hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
遠方マイクロ波ばく露時における人体の全身吸収電力実験評価系の開発

本研究は,遠方マイクロ波電磁界ばく露時における人体の全身平均SAR(比吸収率:Specific Absorption Rate)の実験評価法を確立し,電磁界強度指針の裏付けとなる実験データの取得を目的としている.さらに,近年研究が進んでいる姿勢や寸法が変更された高精度な数値人体モデルの計算推定に対する妥当性確認を目的とする.これまでに,数値人体モデルを元に作成した物理ファントム(疑似人体)を用いた全身平均SAR測定を行い,提案手法による実験系の実現可能性を確認している.はじめに,計算推定を裏付ける全身平均SAR実験を実現するため,人体ファントムの電気的特性(電気定数)を評価した.本研究で用いたファントムは,シリコーンゴムを主材とした,部位による電気定数のばらつきを生じないよう調整した固体ファントムであり,1/2スケール周波数において2/3等価筋肉媒質の電気定数となるよう調整したものである.成人男性および男児のファントム2種類に対し,同軸プローブ方式オープン法に基づく複素誘電率測定を実施した.ファントムの複素誘電率(比誘電率および導電率)は,複数測定点の平均値に対し,標準偏差で5%以内となった.また,FDTD数値解析を用いた全身平均SAR推定により,比誘電率および導電率を目標値から±20%変化させた場合,全身平均SARに最大で10%の変化を及ぼすことを明らかにした.つぎに,ファントムに対するばく露条件を変更した場合について,提案評価法を適用した実験測定を実施した.人体ファントムの姿勢変更,ファントム}ご対する電磁界の偏波面および到来方向の変化に起因する全身平均SARへのばらつき量を評価し,いずれも計算推定値と同程度の評価結果が得られた.さらに,体内に医療用金属を埋め込んだ人に対する防護指針の妥当性確認の一環として,計算推定および実験の両面からSARに関する検討を行った.本研究は,電磁波ばく露時における人体の全身平均SAR(比吸収率:Specific Absorption Rate)を実験的に評価する手法を確立し,電磁界強度指針の裏付けとなる実験データの取得を目的としている.これまでに,数値人体モデルを元に作成した物理ファントム(疑似人体)を用いたSAR測定を行い,提案手法による実験系の実現可能性を確認してきている.はじめに,上記指針で規定されるばく露条件を再現する電波放射装置(ばく露装置)を実現するため,FDTD解析および実験により装置の放射特性およびばく露対象が設置される領域の電界強度分布を取得した.目標とした仮定ばく露条件は,携帯電話周波数帯でヒトの全身が一様強度で電磁界にさらされる均一ばく露である.ばく露装置は,ダブルリッジホーンアンテナおよび誘電体レンズで構成した.アンテナー誘電体レンズ間の距離(位相距離)およびばく露対象の設置位置を最適化することにより,垂直・水平偏波いずれの場合においても,人体が存在する空間領域に均一とみなせるばく露が可能であることを確認した.つぎに,高精度数値人体に基づき作成した物理ファントムに対する電磁波ばく露実験を実施した.成人と小児の2種類の物理ファントムを用いた全身平均SARの測定を行い,開発した全身平均SAR実験系は,垂直偏波や水平偏波などの電磁波ばく露条件に依らず,計算機推定と30%程度の差で評価できることを明らかにした。また,提案した全身平均SAR測定法は,ファントム周辺の環境電磁界分布から全身平均SARを求めることに新規性があり,さらに姿勢や寸法の異なるファントムに対しても容易に適用可能であるという特徴を有する.そこで,体内に医療用の金属を埋め込んだ人体に対する全身平均SARの評価についても基礎検討を実施した.本研究は,遠方マイクロ波電磁界ばく露時における人体の全身平均SAR(比吸収率:Specific Absorption Rate)の実験評価法を確立し,電磁界強度指針の裏付けとなる実験データの取得を目的としている.さらに,近年研究が進んでいる姿勢や寸法が変更された高精度な数値人体モデルの計算推定に対する妥当性確認を目的とする.これまでに,数値人体モデルを元に作成した物理ファントム(疑似人体)を用いた全身平均SAR測定を行い,提案手法による実験系の実現可能性を確認している.はじめに,計算推定を裏付ける全身平均SAR実験を実現するため,人体ファントムの電気的特性(電気定数)を評価した.本研究で用いたファントムは,シリコーンゴムを主材とした,部位による電気定数のばらつきを生じないよう調整した固体ファントムであり,1/2スケール周波数において2/3等価筋肉媒質の電気定数となるよう調整したものである.成人男性および男児のファントム2種類に対し,同軸プローブ方式オープン法に基づく複素誘電率測定を実施した.ファントムの複素誘電率(比誘電率および導電率)は,複数測定点の平均値に対し,標準偏差で5%以内となった.また,FDTD数値解析を用いた全身平均SAR推定により,比誘電率および導電率を目標値から±20%変化させた場合,全身平均SARに最大で10%の変化を及ぼすことを明らかにした.つぎに,ファントムに対するばく露条件を変更した場合について,提案評価法を適用した実験測定を実施した.人体ファントムの姿勢変更,ファントム}ご対する電磁界の偏波面および到来方向の変化に起因する全身平均SARへのばらつき量を評価し,いずれも計算推定値と同程度の評価結果が得られた.さらに,体内に医療用金属を埋め込んだ人に対する防護指針の妥当性確認の一環として,計算推定および実験の両面からSARに関する検討を行った.電磁界ばく露装置のアンテナ放射特性・電界強度分布測定により,ばく露装置により生成される電界の均一性を詳細に取得できた.

また,体内に金属を埋め込んだ人体等の全身平均SAR推定環境を整えることができた,防護指針の妥当性確認に資する実験データを提供するに足る実験系を構築できたことから順調に進展していると判断する.本年度で使用した人体ファントムの複素誘電率について,これに起因する測定誤差評価を行う.本研究で用いているシリコーンゴムを主材とする人体ファントムは,圧縮成型時に部位による複素誘電率のばらつきを生じないように調整されている固体ファントムである,複素誘電率や媒質密度等パラメータの特性について詳細な検討を行い,パラメータのばらつきが全身平均SARへ与える影響を明ちかにする.さらに,様々な姿勢あるいは寸法等を考慮した高精度な人体ファントムを作製し,実験測定を行う.また,電磁界強度指針適合性確認のための実験系としての実用化への課題を抽出する.
HTLV-1発がんに関与するがん関連遺伝子Tgatの機能解明

成人T細胞白血病(ATL)腫瘍細胞から分離したトランスフォーミング遺伝子Tgatは、ニューロンのアクソンガイダンスに関与するTrio遺伝子のクリプティックプロモーターから転写され、かつ選択的スプライシングを受けた結果、TrioのRhoGEFドメインをコードする9個の既知エクソンとTrio遺伝子の最終エクソンから1.6kb下流に存在する1個のエクソンで構成されていた。このがん関連遺伝子TgatはATL腫瘍細胞に特異的に発現しており、HTLV-1感染細胞株であるMT-2やTL-Suなどでは全く発現していない。しかしながら、ATL腫瘍細胞由来である数種の細胞株ではその発現を認めた。すなわち、細胞株であっても、in vitroにおけるHTLV-1感染により作製された細胞株ではウィルスが有する転写活性化因子であるTaxの発現が高いにも拘わらずTgatの発現が検出できなかったのに対し、ATL腫瘍細胞そのもの、あるいは腫瘍細胞由来の細胞株に限局してTgatの発現が認められた。ATL腫瘍細胞ではTaxはほとんど発現していないので、Tgatの発現はATL腫瘍細胞特異的かつTax非依存性であると考えられた。種々のTgat変異体の解析から、Tgatのトランスフォーミング能にはRhoGEF活性とC-末端領域の両者とも必要であることが分かった。また、Tgatは細胞の遊走能には影響を与えないが、コントロールの10倍以上の浸潤能を細胞に獲得させることができた。トランスフォーミング能の場合とは異なり、Tgatの浸潤能にはC末領域の14個のアミノ酸がより重要であった。すなわち、Tgatは細胞内Rhoを活性化し、さらに下流のエフェクターであるROCKを活性化して細胞骨格を再構成するのみならず、C-末領域を介して細胞内のある因子と結合することにより細胞浸潤能の亢進に関与していると考えられる。以上の結果より、TgatのATL腫瘍細胞における特異的な発現が、細胞の増殖能・悪性度・浸潤能などになんらかの影響を与えている可能性が示唆された。
変形追従・過大外力吸収型トンネル構造のメカニズムに関する研究

我が国の山岳部におけるトンネル建設ではNATMによる施工が行われているが,近年は地すべり地帯,膨張性地山,都市域の砂質地山などトンネルの変形が大きく生じる地山での施工例が増加しているとともに,将来的に発生が想定されている大規模地震に対する構造物の安全性確保も求められている.本研究は,経済性と安全性を兼ね備えたトンネル構造として,過大な変形に追従し,外力を吸収できる「柔なトンネル構造」を提示し,実験的・解析的な検討を通じて変形やひずみの緩和といった力学的挙動を解明した.我が国の山岳部におけるトンネル建設ではNATMによる施工が行われているが,近年は地すべり地帯,膨張性地山,都市域の砂質地山などトンネルの変形が大きく生じる地山での施工例が増加しているとともに,将来的に発生が想定されている大規模地震に対する構造物の安全性確保も求められている.本研究は,経済性と安全性を兼ね備えたトンネル構造として,過大な変形に追従し,外力を吸収できる「柔なトンネル構造」を提示し,実験的・解析的な検討を通じて変形やひずみの緩和といった力学的挙動を解明した.我が国の山岳部におけるトンネル建設ではNATMによる施工が行われているが,近年は地すべり地帯,膨張性地山,都市域の砂質地山などトンネルの変形が大きく生じる地山での施工例が増加しているとともに,将来的に発生が想定されている大規模地震に対する構造物の安全性確保も求められている.本研究は,経済性と安全性を兼ね備えたトンネル構造として,過大な変形に追従し,外力を吸収できる「柔なトンネル構造」を提示し,実験的・解析的な検討を通じて力学的挙動等のメカニズムを解明するものである.2009年度は,初めに実際のトンネルの現場計測や調査結果を元に,特に覆工コンクリートに作用している外力の分析を行ったその結果,トンネル覆工に発生している変状の状況を類型化し,作用する外力の定性的な傾向を把握できた.引き続いて,2次元実験土槽を用いた模型実験を行い,地山の材料として標準砂を使用した場合で「剛なトンネル構造」として支保構造のうち吹付けコンクリートと覆工が複合した場合のモデル化を行った実験と,「柔なトンネル構造」として吹付けコンクリートおよび覆工の天端部や側壁部に変形や外力を吸収するための装置を設置した実験を行い,両者の力学的挙動を比較した.その結果,断面内でひび割れが発生する順番や箇所が異なり,ひび割れ発生後の変形や挙動が異なることが明らかとなったとともに,同一の荷重を作用させた場合,柔なトンネル構造では剛なトンネル構造に比較して断面の変形が大きく生じる反面,ひずみの発生が抑制される傾向があることが明らかとなった.また,これらの実験結果に対する数値解析を行い,実験の再現性について確認した.我が国の山岳部におけるトンネル建設ではNATMによる施工が行われているが,近年は地すべり地帯,膨張性地山,都市域の砂質地山などトンネルの変形が大きく生じる地山での施工例が増加しているとともに,将来的に発生が想定されている大規模地震に対する構造物の安全性確保も求められている.本研究は,経済性と安全性を兼ね備えたトンネル構造として,過大な変形に追従し,外力を吸収できる「柔なトンネル構造」を提示し,実験的・解析的な検討を通じて力学的挙動等のメカニズムを解明するものである.2010年度は,2次元実験土槽を用いた模型実験を行い,地山の材料として標準砂を使用した場合,および貧配合モルタルを使用した場合で「剛なトンネル構造」として支保構造のうち吹付けコンクリートと覆工が複合した場合のモデル化を行った実験と,「柔なトンネル構造」として吹付けコンクリートおよび覆工の天端部や側壁部に変形や外力を吸収するための装置を設置した実験を行い,両者の力学的挙動を比較した.その結果,同一の荷重を作用させた場合,柔なトンネル構造では剛なトンネル構造に比較して断面の変形が大きく生じる反面,ひずみの発生が抑制される傾向があることを明らかにしたとともに,断面内でひび割れが発生する箇所が異なり,ひび割れ発生後の変形や挙動が異なることが明らかとなった.また,これらの実験結果に対する数値解析を行い,実験の有意性について確認したうえで,トンネルの構造の挙動については地盤材料の特性を大きく受けることを確認した.我が国の山岳部におけるトンネル建設ではNATMによる施工が行われているが,近年は地すべり地帯,膨張性地山,都市域の砂質地山などトンネルの変形が大きく生じる地山での施工例が増加しているとともに,将来的に発生が想定されている大規模地震に対する構造物の安全性確保も求められている.本研究は,経済性と安全性を兼ね備えたトンネル構造として,過大な変形に追従し,外力を吸収できる「柔なトンネル構造」を提示し,実験的・解析的な検討を通じて力学的挙動等のメカニズムを解明するものである.2011年度は,2次元実験土槽を用いた模型実験を行い,地山の材料として標準砂を使用した場合,および貧配合モルタルを使用した場合で「剛なトンネル構造」として支保構造のうち吹付けコンクリートと覆工が複合した場合のモデル化を行った実験と,「柔なトンネル構造」として吹付けコンクリートおよび覆工の天端部や側壁部に変形や外力を吸収するための装置を設置した実験を行い,両者の力学的挙動を比較した.外力を吸収するための装置に関しては,ゴム部材に加え,中空のアルミ棒部材を採用した.

その結果,同一の荷重を作用させた場合,柔なトンネル構造では剛なトンネル構造に比較して断面の変形が大きく生じる反面,ひずみの発生が構造全体で緩和される傾向があることを明らかにしたとともに,断面内でひび割れが発生する箇所が異なり,ひび割れ発生後の変形や挙動が異なることが明らかとなった.また,一方で,外力を吸収するための装置付近においては,圧縮の限界に達して生じたと考えられるうきやはく落の現象が局所的に顕著に現れることを確認した.また,トンネルの構造の挙動については地盤材料の特性の影響を大きく受けることを確認した.
次世代型汎用バキュロウイルスベクターシステム基盤の創出

昆虫を宿主とするバキュロウイルスは高等真核細胞での遺伝子発現ベクターとしてバイオ医薬品の生産等で利用されている。バキュロウイルスは同一のゲノムDNAから包埋体由来ウイルス(ODV)と出芽ウイルス(BV)を生産するが、遺伝子発現ベクターとしてはBVのみで機能する。本研究はバキュロウイルスを汎用遺伝子発現ベクターとして最大限に活用するために、最小の機能を持つ基本システムを同定・構築し、様々な人工遺伝子回路を拡張システムとして搭載可能な次世代型汎用バキュロウイルスベクターシステムの基盤を創出する。そのために、1分子生物学実験、2バイオインフォマティクス解析、3合成生物学的再構成実験を行い、BVの生産に関わる遺伝子群をシステム規模で相互関係を考慮に入れて同定し、構成要素を整理・再編することで再構成に必要な基礎知見を収集し、バキュロウイルスベクターとして機能する最小の基本システムを再利用可能なBacmidとして構築する。本年度は「1分子生物学実験」で使用するベクター類、酵素類を作製・調製し、次年度以降に必要なバイオインフォマティクス解析に必要な機器およびソフトウェア環境のセットアップを行った。また、分子生物学実験に先立ってバキュロウイルスのゲノムDNAの物理的性質に着目して数理・情報学的解析を行ったところ、バキュロウイルスのゲノムDNAは物理的性質に基づいておよそ3つのグループに分かれ、さらに約10kbpの周期でDNAの柔軟性が増減していることが判明した。これはバキュロウイルスのゲノムDNAの収納に物理的構造の規則があることを示唆している。本研究課題採択後の研究代表者の勤務形態の変化とその後の研究環境の激変(九州大学キャンパス移転)、及び所属研究機関の異動のため、十分な研究時間を確保できていないことが本研究課題の遅れの原因である。また、本研究で使用するバキュロウイルスをBombyx mori nucleopolyhedrovirus(BmNPV)から近縁のAutographa californica multiple nucleopolyhedrovirus(AcMNPV)に変更した。AcMNPVはBmNPVと比較して世界的に使用者数が多く、ウイルスの基礎研究の対象としての知見が豊富である。加えて、近年に宿主となる昆虫(Trichoplusia ni)や細胞(High Fiveなど)の全ゲノム配列情報やAcMNPV感染時のRNAの発現変化がRNA-seqで解析されるなど、本研究課題申請時よりもシステム生物学に必要なデータが量・質ともに飛躍的に充実している。そのためBmNPV用に構築していたシステムをAcMNPV用に作り変えて研究を推進することにした。さらに、ゲノムDNA解析技術の発展に合わせてウイルスゲノムDNAの縮小化とシーケンス方法を見直し、申請時よりも効率よく目的を達成可能な方法への改善を行った。また、これまでの研究成果から分子生物学パートにおいて想定外の事態が発生した場合には、遺伝学的要因のほか、ゲノムDNA物理的性質も考慮する必要がある。AcMNPVを対象として研究を推進し、改良型の新システムを用いて遅れを取り戻し、本来の計画に従って計画を遂行する予定である。

さらに、ゲノムDNA解析技術の発展に合わせてウイルスゲノムDNAの縮小化とシーケンス方法を見直し、申請時よりも効率よく目的を達成可能な方法への改善を行った。また、これまでの研究成果から分子生物学パートにおいて想定外の事態が発生した場合には、遺伝学的要因のほか、ゲノムDNA物理的性質も考慮する必要がある。AcMNPVを対象として研究を推進し、改良型の新システムを用いて遅れを取り戻し、本来の計画に従って計画を遂行する予定である。今年度の残金38,550円と次年度の執行額と合算して、人工合成DNA等を購入する。
第二言語習得における躊躇現象

本研究には第2言語発話中躊躇現象に関する二つの目的があった。一つ目の交差言語的コーパスを建てる目的のため、話者から第1と第2言語で録音をとった。結果、第2言語中発話速度と無声休止の長さは第1言語のと関連し、第2言語上達度判断には無声休止速度・有声休止速度に焦点を置くべきことが判明した。二つ目は第2言語流暢さの上達や認識の調査。ネイティブスピーカーである評価者は、コーパスの第2言語録音の流暢さを、無声休止速度ではなく無声休止の長さと発話速度で判断していた事が判明した(前述の結果と異なる)。また、流暢さ上達のためのアプリケーションを開発した。実験の結果、利用者は流暢さ上達に役に立つと判断した。本研究は、今年度第2段階に入り、録音の筆記と注記をより深く実施し、その分析や公開を行った。最初に研究補助者を二人募集した。一人は前年度からの継続者で、ガイダンスや指導がより簡単であった。そして、今年度の作業は前年度完了した筆記をベースとして、発話のタイミングを注記することであった。それぞれの発話者の録音を発話部分と休止部分とに分けて注記した。この作業は、最初の段階では自動的に出来る機能があったが、次に確認の必要があり、非常に細かい作業で時間がかかるものであった。それを完了し、次の段階として、発話部分を単語ごとに分ける作業を始めた。しかし、今年度末までに英語の録音の3分の2しか完了してない。次年度に英語の残りと日本語録音の分を済ませる予定である。現在までのデータの分析も行った。その結果、第2言語発話速度はより上達した発話者の方が早いこと、第1言語発話速度と相互関連あることが判明した。無声休止の速度も同じであった。しかし、第2言語発話の無声休止の長さは第1言語と相互関連はなく、より上達した発話者の方が短くなることが分かった。この結果から、第2言語の上達度や流暢さを測る際に重要なのは、無声休止の長さであることが確認される。この結果を学会や研究会で発表した。メインとして、国際発話通信協会(ISCA)という学会で発表し、議事録に論文を掲載した。この学会の専門分野は発話技術などで、その大会は非常に大きなものである。論文で本研究のコーパスの構成や結果を述べ、国際的に公開することができた。他には、本研究のウェブサイトでコーパスのファイル、データ、結果を公開することにより、他の研究者や教育関係者と交流することが出来た。本研究の始めに興味のある研究者や一般人への研究の進行、ニュース、結果などを公表するためのインターネット上のウェブサイトを開設しました。今年度内にいくつのアイテムは公開しました。本研究の手伝いとして3人のアルバイトを募集しました。全部で、376時間働きました。本研究の第1段階は発話コーパスの収集であるため高品質音声録音可能な環境設備の必要がありました。すでに早稲田大学理工学術院英語教育センター内の防音室を使用しました。本研究では他に新たに録音機械を購入しました。また、高性能のノートブックPCやマイクやケーブルなどやストーレジメディア(HDD,USBメモリー)を購入して先に述べた防音室に設置しました。そして、録音収取を終了しました。日本語を母国語とする大学生を35人募集して、第一言語と第二言語(英語)の発話を録音しました。一人に費やす時間は60分以内にしました。録音する前にジュネーブ条約に応じて参加者から承諾を得ました。さらに、このコーパスの録音を公表することもあり、公表のための許可書(Release)にもサインをもらいました。謝礼として参加者は千円分のQUOカードを受理しました。アルバイトに実験の実施をしてもらいました。35人の録音収取後、筆記と注記作業を始めました。最大限の正確さのためにそれぞれの録音を二人のアルバイトに筆記してもらい、その後比較してもらいました。一致しない部分は三人目に判断してもらいました。そして、注記は基本的に手作業で行うこととし、部分的にパソコン上で自動的に行いました。部分的に録音ファイルと筆記と注記ファイルをウェブサイトにアップロードして公開しました。中間結果の公表は、ウェブサイト掲載に加え、海外学会で3回と国内学会で2回発表しました。今年度本研究の第1年と第2年で開発された交差言語的躊躇現象コーパス(Crosslinguistic Corpus of Hesitation Phenomena: CCHP)を基に第2言語習得者への流暢さ上達用練習や指示を研究された。流暢さには二つの考え方がある。

一つは話者の発話の流暢さである。これに関して本研究で明らかになった結果は、第2言語の無音休止の長さの発話速度は第1言語と相関し、無音休止速度は相関ではないということである。第2言語習得者の流暢さ上達さを測ると無音休止を見たほうが信頼である。しかし、流暢さのもう一つの考え方は対話者から見た流暢さ知覚である。これを明確にするために、CCHPの録音の流暢さを英語母国語者により判断してもらった。この実験は米国Amazon.com社のMechanical Turkを利用して、大勢のワーカーに依頼しそれぞれのコーパスの録音に対し流暢さの評価を行った。結果として、評価者は無音休止速度ではなく、無音休止の長さと発話速度により判断をしたことが判明した。この結果は第2言語習得者や評価者への指示には影響がある。以上の結果を基に、本研究の最終目的に向かって、第2言語習得者の流暢さ上達に役に立つアプリケーション(Fluidity)の開発を開始した。Fluidityはパソコン上で習得者がマイクを用い自由に喋り、リアルタイムで発話の速度、無音休止の長さ・速度などを図りユーザーに表示するアプリケーションである。反応エンジンが出来て、ユーザー利用の実験をした上で、習得者は自分の流暢さはどの程度か、流暢さはどうやって上達するか、などのことがFluidityは役に立つことが判明しました。これから、Fluidityの確実さや便利さを開発する予定である。最後にCCHPの多言語(韓国語、中国語、スペイン語など)の録音も集めた。これから写しや注釈をつけ、CCHPをより交差言語的なコーパスをする予定である。以上の結果は国際的学会などで発表した。第2言語習得本研究の目的は、今年度内に発話者の録音全て(英語と日本語)の筆記と注記を単語ごとのタイミングまで完了する予定であった。しかし、英語の3分の2の録音しか完了していない。理由は二つある。一つは、技術的な問題があった為、発話者の録音の筆記と注記を何件かやり直す必要があったことである。そしてもう一つは、発話者の中に発話速度の速い者もいたため、単語ごとのタイミングを分解する作業が予定より長い時間かかったことである。もともと計画では今年度に20人の日本語を母国語とする大学生を録音するとし、筆記と注記を最終的に終了する予定でした。そして、残りの15人を次年度に追加する予定でした。しかし、アルバイトが毎年変わり、作業がきれいに分けられず一貫性のなくなる可能性がありました。それを防ぐためにすべての35人を今年度内に録音しました。そして、筆記と注記は段階的な作業なので、全体的に同じ段階まで進みました。残りの段階は次年度に進む予定です。現段階での本研究の結果は他の研究結果と同じように、第二言語の流暢さを判断する場合、母国語の発話の流暢さも調べるべきであることを示しています。躊躇現象の中では、無音休止の速度や長さが重要です。しかし、有音休止の場合は流暢さと関連ありません。第二言語上達度には有音休止が関連していることが証拠づけられます。徐々に躊躇現象の変遷を解明しています。この研究の結果に基づいて、国内の学会で2回、米国の学会で2回、欧州国の学会で1回と招待講演で1回発表しました。そして、論文を1つ出版しました。
フェムト秒レーザー誘起ひずみを応用したSiC上の低温電極形成法の提案

フェムト秒レーザー照射によりシリコンカーバイド(SiC)表面に改質を導入し,その後,ニッケル(Ni)薄膜を蒸着してアニールを行った。アニール温度400°Cにおいて,フェムト秒レーザー照射誘起改質がSiCを分解するNiの触媒作用を高め,NiとSiの相互拡散およびNiとSiの反応を促進し,Ni/SiC界面にNiシリサイド(NiとSiの化合物)が形成することが分かった。従来,SiC上にNi電極を形成する際には900°C以上のアニール温度が必要とされていたことに比べ,プロセスの大幅な低温化につながる可能性のある成果が得られた。本研究は,次世代省エネパワーデバイス材料として期待されているシリコンカーバイド(SiC)単結晶上に,ニッケル(Ni)オーミック電極を形成する新しい手法を提案するものである。具体的には,SiC上にNi薄膜を蒸着した後,Ni/SiC界面をSiC側からフェムト秒(fs)レーザーにより照射し,Ni/SiC界面付近にひずみを導入した後,低温アニールを行うことにより拡散を促進することを狙いとしている。平成27年度はfsレーザー装置の移設に伴う長期間の故障という事態に遭ったため,Ni/SiC界面へ連続波(CW)レーザーを照射して,熱的アニールを行った。CWレーザー照射はfsレーザーとは異なり温度上昇を伴うため,従来型の電極形成に用いられているフラッシュランプなどによるアニールとよく似た結果が得られるものと予想していた。ところが,非常に興味深いことに,CWレーザー照射を行った試料においてNi薄膜が双晶化する現象が見出された。SiC結晶との方位関係の解析結果から,Niの双晶化は,蒸着により形成したランダム方位のNi多結晶から,SiC基板結晶とマッチングの良い方位を持つ双晶がCWレーザー照射に伴う温度上昇によって,選択的に成長した結果と解釈することができた。年度末期にfsレーザーの修理が完了したため,照射を再開した。条件出しを行っていく中で,ダイヤモンド単結晶上にアルミニウム(Al)薄膜を蒸着した試料にfsレーザーを照射したところ,Al/ダイヤモンド界面にリップルと呼ばれる微細周期構造が形成する現象が発見された。以上の様に,本来の研究目的とはやや離れた内容で興味深い実験結果が得られた。今後は本来の研究を進めることと並行して,これらの探究も進めていく。平成27年度において,フェムト秒(fs)レーザー移設に伴う故障という事態に遭ったため,本来行うべきNi/SiC界面へのfsレーザー照射を行うことができなかった。一方で,連続波レーザー照射によるNi双晶化や,fsレーザー修理完了後の条件出し実験中に,Al/ダイヤモンド界面へのfsレーザー照射に伴う界面リップル形成という興味深い現象を発見することができた。本来の研究が進んでいない一方で,新しい展開も起こったため,「やや遅れている」と自己評価した。これまでは,交付申請書に記載した通り,SiC単結晶上にNi薄膜を蒸着した後,Ni/SiC界面をフェムト秒レーザで照射して界面近傍に欠陥を導入し,その後,アニールを行ってNi,Si,Cの相互拡散を起こさせる工程を採用していた。しかしながら,この方法では,試料固定時の傾斜などが原因となって,界面への正確な照射が成功する確率が低い問題に悩まされていた。そこで,平成28年度中に,SiC単結晶表面にフェムト秒レーザを照射して,SiC表面直下に欠陥を導入した後,Ni薄膜を蒸着して,アニールを行う工程を考案した。この工程変更により,SiC表面直下への欠陥導入を光学顕微鏡で確認することができるようになり,照射の成否をその場で判断できるようになった。また,新しい工程で作製した試料断面の透過電子顕微鏡観察を行ったところ,Ni,Si,Cの相互拡散が起こっている様相を捉えることができた。これまで実験の成功率を下げていた最大の要因を除去することに成功したので,最終年度の平成29年度には更なるデータの蓄積を行っていく。また同時に,今後,GaNやダイヤモンドなど他のワイドバンドギャップ半導体への展開を図る目的で,アルミニウム/ダイヤモンド界面についても同様の実験を行ったところ,界面における微細周期構造の自発的形成や,周期構造直上領域のアモルファス化など興味深い現象を見出した。これについては応用物理学会において口頭発表を1件行い,学術誌論文1編にまとめた。研究実績の概要でも述べた通り,従来から実験の成功確率を低くしていた現象を回避する工程改善に成功し,意図通りの結果を確実に得ることができるようになった。また,当初予定していたSiCだけでなく,他のワイドバンドギャップ半導体の一種であるダイヤモンドに対しても同様の実験に成功し,得られた結果を学術誌論文1編として発表することができた。本研究は,電力制御に用いられる新世代パワーデバイス材料としての期待が高まっているシリコンカーバイド(SiC)上に,従来(900°C1000°C)よりも低い温度(300°C400°C)で電極を形成する技術について基礎的な研究を行うことを目的としている。基板として用いられるSiC単結晶中にボイドなどの欠陥を導入することなく電極を低温で形成する手法として,まずSiC単結晶表面にフェムト秒レーザをライン照射してレーザ誘起改質を導入した後,Ni薄膜を蒸着し,400°Cでアニールを行う手法を考案した。実際に適用して,Ni/SiC界面の様相を断面透過電子顕微鏡法により観察した。また,Ni薄膜の厚さが十分薄い場合は,Ni表面側からラマン分光測定が可能になる現象を応用して,低温アニールによりNi/

SiC界面に形成されるNiシリサイドの相同定を行った。適切なレーザエネルギーで照射した照射ライン断面の改質は10nm程度と非常に浅く,SiC基板中には欠陥を導入しないことや,表面に導入したフェムト秒レーザ照射誘起欠陥が,400°C程度の低温アニールでもSiCを分解するNiの触媒作用を強化し,Ni,Si,Cの相互拡散を促進する様相を捉えることができた。フェムト秒レーザー照射によりシリコンカーバイド(SiC)表面に改質を導入し,その後,ニッケル(Ni)薄膜を蒸着してアニールを行った。アニール温度400°Cにおいて,フェムト秒レーザー照射誘起改質がSiCを分解するNiの触媒作用を高め,NiとSiの相互拡散およびNiとSiの反応を促進し,Ni/SiC界面にNiシリサイド(NiとSiの化合物)が形成することが分かった。従来,SiC上にNi電極を形成する際には900°C以上のアニール温度が必要とされていたことに比べ,プロセスの大幅な低温化につながる可能性のある成果が得られた。平成27年度末期に修理が完了したフェムト秒(fs)レーザーは順調に稼働している。特に,照射エネルギーが故障前よりも安定しているこをと確認した。平成28年度においては,本来予定していたNi/SiC界面へのfsレーザー照射と,界面ひずみ層の本性解明を進める。特に,Ni/SiC界面全面にひずみ層を導入するために必要な照射条件の探索に注力する。上記の実験を最優先で進める他に,連続波(CW)レーザー照射に伴う温度上昇シミュレーションや,Al/ダイヤモンド界面へのfsレーザー照射を行い,新たな展開を模索する。これは,CWレーザー照射を低温アニールに応用することを新たに発想したためである。fsレーザー照射に続いてCWレーザー照射を行うことにより,レーザーのみのプロセスでSiC上への電極形成を目指す。また,ダイヤモンドについても,優れた物性値を有する材料であることから,fsレーザー照射による非熱的改質の探索を継続する価値があるものと考えている。新しく採用した,SiC単結晶表面にフェムト秒レーザを照射し,表面直下に欠陥を導入した後,Ni薄膜を蒸着し,アニールを行う工程の再現性について実験を行う。電極としての電気的特性の評価を進めると同時に,レーザ照射によるSiC表面の欠陥について調査するために,XPSやDUVラマンを用いて表面物性の解析を行う。材料科学当初予定していた機種よりも安価な蒸着装置を導入したため。(メーカーとの検討の結果,性能的に十分であると判明した。)真空蒸着装置関連の消耗品の消耗具合が想定よりも少なかったため,物品費を抑えることができた。物品費(消耗品)に使用する。平成29年度中に2編の論文発表を計画しており,英文校閲費に充てる。
新規プロスタグランジンD2受容体CRTH2を介した高次脳機能調節

本研究では、CRTH2の中枢機能の同定を目的として、その作動薬、拮抗薬、遺伝子欠損マウスを用いた検討を行い、CRTH2が、光で誘発される位相前進性の概日リズム変化、リポ多糖(LPS)で誘発される新奇物体探索行動の減少、PC12細胞における15-deoxy-PGJ2による神経栄養因子(NGF)誘発突起伸展の促進作用に関与することを見出した。これらの結果から高次脳機能におけるCRTH2の役割が初めて明らかとなった。本研究では、研究代表者らが行った神経ペプチドPACAPの中枢機能解析の過程でその下流標的として同定した、リポカリン型プロスタグランジンD2(PGD2)合成酵素(L-PGDS)、およびPGD2のII型受容体(DP2,CRTH2)に着目し、明暗環境順応、自発運動/探索行動、神経突起伸展への関与を解析することで、CRTH2の創薬標的分子としての可能性評価を行うことを目標として研究を行い、平成21年度は以下の成果を得た。1)遺伝子欠損(KO)マウスの検討から、光誘発の行動リズム位相制御、行動量抑制、交感神経活性化、の3種の明順応反応にPACAPが関わる一方、L-PGDSとCRTH2は位相制御のみに関与する可能性を見出した。またこれら両分子はPACAPと同様、位相制御のうち前進反応特異的に関与することを明らかにした。2) CRTH2-KOマウスは自発運動活性や感覚機能に異常はないが、強制水泳試験において抗うつ様の表現型(無動時間減少)を示すことを見出した。またlipopolysaccharide(LPS)投与によるsickness behavior誘発モデルにおいて、本マウスでは、LPS誘発の自発運動量、摂食量の減少は保持されていたが、他のマウスとの社会的相互作用や新奇物体への探索行動の減少が選択的に消失することを見出した。3)神経系のモデル細胞であるPC12細胞において、CRTH2活性化作用を有する15d-PGJ_2が、神経栄養因子NGFによるMAPキナーゼリン酸化および神経突起伸展を増強すること、一方でこれらの作用がCRTH2の選択的拮抗薬で阻害されることを見出し、神経系細胞におけるCRTH2の機能的発現を明らかにした。本研究では、研究代表者らが行った神経ペプチドPACAPの中枢機能解析の過程でその下流標的として同定した、リポカリン型プロスタグランジンD2(PGD2)合成酵素(L-PGDS)、およびPGD2のII型受容体(DP2,CRTH2)に着目し、明暗環境順応、自発運動/探索行動、神経突起伸展への関与を解析することで、CRTH2の創薬標的分子としての可能性評価を行うことを目標として研究を行い、平成22年度は以下の成果を得た。1.前年度までに、光誘発性の行動リズム(体内時計)制御にPACAP-L-PGDS-CRTH2系が関与することを見出した。今回L-PGDSの遺伝子欠損マウス(KO)を用いた分子基盤解析を行った結果、本シグナル系は既知の機構(時計遺伝子perl誘導を介した機構)とは異なる機構で本制御に関わる可能性を見出した。2.CRTN2-KOで認められる特有のsickness behavior発現の消失(前年度に同定)に関して、CRTH2拮抗薬脳室内投与による行動薬理学的解析および脳内c-Fos発現に関する免疫組織化学的解析を行った結果、脳内(特に扁桃体中心核や視床下部室傍核)CRTH2の本病態発現への関与を示す種々の結果を得た。3.上述のCRTH2-KOで消失が見られた"新規物体探索行動の減少"に関する詳細解析を行った結果、今回用いたLPS腹腔内投与モデルにおける表現型変化のうち最も顕著な変化であること、またこれが各種炎症性病態時の意欲低下を反映する表現型であることを示唆する各種行動薬理学的データを得た。本研究により、CRTH2は中枢神経系においても特有の機能を果たすことが初めて見出され、PACAPの下流標的の一つとして、特に体内時計、意欲/好奇心、神経発達制御における選択的関与が強く示された。
遺伝子欠失マウス作成による非レセプター型チロシンキナーゼの機能の解析

fyn遺伝子〓にlacZ遺伝子を挿入した変異マウスを作成し,lacZ発現によりfynは神経管形成時に神経細胞で特徴的に発現することを明らかにした。このことと対応しfyn欠損マウスは外脳症で胚死することを見い出したが,表現率は低かった。これは他に数種の非レセプター型チロシンキナーゼCNR-PTK)が同様に発現し,fyn欠損はこれらのNR-PTKによって補われるためと考えられた。そこでin vitroでは全てのNR-PTKの活性を負に制御することが知られているCSKについて遺伝子欠損マウスを作成し、NR-PTKの神経管形成における機能を検討した。CSK欠損胚は予想どうりすべてのNR-PTKの活性上昇を示し,数種の特異的チロシンリン酸化蛋白の出現が認められ,神経上衣細胞,神経冠細胞の分裂停止,細胞死によって10-12体部期に胚発生が停止した。
NMRを用いた難治性疾患ALアミロイドーシスの発症機構の解明と阻害法の確立

難治性疾患ALアミロイドーシスの原因タンパク質である免疫グロブリンL鎖可変領域ドメイン(VL)について、NMRによる物理学的手法から、変性状態での動的構造を明らかにし、その構造がアミロイド線維形成に深く関与していることを突き止めた。また、アミロイド線維に重要な役割をしているアミノ酸を明らかにし、そのアミノ酸変異によってVLのアミロイド線維化を阻害することに成功した。本研究では、ALアミロイドーシスの原因タンパク質である免疫グロブリンL鎖可変領域ドメイン(V_L)について、アミロイドーシス発症の分子的メカニズムの解明を目指している。アミロシドーシス患者由来VLについてNMRによる物理学的手法から、その変性状態での動的構造を明らかにし、さらに変性構造に関わるアミノ酸変異による変性構造変化とアミロイド線維形成の影響を調べ、両者の関連性を証明する。それらの情報を元に、アミロイド線維阻害方法の開発に着手することを目的としている。報告されている遺伝子配列からプライマーをデザインしPCRによりALアミロイドーシスのnatural mutantであるWi1とJto及びその野生型にあたるλ6配列(Wild-type)のV_Lの3種の全合成を行った。その後、大腸菌発現ベクターに組み込み、大腸菌により大量培養をおこなった。種々の培養条件検討の結果、3種共に可溶性として大量に発現させることに成功した。また陰イオン交換、陽イオン交換の両クロマトにより、高純度に精製することが出来た。その後、V_Lが持つ2つのシステイン残基を変性剤に溶解しアルキル化することで、変性タンパク質の調製も行った。また、NMR解析を行うため、^<15>Nラベル体、^<13>C^<15>Nダブル標識体も同様に行い、解析できる程の調製に3種とも成功した。2)NMR解析大腸菌より精製した還元アルキル化V_Lの^<15>Nラベル体を用いて、HSQCスペクトル解析による最適な条件検討を行った結果、0.1mMHCLpH2,20°Cの条件で良好なスペクトルが得られた。さらに^<13>C^<15>Nダブル標識体についてNMRによるHSQCスペクトル解析を行った。2DNMR解析としてHSQC測定をおこない、3D NMR解析としてHNCA、HNCOCA、HNCACB、CACBCONH測定を行った。その後還元アルキル化Wild・typeについて全アミノ酸(Proを除く)を帰属することに成功した。さらに還元アルキル化Wild・typeの^<15>Nラベル体の緩和解析を行ったところ、変性状態において3つのクラスターを形成していることが明らかとなった。現在、WilとJtoについて帰属中である。アミロシドーシス患者由来V_LについてNMRによる物理学的手法から、その変性状態での動的構造を明らかにし、さらに変性構造に関わるアミノ酸変異による変性構造変化とアミロイド線維形成の影響を調べ、両者の関連性を証明することを目的とした。1)NMR解析Wild-type、Wil、Jtoの3種について^<15>Nラベル体、^<13>C^<15>Nダブル標識体を調製し、pH2の変性条件におけるNMR解析し、HSQCスペクトルの帰属を完了した。さらにそれぞれの還元アルキル化体のNMR解析も行い、帰属も終えた。3種のV_Lについて緩和解析をおこなったところ、変性したWild-type、Wil、Jtoは、いずれも3つのクラスター形成が見られた。それらの程度はWilが他よりも小さいことが分かった。さらにSS結合を切り離した還元アルキル化体では、いずれも3つのクラスターが減少した。即ち、変性状態においてSS結合がクラスター形成の保持に寄与していることが明らかとなった。2)アミロイド線維形成解析Wild-type、Wil、JtoについてpH2の変性条件下でアミロイド線維形成実験を行った。その結果、Wild-type、Jtoに比べWilは線維化が遅い結果となった。さらに還元アルキル化体では、いずれもSS結合体に比べ線維化が遅くなった。即ち、NMRで明らかにした変性状態でのクラスター形成がアミロイド線維化に関係することが分かった。また、配列比較によりWilに存在する3つヒスチジン残基がアミロイド線維に重要な役割をしていることも明らかにし、ヒスチジン残基の変異により生理的条件下でのWilのアミロイド線維化を阻害することに成功した。
カオス系における拡散と局在の古典論と量子論ー低次元から高次元へー

カオス系での確率流の「局在」と「非局在」(拡散)に着目し,古典論と量子論の立場から多自由度カオスを数値的に研究した。(1)古典系であるレナードジョーンズクラスターの異性化過程におけるカオスダイナミクスと遷移状態理論の関係を安定異性体の寿命分布を用いて明らかにした。また(2)複数の安定状態をもつ遷移ネットワークに対し,ボトルネックとなる最も遅い緩和過程を特定する数値的手法を開発した。(3)量子写像系での動的局在において,局在長に関する現象論的スケールング則を見いだし,その導出に成功した。また多自由度量子カオス系での局在-非局在転移を量子Coupled Kicked Rotor系を用いて議論した。本研究の目的は1.量子カオスにおける動的な「局在ー非局在問題」を古典的及び量子的に解明すること2.アーノルド拡散に代表される多自由度系の受動的拡散運動を「局在ー非局在」の視点から古典的及び量子的に解明する事である。1.に関しては、特に量子系において、強いカオス系がカップルさせることで、調和振動子系の相空間における拡散運動(エネルギーの吸収)をいかに駆動するかを検証した。具体的には調和振動子に周期外力を加え、共鳴的にエネルギー注入した場合、調和振動子系に強いカオス系の典型である量子Cat写像をカップルさせると、(有限時間ではあるが)調和振動子はプランク定数を十分小さくすると、不可逆的にエネルギーを吸収し続けることがわかった。この量子系に対応する古典系でも調和振動子系の相空間での軌道群は拡散するが、これと完全にコンシステントな結果が半古典領域に近づくにつれ顕在化することがわかった。2.に関しては、非線形格子振動子系を用いて、相空間での拡散の契機となる軌道不安定性の発生を、Lie摂動展開にPade近似を適用することで得られる有効ハミルトニアンに基づき分析することに成功した。数値的に検証したところ、Lie摂動論とPade近似を組み合わせて得た有効ハミルトニアンが11粒子系の数値計算で発見された周期軌道の消滅現象を正確に記述することがわかった。これらの結果にく加えて以下の成果も得た。以前我々(奥島、清水)は拡散過程を支配する素過程を特定するツールとしてグラフ的手法(Connectivity Graph)を開発していたが、この手法を用いて、原子クラスター系での拡散過程を分析したところ、空孔生成エネルギーのサイズ依存性が表面効果と密接に関連することを示すことに成功した。動的局在を示す典型的な写像系の古典的及び量子論的解析が遅れている。これは研究立ち上げ直後でのモデル設定の共通理解が不十分があったことによる。本研究の目的である1.量子カオスにおける動的な「局在ー非局在問題」の古典的に及び量子的に解明2.アーノルド拡散に代表される多自由度系の受動的拡散運動の「局在ー非局在」の視点からの古典的及び量子的な解明に対応させて以下順に実績を記す。1.典型的量子カオス系であるCoupled Kicked Rotors(CKR)系における不可逆性とEntanglement Entropy(EE)を数値的に調べた。ここで不可逆性とは,2つのCKR系に弱く結合した線形振動子の運動量が一方向的かつ拡散的に増大することを意味する。つまり不可逆性は運動量量空間での拡散のことであり,運動量空間での局在は不可逆的振る舞いの飽和を指す。我々はCKR系が示す不可逆性がどれだけ持続するかを測る「時間の矢の寿命の持続時間」を導入し,CKR系間の結合強度を変えながら持続時間を系統的に求め,EEと比較した。その結果,CKR系間の結合強度が閾値を超えた場合,EEと「寿命の持続時間」は正相関を持ち,閾値近くでEEは臨界的な揺らぎを呈し,不可逆性が相転移と似た閾値現象となることを示した。これは不可逆性の発現が運動量空間での局在-非局在の相転移的特性に対応することを示唆するものである。2.多自由度系の古典的拡散を統計的に記述する一例として複数の安定状態をネットワーク的につなぐ遷移過程がある。ネットワーク上の遷移過程を理解するための統計モデルであるレート方程式は安定状態が多数ある場合,遷移行列は巨大になり,その対角化には大規模な数値計算を要する。直接対角化に頼らずに遷移行列から平衡化に要する時間やそのためのボトルネックを少ない計算で同定するためにメタベイズン解析とヤコビ法を組み合わせた「くりこみ的計算法」を開発した。本手法をナノクラスター内での空孔の拡散過程へ適用し,分子動力学計算との比較によってその実用性と有用性を確認した。動的な局在を示す典型的な写像に関する古典的および量子的解析が遅れている。本年度はポテンシャルエネルギーに複雑な山谷構造をもつ多自由度非線形系における拡散現象を理解するための手法において理論的な進展があった。理論の妥当性を実証する上で,アルカリハライドナノクラスターの構造転移ダイナミクスの理解に本質的であることを検証することが重要であったためこちらに注力した。本研究の目的は次の2点である。1.量子カオスにおける動的な「局在-非局在問題」を古典的及び量子的な視点から解明すること2.アーノルド拡散に代表される他自由度系の受動的拡散(最も遅い緩和)を「局在-非局在」の視点から解明すること1.に関しては、2次元ランダム系と等価である「単色摂動を加えた量子的な標準写像とアンダーソン写像」の動的局在現象を用いて研究を行った。

新たなカットオフを仮定した自己無撞着な平均場理論を使い、動的局在長を決める現象論的な表式を導出した。対応する古典系がカオスである2つの量子写像を用いた波束伝播の数値実験の結果と得られた表式との良い一致を確かめた。2.に関しては、大規模な数値計算を要する多自由度系での最も遅い緩和過程を抽出する数値的手法について研究した。特に複雑な多谷構造をもつポテンシャル曲面を有する大自由度クラスター系での異性化過程のカイネティクスに着目し、遷移過程のレート方程式から出発し、メタべイズン(粗視化された状態)を次々と繰り込むことによって、最も遅いカイネティックモードを求める数値手法を開発した。この方法をアルカリハライドクラスター内での空孔拡散問題に起用し、最も遅い緩和過程過程がどこでどのような運動形態で発生するかを特定し、この方法の有用性を示した。またその副産物とし、粗視化のレベルに応じた緩和時間を「粗視化パラメータ」とみなし、このパラメータの変化にさせたときの「最も起こりうる遷移過程のみ考慮した遷移ネットワークを表現するグラフ構造」の組み替え過程に着目することで、注目したい緩和時間を変えながら遷移グラフを求める手法を開発した。特にファネル構造をもつポテンシャル曲面にこの手法を適用すると、遷移ネットワークの大規模な組み替えが起きることにより、遅い緩和時間を特定することができ、物理的解釈を得る点と近似計算の点の双方で有効であることを示した。カオス系での確率流の「局在」と「非局在」(拡散)に着目し,古典論と量子論の立場から多自由度カオスを数値的に研究した。(1)古典系であるレナードジョーンズクラスターの異性化過程におけるカオスダイナミクスと遷移状態理論の関係を安定異性体の寿命分布を用いて明らかにした。また(2)複数の安定状態をもつ遷移ネットワークに対し,ボトルネックとなる最も遅い緩和過程を特定する数値的手法を開発した。(3)量子写像系での動的局在において,局在長に関する現象論的スケールング則を見いだし,その導出に成功した。また多自由度量子カオス系での局在-非局在転移を量子Coupled Kicked Rotor系を用いて議論した。ミーティングの回数を増やすことと文書による情報交換の徹底によって連携の強化を図り、遅れを取り戻す予定である。優先度の順位を計画通りに戻すと同時に、連携の仕方を変えながら効率化を進めたい。非線形ダイナミクス15年度内に学内において研究用の使用しているPCを格納するサーバー室の移転を予定していたため、その際に必要となる情報機器(LANケーブル、ハブ等)を購入予定であった。しかし、引越し作業の遅延のために、実際の引越しは16年度のはじめにずれこんだため、これらの機器購入をすべて持ち越しした。リプレースのため当初購入予定の情報機器の価格が値上がりし、代用品をみつけられなかったため一部購入を持ち越ししたため。また昨年度は研究打ち合わせの双方のスケジュールが合わず回数が少なくなったため旅費の消費分が少なくなった。16年度4月にサーバー室の移転は終了したため、これにリプレースが必要となった情報機器設備(LANケーブルやハブ等)の購入のために予算を使用する予定である。買い控えていた機器は本年度中に購入予定。昨年度予定の出張の旅費分を一部本年度分に旅費として使用する予定である。
ヒートショック遺伝子の転写調節系の分子進化学的研究

ヒートショック遺伝子系は高等生物の転写調節のモデルとして興味深いだけでなく、広い生物種に保存されていることから、転写調節系の進化を研究する非常に良い材料である。ヒートショック遺伝子における調節のメカニズムに関する分子レベルでの知見が蓄積されると共に、近年の分子進化理論の発達にも著しいものがあった。その結果、酵素遺伝子を主体とする構造遺伝子の遺伝的変異の多くが選択的に中立であることが実証されつつある。このような実験的、理論的知見を背景に、本研究はヒートショック遺伝子をモデルとして調節遺伝子における適応進化の仕組を明らかにすることを目的とした。そのため(1)ヒートショック遺伝子の転写調節にあずかる未知の調節遺伝子の探索、(2)ヒートショックタンパク遺伝子(HSP)の転写エレメント(HSE)に結合して転写を調節するヒートショックファクター(HSF)遺伝子のクローニング(3)HSF遺伝子のショウジョウバエの種内および種間の遺伝的変異の分子進化学的解析を行った(原田)。またヒートショック遺伝子を初めとする、多重遺伝子族の進化に関する理論的研究を行った(舘田)。(1)として、Pエレメントを用いたエンハンサートラップ系統を多数育成した(約4000系統)。この系統を低温、もしくは高温処理を行い、温度感受性に対する突然変異系統をスクリーニングした。高温もしくは低温感受性と見られる系系が各々10系統くらい取れたので遺伝的背景を均一にした後、さらに詳しい解析を行っている。(2)ではキイロショウジョウバエのラムダファージのゲノムライブラリーを作成した。さらにcDNAクローン(Clos et.al 1990)の配列をもとに、PCRでプローブを作成し、ライブラリーをスクリーニングした。その結果、4個のポジティブクローンを拾い、現在構造を解析中である。(3)ではcDNAの配列の一部をPCRを用いて、キイロショウジョウバエおよびその近縁種のゲノムDNAから増幅し、塩基配列をダイレクトシーケンシングによって決定を行っている。多重遺伝子族の理論的研究では突然変異、不当交差、遺伝的浮動および、自然選択を加味して、集団サイズを変化させたときの多重遺伝子の多型のレベルをコンピュータシミュレーションによって調べた。近年の分子生物学の発展にともない遺伝子の発現調節に関する多くの分子レベルの知見が集積されてきたが、高等生物の転写調節は、基本的にはBritten-Davidson Modelに示されるような構造遺伝子上流域のcisエレメントと、それにtransに働く調節因子によって制御が行われていることが明らかになってきた。生物の適応進化にはこのような調節遺伝子の多型的な変異が重要であることが指摘されている。ヒートショック遺伝子(HSP)とその調節系をこのような遺伝子系のモデルとして取り上げ、その進化を調べるのがこの研究の目的である。そのため(1)HSPの5′上流域および調節因子、HSF遺伝子のDNA塩基配列を明らかにし、キイロショウジョウバエの種内およびその近縁種との種間変異を調べる、(2)エンハンサートラップ系統を作製し、HSFと共同して働く未知の遺伝子を探索する、さらに(3)このような調節因子の多重遺伝子としての適応進化の理論的研究を行うことを計画した。本年度は(1)についてはHSF遺伝子のクローニングを行ってその分子構造を解析することを目的にキイロショウジョウバエのゲイムライブラリーを作製した。現在クローニングを行っている。(2)では約5000のエンハンサートラップ系統を作製し、これらすべてについてヒートおよびコールドショックを与えて、突然変異系統をスクリニーングした。その結果それぞれについて10系統前後の突然変異系統を単離した。