hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
上皮細胞間ジャンクションの再編成におけるDLG1の機能解析

DLG1は、上皮細胞の極性形成、維持に関わるPDZ蛋白質である。マウスDlg1遺伝子の欠損は、各種器官形成で上皮の収斂伸長を阻害する。本研究の目的は、収斂伸長の駆動力となる細胞間ジャンクション再編成におけるDLG1機能の解明である。当初は、胎仔マウスコルチ器のライブイメージング解析を行う予定だったが、2017年に米国のグループにより、同手法によるコルチ器発生動態が報告された。この結果を受け、独自のライブイメージング法確立は保留し、固定試料を用いた解析へと方針を変換した。マウス収斂伸長系では、無脊椎動物系で示された収斂伸長メカニズムをどの程度共有しているのか、検証されていない点が多い。今後ライブイメージングで多くの形態学的知見が得られたとしても、その解釈やDLG1機能の解明のためにはこの検証が不可欠と考えたためである。無脊椎動物の収斂伸長系では、非筋型ミオシンII(NMII)は退縮中のジャンクションに集積して退縮を担う。マウスコルチ器の収斂伸長にもNMIIは必要だが、ミオシン重鎖3種類の機能分担、作用時の組織内分布等は不明である。そこで、伸長時のコルチ器でNMIIA,BおよびCの局在変化を解析し、これらの蛋白質の、細胞種、細胞分化段階特異的な発現パターンを明らかにした。NMII活性化および活性調節に関わるとされるリン酸化ミオシンとPTENについても解析を試みたが、現時点ではこれらの分子の免疫染色条件の確立には至っていない。次に、ショウジョウバエ上皮収斂伸長の新規ジャンクション形成過程で、E-cadherinの細胞膜への表出に必要なBaz/Par3に注目し、抗Par3抗体によるマウスコルチ器染色条件を確立した。解析の結果、コルチ器組織分化でPar3の組織内分布が分化段階特異的に変化することが初めて明らかになり、その結果を2018年3月の日本解剖学会で発表した上述の通り、本研究では、胎仔マウスコルチ器の細胞間ジャンクション再編成におけるDLG1機能を解析する手段として、ライブイメージング解析手法を確立し、細胞間ジャンクション形態の動態を直接的・経時的に解析することを計画していた。しかし2017年に発表されたコルチ器ライブイメージングが発表を受けてこの計画を保留させているため、本研究当初の計画と比較すれば実施状況は遅れていると判断せざるを得ない。一方で、その代替として、細胞間ジャンクション退縮の重要分子としてのNMII、新規細胞間ジャンクション形成の重要分子としてのE-cadherinの機能調節に着目した解析に着手し、特にPAR3の組織内分布についての解析方法を考案、確立し、これにより興味深い新規の結果を得ることができた点は大きな進捗であったと自己評価している。したがって全体的な評価としては「やや遅れている」とした。平成30年度、NMIIの活性調節に関連する各種蛋白質の組織内分布の可視化を目指したが、良好な結果を得ることができなかった。そこでリン酸化ミオシン、ROCK、PTENについて、さらに染色条件を検討して条件の確立を目指す。一方、平成30年度に検出方法を確立したPAR3については、聴覚上皮分化段階のジャンクションにおける分布がダイナミックに変動することが示された。PAR3は各種培養細胞でE-cadherinの細胞膜表出に寄与すると報告されショウジョウバエ収斂伸長で重要な役割を果たすが、コルチ器での機能や動態は不明である。今後、PAR3の機能に注目してコルチ器の新規ジャンクション形成の調節機構を検証する。以上のように、マウスコルチ器収斂伸長におけるジャンクションの退縮と新生の調節メカニズムを、それぞれNMIIとE-cadherinの調節機構に着目して検証し、ショウジョウバエ上皮との共通点、相違点を同定し整理する。この情報をもとに、DLG1分子の欠損がどのステップに影響するのかを明らかにする。これまでの解析結果からは、DLG1は新規ジャンクションの形成過程に寄与する可能性が示唆されているので、これについてさらに検証を行う。また期間中に得られた結果を論文および学会にて発表する。DLG1は、上皮細胞の極性形成に関わるPZDタンパク質であり、聴覚上皮の収斂伸長に関与する。聴覚上皮発生においては、収斂伸長運動と併行して、偽重層上皮が、有毛細胞と支持細胞からなる重層上皮となり、両細胞の頂部がモザイク状に配置する。収斂伸長におけるDLG1の機能を正確に評価するため、本研究では正常な聴覚上皮の発生過程解明を目的としている。本年度の研究実施内容は以下のとおりである。1胎仔聴覚上皮ホールマウント標本の蛍光染色顕微鏡写真の画像解析プログラムの開発:聴覚上皮の発生によって生じてくる各種細胞の相対的な位置関係を解析するためには、全細胞の座標を決定する必要があるが、手作業では効率が悪い。そこで各発生段階の聴覚上皮のF-actinを蛍光標識phalloidinで染色し、その蛍光画像をもとに個々の細胞を各領域とするボロノイ図を作成し、各細胞(母点)の平面内座標軸を求めるプログラムを作成した。このプログラムにより、聴覚上皮を構成する全細胞の位置座標を容易に解析に用いることができるようになった。2聴覚上皮ライブイメージングの準備:聴覚上皮では、細胞分化と組織の収斂伸長が同時に進行するため、各細胞の形態と挙動を追跡するためにはライブイメージングが最適である。現在、試料作製方法、蛍光染色方法、観察方法を検討中である。

生細胞の細胞輪郭の可視化のため使用を予定していたスルホローダミンの使用は現在までに良好な結果が得られていないこと、聴覚上皮内では細胞断面が細く、一様な蛍光染色法では追跡が難しいことから、個々の細胞を多重蛍光で染め分けるTgマウスの導入を検討中である。1胎仔聴覚上皮ホールマウント標本の蛍光染色顕微鏡写真の画像解析プログラムの開発:各発生段階の聴覚上皮を構成する有毛細胞、支持細胞の、聴覚上皮組織平面内の分布を追跡するために、phalloidin染色シグナルをもとに個々の細胞を各領域とするボロノイ図を作成し、各細胞(母点)の平面内座標軸を計算するプログラムを作成した。このプログラムを用いて、現在胎生期各段階の聴覚上皮内の各細胞の位置関係を求め、細胞分化状況との関係を検証中である。これについては順調に進捗している。2聴覚上皮ライブイメージングの準備:聴覚上皮の収斂伸長時の各細胞の挙動を追跡するためのライブイメージングを行うため、試料作製方法、蛍光染色方法、観察方法についての検証を行っている。生細胞の細胞輪郭の可視化のため使用を予定していたスルホローダミンの使用は現在までに良好な結果が得られていないこと、聴覚上皮内では細胞断面が細く、一様な蛍光染色法では追跡が難しいことが判明し、現在次善策を検討中であることから、当初の実施予定計画より遅れている。3DLG1欠損マウス表現型の解析についての変更点:当初、リン酸化DLG1に対する抗体作成およびDLG1欠損マウスの細胞間ジャンクション再編成におけるDLG1の機能解析について、本年度の実施を予定していたが、これらは現在保留中である。それに代わり、先行して実施した正常発生の解析から、有毛細胞分化および収斂伸長を解析する上では、聴覚上皮組織が、偽重層上皮から重層上皮へと変遷する過程を考慮する必要があることが判明したので、これらを解析する方法を現在検討中である。DLG1欠損マウスではコルチ器の伸長不全が認められる。本研究の目的は、マウスコルチ器聴覚上皮の組織伸長におけるDLG1の作用機序を解明することである。未分化な前感覚上皮は偽重層上皮をなすのに対し、成熟コルチ器は二層の重層上皮をなす。またらせん状のコルチ器の伸長過程は、収斂伸長と呼ばれる組織変形による。組織構造の変化と収斂伸長はどのような関係にあるのか。またDLG1はそのうちどの過程に関わるのか。その解明には、正常なコルチ器発生過程についての情報が欠かせないが、発生初期の聴覚上皮細胞の分化と組織構築過程の形態学的な変化は明らかになっていなかった。今年度は固定組織を用いて組織発生過程における形態計測を行い、正常マウスとDLG1欠損マウスを比較した。その結果、聴覚上皮の外側領域においては、最終分裂後の細胞分化に伴って、一部の細胞核が基底膜付近を離れ組織内を浮上して外有毛細胞としての形態的特徴を獲得することから、この細胞核の移動が、上層が外有毛細胞、下層が支持細胞というコルチ器の基本的な重層構造の形成に直結することが示された。さらに、分化直後の外有毛細胞には組織平面内での伸展像が見られ、運動性が高いことが示唆された。分化直後の外有毛細胞は、らせんの辺縁部に多く見られ、徐々にらせんの内側方向にも分布が広がることから、外有毛細胞が内側に向かって組織内を移動する可能性が示唆された。
微小すべり機構の解明とそのモデル化に関する研究

すべり案内における微小すべり挙動の解明を行うための実験を行った.圧電素子により10数mumの直線運動を発生し,小型すべり案内を微小駆動したときの作用力とスライダの変位量を測定した.微小力測定には,従来微小ころがり機構の解明実験に用いた物を,一部改造して用いた.試験片にはアルミとシリコンを用いた.アルミは機械加工で製作し,数10mmの寸法をもつ,三次元SEMによる表面観察では表面に塑性流動の痕跡が見られた.表面粗さは数mumであり,材料内部の加工変質層等の評価は残念ながらできていない.シリコンの試験片は,ガイドも単結晶シリコンで製作した.面方位(100)の単結晶シリコンに対して異方性エッチングを施したもので,幅200mum,長さ3mm,深さ約100mumのV溝が,2条(間隔1mm)ある.ウェハー表面から54.7°の角度を持ったV溝面((111)面)それぞれの表面性状は評価が難しいものの,SEM観察の範囲では良好であった.ただし,溝の真直度については,エッチングマスクを電子ビーム描画装置で作成する際の精度がそのまま影響してしまい,十分ではなかった.今後引続き精度向上のための実験を続ける予定である.これら特殊な試験片の製作に時間を要してしまったため,微小すべり実験を行った結果はまだ十分でない.従って,系統的な分析評価は行えていないものの,アルミの試験片等については非線形な特性が観察されている.今後,系統的な実験を行うとともにシリコンのすべり特性を明らかにする予定である.すべり案内における微小すべり挙動の解明を行うための実験を行った.圧電素子により10数mumの直線運動を発生し,小型すべり案内を微小駆動したときの作用力とスライダの変位量を測定した.微小力測定には,従来微小ころがり機構の解明実験に用いた物を,一部改造して用いた.試験片にはアルミとシリコンを用いた.アルミは機械加工で製作し,数10mmの寸法をもつ,三次元SEMによる表面観察では表面に塑性流動の痕跡が見られた.表面粗さは数mumであり,材料内部の加工変質層等の評価は残念ながらできていない.シリコンの試験片は,ガイドも単結晶シリコンで製作した.面方位(100)の単結晶シリコンに対して異方性エッチングを施したもので,幅200mum,長さ3mm,深さ約100mumのV溝が,2条(間隔1mm)ある.ウェハー表面から54.7°の角度を持ったV溝面((111)面)それぞれの表面性状は評価が難しいものの,SEM観察の範囲では良好であった.ただし,溝の真直度については,エッチングマスクを電子ビーム描画装置で作成する際の精度がそのまま影響してしまい,十分ではなかった.今後引続き精度向上のための実験を続ける予定である.これら特殊な試験片の製作に時間を要してしまったため,微小すべり実験を行った結果はまだ十分でない.従って,系統的な分析評価は行えていないものの,アルミの試験片等については非線形な特性が観察されている.今後,系統的な実験を行うとともにシリコンのすべり特性を明らかにする予定である.
精神疾患の病態進行を抑制する食品因子の探索とその作用機序解明

精神疾患の発症には遺伝要因と環境要因が複雑に関与することから発症予防は極めて困難であり、早期介入・進展予防が不可欠である。にもかかわらず、精神疾患の病態を顕著に示すバイオマーカーは未だ発見されていないのが現状である。その理由として、精神疾患は脳の病態と考えられているが、被験者の脳組織を採取することは不可能なためである。患者の末梢血由来リンパ芽球様細胞株を利用しプロテオミクス解析を行った結果、健常者に比してグリセルアルデヒド-3-リン酸脱水素酵素(GAPDH)の発現量が増加傾向を示すことを見いだした。また、患者由来ゲノムのコピー数変異の解析結果より、酸化ストレス応答に関わる遺伝子領域の欠失及び重複が同定されている。遺伝子領域の欠失・重複は、その機能喪失をもたらす。GAPDHは解糖系の主要酵素の一つである一方で、酸化ストレスなどに由来するカルボニル化合物を代謝する。過剰なカルボニル化合物が存在するとGAPDHは修飾を受け、解糖系酵素としての活性を失い、神経細胞において核へ移行しアポトーシスの制御を担うことをこれまでに明らかとした。つまり、GAPDHがアポトーシス制御を担うためにはカルボニルストレスが深く関与する。本年度では、末梢血由来リンパ芽球様細胞株を用いて、GAPDHのタンパク質発現量およびその酵素活性と、種々ストレスや解糖系の中間体として生成するカルボニル化合物であるメチルグリオキサールについてその蓄積量や修飾率を測定し、関連解析を行った。実験設備の整備に時間がかかり、予定していた研究の一部ができなかったため。末梢血由来リンパ芽球様細胞株の検体数を統計解析ができるまで拡大し、GAPDHのタンパク質発現量およびその酵素活性、酸化ストレスに由来するカルボニル化合物の蓄積量、それらの修飾率について測定を行い、指標と成り得るか検討する。統合失調症患者と健常者での比較を行う。所属機関には設置されていない高額機器・設備については、他機関の共同利用施設を活用し、順次進めていく。精神疾患の発症には遺伝要因と環境要因が複雑に関与することから発症予防は極めて困難であり、早期介入・進展予防が不可欠となる。本研究では、独自に開発した精神疾患病態進展に関与するマーカーを指標として、食品成分中より病態悪化を防御する因子を探索し、更にその因子の作用機序を明らかとすることを目的とした。精神疾患は脳の病態と考えられているが、被験者の脳組織を採取することは不可能である。患者の末梢血由来リンパ芽球様細胞株において、大規模なプロテオミクス解析の結果、健常者に比してグリセルアルデヒド-3-リン酸脱水素酵素(GAPDH)の発現量が増加傾向を示すことを見いだした。一方で、統合失調症や自閉スペクトラム症患者由来ゲノムのコピー数変異の解析結果より、酸化ストレス応答に関わる遺伝子領域の欠失及び重複が同定された。過剰なカルボニル化合物が存在するとGAPDHは修飾を受け、酵素としての活性を失い、神経細胞において核へ移行しアポトーシスの制御を担うことをこれまでに明らかとした。本年度では、GAPDHのカルボニル化合物による修飾の形式を明らかとすることを試みた。二次元電気泳動法や免疫化学的手法を用いてその修飾形式を解析している。さらに、疾病との関連を解析中である。研究代表者の異動に伴い、研究室運営や研究備品の設置に時間がかかり、予定していた研究の一部ができなかったため。研究代表者の異動に伴い研究を遂行するために必要でありかつ所属機関には設置されていない高額機器・設備について他機関の共同利用施設を活用し、順次進めていく。

末梢血由来リンパ芽球様細胞株の検体数を統計解析ができるまで拡大し、GAPDHのタンパク質発現量およびその酵素活性、酸化ストレスに由来するカルボニル化合物の蓄積量、それらの修飾率について測定を行い、指標と成り得るか検討する。統合失調症患者と健常者での比較を行う。所属機関には設置されていない高額機器・設備については、他機関の共同利用施設を活用し、順次進めていく。研究代表者の異動に伴い、研究環境を整えるのに時間がかかり、予定していた研究の一部ができなかったため。次年度使用研究費の多くは、種々の生化学試薬、分子生物学的試薬、抗体、ELISA測定に使用するプラスチック類器具(96穴プレートを含む)等の消耗品費が占める。研究環境を整えるのに時間がかかり、予定していた研究の一部ができなかったため。
コンピュータによるチョーサーの『善女列伝』諸刊本の計量的比較

チョーサー(Geoffrey Chaucer)の『善女列伝』(The Legend of Good Women)諸刊本のテクストデータ入力を行い、その共通点・相違点について包括的に整理するという研究計画に基づき、本研究課題を実践した。整理のためにパーソナル・コンピュータ(以下パソコンと略す)を利用し、下記のように研究を進めた。それぞれのテクストが容易に比較できるようにパソコンでテクスト処理をした。つまり、各テクストの顕著な特徴をパソコンによって包括的に把握することを可能にするために、まずBenson版テクストを基準にした各行が対応しているテクストを作成した。その際、用いた手順は実績報告書(冊子)の序文(英文)に述べたとおりである。各テクストを行単位で出力し、単語が共通するところと違うところが一目で把握できるようなリストを作成した。前研究((1)「パーソナル・コンピュータによる『カンタベリー物語』諸刊本の計量的比較」,(2)「『トロイルスとクリセイデ』諸刊本のコンピュータによる計量的比較」,(3)「コンピュータによるチョーサーの夢物語詩諸刊本の計量的比較」)のように、研究成果は学会機関誌等に発表する予定である。(1)Benson版(The Riverside Chaucer (Boston : Houghton Mifflin,1987)),(2)Robinson版(The Works of Geoffrey Chaucer (Boston : Houghton Mifflin,1957)),(3)Cowen and Kane版(The Legend of Good Women (Michigan : Colleagues Press Inc,1995))のテクストデータを比較分析するために、各編集テクストの入力が終了した。つまり、各テクストの顕著な特徴をパソコンによって十分に把握することを可能にするために、まず各行が対応しているテクストを作成し、前研究(コンピュータによるチョーサーの夢物語詩諸刊本の計量的比較)で開発済みのテクスト比較プログラムによって一覧表を作成するところまで漕ぎ着けた。各テクストを行単位で出力し、単語が共通するところと違うところが一目で把握できるような最終的な一覧表は、平成14年度に作成する予定である。
移植クロマフィン細胞のドーパミン作動性神経細胞への分化メカニズム

一側黒質のドーパミン(DA)細胞を破壊して作製したパーキンソン病モデルラットの尾状核に、カテコラミン産生細胞(DA細胞、ノルアドレナリン細胞、クロマフィン細胞)を移植し、運動障害の改善、移植細胞の生着およびこれらに対するガングリオシドの作用を明らかにした。1.DA細胞を移植すると、90%以上の動物で運動障害が回復した。移植部には多数のチロシン水酸化酵素(TH)陽性細胞が生着し、宿主細胞とシナプス連絡を形成した。microdialysis法で調べると、DAはほぼ正常レベルに、代謝産物(DOPAC,HVA)は数10%レベルに回復した。2.ノルアドレナリン細胞の移植では、約40%の動物で運動障害が回復した。少数のTH陽性細胞が移植Trackの周辺部だけに生着し、これらはドーパミンβ水酸化酵素陰性であった。DAは正常の約50%レベルに、DOPAC、HVAも数10%レベルに回復した。運動障害の回復は、DA細胞の破壊23週間後に移植を行うと最もよく(40%の動物が回復)、破壊1015週間後の移植ではよくなかった(約1020%の動物が回復)。したがって黒質DA細胞の破壊23週間後に、尾状核内に何らかの栄養因子が出現している可能性があり、現在その抽出を急いでいる。3.クロマフィン細胞の移植では、030%の動物で運動障害が回復した。神経成長因子(NGF)、インターロイキン-6、ガングリオシドの局所および全身投与によっても障害の回復は促進されなかった。したがって移植細胞をとりまく環境条件(前もって局所に破壊巣をつくり、アストロ膠細胞の活性化や内在性栄養因子の増量を計るなど)を検討する必要があり、現在研究は継続中である。4.ガングリオシドは移植DA細胞の成長を促進することが明らかとなり、中枢性栄養因子の有力候補物質である。モデルパーキンソン病ラットの〓状核に,胎仔黒質ドーパミンを細胞移植すると,運動障害は100%改善される.一方新生仔副腎髄質細胞の移植では,運動障害の改善率は低い(030%).本年度は髄質細胞移植後の運動障害改善率を高めるため,種々の条件を検討した.1.移植クロマフィン細胞サスペンジョンの条件:(1)日令の異なる(胎仔,新生仔,成熟)ラットの副腎を用いたが,得られる収量,移植後の生存等より新生仔(03日)が適当であった.(2)出来るだけ短時間内に副腎を剔出し氷冷する. (3)1回の移植に多数の新生仔(約100匹)を用意し,細胞密度の高い(10^6個/ l)サスペンジョンを調整する.(4)クロマフィン細胞の生存にはコルチコステロンが必要であるが,コルチコステロンは一方でクロマフィン細胞の神経細胞への分化を抑制する.したがって,移植細胞の生存率を高めるためには,クロマフィン細胞サスペンジョン中にコルチコステロンがある程度存在する必要がある.2.移植したクロマフィン細胞が生着・成育すると, (1)大細胞体,(2)瘤状構造をもつ多数の突起,(3)成長円錐, (4)入出力シナプス(05シナプス/細胞)をもち, (5)in vivo diolusis法により回収した灌流液中には,ドーパミンは正常の約50%, DOPAC, HVAは約15%レベルに回復していた.これはクロマフィン細胞が神経細胞に分化したこと,また少くとも一部はドーパミン作動性であることを意味する.

3.培養実験において,ガングリオシド(tGS, 200〓g/ml)はクロマフィン細胞の神経細胞への分化を促進しない.しかし,膜のCa-電流の増大を起こす(Voltage Clamp法).以上,移植クロマフィン細胞は,一定条件下で神経細胞に分化し,少くとも10カ月にわたって運動障害を改善することが明らかとなった.現在, 1.一定期間培養後に移植する, 2.NGFをはじめとする栄養因子と同時に移植する等により,クロマフィン細胞のより高い生存と分化を可能とする条件を検討中である.一側黒質のドーパミン(DA)細胞を破壊して作製したパーキンソン病モデルラットの尾状核に、カテコラミン産生細胞(DA細胞、ノルアドレナリン細胞、クロマフィン細胞)を移植し、運動障害の改善、移植細胞の生着およびこれらに対するガングリオシドの作用を明らかにした。1.DA細胞を移植すると、90%以上の動物で運動障害が回復した。移植部には多数のチロシン水酸化酵素(TH)陽性細胞が生着し、宿主細胞とシナプス連絡を形成した。microdialysis法で調べると、DAはほぼ正常レべルに、代謝産物(DOPAC、HVA)は数10%レべルに回復した。2.ノルアドレナリン細胞の移植では、約40%の動物で運動障害が回復した。少数のTH陽性細胞が移植Trackの周辺部だけに生着し、これらはドーパミンβ水酸化酵素陰性であった。DAは正常の約50%レべルに、DOPAC、HVAも数10%レべルに回復した。運動障害の回復は、DA細胞の破壊23週間後に移植を行うと最もよく(40%の動物が回復)、破壊1015週間後の移植ではよくなかった(約1020%の動物が回復)。したがって黒質DA細胞の破壊23週間後に、尾状核内に何らかの栄養因子が出現している可能性があり、現在その抽出を急いでいる。3.クロマフィン細胞の移植では、030%の動物で運動障害が回復した。神経成長因子(NGF)、インターロイキン-6、ガングリオシドの局所および全身投与によっても障害の回復は促進されなかった。したがって移植細胞をとりまく環境条件(前もって局所に破壊巣をつくり、アストロ膠細胞の活性化や内在性栄養因子の増量を計るなど)を検討する必要があり、現在研究は継続中である。4.ガングリオシドは移植DA細胞の成長を促進することが明らかとなり、中枢性栄養因子の有力候補物質である。
セラミックスを含有した高温耐摩耗性二層膜の複合めっき法による創製

研究は以下の2つの論文に纏めることができた。〔1〕亜鉛電析に際しアルミナ微粒子が亜鉛マトリックス内に取り込まれるメカニズムの解明、そして〔2〕ニッケル-リン合金電析メカニズムの解明、である。これらの論文は次の様に要約できる。〔1〕硫酸亜鉛浴からの亜鉛めっきに於けるアルミナの複合共析に際し、溶液のpHが複合電析に及ぼす影響のついて調べた論文では、(1)亜鉛イオンはアルミナ上に平衡吸着し、その吸着量は溶液pHにともない増加し飽和吸着に至る。(2)水酸化亜鉛の析出による溶液のpH緩衝作用はアルミナの存在により促進される。このとき析出した水酸化亜鉛の一部はアルミナ上にも吸着する。(3)めっき膜内へのアルミナ共析量は、溶液pHとともに増加し、水酸化亜鉛の析出が始まるpH付近で極大値に至る。(4)亜鉛電極及びアルミナ上に吸着した水酸化亜鉛の一部は、金属亜鉛にまで電解還元されアルミナの複合共析を促進する。(5)吸着した水酸化亜鉛の一部は共析酸化物として複合めっき膜内に取り込まれる。〔2〕ニッケル-リン合金膜の形成に際し、電流密度、亜リン酸濃度、溶液のpH及び溶液の温度が、めっき膜ひずみと膜内リン含有量及びその結晶構造に及ぼす影響について調べた論文では、(1)膜内リン含有量が12at%25at%の範囲内でめっき膜の残留応力は小さい。この領域でのめっき膜構造は、リン含有量の低下にともないアモルファス相からアモルファスと微細結晶が混在した相へと変化する。これら微細結晶はめっき面に垂直な<111>から成る{111}面に配向した相で、リン含有量の減少とともに次第に成長する。(2)膜内リン含有量が11at%以下では、めっき膜の残留応力がリン含有量の減少にともない急激に大きくなり、膜の降伏強度を越え亀裂発生に至る。これと同時に{111}面に配向した微細結晶の減少と新たに{220},{200}面に配向した結晶の混在が生じ、これらの存在割合はリン含有量の減少とともに次第に増加する。
水滴のエントレインメントを伴う非定常噴流の挙動

ペルトン水車の相似則において、模型と実機との間に、従来から考えられてきた寸法効果だけでは説明しきれないいずれかが存在していることが最近明らかにされつつある。その原因の一つに、ノズルからの噴流の複雑な挙動が考えられる。従来の設計では、噴流径は一定で、一様な速度分布が仮定されることがほとんどであった。本研究では、まず軸対称流れを仮定して、ペルトン水車ノズルからの気中水噴流の非定常流れを数値計算により解いた。その結果、ノズル内での境界層の影響により低速となった外周部の速度が、噴流となった後もあまり容易には主流速度まで加速されず、その傾向はニードル開度が小さい場合ほど顕著であること、噴流中心部にはニードルの影響による低速域が存在しており、噴流外周部よりも速度が遅いこと、さらにその低速域はニードル開度が小さい場合ほど大きく広がっていることが明かになった。また、噴流内において最も速度の大きくなる領域も、ニードル開度によって大きく影響され、バケットが噴流を受けた時のバケット内流れの様相がニードル開度によって大きく異なり、バケットの受ける力も複雑に変化することが予想される。ただし本研究では噴流のみを対象としているため、バケット内流れの計算は行っていない。続いて、噴流に対して水滴が混入した場合の計算を試みた。これは、実際の水車においては、バケットで反射した水の飛沫が大量に存在しており、その一部が噴流に取り込まれる現象が観察されているためである。水滴を混入させた結果、噴流内の流速分布がなだらかになり、最大流速が低下する傾向がみられた。なお、実験では水滴混入による噴流径の変化について観察、および接触針式噴流径計測装置による測定のみを行ったが、計測精度に問題があり、定量的結果を得るには至らなかった。
細胞外環境による神経組織構築のコントロール

私は、移動神経細胞の細胞外シグナルへの反応性が、わずか一転写因子Ptflaの発現によって決定的に変更されるということを示してきた。そこで、Ptflaの下流で発現を誘導される遺伝子が、「神経細胞が細胞外環境に対する応答性」を決めているのであろうと考えて、Ptflaノックアウトマウスで発現が減少する遺伝子、あるいはPtflaの強制発現によって発現が上昇する遺伝子を、cDNAマイクロアレイ解析によって探索してきた。その結果、数十種類の細胞外分泌分子、受容体分子、さらにそれらに関連した細胞内情報伝達分子をコードする遺伝子群を得た。現在、これらの分子が具体的にどのようにして、神経細胞の移動様式に関与しているのかについて、その発現解析や、子宮内エレクトロポレーション法を用いた機能解析によって調べているところである。また、スライス培養系で神経細胞移動を再現し、そこに各種リン酸化酵素の阻害剤を添加する実験によって、神経細胞移動へ関与するリン酸化酵素を多数同定した(JBC2010)。これらのリン酸化酵素がいかにして細胞内シグナルを受けて神経細胞移動へと寄与しているのか、現在調べているところである。私は、移動神経細胞の細胞外シグナルへの反応性が、わずか一転写因子Ptf1aの発現によって決定的に変更されるということを示してきた。そこで、Ptf1aの下流で発現を誘導される遺伝子が、「神経細胞が細胞外環境に対する応答性」を決めているのであろうと考えて、Ptf1aノックアウトマウスで発現が減少する遺伝子、あるいはPtf1aの強制発現によって発現が上昇する遺伝子を、cDNAマイクロアレイ解析によって探索してきた。また、このPtf1a遺伝子、およびそのカウンターパートであるMaht1遺伝子が、聴覚系の重要な中枢である蝸牛神経核の神経細胞サブタイプ(抑制性および興奮性)の決定因子であるということを報告した(Development in press)。
溶媒抽出試薬担持型機能性シリカゲル分離材の分離能向上機能の解明

シリカゲル表面にアルキル鎖を表面修飾し、そこに溶媒抽出で用いられる抽出試薬を担持した新規分離材を合成した。この分離材を用いて遷移金属イオンの分離を行うと溶媒抽出法と比較して選択性が向上する。この原因がシリカゲルの細孔によるものと考え、細孔径の異なるケイ酸塩を用いて分離材を合成し、選択性の検討を行った。その結果、細孔径と選択性の関係は見られないことがわかった。一方、応用研究としてシリカゲル上に負2価6座配位子であるH2Clbbpenを担持した分離材を合成し、GaとInの吸着実験を行った。その結果、溶媒抽出と同様の吸着機構で水相からGaとInを吸着することを明らかにした。シリカゲル表面にアルキル鎖を表面修飾し、これに溶媒抽出法で用いられている抽出試薬を吸着担持した機能性シリカゲル分離材の金属イオンへの分離能は、同じ抽出試薬を用いた溶媒抽出法と比較して優れていることが報告した。同様の分離材として表面処理を行わずにシリカゲルやガラスビーズに直接吸着担持したものが報告されているが、表面処理を行った分離材は表面処理をしない分離材と比較して以下のような特徴を得ている。●金属イオンの捕集能力は同レベルである。●金属イオンの分離能力が優れている。●吸着担持した抽出試薬の剥離が無く、耐久性と再現性が優れている。本研究では、ケイ酸塩表面をアルキル鎖で表面修飾した機能性ケイ酸塩分離材が、溶媒抽出法と比較して金属イオンの選択性が向上する理由を、シリカゲルの細孔効果であると推定し、この選択性発現機構を明らかにすることを目的として検討を行った。本年度は、ベースとなるケイ酸塩化合物として、シリカゲルと比較して細孔径の小さなメソポーラスケイ酸塩であるSBA-15を選択し、これに表面修飾を施し、テノイルトリフルオロアセトン(TTA)を担持させた機能性ケイ酸塩分離材を合成した。この分離材を用いて遷移金属イオンの吸着実験を行い、シリカゲルを用いた吸着実験と比較した。その結果、錯体の生成反応は溶媒抽出やシリカゲルを用いた分離材と同様で、金属イオンと抽出試薬の組成比が1:2の無電荷の錯体を生成することがわかった。この錯体が表面修飾したアルキル鎖へ吸着することで、金属イオンを水溶液中から捕集することがわかった。また、金属イオンの選択性はシリカゲルとほぼ同様であった。シリカゲル表面にアルキル鎖を表面修飾し、抽出試薬を吸着担持した機能性シリカゲル分離材の金属イオンへの分離能は、溶媒抽出法と比較して優れていることを報告した。溶媒抽出用試薬を同様の分離材として表面処理を行わずにシリカゲルやガラスビーズに直接吸着担持したものが報告されているが、表面処理を行った分離材は表面処理をしない分離材と比較して以下のような特徴を得ている。本研究では、これらの特徴の中の選択性発現機構解明に関する詳細な検討を行うことを目的とする。申請者は、金属イオンの選択性が向上する理由を、シリカゲルの細孔効果であると推定し、この選択性発現機構を明らかにすることを目的として検討を行った。以下に申請の際に掲げた本年度検討予定項目とその成果を示す。1.分離材の合成と分離能の確認細孔を有するメソポーラスケイ酸塩および、細孔の無いガラスビーズにそれぞれ表面をオクタデシル基で修飾し、抽出試薬を吸着担持し、分離材の合成を行った。2.金属イオンの捕集能と分離能の確認遷移金属イオンの吸着実験を行い、吸着能および選択性を検討した結果、シリカゲルの場合とは異なり、溶媒抽出法と比較して顕著な選択性の向上は見られなかった。シリカゲル表面にアルキル鎖を表面修飾し、これに溶媒抽出法で用いられる抽出試薬を吸着担持した機能性シリカゲル分離材の金属イオンへの分離能は、同じ抽出試薬を用いた溶媒抽出法と比較して優れていることが報告した。同様の分離材として表面処理を行わずにシリカゲルやガラスビーズに直接吸着担持したものが報告されているが、本研究の新規分離材は以下のような特徴を有している。本研究では、ケイ酸塩表面をアルキル鎖で表面修飾した機能性

ケイ酸塩分離材が、溶媒抽出法と比較して金属イオンの選択性が向上する理由を、シリカゲルの細孔効果であると推定し、この選択性発現機構を明らかにすることを目的として検討を行った。本年度は以下の項目について実験を行った。(1)金属イオンの捕集能と分離能の確認本項目ではシリカゲルにオクタデシル基を導入し、そこへテノイルトリフルオロアセトンを吸着担持させた分離材を合成した。これを用いてアルカリ土類金属イオンの吸着担持実験を行った。その結果、合成した分離材では吸着能力が低く、選択性の評価は困難であった。これは吸着能が低いため加水分解との競争反応となった事が原因である。(2)吸着担持抽出試薬の評価本項目は分離能向上効果と細孔径の関係が明白ではないと考えられるために行った実験項目である。ここでは抽出試薬として負2価6座配位子であるH_2bbpenを吸着させた分離材を合成し、GaとInの吸着実験を行ない、溶媒抽出実験結果と比較した。その結果、吸着化学種、吸着機構および選択性は溶媒抽出とほぼ同等であることがわかった。一方、吸着能は低く、配位子の見かけ上の濃度が低いことが原因と考えられる。吸着能向上のため、吸着担持される配位子量の増加を検討する必要がある。
統語演算における数の素性の役割

数や人称の区別の背後にある言語の演算の単位(素性)が、プラスとマイナスの値(例えば[+単数]と[ー単数])を持っていることを確立し、主語と動詞の一致などで働いているメカニズムが、[+単数、ー単数]のように両方の値を持っている状態から少なくとも一つを削除することで成り立っているというあたらしい理論を提唱した。また、このような結果を得るためには、形態演算に関わる厳密な理論分析が欠かせないことも示し、この分野における今後の研究モデルとなることが期待される。ゲルマン語とロマンス語全般につき、MP(数詞と度量衡の単位となる語から成る句)と述語形容詞の語順についての研究を論文にまとめた。イタリア語の方言においては若干問題の残るデータがあるが、形容詞の要求する数の一致とMP自体が持つ数の素性との関係で可能な語順が決定されるという提案は、一致の理論を検証するあらたな現象の発見として今後評価されるであろう。2011年中に国際学術誌Linguistic Inquiryに掲載されることが決定している。また、これと関連し、MPをともなう日本語の形容詞の意味解釈について、英語のような言語では観察されない意味特徴が存在することを学会(2ページ目参照)で発表し、議事録に掲載される論文の他、それをさらに拡張したものもまとめた。後者の投稿先は現在未定である。MPをともなう場合、英語などでは、どの次元に関する度合いであるかを示すだけの役割しか形容詞が持たないのに対し、日本語では、「高さ20メートルある」のような場合、MPなしの形容詞が示す、一定の基準を超えているという意味が共存する。この事実の発見は、MPをともなう形容詞についての形式意味論における従来の扱いに変更を迫るものであり、議事録論文を拡張した論文では、この新事実の意味分析を統語分析と折り合いをつける形で定式化した。人称については、大学院のセミナーで一通りの問題整理を行い、今後の研究の指針となるポイントを把握することができた。そのうち、アフリカのフラニ語の人称マーカーの形態については、人称と数の相互作用がうかがえる重要なデータとして分析できることが判明した。平成23年度中に論文にまとめることを計画している。昨年度手をつけたフラニ語の人称と数の相互作用について、他の素性との組合せから値が予測可能である素性を形態演算において削除/省略できるという説を提唱し、学会でのポスター発表(以下3ページ目参照)を行った。論文としてもまとめ、国際学術誌に投稿した。現在、審査中である。また、大学院のセミナーを軸としておこなった名詞修飾の形容詞の用法の問題整理の過程で、国籍や材質を示す修飾要素が、英語と異なって日本語では形容詞ではなく名詞の形のままで用いられるにもかかわらず、構造上は英語の形容詞などと同様の統語構造に出現することを発見した。さらに、日本語では国名や物質名そのものが名詞として修飾要素になるため、それが出自や材質であることを明示する役割が名詞修飾を可能にする機能範疇に求められることをはじめて立証することにも成功した。これは、小論としてまとめ、国際学術誌Linguistic Inquiryに投稿、受理された。校正も終え、2012年中に掲載されることが決定している。この他、人称と数がかかわる一致のメカニズムのあらたな理論についてのアイデアも得ることができた。これは、フラニ語の研究の結果として、人称の素性はすべてプラスとマイナスの二項対立として表示されるという結論が得られたことにも立脚しているが、より積極的に支持する根拠が発見できそうな領域として、数の素性に立ち戻っての検討を今後予定している。英語において同じ-sの接辞が名詞では複数を示し、動詞では(三人称の)単数を示すという対応関係が、単なる偶然ではなく、一致のメカニズムが可能にしているオプションの一つであるということが、新しい理論のもとでは自然に説明できるからである。観察自体はチョムスキーのLSLTでなされていたが、これまでまともに取り上げられることがなかった。新理論のポテンシャルを十分に示しているといえよう。日本語における可算・非可算の区別については、部分構文の語順の違いに見える意味解釈上の違いに着目し、分類詞がなくても複数の意味が独立のものとして得られることから、その前提となる可算名詞も同様にその存在が認められるべきことを立証した。「一部のリンゴ」が必ず複数のリンゴについてその一部を指すのに対し「リンゴの一部」といったときは全体が単複両方の場合を許す、というのが観察の中心である。また、句構造形成の演算操作を任意の単一の語彙項目に繰り返し適用することで自然数列に対応可能な集合列を作り出すことができる、というチョムスキーの提案がある。それをやや修正し、1 = {LI}、2 = {LI, {LI}}、3 = {LI, {LI, {LI}}}のようにすることで、この統語構造を音韻化すると自然数の表記法に近づけることができるというアイデアは、本プロジェクト以前に発表したものであるが、今年度は、それを発展させた。

この統語構造に前後関係を与え、省略表現の分析の場合と同じような音韻演算における構成素削除を適用することで、「1、2、3、4」というものを数えるときの数詞の列から「4」という数詞のみを切り出してくることが同様に可能になるという結果を得た。これにより、子供が数詞を習得するとき、「3」まではひとつひとつ時間がかかるのに対し、「3」まで達すると、数えるという行為の意味や「3」以降の数詞の意味も、段階を踏まず理解できるようになるという認知心理学でよく知られている事実が簡単に説明できるようになる。以上の成果はいずれも、7月、ジュネーブで行われた国際言語学者会議において発表した。「二百」などと比べて「百」というように「一」の意味が意図されていても「一」をつかわないことが「百」などのような数の単位に見られることはよく知られていたが、計量単位語が割合を示すために使われる場合(「週に三回の会議」)にも同様の現象が見られることに着目し、数の素性による分析を試みた。この現象は形態的な交替(「週」対「一週間」)を伴うこともあるので、数詞が使われる場合とそうでない場合では異なった素性が関与していることを直接的に示していると言える。この成果は学会での招待講演で発表し、いずれ議事録として出版される予定である。また、統語演算における一致のメカニズムに関する課題は、一致が単純な削除操作であるとすれば、Harbour 2011が別々に扱っているカイオワ語とヘーメス語の名詞に見られる類似した現象を統一的に分析できる、という成果を得た。これは、逆数、とでもいうべき珍しい現象で、名詞の本来持っている数の(素性の)値と逆の意味が意図されているときに余分な接尾辞があらわれるというものだが、Harbourの分析では、ヘーメス語については、そのような性格付けが分析上できていなかった。あらたに提案した一致のメカニズムのもとでは、ヘーメス語についても逆数の本質を捉えることが可能になる。この成果は、別の学会での招待講演で発表し、議事録として出版される予定である。この他、昨年度国際学術誌Linguistic Inquiryに投稿していたフラニ語についての論文の改訂を行い、受理された。また、初年度に行っていた「高さ20メートル」のような表現で見られる日本語の意味特性についての研究は、昨年度国際学術誌Journal of East Asian Linguisticsに投稿していたが、今年度、形容詞と名詞での統語構造の違いについての議論を付け加えた形での改訂を行った末、受理された。本年度は、当初、束縛条件Aの再帰化現象について人称の素性のレベルであらたな突破口を見つけることを目標としていたが、これは、目的語との一致が動詞に表示されるバスク語で、再帰目的語が常に三人称扱いとなっていることが判明し、それ以上の展開がないようだという結論に達した。英語のselfと同じ働きをしている名詞が再帰目的語の主部の役割をにない、先行詞が三人称でない場合でも再帰目的語自体は三人称として意味計算がなされていることを示しているのである。一致現象一般ということでは、マヤ語族のカクチケル語などで他動詞主語が焦点化などで移動するときに使われる動詞の特殊形態が示す人称がらみの奇妙な制約についての分析をおこなった。
樹木個体情報を基礎にした森林管理手法の体系化

近年、LiDARと呼ばれる航空機レーザプロファイラ技術の普及に伴い、森林管理手法が革新的に変わろうとしている。なぜなら、LiDARデータを解析することにより、高齢林であれば1本1本の立木の樹高や樹冠面積を計測することが可能であるからである。従来は林分を単位として、胸高直径を基盤的情報として森林管理が行われてきた。本研究では、樹木個体を単位として、樹高を基盤的情報として森林を管理する手法を提案した。また、従来の方法と組み合わせることによって森林管理手法の体系化を試みた。LiDARデータや衛星リモートセンシングデータから個々の樹木の属性情報を取得する方法についても新たな改良を加えた。人工林における単木的管理手法の構築に関する研究では、兵庫県多可郡多可町加美区清水地区のスギ・ヒノキ林に設定した実証実験区を用いて引き続き調査研究を実施した。前年度の研究では林冠ポリゴンと胸高直径との間に明瞭な関係が認められなかったため、今年度は樹高についても、毎木調査を10月3031日、11月1213日に実施し、樹高を基準にした単木的管理手法について研究した。さらには、3月26日には樹幹解析用に1本伐倒し円板を持ち帰った。このデータは、次年度の成長解析に用いる。天然林における単木的管理手法の構築に関する研究では、高解像度衛星画像を用いて、京都三山で見られるコナラ、シイ、ソヨゴ、アベマキ、カシ、クスノキ、モミジ、サクラ、マツ、スギ、ヒノキの11樹種の単木抽出と判読を試みた。春季撮影のGeoEye-1画像及び夏季撮影のWorldView-2画像を用いて最尤法分類による分類を行ったところ、モミジの分類精度が前者で80%、後者で85%、シイの分類精度が前者で63%、後者で86%と比較的高い確率で判別できた。また,GeoEye-1画像で林相区分を行った上で樹種判別を行ったところ,いずれの樹種においても精度の向上が見られた。ナラ枯れ被害木の管理手法の構築に関する研究では、ヘリから撮影した写真を基に、GISソフト(Arc View)とGoogleEarthを用いてナラ枯れ木を把握する手法を確立し、京都市市街地周辺の20052013年のナラ枯れ本数を集計した。このデータを基に、ナラ枯れが最初に発生しやすい場所の条件を解析した結果、低標高に分布する外来樹種などの衰弱木が被害の起点になることを解明した。また、舞鶴市の被害データも加えて、気象がナラ枯れに与える影響を解析した結果、厳冬期の高温、春期の雨量増大、梅雨期の最低気温の上昇がナラ枯れを助長することを解明した。人工林における単木的管理手法の構築に関する研究では、兵庫県多可郡多可町加美区清水地区にある約100年生のスギ・ヒノキ林に実証実験区を設定した。2012年9月26日に低高度から撮影した空中写真を基にオルソ化した画像を入手し、10月2425日に毎木調査をした。オルソフォトからGISを用いて単木ごとに林冠ポリゴンを作成し、現地での毎木調査結果を属性情報として入力して、立木データベースを完成させた。予備解析として、林冠ポリゴンと胸高直径あるいは胸高断面積との関係について解析したところ、それぞれの大きさについては明瞭な相関は認められなかったものの、それぞれの大きさの順位については相関が認められた。天然林における単木的管理手法の構築に関する研究では、2011年4月撮影のGeoEye1の画像を利用し、8つの広葉樹の反射特性を把握し、樹種判別・単木抽出手法の検討を行った。その結果、あらかじめ画像を針葉樹林・落葉広葉樹林・常緑広葉樹林に分類した上で、樹種分類を行うことで樹種判別の精度の向上がみられた。しかし単木抽出は十分な精度で行えなかったため、手法の検討が今後必要となる。ナラ枯れ被害木の管理手法の構築に関する研究では、ヘリから撮影した写真とGoogleEarthを併用してナラ枯れ木の位置を正確に把握する手法を確立した。この手法を用いて、京都市市街地周辺の20052012年のナラ枯れ本数を把握した。また、枯死木の位置データとGISの空間解析機能を用いて、ナラ枯れ発生初期林の地形を解析した。その結果、低標高に分布する外来樹種などの衰弱木が被害の起点になることが明らかになった。そこで、神戸市において、被害の起点になる樹木の抽出を行った。

従来は林分を単位として、胸高直径を基盤的情報として森林管理が行われてきた。森林簿も林分を基本単位にしており、森林GISも林分ごとにポリゴンと呼ばれる区画を作成している。しかし、林分を基本単位とする考え方は、人工林経営における皆伐を前提にしたものであり、今日の間伐を主体とする長伐期施業や天然林の管理、さらには、近年被害が広がっているナラ枯れの防除には、情報が粗すぎて有効に機能していない。本研究では、個々の樹木情報を森林管理の基礎にし、リモートセンシング画像等も活用することによって、レーザ測量時代における人工林の管理体系と異齢混交林の管理体系を、実践的な観点から提案した。また、LiDARデータや衛星リモートセンシングデータから得られる個々の樹木の情報を使って、次の研究を行い、一定の成果を得た。高解像度オルソフォトから得られる樹冠情報の活用、樹木個体計測を目的としたFusion/LDVによるLiDARデータ解析、航空機LiDARを用いた樹冠傾斜角による単木抽出の試み、航空機レーザ計測データを用いたValley-following法による単木抽出手法の開発、高分解能衛星画像を用いた広葉樹の単木的抽出、京都市市街地周辺におけるブナ科樹木萎凋病の拡大要因と発生要因。現在の技術水準では、LiDARデータや衛星リモートセンシングデータを森林管理に活用できるケースは限られているが、個々の樹木情報を基礎単位とする森林管理体系を提示することによって、現状の問題点や解決すべき課題等を明確にすることができた。森林計画学人工林における単木的管理手法の構築に関する研究では、兵庫県多可郡多可町加美区清水地区のスギ・ヒノキ林に設定した実証実験区の全立木についてデータベースを作成しているが、今年度の調査研究により樹高のデータを追加することができた。林冠ポリゴン、樹高、局所的な本数密度などと胸高直径との関係について、解析中である。天然林における単木的管理手法の構築に関する研究では、2時期のリモートセンシングデータを用いた教師木反復追加法を考案し、その応用可能性について検討している。これは、高解像度衛星画像の教師木による単木抽出を行い、得られた結果を現場で検証し、樹種が確定できた樹木をさらに教師木としていくことで、分類精度の向上を図っていくものである。現段階でモミジやシイは高い精度で分類できているが、その他の樹種についてはより精度を向上させていく必要があるといえる。ナラ枯れ被害木の管理手法の構築に関する研究では、ナラ枯れ被害木を初期段階で発見することが重要である。高解像度衛星写真を用いてナラ枯れ木を抽出する手法は開発できていないが,ヘリから撮影した写真を用いた抽出が可能となった。また,被害の起点になりやすい地形条件や,被害が発生しやすい気象条件の解明は,被害の早期発見に貢献できる研究成果となった。さらに,粘着紙やカシナガトラップを用いたカシノナガキクイムシのモニタリングなど,被害を早期に発見する手法も開発した。人工林における単木的管理手法の構築に関する研究では、当初の予定通り、実証実験区のオルソフォトならびにDSM(数値表層モデル)を入手し、林冠ポリゴンを作成して、立木データベースを完成させることができた。予備的な解析の結果、林冠ポリゴン大きさの順位と胸高直径あるいは胸高断面積の大きさの順位との間に相関が認められたことから、この関係を単木的森林管理に応用できる可能性が示唆された。
標的mRNAを特異的に切断するアンチセンス分子の合成と機能

これまでに申請者は、リン酸ジエステル結合のかわりにカルバメート結合でヌクレオシド間を結合したダイマーアナログ等をはじめ、数種類の新しい核酸類縁体を合成してきた。今年度は、これらに加えてヌクレオシドのコンホメーションを固定化した新規なヌクレオシド類縁体の合成を行いこれに成功した。これら新規なヌクレオシド類縁体の構造に関しては、^1H-NMRの詳細な解析、各種分子軌道計算の結果、さらにX線結晶構造解析等より、C3′-endo構造をとっていることを確認している。この結果から、これらコンホメーション固定型ヌクレオシド類縁体は標的mRNAに対して高い親和性を有することが大いに期待された。実際に、これらヌクレオシド類縁体を導入したオリゴヌグレオチドを種々作製し、その標的mRNAに対する親和性を検討したところ、これらが予想通り非常に優れた二重鎮形成能を有していることを明らかにすることができた。すなわち、このもののRNAに対する親和性はこれまでに類を見ない程優れており、さらにDNAとRNAとを認識する能力を兼ね備えているという極めて興味深い結果が得られた。また、その二重鎮形成時の構造に関してはCDスペクトルの解析から、安定性に優れたA型構造をとっていることを強く示唆する結果を得ている。一方、RNA鎖の切断を行う分子として、各種イミダゾール類縁体を設計し、これらの合成についても幅広く検討を行った。今後、これらRNA切断分子をオリゴヌクレオチドへ導入しそのRNA切断活性について評価していく予定である。これまでに我々は数種類の新しい核酸類縁体を合成してきた。それらはリン酸ジエステル結合のかわりにカルバメート結合でヌクレオシド間を結合したダイマーアナログである。本年度は、これらに加えてヌクレオシドのコンホメーションを固定化した新規なヌクレオシド類縁体の合成を行いこれに成功した。このものの構造に関しては、NMRの詳細な解析、分子軌道計算の結果、さらにX線結晶構造解析より、C3 ́-endo構造をとっていることを確認している。この結果から、これらコンホメーション固定型ヌクレオシド類縁体は標的mRNAに対して高い親和性を有することが大いに期待できた。実際に、これらヌクレオシド類縁体を導入したオリゴヌクレオチドを種々作製し、その標的mRNAに対する親和性を検討したところ、これらが予想通り非常に優れた二重鎖形成能を有していることが明らかとなった。このもののRNAに対する親和性はこれまでに類を見ない程優れており、さらにDNAとRNAとを認識する能力を兼ね備えているという興味深い知見を得ている。また、その二重鎖形成時の構造に関してはCDスペクトルを測定し解析を行っている。一方、mRNAを切断するためのビスイミダゾール型化合物等の合成についても現在検討を進めており、今後、カルバメート結合を有するヌクレオシドダイマーアナログおよび今回新しく合成を行ったコンホメーション固定型ヌクレオシド類縁体へと導入していく予定である。
可視画像と熱画像の同時入力・統合処理システムの試作

本研究は、可視画像と熱画像の同時入力・統合処理システムの試作とこの装置で取得した位置合わせされた2種類の画像の統合処理による移動熱源物体の抽出・追跡手法の開発に分かれる。1.可視・熱画像同時入力装置の試作通常のCCDカメラと赤外線熱画像装置を用い、両カメラでぼぼ同一視野を捉える可視画像と熱画像をワークステーションに取り込む画像入力システムの設計と試作を行なった。また、画像データをコンピュータに取り込むための画像入力ソフトウェアを開発した。2.可視画像と熱画像の統合処理による移動物体抽出手法の開発本研究で開発した画像入力装置を用いて得られる位置合わせされた可視画像と熱画像の時系列画像から、動的輪郭モデルを用いてシーン中の移動熱源物体(人物)を抽出・追跡するための基本手法を開発した。動的輪郭モデルは、物体の輪郭を変形可能な閉曲線としてモデル化し、モデル自体の傾向(Einternal)と画像特徴から受ける拘束(Eintensity、Ethermal)によって定義されるエネルギー関数(Etotal)の最小状態として形状が決まる。ここで、Einternalは、形の連続性等の一般的な制約条件を表す。開発したアルゴリズムのグラフィックスワークステーション上での検証を行うとともに、汎用DSPボードを用いた動画像処理実験システムに実装し、室内歩行者の抽出・追跡を5フレーム/秒で実行できることを示した。
表面分子吸着に応じてパッシブ制御可能なプラズモニックナノモーターの創出

本研究では、ナノ構造表面の屈折率変化にプラズモン共鳴特性が鋭敏に応答することに着目し、表面分子吸着に応じたナノモーターのパッシブ制御を世界に先駆けて実現する。そこで、分子との相互作用に伴うプラズモン共鳴変化により面内光圧が高感度に応答する金属ナノ構造を研究する。具体的には、面内光圧の外部応答の理論解析によるナノ構造の設計・作製、表面分子吸着に伴う単一ナノ構造の光圧応答の定量計測・解析、その結果をもとにデザインしたナノモーターの分子吸着に応じた運動方向・速度の解析を実行し、パッシブ制御ナノモーターを実証する。