hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スリランカ原産のトビイロウンカ抵抗性品種の遺伝的多様性の解明

農業生物資源ジーンバンクからスリランカ原産の150品種を取り寄せて、トビイロウンカ抵抗性の評価に必要な種子を増殖した。(2)として、既報の5つの抵抗性遺伝子に関して、3000品種のSNPデータベース上において、対立遺伝子の種類に関して情報を取りまとめた。抵抗性遺伝子と同様の配列を持つ品種は、それぞれの抵抗性遺伝子において、1-2%程度の品種だけであった。これらの対立遺伝子間には、アミノ酸置換に関わるSNPが多くみられた。(3)として、PTB33由来のbph2+Bph3-PYLと、Rathu Heenati由来のBph3+17-PYLを各集団から固定系統を選抜した。対象の領域近傍に設定されたDNAマーカーにより抵抗性遺伝子の存在を確認した。これらの集積系統の種子増殖ができたので、供与親であるPTB33とRathu Heenatiへの交雑へ利用する。本研究課題は以下の3小課題で構成されており、「おおむね順調に進展している。」とした理由は以下の通りである。(1)として、異なる地域・国由来のトビイロウンカ集団をもちいて、ゲノムワイド関連解析を行うことで、スリランカ地域の在来品種(約150品種)が保有するトビイロウンカ抵抗性遺伝子座を網羅的に推定する。これらの品種の中には、感光性が非常に強い品種があり、短日条件下において栽培を行い、抵抗性評価に用いる種子が十分に増殖できたことが理由である。(2)として、既報の5つの抵抗性遺伝子に関して、3000品種のSNPデータベース上において、対立遺伝子の種類に関して情報を取りまとめ、抵抗性遺伝子はかなり特殊な品種群のみが保有することを明らかとした。これらの抵抗性品種が保有する対立遺伝子を判別するマーカーの作出を行う情報を得ることができたためである。(3)として、PTB33由来のbph2+Bph3-PYLと、Rathu Heenati由来のBph3+17-PYLを各集団から固定系統が得られた。これらの集積系統の種子増殖ができたので、今後、供与親であるPTB33とRathu Heenatiへの交雑することができるためである。インド・スリランカ原産の在来イネ品種は、トビイロウンカ抵抗性を保有する割合が高いことが知られている。近年、アジア全域のトビイロウンカに対して、広域的な抵抗性を示す品種PTB33やRathu Heenatiが存在することが明らかになった。本研究では、研究期間内に、以下の3つに関して明らかにする。(1)スリランカ原産のトビイロウンカ抵抗性品種が保有する遺伝子座を網羅的に特定する、(2)スリランカ原産の品種を用いて、既報の遺伝子座に関する対立遺伝子間の差異を推定、(3)広域的な抵抗性品種PTB33やRathu Heenatiが保有する遺伝要因の解明を行っている。農業生物資源ジーンバンクから分譲されたスリランカ原産150品種の遺伝子型につてSSRマーカーを用いて解析し、集団構造に関して把握した。
可搬型ミリ波干渉計による宇宙背景放射のゆらぎの研究

以下の2つの実験を中心に行った。1)宇宙背景放射干渉計の開発実験および干渉計システム構築実際の干渉計システムで使用する予定の200GHz帯一体型ミキサーの前段の実験として40GHz帯でのミキサー実験を行った。このミキサーは種々の素子が装着できるが、今回は装着予定のPCTJ素子を用いることで40K程度の低雑音性能が実現できた。もう一方の構成要素である組み込み型低雑音増幅器はプロトタイプでは達成していた低雑音性能が観測型では実現できず、製作した増幅器毎に性能がばらつくことがわかった。これはさらに開発実験をすすめる必要があることを意味する。また干渉計システム自体の組み立てを進めたが、学内にテスト観測可能な設置場所が確保できない困難に陥った。またミキサーに注入する局部発振システムの位相が外気温変化に対して大きく変動することがわかった。このため、全体のテストまでには至らなかった。2)国立天文台野辺山45m鏡での宇宙背景放射の揺らぎの観測および観測受信装置の整備これはもともと1)での観測の校正のためのものであったが1)のシステムが観測には至っていないこと、この観測目的で野辺山望遠鏡のマシンタイムを大規模に獲得できたこと、また上記実験で開発したミキサーが高性能であり新しい知見が予想できたことそして実際それ自体で新しい知見が出始めたことなどの理由から精力的に進めた。この観測の場合検出されるのは1次揺らぎではなくて、銀河団高温プラズマによるスニヤエフゼルドビッチ(SZ)効果である。これは従来βモデルで良く記述されると報告されていたが我々の高分解能観測でSZ効果の内部構造が見えてきているようである。少なくともX線観測で複雑な温度構造を持つ銀河団のSZ効果は単純なβモデルでは記述できないようである。今年は以下のことを行った。1)宇宙背景放射測定用の小型干渉計の主要部分の設計、製作を行った。当初は40GHz冷却MMIC-HEMTアンプを使用する予定であったが、完成時の陳腐化を防ぐため、観測周波数を220GHzに変更することにした。このため3台の超伝導受信機を製作した。まだシステム雑音の測定には至っていないが局部発振部は正常に動作して10度/日の安定性を達成している。また、2GHz幅のアナログ相関器を設計、製作した。2)45m電波望遠鏡で宇宙背景放射観測をすすめた。狙いはスニヤエフゼルドビッチ(SZ)効果である。遠方銀河団の測定を行い、宇宙論パラメータ、とくに宇宙定数について新しい知見を得た。SZ効果を利用する方法としては始めての測定である。宇宙定数に起因する密度パラメータは約0.7であり、超新星観測より全く独立に求められている現在値と一致した。これは平坦、低Ωm宇宙を強く支持する。本研究の目的は宇宙背景放射のゆらぎ(特に数分角スケールの輝度温度の非等方性)を電波観測することである。宇宙背景放射のゆらぎの原因は宇宙初期からのものと銀河団の高温がスによるスニヤエフゼルドビッチ効果ものとに大別されるがどちらも重要な観測量である。これらを正確に測定すると宇宙論パラメータ(ハッブル定数と宇宙定数など)を求めることができる。もしこの観測から宇宙論パラメータを厳しく制限できれば、数多くある宇宙論モデルの優劣が決定できることになる。本研究では宇宙背景放射非等方性の観測手段として小型ミリ波干渉計を開発し観測を実行する。また相補的に大型望遠鏡も用いて宇宙背景放射のスニヤエフゼルドビッチ効果についても観測と解析を行い上記の結果をチェックする。1)可搬型ミリ波電波干渉計のアンテナと受信機の立ち上げを行った。

H13年度より組立てた中のミリ波アンテナと受信機システムの立ち上げを引き続き行った。受信機雑音を測定できる程にはなっていないが真空容器や光学系は形をなした。2)可搬型ミリ波電波干渉計の相関器の立ち上げH13年度より組立中の相関器の組み立てをすすめた。3)スニヤエフゼルドビッチ効果のミリ波観測の解析5つの銀河団について解析がすすめた。ハッブル定数はH_φ=67±13 kms^<-1> Mpc^<-1>、また宇宙定数は0.7という値がもとまり、02年7月IAU太平洋学会と8月URSI-GA会議(招待講演)で発表した。平成15年度は以下の2つの実験を中心に行った。1)宇宙背景放射干渉計の開発実験および干渉計システム構築干渉計システムに使用する予定の200GHz帯一体型ミキサーの前段の実験として40GHz帯でのミキサー実験を行った。このミキサーは種々の素子が装着できるが、今回は装着予定のPCTJ素子を用いることで40K程度の低雑音性能が実現できた。もう一方の構成要素である組み込み型低雑音増幅器は前年度製作のプロトタイプでは達成していた低雑音性能が実現できず、製作した増幅器毎に性能がばらつくことがわかった。これはさらに開発実験をすすめる必要があることを意味する。また干渉計システム自体の組み立てを進めたが、上記ミキサーに注入する局部発振システムの位相が外気温変化に対して大きく変動することがわかった.この安定性問題のため、全体のテストまでには至らなかった。2)国立天文台野辺山45m鏡での宇宙背景放射の揺らぎの観測および観測受信装置の整備これはもともと1)での観測の校正のためのものであったが1)のシステムが観測には至っていないこと、この観測目的で野辺山望遠鏡のマシンタイムを大規模に獲得できたこと、また上記実験で開発したミキサーが高性能であり新しい知見が予想できたことそして実際それ自体で新しい知見が出始めたことなどの理由から精力的に進めた。この観測の場合検出されるのは1次揺らぎではなくて、銀河団高温プラズマによるスニヤエフゼルドビッチ(SZ)効果である。これは従来βモデルで良く記述されると報告されていたが我々の高分解能観測でSZ効果の内部構造が見えてきているようである。少なくともX線観測で複雑な温度構造を持つ銀河団のSZ効果は単純なβモデルでは記述できないようである。
ナノレオロジーマッピングのための応力緩和プローブ顕微鏡開発

原子間力顕微鏡(AFM)を基にして、このプローブを試料表面に押しつけ固定し,その荷重の時間変化を測定する「AFM荷重緩和測定手法」を生み出した。この手法により,エラストマー試料表面での粘弾性や凝着による荷重の緩和挙動を定量化することに成功した。また、本測定手法をマッピング測定することで、ナノスケールの空間分解能での粘弾性分布の可視化を行い、エラストマー系複合材料のナノ力学物性評価への適用可能性を示した。般のAFMオープンループスキャナに対して,本研究予算で購入した低ノイズ型レーザーピックアップシステムを用いて,緩和時間の異なるゴム試料に対して,AFM応力緩和実験を行った。「AFM応力緩和実験」とは,AFMのカンチレバーをゴム試料に対して短時間で押し込み,その状態を保持したままにすることでAFMカンチレバーの応力緩和の挙動をとらえる手法であり,本研究課題は,この手法を確立することで,試料内部の局所的な粘弾性の分布をとらえようとするものである。得られた応力緩和曲線から,数ミリ秒から数百ミリ秒での緩和時間が得られた。これはマクロスコピックな引張り試験による緩和時間とは大きく異なり,分子の違う種類の運動をとらえていると考えられる。ただし,通常のオープンループスキャナをある程度の測定は行えるものの,スキャナクリープの影響が大きく,厳密な測定には不適であることが分かった。次に,クローズドループスキャナを,本研究予算で購入した低ノイズ型レーザーシステムと組み合わせて用いた。クローズドループスキャナは一般に精密な位置調節を行ええるものの,応答が必ずしもオープンループスキャナより早くない。本実験ではできるかぎり応力緩和の初期のゴム材料の緩和挙動を測定したいので,このパラメータについて最適条件を探すべく,調整を行った。これにより,現在の装置で,ミリ秒単位で正確な位置制御ができる目処をつけることができた。この時間スケールは我々が所持している一般的なオープループスキャナの応答と同等かそれより早く,それでいてクローズドループスキャナの特性により,クリープ等の問題を避けることができる。これをベースに翌年度の研究を続ける。ナノ力学物性測定とAFM応力緩和測定手法を組み合わせた測定を行うためには、装置付属のソフトウェアでは不可能である。使用しているAFM装置には、信号を直接取り出せるよう、装置のコントロールボックスがある。ここからクローズドループスキャナの信号を取り出すために、装置の信号入出力用端子の分析を行った。この信号出力は少し遅れて出力されることなど、回路に起因するとみられる問題が明らかになったので、遅延の校正など、目的の測定が行えるように測定システムの改良に時間を費やした。ナノ力学物性測定手法では、画素数分(64×64点程度の粗い画像でも4096個)のフォース測定が必要である。数が多く、手動での解析は実質的に不可能なので、当年度から、解析の自動化が行えるようにプログラムの作成に取り掛かった。また、現状の装置やソフトウェアでは足りない部分について、装置メーカーと、装置やソフトウェアの問題点や修正依頼、要望を伝えた。これと並行して、応力緩和測定と並行して、フォースディスタンスカーブ測定を異なる速度で行い、その速度依存性を測定することで、応力緩和測定において得られる緩和時間に対する情報が得られるか基礎的な実験を行った。実験データの解析としては、接触面積の見積もりが非常に重要である。AFMでは接触面積を直接に測定できないので、他の得られるパラメータと理論を組み合わせて類推するしかない。多くのAFMフォース測定ではHertzやDMTモデルを使っているが、これは試料が軟らかい場合の凝着を十分に考慮に入れていない。そこで、軟らかい試料に適したJKRモデルに基づいて、接触面積を類推できるような理論の考察を行った。原子間力顕微鏡(AFM)フォースマッピング測定にAFM応力緩和測定手法を組み合わせることで,試料表面の複数点で局所的な緩和挙動が測定できるように,装置を改良した。具体的には,購入済みの原子間力顕微鏡装置に専用ソフトウェアを導入し,そのソフトウェアの発生するトリガー電圧信号を外部に取り出して,それらの信号をトリガーとして高速A/Dボードを駆動させて取得したデータを区切ることで,試料とプローブが接触した瞬間からのデータの取得と保存をするシステムの構築を進めた。これらにより,フォースマッピング測定(32 *32 = 1024点)をベースとしたAFM荷重緩和測定を行える点まで達成した。得られたデータは膨大で,手動で解析することはほとんど不可能に近いので,この各点で得られた解析結果を自動的に解析処理するバッチプログラムを作成した。また,それぞれの測定データである緩和曲線に対する解析手法について,拡張指数関数,KWW (Kohlausch-Williams-Watts)式などを各種検討して,有意な時定数が得られるモデルを検討した。ゴムの複合材料をミクロトームで切り出した面に対して本実験手法を適用することによって,ゴムの各成分間での局所的な緩和挙動に由来する時定数を32 *32点の画像として可視化した。これにより,材料内部のゴムの相分離構造の違いによって,緩和挙動にサブミクロンスケールで空間的な差があることを示すことに成功した。

ミリ秒より早い緩和時間には装置の大幅改良が必要になるが、それより遅い緩和の試料に関しては測定できることが明らかになった。ただし、精度の高い測定には、さらなる装置の校正が必要であると考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究成果をまとめて報告、論文発表するとともに、より幅広い試料で測定して当手法の有効性を探る。装置の緩和挙動のより厳密な評価手法を考察するとともに、力学物性マッピングとの組み合わせを完成させる。
石灰化機構と石灰化制抑タンパク質との関連

骨ならびに象牙質の石灰化過程に種々の非コラーゲン性蛋白が重要な役割を果していると考えられているが、その詳細な機構については不明な点が多い。本研究ではアパタイトの析出成長過程に非コラーゲン性蛋白がどのような役割を果すのかをin vitroの糸で検討した。その結果、オステオネクチン、骨Gla蛋白および象牙質リン蛋白にはアパタイトの前駆体となる非晶質リン酸カルシウム(ACP)ならびにリン酸ハカルシウム(OCP)を生成する能力がなく、むしろ逆にこれらの前駆体の生成を阻害することが明らかとなった。コラーゲンはこの反応糸で何ら本質的な役割を果さず、コラーゲン自身にも"核"を形成する能力がないことが明らかとなった。OCPを経由してアパタイトが析出成長する糸で蛋白が存在すると上述したように析出成長過程は阻害されるが、電顕で析出相を直接観察すると蛋白存在下で析出したOCPは横方向への成長が阻害されることが明らかとなった。阻害効果の強い蛋白存在下ではこの効果が著しく、析出成長したOCPは針状に近い形態を呈していた。この形態を有するOCPから生成したアパタイトは微細な針状結晶となることが示された。興味ある点は、蛋白存在下では結晶の数が相対的に多く観察された事である。これらの結果より、蛋白は個々のリン酸カルシウム塩の成長を抑制しながら、数多くの微細なアパタイトを析出成長させ得ることが理解できた。β-グリセロリン酸カルシウム溶液からリン酸カルシウム塩が自発的に析出する糸で同様の実験を試みても本質的に同じ結果が得られ、上述の蛋白の役割は、溶液の過飽和度および溶液組成に衣存しないことも示された。残る一つの重要な課題は、コラーゲン線維にいかにしてアパタイトが配向析出するかを明らかにすることであり、現在、架稿剤を用いコラーゲンと蛋白の複合化を試み、この複合体が"核"としての役割を果すか否かを検討している。骨の石灰化過程に種々の非コラーゲン性蛋白が重要な役割を果していると考えられているが,その詳細な機構については不明な点が多い.今年度の研究では,牛骨よりオステオネクティン, Gca蛋白,リン蛋白を抽出し,これら蛋白の非晶質リン酸カルシウム(ACP)の析出過程及びACPからアパタイトへの転換過程におよぼす効果を調べた.その結果, ACPは画蛋白濃度が高くなると安定化され,アパタイトに移行するのが遅延された.遅延効果は,オステオネクティン, Gla蛋白,リン蛋白の順に大きかった.カルシウム電極を用い,石灰化溶液の遊離カルシウム濃度を測定すると,各蛋白の導入前後において差違が認められないこと,ならびにリン酸カルシウム塩析出反応時のカルシウム濃度の経時変化が,糸を中性に保つために消費されるKOH溶液量の経時変化に極めて類似していたことから,上述の遅延効果は,各蛋白の存在により遊離カルシウム量が減少したために発現したとき考えられないことが明らかとなった.各蛋白存在下に析出した固相を電顕観察すると,球状のACPの大きさは蛋白存在下では小さくなる傾向を示したが,アパタイトへの転換直前ではコントロールの場合と本質的に同じであった.更に興味ある点は転換過程でACP表面上に析出するリン酸8カルシウム(OCP)の結晶が,蛋白存在下で細長くしかも数多く生成する傾向を示したことである.

この傾向は遅延効果の大きい蛋白ほど顕著であり,遅延効果は転換過程で析出するOCPの横方向への成長を阻害するためと考えられた. OCPの横方向への成長が阻害されれば, OCPから生成するアパタイトも比較的短い針状を呈することも電顕観察により示された.以上,各蛋白は前駆体の析出様相を変化させ得る能力を有し,最終安定相のアパタイトの形状を積極的に調整し得ることが示された.次年度では,種結晶を用いた結晶成長計において各蛋白の効果を比較検討する.前年度までの研究により、骨Gla蛋白、オステオネクチンおよび象牙質リン蛋白はアパタイトの折出過程を遅延する能力があることが明らかとなった。これらの研究では、無機塩としてのカルシウムならびにリン酸溶液が使用され、あらかじめ濃度の決められたリン酸カルシウム水溶液からアパタイトが折出する過程に蛋白がいかなる効果を有するかで、蛋白の役割を研究した。本年度では、β-グリセロリン酸カルシウム溶液をアルカリ性フォスファターゼで加水分解し経時的に無機リン酸濃度を上昇しアパタイトを折出する系を新たに導入し、上述の非コラーゲン性蛋白のアパタイトの折出過程に果す役割を再検討した。2mM弱に調整したβ-グリセロリン酸カルシウム溶液に0.05mg/mlのアルカリ性フォスファターゼを作用すると、約半日後にリン酸カルシウム塩が折出する。この系に蛋白を導入すると、折出開始時間が蛋白濃度に比例して遅くなり、経時的に過飽和度が上昇する系におていも蛋白はアパタイトの折出を遅延する能力があることが確認できた。この時、蛋白存在下ではより多くの無機リン酸が産生されていないと最初の折出相が現われないことも示され、蛋白存在下でアパタイトが折出するためにはより高い過飽和度を必要とすることが新たな知見として得られた。この事実は、従来までの系では実証できなかったもので、遅延効果の大半は最初の"核"を形成する段階で発現し、さらに折出成長過程にも遅延効果が及ぶことが初めて明らかとなった。これらの結果は、コラーゲン線維共存下でも本質的に同じであり、コラーゲンは石灰化の過程で何らの効果も果していないことが示唆された。さらに架橋剤を使用し、コラーゲン線維と蛋白との架橋を試みたものについても同様に調べたが、この複合体が積極的にアパタイト、"核"としての役割を果たしているとの知見は得ることができなかった。
巨核球特異的な遺伝子発現を制御する転写複合体の解明

本研究の目的は、NF-E2の巨核球系細胞における転写制御機構の解明を通して、生体における本質的な機能に根ざした転写因子複合体の構成と機能を理解することと、転写活性化に必要な核内の場の実体を解明することである。巨核球系培養細胞MEG01に、FLAG-His-HA-トリプルタグを連結したp45の発現ベクターを導入し、安定遺伝子導入株を樹立した。この細胞から、抗FLAG抗体、抗HA抗体、Ni-NTAを用いて、p45を含む核内複合体のアフィニティー精製を行った。質量分析により、複合体構成因子を調べたところ、クロマチンリモデリング因子、基本転写因子とメディエーター因子群などが含まれる事がわかった。また、RNA代謝に関連した因子、転写伸長因子も含まれている事がわかった。さらに、細胞質内輸送に関わる因子も得られており、p45が細胞質にもかなり存在することを考慮すると、これらも何らかの機能的意義を持つ可能性がある。申請者らは、遺伝子破壊マウスとトランスジェニックマウスを組み合わせたin vivoでのp45、あるいは、MafGの機能評価系を確立している。そこで、このシステムを利用して、アミノ末端領域38アミノ酸を欠失したp45Δ1-38を発現するトランスジェニックマウスを作成した。このマウスはp45欠損マウスを部分的にレスキューすることを明らかにした。さらに、MafG C末端領域を欠失するMafGは、p45をDNA上にリクルートできるも、標的遺伝子の活性化にはいたらないことを明らかにした。特に、ヒストンのアセチル化が障害されていることがわかった。(1) p45による転写活性化機構の検討p45のアミノ末端領域が転写活性化ドメインとして機能することが、培養細胞への一過性遺伝子導入実験により示されている。そこで、p45が実際に生体内で機能している巨核球において、p45の機能、特に、転写活性化能に必須のドメインを明らかにするために、p45欠失変異体p45△1-38を巨核球において発現するトランスジェニックマウスを作成した。同マウスをp45欠損マウスと交配して得られる複合変異マウスは、p45欠損マウスと同様に、血小板減少、胞体突起形成障害を示した。また、p45の標的遺伝子の発現も低いままであった。このことから、p45のアミノ末端領域1-38は、その転写活性化能に必須であることが明らかになった。(2) MafGC末端領域(Maf-CTR)に結合する因子の精製と同定Maf-CTRは、NF-E2の転写活性化能に必須であり、核マトリックス結合シグナルとして機能する。そこに結合する因子は、核マトリックスの構成成分であることが予想されることから、強力な蛋白質変性作用を有する尿素を用いて、核マトリックスを可溶化する必要がある。そのために、蛋白質相互作用をあらかじめ架橋剤により共有結合化し、変性条件下でも有効なアフィニティー精製法としてHis-tagとNi-NTAの結合を利用し、核マトリックスから複合体の精製を試みた。His6よりもNi- NTAと親和性が高いHis12タグを利用し、収量を改善した。また、特性を上げるために、変性条件下でNi-NTAによるpull-downのあと、蛋白質をリフォールディングさせて、第2のタグ、HAタグにより免疫沈降をおこなうことにより、精製度を改善しつつある。
砂山の臨界状態の解明から地震の予測法を探る試み

砂山崩しの実験における砂山の崩れ方と,地震の発生の仕方の類似性に着目し,大きなナダレが発生する直前の状態,すなわち臨界状態では砂山内部における応力鎖の状態がどのようになっているかを調べる目的で,光弾性物質を用いた2次元の砂山崩し実験とその解析を行った.この結果,大きな砂山では,大きなナダレの直前に,表面付近で斜面にほぼ平行な応力鎖が発達し,これが臨界状態を形成すると思われる.小さな砂山では,これが明瞭には現れない.この差が,大きな砂山と小さな砂山の崩れ方の違いの原因ではないかと思われる.砂山崩しの実験における砂山の崩れ方と,地震の発生の仕方の類似性に着目し,大きなナダレが発生する直前の状態,すなわち臨界状態では砂山内部における応力鎖の状態がどのようになっているかを調べる目的で,光弾性物質を用いた2次元の砂山崩し実験とその解析を行った.この結果,大きな砂山では,大きなナダレの直前に,表面付近で斜面にほぼ平行な応力鎖が発達し,これが臨界状態を形成すると思われる.小さな砂山では,これが明瞭には現れない.この差が,大きな砂山と小さな砂山の崩れ方の違いの原因ではないかと思われる.本研究は、砂山の崩れ方と地震の起り方の類似性に着目し、砂山の崩れ方を詳細に把握することによって、地震発生の予測へのヒントを得ようとするものである。そのために、実際の砂を使った砂山崩しの実験だけでなく、光弾性物質を使った2次元の砂山崩し実験を行い、砂山の内部に発生する応力鎖の構造解析を行うことを、本研究の主たる内容としている。光弾性写真を利用して砂山内部の構造を観察することは、これまでは、直感的に把握することには適しているが、定量的に表現したり解析したりすることは困難であった。本研究はこの点を克服し、定量的に、しかも自動的にコンピューターによって処理することを目標の一つとしている。平成21年度は、光弾性物質による砂山崩し実験を行ってデータを採取するとともに、光弾性写真の解析法の開発を試みた。並行して行っているガウジ層のせん断実験においても、光弾性物質を用いており、これと併せて解析法の開発を行った。これにより、応力鎖の方向と強度を自動的に検出して、ローズダイアグラムなどによって表現することが可能となった。また、任意の2枚の写真の差をとることにより、その間の変化が定量的に追うことが可能となった。また、実際の砂を使った砂山崩しの実験も併せて行っており、砂山の「重量」というスカラー量だけでなく、どの部分が崩れるかといった、いわばベクトル量に着目した観点も盛り込んだ解析法を開発することも試みている。本研究は、砂山の崩れ方と地震の起り方の類似性に着目し、砂山の崩れ方を詳細に把握することによって、地震発生の予測へのヒントを得ようとするものである。平成22年度は、光弾性写真の解析法プログラムの開発を重点的に行った。これにより、指定した光強度の大きさにしたがって反映される応力鎖の方向と強度を自動的に検出して、ローズダイアグラムによって表現することが可能となった。また、全体の光強度と、砂山の粒子数の相関を調べることも行った。さらに、任意の2枚の写真の差をとることにより、その間の変化を定量的に追い、最終的な破壊とどのような関係にあるかを調べつつある。本研究は,砂山の崩れ方と地震の起り方の類似性に着目し,砂山の崩れ方を詳細に把握することによって,地震発生の予測へのヒントを得ようとするものである.そのために,実際の砂を使った砂山崩しの実験だけでなく,光弾性物質を使った2次元の砂山崩し実験を行い,砂山の内部に発生する応力鎖の構造解析を行うことを本研究の主たる内容としている.光弾性写真を利用して砂山内部の構造を観察することは,構造を直感的に把握することには適しているが,定量的に表現したり解析することはこれまでは困難であった.本研究はこの点を克服し,定量的に,しかも自動的にコンピューターによって処理すること可能とした.平成23年度は、本研究の最終年度であるので,これまでに開発を行った解析法プログラムを用いて,(1)応力鎖のローズダイアグラム解析,(2)粒子数変化による内部構造変化の追及,を行った.(1)では,得られた画像全体の応力鎖によるローズダイアグラム解析に加え,表面付近の構造における応力鎖のローズダイアグラム解析を行った.この結果,大きな砂山では,表面付近に強力な,斜面に平行な方向の応力鎖が発達し,これが上からの力を支えることにより,臨界状態を形成する.そしてこれが崩壊するときに大きなナダレが発生することが分かった.小さな砂山ではこのような現象は見られず,これが大きな砂山と小さな砂山の崩壊の違いをもたらしていると考えられる.
重度障害(知的障害・病弱)のあるダウン症者への自宅での電子メール使用に関する研究

1.研究の目的知的障害と病弱の重複障害のあるダウン症成人が,特別支援学校で訪問教育を受けるケースがある。彼らの多くは,心臓疾患等により地域社会に出て活動することが困難である。彼らの外部とのコミュニケーションを支援する手段として,電子メールの使用が考えられる。そこで本研究では,自宅で訪問教育を受けるダウン症成人1名を対象に,電子メール使用の指導と支援体制の構築を行うこととした。2.研究の方法自宅で療養的な生活をするダウン症成人に,「らくらくメール」(富士通製)を使用して電子メール使用の指導を行った。併せて,交信行動の維持と交信相手の確保のために家族に協力を要請した。3.研究の成果(1)操作方法の指導では,操作手順ごとに画面を印刷した「操作マニュアルカード」(20ステップの手順を20枚のカードに印刷して1冊に束ねたもの)を作成した。その結果,対象者は操作手順を視覚的に認識して,円滑に操作することができた。このことから情報の視覚的提示の有効性が示唆された。(2)本文の作成では画面上の文字パレットから仮名を選択して文章を作成することができた。このことから書字が困難であっても読字が可能であるケースでは,仮名による本文作成が可能であることが示唆された。また,読み上げ機能を使用することで受信メールの内容を理解することができた。このことから,文章読解が困難であっても音声言語の理解が可能なケースであれば,受信メールの理解が可能であることが示唆された。(3)交信相手のうちで地域社会の知人の数は,交信開始から1カ月後では1名であったが3カ月後には8名に増加した。このことから,電子メールが地域社会とのコミュニケーションの支援手段として有効に機能していることがわかった。また,交信相手の開拓では,家族と指導者が協力体制を構築することが重要であることがわかった。
変成岩組織の再現実験と天然岩石の定量的解析

岩石組織の定量的評価はまだ初期的段階にある.それは,構成鉱物や全岩の化学組成を記述する岩石学と,岩石の運動学的変数を記述し力学的条件を求める構造地質学の両分野の境界領域の問題であるからである.しかし,固体地球のダイナミックな変遷を理解するための情報は,岩石組織から多く得られるはずである.このような問題意識のもとに,本研究では室内実験による岩石組織の再現と,天然の岩石組織の定量的な解析を目的とした.前者は有益な結論を導くには至っていないが,後者についてはメソスケールからマイクロスケールに及ぶ,天然の岩石組織を解析することができた.個々のテーマどうしは必ずしも関連ないので成果を以下に列挙する.1)メソスケールの火成岩に見られる層状構造が,拡散に律速されるLiesegang Ringsに見られるようなスペース則を満たすことを明らかにし,その成因に大きな制約条件を与えることができた.2)剪断センスの指標として用いられているザクロ石のスノーボール構造の成因を新たな機器および岩石学的な手法によって明らかにした.従来この構造の成因には対立する説があり,顕微鏡下でみられる微細構造の解釈と,力学的シミュレーション,および室内実験に基づいていた.微細組織の記載に加え,単結晶-多結晶の区別,3次元的形態,組成累帯構造を明かにし,この長い議論に終止符を打つことができた.3)地殻下部では岩石が部分融解する可能性があることは指摘されていたが,その証拠を捉えることは必ずしも成功していない.本研究でカソードルミネッセンスを観察することによって,岩石が部分融解している組織を特定することができた.岩石組織の定量的評価はまだ初期的段階にある.それは,構成鉱物や全岩の化学組成を記述する岩石学と,岩石の運動学的変数を記述し力学的条件を求める構造地質学の両分野の境界領域の問題であるからである.しかし,固体地球のダイナミックな変遷を理解するための情報は,岩石組織から多く得られるはずである.このような問題意識のもとに,本研究では室内実験による岩石組織の再現と,天然の岩石組織の定量的な解析を目的とした.前者は有益な結論を導くには至っていないが,後者についてはメソスケールからマイクロスケールに及ぶ,天然の岩石組織を解析することができた.個々のテーマどうしは必ずしも関連ないので成果を以下に列挙する.1)メソスケールの火成岩に見られる層状構造が,拡散に律速されるLiesegang Ringsに見られるようなスペース則を満たすことを明らかにし,その成因に大きな制約条件を与えることができた.2)剪断センスの指標として用いられているザクロ石のスノーボール構造の成因を新たな機器および岩石学的な手法によって明らかにした.従来この構造の成因には対立する説があり,顕微鏡下でみられる微細構造の解釈と,力学的シミュレーション,および室内実験に基づいていた.微細組織の記載に加え,単結晶-多結晶の区別,3次元的形態,組成累帯構造を明かにし,この長い議論に終止符を打つことができた.3)地殻下部では岩石が部分融解する可能性があることは指摘されていたが,その証拠を捉えることは必ずしも成功していない.本研究でカソードルミネッセンスを観察することによって,岩石が部分融解している組織を特定することができた.今年度の研究計画は,実験に使用する試料の採集と記載,実験装置の立ち上げ,加熱維持実験の実施であった。試料の採集と記載については,単一鉱物からなるチャートの採集を異なる温度圧力条件でできた変成帯から行なった。それらの変成条件を決めるために必要な変成岩類も採集した。そして,温度圧力の決定に必要な岩石学的な記載を行なった。この記載に必要な,鉱物組成を交換成分を用いて表現する方法について,解説論文を発表した(研究発表の項参照)。さらにこの記載の過程で,温度圧力の時間変化を岩石組織から読みとれることを明らかにした。また,従来記載されていなかった新たな鉱物組み合わせを発見し,それによって温度圧力条件が刷新されることも明らかにした。以上の2点については,継続して解析しており,それぞれを諭文にまとめる予定である。実験装置については,高温実験に必要な電気炉を購入した。しかし,温度制御に問題が生じ,温度監視装置を付随する対処を行なった。現在,温度の精度についての基礎実駿を行なっているところである。加熱推持実験の実施については,上記実験装置にまだ,問題が残っていること,実験に使用する試料の記載に新展開が見られ,完了していないこと,の2つの理由から,実験の実施は来年度に行なう予定である。岩石組織の定量的評価はまだ初期的段階にある.それは,構成鉱物や全岩の化学組成を記述する岩石学と,岩石の運動学的変数を記述し力学的条件を求める構造地質学の両分野の境界領域の問題であるからである.しかし,固体地球のダイナミックな変遷を理解するための情報は,岩石組織から多く得られるはずである.このような問題意識のもとに,本研究では室内実験による岩石組織の再現と,天然の岩石組織の定量的な解析を目的とした.前者は有益な結論を導くには至っていないが,後者についてはメソスケールからマイクロスケールに及ぶ,天然の岩石組織を解析することができた.個々のテーマどうしは必ずしも関連ないので成果を以下に列挙する.1)メソスケールの火成岩に見られる層状構造が,拡散に律速されるLiesegang Ringsに見られるようなスペース則を満たすことを明らかにし,その成因に大きな制約条件を与えることができた.

2)剪断センスの指標として用いられているザクロ石のスノーボール構造の成因を新たな機器および岩石学的な手法によって明らかにした.従来この構造の成因には対立する説があり,顕微鏡下でみられる微細構造の解釈と,力学的シミュレーション,および室内実験に基づいていた.微細組織の記載に加え,単結晶-多結晶の区別,3次元的形態,組成累帯構造を明かにし,この長い議論に終止符を打つことができた.3)地殻下部では岩石が部分融解する可能性があることは指摘されていたが,その証拠を捉えることは必ずしも成功していない.本研究でカソードルミネッセンスを観察することによって,岩石が部分融解している組織を特定することができた.
日本の古第三紀植物群の層序編年に関する基礎的研究

日本の古第三紀植物群の層序編年のために,宇部炭田,山口県野田地域,常磐炭田,石狩炭田ほかの野外調査および既存資料の再検討を行ない,以下のような成果を得た.1.従来,前期漸新世とされた植物群は,大部分が始新世に属することが明らかになり,これにより,近年の浮遊性の微化石層序や凝炭岩の放射年代値とも調和する.2.古第三紀を通じ,植物群の組成・構成種の最も顕著な転換期は始新世と漸新世の境界近くに認めることができる.しかし,これが北アメリカの古第三紀植物群変遷や太平洋の古環境変動で明らかにされている始新世末のいわゆるTerminal Eocene Eventに相当するものかどうかについては,さらに検討が必要である.3.新しく認定した漸新世植物群は,その属構成や構成種からみて中新世,とくに台島型の植物群に類似する点が多い.すなわち,第三紀を植物群から二分した場合,漸新世植物群は新第三紀型と結論される.4.山口県野田地域の芦屋層群(前期漸新世)相当層の植物群(野田植物群)を詳しく検討し,25属32種を認めることができた(投稿中).ハコヤナギ属などの一部を除き,本植物群は新第三紀植物群に多い温帯性属種より構成される.日本の現在の温帯林の原型は漸新世森林に求めることができる.5.以上のほかに,本研究の目的である,古第三紀含化石層を中心とした炭田地質資料の収集にも努め,また,化石層序の基礎となる植物群構成種の系統進化学的検討(カバノキ科,ニレ科,スズカケノキ科など)を行い,成果を得ることができた.日本の古第三系は、おもに非海成ー浅海成の夾炭層群からなり、豊富な植物化石群が含まれている。こうした植物化石群の詳細な層序編年のために、その組成的特徴や構成種の系統分類を中心とした調査研究を行い、以下のような結果を得た。1.始新世と漸新世の植物群の間に、植物群組成、構成種に著しい差が認められる。2.かつて中新世と考えられていた、北海道北見の若松沢植物群や九州の相ノ浦植物群は、確かに新第三紀型の現代的組成を示すが、古第三紀要素やカバノキ科などに古型要素を含み、漸新世の一植物群型を示すことが明らかになった。3.同様な観点から、兵庫県の神戸植物群や山口県宇部層群上部の植物群についての詳細な検討が必要であることが分かってきた。従って、漸新世植物群の知識は根本的に書換えられる。4.石狩炭田における主要夾炭層の化石群の大部分は始新世と考えられる。始新世末のいわゆるTerminal Eocene Eventが、この夾炭層中に認められるかどうかについては、さらに検討を要し、平成2年度の重点課題とした。5.夾炭層中の植物化石群は、湿生の植物の多産で特徴づけられ、カバノキ科(とくにハンノキ属)、ニレ科、クルミ科の系統進化が生層序的に重要で、検討を進めている。6.以上の研究に並行して、旧炭鉱の炭田地質資料の収集に努めている。北海道石狩炭田の含化石ボ-リング・コアなど、貴重な資料が得られた。日本の古第三紀植物群の層序編年のために,宇部炭田,山口県野田地域,常磐炭田,石狩炭田ほかの野外調査および既存資料の再検討を行ない,以下のような成果を得た.1.従来,前期漸新世とされた植物群は,大部分が始新世に属することが明らかになり,これにより,近年の浮遊性の微化石層序や凝炭岩の放射年代値とも調和する.2.古第三紀を通じ,植物群の組成・構成種の最も顕著な転換期は始新世と漸新世の境界近くに認めることができる.しかし,これが北アメリカの古第三紀植物群変遷や太平洋の古環境変動で明らかにされている始新世末のいわゆるTerminal Eocene Eventに相当するものかどうかについては,さらに検討が必要である.3.新しく認定した漸新世植物群は,その属構成や構成種からみて中新世,とくに台島型の植物群に類似する点が多い.すなわち,第三紀を植物群から二分した場合,漸新世植物群は新第三紀型と結論される.4.山口県野田地域の芦屋層群(前期漸新世)相当層の植物群(野田植物群)を詳しく検討し,25属32種を認めることができた(投稿中).ハコヤナギ属などの一部を除き,本植物群は新第三紀植物群に多い温帯性属種より構成される.日本の現在の温帯林の原型は漸新世森林に求めることができる.5.以上のほかに,本研究の目的である,古第三紀含化石層を中心とした炭田地質資料の収集にも努め,また,化石層序の基礎となる植物群構成種の系統進化学的検討(カバノキ科,ニレ科,スズカケノキ科など)を行い,成果を得ることができた.
Ca^<2+>シグナルの分子構築に関する研究

本研究においては、興奮性細胞での表層膜脱分極が細胞内Ca^<2+>濃度上昇に変換される反応における細胞内Ca^<2+>ストアに着目し、その機構の分子的基盤を明らかにすることを目的とした。以下に示すように、Ca^<2+>ストア上のCa^<2+>放出チャネルであるリアノジン受容体と骨格筋のCa^<2+>ストアより同定された新規膜蛋白質群ミツグミンに関する研究が遂行された。リアノジン受容体に関しては、チャネル不活性化に関与するCa^<2+>結合部位がマップされ、骨格筋の三つ組では1型と3型のサブタイプが共存するが明らかになったことが特記される。また、骨格筋三つ組に局在する膜蛋白質としてミツグミン29、ミツグミン72(ジャンクトフィリン)が同定された。ミツグミン29は4回膜貫通するシナプトフィジンファミリーの新規メンバーである。ミツグミン29欠損骨格筋では三つ組構造での膜形態の異常と興奮収縮連関の効率低下が観察されるため、ミツグミン29は骨格筋Ca^<2+>シグナリングを構築する膜構造の形成に必須な分子であった。ジャンクトフィリンは細胞表層膜と特異結合するユニークな細胞質領域とCa^<2+>ストア膜貫通セグメントからなり、その3種見い出されたサブタイプは興奮性細胞の表層膜とCa^<2+>ストア膜の近接構造の構築に寄与すると推定される。心筋細胞でジャンクトフィリンを欠損すると、結合膜構築が阻害される結果、Ca^<2+>シグナリングに異常をきたして心臓機能不全となることも示された。様々な生理機能を調節する細胞内Ca^<2+>シグナルは極めて重要な生物学において課題でる。Ca^<2+>1シグナル研究の現状に立脚し、(1)リアノジン受容体サブタイプ機能の分子及び固体レベルでの解析、(2)細胞表層膜と細胞内Ca^<2+>ストア膜の近接構造の分子構築の解析を行うことにより、細胞内外から動員されるCa^<2+>の生物学的意義や分子機構を明らかにすることが本研究の目的である。(1)に関する研究として、2型リアノジン受容体や変異導入リアノジン受容体が形成するチャネル特性の検討(Bhat et al.; Hayek et al.)、骨格筋におけるリアノジン受容体の発現と細胞内局在の同定(Flucher et al.)、3型リアノジン受容体欠損マウスの性質の検討(Clancy et al.; Wan et al.)を行い報告した。(2)に関する研究しては、骨格筋三つ組構造に存在する新規膜蛋白であるmitsugumin29の発現と細胞内局在の検討(Komazaki et al.)とその欠損マウスの作製とその骨格筋膜構造の異常(Nishi et al.)を報告した。平成12年度には、リアノジン受容体、ミツグミン29、ジャンクトフィリンに関する研究が遂行され、それぞれ数遍の論文発表がなされた。その中で特記すべきジャンクトフィリンに関する研究成果を以下に記載する。細胞表層膜とCa^<2+>ストア膜が近接する結合膜構造の分子構築の理解を目指した研究で、ミツグミン72(MG72)と命名した新規膜蛋白を発見した。MG72は骨格筋では三つ組構造に局在し、C末端に1本の膜貫通セグメントを有し、細胞質に位置するN末端側には14アミノ酸よりなる繰り返し配列(MORNモチーフと命名)が8回現れる。両生類初期胚での実験で、MG72の発現により細胞表層膜と細胞内小胞体膜の結合膜構造の形成が観察された。異なる遺伝子から由来する3種のMG72サブタイプの存在が明らかになり、これらをジャンクトフィリン(JP)ファミリーと命名した。

骨格筋細胞は1と2型、心筋と平滑筋細胞は2型、神経細胞は3型のJPサブタイプを発現している。心臓に発現する2型JP(JP-2)を欠損するマウスは、受精後9.5日には心臓拍動の減弱が確認され、その翌日頃には心停止する。その心筋細胞では結合膜構造であるperipheral couplingの形成が極端に減少しており、時期的にも部位的にも同調性のないランダムCa^<2+>トランジェントを示していた。これらの結果から、JPは結合膜の分子構築に寄与しており、その形成不良はCa^<2+>シグナリングに異常をきたすことが示された。
心血管デバイス装着に伴う心筋細胞電気生理応答のシミレーション解析

心血管デバイス特に循環補助デバイス装着時の積極的な心機能回復治療確立を目指し、循環補助デバイス装着による心筋への圧力・容積負荷低減効果が心筋電気生理に及ぼす影響についてコンピュータシミュレーションによる検討を行った。活動電位モデル(LRd model)に収縮張力モデル(NL model)を組み合わせ、更に心筋の機械電気帰還現象を再現するために機械受容チャネルモデルを導入し、心筋電気機械モデルを構築し検討した。機械受容チャネルモデルには、陽イオン非選択的でほぼ直線性の電流-電圧特性を持つモデルを採用した。循環補助デバイス装着により心筋へ加えられる力学的負荷の低減効果を想定し、等尺性収縮時をコントロールとした場合の等張性収縮時(発生張力を制限)の心筋細胞膜活動電位への影響について計算し比較した。その結果、等尺性収縮と等張性収縮とで活動電位波形への大きな影響は見られなかったが、病的心筋を想定した細胞内カルシウム過負荷状態においては、活動電位持続時間が延長する不整脈惹起性応答が見られた。正常心筋・病的心筋どちらの場合においても、機械受容チャネルの影響はごく限られたものでしかなかったが、現段階では機械受容チャネルのモデル化において過小評価している可能性も考えられ、また本モデルが単一セルのモデルに限った検討を行っていることからも、機械受容チャネルの影響を反映させる条件の再検討も必要であると考えられた。今後は本シミュレーション結果で得られた、収縮様態の差異による不整脈惹起性応答に関して実験的手法及びモデル化の再検討を含め更に詳細な検討を進める予定である。本研究は心血管デバイス装着、特に重症心不全患者に対する循環補助装置の装着時に左室での圧力・容積負荷低減効果が心筋の収縮能力を改善させ、心機能を回復させる可能性とその機序解明、さらには積極的な心機能回復を目指した治療方法の模索をコンピュータシミュレーションにより検討することに目標を置いて研究を進めている。本年度は研究を開始した初年度ということもあり、主に心筋細胞膜活動電位モデルとクロスブリッジ形成による収縮張力発生モデルの統合を積極的に進め、さらには機械刺激に対して感受性を有する機械受容チャネルを導入することで、心筋細胞に機械刺激を加えた場合の電気生理的な応答の再現妥当性についての検討を行った。その結果、心筋細胞膜活動電位の発生と共に収縮張力が発生しサルコメア長の短縮する興奮収縮連関を再現できることを確認でき、様々なモデル化の報告が為されている機械受容チャネルの影響について検討できた。本研究は心血管デバイス、特に左心補助人工心臓装着時の左室心筋壁組織に対する圧力・容積負荷低減効果が心筋細胞の収縮機能を回復させるメカニズムについて、心筋電気生理とバイオメカニクスの観点からコンピュータシミュレーションを用いて解析的に明らかにすることを目標として検討を進めてきている。本年度は、心筋細胞膜活動電位モデルと心筋収縮張力モデルを統合させ、なおかつ心筋の電気的活動と機械的活動両者の相互作用を再現するために機械受容チャネルを組み入れることで昨年度から開発を続けている心筋細胞電気・機械モデルのモデル特性についての評価を重点的に行った。その結果、機械受容チャネルを導入することは機械刺激に対する電気生理応答の検討において重要な役割を果たしうることが示唆された。すなわち機械受容チャネルの組み込みにより、心筋への圧負荷を低減させより短縮しやすい条件下を想定することで細胞内カルシウムハンドリングが改善され、活動電位持続時間が正常に戻る傾向に向かう可能性があることが示唆された。これらの成果は第45回日本生体医工学会大会及び第44回日本人工臓器学会大会にて発表した。更に、心筋細胞のクロスブリッジ形成に伴う収縮張力の発生とサルコメア長短縮及び細胞内カルシウム動態に関する相互作用について検討したところ、収縮張力モデルとして採用しているNLモデル(Negroni&Lascano,1996)の張力-長さ関係及びそれに対するカルシウム感受性や収縮後の回復過程において実験的な特性からやや逸脱している部分があることから、カルシウム動態の詳細な解析のためにはモデルの改良や更なる検討が必要であることが考えられた。次年度はこれらの問題を解決させ、心筋細胞レベルでの電気生理現象及び機械応答の相互作用についてより詳細な検討を行う予定である。
プロト・ポリティカル・エコノミストとしてのＪ．バトラー：自然神学・利己心・蓋然性

本研究は、商業社会化の進む18世紀英国において、聖職者・神学者として重要な役割を果たしたにもかかわらずほぼ忘れられた思想家となったジョゼフ・バトラー(1692-1752)を検討の対象とする。その際、彼の主著や説教集などでの主張とその同時代への影響を新たな視点のもとに考察するとともに、関連分野の国内研究者との協力により著作の一部や重要な代表的外国語文献の翻訳も計画している。また、特に英国研究者との研究交流の企画、国内に加えて国際学会での発表や内外の学術雑誌への投稿と和英両言語による論文集の刊行など、本研究の成果発表が日本からの発信となることを強く意識して研究を進める。
エナメル芽細胞の分化におけるMsx2遺伝子の役割

Msx遺伝子は器官形成において、多能性幹細胞に関連して発現し、発生時における細胞分化と増殖において重要な役割を果たすことが知られている。Msx2欠損マウスでは頭蓋骨の低形成、骨形成の異常、歯牙や毛胞などの上皮附属器の異常などが報告されている。本研究では、Msx2の歯牙形成における役割を、生後一日齢のMsx2欠損マウスと野生型マウスの表現型を、切歯形成の各段階において免疫組織学的、および、形態学的に比較し、さらに、生後、一日齢の切歯を器官培養法を用いて検討した。その結果、Msx2欠損マウスの切歯の形態、大きさに異常は観察されなかった。また、切歯サービカルループ各細胞成分(星状網細胞、内エナメル上皮、外エナメル上皮、歯乳頭細胞)にも著名な表現型の違いはみられなかった。しかしながら、歯牙形成初期では中間層細胞に異常が観察された。歯牙形成中期では、細胞の分化が進むにつれて、表現型の異常が著名になった。また、細胞増殖活性にも、部細胞成分に異常が観察され、また、各細胞成分のアルカリフォスファターゼの発現の強さにも異常が観察された。エナメル質の形成は、エナメルタンパクの分泌はみられたが、分泌量は少なかった。象牙芽細胞の分化に異常は観察されなかった。また、象牙質の形成にも異常は観察されなかった。器官培養実験では、中間層細胞と、エナメル芽細胞に、異常がみられたが、概ね、vivoと同様な異常が観察された。結論として、Msx2遺伝子は歯牙の正常な発生に必須の遺伝子であることが示唆された。1.Msx2遺伝子欠損マウス試料の獲得Msx2遺伝子欠損(-/-)マウスの発生各ステージ(E15.5からP30)における異常を観察するためには、多数のMsx2遺伝子欠損(-/-)マウス試料を必要とする。必要量の試料確保のためには、大量のMsx2遺伝子(+/-)マウスの確保が不可欠であるため、Msx2遺伝子(+/-)マウスの交配を大規模に行い、本実験遂行上、必要十分なMsx2遺伝子(+/-)マウスを確保した。2.Msx2遺伝子欠損(-/-)マウスにおける歯牙形成異常肉眼解剖学的にMsx2遺伝子欠損(-/-)マウス切歯ではエナメル質の形成は見られたが、その性状は、淡白色で、脆く、野生型マウスと比較すると明らかな、強度不足が観察された。また、組織学的には、臼歯では胎生16.5日目までは、歯胚の発生については、野生型との変化は見られなかったがが、16.5日目からエナメル器全体の大きさが野生型と比較して小さくなることが解った。また、エナメル器星状網にも異常が見られ、その大きさは減少していた。星状網に異常が見られ始める直前のE15.5からP30までの各発生段階での突然変異体と野生型の切歯サービカルループの各細胞群(幹細胞、星状網細胞、エナメル芽細胞、中間層細胞)の異常を検索するために、エナメル質切歯サービカルループに関与する遺伝子、Notch1、Notch2、Notch3、Serrate1、lunatic fringe、Fgf-3、Fgf-10遺伝子の発現を調べるために、insituハイブリダイゼーション用cRNAプローブ作成用テンプレートを作製した。また、微細構造学的、酵素組織化学的、免疫組織化学的検索のための資料作成を行った。

本研究では、Msx2の歯牙形成における役割を、生後一日齢のMsx2欠損マウスと野生型マウスの表現型を、切歯形成の各段階において免疫組織学的、および、形態学的に比較し、さらに、生後、一日齢の切歯を器官培養法を用いて検討した。その結果、Msx2欠損マウスの切歯の形態、大きさに異常は観察されなかった。また、切歯サービカルループ各細胞成分(星状網細胞、内エナメル上皮、外エナメル上皮、歯乳頭細胞)にも著名な表現型の違いはみられなかった。しかしながら、歯牙形成初期では中間層細胞に異常が観察された。歯牙形成中期では、細胞の分化が進むにつれて、表現型の異常が著名になった。また、細胞増殖活性にも、一部細胞成分に異常が観察され、また、各細胞成分のアルカリフォスファターゼの発現の強さにも異常が観察された。エナメル質の形成は、エナメルタンパクの分泌はみられたが、分泌量は少なかった。象牙芽細胞の分化に異常は観察されなかった。また、象牙質の形成にも異常は観察されなかった。器官培養実験では、中間層細胞と、エナメル芽細胞に、異常がみられたが、概ね、vivoと同様な異常が観察された。結論として、Msx2遺伝子は歯牙の正常な発生に必須の遺伝子であることが示唆された。
太陽電池の変換効率の向上を目指したCZTS薄膜組成の制御技術の開発

○研究目的CZTSは汎用材料である4つの元素Cu, Zn, Sn, Sから成る化合物半導体であり、これを光吸収層として利用したものがCZTS太陽電池(レアメタルを含まない)である。本研究にて、CZTSターゲット(Cu, Zn, Sn, Sから成る薄膜原料)を用いた3源同時スパッタにより、太陽電池として高い変換効率が得られるCZTS薄膜組成を見い出す。○研究方法○研究成果3つのCZTSターゲットの電力を調整することで、薄膜の組成制御を行うことができた。電力をPointB : 80W, PointC : 40Wに固定しPointAを080Wまで変化させると、熱処理後の組成比率Cu/(Zn+Sn)は0.980.87にかけて極めてリニアに推移した。さらに、ソーラーシミュレータを用いてJ-V測定を行った結果、変換効率ηが0.913.59%まで増加した。また、同手法を用いて作製した金属組成比Cu=4446%, Zn=2830%, Sn=2426%に含まれる前駆体においては、太陽電池を構成した際に比較的高い効率が得られた。この組成範囲内の前駆体を用いてη=4.78%, V_<oc>=619mV, J_<sc>=13.1mA/cm2, FF=0.59%を確認した。本取り組みがCZTS薄膜組成の制御技術の1つとして有効である事を示唆している。