hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
哺乳類神経回路の単一ニューロン解析システムの構築

ほ乳類の脳は無数の神経細胞が複雑なネットワークを形成することによって機能する。したがって、神経回路から構成要素である単一の神経細胞を選んでその性質を理解することは、ネットワークの構造と機能を理解する上で重要であり、本研究課題はその目的のための汎用性の高い方法論を構築することを目的として行われた。昨年度に引き続き、これまでに開発した単一細胞標識システムの汎用性をさらに高めるための改良を行った。様々な技術的な難しさからこれまで研究が遅れていた、新生仔期のマウス大脳皮質の深層にある神経細胞を主要なターゲットとして研究を遂行した。具体的には、生体大脳皮質の中における神経細胞(特に樹状突起)の形態をより詳細に解析できるシステムの構築を試みた。生体脳での神経細胞の観察は、通常の方法により蛍光蛋白を発現させると細胞体の蛍光が明るすぎるため、比較的蛍光の弱い樹状突起形態の解析が困難になることがしばしばある。この問題を克服するために蛍光蛋白質の改良を行い、それとスパースラベリングとを組み合わせた。それにより、細胞体近傍に存在する樹状突起の形態をより詳細に解析することが可能となった。本研究で開発してきた単一細胞解析技術は、我々が主にターゲットとしている新生仔期のマウスの大脳皮質に限定されない幅広い動物の脳、あるいは脳以外の部位に幅広く使用することが可能な極めて汎用性の高い技術である。一部論文として発表できていない部分に関して、できるだけ早期に発表できるように努める。哺乳類の脳は、無数の神経細胞が作る複雑なネットワーク(神経回路)として機能する。領域特異的・細胞腫特異的ノックアウトマウスを含む、従来の遺伝子ノックアウトでは、標的遺伝子が多くの神経細胞で欠損してしまうため得られた表現型がどの細胞の遺伝子欠損によって引き起こされるのか不明であり、そうした方法論の欠如が神経回路の発達や機能の分子機構を理解する上での大きな妨げとなってきた。本研究では、こうした問題を解決するために、脳の中のごく少数の神経細胞のみを標識し、その標識した細胞特異的に標的遺伝子の機能を阻害するための、汎用性の高い手法を構築することを目的とした。今年度の成果として、単一細胞の標識と同時に標識細胞特異的に遺伝子ノックアウトができる簡便で効率のよい方法の開発に成功した。この方法では、二種類のベクターを脳に導入することにより、ベクターが導入された細胞のうちの一部でのみ遺伝子発現が増幅され、少数の細胞のみが極めて明るく蛍光標識された。また、floxマウスを用いたり、あるいは第三のベクターを同時に導入したりすることにより、標識された細胞特異的に遺伝子をノックアウトできる画期的なシステムとなった。特に遺伝子を操作するためにTALEN, CRISPR/Cas9などの最新のゲノム編集技術を取り入れることで、高性能で汎用性のある方法の構築に成功した。その結果、遺伝子組換動物ではない多くのモデル生物においても遺伝子ノックアウトができるようになった。また、ベクター導入に、これまでの子宮内電気穿孔法に加えてアデノ随伴ウイルスが利用できるようになり、幅広い組織への適用が可能となった。おおむね順調に進展し、上記の報告を論文として発表することができた。ほ乳類の脳は無数のニューロンが作る複雑なネットワーク(神経回路)として機能する。その中から構成要素である単一のニューロンを選んでその性質を理解することは、ネットワークの構造と機能を理解する上で重要であり、本研究課題はそのための汎用性の高い方法論の構築を目的としている。本年度の研究において、これまでに開発に成功した単一細胞標識システムの汎用性をさらに高めるために様々な観点からの改良を行った。新生仔マウスの大脳皮質のニューロンを主要なターゲットとして研究を遂行した。細胞密度の高い大脳皮質のニューロンの詳細な形態を生体で解析するためには非常に明るい蛍光蛋白が必要であり、その目的のためにいくつかの蛍光タンパク質を比較検討した。また、複数の蛍光蛋白質と組合せて用いることができればさらに汎用性が高まることから、それぞれの組合せに最適の蛍光蛋白質を選ぶための検討を行った。また、形態の解析に加えて、細胞内分子の挙動の解析などを同時に行うことができれば、さらに有益である。そのためには外からの遺伝子導入、内在性遺伝子の改変などいくつかの方式が利用可能であるが、それぞれ一長一短あることから、それらを比較検討した。さらに、新生仔マウスの脳のネットワーク機能を理解するためには、個々のニューロンの活動パターンを解析し、その同調性を解析することが必要である。そのために、いくつかのカルシウムインディケーターの特徴の比較検討を行った。一連の研究により、使いやすく応用範囲の広い汎用性の高いシステムが構築されてきた。特に問題なく順調に進展している。

この問題を克服するために蛍光蛋白質の改良を行い、それとスパースラベリングとを組み合わせた。それにより、細胞体近傍に存在する樹状突起の形態をより詳細に解析することが可能となった。本研究で開発してきた単一細胞解析技術は、我々が主にターゲットとしている新生仔期のマウスの大脳皮質に限定されない幅広い動物の脳、あるいは脳以外の部位に幅広く使用することが可能な極めて汎用性の高い技術である。一部論文として発表できていない部分に関して、できるだけ早期に発表できるように努める。今後は今回開発に成功した手法の汎用性をさらに高めるためにいくつかの工夫を行う。また、その検証を行い、次年度内に一報の論文としてまとめたい。システムの汎用性をさらに高めるため、様々な条件の検討およびシステムの改良を行う。必要となる材料を海外を含む複数の研究室から手に入れる必要があったが、それがスムーズに進まなかった。2年間の研究の中で汎用性のあるシステムを構築してきたが、その過程で新たに改良のアイデアが生まれてきた。それらを解決し、本課題を完成させたい。材料を手に入れてコンストラクトを作製する。子宮内電気穿孔法により脳に導入し、効率を検定する。
原子レベルでの硬組織細胞生物学−電子エネルギー損失分光電子顕微鏡の応用−

in vivo,in vitro,における骨組織形成とCa,P,の動態およびFe剤による骨形成不全の機序解明の為に現有設備である電子エネルギー損失分光分析電子顕微鏡(EM-902,Carl Zeiss)に生物試料用の傾斜ホルダ(カ-ルツァイス45^○ハイレゾルーションPN/340-749)を組み込み解析を行った。(材料と方法)マウス胎仔の頭頂骨を用いた。採取した頭頂骨を培養しないで検索するin vivo群と、種々のCa,P濃度に調整した無血清培養液で培養したin vitro群を作成した。また培養液中に糖化Fe剤を加えた群を作成しFe剤による骨軟化症の成因過程の解析も試みた。試料をグルタール固定液にて固定、未脱灰でEpon包埋し、エチレングリコール上で極超薄切片(30nm)を作成。電子エネルギー損失分光分析電子顕微鏡(EM-902,Carl Zeiss)にて元素の吸収スペクトルと電子分光観察法を用いた元素の電子顕微鏡写真へのマッピング像を作成し、光磁気ディスクに画像情報として保存した。(結果と考察)培養液に糖化鉄を加えると、加えた糖化鉄の濃度に依存して培養頭頂骨への^<45>Caの取り込みが低下したことから明らかなように、過剰な鉄剤は、骨形成を抑制した。Eectron SpectroscopicImagingやEectron Energy Loss Spectrumによる検索の結果、骨組織中のFeの局在は膠原線維表面および骨からやや離れた細胞の細胞質中に認められたが、Feが局在する部位にはCaの局在は認められなかった。このことから鉄剤は膠原線維に付着しCaの沈着を阻害するとともに、細胞に取り込まれることによって細胞機能にも影響を及ぼし骨形成不全を引き起こす可能性が示唆された。鉄剤による骨形成不全症を解明するために、糖化鉄剤を添加培養したマウス胎仔頭頂骨を電子分光型電子顕微鏡(EM-902,Carl Zeiss)を用いて検索したが、ESI像やEELSスペクトラムによる解析は鉄剤の骨形成に及ぼす影響を電顕レベルで微細構造学的に直接検索することを可能とし非常に有効な手法であった。
培養胎仔鼻板のGnRHニューロンを用いてGnRHサージ発生器を作成する試み

我々が既に確立した方法により、13.5日齢の胎仔鼻板を25%血清含有培養液で回転培養し、2-5週間後に実験に用いた。実験前日に10%血清含有培養液に交換した。サンプリングは、10分間隔で5時間にわたり909μlの全培養液を回収し、新しいものと交換することにより行った。サンプリング前日もしくは72時間前より1-100nMエストロジェンを培養液中に投与した。100μMのGABA_A受容体アンタゴニスト、ビククリンをサンプリング開始2時間後より2時間にわたり培養液中に投与した。回収した培養液中のGnRH濃度を、高感度EIAにより測定した。その結果、培養2週間目の実験では、エストロジェンの有無、投与期間にかかわらず、ビククリン投与によりGnRH分泌が増加した。しかし、この分泌増加は、1)エストロジェン依存性ではないこと、2)増加量はそれほど多くないこと、から、サージ状GnRH分泌とは認められないと考えられた。この原因の一つとして培養期間が短くGnRHニューロンがサージ発生器に分化出来なかった可能性を考え、培養期間を延長し、同様の実験を行った。その結果、培養5週間目の実験では、ビククリンによりGnRH分泌は増加したものの、培養2週間目と比較して、大きな違いは認められなかった。現在、さらに培養期間を8週間にして検討を行っている。一方、視床下部GnRHニューロン由来の細胞株で、パルス状にGnRHを分泌することが知られているGT1-7細胞を用いて、サージ状のGnRH分泌が惹起できるか否かも検討した。定型的に5%CO2存在下で5%牛胎仔血清添加D-MEM/F12にて培養し、ある種の細胞株にサーカディアンリズムを惹起することが知られている50%血清刺激を4時間行った。4時間間隔で培養液を回収し、GnRH濃度を測定した。その結果、血清刺激8-12時間後に、前値と比較して約5倍のGnRH分泌の増加が認められた。今後エストロジェン刺激によっても同様のことが起こるのか検討する予定である。
地層処分環境下におけるアクチニド溶液化学反応の解明と溶解度の評価

放射性廃棄物処分の安全評価に資するため、放射性核種として廃棄物に含まれる4価アクチニドおよび4価金属イオン(Th,Zr,Tc)の溶解度に対する有機酸の影響、溶存種および固相の長期安定性、異なる酸化状態を取り得る核種(Tc)の酸化還元挙動について検討した。2つのカルボキシル基間のアルキル鎖長が異なるジカルボン酸存在下でのTh、Zr溶解度および溶存種の粒径分布を測定したところ、コハク酸のようにアルキル鎖長が長い場合、Th、Zrに配位する際の嵩高さが大きく、加水分解が優位になると考えられた。一方、加水分解の影響が小さい酸性pH下では、アルキル鎖長の短いシュウ酸と同様、Th、Zrと溶解度制限固相を形成した。同様の実験をcis型、trans型のジカルボン酸を用いて行ったところ、フマル酸(コハク酸のtrans型)のみThと固相を形成したことから、ジカルボン酸が2つのTh、Zrを架橋することで、固相が形成されると考えた。一方、アモルファスZr水酸化物を初期の固相とし、溶解度測定実験を90°Cの温度条件下で行うことで溶存種や固相の変化を加速させたところ、23週間後の溶解度は、25°Cの場合と比較して大きく低下した。また、溶存種(コロイド種)が大粒径側へ成長すると共に、アモルファス固相がより結晶化度の高い酸化物ZrO_2(s)へ変化していることが観察された。これらの知見は放射性核種の溶解度評価上重要な固相の形成過程を明らかにするものである。さらに、地下水環境中で異なる酸化状態(4価および7価)を取るテクネチウム(^<99>Tc)に着目し、様々なpHおよび酸化還元電位(E_h)条件下におけるTc(VII)/Tc(IV)の酸化還元挙動が熱力学データで表せることを実験的に示すと共に、Th、Zrで得られた知見に基づき、4価Tcの溶解度を求め、その定量的な解釈を行った。放射性廃棄物の地層処分の安全性評価に資することを目的として、本年度は有機酸を含む水溶液中における4価ジルコニウム(Zr)およびトリウム(Th)の溶解度に関する研究を行った。地下水中には金属イオンに配位可能な様々な有機配位子が存在しており、特に多座配位可能な有機酸は、放射性核種とキレート配位することで強く相互作用するため、地下水中における放射性核種の移行挙動に大きな影響を及ぼすと考えられる。溶存種の粒径分布測定を行い、2座キレート配位が可能なシュウ酸およびマロン酸が過剰に存在する場合は、ZrおよびThの有機酸錯体の形成によって多核加水分解種やコロイド種の生成が抑制されることを見出した。また、酸性pH条件下では、有機酸錯体の固相が生成される場合があり、元素分析や熱分析などの手法を用いて固相の組成を推定した。その結果、酸性条件下で生成したZrとシュウ酸、マロン酸の固相は、OHを含むZr-OH-C2x(C2x:シュウ酸、マロン酸)の3元系の固相であることが示唆された。一方、Thの場合、シュウ酸とは2元系の固相を形成すると考えられた。これに対して、中性pH条件下で生成した固相の組成はいずれの場合も水酸化物に近いものであった。固相分析の結果に基づき、固相の溶解度積を求めた結果として、特にジルコニウムの場合の溶解度積はシュウ酸とマロン酸でほぼ同じ値であることを見出した。この結果は、これらの固相ではシュウ酸やマロン酸が単座で2つのZrを架橋している可能性があることを示しており、固相の形成過程を明らかにする上で重要な知見である。

さらに、地下水環境中で異なる酸化状態(4価および7価)を取るテクネチウム(^<99>Tc)に着目し、様々なpHおよび酸化還元電位(E_h)条件下におけるTc(VII)/Tc(IV)の酸化還元挙動が熱力学データで表せることを実験的に示すと共に、Th、Zrで得られた知見に基づき、4価Tcの溶解度を求め、その定量的な解釈を行った。
第一原理計算による強誘電体ナノ界面の巨大ラシュバ系探索とスピン流の起源解明

物質の端もしくは異なる物質の接合面(界面)では、通常の物質と異なる性質を示す。特に、電子のスピンを活用した、エレクトロニクスであるスピントロニクスの応用に繋がる、特徴的な電子の状態が出現する。本研究では、地球上に豊富に存在する酸素の化合物である、酸化物の表面や界面、新しい炭素材料であるグラフェンとの接合面などについて、その電子状態について詳しく調べた。その結果、酸化物誘電体とその界面においては電気分極を指標とする内部電場で生ずる強い有効磁場が生ずることが明らかになった。この性質はスピンエレクトロニクスのみならず、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電効果への応用が期待される。強誘電体PbTiO3のラシュバ効果について、分極反転で運動量空間のスピンテキスチャの渦が反転することを確認した。また、ラシュバ係数の大きさも見積り、Bi薄膜表面と同程度の大きさが得られることを明らかにした。SrTiO3, BaTiO3についても計算を実施し、ラシュバ係数を明らかにした。また、PbTiO3薄膜について、電気分極によって特異なスピン構造が出現することを発見した。今年度は、研究計画の(1)強誘電体バルク系、(2)強誘電体表面・界面、(3)グラフェンでバイス構造の3項目について、研究を実施した。(1)のバルク系については、BaTiO3の分極回転に従い、スピンテキスチャも劇的に変化することを明らかにした。(2)の界面、表面については多くの進展が得られた。特に、強誘電体SrTiO3とLaAlO3の界面におけるラシュバ効果を調べ、原子変位がラシュバ効果に及ぼす影響を、内部電場、ラシュバ係数を見積もることで明らかにした。また、電気分極がラシュバ効果に寄与する系として、ZnOの表面について、大規模な薄膜の計算により調べた。水素終端の効果、表面緩和による電気分極の変化が表面状態のスピン分裂ならびに、運動量空間でのスピン構造を劇的に変化させることを明らかにした。(3)のグラフェンデバイス構造については、Ni(111)表面上のグラフェンについて、グラフェンーNi(111)間の構造の変化によるラシュバ分裂の変化を明らかにした。以上の研究に加えて、界面・表面に形成される二次元電子ガスに磁性不純物を考慮した系において、ゼーベック係数におけるベリー曲率の熱電能への寄与を調べた。研究成果の発表は、主なものとして、国際会議IUMRS-ICA 2014(Fukuoka)における招待講演"Spin-Orbit Effects in Ferroelectric Oxides: Towards Oxide Spintronics"をおこなった。また、その他として、国際会議講演7件、日本物理学会講演9件、査読付き論文8報の成果発表をおこなった。今年度は強誘電体薄膜,ナノ界面系のラシュバ効果を解析するために、ハイブリッドワニア関数の計算プログラムの開発をおこなった。このプログラムを用いて薄膜・界面系の層電気分極の解析をおこなった。これによってラシュバ係数の微視的な起源が明らかになった。これまでは点電荷モデルによって層分極の評価をおこなっていたが、ハイブリッドワニア関数を用いることで、量子力学に基づいた精度の高い層分極の計算が可能になり、電子分極・内部電場の正しい評価が可能になった。ハイブリッドワニア関数の手法はトポロジカル絶縁体におけるZ2不変量の計算,異常量子ホール絶縁体(Chern絶縁体)におけるChern数の評価にも用いることが可能であり,それらについても応用計算をおこなった。研究成果の発表は,主なものとして,査読付き論文3報,学会発表23件(招待講演3件,国際学会13件)をおこなった。グラフェン/強誘電体酸化物のナノ界面形成を想定した計算モデルにおいて、界面内の格子定数不整合により、想定していた計算規模よりも大規模な系を扱う必要性が生じ、その追加計算を実施するために研究期間を延長する。本研究の目的は、電子状態シミュレーション手法によって、物質内部に電場を有する「強誘電体」と他の物質(酸化物、グラフェン等)とのナノ界面(接合部付近のナノメートル領域)の二次元電子系において、巨大ラシュバ効果(電場によって誘起される、スピン軌道相互作用)を示す物質群を探索し、そのフェルミ面によって誘起されるスピン流の起源を明らかにすることであった。これらの目的に沿って研究を進め、まず、バルク系について調べ、ウルツ鉱型結晶構造の極性半導体であるZnOの歪みによって電気分極が変化することに注目した。この効果によって、電子ドープを想定した、ZnO系では伝導帯のRashba係数の符号が反転することを明らかにした。これはウルツ鉱型結晶構造において、ZnとOが四面体配位になっており、歪みによって分極が反転したことによることが、点電荷モデルならびにベリー位相法の電気分極計算によって明らかになった。次に、ZnOの電気分極が面内である(10-10)面が表面となる薄膜の電子状態ならびに、運動量空間のスピン構造について調べた。これらから、ZnOの(10-10)表面にホールドープした系では、ラシュバ効果と異なり、スピンの緩和時間が長時間になる、永久スピン旋回状態(Persistent spin helix state)を示すスピン構造となっていることが明らかになった。また、LaAlO3/SrTiO3の人工超格子において、同様に界面の二次元電子ガス状態のRashba効果について、電気分極依存性を明らかにした。

以上のことから、バルク、薄膜、界面において、界面の電気分極でラシュバ効果を制御する、設計する指針が得られた。今後の研究の展開としては、スピン流-電流変換の実験で見積もられているラシュバ係数との対応など、具体的な系について実験との比較をすすめ、これらの設計指針の有効性を確かめる必要がある。物質の端もしくは異なる物質の接合面(界面)では、通常の物質と異なる性質を示す。特に、電子のスピンを活用した、エレクトロニクスであるスピントロニクスの応用に繋がる、特徴的な電子の状態が出現する。本研究では、地球上に豊富に存在する酸素の化合物である、酸化物の表面や界面、新しい炭素材料であるグラフェンとの接合面などについて、その電子状態について詳しく調べた。その結果、酸化物誘電体とその界面においては電気分極を指標とする内部電場で生ずる強い有効磁場が生ずることが明らかになった。この性質はスピンエレクトロニクスのみならず、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電効果への応用が期待される。バルク系、表面・界面系、グラフェン系と並行して順調に進んでいる。強誘電体とグラフェンの接合についての計算において、格子定数不整合の扱いで問題が生じた。さらに大規模な系の計算をおこなう。具体的には、仮定するユニットセルの格子定数について、少ない原子数になる様に近似をおこなうが、近似の精度、ラシュバ係数の収束性を確かめるために系統的な計算をおこなう。また、応力の計算もおこない、界面構造の安定性について明らかにする。物性理論、計算物性物理学大規模な第一原理計算により、デバイス構造を考慮した場合のラシュバ効果について明らかにする。当初の予定は1強誘電体バルク、2強誘電体表面・界面、3金属基板上のグラフェンに関するラシュバ効果を調べることであった。1については、強誘電体PbTiO3, BaTiO3, SrTiO3のバルク、2についてはPbTiO3薄膜の表面におけるラシュバ効果とスピン流の予測をおこなっている。3についてはNi(111)基板上のグラフェンのラシュバ効果について調べた。当初の計画どおり進んでいる。研究が遅れているグラフェン/強誘電体の界面の研究に関する成果発表ができなかったことに加え、その他の成果について学内業務等で予定していた国際会議での発表できなかったため、残額が生じた。成果発表予定であった、国際会議等に、大学業務のため参加できなかったためである。次年度以降、今年度までに得られた結果を発表するための旅費に使用する。今年度の国内会議、国際会議での成果発表の旅費、論文オープンアクセス代金等に使用する。当初の計画どおり、テーマ1については、バルク強誘電体については、分極方向とラシュバ効果の相関を明らかにする。テーマ2については、強誘電体界面分極効果とラシュバ効果に着いて調べる。テーマ3については、グラフェンの絶縁体基板上のラシュバ効果について調べる。9月にスペインで開催される電子状態計算の国際会議に参加するための旅費に使用する。購入予定であった計算機がモデルチェンジにより、仕様が大きく変更される時期であったため、モデルチェンジ後について、調査し、購入計画の再考が必要であるため、購入時期を次年度に変更した。
磁気ディスク・トライボロジー特性向上のための機能分担テクスチャ保護膜の研究

本研究では,今後の磁気ディスク装置の高密度化に必要となるコンタクト記録方式実現のために,磁気ヘッド摩耗を低減することを目的としている。そのための新しい方法として,機能分担テクスチャ膜コンセプトを提案し,そのための実現方法を研究した。機能分担テクスチャ保護膜は,磁気ディスクカーボン保護膜を2層とし,下層に平滑均一高硬度膜を形成し耐腐食性および摩擦時耐久性を分担させ,上層には軟質カーボン突起膜を形成し磁気ヘッドとの摩擦力低減および磁気ヘッド摩耗低減を分担させるものである。このように各層に機能を分担させることにより,高性能の保護膜を形成することを狙って研究を開始した。しかし,平滑カーボン膜上に突起状カーボン膜を形成することは常識的ではなく,その方法の探索は試行錯誤的にならざるを得ずきわめて難航した。結局FCAカーボン膜に窒素を添加することにより軟質突起膜を形成することが可能であることを見いだした。これにより,10nm以下の突起を形成することができ,磁気ヘッドの摩耗特性を解析するためのピン・オン・ディスク摩耗試験で,機能分担テクスチャ膜による摺動子摩耗低減が可能であることを確認した。また,本テクスチャ膜では意図的に突起を形成するため磁気ヘッドの浮上特性が悪化する懸念がある。これを解決するため,ディスク突起高さを低減するためのディスクバニッシュ加工法も併せて研究した。これまで明確でなかったディスクバニッシュ条件による摩耗の変化を研究し,従来からのテープバニッシュあるいはあらたに提案したダイヤモンド摺動子によるコンタクトバニッシュ法によりさらに摩耗低域が可能であるとの見通しを得た。加えて,ディスク潤滑剤のヘッド摩耗への影響を解析し,潤滑剤分子量が大きいほど,末端極性基は水酸基よりフォスファゼン基の場合に摩耗が小さいこと等を明らかにした。本研究では,今後の磁気ディスク装置高密度化に必要となるコンタクト記録方式実現に最も大きな問題となる磁気ヘッドの摩耗を,磁気ディスク表面保護膜の改良により低減することを目的としている。本年度は,本研究の前提である「保護膜の硬さの低減によるヘッド摩耗の低減」が可能かどうかを確認することを第1目標に研究を進めた。研究開始前には,新しい保護膜形成法の研究には時間が必要で,最初から実ディスクサイズの試料を作成することは困難と考え,小試験片での実験を予定していた。しかし,調査の結果これまでのディスクカーボン保護膜形成法を用いた場合でも,成膜ガス圧力を高めることにより膜硬度を低減する可能性があることが明らかになった。そこで,これを確認するため,実ディスクを用い,成膜ガス圧による摩耗特性の変化を解析した。試作した試料のヘッド摩耗低減性能試験方法として,ピン・オン・ディスク型の摩耗試験を行った。また,通常の磁気ディスクでは液体潤滑剤が塗布されているため,保護膜単独での摺動子摩耗特性を把握することができないので,潤滑膜なしの状態で保護膜単独の特性の評価試験を行った。これらの結果,成膜ガス圧を高めると,摺動子摩耗が約1/4に低減されることを見いだした。また,本補助金によりナノトライボメータおよび原子間力顕微鏡を導入し,活用を開始した。以上により,保護膜の硬さを低くすることにより,本研究の基本コンセプトを用いてヘッド摩耗を低減できる見通しを得た。今後,具体的に使用可能な低硬度保護膜形成方法とその効果の評価を行なう。本研究では,今後の磁気ディスク装置の高密度化に必要となるコンタクト記録方式実現に最も大きな問題となる磁気ヘッドの摩耗を,磁気ディスク保護膜の改良により低減することを目的としている。昨年度はスパッタガス圧を高めてカーボン膜を軟質化することで,摺動子摩耗を低減できることを明らかにした。本年度は,本研究の次の課題である「保護膜の形状の改良によるヘッド摩耗の低減」が可能かどうかを確認することを目標に研究を進めた。

昨年度とは別の保護膜形成装置により各種条件での保護膜を当初計画通り小試験片で作成した。原子間力顕微鏡による形状観察では狙いに近い形状の膜形成の可能性も見られたが,これまでのところ再現性が低く摩耗試験にかけられる試料は得られていない。この保護膜形成条件では表面形状の均一性が低下することがわかったので,本年度からディスク表面の平坦化によるヘッド摩耗低減の研究を開始した。具体的には,磁気ディスクカーボン膜表面を研磨テープで加工し,その後で潤滑剤を塗布した。表面加工の有無による摩耗の変化を昨年度同様にピン・オン・ディスク摩耗試験で測定した。その結果,研磨テープによるディスク表面加工により摺動子摩耗を低減できることを明らかにした。まだ加工条件を詳細に比較しておらず,さらに摩耗低減の可能性がある。来年度は昨年度から開発中の保護膜材に,今年度開始した表面研磨による摩耗低減を加え,コンタクト記録用磁気ヘッドの摩耗をさらに低減するように進める。本研究では,今後の磁気ディスク装置の高密度化に必要となるコンタクト記録方式実現に最も大きな問題となる磁気ヘッドの摩耗を,磁気ディスク保護膜の改良により低減することを目的としている。初年度はカーボン膜成膜時のスパッタガス圧を高めて軟質化することで,摺動子摩耗を低減できることを明らかにした。昨年度は,「保護膜の形状の改良によるヘッド摩耗の低減」が可能かどうかを確認するため小試験片を作成し,原子間力顕微鏡による形状観察で狙いに近い形状形成の可能性を得た。しかし,この方法は再現性が低いことを明らかにした。また,表面形状の均一性が向上のためのディスク表面の平坦化を検討しヘッド摩耗低減の可能性を明らかにした。本年度は,昨年度課題として残った「再現性のある保護膜表面形状形成」の可能な成膜方法を新たに探索し,ある程度再現性のある方法を見いだした。そこで,その成膜法の条件を変えたディスク試料を作成しピン・オン・ディスク型摩耗試験により実ディスク装置に近い条件でその効果を測定した。その結果,この保護膜形状により,摺動子に働く摩擦力が減少すること,および摺動子の摩耗も減少することを確認した。一方,ヘッド・ディスク間隔低減のための方法として昨年度の方法に加え,球面摺動子によるバニッシュ法を検討しこちらの方法でも条件をさらに改良することにより効率的に摩耗低減が可能とできることを明らかにした。成膜条件をさらに詳細に改良することにより,将来のコンタクト記録方式実現のための磁気ディスク保護膜を開発できる見通しを得た。
八重山語の焦点辞「du」と疑問文の関係

琉球諸語で広く使われる焦点助辞duは、特に八重山語では多きな文法的・意味的役割がある。疑問文を中心に研究し、疑問文の構造、duの役割、そしてduと疑問文との関係を明確にした以下の成果をあげた:(1)duが文のどこに使われば、文のどの範囲が焦点されるかという問題について、新しいデータを集めて、理論を立てた。(2)八重山語には、日本語の「か」に相当する疑問助詞がなく、その代わりにduが多くの疑問文で使われるが、その意味的な理由を探って新しい理論を立てた。(3)疑問詞の複数形について調査し、その意味についての理論を立てた。(4)八重山語のデジタルデータを収集し、アーカイブ化した。最初の1年間では、八重山語の中の一方言である宮良方言を中心にフィールド調査でデータを収集し、分析し、そのデータに基いて疑問文における焦点助辞「du」の理論をたてた。今まで収集したデータはすべて宮良方言のものであり、主に自然談話と文法調査という2つの類に分けることができる。この両方のデータに基いて、主に2つの理論的な問題に注目した。1つ目は、焦点辞「du」によって文中の何が焦点されるといった、duによる焦点の意味範囲と統語上の位置に関する課題である。この課題については今までの研究ではほとんど注目されず、duが表面的に付く句と意味上に焦点が与えられると思われる句とは違う場合があることを指摘し、その一般化をある程度明らかにした。2つ目の課題で、疑問文の疑問詞にはなぜduが付くのかという問題に関する課題である。この課題に関して、duによる意味上・統語上の働きと、疑問文におけるムードとの関係で説明するような理論をたてた。平成26年度の一年間では、八重山語の中の宮良方言の調査を続けながら、竹富方言の調査をも始めた。竹富方言は宮良方言よりも、母語話者が少なくなっているため、調査の困難もあるが、宮良のデータと比較しながら、疑問文と焦点助辞duに関するデータを集めた。今までの研究で扱っていなかった、疑問詞の重複形による「複数形」を対象に、主に竹富方言の調査を行った。その調査に基いて、今までの理論ではうまく説明できない疑問詞の複数形の用法を明確にし、それを説明できる新しい理論を広げた。その研究成果を、今年度5月の国際学会Semantics and Linguistic Theoryにて発表し、論文にまとめる予定である。これと同時に、「疑問助辞」(日本語の「か」に相当する助辞)を日本語と八重山語から同時に論点を広げ、その成果をタイで行われた国際ワークショップで発表した。以上の理論的成果と同時に、今までの調査データを処理して、これからウェッブで公開するための処理ツール等を作り始めた。今までの音声表記によるデータを自動的にカナ表記に直すソフトを作り、ELANで書き起こしされたデータをこれからインターネットで公開する準備を行った。また、3月にハワイで行われた危機言語の保存と継承に関する学会にも参加し、今まで集めたデータの適切な扱い方等を学んだ。今年度(最終年度)では、主にこれまでの調査にもとづいた研究発表と研究論文により、研究成果を公開した。主に八重山語の「複数形疑問文」の研究成果を公開し、今までの研究成果に基いて展開した「疑問文とexpressive meaningとの関連」の研究発表を行った。Semantics and Linguist Theory 25 (SALT 25)という、形式意味論の国際学会で八重山語竹富方言の疑問詞の重複による「複数形」の意味論に関する研究を発表し、当学会の学術誌にて当研究の論文を出して、今年度に出版される予定である。これまでほとんど研究されていない疑問詞の複数形は、八重山語の諸方言で広く観察されるが、これまでの複数(plurality)と疑問文(interrogative)の理論でうまく説明できない現象を竹富方言のデータから紹介し、新しい「複数形疑問分」の分析を展開した。また、本研究における焦点助辞duと疑問文で現れる1つの問題には、いわゆるexpressive meaningと疑問文とがどのように関係付けらるかという、形式意味論でこれまでほとんど扱われてこなかった問題について指摘し、本課題で展開した理論に基づき日本語や広東語の疑問文におけるexpressive meaningの研究に展開した。この研究は、今年度のSemantics and Linguistic Theory 26での発表が決定し、本学会の学術誌にて出版されることとなった。これまでの調査で集めたデータを検索しやすくするため、ELANでの処理を行って、これからのインターネットでの公開のための処理ツールも作った。適切なサーバー状況を整えたら、本プロジェクつのデータをインターネットで公開することを予定している。1年目の研究成果をまとめて、宮良方言の疑問文についての論文の最終版を出版した。

その研究成果にもとづき、宮良方言の調査を続けながら、竹富方言の比較調査も行い始めた。昨年度の推進方策であった「宮良方言のデータに基いて八重山語の他方言のデータを収集し、比較研究を行う」予定は、これで順調に進展していると判断する。竹富方言の調査を行うところで、これまで注目していなかった疑問詞の重複形による「複数形」のデータを対象にし、これまでの理論を八重山語における「複数形疑問詞疑問文」にも適用できるように展開した。また、今までの調査で集めたデータの処理やこれからのインターネット公開に向けた作業は、当初の計画以上に進んでいる。今まで集めたデータをELANというソフトで書き起こしを行ってきたが、そこで使われた音声表記をカナ表記に自動的に直すソフトを作り、今後の研究では一般人でも使いやすい形で公開できるように処理ツールを作り始めた。言語学今年の研究実績にもとづき、今後の研究では主に3つの目標で進める予定である。1つ目の目標は、今まで行ってきた宮良方言・竹富方言の調査に基いて、白保方言の調査を行う予定である。この比較研究にもとづき、今までの記述研究(疑問文・焦点辞・複数形の文法と用法の実態)を続ける予定である。2つ目の目標は、以上の調査で集めた各方言のデータを、検索できる形でインターネットで公開する。そのための処理ツールやソフトを作って、27年度が終わるまでに公開する予定である。3つ目の目標は、これまで行ってきた理論的研究をまとめて、今まで扱ってこなかった現象(特に補文と焦点辞が2つ以上使われるように思われる例文)データを取り上げることである。今までの研究では、疑問詞と焦点辞の関係、そして疑問詞の重複形による複数の意味を扱ってきたが、この2つの現象を同時に扱える理論をも展開する予定である。宮良方言における疑問文とduのデータを収集、分析できた。実施計画では他方言との比較データをも収集する予定であったが、今年度はその調査を行う余裕がなく、次年度にその調査に入る予定である。比較調査が少し遅れている一方、宮良方言のデータについての分析が計画通りに進み、それに基づく理論的研究成果が計画以上に進んでいるため、「順調に進んでいる」と判断する。研究成果を国際学会で23回程度参加するための旅費が必要となる。また、八重山での現場調査を45回程度行うための旅費も必要となる。データの処理・インターネット公開のための物品も必要である。今年の研究実績にもとづき、今後の研究では主に3つの目標で進める予定である。一つ目の目標は、宮良方言の疑問文におけるduの分布が未だに分からないところがあるため、それを明確にするためのフィールド調査を行い、文法調査と自然談話のデータにもとづきduの分布をより細かく記述することである。文法調査では、今年の研究実績としてまとめた理論から出てきたデータの問題が主な対象となり、得に補文におけるduの分布や、2つ以上のduが許されると思われる文の特徴を明確にするための調査を行う予定である。2つ目の目標は、宮良方言のデータに基いて八重山語の他方言のデータを収集し、比較的な研究を行うことである。
骨代謝マーカーおよび遺伝子多型による骨量減少の早期予知に関する研究

1.骨量測定一般住民263名(男性130名、女性133名)を対象に骨量測定を行った。骨量測定は2年間以上にわたって縦断的に測定し、初期骨量値および骨量の変化率を算出した。また測定時に問診を行い、日常生活動作、カルシウム摂取習慣、骨折発生の既往歴について調査した。2.ビタミンD受容体およびエストロゲン受容体遺伝子多型の解析長期間(14年)にわたって骨量測定をおこなった一般住民のうち、遺伝子解析の承諾を得た263例のビタミンD受容体(VDR)遺伝子多型についてはMorrisonらの方法に従いVDR遺伝子のイントロン8に存在する制限酵素Bsm I認識部位を含む825bpをPCR法にて増幅した。その後,Bsm Iを用いrestriction fragment length polymorphism(制限酵素断片長多型,RFLP)解析を行った。同時にエストローゲン受容体(ER)遺伝子多型は小林の報告にしたがい、ER遺伝子のPvuIIおよびXbaIの制限酵素切断部分をPCRで増幅し、RFLP解析を行った。3.解析初期骨量値および骨量変化率とVDR遺伝子多型およびER遺伝子多型の関係を、群間で比較した。同時に、生活習慣と骨量変化率との関係も検討した。4.結果骨量初期値は、統計学的に有意ではないものの、VDR遺伝子多型によって差を認めた。また骨量初期値、内分泌疾患の既往、骨折の有無が骨量変化率と有意な相関があった。1.骨量測定当科で7年間以上にわたって橈骨骨量測定が可能であった4559才の健常女性のうち、骨代謝に影響のある疾患や薬物投与の行われていない53名(平均年齢50.3±4.7歳)の橈骨および腰推骨密度測定を行った。このうち初回測定時に閉経前(PRE群)は26名、閉経後(POST群)は27名であった。橈骨骨量の平均観察期間は10.3±2.2年で、PRE群は全例が観察期間中に閉経に達した。2.ビタミンD受容体遺伝子の解析採血および遺伝子解析の同意を得た全対象者のDNAは、EDTA・2Na加血液(最終濃度1.6mg/ml全血)からDNA抽出キットドナクイック(大日本製薬製)を用い抽出した。VDR遺伝子多型についてはMorrisonらの方法に従いVDR遺伝子のイントロン8に存在する制限酵素Bsm I認識部位を含む825bpをPCR法にて増幅した。その後、Bsm Iを用いrestriction fragment length polymorphism(制限酵素断片長多型,RFLP)解析を行った。3.骨代謝マーカーの測定骨量測定時に血中の骨形成マーカーおよび尿中の骨吸収マーカーの測定を行った。4.解析結果骨量値は初回測定値で、BBおよびbB群とbb群との間で有意な差を認め、BBおよびBb群が低値であった。2.ビタミンD受容体およびエストロゲン受容体遺伝子多型の解析遺伝子解析の同意を得た全対象者の末梢血を採取し、DNAをEDTA・2Na加血液(最終濃度1.6mg/ml全血)からDNA抽出キットドナクイック(大日本製薬製)を用い抽出した。ビタミンD受容体(VDR)遺伝子多型についてはMorrisonらの方法に従いVDR遺伝子のイントロン8に存在する制限酵素Bsm I認識部位を含む825bpをPCR法にて増幅した。3.解析結果

現在、初期骨量値、骨量変化率について、VDR遺伝子多型およびER遺伝子多型によって分類した群間で比較、解析中である。1.骨量測定一般住民263名(男性130名、女性133名)を対象に骨量測定を行った。骨量測定は2年間以上にわたって縦断的に測定し、初期骨量値および骨量の変化率を算出した。また測定時に問診を行い、日常生活動作、カルシウム摂取習慣、骨折発生の既往歴について調査した。2.ビタミンD受容体およびエストロゲン受容体遺伝子多型の解析長時間(14年)にわたって骨量測定をおこなった一般住民のうち、遺伝子解析の承諾を得た263例のビタミンD受容体(VDR)遺伝子多型についてはMorrisonらの方法に従いVDR遺伝子のイントロン8に存在する制限酵素BsmI認識部位を含む825bpをPCR法にて増幅した。その後,BsmIを用いrestriction fragment length polymorphism(制限酵素断片長多型,RFLP)解析を行った。同時にエストローゲン受容体(ER)遺伝子多型は小林の報告にしたがい、ER遺伝子のPvuIIおよびXbalの制限酵素切断部分をPCRで増幅し、RFLP解析を行った。3.解析初期骨量値および骨量変化率とVDR遺伝子多型およびER遺伝子多型の関係を、群間で比較した。同時に、生活習慣と骨量変化率との関係も検討した。4.結果骨量初期値は、統計学的に有意ではないものの、VDR遺伝子多型によって差を認めた。また骨量初期値、内分泌疾患の既往、骨折の有無が骨量変化率と有意な相関があった。
NMRによるアミロイドβペプチドとアミロイドβペプチド結合蛋白質の相互作用解析

アルツハイマー病におけるアミロイド線維の主要な構成成分であるamyloid β- peptide (Aβ)は、40残基程度のペプチドである。本研究では、Aβ結合蛋白質であるtransthyretin, gelsolin,抗β抗体とAβの相互作用について研究した。1.原子間力顕微鏡(AFM)によるtransthyretinとAβの相互作用解析Aβ1-42のアミロイド線維は、幅約15nm、長さ約数十数百nmの直線状の線維として観測された。Aβ1-40のアミロイド線維は、Aβ1-42の線維と類似していたが、形成したアミロイド線維の量は少なかった。Transthyretinが存在するときには、Aβ1-40,Aβ1-42ともにアミロイド線維が形成されなかった。2.ゲルろ過クロマトグラフィーによるtransthyretinとAβの相互作用解析Aβ1-40溶液にtransthyretinを加えると、Aβオリゴマーのピークは影響を受けなかったが、モノマーのピーク強度が減少した。これらの結果から、transthyretinはAβのモノマーに結合しアミロイド線維へ凝集することを阻害していると考えられる。3.Gelsolinフラグメントの大量発現系の構築とAβとの相互作用解析Gelsolinの178-293残基(gelsolin178-293)がAβに結合しているのではないかと予想し、gelsolin178-293フラグメントの大量発現系の構築に取り組んだ。gelsolin178-293とAβの結合をBIACOREによって調べたところ、解離定数が6.8×10^<-6> (M)の弱い結合であることが分かった。
メタロチオネインの生理機能の分子レベルでの解析と臨床応用に関する研究

1.米国側においてMTKOマウスの胎仔由来初代培養細胞にSV40を感染させることにより不死化した細胞株を得た。日本側でこの細胞の諸特性について明らかにした。SV40で不死化したMT欠損細胞株はMT遺伝子を含有する細胞に比べてシスプラチンによるアポトーシスが起こりやすくなっていた。初代培養細胞の場合とは異なり、この差をp53レベルでは説明できなかったが、c-myc遺伝子の関与を示唆するデータを得ることができた。このMT欠損不死化細胞からさらにシスプラチンおよび、Cd耐性細胞を確立した。シスプラチン耐性細胞株すべてにおいて、チオレドキシンや核内でのレドックス制御とDNA修復酵素活性を持つRedox Factor-1(Ref-1)レベルが上昇していた。一方、MT欠損Cd耐性細胞は、Cdの取込が親株細胞に比べて約10%と非常に低い値を示した。これらの細胞株を用いることにより、MT以外の新たなシスプラチン耐性因子、Cd耐性因子、を見いだすことが可能になった。2.日本側において、メタロチオネイン遺伝子欠損マウス(MTKOマウス)、及びその対照となる129SVマウスに、膀胱癌を誘発するN-butyl-N-4-hydroxybutyl nitrosamine(BBN)を飲水から2カ月間摂取させ、MT遺伝子の有無が癌発生率に影響を与えるかどうか検討した。その結果、癌発生率は129/SVマウスで42.9%であったのに対し、MTKOマウスでは72.9%と1.7倍高かった。また、129/SVマウスではBBN投与期間中に亜鉛を連続投与することにより、癌発生率が20%まで減少したが、MTKOマウスでは癌発生率が変化しなかった。従って、BBNによる化学発癌に対し、メタロチオネインが抑制的に働くことが明らかになった。1.メタロチオネイン遺伝子欠損マウス(MT-/-マウス)及びその対照となる129SVマウス(MT+/+マウス)に、主に膀胱癌を誘発するN-butyl-N-4-hydroxybutyl nitrosamine (BBN)を連続投与し、MTの有無が癌発生率に影響を与えるかどうか検討した。その結果、MTの有無にかかわらず、膀胱癌は発生した。しかし、癌発生率はMT-/-マウスの方がやや低かった。これについては、現在、再現性を日本側で確認中である。また、本実験でMT+/+および、MT-/-マウスに生じた膀胱癌を培養し、株化細胞を樹立中である。このMT遺伝子を欠失した癌細胞の性状解析は主に米国側で行う予定である。2.近藤、Lazoらは、米国においてMT-/-マウスの胎仔由来初代培養細胞にSV40を感染させることにより不死化することに成功した。日本側でこの細胞を用いて、シスプラチンおよび、Cd耐性細胞を確立した。MT-/-のシスプラチン耐性細胞はアルキル化剤のメルファランに対しても耐性を示したが、重金属等には耐性を示さなかった。また、グルタチオンレベルの高い細胞株があったが、Buthinonine Sulfoximide (BSO)を用いてグルタチオンレベルを低下させても耐性度に変化は生じなかった。一方、MT-/-のCd耐性細胞は、他の重金属、シスプラチンなどの制癌剤、活性酸素誘発剤のいずれに対しても耐性を示さなかった。また、MT-/-のCd耐性細胞への^<109>Cdの取込は親株のMT-/-細胞に比べて、約10%の非常に低い値を示した。

このことから、Cdのトランスポートにかかわる何らかの因子が本細胞株では増幅している可能性があり、現在検索中である。このように、本研究において確立したMT遺伝子欠損マウス由来の細胞株を用いることにより、MT以外のシスプラチン耐性因子、あるいはCd耐性因子を見いだすことが可能になった。1.日本側において、メタロチオネイン遺伝子欠損マウス(MTKOマウス)、及びその対照となる129SVマウスに、膀胱癌を誘発するN-butyl-N-4-hydroxybutyl nitrosamine(BBN)を飲水から2カ月間摂取させ、MT遺伝子の有無が癌発生率に影響を与えるかどうか検討した。その結果、癌発生率は129/SVマウスで42.9%であったのに対し、MTKOマウスでは72.9%と1.7倍高かった。また、129/SVマウスではBBN投与期間中に亜鉛を連続投与することにより、癌発生率が20%にまで減少したが、MTKOマウスでは癌発生率が変化しなかった。従って、BBNによる化学発癌に対し、メタロチオネインが抑制的に働くことが明らかになった。2.米国側においてMTKOマウスの胎仔由来初代培養細胞にSV40を感染させることにより不死化した細胞株を得た。日本側でこの細胞を用いて、シスプラチンおよび、Cd耐性細胞を確立した。3種類のMT遺伝子欠損シスプラチン耐性細胞株すべてにおいて、チオレドキシンや核内でのレドックス制御とDNA修復酵素活性を持つRedox Factor-1(Ref-1)レベルが上昇していた。また、MT欠損シスプラチン耐性細胞株でシスプラチンの取り込みが極めて低いことがわかった。一方、MT欠損Cd耐性細胞は、Cdの取込が親株細胞に比べて約10%と非常に低い値を示した。このように、本研究において確立したMT遺伝子欠損マウス由来の細胞株を用いることにより、MT以外のシスプラチン耐性因子、Cd耐性因子、またこれらの薬物の輸送系に関わる因子を見いだすことが可能になった。
海洋産アルカロイドzoanthamine類の効率的な合成法開拓

現在、日本では骨粗鬆症患者数は1000万人にものぼると言われており、これからの高齢化に伴い患者数はさらに増加すると考えられている。また欧米では、寝たきりの原因の一位が骨折であり、今後日本においても、生活様式の変化に伴い骨折による寝たきりが増加することが予想されている。このような社会背景の中、刺胞動物の一種であるスナギンチャクZoanthus sp.より単離されたノルゾアンタミンIL-6に対し産生阻害活性を示し、ノルゾアンタミンの塩酸塩は、閉経後骨粗鬆症モデルマウスにおいて骨重量、骨強度の低下を強力に抑制することが明らかとなった。このため、本化合物は骨粗鬆症治療薬の候補化合物として注目されるようになった。また、他のゾアンタミン類縁体及び誘導体はヒト血小板阻害活性などの顕著な生理活性を有する。本化合物群は縮環構造上に不斉点が連続しているため、構造的にも興味深く、国内外で合成研究が行われている。全合成が一例報告されているが、改善の余地が残されている。そこで、本研究代表者はカルベノイド種を用いた変換反応がノルゾアンタミンABC環部の合成に適用可能であると考え、研究に着手した。(+)-プレゴンを出発物質として、A環部に対応するシクヘキセノン誘導体を合成した。このシクヘキセノン誘導体、ジアルキルクープレート、アルデヒドとの三成分連結を行い、カップリング体を立体選択的に得た。この際生じた水酸基をBarton法により除去した後、増炭を行い、ケトエステル体を得た。今後、カルベノイド種を用いたシクロプロパン化反応によりB環を構築し、続くシクロプロパン開裂により、B環上メチル基を導入する予定である。
胚性幹細胞工学技術を用いた肺再生

1.ES細胞から胞への三次元培養による分化マウスES細胞をLIFを除いたES細胞培地にてスミロンセルタイト・スフェロイド96Uプレートにて5日間培養後、胚様体(EB)を作製し、キトサンスポンジ培養器の溝に入れて、7日間培養した。培養器の一側壁にはBMP-4,Wnt-7b, Shhを吸着させてあり、反対側壁にはFGF-7,FGF-10,Nogginを吸着させてある。その結果、スフェロイドの表面にI型肺上皮細胞のマーカーであるT1-α、Aquaporin-5が免疫染色で染色され、II型肺胞上皮細胞マーカーのSP-A、SP-C、TIF-1がスフェロイド内部に染色された。さらに、分化したスフェロイドの肺胞遺伝子発現を調べるためRT-PCRにてTiel, LAR-PTP2,T1-α、SP-Cを検出しえた。しかし、組織像においては肺胞様形態までにはいたらなかった。胚性幹(ES)細胞から肺胞への分化誘導を行うため、第一にキトサンスポンジ培養器の作製をなした。テフロンにて直径5.1mm、高さ4mmの円柱に、1mm幅の溝をつくり、それを雄型として、硬質石膏にて雌型をとり、シリコンゴムを流し、雄型を作製した。このシリコンゴムにキトサンスポンジをコーティング後、ガス滅菌してキトサンスポンジ培養器とした。この培養器の一方の壁にA液(BMP-4,Wnt-7b,Shh)を吸着させ、反対側の壁にはB液(FGF-7,FGF-10,Noggin)を吸着させて、乾燥させて後、実体顕微鏡下にて、溝底にマトリゲルを塗布した。ES細胞はLIFを除去したES細胞培地にて細胞非吸着性スミロンセルタイト.スフェロイド96Uプレート内で5日間培養することにて、胚様体を作製した。24穴プレートにて肺上皮細胞培養液内に浸けたキトサンスポンジ培養器の溝に、この胚様体を入れ,隔日に培地交換を行い7日間、3次元培養を行った。その培養細胞は10%ホルマリンにて固定し、パラフィン切片を作製した。1型肺上皮細胞のマーカーであるT1-α、Aquaporin-5抗体、2型肺上皮細胞のマーカーであるSP-A,SP-C,TIF-1抗体を用いて免疫染色を行った。その結果、スフェロイドの表面上には1型肺上皮抗体にて染色され、2型肺型肺上皮抗体では主として、スフェロイド内部が染色され、一部表面が染色させた。免疫染色法にて、この肺胞分化システムにより、ES細胞から肺胞上皮細胞への分化が可能である成績が得られた。
ディケンズの事例にみるヴィクトリア朝の速記的造形術の装飾性

1本研究の目的は以下の2点にある。(1)チャールズ・ディケンズの「速記的造形術」(断片的な特徴から人物像を、周縁から全体像を、瞬く間に取り出してみせること)が、彼の文芸・芸術活動全般(執筆・演劇・公開朗読)においてどのように表れているか調査すること。(2)上記の「速記的造形術」と、ヴィクトリア朝の装飾美術や消費生活との関係を明らかにし、それによってディケンズを当時の文化的・社会的文脈の中に位置づけること。2上記の研究目的に関して、上半期は主に以下の知見と成果が得られた。(1)『互いの友』の作品論的考察を通じて、ディケンズ(本人・作品)における(自己)統御の問題と速記術とを関連づける試論を作成した。そもそもあらゆる事物や概念を表記しようという速記自体が、世界を牛耳る試みである。また素人目には「断片」や「破片」にしか見えない線や点を記憶していくという速記修得の過程は、『互いの友』に特徴的な、「断片」を蒐集して失われた世界像を再構築しようという営為に酷似していることに思い至った。(2)「断片」から「全体像」を導き出す(あるいは「断片」が「全体像」に発展する)というパターンは、ヴィクトリア朝文化(考古学、犯罪捜査、美学、装飾等)に通底しているといえる。3下半期は初期作品(『ボズのスケッチ集』、『バーナビー・ラッジ』)においてディケンズの「速記的造形術」が顕著に表れている箇所を発見した。前者においては、それは視覚的描写やイメージについて言えるばかりでなく、語り手の語り口にも共通する特質である。
壁乱流における乱流制御の新手法の開発

第1段階として,非圧縮性チャネル流のDirect Numericat Simutation(DNS)を,Fourier展開一差分法により行うコードを作成した.壁に垂直な方向(y)には,差分法を用いたが,2次および3次精度の不等間隔差分法を使用した.Navier-Stokes方程式中の非線型項の近似法については,Arakawa型と回転型を考慮し,チャネル流上半分にArakawa型を,下半分に回転型を適用できるようにした.第2段階では,このコードを,レイノルズ数=180で128^3の格子点数によるDNSに適用し,チャネル上半分では乱流状態が維持されるのにたいし,下半分では乱流の層流化が起きることを示し,過去の報告を確認した.この計算において,剪断レイノルズ応力の収支式のバランスを検討した結果,このバランスは,チャネル流をスパン方向軸まわりに回転した時,安定側で見出されるバランスに相似であり,回転型の打切り誤差の分布は,コリオリ力により生じる項と近い分布をしていることがわかった.この打切り誤差は,非線形k-εモデルで用いられている乱流強度の非等方表現に相当することを誤差解析から示し,層流化の原因を明確にした.但,打切り誤差による分布は,y_+15付近に集中しており,回転数として比較した場合,平均としての回転数を同じ値に設定した回転チャネルよりもより効果的な層流化が起きるので,回転効果の集中化により効率的な層流化・乱流制御が図れるものと考えられ,新手法の提案が期待される.これは今後の課題とした.このデータベースを,層流化過程にあるチャネル流におけるLES乱流モデルの検証に利用した。