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継続的強化学習エージェントとコーチ役による自律学習システムの設計

本研究では,人の継続的な学習能力の向上およびその上達過程の可視化に向けて,(1)冗長解の収集と冗長解からの創造的な問題の生成を繰り返して学習させるエージェントと,(2)人が理解しやすい学習過程の可視化手法を探究するとともに,それを統合した継続的な自律学習システムを構築し,その有効性を検証することを目的とする.(1)については,1)継続的強化学習手法の設計および構築,2)学習者の上達を支えるコーチ機能のモデル化と設計,に分けて研究を進めた.まず,冗長解を振り返り,冗長解上に新たな学習目標を追加することで派生問題を生成する機能を考案した.次に冗長解の潜在的な価値推定の自動化手法として冗長解の逆強化学習によって新たな目標を推定し,それらを加えた派生問題生成を実現した.(2)については,3)上達過程を記述・説明する学習目標空間の設計,4)学習目標空間での冗長解と派生目標との関係の可視化手法の設計,について研究を行なった.学習者が発見した冗長解についてその解が持つ派生目標を学習目標空間上で提示し,発見した派生目標間の位置関係を可視化することで,未発見目標領域(空白域)を間接的に可視化する手法を実現した.その有効性を実験的に検証するために被験者による比較実験を行なった.その結果,学習者の発見した目標が既存目標領域に近いか遠いか,すなわち学習の空白域との関係を示唆する提示条件が上達過程において学習フィードバック情報として重要で,未知の価値観への気づきを促す条件であることが示唆された.これらの研究成果の公表として,雑誌論文等5件,国際会議発表1件,国内学会5件の成果発表を行なった.最終年度ではこれらをまとめて多目的学習システムを構築し,その継続的学習能力の評価を行ない,その成果を雑誌論文等5件,学会発表4件として成果発表し,Book in chapter論文1件を発表予定である.本研究では,人の継続的な学習能力の向上およびその上達過程の可視化に向けて,(1)冗長解の収集と冗長解からの創造的な問題の生成を繰り返して学習させるエージェントと,(2)人が理解しやすい学習過程の可視化手法を探究するとともに,それを統合した継続的な自律学習システムを構築し,その有効性を検証することを目的とする.その目的遂行のため,本年度は次の項目を実施した.これらの研究成果を,計測自動制御学会,システム・情報部門学術講演会2016 (SSI2016),第22回人工生命とロボット国際会議(AROB2017)において発表し,英文ジャーナル等に英語論文を3件投稿中である.●研究項目1:継続的強化学習手法の設計および構築学習者とのやり取りを通して学習させる継続的強化学習エージェントを設計するために,獲得報酬の生起確率に基づく一括強化学習手法を考案した.具体的には報酬獲得解(=学習結果)に対し各報酬の生起確率を生起確率ベクトルとして算出し,解を高速かつ網羅的に収集する強化学習手法を基にして,与えられた初期問題の最適解や冗長解を網羅した報酬獲得解集合を求める一括強化学習手法を考案した.さらに,報酬獲得解が生起確率ベクトル空間の点に対応することから,解集合となる点集合から凸包の各頂点を算出して,多数の冗長解から高速かつ網羅的に凸包の頂点となる代表的な学習目標を生成する一括逆強化学習法を考案した.●研究項目3-1:上達過程を記述・説明する学習目標空間の設計学習者の上達過程を記述・説明するために,解の規模を表す“解の長さ"と,学習目標の分かりにくさを表す“獲得報酬の情報量(生起確率の逆数)の和"を軸として学習目標空間を定義した.そして実験システムの作成と予備的な被験者実験によって学習者の上達過程を記述・説明する学習目標空間の可視化に取り組んだ.今年度の研究目的をおおむね達成し,その研究成果の公表として,雑誌論文3件,国際会議発表4件,国内学会2件の成果発表を行なった.さらに英文ジャーナル等に英語論文を3件投稿中であるため本研究では,人の継続的な学習能力の向上およびその上達過程の可視化に向けて,本年度は次の項目を実施した.これらの研究成果を,計測自動制御学会,システム・情報部門学術講演会2017 (SSI2017),計測自動制御学会,第45回知能システムシンポジウム2018等の国内学会,ヒューマンコンピュータインタラクション国際会議(HCII2017)において発表し,英文ジャーナル, Book in chapter paper等に英語論文が5件採録された.・項目2:学習者の上達を支えるコーチ機能のモデル化と設計学習者の上達を支えるコーチ役(学習者を適切に学習させるための目標(=問題)を生成する)エージェントを設計するために,冗長解が潜在的に持つ未知の価値観への気づきを促す機能として,まず,冗長解を振り返り,冗長解上に新たな学習目標を追加することで派生問題を生成する機能を考案した.次に冗長解の潜在的な価値推定の自動化手法として冗長解の逆強化学習によって新たな目標を推定し,それらを加えた派生問題生成を実現した.・項目3-2:学習目標空間での冗長解と派生目標との関係の可視化手法の設計学習目標空間での冗長解と派生目標との関係を可視化するために,昨年度作成した実験システムを用いて,学習者が発見した冗長解についてその解が持つ派生目標を学習目標

空間上で提示し,発見した派生目標間の位置関係を可視化することで,未発見目標領域(空白域)を間接的に可視化する手法を実現した.その有効性を実験的に検証するために被験者による比較実験を行なった.その結果,学習者の発見した目標が既存目標領域に近いか遠いか,すなわち学習の空白域との関係を示唆する提示条件が上達過程において学習フィードバック情報として重要で,未知の価値観への気づきを促す条件であることが示唆された.今年度の研究目的をおおむね達成し,その研究成果の公表として,雑誌論文等5件,国際会議発表1件,国内学会5件の成果発表を行なった.さらに2018年度に国際会議発表2件を予定しているため本研究では,人の継続的な学習能力の向上およびその上達過程の可視化に向けて,(1)冗長解の収集と冗長解からの創造的な問題の生成を繰り返して学習させるエージェントと,(2)人が理解しやすい学習過程の可視化手法を探究するとともに,それを統合した継続的な自律学習システムを構築し,その有効性を検証することを目的とする.(1)については,1)継続的強化学習手法の設計および構築,2)学習者の上達を支えるコーチ機能のモデル化と設計,に分けて研究を進めた.まず,冗長解を振り返り,冗長解上に新たな学習目標を追加することで派生問題を生成する機能を考案した.次に冗長解の潜在的な価値推定の自動化手法として冗長解の逆強化学習によって新たな目標を推定し,それらを加えた派生問題生成を実現した.(2)については,3)上達過程を記述・説明する学習目標空間の設計,4)学習目標空間での冗長解と派生目標との関係の可視化手法の設計,について研究を行なった.学習者が発見した冗長解についてその解が持つ派生目標を学習目標空間上で提示し,発見した派生目標間の位置関係を可視化することで,未発見目標領域(空白域)を間接的に可視化する手法を実現した.その有効性を実験的に検証するために被験者による比較実験を行なった.その結果,学習者の発見した目標が既存目標領域に近いか遠いか,すなわち学習の空白域との関係を示唆する提示条件が上達過程において学習フィードバック情報として重要で,未知の価値観への気づきを促す条件であることが示唆された.これらの研究成果の公表として,雑誌論文等5件,国際会議発表1件,国内学会5件の成果発表を行なった.最終年度ではこれらをまとめて多目的学習システムを構築し,その継続的学習能力の評価を行ない,その成果を雑誌論文等5件,学会発表4件として成果発表し,Book in chapter論文1件を発表予定である.以下の研究計画通り推進する.・項目2:学習者の上達を支えるコーチ機能のモデル化と設計学習者の上達を支えるコーチ役(学習者を適切に学習させるための目標(=問題)を生成する)エージェントを設計するために,冗長解が潜在的に持つ未知の価値観への気づきを促す機能を探究するとともに,冗長解を振り返り,新たな学習目標を追加することで派生問題を生成する機能を考案する.冗長解上に派生目標を追加した派生問題を示す.このとき冗長解に潜在的な価値があることへの気づきを人に促すために,エージェントは学習者の試行錯誤過程で収集した冗長解を振り返り,冗長解の逆強化学習によって新たな目標を加えた問題を生成し,学習者に提示する.・項目3-2:学習目標空間での冗長解と派生目標との関係の可視化手法の設計学習目標空間での冗長解と派生目標との関係を可視化するために,項目1で収集した解と派生目標,項目2で生成した派生問題を関連づけ,問題→解→派生目標=派生問題への遷移を,有向グラフとして記述する.
金単結晶上に吸着した窒素を含む芳香族有機分子の化学状態と電子状態、配向の解明

有機薄膜太陽電池など有機材料を用いたデバイスは、薄い、軽い、柔軟、製造コストが低いといった特性をもつため、実用化が期待されている。過去の研究で、有機デバイスにおいて有機分子と電極の間にバソクプロイン(Bathocuproine, BCP)など窒素を含有する芳香族有機分子を緩衝層として挿入するとデバイスの特性が向上することが報告されている[P. Peuman et al., Appl. Phys. Lett. 76, 2650 (2000)]。しかしデバイスの特性が向上する理由はほとんどわかっていない。そこで本年度は、フラーレン(C60)と銀(Ag)負極の間に緩衝層としてBCPを挿入した場合の電子的相互作用を、放射光を用いた内殻光電子分光、紫外光電子分光、X線吸収端微細構造測定、core-hole clock分光を用いて測定した結果を解析した。core-hole clock分光データから求めたBCPのLUMO+n(n=3と推測)準位からAg負極への電荷移動時間は2.5 fsであった。本結果は、アクセプター有機分子(本研究ではC60)の光吸収によって生じた励起子の分離で生じた電子が窒素を含有する芳香族有機分子(本研究ではBCP)を経由して負極(本研究ではAg)へ超高速電荷移動することが有機太陽電池の変換効率を改善していることを示唆する。この成果は、様々な有機デバイスの特性の向上にも貢献すると考えられる。本研究成果は、The Pacific Rim Symposium on Surfaces, Coatings and Interfaces (Waikoloa, Dec. 4, 2018)、2018年度量子ビームサイエンスフェスタ(つくば国際会議場、2019年3月12日)にてポスター発表した。また、金属電極に関連する研究として無酸素パラジウム/チタンの論文を3報報告した。現在までの研究により、Ag基板上に吸着した単層のBCPの電子状態の測定、さらにその上に単層から多層吸着させたC60の電子状態の測定データを解析した。Agは有機薄膜太陽電池の代表的な負極、BCPは有機デバイスの緩衝層としてよく使われている窒素含有芳香族有機分子、C60は有機薄膜太陽電池の代表的なn型半導体材料である。core-hole clock分光測定データを解析した結果、C1s内からBCPのLUMO+n(n=3と推測)準位に励起した電子がAg基板へ移動する時間は2.5fsであることがわかった。有機分子から基板への電荷移動時間については、60fsより小さいと高速な電荷移動とされる基準があるので、2.5fsはかなり高速な電荷移動時間である。一方、他の研究ではC60からAg基板への電荷移動時間は高速ではないと報告されている[A. J. Gibson et al., Surf. Sci. 657, 69 (2017)]。C60からBCPへの電荷移動時間についても現在解析と結果の検討中であり、予備的な解析から60fs未満であると見積もっている。有機薄膜太陽電池においては、光が照射されたp型半導体で生成される励起子がn型半導体との界面で正孔と電子に分離し、正孔は正極に捕集され、励起した電子はn型半導体を介して負極に捕集されるという一連の過程で光電変換が起きる。BCPを挿入しない場合はC60からAg基板への電子移動は遅いが、BCPを挿入した場合はC60からBCP、BCPからAg基板へと高速な電子の移動が生じることが、有機薄膜太陽電池の変換効率向上の要因の一つであることが示唆された。本研究の目的の一端が実現できており、国内外で学会発表を行っていること、金属電極に関連する研究として無酸素パラジウム/チタンの論文を3報報告していることから本研究課題はおおむね順調に進展していると判断した。今後の研究の推進方策として、1)現在までに取得した結果の更なる解析と考察、2)Au基板上に吸着した単層のBCPの電子状態の測定、の2点について行うことを検討している。1)については、現在までBCPのLUMO+n(n=3と推測)準位からAg基板への電荷移動時間、C60からBCPへの電荷移動時間を予備的に求めているが、今後はLUMO、LUMO+1、LUMO+2についても解析する。また、BCPやC60の分子軌道計算を行い、LUMO、LUMO+1、LUMO+2、...の軌道を明らかにし、電荷移動時間と比較して結果の妥当性や軌道が電荷移動時間へ与える影響を考察する。2)については、Au基板上に吸着した単層のBCPの電子状態をこれまでと同様に検証する。Au基板はペロブスカイト太陽電池、ペロブスカイト単結晶X線検出器の代表的な電極であるが、BCPを吸着させて電子状態を調べた研究例はほとんどない。具体的には、紫外光電子分光法、内殻光電子分光法、X線吸収端微細構造測定を用いてHOMO、伝導準位、LUMOを決定し、エネルギー準位接続を評価し、core-hole clock分光法を用いてBCPの非占有準位に励起したC1s内殻電子がAu基板へ移動する時間を求める。さらに、X線吸収端微細構造測定、低速電子回折を用いてBCPの配向、秩序構造も調べ、構造的な観点からも検証する。また、これまでに行ったAg基板とBCPについての結果と今後測定を行うAu基板とBCPについての結果を比較し、基板の金属の種類がBCPとの相互作用にどのような影響を与えるか考察する。

これらの結果をもとに有機デバイスの変換効率向上への指針を得る。有機薄膜太陽電池、ペロブスカイト太陽電池、ペロブスカイト単結晶X線検出器などの有機材料を用いたデバイスは、薄い、軽い、柔軟、製造コストが低いといった特性をもつため、実用化が期待されている。過去の研究で、有機薄膜太陽電池において有機分子とAg電極の間にバソクプロイン(Bathocuproine, BCP)という窒素を含有する芳香族有機分子を緩衝層として挿入すると変換効率が向上したことが報告された[P. Peuman et al., Appl. Phys. Lett. 76, 2650 (2000)]。近年ではペロブスカイト太陽電池、ペロブスカイト単結晶X線検出器などにおいても有機分子と電極の間に窒素を含有する芳香族有機分子が緩衝層として用いられ、デバイスの特性の向上に寄与している[H. Zhou et al., Science 345, 542 (2014)]、[H. Wei et al., Nat. Photonics. 10, 333 (2016)]。しかしBCPなどの窒素を含有する芳香族有機分子を緩衝層に用いることがデバイスの特性を向上させる理由についてはほとんど明らかにされていない。そこで本研究では、この理由を解明するために、有機分子と電極の間に緩衝層として窒素を含有する芳香族有機分子を挿入した場合の電子的相互作用を、放射光を用いた内殻光電子分光、紫外光電子分光、X線吸収端微細構造測定、共鳴光電子分光を用いて検証した。今回は、緩衝層としてよく用いられるBCPを選定し、有機材料としてフラーレン(C60)、負極の電極としてAgを選定した。結果として、BCPを緩衝層として挿入することでC60からAgへの電子の移動の高速化につながり、有機薄膜太陽電池の変換効率の向上の要因の一つであることが示唆された。この成果は、様々な有機デバイスの特性の向上にも貢献すると考えられる。平成29年度は、Ag基板上に吸着した単層のBCPの電子状態の測定、さらにその上に単層から多層吸着させたC60の電子状態の測定を行った。Agは有機薄膜太陽電池の代表的な負極、BCPは有機デバイスの緩衝層としてよく使われている窒素含有芳香族有機分子、C60は有機薄膜太陽電池の代表的なn型半導体材料である。紫外光電子分光法、内殻光電子分光法、X線吸収端微細構造測定を用いてBCPとC60の最高占有準位(HOMO)、伝導準位、最低非占有準位(LUMO)を決定し、エネルギー準位接続を評価した。また、共鳴光電子分光法を用いてBCPの非占有準位に励起したC1s内殻電子がAg基板へ移動する時間を求めた。これらの結果、BCPのLUMO+1からAg基板への電荷移動時間は2.5fsであることがわかった。有機分子から基板への電荷移動時間については、60fsより小さいと高速な電荷移動とされる基準があるので、2.5fsはかなり高速な電荷移動時間である。一方、他の研究ではC60からAg基板への電荷移動時間は高速ではないと報告されている[A. J. Gibson et al., Surf. Sci. 657, 69 (2017)]。C60からBCPへの電荷移動時間についても現在解析と結果の検討中であり、予備的な解析から60fs未満であると見積もっている。
GPI アンカー型受容体のシグナル変換機構:高速1蛍光分子追跡による解明

細胞内信号伝達時における受容体CD59や糖脂質GM1の会合体サイズについて、さらに解析方法を改善し、精度を向上させた。これの結果に基づき、細胞内信号が生じる時の受容体や糖脂質と、細胞膜内層の信号分子との相互作用時間を詳細に見積もった。上記実験データを含め、論文執筆を進めている。所属異動先では、オートファゴソーム構成分子(哺乳類では4群23分子)のGFPあるいはYFP融合タンパク質を網羅的に同時にタイムラプス観察し、オートファゴソーム構成分子がオートファゴソームへのリクルートされる時間的関係を明らかにした。論文完成させた。さらに、論文審査員からの質問や要求に備える実験などを行った。また、次に挑戦する研究課題の具体的な探索として、オートファジー誘導直後にオートファゴソーム構成分子が凝集する過程を、GFP融合オートファゴソーム分子とオルガネラマーカー(小胞体、ミトコンドリア外膜)を多色ライブセルイメージングで直接観察した。細胞膜内層信号分子がリクルートされるときのCD59会合体ラフトや糖脂質GM1の会合体サイズについて、解析方法を改善することでさらに精度よく見積もった。1分子観察でしか検出できない、生理的条件に近い小さい会合体の大きさを見積もることができた点で大きな意義があった。CD59や糖脂質GM1会合体の形成過程を2色1分子追跡法によって調べた。上記実験データを含め、論文執筆を開始した。所属異動先では、オートファゴソーム形成機構の解明に向け、飢餓条件で生起するオートファゴソームへの各分子リクルートの時間的関係を調べた。細胞試料(蛍光タンパク質CFP,YFP等と融合したオートファジー分子を発現する細胞株)を作製した。生細胞タイムラプス観察のための顕微鏡条件検討を行い、データ取得を開始した。オートファゴソーム形成分子のうち5つ(ULK1,Atg5,DFCP1,LC3,p62)について、オートファゴソームへのリクルートの時間的関係を明らかにした。すでに明らかにされているオートファジー形成分子の遺伝的関係と、本研究で明らかになりつつある時間的関係が、必ずしも一致しないことがわかり始めた。その他、マウス神経培養細胞におけるオートファゴソームの形成の初期過程から完成過程の場を、生細胞タイムラプス観察によって明らかにした。また、近年開発された超分解能蛍光顕微鏡、Structured illuminatedmicroscopy (SIM)を用い、オートファゴソームの形態詳細を網羅的に調べた。所属異動先では、オートファゴソーム形成機構の解明に向け、飢餓条件で生起するオートファゴソームへの各タンパク質のリクルート時間の関係を調べた。細胞試料(蛍光タンパク質CFP, YFP等と融合したオートファジー分子を発現する細胞株)を作製した。オートファゴソーム形成に関わる6つの複合体を代表するタンパク質(ULK1,Atg5,DFCP1,WIPI1,LC3,p62)について、オートファゴソームへのリクルートの時間的関係を明らかにした。すでに明らかにされているオートファジー形成分子の遺伝的関係と、本研究で明らかになりつつある時間的関係が、必ずしも一致しないことがわかった。また、これらの6つの複合体が、小胞体上のVMP1陽性領域にリクルートされることを見出した。さらに、小胞構造に局在すると考えられている膜タンパク質Atg9が、オートファゴソーム形成部位に一時的にリクルートされることを検出した。これらの、オートファゴソーム形成過程における関連タンパク質群一連の時間関係についても、論文執筆を開始している。論文完成させた。
植物ウイルス病原性蛋白質の生体における長距離移動の新規な仕組みの研究

トマト黄化葉巻病ウイルスの病原性タンパク質βC1は、シロイヌナズナにおいては、AS1に結合しRNAサイレンシングを誘導し、ウイルスの病徴を強化する。Nicotiana benthamiana (Nb:このウイルスの宿主となる)植物の下位葉にβC1を一過的に発現させると、病徴は下位葉では見られず上位葉に出現することから、βC1タンパク質などが植物内を移動する可能性が考えられた。本研究では、βC1による上位葉における病徴出現におけるAS1の関与の仕組みを研究した。平成29年度までの研究により、(1) βC1のNbAS1への結合と病徴発現にはNbAS1のカルボキシル末端側の配列(PC)が必要であること、(2)このPC領域をN. benthamiana植物の下位葉で過剰発現させると、上位葉での病徴が軽減されることがわかった。(3)野生型植物とNbas1(AS1ノックダウン)株を用いて、4通りの接ぎ木植物を作製し、病徴の程度を調査した。野生型-Nbas1とNbas1-野生型では、どちらにおいても病徴レベルも低かったが、ともに同程度のレベルの病徴を示した。平成30年度は、接ぎ木実験を継続した。接ぎ木の結果を総合すると、接ぎ木そのものが、βC1の移動、あるいは病徴発現を阻害する可能性が考えられた。またAS1のC-末端側ペプチドはβC1との結合に関与しているだけでなく、βC1の細胞内局在も支配していることがわかった。AS1の全長は主に核小体に局在するが、βC1は核質と細胞質に存在し、AS1との共導入ではβC1は核小体にも見られた。以上、βC1の長距離移動におけるAS1の役割はまだ不明であるが、本研究により、AS1のC末端側ペプチドを細胞内で発現すれば、βC1をトラップするデコイとして利用でき、上記ウイルスの感染に強い植物を作成できる方途が開けた。シロイヌナズナでは、AS1タンパク質は、全長の分子だけでなく、アミノ末端側とカルボキシル末端側に対応する分子(PNとPC)も存在する。最近の研究から、Nicotiana benthamiana (N. benthaniana:このウイルスの宿主となる)植物の下位葉にβC1を一過的に発現させると、病徴は下位葉では見られず上位葉に出現することから、βC1のmRNAあるいはタンパク質が植物内を移動する可能性が考えられた。本研究では、βC1による上位葉における病徴出現にAS1が必要であるのか、またAS1のどの領域が必要であるかを調べ、タンパク質の長距離移動に関する新規な分子機構を解明することを目指す。まず、N. benthanianaのAS1 (NbAS1)ノックダウン株(Nbas1)を作製した(平成28年度)。その後Nbas1株の下位葉でβC1遺伝子を発現させたところ、上位葉における病徴レベルは、野生型に発現させた時と比べると約半分に低下した。この結果は、βC1による上位葉での病徴発現にNbAS1が必要であることを示唆する。さらに、野生型とNbas1株の接ぎ木植物(4パターン)を作製し、βC1を台木の下位葉に発現させ、穗木における病徴出現を検討した。また、βC1はAS1のカルボキシル末端側に結合すること、この領域を含む部分ペプチドを植物に発現させると、上位葉でのβC1の病徴効果が軽減することを見出した。このように、これまでに提案した中心的な実験はすべて行い、病徴とAS1との関連に関する重要な知見が得られつつある。さらに、これらの知見を基礎にウイルス耐性植物を作製する方途を開いた。平成29年度の研究により、βC1のNbAS1への結合と病徴発現にはNbAS1のカルボキシル末端側の配列(PC)が必要であること、この領域をNb植物の下位葉で過剰発現すると、上位葉での病徴が軽減されることがわかった(以上、2018年度日本植物生理学会年会で報告)。この結果を基礎にして、AS1の部分ペプチドを発現させることによりウイルス抵抗性植物を作成する方法に関する国内・国際特許を取得した。また、上位葉での病徴の出現には、接種した下位葉から上位葉へβC1のタンパク質などの分子が移動する可能性が考えられた。この過程のどのステップにNbAS1が関与するかを検討するために、野生型植物とNbas1株との間で4種類の接ぎ木植物(野生型-Nbas1, Nbas1-野生型、野生型-野生型、Nbas1-Nbas1)を作製し、台木の下位葉にβC1を導入・発現させ、穂木の上位葉における病徴の程度を調査した。これまでに野生型-Nbas1とNbas1-野生型に関する予備的結果が得られ、どちらの病徴レベルも接ぎ木していない野生型植物に接種した場合よりも低かったが、ともに同程度のレベルであった。現在、他の接ぎ木植物につての解析を進めている。一方、本研究の中で予想外の結果も得られた。それは、ウイルス感染させたNb植物(感染が容易である植物)を、実験室ではウイルス感染が困難な植物(トマトやワタなど)に接ぎ木することにより、感染を成立させることができるという新しい感染法の発見である。これは予想外の成果であり、この方法は今後の作物へのウイルス感染実験を容易にすると期待される。

以上、モデル植物を使ってβC1の病徴出現にAS1が必要であることはわかったが、接ぎ木をすると、予期に反して病徴そのものが減弱される可能性も見られ、進行中の実験も含めてさらなる研究が必要である。トマト黄化葉巻病ウイルスの病原性タンパク質βC1は、シロイヌナズナにおいては、AS1に結合しRNAサイレンシングを誘導し、ウイルスの病徴を強化する。Nicotiana benthamiana (Nb:このウイルスの宿主となる)植物の下位葉にβC1を一過的に発現させると、病徴は下位葉では見られず上位葉に出現することから、βC1タンパク質などが植物内を移動する可能性が考えられた。本研究では、βC1による上位葉における病徴出現におけるAS1の関与の仕組みを研究した。平成29年度までの研究により、(1) βC1のNbAS1への結合と病徴発現にはNbAS1のカルボキシル末端側の配列(PC)が必要であること、(2)このPC領域をN. benthamiana植物の下位葉で過剰発現させると、上位葉での病徴が軽減されることがわかった。(3)野生型植物とNbas1(AS1ノックダウン)株を用いて、4通りの接ぎ木植物を作製し、病徴の程度を調査した。野生型-Nbas1とNbas1-野生型では、どちらにおいても病徴レベルも低かったが、ともに同程度のレベルの病徴を示した。平成30年度は、接ぎ木実験を継続した。接ぎ木の結果を総合すると、接ぎ木そのものが、βC1の移動、あるいは病徴発現を阻害する可能性が考えられた。またAS1のC-末端側ペプチドはβC1との結合に関与しているだけでなく、βC1の細胞内局在も支配していることがわかった。AS1の全長は主に核小体に局在するが、βC1は核質と細胞質に存在し、AS1との共導入ではβC1は核小体にも見られた。以上、βC1の長距離移動におけるAS1の役割はまだ不明であるが、本研究により、AS1のC末端側ペプチドを細胞内で発現すれば、βC1をトラップするデコイとして利用でき、上記ウイルスの感染に強い植物を作成できる方途が開けた。今回の接ぎ木実験では、台木が野生型かNbAS1ノックダウン株かに関わらず、上位葉では同レベルの病徴が見られ、その病徴のレベルは接ぎ木をしていない野生型植物での上位葉の病徴と比べて低かった。その理由としては、接ぎ木に使った台木に形成された展開葉がβC1の一過的発現に適していない可能性や、接ぎ木面そのものの存在が上位葉での病徴の出現に対して抑制的に働いている可能性が考えられる。このような問題を克服するためには、接ぎ木を利用するよりも、下位葉から上位葉への移動分子を直接的に検出する実験を行う方がよい可能性もある。一方、βC1はAS1領域はカルボキシル末端側(PC)に結合すること、結合力は野生型AS1より強いことがわかった。これを利用することにより、より効果的なβC1の長距離移動やあるいは病徴の抑制を実現できる可能性も出てきた。今後βC1とAS1を共導入することにより、AS1の効果をより明瞭に検出できる可能性もある。当該研究課題に関する論文を昨年末に投稿したところ、審査結果は前向きな評価であり、現在審査員のコメントに従い論文を修正中である。近日中に再投稿に予定であったが、最終的な受理がいつになるかは不透明であり、次年度になる可能性が高かった。受理された場合には論文掲載料が必要になるため、予想される経費を次年度に繰り越した。
近世における絵画の鑑定・評価・価格

本研究の目的は、日本近世における絵画鑑定のあり方の解明、評価の様相の探求、価格の把握の局面から、日本近世において絵画はいかなる価値を持つものとして認識されていたかを問い、日本近世の絵画観を明確にすることにある。初年度はまず比較の対象として中世での実態を求めて、室町時代の基本的な史料である『蔭涼軒日録』を分析し、実際に行われていた鑑定のあり方、評価の様相、座敷の飾り方や絵画の価格を読みとった。続いて、桃山時代の代表的な画家長谷川等伯が遺した『等伯画説』を分析し、そこには新しい評価のあり方として技術的な観点が加わっていることを明らかにした。さらに茶会記を分析を試みた。その結果、室町時代の財産として唐物を評価するのではなく、作品そのものあり様を評価しようとする姿勢を確認することができた。それはまだ表装の仕方を重視する状況であったが、次第に、具体的には作者や図柄であったり、時には筆法を評価する事例が目立つようになった。江戸時代の記録である『槐記』になると、作品がもっている「おもむき」を鑑賞することが重視されていることになった。そうした絵画観は狩野探幽の作風に確認することができる。『探幽縮図』にそうした絵画の流通の様相を分析し、鑑賞と制作の相関性を明らかにした。本研究の目的は、日本近世の人々は絵画作品の何に注目し、それをどのように鑑定していたかを問う絵画鑑定のあり方の解明、また、作品をどのような基準に基づいて、どんな風に評価していたかを分析する評価の様相の探求、そして、当時、絵画作品は具体的にはどのような価格で流通していたかを明らかにする価格把握の局面から、日本近世において絵画は如何なる価値を持つものとして認識されていたかを問い、日本近世の絵画観を明確にすることにある。そこで、今年度の前半においては、まず比較の対象として中世での実態を求めて、室町時代の基本的な史料である『蔭涼軒日録』を分析した。そのことによって実際に行われていた鑑定のあり方、評価の様相、座敷の飾り方や絵画の価格などを読みとった。後半においては、桃山時代を代表する画家長谷川等伯の作風展開は、明らかに中世からの離脱であり、近世の到来を物語るものであることを確認した上で、彼が京都本法寺の日通上人に語った事柄をまとめた『等伯画説』の分析を行った。その結果、画風展開とはことなり等伯は未だ中世的な絵画のあり方を良しとしていることが確認できた。それは雪舟の弟子である等春の存在を高く意識したことに基づくものということができる。そして、こうした中世的な絵画のあり方を高く評価することが、当時の茶会の席でもてはやされた玉澗への尊重とは異なって、未だ牧谿を慕うことになったと考えられる。しかし、その牧谿への評価も中世とは異なり、技術的な観点からなされたものであることが知られる。宗達にも共通する近世的な技法優先の絵画観を『等伯画説』に確認できたのである。本研究の目的は、日本近世の絵画鑑定のあり方、絵画評価の様相、絵画価格の把握の局面から、日本近世において絵画は如何なる価値を持つものとして認識されていたかを問い、日本近世の絵画観を明確にすることにある。今年度の前半は主として茶会記に現れた絵画を分析することによって桃山時代の絵画観を明らかにしようと試みた。具体的には如何なる作品が茶席を飾っていたか、その作品を茶会記は如何に記録していたを分析した。その結果、明らかに室町時代の鑑賞や評価の様相とは異なるものがあった。作品を唐物という財産として所有し、展示する時代は終わっていた。作品そのものを絵画として鑑賞する時代となり、図様や筆法が評価されていることが茶会記の記述に見ることができた。それは昨年明らかにした『等伯画説』にみる技法優先の絵画観に共通するものである。とはいえ、茶会記に見出される鑑賞記録には表装への関心が高いという特色は、室町時代の絵画を財産として見るという姿勢が保持されていることを確認した。

後半は、江戸時代に記録である『槐記』を取り上げ、江戸時代の絵画観を探った。ここでは、絵画はその作品が持っている「おもむき」を鑑賞することが重視されているを見出すことができた。狩野探幽が出現することによって、桃山時代様式は一変し、絵画は「瀟洒」を様式として獲得することになったが、それを支えている絵画評価の姿勢を『槐記』に確認することができたということができる。さらに『探幽縮図』にそうした鑑賞の対象となった絵画の流通の様相を分析し、鑑賞と制作の相関性を問うた。
ヒトの生活活動音の解析と異常検出システムの開発

独居生活者の家庭内における事故などの異常検出を目的に,生活活動音(生活音)から異常候補を検出する方法について検討した。周波数帯域幅80 kHz,標本化周波数192 kHzで録音した日常生活音の時間-周波数解析を行った。解析帯域を15分割したサブバンドの電力を特徴ベクトルとして最長距離法で分類し,クラスタ毎に設定した領域の内と外で異なるシンボル(異常の可能性が無と有)を出力する確率モデルを作製した。異常を模擬した音を15個用意し,Spectral Flux, 12次MFCCsのマハラノビス距離,確率モデルを用いて求めた音の発生確率を観察した結果,それらを異常候補として検出できる可能性が得られた。音による家屋内の異常検出を目的に,日常の生活活動で発生する音(生活音)の解析条件に関する検討と,ヒトの可聴周波数以上の帯域の情報の利用の可能性についての検討を主に行った。なお,生活音の採取については,秋田大学の倫理審査委員会の承認を受け,被験者の同意を得たうえで行った。以下に結果をまとめる。(1)日常生活において孤立して発生する音の継続時間を調べた。一人暮らし男性のアパート(木造2階,1K)居室にマイクロフォン(帯域幅0.0220 kHz)とレコーダ(サンプリング周波数44.1 kHz,量子化ビット数16 bit)を設置し,生活音を採取した。ここでは,継続して発生する音(ファンの音など)は対象とせずに,「足音」,「ドアの開閉音」,「咳」など孤立して発生する計146個の音の継続時間を検出した。その結果,検出した音の96.6%が500 ms以下の継続時間であり,200300 msにもっとも多く分布した。ヒトの行動に伴う音の発生の検出においては,フレーム長を500 ms程度に設定してよいことが示唆された。(2)生活活動音の可聴周波数より高い周波数帯での特徴を調査するために,(1)と同じ部屋に広帯域マイクロフォン(0.02100 kHz)とレコーダ(周波数帯域幅80 kHz,サンプリング周波数192 kHz,量子化ビット数16 bit)を設置し,日常の生活音を採取した。(1)の結果を基に解析フレーム長500 ms(ハミング窓),フレーム周期250 msとして,STFTによる時間-周波数解析を行った。その結果,可聴周波数帯域のみならずそれより高い周波数においても,いくつかのピークが観測された。多くの生活音について比較すると,音によってそのピーク周波数およびスペクトルの包絡形状が異なった。それらの特徴量としての利用の可能性が示唆される。平成27年度は,日常の生活活動音(生活音)の解析条件に関する検討と,ヒトの可聴周波数以上の帯域の情報の利用の可能性に関する検討を中心に行った。その結果,家屋内の日常生活において孤立して発生する音のほとんどが500 ms以下の継続時間であり,200300 msにもっとも多く分布した。また,生活音の広帯域周波数解析(帯域幅80 kHz,サンプリング周波数192 kHz)の結果,可聴周波数帯域のみならずそれより高い周波数においても,いくつかのピークが観測された。音によってピーク周波数とスペクトルの包絡形状が異なり,特徴量としての利用の可能性が示唆された。これらの知見は本研究の成果である。しかし,当初計画していた確率モデル化のための生活音の分類の検討には至っていない。可聴周波数帯域より高周波数帯の特徴量とその抽出方法の検討を先に行う必要があり,今後の課題となっている。また,足音の広帯域周波数解析についても今後の課題となった。これらについての検討,および生活音の分類(クラスタリング)についての検討については,平成28年度に行う予定である。音による家屋内の異常検出を目的に,広周波数帯域幅(100 kHz)のマイクロフォンを用いて,日常の生活活動音(生活音)を採取し,ヒトの可聴周波数20 kHz以上の帯域の情報の利用とその可能性について検討を行った。足音については,歩行検出の特徴になると考えられる音高の抽出を試みた。なお,秋田大学の倫理審査委員会の承認を受け,被験者の同意を得たうえで生活音などの録音を行った。主な成果を以下にまとめる。(1)生活音のクラスタリングと確率モデル化:男性1人暮らしのアパート内での日常における生活音を録音(サンプリング周波数192 kHz,周波数帯域幅80 kHz)した。平成27年度の結果を基に,解析フレーム長500 ms(ハミング窓),フレーム周期250 msとし,FFTによる時間-周波数解析を行った。可聴周波数以上における周波数スペクトルの包絡形状は音によって異なった。その特徴量抽出を検討し,帯域80 kHzを15個のサブバンド(三角窓)に分割し,各バンド内の総電力を特徴ベクトルとした。これを最長距離法でクラスタリングし,クラスタ毎に領域を設定して,内側と外側で2種類(異常の可能性が小と大)のシンボルを出力する確率モデルを作成した。3フレーム間の状態遷移を見る2重マルコフモデルを考え,状態数とクラスタの設定条件を変えて,生活音の発生確率を求め,比較した。その結果,発生確率はイベントに対応して変化し,クラスタの領域を狭めるほど,また状態数を増やすほど,小さくなる傾向が得られた。(2)足音の特徴抽出:本学理工学部1号館の廊下で被験者5名の足音を,

(1)と同じ装置で録音した。一般化調和解析による時間ー周波数解析を行い,5フレーム連続する周波数成分を抽出して,感じる音高について主観評価試験を行った。その結果,比較的振幅が大きい成分の周波数を音高と感じる可能性が示唆された。平成28年度は,生活活動音の広帯域周波数解析結果からの特徴抽出とその分類,および確率モデル化についての検討を中心に行った。採取できる音,つまりクラスタリングに用いた音は全て日常の生活活動音である。そのため,めったに発生しない音を非日常的な音(異常時の音)の候補として識別できるように,各クラスタに領域を設定し,領域外を非日常音と識別する確率モデルを検討した。そして,これを用いて,音の発生確率を求めた。しかし,クラスタおよび状態の数,クラスタに設定する領域の大きさによって音の発生確率が異なり,異常検出のためにはそれらの設定値を適切に決める必要がある。また,そのための評価法についても今後の課題となっている。足音については,比較的振幅が大きい成分の周波数を音高と感じる可能性が示唆されたが,被験者間の一致率は小さかった。足音には多数の周波数成分が含まれており,被験者によって感じ方が異なる可能性がある。さらに詳細な検討,および被験者を増やした検討が必要と言える。また,可聴周波数20 kHz以上の帯域における特徴とその抽出についての検討も必要と考えられる。これらについての検討については,平成29年度の計画に組み込んで行う予定である。独居生活者の家庭内における事故などの異常検出を目的に,足音や生活活動に伴う音(生活音)を広帯域で記録(周波数帯域幅80 kHz,サンプリング周波数192 kHz)し,解析フレーム長500 ms(ハミング窓),フレーム周期250 msとして時間-周波数解析を行った。それらの結果から特徴量を抽出し,異常候補を検出する方法(アルゴリズム)について検討を行った。なお,秋田大学の倫理審査委員会の承認を受け,被験者の同意書を得たうえで生活音などの録音を行った。以下に成果をまとめる。(1)理工1号館廊下で採取した足音(被験者5名)については,可聴周波数以上における特徴的なスペクトルの変化を検出できなかった。(2)男性1人暮らしのアパート内で録音した日常生活音(被験者1名,約6時間)の確率モデルを作製した。パワースペクトルの帯域80 kHzを15個のサブバンドに分割し,各バンド内の合計電力を特徴ベクトルとして最長距離法でクラスタリングした。クラスタ毎に領域を設定し,領域の内側と外側で異なるシンボル(異常の可能性が無と有)を出力させた。音の発生確率は,この確率モデルを用いて3フレーム間の状態遷移から求めた。(3)音の発生確率,Spectral Flux,および12次MFCCsのマハラノビス距離を求め,これらの時間変化の観察から異常候補を検出するプログラムを試作した。異常を模擬した音として「転倒後数分間動かない場合」10音と「悲鳴を含む音」5音を用意し(各約6分),各パラメータにしきい値(判別条件)を設定し,イベントの検出を試みた結果,発生確率がよい成績であった。試験データ数が少ないが,事故などの状況を検出できる可能性が示唆された。
全身性エリテマトーデスの予知的指標としての特異的遺伝子

1.臓器障害性自己抗体VH遺伝子発現を指標とした臨床病態の追求。(1)ヒト末梢血単核球(PBL)サンプルを用いて臓器障害性抗DNA抗体遺伝子V3-7の検出をPCRにより計った。その結果、V3-7DNAは全身性エリテマトーデス(SLE)例PBLの他にも、健常人PBLにても検出できた。すなわち自己抗体遺伝子は末梢血リンパ球中に広く存在することが明らかとなった。SLEではsomatic mutationを有するIgM型B細胞クロンが存在することが特徴的であった。V3-7PBLでV3-7遺伝子検出は可能となったので、このmRNAの定量的把握が自己免疫疾患発現の早期診断あるいは治療効果判定上の指標となる可能性がある。(2) V3-7遺伝子の多型性について。ヒトPBL由来のDNAを用いてV3-7遺伝子の多型性とSLE病態との関連を追求した。V3-7特定の多型性はSLE骨髄(ループス腎炎)発現と相関した。2. SLE特異的遺伝子の検出及び臨床的意義の追求。SLE由来T細胞に特異的に発現する遺伝子を蛍光ディファレンシャルディスプレイ(D.D)法で検出することを試みた。(1)HTLV-1トランスフォームT細胞クローンよりSLE特異的に発現しているバンドを10、SLE特異的に発現が抑制されているバンドを16検出した。(2)これらより1つのSLE T細胞に特異的に発現が抑制されているフラグメントを得た。(3)同様に両親由来のT細胞クローンに発現し、SLEクローンにおいては未発現のフラグメントを得た。(4)各々のフラグメントについて、他のSLE或いは正常人由来クローンでの発現様式を検索した。(5)SLE T細胞に発現していたフラグメントについて他の正常人、SLE患者由来のT細胞でその発現を検討した。現時点で臨床での指標として極めて有用なDNAフラグメントの採取について成功しているとはいえない。が、D.D.法により、SLE T細胞に関連の深い遺伝子の採取が可能であることを認めたので、臨床及び病態上の意義の追求に役立てよう。1.全身性エリテマトーデス(SLE)患者より、疾患活動期、非活動期、および、その父親、母親より末梢血リンパ球(PBL)を得た。これらPBL中のT細胞をHTLV1に感染させることにより不死化し、そこから複数個のT細胞クローンをクローン化した。これらのクローンは全てIL2依存性かつCD3陽性であり最も多くはCD4陽性であった。2.これらクローンのうちCD3陽性CD4陽性のフェノタイプを持つSLE活動期由来の3クローン、その父由来3クローン、母由来3クローンを無作為に選び出し、そのおのおのよりTotalRNA(tRNA)を抽出した。これらtRNAを用いクローン間でディファレンシャルディスプレイ法を行った。すなわち得られたtRNAよりオリゴdTプライマーを使った逆転写反応にてcDNAを作製し、このcDNAにたいしてラベルしたdTプライマーとランダムな配列を持つ10ベースのプライマーによりPCRをかけた。これらのPCR産物を電気泳動することにより得られたクローン特異的な泳動パターンを9個のクローン間で比較し、SLE由来T細胞に特異的に発現するバンドを10バンド、SLE由来T細胞に特異的に発現が抑制されているバンドを16バンド切り出した。3.切り出したバンドをプラスミドにサブクローニングし、得られたフラグメントをプローブとしてノーザンブロット、リボヌクレアーゼプロテクションアッセイなどによりRNAレベルでのSLE由来クローンと正常人由来クローンでの発現量の差を検討した。この結果、SLE由来クローン特異的発現を認める遺伝子のフラグメントを1つ、SLE由来クローンにおいて特異的に発現が抑制されている遺伝子のフラグメントの1つを得た。現在これら遺伝子につき解析中である。

(4)各々のフラグメントについて、他のSLE或いは正常人由来クローンでの発現様式を検索した。(5)SLE T細胞に発現していたフラグメントについて他の正常人、SLE患者由来のT細胞でその発現を検討した。現時点で臨床での指標として極めて有用なDNAフラグメントの採取について成功しているとはいえない。が、D.D.法により、SLE T細胞に関連の深い遺伝子の採取が可能であることを認めたので、臨床及び病態上の意義の追求に役立てよう。
元素ブロックプラットフォームを活用した有機分子会合体構造解明および電荷輸送

本研究のねらいは、カーボンおよび遷移金属ダイカルコゲナイド(TMD)などの一次元および二次元ナノ構造を有する元素ブロックプラットフォームを活用して有機分子発色団会合体の固定化や、高効率光電変換系の構築を目的としている。1)2015年度までの研究で、ピレニルフェニルラジカルの単層カーボンナノチューブ(SWNT)側壁への直接付加反応により、ピレン二量体が連結した複合体が得られることを見出している。2016年度の研究では、同様のアリールラジカル付加反応を利用して、SWNT側壁上でのポルフィリンダイマーの形成を行った。スペーサーとして、フェニレン、ナフタレン、フランなどの種々の構造を用いたが、m-フェニレンスペーサーを用いた場合に、紫外ー可視吸収スペクトルにおいて最もソレー帯の分裂が顕著に観察された。また、全てのポルフィリンダイマーSWNT連結系において、ソレー帯励起によるエキシプレックスの形成が過渡吸収スペクトルにより確認された。さらに、m-フェニレンスペーサーを用いた場合に最もエキシプレックス状態の寿命が長くなることがわかった。2)剥離したMoS2やWS2などのTMDを泳動電着法により酸化スズ上に薄膜化した修飾電極が、高い光電流発生効率(外部量子収率(IPCE)= 12-14% (400 nm))を示すことを、2015年度までの研究で明らかにしている。2016年度の研究では、フラーレンとの複合膜の作製に成功し、単成分膜と比較して光電変換効率の大幅な向上を達成した(IPCE = 23-35% (400 nm))。マイクロ波伝導度測定などから、TMDをフラーレンと複合化することにより、光電荷分離およびSnO2電極への電子注入がより効率よく起こったため、あるいは、酸化スズ電極に注入された電子とTMDに形成された正孔との再結合が抑制されたためと考えられる。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究のねらいは、カーボンおよび遷移金属ダイカルコゲナイド(MX2)などの一次元および二次元ナノ構造を有する元素ブロックプラットフォームを活用して有機分子発色団会合体の固定化や、高効率光電変換系の構築を目的としている。1)単層カーボンナノチューブ(SWNT)やグラフェンなどのナノカーボン材料と、電子豊富なπ共役系化合物との複合体は、人工光合成や光電変換素子の材料として注目を集めている。我々は2014年度までの研究で、ピレニルフェニルラジカルのSWNT側壁への直接付加反応、およびp-ヨードフェニル基で修飾したSWNTと1-ピレンボロン酸とのSuzukiカップリング反応により、SWNT側壁にピレン二量体およびピレン単量体が連結した複合体が得られることを見出している。2015年度の研究では、酸化グラフェンをヒドラジン還元することにより得た化学変換グラフェン(CCG)に対し、同様な一段階および二段階の共有結合修飾を行うことで、ピレン二量体およびピレン単量体をグラフェン平面上に連結することに成功した。ピレン二量体が連結した系では、吸収スペクトルにおいてピレン同士の相互作用に由来する新たな吸収帯が450 nm付近に観察され、また過渡吸収スペクトルにおいて電荷分離状態の形成に由来するシグナルが観察された。2)MoS2などの遷移金属ダイカルゴゲナイドは、バルクでは間接遷移型半導体であるが、シートを1層にまで剥離すると直接遷移型半導体となることが知られており、光電気デバイスの分野において大きな期待が寄せられている。本研究では、MoS2を単層もしくは数層にまで剥離したMoS2シートを、泳動電着法により酸化スズ電極上に薄膜化することに成功した。得られた修飾電極を用いた光電気化学素子は、高い光電流発生効率(外部量子収率(IPCE)= 11% (400 nm))を示すことがわかった。当初の計画通り、ラジカル付加反応によるピレン二量体の形成を、一次元ナノカーボン材料である単層カーボンナノチューブのみならず、二次元ナノカーボン材料であるグラフェン上においても成功したため。また、遷移金属ダイカルゴゲナイドの電荷輸送による高効率光電流発生に成功したため。

2)剥離したMoS2やWS2などのTMDを泳動電着法により酸化スズ上に薄膜化した修飾電極が、高い光電流発生効率(外部量子収率(IPCE)= 12-14% (400 nm))を示すことを、2015年度までの研究で明らかにしている。2016年度の研究では、フラーレンとの複合膜の作製に成功し、単成分膜と比較して光電変換効率の大幅な向上を達成した(IPCE = 23-35% (400 nm))。マイクロ波伝導度測定などから、TMDをフラーレンと複合化することにより、光電荷分離およびSnO2電極への電子注入がより効率よく起こったため、あるいは、酸化スズ電極に注入された電子とTMDに形成された正孔との再結合が抑制されたためと考えられる。光活性の分子の中でも、ポルフィリンは可視領域に大きな吸光係数を持っている安定な電子ドナーとしてSWNTの機能化に広く用いられている。しかしながら、ポルフィリンの二量体を選択的にSWNT側壁上に形成させた例は報告されていない。そこで2016年度の研究では、2015年度までに行った、ナノカーボン上でのダイマーおよびモノマー形成の選択的な合成方法を、ポルフィリンーSWNT複合体に適用し、その構造および光物性を詳細に解明することを目的とする。また、優れた電子アクセプター材料である[60]フラーレンおよび[70]フラーレン、あるいは単層カーボンナノチューブなどのナノカーボン材料とMoS2シートとの複合薄膜の作製を泳動電着法により行う。さらにその複合膜を用いた光電変換素子作製し、MoS2シート単膜の場合と比較して高効率な光電流発生の実現を目指す。28年度が最終年度であるため、記入しない。
オステオポンチンの機能と発現機序の解析

1.リコンビナントオステオポンチン(rOP)の分離と細胞接着および移動における意義の解析:a)rOPの分離:大腸菌系ベクターを用いてヒト、マウスおよびウサギのrOPを発現させ、HPLCで精製した。さらに、GRGDSをGRGESに変異させたrOPも分離した。b).rOPによる細胞の接着およびハプトタキシス(HT)実験:ヒトおよびウサギrOPの発現分離が効果的に行われた。これらを用いてrOPにマクロファージ(Mphi)細胞株に対する強い接着能があることを確認した。GRGES蛋白では接着作用は認められなかった。また、rOPで処理したMphiのフィブロネクチン(FN)による接着作用は阻止された。しかし、GRGES蛋白では阻止されなかった。rOPに対するポリクローン抗体を作成し、この抗体によりrOPの接着およびHT活性が完全に抑制されることを観察した。rOPにHT活性が見られた。FNのHT作用はrOPで阻止されず、また、この逆も同様であった。rOPはケモタキシス作用を示さなかった。c).rOPのマウスメラノーマB16細胞転移への影響:rOPとB16細胞を静注することにより0.1-0.5mug/マウスの低濃度でも強くB16細胞の肺転移を抑制することを観察した。d).OPトランスジェニックマウス(TM)作成:メタロチオネイン(MT)プロモーターを連結したマウスOP遺伝子をC57BL/6Nマウス卵に注入しTGを作成した。現在複数のTGを親として仔の生産を試みている。しかし、喰仔が高頻度に起こるため、2世代目の仔を確認するに至っていない。2.OP遺伝子の発現機序解析:a).クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(CAT)アッセイ:ヒトOP遺伝子のプロモーター領域(-1206bp)のCATクローンを作成し、-124および-94以下の領域を含むCATクローン(124CATおよび94CAT)にMphi細胞株できわめて強力な活性を検出した。この活性はOP発現が見られないRaji細胞では認められなかった。124CATには既知のE4TF1配列が存在したが、94CATには既知のシス配列は存在しなかった。124CATと94CATの間の配列を含むクローンではいずれもCAT活性はみられないことおよび124CATの活性は94CATより低いことから、E4TF1は94CATに存在する活性を回復させるにとどまり、重要な配列は94CATに存在すると思われた。また、-79以下を含むクローンではCAT活性が見られないため-94--79間に活性配列が存在すると思われた。b).ゲルシフト(GS)アッセイ:-124--70間を数区間に区切りそのDNAを合成し、GSおよび競合アッセイを行った。それにより-88--83の(G)AAAACにユニークな核蛋白が結合することを確認した。Gを除くこの配列はマウスやブタOPの配列にも存在し、この配列がOPの発現に重要であることが示唆された。

124CATと94CATの間の配列を含むクローンではいずれもCAT活性はみられないことおよび124CATの活性は94CATより低いことから、E4TF1は94CATに存在する活性を回復させるにとどまり、重要な配列は94CATに存在すると思われた。また、-79以下を含むクローンではCAT活性が見られないため-94--79間に活性配列が存在すると思われた。b).ゲルシフト(GS)アッセイ:-124--70間を数区間に区切りそのDNAを合成し、GSおよび競合アッセイを行った。それにより-88--83の(G)AAAACにユニークな核蛋白が結合することを確認した。Gを除くこの配列はマウスやブタOPの配列にも存在し、この配列がOPの発現に重要であることが示唆された。