hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
環境制御による古墳に繁茂する緑色生物の軽減法に関する研究

国指定史跡・石人山古墳において石棺表面に観察された緑色生について調査し、それを制御する方法について検討した。同古墳で緑色生物が繁茂するに至ったのは、かつては年間積算照度が10000lxhのオーダーだった箇所が、2004年に墳丘上の樹木剪定を行ったことによって年間積算照度が100000lxhのオーダーに上昇したことに伴って引き起こされたと判断され、今後は、湿度条件を変えないように留意しながら覆屋入り口に適切な光対策を行うことによって年間積算照度を10000lxh程度にまで戻すことができれば、カビなどの弊害を生むことなく緑色生物を軽減できる可能性が示唆された。古墳内部に生息する緑色生物が、繁茂しにくい環境を明らかにして与えることで軽減し、それにより古墳の公開活用の促進に寄与することを目的として研究を開始した。今年度は、福岡県の国指定史跡・石人山古墳において、石棺表面に緑色生物が繁茂している箇所としていない箇所とで環境計測を開始した。これまでに得られたデータを総合すると、緑色生物が繁茂している箇所で、繁茂していない箇所よりも積算照度が大きい傾向が認められた。その一方で、石棺各部位の水分量を調査した結果、水分条件にはあまり差はなく、むしろ繁茂していない箇所の方が水分が多い傾向を確認した。以上より、同古墳の石棺では、水分条件よりも光が当たるかどうかが、緑色生物の繁茂には影響を与えている可能性が考えられるに至った。そこで、石棺石材と同種の阿蘇熔結凝灰岩テストピースを準備し、予め色を計測した後に石人山古墳近の石棺近傍で、繁茂が予想される箇所とされない箇所とにテストピースを設置し、その後の経過観察を開始した。一方、石棺表面に繁茂する緑色生物を採取して同定し、それが褐藻、緑藻、藍藻などの藻類を主体とすることを解明し、その詳細な性質を解析している。また、それらについて単離作業を行って培養を試みており、これを阿蘇凝灰岩のテストピースに植え付けるべく準備を開始した。これが完成すれば、それを軽減できると予想されている環境下に設置する予定である。この他、関連遺跡として、北海道の国指定史跡・フゴッペ洞窟においても、調査を行った。ここでは、洞窟遺跡の内部に藻類の繁茂が見られることが過去に報告されているが、石人山古墳の石棺とは異なり、むしろ光があまり与えられていない部分に繁茂が目立つ傾向が見られたため、石人山古墳と同様の環境計測を開始した。それぞれ異なるタイプの緑色生物繁茂条件を解析することから、それらが繁茂しにくい環境を次年度以降に模索していく予定である。適切に予算執行を行って予定通りにデータロガーを購入し、それを当初計画通りに石人山古墳の現地に設置することで環境計測を開始できた。また、当初計画通りにテストピースを作成し、これも計画通りの個数を計画通りの場所に設置できた。また、石人山古墳の現地に生育する緑色生物について、研究協力者である福岡県教育委員会職員の立ち合いの下でサンプリングを行い、単離・同定作業を行うことができた。テストピースへの植え付け作業に現在かかっており、いずれも当初計画していた作業を実行することができていることから、予定通り進捗していると判断される。昨年度記載してある、福岡県広川町にある国指定史跡・石人山古墳にある石棺表面に繁茂している緑色生物を採取し、今年度はDNA解析からその種の具体的な同定を試みた。これにより、緑色物質を構成する藍藻や紅藻などの藻類の、細かな性質を解析した。そして、その中で特徴的な種を単離して、石棺石材と同じ阿蘇熔結凝灰岩のテストピース上に緑色生物を植え付けて初期状態を測定した後に、石人山古墳現地の中で藻類繁茂の顕著な箇所とそうでない箇所とにそれぞれ設置し、テストピース上の緑色生物のその後の変化を観察した。日射のあまりない場所に設置したテストピースでは、設置後約半年で緑色が薄くなっている様子が観察されており、設置後一年が経過する時点まで観察を継続する予定である。この他、関連として調査している北海道余市町の国指定史跡・フゴッペ洞窟でも、洞窟表面に緑色生物が繁茂している箇所としていない箇所とで環境計測を行い、水分が多い箇所で生物が顕著で、水分が少ない箇所で生物は乏しく、石人山古墳とは違って光の条件はあまり影響を与えていないことが明らかになってきた。この緑色生物についても、同定と性質の把握を試みている。また、国指定史跡・和歌山城の穴蔵遺構においても調査を開始し、光条件はほぼ同様ながら、雨水の供給がある部分では生物繁茂が顕著で、ない部分ではほぼ生物が認められないことから、それぞれの環境条件を調査し始めるとともに、繁茂している生物の同定を開始した。石人山古墳では既に一年分の環境データが得られており、生物種の同定・単離も終え、テストピースへの植え付けも完了しているため、いずれも当初計画通りに推移している。次年度に、設置したテストピースの一年後の状態が観察できれば、本研究の目指す結論に至れるものと考えられる。国指定史跡・石人山古墳において、緑色生物が繁茂している箇所やしていない箇所など、様々な地点の環境データを取得し、それぞれの条件の年積算照度の値を具体的に把握した。

その結果、緑色生物が繁茂している箇所では年間積算照度が100000lxh以上のオーダー、繁茂していない箇所では10000lxh以下のオーダーとなっていることが明らかとなった。石棺と同種の石材を用いて現地に設置したテストピースについて、その後の生物繁茂状態を観察したが、いずれの地点でも生物はあまり顕著とはなっていなかった。石人山古墳で実際に観察された緑色生物を塗布した状態のテストピースを現地の各地点に設置して、一年後の生物の状態を観察した。その結果として、いずれの地点でも緑色生物は減少し、それに伴うカビなどの発生も認められなかった。関連として、国指定史跡・フゴッペ洞窟においても同様の計測によって、緑色生物が繁茂する箇所としない箇所との年積算照度の値を得た。他に、関連として、国指定史跡和歌山城跡にある穴蔵状遺構において、藻類が繁茂する箇所としない箇所との分布域を調査し、それぞれの照度と水分条件を調査した。以上の計測から、石人山古墳で緑色生物が繁茂するに至ったのは、かつては年間積算照度が10000lxhのオーダーだった箇所が、2004年に墳丘上の樹木剪定を行ったことによって年間積算照度が100000lxhのオーダーに上昇したことに伴って引き起こされたと判断され、今後は、湿度条件を変えないように留意しながら覆屋入り口に適切な光対策を行うことによって年間積算照度を10000lxh程度にまで戻すことができれば、カビなどの弊害を生むことなく緑色生物を軽減できる可能性が示唆された。この考え方は、他の様々な現場でも、緑色生物を軽減するために応用可能であると期待される。国指定史跡・石人山古墳において石棺表面に観察された緑色生について調査し、それを制御する方法について検討した。同古墳で緑色生物が繁茂するに至ったのは、かつては年間積算照度が10000lxhのオーダーだった箇所が、2004年に墳丘上の樹木剪定を行ったことによって年間積算照度が100000lxhのオーダーに上昇したことに伴って引き起こされたと判断され、今後は、湿度条件を変えないように留意しながら覆屋入り口に適切な光対策を行うことによって年間積算照度を10000lxh程度にまで戻すことができれば、カビなどの弊害を生むことなく緑色生物を軽減できる可能性が示唆された。既に、石人山古墳における、緑色生物が繁茂しやすい環境、繁茂しにくい環境については、これまでに得られたデータである程度の把握ができている。このため、生物が繁茂した状態にあるテストピースを、これまでの計測から生物が繁茂しにくいと推測される環境の場所に設置して経過観察を行うことで、生物が減少していくかどうか、またその場合の変化のスピードについて判断していく予定である。このためには、単離して実験室で植え付けを行ったテストピースだけでなく、現地で複雑な生態系として繁茂した状態のテストピースにおいても検証を行える方が望ましいため、可能な限りは現地にあるテストピースに十分に生物繁茂が確認された段階でこの作業に進むつもりである。また、生物が減少していく段階で、カビの繁殖などの弊害が誘発されないかなど、別のファクターについても慎重に確認していく。こうした現地作業が万が一順調に進まない場合には、実験室で人口環境を作って検証することも視野に入れながら、最終的に古墳における緑色生物を軽減する適切な方法について結論を得ていく予定である。単離した緑色生物を植え付けた状態で設置したテストピースの、設置一年後の状態を計測して本研究の結論をまとめる予定である。
フェムト秒光パルス伝播の顕微動画像記録・観察とその超高速現象観察への応用

非線形光学素子でフェムト秒光パルスの中心波長を400nmに変換する光学系を用いてフェムト秒光パルスの伝播の3次元動画像記録では,再生像の光量が低いために客観的データである動画像記録が困難な現状にある.そこで,光量効率を高めた動画像記録実験を行った.この実験に必要な光学系の構成を検討し,光量損失を最も低くしつつ,コントラストの高い像を記録するに最適な露光時間などの条件を実験的に明らかにした.また,中心波長400nm,持続時間約100fsの超短光パルスの伝播の様子を最適条件に基づいて記録することにより,これまでで最も高いコントラストの動画像記録と再生に成功した次に,書き換え可能ホログラム材料を用いてフェムト秒レーザーのオシレーターからの超短光パルスの伝播の様子を記録するための光学系を構築した.構築した光学系で所望の動画像を記録可能にするための,物体光と参照光の最適な強度比を実験的に明らかにした.明らかにした最適な記録条件により,所望の動画像の記録と再生に成功したさらに,プラズマの時間発展のホログラフィック記録を試験した.そのために,微小領域の光の伝播を記録できるように,顕微鏡を用いた拡大光学系を設計,製作した.また,製作した拡大光学系をこれまでに構築している実験システムに導入することで記録光学系を構築した.さらに,超高速現象の発生タイミングと超短パルス光を用いてホログラムを記録するタイミングを揃えるために、各タイミングを正確に同期させる機構の構築を行ったまた,フェムト秒光パルスの伝播の様子の3次元動画像記録できるデジタルホログラフィックシステムを構築した非線形光学素子でフェムト秒光パルスの中心波長を400nmに変換する光学系を用いてフェムト秒光パルスの伝播の3次元動画像記録では,再生像の光量が低いために客観的データである動画像記録が困難な現状にある.そこで,光量効率を高めた動画像記録実験を行った.この実験に必要な光学系の構成を検討し,光量損失を最も低くしつつ,コントラストの高い像を記録するに最適な露光時間などの条件を実験的に明らかにした.また,中心波長400nm,持続時間約100fsの超短光パルスの伝播の様子を最適条件に基づいて記録することにより,これまでで最も高いコントラストの動画像記録と再生に成功した次に,書き換え可能ホログラム材料を用いてフェムト秒レーザーのオシレーターからの超短光パルスの伝播の様子を記録するための光学系を構築した.構築した光学系で所望の動画像を記録可能にするための,物体光と参照光の最適な強度比を実験的に明らかにした.明らかにした最適な記録条件により,所望の動画像の記録と再生に成功したさらに,プラズマの時間発展のホログラフィック記録を試験した.そのために,微小領域の光の伝播を記録できるように,顕微鏡を用いた拡大光学系を設計,製作した.また,製作した拡大光学系をこれまでに構築している実験システムに導入することで記録光学系を構築した.さらに,超高速現象の発生タイミングと超短パルス光を用いてホログラムを記録するタイミングを揃えるために、各タイミングを正確に同期させる機構の構築を行ったまた,フェムト秒光パルスの伝播の様子の3次元動画像記録できるデジタルホログラフィックシステムを構築した
脊髄損傷修復の阻害機構の制御：コンドロイチン硫酸基ＫＯマウスと治療への新素材応用

成体における中枢神経系の軸索再生は殆ど起こらないとされ,脊髄損傷にも根本治療法がいまだ無い.最大の原因は中枢神経損傷部において急激に発現するコンドロイチン硫酸が,再生阻害因子として再生をブロックすることに依る.このコンドロイチン硫酸転移酵素の遺伝子改変マウスを作製した.このマウスの脊髄損傷モデルは,これまで報告されたどのマウスよりも優れた機能回復を示した.CS糖構造だけではなく,別の糖発現バランスを変えることが劇的な回復の原因であり再生治療に向けた絶妙な創薬ターゲットでもあった.この分子の生体内ノックダウンによる再生治療にも成功し,iPS細胞応用などとの併用による再生方針にも繋がりつつある.脊髄損傷の治療に向けては、神経幹細胞やiPS細胞/ES細胞の移植による治療が謳われ多くの試みがなされつつある。しかし脊損後には、損傷炎症に続いて生じるコンドロイチン硫酸プロテオグリカン(CSPG)の発現上昇が神経の再生を阻害、その後損傷部のCavitationsを取り囲むように生じる線維性瘢痕が完全に神経再生をブロックしてしまう。この初期過程で、A):コンドロイチン硫酸(CS)は本当に神経再生を阻害しているのか?再生阻害能はCSにあるのか?B):線維性瘢痕の形成は、CSの発現やグリア性瘢痕の形成と時間空間的にいかなる相関があるのか?さらに、C):再生治療に向けて、CSなどの抑制因子を人為的にいかに制御すべきか、を明らかにすることは脊髄損傷治療において非常に重要である。しかしながら、基礎レベルでの解析においてもこれら根本となる部分について、未解明な点が未だ多い。申請者は最近、CS転移酵素の遺伝子欠損マウスの樹立に成功し、このマウス脊髄損傷モデルから、CSそのものが果たして真に再生阻害因子であるかまた、阻害分子メカニズムの解明を進めている。さらに脊髄損傷治療と臨床応用へ向け、CSの阻害環境要因を人為的に制御し、移植幹細胞を効果的に損傷部に保持するバイオマテリアルを用いた再生研究と治療材料としての開発を目的とする。これまでの上記A)B)の解析を進め、CS発現KOマウスでは劇的な損傷後修復を示すこと、およびそのメカニズムの解明を進めてきた。これを踏まえ昨年度からは新規バイオマテリアルを用いたノックダウンを進め、KOマウスと同等レベルまでの損傷後回復を導くことを可能とした。RNAiを用いた核酸医薬のデリバリーシステムとしても有効な手段であること、またさらに我々が対象としているCS転移酵素のさらに制御系をノックダウンすることによっても回復を示すことまで示しつつある。脊髄損傷の治療に向けては、神経幹細胞やiPS細胞/ES細胞など幹移植による再生治療が謳われ多くの試みがなされつつある。しかし、脊損後には、損傷による炎症反応に続いて生じるコンドロイチン硫酸プロテオグリカン(CSPG)の発現上昇が神経の再生を阻害し(グリア性瘢痕)、その後に損傷部のCavitationを取り囲むように生じる線維性瘢痕が完全に神経再生をブロックしてしまう。このCS発現に引き続く瘢痕形成をいかに制御するかは、脊髄損傷慢性期患者に対する治療においても最大の課題でもある。申請者はCS合成転移酵素の遺伝子欠損マウス(KOマウス)の樹立に成功し、このマウス脊髄損傷モデルを用いた解析を契機に、CSによる再生阻害環境要因を人為的に制御し、かつ移植幹細胞を効果的に保持するバイオマテリアルを用いた再生研究と再生材料を指向した解析を目的とした。申請者が確立したCS転移酵素のうちでもCSGalNAcT1のKOマウスは、これまで報告されてきたいかなる脊髄損傷モデルマウスよりも劇的な損傷後回復を示した。これは、このマウスがCSの発現量が低下することでグリア性瘢痕形成不全が起こるという研究開始当初想定した原因だけではなく、1)CS発現低下によってグリア性瘢痕だけではなく、線維性瘢痕形成にも影響を与え、その瘢痕部位の縮小が見られたこと(グリア細胞移動に影響した)2)我々のKOマウスは、CSの発現低下だけではなく、他の糖構造であるヘパラン硫酸(HS)の合成酵素群の発現系にも影響を与え、本来認められないこれらの発現上昇が起きたこと(HSは神経伸長促進に働く)による。CSGalNAcT1は再生治療を鑑みるに絶妙のターゲットであることを見出すとともに、この遺伝子ノックダウンにバイオマテリアルを組み合わせたシステムで成功し、今後の治療へ向けての新しい再生環境制御の方法を示すことができた。成体における中枢神経系の軸索再生は殆ど起こらないとされ,脊髄損傷にも根本治療法がいまだ無い.最大の原因は中枢神経損傷部において急激に発現するコンドロイチン硫酸が,再生阻害因子として再生をブロックすることに依る.このコンドロイチン硫酸転移酵素の遺伝子改変マウスを作製した.このマウスの脊髄損傷モデルは,これまで報告されたどのマウスよりも優れた機能回復を示した.CS糖構造だけではなく,別の糖発現バランスを変えることが劇的な回復の原因であり再生治療に向けた絶妙な創薬ターゲットでもあった.この分子の生体内ノックダウンによる再生治療にも成功し,iPS細胞応用などとの併用による再生方針にも繋がりつつある.脊髄損傷の治療に向けて、iPS細胞/ES細胞の移植による治療が謳われ多くの試みがなされつつある。しかし脊損後には、損傷炎症に続くコンドロイチン硫酸プロテオグリカン(CSPG)の発現上昇が神経の再生を阻害し、その後損傷部のCavitationに生じる線維性の瘢痕が完全に神経再生をブロックしてしまう。

この初期過程で、A):コンドロイチン硫酸(CS)は本当に神経再生を阻害しているのか?再生阻害能はCSにあるのか、コアタンパク質にあるのか?その作用機構は?B):線維性瘢痕の形成はCSの発現やグリア性瘢痕の形成と時間空間的にいかなる相関があるのか?さらにはC):神経再生治療に向けCSなどの抑制因子を人為的にいかに制御すべきか、を明らかにすることは脊髄損傷治療においては非常に重要である。しかしながら、再生治療の今後を考える上でも、これら根本となる部分について未解明な点が未だ多い。申請者は最近、コンドロイチン硫酸(CS)転移酵素の遺伝子欠損マウスの樹立に成功した。このマウスを用いた脊髄損傷モデルから、CSそのものが果たして真に再生阻害因子であるか、神経への分子阻害メカニズムを解明する。さらに脊髄損傷治療と臨床応用へ向け、コンドロイチン硫酸等の阻害環境要因を人為的に制御し、移植幹細胞を効果的に損傷部に保持し損傷領域の神経再生を促す環境を保持するためのバイオマテリアルを用いた治療方向性を模索する。今年度は上記A)およびC)において、CSノックアウトマウスを用いることでCSの減少量が損傷後修復と生理学的回復に直接つながることを示すことができCSの再生阻害因子としての直接的な証拠を示すことA)、さらにはこの結果を踏まえてバイオマテリアルを用いて損傷部特異的なCS合成酵素のノックダウンを可能としたC)。これは今後の核酸医薬治療にもつながる重要な知見であると考える。研究開始当初の計画では、遺伝子欠損マウスでの解析を踏まえてバイオマテリアルを用いた組織部位特異的(脊髄損傷部特異的)ノックダウンを計画した。まず一昨年度、遺伝子欠損マウスでの脊髄損傷後修復が、我々の当初想定以上に回復を示し、その機能メカニズムを解析する中で、グリコサミノグリカン転移酵素遺伝子群の網羅的解析を集中的に続けた。また、昨年度バイオマテリアルを用いた機能回復実験を進める中で、ノックアウトマウスでの想定以上の回復効果を示していたこと、さらにそのメカニズムが網羅的発現解析からある程度つかめていたこともあり、RNAiによる遺伝子ノックダウンによってマウスの損傷後修復を示すことができ、当初計画以上の進展を見せた。当初はアデノウイルスなどの強制発現系を用いる予定であったが、これを用いずしても人為的な遺伝子制御が可能となった。回復のメカニズムを一昨年に徹底して検討した成果もありこれまでに当初計画を超えた成果をあげることができている。これらを踏まえてさらにCSを含むグリコサミノグリカン遺伝子の発現制御メカニズムにも当該研究課題期間中に踏み込めることとなった。研究当初計画では、遺伝子欠損マウスでの解析を踏まえて研究後半にバイオマテリアルを用いた組織部位特異的(脊髄損傷部特異的)ノックダウンを計画していた。遺伝子欠損マウスでの脊髄損傷後修復機能が想像以上に進んだこと、さらに計画のアデノウイルスを用いた遺伝子抑制実験を進めたうえでアデノウイルス自体が持つ生体に及ぼす炎症性から、急遽、バイオマテリアルを用いたノックダウン(遺伝子抑制)実験を開始した。さまざまな材料の組み合わせから想定以上の進展を示すシステムの構築に成功した。
分子凝集体表面の電子状態

平成14年度の目標は新しく導入した超高真空複合分析装置を用いて、電子状態及び振動状態解析により表面反応を追跡することである。本年度は特にメタンやハロゲン化炭化水素の凝縮体表面に焦点を絞った。氷表面に吸着させたハロメタンの振動状態についてHREELSによる解析を行った。昨年度の研究でトリクロロメタンは低温では氷表面上に吸着し、昇温することによって一部が氷内部に拡散することを明らかにしたが、それぞれの過程で下地である氷のOH伸縮振動状態が大きく異なることがわかった。現在、電子状態の結果と併せて解析を進めている。Pt(111)表面に凝縮させたジクロロエタンの電子状態及び振動状態についてメタステーブル原子電子分光とHREELSによる解析をおこなった。1,2-ジクロロエタンはtransとgaucheと呼ばれる異性体が存在する。気相では前者の方が安定であるが,吸着相ではその存在比が大きく異なることが分かった。すなわち、吸着のごく初期ではgauche形が支配的であり、単分子層形成時はtransとgaucheが混在し、第2層以上ではtrans形が安定配座となる。現在、これらの結果を双極子-双極子相互作用の立場から解析を進めている。メタン凝縮表面にメタステーブル原子を衝突させ、それに伴う化学反応をHREELSを用いて追跡した。He^*(2^3S)の照射により、表面に存在するメタン分子は減少し、何らかの表面反応が誘起されていることが確認された。現在、精力的に実験、解析を進めている。なお、前年度の課題であった溶媒分子の凝集体表面の結果を論文にまとめた。(11.研究発表を参照)また、ドナー・アクセプター電荷移動薄膜系の蒸着分子であるメタロセンについて論文をまとめた。(11.研究発表を参照)平成12年度の目標は、不活性分子の凝縮体表面に焦点を絞り、この系で展開される様々な現象-例えば、吸着分子間相互作用、凝集機構、化学反応-を明らかにすることである。Ni(111)表面に凝縮させたKr、Xe原子層の電子状態についてメタステーブル原子電子分光による解析をおこなった。その結果、希ガスの原子層が数層になると、凝集相は結晶相と同様に、絶縁体になる。ここでは、He^*(2^3S)ほぼ完全にペニングイオン化過程を経て脱励起し、価電子バンドのみが観測にかかる。ところが、1-2層の領域では、価電子バンドからの1電子放出以外の構造も出現することが分かった。これは層の厚さによって、凝集体表面最外層の電子状態が変化することを示す。詳細な解析を始めている。また、このような不活性分子の凝縮体表面への吸着現象に対して予備的な実験をおこなった。最も単純な系としてXe凝縮層へのAr吸着を測定し、バンド幅や凝集機構について考察を進めている。装置面では、μメタルチャンバーの設計をおこない、現在、振動解析用のHREELS装置とともに製作中である。さらに、次年度の研究課題に備えて、トリクロロメタン、トリフルオロメタンの気相におけるスペクトルの測定を終えた。平成13年度の目標は溶媒分子の凝縮体表面に焦点を絞り、この系で展開される様々な現象-例えば、吸着分子間相互作用、異種分子の溶解過程、化学反応-を明らかにすることである。Pt(111)表面に凝縮させた氷表面の電子状態についてメタステーブル原子電子分光による解析をおこなった。その結果、吸着初期にはH_2O分子由来のバンドが3本観測されたが、3a_1バンドは高結合エネルギー側に大きくシフトし、基板との結合に重要な役割を果たすことが分かった。また、各バンドの幅は凝縮層の厚さとともに拡がり、結晶性を高めるとさらに拡がることを見い出した。現在、これらの結果を水素結合による吸着分子間相互作用の立場から解析を進めている。このような氷分子の凝縮体表面ヘハロメタンの吸着や内部拡散に対して実験をおこなった。その結果、トリフルオロメタンやトリクロロメタンは水素原子を氷表面に向けて配向すること、後者はある温度で氷内部に拡散することなどが明らかになった。さらに、振動解析用のHREELS装置を導入して立ち上げた(direct beam modeでΔE=0.85meV)。これによって、電子状態だけでなく振動状態の解析が行なえるようになり、表面反応の追跡に応用できるようになった。トリクロロメタンはPt(111)表面上でまず3回回転軸を表面平行にして吸着することなどが分かってきた。なお、前年度の課題であった不活性分子の凝集体表面の結果はいくつかの論文にまとめた(業績参照)。

すなわち、吸着のごく初期ではgauche形が支配的であり、単分子層形成時はtransとgaucheが混在し、第2層以上ではtrans形が安定配座となる。現在、これらの結果を双極子-双極子相互作用の立場から解析を進めている。メタン凝縮表面にメタステーブル原子を衝突させ、それに伴う化学反応をHREELSを用いて追跡した。He^*(2^3S)の照射により、表面に存在するメタン分子は減少し、何らかの表面反応が誘起されていることが確認された。現在、精力的に実験、解析を進めている。なお、前年度の課題であった溶媒分子の凝集体表面の結果を論文にまとめた。(11.研究発表を参照)また、ドナー・アクセプター電荷移動薄膜系の蒸着分子であるメタロセンについて論文をまとめた。(11.研究発表を参照)
ナノスケール流動場を用いた生体高分子計測法の開発と数理モデルの構築

これまで,当研究室では蛍光可視化観察法によって二重鎖DNAのナノ構造内の流動現象を明らかにしてきた.しかしながら,提案されている次世代DNAシーケンサなど応用的なバイオナノデバイスでは, ssDNA (Singl-stranded DNA)の使用が想定されるため, ssDNAの微小空間での挙動を解明することは必須である. ssDNAに対しては,二重鎖DNAの観察時に行ったようなインターカレータによる蛍光染色が行えず,直接可視化観察を行うことが困難である.本研究では,末端に蛍光分子を結合したssDNAの揺動現象の可視化観察を行った.蛍光分子一分子レベルの微弱な発光を確実にとらえるためにTIRF (Total Internal Reflection Fluorescence)顕微鏡を用いた.TIRF顕微鏡を用いた場合,観察される領域は基板表面近傍に限られるため,基板表面がDNAの流動に与える影響を考慮する必要がある.本研究では.基板に用いたガラスの表面処理度合がssDNAの拡散に与える影響を確認するため,処理に用いたKOHの濃度を1,5,10,15と変化させ, 24merssDNAの拡散現象を観察した.その結果,ガラス処理に用いたKOHの濃度が低い条件において, ssDNAの拡散係数は小さくなった.これは表面処理が十分に行われず,表面との相互作用が顕著に存在しているためであると考えられる,また,統計的に処理して得られた拡散係数からは,揺動するDNA分子の個々の情報は平均化されてしまい分からない.そこで, 1フレームあたりのssDNAの変位分布を調べた.KOH濃度が高い条件では,変位分布は比較的正規分布であるのに対し,低い条件では正規分布から極端にずれた分布であった.これにより,本実験系における観察では, ssDNAの壁面への吸着的現象と,バルクにおける拡散現象が混在していることが明らかにされた.(抄録なし)当研究室の先行研究として,ナノ流路を用いた一次元拘束下において,λDNAの電気泳動による流動がバルク中と比べて制限されることが明らかになった.この成果をさらに深く理解するために,ナノ流路内でのλDNA流動理論モデルの構築に取り組んだ.ナノ流路中のλDNAをポーラス状の物体であると仮定し,そのλDNAの界面と壁面との隙間に発生する速度分布からλDNAが受けるせん断力を見積もった.観察されたλDNAから,その運動を定常運動であると仮定しλDNAに加わる力の釣り合いを考えてλDNAの速度を導出した.導出した流速は330650nmの深さのナノ流路において実験値と良い一致を示したので,本モデルは新たなナノバイオデバイス創成において有意であると言える.この成果はASME Journal of Fluids Engineering(米国機械学会流体工学雑誌)に掲載された.さらに構築された理論モデルをより微小な実験系に適応するために発展させた.加えて,Euler記述的手法を用いてナノ流路内におけるλDNA流動の新しい理論モデルを提案した.この成果についてはISIN2012(International Symposium on Innovative Nanobiodevice 2012,Nagoya)およびInternational Workshop on Micro/Nano-Engineering 2011(Kyoto)において発表された.また,注目している次世代DNAシーケンサは,単一の生体高分子をナノギャップ電極を有するナノボア間に通過させ,その際のトンネル電流を計測し,塩基配列を読み取るものである.この実用化を考慮すると,DNA-分子レベルでの伸張実現とその現象解明は必須である.そのため,DNA伸長現象の蛍光可視化観察が不可欠であるので,これについてはDNAの片側末端を金プレートに固定するための生化学的手法および流路内に金プレートを有するナノ流路とDNAを伸張させるために内部液体を駆動する実験系の開発を行った.これらの手法の開発により,微小流路内での界面導電現象と,DNA-分子に着目した新たな計測法が確立できると期待される.報告者は前年度までに構築したλDNA流動に関する理論モデルをより実用的なデバイス内におけるDNAの流動解明に応用した.λDNAのナノ流路通過は,ナノ流路間に設置された電極により計測されるイオン電流値の変化によって実験的に確認されているが,流路内の様子を直接可視化観察することは困難であるため,λDNA通過と電流変化との対応には不明な部分があった.報告者は発展させた理論モデルによってこの電流値変化を説明することに成功した.理論モデルによるλDNAの流動予測は実験値との比較的良い一致を示した.将来的なDNAシーケンサなどのナノ・マイクロデバイスは今回対象とした系のように,マイクロスケールからナノスケールまで大きなサイズの差を有するデバイスであることが想定される.このような系では数値計算による解析は,莫大な計算コストがかかる.よって今回行った理論モデルによる解析的なアプローチは,デバイス設計において非常に有用であると言える.この結果は国際雑誌に投稿し現在査読中である.また,提案されている次世代DNAシーケンサは,一本鎖DNAを用いることを想定しているが,一本鎖DNAを対象とした流動観察は未だに十分に行われていない.そこで,将来的なデバイスへ応用することを考慮して,一本鎖DNAに着目した一分子レベルでの流動現象解明も行った.一本鎖DNAでは,二重鎖DNAの観察で行う様に蛍光分子をDNAの塩基対間にインターカレートし可視化を行うことが困難である.報告者は24merの一本鎖DNAの片側末端に蛍光分子であるtetramethylrhodamineを結合・しその挙動を観察することで,熱揺動を可視化することに成功した.

単一蛍光分子の輝度は比較的小さいため,観察には全反射蛍光顕微鏡を用い,また定量的な議論を行うため配列の異なる三種類の一本鎖DNAを観察するなど工夫をした.得られた実験結果から,一本鎖DNAの拡散係数はその塩基配列によって異なる傾向があることを確認した.ここで確立された計測手法は,一本鎖DNAの可視化計測に有効な方法であると考えられる.この方法により,これまで直接可視化観察されなかった一本鎖DNAの流動を計測することが出来る.この関連成果は学術学会で発表された.これまで,当研究室では蛍光可視化観察法によって二重鎖DNAのナノ構造内の流動現象を明らかにしてきた.しかしながら,提案されている次世代DNAシーケンサなど応用的なバイオナノデバイスでは, ssDNA (Singl-stranded DNA)の使用が想定されるため, ssDNAの微小空間での挙動を解明することは必須である. ssDNAに対しては,二重鎖DNAの観察時に行ったようなインターカレータによる蛍光染色が行えず,直接可視化観察を行うことが困難である.本研究では,末端に蛍光分子を結合したssDNAの揺動現象の可視化観察を行った.蛍光分子一分子レベルの微弱な発光を確実にとらえるためにTIRF (Total Internal Reflection Fluorescence)顕微鏡を用いた.TIRF顕微鏡を用いた場合,観察される領域は基板表面近傍に限られるため,基板表面がDNAの流動に与える影響を考慮する必要がある.本研究では.基板に用いたガラスの表面処理度合がssDNAの拡散に与える影響を確認するため,処理に用いたKOHの濃度を1,5,10,15と変化させ, 24merssDNAの拡散現象を観察した.その結果,ガラス処理に用いたKOHの濃度が低い条件において, ssDNAの拡散係数は小さくなった.これは表面処理が十分に行われず,表面との相互作用が顕著に存在しているためであると考えられる,また,統計的に処理して得られた拡散係数からは,揺動するDNA分子の個々の情報は平均化されてしまい分からない.そこで, 1フレームあたりのssDNAの変位分布を調べた.KOH濃度が高い条件では,変位分布は比較的正規分布であるのに対し,低い条件では正規分布から極端にずれた分布であった.これにより,本実験系における観察では, ssDNAの壁面への吸着的現象と,バルクにおける拡散現象が混在していることが明らかにされた.新たなナノデバイスとして,電極間部断面が50×60nmのナノギャップ電極を有するナノ流路内におけるDNAの流動に着目した.これまで用いていたナノ流路は鉛直方向のみがナノスケールであり一次元的な拘束であったが,今回は水平方向にも拘束力が働く流路内でのDNA流動現象に適応できるように,理論モデルを発展させた.このLagrange記述によるモデルに加えて,Euler記述を用いて,実験結果をサポートする新たな理論モデルを構築した.
神経成長因子ファミリー蛋白質の培養成熟ラット中枢コリン作動性ニューロンへの作用

生後2週齢期のラット前脳基底野コリン作動性神経細胞に対するBDNFの生存維持作用について初代培養系を用いて検討した。また、生後8週齢のラットを用い前脳基底野コリン作動性ニューロンをNGF/BDNF存在および非存在下に培養することに成功した。成熟ラット脳からのの培養法は既報に従って行っているが、一部変更し工夫している。細断した組織をパパイン消化の後、細胞の破片を血清密度を変える遠心法で注意深く除き、生細胞を1ウエルに0.5ラット分として48-well plate(培養面積1cm^2のコースター社製または0.65cm^2の住友ベークライト社製、共にあらかじめアストログリア細胞で被膜している)に、まいた。培地は、1μMのcytosine arabinosideを含み、NGF(100ng/ml)存在および非存在下で5日間培養した。培養下のAChE染色による陽性細胞を数えると、NGFの生存維持効果は以前に報告した生後2週齢ラットからの培養前脳基底野コリン作動性ニューロンに対する生存維持作用に比べ低下していた。しかし、その効果は依然認められ、十分な神経繊維の再生を観察した。生後5週齢前後のラットからの培養でも、ほぼ同様の結果を得ている。これらの結果は、以前報告した我々の結果と合わせ考えると、培養下でNGF応答性でみたラット前脳基底野コリン作動性ニューロンの性質は、シナプス形成開始期(E16P3)ではChAT活性促進にみられる分化時期を経た後、シナプス形成終了期(P10P15)ではニューロンの生存維持が最も強く図られ、その後、NGFによる生存維持効果は低いレベルになるものと思われる。脳神経系を構成するニュ-ロン群はその分化・生存維持に種々の拡散性の情報蛋白質群の影響を受けることが知られている。これらの蛋白質は神経栄養因子と呼ばれるが、本研究は、これらの蛋白質因子群が作用する場合に脳神経系の種々のニュ-ロン群の発達段階に応じて、特に成熟ニュ-ロンとなった後、老化して行く過程において、どの様にその作用の違いが生じるかについて、培養ニュ-ロンを用いて明らかにしようとするものである。本年度では、生後2週齢期のラット前脳基底野コリン作動性神経細胞に対するBDNFの生存維持作用について初代培養系を用いて検討した。BDNFはヒトBDNF遺伝子導入CHO細胞株培養上清より、陽イオン交換樹脂monoSを用い部分精製した。精製画分の生物活性は、ラット1718日胚前脳基底野神経細胞におけるアセチルコリン合成酵素(ChAT)活性誘導、および17日胚中脳カテコ-ルアミン作動性神経細胞の生存促進で測定した。また、抗NGF抗体を用いたウエスタンブロット解析も併せて行った。生後3日齢のラット前脳基底野コリン作動性神経細胞は胎仔期のもと同様に、BDNFによって容量依存的にChAT活性が誘導されたが、アセチルコリンエステラ-ゼ(AChE)陽性細胞の生存数には影響がなかった。しかし、細胞密度を低下させると、BDNFの生存促進作用が観察された。一方、生後2週齢期のラット前脳基底野コリン作動性神経細胞では、見かけのChAT活性の上昇を引き起こしているが、これは生存しているAChE陽性細胞数の多さで説明されることから、BDNFはの生存維持作用を示しているものと思われる。以上の結果から、シナプス形成初期の胎仔期から生後3日齢までと、シナプス形成終了期である生後2週齢の時期では、BDNFはNGFと同様に栄養因子作用を示すことが分かった。本研究では、昨年度、生後2週齢期のラット前脳基底野コリン作動性神経細胞に対するBDNFの生存維持作用について初代培養系を用いて検討した。

今年度は、生後8週齢のラットを用い前脳基底野コリン作動性ニューロンをNGF/BDNF存在および非存在下に培養することに成功した。成熟ラット脳からのの培養法は既報に従って行っているが、一部変更し工夫している。細断した組織をパパイン消化の後、細胞の破片を血清密度を変える遠心法で注意深く除き、生細胞を1ウェルに0.5ラット分として48-well plate(培養面積1cm^2のコースター社製または0.65cm^2の住友ベークライト社製、共にあらかじめアストログリア細胞で被膜している)に、まいた。培地は、1μMのcytosine arabinosideを含み、NGF(100ng/ml)存在および非存在下で5日間培養した。培養下のAChE染色による陽性細胞を数えると、NGFの生存維持効果は以前に報告した生後2週齢ラットからの培養前脳基底野コリン作動性ニューロンに対する生存維持作用に比べ低下していた。しかし、その効果は依然認められ、十分な神経繊維の再生を観察した。生後5週齢前後のラットからの培養でも、ほぼ同様の結果を得ている。これらの結果は、以前報告した我々の結果と合わせ考えると、培養下でNGF応答性でみたラット前脳基底野コリン作動性ニューロンの性質は、シナプス形成開始期(E16P3)ではChAT活性促進にみられる分化時期を経た後、シナプス形成終了期(P10P15)ではニューロンの生存維持が最も強く図られ、その後、NGFによる生存維持効果は低いレベルになるものと思われる。
補剛された円形鋼製橋脚に発生する弾塑性座屈および座屈後の挙動に関する研究

本研究は円形断面を有する鋼製橋脚の繰り返し実験を行い,最大耐力ならびに塑性率について考察を加えた.従来の円形鋼製橋脚には補剛材が添付されておらず,阪神淡路大震災では大きな被害が観察された.そこで,円形鋼製橋脚の補剛として縦補剛材が考えら,各機関において実験が実施され,その効果が確認された.本研究では矩形断面鋼製橋脚と同様に,補剛材として内部にコンクリートを充填した円形橋脚の実験を行い,その効果を確認した.また,円形鋼製橋脚の座屈後の挙動が未だに解明されていないことから,荷重履歴を変化させて,座屈後の挙動を調べた.これらの実験より,以下のような結論を得た.(1)コンクリートを充填することにより,最大耐力および塑性率は向上する.座屈発生個所はコンクリート充填率により異なり,充填率が低い場合にはコンクリート上面付近に局部座屈が,充填率が高い場合には橋脚基部付近に局部座屈が観察された.それら局部座屈の発生個所の推定には,本研究で提案されている,最大耐力推定法が有効であることが確認された.すなわち,コンクリートを等価な鋼板に置換し,本報告で提案されているパラメータを用いることにより,コンクリートが充填されている場合にも最大耐力が精度良く推定できることを確認した.(2)荷重履歴を変化させて,座屈後の挙動を調べた所,まず最大荷重については荷重履歴の影響は少ないが,最大荷重時における変位は荷重履歴の影響を大きく受けることが明らかとなった.最大荷重を超えると,劣化現象が観察され,劣化量は繰り返し回数が多いほど大きく,また保有耐力が大きいほど劣化量が大きくなることが確認された.本研究では,これらの現象を再現できる1次元モデルを提案し,実務における動的解析モデルの開発に一石を投じた.本研究は円形断面を有する鋼製橋脚の繰り返し実験を行い,最大耐力ならびに塑性率について考察を加えた.従来の円形鋼製橋脚には補剛材が添付されておらず,阪神淡路大震災では大きな被害が観察された.そこで,円形鋼製橋脚の補剛として縦補剛材が考えら,各機関において実験が実施され,その効果が確認された.本研究では矩形断面鋼製橋脚と同様に,補剛材として内部にコンクリートを充填した円形橋脚の実験を行い,その効果を確認した.また,円形鋼製橋脚の座屈後の挙動が未だに解明されていないことから,荷重履歴を変化させて,座屈後の挙動を調べた.これらの実験より,以下のような結論を得た.(1)コンクリートを充填することにより,最大耐力および塑性率は向上する.座屈発生個所はコンクリート充填率により異なり,充填率が低い場合にはコンクリート上面付近に局部座屈が,充填率が高い場合には橋脚基部付近に局部座屈が観察された.それら局部座屈の発生個所の推定には,本研究で提案されている,最大耐力推定法が有効であることが確認された.すなわち,コンクリートを等価な鋼板に置換し,本報告で提案されているパラメータを用いることにより,コンクリートが充填されている場合にも最大耐力が精度良く推定できることを確認した.(2)荷重履歴を変化させて,座屈後の挙動を調べた所,まず最大荷重については荷重履歴の影響は少ないが,最大荷重時における変位は荷重履歴の影響を大きく受けることが明らかとなった.最大荷重を超えると,劣化現象が観察され,劣化量は繰り返し回数が多いほど大きく,また保有耐力が大きいほど劣化量が大きくなることが確認された.本研究では,これらの現象を再現できる1次元モデルを提案し,実務における動的解析モデルの開発に一石を投じた.本研究においては,補剛された円形断面鋼製橋脚の力学的挙動を明確にすることを主目的としている.本年度は,母線方向に補剛材を添付することにより,円形鋼管を補強している.実験としては,補剛材の本数と寸法を変化させた供試体を作製し,一定の軸力を載荷させた状態で,地震力に相当する横力を変位制御で作用させた.さらに,断面形の差異による力学的挙動の変化について調べるために,角補強された矩形断面鋼製橋脚の実験も数体実施した.また,座屈発生後の耐力劣化特性を解明するために,補剛材のない円形断面供試体を作製し,横力の作用パターンをいろいろと変化させ,載荷方法の違いが劣化特性に与える影響を実験的に調べた.以下に,これまで得られた研究結果を述べる.(1)補剛された円形断面鋼製橋脚の実験より,弾塑性座屈荷重と最高荷重とはほぼ一致していることが確かめられた.ここで,弾塑性座屈荷重とは,座屈発生地点におけろ表面ひずみが急激に反転する時の荷重である.(2)補剛された円形断面鋼製橋脚の最高荷重と,その時点における横方向変位を推定する無次元パラメータを提案し,その妥当性を本実験結果や既往の実験結果を用いて検証し,精度の確認を行った.(3)矩形断面鋼製橋脚においては角捕強が最高荷重や塑性率を高めることが確認できた.(4)最高荷重を過ぎてからの劣化については,繰り返し回数や軸力等の影響を受けることが確認された.劣化を引き起こすメカニズムについて,棒の弾塑性座屈において有名なShanleyモデルを用いて説明を試みている.

本研究は円形断面を有する鋼製橋脚の繰り返し実験を行い,最大耐力ならびに塑性率について考察を加えた.従来の円形鋼製橋脚には補剛材が添付されておらず,阪神淡路大震災では大きな被害が観察された.そこで,円形鋼製橋脚の補剛として縦補剛材が考えら,各機関において実験が実施され,その効果が確認された.本研究では矩形断面鋼製橋脚と同様に,補剛材として内部にコンクリートを充填した円形橋脚の実験を行い,その効果を確認した.また,円形鋼製橋脚の座屈後の挙動が未だに解明されていないことから,荷重履歴を変化させて,座屈後の挙動を調べた.これらの実験より,以下のような結論を得た.(1)コンクリートを充填することにより,最大耐力および塑性率は向上する.座屈発生個所はコンクリート充填率により異なり,充填率が低い場合にはコンクリート上面付近に局部座屈が,充填率が高い場合には橋脚基部付近に局部座屈が観察された.それら局部座屈の発生個所の推定には,本研究で提案されている,最大耐力推定法が有効であることが確認された.すなわち,コンクリートを等価な鋼板に置換し,本報告で提案されているパラメータを用いることにより,コンクリートが充填されている場合にも最大耐力が精度良く推定できることを確認した.(2)荷重履歴を変化させて,座屈後の挙動を調べた所,まず最大荷重については荷重履歴の影響は少ないが,最大荷重時における変位は荷重履歴の影響を大きく受けることが明らかとなった.最大荷重を超えると,劣化現象が観察され,劣化量は繰り返し回数が多いほど大きく,また保有耐力が大きいほど劣化量が大きくなることが確認された.本研究では,これらの現象を再現できる1次元モデルを提案し,実務における動的解析モデルの開発に一石を投じた.
人工呼吸器使用患児の在宅療養へ向けた支援プログラム開発

目的は非侵襲的陽圧換気療法(NPPV)を使用する筋ジストロフィー患者の慢性ストレスとQOLを入院と在宅の療養者に調査し、在宅移行支援に向けた看護の一助とすることである。NPPV使用患者と健常者を対象に起床時唾液コルチゾールとSFー36を用いた健康関連QOLを調査した。結果、慢性ストレスの指標となる起床時コルチゾール反応(CAR)は、健常者群より患者群(入院療養者と在宅療養者)でCARが有意に減弱していた。SF36のGHは入院療養者において在宅療養者より有意に高く、在宅療養者と比較し入院療養者は健康な生活を送れていると感じていた。在宅療養中、健康感を高めることができる看護の必要性が示唆された。本年度の研究では入院、在宅の療養環境の違いにおける人工呼吸器使用患者のShort Form 36 Health Survey v.1.2(SFー36)を用いたQOLと唾液中コルチゾールを内分泌学的指標として精神的ストレスの実態把握することを目的とした。A病院で療養している人工呼吸器使用患者とA病院に通院している在宅療養中の人工呼吸器使用患者を対象とした。主治医からは、身体的状態を確認した上で対象者の紹介を得た。紹介を受けた対象者に対し、研究者が研究の趣旨を文書と口頭で説明し、同意を得た。研究期間は、2011年2月9月であった。入院療養者14名、在宅療養者8名から結果を得ることができた。そのうち、唾液不足の1名を除く入院療養者13名、在宅療養者8名の23名を対象とした。平均年齢25歳、性別は男子23名、女子2名であった。外出の有無では、入院対象者は7名が車での外出できないのに対して、在宅療養者は全員が可能であった。SF-36の結果、在宅療養者は入院療養者より、「PF」「RP」「BP」「RE」の点数が高かった。「VT」「SF」「MH」は入院療養者が高く、「GH」では有意に高い結果であった(F=5.141、p<0.05)。唾液中コルチゾールは、全体として起床後30分で上昇し60分後には下降するといったパターンをとった(p<0.01)。この起床時から起床後20分40分にコルチゾールが上昇する起床時コルチゾール反応(CAR : cortisol awakening response )が認められた。今年度後半には、データ数を増やすことを目的として2013年1月3月の期間に調査した。近年、在宅人工呼吸器の普及に伴い、筋ジストロフィー患者の平均寿命は30歳代(青年期)と飛躍的に伸び、その療養の場がかつての施設から在宅中心へと変化している。しかし、症状は進行していくため日常生活自立困難となり、患者や家族は在宅生活を希望しながらも筋症状や呼吸状態の悪化により人工呼吸器を使用する高度医療的ケアを受けるため入院を余儀なくされる状況がある。そこで、人工呼吸器を使用する患者のQOL向上を重要な課題としている。平成23年度は、主に人工呼吸器を使用する患者のQOL向上について資料や文献調査、関連研究の把握を行った。また、実施したこととして、入院と在宅それぞれの療養環境の違いにおける筋ジストロフィー患者のQOL評価としてShort Form 36 Health Survey v.1.2(SFー36)を用いた健康関連QOL調査と唾液中コルチゾール濃度を精神的ストレスの指標としているため、唾液の採取を実施した。精神的ストレスが加わると血液中コルチゾール濃度が上昇し、それに随伴し唾液中コルチゾール濃度も上昇することが報告されている。今回、侵襲を加えることなく短時間で容易に採取できるため、唾液中コルチゾール濃度を測定し、精神的ストレスの客観的指標とした。病院で療養する筋ジストロフィー患者14名と在宅療養中の患者各8名に対して、生活パターンと健康関連QOLについての質問紙調査(SFー36)実施と通常の生活を行う日に唾液を採取(起床時、起床後30分後、起床後45分後、起床後60分後の1日4回)した。事前に担当者が訪問して方法の説明を行い、医師の許可のもとで調査実施した。達成内容として、コントロール群のデータ収集が2012年度で終了できた。しかし、データの分析までできなかったことは目的達成できなかったことの1つである。在宅療養者と入院療養者の二群における唾液コルチゾールの変化は、在宅療養者ではCARのパターンとなるが、入院療養者では唾液採取の4時点での変化があまり認められなかった。慢性ストレス状態や慢性疲労状態ではCARの減弱が生じることも報告されており、今回入院療養者のCARに関して、慢性ストレス状態の可能性が示唆されている。昨年度では、コントロール群との比較を行い、報告することが予定の計画であった。

平成23年度は、入院、在宅の療養環境の違いにおける筋ジストロフィー患児のQOLと精神的ストレスの実態を明らかにすることであった。計画内容の実施としての達成はできているようだが、分析までできておらず、実態の把握とまでいかない結果であった。昨年度に得られたデータを分析するとともに、報告書を作成し、発表すること。また、対象患者の精神的ストレスの軽減を目指した看護介入の方法を探ることが今後の方策である。今後の研究として、病院で療養する筋ジストロフィー患者14名と在宅療養中の患者各8名に対して、生活パターンと健康関連QOLについての質問紙調査(SFー36)実施と通常の生活を行う日に唾液を採取(起床時、起床後30分後、起床後45分後、起床後60分後の1日4回)した。これらのデータ分析を行い、同時にコントロール群からも調査するとともに、QOLに影響する要因を探ることとする。これらのデータから知見を得ることとし、より精神的に健康な在宅療養生活維持を可能とする看護の方法を探ることである。看護方法のあり方に関して、関係者との助言をいただき、より対象者のニーズに応じ、現場での実践可能な方法ができるようにすることが課題である。データ分析に必要な統計ソフトの購入、研究環境の改善のための消耗品購入。収集したデータを保護できるよう鍵付き保管庫の購入。研究者との意見交換、学会参加のための旅費、参加費の使用。報告書作成のための印刷費用。調査のための物品購入と謝金に使用したいと計画している。1.昨年度に引き続き、国内外の文献調査を行うための調査費用に使用する。2.今後得られたサンプルの分析に必要な人件費と物品費に使用する。3.研究で得られた知見を発表する際に関連した費用と学会参加費用、旅費等に使用する。
体の前後軸極性が個々の細胞の極性を同調させるロジックの解明

非対称分裂は細胞の多様性を作る基本的原理である。線虫ではWntシグナルが非対称分裂を制御しており、分裂後βカテニンが片側の娘細胞核に非対称に局在する。この局在が表層のAPC蛋白の働きで非対称に形成された紡錘体によって制御されていることを発見した。細胞質の微小管を調節して核局在を制御するロジックが存在している。線虫の発生ではほとんどの細胞の分裂の際、同様の局在が見られ、細胞が同じ方向に極性化している。表皮幹細胞の同調した極性には4種類のWntが冗長的に働いている。Wntがないと極性方向が異常になるが、Wntを異所発現しても機能できる。極性同調機構は未知のロジックによって制御されている。発生における組織構築の際、細胞は同じ方向に極性化して協調的に移動、分裂をする。しかし、このような細胞極性が細胞外のシグナルによって制御される機構は明らかでない。線虫C.elegansの発生の際、ほとんどの細胞は前後方向に分裂し、運命の異なった娘細胞を作り出す。これらの非対称分裂に必要な細胞の極性はβカテニンなどが細胞内で非対称に局在する新規のWntシグナル経路によって、どの細胞でも同じ方向に同調されている。我々はseam細胞と呼ばれる表皮系幹細胞群の極性が3種類のWnt(CWN-1,CWN-2,EGL-20)によって冗長的に制御されていることを明らかにしている。Wntの三重変異体では、幹細胞は極性化するが、極性の方向が異常になることから、Wntは極性の方向を制御している。またWntのうちCWN-2は体の前方で、CWN-1,EGL-20は後方で発現している。幹細胞は前方から来るWntにも、後方から来るWntに対しても正確に位置情報を読み取って正常に極性化するという驚くべき能力を持っていると考えられる。驚いたことに、後方で発現しているWntを前方で発現させても、正常に機能した。これらの結果からWntは発現場所に応じて特異的な機能を持つと考え、細胞特異的なWntの修飾などの可能性を検討している。驚いたことに、後方で発現しているWntを前方で発現させても、正常に機能する。Wnt依存的な極性協調機構を解明するため、表皮系幹細胞の数、または間隔の異常を指標にRNAi法によるゲノムワイドなスクリーニングを行い数多くの候補遺伝子を同定している。このうち、icd-1とppk-1遺伝子について特に機能解析を進めている。icd-1は新規合成ポリペプチドに結合するβNAC複合体の構成因子であるがその生体内での機能はよくわかっていない。ppk-1はイノシトールリン脂質の一種PIP2を産生するホスファチィジルイノシトールー4リン酸5'キナーゼをコードしている。これらの遺伝子の変異体では幹細胞の極性が異常になる。線虫C. elegansの発生の際、ほとんどの細胞は前後方向に分裂し、運命の異なった娘細胞を作り出す。三種類のWntが冗長的に働き極性方向を制御していることを明らかにしたが、その機構は不明である。