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近世・近代の尼僧の社会活動―尼門跡の支持者と一般尼寺との比較を通して―

本研究の目的は、ジェンダー研究及び社会史・宗教史の重要な資料ともなる尼門跡寺院の資料調査・分析を通して、尼門跡の支持者と一般尼寺との比較という点を中心に、近世・近代における尼僧の社会活動を明確にすることである。平成30年度は、光照院調査を2回(9月1618日及び2月1618日)計6日間行った。今年度調査では、新出文書や聖教類について調査書約400点を作成、データ入力を行った。また日記4冊分について約950コマの撮影を行った。まとまった聖教類が伝存する尼門跡寺院はこれまで調査した中にはなく、これらは近世における女性の宗教的在り方を示す貴重な資料となる。また尼寺文書研究会を10回(4月22日・5月13日・6月3日・7月22日・8月12日・10月8日・11月10日・12月15日・1月27日・3月10日)開催した。慈受院蔵「総持院触留」は、朝廷・幕府から武家伝奏を通じて比丘尼御所に発給された触等を書き留めたものであり、尼門跡寺院では類例がない貴重な資料である。研究会では、触留帳の宝暦9年(1759)から宝暦12年(1762)の4冊分の翻刻を終えた。宝暦12年には、桃園天皇崩御に関する触留が見られ、既に翻刻を終えている寛延3年桜町上皇崩御の触留と比較することが可能となる。また、3月10日の研究会では横地智(同志社大学文学研究科博士後期課程)による研究報告『須原屋市兵衛の出版活動ーその書肆像の見直しー』も行った。上記を踏まえた「比丘尼御所支持者の研究」及び「一般尼寺との比較研究」の個別研究に関しては、各自が研究を進めている。光照院文書調査は、本年度撮影日記数は4冊1000コマ足らずと少ないが、1冊あたりの丁数が非常に多いく、また開披が難しい状態にある資料のためである。無理をして資料に負担をかけることを避けるため、予定よりも多少撮影コマ数を減らすことにはなったが、それでも研究当初からこれまでに合計4500コマ程の撮影を終えており、ほぼ順調に撮影は進んでいる。調査書作成も約400点と順調に進んでいる。慈受院蔵「総持院触留」の翻刻については、研究期間中にを行う翻刻予定冊数15冊を終了した。宝暦年間以降の触留帳については判読の難しい部分が多く、最終年度は校訂を行う予定である。引き続き光照院文書調査を行う。平成31年度には3日間程度を年1回予定している。文書については調査書作成を完了させる。日記の撮影については、1回あたり1000コマ前後の撮影を進める予定である。また慈受院蔵「総持院触留」の翻刻については、翻刻原稿の校正を進める。後半には編集作業を行って、報告書としてまとめる予定である。「比丘尼御所支持者の研究」「一般尼寺との比較研究」に関する各自の研究課題は、個々に研究を深化し、報告書にまとめる予定である。平成28年度は、光照院調査を2回(9月1011日及び2月46日)計5日間行った。1回目の調査では書画類の整理・再調査を行い、新たに書画31点について調書を作成、撮影し、データ入力をした。また、今後の文書調査のための準備調査も行った。2回目の調査では、新出文書や聖教類のについて調査書約50点を作成、日記9冊分717コマの撮影を行った。また尼寺文書研究会を9回(5月8日・6月5日・7月3日・8月6日・10月10日・11月13日・12月11日・1月22日・3月12日)開催した。研究会では、触留帳の延享5年(1748)から宝暦3年(1753)の6冊分の翻刻を終えた。当該期には、寛延3年(1750)の桜町院崩御に際する院号定や法事に関する触が含まれ、上皇崩御時の様子をうかがえる好資料となる。この件に関連して記された般舟院の絵図も貴重な資料と言える。尼門跡寺院調査のための事前調査において、光照院文書の調査・撮影が急がれる状況であると判断したため、当初予定していた霊鑑寺日記の撮影及び新たな尼寺の調査を保留とし、光照院文書調査を優先的に進めることとした。

日記は研究期間中に約40冊6000コマ分の撮影を予定し、新出の文書及び過去に未調査のままとされた聖教類の調査を完了させることとした。本年度においては、日記は状態のあまり良くないものを含みながらも約700コマの撮影を終え、調査書作成も50点と、おおむね順調である。慈受院蔵「総持院触留」の翻刻についても、予定通り6冊の翻刻を行い、順調である。本研究の目的は、ジェンダー研究及び社会史・宗教史の重要な資料ともなる尼門跡寺院の資料調査・分析を通して、尼門跡の支持者と一般尼寺との比較という点を中心に、近世・近代における尼僧の社会活動を明確にすることである。平成29年度は、光照院調査を2回(9月911日及び2月911日)計6日間行った。今年度調査では、新出文書や聖教類について調査書約180点を作成、データ入力を行った。また日記22冊分について2740コマの撮影を行った。まとまった聖教類が伝存する尼門跡寺院はこれまで調査した中にはなく、これらは近世における女性の宗教的在り方を示す貴重な資料となる。また尼寺文書研究会を10回(4月9日・5月7日・6月3日・7月23日・8月19日・10月1日・11月3日・12月24日・1月28日・3月21日)開催した。慈受院蔵「総持院触留」は、朝廷・幕府から武家伝奏を通じて比丘尼御所に発給された触等を書き留めたものであり、尼門跡寺院では類例がない貴重な資料である。研究会では、触留帳の宝暦4年(1754)から宝暦8年(1758)の5冊分の翻刻を終えた。特に宝暦4年には、同年に行われた徳川家治(のちの徳川9代将軍)と閑院宮直仁親王女倫子との婚姻に関する触留が多く見られ、姫宮(倫子)の呼称変更についてまで触が廻されていたことがうかがえる。また、11月3日の研究会では森山郁真(同志社大学文学研究科博士前期課程)による研究報告『「室町将軍と造像」六代義教を起点として』も行った。上記を踏まえた「比丘尼御所支持者の研究」及び「一般尼寺との比較研究」の個別研究に関しては、各自が研究を進めている。光照院文書調査は、日記2740コマの撮影を終え、予定していた2000コマ以上の撮影を順調に進めることができた。調査書作成も180点と順調に進んでいる。慈受院蔵「総持院触留」の翻刻については、当初、研究期間中に触留帳20冊の翻刻を行う予定であったが、宝暦年間以降(予定冊数の約4分の1以降)の触留帳について判読の難しい部分が多く、拙速に読み進めるよりも精確に判読し校訂を重視する方針を取ることにした。従って研究期間中に翻刻を行う触留帳を15冊と変更し、平成29年度は5冊、前年度から合計して11冊の翻刻を終えた。平成30年度中には予定冊数の翻刻を終え、最終年度は校訂を行う予定である。平成30年度は、光照院調査を2回(9月1618日及び2月1618日)計6日間行った。今年度調査では、新出文書や聖教類について調査書約400点を作成、データ入力を行った。また日記4冊分について約950コマの撮影を行った。また尼寺文書研究会を10回(4月22日・5月13日・6月3日・7月22日・8月12日・10月8日・11月10日・12月15日・1月27日・3月10日)開催した。研究会では、触留帳の宝暦9年(1759)から宝暦12年(1762)の4冊分の翻刻を終えた。宝暦12年には、桃園天皇崩御に関する触留が見られ、既に翻刻を終えている寛延3年桜町上皇崩御の触留と比較することが可能となる。
東京美術学校西洋画科油画作品の技法材料 保存修復に関する総合的研究

本研究は、東京芸術大学大学美術舘の収蔵作品の中から、東京美術学校西洋画科教官を含む明治時代後期の油画作品を対象として作品の観察をおこない、作品の経年変化、保存修復状態を調査するとともに、黒田清輝をリーダーとするいわゆる「外光派」の油画技法や材料、東京美術学校教育の理念や実際の全貌を、絵画技法材料、絵画保存修復の立場から解明しようとするものである。作品の観察は、実作品の概観観察に加えて、可視光線写真(ノーマル写真、側光線写真、顕微鏡拡大写真)紫外線蛍光写真、赤外線写真、X線写真による光学調査を行っている。今回の研究結果が加わることによって明治前期から後期にかけての調査研究がまとまったことになる。その結果、以下のことが分かった。作品の分析などの結果判明したことは、亜鉛華は亀裂や上層に塗った絵具が剥落しやすい欠点が指摘されているが、亜鉛華を主成分とする地塗の作品が存在しており絵具層の固着は良好であった。そのため、その理由がどこにあるのかという新たな研究テーマが生まれたこと。また、紫外線蛍光写真が、鉛白と亜鉛華の使用併用を明らかにしそれらの分布を判断するのに有効であることが分かった。調査全体をとおして判明したことは、正当な油画技法の導入に力点がおかれていた明治前期と比較して、明治後期以降は「表現」を重視するため、絵画技法、絵画材料を軽視する傾向が見受けられる。また、ヨーロッパの新しい美術運動の移入などに追われたため、油画の材料、技法に対する積極的な探究がおろそかになったということであった。本研究は、東京芸術大学大学美術館の収蔵作品の中から、東京美術学校西洋画科教官を含む明治時代後期の油画作品を対象をして作品の観察をおこない、作品の経年変化、保存修復状態を調査するとともに、黒田清輝をリーダーとするいわゆる「外光派」の油画技法や材料、東京美術学校教育の理念や実際の全貌を、技法材料、保存修復の立場から解明しようとするものである。作品の観察は、実作品の概観観察に加えて、可視光線写真(ノーマル写真、側光線写真、顕微鏡拡大写真)、紫外線蛍光写真、赤外線写真、X線写真による光学調査をおこなっている。今年度の調査では新たに加えた作品群をX線撮影し、作品の技法、材料の概要を調査することができた。また、本研究の助成により、実体顕微鏡を購入したことで作品観察の際、より精密な調査が可能になった。今後、画布の地塗塗料成分を分析することで、材料、技法に関する詳細な調査結果が得られると思われる。本研究は、東京芸術大学大学美術館の収蔵作品の中から、東京美術学校西洋画科教官を含む明治時代後期の油画作品を対象として作品の観察をおこない、作品の経年変化、保存修復状態を調査するとともに、黒田清輝をリーダーとするいわゆる「外光派」の油画技法や材料、東京美術学校教育の理念や実際の全貌を、絵画技法材料、絵画保存修復の立場から解明しようとするものである。一昨年の調査では新たに加えた作品群をX線撮影し作品の技法、材料の概要を調査することができた。また、昨年度は本研究の助成により、実体顕微鏡を購入したことで作品観察の際、より精密な調査が可能になった。さらに今年度の調査では、分析により画布の地塗塗料成分が明らかになったため、材料、技法に関する詳細な調査結果が得られた。本年度調査した作品は次の11点である。1.湯浅一郎「漁夫晩帰」2.小林萬吾「農夫晩帰」3.白滝幾之助「稽古」4.満谷国四郎「車夫の家族」5.満谷国四郎「女ふたり」6.和田英作「渡頭の夕暮」7.和田英作「少女新聞を読む」8.和田英作「思郷」

9.中沢弘光「少婦」10.山本森之助「琉球の燈台」11.赤松麟作「夜汽車」。以上のカンバスの白色塗料の分析を行った(6,9,10除く)。鉛白を主成分とするものは、2,7,3,4,8。亜鉛華を主成分とするものは7,11。その他1,5(鉛白と亜鉛華)であった。鉛白は油絵具の白として、またカンバスの地塗塗料として、昔から使用されてきた。固着力もあり、上に塗った絵具ともよくなじんで剥離をおこさない特徴がある。亜鉛華は、亀裂や上層に塗った絵具が剥離しやすい欠点が指摘されている。このため現在はカンバス塗料としては使用しない。しかるに7,11は亜鉛華であり、絵具層の固着状態は極めて良好である。この秘密はどこにあるのか、新しいテーマの発見があった。本研究は、東京芸術大学大学美術館収蔵作品の中から、東京美術学校西洋画科教官を含む明治時代後期の油画を対象として作品の観察を行い、作品の経年変化、保存修復状態を観察するとともに黒田清輝をリーダーとするいわゆる「外光派」の油画技法や材料、東京美術学校教育の理念や実際の全貌を、絵画技法材料、絵画保存修復の立場から解明しようとするものである。作品の観察は、実作品の概観館察に加えて、可視光線写真(ノーマル写真、側光線写真、顕微鏡拡大写真)、紫外線蛍光写真、赤外線写真X線写真による光学調査を行っている。これまでの調査研究の結果、外光派以降現在までの油画作品の損傷は材料、技法の欠陥など、画家の技術的欠陥によるものが多いことが分かった。これは、黒田清輝ら外光派の画家たちがもたらした、技法や材料を考慮しない画風の流行と、黒田清輝が東京美術学校西洋画科において行った教育方法が少なからず影響を与えていると思われる。そして今回3年間の新派の研究結果により、以前おこなわれた明治時代前期「旧派」の研究と合わせて、日本における明治期のヨーロッパの油画技術移入の流れが明らかとなった。その内容をまとめてこれまでの研究の集大成の発表の場として本学大学美術館において「油画を読む」展(2001.8.79.24)を開催した。小規模な展覧会ながら約3万6千人の入場者があった。また、展覧会図録として「油画を読む」を出版した。このような自然科学的方法を用いた調査結果発表として我国ではこれまでで最も大きな展覧会であった。
アメリカの対日占領政策における女性政策:高等教育改革に焦点を当てて

本研究の目的は、アメリカの対日占領政策全体の中での、女子高等教育改革の位置付けを、より明確化にすると共に、占領前期から後期への高等教育政策の推移が、女子教育の分野ではどのような形で実行されたかを解明することにあった。女子教育改革に対する占領軍の考え方の推移を明確にするために、占領教育政策形成期(1943-45)、占領前期(1946-48)、占領後期(1949-51)のそれぞれの時期について、アメリカ側の日本女子教育に関する理解および改革の主旨を、原資料に基づいて検討した。占領政策形成期については、国務省の下部機関等で作成された教育関係の政策文書のうち、女子教育に関わる部分を分析した。占領前期・後期についてはGHQ民間情報教育局の文書、および女子教育改革に関わった数名分の個人文書を使用した。資料分析の結果、1)占領教育政策形成期、占領前期、占領後期の3つの時期区分によって、女子高等教育改革に関するアメリカ側の理念に相違が見られること、2)女子高等教育の現場出身の専門家と、それ意外の占領軍係官との間には顕著な姿勢の違いがあること、3)占領後期には共産主義に対する占領軍と日本政府の警戒感が、女子高等教育にも反映されて行ったこと、等の所見が認められた。さらに、女子教育問題をめぐる日本側の対応、アメリカ側との関係についても、国立教育研究所所蔵の資料等によって分析を進めている所である。民間情報教育局が、文部省と教育家たちとの間に入って利害調整を行ったこと、教育家たちは占領軍の要望に対して受け身ではなく、むしろ積極的にイニシアティブを取ろうと働きかけたことが分かっている。これらの所見を基に、現在論文を執筆中である。
ハイブリッド型超分子カプセルによるゲスト分子包接の制御

水素結合と金属-配位子の配位結合を駆動力としてハイブリッド型超分子カプセルの、外部刺激に応答したゲスト分子の動的挙動の解析を目的として研究を行った。配位結合部位と水素結合部位を有するキャビタンド分子は、二価のパラジウム錯体を混合すると、自己集合によりハイブリッド型超分子カプセルを形成した。ゲスト分子を包接したハイブリッド型超分子カプセルは、その構造にねじれが生じていることを明らかにした。また、ハイブリッド型超分子カプセルは、二価パラジウム錯体の二座リン配位子の変化に伴い、ゲスト分子の交換速度定数が変化することを明らかとした。水素結合と金属-配位子の配位結合を駆動力としてハイブリッド型超分子カプセルを構築し、形成される孤立したナノキャビティーへのゲスト分子の包接と、外部刺激に応答したゲスト分子の動的挙動の解析を目的として研究を行っている。本年度は、配位結合部位としてピリジルエチニル基、水素結合部位としてベンズアミド基を有するキャビタンド分子の合成と、金属錯体との自己集合によるカプセル構造の構築、さらにはカプセルへのゲスト分子の包接について検討を行った。既知化合物であるテトラブロモキャビタンドより、パラジウム触媒によるクロスカップリングを鍵反応として四工程で目的のキャビタンドを合成した。このキャビタンドと二価のパラジウム錯体を混合すると、自己集合によりハイブリッド型超分子カプセルを形成した。カプセルの構造については、各種NMRスペクトルの解析と質量分析スペクトルにより確認することができた。続いて、分子モデリングの結果より適切と思われる約二十種類のゲスト分子を用い、ハイブリッド型超分子カプセルへの包接を検討した。その結果、トランス-ジメチルスチルベンなど五種類のゲスト分子において、包接を確認することができた。さらに、ゲスト分子を包接したハイブリッド型超分子カプセルの詳細な構造を、低温における二次元NMRの解析したところ、カプセル単独では高い対称性を有していたにも関わらず、ゲスト分子の包接によりその構造にねじれが生じていることを明らかにした。水素結合と金属・配位子の配位結合を駆動力としてハイブリッド型超分子カプセルを構築し、形成される孤立したナノキャビティーへのゲスト分子の包接と、外部刺激に応答したゲスト分子の動的挙動の解析を目的として研究を行っている。本年度は、配位結合部位としてピリジルエチニル基、水素結合部位としてウレイド基を有するキャビタンド分子の合成と、金属錯体との自己集合によるカプセル構造の構築、さらにはカプセルへのゲスト分子の包接について検討を行った。合成したキャビタンド分子と二価パラジウム錯体を混合すると、自己集合によりハイブリッド型超分子カプセルを形成した。さらに、アニオンの添加によりゲスト分子が包接され、その動的挙動を二次元NMRスペクトルの解析により明らかとした。その結果、二価パラジウム錯体の二座リン配位子の変化に伴い、ゲスト分子の交換速度定数に大きな変化が観測されることを明らかとした。また、ゲスト分子の交換速度定数は、極性溶媒の添加によっても変化することを見出しているので、これらを組み合わせることで、カプセル構造を保持したままゲスト分子の動的挙動を自在に制御することが可能となった。また、キャビタンド分子と二価パラジウム錯体の混合比について検討を行い、熱力学的に安定なハイブリッド型超分子カプセルの形成に加え、部分的に閉塞した集合体が発現することを見出し、各種NMRスペクトルおよび質量分析スペクトルの解析によりその構造を同定した。
機能発現系の遺伝的制御

本研究班では、広範な系を用いて、機能発現の遺伝的制御機構を解析した。イモリオーガナイザーの神経誘導因子がConA類似のタンパクであること、およびそのレセプター糖蛋白の同定を行い、発生学古来のテーマの解明に導いた(大沢・高田)。カイコの変態を支配するホルモンの遺伝子を同定、特にボンビキシンの発現制御機能を解析した(石崎)。ニワトリ胚におけるホメオボックスをもつ遺伝子群を解析、胚における発現パターンとその部域特異性を明らかにした(黒岩)。δークリスタリン遺伝子発現に関聨して、そのスプライシング系におけるキャップ認識機構を解明した(志村)。また志村はシロナズナの器官形成変異株を多数分離し、植物の形態形成を分子レベルで解析する道を開いた。神経突起伸長制御に関しては、その因子の同定、伸長に関連する遺伝子の同定なと行い、更にシナプス結合に関与する分子の検索を行った(津田)。高等動物では遺伝子発現様式を異にする遺伝子群が巨大なクラスターを形成するが、それらクラスターのGC分節領域の遺伝子のクローニングを行い、そのGC分布の特長と染色体バンドの境界との関係を明らかにした(池村)。テラトカルシノーマはレチノイン酸等によって分化が誘導されるが、この際、特異的な発現がおさえられる遺伝子が発見され、分化との関係を解析した(島田)。性分化と性周期に深く関係するアロマターゼの発現調節をin vitroおよびin vivoで解析した(原田)。シカクマメの成熟過程におけるトリプシン・インヒビターの蓄積と、同遺伝子発現の様式を明らかにし、植物における貯蔵タンパク遺伝子の発現制御の実体にせまった(大野)。ホヤは展型的なモザイク卵であるが、その発生過程における筋タンパク遺伝子の発現調節機構を解析した(佐藤)。粘菌細胞の分化に際し、特異的に発現するmRNAを同定、分化との関係を追究した(岡本)。
日本鶏における生理・行動特性と遺伝的多様性

本年度は、昨年の6品種/系統に加えて、薩摩鶏及び三重地鶏の生理・行動特性並びに遺伝子多型について調査・解析を行った。(1)用いた行動試験によって各品種の行動特性の違いが検出できることが明らかとなった。とりわけ、トニック・インモビリティー試験の2項目及びマニュアル・レストレイントの1項目が品種特性を示す重要な項目であることが示唆された。(2)ニューロペプチドY(NPY)の遺伝子変異について行動反応との関連性を調査したところ、土佐地鶏のストレス感受性にNPY遺伝子が関与していることが示唆された。(3)点滅刺激試験について調査したところ、初生雛ではディストレス・ボーカリゼーションを誘発したが、成長とともにその反応性が低下することが明らかとなった。(4)八木戸とレイヤーを用いて、異品種同居による行動反応への影響を調査したが、変化がなかったことからストレスに対する行動反応は遺伝的な要因が大きいことが示唆された。(5)脱共役タンパク質(UCP-3)の遺伝子変異について体温調節行動との関連性を調査したところ、暑熱環境における放熱行動の開始にUCP-3遺伝子が関与していることが認められた。しかし、熱的中性圏における酸素消費量については変異の影響は示されなかった。以上の結果から、採用した行動試験によって各ニワトリの行動特性が判別できること、それらと遺伝子多型との間に関係のあること、生理特性も品種・系統によって異なることが明らかとなった。本年度予定していた遺伝子多型解析については、ほぼ終了しているものの生理・行動特性との関係についての解析が完了していないこと、遺伝子変異と耐暑性との関係について個体数が十分に得られていない。しかし、材料等の準備は整っており、速やかに調査・解析が可能である。以上より、計画全体としてはおおむね順調に進展しているものと判断される。家禽生産現場において有用と期待される特性(行動や耐暑性など)について、遺伝子多型との関連性について継続して解析するとともに、これら特性とメチレーションとの関連性並びにヒストン修飾部位の特定を行なう予定である。本年度は、大シャモ、八木戸、土佐地鶏、ロードアイランドレッド及び白色プリマスロック並びに比較対象として商業鶏(ブロイラー)の生理・行動特性あるいは遺伝子多型について調査・解析を行った。(1)用いた行動試験によって日本鶏の行動特性の違いが検出できること、それぞれの行動試験での反応性が成長に伴って変化したことから、ニワトリの気質は時期特異的に働く遺伝的要因の影響を受けることが示唆された。(2)PMEL17遺伝子型で行動反応を分類・比較したところ、その反復数によって反応が異なったことから、日本鶏のストレス感受性にPMEL17遺伝子が関与していることが示唆された。(3)孵卵中の栄養状態を比較する目的で予備的にブロイラー種卵へロイシンを投与した。その結果、ヒナの脂質代謝に影響なく耐暑性が向上することが明らかとなった。(4)八木戸とブロイラーの生理特性を比較したところ、血漿中のフマル酸などクエン酸回路に関連する物質が八木戸の方が低いことが明らかとなった。本年度予定していた遺伝子多型解析については、ほぼ終了しているものの生理・行動特性との関係についての解析が完了していないこととDNAシーケンスの受託解析が途中であることは計画遅延であるが、次年度以降の計画である耐暑性の予備試験や他の遺伝子多型解析を先行して行っていることから、計画全体としてはおおむね順調に進展しているものと判断される。

有用と期待される系統の選定を先行して行い、生理特性(特に耐暑性)について評価・解析するとともに、遺伝子多型との関連性について解析を行なう予定である。また、行動特性についてはストレス感受性と生産性との関係についてDNAシーケンスの結果をもとに解析する。家禽生産現場において有用と期待される特性(行動や耐暑性など)について、遺伝子多型との関連性について継続して解析するとともに、これら特性とメチレーションとの関連性並びにヒストン修飾部位の特定を行なう予定である。一部計画遅延によって消耗品購入が少なかったため
海馬樹状突起における局所的スパイスの発生部位

樹状突起は従来、受動的な膜特性を有すると考えられていたが、近年の研究によって樹状突起には多様なイオンチャネルが分布し、能動的な性質を持つことが明らかになってきた。樹状突起からのホールセル電位記録によって、細胞体や軸索上で見られる活動電位と同様のスパイクが樹状突起で発生していることが多くの細胞について報告されている。樹状突起で観察されるスパイクには細いスパイク(通常の活動電位)と太いスパイク、またその2つが重なった複合スパイクが存在する。本研究では海馬CA1錐体細胞樹状突起からホールセル電位記録と高速Ca^<2+>イメージングを同時に行うことにより、、複合スパイクに伴う細胞内Ca^<2+>濃度上昇の空間分布を観察し、複合スパイクの発生部位を明らかにするとともに、複合スパイクの脱分極相、再分極相、過分極相に関与する電流成分を解析した。複合スパイクがNa^+チャネルの阻害によって消失したことから複合スパイクの発生にはNa^+電流が必須であるが、複合スパイクに伴って大きな細胞内Ca^<2+>上昇が起き、電位依存性Ca^<2+>チャネルを阻害することで複合スパイクが消失することからCa^<2+>電流も複合スパイクの発生に必須であると考えられる。従って、複合スパイクの立ち上がりの部分はNa^+電流とCa^<2+>電流の両方からなると推測される。複合スパイクは細胞体近傍ではなく、尖端樹状突起全体において発生していた。本研究により、海馬CA1錐体細胞尖端樹状突起の遠位部においても、複合スパイクに伴って細胞内Ca^<2+>上昇が起こることが明らかになった。この部位は樹状突起が多岐に枝分れをしている場所であり、この部位でCa^<2+>上昇が起こることは、個々の樹状突起側枝が能動的に演算過程およびシナプス可塑性に関わっていることを示唆する。
陳旧性心筋梗塞に対する脂肪間葉系幹細胞を用いた自家移植治療に関する研究

心筋梗塞によって失われた組織に外的な細胞を補充、長期生着させることで細胞移植治療効果の向上を狙うのが本研究の目的である。移植方法において、最も効果のある細胞移植方法は免疫拒絶反応がないとされる自家移植であると我々は仮定した。脂肪由来間葉系幹細胞(MSC)を用いたマウス自家移植モデルでそれを検討するには多くの技術的課題があったが我々はそれを解決した。本年度は、マウス肩甲骨間より褐色脂肪組織を採取する際に1匹あたりおよそ0.1g以上の褐色脂肪組織を採取すれば、脂肪由来MSCは培養皿上で良好に増殖分化し、十分な細胞数を持つゲル移植片(5×10^5/100μl)が作成できることがわかった。MSCの自家移植モデルは従来の同系移植モデルと比較して良好な移植片の残存が確認された。脂肪由来MSCは特殊培養条件下で自立拍動する筋細胞に分化するが、増殖したMSCを再度ある一定条件下で酵素処理して培養皿に播種しても再度、自立拍動する筋細胞に増殖分化することがわかった。採取する褐色脂肪組織の量が不十分であると、脂肪由来MSCを培養皿に播種しても移植目的に十分な細胞数になるまでMSCは増殖分化しなかった。心外膜を温存した状態で左肋間からの左冠動脈結紮による心筋梗塞作成手技が安定するのに時間がかかった。陳旧性心筋梗塞に対する脂肪由来MSCを用いた細胞移植治療による心機能改善効果を検討する。MHCハプロタイプの異なるマウス間での他家移植モデルと比較することで免疫拒絶反応の違いを検討する。実験用モデル動物の購入、飼育費用。培養試薬、抗体試薬などの物品購入費。
ソーラーパネルのヘルスモニタリングに関する研究

本研究では、ソーラーパネルを念頭に置いたポテンシャル場のダメ-ジディテクションおよびその発展としての宇宙構造物を念頭に置いたトラス構造物のダメ-ジディテクションシステムに関する基礎的研究についてまとめている。まず、ソーラーパネルへのヘルスモニタリングのモデルとしてのポテンシャル場の欠陥同定問題について述べている。具体的には、ポテンシャル場を境界要素法を用いて離散表現し、実際のパネルの出力値(観測値)と境界要素モデルによる計算値との残差の二乗和を零にする二乗誤差最小化問題として欠陥同定問題を定式化している。同定手法としては、生物進化にヒントを得たアルゴリズムである遺伝的アルゴリズムとファジィルールを導入している。実際にシミュレーションを行い、提案した手法によって有効にソーラーパネルのモデルとしてのポテンシャル場に生じた欠陥を同定できることを明らかにしている。次に、ポテンシャル場のヘルスモニタリングで提案した手法を、宇宙構造物としてのトラス構造物の欠損部材同定問題に適用している。この問題は、ポテンシャル場の場合の発展として扱われている。ここで、欠損部材とは、構造部材として機能しなくなった部材を指している。従来から提案されている手法は、系の固有振動数や振動モードデータを用いたものであるが、本研究における手法は構造物の静的な変形を捉えて同定しようとする手法である。数値シミュレーションによって、提案した手法の有効性が示されている。なお、ソーラーセルおよび構造に装着するセンサーを少なくするために、本研究ではいずれの場合も一部のセルや一部の部材にセンサーを装着することを前提にしているにもかかわらず、良好な結果が得られている。今後の展開としては、実際のヘルスモニタリングへの適用が考えられる。平成7年度は、主に、著者らが提案してきた拡張カルマンフィルタを用いた同定手法の再検討と問題点の洗いだしおよび基礎的実験設備の整備を行った。特に、同定手法における問題点についてに、研究分担者との検討によって、構造(連続体の概念も含む)の欠陥を、構造に発生した不均質性に置き換えるという着想に至った。上述の着想に関連した計算機シミュレーションを行い、次のような同定手順が適当ではないかという知見を得た。1)粗い同定を行い、欠陥の概略を把握する。このための手法として、生物進化に着想を得た遺伝子アルゴリズムの導入が効果的である。2)同定の第1段階としての遺伝的アルゴリズムに基づく手法によって同定された結果を初期値として拡張カルマンフィルタを適用し、詳細な同定を行う。これは、拡張カルマンフィルタの初期値依存性を回避するためである。3)上の二つのステップを結合し、一つのハイブリッド同定システムを構成する。計算機シミュレーション、特に、遺伝的アルゴリズムに基づく手法について、次のような知見を得た。すなわち、ソーラーパネルやトラス構造物はいわゆる離散構造を持っているため、解くべき欠陥同定問題はNP完全問題に属する。NP完全問題とは、ナップザック問題のように、すべての組合せを調べるしか有効な方法がないといわれている問題である。ナップザック問題は、そのため、暗号生成の手法としてとして用いられている。現在、この種の問題を解くための一つの手法として、離散的ファジィ推論手法の開発と検討を進めている。なお、本年度の研究成果の一部を、平成7年12月11日に開催された「システム最適化シンポジウム」において学会発表を行った。平成8年度は、平成7年度に得られた着想、すなわち、構造(連続体の概念も含む)の欠陥を、構造に発生した不均質性に置き換えるという着想の確認のための計算機シミュレーションを継続した。また、昨年度末に着想を得た離散的ファジィ推論手法の検討と開発についての研究も行った。確認のために行った計算機シミュレーションでは、次のような同定手順をとり、良好な結果を得た。このための手法として、遺伝的アルゴリズムを導入した。2)同定の第1段階としての遺伝的アルゴリズムに基づく手法によって同定された結果を初期値として、拡張カルマンフィルタを適用し、詳細な同定を行う。

3)上の二つのステップを結合して、一つのハイブリッド同定システムを構成する。特に、離散的ファジィ推論手法では、あらかじめ得られた欠陥のある構造物の出力データを用いて、出力データと欠陥数との関連について検討した。上記検討から、両者の間にファジィ推論が成り立つことが新たに知見としてえられた。また、本推論手法の導入は、NP完全問題に属するソーラーパネルやトラス構造物の欠陥同定問題に対して有効であることが確認された。なお、本手法は、通常のファジィ推論手法に離散性を持たせることができることを意味し、広い範囲で応用が期待できる手法である。なお、本年度の研究成果の一部を、平成8年7月24-26日に開催された「第38回構造強度シンポジウム」(千葉県、習志野市)および平成9年1月27-29日に開催された「第46回応用力学連合後援会」(東京都)において学会発表を行った。構造(連続体の概念も含む)の欠陥を、構造に発生した不均質性に置き換えるという着想の確認のための計算機シミュレーションの継続、離散的ファジィ推論手法の検討と開発についての研究も行った。特に、遺伝的アルゴリズムと離散的ファジィ推論の導入についてシミュレーションを行った.欠陥同定において同定すべきパラメータは、欠陥数、欠陥位置、欠陥の大きさである。このうち、欠陥数が分かっていれば遺伝的アルゴリズムの適用は容易である。しかし、一般には欠陥数も未知のパラメータである。遺伝的アルゴリズムと組み合わせる離散的ファジィ推論手法では、あらかじめ得られた欠陥のある構造物の出力データを用いて出力データと欠陥数との関連について調べる。このとき、出力と欠陥数との間に単純な関係が成立するが、ある出力値に対して何通りかの欠陥数の組み合わせが可能である。この可能な組み合わせには幅があり、そこに離散的ファジィ推論が成立する。上記のことから、離散的ファジィ推論によって欠陥数の大まかな予測が可能であることが確認でき、ファジィ推論によって遺伝的アルゴリズムを適用する際に生成する文字列を制御することによって遺伝的アルゴリズムの適用が容易になった。また、本推論手法の導入によって、NP完全問題に属するソーラーパネルやトラス構造物の欠陥同定問題を容易に解くことができることを確認した。なお、本手法は、通常のファジィ推論手法に離散性を持たせることができることを意味し、広い範囲で応用が期待できる手法であることを確認した。
水素顕微鏡による水素の表面拡散の研究

固体表面における水素の挙動と表面反応に及ぼす効果が注目されている。固体中の水素の拡散現象については伝統的な手法でいろいろな材料にたいして多くの研究者が調べている。しかし、表面における水素の検知手段が無かったために表面における水素の挙動に関する研究は数が少なく、未解決の問題も多い。筆者らの研究により、電子励起イオン脱離法を利用した飛行時間型の検出法(TOF-ESD)は電子ビームを細く絞りパルスにすることで、水素顕微鏡として空間分解能が1μmをきるところまで発達してきた。これを用いるとこのサイズの分解能で水素の表面での拡散現象が捉えられことから本研究テーマが提案された。水素は固体表面上を室温で動き回るので、試料台を低温にする必要がある。このための装置設計製作に時間がかかり十分な成果は得られなかった。試料温度-60°C100°Cまでの間のシリコン表面やアルミニューム薄膜に対する拡散の様子と、高温におけるポーラスシリコンと窒化シリコン上の水素や酸素の拡散が十分に捕らえられている。また水素顕微鏡の改良の過程で、新しい概念によるX線顕微鏡を開発し、空間分解能が100nmを切ることが判った。新しいX線顕微鏡は入射エネルギー1keV前後ときわめて低いエネルギーで目下は300eV程度までさえることができてイメージをとることができる。しかし、このような低エネルギー領域のX線のエネルギー分光は大変困難で今後の研究開発が待たれる。しかし、今後の発展によっては、生体試料などへの応用が考えられ期待される。固体表面における水素の拡散現象は金属学においても、半導体デバイスにおいても重要なことである。水素を検出する手法として、飛行時間型の電子励起脱離法(TOF-ESD)が上田らにより開発され、これが水素検出顕微鏡に発展して、空間分解能1ミクロンに達している。固体表面上で水素の拡散が非常にゆっくりならば1ミクロンの精度で水素の振る舞いを観察することができる。ところが、室温では水素は相当早く拡散しており、特に周辺に酸素が存在するとその動きはさらに活発になる。従って、試料を冷却して行うことになる。これに対し酸化物の酸素は熱解離によって拡散がおこるので、試料加熱によって生じる酸素の挙動を調べることができる。TOF-ESDは水素のみでなく酸素にも感度が高いので、ポーラスシリコンと窒化シリコンからの酸素の挙動を水素の表面分布との関連において調べた。アモルファスシリコンの熱安定性が悪いためにその上に形成された窒化シリコンが熱分解し、異なった吸着エネルギーを持つ酸素が検出される事がわかった。一方、水素の定量性はまだ議論の余地のあるところであるが、TOF-ESDとヘリウムイオンによる水素の反跳を利用したERDAによる定量方法を組み合わせるとESDの定量生が議論できるようになる。このアイデアにより、シリコン表面に超高真空中で吸着する水素の挙動と熱解離した水素の吸着課程をESDとERDAのin-situ測定で観察し水素の定量性の可能性を示した。この2点につき重点的に研究し、水素の拡散については試料台の冷却機構を作成中である。固体表面の水素の挙動を研究するときに、まず水素の検出をすることが大切であるが、本研究では電子励起イオン脱離(TOF-ESD)を利用した水素検出顕微鏡を用いることにする。空間分解能は1μm程度である。固体の内部や表面では水素の拡散係数が大きく、精度の高い測定をするためには、試料を低温に冷却する必要がある。超高真空中において顕微鏡のマニュピュレーター上の試料の冷却は簡単ではない。ヘリウム冷凍機を使った、接触タイプの冷却法では十分ではなく、室温と冷却時の違いはかろうじてわかる程度に終った。次に、シリコン上にポーラスシリコンで派ターニングして、部分的に窒化シリコン膜で覆った試料を作成し、加熱中に水素や酸素の挙動を調べた。水素の吸着、吸蔵材料の一つとして、軽元素のカーボン系試料として、電子構造がsp2型のグラファイト(HOPG)とsp3型のダイヤモンドの水素吸着過程について調べた。

HOPGには、欠陥や、強い格子歪を与えることで水素の吸着が顕著であると思われる実験結果を得た。同じく水素吸蔵合金の中でマグネシウム系合金とバナジウム系合金の水素や酸素の吸着、拡散過程を調べた。TOF-BSDの水素検出に対する定量性を考察するために、前年度から検討してきたがTOF-ESDと弾性叛跳原子測定(ERDA)の同時測定による実験結果を解析検討して、結果を論文投稿できる段階に達した。水素顕微鏡の一つの応用として低速電子励起X線顕微鏡の発明を行い特許申請と論文発表を行った。
微小レーザ分子注入重合技術と微小電気機械用Si系ナノ線材の評価手法に関する研究

マイクロラマン分光法を用いて固液界面物理化学反応や物質移動・相互作用等ナノ秒パルスレーザー分子注入プロセスのメカズムを解明するとともに、その知見を元に極小化最適注入プロセス条件を確立し、有機エレクトロルミネセンス分子を用いてITO/誘電体複合層ヘレーザー注入することにより次世代フルカラー有機系薄膜発光ダイオードデバイスの開発をめざし、その結果、マイクロ・ナノレーザー分子注入法を応用して導伝性膜基板や絶縁性膜基板に有機分子を極性および非極性液体層を介して高精度にマイクロ・ナノパターニング制御する技術を確立し、高分解能を有するRGB柔構造性デバイスの開発を試み、ペリレン、クマリン6,DCM2をドーパントにするべく熱蒸発法により作成したソ-ス膜を介してA1q3系ターゲット基板に分子注入してIV特性やEL特性を測定し、それぞれ青色、緑色および赤色の発光特性の発現に成功するとともに、さらに、傾斜角度成膜法により作成したアナターゼ系結晶性TiO2ナノワイヤーロッド集積層にレーザー分子注入することにより高効率太陽電池作成基板技術を確立することができた。また、SiナノワイヤーならびにTiO2ナノワイヤーを金を蒸着したITO基板上やATO基板上、ならびにアルミニウム酸化膜中の微細孔内にCVD法で作成することを試み、各フォトルミネセンス特性や電気的特性を評価することによって最適作成条件を確立することができるとともに、さらに、フェムト秒レーザーを用いて種々の基板上にナノワイヤーを接合固定することを試み、4端子法によりIV特性を、また、試作した微小材料引張り試験器により強度特性をそれぞれ評価することができた。レーザー分子注入プロセスの分子ジェット現象のメカズム解明のために、マイクロラマン分光法を用いて固液界面物理化学反応やパルス光ファイバー観察による物質移動・相互作用等を解析する手法を考案してその知見を元に極小化最適注入制御パラメターを決定するとともに、有機薄膜の高精度作製を行うべくクヌーセンセルならびに熱蒸着源等を装備するチャンバーと、誘電体薄膜作製用の直流/高周波マグネトロンスパッタ電極を装備するチャンバーとを組み合わせた複合成膜装置を設計試作し有機系薄膜発光ダイオードデバイス化のための最適成膜条件のいくつかを決定することができた。さらに、ナノ秒パルスレーザーを液中に配置されたSi系ナノワイヤーに集光照射し試料の光照射部のみを液層を介して対向する基板に固定する技術を開発してナノワイヤー固定の手法を見出すとともに、新たなナノワイヤー加工・固定法をめざしてフェムト秒パルスレーザーを位置選択的に高速ガルバノミラーを用いて高速パターン照射するための制御システムの開発を行った。さらにナノワイヤーとしてのCNTを低コストで高効率作製するために石英管型電気炉と真空排気装置から簡素に構成されるアルコール触媒支援化学蒸着装置を設計し装置特性を把握するとともに、また、試作して組上げた微小材料引張り破断強度測定機の問題点を抽出した改良により若干太めではあるが、まずは外径9μmφのSi系ファイバーの破断強度測定(2.71Gpa)に成功した。
新規資源循環型産業廃水の嫌気性後処理及びその脱硫技術

産業廃水の嫌気性処理の観点から、Up-flow Anaerobic Sludge Blanket (UASB法)は、曝気動力が不要のため省エネルギーであり、メタンガスの回収によりエネルギー生産が可能である、余剰汚泥の発生量が少ないなどの利点があるため、有機工場排水の処理に広く利用されている。しかし、成分は一段と複雑化になっている産業廃水の中に阻害物質を含有する場合には、それのUASB処理安定性が保障できなくなる。従って、今年度でグラニール汚泥の浮上/解体を繋がるでん粉廃水のUASB処理へ安定に応用できるため、前処理施設(酸生成槽)を導入及び新規プロセスを開発することを目的として以下の課題に取り組んだ。一槽式UASBリアクターと新規CSTR型嫌気性酸生成槽+UASBプロセスの構築によって、有機負荷を変動し、でん粉廃水の嫌気性処理に関する連続実験を行った。研究の結果としては、一槽式UASBを用いてデンプン廃水を処理した場合には、有機負荷(OLR)が4g-COD/L/dに達すると、グラニール汚泥の浮上を観察された。またOLRを上昇し続けるとともに、グラニール汚泥の解体及び汚泥濃度(MLVSS)の低減を観察された。次世代シーケンシング関連情報処理技術を用いて一槽式UASBリアクターにおける微生物群集分析の結果としては、OLRは4g-COD/L/dに超えると、MethanosaetaとMethanobacteriumはグラニール汚泥における優占菌である。UASBリアクター内部のグラニール汚泥性状の悪化を防止するため、二相槽式UASBプロセスを用いて高有機負荷のでん粉廃水の嫌気性処理の連続実験を行った結果、OLRは15g-COD/L/dに達しても、安定な有機物除去率が達成できった。グラニール汚泥の浮上に繋がる原因の一つとしての細胞外高分子物質(EPS)はより低い値に維持できた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。極めて複雑な組成の有機性化学産業廃水を処理する場合,放流水安全性・資源循環性の向上及び処理コスト低減が望ましい。Up-flow Anaerobic Sludge Blanket, UASB技術は高負荷条件で排水中の有機物をメタンとCO2にまで分解できるため、従来処理されにくかった有機合成化学工場廃水はUASB処理応用するため、前/後処理施設を導入及び新規プロセスを開発することを目的として本課題に取組んだ。硫酸塩含有メタノール系廃水のUASB処理に及ぼす温度変化の影響:運転温度を変化させた硫酸塩含有メタノール廃水のUASB処理に関する連続実験を295日間行った結果として、運転温度が40°Cを超えると硫酸塩還元は不活化され、メタン生成に影響が見られず、95%以上の高有機物除去率が得られた。高濃度硫酸塩含有廃水の嫌気性後処理プロセスの構築:液相硫黄回収と脱窒プロセス+気相硫化水素除去プロセスの2つの要素技術を組み合わせた新規硫黄脱窒システムを研究対象とし、硫黄脱窒菌による硫黄単体生成と脱窒機構の解明を行った。本研究で、脱窒+脱硫の後処理プロセスを構築し、良い脱窒と脱硫性能を得られた。また、ハイスループットシーケンシング技術を用いてリアクター内部に機能性細菌の存在が明らかにした。本プロセスを用いて、従来微生物処理に適用できず硫酸塩含有廃水の処理液の無害化、資源化にすることを可能とした。酸化槽を用いた澱粉廃水のUASB前処理プロセスの構築:澱粉廃水は、グラニュール汚泥の酸敗、解体或は浮上に繋がる原因であり、UASB処理に適用できなかったと考えている。本研究では新規CSTR型嫌気性酸生成槽+UASBプロセスの構築によって、良いメタン生成及び有機物除去性能を得られた。本研究において「新規資源循環型産業廃水の嫌気性後処理及びその脱硫技術」を目指し、1,硫黄脱窒菌の馴致によって,硫黄脱窒菌の増殖動力学モデルの構築;2,微生物培養条件の適切化;3,液相硫黄回収と脱窒の達成;4,気相硫化水素除去の達成を目的とする。本研究を実施された一年前に、先行研究を行った。今まで、(1)基質特性に関する硫酸塩還元細菌の増殖動力学モデルを構築する;(2)次世代シーケンシング関連情報処理技術を用いて微生物の群集変遷を把握する;(3)新規二相槽式工業廃水後処理施設に制御条件の適切化などの項目は既に完了し、当初予期により早く本プロジェクトの主要部分が完了できた。その上、「UASB前処理プロセスの構築」をはじめ、一連の補足研究を行い、もっと広い廃水処理に対し比較的に理想的な嫌気性処理結果を得られた。研究発表の欄にまとめたように、多くの雑誌論文と学会発表を完成した。このように研究は当初予定の範囲を拡大し、全体として「期待以上の研究の進展があった」と評価できる。

従って、今年度でグラニール汚泥の浮上/解体を繋がるでん粉廃水のUASB処理へ安定に応用できるため、前処理施設(酸生成槽)を導入及び新規プロセスを開発することを目的として以下の課題に取り組んだ。一槽式UASBリアクターと新規CSTR型嫌気性酸生成槽+UASBプロセスの構築によって、有機負荷を変動し、でん粉廃水の嫌気性処理に関する連続実験を行った。研究の結果としては、一槽式UASBを用いてデンプン廃水を処理した場合には、有機負荷(OLR)が4g-COD/L/dに達すると、グラニール汚泥の浮上を観察された。またOLRを上昇し続けるとともに、グラニール汚泥の解体及び汚泥濃度(MLVSS)の低減を観察された。次世代シーケンシング関連情報処理技術を用いて一槽式UASBリアクターにおける微生物群集分析の結果としては、OLRは4g-COD/L/dに超えると、MethanosaetaとMethanobacteriumはグラニール汚泥における優占菌である。UASBリアクター内部のグラニール汚泥性状の悪化を防止するため、二相槽式UASBプロセスを用いて高有機負荷のでん粉廃水の嫌気性処理の連続実験を行った結果、OLRは15g-COD/L/dに達しても、安定な有機物除去率が達成できった。グラニール汚泥の浮上に繋がる原因の一つとしての細胞外高分子物質(EPS)はより低い値に維持できた。実効性ある研究が取組できるために、H29年度に事前計画を繰り上げて完了された研究内容を踏まれ、研究計画を一層深めつつ、若干の変更・補足の必要がある。H30年度では、昨年度にわたる研究成果を体系的に纏め、英文誌に投稿する。一方、今後の研究の推進方策として、嫌気性処理施設に分解し難い有機物の前処理技術(酸生成槽)を注目し、酸性化された基質がUASBにおけるグラニュール汚泥の表面に細胞外高分子物質(EPS)の生成に及ぼす影響を判明する。従来は嫌気性処理に適用できず大分子有機物(複素環式汚染物質など)に対して、微曝気式酸生成槽の導入は後続のUASB処理性能に与える影響を取り組む。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
細胞増殖に伴う集団秩序の維持

本研究課題は、細胞内タンパク質濃度ゆらぎ(遺伝子発現の確率性)と細胞間相互作用を利用し、単細胞大腸菌において、真核生物の細胞分化の現象を作り出すことが目的であった。昨年度では、ゲノム工学的検討が行われ、細胞分化の現象を起こす大腸菌細胞を作製した。今年度は、細胞集団や遺伝子発現など多階層レベルでの解析により、細胞の秩序に関わる普遍的規則を探索した。まず、人工的遺伝子回路を設計し、大腸菌ゲノム上に導入したことで、遺伝子発現量の確率的変化(ゆらぎによる集団内ばらつき)を可視化した。つぎに、アミノ酸栄養素による細胞間相互作用を作り出したことにより、異なる表現型の大腸菌(分化した細胞)の定常的集団変化を可能にした。以上から、大腸菌の確率的細胞分化に成功した。分化する大腸菌の集団秩序の安定性には時間的制限があったため、普遍的規則を抽出に至らなかったが、4000次元の遺伝子発現変動においては、2次元まで抽出し、細胞内全遺伝子発現の最適化の共通的パス(遺伝子発現変動の秩序)を見出した。つまり、細胞レベルの計測による数理集団モデルから遺伝子レベルの高次元から低次元への情報抽出への方向転換に成功した。これにより、細胞種に問わない普遍的な規則があることが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題は下記項目について、実験的構築と集団動態解析を行った。1分化する大腸菌株の作製:LacIとTetRを導入した二重フィードバック制御を大腸菌のゲノム上に組み込んだ。この遺伝子回路により、過去に異なるシグナルを受けた細胞が同じ環境下に置かれたとしても異なる表現型を示せた。つまり、同一遺伝子型において、表現型の多様性を作り出し、個々の胞の確率な表現型の変化を模倣できた。また、集団形成させるために、アミノ酸栄養要求性を相互作用として用いた。大腸菌生存に必要な二種類の栄養素によって相互作用を作り出した。関連する遺伝子の発現量と相互作用の強さをリンクさせ、機能的に分化した二種類細胞の共存が可能であることを示した。2集団構成の安定性の検討:確率的表現型の変化が認められたため、栄養漏れ出しによる細胞間相互作用の調整を行った。栄養の合成に直接に関わる大腸菌の遺伝子型を改良し、分化する大腸菌の遺伝子型の種類を増やした。複数大腸菌株に対し、フローサイトメトリーを用いて、液体培養下での確率的分化と集団形成を時間方向で評価した。大腸菌株の遺伝子型の違いによって、相互作用の種類と強さが変わることが確認できた。3安定な集団形成を達成するための定量的解析:確率的な集団分布の形成と定常分布までの遷移過程(タイムスケール)を観測した。細胞表現型ごとの増殖速度、各栄養の漏れ出し率など各パラメータを見積るための条件検討を行った。各検討項目ついて、さまざまな問題があったものの、おおむねこなしている。最終項目である「安定な集団形成を達成するための定量的解析」に関しては、さらなる精密計測が必要で、最終年度は、各パラメータの定量化に集中する。集団ダイナミクスを捉えることにより、安定な集団割合を維持するためのパラメータ条件を算出する。
PDXを用いた肺癌幹細胞を標的とした治療法の確立

私たちはPDXによって濃縮され、かつ大きく数を増加させたcancer stem cell (CSC)を用いて、相互関連の責任因子を標的としてCSCを撲滅させる治療法を開発することを本研究の目的とした。既存の細胞表面タンパクに対する抗体を用いてPDXを分画し、NOGマウスにおける造腫瘍能を指標に検討した。その結果、ある細胞表面受容体XXが肺扁平上皮癌の造腫瘍能に大きく関わることを見いだした。この表面タンパクをノックダウンすると、細胞増殖がほぼ停止した。また、アポトーシス細胞が増加し、細胞浸潤能が低下した。以上のことから、XXは肺扁平上皮癌の治療標的となると考えられた。がん幹細胞(Cancer stem cell, CSC)は、高い腫瘍形成能を持ち抗がん剤や放射線療法に耐性を示し、再発や転移を引き起こす細胞である。従って、がんの根治にはこのCSCを撲滅する必要がある。しかし、がん組織におけるCSCの割合は非常に低く(1%以下)、研究に用いるのが困難なのが現状である。一方、ヒト癌検体を免疫不全マウス皮下に移植することによって形成される腫瘍は、patient-derived xenograft (PDX)と呼ばれ、継代を経ても起源となる腫瘍と同様の性格を示す。PDX腫瘍形成にはCSCの存在が必須であり、継代につれてCSCが濃縮されていく可能性がある。そこで、肺癌検体よりPDXを大量につくることによって大量のCSCを産生し、実験に用いて肺癌CSCの特性を明らかにし、CSCを標的とした新しい治療法を開発することが本研究の目的である。本年度はPDX株を多数作製することを計画した。肺癌PDX株は作製まで時間を要する。本年度は昨年より作製していた株を3株得ることができ、さらに28検体をNOGマウス皮下に移植した。その結果、14検体が皮下に腫瘍を形成させている。現在さらに生育を確認している。また、CSCをCD133を用いて分離を試みているが、CD133陽性細胞が0%の検体もあり、他のマーカーも考慮に入れ検索中である。さらに、抗がん剤耐性の面からのCSC分離を試みている。計画通りにPDX株が得られている。CSCは、現在では可塑性に富むことも知られている。これまでに肺癌CSCを同定出来る明らかなマーカーはほとんど知られていない。正常の肺組織の幹細胞がはっきりと同定されていないことからも、肺癌CSCの病態は複雑な機構が存在することが考えられる。昨年度はPDX株を多数作製することを計画した。本年度はこれまでに樹立出来た14検体を用いて、がん幹細胞特異的マーカーの同定を試みている。既に、これまで報告のない表面マーカーを同定しており、この解析を進めている。肺癌PDXラインの樹立が想定よりも時間がかかり、やや遅れている。癌組織は多様な性質を持った不均一な細胞集団から構成されている。起源の癌組織を再構築できるごくわずかな細胞群の存在が示唆され、癌幹細胞(cancer stem cell, CSC)と呼ばれている。癌幹細胞の性質として:1)自己を複製する能力に加え他の細胞に分化する能力を持つ;2)細胞周期進行(細胞分裂速度)が遅い;3)細胞周期の静止期に存在している;4)腫瘍を形成する能力が高いことが挙げられている。癌幹細胞が分裂する際には自己と同じ性質を持つ細胞と、多様な癌細胞に分化する前駆細胞とに不均等に分裂する。前駆細胞は様々な性質の癌細胞に分化し、癌組織は癌幹細胞を中心としたヒエラルキーを形成していると想定されている。自己複製されたCSCは、微小環境(ニッチ)からの刺激を受けるまでは細胞周期の静止期に存在するため、増殖期にある細胞を標的とする抗癌剤や放射線に耐性を示すと考えられている。また、CSCが1個でもあれば癌組織を再構成できることから、腫瘍の再発や転移の発生源と考えられており、癌幹細胞を消失させることなく癌組織を撲滅すること不可能である。そこで、私たちはPDXによって濃縮され、かつ大きく数を増加させたCSCを用いて、CSCと周囲間質の相互関連を解析し、相互関連の責任因子を標的としてCSCを撲滅させる治療法を開発することを本研究の目的とした。本年度は引き続き肺癌PDXの作成を行い、同時にin vitroで培養可能なPDX由来細胞株を樹立した。