hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電流値変化によりターゲットを選択的に検出する単一分子センサの開発

本研究課題は、ナノスケールの距離に配置した2つの金電極間に、導電性ワイヤの中央部に種々のターゲット分子を選択的に認識するための捕捉部位を導入したセンサ分子を配置し、導電性変化によってターゲットを単一数分子レベルで選択的に検出するナノスケールの分子センサを開発することを目的している。導電性π共役分子であるオリゴ(フェニレンエチニレン)骨格中の芳香環上に、捕捉部位として環サイズの違いによって、アルカリ金属イオンを選択的に捕捉できるクラウノファン構造と、また、センサ分子の両端で金電極と接続するためのチオール基を有するセンサ分子を電極間に固定化し、単一数分子レベルでのターゲットの選択的な捕捉によって生ずる電流値変化を観測する。平成18年度は、前年度に合成したフェニレンエチニレンワイヤの片末端に環サイズの異なるベンゾクラウン骨格を頭部に有し、また、もう片末端にアセチル基により保護されたモノチオール骨格を有する3種類の新規センサ分子を、単一成分膜として、または、ターゲットと相互作用しないマトリックス膜中に単一分散状態もしくはドメインとしてセンサ分子を導入した混合二成分膜を作成した。単一成分自己組織化膜に関して、各種表面分析装置(XPSおよび表面IR)により、ターゲットの可逆的な捕捉・放出を確認した。さらに、二成分混合自己組織化単分子膜について、走査型トンネル顕微鏡(STM)観察を行ったところ、比較的環サイズの大きなベンゾクラウン骨格を有するセンサ分子(18BC6および15BC5)では、Na+, K+, Cs+に対する捕捉能に大きな差は見られなかったものの、12BC4骨格を有するセンサ分子については、他のアルカリ金属イオンと比較してLi+の捕捉能が高かった。この結果は、溶液中におけるUV滴定の結果を支持するものである。平成17年度は、フェニレンエチニレンワイヤの片末端に環サイズの異なるベンゾクラウン骨格を頭部に有し、また、もう片末端にアセチル基により保護されたモノチオール骨格を有する新規センサ分子を3種類合成した。さらに、電極を形成する金表面に対するセンサ分子の固定化条件の探索および二次元金表面におけるセンサ分子のアルカリ金属捕捉能を調査するために、脱保護しながら金基板へ導入を行う最適条件の検討を行うことによって、ターゲットと相互作用しないマトリックス分子中にセンサ分子を単一数分子単位で埋め込んだ、二成分からなる自己組織化単分子膜(SAM)を作成することに成功した。この基板について走査型トンネル顕微鏡(STM)観察を行ったところ、三種類のセンサ分子は、マトリックスであるデカンチオールSAMから突出していることが観察された。さらに、Naイオンの捕捉を行いSTM観察を行ったところ、センサ分子の見かけ上の高さは増大し、エタノール洗浄によりNaイオンを除去したとき、再び二成分SAM作成直後とほぼ同じ見かけ上の高さを示すことが観察された。本成果について、シンポジウムにて発表することが決定しており、また、現在論文投稿準備中である。
p97を介したゴルジ体再構成過程におけるVCIP135による脱ユビキチン化の役割

AAA ArPaseであるp97を介した細胞内膜融合において、ユビキチン化が重要な役割を果たしていることは示されているものの、そのメカニズムについては一切明らかとなっていない。本研究課題では、このp97膜融合経路の必須因子として我々の研究グループにおいて新たに同定したVCIP135の脱ユビキチン化の役割を解明することを目的とした。我々はこれまでに、p47とVCIP135を必須因子とするp97膜融合経路は、細胞分裂期後期でのゴルジ体の再構城に必要であることを明らかとしてきた。分裂期後期では非常に多くのタンパク質がユビキチン化されており、間期に向けて脱ユビキチン化されている。これまでの研究により、間期においてもp97を介した膜融合経路が必要であることは示唆されていたがその必須因子は同定されていなかった。今回、我々は新たに細胞周期間期におけるゴルジ体の維持に必須なp97結合タンパク質p37を同定した。これはp47と非常によく似た構造をしており、p97への結合に必要なSEPdomainおよびUBX domainを有している。しかし、p47に存在するUBA domainは存在せず、ユビキチン化が必須でないことが予想された。実際、このp37をアダプターとする新規膜融合経路には、VCIPI35そのものは必要であるがVCIP135のもつ脱ユビキチン化活性は必要でないことを明らかとした。一方、p47を用いる分裂期後期でのゴルジ体再構成には、VCIP135の脱ユビキチン化活性も必要であることを示した。つまり、VCIP135は、膜融合機構そのものには必須な因子であるが、その脱ユビキチン化活性は分裂期でのゴルジ体再構成特異的に必要な機能であることを明らかとした。AAA ATPaseであるp97を介した細胞内膜融合において、ユビキチン化が重要な役割を果たしていることは示されているものの、そのメカニズムについては一切明らかとなっていない。我々はこれまでに、p47とVCIP135を必須因子とするp97膜融合経路は、細胞分裂期後期でのゴルジ体の再構成に必要であることを明らかとしてきた。現在、このp37をアダプターとする新規膜融合経路にはVCIP135そのものは必要であるが、このVCIP135のもつ脱ユビキチン化活性は必要でないことを明らかとしている。このように、ユビキチン化・脱ユビキチン化を必要とする経路(p47/p97経路)と必要としない経路(p37/p97経路)を比較することによりVCIP135の脱ユビキチン化の役割が解明されると考え、新規膜融合経路(p37/p97経路)の膜融合機構の解明を目指している。
真正細菌の主要シグマ因子遺伝子群の構造と機能に関する研究

申請者は、放線菌などの多くの真正細菌が複数の主要シグマ因子遺伝子(rpoD homologs)を持つことを初めて明らかにし、特に放線菌Streptomyces coelicolor A3(2)株の4つの遺伝子(hrdA,hrdB,hrdC,hrdD)についてその構造と発現の様相について解析を進めてきた。また、ゲノミック・サザ-ン解析により、大腸菌、緑膿菌ミクロコッカス属、ノカルジア属、コリネバクテリア属、藍藻類などの多くの真正細菌についてもこのような複数のrpoD相同遺伝子の存在を証明した。植物のクロロプラストの起源と考えられている藍藻類の4つのrpoD相同遺伝子(rpoDI,rpoDII,rpoDIII,rpoDIV)については、これら遺伝子領域のクロ-ン化と塩基配列の決定を行った。また、緑膿菌のrpoD相同遺伝子について構造解析を進めた結果、2つのrpoD相同遺伝子の内、一方が大腸菌の主要σ因子と機能的、並びに構造的に相同な蛋白質をコ-ドしていることを示し、この遺伝子をrpoDAと命名した。また、もう一方のrpoD相同遺伝子についても解析を進め、これが大腸菌の第二の主要σ因子と考えられつつKatF蛋白質を機能的、構造的に相同であることを明らかにした。KatF因子は、その遺伝子の塩基配列から推定される蛋白質の構造がrpoD相同遺伝子のコ-ドする蛋白質と構造的に相同性が高いこと、さらに定常状態における特定の遺伝子の発現を正に制御する遺伝子であることが遺伝学的な研究から示されており、主要σ因子として機能していることが予想されていた。本研究の成果は、(1)多くの真正細菌群において2個以上のrpoD相同遺伝子が存在することを示した。(2)藍藻細菌の4つのrpoD相同遺伝子群の構造を明らかにした。(3)緑膿菌の2つのrpoD相同遺伝子(rpoDA,rpoDB)の構造と機能を明らかにした(4)これらの結果を元にrpoD相同蛋白質の基本構造と生物機能についての提唱を行った。
ヒト大脳皮質におけるコリンアセチルトランスフェラーゼの発現

非神経疾患で死亡し、かつ、死亡直前まで中枢神経機能異常を伴わなかった成人剖検開頭症例(3例、すべて死後8時間以内)から標本を採取し、以下の実験を行った。I.コリンアセチルトランスフェラーゼ(ChAT)の活性開頭後ただちに生標本を採取し、ラジオエンザイムアッセイ法により組織中のChAT活性を測定した。ChATを発現し記憶に深く関わっていると考えられているMagnocellular basalforebrain systemにおいて815.9±671.4p mol/min/mg(平均値±標準偏差)の活性があった。海馬、前葉中回皮質、前頭葉運動野、側頭葉中回皮質、頭頂葉知覚野、後頭葉皮質の各領域ではChAT活性は、それぞれ、248.4±52.1、127.7±20.1、152.7±58.4、110.0±2.6、164.4±9.5、67.7±15.4であった。IIChATの局在(免疫組織化学的検索)4%パラホルム固定、パラフイン包埋標本に対し、私がすでに作成している抗ヒトChATポリクローナル抗体を用いてChATの局在を検索した。Magnocellular basal forebrain systemの大型ニューロンの細胞質が陽性であった。海馬は前方から後方に向かって8分割し検索したが、明らかな陽性ニューロンはみられなかった。前頭葉中回皮質、前頭葉運動野、側頭葉中回皮質、頭頂葉知覚野、後頭葉皮質の各領域中、運動野の一部の大型ニューロンがChAT陽性であった。4%パラホルム固定、パラフイン包埋標本に対し、ジゴキシゲニンあるいは^<35>Sで標識したヒトChATのcRNAプローブを用いてin situ hybridizationを行った。ジゴキシゲニン標識プローブを用いたin situ hybridization法は検出感度が低く、ChAT発現ニューロンを明らかにしえなかった。^<35>S標識プローブを用いたin situ hybridizationでも2週間程度の露光ではグイレンの沈着した陽性ニューロンははっきりしなかったが、34カ月の露光でMagnocellular basalforebrain systemと運動野の大型ニューロンの一部にグレインの沈着が確認された。以上のように、これまでのところ、検索した領域において、Magnocellular basalforebrain systemのニューロンと運動野の一部のニューロンにChAT発現を認めた。
中国西南部産ホウビシダ類の分子系学的解析

筆者は、平成4年度に中国西南部の海外学術調査に加わり、この地域のホウビシダ類を野外で詳しく調べる機会を得た。その結果4新種を含む7種のホウビシダ類がこの地域で確認された。細胞学的研究もあわせて現地で行なったところ、以下のような興味深い事実が見つかった。(1)日本に分布するホウビシダ類のうちホウビシダ、タイワンホウビシダとウスバクジャクの3種は3倍体無配生殖型しか見つかっていなかった。ところが、これらの2倍体有性生殖型が中国西南部で見出された。これらは、日本産無配生殖型の母種である可能性がある。(2)ホウビシダ類の属するチャセンシダ科では、染色体の基本数は、一般的にX=36である。ホウビシダ類だけは、例外的にX=39である。中国西南部のホウビシダ類も一種を除いてX=39に基づくと考えられる染色体数をもっていたが、ラハオシダモドキ(新種、仮称)だけは、n=36の2倍体有性生殖種であることがわかった。チャセンシダ科で広く見られるx=36を原始的状態と考えると、ラハオシダモドキは、原始的ホウビシダということになる。本研究では、分子系統学的解析(rbcLの塩基配列の比較)をこの中国西南部産7種、日本産および東南アジア産ホウビシダ5種、さらに外群としてコタニワタリに適用して、仮説(1)、(2)をテストすることが本研究のねらいとするところである。実際に、rbcLの塩基配列を決定し分子系統樹を作製したところ、まず中国で見出された有性生殖型のホウビシダ、タイワンホウビシダとウスバクジャクは、それぞれに対応する日本産無配生殖型とごく近縁であることが示された。したがって仮説(1)は、今回の分子系統学的解析によって支持された。一方(2)については、ラハオシダモドキはミドリラハオシダと近縁であることが示された。したがってラハオシダモドキは、ホウビシダ類の多様化の初期に分化した原始的な種ではなく最近分化したものであり、仮説(2)は否定された。
3D認知を利用した工学教育・社会技術教育サポート・システムの開発・実装

3D可視化技術の技術教育応用を、以下の2点に整理して行った。1立体視モニタなどの特殊な装置系を必要とするもの2通常のネットワーク・コンピュータシステムでの教育情報の多次元表示1については1-1同一の情報を平面モニタと立体モニタで提示した際の、学習記憶、ならびに疲労については、どちらにも有為な差は見いだせなかった。1-2「3D内視鏡」操作のように、現実に立体視を利用するシステムの学習については、装置系は決定的に重要1-3一般の技術/工学教育の実施に当たっては、幅広い普及などの観点からも情報の多次元表示(すなわち2)が有効との結論にいたった。2については2-1インテラクティブで可動性のある、平面モニタ上での情報構造の立体可視化システム(美馬エンジン)が、東京大学教養学部での情報教育で大きな効果を生み出した。2-2次元の概念を、物理学における解析力学の「一般化座標」にならって拡大し、内部自由度の拡大と考えることで、平面(2D)モニタ上に教育情報の多次元表現を実現した。2-3一般化された次元とは「色彩」「濃度」「網掛け」といった汎用性あるグラフィックの要素であり、これらをxml等のマークアップ言語で指定することで、工学教育における情報の効果的なオンデマンド多次元表現の一般的可能性があることを、「学習知識構造化」として試験実装することに成功した。3D認知の本質的効用は、情報認知時のユーザの認知レヴェルの上昇、すなわち脳の活性化にある。すなわち、加速学習全般に共通するユーザの認知レヴェル上昇を適切に出来させる、汎用システム設計の基礎的準備部分を本年度は遂行した。工学教育全般を考える上では、既存のインターネット環境ならびに普及しているOS,モニタ環境を前提とするほうが応用範囲が広いので、狭義の3Dモニタなどに特化せず、平面モニタ上での情報構造の3D可視化エンジンの、工学教育応用のための準備を進めた。ソラリス環境上で動作する「美馬エンジン」の工学教育版を整備し、それに対応するコンテンツ・カリキュラムシステムの準備を行った。全13回からなる情報リテラシーカリキュラムに対する認知測定実験のパラダイム整備を行い、これを実施(2005年4-7月)する準備を整えた。現在の(とりわけ東京大学)工学系大学院の国際状況をかんがみ、多言語対応の工学知プラットフォーム準備のための1多言語サイト対応準備2自動翻訳機能の効果的援用の準備を進めた。パワーポイントなど単語対単語対応であれば自動翻訳システムは作業時間短縮などに極めて有効であり、この半自動化システムと3次元知識構造化とのシステムインテグレーションを継続して進める。
発生場の将来予測による中長期的な土石流リスク評価手法の開発

地質,地形,土石流の規模,頻度が異なる3つの土石流発生渓流(南アルプス大谷崩,富士山大沢崩,スイスTaschgufer)において,山腹からの土砂生産状況の観測,土石流の材料となる土砂貯留量の観測,土石流の発生・流下状況の観測を行い,土石流の中長期的な予測に用いる「土砂貯留マップ」の作成に必要な調査手法の検討と,基礎データの収集を開始した。また,将来的に土石流シミュレーションを行うために必要な入力データの収集を行った。現地における具体的な観測項目として,まず大谷崩においては,UAV(無人航空機)を用いた地形計測を,山腹からの土砂生産後,さらには土石流の発生後に行い,土石流の材料となる不安定土砂の蓄積状況の経時変化を把握することができた。あわせて,タイムラプスカメラ等を用いた土石流の発生・流下状況の観測を行い,土石流の特性に関するデータの蓄積を行った。富士山大沢崩においては有人機等による地形計測成果を解析することで,不安定土砂の貯留状況の変化を調べた。あわせて航空レーザー計測の成果をもとに,山腹における土砂生産の状況や,土砂の流出状況を調べ,土砂生産や土砂流出と不安定土砂の貯留状況の関係性を検討した。スイスTaschguferにおいては,岩盤の温度や水分量の変化を観測し,岩盤の風化に伴う土砂生産プロセスに関するデータを蓄積した。また,土砂生産土砂貯留土石流の発生・流下に至る一連のプロセスを把握するため,タイムラプスカメラによる観測体制を整えた。これら3つの土石流発生渓流の現地観測と並行して,土石流シミュレーションを行うために必要な入力データ(地形,水文特性等)の収集を行った。南アルプス大谷崩,富士山大沢崩,スイスTaschguferの3つの調査地において,当初の計画にあった現地調査を滞りなく行うことができた。観測体制の構築が完了したほか,一部の観測においてはすでに貴重なデータの蓄積がみられつつある。特にUAV撮影や有人機航空レーザー測量によられた地形情報の解析により,これまで未解明の部分が多かった土石流材料の貯留状況の実態把握を行うことができた。これらの成果については国内外において研究発表を行うことで,成果を公表した。研究者間での協力も役割分担のもと円滑に行われており,土砂生産,土砂の貯留,土石流の発生・流下,シミュレーション,それぞれの項目において,研究を進展させることができた。国内の調査地の管理者である国土交通省や,スイスの調査地で共同研究を行っているジュネーブ大学からも,円滑な研究の遂行に必要なサポートを受けることができた。これまでに築いた現地観測体制を活用し,土石流の材料となる土砂の生産過程,流域内での土砂の貯留状況の経時変化,そして土石流の発生・流下状況についてのデータを蓄積していく。これにより本研究の達成に必要な「土砂貯留マップ」の作成に必要な知見を得る。土石流の発生域での観測であり,観測機器が土砂移動に損傷することも考えられるため,定期的に現地へ行き,十分なメンテナンスを実施する。2019年度からは,不安定土砂の分布状況の将来予測を行う手法についての検討を開始するほか,土石流の発生・流下に関するシミュレーション手法に関する具体的な検討も行う。これまで同様に,研究代表者・分担者間での協力・分業体制のもとで研究をすすめる。観測対象地の管理をしている事業者や,国内外の関連分野の研究者(スイスジュネーブ大学等)との連携のもと,研究を円滑に進行させる。

特にUAV撮影や有人機航空レーザー測量によられた地形情報の解析により,これまで未解明の部分が多かった土石流材料の貯留状況の実態把握を行うことができた。これらの成果については国内外において研究発表を行うことで,成果を公表した。研究者間での協力も役割分担のもと円滑に行われており,土砂生産,土砂の貯留,土石流の発生・流下,シミュレーション,それぞれの項目において,研究を進展させることができた。国内の調査地の管理者である国土交通省や,スイスの調査地で共同研究を行っているジュネーブ大学からも,円滑な研究の遂行に必要なサポートを受けることができた。これまでに築いた現地観測体制を活用し,土石流の材料となる土砂の生産過程,流域内での土砂の貯留状況の経時変化,そして土石流の発生・流下状況についてのデータを蓄積していく。これにより本研究の達成に必要な「土砂貯留マップ」の作成に必要な知見を得る。土石流の発生域での観測であり,観測機器が土砂移動に損傷することも考えられるため,定期的に現地へ行き,十分なメンテナンスを実施する。2019年度からは,不安定土砂の分布状況の将来予測を行う手法についての検討を開始するほか,土石流の発生・流下に関するシミュレーション手法に関する具体的な検討も行う。これまで同様に,研究代表者・分担者間での協力・分業体制のもとで研究をすすめる。観測対象地の管理をしている事業者や,国内外の関連分野の研究者(スイスジュネーブ大学等)との連携のもと,研究を円滑に進行させる。
SドープしたFeSeの高温超伝導機構と量子相転移の高圧下NMRによる研究

鉄系高温超伝導体の発現機構として、「磁気揺らぎ」あるいは「軌道揺らぎ」に起因する説があるが、不幸にも多くの物質において、軌道秩序に関わるネマチック(双晶)相と磁気秩序相がほぼ同時に発現するため、どちらに起因しているか区別がつかなかった。しかし、FeSeにSを8%以上ドープした系では、2GPa (約2万気圧)以下でネマティック相のみ、4GPa以上で反強磁性相のみが現れて、両相の分離が可能になった。申請者は、Sをドープした系を対象に、常圧から7-8GPa程の広い圧力範囲において、核磁気共鳴(NMR)法を行い、発現機構の解明を目指す。現在、12%のSをドープした系については、3GPaまでの圧力下で、核磁気緩和時間やナイトシフト、線幅の測定を完了している。これらの測定から、ネマチック転移温度、超伝導転移温度を確かめることができた。磁気揺らぎに関しては、本来高圧側に反強磁性相があるため、圧力を印加すると、単調に増えることが予想される。しかし、予想に反して、低圧で発達した磁気揺らぎが圧力を加えるといったん消滅して、再び弱い磁気揺らぎが現れることを発見した。つまり、圧力印加とともに、二種類の異なる磁気揺らぎが現れることが、本研究によって初めて明らかになった。これは、圧力印加に伴い、フェルミ面のトポロジーが変化するリフシッツ転移が起こり、フェルミ面のネスティングの様子が変化することに起因していると考えられる。現段階では、高圧側で磁気揺らぎと超伝導転移温度に相関があるかどうかはまだ明確ではない。今後さらに高圧の測定を行う予定である。12%のSをドープした系については、現在3GPaまでの圧力下で、核磁気緩和時間やナイトシフト、線幅の測定を完了している。ネマティック相や超伝導相の転移温度を測定し、磁気揺らぎの温度圧力依存性も得た。3GPaまでの測定は順調に完了している。また、当初予想しなかった新しい結果を得ており、すでに学術誌に出版されている。現在、4 GPaまでの測定を行っている途中である。また、キュービックアンビルを用いたNMR測定に関しては、キュービックアンビル圧力セル、それを装着するプローブが完成している。また、プローブを挿入するクライオスタットで長時間の温調が可能であることも確認できている。キュービックアンビル圧力セルの加圧試験を行い、ビスマスの抵抗測定から7GPまで破損せず圧力を加えられることが分かった。以上の経過を鑑みて、おおむね順調に進展している。今のところ、想定したとおり進展しているため、計画の変更を予定していない。引き続き今まで測定したことを別の組成でも行う。別の組成ではよりSをドープしたFeSeのNMRを行う予定でいる。よりSをドープした系では、低圧側でネマティック相が現れず、広い圧力範囲で超伝導相が単独で存在する。この組成では、反強磁性と超伝導に相関があるかどうかについて、より明確に判明するように思われる。一方、キュービックアンビルに関しては、核磁気共鳴を行う予定でいる。まず、常圧で荷重と圧力の関係をCu2Oの核四重極共鳴法を用いて調べる。次に、信号が見えれば、FeSe系の試料を用いて、4-7GPaの圧力範囲で測定する予定である。年度の前半で、Cu2Oによる圧力校正を完了し、年度後半に鉄系超伝導体を対象として信号検出を目標にしている。

また、当初予想しなかった新しい結果を得ており、すでに学術誌に出版されている。現在、4 GPaまでの測定を行っている途中である。また、キュービックアンビルを用いたNMR測定に関しては、キュービックアンビル圧力セル、それを装着するプローブが完成している。また、プローブを挿入するクライオスタットで長時間の温調が可能であることも確認できている。キュービックアンビル圧力セルの加圧試験を行い、ビスマスの抵抗測定から7GPまで破損せず圧力を加えられることが分かった。以上の経過を鑑みて、おおむね順調に進展している。今のところ、想定したとおり進展しているため、計画の変更を予定していない。引き続き今まで測定したことを別の組成でも行う。別の組成ではよりSをドープしたFeSeのNMRを行う予定でいる。よりSをドープした系では、低圧側でネマティック相が現れず、広い圧力範囲で超伝導相が単独で存在する。この組成では、反強磁性と超伝導に相関があるかどうかについて、より明確に判明するように思われる。一方、キュービックアンビルに関しては、核磁気共鳴を行う予定でいる。まず、常圧で荷重と圧力の関係をCu2Oの核四重極共鳴法を用いて調べる。次に、信号が見えれば、FeSe系の試料を用いて、4-7GPaの圧力範囲で測定する予定である。年度の前半で、Cu2Oによる圧力校正を完了し、年度後半に鉄系超伝導体を対象として信号検出を目標にしている。
電磁場解析のエクストリームスケール・コンピューティングを実現する高速数値解法開発

エクサ時代に適した電磁場問題の高速な数値解析技術確立を目的とし,高性能反復法,多階層領域分割法,多倍長精度計算,曲面細分割,データ圧縮の研究開発,及び個別化医療支援の応用数値実験を研究対象としている.平成30年度の実績は以下の通りである.(a)複素対称線形方程式向けCOMINRES-QLP法の開発を行い,数値実験によってその有効性を示した.特に,MINRES系反復法では反復計算が進むにつれて残差が停滞してしまう問題があったが,悪条件問題では既存手法より効率的に計算できることを示した.(b)多階層DDMの開発として,2階層BDD前処理の開発を継続して実施した.特に,熱伝導ならびに線形弾性体の有限要素解析で得られる線形方程式を用いた数値実験を行い,開発システムの検証を完了した.(c) DD精度演算が複素対称線形方程式の反復法に与える影響評価を継続実施した.特に,IC(p)前処理とDD演算の組合せを評価し,IC(1)前処理と組み合わせると加速パラメータ依存性が弱まり,パラメーターフリーの前処理法として利用できる可能性を示した.また,混合精度COMINRES-QLP法を開発し,特に悪条件問題においては倍精度演算に比べて反復回数と計算時間の両方を削減することに成功した.(d) NICT人体モデルに対して4面体要素細分割で160億自由度規模モデルを用いて,電磁場解析結果の可視化実験を行った.断面,等値面,特定臓器の抽出などにより,汎用PCでも可視化できるまで情報の圧縮が可能であることを示した.また,他の研究課題(17H03256)と連携して,計算電磁気学の専門家を集めた研究シンポジウム「第2回大規模電磁界数値解析手法に関する研究シンポジウム」(2019/03/09-10,宮崎)を主催し,本研究計画に関する情報収集および支援体制の強化に繋げることができた.研究実績の概要で述べた項目(a)(d)はほぼ当初計画通りであり,さらに研究進捗報告を兼ねた研究シンポジウムを主催するなど,おおむね順調に進展していると言える.おおむね順調に進展しているため,当初計画通りに研究遂行していく予定である.また,研究成果の実用性をみるために,電磁気学分野における様々な問題に対しても有効性評価を行う予定である.エクサ時代に適した電磁場問題の高速な数値解析技術確立を目的とし,高性能反復法,多階層領域分割法,多倍長精度計算,曲面細分割,データ圧縮の研究開発,及び個別化医療支援を目的とした応用数値実験を対象としている.平成29年度の実績は以下の通りである.(a)電磁場解析向け高速・高安定な反復法の開発として,MINRES-QLP法に基づく新たな反復法の開発を行い,数値実験によって有効性評価を継続して行っている.また,Schur補元方程式に対する新たな前処理について基礎的検討を行った.新たな前処理の実装は次年度に実施予定である.(b)電磁場解析向け多階層DDMの開発として,2階層HDDMの定式化を行い,数値実験によってその有効性を明らかにした.(c)電磁場解析における多倍長精度計算有効性の解明として,double-double精度演算が複素対称線形方程式の収束性に与える影響を明らかにした.計算条件によっては倍精度演算よりも高速な場合がありうるなど,新たな知見が得られた.(d)高可搬な大規模有限要素解析技術の開発として,OpenSubdivを用いたメッシュ細分割について調査した.高周波電磁界解析に十分な微分可能性を持つ材料境界メッシュを作成するために,継続して調査を進める必要があることが分かった.また,データ圧縮JHPCN-DFに基づくDDM圧縮技法について基礎的検討を完了した.また,他の研究課題(17H03256)と連携して,計算電磁気学の専門家を集めた研究シンポジウム「第1回大規模電磁界数値解析手法に関する研究シンポジウム」(2018/03/17-18,福岡)を主催し,本研究計画に関する情報収集および支援体制の強化に繋げることができた.研究実績の概要で述べた項目(a)(d)はほぼ当初計画通りであり,さらに研究進捗報告を兼ねた研究シンポジウムを主催するなど,おおむね順調に進展していると言える.エクサ時代に適した電磁場問題の高速な数値解析技術確立を目的とし,高性能反復法,多階層領域分割法,多倍長精度計算,曲面細分割,データ圧縮の研究開発,及び個別化医療支援の応用数値実験を研究対象としている.平成30年度の実績は以下の通りである.(a)複素対称線形方程式向けCOMINRES-QLP法の開発を行い,数値実験によってその有効性を示した.特に,MINRES系反復法では反復計算が進むにつれて残差が停滞してしまう問題があったが,悪条件問題では既存手法より効率的に計算できることを示した.(b)多階層DDMの開発として,2階層BDD前処理の開発を継続して実施した.特に,熱伝導ならびに線形弾性体の有限要素解析で得られる線形方程式を用いた数値実験を行い,開発システムの検証を完了した.(c) DD精度演算が複素対称線形方程式の反復法に与える影響評価を継続実施した.特に,IC(p)前処理とDD演算の組合せを評価し,IC(1)前処理と組み合わせると加速パラメータ依存性が弱まり,パラメーターフリーの前処理法として利用できる可能性を示した.また,混合精度COMINRES-QLP法を開発し,特に悪条件問題においては倍精度演算に比べて反復回数と計算時間の両方を削減することに成功した.(d) NICT

人体モデルに対して4面体要素細分割で160億自由度規模モデルを用いて,電磁場解析結果の可視化実験を行った.断面,等値面,特定臓器の抽出などにより,汎用PCでも可視化できるまで情報の圧縮が可能であることを示した.また,他の研究課題(17H03256)と連携して,計算電磁気学の専門家を集めた研究シンポジウム「第2回大規模電磁界数値解析手法に関する研究シンポジウム」(2019/03/09-10,宮崎)を主催し,本研究計画に関する情報収集および支援体制の強化に繋げることができた.研究実績の概要で述べた項目(a)(d)はほぼ当初計画通りであり,さらに研究進捗報告を兼ねた研究シンポジウムを主催するなど,おおむね順調に進展していると言える.おおむね順調に進展しているため,当初計画通りに研究遂行していく予定である.また,研究成果の応用可能性をみるために,電磁気学分野以外にも対象を拡大し,様々な線形方程式に対して数値実験を実施する予定である.おおむね順調に進展しているため,当初計画通りに研究遂行していく予定である.また,研究成果の実用性をみるために,電磁気学分野における様々な問題に対しても有効性評価を行う予定である.第2回大規模電磁界数値解析手法に関する研究シンポジウム
カルモデュリンの情報伝達モード切り替えスイッチ仮説の検証

細胞は環境の要求に応じて多くの細胞機能を適切に制御する必要がある。各細胞機能を一つのシステムとみなせば、この問題はシステム制御の問題として捉えることができる。カルモデュリンはCa2+情報伝達系で重要な役割を持つCa2+結合タンパク質であり、Ca2+と結合することで多種のターゲットタンパク質と結合し、その活性を調節している。多くのターゲットのカルモデュリン結合部位の間にはアミノ酸の一次配列上の相同性がなく、カルモデュリンによる多種のターゲットの認識機構には大きな関心が寄せられている。そこで、カルモデュリンのCa2+存在下、非存在下における多種のターゲットとの結合スペクトラムをin vitroおよびin vivoで測定し、分子遺伝学的手法を用いて、両結合スペクトラムの差の生理的意義を調べることにした。これにより、カルモデュリンの情報伝達モード切り替えスイッチ仮説の検証を目指した。10以上のカルモデュリンのターゲットについてin vitroの実験系で、すなわちゲルオーバーレイ法、免疫沈降法を用いて解析した結果、まず、酵母CaMはCa濃度を感知する「切り換えスイッチ」の役割を担いうる性質を持っていることを明かにした。さらに、Ca非結合型に固定されているCaM (cmd1-6)を使って、Ca非結合型でも結合できる標的タンパク質があること、およびCa非結合型では活性化できない経路があることを示した。以上の結果は、CaMはCa濃度を感知して2種類の異なる機能を果たすという、「切り換えスイッチ」の役割を担っていることを支持している。カルモデュリンの情報伝達モード切り替えスイッチ仮説の検証を行うための予備的実験として、以下の研究をおこなった。出芽酵母Saccharomyces cerevisiaeはaとaと呼ばれる二つの性を持ち、富栄養条件下で接合と呼ばれる過程によって、細胞および核を融合させて接合子を生じる。この過程で細胞外からのCa2+の流入が起こることが知られており、この流入は接合子の生存率の維持に重要であることが示されている。そこで我々は、接合過程におけるCa2+受容タンパク質、CaMの機能を調べるために、21個のCaM変異株について34度における同一変異株同士での接合能を測定した。その結果計10個の変異株が野生株の20%以下という著しい接合効率の低下を示した。次にこれらの変異株が接合過程のどのステップに欠損を持つかを調べたところ、cmd1-228とcmd1-239は接合子の形成、細胞膜の融合は正常であったが、核融合に欠損を示すことがわかった。cmd1-228とcmd1-239の示す核融合の欠損は、nuf1変異株でも見られること、cmd1-228とcmd1-239において著しいNuf1pとの複合体形成欠損がみられること、NUF1優性変異であるNUF1-407がcmd1-228とcmd1-239の接合欠損の抑圧すること、等からcmd1-228およびcmd1-239の接合欠損はNuf1pとの結合能の低下より生じることが明らかになり、この結合能の低下が核融合の欠損を引き起こすことが示唆された。細胞は環境の要求に応じて多くの細胞機能を適切に制御する必要があり、そのメカニズムの解明は分子生物学の最も重要なテーマの一つである。カルモデュリンはCa2+情報伝達系で重要な役割を持つCa2+結合タンパク質であり、Ca2+と結合することで多種のターゲットタンパク質と結合し、その活性を調節する。そこで我々は、カルモデュリンのCa2+存在下、非存在下における多種のターゲットとの結合スペクトラムをin vitroおよびin vivoで測定し、分子遺伝学的手法を用いて、両結合スペクトラムの差の生理的意義を調べることでカルモデュリンの情報伝連モード切り替えスイッチ仮説の検証を目指した。10縁上のカルモデュリンのターゲットについてゲルオーバーレイ法、免疫沈降法を用いて解析した結果、一部情報伝達モード切り替えスイッチ仮説を支持するデータが得られた。ICATを用いた定量的な質量分析については、今後の課題として残されている。

さらに、Ca非結合型に固定されているCaM (cmd1-6)を使って、Ca非結合型でも結合できる標的タンパク質があること、およびCa非結合型では活性化できない経路があることを示した。以上の結果は、CaMはCa濃度を感知して2種類の異なる機能を果たすという、「切り換えスイッチ」の役割を担っていることを支持している。
現代「市民社会論」とフェミニズム-ポスト近代における法と政治のゆくえ-

フェミニズムを「現代市民社会論」の一環としてとらえ直すことを通じて、女性や家族をめぐる様々な問題を検討し、同時にポスト近代における新たな政治のあり方について研究を進めた。具体的には、以下の三つの観点から共同研究およびそれらの統合を行った。<1基礎的研究>昨年度に続き、法学・政治学・現代正義論・政治思想史・法思想史・文学の各分野において,女性がどのように位置づけられてきたかを検討した。そこでは、多くの分野において女性をめぐる様々な問題が充分に検討されずに、理論的にも死角となってきていたことが明らかになった。この死角を埋めるべく、市民論・権利論などの視角から、女性や家族をめぐる問題を法や政治に取り込むためことを目指して研究を進めた。その過程で、女性や家族をめぐる諸問題は、それ自体として検討することは言うまでもなく、国際化と多文化主義の流れのなかで他のマイノリティーがかかえる問題とも関連させた上で、理論化すべきであることが強く意識されるに至った。<2応用的研究>女性の政治参加のあり方・社会保障制度における女性の位置・差別と女性の問題・韓国の婚姻制度における諸問題・多文化主義と国家の中立性などの観点から、具体的な問題をとりあげ、既存の制度がかかえる問題点を明らかにするとともに、現代により相応しい制度のあり方の設計をも射程に入れた研究を行った。その過程で、個別の制度の検討・評価だけではなく、国際比較や比較法的研究や、例えば社会保障制度と民事的な扶養責任の関係などこれまで別の領域と見なされてきた問題・制度の間での比較・検討など、より多角的な研究が必要であることが痛感された。<3研究の統合>今年度は,助成額が少額であったため、札幌・東京・名古屋を相互に訪問するなどの研究交流や、研究代表者・研究分担者が一堂に会しての研究会等は行えなかった。従って、情報の交換・各自の研究の統合は専らインターネット等を介してのものとなった。フェミニズムを「現代市民祉会論」の一環としてとらえ直すことを通じて、女性をめぐる様々な問題を検討し、同時にポスト近代における新たな法や政治のあり方について研究を進めている。<1、基礎研究>法学・政治学・政治思想史・法思想史・文学・正義論の中で女性がどの様に扱われてきたかを検討した。その結果、これまでの研究において女性をめぐる問題が死角となって来ていることが明らかになった。また、国際化と多文化の流れの中で、女性や他のマイノリティーが抱えている問題を検討することを通じて、近代国民国家が担ってきた公共性とは全く異なる新たな公共性の可能性が示された。さらに、女性や家族をめぐる諸問題を法や政治に関する理論の中に取り込むための、これまでとは異なる議論枠組みを作り出すことを目指したが、この点については、今年度のところは、必ずしも具体的な成果を結ぶには至っていない。<2、応用的な研究>女性の政治参加・社会保障制度における女性の位置・家事審判における履行の確保・多文化主義・差別論・アジア研究の観点から、具体的な制度の検討・評価を行った。その結果、ジェンダーに基づく分析の重要性が明らかになった。さらに、そのようなジェンダー分析に基づき、現代に相応しい制度の設計に関しても、研究を進めている。<3、研究の統合>今年度は、研究代表者・研究分担者は、インター・ネットを介してまた、札幌・東京を互いに訪間することにより、積極的に情報交換・研究交流を行った。その結果、思想史研究などの基礎研究と具体的な制度の検討などの応用的な研究との間でフィードバックが行われ、各自が持つ多様な観点が共有された。次年度はさらにそれらを有機的に統合することを目指す。<3研究の統合

>今年度は,助成額が少額であったため、札幌・東京・名古屋を相互に訪問するなどの研究交流や、研究代表者・研究分担者が一堂に会しての研究会等は行えなかった。従って、情報の交換・各自の研究の統合は専らインターネット等を介してのものとなった。
直角アルティン群の埋め込みの研究

道グラフの補グラフに付随する直角アルティン群の任意の直角アルティン群への埋め込みは,定義グラフの間のフル埋め込みに還元されることを示した.直角アルティン群の間の埋め込みの存在に対する障害の構成はまだ少ないので,上記の結果は障害の構成のための今後の指針となるため重要である.さらに,直角アルティン群から写像類群への埋め込みに対する上記の結果の類似を与えた.この類似とBirman-Hilden理論を援用することにより,n個マーク付き球面の写像類群から種数g (>0)の有向閉曲面の写像類群への実質埋め込みが存在するための必要十分条件はn≦2g+2であることを証明した.さらに,n次ブレイド群から種数g (>0)の有向閉曲面の写像類群への実質埋め込みが存在するための必要十分条件はn≦2gであることを証明した.最良の値は,曲面の二重分岐被覆を考えることにより達成される.以上の曲面の写像類群の間の実質埋め込みに関する成果は,研究計画時には全く予期していなかった応用であった.写像類群の実質埋め込みと曲面の位相幾何の密接な関係を示唆する成果ともとれるので,研究に将来性があり非常に意義深い.さて,[Kim-Koberda, 2013]は拡張グラフと呼ばれる道具を用いて直角アルティン群の間の埋め込みの組織的構成方法を与えている.[Kim-Koberda, 2015]では,グラフのはめ込みから直角アルティン群の間の埋め込みを誘導する方法が提案されており,拡張グラフからは得られない直角アルティン群の間の埋め込みが存在することも知られている.本研究において,グラフの間の任意の被覆写像はその補グラフに付随する直角アルティン群の間の埋め込みを誘導することを示した.この被覆写像による直角アルティン群の埋め込みの構成方法が他の方法と本質的に異なるかはまだ分かっていない.曲面の写像類群が2つ与えられたとき,その間に実質埋め込みが存在するか否かという問題がある.この問題への応用は,当初の研究計画では一切予定していなかっただけでなく,曲面の位相幾何で重要なBirman-Hilden理論と本研究を結び付けることができ非常に意義深いものであった.また,本研究の主目的である,直角アルティン群の埋め込みの構成方法をグラフの被覆写像を用いて新たに提案できた.この方法も当初の研究計画では正確には捉えられていなかった.まだ埋め込みを構成する方法として未知数ではあるが,[Kim-Koberda, 2015]で提案された方法よりも具体的かつ組織的であり,今後に期待できる.直角アルティン群の間の埋め込みの研究を主眼に置いて,それを曲面の写像類群の間の実質埋め込みの問題に応用した.しかしむしろ,曲面の写像類群の実質埋め込みの問題への応用を目指しながら,直角アルティン群の間の埋め込みの研究をする方が良い.従って,曲面の写像類群の実質埋め込みの問題を意識した問題設定をしていくことにした.位相幾何的観点から,与えられた2つの写像類群の間に実質埋め込みは存在しないだろう,という状況はよくあるように思われる.これを示す方法を,直角アルティン群の埋め込みの障害の理論を発展させながら考察していく.また,グラフの間の任意の被覆写像はその補グラフに付随する直角アルティン群の間の埋め込みを誘導する,ということを示したが,Kim-Koberdaによる拡張グラフの方法と本質的に異なるか否かを示さなければならない.拡張グラフと被覆写像の関係を明らかにしていきたい.道グラフの補グラフに付随する直角アルティン群の任意の直角アルティン群への埋め込みは,定義グラフの間のフル埋め込みに還元されることを示した.直角アルティン群の間の埋め込みの存在に対する障害の構成はまだ少ないので,上記の結果は障害の構成のための今後の指針となるため重要である.さらに,直角アルティン群から写像類群への埋め込みに対する上記の結果の類似を与えた.この類似とBirman-Hilden理論を援用することにより,n個マーク付き球面の写像類群から種数g (>0)の有向閉曲面の写像類群への実質埋め込みが存在するための必要十分条件はn≦2g+2であることを証明した.さらに,n次ブレイド群から種数g (>0)の有向閉曲面の写像類群への実質埋め込みが存在するための必要十分条件はn≦2gであることを証明した.最良の値は,曲面の二重分岐被覆を考えることにより達成される.以上の曲面の写像類群の間の実質埋め込みに関する成果は,研究計画時には全く予期していなかった応用であった.写像類群の実質埋め込みと曲面の位相幾何の密接な関係を示唆する成果ともとれるので,研究に将来性があり非常に意義深い.さて,[Kim-Koberda, 2013]は拡張グラフと呼ばれる道具を用いて直角アルティン群の間の埋め込みの組織的構成方法を与えている.[Kim-Koberda, 2015]では,グラフのはめ込みから直角アルティン群の間の埋め込みを誘導する方法が提案されており,拡張グラフからは得られない直角アルティン群の間の埋め込みが存在することも知られている.本研究において,グラフの間の任意の被覆写像はその補グラフに付随する直角アルティン群の間の埋め込みを誘導することを示した.この被覆写像による直角アルティン群の埋め込みの構成方法が他の方法と本質的に異なるかはまだ分かっていない.曲面の写像類群が2つ与えられたとき,その間に実質埋め込みが存在するか否かという問題がある.

この問題への応用は,当初の研究計画では一切予定していなかっただけでなく,曲面の位相幾何で重要なBirman-Hilden理論と本研究を結び付けることができ非常に意義深いものであった.また,本研究の主目的である,直角アルティン群の埋め込みの構成方法をグラフの被覆写像を用いて新たに提案できた.この方法も当初の研究計画では正確には捉えられていなかった.まだ埋め込みを構成する方法として未知数ではあるが,[Kim-Koberda, 2015]で提案された方法よりも具体的かつ組織的であり,今後に期待できる.直角アルティン群の間の埋め込みの研究を主眼に置いて,それを曲面の写像類群の間の実質埋め込みの問題に応用した.しかしむしろ,曲面の写像類群の実質埋め込みの問題への応用を目指しながら,直角アルティン群の間の埋め込みの研究をする方が良い.従って,曲面の写像類群の実質埋め込みの問題を意識した問題設定をしていくことにした.位相幾何的観点から,与えられた2つの写像類群の間に実質埋め込みは存在しないだろう,という状況はよくあるように思われる.これを示す方法を,直角アルティン群の埋め込みの障害の理論を発展させながら考察していく.また,グラフの間の任意の被覆写像はその補グラフに付随する直角アルティン群の間の埋め込みを誘導する,ということを示したが,Kim-Koberdaによる拡張グラフの方法と本質的に異なるか否かを示さなければならない.拡張グラフと被覆写像の関係を明らかにしていきたい.
ＩＣＣおよびｃ－Ｋｉｔに着目した腸管神経修復機構の解明

本研究課題では、腸管神細胞を塩化ベンザルコニウム(BAC)処理で損傷させたのちに異所性に出現する新生神経細胞について、特にこの現象がc-Kitミュータントマウス(W/Wv)で顕著に見られることに注目し、その再生メカニズムを明らかにすることを目的としている。近年、神経前駆細胞として想定されているグリア細胞特有タンパクの発現が低下し、神経細胞特有のタンパク発現が増加することにより、前駆細胞が神経細胞になることが報告された。このことを参考に、独自の損傷モデルでも同様の現象が想定されうるか検討した。野生型マウス、W/Wvマウスの小腸を塩化ベンザルコニウムで処理し、損傷モデルとした。野生型マウスにおいて損傷後5日、1週間でSox2+ / PGP9.5- (神経マーカー未発現の前駆細胞と想定される細胞)、Sox2+ /PGP9.5+ (グリア細胞と神経細胞の発現を同時に示す移行期と考えられる細胞)、Sox2- / PGP9.5+ (神経細胞)の3種類の細胞が漿膜下に存在することがわかった。つまり、本損傷モデルでも、グリア細胞様前駆細胞におけるグリア細胞特有のタンパク発現が低下し、神経細胞特有のタンパクが発現することで、前駆細胞が異所性新生神経細胞になり得ることが考えられた。本研究結果は、神経再生メカニズム解明のうち、新生神経細胞のオリジンを明らかにするための重要なヒントとなり得、さらに、再生促進過程におけるc-Kitの関与を理解するための実験を組み立てるにあたり、土台となり得る結果を得ることができた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、腸管神経系を塩化ベンザルコニウム(BAC)処理で損傷させたのちに異所性に出現する新生神経細胞のオリジンを同定するための研究を行った。まず、異所性新生神経細胞の周辺細胞、要素との形態学的インタラクションを明らかにし、新生神経細胞の遊走経路、分化途中の細胞を捉えることでオリジンの理解につなげることを目的とした。特に、損傷後に伸長してくる線維とのインタラクションに注目し、集束イオンビーム走査型電子顕微鏡(FIB/SEM:Focused Ion Beam/Scanning Electron Microscopy)により広範囲の電子顕微鏡レベルでの解析を試みた。そのための準備として、まだ所属機関でのFIB/SEMの設置が新しく、試料作製法の確立や顕微鏡自体の稼働、オペレーション、また3D解析ソフトウェアのセッティングなどに取り組む必要があった。準備に適した材料として、損傷神経細胞内のオルガネラを解析対象とした研究に取り組み、Journal of Comparative Neurology (2017)に発表した。今後は、安定してFIB/SEMを用いた解析が可能になったため、本研究対象の細胞周辺についての解析を行う予定である。また、異所性新生神経細胞と通常の筋層間神経叢の神経節細胞との間にmRNAの発現レベルの差異に注目することで、オリジン同定の手がかりになるのではないかと期待し、異所性新生神経細胞をレーザーマイクロダイセクション(LMD)で分取することを試みた。NADPHジアフォラーゼ活性で、標的とする神経細胞を同定後切片を作製し、RNA解析に耐えるに十分な細胞数を短時間に分取することが必要であった。本研究遂行に必要な顕微鏡(FIB/SEM)の、所属機関での安定した稼働、解析環境を整えることができた。さらに分子生物学的手法にアプローチ可能なレーザーマイクロダイセクションを用いたRNA抽出実験系も開始することができた。本研究では、腸管神経系を塩化ベンザルコニウム(BAC)処理で損傷した後に新たに出現する異所性神経細胞のオリジンの同定とメカニズムの仮説を立てるべく、本年度は主に免疫組織学的手法を用いた研究を行った。野生型マウスを用い、BAC処理を施した後、異所性神経細胞が出現し始めるタイムコースに伴い、c-Kit positiveの細胞が漿膜下に出現することを明らかにした。この細胞は、腸管神経節細胞やグリア細胞、マクロファージなどのマーカーには陰性であるものの、発生段階における腸管神経前駆細胞のマーカーに対し、一部陽性反応を示す所見が得られた。結論を出すにはさらに染色方法の改善、他の抗体の検討が必要であると考えているが、本研究結果から、BAC損傷後の前駆細胞におけるc-Kitの発現が、研究代表者がこれまでに明らかにしたc-kitミュータントマウスでの神経再生の亢進に関与しているのではないかと仮説を立てている。引き続き、異所性神経細胞のオリジンの同定(遊走経路など)と、前述の仮説に基づき、c-Kit発現細胞の分化を阻害するファクターなども明らかにしたいと考えている。また、異所性新生神経細胞の周辺要素の電子顕微鏡レベルでの観察も、細胞間コンタクトを理解するにあたり有益であると考えられる。特に、広範囲の電顕観察が可能な3D電顕の利用を想定しており、昨年度より、新しく所属機関に導入されたFIB/SEMの稼働に関わっている。その結果を国際研究会で発表した。さらに、c-Kit抗体の発現を蛍光で同定後に3D電顕観察に移行するCorrelative-Light-Electron-Microscopy(CLEM)法の確立を継続中である。免疫組織化学的手法を用い、損傷後に新生される異所性神経細胞のタンパク発現について明らかにすることができ、再生メカニズムを解明するための仮説を立てる手がかりを得ることができた。また、広範囲の微細構造解析を行うための新しい電子顕微鏡技法FIB/SEMの稼働および解析を可能にする環境を整えることができた。

本研究課題では、腸管神細胞を塩化ベンザルコニウム(BAC)処理で損傷させたのちに異所性に出現する新生神経細胞について、特にこの現象がc-Kitミュータントマウス(W/Wv)で顕著に見られることに注目し、その再生メカニズムを明らかにすることを目的としている。近年、神経前駆細胞として想定されているグリア細胞特有タンパクの発現が低下し、神経細胞特有のタンパク発現が増加することにより、前駆細胞が神経細胞になることが報告された。このことを参考に、独自の損傷モデルでも同様の現象が想定されうるか検討した。野生型マウス、W/Wvマウスの小腸を塩化ベンザルコニウムで処理し、損傷モデルとした。野生型マウスにおいて損傷後5日、1週間でSox2+ / PGP9.5- (神経マーカー未発現の前駆細胞と想定される細胞)、Sox2+ /PGP9.5+ (グリア細胞と神経細胞の発現を同時に示す移行期と考えられる細胞)、Sox2- / PGP9.5+ (神経細胞)の3種類の細胞が漿膜下に存在することがわかった。つまり、本損傷モデルでも、グリア細胞様前駆細胞におけるグリア細胞特有のタンパク発現が低下し、神経細胞特有のタンパクが発現することで、前駆細胞が異所性新生神経細胞になり得ることが考えられた。本研究結果は、神経再生メカニズム解明のうち、新生神経細胞のオリジンを明らかにするための重要なヒントとなり得、さらに、再生促進過程におけるc-Kitの関与を理解するための実験を組み立てるにあたり、土台となり得る結果を得ることができた。FIB/SEMの稼働が安定したため、本研究対象についての展開が可能である。また、実際にFIB/SEMの解析においては、標的とする場所の明確な同定が必要であることが予備実験で明らかになったため、NADPH染色などで同定した限局されたエリアをFIB/SEM解析できるような方策を検討する。また、LMDについて、腸管壁に対して垂直な切片(通常の切片標本)ではなく、Whole-mountの状態で水平面に切片を作製することで、より効率のよいLMDによる細胞分取ができないか検討する。本年度得られた仮説をもとに、さらにタンパク発現の詳細を整理するとともに、オリジンにとどまらず神経再生へのc-Kit関与を証明すべく、免疫組織化学的手法に加え、単離腸管培養系での検討を計画している。また、CLEM法での解析により微細構造レベルでの解析が可能と考えている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。