hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シングルイオン注入法を用いたシングルドーパントデバイス創製に関する研究

トランジスタ中の1個もしくは、少数個の不純物(ドーパント)原子を電子輸送の基軸として利用する新原理デバイス(シングルドーパントデバイス)を創製するために、本年度は、デバイスの作製とその基本動作の理解を目的とした。Silicon-on-insulator(SOI)ウェハ上に作製したトランジスタのチャネル領域に、シングルイオン注入法を用いてヒ素(As)原子の位置と個数を制御して注入した。チャネル長方向に沿って、ヒ素原子を2個、4個、6個といったように、チャネル中に少数のドーパント原子を含むトランジスタを試作した。そして、その電流電圧特性を4,2Kの低温下で評価した。2個のヒ素原子を有するデバイスでは、しきい値電圧以下において局所的な電流ピークが観察された。これは、クーロンブロッケイドとトンネリングに由来する特性であり、電子がドナー準位を介して量子輸送されたことを示している。また、その電流ピークの数は、注入イオン個数と一致しており、シングルイオン注入法の高い個数制御性を裏付けた。6個のヒ素原子を有するデバイスでは、広がりを持つ電流ピークが観察された。これは、隣接したドナー原子の波動関数の重なりを考慮したHubbardモデルでよく説明できる。4個のヒ素原子を有するデバイスでは、温度の変化に依存して局所的なピークと非局所的なピークの両方が観測された。以上のように、注入イオンの個数を制御してドナー原子の離散的状態から連続的状態を実現し、それぞれの電子輸送特性を明らかにした。また、それぞれのデバイスにおいて、イオン注入前では上述のような電流ピーク特性が観測されなかったことから、得られた電流ピーク特性は注入されたヒ素イオンのドナー準位を介した電子輸送であることを実験的に裏付けた。これらの結果は、ヒ素原子の位置と個数がシングルドーパントデバイスの電子輸送特性を決定する重要な要素であることを示しており、新原理デバイス開発のための設計指針として貢献する。従来のCMOSとは異なる新しい原理で動作するデバイスの創製のために、チャネル中に1個もしくは少数個のドーパント原子を有するシングルドーパントデバイスの低温下での電気的特性を明かにすることを目的とした。本年度は、少数個のリン原子を有するデバイスの試作と、その低温電子輸送特性の解明を目的とした。Silicon-on-insulator(SOI)ウェハ上に作製したトランジスタのチャネル領域に、シングルイオン注入法を用いてリン原子の位置と個数を制御して注入し、チャネル長方向に沿って、1ドット(リン原子2個)、3ドット(リン原子6個)、および5ドット(リン原子10個)といったように、チャネル中に少数のドーパント原子を含むトランジスタを試作し、その電流電圧特性を4.2Kで評価した。1ドットデバイスでは、しきい値電圧以下において局所的な電流ピークが観察された。これは、電子がドナー準位を介して量子輸送されたためである。電流ピークの数は、注入イオン個数と一致しており、シングルイオン注入法の高い個数制御性を裏付けた。3ドットデバイスでは、広がりを持つ電流ピークが観察された。5ドットデバイスでは、局所的なピークと非局所的なピークの両方が観測された。イオン注入前ではこのような電流ピークが観測されなかったことに加え、1つ目のピークからしきい値電圧(伝導帯下端)までのイオン化エネルギーが45.5meVと観測され、この値がバルクSi中のリンのイオン化エネルギーと近い値を示したことから、注入されたリンのドナー準位を介して電子が輸送されたことを実験的に裏付けた。以上の結果は、リン原子の位置と個数がシングルドーパントデバイスの低温電子輸送特性に影響を与えることを示唆しており、デバイス創製のための基礎物性構築に貢献する。

これらの結果は、ヒ素原子の位置と個数がシングルドーパントデバイスの電子輸送特性を決定する重要な要素であることを示しており、新原理デバイス開発のための設計指針として貢献する。初年度の目的である、少数個のドーパント原子を有するデバイスの作製および低温下での電子輸送特性評価を遂行することができた。さらに特性評価の結果、"ドーパント原子の位置と個数"に依存して、電子輸送特性が敏感に影響を受けることを初めて明らかにした。本研究の成果を国際学会、国内学会にて多数発表し、2通の学術論文誌として報告した。これまで、少数個のドーパント原子を有するデバイスの作製と低温下での電子輸送特性評価に成功した。次年度は、チャネル中に単一原子を有するデバイスを作製し、そのデバイスの室温動作に向けた研究を推進する予定である。具体的には、極微細なチャネルを有するデバイスを作製し、そのチャネル領域中に単一リン原子を注入し、閉じ込める。これにより、リン原子のイオン化エネルギーを増大させることを可能とし、室温測定でも低温下測定と同様に、電子はリン原子のドナー準位を介してトンネリング輸送すると期待できる。また、深いドナー準位を有するドーパント原子を利用したデバイス作製にも挑戦することで、シングルドーパントデバイスの実用化に向けた室温動作と、その基礎物性を構築する。
ポジトロンエミッショントモグラフィーを用いた神経伝達物質遊離の無侵襲的定量解析

昨年度には、L-[^<11>C]ドーパ(DOPA)やL-[^<11>C]5-ヒドロキシ-トリプトファン(5-HTP)を用いて、ポジトロンエミッショントモグラフィー(PET)により無侵襲的にin vivoでのドーパミン遊離やセロトニン遊離を追跡しうることが判明した。その際、双方の系の交差点である芳香族アミノ酸脱炭酸酵素が、L-[^<11>C]DOPAとL-[^<11>C]5-HTPの両方に働くことから、ドーパミン神経終末以外でL-[^<11>C]DOPAがあるいは、セロトニン神経終末以外でL-[^<11>C]5-HTPが脱炭酸されてそれぞれ、[^<11>C]ドーパミンや[^<11>C]セロトニンに変化してしまう可能性が考えられ、この可能性を否定することが、定量的解析法の確立に必須であると思われた。そこで、本年度は、L-[^<11>C]DOPAおよびL-[^<11>C]5-HTPを用いたPET研究の際に、非標識のL-DOPAやL-5-HTPを用量を変えて加えることにより、その交差性を調べた。アカゲザル線条件でのL-[^<11>C]5-HTPの取り込みは、3mg/kg近辺のL-5-HTPで約50%となるが、L-DOPAでは、約30mg/kgで同様の取り込み阻害が見られた。一方、同じく線条体でのL-[^<11>C]DOPAの取り込みは、30mg/kg近辺のL-DOPAで約30%抑えられるが、L-5-HTPでは、30mg/kgまで、ほとんど阻害されなかった。これらの結果より、L-[^<11>C]DOPAでは、ドーパミン終末での[^<11>C]ドーパミンの挙動を、L-[^<11>C]5-HTPでは、セロトニン終末での[^<11>C]セロトニンの挙動を見ている可能性が高いことが判明した。1.L-[^<11>C]DOPAを用いて、PETとマイクロダイアリシス法を併用した実験を行い、ラット・サルともに、細胞外液中に存在する放射活性化合物は、[^<11>C]ホモバニリン酸や[^<11>C]ジヒドロキシフェニル酢酸等のドーパミン代謝物であることが明らかになり、これらが経時的に増加すること、並びに、L-[^<11>C]DOPA投与後40分で取り出したサル線条体組織中の主な放射活性化合物が[^<11>C]ドーパミンであること、の2点から、このPET法による放射活性のクリアランス値をもって、無侵襲的にin vivoにおけるドーパミン遊離速度を求めることが可能であることが判明した。2.この方法を我々が最近ドーパミン遊離を促進することを明らかにしたテトラハイドロバイオプテリンの投与により検証したところ、テトラハイドロバイオプテリンの静脈内投与により、L-[^<11>C]DOPAのサル線条体からのクリアランス値がコントロールの2倍程度に増えることが判明した。3.更に、ドーパミン遊離促進が確立したこの系において、ドーパミンD_2受容体のアンタゴニストであるN-[^<11>C]メチルスピペロンを用いて同様のPET研究を行ったところ、テトラハイドロバイオプテリンの投与により、N-[^<11>C]メチルスピペロンのin vivo結合が低下した。これにより、内在性のドーパミン遊離が、受容体の結合速度をも変化させていることが理解され、この方法は、ある程度、内在性のドーパミン遊離を測定するために使えることが明らかになった。

一方、同じく線条体でのL-[^<11>C]DOPAの取り込みは、30mg/kg近辺のL-DOPAで約30%抑えられるが、L-5-HTPでは、30mg/kgまで、ほとんど阻害されなかった。これらの結果より、L-[^<11>C]DOPAでは、ドーパミン終末での[^<11>C]ドーパミンの挙動を、L-[^<11>C]5-HTPでは、セロトニン終末での[^<11>C]セロトニンの挙動を見ている可能性が高いことが判明した。
細胞間接着による細胞分化の制御機構

細胞が極性をもって分化する機構として、ある一つの細胞が、隣接する細胞とのコミュニケーション(細胞間接着)を確立することと、形態形成因子の濃度勾配へ応答することが知られている。この両者の組み合わせによって細胞の分化は制御され、様々な組織・器官が形成されると考えられているが、これらの分子機構は明らかでない。本研究では、細胞分化制御機構の分子機構の解明を目的として、細胞間接着機構ネクチン-アファディン系による細胞分化の制御機構の解析を行ない、本年度は以下の点を明らかにした。ネクチンのトランス結合がRhoファミリーの低分子量G蛋白質であるCdc42とRacの両者を活性化すること、さらにネクチンによるCdc42の活性化が細胞間接着形成に必須であることを明らかにした。また、トランス結合していないネクチンが細胞間接着分子カドヘリンによるRacの活性化と細胞間接着の形成を阻害すること、さらにこのネクチンによる阻害効果が、ネクチシのトランス結合によって活性化されるCdc42により解除されることを明らかにした。これらの結果から、細胞が隣接する細胞と細胞間接着を確立するには、まずネクチン同士の結合が必要であり、ネクチンのトランス結合により活性化されたCdc42によりカドヘリンを介した細胞間接着が起こると考えられた。これらと平行して、ネクチンによる外胚葉分化機構の解析のためにネクチン-1と-3のノックアウトマウスを作製した。その結果、ネクチン-1と-3が海馬CA3領域のシナプス形成に必須であることを明らかにした(投稿準備中)。これまでの結果から、ネクチン-アファディン系が上皮系と神経系の細胞分化を制御していることが示された。まず、ネクチンの阻害物質を作製し、この阻害物質が上皮系細胞のアドヘレンスジャンクションとタイトジャンクションの形成を阻害して細胞極性の形成を障害することを明らかにした。また、ネクチンのトランス結合がRhoファミリーの低分子量G蛋白質であるCdc42とRacの両者を活性化することを明らかにした。さらに、活性化されたCdc42とRacが細胞分化を制御するc-Jun N-terminal Kinaseを活性化することを明らかにした。次に、マウスの精子と卵との受精(接着)部位に、ネクチン-3とアファディンが局在すること、さらに、その部位にネクチン-3とトランス結合するネクチン様蛋白質Necl-5が局在することを明らかにした(投稿準備中)。これらと平行して、アファディンによる外胚葉分化機構の解析のために、Cre-loxPアファディン遺伝子破壊マウスの作製を行なっている。現在、loxP-アファディン遺伝子を持つマウスの作製が終了した。一方、ネクチンによる外胚葉分化機構の解析のためにネクチン-1ノックアウトマウスを作製した。その結果、ネクチン-1が海馬CA3領域のシナプス形成に必須であることを明らかにした(投稿準備中)。以上の結果から、ネクチン-アファディン系が上皮系、神経系、さらには受精卵の細胞分化と極性形成を制御している可能性が示された。
非線形有限要素解析過程の効率化、自動化に関する研究

研究の実施計画に基づき、骨組み構造や薄板構造の幾何学的非線形問題を対象として、その有限要素方程式の誘導過程やその収束計算の過程、などを見直すことによる解析過程の効率化への道を探った。その際、高次項の省略など有限要素方程式の簡略化により効率化を図るのではなく、接線剛性マトリックスの作成や、荷重項の修正に多少手間がかかったとしても、相対的に大きな増分に対しても収束解が得られることを目的に、正しく変形後の力のつり合いを満足する有限要素方程式の誘導と、その解法の構成を行った。また、弧長増分法をベ-スに、増分解析の過程の汎用化への道を探るとともに、消去法の系統に比べて大幅に少ない内部記憶容量で解析が可能なICCG法の有限要素方程式への適用性について、まず線形問題を対象として検討を加えた。以上の研究の成果として、次の2点について発表を行った。1.骨組み構造の動的第変形問題の解析法の構成:節点の座標を取り込んだ形で変形後の力のつり合いを忠実に表現した動的な力のつり合い方程式を誘導し、Newton-Raphson型の反復計算により収束解を得るアルゴリズムを構成した。得られた接線剛性マトリックスが非対称になるなど、記憶容量面で不利な点もあるが、相対的に大きな増分に対しても良好な収束性のもとに解が得られることを示した。2.ICCG法の有限要素方程式への適用に関する研究:薄板構造の平面応力問題と平板曲げ問題の有限要素方程式を対象として、各種の前処理が収束性に与える影響について検討すると共に、デ-タの記憶方法や演算の順序についても見直し、ス-パ-コンピュ-タ上でのベクトル化効率を高め、大幅な演算時間の短縮が可能になることを示した。
農業は生態系の何をこわしてきたか?-土壌生態系のホメオスタシス回復へ向けて-

本研究は、生態系の資源獲得プロセスを記述する速度論的元素動態モデルの構築・検証を目的として行った。まず純一次生産量と土壌酸性化速度の間の定量的な関係を明らかにした上で、森林の開墾・耕地化による生態系プロセスの変容を記述した。一方土壌酸性が微生物活動に与える影響を、多糖基質分解プロセスにおける可溶化/無機化二段階プロセスモデルおよび単糖無機化プロセスにおける段階的基質利用コンセプトを用いることによって、メカニスティック・モデルとして定量的に評価した。本研究では,農業など人為活動の介入の結果,本来自然生態系において必要不可欠なものであった「土壌生態系のホメオスタシス」が損なわれ,土壌酸性化,水系への栄養塩の流出,土地生産性/肥沃度の低下,砂漠化といった環境問題が現出してきた過程を実証的に検討・克服することを目的として,生態系の資源獲得プロセスを記述する速度論的元素動態モデルの構築を行う。平成20年度には,各調査地において気象要素・元素動態のモニタリングを行うとともに,以下の成果を得た。1)湿潤条件下における鉱物風化プロセスのモデル化を目指した一連の研究を行った。マフィックな母材から生成した土壌において早期のカオリン化が見られるのに対し,フェルシック母材からの風化プロセスとして,アスティック土壌水分条件下における緩慢なカオリン化とユーディック条件下における膨潤性2:1型鉱物の特徴を強く引き継いだ強酸性風化が大別された。2)土壌微生物動態記述のためのラボ実験を行った結果、微生物群集のグルコース利用において異化(呼吸)/同化割合が急増するような閾値添加濃度が存在することが明らかとなった。またタイおよびタンザニアにおける圃場実験の結果,乾湿変動に伴う微生物活性の短期的増減が全ての圃場において観察されたのに対し,微生物バイオマスの変動は砂質土壌においてのみ見られた。さらにトウモロコシ生育後期には,微生物と植物の間に窒素利用を巡る競合がおきること,また微生物バイオマスを一時的な窒素養分プールとして利用することが可能であろうことが明らかとなった。これら土壌有機物・微生物バイマス短期動態は,貧栄養である砂質土壌でより重要な役割を果たしていると考えることができる。今後植物サブモデル,植物・微生物共生サブモデルと併せて,元素動態モデルの構築を行う。人類史において,農業の発明は総体としての生態系の改変を目指した第一歩として記憶されるべきであろう。そして多くの環境問題の根源もまた,農業活動の開始に求めることができる。本研究では,農業など人為活動の介入の結果,本来自然生態系において必要不可欠なものであった「土壌生態系のホメオスタシス-動的平衡状態」が損なわれ,土壌酸性化,水系への栄養塩の流出,土地生産性/肥沃度の低下,砂漠化といった環境問題が現出してきた過程を実証的に検討した上で,これを克服する-ホメオスタシスを回復する-方途を考える。その手段として,本研究では,生態系の資源獲得プロセスを記述する速度論的元素動態モデルの構築を行う。このモデルでは,土壌生態系において,酸および主要元素のシンクまたはソースを形成しうる3つのコンポーネント(植物バイオマス,土壌有機物,土壌鉱物・岩石)および土壌有機物フラックスを規定する土壌微生物活動(機能因子)を想定し,各コンポーネントにおける各元素の放出・吸収を,それぞれ対応するサブモデルによって速度論的に記述する。ここでの平衡状態をホメオスタシスとして捉え,農業等人為活動によるホメオスタシス破綻に伴う環境問題発生のプロセスおよびその境界条件を明示することを目指す。平成21年度には,各調査地において気象・元素動態のモニタリングを行うとともに,以下の成果を得た。今期はインドネシア・カメルーン国における調査を集中的に行い,前者における膨潤性2:1型鉱物の特徴を強く引き継いだ強酸性風化,および後者におけるカオリン化と塩基溶脱プロセスの詳細を検討した。2)日本・インドネシア・タイの森林生態系において,プロトン収支法を各土壌層位へ適用した現地実験を行った結果,主に有機酸の解離,植物吸収による酸の生産・消費が各土壌層位において異なることが定量的に記述された。いずれにおいても主要な酸性化プロセスは植物の陽イオン過剰吸収であり,成長段階の森林では1mol炭素の樹体成長に伴い0.004-0.01mol_cの酸性化が進むことが示された。一方地質気候条件の違いによる土壌酸性度の違いが,有機酸の解離、植物吸収による酸の断面内での生産,消費を規定していることが明らかとなった。

タイ・インドネシアにおける人為撹乱(森林の耕地化)は,土壌有機物の減耗に伴い,硝酸化成による酸生産,有機物の無機化による酸消費の増加を引き起こすことが示された。本研究では,農業など人為活動の介入の結果,本来自然生態系において必要不可欠なものであった「土壌生態系のホメオスタシス」が損なわれ,土壌酸性化,水系への栄養塩の流出,土地生産性/肥沃度の低下,砂漠化といった環境問題が現出してきた過程を実証的に検討・克服することを目的として,生態系の資源獲得プロセスを記述する速度論的元素動態モデルの構築を行う。平成22年度に得られた成果のうち重要なものを以下に列挙する。(1)湿潤アジアの異なる母材から発達したOxisols,Ultisolsにおけるプロトン収支を定量評価した結果,熱帯林下における土壌酸性化は,高い純一次生産量を反映し,植物の陽イオン過剰吸収が主要な酸性化プロセスとなる点で共通していた。一方,母材に影響を受けた土壌酸性度の違いによって,植物吸収や有機酸・炭酸の解離による酸の生産・消費量の土壌断面内分布が異なることが示された。(2)森林の耕地化がもたらす土壌酸性化への影響を評価した結果,耕地化は,土壌有機物の減耗に伴い硝酸化成による酸生産,有機物の無機化による酸消費をそれぞれ増加させる点で共通していた。(3)生態系として循環・維持できる炭素/窒素比があるように,広い範囲の生態系において一次生産/土壌鉱物風化速度の比も存在し,その値はモル比としておおよそ1000:41000:10となった。(4)農耕地でよく見られるように,炭素循環量に対する窒素あるいは塩基循環量が閾値を上回れば,これらの資源元素は系外へ流出する。これが硝酸汚染,土地劣化(土壌酸性化)である。(5)炭素循環量の過剰・不足に対し,分解ステージにおける土壌微生物の働きは,バイオマスおよび基質利用効率の増減を通して「緩衝作用」を持つとみなすことができる。現在これらの結果を速度論的元素動態モデルとして統合中であるが,次年度は自然生態系の農耕地化に伴う変容をより定量的に評価しうるような条件によるフィールド実測を行う計画である。平成23年度に得られた成果のうち重要なものを以下に列挙する。1)土壌有機物の分解プロセスを,可溶化・無機化の二段階プロセスとして記述するために,日本,インドネシア,タイの様々な土壌を用い14Cトレーサー法を適用した研究を行った。その結果,セルロースの可溶化速度はいずれの土壌においても微生物の単糖無機化能よりも低く律速であり,かつ可溶化後に微生物に吸収されたセルロースの二酸化炭素と土壌残存画分への分配比は土壌種に依存せずおよそ一定であったことから,セルロースの無機化速度は単糖の供給速度,すなわち可溶化速度に規定されていることが定量的に明らかとなった。またセルロースの可溶化速度は土壌によって大きく異なり,温度・水分条件とともに,土壌の酸性度によって規定されることが明らかとなった。
肺損傷と修復における細胞老化の役割とその分子機構の解明

特発性間質性肺炎における肺生検組織において肺胞上皮、細気管支上皮細胞に細胞老化を認めたが、これに対し線維芽細胞には老化の指標は認められず、同じ環境内での細胞ごとの反応性が線維化におけるリモデリングをきたしていると考えられた。ヒトprimary culture気道上皮細胞は、TGFを投与すると老化が誘導され、SIRT6を強発現させると、老化は抑制された。気道上皮の老化を抑制することによって、線維化抑制につながると考えられた。(1)特発性間質性肺炎における細胞老化の存在と臨床及び病理学的指標との関連性肺生検および肺癌の手術によって得られた肺組織を用いて、細胞老化の指標となるSA beta-gal staining, senescence-associated cyclin-dependent kinase inhibitors(p21)、抗加齢分子であるSIRT6に対する免疫染色を行った結果、正常肺、COPDでは、いずれもほとんど陰性であったのに対して、肺線維症では、多くの上皮細胞特に線維化になりつつある細気管支上皮細胞、肺上皮細胞に陽性所見がみとめられた。おそらく肺線維化は肺上皮細胞のアポトーシスに始まり、抵抗性のある細胞は老化することによって生存はするが、線維化にとって重要なサイトカインを産生し、正常な修復ができないことからさらなる線維化を促進する悪循環に陥るものと考えられる。また、TGFによって誘導されたヒト肺上皮細胞の老化は、SIRT6の強発現によって抑制される。また、喫煙暴露によって誘導された細胞老化も、SIRT6強発現やsiRNAを用いたp21の抑制によって減弱された。これらの結果より、肺線維症においては、肺上皮細胞の老化が病態に深く関与していると考えられた。論文はすでに投稿中である。(2)肺上皮細胞と線維芽細胞の相互作用における細胞老化の意義ヒト細気管支上皮細胞のprimary cultureは、TGFによって老化を誘導されたが、老化した肺上皮細胞はIL-1を産生し、IL-1は線維芽細胞のインテグリン発現を更新させ、TGFのシグナルを増強するという、線維化にとってpositive feedback機構がみとめられた。このことは、肺上皮細胞のアポトーシスによって上皮細胞が線維芽細胞に取って代わられるだけでなく、アポトーシスに抵抗性の生き残った上皮細胞は老化を誘導され、さらなる線維化促進に向かうと考えられた。1)特発性間質性肺炎における細胞老化肺生検組織において細胞老化の指標であるSA-β-gal,p21がIPF肺胞上皮、細気管支上皮細胞に陽性であり、正常肺やCOPD肺では陰性であったことから老化とIPFの関連性が示唆された。また、IPF特異的に抗老化、抗酸化因子であるSIRT6の発現を認めた。このことは、SIRT6の発現が誘導されるものの、IPFにおいては十分でなく、SIRT6を強発現させることが治療につながる可能性が示唆された。2)肺上皮細胞と肺線維芽細胞の相互作用さらにヒトprimary culture気道上皮を用いて、喫煙暴露によって酸化ストレスによる老化、炎症性サイトカインであるIL-1産生を認めた。SIRT6は、気道上皮細胞の老化、炎症性サイトカインの産生を抑制した。ヒトprimary culture線維芽細胞と共培養することによって、IL-1の線維芽細胞増殖作用を認めた。IL-1siRNAを投与すると、上皮との共培養による線維芽細胞の増殖抑制された。したがって、気道上皮の老化を抑制することによって、サイトカインの産生を低下させ、線維芽細胞の増殖を抑制できると考えられた。ヒトprimary culture気道上皮細胞は、TGFによって老化を誘導された。TGFを投与するとp21の発現が亢進し、SA-βgalが陽性となった。SIRT6を強発現させると、老化は抑制された。また、p21siRNAを投与すると老化は抑制され、SIRT6siRNAを投与すると老化は促進された。TGFは線維芽細胞の増殖や細胞外基質産生を促進するだけでなく、上皮細胞の老化を介して炎症性サイトカイン産生、線維化促進に働くと考えられた.これらの結果はAM J Physiolに投稿しアクセプトされた。1)特発性間質性肺炎における細胞老化とリモデリング肺生検組織において細胞老化の指標であるSA-β-gal,p21がIPF肺胞上皮、細気管支上皮細胞に陽性であったが、これに対し線維芽細胞には老化の指標は認められず、同じ環境内での細胞ごとの反応性が線維化におけるリモデリングをきたしていると考えられた。線維芽細胞と上皮細胞は、アポトーシスに対する感受性も異なる。今後は、細胞老化と細胞増殖の違いについてさらに研究を進めている。さらにヒトprimary culture気道上皮を用いて、喫煙暴露によって酸化ストレスによる老化、炎症性サイトカインであるIL-1産生を認めた。SIRT6は、IL-1の線維芽細胞増殖作用を抑制した。

したがって、気道上皮の老化を抑制することによって、サイトカインの産生即ち老化細胞のSASPを抑制することが線維化抑制につながると考えられる。インフラマソームはIL-1の産生において主たる経路である。インフラマソームはSASPと関連することが予想される。SASPやインフラマソームのシグナル伝達経路と、感染による線維化の増悪、toll like receptorとの関連性について今後研究を進めたい。ヒトprimary culture気道上皮細胞は、TGFを投与するとp21の発現が亢進し、SA-βgalが陽性となった。SIRT6を強発現させると、老化は抑制された。TGFは線維芽細胞の増殖や細胞外基質産生を促進するだけでなく、上皮細胞の老化を介して炎症性サイトカイン産生、線維化促進に働くと考えられた。TGFを治療標的にすることによって肺の抗老化作用も含めて効果が期待される。
不規則超格子の研究

ある方向には不規則性を、他の方向には規則性をもつ半導体を1989年に提案し、その半導体の実現に関する研究をおこなって来た。こうした結晶異方性をもつ半導体においては、エピタキシァル成長が可能であると云う性質を失うことがなく、不規則による新物性を創性することが出来る。層幅を不規則に変えた超格こAlAs/GaAsで作製し、数多くの新しい物性を実現できることを実証して来た。本研究では、Al_x'Ga_<1-x>As/GaAs,AlAs/Al_yGa_<1-y>As及びAlP/GaP,Si_<1-x>Ge_x/Siにより不規則超格子を作製し、以下のような研究成果を得た。(1)温度上昇に対し、同じ組成の規則超格子、バルク混晶に比べて、発光強度の低下が少ない。AlGaAs系では、Al組成を変えて、障壁層と井戸層のエネルギーバンド差による影響を調べた。(2)不規則の効果は、バンド差に比例する。したがって、AlAs/GaAsにおいて、最も大きくその効果が現れている。AlPGaP系では、(3)P用ガス源として、ter-tiarybutylphosphineを用い、また基板面を(NH_4)S_xで処理を行うことにより、AlPとGaPの良好な界面を得た。(4)AlP/GaPによる不規則超格子を作製し、AlP,GaP両者が間接遷移型半導体であるにも拘らず、同組成の半導体に比べて、9Kで110150倍明るい発光を観測した。さらに、SiGe系では、(5)Si_<0.76>Ge_<0.24>/Siによる不規則超格子で、10Kで数倍明るい発光を観測した。いずれの材料系においても、不規則の導入により、発光強度を強め得ることが分かった。これらの結果を報告、発表した学会誌、口頭発表論文、出版物を取りまとめて本研究成果報告書とする。SiGe系では、両者の格子定数差により大きなバンド差を得ることが出来ず、不規則の効果が、充分現れていない。今後、表面変成剤の導入等によりこの点を検討して行く予定である。さらに不規則超格子の発光デバイスへの利用をおこなって行く。我々は半導体材料の発光効率を向上させるため不規則超格子というまったく新しい半導体材料を提案した。これまでに、AlAs/GaAs不規則超格子をMBE法によって作製し、通常の規則超格子およびバルク混晶より77Kで2000倍、室温で20倍強い発光を得ている。本年度は不規則超格子構造を短波長光デバイス用の材料として注目されているAlP/GaP超格子に応用し、以下の結果が得られた。まず、超格子作製の基礎実験としてGaPおよびA1GaPの結晶成長を行った。Pの原料としてPH_3に比べて毒性が低く、熱分解温度の低いTBPを用いた。GaPの成長では、成長温度740°C、V/III比20において表面モホロジーが良好で、残留不純物濃度が7.4×10^<14>cm^<-3>の高純度な結晶が得られた。

AlGaPの成長ではAl組成が高くなるに従って表面にヒロックが高密度に形成され、表面モホロジーが悪くなる傾向が見られた。成長温度を上げることによって(740°C→770°C)、表面モホロジーがある程度改善されたが、完全鏡面のものが得られなかった。ここで、我々は(NH_4)_2S_X処理という独特な基板処理方法を試みた。この処理を行うことによって、750°C以下の低温においてAl組成全域にわたって完全鏡面の結晶が得られた。さらに、Al組成0.78膜厚1μmの成長層の二結晶X線回折の半値幅は(NH_4)_2S_X処理により130秒から30秒まで狭くなって、結晶性も大きく改善されたことが分かった。この成長温度はPH_3の場合に比べて100°C以上も低い。以上の結果を踏まえて、我々はさらにAlP/GaP系規則、不規則超格子の成長を行った。[(AlP)_<17>/(GaP)_<17>]_<70>の規則超格子のX線回折パターンでは超格子構造によるサテライトピークが5次まで観測され、良好な超格子構造が形成されていることが分かった。また、超格子の界面急竣性を評価するため、X線回折のシミュレーシュンを行い、超格子の界面急峻性が1分子層以下であることを確かめた。さらに、この方法を用いてAlP/GaPの不規則超格子を作製し、低温(9k)で規則超格子およびバルク混晶より数十倍強い発光が得られ、不規則超格子構造が間接遷移型半導体の発光効率を向上させるのに有効であることが確認された。AlAs/GaAs、AlP/GaP、SiGe/Siからなる3種類の不規則超格子を作製して、その発光機能を対応する規則超格子と比較検討した結果、(1)バンド不連続量および層厚に与えた不規則度の異なるAlGaAs/AlGaAs不規則超格子に対して、温度消光特性を詳細に検討した結果、バンド不連続量が大きくかつ層厚の不規則度の大きな不規則超格子では、もっとも大きな特性温度が得られ、大きな空間的局在効果が得られることがわかった。(1994年Electronic Materials Conference発表予定)。(2)平均層厚の異なるAlP/GaP不規則超格子を作製しその発光特性を調べた結果、規則超格子の発光強度が大きく減少する3ML以下の場合においても、強い発光を維持することを明らかにした。また、(1、2、3ML)からなる不規則超格子の発光波長は560nmであり、緑色発光デバイスの高輝度化への応用の可能性を示した。(1994年春期応物発表予定)(3)AlP/GaP超格子を活性層とするダイオードを作製し、室温連続動作の条件下において電流注入発光特性を調べた。この結果、規則超格子、AlGaP混晶層からの電流注入発光より強い発光が、不規則超格子活性層より得られた。(Appl.Phys.Lett.印刷中)(4)SiGe/Si不規則超格子を初めて作製しその発光特性について検討を行った結果、不規則性の導入による発光強度の増大効果が認められた。しかし、この系における発光機構は、伝導帯側のバンド不連続量がきわめて小さいため、不規則の導入による局在効果よりも不規則構造による励起子の閉じこめ効果によることを明らかにした。(Appl.Phys.Lett.印刷中)以上の結果より、大きなバンド不連続量を有する材料を用い、層厚に与える不規則度を大きくとることにより不規則超格子の発光性能を向上させることが可能であるという設計指針を得たことが、本年度の成果である。
近代都市空間の秩序化過程の研究-風俗警察の変遷を手がかりに

わが国の公共空間が秩序化される過程において、それを具体的に推進する担い手となったのは警察である。ところが、警察関係の資料は、内容の分析以前に、所在の確定や利用できる状況の把握といった点で未だ十分な環境にない。公刊されている警察関係の歴史資料群について、リストアップとデータベース化の作業が必須である。そこで、まず全国都道府県の発行(あるいは編纂)した警察史をできうる限り収集した。そこから、関連する資料を探し出し、その資料がどこに所蔵されているかなどの情報をNACSISなどのネットワークや商用データベースを利用しながら整理している。現在は、収集したデータをデータベース化するために作業を継続中である。いっぽう、それらの資料のうち、風俗警察(風俗統制の事実経緯)に関する記述を抜き出し、公共空間の秩序化(とりわけ明治の開化期と第二次世界大戦の終結後の秩序維持の時期)がどのようなプロセスを経て現在の秩序の基礎となったのかを分析しつつある。以上の二つの作業が今回の助成にかかわるものであるが、成果の公表までには至っていない。ひとつには、多くの研究者が利用可能な形態をめざしているので、できるだけ資料の完璧を期したいということがある。また、より多くの利用に供するべく、ネットワークなどの上にデータベースとして乗せたいという希望があるためである。ただし、ある程度のデータベースが完成した段階で、大学の発行する紀要などのメディアを通じて活字資料としても公開する予定である。
教員養成課程における旋律表現についての教授法開発

本研究の目的は、学生が主体的に旋律を表現できる力を養うための教授法を開発することである。楽譜と音楽表現との間には客観的な法則性があることの例証を通して、楽譜には書かれていない音楽表現を楽譜から読み取る方法を一般理論化した。また、音楽表現を楽譜上に視覚化していく方法を提案するとともに、理論をもとに、教員養成課程でよく用いられる楽曲を多く取り上げて、音楽表現の方法を例示した。最終年度には、まとめとして、一般の音楽愛好家を対象とした『究極の読譜術ーこころに響く演奏のためにー』を出版した。本研究の目的は、音楽経験の浅い小学校・幼稚園教員養成課程、保育士養成課程の学生が楽譜から音楽構造を読み取り、主体的に音楽表現に立ち向かうための教授法を開発することである。平成25年度は、楽曲の分析と旋律表現法の考案に主眼をおいた。音楽表現に関する先行文献を検討した結果、西洋において言葉を源泉とする抑揚は表現の前提条件のようになっているが、日本ではあまり意識されていないこと、実際の日本の音楽教育現場では、抑揚につながる「リズムのアクセント」と「拍子のアクセント」が混同されて用いられる傾向があることが明らかになった。次に、小学校・幼稚園教員養成課程、保育士養成課程におけるピアノ指導で定番のテキストとして用いられている『バイエル教則本』や『ブルグミュラー25番練習曲』の中から楽曲を選択して、フレージングに着目して分析を行い、表現方法を考案した。上述のように、西洋音楽はヨーロッパの言語構造と結びついて発展してきたため、それとは異なる日本語の歌詞を持つ歌の場合、器楽の表現方法をそのまま用いて演奏すると、矛盾する点が出現する。この問題を解決するために、小学校共通教材を1.拍子的なまとまりと旋律が一致している場合、2.伝統的な音楽の場合、3.拍子的なまとまりと旋律が一致しない場合の3つに分類し、それぞれの傾向を示している曲を選び、分析して、表現方法を考案した。さらに、保育現場でよく用いられている子どもの歌についても、同様の観点より分析を行い、表現方法を考案した。楽典や楽式論などの従来の音楽理論を援用するのみで「音楽的な表現とは何か」を十分に説明することは難しく、音楽表現については、これまで個人の音楽性の問題として考えられてきた感がある。本研究の目的は、音楽経験の浅い小学校・幼稚園教員養成課程、保育士養成課程の学生が楽譜から音楽の構造を読み取り、自らの力で深い音楽表現に到達するための教授法および教材を、現代における認知心理学の成果を背景に開発することである。西洋音楽における旋律表現は、1アクセント、2音のまとまり、3抑揚(あるいは「緊張と弛緩の交替」)という3つの側面から見ることができる。時間を区分することは「拍子」に内在する性質であり、五線記譜法は「拍子」や「拍子的まとまり」を視覚化し、その力を借りて、音の時間的な配置関係を客観化するシステムである。それゆえに「アクセント」の存在の可能性は捉えられやすく、音価を頼りに音同士の近接性を読み取っていくことによって「音のまとまり」を把握することもできる。しかしながら、「抑揚」を楽譜から直接的に読み取ることは難しい。本研究では、「拍子」「音のまとまり」「抑揚」を重ねあわせた「拍子の型」を設定することによって、音楽の表現を視覚化することを試みた。平成24年度は、小学校・幼稚園教員養成課程、保育士養成課程におけるピアノ指導で定番として用いられている楽曲を分析し、旋律の中心となる音や方向性、旋律のまとまり等の旋律構造を解明して、図示した。その上で、音楽表現の階層性に留意しつつ、考えられる表現法を列挙した。以上のような分析から導かれた表現法を用いて、音楽経験の浅い小学校・幼稚園教員養成課程や保育士養成課程の学生に指導を行った。学生が自分なりの表現で演奏した場合と指導した後の演奏を比較したところ、学生の表現に明らかな変化が見られた。音楽表現に関する先行文献を収集・検討し、各文献において明確に示されている点および記述が不十分と考えられる点を整理した。前年度に引き続き、教員養成課程のピアノ実技指導で用いられているソナチネやソナタ、ロマン派の性格的小品を取り上げて楽曲分析を行い、各々の楽曲について表現法を考案した。本年度は特に、ソナチネやソナタなど、多楽章で構成されている曲を多く取り上げて分析を行った。その後、各作曲家における旋律表現法の特徴を抽出するとともに、共通点を一般化し、多楽章形式の曲についても、楽曲全体を一貫して表現する方法を編み出した。これらの研究成果を学会発表およびレクチャーコンサートで発表し、そこで得られた意見や批判を参考にして、旋律表現法を再度検討した。そして、先行文献において明らかになっている点に本研究で得られた成果を加えて、総合的な音楽表現法を構築し、教員養成課程の学生をはじめ、一般の音楽愛好家を対象とした教本の原稿を作成した。次年度に出版を予定している。これらの研究成果を用いて、小学校教員養成課程、幼稚園教員養成課程、保育士養成課程の学生に指導を行い、この旋律表現法を用いた場合と用いない場合との結果について比較・検討を行っている。教授法の効果については、一定期間の継続した指導を前提とし、客観的に証明することが難しい性質のものである。今年度は、学生への指導を行いつつ、その効果を明確に示すための方法を考案し、データ収集のためのサンプル音源を作成した。次年度には、これらの音源を用いた調査を行い、論文にまとめる予定である。

本研究の目的は、音楽経験の浅い教員養成課程の学生が自らの力で楽譜から音楽構造を読み取り、主体的に旋律を表現できる力を養うための教授法を開発することである。まず、抑揚、リズムに関する先行文献の成果を整理した上で、必ずしもそれにうまく当てはまらない場合にも表現を分かりやすく示すことのできる「拍子の型」を用いてフレージングを考案し、表現曲線を使って指導する方法を導き出した。同時に、具体的に教員養成課程のピアノ指導や弾き歌いでよく用いられる楽曲を多く取り上げて、分析を行った。前年度に引き続き、本年度はソナタなどの多楽章形式の楽曲に加え、J.S.バッハの《インヴェンション》《平均律クラヴィーア曲集》など多声音楽も取り上げ、多楽章形式の曲と同様に、プレリュードとフーガの間の連関を明らかにして、表現方法を示すことができた。その方法を用いて教員養成課程の学生への指導を行い、その結果をフィードバックして教授法を吟味した。最終年度である平成27年度は、本研究の成果である教授法を用いて、小学校・幼稚園・保育士養成課程の学生に継続して指導した後、指導法の効果について確かめる実験を行った。指導の実際において、その効果は実感できるものの、一般に音楽表現についての客観的な評価は難しい。本研究では一対比較法を用いることにより、その可能性を確認することができた。また、本研究で得られた旋律表現法に関する知見を総合して体系化し、前年度にまとめた原稿を一般の音楽愛好家を対象とした分かりやすいものに再度書き直し、『究極の読譜術ーこころに響く演奏のためにー』として出版した。本研究の目的は、学生が主体的に旋律を表現できる力を養うための教授法を開発することである。楽譜と音楽表現との間には客観的な法則性があることの例証を通して、楽譜には書かれていない音楽表現を楽譜から読み取る方法を一般理論化した。また、音楽表現を楽譜上に視覚化していく方法を提案するとともに、理論をもとに、教員養成課程でよく用いられる楽曲を多く取り上げて、音楽表現の方法を例示した。最終年度には、まとめとして、一般の音楽愛好家を対象とした『究極の読譜術ーこころに響く演奏のためにー』を出版した。小学校教員養成課程、幼稚園教員養成課程、保育士養成課程の実技指導で用いられる頻度が高いジャンルの多くの楽曲について、分析を進め、旋律表現法を編み出している。また、各々の楽曲について、表現の型の特徴を抽出し、一般化することができた。先行文献によりすでに明らかになっている点に今回の研究成果を加えて、総合的な音楽表現法を構築した。今回の旋律表現法の研究成果を用いて、継続して学生への指導を行い、教授法の実際の効果を確かめている。学生がつまずきやすい点や、理解が困難であった点について、研究代表者と研究分担者が再度話し合って、検討を加え、その都度、音楽表現法の修正・追加を行っている。音楽学1.前年度に引き続き、教員養成課程のピアノ実技で用いられている楽曲について表現法を考案する。本年度は特に、旋律と和音伴奏で構成される種類の楽曲以外にも、バッハの《インヴェンション》《平均律クラヴィーア曲集》等を取り上げて分析を行う。多声音楽の表現法とともに、プレリュードとフーガのような構成の楽曲における表現法を研究する予定である。
神経・内分泌系以外の因子による硬骨魚色素胞運動制御システムの解析

3年間の成果は以下のようにまとめることができる。(1)ナイルテイラピア尾鰭の赤色素胞は365nmのUVA、ならびに400、600nmの波長光に対して色素顆粒の凝集で直接に反応すること、500nmには拡散で反応することがわかり、培養赤色素胞を用いて、百日咳菌毒素やコレラ菌毒素の効果、Ca^<2+> and Mg^<2+>-freeK^+ Solution中での反応の有無等を調べた結果、ナイルティラピア赤色素胞の光応答にはGiとGsが関与していることが示唆された。網膜の視細胞に発現しているのと同じ錐体赤、錐体緑のmRNAが皮膚に発現していることも確認された。(2)ネオンテトラの縦縞部皮膚に存在する光反射性色素胞、虹色素胞も、光に対して反応する(光照射によって反射波長が長波長側にシフト)。この光応答が光強度に依存すること、500nm付近の波長が最も有効であること、細胞内のcAMP濃度の減少により反射波長の長波長側へのシフトが起こること等が示唆された。目の網膜に加え(ポジティヴコントロール)、ネオンテトラ虹色素胞の存在する皮膚組織にもロドプシンmRNAが発現することが確かめられた。しかし、筋肉には発現は認められなかった(ネガティヴコントロール)。皮膚に発現するロドプシン様分子の全長をクローニングした。このロドプシン遺伝子にはイントロンがないことが判明した。皮膚で発現するロドプシン様分子の抗体を作製中で、今後、虹色素胞での発現を確かめる予定である。(3)エンドセリン(ET)の色素胞への直接効果を、培養色素胞を用いて調べた。ET-1、-2、-3とも黒色素胞では凝集を、白色素胞では拡散を誘起、ルリスズメダイ等の虹色素胞においては、反射光波長を長波長側に移動させることが明らかとなった。黒色素胞・虹色素胞ではGiと、白色素胞ではGsと共役し、cAMP濃度変化を誘起していることがわかった。ET受容体は色素細胞膜に存在し、いずれもB型に属することが、薬理学的解析、ET受容体B型に対する抗体を用いた免疫染色で示された。本年度の成果は以下のようにまとめることができる。(1)色素胞の存在するナイルティラピア尾鰭には錐体赤、錐体緑のmRNAが存在することは繰り返し確認されたが、400nmの波長光を吸収する視物質の発現は見出せなかった。引き続き、組織からのRNA抽出を試み、改良を加える。(2)ナイルティラピア尾鰭の赤色素胞は400、500、600nm以外に、365±10nmの紫外線Aにたいしても色素顆粒の凝集で反応することが新たにわかり、この赤色素胞には少なくとも4種類の視物質の存在が予想される。(3)ナイルティラピア尾鰭におけるGtタンパク質のmRNA発現をRT-PCRで調べたが、発現はないものと判断された。Gi、Gsの発現は認められた。魚類色素胞では光受容体(視物質)はGtと共役していない可能牲が高い。(4)エンドセリン(ET)は直接、色素胞に作用することが、培養色素胞を用いて証明された。

(5)ETは黒色素胞では色素顆粒凝集を、白色素胞では拡散を起こすが、ネオンテトラ虹色素胞に及ぼすET-1、-2、-3の効果を初めて調べたところ、いずれも虹色素胞からの反射光波長を長波長側に移動させることが明らかとなった。濃度-反応曲線はET-1、-2、-3でほぼ同じであり、その効果に差はないと判断された。(6)ET-1、-2、-3の色素胞内情報伝達機構について検討した。黒色素胞・虹色素胞ではET受容体はGiと共役し、アデニル酸シクラーゼ活性を抑制、細胞内cAMP濃度が減少していることが示唆された。白色素胞ではET受容体はGsと共役、cAMP濃度が増加していることがわかった。ET受容体はどの色素胞種においてもB型であることが、薬理学的な実験、ならびにET受容体B型に対する抗体を用いた免疫染色で示された。すなわち魚類色素胞に存在するET受容体B型はさらに2つのタイプに分けられることがわかった。B型は一搬にGqと共役するという報告が多く、Giとの共役の例も比較的少ないが、特にGsと共役するという報告はほとんどないので、さらなる解析が期待される。本年度の成果は以下のようにまとめることができる。(1)ナイルティラピア尾鰭の赤色素胞は400、500、600nm以外に、365±10nmの紫外線Aに対しても色素顆粒の凝集で反応することが新たにわかり、培養赤色素胞を材料に、UVAに対する反応を詳細に解析した。光強度が強いと色素胞は死んでしまうが、適当な強度では光強度に依存して反応し、6nW/mm^2という極めて低い強度で7分以内に完全に凝集した。この反応は可逆的であった。これらの結果からUVAを吸収する視物質の存在が示唆された。(2)UVA(365±10nm)が誘起する赤色素顆粒凝集における細胞内情報伝達を、酵素のブロッカーやアクティベーターを用いて解析した結果、細胞内サイクリックAMPの減少により起こることが示唆された。また、ナイルティラピア尾鰭におけるGtタンパク質のmRNA発現をRT-PCRで調べたが、やはり発現は認められず、魚類色素胞では光受容体(視物質)はGtと共役していない可能性が高いと推測される。(3)色素胞の存在するナイルティラピア尾鰭には500・600nm波長光を吸収する視物質mRNAが存在することは前年度までに確認されているが、400・365nmの波長光を吸収する視物質の発現は今年度も見出せなかった。引き続き、組織からのRNA抽出を試み、改良を加える。(4)ルリスズメダイおよびデバスズメダイの虹色素胞に及ぼすエンドセリン(ET)ET-1、-2、-3の効果を調べたところ、いずれも虹色素胞からの反射光波長を長波長側に移動させることが明らかとなった。濃度-反応曲線はET-1、-2、-3でほぼ同じであり、その効果に差はなかった。(5)ネオンテトラの視物質は未だクローニングされていない。本研究では、最終的には虹色素胞における光受容分子の発現を調べる目的で、まずゲノムから視物質の遺伝子をクローニングすることにした。プライマーを設計して実験中である。本年度に得られた成果は以下のとおりである。(1)ナイルティラピア赤色素胞において365nm、400nmおよび600nmの波長光で誘起される色素顆粒凝集ならびに500nm光で起こる拡散反応での細胞内情報伝達経路を探るために、培養赤色素胞を用いて、百日咳菌毒素やコレラ菌毒素の効果、Ca^<2+> and Mg^<2+>-freeK^+ Solution中での反応の有無等を調べた。その結果、ナイルティラピア赤色素胞の光応答にはGiとGsが関与していることが示唆された。
手指による汚染は歯科補綴物をDNA源とした個人識別にどれだけの影響をおよぼすか

1.歯科繁用材料からのDNA抽出手指を圧接させた歯科繁用材料(レジン、銀合金、パラジウム合金)の試料片(0.5×0.5cm、各20片、計60片)のうち、半数の30片より吸光度上10ng以上のDNAが得られた。しかしながら本研究において、試料の材質とDNA抽出量、ならびに手指の圧接力および圧接時間とDNA抽出量の間に相関関係は見出せなかった。2.抽出DNAのシークエンスおよびに分析上記において10ng以上得られたDNAは、シークエンスの結果、全例において手指の圧接者のDNAであることが確認され、Amelogenin遺伝子領域を対象とした性別判定も全例において明確に判別可能であった。しかしながら、10ngに満たない微量抽出DNAの場合には術者のDNAが検出される結果となった。また10ng以上得られたDNAを用いた場合には、D4S43 locusにおけるVNTRの変異、およびCSFlPO, TPOX, TH01 locusにおけるSTR多型の判定でも、問題なく型判定が可能であった。4.手指の混合による抽出DNAmtDNAシークエンス既知の女性手指をあらかじめ圧接した試料片を用い、これにmtDNAシークエンス既知の男性手指を圧接して、性別判定およびシークエンシングを行った。その結果、Amelogenin遺伝子領域を対象とした性別判定では男性と判定されたが、シークエンシングでは両者の塩基配列が見出された。さらにD4S4310cusにおけるVNTRの変異を検索したところ、ラダー状もしくは両者のバンドが検出され、分析は困難であった。5.収集したレジン補綴物からのDNA抽出収集は難航したが、得られた55例から0.5x0.5cmの試料片を作成し抽出を試みたところ、およそ40ngからの1.5μgDNAが抽出された。以上のことから、手指の接触は10ng以上のコンタミを及ぼす可能性が高く、その場合には、判定結果に重大な影響を及ぼすことが明確となった。そのためコンタミの疑いを持たれる場合にはシークエンシングによる確認が必須であると結論づけられた。歯科補綴治療における繁用材料としてのレジン、銀合金、パラジウム合金が、手指の接触のみによって十分DNA源と成り得るか否かについて、以下の方法により検討を行った。i.レジン、銀合金、パラジウム合金を用いて0.5×0.5cmの実験的試料片を作製する。ii.上記の試料片をDNAase、エタノールにて十分に処理・洗浄後、異なる圧接力にて指示指を圧接し、これを試料としてフェノール/クロロホルム法によるDNAの抽出を試みる。iii.吸光度上10ng以上のDNAが得られた試料に対して、Amelogenin遺伝子領域を対象とした性別判定を試みる。上記の検討から以下の結果が得られた。i.レジン、銀合金、パラジウム合金各20片の試料、計60例のうち、半数の30例において吸光度上10ng以上のDNAが得られた。ii.本研究においては、上記試料の材質とDNA抽出量、ならびに手指の圧接力および圧接時間とDNA抽出量の間に相関関係は見出せなかった。iii.得られたDNAは、シークエンスの結果、全例において手指の圧接者のDNAであることが確認され、Amelogenin遺伝子領域を対象とした性別判定も全例において明確に判別可能であった。

尚、次年度からの研究に使用する実際に口腔内に装着されていた歯科補綴物の収集に際して、各地域歯科医師会、歯科医院等への研究協力の依頼を行い、数地域より受諾の意向を受けた。前年度の研究より、手指の接触によっても、吸光度10ng以上のDNAが得られる場合があると判明し、さらにこの場合、シークエンス検査の結果、全例において手指の圧接者のDNAであることが確認された。またAmelogenin遺伝子領域を対象とした性別判定も全例におて明確に判別可能であったことから、手指の接触はDNA分析に重大な影響を及ぼしえることが明らかとなった。本年度は上記の結果を踏まえ、影響を受けるDNA分析手法を明確にするために、以下の研究を実施した。i.mtDNAシークエンス既知の女性手指をあらかじめ圧接した試料片を用い、これにmtDNAシークエンス既知の男性手指を圧接して、性別判定およびシークエンシングを行う。ii.D4S43 locusにおけるVNTRの変異を検索し、既知の結果と比較して、分析が正確に行われたか否かを判定する。上記により、以下の結果が得られた。i.性別判定では女性との判定しかできなかったものの、両者の塩基配列が見出された。ii.ラダー状もしくは両者のバンドが検出され、分析は困難であった。今年度は上記と平行し、実際に口腔内に装着されていた歯科補徹物の収集に努めたが、やはり困難な部分も多く、協力者のものに直接足を運びご理解頂くことが肝要と再認識した。これまでの研究により、手指の接触によっても、吸光度上10ng以上のDNAが得られる場合があり、さらにこの場合、全例において手指の圧接者のDNA塩基配列を確認できた。このことから、本年度は手指による汚染が影響を及ぼすDNA量およびDNA分析の種類をさらに明確にするため、以下の研究を実施し、下記の結果を得た。i.mtDNAシークエンス既知の女性手指をあらかじめ圧接した試料片(レジン、銀合金、パラジウム合金)のうち、抽出DNA量が10ngに満たない資料を用い、これにmtDNAシークエンス既知の男性手指を圧接して、バンドによる性別判定とシークエンシングによる検査結果の比較を行った。その結果、バンドによる判定ではいずれも男性を示し、シークエンシングでも男性の塩基配列が検出された。ii.D4s43 locusにおけるVNTRの変異を検索し、既知の結果と比較して、分析が正確に行われたか否かを判定したところ、10ng以上のDNAが得られた試料では問題なく型判定が可能であった。iv.上記と平行し、本年度も実際に口腔内に装着されていた歯科補綴物の収集に務め、これまで得られた資料から、DNA抽出を行ったところ、抽出量にばらつきは認められたものの、およそ40ngから1.5μgのDNAが抽出された。以上のことから、手指の接触は10ng以上のコンタミを及ぼす可能性が高く、その場合には、判定結果に重大な影響を及ぼすことが明確となった。そのためコンタミの疑いを持たれる場合には特にシークエンシングによる確認が必須であると結論づけられた。