hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アルカリ金属を含む多元系ジントル化合物の合成と熱電材料への応用

Na-Tr-Sn系ジントル化合物(Tr=Al, Ga, In, Zn)の焼結体およびインゴットを作製し,それらの熱電特性を評価した.Na2+xGa2+xSn4-x,(x=0.19)の焼結体が最も高い熱電特性を示し,その無次元性能指数(ZT = 0.98, 295 K)は実用材料であるBi2Te3系化合物の値に匹敵した.これらの化合物の結晶構造では,主にSnで構成される3次元的な骨格構造内にトンネルが存在し,その中に1から約1/3の占有率のNaサイトが位置している.このトンネル内のNaの大きなディスオーダーによって,格子の熱伝導率が著しく低下し,高い熱電特性が発現していると考えられた.初年度は,主にNaと13族元素(Al, Ga),14族元素(Sn)で構成される3元系ジントル化合物を対象にして,新規熱電材料としての可能性を検討した.その結果,これまで結晶構造のみが報告されていたNaGaSn2の多結晶焼結体試料が,室温(295 K)でガラス並みの低い熱伝導率(1.1 W/mK)を示し,その結果,n型の高い熱電特性(無次元性能指数ZTは最大で0.56)が実現していることを明らかにした.この値は,キャリアー濃度の調整や合金化によって特性の最適化が行われている高性能Bi2Te3系材料の熱電特性(ZT1)に近く,本化合物も,今後,キャリアー濃度等を最適化することで,その特性の向上が期待できるNaGaSn2のX線単結晶構造解析の結果,本課題で合成されたNaGaSn2は,これまで報告されていた斜方晶系とは異なり,六方晶系であることが明らかになった.結晶構造はGaとSnで構成される骨格構造内のトンネル状の空隙にNaが統計的に配置しており,このNaが大きな熱振動(ラットリング)を起こすことで,フォノンを散乱し,熱電特性を向上させる低い熱伝導率が実現していると考えられた.また,Na-Ga-Sn系およびNa-Al-Sn系において,それぞれ1つの新規3元系化合物を発見し,それらの結晶構造や基礎的な電気・熱特性を明らかにした.本年度は,ゼーベック係数,電気伝導率,および熱伝導率の計測システムを不活性雰囲気中のグローブボックス内に整備・構築した.これにより,試料を大気暴露することなく熱電特性を評価し,無次元性能指数ZTを算出することが可能になった.特に,これまでに困難であった大気中で不安定な試料の熱伝導率の計測が,ホットディスク法による熱伝導率測定によって実現できた.本年度は,初年度に見出した高いn型の熱電特性を有するNa-Ga-Sn系化合物(NaGaSn2)の特性向上を目指した研究を行った.その結果,化学両論比よりもNa及びGaに富む組成の固溶体の合成に成功し,その焼結体の熱電特性は化学両論比の試料よりも優れていることを見出した.最も特性の高い焼結体試料の無次元性能指数ZTは室温で0.98であり,実用材料であるBi2Te3系化合物の値とほぼ同等であった.前年度に見出したNa-Al-Sn系の新規化合物の結晶構造を,単結晶X線回折を用いた精密構造解析より決定することができた.Na-Al-Sn系化合物は,Na-Ga-Sn系化合物と同型のトンネル構造で,トンネル内に位置するNaも大きなディスオーダーを有していた.このことから,Na-Al-Sn系化合物もNa-Ga-Sn系化合物と同様に低い熱伝導率を有し,高い熱電特性を示すことが期待された.固相反応法的な手法を用いることで,単相の焼結体試料を合成することにも成功し,その熱電特性を評価することができた.Na-Al-Sn系化合物の焼結体試料は,Na-Ga-Sn系化合物の試料よりも低い熱伝導率を示したが,電気伝導率が低く,室温100°CのZTの値は0.15から0.21(n型)であった.今後,キャリアー濃度を調節することで,熱電特性の向上や,p型の熱電特性を発現させることが期待できる.初年度にアルゴン雰囲気のグローブボックス内に構築した,ホットテディスクセンサーを用いた熱伝導率測定システムに,本年度は試料とセンサー部を均質に加熱するできる外部加熱機構を付加し,これまで室温のみで可能であった熱伝導率の測定温度領域を拡張することで,本研究で対象としている化合物の熱電特性の無次元性能指数をより広い温度域で求めることが可能となった.本研究課題の目的は,材料としての探索や評価が十分に行なわれていないアルカリ金属を含む多元系ジントル化合物を合成し,それらの熱電特性を評価することで,優れた性能を有する新規熱電材料の探索を行なうことである.これまでにトンネル構造を有するNa-Ga-Sn系及び新規のNa-Al-Sn系ジントル化合物の焼結体試料を作製し,それらの諸特性を評価することで,両者ともに格子熱伝導率が著しく低くく,熱電材料の母物質として高いポテンシャルを有することを明らかにすることができている.低い熱伝導率の原因は,両化合物の精密結晶構造解析の結果より,Ga(Al)とSnで形成されるトンネル内に位置するNaのディスオーダーに起因する可能性が高いことも指摘できた.これらの成果から,トンネル構造を有する化合物が熱電材料の新しい候補物質群となりうることを示せたと考えている.

今後,同型または同類構造の化合物を対象とした研究から,高特性の熱電材料が開発されることが期待できる.最終年は,高いn型の熱電特性(ZT=0.98, 295 K)を示すものの,特性の再現性が乏しかったNaGaSn2について合成条件等を詳細に検討し,その再現性や特性の向上を目指した.高い熱電特性を示す焼結体試料を再現よく作製する条件は見出せなかったが,一部の試料は,これまでとほぼ同様の高いZT(約1.0, 295 K)を示した.また,NaGaSn2の焼結体試料のZTと電気伝導率には強い相関が存在し,電気伝導率が13 mΩcmの試料のみが高いZTを示すことを明らかにした.これらのことから,試料間の特性の相違は,キャリア濃度の違いによるものであることが強く示唆された.NaGaSn2およびNaAlSn2に対して,キャリア濃度の制御を目指して元素置換した焼結体試料を作製したが,大幅な特性の向上は実現できなかった.有効なキャリアを導入できるドーパントを見出すことが今後の課題である.NaGaSn2やNaAlSn2に類似したトンネル構造を有するNa2ZnSn5の二つの多形(安定相と準安定相)のそれぞれの相に対して,原料の加熱条件ならびに冷却条件を精査することで,理論密度の9599%のインゴットを合成することに成功した.両相ともに熱電特性はn型で,295 Kにおける安定相(NaGaSn2の類似構造)のインゴットのZTは0.03,準安定相(NaGaSn2と同型構造)のインゴットのZTは0.2であった.Weidman-Franz則から各相のキャリアーの熱伝導率を算出し,全体の熱電伝導率から差し引くことで見積もられる格子熱伝導率は,安定相が約0.6 W/(m K),準安定相が約1.0 W/(m K)とガラス並みの著しく低い値であった.緻密なインゴットの熱伝導率を測定することで,本研究課題で見出したトンネル構造を有する化合物群が低い熱伝導性を示すことが証明することができた.Na-Tr-Sn系ジントル化合物(Tr=Al, Ga, In, Zn)の焼結体およびインゴットを作製し,それらの熱電特性を評価した.Na2+xGa2+xSn4-x,(x=0.19)の焼結体が最も高い熱電特性を示し,その無次元性能指数(ZT = 0.98, 295 K)は実用材料であるBi2Te3系化合物の値に匹敵した.これらの化合物の結晶構造では,主にSnで構成される3次元的な骨格構造内にトンネルが存在し,その中に1から約1/3の占有率のNaサイトが位置している.このトンネル内のNaの大きなディスオーダーによって,格子の熱伝導率が著しく低下し,高い熱電特性が発現していると考えられた.本研究課題の目的は,材料としての探索や評価が十分に行なわれていないアルカリ金属を含む多元系ジントル化合物を合成し,それらの熱電特性を評価することで,優れた性能を有する新規熱電材料の探索を行なうことである.初年度の研究では,これまでに熱電特性が評価されていなかったNa-Ga-Sn系化合物の多結晶焼結体試料を合成し,その熱電特性が,現在,室温付近で使用される実用材料であるBi-Te系化合物の特性と,同等もしくはそれ以上となる可能性を明らかにすることができた.
空間配列プローブ電極を包埋した3次元培養組織内の細胞応答シグナル

生体組織本来の性質により近づくと考えられる3次元培養組織に空間配列プローブ電極を基本構造とするマイクロデバイスを包埋することで、空間的な細胞シグナル計測を目指したワイヤーボンディング技術で実現した空間配列プローブ電極上に神経細胞の3次元培養組織を構築することで、細胞シグナルの計測に成功した。また、3次元電極への細胞位置制御能を始め、光学や電気化学の各種センシング機能を本デバイスに集積化する可能性を示した生体組織本来の性質により近づくと考えられる3次元培養組織内部の低侵襲かつ空間的な細胞応答シグナル計測に向け、本研究課題は、マイクロデバイス技術をボトムアップ的に展開した組織埋め込み型計測システムの実現を目指した。これまで細胞吸引孔と電極を一体化したマイクロデバイスにより平面培養組織の電気生理計測を実施してきた経緯を踏まえ、空間配列プローブ電極を基本構造とするマイクロデバイスを3次元培養組織内部へ包埋することで、電気的、化学的、光学的に組織内部の細胞にアプローチすることが可能な各機能の研究開発に取り組んだ。初年度では、ワイヤーボンディング技術とレーザー加工技術を組み合わせた空間配列プローブ電極の製作および特性評価を実施した。空間配列プローブ電極上で3次元ゲル包埋培養した神経細胞組織の電気生理シグナル計測をしたところ、神経細胞の成長過程に依存した活動シグナルの追跡を示唆されるデータを得ることができた。また、外部からの刺激システムに繋がる細胞位置計測機能について研究開発を進め、細胞の3次元位置情報を細胞のボケ画像から算出する観測システムにより、ゲル中に包埋した擬似細胞の3次元位置情報取得に成功した。最終年度では、プローブ電極の垂直性・先端径を改良するために、レーザー加工を用いない電極製作手法に成功した。3次元培養組織の機能計測に必要と考えられる細胞位置制御機能として、改良した空間配列プローブ電極表面に強磁性材料を成膜することで電極先端部に磁場集中を創出し、磁気ラベル化した擬似細胞の電極先端部への磁気誘導に成功した。化学的手法としてはマイクロデバイスとの集積化を実現した光硬化樹脂製マイクロニードルを実現し、光学的手法としては光ファイバーを駆使した観測システムの基礎研究を進めた。また、細胞の代謝物を高感度に検出することが可能と考えられる電気化学特性に優れた電極材料の開発にも成功した。また、3次元電極への細胞位置制御能を始め、光学や電気化学の各種センシング機能を本デバイスに集積化する可能性を示した本研究課題は、マイクロデバイス技術をボトムアップ的に展開することで、生体組織本来の性質により近づくと考えられる3次元培養組織内への埋め込み型計測を実現し、先端医療分野への応用に向けた基礎データの取得を目指す。これまで細胞吸引孔と電極を一体化したマイクロデバイスにより平面培養組織の電気生理計測を実施してきた経緯を踏まえ、空間配列プローブ電極を基本構造とするマイクロデバイスを3次元培養組織内部へ包埋することで、組織内への直接的な(1)電気刺激、(2)化学刺激、(3)光刺激を実現し、低侵襲かつ空間的な細胞応答シグナル計測を遂行する。当該年度では、まず基盤技術として、双方向(刺激・計測)に用いる空間配列プローブ電極の製作および特性評価を実施した。ワイヤーボンディング技術とレーザー加工技術を組み合わせた手法を用いることで1チップ上に高さの異なるプローブ電極を実現し、製作したプローブ電極について電気的特性評価およびゲル包埋培養に向けた機械的特性評価を行い、3次元培養組織内埋め込み型計測の実現可能性を確認した。製作した空間配列プローブ電極上でラット大脳神経細胞を用いた3次元ゲル包埋培養を28日間行い、電気生理シグナル計測をしたところ、神経細胞の成長過程に依存した活動シグナルの追跡を示唆されるデータを得ることができた。また、3次元培養組織の機能計測に必要と考えられる細胞位置制御機能や外部からの刺激システムに繋がる細胞位置計測機能についても研究開発を行った。細胞位置制御機能では、空間配列プローブ電極表面に強磁性材料を成膜することで電極先端部に磁場集中を創出し、磁気ラベル化した擬似細胞の電極先端部への磁気誘導に成功した。一方、細胞位置計測機能では、細胞の3次元位置情報を細胞のボケ画像から算出する観測システムを開発し、ゲル中に包埋した擬似細胞の3次元位置情報取得に成功した。本研究課題の目的は、マイクロデバイス技術をボトムアップ的に展開することで、生体組織本来の性質により近づくと考えられる3次元培養組織内への埋め込み型計測を実現し、(1)光刺激、(2)電気刺激、(3)化学刺激に対する空間的な細胞応答シグナル計測を遂行することで、先端医療分野への応用に向けた基礎データの取得を目指すことである。現在までに、マイクロデバイスの基本構造となる空間配列プローブ電極の製作および特性評価を実施し、ラット大脳神経細胞を用いた3次元ゲル包埋培養を空間配列プローブ電極上で行うことで、神経細胞の成長過程における電気生理シグナル計測に成功している。また、3次元培養組織の機能計測に必要である磁力を用いた細胞位置制御機能や外部からの刺激システムに繋がるボケ画像を応用した細胞位置計測機能についても成果を得ることができた。したがって、3次元培養組織の機能計測に向けた一定の基盤技術を構成することができたと考えられる。今後更なる要素技術の確立およびそれらの技術を統合することで、人為的に制御・模倣した

3次元培養組織の創出および機能計測を実現することができ、先端医療分野に新しい展開をもたらすことができると考えられる。柔軟な空間配列プローブ電極を基本構造とするマイクロデバイスを3次元培養組織内部へ包埋することで、3次元培養組織内への直接的な(1)光刺激、(2)電気刺激、(3)化学刺激を実現し、低侵襲かつ空間分布的な細胞応答シグナル計測を目指す。これまで得られた成果を踏まえ、まず、(1)光刺激、(3)化学刺激を実現する要素技術の確立を推進する。(1)光刺激では、これまで開発したイメージセンサを用いた細胞位置計測機能に光ファイバーを導入することで、細胞位置計測機能の更なる高精度化を図るとともに、細胞1個レベルでの光刺激システムの開発に取り組む。1チップ上に光刺激システムと細胞応答シグナル計測用の空間配列プローブ電極の集積化を行い、3次元培養組織に対する計測を実施する。(3)化学刺激では、中空マイクロニードルの製作手法・特性評価(強度・薬剤投与量)に取り組む。(a)生分解性ポリマーなどを導入した機能性マイクロニードルの実現、またはシリコン製もしくはガラス製のニードル構造とマイクロ流路の接合による実現を検討し、併せて、(b)コラーゲン・ゲル3次元包埋培養に向けた機械的特性や薬剤供給量の評価を行う。(a)、(b)の成果を踏まえた上で、1チップ上に薬剤投与用の中空マイクロニードルと細胞応答シグナル計測用の空間配列プローブ電極の集積化を行い、3次元培養組織に対する計測を実施する。最終的には、(1)光刺激、(2)電気刺激、(3)化学刺激の各要素技術を統合することで、人為的に制御・模倣した3次元培養組織の創出および機能計測を実現する。得られた研究成果については、積極的に学術論文・研究発表などを行い、随時、国内外へ発信していく。物品費等に関しては、マイクロデバイス製作のための基板や薬品等、細胞培養実験のためのガラス・プラスチック器具や培養用試薬、蛍光染色用試薬等に使用する予定である。特に、培養細胞に対して光刺激を行うためのシステム構築に向けては、光ファイバーおよび光ファイバーを固定するための精密ステージ、イメージセンサ等を購入する予定である。また、旅費等については、最新の知見収集と研究成果を国内外に向けて発信するために、論文投稿、学会発表のための参加費、旅費、日当、英文校閲等に使用する予定である。
終脳特異的膜表面認識分子テレンセファリンの神経回路形成における役割

(1)海馬シナプスの可塑性におけるテレンセファリン(TLN)の役割海馬CA1領域を抗TLN抗体を用いた免疫電顕により調べると、TLNは錐体細胞の樹状突起膜表面に発現し、軸索では発現していなかった。シェ-ファー側枝・錐体細胞シナプスでは、TLNはpostsynapticのスパイン膜に限局していた。TLNに対する抗体、およびリコンビナントTLN蛋白をラット海馬切片のシェ-ファー側枝・錐体細胞シナプス部位に局所的に投与すると、このシナプスでの長期増強(LTP)が顕著に抑制された。この結果により、postsynapticに発現しているTLNと、presynaptic軸索上の未知のカウンタレセプタとの相互作用が、シナプス伝達の長期増強の形成および維持に関与していると考えられる。(2)嗅上皮から嗅球へのゾーン間特異的軸索投射に関与する新規の細胞接着分子の発見哺乳類の嗅上皮には4つの匂い分子受容体発現ゾーンが存在する。我々は、嗅上皮のゾーンII、III、IVの嗅細胞で発現し、ゾーンIの嗅細胞では発現しない新規の細胞接着分子(R4B12抗原分子)をみいだした。cDNAクローニングにより、R4B12分子はイムノグロブリンスーパーファミリーに属する膜蛋白であることが判明した。R4B12分子はホモフィリックな結合活性を有することより、R4B12分子を発現した軸索どうしが選択的に軸索束形成をすると考えられる。R4B12は副嗅覚系においてもゾーン特異的発現パターンを示し、嗅覚系の感覚上皮ゾーンから嗅球ゾーンへのゾーン間特異的軸索投射に関与する細胞接着分子だと考えられる。
京都・奈良・神戸・大阪を事例とした「観光空間」の表象をめぐる考察

メディアで表象される特定の空間が一体どのような空間として再構築されているのか,そして再構築された観光空間をツーリストがいかに知覚しているのか,こういった観光地をめぐってはたらく表象の力学を解明する作業を精緻に行っていくことが,社会学の重要な課題となっている.本研究では関西圏の観光地を事例としながら,活字・映像両メディアどちらにおいても,観光メディアのディスクールに働いている力学について,単に「テクスト論」的なアプローチを行なうだけでなく,その背景として存在する社会性・歴史性を解明するアプローチなど,多様な学術的ディシプリンを横断し包括的・多面的に分析している.研究の方法としては,各メディアのディスクール研究,観光業者・行政等の観光制作者への聞き取り調査,ツーリストに対する調査という3つの要素に分かれる.平成16年度には,メディアのディスクール研究と観光制作者への聞き取り調査を進め,平成17年度では,前年度に行った観光制作者への聞き取り調査を継続して行ないつつ,主としてツーリストに対する調査を行なった.これによって,考察の対象としている観光地をツーリストがどのように知覚しているのか,またメディア・テクストをいかに「読解」しているのかといった《読解のプロセス》を考察した.平成18年度は,メディアのディスクール研究,観光制作者への調査,ツーリストに対する調査によって,観光メディアのディスクールに作用する力学を多様な学術的ディシプリンを横断しつつ分析し報告書にまとめた.メディアで表象される特定の空間が一体どのような空間として再構築されているのか,そして再構築された観光空間をツーリストがいかに知覚しているのか,こういった観光地をめぐってはたらく表象の力学を解明する作業を精緻に行っていくことが,社会学の重要な課題となっている.本研究では関西圏の観光地を事例としながら,活字・映像両メディアどちらにおいても,観光メディアのディスクールに働いている力学について,単に「テクスト論」的なアプローチを行なうだけでなく,その背景として存在する社会性・歴史性を解明するアプローチなど,多様な学術的ディシプリンを横断し包括的・多面的に分析している.研究の方法としては,各メディアのディスクール研究,観光業者・行政等の観光制作者への聞き取り調査,ツーリストに対する調査という3つの要素に分かれる.平成16年度には,メディアのディスクール研究と観光制作者への聞き取り調査を進め,平成17年度では,前年度に行った観光制作者への聞き取り調査を継続して行ないつつ,主としてツーリストに対する調査を行なった.これによって,考察の対象としている観光地をツーリストがどのように知覚しているのか,またメディア・テクストをいかに「読解」しているのかといった《読解のプロセス》を考察した.平成18年度は,メディアのディスクール研究,観光制作者への調査,ツーリストに対する調査によって,観光メディアのディスクールに作用する力学を多様な学術的ディシプリンを横断しつつ分析し報告書にまとめた.メディアで表象される特定の空間が一体どのような空間として再構築されているのか,そして再構築された観光空間を観光者がいかに知覚しているのか,こういった観光地をめぐってはたらく表象の力学を解明する作業を精緻に行っていくことが,社会学の重要な課題となっている.本研究では関西圏の観光地を事例としながら,活字・映像両メディアどちらにおいても,観光メディアのディスクールに働いている力学について,単に「テクスト論」的なアプローチを行なうだけでなく,その背景として存在する社会性・歴史性を解明するアプローチなど,多様な学術的ディシプリンを横断し包括的・多面的に分析している.研究の方法としては,各メディアのディスクール研究,観光業者・行政等の観光制作者への聞き取り調査,観光者に対する調査(質問紙調査および聞き取り調査)という3つの要素に分かれる.平成16年度ではまず,いくつかの種類のメディアを取りあげ,それらがいかなる「観光空間」イメージを構築しようとしているのかを考察した.特に各メディアの資料を収集し,スキャナー等の映像機器を用いてコンピュータに取り込み編集し,それらを素材に各メディアのディスクール研究を行なった.現在は,それらの作業をほぼ完了させ,観光メディアのディスクール研究を基に,観光業者・行政等へのインタビューを含めた観光制作者への聞き取り調査を行ないつつある.調査地域としては,遠藤(奈良・神戸),堀野(京都・神戸),中谷(奈良・大阪),江藤(京都),芹澤(大阪)といった分担構成となっている.メディアで表象される特定の空間が一体どのような空間として再構築されているのか,そして再構築された観光空間をツーリストがいかに知覚しているのか,こういった観光地をめぐってはたらく表象の力学を解明する作業を精緻に行っていくことが,社会学の重要な課題となっている.本研究では関西圏の観光地を事例としながら,活字・映像両メディアどちらにおいても,観光メディアのディスクールに働いている力学について,単に「テクスト論」的なアプローチを行うだけでなく,その背景として存在する社会性・歴史性を解明するアプローチなど,多様な学術的ディシプリンを横断し包括的・多面的に分析している.研究の方法としては,各メディアのディスクール研究,観光業者・行政等の観光制作者への聞き取り調査,ツーリストに対する調査という3つの要素に分かれる.平成16年度には,メディアのディスクール研究と観光制作者への聞き取り調査を進めた。メディアのディスクール研究においては,多様な学問的ディシプリンから,観光地をめぐるメディアのディスクールが,どのような利害=関心のもとに,何を表現し何を隠蔽している(してきた)のかを明らかにすることを目指した.平成17年度では,前年度に行った観光制作者への聞き取り調査を継続して行いつつ,主としてツーリストに対する調査を行った.

ツーリストに対する質問紙調査に関して必要な調査設計を行った後,調査の実施に向け準備をすすめ,調査を実施した.現在は調査データを整理し,データ分析をすすめているが,ここでは、考察の対象としている観光地をツーリストがどのように知覚しているのか、またメディア・テクストをいかに「読解」しているのかといった≪読解のプロセス≫を考察することを目的としている.メディアで表象される特定の空間が一体どのような空間として再構築されているのか,そして再構築された観光空間をツーリストがいかに知覚しているのか,こういった観光地をめぐってはたらく表象の力学を解明する作業を精緻に行っていくことが,社会学の重要な課題となっている.本研究では関西圏の観光地を事例としながら,活字・映像両メディアどちらにおいても,観光メディアのディスクールに働いている力学について,単に「テクスト論」的なアプローチを行なうだけでなく,その背景として存在する社会性・歴史性を解明するアプローチなど,多様な学術的ディシプリンを横断し包括的・多面的に分析している.研究の方法としては,各メディアのディスクール研究,観光業者・行政等の観光制作者への聞き取り調査,ツーリストに対する調査という3つの要素に分かれる.平成16年度には,メディアのデイスクール研究と観光制作者への聞き取り調査を進め,平成17年度では,前年度に行った観光制作者への聞き取り調査を継続して行ないつつ,主としてツーリストに対する調査を行なった.これによって,考察の対象としている観光地をツーリストがどのように知覚しているのか、またメディア・テクストをいかに「読解」しているのかといった《読解のプロセス》を考察した.平成18年度は,メディアのディスクール研究,観光制作者への調査,ツーリストに対する調査によって,観光メディアのディスクールに作用する力学を多様な学術的ディシプリンを横断しつつ分析し,その成果を研究会や学会で報告し,報告書にまとめた.今後は,これらの成果を学術書の形で公刊することも考慮中である.
ピアサポートによる中小規模事業所の看護管理者能力開発と地域ネットワーク推進の研究

本研究は、研究者らが大分県および大分県看護協会と協力し、保健所保健師が二次医療圏ごとに運営する看護の地域ネットワークを基盤に看護管理者のピアサポートによる能力開発に取り組み、1)看護管理者の能力向上、2)臨地現場の看護管理の向上、3)看護管理者のネットワークの強化について明らかにすることを目的とした。1.看護管理者のピアサポートによる能力開発プログラムの参加者の募集平成30年度は、看護協会の地区理事会でプログラムの説明を行い、各地区の理事が看護の地域ネットワークを通じて参加者を募集し、豊肥地域と南部地域の看護管理者が参加することになった。2.看護管理者のピアサポートによる能力開発プログラムの施行および実施と評価豊肥地域のプログラムは、平成30年6月平成31年2月の間に合計5回実施した。病院、老人保健施設、訪問看護ステーションの看護管理者が毎回1016名(延べ86名)出席した。看護管理者は、1次世代の看護管理者、2スタッフの育成についてテーマ別にグループに分かれ、現状分析に取り組み、看護管理の視点や考え方、改善方法や対策について理解を深めた。看護管理者は、支援者やメンバーより意見やアドバイスを得て、自施設の看護管理の改善に取り組み、現場に変化がみられた。南部地域のプログラムは、平成30年7月平成31年1月の間に合計4回行われ、病院の看護管理者が毎回67名(延べ約28名)出席した。看護管理者は、病院の規模別に2グループに分かれ、次世代の看護管理者育成をテーマに、看護管理の振り返りや共通の課題についてディスカッションを行った。看護管理者は、人材育成に関する新たな知識や情報を得ることができていた。平成30年度は大分県内2か所の二次医療圏でプログラムを実施した。看護管理者はピアサポートや支援者によるアドバイスを得て、看護管理の能力開発につなげることができた。また、研究成果を学会等で発表した。次年度は、新たな地域においてプログラムを実施するとともに、平成30年度にプログラムを開始した地域でも継続する。次年度にプログラムを開始する地域では、これまでの知見を活用しながら導入を進め、地域の実情に合わせた取り組みになるよう検討を重ねる。プログラムを継続する地域では、昨年度の現状分析や看護管理に関するアドバイスをもとに看護管理を改善できるよう取り組む。
プラズマ波動方位測定方式の開発

地上で観測される磁気圏・電離圏プラズマ中のホイスラモ-ドのVLF/ELF電波の電磁界多成分波形計測に基づく方位測定方式を確立した。即ち、地上で受信可能な水平磁界二成分と垂直電界の三成分計測に基づき、その逆変換問題として電離層下端での波動エネルギ-分布を導出するものである。従来の方式では、電離層下端での波動エネルギ-分布が広い場合や複数のダクトが存在する場合には得られた結果は信頼出来ないものであった。先ず、波動分布関数のエントロピ-を最大にする最大エントロピ-法による「波動分布関数法」を完成した。シミュレ-ション実験により、複数の出口を判別出来ることが確認され、国内山岡(磁気緯度25°)の観測点での電磁界三成分の実測デ-タに対してもその有効性を確かめた。更に、このような波動分布関数方位測定法によりVLF波の電離層透温特性や磁気圏伝搬の更なる情報が得られる事が明らかになった。次に、本最大エントロピ-法では最終画像に関する評価に客斎性に欠けること及び非線形評価のため計算時間がかゝるという欠点がある。これらの点を解決するものとして、(1)正則化及び(2)最適画像評価における客観的評価法を導入した。即ち、最適画像に対しては、人工知能、情報理論の分野におけるAkaike's Information Criterion(AIC)の一種であるGeneralized Cross Validation(GCV)をはじめて導入した。各種シミュレ-ション実験及び実測デ-タに対する適用から,単一波源の時には極めて有用である事が明らかになった。しかし,二波源の時には、正則化により滑らかにする傾向が強く、近接した二波源を分離する事には問題がある。よりゆるい正則化の考案が不可欠であろう。更に、二点での方探を用いた誤差評価のため,(1)柿岡,(2)沼田,(3)館山三点での波形同時観測を行い、そのデ-タは今後の研究テ-マとなろう。先ず、磁気圏プラズマ波動に対する波動分布関数方位測定方式の研究の進展を述べよう。我々が開発した波動分布関数方式は従来のゴニオメ-タや電磁界解折法のように単一平面波を仮定していないため、電離層下端での波動エネルギ-密度分布を導出でき、電離層透過域が極めて広い時や複数のダクトが存在する時には有効である事が証明されている。本方式は観測されたスペクトル行列(観測可能な電磁界三成分(B_x,B_y,E_z)の自己パワ-及び相互パワ-スペクトルから成る)に対して最大エントロピ-法を適用した逆変換であるが、画像の妥当性を評価する客観性に欠ける欠点がある。そこで、本年度我々は最適画像を得るために、人工知能の分野で用いられているフィリップス正則化による逆変換とGeneralized Validation(GCV)との併用により客観性のある最適画像の導出方式を開発した。その結果、一波源の時にはGCV最小の基準が極めて有用である事が判明した。しかし、二波源の場合にはGCV最小よりも幾分小さい正則化パラメ-タにて最適画像が得られた。これは正則化法では全体を滑らかにしようとする働きがあり、二つの隣接した波源を分離したいという要求とは相入れないためである。この点の解決が今後の問題である。

更に,実際のホイスラデ-タに対して上記の方式を適用すべく、1991年1月に関東地方での三観測点(群馬県沼田、茨城県柿岡、千葉市館山)において電磁界三成分の広帯域波形観測を行い、有用なデ-タを得ている。来年度にはこれらのホイスラデ-タに対して新らたに開発した方式(フィリップス正則化+GCV)と従来の最大エントロピ-法との比較検討を行う。これら三点での観測から本方式の有効性に関する実験的評価もはじめて可能となろう。地上で観測される磁気圏・電離圏プラズマ中のホイスラモ-ドのVLF/ELF電波の電磁界多成分波形計測に基づく方位測定方式を確立した。即ち、地上で受信可能な水平磁界二成分と垂直電界一成分の三成分計測に基づは、その逆変換問題として電離層下端での波動エネルギ-分布を導出するものである。従来の方式では、電離層下端でのエネルギ-分布が広い場合や複数のダクトが存在する場合には得られた結果は信頼出来ないものであった。先ず、波動分布関数のエントロピ-を最大にする最大エントロピ-法による「波動分布関数法」を完成した。シミュレ-ション実験に対して、複数の出口を判別出来る事が確認され、国内山岡(磁気緯度25°)の観測点での電磁界三成分の実測デ-タに対してもその有効性を確かめた。更に、このような波動分布関数方位測定法によりVLF波の電離層透過特性や磁気圏伝搬の更なる情報が得られることが明らかになった。次に、本最大エントロピ-法では最終画像に関する評価に客観性に欠けること及び非線形評価のため計算時間がかゝるという欠点がある。これらの点を解決するものとして、(1)正例化及び(2)最適画像評価における客観的評価法を導入した。即ち、最適画像に対しては、人工知能、情報現論の分野におけるAraikes Information Criteion(AIC)の一核であるGener alizeel Cross Validation CGCV)をはじめて導入した。各種のシミュレ-ション実験及び実例デ-タに恵する適用から、本方式の有効性が実証された。今後、この本式を多くの実測デ-タに適用することにより、磁気圏VLF波の伝搬機構の解明が著しく進むことが期待できる。
皮膚筋炎における骨格筋微小血管障害の分子メカニズムの解明

皮膚筋炎(dermatomyositis: DM)における筋微小血管障害のメカニズムの解明は新たな治療ターゲットになりうる可能性がある.本年度は,まず,DM患者血清が筋微小血管内皮細胞に与える影響を明らかにする目的で,DNAマイクロアレイを用いた網羅的な遺伝子発現解析を行った.皮膚筋炎患者3例の治療前血清をDM血清とし,健常者3例のプール血清をcontrol血清とした.すべての血清を非働化したのちこれらの血清(10%)を含む培養液をHSMMECs由来条件的不死化細胞株であるTSM15株に37°Cで12時間作用させた.作用後のTSM15株からtotal RNAを抽出し,DNAマイクロアレイにより両群の遺伝子発現の相違を網羅的に解析した.その結果DM血清群はcontrol血清群に比しCASP3やBCL2L11などアポトーシス促進遺伝子の発現は有意に上昇した.DM患者血清はHSMMECsのアポトーシスを促進させる可能性が考えられた.また,DMでは筋微小血管のTJの破綻が認められ,炎症性サイトカインなど筋線維にとって有害な液性因子のさらなる筋内鞘への流入を促進し,DMの病態を悪化させていると考えられる.近年,血液神経関門(BNB)を構成するペリサイトがBNB構成内皮細胞のバリア機能を高めるとする報告があり,筋ペリサイトも筋微小血管内皮細胞のバリア機能を高める可能性がある.我々が樹立したTSM15株およびペリサイト株(HSMPCT)を用い,HSMPCTがTSM15のバリア機能に与える影響につき解析を行った.結果,HSMPCTはTSM15の電気抵抗値を増大させた.HSMPCTはTSM15のバリア機能を高めることが明らかになった.TSM15のバリア機能増大にかかわるHSMPCTから放出される液性因子を今後同定していく予定である.皮膚筋炎患者血清がヒト骨格筋微小血管内皮細胞の遺伝子発現に与える影響につき網羅的に解析することに成功した.また,骨格筋微小血管の内皮細胞と並んだ重要な構成細胞であるペリサイトを用いた実験も遂行することができた.ヒト骨格筋ペリサイトが内皮細胞に与える影響につき一定の知見を得ることができた.以上より本研究課題は順調に進展していると考えられる.セルカルチャーインサートを用いた骨格筋微小血管in vitroモデル,患者血清,ならびにヒトリンパ球を用い,皮膚筋炎における単核球の筋内浸潤の分子病態を解明する.さらに,主にヒト骨格筋ペリサイトに着目し,筋微小血管障害を修復する因子を同定する.また,これまで多発性硬化症などの中枢神経系自己免疫疾患の血液脳関門破綻およびその修復にかかわる多くの知見があるが,骨格筋微小血管の破綻および修復のメカニズムとも共通する分子基盤があるものと推察される.よって,我々が保有する骨格筋微小血管in vitroモデルを用いた研究に応用し,皮膚筋炎の新たな治療法開発へつながる研究を遂行していく予定である.皮膚筋炎(dermatomyositis: DM)における筋微小血管障害のメカニズムの解明は新たな治療ターゲットになりうる可能性がある.本年度は,まず,DM患者血清が筋微小血管内皮細胞に与える影響を明らかにする目的で,DNAマイクロアレイを用いた網羅的な遺伝子発現解析を行った.皮膚筋炎患者3例の治療前血清をDM血清とし,健常者3例のプール血清をcontrol血清とした.すべての血清を非働化したのちこれらの血清(10%)を含む培養液をHSMMECs由来条件的不死化細胞株であるTSM15株に37°Cで12時間作用させた.作用後のTSM15株からtotal RNAを抽出し,DNAマイクロアレイにより両群の遺伝子発現の相違を網羅的に解析した.その結果DM血清群はcontrol血清群に比しCASP3やBCL2L11などアポトーシス促進遺伝子の発現は有意に上昇した.DM患者血清はHSMMECsのアポトーシスを促進させる可能性が考えられた.また,DMでは筋微小血管のTJの破綻が認められ,炎症性サイトカインなど筋線維にとって有害な液性因子のさらなる筋内鞘への流入を促進し,DMの病態を悪化させていると考えられる.近年,血液神経関門(BNB)を構成するペリサイトがBNB構成内皮細胞のバリア機能を高めるとする報告があり,筋ペリサイトも筋微小血管内皮細胞のバリア機能を高める可能性がある.我々が樹立したTSM15株およびペリサイト株(HSMPCT)を用い,HSMPCTがTSM15のバリア機能に与える影響につき解析を行った.結果,HSMPCTはTSM15の電気抵抗値を増大させた.HSMPCTはTSM15のバリア機能を高めることが明らかになった.TSM15のバリア機能増大にかかわるHSMPCTから放出される液性因子を今後同定していく予定である.皮膚筋炎患者血清がヒト骨格筋微小血管内皮細胞の遺伝子発現に与える影響につき網羅的に解析することに成功した.また,骨格筋微小血管の内皮細胞と並んだ重要な構成細胞であるペリサイトを用いた実験も遂行することができた.ヒト骨格筋ペリサイトが内皮細胞に与える影響につき一定の知見を得ることができた.以上より本研究課題は順調に進展していると考えられる.セルカルチャーインサートを用いた骨格筋微小血管in vitroモデル,患者血清,ならびにヒトリンパ球を用い,皮膚筋炎における単核球の筋内浸潤の分子病態を解明する.

さらに,主にヒト骨格筋ペリサイトに着目し,筋微小血管障害を修復する因子を同定する.また,これまで多発性硬化症などの中枢神経系自己免疫疾患の血液脳関門破綻およびその修復にかかわる多くの知見があるが,骨格筋微小血管の破綻および修復のメカニズムとも共通する分子基盤があるものと推察される.よって,我々が保有する骨格筋微小血管in vitroモデルを用いた研究に応用し,皮膚筋炎の新たな治療法開発へつながる研究を遂行していく予定である.
胎盤の分化発育における胎盤特異的転写因子hGCMaの機能の解明

ヒトのアロマターゼ遺伝子の胎盤特異的発現に関わるタンパク質をyeast one-hybrid法により単離したところ,Drosophilaではグリア細胞の運命を決めるGCMホモログとして報告されていたhGCMaであることが判明し,哺乳類での機能が不明であったこのタンパク質が胎盤特異的な転写因子であることを初めて示した(Yamada, Ogawa et al., J.Biol.chem.274,32279,1999)。ヒトではhGCMaは胎盤のみで発現している。さらに,ヒトBACゲノムライブラリーのスクリーニングを行ない,hGCMa遺伝子を含むBACクローンを複数得て,この遺伝子構造,染色体上の位置,及び全塩基配列を明らかにした(Yamada, Ogawa et al., Biochem.Biophys.Res.Commun.278,134,2000)。この遺伝子は6個のエキソンと5個のイントロンよりなり,マウスの遺伝子構造とよく似ていた。この遺伝子はHSH法により,第6染色体上にマップされた。組織免疫染色や,CHP(染色体免疫沈降法)などの免疫学的手法を使うために,大腸菌に強制発現させたhGCMaタンパクに対する特異抗体(ポリクローナル)を作成した。この抗体はヒト胎盤の他にいくつかの血球成分が反応した。ヒトでは少なくとも2つのタイプのGCMが見つかっているので,次にhGCMaタンパクにのみ反応する特異的抗体を作成している。この結果,両抗体の選択により免疫学的手法の利用が可能になる。ヒトのアロマターゼ遺伝子の胎盤特異的発現にかかわるタンパク質をyeast one-hybrid法により単離したところ,DrosophilaのGCMホモログとして報告されていたhGCMa/1であることが判明し,今まで哺乳類での機能が不明であったこのタンパク質が胎盤特異的な転写因子であることを1999年に初めて示した(Yamada et al.,J.Biol.Chem.274,32279-32286(1999))。本年になって,複数のグループがGCMa/1ノックアウトマウスでは胎盤形成不全による胎性致死となることを報告し,本因子が胎盤の発達,特にLabirinthine(ヒトでは絨毛)組織の分化に不可欠であることを証明した。大腸菌と昆虫細胞にhGCMa/1遺伝子を強制発現させて精製し,このタンパク質に対する特異抗体(ウサギポリクロナル)を作成した。予備的な実験から,この抗体は期待される特異性を示した。この結果,免疫染色法によりヒトの胎盤の発達におけるhGCMa/1の発現状況や,胎盤の発達異常とこのタンパク質の発現の関連を調べることが可能となった。さらに,ヒトでのこのタンパク質の発現異常が認められた場合には,その異常に遺伝子が関与しているか否かについても検討が可能となった。次年度はこれらを中心に研究を進める予定である。ヒトのアロマターゼ遺伝子の胎盤特異的発現に関わるタンパク質を単離したところ,DrosophilaのGCMホモログとして報告されていたhGCMaであることが判明し,哺乳類での機能が不明であったこのタンパク質が胎盤特異的な転写因子であることを1999年に初めて示した(Yamada, Ogawa et al., J.Biol.Chem.274,32279,1999)。さらに,ヒトBACゲノムライブラリーのスクリーニングを行ない,hGCMaの遺伝子構造,染色体上の位置,及び全塩基配列を明らかにした(Yamada, Ogawa et al., Biochem.Biophys.Res.Commun.278,134,2000)。組織免疫染色や,CHIP(染色体免疫沈降法)などの免疫学的手法を使うために,大腸菌に強制発現させたhGCMaタンパクに対する特異抗体(ポリクローナル)を作成した。ヒト組織では複数が反応した。ヒトでは少なくとも2つのタイプのGCMが見つかっているので,次にhGCMa

タンパクにのみ反応する特異的抗体を作成した。この結果,両抗体の選択により免疫学的手法の利用が可能になった。細胞運命を決定する因子であるGCMタンパクを種々の生物に見出し,その発現部位を同定することにより,このタンパクがどのような発達をし,どのように利用されてきたかを系統的に示すことができる。まず,Drosophilaからヒトまでよく保存されているGCMのDNA結合領域の特徴的アミノ酸配列に対するdegenerate PCR用oligomerを作成した。手始めに昆虫類(カイコ)と魚類(ゼブラフィシュ)の発生初期のmRNAを準備し,RT-PCRを行なった。現在,塩基配列を解析中である。引き続き,GCMタンパクの発現を網羅的に調べるために,種々の生物のmRNAを準備中である。
新しいモデルに基づく筋疲労の研究-短縮中のATP分解速度を中心として-

骨格筋の疲労のうち化学・力学エネルギー変換系の変調の機序を.大沢(Jikeikai Med.J,1989)が提唱する新しい筋収縮モデルの見地から検討した。筋収縮の直接のエネルギー源をATPの加水分解エネルギーでなく、収縮タンパク系の中にある「熱溜め」におく大沢のモデルの則ってドーソンらのNMRによる研究結果(Nature、1978)を解釈すると、疲労筋において変調を受けるのはATPの加水分解エネルギーを「熱溜め」に移す過程ではなくて「熱溜め」のエネルギーを収縮のエネルギーに変換する過程そのものにあることがわかる。さもなければ、収縮張力あたりのエネルギー消費は疲労の進展に伴って増大するはずだからである。このように疲労を捉えなおしたとき、我々が研究を進めてきた有機加合物2,3-ブタンジオンモノオキシム(BDM)の骨格筋に対する効果と全く区別できないものであることが明らかになった。そこで疲労筋の分子形態を調べるに先だって、BDMにより収縮を可逆抑制された骨格筋生筋の分子形態をX線折法により検討した。BDMには興奮収縮連関系への作用もあるので、BDMの収縮タンパク系への作用だけを見るためにスキン.ドファイバーでも同様に分子形態を観察した(未発表)。また、新しい筋収縮モデルによれば、化学・力学エネルギー変換系の特性は短縮中の筋線維において最もよく発揮されるはずだから、短縮中の骨格筋の分子形態をも検討した。現時点ではいまだ疲労筋についての分子形態観察が十分でなく、疲労筋とBDM作用下の骨格筋での分子形態の直接対比ができていない。今後さらにいろいろな側面から疲労筋とBDM作用下の骨格筋を対比し、疲労筋のモデルとしてのBDM作用下骨格筋の可能性を追及する。
関心領域に限定可能なRNA-seq法の開発

生体組織には様々な細胞種が混在し、組織や細胞タイプごとに固有の遺伝子発現プロファイルをもつため、特定の細胞タイプを高純度に「分取」することが求められる。しかし、Laser microdissection法では微小な細胞集団の分離が難しく、cell sortingでは酵素処理によるダメージは避けられない。本研究ではこのような「分取」に依存しない、非侵襲、簡便性、空間分解能に優れた、レーザー顕微鏡で光照射された関心領域に限定したRNA-seq法の開発を目指す。
多足類の系統進化と変態様式の進化パターンの解明

多足類動物は、分類学上多足亜門(節足動物門)として、ムカデ綱、ヤスデ綱、エダヒゲムシ綱とコムカデ綱の4綱を含む。本研究は3つの核タンパク遺伝子を用いて、多足亜門の綱・目レベルの系統関係の解明および分岐年代と祖先形質の推定を行った。その結果、コムカデ綱が最初に分岐し、その分岐はカンブリア紀初期に遡ることが示唆された。この結果は多足類の初期の分岐は海で行い、複数の系統が独立に陸上進出を果たしたことを示した。ヤスデ綱とムカデ綱内の目間の関係については従来の仮説と一致した。祖先形質の推定の結果、多足類の祖先は半増節変態を行っていたことが示され、体節数と足の数が比較的少なかったことを示唆した。多足類動物は節足動物門の一亜門として分類され、ムカデ綱(5目)、ヤスデ綱(16目)、エダヒゲムシ綱(2目)とコムカデ綱(1目)の4つの綱に分けられている。本研究の目的は、核タンパク遺伝子の配列を用いて、多足類の目間と綱間の系統関係を解明し、多足類の変態様式の進化パターンを明らかにすることである。そのうえ、多足類の変態様式の進化における分子メカニズムの解明に繋げる基盤を確立する。昨年度まではムカデ綱の4目、ヤスデ綱の11目、エダヒゲムシ綱の1目2科、コムカデ綱コムカデ目の2科、計19サンプルから3つの核タンパク遺伝子(RPB1, RPB2, DPD1)の配列を決定し、最尤法とベイズ推定によって初歩的な系統解析を行った。本年度はより適切な外群の選定やLBA(Long Branch Attraction)の影響の除去など、信頼性の高い系統関係を推定するための緻密な解析作業を行った。また、系統間の分岐年代の推定を行い、さらに変態様式の進化パターンの推定も行った。その結果、多足亜門の4綱の系統関係について、最初に分岐したのは、従来考えられていた「ムカデ綱」ではなく、「コムカデ綱」であることが判明した。分子系統樹と化石情報により、コムカデと他の多足動物との分岐はこれまで考えたより遙かに古く、カンブリア紀の初期に遡ることが示され、コムカデの祖先が海で誕生し、自ら陸上進出を果たしたことが分かった。多足動物は名前の通り、足の多い動物である。しかし、本研究で得られた系統樹に基づく祖先形態の推定を行った結果、多足動物の祖先は半増節変態様式を有していたことが分かり、体節数と脚の数が少なかったことが判明した。逆に言えば、多足類は進化過程において、体節数と足の数を増やしたことになる。本研究成果はScientific reportsに発表された。近年の分子系統解析の結果から、節足動物門における多足亜門の単系統性(単一起源)や各綱の単系統性は支持されているが、綱間と目間の関係はほとんど解明されていない。本研究の目的は、大量の核タンパク遺伝子の配列を用いて、多足類の目間と綱間の系統関係を解明し、多足類の変態様式の進化パターンを明らかにすることである。本年度はムカデ綱の4目、ヤスデ綱の11目、エダヒゲムシ綱の1目2科、コムカデ綱コムカデ目の2科、計19サンプルから3つの核タンパク遺伝子、RNA polymerase II largest subunit (RPB1), RNA polymerase II second largestsubunit (RPB2)とDNA polymerase delta catalytic subunit (DPD1)の配列を決定し、最尤法とベイズ推定によって系統解析を行った。その結果、コムカデ綱が多足類動物のもっとも祖先的な系統であることが示唆された。また、目間の関係に関しては、ムカデ綱の4目の関係は明らかになり、ヤスデ綱内の目間の関係はまだ不確定な部分も多く残っているが、一部解明された。これらの系統関係の結果から、多足類の祖先は半増節変態様式であり、4綱の分岐後、ムカデ綱から整形変態様式、ヤスデ綱から真増節変態と完増節変態様式のものが出現したことが強く示唆された。

多足類動物は、分類上多足亜門(Myriapoda)として、六脚亜門(Hexapoda)、甲殻亜門(Crustacea)、鋏角亜門(Chelicerata)とともに節足動物門を構成している。多足亜門は、4綱(ムカデ綱、ヤスデ綱、コムカデ綱とエダヒゲムシ綱)を含み、またムカデ綱は5目、ヤスデ綱は15目、コムカデ綱は1目、エダヒゲムシ綱は2目にそれぞれ分類されている。近年の分子系統解析では、多足亜門の単系統性が支持されるものの、綱間と目間の関係については、信頼性の高い系統関係が得られず、解明に至っていない。一方、多足類動物は孵化してから、脱皮と増節を繰り返す。これは多足類の変態というが、その変態は整形変態、真増節変態、完増節変態と半増節変態、4つの様式に分けられる。これらの変態様式はどのように進化してきたのか?多足類動物の祖先はどのような変態様式を持っていたのか?興味深い問題の解明が待たれる。これらの問題を明らかにするためには、多足動物の系統関係を解明しなければならない。本研究は3つの核タンパク遺伝子(RPB1, RPB2, DPD1)を用いて、多足亜門の綱間と目間の系統関係の解明を行った。また、得られた系統樹に基づき、多足類の分岐年代と祖先形質の推定を行った。その結果、コムカデ綱が最初に分岐した、もっとも祖先的な多足類系統であることが判明した。ヤスデ綱とムカデ綱内部の目間の関係については形態から提唱された仮説を強く支持した。分岐年代推定の結果、コムカデ綱と他の多足類動物との分岐(多足類動物の最初の分岐)はこれまで考えたより遙かに古く、カンブリア紀初期に遡ることが判明した。この結果はコムカデが海で誕生し、独立的に陸上進出を果たしたことを示した。また、変態様式の祖先状態の推定を行った結果、多足類動物の祖先は半増節変態を行っていたことが示され、体節数と足の数が少なかったことを示唆した。分子系統進化学これまでの解析によって、多足類4綱の関係について、コムカデ綱が最初に分岐したことが判明し、その分岐年代はカンブリア紀の初期に遡ることが分かった。また、ムカデ綱内部の目間の関係については、ナガズイシムカデ目(日本に分布していない)以外の4目の関係は非常に高い支持率を持って解明することができた。ヤスデ綱内部の系統関係も大部分において明らかになった。これらの目間の系統関係は概ね形態から推定したものと一致した。これらの綱間と目間の系統関係に基づいて、多足類の変態様式の進化パターンを推定することができた。また、分岐年代推定の結果から、多足類の最初の分岐はこれまで考えたよりも古く(カンブリア紀の初期)、コムカデ綱の祖先が自ら上陸を果たし、綱内2科の分岐は少なくとも2億年以上前に起きていたのに、形態変化はあまり起きていないことも判明した。これらの研究成果は本研究の研究目的の大部分を達成したと考える。次世代シーケンサーの納入が遅れたことにより、本年度は手法を変更して、RT-PCR法によるターゲット遺伝子の配列データの取得を行ったが、合計19種の多足類動物から3つの核タンパク遺伝子の配列を得ることができた。「研究実績の概要」に書いたように、これらのデータを用いて系統解析を行った結果、多足類の系統関係において新たな知見を得ることができた。これらの結果から多足類の変態様式の進化パターンについて興味深い示唆が得られた。今後、データを増やして結果の信頼性を高め、研究目的の達成を目指す。これまでの研究遂行によって、多くの興味深い新知見が得られた。しかし、コムカデ綱以外の3綱間の関係とヤスデ綱内の一部の目間の関係については、まだ不明な点が残っている。今後、配列データを増やして、解明できていない綱間と目間の関係を明らかにする。
シアノバクテリアの高温適応を制御する遺伝子の網羅的解析

本研究では、シアノバクテリアSynechocystis sp.PCC 6803を用いて光化学系IIの高温耐性を制御する因子を同定し、高温適応に関与する遺伝子を明らかにすることを目的とした。制御因子はチラコイド膜ルーメンに存在することが以前の研究により明らかになっているため、この画分に局在するタンパク質をプロテオミクスで解析し、候補となるタンパク質を絞った。プロテオーム解析の結果、高温により量的に変化したタンパク質が221個確認され、このうちMALDI-TOF質量分析機により86個のタンパク質を同定できた。その中で、著しく存在量の増えたタンパク質は、機能未知の3つのタンパク質、NADH dehydrogenaseなどであった。本研究では、まず機能未知の3つのタンパク質(Sll0072,Slr1852,Slr1106)に着目し、遺伝子破壊法と生化学的解析により光化学系IIの高温耐性との関連を調べた。Sll0072とSlr1106については遺伝子破壊株を作製することに成功した。このうちslr1106遺伝子破壊株では、光化学系IIの熱安定性が少し減少したため、Slr1106が高温耐性と関係していることが示唆された。これら3つのタンパク質を大腸菌で発現させた結果、Sll0072およびSlr1106は不溶化したが、Slr1852は可溶性画分に得られ、精製することができた。精製したSlr1852タンパク質をチラコイド膜と再構成させた結果、光化学系IIの熱安定性は変化しなかったことから、Slr1852は光化学系IIの高温耐性と関係がないことがわかった。今後、Sll0072とSlr1106についてさらに詳細に解析し、光化学系IIの高温耐性との関連を明らかにしていく予定である。また、今回のプロテオーム解析で十分解析ができなかった低分子量タンパク質についても、再度プロテオーム解析を行う。さらに、現在進行中のマイクロアレイ解析とデータを照合して、高温適応に関与する遺伝子とそのネットワークを明らかにしていく予定である。