hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
構造生物学的手法を用いた大豆アレルギーの病態の解明

リコンビナントP34を用いたリンパ球幼若化反応やImmunoCAPといった免疫学的手法は、大豆アレルギー患者の診断の補助的ツールとなりうるとともに、今後リコンビナントP34のさらなるエピトープ解析や変異導入実験を行い、それらをペプチド療法などに応用することにより、大豆アレルギーの新規治療法への研究に役立てられる可能性が示唆された。まず初めに、リコンビナントP34タンパクの精製方法およびエンドトキシン除去方法を確立した。具体的な手順としては、大腸菌を用いてタンパクを発現させたのち、his-tagアフィニティーカラムを用いて第一精製を行ったのち、液体クロマトグラフィーによるゲルろ過を行い、さらに精製度の高いタンパクを獲得した。T細胞の非.特異的反応を抑えるために、さらにそのタンパクをSDS処理してモノマー化した後、エンドトキシン除去カラムを通過させ、その後透析にてSDSを除去することにより、エンドトキシンフリーのP34を獲得することができた。それを抗原としてリンパ球幼若化反応やIgE western blotを行うことにより、大豆摂取にて即時型もしくは非即時型反応を起こしうる患者の評価が可能であることが判明した。すなわちこれらの手法により大豆アレルギーの早期診断もしくは予防という点で補助的なツールとして用いることがでさると考えられる。また、Dyna Proや円二色分析法による構造解析を行い、大豆主要アレルゲンP34が重合体を形成しやすいこと、SDSなどによる処理に対してもその立体構造をほぼ保持しうることが判明した。これらの情報は、今後アレルギー塗引き起こす原因アミノ、酸配列であるエピトープの解析を行うのに重要な役割を果たすと考えられる。現在オーバーラッピングベブチドを作成し、それを用いてリンパ球幼若化反応やIgE western blotを行い、重要なエビトーブ配列についてさらに解析を進めている。前年度に精製したリコンビナントP34タンパクを用いて、大豆アレルギー患者および非アレルギー患者に対してリンパ球幼若化反応やIgE western blotを行った。その結果、大豆アレルギー患者の中にP34に対してT細胞反応を示す患者が数名存在することがわかった。一方で、IgE western blotでは大豆アレルギー患者の血清の中に反応するものも存在したが、正確な診断のツールとして用いるには精度に欠ける印象であったため、より正確な診断のためにリコンビナントP34を用いてCAP-RASTの系を独自にたてている。今後大豆アレルギー患者数名に対して検討を行い、リコンビナントP34のCAP-RASTが大豆アレルギー診断の補助的なツールとなりうるかさらなる検討を行う。また、大豆アレルギー治療に結びつけるために、オーバーラッピングペプチドを用いたリンパ球幼若化反応やIgE western blotを引き続き行い、重要なエピトープの配列についての検討を引き続き進めた。大豆は日本人にとって重要な食材であり、またイソフラボン等有用な栄養源を含み、健康への有益性が大きいため、大豆タンパクはますます多くの製品に使用されてきている。これに対するアレルギーを克服することは重要な課題であると考えた。そこで我々は大豆主要アレルゲンであるP34のリコンビナント蛋白の精製方法を確立し、大腸菌を用いて大量精製することを可能とした。精製したリコンビナントP34からエンドトキシン除去作業を行い、それを用いて大豆アレルギー患者9名および健常者9名の血清に対してリンパ球幼若化反応およびImmunoCAPによるリコンビナントP34特異的IgEの測定を行った。その結果、特に非即時型の症状を有する大豆アレルギー患者ではリンパ球幼若化反応で優位にStimulation indexの上昇がみられた。一方、即時型の症状を有する大豆アレルギー患者では、健常者と比べてリコンビナントP34特異的IgEの値が高い傾向がみられた。また、ドットプロットを用いたエピトープ解析によりリコンビナントP34のB cell epitopeの候補となる配列が判明した。以上の結果より、リコンビナントP34を用いたリンパ球幼若化反応やImmunoCAPといった免疫学的手法は、大豆アレルギー患者の診断の補助的ツールとなりうるとともに、今後リコンビナントP34のさらなるエピトープ解析や変異導入実験を行い、それらをペプチド療法などに応用することにより、大豆アレルギーの新規治療法への研究に役立てられる可能性が示唆された。
光と栄養による行動・代謝連環の日周リズム制御

マウスは昼夜サイクルの暗期に活動・摂食し,明期に休眠・絶食する。通常,絶食期後半にはグルコースが不足し糖新生系酵素遺伝子が活性化されるが,このリズムは栄養条件により変動する。今回,この変動に随伴するコルチコステロン,グルカゴン,インスリン等の液性因子の変化を長期絶食,高脂肪食,炭水化物/タンパク質比各種食条件下において明らかにした。また,恒明条件下での概日行動リズム周期の延長を示した遺伝子標的破壊マウスは,暗期後半の光パルス照射による行動開始位相前進が亢進傾向を示し,また暗期始点6時間前方変位後の行動開始位相の再同調に要する日数に短縮傾向を示し,日周行動リズムの光刺激応答性の亢進が示唆された。夜行性のマウスは日内明暗サイクルの暗期に活動・摂食し,明期に休眠・絶食する。食餌栄養素の変化に応答して摂食,代謝等の日周リズムを制御する液性因子の同定を目的に,各種栄養組成食摂餌条件化における血中ホルモン等の日周リズムの変動を調べた。マウスを12時間:12時間の明暗サイクル(点灯時をZeitgeber Time ZTO時,消灯時をZT12時と称する),各種食餌[通常食(25%タンパク質),高タンパク質食(60%ミルクカゼインあるいは大豆タンパク質),無タンパク質食]の自由摂食条件下にて1週間飼育後,4時間ごと(ZT3,7,11,15,19,23時)に各3匹のマウスから採血し,血漿中の液成因子の濃度を測定した。いずれの食餌においても,plasminogen activator inhibitor-1(PAI-1)は明期から暗期への移行期にピークを示す明瞭な日周リズムを示した。インスリン濃度は通常食および高タンパク質食において暗期に上昇する傾向を示した。グルカゴン濃度は高大豆タンパク質食において暗期に上昇するリズムを示した。レプチン濃度は,通常食では明期後期,高大豆タンパク質食では暗期前半にピークを有するリズムを示した。グレリンおよびglucose-dependent insulinotropicpolypeptide(GIP)濃度は無タンパク質食において全般に顕著に上昇し,リズム性を示した。また,無タンパク質食においてはインスリン,グルカゴン,レプチンは全般に顕著に減少した。これら食餌栄養素に応答して変動を示した液性因子は,アミノ酸による摂食行動や中間代謝の変化を媒介する因子の候補と見なすことができ,今後その可能性の検討を行う。1.高タンパク質食による肝臓の日周遺伝子発現リズムの変動:夜行性のマウスの肝臓において,摂食期(暗期)には脂肪合成が亢進し,絶食期(明期)にはグルコース合成(糖新生)が亢進する。一方,アミノ酸分解とそれに伴う尿素合成は,摂食期と絶食期の双方において亢進すると考えられる。我々は,尿素合成系に加え糖新生系の酵素遺伝子群も高タンパク質食の摂食期に活性化され,さらにグルカゴンの血中レベルが上昇することを明らかにした。今回,そのシグナル伝達系の解析を行った。12:12明暗サイクル[点灯時をZeitgeber Time (ZT) 0時,消灯時をZT12時とする]のもと,C57BL/6雄マウスに,高タンパク質食を1週間自由摂食させ,4時間毎に肝臓を採取し,ウェスタン法により各種タンパク質レベルの日周リズムの変化を,低タンパク質食群を対照として検討した。その結果,転写調節因子FoxO1のタンパク質レベルが高タンパク質食の摂食期に上昇することが明らかになった。2.セクレトグラニンII遺伝子(Scg2)ノックアウト(KO)マウスにおける光同調性の解析:我々が世界に先駆けて作成したScg KOマウスは恒明条件下で概日行動リズムの周期延長を示す。今回,12:12明暗サイクルの明期あるいは暗期の始点を6時間前方あるいは後方に変位させる合計4種類の明暗サイクル位相変位において,マウス行動リズム位相の明暗サイクル位相への再同調に要する日数について遺伝子型間の比較を行ったところ,暗期始点の6時間前方変位において,Scg2 KOマウスは所用日数が短縮する傾向を示した。また,暗期ZT14,16,18,20,22時のいずれかに350ルクス,15分間の光パルス照射を行い,以後恒暗条件下で飼育し,行動開始時点の照射前後における位相変位を照射時点に対してプロットした位相反応曲線を作成したところ,暗期後半の照射による位相前進がScg2 KOマウスで亢進しているとの予備的知見を得た。セクレトグラニンII遺伝子(Scg2)はセクレトニューリンをはじめ数種類の神経ペプチドをコードする。

以前より,我々が世界に先駆けて作成したScg2ノックアウト(KO)マウスは恒明条件下で26.1時間周期の概日行動リズムを示し,対照マウスの25.3時間に比し周期の延長が見られることを明らかにした。一般に,Scg2 KOマウスでは概日・日周行動リズムの光応答性が亢進しているものと考えられ,その検証を行った。(1)光パルスに応答した位相変位の解析:マウスを12:12明暗サイクル[点灯時をZeitgeber Time (ZT) 0時,消灯時をZT12時とする]にて2週間飼育後,暗期の特定時に350 lx,15分間の光照射を行い,以後恒暗条件下で飼育した。光照射後6日から15日までの行動開始時点の回帰直線を1日目に外挿し位相変位時間を求めた。以前より,暗期終期(ZT22時)の光照射により,野生型(3匹)では1.2時間,Scg2 KOマウス(3匹)では3.0時間の位相前進を示すとの予備的知見を得ていた。今回,対照群(野生型,ヘテロ接合型),Scg2 KOマウス各4匹を追加し,これを確認した。さらに,暗期初期(ZT14時)の光照射による位相後退がScg2 KOマウスでより強いとの予備的知見を得た。今後,ZT16,18,20時の各点についても検討する予定である。(2)昼行性に対する枠光周期の効果の解析:本来マウスは夜行性であるが,Scg2 KOマウスには昼行性を示す個体が散見される。その原因解明のため,3 : 8.5 : 0.5 : 12明暗明暗サイクルの効果を調べた。枠となる3時間と0.5時間の明期に挟まれた8時間の主観的昼における行動量に著減が見られ,昼行性は光刺激応答性と考えられた。なお,昼行性はヘテロ接合型にも見られることがあり,今後,遺伝子型との関連の解析が必要である。マウスは明暗(昼夜)サイクルの暗期に活動・摂食し,明期に休眠・絶食する。グルコースが枯渇する絶食期後半には,肝臓でグルコースを合成する糖新生系が活性化される。その主要な調節点は同系酵素遺伝子の転写段階にあり,コルチコステロンとグルカゴンにより活性化され,インスリンにより抑制される。しかし,同系遺伝子の日周性発現リズム形成におけるこれらのホルモン制御に関する知見は限られており,その解析を行った。通常食を自由摂取したマウスの肝臓において,糖新生系の律速酵素ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼのmRNAレベルは絶食期後期にピークを示し,グルコース-6-ホスファターゼや,アミノ酸から糖新生の原料を供給するチロシンアミノトランスフェラーゼのmRNAレベルは絶食期後期から摂食期中期にかけて上昇した。この際,血漿コルチコステロン濃度は絶食期初期から摂食期中期にかけて上昇した。グルカゴン濃度は変動を示さなかったが,インスリン濃度は絶食期に低下しグルカゴン/インスリン(G/I)比が上昇した。従って,コルチコステロンおよびG/I比の同系遺伝子日周発現リズム形成への寄与が示唆された。2晩絶食の飢餓条件下では,同系mRNAレベルが全体的に上昇し,コルチコステロン濃度とG/I比が全体的に著しく上昇した。一方,高タンパク質食(60%カゼインあるいは大豆タンパク質)では,通常食(28%タンパク質),15%各タンパク質食の対照群に比べ,特に摂食期に同系mRNAレベルの上昇が認められた。これは,高タンパク質食摂取時のグルコース不足を糖新生によって補償するためと考えられた。
鼻副鼻腔乳頭腫の腫瘍組織におけるIL-33およびST2発現の検討

鼻副鼻腔乳頭腫(SNIP)は、鼻副鼻腔粘膜上皮から生じる良性腫瘍であるが、術後の易再発性、癌化を誘導するといった側面から臨床的に治療に難渋する腫瘍である。本研究の目的は、SNIPに発現する分子マーカーの発現を検討することである。近年アレルギー・免疫学において注目されるサイトカインのIL-33およびその受容体であるST2が、腫瘍増殖に関与すると報告されている。本申請では過剰な腫瘍増殖を特徴とするSNIP組織における発現を検討する。SNIPの治療はこれまで、腫瘍の完全摘出が原則であったが、本研究を基盤として腫瘍に発現する分子を標的とした新たな治療法が開発されることが期待できる。
食肉類における頭蓋骨形態からの咀嚼様式の復元

本研究では,食肉類の咀嚼筋の発揮する力の指標である生理学的筋断面積(PCSA)を肉眼解剖学的に計測し,これを基に頭蓋骨のみから咀嚼筋PCSAを推定する方法を確立する.さらに,推定したPCSAと骨形態から,頭蓋骨に基づく咬合力の推定法を確立する.生体の咬合力との相関をみることで,推定咬合力の確度を検証する.肉眼解剖学的筋形態,骨形態,さらには生体データを組み合わせ,実証的な頭蓋骨からの咀嚼様式の復元を行う.頭蓋骨からの咬合力の推定法を用いることで,将来的には,博物館の骨格標本や絶滅種の化石標本も食肉類の咀嚼研究の対象にすることができるようになる.「食肉類の頭蓋骨形態に基づく咀嚼筋生理学的筋断面積の推定」:咀嚼筋の実際の生理学的筋断面積(PCSA)が計測できる冷凍標本は稀である.本章の目的は,頭蓋骨から各咀嚼筋PCSAを復元する方法を確立することである.そのため,頭蓋骨における各筋の付着部位の稜線や粗面部を基に,選択的筋付着部位(SMA)を提案し,それが各筋のPCSA値と高い相関を示すことを証明した.「食肉類の咀嚼筋における筋束長と開口の比較機能形態学的関係について」:食肉類の咀嚼器の機能形態学的な構造を解明するためには,閉口だけではなく,開口の構造を検討する必要がある.咀嚼筋の筋束長は開口の大きさに関係することが知られている.本研究の目的は,咀嚼筋のうちどの筋が開口に寄与しているのかを突き止めることである.各咀嚼筋の筋束長と開口角度,最大開口距離との相関を調べた結果,咬筋浅層の筋束長の長さが開口角度,最大開口距離と高い相関を示した.このことから,咬筋浅層の筋束長が長くなり伸展性が上がるほど,大きな開口になることがわかった.「食肉類の咀嚼筋生理学的筋断面積が顎関節構造に及ぼす比較機能形態学的影響について」:本研究では,顎関節の形状の変化を種間で比較し,系統ごとの傾向を把握した.また,顎関節に力を加える収縮方向の異なる各咀嚼筋のうち,どの筋がどのように顎関節の形状に影響を及ぼすかを解明することを目的とした.その結果,体サイズに対する側頭筋の大きさと顎関節の形状に相関があることがわかった.体サイズに対して側頭筋が大きいほど,顎関節前突起の頂点が尾側方向に突出し,さらに顎関節後突起の頂点が吻側方向に突出する.その結果,前後関節突起の頂点同士の間の距離が短くなると示された.これにより,下顎頭が顎関節窩の中に深く嵌まり込む強固な顎関節となることがわかった.「食肉類の頭蓋骨形態に基づく咬合力の推定法の確立」:これまでの研究で得た現生食肉類の咀嚼形態のデータを基に,三次元形態学的手法を用い,頭蓋骨から咬合力を推定する手法を確立する.推定咬合力は,アメリカミンクの推定咬合力とフェレットの実際の咬合力を比較することで,その確度を調べる.その後,確立した咬合力の推定法を用い,食肉類32種の頭蓋骨を調べることで,食肉類の咬合力は食性に適応したものなのか,系統的制約に影響を受けているものかを検証する.また,咬合力の発揮には大きく分けて3つの形態学的な要素が重要であるとされている.それらは,1,顎関節から歯牙までのロードアーム,2,顎関節から各筋の作用線までの距離であるレバーアーム,3,筋肉の発揮する力である.食肉類にとって,どの形態学的要素が咬合力の発揮に重要なのかを明らかにする本研究では,食肉類の咀嚼筋の発揮する力の指標である生理学的筋断面積(PCSA)を肉眼解剖学的に計測し,これを基に頭蓋骨のみから咀嚼筋PCSAを推定する方法を確立する.さらに,推定したPCSAと骨形態から,頭蓋骨に基づく咬合力の推定法を確立する.生体の咬合力との相関をみることで,推定咬合力の確度を検証する.肉眼解剖学的筋形態,骨形態,さらには生体データを組み合わせ,実証的な頭蓋骨からの咀嚼様式の復元を行う.頭蓋骨からの咬合力の推定法を用いることで,将来的には,博物館の骨格標本や絶滅種の化石標本も食肉類の咀嚼研究の対象にすることができるようになる.「食肉類の頭蓋骨形態に基づく咀嚼筋生理学的筋断面積の推定」:咀嚼筋の実際の生理学的筋断面積(PCSA)が計測できる冷凍標本は稀である.本章の目的は,頭蓋骨から各咀嚼筋PCSAを復元する方法を確立することである.そのため,頭蓋骨における各筋の付着部位の稜線や粗面部を基に,選択的筋付着部位(SMA)を提案し,それが各筋のPCSA値と高い相関を示すことを証明した.「食肉類の咀嚼筋における筋束長と開口の比較機能形態学的関係について」:食肉類の咀嚼器の機能形態学的な構造を解明するためには,閉口だけではなく,開口の構造を検討する必要がある.

咀嚼筋の筋束長は開口の大きさに関係することが知られている.本研究の目的は,咀嚼筋のうちどの筋が開口に寄与しているのかを突き止めることである.各咀嚼筋の筋束長と開口角度,最大開口距離との相関を調べた結果,咬筋浅層の筋束長の長さが開口角度,最大開口距離と高い相関を示した.このことから,咬筋浅層の筋束長が長くなり伸展性が上がるほど,大きな開口になることがわかった.「食肉類の咀嚼筋生理学的筋断面積が顎関節構造に及ぼす比較機能形態学的影響について」:本研究では,顎関節の形状の変化を種間で比較し,系統ごとの傾向を把握した.また,顎関節に力を加える収縮方向の異なる各咀嚼筋のうち,どの筋がどのように顎関節の形状に影響を及ぼすかを解明することを目的とした.その結果,体サイズに対する側頭筋の大きさと顎関節の形状に相関があることがわかった.体サイズに対して側頭筋が大きいほど,顎関節前突起の頂点が尾側方向に突出し,さらに顎関節後突起の頂点が吻側方向に突出する.その結果,前後関節突起の頂点同士の間の距離が短くなると示された.これにより,下顎頭が顎関節窩の中に深く嵌まり込む強固な顎関節となることがわかった.「食肉類の頭蓋骨形態に基づく咬合力の推定法の確立」:これまでの研究で得た現生食肉類の咀嚼形態のデータを基に,三次元形態学的手法を用い,頭蓋骨から咬合力を推定する手法を確立する.推定咬合力は,アメリカミンクの推定咬合力とフェレットの実際の咬合力を比較することで,その確度を調べる.その後,確立した咬合力の推定法を用い,食肉類32種の頭蓋骨を調べることで,食肉類の咬合力は食性に適応したものなのか,系統的制約に影響を受けているものかを検証する.また,咬合力の発揮には大きく分けて3つの形態学的な要素が重要であるとされている.それらは,1,顎関節から歯牙までのロードアーム,2,顎関節から各筋の作用線までの距離であるレバーアーム,3,筋肉の発揮する力である.食肉類にとって,どの形態学的要素が咬合力の発揮に重要なのかを明らかにする
電荷移動錯体結晶内分子環境の動的制御による強誘電性の獲得

本研究では極性アクセプター分子からなる電荷移動錯体結晶を多数作製し,その結晶構造と誘電物性を調べた.その結果,単一成分結晶では運動を示さなかった極性分子が,電荷移動錯体を形成すると面内回転運動による配向変化を行い,誘電応答を示すようになることが分かった.それらの結晶の多くにおいて,極性分子の配向の秩序ー無秩序化に由来する相転移が観測された.そしてその相転移温度において誘電率の急激な変化が起こることが分かった.強誘電体とは,自発的な分極を持ち,その分極を外部電場によって反転できる物質である.これまで多くの強誘電性結晶が報告されているが,そのほとんどは無機物質であり,純粋な有機分子からなる強誘電性結晶を設計することは困難とされている.本研究では,電荷移動錯体結晶中での有機分子の分子運動を利用して,強誘電性を示す分子性結晶の設計を行う.結晶中でも面内回転運動可能な平面極性分子をドナーあるいはアクセプターとして,弱い電荷移動相互作用を持つ交互積層型錯体結晶を作製する.高温での分子の自発的な面内回転に由来する配向の乱れと,低温での整列を利用して,分子環境および結晶全体の対称性を動的に制御し,強誘電転移を誘導する.分子運動を利用すれば,有機強誘電結晶の設計が可能であることを実証する.これまで,アクセプタとして,比較的大きな双極子モーメントを持つテトラブロモ無水フタル酸(TBPA),ドナーとしてヘキサメチルベンゼン,コロネン,ペリレンのような,無極性の芳香族分子を用いて電荷移動錯体の単結晶を作製した.それぞれの結晶について単結晶X線構造解析,DSC測定,誘電率測定を行った.極性アクセプター分子TBPAは単一成分結晶中あるいはヘキサメチルベンゼンとの錯体結晶中では配向の乱れはなく,結晶は誘電応答を示さなかった.一方,TBPAとコロネンあるいはペリレンとの電荷移動錯体結晶では,TBPAの配向に乱れがあり,配向変化に由来する誘電応答が見られた.特に,TBPAとペリレンからなる電荷移動錯体結晶は配向の秩序ー無秩序化に由来する構造相転移を示した.強誘電体とは,電気双極子が整列してマクロな分極が保持され(自発分極),その分極の向きを外部電場印加によって反転できる物質である.そのスイッチ可能な自発分極は,不揮発性メモリーなど様々な応用例がある.これまで多くの強誘電性結晶が報告されているが,そのほとんどは無機酸化物であり,純粋な有機分子からなる強誘電性結晶を設計することは困難とされている.本研究では,電荷移動錯体(CT錯体)結晶中での極性有機分子の回転運動を利用して,強誘電性を示す分子性結晶の開発を目指して結晶設計を行った.初年度は比較的大きな双極子モーメントを持つテトラブロモ無水フタル酸(TBPA)をアクセプターとし,ドナーとしてヘキサメチルベンゼン,コロネン,ペリレンのような,無極性の多環芳香族炭化水素を用いてCT錯体の単結晶を作製した.これらの結晶について単結晶X線構造解析,DSC測定,誘電率測定を行ったところ,その多くにおいてアクセプター分子の配向の乱れと,面内回転運動およびそれに由来する誘電応答と相転移が観測された.そしてその相転移は極性アクセプター分子の配向の秩序ー無秩序化に由来するものであった.また,最終年度の研究では,テトラクロロ無水フタル酸(TCPA)など他の極性アクセプター分子を用いた場合でも多くのCT錯体結晶が誘電応答と相転移を示すことが分かった.従ってこのタイプのCT錯体結晶は極性分子の回転と相転移による分子環境の対称性変化が比較的容易に起こり,強誘電体結晶探索の有望なターゲットであることが明らかとなった.本研究では極性アクセプター分子からなる電荷移動錯体結晶を多数作製し,その結晶構造と誘電物性を調べた.その結果,単一成分結晶では運動を示さなかった極性分子が,電荷移動錯体を形成すると面内回転運動による配向変化を行い,誘電応答を示すようになることが分かった.それらの結晶の多くにおいて,極性分子の配向の秩序ー無秩序化に由来する相転移が観測された.そしてその相転移温度において誘電率の急激な変化が起こることが分かった.当初の計画通り,極性アクセプター分子を含む電荷移動錯体結晶の作製,結晶構造決定に成功した.多くの錯体結晶は極性分子の配向変化による誘電応答,配向の秩序ー無秩序化に由来する相転移を示した.ペリレンーTBPAの構造相転移は,相転移点において大きな誘電率変化が見られ,その結晶は反強誘電体となり得る構造変化を示した.類似した化合物群の結晶の多くが相転移を示した.その相転移における結晶構造変化は,強誘電相転移となるための要件のうちのいくつかを満たすものが多く,これらの電荷移動錯体結晶は有機強誘電性結晶探索の有望な対象であることが分かった.有機物理化学既に極性アクセプター分子を含む電荷移動錯体結晶において,相転移に伴う結晶構造変化から強誘電性を示すことが期待できるものがいくつか得られている.

今後は良好な単結晶を作製し,分極ー電場相関のヒステリシスを測定することで,これらの結晶の強誘電性を明らかにする.また,探索化合物の対象を極性ドナー分子を含む電荷移動錯体にもひろげ,多くの結晶についても検討を行う.故障したクライオスタットの修理の際に,原因究明に時間がかかり,修理に必要な温度センサーなどの発注が遅くなったためである.温度センサーなどは既に発注納品されており,これらをクライオスタットに組み込む作業も順調に行えている.
ガス増幅型X線イメージング検出器の原理検証

平成13年度の研究により微細3次元構造プロセスの見通しを得,その実現性の目処をつけた.そこで今年度は,開口率と機械的強度の兼ね合いの点で有利なハニカム構造からなるガス増幅型X線検出器の設計・試作を行い,本検出器の可能性とその実現性について検証した.その結果, (1).(1)放射光施設(ディープX線リソグラフィー)によるハニカム(PAMA直径3mm,200μm厚,線幅10μm,一辺30μm)構造作成,(2)電極との密着力を高めるための前処理としてのFABエッチング,(3)DCスパッタリングによる電極(約0.5μm, Au)作成,(4)マウント作成,(5)配線ボンディングのトータルプロセスを確立,(2).本検出器はハニカム構造体の上下の面に電極をつけた積層構造体となっており,この電極間で放電に近い状態で電子増倍を引き起こすものであるので,今回は(1)のプロセスで作った同一構造体を2枚接合し,電子増倍された電子を補足するガラス窓のないむき出しのCCDで捕らえるガス増幅型X線検出器を試作, (3).X線を用いて,本X線検出器の検証実験を行った.導電性X線窓を通過したX線の放射光光子と不活性ガス(Ar)との衝突によって発生する電子を種として,この電子貫通孔においてアノードとカソード(電位差を1kv/100μm)との間で増倍,放電させるマイクロチャンバーと貫通孔を通過してきた電子をCCDで捕らえる.ここでアノードと導電性X線窓との電位差は1kv/1cm.その結果,カソードとアノードとの電位差0kvに対し,本検出器ではCCD感度が5倍以上あり,電子増倍されていることが検証できた.この実験を通して,本検出器としてのポテンシャル,可能性と実現性について検証できた.今後,イメージング検出器としての構造・プロセスの検討ならびに検出回路の検討が残されている.ガス増幅型X線イメージング検出器の実証研究として、平成13年度においては、検出器諸元の決定と、それに基づく検出器の設計・製作を行なった。1、検出器諸元の決定ガス増幅型X線検出器の構造として、海外の他の開発プロジェクトの動向を鑑みて、ハニカム構造のガス電子増倍器を採用することにした。ハニカム構造のガス電子増倍器とは、ハニカム構造体の上下の面に電極をつけて、この電極間で放電に近い状態で電子増倍を引き起こすものである。その下に同様にハニカム構造の支持体を同時形成することによって、スペーサーを含めた形で一個の部品として取り扱うことができ、極めてアライメント精度の高いデバイスとなる。海外の動向から、長い線上のパターンの場合には、放電による損傷が、検出器の性能に大きなダメージを与えることが分かっている。この点でハニカム形状のパターンは有利であり、また、開口率と機械的強度の兼ね合いの点で丸や方眼よりも有利である。こうした構造体は、その構造が非常に単純であるにも関わらず、現在までマイクロファブリケーションの世界で実現されていないものである。2、製作プロセス開発と設計この構造体を実現するために、我々は従来のLIGAとは異なった積層リソグラフィプロセスを開発した。この特徴としては、(1)LIGAに対して、鍍金、モールドを必要とせず、リソグラフィだけの工程で、製品を生産できる。(2)基本的にはX線リソグラフィを用いるが、電極層を十分に薄くできる場合は紫外線も使うことができる。(3)単層のハニカムを機械的に貼り合わせる手法に対して、アライメントの精度と生産性が高い。現在、製作プロセスを開発する最終段階に到達しており、今後、ガス増幅型X線イメージング検出器として全体の設計を最適化しながら動作確認していく予定である。平成13年度の研究により微細3次元構造プロセスの見通しを得,その実現性の目処をつけた.そこで今年度は,開口率と機械的強度の兼ね合いの点で有利なハニカム構造からなるガス増幅型X線検出器の設計・試作を行い,本検出器の可能性とその実現性について検証した.その結果, (1).(1)放射光施設(ディープX線リソグラフィー)によるハニカム(PAMA直径3mm,200μm厚,線幅10μm,一辺30μm)構造作成,(2)電極との密着力を高めるための前処理としてのFABエッチング,(3)DCスパッタリングによる電極(約0.5μm, Au)作成,(4)マウント作成,(5)配線ボンディングのトータルプロセスを確立,(2).本検出器はハニカム構造体の上下の面に電極をつけた積層構造体となっており,この電極間で放電に近い状態で電子増倍を引き起こすものであるので,今回は(1)のプロセスで作った同一構造体を2枚接合し,電子増倍された電子を補足するガラス窓のないむき出しのCCDで捕らえるガス増幅型X線検出器を試作, (3).X線を用いて,本X線検出器の検証実験を行った.導電性X線窓を通過したX線の放射光光子と不活性ガス(Ar)との衝突によって発生する電子を種として,この電子貫通孔においてアノードとカソード(電位差を1kv/100μm)との間で増倍,放電させるマイクロチャンバーと貫通孔を通過してきた電子をCCDで捕らえる.ここでアノードと導電性X線窓との電位差は1kv/1cm.

その結果,カソードとアノードとの電位差0kvに対し,本検出器ではCCD感度が5倍以上あり,電子増倍されていることが検証できた.この実験を通して,本検出器としてのポテンシャル,可能性と実現性について検証できた.今後,イメージング検出器としての構造・プロセスの検討ならびに検出回路の検討が残されている.
プロテオーム解析に基づく新規腎臓癌治療薬のシーズ探索と創薬への基盤研究

臨床的に抗がん剤が効きにくい腫瘍である腎臓癌を研究対象とし、外科手術が適用不可の症例、あるいは外科手術後の腎臓癌に対する薬物治療の可能性を探索することを目的とする。候補薬剤として、内因性抗がん物質である15-deoxy-Δ12,14-prostaglandin J2 (15d-PGJ2)、近年開発が進んでいる分子標的薬としての抗体などを用い、腎臓癌に対する作用およびそのメカニズムを解析することで、難治癌である腎臓癌の新規治療法の開発を目指す。本年度は、前年度に引き続き15d-PGJ2の腎臓癌細胞遊走阻害作用について、そのメカニズムを検討した。15d-PGJ2との関与が示唆されているユビキチン-プロテアソーム系やオートファジー系の関与について、阻害剤を用いた検討を行った結果、これらの阻害剤を15d-PGJ2と併用しても腎臓癌細胞遊走阻害作用に影響はみられなかった。また、細胞遊走評価の方法として創傷治癒アッセイに加えて新たに、三次元的な細胞の動きを解析するためのボイデンチャンバー法を採用して検討を行った。検討の結果、創傷治癒アッセイの場合と同様に、15d-PGJ2を腎臓癌細胞に適用すると、細胞死を誘導しない低濃度において、腎臓癌細胞の遊走を阻害することが確認できた。腎臓癌の原因遺伝子の一つであるvon Hippel-Lindau(VHL)遺伝子と15d-PGJ2の関与について、VHL遺伝子の発現が異なる細胞種を用いて、15d-PGJ2ならびに各種薬剤を併用して適用し、15d-PGJ2の抗腫瘍作用にVHL遺伝子が関与するかどうか検討した。検討の結果、VHL遺伝子の有無によらずに、15d-PGJ2は各種抗がん剤の抗腫瘍活性を増強することが明らかとなった。本年度は、培養細胞を用いたプロテオーム解析によって、新規腎臓癌治療薬の創薬標的タンパク質を同定し、同定したタンパク質の阻害剤や抗体あるいはそのタンパク質活性を増強する薬剤の中から、腎臓癌細胞の増殖・遊走を抑制するものがないか探索する検討を行った。腎臓癌細胞株caki-2を用いて、15d-PGJ2が結合するタンパク質についてプロテオーム解析を行った結果、解糖系酵素enolase、分子シャペロンheat shock protein、シグナル伝達因子14-3-3等が、15d-PGJ2に結合することを見い出した。次に、これらのタンパク質に対する特異的抗体を用いて、腎臓癌細胞の増殖・遊走を抑制するものがないか探索する検討を行った。しかしながら、上記3種類のタンパク質に対する抗体においては、増殖や遊走を抑えるものは見出せなかった。15d-PGJ2単独処置における腎臓癌細胞に対する抗癌作用の評価研究として、癌細胞の遊走に及ぼす影響を検討した。15d-PGJ2をcaki-2に適用すると、細胞死を誘導しない低濃度において、腎臓癌細胞の遊走を阻害することが明らかになった。また、15d-PGJ2の腎臓癌細胞遊走阻害作用はMAPキナーゼ経路を介することを見出した。腎臓癌細胞において、15d-PGJ2と結合するタンパク質をプロテオーム解析によって数種類同定することができたが、正常腎臓細胞と腎臓癌細胞のタンパク質発現をプロテオーム解析によって比較し、新規治療薬標的となるタンパク質をスクリーニングすることを目的とした検討においては、腎臓尿細管上皮細胞タンパク質の抽出に時間を要しており、未だプロテオーム解析に至っていない。その理由として、腎臓尿細管細胞は正常細胞ゆえ、分裂回数に上限があるためであり、大量のタンパク質を効率的に得ることができないことが挙げられる。本年度は、前年度に実施した培養細胞を用いたプロテオーム解析によって同定した15d-PGJ2が結合するタンパク質について、ビオチン-アビジンシステムを用いたプルダウンアッセイによる相互作用解析ならびに免疫化学染色を行い、15d-PGJ2との結合が確かなものであるか、多重的な検討を行った。また、前年度の検討において見出した、15d-PGJ2の腎臓癌細胞遊走阻害作用について、そのメカニズムを検討した結果、15d-PGJ2の受容体であるPeroxisome Proliferator-Activated Receptor γは関与しておらず、c-Jun N端末キナーゼおよびfocal adhesionキナーゼの活性化を介することが明らかとなった。

また、15d-PGJ2の細胞死誘導メカニズムにおいて、他の癌腫あるいは神経疾患などの報告で、15d-PGJ2との関与が示唆されているユビキチン-プロテアソーム系やオートファジー系の関与について、解析を進行中である。15d-PGJ2と各種薬剤を用いた腎臓癌治療薬候補の探索研究として、15d-PGJ2ならびに既存の抗がん剤を併用して適用し、腎臓癌細胞の増殖を抑制するものがないか、検討を行ったが、有望な抗がん剤の組み合わせは見出せなかった。腎臓癌細胞において、15d-PGJ2と結合するタンパク質をプロテオーム解析によって数種類同定することができた。15d-PGJ2の腎臓癌細胞に対する増殖・遊走抑制作用のメカニズム解析においては、既報の候補分子を中心に検討を進めた結果、関与が示唆されるものがいくつか見出された。臨床的に抗がん剤が効きにくい腫瘍である腎臓癌を研究対象とし、外科手術が適用不可の症例、あるいは外科手術後の腎臓癌に対する薬物治療の可能性を探索することを目的とする。候補薬剤として、内因性抗がん物質である15-deoxy-Δ12,14-prostaglandin J2 (15d-PGJ2)、近年開発が進んでいる分子標的薬としての抗体などを用い、腎臓癌に対する作用およびそのメカニズムを解析することで、難治癌である腎臓癌の新規治療法の開発を目指す。本年度は、前年度に引き続き15d-PGJ2の腎臓癌細胞遊走阻害作用について、そのメカニズムを検討した。15d-PGJ2との関与が示唆されているユビキチン-プロテアソーム系やオートファジー系の関与について、阻害剤を用いた検討を行った結果、これらの阻害剤を15d-PGJ2と併用しても腎臓癌細胞遊走阻害作用に影響はみられなかった。また、細胞遊走評価の方法として創傷治癒アッセイに加えて新たに、三次元的な細胞の動きを解析するためのボイデンチャンバー法を採用して検討を行った。検討の結果、創傷治癒アッセイの場合と同様に、15d-PGJ2を腎臓癌細胞に適用すると、細胞死を誘導しない低濃度において、腎臓癌細胞の遊走を阻害することが確認できた。腎臓癌の原因遺伝子の一つであるvon Hippel-Lindau(VHL)遺伝子と15d-PGJ2の関与について、VHL遺伝子の発現が異なる細胞種を用いて、15d-PGJ2ならびに各種薬剤を併用して適用し、15d-PGJ2の抗腫瘍作用にVHL遺伝子が関与するかどうか検討した。検討の結果、VHL遺伝子の有無によらずに、15d-PGJ2は各種抗がん剤の抗腫瘍活性を増強することが明らかとなった。プロテオーム解析によって同定したタンパクについては、平成28年度に抗体を用いた検討を行ったが、腎臓癌の増殖や遊走を抑制するものは見出せなかった。今年度はプロテオーム解析において同定した分子以外にも、過去の報告において関与が示唆されている分子についても検討対象を広げて、腎臓癌細胞の増殖や遊走に関連するものが無いか、探索を行う。15d-PGJ2単独の抗癌作用については、細胞遊走阻害作用を中心に、そのメカニズムをさらに詳細に解析する。また、正常細胞と癌細胞のサブトラクション検索についてのプロテオーム解析に用いる腎臓尿細管細胞について、培養のスケールアップを計り、より多くのサンプルを得ることを目指す。プロテオーム解析によって同定したタンパク質の抗癌作用について、さらに詳細な分子メカニズムの解析を進める。
学力型と選抜方式に関するシミュレーション研究

3年度にわたって典型的な学力型の特定,典型的なテストの特定について精練を加え,またシミュレーションモデルについても,現実をかなり反映しかつ,実用的なものとなるように精練した.結果として,文科系の学力を中心とする4つの学力型,理科系の学力を中心とする4つの学力型に加え,そのどちらにも偏らない学力型1を加え計9つの学力型がシミュレーションの核として特定された.シミュレーションに利用する受験生の学力は,これらの核およびその派生型からなる9つの5変量正規分布を特定し,それからの正規乱数によって発生された.一方,典型的テストとして,昭和62年度の共通第1次学力試験の項目分析を通じて,国語,数学,外国語,日本史,世界史,地理,物理,化学,生物が構成され,これらのテストは,そのテスト項目の持つ,項目識別力aと項目困難度bによって記述された.さらに,学部系統によって,出願する受験生の学力型が異る(簡単に言えば,理系の学部系統には理科系の学力型を有する受験生が多く,文系の学部系統ではその逆になっている)ため,学部系統ごとに受験生の学力型の構成比を特定した.これらの準備のもとで,選抜方式を様々に変えながら,どのような選抜方式のもとでどのような学力型の受験生が合格しやすいかを調べるためのシミュレーションを行った.選抜方式としては,全科目を平等に見るもの,国語,数学,英語の3科目を重視するもの,理科系を重視するもの2種類,文科系を重視するもの2種類にあわせて,どの科目でも各個人の最高得点を取った科目1科目によって選抜するものの計7種類を試みた.以上の詳細は,別途出版する研究成果報告書を参照されたい.3年度にわたって典型的な学力型の特定,典型的なテストの特定について精練を加え,またシミュレーションモデルについても,現実をかなり反映しかつ,実用的なものとなるように精練した.結果として,文科系の学力を中心とする4つの学力型,理科系の学力を中心とする4つの学力型に加え,そのどちらにも偏らない学力型1を加え計9つの学力型がシミュレーションの核として特定された.シミュレーションに利用する受験生の学力は,これらの核およびその派生型からなる9つの5変量正規分布を特定し,それからの正規乱数によって発生された.一方,典型的テストとして,昭和62年度の共通第1次学力試験の項目分析を通じて,国語,数学,外国語,日本史,世界史,地理,物理,化学,生物が構成され,これらのテストは,そのテスト項目の持つ,項目識別力aと項目困難度bによって記述された.さらに,学部系統によって,出願する受験生の学力型が異る(簡単に言えば,理系の学部系統には理科系の学力型を有する受験生が多く,文系の学部系統ではその逆になっている)ため,学部系統ごとに受験生の学力型の構成比を特定した.これらの準備のもとで,選抜方式を様々に変えながら,どのような選抜方式のもとでどのような学力型の受験生が合格しやすいかを調べるためのシミュレーションを行った.選抜方式としては,全科目を平等に見るもの,国語,数学,英語の3科目を重視するもの,理科系を重視するもの2種類,文科系を重視するもの2種類にあわせて,どの科目でも各個人の最高得点を取った科目1科目によって選抜するものの計7種類を試みた.以上の詳細は,別途出版する研究成果報告書を参照されたい.シミュレーションモデルの基礎データである学力型クラスター、項目パラメターについて、前年度に引続き検討を加え、これに基づいてシミュレーションモデルを構築した。まず、学力型クラスターに関しては、多様な学力型が見出される共通1次600点800点の範囲に焦点を当て、その性質が明確な比較的少数個のクラスターにしぼり込む作業を行った。そして、ここで得られた学力型クラスターと受験者の属性との関連を検討した結果、学力型は、特に受験者の志願学部系統と密接な関連があり、さらに同じ学部系統でも得点によって学力型が異なること等が明らかとなった。項目パラメターに関しては、これに基づいて得点分布を発生させ、それを実際の分布と比較させることにより、項目パラメターに基づくモデルの妥当性について検討を加えた。その結果、これらのパラメターが実際の得点分布をシミュレートするのに有効であることが確認された。また、項目パラメター(困難度、識別力)を変化させた場合、得点分布にどのような変化がもたらされるか等についてのシミュレーションを行い、モデルの安定性の観点からも検討を加えた。以上のデータに基づきシミュレーションモデルを構築したが、先にも述べた通り、学力型が受験者の志願学部系統と密接な関連を持っていることが明らかになったため、モデルは学部系統ごとに作成することとし、どのような学部系統を用いるか、またその学部系統にどのようなパラメター値を設定するか等について検討した。そして、マイコンによるシミュレーションシステムを作成するとともに、パラメター値を変えた複数のモデルを設定してテストランを行い、モデルの信頼性と妥当性の観点からの検討を行った。
不快情動体験生起に関する心理学的メカニズムの検討

適切な対処行動の選択に関わる不快情動は、不快情動刺激を意識的に知覚せずとも扁桃体を介して生じるが(皮質下経路)、意識的に知覚し処理の精緻化をすることが体験おいて必要である(皮質経路)と示唆されている。本研究から、てんかん発作治療を目的に扁桃体を含む右側側頭葉切除術を受けた患者において、皮質下経路および皮質経路ともに不快情動喚起刺激による影響が認められにくく、情動処理や情動体験へのさらなる検討が重要であると考えられた。また、意識的な知覚を伴う情報処理の精緻化は、不快情動体験に直接的な影響があるとは確認されなかったものの、その後の情報の記銘(記憶の生成)には関わることが示された。適切な対処行動を選択させる重要な機能を果たすと考えられている不快情動体験は,情動刺激の処理がすぐに扁桃体に送られる皮質下経路と,情動刺激の処理を大脳皮質を経由してから扁桃体に送られる皮質経路の二経路から生起することが示されている。皮質下経路の情動生起は,扁桃体の情動評価によるとされている。そこで,平成24年度は,てんかん治療のために扁桃体を外科的に切除した患者において,皮質下経路における不快情動生起不全の可能性について(研究1),皮質経路における情動刺激の処理による不快情動生起の可能性について(研究3),その心理学的メカニズムから検討することを目的とした。研究1および研究3について,6名の扁桃体切除患者に対して実験協力を得た。研究1においては,皮質下経路による不快情動の体験不全メカニズムについて、不快情動喚起刺激の閾下提示(刺激を意識的に知覚できないほどの短時間提示)後に,回避反応(行動反応の遅延)が生じないという仮説から検証した。その結果,仮説通り,不快情動喚起刺激の閾下提示では,行動反応の遅延が認められなかった。研究3においては,皮質経路による不快情動体験の生起メカニズムについて,扁桃体が外科的に切除された患者であっても,不快情動喚起刺激を閾上提示(刺激を意識的に知覚できるよう提示)した場合は,その情動刺激が快か不快かの意味的評価は可能であることから,その後提示された単語の情動価(快/不快)判断課題に影響が生じるという仮説から検証した。その結果,不快情動喚起写真によって情動価判断課題という認知課題の遂行そのものに時間がかかるという影響は認められた。ただし,単語の情動価による影響が関与していない可能性が示され,扁桃体切除患者において,皮質下経路だけではなく,皮質経路においても不快情動体験生起不全が生じうる可能性とそのメカニズムについて示唆を与えるものとなった。適切な対処行動の選択に寄与すると考えられている不快情動体験は,情動刺激の処理がすぐに扁桃体に送られる皮質下経路と,情動刺激の処理が大脳皮質を経由してから扁桃体に送られる皮質経路の二経路から生起することが示されている。不快情動の体験不全により適応を損なう可能性が指摘されている抑圧型は,先行研究に基づけば,肯定的な記憶を偏って想起しやすく,その心理学的メカニズムとして,不快情動喚起刺激が提示された際に行われるべき皮質経路による情報の精緻化が行われないこととの関連性が示唆されている。そこで,不快情動刺激に対する精緻化が,不快情動体験生起に関わるかについて,大学生・大学院生40名の実験協力を得て検討した(研究2)。結果は,抑圧型の傾向に関係なく,先に喚起された情動が何であれ(不快/中性/快),特にネガティブ情動語の記銘は自動的には多くなされるが,意識的に思い出そうとする場合には,不快情動喚起刺激を注視させて精緻化を促さないと,その後の単語の想起がより困難であることが示された。また,群間差は大きくはないものの,抑圧型の傾向が高い場合,情動喚起刺激の処理の精緻化を促さないと,全般的に単語の記銘がなされにくいにも関わらず,意識的に思い出すときにはポジティブ感情が喚起された後の情動語を有意に思い出しやすいことが示された。即ち,不快情動喚起刺激を精緻化していない場合は,その後の記憶を想起することがより難しいこと,抑圧型の傾向が高いと刺激の処理の精緻化を促さない限り情報の記銘自体がなされにくいにも関わらず,意識的に記憶を想起する際にはポジティブ情動が喚起された後の記憶を偏って想起する可能性が示された。ここから,抑圧型の傾向が高い場合には,皮質経路における刺激の処理の精緻化を促す働きかけは,全般的な情報の記銘につながる可能性も示唆されたと言える。

外科的治療のために扁桃体を切除した患者は,研究協力先である国立精神・神経センターに一定数いたが,研究の仮説検証のためには平均範囲以上の知的能力を有している必要があること,扁桃体切除患者が来院するタイミングと研究協力者である博士課程の大学院生が研究協力先に行くことのできるタイミングが合わなかったこと,研究協力に同意を得られない場合もあることから,研究協力を得られる扁桃体切除患者が想定より少なかった。そのため,平成25年2月までに実施を予定していた研究1および研究3は,3月まで延長して実施した。その結果,実験用ソフトウェアは1台のパソコンにのみインストールが可能であることから,平成25年度に実施する研究2の実験課題の作成についても遅れている。しかしながら,平成25年度に実施する研究2については,対象が大学生であることから予定通りに完遂できると考えている。研究計画は予定よりやや遅れているが予定していた3つの研究を完遂できると考えられること,研究協力の得られた扁桃体切除患者は想定より少なかったものの,先行研究を踏まえても研究協力を得られた対象者数が限られたものになることはやむを得ず,分析は可能であり,かつ結果を示すことは可能であることから,本研究課題の目的であるニ経路モデルによる不快情動体験生起過程における心理学的メカニズムについて仮説検証を行うことはできると考える。ゆえに,平成24年度に到達すべきことは80パーセント程度できたと考えている。引き続き,平成25年度までの研究計画を遂行する必要があるが,研究の成果報告と,平成25年度に行う予定の研究2の実施が必要である。その2年間の研究計画から見れば,到達すべきことの50パーセント程度できていると考えている。25年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度は,皮質経路における不快情動体験の生起不全メカニズムについて,大学生を対象にした研究を行う予定である。実験プログラムの作成は予定より遅れたが,平成25年6月から実験を開始できるよう実験プログラムを作成する。その後は,研究2を平成25年12月まで行っていくのみである。研究2の実施とともに,研究の成果報告や情報交換を国内外の学会で行うが,それにより本研究の問題点や限界と展望について考え,他の情動研究から刺激を受け,モチベーションを維持・向上させる。
ファラデー水面波におけるパターン形成

・鉛直加振による水面波の共鳴現象であるファラデー水面波において、種々の条件で、直線、正方形、六角形、三角形、準周期構造など、異なるパターンを持つ波動が励起されることが、最近の実験により明らかにされつつある。この現象を、平均ラグランジュ法と弱非線形理論により解析し、表面張力と重力を考慮したモード間の非線形相互作用を与える係数を計算した。さらに減衰をうけるハミルトン系から勾配系に逓減することで、非線形係数のモード間の角度依存性のみで、選択されるパターンを理論的に予言する事に成功した。この結果、重力波では直線、表面張力波では正方形、表面張力重力波では準周期のパターンが選択される事がわかり、このことは実験結果とよく一致する。・ファラデー水面波の2次元時空変調を記述する方程式として、2次元パラメトリック散逸非線形シュレディンガー方程式を導き、この系を拡張したアブロビッツ-ラディックの離散スキームで数値計算した。その結果、種々のパラメータに対し、フラット、キンク、正方形、スパイクなどの構造が存在することが明らかになった。この現象は、近年粉体のファラデー表面波で見つかった「オスシロン」と類似している。