hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
終末期医療で働く看護師のための信念対立評価システムの開発

本研究の目的は、終末期医療で働く看護師の信念対立を定量化できる評価システム(Assessment of Belief Conflict in Relationship, ABCR)を開発することであった。ABCR試作版を作成した後、1683名の看護師を対象に、ABCRを心理統計学的に検討し、妥当性の高い尺度構成を行った(以下ABCR-14)。次に、終末期医療で働く看護師148名を対象にABCR-14を検討し、妥当性の高さが確認された。ABCR-14は、終末期医療で働く看護師の信念対立を定量化するために使用できる。【目的】本研究の目的は,信念対立評価システムを開発することであった.【方法】本研究は標準的な尺度開発法であるCOSMINを参照して実施した.平成24年度に開発した項目プールを,3000名の看護師に配布し,回答してもらい,項目特性(難易度,識別力),因子構造の生成,構造的妥当性,基準関連妥当性(併存的妥当性,予測的妥当性),仮説検証(収束的妥当性,弁別的妥当性,尺度化成功率)を検討した.【結果】1683名の看護師から協力が得られた.項目特性の検討は潜在ランク理論で実施し,項目参照プロファイルから項目の難易度と識別力を推定し,平均値とSDは164.665±32.926だったので,SDの下限からでる項目(識別力の低い項目)を削除した.因子構造の生成は探索的因子分析(最尤法,プロマックス回転)で実施し,最終的に3因子14項目からなる尺度が構成された(CFI=0.984,RMSEA=0.045).構造的妥当性は確認的因子分析(最尤法,完全情報最尤推定法)で行い,生成された因子構造の良好な妥当性が確認された(適合度指標CFI=0.974,RMSEA=0.048).仮説検証はMultitrait Scaling Analysisで行い,収束的妥当性,併存的妥当性,尺度化成功率ともに良好な結果が得られた.基準関連妥当性は信念対立と職業性ストレッサーの間で中等度から弱い相関が確認され,予測力としては信念対立が職業性ストレッサーの生成に強い影響を与えることが示された.【考察】以上の結果から3因子14項目からなる信念対立評価システムは良好な尺度特性を有していると考えられた.本研究の目的は、終末期医療で働く看護師の信念対立を定量化できる評価システム(Assessment of Belief Conflict in Relationship, ABCR)を開発することであった。【目的】本研究では、信念対立評価システムを開発するために、内容妥当性が確保された項目プールを作成した。【方法】本研究は3段階からなる尺度構成法を採用した。第一段階では、信念対立評価システムの構成概念を検討するために、看護師を中心にした多職種に対して信念対立に関するアンケート調査を実施した。アンケートは研究室メンバー9名の討議を経て、信念対立の頻度、対象、結果等から構成される質問文を作成した。アンケート結果は集計し、百分率を算出した。アンケート調査の結果と先行研究の動向を踏まえて、信念対立評価システムの構成概念を整備した。第二段階では、第一段階の結果を踏まえて、信念対立解明アプローチ専門家2名が、関連する評価尺度を電子データベースとハンドサーチで収集し、項目プールを作成した。第三段階では、デルファイ法を用いて、信念対立解明アプローチ専門家7名が項目プールの内容妥当性を検討した。内容妥当性は先行研究を参考に、70%以上(7名中5名)の同意が得られれば確保されたと判断した。【結果】構成概念は“職種間の信念対立"、“同職種間の信念対立"、“患者/家族と医療職種間"の信念対立だった。項目プールは各構成概念に対して15項目ずつ収集された(計45項目)。内容妥当性は2回の検討を行い、構成概念に適している項目プールに修正された。【考察】本研究で明らかになったことは、第一に信念対立はチーム医療で必ず起きている、第二に信念対立評価システムの構成概念は(1)他職種間の信念対立、(2)同職種間の信念対立、(3)患者/家族と医療職種間の信念対立に整理できる、第三に信念対立評価システムの項目プールは関連する評価尺度から直接援用できず加筆修正を通して独自の項目にする必要である、第四に45の項目プールの内容妥当性が確保された、であった。以上から信念対立評価システム試作版を作成することができると考えられた。本研究では、信念対立解明アプローチに基づく信念対立評価システムを開発するために、以下の研究を行った。研究1では、信念対立の構成概念を整備したうえで、項目プールを作成し、表面妥当性と内容妥当性の検討を行った。

研究2では、信念対立評価システムの尺度構成を行うために、看護師1683名で項目分析、因子妥当性、構造的妥当性、仮説検証(弁別的妥当性、収束的妥当性)、併存的妥当性、重症度の検討を行い、次に緩和ケアチームで終末期患者に関わる看護師127名で同様の分析を行った。項目分析では多次元項目反応理論、因子妥当性では探索的カテゴリカル因子分析、構造的妥当性では確認的カテゴリカル因子分析、仮説検証では因子間相関の平方と平均分散抽出値の比較、併存的妥当性ではJob Content Questionnaire (JCQ)との関連性、重症度では潜在ランク理論を用いた検討を行った。その結果、3因子(同職種間の信念対立、他職種間の信念対立、患者・家族と医療者の信念対立)14項目からなる信念対立評価システムが開発された。最終年度の研究3では、研究2で開発された信念対立評価システムの再現性と一般化可能性を検討するために、研究2とは異なる対象者896名で妥当性と信頼性の検討を行った。他の尺度との関連性を示す併存的妥当性では、日本語版バーンアウト尺度、心理ストレス反応測定尺度を用いた。その結果、信念対立評価システムの3因子14項目の良好な妥当性と信頼性が明らかになった。また潜在ランク理論を使い、信念対立の重症度を算定できるようにした。以上から、信念対立評価システムは終末期医療で働く看護師だけでなく、さまざまな領域で働く看護師および他の医療従事者(医師、作業療法士、理学療法士)の信念対立の状態も定量化できる尺度であることがわかった。信念対立解明アプローチ交付時に記載した研究計画書では,当該年度で妥当性と信頼性が確保された尺度構成を行うと予定していた.当該年度はその研究計画書の通り,妥当性と信頼性が確保された尺度を開発することができた.したがっって,おおむね順調に進展していると考えられる.交付申請書に記載した研究計画書では、当該年度で内容妥当性が確保された項目プールを作成すると予定していた。当該年度はその研究計画書の通り、内容妥当性を確保した項目プールを作成することができた。したがって、おおむね順調に進展していると考えている。・終末期医療の特性を捉えるために,緩和ケアチームにおける信念対立評価システムの尺度特性を明らかにしていく.・信念対立評価システムの解釈可能性を高めるために,ストレス反応尺度,バーンアウト尺度との基準関連データを収集し,分析していく.・信念対立評価システムの実用化を目指して,潜在ランク理論に根ざした項目バンクの管理を進める.・信念対立評価システムを開発するためには、内容妥当性が確保された項目プールの基準関連データを収集し、項目の選別を行っていく必要がある。基準関連データは国際的に使用されているJCQ、BDI-IIによって収集する。・収集したデータから項目分析、相関分析、回帰分析、因子分析を行う。それによって項目プールから項目の取捨選択を行い、併存的妥当性、予測的妥当性、内的整合性、因子妥当性を備えた尺度構成にしていく。・尺度構成は計10前後を目指していく。信念対立評価システムを少数の項目からなる構成にすることによって、臨床現場で使用しやすいものにしていける。・調査にかかる送料が予定よりも少額であったために,翌年度分に繰り越すことになった.少額になった理由は,3000名の看護師に調査用紙を渡す際に,一部の対象者は宅急便でまとめて送ることができたからである.・英文の校正費が当初の予定よりも少額で済んだ.理由は調査に時間がかかってしまい,研究の論文化が予定よりも進まなかったためである.
膵星細胞特異的な遺伝子制御による膵再生の促進

膵腺房細胞及び膵ラ氏島細胞は、膵90%部分切除後に著明な細胞増殖を示した。また、膵腺房細胞と膵星細胞を共培養することで、膵腺房細胞の細胞増殖は促進された。活性型膵星細胞で強く発現されるHeat Shock Protein47(HSP47)が、膵腺房細胞増殖に重要な役割を果たしており、同事象はvivoならびにvitroにおいて膵星細胞のHSP47をsiRNAにてノックダウンすることにて確認された。活性型膵星細胞におけるHSP47発現及びコラーゲン産生が膵腺房細胞、膵ラ氏島細胞の分化増殖を制御している可能性が示された。これまで膵島細胞移植の臨床応用がなされているものの、膵組織の自己再生に関してはその詳細が解明されていない。本研究においては、膵再生が強く誘導される膵部分切除モデルにおいて、膵再生に膵星細胞がどのように関わっているのかを検証し、さらに当教室にて開発された星細胞選択的Drug Delivery Systemを用いて、膵星細胞におけるコラーゲンの特異的シャペロン蛋白であるHeat Shock Protein47をKnock Downすることが膵再生にどのような影響を与えるかを明らかにする事を目的とする。本年度は以下の内容に示す研究を行った。1.膵90%部分切除モデルラットの作製2.膵星細胞における薬剤効果確認3.膵星細胞へのdrug deliveryの確認:膵90%部分切除モデルラットにおけるVA-liposome siRNAHSP47-cy5投与後の膵および膵星細胞へのdrug deliveryをflow cytometryにより検証した。4.膵再生における活性化星細胞の役割と分子機序に関する研究:膵90%部分切除モデルラットにおいてVA-lip-gp46siRNA投与を行い、膵星細胞および産生される膠原線維を評価し、膵腺房細胞並びにランゲルハンス島の細胞増殖に及ぼした影響を明らかにした。5.活性化星細胞と周囲細胞の相互分子機序に関する研究: in vitro co-culturesystemを用いて活性型星細胞が膵腺房細胞に対して及ぼす作用を分化・増殖の点から分子レベルで検証した。本研究では、膵再生が強く誘導される膵部分切除モデルにおいて、膵再生に膵星細胞がどのように関わっているのかを検証し、さらに当教室にて開発された星細胞選択的DDSを用いて、膵星細胞のHSP47をKDすることが膵再生にどのような影響を与えるかを明らかにする事を目的としている。1)膵90%切除モデルratにおける膵再生と、活性化星細胞の役割と分子機序に関する研究:VA-lip siRNAHSP47投与回数を増やしたモデルを作製し、foci内の細胞のphenotypeがどのように変化するかを検証した。2)活性化星細胞と周囲細胞の相互分子機序に関する研究:aPSCおよびacinar cellのin vitroco-culturesystemを用いてacinarcellの増殖能の変化をFACSにて検証した。3)90%切除後の膵腺房細胞および膵星細胞におけるIntegrinの発現検討これまでの結果より、膵腺房細胞増殖には膵星細胞からのcollagen signalが関与していることが示唆された。従って、そのsignalを認識するreceptorであるIntegrinが切除後早期における膵腺房細胞に発現しているかを検討した。Integrinは24のαβ二量体で構成されており、GFOGERというcollagen signalを直接認識するreceptorであるα1,2,10,11とβ1に関して、および変性collagen signalを認識するreceptorであるα5,8,Vとβ1について検討を行った。医歯薬学膵再生が強く誘導される膵部分切除モデルの作製に成功し、膵星細胞へ対する薬剤のHSP47KDおよび細胞増殖抑制効果、apoptosisの誘導を確認することができた。さらには、薬剤がin vivoにおいても実際に膵星細胞へdeliveryされることが確認された。in vivoで薬剤投与後に星細胞数や線維量抑制作用が確認され、また各種膵内細胞の細胞増殖立にも変化を及ぼしたことが確認された。同事象をin vitroにおいて再現できており、分子レベルでどのような影響を与えているかの詳細を現在検討中であるが、概ね影響を与えている分子(Integrin)を特定できているため、概ね順調に進展していると考える。Sox9 lineagetracingを用いたregeneration Fociからの膵再生に関する研究:Sox9-cre及びROSAーEYFPmiceを掛け合わせることでタモキシフェン誘導性Sox9 lineage tracingが可能なmiceを作製し、90%膵切除後にタモキシフェン投与を行い、VA-lip-HSP47siRNAの作用を検討する。ヒト膵組織由来細胞へのVA-lip-siRNAgp46の細胞毒性試験と作用機序に関する研究:ヒト膵組織からPSCを分離培養し、VA-lip-HSP47siRNAの作用を検討する。

ヒトPSCの分離培養法を確立し、至適なVA-lip-HSP47siRNA投与濃度と細胞毒性を調べる。また、投与後の細胞変化に関して共焦点タイムラプス蛍光法にて細胞内変化を継時的に観察し、細胞レベルでの変化と作用を明らかにする。糖尿病モデルによるVA-lip-siRNAgp46療法の安全性と効果に関する研究:肥満2型糖尿病モデルであるSDTfattyコンジェニックラットおよびストレプトゾシンによるNIDDMモデルにVA-lip-HSP47siRNA療法を施行することで、血清レベルでの耐糖能の改善や細胞レベルでの膵島細胞や体性幹細胞などの形態学的研究と分化リネージの遺伝子発現解析としてHlxb-9, Hes-1, NeuroD, Pdx-1の発現を検討する。2013年度は主に研究設備を整えることを重点に研究費を使用した。物品費の使用が少なかったのは、細胞培養系の実験を先に重点的に行ったために、試薬類での出費が少なかったためと考えられる。2014年度はin vivoの実験量が増えるため、試薬類の使用量が増える事が予想される。また、2013年度内には研究成果がまだ形になっておらず、学会発表の機会を逸したが、2013年度に出した研究成果がある程度まとまったため、2014年度より学会に積極的に参加する予定であり、すでに発表予定が2件ほどある状態となっている。2014年度はin vivo実験が増加することが予想されることから、試薬類の使用量が増えるため、物品費の増加が見込まれ、より計画的に使用する予定である。また、研究成果がある程度まとまってきたことから、国内学会および国際学会に成果を報告する予定であるため、旅費も増加することが考えられる。こちらもより計画的に使用する予定である。また、最終的に論文に研究成果を発表する予定であるため、論文構成費および論文出版費に使用する金額が増えることが予想されることから、次年度使用額が生じたものの、2014年度中に使用する予定が多数ある事を鑑みながら、計画的に使用する予定である。
ミドリイシサンゴの種分化機構

体系的な交配実験と遺伝系統解析によって、一成産卵に参加するミドリイシ属サンゴは4つのグループに分かれることが判明した。各グループは、交雑による遺伝学移入によって連結した「種複合体」であり、これは網目状進化の歴史の現時点における断面として捉えられる。このような交雑による遺伝子移入が、サンゴの多様性を生み出す基盤となっている可能性も指摘できる。一斉産卵より早い時間に産卵する種はそれらで同様の種複合体を形成すると同時に、一斉産卵種群からは遺伝的に有意に遠く、同調産卵が雑種化の基盤になると同時にわずかな産卵タイミングを違いが生殖隔離となることを示した。このことから、産卵タイミングをずらすような遺伝的変異が集団中に広まることで同所的種分化が起こる可能性を指摘することができた。またミトコンドリア遺伝子に基づくミドリイシ科サンゴ属間の系統関係の推定と遺伝的距離からの分岐年代の推定を行った。主要な3属(Astreopora属、Acropora属、Montipora属)の分岐年代は化石記録とよく一致した。いっぽう各属の多様化はごく最近のことであると推定された。このことから、気候変動に伴って絶滅を繰り返して生き残った小集団から最近になって放散を遂げたという進化の歴史を遺伝的な側面から裏付けたと言える。また一斉産卵が祖先型の生殖様式であると推定された。以上のように、生殖および遺伝の両側面から、ミドリイシ科サンゴ特にミドリイシ属サンゴの進化の歴史を描き出すことができた。これまでに調べていないミドリイシサンゴ4種を追加して交配実験を行ない、種間で交雑する組み合わせを探索した。その結果、種間交雑する組み合わせを新たに1組み合わせ見いだし、総計10組み合わせの種間交雑を確認した。交配の結果得られた幼生は遺伝子診断による親子鑑定によって雑種であることを確認した。交配に用いた精子からゲノムDNAを抽出し、PCRによってミニコラゲン遺伝子の一部分を増幅した。その塩基配列を決定し、分子系統解析を行なった。その結果、種間で交雑する種の間で遺伝子移入が起きていることが示唆された。これは、Veron95によって提唱された'Syngameon'という種複合体の概念によく合致する。またどんなに形態が類似していても交雑しなかった種間では遺伝的距離が有意に遠く、形態の類似性と遺伝的近縁性との間に相関は見られなかった。このことは、ヒストン遺伝子の介在領域の塩基配列についても同様の結果を得た。以上のことから、形態が大きく異なる種間でも妊性のある雑種が生じ、元の種と戻し交配をしていると考えられる。雑種化によって新たな形態が創出され、さらには新たな種として分化していく可能性が見いだされた。また遺伝的に離れたグループで、類似した形態が独立に生じたことも示唆された。産卵時間が異なる一群の種においては、遺伝的距離が他の種間関係に比べて非常に遠くなったことから、種間交雑と遺伝子移入が起こることには、一斉産卵という生殖様式が大きな要因であることも示唆された。ミドリイシ属サンゴの交配実験の結果、今年度は新たにA.asperaが2種の隠蔽種からなること、そのうちの1種がA.digitiferaと交雑すること、もういっぽうがA.pulchlaと交雑することを明らかにした。遺伝子系統解析ではそれら交雑する種の間で遺伝子プールが共有されていることが示唆された。また新たに2種(A.humilis,A.gemmifera)が、A.florida-A.nobilisの遺伝的グループに属することが分かり、それらとの交雑の可能性が示唆された。さらに一斉産卵より約1時問および2時間早くに産卵を行うミドリイシ属の種をそれぞれ2種と3種確認し、それぞれが交雑と遺伝子プールの共有によるグループを形成することを明らかにした。また一斉産卵する種から系統的に有意に離れていることが明らかになった。

これらのことから、産卵時間をシフトするような変異を生じた一群の個体の出現によって同所的種分化が可能ではないか、との仮説が導かれた。いっぽう遺伝子系統解析にあたっては、これまで用いてきたミニコラゲン遺伝子に加えて、多重遺伝子族のヒストンとリボソーム遺伝子の介在領域を解析に加えた。それら多重遺伝子族に基づく系統解析の結果は、ミニコラゲン遺伝子に基づく遺伝的系統関係を支持した。このことによって遺伝的系統関係の推定結果に、より高い信頼性が得られた。また多重遺伝子の各コピー間で配列に違いが見出されたことから、各グループの種は、共通祖先から種分化して間もない可能性よりも、雑種化によって遺伝子移入を起こしている可能性の方が高いことが示唆された。まずミドリイシ属サンゴのうち1種について、ミトコンドリアゲノムの遺伝子配置を決定した。そのうちチトクロムb遺伝子とATPアーゼ6遺伝子を選びその塩基配列を、ミドリイシ属各種サンゴについて決定して分子系統解析を行った。ところがミトコンドリア遺伝子における塩基置換速度が核遺伝子より数倍遅く、種間比較には適当でないことが判明した。そこで計画を変更して属間比較を行った。また遺伝的距離と既知の化石記録との比較から、主要な属の分岐年代を推定した。Astreopora属の分岐が中生代終盤と推定され、化石とよく一致した。主要な属のAcropora亜属とMontipora属の多様化はここ500万年以内と比較的新しいと推定された。5000万年前に分岐して以降化石を産出していることから考えると、気侯変動に伴って絶滅を繰り返して生き残った小集団から最近になって放散を遂げたという進化の歴史が考えられた。またAnacropora属はMontipora属内に含まれ、いっぽうIsopora亜属はAcropora亜属から1500万年前に分岐したことが示唆された。形態と生殖様式の違いと合わせて、Isopora亜属を独立の属とすべきと考えられる。またミドリイシ科の中では、一斉産卵が祖先型の生殖様式であることが推定された。また8-9月に産卵するミドリイシの遺伝的系統関係は6月の一斉産卵に参加する種と極めて近縁であり、産卵時間が早い種の遺伝的系統関係が有意に遠いことと対照的であった。いずれにせよ産卵タイミングをずらすような遺伝的変異が集団中に広まることで同所的種分化が起こる可能性を指摘することができた。
中国西南地区における北方系青銅器文化の生成と展開

東チベット地域(川西高原)の青銅器時代石棺墓文化の発掘調査やその学際的研究、さらに青銅器遺物の実測調査を通じて、東チベット青銅器文化が北方青銅器文化との地域間関係によって生成し独自に発展したことを明らかにした。そして、石棺墓社会の人々は、牧畜を主としてオオムギなどの小規模な農耕を行っていた牧畜型農耕社会民であることが明らかとなった。さらに古人骨の歯冠計測分析からは、母系社会である可能性が高まった。四川省甘孜チベット自治州炉霍県呷拉宗遺跡において発掘調査を実施した。これにより紀元後6世紀の製鉄遺構を発見した。その構造は非常に特異なもので、これまでに類例のない特殊なものであった。吐蕃という古代国家成立期において、チベットにおいて自立的に製鉄生産が始まったことを示すものであり、貴重な発見となった。今後はスラッグなどの科学的分析によって、その技術基盤の解明が期待される。また、20基あまりの石棺墓を発掘した。遺物からその相対年代は一昨年発掘した晏爾龍石棺墓より遅いものであり、この地域の青銅器の変遷を考えるにあたり重要な資料を得た。特に柄鏡など北方系青銅器の時空的な位置づけが可能となった。その石棺墓構造の変化あるいは墓群の構造変化に関しても重要な資料を得ることができた。晏爾龍石棺墓の人骨のAMS年代は紀元前1300年頃を示しており、当該地域最古の石棺墓であることが明らかとなった。また、晏爾龍石棺墓と呷拉宗石棺墓の古人骨の形質人類学的分析によれば、晏爾龍石棺墓の場合、北方系統の人的交流もあるが、呷拉宗の石棺墓の場合はほとんど等質の南方的な形質に転化しており、人的交流の変化も読み取ることができる。今後のさらなる古人骨資料の増加により、本地域の未解明な人的な系統について理解できるようになり、このための資料の増加を待ち望む。また、古人骨の歯冠計測によって親族構造の分析を進めている。これまで副喪抜歯の痕跡が確認されており、中国西北地域の青銅器時代にこの習俗が見られるところからも、その比較研究や両地域の関係性が理解される。さらに、晏爾龍石棺墓の墓葬内土壌のフローテンション分析により、本地域で初めてオオムギを発見することができた。11粒のオオムギを複数基の墓葬から発見されたことからも、資料の確実性が保証されている。文献にはその伝承が示されていたが、これによって青銅器時代にもオオムギ農耕が行われていたことが明らかとなった。また、古人骨に見られる歯根の虫歯の多さは、オオムギの粉食に起因する可能性が高まった。さらに、ベトナムで開催されたIIPPA国際会議に参加し、研究発表を行った。会議後のエクスカーションではベトナム青銅器資料を実見することができ、最新資料からもベトナム北部と中国西南部の青銅器文化の深い関係性を検証することができた。今後この方面の研究も深めたい。2010年9月10月にかけて1ヶ月間四川省雅江県本家地遺跡にて発掘調査を行い、竪穴住居址と石棺墓を発掘した。遺構内の木炭のAMS年代から、これらが青銅器時代のものではなく、紀元後810世紀の吐蕃のものであることが判明し、吐蕃考古学における初めての一般住居が発見された。住居址内からはフローテーションによりオオムギが発見されるとともに、動物遺存体から当時の生業が今後復原される可能性がある。また、石棺墓の形態は異なるものの、石棺墓が青銅器時代のみならず、吐蕃時代にも存在することが判明した。これまで未解明であったチベットの歴史時代に関する考古学上の画期的な発見をもたらした。これにより、青銅器時代から歴史時代における社会変化やその発展方向について、考古学的な検討ができる可能性が高い。2010年7月には、中国社会科学院考古研究所主催の国際学会に参加し、共同研究の成果の一部を発表した。2010年12月には、四川省文物考古研究所の3名の研究員を九州大学に招聘し、共同研究の成果報告会を行うとともに、今後の共同研究の打ち合わせを行った。2011年2月末3月初旬にかけて、四川省文物考古研究院を訪れ、本家地遺跡での発掘品の整理調査を行った。出土した土器・石器の洗浄から実測・写真撮影を行い、基本的な整理を完了した。また、石器の使用痕分析も行った。さらに、出土した古人骨・動物遺存体・植物種子の分析を行い、吐蕃という歴史時代の考古学的な資料を得ることができた。5月には日本考古学協会にて本共同研究の成果を報告し、11月には中国宝鶏で開催された英語圏による国際学会において東アジアにおける青銅器文化の特徴を発表した。

9月には、研究代表者・研究分担者ならびに協力研究者が中国成都に赴き、共同研究者である四川省文物考古研究所の研究者とともに、研究成果報告会を実施した。これには、四川の研究者だけではなく、北京大学や社会科学院考古研究所の研究者など中国中央の著名な研究者も参加し、高い学術レベルで研究成果に関する討論が行われ、今回の調査・研究成果が中国考古学においてこれまでにない学術成果であることが示された。特に歯冠計測による親族構造の復元が注目された。10月には、学生3名と中国側共同研究者2名とともに合計6名で10日間に渡って川西高原青銅器の実測調査を実施した。これにより四川省西部での青銅器あるいは同時期の土器に関する資料収集をかなりまとめることができ、今後の資料公開によって中国考古学界に広く便宜を与えることができるであろう。2・3月には、遼寧省やモンゴルにおいて青銅器調査を実施し、川西高原青銅器文化の源である北方青銅器文化の実態を一定程度まとめることができた。また、併せて雲南西北部の遺跡・遺物調査を実施し、川西高原青銅器文化が中国西南部へ伝播した後での変容過程を調査することができた。また、この機会を利用して、雲南大学において日中共同調査の成果を講演し、研究成果の公開と日中間での学術交流を推進させた。また、この1年間を利用して、学術成果報告書を作成するための作図や資料整理を行い、日本側研究者の研究成果に関してはほぼ原稿をまとめることができた。なお、これまで年代の不明であった呷拉宗石棺墓や出土オオムギのC14炭素年代測定を実施することにより、正確な年代を明らかにすることができた。本年度は、10月にこれまでの調査の補足調査として四川省彝族自治州を訪れ、この地域の青銅器の実見や大石墓の踏査を行い、東チベット地域から青銅器文化がどのようにして雲南地域へ拡散していくかを調査した。また、12月には李映福四川大学教授など3名の四川省の共同研究者を九州大学に招聘し、シンポジウムを行い意見交換を計った。また、その折に共同研究報告書の内容や構成についての最終的な打合せを行い、日本と中国双方でそれぞれが発掘調査報告書を出版することとした。九州大学側は、発掘調査報告やそれに付属した研究報告を掲載した研究報告書を日本語で2013年3月に刊行した。これには日中双方の共同研究の成果を掲載するとともに、意見の齟齬があるところに関しては調整を行い、最終的な共通見解をまとめることとした。これにより、研究開始期に提起した北方青銅器文化との文化接触により東チベット地域では青銅器を受容し、さらにそれを変容させ、そしてこれらの青銅器文化が雲南地域に拡散していくという仮説を実証することができた。川西高原青銅器実測調査を実施し、青銅器集成図をより豊富なものにした。併せて関係の青銅器文化遺物・遺跡調査を実施し、これまでの研究をさらに深めることができた。さらに、研究代表者・研究分担者全員と中国側共同研究者全員で共同研究成果報告会を中国成都で実施し、あわせて15本以上の研究発表と意見交換を行った。研究成果をまとめるに際し有益な機会を得たと同時に、研究成果を日中共同で共有することができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、日中共同発掘調査・共同調査の成果をまとめ、報告書を出版することにしたい。その際、川西高原青銅器実測調査の補足調査を早い段階に実施する。発掘調査の報告や研究論文に関しては日本側のものはすでに原稿がほぼ完成しており、これを中国訳する必要がある。また、九州大学においても中国側共同研究者を招聘して、共同研究成果発表会を行う。今後、中国側共同研究者の論文をさらに得ることにより、日中共同研究・共同調査発掘報告書を完成させたい。
マクロファージ機能のスイッチング作用を有するチタン製インプラントの創製

チタンあるいはPEEK表面の親水性および表面粗さはMSCの骨分化に対してはポジティブな影響を与えるが、マクロファージに対する抗炎症効果は材料の親水性がより顕著な効果を与えると結論付けた。ホスファチジルセリン(PS)ナノ粒子をチタン表面に修飾する技術を開発した。PSナノ粒子修飾チタン上で、M2型マクロファージを誘導できることが明らかとなった。ラットの大腿骨骨髄腔に材料を埋植し、骨再生の詳細を病理組織学的に評価した。修飾チタン周囲では未修飾チタンと比較して、著しい新生骨の再生が認められた。以上より、マクロファージ表現型の制御を介した骨再生の促進に成功した。今後、詳細なメカニズム解析が必要である。骨の組織再生を目的にチタンが臨床応用されているが、新生骨再生が遅く、治癒期間が長いことが問題であった。本研究では、抗炎症性を有するリポソームをチタン表面に修飾することで、骨再生が促進されるか細胞、動物を用いて検討している。チタン表面をプラズマ処理にてアニオン化後、カチオン性高分子プロタミン、アニオン性リポソームの交互浸漬(LbL)により、リポソームを修飾した。しかし、リポソームの融合あるいはLB膜形成により膜厚の増大が限定的であった。そこで、新たに架橋型リポソームを調製し、リポソームを安定化させた。同様にLbLを行ったところ、LbLサイクル数に依存した膜厚増大が認められた。LbLサイクル数の異なるチタン基板および未修飾チタン基板上にRAW264.7マクロファージ細胞を播種し、リポ多糖およびインターフェロンγにより炎症を惹起した。未修飾のチタン基板と比較して、抗炎症性リポソームを修飾したチタン上では、炎症性サイトカイン産生量およびNO産生量が小さかった。また、この抗炎症効果はLbLサイクル数が増えるに伴い大きくなり、LbLを30サイクルしたチタン基板上では、ほぼ完全に炎症性サイトカイン産生、NO産生を抑制した。また、マクロファージと間葉系幹細胞、骨芽細胞、破骨細胞との相互作用を評価する予定であった。しかし、RAW264.7マクロファージ細胞株は活性が低く、増殖因子の産生が検出限界以下であり、細胞間相互作用を評価できなかった。来年度は、より活性が高いと推測される初代培養マクロファージを用いて、評価を行う予定にしている。現在、チタン丸棒をラット骨欠損モデルに埋入し、骨組織の再生が認められるか調査中である。抗炎症性リポソームを修飾したチタン基板、丸棒を調製できた。さらに、修飾基板上で、マクロファージの炎症性サイトカイン産生およびNO産生を強く抑制できることを明らかにしている。しかし、RAW264.7マクロファージ細胞株は活性が低く、増殖因子の産生を評価することが難しく、間葉系幹細胞、骨芽細胞、破骨細胞との相互作用を評価できなかった。来年度は、初代培養マクロファージを用いて、評価を行う予定にしている。一方、来年度予定していた動物実験を前倒しして検討を始めることができている。以上より、おおむね順調に進展していると自己評価する。本研究では、抗炎症性を有するリポソームをチタン表面に修飾することで、骨再生が促進されるか細胞、動物を用いて検討した。前年度、チタン表面に抗炎症性リポソームを修飾する手法を開発した。生理条件下において、抗炎症性リポソームは徐放された。この徐放は1カ月程度持続した。本材料を初代培養マクロファージおよび実験動物を用いて抗炎症性と骨組織の再生について評価した。大腸菌由来リポ多糖(LPS)あるいはLPS/インターフェロンγ(IFNγ)にて刺激した初代培養マクロファージは、未修飾チタン基板上で各種炎症性サイトカインを産生したが、抗炎症性リポソーム修飾チタン基板上では炎症性サイトカイン産生が著しく減少した。また、活性酸素種の産生も抑制された。一方、トランスフォーミング増殖因子(TGFβ)やIL-10等の抗炎症性サイトカイン産生が増大した。この結果は、抗炎症性リポソーム修飾チタン上では、組織修復性マクロファージの表現型への変換を誘導できることを示している。さらに、ラットの骨欠損部に修飾チタンおよび未修飾チタンを埋植し、骨再生の詳細を病理組織学的に評価した。以上より、バイオマテリアル周囲に組織修復性マクロファージを誘導することは、骨組織の再生に有用であると結論付けた。当初の計画以上に進展しており、計画通り研究を進める。

サンプル作製に半日かかるが、この部分は自動化が可能かと思われる。また、実用化に向けてサンプル作製を容易にする点は重要である。当初、この点は予定していなかったが、今後検討を進める予定である。RAW264.7マクロファージ細胞株は活性が低く、増殖因子の産生を評価することが難しく、間葉系幹細胞、骨芽細胞、破骨細胞との相互作用を評価できなかった。来年度は、初代培養マクロファージを用いて、評価を行う予定にしている。バイオマテリアルマクロファージと各種細胞との相互作用の検討が順調に進んでいない。このため、その評価に利用する予定であった分子生物学試薬を購入しなかった。また、異動初年度のため、研究体制が整わず、学会発表、参加が叶わず、旅費を捻出しなかった。これらの理由のためである。次年度、初代培養マクロファージを用いることで、各細胞との相互作用の検討が進展すると思われる。これに用いる分子生物学試薬を購入する。また、学会発表のための旅費に捻出する予定である。
超伝導転移温度の第一原理計算法の開発と応用

第一原理的に超伝導転移温度を計算する方法論を開発・応用した。密度汎関数理論と強相関モデル計算を融合するアプローチについては、スピン軌道相互作用、電子格子相互作用の取り込みを行った。超伝導密度汎関数理論に基づくアプローチについては、プラズモン機構が取り扱えるような拡張を行った。開発した手法を鉄系超伝導体、層状窒化物超伝導体、重い電子系、炭素系超伝導体、高圧下リチウムなどの系に適用した。(1)近年、ピセンなどの芳香族の分子結晶にアルカリ金属をドープすることで超伝導が発現する実験があいついで報告され、注目を集めている。転移温度は最高で33Kにもなるため、その超伝導発現機構は興味深い。一方、炭素系超伝導体の代表格であるフラーレン系においても、最近A15, fcc構造のCs3C60の新しい合成法が報告され、その高い転移温度(35K)に注目が集まっている。これらの炭素系超伝導体の低エネルギー電子状態について、定量的にどのような類似点、相違点があるかを12種類の系について系統的、第一原理的に解析した。その結果、フェルミ面近傍のバンドのバンド幅、電子間相互作用はほぼ同じエネルギースケール(それぞれ0.5eV, 1eV程度)であることがわかった。一方、超伝導転移温度との関連では、芳香族超伝導体では電子相関と転移温度が負の相関を示すのに対し、C60超伝導体では正の相関を示すことがわかった。(2)スピン軌道相互作用が強いSr2IrO4では、t2g軌道のレベルはJ=3/2とJ=1/2の二つに分裂する。一つのIrあたり5つの5d電子があり、エネルギーの高いJ=1/2のレベルがhalf-fillingになることが期待される。Sr2IrO4の結晶構造は銅酸化物高温超伝導体の母物質La2CuO4と同じであるので、銅酸化物高温超伝導体のJ=1/2のanalogになる可能性があり、注目が集まっている。特に、バンド幅のエネルギースケールはもとのt2gのそれよりも小さくなるので、5d電子の中間的な電子相関でもモット絶縁体となる可能性が議論されてきた。この系について、第一原理downfoldingの方法を用いて低エネルギー有効模型を構築し、動的平均場理論によって解析した。その結果、Sr2IrO4では反強磁性のinstabilityが系の絶縁化の必要条件であることがわかった。(1)密度汎関数理論とモデル計算の融合アプローチを電子格子結合系に適用可能にするため、新しい第一原理ダウンフォールディング法の開発を行った。この手法によりフォノンの自由度を含む低エネルギー有効模型を第一原理的に構築することが可能になった。新しい方法論によってフォノンの自由度が超伝導発現機構において非自明な役割を果たす鉄系超伝導体、フラーレン超伝導体の第一原理的モデル導出およびその解析を行った。(2)超伝導密度汎関数理論はこれまで様々な従来型超伝導体に適用され、その転移温度を非常に高い精度で再現してきたが、銅酸化物高温超伝導体、鉄系超伝導体、フラーレン超伝導体、層状窒化物超伝導体などの高い転移温度の再現には成功していない。超伝導密度汎関数理論の適用範囲を従来型超伝導体から非従来型超伝導体に大きく広げる第一歩として、プラズモンやエキシトンなどの電荷の揺らぎが超伝導を媒介する機構を超伝導密度汎関数理論に取り込む試みを行った。具体的には、これまで無視されてきた、遮蔽クーロン相互作用の動的な構造を露に取り込んで定式化を行った。さらに新しい方法論を高圧下のリチウムに適用した。リチウムの転移温度は常圧下では1mK以下であるが、数十GPaの圧力をかけると転移温度が劇的に高くなり、10Kをこえるようになる。この高い転移温度は、従来型の密度汎関数理論では再現できなかったが、新しい方法論は実験値と非常によい一致を与えることがわかった。モデル計算と密度汎関数理論を融合する試みについては、vertex補正を2体の相関関数の総和則を満たす様に自己無撞着に決定する2体自己無撞着法の開発に取り組んだ。特にこれまで定式化がなされていなかった多軌道系への拡張をおこない、鉄系超伝導体などに適用した。また、これまで第一原理的なモデル導出がおこなわれてこなかった重い電子系についても系統的なab initio downfoldingの計算が行われ、特に多体相互作用の大きさについて、物質依存性が明らかにされた。超伝導密度汎関数理論を使った研究については、専用の大容量メモリーの計算機を導入し(平成23年度予算からの繰り越し)、フラーレン超伝導体への適用を行った。フラーレン超伝導体については、その相図の中で、状態密度の増加が転移温度の増大につながっている領域があり、この領域について、Migdal Eliashberg理論が適用できるかどうかが長く未解決の問題となっていた。超伝導密度汎関数理論は遅延効果を非経験的に考慮することができるので、この問題に決着がつけられることが期待されていたが計算規模の観点からこれまで計算がなされてこなかった。

我々の計算によって、フラーレン系においては、フォノンによる質量の繰り込みが電子格子相互作用の見積もりからおおまかに見積もられる値よりもかなり小さいこと、また、ギャップ関数の有限周波数における符号反転による利得もかなり稼げることがわかった。しかしながら、最終的に見積もられる転移温度の大きさは実験と比べると半分程度のものであり、この系の高温超伝導機構を考える上では、標準的なMigdal Eliashberg理論を越えるものが必要であることがわかった。さらに、ドープされた半導体に対する超伝導密度汎関数理論の方法論開発も行われた。追加内定によって平成23年11月下旬から研究が開始されたが、強相関モデル計算と密度汎関数理論の計算を組み合わせる方法については炭素系超伝導体、スピン軌道が強い系についての解析が順調に始まっている。超伝導密度汎関数理論については、フェルミ面が一種類の軌道によって構成される場合についてのコードが完成し、層状窒化物への応用が進んだ。25年度が最終年度であるため、記入しない。専用の計算機を導入したあと、フラーレン系の超伝導密度汎関数理論による解析が予定通り進んだ。超伝導密度汎関数理論による計算は、これまでユニットセルに7つの原子を含むものが(計算コストの観点からいって)最も大きな系であったが、今回の計算により、はじめて63個の原子を含む系の計算が実行された。この系の超伝導の発現機構については、フォノンのエネルギースケールが大きいことからMigdal Eliashberg理論の妥当性が重要な課題となっていた。この問題については、遅延効果を経験的パラメータを導入することなく定量評価することが鍵となるが、超伝導密度汎関数理論はまさにこの目的に合致するアプローチである。我々の計算結果は、Migdal Eliashberg理論で説明できる領域は相図の中でもきわめて限定された、転移温度が低い領域のみであることを明らかにした。このことは、この系の高温超伝導の理解には、非従来型機構の可能性を十分に考える必要性を示唆するもので非常に興味深い。密度汎関数理論とモデル計算を融合する試みについては、重い電子系などこれまで第一原理的モデル導出がなされていなかった系にたいして初めて系統的な計算がおこなわれた。また、電子格子相互作用が強い系について、電子間相互作用だけでなく、電子格子相互作用の大きさの第一原理的評価法の開発も行われた。これは、電子格子相互作用を見積もる標準的な方法である密度汎関数摂動論(density functional perturbation theory)において、低エネルギー領域の電子の遮蔽効果に制限を加えることで実現される。最初の適用例として、鉄系超伝導体を選び、この系の電子格子相互作用が強い軌道ゆらぎ、あるいは軌道揺らぎによって媒介される超伝導が実現するかについて議論を行った。超伝導密度汎関数理論については、フェルミ面が2種類以上の軌道で構成される場合においても正しく機能するように改良を行う。専用の計算機を導入し(平成24年6月に導入された)、炭素系超伝導体など、ユニットセルのサイズが大きい系の計算に挑戦するための準備を行う。強相関モデル計算については、多軌道のtwo particle self-consistent法の開発を行い、多軌道系超伝導体においてvertex補正の効果を解析するための準備を行う。
キイロショウジョウバエ脳を用いた感覚統合を担う神経回路の探索

昨年度に引き続き、キイロショウジョウバエ脳の神経を網羅的に収録したオンラインデータベースシステムの構築、および脳領域マップの作成を中心に行った。データベースシステムには昨年度までに入力した神経細胞やGa14エンハンサートラップ系統のデータに加え、新たにLexAエンハンサートラップ系統のデータを追加した。このLexAエンハンサートラップ系統は本研究室で作成された大規模ライブラリの一部であり、現在のところ、各系統におけるLexA遺伝子の発現パターンを画像ファイルとムービーファイルにより提供している。これに加えて、各系統においてラベルされている神経細胞の同定が進み次第、これらのデータも追加する予定である。また、各神経細胞が投射する脳の領域を整理し、この結果を脳領域データベースとして新たにデータベースシステムに組み入れた。脳領域データベースには、後述の研究により同定・定義された脳の領域と解説文を収録し、加えてこれまで使用されてきた脳領域名称との関連性などを記述している。さらに、各脳領域に投射する神経細胞を検索し、神経データベース内の対応する情報を参照することも可能になっている。脳領域マップについては、研究者間でさらなる討議を行った結果、現在の時点で最終版がほぼ完成している。結果として、脳全体を3つの異なるレベルで分割し、それぞれ12個の大領域、42個の中程度の大きさの領域(ニューロピル)、100個以上の小領域を同定した。また、これらの領域の名称を決定し、境界線の定義を行った。今後これを可及的速やかにまとめ、新規の脳領域命名システムとして論文発表を行う予定である。19年度は当初の計画では感覚統合に関わる未知の神経経路のスクリーニングを行う予定であったが、このためにはまずこれまでに論文等で報告されている感覚系神経経路を網羅的にリストアップし、神経細胞の形態や投射先について整理する必要があった。このため、論文を収集して各感覚系の神経経路に関する情報を抜き出し、市販のデータベースソフトウェアを用いて網羅的な神経細胞データベースを構築した。現在までに、データベースには約400種の神経経路の情報を入力した。これは論文等で既に発表されている神経種の大半をカバーするものであると考えられる。また、これらの神経経路を標識する抗体やエンハンサートラップ系統として、約80レコードを入力した。このデータベースはデータ整理やインタフェースの整備等を進めたのち、20年度中の早い時期にオンライン公開と論文執筆を行う予定である。このデータベースは非常に多くの神経経路を収録するため、収録した各神経細胞の投射先やシナプスの位置を解析することで、脳内各領域問の結びつきの強弱を明らかにできる可能性が考えられた。そこで、モデル実験として、このデータベースに入力した約180種の視覚系経路の情報を用い、視葉における各構造体の層間の結びつきの強さの評価を行った。この結果、特定の層間において顕著に結びつきが強い場合があることを発見した。神経細胞の投射先を整理することに関連して、様々な抗体や分子マーカーを用いて脳を染色し、これまでに提案された脳領域の境界・名称を見直し、より妥当なものに置き換える試みを現在行っている。この成果は20年5月に行われる研究集会において発表し、ショウジョウバエを含む昆虫の研究者と討論を行ったのち、最終的に昆虫一般の脳領域の標準名称としてまとめる予定である。平成20年度は、19年度に引き続き、ショウジョウバエ脳における神経細胞の情報を収集したオンラインデータベースの作成を行った。このデータベースには、20年度末現在において、視覚・聴覚・嗅覚などの感覚系神経を中心に359種類の神経細胞のデータを収録している。これまで、ショウジョウバエ脳における神経解剖学的研究は、形態・機能の両面にわたって広く行われているが、同定された神経細胞の名称、投射先や、図表等を網羅し、広く公開されたリソースはこれまで存在しなかった。本研究において作成したデータベースは、脳の全体像を把握するに当たり有用なツールになると考えられる。また、産業技術総合研究所等のグループとの共同研究により、共焦点顕微鏡により撮影された脳画像から三次元再構成イメージを作成してウェブページ上で表示するツールを開発し、上述のデータベースシステムに組み入れた。このツールは、得られた三次元イメージを任意に回転したり切断したりできる機能を持ち、昆虫の脳に関するオンラインリソースにおいては世界初となるものである。また、これとは別に、ショウジョウバエ脳をさまざまな抗体やエンハンサートラップ法といった手法により染色し、このデータを元に脳領域の定義を行うプロジェクトも平行して行った。この研究は、これまで必ずしも統一されていなかったショウジョウバエの脳領域に関する用語を標準化し、あわせて他の昆虫や節足動物とも用語の統一を指向するものである。これまでにショウジョウバエ脳の約80の領域を同定し、それぞれにっいて領域の境界や、これまでに知られている機能について記載を行った。この結果は研究者間で討議中であり、コンセンサスを形成した後に論文として発表する予定である。

また、各神経細胞が投射する脳の領域を整理し、この結果を脳領域データベースとして新たにデータベースシステムに組み入れた。脳領域データベースには、後述の研究により同定・定義された脳の領域と解説文を収録し、加えてこれまで使用されてきた脳領域名称との関連性などを記述している。さらに、各脳領域に投射する神経細胞を検索し、神経データベース内の対応する情報を参照することも可能になっている。脳領域マップについては、研究者間でさらなる討議を行った結果、現在の時点で最終版がほぼ完成している。結果として、脳全体を3つの異なるレベルで分割し、それぞれ12個の大領域、42個の中程度の大きさの領域(ニューロピル)、100個以上の小領域を同定した。また、これらの領域の名称を決定し、境界線の定義を行った。今後これを可及的速やかにまとめ、新規の脳領域命名システムとして論文発表を行う予定である。
細胞運動システムの階層的機能構築

本課題は、分子モーターシステムの"酵素機能における力の役割"を1分子レベルから分子集合体、ひいては細胞に至るまでの階層構造に着目して研究することにある。この3年間での主な研究成果をまとめる。1)アクチンフィラメントの上を一分子で歩行運動するMyosin Vに、光ピンセットを用いて様々な方向に外力を加え、それに対するATP存在下での歩行運動の安定性や、ADP存在下での様々な角度に加えた外力による破断力を測定し、安定な歩行運動機構を論じた(Oguchi et al., Nature Chem.Biol.2010 ; MyosinVIについては、Oguchi et al., PNAS.2008)。またMyosin VやVIに限らず、Myosin IIやKinesinに関する1分子破断力測定の結果を纏めたレビューを発表した(Mikhailenko etl.,J.Royal Soc.Interface2010)。2)単一筋原線維を用いて、中間活性化条件における外力刺激に対する各筋節の応答性を調べ、応答するものとしないものとの2状態に分かれること、そして筋節間の力学連結性を明らかにし、多分子モーター系に特徴的な筋収縮・制御機構を解明した(Shimamoto et al., PNAS,2009)。3)横紋筋の自励振動現象(SPOC)を含む収縮特性を説明する理論を構築した(Sato et al., Submitted 2010)。4)カエル(Xenopus)卵の抽出液中で自己組織化された染色体分裂装置の力学特性(縦横の弾性率)と力学刺激応答に関する研究成果の第一弾を発表した(Itabashi et al., Nature Methods, 2009)。分裂装置に大変形を加えると自発的に小さなサイズに再編成されるなどの新知見を得た。5)染色体分裂装置のラグビーボール形状の維持機構を解明する目的で、一対のガラス微小針を顕微操作して長軸(極)方向に引っ張り変形を加え、その応答性を定量的に検討した。その結果、強制的な形態変形に対して、微小管の重合・脱重合やキネシン・ダイニン系のモーター活性を通じて、ラグビーボール形状を維持するように適応することが明らかになった(論文準備中)。6)HeLa細胞に局所熱パルス(0.1から数°Cの温度変化、1秒以上のパルス幅)を加えると、Ca^<2+>振動が誘起されること、しかも、37°C付近では0.2°Cほどの小さな温度変化に応答することを発見した。これにIP_3受容体が関与していることを証明した(Suzuki et al.,HFSPJ,2009)。「細胞運動システムの階層的機能構築」というテーマで、分子モーターシステムの"酵素機能における力の役割

"を1分子レベルから分子集合体、ひいては細胞に至るまでの階層構造に着目して研究を進めている。本年度は、1)単一筋原線維の張力発生特性を、同じ筋原線維について幾つかの条件で繰り返し測定することができる顕微実験系を構築し、とくに中間活性化条件(Caイオン非存在下で高濃度ADPによって活性化するADP収縮条件と、通常のCaイオン濃度を中間に設定した活性化条件の2つ)で系統的に調べた。その結果、いずれの中間活性化条件でも、最大活性化条件とは異なる筋節長-発生力関係を示すこと、さらに、ある狭い範囲の中間活性化条件で、自発的振動収縮(SPOC)現象が見られること、しかも、この異常な筋節長-発生力関係やSPOCには、ミオシンフィラメントとアクチンフィラメントの間隔(格子間隔:平均で20数nm)の僅かな(1nm以下の)変動が大きく影響することなどが分かった。これらの成果はShimamoto, Y., et. al.(2007)"Nonlinear Force-Length Relationship in theADP-Induced Contraction of Skeletal Myofibrils"としてBiophys.J.93,4330-4341.に発表したが、同号にNew and Notableとして取り上げられた。2)一方、高次構造レベルでの研究では、カエル(Xenopus)卵から抽出した染色体分裂装置の力学特性を、カンチレバーを用いて計測し、硬さや形状変形に関する新しい知見を得た。この成果は現在国際誌に投稿中である。3)単一細胞に熱パルスを与えることの影響を、Caイメージングや温度イメージングによって検討することができる、新しい細胞生物学的手法をほぼ確立した。本課題は、分子モーターシステムの"酵素機能に果たす力の役割"を1分子レベルから分子集合体、ひいては細胞に至るまでの、生体運動系の階層構造に着目して研究することにある。H.21年度は、1)アクチンフィラメントの上を一分子で歩行運動するMyosin Vについて、光ピンセットを用いて様々な方向に外力を加え、それに対するATP存在下での歩行運動の安定性や、ADP存在下での破断力測定を拠り所とした結合安定性を系統的に測定し、その結果をもとに安定な歩行運動機構を諭じた("Robust processivity of myosin V under off-axis loads. "Oguchi, Y., Mikhailenko, S.V., Ohki, T., Olivares, A.O., De La Cruz, E.M. & Ishiwata.S.(2010). Nature Chem.Biol.6 : 300-305)。またMyosin Vに限らず、Myosin IIやKinesinに関する1分子破断力測定の結果を纏めたレビューを発表した(Mikhailenko, S.V.ら)。2)カエル(Xenopus)卵の抽出液中で自己組織化される紡錘体(染色体分裂装置)のラグビーボール形状の維持機構を解明する目的で、一対のガラス微小針を顕微操作して長軸(極)方向に引っ張り変形を加え、その応答性を定量的に検討した。その結果、強制的な形態変形に対して、微小管の重合・脱重合やキネシン・ダイニン系のモーター活性を通じて、ラグビーボール形状を維持するように適応することが明らかになった。