hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Zピンチ方式による卓上型軟X線レーザの開発

本研究は、卓上型(高さ1200mm、長さ1500mm、幅1000mm)の高速パルス電源(最大出力電圧1MV、出力インピーダンス5Ω、パルス幅30ns)を設計・製作し、高速Zピンチ方式を用いたキャピラリー放電(管径数mm、管長10cm程度、最大放電電流200kA、立ち上がり時間10ns)により高温・高密度の安定なZピンチプラズマを生成し、電子衝突励起型の軟X線レーザ(波長20nm)を開発するとともに、さらに短波長の軟X線レーザを実現するための基礎資料を得ることを目的に行った。装置は大略、コンデンサバンク電源、昇圧トランス、中間コンデンサ、キャピラリー放電部より構成されている。高速Zピンチ装置の製作にあたり、スイッチインダクタンスや負荷インピーダンスが電流の立ち上がりおよび負荷入力に与える影響を計算機シミュレーションにより調べ、以下の設計値が得られた。負荷のキャピラリー部および出力スイッチのインダクタンスを50nH以下に低減することが難しいので、パルス電源の全静電容量を3nFに抑えて、電流の立ち上がりを速くする。このとき最大電流200kAを得るためには、中間コンデンサの最大充電電圧は1MVとする必要がある。純水を誘電体(比誘電率81)として用いるので、パルス幅30nsを得るためには中間コンデンサの長さは40cmになる。昇圧トランスには飽和磁束0.01Wbの鉄芯を用い、飽和を起こさないためには巻数比は2:30とした。また、コンデンサバンク電源には2.2μFのコンデンサを3台直列接続して用いた。模擬負荷を用いた回路試験では、変圧比12、放電パルス幅100nsが得られた。設計値の約1.5倍の放電周期になっているが、これは模擬負荷部のインダクタンスが大きいためであると考えられる。まだ、アルゴンを用いた放電実験には至っていないが、ほぼ予定どおりの電源が製作できたので、今後、放電実験を行う予定である。
不妊病態に関わるＣＤ９およびエキソソームの卵管／子宮内における働き

申請者は、精子と卵の細胞融合を促進する卵側因子としてCD9が必須であり(Miyado et al. Science, 2000)、更に、CD9を主な構成成分とする膜構造体(exosome,エキソソーム)が存在することを明らかにしてきた(Miyado et al., PNAS, 2008)。本研究では、卵管から子宮内に存在するCD9を含むエキソソームの生理機能、特に、子宮内膜上皮の再生における役割について研究を行った。その結果、CD9を介した子宮内膜上皮細胞からの血管新生因子VEGF-Aの子宮内腔への分泌が、子宮内膜上皮の再生、特に出産後の子宮内膜上皮の修復に関わっていることを明らかにした。申請者は、精子と卵の細胞融合を促進する卵側因子として膜4回貫通型タンパク質ファミリー(テトラスパニン)の仲間であるCD9が必須で(Miyado et al., Science, 2000)、さらに、CD9を主な構成成分とする膜構造体(exosome,エキソソーム)が存在することを明らかにしてきた(Miyado et al., PNAS, 2008)。本研究では、卵管から子宮内に存在するCD9を含むエキソソームの生理機能、特に、“子宮内膜上皮層の再生"における役割について研究を行っている。子宮の機能異常については、CD9欠損マウスに卵特異的にCD9-GFPの融合タンパク質を発現するトランスジーンを導入したマウス(CD9-/-TGマウス)を用いて解析を行い、現在までに、CD9-/-TG雌マウスの産仔数が、野生型マウスと異なり、出産回数にともなって減少することを見出している。産仔数が、出産回数依存的に低下する原因としては、子宮上皮細胞の再生が遅延していることが免疫組織学的に明らかになった。CD9は、細胞接着因子であるインテグリンα6およびE-カドヘリンの補助因子として機能することも知られているが、CD9-/-TG雌マウスの子宮上皮細胞における局在は、野生型マウスと同様であった。そこで、免疫電顕により、野生型マウスの子宮内液を調べたところ、卵と形態的に類似した構造体にCD9が局在することが明らかになった。さらに、子宮内液における液性因子の定量を20因子について行ったところ、VEGF-Aを含む8因子について発現の低下が認められた。VEGF-AとCD9の子宮内腔における局在を免疫組織学的に調べたところ、共局在が認められた。申請者は、精子と卵の細胞融合を促進する卵側因子として膜4回貫通型蛋白質ファミリー(テトラスパニン)に属するCD9が必須であり(Miyado et al. Science, 2000)、更に、CD9を主な構成成分とする膜構造体(exosome,エキソソーム)が存在することを明らかにしてきた(Miyado et al., PNAS, 2008)。出産における子宮の機能異常については、卵特異的にCD9-GFP融合タンパク質を発現させるための外来性発現ベクターを導入したマウス(CD9-/-TGマウス)を用いて解析し、CD9-/-TG雌マウスの産仔数が野生型マウスと異なり、週齢ではなく、出産回数にともなって減少することを見出した。更に、産仔数が出産回数に依存して低下する原因としては、子宮内膜上皮細胞の出産後の再生が遅延していることを免疫組織学的に明らかにした。一般的に、CD9は、細胞接着因子であるインテグリンα6β1の補助因子と考えられているが、CD9-/-TG雌マウスの子宮内膜上皮細胞における局在は、野生型マウスと同様であり、顕著な異常を示さなかった。そこで、免疫電顕により、野生型マウスの子宮内液を調べたところ、卵エキソソームと形態的に類似した構造体にCD9が局在することが明らかになった。更に、子宮内液における液性因子を定量したところ、血管新生因子であるVEGF-Aの発現がほぼ消失していた。続いて、VEGF-AとCD9の複合体の存在と、VEGF-Aの子宮内腔への投与によって、CD9-/-TGマウスにおいて、出産後の子宮内膜上皮層が再生されることを明らかにした(Kawano et al., Sci Rep, 2014)。

申請者らは、受精における精子と卵の融合を制御する卵側因子として膜4回貫通型タンパク質CD9を主な構成成分とする膜構造体(exosome,エキソソーム)が必須であることを明らかにしてきた(Miyado et al., PNAS, 2008)。さらに最近のわれわれの研究から、CD9を含むエキソソームは、卵ばかりでなく、マウスおよびヒトの子宮内にも存在することがわかってきた。そこで本研究では、卵管から子宮内に存在するCD9を含むエキソソームの生理機能、特に、"子宮上皮の再生"における役割について研究を行っている。子宮の機能異常については、CD9欠損マウスに卵特異的にCD9-GFPの融合タンパク質を発現するトランスジーンを導入したマウス(CD9-/-TGマウス)を用いて解析を行った。現在までに、CD9-/-TG雌マウスの産仔数が、野生型マウスと異なり、出産回数にともなって減少することを見出している。CD9欠損マウスは雌性不妊を発症し、その原因は卵の精子との融合異常だけだと考えられている。一方、CD9欠損雌マウスの卵子にCD9-GFPを発現させたマウスの場合は、産仔数が回復するものの、出産回数による産仔数の変化を調べたところ、2回目から産仔数が激減することがわかり、CD9は子宮でも何らかの役割を担っている可能性が出てきた。子宮内膜上皮の基底層にCD9が局在することが知られており、インテグリンとの関連が示唆されていたが、本研究から、インテグリンとの関連ではなく、CD9を含むエキソソームを介したVEGF-A放出機構といった新しい概念の創出につながる研究を進めている。論文作成にともない若干の追加データを取得する必要があるものの、全体の流れを決めるCD9欠損マウスの子宮内膜上皮の再生遅延と、CD9を介したVEGF-Aの分泌機構についての結果は既に得られている。後は、CD9を介してVEGF-Aを放出する細胞の細胞種を特定することが残された課題である。平成23年度に行った解析の結果、CD9-/-TG雌マウスの出産回数にともなった産仔数の減少は、子宮上皮細胞の再生が遅延していることに起因していることを形態学的に明らかにした。更に、細胞接着因子であるインテグリンα6およびE-カドヘリンのCD9-/-TG雌マウスの子宮上皮細胞における局在は、野生型マウスと同様であったのに対して、CD98の局在には異常が認められた。更に、子宮内液における液性因子の定量を20因子について行ったところ、VEGFを含む8因子について発現の低下が認められた。子宮内膜上皮の初代培養細胞から、CD9を含むエキソソーム分泌細胞を特定することができれば、子宮内膜上皮再生における分子メカニズムに関しての詳細な検討が可能となる。マウスの子宮上皮細胞の培養をすでに始めていることから、年度内で結果を出すことは十分可能である。平成23年度の研究を継続するとともに、新たなエキソソームの解明に関する実験系を立ち上げる。エキソソームを分泌する細胞を特定する目的で、組織を3つの領域に分割し、ウエスタンブロット解析により、各領域に含まれるCD9の蛋白質量を定量することで、エキソソームの存在量を推定する。更に、トリプシン処理によって組織を細分化して初代培養することによりエキソソームを分泌する細胞を同定する。細胞培養や解析のための試薬・器具の購入、成果発表のための旅費、実験補助者への謝金に充当する。平成24年3月31日現在で発生していた残額については、既に3月中に支払い予定が確定しているため、24年度中に使用する予定はない。当初の交付申請通りの研究費にて研究資材、研究試薬、実験動物を購入予定である。
リ-群・代数群の等質空間上の等質ベクトル束における調和解析

1.各自が研究計画に従がい、研究集会、シンポジウム等に参加し、新しい理論、結果を勉強し、常時討論を重ね、意見を交換し、平成2年には、講演会(東大理学部のの寺田至氏による。)を持った。又必要な図書、報告等を購入し、関連する結果をも調べた。2.対称リ-マン空間上の不変偏微分作用素のつくる環の同時固有函数については、その境界、境界の実現法、境界値、積分表示等、いろいろの結果が得られており、又対称空間がアフィンの場合にも拡張されて多くのことがわかって来ている。等質ベクトル束の場合については、不変偏微分作用素のつくる環が非可換環のため、色々困難があるが、多少の結果が得られた。又、一つの対称空間上の等質ベクトル束の間に、一階の不変偏微分作用素があることがわかった。この作用素と、ラプラシアンの関係や、この作用素の核空間、像空間が、表現としてどのような意味を持つかを調べる必要が出て来た。3.一方偏微分方程式の立場からも、ある種の非線型偏微分方程式の解の安定性について若干の結論を得ることができた。4.今後は、2に述べたように、不変偏微分作用素の環の同時固有函数について従来の様な問題(積分表示等)を考察するのみでなく、同じ空間の上の、異なった表現に同伴する等質ベクトル束の間の不変偏微分作用素の性質を調べることが(Zuckermanの関手と関連して)重要であろう。)を持った。
刑事再審制度の歴史的意義と基本構造

本研究の目的は、治罪法(明治13年太政官布告第37号)における再審制度の立法過程、旧々刑事訴訟法(明治23年法律第96号)における再審制度の立法過程、旧刑事訴訟法(大正11年法律第75号)における再審制度の立法過程、および現行刑事訴訟法(昭和23年法律第131号)における再審制度の立法過程、ならびにこれらに関連する学説および判例を分析することによって、現行刑事訴訟法における再審制度の歴史的意義と基本構造を解明することである。平成30年度は、前年度までの研究成果の上に補充・追加するかたちで、資料の調査・収集・整理をした上、分析・検討を行った。そして、現行刑事訴訟法における再審制度の歴史的意義と基本構造を解明した。治罪法と旧々刑事訴訟法での再審制度は、再審開始事由を限定していたが、利益再審しか認めていなかった。旧刑事訴訟法での再審制度はドイツ法の影響を受け、再審開始事由について包括的規定を設けたが、不利益再審を導入した。現行刑事訴訟法での再審制度は憲法39条を踏まえて不利益再審を廃止したが、再審開始事由の包括的規定を含めた旧刑事訴訟法の規定のほとんどをそのまま踏襲した。それゆえ、現行刑事訴訟法での再審制度は、再審開始事由について包括的規定を置き、かつ、利益再審のみを認めているので、えん罪に苦しんでいる(元)被告人の救済に有利に働くように思える。しかしながら、現行刑事訴訟法においても旧刑事訴訟法の不利益再審の影響が根強く残っているため、再審は開かずの門であり続けた。1975年の最高裁白鳥決定以降、再審で無罪判決が下される事例が増えてきたものの、その影響は、今日の再審制度をめぐる諸論点の議論に及び続けている。平成28年度は、本研究の目的の一環として、治罪法における再審制度の立法過程と旧々刑事訴訟法における再審制度の立法過程を明らかにするための資料の調査・収集・整理を行った。そして、治罪法と旧々刑事訴訟法における再審制度に関連する学説および判例を検討するための資料の調査・収集・整理を行うことによって、<1>再審開始決定とそれに伴う再審請求人の身柄の取り扱い、<2>再審開始決定に伴う刑執行停止決定に対する抗告の可否、<3>再審公判手続における確定再審開始決定の拘束力、<4>再審制度における証拠開示のあり方についてどのような取り扱いがなされているのかを検討することを試みた。治罪法の制定過程においても旧々刑事訴訟法の制定過程においても、通常の刑事手続のあり方に対する問題関心が強い一方で、再審制度への問題関心は弱いことが明らかになった。これらの時代の学説および判例についうてもそうであることが明らかになった。治罪法と旧々刑事訴訟法における再審制度の立法過程に対するフランス法の利益再審の影響を検討することができなかった。平成29年度は、本研究の目的の一環として、旧刑事訴訟法における再審制度の立法過程と現行刑事訴訟法における再審制度の立法過程を明らかにするための調査・収集・整理を行った。そして、旧刑事訴訟法と現行刑事訴訟法における<1>再審開始決定とそれに伴う再審請求人の身柄の取り扱い、<2>再審開始決定に伴う刑執行停止決定に対する抗告の可否等を検討することを試みた。旧刑事訴訟法における再審制度は、ドイツ法の影響を受けて不利益再審を導入したが、これは、治罪法と旧々刑事訴訟法における利益再審の個人主義的正義に対する反動であった。旧刑事訴訟法においては、結局は「疑わしきは(有罪判決の)確定力の利益に」判断され、誤判救済の要請は、当時の位置付けとしては小さいものとならざるを得ないことが明らかになった。現行刑事訴訟法になると不利益再審は廃止され、利益再審のみが認められるようになったものの、1975年の最高裁白鳥決定までの再審請求事件では「疑わしきは(有罪判決の)確定力の利益に」判断され、誤判救済の視点では、再審は「開かずの門」であった。同決定以降は、再審で無罪判決が下される事例が増えてきたものの、上記<1>から<2>の論点が明確に意識され議論されるようになったのは最近である。旧刑事訴訟法の不利益再審の影響が根強くあることが明らかになった。

現行刑事訴訟法における再審制度の利益再審は、現行憲法39条を踏まえているが、このことは、a.治罪法における再審制度と旧々刑事訴訟法における再審制度の利益再審を復活させただけのものなのか、b.アメリカ法の影響を受けた現行憲法39条の制定により、フランス法の影響を受けた治罪法と旧々刑事訴訟法の利益再審や、ドイツ法の影響を受けた旧刑事訴訟法の不利益再審から断絶した異質の利益再審なのか、c.aとbの両方の要素が取り込まれた利益再審なのか、について、未だ明らかにできていない。本研究の目的は、治罪法(明治13年太政官布告第37号)における再審制度の立法過程、旧々刑事訴訟法(明治23年法律第96号)における再審制度の立法過程、旧刑事訴訟法(大正11年法律第75号)における再審制度の立法過程、および現行刑事訴訟法(昭和23年法律第131号)における再審制度の立法過程、ならびにこれらに関連する学説および判例を分析することによって、現行刑事訴訟法における再審制度の歴史的意義と基本構造を解明することである。平成30年度は、前年度までの研究成果の上に補充・追加するかたちで、資料の調査・収集・整理をした上、分析・検討を行った。そして、現行刑事訴訟法における再審制度の歴史的意義と基本構造を解明した。治罪法と旧々刑事訴訟法での再審制度は、再審開始事由を限定していたが、利益再審しか認めていなかった。旧刑事訴訟法での再審制度はドイツ法の影響を受け、再審開始事由について包括的規定を設けたが、不利益再審を導入した。現行刑事訴訟法での再審制度は憲法39条を踏まえて不利益再審を廃止したが、再審開始事由の包括的規定を含めた旧刑事訴訟法の規定のほとんどをそのまま踏襲した。それゆえ、現行刑事訴訟法での再審制度は、再審開始事由について包括的規定を置き、かつ、利益再審のみを認めているので、えん罪に苦しんでいる(元)被告人の救済に有利に働くように思える。しかしながら、現行刑事訴訟法においても旧刑事訴訟法の不利益再審の影響が根強く残っているため、再審は開かずの門であり続けた。1975年の最高裁白鳥決定以降、再審で無罪判決が下される事例が増えてきたものの、その影響は、今日の再審制度をめぐる諸論点の議論に及び続けている。旧刑事訴訟法における再審制度の立法過程を明らかにするための資料の調査・収集・整理を行うことによって、ドイツ法の影響を受けて不利益再審がわが国に導入された経緯を検討する。現行刑事訴訟法における再審制度の立法過程を明らかにするための資料の調査・収集・整理を行うことによって、現行憲法39条を踏まえて不利益再審を廃止して利益再審を採った経緯を検討する。これらに関連する学説および判例を検討するための資料の調査・収集・整理を行うことによって上記<1>から<4>についてどのような取り扱いがなされているのかを検討する。平成28年度と平成29年度の研究成果の上に補充・追加するかたちで、資料の調査・収集・整理をした上、分析・検討を行う。そして、現行刑事訴訟法における再審制度の歴史的意義と基本構造を解明する。大学運営費交付金の支出の超過分が科学研究費補助金から差し引かれるものと誤解して、科学研究費補助金の支出を差し控えたため。(理由)研究の進捗がやや遅れて、予定していた書籍を購入できなかったため。(使用計画)平成29年度に購入できなかった刑事訴訟法および立法過程に関連する書籍の購入に当てる。誤解して科学研究費補助金の支出を差し控えたために購入できなかった刑事訴訟法および立法過程に関連する書籍の購入に当てる。
ムツゴロウよりの生体防御ペプチドの同定

前回に引き続き、ムツゴロウの酢酸溶液抽出液抽出液を吸引ろ過し、ろ液を減圧濃縮・凍結乾燥したサンプルIについてのみ実験を行った。サンプルIについてゲルろ過、HPLCの2つのクロマトグラフィーを行った。ゲルろ過より得られた8つの主要フラクションについて、それぞれHPLCを行ったところ、各フラクションから10種以上、計100種以上のペプチド画分と思われる成分が得られた。前回分取した成分は溶媒存在下の状態であったが、これらの成分を凍結乾燥したところ非常に粘性が非常に高く、量的に得るのが困難であった。そのため数度SephadexG-25によるゲルろ過を行い、サンプルを量的に集めることにした。前回の実験からも、ムツゴロウの皮膚抽出物の中には、かなりの数のペプチド・タンパク質成分が存在していることがわかっているが、これらの抗菌性を調べるに当たりその他のクロマトグラフィーなどの最適な条件を検討中である。ムツゴロウ(100匹)を、3時間凍結後、室温で1.5%酢酸溶液で抽出した。抽出液を吸引ろ過し、ろ液を減圧濃縮・凍結乾燥したものをサンプルI(収量5.0g)、不溶物をサンプルIIとした。今回は、サンプルIについてのみ実験を行った。まず、サンプルIをSephadex G-25カラムを用いてゲルろ過を行った結果、8つの主要フラクションが得られた。これらの画分について抗菌性テストを行ったが、抗菌活性は認められなかった。これは目的の抗菌ペプチドの含量・濃度が小さいためとも考えられるので、各成分を量的に得るため、また、さらに細かく分画してムツゴロウ表皮中のペプチド・タンパク質の組成を明らかにするため、各Sephadex画分を次にWakosil5C-18カラムを用いてHPLCを行った。その結果、フラクション1については10種の、フラクション2については26種のタンパク質と思われる成分が認められた。フラクション57からは、それぞれ29,30,40種のペプチドと思われる成分が得られた。フラクション3、4中にもかなりの数の成分が検出されたが、いずれもその量は微量であった。フラクション57中の成分のうち、ピークが大きいものでペプチドと確認できたものについて、HPLC分離を繰り返し、それぞれを量的に得た。以上のように、今回の実験により、ムツゴロウの皮膚抽出物の中には、かなりの数のペプチド・タンパク質成分が存在していることがわかった。現在、これらの成分のうち量的に得られたものについて、分子量測定、アミノ酸組成・アミノ酸配列の決定、さらに抗菌性テストを試みている。
鳥類特有の平衡感覚器官の機能解析

鶏の脊髄アクセサリーローブ(AL)より単離した細胞から電気的活動と細胞内Ca濃度変動を測定した。浸透圧刺激により細胞容積を変化させて細胞膜を伸展しても何も応答は見られなかった。アセチルコリン刺激はALニューロンのムスカリン様受容体を活性化して細胞内Ca濃度を上昇させた。ALニューロンから得られたCaチャネル電流の振幅は一般的なニューロンと比較して非常に大きく、N型Caチャネルの抑制薬であるω-conotoxin GVIAにより90%近く抑制された。本研究により、鶏脊髄ALニューロンに機能的な電位依存性Caチャネルとムスカリン様アセチルコリン受容体が発現していることが明らかとなった。我々は鶏アクセサリーローブ(AL)より細胞を酵素処理により単離し、パッチクランプ法を用いて、電位依存性Na+チャネルを発現した機能的なニューロンがAL中に存在すること、その興奮性がグルタミン酸やGABAにより調整されていることを明らかにしてきた。【ALニューロンの電位依存性Ca2+チャネルの解析】(1)孵卵1418日目の鶏胚子より酵素処理により単離した単離ALニューロンより電位依存性Ca2+チャネル電流をホールセル電位固定法により測定した。(2)ALニューロンから得られたCa2+チャネル電流は一般的なニューロンのそれと比較して振幅が非常に大きく、活性化の電位依存性は哺乳類ニューロンの高閾値型チャネルのものと相同であった。(3)N型Ca2+チャネルの抑制薬であるω-conotoxin GVIAはCa2+チャネル電流を90%近く抑制した。(4)通常、Ca2+チャネル電流は測定中に徐々にその振幅が減少していくが、ALニューロンでは全く減少せず、むしろ増大した。(5)50Hzという高頻度の脱分極パルスで刺激した場合にもCa2+チャネル電流の振幅は減衰しなかった。(6)以上の成績から、鶏ALニューロンには高密度にN型Ca2+チャネルが発現しており、シナプス終末において高頻度の活動電位に対する神経伝達物質放出に貢献している可能性が示唆された。【ALニューロンの機械刺激受容機構の探索】(1)単離ALニューロンからオンセル電位固定法により膜電流を測定しながら、記録電極内に陽圧あるいは陰圧を加え、細胞膜の電気的活動に変化が生じるかを検討した。(2)ホールセル電位固定法により膜電流を測定しながら、ALニューロンを低浸透圧の実験液に曝し細胞容積を変化させて、細胞膜の電気的活動に変化が生じるかを検討した。(3)これまでのところ1、2いずれの処置によってもALニューロンの電気的活動に顕著な変化は見られていない。【ALニューロンのアセチルコリン受容体】(1)孵卵1418日目の鶏胚子より酵素処理により単離した単離ALニューロンの細胞内カルシウム濃度を蛍光顕微イメージング法により測定した。(2)アセチルコリン(ACh)は濃度依存性にALニューロンの細胞内カルシウム濃度を上昇させた。(3)このAChに対する反応は細胞外カルシウムの除去には影響を受けず、細胞内カルシウムストアのカルシウムポンプ抑制薬のシクロピアゾン酸とムスカリン型受容体拮抗薬のアトロピンにより消失した。(4)RT-PCRによりM2, M3, M4, M5サブタイプのムスカリン型受容体mRNAがALに発現していることを確認した。(6)以上の成績から、鶏ALニューロンにはムスカリン型アセチルコリン受容体が発現しており、神経伝達物質として放出されるアセチルコリンに応答して細胞内カルシウム濃度が上昇することが明らかとなった。【ALニューロンの機械刺激受容機構の探索】(1)単離ALニューロンの細胞内カルシウム濃度を測定しながら、灌流液の浸透圧を増減してその作用を検討した。(2)ALニューロンを低浸透圧の実験液に曝した際、細胞容積が明らかに増大することを顕微鏡で確認した。(3)これまでのところ浸透圧を増加させた場合にも減少させた場合にも細胞内カルシウム濃度変動に顕著な変化は見られていない。【AL特有の電位依存性Ca2+チャネルの機能の解析】(1)鶏アクセサリーローブ(AL)ニューロンのCa2+チャネル電流には、その振幅が測定中に全く減弱せずむしろ増大(run-up)するという特異な性質が見られた。そこで、この性質を担っている機構を解明することにした。(2)鶏ALと背根神経節より作成したcDNAライブラリからN型電位依存性Ca2+チャネルに特異的なプライマーセットを用いてRT-PCRを行い、ALに特有であるとみられるPCRプロダクトを発見した。これらRNAの分子同定を試みたが、十分なPCR産物が得られず塩基配列決定には至らなかった。(3) Patch clamp法によりCa2+チャネル電流のrun-upの細胞内メカニズムを検討した。GTP結合蛋白(G蛋白)の活性を阻害するGDPβSを細胞内に適用した細胞では、Ca2+チャネル電流のrun-upが部分的に抑制された。(4) ALニューロンに発現している主なCa2+チャネルのサブタイプはN型であり、N型チャネルはG蛋白により活性化抑制されることが知られている。すなわち、ALニューロンにおけるCa2+チャネル電流の振幅の自発的な増大には、少なくとも部分的には、G蛋白によるチャネルの抑制の解除が関わっていることが示唆された。【機械刺激受容機構の探索】

(1)単離ALニューロンの細胞内カルシウム濃度を測定しながら、細胞外のNa+濃度を変化させず、マンニトールの濃度を変化させることにより細胞外環境の浸透圧を増減させた。(2) ALニューロンを低浸透圧の実験液に曝した際、細胞容積が増大することを顕微鏡で確認したが、それにともなって細胞内カルシウム濃度に変動もみられなければ、細胞膜電流の変動もみられなかった。(3)細胞を灌流する液の速度を変化させ、シアーストレスを加えても膜電流応答はみられなかった。(4)今のところ、ALニューロンが機械刺激受容性をもつという証拠は得られておらず、さらなる検討が必要である。鶏の脊髄アクセサリーローブ(AL)より単離した細胞から電気的活動と細胞内Ca濃度変動を測定した。浸透圧刺激により細胞容積を変化させて細胞膜を伸展しても何も応答は見られなかった。アセチルコリン刺激はALニューロンのムスカリン様受容体を活性化して細胞内Ca濃度を上昇させた。ALニューロンから得られたCaチャネル電流の振幅は一般的なニューロンと比較して非常に大きく、N型Caチャネルの抑制薬であるω-conotoxin GVIAにより90%近く抑制された。本研究により、鶏脊髄ALニューロンに機能的な電位依存性Caチャネルとムスカリン様アセチルコリン受容体が発現していることが明らかとなった。【アセチルコリン受容体機能の解析】当初計画通していた実験と実験成績の解析を完了した。その成果を学術雑誌に論文を投稿し査読を受け、掲載決定の通知を受けた。(K. Takahashi etAL., 2015, J Comp Physiol A)【機械刺激受容機構の探索】計画立案当初に予想していた結果は今のところ得られていない。計画を立案し、申請した時点では正立顕微鏡を購入し、脊髄のスライス標本を用いて、AL組織に外部より機械的な刺激を加え、その反応を個々の細胞から記録することを計画していた。配分された予算額の都合上、正立顕微鏡を購入することは困難なので、単離したALニューロンを用いた実験に限って実施していく計画に変更した。今後、実験装置の再調整や実験条件を見直すことで、機械刺激受容機構が確認できることを期待している。神経細胞生理学【AL特有の電位依存性Ca2+チャネル分子の同定と機能解析】(1)ALニューロンのCa2+チャネル電流には、その振幅が測定中に全く減弱しないという特異な性質が見られた。そこで、この特異な性質を担っている機構を解明することにした。(2)鶏ALと背根神経節よりcDNAライブラリを作成し、N型電位依存性Ca2+チャネルに特異的なプライマーセットを用いてRT-PCRを行う。現在までに、ALニューロンに特有であるとみられるPCRプロダクトが何カ所かでみられている。これらの塩基配列を決定し、ALニューロンにおける特異的なスプライスバリアントであるかを確認する。
運動遊びは幼児期の脳機能に影響する。ストレス反応および実行機能に注目した実証研究

本研究では、幼児の実行機能と日常生活下の身体活動量と体力との関連、さらにはストレスとの相互関連を検討する。具体的には、1)ストレス状態の調査では、幼児により負担の少ない方法としてSOMA Cube Readerを用いて唾液中コルチゾールおよびsIgAを評価し、国際的なゴールドスタンダードであるELISA法での評価との妥当性を検証するとともに幼児の実態を把握する、2)実行機能とストレス反応・免疫機能との相互関連、身体活動量・体力との関連を明らかにする、3)幼児期の子どもの身体活動量・体力向上に向けた運動あそびプログラムによる介入を行い、ストレス緩和および実行機能活性化にも影響があるかを検証する。
ヴェイユ相互律に基づくモチーフ理論

Voevodskyによる混合モチーフの理論は大成功を収めたが、ホモトピー不変な対象しか扱えないという点で拡張されるべき余地が残されている。実際、代数曲線の相対ピカール群のような基本的な対象でホモトピー不変でないものは多い。ホモトピー不変性の代わりにヴェイユ相互律を中心におくことで、このような対象を扱うことのできるよう拡張された混合モチーフ理論の構築を目指し、その基礎理論となる「相互前層」の理論を構築した。Voevodskyは混合モチーフの導来圏にあたる三角圏を構成したが,その際「ホモトピー不変性」という性質を基礎に置いていた.しかし,曲線のモジュラス付きピカール群のようにモチーフ論における基本的な対象でホモトピー不変性を満たさないものは多い.これらを扱えるような理論を構築することを目標として,Bruno Kahn氏および斎藤秀司氏と共同で研究を行った.基本的な指針は,ホモトピー不変性をより弱い条件であるWeil相互律で置き換えるというKahn氏のアイデアである.Voevodskyの理論においては「ホモトピー不変性を満たす移送付き前層」の圏が重要な役割を果たしたが,その一般化である「相互前層」の概念を定義して,その基礎理論を整備した.具体的には以下の結果が得られた.まず,モジュラス付きピカール群が一般ヤコビ多様体で表現されたように,モジュラス付きのChow群を表現する相互前層が存在することを示した.これはモチーフ理論における新しい重要な研究対象であると期待される.また,可換代数群で表現される層,およびホモトピー不変な移送付き前層は相互前層であることも証明した.さらに,Kay Ruelling氏によってKaehler微分形式の層やde Rham-Witt部分形式の層も相互前層であることが示された.最後に,相互前層のZariski層化はNisnevich層化に一致して相互前層となること,開埋め込みに対する単射性条件を満たすことなどが証明できた.また,IvorraとRuellingは相互関手のテンソル積にあたる(と期待される)群を定義していた.その特別な場合をRuelling氏との共同研究で計算した.以上の結果はそれぞれ論文にまとめられ,専門誌に投稿した.Voevodskyによる混合モチーフの理論は大成功を収めたが、ホモトピー不変な対象しか扱えないという点で拡張されるべき余地が残されている。Voevodskyの構成したモチーフの三角圏を,ホモトピー不変で無い対象まで扱えるように拡張する研究を,Bruno Kahn氏および斎藤秀司氏と共同で行った.Voevodskyの圏が持つ重要な性質として,この圏における拡大群でBlochの高次Chow群という代数的サイクルの理論における中心的研究対象が計算できるということが挙げられる.しかしながら,この理論はホモトピー不変な性質しか扱えないというという点で不十分である.実際,曲線のモジュラス付きピカール群という古典的な対象ですらホモトピー不変性を満たさない.本研究は,モジュラス付きピカール群のようにホモトピー不変でないモチーフを扱える理論の構築することが目標である.このプログラムにおける基本的な指針は,ホモトピー不変性をより弱い条件であるWeil相互律で置き換えるというBruno Kahn氏のアイデアである.昨年度,Bruno Kahn氏と私の共同研究で得られた結果は,この指針の下で得られたはじめてのまとまった結果である.Voevodskyの理論における技術的な鍵の一つは,幾何的に構成された圏を「ホモトピー不変性を満たす移送付き前層」を用いて構成した圏に埋め込んだことにあった.後者は前者よりもずっと柔軟であり,多くの場面で計算が容易になる.今年度の研究では,これを一般化した「Weil相互律を満たす移送付き前層」(相互前層)の基礎理論を整備していった.具体的な結果として,相互前層のZariski層化は相互前層となり,開埋め込みに対する単射性条件を満たすこと,そのコホモロジーはZariski位相とNisnevich位相で一致することなどの(基本的ながら高度に非自明な)事実が証明できた.しかし,そのコホモロジーが相互前層となることが証明できず,まとまった結果には至っていない.Voevodskyは混合モチーフの導来圏にあたる三角圏を構成したが、その際「ホモトピー不変性」という性質を基礎に置いていた。しかし、曲線のモジュラス付きピカール群のようにモチーフ論における基本的な対象でホモトピー不変性を満たさないものは多い。これらを扱えるような理論を構築することがこの研究の目標である。ここでの基本的な指針は、ホモトピー不変性をより弱い条件であるWeil相互律で置き換えるというBruno Kahn氏のアイデアである。Voevodskyの理論における技術的な鍵の一つは、幾何的に構成された圏を「ホモトピー不変性を満たす移送付き前層」を用いて構成した圏に埋め込んだことにあった。後者は前者よりもずっと柔軟であり、多くの場面で計算が容易になる。Bruno Kahn氏および斎藤秀司氏との共同研究で、これを一般化した「相互前層」の概念を定義して、その基礎理論を整備した。具体的には以下の結果が得られている:

まず、モジュラス付きピカール群が一般ヤコビ多様体で表現されたように、モジュラス付きのChow群を表現する相互前層が存在することを示した。これはモチーフ理論における新しい重要な研究対象であると期待される。また、可換代数群で表現される層、およびホモトピー不変な移送付き前層は相互前層であることも示した。さらに、Kay Ruelling氏によってKaehler微分形式の層やde Rham-Witt部分形式の層も相互前層であることが示された。最後に、相互前層のZariski層化はNisnevich層化に一致して相互前層となること、開埋め込みに対する単射性条件を満たすこと、射影直線に関する不変性を満たすこと、などが証明された。数物系科学「研究実績の概要」の欄に記したように,基礎理論を整備するという本研究の目的に沿った研究成果が順調に得られている。「研究実績の概要」の欄に記したように,基礎理論を整備するという本研究の目的に沿った研究成果が順調に得られている。本年度は,国内で数論幾何をテーマにした研究集会を開催する計画である.そこでは関連した研究を行っている研究者を国内外から招待し,議論を行う機会を設ける.また,これまで通りBruno Kahn氏との共同研究を継続する.本年度は,本研究のテーマについてワークショップを開催することを計画している.そこでは関連した研究を行っている研究者を国内外から招待し,議論を行う機会を設ける.また,これまで通りBruno Kahn氏との共同研究を継続する.台湾国立理論科学研究所(NCTS)のYifan Yang氏を訪問する際,滞在の一部が新年度にかかった.(つまり,年度をまたいで出張した.)そのため,費用の一部は今年度に繰り越された.今年度の4月上旬までに,上記した出張の旅費として使用する.台湾国立交通大学のYifan Yang氏を東北大学に招聘する計画を立てていたが,やむを得ない事情で氏の訪問は延期され,昨年度内には実現できなかった.今年度のできるだけ早い時期にそれを行うつもりである.
モット絶縁体とスピンホール絶縁体:普通でない絶縁体の物理の究明

絶縁体は古くて新しい材料である。例えば、電子間の強いクーロン斥力のために電気が流れなくなっている「モット絶縁体」にキャリアを添加すると,普通の金属まで変化していく途中で高温超伝導や巨大磁気抵抗などの巨大物性が現れるが、その際の物理の本質はまだよくわかっていない。また、スピン軌道相互作用によってエネルギーギャップが開いている絶縁体は電場によってスピン流を誘起できる「スピンホール絶縁体」である可能性が指摘され、その中でもバンド構造が一定の位相幾何学的特徴を持つものは「トポロジカル絶縁体」としてスピン偏極した金属的表面状態を持つことが明らかになり、近年大きな注目を集めている。そこで本課題では、これらの普通でない絶縁体の物理を解明することを目的として、研究代表者が持つ高品質単結晶成長技術、高度なドーピング制御技術、極低温での精密物性測定技術を活かした研究を推進している。本年度のモット絶縁体の研究においては、電子と正孔の両極性ドーピングができる(Y,La)(Ba,La)_2Cu_3O_yにおける電子-正孔ドープ非対称の詳細を調べた。また、トポロジカル絶縁体に関する研究を精力的に推進し、トポロジカル絶縁体に特有の角度依存磁気抵抗振動現象の解明、新しい構造を持つトポロジカル絶縁体TlBiSe_2の発見、これまでで最高のバルク絶縁性を持つトポロジカル絶縁体新物質Bi_2Te_2Seの発見、トポロジカル絶縁体ベースの超伝導体であるCuxBi_2Se_3における超伝導状態の物性解明など、多くの成果を得た。例えば、電子間の強いクーロン斥力のために電気が流れなくなっている「モット絶縁体」にキャリアを添加すると高温超伝導が現れるが、そのとき電子系がどのような変遷を辿ってそうなるのかはまだよくわかっていない。また、スピン軌道相互作用によってエネルギーバンド構造にギャップが開いている絶縁体は有限のスピンホール伝導度を持つ「スピンホール絶縁体」であると予想されており、価電子帯の構造によっては「トポロジカル絶縁体」となって新奇な量子現象を示すと期待されている。本研究では、モット絶縁体とスピンホール絶縁体を対象に、研究代表者がこれまでに培った高品質単結晶成長技術、高度なドーピング制御技術、極低温での精密物性測定技術を最大限に活用して、これら普通でない絶縁体における新しい物理を究明する。例えば、電子間の強いクーロン斥力のために電気が流れなくなっている「モット絶縁体」にキャリアを添加すると、普通の金属まで変化していく途中で高温超伝導や巨大磁気抵抗などの巨大物性が現れるが、その際の物理の本質はまだよくわかっていない。またスピン軌道相互作用によってエネルギーギャップが開いている絶縁体は「スピンホール絶縁体」である可能性が指摘され、電場をかけると電気は流れないのに電子スピンの流れが生じることが理論的に予想されているが、まだこの効果は実証されていない。そこで本研究では、高品質単結晶成長技術、高度なドーピング制御技術、極低温での精密物性測定技術を活かしてこれらの問題を解明することに挑む。本年度はまず、研究遂行上不可欠な試料作製関係の設備の導入を行うとともに、本補助金で雇用する研究員としてAlexey Taskinを採用した。さらに研究代表者の研究室の瀬川耕司准教授の協力も得て、電子と正孔の両極性ドーピングができるモット絶縁体である(Y,La)(Ba,La)_2Cu_3O_yの単結晶作製と評価を行うと共に、スピンホール絶縁体の候補物質PbSの多結晶試料作製およびドーピング制御と評価を行った。これと並行して、代表的なキャリア添加モット絶縁体である銅酸化物高温超伝導体の電子状態を理解するための研究も行った。特に高温超伝導体の研究においては極低温における熱伝導率の物理的意味について考察を行い、最近カナダのグループによって報告された新奇なボソンの存在が疑わしいことを明らかにした(Physical ReviewLetters誌にCommentとして出版)。またスピン軌道相互作用によってエネルギーギャップが開いている絶縁体は電場によってスピン流を誘起できる「スピンホール絶縁体」である可能性が指摘され、その中でもバンド構造が一定の幾何学的特徴を持つものは「トポロジカル絶縁体」として量子スピンホール効果を示すことが提案されており、近年大きな注目を集めている。本年度のモット絶縁体の研究においては、乱れの効果を取除いたときの高温超伝導銅酸化物における本質的な物性を解明するために、電気化学酸化によって導入した過剰酸素を「ステージング現象」を利用して秩序化したLa_2CuO_4+δと、電子と正孔の両極性ドーピングができる(Y,La)(Ba,La)_2CU_3O_yの2つの系において単結晶の純良化を一層押し進めた。これと並行してスピンホール絶縁体PbSの単結晶作製とキャリア濃度制御技術を確立してスピンホール伝導度の決定を試み、さらにトポロジカル絶縁体Bi_1-xSb_xに関しても超高品質単結晶の作製技術を確立してこの物質におけるスピン分極した特異な表面電子状態の解明を進めた。

例えば、電子間の強いクーロン斥力のために電気が流れなくなっている「モット絶縁体」にキャリアを添加すると、普通の金属まで変化していく途中で高温超伝導や巨大磁気抵抗などの巨大物性が現れるが、その際の物理の本質はまだよくわかっていない。またスピン軌道相互作用によってエネルギーギャップが開いている絶縁体は電場によってスピン流を誘起できる「スピンホール絶縁体」である可能性が指摘され、その中でもバンド構造が一定の位相幾何学的特徴を持つものは「トポロジカル絶縁体」としてスピン偏極した金属的表面状態を持つことが明らかになり、近年大きな注目を集めている。そこで本課題では、これらの普通でない絶縁体の物理を解明することを目的として、研究代表者が持つ高品質単結晶成長技術、高度なドーピング制御技術、極低温での精密物性測定技術を活かした研究を推進している。本年度のモット絶縁体の研究においては、電子と正孔の両極性ドーピングができる(Y,La)(Ba,La)_2Cu_3O_yにおける意外な電子-正孔ドープ非対称を解明した。これと並行して、スピンホール絶縁体PbSの高品質単結晶における磁気輸送特性の測定を進めるとともに、トポロジカル絶縁体Bi_<1-x>Sb_xとBi_2Se_3に関しても高品質単結晶の作製技術を確立し、これらの物質におけるスピン分極した特異な表面電子状態の解明を磁気輸送特性の測定によって行った。その結果、PbSとBi_<1-x>Sb_xの両方の物質において、それぞれ特異な角度依存磁気抵抗振動現象を発見した。絶縁体は古くて新しい材料である。例えば、電子間の強いクーロン斥力のために電気が流れなくなっている「モット絶縁体」にキャリアを添加すると,普通の金属まで変化していく途中で高温超伝導や巨大磁気抵抗などの巨大物性が現れるが、その際の物理の本質はまだよくわかっていない。また、スピン軌道相互作用によってエネルギーギャップが開いている絶縁体は電場によってスピン流を誘起できる「スピンホール絶縁体」である可能性が指摘され、その中でもバンド構造が一定の位相幾何学的特徴を持つものは「トポロジカル絶縁体」としてスピン偏極した金属的表面状態を持つことが明らかになり、近年大きな注目を集めている。本年度のモット絶縁体の研究においては、電子と正孔の両極性ドーピングができる(Y,La)(Ba,La)_2Cu_3O_yにおける電子-正孔ドープ非対称の詳細を調べた。また、トポロジカル絶縁体に関する研究を精力的に推進し、トポロジカル絶縁体に特有の角度依存磁気抵抗振動現象の解明、新しい構造を持つトポロジカル絶縁体TlBiSe_2の発見、これまでで最高のバルク絶縁性を持つトポロジカル絶縁体新物質Bi_2Te_2Seの発見、トポロジカル絶縁体ベースの超伝導体であるCuxBi_2Se_3における超伝導状態の物性解明など、多くの成果を得た。
光合成光捕集機構の量子力学計算による太陽系外惑星のバイオマーカー・モデルの構築

今後の観測においては低質量のM型矮星周りの惑星に焦点が当たる。このような地球と異なる環境において、周囲の光を光合成生物がどの程度効率的に吸収できるかを本研究では定量的に評価した。鉛直1次元の惑星大気の輻射輸送モデルなどを用いてFGKM型星周りの地球型惑星の表層環境の透過スペクトルを算出した。一方で、クロロフィルに代表される光合成色素や、これらで構成される光捕集複合体(LHC)の吸収スペクトルを量子化学計算によって見積もった。これらから得られた吸収、透過スペクトルの一致の度合いを示す吸収効率を評価し、それぞれの条件を比較した。色素の励起状態計算には時間依存密度汎関数法などを用いた。また、量子力学/古典力学混合法を用いて、色素の周囲の溶媒の効果も取り込んで評価した。LHCの励起状態計算には、で双極子-双極子相互作用モデル(Komatsu et al, 2015b)を用いた。この系では色素同士の相互作用などによって、色素が単一で存在するよりも長波長側に吸収スペクトルのシフトが起こる。この系でのずれは光合成生物全体での吸収スペクトル、反射スペクトルの概形に影響を与えるので、この系を評価するのは非常に重要である。LHCの構造としては紅色細菌のLH2を用いた。中心金属を天然のものから交換した色素で構成されたLH2のスペクトルの長波長化、水を持つM型周りの地球型惑星の環境における吸収効率を見積もった。クロロフィル系の色素が持つ主な吸収帯のうち、最も長波長側のQyの長波長化に特に注目した。その結果、カドミウムを中心金属にした系は、高効率であることがわかった。水中の深度の関数として表現するとより複雑になり、10cm程の深度で効率的に光吸収する。ただし、さらに深い箇所ではたとえカドミウムに交換したとしても、Qy帯の波長域に到達する光自体が減光されるので、吸収効率は低くなる。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、地球上の光合成生物がある生息場所においてどの程度効率的に光を吸収するかを量子化学計算、輻射輸送計算を用いて評価した。特に、今後の太陽系外惑星の観測では低温のM型星の周りの惑星がターゲットになるので、長波長の光を多く含む環境における効率に焦点を当てる。クロロフィル(Chl)、バクテリオクロロフィル(BChl)などの光合成色素から始めて、これらの凝集体である光捕集複合体における吸収効率を評価した。これらの光合成色素は短波長側から、B(ソーレー)帯、Qx帯、Qy帯の3つの主要な吸収帯を持つ。まずはこれらの吸収帯がどのように吸収効率に寄与しているか時間依存密度汎関数法によって色素毎に比較した。その結果、有効温度の高いF、G、K型星周りの惑星大気上端(TOA)においてはB帯が4000Åブレーク(400nm前後での輻射スぺクトルの急な変化)の長波長側、短波長側のどちらに位置するかによって顕著に吸収効率が変わることがわかった。一方、M型星においてはB帯は吸収効率には寄与せず、代わりにQy帯が重要になる。続いてBChl aからなる紅色細菌の光捕集複合体(LH2)の吸収効率を、色素同士が双極子-双極子相互作用をするモデルを用いて評価した。TOAだけでなく黒体輻射スペクトルも用いて、恒星の有効温度に依存してどのように吸収効率が変わるかを調べた。その結果、これらが最も効率的に吸収するのは、太陽の有効温度よりかなり高温側であることがわかった。また、地球の場合、TOAと地表での吸収効率は大きくは変わらなかった。B帯はほぼ400nmにあるため、どちらの場合もB帯からの寄与は無視できなかった。さらに、異なる主星を持つ惑星大気の効果を取り入れた上で効率を比較するために、M型星、G型星(太陽)周りの惑星において輻射輸送計算を行った。M型星の場合は、大気の条件によって大きく吸収効率に差が出ることがわかった。

中心金属を天然のものから交換した色素で構成されたLH2のスペクトルの長波長化、水を持つM型周りの地球型惑星の環境における吸収効率を見積もった。クロロフィル系の色素が持つ主な吸収帯のうち、最も長波長側のQyの長波長化に特に注目した。その結果、カドミウムを中心金属にした系は、高効率であることがわかった。水中の深度の関数として表現するとより複雑になり、10cm程の深度で効率的に光吸収する。ただし、さらに深い箇所ではたとえカドミウムに交換したとしても、Qy帯の波長域に到達する光自体が減光されるので、吸収効率は低くなる。系外惑星のバイオマーカーとして注目されている光合成を第一原理に基づいて調べた。特に,系外惑星の光のスペクトルと光合成の光捕集機構との相関を,色素の種類や配置を変えた量子化学計算によって調べ,博士論文としてまとめた。この研究は,世界的に見ても独創的であり,得られた成果のいくつかは既に学術雑誌論文としても発表されている。また,関係する学会や研究会においても,積極的に成果発表を行い,生命科学,宇宙物理,惑星科学の広い分野の研究者と研究交流をもった。今後,これまでの実績を基に,量子化学のスキルを活かすことで,計算宇宙生命科学のさらなる発展が期待できる。27年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの本研究ではある惑星における光合成生物の反射スペクトルへの示唆を与えた。ある惑星におけるこれらの光合成生物がある割合で地表を占めたときの検出可能性を議論することによって、今後の観測において1つの基準にするこができるであろう。そのためにさらに惑星大気の輻射輸送のコードをさらに拡張することによって、例えばM型星と同期しているハビタブルゾーン(液体の水が惑星表面に存在できる領域)内の惑星、連星周りの惑星など、様々な状況設定の惑星における輻射場を明らかにする必要がある。まずはその前に、計算精度の評価を行うために、構築したLH2の双極子近似モデルと量子力学古典力学混合法(QM/MM法)による結果を比較することによって、LH2の吸収スペクトルの誤差を見積もり、算出された吸収効率の妥当性を確認しておく必要がある。QM/MM法では色素の周りの溶媒やタンパク質などとの相互作用をより高精度に評価できる。また、水中など具体的に光合成生物が生息している場所における輻射スペクトルを用いて吸収効率を比較するべきである。さらに、これまでは生物にとって有害なUV領域の光も吸収効率の中に含めていたが、波長域を考え合わせて定量的に評価する必要がある。一方で、M型などの輻射環境においてどのような条件で高効率化が得られるかについても量子化学計算によって評価しておく。
新規造血幹細胞マーカーによる新しいヒト造血幹細胞単離技術の開発と再生医療への応用

細胞表面マーカーを用いた造血幹細胞(HSC)の同定において、マウスではCD34-c-Kit^+Sca-1^+Lineage(CD34-KSL)細胞が高濃度にHSCを濃縮した分画とされているが、完全なHSCの純化は未だなされていない。またヒトではCD34陽性細胞が且SCと同義に用いられているが、CD34のみに依存した且SC同定法の限界と危険性も指摘されている。以上のことから、マウスおよびヒトHSCをより効率よく同定・純化することができる新たなマーカーが求められている。このような背景から、本研究はHSCに発現する新たな細胞表面マーカーを探索し、さらにその細胞膜蛋白質がHSC機能に果たす役割を明らかにする目的で行われた。Roboファミリーは主に神経細胞に発現する膜受容体で、Slitとよばれる分泌蛋白をリガンドとしている。Robo/Slitシステムは神経のaxon guidanceに重要な役割を果たしているほか、腫瘍血管新生やリンパ球の遊走を制御することが近年報告された。RoboファミリーにはRobo1Robo4の4種類が存在するが、このうちRobo4はその発現が内皮細胞特異的であるなど他のメンバーとは異なった性質を持つ。我々はHSC特異的に発現する遺伝子としてRobo4に着目し、新たなHSCマーカーとしてのRobo4の有用性をマウスおよびヒトにおいて検討した。本年度は昨年度に引き続きRobo4のHSC同定・純化における有用性について検討をすすめた。Robo4高発現KSLI細胞(Robo4^+KSL、)とRobo4陰性/低発現KSL細胞(Robo4^-KSL)をそれぞれFACSでソーティングし致死量放射線照射したレシピエントマウスに移植したところ、Robo4^+KSLのみが生着と数ケ月にわたる長期骨髄再建能を示した。このことから、長期骨髄再建能と自己複製能をもつlong-termHSCはRobo4^+KSL、に特異的に存在することが示唆された。細胞表面マーカーを用いた造血幹細胞(HSC)の同定においては、マウスではCD34-c-Kit^+Sca-1^+Lineage^-(CD34^-KSL)細胞が高濃度にHSCを濃縮した分画とされているが、完全なHSCの純化は未だなされていない。またヒトではCD34陽性細胞がHSCと同義に用いられているが、CD34のみに依存したHSC同定法の限界と危険性も指摘されている。RT-PCRによる発現解析では、Robo4はマウス骨髄細胞中KSL細胞分画に特異的に発現しLineage陽性細胞やCMR, GMP, MEP, CLPなどの前駆細胞には発現がほとんど見られなかった。さらにKSLの中ではKSL-SP分画に最も発現が高く、次いでKSL-MPに高い発現が見られた。以上より、Robo4はHSCに特異的に発現する膜受容体であることが示唆された。Robo4高発現KSLI細胞(Robo4^+KSL、)とRobo4陰性/低発現

KSL細胞(Robo4^-KSL)をそれぞれFACSでソーティングし致死量放射線照射したレシピエントマウスに移植したところ、Robo4^+KSLのみが生着と数ケ月にわたる長期骨髄再建能を示した。このことから、長期骨髄再建能と自己複製能をもつlong-termHSCはRobo4^+KSL、に特異的に存在することが示唆された。