hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
材料表面におけるトリチウムの挙動及び効率的な除染方法に関する研究

今年度は、前年度同様コンクリート試料(セメントペースト、モルタル、コンクリート)について、吸着・脱離試験を継続し、また、FT-IRを用いることにより材料表面におけるトリチウムの吸着状態を推察した。得られた結果は以下のようである。1.セメントペースト、モルタル、コンクリート各種試料について、トリチウム水蒸気雰囲気下に曝露したときの各種試料へのトリチウムの吸着量は、各種試料の吸水率に相当することが明らかになった。2.セメントペースト同様、モルタル試料について、窒素パージ、水蒸気添加(10000ppm)さらに昇温脱離試験を実施し、脱離挙動を取得したところ、窒素パージ、水蒸気添加による脱離量に大きな差は無く、また、化学形もほぼ水蒸気であった。その後、昇温することにより、トリチウム水蒸気がほとんどではあるものの、それ以外の化学形も脱離してくることが明らかになった。3. FT-IRによる試料表面における吸着形態に関し観察したところ、重水曝露した試料は、初期に-ODピークが見られるが、大気に曝すことにより-ODピークが消失し、-OHピークが出現することから、重水曝露し、材料中に取り込まれた重水は、大気中の水蒸気と同位体交換することで、脱離することが推察される。今年度は、コンクリート試料(セメントペースト、モルタル、コンクリート)について、吸着・脱離試験を実施した。また、FT-IRを用いることにより材料表面におけるトリチウムの吸着状態を推察した。1.セメントペースト、モルタル、コンクリート各種試料について、トリチウム水蒸気雰囲気下に曝露したところ、コンクリートは、1ヶ月程度で飽和に達したものの、セメントペースト、モルタルは、1ヶ月を超えても飽和に達しないことが明らかになった。吸着量については、セメントペースト>モルタル>コンクリートであった。2.セメントペーストについて、窒素パージ、水蒸気添加(10000ppm)さらに昇温脱離試験を実施し、脱離挙動を取得したところ、窒素パージ、水蒸気添加による脱離量に大きな差は無く、また、化学形は水蒸気であったが、昇温することにより、800°C付近からトリチウム化メタンが説離してくることが明らかになった。3. FT-IRによる試料表面における吸着携帯に関し観察したところ、重水曝露した試料は、初期に-ODピークが見られるが、大気に曝すことにより-ODピークが消失し、-OHピークが出現することから、重水曝露し、材料中に取り込まれた重水は、大気中の水蒸気と同位体交換することで、脱離することが推察される。以上について、科研費会合や原子力学会(春の年会)にて、発表した。
第三紀中新統のグリンタフ変質と古地磁気編年の研究

今年度は、群馬県妙義山や霧積川流域の地質調査、古地磁気および放射年代測定用の試料採集・測定、岩石の化学分析等を行い、当初の目標をほぼ達成することができた。主な成果は、次の通りである。1.妙義山塊の地質調査により、同山塊は地質構造のことなる数個のブロックに区切られていた、なかには垂直になっている区域がある。この区域の磁化方位は、地層が90°転位した分だけ位置をかえている。2.15試料の放射年代値を得、3年間の合計は65個に達した。今年度の測定によって妙義山塊の形成年代は56Ma、碓井峠から旧国道18号線の北側にのびる平坦な稜線をつくっている溶岩は0.65Maとなり、同峠の東側が侵食されたのはブルンヌ正極性期になってからであることなどが明らかとなった。3.8Ma以降の地磁気の編年表ができあがった。しかし著しくグリンタフ変質をうけた本宿層は、放射年代によっても年代が特定できず、層位学的に地磁気の変化が分かっても、編年表作成には役にたたないことが明らかとなった。4.霧積川流域にある剣の峰層に、地磁気反転過程中に形成された溶岩がみつかった。5.妙義山塊の下半部は逆帯磁、上半部は正帯磁である。6.変質を受けた岩石と、変質をほとんど受けない岩石とを化学分析した。なお、過去3年間の成果および反省にもとづいて、今後は、古地磁気試料をさらに増すこと、岩石の化学分析を系統的に行うこと、調査地域を広げることなどを実現していきたい。昭和61年度は、当初の計画どおり、群馬・長野県境周辺の地質調査および絶対年代・磁化方位の測定をおこない、新第三系の地質構造発達史が明らかになったのをはじめ、多くの新知見をえた(野村・小坂、投稿中)。その概要と問題点は、次のとおりである。1.地質調査の成果長野県東部の新第三系の層序が明らかになった。すなわち、下位から内山層,駒込層,八重久保層,香坂層,香坂礫岩層,平尾山火山岩層,志賀溶結凝灰岩層,水落観音溶岩に区別される(小坂・鷹野、投稿予定)。海域から陸域に転化する時期に堆積した板鼻層のうち、上半部の礫岩層は、はげしい火山活動のさ中に形成された。2.年代測定の結果本地域に分布する火山岩類の年代は、化石に乏しいため不明であったが、今回の年代測定で、本地域のはげしい火山活動は、中期中新世に始まり、途中にいくつかの不整合をはさんで第四紀までひきつがれていった、という歴史が明らかとなった。3.地質構造発達史前期中新世に関東山地北縁にそって東西方向の堆積盆が形成され、そこに砕屑物が堆積、中期中新世に荒船山周辺から隆起・陸化しはじめ、火山活動が始まった。陸地はしだいに北東に拡大し、後期中新世の初頭には、海域が消滅していった。4.問題点と今後の課題絶対年代値の中には、地層累重の法則に著しく反するものがあり、この主要原因はグリンタフ変質にある。測定誤差が地磁気の極性変化スケール(約5万65万)よりも大きいために、磁化方位を入れた古地磁気編年表をつくることができなかった。今後は、この編年表を完成させるために、放射年代の測定数をふやすこと、層位学的な対比を正確におこなう必要がある。

昭和61年度に群馬・長野県境周辺の地質構造発達史が明らかになったことに基づいて,昭和62年度は地質調査,放射年代の測定,岩石磁気の測定,磁性鉱物の検鏡等を行い,前年度よりも正確な層序と地磁性変化の表をつくることができた.研究成果の概要は,次のとおりである.1.地質調査の成果:県境付近に分布する内山層は,中新世ではなくて古第三紀にさかのぼることが明らかになった.2.KーAr年代:本宿層はグリンタフ変質を強くうけているため,KーAr年代は地層累重の法則に従わない.本宿地域を除くと,おおむね良好な値が得られた.3.古地磁気:剣の峰層,相間川累層の角落および大峯部層は,逆帯磁しているものが多く,年代値も20090Maを示し,松山逆転期に形成されたことが明らかになった.長野県測にのみ分布する志賀溶結凝灰岩層と,この地域から30km離れて分布する,安中市北方の茶臼山溶績凝灰岩層は,同時期で,かつギルバート逆転期の未期に形成されたことも分かった.4.磁性鉱物の変質:初生的な磁鉄鉱が変質をうけて,磁赤鉄鉱および赤鉄鉱に変わっている地域は本宿層分布域,磁鉄鉱と磁赤鉄鉱が混在している地域は大峰部層分布域,その他の地域は磁鉄鉱のままか,わずかに磁赤鉄鉱に犯されている程度である.5.今後の計画(1)磁気測定が空白になっている層準をなくすために,調査地域を広げ,試科採取,年代測定,磁化の測定等を行う.(2)岩石を化学分析して,変質の状態を調べる.(3)古地磁気編年表を完成する.今年度は、群馬県妙義山や霧積川流域の地質調査、古地磁気および放射年代測定用の試料採取・測定、岩石の化学分析等を行い、当初の目標をほぼ達成することができた。主な成果は、次の通りである。1.妙義山塊の地質調査により、同山塊は、地質構造のことなる数個のブロックに区切られていて、なかには垂直になっている区域がある。この区域の磁化方位は、地層が90°C転位した分だけ位置をかえている。2.15試料の放射年代値を得、3年間の合計は65個に達した。今年度測定によって、妙義山塊の形成年代は56Ma、碓氷峠から旧国道18号線の北側にのびる平坦な稜線をつくっている溶岩は0.65Maとなり、同峠の東側が侵食されたのはブルンヌ正極性期になってからであることなどが明らかとなった。3.8Ma以降の地磁気の編年表ができあがった。しかし、著しくグリンタフ変質をうけた本宿層は、放射年代によっても年代が特定できず、層位学的に地磁気の変化が分かっても、編年表作成には役にたたないことが明らかとなった。4.霧積川流域の剣の峰層に、地磁気反転期の溶岩がみつかった。5.妙義山塊の下半部は逆帯磁、上半部は正帯磁である。6.変質を受けた岩石と、変質をほとんど受けていない岩石とを化学分析した。なお、過去3年間の成果および反省にもとづいて、今後は、古池磁気試料をさらに増やすこと、岩石の化学分析を系統的に行うこと、調査地域を広げることなどを実現していきたい。
次世代対応新素材はんだの構成金属元素が土壌微生物群集の多様性にあたえる影響評価

各種ビスマス化合物の細菌群集に対する増殖阻害効果ビスマスは環境中では強い加水分解能のため遊離イオンの形態をとることはなく、環境中で溶存態になるためには何らかの錯体を形成することになる。なかでもチオール基(-SH)との親和性が高いことから、今回数種のチオール基を含む化合物を錯体形成のモデル物質としてもちい、土壌細菌群の増殖におけるDose-Responseの検証を行った。その結果、ビスマス-チオール化合物においては、より脂溶性の性質を帯びるに従い、ビスマスの細菌に対する増殖阻害作用は強くなった。その阻害の強度は、メルカプトエタノール(100μM)-ビスマス錯体で最も強く、2.5μM(0.5ppm)のビスマスの存在によりビスマス無添加区の細菌数のおよそ1%まで減少した。各種形態における鉛-ビスマス間の細菌増殖阻害効果の相対比較各種鉛化合物(錯体および遊離イオン)の中では遊離のイオンの形態が最も土壌細菌の増殖阻害効果が強く、ついでシステイン錯体が高かった。一方、ビスマスは上記のとおり、脂溶性を帯びるに従い細菌に対する増殖阻害効果が顕著に表れた。また、土壌中の水溶性有機物画分を用いて両金属の錯体を作成し、液体培地中に混和した場合においては、鉛とビスマスの細菌増殖阻害効果は同程度か、もしくは、ビスマスのほうがやや阻害効果が強い結果となった。銀イオンは抗菌効果が強いことで知られているが、同様の環境で細菌増殖阻害効果を検証したところ、鉛、ビスマスの1/10程度の濃度で強い阻害効果を示した。各種形態における鉛、ビスマス、銀の直接土壌添加の影響鉛、ビスマス、銀を土壌に直接添加、培養後の土壌微生物群集構造をリン脂質脂肪酸プロファイル法にて検討した結果、微生物バイオマス量の小さな土壌で金属添加の影響を強く受けていた。中でも、遊離の鉛イオンとシステイン-ビスマス錯体の形態で添加した場合に、プロファイルの比較的大きな変動が認められた。本年度は各種ビスマス化合物が土壌環境を汚染した場合の微生物増殖阻害効果の評価を行った。ビスマスは環境中ではカルボキシル基やチオール基を有する化合物により可溶化することが予想される。そこで、アミノ酸の一種であるシステインを用いてビスマスや鉛との錯体を作成し、MPN法により土壌細菌群に対する増殖阻害効果の検討を行った。この研究に先立ち鉛とビスマスの相対比較を可能とする細菌生育培地の検討を行い、1Lに肉汁エキス(1g)、グルコース(1g)、塩化ナトリウム(0.5g)、硫酸マグネシウム(30mg)、リン酸水素カリウム(0.25g)を含む培地が適当であることを確認した。いずれの土壌においても(黒ボク土、褐色森林土、褐色低地土、砂丘未熟土)、培地中の金属濃度(0-100μM)が増加するにしたがい細菌に対する生育阻害効果は高くなった。しかしながら、その阻害強度はシステイン錯体においては、ビスマスと鉛間で大きな差異は無く同程度の阻害効果であった。両元素とも水に対する溶解度はきわめて低く、環境中に放出される場合は何らかの有機物との錯体化が必要となる。したがって、環境中ではこの有機成分との錯体形成能が環境影響の律速段階になると示唆された。しかしながら、今後はさらに多種類の有機錯体を用いて検証を積み重ねていく必要がある。鉛とビスマスの糸状菌生育阻害効果の検討を含システイン-鉛、システイン-ビスマス(100μM)-ローズベンガル寒天培地を用いて行った。100μM程度では、鉛-システイン錯体もビスマスーシステイン錯体も生育阻害効果を示さなかった。各種形態における鉛、ビスマス、銀の直接土壌添加の影響

鉛、ビスマス、銀を土壌に直接添加、培養後の土壌微生物群集構造をリン脂質脂肪酸プロファイル法にて検討した結果、微生物バイオマス量の小さな土壌で金属添加の影響を強く受けていた。中でも、遊離の鉛イオンとシステイン-ビスマス錯体の形態で添加した場合に、プロファイルの比較的大きな変動が認められた。
唾液腺腺房細胞のCa^<2+>振動の発生機序に関する研究

神経伝達物質やホルモンによる分泌刺激に対して唾液腺を含む外分泌腺の腺房細胞の細胞内Ca^<2+>濃度が振動性に上昇し、細胞内にCa^<2+>波が生ずる。これらの現象にはCa^<2+>の放出機構と流入機構が関係する。そこで、細胞内ストアからのCa^<2+>放出と細胞外からのCa^<2+>流入がそれぞれどのようなメカニズムで発生し、調節されるか検討した。1)Ca^<2+>放出機構細胞内ストアからの放出はイノシトール3リン酸(IP_3)による。細胞内に持続性にIP_3が存在しても、Ca^<2+>放出は振動性に生ずる。しかし、極めて短時間のみIP_3を作用させると、Ca^<2+>放出は一回のみであり、反復性のCa^<2+>放出は、IP_3が機能的に振動する可能性を示唆する。また、基底膜領域でのIP_3によるCa^<2+>の放出は、Ca^<2+>波を発生しないが、中心部および分泌側の放出は基底側へ向かうCa^<2+>波となる。2)Ca^<2+>流入機構外液からのCa^<2+>を除くと、振動は消失する。Ca^<2+>流入はCa^<2+>ストアが枯渇すると誘発される。このCa^<2+>流入は膜電位を駆動力とするので、その経路としてイオンチャネルの存在が考えられるが、詳細は不明である。流入したCa^<2+>は細胞基底膜近くに滞在し、すぐにストアに取り込まれ、そのまま中心部に到達することはない。しかし、分泌側でIP_3によってストアから放出される。ストア内をCa^<2+>がどのように移動するかは不明である。この研究は、唾液腺腺房細胞において、分泌刺激物質によって誘発される細胞内カルシウム(Ca^<2+>)振動が、どのような機序で発生するのか、電気生理学的手法を用いて解明することを目的としている。平成4年度は以下の研究を行った。1)パッチクランプ法による単一ラット顎下腺腺房細胞におけるCa^<2+>振動の記録:膜電流をパッチクランプ・ホールセル法で測定し、アセチルコリン(ACh)によってCl^-電流が反復性に生ずること、この電流は細胞内のCa^<2+>濃度の上昇で活性化されていること、すなわち、Ca^<2+>振動の発生を確認した。2)刺激の強さとCa^<2+>振動の関係:一定電位でのCl^-電流の大きさ(振動)は、細胞内Ca^<2+>濃度の上昇の程度を反映する。Ca^<2+>振動の振幅は弱い刺激によっては小さく、刺激の強さを増すと大きくなった。一方、振動数(頻度)も、強い刺激で増大するが、振幅の変化ほどには著明でなかった。3)Ca^<2+>振動に対するイノシトール3リン酸(IP_3)の役割:IP_3受容体抗体(mABl8A10)あるいは、IP_3拮抗剤へパリンを電極から細胞内に注入すると、AChによるCa^<2+>振動はほぼ完全に抑制された。このことから、生理的条件下でのCa^<2+>振動の発生に、IP_3は必須であることが判明した。4)ケージド(caged)IP_3によるCa^<2+>

反応:この研究費で購入したケージド物質照射装置を用いて、あらかじめ細胞内投与しておいたcaged IP_3を瞬間的に活性化すると、単相性のCl^-電流と二相性のK^+電流がほぼ同時に発生することが判明した。さらに、発生する電流の大きさは照射の強さと相関した。平成5年度の研究IP_3の作用をさらに詳細に調べることを中心に研究を進め、この細胞におけるCa^<2+>の振動の発生機序を解明する。Patch-clamp whole-cell法によって単一ラット顎下腺腺房細胞のイオン性膜電流を記録すると、無細胞外Ca^<2+>下にacetylcholine刺激やinositol trisphosphate(IP_3)の細胞内投与によってK^+およびCl^-電流が細胞内Ca^<2+>依存性に、振動性に生ずるので、IP_3情報伝達系で細胞内Ca^<2+>放出が振動性に発生することが知られる。この振動性Ca^<2+>放出にIP_3がどのように関わるかを明らかにするため、申請して購入したケージド物質照射装置を用いて、細胞内投与したケージドIP_3を紫外線照射、活性化させ、それによって生ずる膜電流を記録して、以下の結果を得た。(1)発生する電流(K^+,Cl^-)はすべてIP_3によって細胞内から放出されるCa^<2+>による、(2)一回の照射(500μ秒)で、K^+電流は二相性に生ずるがCl^-電流は一相性であり、振動しない(3)電流の発生は、K^+電流第一相、Cl^-電流、K^+電流第二相の順である、(4)K^+電流第一相に相当する電流は欠落することがあるが、他の二つの電流は常に存在する。これらの結果は、IP_3によるCa^<2+>放出がprimerとして作用してCa^<2+>誘発性Ca^<2+>放出による振動をひきおこすと考えるより、むしろ直接に振動発生に関与すると考えさせる。
酸素活性種を含む金属錯体の合目的創製および精密機能制御

本研究では,生体系で酸素分子活性化反応を行う非ヘム金属タンパク質で観測,推定されている反応中間体(酸素活性種を含む遷移金属錯体)を,合目的に創製し,それらの精密機能制御を通してこれら金属タンパクの機能発現機構の解明を目指した.1)酸素活性種を含む銅錯体:三脚型四座配位子を用いて,配位子のメチル基の水酸化反応における反応中間体を単離し,X線結晶構造解析により構造を明らかにした.2)酸素活性種を含む鉄錯体:二核化配位子を含む二核鉄(II)錯体を用いて非ヘム二核鉄酵素の機能モデル研究を行った.二核鉄パーオキソ錯体の架橋基が安息香酸の場合は,酸素分子運搬体であるヘムエリスリンに類似した可逆的酸素化挙動を示し,架橋基がトリフェニル酢酸架橋の場合は,トルエンモノオキシゲナーゼに類似した配位子のフェニル基の水酸化反応を行うことを明らかにし,酸素分子との反応の精密機能制御に成功した.3)酸素活性種を含む銅錯体:6-メチルピリジル基をサイドアームに有する二核化配位子の二核銅錯体を用いて,配位子の芳香環のNIHシフトを伴う水酸化反応の反応中間体を観測することに初めて成功し,その中間体は(μ-η^2:η^2-peroxo)dicopper(II)種であることを明らかにした.本研究では,生体系で酸素分子活性化反応を行う非ヘム金属タンパク質で観測,推定されている反応中間体(酸素活性種を含む遷移金属錯体)を,合目的に創製し,それらの精密機能制御を通してこれら金属タンパクの機能発現機構の解明を目指した.1)酸素活性種を含む銅錯体:三脚型四座配位子を用いて,配位子のメチル基の水酸化反応における反応中間体を単離し,X線結晶構造解析により構造を明らかにした.2)酸素活性種を含む鉄錯体:二核化配位子を含む二核鉄(II)錯体を用いて非ヘム二核鉄酵素の機能モデル研究を行った.二核鉄パーオキソ錯体の架橋基が安息香酸の場合は,酸素分子運搬体であるヘムエリスリンに類似した可逆的酸素化挙動を示し,架橋基がトリフェニル酢酸架橋の場合は,トルエンモノオキシゲナーゼに類似した配位子のフェニル基の水酸化反応を行うことを明らかにし,酸素分子との反応の精密機能制御に成功した.3)酸素活性種を含む銅錯体:6-メチルピリジル基をサイドアームに有する二核化配位子の二核銅錯体を用いて,配位子の芳香環のNIHシフトを伴う水酸化反応の反応中間体を観測することに初めて成功し,その中間体は(μ-η^2:η^2-peroxo)dicopper(II)種であることを明らかにした.
髄鞘による軸索機能制御に関わる細胞内・細胞間情報伝達機構の解明

本研究では、近年やっと明らかになってきた髄鞘形成後の軸索と髄鞘OLs間の活発な細胞間情報伝達機構について、髄鞘/軸索それぞれのシグナル伝達機構だけでなく、髄鞘形成時期のOLsによる軸索グループ化の分子機序の解明、および新規に見出した髄鞘の構造変化の分子機序を解明することにより、詳細な分子機序を明らかにすることを目指している。平成27年度は、昨年度までの検討で見出したOLsの様々な構造変化が神経機能にどのような影響を与えるのか検討を行った。まず、伝導速度は構造変化により低下傾向を示し、軸索活性レベルとしてNa-K ATPase活性を測定したところ、構造変化により低下傾向を示した。この神経軸索の活性低下は髄鞘OLsの制御を受ける可能性があるのか否か検討するため、CaイオンやNaイオンの変化を捉えることの出来るOLsの細胞膜電位変化を測定したところ、神経細胞や未成熟OLsでは有意差が付かなかったが、成熟OLsのみ膜電位変化が有意に低下することを見出した。さらに、DBZ KOマウスを用いた検討から、慢性ストレスによるFynのC端リン酸化亢進が観察された。以上の検討結果から、慢性ストレスによる成熟OLsの活性低下機構を明らかに出来ただけでなく、OLsの構造変化によるランビエ絞輪部の機能低下を引き起こすことにより神経軸索活性の低下及び刺激情報制御レベルの低下を引き起こす可能性を見出すことが出来た。原著論文としてBBRCやScientific Reportsに2年間の本研究成果を掲載済みである。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、近年やっと明らかになってきた髄鞘形成後の軸索と髄鞘OLs間の活発な細胞間情報伝達機構について、髄鞘/軸索それぞれのシグナル伝達機構だけでなく、髄鞘形成時期のOLsによる軸索グループ化の分子機序の解明、および新規に見出した髄鞘の構造変化の分子機序を解明することにより、詳細な分子機序を明らかにすることを目指す。平成26年度は、ランビエ絞輪部に局在する受容体Nav, Kv1.1および接着因子Casprの発現量や局在について慢性ストレス負荷の有無により変化するのか否か免疫染色法やWestern blotting法により検討した。その結果、Kv1.1およびCasprの局在が広がることにより境界部で両者が共局在していた。タンパク量としてはCaspr発現量が増加していた。Navについては変化は観察されなかった。SGK1のさらなる相互作用因子としてGSK3betaを新たに見出すことが出来た。この因子はbeta-cateninの安定化に関与しており、細胞膜におけるN-cadherinの裏打ちタンパクである。カドヘリンファミリーに関して更に詳細に解析したところ、デスモソームの発現変化がオリゴデンドロサイトで引き起こされることを新規に見出した。オリゴデンドロサイト特異的SGK1活性化機構として、メチル化タンパクであるPRMT1,PRMT8の関連性について検討を加えた。その結果、PRMT1発現増加によるタンパクメチル化の増加が慢性ストレス特異的、オリゴデンドロサイト特異的に引き起こされることを新規に見出した。平成26年度は、慢性ストレス負荷という状況において、オリゴデンドロサイト構造変化がランビエ絞輪部に及ぼす影響について形態的に明らかにし、オリゴデンドロサイトにおけるPDK1-SGK1-NDRG1カスケードに関連する新たな因子の同定、さらには、オリゴデンドロサイト特異的なリン酸化ではなくタンパクメチル化の変化が起こっていることを明らかにした。これらの結果は、初年度としての当初計画通りであり、予定通りの成果である。更に、平成27年度に使用予定のDBZ KOマウスについても飼育を開始し、検討に用いる準備は整っている。平成27年度は、これまでの研究成果を元に更に詳細に髄鞘/軸索それぞれのシグナル伝達機構、および髄鞘形成時期のOLsによる軸索グループ化の分子機序の解明を行う。

まずは、神経軸索活性に関連するNa-K ATPase、髄鞘機能に関連するTBERS活性について、ELISAによる測定でストレスの有無による比較検討を行う。ランビエ絞輪部の構造変化、タンパクの局在の変化がどのように髄鞘ー軸索間の情報伝達に影響が出るのか検討するために、細胞膜のCaイオンなどの変化を蛍光標識などで観察する。慢性ストレスによる髄鞘形成への影響を検討するために、一時的に髄鞘形成が遅延することが知られているDBZ KOマウスを用いて、FynタンパクやMBPなどの局在の相違などを見出すことにより、髄鞘形成機構の解明および慢性ストレス時の細胞内情報伝達および細胞間情報伝達に重要な新規因子や機構を見出したい。27年度が最終年度であるため、記入しない。
マウス卵を用いたCa^<2+>流入機構の細胞生物学的研究

本研究では普遍的細胞生物学的現象の一つであるCa^<2+>流入機構を解明するために、哺乳類卵細胞マウス卵の活性時のCa^<2+>オシレーションを基礎にして、細胞生物学的手法を用いて、細胞内外のCa^<2+>イオン動態を測定することによってその時空間的パターンを解析した。細胞内Ca^<2+>蛍光測定法、Mn^<2+>蛍光消退法(Mn^<2+>によるCa^<2+>感受性色素Fura-2の蛍光消退)、顕微注入などの方法を用いて、以下の点を明らかにした。1.ハムスター精子抽出物(SE ; sperm extract)の顕微注入によりCa^<2+>オシレーションを引き起こさせた。この時の細胞内Ca^<2+>変化の測定と同時に、Mn^<2+>蛍光消退法により、Ca^<2+>流入を測定した。この結果を解析したところ、先ず、静止にも、定常的なCa^<2+>流入が存在するということ。このCa^<2+>流入はCa^<2+>オシレーションが起こると最初の大きなCa^<2+>増加に伴ってさらに促進される。測定したCa^<2+>オシレーションを数値的シュミレーションによる細胞内のCa^<2+>とMn^<2+>との変化を比較したところ、細胞内に流入したMn^<2+>もCa^<2+>同様にCa^<2+>ストアーに取り込まれ、Ca^<2+>遊離と同時に、遊離されることがわかった。したがって、この、持続的なCa^<2+>流入がCa^<2+>オシレーションを継続させていくことを強く示唆した。2.SEによるCa^<2+>流入機構の存在を確かめるために、イノシトール三リン酸受容体(InsP_3R)に対するモノクローナル抗体18A10を前注入し、Ca^<2+>遊離機構を抑制した状態で、SEを注入したところ、SEそのものによるCa^<2+>流入を示す変化は認められなかった。3.ERポンプ阻害剤タプシガージンを添加後、イノシトール三リン酸(InsP_3)を繰り返し電流注入してCa^<2+>ストアーを枯渇させたところ、Mn^<2+>添加後に著しい蛍光消退を示したことから、マウス卵にも、明確な容量性Ca^<2+>流入が存在することがわかった。4.SEやInsP_3の顕微注入時には、顕著なCa^<2+>流入が認められた。このことは最初の大きなCa^<2+>増加時に、容量性Ca^<2+>流入が誘起されると考えられる。本研究では、マウス卵を用い、Ca^<2+>オシレーションとその機構の一端を担っているCa^<2+>

流入が、どの様な性質か、細胞内Ca^<2+>蛍光測定法、Mn^<2+>蛍光消退法(Mn^<2+>によるCa^<2+>感受性色素Fura-2の蛍光消退)を用い、1.-4.の方法により、以下(1)-(4)のことが明らかになった。1.細胞内Ca^<2+>変化と同時に、Mn^<2+>蛍光消退法により、ハムスター精子抽出物(SE;sperm extract)注入によるCa^<2+>オシレーション時のCa^<2+>流入を測定した。(1)静止時にも定常的なCa^<2+>流入が存在するが、Ca^<2+>オシレーション時には定常的なCa^<2+>流入はさらに促進される。それは最初の大きなCa^<2+>増加に伴って起こる。数値的シュミレーションによる細胞内Ca^<2+>及びMn^<2+>の変化を実際のCa^<2+>オシレーションと比較検討したところ、細胞内に流入したMn^<2+>もCa^<2+>ストアーに取込まれ、さらにCa^<2+>遊離と同様に、遊離されることが、わかった。この持続的なCa^<2+>流入はCa^<2+>オシレーションを継続させていくことを強く示唆した。2.イノシトール三リン酸受容体(InsP_3R)に対するモノクローナル抗体18A10(mAb)を前注入し、Ca^<2+>遊離機構を抑制した状態で、SEを注入したところ、(2)SEそのものによるCa^<2+>流入は認められなかった。3.ERポンプ阻害剤タプシガージン(Tg)を付加後、イノシトール三リン酸(InsP_3)をくり返し電流注入し、Ca^<2+>ストアのCa^<2+>を枯渇させたところ、Mn^<2+>添加後、著しい蛍光消退の変化を認めたことから、(3)マウス卵にも明確な容量性Ca^<2+>流入が存在することがわかった。4.SEや高濃度InsP_3の注入時には顕著なCa^<2+>流入が認められることから、(4)最初の大きなCa^<2+>増加時に、容量性Ca^<2+>流入が誘起されると考えられる。本研究では哺乳類受精時のCa^<2+>オシレーション機構を解明するために、マウス成熟卵を使用した。特に、受精時のCa^<2+>オシレーション機構の一端を担っているCa^<2+>流入機構について細胞生物学的手法を用いて、細胞内外のCa^<2+>イオン動態について明らかにした。細胞内Ca^<2+>蛍光測定法、Mn^<2+>蛍光消退法(Mn^<2+>によるCa^<2+>感受性色素Fura-2の蛍光消退)、顕微注入などの方法を用いて、以下の4つの点を明らかにした。1.ハムスター精子抽出物(SE ; sperm extract)の顕微注入によりCa^<2+>オシレーションを引き起こさせた。この時の細胞内Ca^<2+>変化の測定と同時に、Mn^<2+>蛍光消退法により、Ca^<2+>流入を測定した。この結果を解析したところ、先ず、静止時にも、定常的なCa^<2+>流入が存上するということ。このCa^<2+>流入はCa^<2+>オシレーションが起こると最初の大きなCa^<2+>増加に伴ってさらに促進される。測定したCa^<2+>オシレーションを数値的シュミレーションによる細胞内のCa^<2+>とMn^<2+>の変化と比較したところ、細胞内に流入したMn^<2+>もCa^<2+>同様にCa^<2+>ストアーに取り込まれ、Ca^<2+>遊離と同時に、遊離されることがわかった。したがって、この持続的なCa^<2+>
インターロイキン1の細胞増殖阻害作用に対する耐性獲得機構の解析

IL-1感受性ヒトメラノーマ細胞株(A375-6)を長期培養することにより、IL-1に対して抵抗性を獲得したクローン(A375-R8,A375-R19)は構成的にIL-1αを産生し、これがオートクラインに作用しIL-6の産生も恒常的におこっていることがわかった。そこで、耐性化の獲得機構を解析するために、まず、このIL-1αの産生がIL-1に対する耐性化の引き金になっているか否かを検討した。感受性株(A375-6)ヒトIL-1αcDNAを導入し、強制発現させることにより、IL-1αやIL-6に対し抵抗性を獲得できるか、また、構成的に発現している耐性クローンからのIL-1αをIL-1αアンチセンスcDNAを高発現させ、抑制させることにより、IL-1αやIL-6に対して感受性を回復できるかどうかを検討した。しかしながら、いずれの場合も、IL-1α,IL-6ならびにTNF等に対する感受性には全く変化がみられず、IL-1産生は直接のIL-1耐性化の原因とはならないと考えられた。IL-1による細胞増殖阻害作用の機序の一つにIL-1によって誘導されるIL-6があると報告している。この耐性クローンはIL-6に対しても耐性を示すことから、次に、IL-6によるシグナル系の変化の有無について検討した。IL-6のレセプターは狭義のIL-6レセプター(IL-6R)とそのトランスデューサーであるgp130からなることが知られている。そこで、まず、これらのmRNAレベルでの発現をRT-PCR法を用いて調べたところ、gp130は両耐性クローンとも感受性株と同程度の発現が見らたが、IL-6RはA375-R8は強い発現が見られたが、A375-R19はほとんど検出されなかった。同じgp130をトランスデューサーとするoncostatin Mに対する感受性は両耐性クローンにも見られたことから、gp130を介するシグナル伝達系は正常に機能していることが示唆された。また、IL-6刺激により、細胞内のp160のタンパクのチロシンリン酸化が誘導されることが報告されていることから、この点についても検討したところ、感受性株、A375-R8ではこのリン酸化が観察されたが、A375-R19では全く見られなかった。以上のことから、IL-6Rの欠損、あるいは、IL-6Rのシグナルは正常であるが、増殖阻害系のシグナルが欠損しているか、増殖阻害を抑制させる機構が誘導されているためにIL-6に対する感受性が見られないものと思われる。
FAST衛星の長期観測データを用いた地球極域からのイオン流出、イオン加速の研究

惑星大気が宇宙空間に流出する現象は、大気の進化の理解の上で重要な課題である。地球においては衛星等によって他の惑星では困難な詳細観測が可能で、大気流出の物理過程の理解に向け、日本の将来衛星計画の観測対象として検討されている。その探査の先鋭化に向け、FAST衛星の長期データを解析し、観測対象とすべき流出イオンの波動加速が顕著となる高度領域の解明とイオン流出量へのオーロラ関連のエネルギー入力や電離圏への日照の影響について定量的な評価を行い、「大気と固有磁場をもつ惑星からの大気流出」、「地球起源プラズマの磁気圏における役割」の理解に対して観測の観点から貢献する。
有機溶剤中毒の中枢神経障害スクリ-ニング法の開発ー特に「精神・神経・心理」テスト・バッテリ-の作成とその標準化

有機溶剤の中枢神経系に対する影響を機能的レベルで定量的に評価する目的で精神・経経・心理テストバッテリ-の開発を試みた。対象は塗装職場の有機溶剤作業者20名とその対照群として溶剤暴露のない年齢・教育歴をマッチングさせた20名の計40名で,テストバッテリ-にはできるだけ広い中枢神経系の影響の評価ができるように(1)言語性テスト(2)Block Design(3)数唱,ベントン(4)符号テスト,サンタアナ,手ー眼共応テスト,反応時間(5)感情プロフィ-ル検査(6)自覚症状調査(61項目)を採用した。有機溶剤作業者の特性は平均年齢39.50±11.87才,有機溶剤作業年数13.47±12.47年であり,対照群の平均は39.55±11.57才である。テストバッテリ-成績を対応のある七検定で解析すると言語性および符号テストにおいて有意差が認められた。また重回帰分析によりテスト項目別にみると,言語性および,視覚ー空間認識を示すBlock Designは有機溶剤作業年数が長いほど低下する。記憶力を示す数唱は作業年数が長いほど,また晩しゃくの習慣があるほど成績が悪くなっている。視覚ー運動速度を示す反応時間(左)では有機溶剤暴露者が有意に遅延していた。また感情の面では疲労トルエン暴露者に混乱は有機溶剤作業者により高得点であったが,言語性テストも調整した重回帰分析では,感情プロフィ-ル検査POMSの疲労,抑うつ,混乱でのみトルエン暴露者により影響が認められた。今回の結果から有機溶剤暴露の中枢神経への影響は主に情緒の障害が機能的障害に比較して前面に現れてくることが示唆された。有機溶剤の暴露でどのような中枢神経機能の障害が生ずるのか、最も影響を受けるのはどの機能かについて十分明らかにされていない現状から、まず、これまでに諸外国で行われた46編の研究を文献的に整理した。急性暴露の場合は、単純反応時間が認知速度や記憶、計算、手指の巧緻性よりも、より低濃度で短い暴露時間で影響が現われるが、慢性の暴露影響では、数字・記号置換えテスト、目と手の協調性などの精神運動機能や認知速度が最もしばしば障害されており、数唱,Benton Retention testなどの短期記憶や、図形構成機能・抽象概念構成障害も観察されていることがわかった。次いで中枢神経影響を評価するテスト・バッテリーとして、現場でどのようなテストの組み合わせが妥当か判断するために(1)握力(2)閉眼片脚立ち(3)反応時間(4)タッピング(5)手指作業時間(Peg Board)(6)協調機能テスト(Aimingとtracing)(7)色名呼称テスト(8)記銘力テスト(数唱)(9)コース立方体テスト(10)長谷川式簡易知的スケールを全く化学物質暴露歴のない男性65人(40代5人、50代20人、60代38人、70代2人)に適用した。その結果、多くの項目で年齢による大きな差異が認められ職場で疫学調査を行う上で考慮すべきと思われた。(2)閉眼片脚立ち(40代24.4秒、50代12.5秒)(5)手指作業時間(40代26.6、50代23.2、60代19.8)(6)協調機能テスト(AimingのErrorは40代1.2、50代5.1、60代6.4、Tracing数は40代54.8、50代54.9、60代45.6)(7)色名呼称時間は40代63.6、50代65.4、60代74.6

(8)記銘力(数唱合計)は40代11桁、50代9.3桁、60代8.7桁(9)コース立方体(40代63.4、50代48.3、60代40.2)。これに対して(3)反応時間と(10)長谷川式簡易知的スケールについては、反応時間が(40代210.4msec、50代218.8msec、60代217.4msec)長谷川式スケールが(40代31.1、50代30.7、60代29.2)と年代による差は小さかった。より高い年齢で差が大きくなると思われる。1.精神神経学的な自覚症状を中心として、有機溶剤暴露者用に標準化した自覚症状調査票を作成し、有機溶剤取扱者と対照群で、性・年齢をマッチさせた81対について、有機溶剤による自覚症状の特異性を検討した。有機溶剤取扱者(主に塗装作業従事者)では、76項目の自覚症状のうち(1)立ち上がるとフラフラ(2)理由なくイライラ(3)憂鬱(4)手足や身体が冷たくなるなど8項目の有訴率が暴露群で高かった。次いで2.有機溶剤を実際に取り扱っている事業所で有機溶剤中毒スクリ-ニングのためのテストバッテリ-{WHOコアテスト及びハ-バ-ド大学NESテストなどを参考にして(1)視覚-運動速度及び手指の巧緻性:Santa Ana、手-眼の共同運動テスト、数字-符号対応(2)言語性理解:語彙検査(3)記銘力:数列暗唱(4)視覚空間認識及び記銘力:コ-ス立方体組合せ、Bentonの視覚記銘(5)感情プロフィ-ル検査を含めた10の指標}を用いて、(1)テストバッテリ-の妥当性と信頼性(2)有機溶剤暴露により、どの測定項目が最も早期に傷害されるか(3)精神神経学的なテストを現場で応用する上での問題点について検討した。対象者は、25-54才(20代5名、30代5名、40代2名、50代1名)、暴露歴3ヶ月-22年の男性13名で、休み明けの朝、始業前に実施した。性・年齢教育歴、飲酒歴をマッチさせた対照群についてデ-タ-を収集している。推定される障害部位にまとめた自覚症状とテストバッテリ-による検査結果の計22項目間で、有意な相関の見られた主な内容について述べる。(1)言語性のテストと数列記銘は正の相関を示し、知的レベルの測定に妥当な項目であることが示唆される。(2)非利き手単純反応時間が遅いほど、視覚記銘テストの結果が悪く、中枢神経系とくに右脳の機能に対する暴露影響を鋭敏に反映していることが示唆される。(3)手指の巧緻性は室温が低い場合大きく影響を受けることがあるので注意を要する。
自動車保険における損害額算定基準の在り方

本研究は、人身損害のカバーを目的とする自動車保険(自賠責保険、任意対人保険、人身傷害補償保険)において、人身損害額の算定基準として、一般の民事裁判において採用されている損害額算定基準と、裁判外で支払保険金を決する場合に用いられる損害額算定基準が併用されていることにより、どのような法律問題が生じ、どのように解決されるべきかを、被害者、加害者、自賠社、任意社、人傷社の利害状況に照らしながら検討するものである。自賠法16条の3第1項が規定する支払基準の意義について判示する最高裁判決が新たに公表された(最判平成24年10月11日金判1406号36頁)。同判決は、上記支払基準の意義に関しては、最判平成18年3月30日民集60巻3号1242頁で示された考え方を踏襲するものであったが、対人賠償責任保険によってカバーされるべき損害賠償義務の範囲について任意社と自賠社の判断が異なるという珍しい事案を扱うものであったこともあり、被害者の損害額や加害者の賠償額の算定を巡る自賠社と任意社の関係、というこれまで必ずしも十分に解明されていなかった問題に目を向けさせるものとなった。そこで、平成25年度の前半は、自賠社と任意社の関係に焦点をあてて資料の収集や実務家からの意見の聴取を行い、本研究のいわば中間発表としての論文を執筆する方向で準備を行った。しかし、平成25年10月に研究代表者が法科大学院長(京都大学大学院法学研究科法曹養成専攻長)に就任し、法科大学院認証評価や文科省が求める法科大学院制度改革への対応に追われるなどしたため、論文の完成には至らなかった。また、当初予定していた米国またはドイツにおける資料収集も同様の理由から実施することができなかった。しかし、上記判決をきっかけとする資料の収集や理論的検討を通じて、損害額の算定をめぐる自賠社と任意社の関係についてこれまでわが国では十分な情報が発信されておらず、この関係をめぐる実務状況を明らかにすることが本研究を進める上でも重要であるとの知見を得ることができた。そこで、平成26年度はまずはこの問題に焦点をあてて研究を進めることを予定している。本研究は、自賠責保険、任意自動車保険および人身傷害補償保険という自動車事故によって生じた人身損害をカバーする保険において、裁判外では、民事裁判において一般に採用されているのとは異なる損害額算定基準を用いて損害額を算定し、保険金支払を行うという扱いがなされていること(損害額算定基準の二元性)に関して、そのような制度設計の合理性を検証するとともに、これら各種自動車保険における損害額算定のあるべき姿について検討しようとするものである。平成24年度は、自賠責保険・任意自動車保険・人身傷害補償保険における損害額算定基準に関する国内外の文献を収集するとともに、保険実務担当者や弁護士にヒアリングを行い、損害額算定基準の二元性の沿革や実態について調査を行った。米国・英国・ドイツにおける保険法ないし自動車保険に関連する文献を渉猟した。また、人身傷害補償保険については、そもそもこの保険契約が保険法2条6号の「損害保険契約」(より正確には同保険契約の下位類型たる「傷害疾病損害保険契約(同法2条7号)」)に該当するのかどうかという理論的問題が存在していることから、この問題の検討を行った。論文「人傷死亡事案において被保険者の法定相続人が相続放棄した場合の人傷保険金の帰属」損害保険研究74巻4号215-239頁(2013年2月)はその研究成果の一部である。

平成26年度は、損害額の算定をめぐる自賠社、任意社、人傷社、被害者の利害状況とそれに基づく各プレーヤーの行動原理について整理した上で、そこから得られた知見を応用する形で、損害算定基準の二元性に関する諸問題のうち、学説上激しく争われており、最高裁の判断もいまだなされていない問題、すなわち、「人身傷害補償保険約款中の支払保険金の計算方法を定める条項において、同約款所定の算定方法により算定された被保険者の損害額から、自賠責保険等によってすでに給付が決定しまたは支払われた金額、対人賠償保険等によって賠償義務者が損害賠償責任を負担することによって被る損害に対してすでに給付が決定しまたは支払われた保険金もしくは共済金の金額、賠償義務者から既に取得した損害賠償金の額を差し引く旨を定めている場合、支払保険金の計算はこの定めを文字通りに適用してなされるべきか、それとも、上記の定めを限定解釈し、控除することができる金額は裁判により被保険者の損害額として算定された額(裁判基準損害額)を確保するという「保険金請求権者の権利を害さない範囲」のものと解すべきか」という問題について掘り下げた研究を行った。その研究成果は平成27年度中に論文として公表することを期している。保険法上記の通り、諸般の事情から論文の公表には至らなかったものの、論文執筆に向けての準備は進められた。執筆のためのある程度まとまった時間を確保することができれば、公表は可能であると考えている。平成24年度は、自賠責保険、任意自動車保険および人身傷害補償保険に関連する資料・情報を収集するとともに、パーソナルコンピューターやデータベースの購入により研究環境を整備することができた。また、前掲論文の執筆において、人身傷害補償保険契約の法的性質の分析を行ったことは、本研究の基礎固めという意味で大変有用であった。本研究は、最終的には自動車保険における人身損害の損害額算定基準の在り方を検討するものであるが、上記の通り、研究の順序としては、まずは損害額または賠償額の算定にあたっての自賠社と任意社の関係を明らかにすることをさしあたりの目標とし、人身傷害補償保険における損害額の算定はその先の問題としたい。法科大学院長の任期が平成27年9月まで続くため、研究時間をいかに確保するかが最重要課題となりそうであるが、平成25年度に収集した各種資料・情報を分析・整理し、論文として公表することは何とか実現したい。平成24年度に文献収集やインタビューを通じて得られた資料・情報の分析・検討を本格的に行い、調査結果をまとめる作業を開始する。そのような作業の中で生じてきた疑問点等に関して、保険実務担当者等へのヒアリングを引き続き行うことを予定している。また、25年度下半期には、米国またはドイツ(または双方)への調査旅行を行いたいと考えている。平成25年10月から法科大学院長に就任し、喫緊の課題に対応する必要が生じたため、年度後半に予定していたドイツまたは米国での資料収集を断念せざるを得なくなったことが主な理由である。平成26年度にドイツまたは米国での資料収集を行うことで使用する予定である。自動車保険に関連する国内文献・外国文献について引き続き収集に努めるほか、判例等のデータベースの更新にも研究費を使用する予定である。また、保険実務担当者等のヒアリングや東京の図書館での希少文献の収集のための国内旅費、さらには米国・ドイツへの調査旅行のための外国旅費としても研究費を使用する予定である。
不全脊髄損傷者におけるロボット歩行器を用いたトレーニング法の開発

ロボティクス技術を用いたリハビリテーション機器が臨床応用されているが、ロボット歩行器の有効性については十分なエビデンスが構築されていない。この理由として、トレーニング法が標準化されておらず、作用機序や使用者観点での評価も包含した詳細な検討が不十分であることが指摘されている。本研究は再生医療による増加が予想され、先行研究が極めて少ない不全脊髄損傷者を対象とし、ロボット歩行器のトレーニング法を筋電図解析を含めた歩行分析と使用者観点での評価を基に確立し、その介入効果を検証することを目的とする。当該研究の実施により、不全脊髄損傷者におけるロボット歩行器のエビデンス構築に資する有用な情報を示すと考える。
植物の多細胞システム構築の基盤となる細胞分裂の制御機構

1.タバコのcdc2遺伝子と4種類のサイクリンD遺伝子をバキュロウイルス発現系を用いて昆虫細胞でタンパク質を合成した結果、Cdc2は4種類のサイクリンDと複合体を形成し、in vitroでRbタンパク質をリン酸化することがわかった。動物ではサイクリンDはサイクリン依存性キナーゼCDK4またはCDK6とのみ活性のある複合体を形成し、Rbタンパク質をリン酸化することから、植物の8bキナーゼは動物と異なることがわかった。2.サイクリンD遺伝子の発現様式を解析したところ、2種類のサイクリンDが植物ホルモンによって発現誘導されることがわかった。また、これらの遺伝子は細胞周期に伴って発現量が変動することがわかった。動物のサイクリンD遺伝子は増殖因子依存的に発現し、細胞周期に伴う変動は見られないことから、植物のサイクリンD遺伝子は転写レベルで動物とは異なる制御シグナルを受容している可能性が示唆された。3.タバコのE2Fホモログ遺伝子を単離し、ノザン解析によりG1期後期に発現量が一過的に上昇する発形パターンを示すことがわかった。また、サザン解析によりタバコには2、3コピーの類似遺伝子が存在することが示唆された。次に、動物のE2FはRbと共にDPファミリーの転写因子と結合することから、two-hybrid法で結合解析を行った結果、タバコE2FはタバコRbホモログと結合し、ヒトDP1とは弱いながら結合することが示唆された。E2FはDPと2量体を形成し、E2F認識部位に結合する。タバコE2FはヒトDP1存在下でも動物のE2F認識部位に結合しないことから、核タンパク質によるゲルシフト解析を行った。精製したタバコE2Fを用いて作製した抗体により、タバコE2F遺伝子のプロモーター領域にスーパーシフトか生じることがわかり、タバコE2FがDNAに特異的に結合する可能性が示唆された。
シリコンナノチェイン構造における量子化された電荷蓄積と転送の制御

単一シリコンナノチェイン構造のデバイスで電気特性を測定した結果、単電子トンネル現象に特有なクーロンブロッケードを観測した。室温まで温度を上昇しても単電子トンネル現象は残っており、明瞭なクーロン振動をナノチェインでは初めて観測した。多くのナノ結晶が鎖状に連結して、シリコン酸化膜で被覆されている構造であるシリコンナノチェインの電子輸送過程を多重トンネル接合モデルで解析したところ、実験結果と良い一致が見られた。ゲート容量は0.1aFと見積もられたが、これは電子顕微鏡観測によるデバイスの寸法から見て合理的な値である。多重トンネル接合のパラメータのばらつきを、日立ケンブリッジ研究所で開発されたCAMSET単電子デバイスシミュレータを用いて解析したところ、ナノチェイン中のナノ結晶の位置がデバイスの閾電圧を決定していることが判明した。複数のナノチェインによるデバイス構造でも室温で単電子トンネル効果を観測した。高密度に凝集したナノチェインデバイスでは、クーロンブロッケードの閾電圧がゲート電圧に依存する電界効果トランジスタ特性が得られた。ナノ結晶シリコンが擬2次元的に集積した薄膜デバイスの電子輸送特性では、ホッピング伝導の電界支援効果を観測した。電流の対数は、温度の平方根に反比例すること、および電界の平方根に比例することを見いだして、実効温度の概念を導入することにより実験結果を良く説明できることを明らかにした。シリコンナノチェインは、直径10ナノメートルのシリコンナノクリスタルが薄い酸化膜で隔てられて繋がった構造である。シリコンナノチェインの電気特性を測定したところ室温でクーロンブロッケードを観測できた。測定結果を解析するために、多重トンネル接合モデルでシミュレーションを行った。その結果ナノクリスタルと基板間の浮遊容量が、しきい電圧を決定する要因であることが明らかになった。浮遊容量が大きいときは、ソースドレイン電圧の大部分が最初のナノクリスタルに掛かることが分かった。また、トンネル接合抵抗のランダムな分布が明瞭なグーロン振動をもたらしていることが分かった。60%のばらつきが測定値を最も良く再現した。ケンブリッジ大学工学部で作製したナノチェインと東工大で作製したナノワイヤの特性の比較も開始している。シリコンナノチェインは、直径数ナノメートルのシリコンクリスタルが連鎖状に繋がった構造である。量子マルチポイントコンタクトをボトムアップ的に自己形成する技術として着目し、シリコンナノクリスタルやシリコンナノワイヤとは異なる新奇な特性が期待できる。多重トンネル接合モデルで、ナノチェインの電気特性を解析する際に、パラメータのばらつきを考慮する必要がある。このばらつきを取り扱うモデルをモンテカルロシミュレーションにより検討した。単電子トンネル効果を取り入れたCAMSETを用いて計算を実行した。10個の多重トンネル接合において、接合容量またはゲート容量に、20%から120%までの標準偏差値の揺らぎを与えて、電流電圧特性の閾電圧の変化を調べたところ、容量値の揺らぎが少ない組み合わせほど、低い閾電圧を得ることが出来る事が分かり、電流電圧特性の不規則な段差を再現できることが明らかになった。
モザイク状体性遺伝子変異に起因する血管奇形動物モデルの開発

本研究では、体表・軟部組織の血管奇形(Vascular Malformation)の病態解析、治療的介入方法の開発を目的として、あたらしい「発生過程で細胞種非特異的かつ確率論的にモザイク状に体性遺伝子変異を発現する動物モデル」の作成を目指している。これを進めるために、「テトラサイクリンによるCreリコンビナーゼの作用時期調整」、「複数のLoxP配列を用いた確率論的な変異遺伝子の組み換え」、さらに「CRISPR/Cas9によるゲノム編集」を組み合わせて用いたシステムのデザインを進めてきた。一方で、デザインしたシステムが期待通りに作動することを確認することを目的として、分子生物学的実験操作を行いうる設備の整備を進めてきた。特に、当該作業に適した大腸菌として複数の大腸菌株の中からstbl3株を選択し、高い効率のコンピテントセルを作成する手技を確立した。これを用いて、野生型マウス組織からゲノムDNAを抽出した。精製したゲノムDNAを鋳型として、全身の細胞で遍在的に発現を得やすいRosa26遺伝子座領域をPCR増幅した上で、代表的なクローニングベクターであるpUC19ベクターにクローニングした。現在、同遺伝子配列中に、tet-Oプロモーター、Cre-loxP配列、CRISPR/Cas9配列を組み合わせた配列のクローニング作業を進めている。また、最終的に完成したコンストラクトを遺伝子ターゲッティングの手法でマウスES細胞のゲノムに組み込んでいくため、マウスES細胞の培養実験系の最適化も進めてきた。所属分野にとって分子生物学的操作を用いる実験系の初導入であるため、基本的実験系の整備に時間を要したため。現在作成中のシステムを用いることによって、確率論的にモザイク状に遺伝子変異を発現する発現することができることを確認するため、当該コンストラクトを用いて、マウスES細胞のゲノムに組み込み、in vitroにおけるCreリコンビナーゼ作用時に、どの程度の割合の細胞において実際にゲノム編集が起きるかを調べる。全身的に発現すると胎生致死する遺伝子のモザイク状発現を目的とすることから、1-10%程度を目安として確率論的に変異が発生することを確認する。in vitroにおいて適正な組換え率(1-10%)を与える配列を同定した後、ゲノム編集によって同配列を組み込んだマウスES細胞から、キメラマウス作成を介して遺伝子組み換えマウスを作成する。テトラサイクリン誘導下にCreリコンビナーゼを発現する既存のマウスストレインとの掛け合わせ後、成体および胎生前期(母体投与)の段階でそれぞれテトラサイクリンを投与し、投与量の最適化を行うとともに、in vivoでの変異遺伝子発現寄与率を調べる。システムが期待通り機能していれば、成体でのテトラサイクリン投与では、個体、組織レベルでの均一の変異遺伝子発現を、胎生早期での投与では、組織レベルでのモザイクを認めることが期待される。変異遺伝子として、家族性低流量血管奇形の家系解析から静脈奇形の病因遺伝子変異として知られているTie2遺伝子の活性化突然変異(L914F変異)を採用し、キメラマウス作成を介して遺伝子組み換えマウスを作成する。テトラサイクリン誘導下にCreリコンビナーゼを発現する既存のマウスストレインとの掛け合わせ後、胎生早期からL914F変異を誘導した際の表現型を調べる。