hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
海洋性雷嵐の日米豪共同総合観測

オーストラリア・ダ-ウィンにおける雷観測を二ヶ年にわたって実施した。実際の観測実施時期は,現地の雨季開始時期に相当する11月・12月のうち,平成8年は11月1ヶ月間,平成9年は11月中旬12月中旬の1ヶ月間としている。具体的な観測項目としては,UHF波帯干渉計方式による雷放電路の三次元可視化,VHF広帯域干渉計観測による雷放電開始機構の理解,雷放電進展光学観測装置(ALPS)によるAttachment processの光学測定である。また実施の観測場所は,直線距離で10km程度隔たったロバートソン及びカウワンディの2地点としている。なお2地点の観測場所を必要とする理由は,放電路の三次元可視化を可能とするためである。一方ニュージーランドの分担者は,VLF/ELF波帯の電磁波を観測し,雷雲頂部から電離層への放電であるRed SpritesやBlue jetsの観測を行い,雲内における放電進展との関係を考察している。さらにオーストラリアの分担者は,雷放電を能動的に発生すべく,ロケット誘雷実験を実施し,日本側のVHF広帯域干渉計観測結果と併せて放電開始機構の理解を計っている。またV.Mazur氏は1998年2月9日14日まで日本を訪れ,これまでの観測データを検討すると共に,来年度以降の観測計画について議論している。平成8年度の海洋性雷嵐に伴う雷活動の観測は、オーストラリア北部の雨期開始直前に当たる平成8年11月の一ヶ月間,ダ-ウィン郊外のロバートソン及びカウワンディの二地点に干渉計システムを設置・稼働することにより行った。この間における同地域での雷嵐活動は,11月4日,5日,6日,17日,19日,20日,21日の合計7日間で,当初の予想より全発雷日数は少ないものの,19,20日の両日の雷活動はとりわけ活発で解析に足る良質のデータを多数取得することがで来ている。さらに19日の雷活動期の終焉期には8例の正極性対地放電(落雷)が記録されており,夏季において正極性落雷は「雷活動の終焉期にしばしば観測される」と言う通説が,熱帯収束帯の雷活動にも適用可能であることを予感させる観測結果となっている。また本プロジェクトの本来の目的の一つである,雷放電路三次元可視化のための干渉計による同時観測例は,合計25例記録されており,現在その解析中で,近日中に関連学会で発表すると共に学術誌に投稿する予定でその準備中である。本プロジェクトは,岐阜大学,オダゴ大学(ニュージランド),グローバルライトニングテクノロジー(オーストラリア)との共同研究という形で実施されているが,岐阜大学は雷撃進展様相の観測及び全方位型ビデオ観測,オタゴ大学はELF/VLF観測,グローバルライトニングテクノロジーはロケット誘雷実験及び雷撃電流観測を実施,各々の成果が期待されている。なおロケット誘雷実験に関しては,今回の期間中には成功するに至っていないことを付記しておく。また岐阜大学の雷撃進展速度の観測は,干渉計による三次元雷放電路可視化の結果との比較により,更なる成果が期待でき解析結果を持ち寄った上で検討会を開催の予定である。本年度ダ-ウィンにおける具体的な雷嵐観測実施は、ダ-ウィンの雨期開始時期である、11月15日から12月19日に実施した。具体的な観測は、UHF波帯干渉計方式による雷放電路の三次元可視化、VHF広帯域干渉計観測による放電開始機構の理解、雷放電進展観測装置(ALPS)によるAttachment processの光学測定であった。また実際の観測場所は直線距離で約10km隔てたロバートソン及びカウワンディと呼ばれる2地点とした。なお2地点の観測場所を必要とする理由は、放電路を三次元可視化を可能とするためであった。ニュージーランドの分担者は、VLF/ELF波帯の電磁波を観測し、雷雲頂部から電離層への放電であるRed spritesやBlue jetsの観測を行い、雲内における放電進展との関係を検討した。さらに、オーストラリアの分担者は雷放電を能動的に発生すべくロケット誘雷実験を実施し、日本側のVHF広帯域干渉計測結果と併せて、放電開始機構の理解を計った。
歯周ポケットが根尖に及んだ歯周炎罹患歯への再植法を往訪した歯周組織再生

歯周炎が進行して、歯周ポケットが根尖まで及ぶと保存は困難とされている。しかし、根尖に及んだポケットが歯根全周ではなく幅の狭い限局的な場合には、根面に残存する歯根膜面積は多く、これを歯周組織再生に有効に利用できる可能性が考えられる。そこで、まず実験動物に垂直性の骨欠損を作製し、患歯を一度抜歯してルートプレーニング後、Group1は元の向きに再植、Group2は180度捻転して再植、Group3は元の向きに再植してGTR、Group4は180度捻転して再植GTRを行った。現在、病理組織学的に観察を行っており、Group1に比較して2、3、4の方が歯周組織再生量は多い傾向がみられているが、部位による結果のばらつきがが多く、定量的な評価を行うには大型の動物により検討する必要が認められるため、現在その準備を進めているところである。さらに、臨床的にも同時に評価を加えており、抜歯適用のの高度歯周炎罹患歯に、患者の同意を得た上で、同様な検討を進めている。現在、症例数が少なく定量的な比較は行っていないが、Group2、3、4では著名な改善、すなわち、Probin depthの現象、Clinical attachmentolevelの増加、Bone levelの増加が認められており、再植法を応用した歯周組織再生法の有効性が示唆されている。今後は臨床例を増やして行くことにより、骨欠損の形態等がどのように影響を与えているかなどの点についても多面的な解析を定量的におこなって、ポケットが根尖に及んだ歯に対する保存の可能性を、歯周組織破壊の形態との関連で明らかにしていく予定である。
環境・化学教育におけるマルチメディア(ビデオ、CD)利用のCAI教材の開発

コンピュータ環境でビデオ動画を取り扱った教材の作成は、あらゆる分野で今後推進されていくものと思われるが、我々は環境教育および化学教育においてマルチメディア教材を作成して教育現場で実践してきた。そして、これらの教材が増えていく中で、教育現場への普及を啓蒙し、さらに教材のデータベースを構築していく予定である。環境・化学教育の分野においてマルチメディア利用の教材を試作し、教育現場に持ち込んで試用評価を受けて改良して実用な教材を開発すべく研究を開始した。まず、化学の分野において、コンピュータ支援の動画システムに適してコースウェアを設計して作成した。吉村が担当する「物理化学実験」の事前学習のためのテーマとして、「中和熱の測定」を選定してコースウェアを作成した。このほか、「機器分析実験」のために、「ガスクロマトグラフ分析法」、「赤外吸収スペクトル分析法」についても作成した。そのコースウェアに従ってビデオ(カメラ)撮影を行い、マルチメディア利用に必要な性能を有するマッキントッシュパソコンのクイックタイム(Quick Time)対応の動画を作成して、ファイル管理できるようにした。クイックタイム(Quick Time)対応のビデオ動画をもとにCAIシステムを作成した。試作されたCAI教材を教育現場で試行し、改良している。
シリカーフッ素化合物を利用した象牙質コラーゲン固定による象牙質齲蝕予防効果

現在、無機質の脱灰抑制と有機質であるコラーゲンの崩壊抑制も必要とされる齲蝕進行抑制剤としてにフッ化ジアンミン銀(サホライド)が用いられているが、塗布後に銀成分に起因した歯質の黒変が起こることからその使用は主に乳歯に限定されている。これまで申請者は、歯質の黒変を防ぐためサホライドの銀成分をシリカに置換したフッ化ジアミンシリケートを調製して齲蝕予防効果を評価した結果、フッ化ジアミンシリケートがサホライドと同等の齲蝕予防効果を有することを報告してきた。そこで本年度は、フッ化ジアミンシリケートの齲蝕進行抑制効果について検討を行った。まず、フッ化ジアミンシリケート処理後のコラーゲンのアパタイト誘導能について評価を行った。ヒト抜去歯より象牙質プレートを調製し、EDTA処理により象牙質プレート表面のスメア層を除去し、コラーゲン線維を露出させた。フッ化ジアミンシリケート溶液を3分間綿球で塗布した後、擬似唾液中に7日間浸漬、攪拌を行った。擬似唾液中のカルシウムおよびリン濃度変化を定期的に測定するとともに、象牙質プレートへのアパタイトの形成を燥作型電子顕微鏡で観察を行った。また象牙質プレート表面に生成された結晶性物質の組成分析をX線マイクロアナライザーにて行った。その結果、擬似唾液中のカルシウムおよびリン濃度は経時的に減少し、擬似唾液からリン酸カルシウムが析出していることがわかった。象牙質プレートの電子顕微鏡観察では、ハイドロキシアパタイト様の結晶が表面に堆積しており、コラーゲン線維にも強固に付着していた。結晶の組成分析の結果、カルシウムとリンがCa/P=1.4(モル比)の割合で検出されカルシウム欠損アパタイトが析出していることが確認された。したがってフッ化ジアミンシリケートは擬似唾液からアパタイトを析出させる効能を有していることが示唆され、齲蝕進行抑制剤としての有用性が期待された。象牙質はエナメル質と比較して有機質の含有率が多く、したがって、象牙質齲蝕進行抑制においては無機質の脱灰抑制とコラーゲンなどの有機質の崩壊抑制の両面からのアプローチが要求される。現在、臨床において多用されているフッ化ジアンミン銀(サホライド)はその両方の効果を有してはいるが、歯質の変色が起こることから永久歯においての使用は制限されてきた。そこで申請者はシリカのコラーゲン固定効果に着目し、フッ化ジアンミン銀の銀をシリカに置換したフッ化ジアミンシリケートを調製した。本研究ではまず、フッ化ジアミンシリケートの無機質脱灰抑制効果をフッ化ジアンミン銀などのフッ化物と比較検討を行った。牛前歯唇面を鏡面研磨を行った後に、パラフィンワックスを用いて研磨面をいくつかの小部分に分割し、フッ化ジアミンシリケートなどのフッ素処理を行うフッ素処理群と非処理群とに分けて処理後、脱灰溶液中にて24時間脱灰を行った。脱灰深度を表面粗さ測定器にて測定した結果、非処理群の脱灰深度は35.1±5.0μmでこの値を100%として百分率で表すと、フッ化ジアミンシリケート処理後の脱灰深度は85.2±4.6で非処理群と比較して有意に低い値であった。さらにその値は、同濃度のフッ化ナトリウム(95.5±5.1)や酸性リン酸フッ素溶液(93.6±7.0)と比較しても低い値を示した。フッ化ジアンミン銀は75.5±4.6であり、4種のフッ化物の中では象牙質脱灰抑制効果が一番優れていた。本研究の結果、フッ化ジアミンシリケートはフッ化ジアンミン銀と同等の象牙質無機質脱灰抑制効果を有していることが明らかとなった。本処理法は歯質を変色させない点からも象牙質齲蝕抑制剤としての有用性が示唆された。齲蝕予防に関して、エナメル質の歯質強化が有効とされているが、齲蝕が一度発症した症例に対しての齲蝕進行抑制を期待する場合には、無機質主体のエナメル質の脱灰を抑制するだけでなく、コラーゲンなどの有機質含有量に富む象牙質の崩壊を抑制する必要がある。そこで、申請者はシリカのコラーゲン固定効果に着目し、フッ化ジアンミン銀の銀をシリカに置換したフッ化ジアミンシリケートについて検討してきた。本研究では、フツ化ジアミンシリケートのコラーゲン固定能を定量的に評価するために、TypeIコラーゲンをフッ化ジアミンシリケートにて処理した後、寒天に包埋し、塩酸コラゲナーゼによるコラーゲンの崩壊度の定量を行った。また、シリカ単体による効果を確認するためシリカ単体化合物であるテトラメトキシシランをコラーゲンに作用させ同様の検討を行った。対照群としてはコラーゲンを蒸留水、フッ化ナトリウム、フッ化ジアンミン銀で処理したものを準備した。蒸留水およびフッ化ナトリウムで処理したコラーゲンは、短期間でコラーゲンの崩壊が生じたのに対して、フッ化ジアミンシリケートで処理したコラーゲンは完全に崩壊するのに20日以上を要した。一方、シリカ単体およびフッ化ジアンミン銀で処理した場合、1か月経過の時点においてもコラーゲンの崩壊はほとんど認められなかった。

以上の結果より、シリカおよび銀イオンのコラーゲン繊維への作用は、コラーゲン繊維の崩壊を抑制しており、コラーゲンの固定能を有することが示唆された。したがって、フッ化ジアミンシリケートはフッ素による無機質の脱灰抑制効果とシリカによる有機質の崩壊抑制効果の両面から象牙質齲蝕の進行を抑制することが可能であると考えられた。現在、無機質の脱灰抑制と有機質であるコラーゲンの崩壊抑制も必要とされる齲蝕進行抑制剤としてにフッ化ジアンミン銀(サホライド)が用いられているが、塗布後に銀成分に起因した歯質の黒変が起こることからその使用は主に乳歯に限定されている。これまで申請者は、歯質の黒変を防ぐためサホライドの銀成分をシリカに置換したフッ化ジアミンシリケートを調製して齲蝕予防効果を評価した結果、フッ化ジアミンシリケートがサホライドと同等の齲蝕予防効果を有することを報告してきた。そこで本年度は、フッ化ジアミンシリケートの齲蝕進行抑制効果について検討を行った。まず、フッ化ジアミンシリケート処理後のコラーゲンのアパタイト誘導能について評価を行った。ヒト抜去歯より象牙質プレートを調製し、EDTA処理により象牙質プレート表面のスメア層を除去し、コラーゲン線維を露出させた。フッ化ジアミンシリケート溶液を3分間綿球で塗布した後、擬似唾液中に7日間浸漬、攪拌を行った。擬似唾液中のカルシウムおよびリン濃度変化を定期的に測定するとともに、象牙質プレートへのアパタイトの形成を燥作型電子顕微鏡で観察を行った。また象牙質プレート表面に生成された結晶性物質の組成分析をX線マイクロアナライザーにて行った。その結果、擬似唾液中のカルシウムおよびリン濃度は経時的に減少し、擬似唾液からリン酸カルシウムが析出していることがわかった。象牙質プレートの電子顕微鏡観察では、ハイドロキシアパタイト様の結晶が表面に堆積しており、コラーゲン線維にも強固に付着していた。結晶の組成分析の結果、カルシウムとリンがCa/P=1.4(モル比)の割合で検出されカルシウム欠損アパタイトが析出していることが確認された。したがってフッ化ジアミンシリケートは擬似唾液からアパタイトを析出させる効能を有していることが示唆され、齲蝕進行抑制剤としての有用性が期待された。
フッ素徐放性充填修復材の破壊・変形挙動と接着耐久性に関する要因の解析

現在までに数々のフッ素徐放性充填修復材が使用されてきているが,いずれの材料も口腔内での機械的負荷あるいは化学的侵襲に対して長期の安定した耐久性のある材料と呼ばれるほどではない.本研究課題では,フッ素徐放性充填修復材料に対する静的あるいは動的な機械的負荷ならびに化学的侵襲を与えた時におこる材料の変形,破壊あるいは崩壊挙動と,これらの修復材料と象牙質との接着耐久性に関して検討した.特に本研究では,いとぐちとしてフッ素徐放性充填修復材料の材料特性を検討することに重点をおいて研究を行なった.従来型グラスアイオノマーセメントは硬化後もその強度が増加することが知られている.しかし,セメントをとりまく水分がセメントの破壊に対する抵抗性を減じていると考えられた.特に,酸性雰囲気においてはより表面構造の劣化が激しくなった.レジン強化型グラスアイオノマーセメントはレジン成分の添加によりセメント硬化体自体の強度は増加したものの,塑性的な性質が増大し機械的負荷に対して大きな変形を示すことが明らかとなった.弾性変形あるいは塑性変形をとわず,変形量の大きい修復材料は耐久性の面で不安を示すことになるであろう.コンポマーならびにフッ素徐放性コンポジットレジンはグラスアイオノマー系材料に比べて,優れた機械的性質を示した.これは硬化体マトリックスの強さとフィラーによるものと思われた.また,これらの修復材料の接着耐久性については,繰り返し機械的負荷後に低下を示すものの,グラスアイオノマーセメント系材料に比べて,優れた接着性を示した.しかしながら,接着耐久性に関しては,ボンディング材の接着性と強度に依存している.コンポマー系材料では,特に吸水性が大きいことからボンディング材との接合面等の強度がその耐久性に影響を及ぼすものと考えられた.接着耐久性については,影響因子についてさらに今後も検討を続けてゆく予定である.現在までに数々のフッ素徐放性充填修復材が使用されてきているが,いずれの材料も口腔内での機械的負荷あるいは化学的侵襲に対して長期の安定した耐久性のある材料と呼ばれるほどではない.本研究課題では,フッ素徐放性充填修復材料に対する静的あるいは動的な機械的負荷ならびに化学的侵襲を与えた時におこる材料の変形,破壊あるいは崩壊挙動と,これらの修復材料と象牙質との接着耐久性に関して検討した.特に本研究では,いとぐちとしてフッ素徐放性充填修復材料の材料特性を検討することに重点をおいて研究を行なった.従来型グラスアイオノマーセメントは硬化後もその強度が増加することが知られている.しかし,セメントをとりまく水分がセメントの破壊に対する抵抗性を減じていると考えられた.特に,酸性雰囲気においてはより表面構造の劣化が激しくなった.レジン強化型グラスアイオノマーセメントはレジン成分の添加によりセメント硬化体自体の強度は増加したものの,塑性的な性質が増大し機械的負荷に対して大きな変形を示すことが明らかとなった.弾性変形あるいは塑性変形をとわず,変形量の大きい修復材料は耐久性の面で不安を示すことになるであろう.コンポマーならびにフッ素徐放性コンポジットレジンはグラスアイオノマー系材料に比べて,優れた機械的性質を示した.これは硬化体マトリックスの強さとフィラーによるものと思われた.また,これらの修復材料の接着耐久性については,繰り返し機械的負荷後に低下を示すものの,グラスアイオノマーセメント系材料に比べて,優れた接着性を示した.しかしながら,接着耐久性に関しては,ボンディング材の接着性と強度に依存している.コンポマー系材料では,特に吸水性が大きいことからボンディング材との接合面等の強度がその耐久性に影響を及ぼすものと考えられた.接着耐久性については,影響因子についてさらに今後も検討を続けてゆく予定である.本研究の目的であるフッ素徐放性修復材料と象牙質との接着耐久性を評価するにあたり,材料自体の基礎的データを把握する必要があることから,研究プロジェクト開始にあたる本年度は,フッ素徐放性修復材料の静的機械的性質のキャラクタリゼーションを主体として実験をおこなった。フッ素徐放性修復材料の機械的強度の荷重速度依存性についての実験を光重合型および従来型グラスアイオノマー充填用セメントについておこなった。ダイアメトラル引張強度について最初に実験をおこなったが,測定強度に対する荷重速度依存性が不明瞭であった。これは材料自体の引張強度が小さすぎたことが原因と考えられたため,圧縮強度についても実験をおこなった。実験より,光重合型グラスアイオノマーセメントは酸塩基反応からなる従来型セメントよりも荷重速度の依存性が著明であることがわかり,これはマトリックス中のレジン成分が荷重負荷時にセメント硬化体の塑性変形能に影響を与えているものと推測された。さらに,光重合型,従来型グラスアイオノマーセメントの静的加圧下での変形挙動について実験をおこなった。圧縮加圧下での変形は両タイプとも加圧直後に24時間値の7090%に達した。光重合型は一般に大きな加圧下での変形が現れたが,荷重を除去するとその変形は回復する傾向にあった。従来型と光重合型での加圧下での変形挙動に違いがあることが明らかとなった。また,機械的性質を評価する重要なパラメータである破壊靭性値(K_<IC>)についても数種の市販材料をもちいて評価をおこなった。フッ素徐放性コンポジットレジンならびにコンポマーは大きな破壊靭性値を3ヶ月にわたり維持することが明らかとなった。これらの基礎的データをふまえ,来年度は象牙質に対する接着について実験をおこなう予定である。

本研究はフッ素徐放性修復材料の口腔内での劣化と接着耐久性に影響を及ぼす材料学的な要因と臨床操作的要因を明らかにしより耐久性のある修復材料開発のための基礎的知見を得ることを目的としたものである.前年度はグラスアイオノマーセメント,コンポマーならびにフッ素徐放性コンポジットレジン材料自体の機械的性質について強さ,圧縮クリープならびに破壊靭性値の測定を行った.本年度も圧縮クリープ実験を継続中である.レジン添加型グラスアイオノマーは静的荷重下に大きな変形挙動を示していることが再確認された.本年度から接着耐久性の評価を開始した.牛歯象牙質とフッ素徐放性材料の接着耐久性の評価をおこなうにあたり,今後の実験の基礎データとするため静的条件でせん断接着強度の測定を開始した.さらに,フッ素徐放性修復材料と象牙質との接着界面での破壊靭性値をNTP試験片を使用したRuseの方法に準じて算出した.実験では,接着強度自体がこれらの材料では小さいため,データの再現性が得られ難い結果となった.繰り返し荷重下での接着耐久性を評価するために,繰り返し荷重試験機の作成を開始した.接着強度が小さいことと,試験片の湿度を保持しないと接着が持続しない点など,多くの問題点を解決するために試験機の改良を重ねている段階である.口腔内でのグラスアイノマー系材料劣化の要因の一つと推測されている酸性リン酸フッ素溶液塗布の影響について検討を行った.6回までの繰り返し塗布の段階ではダイアメトラル引張強さに有意な減少は見られなかったものの走査電子顕微鏡観察では材料によっては表層下20μm程度まで化学的侵襲をうけていることがわかった.フッ素リチャージ効果を期待したフッ素塗布は材料の耐久性に影響を及ぼす要因となりうるものと推測された.本年度はフッ素徐放性修復材料接着耐久性の評価に関する実験を行った。抜去したウシ中切歯の600番の耐水研磨紙で仕上げた象牙質面を被着歯面とした。フッ素徐放性修復材料として従来型充填用グラスアイオノマーと市販のグラスアイオノマーモディファイドコンポジットレジン(コンポマー)について接着耐久性を評価した。従来型グラスアイオノマーについては、象牙質面のコンディショニングを行い、メーカー指定の粉液比で練和し直径3mm高さ3mmの円柱状プラスチック型に充填して象牙質面と接着を行なった。コンポマー材料においてはメーカーの指定する表面処理の後、ボンディング処理を行い、従来型と同様に円柱状プラスチック型に充填して象牙質面と接着を行なった。試料は作製直後に37°C、相対湿度90%の保湿器に1時間保管した。試作の繰り返し荷重試験機に試料を固定し、接着された充填材料の側方から圧子で荷重をかけ、圧子が試料表面の位置から試料を側方に100μm押すように設定し毎秒1回の速さで繰り返し荷重を与えた。ベースラインとして繰り返し荷重をかける前の修復材料の剪断接着強さをインストロン万能試験機にて測定した。被験試料は所定の繰り返し荷重負荷後に剪断接着強さを測定し、ベースラインデータと比較した。従来型グラスアイオノマーでは剪断接着強さは小さくの3000回の繰り返し負荷中に試料の破断がみられた。しかしながら、試料作製後時間が経過すると繰り返し負荷下での接着耐久性の向上みられた。これは、酸塩基反応の進行が接着耐久性を向上させているものと推察された。
松平定信の世界観と国家意識

本研究の特色は、寛政期の対外政策を、当該期を世界観の変容というダイナミズムの中に位置づけた点にある。具体的には以下のことが解明できた。(1)蝦夷地政策に積極的であった田沼期と蝦夷地幕領期との間に位置する寛政改革期は、蝦夷地政策を展開させる重要な一段階であった。(2)対ラクスマン外交は、むしろ、日本の伝統的な対外関係のあり方に即して策定された(3)定信はロシアに対する深い知識を背景に、礼節を持った法治国家、すなわち、文明の国として、ロシアに対し日本を対置した(4)「鎖国」の観念がナショナリスティックな色彩を帯びつつ、日本の国是として定着する契機は、日露紛争という近世日本が初めて遭遇した深刻な対外的危機にあった。本研究は、松平定信の著述及び蔵書を主な素材として、定信の世界観と国家意識を明らかにしようとするものである。今年度は、文化5年段階での松平定信の世界観と国家意識を解明することをテーマに掲げ、研究を行った。まず定信の著作「秘録大要」の内容分析と、執筆の事情を考察した。その結果、本書が、文化3年から4年にかけて起こった日露紛争を契機としていたこと、定信が、ロシア問題を、当該期政治・外交の最大の懸案事項ととらえ、それへの適切な対策を考えるためには、まずロシアという国家の特質を理解することが重要であることを、子孫に伝えるために本書を執筆したことが明らかとなった。次に、定信が「秘録大要」に付した書目リスト「集書披閲」の中から、「魯西亜志」「鄂羅斯紀事」「北辺秘録」「大幸雑録」「寒沢秘説」「覆霜秘説」「北狄政要」「環海異聞」の8編のロシア事情に関わる書物について、作者の経歴や成立事情、内容の特質などをそれぞれ調査し、これら書物のロシア情報が定信のロシア観にどのような影響を与えたのか、その関係を解明した。1冊1冊の内容を丹念に読み解く中で、定信が細心の注意をはらい写本そのものを制作し、ロシア関係の蔵書を増やしていたこと、また、定信が、新興の巨大帝国ロシアに対して、文明国としていかに対峙するかを考え続けていたことが明らかとなった。以上の作業に平行して、次年度以降の研究の準備をはじめた。定信が蝦夷地政策に積極的姿勢を開陳した本多忠籌宛て書状は、作成年月日が未詳のものであり、内容分析を行い、年次を確定した。上記の研究の一部を、論文「近世の対外関係」(『日本の歴史』近世・近代編ミネルバ書房、近刊予定)としてまとめるとともに、「秘録大要」を紹介するコラム「松平定信とロシア」(同上書)を執筆した。まず定信の著作「婆心録」の内容分析を行った。その結果、本書が、よく知られている海防論としての書物ではなく、文化3年から4年にかけて起こった日露紛争をめぐって、ロシア側の動向と日本側の対応について分析した異なる書物であることが判明した。老中を退いた後の定信が幕政を批評した文章はほとんど知られておらず、重要な史料であることが明らかとなった。次に、林子平の著作「三国通覧図説」を定信が政権の座にあった時代に刊行された書物として読み直し新興の巨大帝国ロシアに対して、日本がいかに対峙するのかを課題としていた時代の産物であることを明らかにした。この研究は、定信研究を普遍化する試みとして実施したものである。また、これまでの研究を踏まえ、ラクスマン来航に際して定信が主導して作成した「国法書」を再検討した。その結果、「国法書」を「鎖国」観念を創出したものとみなす通説を否定する事実を突き止め、それに伴い、「国法書」の歴史的評価も変更されることを解明した。この成果は、学会誌に発表すべく論文化を進めているところである。上記の研究の一部を、「『三国通覧図説』-衝撃の「蝦夷国全図」-」(『歴史と地理日本史の研究』231号)に発表した。

近年の研究では、18世紀後半以降のロシアの日本北辺への進出に直面して、近世初期に形づくられた対外関係の枠組みが「鎖国」としてとらえ直され、外交秩序の再編がなされたことが明らかにされている。しかし、その再編をささえた思想・意識のありようについては、まだ未解明のまま残されている。近世初期に形作られた外交秩序を支えた華夷観念が、ロシアの進出に直面してどのように変化したのか。18世紀後期に突如現れたロシアという未知の国家を、日本はどのようにとらえ、自らをどのように対峙させようとしたのか。より具体的には、この大きな転換の時代に、政権の座にあって、ロシアと現実に対峙した松平定信を素材として、寛政期に始まる対外関係の再編を支えた意識の解明を進めることが本研究の目的である。この目的に従い、文化年間の定信の著作「秘録大要」の中に付された書目リスト「集書披閲」を対象にした研究を進めた。「集書披閲」は、子孫に対してロシア学習をすすめる定信が、学ぶべきテキストとして選定した書物をリストアップしたものである。32点を越える書物1点1点の読解をほぼ終えることができた。この作業を踏まえ、定信が老中職にあった寛政段階の対外政策とそれを支えた世界観と国家意識の解明をすすめているところである。近年の研究では、18世紀後半以降のロシアの日本北辺への進出に直面して、それ以前の対外関係の枠組みが「鎖国」としてとらえ直され、外交秩序が再編されたことが解明されたが、その背景となる意識については、未解明であった。そこで本研究では、松平定信の著述と蔵書を主な素材として、定信の世界観と国家意識の解明を試み、2編の論文にまとめた。「松平定信と『鎖国』」(『史林』95-3、2012)では、松平定信の対ロシア外交の特質を、彼の世界認識を踏まえ明らかにした。すなわち、ラクスマンへの対応の焦点は江戸回航の阻止であり、そのために幕府が通商を容認したこと、これは従来の日本の対外方針の枠内にあり、かつ、世界最大の帝国ロシアの強大な軍事力への怖れを背景としていたことを明らかにした。また文化露寇事件後の定信は、幕吏敗走への批判集中が幕府の権威を揺るがしていることを重く見て、通商否認へと態度を転換したことを解明し、事件の敗北が文化期以降の幕府の対外政策の方向を規定したと指摘した。「寛政改革期の蝦夷地政策」(投稿中)は、寛政改革期の蝦夷地政策は、幕府が蝦夷地の開発を進めようとした田沼期の積極策を起点とし、寛政11年(1799)の東蝦夷地幕領化に帰結する歴史過程の中にどう位置づけられるのかについて検証したものである。すなわち、田沼期と寛政改革期は、ロシアの脅威を危機としてとらえる点で、問題意識を共有しており、幕府が直接的に蝦夷地政策に取り組む必要を認める点で一つの流れの中に位置づけられること、寛政改革期には、蝦夷地の軍事的防衛とアイヌの帰服策の必要が確認され、東蝦夷地幕領化に展開する土台が作られたことを明らかにした。以上の2編は、個々の外交・蝦夷地政策を世界認識・国家意識との連関においてとらえなおしたものであり、研究を大きく深化させたものと考えている当初予定した分析は、ほぼ終了し、まとめる段階にきているが、最初に投稿した論文が採択されず、その書き直しで、大幅に時間をとられたため。幸い、採用が決定し、次年度に発表される予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。定信が老中職にあった寛政段階の対外政策とそれを支えた世界観と国家意識の解明に関わり、今年度中に新たに二つの論文を発表するべく、作業を進めているところである。計画遂行上の問題は特にない。
作家・北杜夫の病跡学研究

原著論文「作家・北杜夫と躁うつ病ー双極性障害の診断ー」が、平成30年6月の日本病跡学会誌に掲載された。抄録内容は以下。「作家・北杜夫は、『どくとるマンボウ航海記』『楡家の人々』『輝ける碧き空の下で』などの作品で知られ、また自身が精神科医であり,かつ躁うつ病に罹患していたことを公にしたことでも有名である。北杜夫を病跡学研究の対象とするにあたり,序論である本稿では,双極性障害と診断することの妥当性を検討した。エッセイ等の資料から躁病エピソードと抑うつエピソードを概観し,DSM-5の診断基準と照らし合わせた。その結果、「双極1型障害」と診断した。また特に、初回の躁病エピソードといわれている39歳時から5年間の気分変動に着目したところ、「急速交代型」「混合状態」の特徴を有した時期があったものと考えられた。」第二報は、平成31年1月に「信州大学附属図書館研究」において、「作家・北杜夫と躁うつ病ー顕在発症前エピソードと『どくとるマンボウ航海記』ー」の表題で発表した。抄録内容は以下。「作家・北杜夫の双極性障害は、39歳時の躁病エピソードが初発とされているが、それ以前の時期にも、気分変動が存在していた可能性がある。本論では、この顕在発症前の時期に焦点をあて、その精神状態と創作との関連性を考察した。辻邦生との往復書簡集を主な資料として、『どくとるマンボウ航海記』執筆前後の1959-1960年(32-33歳)頃の精神状態を推察した。この時期には既に、躁状態やうつ状態もしくは混合状態を呈していた可能性が高く、これらの精神状態が初期作品の創作に大きく関与しているものと考えられた。特に意欲・活動性のベクトルが上昇に転じる「うつ病相(うつ状態)の後期」が、執筆活動には適した時期であった可能性を指摘した。また同作品が、それまでの文壇にはなかった独自性と新規性を有していることにも言及した。」原著論文「作家・北杜夫と躁鬱病ー双極性障害の診断ー」を作成し、日本病跡学会雑誌に投稿、平成28年9月14日受稿。現在、再投稿査読中。論文の抄録内容は以下。「作家・北杜夫(1927-2011年)(本名:斎藤宗吉)は、『どくとるマンボウ航海記』『楡家の人々』『輝ける碧き空の下で』などの作品で知られ、また自身が精神科医であり、かつ躁鬱病に罹患していたことを公にしたことでも有名である。北杜夫を病跡学研究の対象とするにあたり、本稿ではまず、双極性障害と診断することの妥当性を検討した。エッセイ等の資料から躁病エピソードと抑うつエピソードを概観し、DSM-5の診断基準と照らし合わせた。その結果、「双極I型障害」の診断で間違いないことを確認した。」(本文文字数21714字。図2枚)。具体的には、北杜夫の著作物を「長篇小説」「短篇小説集・エッセイ・旅行記・童話」「対談」「その他」に分類し、出版年を横軸、出版数を縦軸とした年譜を作成した。また同年譜に、躁病エピソードを線グラフ(病状の程度をグラフの高低で表した)で追加した。略歴・病歴を6期にわけて要約したうえで、躁病・抑うつ病エピソードの周期、季節変動の傾向を考察した。操作的診断基準であるDSM-5の双極I型障害の診断基準項目を挙げたうえで、それに該当する北杜夫の躁病エピソードをエッセイ等から抜粋して提示した。双極性障害・躁鬱病の診断は妥当であり、現代の診断基準においても双極I型障害に矛盾しないことを考察した。また、1966年(39歳)から1970年(43歳)の病歴を詳細に解析し、双極性障害の特定用語である「急速交代型」「混合状態」の特徴を有した時期があったことを指摘した。原著論文を1編作成し、投稿、第一回の査読までを平成28年度中に終了した。現在、再投稿査読中で、初年度の進捗としては概ね順調と考えた。第一報であるため、まずは北杜夫の著作物(ジャンル、著作数)と略歴・病歴を概観することから研究を開始した。著作数を時系列で棒グラフ化し、また躁病エピソードの病状変動を線グラフで表すことで、躁状態と書作数の関係性を可視化した。それにより、例えば1977年(50歳時)の出版数が突出して多いこと、それが躁病エピソードとも関連していることを指摘することができた。これまで北杜夫の診断名は、自他ともに「躁うつ病」で認知されてきたが、精神科の診断基準は現在まで修正・更新が継続されており、最新の米国精神医学会による診断基準(DSM-5)に準拠して診断確定することが研究の端緒としては必要であると考えた。

北杜夫の躁病エピソードにおける具体的な病状を抽出し、DSM-5の診断基準と比較したところ、双極I型障害の診断に合致することを指摘できた。また「急速交代型」(1年間に気分変動の4回以上存在する)、「混合状態」(躁病エピソードと抑うつエピソードが同時に存在する状態)を有する時期(特に39歳から43歳の5年間)が存在したことを考察した。このような指摘は、これまで精神科医である北杜夫自身からも、他の精神科医、研究者からもなされておらず、本研究から得られた大きな成果と考える。第二報以降では、顕在発症とされる39歳より前の病歴の有無(うつ病エピソードや軽躁病エピード)や、その病状が初期作品群に与えた影響、創作活動における環境因の解析などを進めていく予定であり、研究の土台となる第一報を平成28年度に完成できたことは大きな進展であったと考えた。平成28年度に投稿した第一報の原著論文「作家・北杜夫と躁鬱病ー双極性障害の診断ー」は、1回の査読の後、平成29年7月に受理され、平成30年6月の病跡学雑誌に掲載予定となっている。(5月9日現在、掲載前の校正段階)。第二報として「作家・北杜夫と躁鬱病ー『どくとるマンボウ航海記』における「心的エネルギー」論ー」を平成29年10月に投稿し、平成30年2月に第一回査読結果の通知(要修正)があり、現在、再投稿の準備段階にある。第二報論文の抄録内容は以下。「作家・北杜夫(1927-2011年)の双極性障害は、39歳時の躁病エピソードが初発とされているが、それ以前の時期にも、気分変動が存在していた可能性がある。本論では、この顕在発症前の時期に焦点をあて、その精神状態と創作との関連性を考察した。辻邦生との往復書簡集を主な資料として、『どくとるマンボウ航海記』執筆前後の1959-1960年(32-33歳)頃の精神状態を推察した。この時期には既に、躁状態や抑うつ状態もしくは混合状態を呈していた可能性が高く、これらの精神状態が初期作品の創作に大きく関与しているものと考えらえた。「心的エネルギー」の観点から、『どくとるマンボウ航海記』の創作過程を考察し、心的エネルギーのベクトルが上昇に転じる「うつ病相の後期」が、執筆活動には適した時期であった可能性を指摘した。また同作品が、それまでの文壇にはなかった独自性と新規性を有していることにも言及した。」具体的には、『若き日の友情辻邦生・北杜夫往復書簡』の内容を詳細に検討し、特に北杜夫が『どくとるマンボウ航海記』を執筆した前後の時期に記した書簡内容から、当時の北の精神状態を推定し、その気分変動が同作の執筆に大きく関与していた可能性を考察した。平成28年度に投稿した第一報原著論文が平成29年度に受理され、平成30年に掲載予定(日本病跡学会誌95号)となっている。また第一報の内容を踏まえて、第二報原著論文を平成29年度に投稿し、既に査読を受け、再投稿の準備段階に入っている。これらは北杜夫の病跡学研究における初の本格的学術論文・原著論文であり、その端緒を論文掲載という具体的な結果として開けた意義は大きい。また精神医学と人文学の領域横断を試みた点においても、「挑戦的萌芽研究」として大きな意義を持つと考える。第三報「作家・北杜夫と躁鬱病ー初期作品の系譜ー」、第四報「作家・北杜夫と躁鬱病ー北杜夫をめぐる人びとー」も概ね初稿版の完成段階にあり、第二報が受理され次第、投稿していく予定である。また第五報論文として、「北杜夫『狂詩』ー創作の原点ー」の作成を開始している。原著論文「作家・北杜夫と躁うつ病ー双極性障害の診断ー」が、平成30年6月の日本病跡学会誌に掲載された。抄録内容は以下。「作家・北杜夫は、『どくとるマンボウ航海記』『楡家の人々』『輝ける碧き空の下で』などの作品で知られ、また自身が精神科医であり,かつ躁うつ病に罹患していたことを公にしたことでも有名である。北杜夫を病跡学研究の対象とするにあたり,序論である本稿では,双極性障害と診断することの妥当性を検討した。
革新的応力場制御による高秩序ナノ空間構造体の創製と展開

1.高品質、単結晶金属ナノワイヤアレイ作製条件の最適化基板の加熱温度や加熱時間、昇温速度、そして成長領域と非成長領域での金属薄膜の厚さが成長領域における金属薄膜中の応力勾配に及ぼす影響を実験的かつ理論的に解明し、単結晶金属ナノワイヤアレイ作製条件の最適化を実現した。さらに、成長領域の金属薄膜厚さによるナノワイヤの直径および長さ、密度に及ぼす影響を明らかにし、単結晶金属ナノワイヤアレイの寸法および密度の制御を実現した。2.半導体ナノ空間構造体配列の作製手法の確立厚さ300μmのCu基板を用いて化学酸化法によりCuOナノフラワ/Cu(OH)2ナノワイヤを作製した。その後、加熱還元法によりCu2Oナノ構造体を作製した。化学酸化法において、反応時間を5分から120分まで変化させ、CuOナノフラワの形状制御を実現した。また、Ar雰囲気中にて加熱温度を300 oCから900 oCまで変化させ、Cu2Oナノ構造体の品質制御を実現した。さらに、応力場の制御によりFe2O3ナノグラスの創製に成功し、高秩序、高品質、高密度の半導体ナノ空間構造体の作製手法を確立した。3.原子配列の密度がナノ空間構造体の形成に及ぼす影響の解明金属薄膜の原子配列の密度は応力および応力勾配の大きさとともに原子の拡散速度に影響を及ぼす。また、金属薄膜の表面酸化物における原子配列の密度も金属ナノワイヤと半導体ナノ空間構造体の成長に重要な役割を果たす。本研究では、根元から押し出すように成長する金属ナノワイヤの生成と,先端から伸びるように成長する半導体ナノ空間構造体の酸化生成を決定するメカニズムを、原子配列の密度を動力学的に解析することにより明らかにした。そして、各温度状態における原子密度の変化を考慮に入れ、ナノワイヤおよびナノ空間構造体成長の最適条件を特定した。これまで予定されていた研究計画は順調に実施されており、高密度かつ高品質なAlナノワイヤアレイおよびCu2Oナノフラワーの創製に成功した。また、金属ナノワイヤおよび半導体ナノ構造体の成長に関する応力場の解析にも着実な成果を挙げている。さらに、応力酸化誘導法を更に発展させ、高秩序、高品質、高密度のFe2O3ナノワイヤアレイの創製にも成功した。これらに加え、Cu2Oナノフラワー配列およびFe2O3ナノワイヤアレイを太陽光水素製造に応用し、それぞれ世界最高レベルの太陽光水素変換効率を達成した。(I)半導体ナノ構造体の生成機構の解明ナノフラワーやナノグラスの生成メカニズムは世界中でも報告されておらず、未だ不明な状況にある。比較的低い加熱温度で形成した厚い表面酸化膜の下に蓄積された大きな駆動応力により、大量の金属原子が一気に酸化膜ウイークポイントから放出されること、そして形成されたナノ構造体表面における酸化物の原子配列密度が低いことから、ナノ構造体の生成・形状に影響する要因は内部の金属原子が表面に析出されることであると考えられる。この現象の解明に、本学に導入されている世界最先端の反応科学超高圧走査透過電子顕微鏡を利用する。各種の雰囲気及び温度下でのナノフラワー/ナノグラスの生成をリアルタイムで観察することにより、ナノ構造体の生成機構を明らかにする。(II)フレキシブル透明導電膜の作製前年度の成果を踏まえ、フレキシブル基板上に粘着性薄膜をコーティングし、Al/Si基板上に作製した高密度単結晶Alナノワイヤアレイをフレキシブル基板上に転写する。さらに保護薄膜をコーティングすることにより、高強度および高導電性、高透過率のフレキシブル透明導電膜を実現する。(III)フレキシブル透明導電膜の最適化ナノワイヤの直径、長さ、密度が透明導電膜の強度、導電性、透光性に及ぼす影響を実験的に明らかにするとともに、透明導電膜の理論評価モデルを構築する。さらに、ナノワイヤの直径、長さ、密度の最適化により、抵抗率:500 Ω/cm2以下、透過率:90 %以上の金属ナノワイヤフレキシブル透明導電膜の創製を実現する。(1)高密度、高品質、単結晶Alナノワイヤアレイの創製Si基板上に10100nmのAl薄膜を形成し、大気中で試料を200400°Cで24時間加熱し、応力集中により誘起される高度な応力勾配を駆使した単結晶Alナノワイヤアレイの高密度生成を実現した。さらに、ナノワイヤの密度、直径、アスペクト比とAl薄膜の厚さ、加熱温度、時間との関係を明らかにしたうえで、ナノワイヤアレイ生成の最適条件を決定した。(2)高秩序、高品質、半導体Cu2Oナノフラワーの創製厚さ300μmのCu基板の表面上に、応力酸化誘導法により3次元Cu2Oナノフラワーの創成を実現した。また、加熱温度および湿度を調整することにより、Cu原子の拡散速度および表面酸化速度の制御を実現し、Cu2Oナノフラワー成長に最適なプロセスを確立した。(3)応力勾配の形成機構と原子拡散速度の影響因子の解明Al薄膜の厚さや、Cu基板表面の酸化膜の厚さ、加熱温度に応じて応力の勾配が変化するため、ナノワイヤおよびナノフラワー形成に左右する応力場の解析を行った。さらに、ナノ空間構造体の形成に及ぼす原子拡散速度の影響を解明し、ナノ空間構造体成長の最適条件を明らかにした。(4)表面酸化膜の性状がナノ空間構造体形成に及ぼす影響の解明ナノ空間構造体の形状や密度は金属材料の表面酸化膜の性状に影響を受けるため、ナノ空間構造の形成過程における表面酸化膜の応力状態の計測を行った。また、酸化膜の原子濃度が金属原子の拡散に及ぼす影響をシミュレーションにより解析した。

さらに、表面酸化膜における原子密度とナノ空間構造体の生成および形状決定との関係を明らかにした。当初予定されていた本年度の研究計画が順調に実施されており、高密度かつ高品質なAlナノワイヤアレイおよびCu2Oナノフラワーの創製に成功した。また、ナノ空間構造体の形状に関する応力場の解析やメカニズムの解明にも着実な成果を挙げている。一方、応力酸化誘導法を更に発展させ、将来の太陽光水素製造を見越して、新たに高密度単結晶Fe2O3ナノワイヤアレイの創製にも成功した。1.高品質、単結晶金属ナノワイヤアレイ作製条件の最適化基板の加熱温度や加熱時間、昇温速度、そして成長領域と非成長領域での金属薄膜の厚さが成長領域における金属薄膜中の応力勾配に及ぼす影響を実験的かつ理論的に解明し、単結晶金属ナノワイヤアレイ作製条件の最適化を実現した。さらに、成長領域の金属薄膜厚さによるナノワイヤの直径および長さ、密度に及ぼす影響を明らかにし、単結晶金属ナノワイヤアレイの寸法および密度の制御を実現した。2.半導体ナノ空間構造体配列の作製手法の確立厚さ300μmのCu基板を用いて化学酸化法によりCuOナノフラワ/Cu(OH)2ナノワイヤを作製した。その後、加熱還元法によりCu2Oナノ構造体を作製した。化学酸化法において、反応時間を5分から120分まで変化させ、CuOナノフラワの形状制御を実現した。また、Ar雰囲気中にて加熱温度を300 oCから900 oCまで変化させ、Cu2Oナノ構造体の品質制御を実現した。さらに、応力場の制御によりFe2O3ナノグラスの創製に成功し、高秩序、高品質、高密度の半導体ナノ空間構造体の作製手法を確立した。3.原子配列の密度がナノ空間構造体の形成に及ぼす影響の解明金属薄膜の原子配列の密度は応力および応力勾配の大きさとともに原子の拡散速度に影響を及ぼす。また、金属薄膜の表面酸化物における原子配列の密度も金属ナノワイヤと半導体ナノ空間構造体の成長に重要な役割を果たす。本研究では、根元から押し出すように成長する金属ナノワイヤの生成と,先端から伸びるように成長する半導体ナノ空間構造体の酸化生成を決定するメカニズムを、原子配列の密度を動力学的に解析することにより明らかにした。そして、各温度状態における原子密度の変化を考慮に入れ、ナノワイヤおよびナノ空間構造体成長の最適条件を特定した。これまで予定されていた研究計画は順調に実施されており、高密度かつ高品質なAlナノワイヤアレイおよびCu2Oナノフラワーの創製に成功した。また、金属ナノワイヤおよび半導体ナノ構造体の成長に関する応力場の解析にも着実な成果を挙げている。さらに、応力酸化誘導法を更に発展させ、高秩序、高品質、高密度のFe2O3ナノワイヤアレイの創製にも成功した。これらに加え、Cu2Oナノフラワー配列およびFe2O3ナノワイヤアレイを太陽光水素製造に応用し、それぞれ世界最高レベルの太陽光水素変換効率を達成した。(I)
ヒストンH2A変異体による癌化とエピゲノム攪乱メカニズムの解析

我々は、クロマチンの主要構成タンパク質であるヒストンのうち、コアヒストンH2Aに着目し、H2Aの翻訳後修飾の制御機構およびその生理的意義について解析を進め、これまでに以下のことを明らかにした。1、H2Aの120番目スレオニン(T120-H2A)は、VRK1キナーゼによってリン酸化される一方、その隣残基119番目リジン(K119-H2A)は、E3ユビキチンリガーゼであるポリコーム転写抑制複合体1(PRC1)等によってユビキチン化される。2、これら両修飾は相互拮抗関係にあることを、siRNAを用いたVRK1等修飾酵素のノックダウンおよびH2A修飾部位のアミノ酸変異体を用いて証明した。3、さらにH2A変異体を用いて試験管で再構成したヌクレオソームを用いたin vitro転写解析系において、T120-H2Aのリン酸化が転写を正に制御し、K119-H2Aのユビキチン化は、転写活性化の指標であるコアヒストンH3の4番目リジンのメチル化を抑制することで、転写を負に制御することを証明した。また、培養細胞を用いたクロマチン免疫沈降法を用いて、実際にクロマチン上でこれらリン酸化・ユビキチン化によって転写調節がなされるサイクリンD1などの遺伝子群を同定した。さらにこれらの遺伝子群において、K119-H2Aを脱ユビキチン化する酵素を同定した。4、T120-H2AおよびK119-H2Aのヒストン修飾変異体に加え、同様にユビキチン化されるK118-H2Aの変異体の腫瘍形成能を証明した。以上のことから、ヒストンH2Aリン酸化・ユビキチン化修飾制御が破綻することで、サイクリンD1など細胞増殖制御に必須な遺伝子の発現異常を引き起こし、細胞の癌化を誘発することが示唆される。これまで我々は、ヒストンH2Aの120番目スレオニン(T120-H2A)のリン酸化および隣残基119番目リジン(K119-H2A)のユビキチン化の両修飾が相互に拮抗することを証明してきた。K119-H2Aのユビキチン化は、E3であるポリコーム転写抑制複合体1(PRC1)によって触媒され、転写抑制に働くことがわかっている。これらのことから、リン酸化・ユビキチン化両修飾のクロストークによって転写制御が保たれていると考えられる。本研究は、これら両修飾の制御破綻によって、細胞の癌化が引き起こされるという仮説を証明することを最終目標とする。両修飾部位を含むH2AのC末端部位に焦点を絞り、まず細胞の癌化を誘導するH2Aのミスセンス・欠失変異を同定し、次に癌化をもたらすエピゲノム異常のメカニズムを探るためにゲノムワイドスケールでの遺伝子発現およびクロマチン動態解析を行う。癌エピゲノム研究分野に貢献できうる基礎的知見を得ることが本研究の将来的羨望である。本年度は、以下の3点を明らかにした。1、T120-H2Aのリン酸化を制御するVRK1キナーゼの過剰発現は、NIH3T3細胞をトランスフォームし、腫瘍形成を促進すること。2、T120-H2Aのイソロイシン変異体も同様に腫瘍形成能を有すること。3、T120-H2Aのアスパラギン酸変異体によってトランスフォームしたNIH3T3細胞のクローン株では、細胞増殖のマスターレギュレーターであるサイクリンD1の発現が上昇すると同時に、サイクリンD1遺伝子コアプロモーター領域のT120-H2Aのリン酸化が上昇していること。これらの結果と以前の研究結果を合わせ、学術論文として成果発表を行った。癌細胞株および癌患者の検体合わせて2万以上の全ゲノムシーケンスデータを有する英国サンガーセンターのCOSMIC (Catalogue of Somatic Mutations in Cancer)公開データベースを用いて、18遺伝子あるH2AのC末端部分のミスセンスや欠失変異を調べた。その結果、K119-H2A、T120-H2Aおよび周辺のアミノ酸残基の合計十数種類の変異体を見出した。研究開始当初は、K119-H2Aに焦点を絞り、腫瘍形成能の強い変異体を見出す予定であったが、予想外に、T120のリン酸化部位の変異体でも腫瘍形成能を示すこと、またそのリン酸化を制御するVRK1キナーゼの過剰発現でも所要形成が促進されることを見出した。K119-H2Aや周辺部位のアミノ酸残基の変異体については解析中である。予定の結果をまとめられなかったこと、予想外の結果が得られたことを考慮して、おおむね順調と自己評価した。クロマチンの主要構成因子であるヒストンは、アセチル化、リン酸化、メチル化、ユビキチン化などの翻訳後修飾を受ける。これらの修飾は、クロマチン構造の維持・変換や、転写・DNA修復などのクロマチンの機能を調節する役割を担っており、ヒストンコード仮説が提唱されている。われわれは、ヒストンH2AのC末端部分の、120番目スレオニンのリン酸化(T120-H2A)および119番目リジン(K119-H2A)のユビキチン化が相互に拮抗していることを見出した。K119-H2Aはポリコーム複合体PRC1などのE3によってユビキチン化され、このユビキチン化はヒストンH3の4番目リジンのメチル化(転写活性化のヒストンコード)を阻害することによって、転写を負に制御する。

一方、VRK1キナーゼによるT120-H2Aのリン酸化によって、K119-H2Aのユビキチン化が阻害され、結果的に転写の脱抑制が起きる、この転写の分子メカニズムによって制御される遺伝子をサイクリンD1を含め複数見出した。前年度はVRK1キナーゼ活性変異体およびT120-H2Aリン酸化部位のアミノ酸変異体を解析し、腫瘍形成能を見出した。今年度はK119-H2Aおよび、同じくユビキチン化される隣残基118番目リジンのアミノ酸変異体を作製し、ユビキチン化部位の腫瘍形成能を調べた。その結果、両リジン残基の変異とも腫瘍形成を示すことを明らかにした。以上のことから、ヒストンH2Aユビキチン化・リン酸化修飾の制御破綻が細胞の癌化を引き起こすことが示唆される。ヒストンH2Aリン酸化変異体と同様に、ユビキチン化部位変異体でも腫瘍形成を促進することは示せたことで、一定の結果は得られた。次に、これらの変異体がどのようにして癌化を引き起こすか、その分子メカニズムを明らかにするため、癌細胞株でH2A変異体を発現する安定株を作製中であるが、分子メカニズムを明らかにする手がかりを得る段階には至らなかった。これらのことを総合して、やや遅れていると評価した。我々は、クロマチンの主要構成タンパク質であるヒストンのうち、コアヒストンH2Aに着目し、H2Aの翻訳後修飾の制御機構およびその生理的意義について解析を進め、これまでに以下のことを明らかにした。1、H2Aの120番目スレオニン(T120-H2A)は、VRK1キナーゼによってリン酸化される一方、その隣残基119番目リジン(K119-H2A)は、E3ユビキチンリガーゼであるポリコーム転写抑制複合体1(PRC1)等によってユビキチン化される。2、これら両修飾は相互拮抗関係にあることを、siRNAを用いたVRK1等修飾酵素のノックダウンおよびH2A修飾部位のアミノ酸変異体を用いて証明した。3、さらにH2A変異体を用いて試験管で再構成したヌクレオソームを用いたin vitro転写解析系において、T120-H2Aのリン酸化が転写を正に制御し、K119-H2Aのユビキチン化は、転写活性化の指標であるコアヒストンH3の4番目リジンのメチル化を抑制することで、転写を負に制御することを証明した。また、培養細胞を用いたクロマチン免疫沈降法を用いて、実際にクロマチン上でこれらリン酸化・ユビキチン化によって転写調節がなされるサイクリンD1などの遺伝子群を同定した。さらにこれらの遺伝子群において、K119-H2Aを脱ユビキチン化する酵素を同定した。4、T120-H2AおよびK119-H2Aのヒストン修飾変異体に加え、同様にユビキチン化されるK118-H2Aの変異体の腫瘍形成能を証明した。以上のことから、ヒストンH2Aリン酸化・ユビキチン化修飾制御が破綻することで、サイクリンD1など細胞増殖制御に必須な遺伝子の発現異常を引き起こし、細胞の癌化を誘発することが示唆される。今後の方策は、K119-H2Aの変異体に焦点を絞り、腫瘍形成能が強い変異体を見出すこと、その変異体を培養細胞に発現させた場合、その存在量は1%程度ではあるが、なぜ細胞を癌化させることができるのか、そのメカニズムを探るため、細胞全体のヒストンH2Aのユビキチン化状態の変化や他のヒストン修飾への影響、ポリコーム転写抑制複合体のクロマチン結合分布の変化などを調べる予定である。我々は以前に、マイクロアレイ解析より、VRK1標的遺伝子を明らかにしている。H2A