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統語派生における付票のトップダウン式貼付に関する研究

平成30年度(2018年度)は、トップダウン方式の派生における付表貼付(labeling)という視点から、主語の島の効果を説明する理論の構築を行った。主語の島の研究はすでに平成28年度から取り組んでいる現象である。主語の島の効果とは、他動詞の主語からwh句などの要素の摘出は容認されないが、たとえ他動詞の主語であっても、派生の途中で従属節の主語位置へ繰上げを受けるような場合には、島の効果は緩和されるという現象である。平成29年度には、ボトムアップ式の構造構築をふまえたChomsky (2013, 2015)の付表貼付の枠組みを使って、主語からのwh句の摘出およびその残余句が交互前進(Leapfrog Movement)を受けることで、付表貼付が成功裏に行われるという分析を展開したものであった。平成30年度におけるトップダウン方式の構造構築を用いた説明の中では、拡張条件(Extension Condition)という原理を援用した。拡張条件は、Chomsky (1995: Chapter 3)で提案された原理であるが、ここではこの条件を「派生のあらゆる段階において計算が標的とする構成素に統語操作を適用することで構造が拡張される方向に派生が進められれば最も効率よく統語計算が行われるはずである」という形で定義した。形式素性や意味素性が意味解釈を受ける位置に繰り下げられるという派生のプロセスとトップダウン式の拡張条件の定義を用いることで、この複雑な主語の島の現象の説明が可能になった。この研究により、トップダウン式の派生による文法理論の実行可能性を高めることにつながることが期待される。トップダウン式の構造構築による理論の開発の一部分として、主語の島の現象を拡張条件によって説明することに力を注ぎ、一応の解決策を見出すことができた。しかし、拡張条件だけでは説明できる文法現象が制限される。そのため、拡張条件以外の文法原理を仮定して、幅広い現象を説明する理論を提案し、これを検証しなければならない。それには理論的な帰結の検証に時間がかかる。また、文法現象として名詞および名詞句に関わる現象のデータ収集を進めている。その一環として、Huddleston and Pullum (2002)らによる英文法大全(The Cambridge Grammar of the English Language)の第5章"Nouns and Noun Phrases"の翻訳を出版する準備を進めている。この文献の翻訳に多くの時間が必要となっている。このため、主語の島の現象以外の文法現象の情報収集を行っている段階にとどまっている。Chomsky (2013, 2015)で提案されている付票貼付演算法を検証することが英語統語論の研究の中心的な課題となっている。そのため、今年度の研究では、この付票貼付演算法を用いて、主語からの前置詞句の摘出に関する現象を説明できる分析を精緻化し、Terada (2008)「付票未貼付統語体から摘出されたwh句とその残余句の交互前進」として大阪教育大学英文学会誌に2017年11月に投稿した。この研究は昨年度からの継続して行っていた研究であり、全国学会の学会誌に投稿したものの、採用されなかった。その際、学会の査読委員からいくつかの問題点を指摘していただいた。その問題点を解決し、この研究の中間的な発表となる上記の論文を発表した。この研究では、Boskovic (2016)が提案した「時間差付票貼付説」という仮定を用いない別のアプローチを創出することを試みた。付票が貼付されていない統語体は一致操作を結ぶことができないという仮定をもとに、査読委員から指摘された問題点を解決することができる。その仮定とBoskovic (2016)の反局所性条件(Antilocality Condition)による主語条件効果の説明を合わせることで、Boskovic (2016)が行ったこの現象の説明よりもより広い範囲のデータを説明することができたと考えられる。名詞の特性と名詞句の構造についても研究を行い、文献資料のデータを収集・整理している。また、付票貼付のもう一つの有力な説であるCecchetto and Donati (2015)のRelabeling分析を日本語の関係節に適用した共同研究も進め、国際学会でポスター発表を行った。「最新理論言語学用語事典」(朝倉書店)を分担執筆し、付票貼付を中心とした生成文法の最新の概念を解説した。トップダウン式の派生をもとにして付票貼付への新たな方向性を考察する研究をもっと進める予定であった。しかしながら、文部科学省が進めている免許法認定講習に協力することが本務校で求められた。これは現職小学校教員に中学校二種免許を取得させるための取組である。そのため、新たに英語学講義を行うための準備が必要となった。さらに、本務校での学部改組とカリキュラムの改訂にともなう外国語科目「英語1」の講義が増えた。このような理由で教育面に多くの時間を割く必要が生じた。このため、研究に時間を費やすことができず、昨年度からの主語条件効果の研究の問題点を解決する論文を出版したことと、Cecchetto and Donati (2015)のRelabeling分析を日本語の関係節に適用した共同研究を国際学会でポスター発表を行うことのみにとどまった。

主語の島の研究はすでに平成28年度から取り組んでいる現象である。主語の島の効果とは、他動詞の主語からwh句などの要素の摘出は容認されないが、たとえ他動詞の主語であっても、派生の途中で従属節の主語位置へ繰上げを受けるような場合には、島の効果は緩和されるという現象である。平成29年度には、ボトムアップ式の構造構築をふまえたChomsky (2013, 2015)の付表貼付の枠組みを使って、主語からのwh句の摘出およびその残余句が交互前進(Leapfrog Movement)を受けることで、付表貼付が成功裏に行われるという分析を展開したものであった。平成30年度におけるトップダウン方式の構造構築を用いた説明の中では、拡張条件(Extension Condition)という原理を援用した。拡張条件は、Chomsky (1995: Chapter 3)で提案された原理であるが、ここではこの条件を「派生のあらゆる段階において計算が標的とする構成素に統語操作を適用することで構造が拡張される方向に派生が進められれば最も効率よく統語計算が行われるはずである」という形で定義した。形式素性や意味素性が意味解釈を受ける位置に繰り下げられるという派生のプロセスとトップダウン式の拡張条件の定義を用いることで、この複雑な主語の島の現象の説明が可能になった。この研究により、トップダウン式の派生による文法理論の実行可能性を高めることにつながることが期待される。トップダウン式の構造構築による理論の開発の一部分として、主語の島の現象を拡張条件によって説明することに力を注ぎ、一応の解決策を見出すことができた。しかし、拡張条件だけでは説明できる文法現象が制限される。そのため、拡張条件以外の文法原理を仮定して、幅広い現象を説明する理論を提案し、これを検証しなければならない。それには理論的な帰結の検証に時間がかかる。また、文法現象として名詞および名詞句に関わる現象のデータ収集を進めている。その一環として、Huddleston and Pullum (2002)らによる英文法大全(The Cambridge Grammar of the English Language)の第5章"Nouns and Noun Phrases"の翻訳を出版する準備を進めている。この文献の翻訳に多くの時間が必要となっている。このため、主語の島の現象以外の文法現象の情報収集を行っている段階にとどまっている。主語条件現象の説明に中間的結論となるTerada (2018)を発表したので、2018年度は当初の目標どおり、トップダウン式の派生にもとづく付票貼付と構造構築と移動についての研究に取り組む。まずは主要な基本的構文について検討する。Chomsky (2013, 2015)で提案されている付票貼付演算法の問題点を検討し、構造をトップダウン式に派生する場合には2つの構成素どうしを併合することとなるので、まずそこで付票はどのようにして決定されるかという点が問題となる。この際にChomsky (2013, 2015)の付票貼付演算法がそのまま生かせるのか、Cecchetto and Donati (2015)の探査演算法(Probing Algorithm)を用いるべきであるのかという問題を解決する必要がある。
クロムスピネルにおける磁場誘起相転移および磁化プラトー状態の解明と探索

水銀クロムスピネルにおける半磁化相の磁気構造が3up-1downであることが明らかになった。さらに、半磁化相への磁気転移を示す三つ目の系として、亜鉛のクロムスピネルを発見した。このことにより、系統的な比較が可能となり、水銀、カドミウム、亜鉛とイオン半径が小さくなるにつれて、スピン格子相互作用が小さくなり、亜鉛の系では他の系とは異なった磁気相も現れることが明らかになった。本研究の対象である磁気転移を示す物質は,カドミウムおよび水銀のクロムスピネルのみでしか知られておらず,二つの物質のみの比較では,本現象の本質を探るには不十分である.そこで,同様の現象を示す新しい物質の探索と並行して,既知の二つの物質の圧力下での挙動の観測を行うことを目的に研究を行った.まず,圧力下での物性測定を行うために,磁化率を圧力約2GPaまで測定できるシステムを構築することに成功した.これを用いていくつかのクロムスピネルの圧力下での磁化率の温度依存性を測定した結果,圧力の印加によって最新接相互作用はより反強磁性的になることが明らかになった.さらに,水銀スピネルの磁気転移の圧力依存性を測定するために,交流磁化率を圧力約3GPa,磁場14Tまで測定を行った.その結果,転移磁場は圧力とともに増加し,その増加の割合は,最近接の反強磁性相互作用の増大の割合とほぼ一致した.これによって,最近接の反強磁性相互作用が,磁気転移を支配していること明確に示された.新しい系の探索としては,亜鉛のクロムスピネルにおいて,磁気転移を示すことを発見した.さらに、磁気転移の仕方が他の二つの系と異なっていることを見出した.スピン格子相互作用の大きさが系によって異なっており,それによって磁気転移の振る舞いが違ってくることが理論的に予測されている.今回観測した現象は,スピン格子相互作用の重要性を示唆していると考えられる.昨年度までの研究から,本研究の対象である磁気転移は,カドミウムおよび水銀のクロムスピネル以外にも,亜鉛のクロムスピネルでも観測されることが判明した.また,圧力の印加によって反強磁性相互作用が増大し,磁気転移を起こす磁場も上昇することが明らかになっている.磁気転移が発見された三つの系を比較することにより,スピン格子相互作用の役割が明らかになってきている.キュリーワイス温度の圧力依存性から,スピン格子相互作用は.水銀系が最も大きく,カドミウム系,亜鉛系と徐々に小さくなっていくことが分かった.それに伴い,磁気的なエネルギーに対する磁気転移の起こる磁場の大きさが変化し,さらに亜鉛の系では新たな磁気相が出現していることが判明した.一方,圧力の印加によって反強磁性相互作用の大きさを変化させることによって,もともと強磁性的な相互作用を持つ亜鉛の硫黄スピネルにおいて,相互作用を反強磁性的にすることに成功した.しかし,14Tまでの磁場の範囲では磁気転移は示さなかった.これは,観測された反強磁性は,次近接相互作用等を足し合わせたもめで,測定を行った圧力においては,最近接相互作用は反強磁性にはなっていないためと考えている.さらに高圧を印加することによって,最近接相互作用を反強磁性にすることができれば,同様の磁気転移を引き起こすことができると予想している.これまでの研究によって、水銀やカドミウム系と同様に、亜鉛のクロムスピネルにおいても強磁場下で磁気転移を起こすことが示された。当該年度には、この亜鉛のクロムスピネルにおける磁気転移の詳しい挙動が明らかになった。半磁化をもつ磁化プラトー相が存在するという点は他の系と同様であるが、磁化プラトー相よりも低磁場および高磁場側に、新たな磁気相の存在を示唆する結果が得られた。この磁気転移の現れ方の違いは、スピン格子相互作用の大きさの違いに起因していることが、理論的および実験的に示唆された。本課題の研究により、類似の磁気転移を示す三つ目の系が見つかり、磁気的なエネルギーやスピン格子相互作用の大きさの異なる三つの系の磁気挙動を明らかにすることによって、本現象を系統的に理解する大きな足がかりを与えたと言うことができる。
補償光学系を駆使した多段光学系によるＸ線自由電子レーザーのナノメートル集光

X線自由電子レーザー(XFEL)のナノ集光を目的に、2段集光光学系(開口数変換・集光系)を提案し、この実現のための要素技術として、高精度ミラー基板の作製法、XFELに対する照射耐性を有するPt/C多層膜の作製法、集光波面のその場面計測のためのグレーチング干渉計を開発した。これらの成果をもとに、日本のXFELであるSACLAに光学系を構築し、X線領域での補償光学にもとづいて波面の計測とその補正を行うことにより、途轍もなく高い精度が求められるXFELのsub-10nm集光が実現可能であることを示した。この成果は、SACLAに極限の強光子場物理学を拓く唯一の基盤を構築することに繋がる。本研究は,次世代X線源「X線自由電子レーザー(XFEL: X-ray free electron laser)」の高度利用に不可欠なXFELのナノ集光技術の確立を目的に,これを実現し得る光学系として,ビーム拡大のための「開口数変換光学系」と,極限集光のための「大開口数集光光学系」からなる多段光学系を構築することを目指している.本年度は,1XFEL用スペックルフリーミラーの開発,2長尺ミラー用多層膜成膜装置の開発,3シングルショット波面計測法の開発を実施した.1では,既存の数値制御EEM装置を用いて,ナノ凹凸の除去を行った楕円ミラーを試作した.干渉計によってその形状を評価したところ,約1nmの精度で作製できていた.また,SPring-8にて反射像のスペックルを観察したところ,スペックル抑制効果を確認した.2では,XFELのために,500mm長の長尺ミラーに対応させた多層膜成膜装置を開発した.ロードロック室,試料ステージ(ストローク:500mm),3種類のスパッタガン,スリットで構成されている.ミラー光軸方向に多層膜の積層周期を変えるために,ミラーの前面に微小開口板を置き,局所領域ごとの成膜が可能な装置となっており,ミラー長さに相当する500mmの走査が可能である.3では,XFELのワンショット波面計測を実施するために,X線用の位相格子を用いたシングルグレーチング干渉計を提案し,その実証を行った.SPring-8 1km長尺ビームラインのフルコヒーレント光を用い,あらかじめ形状可変ミラーによって乱された既知の波面を計測することで,本干渉計測の有効性を確認した.実験の結果,λ/12の精度で波面収差を測定することができた.また,感度的にも十分XFELの波面をワンショットで計測可能であった.本研究は,次世代X線源「X線自由電子レーザー(XFEL: X-ray free electron laser)」の高度利用に不可欠なXFELのナノ集光技術の確立を目的に,これを実現するために,大開口数集光光学系の構築を目指している.本年度は,1数値制御EEM装置,長尺ミラー用多層膜成膜装置の高度化,2XFELのサブ50nm集光の実現,3XFELナノビームのワンショット波面計測,4XFEL照射による損傷閾値の調査,5長尺ミラー用形状計測システムの開発を中心に研究を進めた.1では,数値制御EEM装置と長尺ミラー用多層膜成膜装置の各種パラメータの検討を行うことで高度化を図った.成膜装置では,実際に500mm長の集光ミラーの白金コーティングを行い,その表面粗さや膜の均一さを評価したところ,表面粗さ0.2 nm RMS,均一さ1nm以下を実現した.2では,作製した500mm長の楕円ミラー(全反射鏡)を用いてKirkpatrick-Baezミラー光学系を構築し,XFELを55nm×45nm(水平×垂直)まで集光させることに成功した(X線エネルギー:10keV).ただし,垂直方向の回折限界は30nmであり,これは実験ハッチの振動が影響していることが疑われた.3実際の集光プロファイルを評価するために,回折格子を用いたシングルグレーチング干渉計を構築し,XFELワンショットの波面を評価した.計測された波面収差はミラー上に存在する形状誤差とよく一致し,また,これはλ/4以下であったため,振動の影響を排除すれば2の結果はほとんど回折限界で集光できていたことが確認された.4では,白金,石英,シリコン,カーボン等の材料に対してXFELを照射し,アブレーション閾値を決定した.5では,平面からのずれ量の大きいsub-10nm集光ミラーの形状測定システムを構築し,その動作確認を行った.次世代X線源「X線自由電子レーザー(XFEL: X-ray free electron laser)」の高度利用に不可欠なXFELのナノ集光技術の確立を目的に,これを実現し得る光学系として,ビーム拡大のための「開口数変換光学系」と,極限集光のための「大開口数集光光学系」からなる多段光学系の構築を目指している.本年度は,1X線自由電子レーザー集光装置の開発,2多層膜ミラー開発,32D位相格子を用いたワンショット波面計測を中心に行った.1では,ナノ集光を実現するために,高安定性集光装置を構築した.本装置は,2枚のミラーの全自由度に対して高精度にアライメントできるマニピュレータと,ミラー表面の汚染を避けるための真空チャンバーから成るものである.動作確認の結果,特に重要である入射角(ピッチング)において0.5μrad以下の精度を達成するなど,高精度な装置を完成させた.2では,高反射率を達成できる多層膜の研究を進めた.

反射率を向上させるためには,多層膜界面の表面粗さの向上が不可欠であり,このために重元素(主に白金)の結晶化の抑制が必要であると考えた.白金層にカーボンを添加することで結晶化の抑制を試みた.X線反射率法(XRR)やX線回折法(XRD),原子間力顕微鏡(AFM)による解析の結果,結晶化の抑制に成功した.また,これによって反射率が向上した.今後も様々な検討を行い反射率向上のための研究を継続する.加えて,SACLAの1μm集光光学系を使って多層膜損傷の閾値を調べた.この研究によって現在開発中の多層膜はSACLAからのX線に十分耐えられることを確認した.3では,2D位相格子を作製しこれを用いてX線自由電子レーザーのワンショット波面計測を試みた.SACLAの50nm集光光学系において,グレーチング干渉計を構築しその結果がミラー形状とよく一致することを確認した.また,1D位相格子の結果と比較し,よい一致を得た.次世代X線源「X線自由電子レーザー(XFEL: X-ray free electron laser)」の高度利用に不可欠なXFELのナノ集光技術の確立を目的に,これを実現し得る光学系として,ビーム拡大のための「開口数変換光学系」と,極限集光のための「大開口数集光光学系」からなる多段光学系の構築を目指している.本年度は,1大開口数多層膜集光ミラー開発,2大開口数集光光学系の開発,3X線自由電子レーザー集光実験を中心に行った.1では,設計した楕円ミラーを作製するために,合成石英基板を材料とし,コンピュータ制御EEMを使って決定論的に加工を進めた.基板形状の計測には,開発したスティッチング干渉計と3次元計測機(開発中)を用いた.急峻な非球面形状を持つため,オフライン計測には数nm程度の不確かさが生じていることが予想された.研究計画の段階から想定しており,この修正にはX線を使ったAt-wavelength形状計測を利用する(本年度とH27年度実施).加工後基板は表面粗さの確認ののち,これまでの研究で確立したグレーディッド多層膜を成膜した.XRDや干渉計,断面TEMの計測結果などから,多層膜は十分な精度で作製できたことを確認した.2では,大開口数集光システムの構築・高度化を進めた.50nm集光システムで得られた知見を基に,高精度・高剛性なシステムを構築した.事前のシミュレーションで得られた許容アライメント精度を達成した.3では,X線自由電子レーザーを使って,作製した大開口数多層膜集光ミラーのファーストテストを実施した.多層膜の反射率は設計値とほぼ同程度であり,予想通りの性能を有していた.また,開発したグレーチング干渉計を使って,波面計測を行い,ミラー基板に存在する形状誤差を決定することができた.これまでの研究開発において,実験装置の準備や必要な基礎技術の確立がほぼ完成した.また,大開口数多層膜集光ミラーを2枚作製し,その性能テストをSACLA(X線自由電子レーザー施設)にて実施した.以上のように研究は順調に進んでいる.次世代X線源「X線自由電子レーザー(XFEL: X-ray free electron laser)」の高度利用に不可欠なXFELのナノ集光技術の確立を目的に,これを実現し得る光学系として,ビーム拡大のための「開口数変換光学系」と,極限集光のための「大開口数集光光学系」からなる多段光学系の構築を目指している.本年度は,1グレーチング干渉計の高度化,2大開口数多層膜集光ミラー開発,3X線自由電子レーザー集光実験とその応用を中心に行った.1では,自己像から波面収差を抽出するための解析アルゴリズムを改良し,解析誤差の低減を図った.
げっ歯類の超音波コミュニケーションに着目した社会性の発達神経毒性試験法

母子分離場面では、生後15日目の高濃度群および低濃度群の超音波発声回数、1回の発声の長さが統制群より増大し長くなった。超音波の周波数には影響がなかった。ペアリング場面の超音波発声には、甲状腺ホルモン阻害の影響はなかった。甲状腺ホルモン阻害は発達地帯を引き起こす。このため新生児ラットはより長く母親の養育を必要としたため、生後15日に至っても超音波発声は増大したと考えられる。しかし成熟後の超音波発声には甲状腺ホルモン阻害の影響がなかった。周産期の甲状腺ホルモン阻害が超音波発声に及ぼす影響は、成熟期までには回復するといえる。【研究目的】1周産期の甲状腺ホルモン阻害によって発達障害を起こしたラットが、母子分離場面で超音波を発声し、母子間のコミュニケーションを発達させることができるかを明らかにする。2同上のラットが、成熟後に異性間で交わされる超音波コミュニケーションを発達させることができるかを明らかにする。【研究方法】妊娠ラットを被検体とし、妊娠15日目出産後21日目まで甲状腺ホルモン阻害剤メチマゾールを飲料水に混入して投与した。投与濃度は0%(統制群)、0.01%(低濃度群)、0.015%(高濃度群)とした。超音波の測定手順は次の通りである。<母子分離場面>1乳児ラットを母親から分離し、5分間放置。2その後5分間超音波発声を記録。測定は生後5、10、15、20日の4回行った。<ペアリング場面>1統制群の雌雄同士と高濃度群の雌雄同士、それぞれ6ペアを被検体とした。各ペアは実験当日に初めて対面した。2ペアリング用ケージにペアを入れ、5分間放置。3その後30分間超音波発声を記録。測定は生後9194日まで4日間連続で行った。【結果と考察】母子分離場面では、生後15日目の高濃度群および低濃度群の超音波発声回数、1回の発声の長さが統制群より増大し長くなった。ペアリング場面では、嫌悪刺激に接したときに発する2030kHzの超音波および好ましい刺激に接したときに発する5070kHzの超音波ともに、甲状腺ホルモン阻害の影響はなかった。甲状腺ホルモン阻害は発達遅滞を引き起こす。このため新生児ラットはより長く母親の養育を必要としたため、生後15日に至っても超音波発声が増大したと考えられる。しかし嫌悪刺激や好ましい刺激に対する成熟後の超音波発声には、甲状腺ホルモン阻害の影響がなかった。【目的】母ラットは、新生児の超音波発声(USV)を聞きつけると、新生児の体に接触したり、巣に連れ戻したりする。そこで正常ラットと発達障害モデルラットを用い、USVの発達過程を明らかにする研究を行った。【方法】妊娠ラットに対し妊娠15日目から出産後21日目まで、甲状腺ホルモン阻害剤メチマゾール(MMI)を飲料水に混入して投与した。USV測定の手順は次の通りであった。1仔ラットを母親から分離し5分間放置。2一旦母親に戻し5分間放置。32度目の母子分離を5分間行い、USVを記録。USVは生後3、6、9、12、15、18、21日目に測定した。【結果と考察】1USVは生後3日目までに発達し、615日目にかけて増大、その後、18日目から減少し、21日目には消失した。USVは生後間もなく発達し、10日目前後にかけて増加、その後減少して21日目(離乳時)には消失すると考えられる。2USVの周波数帯は、生後36日は4050kHz、9日目以降は3550kHzが増大した。新生児のUSVは40kHz前後であることが確認できた。3高濃度群のUSV周波数は、生後3日目に4045kHzが減少し、4550kHzが増加した。生後15日目に4045kHz、18日目に3550kHz、21日目に35kHz以下と4045kHzのUSVが増加した。MMI投与により離乳前1週間のUSVが増加した。MMI投与は体重増加や発毛などの身体発達に遅滞を引き起こす。そのため母親のケアをより長く必要とすると考えられる。これが母親を求めるUSVの増加に関連している可能性がある。しかしMMI投与群を含めすべての新生児が無事成長していくことから、USVの変化が母親の育児行動に影響を与えたとは考えられない。1年目(H24年度)の研究計画は、正常ラットを用いて超音波コミュニケーションの発達過程を解明することである。

この研究は2つの実験から構成されている。実験1では正常ラットの新生児を母子分離して、母ラットを呼びよせるコミュニケーション手段としての超音波発声(USV)が生後何日目に発達するのか、USVの周波数はどのように変化するのか、USVを聞いた母ラットに育児行動が起こるか等について解明する。実験2では成熟後に異性のラットと対面させ、交尾行動に至るコミュニケーション手段としてUSVが対面何日目に起こるのか、実際に交尾が起こるのか等について解明する。2年目(H25年度)は発達障害モデルラットを用い、1年目と同様の実験を行う計画である。しかしラットの交尾実験を行うため予備的な実験を行ったところ、交尾場面を捉えるには終夜に及ぶ長時間の観察を連夜続けなければならないことがわかった。このため効率的に交尾を引き起こすような場面を設定する必要性がわかった。そこで、今年度は正常ラットと発達障害モデルラットの両方の新生児を用い、すでに実施した経験のある母子分離実験のみを行い、USVの発達過程について研究した。つまり当初予定していた1年目と2年目の実験1を実施し、加えて効率的な交尾場面設定について検討した。これを元に、次年度は残りの実験2を正常ラット及び発達障害モデルラットを用いて実施し、交尾場面でのUSVについて研究する予定である。効率的な交尾場面を設定するために次のような方策を取る。1成熟ラットを1週間飼育し、ケージ内の床敷きを回収する。2この床敷きを対面相手となる異性ラットの飼育ケージに入れて臭いを嗅がせる。3雄ラットは発情した雌ラットの臭いに対して超音波発声(USV)を行う。USVが起こるのを確認した上で、当該雌ラットと対面させる。4対面実験は金網越しに終夜3日連続で行う。54日目の対面では、USVが測定された後に金網を取り除き、15分間交尾が可能な状態にする。この時ビデオ撮影を行う。6交尾が起こらなかった場合には、45を繰り返す。母子分離手順に関して、今年度の実験では、1回目の母子分離→母親の元に戻す→2回目の母子分離という方法を取った。これは2回の母子分離により、より確実にUSVを引き起こすことができると考えられたためである。しかし結果は、母親に余分なストレスを与えたように思われる。母親は新生児をくわえて逃げ回り、母子分離が困難になる場面も見られた。新生児をくわえて逃げ回るといった母親の行動が、その後の新生児のUSVに影響を与えた可能性は容易に想像できる。次年度から母子分離は1回のみとし、このときのUSVを測定するように改善する。B-A=103円となっているが、昨年度3月中に103円支出しており、実際には0円である。
肝細胞増殖因子受容体(c-Met)を介するシグナル伝達の分子機構

肝細胞増殖因子(HGF)受容体(c-Met)遺伝子は種々のがんの発生に関わると考えられており、最近家族性腎がんの原因遺伝子として同定された。本研究ではc-Metを介する細胞内シグナル伝達機構について解析を行い以下の結果を得た。(1)HGFは正常肝細胞の増殖を促進するが、多くの肝がん由来細胞に対してはむしろ増殖を抑制する。そこでHGFに対してc-Metを介して増殖抑制応答を示す肝がん由来HepG2細胞を用いてシグナル伝達機構を解析した。HGF刺激したHepG2細胞ではMAPキナーゼの活性化が強く促進された。MAPキナーゼ・キナーゼ(MEK)に対する特異的阻害剤の効果を調べたところ、低いレベルのMAPキナーゼの活性化を示す低濃度の阻害剤処理により、HGF刺激に対する細胞増殖抑制応答が阻害され増殖が促進した。一方MAPキナーゼの活性化を完全に阻害する高濃度の阻害剤処理では増殖が抑制された。以上の結果より、HGF刺激による細胞増殖の制御にはMAPキナーゼ経路が重要な役割を果たしているが、この経路が強く活性化されると増殖が抑制されることが示唆された。(2)HrsはHGFで刺激された細胞においてc-Metを介して速やかにチロシンリン酸化される蛋白質である。またHrs結合蛋白質(Hbp)は、酵母two-hybrid法により単離された新しい蛋白質であり、構造内にSH3ドメインを持っている。このSH3ドメインに結合する蛋白質として脱ユビキチン化酵素UBPYが単離されている。そこでこのUBPYの機能を明らかにするために、HbpSH3ドメイン結合部位を欠損するUBPYを細胞に導入し解析した。その結果、結合部位を欠損するUBPYは増殖因子の細胞内分解を抑制することが明らかになった。したがってUBPYはHbpのSH3ドメインに結合し、増殖因子および受容体の分解経路に重要な役割を担っているものと考えられる。細胞の増殖・分化にかかわる細胞増殖因子あるいはそれらの受容体の遺伝子の発現あるいは活性の変化が、細胞の増殖に異常を来し、がんの発生および進展に深く関わっている。本研究では増殖因子-受容体系のうち、特にがん細胞の増殖制御において重要である数種の系を対象とし、遺伝子発現および活性発現制御の分子機構造を明らかにすることを目的として解析を行い以下の結果を得た。1.HGF受容体(c-Met)を介して強くチロシンリン酸化される新規の細胞内シグナル伝達分子についてcDNAクローニングを行い、ジンクフィンガー構造などの特徴的構造を有することを明らかにした。2.ヒト血清中に不活性型プロHGFを活性型に変換する酵素が含まれていること、劇症肝炎患者血清中には活性型HGFと共に相当量のプロHGFも含まれHGF活性化酵素を添加することにより活性型に変換されることを見出した。3.プロHB-EGFのジャクスタクリン活性はヘパリン結合ドメインを介するCD9との相互作用、N末端プロセシングおよびC-キナーゼ経路を介するC末端プロセシングにより制御されていることを明らかにした。4.ガストリン受容体はヒト悪性腫瘍では、肺小細胞がんや様々の白血病細胞に特異的に発現していることを見出した。またガストリン受容体ががん細胞増殖抑制の分子標的として有用であることを明らかにした。5.ソマトスタチンの細胞増殖抑制には百日咳毒素感受性G蛋白質を介するシグナルとチロシンキナーゼリン酸化シグナルのクロストークにより惹起されたMAPキナーゼ活性の低下が関与する可能性が示唆された。6.GLUT4のトランスロケーションはインスリンにより活性化されたPI3キナーゼにより伝達されること、さらにこれはPDGFやEGFなどの他の増殖因子のもつ共通の作用であることを明らかにした。7.oct3遺伝子の発現調節領域を使い、c-kitを始原生殖細胞で恒常的に発現するトランスジェニクマウスを作製し解析した結果、c-kitの発現低下が始原生殖細胞の増殖停止の直接の原因ではない可能性が示唆された。本研究では増殖因子-受容体系のうち、特にがん細胞の増殖制御において重要である数種の系を対象とし、遺伝子発現および活性発現制御の分子機構を明らかにすることを目的として解析を行い以下の結果を得た。1.HGP受容体(c-Met)を介する細胞内シグナル伝達に関与する新規分子と結合する蛋白質の検索を行い、SH3ドメインを有する新しい分子を同定した。両者は相互作用して新しいシグナル伝達経路を形成していることが示唆された。2.種々のグラム陰性菌が産生するリポタイコ酸(LTA)がヒト歯肉線維芽細胞でのHGF遺伝子発現を誘導することを見出した。またこの発現誘導は、IL-1αによって相乗的に促進された。3.HB-EGFは正常肝細胞には発現していないが、癌化にともなってmRNAのレベルで高発現し、免疫組織学的にも肝癌細胞に染色像を認めた。したがってHB-EGFが肝癌細胞の増殖制御に関わることが示唆された。4.ガストリン受容体ノックアウトマウスでは、胃壁細胞やECL細胞数の著名な減少に基づく、胃粘膜の萎縮が認められ、本受容体が胃粘膜細胞の増殖制御に必須であることが明らかになった。5.ソマトスタチンによる細胞増殖抑制作用は、百日咳毒素感受性のG蛋白質を介するシグナルにより、MAP kinase活性、c-fos発現を抑制して発揮される可能性が示唆された。

6.GLUT4のトランスロケーションはG蛋白質の活性化によっても引き起こされ、このG蛋白質の一つはαサブユニットのGqファミリーであることが明らかになった。7.Gas6/Sky系の発現部位および、細胞増殖活性の同定により、Gas6/Skyによる情報伝達系が、始原生殖細胞の増殖制御や性分化に関与することが示唆された。細胞の増殖・分化にかかわる細胞増殖因子あるいはそれらの受容体の遺伝子の発現あるいは活性の変化が、細胞の増殖に異常を来し、がんの発生および進展に深く関わっている。本研究では増殖因子-受容体系のうち、特にがん細胞の増殖制御において重要である数種の系を対象とし、活性発現制御の分子機構を明らかにすることを目的として解析を行い以下の結果を得た。1. SH3ドメインを有する新しいシグナル伝達分子の機能解析を行い、この分子がHGF受容体(c-Met)のdown-regulationに機能し、c-Metの活性制御に重要な役割を果たしていることを明らかにした。2.リン酸化フェチュインがHGFと受容体の結合を阻害することによりHGFの活性を抑制することを見出した。またフェチュインの肝での合成が炎症性サイトカインで抑制されることを見出した。3. Neuregulinと30%の相同性を持つ新規のErbBリガンドを同定した。またこのタンパク質の生理活性を解析し、ErbB3とErbB4に結合しErbB2を活性化することを明らかにした。4.キナーゼ活性を欠失した新しい増殖因子型受容体(HEP受容体)を見出した。またこの受容体の特異的リガンドを検索し、新しいEphファミリー受容体リガンド(ephrinC)の存在を見出した。5.インスリン産生腫瘍細胞株MIN6の細胞増殖がスルホニル尿素受容体(SUR)を介して抑制されることを見出した。またSURはK^+チャネルに相互作用して機能することを見出した。6.インスリンシグナル伝達系の再構成を行い、インスリンによるDNA合成促進にはIRS-1は必要ではなくIRS-2が存在すれば充分であること、またインスリンによるmembrane rufflingにはAktの活性化が必要であることを見出した。7.始原生殖細胞で特異的に発現している新しい受容体として、ErbB3を同定した。また相互作用する分子の発現パターンからこのErbB3が始原生殖細胞の増殖制御に重要であることが示唆された。肝細胞増殖因子(HGF)受容体(c-Met)遺伝子は種々のがんの発生に関わると考えられており、最近家族性腎がんの原因遺伝子として同定された。本研究ではc-Metを介する細胞内シグナル伝達機構について解析を行い以下の結果を得た。(1)HGF刺激によりc-Metを介して細胞分散・運動性促進応答を示すイヌ腎臓上皮細胞MDCKを用いてRas蛋白質の役割について解析を行った。活性型Rasを恒常的に発現する細胞を単離したところ、形態的に見て完全には細胞分散性を示さなかった。これらの細胞をHGF刺激したところ形態的変化がほとんど見られなかった。この際、c-Metの活性化や細胞をばらばらにした状態での運動性の上昇は見られた。
マグマの脱水速度論に基づくマグマ上昇時間スケールの定量化

マグマの脱水速度を決定しマグマ上昇の時間スケールを考察することは,火山噴火のダイナミクスを理解し火山噴火の様式を予測するために重要である.本研究は,マグマの脱水速度を定量化し,マグマ上昇の時間スケールを考察することを目的とした.本年度の主要な成果として次の3点が挙げられる.まず,第一に多様な化学組成をもつシリケイトメルト中の水の拡散係数を決定し,その化学組成依存性をモデル化した点である.この研究により多様な化学組成を持つマグマについて,噴火時の脱水をモデル化することが可能になった.この研究成果は,国際雑誌に発表した.また,関連成果を国内誌に投稿中である.第二は,シリケイトメルトの脱水機構としての拡散・反応モデルを構築した点である.この研究では,脱水機構を詳細に調べるため申請者が確立したシリケイトメルトの脱水その場観測実験を行った.また,拡散・反応モデルを構築し,そのモデルを基に数値実験を行った。この研究により,流紋岩質メルトの脱水はH_2O分子の拡散と2段階の反応モデル(H_2O分子⇔OHペアとOHペアの形成)で説明可能であることが示された.また,モデルに含まれる速度論的パラメーターの決定に成功した.この研究成果は,国際雑誌に投稿中である.最後に,これまでに決定された脱水速度と火山噴出物中に残る脱水の痕跡からマグマの上昇スケールについて考察を行った.そして,爆発的な噴火であるプリニー式噴火のマグマ上昇の時間スケールが1000秒程度であることを示した.本研究は,マグマの脱水機構を理解,その速度を定量化し,マグマ上昇の時間スケールを考察することを目的としている.本年度は,主にマグマの高温脱水その場観測実験法を確立し,脱水実験を行った.また,脱水過程をモデル化し,数値プログラムを作成し,数値実験も開始した.今年度の成果として,まず様々な化学組成のマグマ中の拡散係数を決定したことが挙げられる.この研究では,これまでほとんど調べられていなかった玄武岩流紋岩質組成のケイ酸塩メルト中の水の拡散係数を決定し,その化学組成依存性を定量化した.この研究成果は,国際雑誌に投稿中である.第二に,マグマの高温脱水"その場"観測実験方法の確立が挙げられる.この研究では高温状態でのマグマの脱水を"その場"観測する方法を確立した.この研究の成果は,米雑誌論文に発表した.この方法を用いることで,これまで観測することが難しかったマグマの脱水における複数の化学種の水(水酸基や分子水など)の拡散・反応過程を調べることが可能になった.第三に,上記の"その場"観測方法を利用することで,流紋岩質メルト中の水の拡散・反応を調べた.そして,拡散・反応モデルを基に数値実験を行った.現在までに流紋岩質メルト中の分子水の拡散係数を決定するに至っている.他の化学形態の水の拡散係数やそれら水分子種間の交換反応速度などについて引き続き研究を進める予定である.第四に,火山噴火における水の役割を図書にまとめた.特に,上記の結果等を踏まえて予察的な計算を行いマグマ上昇の時間スケールを見積もった.マグマの脱水速度を決定しマグマ上昇の時間スケールを考察することは,火山噴火のダイナミクスを理解し火山噴火の様式を予測するために重要である.本研究は,マグマの脱水速度を定量化し,マグマ上昇の時間スケールを考察することを目的とした.本年度の主要な成果として次の3点が挙げられる.まず,第一に多様な化学組成をもつシリケイトメルト中の水の拡散係数を決定し,その化学組成依存性をモデル化した点である.この研究により多様な化学組成を持つマグマについて,噴火時の脱水をモデル化することが可能になった.この研究成果は,国際雑誌に発表した.また,関連成果を国内誌に投稿中である.第二は,シリケイトメルトの脱水機構としての拡散・反応モデルを構築した点である.この研究では,脱水機構を詳細に調べるため申請者が確立したシリケイトメルトの脱水その場観測実験を行った.また,拡散・反応モデルを構築し,そのモデルを基に数値実験を行った。この研究により,流紋岩質メルトの脱水はH_2O分子の拡散と2段階の反応モデル(H_2O分子⇔OHペアとOHペアの形成)で説明可能であることが示された.また,モデルに含まれる速度論的パラメーターの決定に成功した.この研究成果は,国際雑誌に投稿中である.最後に,これまでに決定された脱水速度と火山噴出物中に残る脱水の痕跡からマグマの上昇スケールについて考察を行った.そして,爆発的な噴火であるプリニー式噴火のマグマ上昇の時間スケールが1000秒程度であることを示した.
高構造物(第2東京タワー)の雷サージ解析への電磁界解析法の適用

東京タワーと世界一の高さとなる東京スカイツリーのサージ特性を、数値シミュレーションと縮小モデル実験から調べた。東京スカイツリーはペンシルスタイルであるため、鉄塔自体の電位上昇は東京タワーよりも高くなるが、金属導体を東京タワーより多く使用するため、タワー内の配電線路に発生するサージ過電圧値は抑制される。このため、東京スカイツリーにおける雷対策は、避雷器のエネルギー耐量を倍増しさえすれば、これまでの耐雷設計指針を適用可能である。高構造物における雷撃時の発生サージの大きさや、時間変化を求めることを可能にする数値電磁界解析法を構築し、世界一の高さとなる放送タワーである東京スカイタワー、および現東京タワーの雷サージ特性を明らかにする。本年度は、解析計算環境を整えるためにワークステーションとCAD機能を備えたFDTD法のソフトを整備した。これによって、新旧両東京タワーの計算モデルを作成した。解析では、これまでの送電線鉄塔で使用される塔頂電圧の評価法と同じ方法で雷サージ電圧を算出することを検討した。また、解析モデル作成と並行して実験室で計測ができるように、縮小モデルの作成を進めた。外形について建設タワーに類似したモデルを作成し、実験を行い、送電線鉄塔の場合と同じく、接地線を張り、塔頂電圧を測定した。これをモーメント法解析結果と比較したところ、おおよそ一致する結果が得られた。ただし、モデルが大まかなため、10%以上の差異が見られた。タワー構造に起因するサージ電圧の波形は、解析および実験はほぼ一致する。高構造物における過電圧発生の評価では、塔頂電圧ではなく建物内の電圧を評価すべきである。そのために電力線に誘導する電圧を考える方法について検討を開始した。計算機解析と縮小モデルの実験と合わせて、避雷器や電気電子機器への影響を適切に評価できるようにする。このため、変圧器の数値電磁界解析モデルおよび配線の撚り線モデルについても検討し、タワーモデルに取り入れた。昨年度に整備した解析環境を使用し、実験による測定値と解析値の差の原因を探るべく、解析法を代えて結果の比較検討を開始した。これまで、モーメント法を使用して行ってきたが、今回、建物内のより詳細な電磁界を求めるために、FDTD法を使用した解析を検討した。FDTD法は建物の材質をモデル化することが比較的容易な方法である。このため、接地抵抗に関連する大地や構造部材の導電率、透磁率を取り入れたモデルを作成することができる。CADデータをFDTD法に変換することによってタワーのシリンダーモデルと細線近似モデルを作成した。サージ電圧の評価のために、エレベータシャフトから50cm離して、電力線を模擬する電圧測定線を塔頂から大地まで設けた。電圧は、この線路と各点との間に1kΩを挿入し、抵抗値と電流の積から各部の電圧を求める方法を採用した。解析結果ではアンテナ基部、各展望台、地上部の電圧波形を、波頭長をパラメータにして求めた。波頭長が短い場合には、モーメント法による場合よりも顕著な速い振動が生じ、波頭長が長くなるとサージ電圧は減少する結果が得られた。また、第二展望台から地上までの構造体の増加及び径方向の増大によるインピーダンスの低下が見られる。過電圧の空間時間的変化を求めるために、サージ電圧の可視化を行った。現東京タワーとスカイツリータワーのそれぞれの塔頂への雷撃時に、避雷針と避雷導体を設置した場合の電磁界の時間変化のムービーを、作製することができた。今後、展望台や大地近くの建物内の電磁界のムービーも作成し、専門外の人でもわかるように、研究結果を求める準備を行った。数100メートル以上になる最近の高構造物への落雷時に発生する過電圧問題研究最終年度にあたり、研究のとりまとめを行った。高構造物の過電圧評価法はこれまでなく、一般的な評価法の検討を行った。建物自体の過電圧は、避雷針への雷撃によって避雷接地線に発生する過電圧を持って評価することが行われている。この評価では建物全体が大地に対してある時間の間、電位が上昇することを意味し、建物内での過電圧発生の評価に直接的に結びつかないことが明らかになった。そこで、本研究では、建物内の電力・通信配線に発生する過電圧を評価すべく、新しく、大地間にあるインピーダンスを有する導体を避雷針に接続し、建物各部間に発生する電圧でもって評価する方法を検討した。建物が高くなると電位分布の時間変化が異なることに加え、途中の電圧値も異なることが考えられる。そこで、建物階数による過電圧発生の変化を調べるために、3階から20階までの高構造物モデルについて各フロアの配電線路に誘導されるサージ電圧を数値電磁界解析法でシミュレーションした。その結果、階数が高くなるほど発生過電圧が不均一になる、すなわち来現起点に近い上部以外に大地側にも高い過電圧が現われることが分かった。これにより、大地側の接地が重要であることが明らかになった。東京タワーと東京スカイツリーのサージ特性を数値シミュレーションと縮小モデル実験を行った。

その結果、高さの違いは、過電圧発生の継続時間にのみ影響し、過電圧値は鉄塔の構造に依存することが明らかになった。東京スカイツリーはペンシルスタイルであるため、鉄塔自体の電位上昇は東京タワーよりも高くなるが、東京タワーより多い金属導体によって、中の配電線路に発生するサージ過電圧は上昇が抑制される。このため、東京スカイツリーにおける雷対策は、避雷器のエネルギー耐量を倍増しさえすれば、これまでの耐雷設計指針を適用可能である。
世界一長い炭素－炭素単結合に基づく共有結合の新規概念確立と革新的応答系の構築

申請者はこれまでに、世界最長のC-C単結合を創出し、1.8 Åを超える炭素-炭素として超結合を提案した。本研究は、超結合性分子群の構築を通して超結合の概念確立を目指す。それとともに、超結合性分子の設計戦略をヘテロ原子が関与する結合へと展開し、分子内コア-シェル構造に基づく多重応答型動的共有結合系の構築と、極度に伸長した共有結合の柔軟性や感受性に基づくマクロな外部刺激応答系の実現へと展開する計画である。
帰納的学習を用いたかな漢字変換手法に関する研究

我々は,人間の言語及び知識獲得能力の解明とその実現を目的として研究を行なっている.このような研究はこれまでいくつか存在するが,工学的に有効なシステムを完成するまでに至っていないのが現状である.このような問題に対して,我々は,本研究でこの言語及び知識獲得能力を工学的に実現する一つの試みとして,入力べた書き文とその漢字かな混じり文より帰納的に語の読みと表記を獲得し,その獲得状況及び変換精度に基づく確実性の高い語より順に変換するという帰納的学習によるべた書き文のかな漢字変換手法を提案し,その有効性を確認するための実験を行った.本手法は,変換処理,学習処理,フィードバック学習処理の三つの部分より構成される.変換処理では,べた書き文が入力されるとそれまでの学習により獲得された語によって語の当てはめが行なわれる.学習処理では,入力べた書き文と校正済みの変換結果より共通部分を手掛りに語候補を得る.次に,この語候補同士の共通部分と差異部分を抽出することにより語を獲得する.最後にフィードバック学習処理では,変換結果と校正された変換結果を比較することにより正しく変換した語と誤って変換した語を決定し,正しく変換した語の尤度を上げ,誤って変換した語の尤度を下げる.本手法は辞書が空の状態からでも学習機能により語を獲得することができるので,辞書を個人毎に自動的に作成することが可能,個人用辞書とすることにより辞書容量を少なくできる,未登録語の自動登録が可能,初期辞書作成の労力を回避できるという利点がある.本年度は,本手法に基づく実験システムを作成し,異なる4分野の論文40編を用いて本手法の学習機能による適応性能を確認するための実験を行なった.実験の結果,4分野すべてにおいて90%以上の精度が得られ,べた書き文のかな漢字変換における本手法の有効性が確認された.我々は,人間の言語及び知識獲得能力の解明とその実現を目的として研究を行なっている.このような研究はこれまでいくつか存在するが,工学的に有効なシステムを完成するまでに至っていないのが現状である.このような問題に対して,我々は,本研究でこの言語及び知識獲得能力を工学的に実現する一つの試みとして,入力べた書き文とその漢字かな混じり文より帰納的に語の読みと表記を獲得し,その獲得状況及び変換精度に基づく確実性の高い語より順に変換するという帰納的学習によるべた書き文のかな漢字変換手法を提案し,その有効性を確認するための実験を行った.本手法は,変換処理,学習処理,フィードバック学習処理の三つの部分より構成される.変換処理では,べた書き文が入力されるとそれまでの学習により獲得された語によって語の当てはめが行なわれる.学習処理では,入力べた書き文と校正済みの変換結果より共通部分を手掛りに語候補を得る.次に,この語候補同士の共通部分と差異部分を抽出することにより語を獲得する.最後にフィードバック学習処理では,変換結果と校正された変換結果を比較することにより正しく変換した語と誤って変換した語を決定し,正しく変換した語の尤度を上げ,誤って変換した語の尤度を下げる.本手法は辞書が空の状態からでも学習機能により語を獲得することができるので,辞書を個人毎に自動的に作成することが可能,個人用辞書とすることにより辞書容量を少なくできる,未登録語の自動登録が可能,初期辞書作成の労力を回避できるという利点がある.本年度は,本手法に基づく実験システムを作成し,異なる4分野の論文40編を用いて本手法の学習機能による適応性能を確認するための実験を行なった.実験の結果,4分野すべてにおいて90%以上の精度が得られ,べた書き文のかな漢字変換における本手法の有効性が確認された.
ヒトES細胞由来肝細胞を用いた薬物代謝酵素誘導評価系の確立

【方法】ヒトES細胞の肝細胞への分化誘導はActivin A、Wnt3aなどの分化誘導因子を加え、22日間培養することによって行った(その結果出来た細胞を以下、ヒトES細胞由来肝細胞、とする)。肝細胞への分化の程度は形態学的変化の推移や、インドシアニングリーン(ICG)染色の他、アルブミン(ALB)、薬物代謝酵素CYP1A2、CYP3A4等のmRNA発現量をリアルタイムPCR法にて測定することにより評価した。また、ヒトES細胞由来肝細胞にCYP1Aの誘導剤であるオメプラゾール(OME)や3-メチルコラントレン(3-MC)、CYP3Aの誘導剤であるリファンピシン(RIF)を加え、その72時間後にCYP1A1、CYP1A2、CYP3A4のmRNAレベル、代謝酵素活性を測定し、ヒトES細胞由来肝細胞のmRNAレベル、代謝酵素活性の、誘導剤による変化を検討した。【結果】形態学的な変化やICG染色を行った結果から、ある程度肝細胞に近い細胞になっている可能性が考えられた。また、ヒトES細胞由来肝細胞からはALB、CYP1A2、CYP3A4などのmRNA発現が確認された。しかし、CYP1A2やCYP3A4の発現量はヒト成人肝細胞の発現パターンよりも、ヒト胎児肝細胞の発現パターンに類似していた。また、CYP1A1、CYP1A2のmRNA発現量はOME、3-MC処理により有意な上昇が認められた。さらにCYP1Aの代謝酵素活性もOME、3-MC処理によって有意な上昇が認められた。一方、RIFを処理することによって、CYP3A4のmRNAや代謝酵素活性の上昇は認められなかった。これらの結果から、ヒトES細胞由来肝細胞は、CYP1Aの誘導剤評価系として使用可能であることが示唆された。今後成人肝細胞に近い細胞にするための効率的な分化培養条件や他の薬物代謝酵素誘導も検出できるように検討する必要がある。
シンクロトロン放射による細胞内システムの動的構造解析

最近シンクロトロン放射中の強力X線を利用した回折・散乱実験が急速に進展し,結晶中での酵素反応を高時間分解能で解析する研究が始まり,また筋収縮の分子的機構や膜蛋白機能の解明への動的構造解析が出来るようになった。本総合研究はシンクロトロン放射の利用者を中心に種々の蛋白質や生体中の超分子構造の動的構造解析について現在の問題点を明らかにし,この分野の研究を促進することを目的とした。本年度は巨大分子用ワイゼンベルグカメラとイメ-ジングプレ-トを持つ巨大分子結晶構造解析システムを開発しAIDSウイルスが増殖するときに必要な逆転写酵素の結晶を解析し,性能が世界の他の設備より優っていることを確認した。また全自動迅速X線回折討を開発し,テトラゾ-ル・ミオグロビンや茸レクチンで性能評価した。さらにゾ-ンプレ-トを用いた結像型軟X線顕微鏡を開発し,赤血球などの生体物質を観察しその有効性を確認した。蛋白質の結晶解析では,免疫グロブリンのFVフラグメント・古細菌フェレドキシン・硫酸還元菌のチトクロムC_2,C_<553>・ヒドロゲナ-ゼ・高分子チトクロムなどの構造を解析した。X線吸収スペクトル法で,酸化型チトクロムP450と過酸化・酵素やミオグロビンと比較したところ,鉄と配位子との結合の性質の差異が分かった。時分割X線小角散乱によりATP合成酵素のα^3β^3複合体がATPを加水分解してαβに解離する過程を追跡し,反応過程を解析した。また紫膜は光反応中に結晶構造の乱れが起こらないことが分かった。癌遺伝子産物rasp21のGTP・GDP交換反応に伴う構造変化を変異体も含めて解析し,その機能発現の機構を考察した。筋肉については収縮中の細いフィラメント構造変化及びアクチン・ミオシン系の微細構造変化を解析した。またミオシン頭部の化学修飾の影響を調べた。光照射に伴うイカの視細胞微繊毛の構造変化を解析し,昨年よりより精密なモデルが出来た。最近シンクロトロン放射光の強力X線を利用した回折・散乱実験が急速に進展し、結晶中での酵素反応を高時間分解能で解析する研究が始まり、また筋収縮の分子的機構や膜蛋白機能の解明への動的構造解析の貢献も大きくなりつヽある。本総合研究はシンクロトロン放射光の利用者とこれに強い関心を持つ研究者を中心に種々の蛋白質や生体中の超分子構造の動的構造解析について現在の問題点を明らかにし、日本のこの分野の研究を促進させることを目的とする。本年度はまず放射光X線回折系を高精度で利用するべく、CCDを用いたX線回折用2次元検出器、蛋白質結晶解析全自動回折計の開発等に着手した。結晶解析については3ーイソプロピルリンゴ酸脱水素酵素のキメラ分子及びダンシルリジン結合免疫グロブリンFv鎖を結晶化し、構造解析を行なっている。また、ATP合成酵素の動的構造解析、モザイクウイルス蛋白質の会合の速度定数の決定を行なった。特記事項としてATP単結晶が結晶状態のまヽ二水物と三水物の可逆変化し、隣接分子の構造が変化をすることが見つかった。筋肉については、まず、ミオシン頭部の構造がATP等により変化し、また無負荷短縮中の筋肉でも相当数のミオシン頭部がアクチンフィラメント周辺にあることが明らかになった。