chaseによるGPIアンカー型蛋白質の細胞内輸送のキネティックスからPGAP1欠損株ではGPIアンカー型蛋白質の細胞内輸送が遅滞することを論文報告した(Tanaka et al.,J Biol Chem.2004 279:14256-63)。現在この変異株を用いて更なる機能解析即ちGPIアンカー型蛋白質を介したシグナル伝達や細胞(間)接着に及ぼす影響を検討中である。さらにこの遺伝子のノックアウトマウスを作成することに成功した。興味深い幾つかの表現系が観察されこれに関して現在解析を行っている。(2)GPIアンカー型蛋白質の細胞表面への発現制御機構の解析GPIアンカー型蛋白質の生合成は正常であるが、細胞表面の発現が著しく低下する変異細胞株を樹立した。変異細胞株の解析により、GPIアンカー型蛋白質が培養上清中に速やかに分泌されることが判明した。この機序として、GPIアンカー型蛋白質の脂質部分のリモデリングが関与していることを強く示唆する結果を得た。哺乳類細胞において、GPIアンカーの脂質部分のリモデリングの存在はこれまで報告されておらず、GPIアンカー型蛋白質の発現機構やラフト局在のメカニズムを知る上で重大な発見と思われる。またその責任遺伝子PGAP2も同定した。これらの結果を踏まえ現在論文投稿に向け準備中であり、同時にPGAP2の更なる機能解析およびリモデリングシステムに関与する新規蛋白質の同定を行っている。(1)イノシトール脱アシル化酵素のノックアウトマウスの作成およびその表現形解析GPIアンカーのイノシトールに結合している脂肪酸の脱アシル化の異常はGPIアンカー型蛋白質の細胞膜発現のレベルに影響を与えないにも拘わらず、ほとんどすべての細胞や分子でこの脱アシル化が起こるという事実は、その個体レベルでの重要性・必要性を強く示唆する。その意義を解明するため我々が同定したイノシトール脱アシル化酵素PGAP1遺伝子のノックアウトマウスを作成した。

精子の数・運動性は正常であったが子宮卵管への侵入および卵子への結合能に異常を認めた。(2)GPIアンカー型蛋白質の細胞表面への発現制御機構の解析GPIアンカー型蛋白質の生合成は正常であるが、細胞表面の発現が著しく低下する変異細胞株を樹立した。この変異細胞の解析によりGPIアンカー型蛋白質の脂質部分のリモデリング機構の異常が原因であり、その責任遺伝子PGAP2も同定した(田嶌ら,MBC,2006)。またこの変異細胞をさらに変異原で処理し細胞表面のGPIアンカー型蛋白質が回復する2重変異株を得た。この細胞ではGPIアンカー型蛋白質はラフトにほとんど局在していないことが判明した。GPIアンカーの脂質部分を質量分析機で解析した結果、正常細胞では飽和型脂肪酸であるのに対し、2重変異株では高度不飽和脂肪酸であった。この事実は哺乳類細胞において脂質部分のリモデリング機構が存在する初めての直接的証拠であり、GPIアンカーの飽和型脂肪酸がラフトへの局在を規定している重要な因子であることを初めて示した。
完全Gapを持つ2次元ネットワーク型UDPS(等方分布誘電体)の創製とその応用

完全ギャップを持つ2次元ネットワーク型誘電体構造の探索を行った.周期系ネットワークのフォトニックギャップ構造を調べた結果,誘電壁が薄く,接点円柱半径の大きい蜂の巣型構造が,広いパラメータの範囲に渡って完全ギャップを持ち,ランダムな歪みに対し高い耐性を持つ事が判った.非周期系ネットワークでギャップを有するものは見出せなかったが,高誘電率の誘電体円柱を用いれば従来のUDPS構造でも完全ギャップが実現できる事が判った.完全ギャップを持つ2次元ネットワーク型誘電体構造の探索を行った.周期系ネットワークのフォトニックギャップ構造を調べた結果,誘電壁が薄く,接点円柱半径の大きい蜂の巣型構造が,広いパラメータの範囲に渡って完全ギャップを持ち,ランダムな歪みに対し高い耐性を持つ事が判った.非周期系ネットワークでギャップを有するものは見出せなかったが,高誘電率の誘電体円柱を用いれば従来のUDPS構造でも完全ギャップが実現できる事が判った.Network型UDPSを構成する多角形リング状誘電体の局在モードと周期系Networkのエネルギー構造を明らかにするために,2次元FDTD法のプログラム開発を行った.開発に際しては,多中心円柱関数展開法とグリーン関数法を組み合わせた解析的方法と比較する事で数値的精度を常に確認するとともに,市販の標準的なFDTDソフトウェアを購入して計算結果を直接に比較検討し,プログラム開発の効率化を図った.FDTD法ではRC法やサブセル法の実装には至らなかったが,通常のパルス法のほかに,計算の安定性に優れている定常状態法も採用した.また,短時間のシミュレーションデータで固有状態を高精度で決定できるMatrix Pencil法を援用した.また,境界条件を変えることで,解析的方法とFDTD法を研究開発の地図とも言うべきバンド計算に援用することができた.具体的な研究実績は以下のとおりである.1.多角形状の誘電体構成要素の固有モードに関するデータベースを,比誘電率や形状などの広範なパラメータ範囲に渡って構築できた.2.色々な配列を持つ周期系Network構造のバンド構造をパラメータを変化させて系統的に求めることで,バンドギャップの出現に関する地図が作成できた.3.周期系Networkに色々な範囲に渡る配列乱れを導入し,バンドギャップが乱れに対していかなる耐性を持つかを検討した.今年度は以下の2点について研究を遂行した.両研究を遂行するに当たって,8コアー16GBRAMのクラスター型ワークステーションを購入し,8コアーを独立に動かすことで,大量のパラメータ範囲をスキャンする計算が可能となった.1.周期系をベースにしないネットワーク型UDPSの光学応答を,2次元FDTD法によって求め,各モードでのギャップ構造を特定した.ネットワークの作成方法としては,円柱のUDPS型ランダム配置をベースにして,整数Nを決め,各円柱とその第N以下の最隣接円柱との間を,誘電体壁で結合したものを選んだ.パラメータNは3から5の間を取り,円柱間を結ぶ壁の厚さもパラメータとして,安全ギャップの出現を探索した.完全ギャップ出現のためのパラメータの特定にはいたらなかったが,ある程度の範囲でパラメータを限定することができた.又,周期系ネットワークにランダムネスを入れる計算も前年度に引き続き遂行し,より広範な範囲でのバンドギャップ形成の地図の作成を試みた.2.周期系のネットワークを切断し,各円柱の位置に周期的な変調を加えることで,湾曲形状の2次元光導波路の作成に成功し,FDTD法でその光学的特性を研究した.TE・TMの両モードでの導波路の作成までにはいたらなかったが,この考え方が,2次元有限要素法の3角メッシュ形成法と極めて類似している事に気づき,有限要素法とFDTD法を融合する新手法開発の糸口を得た.研究の最終年度である本年は以下の研究を遂行した.昨年度導入した8コアー16GBRAMのクラスター型ワークステーションをフルに作動させたが,その後のプログラム開発に手間取ったため,ワークステーションを追加購入し,両機をデータ収集と整理に当てた.1.周期系をベースにしないネットワーク型UDPSがTEモードのバンドギャップを持つことは確認できたが, TMモードにはギャップが発現しなかった.そのため,更に広範なパラメータに渡って計算を遂行した.各節点に存在する誘電体円柱はTMモードのバンドギャップ発現に寄与するが.同時にTEのバンドギャップが狭められることが分かり,両モードのギャップ存在は互いに相補的であることが判明した.両モードのギャップが共存するパラメータの範囲がある程度特定できたが,両者同時に深いバンドギャップを持つモデルの発見には至らなかった.2. TiO2等の系は数百に及ぶ非常に高い誘電率を持ち,これを素材とするメタマテリアル系が近年注目されている.この系はTMとTEにおいて鋭いMie共鳴を持つ.この点に着目し,当初のUDPS配置に戻り,構成要素の誘電が非常に高い場合でのギャップをFDTD法によって求めた.その結果,共鳴の次数は違うが周波数が重なる領域を見出し,完全バンドギャップの創製に成功した.3. UDPSの構成要素の形状を円柱に限定していたが, Mie共鳴状態が円柱に限定されるものではないことに着目し,円柱系を等積変形させた系でバンドギャップを探索した.その結果,相当量の変形に対してもUDPS系のギャップが高い耐性を持つことを見出した.
血液1滴で診断可能なポリフェノールによるアルツハイマー病予防治療マーカーの探索

ロスマリン酸(RA)は、in vitroおよびin vivo試験においてアルツハイマー病の主病態であるアミロイドβに対する高い凝集抑制能を有する。本研究では、アルツハイマー病(AD)モデルマウスにRAを摂食させ、認知行動および脳内表現型を確認すると共に、血中のAD治療反応性マーカーを探索することを目的とした。ADモデルマウスにロスマリン酸(RA)を摂食させると普通食群と比較し認知機能低下が抑制された。血漿中の成分を網羅的に解析したところ、普通食群とRA食群の化合物の中に逆相関を示すものが存在し、これらの化合物がAD治療反応性マーカー候補となることが考えられた。ロスマリン酸(RA)によるAD治療反応性マーカー分子の探索を行うため、ADモデルマウス(Tg2576)を飼育した。飼育法は、既報の動物実験に準じ、0.5%RAを含むAIN93G基本食にて12か月間飼育した。対照のためにTg2576の背景系統であるC57BL/6マウスも同様の条件で飼育した。12か月後に全個体に対し行動試験を行ったところ、野生型マウスおいては、RA群およびコントロール(C)群において認知機能の低下は認められなかった。一方、Tg2576マウスでは、RA群はC群に比べて、行動試験において、有意に認知機能低下を抑制されることが見出された。これらのマウスから血漿を採取し、miRNAを抽出・精製した。予定していたマウスの飼育およびmiRNAの抽出・精製が完了したため。29年度はマウスの血漿より抽出・精製したmiRNAを次世代シークエンサーで配列を解析し、C群およびRA群の間で変動したmiRNAを比較することにより、バイオマーカー因子の候補を選定する。食品機能学予定していたよりもmiRNAの量が取れず、濃縮などを試みたため、次世代シークエンサーに供するのが遅れたため。28年度中に次世代シークエンスエンサーに供するのに十分な量とクオリティを得ることができたため、29年度には測定を実施するため、28年度の残りの予算を使用する予定である。
ヒッペル・リンドウ病の遺伝子診断に関する国際間交流研究

本研究では特に、欧米のVHL病の診断と治療の体制を比較検討し、その利点を導入し、世界的な基盤で本疾患の長期治療follow up体制を定着させることを検討した。また、国際的な協力体制下でVHL病の有用な治療法を検討することも目標とした。例外も存在するが現実としてドイツ国内の多くの患者は知名度からFreiburg市、Dr.Neumannへ紹介されている。VHL病患者が治療を受ける場合、彼の経験から患者の居住地域でVHL病の診断治療に最も経験の深い医師へ紹介される。この努力によりドイツのVHL病患者はその在住地域で最も適切な治療が受けられる。英国Birmingham大学の遺伝学科教授であるDr.Maharを中心としてVHL病の遺伝子異常と病型解析、国内の家系登録が行われている。(1)個々の遺伝子変異と各腫瘍の発生率、発生年令を統計的に把握している。各腫瘍間の発生の相関、例えば、網膜血管腫の発生した患者における腎細胞癌、中枢神経系血管腫の発生頻度、発生時期を検討している。(2)各地域の腫瘍の地域発生登録を参照してVHL病の患者登録を作成する。地域発生登録を参照にしてVHL病の各腫瘍の発生年令と発生頻度を明らかにした。本研究の目的は国際間協力により、世界と共通基盤で長期治療とfollow up体制を本邦で確立させることである。また、臨床的、基礎的に有用な治療法を国際的な体制の下で検討することである。1.家系解析:過去の結果も合わせると69家系で31(45%)に遺伝子異常を発見し、Southern blot解析で3(4.3%)に比較的大きなDNA欠失を発見した。2.海外でのVHL病の診断、治療、follow up体制の現況の検討:(1)米国におけるVHL病の診断治療とfollow up体制の観察:米国でVHL病は遺伝子診断を有効に利用すべき疾患とになされている。米国ではNational Cancer Institute(NCI)を中心にしてVHL病の診断治療とfollow upが行われている。NCI Medical CenterではVHL病の診断治療を医学研究の一環として位置づけており、VHL病の臨床診断、DNA診断に来院する患者と潜在患者は各臓器の診断、遺伝相談を行うプログラムが確立しており1週後には専門医グループの診断が患者に出される。また、Genetic Counsellerによるfollow upの体制へ入れる。その結果、物心両面で信頼できる医療サービスが受けられる。サポートする2つの患者家族の会がある。このようにNCIの医師グループと患者会が有機的に活動しfollow up体制を確立している。ヨーロッパ、特にドイツでは南ドイツに多数のVHL病家系が存在し、Freiburg大学の腎臓内科医Neumannが中心にドイツ国内約70家系のVHL病の診断治療が行われている。Neumannはドイツ国内にVHL病患者家族会と強力なネットワークを持っている。米、独を中心にして2年ごと世界的なmeetingが開かれ、これには医師,Genetic Counselor、患者と家族が参加して常に積極的に治療する意志を保っている。我々もこのような国際的協力関係を持つように努力し、VHL病の国際的な情報提供のためインターネットのホームページを作成した。今後遺伝子診断を含めた家族性主要の診断、治療の倫理規範の国際間の違いを明らか本邦に適したシステムを確立するべく研究する。
宮沢賢治の文理融合的総合研究-いのち(生命)・こころ(心象)・うた(詩歌)-

平成15年度に人文社会科学部宮沢賢治研究会を組織し、16年度、17年度と科学研究費により研究および成果の公開を進めた。科学研究費を交付される以前から研究会を開始し、通算9回の研究会を開催した。発足時の15名が中心となり、他の参加者も加えての活動的な研究会であった。17年4月には、前年度の研究成果(サハリン調査旅行報告、論文2篇、研究ノート・研究報告7篇、年間活動記録、講演会記録など)をまとめた『新たな賢治学の構築を目指して-「宮沢賢治の文理融合的総合研究」報告書-』を編集・発行した。17年9月には石川明彦が日時計調査旅行を行い、研究会でその報告を行い、18年1月には家井美千子、3月には山本昭彦が賢治と北海道・サハリンについての調査旅行を行った。18年2月には、モダニズム研究、宮沢賢治研究でも著名な高橋世織氏を招いて、岩手大学・学生センター棟において、「賢治生誕110年-21世紀への贈り物-」と題して市民にも開かれた講演会を開催し、80名程度の参加があり、好評であった。高橋氏は、賢治とモーツァルトとの対比などを手始めに、賢治の幅広い作品世界について興味深い話をして下さった。学内では、昨年度に引き続き学長裁量経費等も獲得し、1)国際文化学の視角から:山本昭彦(代表者)「賢治と学校の近代」、秋田淳子「賢治の童話作品研究」、家井美千子「郷土芸能と賢治の表現」、笹尾道子「賢治とエスペラント」、菊地良夫「越境するテクストとしての賢治」2)環境生物学の視角から:吉田勝一「賢治童話における動物の位置-その生態学的考察」3)数理科学の視角から:石川明彦「賢治の作成した日時計」4)環境文化論の視角から:開龍美「宮沢賢治の生命論:生畏敬の倫理と『いのちを喰らうこと』」5)農業経済論の視角から:横山英信「宮沢賢治の農業思想の形成過程-大正・昭和初期の農業経済・農政との関わりで-」、などの研究課題の追求を続けた。これらの成果は現在論文の形にまとめつつあり、「アルテスリベラレス(岩手大学人文社会科学部紀要)」に投稿し、賢治研究小特集号として、6月の発行を予定している。平成15年度に人文社会科学部宮沢賢治研究会を組織し、16年度からの科学研究費を申請した。科学研究費を交付される以前から研究会を開始し、16年度開催分4度も含め、計6度の研究会を開催した。毎会メンバー15名の内、3分の2以上は出席する活動的な研究会である。16年8月には、メンバーの中から秋田淳子・笹尾道子・山本昭彦・吉田勝一の4名が賢治の足跡を訪ねてサハリンを訪問し、その報告も研究会で行った。16年11月には、宮沢賢治研究者として著名な天沢退二郎氏を招いて、岩手大学農業教育資料館(賢治ゆかりの旧盛岡高等農林学校本館)で、市民にも開かれた講演会を開催し、100名以上の参加があった。天沢氏は「宮沢賢治の文学世界」と題して、賢治と岩手との関わりも含めて興味深い話をして下さった。学内では、学長裁量経費等も獲得し、1)国際文化学の視角から:山本昭彦(代表者)「賢治と学校の近代」、秋田淳子「賢治の童話作品研究」、家井美千子「郷土芸能と賢治の表現」、笹尾道子「賢治とエスペラント」、菊地良夫「越境するテクストとしての賢治」2)環境生物学の視角から:吉田勝一「賢治童話における動物の位置-その生態学的考察」3)数理科学の視角から:石川明彦「賢治の作成した日時計」4)環境文化論の視角から:開龍美「宮沢賢治の生命論:生畏敬の倫理と『いのちを喰らうこと』」5)農業経済論の視角から:横山英信「宮沢賢治の農業思想の形成過程-大正・昭和初期の農業経済・農政との関わりで-」などの研究課題に近似した形で、提出された論文・レポートを集約して、砂山稔が巻頭言、秋田淳子・山本昭彦があとがきを書いて、サハリン報告も収録した報告書を17年4月に出す手筈が整っている。

高橋氏は、賢治とモーツァルトとの対比などを手始めに、賢治の幅広い作品世界について興味深い話をして下さった。学内では、昨年度に引き続き学長裁量経費等も獲得し、1)国際文化学の視角から:山本昭彦(代表者)「賢治と学校の近代」、秋田淳子「賢治の童話作品研究」、家井美千子「郷土芸能と賢治の表現」、笹尾道子「賢治とエスペラント」、菊地良夫「越境するテクストとしての賢治」2)環境生物学の視角から:吉田勝一「賢治童話における動物の位置-その生態学的考察」3)数理科学の視角から:石川明彦「賢治の作成した日時計」4)環境文化論の視角から:開龍美「宮沢賢治の生命論:生畏敬の倫理と『いのちを喰らうこと』」5)農業経済論の視角から:横山英信「宮沢賢治の農業思想の形成過程-大正・昭和初期の農業経済・農政との関わりで-」、などの研究課題の追求を続けた。これらの成果は現在論文の形にまとめつつあり、「アルテスリベラレス(岩手大学人文社会科学部紀要)」に投稿し、賢治研究小特集号として、6月の発行を予定している。
国文学データを統合利用するためのモデル論的研究

1.汎用モデルの検討異なるデータを統一的な枠組みで検索するための汎用データモデルの検討を継続して行った。汎用メタデータモデルとしてDublin Coreメタデータ(以下DC)とTEI(Text Encoding Initiative)ヘッダについて検討した。さらに新しいメタデータのあり方として、地理-時間情報を組み込んだECAI(Electronic Clutual Atlas Intiative)によるメタデータ(ECAIメタデータ)についても検討を加えた。2.専用モデルと変換規則の設計個別のデータをDCメタデータへ精度良く対応させるため研究領域用の専門モデルについて検討した。既存データを直接DCデータへ変換させることも可能であるが、DCメタデータはデータ項目が少なく専門領域のニーズを満さない。その結果、データの対応付けにバラツキが生じデータの品質低下を招く。そこで研究領域専用のメタデータモデルを媒介することとした。領域専用モデルとして、テキストデータ用にTEIヘッダ、目録データモデル用にJapan MARC、史料についてはISAD(G)を選択した。同時に、個別ベースから研究領域専用メタデータへの変換規則と、研究領域専用メタデータからDCメタデータへの変換規則を定義した。3.データの作成これらの検討結果を踏まえてデータの変換を試みた。変換実験は、館蔵古書目録、OPAC、全文データの目録、画像データの目録、史料所在目録について行った。変換プログラムは、同時並行で行われている基盤研究(B)(2)において作成した。なお作成されたデータは、同じく基盤研究(B)(2)で作成されたメタデータベースで利用される。データモデルの妥当性の検討は、メタデータベースシステムの評価と合わせて平成14年度に行う。一方、地理-時間情報に基づいたデータ検索について検討するため、史料所在目録の一部をECAIメタデータの形式に変換した。データを検索・表示するために同ECAIが提供しているツール(TimeMap)の利用を試みた。複数の情報システムをネットワークで結合し、あたかも単一のシステムであるかのように協調してサービスを行うシステムは電子的協調(コラボレーション:Collaboration)と呼ばれている。国文学研究資料館のデータベースシステムは、開発の歴史的経緯から、個別のデータ構造や検索方法を採用していた。そのため、同一組織の史料・資料でありながら網羅的検索ができないという問題を抱えている。この問題の解決を目指して、コラボレーションシステムの開発に着手した。目指すシナリオは、例えば、国文学研究資料館の史料所在データベースから「伊能家」を検索すると、やはり国文学研究資料館のマイクロ資料目録データベースから伊能忠敬の「日本経緯度実測」の所在情報、さらに画像データベースからその画像情報、また国文学研究資料館以外の国内外のデータベースからは伊能家に関する研究成果など、関連するあらゆる情報を、単一かつ簡単な操作で、しかも高い精度で検索できることである。このような機能を実現するためにはデータベース間に一種のハイパーリンクを設定する必要があるが、人手によってリンクを埋め込むことは不可能に近い。そこで、何らかの方法で自動的にリンクを生成する必要ある。平成12年度の研究では、Dunlin Coreメタデータと地理・時間情報によるデータ統合のモデル論的な検討を行った。

そこで研究領域専用のメタデータモデルを媒介することとした。領域専用モデルとして、テキストデータ用にTEIヘッダ、目録データモデル用にJapan MARC、史料についてはISAD(G)を選択した。同時に、個別ベースから研究領域専用メタデータへの変換規則と、研究領域専用メタデータからDCメタデータへの変換規則を定義した。3.データの作成これらの検討結果を踏まえてデータの変換を試みた。変換実験は、館蔵古書目録、OPAC、全文データの目録、画像データの目録、史料所在目録について行った。変換プログラムは、同時並行で行われている基盤研究(B)(2)において作成した。なお作成されたデータは、同じく基盤研究(B)(2)で作成されたメタデータベースで利用される。データモデルの妥当性の検討はメタデータベースシステムの評価と合わせて平成14年度に行う。一方、地理-時間情報に基づいたデータ検索について検討するため、史料所在目録の一部をECAIメタデータの形式に変換した。データを検索・表示するために同ECAIが提供しているツール(TimeMap)の利用を試みた。
大都市衰退化に伴って出現する健康リスク集積ポピュレーションの疾病状況

1.都市における保護医療資源、予防活動などの保健医療要因、住宅や居住条件、都市環境、都市基盤の整備状況、教育水準、雇用の状態、地域経済、収入などの諸要因が、総合的に住民の健康水準とどのような関係にあるかを示すモデルを構築した。モデルの海外大都市での妥当性の検討のため、上海市を対象に、公表されている統計データを使用し、年齢調整死亡率と都市の社会経済的・物理環境的要因との関連性を検証した。2.東京都内の結核病棟に入院した住所不定患者を対象に、現病歴、既往歴、入院回数、薬剤耐性の有無、合併症、職歴、居住歴、等を調査し、予後の悪いこと、治療抵抗性であること、退院後の難しさを明らかにした。3.東京圏のひとつの2次医療圏を対象に、本研究により構築した地域ニーズGISにより、木賃住宅が集積する地域を同定し、高齢者の生活条件要因を分析し、木賃地帯高齢者のリスクを定量的に明らかにした。4.東京圏における複数の児童虐待事例を検討し、児童虐待の現状とその背景要因を明らかにするための調査方法を構築した。複数の調査対象を想定した調査項目を選定し、三歳児のいる一般世帯を対象とした調査で用いる調査票を作成した。5.(1)ストレスと食生活ならびに生活習慣病との関連の大都市域と地方都市域における比較調査を、静岡の地方都市と東京都を調査対象地として行った。(2)東京都の中年男性を対象に訪問調査を実施し、日常的な出来事やストレスが生活習慣や健康状態に与える影響について分析した。(3)食生活改善のための行動変容と家庭における健康情報の収集能力の向上に関して、地域の参加型健康教育プログラムの効果を実証した。6.(1)東京圏のひとつの医療圏を対象に、小地域単位の健康事象、種々のリスクの負担状況、社会経済的・物理環境的条件、都市基盤の地理情報データを総合的に解析する保健医療GISを構築し、その普遍性と妥当性を検証した。(2)都市を単位とした健康水準の格差について過剰死亡を用いて定量的に測定する手法を開発した。(3)大都市域における相対的な健康水準と資源配分の関係、都市住民の健康を規定する社会経済的要因を明らかにし、社会経済・環境要因を含めた都市域における健康政策の必要性を示した。大都市の抱える健康リスク集積ポピュレーションの疾病状況に関して、以下の調査研究および調査研究の準備を行った。1.ホームレス・不安定居住集団の結核:東京都内の結核病棟に入院した患名の内住所不定の患者約150名を対象に調査を行った。現病歴、既往歴、入院回数、過去の治療結核病型、結核菌の薬剤耐性、合併症、精神機能、社会適応能力、教育年数、過去の職業、過去の居住地および居住場所、路上生活歴を調べ、治療成績および退院後の社会復帰とこれらの関係を明らかにした。2.木賃地帯高齢者の呼吸器障害:東京圏内の土地建物用途データにもとづき地理情報システム(GIS)により、木賃住宅が集積する地域を同定し、居住環境条件の地理リスクを定量的に推計した。3.児童虐待調査の準備:東京圏内における児童虐待の現状を把握するため、関連文献の検索と既存資料の分析を行い、次年度に実施予定の実態調査のための質問紙の開発を行った。

4.未成年者の健康行動およびアルコール薬物依存:東京都内の未成年250人を対象として、基本的属性、一般的健康行動、アルコール・薬物使用状況、健康教育の実施状況、両親・友人の飲酒状況、生活時間、ソーシャルサポートおよび人間関係ストレス評価、メディアへの近接性について調べる調査プロトコールを開発した。5.働き盛り男性の失業問題とメンタルヘルス:一般住民から抽出した約400名の中年男性を対象として訪問調査を実施、属性および出来事でのストレス反応および総合的健康状態との関連性を分析し、雇用状態と雇用不安、精神神経的愁訴、生活習慣、健康状態との関連を解明している。さらに、48-52歳男性のパネルデータを構築した。6.国内外諸都市における健康リスク集積と疾病発生の相乘作用:上海市を比較の対象として、死亡率と社会経済的要因との関連性の比較を行った。1.総合的な観点から、都市における保健医療資源、居住条件、都市環境、都市基盤、教育水準、雇用の状態、地域経済などの諸要因が、住民の健康水準にとどのような関係にあるかを示すモデルを構築した。モデルの海外大都市での妥当性の検討のため、上海市の公表データを用い、年齢調整死亡率と都市の物理環境的・社会経済的要因との関連性を検証した。2.東京都内の結核病棟の入院患者のうち、住所不定の患者約150名を対象に、現病歴、入院回数、薬剤耐性の有無、職歴、等を調査し、住所不定の結核患者の予後の悪いこと、治療抵抗性であることを明らかにした。3.東京圏のひとつの2次医療圏を対象に、本研究により構築した地域保健医療ニーズGISにより、木賃住宅が集積する地域を同定し、高齢者の生活条件要因を分析し、木賃地帯高齢者のリスク分析を定量的に明らかにした。4.東京圏を調査対象地として、複数の事例検討から、児童虐待の現状とその要因を明らかにする調査方法を検討した。複数の調査対象を想定した調査項目を選定し、三歳児のいる一般世帯を対象とした調査で用いる調査票を作成した。5.静岡の地方都市と東京都を対象として、ストレスと食生活ならびに生活習慣病との関連の大都市部と地方市における比較調査を実施した。また、東京都の約700名の中年男性を対象にした訪問調査により、日常的な出来事やストレスが生活習慣や健康状態に与える影響について分析を行った。さらに、食生活改善のための行動変容、健康情報の収集能力の向上について、地域の参加型健康教育プログラムの評価を行った。6.東京圏のひとつの2次医療圏を対象に、小地域単位ごとの健康事象、社会経済的・物理的環境条件、都市基盤の地理情報データを総合的に解析する保健医療GISを構築した。さらに、大都市域における相対的な健康水準と資源再配分の関係、都市住民の健康を規定する社会経済的要因を明らかにし、社会経済・環境要因を含めた都市域における重点的な健康政策の必要性を示した。
幹細胞に共通する未分化性維持の分子機構

私たちは、スモール・ロイシン・リッチ・プロテオグリカンファミリーに属するTsukushiが、細胞外領域において新たなWntシグナル阻害因子として機能することを見出しました。また、Tsukushiが眼の幹/前駆細胞が局在する毛様体、脳幹細胞が局在する側脳室下帯、毛の幹細胞が局在するバルジ領域に強く発現していることが明らかになりました。Tsukushi KOマウスでは、毛様体や側脳室下帯において細胞増殖が亢進していたことから、Tskushiが眼や脳の幹/前駆細胞の増殖制御に関わるニッチ分子として機能することが示唆されました。私達は、レンズ由来で網膜の発生に重要な役割を持つ分子の探索を、ニワトリ胚のレンズを用いたシグナルシークエンストラップ法を行い、新規分泌型タンパク質Tsukushiを単離しました。網膜におけるTsukushiの発現を調べたところ、Tsukushiが動物種を超えて網膜幹細胞が局在する領域(トリやカエルでは毛様体辺縁部、ヒトやマウスでは毛様体と呼ばれている)に発現していました。ニワトリ胚を用いた実験や生化学的解析から、TsukushiがWnt受容体であるFrizzledに細胞外で直接結合して、Wntが持つ細胞増殖活性を阻害し、網膜幹細胞の細胞増殖を抑えることが明らかになりました。また、Tsukushi KOマウスでは、毛様体が大きくなっていることやsphereの大きさや数が増加することから、Tsukushiが網膜幹細胞の未分化性維持に関与していることが明らかになったので、現在、これらの結果を投稿中です。また、Tsukushiは成体マウス脳において、神経幹細胞が局在する側脳室下帯や海馬にも強く発現しています。Tsukushi遺伝子欠損マウスでは、これらの領域における細胞増殖が増加していました。さらに、Tsukushiは毛の幹細胞が位置するバルジ領域にも強く発現しています。これらの領域の幹細胞の増殖はWntシグナルにより制御されていることから、Tsukushiは様々な領域の幹細胞の増殖制御に重要な役割を持つことが示唆されました。私たちが単離した分泌型タンパク質Tsukushiは外胚葉由来脳、眼、毛の幹細胞が局在する領域に強く発現しています。また、TsukushiKOマウスでは、毛様体が大きくなっていることやsphereの大きさや数が増加することから、Tsukushiが網膜幹細胞の未分化性維持に関与していることが示唆されています。次に、Tsukushiの脳における神経幹細胞への機能を明らかにするために、Tsukushi遺伝子欠損マウスと野生型マウス(P14)から、各々、脳由来の神経幹細胞を単離して、脳1個あたりのSphereの数や大きさを比較したところ、Tsukushi遺伝子欠損マウスでは細胞増殖が増加していました。また、Tsukushi遺伝子欠損マウスと野生型マウスにBrdUを注入して細胞増殖を比較してみたところ、BrdUの取り込みも野生型と比べてTsukushi遺伝子欠損マウスの方が増加していました。以上の結果は、Tsukushiが中枢神経系のニッチ分子として機能し、神経幹細胞の未分化生維持に関与していることを示唆します。現在は、毛のバルジ領域に発現するTsukushiの役割を調べるために、幹細胞のマーカーと2重染色を行いどの細胞がTsukushiを発現しているか調べています。今後は、毛の再生実験を行い、Tsukushi遺伝子欠損マウスと野生型マウスで差が見られるか検討する予定です。私たちは、ニワトリ胚のレンズを用いたシグナルシークエンストラップ法を行い、新規分泌型タンパク質Tsukushiを単離しました。今までの結果から、Tsukushiは細胞外領域において、シグナル伝達経路間の情報を仲介する因子であること考えられていますTsukushiが動物種を超えて網膜幹・前駆細胞が局在する領域(トリやカエルでは毛様体辺縁部、ヒトやマウスでは毛様体と呼ばれている)に発現し,その増殖をWntシグナル阻害因子として制御することが明らかにしました。マウスの成体脳において、Tsukushiは神経幹細胞が局在する成体側脳室下帯や海馬・歯状回において強く発現しています。様々なマーカー分子を用いた免疫染色法やBrdU取り込み実験により、Tsukushi遺伝子欠損マウス(Tsukushi遺伝子のエキソン領域をLac-Zと入れ替え)では野生型マウスと比べて細胞の増殖が亢進していたことから、Tsukushiは神経幹細胞の増殖を制御していることが示唆されました。さらに、成体Tsukushiヘテロ

マウスのLac-Z染色により、Tsukushiは毛の幹細胞が局在するバルジ領域と毛乳頭と呼ばれる領域に発現していることが明らかになりました。毛の幹細胞の増殖もWntシグナルによって制御されていることが明らかになっています。これらの解析結果から、Tsukushiは外胚葉由来の幹細胞の未分化性維持に関わるニッチ分子として、細胞外領域においてシグナル伝達を調節するシグナル仲介因子であることが示唆されました。
近赤外分光法を用いたアレルゲン穀物の高速判別

輸入小麦中に混入するソバや玄米などのアレルゲン穀物を高速に判別するために,高速近赤外分光法とケモメトリックス技術を組み合わせた判別分析法について検討した。その結果,1)近赤外分光法を用いた化学成分に基づく穀物の判別が可能であること,2)判別の基準となる化学成分が穀物表層側に分布すること,3)主成分分析法に基づいた高精度かつ高速な判別が可能であることを明らかにした。最終年度は,コムギ,玄ソバ(果皮+子実),ソバ(子実のみ),玄米の4種類の穀物について,高速判別の実現可能性を評価した。ポリクロメータ型の高速近赤外分光計を用いて,穀物ごとに150粒の近赤外スペクトルを測定した。得られた近赤外スペクトルには,水分,脂質,およびたん白質の含有量の差異が反映されており,また,玄ソバについては果皮の黒色成分に由来する電子遷移吸収バンドが短波長領域に観測された。また,粒子径や組織密度といった物理的要因の差異に起因するベースライン変動も同時に観測された。含有成分の差異を強調しつつ,物理的要因の差異の影響を低減するためのスペクトル前処理を行い,主成分分析を基礎とする判別分析法を適用した。主成分分析を適用することにより,スペクトル変動を化学成分の差異を反映している変動パターンとノイズ信号による変動パターンに分離し,このうち前者を用いて判別モデルの評価を行った。評価用のスペクトルデータは,10 mm/sの速度で移動する穀物について,測定条件として1回積算と10回積算したものを用いた。いずれの測定条件でも測定時間はミリ秒単位であった。評価の結果,コムギと玄米については互いに誤判別されるケースが僅かに認められたものの,アレルギー性を示す玄ソバおよびソバについては判別率100%であった。研究機関全体を通じて、1)近赤外分光法を用いた化学成分に基づく穀物の判別が可能であること、2)判別の基準となる化学成分が穀物表層側に分布すること、3)主成分分析法に基づいた高精度かつ高速な判別が可能であることを明らかにした。1.近赤外分光法による穀物判別アルゴリズムの構築:基礎データとして、コムギ、ソバ、コメの穀粒について近赤外スペクトルをフーリエ変換型近赤外分光光度計を用いて測定し、主要成分の含有比率の違いによるスペクトル形状の差異を確認した。特に脂質に帰属されるバンドにおいて吸光度に差が現れたことから、スペクトル形状の差異は主に脂質含量の差を反映していると考えられた。2.穀物表層の主要成分の把握:共焦点レーザー顕微鏡を用いて、上記の穀物の断面像を観察し、穀物ごとに脂質分布に差異を生じていることを確認した。特にソバ粒は穀粒表面での脂質含有層が厚いことが推察された。3.スペクトル解析アルゴリズムによる判別速度の高速化:高速近赤外分光光度計を用いて上記穀物の拡散反射スペクトルを測定し、得られたスペクトルに対して判別精度を高めるための前処理を適用した。これにより、スペクトルのベースライン変動の影響を低減することが可能であった。研究に必要な試料の入手、分析装置を含めた実験系の確立、スペクトル解析アルゴリズムのベース開発を既に達成しており、当初の計画通り順調に進展している。平成25年度は、より実用的なスペクトル測定条件、測定装置、解析処理速度にて本研究手法の検証を行い、研究目的の達成を目指す。1.近赤外分光法による穀物判別アルゴリズムの構築:ベルトコンベア上を移動する穀粒について、高速近赤外分光光度計を用いてスペクトルを取得し、実用的な測定条件下でのスペクトルの測定精度について検討する。2.穀物表層の主要成分の把握:共焦点レーザー顕微鏡画像と化学染色法による染色画像とを比較し、穀粒内部の成分分布について明らかにする。3.スペクトル解析アルゴリズムによる判別速度の高速化:主成分分析によるノイズ除去法を適用し、判別精度を維持しつつ、測定時間の短縮を実現する。該当なし