hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
重症ドライアイにおける眼表面ムチンの発現についての検討

上皮シートにおいては口腔粘膜組織にくらべてMUC16mRNAの発現が有意に上昇していた。免疫組織学的検討にてタンパクレベルでも同様の結果が得られ、口腔粘膜組織ではMUC16の発現がほとんど見られないのに対し、培養して重層化した口腔粘膜上皮シートを作成すると、MUC16は重層化した上皮の最表層に発現していることが明らかになった。培養により本来発現していないムチン発現が上昇する理由として、1)培養過程における何らかの因子が口腔粘膜上皮のMUC16発現を賦活化し発現を増加させた、2)通常の口腔組織においては何らかの因子がMUC16の発現を抑制しており、in vitroの状態にすると抑制が解除されて発現が増加した、といった可能性が考えられる。本研究は、眼表面におけるMUC16の発現を調節する因子を解明するためのヒントになると思われ、今後の検討課題にしたいと考える。
プラズマ表面相互作用における光・ラジカル・電子照射素過程とそのシナジー効果の解明

本研究は、プラズマプロセスにおける、プラズマからの入射種と基板物質との相互作用を明らかにするとともに、そのシナジー効果(反応素過程の重ね合わせが成り立たない非線形効果、即ち、反応の相乗効果)を明らかにすることを目的に行われた。本研究においては、SiO2やポリマー等のエッチング反応において、プラズマからの紫外線照射のエッチング率に対する効果が無視できない条件があることを明らかにし、また、エッチングや堆積プロセスにおいて、水素入射によるダメージや緩和過程がプロセスの最終状態に大きな影響を与える条件も明らかにした。これらの結果により、高精度プラズマプロセスの開発における水素や紫外線の入射エネルギーとフラックスの制御指針が明らかにされた。プラズマエッチングやプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition:化学蒸着)プロセスにおいて、高い運動エネルギーを持って物質表面に入射するイオンは、プラズマから同時に照射される光・ラジカル・電子の影響により、表面物質と極めて複雑な非平衡化学反応を、物質表面から数ナノメートルの深さの層(表面ナノ反応層)に誘起する。本研究では、数値シミュレーションと精密に制御された多種ビーム同時照射実験を用いてプラズマを「模擬」することにより、プラズマプロセスにおける、それぞれの入射種と物質との相互作用を明らかにするとともに、そのシナジー効果(反応素過程の重ね合わせが成り立たない非線形効果、即ち、反応の相乗効果)を明らかにして、高度に制御可能な新しいプラズマプロセスの構築を目指す。平成19年度は、新たに設置した質量分離イオンビーム・ラジカルビーム照射装置および既設の質量分離イオンビーム照射装置を用いることによって、Si02やPMMA等のエッチングにおけるイオン・紫外光同時照射による相乗効果の実験を行った。これらの実験により、たとえば、Si02のCF3イオンビーム入射エッチングのイールドが紫外光の同時照射によって下がること、また、逆にPMMAのスパッタリングイールドがCF3イオンビーム・紫外光同時照射によって、イオンビーム単独照射のときにくらべて上がることが確認された。また、MgOなどのイオン性結晶への質量分離低エネルギーイオン入射、および、表面帯電の影響を下げるために、イオン・電子同時入射などの実験をおこない、低エネルギー領域におけるスパッタイールドデータベースを構築した。本研究は、数値シミュレーションと精密に制御された多種ビーム同時照射実験を用いてプラズマを「模擬」することにより、プラズマプロセスにおける、それぞれの入射種と物質との相互作用を明らかにするとともに、そのシナジー効果(反応素過程の重ね合わせが成り立たない非線形効果、即ち、反応の相乗効果)を明らかにして、高度に制御可能な新しいプラズマプロセスを構築することを目的とする3年のプロジェクトである。2年目にあたる平成20年度は、Si-O-F-C-H系の分子動力学シミュレーションにN原子を導入し、それを用いて、窒素系薄膜の堆積シミュレーションを行う準備を進めた。一方、低誘電率層間絶縁膜、とりわけ、SiOCHのエッチングシミュレーション、および、炭素系薄膜(グラファイト・アモルファスカーボン)に対する水素入射シミュレーションの解析も行った。さらに、質量分離イオンビーム実験において、イオンビームと紫外線照射の相乗効果を、SiO2およびポリマー(PMMA)膜に対してさらに詳しく解析した。半導体デバイス製造工程等に用いられるプラズマプロセスにおいて、高い運動エネルギーを持って物質表面に入射するイオンは、プラズマから同時に照射される光・ラジカル・電子の影響により、表面物質と極めて複雑な非平衡化学反応を、物質表面から数ナノメートルの深さの層(表面ナノ反応層)に誘起する。3年目にあたる平成21年度は、Si-O-F-C-H系の分子動力学シミュレーションコードを用いて、フォトレジストを模擬した単純なポリマーPMMAへのフロロカーボンラジカル・イオンの照射シミュレーションをおこなった。これにより、プラズマとポリマーの相互作用の一般的性質を明らかにした。また、PMMAへの同様なイオンビーム照射実験を行い、シミュレーション結果との比較を行った。また、シリコン基板などへの水素入射による表面ダメージの影響もマルチビーム照射実験により明らかにした。また、3年間の研究成果を総合すると、プラズマから物質表面へ照射されるイオン・中性ラジカル・紫外光・電子の相互作用によるエッチングや堆積プロセスへの影響が出る条件を明らかにし、また、数値シミュレーションを用いて、それらの効果の一部については、その物理的機構が明らかとなった。
東南極における氷河流動と海氷動態との相互作用の理解と十年規模変動の解明

1998年秋季に氷河浮氷舌と定着氷の大規模な崩壊以降は顕著な変動は見られなかったが、2015年以降は定着氷の大規模な崩壊が始まり氷河の流動速度にも変化が見られている。本年度では、ALOS-2/PALSAR-2の高分解能モードデータに画像相関法を適用して、白瀬氷河と氷河末端の定着氷の変動を調べた。2015年に取得された画像ペアを除き、白瀬氷河のGrounding line(GL)周辺は画像取得範囲外であったため、GLから20 km下流を始点として、この地点からさらに下流へ氷河の氷流中心における流動速度のプロファイルを求めた。このプロファイルから、GLから20 km下流における流動速度は、7ペアの平均と標準偏差が2.32±0.03 km/aであり、氷河末端周辺の定着氷の安定/不安定との関連性は低いと見られる。しかし、GLから50 km下流辺りから定着氷の安定/不安定に関係する流動速度の変化が見られ、GLから20 km下流と氷河末端の流動速度の差は、定着氷が安定している場合が約0.2 km/aに対して、定着氷が沖へ流出した場合が約0.5 km/aであり、定着氷が安定している場合と比較して約0.3 km/aの加速を示した。氷河末端を取り囲むリュツォ・ホルム湾における定着氷の流動速度プロファイルから、2015年における定着氷の流動速度は、氷河末端周辺から沖へと遠ざかると共に流動速度は減速する傾向を示し、1.691.07 km/aであった。2016年4月に氷河末端周辺における定着氷に流出に伴い、白瀬氷河の浮氷舌の一部領域が崩壊して沖へ流出した。これ以降の定着氷の流動速度についても、氷河末端周辺から沖へと遠離ると共に流動速度が減速する傾向を示し、2016年春期では0.560.27 km/a、2017年春季においては0.340 km/aであった。ALOS-2/PALSAR-2の観測は基本観測シナリオに基づいており、高分解能モードによる観測データ取得後、直ちに解析に取り組むことが可能であった。そのため、データ取得日から後れを取ることなく解析が進められた。ALOS-2/PALSAR-2の高分解能モードデータに画像相関法を適用することにより、白瀬氷河の流動速度と氷河末端を取り囲む定着氷の変位を調べた。その結果、白瀬氷河の下流域における流動速度は定着氷の安定/不安定に関係しており、定着氷が安定している場合と比較して、定着氷が沖へ流出した場合の白瀬氷河の流動速度は加速傾向にあることから、今後、さらなる観測を継続し、定着氷の変位と白瀬氷河の流動変動の関連性を明らかにする。

データ保存用の計算機について、翌年度分と併せて助成金により購入することで、今後増加すると見込まれるデータ量を十分にアーカイブできると考えたため、2019年度にデータ保存用の計算機を購入する。
アフロキューバ主義における混血アイデンティティの言説形成プロセスの解明

本研究では、1920年代から40年代のキューバで流行したアフロキューバ主義と呼ばれる黒人芸術運動において、どのように黒人文化の受容が進み、混血アイデンティティの言説が形成されたのか、そのプロセスの解明に取り組んでいる。今年度の実績としては、「エシュからシグニファイング・モンキーへーアフリカ、キューバ、アメリカを結ぶ神話についてー」と題する論文を執筆した。これは2019年9月刊行予定の『立命館言語文化研究』31巻1号に掲載される。この論文では、アフリカ起源のトリックスター、エシュが、キューバにおけるカトリックとの宗教混淆によってどのように変容を遂げたかについての考察を含む。分析対象としたキューバ神話は、本研究の対象期間にキューバで発表されたテクストである。そしてアフロキューバ主義においては、この宗教的「混血」も、キューバの混血アイデンティティの言説において重要な役割を担った。したがってこの論文は、部分的にではあるが、キューバにおける当時の黒人主義の展開を明らかにする意義がある。また、本研究計画の一つは、キューバの民族学者フェルナンド・オルティスの黒人文化に対する態度の変化について、これを混血アイデンティティの着想との関係から解明することである。その着想に関わって、オルティスが書き残したキューバの不敵なユーモア「チョテオ」についての未発表原稿がある。彼はアフリカ起源のユーモアが、白人文化との接触によって、キューバ特有の洗練された文化実践に変容したと考えたのである。9月に行ったキューバでの資料収集で、これらの原稿を入手することができた。今後、その分析に取り掛かり、成果を発表する計画である。今年度は、神話と宗教の側面からキューバの混血文化の形成の解明に取り組み、論文を執筆した。本研究は、20世紀前半のキューバで、様々な言説がどのように合流して混血アイデンティティの形成に至ったのかを考察しており、その成果を一つ上げることができたと考えている。また、次の段階として、キューバのユーモアにおけるアフリカの伝統の変容の分析に着手するが、そのために必要な資料を入手できたことも、おおむね研究が順調に進展していると考える理由である。2019年度には、すでに10月に研究発表と年末までの論文執筆を計画済みであり、研究計画を着実に遂行することができると考えている。研究発表では、フェルナンド・オルティスの『タバコと砂糖のキューバ的対位法』を扱う予定である。この本は、奴隷制を象徴する砂糖と、キューバの独自性を象徴するタバコの歴史や文化についての章が、対位法的に複雑に構成されている。本研究では、オルティスがこの書で、キューバにおける一つの混血の産物としてのユーモアを利用したことを明らかにする計画であり、この発表は論文執筆に向けた研究成果となる。また年末に提出予定の論文では、歴史物語としてのバラードに注目して、黒人の祖先と白人の祖先の和解を象徴的に描いたニコラス・ギジェンの「二人の祖先のバラード」を分析する計画である。

また年末に提出予定の論文では、歴史物語としてのバラードに注目して、黒人の祖先と白人の祖先の和解を象徴的に描いたニコラス・ギジェンの「二人の祖先のバラード」を分析する計画である。一つめに、キューバの旅費が予定よりも安く済んだことが理由である。これは大学の留学プログラムの引率教員としてキューバに渡航したため、一部旅費が支給されたためである。本研究のための活動は、そのプログラム終了後に行った。二つめに、研究協力者への謝金の支払い手続きに不備があり、まだ執行されていないためである。昨年度は、そのプログラム引率が理由で滞在期間を十分に取れなかったため、次回以降の滞在を予定よりも長くして助成金を使用する計画である。
植物を用いた簡便で低コストかつ高感度なステロイドホルモン一次選抜法の構築

ステロイド系化合物は内分泌系に大きな影響を与える為、様々な疾病の治療薬として用いられている。また大豆イソフラボン等、食品中に含まれるステロイド系化合物もその健康面への影響が注目されている。従って新規医薬品の開発という点からも、より良い健康食品の開発という面からも、また食品に含まれる予期せぬホルモン様物質の摂取による健康被害を未然に防ぐためにも、これらステロイド系化合物を含む食品や薬草の一次選抜法の開発は非常に重要であると言える。そのため、当研究室ですでに開発済みの植物を用いた女性ホルモン検出システムを応用し、男性ホルモン、グルココルチコイド、黄体ホルモン、甲状腺ホルモン、ミネラルコルチコイド等を簡便に検出できる遺伝子組換え植物を創出することを目的に研究を行った。現在までに甲状腺ホルモン、グルココルチコイド、黄体ホルモンの各種受容体遺伝子を含むホルモン検出用遺伝子を導入した形質転換シロイヌナズナが各ホルモンに応答することが示された。今後はホルモン活性を含む健康補助食品や治療薬創生のための原料の活性評価等に本植物を応用するために、様々な食品、植物の抽出液などの環境サンプル等を本植物に投与し、それらの中に含まれる化学物質が持つ各種ホルモン活性について評価するなど、実用化に向けた研究を行う予定である。
コレラ菌リポ多糖(LPS)とコレラ外毒素の化学結合による新コレラワクチンの開発

コレラ予防のための有効な免疫原を開発する目的で、抗菌免疫原としてのコレラ菌内毒素リポ多糖(LPS)と、抗毒素免疫原としてのコレラ外毒素(CT)を化学的に結合させた新しいワクチンの開発を試みた。著者らはすでにサクシニル基を導入したLPSとCTとをカルボジイミド法により化学的に結合させたCT-LPS複合体をいくつか合成し、それらのうちのあるものでは動物実験においてCTおよびコレラ生菌攻撃に対して有効な免疫原となることを報告した。本研究では、LPSのもつ内毒素としての毒素活性を出来るだけ減少させる目的で、LPSの化学的修飾を行なった後、前述と同様にCT・LPS複合体を合成した。LPSのもつ内毒素活性の本体は、LPSの脂質部分であるリピドAであり、特に、リピドAバックボーンを構成するグルコサミンにアミド結合した脂肪酸が重要な役割をもっている。本研究ではLPSを弱アルカリ,強アルカリ,ヒドロキシルアミンおよびヒドラジンなどで種々処理し、これらの処理によって遊離された脂肪酸とLPSに残存する脂肪酸とを高分解能をもつキャビラリーカラムを用いたガスクロマトグラフィーで分析するとともに、これらの処理がLPSの生物活性、特に毒素活性に及ぼす影響について検討した。部分的に脱アシル化されたコレラ菌LPSの中には、毒素活性が殆んど失なわれているものが見出され、今後この様な化学的修飾を行なったLPSとCTとを結合させたより安全度の高いコレラワクチン開発の可能性が示唆された。
太陽ニュートリノ問題と素粒子物理

今までにデービスの捕らえた太陽ニュートリノの数と太陽黒点数との間に、著しい関連が見られる。これを単なる統計的な誤差と解釈することは可能だが、もしもニュートリノが電子のボーア磁子の百億分の一程度の磁気モーメントを持っていれば、この相関を説明することができる。しかし、通常の標準模型ではこのように大きな磁気モーメントをニュートリノに与えることは不可能である。しかし、もし荷電をもつスケラー粒子が存在していれば、必要な大きさの磁気モーメントをニュートリノに与えることが出来る。今年度の研究では、(1)そのようなスケラー場が存在する場合、大気中で発生したニュートリノが地中を通過する際に、タウ型のニュートリノに振動する。(2)このスケラー場の効果により右巻ニュートリノを超新星内部に閉込めることが可能になり、ニュートリノが磁気モーメントを持つ時の困難を解決できることを明らかにして、それぞれPhysics Letterに発表した。またニュートリノが小さな質量を持つ場合、ニュートリノが太陽内部で大きな振動現象をおこす可能性がある。このニュートリノ振動を用いて太陽ニュートリノの数の時間変化を説明する可能性も調べている。これは、太陽の活生期の太陽密度の変化を利用するものである。またニュートリノがマヨラナ質量をもつ場合、宇宙のバリオン生成のメカニズムに大きな効果を与える。この効果についても詳しい研究を行ないPhysical Reviewに発表した。
朝鮮語CALL教材作成技法の開発とその普及

朝鮮語CALL(Computer-Assisted Language Learning)教材を開発して利用するためのツールや具体的な作成方法を探究し,普及することを目的として,数度にわたる講習会を行った.また,主にインターネットブラウザを通じて利用することのできる朝鮮語CALL教材を実際に開発し,公開した.一部の教材は問題を自由に追加,修正することが可能であり,教師が学習者に合わせて問題をカスタマイズすることが可能である.朝鮮語CALL(Computer-Assisted Language Learning)教材を開発して利用するためのツールや具体的な作成方法を探究し,普及することを目的として,数度にわたる講習会を行った.また,主にインターネットブラウザを通じて利用することのできる朝鮮語CALL教材を実際に開発し,公開した.一部の教材は問題を自由に追加,修正することが可能であり,教師が学習者に合わせて問題をカスタマイズすることが可能である.計画の初年度である本年は,(1)朝鮮語CALL教材の開発,(2)教材開発技法普及のための講習会を行った.以下,具体的に述べる1.朝鮮語CALL教材の開発本年はインターネットを通じて利用することのできるCALL教材2種の開発に着手した.一つは朝鮮語ディクテーションの出題と自動採点のシステム,いま一つは朝鮮語作文コーパスの構築であるディクテーションの自動採点システムは,ウェブブラウザでアクセスすることができるもので,読み上げられる朝鮮語の文をキーボードで入力すると,その採点を自動的に行ってくれる.このシステムを利用することで,学習者が困難を感じると思われる綴りと発音との対応を,音声を聞き一人で学習することができる.現在はディクテーションの元となる文の録音を行っており,最終的なチェックなどを行って研究期間中に公開する予定であるまた,朝鮮語作文コーパスの構築は,現在も詳細を検討中であるが,学習者の朝鮮語作文や,朝鮮語母語話者による自由作文などを集め,コーパスを構築して提供するものである.今後具体的に検討していく予定であるが,身近なテーマの作文などを集め,学習者が作文する際に参考となるような用例集としての役割も持たせたいと考えている2. CALL教材開発技法普及のための講習会2011年3月に,朝鮮語教育研究会・情報処理分科会の場を借りて講習会を行った.具体的には,ウェブブラウザを用いて出題する四択問題作成プログラムの利用法について講習を行った.教材開発の技法を講習するに先立ち,朝鮮語教育においていかにコンピュータを利用することができるか,いくつかの実例を講習することで,教師自身にCALL教材のイメージを持ってもらうことを目的としている.今後教師それぞれのニーズを満たすためにはどのような技法を講習すべきか,検討してさらに展開していきたいと考える計画の2年目である本年も,初年度に続き(1)朝鮮語CALL教材の開発,(2)教材開発技法普及のための講習会を行った.以下,具体的に述べる.1.朝鮮語CALL教材の開発本年もインターネットを通じて利用することのできる教材を開発した,特に本年は,オープンソースの形態素解析エンジンである「MeCab」(めかぶ)を用いて,朝鮮語形態素解析の結果を利用した教材の作成に着手した.形態素解析のための辞書構築については2011年6月12日の朝鮮語教育研究会にて口頭発表を行った.また,この技術を利用した読解のための補助ツールを現在開発中であり,プロトタイプをインターネットですでに公開済みである(URL http://porocise.sakura,ne.jp/korean/morph/analyzer.html).この補助ツールでは単に形態素解析を行って品詞を表示するだけでなく,朝鮮語の漢字語を漢字表記に変換することができる.語彙体系のうちに漢語・漢字語を共有する日本語・朝鮮語においては,こうした漢字表記がなされるだけで,文の解釈が容易になる場合がある.朝鮮語の学習者が興味のある文章を入力し,利用することで,学習の助けになると考えられる.また,ひらがなあるいは日本語文を入力し,自動でハングル転写を行うツールも公開した(URL http://porocise.sakura.ne,jp/korean/hira2han/).補助ツールに関しては語の難易度を表示したり,文章解釈の上でのキーワードをハイライトさせるなど,機能を補充していく予定である.2.CALL教材開発技法普及のための講習会諸事情により,本年は2011年12月と2012年3月の2回,講習会を行った.本年は教材開発よりも,現存する様々なツールをどのように使うかといった点に主眼を置いた.12月は韓国・国立国語院より李承宰・言語情報チーム長を招聘し,朝鮮語教育研究会・例会の場を借りて大規模朝鮮語コーパスの利用方法などについてレクチャーしていただいた.3月の講習会は朝鮮語教育研究会・情報処理分科会の場を借り,同じく大規模コーパスの利用について,実践的なワークショップを行った.次年度も引き続き講習会を行っていく予定である.計画の最終年度である本年も,引き続き(1)朝鮮語CALL教材の開発,(2)教材開発技法普及のための講習会を行った.(1)朝鮮語CALL教材の開発前年度に引き続き,オープンソースの形態素解析エンジンである「MeCab」(めかぶ)を用いて,現代語読解のための補助教材作成を行った.前年度に公開したプロトタイプをさらにブラッシュアップし,また解析用の辞書項目を増やして解析精度を上げたものを公開している(http://porocise.sakura.ne.jp/korean/mecab/main.html).単に解析を行って結果を表示するだけでなく,単語の学習レベルを表示したり,その学習レベルによってインターネット上の朝鮮語辞書へのリンクを設定することができる.

この読解補助教材については2012年6月17日の朝鮮語教育研究会例会にて口頭発表を行った.また,この教材で使用している形態素解析用辞書については,2013年3月15日の言語処理学会にてポスター発表を行った.この他に,「ハングル」能力検定試験の初級(5級・4級)に対応した,作文練習問題を公開した(http://porocise.sakura.ne.jp/korean/kentei/index.html).(2)教材開発技法普及のための講習会本年度は3回の講習を行った.うち1回は既存のコーパス(21世紀世宗計画の成果物)の利用方法について,残り2回は朝鮮語教育研究会ホームページ(http://jakle.sakura.ne.jp/)で公開しているCALL教材について,それぞれ操作と問題作成の実習を行った.年度末には,研究課題の総括としてCALL教材の作成方法や考え方などについてまとめた冊子を作成し,朝鮮語教育研究会会員などに配布した.PDFでも公開の予定である.講習会の開催ペースが当初予定より少なくなっているものの,CALL教材開発,ツールの開発などについては概ね順調に進んでいる.24年度が最終年度であるため、記入しない。次年度が本研究課題の最終年度に当たるため,開発途上にあるCALL教材を完成させることが重要な課題である.また,引き続き教材開発のための講習会を開催する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
手掌足底における悪性黒色腫の癌幹細胞の特定と分子治療法開発

本研究は色素幹細胞内・末端黒子型悪性黒色腫細胞内でのLKB1-AMPKsとDKK1-WNT/β-cateninの解析により、悪性黒色腫の癌幹細胞の特定につなげ腫瘍発生の機序を解明することで分子標的治療へ発展させることを目的とする。本研究計画では以下の研究項目につき進めていく予定である。1汗腺内色素幹細胞でのLKB1-AMPKs系に関わる各遺伝子発現の解析。2末端黒子型悪性黒色腫細胞内でのLKB1-AMPKs系およびDKK1-WNT/β-catenin系シグナル伝達路の解析。3臨床検体を用いた末端黒子型悪性黒色腫・癌幹細胞の探索。4シグナル伝達系を阻害し腫瘍抑制に有効な薬剤の特定本研究は色素幹細胞内・末端黒子型悪性黒色腫細胞内でのLKB1-AMPKsとDKK1-WNT/β-cateninの解析により、悪性黒色腫の癌幹細胞の特定につなげ腫瘍発生の機序を解明することで分子標的治療へ発展させることを目的とする。4シグナル伝達系を阻害し腫瘍抑制に有効な薬剤の特定
水泳および陸上鍛練者の皮膚血流からみた体温調節反応の比較検討

[目的]本研究では,温熱負荷時の皮膚血流調節について陸上運動鍛練者と水泳鍛練者との比較から,トレーニング環境の異なる鍛練者の体温調節機能の特徴を明らかにすることを研究目的とした.[方法]実験の目的,内容の説明後,被験者として協力する事を承諾した男子水泳,陸上選手を対象に26.0°C,40%rhに設定した人工気象室にて利き手と反対側の手を水温を35°Cの浸漬し,その後水温を38,40,43°Cまで段階的に上昇させ温熱負荷を行った.レーザードップラー血流計を用いて,中指末節掌側および前腕部外側に血流プローブを装着して,皮膚血流量の変化を測定した.皮膚血流量の変化から温熱血管収縮反応(Heat-induced vasoconstriction:HIVC)を検討した.[結果]指皮温は,水泳鍛練者,陸上鍛練者ともに全ての水温条件で上昇し,陸上鍛練者群が低かった.%FBFよりみた温熱血管収縮反応(HIVC)は,陸上鍛練者では4分後に初回が出現し,その後血管拡張による血流増加が観察されたが,再び16分後に2回目のHIVCが見られた.その後,26分にFBF%が最低となり,水温43°Cで再び増加した.水泳鍛練者では%FBFの変化らからみたHIVCのはっきりとした変化は認められず,40°Cまでは水温の上昇と共に%FBFが緩やかに上昇し,その後は,43°Cでは急激な増加が認めれた.水泳鍛練者と陸上鍛練者のHIVC反応の違いは,日頃の練習環境の違いによるものと推測された.すなわち,水泳中は皮膚温よりも水温のほうが低く,また水の比重も大きいので運動による産熱は主に伝導によって放出されるので,運動中の体温上昇は陸上運動時と比較して小さいと考えられる.一方,陸上運動時では,主に皮膚血管拡張,発汗反応により熱放散を行っているので,温熱性血管反応が水泳鍛練者と比較して亢進していると考えられる.今後は,運動による温熱負荷時のHIVC,冷血管拡張反応(Cold-induced vasodilation:CIVD)の測定も加えて,水泳鍛練者と陸上運動鍛練者の体温調節機能の違いを検討したいと考えている.[目的]本研究では,温熱負荷時の皮膚血流調節について陸上運動鍛練者と水泳鍛練者との比較から,トレーニング環境の異なる鍛練者の体温調節機能の特徴を明らかにすることを研究目的とした.[方法]実験の目的,内容の説明後,被験者として協力する事を承諾した男子水泳,陸上選手を対象に26.0°C,40%rhに設定した人工気象室にて利き手と反対側の手を水温を35°Cの浸漬し,その後水温を38,40,43°Cまで段階的に上昇させ温熱負荷を行った.レーザードップラー血流計を用いて,中指末節掌側および前腕部外側に血流プローブを装着して,皮膚血流量の変化を測定した.皮膚血流量の変化から温熱血管収縮反応(Heat-induced vasoconstriction:HIVC)を検討した.[結果]指皮温は,水泳鍛練者,陸上鍛練者ともに全ての水温条件で上昇し,陸上鍛練者群が低かった.%FBFよりみた温熱血管収縮反応(HIVC)は,陸上鍛練者では4分後に初回が出現し,その後血管拡張による血流増加が観察されたが,再び16分後に2回目のHIVCが見られた.その後,26分にFBF%が最低となり,水温43°Cで再び増加した.水泳鍛練者では%FBFの変化らからみたHIVCのはっきりとした変化は認められず,40°Cまでは水温の上昇と共に%FBFが緩やかに上昇し,その後は,43°Cでは急激な増加が認めれた.水泳鍛練者と陸上鍛練者のHIVC反応の違いは,日頃の練習環境の違いによるものと推測された.すなわち,水泳中は皮膚温よりも水温のほうが低く,また水の比重も大きいので運動による産熱は主に伝導によって放出されるので,運動中の体温上昇は陸上運動時と比較して小さいと考えられる.一方,陸上運動時では,主に皮膚血管拡張,発汗反応により熱放散を行っているので,温熱性血管反応が水泳鍛練者と比較して亢進していると考えられる.今後は,運動による温熱負荷時のHIVC,冷血管拡張反応(Cold-induced vasodilation:CIVD)の測定も加えて,水泳鍛練者と陸上運動鍛練者の体温調節機能の違いを検討したいと考えている.[目的]本研究では,下肢温浴による温熱負荷時の皮膚血流調節と発汗制御における中枢性・末梢性機序の検討(平成11年度),運動負荷時の皮膚血流調節と発汗制御における中枢性・末梢性機序の検討(平成12年度)について陸上運動鍛練者と水泳鍛練者との比較から,トレーニング環境の異なる鍛練者の体温調節機能の特徴を明らかにすることを研究目的とする.水中での発汗は体温調節においては無効発汗となること,水中運動では水の物理的特性(熱伝導率が高い)により陸上運動と比較して容易に体温上昇を押さえらる.このことから水泳鍛練者と陸上運動鍛練者ではその体温調節機能は異なると考えられる.[方法]

実験の目的,内容の説明後,被験者として協力する事を承諾する男子水泳,陸上選手を対象に26.0°C,33%rhに設定した人工気象室(設備:長崎大学環境科学部)にて下肢温浴による温熱負荷により水温を2841.0°Cまで段階的に上昇させ,レーザードップラー血流計を用いて,左手示指末節掌側および前腕部外側に血流プローブを装着して,皮膚血流量の変化を測定する.皮膚血流量の変化から温熱血管収縮反応(Heat-induced vasoconstriction:HIVC)を検討する.同時に喚起カプセル法により発汗量,発汗拍出頻度,サーミスター温度計により鼓膜温,皮膚温および心拍数の測定を行う.[経過]これまでにすべての実験機器の設置,調節が終了し,予備実験を開始している.まだ例数は水泳選手2名,陸上選手3名と少ないが,予備実験の結果,HIVC発現が水泳選手の方がやや早い傾向であることが観察された.また,同時測定した局所発汗量の内,特に胸部の発汗量において,水泳選手の方が多い傾向であった.第2年度においては,例数を増やすとともに,運動による温熱負荷,冷血管拡張反応(Cold-induced vasodilation :CIVD)の測定も加え,皮膚血流調節と発刊制御における中枢性・末梢性機序の検討を行う予定である.[目的]本研究では,温熱負荷時の皮膚血流調節と発汗制御における中枢性・末梢性機序の検討について陸上運動鍛錬者と水泳鍛錬者との比較から,トレーニング環境の異なる鍛錬者の体温調節機能の特徴を明らかにすることを研究目的とする.水中での発汗は体温調節においては無効発汗となること,水中運動では水の物理的特性(熱伝導率が高い)により陸上運動と比較して容易に体温上昇を押さえらる.このことから水泳鍛錬者と陸上運動鍛錬者ではその体温調節機能は異なると考えられる.[方法]実験の目的,内容の説明後,被験者として協力する事を承諾した男子水泳,陸上選手を対象に26.0°C,40%rhに設定した人工気象室にて利き手と反対側の手を水温を35°Cの浸漬し,その後水温を38,40,43°Cまで段階的に上昇させ温熱負荷を行った.レーザードップラー血流計を用いて,中指末節掌側および前腕部外側に血流プローブを装着して,皮膚血流量の変化を測定した.皮膚血流量の変化から温熱血管収縮反応(Heat-induced vasoconstriction:HIVC)を検討した.[経過及び結果]第2年度では運動による温熱負荷を予定していたが,前年度の実績,また実験機器等に問題があった為,第2年度も引き続き温水による温熱負荷実験とした.今年度は手の温浴による温熱負荷時の温熱血管収縮反応の観察を行っており,現在,結果の解析中である.これまでの観察からHIVC発現パターンが両群で異なっており,同じ運動鍛錬者であっても水泳鍛錬者と陸上運動鍛錬者というトレーニング環境の違いによりその体温調節機能に影響を及ぼしていることが推測される.今後は,運動による温熱負荷,冷血管拡張反応(Cold-induced vasodilation:CIVD)の測定も加えて,水泳鍛錬者と陸上運動鍛錬者の体温調節機能の違いを検討したいと考えている.
シロイヌナズナにおける免疫センサーの活用様式に関する自然変異と環境適応

植物は、微生物由来の因子や自らの細胞のダメージ・破砕成分をパターン認識レセプター(PRR)によって感知し、防御応答を誘導する。しかし、その際、環境ストレス応答に重要なフラボノイドの誘導を抑制するなどトレードオフを伴う。申請者は、モデル植物シロイヌナズナにおいて、微生物認識とダメージ認識に携わるPRRはシグナル伝達・免疫制御の様式も異なること、及びそれらのPRRが協調的・相補的に相互作用することで植物免疫の安全性を高めていることを示してきた。本研究は、シロイヌナズナの多様な環境に生育する生態型(地域個体群)を用いて、PRRのシグナル伝達の様式と耐病性・ストレス耐性との関連性を明らかにし、植物の適応分化に伴うPRRの多彩な役割やその活用様式に関する自然バリエーションの解明を目的とする。まず当該年度において、滅菌培地上で育てた78生態型について、芽生えにショ糖とともにflg22, elf18, Pep1を投与して生重量およびアントシアニン濃度を定量して、それぞれのエリシター応答に関する自然変異を明らかにした。その中には既知のflg22あるいはelf18に非感受性の生態型も含まれており、解析方法の妥当性が確認された。特にPep1応答に変異を示す複数の生態型に着目して、さらに詳細な防御応答や耐病性についての解析を進めている。Pep1受容体はPEPR1・PEPR2の2分子種が存在するためか完全に非感受性となる生態型は解析済みのコレクションの中では得られていない。またPep1処理による生育阻害(生重量)とアントシアニン蓄積の阻害について、特に際立つ相関は見られなかった。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
脳手術支援システムによる手術シミュレーション法の開発

本研究は脳手術支援ナビゲーションシステムを応用し、多モード画像に基づき作成された患者立体脳模型のうえで術前、シミュレーション手術を行い、手術の安全性、確実性を向上させることを目的とする。患者立体脳模型作成のためにCTやMR画像から主要な解剖学的構造を抽出する半自動画像処理法を考案した。従来、こうした画像処理は画像の濃淡値のみより目的構造のセグメンテーションがおこなわれてきたが、組織の不均一性や画像に内包される雑音成分のため正確な抽出が困難であった。私たちは、この問題を克服するため、まず抽出すべき構造の画像特性を分析した。ついで輪郭強調、平滑化、2値化、縮退、拡散、収縮などの画像処理技法を流れ処理として適用し、個々の構造の画像特性に適合する画像域を抽出した。最後に、輪郭追跡により適切と判断された各構造の輪郭データのみを保存した。これら半自動化手法により、より客観的な画像抽出が可能となり、これらの輪郭データをもとに脳構造の立体再構成が容易にできた。輪郭データはワイヤーフレーム化し、脳立体画像として表示、脳立体模型のための型取りデータとした。脳立体模型は紙粘土を素材に試作した。すなわち、断層画像のスライスと同じ厚さの紙粘土板に実物大の輪郭線を印刷し、それを裁断して重畳立体再構成した。模型は台に固定し、手術ナビゲーターを設置して小ヘラで切削、模擬手術を行った。その結果、実際の手術と同じような術野が再現できることを確認した。私達のシステムは脳構造や病巣部の輪郭抽出、脳立体模型の半自動製作を行う。術者は実際の手術と同様、任意の手術体位のもとで開頭や手術アプローチ、さらには病巣摘出を模型のうえで試行できる。こうした実際の手術にきわめて密着した手術シミュレーションは手術の安全性や確実性の向上に寄与するものと考える。1.脳画像からの術野画像再構成法の検討患者の術前CTやMR画像データをコンピュータに取り込み、種々の画像再構成法による術野想定画像を作成し、実際の術中所見と比較検討した。その結果、MR画像より簡便に脳表解剖画像を再構成する重畳法の開発に成功した。本法による術野再構成画像は脳溝や脳回の形態を忠実に再構成するばかりではなく、脳表血管像や脳皮質下病変の術野への投影像も容易に表示できるので、手術シミュレーションを兼ねて開頭範囲や皮質切開線などを画像上で検討した。脳表解剖構造は、脳機能と密接な関係があり、脳表解剖画像に基づいた術前検討はそれらへの手術侵襲の回避にきわめて有用と考えられた。この重畳法はパーソナルコンピュータでも長時間を要することなく実行可能で、実用性に優れている。今後、実例を増やし、本法の有用性を確立したい。画像処理に関しては、重畳法のほか、ボクセルモデル法も検討している。本法は立体構築は簡便であるが、投射像の条件設定は容易でなく、検討を要する。2.画像セグメンテーション法の検討画像情報よりの輪郭抽出は種々の画像フィルターを用いている。フィルターの組合わせにより、特定の患者の特定の構造のセグメンテーションはほぼ満足のいく結果が得られている。しかし、これを自動化するためには、個々のフィルターのパラメーターのみならず、処理の順序も可変化することが必要であり、本年度はまず、この点の研究に重点を置きたい。3.その他脳立体模型の自動製作機は現在設計段階にある。シミュレーション手術のための位置センサー付き非磁性手術機器は2種類試作し、その実用性の検討を行なっている。

患者立体脳模型作成のためにCTやMR画像から主要な解剖学的構造を抽出する半自動画像処理法を考案した。従来、こうした画像処理は画像の濃淡値のみより目的構造のセグメンテーションがおこなわれてきたが、組織の不均一性や画像に内包される雑音成分のため正確な抽出が困難であった。私たちは、この問題を克服するため、まず抽出すべき構造に関心領域を設定し、それらの画像特性すなわち画素の濃淡値、分散値などを分析検討した。ついで輪郭強調、平滑化、2値化、縮退、拡散、収縮などの画像処理技法を流れ処理として適用し、個々の構造の画像特性に適合する画像域を抽出した。それぞれの処理に必要なパラメータは断層画像の1スライスについてあらかじめ最適化し、それを全スライスに援用した。最後に、輪郭追跡により各画像域の輪郭を原画像に重ねあわせて表示し、適切と判断された各構造の輪郭データのみを保存した。これら半自動化手法により、より客観的な画像抽出が可能となり、これらの輪郭データをもとに脳構造の立体再構成が容易にできた。輪郭データはワイヤーフレーム化し、脳立体画像として表示、脳手術支援ナビゲーションシステムの基本画像として手術計画や術中ナビゲーションに利用するとともに脳立体模型のための型取りデータとした。脳立体模型は紙粘土を素材に試作した。すなわち、断層画像のスライスと同じ厚さの紙粘土板に実物大の輪郭線を印刷し、それを裁断して重畳立体再構成した。各構造は色によって区別した。紙粘土模型は台に固定し、手術ナビゲーターを設置して小ヘラで切削、模擬手術を行った。その結果、実際の手術と同じような術野が再現できることを確認した。模擬手術により得られた最適な手術進入路や切除範囲はナビゲーションシステムに記録され、実際の手術時、適宜、手術操作位置とともに表示され、シュミレーションでの検討結果をそのまま手術に活用することができた。
園庭環境の変化が遊び行動に及ぼす影響:エコロジカルマップによる遊びの可視化から

本研究はエコロジカルマップの作成を通じて遊びを可視化することで園庭環境の変化に伴う子どもの遊びの変化を検討することを目的とする。エコロジカルマップとは,子供の遊び行動を身体活動量や強度などの量的データと観察による質的データを組み合わせて図示することによって,子どもにとっての場所の機能的意味をより分かりやすく表現した生態的地図である。この地図を遊び場の理解に援用することで遊び行動を可視化し,遊び行動をより分析的に捉え直すことが期待できる。その上で子どもたちの園庭での遊びを分析し,多様性を持った遊びが生まれる園庭環境を提案することを企図している。
歯周病巣インターフェイスにおける宿主-細菌相互作用に対する分子生物学的アプローチ

本研究により、健康な歯肉縁下プラークでは、通性嫌気性の歯面初期付着細菌が優勢で、歯周炎患者では、嫌気性菌が優勢であったことから、歯周炎の進行に伴って、嫌気性菌の増殖に適した環境へとシフトすることが示唆された。さらに、歯周ポケットが深くなると、骨吸収に関与しているとされるIL-6の検出量が増加傾向にあることが明らかになった。これらの結果を日常臨床にフィードバックし、歯周病診断に活かすことにより、国民の健康の確立に大きく寄与できるものと期待している。本研究では、臨床試料より得られた患者個々の歯周病に特に関連するとされる、免疫学的、細菌学的ならびに遺伝学的パラメーターと、採取部位の臨床病態との関連性を比較・検討し、歯周病の発症・進展機構の解明および歯周病の診断法の開発を目指す。本年度は、東北大学病院附属歯科医療センター歯内歯周療法科を受診し、歯周治療を開始する患者からインフォームドコンセントを得た後、臨床資料・研究試料の収集を行い、予備的な実験を行った。すなわち、種々の臨床資料を得た後、初期治療のスケーリング・ルートプレーニング時に、歯肉試料はポケット底部を掻爬し、歯肉縁下プラークは滅菌ペーパーポイントを用いて採取した。歯肉縁下プラークからgenomic DNAを、歯肉からmRNAを抽出した後、-80°Cにて保存した。プラークgenomic DNAを用いて、歯周病原性細菌特異的なreal time PCR法を確立した結果、健康な歯肉縁下プラークでは、Streptococcus属などの通性嫌気性の歯面初期付着細菌が優勢であり、一方、歯周炎患者の歯肉縁下プラークでは、嫌気性菌が優勢であったことから、歯周炎の進行に伴って、嫌気性菌の増殖に適した環境へとシフトすることが示唆された。現在、歯肉mRNAを用いて、歯周病巣歯肉中のサイトカインプロファイルの解析(RT-real time PCR)をTNF-α、IL-1α、IL-1β、IFN-γ、IL-4、IL-6、IL-8、IL-10、IL-12p40の9種類をターゲットとして進めている。現在までに56試料のうち、24試料までの解析を終えており、今後、試料収集・解析をさらに進め、採取部位の歯周病の病態と細菌学的パラメーターとの関連性を検討する予定である。本年度は、東北大学病院附属歯科医療センター歯内歯周療法科を受診し、歯周治療を開始する患者からインフォームドコンセントを得た後、採取した歯肉mRNAを用いて、歯周病巣歯肉中のサイトカインプロファイルの定量的解析(RT-real time PCR)を行った。TNF-α、IL-1α、IL-1β、IFN-γ、IL-2、IL-4、IL-6、IL-8、IL-10、IL-12p40の10種類をターゲットとして解析した結果、歯周炎患者では歯槽骨吸収と関連して注目されているTNF-α、IL-1α、IL-1β、IL-6の検出率は高く、破骨細胞の形成を抑制するとされるIFN-γ、IL-4、IL-12p40の検出率は低かった。さらに、臨床病態の指標である歯周ポケット深さと各種サイトカイン量との関連性について調べたところ、ポケットが深くなると、IL-6の検出量が増加する傾向にあることが明らかになった。過剰に産生されるIL-6は骨吸収に関与していることも知られており、臨床指標と歯肉mRNAから検出されるIL-6の関連性が示唆されたことは、今後、歯周病有病者のスクリーニング、歯周治療前後の状態を比較することによる治療効果の判定、メインテナンス中のモニタリング手段などに活用することが可能となり、その結果を日常臨床にフィードバックすることができる。すなわち、中年以降の歯周病有病率が高い我が国において、歯周病の早期診断・治療の一助となることで国民の健康の確立にも大きく寄与できるものと期待される。
イランの祭祀・信仰に関するデータベースの構築とペルシア文学論への応用研究

本研究の活動として、イラン・イスラム共和国における祭祀・信仰に関するフィールドワーク、フィールドワークで得られた資料のデータベース化に係る作業、および、文学論への応用研究を中心として行った。具体的には、下記の1から3に示した方法で研究を行った。なお、データ入力や単純な作業についてはペルシア語の専門知識を持つ研究補助者を活用した。1.イラン国内での資料収集:各年度、本研究の経費により、研究代表者または研究第分担者、研究協力者がイラン・イスラム共和国内において古代イランの遺跡に関する画像資料、女性の民間信仰である「ソフレ」の儀礼の映像資料(ビデオ)、民話、伝説、民間信仰などの音声資料を収集した。2.データベースの構築:本研究活動の最も重要な部分として中心的に実施した。これまでに本研究等により収集してきたイランの祭祀・信仰についての資料に関して、XML形式によるデータベース化を進めた。遺跡資料、ソフレ、口承文芸の3カテゴリーに分け、更にサブカテゴリー、イベントデータ、マテリアルデータ等、必要に応じて階層に分けてデータを作成した。原則としてXML形式でデータベース化されており、Webブラウザによる検索が可能な仕様となっている。3.応用研究:本研究によって得られた資料や知見に基づいて研究代表者がペルシア語語源辞書の作成を含めて、言語史的視点からの作業や考察を行ったほか、研究分担者、研究協力者が各自の専門研究分野の視点で応用研究を行った。平成17年度の研究活動は、イランの祭祀・信仰について語源論的分析が可能なデータベース作成作業、イランにおける現地調査、および、実験的な応用研究を中心として行った。1.イラン国内での資料収集:6名からなる調査チームによりイランでフィールドワークを行った。まず、研究代表者(森)と研究協力者1名がイラン南部で古代ペルシアの祭祀・信仰および碑文文字資料を高精細な画像の形で収集した。次に、研究分担者(藤元)と研究協力者1名がテヘラン周辺およびその東方の山村において、女性の民間信仰である「ソフレ」の儀礼の映像資料を収集した。研究分担者(竹原)はテヘラン周辺およびその西方の山村において口承文芸の調査を行い、音声資料を中心に収集した。現地における調整業務と文献資料収集のために研究協力者1名を派遣した。2.データベース作成:1893年にP.Hornによって出版された近世ペルシア語の語源辞書について研究代表者(森)がMacOS用のソフトNisusWriterで入力したデータ(約1200項目)をUnicode形式に変換し、WindowsOS等で作業ができる状態にした。また、作成したデータをデータベース化するための前段階としてデータ項目策定を行った。次年度の作業を行うために項目のサンプルを作成した。次年度以降に作成するデータベース方式として、データ作成の簡単さと検索方法の多様性といった利点からXML形式を採用することにした。3.各文学論への応用研究:本年度の研究によって得られた知見について研究代表者および研究分担者の各自が考察を開始した。このうち、研究代表者は語源論的視点からの研究成果の一部をまとめ、論文とした。(3月公表予定)平成17年度の研究活動は、イランの祭祀・信仰について語源論的分析が可能なデータ作成、これをデータベース化するためのデータ形式の策定、イランにおける現地調査、実験的な応用研究を中心として行った。1.イラン国内での資料収集:本研究の経費によりイランで研究分担者および研究協力者が現地調査を行った。女性の民間信仰である「ソフレ」の儀礼の映像資料(ビデオ)、デジタル音声資料および画像資料を収集した。また、テヘラン周辺およびその西方の山村において口承文芸の調査を行い、音声資料を中心に収集した。現地における調整業務と文献資料収集のために研究協力者を派遣した。2.データベースの開発:本研究活動の最も重要な部分として中心的に実施した。

1893年にP.Hornによって出版された近世ペルシア語の語源辞書について昨年度にデータの整形を行った語源辞書資料を材料として、改良版をXML形式によって研究代表者(森)の主導によりデータベース化した。同データベースに関する検索システムも試作版が完成した。この段階でペルシア語の専門知識を持つ研究補助者を活用した。このデータベースと検索システムについては、アジア・アフリカ学術基盤形成事業国際セミナー「イランとイスラム」(2006年1月14日-15日)でも成果発表を行った。3.文学論への応用研究:本年度の研究によって得られた知見について研究代表者および研究分担者の各自が考察を行っている。このうち、研究代表者は語源学的視点からの研究成果の一部をまとめ、論文とした。(3月公表予定)平成18年度の研究活動は、イランの祭祀・信仰について収集してきた資料について実際にデータベースの形へするための作業、イランにおける現地調査、応用研究を中心として行った。具体的には、下記の1から3に示した方法で研究を行った。なお、データ入力や単純な作業についてはペルシア語の専門知識を持つ研究補助者を活用した。1.イラン国内での資料収集:本研究の経費によりイランのケルマーン州およびヤズド州で研究協力者が調査を行った。女性の民間信仰である「ソフレ」の儀礼の映像資料(ビデオ)、デジタル音声資料および画像資料等を収集した。同儀礼とゾロアスター教との関連を示す資料を映像等で記録できたことが主な成果である。2.データベースの開発:本研究活動の最も重要な部分として中心的に実施した。これまでに本研究等により収集してきたイランの祭祀・信仰についての資料に関して、XML形式によるデータベース化を進めた。口承文芸、ソフレ、遺跡の3カテゴリーに分け、更にサブカテゴリー、イベントデータ、マテリアルデータ等、必要に応じて階層に分けてデータを作成した。原則としてXML形式でデータベース化されており、Webブラウザによる検索が可能な仕様となっている。3.応用研究:本研究によって得られた知見について研究代表者、研究分担者、研究協力者が考察を行っている。本研究による語源学的視点、口承文芸論的視点等による研究成果の一部をまとめ論文として発表した。
高速AFMを用いたATP合成酵素のダイナミクスと機械特性に関する研究

前年度に高速AFMを用いてα_3β_3複合体でATP加水分解に伴うβサブユニットの構造変化を画像化することに成功した。本年度は、βサブユニットの構造変化の詳細を調べ協同性の有無を明らかにするための観察を中心に行った。SPMシミュレータを用いてα_3β_3複合体の結晶構造モデルからAFM画像を再構成した結果、ATP非存在下ではα_3β_3複合体リング構造のうちβはαより凹凸が高く観察されることが分かり、実際に観察されたAFM像と良く一致した。一方、AMP-PNP存在下で観察されたAFM像は、一つのβが開状態で残り二つのβが閉状態であることが分かり、3つのβに同時にヌクレオチドが結合しないことが示された。また、観察されたAFM像は、ATPアナログ結合時の結晶構造から再構成されたシミュレイション像と良く一致し、開状態のβは閉状態より凹凸が高くなることも分かった。3つのβの中で最も凹凸が高い位置を追跡することで構造変化の協同性の有無を調べたところ、βの構造変化は反時計回りに一方向に進んでいることが明らかになった。ATP濃度依存性を調べた結果、βの構造変化の頻度に明瞭なATP濃度依存性がみられ、バルクで計測されたATPase活性のレートに非常によく一致した。ATPase活性はγサブユニットがある場合よりも1/100以下の値で、かつバックステップも多くみられるが、以上の結果はγがなくてもα_3β_3複合体内でATP加水分解の協同性が存在することを示している。αあるいはβが欠損した場合、構造変化の頻度が下がり、方向性も消失することから、サブユニットの構造変化を介して協同性が発揮されていると考えられる。本年度は、高速AFMを用いてF_1-ATPaseのγサブユニット引き抜き実験とα_3β_3複合体のATP加水分解に伴う構造変化の観察を行った。γサブユニット引き抜き実験に関しては、まず高速AFMでイメージング中に任意の位置でフォースカーブを計測するシステムを構築した。このシステムを用いて、分子の位置をAFM画像により確認後、フォースカーブを計測することで、その直後にγサブユニットが実際に消失していることかどうかを確認できるようになった。フォースカーブの解析により、引き抜き時にはγサブユニットは殆どアンフォールディングしていないことを示す結果が得られた。また、引き抜きの際の力は約20pNであることが分かった。α_3β_3複合体の観察に関しては、高速AFMでサブユニットを明瞭に観察することが出来た。観察溶液中にATPを添加することで、6つのサブユニットのうち3つだけがAFM画像で大きな変化が見られた。これはβサブユニットがATP加水分解により構造変化している様子を捉えていると考えている。観察された構造変化はランダムではなく、反時計まわりに順番に生じているように観察され、γサブユニットの反時計回りの回転に関連した構造変化と推測される。また、1個のβサブユニットがAFM探針により破壊された場合、構造変化が生じる頻度が低減することがわかり、この結果はβサブユニットが共同的に構造変化を起こしていることを示唆している。来年度は、α_3β_3複合体の観察を中心に行い、構造変化の頻度のATP濃度依存性や共同性の有無を明らかにしていく予定である。