hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高齢者蝸牛細胞の遺伝子発現解析による老人性難聴の病態解明

90歳以上の超高齢者と65歳以上、75歳未満の高齢者の蝸牛の基底回転ラセン靱帯におけるcochlinの発現を免疫組織化学的に検討し、超高齢者では、cochlin陽性面積の占める割合が高かった。ヒト蝸牛ホルマリン固定パラフィン包埋切片を対象に、レーザーキャプチャー・マイクロダイセクションの手法で目的とする細胞を採取して、解析可能なmRNAの抽出に成功した。(1)剖検時に採取した高齢者のヒト蝸牛標本の細胞から、レーザキャプチャー・マイクロダイセクションを用い、難聴遺伝子mRNAを抽出・解析し、加齢による組織変化との関連を検討し、加齢に特徴的な分子病理学的変化を同定し、老人性難聴発症・進行の予防法を模索する研究である。(2)対象は、東京都健康長寿医療センターにて開頭剖検を行った10症例(平均年齢80.8歳)の側頭骨である。(3)採取した側頭骨を、20%中性緩衝ホルマリンで固定、10%EDTA脱灰し、試料ブロックを15mm大にトリミングし、パラフィン包埋した。(4)包埋標本を蝸牛軸の位置で6μmの厚さで、レーザキャブチャー・マイクロダイセクション用スライドグラスに切片を固定、トルイジンブルー染色した。(5)Leica LMD6000を用い、レーザキャプチャー・マイクロダイセクションの手法でラセン靱帯を採取した。(8)ヒト側頭骨のホルマリン固定、パラフィン包埋切片からでも、preamplification法の導入によりCOCH mRNAの相対定量に成功した。(1)剖検時に採取した高齢者のヒト蝸牛標本の細胞から、レーザキャプチャー・マイクロダイセクションを用い、難聴遺伝子COCH mRNAを抽出・解析し、加齢による組織変化との関連を検討し、加齢に特徴的な分子病理学的変化の有無を同定し、老人性難聴発症・進行の予防法を模索する研究である。(2)対象は、開頭剖検を行った10症例(平均年齢80.8歳)の側頭骨標本で、前期高齢者5耳(69.4±3.6歳、6372歳)、超高齢者5耳(92.2±2.9歳、9097歳)の2群に分けて解析した。(3)採取した側頭骨をパラフィン包埋し、6μmの厚さの切片を作成し、標識ポリマー法によるcochlinの免疫染色を施行し、基底回転外側壁におけるcochlin陽性部位の相対面積率を画像解析ソフトImage Jにて解析した。(4)cochlinの発現は、ラセン靱帯,基底板,ラセン板縁に認められた。超高齢者の基底回転ラセン靱帯におけるcochlinは、びまん性に発現しており、陽性面積率は前期高齢者において46.8%であったのに対し、超高齢者では53.9%と超高齢者群においてcochlin陽性面積の占める割合が高い傾向にあった。(5)さらに、切片をトルイジンブルー染色し、Leica LMD 6000を用い、レーザキャプチャー・マイクロダイセクションの手法でラセン靱帯を採取した。※老人性難聴に関与する難聴遺伝子産物のcochlinの内耳内発現を解析し、CPCH RNAの相対定量計測を、パラフィン包埋切片から、preamplification法の導入により施行した。1剖検時に採取した高齢者のヒト蝸牛標本の細胞から、レーザキャプチャー・マイクロダイセクションを用い、難聴遺伝子COCH mRNAを抽出・解析し、加齢による組織変化との関連を検討し、加齢に特徴的な分子病理学的変化の有無を同定し、老人性難聴発症・進行の予防法を模索する研究である。2免疫組織学研究の対象は、10症例(平均年齢80.8歳)の側頭骨標本で、前期高齢者5耳(69.4±3.6歳、6372歳)、超高齢者5耳(92.2±2.9歳、9097歳)の2群に分けて解析した。3採取した側頭骨をパラフィン包埋し、6μmの厚さの切片を作成し、cochlinの免疫染色を施行し、基底回転外側壁におけるcochlin陽性部位の相対面積率を解析した。4超高齢者の基底回転ラセン靱帯におけるcochlinは、びまん性に発現しており、陽性面積率は前期高齢者において46.8%であったのに対し、超高齢者では53.9%と超高齢者群においてcochlin陽性面積の占める割合が高い傾向にあった。5次に、COCH mRNAとSLC26A5 mRNAの相対定量解析手法を開発するために、明らかな難聴を認めない70歳、71歳、71歳の3例のホルマリン固定側頭骨のパラフィン包埋切片を作成し、Leica LMDを用い、レーザキャプチャー・マイクロダイセクションの手法でラセン靱帯、ラセン神経節細胞、血管条、外有毛細胞を採取し、各細胞からRNA抽出を行い、COCH mRNAとSLC26A5 mRNAを解析した。

6COCH mRNAはラセン靱帯と血管条に、SLC26A5 mRNAは外有毛細胞のみの発現が確認され、本手法が、ヒト側頭骨標本の個々の細胞からのmRNA解析を可能とすることを証明し、我々の研究により、老人性難聴の病態解明において重要なツールとなる蝸牛のmRNA解析法が確立された。Cochlinの免疫染色により、内耳内発現については既に解析済みである。今後、年齢変化と内耳内発現の相関、ならびにCOCH mRNAの定量解析を施行する予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究で課題となるのは、信頼に足るCOCH mRNAの解析であり、今後の研究でも、ハードルの高い障害と推測している。そのために、高品質のRNA抽出法の改良を検討している。
障害者における口腔状態，口腔機能および生活習慣と骨密度との関連に関する臨床的研究

障害者歯科受診患者を対象として,全身の骨密度と口腔状態との関連について調査・研究を行った。骨密度は,超音波骨量計を用いて計測した。障害者歯科患者と対照としての健常者群の骨密度の比較した結果,障害者群の骨密度の方が低かった。20-50歳の女性障害者歯科患者の骨密度低下群では,正常群と比較して,歯周病による歯の喪失が多かった.また,5年間の追跡調査の結果,歯周状態が悪化している患者では,歯周病悪化のない患者と比較して,骨密度が低下する傾向にあった。その結果,女性の障害者歯科患者では,歯周状態の変化を観察することにより,全身の骨密度の変化を予測できることが示唆された。障害者の骨密度,口腔状態および生活習慣との関連について検討を行うため,以下の3点に関するデータ収集を行った。1障害者の骨密度およびコントロールとして比較する健常者の骨密度。骨密度の測定には超音波骨量測定器ビーナスαUBM200((株)石川制作所製)を使用した。2対象となる障害者の骨密度に影響すると考えられる各要因(身長、体重、性腺機能、摂食・嚥下機能、食生活、常用薬、運動の状態および嗜好品(アルコール飲料、タバコ))。データ収集は、アンケート調査にて行った。3対象となる障害者の歯および歯周組織の状態。歯および歯周状態の診査は受診時に得られたデータを使用した。また、保存されている診療録およびレントゲン写真の回顧調査を行い、歯および歯周状態の変化を記録した。以上のデータを使用して、障害者の年齢階層別骨密度の実態、生活習慣と骨密度との関連、歯周状態と骨密度との関連に関する研究を行った。この研究により得られた結論は、1障害者群は健常者群よりも骨量が低い、2障害者の骨量が低い原因として運動不足が推測された。3女性の障害者における低骨量群は正常骨量群よりも歯周病で歯を喪失する割合が高い、4枝種苗での歯の喪失には、欠損歯数とともに骨量が大きく影響している、の4点であった。上記の研究成果は、本課題の目的である、障害者の骨密度の維持・増進を通じた口腔状態の向上において、重要な基礎資料となると考えられる。現在は、上記の研究で対象とした障害患者を対象として、歯周状態と骨密度の変化について観察を続けている。また、対象者には摂食・嚥下リハビリテーション、栄養および運動に関する指導を行っている。障害者の骨密度、口腔状態および生活習慣との関連について検討を行うため、以下の3点に関するデータ収集を行った。2対象となる障害者の骨密度に影響すると考えられる各要因(身長、体重、性腺機能、摂食・嚥下機能、食生活、常用薬,運動の状態および嗜好品(アルコール飲料,タバコ))。データ収集は,アンケート調査にて行った.3対象となる障害者の歯および歯周組織の状態。また,保存されている診療録およびレントゲン写真の回顧調査を行い、歯および歯周状態の変化を記録した。この研究により得られた結論は、1障害者群は健常者群よりも骨量が低い、2障害者の骨量が低い原因として運動不足が推測された、3女性の障害者における低骨量群は正常骨量群よりも歯周病で歯を喪失する割合が高い、4歯周病での歯の喪失には、欠損歯数とともに骨量が大きく影響している、の4点であった。上記の研究結果は、第23回日本疫学会(平成25年1月大阪府吹田市)にて発表され、Special Care Dentistry Association's 25th Annual Meeting (平成25年4月米国ニューオリンズ)においても発表予定である。また、英訳を行い、障害者歯科関連の英文雑誌への投稿を準備中である。

2対象となる障害者の骨密度に影響すると考えられる各要因(身長、体重、性腺機能、摂食・嚥下機能、食生活、常用薬、運動の状態および嗜好品(アルコール飲料、タバコ))。データ収集は、アンケート調査にて行った。3対象となる障害者の歯および歯周組織の状態。歯および歯周状態の診査は受診時に得られたデータを使用した。また、保存されている診療録およびレントゲン写真の回顧調査を行い、歯および歯周状態の変化を記録した。以上のデータを使用して、障害者の年齢階層別骨密度の実態、生活習慣と骨密度との関連、歯周状態と骨密度との関連に関する研究を行った。この研究により得られた結論は、1障害者群は健常者群よりも骨量が低い、2障害者の骨量が低い原因として運動不足が推測された。3女性の障害者における低骨量群は正常骨量群よりも歯周病で歯を喪失する割合が高い、4歯周病での歯の喪失には、欠損歯数とともに骨量が大きく影響している、の4点であった。また、2014年に、2009年に骨密度測定を行った患者を対象として、新たな骨密度測定を行った。歯周状態に関する検査も新たに行い、歯周状態の変化と骨密度の変化との関連について解析を行った。5年間の追跡調査の結果,歯周状態が悪化している患者では,歯周病悪化のない患者と比較して,骨密度が低下する傾向にあった。その結果,女性の障害者歯科患者では,歯周状態の変化を観察することにより,全身の骨密度の変化を予測できることが示唆された。障害者歯科学平成24年度、平成25年度は、超音波骨量測定器BenusαUBM200((株)石川制作所製)のリース料および修理費の支払いを行った。また、研究関連図書の購入、研究に使用するコンピュータソフトウェアの購入に物品費を使用した。以上の物品を使用し、調査対象者および対照者の骨密度の計測、アンケート調査による、データ収集、解析を行った。また、旅費を使用し生理学、障害者歯科、精神神経科および福祉関連の各学会に参加、研究課題に関する情報を収集、研究者との交流を行った。その他、英語による学会発表、論文投稿のための翻訳依頼に経費を使用した。平成25年度までの研究により、1障害者群は健常者群よりも骨量が低い、2障害者の骨量が低い原因として運動不足が推測された、2女性の障害者における低骨量群は正常骨量群よりも歯周病で歯を喪失する割合が高い、4歯周病での歯の喪失には、欠損歯数とともに骨量が大きく影響している、以上4点の知見を得た。現在は、上記の研究で対象とした障害患者をコホートとして、歯周状態と骨密度の変化について観察を続けている。また、対象者には摂食・嚥下リハビリテーション、栄養および運動に関する指導を行っている。当初目標では、平成25年度中にデータ収集を終えて、平成26年度はデータ解析と結果の発表および論文投稿にあてる予定であった。しかし、新たな介入とデータ収集はやや遅れており、平成26年度中に学会発表と論文投稿を終えるには努力を要するのが現状である。平成24年度は、超音波骨量測定器Benus α((株)石川制作所製)のリース料支払い、研究関連図書の購入、研究に使用するコンピュータ・ソフトウェアの購入に物品費を使用した。また、旅費により生理学、障害者歯科および福祉関連の各学会に参加、研究課題に関連する演題の発表を行うとともに講演およびシンポジウムの聴講を通じて、研究課題に関する情報を収集、研究者との交流を行った.その他、英語による学会発表、論文投稿のための翻訳依頼に経費を使用した.
自然免疫センサーの動作機構と新規制御機構の解明

自然免疫システムは病原微生物感染に対する重要な生体防御のシステムである。自然免疫を誘導する病原体センサーは膜結合型のToll様受容体(TLR)と細胞質局在型のNod様受容体(NLR)に大別される。本研究では、これまで断片的な構造情報しか得られていないTLRおよび数例の報告しかないNLRに焦点を当て、構造科学的側面からシグナル伝達機構の全体像を明らかにする。さらに、これまでの構造学的解析より得られた、TLR7ファミリーの制御に核酸代謝関連分子が関与するという新規の知見を活かし、TLR7ファミリーにおける新規の活性制御機構を明らかにすると共にTLR7が関与する疾患の解明を目指す。自然免疫における病原体センサーであるToll様受容体とNod様受容体の結晶構造解析と電子顕微鏡による立体構造解析を行う。さらに、Toll様受容体のひとつであるTLR7についてヌクレオシドトランスポータであるSLC29A3との相関を通して、その活性化機構における核酸代謝関連分子の役割を明らかにする。自然免疫における病原体センサーであるToll様受容体とNod様受容体の立体構造の解明は、自然免疫機構の理解における構造基盤となるばかりでなく、自己免疫疾患治療薬等の薬剤開発の基盤となることが期待される。また、自己免疫応答と核酸代謝との相関という新たな観点についても注目される。
ひずみの集中化によるき裂の発生を伴う鋼製橋脚の地震時終局挙動解析システムの開発

兵庫県南部地震で鋼製橋脚が受けた主たる損傷としては板要素の局部座屈と亀裂である.鋼製橋脚の局部座屈挙動については地震以後実施された数多くの静的繰り返し実験により,その発生機構や変形能の低下特性などが検討された.さらに,繰り返し塑性を正確に考慮した鋼材の構成則を用いた板・シェル要素による複合非線形解析によれば,局部座屈挙動が精度良く解析できることも明らかにされた.しかしながら,鋼製橋脚の亀裂については静的繰り返し実験でもその発生を完全には再現できず,いまだその発生機構については明確な定説がないのが現状である.ただ,破面観察により,いずれも延性き裂を起点に脆性亀裂が発生しているという事実がある.つまり,局部的な延性破壊発生が脆性破壊発生の必要条件であり,鋼製橋脚の延性破壊挙動を明らかにすることが脆性破壊挙動の解明につながると考えられる.ここでは繰り返し荷重を受ける鋼製橋脚の延性破壊挙動を予測するための解析手法の提案とその適用性について実験により検討した.具体的には金属材料の延性破壊に関係した空隙の発生と成長を考慮した弾塑性材料に関する構成方程式として今まで最も多く数値シミュレーションに使われてきた実績のあるグルソンモデルを新たに繰り返し荷重下に拡張し,3次元個体有限要素に導入することで解析した.一方,解析の適用性を検証するために,円形薄肉断面柱の静的繰り返し実験を行い局部座屈と延性亀裂の発生を観察した.数値解析により延性き裂の発生については発生箇所等の定性的な推定が可能であることが示された.しかしながら,発生時の変形等については,き裂の発生自体の観察などに困難な問題が残されており,さらなる検討が必要であることがあきらかになった.兵庫県南部地震で鋼製橋脚が受けた主たる損傷としては板要素の局部座屈と亀裂である.鋼製橋脚の局部座屈挙動については地震以後実施された数多くの静的繰り返し実験により,その発生機構や変形能の低下特性などが検討された.さらに,繰り返し塑性を正確に考慮した鋼材の構成則を用いた板・シェル要素による複合非線形解析によれば,局部座屈挙動が精度良く解析できることも明らかにされた.しかしながら,鋼製橋脚の亀裂については静的繰り返し実験でもその発生を完全には再現できず,いまだその発生機構については明確な定説がないのが現状である.ただ,破面観察により,いずれも延性き裂を起点に脆性亀裂が発生しているという事実がある.つまり,局部的な延性破壊発生が脆性破壊発生の必要条件であり,鋼製橋脚の延性破壊挙動を明らかにすることが脆性破壊挙動の解明につながると考えられる.ここでは繰り返し荷重を受ける鋼製橋脚の延性破壊挙動を予測するための解析手法の提案とその適用性について実験により検討した.具体的には金属材料の延性破壊に関係した空隙の発生と成長を考慮した弾塑性材料に関する構成方程式として今まで最も多く数値シミュレーションに使われてきた実績のあるグルソンモデルを新たに繰り返し荷重下に拡張し,3次元個体有限要素に導入することで解析した.一方,解析の適用性を検証するために,円形薄肉断面柱の静的繰り返し実験を行い局部座屈と延性亀裂の発生を観察した.数値解析により延性き裂の発生については発生箇所等の定性的な推定が可能であることが示された.しかしながら,発生時の変形等については,き裂の発生自体の観察などに困難な問題が残されており,さらなる検討が必要であることがあきらかになった.極大地震時において塑性領域での繰り返し荷重を受ける鋼製橋脚では,鋼材の延性破壊に起因する亀裂発生のため,そのエネルギ吸収能が著しく低下し,倒壊につながる可能性がある.このような破壊形式は鋼製橋脚の耐震設計上,是非とも避けなければならない.このためには,このような延性破壊現象の発生の可能性をあらかじめ予測し,延性破壊が生じない構造にすることが重要である.しかしながら延性破壊現の予測手法についてはほとんど検討されていないのが現状である.ここでは,Damage theoryにもとづくマイクロボイドの成長を考慮したグルソン型の塑性モデルを,鋼製橋脚の延性破壊現象解析へ適用することを目的として,種々の検討を行った.とくに,従来ほとんど提示されていないグルソン型の塑性モデルの繰り返し荷重下への拡張について検討した.すなわち,単調載荷経路の式との整合性をとりながら,いくつかの無理のない仮定を導入し,いわゆる移動硬化型のモデルに拡張した.つぎに,このように開発した移動硬化型のグルソンモデルを汎用有限要素解析プログラムのユーザーサブルーチン中に組み込んだ.また,精度の良い解析を行うためにはグルソンモデルの適正な材料定数を決定する必要があるが,ここでは,鋼材の延性破壊実験を行うとともに,この実験を有限要素法で解析し,解析結果と実験と一致するように,いわゆる逆解析的手法により材料定数を決定する手法を検討した.さらに,破面観察により破壊パターンが解析と一致することを確認した.以上の結果より,現在のグルソンモデルでは,延性破壊の発生を定量的に予測することはかなり難しいが,破壊パターンなどは定性的に予測可能であること,また,延性破壊発生を定量的に予測するにはモデルの修正や材料定数の決定法などさらなる検討が必要であることも明らかになった.兵庫県南部地震で鋼製橋脚が受けた主たる損傷としては板要素の局部座屈と亀裂である.鋼製橋脚の局部座屈挙動については地震以後実施された数多くの静的繰り返し実験により,その発生機構や変形能の低下特性などが検討された.

さらに,繰り返し塑性を正確に考慮した鋼材の構成則を用いた板・シェル要素による複合非線形解析によれば,局部座屈挙動が精度良く解析できることも明らかにされた.しかしながら,鋼製橋脚の亀裂については静的繰り返し実験でもその発生を完全には再現できず,いまだその発生機構については明確な定説がないのが現状である.ただ,破面観察により,いずれも延性き裂を起点に脆性亀裂が発生しているという事実がある.つまり,局部的な延性破壊発生が脆性破壊発生の必要条件であり,鋼製橋脚の延性破壊挙動を明らかにすることが脆性破壊挙動の解明につながると考えられる.ここでは繰り返し荷重を受ける鋼製橋脚の延性破壊挙動を予測するための解析手法の提案とその適用性について実験により検討した.具体的には金属材料の延性破壊に関係した空隙の発生と成長を考慮した弾塑性材料に関する構成方程式として今まで最も多く数値シミュレーションに使われてきた実績のあるグルソンモデルを新たに繰り返し荷重下に拡張し,3次元個体有限要素に導入することで解析した.一方,解析の適用性を検証するために,円形薄肉断面柱の静的繰り返し実験を行い局部座屈と延性亀裂の発生を観察した.数値解析により延性き裂の発生については発生箇所等の定性的な推定が可能であることが示された.しかしながら,発生時の変形等については,き裂の発生自体の観察などに困難な問題が残されており,さらなる検討が必要であることがあきらかになった.
医療制度改革に伴う療養病床から個室ユニット型介護施設への転換に関する研究

本研究では、医療制度改革に伴って個室ユニット型施設への転換が行われた療養病床の事例、A病院の増改築過程について調査分析を行い、以下の知見を得た。まず、多床室型施設から個室ユニット型施設への転換は、老人病院時代から約17年の年月をかけて達成されていた。当初は施設基準を満たすための改修が中心であったが、1997年からは小規模な改善、2002年からは増築を伴う大規模な改善により個室化とユニットケアを導入する等、増改築の内容が高齢者や職員の療養環境の向上を目的としたものへと徐々に変化していた。次に個室ユニット型施設への転換に向けた改修は2002年頃から徐々に行われているが、多床室主体の既存病棟では病室の個室化がまず実施され、その後、食堂や浴室等の共用空間が整備される、という2つの段階を経て個室ユニット化が実現されていた。病室の個室化は既存建物の改築という形でなされたのに対して、共用空間の整備は主に既存建物への増築という形で行われる等、改築と増築が巧みに使い分けられていた。本研究では医療制度改革に伴って施設の増改築に先駆的に取組んだ療養病床の事例を対象に研究を行った。A病院では介護施設への転換に備えて建物の増改築が計画されたが、その方針として個室ユニットの導入が打ち出されていた。一般の療養病床では、老人保健施設の施設基準に対応する為の改修すら難しい状況にある中、さらに厳しい個室ユニットの基準を導入した背景には、高齢者にとっての療養環境の向上や、他の医療・介護施設との差別化といった点に加えて、今回の制度改正だけでなく将来の制度変更をも見据えながら、長期的に安定した運営体制を確保したいとの意向が強く影響している。20062007年の増改築の中でも、個室化とユニットケアを進めていた介護病床では既存病棟の改修は殆どなされていないが、多床室主体の医療病床では居室間の壁を移動させる等の大幅な改修が必要となった。また介護施設への転換に備えて、全病棟にスプリンクラーを設置する工事も併せて行なわれていた。こうした増改築が可能となった要因として、これまでに介護病床で個室化とユニットケアを進めていた事、敷地内に増築スペースを有していた事、鉄骨造の採用により工期・費用の面で増改築がしやすかった事が挙げられる。増改築への新たな投資が困難な病院も少なくない中で個室ユニットを導入する工事が可能となった背景として、低所得の高齢者が多いという地域特性から、A病院では患者への負担を出来る限り抑えるために、鉄骨造の採用により工期の短縮や躯体の軽量化等、建築費のコストダウンに長年に渡って取組んでいた事が挙げられる。他の療養病床と比較すると、長期借入金の割合を低く抑えながらも施設設備を有効に活用した運営がなされており、新たな増改築工事への投資が可能な経営状況だったと考えられる。今年度取上げていない過去の改修は現在分析を進めている所であり、次年度は長期間に渡る増改築過程を報告する予定である。本研究では、医療制度改革に伴って、個室ユニット型施設への転換が先駆的に行われた療養病床の事例、A病院の増改築過程について調査分析を行い、以下の知見を得た。まず、A病院における多床室型施設から個室ユニット型施設への転換は、老人病院時代から約17年の年月をかけて達成されていた。当初は療養型病床群への移行など、施設基準を満たすための改修が中心であったが、1997年からは食堂の整備やスタッフステーションの分散設置などの小規模な改善、2002年からは増築を伴う大規模な改善により制度化に先駆けて個室化とユニットケアを導入する等、増改築の内容が高齢者や職員にとっての療養環境の向上を目的としたものへと徐々に変化していた。こうした改修内容の変化には、高齢者の寝たきりを防止するために職員の固定配置・担当範囲の分散化といったソフト面の改善が1997年から始まった事や、2001年前後に外山教授が計画に関わった事などが大きく影響していると考えられる。

病室の個室化は既存建物の改築という形でなされたのに対して、共用空間の整備は主に既存建物への増築という形で行われる等、改築と増築が巧みに使い分けられていた。こうした増改築が可能であった背景には、A病院が建物に鉄骨造を採用していたために間仕切りの変更が比較的容易であった事や、分棟形式の既存病棟の各階面積が個室ユニット型施設の1ユニット平均面積と同程度であった事、単独処理浄化槽3基の撤去に伴って病院敷地内に増築の余地が生じた事等が要因として考えられる。
真核生物の遺伝的組換えシステムの研究

主要な成果は次の通りである。(1)組換えの過程で、塩基配列の相同な二つのDNA分子がどのようにして識別されるかは、最も基本的な問いの一つである。我々はRecA蛋白質・DNA複合体の構造をNMR分光技術を用いて解析し、DNA分子が塩基間スタッキングの代わりにデオキシリボース・塩基間スクッキングをとることを発見し、その構造面の変化から、相同性識別機構の分子モデルを提出した(柴田武彦)。(2)組換えの開始で中心的な働きをするMRE11遺伝子を発見し、その蛋白質機能の解析を行った。Mre11は中央部とC-末端にDNA結合部位を持ちDNA二重鎖切断導入にはC-末端の結合部位が必要である。Mre11のヌクレアーゼ活性は、DNA二重鎖切断後の末端のプロセシングに関与することを明らかにした。これらの解析により組換え開始の分子機構の研究に突破口を開いた(小川英行、小川智子、柴田武彦)。(3) Mre11蛋白質は、更にDNA二重鎖切断端同士の再結合を行い、非相同組換えにも関与することが分かり、相同組換え過程と非相同組換え過程の分岐点が判明した。これは遺伝子ターゲッティング改善の糸口になるかもしれない(小川英行、小川智子、坪内英生)。(4) Rad51蛋白質の活性が、Rad52とRPAによって大きく促進されることを発見した。その詳細な解析によって真核生物の組換え中間体形成の分子機構解明が大きく加速された(篠原彰、小川智子)。(5)これらの成果の他に、Mre11蛋白質は、細胞周期制御との関連や、テロメアや繰り返し配列長の維持とも関連あることが明らかになってきている。そしてこれらの成果はまた、x線等によるDNA二重鎖切断の修復研究分野にも大きな影響をあたえつつある。本年度はRad51、Dmc1とRad52蛋白の減数分裂期染色体上の分布、組換え開始蛋白の複合体形成とRecAのDNA結合領域城を主に解析した。遺伝的組換えは生物が持つ基本的な機構である。生物の多様性を促進するのみならず、減数分裂期の遂行、後退産生、遺伝子発現などに必須な機能であり、DNA障害の修復、DNA代謝にも重要な役割を担っている。我々は真核生物の遺伝的組換えがどのような制御のもとで、どのような生物的装置を使って、どのように行われているかを明らかにするために、1.組換え開始、相同性検索と対合、DNA鎖移行反応を行う装置を構築している蛋白質の同定。2.組換えを行う染色体構造の解析。3.組換えに関与する遺伝子の機能欠損が固体に与える影響の解析等を行うことを目的とした。そして特筆すべき次の成果をえた。1.酵母の減数分裂期組喚えの開始は、組喚えのホットスポット領域に二重鎖の切断が入り開始されるが、(1)それに先立ち、その領域にクロマチン構造変化が起こり、その変化にはMRE2,MRE11が関与しRAD50は関与しない。(2)Mre11とRad50,Xrs2,Mer2が相互作用する。実際にRad50およびXrs2がMre11と複合体を形成する。二重鎖切断が修復されないrad50Sでは、Mre11とRad50がfociとして核の同じ場所に存在した。2.一本鎖DNA・RecA蛋白複合体への二本鎖DNA結合を、RecAのC末端ドメイン断念が阻害した。このドメインは二本鎖DNA結合活性を持ち立体構造も保持していた。3.酵母のRad52は、DNA鎖移行活性を持つが、RPAの添加がその活性を大幅に促進した。

4.ユリのRad52とLim15(Dmc1)蛋白質はレプトテン、ザイゴテン期の染色体上の同じ位置に存在し、パキテン期ではRad51蛋白質のみが染色体上に検出できた。4.マウスではRad51蛋白質はシナプトネマ複合体のコアに線状に存在した。また、娘染色体へ分離した部分では消失した。RAD51のノックアウトマウス作成は進行中である。1.DNA相同性の認識方法の解明RecA蛋白質は一本鎖DNAに協調的に結合して、DNAを中心に持つ螺旋構造フィラメントを形成する。このフィラメントが二本鎖DNAに結合して両DNA鎖間の相同性の検索を行う。C末端の約60アミノ酸からなる領域に導入した変異は、一本鎖DNAに対する性質は変化せずに、二本鎖の関与するすべての性質に変化を示した。このC末端は二本鎖DNAと初めに相互作用する"gateway"であることが明らかにした。2.真核生物の遺伝的組換え系の解析酵母のRecA様蛋白質Rad51は、RPA蛋白質存在下で相同検索を行う。Rad51と相互作用をするRad52蛋白質をその反応系に加えると、検索反応が促進することを発見した。rad52欠失変異と同じ性質を示すrad52-1点突然変異から、rad52変異蛋白質を精製し、RPAのサブニットIIとの相互作用に弱い欠損があることが分かった。DNA相同性の検索には、この三者複合体が重要であることを明らかにした。(2)減数分裂期組換えの制御減数分裂期の組換えに関与するMRE2遺伝子の機能が、組換えの開始反応であるDNA二重鎖の切断に関与するMER2遺伝子のpre-mRNAと、今回新しく発見した組換え中間体から交叉型組換え体形成を行うMER3遺伝子のpre-mRNAを減数分裂期特異的にスプライシングすることを明らかにした。組換え遺伝子の発現制御に新しい知見を加えた。(3)染色体局在解析による組換え蛋白質機能の解析減数分裂期過程の染色体上でのRad51とLim15の分布を解析し、Rad51は相同染色体の対合に関与し、対合の完了後は、染色体の交叉と相同染色体のシナプシスの保持に働くと考えられた。一方、Lim15は染色体の対合とテロメア領域の組換えに働くと考えられた。今年度の主要な成果は次の通である。(1)Mre11蛋白質の機能解析:小川英行、小川智子減数分裂期組換えの開始とDNA二重鎖切断の修復に、Mre11、Xrs2、Rad50蛋白質が関与する。精製したMre11蛋白質はssDNAエンドヌクレアーゼ活性を持ち、Rad50及びXrs2と結合する。またMre11の各種欠失蛋白質の解析から、ヌクレアーゼ活性、Rad50との相互作用部位、DNA結合領域、減数分裂期特異的蛋白質との相互作用部位を決定した。別のドメインのmre11変異同士は、互いに相補できることが明らかになった。(2)MER3の機能:小川英行MRE2遺伝子は、MER2遺伝子pre-mRNAのスプライシングを可能にして、減数分裂期組換えの開始に関与することを明らかにした。しかも新しい遺伝子MER3 pre-mRNAのスプライシングにも関与して居ることがわかった。Mer3蛋白質はヘリカーゼに共通のモチーフを持ち、交差型組換え体形成に密接に関与する。(3)Rad51組換え反応に於けるRad52の機能:小川智子。
人工制限酵素を用いた水産有用魚種スピード育種法の開発

養殖魚の育種はほとんど行われていないのが現状である。伝統的な選抜育種法による育種は、長期間を要するという欠点があった。そこで、ゲノム編集法の一つであるCRISPR/Cas9を用いて、マダイとトラフグにおいてミオスタチン遺伝子を破壊することで筋肉増量品種作製を試みた。ミオスタチン遺伝子のエキソン1内の配列をターゲットを設定し、single guideRNAおよびCas9 RNAを人工授精した1細胞期の受精卵にマイクロインジェクション法により導入した。その結果、いずれの魚種においても高効率でミオスタチン遺伝子破壊に成功し、筋肉量を増加した個体の作製に成功した。マダイとトラフグを用い、CRISPR/Cas9システムによりミオスタチン遺伝子の破壊を試みた。ミオスタチンは筋細胞の増殖と肥大を抑制する遺伝子であり、この遺伝子を破壊することで魚体の筋肉量、つまり、可食部が増大すると考えられる。まず、近畿大学水産研究所で飼育されているマダイと独立行政法人水産総合研究センター瀬戸内海区水産研究所屋島庁舎で飼育されているトラフグのミオスタチン遺伝子の一部遺伝子配列を決定した。それらに対して、複数のsinge gude RNA (sgRNA)を作製し、Cas9 mRNAと共に受精卵にマイクロインジェクション法により導入した。その結果、いずれの魚種に於いても遺伝子破壊活性のあるsgRNAを合成することに成功した。続いて、これらsgRNAをマダイ、トラフグの受精卵数千粒に導入し、飼育を行った。トラフグに関しては、不測の飼育水の悪化により、全滅した。マダイは、順調に成長し、平成27年3月時点で約200個体が生存しており、尾びれを用いた遺伝子破壊効果検討の結果、遺伝子破壊が多数の細胞で起っている個体は、そうでない個体比べCondition factorが高い傾向が、つまり、筋肉量増大傾向が観察された。ミオスタチン遺伝子をCRISPR/Cas9を用いて破壊したマダイを約40個体作出し、これらのマダイの鰭からゲノムDNAを抽出し、同遺伝子の破壊を確認したところ、概ね全ての個体で何らかの変異を確認し、その中にプレームしふと変異を有する個体を確認した。これらのマダイ数尾を用い、各組織別の同遺伝子の変異導入状況を確認したところ、変異の頻度は異なるものの、含まれる変異のパターンは組織間で多くね一致していた。4尾については、精液に含まれる細胞からミオスタチン遺伝子が破壊されていることを確認した。また、トラフグにおいていもCRISPR/Cas9による同遺伝子の破壊を開始し、筋肉量が増加した個体の作出に成功した。数尾であるが精液中にミオスタチン遺伝子が破壊された細胞を持つ個体が確認された。これらの細胞は精子である可能性が高く、平成28年度中にミオスタチン遺伝子が破壊された第二世代(F1世代)の獲得が大変有望になった。また、マダイゲノムの解読も進み、概ね全遺伝子配列が決定できた。加えて、トラフグに於いてもゲノム編集技術による遺伝子破壊に成功し、目的通り筋肉量が増大した個体を作出することができた。ゲノム編集ツールであるCRISPR/Cas9システムを用い、筋細胞の分化・成長を抑制するミオスタチン遺伝子を破壊したマダイ及びトラフグの作出を行った。マダイについては、ゲノム編集処理を施した第1世代が雌雄ともに成熟した。それらを集団で交配することにより、第2世代の受精卵を約1,000粒確保し、これらを培養・飼育した。受精卵の一部より、ゲノムDNAを抽出し、ミオスタチン遺伝子配列を解析した結果、フレームシフト変異を含む変異の導入を確認した。つまり、ゲノム編集による標的遺伝位の破壊が次世代に伝達した。第2世代を飼育し、ピットタグによる個体の識別と遺伝子解析を行い、遺伝子型により分類し、尾叉長、体重の計測を行った。その結果、ミオスタチン遺伝子が両アリルともに破壊された個体(mstn-KO個体)では、野生型個体に比べて、体幅が太く、有意に高いcondition factor値を示した。このことは、当初の計画通り、ミオスタチン遺伝子の破壊により、筋肉量が増加したマダイ品種を短期間で作製できたことを示している。トラフグについては、マダイに比べ1年遅れでゲノム編集処理を行った。第1世代のオスでは、性成熟に達した個体が感得られた。これらの個体では、精子の排精が観察され、その精子のゲノムDNAを抽出後、ミオスタチン遺伝子塩基配列を解析した結果、フレームシフトを含む変異が確認された。つまり、トラフグにおいてもゲノム編集による目的遺伝子の破壊が次世代に伝達することが示された。メスに関しては、順調に成長しているが、まだ排卵するまでの成熟には至っていない。マダイでは、CRISPR/Cas9systemによるミオスタチン遺伝子破壊により、筋肉量増大効果が見られ、それらの個体が順調に生育している。トラフグでは、ミオスタチン遺伝子破壊効果のあるsgRNAの合成に成功した。

マダイにおいては、ミオスタチンが破壊競れた第二世代を確保し、その表現型の評価と筋肉中の成分分析を行う。トラフグにおいては、マダイと同様にミオスタチン遺伝子の破壊と筋肉増量に関する遺伝子の破壊を継続し、第二世代を作出することを目指す。28年度が最終年度であるため、記入しない。魚類発生工学マダイに関しては、ミオスタチン遺伝子破壊個体の飼育を継続し、遺伝子破壊された次世代個体の作製を目指すと共に、成長に関わる他の遺伝子破壊も試みる。トラフグに関しては、ミオスタチン遺伝子破壊個体を作製し、その効果を検証する。また、マダイでは、その全ゲノム配列のアッセンブルを行い、ドラフトゲノムの作製を行う。平成27年度末にマダイの産卵が開始される予定であったが、平成28年度にずれ込んだため、サンプリングに要する旅費や実験消耗品の支出が無くなったため。平成26年度に塩基配列解析用のサンプルが調製できなかったため、平成27年度にサンプルを調製し、その塩基配列解析を行う。平成28年度4月からマダイの産卵が開始したので、得られた次世代のサンプリングのための旅費および実験消耗品として使用する。平成27年5月6月のマダイ産卵シーズンに受精卵からゲノムを調製し、メチレーションと塩基配列解析を行う。
歯周組織における低酸素環境が歯周病の病態形成に及ぼす影響

本研究課題では、歯周病の進行や病態形成への低酸素環境の役割について解析を行った。まず、in vivoマウス実験モデルを用いて炎症歯周組織での低酸素環境の局在について解析を行った。すなわち、歯周病原細菌であるPorphyromonas gingivalis (P.g.)を経口感染させ実験的歯周炎モデルマウスを作製した。非感染マウスには基剤のみを投与した。非感染マウスに比べP.g.感染マウスでは、歯槽骨の吸収が進んでいることがμCTにて確認された。このモデルマウスにピモニダゾール塩酸塩を腹腔内投与し、歯周組織におけるピモニダゾール塩酸塩の集積を免疫組織学的手法により検討することにより歯周組織における低酸素部位を解析した。その結果、非感染マウスにおいて、歯根膜や歯髄、歯肉上皮等にピモニダゾールの陽性シグナルを認めた。28感染マウスでは歯根膜や歯髄での陽性像に変化は認めなかった一方で、歯肉上皮における陽性シグナルは増強された。このことから、歯周炎の進行に伴い、歯肉上皮における低酸素環境が亢進する可能性が示唆された。そこで次に、in vitroにおいて、歯肉上皮細胞株epi4の炎症反応応答に低酸素が及ぼす影響について解析を加えた。すなわちepi4を低酸素環境(5%O_2)にて培養した際のIL-1 betaに対する反応性の変化を検討した。その結果、IL-1 beta刺激によって誘導されるIL-6、IL-8の発現は、5%O_2下では、mRNA発現、タンパク発現ともに抑制されることが明らかとなった。一方で、低酸素環境への応答性に重要な役割を担う転写因子HIF-1 alphaを、阻害剤(chetomin).あるいはsiRNAを用いて抑制するとIL-6およびIL-8の発現は上昇した。以上の結果から炎症歯周組織において、低酸素環境が歯肉上皮の炎症反応を制御している可能性が示唆された。
リチウムイオン電池用ニッケル系正極剤の開発

層状構造のニッケル酸リチウム(LiNiO_2)にマンガンをドープすると再現性よく電池特性の優れた材料が合成できる。即ち、LiNiO_2の場合と異なり、電池特性はLi含量に依存せず、Li/(Ni+Mn)>1に保てば一定の放電容量を示す。MnドープLiNiO_2はLi_2MnO_3とLiNiO_2の固相反応で生成し、最適合成温度はMnのドープ量が多くなると高くなる。Mnドープは充放電曲線の形状に影響し、ドープ量がますと電圧は上昇し、複雑な電圧プラトーを有する曲線は単純な曲線へと変化する。この変化はMnドープ量が20%付近で生じる。この変化に対応し、空気中で合成しても充放電可能な材料が得られる。空気中で合成試料の放電容量は140mAh/gであるがコバルトをドープすると空気中で合成しても放電容量は155mAh/gへと増加する。また、化学分析によりMnドープLiNiO_2中でMnの平均酸化数は3以上となったが、高分解能X線蛍光分析によりMnは主に4価であること示した。更にLiNiO_2が同じ層状構造の4価のマンガン酸化物Li_2MnO_3と固溶体を形成することを確認し、MnドープLiNiO_2がMnドープ量の低い領域ではLiNiO_2-LiMnO_2-Li_2MnO_3固溶体相が生成することを発見した。また、均一な混合が可能なゾルゲル法を用いると高結晶性のAlドープLiNiO_2が合成できる。この材料は室温、および50°Cで良好なサイクル特性を示す。ニッケル、マンガン及びリチウムからなる化合物はLi/遷移金属比が0.5でスピネル化合物を生成し、この化合物が放電容量130mAh/g以上の優れた5V級電池材料となる事を示した。更に高分解能蛍光X線分析により、Ni/Mnが小さい場合、Niは3価、大きくなると2価で存在することを証明し、5Vの電位がNi^<2+>/Ni^<4+>のレドックスに対応することを明らかにした。ニッケル酸リチウムのニッケルの一部をマンガンで置換することにより、電池特性の一定した正極材料から得られることを見出した。マンガン置換ニッケル酸リチウム(LiMn_xNi_<1-x>O_2)はxの値が0.2以上となると充放電曲線の形状が単純化し、充放電中ニッケル酸リチウムに特有の複雑な結晶構造変化がなくなることも見出した。マンガンの置換は単斜晶系の構造の出現を抑制し、充放電中結晶構造は菱面体晶が保たれる。LiMn_xNi_<1-x>O_2はLi_xNiO_2とLi_2MnO_3の固相反応で進むため、粒径の大きいMnO_2を原料に用いると未反応のLi_2MnO_3が不純物相となる。マンガンの置換をスムーズに進めるには中間体のLi_2MnO_3の粒径を小さく保つことが肝要である。xの値が増加するにつれ合成温度は高くなるがx≧0.3以上なると合成温度は一定し900°Cで合成できる。

電池特性の優れたニッケル酸リチウムを合成するには酸素中での焼成が不可欠であった。しかし、x≧0.2以上までマンガン置換すると空気中で合成しても十分酸化が進み、高容量のLiMn_xNi_<1-x>O_2が得られる。ニッケル酸リチウムの難点の一つはLi/Ni比により容量が大きく変動し、電池特性の優れた材料が再現性良く合成できないことである。ニッケルを一部マンガンで置換するとリチウムを若干過剰にしても容量の減少が認められなくなり、広範なLi/遷移金属原子比で一定した容量を示す材料が合成できる。上記マンガン置換ニッケル酸リチウムにコバルトを数%添加すると空気中で合成する場合の再現性が著しく改善できることも確認した。本年度の研究成果はLiMn_xNi_<1-x>O_2にCoをドープすることにより従来空気中での合成が困難であった電池特性の優れた材料を空気中でも容易に合成できることを見出したことにあろう。この成果は本年J.Power Sources誌に掲載される。Coの添加量は1%程度でも十分であり、Coの添加は充放電曲線の形状にはほとんど影響しない。これはニッケル酸リチウムと同様な電池特性を示すコバルト酸リチウムにニッケルをドープするとニッケルが優先的に酸化還元を受けること(昨年Electroceramic in Japan IIに掲載済み)から考え当然と理解できる。この材料はLi/(Mn+Ni)比が広い範囲で同程度の放電容量を与え、合成中のリチウムの希散を考慮する必要がないという優れた特色を有する。この原因は類似の結晶構造を有するLiNi_xCo_<1-x>O_2とLi_2MnO_3が固溶体を生成することにあると推察した。これを確認するにはMnの酸化数が4価であることを明らかにする必要がある。この化合物中にはNiの2及び3価のイオンが共存するため従来の化学分析からはMnが3価以上であることしか確認できない。本研究ではバルクに関する情報が得られる高分解能蛍光X線分析法を用い、Mnが4価で存在することを初めて明らかにした。この手法は種々の酸化状態のイオンが共存するリチウム電池正極材料の電池特性を理解する上で重要な情報を与えることになる。本材料の合成にゾルゲル法類似の手法を適用することにより、合成温度を下げることにも成功し、原料粉体の均一化を図ることにより、合成温度100°C近く下げることが可能なことも明らかとなった。マンガン置換ニッケル酸リチウムはMn置換量が20%を越えると空気中で合成しても放電容量140mAh/gを有する材料が合成できるが層状構造を安定化する作用のあるコバルトをドープすると放電容量が155mAh/gまで増加することを見出した。コバルトのドープは分極の減少、サイクル特性の向上にも寄与することを明らかにした。また、化学分析によりマンガン置換ニッケル酸リチウム中でマンガンは3価以上で存在する可能性を指摘していたが、二つの分光結晶を用いる高分解能X線蛍光分析を用いることにより結晶中マンガンは主に4価で存在することを明らかにし、Mnが単純に3価のニッケルと置換するのではないこと示した。この成果を基にニッケル酸リチウムが同じ層状構造の4価のマンガン酸化物Li_2MnO_3と全組成範囲で固溶体を形成することを確認し、マンガン置換ニッケル酸リチウムがMn置換率の低い領域ではLiNiO_2-LiMnO_2固溶体相とLiNiO_2-Li_2MnO_3固溶体相が固溶体を生成する、即ちLiNiO_2-LiMnO_2-Li_2MnO_3固溶体相が生成することを発見した。このためMn置換系では広範なLi/(Mn+Ni)原子比で高い容量を与えるという特有な性質を示すこととなる。また、均一な混合が可能なゾルゲル法により、ニッケル酸リチウムの合成を行いニッケルの酸化を制御する合成時の酸素流量が電池特性を大きく左右することも明らかにした。
等時性電子周回リングを用いた超短パルスコヒーレントテラヘルツ光源の開発研究

独自の考案で設計・製作した独立2空洞型熱陰極高周波電子銃から引き出された電子ビームの縦方向位相空間分布を操作して、進行波加速構造を用いる速度圧縮法に最適な分布に整形し、100フェムト秒あるいはそれ以下の超短パルス電子ビームを生成する技術をほぼ確立した。加えて加速器システムを構築し、50MeVまでの電子ビーム加速に成功したことから、偏向磁石あるいはアンジュレータを用いてコヒーレントなテラヘルツ放射を発生できる光源加速器が完成され、法令が規定する放射線管理区域に適合した加速器研究施設を開設することができた。先端線形加速器からの超短バンチ電子ビームを完全な等時性(アイソクロナス)を持つリングに入射し、これを非破壊的に周回させ強大なコヒーレントなテラヘルツ光をリング全周に渡って発生させることによって、マルチポートの実験ステーションに光を供給できる光源を実証する。この光源加速器において鍵となる研究開発課題は2つあり、一つは100フェムト秒以下の超短パルス電子ビームを生成する入射器と、非線形ビーム光学を駆使して完全な行路長補償を行うことができるアイソクロナスリングの構築である。平成21年度までに高周波電子銃の空洞内の電気接触の不具合を解消できたので、ビーム生成実験を開始した。高周波特性は概ね把握できていたため、空洞内部の電場強度および第1セルと第2セルの間の高周波位相の較正を、年度前期中に精度よく行う事ができた。しかしながら、熱陰極の高周波電子銃特有の問題である逆流電子による陰極の異常加熱現象(back-bombardment effect)が予想以上に強く現れる事が観測された。この電子銃は本来back-bombardment effectが低減されるように設計したものであり、この実験的事実に非常に困惑したが、種々のビーム特性の測定を丁寧に行って、異常加熱現象対策を練ることに方針を転換した。陰極のヒーター電流の損失を測定することで電子の放出量を正確に測定することができ、数値シミュレーションなどによって陰極の異常加熱現象を理解するデータを蓄積する事ができた。光源リングであるアイソクロナスリングのビーム光学設計を前期で概ね終了した。このリングは4セル・2超周期からなるもので、1/4周でベータトロン振動に依存する行路長偏差をキャンセルできるようにラティス関数を調整したもので、セル中には1つの逆偏向磁石を組み込み、運動量収縮因子をほぼ0に調整できるようになっている。2次の運動量収縮因子はほとんどキャンセルアウトできたが、3次の運動量収縮因子が大きく、これの8極磁石による補正が課題として残った。偏向磁石の設計は比較的スムーズに終え、半周分の電磁石を製作しリング構築に着手できて翌年度の研究活動の方向性を確立できた。前年度終了直前に発生した大地震によって、高周波増幅器に不具合が生じ、これの修復に相当時間がかかり、ビーム実験の開始が遅れた。電子銃の逆流電子現象によるカソードの過加熱の問題は当初予想以上に深刻であり、カソード表面の状態がかなり悪化していると考えられた。そのため、電子ビームの品質を丁寧に調べる必要が生じ、エネルギー分析路を設置して電子ビームの運動量分布測定を行なった。測定では空間電荷効果の影響を極力抑制するために、非常に低電流の運転を行なったが、僅か10keV/cのステップサイズで高分解能の精密なスペクトルが測定できた。電子ビーム生成シミュレーションも同時に行ない、電子ビームの特性評価を進めたが、起源不詳のバックグラウンドが存在し、特に高エネルギー側にテールを引いたスペクトルになっていることが分かった。これはシミュレーションではまったく現れない電子エネルギー分布であり大きな問題となった。様々な観点からこのバックグラウンドの発生起源を考えたが、通常ではあり得ない現象であるが、カソードの外側から引き出される電子は高エネルギーにシフトする事から、カソード材質が周辺のウェネルト電極に蒸着付着している可能性を検討した。そのような状況を仮定したシミュレーションでは実験データとかなり整合する結果を得た。この仮設が正しいとすると、電子ビームの品質は極めて悪くエミッタンスは数倍悪化している。この問題は現在も明確に詳らかになっていないが、目標である電子ビームの縦方向位相空間制御の実証実験を引き続いて行なった。高周波のパラメータ(カソードセルと加速セルの電場強度および両者の間の位相差)を変化させてビームのエネルギースペクトルを測定した。位相空間を直接観測したわけではないが、エネルギー分布の変化の特徴とシミュレーション結果を比較した結果、ほぼ期待通りに位相空間が操作されていることが分かった。H23年度の大地震被害による高周波系の不具合で研究進行がかなり遅れてしまい、当初の予定であった電子銃からのビーム引き出し実験がH24年度にずれ込んだ。引き出し実験に先だって運動量分析用ビーム輸送路の構築を行なった。目標とする運動量分解能10keV/cを実現するために、アイソクロナスリングで用いるコンパクトで収束作用を持たない-

10°偏向磁石を流用し、低電流でも精度の高いファラデーカップを組み合わせた分析路とした。運動量較正のためにもう一台の-10°偏向磁石とシリアルに電源を連結して、常時同じヒステリシスで偏向磁場をホールプローブ測定する構成にしたことで、運動量測定の曖昧さを低減する事ができた。測定は空間電荷効果が十分に無視できる低電流で最初の測定を行なった。最大の問題は電子銃の2つの空洞の印加電圧と両者の位相差を精度よく較正することであった。このため運動量の絶対値を小さな誤差で測定することと、シミュレーション計算との比較から位相差の絶対値を求めたが、結果的には若干の不確定さが残り、測定誤差を最小にすることが出来なかった。しかしながら得られたスペクトルは定性的には理論予測を良く満足した。また高周波パワーおよび空洞間位相を変えた縦方向位相空間分布操作のデモンストレーションを行なう事ができた。絶対値の曖昧さが残るが運動量分解能はほぼ目標を満たして、相対的には極めて精度の良いスペクトルを得た。解析では印加電圧と位相の絶対値を実験データを再現するように選択したが、これの妥当性に問題はないと判断できた。実験データでの理論的に説明しづらい唯一の課題は電子ビームのピークエネルギーから高エネルギー側に裾をひく大きいバックグラウンドが現れた事である。シミュレーションによる考察では、カソード径を大きくした不合理な条件でのみ再現できることから、残念ながら未解決の課題となった。研究を行っている東北大学電子光理学研究センターの震災の影響はあまりに大きく、本研究で用いる実験装置の不具合の復旧に時間がかかったことが第一の理由である。センターの共同利用加速器および基板設備の復旧は大変な作業で、これらに中心的な役割を持つ共同研究者の研究遂行への時間配分が思うようにできなかった。原因不明のカソードの不具合が発生し、これの解明に相当な時間が費やされたことも大きなロスであったが、なんとか当初目標の電子ビームの特性測定と、位相空間分布操作の実証実験を行なう事ができたことから、研究進展は結果的にやや遅れた状況に至った。25年度が最終年度であるため、記入しない。研究遂行上で現在の最も大きな障害は、震災によって電子光理学研究センター全体の加速器システムが変更になるため、放射線管理上の変更手続きが終了していない事である。そのため加速器設備の仕様を満たすための準備期間が必要であることから、ビーム加速実験が直ちに行なえない。しかしながら熱陰極高周波電子銃の特性をほぼ理解できたことから、加速管による速度圧縮法による短パルス生成、さらにはコヒーレントテラヘルツ放射の実証実験に向かう準備が整ったと考えている。従って、研究計画の遅れは否めないが、基本的に当初予定を大きく変えるまでの重大な事象ではないと考えている。アイソクロナスビーム輸送路の設置については、電磁石等の主要物品はすでに入手してあり、真空ダクト等を揃えれば作業を開始できる。
スペインにおける出版・読書ナショナリズムのデジタルヒストリー研究

本研究では、スペインの、特にカスティーリャ地方における「本の日」とカタルーニャ地方における「サン・ジョルディの日」の祭について、第二共和政期(1931-1936)以降現在までの2つの祭の「接続」を通じて、それぞれの地域における出版・読書ナショナリズムの対立あるいは共存の歴史を明らかにすることを目的としている。本研究では、2つの祭の史料のデジタルアーカイブ化を通じ、そこで蓄積されたデータに対するデジタルヒストリーの観点からの分析を行うことを予定している。