hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒト椎間板性腰痛における椎間板変性および椎間板への神経侵入の分子機構

本研究は,椎間板変性を背景とした慢性腰痛に対する非ステロイド性抗炎症薬であるNSAIDsの細胞外基質分解酵素(MMPs)および神経成長因子(NGF)の遺伝子発現調節に対する効果を明らかにし,慢性腰痛予防,慢性腰痛に対する薬学的治療の可能性を探索することを目的とし検討を行っている.平成25年度までに,ヒト椎間板細胞において,IL-1刺激により誘導されるMMPsおよびNGF発現がステロイド(dexamethason)により強力に抑制されるのに対し,選択的COX-2阻害剤はむしろこれら遺伝子発現を増強させることを明らかにした.また選択的COX-2阻害剤による発現増強はPGE2を添加することにより回復されたことから,PGE2がnegative feedback様にMMPsおよびNGF発現を制御していることを見出した.さらに,これらPGE2の生理活性に関わる受容体の同定を試みたところ,MMPsの発現制御はEP1を介し,NGFの発現制御はEP4受容体を主に介することが明らかとなった.平成26年度は,PGE2の細胞内情報伝達経路に対する効果についてMAP kinaseのリン酸化に着目し検討したところ,PGE2はMAP kinase群のERK, JNKおよびp38のリン酸化を抑制することが明らかとなった.これらの基礎研究成果は,現在臨床で汎用される選択的COX-2阻害剤による腰痛保存治療が,PGE2産生を抑制し,炎症おびび急性疼痛を緩和する一方で,慢性腰痛に関連するMMPsによる組織変性およびNGFによる神経侵入に対しては増悪させる可能性が示唆された.脊椎外科昨年度は,PGE2によるNGFおよびMMPs発現抑制機構について,PGE2受容体であるEP1-EP4の同定を予定どおり完了した.さらに,PGE2と受容体を共有し,腰痛治療に用いられるPGE1およびその誘導体のNGFおよびMMPs発現に対する効果についても検討を行い,PGE1の新規薬理効果の発見へと発展した.昨年度は,ヒト椎間板細胞の培養法の確立およびヒト椎間板細胞における細胞外基質分解酵素およびNGF発現調節機構の解明を研究計画としたが,培養法の確立を行いながら,炎症性サイトカインであるIL-1による当該遺伝子群の発現調節に対する基礎的な研究結果を得ることができた.また,これらの結果をもとに,本年度の研究計画である当該遺伝子群の発現調節機構解明に着手し,予備的な研究結果を得ている.昨年度までの研究結果に基づき,PGE2受容体下流の細胞内情報伝達経路についての解明を行う.また,炎症で活性化されるMAP kinasesやNFkB等の細胞内情報伝達経路に対するPGE2の効果についても検討を行う予定である.今年度は,本研究課題の最終年度であり,専門誌への投稿,国内外学会での発表を行い,研究成果を広く発信しいきたいと考えている.昨年度の研究成果をもとに,本年度以降は細胞外基質分解酵素およびNGF発現の調節機構の解明を試みる.
技能伝承のための触力覚分散協調訓練の生体信号適応制御による円滑化

学習者が他者との体感的インタラクションを実現するため、感覚情報を交換できるようにする。本研究では、複数の糸に張力を与えて反力を提示するデバイスを利用し、触力感覚を再現するインタフェースを構築する。まず、わかりやすく触知できるようにするため、三次元形状を二次元面に展開する可視化技法を考案した。次に、幾何学形状との接触を精度良く再現する触力感覚提示機構を構築し、利用実験による性能評価を実施することによりその有効性を検証した。また、視覚的臨場感を創出するため、ホログラフィを用いた立体像の提示を導入した。立体像を空間投影するための方法を検討し、高いコントラストを持つ像の提示やその安定性の改善を行った。高度な技術や技能の体得には、技を習熟する訓練が必要である。そこで、学習者が指導者を含む他者との体感的インタラクションを通して感覚情報を交換できるようにするため、触力感覚を再現する触力覚インタフェースを構築する。力覚インタフェースとして複数の糸に張力を与えて反力フィードバックを二次元的に呈示する手法を採用しており、このインタフェースを軸にして仮想物体との接触状態に基づく感覚呈示の仕組みを構築している。本年度は、分子構造のような立体構造を持つ三次元形状を二次元面に展開するなど、わかりやすく触知できるように視覚的呈示の効果的手法を設計してきた。二次元面への展開では、三次元形状の重心を軸にして三次元形状の表面を短冊状に区切り、それをメルカトル図法と同じ要領で展開した。力の計算は、表面の静電的な設定と三次元形状の凹凸に基づいて行われ、計算結果が力情報として力覚デバイスに送られる。これにより、三次元形状に関する触知情報を二次元的に呈示できるようになった。三次元形状表面を二次元面に展開して表示する手法は操作の次元を減らして、デバイスの次元に合わせるという意味ではわかりやすくなっており、三次元形状表面と二次元展開面との対応付けを工夫することにより、触力覚情報と整合した視覚情報の呈示が可能になるものと考えられる。体感的インタラクションでは、視覚的臨場感が重要な役割を果たす。そこで、三次元情報を立体的に呈示するシステムについても検討を進め、ホログラフィを用いた立体像の呈示を導入することにした。動画ホログラフィを実現するために、同一の表示素子に複数のホログラムを高速に切替えながら連続表示し、時分割多重により像を再生する方法を採用した。この時分割再生法による再生像の画質改善を図った。学習者が指導者を含む他者との体感的インタラクションを通して感覚情報を交換できるようにするため、触力感覚を再現する触力覚インタフェースを構築する。力覚インタフェースとして複数の糸に張力を与えて反力フィードバックを二次元的に提示する手法を採用しており、このインタフェースを軸にして仮想物体との接触状態に基づく力覚提示の仕組みを構築している。本年度は、奥行きの測定によって取得した現実世界の三次元構造を触知できるようにするシステムを構築し、効果的に触知情報を提示するための仕組みを設計した。力覚インタフェースは二次元的に反力フィードバックを与えるため、二次元的な反力で三次元的な形状を表現する必要がある。一般には、二次元反力を発生するために、三次元形状の勾配が使われるが、幾何学形状との接触を十分に表現するには至っていない。そのため、力積に基づく反力発生の手法を採用した。この手法では、プローブのポリゴン面との接触具合を加味するようになっている。三次元形状を構成するポリゴンの数が多い場合、処理に時間がかかる。そこで、三次元形状面のポリゴンリダクションを実装した。学習コンテンツとして、分子結合において三次元構造を触知するシステムを構築し、視覚情報に整合した触力覚情報の提示を可能にした。そこで、三次元情報を立体的に提示する仕組みについても検討を進めた。動画ホログラフィを実現するため、粘性を持つ媒質を加えた流水や空間に噴霧した霧を使用することにより、立体像を投影できるようにした。揺らぎを軽減したり、視域を広くしたりして、安定した投影像が得られるようになった。技能を習得するには、それに習熟する訓練が必要である。本研究では、体感的インタラクションを通して感覚情報を交換できるようにするため、触力感覚を再現する力覚インタフェースを構築する。力覚インタフェースとして複数の糸に張力を与えることによって反力フィードバックを提示する手法を採用しており、プローブと仮想物体との接触に応じて力覚を提示する。二次元的な反力で三次元的な構造との接触を高精度に提示するため、仮想物体との接触状態に基づいて反力を発生する手法を取り入れた。二次元提示において従来用いられてきた勾配法と比較したところ、接触状態に基づく手法は接触時の衝突効果が反映されやすく、利用者の操作が力覚提示に影響されやすい結果となった。学習コンテンツとして分子の三次元構造を提示するシステムを構築している。三次元構造を二次元反力で提示する際、そのインタフェースが利用性に影響する。そこで、三次元構造を二次元面に展開して両者を表示し、三次元構造と二次元分布との親和性の改善を図った。三次元構造を二次元面に展開するとき、展開対象の三次元形状面を開いた状態にするため、その三次元形状面に切れ目を入れる処理を行った。

複雑な三次元構造に対応するため、終点と始点を指定して編集する手法により、安定的な切れ目生成が可能となった。体感的インタラクションでは、視覚的臨場感が重要な役割を果たす。そこで、三次元情報を立体的に提示する仕組みを検討してきた。人工滝を利用したホログラフィ立体像投影法により、立体動画像を投影するシステムを構築している。立体像の表示を安定的に行うため、人工滝として循環する液体に粘性を持たせた。その結果、従来法に比べて人工滝スクリーンが安定し、立体像の揺らぎが軽減されることを示した。本年度は、力覚インタフェースによる力覚提示の高度化を図るため、昨年度に引き続き力覚フィードバックの制御手法、触力感覚の提示に整合した可視化手法に重点を置いて研究を行った。また、技能の習得では視覚情報が重要であることが改めて認識され、立体像を表示する仕組みを積極的に研究した。力覚フィードバックの制御手法については、三次元形状面の凹凸を二次元的な反力で提示する際、仮想物体の三次元構造との接触状態に基づいて反力を算出する仕組みを構築してきた。評価実験を実施して勾配法と比較することにより、接触状態に基づく手法の方が、利用者の操作に伴う接触時の衝突効果が反映されやすいことなど、その特性を評価した。触力感覚の提示に整合した可視化手法については、分子の三次元構造を提示するシステムを構築し、三次元構造を二次元面に展開する機能を実装してきた。今年度は、複雑な三次元構造にも適用でき、安定的に二次元面に展開できるように処理を改良した。立体像の表示については、動画ホログラフィとして立体像投影を検討し、人工滝を利用したホログラフィ立体投影法を構築してきた。流水に粘性媒質を加えることにより、人工滝スクリーンの安定化を実現した。上記のように研究が進んでおり、「おおむね順調に進展している」と判断した。技能を習得するには、それに習熟する訓練が必要である。本研究では、体感的インタラクションを通して感覚情報を交換できるようにするため、触力感覚を再現する力覚インタフェースを構築する。反力フィードバックは、複数の糸に張力を与えて提示され、二次元的な反力で3次元的な構造との接触を再現する。プローブと仮想物体との接触具合に応じて反力を発生する機構を組み込むため、三次元形状同士の接触と二次元展開面上の濃淡に基づいた手法を提案した。二次元展開面上の濃淡に基づいた手法では、濃淡を勾配と見なして計算する手法と、濃淡を勾配と見なした上でプローブの形状を考慮する手法を実装した。その結果、勾配だけを計算する手法は安定的な動作を示し、プローブ形状を考慮した手法は利用者の操作を力覚提示に反映しやすい結果となった。力覚インタフェースの補助情報として三次元構造を二次元面に展開し、プローブの接触位置を視覚的に表示している。三次元形状を開いた状態にするための切れ目生成処理を、安定的に動作するようにした。協調訓練を効果的に行うため、遠隔で感覚情報を共有する。遠隔通信では遅延が伴うため、これを低減する仕組みとして表面筋電信号から手の動作を推定する枠組みを構築した。手の動作に伴う筋電信号と、そのときの手の動きを赤外線カメラで抽出した骨骼データとを対応付けて記録する仕組みを実装した。
内因性および外因性物質による昆虫GABAリセプタ-の制御

1.内因性制御物質昆虫のGABAリセプタ-リガンド[ ^3H]Ro5ー4864のイエバエ胸腹部P_2画分への時異的結合を指標として,イエバエ頭部から抽出される制御物質の検索を行った.イエバエ頭部ホモジネ-トの25,000g遠心上澄み画分(S)に存在すると思われる制御物質の分子量を推察するために,分子量20,000カットオフ(A)と1000カットオフ(B)の透析膜を用いてS画分を透析したところ,結合阻害活性はAの外液,Bの内液にみられた.したがって,制御物質の分子量は100020,000と推察された.次に,S画分A透析外液をイオン交換樹脂(Amberlite lR120B,lRA410)にかけ,制御物質の分離を検討したところ,両性画分に活性が見られた.また,同液をSephadexGー50カラム(Φ1.5×10cm)にかけ,フラクションコレクタ-で40mlづつ分取して,活性を調べたところ,Fr.No.1・2とFr.No.4の2つの活性ピ-クが得られた.以上の検討を踏まえた更なる精製と,この制御物質がRo5ー4864と同じような昆虫行動抑制活性をもっているかどうかについて検討中である.2.外因性制御物質5ー置換4,6ーdioxatricyclo[7.2.1.0^<2,8>]dodecー10ene類を合成し,中圧分取用送液ポンプなどを使って分離したところ,強い殺虫活性をもつ化合物が得られた.GABAリセプタ-リガンド[ ^<35>S]TBPSを用いて,リセプタ-アッセ-を行ったところ,阻害活性があった.ノルボルネン部分に塩素原子を導入すると,5位置換基が大きい場合活性はなかったが,小さい場合活性があった.このような置換基効果は,塩素原子導入しない場合と逆であった.合成化合物の活性から,作用点には化合物と相互作用する45の重要なサイトがあることを推察した.1.内因性制御物質昆虫のGABAリセプタ-リガンド[ ^3H]Ro5ー4864のイエバエ胸腹部P_2画分への時異的結合を指標として,イエバエ頭部から抽出される制御物質の検索を行った.イエバエ頭部ホモジネ-トの25,000g遠心上澄み画分(S)に存在すると思われる制御物質の分子量を推察するために,分子量20,000カットオフ(A)と1000カットオフ(B)の透析膜を用いてS画分を透析したところ,結合阻害活性はAの外液,Bの内液にみられた.したがって,制御物質の分子量は100020,000と推察された.次に,S画分A透析外液をイオン交換樹脂(Amberlite lR120B,lRA410)にかけ,制御物質の分離を検討したところ,両性画分に活性が見られた.また,同液をSephadexGー50カラム(Φ1.5×10cm)にかけ,フラクションコレクタ-で40mlづつ分取して,活性を調べたところ,Fr.No.1・2とFr.No.4の2つの活性ピ-クが得られた.以上の検討を踏まえた更なる精製と,この制御物質がRo5ー4864と同じような昆虫行動抑制活性をもっているかどうかについて検討中である.2.外因性制御物質5ー置換4,6ーdioxatricyclo[7.2.1.0^<2,8>]dodecー10ene類を合成し,中圧分取用送液ポンプなどを使って分離したところ,強い殺虫活性をもつ化合物が得られた.GABAリセプタ-リガンド[ ^<35>S]TBPSを用いて,リセプタ-アッセ-を行ったところ,阻害活性があった.ノルボルネン部分に塩素原子を導入すると,5位置換基が大きい場合活性はなかったが,小さい場合活性があった.このような置換基効果は,塩素原子導入しない場合と逆であった.合成化合物の活性から,作用点には化合物と相互作用する45の重要なサイトがあることを推察した.
高等学校理科で使える環境・防災教育の副読本の開発に関する研究

高等学校の教員が現場ですぐに使える環境・防災教育のための副読本(全40ページ)を、高校生、高校を卒業したばかりの教員をめざす大学生、教員をめざす社会人、そして現役の教員から頂いたご意見などをもとに教材研究し、作成した。冊子はB5判で、OHCを用いて生徒に提示するためのカラー図版を含む。原則見開きB4判でコピー・印刷して生徒用に配布でき、また授業用の資料やワークシートとして使用に耐えるものである。一部に教員用の資料を含む。新学習指導要領とPISAを視野に入れ、社会的な問題となっている調査力・思考力・判断力・表現力などを育成するために、小論文の書き方とプレゼンテーションの仕方に関する項目を別に設けた。副読本の9項目を以下に不す。I身のまわりの環境(1)青い空をつたえよう(2)水質汚染と地域社会(3)川や池の水を調べてみよう(4)「環境のための地球学習観測プログラム」の紹介IIかけがえのない地球(5)気候変化を予防するIII科学・技術と人間(6)原子力工学と社会IV災害を防ぐ(7)原発震災(8)地すべり、急傾斜地崩壊と土石流V読む・書く・発表する(9)小論文とプレゼンテーション現在の日本において、資源やエネルギー問題を含む環境教育、そして地震を主とする自然災害についての防災教育は緊急かつ重要な課題である。また、新学習指導要領では、調査力・思考力・判断力・表現力などの育成が重視され、さらに社会の変化への対応の観点から環境教育と安全教育について例示されている。研究成果である副読本は、この4月からの新学習指導要領への移行期の教科書を補うだけでなく、これらの課題解決に資すると思われる。利用の便を図るため、大阪府下の高校をはじめとして、関係する機関・大学等(国会図書館を含む)に本副読本を配布した。この3月11日の東日本大震災を深刻に受け止めるなか、本副読本が日本の将来を担う高校生の環境・防災リテラシーの育成に寄与することを確信するものである。
がん細胞死におけるオートファジー/リソソームプロテアーゼの役割

近年、カスパーゼ非依存性の細胞死の経路の存在が指摘され、中でも、オートファジー/リソソームカテプシン群の役割が注目されている。私達は、この点に注目して、細胞死の分子機構をラット褐色細胞腫由来のPC12細胞を用いて検討してきた結果、血清除去に基づくPC12細胞の細胞死には、カスパーゼ依存性の経路と独立して、オートファジーと、その下流でリソソームカテプシンBとD(CBとCD)で制御される細胞死の経路が存在することを示した。本研究では、CDを欠損するマウスの脳や網膜を解析した所、ミクログリアに誘導されるiNOSを介してNOによって神経細胞が死に至ることが分かった。また、CD-/-、CB-/-マウスおよびそれらの同腹の野生型マウスに低酸素-虚血負荷をかけたところ、野生型では、海馬CA1錐体細胞にオートファジーが誘導され、CDが死に行く細胞に強陽性になるが、CD欠損マウスのCA1錐体細胞は虚血/低酸素負荷に耐性になることが分かった。40分間の低酸素負荷により海馬CA1錐体細胞の死が抑制されるマウスの率は、野生型で33%であったが、CD欠損マウスでは80%であった。CB欠損マウスも同様に検討した結果、野生型よりも強く細胞死が誘発される傾向が見られたが、これと有意差はなかった。これらの結果は、私達の仮説を支持するもので、細胞死の分子機構として、オートファジーとその下流にCDが働く細胞死の経路が存在することを示唆している。
森林資源利用のサプライチェーンマネジメントシステムの構築と地域再生

本研究では、森林GISを利用して持続的供給可能量と生産可能量及び木材産業の需要量の推定行い、三者のマッチングによる最適なサプライチェーンマネージメントシステム(SCMS)の構築を目指した。その結果、皆伐、運材距離を50km以内の条件で秋田県の木材産業集積地への原木丸太供給をシミュレーションしたところ、約60年で木材産業が望む径級の原木供給が出来なくなる時期を迎えることが明らかになった。今後は、運材距離の見直しや高成長量が見込める林分の選択的な皆伐等の施業・供給上の設定変更によって最適SCMSの構築を目指す必要がある。本研究の目的は、秋田県のスギ人工林を対象における実質的な持続的供給可能量、労働力及び生産性からみた生産可能量及び木材産業の将来需要量の調査を行い、地域の森林産業の活性化を通して地域の再生を可能にする三者のマッチングによる最適なサプライチェーンマネージメントシステム(SCMS)を構築することである。平成25年度は、秋田県内民有林の詳細な情報を網羅している森林簿を用いて民有林情報を森林地理情報システム(GIS)上で「秋田県スギ資源データベースver.1(仮称)」を構築した。「秋田県スギ資源データベースver.1(仮称)」は秋田県の民有林全域を対象にした「資源量推定」及び「仮想地点への資源供給シミュレーション」を実施するためのツールとして非常に有効性が高く、得られた知見の一部は日本森林学会大会等で発表した。原木供給可能量の推定を以下の方法で行った。これまでに間伐等の施業が行われてきている林齢が30年から60年の計300林班に標準調査地を設定して、胸高直径、樹高、幹曲がりの程度、枯れや虫害の個体数を調査した。その結果、主な径級である15cm40cmの総材積は全体の約86%、これらの中で小径材(16cm25cm)は全体の15.9%、柱適寸材(26cm40cm)は全体の62.9%、大径材(41cm以上)の個体は全体の12.9%であった。一方、利用が制限される曲がり強の個体は全体の8.1%を占めていた。以上の結果を元に製材用材、合板用材及びパルプ・チップ用材への供給可能量を推定すると、製材用材として材積ベースで62.0%、合板用材として材積ベースで29.6%、パルプ・チップ用材として材積割合で8.2%となった。また、調査対象エリアを地理条件を元に9地域に分割してこれらの供給可能量の詳細も算出することでサプライチェーン構築の基礎資料を得た。原木丸太需要量を以下の方法で調査した。能代市及び近郊市町村に立地する製材、合板、集成材工場31社にアンケート調査を実施し、15社から得られた回答を元に一般製材、合板、集成材の各業種に分けて整理・解析した。その結果、スギ原木丸太の消費量が多い製材事業体の場合、幅広い径級を対象に取引を希望する傾向が強いが、その中でも34cm下、特に24cm28cmへの需要が高いことが明らかになった。一方、合板事業と集成材事業体への調査の結果、集成材事業体が自らラミナ生産を志向する場合や製材事業体がラミナ生産を主力と考える場合はそれぞれの事業体が希望する径級が一致していた。また、スギ集成材の量産を考える上で合板事業体との原木丸太の競合の恐れが大きいことも懸念された。平成26年度は、平成25年度に森林地理情報システム上で構築した「秋田県スギ資源データベースver.1」の林分面積等の精度を高めるとともに、林道等の道路情報を加味して「秋田県スギ資源データベースver.2」を構築した。さらに、秋田県緑の産業振興協議会から発行された「秋田県木材関係者名鑑」から特定の地域での原木消費量を概算した上で、「秋田県スギ資源データベースver.2」を用いて、皆伐を主体とした施業を繰り返すことで搬出される木材資源量の将来予測を行い、両者のマッティングを行った。また、通常の施業では林地残材となる根元曲り部分の体積をモーションキャプチャーを利用した方法で推定する方法について研究を行った。その結果、県北の特定の木材産業集積地に間伐履歴を有する7齢級から12齢級までのスギ人工林を皆伐する条件で原木丸太を供給する場合、運材距離を50km以内とすると約50年後には原木供給が出来なくなる時期を迎えることが明らかになった。この状況を避けるためには、今後、皆伐と間伐を効率的かつ計画的に実施するとともに、運材距離を75kmまで拡張する等の集材方法の変更が必要である。また、モーションキャプチャーを利用した方法で林地残材となる根元曲りの体積を精度高く推定することが出来ることを明らかにした。林地残材の利活用を進める上でこの情報は非常に有益なものと考えられる。

これらの知見については、国際学会での口頭発表1件、国内学会でのポスター発表1件の公表を行うとともに、専門学会誌に論文を投稿中(審査中)である。森林資源遺伝学「秋田県スギ資源データベースver.1(仮称)」を構築、秋田県の民有林の「資源量推定」及び「仮想地点への資源供給シミュレーション」が可能となったため。平成24年度は「原木供給可能量」、「生産可能量」及び「将来需要量」の現地調査及びアンケート調査を実施したが、アンケート回収が手間取ったため「生産可能量」及び「将来需要量」の解析が年度内に完了しなかった。現在、ほぼ解析は完了しているが、これらの遅れの為に「区分」は(2)とした。平成26年度は、平成25年度末に秋田県緑の産業振興協議会から発行された「秋田県木材関係者名鑑」を元に最新の「生産可能量」及び「将来需要量」を推計して、「秋田県スギ資源データベースver.1(仮称)」を利用して「原木供給可能量」、「生産可能量」及び「将来需要量」の三者のマッチングによる最適なサプライチェーンマネージメントシステム(SCMS)を構築する。平成25年度は調査対象範囲を秋田県全県に広げて、「原木供給可能量」、「生産可能量」及び「将来需要量」に関するデータの調査・収集を行う。これらの調査・収集は、適宜、秋田県庁、県内の森林組合等の素材生産事業体の協力を得ながら実施する。なお、昨年度(平成24年度)はアンケート調査の回収率が低かった(45%)ことから、アンケート実施の方法、時期、回収方法等を見直して回収率の向上を目指す。購入を予定していた物品の実際の購入価格が安価だったため。平成26年度の物品費として使用予定。該当なし
精神分裂病患者の予後予測指標の臨床心理学的検討

描画の評価に関してのこれまでの研究では、描画の全体的印象が重要であると繰り返し指摘されてきている。しかし、全体を評価する項目があまりに多くては利用することが難しい。いくつの項目で検討してゆくのが有用かということになる。われわれはこれまで活動性、写実性、整合性といった因子にまとめられる11項目を使用してきた。これらの項目は繰り返し使用され、その度に活動性、写実性、整合性の3因子の有用性が指摘されてきている。そこでこれら3因子を予後予測因子として使用することを考えた。そして、3因子を構成する項目を利用することで、描画の評価をおこない、描画間の関係を検討することにした。描画は15名の患者に対し、5回おこなわれた。1回目は入院1ヵ月後、2回目は入院2ヵ月後、3回目は入院5ヵ月後、4回目は2年目、5回目は5年目であった。3回目までは入院早期の時期であるが、この時期を過ぎてほとんどが退院する。しかしその後外来を継続できる群と再入院にいたる群とに分かれる。そこで外来群、再入院群といった予後を描画特徴のどのようなものが予測するかについて重回帰分析によって検討した。その結果、描画特徴を記述する活動性、写実性、整合性といった3つの因子のなかでは、特に写実性が、安定して次の時期の描画特徴を予測していた。そして1回目の写実性が、2回目、3回目、4回目、5回目のいずれの写実性も有意に予測した。この写実性について、外来群と再入院群について分けて検討してみると、外来群では経過の中で2度、再入院群では1度、それぞれ予測性が途切れることが明らかになった。外来群では入院直後と5年経過するころで予測性が失われた。2度予測性が失われることは、入院直後では入院ベースへの構えの変換が、5年目では入院から外来ベースへの構えの変換が起ったと想定した。それに対し再入院群では1度予測性が失われただけであり、構えの変換が一度起ったのみであった。外来で安定した通院を可能にしているのが入院から5年といった長い期間を通しておこなわれた構えの2つの変換と考えられた。精神分裂病患者(統合失調症恵者)における予後予測のためあ臨床心理学的資料を得るために、患者に対し入院後の3つの異なる時期に描画テスト(バウム・テスト)を実施した。実施時期は入院後の比較的安定した時期を1回目とし、2回目はそれより1ヵ月後、3回目はさらに3ヵ月後に実施した。通常、6ヶ月が一応の治療の目安になり、この期間の治療がその後の経過に大きな影響を与えると考えられているために、それら3回の描画は、入院後6ヵ月以内におこなわれるように設定した。研究への参加者は40名の入院患者であった。患者には検査をおこなう趣旨(改善の傾向を把握し治療に役立てるため)を説明し同意を得た。得られた計120枚の描画は心理学科の学生28名が先行研究(横田ほか、2002)で使用した評価尺度を使用して評価した。3回それぞれの描画時期ごとに尺度の因子分析を行ったところ、先行研究と同じ3因子、活動性、写実性、非統合性が安定して得られた。

このことは、描画特徴は、入院後の6ヶ月の間、同一の因子構造をもった評価尺度で評価可能なことを示している。これまでの研究では発症から医療機関への受診までの期間が予後に影響するとの知見が報告されている。このことを明らかにするために発症後から入院までの期間を短期(6ヶ月未満)と長期(6ヶ月以上)に分け、上記描画特徴の推移に違いがみられるかどうかを今後検討する予定である、現在研究参加者の主治医に依頼し、受診までの期間を調査している。さらに今後、上記の尺度を使用し、参加者を治療経過(入院・退院・退院後再入院)にしたがって群分けし、描画特徴の経過的差異を調べ、描画テストによる予後予測指標を明らかにする。精神分裂病患者38名について入院後3回描画を求めた。1回目は入院直後比較的安定した時期、2回目はそれから約1ヶ月後、3回目は2回目からほぼ3ヵ月後であった。これら計114枚の描画を、大学生28名(男性16名、女性12名:平均年齢26.1歳)が12項目の評定尺度を使用して評価した。12項目の評定尺度では3つの因子、活動性、写実性、非整合性が得られた(それぞれのクロンバックのαは0.786,0.730,0.766)。そこで活動性、写実性、非整合性の3因子ごとに描画特徴を得点化し、それらの得点を使用し、1回目の描画特徴が2回目のそれを、そして1回目と2回目の描画特徴が3回目のそれを予測できるかどうかフォワード・セレクション法による回帰分析をおこなった。その結果、描画の安定した予測指標としては写実性が得られた。すなわち2回目の写実性は1回目のそれによって予測され、3回目の写実性は2回目のそれによって予測されていた。これに対し、活動性では、2回目のものは1回目のものによって予測されたが、3回目のものも1回目のものによって予測されていた。非整合性に関しては、3回目のものが2回目のものに予測されていたが、2回目のものは先行のものによって予測されてはいなかった。以上のように、描画特徴は、3つの特徴に分けられ、それらの特徴によって、予測のされ方が異なっていた。さらに患者が初発か再発か、また入院までの期間が6ヵ月以内かそれ以上かによって分け、同様な予測の検討をおこなった。その結果、初発が6ヶ月以上のものでは、2回目、3回目の活動性を先行する描画の写実性が、6ヵ月以内のものあるいは再発のものではいずれも2回目、3回目の活動性を先行する活動性が予測していた。写実性、非整合性に関しては、そのような差異はみられていない。このことは発症後6ヶ月以上での入院では描画特徴を予測しにくくすることを示している。描画の評価に関してのこれまでの研究では、描画の全体的印象が重要であると繰り返し指摘されてきている。しかし、全体を評価する項目があまりに多くては利用することが難しい。いくつの項目で検討してゆくのが有用かということになる。われわれはこれまで活動性、写実性、整合性といった因子にまとめられる11項目を使用してきた。これらの項目は繰り返し使用され、その度に活動性、写実性、整合性の3因子の有用性が指摘されてきている。そこでこれら3因子を予後予測因子として使用することを考えた。そして、3因子を構成する項目を利用することで、描画の評価をおこない、描画間の関係を検討することにした。描画は15名の患者に対し、5回おこなわれた。1回目は入院1ヵ月後、2回目は入院2ヵ月後、3回目は入院5ヵ月後、4回目は2年目、5回目は5年目であった。
噴火タイプの多様性に関する火道流の数値的研究

火山噴火のタイプには,爆発的なものから非爆発的なものまで非常に幅広い多様性があり,その多様性が生じるメカニズムを明らかにすることは,噴火の推移の予知などにおいて重要である。本研究では,多様な噴火タイプを生む要因の一つである,火道内における気相・液相間の相対運動(液相マグマからガスが分離する過程,以下,脱ガス過程と呼ぶ)を考慮した一次元定常火道流モデルを用いて,噴火タイプの多様性が生じるメカニズムを調べた。火道流モデルに対する数値解析の結果,爆発的噴火と非爆発的噴火に対応する火道流の定常解が存在し,マグマの性質や地質条件に依存して,存在し得る定常解の組み合わせが多様に変化することがわかった。本研究では,火道内の流れを支配する力学的バランスを解析的に明らかにした。それを用いることによって,気相・液相問の相対運動を考慮した火道流の問題は,与えられた境界条件のもとで,無次元数γとε,その他のマグマの性質・地質条件の関数として,無次元噴出率αを求める問題として定式化できることを明らかにした。ここでαは火道壁からの摩擦抵抗とマグマの荷重の効果の比を表し,γは(火道半径)2/(液相の粘性)の効果を表すパラメータ,εは縦方向への脱ガス過程が生じている領域における火道壁からの摩擦抵抗と気液間の相互作用力の効果の比として定義され,脱ガスの効果を表すパラメータである。γとεはマグマの性質・地質条件のみによって決定される。この定式化を用いることによって,多様な噴火タイプに対応する定常解を系統的に求めることができる火道流の解析的解法を導出した。解析的解法をもとに,γ,ε,火道の長さからなるパラメータ空間において,定常解の組み合わせとマグマの性質・地質条件の関係を示すレジームマップを導出した。このレジームマップを用いることによって,ある特定の噴火タイプが生じ得るマグマの性質や地質条件を明らかにすることが可能となった。以上によって,観測事実との比較に耐えうる火道流の理論モデルを構築することができた。実際に本研究の解析結果と観測事実との比較を行ったところ,両者がよく一致する結果が得られた。火山噴火のタイプには、爆発的なものから非爆発的なものまで非常に幅広い多様性があり、その多様性が生じるメカニズムを明らかにすることは、噴火の推移の予知などにおいて重要である。本研究では、火道内のマグマの流れにおける気相・液相間の相対運動の効果によって、多様な噴火様式が生じるメカニズムを、火道流の数値モデルを用いることによって明らかにした。溶岩ドームを形成するような珪長質マグマによる非爆発的噴火は、火道内においてマグマからガスが効率的に抜ける(脱ガスする)ことによって生じる。本研究では、気相・液相間の鉛直方向の相対運動、すなわち縦方向への脱ガス過程を考慮した一次元定常火道モデルを構築した。その結果、あるマグマ物性・地質条件のもとで、噴出率の違いによって爆発的噴火と非爆発的噴火に対応する多重定常解が存在することがわかった。また、火道内における流れの構造の一般的な特徴を調べるために、気相・液相間の相対速度や流れの圧力勾配を支配する力学的バランスを解析的に明らかにした。この力学的バランスを用いることによって、非爆発的な噴火に対応する定常解が存在する条件を特定できる、新しい無次元パラメータを解析的に導出した。このパラメータを用いることによって、縦方向の脱ガスの効果によって非爆発的噴火が生じ得るマグマ物性や地質条件を明らかにすることができる。本研究の結果、マグマの粘性が高いほど、また火道の半径が小さいほど、縦方向への脱ガスが促進されて、珪長質マグマによる非爆発的噴火が生じやすくなることがわかった。この多様性を生む要因として,火道内における気相・液相間の相対運動,液相マグマからガスが分離する過程(以下,脱ガス過程と呼ぶ)の効果が挙げられる。本研究では,火道流の数値モデルを用いて,これらの効果によって,多様な噴火様式が生じるメカニズムを解析的に明らかにした。本研究では,気相・液相間の相対運動,鉛直方向の脱ガス過程を考慮した一次元定常火道流モデルを構築した。脱ガス過程に関しては,ガスの流路などの微視的なガス浸透構造に依存して,脱ガスが層流状態や乱流状態に変化する効果をモデルに取り入れた。数値解析の結果,非爆発的噴火と爆発的噴火に対応する2つのタイプの定常解が存在し,あるマグマの性質・地質条件のもとでは,これらの定常解が噴出率の違いのみによって多重に存在し得ることがわかった。また,マグマの性質・地質条件に依存して,存在できる定常解の組み合わせは多様に変化する。本研究では,火道内の流れを支配する力学的バランスを解析的に明らかにして,それを用いることで,火道流の定常解を系統的に得ることができる解析的手法を求めた。これによって,鉛直方向への脱ガス過程によって非爆発的噴火が生じるマグマの性質や地質条件,気液間の相対運動を考慮した場合の爆発的噴火におけるマグマ破砕面の深さや噴出率などを,数値計算なしに解析解を用いて求めることが可能となった。

本研究では,多様な噴火タイプを生む要因の一つである,火道内における気相・液相間の相対運動(液相マグマからガスが分離する過程,以下,脱ガス過程と呼ぶ)を考慮した一次元定常火道流モデルを用いて,噴火タイプの多様性が生じるメカニズムを調べた。火道流モデルに対する数値解析の結果,爆発的噴火と非爆発的噴火に対応する火道流の定常解が存在し,マグマの性質や地質条件に依存して,存在し得る定常解の組み合わせが多様に変化することがわかった。本研究では,火道内の流れを支配する力学的バランスを解析的に明らかにした。それを用いることによって,気相・液相問の相対運動を考慮した火道流の問題は,与えられた境界条件のもとで,無次元数γとε,その他のマグマの性質・地質条件の関数として,無次元噴出率αを求める問題として定式化できることを明らかにした。ここでαは火道壁からの摩擦抵抗とマグマの荷重の効果の比を表し,γは(火道半径)2/(液相の粘性)の効果を表すパラメータ,εは縦方向への脱ガス過程が生じている領域における火道壁からの摩擦抵抗と気液間の相互作用力の効果の比として定義され,脱ガスの効果を表すパラメータである。γとεはマグマの性質・地質条件のみによって決定される。この定式化を用いることによって,多様な噴火タイプに対応する定常解を系統的に求めることができる火道流の解析的解法を導出した。解析的解法をもとに,γ,ε,火道の長さからなるパラメータ空間において,定常解の組み合わせとマグマの性質・地質条件の関係を示すレジームマップを導出した。このレジームマップを用いることによって,ある特定の噴火タイプが生じ得るマグマの性質や地質条件を明らかにすることが可能となった。以上によって,観測事実との比較に耐えうる火道流の理論モデルを構築することができた。実際に本研究の解析結果と観測事実との比較を行ったところ,両者がよく一致する結果が得られた。
高次光励起による光応答性分子結晶のフォトメカニカル新現象の開拓

本研究では、フォトクロミックジアリールエテン結晶およびアモルファス固体が複数の光励起(複合光励起)によって複雑に光応答する分子システムを構築し、フォトメカニカル新現象の創出とメゾスコピック領域における実働的な光駆動マイクロマシンの創製を目指している。平成30年度は最終年度にあたり研究の全体をまとめるとともに、フォトメカニカル挙動の偏光照射における偏光方向依存性、ジアリールエテンナノファイバー結晶の作製とフォトメカニカル挙動、ナノポーラス無機材料ーフォトクロミック結晶複合系の巨視的なフォトメカニカル挙動、および特異なフォトメカニカル挙動の創出について検討した。まず、光誘起屈曲挙動を示す結晶に偏光照射すると、偏光方向により屈曲速度に差が見られた。その屈曲速度は分子の電子遷移モーメントと偏光方向との関係に依存し、分子吸光係数の大きい方向の偏光をあてると結晶表面付近で高い反応率を示し屈曲速度が速いが、分子吸光係数の小さい方向の偏光をあてると結晶表面から結晶内部まで反応が進行し屈曲速度が遅いことが明らかとなり、結晶表面からの反応深さが屈曲速度に重要な役割を果たしていることを明らかにした。次に、ナノポーラス無機材料のポーラス中にジアリールエテンを結晶化させることに成功し、いくつかのジアリールエテンではナノサイズであるにもかかわらず、光誘起屈曲挙動を示すことが明らかとなった。さらに、それらの複合材料に直接光を照射すると、複合系の状態のまま屈曲挙動を示すことが明らかとなり、巨視的なフォトメカニカル挙動の実現に成功した。また、ジアリールエテン分子に長鎖アルキル基を導入し、その結晶のフォトメカニカル挙動を検討したところ、照射方向によって異なる屈曲速度で屈曲することが明らかとなった。これは結晶形状が重要な役割を果たしており、表面と裏面への光照射によって屈曲速度が変わることを明らかにした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成26年度には、結晶への金コーティングを試み、その屈曲挙動、耐久性、および金コーティングを利用した電気スイッチングを試みた。金コーティングの厚みの増加で屈曲速度は低下し、結晶厚みと屈曲速度および金コーティング厚みと屈曲速度との関係を明らかにした。また、屈曲による金コーティングの亀裂は確認されず、数十回の繰り返しにも耐えることを確認した。さらに、屈曲を利用した電気スイッチングにも成功し、論文執筆を行った。さらに、結晶の屈曲における照射波長依存性について検討した。1個の同一結晶において、照射波長が異なると全く異なる屈曲挙動を示した。そのメカニズムの解明を行い、現在論文執筆を予定している。さらに、熱的相転移を示す結晶を見出し、フォトクロミック反応が相転移をアシストしていることを明らかにし、論文執筆を行った。アモルファアスマイクロファイバーの屈曲挙動についても現在研究を進めている。平成27年度には、主に、光誘起結晶屈曲現象における照射波長依存性、様々な分子構造のジアリールエテン結晶の屈曲挙動の定量的評価、および光誘起屈曲挙動の特異な現象について検討した。照射波長依存性については、照射波長における吸収係数が異なるため結晶表面からの反応深さが異なるため、照射波長に応じて異なる屈曲挙動を示した。具体的には365 nmの光を照射すると光源に向って屈曲し、可視光照射により元に戻った。一方、380 nmの光照射により光源から遠ざかる方向にわずかに屈曲し、その後光源側へ屈曲することが認められた。さらに、可視光照射方向を変えることにより異なる屈曲挙動を示すことが明らかとなった。これらの違いは、結晶内部への反応深さの違いにより説明でき、反応メカニズムと屈曲メカニズムの両面から考察できた。様々な分子構造のジアリールエテンの屈曲挙動の定量的評価では、6種類のジアリールエテンの屈曲速度を結晶厚み依存性も含めて検討した。その結果、2種類のジアリールエテンでは光源から遠ざかる方向に屈曲し、残りの4種類のジアリールエテンでは光源側に屈曲を示した。屈曲速度を評価するためのパラメータとして反応深さと膨張率・収縮率の2つを導入し、屈曲速度の評価を行った。これらの研究成果を論文執筆した。さらに、いくつかの屈曲挙動の特異な現象について明らかにし、現在論文投稿中である。本研究では、光応答性フォトクロミック分子結晶の結晶成長、光誘起結晶変形、相転移などの固体機能物性変化を複数の励起光あるいは時空間を考慮した励起によって、これまでにない新しいフォトメカニカル現象の開拓とメカニズムの解明を行う。平成27年度は、光誘起結晶屈曲現象における照射波長依存性、様々な分子構造のジアリールエテン結晶の屈曲挙動の定量的評価、および光誘起屈曲挙動の特異な現象について検討し、予定通りの進捗状況で成果が得られた。

これらは本研究の計画している複合光励起であり、照射波長の違いや照射方法によって、異なる屈曲挙動を示すことから研究を推進するための重要な成果と考えられる。また、屈曲挙動の特異な現象を見出しており、これまで考えられてきた挙動と予想外の現象が明らかになり、今後の研究の推進に大きく貢献できる。これらに関しては論文執筆済みあるいは論文執筆投稿中であり、平成27年度の既発表学術論文5報、学会発表47件を合わせ、十分な成果を発表しており、おおむね順調に進展している。本研究では、フォトクロミックジアリールエテン結晶およびアモルファス固体が複数の光励起(複合光励起)によって複雑に光応答する分子システムを構築し、フォトメカニカル新現象の創出とメゾスコピック領域における実働的な光駆動マイクロマシンの創製を目指している。平成28年度には、主に、光誘起結晶屈曲現象における2段階屈曲現象の発見およびそのメカニズムの解明、光誘起砕破現象の発見、および蛍光性ジアリールエテン結晶の多形相転移について検討した。具体的には、2段階屈曲現象については、紫外光照射に伴い棒状の結晶が照射光とは異なる方向に屈曲し、さらに徐々に屈曲速度が加速することを見出した。屈曲速度の観察および粉末X線構造解析の結果、結晶内での分子の配列がみだれ相転移が起こっていることが示唆された。光誘起砕破現象については、ウレタン結合を有するジアリールエテン結晶に紫外光を照射すると、高速な結晶砕破現象が観察された。これは光照射によりジアリールエテン分子が光異性化した際に大きなひずみが結晶内部に生成し、結晶の砕破をもたらしたと考えられる。砕破よる結晶の破片の速度は110 m/sであり、高速で結晶が砕破していることがわかる。蛍光性ジアリールエテン結晶の多形相転移に関しては、開環体が蛍光性を有し、閉環体が蛍光性を有しないある種のジアリールエテンが結晶状態でフォトクロミズムをしネさないことを見出し研究を重ねた結果、50°C以上の温度において、相転移することを見出し、その前後での蛍光色はオレンジから黄色に変わることを明らかにした。さらに、それらの蛍光量子収率は溶液よりも高い値を示し、凝集誘起発光であると考えられる。これらは論文執筆を行い掲載された。さらに、いくつかの屈曲挙動の特異な現象について明らかにし、現在論文投稿中である。本研究では、光応答性フォトクロミック分子結晶の結晶成長、光誘起結晶変形、相転移などの固体機能物性変化を複数の励起光あるいは時空間を考慮した励起によって、これまでにない新しいフォトメカニカル現象の開拓とメカニズムの解明を行う。平成28年度は、光誘起結晶屈曲現象における2段階屈曲現象の発見およびそのメカニズムの解明、光誘起砕破現象の発見、および蛍光性ジアリールエテン結晶の多形相転移について検討し、予定通りの進捗状況で成果が得られた。これらは本研究の計画している複合光励起であり、新たな屈曲現象を見出しメカニズムを明らかにしており、今後の研究を推進するための重要な成果と考えられる。これらに関しては論文執筆済みあるいは論文執筆投稿中であり、平成28年度の既発表学術論文8報、学会発表43件を合わせ、十分な成果を発表しており、おおむね順調に進展している。さらに、特筆すべき点として、RSCのCrystEngCommにBackcoverとして研究成果が紹介された。
金属ガラス中の集団運動、パルス通電結晶化に関する研究

ガラス形成能が高くバルク試料の作成が可能ないわゆるバルク金属ガラス(BMG)のZr_<60>Cu_<30>Al_<10>(a-ZCA)、Zr_<55>Cu_<30>Al_<10>Ni_5(a-ZCAN)および早い急冷速度を要するマージナル金属ガラス(MMG)のZr_<50>Cu_<50>(a-ZC)、Ti_<50>Cu_<50>(a-TC)について共鳴的パルス通電結晶化および弾性測定を進め以下の結果を得た。(1)共鳴的パルス通電では、単パルスで結晶化が進展する。(2)a-ZC、a-TCでは結晶化率が大きく、生成結晶粒径も大きい。a-ZCA、a-ZCANでは結晶化率、生成結晶粒径は小さいが、a-ZCAでは特定の時定数のパルス通電では結晶化率は大きくなる。(3)共鳴的パルス通電結晶化では生成したナノ結晶の結晶方位が揃っている。(4)10Hz10kHz域で動的弾性率は大きな低下を示す。その様相は、a-ZCA、a-ZCAN、a-ZC、a-TCで似ている。(4)は、原子の集団運動が共鳴的に励起され、その程度はBMGとMMGで似ていることを意味する。結晶相と比べてガラス相の弾性率は20-40%低いことはBMGとMMGで共通している。これらは、(1)のパルス通電で励起される原子の集団運動の様相はBMGとMMGで共通していることを示唆する。TTT図および(3)は、パルス通電による原子の集団運動励起により結晶相構造が実現することを示唆する。(2)から、2元素金属-金属系MMGのa-ZC、a-TCの非晶質構造と結晶相構造は近く、BMGでは元素数が増えるに従い非晶質構造と結晶相の構造との違いは大きくなると言える。逆に、元素数1の純金属の乱れた構造に関する知見を得る目的で、ナノ薄膜及びナノ結晶について力学物性を調べた。結晶粒界層は200Kから擬弾性が熱活性化されるがナノ構造は熱的に安定で、結晶と粒界の2相共存状態にあるように見える。この概念が金属ガラスへ適用できるか否かは今後の研究課題である。非晶質構造は局所的構造とより大きなスケールでの構造からなっており、それらは本質的な意味での揺らぎに起因していると考えている。金属ガラスと従来型非晶質合金(非晶質合金)について、水素内部摩擦から局所構造の揺らぎに関する知見を追求し、動的弾性率の測定周波数依存性ならびにパルス通電結晶化からより大きなスケールでの構造揺らぎに関する知見を追求した。水素からみた局所構造は金属ガラスと非晶質合金とで似ており、共に奇妙な構造に見える。すなわち、水素拡散の活性化エネルギーが大きく異なる局所構造が共存しておりそれらが独立して観測されることは、活性化エネルギーが低い構造の中に活性化エネルギーの高い構造がケージ状に存在することを示唆している。構造の均一度が高いと考えられている金属ガラスにおいても観測されることは、このような構造は金属ガラス構造の本質であることを示唆する。動的弾性率の測定周波数依存性では、約1Hzから動的弾性率の低下が観測され始め、10kHzまでの間に、複数の極小が観測される。この動的弾性率の低下量、ならびに周波数依存性の概要は、金属ガラスと非晶質合金で似ていた。結晶化体積は、金属ガラスでは例えば0.3%程度で、非晶質合金では例えば1%程度であり、密度揺らぎの絶対値は異なっている筈である。このことは、ガラス転移温度での自由体積の点からは両者は似ていることを示唆する。パルス通電結晶化では、現象の詳細については、金属ガラスと非晶質合金で異なるが、パルス通電結晶化の概要は両者で似ていた。これらの結果は、密度揺らぎには階層性があり、その最小単位の構造は、水素内部摩擦から示唆されるものであること、金属ガラスと非晶質合金ではこれらの概要が全て共通しているごとを示唆している。

結晶相と比べてガラス相の弾性率は20-40%低いことはBMGとMMGで共通している。これらは、(1)のパルス通電で励起される原子の集団運動の様相はBMGとMMGで共通していることを示唆する。TTT図および(3)は、パルス通電による原子の集団運動励起により結晶相構造が実現することを示唆する。(2)から、2元素金属-金属系MMGのa-ZC、a-TCの非晶質構造と結晶相構造は近く、BMGでは元素数が増えるに従い非晶質構造と結晶相の構造との違いは大きくなると言える。逆に、元素数1の純金属の乱れた構造に関する知見を得る目的で、ナノ薄膜及びナノ結晶について力学物性を調べた。結晶粒界層は200Kから擬弾性が熱活性化されるがナノ構造は熱的に安定で、結晶と粒界の2相共存状態にあるように見える。この概念が金属ガラスへ適用できるか否かは今後の研究課題である。
細胞内カルシウム情報伝達機構の分子薬理学的研究

細胞内情報伝達機構において、蛋白質リン酸化反応のカスケードが重要な役割を担っていることが明らかにされつつある。本研究は蛋白化学的、分子生物学的、分子薬理学的なアプローチにより細胞内情報伝達機構における統括的なカルモデュリンキナーゼカスケード理論の確立をめざしたものである。先ず蛋白化学的手法によってラット大脳より発見、精製した新しいカルモデュリン依存性蛋白質リン酸化酵素、カルモデュリンキナーゼV(CaMKV)の酵素学的、生化学的性格を検討した。生理的機能検索のためCaMKVの特異的抗体を作製し、CaMKVの組織分布を免疫組織化学的手法により分析した。次に既知のカルモデュリンキナーゼの活性化メカニズムと大きく異なるCaMKVの活性化因子の存在を発見し、その因子によるCaMKVの活性化メカニズムの検討を行った。更にCaMKVと既知のカルモデュリンキナーゼIV(CaMKIV)との間に相互リン酸化を見いだし、カルシウムイオンをセカンドメッセンジャーとする細胞内情報伝達においてカルモデュリンキナーゼ群のカスケードが統合的に働いていることを示唆した。分子薬理学的アプローチとして我々は特異阻害剤の開発、創製を通してCaM kinaseの数々の生理機能探索を行ってきたが、本研究では新たなカルモデュリン依存性酵素の阻害剤の開発、創製に成功し様々な系に適用することにより特定の酵素の未知の生理機能解明を行った。特に心、脈管機能調節機構の解明を分子レベルで明らかにすることに成功した。次に分子生物学的手法によりMaMKVは既知のカルモデュリンキナーゼIα(CaMKIα)のサブファミリーのメンバーであることを明らかにし、さらにcDNAクローニングにより合計2つのアイソフォーム(CaMKI β, CaMKIγ)のクローンの単離に成功した。現在、これらのアイソフォームの活性化メカニズムを既知のカルモデュリンキナーゼのそれと比較、検討しているところである。カルシウムイオンとその受容体蛋白質であるカルモデュリンによって活性化される新しい蛋白質燐酸化酵素,カルモデュリンキナーゼV(CaMKV)を発見・精製し、更にこの分子を燐酸化し活性化する別のカルシウム-カルモデュリンキナーゼが存在することを示し,新しいカルシウム-カルモデュリン依存性蛋白質燐酸化酵素群活性化メカニズムを解明する上で,CaMKV活性化因子をラット脳から精製し,その酵素学的,生化学的性格について検討し更にその部分アミノ酸配列を決定した.CaMKVは,自己燐酸化によってカルシウム-カルモデュリン依存性活性は増大するが非依存性活性は不変である.ラット小脳より精製したCaMKVを用いて解析すると,自己燐酸化は分子間反応であり自己燐酸化と基質燐酸化能には相関関係がみられた.CaMKV活性化因子自身も自己燐酸化され、熱不安定な性格と部分アミノ酸配列中にキナーゼ部位が存在したこととあわせてキナーゼであると思われた.CaMKV活性化因子はCaMKVをカルシウム-カルモデュリン依存的に燐酸化することによりその活性化機構を調節している.活性化因子によるCaMKVの燐酸化とCaMKVの自己燐酸化反応を解析したところ、共にストイキオメトリカルに燐酸化反応が見られるが活性化因子によるそれの方が短時間で最大に達した.これは生理的条件下におけるキナーゼカスケードを考える上で活性化因子の存在を意味付けるものと考えられる.