hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
甲状線ホルモンの視覚野シナプス可塑性と機能発達に及ぼす影響

1)本研究では、甲状腺ホルモンが、脳機能発達に重要な役割を果たすと考えられているシナプス可塑性とシナプス可塑性に基づく視覚機能の可塑的変化に影響を与えるかを検討した。2)妊娠8日からラット(Long-Evans)に0.02% methylmercaptoimidazole(MMI)を含む水を飲ませ続け、生まれたラットにも離乳後は同じMMIを含む水を飲ませ続けた。この手続きにより甲状腺ホルモン欠損状態で発達中のラットから作製した視覚野スライス標本を用いて行った昨年度の研究により、甲状腺ホルモンは興奮性シナプス伝達のT型Ca^<2+>チャネル依存性長期増強と抑制性シナプス伝達のNMDA受容体依存性長期抑圧の発生を促進することを示す結果を得た。3)本年度は、2)の手続きにより甲状腺ホルモン欠損状態で育てたラットにおいて、視覚機能の可塑的変化に影響があるか調べた。4)感受性期のピークの生後25日に右眼の眼腱を縫合し5日間の片眼遮蔽を行い、眼優位可塑性に影響があるか調べた。片眼遮蔽終了後、サイン波状の格子模様をラットの右目あるいは左目に提示し、1秒に1回その明暗を反転し、それにより遮蔽眼の対側(左側)視覚野の両眼視領域に誘発される細胞外電位を記録した。右目(遮蔽眼)の視覚誘発電位の振幅の、左眼(非遮蔽眼)の視覚誘発電位の振幅に対する比率で、眼優位性を評価した。5)コントロール動物では、その比率は約2から約0.5に顕著に減少し、非遮蔽眼が優位になった。甲状腺ホルモン欠損ラットにおいても全く同様の変化が生じた。6)以上の結果は、甲状腺ホルモン欠損はシナプスの可塑性をある程度抑制するが、眼優位可塑性に対しては顕著な影響を及ぼさないことを示唆している。しかし、本研究で用いた5日間の片眼遮蔽は非常に強い効果を持つので、より短期間の遮蔽では影響が現れる可能性は強いと考えられ、更に検討する必要がある。1)甲状腺ホルモンが脳機能の発達に関与することは甲状腺ホルモンの過不足により脳機能発達が顕著に障害されることからよく知られているが、そのメカニズムはほとんど分かっていない。本研究では、甲状腺ホルモンが脳機能発達に重要な役割を果たすと考えられているシナプス可塑性に影響を与える可能性を、発達期ラット視覚野スライス標本を用いて検討した。2)妊娠8日からラット(Long-Evans)に0.02% methylmercaptoimidazole (MMI)を含む水を飲ませ続け、生まれたラットにも離乳後は同じMMIを含む水を飲ませ続けた。この条件下では甲状腺ホルモンはほとんど存在しないことが知られている。3)視覚反応の可塑的変化が起こりやすい生後20-25日に視覚野スライス標本を作製し、4層の電気刺激により2/3層に誘発されるシナプス反応を細胞外記録した。4)NMDA受容体非依存性でT型Ca^<2+>チャネル依存性の興奮性シナプス伝達の長期増強を2Hz、15分の条件刺激により誘発した。長期増強は、正常ラットではほぼ100%の頻度で起こったが、甲状腺ホルモン欠損ラットではその発生頻度は50%程度に有意に低下した。5)抑制性シナプス伝達のNMDA受容体依存性長期抑圧を高頻度刺激により誘発した。この長期抑圧の大きさはコントロールに比べて甲状腺ホルモン欠損ラットでは約2/3に減少した。6)この結果は、甲状腺ホルモンは興奮性シナプス伝達のT型Ca^<2+>チャネル依存性長期増強と抑制性シナプス伝達のNMDA受容体依存性長期抑圧の発生を促進することを示している。7)来年度は、この2種類のシナプス可塑性に対する甲状腺ホルモンの作用が、カルシニューリンの制御を介するものか、あるいは転写調節を介するものかを明らかにする予定である。

6)以上の結果は、甲状腺ホルモン欠損はシナプスの可塑性をある程度抑制するが、眼優位可塑性に対しては顕著な影響を及ぼさないことを示唆している。しかし、本研究で用いた5日間の片眼遮蔽は非常に強い効果を持つので、より短期間の遮蔽では影響が現れる可能性は強いと考えられ、更に検討する必要がある。
顎口腔顔面領域の体性感覚・痛覚・温度感覚に関わるヒト脳認知機構の解明

安全な温度刺激装置としてサーマルグリル刺激装置の開発を手がけた。温熱が提示されるペルティエ電極と、冷熱が提示されるペルティエ電極を交互に5枚並列させ、温熱電極の温度調整によって温熱感覚と疼痛感覚を提示し分けることができた。皮膚への侵襲は一切認められなかった。さらに温熱刺激装置(Medoc社製)を用い、顎口腔顔面領域、手の甲、脛の三箇所に温熱刺激を用いたAδ線維由来の疼痛刺激を提示し、事象関連電位の測定を行った。結果、手や足部への疼痛刺激は刺激開始から早々に疼痛感覚を生じなくなるのに対し、顎口腔顔面領域は慣れによる感覚鈍麻を惹起しにくいことが判明した。26年度の研究実施計画では、体性感覚認知処理機構の解明と題し、顎顔面部と口腔内といった三叉神経支配領域へ電気刺激を提示した際の体性感覚誘発脳反応を、脳磁場計測装置(MEG)や機能的磁気共鳴画像装置(fMRI)などで検討することを目的としていた。MEGを用いた実験では、銀ボール電極と同心円電極を用いて計測を行ったところ、いずれも体性感覚野(SI領域)の顔面部支配領域へ信号源推定されたものの、刺激部位による誘発部位特異性は認められなかった。これはMEG内で頭部を計測ごとに同じ位置へ固定することが困難であること、銀ボールや同心円電極では手の正中神経刺激のような大きな反応が得られにくいこと、といった2つの要因が考えられる。また、ペルティエ電極を6枚並べたサーマルグリル刺激装置を開発中である。刺激装置への電力ON/OFFのタイミングと、実際に温度を感じるまでのタイムラグをできる限り少なくするべく、現在改良を加えているところである。さらに本年度は、全身の温度をサーマルスーツにて上昇/下降させた状態(皮膚表面温度が33°C(常温)、38°C(暑熱)、29°C(寒冷)になるように設定)で、抹消(手の甲)へ温度刺激(温熱・冷熱)を提示した際の脳反応を、fMRIを用いて計測した。結果、どの条件においても、前帯状回、島皮質、眼窩前頭皮質などといった、いわゆる情動系といわれる脳領域に強い活動が認められた。27年度は、メドック社の温熱刺激装置を用い、顔面部、手の甲、脛部へ温熱を用いた疼痛刺激を提示した際の誘発脳反応と、同部位へフェルト電極を用いた体性感覚刺激を提示した際の体性感覚誘発脳反応を、脳波計を用いて計測した。結果は現在解析途中だが、温熱刺激によるAδ線維の反応は、手や足の場合刺激提示回数が増えるにつれhabituationの影響から振幅が小さくなるのに対し、顔面部は刺激の前半・後半で振幅に有意差は認められなかった。一方電気刺激を用いて体性感覚刺激を提示したところ、足部の反応が出にくく、被験者の数をさらに増加させる必要が出てきた。また、手や足など抹消の温度感覚が変化した際の脳活動の変遷を、fMRIを用いて観察する試みを新たに開始した。初年度は自ら電極を開発することに徹していたが、非常に困難であったため、本年度は市販されている温熱刺激装置を借りて実験を行うこととしたことが、結果的に良かったと考えている。メドック社の温熱刺激装置は、実際に皮膚へ当てる電極に工夫があり、急激に温度を上昇/下降させることができ、調節することでAδ線維とC線維を選択的に刺激することが可能である。しかし、顔面部へ刺激提示した際、脳と刺激提示部が近接していることからノイズの影響は完全に排除することができず、体性感覚誘発脳反応の初期の成分に関しては記録することはやはり困難であった。実際に被験者を集め、計測を終えることができたため、おおむね順調に進展していると考えている。また温熱刺激による痛覚刺激(Aδ線維)の比較実験として体性感覚刺激(Aβ線維)を提示する実験を行ったが、足部の刺激による反応が非常に出にくく被験者数をさらに増やす必要が出てきたため、現在追加実験中である。28年度は、27年度に試作した刺激装置の改良と実験をし、脳反応がでにくかった足部の温熱刺激による体性感覚(痛覚)誘発脳反応を、被験者の数を増加させることで解決した。結果、ヒトの手足の温熱感覚は、刺激開始から比較的早い段階で慣れ(habituation)をきたしてしまうため、実験後半に至るにつれ描出される体性感覚誘発脳反応のピークが一次体性感覚野、二次体性感覚野ともに著しく減少傾向にあることがわかった。特に足部でのhabituationは顕著であり、これは常に歩行運動やステッピング運動など、大きな筋肉の運動を伴うダイナミックな運動を担う器官である足が、日常生活において疼痛を含めた体性感覚刺激の入力をGating効果でキャンセルアウトする機会が多く、他の器官と比べ感覚情報がhabituationしやすい可能性を示唆している。しかし、これらの結果と比べ、口唇部へ温熱刺激による痛覚刺激を提示した結果、手や足にみられるような実験開始早期から始まるhabituationがみられず、実験の前後で波形のピークに大きな差が見られなかった。この成果は既に論文としてまとめ、現在海外学術誌へ投稿し、査読を行っているところである。また温度感覚の変化と脳血流の相関をfMRIを用いて観察する実験を被験者20名ほどを対象に行った。結果は現在共同利用研究者と共に解析を行い、論文作成を進めている状況である。

加えて本年度は、顎口腔顔面領域の運動(咀嚼)が体性感覚誘発脳反応に与える影響について脳波を用いて検討を行い、Neuroscience Research誌にアクセプトされた。研究所内の別のエフォートで遂行している仕事の比重が重くなったため、本年度は被験者の増加と解析を行うのみとなった。このため科研費の最終年度ではあったが、やむなく延長することとなった。顎口腔顔面領域の温熱刺激に対する大脳皮質体性感覚野における反応特性を調べるべく、これまで実験を行ってきた。また実験と同時に、より安全な温度刺激装置を開発するべく、新たなサーマルグリル刺激電極の開発を手がけてきた。サーマルグリル刺激とは、温熱刺激と冷熱刺激を交互に提示することで、実際に提示している温熱刺激よりはるかに高い温度を知覚することができる現象である。「熱い」という感覚を与えるほどの温熱刺激は温度設定が難しく、特に口唇付近など、上皮の薄い粘膜領域が近い部位は、温熱刺激によって熱傷をきたしやすい。そこでより低温で十分な温熱感覚を被験者に提示するため、今回申請者はサーマルグリル刺激の原理を用いた温熱刺激装置の開発を目指した。今回我々が開発した温熱刺激装置は、温熱が提示されるペルティエ電極と、冷熱が提示されるペルティエ電極を交互に、計5枚並列させた(温・冷・温・冷・温)。温熱刺激は40度、冷熱刺激は15度で設定することで、十分な温熱刺激を提示することができた。またさらに温熱刺激を2度上昇されることで、顎口腔顔面領域に疼痛刺激(Aδ線維)を提示することが可能であることがわかった。また申請者が開発した電極によって、熱傷など皮膚への侵襲は一切認められなかった。さらに今回申請者は、Medoc社が開発した温熱刺激装置(PATHWAY)を用い、顎口腔顔面領域、手の甲、脛の三箇所に温熱刺激を用いたAδ線維由来の疼痛刺激を提示し、事象関連電位の測定を行った。結果、手や足部への疼痛刺激は刺激開始から早々に慣れをきたし、感覚を生じなくなるのに対し、顎口腔顔面領域への疼痛刺激は慣れを惹起しにくいことが判明した。本成果は英文原著論文としてまとめ、現在投稿中である。安全な温度刺激装置としてサーマルグリル刺激装置の開発を手がけた。温熱が提示されるペルティエ電極と、冷熱が提示されるペルティエ電極を交互に5枚並列させ、温熱電極の温度調整によって温熱感覚と疼痛感覚を提示し分けることができた。皮膚への侵襲は一切認められなかった。さらに温熱刺激装置(Medoc社製)を用い、顎口腔顔面領域、手の甲、脛の三箇所に温熱刺激を用いたAδ線維由来の疼痛刺激を提示し、事象関連電位の測定を行った。結果、手や足部への疼痛刺激は刺激開始から早々に疼痛感覚を生じなくなるのに対し、顎口腔顔面領域は慣れによる感覚鈍麻を惹起しにくいことが判明した。顎口腔顔面領域は、計測部位である脳と近接しているため、電気刺激を用いることで大きなノイズが入る。このデメリットを差し引いても電気刺激にこだわる理由は、ひとえに刺激のonsetのタイミングをタイムロックしやすいことにある。ミリ秒単位の脳活動を計測する脳波や脳磁場計測機では、シビアなタイムロックが誘発脳磁場反応を描出する上で最も重要である。顎口腔顔面領域の体性感覚誘発脳磁場反応を測定した際に体性感覚野上に刺激部位特異性が認められなかった要因の一つは、頭部の位置固定が不完全であったことが挙げられると考える。MEGは頭部センサーコイル部に頭を挿入すると、通常の日本人の頭部サイズではコイル内で頭部が動いてしまうため、信号源推定の際に多少の位置のずれが生じてしまうことが考えられる。
磁性人工格子の界面ひずみ・応力と磁気異方性

磁性人工格子膜の垂直磁気異方性の起源の一つにひずみ誘導異方性が考えられている。われわれは、今までに磁性層に加わる応力を成膜中にその場測定しひずみ誘導異方性の寄与について議論してきた。本年度は、磁性層、非磁性層間の格子定数差と磁気異方性の関係を調べるため、非磁性層に合金を用いてその組成を変化することにより磁性層との格子定数差を連続的に変化し、磁性層のCoPd合金の異方性の変化を測定した。Keffの変化は、λ_<CoPd>の変化によく対応、格子定数差が0で極小となり、磁性層が引っ張り応力を受けるような格子定数差のとき正の値を取り、垂直異方性に逆磁気ひずみ効果が重要な関連を持つことを示唆した。非磁性層がPdAgの場合にはλ_<CoPd>が大きいにも関わらずK_<eff>が小さくなった。そこで、RHEEDにより成膜中に膜の格子ひずみをその場観察した。その結果、Cu,Cu_<1ーx>Pd_x,Pd上のCoPdは格子整合をして成長し、Agの上では格子整合せずに成長するが観測された。すなわちPd_<1ーx>Ag_x,Ag上ではCoPd合金層にはひずみが加わっていないことが予測されそのためK_<eff>が小さくなったと考えられる。また、Co/Pdに比べ垂直磁気異方性の小さいNi/Pd膜についてRHEED観察からNi層は殆どPd層に独立に成長し格子ひずみは非常に小さいことも判明した。これらから、垂直磁気異方性に磁気ひずみ効果が関連することは明らかにされたが、その寄与率に関した定量的な議論が残されている。
近世陣屋町の形態的類型化へむけた-試論

既往の研究においては、近世の「陣屋」は「城」と明確な区分をせず、その概念は曖昧であったといえよう。城下町論では、陣屋と集落が「陣屋町」や「小城下町」という概念で扱われてきた。それは、「陣屋」という語が、武家の格式を意味する「城持ち」に対する「城持ちでない」という意味を指し示すための用語として、また、建物規模の観点から城よりも小規模なタイプのものを指し示す用語として使われてきた。とくに、後者は研究者の判断によるところが大きい。この研究では、両面から取り組んできた。前者による区分は、結局可視的に後者の違いを生み出す。研究対象地域として福島県とその周辺地域を設定して、陣屋をとりあげた。これまでの「陣屋」の分類では、前者の基準をふまえると6タイプに分類できる。同地域は、5タイプのものがみられ比較検討が可能であった。陣屋と集落の関係から次のようにまとめられる。集落の形成時期と陣屋と建設時期の点から、(1)陣屋と集落が同時期、(2)集落が先で陣屋が後、に分類できる。前者は、陣屋を中心にした「陣屋町」としてみなすことができるが、それは城下町の形態に近い。後者は、既存集落に陣屋が付帯するタイプである。付帯する位置については、(1)既存集落内に立地するもの、(2)既存集落隣接して立地するもの、(3)既存集落から離れた場所に立地するが、その集落と関係をもっているもの、に分類できる。このような形態的な差は、陣屋主である武家の格式、財政、領域の違い(たとえば、飛地領をもつ、もたない)、地理的条件として地形・交通路・既存の集落形態の差が要因として考えられる。近世における「陣屋」という語の使用にあたっては研究レベルにおいて多岐にわたってきた。陣屋に付帯する小規模な都市的集落とされてきた町(狭義には陣屋町)を、研究の蓄積が多くないなかで「陣屋町」としてきた。そのため、城下町との相違をめぐって研究者をはじめ一般的にも解釈が分かれるだけでなく、陣屋および陣屋町の全体像が把握されないままにある。その一つの原因は、陣屋町の核となる「陣屋」の理解をめぐって整理されていないことにあろう。本研究では、まずは、陣屋についてこれまでの諸研究を整理するとともに、個別事例の整理を行なう。研究対象地域は現在の福島県としているが、近世大名領を考慮すると隣県にもまたがる。陣屋の所在を正確に確認するとともに、その規模についても検討を行っている。これをふまえ、問題意識である都市的集落の付帯によって考えられる陣屋町形態の問題に取り組む。とくに陣屋と集落(都市なのか?村落なのか?)の位置関係や形状について、歴史地理学的な手法によって明らかにしていく。平成16年度は、基礎資料の収集と現地での検討を中心に行い整理してきた。この一連の作業により得られたことは、「陣屋」に対する既往の概念の見直しが必要となってきたことである。現地での検討事例数があまり多くないために、次年度の追加調査が必要であるが、研究課題に沿った問題点を指摘することができ、今後調査・研究の継続によりある一定レベルの成果が期待できる。既往の研究においては、近世の「陣屋」は「城」と明確な違いによって位置づけられてこなかった傾向がある。したがって、城下町論のなかでは、陣屋とその集落が「陣屋町」や「小城下町」として扱われてきた。それは「陣屋」という語が、さまざまなものに対して使用されてきたことによる。多様な「陣屋」を整理する必要があり、これまでその分類を試みようと取り組んできた。本研究は歴史地理学的な手法によってこの問題に取り組んでいる。本研究は平成16年度の引き続き2年目にあたる。同16年度に取り上げることのできなかった陣屋を対象にして、事例を追加していった。その結果、福島県、宮城県南部に分布した多くの陣屋を対象とすることができた。この地域に分布する陣屋は、城に代用される小藩の「陣屋」ではなく、幕府代官による支配、藩の飛地領支配、旗本領支配のために置かれたものが多い。それゆえ規模や形態もさまざまである。本年度は「陣屋」とそれに付帯する集落との関係について焦点を絞り、個別に検討した。集落と陣屋の位置をみていくと、その集落形態は個々に異なるといえよう。しかし、それらはいくつかのタイプに分類できる。そのタイプについて平成18年度内に精査することを考えている。タイプが異なる要因は、地形条件、陣屋の規模、集落の計画性(新・旧)、支配領域、交通が絡むとみられるが、その要因の詳細な検討もこれからの課題である。また、本研究以前に対象としてきた畿内の陣屋町との比較なども含めて考えねばならない。

同地域は、5タイプのものがみられ比較検討が可能であった。陣屋と集落の関係から次のようにまとめられる。集落の形成時期と陣屋と建設時期の点から、(1)陣屋と集落が同時期、(2)集落が先で陣屋が後、に分類できる。前者は、陣屋を中心にした「陣屋町」としてみなすことができるが、それは城下町の形態に近い。後者は、既存集落に陣屋が付帯するタイプである。付帯する位置については、(1)既存集落内に立地するもの、(2)既存集落隣接して立地するもの、(3)既存集落から離れた場所に立地するが、その集落と関係をもっているもの、に分類できる。このような形態的な差は、陣屋主である武家の格式、財政、領域の違い(たとえば、飛地領をもつ、もたない)、地理的条件として地形・交通路・既存の集落形態の差が要因として考えられる。
雌性生殖器官における成体幹細胞システムの解明と再生医学への応用

本研究では、雌性生殖器官が有する様々な機能メカニズムを明らかにするために、その成体幹細胞の同定・分離・培養技術の確立を通じて、幹細胞システムの解明と再生医学への応用を目的とした。1.雌性生殖器官における組織幹細胞の分離・同定および幹細胞特性の解明a)子宮内膜の組織幹細胞内膜はその高い再生能力から組織幹細胞の存在が強く示唆される。近年、組織幹細胞をside population細胞として分離する方法が開発された。月経周期を通して内膜にはSP(endometrial SP ; ESP)が存在し、免疫不全マウスへの移植実験では、ESP移植部位に腺管構造を有する内膜様組織が再構築され、加えて内膜組織の各コンポーネントより成る様々な組織も構築された。b)子宮筋の組織幹細胞子宮筋は妊娠・分娩時に著明な増大と細胞数の増加を示し、産褥期には急激にアポトーシスを起こす。そこで子宮平滑筋における組織幹細胞の同定と単離を目的として、ESP単離と同様の戦略に基づいて、ヒト正常子宮筋層から子宮筋SP(myometrial SP : MSP)を分離した。MSPは細胞周期上quiescentであり、in vitroで骨・脂肪細胞へ分化するとともに、in vivoでは平滑筋様の組織を構築した。さらに、GeneChip解析によりESPやMSPの発現遺伝子群のなかにABCG2といった幹細胞マーカーが含まれていた。以上より、ESPやMSPが幹細胞的特性を有し、これらを中心とする幹細胞システムが雌性生殖器官に存在する可能性が示された。2.内膜分化制御分子標的という観点からヒストンアセチル化およびチロシンリン酸化経路を修飾する低分子化合物を用いたところ、短期間でかつ効率よく子宮内膜の分化を誘導し得た。内膜幹細胞の分化あるいは他の細胞系譜への細胞転換を行う上での基盤データが得られた。本年度は、雌性生殖器官組織のなかで、増殖・分化・剥脱という月経周期を延々と反復するユニークな生物学的ポテンシャルを保有する子宮内膜組織における成体幹細胞の同定・分離・培養技術の検討を行った。(1)子宮内膜幹細胞の同定・分離(1)他の幹細胞に共通なマーカーによる同定・選別:子宮内膜幹細胞の同定のため、既知の他臓器幹細胞マーカー(例えば神経幹細胞に特異的な蛋白質Musashi-1等)に対する抗体を用いて免疫組織染色による位置的・時間的な幹細胞局在の確認を行った。Musashi-1を含めたいくつかの既知幹細胞マーカー陽性細胞は、必ずしも幹細胞が比較的豊富にあると考えられる基底層には局在しておらず、子宮内膜組織構成細胞の多様性を考慮すると、多重染色などによるより詳細な解析が必要であることが明らかとなった。(2)Side Population(SP)法の応用:Hoechst33342染色によるSide Population分離方法により、高い幹細胞活性を持つことが予想される細胞集団の同定分離を子宮内膜において試みた。内膜組織からのSP細胞分離条件の検討を重ねた結果、安定的にSP細胞を分離する方法を確立した。これにより、内膜組織中において一定の頻度でSP細胞が常に存在することを証明した。また、これらの細胞の各種マーカーによる表面抗原解析によると、必ずしも一つのlineageに特化可能なphenotypeは有しておらず、幹/前駆細胞的性格を強く示唆した。研究年度2年目の平成15年度においては、雌性生殖器官組織のなかで子宮内膜組織に焦点を絞り、その成体幹細胞の同定・分離・培養技術のさらなる確立を初年度に引き続き行った。併せてそれらの細胞生物学的特性の解析に着手した。1.子宮内膜幹細胞の同定・分離とその内膜組織構築能の検討

初年度では、Hoechst33342によるSide Population (SP)分離方法を用いて、子宮内膜の幹細胞様細胞集団を分離し得た。このSP細胞集団はCD31/CD45の発現パターンにより+/+,+/-,-/-の3つの分画に分けられた。免疫不全マウスへのSP細胞移植実験では、構築頻度は低いものの、SP移植部位に腺管構造を有する子宮内膜様組織の再構築が認められた。2.幹細胞維持および分化のためのin vitro培養系の確立自己複製能と相対的な不死化能の証明のため、各種増殖因子を含んだ培養カクテルやマトリゲルを含めた細胞外基質存在下でSP細胞の長期培養系の確立を目指したが、in vitroの培養は極めて困難であることが判明した。現在、共培養を中心とした新しい培養システムの開発に加えて、さらに様々な培養カクテルを用いてin vitro培養が可能か否かを検証中であり、これは次年度も引き続いて行う。3.子宮内膜幹細胞特異的発現遺伝子群のプロファイリング内膜SP細胞およびnon-SP細胞よりRNAを抽出し、常法に従い蛍光ラベルした後、GeneChip (Affymetrix社)とハイブリダイズさせ、遺伝子発現プロファイリング解析を行った。現時点の解析結果では、Non-SP細胞に比べてSP細胞に強く発現している遺伝子群にABCG2遺伝子が含まれていた。SP細胞特性を規定するABCG2が強発現していることは、戦略も含めた本実験の妥当性を支持しており、本システムを用いて次年度以降もさらに検討を重ねていく。本年度は、これまでの研究成果に基づいて得られたヒト子宮内膜sidepopulation(endometrial SP : ESP)細胞の組織幹細胞特性について、細胞分子生物学的アプローチを用いて、より詳細な検討を行った分離したESPのin vitroでの単独培養は困難であったが、様々な細胞との共培養系ではESPは増殖可能であり、特にOP-9細胞をフィーダーにした場合、安定的な増殖が得られただけでなく、ESPは神経様細胞などの異なる細胞系譜へ分化転換をし得た。異なるヒト3個体のESPおよびnon-ESPよりRNAを抽出し、GeneChip^<【○!R】>による遺伝子発現プロファイリング解析を行ったところ、non-ESPに比べてESPに強く発現している遺伝子群に、ABCG2やCD34などの一般幹細胞マーカーが含まれていた。ESPおよびnon-ESPを免疫不全マウスへ移植したところ、ESP移植部位において、プロゲステロン受容体が陽性の腺管構造を有する子宮内膜様組織の再構築が認められた。現時点で24個体に移植を行ったが、内膜組織の各コンポーネント(例えば血管のみ)より成る様々な組織も構築されることが判明し、その多様性はnon-ESPに比べてESPで高かった。以上、in vitro培養実験、発現遺伝子プロファイル、および移植実験の結果から、ESPが高い幹細胞的特性を有することが明らかとなった。同様のアプローチで雌性生殖器官のひとつである子宮筋よりSPを分離し解析した結果、子宮筋SPも組織幹細胞ポテンシャルを有するというデータを得ている。
可変絞り形精密静圧ジャ-ナル軸受に関する研究

静圧ジャ-ナル軸受において無限大に近いきわめて高い剛性を達成するために、浮動円板に加わる流体力の釣合を利用した新しい可変絞り要素を提案した。この可変絞り要素は従来の可変絞りの欠点を解消できるきわめて有用なものである。本研究ではまずこの可変絞りを基本的な軸受形式である静圧スラスト軸受に適用した場合の静的特性および動的特性を明らかにした。つぎに静圧ジャ-ナル軸受への適用を試み、その静的特性を理論的、実験的に調べた。本研究で提案した可変絞りをスラスト軸受に適用した結果、次のような結論を得た。(1)提案した可変絞り軸受は、広い荷重範囲においてきわめて高い剛性を示す。またその設計条件は給油圧にほとんど影響されないという特徴を持つ。(2)動的特性については、無限大に近いきわめて高い剛性が達成されている領域では、実用上十分に速いステップ応答を示し、ステップ状の変動負荷が加わった場合でもオ-バ-シュ-トない安定した動作を示すことがわかった。つぎに静圧ジャ-ナル軸受において、可変絞り要素を静圧ジャ-ナル軸受に適用し、そのための軸受構造を新たに提案した。そしてその結果次のような結論を得た。(1)提案した軸受構造を持つ可変絞り形静圧ジャ-ナル軸受は、荷重方向にかかわりなく比較的広い荷重範囲にわたってきわめて高い剛性を得ることが可能である。また、軸心の位置も可変絞りが有効に機能している範囲で荷重方向によらず一定であり、ほとんど変化しない。(2)本軸受では高い剛性を得るための設計条件が軸受け形状のみによって決定され、給油圧力にはほとんど影響されない。本研究では、静圧ジャーナル軸受において無限大に近い、きわめて高い剛性を実現するために、浮動円板を用いた新しい可変絞り要素を静圧ジャーナル軸受に適用した。そして今年度は、その静的特性を理論的、実験的に明らかにすることを目的とした。理論解析では、軸受内圧力分布を支配するレイノルズ方程式を差分法を用いて解き、提案した軸受の静的特性を求めた。その結果次のような結論を得ることができた。(1)浮動円板を用いた新しい可変絞り形静圧ジャーナル軸受は、広い荷重範囲にわたって、無限大に近いきわめて高い剛性を持つ。(2)提案した軸受は、円周方向4つのポケットを持つ構造となっているが、どの方向の負荷に対してもきわめて高い剛性を実現することができる。しかし高い剛性が得られる荷重範囲は、負荷の方向によって多少変化する。(3)提案した軸受では、ダイアフラムを用いた可変絞り軸受のように、給油圧力によって特性が変化し高い剛性が得られなくなるということはなく、給油圧力の値にかかわりなく常に高い剛性を得ることができる。次に得られた理論解析結果の妥当性を検討するために、軸受を実際に製作した実験的に、その静的特性を求めた。実験においては軸は非回転とし、荷重付加方向を3通りに変化させ、負荷と軸変位との関係を測定した。その結果、実験結果は理論的に予測した値とほぼよく一致し、提案した軸受が無限大に近いきわめて高い剛性を持つことを実際に確認することができた。次年度においては、提案した軸受の軸回転時の特性、さらには変動荷重が付加された場合の特性について明らかにしていく予定である。本年度はこの可変絞りを基本的な軸受形式である静圧スラスト軸受に適用した場合の動的特性をまず明らかにした。

つぎに静圧ジャ-ナル軸受への適用を試み、その静的特性を理論的、実験的に調べた。軸受には静的な荷重ばかりでなく、時間的に変動する動的な荷重が加わることも多い。ここでは可変絞り形静圧スラスト軸受にステップ状の負荷が加わった場合の軸受特性について明らかにした。その結果、可変絞り形スラスト軸受は、無限大に近いきわめて高い剛性が達成されている領域では、実用上十分に速いステップ応答を示し、ステップ状の変動負荷が加わった場合でもオ-バ-シュ-トのない安定した動作を示すことがわかった。つぎに静圧ジャ-ナル軸受において、きわめて高い剛性を達成するために浮動円板を用いた可変絞り要素を静圧ジャ-ナル軸受に適用し、そのための軸受構造を新たに提案した。そしてその静的特性を理論的、実験的に明かにし、その結果次のような結論を得た。(1).提案した軸受構造を持つ可変絞り形静圧ジャ-ナル軸受は、荷重方向にかかわりなく比較的広い荷重範囲にわたってきわめて高い剛性を得ることが可能である。また、軸心の位置も可変絞りが有効に機能している範囲で荷重方向によらず一定であり、ほとんど変化しない。(2).本軸受では高い剛性を得るための設計条件が軸受形状のみによって決定され、給油圧力にはほとんど影響されない。従って設定給油圧力が変化した場合でも常に高い剛性を得ることができる。
手話の言語発達とその言語能力評価法に関する基礎的研究

1)聴覚障害両親に養育された聴覚障害児の手話の発達一事例について1歳3ヶ月から2年間にわたって観察した。親子の会話場面をビデオで記録し、手話、音声、キューサイン、視線の動きなどの側面について分析を行った。主な結果を以下に示す。(1)幼児手話:母親は,初期には子どもに使いやすいように手話を加工していた。また、子どもも加工された手話を使用していることが観察された。これらの幼児手話は3歳を過ぎる頃にほぼ見られなくなった。(2)手指の機能分化:手指の機能分化や認識力の発達にともなって、複合された手話や同時的な表現が出現した。(3)指差しの機能分化:指さしと手話の組み合わせかたにいくつかのパターンが見られた。また視線の動きが複雑になり指さしとの関係で表現方法がひろがっていくことが観察された。(4)キュード・スピーチとの関連:聾学校でキュード・スピーチを導入しているので、1歳過ぎからは母親の話しかけにキューも併用されるようになった。現段階ではキューが音韻を示しているというよりも象徴的なサインになっている。2)手話の言語能力評価法開発に関する研究(1)聴覚障害児を対象とした場合の言語能力評価の基本的な考え方を検討した。(2)わが国およびアメリカにおける手話の言語発達と言語能力評価法に関する研究動向を調査した。1)手話語彙および構文能力の発達に関する資料の収集両親聴覚障害家庭に協力を依頼し、母子および父子コミュニケーション場面を定期的にVTR収録した。手話語彙の発達的特徴、手話表現の発達について検討を行った。また、学校教育の場で利用されているキュードスピーチおよび音声言語との関連についても検討を行った。・目の表情を利用したコミュニケーションの発達が見られた。・手、指の動きが細かくなり、早くなって、手話による意味の細分化を可能にする語彙発達が観察された。・手話による表現は加齢とともに多語文的となり、ひとつの事柄を表現するのにいくつかの手話を重ね合わせた手話独特と思われるものも確認された。母親は手話と平行してキュードスピーチも適宜とりいれた話しかけを行い、それにより早期(1歳半すぎ)に手話の表出に混じって、キューサインの模倣、キューを利用した自発表出が確認された。また、手話とキューの混合的使用が多くみられている。補聴器を装用して聴覚活用も図っているが、手話に声が伴うことが多く観察されている。2)聴覚障害児をもつ聴覚障害両親に対する養育援助のあり方を検討した。・聴覚障害両親に対して子育てアンケートを行い、子育てをめぐる状況と両親援助の課題を明らかにした。・養育援助プログラムを作成する際の基本的な考え方を提案した。・いくつかの聾学校に研究協力を依頼し、学校で行っている養育援助の実際を事例集としてまとめ、報告書を作成した。親子の会話場面をビデオで記録し、手話、音声、キューサイン、視線の動きなどの側面から書きおこしを行った。これらの資料をもとに言語発達の状況を調べた。(1)幼児手話:母親は、初期には子どもに使いやすいように手話を加工していた。また、母親から与えられた手話が,子どもなりに加工されて使用されることもあった。これらの幼児手話は3歳を過ぎる頃にほぼ解消され,大人が与える通りの手話が使われるようになっていった。(2)手指の機能分化:手指の機能分化や認識力の発達にともなって,複合された手話や同時的な表現が出現し,運動方向や手話空間も広がってくることが観察された。(4)キュード・スピーチとの関連:聾学校でキュード・スピーチを導入しているので,1歳過ぎからは母親の話しかけにキューも併用されるようになった。

現段階ではキューが音韻を示しているというよりも象徴的なサインとなっており,手話と区別して使用されているわけではないと思われた。キューの増加と並行して手話の語彙数も増えており,会話の内容がそれだけ豊になっていることがうかがえた。2)手話の言語能力評価法開発に関する研究(1)聴覚障害児を対象とした場合の言語能力評価のあり方を検討した。(2)手話の言語発達と言語能力評価法に関する研究動向を調査した。(3)手話の言語能力評価法試案に向けての基礎的事項の検討を行った。
RNAiを利用したfly/mouse二段階スクリーニングによる自閉症遺伝子の探索

本研究では、ヒト自閉症・発達障害に関わる遺伝子の同定を最終的な目的とし、ショウジョウバエ、マウスモデルを利用した二段階の遺伝子スクリーニング/機能解析を行った。すなわち約8800のショウジョウバエ遺伝子のスクリーニングからスタートし、マウスでの二次スクリーニング/機能解析から7つの遺伝子に絞り込み解析を進めた。このうちRoboIII/IV遺伝子については、ヒト自閉症者サンプルを用いた臨床研究から、自閉症との関連性を明らかにすることに成功した。A-1.ショウジョウバエのRNAiゲノムワイドスクリーニング研究分担書の東田と共同でRNAiゲノムワイドスクリーニングを行い、年度内に約1500の遺伝子をスクリーニングした(従来の分を含め、ショウジョウバエ全遺伝子の65%にあたる約8800遺伝子をスクリーニング)。これらの遺伝子について対応するヒトホモローグを同定し、発達障害との関連性があると思われる複数の遺伝子を絞り込んだ。A-2.ショウジョウバエRNAiトランスジェニック系統を用いた機能解析スクリーニングされた遺伝子のうち発達障害に関与する可能性の高い遺伝子としてエピジェネティック転写制御に関わる遺伝子を研究対象とし機能解析を進めた。この遺伝子のRNAiでは神経発生に異常を示すとともに、体節運命決定の異常であるホメオティック表現型が観察された。今後、脳内での神経発生異常について精査する計画である。B.マウス初代培養細胞を用いたRNAiマウスE14胚、cortexを用いた初代培養細胞系を用いたRNAi実験系を確立した。ただ、この系では長期間培養下でのRNAi実験に成功しておらず、今後更なる工夫が必要である。この系を用いてA-2にて研究を進めているショウジョウバエ遺伝子のマウスホモローグについてRNAi実験を行った。GFAP/β-tubulin抗体をマーカーとして用い、神経初期分化段階での異常の解析を行い、良好な結果を得ることが出来た。C.ヒト血液からのRNA抽出とRT-PCR実験来年度以降に計画しているヒト血液サンプルを用いた研究のための予備実験として研究代表者本人の血液を用いRNA抽出、cDNA合成及びRT-PCR実験を行い、一連の実験が問題なく本研究室で行えることを確認した。1.ショウジョウバエ遺伝子ホモローグのマウス脳内発現解析ショウジョウバエRNAiスクリーニングによって得られた遺伝子のマウスホモローグについて、マウス脳内での発現をRT-PCRによって解析し、マウス脳で特徴的な発現を示す遺伝子をリストアップした。2.Ect2遺伝子の解析Ect2はショウジョウバエ研究において、ヒト自閉症原因遺伝子であるUbe3Aと相互作用を示すことが報告されており、我々の遺伝子リストにも存在し、マウスRT-PCR解析では非常に特徴的な発現を示した。そこで、この遺伝子について発現解析を行い、本年論文として投稿した(研究発表参照)。3.CD38遺伝子のヒト自閉症患者での解析自閉症患者で特徴的に見られるCD38遺伝子のSNPについて、ヒト血液サンプルを用いてRT-PCRを行い、実際にSNPを持つCD38mRNAが発現していることを確かめた。この解析は本年に論文として投稿し、受理された(研究発表参照)。4.マウス未同定遺伝子、Hitのショウジョウバエ、マウス双方での機能解析金沢医科大学、中島日出夫博士との共同研究をスタートし、ストレス応答分子として新たに同定されたHitの生体内機能について、ショウジョウバエ、マウスの発生期脳内での機能を解析した。Hitはショウジョウバエ、マウス双方で発生期の神経の生存生、分化に必要な分子であることが示唆された。この成果については第32回分子生物学会にて発表した(研究発表参照)。現在投稿準備中である。1.行動解析によるショウジョウバエ遺伝子の機能同定本年度より攻撃行動を指標としたショウジョウバエ行動解析系を立ち上げ、本研究から明らかにした、自閉症関連遺伝子Robo(2008年、Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet.に発表)について、攻撃行動との関連性を調べ、roboがセロトニン/ドーパミン神経系を介した攻撃行動に関与することを突き止めた(第33回分子生物学会にて発表)。2.マウス未同定遺伝子、Hitのショウジョウバエ、マウス双方での機能解析金沢医科大学、中島日出夫博士との共同研究として、新たに同定されたストレス応答分子、Hitの神経機能について、マウス神経の初代培養系、PC12培養系双方での解析を行い、Hitがneuriteの伸長に重要な役割を持ち、同種の分子Drr1と逆方向の機能を持つことを突き止めた(International Journal of Oncologyに発表、第33回分子生物学会にて発表)。3. Ect2のマウス脳での発現プロファイリングと機能解析Ect2はヒト自閉症原因遺伝子であるUbe3Aと関連性が期待される分子であるが、その神経内での役割は不明である。マウス脳を用いた解析から、Ect2は神経増殖期に高い発現を示し、主に神経剤棒の増殖に関連していることを突き止めた(Journal of Neuroendocrinologyに発表、第33回分子生物学会にて発表)。
膜蛋白質の機能分子としての利用を指向した新規ゲル化手法の開発とナノ材料創成

膜蛋白質を、機能を失わせることなくゲル媒体中に固定化できる新規の技術開発として、化学反応性の膜蛋白質可溶化試薬の開発と、これを用いた膜蛋白質固定化3次元構造化ゲルの構築を検討した。化学反応性の膜蛋白質可溶化試薬には、以前に我々が開発したDKDKC12Kをベースに、アルキン基を1つあるいは2つ持つAlk-DKDKC12K、Bis-Alk-DKDKC12Kを開発した。上記アルキン化可溶化試薬で膜蛋白質を可溶化したままBisアジド誘導体で付加環化反応で架橋することで、膜蛋白質の変性を抑えたゲル化、さらに3Dプリンタと組み合わせることで3次元構造化した膜蛋白質ゲルの構築に成功した。これまでに我々が開発に成功している新規の膜蛋白質可溶化試薬DKDKC12Kに対し、生体直行反応の1つであるヒュスゲン環化反応を可能とするアルキニル基を修飾した新規の化学反応性膜蛋白質可溶化試薬Alk-C3-DKDKC12Kを開発し、膜蛋白質ゲル化試薬としての機能評価を行った。まず初めに、アルキニル基を修飾したことにより膜蛋白質可溶化試薬としての機能が失われていないかどうか、臨界ミセル濃度、水中での会合挙動、膜蛋白質を可溶化した際の膜蛋白質への影響に関して検討を行った。しかし、いずれについても元々膜蛋白質可溶化試薬として機能することが分かっているDKDKC12Kと同様な性質の維持がみられた。そこで、シアノバクテリアの光合成に関与する膜蛋白質である光化学系I(PSI)をモデル膜蛋白質として用い、PSIをAlk-C3-DKDKC12Kを含むバッファー溶液に可溶化した状態での、in situヒュスゲン環化反応を、銅触媒下、アジド誘導体を添加して検討した。50°Cで4時間の反応条件で検討を行ったところ、アジド化合物のアルキニル基への効率のよい修飾が、ゲル電気泳動による分析から確認された。またここで、ポリマーの両末端にアジド基を持つ二官能性アジド化ポリマーを用いることで、PSIの変性を抑えたゲル化にも成功した。前年度既に開発に成功している、アルキン基を持つ化学反応性膜蛋白質可溶化試薬Alk-C3-DKDKC12Kを用いた膜蛋白質ゲル化の条件に関して、更に詳細な検討を進めた。その結果、室温での反応条件でありながら混合後数秒で膜蛋白質溶液全体をゲル化できることを見出した。アジド基とアルキン基の間のHuisgen環化付加の反応効率は85%以上と確認され、ビスアジド化PEGとAlk-C3-DKDKC12Kの間の迅速な架橋反応が、膜蛋白質の高速ゲル化の要因であると確認された。この得られたゲル内部での膜蛋白質の変性度合いを、シアノバクテリアのチラコイド膜に存在する膜蛋白質光化学系I(PSI)を用い評価を行ったが、膜タンパク質PSIに変性は見られなかった。また、化学反応性膜蛋白質可溶化試薬のみを用いる方法以外の、膜蛋白質ナノ(あるいはマイクロ)構造化に向けた検討も行った。具体的には、他の合成高分子により作製されるナノ構造体内部に内包する方法を選択し、ナノ構造体としては架橋性高分子を前駆体高分子とした不織布を検討した。種々の水溶性の架橋性高分子を新たに開発し検討を行った結果、膜蛋白質の変性を抑えながら不織布が作製可能な新たな水溶性の架橋性高分子の開発に成功した。次年度はこちらを用いた、膜蛋白質ナノ(あるいはマイクロ)構造化も検討していきたい。2年度目以降の研究目標として「膜蛋白質ゲルからのナノ構造体の作製」、「ナノ構造体内に閉じ込められた膜蛋白質の機能評価」、「膜蛋白質を用いたデバイス作製に関する新手法の検討」を掲げていたが、今年度は主に前半2つに関して取り組んだ。前年度既に開発に成功している、アルキン基を持つ化学反応性膜蛋白質可溶化試薬Alk-C3-DKDKC12Kを用いた膜蛋白質ゲル化の条件に関して、更に詳細な検討を進めた結果、室温での反応条件でありながら混合後数秒で膜蛋白質溶液全体を高速ゲル化出来る条件を見い出した。一方でこの得られたゲル内部での膜蛋白質の変性度合いの評価を行ったが、膜タンパク質PSIに変性は見られなかった。Alk-C3-DKDKC12Kを用いた膜蛋白質ゲル化の反応条件を最適化することで、室温での高速ゲル化の条件を見出したため、ガラス基板表面での膜蛋白質の薄膜化を検討した。Alk-C3-DKDKC12Kを含むバッファー溶液中に分散された膜蛋白質を、架橋剤であるビスアジド化PEG(分子量2 kDa)と混合後、隙かさずガラス基板表面にキャストし薄膜化した。均一な厚みの膜蛋白質フィルムの作製が確認されたため、薄膜ゲル化された膜蛋白質に対して種々の分光法を用い機能評価を行ったが、薄膜化された膜蛋白質機能に変性は見られなかった。一方で、化学反応性膜蛋白質可溶化試薬のみを用いる方法以外の、膜蛋白質ナノ(あるいはマイクロ)構造化に向けた検討も行い、膜蛋白質の変性を抑えながら不織布が作製可能な新たな水溶性の架橋性高分子の開発に成功した。

初期データとして、膜蛋白質の代わりに水溶性蛋白質である緑色蛍光蛋白質(GFP)の内包固定化をし、その機能評価を行ったがGFPに変性は見られていない。前年度までに既に開発に成功している、アルキン基を持つ化学反応性膜蛋白質可溶化試薬Alk-C3-DKDKC12Kとアジド基を両端に持つPEG誘導体(Bis-azide-PEG)を用い、膜蛋白質を内包固定化した立体的なゲル構造体の作製手法の確立、さらに固定化された膜蛋白質の機能評価を行った。立体的な構造体作製には押出形の3Dプリンターを活用し、プログラムコントロールされたノズルの先端でAlk-C3-DKDKC12KとBis-azide-PEGが混合・ゲル化と同時に印刷されるシステムを組むことで、膜蛋白質内包繊維状ゲルの積層化を検討した。残念ながら、ただ単にHuisgen環化反応を用いたAlk-C3-DKDKC12KとBis-azide-PEGの間の架橋反応だけではゲル硬度が不十分であったが、2次架橋剤となるグルタルアルデヒドを添加しながら3D印刷を行うことで、多段に積み上げてもゲル繊維同士が融合しない、3Dゲル構造体の作製に成功した。3Dプリンターのプログラムを変更することで、同様の原理に従って様々な形状の膜蛋白質内包3次元ゲル構造体も構築可能と思われる。通常水和ゲルの中に膜蛋白質などの生体高分子を固定化した場合、ゲル内部で基質の拡散速度が制限され、それにより固定化された膜蛋白質機能が制限を受けることが危惧される。しかし、今回検討を行ったAlk-C3-DKDKC12KとBis-azide-PEGの架橋により得られる膜蛋白質内包ゲル内部は、比較的基質の拡散速度が高く、さらに繊維状にゲルを成形することで、バッファー溶液中と比較し1/3程度の見かけの活性の維持が見られた。以上これまで3年間の検討から、新規の化学反応性膜蛋白質を利用した、膜蛋白質の新規ゲル化手法の確立と、さらにこれを用いた様々な立体形状を持つ膜蛋白質固定化材料構築の手法の提示に成功したと考える。膜蛋白質を、機能を失わせることなくゲル媒体中に固定化できる新規の技術開発として、化学反応性の膜蛋白質可溶化試薬の開発と、これを用いた膜蛋白質固定化3次元構造化ゲルの構築を検討した。化学反応性の膜蛋白質可溶化試薬には、以前に我々が開発したDKDKC12Kをベースに、アルキン基を1つあるいは2つ持つAlk-DKDKC12K、Bis-Alk-DKDKC12Kを開発した。上記アルキン化可溶化試薬で膜蛋白質を可溶化したままBisアジド誘導体で付加環化反応で架橋することで、膜蛋白質の変性を抑えたゲル化、さらに3Dプリンタと組み合わせることで3次元構造化した膜蛋白質ゲルの構築に成功した。今年度の研究目標として掲げていた2つの項目(「生体直交性反応が可能な官能基を修飾した新規の膜蛋白質可溶化試薬の開発及び、二分子膜形成分子の開発」、「生体直交性反応が可能な官能基を修飾した新規の膜蛋白質可溶化試薬及び、二分子膜形成分子を利用した、膜蛋白質ゲル化手法」)に関して、いずれもその目的をほぼ達成するができた。次年度の研究目標達成に向けて、さらなる試薬開発やゲル化手法の拡張を進めていく予定であるが、現状次年度の研究目標に十分着手可能な状況にある。今年度は、反応性膜蛋白質可溶化試薬Alk-C3-DKDKC12Kを用いた膜蛋白質ゲル化の条件の最適化を行うことで、混合後わずか数秒で膜蛋白質溶液全体を高速ゲル化できる手法を見出した。この結果は、今後インクジェットタイプの3Dプリンターと組み合わせることで、様々な膜蛋白質マイクロ構造化ゲルを作製できることを示唆しており検討していきたい。また、ナノ構造化の初段階としてガラス基板表面での膜蛋白質の薄膜化を検討し、膜蛋白質の機能を保持した薄膜化に成功した。しかし一方で、薄膜化することで膜蛋白質ゲルの溶媒への溶解速度の顕著な上昇が見られた。
火山灰・古地磁気編年による東北日本弧内陸盆地・海岸域における第四紀地形発達の研究

東北日本弧における地形形成過程に関しては,内陸盆地や海岸域とくに相対的沈降地域においての地下地質の年代データが限定されるため,精緻な地形発達史が未確立な地域が多い.本研究は火山灰編年法に基づき,同弧の内陸盆地である郡山,会津,米沢,山形盆地の地下地質と周辺域の堆積物との関係を明らかにした.このため,白河火砕流堆積物や沼沢・砂子原カルデラ起源の東北日本孤南部地域を給源とする前期・中期更新世テフラの層序と記載岩石学的特性のデータを整備した.そしてこれらテフラとその他の広域テフラを盆地地下堆積物より見いだした上で,盆地堆積物の堆積史を明らかにし,地形発達過程を復元した.初年度のボーリング掘削は,内陸盆地としては山形盆地北部村山市深沼(村山コア)で1点,海岸に面した地域としては福島県いわき市の2地点で実施した.またNEXCO東日本より米沢盆地北部高畠町深沼で掘削されたコア(近接地で2本)を調査する機会を得て,合計5本のコアを研究対象とすることができた.当初は,内陸盆地か海岸部の1地点で1本のボーリング掘削を予定していたので,予想以上に調査を進めることができた.得たボーリングコアはいずれも基本的な岩相記載を行なった上で,含まれるテフラの記載岩石学的な特徴を明らかにしてその対比を試みた.村山コアからは肘折尾花沢テフラと鬼界葛原テフラを検出すると同時に,2点の放射性炭素年代測定を実施し,年代値とテフラ層序が整合的であること,堆積速度が会津盆地西部と良く一致することを明らかにした.なお対比未完の中期更新世テフラも検出され,その対比は,中期更新世におよぶ堆積史の復元に重要な鍵となる.高畠町深沼の2本のコアからは姶良Tnテフラ,沼沢金山テフラ,御岳奈川テフラ,Aso-4テフラを検出した.Aso-4の深度とその年代から推定される堆積速度は,会津盆地西部の堆積速度に比較するとやや大きいことが分かった.なお村山コア同様に,対比未完の中期更新世テフラも検出され,その対比が中期更新世におよぶ堆積史の復元に重要な鍵となる.いわき市の開析谷(沖積低地)で掘削したコアからは完新世堆積物が得られた.テフラは検出できなかったが複数の放射性炭素年代測定および珪藻分析を実施し,完新世の古海面高度を復元する上で重要なデータを取得した.2年目となる本年度は,前年度・本年度に当初の予定外で東北地方各地盆地のボーリングコア観察の機会を得たため,ボーリング掘削調査を実施しなかった.ボーリング掘削調査以外の研究実績として,前年度に観察機会を得た米沢盆地北部高畠町深沼で掘削されたコアから得た試料については,その放射性炭素年代を8層準で実施した.この年代値と前年度に検出したテフラとあわせて堆積速度を高精度で明らかにし,会津盆地西部の堆積速度と比較した.前年度,テフラのみから推定した堆積速度は,会津盆地西部における堆積速度に比較するとやや大きいことを指摘したが,その確度を高めた.また,本年度は会津盆地中央部において他のプロジェクトで実施されたボーリング調査で得られたコアとそれに含まれるテフラの観察機会を得た.そのデータをあわせて会津盆地内での堆積速度の地域性を検討した.従来から調査を進めている郡山盆地においては,地下に伏在する第四紀堆積物の年代を決定する上で対比すべきでありながら確実な対比が未完であった火砕流堆積物について,約92万年前の年代をもつ上総層群中のU8テフラと対比可能なことを明らかにした.同火砕流堆積物は郡山盆地地下の第四紀堆積物基底付近にあり,盆地堆積物の堆積開始年代や当時の堆積環境を復元する上で重要な鍵層である.本火砕流堆積物は,これまで白河火砕流堆積物群の一部と考えられていたが,どの単層に対応するか不明であり,堆積年代が15080万年前の範囲のいずれかという幅が大きな年代推定に限られていた.今回の対比によりその年代を約92万年前に狭めることができ,盆地堆積物の堆積開始年代を限定できた.東北地方海岸部においては,最終間氷期最盛期(MIS 5e)直前の海進堆積物の試料採取を福島県南相馬市の塚原海岸において実施した.現在分析中であるが,それから津波堆積物の形成頻度や当時の地形発達を復元する予定である.3年目となる本年度は,前年度と同様に,予定外で会津盆地のボーリングコア観察の機会を得たため,ボーリング掘削調査を実施しなかった.昨年度の会津盆地中央部に加えて,今年度は他のプロジェクトによる会津盆地東部で採取されたボーリング調査で得られたコアとそれに含まれるテフラの観察機会を得た.その結果,会津盆地では顕著な逆断層が発達する西部付近(本年度,地下の火山灰層序を鈴木ほか(2006)として論文化した)においては,堆積速度が大きい傾向にあることが確かめられた.また,会津盆地地下に伏在することが明らかになりつつある火砕流堆積物群の標準層序の確立が必要であるため,盆地西縁において火砕流堆積物の野外調査を実施した.その結果,先行研究により公表されている火砕流堆積物の認定・対比に問題があることが明らかとなり,その改訂をすべき記載岩石学的データを得て火砕流堆積物群の標準層序を確立した.