hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
引張試験における材料破断(材料分離)の解析

研究代表者は,有限要素法(FEM)を用いた新たな計算機プログラムを開発した.すなわち,材料が破壊した時に一つの節点を二つの節点に分離することができる計算機プログラムを開発した.この計算機プログラムを用いれば,材料破壊後の亀裂の進展挙動を解析できる.本研究では,研究代表者が開発した計算機プログラムを用いて,代表的な材料試験の一つである引張試験における材料破断(材料分離)の解析を行った.まず,Gursonによって提案された降伏関数及び研究者が新たに提案したボイド体積率の変化を表す発展方程式が用いられた.ここで,提案した発展方程式においては材料の無次元化静水圧応力がある値以上の時にボイドが発生すると仮定された.さらに,研究者が新たに提案した微視的モデルに基づく延性破壊条件を用いて材料破壊を判定した.ここで,Thomasonは内部くびれモデルを提案しているが,Thomasonのモデルを主ひずみ方向が変化する塑性加工過程の解析に用いることはできない.そこで,研究者は主ひずみ方向が変化する塑性加工過程の解析に用いることができる,改良されたThomasonのモデルを提案した.最後に銅を用いた引張試験が行われて,実験結果が解析結果と比較された.そして,解析結果が実験結果と一致するように発展方程式の中のパラメータの値を決定した.これより,引張試験により材料の破壊を評価することが可能になった.研究代表者は,有限要素法(FEM)を用いた新たな計算機プログラムを開発した.すなわち,材料が破壊した時に一つの節点を二つの節点に分離することができる計算機プログラムを開発した.この計算機プログラムを用いれば,材料破壊後の亀裂の進展挙動を解析できる.本研究では,研究代表者が開発した計算機プログラムを用いて,代表的な材料試験の一つである引張試験における材料破断(材料分離)の解析を行った.まず,Gursonによって提案された降伏関数及び研究者が新たに提案したボイド体積率の変化を表す発展方程式が用いられた.ここで,提案した発展方程式においては材料の無次元化静水圧応力がある値以上の時にボイドが発生すると仮定された.さらに,研究者が新たに提案した微視的モデルに基づく延性破壊条件を用いて材料破壊を判定した.ここで,Thomasonは内部くびれモデルを提案しているが,Thomasonのモデルを主ひずみ方向が変化する塑性加工過程の解析に用いることはできない.そこで,研究者は主ひずみ方向が変化する塑性加工過程の解析に用いることができる,改良されたThomasonのモデルを提案した.最後に銅を用いた引張試験が行われて,実験結果が解析結果と比較された.そして,解析結果が実験結果と一致するように発展方程式の中のパラメータの値を決定した.これより,引張試験により材料の破壊を評価することが可能になった.材料が大きな塑性変形を受けてから破壊する現象,すなわち延性破壊は非常に厄介であり,従来から数多くの延性破壊に関する研究が行われている.しかし,「どのような条件が満足された時に材料が破壊するか」ということでさえ,未だに明らかにされていない.そこで,研究代表者は有限要素法(FEM)等による計算結果と実験結果の比較より,延性破壊現象を明らかにしてきている.研究代表者は,有限要素法(FEM)を用いた新たな計算機プログラムを開発した.すなわち,材料が破壊した時に一つの節点を二つの節点に分離することができる計算機プログラムを開発した.この計算機プログラムを用いれば,材料破壊後の亀裂の進展挙動を解析できる.本研究では,研究代表者が開発した計算機プログラムを用いて,代表的な材料試験の一つである引張試験における材料破断(材料分離)の解析を行った.まず,Gursonによって提案された降伏関数及び二種類のボイド体積率の変化を表す発展方程式が用いられた.ここで,一つの発展方程式においてはボイドが相当塑性ひずみに比例して発生すると仮定された.また,別の発展方程式においては材料の無次元化静水圧応力がある値以上の時にボイドが発生すると仮定された.そして,両者の発展方程式において材料のボイド体積率がある値になった時に材料が破壊すると仮定された.鋼,銅そしてアルミニウムを用いた引張試験が行われて,実験結果が解析結果と比較された.発展方程式の中のパラメータの値が解析結果に及ぼす影響が示された.材料が大きな塑性変形を受けてから破壊する現象,すなわち延性破壊は非常に厄介であり,従来から数多くの延性破壊に関する研究が行われている.しかし,「どのような条件が満足された時に材料が破壊するか」ということでさえ,未だに明らかにされていない.そこで,研究代表者は有限要素法(FEM)等による計算結果と実験結果の比較より,延性破壊現象を明らかにしてきている.研究代表者は,有限要素法(FEM)を用いた新たな計算機プログラムを開発した.すなわち,材料が破壊した時に一つの節点を二つの節点に分離することができる計算機プログラムを開発した.この計算機プログラムを用いれば,材料破壊後の亀裂の進展挙動を解析できる.本研究では,研究代表者が開発した計算機プログラムを用いて,代表的な材料試験の一つである引張試験における材料破断(材料分離)の解析を行った.まず,Gursonによって提案された降伏関数及び研究者が新たに提案したボイド体積率の変化を表す発展方程式が用いられた.ここで,提案した発展方程式においては材料の無次元化静水圧応力がある値以上の時にボイドが発生すると仮定された.

さらに,研究者が新たに提案した微視的モデルに基づく延性破壊条件を用いて材料破壊を判定した.銅を用いた引張試験が行われて,実験結果が解析結果と比較された.そして,発展方程式の中のパラメータの値が解析結果に及ぼす影響が示された.
シンデカンのマトリックスメタロプロテアーゼー2活性化制御機能の解析

昨年度の研究で、細胞膜貫通型ヘパラン硫酸プロテオグリカン(HSPG)であるシンデカン-2が、腫瘍細胞(ルイス肺癌由来細胞株)表層におけるマトリックスメタロプロテアーゼ-2(MMP-2)の活性化を阻害し、結果的に転移に抑制的に作用することを明らかにした。本年度は、細胞の動態を左右するこのような細胞表層HSPGによるMMP制御が他にも存在するかを知るため異なる細胞(Colon26大腸癌由来細胞株)系で検討した。研究実施計画(1)に関して(1)転移能の異なる細胞株間で、MMP-2発現は同レベルであったが、MMP-9発現は、高浸潤かつ高転移性細胞にのみ認められた。(2)MMP-9阻害剤を用いたin vitro解析により、細胞の移動、基底膜浸潤にMMP-9が必須であることを明らかにするとともに、MMP-9がヘパリン結合能を有することを明らかにした。(3)フローサイトメトリー解析により細胞表層にMMP-9が局在することが明らかとなり、HS除去あるいはヘパリン添加によりそれらが遊離することから、細胞表層HSPGがMMP-9に対する受容体活性を有していることが示された。免疫沈降法により、GPIアンカー型HSPGであるグリピカンがMMP-9に対する受容体活性を有することを明らかにした。研究実施計画(2)に関して(1)細胞免疫染色により、MMP-9が腫瘍細胞の運動先端のfilopodiaに濃縮していること、それらは常に細胞表層HSと共局在していることを明らかにした。(2)HS除去あるいはヘパリン添加により、MMP-9が表層から消失することを明らかにした。得られた結果は、GPIアンカー型HSPGであるグリピカンがMMP-9受容体として、細胞表層の特定部位に酵素を濃縮することを示唆しており、それは腫瘍細胞の浸潤、転移の確率を上げる要因となると考えられた。マウスルイス肺癌由来の転移能の異なる腫瘍細胞株を用いて、シンデカン-2発現量と転移能とが因果関係を持つ逆相関を示すことを既に明らかにしている。これらの株間で、転移に直接関与すると考えられるマトリックスメタロプロテアーゼ-2(MMP-2)の発現に差がないにもかかわらず、その活性化が転移能と相関することを見出した。そこでMM-2活性化に及ぼすシンデカン-2の機能を検討した。研究実施計画(1)に関して(1)株間で、MMP-2活性化に関与する細胞膜複合体を形成する分子(MT1-MMP、TIMP-2、RECK)の発現量に差がないことを確認し、その制御にシンデカン-2が関与することを検討するため、シンデカン-2低発現株へのシンデカン-2蛋白芯cDNA導入及びヘパラン硫酸側鎖の付加し得ない変異cDNA導入株の作成を試み、それに成功した。(2)上記cDNA導入株、親株及び自然高発現株を用いて、細胞表層シンデカン-2がマトリックスメタロプロテアーゼ-2(MMP-2)活性化の抑制的受容体として働き、その抑制にはシンデカン-2のヘパラン硫酸側鎖が特異的に機能していることを証明した。(3)MMP-2がヘパリンに対して強い結合能を有することを検証した。研究実施計画(2)に関して(1)昨年度の研究で、上記細胞株のin vivo転移能がヘパリン投与により抑制され、その度合いはヘパリンの硫酸基の位置に大きく依存することを明らかにしている。今年度は、化学的に硫酸付加した数種の直鎖上糖鎖を投与した結果、いずれの場合も6位の硫酸基が重要である知見を得た。(2)これらの過硫酸化糖鎖投与による転移阻害が、血行性転移の一段階である、肺微小静脈への腫瘍細胞の貯留を阻害していることを見出した。

得られた結果は、GPIアンカー型HSPGであるグリピカンがMMP-9受容体として、細胞表層の特定部位に酵素を濃縮することを示唆しており、それは腫瘍細胞の浸潤、転移の確率を上げる要因となると考えられた。
針状ハイドロキシアパタイトの合成及び焼結膜のイオン交換特性

ハイドロキシアパタイト(HAp:Ca_<10>(PO_4)_6(OH)_2)には針状と板状(粒状)の粒子形態があり、湿式合成法で作製するとCa欠損型になることが知られている。今回はイオン交換特性を持つ膜、フィルターの作製を念頭におき研究を進めた。CaCl_2、K_2、HPO_4、KOHを出発原料として、湿式合成法により針状HAp粉末を作製するときの条件を吟味した。CaCl_2とK_2HPO_4の等モル溶液を約100°Cの熱水に同じ速度で滴下すると、まず針状CaHPO_4が得られ、さらにKOH溶液を滴下すると針状HApが生成した。この時の滴下速度と各溶液の濃度の関数として実験を繰り返した。その結果、滴下温度が遅い程(20ml/h)、濃度が低いほど(0.1mol/l)、aspect比(30)の大きい針状HApが生成することが分かった。また、CaCl_2溶液10に対しK_2HPO_4溶液6のものを同時に滴下すると直接HApが生成することも把握した。この場合KOH溶液を滴下するとCa/P比は上昇するがaspect比は減少する傾向を示した。フィルター作製にはドクターブレ-ド法を用いた。フィルターは比表面積が大きな多孔体であることが望ましいが、その条件を満たすのは針状粒子である。これらを均一に分散したスラリー状にする条件を粘性、ζ電位測定を行い最適条件を吟味した。また、凍結乾燥することで亀裂のない均一なグリーンシートになり、11501200°Cで15時間焼成し十分ハンドリング可能なフィルターを作製することが可能となった。焼成体はX線回折よりCa欠損型(Ca/P<1.6)ではβ-Ca_3(PO_4)_2に転移することも把握した。焼成HApは強酸域(pH2)でも溶解せず、重金属陽イオン(Pb^<2+>)とCa^<2+>イオンとの間で1:1交換を行い、また蛋白質(塩化リゾチーム、BSA)の吸着性能も良好であり、従って耐化学薬品性に優れたフィルターの作製が可能であることを実証した。以上は日本セラミックス協会年会及び東海支部学術研究発表会で講演し現在論文投稿準備中である。
隕石中のプレソーラーケイ酸塩粒子の同定と恒星進化の解明

プレソーラー粒子は、我々の太陽系が生まれる以前に存在した恒星の周囲で形成された固体微粒子であり、隕石中に生き残っている。プレソーラー粒子の同位体、鉱物的特徴を研究することにより、太陽系形成以前の恒星や初期太陽系の進化や環境に関する情報を得ることを目的とした。特にケイ酸塩粒子は太陽系物質の主構成要素であり、先太陽系史を解明する重要な手がかりになる。粒子の探索には、北海道大学にある同位体顕微鏡(二次イオン質量分析計+二次元イオン検出器)を用いた。サブミクロンの空間分解能をもつ、その場同位体比イメージングにより同位体比に大きな異常をもつプレソーラーケイ酸塩粒子が発見される。発見した粒子はサブミクロンと微小であり、高空間分解能をもつ電界放出型走査型電子顕微鏡で観察した。本研究では、隕石母天体における変質変成の度合いが異なる複数の炭素質コンドライト隕石を分析対象とした。その存在度を比較すると、変成変質をあまり受けていないタイプの隕石においてプレソーラーケイ酸塩粒子が最も多くみつかった。水質変質や熱変成を受けた隕石ではそれより少ないか、みつからない。隕石母天体中の変成変質作用により、ケイ酸塩粒子の持っていた同位体の痕跡が失われたことが示唆される。プレソーラーケイ酸塩粒子の酸素同位体比はこれまでよく研究されている酸化物粒子のそれと同様な分布を示した。同位体比からそのほとんどは酸素に富む赤色巨星またはAGB星を起源とすると推定される。超新星爆発を起源とする粒子はわずかしか発見されていないが、生成する粒子のサイズが分析の分解能を大きく下回るからかもしれない。プレソーラー粒子とは,私たちの太陽系が形成した以前に存在した恒星の周囲で形成された粒子のことであり,太陽系とは著しく異なる同位体比を持つことから同定される.その研究は恒星の進化や初期太陽系星雲の環境に関する情報を与えてくれる.プレソーラー粒子の中でもケイ酸塩粒子は,高空間分解能の同位体分析技術の発達により最近になって発見が可能となった.本研究では複数の隕石サンプルに対して,同位体顕微鏡(2次イオン質量分析計+二次元イオン検出器)を用いたその場同位体イメージングを行い,プレソーラー粒子の探索を行った.サンプルには母天体水質変質を受けたと考えられているコンドライト隕石からTagish Lake(CI2)とAcfer214(CH3)を,また母天体変成変質作用をほとんど受けていないと考えられているコンドライト隕石からはAcfer094(type 3 ungrouped), Adelaide(type 3 ungrouped), ALHA 77307(CO3.0), Yamato-81025(CO3.0)を選んだ.その結果,SiCなどのプレソーラー炭素質粒子はすべての隕石から発見された.一方でプレソーラーケイ酸塩粒子は変成変質作用を受けていないコンドライトから発見されたが,水質変質を受けたコンドライトからは発見されなかった.この結果から炭素質粒子は水質変質によって破壊されにくく,一方でケイ酸塩粒子は水質変質によって同位体的性質を失うことがわかった.また,発見されたプレソーラーケイ酸塩粒子は,酸素同位体比の特徴から主に酸素に富む赤色巨星またはAGB星を起源とすると考えられる.プレソーラー粒子とは、我々の太陽系が生まれる以前に存在した恒星の周囲で形成された固体微粒子のことである。太陽系とは著しく異なる同位体比の痕跡から隕石の中から発見することができる。プレソーラー粒子の同位体、物質化学的特徴を研究することより、太陽系形成以前の恒星や初期太陽系の進化や環境に関する情報を得ることができる。特に本研究の主な対象であるケイ酸塩鉱物は、太陽系物質の主構成要素であり、先太陽系史を解明する重要な手がかりになる。本年度の研究では、隕石母天体において熱変成を経験したと考えられる炭素質コンドライト隕石を新たに分析対象とした。プレソーラー粒子の探索には、同位体顕微鏡(二次イオン質量分析計+二次元イオン検出器)による同位体イメージング法を用いた。炭素、酸素同位体比イメージングの結果、これまで我々が研究してきた水質変質や熱変成をあまり受けていないとされる隕石に比べ、熱変成を受けた隕石では、SiCやグラファイトなどの炭素質粒子の存在度は同程度であったが、ケイ酸塩粒子に関しては少ない存在度を示した。母天体熱変成により、炭素質粒子は破壊されにくいが、一方でケイ酸塩粒子はその同位体の痕跡は失われやすいことが示唆される。また、高空間分解能をもつ電界放出型電子顕微鏡を用い、微小サイズ(数百ナノメートル)が原因でこれまで判別できなかったプレソーラー粒子の特定と鉱物同定を試みた。その結果、以前は同定できなかった粒子の鉱物同定が可能となってきている。現在、さらに粒子の鉱物同定を進めて、鉱物タイプと隕石の種類との関連を調べている。

サブミクロンの空間分解能をもつ、その場同位体比イメージングにより同位体比に大きな異常をもつプレソーラーケイ酸塩粒子が発見される。発見した粒子はサブミクロンと微小であり、高空間分解能をもつ電界放出型走査型電子顕微鏡で観察した。本研究では、隕石母天体における変質変成の度合いが異なる複数の炭素質コンドライト隕石を分析対象とした。その存在度を比較すると、変成変質をあまり受けていないタイプの隕石においてプレソーラーケイ酸塩粒子が最も多くみつかった。水質変質や熱変成を受けた隕石ではそれより少ないか、みつからない。隕石母天体中の変成変質作用により、ケイ酸塩粒子の持っていた同位体の痕跡が失われたことが示唆される。プレソーラーケイ酸塩粒子の酸素同位体比はこれまでよく研究されている酸化物粒子のそれと同様な分布を示した。同位体比からそのほとんどは酸素に富む赤色巨星またはAGB星を起源とすると推定される。超新星爆発を起源とする粒子はわずかしか発見されていないが、生成する粒子のサイズが分析の分解能を大きく下回るからかもしれない。
鹿児島県の歴史資料ネットワークの実践と展開

今年度は、2017年度資料レスキューを行った鹿児島市磯敬天舎資料の整理を行い、目録作成の準備を行った。この他、大武コレクション、谷口家資料などの整理も進んでいる。一方、伊佐市大口の旧家市來家の資料をレンタカーを使用して大学に運び入れ、燻蒸を行い、現在資料目録作成を行っている。今後、鹿児島大学附属図書館に寄贈手続きを進める予定である。防災対策に関する企画として、9月26日・27日、宮崎市と日向市において南海トラフ地震による津波を想定したDIG(Dizaster Image Game)ワークショップを行った。学生およびヘリテイジマネージャーの参加もあり、専門家の立場から貴重な助言や指摘を受けることができた。またコメンテーターとして熊本地震を経験された熊本博物館の甲斐由香里氏を招き、場面場面での留意点などの指摘をお願いした。その結果、災害を想定したイメージトレーニングの有効性をそれぞれの参加者が感得することができた(当日実施したアンケート調査より)。続いて、1月26日・27日、場所を鹿児島県出水市に移し、水害を想定したDIGワークショップを開催。宮崎史料ネットのメンバーおよび学生も参加した。一方の県に災害が発生した際に隣県の史料ネットのメンバーがどのように動くことができるか、また動くべきであるかを予め想定しておくことの重要性、また限界を知っておくことの重要性を認識する機会となった。こうした取り組みを今後も増やし、一般の参加を得ながら拡大していく予定である。その他の業績としては、科研費で購入した赤外線カメラによる撮影を通じて、宮崎県の旧家に保存されていた油画の作者とその思想的背景を確認することができた。また、新潟大学で行われた第5回全国史料ネット研究交流集会で、佐藤・山内・深瀬の3名が研究発表を行った。今年度は、分担者の山内利秋氏の発案によりDIG(Disaster Image Game)ワークショップを宮崎県(9月、宮崎市と日向市)と鹿児島県(1月、出水市)の二箇所で行い、それぞれ机上で災害を想定した対応のイメージ形成と反省を行うとともに現地の実況検分を行った。小人数で広域に亘る地域を効果が最大になるようにする工夫のひとつとして有効であるという手ごたえがあった。こうした取り組みにより、地域との連携や一般市民の参加が可能な防災対策を打ち出すことができるという共通認識を持つようになっている。その意味で資料防災ネットワークの物心両面における基盤が固まりつつあるといえる。一方、国立歴史民俗博物館と鹿児島大学との連携も進み、9月には鹿児島大学において防災シンポジウムを開催することもできた。鹿児島歴史資料防災ネットワークが立ち上がり、本格的な活動を行う基盤ができた。これは上記のシンポジウムを機にそれまで入っていた「(準備会)」の文字を削除し、他県と同様資料防災に向けて本格活動を開始することを宣言したものである。次年度は本研究の最終年度となる。そのため、今まで築いてきた人的なネットワークを充実すること、また、資料整理のめどをつけることが求められる。また、今までの活動を無にしないために、活動を保証し、資料類の保管や整理を行う場所(空間)の確保を行う必要がある。一方、史料ネットの広域的な連携が有効性を持つために、宮崎県や沖縄県のメンバーと緊密な連携と信頼関係を保っていくことが必要であり、ふすまの下張りから史料を取り出すワークショップ、保存技術を習得する講習会、資料防災に関わる講演会・シンポジウムなどを可能な限り開催し、本研究の成果を社会還元していきたい。前年度申請が認められ、28年度は鹿児島県の歴史資料防災ネットワークの設立とその円滑な運用を目指して、従来の活動ー県内各地の資料状況の把握・デジタルカメラによる撮影・資料目録の作成などーに、新たな活動を付加して実践した。28年度の対象資料は、大武文庫、谷口家資料、木脇家資料、敬天舎資料などである。敬天舎は、戦前から活動する鹿児島市内の修養団体であるが、同舎にはその活動を示す資料が多数残されている。これは虫損や癒着が甚だしいため、鹿児島大学附属図書館で醺蒸まで行った。すべて完了するには今しばらく時間が必要であるが、着実に整理が進行している。28年度は島嶼部への資料レスキューや資料調査は十分に行えなかった。28年度の新たな活動としては、出水市の中学校の授業の中に資料防災を取り入れる活動を組み入れたこと、熊本地震を受けて広域的な史料ネット間の連携の必要性が実感されたことから、宮崎史料ネットと連携して市民向けの企画のノウハウを吸収することに努めたこと、赤外線カメラを導入して肉眼では明らかでない文字資料の解読を行うなど実験的な活動も行ったことなどが挙げられる。県外の史料ネットとの関係では、第3回全国史料ネット研究交流集会において報告を行っている。また、資料防災に関する発表や報告を行うとともに、著作・論考を公にすることができた。最後に、旧科研「鹿児島県歴史資料ネットワークの構築」の研究成果報告書を作成した。鹿児島市周辺で確認、調査・撮影許可を得られた資料を対象とする整理、目録化を鋭意進めているところであり、この基本的な活動は着実に進んでいる。また、桜島とその周辺地域に対する資料状況調査を行うのに必要な準備を目下進めており、29年度にアンケートや自治体・町内会等との情報交換を行う予定である。その他の地域でも情報を得られ次第、調査を進める態勢が整っている。一方、資料防災についてその重要性を広く市民に訴えるため、ワークショップを開催する準備が整った(平成29年4月に開催予定)。

鹿児島歴史資料防災ネットワーク(準備会)の活動を認知してもらえるようにホームページにより、随時情報を公開している。今年度は、2017年度資料レスキューを行った鹿児島市磯敬天舎資料の整理を行い、目録作成の準備を行った。この他、大武コレクション、谷口家資料などの整理も進んでいる。一方、伊佐市大口の旧家市來家の資料をレンタカーを使用して大学に運び入れ、燻蒸を行い、現在資料目録作成を行っている。今後、鹿児島大学附属図書館に寄贈手続きを進める予定である。防災対策に関する企画として、9月26日・27日、宮崎市と日向市において南海トラフ地震による津波を想定したDIG(Dizaster Image Game)ワークショップを行った。学生およびヘリテイジマネージャーの参加もあり、専門家の立場から貴重な助言や指摘を受けることができた。またコメンテーターとして熊本地震を経験された熊本博物館の甲斐由香里氏を招き、場面場面での留意点などの指摘をお願いした。その結果、災害を想定したイメージトレーニングの有効性をそれぞれの参加者が感得することができた(当日実施したアンケート調査より)。続いて、1月26日・27日、場所を鹿児島県出水市に移し、水害を想定したDIGワークショップを開催。宮崎史料ネットのメンバーおよび学生も参加した。一方の県に災害が発生した際に隣県の史料ネットのメンバーがどのように動くことができるか、また動くべきであるかを予め想定しておくことの重要性、また限界を知っておくことの重要性を認識する機会となった。こうした取り組みを今後も増やし、一般の参加を得ながら拡大していく予定である。その他の業績としては、科研費で購入した赤外線カメラによる撮影を通じて、宮崎県の旧家に保存されていた油画の作者とその思想的背景を確認することができた。また、新潟大学で行われた第5回全国史料ネット研究交流集会で、佐藤・山内・深瀬の3名が研究発表を行った。今年度は、分担者の山内利秋氏の発案によりDIG(Disaster Image Game)ワークショップを宮崎県(9月、宮崎市と日向市)と鹿児島県(1月、出水市)の二箇所で行い、それぞれ机上で災害を想定した対応のイメージ形成と反省を行うとともに現地の実況検分を行った。小人数で広域に亘る地域を効果が最大になるようにする工夫のひとつとして有効であるという手ごたえがあった。こうした取り組みにより、地域との連携や一般市民の参加が可能な防災対策を打ち出すことができるという共通認識を持つようになっている。その意味で資料防災ネットワークの物心両面における基盤が固まりつつあるといえる。一方、国立歴史民俗博物館と鹿児島大学との連携も進み、9月には鹿児島大学において防災シンポジウムを開催することもできた。鹿児島歴史資料防災ネットワークが立ち上がり、本格的な活動を行う基盤ができた。これは上記のシンポジウムを機にそれまで入っていた「(準備会)」の文字を削除し、他県と同様資料防災に向けて本格活動を開始することを宣言したものである。前年度同様、大武コレクション、谷口家資料などの整理、目録化の準備を推し進めた。
標的細胞特異的エクソソームを用いたRNA配送システムによる神経障害性疼痛治療

本研究では、核酸やタンパクを含有する膜性の小胞であるエクソソームが細胞外へと分泌され、効率よく標的細胞へ取り込まれる性質に着目し、一次感覚神経指向性エクソソームを開発することによって、神経障害性疼痛の新しい治療法の基盤形成を目指している。今年度はエクソソームに搭載する候補核酸分子の対象として、神経障害性疼痛時に変動するmicroRNAに着目し、検討を行った。前十字靭帯切断(ACLT)による変形性膝関節症モデルラットの疼痛に関与するmicroRNAに関して、滑膜組織におけるmicroRNAの発現変化をマイクロアレイにより網羅的に解析し、miR-21が最も大きく発現上昇することを見出した。また、関節液中のmiR-21も増加しており、miR-21は細胞外へ放出されること、エクソソームに含まれることを確認した。健常ラットの膝関節腔内にmiR-21を投与することにより、疼痛閾値の低下が認められ、ACLTモデルラットの関節腔内にmiR-21 inhibitorを関節腔内に単回投与したところ、長期的な疼痛の改善が認められた。さらに健常ラットの膝関節腔内にmiR-21の標的受容分子であるTLR7の阻害薬を投与したところ、miR-21による痛覚過敏を緩和した。TLR7が膝関節に分布する一次感覚神経の一部に存在することを蛍光免疫染色法によって確認した。すなわち、miR-21 inhibitorは、神経障害性疼痛の新しい治療法として期待できることが明らかとなった。ヒトへの応用を検討するにあたり、ヒトiPS細胞から一次感覚神経細胞への分化を検討し、分化誘導法を確立した。分化したヒト一次感覚神経細胞において、ラット後根神経節培養細胞から放出されたエクソソームで検出されたmicroRNAの一部が、エクソソームから検出できた。miRNAを安全で標的組織に特異的に配送するシステムを構築することは核酸医薬の臨床応用において必要不可欠である。本研究では、体内に生理的に存在し、核酸やタンパクを含有する膜性の小胞であるエクソソームが細胞外へと分泌され、効率よく標的細胞へ取り込まれる性質に着目し、一次感覚神経指向性エクソソームを開発することによって、神経障害性疼痛の新しい治療法の基盤形成を目指している。今年度は、一次感覚神経指向性を有した改変エクソソームの構築に向けて、そのリガンドとなりうる、細胞外へ分泌されて一次感覚神経細胞に作用するmiRNAの同定を試みた。核酸医薬の臨床応用を想定した場合、関節腔は限られた空間であり、適当な投与部位となり得る。膝関節における前十字靭帯の断裂は、ヒトにおいて難治性の疼痛を伴う変形性膝関節症を誘引する一因であり、ラットにおいても前十字靭帯の切断は疼痛や関節軟骨の菲薄化を惹起し、変形性膝関節症モデルとして知られている。そこで、本モデル動物の膝関節滑膜においてmiRNAマイクロアレイを行い、7種のmiRNAが偽手術群に比べ上昇することを見出した。そのうちの5種のmiRNAが細胞外において炎症反応に関わることが示唆された。さらに、1つのmiRNAはエクソソームに含有されること、一次感覚神経に存在する受容分子の1つに対してリガンドになりうることを見出した。このmiRNAはラットの膝関節に投与することで疼痛を誘発し、変形性膝関節症モデル動物にmiRNAを阻害する分子を投与することで疼痛の減弱をおこすことが明らかになった。28年度の計画は、改変エクソソームの作製、一次感覚神経の初代培養によるスクリーニング、動物個体における一次感覚神経への取り込みの検討であった。計画時に考えた改変エクソソームの作製手法の1つを用いて、一次感覚神経指向性をもたらす可能性のある受容分子とそのリガンドとなるmiRNAを同定できたことは、改変エクソソーム作製の基盤となる成果であり、研究はおおむね順調に進んでいると考えられる。さらに変形性膝関節症モデルの膝関節滑膜において、同定したmiRNAが疼痛によって発現上昇することから、本miRNAを阻害する分子をエクソソームに組み込むことによって疼痛治療の可能性が示唆された点も大きな成果である。今年度はエクソソームに搭載する候補核酸分子の対象として、神経障害性疼痛時に変動するmicroRNA (miRNA)の同定を試みた。第5腰椎脊髄神経結紮により神経障害性疼痛を発症したラットを用いて、一次感覚神経の細胞体が存在する後根神経節において6種のmiRNAからなるmiR-17-92クラスターが長期的に発現上昇することを見出した。特にmiR-18a、miR-19a、miR-19b、miR-92aの4種のmiRNAによりそれぞれ疼痛が惹起された。個々のmiRNAに対するアンチセンスRNAをウイルスベクターにより導入して機能阻害を行ったところ、神経障害性疼痛が長期的に緩和されることが明らかになった。さらに、miR-17-92クラスターは複数の電位依存性カリウムチャネルサブユニットを一体となって発現変化させ、疼痛を惹起していることが明らかとなった。すなわち、miR-17-92クラスターの発現を抑制するアンチセンスRNAは一次感覚神経指向性のエクソソーム開発において、良い送達候補分子となる。

ヒトへの応用を検討するにあたり、搭載した低分子RNAの作用をヒト細胞において確認する必要がある。このためヒトiPS細胞から一次感覚神経細胞への分化を検討していたが、分化誘導法がほぼ確立した。変形性膝関節症モデルにおいて、疼痛を誘発するmiRNAに関して、標的受容体が一次感覚神経の一部の存在することを二重蛍光免疫染色法によって確認した。29年度の計画は、28年度の計画を引き続き行うとともに、治療用核酸の担体としての検討およびヒト化エクソソームによるヒト一次感覚神経への作用の検討であった。候補となり得る治療用核酸が複数同定できた。一次感覚神経において発現上昇するmiRNAクラスターに対してはそのアンチセンスRNAが治療候補となることを示せた。また、一次感覚神経を標的とするmiRNAも同定できた。ヒト一次感覚神経系の樹立に関してはiPS細胞からの分化系が確立できた。従って研究は概ね順調に進んでいると考えられる。本研究では、核酸やタンパクを含有する膜性の小胞であるエクソソームが細胞外へと分泌され、効率よく標的細胞へ取り込まれる性質に着目し、一次感覚神経指向性エクソソームを開発することによって、神経障害性疼痛の新しい治療法の基盤形成を目指している。今年度はエクソソームに搭載する候補核酸分子の対象として、神経障害性疼痛時に変動するmicroRNAに着目し、検討を行った。前十字靭帯切断(ACLT)による変形性膝関節症モデルラットの疼痛に関与するmicroRNAに関して、滑膜組織におけるmicroRNAの発現変化をマイクロアレイにより網羅的に解析し、miR-21が最も大きく発現上昇することを見出した。また、関節液中のmiR-21も増加しており、miR-21は細胞外へ放出されること、エクソソームに含まれることを確認した。健常ラットの膝関節腔内にmiR-21を投与することにより、疼痛閾値の低下が認められ、ACLTモデルラットの関節腔内にmiR-21 inhibitorを関節腔内に単回投与したところ、長期的な疼痛の改善が認められた。さらに健常ラットの膝関節腔内にmiR-21の標的受容分子であるTLR7の阻害薬を投与したところ、miR-21による痛覚過敏を緩和した。TLR7が膝関節に分布する一次感覚神経の一部に存在することを蛍光免疫染色法によって確認した。すなわち、miR-21 inhibitorは、神経障害性疼痛の新しい治療法として期待できることが明らかとなった。ヒトへの応用を検討するにあたり、ヒトiPS細胞から一次感覚神経細胞への分化を検討し、分化誘導法を確立した。分化したヒト一次感覚神経細胞において、ラット後根神経節培養細胞から放出されたエクソソームで検出されたmicroRNAの一部が、エクソソームから検出できた。1)一次感覚神経へのエクソソームを介する核酸取り込みの検討:治療用核酸の担体としての検討を28年度に引き続き行う。一次感覚神経の初代培養細胞を用いて、作製したエクソソームの膜を蛍光標識し、一次感覚神経への取り込みとその細胞タイプを検討する。変形性膝関節症モデル動物個体において、28年度に同定したmiRNA関連分子をエクソソームに搭載して局所投与し、それぞれの分子の治療効果を検討する。2)一次感覚神経から放出される核酸分子の検討:一次感覚神経の初代培養細胞からの放出が神経障害により変化するmiRNAを複数同定している。
細菌由来電位依存性カチオンチャネルを用いた新規蛍光膜電位レポーターの開発

発生過程での電気的活動の役割を明らかにするための膜電位プローブを遺伝子に基づいて構築する技術を開発することが本研究の目的である。前年度、バクテリアカチオンチャネルを用いた解析から、発現量の多い電位センサータンパクを用いる必要に迫られた。今年度は、昨年度の終わりにゲノム解析から偶然見出した、ホヤ電位センサータンパクの分子特性を明らかにする実験を行った。このタンパクは、電位依存性チャネルの電位センサーを有しながらイオンが通るボア領域を欠き、その代わりにC末端側にガン抑制遺伝子として知られるPTENと相同性の高い酵素ドメインを有する新規分子である。ツメガエル卵母細胞への発現系を用いて、この分子がPIP3の燐酸を脱リン酸化する酵素活性を有すること、またその酵素活性が膜電位に依存して変化することを見出した。この分子は、電位センサーがイオン通路以外の機構を制御する始めての例となり、従来イオンチャネルのみに重点が置かれて研究されてきた膜電位変化の役割を、広い立場から捉えなおすための新たな分子レベルでの視点を提供する(日本生理学会発表、Nature改訂中、特許申請中)。当初NaChBacは、低分子量(アミノ酸約270残基)の電位感受性チャネルであり、遺伝子操作、発現実験が容易であり、GFPなどとの融合蛋白の作成などにより膜電位レポーター分子のデザインに適すると考えられた。実験計画通り、NaChBac蛋白のポア領域のアミノ酸を変異させ、非イオン透過型チャネルとし、ツメガエル卵母細胞発現系およびtsA201細胞において発現実験を行い、電位センサーの電気生理学的計測を行った。し,かしゲーティングに伴うゲート電流量は少なく、詳細な生物物理学的解析が困難であることが判明した。発現量を増加させるため、N末端側やC末端側の細胞内領域を欠失させる変異分子を作成したところ、電流量が二倍程度に増加したものの、ゲート電流の解析には不十分であった。更に、各部分のアミノ酸配列を変異させたり、また発現系細胞を変えても、十分には改善されなかった。他方、最近のゲノム情報の蓄積から、近年、NaChBacと同様な細菌由来電位依存性チャネル分子が複数同定されつつある。我々自身も別の研究プロジェクトにより、ユウレイボヤゲノムから新規のチャネル様構造を有する膜蛋白を複数同定することに成功した。現在、NaChBacの発現量を増加させるための工夫を行うとともに、別の細菌由来チャネル蛋白を入手し、同様な機能発現実験を試みている。また、ユウレイボヤゲノムから探索した遺伝子について、cut-open法や二本微小電極電位固定法による計測を行っている。
断層近傍での強震動記録に基づく直下型地震動予測モデルに関する研究

本研究は,研究代表者らにより提案されている非定常地震動の予測モデルを,近年の断層近傍の強震記録に基づいて修正・改良し,断層の破壊過程の短周期地盤震動への影響を化不足なく取り入れたより信頼度の高い予測モデルとして提案しようとしたものである。以下に,研究の経過を具体的に示す。(1)1995年兵庫県南部地震を含む最近の強震動記録と断層パラメータを収集整理し,とくに震源近傍の強震動データベースとしてとりまとめた。これらを予測モデル修正のためのデータセットとした。(2)上記のデータベースを用いて,断層の破壊過程と地盤震動特性との関係を様々な観点から検討した。とくに,(a)地盤震動の偏向性の強さと断層との相対的な位置関係,(b)地震動強度の断層破壊方向への依存性,(c)上下動の距離減衰特性について詳細に検討した。(3)上記(2)での検討結果に基づき,従来の非定常地震動予測モデルの修正・改良を検討した。第1段階として、従来のモデルパラメータ算出手法を用いて新たに加えられた強震記録の非定常スペクトルを規定するパラメータを算出した。これらを、従来のデータセットに加え、地震マグニチュードと震源距離に関する重回帰分析を行った。これにより、断層近傍の記録を含まない従来のモデルとの違いを詳細に検討した。
歯髄のアポトーシスと免疫担当細胞に関する研究

本研究は歯髄のアポトーシスとこれに関わる免疫担当細泡について研究を行った。ラットの切歯は動物が生きている間、萌出を続けるいわゆる無根歯のため、歯髄の成熟過程をひとつの歯牙を用いて検索ができる材料である。TUNEL法を用いて歯髄内のアポトーシス頻度を測定したところ、萌出端に近いところ、すなわち歯髄腔が狭窄したところで多数観察された。したがって、スペースの減少による細胞数の調節にアポトーシスが働いていると考えられた。さらにアポトーシスを起こした細胞断片の処理過程を知る目的で、マクロファージおよび樹状細胞を検討した。マクロファージマーカーであるED2、マクロファージおよび樹状細胞マーカーであるED1、MHC classIIマーカーであるOX6、およびシステインプロテアーゼインヒビターであるシスタチンCに対する抗体を用いた。シスタチンCは抗原分子とMHC classIIを限定分解するカテプシンSの阻害をしていることがわかっている。その結果、シスタチンCは未成熟な樹状細胞に強く発現し、成熟した樹状細泡では、シスタチンCの発現量は減少することになる。従って、シスタチンCの免疫組織化学により、樹状細胞の局在を調べることにより、その成熟度を知ることができる。歯髄中でシスタチンCの局在を調べると、MHC classII陽性細胞は、同時に、シスタチンC強陽性のものからほとんど反応の見られないものまで様々であった。また歯髄中にはED2強陽性のマクロファージも多数見られ、マクロファージもシスタチンC陽性であることが知られている。本研究ではこれらの免疫組織化学と補助金により購入した顕微鏡用デジタルカメラを用い撮像し、画像解析した。この結果歯髄中に見られる樹状細胞には種々の成熟段階のものが存在し、これらはアポトーシスによって生じた細胞断片の貪食と処理過程に関わっていると考えられた。歯髄は歯牙の中心部をしめる軟組織である。その形成期すなわち歯乳頭の時期から象牙質形成が起こり若い歯髄になるまでに、神経・血管網の構築を含む大規模な変化が生じる。歯髄が形成された後も、加齢と共に象牙質のさらなる添加により,歯髄容積が減少することが知られている。ラットの切歯のような無根歯では根端部での細胞増殖が歯髄細胞の供給に必須であり、切端部での咬耗による硬組織の消失を補償している。歯髄における細胞の分裂頻度と多数の分裂像の見られる領域についても報告がある。一方、種々の器官形成時には、細胞増殖ばかりでなく、アポトーシスが重要な役割を果たしていることが、近年明らかとなってきた。幼若な歯胚でも例外ではなく、エナメル器や歯嚢にアポトーシスが見られると報告されている。またエナメル芽細胞でもその移行期に選択的にアポトーシスが生じ、周囲の上皮細胞、またはMHC classIIを発現するマクロファージ様または樹状細胞によって貧食処理されることが代表者らの研究によって明らかになってきた。本研究では歯髄のアポトーシスがどの程度起きているのかをラット切歯を材料として用い検討した。この結果歯髄中にはTUNEL陽性像が多数認められ、これを補助金により購入した顕微鏡用デジタルカメラにより撮像し、画像解析した。この結果歯牙の萌出方向へその数が増していることが明らかとなった。さらにアポトーシス細胞断片の貧食に関わる樹状細胞とマクロファージを申請の抗体を用いて検出し、デジタルカメラで撮像すると、アポトーシス頻度と同様、萌出方向へ増加していることが明らかとなった。従って少なくともラット切歯歯髄では、減少する歯髄腔を補償するためにアポトーシスが生じていることが考えられた。前年に引き続き歯髄のアポトーシスとこれに関わる免疫担当細胞について研究を継続した。

本年は特にMHC classIIを発現する樹状細胞の成熟度およびマクロファージを検討するために、マクロファージマーカーであるED2、マクロファージおよび樹状細胞マーカーであるED1、MHC classIIマーカーであるOX6、およびシステインプロテアーゼインヒビターであるシスタチンCに対する抗体を用いた。シスタチンCは抗原分子とMHC classIIを限定分解するカテプシンSの阻害をしていることがわかっている。その結果、シスタチンCは未成熟な樹状細胞に強く発現し、成熟した樹状細胞では、シスタチンCの発現量は減少することになる。従って、シスタチンCの免疫組織化学により、樹状細胞の局在を調べることにより、その成熟度を知ることができる。歯髄中でシスタチンCの局在を調べると、MHC classII陽性細胞は、同時に、シスタチンC強陽性のものからほとんど反応の見られないものまで様々であった。また歯髄中にはED2強陽性のマクロファージも多数見られ、マクロファージもシスタチンC陽性であることが知られている。本研究ではこれらの免疫組織化学と補助金により購入した顕微鏡用デジタルカメラを用い撮像し、画像解析した。この結果歯髄中に見られる樹状細胞には種々の成熟段階のものが存在し、これらはアポトーシスによって生じた細胞断片の貪食と処理過程に関わっていると考えられた。本研究は歯髄のアポトーシスとこれに関わる免疫担当細胞について研究を行った。ラットの切歯は動物が生きている間、萌出を続けるいわゆる無根歯のため、歯髄の成熟過程をひとつの歯牙を用いて検索ができる材料である。TUNEL法を用いて歯髄内のアポトーシス頻度を測定したところ、萌出端に近いところ、すなわち歯髄腔が狭窄したところで多数観察された。したがって、スペースの減少による細胞数の調節にアポトーシスが働いていると考えられた。さらにアポトーシスを起こした細胞断片の処理過程を知る目的で、マクロファージおよび樹状細胞を検討した。マクロファージマーカーであるED2、マクロファージおよび樹状細胞マーカーであるED1、MHC classIIマーカーであるOX6、およびシステインプロテアーゼインヒビターであるシスタチンCに対する抗体を用いた。
イネの遺伝子マッピングの新展開

本研究は,イネの育種および遺伝子研究に充分なマップ基礎情報を与えることを主目的として企画された.種子でマッピング集団を維持できる組換自殖系統の育成を日本型品種「あそみのり」とインド型品種「IR24」の交配から単粒系統法で行い,F_6世代84系統を用いて114個のRFLP遺伝子座と26個のRAPD遺伝子座からなるRFLP/RAPD Land Mark地図を作成した.この中のF_7世代71系統を用いて385個のRFLPマーカーからなるRFLP地図を構築した.この地図はDNAマーカーの連鎖解析用骨格地図となるもので,多方面の利用が期待される.Tertiary trisomics, Acrotrisomics,相互転座,染色体欠失などの染色体変異系統を利用して,その切断点のRFLP地図上での位置を推定した結果,染色体1,3,4,5,7,9,12について染色体と連鎖群の物理的な対応が明らかになった.また,一部はRFLP地図上での動原体の位置あるいはRFLPマーカーの座乗腕が決定された.さらに,染色体地図作成の有力な武器となると期待されるin situ chromosome hybridizationおよびmicrodisectionを試みた結果,今後のイネ染色体地図作成に使用できる見通しが立った.本研究は,イネの育種および遺伝子研究に充分なマップ基礎情報を与えることを主目的として企画された.種子でマッピング集団を維持できる組換自殖系統の育成を日本型品種「あそみのり」とインド型品種「IR24」の交配から単粒系統法で行い,F_6世代84系統を用いて114個のRFLP遺伝子座と26個のRAPD遺伝子座からなるRFLP/RAPD Land Mark地図を作成した.この中のF_7世代71系統を用いて385個のRFLPマーカーからなるRFLP地図を構築した.この地図はDNAマーカーの連鎖解析用骨格地図となるもので,多方面の利用が期待される.Tertiary trisomics, Acrotrisomics,相互転座,染色体欠失などの染色体変異系統を利用して,その切断点のRFLP地図上での位置を推定した結果,染色体1,3,4,5,7,9,12について染色体と連鎖群の物理的な対応が明らかになった.また,一部はRFLP地図上での動原体の位置あるいはRFLPマーカーの座乗腕が決定された.さらに,染色体地図作成の有力な武器となると期待されるin situ chromosome hybridizationおよびmicrodisectionを試みた結果,今後のイネ染色体地図作成に使用できる見通しが立った.本研究は次の計画からなる.1.従来の連鎖地図とRFLP連鎖地図の対応および統合,2.新標識遺伝子の探索および同定,3.RFLPプロ-ブの探索・同定およびRFLP連鎖地図の充実,4.染色体地図の作成,5.マッピングのコンピュ-タプログラム作成および地図情報のデ-タベ-ス化である.計画1においては,現在までのところ,染色体1についてはeg,splー6,rlー2,dー18,fsー2の5遺伝子が,染色体2についてはtri,blー1の2遺伝子が,染色体3については,chー1,fcー1,splー3の3遺伝子が,染色体4についてはlg,dー11,Xaー1,Xaー2がRFLP地図にマップされた.このことにより,染色体1,2,3,4について従来の連鎖地図とRFLP連鎖地図の大まかな一体化が終了し,従来の連鎖地図とRFLP連鎖地図の方向性,RFLP連鎖地図が従来の連鎖地図をどの程度カバ-しているかが明確になった.また,近似同質遺伝子系統利用により,xaー5が染色体5,Xaー3,Xaー4Xaー10が染色体11のRFLP連鎖地図上に位置づけられ,従来の連鎖地図との対応部分も明らかとなった.計画2においては,突然変異系統の中からマッピングに適した変異を選抜し,トリソミック分析を行った結果,いくつかの劣性形質遺伝子の座乗染色体を決定した.計画3においては,インド型品種IR24のジェノミックライブラリ-を作製し,約50個のクロ-ンを得た.計画4においては,染色体変異系統(tertiary trisomics,secondarytrisomics,acrotrisomics,translocation)を用いて,その切断点のRFLP地図上での位置および染色体上での位置を推定し,照合した結果,染色体1,4,7,8,9,12について,RFLP地図上での動原体の位置およびRFLPマ-カ-の座乗腕の決定が可能となった.計画5では,地図情報の整理を行った.計画ごとに本年度の研究実績概要を記す.1.従来の連鎖地図とRFLP連鎖地図の対応および統合:染色体2ではspl-2を,染色体5ではgl-1,xa-5を,染色体9ではI-Bfを,染色体10ではspl-10,pglを、染色体11ではXa-3,Xa-4,Xa-10を,染色体12ではspl-1を新たにRFLP地図にマップした.この結果,従来の連鎖地図とRFLP連鎖地図の対応部分が明らかとなった.2.新標識遺伝子の探索および同定:突然変異系統の中からマッピングに適した変異を選抜し,トリソミック分析を行った結果,いくつかの劣性形質遺伝子の座乗染色体を決定した.また,RAPD利用による新遺伝子同定のための迅速マッピングシステムの開発を行なった.3.RFLPおよびRAPDマーカーの探索・同定およびDNAマーカー地図の充実:Recombinant Inbred linesを単粒系統法で育成し,114個のRFLP

遺伝子座と26個のRAPD遺伝子座からなるRFLP/RAPD Land Mark地図を作成した.この中には,いくつかの新クローンが含まれる.5.マッピングのコンピュータプログラム作成および地図情報のデータベース化:地図情報の整理とマッキントシュ用組換価算出プログラムを作成した.計画ごとに本年度の研究実績概要を記す。1.従来の連鎖地図とRFLP連鎖地図の対応および統合:新たに,d-2(染色体1),d-1(染色体5),spl-4,dp-1(染色体6),sug,v-8(染色体8),Dn,drp-2,dp-2(染色体9),z-2,v-9(染色体11)がRFLP地図にマップされ,従来の連鎖地図とRFLP地図との大まかな対応が全染色体について明らかとなった。2.新標識遺伝子の探索および同定:新突然変異体について,トリソミック分析を行い,座乗染色体を決定した。3.RFLPおよびRAPDマーカーの探索・同定およびDNAマーカー地図の充実:組換自殖系統(RIlines)の作出を日印交配から単粒系統法で行ない,165系統のF_6集団を育成した。このうち84系統を用いて,114個のRFLPマーカーと26個のRAPDマーカーからなるRFLP/RAPD Land Mark地図を作成した。現在,新たなRAPDマーカーを探索している。5.マッピングのコンピュータプログラム作成および地図情報のデータベース化:計画1において,従来の連鎖地図とRFLP地図との大まかな対応が全染色体について明らかとなったので,現在,地図情報の整理を行なっている。本年度の研究実施計画に従って研究実績概要を記す。計画1.従来の連鎖地図とRFLP連鎖地図の対応および統合:新たに,dl(染色体3),spl-7(染色体5),Cl(染色体6),g-1,d-6,spl-5,v-11(染色体7),dp-1(染色体12)がRFLP地図にマップされ、従来の連鎖地図とRFLP地図との対応がさらに明確になった。計画2.1個の黄変到死遺伝子と2個の縦縞遺伝子をRFLP地図上に位置づけた。計画3.組換自殖系統(RIlines)を用いて,新たなRAPDマーカーをマッピングしている。計画4.Tertiary Trisomics,Translocation,Acrotrisomicsを利用して,染色体1,3,4,5,7,9,12について染色体と連鎖群の対応づけを進めた結果,対応がさらに明確になった。また,染色体地図作成の有力な武器となると期待されるin situ chromosome hybridizationおよびmicrodisectionを試みた結果,今後のイネの染色体地図作成に使用できる見通しがたった。計画5.計画1と2において合計47遺伝子をRFLP地図上に位置づけたので,これらの情報をデータベース化するため,標識遺伝子の写真,使用したRFLPクローンの多型像などの画像情報,ならびに連鎖地図および分離データなどの地図情報に関して整理を進めているが,完成には至らず,今後の課題として残った。なお,最終年度であるので,4ヵ年の成績をとりまとめた。
多形制御を伴う新規な回分晶析装置・操作法の開発

結晶形によって溶解速度あるいは体内での作用効果が異なることもあり、医薬・食品業界では多形(不安定晶と安定晶の析出)が問題となっている。本研究課題では、この不安定晶を得るための回分晶析操作法の提案を目的として、不安定晶の種晶添加系における安定晶の核発生機構について検討した。モデル物質としてL-グルタミン酸(L-Glu)を対象とした。L-Glu結晶にはα形(不安定晶)とβ形(安定晶)がある。まず攪拌槽内におけるα晶の成長過程におけるβ核の発生の待ち時間(τ_β)を種々の操作条件(過飽和・攪拌速度)で測定し、ブランク実験の結果(τ_<β,blank>)と比較したところ、いずれの過飽和度でも、τ_<β,blank>>τ_β、となった。この差はα種晶によって、“構造の異なる"β核の発生が促進されていることを示している。この原因を説明するために“新しい"核発生機構を提案した。つまり、a種晶の界面近傍に、αとβ核の中間体(溶質分子の集合体、胚種)が存在する。この胚種がゆらぎによって臨界径に到達すると始めてαとβの核となる。胚種→α核、β核の比率は過飽和比と界面エネルギーの兼ね合いで決まると考えられる。さらに、冷却式の回分晶析実験を行った。回分であるので溶液濃度(過飽和度)、温度は、当然経時的に変化する。通常の核発生理論でいえば、これらの変数は核発生速度に対して大きく影響する。しかし、結果はこれを覆すものであった。つまり、β核の発生はこれらの操作変数に影響されずに、αの2次核発生に追従してβ核が発生した。複雑な回分晶析過程においても前掲の"新しい核発生"機構が成立している。また、ここで発生するβ核はαの種晶中に取り込まれることも分かった。以上の結果より、α晶を優先して晶析するにはα晶の2次核発生さえ抑制できれば、β晶の核発生も極力抑制できることがわかった。つまり、αの2次核発生の以前に核の溶解操作あるいは、核発生の原因ともいえる結晶の衝突を抑制する操作(静置系)が推奨される。