hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
環境に優しい波長変換紫外レーザーの研究

微細ツインを安定に形成するためには、応力印加で発生したツイン壁に蓄積される弾性エネルギーを低減することが重要である。応力印加でツインを発生させた状態から応力値を低下させて、バックスイッチングした時点での応力(σBS)を実時間観察で測定した。段差加工面の温度低下とともにσBSは約50%低減させ得ることがわかった。温度依存曲線を室温に外挿するとσBSは0以下となり、周期42μmで安定であることが実証された。さらにツインサイズ(周期)に対して抗応力のグラフを測定し、サイズ減少に伴い抗応力が上昇することがわかった。また応力印加状態を継続できるモジュールを作製し、周期9.6μmにて安定化を確認した。ArFなどの有毒なフッ素系反応性ガスを用いていた紫外エキシマレーザーの波長域を、単結晶SiO2による波長変換を用いた全固体レーザーで実現することを目的とし、環境に易しくメンテナンスの容易な光源システムをめざしている。水晶は天然に豊富に存在する安全な材料として知られており、紫外光高強度での信頼性が担保されている有望な光学材料である。水晶を用いた波長変換デバイスにより短波長への波長変換を行い、真空紫外波長のレーザー光源をめざしていく。このためには水晶内部に微細な周期ツインが要求され、我々の独自技術である応力印加ツイン形成方法の微細化を進める必要がある。ツインを微細化するためには応力のコントラストを確保するための水晶表面の段差周期を細かくする方法をとる。この際に応力印加で一端ツインは発生するもののツイン壁に蓄積される弾性エネルギーによりバックスイッチング(BS)が顕著になり構造が不安定になる。「水晶のツインは大きなイオンシフトを伴わないため壁に蓄積されるエネルギーを無視できる」としてきた1960-80年代の報告と明らかに矛盾し、微細周期になると壁の蓄積エネルギーが重要であることを示している。BSの蓄積エネルギーを評価するために、パルス応力を印加後、応力の絶対値を低下させてBSした時点での応力(σBS)を実時間観察で測定した。ツインサイズの微細化に対して要求される抗応力は増加するがσBSの上昇はさほど顕著な依存性を示さなかった。σBSを0にできればツインの安定化が可能になるため、応力印加時の印加時間および温度をパラメータとして探索したが、σBSを大きく低下させるパラメータ領域は発見できていない。強誘電体のドメイン制御の経験から応力や温度の履歴に依存する可能性もあるため、継続的に領域探索を行っていく。また同時にσBSが残留する場合に備えて、応力印加状態を継続できる特殊なモジュールの設計を開始した。高いエネルギーをもつ短波長レーザー光は、現在は密度の低いガスを媒質として利得を得るレーザーが主流であり、一定の利得を得るために長い相互作用長が必要になっている。本プロジェクトは、これを密度の高い固体材料で置き換えて小型化し、可搬性の高い光源をめざしている。ここでは水晶を用いた波長変換デバイスにより市販の赤外レーザーを真空紫外へ波長変換して真空紫外レーザーを得る。この擬似位相整合波長変換のために、水晶内部に微細な周期ツインを安定的に形成する技術を探索する。微細ツインを安定に形成するためには、応力印加で発生したツイン壁に蓄積される弾性エネルギーを低減することが重要であり、これが高いとバックスイッチング(BS)が発生する。壁の蓄積エネルギーを評価するために、応力を印加してツインを発生させた状態から応力の絶対値を低下させて、BSした時点での応力(σBS)を実時間観察で測定した。冷却時の温度勾配を十分小さくとって徐冷を行うと、段差加工面の温度低下とともにσBSは約50%低減させ得ることがわかった。この温度依存曲線を室温に外挿するとσBSは0以下と求められ、周期42μmでは安定的に存在することが実証された。ここにおいてσBSの定量評価から安定的なツイン形成に到る手法が確立されたと言える。今後短周期においてσBSを0とする条件を継続的に探索する。微細ツイン形成時の抗応力の境界条件依存性が求められた。また有限要素法によるシミュレーションを用いて結晶内の応力分布を計算し異なる段差形状と抗応力の関係を測定した。抗応力に大きな変化はみられず、段差構造の形状を制御パラメータから除くことができた。これらと平行して応力印加状態を継続できる高平行モジュールを試作し、ツインの安定化を確認した。光化学反応や微細加工の分野において真空紫外のレーザーが用いられている。波長193nmにはArFガスを用いるエキシマレーザーが存在し、この波長に合わせて設計されたシステムが多数あるため、真空紫外波長のデファクトスタンダードとなっている。

フッ素系反応性ガスであるArFは毒性があり、劣化によるガス交換が必要で高いメンテナンスコストが要求される。密度の低いガス媒質に対して、密度の高い固体を用いた全固体レーザーが真空紫外波長でも検討されており、単結晶SiO2による波長変換を用いる提案が本提案である。このためには水晶内部に周期数μmをもつ微細なツイン構造が求められ、我々の独自技術である応力印加ツイン形成法の微細化を進める必要がある。垂直応力印加により表面応力のコントラストを確保するために、結晶表面にエッチングにより段差を形成している。高温下で応力を印加することで一端ツインは発生するものの、ツイン壁に蓄積される弾性エネルギーによりバックスイッチング(BS)が生じ構造が不安定になる。H23年度の研究から微細周期になるとよりBSが顕著になることがわかっており、壁の蓄積エネルギーが重要であることが推察された。そこで応力印加領域を小さくしてツイン壁の面積を下げることで蓄積弾性エネルギーを低下させた。すなわち結晶の幅を減少させることでツインの残存数は増加しBSした時点での応力(σBS)を低下させることができた。同様に結晶の厚さを減少させることでもツイン壁の面積は低下し、やはりσBSを低下させることができた。微細ツイン構造安定化のための基礎データ群は着実に構築されている。今後上記の形状、境界条件とは独立に制御できるプロセスパラメータに関して、σBSの依存性を評価していく。当該年度に予定されたデータは十分に取得でき、σBSのパラメータ依存性は評価できた。今後はこれを低下させる領域の探索を継続していく。25年度が最終年度であるため、記入しない。当該年度に予定されたデータは十分に取得でき、σBSの境界条件依存性が評価できた。ツイン壁の弾性エネルギーを考慮するモデルが実証され、境界条件の変更によりσBSを低下させることができた。より安定なツイン構造へ着実に近づいた。σBSを低下させるパラメータ領域の探索を行う。強誘電体のドメイン制御の経験から応力や温度の履歴に依存する可能性もあるため、継続的に領域探索を行っていく。また同時にσBSが残留する場合に備えて、応力印加状態を継続できる特殊なモジュールの開発を行う。σBSを低下させる境界条件が見いだされたため、今後の境界条件はこれに統一していく。境界条件とは独立に決定できるプロセスパラメータについて、検討を進める。またσBS>0の場合も考慮して、安定なツイン構造のために応力保持治具の開発も進めていく。
ＮＭＲを用いたＡＬＳ関連タンパク質ＳＯＤ１の線維形成メカニズムの解明

細胞内を模倣した混雑環境におけるフォールディング安定性の定量高濃度の生体高分子で混雑した細胞内を模倣した条件でSOD1の構造安定性の定量を行った。まず、希薄環境および混雑環境において核オーバーハウザー測定を行い、SOD1の立体構造決定を行った結果、天然構造の大きな変化は存在しないことが明らかとなった。一方で、NMR緩和測定等を行うことにより、混雑環境では、フォールディングが不安定化することや、ループ構造のダイナミクスに変化が見られることが明らかとなった。実際の生細胞内においても同様にダイナミクスの変化が起こっており、これが線維形成開始と関連している可能性が考えられる。線維形成過程における分子間相互作用解析SOD1にせん断力を加え、線維形成を促進した条件でNMR緩和速度測定を行うと、横緩和速度の増加が見られた。特に、SOD1の片側の分子表面に存在する残基で大きな横緩和測定の増加が見られたことから、この分子表面を介した分子間相互作用が線維形成過程に存在することが示唆された。また、攪拌後の試料には数十nm程度の粒子径を持つオリゴマーの存在が確認されており、この相互作用は、先述の分子表面を介した天然構造とオリゴマーとの分子間相互作用が存在することを示唆するものである。新たに出現するピークの帰属これまでの研究により、せん断力を加えた条件では、静止条件においては見られないピークが出現することが明らかとなっている。これらのピークは1Hの化学シフトが8ppm付近に集中しており、変性構造に由来するものであると考えられたため、尿素により変性させたSOD1の主鎖シグナルの帰属を行った。その結果、Rheo-NMR測定により新たに出現するピークの多くは変性構造に由来するものであると帰属することに成功した。つまり、SOD1が線維形成する際、一度変性構造を経ることが示唆された。本年度は、混雑環境における、SOD1の構造安定性に関して詳細な解析を行うことができた。また、混雑環境におけるSOD1の立体構造の決定にも成功した。一方、未だ生細胞内での研究データは得られていない。Rheo-NMR法に関しては、横緩和測定により当初予定していた分子間相互作用の解析を行い、片側の分子表面を介したオリゴマーとの相互作用を確認した。これは蛍光法等、他の測定手法によっては得られない、原子分解能での情報を得られたという点で、非常に重要な知見が得られたと考える。以上のように、多くの研究データが得られているが、論文投稿には至っていない。以上より、本研究はおおむね順調に進展していると言えるであろう。in-cell NMR法を用いた細胞内でのSOD1フォールディング安定性の定量まずは、昨年度までに行った、細胞内を模倣した混雑環境のSOD1構造安定性への影響に関して、論文投稿を行う。続いて、実際の生細胞内に標識SOD1を導入し、R2緩和分散測定等を行うことにより、生細胞内環境が与えるSOD1の構造安定性への影響に関して定量する予定である。Rheo-NMR法を用いたSOD1線維形成メカニズムの解明これまでに明らかとなった、SOD1天然構造とオリゴマー間の相互作用をより詳細に解析するために、常磁性緩和促進法等を行う。このデータと昨年度までのデータをまとめて、論文投稿を行う。また、Rheo-NMR測定により生成する線維中におけるSOD1分子の立体構造を原子分解能で明らかにするために、13C/15N標識したSOD1線維の固体NMR測定を行う予定である。

一方、未だ生細胞内での研究データは得られていない。Rheo-NMR法に関しては、横緩和測定により当初予定していた分子間相互作用の解析を行い、片側の分子表面を介したオリゴマーとの相互作用を確認した。これは蛍光法等、他の測定手法によっては得られない、原子分解能での情報を得られたという点で、非常に重要な知見が得られたと考える。以上のように、多くの研究データが得られているが、論文投稿には至っていない。以上より、本研究はおおむね順調に進展していると言えるであろう。in-cell NMR法を用いた細胞内でのSOD1フォールディング安定性の定量まずは、昨年度までに行った、細胞内を模倣した混雑環境のSOD1構造安定性への影響に関して、論文投稿を行う。続いて、実際の生細胞内に標識SOD1を導入し、R2緩和分散測定等を行うことにより、生細胞内環境が与えるSOD1の構造安定性への影響に関して定量する予定である。Rheo-NMR法を用いたSOD1線維形成メカニズムの解明これまでに明らかとなった、SOD1天然構造とオリゴマー間の相互作用をより詳細に解析するために、常磁性緩和促進法等を行う。このデータと昨年度までのデータをまとめて、論文投稿を行う。また、Rheo-NMR測定により生成する線維中におけるSOD1分子の立体構造を原子分解能で明らかにするために、13C/15N標識したSOD1線維の固体NMR測定を行う予定である。
筋分化における新規Snailファミリー遺伝子の機能解析

本研究はZnフィンガーをもつ転写因子Smucの機能を解析することが目標である。Smucはマウスの成体及び後期胚の骨格筋で発現している。またSmucはE-boxモチーフに結合し、MyoDとDNA結合において競合する。以上のことから、SmucはMyoDなどの筋分化調節因子を抑制し、筋分化を調節しているという仮説を考え、個体及び培養細胞を用いて仮説を検証してきた。昨年度まではKOマウスの表現型の解析、培養細胞を用いた解析を行ってきたが仮説を証明する結果は得られなかった。本年度は、Smucの下流遺伝子の検索、他の発現部位でのSmucの機能解析を行った。・Smucの下流遺伝子の検索SmucのZnフィンガードメインにVP16のactivation domainとEngrailedのrepression domainをそれぞれ結合した。それらを中胚葉系の幹細胞である10T1/2に発現させ、サブトラクションを行った。サブトラクションにより得られた130クローンをノザンブロットにより確認したが、明確に差が有る遺伝子はなかった。・他の発現部位でのSmucの機能解析ESTデータベースサーチにより胸腺、脾臓、皮膚には筋肉よりも強くSmucが発現していることがわかった。RT-PCR, in situ hybridizationにより発現を解析し、皮膚の発現は毛の髄質に局在していることがわかった。毛は周期を持っており、成長期、退行期、休止期の順に繰り返し進んでいる。Smucはそのうち成長期の毛の髄質にのみ発現していることがわかった。現在、毛でのSmucの発現のより詳細な解析、毛の周期の速度の差などに注目して解析を進めている.Znフィンガータンパク質Smucはマウスの成体および後期胚の骨格筋において発現している。本研究では、個体および培養細胞系においてSmucの機能解析を行う計画である。本年度は、ノックアウトマウスの作製および抗Smuc抗体の作製をおこなった。・ノックアウトマウスの作製すでに得ていた相同組み換えのおきたES細胞からキメラマウスを作製し、それらからヘテロ接合体を得た。ヘテロマウスを交配したところ、ホモ接合体の個体が生まれた。野生型、ヘテロ、ホモが1:2:1の比で得られていることから、Smucのノックアウトマウスは胎生致死ではないことがわかった。また、外見上は正常であった。現在、カルディオトキシンを骨格筋に注射し筋再生を誘導する実験を計画中である。・抗体の作製培養細胞および組織においてSmucの発現細胞を同定することを目的として、抗体を作製した。Snailファミリー間で相同性の高いZnフィンガー領域を避け、N末部分とGSTを融合させたタンパク質を作製した。この融合タンパク質を抗原としてウサギに免疫し、抗血清を得た。この抗血清は培養細胞に過剰発現させたSmucは認識したが、組織を試料とした場合には染色およびウエスタンブロッティングともに良好な結果は得られなかった。染色は筋細胞特異的ではあったが細胞全体が染まっていた。今後は、アフィニティー精製などにより抗Smuc抗体の純度を上げることを計画している。Znフィンガーをもつ転写因子Smucはマウスの成体及び後期胚の骨格筋で発現している。以上のことから、SmucはMyoDなどの筋分化調節因子を抑制し、筋分化を調節しているという仮説を考えている。本研究は、個体及び培養細胞を用いて仮説を検証し、それを通してSmucの機能を解析することが目標である。本年度は、KOマウスの表現型解析、培養細胞を用いた機能解析を行った。・KOマウスの表現型解析昨年度作製したKOマウスは、ヘテロマウスの交配により野生型、ヘテロ、ホモが1:2:1の比で得られ、ホモ個体は外見上正常であった。骨格筋に注目し、HE染色像を野生型と比較したが、差異は認められなかった。また、筋再生におけるSmucの関与を検証するために、カルディオトキシンで筋再生を誘導し、以降2日毎にHE染色像を比較した。KOマウスの筋再生は野生型と同様に起こり、違いは見られなかった。・培養細胞系を用いた機能解析細胞株C2C12は筋分化を誘導することができる。筋分化におけるSmucの関与を検証するために、C2C12にSmucを強制発現し分化誘導後24時間毎に筋分化のマーカーであるMyogenin,TroponinTの発現を抗体染色により観察した。具体的には、Smuc-IRES-EGFPとIRES-EGFPをそれぞれC2C12に強制発現し、GFP陽性細胞の中で、Myogenin陽性、TroponinT陽性の細胞の割合をそれぞれ比較した。しかし、分化のタイミングなどもSmucを強制発現したものとコントロールとの間に有意な差は見られなかった。今後は、Smucの下流遺伝子を特定し、それを元にKOマウスの表現型解析などをより詳細に行いSmucの機能を解析する予定であり、現在その予備的実験を行っている。

昨年度まではKOマウスの表現型の解析、培養細胞を用いた解析を行ってきたが仮説を証明する結果は得られなかった。本年度は、Smucの下流遺伝子の検索、他の発現部位でのSmucの機能解析を行った。・Smucの下流遺伝子の検索SmucのZnフィンガードメインにVP16のactivation domainとEngrailedのrepression domainをそれぞれ結合した。それらを中胚葉系の幹細胞である10T1/2に発現させ、サブトラクションを行った。サブトラクションにより得られた130クローンをノザンブロットにより確認したが、明確に差が有る遺伝子はなかった。・他の発現部位でのSmucの機能解析ESTデータベースサーチにより胸腺、脾臓、皮膚には筋肉よりも強くSmucが発現していることがわかった。RT-PCR, in situ hybridizationにより発現を解析し、皮膚の発現は毛の髄質に局在していることがわかった。毛は周期を持っており、成長期、退行期、休止期の順に繰り返し進んでいる。Smucはそのうち成長期の毛の髄質にのみ発現していることがわかった。現在、毛でのSmucの発現のより詳細な解析、毛の周期の速度の差などに注目して解析を進めている.
米国および世界の繰り返し地震による浅部プレート境界非地震性すべりの普遍的性質解明

本研究では,米国のサンアンドレアス断層および世界のプレート境界での繰り返し地震を調査する.この研究の中では,University of California, Berkeleyに比較的長く滞在し、サンアンドレアス断層での断層浅い部分に高精度の観測網を古くから持つ利点を生かし,東北で見られた周期的スロースリップや階層的地震分布,地震サイクルと微小地震活動の関係などを性質が異なるタイプ(=横ずれ断層帯)でどのように見られるかを同じ手法で比較検討する.また,繰り返し地震の周囲の微小地震活動を調査し,東北日本で見られたすべりの階層性など繰り返し地震自体の性質について両地域の共通点と相違点について調べる.さらに,周期的スロースリップの周期を決める要因を両プレート境界での比較研究によって明らかにする.これに加え世界の沈み込み帯で,系統的に繰り返し地震を抽出することにより,世界的に均質な繰り返し地震カタログを構築し,非地震的すべり・固着の分布を明らかにする。ここではUniversity of California, Berkeleyにおける東北・およびサンアンドレアス断層での研究を生かし,最適な抽出パラメタを決定するとともに,Geological Survey of CanadaやUniversity of Southern Californiaの研究者とも連携しながら研究を進める予定である.本研究は,2019年3月8日から開始し,研究開始から年度末までの23日間には,具体的な渡航計画の調整や国内での研究の推進を行った.今後は,2019年度にGeogical Survey of CanadaとUniversity of California, Berkeleyに訪問予定であり,この訪問に向け準備を進めていく.来年度からの本格的な研究の実施に向け、渡航計画や国内での研究の推進が順調に進んでいるため。本研究では,米国のサンアンドレアス断層および世界のプレート境界での繰り返し地震を調査する.2019年度は,世界の繰り返し地震の抽出に用いる抽出基準の検討を日本のデータおよび世界のデータを用いて行う.2019年度には,Geological Survey of Canadaのを短期間訪問し,研究の進め方について打ち合わせを行うとともに,University of California, Berkeleyに長期滞在し,データ解析を進める.ここでは,サンアンドレアス断層では,断層浅い部分に高精度の観測網を古くから持つ利点を生かし,東北で見られた周期的スロースリップや階層的地震分布,地震サイクルと微小地震活動の関係などを性質が異なるタイプ(=横ずれ断層帯)でどのように見られるかを検討する.また、University of Southern Californiaには, Berkeley滞在中あるいは滞在後に短期間の訪問を複数回行うことで研究を進める.帰国後は,前半で述べたカリフォルニアおよび後半で述べた世界の繰り返し地震の両方を用い,地域により異なる地質・断層運動を活かした,非地震性すべりや繰り返し地震の発生メカニズムの理解を進展させる.具体的には,世界の大地震の発生域や地殻変動データを用いたプレート間固着度推定と繰り返し地震・非地震性すべりの関係の調査やプレート境界付近の構造と固着の関係,プレート境界周囲の応力場や地震活動との関係の調査などを各領域での特性を比較しながら行う.内定年度:2017本研究では,米国のサンアンドレアス断層および世界のプレート境界での繰り返し地震を調査する.この研究の中では,University of California, Berkeleyに比較的長く滞在し、サンアンドレアス断層での断層浅い部分に高精度の観測網を古くから持つ利点を生かし,東北で見られた周期的スロースリップや階層的地震分布,地震サイクルと微小地震活動の関係などを性質が異なるタイプ(=横ずれ断層帯)でどのように見られるかを同じ手法で比較検討する.また,繰り返し地震の周囲の微小地震活動を調査し,東北日本で見られたすべりの階層性など繰り返し地震自体の性質について両地域の共通点と相違点について調べる.さらに,周期的スロースリップの周期を決める要因を両プレート境界での比較研究によって明らかにする.これに加え世界の沈み込み帯で,系統的に繰り返し地震を抽出することにより,世界的に均質な繰り返し地震カタログを構築し,非地震的すべり・固着の分布を明らかにする。本研究では,米国のサンアンドレアス断層および世界のプレート境界での繰り返し地震を調査する.2019年度は,世界の繰り返し地震の抽出に用いる抽出基準の検討を日本のデータおよび世界のデータを用いて行う.2019年度には,Geological Survey of Canadaのを短期間訪問し,研究の進め方について打ち合わせを行うとともに,University of California, Berkeleyに長期滞在し,データ解析を進める.ここでは,サンアンドレアス断層では,断層浅い部分に高精度の観測網を古くから持つ利点を生かし,東北で見られた周期的スロースリップや階層的地震分布,地震サイクルと微小地震活動の関係などを性質が異なるタイプ(=横ずれ断層帯)でどのように見られるかを検討する.また、University of Southern Californiaには, Berkeley滞在中あるいは滞在後に短期間の訪問を複数回行うことで研究を進める.帰国後は,前半で述べたカリフォルニアおよび後半で述べた世界の繰り返し地震の両方を用い,地域により異なる地質・断層運動を活かした,非地震性すべりや繰り返し地震の発生メカニズムの理解を進展させる.

具体的には,世界の大地震の発生域や地殻変動データを用いたプレート間固着度推定と繰り返し地震・非地震性すべりの関係の調査やプレート境界付近の構造と固着の関係,プレート境界周囲の応力場や地震活動との関係の調査などを各領域での特性を比較しながら行う.
メカニカルメタマテリアルの微視構造と巨視的構造特性の関係性の解明及び適用性の研究

本研究では、申請者が独自開発した非線形空力弾性解析技術を発展させ、メカニカルメタマテリアルの微視的・形態的特質を正確に踏まえた均質化法を統合する事で、異なる特質を持つ微視構造から構成される人工材料を適用して構築した巨視的な構造応答を予測できる非線形マルチスケール解析手法を確立する。さらにモーフィング翼を対象に、この人工材料を航空宇宙構造へ適用した際の材料特性と巨視的な空力弾性応答を予測し、剛性・応答等の構造性能と揚力等の空力性能の観点から手法の妥当性検証を行う。これにより、メカニカルメタマテリアルの微視構造と巨視的な構造特性の関係性を明らかにし、効果的な材料・構造設計に貢献する。
科学技術コーパスに基づいたE-LEARNING-教材の作成から学習履歴の分析まで

本研究は、コーパスとe-learningを使用して工学系の学生に適した英語学習の教材を作成することを目的とするが、その研究内容は1.コーパスとe-learningに関する理論的基礎研究、2.コーパスデータの採集と精製を含む、コーパスの構築、3.コーパスデータを分析した結果のe-learning教材への応用の三つに大別される。コーパス言語学やe-learningに関する基礎研究とテキストデータの収集やデータ精製は三年間継続して行い、17-18年度にはコーパスデータの分析に基づいてe-learning語彙教材を作成し、学習履歴を教材の改良に反映させた。また、この教材を使用した結果を、研究会、学会などにおいて発表した。1.コーパス言語学とe-learningに関する理論的基礎研究3年間を通し、書籍・文献による研究と、研究会の参加(英語コーパス学会、NIME)、及び学会発表(大学英語教育学会、中部英語教育学会、EuroCall、KES、教育工学会、情報学ワークショップ)を行った。2.コーパスデータの構築(継続)先に構築した150万語の英語科学技術論文コーパスに、情報系、Nature、生物系、土木系、応用物理系の学術論文を追加し、データの精製を行って約600万語のコーパスを構築した。また、一般科学雑誌記事Scientific Americaの記事の日本語訳を一部日本語コーパスとして追加した。17年度に、論文abstractに品詞タグと意味タグを付けて文章構造の理解を助けるe-learning教材を試作、18年度にこれを改良し一般科学記事に品詞タグとポップアップ辞書の機能を付加しreading comprehension check問題を加えた読解教材を作成した。携帯電話学習用教材としては、発信語彙と受信語彙の4択問題を作成した。また、コーパス分析の結果確定されたサブテクニカル語の語彙リストを基に携帯電話用とweb上に4択問題を作成した。さらに、これらの語彙問題を効果的に学習するための「繰り返し学習」のアルゴリズムを使ったe-learningシステムを作成した。これらの実施状況と効果に関しては上記の学会で発表を行った。本研究は、工学系の学生に適した英語学習の教材を作成するため、その方策としてコーパスとe-learningを使用するものであるが、本年度の研究内容は1.コーパスとe-learningに関する理論的研究、と2.コーパスデータの採集と精製、の二つに大別される。1.コーパスとe-learningに関する理論的研究これについては、アメリカで先端的な事例と研究を調査し、文献等による研究を行った。また、日本教育工学会、英語コーパス学会、大学英語教育学会等の、学会、ワークショップなどに参加し、現段階でのコーパスに関する理論的研究と実践的研究に関する知見と得た。また、研究協力者のNAGANOとはヨーロッパにおける語彙及びコーパス研究の文献情報と、ハンガリーの英語教育上の問題点に関する情報を交換した。これらに基づき、理論的基礎研究のための文献を選定・収集し、本研究の方向付けを行った。大きな枠組みとしては、インストラクショナルデザインの観点から研究を組み立てることが必要、という当面の結論を得た。2.コーパスデータの採集と精製これまでの研究で、機械・電気各分野の学術論文、及び一般科学雑誌の記事のコーパス(総語数約160万語)を構築したが、今年度はこれに情報関連分野と応用物理の学術論文を追加した。これらの追加分は約100万語である。コーパスデータ追加のプロセスは以下の通りである。1)当該分野の専門家に推薦してもらった代表的な論文誌から、論文のデジタルデータを収集した。

2)データ収集に際し、基準と方法を決めそれに従ってデータのファイルを作成した。3)収集したデータからノイズを除去し、1文1行処理等を行い、コーパスとして使える形に精製した。以上のように、現在、本研究のe-learning教材作成に直接使うことのできる科学技術コーパスは、約260万語となり、精製の過程も経て質量共により実用に供しうるものとなった。以上の研究と作業により、本研究全体の基礎固めに相当する部分が一応終わったわけであるが、今後もこの部分の研究は引き続き行い、コーパスの質と量をより良いものとする予定である。本研究は、工学系の学生に適した英語学習の教材を作成するため、その方策としてコーパスとe-learningを使用するものであるが、その研究内容は1.コーパスとe-learningに関する理論的基礎研究、2.コーパスデータの採集と精製、3.コーパスデータを分析した結果のe-learning教材への応用の三つに大別される。本年度は16年度から行っていたコーパス言語学やe-learningに関する基礎研究とテキストデータの収集やデータ精製などを継続しつつ、さらにコーパスデータを分析した結果とそれを利用したe-learning教材を試作した。またこの試作教材を使用した結果を、研究会、学会などにおいて発表した。また海外研究協力者であるNagano Robin Lee氏にも継続して文献収集、試作教材へのフィードバックなどに参加してもらった。1.コーパス言語学とe-learningに関する理論的基礎研究引き続き書籍・文献による研究と、研修会(インストラクショナルデザイン)の参加、及び学会発表(英語コーパス学会、大学英語教育学会、EuroCall、教育工学会、KES)を行った。2.コーパスデータの採取と精製新たに、自然科学系学術雑誌としてNature,学術論文として生物系、土木系、応用物理系を加え、コーパスデータとして精製した。総語数は現在約400万語である。構築したコーパスデータを元に、読解教材として論文のabstractを材料とした教材を開発し、学生に実験を行いフィードバックを得た。これはabstractに品詞タグと意味タグを付け、主語・主動詞の確定の助けになるかどうかを見るものである。品詞タグにより文章の同じ品詞のものがハイライトされ、ポインタを合わせると語の意味がポップアップ辞書に出てくる機能を持つ。意味タグにも同じような機能を付加した。さらに携帯電話学習用に、例文の検出と4択問題を試作し、動作確認を行った。また、幾つかの専門分野に共通して頻繁に出現する、サブテクニカル語の確定を行い、語彙リストを作成した。これにより、今後の学習教材のターゲットがより明らかとなった。
非単調な再帰的定義の新しい基礎理論

「再帰」とは、高校で習う数列の漸化式(例えばfib(n+2) = fib(n+1) + fib(n), fib(1)=fib(2)=1と定義されるフィボナッチ数列fib)のように、定義の中に自分自身が出現するような定義のことである。再帰的定義は循環論法による矛盾が生じないよう、一定の性質(単調性)を満たす必要があり、現代的な計算機プログラミング言語の理論において本質的困難があった。本研究は新しい再帰の理論(特にプログラム等価性)により、従来は扱いが難しかった言語機能を扱えるようになった。平成25年度は、次年度以降の理論の構築に先立ち、主な関連研究を調査・検討した。特に、現時点で最も密接な関連研究と思われる、Hurらの研究[POPL'12,'13]について検討した。[POPL'12]は、Ahmed, Dreyerらのstep-indexつき論理関係と、住井らの環境双模倣を融合し、再帰型と破壊的代入を持つ多相λ計算におけるプログラム等価性に適用した研究である。[POPL'13]は、双模倣(環境双模倣を含む)の核心である余帰納的定義について、環境に類似したパラメタを考えることにより、余帰納法による証明を拡張した研究である。いずれも環境双模倣の直接的追従研究であるだけでなく、一般化を志向していると思われ、本研究と関連が深い。(ただし、推移律(transitivity)が成り立たない等の問題があり、本研究の目的を直に達するものではない。)他に、パラメタ化高階抽象構文(parametrized higher-order abstract syntax, PHOAS)、オブジェクト指向プログラミング言語におけるopen recursion、Hasegawaのトレースつきモノイダル圏に基づく再帰的定義の意味論等についても検討した。当初の研究実施計画には含まれていなかったが、(再帰的データ構造の典型である)リストや木と並んで重要なデータ構造であるグラフの、PHOASを用いた再帰的定義と双模倣についても、既存研究を参考に新たな知見が得られた。非単調な再帰的定義(負位置の再帰的出現がある定義)と関連の深いパラメタ的高階抽象構文(parameterized higher-order abstract syntax, PHOAS)を利用した、関数的(functional)なグラフ表現である、構造的グラフ(structured graph)[Oliveira and Cook, ICFP 2012]に関する研究を、研究協力者ら(博士前期課程学生およびポストドクター研究員)と共に引き続き行なった。より具体的には、原論文で考慮されていなかった、構造化グラフ表現の正規化のため、書き換え規則を定義し、その合流性・停止性の証明を行なった。書き換え規則の設計および停止性の証明においては、いくつかの自明でない考察が必要となった。この研究は代表者により情報処理国際連合(IFIP)関数型プログラミングワーキンググループ(WG 2.8)において発表された。本発表をはじめとする貢献により、代表者は日本人として初めて同ワーキンググループの正メンバーに選出された。今後は構造化グラフ以外のグラフ表現[Ghani et al., TFP 2006]等の関連研究について調査・考察するとともに、より一般に非単調な再帰的定義の研究を継続する計画である。なお、平成27年1月から3月までポストドクター研究員を雇用するにあたり、基金化された科研費の「前倒し」制度が極めて有効に機能した(前倒しは補助金でも調整金により可能であるが、より煩雑な手続きが必要なため、基金でなければ事務に時間を消費し、研究に大きな支障をきたした可能性が高い)。本研究の目的は研究代表者らの環境双模倣を発展させた非単調な再帰的定義の理論である。主な成果として研究協力者との共同研究により、代表的な継続演算子の一つであるcall/ccを持つ値呼び型無しλ計算のための新たな等価性証明手法を定式化し、その健全性・完全性を証明した。以下にその詳細の一部を記述する。Eは評価文脈である。値の上の二項関係Rがadquate up-to contextであるとは、以下の条件を満たすことと定義する。(1) (λx.M)R (λx.M')ならば、任意のW = [V/x]C, W' = [V'/x]C, E = [V/x]E0, E' = [V'/x]E0, V R V'に対し、E[[W/x]M] _R E'[[W'/x]M']。ただし_Rは以下の条件をすべて満たす最大の対称な関係と定義する。(2) M _R M'かつM →Nならば、M' →*N'なるN'が存在し、N _R N'またはN = [V/x]C, N' = [V'/x]C, V R V'の形。(3) V _R M'ならばM' →*V'なるV'が存在する。従来の環境双模倣との大きな違いは、簡約の途中でcall/ccにより継続が取り出される可能性があるため、条件(1)において任意のEを考慮する必要がある一方、条件(3)においてRに(V, V')を追加する必要がない点にある。

任意のEを考慮することは一見すると重い条件のように思われるが、(2)の後半のup-to contextによりEをキャンセル(吸収)することが可能なため、証明の負担は大きく変わらない(特にcall/ccを用いない場合)。この大きな特徴はcall/ccがないλ計算等における環境双模倣にも応用可能であり、今後のさらなる理論の発展が期待できる。「再帰」とは、高校で習う数列の漸化式(例えばfib(n+2) = fib(n+1) + fib(n), fib(1)=fib(2)=1と定義されるフィボナッチ数列fib)のように、定義の中に自分自身が出現するような定義のことである。再帰的定義は循環論法による矛盾が生じないよう、一定の性質(単調性)を満たす必要があり、現代的な計算機プログラミング言語の理論において本質的困難があった。本研究は新しい再帰の理論(特にプログラム等価性)により、従来は扱いが難しかった言語機能を扱えるようになった。非単調な再帰的定義の一つである高階抽象構文を用いた構造化グラフ表現について一定の成果が得られ、発表を行なった。なお、一般に基礎的学術研究、特に本研究のような理論的研究においては、そもそも「○年×月までに何々定理を発見する」などといった計画が本質的にありえないため、「当初の計画以上に進展している」あるいは「遅れている」といった評価はほとんど意味をなさないことを付言する。プログラム理論構造化グラフ以外のグラフ表現[Ghani et al., TFP 2006]等の関連研究について調査・考察するとともに、より一般に非単調な再帰的定義の研究を継続する。本研究の目的は、一般的・初等的かつ単純な再帰(recursion)の理論を構築することにある。「再帰」は再帰的データ構造や再帰関数など、プログラム理論をはじめ計算機科学の中核をなす主要な概念の一つである。住井ら[JACM, TCS, POPL'04, POPL'05, LICS'07他]は環境(environment)の概念を用い、プログラム等価性(環境双模倣)の健全・完全かつ初等的で単純な再帰的定義を初めて与えた。本研究は「環境」の着想を一般化し、任意の再帰的定義に適用できるようにすることを目指している。平成25年度は、交付申請書の研究実施計画および上述の「研究実績の概要」に記載したとおり、主な関連研究を調査・検討し、ほぼ予定どおりの知見を得た。(トレースつきモノイダル圏に基づく再帰的定義の意味論については、さらなる調査・検討が必要である。)当初の研究実施計画には含まれていなかったが、(再帰的データ構造の典型である)リストや木と並んで重要なデータ構造であるグラフの、PHOASを用いた再帰的定義と双模倣についても、既存研究を参考に新たな知見が得られた。旅費、人件費(ポストドクター研究員)等に通常の範囲の誤差が生じたため(1円単位で正確に計画と一致することは常識的にありえない)。交付申請書の研究実施計画に記載したとおり、初年度に検討した関連研究に関する知見を活かしつつ、本研究の目的である、環境の着想に基づく一般的・初等的かつ単純な再帰的定義の理論を構築する。環境双模倣は、観察者の知識(既知の値の組の集合)を表す「環境」Eと、観察される実行中のプログラムM,Nとの3つ組(E,M,N)の集合Xであって、観察と実行に関して閉じていることを表す一定の再帰的条件を見たすものと定義される。それらの条件は集合Xの包含関係について単調(monotone)であるため、最大の環境双模倣「」の定義が成立する(well-defined)。
電気化学的手法による高立体・配向選択的合成法の開発と生理活性化合物合成への展開

平成5年度には、日本薬局方収載薬品(-)-emetine及び抗アルツハイマー作用の期待されるtacamonineを対象化合物に選び、両化合物合成の基質となるラクトンの電気化学的手法による高立体・配向選択的合成法の開発と化学的及び光化学的手法との比較、並びに本化合物からの両天然物の合成につき検討を行った。出発物質となる三種の不飽和エステルを著者らの開発した合成法を利用してethylmalonic acidより高収率で製した。ここに得られた(E)ー及び(Z)ー不飽和エステルにつきそれぞれ電解還元を行い、目的としたtrans体をE-isomerより配向選択的に、しかも主成績体として得ることができた。なお同時に光化学的手法及び化学的手法との比較を行った。ラクトンの電気化学的合成法の開発に成功したので、次に本化合物より(-)-emetineの不斉合成を検討した。先ずラクトンをDIBAL還元後、水酸基をペンジルエーテルとして保護し、次いでアセタール部の加水分解、さらに酸化し、その成績体を3,4-dimethoxyphenethylamineと反応させ、得たアミドのBischler-Napieralski反応とその成績体の還元により既に(-)-emetine或いは(-)-tubulosine等へと変換されている(-)-protoemetionolを合成し、(-)-emetine等の形成的全合成を達成した。なおtacamonineも上記のルートでの全合成に成功しており、現在電気化学的手法によるラクタム環形成を検討している。著者は目的としてラクトンの配向選択的合成法の開発に成功し、(-)-emetineの全合成を達成し得たが、環形成反応に際し立体選択性及び収率の面で満足できるものではない。今後、反応条件と基質に検討を加え、この型の反応を効率的な一般合成法としたい。
マイクロマシン用シリコン微小材料の疲労特性に関する研究

マイクロマシンの微小機構は通常の機械部品と比較して高速高サイクルの負荷が作用する.マイクロマシンの実用化信頼性向上に欠かせない疲労特性については未知の領域である.本研究では微小素材(シリコン単結晶)の高速高サイクル疲労試験が可能な微小材料疲労試験機の開発を目的とする.試験機の構成として,マイクロマシンの使用条件を想定した数十から数百HZオーダの繰返し速度が容易に得られる変位制御付ピエゾトランスレータをアクチュエータとして使用している.負荷方式は変位制御による4点曲げであり,繰返し変位制御信号をコントローラを通してアクチュエータに与える.負荷部分の仕様としては,粗動【+-】5mm,繰返し変位ストローク60μm,位置決め分解能0.1μmである.試験片のたわみ計測はフィゾ-干渉計の原理による.4点曲げ負荷用治具が干渉計機能を兼ねており,光学ガラスを用いて構成されている.LEDの単色光を顕微鏡光学系により試験片に同軸照射することにより,干渉縞を発生させ,干渉縞次数を顕微鏡で観察する.これより縞次数あたりλ/2(0.33μm)の分解能が得られる.シリコンウエハからダイシングソ-により切出した試験片を用いて,支点距離3mmにおいて静的4点曲げ試験を行った.最大たわみ2μmを与え,発生した干渉縞を解析した結果,たわみ曲線の理論値と測定結果は良く一致した.これより,たわみ計測が可能なこと,試験片の取付等のアライメントも良好であることを確認した.また,引張試験において理想的な弾性挙動を示すとされているシリコン単結晶は微小試験片による曲げ変形においても同様の挙動を示すことを明らかにした.マイクロマシンの微小機構は通常の機械部品と比較して高速高サイクルの負荷が作用する.マイクロマシンの実用化信頼性向上に欠かせない疲労特性については未知の領域である.本研究では微小素材(シリコン単結晶)の高速高サイクル疲労試験が可能な微小材料疲労試験機の開発を目的とする.試験機の構成として,マイクロマシンの使用条件を想定した数十から数百HZオーダの繰返し速度が容易に得られる変位制御付ピエゾトランスレータをアクチュエータとして使用している.負荷方式は変位制御による4点曲げであり,繰返し変位制御信号をコントローラを通してアクチュエータに与える.負荷部分の仕様としては,粗動【+-】5mm,繰返し変位ストローク60μm,位置決め分解能0.1μmである.試験片のたわみ計測はフィゾ-干渉計の原理による.4点曲げ負荷用治具が干渉計機能を兼ねており,光学ガラスを用いて構成されている.LEDの単色光を顕微鏡光学系により試験片に同軸照射することにより,干渉縞を発生させ,干渉縞次数を顕微鏡で観察する.これより縞次数あたりλ/2(0.33μm)の分解能が得られる.シリコンウエハからダイシングソ-により切出した試験片を用いて,支点距離3mmにおいて静的4点曲げ試験を行った.最大たわみ2μmを与え,発生した干渉縞を解析した結果,たわみ曲線の理論値と測定結果は良く一致した.これより,たわみ計測が可能なこと,試験片の取付等のアライメントも良好であることを確認した.また,引張試験において理想的な弾性挙動を示すとされているシリコン単結晶は微小試験片による曲げ変形においても同様の挙動を示すことを明らかにした.
人工的生合成遺伝子クラスターを賦与した放線菌によるフラボノイド化合物の発酵生産

フラボノイド化合物は花の色に代表され、植物で生産される二次代謝産物である。フラボノイド生合成の鍵中間体としてのカルコンを放線菌で発酵生産させるために、植物由来の遺伝子を放線菌用に改変して人工生合成遺伝子クラスターを造成した。カルコンはフェニルアラニンからは4段階の反応、チロシンからは3段階の反応で合成される。植物由来の4つの酵素遺伝子を強カプロモーターの下流にタンデムに連結して、高コピー数ベクターに載せて放線菌Streptomyces lividansに導入した。フェニルアラニンからシンナミン酸またチロシンからp-クマリン酸への反応は効率よく進み、生成物をHPLCで同定できたが、クマロイル-CoAリガーゼ、カルコン合成酵素を含むそれ以降の反応が効率が低く、生成物の同定には至っていない。改善策としては、一次代謝産物のフェニルアラニンまたはチロシンの生産量を増大させた宿主を用いることや次に述べる放線菌由来のクマロイル-CoAリガーゼ遺伝子の利用が考えられる。ゲノム解析が完了したS.coelicolorA3(2)には、植物のクマロイル-CoAリガーゼと極めて相同性の高い蛋白をコードする遺伝子が存在する。本遺伝子を大腸菌の発現系を用いて発現させ、蛋白を大量精製した。本酵素はクマロイルのみでなく、スチルベンを基質としてCoAを付加させた。植物の大部分の本リガーゼはスチルベンにはほとんど汚性を示さない。今後はこの遺伝子を人工生合成遺伝子クラスターに組込むことにより、有用物質の放線菌での発酵生産を目指す。
先天性難聴モデル動物における聴覚中枢の発達と可塑性について

近年、先天聾小児の人工内耳手術が増加し、手術時期も低年齢化が進んでいる。先天聾における聴覚中枢の発生が正常と比べてどのように変化するかについて検討した。我々の開発した薬剤性先天聾モデルを用いて、脳幹部聴覚中枢から下丘への神経投射を検討したところ、交叉性/非交叉性投射路の比率が、正常発達ラットとは異なっており、外側網帯核から下丘への投射に比べて、蝸牛神経核から下丘への投射が、先天聾の影響をより強く受けることが明らかとなった。22年度は、まず新生児期(P12)蝸牛破壊による両側先天聾モデルラットを作成したところ、蝸牛神経核腹側核の縮小をみとめたものの、蝸牛神経核-下丘への投射に変化はみられなかった。ところが、DNLL-下丘の投射では交叉性投射ニューロン数がむしろ増加している所見が得られた。次にラットの聴こえの開始(Hearing onset)は、生後12日(P12)頃であるので、それ以前の仔ラットに内耳毒性をもつ薬剤の、アミノグリコシド系抗菌薬(アミカシン)を連日全身投与し、内耳障害を生じさせることで先天聾モデルを作成した。これは、過去の先天聾動物モデルが上記の蝸牛破壊モデルを含めて、ヒトの先天性内耳性難聴の病態とは異なる重度障害モデルであり、人工内耳の適応とされるラセン神経節細胞が生存しているような非破壊的内耳性難聴のモデルではないのに対して、ヒトの先天聾により近いモデルといえる。この薬剤性先天聾モデルを用いて、脳幹部聴覚中枢から聴覚中脳である下丘への神経投射を検討したところ、P12蝸牛破壊モデルと同様に、交叉性/非交叉性投射路の比率が、正常発達ラットとは異なっている可能性が示唆されたので、さらに定量的な実験へと進めている。(これらの結果は、TRIOLOGICAL SOCIETY 114th ANNUAL MEETING(COSM),2011、28^<th> Politzer Society Meeting,2011にて発表予定である)近年、先天聾小児の人工内耳手術が増加し、手術時期も低年齢化が進んでいる。しかし、先天聾における聴覚中枢の発生が正常と比べてどのように変化するかは解明されていない。聴覚中枢の正常発生と、先天聾によっておこる聴覚中枢の変化について知ることは、先天聾小児の人工内耳手術後に、より良い「聴く力」を獲得する上で重要であり、人工内耳医療の今後の可能性を探ることにつながるものである。ラットの聴こえの開始(Hearing onset)は、生後12日(P12)頃であるので、それ以前の仔ラットに内耳毒性をもつ薬剤の、アミノグリコシド系抗菌薬(アミカシン)を連日全身投与し、内耳障害を生じさせることで先天聾モダルを作成した。過去の先天聾動物モデルは機械的な蝸牛破壊モデルなどが多く、ヒトの先天性内耳性難聴の病態とは異なる重度障害モデルであった。つまり、人工内耳の適応となるようなラセン神経節細胞が生存しているような非破壊的内耳性難聴のモデルではなかったのに対して、我々の薬剤性内耳破壊モデルはヒトの先天聾により近いモデルといえる。この薬剤性先天聾モデルを用いて、脳幹部聴覚中枢から聴覚中脳である下丘への神経投射を検討したところ、P12蝸牛破壊モデルと同様に、交叉性/非交叉性投射路の比率が、正常発達ラットとは異なっている可能性が示唆されたので、さらに定量的な実験を進めたところ、外側網帯核から下丘への投射に比べて、蝸牛神経核から下丘への投射が、先天聾の影響をより強く受けることが明らかとなった(これらの結果は、TRIOLOGICAL SOCIETY 114th ANNUAL MEETING (COSM), 2011、28^<th> Politzer Society Meeting,2011にて発表した)近年、先天聾小児の人工内耳手術が増加し、手術時期も低年齢化が進んでいる。聴覚中枢の正常発生と、先天聾によっておこる聴覚中枢の変化について知ることは、先天聾小児の人工内耳手術後に、より良い「聴く力」を獲得する上で重要であり、人工内耳医療の今後の可能性を探ることにつながるも)のである。ラットの聴こえの開始(Hearing onset)は、生後12日(P12)頃であるので、それ以前の仔ラットに内耳毒性をもつ薬剤の、アミノグリコシド系抗菌薬(アミカシン)を連日全身投与し、内耳障害を生じさせることで先天聾モデルを作成した。

聴覚中枢内には内耳から大脳皮質に至るまで、トノトピシティー(周波数帯)が存在するが、下丘においてその特定周波数に反応する層構造がきわめて明瞭に識別される。そこで、正常ラットと先天聾モデルラットにおいて蝸牛電気刺激を行い、下丘中心核での誘発電位を比較検討した。正常ラットでは誘発電位のピークは下丘中心核の中央部にみられたが、先天聾モデルラットではそのピークは下丘中心核の浅層(通常では低周波数帯)に移動した。さらに、先天聾モデルラットでは下丘中心核背深層の高周波数帯の誘発電位が減少した。以上から、本先天聾モデルラットにおける実験では、先天聾において蝸牛電気刺激でみられる下丘の誘発電位に変化が生じており、トノトピシティの幅の縮小や高周波数帯の反応低下などが起きることが明らかとなった。近年、先天聾小児の人工内耳手術が増加し、手術時期も低年齢化が進んでいる。先天聾における聴覚中枢の発生が正常と比べてどのように変化するか似ついて、その一端を解明することができた。聴覚中枢の正常発生と、先天聾によっておこる聴覚中枢の変化について知ることは、先天聾小児の人工内耳手術後に、より良い「聴く力」を獲得する上で重要であり、人工内耳医療の今後の可能性を探ることにつながるものである。すでに予定としていた研究目的の70%程度は実験が終了しており、一部の結果については各種関連学会において発表を行うと共に、英文論文として受理されている。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後、先天聾モデル動物の聴覚中枢の周波数特異性分布(トノトピシティー)の変化を生理学的、解剖学的に検討する予定である。
二次的網膜神経節細胞変性における新規分子基盤の確立

本研究ではTLR4の網膜内新規リガンドを同定し、そのRGCのの変性機序を解明した。TLR4の新規リガンドとしてHistoneH2B(H2B)が検出された。H2Bをwild miceの硝子体に投与するとRGCの変性が生じるが、TLR4 KO miceに投与してもRGC変性は生じない。Real time PCRにてH2B投与後の炎症性サイトカインの変化を検討した。wild miceでは有意に上昇するがTLR4 KO miceでは上昇しなかった。この結果はH2BがTLR4を介して炎症性サイトカインの上昇によりRGCの細胞死を惹起していることが証明された。次に我々は細胞外HistoneH2Bが網膜神経節細胞死を起こすか否か検討した。Wild type miceの硝子体に5nMのHistoneH2Bを投与すると、投与後1週間で約30%の網膜神経節細胞死が生じることを確認した。一方TLR-4 knockout miceの硝子体にHistoneH2Bを投与しても殆ど細胞死が生じない。この結果はHistoneH2BがTLR-4のリガンドであり細胞死を誘因する分子であることが判明した。膜受容体蛋白であるToll like receptor4 (TLR4)は細胞死関連受容体として多くの細胞死に関わっている。そのリガンドとして多くの分子が報告されているが緑内障での主たる障害細胞である網膜神経節細胞の変性に関わるリガンドの報告は少ない。緑内障類似モデルとして視神経座滅を野生型マウス(C57BL/6)に施し、網膜神経節細胞採取後TLR4で免疫沈降し、その相互蛋白を質量分析(mass spectrometry; MS)し、Histone H2B (H2B)が検出された。この結果はH2BがTLR4のリガンドとして機能していることが示唆された。本結果からH2BはTLR4を介して網膜神経節細胞死が生じておりその経路は炎症性サイトカイン細胞死関連因子を介して生じていることが判明した。眼科炎症の評価としての評価としてHistoneH2B硝子体投与後のMCP-1 ICAM VCAM VEGFのmRNAレベルをReal time PCRを行い、また虚血の評価としてHIF1alphaのReal time PCRを行う。また蛍光眼底造影を行い網膜虚血の評価もする。ほぼ計画どおり実施できているが、HistoneH2bの細胞外基質内での評価が困難である。量が少ないのと細胞外基質のみ網膜から抽出することが困難であると考えられる。knockout miceの表現型に変異がなく購入も少数(6匹)で済んだため予想以上に費用がかからずに済んだ。HistoneH2B投与後TLR-4を介した細胞死の下流の機序について生化学的実験による追求を必要とする。虚血も関与しており虚血発生機序についても検討する必要がある。来年はHistoneH2Bのヘテロマウスを飼育し、より一層研究の核心に迫る予定である。その作成、飼育費用に使用する予定である。knock out miceの飼育の運用費用が予想より低額で行われた。細胞外基質採取が成功せずHistoneH2BのElisaのkitを購入していない。Plasmid作成が順調にいき、試薬の追加購入の必要性がなかった。今後TLR-4を介した細胞死の下流を生化学的実験にて証明する。また可能ならHistoneH2Bヘテロマウスを用い実験を試みたい。