hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フィトクロム光変換に伴うアポ蛋白質の立体構造変化の単クローン坑体を用いた解析

1.測定原理及び装置の開発。Prを角度0度の偏光で励起し、Pfrを誘導した場合、Pr-Pfr間の遷移能率方向がω異なるとすると、励起光と平行並びに直行方向のPfrの吸光度比は以下の関係にある(浜口私信)。そこで、分光光度計の測定光路に偏光角を90度変えられる偏光板を設置し、4種類の単クーロン抗体でセファロースに固定したPrに赤色偏光を異なる時間照射し、励起偏光と平行並びに直行する方向でのPfrの730nmにおける吸光度比を測定した。つぎに、この【A_(9θ)】/【A_θ】の値から、予め計算しておいた変換表を用いてωを求めた。2.異なる単クローン抗体で固定した場合の遷移能率変化。フィトクロムの発色団の結合部位に比較的近い部分に識別域を持つと考えられる単クローン抗体mAP-6(Nagatani et al.1984)でフィトクロムを固定した場合、吸光度比は0.83となり、遷移能率は約49度異なる。発色団結合部位とC端の中間に識別域を持つと考えられるmAP-1では、吸光度比は0.98で54度,C端に近いmAP-5では1.00で55度,逆にN端側のmAP-10では1.01で55度となった。これらの結果は、発色団の軸を基準にしてアポタンパク質の構造を考えた場合、PrからPfrへの光変換に伴い、タンパク質は約50度程変化し、かつタンパク質内部では場所による相対位置の変化は数度程度にしかすぎないことを示唆するようにも見えるが、mAP-1,5,10の示す吸光度比はいずれも1に近く、フィトクロムはセファロースにくっついてはいても、歳差運動等は完全には止まって居なかった可能性も考えられる。従来の研究においても、抗体で固定した場合、フィトクロム分子の自由運動がどの程度抑えられていたかの検討は全くなされておらず、従来言われているPr-Pfr間で約30度という値も、今後検討し直すことが、必要と思われる。
誘導および構造異方性を考慮した土の構成モデルとその応用

実際地盤は程度の大小はあるものの必ず異方性がある。一方、地盤材料の構成式の多くはその定式化の容易さと客観性を保障するために等方性を仮定している場合が多い。本研究ではまず砂および粘土の異方性について実験結果に基づいて検討し、砂地盤の堆積過程でできる異方性は応力の負荷を受けてもその異方的性質があまり変化しない固有異方性であるのに対し、粘土地盤の異方性は応力の負荷によってその程度が変化する応力誘導異方性が中心的役割をはたしていることを示した。次に、従来の粘土や砂の構成モデル(等方性土に対するモデル)にこれら2つの異方性を客観性を失うことなく導入する方法を提案した。まず、誘導異方性については、通常の応力空間でなく応力比空間で移動硬化則を導入することにより、せん断履歴により異方性が発達し圧縮履歴では異方性が発達しない特性を構成モデルの中で表現可能とした。固有異方性については、構造異方性テンソルを新たに導入し、この異方性テンソルを使って応力比を修正することにより応力履歴によらない異方性をモデルに導入した。これらの異方性を考慮できるモデルを使って、異方性を有する砂や粘土の三軸圧縮、伸張、三主応力制御試験等の解析を行い実測値と比較することによりその妥当性を検証した。また、有限要素プログラムにこの異方性モデルを組み込み異方性の考慮の仕方が実際地盤の変形・破壊挙動におよぼす影響についても言及した。1)すでに提案している空間滑動面に基づく修正応力t_<ij>の考慮からt_<ij>に基づいた応力比テンソルx_<ij>を定義し、砂の等方硬化モデルの移動硬化モデルへの拡張を行っている。粘土の等方硬化モデル(t_<ij>-clay model)に対しても、応力比テンソルx_<ij>を適用し、せん断(応力比の変化)に対しては移動硬化的な、圧密(平均応力の変化)に対しては等方硬化的な土の挙動を説明できるモデルを開発した。2)さらに、土の構造異方性を表す異方性テンソルb_<ij>を新たに定義し、この異方性テンソルを応力比テンソルの中に導入することにより、砂や粘土の移動硬化モデルを構造異方性を有する土にも適用可能なモデルに拡張した。3)構造異方性を有する砂や粘土の三軸試験、3主応力制御試験および平面ひずみ試験結果と提案モデルによる解析結果の比較より、3次元任意応力下でのモデルの適用性を要素レベルで検討した。また、粘土の異方性は応力誘導異方性としてほぼその挙動が説明可能であり、砂の異方性は固有異方性として説明できることを示した。4)粘塑性理論と組み合わせ、時間硬化特性も考慮した異方性粘土の弾・粘塑性モデルに拡張した。そして、切り出し角度を変えた自然堆積粘土の三軸試験、平面ひずみ試験および中空ねじりせん断試験結果に基づいて、自然堆積粘土の異方性の評価法を検討し、構成モデルの適用性について調ベた。一方、地盤材料の構成式の多くはその定式化の容易さと客観性を保護するために等方性を仮定している場合が多い。

固有異方性については、構造異方性テンソルを新たに導入し、この異方性テンソルを使って応力比を修正することにより応力履歴によらない異方性をモデルに導入した。これらの異方性を考慮できるモデルを使って、異方性を有する砂や粘土の三軸圧縮、伸張、三主応力制御試験等の解析を行い実測値と比較することによりその妥当性を検証した。また、有限要素プログラムにこの異方性モデルを組み込み異方性の考慮の仕方が実際地盤の変形・破壊挙動におよぼす影響についても言及した。
可視及び熱赤外衛星画像に見られる表層海況変動に対する低次生物生産過程の応答

NASAーゴダ-ドスペ-スフライトセンタ-で開発されたPCーSEAPAKシステムを導入し,NIMBUS7ーCZCS画像を処理した.日本近海の良好な画像約340シ-ンのうちおよそ40シ-ンを収集し,光磁気ディスクファイルとして保管した.標題研究課題のモデルケ-スとして,本年度は伊豆諸島海域の局地性湧昇域を取り上げて,1986年に実施した現場観測の結果を解析し,1982年のCZCSの可視,熱赤外画像と比較検討した.現場観測の結果からは,伊豆諸島の局地性湧昇は黒潮あるいはそれに付随する強流が島回りの地形の影響によって引き起こす乱れによる上下混合と考えられること,表層水の水塊は黒潮フロントから沿岸よりの表層水と,亜表層の亜熱帯モ-ド水との混合で説明できることが明かになった.表面海水中の懸濁有機粒子のC/N比,炭素一窒素安定同位体比を指標とすると湧昇[混合]水中の植物プランクトンは下層から輸送された栄養塩類を活発に取り込んで成育していることがわかった.表層に現れた湧昇[混合]水塊は直ちに回りの表層水と混合して,周辺全体の生物生産に寄与しているが,まれに水平混合よりは湧昇水塊内の生物生産が卓越する場合があることが明かになった.CZCSの可視,熱赤外画像から植物色素濃度,表層水温の画像を作成し比較した結果は両者のパタ-ンは一致する場合と,しない場合があり,これは表層水の混合の度合の違いによって説明されると考えられた.とくに黒潮が伊豆諸島を越えた東側で高温水域で高い植物色素濃度域が認められたことは,現場観測の結果とよく対応していることがあきらかになった.NASAーゴダ-ドスペ-スフライトセンタ-で開発されたPCーSEAPAKシステムを導入し,NIMBUS7ーCZCS画像を処理した.日本近海の良好な画像約340シ-ンのうちおよそ40シ-ンを収集し,光磁気ディスクファイルとして保管した.標題研究課題のモデルケ-スとして,本年度は伊豆諸島海域の局地性湧昇域を取り上げて,1986年に実施した現場観測の結果を解析し,1982年のCZCSの可視,熱赤外画像と比較検討した.現場観測の結果からは,伊豆諸島の局地性湧昇は黒潮あるいはそれに付随する強流が島回りの地形の影響によって引き起こす乱れによる上下混合と考えられること,表層水の水塊は黒潮フロントから沿岸よりの表層水と,亜表層の亜熱帯モ-ド水との混合で説明できることが明かになった.表面海水中の懸濁有機粒子のC/N比,炭素一窒素安定同位体比を指標とすると湧昇[混合]水中の植物プランクトンは下層から輸送された栄養塩類を活発に取り込んで成育していることがわかった.表層に現れた湧昇[混合]水塊は直ちに回りの表層水と混合して,周辺全体の生物生産に寄与しているが,まれに水平混合よりは湧昇水塊内の生物生産が卓越する場合があることが明かになった.CZCSの可視,熱赤外画像から植物色素濃度,表層水温の画像を作成し比較した結果は両者のパタ-ンは一致する場合と,しない場合があり,これは表層水の混合の度合の違いによって説明されると考えられた.とくに黒潮が伊豆諸島を越えた東側で高温水域で高い植物色素濃度域が認められたことは,現場観測の結果とよく対応していることがあきらかになった.
映画フィルムの長期保存のための環境調査―劣化フィルムから発生する汚染ガスの測定―

映画フィルムは適切な環境下で保存する100年以上の耐久性があるが、劣悪な環境では数年で加水分解が始まり加速的に劣化が進む。適切な環境とは温度や湿度が管理され、フィルムに影響を与える有害ガスが存在しない状態である。さらに、映画フィルムの場合は基材である硝酸セルロースや酢酸セルロース自体が劣化によって有害ガスを発するため、それらを低濃度に維持管理する必要がある。しかし、映画保存の分野では温度や湿度の管理は行われていても、有害ガスの対策は十分ではないのが現状である。本研究は保存環境中の有害ガス濃度を測定し、映画フィルムの長期保存に適した環境整備のための基盤づくりを行うことが目的である。調査は映画フィルムを保存する博物館・美術館、研究機関等を対象として、各保存庫において温度、湿度、有害ガスを測定した。本研究により、国内の映画フィルム保存機関6箇所と海外の機関2箇所の計8機関の保存庫について調査を実施することができた。調査後は「環境測定結果」を作成し、各機関へ報告した。報告内容は測定結果とともに、環境改善のための提案を行った。公的な保存機関では有害ガスの濃度が検知下限以下、もしくは極めて低濃度であり、専用の空調設備による効果が高いことが分かった。一方、専用設備のない機関においては文化財保存推奨値(東京国立博物館空気汚染物質濃度指針50ppb)の100倍を超える高濃度のガスが滞留しているケースもあった。このような機関は保存のための環境整備に十分な費用を確保することが困難であるため、フィルムケース内にガス吸着剤を用いるなど、環境整備よりフィルム個々の保護を行うことを提案した。本研究により保存環境を明らかにし、機関の情勢に沿った環境改善を提案することで映画フィルムを長期保存する環境整備に繋がることが明らかになった。
ホヤ胚の表皮細胞分化を決定する転写制御因子の解析

ホヤのオタマジャクシ幼生の発生にともなって、正確に800個の表皮細胞が分化する。その細胞系譜は完全に解明されており、また予定表皮細胞は高い自律分化能を保待していることから、ホヤ胚の表皮細胞分化は内在的遺伝子プログラムにそった分化決定機構を分子生物学的に解析するための優れた研究系と考えらる。そこで、表皮特異的遺伝子の解析および内在的細胞質因子の解析を通してこの問題にアプロ-チした。1.表皮細胞特異的遺伝子の単離:卵割を連続的に阻害されたマボヤの受精卵は表皮細胞の分化形質のみを発現することが知られていた。そこで卵割阻害受精卵のcDNAライブラリ-を作り、受精卵cDNAプロ-ブとのディファレンシィアル・スクリ-ニングより卵割阻害受精卵特異的cDNAクロ-ンを20個得た。これを解析したところ少くとも8個は正常胚の表皮細胞にのみ特異的に発現する遺伝子に相当するものであることが分かった。さらにこれら8つの遺伝子の時間発現パタ-ンを調べたところ、(1)嚢胚期に発現し変態とともに停止する、(2)嚢胚期に発現し変態後も発現し続ける、(3)未受精卵からわずかに転写産物が存在し嚢胚期に転写産物は急激に増加し変態後消失する、(4)未受精卵から存在し嚢胚期に増加し変態後も存続する、の4つのパタ-ンに分けられることがわかった。現在これら8つのcDNAの塩基配列の決定を急ぐとともに、ゲノムDNA単離の準備を進めている。2.内在的因子の解析:表皮細胞分化の決定に関わる因子と卵核胞物質との関係が示唆されている。そこで卵核胞物質に対するモノクロ-ナル抗体を作製したところ、3つの抗体クロ-ンが得られた。その中の一つのcDNAを単離・解析したところ、N1と呼ばれるヒストン結合能をもった核タンパク質であることがわかった。現在さらに抗体のレパ-トリ-を広げるべく研究を続けている。
学習履歴データによるラーニング・エージェントを搭載した知的LMSの開発

本研究では,学習履歴ログ・データベースから,コンテンツに関する教材知識を習得して,動機づけメッセージを自動生成するエージェントを搭載した知的LMSを開発した.本システムの特徴は以下の通りである.1)エージェントが決定木モデルにより学習者モデルを自動生成する.2)エージェントが学習者モデルおよび学習者の現在の学習履歴データを用いて,学習者の最終状態を予測する.そのためにデータベースに蓄積されるデータ量の増加に伴い,生成される学習者モデルはより正確になる.3)エージェントは学習者の学習過程をデータベース中の優秀な成績を残した学習者の学習過程と比較,分析し,学習者に適応的なメッセージを生成する.システムを使用した講義と使用しなかった講義との比較で,システムの有効性が示された.本研究では,学習履歴ログ・データベースから,コンテンツに関する教材知識を習得して,動機づけメッセージを自動生成するエージェントを搭載した知的LMSを開発した.本システムの特徴は以下の通りである.1)エージェントが決定木モデルにより学習者モデルを自動生成する.2)エージェントが学習者モデルおよび学習者の現在の学習履歴データを用いて,学習者の最終状態を予測する.そのためにデータベースに蓄積されるデータ量の増加に伴い,生成される学習者モデルはより正確になる.3)エージェントは学習者の学習過程をデータベース中の優秀な成績を残した学習者の学習過程と比較,分析し,学習者に適応的なメッセージを生成する.システムを使用した講義と使用しなかった講義との比較で,システムの有効性が示された.最先端の情報科学のビジネス応用分野では、機械学習(マシンラーニング)技術を中心としたマイニング技術をWeb上で得られる顧客の履歴データに適用し、商品推薦や顧客のニーズを推論し、適応的にWebページを選択提示するようなWeb Intelligenceシステムが近年、注目されている。これらのシステムは、膨大な顧客のWeb閲覧履歴データや顧客が提供する情報を集積して集合知として、また個人に還元する、Web2.0における知識循環型システムの典型例でもある。また、このように動的(dynamic)に蓄積される履歴データより機械学習(マシンラーニング)技術によって学習を行っていくサービスプログラムを一般に"ラーニング・エージェント(Learning Agent)"と呼ぶ。本研究では、ラーニング・エージェント技術をeラーニングに適用し、膨大な学習履歴データを用いて学習者の様々な活動を動的に支援する方法の開発とそれらを搭載したLMSの開発を行った。本研究は、学習履歴ログ・データべースから、コンテンツに関する教材知識を習得して、自動的に動機づけメッセージを生成するエージェントを提案する。このシステムのユニークな特徴は以下の通りである:エージェントは、決定木モデルの適用により学習者モデルを自動生成する。エージェントは学習者モデルおよびその人の現在の学習履歴ログデータを使用して、学習者の最終状態(1.不合格、2.放棄、3.合格、4.優秀)を予測する。データべースに蓄積されるデータ量の増加に伴い、生成される学習者モデルはより正確になる。更に、エージェントは学習者の学習過程をデータべース中の優れた学習者の学習過程と比較し、学習者の学習過程を分析し、学習者に適応した教育的メッセージを生成する。システムを使用した講義と使用しなかった講義との比較で、システムの有効性が示された。
希ガス同位体を用いた変動地形が明瞭でない活断層調査法の構築

東北地方太平洋沖地震によって誘発されたと考えられる活断層の周辺において,地下水等を採取し,主成分組成,水素・酸素同位体組成および溶存ガス中の希ガス同位体組成の定量を行う。その結果,主震の震源近傍では,地震後に3He/4He比の若干の増加が,震源から数十km以上離れた地域では,3He/4He比が若干減少する傾向が認められた。このことは,震源近傍では断層活動によって地下深部のマントル起源のヘリウムの上昇が,震源から離れた地域では,揺れによって岩石中の微小割れ目から地殻起源のヘリウムが地下水に付加されたと考えられる。また,希ガス同位体は変動地形の明瞭でない活断層の調査に有効であることが示唆された。本研究では,2011年東北地方太平洋沖地震で誘発された活断層を事例に,内陸地震の前後に断層から放出された揮発性物質の主成分や希ガス同位体組成の違いを世界で初めて明らかにする。また,地形・地質学的手法や地球物理学的手法等では発見が困難であった低活動性の断層や未成熟の断層等といった変動地形が明瞭でない活断層を認定するため,上記の知見を踏まえつつ,地下水中の溶存ガスの希ガス同位体組成を指標とした新たな活断層調査法を実用化することを目指している。平成25年度は,2011年3月11日以降,地震活動が活発化した横手盆地東縁断層周辺において,遊離ガスまたは地下水中の溶存ガスの採取を行い,主成分ガスおよびヘリウム,ネオンの同位体組成の測定を実施した。また,地下水中の酸素・水素同位体の測定も併せて実施した。その結果,断層周辺には第四紀火山等のマントル起源ヘリウムの供給系は存在していないにも係らず,島弧の火山ガスに比べて高いヘリウム同位体比(3He/4He比)を示すことが明らかになった。これらのことは東北地方の脊梁山地の形成に寄与する逆断層がマントル起源ヘリウムの供給系になっている可能性を示唆する。平成24年度は,2011年3月12日の長野県・新潟県境付近の地震(M6.7),同4月11日の福島県浜通りの地震(M7.0),同6月30日の長野県中部の地震(M5.4)に関連する十日町断層,湯ノ岳断層,井戸沢断層,牛伏寺断層等の周辺において,これまでヘリウム同位体比の報告がある坑井からの遊離ガスまたは地下水中の溶存ガスの採取を行い,主成分ガスおよびヘリウム,ネオンの同位体組成の測定を実施した。その結果,地震前後(断層活動の前後)に比べて十日町断層の周辺ではヘリウム同位体比はやや低下するのに対して,牛伏寺断層周辺では同位体比の上昇が認められた。湯ノ岳断層,井戸沢断層ではこれまでに測定されたヘリウム同位体比のデータが少ないものの,地震前後に大きな変化は認められなかった。ヘリウム同位体比が上昇する原因として,断層を通じたマントル起源ヘリウムの地下水への混入が,低下する原因として地殻浅所の岩石中の微小な割れ目の形成に伴う地殻起源ヘリウムの付加が考えられる。しかしながら,地震前後のヘリウム同位体比の変化は,概ね10%以下であり,ラドン,ヘリウム等の揮発性物質の非定常放出は小さいものと考えられる。本研究では3年間の研究期間において,東北地方太平洋沖地震によって誘発されたと考えられる活断層(十日町断層,湯ノ岳断層,井戸沢断層,牛伏寺断層等)の周辺において,地下水等を採取し,主成分組成,水素・酸素同位体組成(δD,δ18O)および溶存ガス中の希ガス同位体組成(He,Ne等)の定量を行う。その上で,特にヘリウム同位体比(3He/4He比)に着目し,断層周辺の空間的分布の特徴や地震発生の前後の経時変化を明らかにする。また,天水(大気)や基盤岩に由来するヘリウムの影響を考慮した上で,活断層周辺でのマントル起源ヘリウムの地殻内の輸送プロセスに係るモデルを構築するとともに,希ガス同位体を指標とした活断層の地球化学的な調査法の実用化を図ることを目標とする。

今回の試料の採取・分析によって,十日町断層および牛伏寺断層では,地震前後の化学組成等に関するデータを多く取得することができた。その結果,主震の震源近傍では,地震後に3He/4He比の若干の増加が,震源から数十km以上離れた地域では,3He/4He比が若干減少する傾向が認められた。このことは,震源近傍では断層活動によって地下深部のマントル起源のヘリウムの上昇が,震源から離れた地域では,揺れによって岩石中の微小割れ目から地殻起源のヘリウムが地下水に付加されたことが示唆される。しかしながら,牛伏寺断層や十日町断層のような活断層近傍では高い3He/4He比が観測されること,地震の前後に顕著な増加,減少が認められないことから,特に変動地形が明瞭でない活断層の調査法として,希ガス同位体を指標とする地球化学的アプローチは有効であると考えられる。自然災害科学2011年東北地方太平洋沖地震以降に地震活動が活発化した活断層周辺において地震前後のデータを得ることができた。2011年東北地方太平洋沖地震以降に発生した3つの規模の大きい内陸地震について,地震を引き起こしたと考えられる断層周辺において地震前後のデータを得ることができた。今後は,福島県会津山形県置賜地方の群発地震域といった3月11日以降に地震活動が活発化した地域について試料の採取・分析を行い,データの蓄積を図る。また,ヘリウム同位体比の時間・空間分野に加えて地球物理学的データ(地震波速度構造,比抵抗構造等)を考慮しつつ,断層周辺におけるマントル起源ヘリウムの輸送プロセスのモデル化を試みる。今後は,横手盆地東縁,会津盆地西緑等といった3月11日以降に地震活動が活発化した地域について試料の採取・分析を行い,データの蓄積を図る。ヘリウム同位体等の分析数量が当初計画よりも少なくなったので当該年度について予定額と異なった。分析に必要な銅ガスケット,チタンゲッター管等の購入費として充当する。設備備品費:希ガス質量分析装置の維持に係る真空ポンプ,Ti-Zrゲッター用ヒーター等を購入する。消耗品費:試料を採取するためのサンプリング容器等のほか,分析に係る実験器具等に充当する。旅費:米国地球物理学連合等の国際会議に参加して,研究成果の発表や最新の学術的な動向に係る情報を収集する。
SQUIDピコボルトメータと冷却コイルを用いた走査形非破壊検査プローブの開発

本研究では液体窒素温度に冷却した銅検出コイルとSQUIDピコボルトメータを組み合わせることにより、高感度でかつ地磁気中での走査を可能とする非破壊検査プローブを開発した。また、この走査形検出プローブを用いて、材料中の磁気不純物や金属中の微小欠陥からの信号磁界の2次元マップを測定することにより、信号源の3次元的な位置推定を行った。得られた主な結果は以下の通りである。1.SQUIDピコボルトメータと走査形非破壊検査プローブの改良冷却コイルと組み合わせたSQUIDピコボルトメータの雑音特性を改善し、非破壊検査プローブの検出感度を高度化した。また、種々の形状の検出コイルと磁界印加コイル及び補償コイルの組み合わせの最適化を図り、1mTの励起磁界中でpTからnTの微小な信号磁界の計測を可能とした。これにより、非破壊検査装置としての性能を大幅に改善した。さらに、本プローブの周波数特性を明らかにし、地磁気等の低周波成分の効果的な除去法を開発した。2.非破壊検査装置の改良と地磁気中での走査性の実証試作した非破壊検査装置を用いて、材料中の磁気不純物の検出実験を行い、30mmの深さにある重さ50μgの微量な磁気不純物の検出が可能であることを示した。この場合の信号磁界は数十pT程度であった。また、得られた信号磁界の2次元マップは解析結果とよく一致することを示した。さらに、実験結果と解析結果を比較する事により不純物の3次元的な位置が精度良く推定できることを示した。超伝導を利用したSQUIDは超高感度な磁気センサとして知られているおり、材料の劣化検査や診断を高精度に行うためのSQUID非破壊検査装置の開発研究が行われている。しかしながら、SQUIDセンサには地磁気の影響を受けやすいという問題があり、実用化の際の大きな障害となっている。本研究では、液体窒素温度に冷却した検出コイルとSQUIDピコボルトメータを組み合わせることにより、高感度でかつ地磁気中での走査を可能とする非破壊検査プローブを開発することを目的としている。本年度の成果の概要を以下に記す。(1)走査形非破壊検査プローブの開発液体窒素温度に冷却した検出コイルと高温超伝導を用いたSQUIDピコボルトメータを組み合わせた走査形非破壊検査プローブを開発したコイルを液体窒素温度に冷却することにより熱雑音を大幅に減少させ、冷却コイルからの微小電圧をSQUIDピコボルトメータで検出することにより、検査プローブの高感度化を達成した。また、本プローブの周波数特性を調べ、地磁気等の低周波成分が除去出来ることを示し、地磁気中での走査を可能とした。(2)非破壊検査装置の試作開発した走査形の検査プローブに磁界印加コイルと補償コイルを組み合わせて、金属中の微小欠陥を検出する非破壊検査装置を試作した検査プローブを地磁気中で2次元的に走査することにより、地磁気中でも性能の劣化なしに動作し、欠陥からの信号磁界のマッピングが可能であることを示した。また、得られた磁界マッピングから欠陥の位置を推定する方法を開発した。
渇水リスク農業地域における持続可能な流域地下水ハイブリッド再利用システムの構築

多くの水資源を使用する渇水農業地域において肥料成分に富む地下水を農業に再利用する効率的・節水型の流域地下水管理システムの構築を目的とした。瀬戸内島嶼果樹園流域において,農業試験地及び流域試験地を設置し現場スケールでのシステム構築とその評価を行った結果,農地での肥料散布量が1割から4割削減でき,窒素溶脱量も導入前と比較して約4割減少したことが明らかになった。さらに,流域スケールで富栄養成分蓄積量が約40年利用可能で,水量も現在の利用量で持続可能であることが確認できた。今後詳細な温室効果ガス放出評価は必要であるが,本システムの環境汚染及び持続的農業という点での有効性が示唆された。1)農業流域での富栄養地下水再利用システムの現地検証:1再利用システムの農地実証試験地には,申請者らの従来の成果が多くある広島県尾道市(生口島)果樹園流域に,住民,JA,市,広島県の協力のもと,“節水型灌水システム"(近畿中国四国農業研究センター, 2003)を設置した.試験地は約10a程度,海岸から約1km内陸側の上流域となったが,富栄養地下水が豊富にある中流域から揚水することとした.試験地には,深度0.6mまで土壌水分モニター装置(備品)も設置した.次年度から本格的な試験を開始する予定である.2流域スケールでの実証試験については,従来の対象流域で既に観測井が8本掘削されている試験流域とし,追加で3本(10,20,40m)の観測井を掘削し,高解像度の水位・水質のモニターを開始した.土壌水・土壌蓄積量,地下水及び大気へのN2Oガスフラックスの定期的なモニタリング体制を構築した.特にN2Oガスについては水中での溶存量も計測した.2)モデル解析による富栄養地下水再利用システム効果の検証:1従来の観測情報をもとに,準分布型物理モデル(SWAT)を用いて地下水涵養量を推定した.また,その地下水涵養量をインプットデータとして使用して,一次元水・栄養塩輸送モデル(HYDRUS-1D)で解析を行い,計測された地下水位変動で検証まで完了した.その上で,本解析結果を検討したところ,流域の主たる地下水涵養域は標高100m以下の緩傾斜部であり,多くは地下水浅部を流動することが確認できた.3)持続可能性の定量的評価:1流域地下水の持続可能な利用の検討のため,現在の地下水利用状況を把握することを試みた.農業用地下水利用形態の異なる3つの集落を対象として,各100戸程度でアンケート調査を実施した.都市部に比べて多くの地下水利用の実態が明らかになった.農業利用との共生が課題として挙げられた.1)農業流域での富栄養地下水再利用システムの現地検証:1広島県尾道市(生口島)の傾斜地果樹園に“節水型灌水(マルドリ型)システム"を設置したマルドリ試験区と慣行の施肥量・灌水方法による対照区を設置し(約8 a)、土壌水分、溶脱窒素量の計測を行った。マルドリ区の施肥窒素量は17.8 kg/10a(対照区の6割;液肥)とし、そのうち約20%を水源(地下水)の溶存窒素(濃度が約20mg/L)で代替できた。土中埋設イオン交換樹脂により施肥窒素の溶脱率を推定した結果、50cm層への窒素溶脱率は対照区で約20%であるのに対して、マルドリ区で2.6%と非常に小さいことが明らかとなった。2流域スケールでの実証試験については,高解像度の水位・水質のモニターを行った結果、地下水中での溶存窒素が斜面中流域においては希釈の影響を受けるものの安定しているのに対して、下流部では希釈および脱窒の季節変化に及ぼす効果を確認し、さらにそれにともなうN2Oガス濃度の大きな変動を明らかにした。2)モデル解析による富栄養地下水再利用システム効果の検証:1昨年から継続して従来の観測情報をもとにSWATモデルおよびHYDRUS-1Dモデル解析を行い、流域水収支及び地下水涵養量を見積もった。解析の結果、平均で降水量の4割程度の地下水涵養量と10年間の年々変動を確認できた。3)持続可能性の定量的評価:1前年のヒアリング調査に加えて、慣行栽培体系(従来型)と節水型灌漑システム(マルドリ型)を導入した栽培体系について、LCA(ライフサイクルアセスメント)解析による環境負荷評価を行った。その結果、温室効果ガス排出量では、慣行型に比べてマルドリ型で資材による温室効果ガス排出の影響で1.15倍となったが、富栄養化インパクトは同程度であった。生産コストではマルドリ型導入によって従来型に比べて10aあたり年間約8.3万円増加し約47%の増加と見積もられた。1)農業流域での富栄養地下水再利用システムの現地検証:1再利用システムの農地実証試験は,広島県尾道市(生口島)果樹園流域に,住民,JA,市,広島県の協力のもと“節水型灌水システム"(近畿中国四国農業研究センター, 2003)を設置し行われた.試験地は約10a程度の上流域で,富栄養地下水が豊富にある中流域から揚水し実施した.試験の結果、3割から5割の減肥効果が確認でき、同時に環境影響(窒素溶脱)も小さいことが明らかになった.

2流域スケールでの実証試験では,従来の観測井8本に追加で3本(10,20,40m)の観測井を設置し,高解像度の水位・水質のモニター(水圧変動、土壌水・土壌蓄積量,同位体変動、地下水及び大気へのN2Oガスフラックスなど)を行った.その結果,富栄養地下水の蓄積量は40年分あり再利用が十分に可能であることが確認できた。一方で、下流域では季節的に水位の低下時期(主に冬季)に還元傾向にともない脱窒によるN2O濃度の急激な上昇というリスクが確認された.2)モデル解析による富栄養地下水再利用システム効果の検証:1従来の観測情報をもとに,準分布型物理モデル(SWAT)を用いて地下水涵養量を推定した.また,その地下水涵養量をインプットデータとして使用して,一次元水・栄養塩輸送モデル(HYDRUS-1D)で解析を行い,計測された地下水位変動で検証した.その結果,流域の地下水涵養量は年間400mm程度であることが確認できた.3)持続可能性の定量的評価:流域地下水の利用状況について,農業地下水利用形態の異なる3つの集落で,各100戸程度のアンケート調査を実施した.都市部に比べて多くの地下水利用の実態が明らかになり,現在でも地下水涵養量を上回る使用ではなく,さらに節水型のシステムに転換することでより持続性の高い安定的な農業へと進化することが示唆された.多くの水資源を使用する渇水農業地域において肥料成分に富む地下水を農業に再利用する効率的・節水型の流域地下水管理システムの構築を目的とした。瀬戸内島嶼果樹園流域において,農業試験地及び流域試験地を設置し現場スケールでのシステム構築とその評価を行った結果,農地での肥料散布量が1割から4割削減でき,窒素溶脱量も導入前と比較して約4割減少したことが明らかになった。さらに,流域スケールで富栄養成分蓄積量が約40年利用可能で,水量も現在の利用量で持続可能であることが確認できた。今後詳細な温室効果ガス放出評価は必要であるが,本システムの環境汚染及び持続的農業という点での有効性が示唆された。1)代表者、分担者、連携者、協力者に至るまで、個々のエフォートが十分に投入された結果であると考える。2)あわせて、2014年度に5回の研究会を実施し、すべてに外部(共同研究者以外)の研究者を招聘し、4回は他の研究会と共催で実施し、常に情報収集と外部評価に努めてきている点で、進捗状況も良好であると考えられる。3)他の科研プロジェクトとの連携も効率的な推進に寄与しているだろう。また、総合地球環境学研究所の栄養塩プロジェクト(代表:奥田)など他のプロジェクトとも連携している。27年度が最終年度であるため、記入しない。水文学1)個別の課題については、現在の研究計画に従って推進していく予定である。2)各課題の相互連携については、今年度も随時研究会を実施し推進していくとともに支援していく。また、研究会では外部研究者も招聘しながらプロジェクトの外部評価も受けながら生かしていく予定である。3)他の研究プロジェクトとも、積極的に連携していきながら、効率的な研究推進に努めていく。4)最終年ということで、公表については積極的に推進していくとともに、新たな概念の提案と今後の展開について取りまとめていく。2)あわせて、2013年度に8回の研究会を実施し、そのうち1回を除きすべてに外部(共同研究者以外)の研究者を招聘し、3回は他の研究会と共催で実施し、常に情報収集と外部評価に努めてきている点で、進捗状況も良好であると考えられる。
関節リウマチの新規シトルリン化自己抗原同定と抗CCP抗体の病因的意義に関する研究

抗CCP(環状シトルリン化抗体は関節リウマチ(RA)の診断マーカーや予後予測因子として有用な新規の自己抗体である。しかし、抗CCP抗体がリウマトイド関節炎の結果として産生される疾患標識マーカーであるのか、あるいはPeptidylarginine deiminses (PADIs)によるペプチドのシトルリン化修飾や抗CCP抗体の出現がRAの病態形成に関与するのかは明らかではない。これまでに抗シトルリン化ペプチド抗体の対応抗原としては、シトルリン化フィラグリン、シトルリン化フィブリノーゲン、シトルリン化ビメンチンが報告されている。しかし、RA特異的シトルリン化抗原についての詳細は不明な点が多い。本研究では、in vitroでシトルリン化した滑膜細胞ライセートやリコンビナントp53抗原あるいはフィブリノーゲン由来ペプチド(アルギニンをシトルリンに置換)を用いて、新規の抗シトルリン化ペプチド抗体アッセイ系を作成した。これらの新規抗シトルリン化ペプチド抗体は感度の点では既存の抗CCP抗体に及ばなかったが、その反応パターンによりRA患者を分類することが可能であった。また、RA関節液からプロタミン結合分画ペプチドとしてシトルリン化抗原を粗精製することが可能であった。さらに、抗シトルリン化フィブリノーゲンに対するモノクローナル抗体を用いてRA関節液特異的にシトルリン化フィブリノーゲンを同定・定量化した。今後、これらの新規抗シトルリン化ペプチド抗体やシトルリン化抗原の研究を進めることにより、関節リウマチの病態解明(生物学的製剤への効果予測含む)に役立つものと期待される。抗CCP(Cyclic citrullinated peptide)抗体をはじめ、シトルリン残基を含むペプチドに対する抗体は関節リウマチ(RA)に特異性の高い血清マーカーであり、RAの診断や予後予測因子としての有用性が期待されている。今年度は新規抗シトルリン化ペプチド抗体アッセイ系を作成し、一連のシトルリン化抗原に対する反応パターンを検討した。in vitroでシトルリン化したdefensins、p53およびシトルリンを含むフィブリノゲン合成ペプチドについてRA患者血清との反応性を検討した。PADI2は5種類のdefensinsすべてを、PADI4はHD5とBD3をin vitroでシトルリン化したが、RA血清との反応性がシトルリン化により増幅されることはなかった。シトルリン化p53に対する抗体はおよそ1/3のRA血清で検出された。シトルリンを含むフィブリノゲンペプチドとの反応パターンは多様であった。defensinはアルギニンを含む環状ペプチドであり、環状という点でCCPとの類似性が考えられたが、シトルリン化してもRA血清との反応は認められなかった。シトルリン化p53や個々のシトルリンを含むフィブリノゲンペプチドに対する抗体にちては有意な結果が得られたが、その陽性率は低かった。しかし、これらの自己抗体を組み合わせることでRA患者をいくつかのグループに分けることが可能と考えられ、今後RAの病態を考えるうえで有用である可能性がある。来年度は、抗CCP抗体あるいはシトルリン化自己抗原がRAの病態形成に関与しうるか否かに関して、抗CCP抗体投与あるいはシトルリン化自己抗原の免疫によりマウス関節炎モデルの経過が修飾されるか否か検討する。しかし、抗CCP抗体がリウマトイド関節炎の結果として産生される疾患標識マーカーであるのか、あるいはPeptidylarginihe deiminses(PADls)によるペプチドのシトルリシ化修飾や抗CCP抗体の出現がRAの病態形成に関与するのかは明らかではない。

本研究では、in vitroでシトルリン化した滑膜細胞ライセートやリゴンビナントp53抗原あるいはフィブリノーゲン由来ペプヂド(アルギニンをシトルリンに置換)を用いて、新規の抗シトルリン化ペプチド抗体アッセイ系を作成した。これらの新規抗シトルリン化ペプチド抗体は感度の点では既存の抗CCP抗体に及ばなかったが、その反応パターンによりRA患者を分類することが可能であった。また,RA関節液からプロタミン結合分画ペプチードとしてシトルリン化抗原を粗精製することが可能であった。さらに、抗シトルリン化フィブリノーゲンに対するモノクローナル抗体を用いてRA関節液特異的にシトルリン化フィブリノ一ゲンを同定・定量化した。今後、これらの新規抗シトルリン化ペプチド抗体やシトルリン化抗原の研究を進めることにより、関節リウマチの病態解明(生物学的製剤への効果予測含む)に役立つものと期待される。
CFDを用いた大動脈解離に対する新しい治療戦略の構築

本研究に際して、4D flow MRI解析ソフトを用いて、実臨床におけるB型大動脈解離における偽腔内の血流速、圧、剪断応力の分布を解析し、将来の拡大予測因子や、エントリー閉鎖後の再拡大の予測因子を解析を行っている。現在約20例の症例に対し、非侵襲的検査である4D flow MRI撮影を行い、その因子解析を継続中である。大動脈解離の発生には解剖学的に、胞状中膜壊死の関与が言われていたが、中膜の変性がその病態に深く関係していることが最近の研究で分かってきた。一方で、大動脈解離発症後の大動脈壁の経時的変化に関してはほとんど報告されていない。しかし、近年、大動脈解離に対するTEVARが行われるようになり、急性期と慢性期の大動脈解離に対するTEVAR後の形態的変化が指摘されるようになった。急性期と慢性期を比較すると、真腔の拡大かつ偽腔の退縮(Aortic remodeling)において、急性期にTEVARを施行したほうが、よりremodelingが起こりやすいと報告されている。ただ、このremodelingは形態的変化を取られているのみで、なぜこのような変化が起こるのかについては、検討されておらず、根本的な流体力学的検討は皆無である。また大動脈解離における流体力学的臨床研究は皆無に等しく、基礎的研究においてもモデル作成の困難さから少数の研究に留まっている。大動脈解離の発症が欧米と比較して3倍高率である本邦で、未だ確立された治療戦略がないことは大きな問題である。そこで根本的原因因子と考えられている流体力学的研究を行うことは極めて意義があると思われる。またB型大動脈解離における流体力学的解析を侵襲性のない4D flow MRI,4D-MDCTおよびCFDの技術を用いて解明し、遠隔期の偽腔の拡大を予測することは学術的に極めて重要で、独創的である。さらに、今後の同疾患の治療体系を変えうるという意味で臨床的意義も非常に高い。本研究において、現時点で慢性大動脈解離症例に対し、特にステントグラフト術前に血管造影を行った際に、偽腔造影を行い、さらに偽腔圧および真腔圧を計測している。また、現在5例の症例に対し、4D-flow MRI検査を施行し、その画像解析ならびにそこから得られる真腔圧および偽腔と、実臨床での血管造影の際に得られた結果のvalidateを行っている。大動脈解離における流体力学的臨床研究は皆無に等しく、基礎的研究においてもモデル作成の困難さから少数の研究に留まっている。今回の研究目的は、4D flow MRI,4D-MDCTからのデータを元にして、Stanford B型大動脈解離の血流速、圧および剪断応力の分布を非侵襲的に明らかにし、将来的な大動脈形態の変化を予測し、治療介入による変化をシミュレーションできるアルゴリズムを開発すること、しすてさらに開発したアルゴリズムを用いて、Stanford B型大動脈解離における遠隔期の瘤拡大を未然に予防する新しい治療技術および治療戦略を開発することである。現在、急性B型大動脈解離を発症し、降圧安静治療を行った患者および慢性期に入ったB型大動脈解離症例において、4Dflow MRIを撮影し、Cadioflow design社性の4D-flow MRI解析用ソフトを用いて、エントリーおよびステントグラフト術後のリエントリーを介した偽腔血流の流速、剪断応力を測定している。現在20例程度の症例にて、ステントグラフトの術前後において、将来的に偽腔が拡大する可能性のある因子を解析中である。現時点で、予定していた計画よりも進行は遅延しているが、今後は、可能であれば4DーMDCTを同様の症例に撮影していき、これらの因子を解析しつつ、瘤径の拡大と血流速度、圧、剪断応力の関係を解析し、瘤拡大因子を詳細に検討して、B型大動脈解離の至適治療介入時期を含めた新しい治療戦略を構築していくことを目的に、引き続き継続していく予定である。さらには今後、ブタを用いて解離性大動脈瘤モデルを作成し血管造影検査を行い大動脈解離が形成されていることを確認する。さらには大動脈解離作成後3日後に4D flow-MRIを撮影し、同日にブタを仰臥位にて鼠径部を切開。大腿動脈からカテーテルを挿入し、真腔および偽腔の圧の実測値を測定し、MRIの測定値とのvalidateを行う。また術後1ヶ月、3ヶ月において4D-MDCTを撮影し、大動脈形態の変化を測定する方針である。大動脈現時点では主に研究用消耗品を執行しており、動物購入しておらず、上記使用額となっている。
トランスグルタミナーゼを標的とした神経変性疾患の発症機構解明

蛋白質の架橋結合形成酵素であるトランスグルタミナーゼ(TGs)は,血液凝固や皮膚の角質化など,生体の維持に不可欠な機能を有している。しかしながら,中枢神経系におけるTGsの詳細な発現分布と各細胞における機能についてはあまり報告されていない。本研究では,グリア細胞におけるTGsの変化が,神経変性疾患の発症メカニズムに寄与する可能性を解明する。近年の研究で,神経細胞だけでなくグリア細胞が脳機能の維持に重要な働きをしていることは周知の事実となっており,本研究の成果から神経変性疾患の新規発症機構が解明されれば,新たな治療法開発につながると期待される。
エピジェネティック変異イネEpi-dlを用いた遺伝子発現制御機構の解明

課題担当者は、1個体内に矮性と正常の表現型がキメラ状に混在するイネ突然変異体Epi-d1を見いだし、この現象の解明に取り組んでいる。前年度までに、この不安定な表現型は第5染色体上のD1(三量体Gタンパクαサブユニット)遺伝子座のDNAメチル化状態とヒストン修飾が不安定に変化し、D1遺伝子発現を不安定にしていることに起因することを突き止めた。そこで、今年度はこのDNAおよびヒストン修飾の不安定性がどのようにして与えられているのかを検証した。最近、DNAメチル化やクロマチン状態を導く因子としてsmall RNAの関与が報告されている。このsmall RNAはリピート配列より発生し、そのリピート配列にDNAメチル化を付加し、ヘテロクロマチン化を誘導することが知られている。D1遺伝子の上流域には高度に保存されたリピート配列が存在し、また、この領域のDNAメチル化状態が不安定に変化していることからこの不安定性にはsmall RNAの関与を疑った。そこでポジショナルクローニングで特定した33.5kbの領域内に、30塩基のプローブを1塩基ずつずらして設計した超高密度タイリングアレイによるsmall RNAのスクリーニングを行った。野生型日本晴、Epi-d1の正常型、Epi-d1の矮性型からsmall RNAを精製し、蛍光標識してタイリングアレイにハイブリダイズしたところ、多数のsmall RNAを検出した。また、幾つかの領域で伽Epi-d1の矮性型が日本晴やEpi-d1の正常型に比べて高いsmall RNAシグナルを示した。この結果を受けてsmall RNAのノーザンハイブリダイゼーションによる発現解析を行ったところ、アレイで検出したsmall RNArシグナルはほぼ全てのプローブで検出することができたが、Epi-d1の矮性型に特異的に多く蓄積している様なsmall RNAは得られなかった。現在、抑制変異体を作出しEpi-d1における不安定なエピジェネティック制御に必須な因子の特定を試みている。課題担当者は、1個体内に矮性と正常の表現型がキメラ状に混在するイネ突然変異体Epi-d1を見いだした。この変異体の遺伝様式を詳細に調査した結果、矮性型から正常型、正常型から矮性型への両方向の変化が高頻度に起こるこれまで例のないエピジェネティック変異であることが明らかとなった。また、Epi-d1における表現型の不安定な変化は穂でもおこり、正常な形の種子と短く丸い種子とが混在したキメラ状の穂を形成する。このことはEpi-d1における表現型の変化が栄養生長期・生殖生長期の区別なく常に起こり続けていることを推測させる。本年度は、この不安定な表現型の変化をもたらす原因遺伝子の単離を目指して研究を行った。日本型イネであるEpi-d1にインド型亜種のカサラスを交配し、得られたF_1を自殖したF_2雑種集団10000個体を用いてポジショナルクローニングを行なった。その結果、第5染色体55cM付近33.5kb内に原因遺伝子が存在していることが明らかになった。この33.5kbの候補領域内には8.6kbの配列が3回同一方向に繰り返しているリピート配列と、D1(三量体Gタンパク質αサブユニットをコードしている)が存在した。そこでEpi-d1におけるD1遺伝子の発現解析を行なったところ、正常型ではD1が発現しているのに対し、矮性型ではその発現は抑制されていた。つまりEpi-d1において矮性型と正常型の変化を規定しているのはD1遺伝子であることが明らかになった。しかし、D1遺伝子内には塩基配列の変異はなく、何がこのD1遺伝子の不安定な発現を制御しているのかは未だ不明である。近年、エピジェネテックな遺伝子制御において、リピート配列の存在が転写制御に影響を及ぼすという研究が多数報告されており、Epi-d1において原因遺伝子の候補領域内に存在するリピート配列がD1遺伝子の発現に対して何らかの影響を与えている可能性を見いだした。今後このリピート配列の関与を詳細に解析する予定である。前年度までに、Epi-d1変異体の原因遺伝子の候補領域を第5染色体上の33.5kbに特定し、その領域内に8.6kbが同一方向に3回連続するリピート配列とD1(三量体Gタンパクαサブユニット)が座乗することを解明し、さらにこのD1遺伝子の発現が不安定に変化するエピジェネティック変異体であることを突き止めた。そこで今年度はこのD1遺伝子の不安定な発現を制御する因子の解明を目指して研究を行った。最近、エピジェネティックな発現制御に関わる因子として、DNAのメチル化修飾、ヒストン修飾が報告されているためEpi-d1変異体におけるDNAメチル化及びヒストン修飾解析を行なった。DNAメチル化解析としてメチル化感受性酵素を用いてD1遺伝子座のサザンプロット解析を行なったところ、野生型イネとEpi-d1の正常部位では脱メチル化状態であるのに対し、矮性部位では高メチル化が検出された。この結果は、D1遺伝子の発現が抑制されている矮性部位ではD1遺伝子座のDNAが高メチル化していることを示し、Epi-d1変異体はD1遺伝子座のDNAメチル化状態が不安定に変化していることが明らかになった。さらにDNAメチル化と共に遺伝子発現制御の重要な因子であるヒストン修飾についてクロマチン免疫沈降法を用いて解析した。

遺伝子発現抑制状態の指標であるヒストンH3K9のメチル化抗体と、遺伝子発現状態の指標であるヒストンH3K9のアセチル化抗体を用いてD1遺伝子座のヒストン修飾を調べた結果、野生型イネとEpi-d1の正常型部位ではアセチル化されているのに対し、矮性部位ではメチル化されていることが明らかになった。この結果は、DNAのメチル化同様、矮性部位ではヒストンの修飾状態が遺伝子発現抑制型(ヘテロクロマチン)に変化していることを示し、Epi-d1はD1遺伝子座のクロマチン状態が不安定に変化していることも明らかになった。課題担当者は、1個体内に矮性と正常の表現型がキメラ状に混在するイネ突然変異体Epi-d1を見いだし、この現象の解明に取り組んでいる。前年度までに、この不安定な表現型は第5染色体上のD1(三量体Gタンパクαサブユニット)遺伝子座のDNAメチル化状態とヒストン修飾が不安定に変化し、D1遺伝子発現を不安定にしていることに起因することを突き止めた。そこで、今年度はこのDNAおよびヒストン修飾の不安定性がどのようにして与えられているのかを検証した。最近、DNAメチル化やクロマチン状態を導く因子としてsmall RNAの関与が報告されている。このsmall RNAはリピート配列より発生し、そのリピート配列にDNAメチル化を付加し、ヘテロクロマチン化を誘導することが知られている。D1遺伝子の上流域には高度に保存されたリピート配列が存在し、また、この領域のDNAメチル化状態が不安定に変化していることからこの不安定性にはsmall RNAの関与を疑った。そこでポジショナルクローニングで特定した33.5kbの領域内に、30塩基のプローブを1塩基ずつずらして設計した超高密度タイリングアレイによるsmall RNAのスクリーニングを行った。野生型日本晴、Epi-d1の正常型、Epi-d1の矮性型からsmall RNAを精製し、蛍光標識してタイリングアレイにハイブリダイズしたところ、多数のsmall RNAを検出した。また、幾つかの領域で伽Epi-d1の矮性型が日本晴やEpi-d1の正常型に比べて高いsmall RNAシグナルを示した。この結果を受けてsmall RNAのノーザンハイブリダイゼーションによる発現解析を行ったところ、アレイで検出したsmall RNArシグナルはほぼ全てのプローブで検出することができたが、Epi-d1の矮性型に特異的に多く蓄積している様なsmall RNAは得られなかった。現在、抑制変異体を作出しEpi-d1における不安定なエピジェネティック制御に必須な因子の特定を試みている。
異なるスケール間での界面運動の結合に基づく非理想面濡れのダイナミクスの記述

固体表面と液体表面のなす角である接触角は液体の濡れの指標としてもっとも重要なパラメータである.一般に濡れの先端である接触線が運動している際の接触角(動的接触角)は静止時の値(静止接触角)とは異なる値となる.理想的な平滑面上での動的接触角は理論的に求められているが,工学上重要となる不均一表面(凹凸や化学的不均一)での動的接触角については未だ汎用性のある理論モデルが構築されていない.本研究では人工的に表面に作られた微細な凹凸を持つ表面における接触線の挙動および接触角の特性について実験的に明らかにすることを目的とする.本年度は昨年度同様2次元の溝状の凹凸を持つ平面を対象としつつ精度(再現性)を向上させて傾向を明確にすることを第一目標とした.試料は昨年度と同じく,熱酸化膜付きSiウェハーを素材とし,フォトリソ・RIE工程からなるMEMS加工により300nm,幅1020μmの溝を掘ったものとした.今年度はRIEによる溝加工エッチングのあと,全面を再度ごく短時間エッチングする工程の追加により,凸部と凹部の差異のみでなく,試料間の差異も低減させることができた.一方,撮影条件については,新たにレーザーシート光学系のレンズを加えてシートの厚さおよび幅を最適化することにより,接触線近傍の明度が改善した.これらの改善後に得られたデータでは溝の間隔が狭ければ狭いほど,動的接触角は大きくなることが明らかとなった.また,データの取得と並行して応力バランスに基づいた界面形状の時間発展モデルを構築した.現在のところ,角部からの解放時における接触角の急速な低減部分のみであるが,初期の界面形状として実験で得られた形状を代入ことで,極めてよく実験結果を再現することがわかった.再現性が昨年度と比べ大幅に向上したことにより,間隔の影響の定量的な差異の検出や,基礎モデルの検証に耐えうるデータと取得できたため,概ね順調と判断した.構築したモデルと実験結果の差異が大きいのは接触線が固着している期間である.この期間の差異として考えられるものは溝角部の非直線性および溝幅が有限であることの効果が考えられる.前者はエッチングの際溝角部の一部が割れたりフォトリソグラフィでの転写のぼけによって引き起こされる揺らぎによるものと考えられる.このような切れ込みが存在する場合には切れ込みから流体が角部を容易に前進すると考えられる(解放時の接触角が減少する).これは角部の効果を変えていることになるので,角部の状態のコントロールをした試料を用いた測定を行う.また,溝幅が有限であることの影響にいては2018年度に行った接触線形状測定を改善し,接触線の形状の時間変化をより精度よく追跡することでこの溝幅の影響を明確にする.一般に固体面上を運動する液膜の先端部分の界面と固体面とが交差する「接触線」における界面の勾配角(接触角)は一般に接触線の移動速度の関数となる.接触角は界面の運動を記述する際の境界条件となることから,界面挙動を予測するうえで重要である.今年度はMEMS技術を用いて表面を加工した試料を作成し,試料上を移動する接触線の挙動および接触角の測定を行った.試料の加工形状は接触線(直線状を想定)に平行な溝状のものとし,溝の間隔やデューティー比を変えることで,接触角が短い周期で周期的に変動する際の巨視的界面形状の測定を行った.試料材料には熱酸化膜付Siウェハーを用いた.今回用いた熱酸化膜面は粗さがSi面に比べて大きいが,接触線が前進する際の動的接触角の最大値が90°程度以上となると測定が困難になることが想定されたため,相対的に濡れ性のよい熱酸化膜面を用いることとした.測定は,試料が平面状,かつ接触線も直線状であることから,試料液体に溶解させた蛍光剤(RhodamineB)をYAGレーザーで発光させ,液面わずか上方より撮影する方法で行った.また,溝のない試料(全体を均等にエッチングしたものおよび全く初期状態のもの)についても予備測定を行い,静止接触角および動的接触角の速度依存性とも異なっていることが確認された.実験では,接触線が溝端部にて固着し,その後しばらくして解放される断続的な運動を繰り返していることが確認された.そのときの動的接触角を考慮した理論モデルと比較との比較により,固着は角部の影響によるギブス接触角の変化のみでなく,動的濡れ性の局所の変化も影響していることが明らかとなった.いくつかの解決すべき問題点が残されているが,基本的な試料作成法や測定手法の確立について概ね当初の想定通りに進めることができた.固体表面と液体表面のなす角である接触角は液体の濡れの指標としてもっとも重要なパラメータである.一般に濡れの先端である接触線が運動している際の接触角(動的接触角)は静止時の値(静止接触角)とは異なる値となる.理想的な平滑面上での動的接触角は理論的に求められているが,工学上重要となる不均一表面(凹凸や化学的不均一)での動的接触角については未だ汎用性のある理論モデルが構築されていない.