hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大脳皮質や辺縁系ニューロンにおけるペプチドmRNA発現とそのドーパミン神経調節

現在、大脳皮質、辺縁系における各種ペプチドmRNAの発現様式に対する影響を調べる目的で、ド-パミン・レセプタ-遮断剤であるハロペリド-ルをニホンザルに投与し、in situハイブリデ-ション法やcーfos免疫組織化学など様々な組織化学的方法により検討している。(1)過去数年間、ニホンザルの大脳皮質における各種ペプチド(サブスタンスP,ニュ-ロテンシン)の分布を調べてきたが,最近私たちはニュ-ロテンシン線維終末の分布がチロジン水酸化酵素(ド-パミンニュ-ロンのマ-カ-として)のそれとは完全に一致せず、霊長類では下位ほ乳類とは異なりド-パミン・ニュ-ロテンシンの共存は乏しいことを示唆した。また、私たちはソマトスタチン合成ニュ-ロンの形態学的特徴とその細胞体の分布も明らかにしたが、霊長類の大脳皮質には3種類の細胞体が存在し、複雑な終末様構造が存在することを証明した。(2)一方、大脳辺縁系の中で中脳ド-パミンニュ-ロンの支配を受けている側坐核におけるペプチドの分布に特徴があり、隣接する線条体とは異なる終末構造の分布を示したのはサブスタンスPやニュ-ロテンシンであり、他方エンケファリンやソマトスタチンなどペプチドは線条体の支配様式と類似することを免疫組織化学的に示した。霊長類前脳においては様々な神経ペプチドを含む神経網が発達している。このような領域、つまり大脳皮質、辺縁系や線条体におけるニューロンのペプチドやタンパクの合成あるいはその代謝はドーパミン神経機構の強い影響下にある。このドーパミン性神経調節を修飾する薬剤、例えばドーパミンレセプター遮断剤であるハロペリドールなどは、臨床的には抗精神病剤として作用する一方、線条体、側坐核、前頭前野皮質においてペプチド濃度を変化させることが知られている。ところが、現在このような領域における抗精神病剤の薬理学的メカニズムは解明されていない。そこで今回、私達は分子生物学的方法を用い、抗精神病剤のドーパミン神経調節に対する影響をペプチドやレセプターmRNA等のレベルで調べ、また個々のニューロンにおけるc-fosプロトオンコジーン発現に対する影響についても検討した。ハロペリールやクロザピンを慢性投与し、線条体ニューロンにおいて様々なペプチドmRNA発現をin situ hybridization法にて検索した結果、エンケファリンを含め一部のペプチドmRNA発現に変化が認められた。さらに、ハロペリドール、クロザピンの急性投与実験において、ラット大脳辺縁系領域、つまり側坐核、前嗅核、嗅結節、内側前頭前野、外側中隔核などに存在する多数のニューロンで、即早期遺伝子c-fos発現の増加が認められた。このことから、このようなラット前脳領域は、両抗精神病剤の薬理効果に関与する重要な神経系であると考えられた。抗精神病剤が中枢神経系ニューロンへ及ぼす影響について調べたが、今後その薬理機序に関する分子生物学的レベルでの理解が益々深まるものと思われる。
細胞治療に用いる細胞のレクチンライブラリーによる同定と評価

本研究は糖鎖認識分子であるレクチンのライブラリーをバイオインフォーマテイックスの道具として用いて細胞の分別同定を行おうとするものであり、極めて独創的なものである。特に、レクチンを固定化したものに対する細胞の結合性によって細胞の特徴を明らかにし、個々の細胞を同定できれば、細胞治療に使用するための細胞の同一性の判定基準として極めて有用であると考えられる。本年度には、Maackia amurennsis hemagglutininのループCの131及び133番目のアミノ酸を遺伝子的にランダムに改変した400個のレクチンのライブラリーからランダムにクローニングしたもの52種類(ライブラリー1)と、同じレクチンのループDの糖鎖認識部位の間(218と219、219と220、220と221、221と222、222と223、及び223と224の間)に一アミノ酸を挿入したもの合計120種類の全てをクローニングしたもの(ライブラリー2)、及び以前より得ていたループC内の6個のアミノ酸をランダムに改変したものを含むファージライブラリーからヒト赤血球に対して強い結合性を有するものを選別して得たもの10種(ライブラリー3)、を用いた。これらにFLUGタグをリンクして大腸菌に発現させ、簡便に精製する方法を確立した。一方これらの改変レクチン蛋白質を1ステップで固相化することに成功し、この表面を用いて細胞とレクチンとの相互作用を比較することを可能にした。これらの固相化した複数の改変レクチンを用いて、糖鎖認識特異性の解析を行ない、それぞれが異なる特異性を有することを明らかにした。レクチンと細胞との相互作用がこの固相化した状態で比較した。今回は、肺への転移性を異にする2種類のメラノーマ細胞(マウスB16-F1とB16-F10細胞)、肝臓への転移性を異にする2種類の大腸癌細胞(マウスcolon38及びSL4細胞)への、これらのレクチンライブラリーの結合性を比較することによって、この測定系の信頼性を検証した。ライブラリー1に対しては糖鎖結合性を持つものが多く含まれるが、これらの細胞は何れも結合性が無かった。ライブラリー2に対しては4種類の細胞に結合するものが10種類あり、何れもcolon38の結合性がSL4細胞よりも高いが、B16メラノーマ細胞バリアント間では結合性に違いがなかった。グループ3の全てのレクチンに対してB16メラノーマ細胞(F1及びF10)は高い結合性を示したが、colon38細胞及びSL4細胞は10種類中の2種類に対しては全く結合しなかった。以上のように遺伝子改変植物レクチンをライブラリーとして用いると細胞の分別同定が可能になることを、本研究によって明らかにした。萌芽的研究:細胞治療に用いる細胞のレクチンライブラリーによる同定と評価現在までに既に得られている、新規のリコンビナント遺伝子改変Maackia amurensis hemagglutinin (MAH)の約300種のものの複数の細胞に対する結合性を半定量的に比較する方法を確立した。要約すると、これらをFLAGエピトープをN-末端側に連結させた形で発現ベクターに組み込み、大腸菌に発現させた。大腸菌のライセイトを抗FLAG抗体をコートしたマイクロタイタープレートに加えて、改変MAHのみを結合させ固相化した。抗MAH抗体の結合性を測定する事によって、リコンビナント改変MAHがその配列によらず固相化されている事を確認した。細胞を分別同定するためのモデルとして、各種動物の赤血球、ヒト大腸癌細胞を小腸上皮様に分化させた細胞、転移性の異なるマウス大腸癌細胞株などが固相化したレクチンにどの程度結合するかを定量し比較した。結合細胞数は、赤血球ではベンチジン染色により、他の細胞ではクリスタルバイオレット染色によって定量した。一部のレクチンと細胞のコンビネーションに関しては、固相化した細胞に対するレクチンの結合量と固相化したレクチンへの細胞の結合数とが対応するかどうか検討した。これらの間には相関が認められた。MAHループCの十一ケ所とループDの六ヶ所にそれぞれ1アミノ酸を挿入した改変レクチン合計340種類のうち、300種類を実際に実際にクローニングしたので、これらの細胞に対する結合性を比較した。その結果、特定の細胞に非常に特異性の高いものがあった。これらのライブラリーは、細胞治療に用いる特定の細胞を同定できるような特異性を持つレクチンを見い出すために極めて有用と考えられる。

これらにFLUGタグをリンクして大腸菌に発現させ、簡便に精製する方法を確立した。一方これらの改変レクチン蛋白質を1ステップで固相化することに成功し、この表面を用いて細胞とレクチンとの相互作用を比較することを可能にした。これらの固相化した複数の改変レクチンを用いて、糖鎖認識特異性の解析を行ない、それぞれが異なる特異性を有することを明らかにした。レクチンと細胞との相互作用がこの固相化した状態で比較した。今回は、肺への転移性を異にする2種類のメラノーマ細胞(マウスB16-F1とB16-F10細胞)、肝臓への転移性を異にする2種類の大腸癌細胞(マウスcolon38及びSL4細胞)への、これらのレクチンライブラリーの結合性を比較することによって、この測定系の信頼性を検証した。ライブラリー1に対しては糖鎖結合性を持つものが多く含まれるが、これらの細胞は何れも結合性が無かった。ライブラリー2に対しては4種類の細胞に結合するものが10種類あり、何れもcolon38の結合性がSL4細胞よりも高いが、B16メラノーマ細胞バリアント間では結合性に違いがなかった。グループ3の全てのレクチンに対してB16メラノーマ細胞(F1及びF10)は高い結合性を示したが、colon38細胞及びSL4細胞は10種類中の2種類に対しては全く結合しなかった。以上のように遺伝子改変植物レクチンをライブラリーとして用いると細胞の分別同定が可能になることを、本研究によって明らかにした。
『哲学字彙』にみられる近代学術用語の現代日本語への定着過程の検証

本研究は語彙の明治から現代に至る消長の過程を、明治期学術用語集『哲学字彙』収録の用語を使って、資料研究と計量語彙論の両面から明らかにした。主な成果は(1)『英独仏和哲学字彙』の稿本と編者の自筆書き入れ本を発見したこと、(2)明治17年刊『改定増補哲学字彙』に実は明治24年版もあるとわかったこと、(3)「遅→速→速→遅」といわれる語の伝播の様相を分析するため、医学等で使われる多変量ロジスティック回帰分析を言語学に応用する手法を研究分担者(横山)とともに開発したことである。(3)は国立国語研究所の岡崎調査の分析に使われた。明治維新前後には「客観」「法律」など数多くの新しい概念を表わす語が生じ、その結果、日本語の語彙はその基本的な部分にまで大きな変動がもたらされた。これらの語は西欧の文物受容における日本の近代化を支えただけでなく、この150年の間に現代日本語の基本的な語彙の一部に浸透し、専門分野のみならず一般的な言語生活においても必要不可欠な語彙となっている。この新しい概念を表わす語、特に専門用語の中でも学術関係の用語が明治初期に導入されてから現在に至るまでの過程でどのようにして定着、一般化していったか、また或いは定着できずに消失していったかという語彙の消長に着目し、その全体像を資料の記述的研究と計量言語学の手法によって明らかにすることを研究の目的としている。特に明治初年から大正にかけて出版された『哲学字彙』初版・再版・三版は後世への影響が大きいと言われているが、その成立過程や他の資料への具体的な影響は明らかになっていないので、主たる著者である井上哲次郎の諸資料と併せて調査を行う。また時系列の言語データを解析する計量的な手法の研究も並行して行う。本研究は語彙の明治から現代に至る消長の過程を、明治期の学術用語集『哲学字彙』に収録された学術用語を資料として、主に計量語彙論の理論と手法によって明らかにすることを目的としている。今年度は主に下記について調査・研究を行った。(1)著者井上哲次郎の欧州留学が『哲学字彙』三版執筆に及ぼした影響について井上哲次郎は『哲学字彙』の再版と三版の間で6年半にわたり欧州に留学し、そこでの学究生活について日記を残している。研究代表者(真田)は井上と同時期に欧州に留学していた日本人の日記との照合作業を行うとともに、この日記に書かれた欧州の学者や書名の整理を行い、井上の外国語学習の状況や言語観、人物交流について調査を行い、「漢字文化圏近代語研究会第6回国際シンポジウム」「2007中日理論言語学研究国際フォーラム」『埼玉学園大学紀要』などで発表した。(2)著者井上哲次郎の『哲学字彙』三版執筆準備にかかわる自筆ノートについて研究代表者(真田)は、2004年に井上哲次郎の留学中の自筆ノート2冊(東京大学所蔵)について調査を行った。(3)語彙の伝播のS字カーブに関する分析手法の開発学術用語が時間とともに伝播していく様相をS字カーブに近似させて分析するため、医学等ですでに実績のある多変量ロジスティック回帰分析を時系列の語彙データに適用する手法を研究分担者(横山)とともに開発した。時系列データとしてすでに公開されている国立国語研究所の岡崎市の方言データを用いてその精度の検証を行った。この成果は「5th Trier Symposium on Quantitative Linguistics」「第21回社会言語科学会研究大会」『計量国語学』などで発表した。(1)著者井上哲次郎の欧州留学が『哲学宇彙』三版執筆に及ぼした影響について井上哲次郎は『哲学字彙』の再版と三版の間で6年半にわたり欧州に留学しているが、この留学中の日記に書かれた欧州の学者や書名を手がか珍に井上の外国語学習の状況や雷語観、人物交流について調査を行い『漢字文化圏諸言語の近代語彙の形成』で発表した。また井上哲次郎の留学後の日記87冊(東京大学・文京区所蔵)について書誌的調査を行った。(2)『哲学字彙』初版に採用された用語の追跡調査と計量分析(3)語彙の伝播のS宇カーブに関する分析手法の開発学術用語が時間とともに伝播していく様相をS字カーブに近似させて分析するため、医学等ですでに実績のある多変量ロジスティック回帰分析を時系列の語彙データに適用する研究を昨年度に引き続き進めた。今年度は国立国語研究所の方言データを用い、手法の精度についてさらに検証を行った。

この成果は『社会言語科学』『Glottotheory』「第18回世界言語学者会議」等で発表した。また韓国国立国語院や「日本言語学会第137回大会シンポジウム」からこの手法に関する講演依頼があった。本研究は語彙の明治から現代に至る消長の過程を、明治期の学術用語集『哲学字彙』に収録された学術用語を資料として、主に計量語彙論の理論と手法によって明らかにすることを目的としている。今年度は主に下記について研究を行った。(1)『哲学字彙』稿本の発見昨年度まで井上哲次郎の欧州留学中の日記及び留学後の日記87冊の調査を行っていたが、その内容の分析から井上と関連があるとみられた『哲学雑誌』の戦前の号700冊を6つの図書館で調査した。その結果、『哲学雑誌』に改定増補版『哲学字彙』(明治17年)に加筆した「稿本」が掲載され、それが英独仏和版『哲学字彙』(明治45年)の下地となったことがわかった。この成果に関しては「第266回近代語研究会」『日本近代語研究5』などで発表した。(2)改定増補版『哲学字彙』の明治24年版の発見先行研究で改定増補版『哲学字彙』(明治17年)には複数の版種があることが指摘されていたが、『哲学雑誌』の広告を調査したところ、明治24年版が存在する可能性が高いことがわかった。この成果に関しては「第266回近代語研究会」『埼玉学園大学紀要』などで発表した。(3)日本語の計量的な分析手法の開発学術用語が時間とともに伝播していく様相をS字カーブに近似させて分析するため、医学等ですでに実績のある多変量ロジスティック回帰分析を時系列の語彙データに適用する研究を昨年度に引き続き進めた。今年度は国立国語研究所の方言データを用いた成果について「第25回社会言語科学会研究大会」で講演を行った。このほか漢語の現代日本語への定着に関する諸問題や計量的な性質の分析手法についての研究成果を「国際計量言語学会(Qualico2009)」『Glottometrics vol. 19』『計量国語学事典』『Studies in Quantitative Linguistics』などで報告した。(1)『哲学字彙』稿本と井上書き入れ本、元良勇次郎書き入れ本との照合昨年度、代表者が発見した『哲学字彙』稿本についてその書誌を明らかにするとともに、『英独仏和哲学字彙』の編者である井上哲次郎、元良勇次郎が編纂の際に使用したと思われる『哲学字彙』書き入れ本と稿本との照合を一部開始した。その結果、書き入れた見出し語や訳語はすべてではないが、稿本及び『英独仏和哲学字彙』に反映されていることがわかった。この成果に関しては「日本語学会2010年度春季大会」で発表した。(2)日本語の計量的な分析手法の開発学術用語が時間とともに伝播していく様相をS字カーブに近似させて分析するため、医学等ですでに実績のある多変量ロジスティック回帰分析を時系列の語彙データに適用し、成果を『日本語の研究』(日本語学会)に発表した。このほか漢語の現代日本語への定着に関する諸問題や計量的な性質の分析手法についての研究成果を『Text and Language』『経済学季報』などで報告した。(3)成果の総括
巨大保磁力を示すε-Fe_2O_3の磁気特性と誘電特性

本研究課題では、ε-Fe_2O_3ナノロッド磁性体の巨大な保磁力発現のメカニズム解明、金属置換による磁気特性の向上について検討を行った。ε-Fe_2O_3ナノロッド磁性体の巨大な保磁力は、異方性エネルギーとして磁気双極子-双極子相互作用と一イオン異方性という二つのパラメーターによって記述されることがわかっている。今回は、ε-Fe_2O_3ナノロッド磁性体をシリカ中で配向させることに成功し、酸化物磁性体では最高の保磁力を示した。ε-Fe_2O_3は、ゾル-ゲル法と逆ミセル法を用いて前駆体を作成し、空気中で焼成することによって、直径20±5nm、長さ60±20nmのナノロッドとして得た。このナノロッドをシリカ前駆体中に分散し、超電導磁石中で硬化させることによって磁化配向を行い、板状のシリカ中に磁性体が埋め込まれた試料を得た。得られた試料は、XRDより板状試料の垂直方向にα軸配向しており、TEM観察から外部磁場方向とロッドの長軸方向が平行に配列していた。磁気特性を測定したところ、保磁力は23.4kOeとなり、無配向試料の20.2kOeよりも大きな値を示した。ε-Fe_2O_3はα軸方向に強い一軸磁気異方性を持っており、ロッドの長軸はα軸方向であることがわかっている。従って今回、外部磁場によって配向し、ロッドの長軸方向に配向させることができたと考えている。得られた磁気データを元にした理論計算では、完全な配向体の場合は41kOeもの保磁力を持つことが予測され、本系ではさらなる高保磁力を得られる可能性を示している。酸化鉄は安価で安定であることから幅広い用途に活用されており、ε-Fe_2O_3はその高保磁力を生かして次世代の磁気記録材料として有効であると考えられる。本研究課題では、ε-Fe_20_3ナノ微粒子磁性体の巨大な保磁力発現のメカニズム解明、金属置換による磁気特性の向上、誘電特性と磁気-電気効果について検討を行った。ε-Fe_2O_3に4種類あるFeサイト(Fe1, Fe2, Fe3, Fe4)のうち一つだけ存在する4配位サイト(Fe4)を非磁性金属イオンで置換することによって保磁力・飽和磁化の制御を行い、高機能性磁性体の創製を行った。その中で、Feの一部をGaで置換した、イプシロン型-ガリウム酸化鉄(ε-Ga_x Fe_<2-x> O_3; 0.10<x<0.67)ナノ微粒子(粒径が30ナノメートル程度)を化学的に合成し、ガリウム置換量に応じて30GHzから150GHzまでの高い周波数領域で、ミリ波を有効かつ周波数選択的に吸収することを見出した。また、理論計算によりこの系列の材料では、ガリウム置換量により吸収可能な最大周波数は200GHzまでに達することを示した。このミリ波吸収は、イプシロン型-ガリウム酸化鉄磁性体がもつ高い保磁力により高い周波数に自然共鳴が現れたことに起因していた。現在、次世代方式として、ミリ波(30300GHz)を用いた高速無線通信法が大変注目を集めており、特に、室内LANなどにはミリ波による無線高速通信が期待されている。また、近年ミリ波発生用の安価なCMOSの開発も発表されており、100GHz領域のミリ波の使用が本格化してきている。しかしこれまで、80GHz以上のミリ波を周波数選択的に吸収する材料はほとんどなく、この帯域での電磁波干渉の危険性が危惧されていた。イプシロン型-ガリウム酸化鉄は、金属酸化物であるため長期間に渡って安定であり、電磁波干渉抑制材料として、また、その選択的な共鳴周波数を用いてミリ波発信機を安定化させるサーキュレーターやアイソレターなどの新規ミリ波用電子デバイスへの応用も期待される。

得られた磁気データを元にした理論計算では、完全な配向体の場合は41kOeもの保磁力を持つことが予測され、本系ではさらなる高保磁力を得られる可能性を示している。酸化鉄は安価で安定であることから幅広い用途に活用されており、ε-Fe_2O_3はその高保磁力を生かして次世代の磁気記録材料として有効であると考えられる。
聴覚障害者のための要約筆記通訳における要約技術に関わる要因についての研究

要約筆記通訳は、要約筆記者が話を聞いてその内容を文字で書くことにより、聴覚障害者が話の内容を理解できるようにするものである。話す速さと書く速さには大きな違いがあるため、話す速さに遅れずに、しかも内容を正確に伝えるためには、話の内容をいかに的確に要約して書くかが重要である。実際の要約筆記場面では、話しことばを聞きながらその場で要約して文字化するという複雑な作業が要求され、その過程にはさまざまな技術が含まれていると考えられる。そこで、元の話しことばと筆記された文章を比較することにより、どのような要約技術が用いられているかを検討した。前年度までに行なった実際の要約筆記場面で得られたデータの分析結果に基づき、今年度はあらかじめ用意したテレビ番組の録画を素材として要約筆記者に筆記してもらい、その過程をビデオテープに録画して分析することで、要約筆記技術を検証した。筆記された文章は元の話しことばと比べて短縮されており、そのための要約筆記技術は(1)表記法の工夫(略号やかな書きの使用など)、(2)不要部分の削除、(3)要旨の把握に影響が小さいと考えられる部分の省略、(4)簡潔な表現への言い換えに分類することができた。また、筆記の様子を秒単位で記録し、元の話しことばとの時間的な対応を検討する分析方法を用いることで、要約文が構想される過程を推測できることがわかった。今回の分析で用いたこの方法は、要約筆記者の養成において要約文作成の指導方法の開発に応用できると考えられる。話す速さと書く速さには大きな違いがあるため、話す速さに遅れずに、しかも内容を正確に伝えるためには、話の内容をいかに的確に要約して書くかがカギになる。【方法】要約筆記者が要約筆記を行なっている場面をビデオテープに録画した。そのテープをもとに1秒単位で書きおこし記録を作成し、元の話しことばと筆記された文章を比較した。【結果】筆記された文章は、表記法の工夫(e.g.障害→「シ」を丸で囲む[標準略号として定められている]、高齢化→高レイ化)、不要部分の削除(言い直しや無意味な音声)、要旨の把握に影響が小さいと考えられる部分(意味的に重複する部分、補足的な部分、挿入句、接続詞、副詞など)の省略、言い換え(語文単位)によって元の話しことばと比べて短縮されていた。また、各文の書き出しのタイミングを見ることで、要約文がどの時点で構想されているかを推測することができた。【考察】要約筆記では話を聞きながらリアルタイムで要約作業を行なっていくため、通常の文章要約とは異なる過程で要約文が作られていると考えられる。要約技術を分析するにあたっては、元の発話と筆記された要約文の違いだけでなく、発話と筆記の時間差などの時間的要素についても検討する必要が示唆された。このような方法で熟練した要約筆記者の要約過程を詳細に分析し、要約技術に関わる要因を明らかにすることで、要約筆記者養成に役立つ情報が得られると考えられる。今年度は、昨年度に引き続き、実際に要約筆記を行なっている場面をビデオテープに録画する方法でデータを収集し、元の話しことばと筆記された文章を比較した。筆記された文章は、略号やかな書きの使用などの表記法の工夫、不要部分の削除、要旨の把握に影響が小さいと考えられる部分の省略、言い換えによって元の話しことばと比べて短縮されていた。また、発話と筆記の時間差を検討することで、どのような情報が得られた時点で要約文が構想されているかを推測することができた。また、次年度は複数の要約筆記者が同一の素材(講演のビデオ記録など)をもとに要約筆記を行なったデータを実験的に収集し、そのデータをもとに、要約筆記者の個人差(初心者と熟練者の差など)を含めた検討を行なう計画だが、今年度はそのための素材の選定を行なった。

そこで、元の話しことばと筆記された文章を比較することにより、どのような要約技術が用いられているかを検討した。前年度までに行なった実際の要約筆記場面で得られたデータの分析結果に基づき、今年度はあらかじめ用意したテレビ番組の録画を素材として要約筆記者に筆記してもらい、その過程をビデオテープに録画して分析することで、要約筆記技術を検証した。筆記された文章は元の話しことばと比べて短縮されており、そのための要約筆記技術は(1)表記法の工夫(略号やかな書きの使用など)、(2)不要部分の削除、(3)要旨の把握に影響が小さいと考えられる部分の省略、(4)簡潔な表現への言い換えに分類することができた。また、筆記の様子を秒単位で記録し、元の話しことばとの時間的な対応を検討する分析方法を用いることで、要約文が構想される過程を推測できることがわかった。今回の分析で用いたこの方法は、要約筆記者の養成において要約文作成の指導方法の開発に応用できると考えられる。
太平洋における海洋プランクトン珪藻の古生物地理図作成

国際深海掘削計画によって採取された8本のコアを用い,新生代における海洋表層大循環の変遷と,コスモポリタン・プランクトン珪藻Thalassionema-Cavitatusの時空分布(古生物地理)との関連を検証した.初期中新世に始まり、中期から後期中新世にインドネシア海路の閉鎖にともなって成立した亜熱帯循環は,南太平洋でCavitatusの同時絶滅を,南北太平洋でThalassionemaの拡散をそれぞれ引き起こした可能性が高い.(1)国際深海掘削計画の微古生物標本・資料センター(Micropaleontological Reference Centers)に保管されている珪藻化石標本を用いて,太平洋におけるプランクトン珪藻の,現在,200万年前,500万年前,1000万年前,1600万年前の各時間面における主要な種の古生物地理図を作成する.(2)作成した古生物地理図をもとに,海洋プランクトン珪藻が,亜熱帯循環の成立,パナマ地峡の成立,亜寒帯循環の成立など,海洋の表層大循環の変化に支配されての多様化し,変遷したとする仮説を検証する国際深海掘削計画によって採取された8本のコアを用い,新生代における海洋表層大循環の変遷と,コスモポリタン・プランクトン珪藻Thalassionema-Cavitatusの時空分布(古生物地理)との関連を検証した.初期中新世に始まり、中期から後期中新世にインドネシア海路の閉鎖にともなって成立した亜熱帯循環は,南太平洋でCavitatusの同時絶滅を,南北太平洋でThalassionemaの拡散をそれぞれ引き起こした可能性が高い.海洋プランクトン化石珪藻の多様化・変遷史の支配要因が、亜熱帯循環の成立、パナマ地峡の閉鎖、亜寒帯循環の成立など、海洋の表層循環の変遷であったと考えられている。この仮説の検証を主目的に本研究を進めている。具体的には、国際深海掘削計画-微古生物標本・資料センター(Micropaleontological Reference Center)に保管されている微化石標本を用い、属・species complexレベルで生存期間が長く、広域に分布して、多産する種・morphologic typesの、現在、200万年、500万年、1000万年、1600万年前の地理的分布図を作成し、これらと海洋の表層循環変遷史とを対比することによって、上記検証を進めている。2.中新世以降、多様性の地理的傾斜と、優占種・morphologic typesの地理的分布に明瞭な差異が認められた。多様性は東赤道太平洋で高く、優占種・morphologic typesは、北太平洋、赤道太平洋、インド洋-南太平洋で異なる。これらの事実は、多様性・優占種・morphologic typesの地理的分布が表層大循環に起因する表層水塊分布に対応していることを示唆する。亜熱帯循環の成立、パナマ地峡の形成、亜寒帯循環の成立など、海洋循環の変遷は太平洋における海洋プランクトン珪藻の多様化とプランクトン・プロビンス分化の主な要因であると考えられる。この仮説の検証を目的に本研究を進めた。具体的には、属レベルで生存期間が長く、広域に分布して、多産する種・変種・morphologic typesの古生物地理図を作成し、これらと海洋循環変遷史とを対比することによって、上記検証を進めている。四年計画の二年目にあたる今年度は、初年度に引き続き、生存期間が長くて多産するThalassionema属Cavitatus属に含まれる種を解析対象にした。国際深海掘削計画において北太平洋(Site 884)、赤道太平洋(Sites 574, 806)、南太平洋(Sites 266、1023)、インド洋(Site 266)から採取された5本のコアより330試料を選択して解析を進めた。330試料より、既に記載されている種・変種に加えて、少なくとも5つの種・変種が新たに識別された。Cavitatus属の各種は、始新世以降、後期中新世まで産出した。それらの分布、多様性の地域差の検証には、さらに分類学的検討を要する。一方、Thalassionema属の各種については、初めて産出する前期中新世以降、東赤道太平洋においての中期中新世における多様化、プロビンスの分化が認められた。この多様化は、亜熱帯循環の成立に起因する可能性が高い。現在の海洋プランクトン珪藻の地理的分布(プランクトン・プロビンス)は,亜熱帯循環の成立,パナマ地峡の形成、亜寒帯循環の成立など,新第三紀に起こった海洋循環の変化に密接に関わって成立したと考えられている.国際深海掘削計画で採取され,微古生物標本・資料センターに保管されている珪藻標本を用い,その仮説を検証するため本研究を遂行している.具体的には,属レベルで生存期間が長く,太平洋のほぼ全域に分布して多産する種の古生物地理図を作成し,これらと海洋循環変遷史とを対比することによって、上記検証を進めている4年計画の3年目にあたる今年度は、昨年度に引き続き,Thalassionema,Cavitatus,Actinocyclus属に含まれる種を解析対象にした.国際深海掘削計画において北太平洋(Site 884),赤道太平洋(Sites 574,803,806),南太平洋(Sites 1023),インド洋(Site 266)から採取された6本のコアに加えて,南大洋-南太平洋より採取された2本のコア(Sites 274,278)を加えて解析を進めた.

なお,古地磁気層序の確立していない4本のコア(Sites 266,274,278,574)については,微化石層序を明らかにし,微化石年代尺度を用いてコアの年代を明らかにした約350試料より,Thalassionema属,Cavitatus属の各種を解析し,東赤道太平洋を代表する群集が28.526.5Maに成立し,亜熱帯循環の成立に伴って16.3Maに北太平洋北部に,17Maまでに南大洋にそれぞれ拡散して,3Ma前後にそれらが高緯度域から消滅したことなど,太平洋におけるThalassionema-Cavitatus属の群集成立過程が明らかになった.Actinocyclus属については,次年度の研究対象となった海洋プランクトン珪藻の古生物地理と,新第三紀に起こった海洋表層循環の大きな変化(亜熱帯循環の成立,パナマ地峡の形成、亜寒帯循環の成立など)との対応関係を,国際深海掘削計画で採取され,微古生物標本・資料センターに保管されている珪藻スライドを用いて検証した.具体的には,生存期間が長く,堆積物に多産する助Thalassionema属とCavitatus属を主な解析対象に,1)それらの種,変種,morphologic typesの分類学的検討と,2)その層序分布を,北太平洋(ODP,site 884),赤道太平洋(DSDP,sites 574,803,806),南太平洋(ODP,site 1023),インド洋(DSDP,site 266),そして南大洋-南太平洋(DSDP,sites 274,278)から採取された8本のコアを用いて明らかにし,3)それらの層序分布をもとに,Thalassionema属とCavitatus属の古生物地理図を作成した.さらに,4)これらの古生物地理図と海洋の表層循環変遷史とを対比することによって,上記検証を行った.Cavitatus属は,始新世後期中新世まで産出し,それらの分布や多様化と表層循環との明瞭な対応関係が認められなかった.一方、Thalassionema属は、前期中新世完新世まで産出し,前期/中期中新世に顕著な地理的分布の変化が認められた.即ち,後期漸新世に東赤道太平洋で成立した群集は,およそ1600万年前に北太平洋北部に,1700万年までに南大洋にそれぞれ拡散して,300万年前前後にそれらの一部が高緯度域から消滅したことが明らかになった.これらは,前期中期中新世とされる亜熱帯循環の始まりや,後期中新世前期鮮新世とされるその成立と,Thalassionema属の拡散・消滅との対応を示唆する.
自己意味検査機構付高信頼性集積回路の研究

VLSIの大規模化,複雑化,高集積度化に伴い,故障そのものを少なくする努力のほかに,システムレベルでのフォ-ルトトレランスの重要性がますます高まってきていが,この目的のために誤り検出機構や誤り訂正機構をチップ上に追加塔載することが通常行なわれてきた。しかし,従来の技術では追加される機構のハ-ドウェア量は少ないとは言えず,本研究では誤り検査訂正機構のハ-ドウェアコストを抑え,同時に高信頼性を達成するにはどうすればよいのかという観点から誤り検査訂正の手法として知的意味検査について検討した.まず,本研究ではVLSIは特定の用途に限定して設計されることが多いという事実にまず注目した。VLSIの用途を限定してしまえば,システムの正しい出力には各システム毎の独自の傾向があらわれる。従って,システムの出力の意味を知的に評価する手法,すなわち知的検査が誤り訂正の手法として有力であると考えることができる。具体例として電車自動駅停車システムを対象として行なった.電車を50km/hで駅の1km手前から走らせて,乗客に不快感を与えず,ダイヤを乱さないように,かつ停止精度50cm以内を確保するように自動停車させるシステムにファジ-ル-ルを用いた知的検査機構を使うことにより低ハ-ドウェアコストでかなり高い信頼度が得られることを示した。シミュレ-ションによりメンバ-シップ関数とファジィ行列のチュ-ニングを行う手法を示した。これにより,故障対象を限定すれば,検査機構が基本回路のリソ-スを共用できることになり,誤り検査機構をより少ないハ-ドウェアで実現できる可能性を示すことができた。高信頼VLSIシステムを構成する手法の確立を目指した、意味検査機構を有するVLSI設計手法に関し、本年度は数値デ-タを処理する特定応用向集積回路(ASIC)を対象として研究を行った。具体的には,1つの例として倒立振子を制御するアルゴリズムを上位論理合成の手法を用いてハ-ドウェアモデルとして実現し,それに対する3種類の意味検査機構を付加した。第1の意味検査機構は「不安定状態に入った時、より不安定な方向には制御を行わない」ことの検査機構であり、第2の意味検査機構は「安定状態にある時は必要以上の制御は行わない」ことの検査機構である。第3の意味検査機構は「上記1と2の組合せ」の検査機構である。以上3種の意味検査機構付ハ-ドウェアモデル及び意味検査機構のないモデルに対し、故障のシミュレ-ションを行い有効性を検討した。想定した故障のモデルは時間的に間欠的に生じる故障であり、ハ-ドウェアを構成する各モジュ-ル回路の出力信号線に対し確率的誤りを発生させた。各信号線の誤り発生率が0.1%とかなり高い値の場合には、意味検査機構を有しないモデル及び第2の検査機構のモデルでは振子が倒れたのに対し、第1及び第3の検査機構のモデルでは制御が保持され有効性が示された。また、誤り率が0.01%と低い場合には全てのモデルで制御が保持されたが、第2及び第3の意味検査機構を用いた場合には間欠故障の影響がほとんどマスクできることが示された。一方、意味検査機構の導入の為に余分に必要なハ-ドウェア量についても検討を行った結果、元の回路規模を約1700トランジスタとした場合第1、第2、第3の検査機構ではそれぞれ1900、2900、3600トランジスタの増加であることが分かり本手法の有効性を例題研究を通して確認することができた。VLSIの大規模化,複雑化,高集積度化に伴い,故障そのものを少なくする努力のほかに,システムレベルでのフォ-ルトトレランスの重要性がますます高まってきていが,この目的のために誤り検出機構や誤り訂正機構をチップ上に追加搭載することが通常行なわれてきた。

しかし,従来の技術では追加される機構のハ-ドウェア量は少ないとは言えず,本研究では誤り検査訂正機構のハ-ドウェアコストを抑え,同時に高信頼性を達成するにはどうすればよいのかという観点から誤り検査訂正の手法として知的意味検査について検討した.前年度の研究成果に基づき本年度は以下の事について研究した.まず,本研究ではVLSIは特定の用途を限定して設計されることが多いという事実にまず注目した。VLSIの用途を限定してしまえば,システムの正しい出力には各システム毎の独自の傾向があらわれる。従って,システムの出力の意味を知的に評価する手法,すなわち知的検査が誤り訂正の手法として有力であると考えることができる。具体例として電車自動駅停車システムを対象として行なった.電車を50km/hで駅の1km手前から走らせて,乗客に不快感を与えず,ダイヤを乱さないように,かつ停止精度50cm以内を確保するように自動停車させるシステムにファジ-ル-ルを用いた知的検査機構を使うことにより低ハ-ドウェアコストでかなり高い信頼度が得られることを示した。シミュレ-ションによりメンバ-シップ関数とファジィ行列のチュ-ニングを行う手法を示した。これにより,故障対象を限定すれば,検査機構が基本回路のリソ-スを共用できることになり,誤り検査機構をより少ないハ-ドウェアで実現できる可能性を示すことができた。
アルカリシリカ反応抑制対策に関する研究

コンクリートのASR対策はコンクリートの耐久性にとって、重要な課題である。本研究により、初期の促進養生がASR抑制に効果的な手法であることを明らかにした。また、反応性骨材の種類によって抑制効果は異なってくることを明らかにした。この研究成果は、コンクリート二次製品への適用に有効である。促進養生によりC-S-Hの生成を促進し、このC-S-Hによる遊離アルカリの吸着固定によるASR抑制効果について検討を行った。ASR反応性骨材であるガラス骨材を用いて、初期蒸気養生を行った場合のASR抑制効果について試験を行った。初期養生温度を60°C、80°Cとし養生時間を4時間から12時間まで2時間刻みで試験した結果、初期養生温度が高いほど、かつ養生時間が長いほど抑制傾向を示したが6カ月時点での膨張率を0.1%以下に抑えることができたのは、いずれの温度とも12時間の養生時間のみとなった。そこで、この手法の効果を他の反応性骨材にも適用し、オパール石を用いて同様の条件にて試験を行った。試験の結果から、初期養生温度60°Cの場合6時間以上の初期蒸気養生を行うことでASR抑制が可能であることが明らかとなった。また、80°Cの場合は10時間以上の場合にのみASR抑制効果が見られた。以上のことから、反応性骨材の種類により効果が異なり、かつASR抑制に効果的な養生条件が存在することが明らかとなった。この効果を裏付けるための、促進養生と強度の関係については次年度以降の検討課題とした。コンクリートのアルカリシリカ反応(ASR)抑制対策は、農業土木構造物コンクリート、とりわけコンクリート二次製品の耐久性能を検討するうえで重要な課題である。本研究においては、より汎用性のある、特にコンクリート二次製品に対して有効な促進養生によるASR抑制対策に着想し検討を行った。すなわち、促進養生によって早期にC-S-H系水和物を生成させ、これによりコンクリート中の遊離アルカリを吸着、固定し、後に生じると考えられるASRを押さえ込もうとする手法である。昨年度の研究において、促進養生による効果に併せてアモルファスシリカであるガラスパウダーを混和材として併用することにより、より高い抑制効果が期待されることが明らかとなった。具体的には、オパール石のペシマム混入率である5%混入したものとガラスカレットのペシマム粒度である2mm程度を30%混入したものを反応性骨材として利用し、60°Cで4時間の促進養生を行った場合に抑制効果が見られた。これに、さらにガラスパウダーを混和材として使用し、促進養生を施すとより高い抑制効果が見られた。特に、オパール石に対しては10%以下のわずかなガラスパウダーの混入であっても完全にASRを抑制することが明らかとなった。ガラスカレットに対しては20%以上の混入率で著しい抑制効果が見られた。今後の課題として、促進養生による効果とアモルファスシリカによる効果の発現の違いについて明確にしていく必要があると考えられる。過年度の研究により、促進養生を行った場合のASR抑制効果、およびアモルファスシリカであるガラスパウダーを混和材として併用することにより、より高い抑制効果が期待されることが明らかとなった。昨年度の研究ではこの2つの効果を組み合わせより有効なASR抑制の検討を実施した。さらに、ASR抑制に働くC-S-H系水和物の生成を確認することと、コンクリート二次製品としての強度発現の実態を明らかにするために、強度についても追跡を行った。促進養生とアモルファスシリカであるガラスパウダーを混和材として併用することによる高いASR抑制効果は確認できたが、C-S-H系水和物の生成による強度の早期発現については、明確な結論を得ることができなかった。今後、化学分析手法を用いたC-S-H系水和物の生成の検証が課題として残された。
窒化物半導体多孔質ナノ構造の電気化学的形成と機能化による可視光応答光触媒への応用

平成28年度は、引き続きGaN多孔質ナノ構造の形状制御性の向上に向けた検討を行うとともに、GaN多孔質ナノ構造の構造特性と光電気化学特性の相関を系統的に調べ最適構造の模索を行った。主たる成果を以下に示す。1. GaN多孔質ナノ構造の形状制御性の向上を目的として、電気化学エッチング条件の最適化を行った。直線的な孔が形成され深い孔の形成に有利な条件である電圧10 Vでは配列密度が上がらず、15 Vまで電圧を上げると配列密度は大きくなるものの直線的な孔の形成は困難であった。そこで、最初に15 Vで高密度のピットを形成し、その後10 Vでエッチングを進行させたところ、配列密度及び孔深さを共に高い値を持つ直線性多孔質ナノ構造の形成に成功した。この結果から、電気化学エッチングは他のプロセスでは実現できないほどの高密度、高アスペクト比のナノ構造形成が可能であることを見出した。2.昨年度確立した二段階異方性エッチングプロセスにより作製したGaN多孔質ナノ構造について光電気化学特性を調べた。孔径が30 nm以下では孔径の増加と共に外部量子効率が増加し、孔径30 nmで91 %と極めて高い値が達成された。しかし、孔径が30 nm以上になると外部量子効率が80 %程度まで減少した。これは孔径の増加と共に孔壁幅が減少し、空乏層の電界が減少することが原因と考えられた。そのため、高い変換効率の達成には孔壁幅を空乏層幅と一致するよう設計する必要があり、数ナノメートルオーダーで制御できる本手法の優位性を明らかにした。3.疑似太陽光による水分解とガスクロマトグラフィによる生成ガスの定量分析を行うことで光触媒特性を評価した。多孔質ナノ構造電極では無加工電極に比べて光電流値が増加し、さらに光電流量に対する水素ガス生成量の割合(ファラデー効率)が増加することがわかった。28年度が最終年度であるため、記入しない。平成26年度は、GaN多孔質ナノ構造の形状制御性の向上に向けた検討を行うとともに、可視光応答化に向けた表面機能修飾技術の基礎として酸化銅を孔内壁に形成する手法を確立した。1.分光電気化学法により、電極電位に対するGaN/電解液界面の光学的な振る舞いを調査した。光透過率は、電解液界面に形成される内部電界強度が増加するにつれて減少し、高電界下ではバンド端吸収が長波長側へシフトした。この特異的な分光特性は、Franz-Keldysh効果を取り入れた理論解析により矛盾無く説明できることを明らかにした。2.上記1で得られた知見を基に、光支援電気化学エッチングによりGaN多孔質ナノ構造を形成し、その電気化学的形成条件を最適化した。これまで主に用いられてきた上面光照射法は制御性の向上が困難であったのに対し、裏面光照射法を適用することで、孔の径および深さを制御することに成功した。これは、多孔質ナノ構造における不均一な電界分布と高電界下で起きるFranz-Keldysh効果を積極的に利用し、孔先端へ優先的にキャリアが供給されることにより達成されたと考えられる。ここで得られた高い制御性は、GaN多孔質ナノ構造を光触媒として応用するために必要な要素であり、本研究課題の実現に向けた有望な成果が得られた。3.可視光を吸収し、かつGaNと良好なバンドオフセットを有する材料である酸化銅について、GaN基板上への電気化学的堆積と光学的特性評価を行った。パルス堆積法を適用することで、凝集を抑制した均一な膜の形成を達成し、その膜厚は通過電荷量により制御可能であることを明らかにした。また分光測定から、可視光域において透過率が減少していることを見出した。Taucプロットから、得られた酸化銅のバンドギャップは2.28 eVと見積もられ、可視光域における光吸収を確認した。平成27年度は、前年度に引き続きGaN多孔質ナノ構造の形状制御性の向上に向けた検討を行うとともに、GaN/酸化銅ヘテロ接合形成による可視光応答化の可能性を模索した。1.従来の電気化学エッチングと、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液(TMAH)によるウェットエッチングを組み合わせた二段階ウェットエッチングプロセスを開発した。電気化学エッチングおよびTMAHエッチングは、それぞれc軸およびm軸方向に異方的にエッチングが進行することを見出した。これに起因してそれぞれのエッチング時間により孔深さおよび孔径を独立制御することができ、ウェット加工プロセスとしては極めて優れた形状制御性を達成した。2.上記で述べた二段階ウェットエッチングプロセスにより作製したGaN多孔質ナノ構造について、分光反射特性と光電気化学特性を評価し、構造特性との相関を調査した。分光反射特性では、多孔質ナノ構造の形成により反射率の減少が見られたことに加え、可視-近赤外領域において反射振動が見られた。この二つの現象は、多孔質層の実効屈折率が変化していることに起因することを理論的に明らかにした。光電気化学特性では、多孔質ナノ構造の形成により無加工に比べ1.8倍まで向上させることに成功し、本構造が光触媒電極として優れた特性を有することを示した。3.昨年度に形成法を確立したn型GaN/p型酸化銅ヘテロ構造の光電気化学特性を評価した。

無バイアスにおいて正の電流を観測し、光励起されたキャリアはpn接合により正常に分離されることを明らかにした。さらに、酸化銅の吸収波長域に対応する600 nm以下において光電流を観測し、本構造が可視光応答光触媒として動作する可能性を示した。初年度に引き続き、当研究課題の達成に向けて重要な技術である「多孔質ナノ構造の形状制御」および「可視光応答光触媒の作製」について研究が進められた。第一の成果は、二段階ウェットエッチングプロセスの開発により、多孔質ナノ構造の構造パラメータの精密制御が可能になった点である。数ナノメートルオーダーの構造変化が光学特性に大きく反映されることを見出し、多孔質ナノ構造を基盤とした光触媒応用に向けて核となる技術が確立されたといえる。第二の成果は、GaNと酸化銅のヘテロ接合電極によって、可視光応答化を実現した点である。酸化銅のバンドギャップである約2.1 eV以上のエネルギーを持つ光において光電流を観測でき、酸化銅で吸収された光子が電気化学反応に寄与することを確認した。これらの成果は、学術論文4件、国内会議3件、国際会議2件で報告されており、期待通りに研究が進展したといえる。平成28年度は、引き続きGaN多孔質ナノ構造の形状制御性の向上に向けた検討を行うとともに、GaN多孔質ナノ構造の構造特性と光電気化学特性の相関を系統的に調べ最適構造の模索を行った。主たる成果を以下に示す。1. GaN多孔質ナノ構造の形状制御性の向上を目的として、電気化学エッチング条件の最適化を行った。直線的な孔が形成され深い孔の形成に有利な条件である電圧10 Vでは配列密度が上がらず、15 Vまで電圧を上げると配列密度は大きくなるものの直線的な孔の形成は困難であった。そこで、最初に15 Vで高密度のピットを形成し、その後10 Vでエッチングを進行させたところ、配列密度及び孔深さを共に高い値を持つ直線性多孔質ナノ構造の形成に成功した。この結果から、電気化学エッチングは他のプロセスでは実現できないほどの高密度、高アスペクト比のナノ構造形成が可能であることを見出した。2.昨年度確立した二段階異方性エッチングプロセスにより作製したGaN多孔質ナノ構造について光電気化学特性を調べた。孔径が30 nm以下では孔径の増加と共に外部量子効率が増加し、孔径30 nmで91 %と極めて高い値が達成された。しかし、孔径が30 nm以上になると外部量子効率が80 %程度まで減少した。これは孔径の増加と共に孔壁幅が減少し、空乏層の電界が減少することが原因と考えられた。そのため、高い変換効率の達成には孔壁幅を空乏層幅と一致するよう設計する必要があり、数ナノメートルオーダーで制御できる本手法の優位性を明らかにした。3.疑似太陽光による水分解とガスクロマトグラフィによる生成ガスの定量分析を行うことで光触媒特性を評価した。多孔質ナノ構造電極では無加工電極に比べて光電流値が増加し、さらに光電流量に対する水素ガス生成量の割合(ファラデー効率)が増加することがわかった。当研究課題の達成に向けて重要な技術である、「多孔質ナノ構造の形状制御」および「可視光応答材料の堆積」について主に研究が進められた。第1の成果は、Franz-Keldysh効果を積極的に利用した裏面光照射法により、直線性、制御性に非常に優れたGaN多孔質ナノ構造の形成に成功した点である。
二次口蓋の初期形成過程におけるTbx22の機能解析

本研究では,口蓋裂と舌小体短縮症の原因遺伝子であるTbx22に注目し,口腔構造形成過程でのTbx22の発現やその調節,また働きについてニワトリ胚を用いて調べた。Tbx22は口蓋原基の先端部で強く発現し,舌原基では原基の下部で強く発現するなど,上記疾患との対応が示唆された。この発現はBMPによる負の制御を受けていた。機能解析の結果,Tbx22は顔面隆起の増大やそこでの軟骨・骨分化を抑制したため,Tbx22は細胞増殖や分化の抑制を通して口腔構造の形成に関与すると考えられた。哺乳類の口腔天井を構成する二次口蓋は,上顎隆起ロ腔側に形成される口蓋板が水平方向に伸長し,正中で融合してできる。本研究では二次口蓋の形成過程を理解するため,ヒトX染色体連鎖型口蓋裂の原因遺伝子であるTbx22に注目した。Tbx22はヒトやマウス胚では口蓋板間充織で発現する。一方,口蓋板が融合しないニワトリ胚でもTbx22の発現が報告されているため,Tbx22は口蓋板融合ではなくその初期形成に関与すると推測し,本研究ではその発現調節や機能解析を目指している。本年度は,Tbx22発現領域の再検討と,発現調節に関与する分子の探索を重点的に行った。Tbx22は口蓋板形成の48時間ほど前から上顎隆起の口腔側で発現していた。同時に下顎隆起の一部や外側鼻隆起でも発現していたので,この発生段階でのTbx22は口蓋板形成とは別の機能を担うと予想された。発生が進行すると,Tbx22の発現は口蓋板間充織細胞と舌底部に限定され,口蓋板と舌形成への関与が示唆された。次に上顎隆起におけるTbx22の発現調節機構を調べた。一般に,二次口蓋形成には口腔上皮と間充織細胞との相互作用が必要なため,口腔上皮を除去してTbx22の発現を調べた結果,上皮除去後24時間以内に発現は消失した。Tbx22の発現調節に関わる上皮性因子として,主要な分泌性蛋白質の作用を検討したところ,BMP-4はTbx22の発現を抑制し,BMPアンタゴニストのNogginはTbx22の発現を促進した。そのため,上顎隆起内にBMPシグナルの偏在があり,これによりTbx22の発現が調節されると予想された。BMPファミリーおよびNogginとTbx22の発現の対応については,現在解析中である。我々の口腔天井を構成する二次口蓋は,上顎隆起口腔側に小突起として生ずる口蓋板が水平方向に伸長し,正中で融合して出来る。本研究では,口蓋板の形成過程を理解するため,ヒトX染色体連鎖型口蓋裂の原因遺伝子である転写因子・Tbx22に注目し,ニワトリ胚を用いて解析を行っている。これまでの解析で,Tbx22は口蓋板原基と舌原基下部で発現することを確認している。本年度は,Tbx22の機能を直接的に検討するため,Tbx22を異所的に発現させ,組織や器官の変化を調べた。Tbx22の全長をコードする遺伝子をトリレトロウィルスに組み込み,この組換えウィルスを正常発生時にはTbx22が発現しない上顎隆起の外側部や下顎隆起などに感染させて,Tbx22を異所的に発現させた。その結果,Tbx22を発現させた顔面隆起は,大きさが対照側に比べて明瞭に小さかった。また,上顎隆起外側部や下顎隆起から分化・形成される頬骨や下顎骨・メッケル軟骨は低形成となり,全く形成されない場合もあった。Tbx22を異所的に発現した細胞では増殖が抑制されており,これにより隆起の萎縮や,骨・軟骨分化の抑制が起こったと予想された。Tbx22発現細胞でのアポトーシスの増加は認められなかった。一方,Tbx22の異所的発現により,口蓋板状の構造が過剰に形成されることはなく,Tbx22は口蓋板形成を規定するdeterminantではないと考えられた。Tbx22は,標的遺伝子の発現を抑制する「抑制型転写因子」であることが報告されており,本研究においても,上記操作により本来は強く発現するMsx-1などの発現低下を確認している。従って,Tbx22は標的遺伝子の発現を抑制して,顔面隆起を構成する細胞の増殖や分化を抑制(または阻害)し,正常な形態形成に関与していると考えられる。本研究では,我々の口腔天井を構成する二次口蓋の初期形成過程を理解するため,ヒトX染色体連鎖型口蓋裂の原因遺伝子の一つ・Tbx22に注目し,ニワトリ胚を用いた解析を行っている。昨年までの解析で,Tbx22は口蓋板原基と舌原基下部の限定された部位で発現することを確認している。

本年度は,Tbx22の限定された発現をもたらす分子機構を調べる目的で,顎や舌原基で発現する複数のシグナル分子とTbx22の発現を調べた。(1)複数のBmp遺伝子発現とTbx22の発現を比較したところ,Bmp-7とTbx22の発現はあまり重複せず,舌原基では相補的なパターンであった。(2)両者の発現の関連を調べるために,BMP-7蛋白質を顎や舌原基に局所投与すると,その近傍でTbx22の発現は顕著に抑制された。逆にNoggin蛋白質を局所投与するとTbx22の発現は上昇した。従って,Tbx22はBMP-7により抑制されると考えられた。(3)一方,Tbx22を顎や舌原基で広範に発現させてBmp-7の発現変動を調べたが,顕著な変化は観察されなかった。以上と(2)の結果から,Tbx22の発現はBMP-7によって抑制されるが,逆の制御はないと考えられた。(4)BMP-7を投与すると,別の転写因子・Msx-1の発現が上昇し,Nogginによってその発現は抑制された。口部形成過程でMsx-1は口腔辺縁部で発現しており,Tbx22の発現とはあまり重複していないことから,BMPシグナルはMsx-1を介してTbx22の発現を抑制する可能性が考えられた。他方,Msx-1の発現はTbx22の異所的発現によって抑制されたことから,口腔形成過程においては二つの転写因子が相互に発現抑制することで,固有の発現パターンが作られ,これによって発現部位の特異化と,それに続く口唇や口蓋板の形成に至ると考えられた。