hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規高強度-高導電性銅合金群創製のための指導原理

そのため,合金組成や過時効条件を変化させ,それが伸線加工後の特性に及ぼす影響を系統的に調査した.分析組成がCu-(2.7, 2.9, 3.5, 3.6, 4.2, 4.3) at.% Tiとなる6種類の棒材(直径3.0 mm)を作製とした.これを溶体化後、600 oC450 oCの多段時効材に供した.多段階時効条件により作製した全てのCu-Ti合金はフルラメラ組織になる.Ti組成が大きい合金ほど過時効により得られるフルラメラ組織中の板状β-Cu4Tiの体積分率が大きくなる.これらの棒材を室温でのダイス伸線加工により直径0.10 mmまで線引きしたところ、Ti組成が大きいほど線材中にナノファイバー状のβ-Cu4Tiが高密度に分散するため、強度が向上する.導電率はTi組成が大きいほど低下するが、従来のピーク時効ー伸線加工線材と比較して高い値を示す.その結果、過時効ー伸線加工プロセスでは、従来材より強度、導電性が両方とも改善された線材群が作製できることが実証された.強度-導電性のバランスはCu-Ti合金のTi組成が大きいほど好ましく、競合材のCu-Be合金線材の特性よりも優れていることも確認できた.今後、合金組成だけでなく加工・時効工程を精査すれば、銅合金最高レベルの強度-導電性バランスをもつ合金線材が実現する可能性は極めて高い.本年度に研究計画していた内容を速やかに遂行し、当初計画していた上記の研究成果(「研究実績の概要」を参照)を上げた。これに加えて、下記の研究に着手し、ある程度の見解を蓄積している。・数kgロットのCu-Ti合金線材を実機(一般企業)にて試作した。作製したサンプル品を関連企業に提供し、用途展開を試みる予定である。・Cu-Ti合金線材に関する研究で得られた知見を他の合金系(Cu-Ni-Si系、Cu-In系, Al-Li系)に適応するため、これらの合金を作製し、時効析出現象を調査、検証を進めている。特に、Cu-In系合金では, Cu-Ti合金と同様のフルラメラ組織が生成されることを見出した。これを伸線加工した線材では、Cu-Ti合金線材と同等の強度を持ちながら、導電性が2倍近く高くなる結果を得ている。本研究では,過時効処理と強加工(伸線加工)を融合させた新規のプロセスにともなう各種銅合金の組織変化と特性向上の機構を解明し,従来材の強度-導電性バランスを凌駕する銅合金線材/薄板材を創製するための指導原理を構築することを研究目的としている.目的達成のためのアプローチとして、これまで研究実績のあるCu-Ti合金線材に関して、過時効-伸線加工にともなう組織形態の変化を回折法,電子顕微鏡観察法,抽出分離法,3D-APTによりマクロからナノの多角的視点で系統的かつ定量的に追跡することが、本年度の主な研究内容になる.得られた知見とこれまでに蓄積した試料の機械的・電気的特性のデータと突き合わせることにより、強化への組織学的因子(分散強化,固溶強化,加工強化,結晶粒微細化強化),導電率への因子(固溶度,析出物の体積分率,サイズ・形状,分散状態)の寄与を検討する.上記を総合的に精査して,本プロセスによる特性発現の機構を示す.これと並行して、他の銅合金への適用による原理検証も進めていきたい.Cu-Ti合金だけでなくCu-Ni-Si,Cu-Be,Cu-Mg系合金などの実用銅合金でも過時効処理により不連続析出物が生成し,過時効条件次第でその生成率を比較的自由に制御できることを確認していく.本研究では,これらの幾つかの銅合金に過時効-強加工プロセスを適用することにより,Cu-Ti合金で提案した特性発現機構の知見の妥当性を検証していきたい.最終的には、幾つかの銅合金系で獲得した知見の普遍性と特異性を包括して,高強度-高導電性銅合金線材を創製するための指導原理を構築することを目指す.
深海相当超高圧下におけるクラスレート水和物を界面に伴う液体CO2の動的挙動の解明

地球温暖化の主要な原因の1つである大気中のCO2濃度の増加を抑制するために,火力発電所や製鉄所の大量発生源から分離回収した液体CO2を深海底に貯留する方法は,3000m以深の深海底では液体CO2は海水より密度が大きくなるため深海底の凹地を利用して液体CO2を貯留することが可能になることと,深海底の温度・圧力条件下で液体CO2と海水の反応によりCO2クラスレート水和物(以下,CO2クラスレート)と呼ばれる固体が界面に形成され,CO2の海洋への拡散の抑制に寄与するため,CO2による地球温暖化対策の有望なものの1つとして考えられている.本研究は,レーザ応用画像計測法を深海相当超高圧下をシミュレートするためにプローブ等の挿入が困難な超高圧下のCO2の実験に適用した.CO2のプールからの深層流による拡散挙動について,CO2クラスレートの溶解に伴うpHの変化をレーザシート内の2次元の誘起蛍光強度分布を受光することにより明らかにし,CO2クラスレートの物理化学挙動を含めたCO2の動的挙動を解明を行った。液体CO2または水にDye(色素)を混入し,Yagレーザ光の吸収により放射されるレーザ誘起蛍光の瞬時2次元分布を高感度CCDカメラにより受光した.CO2の拡散は,周囲の水に対してpHの変化を誘起し,Dye(色素)としてフルオレセインを用いると,2次元瞬時のpH分布の計測を行った。これにより、CO2の溶解速度を算出し、液体CO2噴出により得られた液体CO2のプールの上を深層流が流れ,これによりCO2が液体CO2を深海底に貯留することがどの程度のタイムスケールで行えるかを明らかにした。1GWの火力発電所から排出されるCO2の10年分が完全に溶解するまで240年程度要することを明らかにした地球温暖化の主要な原因の1つである大気中のCO2濃度の増加を抑制するために,火力発電所や製鉄所の大量発生源から分離回収した液体CO2を深海底に貯留する方法は,3000m以深の深海底では液体CO2は海水より密度が大きくなるため深海底の凹地を利用して液体CO2を貯留することが可能になることと,深海底の温度・圧力条件下で液体CO2と海水の反応によりCO2クラスレート水和物(以下,CO2クラスレート)と呼ばれる固体が界面に形成され,CO2の海洋への拡散の抑制に寄与するため,CO2による地球温暖化対策の有望なものの1つとして考えられている.本研究は,レーザ応用画像計測法を深海相当超高圧下をシミュレートするためにプローブ等の挿入が困難な超高圧下のCO2の実験に適用した.CO2のプールからの深層流による拡散挙動について,CO2クラスレートの溶解に伴うpHの変化をレーザシート内の2次元の誘起蛍光強度分布を受光することにより明らかにし,CO2クラスレートの物理化学挙動を含めたCO2の動的挙動を解明を行った。1GWの火力発電所から排出されるCO2の10年分が完全に溶解するまで240年程度要することを明らかにした
都市に自然環境を創造する価値をCVMで計測する手法の開発

本研究は,自然が失われた都市の中で生物生息環境を回復することを目的とした環境創造政策(たとえば人工なぎさの造成など)を実施すると仮定した場合、この事業に対して人々はどの程度までの費用負担なら許容できるかを、直接面接形式のアンケート調査に基づくCVMによって求める手法を確立することを目的とする。また,「天然の自然を保全する政策」と「人工の自然を創造する政策」の比較評価に基づき,環境創造政策の経済的価値を明らかにする。アンケート調査は,4か所の天然の干潟(東京湾の三番瀬,伊勢湾の藤前干潟,有明海の諫早湾干潟および荒尾海岸干潟)を保全する場合と,2か所の海域(東京湾および伊勢湾)に人工干潟を造成した場合を想定し,札幌市,仙台市,東京都江戸川区,名古屋市,北九州市,福岡市の6都市の住民,延べ3150名を被験者として実施した。調査の結果,次のような知見が得られた。(1)天然干潟の保全だけでなく人工なぎさ造成の価値も、当該海域近傍の住民だけでなく、そこから300km遠方の住民からも認識されている。(2)人工なぎさ造成に対する価値認識は、天然干潟の保全の価値に比べて、当該海域からの距離に応じた減衰が顕著である。(3)天然干潟に対する認識と同様に、人工なぎさ造成にも将来世代へ自然環境を残したいという遺産価値として高く評価している。(4)既存の先行事例の存在やその効用を認知している人は、天然干潟とほぼ同等の価値を人工なぎさにも見いだすことができる。都市での環境創造の事例として「人工なぎさ」の造成を仮定している東京湾から約300km離れた名古屋市および仙台市において,一般市民を対象とした直接面接形式のアンケート調査を実施した。両都市から175票ずつの有効回答が得られ,CVMによって毎年一世帯あたりが年間に支払える金額である「支払意志額」の推定を行った結果,名古屋市民は2302円,仙台市民は2380円を負担する意志があることが求められた。つまり,自分の居住地から約300kmも離れた東京湾に生物生息のための人工なぎさを造成することに対して,23002400円というほぼ同等の価値認識を持っていることが得られた。一方,伊勢湾に人工なぎさを造成することを仮定して,それに対する評価を東京都江戸川区に居住する住民175人を対象にアンケート調査を実施した。CVMで支払意志額の推定を行った結果,伊勢湾に生物生息のための人工なぎさを造成することは,江戸川区民にとって3241円の価値として認識されていた。これを前述の結果と比較すると,東京と名古屋の住民は,相互に300km離れた伊勢湾と東京湾で行う人工なぎさ造成事業に対して,約1.4倍の価値認識の差異が生じたことになる。その原因を,回答者の属性や環境創造事業に対する認知度の違いなどで検討した結果,人工なぎさの価値を高く評価していた江戸川区の住民の方が若干,年収が高いことや,葛西海浜公園という生物生息を目的とした人工なぎさの事例が居住地の近くに存在するため,新たに創造する自然の効果を実感している人の評価が高いことが背景にあるといった知見が得られた。人工なぎさ造成を仮定している政策対象地の東京湾から約1200km離れた札幌市および北九州市の住民を対象としたアンケート調査を実施し,それぞれの都市で175票ずつの有効回答を得ることができた。CVMによって,東京湾での人工なぎさ造成のために,毎年,一世帯あたりが年間に支出してもよいとする金額である支払意志額の推定を行った結果,札幌市で約2000円,北九州市で約1500円というほぼ同等の金額が得られた。このことから,都市に自然環境を再生することを目的とした公共事業は,当該都市に居住する住民だけでなく,1000km以上も遠方に住む人々にとっても,価値ある政策であることが明らかとなった。

また,人工なぎさは,自然の干潟に比べて,どの程度,環境価値に差異があると認識しているのかを把握するため,東京湾の三番瀬および伊勢湾の藤前干潟という2つの自然の干潟と,東京湾および伊勢湾に人工なぎさを造成することを仮定した場合という,計4つの政策に対して,東京都江戸川区民,名古屋市民,仙台市民の3者へのアンケート調査を実施した。CVMによって,それぞれの支払意志額を求め,得られた金額や評価理由などを相互に比較した結果,次のような知見を得ることができた。(1)人工なぎさ造成に対する市民の価値認識は,自然の干潟の価値に比べて,政策対象海域からの距離が離れるに従って減衰する傾向が顕著である。(2)自然の干潟の保全だけでなく,人工なぎさに対しても,生物生息環境を存続させ次世代へ継承するという遺産価値を重視して賛意を表明している。「自然(天然)の干潟を保全する政策」と「人為的に人工なぎさを創造する政策」には、市民の捉える経済的価値に違いがあるかどうかを明らかにするための調査・解析を行った。仮想政策の対象地を、東京湾および伊勢湾に設定し、保全すべき天然干潟としては東京湾の「三番瀬」と伊勢湾の「藤前干潟」を、また、人工干潟造成についても東京湾と伊勢湾で実施することを想定した。CVMのためのアンケート調査は、仮想政策対象海域に面した東京都江戸川区と愛知県名古屋市とし、これら計8つの仮想政策に対してそれぞれ個別の住民に回答させる形式で行い、延べ1475票の有効回答が得られた。CVMによって,それぞれの仮想政策に対する支払意志額を算定し,そこで得られた金額や賛成理由・反対理由などを相互に比較した結果,次のような知見を得ることができた。(1)天然干潟の保全だけでなく人工なぎさ造成の価値も、当該海域近傍の住民だけでなく、そこから300km遠方の住民からも認識されている。(2)人工なぎさ造成に対する価値認識は、天然干潟の保全の価値に比べて、当該海域からの距離に応じた減衰が顕著である。(3)天然干潟に対する認識と同様に、人工なぎさ造成にも将来世代へ自然環境を残したいという遺産価値として高く評価している。(4)既存の先行事例の存在やその効用を認知している人は、天然干潟とほぼ同等の価値を人工なぎさにも見いだすことができる。
インド洋中央海嶺産玄武岩の岩石学的・地球科学的研究

沈み込み帯における島弧の火成活動では、島弧地殻、上部マントル、沈み込むスラプが複雑にからみ合い、その火成活動の解明を困難なものにしている。一方、中央海嶺での火成活動では、地殻は島弧に比べ数分の1程度と薄く、その影響が小さいため、中央海嶺玄武岩は島弧の火山岩に比べ、マントルの情報をより直接的に反映していると考えられている。中央海嶺玄武岩の研究は島弧マグマの発生と挙動を解明する上でも、重要な基礎的研究であると認識されているにもかかわらず、日本での取り組みは大変遅れていた。このような背景のもとで行われた白鳳丸KH93-3航海では、インド洋ロドリゲス海嶺三重点付近からドレッジで約2000kgの海底岩石を得た。特に南西インド洋海嶺東端の、海嶺三重点付近の水深3000mから5050mにいたる急崖には、高度差約1500mに渡り、海洋地殻の断面が露出していて、この急崖から約1000個の変質程度の異なる玄武岩が1回のドレッジにより採集された。これらの岩石の主成分および微量成分元素の全岩化学分析を中心に研究を行った、そして中央海嶺玄武岩の熱水変質や海底での低温風化に伴う元素の挙動を明らかにする事に成功した。更にこのような玄武岩の変質に関する地球科学的特徴は、国際深海掘削計画(IPOD/ODP)の深さ2000mに至る掘削孔504B中の枕状溶岩帯から漸移帯を経てシート状岩脈帯までの岩石に見られる。特色ある地球化学的変化に相当していることも解った。中央海嶺系と緑海を伴う島弧海溝系の火成作用及びその変質過程の比較研究も行った。白鳳丸KH93-3航海でインド洋海嶺三重点付近からドレッジで得られた約2000kgの海底岩石(半深成岩と噴出岩を含む)中には、変質度に関する差異が認められた。特に南西インド洋海嶺東端の、海嶺三重点付近の水深3000mから5050mに至る急崖には、高度差約1500mに渡り、海洋地殻の断面が露出している。この急崖からは新鮮な黒色の玄武岩から褐色や緑色に変質した玄武岩ドレライト等約1000個の玄武岩が1回のドレッジにより採集されている。本年度は、変質程度の異なるこれらの岩石を用いて、中央海嶺での熱水変質や海底での低温風化に伴う元素の拠動を明らかにするために、主成分および微量成分元素の全岩化学分析を中心に研究を行った。岩石はA)ほぼ新鮮な玄武岩、B)粘土鉱物を含む褐色に変質した玄武岩、C)緑泥岩や硫化物を含む緑色に変質した玄武岩やドレライトに区分できる。グループAの岩石は中央海嶺玄武岩(MORB)の組成を示す。グループBの岩石は、グループAの岩石に比べてK、Rb、Uに富み、低温下での海底風化作用に起固すると考えられる。一方グループCの岩石はMn、Mg、Na、CuとZnに富みCa、K、Co、Rb、SrとBaに乏しいという地球化学的特色を示す。前者は海嶺での熱水からのべイス・メタルの付加、後者は中央海嶺での海洋地殻内の海水循環に由来するクロライト化やアルバイト化といった熱水変質作用に起固すると考えられる。

上記のような玄武岩の変質に関する地球化学的特徴は、国際深海掘削計画(IPOD/ODP)の深さ2000mに至る掘削孔504B中の、枕状溶岩帯から漸移帯を経てシート状岩脈帯までの岩石に見られる、特色ある地球化学的変化に相当していると言っても過言ではない。白鳳丸KH93-3航海でインド洋ロドリゲス海嶺三重点付近からドレッジで得られた約2000kgの海底岩石中には、変質度に関する差異が認められた。特に南西インド洋海嶺東端の、海嶺三重点付近の水深3000mから5050mにいたる急崖には、高度差約1500mに渡り、海洋地殻の断面が露出している。この急崖から約1000個の変質程度の異なる玄武岩が1回のドレッジにより採集されている。これらの岩石を用いて、中央海嶺玄武岩の熱水変質や海底での低温風化に伴う元素の挙動を明らかにするために、主成分および微量成分元素の全岩化学分析を中心に研究を行った。岩石はA)ほぼ新鮮な中央海嶺玄武岩(MORB)、B)粘土鉱物を含む褐色に変質した玄武岩、C)緑泥石や硫化物を含む緑色に変質した玄武岩やドレライトに区分できる。グループBの岩石は、グループAの岩石に比べてK、Rb、Uに富み、低温下での海底風化作用に起因すると考えられる。一方グループCの岩石はMn、Mg、Na、CuとZnに富み、Ca、K、Co、Rb、SrとBaに乏しいという地球化学的特色を示す熱水変質玄武岩である。すなわち、前者は海嶺での熱水からのベイス・メタルの付加、後者は中央海嶺での海洋地殻内の海水循環に由来するクロライト化やアルバイト化といった熱水変質作用に起因すると考えられる。上記のような玄武岩の変質に関する地球化学的特徴は、国際深海掘削計画(IPOD/ODP)の深さ2000mに至る掘削孔504B中の枕状溶岩帯から漸移帯を経てシート状岩脈帯までの岩石に見られる、特色ある地球化学的変化に相当している。中央海嶺系と緑海を伴う島弧海溝系の火成作用及びその変質課程の比較研究も行った。
化石木の珪化過程と形成に関する組織構造的研究

化石木の珪化過程と形成について組織構造的に研究を行い,以下の研究成果を得た.1.珪化過程有機物分析, SEM観察, EPMA分析, X線回析,光学・偏光顕微鏡観察から化石木の珪化過程と形成を次のように考察できた.(1)細胞内膣中のシリカ鉱物の種類まずオパールAが材木中に浸透して,オパールCTが沈澱する.その後地質条件により石英に移転する.(2)細胞壁へのシリカ鉱物の侵入と置換シリカ鉱物の沈積は初めは細胞内膣のみであり,ある時期に壁にも侵入し,壁物質として置換する.最終的には壁物質のほとんど大部分がシリカと置換される.(3)細胞壁に残存する有機炭素細胞壁の有機炭素の残存には有機物の保存性がよい場合と,早い段階で壁のシリカ置換が進行し,有機物が見られない場合がある.前者でも時間の経過などにより次第に有機炭素は消失する.(4)細胞形態壁のシリカ置換の進行,有機炭素の減少とともに細胞の形態は徐々に失われていくが,細胞の形状は痕跡として残る.(5)樹脂様物質の炭素残存樹脂細胞・放射柔細胞に存在している樹脂様物質の炭素残存が非常によく,炭素含有の高い物質として化石化している.2.珪化作用における樹脂様物質の役割樹脂様物質かコハクと同様にC-C鎖式構造を基幹とした物質であり,付随しているカルボキシル基とフェノール性OH基が周囲のpHを低下させ,木材中に侵入したシリカ鉱物はその周辺で沈澱しやすくなり,周囲の壁のシリカ置換を促進させる効果があることや,豊富なアルキル構造の疎水性により保存性がよいことがわかった.3.珪化木の人工合成ヒノキー珪酸溶液の反応系に数ヶ月浸漬すると,仮道管や放射柔細胞の木材細胞中に長い角柱状あるいは円柱状のシリカ鉱物が形成された.化石木の珪化過程と形成について組織構造的に研究を行い,以下の研究成果を得た.1.珪化過程有機物分析, SEM観察, EPMA分析, X線回析,光学・偏光顕微鏡観察から化石木の珪化過程と形成を次のように考察できた.(1)細胞内膣中のシリカ鉱物の種類まずオパールAが材木中に浸透して,オパールCTが沈澱する.その後地質条件により石英に移転する.(2)細胞壁へのシリカ鉱物の侵入と置換シリカ鉱物の沈積は初めは細胞内膣のみであり,ある時期に壁にも侵入し,壁物質として置換する.最終的には壁物質のほとんど大部分がシリカと置換される.(3)細胞壁に残存する有機炭素細胞壁の有機炭素の残存には有機物の保存性がよい場合と,早い段階で壁のシリカ置換が進行し,有機物が見られない場合がある.前者でも時間の経過などにより次第に有機炭素は消失する.(4)細胞形態壁のシリカ置換の進行,有機炭素の減少とともに細胞の形態は徐々に失われていくが,細胞の形状は痕跡として残る.(5)樹脂様物質の炭素残存樹脂細胞・放射柔細胞に存在している樹脂様物質の炭素残存が非常によく,炭素含有の高い物質として化石化している.2.珪化作用における樹脂様物質の役割樹脂様物質かコハクと同様にC-C鎖式構造を基幹とした物質であり,付随しているカルボキシル基とフェノール性OH基が周囲のpHを低下させ,木材中に侵入したシリカ鉱物はその周辺で沈澱しやすくなり,周囲の壁のシリカ置換を促進させる効果があることや,豊富なアルキル構造の疎水性により保存性がよいことがわかった.3.珪化木の人工合成ヒノキー珪酸溶液の反応系に数ヶ月浸漬すると,仮道管や放射柔細胞の木材細胞中に長い角柱状あるいは円柱状のシリカ鉱物が形成された.1.収集した化石木(珪化木)から3断面の鉱物切片を作製して、光学顕微鏡観察により解剖学的性質を明らかにし、樹種を識別した結果、鮮新世および中新世の6種の試料についてはセコイア類,ソガ属,マキ属,エノキ属であった。中世代ジュラ紀を含むいくつかの化石木については同定中である。2.SEM,EPMAおよび有機化学分析により化石木の残存組織,特に細胞壁の組織構造,シリカ鉱物の分布や残存有機物の組成・分布を珪化過程との関連で調べた。有機炭素が大量に検出された試料(センダイA,B)では微細な構造をもつ細胞壁が残存しており、シリカ鉱物は細胞内腔のような空隙を充填しているだけであった。有機炭素がある程度残存している試料ニマでは細胞壁へのシリカ置換が見られ、有機炭素が非常に少ない試料(センダイC,フジナ,サイゴ)では壁はシリカによってほとんど置換されていた。3.試料ニマの樹脂細胞および放射柔細胞の樹脂様物質はよく保存されており,珪化していなく,高濃度の炭素を含有し,EPMAによるとコハクの約2/3であった。一方、酸素の含有量はコハクに比べてかなり多く、MgO中の酸素より強いX線強度を示した。IR分析によれば、樹脂様物質は分析に十分必要な量を分離することが出来ず、はっきりした結果は得られていないが、【CH_2】変角,【CH_3】変角のシグナルが読み取れず、相対的に水素の少ない物質であることが指定される。4.現世木を用いて珪化木が人工的に合成されるための基礎的な各種実験を着手している。ヒノキ-

珪酸溶液の反応系(PH10)に約5ケ月半浸漬した場合、木材細胞中にシリカ鉱物の形成が見られた。一部の仮通管や放射柔細胞に角柱状,円柱状のシリカ鉱物が沈積しており、木材中にシリカが形成され、成長していく過程である。現在この実験をその他の反応因子の検討とともに継続中である。
膀胱のADPβS感受性P_2受容体におけるアゴニスト結合部位の構造の決定

本研究で、我々はラット膀胱平滑筋細胞におけるP2プリン受容体のサブタイプの同定を行い、以下の結果を得た。酵素により単離した膀胱平滑筋細胞を用いた実験では、細胞外液に1.8mM Ca^<2+>存在下ATP(10^<-8>M10^<-4>M)ならびにP2Xアゴニストであるα,β-methylene adenosine5'-triphosphate(α,β-Me ATP)(10^<-9>M10^<-4>M)濃度依存性に細胞内Ca^<2+>濃度([Ca^<2+>]I)を増加させた。この際、[Ca^<2+>]Iはfura-2の蛍光変化によりモニターした。細胞外Ca^<2+>イオン非存在下では、α,β-Me ATP(10-9M10-4M)は[Ca^<2+>]Iに対して何らかの影響を与えなかったが、下ATP(10-8M10-4M)はCa^<2+>存在下同様[Ca^<2+>]iを増加させた。[Ca^<2+>]iを増加より決定されたプリン受容体アゴニストの薬効順位はCa^<2+>非存在下ATP>UTP>ADP>UDPであり、既に報告されているP2Y11受容体の順位と良く一致していた。PT-PCRを用いて、ラットの膀胱平滑筋細胞におけるプリン受容体のmRNA発現を検討したところ、これらの細胞においてはP2X1、P2Y1、P2Y2、P2Y4が発現していることが明らかとなった。ABI PRISM7700を用い、発現しているmRNA量を半定量化し比較したところ、それら受容体mRNAの発現量はP2X1>>P2Y2>>P2Y4>>>P2Y1であった。これらの結果はラット膀胱平滑筋細胞において主として発現しているプリント受容体はP2X1とP2Y2であることを示唆しており、これは申請者らが以前明らかにした神経原性収縮に関与する受容体の分布と良く一致していた。本年度は主としてラット膀胱平滑筋のヌクレオチド受容体の単離平滑筋細胞を用いた薬理学的特性の検討と受容体遺伝子のクローニングを行った。本受容体の薬理学的特性の検討では200g前後のWistar系雄性ラットより摘出した膀胱から酵素処理により平滑筋細胞を単離し、fura2-AM存在下で細胞をincubateしfura2を負荷し各種アゴニスト投与による細胞内Ca濃度上昇を顕微測光で測定した。その結果、本受容体のアゴニスト順位はATP>UTP>>ADP=ADPβS>UTP>α,β-Me ADPであることが判明した。このような順位は現在までに報告されているどのヌクレオチド受容体のものとも一致しないことから新たな受容体の可能性が示されたので、受容体遺伝子のクローニングを行った。ラット膀胱よりPolyA^+RNAを抽出し、ランダムプライマーを用いたRNAの逆転写反応によってcDNAを調製した。Gたんぱく共役7回膜貫通型ヌクレオチド受容体の第2並びに第7膜貫通部位のDNA情報からdegenerateプライマーを作製してcDNAを鋳型にPolymerase Chain Reaction(PCR)を施行した。

得られた約700bpのPCR産物をシーケンスした結果、ラットのP2Y2プリン受容体と一致するアミノ酸配列を持つことを確認した。このP2Y2受容体の前半部約600bpは報告されている配列を参考にプライマーを作製してPCR法を用いてクローニングを行い、後半部は3'RACE法を用いてクローニングした。その両者に特徴的な制限酵素部位を用いて結合して約1700bpのP2Y2受容体遺伝子をクローニングした。次にこの受容体遺伝子の機能を細胞に発現させるために、このP2Y2受容体遺伝子をクローニングベクターから発現ベクターに移し変え、プリン受容体が発現していないと報告されている1321N細胞に現在導入中である。本年度は,まずラット膀胱平滑筋に発現するプリン受容体を定量的に検討するために,定量化PCRを行った。P2Y1,P2Y2,P2Y4,P2Y6,P2X1の,それぞれの合成オリゴを作成してPCRを施行した。400-600bpのPCR産物の有無より、ラットの膀胱にP2Y1,P2Y2,P2Y4,P2X1が発現していると推測できた。これらの受容体の発現量の検討は現在進行中であり、今年度中には報告できるものと思われる。ラットのヌクレオチド配列をもとにして作成された上記の合成オリゴを用いて,培養ブタ気管平滑筋細胞中に発現している受容体の検討を行ったところ、PCR産物の有無からP2Y2,P2Xl受容体の発現が検出されたが、それぞれのPCR産物のバンドの濃淡はラットと比較して非常に薄く、これらのPCR産物を確認するために2回のPCRを施行せねばならなかった。この結果、ブタとラットは種族が異なるにもかかわらず、PCR産物の大きさはほぼ同じ大きさであった。ここでP2Y2プライマーを用いたPCR産物をクローニングして、さらにシーケンスを行ったところ、報告されているラットのP2Y2のヌクレオチド配列とまったく同じであった。ブタ気管平滑筋の受容体の薬理学特性はP2Y2とよく一致しているが、ラット膀胱平滑筋のそれは発現系での薬理学的特性と異なることから、生理的な条件で発現しているP2Y2はサブユニット等との結合により,ATPに対してより高い感受性をもつことが推測された。
ミクラザサの開花・未開花個体群の遺伝的構造解析による一斉開花・枯死現象の解明

タケ類における一斉開花・枯死は数十年に1度の稀な現象として古くより知られているが,その遺伝的メカニズムは全く解明されていない。本研究では,1997年3月に伊豆諸島・御蔵島で起こったミクラザサ個体群の一斉開花・枯死,個体群の回復過程について,御山における実生個体群,未開花株および再生稈,長滝山の未開花と推定される個体群,そして,八丈島・三原山の3ヶ所に散在する未開花個体群におけるマイクロサテライト遺伝子領域の多型性を比較検討した。これらの個体群から得られた全DNAを鋳型として,イネのマイクロサテライト・マーカーとして開発されたプライマー対を使用して検索した結果,全個体群に共通な1、2本のバンドとともに特定の個体のみに固有なバンドを与える遺伝子座として、第8,9,11および第3染色体の長腕に座乗するRM230、RM205、RM254およびRM60を選定した。これらの遺伝子座における多型なバンドをそれぞれ、A、B、CおよびD対立遺伝子とし、個体群相互の関連性を比較した。以下に結果を要約する。まず第1の特徴は、これらの対立遺伝子群は御蔵島の個体群のみに検出され、しかも、八丈島の3個体群間には全く遺伝的変異が見られず、単一の個体群とみなされた点である。第2に、御蔵島の個体群間では、御山の南東約1kmに位置する長滝山の個体群の4試料中3試料がいずれの対立遺伝子も持たず、むしろ八丈島の個体群に類似していた。第3に、A、B、Cの3対立遺伝子を保有するのは再生稈とそれらに隣接した近傍実生に限られ、各遺伝子頻度も近似するのに対して、再生稈に最も遠い位置に生じた実生の間にはAは見られなかった。第5に、未開花株を構成する稈はAのみを持つか、全く持たないかのいずれかに別れ、数本の稈からなる単一の未開花株と思われたものが、実際には異なるジェネット起源の二つ以上のクローンの集合であることを示した。以上の結果は、一斉開花・枯死がA、B、Cなどの対立遺伝子の組み合わせによって支配されること、開花現象とは独立に枯死現象が存在し、Aのように枯死の漏出に関わるleaky遺伝子が存在することを示唆した。今年度の研究は御蔵島御山におけるミクラザサの一斉開花後の個体群の回復が急激な状況から、できるだけ精密に満遍なく回復実生個体群からの試料を採集すること、御蔵島および八丈島におけるミクラザサの分布域を踏査し、全域をカバーするように試料を採集すること、に重点を置いた。また、DNAの分析実験に必要な機材を整え、本格的なAFLP法を実施する前に、確実に多型なバンドの検出が可能な実験条件を確立することを目標とした。1.試料の採集御蔵島御山のミクラザサ個体群の回復群落の中心部分に位置する標高670m付近において1ヘクタールの調査区を設置し、5メートル間隔の方形メッシュを切り、各交点の371箇所より試料を採取した。同プロット中に散在する未開花稗13箇所より試料を採取した。

また、御山山頂部および御山の南東約1kmに位置する長滝山のミクラザサ群落より、それぞれ7および9試料を採取した。調査プロットと御山山頂のほぼ中間にあたる標高761m地点において、十数本程度の再生程が10m×17mの範囲に集中して分布する場所を見つけ、13本の再生稈より試料を採集した。八丈島三原山では、ロラン局直下の約1平方キロメートルの群落より79試料を、大川上流の個体群より6試料を採取した。以上の総計485試料について、各0.3gを秤量して一覧表を作成し、DNA抽出の準備を完了した。2.大量にDNA断片の増幅が可能なPCR装置としてABl9700を購入し、AFLPの予備実験を行った。その結果、安定して多型なバンドを得るために2種類の制限酵素EcoR1およびMse1について、総反応液量の2割程度の濃度が適当であることが判った。タケ類における一斉開花・枯死は数十年に1度の稀な現象として古くより知られているが、その遺伝的メカニズムは全く解明されていない。本研究では、1997年3月に伊豆諸島・御蔵島で起こったミクラザサ個体群の一斉開花・枯死、個体群の回復過程について、実生個体群、未開花株、再生稈より合計438点、八丈島・三原山における未開花個体群より85点、総計523点の葉試料を採集し、全DNAを抽出・精製した。質・量の均質な約1割を精選し、SSR法によってクローン構造と遺伝構造を比較検討した。イネにおいて、1997年にコーネル大学グループによって決定・公開された94個のマイクロサテライト領域に関するプライマー対のうち、25対を選び、また、生物資源研RGPによって作成された5対、合計30対のプライマー対を使用し、ミクラザサのSSR領域の多型バンドの検出を試みた。その結果、8本の染色体に座乗する合計9か所のSSR領域が有効であることが判った。プライマー対の濃度は25pモル、合成酵素はAmpli Taq Gold 0.25U、PCR反応条件は余熱95°C、10分、変性94°C1分・アニーリング55°C1分・伸長72°C2分、を35サイクル、後伸長72°C5分とし、バンドの検出は3%アガロースゲル電気泳動の後、EtBr染色によった。御蔵島御山のミクラザサの分布中心付近の登山道沿いに存在した数本の稈よりなる未開花株が遺伝的に異なる2クローンから成ること、20メートル以上隔たった再生稈が同一クローンに属する反面、1株のように接近した数本の再生稈が3クローンより成る事、などが判った。また、八丈島・三原山の約250mにわたって帯状に分布する個体群が3クローンより成り、合計5クローンが存在すること。これらはいずれも、御蔵島の個体群に比べ多型性に乏しく、遺伝的には御蔵島より派生した個体群である可能性を示唆した。
ビスチオケテンの環化付加重合による新規π共役高分子の合成とその物性評価

チオケテンの反応性を利用した新規な含イオウ高分子の合成法を確立し、得られる含イオウ高分子の構造と性質を調べることにより有用な高分子材料の開拓を行うことを目的として研究を行ってきた。そこで、本重合法の適用範囲の拡張と、得られたジチアフルベン構造を持つ新規π共役高分子の性質を詳細に検討することを目的とし、様々な芳香族ジインモノマーを用いて主鎖中にジチアフルベン構造を有するπ共役高分子や、主鎖中にチオケテンダイマー構造を有するπ共役高分子を種々合成し、その特性解析を行った。以下にその成果を示す。各種ヘテロ芳香族チオケテンの環化付加重合を行ったところ、すべての場合で対応するπ共役ポリ(ジチアフルベン)が良好な収率で得られた。紫外可視吸収スペクトルにより、以前のポリマーよりも長波長側に吸収極大を示し、π共役系が効果的に拡張していることを示した。また、電子供与性ユニットと電子受容性ユニットが交互に連なった共役高分子は分子内で電荷移動構造を示すことにより、共役系の拡張が期待できることから、ピリジン骨格は電子不足系芳香族であるため、分子内で電荷移動により共役系が拡張したと考えられる。さらにピリジン骨格を導入したポリマーでは未ドープ状態における電導度が半導体レベルの値を示した。p-キシレンビス(トリフェニルホスフィニウムクロリド)をモノマーとして用いた環化二量化反応によりチオケテン二量体構造を主鎖中に有する新規含イオウπ共役高分子が得られることを見出した。さらに、チオケテン二量体構造はジチアフルベン構造よりも強い電子供与性であることを初めて確認した。ジエチニルジシランから誘導されるピスチオケテンの環化付加重合を行ったところ、ソルバトクロミズムを示す大きな分子内電荷移動バンドに由来する吸収が観測される新規なσ-π共役が高分子を合成し、種々の興味ある性質を見出した。そこで、本重合法の適用範囲の拡張と、得られたジチアフルベン構造を持つ新規π共役高分子の性質を詳細に検討することを目的とし、平成12年度は様々な芳香族ジインモノマーを用いて主鎖中にジチアフルベン構造を有するπ共役高分子を種々合成し、その特性解析を行った。得られたポリマーはすべてDMSQ DMFに可溶であった。紫外可視吸収スペクトルにより、いずれも1,4-ジエチニルベンゼンから得られる以前のポリマーよりも長波長側に吸収極大を示し、π共役系が効果的に拡張していることを示した。これらの結果は、チオフェンなどの五員環芳香族はベンゼン環に比べて共鳴安定化エネルギーが低いためキノイド構造をとりやすくπ電子の非局在化がより達成しやすいため、共役系が拡張したと考えられる。分子内での電荷移動によるものであると考えられた。

チオケテンの反応性を利用した新規な含イオウ高分子の合成法を確立し、得られる含イオウ高分子の構造と性質を調べることにより有用な高分子材料の開拓を行うことを目的として研究を行ってきた。そこで、本重合法の適用範囲の拡張と、得られた含イオウ新規π共役高分子の性質を詳細に検討することを目的とし、平成13年度は主鎖中にジチアフルベン構造またはチオケテンダイマー構造を有するπ共役高分子を種々合成し、その特性解析を行った。以下にその成果を示す電子供与性ユニットと電子受容性ユニットが交互に連なった共役高分子は分子内で電荷移動構造を示すことにより、共役系の拡張が期待できることから、電子不足系芳香族であるピリジン環とジチアフルベン骨格を交互に組み込んだ共役高分子の合成を行った。その結果、分子内で電荷移動により共役系の効果的な拡張が確認された。さらに未ドープ状態における電導度が半導体レベルの値を示した。これは分子内での有効な電荷移動によるものであると考えられた。ρ-キシレンビス(トリフェニルホスフィニウムクロリド)をモノマーとして用いた環化二量化反応によりチオケテン二量体構造を主鎖中に有する新規含イオウπ共役高分子が得られることを見出した。さらに、チオケテン二量体構造はジチアフルベン構造よりも強い電子供与性であることを初めて確認した。通常、ジシラン類は電子供与体として働くが、これをチオケテン二量体骨格と結合させることで、電子受容体となることを初めて見出した。これはチオケテン二量体構造が従来のものより極めて強い電子供与体であることを示したものである。次に、ジエチニルジシランから誘導されるビスチオケテンの環化付加重合を行ったところ、ソルバトクロミズムを示す大きな分子内電荷移動バンドに由来する吸収が500nm付近に観測される新規なσ-π共役が高分子を合成し、種々の興味ある性質を見出した。
振動するモーター蛋白質ダイニンの滑り活性とその制御機構の解明

細胞運動の多くは,モーター蛋白質が起こす滑り運動を原動力とする.滑り運動は,化学エネルギーを機械的エネルギーに変換することにより起こるが,このときモーター蛋白質がどのように力を発生し,力発生がどのように制御される結果,細胞の運動につながるかについては明らかにされていない.本研究では,ウニ精子鞭毛におけるダイニンに着目し,その分子レベルの機能を,制御機構との関連のもとに解明することを目指した.具体的には,1)1本のダブレット上に並ぶダイニン間の活性の協調性と独立性,2)軸糸内の複数のダブレット上のダイニンの活性が中心小管を介して実際にどのように制御されているのかを明らかにすることを目指した.その結果,2)については,中心小管を含むダブレットの太い束と含まない細い束に別れるような滑りは中心小管の存在によるダイニンの活性の制御を反映していることから,中心小管による制御は軸糸の特定の部位のダイニンの活性を決め,それ以外の部位では,ATP濃度と微小管の屈曲を介して制御されていることが示唆された.1)については,細い束または太い束に屈曲を与えると両者の重なり部分のダイニンの活性状態が変化し,滑り速度が上昇したり,滑りを起こしていないダイニンが活性化されることから,ダブレット上に並んだダイニン間で協調的な活性の変化が起こっていると推測される.また,1分子の力計測から,力発生途中にステージの振動を与えると,ダブレット微小管の振動と同期した力の振動が誘導されること,力の振動方向は時にステージの振動と異なることから,ダイニン分子の活性が相互作用をする微小管とダイニンとの間に与えられる変位により制御されることが示唆された.細胞運動の多くは,モーター蛋白質が起こす滑り運動を原動力とする.滑り運動は,化学エネルギーを機械的エネルギーに変換することにより起こるが,このときモーター蛋白質がどのように力を発生し,力発生がどのように制御される結果,細胞の運動につながるかについては明らかにされていない.本研究では,ウニ精子鞭毛におけるダイニンに着目し,その分子レベルの機能を,制御機構との関連のもとに解明することを目指した.具体的には,1)1本のダブレット上に並ぶダイニン間の活性の協調性と独立性,2)軸糸内の複数のダブレット上のダイニンの活性が中心小管を介して実際にどのように制御されているのかを明らかにすることを目指した.その結果,2)については,中心小管を含むダブレットの太い束と含まない細い束に別れるような滑りは中心小管の存在によるダイニンの活性の制御を反映していることから,中心小管による制御は軸糸の特定の部位のダイニンの活性を決め,それ以外の部位では,ATP濃度と微小管の屈曲を介して制御されていることが示唆された.1)については,細い束または太い束に屈曲を与えると両者の重なり部分のダイニンの活性状態が変化し,滑り速度が上昇したり,滑りを起こしていないダイニンが活性化されることから,ダブレット上に並んだダイニン間で協調的な活性の変化が起こっていると推測される.また,1分子の力計測から,力発生途中にステージの振動を与えると,ダブレット微小管の振動と同期した力の振動が誘導されること,力の振動方向は時にステージの振動と異なることから,ダイニン分子の活性が相互作用をする微小管とダイニンとの間に与えられる変位により制御されることが示唆された.細胞運動の多くは、モーター蛋白質が起こす滑り運動を原動力とする。滑り運動は、化学エネルギーを機械的エネルギーに変換することにより起こるが、このときモーター蛋白質がどのように力を発生し、力発生がどのように制御される結果、細胞の運動につながるかについては明らかにされていない。本研究では、ウニ精子鞭毛におけるダイニンに着目し、その分子レベルの機能を、新しい生理学的アプローチを用いて、制御機構との関連のもとに解明することを目指した。滑りの制御機構はin vitro系では普通失われてしまう。本研究の代表者は、エラスターゼを用いることにより、ある程度制御機構を保持したままで滑り運動を起こさせる系を開発した。そこで、この系を応用することにより、上記目的を達成することを目指した。鞭毛膜を抽出後断片化した軸糸をcagedATPとともにチェンバーに入れ、エラスターゼ処理後顕微鏡下で、UV-flashによりcaged ATPを光分解して滑りを起こさせダブレット微小管1本になるようにした。このダブレットに重合微小管にビーズをつけたもの作用させ、再び光分解によりATPを放出させてダイニンによる力の発生を光ピンセット法にnm計測の技術を組み合わせて測定した。さらにダブレット微小管の付着しているガラス面(ステージ)にサイン波状の振動を与え、ダイニン1個の力発生とそれに伴う力の振動がどのように変化するかを解析した。現在までのところ、力発生途中にステージの振動を与えると、ダブレット微小管の振動と同期した力の振動が誘導されること、力の振動方向は時にステージの振動と異なること、与える振動の周波数によりこれらの反応の程度が変わることがわかってきた。細胞運動の多くは,モーター蛋白質が起こす滑り運動を原動力とする.滑り運動は,化学エネルギーを機械的エネルギーに変換することにより起こるが,このときモーター蛋白質がどのように力を発生し,力発生がどのように制御される結果,細胞の運動につながるかについては明らかにされていない.本研究では,ウニ精子鞭毛におけるダイニンに着目し,その分子レベルの機能を,制御機構との関連のもとに解明することを目指した.具体的には,1)1本のダブレット上に並ぶダイニン間の活性の協調性と独立性,

2)軸糸内の複数のダブレット上のダイニンの活性が中心小管を介して実際にどのように制御されているのかを明らかにすることを目指し,平成11年度は2)についての成果を報告した.平成12年度は,1)についての知見を得る目的で,ウニ精子のエラスターゼ処理軸糸から得られる中心小管を含むダブレット微小管の太い束と含まない細い束とに分かれるような滑りについてダブレットの屈曲の効果を解析した.その結果,細い束または太い束に屈曲を与えると両者の重なり部分のダイニンの活性状態が変化し,滑り速度が上がったり,滑りを起こしていないダイニンが活性化されることを見つけた.この反応は中心小管の存在にはよらない.屈曲中の滑りはATPが与えられている間(約2秒)続くので,ダブレット上に並んだダイニン間で協調的な活性の変化が起こっていると推測される.また,1分子の力計測から,力の振動が逆方向にも出る可能性を示唆する結果を得た.この反応もダイニン分子に外部からの変位が加わった時に引き起こされる.これらの結果は,ダイニン分子の活性が相互作用をする微小管の変位により制御されることを示唆する.
遺伝子発現スイッチを有する哺乳類人工染色体ベクターの開発

任意の遺伝子の交換・除去を可能にするため複数のインテグレースを用いたシステムを構築した。このシステムでは、認識配列の異なる3種の部位特異的組み換え酵素(インテグレース)を用いた。3種の発光遺伝子と3種の蛍光遺伝子を組み込んだ遺伝子カセットを作成してCHO細胞中のマウス人工染色体ベクターに導入した。このCHO細胞に3種のインテグレースを一過性に発現させた。インテグレースの発現により対象となる発光遺伝子が除去されて下流の蛍光タンパク質が発現する。インテグレースの発現をコントロールすることで、この細胞を最大7色に標識することができた。申請者らが開発してきたヒト人工染色体(HAC)ベクターは、遺伝子導入細胞や遺伝子導入動物作製に極めて有効なアイテムである。このHACベクターを発展させていくことでは、哺乳類細胞を人工遺伝子で創るときに必要な「人工染色体」として活用できる可能性がある。本研究では、HACベクターに導入した遺伝子の発現をon / offできるシステムを構築している。平成25年度は、申請者が2011年に発表したマルチインテグレースシステムを応用して、新たに3種類の遺伝子交換スイッチの開発に成功した。「マルチインテグスシステム」をとは、ファージが大腸菌ゲノムに挿入される際に利用される部位特異的組み換え酵素インテグレースを哺乳類細胞での遺伝子導入に適用するようにしたシステムである。3種のルシフェラーゼ遺伝子と3色の蛍光タンパク質遺伝子を3種の遺伝子交換スイッチシステムが機能するように配置した人工染色体ベクターを構築し、この人工染色体を保持するマウス培養細胞を作製した。この細胞は3種のスイッチのon /offの組み合わせにより最大8色にパターン化されて光ることを実証した。さらに転写レベルでの遺伝子発現を制御するためにTet On Systemの人工染色体ベクターへの活用を試みた。Tet On Systemは、ドキシサイクリン依存的に遺伝時発現を制御するシステムである。このシステムが人工染色体を保持する培養細胞でも機能することを検証した。2014年度に急速に発展したためCRISPR/Cas9を始めとしたゲノム編集技術と申請者が開発してきた技術を融合させることで、目的の遺伝子スイッチ開発をより推進することができる。そのため当初は予想していなかったが、本研究課題でも最新のゲノム編集技術の導入を始めた。またシステムバイオロジーへの活用のための共同研究も開始した。遺伝子発現スイッチを有する哺乳類人工染色体ベクターの開発申請者らが開発してきたヒト人工染色体(HAC)ベクターは、遺伝子導入細胞や遺伝子導入動物作製に極めて有効なアイテムである。本研究では、HACベクターに導入した遺伝子の発現をon / offできるシステムを加える。将来的には、本研究で開発したベクターはシステム生物学分野でのDryで構築した理論をWetの実験で検証する際に極めて有効なアイテムになると考えている。薬物投与により遺伝子発現を制御fするスイッチ、タンパク質分解の制御をするスイッチの人工染色体ベクターの搭載を行うとともに、複数の部位特異的組換え酵素を用いた遺伝子交換スイッチの開発を進めた。将来的には、本研究で開発したベクターはシステム生物学分野でのDryで構築した理論をWetの実験で検証する際に極めて有効なアイテムにするための基礎研究および創薬開発などで行われている安全性試験などで活用される為の実用化に向けた研究を行った。申請者が2011年に論文発表したマルチインテグレースシステムは染色体の特定部位に外来遺伝子を効率良く導入できるシステムである。これを発展させて、特定部位の目的の遺伝子を効率良く除去あるいは交換できる「遺伝子交換」システムを開発した。3色の発光ルシフェラーゼ遺伝子(赤色、緑色、分泌型青色)と3色蛍光タンパク質(緑色、橙色、赤色)といった6種のレポーター遺伝子を用いてこの遺伝子交換システムに対応した導入した人工染色体導入細胞を作製した。インテグレースを用いた遺伝子交換スイッチにより、発光・蛍光タンパク質の発現の有無の組み合わせにより8色に分離できることを検証することができた。さらに遺伝子導入システムを活用して遺伝子導入マウスを作成する技術開発を進めた。本研究では複数の遺伝子発現スイッチを搭載させることを目的としている。複数の部位特異的組換え酵素を用いた遺伝子交換スイッチシステムは当初の目的に掲げていなかったが、予定以上の成果が出てきている。

一方で、当初目的に掲げていたタンパク分解スイッチに関しては、コンストラクションは完成したものの、培養細胞での機能性評価試験で目的の評価を得ることができなかった。現在、評価系の再検討を含めた再試験を行っているため、当初目的よりやや遅れが生じている。合成生物学当初の目的の遺伝子発現変動スイッチ、タンパク質分解スイッチをもつマウスES細胞を構築して、それぞれのスイッチの有効性を示す。またこれまで開発してきた遺伝子交換スイッチを持つマウスES細胞からキメラマウスを作成し、動物個体レベルでのスイッチの有用性を検証する。複数の部位特異的組換え酵素インテグレースを用いることで、現時点で哺乳類培養細胞の染色体上の遺伝子を任意に交換できる遺伝子スイッチの開発にシステムを確立した。当初の予定通り、システム生物学に活用できる遺伝子発現スイッチの開発に成功しているため、目的を充分に達成していると判断した。平成26年度は、ゲノム編集技術が予想以上に進展した。本プロジェクトでは、ゲノム編集技術を用いることは想定していなかったが、将来的にはゲノム編集技術を活用した方が良いと判断した。そのため、本プロジェクトとは別にゲノム編集技術の導入の為の情報収集ならびに予備実験を行っていたために、研究の遅延が生じた。当初予定していたタンパク質分解制御コントロールAIDシステムの開発に関しては、次年度に行うように変更した。H25年度はCRISPR/Cas9システムといった新しいゲノム編集技術が急速に発展した。申請者が開発している遺伝子発現スイッチを有する哺乳類人工染色体ベクターはこの分野の発展に大きく貢献できると考えている。申請者が2011年に発表したマルチインテグレースシステムを応用して、新たに3種類の遺伝子交換スイッチの開発に成功した。このシステムは不可逆的に遺伝子を交換するシステムであるが、このスイッチに加えて、転写レベルでの遺伝子発現を制御するスイッチおよびタンパク質分解による遺伝子産物を抑制するスイッチを人工染色体ベクターに搭載させる。これらの技術を進めることにより、これまで以上にゲノムをコントロールすることが可能になる。これらの技術を進展させれば哺乳類細胞のゲノム改変をより簡便に行うことができるため、システム生物学分野での高等生物での理論の検証などに貢献できると考えている。今後は、ゲノム編集やシステム生物学の分野の研究者と連携しながら研究を推進する予定である。ゲノム編集技術を活用した相同組換えによる培養細微応へのノックインシステムを用いて、当初目的に掲げている複数の遺伝子発現変動スイッチ、とくにタンパク質分解スイッチに関する研究を進める。そのための遺伝子、細胞、動物作成の為の経費として使用する予定である。H25年度では人工遺伝子作製の価格が大幅に低下したため予定より物品費が少なくなった。