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「マスキュリニティ」の比較文化史-公私関係の再検討に向けて

「マスキュリニティの比較文化史」につき、3点を明らかにした。(1)「マスキュリニティ史」は「男性史」とは区別されるべきであり、ジェンダー史の一領域として「歴史学におけるジェンダー主流化」を牽引する重要な役割を果たす。(2)「マスキュリニティ」は多様であり、男性の属性とは限らない。「覇権的/従属的マスキュリニティ」の差異化は、時代と社会により異なる。(3)「同性愛」概念は19世紀に登場し、私的な同性愛関係はしばしば公的領域(政治・経済・軍隊)の人的紐帯を決定した。本年度は、「ジェンダー秩序と「公私関係」」について考察するために、3つの課題を掲げて共同研究に取り組んだ。[1]ジェンダー秩序の比較、[2]「公私関係」の比較、[3]「マスキュリニティ」の比較である。[1]・[2]は、研究課題の根本に関わる内容であるため、今後とも研究を深める予定であるが、本年度の研究から以下の展望を得ることができた。(1)ジェンダー秩序が異なる要因として、歴史的には以下の3点が重要である。(1)支配層男性に期待される能力の差異(武装能力/知的能力)。(2)血統尊重意識の差異(男系血統/王家等の高貴な血統)。(3)セクシュアリティ規範の差異(多様な性をどの程度まで無視/許容/禁圧するか)。たとえば、性関係の多様性を認めない中世ヨーロッパ社会では血統主義は男性に偏らず、高貴な血統の女性は必ずしも公的政治から排除されない。多様な性を禁圧しない近世日本は男系血統主義にたち、武装能力をジェンダー秩序と身分制秩序のもっとも重要な要因となす。(2)「公」の意味内容の相違が「公私関係」を決定する。「公」はさまざまな要素が組み合わさって定義されるが、古代ギリシアのように「公=共同」観念が強いほど「公私関係」のジェンダー・バイアスもまた強まる傾向がある。[3]「マスキュリニティ」の比較については、2009年10月24日(土)に公開シンポジウム「マスキュリニティの比較文化史-日本とアメリカの比較」を実施した。講演は、伊藤公雄(京都大学教授)「日本における男性学研究の展開と現状」、ダン・クワン(アメリカの舞台芸術家)「アジア系アメリカ人の演劇とマスキュリニティ」であった。伊藤報告は、「男性主導社会」たる「近代」の終焉、社会全体を男らしくしようとしたファシズムに見られる「ホモエロティック」の問題を指摘した。また、クワン報告は、アジア系アメリカ人男性が、自己に内面化された白人社会のマスキュリニティ規範によっていかに抑圧されているかを示した。「マスキュリニティ」研究は軍隊や戦争、同性愛に集中しがちであるが、こういったまなざし自体がある種のジェンダー・バイアスをはらんでいることに留意しつつ、次年度は「マスキュリニティ」規範構築の比較を行う予定である。2010年度は、「『マスキュリニティ』構築のあり方」に重点を置いて比較検討した。検討の柱としたのは、(1)男性間のヒエラルヒー構築のあり方の文化的歴史的相違、(2)「マスキュリニティ」からの逸脱あるいは「マスキュリニティ」への同化の文化的特徴、(3)「マスキュリニティ」と「身体」の関わりである。研究を深めるために、4名の研究者を順次招聘し、講演を行ってもらうとともに討論を行った。招聘したのは、ドイツ史関係、日本史関係2名、イギリス史関係である。メンバーでは、中世イタリア史(高田)、中国史(小浜)および、ドイツ史報告に対するコメント(三成・京樂)が得られた。その結果、次のような論点が提起され、課題が明らかになった。(1)中世ヨーロッパでは、キリスト教会の男性聖職者を「第3の性」としてマスキュリニティを自ら否定・超克した存在としてとらえることが可能ではないか。非男性的男性(第3の性)・男性・女性というヒエラルヒーのなかで、男性聖職者が自らマスキュリニティを否定することでヒエラルヒーの頂点にたつという構造があった。これは性の忌避というキリスト教の伝統に由来する。(2)大戦期イギリスでは、女性が制服(軍服)を着用することにより、マスキュリニティに同化するという現象があった。身体を服装で規格化し、女性が男性以上にマスキュリニティを求めた。こうした女性のマスキュリニティを研究に組み込む必要がある。(3)日本の男性史研究は、女性史研究との対比で登場するが、生活史・身体史をベースにした女性史の成果を十分にくみ取っておらず、ジェンダー視点が弱い。その結果、マスキュリニティを十分に対象化できていない。以上の成果と問題提起をふまえて、次年度は、男女の二元的思考の歴史性、公私二元論との関係をついて比較研究を進める予定である。

2011年度の共同研究会では、以下の8報告を得て、それぞれ討論を行った。(1)「日本中世における雄々しさとマチズモ」(招聘)、(2)「日本中世後期のマスキュリニティ」(招聘)、(3)「平安時代の和歌における男性性・女性性」、(4)「現代アメリカ・ミュージカルとマスキュリニティ」、(5)「中世後期ヨーロッパにおける男性服の変化」、(6)「アテナイ民主制と『男らしさ』」、(7)「日本近現代史×男性史研究×占領期という時代」、(8)「男性の領域に越境する紫式部・女性の領域に越境する光源氏」。これらの報告・議論を通じて、主に以下の点を明らかにすることができた。[1]マスキュリニティの文化的相違。中世ヨーロッパではマスキュリニティの本質が身分ごとに異なり、貴族は武勇、学生は理性、職人は技術であった。武勇を重んじる王侯貴族におけるマスキュリニティの顕示には、豪華な緞子(織田信長)、男性器を誇張する華麗な装束(西洋中世末期)などが利用されており、禁欲・自己犠牲を尊重した近代市民社会とは大きく異なる。[2]女性のマスキュリニティ/マスキュリニティの両性具有性。古代アテナイでは「男らしさ(アンドレイア)」は女性に対しても否定されていない。日本平安期には、都で公私を行き来する両性具有的で貴族的な美が称揚された。マスキュリニティを男性とだけ結びつけるのではなく、女性や両性具有との関係で位置づける必要がある。[3]性的指向とマスキュリニティ。稚児愛はホモセクシュアルというより、稚児の女性視という意味で異性愛にあたるのではないか。古代アテナイでは、同性愛者というカテゴリーは存在せず、同性愛行為としての少年愛では「欲望の抑制」が美徳とされた。[4]公私関係におけるマスキュリニティの位置づけについては、「公」のなかに「両性具有性・女性性」と「男性性」が併存し、前者が後者に優越する文化(平安時代など)がある。なお、3年間の研究成果を総括して、資料集『マスキュリニティの比較文化史』を公表した。
エネルギー代謝によるタンパク質アセチル化の調節とその栄養学的意義

カロリー摂取の制限は、広い生物種において実験的に老化を延滞させ、寿命を延長させる。近年、NAD依存性脱アセチル化酵素(Sirtuins)が老化・寿命の制御に重要な役割を果たしている事が明らかにされた。またSirtuinは、その酵素活性にNAPを要求することから、エネルギー代謝と老化制御を結びつける重要な役割を果たしていると考えられている。エネルギー代謝におけるタンパク質アセチル化のターゲットの一つとして、現在その調節に注目を集めているのがアセチルCoAシンテターゼである。AceCS1は脂肪酸代謝の初発酵素で、酢酸などの短鎖脂肪酸をアセチルCoAへ変換する。AceCS1はタンパク質アセチル化のためのアセチルCoAの供給にも機能していると思われ、AceCSのアセチル化制御機構の解明はエネルギー代謝と老化制御を結びつける新たなメカニズムを示す可能性が考えられる。AceCS1又はAceCS2を肝臓で高発現するトランスジェニック(Tg)マウスを作製した。この内、AceCS1-Tgの複数のラインにおいて46ヶ月令頃から極度の肥満を呈し、体重はコントロール群に対して2倍以上に達するマウスが得られた。本マウスは典型的な内蔵型肥満及び軽度の脂肪肝を示すほか、各組織の病理解析では脂肪細胞の大きさはコントロールに対して数倍に肥大していたが、その他の臓器に異常は見いだせなかった。一方、AceCS1・cDNAを組み込んだアデノウィルスベクターを用い様々な培養細胞で高発現させた所、非常に近接した2本のバンドとして検出された。この内、高分子側のAceCS1はアセチル基による修飾を受けている可能性が考えられたことから、発現したAceCS1の約半分がアセチル化による活性阻害を受けていることが示唆された。これらの結果をもとに、AceCS1のアセチル化を受けるリジン残基をアルギニン残基に置換するなど、アセチル化を受けない変異体を作成した。カロリー摂取の制限は、広い生物種において実験的に老化を延滞させ、寿命を延長させることは古くから知られている。近年、NAD依存性脱アセチル化酵素(Sir2)が老化・寿命の制御に重要な役割を果たしている事が明らかにされた。Sir2はその酵素活性にNADを要求する性質から、エネルギー代謝と老化制御を結びつける重要な役割を果たしていると考えられ、エネルギー代謝におけるタンパク質アセチル化の調節が、現在非常に注目を集めている。AceCS1はタンパク質アセチル化のためのアセチルCoAの供給にも機能していると思われ、本酵素がアセチル化によって調節されている可能性は大変興味深い。これまでの培養細胞レベルでの解析では、AceCS1の機能が今ひとつ明らかに出来なかったことから、AceCS1又はAceCS2を肝臓で高発現するトランスジェニック(Tg)マウスを作製した。この内、AceCS1-Tgの複数のラインにおいて4-6ヶ月令頃から極度の肥満を呈し、体重はコントロール群に対して2倍以上に達するマウスが得られた。このマウスでは、極度の肥満を呈するにもかかわらず空腹時の血糖値及び血清脂質(コレステロール及びトリグリセリド)濃度は正常で、更に1年以上経過後も極度の肥満を除いて、見かけ上は正常である。また、各組織の病理所見では、脂肪細胞の肥大や若干の脂肪肝を除いては膵臓、心臓等に異常は見いだせなかった。
1細胞解析による転写因子NF-kBの核内集合体と転写制御メカニズム

ニワトリリンパB細胞DT40を用いて、1細胞レベルで、転写因子NFκBの集合体形成のライブセルイメージングを行った。NFκBは転写因子であるため、観察に続いて細胞回収して転写解析を行うことで、NFκBの顕微鏡下でのふるまいとNFκBの制御下にある遺伝子発現の相関を一貫して明らかにすることを目指している。既に、高速共焦点顕微鏡を用いたライブセルイメージングの結果、刺激を受けた細胞の核にNFκBが移入すると、集合体を形成することを明らかにしており、この集合体の形成過程の解析と、この集合体の細胞における役割を調べた。1.集合体を転写開始部位と考え、数の変化を調べたところ、刺激後に集合体の数が増加した後、減少していた。2.集合体と共局在する転写関連因子の共局在を調べたところ、ヒストン3のアセチル化部位、転写のメディエーター、RNAポリメラーゼとの局在が、ほぼ一致する場合と、部分的に一致する場合があった。3.集合体の局在と遺伝子座の位置関係を調べるために三次元FISH法を用いて、NFκBの制御下にあると予想される遺伝子座の標識を行った。4.細胞観察後に連続して細胞を採取する装置のセットアップを行った。これらのことから、集合体は活性化されたエンハンサーや転写開始複合体の形成に重要な因子と共局在し、転写に重要であると考えられる。FISH法からはNFκBの制御下にあると予想される遺伝子座とその染色体を標識可能なプローブを完成させた。本年度は、集合体の輝度や数の変化を追跡して、同一の細胞を回収し転写レベルの比較へと進む計画である。研究成果は、国内シンポジウム、国内学会、研究会において発表を行った。当初の予定通り、刺激に対する細胞の応答をNFκBの輝点形成として捉え、輝度や数、時間変化を取得するための高速な共焦点顕微鏡システムを構築した。多数の細胞からなる輝点の情報は、それぞれの細胞の応答レベルの指標として利用可能であることが分かった。輝点が形成するかしないか、つまり応答するかしないかについては、刺激の入力の強さに対し、スイッチ様の応答をしていた。応答した細胞に関して、個々の細胞の輝点の数に注目すると、刺激の入力の強さに関係なく、幅広い分布を持つ集団で構成されていた。平成30年度までに、1細胞のハンドリング装置を共焦点顕微鏡に設置し、細胞回収が可能になった。当初の予定では微細加工基板を利用する予定ではあったが、適切な細胞密度で観察することで基板の助けなしに細胞回収ができることが判明したため、そのまま回収を行うことにした。平成31年度では、顕微鏡観察から直ちに細胞回収を行い、転写解析を行うことで、NFκBの輝点形成という細胞の応答と実際の転写応答が対応するかをリンクさせて解析する。核内に形成される巨大な転写因子の集合体(クラスター)が、アクティブエンハンサー、ポリメラーゼやメディエーターと共局在することが確認された。そのため、クラスターが実際に転写応答の制御に重要であると予想される。細胞回収装置のセットアップがほぼ終了したため、ライブセルイメージングに続けて細胞の回収を行うことが可能になり、当所の予定通り1細胞ごとの状態評価を顕微鏡で行い、続いて個々の転写応答レベルを解析していく。特に、転写因子クラスターの数と高発現レベルの遺伝子の数の解析を行うことで、ほとんど同一の遺伝子背景をもつ細胞群から、どのように多様な転写応答を実現するのかを明らかにしたい。高速共焦点顕微鏡を用いたライブセルイメージングの結果、刺激を受けた細胞の核にNFκBが移入すると、集合体を形成した。共焦点顕微鏡観察により、断層像を撮影することで、核内に形成された集合体の数を計測した。この集合体形成を細胞の応答と考えて、応答の時間変化を調べることで、以下の結果を得た。1.刺激の強さに応じて、応答した細胞はスイッチ様に増加すること2.刺激の強さが変化しても、応答した細胞それぞれのNFκB集合体数はさまざまであった(約401個、平均12個)3.NFκB集合体数は、核内のNFκBの量との相関は弱く、細胞ごとに依存したこれらのことから、刺激の強さによって応答する細胞の数(割合)はスイッチ様に増減するものの、応答した細胞の集団に注目すると、刺激の強弱に関わらず様々な数の集合体を持つ細胞の集団を形成することになる。このことは、異なる遺伝子発現レパートリーのヘテロな細胞集団を確保するさいに有利になると思われる。研究成果については、国際シンポジウム(口頭発表セレクション)、国内シンポジウム、国内学会、研究会において発表を行った。研究計画の通り「1細胞培養と回収システムの開発」「核内転写因子の集合体クラスター解析」について行った。光学顕微鏡下で、リンパ細胞株を4D観察し(3D+時間変化)に成功しており、核内への転写因子の移入に伴い集合体形成が行われることを明らかにした。集合体、クラスターは時間でその数を変動しており、刺激の強さに応答する細胞の数はスイッチ様に増加した。一方で、集合体数は、刺激の強さに関わらず様々な数の集団を形成した。

集合体数と転写調節を受ける遺伝子の量は関連性があると予想し、顕微鏡観察に続いて細胞内の転写応答を定量するために細胞回収システムの構築を進めている。細胞回収については、必要な機器の選定を行った。この装置で、顕微鏡ステージ上から細胞操作・回収を行い、個々の細胞を吸引して輸送することが可能となり、観察と細胞回収を連携する。以上のように、本研究はおおむね順調に進展している。ニワトリリンパB細胞DT40を用いて、1細胞レベルで、転写因子NFκBの集合体形成のライブセルイメージングを行った。NFκBは転写因子であるため、観察に続いて細胞回収して転写解析を行うことで、NFκBの顕微鏡下でのふるまいとNFκBの制御下にある遺伝子発現の相関を一貫して明らかにすることを目指している。既に、高速共焦点顕微鏡を用いたライブセルイメージングの結果、刺激を受けた細胞の核にNFκBが移入すると、集合体を形成することを明らかにしており、この集合体の形成過程の解析と、この集合体の細胞における役割を調べた。1.集合体を転写開始部位と考え、数の変化を調べたところ、刺激後に集合体の数が増加した後、減少していた。2.集合体と共局在する転写関連因子の共局在を調べたところ、ヒストン3のアセチル化部位、転写のメディエーター、RNAポリメラーゼとの局在が、ほぼ一致する場合と、部分的に一致する場合があった。3.集合体の局在と遺伝子座の位置関係を調べるために三次元FISH法を用いて、NFκBの制御下にあると予想される遺伝子座の標識を行った。4.細胞観察後に連続して細胞を採取する装置のセットアップを行った。これらのことから、集合体は活性化されたエンハンサーや転写開始複合体の形成に重要な因子と共局在し、転写に重要であると考えられる。FISH法からはNFκBの制御下にあると予想される遺伝子座とその染色体を標識可能なプローブを完成させた。本年度は、集合体の輝度や数の変化を追跡して、同一の細胞を回収し転写レベルの比較へと進む計画である。研究成果は、国内シンポジウム、国内学会、研究会において発表を行った。当初の予定通り、刺激に対する細胞の応答をNFκBの輝点形成として捉え、輝度や数、時間変化を取得するための高速な共焦点顕微鏡システムを構築した。多数の細胞からなる輝点の情報は、それぞれの細胞の応答レベルの指標として利用可能であることが分かった。輝点が形成するかしないか、つまり応答するかしないかについては、刺激の入力の強さに対し、スイッチ様の応答をしていた。応答した細胞に関して、個々の細胞の輝点の数に注目すると、刺激の入力の強さに関係なく、幅広い分布を持つ集団で構成されていた。平成30年度までに、1細胞のハンドリング装置を共焦点顕微鏡に設置し、細胞回収が可能になった。当初の予定では微細加工基板を利用する予定ではあったが、適切な細胞密度で観察することで基板の助けなしに細胞回収ができることが判明したため、そのまま回収を行うことにした。平成31年度では、顕微鏡観察から直ちに細胞回収を行い、転写解析を行うことで、NFκBの輝点形成という細胞の応答と実際の転写応答が対応するかをリンクさせて解析する。細胞の観察と細胞回収と転写解析を組み合わせるシステムを完成させる。
肝再生におけるインフラマソームの機能解析

部分肝切除モデルを利用した肝再生機構の解明により、肝再生時に炎症性サイトカインであるIL-6やTNF-α産生亢進が確認されている。しかし、これら炎症性サイトカインの誘導機構が不明なままであった。そこで炎症反応を惹起するインフラマソームに着目し、肝再生時に産生される炎症性サイトカインの誘導にインフラマソームが関与しているかを解析した。WTおよびインフラマソーム欠損(ASCKO、iPafKO、NLRP3KO)マウスに部分肝切除を行い肝体重比の測定、細胞増殖マーカーであるサイクリンD1、サイクリンE1発現及びKi-67染色を行い肝再生能の評価を行った。その結果、NLRP3KOマウスで肝再生の遅延が認められた。一方で、ASCKO、iPafKOマウスでは肝再生の遅延を認めなかった。部分肝切除後の肝臓を用いたRT-PCR解析により、NLRP3KOマウスにおいてIL-6、IL-1βmRNA発現や肝成長因子であるEFGやTGF-α発現の低下が確認された。また、部分肝切除によるインフラマソームの活性化を証明するために、肝切除後の肝臓を用いたウエスタンブロットにてcaspase-1を検出したところ、WTマウスにおいてインフラマソームの活性化が確認された。一方でNLRP3KOマウスではインフラマソームの活性化が確認できなかった。以上のことから、肝再生の際に必要となる炎症性サイトカインはインフラマソームの活性化により誘導されている可能性が示唆された。28年度が最終年度であるため、記入しない。WTおよびインフラマソーム欠損(ASCKO、iPafKO、NLRP3KO)マウスに部分肝切除を行い、肝体重比の測定、細胞増殖マーカーであるサイクリンD1、サイクリンE1発現及びKi-67染色を行い肝再生能の評価を行った。また、部分肝切除によるインフラマソームの活性化を証明するために、肝切除後の肝臓を用いたウエスタンブロットを行いcaspase-1を検出したところ、WTマウスにおいてインフラマソームの活性化が確認された。初年度は、WTマウスとインフラマソーム欠損マウスにおける肝再生能の違いに重点を置き研究を行う予定であった。その結果、インフラマソーム(NLRP3)欠損マウスにおいて肝体重比の低下や肝再生時の炎症性サイトカインや肝成長因子発現の減弱、細胞増殖能の低下など肝再生能の低下を確認した。また、部分肝切除によってインフラマソームが活性化することを確認しており、肝再生においてインフラマソームが活性化することで、炎症性サイトカイン産生を促進し肝再生を制御している可能性が考えられた。以上のこから、初年度は予定通りに研究が進捗したものと考える。今後は、肝再生時において何がインフラマソームを活性化するのかを証明する(リガンドの検出)。

また、肝再生は部分肝切除のみならず、肝障害後でも生じることから、CCl4を用いた肝障害モデルにおいて肝臓の再生にインフラマソームが関与しているか検討する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
エピジェネティック異常による消化管癌の遺伝子発現制御と浸潤・転移への影響

胃癌でエピジェネティック異常を伴う遺伝子について、臨床病理学的因子や予後との関係を解析した。Maspinは、胃癌組織でメチル化が認められ、非腫瘍部粘膜や腺腫と比較して胃癌組織での発現低下が顕著であった。さらに、Maspin陽性率は胃癌の進行に従って低下していた。胃癌細胞株では検索した8株全てでメチル化を伴っていた。また、Maspinはp53により制御されており、p53の異常蓄積とMaspinの発現には逆相関が認められた。従って、Maspinのメチル化による発現消失は胃癌の進行に大きく関与し、さらにその発現はp53を介する経路で制御されていることが示唆された。また、胃癌の浸潤・転移に関与する遺伝子についての解析では、Cblについて非常に興味深い結果が得られた。CblはEGFRの発現を調節することが報告されたが、進行胃癌において有意に高発現を認め、さらに、リンパ節転移や予後とも相関が認められた。また、CblとEGFRをともに発現する胃癌症例は、有意に予後不良であった。これらのことより、CblはEGFR系を調節し、胃癌の発生のみならず浸潤・転移、さらには予後を左右する重要な因子であることが示唆された。SAGE法により胃癌において発現が上昇する因子としてcaveolin-1やCDH17を同定したが、これらの遺伝子も胃癌の進行に関与することが示唆された。胃癌におけるDNAメチル化およびヒストンアセチル化標的因子について解析した。胃癌組織の50%、および、胃癌細胞株KATO IIIで、Helicase-like transcription factor (HLTF)遺伝子のメチル化が認められた。胃癌細胞株7株では、KATO-IIIのみでHLTF mRNAの発現消失が認められ、HLTF mRNAの発現消失には、メチル化が関与することが明らかとなった。さらに、胃癌細胞株KATO IIIでは、HLTF遺伝子は低アセチル化状態であった。これらのことより、胃癌の発生にはHLTF遺伝子のメチル化および脱アセチル化が関与していることが示唆された。また、胃癌の浸潤・転移に関与する遺伝子について解析を行った。Integrin-linked kinase (ILK)は、胃癌組織122例中118例(97%)、胃癌培養株5株中4株(80%)にILKの発現が認められた。その発現程度は癌の間質量・深達度・リンパ節転移の有無と有意に相関しており、増殖・浸潤に重要な役割を演じていることが示唆された。Osteoprotegerin (OPG)の発現は、胃癌細胞株8株中1株のみに認められたが、胃癌組織では65%(67/103)で陽性であり、その発現は、深達度・リンパ節転移・ステージと相関していた。これらから、OPGの発現は胃癌の発生・進展に関与し、その発現は浸潤・転移や予後と相関することが示唆された。
ＮＵＰ９８－ＨＯＸ融合遺伝子と協調する遺伝子変異との白血病発症メカニズムの解析

我々は、11p15転座を有するAMLにおいてNUP98遺伝子が関与して、それらが正常造血に必須の転写因子であるHOX遺伝子と融合することを見出した。また、白血病化に寄与する遺伝子変異の解析を行ってきた結果、NUP98-HOX融合遺伝子を有したAMLに高頻度に認められる遺伝子異常(FLT3-ITD, NRAS変異、WT1変異)を同定し、予後との関連を明らかにした。本研究では、NUP98-HOX融合遺伝子とこの融合遺伝子を有するAMLに認められた遺伝子異常が協調することで白血病化にどのように影響を及ぼすかを明らかにする。さらに、NOD-SCIDマウスを用いた移植実験系を確立することができた。結果:増殖能に関して、IL3未添加でもそれぞれの遺伝子導入した細胞は増殖したが、特にNHA9/FLT3-ITD、NHA9/ NRAS-MT、NHA9/ WT1-MTおよびFLT3-ITDが高い増殖能を示した。G-CSF添加後の分化能を検討したところ、遺伝子を導入したすべての細胞ではCD11bとGr1の発現が低下しており、また、形態学的にも分葉核が減少した。アポトーシスに関して、それぞれの遺伝子を導入した細胞ではAnnexin Vの発現が低下した。さらに、自己複製能を検討したところ、NRAS-MT以外の遺伝子を導入した細胞ではコロニー形成が増加した。考察:今回のin vitroの解析では、NUP98-HOX融合遺伝子を有するAMLは、他の遺伝子変異と協調して、増殖能亢進、分化障害、アポトーシス抑制および自己複製能亢進により白血病化に寄与していることが明らかとなった。今後、in vivoでの検証を行うことで、治療法を検討する予定である。血液学、腫瘍学、再生医療学本年度は、すべての遺伝子変異体を遺伝子変異体を32D細胞に遺伝子導入し恒常的に高発現する細胞株のin vitroの実験が80%以上終了した。また、in vivoの実験に向けた予備実験も行うことができた。本年度は、必要とするすべての遺伝子変異体を作成できた。また、作成した遺伝子変異体を32D細胞に遺伝子導入し恒常的に高発現する細胞株を樹立することもできた。さらに、細胞の機能を解析するための実験系も確立することができた。樹立した7つの細胞株を用いて、in vtiroの残りの実験(Autophagy)および再現性実験を行う。また、これらの細胞株をNOD-SCIDマウスに移植し、急性白血病の進行度を生存率と病理学的に比較する。さらに2次移植を行い、これらの遺伝子異常による白血病の自己複製能および増殖能を検討する。また、これらの細胞株をBALB/cマウスに移植し、急性白血病の進行度を生存率と病理学的に比較する。in vivoの実験に必要な試薬およびマウスを実験の都合上次年度に行うことにしたため。また、ベクターを作成した費用の支払いが次年度に繰り越されたため。当初の計画通り、実験を行う。設備備品費には使用しない。消耗品としては、試薬、培養関連、遺伝子組み換え、マウスなどに使用する。人件費として、実験補助として、6ヶ月分を支出する。平成24年度中に行う予定であった、2つの遺伝子変異体を同時に32D細胞に導入する実験が残っているため、平成25年度にその実験費を繰り越した。
宣言型プログラミング言語処理系の系統的生成

研究目的:(A)関数・論理型融合言語の計算モデルとしてのナローイングカリキュラスの改良および諸性質の解明、(B)PrologからLispへのプログラム変換を生かした論理型、関数型(Lisp)プログラムの融合方法をLisp処理系のレベルで探る。研究実績:研究テーマを次のサブテーマに分割して研究を進め、次の研究成果を得た。(1)Lispの翻訳系の正当性の証明とLisp抽象機械の設計、(2)Prologの操作的意味論の再構成、(3)ナローイングに基づく、関数・論理型言語の計算モデルの設計(1)(2)に関しては、Prologの操作的意味論をSLD反駁から出発して、書換えシステムを経由し、Scheme(Lisp)へとプログラム変換する方法を考案した。これは、次の3つの点で重要な意味を持つ。(i)証明論的意味論が損なわれることなく、より計算機構に近い、操作的モデルでPrologの意味を理解することができた。(ii)PrologとLispの操作的モデルにおける融合が可能になる。(iii)処理系のレベルで見たPrologとLispの計算の複雑度をより厳密に論じられるようになる。(3)に関しては、OI条件付ナローイング(outside-in conditional narrowing)と呼ぶナローイング法を考案し、その反駁手続きとしての完全性を証明した。さらに、このOI条件付ナローイングをより細かな計算ステップに分解し、計算機による実現を目指した計算系を考案した。研究の評価:目的(A)に関しては、本研究の当初の目的をかなり満足したと思われる。目的(B)に関しては、対象とする条件付書き換え系の性質を様々に変化させることにより、完全性の議論はさらに多様になりうるので、まだ研究は終了したとは言い難く、これからも研究を継続していく予定である。宣言型言語の代表的言語として純Prologと条件付き項書換元系に基づく言語を取り上げ、言語処理系、特に翻訳系の系統的生成に関して考察した。まず、純Prologについては、純Prologの計算モデルであるSLD反験のための論理式書換え機械を考え、その機械から最終的には関数型言語Schemeのプログラムを生成する手法を考案した。論理式の書換えの過程を深く考察すると、純Prologのプログラムの実行に必要となる基本的計算機構が明らかになる。この計算機構をシミュレ-トする適切なプログラム(通常は他の言語,例えばScheme)を作成すれば、Prologの処理系を用いずにPrologのプログラムが実行されることになる。もう一つは、条件付き項書換え系に基づく言語の解釈系,翻訳系の系統的生成である。この研究では、言語の操作的意味を与える計算系を作ることから出発した。ナロ-イングに基づく、遅延ナロ-イング計算系を定義し、その健全性、完全性を明らかにした。次に、この計算系に基づく関数・論理型言語を設計し、その言語で書かれたプログラムを実行する解釈系を作成した。解釈系の動作を解析することにより、遅延ナロ-イング計算系のための抽象機械の構成が明らかになった。さらに、関数・論理型言語のプログラムから抽象機械の機械語に翻訳する翻訳系を作成した。また翻訳時に行われるプログラム変形の正当性についても検討を加え、正当性の証明を得た。(1)Lispの翻訳系の正当性の証明とLisp抽象機械の設計、

(2)Prologの操作的意味論の再構成、(3)ナローイングに基づく、関数・論理型言語の計算モデルの設計(1)(2)に関しては、Prologの操作的意味論をSLD反駁から出発して、書換えシステムを経由し、Scheme(Lisp)へとプログラム変換する方法を考案した。これは、次の3つの点で重要な意味を持つ。(i)証明論的意味論が損なわれることなく、より計算機構に近い、操作的モデルでPrologの意味を理解することができた。(ii)PrologとLispの操作的モデルにおける融合が可能になる。(iii)処理系のレベルで見たPrologとLispの計算の複雑度をより厳密に論じられるようになる。(3)に関しては、OI条件ナローイング(Outside-in conditional narrowing)と呼ぶナローイング法を考案し、その反駁手続きとしての完全性を証明した。さらに、このOI条件ナローイングをより細かな計算ステップに分解し、計算機による実現を目指した計算系を考案した。研究の評価:目的(A)に関しては、本研究の当初の目的をかなり満足したと思われる。目的(B)に関しては、対象とする条件付書き換え系の性質を様々に変化させることにより、完全性の議論はさらに多様になりうるので、まだ研究は終了したとは言い難く、これからも研究を継続していく予定である。
分子構造設計による新規ヘテロポリ酸触媒の開発

Preyssler型へテロポリ酸(H_14NaP_5W_30O_110)およびその金属置換体が硫酸やこれまでに酸触媒として実績の高いKeggin型リンタングステン酸(H_3PW_12O_40)よりプロトンあたりの酸強度が高いこと、また、優れた酸触媒であることを明らかにした。2)ルテニウム置換Keggin型へテロポリアニオンのルテニウムがルイス酸点として働くことピリジン化合物との反応性から明らかにした。研究計画に従い以下2つの研究を平行して行った。1)強酸性を示す新規ヘテロポリ酸触媒の開発:Preyssler型ヘテロポリ酸(H_14NaP_5W_30O_110)の熱安定性、水中でのpH安定性、および酸触媒活性の検討を行った。現在、酸触媒として実績の高いKeggin型ヘテロポリ酸(H_3PW_12O_40)と比較するとPreyssler型ヘテロポリ酸固体状態での熱安定性は低いが、水溶液中では広範囲で安定であることが分かった。そのため、酸触媒反応としては水溶液中での酢酸エチルおよびセロビオースの加水分解反応を検討した。両反応に対してPreyssler型ヘテロポリ酸はプロトンあたりKoggin型ヘテロポリ酸とほぼ同程度の活性を示した。この値は強酸として知られる硫酸の約1.5倍の高活性である。また、Preyssler型ヘテロポリ酸はKeggin型ヘテロポリ酸にくらべプロトン密度が2倍ほど高いので、重量あたりの触媒活性はKeggin型ヘテロポリ酸のほぼ2倍と非常に高い活性が得られた。2)新規ルイス酸触媒開発:ルテニウム置換Keggin型ヘテロポリ酸のルテニウムのルイス酸性の検討を行った。ルテニウム置換Keggin型ヘテロポリ酸とルイス塩基であるピリジンを反応させたところ、ルテニウムとピリジンの窒素が反応し、ルテニウム置換Keggin型ヘテロポリ酸のルテニウムがルイス酸として機能することを明らかにできた。1)強酸性を示す新規ヘテロポリ酸触媒の開発:前年度の研究でPreyssler型ヘテロポリ酸(H_<14>NaP_5W_<30>O_<110>)は熱安定性は低いが水溶液中で広範囲のpH領域で安定であることが明らかとなった。そこで、水溶液中での酸強度およびエステル加水分解酸触媒能を測定し、現在、酸触媒として実績の高いKeggin型ヘテロポリ酸(H_3PW_<12>O_<40>)と比較した。トリメチルホスフィンオキシドをプローブ分子として用いた酸強度測定家kkは、Preyssler型ヘテロポリ酸はプロトンあたりKeggin型ヘテロポリ酸より高い酸強度を示すことが明らかとなった。また、エステル類の加水分解では酢酸メチルや酢酸エチルなどの小さい分子に対してはPreyssler型ヘテロポリ酸はプロトンあたりKeggin型ヘテロポリ酸と同程度の触媒活性を示したのに対して、エステル基が大きくなると触媒活性は低下し、Preyssler型ヘテロポリ酸はプロトンあたりKeggin型ヘテロポリ酸より活性が低くなることが明らかとなった。前年度の研究で、ルテニウム置換Keggin型ヘテロポリ酸のルテニウムがとルイス塩基であるピリジンと反応し、ルテニウム置換Keggin型ヘテロポリ酸のルテニウムがルイス酸として機能することを明らかにできた。今年度は、この構造を明らかにするために合成した化合物の単結晶化を試み、2つの化合物で単結晶構造解析に成功した。単結晶構造解析の結果、ルテニウムにはピリジン誘導体がRu-N結合を介して結合していることが明らかにでき、ルテニウム置換Keggin型ヘテロポリ酸のルテニウムがルイス酸として機能している直接のデータが得られた。1)強酸性を示す新規ヘテロポリ酸触媒の開発:前年度までの研究でPreyssler型ヘテロポリ酸(H_<14>NaP_5W_<30>O_<110>)は熱安定性は低いが水溶液中で広範囲のpH領域で安定であることが明らかとなった。そこで、中心に存在するNa(+)をイオンを他のイオン(Ca(2+),Y(3+),Bi(3+),Ce(3+),Eu(3+),Lu(3+))に変換し分子全体の負電荷を変えることで安定性を向上させる試みを行った。条件検討の結果、純度良くPreyssler型ヘテロポリ酸(H_<14-n>XP_5W_<30>O_<110>)分手中にCa(2+,n=1),Y(3+,n=2),Bi(3+,n=2),Ce(3+,n=2),Eu(3+,n=2)を導入した化合物の合成に成功した。

得られた化合物の水溶液中での酸強度(トリメチルホスフィンオキシドをプローブ分子)、酢酸エチル加水分解酸触媒能、およびセロビオース加水分解酸触媒能を測定し、Preyssler型ヘテロポリ酸(H_<14>NaP_5W_<30>O_<110>)および、現在、酸触媒として実績の高いKeggin型ヘテロポリ酸(H_3PW_<12>O_<40>)よりも高い酸性度を有することを明らかにした。また、元のPreyssler型ヘテロポリ酸(H_<14>NaP_5W_<30>O_<110>)より熱安定性を50度から100度程度向上させる事ができた。2)新規ルイス酸触媒開発:ルテニウム置換Keggin型ヘテロポリ酸のルテニウムのルイス酸性の検討を行った。前年度までの研究で、ルテニウム置換Keggin型ヘテロポリ酸のルテニウムがとルイス塩基であるピリジンと反応し、ルテニウム置換Keggin型ヘテロポリ酸のルテニウムがルイス酸として機能することを明らかにできた。また、2つの化合物の単結晶構造解析に成功していた。今年度は、この単結晶構造解析をさらに行い、計5つの新規構造を明らかにした。結晶化の条件を変えることにより分子のパッキングを変えることができることを見出した。
化学教育におけるプロジェクト授業のモデル開発に関する日独共同研究

本研究では、中等教育段階で使用可能な化学教育におけるプロジェクト授業(探究活動・課題研究の授業)のモデルを、日本とドイツの共同研究によって開発した。モデルの題材は有機化学分野の「バイオエネルギー」と「キチン・キトサン」であった。開発した授業モデルは、生徒の科学的な思考力や判断力を高める上で有効であることがわかった。また、化学の基本概念の形成を図る上でも有効であることがわかった。平成19年度は、化学教育におけるプロジェクト授業(探究活動・課題研究の授業)のモデルを開発した。(1)授業の要素の抽出生徒の探究能力・問題解決能力の育成をめざした化学授業について、従来の理論研究や実践研究の資料を収集した。収集した資料を化学教育内容と学習指導法ごとに整理し、生徒の探究能力・問題解決能力の育成に効果があると判断される授業の要素を抽出した。(2)授業の題材・教材の選定日本とドイツの中等教育段階における化学教育について、教育課程の基準や生徒用教科書、教師用教授書を収集した。モデル開発にふさわしい、日本とドイツに共通した題材・教材として、「再生可能エネルギー」を選定した。(3)授業モデルの開発授業の要素と題材・教材の選定から総合的に判断し、化学教育におけるプロジェクト授業のモデルを開発した。授業の目標、配当時間数、内容構成、学習指導法、及び評価方法を検討した。生徒が実際に使用するワークシートや教材教具の原案を作成・製作した。(4)授業モデルの試行の準備次年度実施予定の授業モデルの試行にかかわる研究基盤を整備した。研究協力校と連携を取り、対象となる生徒の能力、興味・関心、ならびに学習状況を把握した。(5)検討会議の開催以上の研究の遂行のために、ドイツのキール大学自然科学教育研究所とベルリン自由大学化学・生化学研究所で検討会議を開催した。検討会議では、開発する授業モデルの目標、内容、方法等について、ならびに、研究協力校の生徒の学習状況等について議論した。研究代表者、分担者、海外共同研究者、及び協力者が参加した。平成20年度は、化学教育におけるプロジェクト授業(探究活動・課題研究の授業)のモデルの試行と評価を行った。(1)授業モデルの試行前年度に「再生可能エネルギー」を題材・教材とした化学教育の授業モデルを開発した。この授業モデルを用いて、日本とドイツの中等教育段階の学校で理科(化学)の授業を実践した。(2)授業モデルの評価授業を通した生徒の探究能力・問題解決能力の到達度を測定した。そのために、授業実践の記録を用いて生徒の発言や行動の記録を分析した。また、質問紙調査やインタビュー調査を実施・分析した。さらに、教師にもインタビュー調査を実施した。これらによって、授業モデルを評価した。(3)検討会議の開催日本とドイツがそれぞれに行った授業モデルの試行・評価を踏まえて、ドイツで検討会議を1回開催した。検討会議では、開発した授業モデルの有効性や問題点を比較検討した。検討会議での議論を踏まえて、最終年度に行う改良点を明らかにした。そして、改良点を伴うことを包含した、暫定的な授業モデルを提示した。(4)研究成果の発表平成21年度は、3年間の研究をまとめ、中等教育段階で使用可能な化学教育におけるプロジェクト授業(探究活動・課題研究の授業)のモデルを最終的に提示した。(1)授業モデルの改良、再試行、評価前年度までの研究成果を総合的に評価し、「再生可能エネルギー」並びに「キチン・キトサン」を題材とする理科(化学)の授業モデルを改良した。これらの授業モデルを用いて、日本とドイツの中等教育段階の学校で理科(化学)の授業を再試行した。特に「再生可能エネルギー」については、研究協力校(広島大学附属高等学校、スーパーサイエンスハイスクール)の生徒10名を、海外共同研究者の所属するベルリン自由大学に引率し、ドイツの生徒10名とともに試行の授業を受けてもらった。そして、授業を通した生徒の探究能力・問題解決能力の到達度を測定した。測定には、授業実践の記録を用いた生徒の発言や行動の記録、質問紙調査やインタビュー調査を用いた。(2)授業モデルの提示日本とドイツで行った理科(化学)の授業モデルの再試行・評価を踏まえて、中等教育段階(日本では特に高等学校)で使用可能な複数の授業モデルを最終的に提示した。(3)研究成果の発表
高分子多相ミセルによる選択的界面反応場の構築とエバネッセント波法による解析

本研究においては、両親媒性高分子が溶液中や界面で形成する分子集合体、すなわちミセルや単分子膜を利用し、界面に選択的な反応場を構築すること目的として、ケイ素、フッ素等を含むセグメントを有する種々のブロックポリマーの合成、X線・中性子小角散乱によるブロックコポリマーミセルの構造解析、およびエバネッセント波法による高分子粒子-界面間相互作用の直接測定やX線・中性子反射率測定(XR,NR)による界面における高分子の存在状態の解明を系統的に進めてきた。今年度は、エバネッセント波光散乱顕微鏡(EVLSM)装置の改良とそれによる粒子-界面間相互作用ポテンシャルに対する重力の影響の定量化、およびXR,NRによる気液界面および固液界面における高分子の形態調査を行った。EVLSM装置の改良については、従来は測定前後に手動で行っていたx-y移動を、EVLSM装置の試料ステージのx-y方向駆動系にステッピングモータを追加し、測定中に粒子を二次元面内で追尾できるシステムを構築し、性能の飛躍的向上を図った。この装置による測定から、粒子-界面間相互作用をより厳密に評価することが可能となった。また、新たに開発した気液界面測定用X線反射率装置により、従来の高分子薄膜、高分子複合薄膜、基盤上のLB膜、水面上のLB膜の測定に加え、精密合成した両親媒性高分子の水面上における存在状態をXRにより測定した。さらに、ガラスおよびシリコン/水(D_2O)界面に吸着したポリエチレングリコールの形態についてNR測定を行い、スケーリング型の高分子濃度プロファイルを仮定したモデルが実測データをよく再現することを確認した。
多元制御量子ドットと超高速光機能デバイス応用

量子ドットの半導体光アンプ(QD-SOA)、超高速光スイッチ等の光素子応用においては、光通信波長帯で、偏光無依存の条件を満たし、高速応答することが今後の実用化に向けて重要である。本研究はこの可能性を初めて明らかにしようとするもので、ドット形状、界面状態、原子組成、の3元のパラメータを独立の基軸パラメータに据えることにより、ドットの波長、偏光依存性などを重点とする光学特性に与える影響を調べ、量子ドット特性を任意に制御する技術を確立することを狙いとしている。まず、長波長光通信波長帯で動作し、温度特性に優れ、安価なGaAs基板上に成長できる量子ドットの新材料として、InAs量子ドットに原子層窒化を行う成長方法を提案し、光学特性の制御範囲とその機構解明を目指して研究を行った。この方法はMBE成長でInAs量子ドットを成長直後に窒素プラズマ源を使って短時間の窒化処理を行う独自のもので、これによってフォトルミネッセンス発光波長として室温で.1.3μmが実現できた。また、透過電子顕微鏡(TEM)測定の結果から、窒化によって界面での原子の相互拡散が抑制され、通常のInAsドットの形状に比較してアスペクト比が大きいドットが形成されていることを発見し、偏向特性の等方化にも寄与が期待出来ることを明らかにした。一方、他のドットパラメータが光学特性に与える影響に注目して調べるため、従来の端面フォトルミネッセンス観測に加えて、強励起下で光利得及びその偏光特性を測定できる計測システムを構築・適用した。その結果、多層化によるドット形状の制御、すなわちコラムナドットの形状制御によって光利得の偏光無依存特性が達成出来ることを確かめた。また、ドット上のキャップ層の原子組成によって、すなわちドットに加わる歪みの制御によって、偏光無依存光利得特性が実現できることが分かった。これらの偏光特性が光利得状態で実現できることは光アンプなどの量子ドット素子実用化にとって極めて重要な知見である。その他、高温下の発光強度の劣化機構を検討し、界面歪みによってキャリア移動経路が変化し発光劣化特性が変化することを突き止め、光学特性の改善に役立つ結果を得た。以上の成果によって、高性能光素子適用に向けた多元制御量子ドットの有用性を明らかにした。量子ドット半導体光アンプ(QD-SOA)においては、光通信波長帯で動作し、偏光無依存の条件を満たし、かっ、超100Gb/sの超高速動作することが今後の実用化に向けて重要であるが、これまでこのような厳しい条件を同時に満たす技術は確立されていない。本研究はこの可能性を初めて明らかにしようとするものである。本研究の最大の特色は、ドット形状、界面状態、原子組成、の3元のパラメータを独立の基軸パラメータに据えることにより、ドットの波長、偏光、応答速度に及ぼす影響を調べ、量子ドット特性を任意に制御可能とする技術を確立することを狙いとしている。本年度は、長波長光通信の波長帯での動作が可能で、かつ温度特性に優れた材料を開発することを目指して、GaAs基板上に成長する量子ドットの新材料として、InAs量子ドットに原子層窒化を行う成長方法を提案し、光学特性の制御範囲と機構を明らかにするための研究を行った。この方法はMBE成長でInAs量子ドットを成長直後に窒素プラズマ源を使って短時間の窒化処理を行うものである。

これによってフォトルミネッセンス発光波長は室温で1.3・mが実現できた。また発光強度については、通常のInAsに比較して高温での強度劣化が大きく改善されていることが分かった。また、透過電子顕微鏡(TEM)測定の結果から、窒化によって界面での原子の相互拡散が抑制され、通常のInAsドットの形状に比較してアスペクト比が大きいドットが形成されていることが判明し、偏向特性の等方化にも寄与があることが期待される。以上により、目的達成に向けて有望な新材料の作製方法の見通しが得られた。我々は、安価なGaAs基板上への成長、および通信波長帯での動作が可能で、かつ温度特性に優れた量子ドット材料を目指して、InAs量子ドットのサイズ、組成、歪みなどの多元的制御を目指して研究を進めている。昨年までに、原子組成に関しては原子層窒化を行う方法を提案し、既にフォトルミネッセンス発光波長として室温で1.3μmの長波長発光が実現できた。本年度は、この原子層窒化機構の解明および窒化条件の最適化を行った。その結果、また発光強度の高温での劣化が、従来の量子ドットに比較して改善できることが分かった。また、透過電子顕微鏡(TEM)測定の結果から、窒化によって界面での原子の相互拡散が抑制され、通常のInAsドットの形状に比較してアスペクト比が大きいドットが形成されていることが判明し、長波長化と偏光特性の等方化にも寄与があることが分かった。一方、過度の窒化によってドット中に転移が発生することも明らかになり、窒化条件の最適化に役立つ情報が得られた。一方、他のドットパラメータが光学特性に与える影響に注目して調べるため、従来の端面フォトルミネッセンス特性だけでなく、新しく強励起下で光利得及びその偏光特性を測定できるシステムを構築し、適用した。その結果、多層化によるドット形状の制御、すなわちコラムナドットの形状制御によって光利得の偏光無依存特性が実現出来ることを確かめた。又、同様にドット上のキャップ層の原子組成によって、すなわちドットの掛かる歪みの制御によって、偏光無依存光利得特性が実現できることが分かった。これらの偏光特性が光利得状態で実現できることは光アンプなどの量子ドット素子実用化にとって極めて重要な知見である。さらに、高温での発光強度の劣化機構を検討し、キャップ層組成の異なる量子ドットの発光機構を比較検討した結果、界面の歪みによってキャリア移動経路が変化し発光劣化特性が変化することが明らかになった。この結果は発光特性の最適化に役立つ結果である。これらによって、高性能光素子適用に向けた多元制御量子ドットの有用性が明らかになった。
嗅覚記憶を制御する遺伝子のクローニングと機能解析

マウスの鋤鼻器-副嗅球系で成立するフェロモンに対する記憶の系は、記憶を担っている部位がはっきりしていること、個体レベルで解析を行なうことができることから記憶のメカニズムの探索に優れた系である。フェロモンの記憶は、30-50日間保持され、記憶の誘導には新規のタンパク合成が必要である。従って、本研究において我々はフェロモン記憶の誘導時に副嗅球において、シナプスの可塑的変化の維持に関与する遺伝子の同定を試みた。雌マウスをmatingさせたあと、フェロモン刺激として雄マウスの尿の匂いをかがせ、雌マウスにフェロモンの記憶を誘導する。その後、30分-6時間の適当な時間に副嗅球を取り出し、RNAを抽出しcDNAを合成して、フェロモンに暴露しないコントロールの雌マウスから取り出した副嗅球のRNAとサブトラクションを行ない、フェロモンの記憶を誘導することによって増加する遺伝子、又は減少する遺伝子を同定する。同定したcDNAの遺伝子産物の機能を、阻害剤、中和抗体、アンチセンスオリゴヌクレオチドなどを副嗅球に直接注入することで抑制し、個体レベルで遺伝子産物がフェロモンの記憶に対してどのような影響を及ぼすかを解析する。このような手法で同定した遺伝子がシナプスの可塑的変化を制御し、記憶を制御することを示す計画である。現在、サブトラクション法で複数の候補のクローニングに成功しており、それらを解析中である。
火星大気飛行中の極限流れにおける翼の空力特性の実験的解明

本年度はこれまで改修を行ってきた「火星大気風洞」と呼ばれる低密度風洞を用いて,翼面上の圧力分布を光学的に計測する「感圧塗料技術」を適用した翼型試験を行い,低レイノルズ数において粘性と圧縮性の効果を分離した空力計測に世界で初めて成功した.さらに火星の大気主成分である炭酸ガスによる風洞試験も行うことで,低レイノルズ数領域で粘性と圧縮性効果に対して比熱比の違いが空力特性に与える影響を評価した.その結果,レイノルズ数やマッハ数の変化により,翼上面で生成される「剥離泡」の長さや位置,さらには剥離せん断層の再付着状態が変化することなど流れ場の詳細を明らかにした.また剥離泡が生成されることで非線形的に揚力が増加するなど,流れ場の変化と揚抗特性の関連性を明らかにした.ガス主が違っても低迎角では揚抗特性はほとんど変化しない,失速後の高迎角では炭酸ガスの方が失速特性は悪化するという違いを示した.また今後より広範囲の飛行条件での翼特性の評価や,火星実環境である低温環境下で試験を行うためには,風洞の駆動系である超音速エジェクターの性能評価手法の確立とそれを用いた設計の最適化が要求される.本年度はまず一次元解析から導出した超音速エジェクターの駆動性能評価パラメータの有効性を実証した.従来の評価パラメータでは,設計値固有の性能しか示せず,ノズル形状や作動条件に依存するものであり,望みの性能を示す設計の最適化が困難であった.これに対し,本研究で提案した評価パラメータではノズルやダクトなどの形状や,ガス種や供給ガス圧力などの作動条件を変化させても圧力比に代表される駆動性能に対して相関が取れることを明らかにした.さらにこの評価パラメータを用いることで,低温環境化で懸念される炭酸ガスの固化を防ぎつつ,目的とする性能を維持する形状と作動条件など,今後の最適化設計に向けた指針が得られた.本年度の主な研究内容は二つで,火星大気風洞測定部の気流の質の調査と駆動系であるエジェクターの性能評価を行った.本風洞は火星大気中を飛行する際の気流を模擬するため低レイノルズ数で高亜音速な流れとなる.特に低レイノルズ数流れでは壁面での境界層の発達が著しいため,気流の一様流領域が狭くなることが考えられる.そのため翼型試験の実施に向けて,予め気流の一様性を調査することは重要である.また,火星大気のような低圧環境下で高亜音流れを実現するため,気流の駆動装置としてエジェクターを用いている.しかし,低圧環境下で高亜音速流を実現した風洞は世界的にもほとんど例がなく,火星飛行の模擬に必要な高亜音速流れを実現した例は報告されていない.そのため,低圧環境下でのエジェクターの駆動性能を明らかにする必要がある.測定部の気流検定試験ではピトー管を用いて流速を計測し,総圧と供給圧力を変化させて実験を行った.その結果,いずれの総圧条件でも広い範囲で一様流が確保できていることが分かった.また火星大気に最も近い総圧付近では流速のばらつきは最も小さく,翼型試験を行うには十分な一様流が確保できていることが分かった.一方,エジェクターの性能を評価するため,供給側の一次流量と測定部で誘起される二次流量の比である駆動流量比を調べた.その結果,供給圧力の低下に伴う駆動流量比の減少は著しい.また総圧変化と共に気体の混合効率が低下するため,駆動流量比は減少する.しかし低圧環境で混合効率が低下するものの,最高流速246m/s,マッハ数0.71に達した.これにより本風洞で火星大気飛行の模擬に必要なマッハ数を実現できることが確認された.本年度は火星大気風洞の改修を行い,炭酸ガス供給系を導入した.またそれに伴う気流検定試験とエジェクター駆動性能の評価を行った.気流検定試験の結果,広い範囲のレイノルズ数,マッハ数の気流を駆動することができる上,広範囲に一様流であることが分かった.火星大気の主成分である炭酸ガスによる風洞駆動が可能となったことで,相似則を用いた火星大気飛行中の気流状態,さらには様々な飛行条件の模擬が可能となった.また低圧環境下でのエジェクターの駆動性能を評価するため,まず一次元解析から評価パラメータを算出した.さらに評価パラメータで圧力比を整理した結果,理論値と実験値がよく一致することを確かめ,評価パラメータの有効性を確かめた.これにより風洞駆動の高効率化及び通風時間の拡大に向けたエジェクターの最適化設計の指針が得られた.翼性能を評価する上で,模型表面の圧力分布計測および抗力・揚力などの力計測のデータが重要となる.これらの計測に対して火星環境下で使用可能な感圧塗料と二分力天秤を開発した.選定した感圧塗料はチャンバー試験により火星環境下でも十分な感度を有することを示した.また感圧塗料を塗布した平板翼を用いた風洞試験の結果,感圧塗料により模型表面の流れの剥離現象を鮮明に捉えることができ,詳細な圧力分布を計測することができた.さらに低圧環境下で模型に働く微小な力を高精度に計測できる二分力天秤を設計・製作した.較正試験の結果,力計測に十分な線形性を確認できた.火星飛行機への搭載を目的としたプラズマ・アクチュエーター(PA)の初期風洞試験を行った.これまで得られたPAの基礎特性をもとに,本年度は火星大気風洞を用いて,剥離した流れに対するPAの作動特性を評価するための初期風洞試験を行った.