hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
クラウドソーシングのためのヒューマンセントリックメカニズム設計理論の構築

クラウドソーシングは,計算機と人間の知を組み合わせることで問題解決を図るヒューマンコンピュテーションを実現するプラットフォームである.クラウドソーシングでは,ワーカの多様性を考慮したメカニズム設計を行うことが,望ましい結果を得るために重要である.本研究では,人間の実行可能性を重視することで,メカニズム設計理論をヒューマンセントリックな観点で再構築を行った.具体的には,(1)ワーカのコミュニケーションの問題,(2)ワーカの能力推定の問題,(3)ワーカらのチーム編成の問題を主に研究を行い,社会心理学,機械学習,マルチエージェントシステムの技術を融合し,様々なメカニズムやアルゴリズムを開発した.本研究の目的は,インターネット上で不特定多数の人々に作業を委託するクラウドソーシングを効果的に行うためのメカニズム設計技術を確立することである.今年度は,クラウドソーシングにおいてリクエスタ(仕事依頼者)がワーカ(仕事請負者)らに対して,天気予報など確率的に生じる事象集合(選択肢集合)に対して予測を真実申告させるための柔軟な報酬の設定方法の提案を行った.従来手法では,実際に生じた事象(正解)に対する予測の正しさによってエージェントの報酬が決定されていたが,不正解に対する予測に応じてリクエスタは異なる報酬を与えたい場合が存在することが考えられる.例えば,天気予報の例で,晴れが正解の場合,曇りという予測は雨という予測よりも正解に近いと考えると予想される.そこで,既存手法を一般化し,リクエスタが選択肢間の関連性や類似性を考慮して,正解だけでなく,準正解に対しても報酬を与えることが可能な報酬設定方法を提案した.本研究成果は,国内マルチエージェントシステム関連会議である合同エージェントワークショップ&シンポジウム(JAWS2015)にて最優秀論文賞を受賞した.初年度の目標であった,個人で実施するタスクの一形式であるマイクロタスクを対象にしたメカニズムの提案を行うことができ,国際会議発表だけでなく,国内マルチエージェントシステム関連会議である合同エージェントワークショップ&シンポジウム(JAWS2015)にて最優秀論文賞を受賞することができた.さらに,次年度以降の研究を進める上で重要な要素技術の一つである,研究分担者らと社会心理学の知見を活かしたインセンティブ設計に関する検討を進めることができた.本研究は,インターネット上で不特定多数の人々に作業を委託するクラウドソーシングを効果的に行うためのメカニズム設計技術を確立することを目標にしている.クラウドソーシングは様々な分野で活用されているが,仕事の割当てや報酬の設定には理論的裏付けのないアドホックな方法が適用されている.メカニズム設計理論は社会的に望ましい資源配分に有用であるが,従来,理論的な解析を可能にするため,参加者に関して,クラウドソーシングの状況では不適切ないくつかの前提をおいていた.本研究では,これらの前提を再検証し,人間の実行可能性を重視することでメカニズム設計理論をヒューマンセントリックな観点で再構築することを目的とする.本年度は,公平性に着目した研究,投票に関する研究を実施し,研究成果を挙げることができた.まず公平性に関しては大きく2つの研究を実施した.一つ目は各ワーカの能力推定を公平に行うために,協力ゲームにおけるシャプレイ値を適用した手法の検討を行った.本研究成果は人工知能学会全国大会での発表,集合知に関する国際会議のCollective Intelligence (CI-2016)にてポスタ発表を行った.二つ目は,ワーカに対して計算リソースを公平に分割するための手法として,計算機科学における古典的な問題の一つであるケーキ分割問題として定式化し,戦略的操作不可能なメカニズムと架空名義操作不可能なメカニズムの提案を行った.この研究成果は国際論文誌に採択された.投票に関する研究をについては,マルチエージェントシステム関連の国際会議のInternational Conference on Princiles and Practice of Multi-AgentSystems (PRIMA-2016)に採録され,発表を行った.クラウドソーシングを対象にヒューマンセントリックなメカニズムデザイン理論の構築を目標とし,今年度は特に「公平性」に着目して研究を実施した.今年度,国際論文誌採択,国際会議でのポスタ採録などを研究成果として挙げることができ,おおむね順調にし進展していると考える.本研究はインターネット上で不特定多数の人々に作業を委託するクラウドソーシングを効果的に行うためのメカニズム設計技術を確立することを目標とする.クラウドソーシングは様々な分野で活用されているが,仕事の割当てや報酬の設定には理論的裏付けのないアドホックな方法が適用されている.そこで,本研究では,人間の実行可能性を重視することでメカニズム設計理論をヒューマンセントリックな観点で再構築する.クラウドソーシングは,計算機と人間の知を組み合わせることで問題解決を図るヒューマンコンピュテーションを実現するプラットフォームである.クラウドソーシングでは,ワーカの多様性を考慮したメカニズム設計を行うことが,望ましい結果を得るために重要である.本研究では,人間の実行可能性を重視することで,メカニズム設計理論をヒューマンセントリックな観点で再構築を行った.具体的には,(1)ワーカのコミュニケーションの問題,(2)ワーカの能力推定の問題,(3)ワーカらのチーム編成の問題を主に研究を行い,社会心理学,機械学習,マルチエージェントシステムの技術を融合し,様々なメカニズムやアルゴリズムを開発した.個人で実施するマイクロタスクだけでなく,オープンソースソフトウェア開発など,複数のワーカがチームとして作業を遂行するより複雑な作業形態でのメカニズムデザインとワークフローの最適化を行う.複数のワーカが存在するチーム作業では,個々のワーカが異なる目的を持つため,個人作業と比較して,参加者間の相互作用の影響が大きくなる.また,個人レベルでの参加者内部の歪みがチームとしての歪みへの拡がる.従って,参加者内部の歪み,参加者間の相互作用を主として,人間行動モデルの分析を行うと共に,そのモデルに基づいたメカニズム設計と作業分割を含めたワークフローの最適化を行う.

今後は更に人間の要素を考慮するために,社会心理学における知見を活かしてクラウドソーシングに関する研究を行うともに,実際のサービスを利用して設計メカニズムの有用性及び妥当性の検証を行っていきたい.また,本研究で得られた人間の行動モデルを,クラウドソーシング以外の他のサービスの基盤理論として展開できるかどうかに関する可能性についても検討を行っていきたい.29年度が最終年度であるため、記入しない。人工知能29年度が最終年度であるため、記入しない。
拡張型蛋白質合成系を含む細胞システムの構築

本課題では、拡張型蛋白質合成系(蛋白質へ非天然アミノ酸を導入する系)を含む細胞システムを構築すること、および、拡張型蛋白質合成系を含む人工細胞システムを構築することを目的とする。本年度は、以下について研究を行った。1)細胞内で非天然アミノ酸を含む蛋白質を合成するシステムの開発:細胞内で非天然アミノ酸を含む蛋白質の合成を行うため、アミノアシルtRNA(ここでは、非天然アミノ酸を担持したtRNA)の細胞内導入法を検討した。リポフェクション、マイクロインジェクション、およびエレクトロポレーション法でアミノアシルtRNAは細胞内に導入できるものの、細胞内での蛋白質合成には極めて低い効率でしか使われないことが分かってきた。この理由は、(1)アミノアシルtRNAの分解が速いため(導入操作中に、または、導入操作でダメージを受けた細胞が活発な蛋白質合成を再開するまでに、分解してしまうため)か、(2)細胞内の翻訳システムにフリーのアミノアシルtRNAが入り込むのが難しいためだと考えている。現在、(1)に対しては、アミノアシルtRNAの化学的保護および蛋白質による保護、(2)に対しては、アミノアシルtRNAと翻訳因子eEF1Aの複合体を細胞内導入すること、などの対策を行っているところである。2)人工細胞内で非天然アミノ酸を含む蛋白質を合成するシステムの開発:人工モデル細胞(リポソーム)中に無細胞蛋白質合成系を内包して、人工細胞内で蛋白質合成を行うようなシステムが報告されている。このシステムに、4塩基コドンを持つmRNAと非天然アミノ酸を担持したアミノアシルtRNAを加え、4塩基コドンで指定した部位に非天然アミノ酸を含む蛋白質の合成が可能であることを示した。このシステムで膜蛋白質ロドプシンに蛍光性非天然アミノ酸を導入することに成功し、これが膜に局在することも分かってきた。蛋白質合成系は、生命機能を再構成するうえで不可欠な要素である。本課題では、拡張型蛋白質合成系を含む細胞システムを構築すること、および、拡張型蛋白質合成系を含む人工細胞システムを構築することを目的とした。人工的なtRNAや非天然アミノ酸を加えた拡張型蛋白質合成系を含む細胞システム、および、拡張型蛋白質合成系を含む人工細胞システムの構築に向けて、本年度は以下に取り組んだ。(1)細胞内で非天然アミノ酸を蛋白質に導入するためのアミノアシルtRNAの作製アミノアシルtRNAとはアミノ酸を担持したtRNAのことで、ここでは非天然アミノ酸を化学的方法により担持させた。非天然アミノ酸を担持させるためのtRNAは、間違って天然アミノ酸を運ぶことなく、非天然アミノ酸のみをアンバーコドン特異的に高効率で運ぶ性質をもつ。これらのtRNAに、(1)汎用的なレーザーで励起可能なBODIPY系蛍光アミノ酸、最近市販され始めた青色レーザーで励起可能なアクリドン系蛍光アミノ酸、(2)光で分解を引き起こすことができる非天然アミノ酸、などを結合させたものを調製した。(2)アミノアシルtRNAを細胞内に導入するための最適な方法の選択アミノアシルtRNAを汎用法で細胞内導入しても非天然アミノ酸の蛋白質への導入効率は極めて低いことが分かってきた。この主な原因は、導入操作中や、操作で受けたダメージから回復し活発な蛋白質合成が再開されるまでに、アミノアシルtRNAが分解してしまうことである。そこで,アミノアシルtRNAの分解保護のために翻訳因子EF-Tuを用いる方法を考案した。すなわち、(1)EF-TuによるアミノアシルtRNAの保護と、リポフェクション法あるいはエレクトロポレーション法、マイクロインジェクション法の併用、及び、(2)TatペプチドとEF-Tuの融合蛋白質(TatEFTu)をキャリアとした導入法、の検討をした。
駿河湾に出現する深海底棲性魚類の初期生活史に関する研究

深海底棲性魚類の個体発育を明らかにするために,駿河湾西側の陸棚斜面(水深200-1,000 m)において,海底上1-10 mの近底層の採集方法を構築し,月例調査を実施した.これによって,今まで知見がほとんどなかったセキトリイワシ科,クサウオ科およびソコダラ科の個体発育を明らかにした.近底層の採集結果を表層から中層までの採集結果と比較し,深海底棲性魚類の近底層の利用状況を明らかにし,分布モデルを提示した本研究は,稚魚分類学のなかでもっとも遅れている深海底棲魚類の仔稚魚期の形態および生態を明らかにするものである.水柱調査に加え,従来,採集努力の少なかった近底層を継続的に調査することによって,ハナメイワシ科,セキトリイワシ科,ソトオリイワシ科,アシロ科,ソコダラ科,シロカサゴ亜科などの仔魚期から変態移行期を経て稚魚期に至るまでの形態発育,ならびに成育場などの生態を明らかにし,これら分類群の初期生活史を解明することを最終目標とする.本研究で得られる知見は,稚魚分類学を大きく向上させるものである.5年間で達成を目指す課題は下記の5項目である.(1)陸棚斜面近底層(水深200→1,000m)の仔稚魚相(2)不十分な仔稚魚の形態発育の解明ニギス目ハナメイワシ科,セキトリイワシ科,ハダカイワシ目ソトオリイワシ科,タラ目ソコダラ科など(3)上記分類群の成育場の解明,食性(4)上記分類群の初期生活史の解明(5)近底層の評価深海底棲性魚類の個体発育を明らかにするために,駿河湾西側の陸棚斜面(水深200-1,000 m)において,海底上1-10 mの近底層の採集方法を構築し,月例調査を実施した.これによって,今まで知見がほとんどなかったセキトリイワシ科,クサウオ科およびソコダラ科の個体発育を明らかにした.近底層の採集結果を表層から中層までの採集結果と比較し,深海底棲性魚類の近底層の利用状況を明らかにし,分布モデルを提示した平成20年度では,各月原則として3日間,東海大学所属の北斗(20トン)を用い,駿河湾内の定点で魚類プランクトン調査を実施した。採集層は近底層が水深200→900mと500→900m,水柱が表層,10→100m層,100→200m層,200→350m層,400→800m層,800→1400m層である。使用したネットは,表層を除いて口径1.3mのリングネット,表層では1.3×1.2mの角型ネットである.これらの網目の大きさは0.53mmである.表層と10→100m層を除いて,すべて閉鎖器を取り付け,曳網層以外からの混入を防ぐようにした.近底層の曳網方法は年々改良され,海底上約3mからの曳網が可能になり,曳網中のネットの浮上も数mで抑えられるようになっている.近底層からは,ニギス目セキトリイワシ科のナメライワシLeptoderma lubricum,駿河湾初記録のヤセナメライワシLeptoderma retropinnumの仔稚魚がほぼ毎回採集されており,これらの初期生活史の解明に貢献できる試料が得られている.以前の駿河湾の水柱調査および西マリアナ海域で採集されたニギス目デメニギス科のヒナデメニギス属仔魚の同定を確実に行うために,十分に記載されていないDolichopteryx anascopaのholotypeをZMB(ベルリン,フンボルト大学自然史博物館)に行って調べた.その結果,駿河湾のものはDolichopteryx minuscula,西マリアナのものはD. anascopaと同定された.後者の形態については,平成21年度に投稿する.平成20年度では,1編の論文がIchthyological Researchに印刷された.平成21年度では,各月原則として3日間,東海大学所属の北斗(20トン)を用い,駿河湾内の定点で魚類プランクトン調査を実施した.今年度からは,採集層を近底層のみとした.採集定点も従来実施してきた三保灯台沖から富士川河口へ移し,その陸棚斜面に水深が異なる4測線(350,500,700,および900m)を設け,層別の分布が把握できるようにした.ネットは口径1.3mのリングネットを引き続き使用たが,目合い0.53mmの網地の前に,2mm(長さ2m)と1mm(長さ1m)の網地を付け加え,ろ過効率を向上させた.ソコダラ科ムグラヒゲCoelorinchus kishinouyeiの仔稚魚は水深350mの測線のみで,セキトリイワシ科のナメライワシLeptoderma lubricumとヤセナメライワシLeptoderma retropinnumの仔稚魚は水深700m以深で採集された.ソコダラ科ムグラヒゲの卵発生と仔魚の形態発育についてはIchthyological Researchに投稿し,2009年12月にオンラインファーストにて公表された.また,ソコダラ科数種の形態発育ならびにセキトリイワシ科のナメライワシとヤセナメライワシに関する成果については,第8回インドパシフック魚類学会ならびに日本魚類学会年会にて,口頭あるいはポスター発表した.

ナメライワシとヤセナメライワシについては,形態発育のほか消化管内容物を調べ,また同時に採集された成魚の成熟状況に関しても言及した.平成22年度では,各月原則として2日間,東海大学所属の北斗(20トン)を用い,駿河湾内の定点で近底層魚類プランクトン調査を実施した.調査側線は三保灯台沖の水深200→500mおよび500→1,000mである.採集には,ろ過効率を向上させた口径1.3mのリングネット(目合い0.53mm)を用いた.北斗による採集方法は過去3年間の努力によって,ほぼ完成した.また,本年度では本学所属望星丸(2174トン)を用い,駿河湾口部(水深約2,000m)で近底層から表層までの採集を行った.採集には,ろ過効率を向上させたアイザックキッド中層トロールネット(目合い0.53mm)を用いた.以上の北斗と望星丸の採集により,近底層の試料を充実させた.これまでの駿河湾の水柱および近底層の採集によって明らかにされた「ソコダラ科ムグラヒゲの卵内発生と仔稚魚の発育」および「セキトリイワシ科ナメライワシとヤセナメライワシの仔稚魚の発育」に関する論文が,本年度,Ichthyological Researchに,それぞれ印刷された.これらの種の初期生活史を解明するには必ずしも標本数が十分であるわけではなかったが,それらの概略を提示することができた.望星丸で採集された魚類を分析したところ,日本初記録種の深海性アシロ科魚類Bassozetus glutinosusを発見した.この標本に,国立科学博物館に保管されていた標本も加えて記載した.これらの標本に基づいて,新称ナンヨウフクメンイタチウオを提唱した.この論文は2011年5月に印刷される.平成23年度では,従来通り,各月原則として2日間,東海大学所属北斗(20トン)を用い,駿河湾内の定点で近底層(海底上1-8m)の魚類プランクトン調査を実施した.調査測線は三保灯台沖の水深200→500mおよび500→1,000mで,採集にはろ過効率を向上させた口径1.3mのリングネット(目合い0.53mm)を用いた.また,10月に限り,本学所属望星丸(2174トン)を用い,駿河トラフ(水深約1,000-2,000m)において,近底層から表層までの採集を行った.この採集には,ろ過効率を向上させたアイザックキッド中層トロール(IKMT,目合い2mmと0.53mm)を用いた.主な成果としては,望星丸によって駿河トラフから得られた深海性アシロ科魚類の日本初記録種に関する論文を2報(新称ナンヨウフクメンイタチウオとイシフクメンイタチウオ)公表した.これらに加え,北斗によって,駿河湾からホロタイプしか知られていなかったクサウオ科の稀種スルガインキウオの個体発育の論文をIchthyological Researchに投稿した(9月受理).スルガインキウオは,仔魚から成魚までが近底層に出現し,個体発育的鉛直移動を行わないことが明らかになった.したがって,深海近底層種には,(1)スルガインキウオのように,仔稚魚を通して近底層に出現するタイプ,および(2)平成22年度までに明らかにしたソコダラ科のように,仔魚はやや浮上し,稚魚から近底層に出現するタイプがあることが明らかにされた.今後,最終年度に向けて,深海近底層種の初期生活史を総括する.同時に,現在の調査を継続しながら,新たな深海ソリネットを考案し,現在,努力量が手薄な海底直上1m以下を曳網する方法を確立する.平成24年度では,各月原則として2日間,東海大学所属北斗(20トン)を用い,駿河湾内の定点で近底層(海底上1-8 m)の魚類プランクトン調査を実施した.
ラット筋損傷モデルにおける炭酸ガス経皮吸収の効果についての検討

筋損傷はスポーツ外傷などでよく見られる疾患であるが、その治療は時間かかり、またその修復を促進させる有効な治療法は存在しない。我々はハイドロゲルと純炭酸ガスを用いた新開発の炭酸ガス治療法も用い、ラットの筋損傷モデルの治癒促進をきたすかについて検討を行った。その結果、炭酸ガス治療群はより組織修復が進んでおり、筋合成タンパクや血管新生因子の発現増加がみられ、炭酸ガス治療が筋損傷の治癒促進に有用である可能性が示唆された。本研究の目的は、我々が現在まで科学的検討を行っているハイドロゲルを用いた炭酸ガス経皮吸収が、筋損傷の治癒を促進するかについて検討を行うものである。今回われわれは、従来から多く行われているモデルである筋損傷モデル(ラットの右下脚に0.5%塩酸ビプバカインを注射)を用いた。設定群としては、0.5%塩酸ビプバカインを注射後、炭酸ガスを経皮膚吸収させる群と0.5%塩酸ビプバカイン/カルジオトキシンを両下腿へ注射後、処置を行わない群の2群で行うこととした。炭酸ガスの投与方法は、週2日下腿全体へ20分間経皮吸収によって投与を行った。各ラットは、2週、4週、6週、8週、10週、12週に安楽死させ、前脛骨筋を採取し、筋湿重量を測定した。その後、それぞれの筋は従来通り、凍結保存した。現在、採取した筋の組織学的評価、分子生物学的評価(遺伝子レベル、タンパク質レベル)を行っている。H&E染色およびマッソントリクローム染色にて筋損傷の治癒時期の確認と、炭酸ガスを経皮吸収させた際の治癒時期の確認した結果、炭酸ガス経皮吸収が筋損傷の治癒促進に有効で、一定期間の早期回復が確認できている。・研究実績の概要本研究の目的は、我々が現在まで科学的検討を行っているハイドロゲルを用いた炭酸ガス経皮吸収による炭酸ガス療法が、筋損傷の治癒過程を促進するかについて検討を行うものである。炭酸ガスの投与方法は、週2日下腿全体へ20分間経皮吸収によって投与を行う。各ラットは、2日後、7日後、28日後、42日後、56日後に各群3匹ずつ(計6匹ずつ、計12肢ずつ)安楽死させ、前脛骨筋を採取し、筋湿重量を測定する。その後、それぞれの筋は従来通り、凍結保存し、組織学的評価、分子生物学的評価(遺伝子レベル、タンパク質レベル)の解析を行う。ハイドロゲルを用いた炭酸ガス経皮吸収による炭酸ガス治療のラット筋損傷モデルに対する効果について検討を行った。ブピバカインによる筋損傷モデルに対して、週2回下肢全体に20分間炭酸ガス経皮吸収を行い、2,4,6,8週時点での組織学的評価、生化学的評価、特に筋合成蛋白と血管新生因子について検討を行った。筋重量は炭酸ガス治療群でコントロール群と比べて有意に増加した。組織学的にはH-E染色にて炭酸ガス治療群がコントロール群と比べて有意に筋線維の増大、修復が早期におこっており、約2週程度の治癒促進効果が見られた。これはLaminin-Dystrophin染色においても同様であり、炭酸ガス群において、基底膜の不整の修復が見られた。またIsolectin B4による免疫染色では、炭酸ガス群で有意に血管の増加がみられた。Realtime PCR法によるmRNAの定量では筋合成に働くMyoDと血管新生因子であるVGEFの発現増加が炭酸ガス群で見られた。以上から、ハイドロゲルを用いた炭酸ガス経皮吸収はによる炭酸ガス治療は、ラットの筋損傷の治癒促進効果があると考えられた。現在さらに組織学的評価の定量化(特に筋線維断面積の定量、血管数のカウント)を行っており、他にミトコンドリア関連因子やその他の筋合成系蛋白のRealtime PCRによるmRNAの定量的解析を続けており、この結論の裏づけを強固にするための追加実験を施行している。2年間の実験期間中のラットの筋損傷モデルの目標サンプル数はすでに採取は終わっている。それらサンプルをH&E染色およびマッソントリクローム染色にて通常の筋損傷の治癒時期の確認、それから筋損傷モデルに炭酸ガスを経皮吸収させた場合の治癒時期の確認、結果炭酸ガスによって治癒期間が早まることは確認できている。さらに、Laminin&Dystrophin染色によって筋線維の基底膜・形質膜の修復時期の確認を行っている。また、リアルタイムPCRによる各々の時期のmRNAの定量および蛍光免疫染色による筋合成系のタンパクの発現量の確認も行っている。リハビリテーション医学一昨年度からの実験に関しては、現状の計画通りに進めれば問題ないと考えている。

これまでに採取したサンプルを一斉に組織学的、分子生物学的に評価を行い、筋損傷回復過程を早めた経路を確認しデータをまとめる予定である。当初より本年度の計画として位置付けていた、筋損傷ラットモデルによる実験では、サンプルの採取はすでに終わり、筋損傷関連の遺伝子の増減についても定量が済んでいる。引き続き追加の蛍光免疫染色、ATPase染色等でそれらの組織学的検討を行っていく予定である。それから、筋損傷後14日目の評価も追加で必要と考えられるため、動物実験も行う予定である。筋損傷の動物モデルの確立ラットの筋損傷のモデルとして、0.5%塩酸ビプバカインを前脛骨筋へ刺入後、2週、4週、6週、8週、10週、12週と検証した結果、筋損傷が完全に回復するには、10週が必要であることが組織学的に示された。当初、もう少し早期の治癒を想定していたが、研究を進める中で、本筋損傷モデルの回復には、10週程度の治癒期間が必要であることがわかった。炭酸ガス経皮吸収の効果筋損傷後の無処置の筋組織サンプル、炭酸ガス経皮吸収(2回/週)を行った筋組織サンプルは、すでに目標のサンプル数の採取が終了しているが、今後も必要に応じて、サンプルの追加を行う予定である。さらにそれら筋サンプルをH&E染色およびマッソントリクローム染色にて筋損傷の治癒時期の確認と、炭酸ガスを経皮吸収させた際の治癒時期の確認した結果、炭酸ガス経皮吸収が筋損傷の治癒促進に有効で、一定期間の早期回復が確認できている。しかし、今後詳細な組織学的のため、ATPase染色、免疫染色等を今後追加で行っていく必要がある。また分子生物学的解析については、今後の検証が必要である物品費の購入がやや遅れたこと、学会発表が1回のみであり、旅費の計上が少なかったことが上げられる。昨年度からの実験に関しては、現状の計画通りに進めれば問題ないと考えている。これまでに採取したサンプルを一斉に組織学的、分子生物学的に評価を行い、データを集約する予定である。当初より本年度の計画として位置付けていた、筋損傷ラットモデルによる実験では、モデルの確立、サンプルの採取はすでに終了しており、引き続き蛍光免疫染色、ATPase染色等でそれらの組織学的検討を行っていく予定である。さらに筋損傷の修復のメカニズムに対して、炭酸ガス経皮吸収がどういった機序で関与しているかについて、筋合成関連の遺伝子の変化を検討し、明らかにしていく予定である。本年度も引き続き組織学的検討や、分子生物学的検討を行っていくため、RNAeasy、High capacityキット、Syber Green、各免疫染色液、実験に関する消耗品の購入のためのどう資金を必要とする。また、追加の動物実験も行う可能性がある。本年度は実験成果採取の年であり、本実験のデータを本年度のOrthopaedic Research Society(ORS)への発表しており、また本年度の日本整形外科学会基礎学術集会やその他の学会への発表も準備している。また国内外学会への成果発表旅費や論文発表後の印刷費なども計上している。適切な筋損傷動物モデルの確立が若干遅れたため、その後の種々の実験について、若干の遅れが生じており、その結果としてラットの購入費や試薬の購入を遅らせたためである。
gene targeting法によるbfp遺伝子の機能解析

我々は、bfp(brain finger protein)/ZNF179の詳細な発現部位の検討、疾患モデルマウス作製と進める事を試みており、まずbfpの脳神経系での詳細な発現部位をin situ hybridization法や免疫組織染色にて調べた(Orimo,A.,et al,Genomics,54,59-69,1998)。in situ hybridizationによりbfpの発現は、大脳皮質(広汎に)、海馬、扁桃体、梨状皮質や小脳の顆粒細胞層に強く発現しており、また発生過程では13.5日胚での脳胞のmarginal zone(分化した神経細胞が集積している部位)、眼原基、毛胞原基や三叉神経節(data not shown)などで検出された。これらの部位はSMSの表現型と部分的に一致しておりbfpとSMSの関係を深く追究する必要性を高めるものであった。(Orimo,A.,et al.,Genomics,54,59-69,1998)。またNorthe blot法にて発生過程でのbfpの発現量を頭部と体幹に分けて調べてみると、12dpc以降bfp mRNAは脳特異的に分化とともに劇的に増加しており、対照的に体幹では14dpc以降はほとんど発現していなかった。これらの所見は、分化した神経細胞におけるbfpの機能を知ることが次のstepで必要であることを意味していた。以上よりbfp遺伝子が個体内で欠失した場合、SMS様の表現型を呈するか否かが興味の対象となり、bfpの機能欠損型モデルを得るためにbfp遺伝子欠損マウスの作製を現在進行中である。2種類の遺伝子変異挿入を設計した遺伝子機能欠失を意図したtargeting vectorより現在複数のF2マウスを得ており、行動的機能解析、神経系の形態解析等を進めている(Orimo, A., et al., In preparation)。このマウスがSMSのモデルマウスとなり直接的な証拠が得られかつ、予防、治療に役立つことを期待している。上記のSouthern blot解析でpositiveであったES cellは、3.5日目のC57BL/6マウスの胚盤胞にマイクロインジェクションされ、偽妊娠したICRマウスの子宮上部に戻された。18.5日後にキメラマウスが生まれ、その毛色によりgermline transmissionの有無が確認された。上記の様にgermline transmissionが確認されたFIマウスは、5割の確立で変異アレルを持つヘテロ接合体マウスである。Southern blot解析にてヘテロ接合体マウスを同定し、そしてヘテロ接合体マウス同士の交配によりホモ接合体マウスも得ることが出来た。これらのマウスの脳、神経系を中心に解剖学的な構造解析や、行動解析を進行中である。我々は、bfp(brain finger protein)/ZNF179の詳細な発現部位の検討、疾患モデルマウス作製と進める事を試みており、まずbfpの脳神経系での詳細な発現部位をin situ hybridization法や免疫組織染色にて調べた(Orimo,A.,et al.,Genomics,54,59-69,1998)。in situ hybidizationによりbfpの発現は、大脳皮質(広汎に)、海馬、扁桃体、梨状皮質や小脳の顆粒細胞層に強く発現しており、また発生過程では13.5日胚での脳胞のmarginal zone(分化した神経細胞が集積している部位)、眼原基、毛胞原基や三叉神経節(data not shown)などで検出された。

これらの部位はSMSの表現型と部分的に一致しておりbfpとSMSの関係を深く追究する必要性を高めるものであった(Orimo,A.,et al.,Genomics,54,59-69,1998)。またNorthern blot法にて発生過程でのbfpの発現量を頭部と体幹に分けて調べてみると、12dpc以降bfp mRNAは脳特異的に分化とともに劇的に増加しており、対照的に体幹では14dpc以降はほとんど発現していなかった。これらの所見は、分化した神経細胞におけるbfpの機能を知ることが次のstepで必要であることを意味していた。以上よりbrp遺伝子が個体内で欠失した場合、SMS様の表現型を呈するか否かが興味の対象となり、bfpの機能欠損型モデルを得るためにbfp遺伝子欠損マウスの作製を現在進行中である。2種類の遺伝子変異挿入を設計した遺伝子機能欠失を意図したtargeting vectorより現在複数のF2マウスを得ており、行動的機能解析、神経系の形態解析等を進めている(Orimo, A.,et al., Inpreparation)。このマウスがSMSのモデルマウスとなり直接的な証拠が得られかつ、予防、治療に役立つことを期待している。
触媒的不斉アミドカルボニル化反応及びマイクロカプセル化

本研究では、アミドカルボニル化反応の不斉触媒化へ向けた検討ならびに高分子固定化触媒の合成ならびに反応への適用を検討した。N-アシル-α-アミノ酸は、食品、医薬、飼料化合物などに幅広く用いられ、我々人類を含めた生命体にとって必要不可欠な化合物である。アミノ酸の合成法としてはこれまで多くの報告例があるが、なかでも、アルデヒド、アミド、一酸化炭素からワンポットにてN-アシル-α-アミノ酸を合成するアミドカルボニル化反応は極めて有用な手法である。当研究室ではこれまでに白金錯体とホスフィン配位子の組み合わせが有効な触媒として機能することを見出している。しかしながら現段階では、有意なエナンチオ選択性を発現させるには至っていない。前年度までに、ポリスチレンをベースとする担体を用い、高分子ならではのユニークな反応場を活用し不斉触媒化への適用検討を行ったが、アミドカルボニル化反応は低収率でしか進行しないことを報告した。そこで、今年度は、新たな高分子担体としてポリシランに着目した。ポリシランは、耐熱性に優れ、特異な性質を有するσ電子を有しているためである。私はまず、ポリシランを担体として用いることで、マイクロカプセル化パラジウム触媒及び白金触媒が、効率的に調製できることを明らかにした。また、ここで得られた触媒は、水素化反応やヒドロシリル化反応において有効に機能することを見出した。更に、汎用性ならびに耐久性を有するカルセランド型パラジウム触媒の調製を行い、本触媒が水素化反応、鈴木-宮浦カップリング反応において有効に機能し、回収、再使用可能であることを明らかとした。ここで得られた知見は、今後、他の固定化触媒を合成していく上でも有用な知見を与えるものであり、アミドカルボニル化反応にも適用可能であると考えている。本研究では、アミドカルボニル化反応の不斉触媒化へ向けた検討ならびに高分子固定化白金触媒の合成、反応への適用を検討した。アミノ酸の合成法としてはこれまで多くの報告例があるが、アミドカルボニル化反応はアルデヒド、アミド、一酸化炭素からワンポットにてN-アシル-α-アミノ酸を合成する極めて有用な手法である。そこで、本研究においてはまず、不斉触媒化へ向けて種々のボスフィン配位子の探索ならびに反応条件の検討を行った。しかしながら現段階では、優位なエナンチオ選択性を発現させるには至っていない。これは、系内に添加する酸が生成物のラセミ化を促進させることに由来するものと考えられる。そこで、高分子ならではのユニークな反応場を活用することでこの問題を回避できるのではないかと期待し、高分子上に白金を担持させた高分子カルセランド型白金触媒の合成検討を行った。その結果、白金が高分子上に効率的に固定化できることを明らかにした。しかしながら、固定化に用いるテトラキストリフェニルホスフィン錯体に含まれるリン原子が触媒中に残留してしまい、アミドカルボニル化反応は低収率でしか進行しないことが明らかになった。一方、本触媒はヒドロシリル化反応、水素化反応において白金の流出を伴うことなく有効に機能し、回収、再使用可能であることを見出した。また、同時にホスフィン錯体以外の白金源を用いる新たな固定化法も開発した。ここで調製された白金触媒は、アミドカルボニル化反応へ適用を行っていく上で有用な知見を与えるものである。アミノ酸の合成法としてはこれまで多くの報告例があるが、なかでも、アルデヒド、アミド、一酸化炭素からワンポットにてN-アシル-α-アミノ酸を合成するアミドカルボニル化反応はきわめて有用な手法である。前年度において、高分子ならではのユニークな反応場を活用し不斉触媒化への適用検討を行ったが、固定化に用いるテトラキストリフェニルホスフィン錯体に含まれるリン原子が触媒中に残留してしまい、アミドカルボニル化反応は低収率でしか進行しないことを報告した。今年度は、リン原子を含まない高分子カルセランド型白金触媒の合成検討において、金属粒子を凝集させる事なく安定、固定化させる有用な手法を開発した。本手法は、白金触媒のみならず、パラジウム触媒の固定化においても有効であることがわかった。例えば、これによって、これまで困難であった2価のパラジウム触媒をポリマー上に凝集させることなく還元的に固定化する事に成功し、本触媒が溝路木-ヘック反応、鈴木-宮浦カップリング反応においてパラジウムの流出を伴う事なく有効に機能し、回収、再使用可能であることを見出した。ここで得られた知見は、今後、他の固定化触媒を合成してしていく上でも有用な知見を与えるものである。現在、上記で合成したホスフィン配位子を含まない新規白金触媒をアミドカルボニル化反応へ適用を検討している。

N-アシル-α-アミノ酸は、食品、医薬、飼料化合物などに幅広く用いられ、我々人類を含めた生命体にとって必要不可欠な化合物である。アミノ酸の合成法としてはこれまで多くの報告例があるが、なかでも、アルデヒド、アミド、一酸化炭素からワンポットにてN-アシル-α-アミノ酸を合成するアミドカルボニル化反応は極めて有用な手法である。当研究室ではこれまでに白金錯体とホスフィン配位子の組み合わせが有効な触媒として機能することを見出している。しかしながら現段階では、有意なエナンチオ選択性を発現させるには至っていない。前年度までに、ポリスチレンをベースとする担体を用い、高分子ならではのユニークな反応場を活用し不斉触媒化への適用検討を行ったが、アミドカルボニル化反応は低収率でしか進行しないことを報告した。そこで、今年度は、新たな高分子担体としてポリシランに着目した。ポリシランは、耐熱性に優れ、特異な性質を有するσ電子を有しているためである。私はまず、ポリシランを担体として用いることで、マイクロカプセル化パラジウム触媒及び白金触媒が、効率的に調製できることを明らかにした。また、ここで得られた触媒は、水素化反応やヒドロシリル化反応において有効に機能することを見出した。更に、汎用性ならびに耐久性を有するカルセランド型パラジウム触媒の調製を行い、本触媒が水素化反応、鈴木-宮浦カップリング反応において有効に機能し、回収、再使用可能であることを明らかとした。ここで得られた知見は、今後、他の固定化触媒を合成していく上でも有用な知見を与えるものであり、アミドカルボニル化反応にも適用可能であると考えている。
東南アジア大陸部における民族間関係と「地域」の生成

本研究は、東南アジア大陸部における「民族」と「地域」の清々と動態にかんし、現地調査に基づく民族誌的資料を総合的な角度から比較分析し、その理論化をめざしたものである。今日、当該地域にたいするこうした基礎研究が強く必要とされる理由には、1980年代以降における市場経済化、ボーダーレス化、グローバル化の進行により、東南アジア大陸部で周辺諸地域をまきこむ形の構造的変動が起きており、そうした過程のなかから新たな国家間・地域間統合への動きが顕著となってきていること、したがって「民族」や「地域」に対する、たとえば、従来の人類学的調査研究や民族誌的記述の方法の再検討などが必要であり、それによって目下急変しつつある東南アジア大陸部における「民族」と「地域」の現状をとらえることができる、などの諸点があげられる。こうした問題意識にたち、本研究では東南アジア大陸部において塊状に分布し複数の国家体制下にあるタイ系諸族を比較対象に設定し、一国研究を越えた国家と民族、地域の生成と動態の複眼的な記述及びその視座について検討を企画した。その結果、ビルマ、ラオス、東北タイ、北タイ、雲南に居住するシャン、ラオ、タイ・ル-、タイ・ヌ-などのタイ系諸族を中心とする民族、国家、地域の複合的な諸相とダイナミックスを立体的にとらえることができた。また、共同研究者意外に関連分野の研究者と2年間で系10回にも上る研究会を開き、討議を重ねた。これらの共同研究の成果は、林行夫(編)『東南アジア大陸部における民族間関係と「地域」の生成』(「総合的地域研究」成果報告書シリーズ26、1996年11月)として出されている。
ヒト染色体の試験管内複製系の開発と精製酵素による複製系の再構成の研究

(1)本研究の目的本研究は、真核細胞生物のDNA複製開始制御機構に関する基礎的な知見を得ることを目的として実施した。具体的には、DNA複製の開始領域を特異的に単離する方法を開発し、複製開始領域を単離し、単離された領域について多面的な解析を加え、とりわけ、そのような領域が、酵母でみられるような、ARS(autonomous replication sequence)としての活性を有するかどうか,また、その領域を含むプラスミドDNAが、例えば、SV40DNAが複製するような条件下でin vitroで複製するかどうか似ついて検討する事を目的としている。また、単離された領域にどの様な共通性があるかどうか情報科学的な解析を加え、また、こうして得られた複製開始点を含むプラスミドDNAを鋳型としたin vitroのDNA複成の構築をめざす。(2)方法と結果酵母では、複製開始点としての活性を持つ領域がすでに単離され、人工染色体(yeast artificial chromosome,YAC)が構築され、ヒトゲノム解析などの分野で広く用いられている。一方、哺乳類細胞においては一点の複製開始領域が存在するかどうか多様な解析がなされているが、結論はまだ定まっていない。また、これまでに、行われたARS活性を指標とした複製開始点のクロ-ニングの試みは必ずしも成功しているとはいえない。そこで、本研究では、DNA複製領域の特異的なクロ-ニングの方法を確立することを最初の目標として実験を行なった。複製開始領域を単離するために、本研究では、細胞におけるDNA合成反応の伸長反応を特異的に阻害する方法について検討し、DNA複製反応を複製開始点付近の合成後に終止させる条件を見出だすことを試みた。伸長反応の阻害の方法としては、ヂデオキシヌクレオチドを含むDNA合成阻害剤・エメチン・紫外線などについて検討した。対数増殖期の細胞におけるDNA合成能に与えるこれらの阻害剤などの影響を検討したところ、紫外線照射によるDNA合成反応の阻害効果が最も高く、また、再現性の良い結果が得られた。次に、新生鎖長の定量法について検討した。従来、新生鎖長の定量法としてはアルカリ庶糖密度勾配遠心法が多用されてきているが、ここでは、より詳細な解析が可能な、アルカリアガロ-スゲルによる電気泳動法を用いて解析を行なった。また、紫外線照射を行なった後には修復反応によるDNA鎖の切断が起きることが考えられ、そのために申請鎖長が実際より短くなって観察される可能性が考えられた。そこで、紫外線照射によるDNA障害の修復機構に欠損を持ち、ピリミジンダイマ-の切り出し反応が殆ど見られない色素性乾皮症の細胞とHeLa細胞の両方を用いて、実験を行なった。その結果、紫外線照射により、照射量に応じて新生短鎖DNAの畜積が見られ、伸長反応の阻害が観察された。次に、DNA合成期の極初期に複製されるレプリコンの複製開始点の単離をめざして細胞同調系の検討を行なった。細胞をM期に同調した後、mitoticーshakeーoffーmethodにより、分裂期の細胞を収集し、細胞を洗浄した後、DNA合成能を経時的に測定した。その結果、細胞のDNA合成反応は、同調解除後6時間以降で鋭く立ち上がり、細胞周期のそろった集団がえられることが示された。さらに、同調した細胞集団に対して紫外線を照射し、DNA合成の伸長反応が殆ど進まない条件下で細胞にBUdRを取り込ませ、複製開始点付近の新生鎖のみを標識しクロ-ニングする方法について現在検討を加えている。(3)まとめと今後の方針細胞同調の手法並びに紫外線照射による伸長反応阻害法を組み合わせることにより、複製開始点付近の新生鎖のみを標識する方法をほぼ確立できた。今後は、この方法で複製開始領域をクロ-ニングし単離された領域について詳細な解析を加えてゆきたい。

対数増殖期の細胞におけるDNA合成能に与えるこれらの阻害剤などの影響を検討したところ、紫外線照射によるDNA合成反応の阻害効果が最も高く、また、再現性の良い結果が得られた。次に、新生鎖長の定量法について検討した。従来、新生鎖長の定量法としてはアルカリ庶糖密度勾配遠心法が多用されてきているが、ここでは、より詳細な解析が可能な、アルカリアガロ-スゲルによる電気泳動法を用いて解析を行なった。また、紫外線照射を行なった後には修復反応によるDNA鎖の切断が起きることが考えられ、そのために申請鎖長が実際より短くなって観察される可能性が考えられた。そこで、紫外線照射によるDNA障害の修復機構に欠損を持ち、ピリミジンダイマ-の切り出し反応が殆ど見られない色素性乾皮症の細胞とHeLa細胞の両方を用いて、実験を行なった。その結果、紫外線照射により、照射量に応じて新生短鎖DNAの畜積が見られ、伸長反応の阻害が観察された。次に、DNA合成期の極初期に複製されるレプリコンの複製開始点の単離をめざして細胞同調系の検討を行なった。細胞をM期に同調した後、mitoticーshakeーoffーmethodにより、分裂期の細胞を収集し、細胞を洗浄した後、DNA合成能を経時的に測定した。その結果、細胞のDNA合成反応は、同調解除後6時間以降で鋭く立ち上がり、細胞周期のそろった集団がえられることが示された。さらに、同調した細胞集団に対して紫外線を照射し、DNA合成の伸長反応が殆ど進まない条件下で細胞にBUdRを取り込ませ、複製開始点付近の新生鎖のみを標識しクロ-ニングする方法について現在検討を加えている。(3)まとめと今後の方針細胞同調の手法並びに紫外線照射による伸長反応阻害法を組み合わせることにより、複製開始点付近の新生鎖のみを標識する方法をほぼ確立できた。今後は、この方法で複製開始領域をクロ-ニングし単離された領域について詳細な解析を加えてゆきたい。
新しい視点に基づく成人病薬の開発に関する研究

アセトアセチル-CoA(AA-CoA)合成酵素はケトン体であるアセト酢酸をAA-CoAに活性化する酵素であり、糖尿病や高脂血症などの脂質代謝異常による疾病と深く関連していると考えられている。本研究では本酵素の生化学的、生理学的役割を分子レベルで明らかにすることを目的とし、得られた知見に基づく病態治療薬の開発を最終目標とする。先ず、本酵素遺伝子のクローニングを試みたところ、得られたラット及びヒトのAA-CoA合成酵素遺伝子は共に2,016の塩基対からなり、672のアミノ酸をコードしており、そのアミノ酸配列の相同性は89.3%であった。次に、本酵素の生体内動態を解析するため臓器中の発現量を測定したところ、ラットにおいて雄では脳、腎臓、肝臓、心臓の順に、雌では脳、肝臓、腎臓、心臓の順に多く発現しており、肝臓では雄よりも雌に多く発現し、HMG-CoA還元酵素と同様な発現パターンを示した。ヒトにおいては、腎臓、脳、心臓、骨格筋、胎盤に多く発現していた。本酵素が脳に比較的強い発現を示したことからヒトの脳組織における発現分布を調べたところ、本酵素の発現量は延髄、小脳、脊髄よりも大脳皮質に高く、また大脳皮質側頭葉の内側部に位置する海馬に多く、HMG-CoA還元酵素の発現量と連動していた。さらに糖尿病病態時、本酵素の活性は激減し、同時にHMG-CoA還元酵素の活性も減少したが、血中ケトン体濃度は急激に上昇した。そして、コレステロール低下剤投与により本酵素が誘導されるとともに血中ケトン体は正常値に近い値へと回復した。従って、糖尿病の初期の段階において本酵素が存在するとケトン体の上昇は抑制されることが分かった。以上、肝臓においてAA-CoA合成酵素の活性は糖尿病時のケトン体の血中濃度を左右する因子として重要であり、脳において海馬の記憶機能に重要な役割を果たしている可能性が示唆された。アセトアセチルCoA(AACoA)合成酵素はケトン体であるアセト酢酸をアセトアセチルCoAに活性化する酵素であり、本酵素の発現がコレステロール低下剤により誘導されることから、糖尿病や高脂血症などの脂質代謝異常による疾病と深く関連していると考えられている。最近、我々はラットのAACoA合成酵素のcDNAを得ることに成功し新規遺伝子であることを確認した。本研究ではこの遺伝子を用いて本酵素の生化学的・生理学的役割を分子レベルで明らかにすることを目的とし、得られた知見に基づく病態治療薬の開発を最終目標とする。先ず、ラットAACoA合成酵素の生体内動態を解析するため、各臓器のRNAを単離し、本酵素のcDNAを用いてノザンハイブリダイゼーションを行い臓器中の発現量を測定した。本酵素は、雄では脳、腎臓、肝臓、心臓の順に、雌では脳、肝臓、腎臓、心臓の順に多く発現し、肝臓では雌に、その他の臓器では雄に多く存在していた。次に、ヒトAACoA合成酵素遺伝子のスクリーニングを行った。ヒトmRNAから合成したcDNAとラットAACoA合成酵素遺伝子の塩基配列に基づいた二種のプライマーでPCRを行い本酵素の遺伝子断片を得た。これを用いてヒトcDNAライブラリーをスクリーニングし完全長のヒトAACoA合成酵素のcDNAをクローニングした。得られたcDNAは2016ヌクレオチドから成り、ごの塩基配列から決定したアミノ酸配列はラットAACoA合成酵素と89.3%の相同性を示した。以上の結果から、ラットAACoA合成酵素の臓器分布に性差があること、脳に高発現していることが明らかとなった。また、ヒトAACoA合成酵素のcDNAをクローニングすることができた。

ケトン体であるアセト酢酸をアセトアセチルCoAに活性化する酵素であるアセトアセチルCoA(AA-CoA)合成酵素はケトン体利用酵素であり、糖尿病や高脂血症などの脂質代謝異常による疾病と深く関連していると考えられている。しかし、これらの成人病の病態と本酵素の関係については全く明らかにされていない。そこで、我々はケトン体の代謝異常がおこるStreptozotocin(STZ)誘発I型糖尿病時における本酵素の変動及び本酵素に対するコレステロール低下剤(pravastatin and cholestylamin)の影響について調べ、糖尿病時のケトーシスに対する本酵素の役割について検討した。その結果、糖尿病時のラットにおけるAA-CoA合成酵素の活性及び酵素蛋白質量はSTZ投与後急激に減少し、同時にHMG-CoA還元酵素の活性も急激に減少した。またアセチルCoAカルボキシラーゼの活性にも減少傾向がみられた。その際、血中グルコース濃度、血中ケトン体濃度にも急激な上昇が見られたがコレステロール濃度はほとんど変化しなかった。しかしコレステロール低下剤投与によりAA-CoA合成酵素が誘導されるとともに血中ケトン体は正常値に近い値へと回復したが、血中グルコースには変化がみられなかった。以上の結果より糖尿病の初期の段階においてAA-CoA合成酵素がコレステロール低下剤によって誘導されるとケトン体の上昇は抑制されることが分かった。従って本酵素の活性は糖尿病時のケトン体の血中濃度を左右する因子として重要である可能性が示唆された。さらに、前回生体内動態を解析において脳に高発現していることを見出したので、脳のどの部位に多く発現しているのかを検討した。ヒトの脳において、本酵素は延髄、小脳、脊髄よりも大脳皮質に高発現していた。また大脳皮質側頭葉の内側部に位置する海馬に多く発現し、扁桃体、視床には尾状殻、脳梁、黒質よりも高レベルで発現していた。さらに、これらの脳部位の本酵素の発現量はHMG-CoA還元酵素の発現量と連動していた。従って、本酵素はヒトの脳において、記憶機能に重要な役割を果たしている海馬、情動及び動機づけの行動の制御を司る扁桃体に高発現していることから、本酵素がこれらの機能において重要な役割を果たしている可能性が示唆された。
下部マントルでの二相系のレオロジーの制約：多様な粘性率構造の解明に向けて

下部マントルは主に、ブリッジマナイト(Brg)とフェロペリクレース(Fp)から構成されている。BrgはFpに比べ、2桁以上粘性率が大きいと考えられている。下部マントル中では、歪量が少ないときはBrgがフレームワークをつくり、粘性率を律速している一方で、歪量が大きくなるにつれ、選択的に変形するFpが層構造を形成することで、次第にFpが粘性率を律速することが予測されている。そのため、下部マントルの粘性率構造の多様性の原因の一つは下部マントルの粘性率を支配している鉱物の違いによる可能性があげられる。本研究では、下部マントルの粘性率を実験的に明らかにするために、BrgとFpの量比とその微細構造(歪量)を変数とした下部マントルの粘性率を決定することを目的とする。本研究結果を基に、地球物理学的観測で示された下部マントルの粘性率構造の原因について考察を行うことを目的とする。2018年度では、主に高エネルギー加速器研究機構KEK, PF-AR, NE7Aに導入されたD111型ガイドブロックを使用し、下部マントル圧力条件での変形実験中の応力ー歪同時測定技術の確立を行った。技術の確立に合わせて、Brg単相での一軸圧縮変形実験の応力ー歪同時測定を行い、Brgのクリープ強度を1200°C-1400°Cの間で決定した。この結果は、BrgとFp二相系で変形実験の際にBrgとFpのどちらが粘性率を支配しているのか知るための指標となるものである。また、同時にBrgとFpの二相系でのせん断変形実験を試みた。本年度では、主に高エネルギー加速器研究機構KEK,PF-AR,NE7Aに導入されたD111型ガイドブロックを使用した下部マントル圧力条件での変形実験技術及び変形中の応力ー歪同時測定技術の確立を試みた。応力測定のためには、単色二次元X線回折像の取得が必須であり、二段目タングステンカーバイトアンビルにコーンをつける必要がある。そこで、コーンを付ける位置・開口角の最適化を行うことで、下部マントル圧力条件までの変形実験技術を確立した。また、KEK,PF-AR,NE7Aでは、単色X線の水平方向の発散が大きいため、シンチレーターをプレスのすぐ傍に置くことで、X線ラジオグラフィー像の改善を行った。2019年度には、主にBrgとFp二相系でのせん断変形実験を行うことにより、微細構造(歪量)を変数とした下部マントルの粘性率の決定を目指す。応力測定については現在までに大きな問題は解消されているが、高エネルギー加速器研究機構KEK,PF-AR,NE7Aでは、単色X線の水平方向の発散が大きく、現在までのX線ラジオグラフィー像取得システムでは、せん断変形の歪量を測定するためのラジオグラフィー像が水平方向にぼやけてしまい、未だ歪量の測定に大きなエラーが存在する。そこで、シンチレーターを極力試料に近づけることでより鮮明なX線ラジオグラフィー像の取得を目指す予定である。

2019年度には、主にBrgとFp二相系でのせん断変形実験を行うことにより、微細構造(歪量)を変数とした下部マントルの粘性率の決定を目指す。応力測定については現在までに大きな問題は解消されているが、高エネルギー加速器研究機構KEK,PF-AR,NE7Aでは、単色X線の水平方向の発散が大きく、現在までのX線ラジオグラフィー像取得システムでは、せん断変形の歪量を測定するためのラジオグラフィー像が水平方向にぼやけてしまい、未だ歪量の測定に大きなエラーが存在する。そこで、シンチレーターを極力試料に近づけることでより鮮明なX線ラジオグラフィー像の取得を目指す予定である。