hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規Ｓｒｃ遺伝子改変マウス視神経症モデルの網膜蛋白リン酸化の変動解析

活性化型Srcの分解を制御するSrcのセリン75リン酸化の擬似変異マウス(SDマウス)は、正常眼圧だが老齢化に伴い網膜神経節細胞(RGC)の障害が進行する。このリン酸化の脱制御による細胞死の機序を解明するため、2D-DIGE蛍光標識二次元ディファレンスゲル電気泳動システムを構築して、網膜のリン酸化タンパク質を網羅的に解析した。その結果、推定分子量45kDa、等電点約6付近のSDマウスのスポット#30の量が野生型よりも有意に増加していることが示された。これらの成果は、Src特異的なリン酸化の変異で変動するリン酸化タンパク質同定の基盤となり、RGCの障害機序を明らかにするうえで重要な意義がある。Srcはセリン75のリン酸化により、活性化型の分解が制御される。このセリン75にリン酸化の擬似変異(SD)を導入したSDマウスは、正常眼圧だが老齢化に伴い緩やかな網膜神経節細胞(RGC)の障害が進行する。このSrc特異的リン酸化の脱制御によるRGC細胞死の作用機作を明らかにするため、2D-DIGE蛍光標識二次元ディファレンスゲル電気泳動システムを構築した。1.老齢マウスの網膜単離と保存法:18か月齢の老齢マウスの網膜を単離し液体窒素中で急速凍結、マイナス80度保存した。2.網膜タンパク質可溶化試料の調製とリン酸化タンパク質の精製方法:超音波破砕法により一個の網膜あたり180230μgのタンパク質を得た。10個の網膜より得たタンパク質溶液を固定化金属イオンアフィニティクロマトグラフィーにかけて約15%のリン酸化タンパク質を得て、限外濾過法(分子量10kDa以上)によりその約7580%を回収した。3.二次元電気泳動の方法:野生型網膜試料を用いて検討し、高い分離能と再現性が得られた。当初計画した24 cmストリップでは、実験スペースの確保が難しく、また、現有設備では高解像度で解析できないので7cmストリップで行うことにした。4.スポットの同定、定量比較法:10個の野生型とSD変異型の各網膜よりリン酸化タンパク質を精製し、Cy3標識した野生型とSD変異型の等量混合試料を内部標準とした。内部標準と同量のCy5標識した野生型試料を一つのゲルで泳動し、もう一枚のゲルでこの内部標準と同量のCy5標識したSD変異型試料を泳動した。同一ゲル上の同一スポットの内部標準の強度に対する野生型の相対強度と他のゲル上の同一スポットのSD変異型の相対強度を比較する。以上の高い定量性と再現性をもつ2D-DIGEシステムの確立はRGC細胞死の分子的基盤を明らかにするうえで重要な成果である。Srcはセリン75のリン酸化により活性化型の分解が制御される。このセリン75を常にリン酸化が起きている状態となるようなアミノ酸と置換したSD変異マウスは、正常眼圧だが老齢化に伴い緩やかな網膜神経節細胞(RGC)の障害が進行する。このSrcに特異的なリン酸化の脱制御によるRGC細胞死の機序を明らかにするため、初年度では2D-DIGE蛍光標識二次元ディファレンスゲル電気泳動システムを構築し、本年度は確立した2D-DIGEシステムを用いて、老齢SD変異型にのみ存在する或いは消失するタンパク質を同定するため、網膜のリン酸化タンパクを網羅的に解析した。(1)網膜リン酸化タンパク質の精製:網膜を単離し液体窒素中で急速凍結、マイナス80度保存した網膜から超音波破砕法により得たタンパク質を固定化金属イオンアフィニティクロマトグラフィーにかけてリン酸化タンパク質を精製した。(2)固定化pH勾配ゲル二次元電気泳動の方法:野生型網膜試料を用いてpH4-7における泳動条件等を検討し、高い分離と再現性が得られようになった。(3)スポットの同定、定量比較法:10個の野生型とSD変異型の各網膜よりリン酸化タンパク質を精製し、Cy3標識した野生型とSD変異型の等量混合試料を内部標準とした。内部標準と同量のCy5標識した野生型試料を一つのゲルで泳動、他のゲルでこの内部標準と同量のCy5標識したSD変異型試料を泳動し、野生型とSD変異型の同一スポットの相対強度を比較した。(4)推定分子量約45kDa、等電点約6付近のスポット#30が野生型よりも有意に増加していることが明らかになった。これらの成果は、セリン75変異で変動する網膜リン酸化タンパク質の質量分析による同定の基盤となり、RGC細胞死の分子的機作を明らかにするうえで重要な意義がある。

分子細胞生物学本研究では、Srcの未知の制御機能の異常による網膜神経節細胞の経年的脱落の亢進の分子機序を、セリン75にリン酸化の擬似変異(SD)及び阻害変異(SA)の各点変異を導入したノックインマウスを用いて明確にすることを目指す。平成25年度ではマウスの飼育維持及び遺伝子型の同定、老齢(18か月齢以上)マウス網膜の収集およびマウス網膜リン酸化タンパクの網羅的解析を目的とした2D-DIGE蛍光標識二次元ディファレンスゲル電気泳動システムを確立することが目的であった。研究実績の概要に記したように、網膜リン酸化タンパク質を調製し、2D-DIGEによる分離の再現性と信頼度を確保できるように予備的試行を繰り返して努力した結果、評価系として確立することが達成された。SD系及びSA系変異マウスにおいて、野生型、ヘテロ、ホモ各接合体の老齢オスマウスの準備には、時間と労力を要するが、マンパワーやマウスの飼育スペースの限界、また管理維持費用の制限から昨年度中においては、50%に届かない。そのため、各遺伝子型マウス由来の網膜リン酸化タンパクの調製もやや遅れている。また、2D-DIGEシステムの実施にはクリーンな環境が求められるが、予定していたそのスペースの変更を余儀なくされたため、同システムの機器類の調整・設置に時間がとられた。これらを総合してやや遅れているという自己評価にした。大型ゲルから小型ゲルへの変更で一度に多数の試料を網羅的に扱えないが、pHレンジを狭めることや、二次元目ゲルのアクリルアミド濃度を変え分子量分画範囲を狭めることにより対処する。10個の野生型の網膜と10個のSD変異型の網膜から同時に同一条件でリン酸化タンパク質を精製、標識し、上記の方法でこの野生型とSD変異型のペアを2D-DIGE蛍光標識二次元ディファレンスゲル電気泳動システムで比較定量解析する。この実験をn=1とし、異なる別の10個の野生型とSD変異型の網膜のグループ(セット)による同一の解析実験をn=2とする。nを増やして両者の各スポットの強度の有意な増減を判定する。ゲルの大きさの変更に伴い、解析試料の数には限界があるので、解析試料の絞り込みを行う。SD系の老齢野生型と老齢ホモ接合体、SA系の老齢野生型と老齢ホモ接合体間の2群試料間でのリン酸化タンパク質の変動を上記のように網羅的に解析し、老齢SD変異型にのみ存在する或いは消失するタンパク質を同定する。変動リン酸化タンパク質の同定に必須な質量分析計は、現有設備がなくまた非常に高価であるので、目的スポットを含むゲルをピックアップし、質量分析計によるタンパク質同定受託サービスを利用する。一つのスポットに複数蛋白質が含まれる可能性も考慮し、MALDI-TOF MASSによるPMF分析からMALDI-TOF/TOF法による解析に変更する。研究実績の概要に記載したように2D-DIGEシステムの解析条件の変更に伴い予定していた二次元電気泳動装置Ettan DALTsix Large Electrophoresis Systemの購入を取りやめたこと、標識蛍光色素や解析に必要な器具試薬類を扱うメーカー側の事情により納品に通常よりかなり時間が掛かること、この標識蛍光色素の有効使用期限が短いことのため、発注を調整する必要が生じた。次年度使用額(73,263円)が派生したが、これはマウスの遺伝子型決定や組織可溶化に用いる試薬・酵素類に充てる。
鉄スピンクロスオーバー錯体における光誘起高スピン相の高周波ESR測定による研究

今年度は、昨年度に引き続いて可視光照射をしつつ高周波ESR測定を行うためのクライオスタットの作成を行った。可視光照射のため用いる光ファイバーをクライオスタットの試料付近まで導入し光照射下において、周波数752000GHz、パルス磁場55Tの条件のもとでの強磁場高周波ESR測定が可能な装置を開発した。可視光源には発振波長632.8nn、出力10mVのヘリウムーネオンレーザーを用いた。この装置を用い、鉄スピンクロスオーバー錯体の光照射ESR測定を行った。試料が低スピン状態にある温度4.2Kにおいて可視光照射し、光誘起を起こしその状態でのESR信号の観測を試みた。大きな零磁場ギャップを持つと予想されるFe^<II>イオンのESR信号を観測するため、高周波730.5GHz、55Tの磁場範囲で測定を行ったが、残念ながら信号を観測することはできなかった。光照射によって高スピン状態に誘起されるのは、試料の表面付近にのみ限られるので有効スピン数が少なすぎ、今回開発した装置の感度内で信号を観測するには至らなかったのではないかと考えている。一方今年度はこれ以外に、ペロブスカイト型コバルト酸化物において新しいタイプのスピンクロスオーバー現象を見出した。Sr_<0.75>Y_<0.25>CoO_<3-δ>について強磁場磁化測定を行い磁場誘起によるスピンクロスオーバーを観測したが、我々の解析からこの現象は、強磁性的な内部磁揚の助けを借りて生じており、低スピンから高スピン状態への転移が強磁性を伴う興味深いものであることがわかった。今年度は、鉄スピンクロスオーバー錯体における光誘起高スピン相のESR信号の観測を行う準備段階として次に述べるようなことを行った。まず鉄スピンクロスオーバー錯体の代表的な物質の一つであるFe(phen)_2(NCS)_2の粉末試料に関し、光を照射しない状態でのESR測定を55Tのパルス強磁場、7301017GHzの高周波領域で行った。また、可視光照射をしつつ高周波ESR測定を行うためのクライオスタットの作成に取り組んだ。これまで我々が用いてきたESR装置は、試料を透過した電磁波をクライオスタットの底部で反射させ、クライオスタット直上に設置したディテクターによって検出する方法を用いてきたが、この場合、電磁波の伝搬する2本のライトパイプをデュワー内に収める必要があるため、可視光照射用に導入する光ファイバーのための充分なスペースをとることが難しい。そこで試料の直下にディテクターを設置してESRを測定するクライオスタットを新たに作成した。この型であればライトパイプは一本で良く、光ファイバーのための充分なスペースがとれる。ライトパイプとディテクター、信号ラインをステンレス製の容器に内装することで、パルス磁場発生時の電磁ノイズや液体ヘリウムのバブリングの影響を受けない様に設計し、通常のESR測定であればこの型のクライオスタットでも問題なく行えることを確認した。来年度は更に光ファイバーを導入できる様に改造し、可視光照射下での高周波ESR測定を鉄スピンクロスオーバー錯体に対し行う予定である。
コンパクショングラウチングによる地盤改良機構の解明と改良効果評価法の確立

本研究では、コンパクショングラウチング(CPG)の室内実験および現場実験を行い、それらのデータに基づいて地盤改良機構と改良効果の評価手法の確立を目標としている。室内実験については、CPGによる地盤変形挙動を明らかにすべく、世界最大級のキャリーブレーションチェンバー(径1.4m、高さ1.45m)を設計・製作するとともに、実地盤における応力状態が再現できるなど、その高精度の基本性能を確認した。現場実験については、東京、大阪、名古屋の3現場において実験を行った。その結果、以下の知見が得られた。(1)CPGにより地表面盛上りが生じる限界深さが存在する。(2)限界深さはグラウト径が大きいほど深くなる。(3)限界深さ以浅でのグラウト、すなわち浅層グラウトでは、円錐状のせん断破壊が生じ、その挙動は上層土の土被り圧とせん断強度に依存する。(4)浅層グラウトでは、地表面盛上り直前でグラウトを終了することにより効率がよくなる。(5)CPGを構造物の持上げに適用する場合には、浅層グラウトのみが有効になる。(6)液状化対策のような地表面盛上りを避けたい適用例の場合は、限界深さ以浅では、小口径グラウトを用いるとよい。(7)深層グラウトでは、土被り圧の影響は受けないが、局部的な土の圧縮性の影響を強く受ける。その際、土粒子の相対移動による変形が卓越する場合には、グラウト圧は土の細粒分とよい相関があり、一方、粒子破砕による変形を伴う場合は主にグラウト圧に依存する。(8)グラウト体積が一定の場合、最大圧力はCPT先端抵抗とよい相関があり、この相関はCPGの施工管理に有用である。(9)比較的硬い地盤の改良はグラウト周辺に限られるが、比較的弱い地盤では広範で均一な地盤改良が可能である。室内模型実験で使用する大型特殊土槽の基本的な設計を行い,大型特殊土槽の製作した。その際,室内模型実験の作業性が改良されるように一部設計を変更した。これまでに基本的な性能のチェックを完了し,現在,周辺装置ならびに付属機器の調整を行っている。また,名古屋市に実験サイトが確保できたため,コンパクショングラウチングの現場実験を行った。計測されたデータをもとに,グラウト注入圧およびグラウト注入量と周辺地盤変形ならびに地盤改良範囲の関係について検討し,コンパクショングラウチングによる地盤改良機構の基本的な特性を明らかにした。そして,羽田空港で行われたコンパクショングラウチングによる地盤改良工事のデータが入手でき,その際に計測されたデータを解析してコンパクショングラウチングによる地盤改良効果を検討した。本研究では、コンパクショングラウチング(CPG)の室内実験およぴ現場実験を行い、それらのデータに基づいて地盤改良機構の解明と改良効果の評価手法の確立を目標としている。室内実験については、CPGによる地盤変形挙動を明らかにすべく、世界最大級のキャリブレーションチェンバー(径1.4m、高さ1.45m)を設計・製作するとともに、実地盤における応力状態が再現できるなど、その高精度の基本性能を確認した。

(5)CPGを構造物の持上げに適用する場合には、浅層グラウトのみが有効になる。(6)液状化対策のような地表面盛上りを避けたい適用例の場合は、限界深さ以浅では、小口径グラウトを用いるとよい。(7)深層グラウトでは、土被り圧の影響は受けないが、局部的な土の圧縮性の影響を強く受ける。その際、土粒子の相対移動による変形が卓越する場合には、グラウト圧は土の細粒分とよい相関があり、一方、粒子破砕による変形を伴う場合は主にグラウト圧に依存する。(8)グラウト体積が一定の場合、最大圧力はCPT先端低抗とよい相関があり、この相関はCPGの施工管理に有用である。(9)比較的硬い地盤の改良はグラウト周辺に限られるが、比較的弱い地盤では広範で均一な地盤改良が可能である。
都市「すき間」の有効活用に関する研究

本研究の目的は、都市市街地に密集する中小建物の隣棟間すき間に注目し、このすき間が形成されてきた歴史的背景と量的実態を朗らかにした上で、このすき間の環境面・衛生面、安全面での問題点を見極め、今後の健全な都市再生に資する形で、このすき間の有効活用と環境・衛生・安全・美観面からの改善を推進する方法とその担い手としての産業の編成方法を提案することにある。今回の企画においては、都市「すき間」の実態を明らかにするとともに、研究開発の対象とすべき事柄を的確に抽出することに主眼があり、具体的には主として以下を行った。(1)都市「すき間」の実態について、その寸法、利用法、分布密度等を、東京都内数地区、大阪市内数地区を対象とした現地実測調査で明らかにした。(2)東京都区内の一地区について、都市「すき間」生活上の利用法の詳細な実態調査を行い、その空間的な特性を明らかにした。(3)都市「すき間」が成立した日本固有の歴史的な経緯について、欧州諸国との比較、民法等法規制関連文献調査、施工方法の影響に関する調査から明らかにした。(4)都市「すき間」の温湿度、気流に関する実測調査を行い、すき間の環境面での特性を明らかにした。(5)以上明らかにした新たな事実に基づき、都市「すき間」の新たな利用方法の可能性について、複数の提案を行った。
ゲノム網羅的検索による神経線維腫症発症機構の解明と悪性化因子の解析

神経線維腫症の発症における原因遺伝子および遺伝子発現制御領域の変異を含めゲノム全領域を網羅的に検索した。遺伝子発現制御部位のメチル化が原因であるとされるこれまでの仮説を裏づけるメチル化変異は確認されなかった。この知見は、これまでエピジェネティックな変異やゲノム上に見られる変異が腫瘍化や悪性転化の原因とされていた考えに一石を投じる事実であり、遺伝子の変異のみが原因ではないことを示唆する重要な知見となった。インフォームドコンセントを受けて神経線維腫症患者(良性腫瘍及び悪性神経梢腫を発症した患者)の手術切除組織および血液検体よりゲノムDNAを抽出した。患者に対する説明と検体の採取は継続して行う環境整備を整えた。2次元電気泳動法を利用したゲノム網羅的解析(RLGS法)の予備実験として培養細胞を用いて最適条件の検討を行った。その結果、1次元目の分離能がその分解能に大きく寄与すると考えられた。また、メチル化の部位を検討すると、血液と組織では明らかな違いがあるものの、腫瘍部分と健常部分では明らかな差異が特定できず、1次元目電気泳動と2次元目電気泳動を組み合わせるだけでは細かい分解能が得られないということが判明した。これに関しては、最近廉価に入手可能となったジーンチップの導入を検討している。臨床的な解析として、症状として悪性腫瘍(MPNST)を発生した患者と良性の患者との比較では、カフェオレ班の多少の差異や部位、母地となった良性腫瘍部分の大きさなどにおいて優位な差は認められないと考えられた。また、モザイク型とされる体の一部のみに神経線維腫やカフェオレ班の診られる患者が少なからずいること(37名の患者症例を報告)、また、モザイク型でありながら複数の遺伝家系が存在する家系を認知した。現状では組織の提供を受けることが、倫理審査基準を満たさず困難であるため、血液より抽出したゲノム遣伝子の解析を開始した。倫理委員会の承認を受けた方法により、神経線維腫症患者(良性腫瘍及び悪性神経梢腫を発症した成人24名の患者)の手術切除組織および血液検体よりゲノムDNAを抽出した。2次元電気泳動法を利用したゲノム網羅的解析を行う目的で制限酵素処理し、解析を行った。しかしながら、悪性神経梢腫の部位と良性神経線維腫の部位との有為な差異を検出するには至らなかった。そのため、感度を上げる目的で、PCR法を加え、平行して10kbaseのジーンチップを用いた解析を加えることにした。解析に用いたゲノム遺伝子をXbaIの制限酵素で完全消化し、制限酵素サイトに特定の配列のリンカーを挿入させ、そのリンカー部分に対するプライマーで増幅することで感度を増幅させた。これらの増幅したゲノム遺伝子を用い泳動解析とジーンチップ解析を行った。これまでの諸外国における報告例では、小児においては、NF1の遺伝子およびプロモーター部位において変異は認めないものの、成人患者症例においては、プロモーター部位に欠損やメチル化の異常が認められるという報告があったが、我々の成人症例による解析では、ゲノム上の欠損や特異的メチル化の部位などを認めなかった。臨床的解析を加味した解析で検討した悪性腫瘍(MPNST)を併発した患者と良性の腫瘍のみ患者との比較では、悪性化した部位以外の腫瘍、およびカフェオレ班の量や大きさの差異や母地となった良性腫瘍部分の大きさなどとゲノム遺伝子の異常との相関において、優位な相関変異は認められないと考えられた。海外の症例の臨床像の詳細が不明であるため、単純な比較が出来ないが、発生母地となった組織の細胞の形態変異なども今後検討併せて解析する必要があることが示唆された。
習慣流産患者に対する免疫療法に伴う細胞傷害性Tリンパ球前駆細胞の変動に関する研究

近年、妊孕現象の多角的な免疫学的解析がなされているが、その結果に基き、原因不明習慣流産(妊娠はするが流産を反復する)患者に対する夫リンパ球免疫感作療法(以下免疫療法)が施行され、その有効性が報告されている。しかしながら、その作用機序についての解析は未だ十分ではない。筆者らは、感作療法に伴い夫婦間リンパ球混合培養を特異的に抑制するいわゆる遮断抗体活性が発現すること、患者末梢血中CD4/8比が有意に低下することなどを報告し、免疫療法の作用機序についての考察を行ってきた。今回の研究においては、免疫反応の認識相から反応相の動態を鋭敏に反映するとされる細胞傷害性Tリンパ球前駆細胞(CTL-p)の変動を解析することにより、免疫療法の作用機序をさらに明確にすることを目的とした。CTL-pの測定は、免疫感作療法前後に患者より採取しプログラミングフリーザーで凍結保存したリンパ球を用いて行った。患者リンパ球浮遊液を順次濃度を変え、各濃度24wellづつ分注し、各wellにマイトマイシンC処理夫リンパ球を添加、培養しエフェクター細胞を作成した。標的細胞として芽球化夫リンパ球(^<51>Crクロム酸ナトリウム標識)を添加し、放射活性をガンマカウンターで測定した。自然解離平均値より3SD以上の放射活性を示すwellをキラー陽性活性と判定し、最初に設定した妻リンパ球浮遊液各濃度の24well中の陰性率からポアソン分布理論により、CTL-p頻度を算出した。この結果、免疫療法前のCTL-p頻度は平均1/93620.0(n=10)、免疫療法後の頻度は1/33860.0であり、CTL-p頻度の有意の増加が観察された。このことより、習慣流産に対する夫リンパ球感作療法により患者免疫能に関して、初期の段階で積極的な免疫応答が発現することが推察された。
「動く」家具を媒介とする日本型「無限定性」教室の創出-西洋型空間からの脱却-

「無限定性」教室が創出する(1)全体の1室、(2)分割による個別の1室、および(3)部分集合の1室の空間構造は、学生・子どもたちが主体的に活動し、さらに多様な学習形態・内容や弾力的な集団による活動に柔軟に対応できることが明らかになった。また、「無限定性」教室における直交2軸の可動間仕切りにより生じる空間特性は、学生・子どもたちの社会性の育成および空間認識能力の育成に貢献できることが明らかになった。さらに、「無限定性」教室における「動く」家具は、新しい学習形態やコミュニケーション活動を支援する機能があることが明らかになった。以上より、「無限定性」教室は、文部科学省の『小学校施設整備指針』などに示す、多様な学習内容・形態による活動を可能とし、学生・子どもたちの主体的な活動を支援することが可能な教室モデルの1つと位置付けることができた。本研究の目的は、長崎大学教育学部に創出した普通教室とオープンスペース(以下、O.Sと略)の複合空間である「無限定性」教室モデルの有効性の検証と問題点を、授業、学習の使われ方調査、および「動く」家具配置の分析を通して明らかにすることであった。また、この教室モデルの意義を明らかにするために、長崎市に存在するO.Sのある小学校とO.S.のない小学校の事例分析を行なった。本調査・分析の結果を以下に示す。1.「無限定性」教室におけるグループ学習の時の「動く」家具は、「主机・椅子」に、「教材置きの補助机」、「可動性の図書棚」、「パソコン台置きの補助机」、「ホワイトボード」の5点セットが基準になり、領域が形成されていることがわかった。また、「無限定性」教室における授業の時の「廊下」は教室の外縁として機能し学生の移動,待機などに使われていた。2.O.Sのある小学校では普通教室の外縁(O.Sの内縁)に「図書」、「教材」などのコーナーが形成されており、授業場面のひとつとして展開されていた。3.O.Sのない小学校の普通教室の授業では、教師と生徒の授業の軸が存在しているが、グループ学習の時には、それが消滅し,生徒と生徒の関係性による領域が形成されていることがわかった。4.普通教室における対角線を軸とする授業が、ひとつの授業場面として展開されていた。以上の調査結果などから、長崎大学に創出した「動く」家具を媒介とする普通教室をウチ、O.S.をソトとする2空間1単位の「無限定性」教室は、今後の教室モデルの一つになり得ると考えられる。本研究の目的は、長崎大学教育学部に創出した「無限定性教室」を、長崎県に多数存在する複式学級における複式授業の視点からの有効性とその問題点を明らかにすることであった。調査は、長崎大学教育学部の「無限定性教室」、長崎大学付属小学校の普通教室及び長崎県対馬市乙宮小学校の複式学級などを対象に実施した。調査・分析結果を以下に示す。1.ワークスペース(オープン)と普通教室とが組み合わされた教室が、複式学級においては多く存在していることが明らかになった。2.複式学級における複式授業には、基本的に、前面後面型と前面側面型(L型)の2タイプがあることが明らかになった。また、この2タイプに柔軟に対応できる意味でも「無限定性教室」は有効であることが明らかになった。3. L型は、空きスペースがコーナーに存在しており、そこで、また「渡り」や「ずらし」が展開されていることから、L型が複式授業には有効であると考えられる。3.複式授業では、教室空間を2領域あるいは4領域に使い分けている。また、そこでも「動く」家具が使われている。従って、「動く」家具は、児童・生徒の自発的活動を創出する意味でも有効である。以上の調査結果から、「無限定性教室」及び「動く」家具は、複式授業においても有効であると結論付けられる。本研究の目的は、長崎大学教育学部における耐震改修工事に伴い、可動間仕切りの直交2軸で構成される「無限定性」教室を創出し、学習活動等の視点から、その教室モデルの有効性の検証と問題点および社会性の育成という教育学的意義を明らかにすることであった。本年度における調査分析の結果を以下に示す。1.「無限定性」教室における全体の1室、分割による個別の1室、さらに部分集合としての1室と、多様な学習内容・形態等に学生が柔軟に対応し・活用していたことが明らかになった。

2.また、「無限定性」教室における「オモテとウラおよびオク」などの空間特性による使われ方および可動間仕切りの開け閉めが、社会性の育成という点から有効に機能していることが明らかになった。3.「無限定性」教室は、既存の学校施設における耐震改修工事等において創出できる教室モデルのひとつであると考えられた。以上の調査結果などから、「無限定性」教室は、児童の主体的な活動を支援すると同時に教育基本法に示す社会性を育成し、また、多様な学習活動・形態等に柔軟に対応し・活用されることが明らかになった。したがって、「無限定性」教室は、小・中・高等学校における学校施設整備指針に示す高機能かつ多機能で変化に対応し得る新しい教室モデルのひとつと位置付けることができる。
新規癌細胞分泌タンパク質による早期大腸癌血清診断法の確立

血清中Dermokine(以下DK)認識ELISA測定系を確立して、市販抗体との組み合わせで蛍光標識による高感度DK測定ELISAを確立した。大腸癌患者血清130症例における血清中Dermokineを測定したところ、早期がんにおける陽性率はCEA/p53自己抗体/CA19-9に比べて高く、重複も少ない結果であった。結果としては早期癌の60.7%が診断可能であった。DK測定系が大腸癌診断に有用であると判断するためには、大腸癌以外の癌種における測定を行う必要がある。そのために胃癌・膵癌・肝臓癌などの患者血清(800症例)を測定した。結果としては、胃がん・肝臓癌ではDKの陽性例は大腸癌よりは少なかった。しかし、膵癌と膵管内嚢胞性腫瘍であるIPMNでは高頻度に血清DK高値であり、大腸がんと同様に既存血清マーカー(CA19-9)との併用で進行膵がんとIPMN関連膵腫瘍に関して高い陽性率が得られた。【研究の目的】新規早期大腸癌血清診断法の確立【本年度の研究実績】(1)Dermokineアイソフォーム特異的抗体の作製と精製:これまでにELISA固相化抗体として使用している抗Dermokine-β,γ抗体はN末端22-167aaを認識しているが、検出に用いているHRP標識抗体は分泌型Dermokineの高次構造を認識している。そのためにELISAIの安定性に若干問題があった。計画通りにHEK293細胞などにDermokine-βあるいはγをトランスフェクションして複数のクローンを確保してイムノブロットによるスクリーニングを行い適切なクローンを選択した。培養上清中に分泌された抗Dermokine抗体はプロテインAセファロースにより精製して複数のモノクローナル抗体を選択した。また、ウサギに対してエピトープの異なる複数の精製ペプチドを皮下注射してポリクローナル抗体も作製した。、(2)癌におけるDermokineアイソフォームの発現パターン解析:大腸癌組織(早期癌20症例と進行癌20症例)と大腸腺腫における免疫組織学的解析による局在解析を行った。また、大腸癌細胞株(20種類)におけるDermokineの各アイソフォーム(α/β/γ/δ/ε)のmRNA発現状況をreal-time RT-PCR法にて行い、Dermokineの発現解析を行った。これらの結果を解析して、現在論文投稿中である【研究の目的】新規早期大腸癌血清診断法の確立【本年度の研究実績】(1)血清中Dermokine認識ELISA測定系の確立:ウサギ抗ヒトDermokineポリクローナル抗体を作製して、市販抗体との組み合わせで蛍光標識による高感度Dermokine測定ELISAを確立した。(2)大腸癌患者血清中Dermokine測定:大腸癌患者血清130症例における血清中Dermokineを測定したところ、早期がんにおける陽性率はCEA/p53自己抗体/CA19-9に比べて高く、重複も少ない結果であった。結果としては早期癌の57.964.3%が診断可能であった。研究結果はjournal of Gastroenterology.2010Dec;45(12):1201-1211に掲載された。(3)大腸癌以外の癌患者血清中Dermokine測定:Dermokine測定系が大腸癌診断に有用であると判断するためには、大腸癌以外の癌種における測定を行う必要がある。そのために胃癌・膵癌・肝臓癌などの患者血清を測定した。結果としては、胃がん・肝臓癌ではDermokineの陽性例は大腸癌よりは少なかった。しかし、膵癌と膵管内嚢胞性腫瘍であるIPMNでは既存腫瘍マーカーとの重複が少ない結果が得られたため、現在論文投稿中である。(4)早期大腸癌血清診断の実用性の検討:本測定系が早期大腸癌診断に有用であるかどうかを検討するため、新たに倫理委員会の申請を経て内視鏡的切除術を行った大腸癌50例に関して治療前後の血清中Dermokine測定を行うべく血清採取を進めている。【研究の目的】新規早期大腸癌血清診断法の確立【本年度の研究実績】(1)Dermokineアイソフォーム特異的抗体の作製と精製:HEK293細胞などにDermokine-βあるいはγをトランスフェクションして複数のクローンを確保した。(2)癌におけるDermokineアイソフォームの発現パターン

解析:大腸癌組織(早期癌20症例と進行癌20症例)と大腸腺腫における免疫組織学的解析による局在解析を行った。また、大腸癌細胞株(20種類)におけるDermokineの各アイソフォーム(α/β/γ/δ/ε)のmRNA発現状況をreal-time RT-PCR法にて行い、Dermokineの発現解析を行った。(3)血清中Dermokine検出ELISAを確立して、特許を出願した。出願番号2007-294243「消化器癌の診断方法」血清中Dermokineの診断感度は28.6%(Tis),36.8%(T1),31.3%(T2),14.8%(T3),22.2%(T4)であり、早期がん特異的に高い感度を示した。また、既存血清腫瘍マーカーであるCEA,p53自己抗体などとの重複陽性例が少ないことも特徴であった。したがって、CEA,p53自己抗体との併用による、早期大腸がんの診断感度は64.3%(Tis),57.9%(T1),43.8%(T2),63.0%(T3),81.5%(T4)であった。一方で、Dermokine,CEA,p53自己抗体を測定した場合には、さらにCA19-9を追加しても診断感度の上積みは見られなかった。既存腫瘍マーカーとの併用で早期大腸がん診断の有用性が高い腫瘍マーカーとしてDermokineは有用であると考えられた。
喫煙・飲酒による食道癌発癌における癌抑制遺伝子異常の機序解明と治療戦略の構築

喫煙、飲酒による食道癌の発癌メカニズムを解明し治療戦略を構築することを目的とする。1)酸化的DNA損傷(8-OHdG)と修復酵素(OGG1): 8-OHdGの発現は喫煙と相関し癌部で高かった。正常上皮で認めた8-OHdGとOGG1の相関は、癌部では認めなった。喫煙やDNA修復障害は酸化的DNA損傷を惹起し発癌に関与する。2) LINE-1メチル化:食道粘膜のメチル化は、喫煙・飲酒量と逆相関を認め、癌部のメチル化は染色体不安定性と逆相関を認めた。ゲノムワイドな低メチル化に関連する染色体不安定性が、種々の癌関連遺伝子の異常を引き起こして食道癌の進行にも関与する可能性が示唆された。食道扁平上皮癌におけるポドプラニン発現と上皮間葉移行(EMT)との関連:ポドプラニンは膜貫通型糖タンパクで、扁平上皮癌や中枢神経系腫瘍で発現し、癌細胞の浸潤亢進や転移促進が報告されている。その浸潤形態は上皮間葉移行(EMT)型と非EMT型とが存在し、議論の余地がある。今回、ポドプラニン遺伝子を食道癌細胞株に導入し、浸潤能の変化と浸潤形態を観察した。また臨床検体でポドプラニン発現と上皮系と間葉系マーカー発現との関連を免疫組織学的染色にて評価した。その結果、ポドプラニン導入株では浸潤能の亢進と共に集塊形成型の浸潤傾向が観察され、非EMT型の浸潤形態であった。臨床検体でポドプラニン陽性例は非EMT型の浸潤像を呈し、脈管侵襲を高率に伴い予後不良であった。したがって、ポドプラニンは食道癌の非EMT型の浸潤形態へ寄与し、食道癌の予後規定因子であることが示された。食道癌におけるLong interspersed nuclear element-1 (LINE-1)メチル化の意義:LINE-1DNAのメチル化はゲノム全体のメチル化の指標とされている。癌細胞ではゲノム全体のメチル化レベルが低下し、癌の悪性度が高いほどメチル化は低下することが報告されている。食道癌にて検討したところLINE-1メチル化が低い症例では、進行癌の症例が有意に多く、また予後不良となる傾向があることから、LINE-1メチル化は予後因子となる可能性がある。さらに、正常食道のメチル化低下と喫煙量、飲酒量は有意に相関していることが判明した。したがって、喫煙、飲酒が食道全体のメチル化低下を惹起し、発癌と何らかの関わりがある可能性があることが示唆された。食道扁平上皮癌の発生におけるp53遺伝子座loss of heterozygosity(LOH)のがん発生における意義:食道扁平上皮癌切除標本と細胞株にて、癌抑制遺伝子p53の遺伝子変異とLOHについて検討した。【結果】1.p53遺伝子変異とLOH: p53遺伝子変異を46.2%、LOHを51.6%に認めた。p53遺伝子変異症例では高頻度(73.8%)にLOHを伴っていた。2.LOHのメカニズム:食道癌細胞株10株中4株にp53遺伝子変異を認めたが、すべてで野生型シグナルが変異シグナルに完全に置換されていた。LOHの存在が示唆されたため、CGHにより遺伝子コピー数を解析したが明らかなコピー数変化を認めなかった。また、切除標本と細胞株にてFISHを施行したところ、p53遺伝子変異を伴うLOHの85.7%がコピー数変化を伴わないLOH(コピーニュートラルLOH)であった。SNP-CGHにて解析したところ、染色体不安定性がコピーニュートラルLOHの原因であることが示された。以上より、食道癌におけるp53遺伝子座のコピーニュートラルLOHががん発生に重要であることが示唆された。また、リンパ脈管侵襲やp53変異とゲノム全体のメチル化低下との共存が癌細胞のEMT化や癌の進行に関与する可能性が示唆された。

食道癌における酸化的DNA損傷とその修復酵素に関する臨床病理学的研究:外的要因や体内で発生した酸化ストレスはDNAに作用して発癌を促す。8-hydroxydeoxyguanosine(8-OHdG)は酸化ストレスの指標で発癌を誘発する。8-OHdGは8-OHdGDNA glycosylase(OGG1)によって塩基除去修復される。今回、食道癌97例の切除標本にて8-OHdGとOGG1の免疫組織化学染色をおこなった。【結果】食道正常上皮の8-OHdGの発現レベルは喫煙指数が高いほど高かった。8-OHdGの発現は正常部に比較して癌部で高い一方、OGG1の発現は正常上皮に比較して癌部で低かった。正常上皮では8-OHdGの発現が強いほどOGG1の発現も高かったが、癌部ではこの関係は認めなった。以上より、喫煙やDNA修復機構の障害は酸化的DNA損傷をもたらし、食道癌の発癌や進展に関係している可能性が示唆された。(Kubo, Morita et al. Dis Esophagus 2014)頭頸部・食道重複癌に対する外科的治療戦略の確立:頭頸部癌・食道癌はその発生に過度の喫煙、飲酒が深く関わっている一方で同時性、異時性に重複頻度がきわめて高い。さらに同時性重複癌に適応される咽・喉頭・食道全摘術は、侵襲が大きく、再建臓器の血流が不良となることが多く高難度手術である。我々は、組織血流にはとくに静脈還流が重要であるという動物実験の結果に基づき、全例、静脈吻合を付加する工夫を報告した。さらにハイリスク症例では、咽頭瘻造設や大胸筋弁被覆を用いた分割手術を導入することで侵襲を軽減し、手術適応の拡大し、治療成績の向上につなげてきた。( Morita et al. Ann Surg Oncol 2014)消化器外科本研究は「喫煙・飲酒による食道癌発癌における癌抑制遺伝子異常の機序解明と治療戦略の構築」と題し、p53を中心とした癌抑制遺伝子に注目し研究をすすめ、これまでに食道癌における癌抑制遺伝子p53の遺伝子変異パターン、染色体ダイナミックス解析が切除標本および細胞株レベルにおいて検討し、食道癌発生におけるLOHのメカニズムおよび染色体不安定性との関係が明らかにしてきた。今回、ポドプラニンというタンパクに着目し、食道癌の浸潤および上皮間葉移行に関係していることを明らかにした。さらに、LINEー1のメチル化を検討することにより、ゲノム全体の低メチル化が喫煙、飲酒と相関するのみでなく、食道癌の進展に深く関与している可能性が示唆された。これらの知見は食道癌の発生、進展を解明する上で非常に意義深いと考えられる。当初の計画において「喫煙、飲酒→代謝酵素異常による感受性の増加→癌抑制遺伝子異常→発癌」の仮説の検証およびその際に惹起される「癌抑制遺伝子の機能異常のメカニズム」が解明を目標としたが、ここまでの研究成果は機能異常のメカニズム解明につながるものであり、「研究はおおむね順調に進展している」と判断される。本研究は「喫煙・飲酒による食道癌発癌における癌抑制遺伝子異常の機序解明と治療戦略の構築」と題し、p53を中心とした癌抑制遺伝子に注目し研究をすすめている。これまでに、食道癌における癌抑制遺伝子p53の遺伝子変異パターン、染色体ダイナミックス解析が切除標本および細胞株レベルにおいて検討し、食道癌発生におけるLOHのメカニズムおよび染色体不安定性との関係が明らかになった。さらに、LINEー1のメチル化を検討することにより、ゲノム全体の低メチル化が食道癌の進展に深く関与している可能性が示唆された。
画像データへの幾何学的改変攻撃に耐性のある電子透かし法

画像データへ電子透かしを埋め込む際に、画像のクロッピングや大幅な幾何学的改変などによる座標の歪みに対しては、申請者が昨年度まで用いてきた矩形ブロック分割法で対応するのは難しいことがわかった。この問題を解決するためには、画像のなかでも、幾何学的な改変攻撃等に耐性のある情報を利用して画像を分割し、埋め込む必要がある。コンピュータビジョンの分野などでは、画像の特徴点を物体認識に従来から利用しており、この特徴点は幾何学的改変攻撃に対する耐性が高い。このことを利用して、特徴点を用いて画像を分割し、透かし情報を埋め込む手法が有効であると考えられ、本年度において申請者は以下のことを確認することができた。画像から検出した特徴点がStirmark3.0ベンチマークなどの主な幾何学的改変攻撃に対する耐性の高いことをまず実験的に確かめた。つぎに、画像の座標系に沿った矩形ブロック分割を単純に行うのではなく、画像の特徴点を利用して分割した領域に透かし情報の埋め込みを行った。特徴点を用いた画像の分割は、特徴点をgeneratorとするvoronoi分割法を用い、量子化誤差を利用して標本値に埋め込む手法により各領域に1ビット埋め込んだ。埋めこみ画像には、Stirmark3.0ベンチマークなどの主な幾何学的改変攻撃を加えることにより検出実験を行い、本手法の耐性評価を行った。この結果、特徴点を用いることにより、電子透かしの検出に耐性を有することが確認できた。本年度の研究では、申請者が提案するフラクタル画像符号化アルゴリズムをベースとしたコラージュマップ制御による電子透かし手法を確立するために必要となる基礎理論の構築と基礎実験を行った。本研究では、コラージュマップの変更自体が透かし情報となるので、コラージュマップの制御を如何に行うかが重要となる。そこで、まず、コラージュマップを構成するパラメータとして、フラクタル画像符号化にも用いられるパラメータ:レンジブロック画素平均値、レンジブロック画素標準偏差値、アフィン変換情報、最適ドメインブロックアドレス情報について、Stirmak3・0ベンチマーク攻撃ツールにより各種改変攻撃処理に対する耐性評価を行った。一般的な画素変換、各種フィルタ処理及びランダム幾何学攻撃を含む攻撃処理に対する耐性評価実験の結果により、最適ドメインブロックのアドレス情報が他のパラメータと比較して最も攻撃処理に対する耐性が高く、更にブロックサイズを拡大することにより、この効果が増大することを確認した。しかしながら、画像のクロッピングや大幅な幾何学歪みに対しては、矩形ブロック分割法では対応できないことも確認できた。これにより、コラージュマップ情報を幾何学的攻撃に耐性のある透かしとして利用するためには、画像の特徴を考慮したブロック分割法を適用することが有効であることが分かった。また、ブロック間の類似性については、レンジブロックとドメインブロックの二値化データを解析した結果、画像の骨格構造となる二値化情報を用いることにより、最適ドメインブロックのアドレス情報の各種攻撃処理に対する耐性は更に高まることが分かった。現在、矩形ブロック分割法に対して、画像の特徴に基づく領域分割法の適用を試みている。申請者が提案する手法は、フラクタル画像符号化アルゴリズムをベースとしており、ドメインブロックとレンジブロックから形成されるコラージュマップの制御により画像への電子透かしを実現することが重要になる。しかしながら、画像のクロッピングや大幅な幾何学的改変による座標の歪みに対して、これまで用いてきた矩形ブロック分割法ではその対応が難しいことが問題となってくることがわかった。本年度の研究では、その問題点を解決するために、画像の特徴点を利用して分割する手法の有効性について検討し、その実験をおこなった。特徴点抽出は画像の特徴点検出でよく用いられるHarris角検出演算子を用いた。耐性評価実験では、画像への電子透かしの耐性評価によく用いられるStirmak3.0ベンチマーク攻撃ツールに対して行った。その結果、検出した特徴点は幾何学的改変攻撃に対する耐性の高いことを確認することができた。これにより、本提案手法では、画像の座標系に沿った単純な矩形ブロック分割を行うのではなく、画像のブロック分割に特徴点を利用すればよいことになる。特徴点を利用する場合には、オブジェクトベースの電子透かしにも適用することが可能となる。現在、本提案手法における特徴点抽出条件の画像ごとに対する最適化を行うことと平行して、オブジェクトに対する本手法の適用を検討しているところである。育児休業等取得に伴う研究中断(平成15年8月1日平成15年12月31日)研究再開年月日平成16年4月1日平成15年9月3日15文科振第422号画像データへ電子透かしを埋め込む際に、画像のクロッピングや大幅な幾何学的改変などによる座標の歪みに対しては、申請者が昨年度まで用いてきた矩形ブロック分割法で対応するのは難しいことがわかった。

特徴点を用いた画像の分割は、特徴点をgeneratorとするvoronoi分割法を用い、量子化誤差を利用して標本値に埋め込む手法により各領域に1ビット埋め込んだ。埋めこみ画像には、Stirmark3.0ベンチマークなどの主な幾何学的改変攻撃を加えることにより検出実験を行い、本手法の耐性評価を行った。この結果、特徴点を用いることにより、電子透かしの検出に耐性を有することが確認できた。
透明化生体組織3次元イメージング質量分析法の実現

透明化組織の局所からプロテオミクス情報を取得する手法の開発を行った。この過程で、透明化手法であるCUBIC法で用いられる透明化試薬が、1)トリプシン消化反応を阻害すること、2)LC-MS装置の送液ラインに付着すること、3)ペプチド回収のための疎水性担体に対して、透明化試薬が強力に付着する問題が明らかとなった。そこで、精製タンパク質や培養細胞を用いた新規透明化試薬のスクリーニング系を立ち上げ、組織の脱脂および屈折率調整が可能であり、かつトリプシン消化の阻害、LC-MSの送液ラインへの付着、さらにペプチドトラップ担体への吸着のすべての問題を回避することができる試薬の一連の組成を見出した。透明化組織の局所からプロテオミクス情報を取得する手法の開発を行っている。特に、オリジナルのプロトコルで透明化のために用いられている試薬が1)プロテアーゼ反応を阻害していること、および、2)液体クロマトグラフィーのラインに強つ付着し測定の信頼度を著しく損なうことが明らかとなった。1)については、計画段階である程度予想されていたが、2)については実験の遂行と評価そのものに大きな影響を及ぼすために、根本的な解決が必要となった。そこで、これらを解決するために、複数の透明化試薬候補を用いて、プロテアーゼ消化および、LC-MSの測定に影響を与えない透明化試薬の選定を行った。透明化組織と培養細胞、さらに精製タンパク質を用いたスクリーニング系を新規に開発し、透明化効率と、質量分析解析への親和性を両立する試薬セットを検索した。この結果、両者に影響を与えないばかりか、一般的にプロテアーゼ消化を行う条件よりも、消化効率を上昇させる試薬を見出した。これは、おそらく、基質タンパク質をアンフォールドしプロテアーゼ反応を促進させるがプロテアーゼを変性させるには至らない適度なタンパク質変性作用を有するためと予想される。この発見により、質量分析計に適した組織透明化手法のための試薬組成を整えることに成功した。また、この過程でサンプル脱塩時のペプチドトラップ効率を評価するデータ解析手法を考案し、ペプチドロスの少ないサンプル調製法の改良を行うことで、プロテオミクス解析の高感度化を行った。透明化試薬を見直すことで、当初の計画を超えて、LC-MSを用いた解析に問題なく供することが可能でありながら、一般的なプロテアーゼ消化プロトコルを超える蛋白質消化効率を達成する新たな透明化試薬セットを見出したことは、計画以上に大きな進展があったと評価できる。また、疎水性固層上にペプチドをトラップする際に、ペプチドの疎水性の違いによってトラップ効率が異なる問題に対して、ペプチドのトラップ効率をペプチドの疎水性の指標に従って定量的に評価する手法を開発し、広い疎水性範囲のペプチドをできるだけ均一にトラップするための条件設定を定量的に行うことが可能となった。一方で、透明化組織の局所から半自動的にサンプルを取得する機械制御系の立ち上げには遅れが見られるが、上述した試薬スクリーニングが計画上最も時間を要するステップであるため、全体計画に与える影響は限定的である。これらを総合して判断すると、概ね順調に進展してると判断できる。特に、透明化手法であるCUBIC原法のプロトコルで透明化のために用いられている試薬が、1)LC-MS解析に必須のプロテアーゼ反応を阻害すること、2)液体クロマトグラフィーのラインに強直に付着することから、昨年度までにこれらの問題を回避する、新しい透明化試薬の成分をスクリーニングした。本年度は、さらに、顕微鏡観察にあたって組織の屈折率を調整する試薬の一部が、ペプチドをトラップするための疎水性担体に対して、透明化試薬が強力に付着することを認めた。この問題を解決するために、さらに新規透明化試薬のスクリーニングを、特に組織屈折率に適した試薬を中心に行い、組織の脱脂および屈折率調整が可能であり、かつ、プロテアーゼ消化効率の阻害、LC-MSの溶液ラインへの付着、さらにペプチドトラップ担体への吸着のすべての問題を回避することができる試薬の一連の組成を見出した。これにより、透明化組織からプロテオミクス情報を得るための、透明化試薬に適する組成をほぼ明らかにすることができた。しかし、一方で、タンパク質の局所のみで正確にプロテアーゼ消化を行う方法については、疎水性固相担体上で局所でのプロテアーゼ消化とペプチドトラップを同時に行う方法については、コンセプトとしてこれが可能であることは示すことには成功したものの、一般的なプロテオミクス情報に期待される数千種類のタンパク質発現情報を得るには、おそらくペプチド回収効率が十分ではなかったために、残念ながら至らなかった。開発した透明化試薬セットを用いて透明化したマウス組織を用いて、イメージング、およびサンプル局所からのプロテオミクス情報の取得を行う。透明化プロトコルの確定を受けて、H29年度は限定的な位置で蛋白質消化を確実に行う手法の開発に軸足を移行する。

特に、プロテアーゼが拡散する危険性を排除するために、微細シリンジを用いて(シリンジ内側をプロテアーゼコートする手法を計画している)、透明化組織を局所的に取り囲む形でプロテアーゼ消化する方法を試みる。また、これまでの研究によって、プロテアーゼ消化を標準的なプロテオミクス試薬組成よりも促進することが明らかとなった透明化試薬に関しては、種々の条件(サンプル)でその性能比較を行う。これにより、質量分析計と親和性のよい透明化試薬として確立するとともに、その性能に応じてプロテオミクス分野での新たなプロテアーゼ消化補助剤としての利用を念頭においた発表を目指す。局所消化に成功すれば、直ちに計画通りマーカー蛋白質発現マウスを用いた局所プロテオミクス情報の取得に着手する。生化学透明化試薬が質量分析計の測定そのものの安定性に負の影響を与えることが明らかとなったために、サンプル局所にプロテアーゼプローブを届けるための機械制御機構の開発に先駆けて、透明化試薬スクリーニングを中心的に行った。このため、画像処理と機械制御に関係する物品の購入を見送ったことに依る。上記の問題点を試薬スクリーニングによって克服したため、次年度に予定通り画像処理と機械制御に関係する物品の購入を行う。
地殻・マントル内短波長不均質構造と高周波地震動の伝播特性に関する研究

本研究では、地震の被害に大きな影響を与える1Hz以上の高周波数地震動の伝播特性の解明とそれらを正しく再現できる広帯域地下構造モデルの構築を目指し、日本国内で発生した地震を用いた多面的な波形解析(3成分振幅比、最大振幅、Coda励起量など)と解析結果を定量的に再現できるような地震動シミュレーションを行う。これまでは、地殻・マントル中に含まれる小さなスケールの伝播速度のゆらぎ(以下、速度ゆらぎ)の地域性や深さ分布を推定するために、観測波形の解析と数値シミュレーションによるモデル構築を行ってきた。高周波数地震動の記録解析と数値シミュレーションの比較を通して、速度ゆらぎだけでなく複雑な表層地形を適切にモデル化することが必要不可欠であることが明らかとなった。そのため、今年度は複雑な表層地形を含んだ地震動シミュレーションを行い、それらの結果を定量的に評価することで、地形による散乱と伝播経路中の速度揺らぎによる散乱の効果の分離を試みた。その結果、これまでの速度ゆらぎによる地震波散乱の場合は伝播に伴いその効果が蓄積していったのに対して、地形による地震波散乱の効果は観測点近傍の表層地形の影響のみに依存しており、距離によって蓄積しないことが明らかとなった。また、自然地震の高周波数地震動のモデル化には速度ゆらぎのみを考慮していたが、表層地形の導入により直達波であれば数十%、Coda波であれば10倍以上、地震波散乱が強まることが明らかとなった。低周波数地震動のモデル化に用いられる大規模な層構造モデルに加えて、表層地形や本研究で推定された速度ゆらぎを加えた地下構造モデルを用いて、広帯域地震動シミュレーションを行った。得られたシミュレーション結果と観測記録の直接比較より、モデルや計算手法の精度検証を行った。その結果、地形と速度ゆらぎの導入により、従来は再現することが出来なかった3Hz程度までの高周波数地震動の特徴(波形の包絡線形状、最大振幅分布)を再現することに成功した。上記以外に、2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震について、強震動と長周期地震動の生成について解析を行い、得られた知見をまとめた論文の発表に携わった。今年度は、高周波数地震動に影響をおよぼすような小さなスケールの不均質構造(以下、短波長不均質構造)の日本全国における地域性や深さごとの変化などを推定するために、地震動の初動部分(P波)に着目し、3成分の振幅比の解析を行った。高感度地震観測網Hi-netで記録された高密度・大量(310地震、46298波形)の地震波形の解析ならびに短波長不均質構造を含んだ地震動シミュレーションの結果、マントル内の不均質性は地殻に比べると弱いために初動部分に大きな影響は与えず、地殻内における強い不均質性の影響が支配的であることを明らかにした。また、大量の波形解析の結果を用いて日本国内における地震波散乱の強さの地域性についても検討を行った。その結果、地殻程度の浅い部分については、明瞭な地域変化を得ることができなかった。上記の初動部分の波形解析と並行し、現実的な広帯域地震動シミュレーション実施のために、現在提案されている大きなスケールの3次元不均質構造モデルを用いた地震動シミュレーションを行い、観測波形との比較からモデルの妥当性や地震動に与える影響について検討した。得られた成果については、国内外の学会(日本地球惑星連合大会、アジア・大洋州地球科学連合大会など)において発表し、他の研究者らと議論を行った。高感度地震観測網Hi-netで記録された高密度・大量(310地震、46298波形)の地震波形の解析ならびに短波長不均質構造を含んだ地震動シミュレーションの結果、東北日本の西部で不均質性が強いことが明らかになった。また、地殻・マントルでは下部地殻においてとくに不均質性が強く、地震波速度の揺らぎが大きいことが明らかとなった。これらの波動解析とシミュレーションの結果をまとめ、英語論文を執筆し、投稿を予定している。また、上記の波形解析の結果から、複雑な地形の形状が地震波に及ぼす影響が重要であることが明らかとなったので、複雑な地表面形状を含んだ地震動シミュレーションを行い、それらの結果を定量的に評価することで、地形による散乱と伝播経路中の速度揺らぎによる散乱の効果の分離を試みた。得られた成果については、国内外の学会(日本地球惑星連合大会、日本地震学会、アメリカ地球物理学会など)において発表し、他の研究者らと議論を行った。