hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シュードペプチド新規形成機構の解明と応用

当研究室で見出した、シュードトリペプチド(ケトメミシン)が持つカルボニルメチレン構造の生合成機構の解明を行った。ケトメミシン生合成遺伝子クラスターに存在する4つの遺伝子の関与が考えられたため組換え酵素を用いて検討した。その結果、アルドラーゼがマロニルCoAとフェニルピルビン酸からベンジルリンゴ酸CoAの生成を触媒し、次いで脱水酵素によりベンジルフマリルCoAへと変換され、ピリドキサールリン酸依存酵素であるグリシン-C-アセチルトランスフェラーゼが2回目の炭素-炭素結合形成を触媒し、最後に還元酵素により二重結合が還元されカルボニルメチレン構造を持つシュードジペプチドが生成することを証明した。1、3株の放線菌ゲノムに見出された、ペプチドのアミノ基を求核剤に用いてアミドを形成する新規ペプチドリガーゼ相同遺伝子の機能解析を行った。個々に特異的な遺伝子クラスターをStreptomyces lividansで異種発現させた結果、3株由来の何れのクラスター導入株もカルボニルメチレン構造を有する新規なシュードトリペプチド(ketomemicin類)を生産した。2、1株由来のペプチドリガーゼ相同遺伝子を組換え酵素を用いて解析した結果、アミジノアルギニンのカルボニル末端に(シュード)ジペプチドを結合させる反応を触媒する、ジペプチドリガーゼであることを明らかにした。3、カルボニルメチレン構造の生合成に関与すると推定される4つの酵素を可溶性の組換え酵素として発現させ、in vitro解析を開始した。4、上記リガーゼのN-末基質にアミジノ基を導入する酵素を組換え酵素を用いて諸性質を検討した。5、上記3株に加え、相同遺伝子を含むクラスター構造が異なる株を用いて、(1)同様の手法で解析を開始した。計画した3株のペプチドリガーゼ相同遺伝子含有クラスターの異種宿主発現で、何れも個々に特異なシュードトリペプチドの生産を確認でき、1つについては組換え酵素を用いてジペプチドリガーゼであることを明らかにした。また、カルボニルメチレン構造の生合成に関与すると考えられる4つの酵素についても発現に成功しており順調に進展している。昨年度、放線菌に見出したアミド結合形成反応を触媒するATP-grasp ligase遺伝子を含む6つの遺伝子を異種発現させることにより、これら遺伝子群はカルボニルメチレン構造を有する新規なシュードトリペプチド(ケトメミシン)の生合成に関与することを明らかにした。ケトメミシン生合成遺伝子クラスターに存在する6つの遺伝子のうち、ペプチドリガーゼとアミジノ基転移酵素については組換え酵素を用い詳細な酵素学的諸性質を明らかにした。また、これまでカルボニルメチレン構造の生合成に関する報告はないことから解明を試みた。上記の結果からペプチドリガーゼとアミジノ基転移酵素遺伝子以外の4つの遺伝子が関与すると予想されたことから組換え酵素を用いて解析を行った。最初に初発反応を担うと予想したアルドラーゼの酵素反応を検討した。本アルドラーゼはクエン酸の分解に関わるクエン酸リアーゼと相同性を有しており、当初アセチルCoAとフェニルピルビン酸からベンジルリンゴ酸CoAが生成すると予想したが反応は進行しなかった。しかしアセチルCoAの代わりにマロニルCoAを用いた場合には脱炭酸を伴って反応が進行した。続いて脱水素酵素をアルドラーゼ生成物と反応させたところ、ベンジルフマリルCoAへと変換されることがわかった。さらにピリドキサールリン酸依存酵素であるグリシン-C-アセチルトランスフェラーゼ様酵素が2回目の炭素-炭素結合形成を触媒し、最後にNADPH依存還元酵素により二重結合が還元されカルボニルメチレン構造を持つシュードジペプチドが生成することを確認した。ケトメミシンのカルボニルメチレン構造が、4つの酵素により生合成されることを組換え酵素を用いたin vitro実験で完全証明できたことから、当初の目的を100%達成した。昨年度、シュードトリペプチド(ケトメミシン)の生合成は以下の4つの酵素が関与することを明らかとした。1アルドラーゼ(KtmA);マロニルCoAとフェニルピルビン酸からのベンジルリンゴ酸CoAの生成、2デヒドラターゼ(KtmC);脱水反応によるベンジルフマル酸CoAの生成、3α-オキソアミンシンターゼ(KtmB); 2回目の炭素-炭素結合形成反応、4リダクターゼ(KtmF);二重結合の還元。これら4つの酵素のオーソログをゲノムデータベースに探索した結果、4つの遺伝子全てを持つクラスターに加え、ktmFは持たないが、ktmA-Cとオルニチンシクロデアミナーゼの4つの遺伝子を共通に持つ遺伝子群を幾つかの微生物に見出した。そこで本遺伝子群が関与する代謝産物を明らかにするため、Streptomyces sclerotialus由来の推定生合成遺伝子群を近縁のStreptomyces lividansで異種宿主発現し、特異的に生産される化合物をHPLCで分析した結果、特異的な代謝産物を1つ確認した。現在、本化合物の精製と構造解析を行っている。

その結果、アルドラーゼがマロニルCoAとフェニルピルビン酸からベンジルリンゴ酸CoAの生成を触媒し、次いで脱水酵素によりベンジルフマリルCoAへと変換され、ピリドキサールリン酸依存酵素であるグリシン-C-アセチルトランスフェラーゼが2回目の炭素-炭素結合形成を触媒し、最後に還元酵素により二重結合が還元されカルボニルメチレン構造を持つシュードジペプチドが生成することを証明した。順調に推移していることから当初の計画に沿って進める。特に、カルボニルメチレン構造の生成機構の解明を組換え酵素を用いて詳細に行う。また、昨年度解析を開始した、ペプチドリガーゼ相同遺伝子を持つ他のクラスターについても解析を継続する。カルボニルメチレン構造の形成に関与する4つの酵素遺伝子の相同遺伝子が、放線菌のゲノムデータベースに存在し、かつケトメミシンの生合成遺伝子群とは異なる遺伝子とクラスターを成していることから、異種宿主発現等により関与する天然物の同定を行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。生合成工学29年度が最終年度であるため、記入しない。
ユーザ特性を反映したサービス連携方式によるユビキタスネット社会の構築技術

インターネット上の個別のサービスをユーザの嗜好や使用履歴を基にユーザ特性に合ったサービスに組み上げる連携方式を開発した.またユーザがサービスをさまざまな状況で利用可能とするため,パソコン,携帯電話, PDAなどを情報提示デバイスとして使えるよう環境を開発した.これにより,いつでもどこでも,ストレスなく簡単にユーザ要求に対応可能なサービスが可能となり,ユビキタスネット社会の構築技術の基盤が整備された.インターネット上の個別のサービスをユーザの嗜好や使用履歴を基にユーザ特性に合ったサービスに組み上げる連携方式を開発した.またユーザがサービスをさまざまな状況で利用可能とするため,パソコン,携帯電話, PDAなどを情報提示デバイスとして使えるよう環境を開発した.これにより,いつでもどこでも,ストレスなく簡単にユーザ要求に対応可能なサービスが可能となり,ユビキタスネット社会の構築技術の基盤が整備された.ユーザ個人の特性を反映させたサービス連携方式を実現するために,サービスやモノの嗜好などの個人プロファイルを作成した.個人の特性は,人,サービス,モノとの関係により規定され互いに影響を及ぼすため,それぞれの関係をプロファイルとして管理する.これにより個人の特性を客観的なデータとして扱うことができ,データベース上で管理が可能となる.具体的には,ユーザの嗜好を反映させる個人プロファイルとして強度値と呼ばれる数値リストを用いている.強度値とは,検索対象がもついくつかの属性に対するユーザの嗜好を反映した値であり,これを用いることによりユーザのニーズに合うサービスを選定・合成・連携することが可能となる.相互に利益目標の異なる複数のユーザに対し,その意思に沿った様々なサービスを連携・協調して提供する必要がある.ユーザの嗜好や使用履歴をベースにした個人プロファイルをもとに,Webサービスを活用してユーザに適合したサービスに組み上げてゆく連携方式を開発した.ネットワーク上にあるサービスをユーザに適合した形で提供するため,ユーザをエージェントとしてモデル化し,個々の意思決定主体の利益と同時にシステム全体の評価を最大化するための交渉プロトコルを開発している.この交渉プロトコルを新たに,ネットワーク上で提供されるサービスの検索に適用し,さらにユーザのタスクに応じたワークフローの概念を用いることによりユーザの要求に柔軟に対応できるようになった.種々のサービスをWebサービスを活用して個人適合させるための選定・合成・連携方式を開発することによりサービスのカスタマイズが可能となる.さまざまな状況でユーザが連携されたサービスを享受可能とするため,パソコン,携帯電話,PDAなどサイズが異なる機器を情報提示のターゲットとして使えるようなソフトウェア環境を整備した.これによりサービスを種々な状況でユーザが受けることができるようになり,さまざまな情報提示デバイスの連携方式を確立したため,いつでもどこでも,ストレスなく簡単に,シームレスにユーザ要求に対応可能なサービス連携が可能となる.さらにインタフェースにFlashという汎用なソフトウェアを用いているため,Webブラウザの種類に依存することなく利用可能である.ユーザの強い嗜好を示す情報として,ユーザ個人がWebブラウザ上で保持するブックマークを利用してユーザプロファイルを生成し,ユーザの嗜好に基づいた連携モデルの推薦機能を実現した.具体的にはまずWebサービスに付与されたタグに基づいたクラスタリングにより,Webサービスの抽象化を図っている。このため,連携モデル内のWebサービスを類似した別のWebサービスに容易に切り替えられる.次にデータマイニング手法の一つである単純ベイズ分類器を用い,分類クラスとして抽象Webサービスを定め,ユーザのブックマークを分類する.そして,ブックマークの分布頻度およびWebブラウザの閲覧履歴をユーザプロファイルとし,それを基にユーザに適したWebサービス群を推薦する.さらにWebサービスの入出力関係に基づいて,連携モデルを構築しユーザに推薦する.提案手法を従来手法と比較し,単純な縦断検索・横断検索では従来手法より連携モデルの作成と実行に必要な作業量は削減されていることが分かった.また提案手法を繰り返し利用することにより,インタフェースにも変化が現れ,画面上でのユーザの操作を支援できることも確認した.携帯電話やPDA市場の成長には目覚しいものがあり,ユビキタスネット社会においてもこれら情報端末からのアクセス可能性が重要視されている.そこで提案システムは表示装置としてPCと携帯端末を考慮して,GAE(Google App Engine)上にクラウドシステムとして実装した.また,多くのユーザの利用を促し容易に利用できるように,一部の機能をMozilla Firefoxの拡張機能として開発した.このため,ユーザは様々な環境下で利用可能となった.実行結果はアクセス元表示装置に適した形式に整形してユーザに提示する.このとき,表示装置が携帯端末である場合,結果はJSON(JavaScript Object Notation)形式を用いて携帯に表示できるようにした.システム開発において,要求仕様や実装技術の変化に伴うシステムの度重なる移植作業で発生するコストの削減が問題となっており,その解決策としてモデル駆動開発がある.そこで本研究ではUML(Unified Modeling Language)を用いたモデル駆動開発の手法を考案し,提案システムの開発にこの手法を適用した.その結果,品質の良いソースコードを生成し従来手法より自動生成率を向上させることにより開発の作業量を削減できることを確認した.また提案システムをマルチエージェントシステムとして構成し,その信頼性を向上させる手法を考案した.この手法では故障などの予期しない振舞いを検出するためにエージェント間のメッセージをモニタリングする.このモニタリングにより関連情報の取得と保存,望ましくない状態の検出と予測など得られた情報からエージェントの大域的な情報を生成する.さらに,エージェントをそれぞれノードに関連付け,エージェント間の相互依存の重要度を反映させた重みを,ノード間のリンクに貼付けた相互依存グラフを作成する.この相互依存グラフの分析から得られた大域的な情報をレプリケーションシステムに応用することで,複雑かつ動的な環境下でのシステムのパフォーマンスを効率化し,適応的に信頼性を向上させることができた.
コムギ族遠縁間雑種植物の染色体安定行動に関する育種学的研究

イネ科コムギ族に属する種について、類縁関係が遠い属間に交雑を行ない、遠縁雑種における体細胞染色体の安定と不安定性に関する細胞遺伝学的研究を行なった。カモジグサ属(Agropyron)はコムギ族の系統発生の比較的起源点に近く位置すると考えられるが、この族の2種、カモジグサ(A.tsukushiense)及びアオカモジグサ(A.ciliare)、を用い、コムギ属(Triticum)、Aegilops属、ライムギ属、ハイナルディア属、オオムギ属の種などと行なった合計13,015小花の交配から、胚培養によって319本(2.45%)のF_1雑種を得た。それらの雑種植物の葉身に生じるキメラ状の稿による判定では、体細胞染色体数の不安定性はオオムギとの組合せに常に生じたほか、一粒系コムギではT.monococcumとのF_1に稿がみられる。この他のコムギ亜族の属間組合せはすべて正常なF_1雑種となった。オオムギとの雑種の体細胞染色体数は幅広く変異し、両親の半数染色体数の和による期待染色体数よりも増加、または減少した細胞がみられた。染色体不安定性にもかかわらず、カモジグサとのF_1はアオカモジグサとのF_1に比べ生育が良好であり、詳細な研究が可能であった。その結果、増加染色体数と減少染色体数との比は、交配組合せ間で異なるので、遺伝的な差異と考えらる。[増加染色体数/減少染色体数]の比が0または0に近い交配組合せでは雑種植物がカモジグサ親の多倍数性半数体を比較的高い頻度で生じた。F_1雑種の染色体数が安定する組合せについても、アオカモジグサと二粒系コムギのT.polonicum及び普通系のT.aestivumそれぞれの雑種から育成した複倍数体の後代や戻し交雑世代に体細胞染色体数の変異個体の分離出現がみられた。これは複倍数体や戻し交雑世代の低キアズマ頻度によって形成された1価染色体の消失による不安定性の抑制遺伝子をもつ染色体欠失のためと考えられ、そのような遺伝子の存在が推定される。遠縁関係にある種属間交配組合せによる雑種の染色体の安定と不安定行動の細胞遺伝学的、育種学的解明が目的であり、イネ科コムギ族において研究中である。不安定行動を示す交配組合せの探索のため、コムギ族でやや原始的であり、コムギ属とオオムギ属の中間に位置するカモジグサ属とエゾムギ属の植物をとりあげた。1.日本産カモジグサ属のカモジグサとアオカモジグサの数系統を用い、オオムギ属、コムギ属、ハイナルディア属、エギロプス属の各種との属間やカモジグサ種間組合せの支配を行い、胚培養法などで10数本のF_1雑種を得た。2.カモジグサの1系統の有明と二条オオムギとのF_1(2n=4x=28)およびミズタカモジグサとのF_1の両者では、生育後期に茎葉に条斑を生じ遺伝的不安定性を示した。前者について根端の体細胞染色体数と成熟分裂MI期の染色体対合を調査したが、著しい変異がみられた。根端細胞において両親の染色体数から期待される2n=28よりも多い2n=約54や数本の染色体について変異する細胞がみられた。MI期には28本の1価染色体を示す細胞のほか、染色体の消失や重複が生じたと考えられる多数の2価染色体をもつ細胞や高次の多価染色体の出現もみられ、染色体不安定性を示した。3.一方、コムギやハイナルディアとのF_1では比較的安定または安定している。しかし、普通系コムギとアオカモジグサ間に得ている複倍数体やそのコムギへの戻交雑子孫に多価染色体が出現し、両親間の異種ゲノム染色体間の転座の可能性を含め今後の解明が必要である。4.1989年度の新交配のため、エゾムギ属のテンキグサの株を自生地の鳥取県、宮城県および福島県において採集し、岡山の圃場へ移植した。コムギ族の各種と交配計画である。またオオムギの同質4倍体系統やコムギの異数性系統各種のほか、端部動原体染色体からなるBゲノムをもつコムギ(14^<11>+14t^<11>)を栽培中でありカモジグサなどと交配しF_1を得る計画である。コムギ族の属のうちカモジグサ属の日本産の4種、A.ciliare,A.tashiroi,A.tsukushiense,A.humidorumを中心として同一族内他属のコムギ属、エゾムギ属、オオムギ属、ハイナルデイア属およびAegilops属の各種との間に、すでに3万小花近くの交配を行ない、雑種種子の胚培養によって、種々の組合せの遠緑雑種を得ている。本年度は、これら交雑親の種や同一種について、異なる産地の系統の収集を行い、同一組合せに交配親系統間の遺伝的差異を識る材料とした。また、コムギへのオオムギ染色体の二染色体添加系統を米国から導入栽培し、カモジグサとの交配による雑種育成を行った。このような実験の結果、年度内に得られた結果の概要し、カモジグサ、アオカモジグサの両種はともにオオムギとの交雑において著るしい染色体不安定性を示し、体細胞と花粉母細胞の両者において細胞当りの染色体数が大きく変動する。

この変動は比較的発生初期から分げつ期を経て成熟分裂機まで種々の時期に生じるが、もし発生初期に生じると小型の植物となる。アオカモジグサを用いた組合せでは、とくに小型の植物となるが、原因が染色体異常によるほか、雑種弱勢を生じる遺伝子のためとも考えられる。オオムギ親にH.irregulareを用いた雑種は比較的大きいが、やはり染色体変異を生じる。オオムギ染色体添加コムギとカモジグサとの雑種はオオムギの3種の染色体について得られたが、何れも正常型植物を生じた。新しい採集したE.ncollis(ハマニンニク、エゾムギ属)とカモジグサやコムギとのF_1はどれも正常となったが、オオムギとの組合せは極小型のまま生育を停止した。コムギとアオカモジグサとのF_1は正常型であるがコムギによる戻交雑子孫には、花粉母細胞で細胞間に染色体数の変異を示す系統が出現した。カモジグサとオオムギのF_1について行った細胞組織学的観察では細胞分裂後期の染色体分離が正常であったが、押しつよく標本では、分離後期に遅延染色体がみられた。イネ科コムギ族に属する種について、類縁関係が遠い属間に交雑を行ない、遠縁雑種における体細胞染色体の安定と不安定性に関する細胞遺伝学的研究を行なった。カモジグサ属(Agropyron)はコムギ族の系統発生の比較的起源点に近く位置すると考えられるが、この族の2種、カモジグサ(A.tsukushiense)及びアオカモジグサ(A.ciliare)、を用い、コムギ属(Triticum)、Aegilops属、ライムギ属、ハイナルディア属、オオムギ属の種などと行なった合計13,015小花の交配から、胚培養によって319本(2.45%)のF_1雑種を得た。それらの雑種植物の葉身に生じるキメラ状の稿による判定では、体細胞染色体数の不安定性はオオムギとの組合せに常に生じたほか、一粒系コムギではT.monococcumとのF_1に稿がみられる。この他のコムギ亜族の属間組合せはすべて正常なF_1雑種となった。オオムギとの雑種の体細胞染色体数は幅広く変異し、両親の半数染色体数の和による期待染色体数よりも増加、または減少した細胞がみられた。染色体不安定性にもかかわらず、カモジグサとのF_1はアオカモジグサとのF_1に比べ生育が良好であり、詳細な研究が可能であった。その結果、増加染色体数と減少染色体数との比は、交配組合せ間で異なるので、遺伝的な差異と考えらる。[増加染色体数/減少染色体数]の比が0または0に近い交配組合せでは雑種植物がカモジグサ親の多倍数性半数体を比較的高い頻度で生じた。F_1雑種の染色体数が安定する組合せについても、アオカモジグサと二粒系コムギのT.polonicum及び普通系のT.aestivumそれぞれの雑種から育成した複倍数体の後代や戻し交雑世代に体細胞染色体数の変異個体の分離出現がみられた。これは複倍数体や戻し交雑世代の低キアズマ頻度によって形成された1価染色体の消失による不安定性の抑制遺伝子をもつ染色体欠失のためと考えられ、そのような遺伝子の存在が推定される。
二足歩行制御手法の統合と運動知能の統一的理解

(1)まず、四足歩行制御で有効性を示した「脚相遷移に脚の加負荷と除負荷情報を用いる制御手法」を二足歩行用に拡張を行った。センサ精度や外乱などの不確定要素をできるだけ排除しながら制御手法を新たに設計し基本的な有効性を実機を用いて調べた。この際に、外力による摂動や不整地などの外乱を与え、この制御手法の有効範囲を確認することができた。(2)外力による摂動や不整地への適応性を上げるために前庭感覚を用いた制御を(1)の制御系に追加し、実機により有効性を確認することができた。(3)脚負荷を力センサにより計測する手法は力センサ出力のキャリブレーションやノイズなどの問題を抱えており、提案する手法が工学的に実現可能であるかどうかを示すためにもロボットを用いた実験は必要不可欠であった。しかし、現有の二足ロボットが上体を有していないため、新たに、二足・四足兼用歩行ロボットを設計・製作し、力センサや加速度センサ・レイトジャイロセンサのキャリブレーション、ドリフトやノイズの除去など二足・四足兼用歩行ロボットを用いた基礎的な歩行制御実験を行い、確認を行った。
理科を苦手とする小学校教員のための再教育プログラムの開発とその試行

本研究では、理科授業を不得手とする小学校教員や、科学的リテラシーが欠如している小学校教員の存在を鑑み、子どものプリコンセプションをより科学的な概念へと再構成させるための学習指導資料を作成した。さらに、平成20年度小学校学習指導要領解説(理科編)に見る内容区分及び学年配当と照合しながら、学習指導資料のプログラム化の作業を行った。プログラム化した小学校教員のための学習指導資料は、既に書籍化が決定しており、近々のうちに公表される予定である。理科を苦手とする小学校教員の実態について全国規模の調査を行い、詳細なデータを収集し、分析するとともに、その諸特徴や改善点などを明らかにした。得られた知見は以下の通りである。1.小学校教員の中には、理科授業構成力が欠如した者が多数存在すること。2.上記1.と連動して、理科カリキュラム構成力不足の小学校教員が多いこと。3.理科教材の開発や分析には不可欠な自然科学的リテラシーが欠如した小学校教員も多数存在すること。4.上記3.で指摘したように、自然科学的リテラシーが欠如した小学校教員の多くが子どもの自然認識の実態分析自体に心許なさを感じていること。5.観察・実験の実施方法や安全指導の徹底等を不得手にしている小学校教員が非常に多いこと。また、その改善策として、以下の研究をさらに遂行した。1.将来の小学校の教壇に立つであろう教員志望学生に対する自然科学的リテラシーの向上を志向する実践的研究を行い、一定の向上が認められたこと。2.日常性や活用型学力を重視した実践について、当該雑誌に執筆した。3.子どものプリコンセプションをより科学的な概念へと変容・再構成する学習指導方法について、『毎日小学生新聞』(毎日新聞社刊)に1年間、継続的に提案した。4.山梨大学のコアサイエンスティーチャー(CST)事業の実施責任者として、CST養成プログラムを開発するとともに、その実践的取組みにも参画した。5.山梨県内の小学校教員等を対象にした講演を行い、自然科学に関する読解(特に、科学読み物)についての基礎的知識や活用方法について取り上げた。昨年度の研究によって明らかになった小学校教員の実際(理科嫌い・理科授業嫌い・自然科学に対する知識や理解の欠如等)に基づきながら、理科授業に携わる小学校教員(含、小学校教員志望学生)の資質向上を図るための再教育プログラムや指導資料等を開発した。具体的には、以下の4点である。1.小学校教員が特に不得手としている物理分野の再教育のための資料(『傑作!物理パズル50』講談社ブルーバックス)を刊行した。本指導資料は、物理分野の基本的概念(力概念・光概念・電磁気概念・熱概念・波動概念・原子概念・相対性理論・指数関数的成長等)を取り上げ、また数式を使用しない平易な再教育プログラムとして位置づけることができる。2.小学校理科授業の構成を不得手としている教員に向けて、子どものプリコンセプションをより科学的な概念へと変容・再構成させるための学習指導資料を、『毎日小学生新聞』(毎日新聞社刊)に1年間約50回に分けて継続的に提案した。3.山梨大学のコアサイエンスティーチャー(CST)養成プログラムの実施責任者として、山梨県教育委員会と協力しながら理科指導に長けた小学校教諭の育成を目指すCST養成プログラム(計7コースからなる養成プログラム)を編成し、その試行を行った結果、一定の教育的効果を得ることができた。4.小学校教員志望学生の科学的資質(粒子概念などの物理概念に対する理解)についてさらに詳細に調査・分析を行うとともに、現行の文部科学省検定済各社理科教科書に掲載されている物理分野の内容等についても検討を行った。一昨年度の研究では、小学校教員の実際(理科嫌い・理科授業嫌い・自然科学に対する知識や理解の欠如等)を把握した。また、昨年度の研究では、理科授業に携わる小学校教員(含、小学校教員志望学生)の資質向上を図るための再教育プログラムや指導資料の開発を行った。最終年度(本年度)においては、再教育プログラムや指導資料の更なる活用を図るとともに、その汎用性を高める研究を遂行した。1.小学校理科授業の構成を不得手としている教員に向けて、子どものプリコンセプションをより科学的な概念へと変容・再構成させるための学習指導資料を、『毎日小学生新聞』(毎日新聞社刊)に1年間約50回に分けて継続的に提案した。2.上記1における『毎日小学生新聞』に掲載された学習指導資料に対する読者(小学校教員を含む広範な読者層)からの反響や意見を参考にしながら、更なる有用性や教育効果を有する学習指導資料へと再構成した。3.さらに、上記2において再構成した学習指導資料を、平成20年小学校学習指導要領解説(理科編)に見る理科の内容の学年配分と系統区分(1)エネルギー:エネルギーの見方・エネルギーの変換と保存・エネルギー資源の有効利用、(2)粒子:粒子の存在・粒子の結合・粒子の保存・粒子のもつエネルギー、(3)生命:生物の構造と機能・生物の多様性と共通性・生命の連続性・生物と環境のかかわり、

(4)地球:地球の内部・地球の表面・地球の周辺)とを照合しながら構造化を図るとともに、プログラム化する作業を行った。4.上記3においてプログラム化した学習指導資料は、当該出版社(東洋館出版社)から書籍(仮称『理科授業が苦手な小学校教師のための指導読本』)として刊行され、公表される運びとなった。既に2月中旬に入稿を済ませ、6月刊行予定である。
多形制御可能なメソポーラス炭酸カルシウムの合成アルゴリズム

本研究では、炭酸カルシウムコロイドを前駆体として、200m2/g程度の大きな比表面積を有するメソポーラス炭酸カルシウムを合成した。加えて、メソポーラス炭酸カルシウムの全結晶多形(カルサイト、バテライト、アラゴナイト)の作り分けを実現した。また、ホルムアルデヒド蒸気の吸着量を評価したところ、バテライト型の方がカルサイト型よりも単位面積あたりで2倍程度多いことが分かった。アモルファス炭酸カルシウムコロイドの相転移と自己組織化を利用したメソポーラス炭酸カルシウムの合成に関する基礎研究から、メソポーラス炭酸カルシウムを吸着剤として利用する応用研究へ展開するために、本年度は、(1)結晶多形の制御因子を抽出して、比表面積150200 m2/gを有するカルサイト、バテライト、およびアラゴナイト型メソポーラス炭酸カルシウムを合成した。(2)得られたメソポーラス炭酸カルシウムを用いて、結晶多形(カルサイト、バテライト)が各種蒸気の吸着量に及ぼす影響を調べた。(1)合成には、炭酸カルシウム微粒子の工業生産法である炭酸ガス化合法(水酸化カルシウムの炭酸化)を改良した方法を用いた。本法を利用すると前駆体としてアモルファス炭酸カルシウムコロイド溶液が得られる。このコロイド溶液を撹拌することで、その撹拌時間に応じてカルサイトとバテライトのメソポーラス炭酸カルシウム(比表面積は150200 m2/g)が合成できた。これは、熟成時に系内に存在する微量の水がアモルファス炭酸カルシウムの溶解・再結晶に影響したためと推察された。また、出発原料となる水酸化カルシウムについて種々検討した結果、アラゴナイトの合成に成功した。(2)同程度の比表面積を有するカルサイト型、およびバテライト型のメソポーラス炭酸カルシウムを用いて、結晶多形と悪臭蒸気の吸着量との関係を調べた。その結果、吸着量はバテライト型の方がカルサイト型よりも質量あたりで2倍程度多かった。さらには、バテライトの割合の増加にともない、面積当たりの吸着量が増加した。本研究の目的は、アモルファス炭酸カルシウムコロイドを前駆体として、莫大な比表面積(200 m2/g)を有するメソポーラス炭酸カルシウムの結晶多形を制御して、その吸着剤としての可能性を探索することである。初年度に計画した研究項目は、結晶多形の制御因子を抽出して、カルサイト、バテライト、およびアラゴナイト型メソポーラス炭酸カルシウムを合成することであり、研究実績の概要で述べたとおり、予定どおり進めることができた。さらに、応用面についても検討を始めた。具体的には、得られたメソポーラス炭酸カルシウムを用いて、結晶多形が蒸気の吸着量に及ぼす影響を調べた。以上の理由により、おおむね順調に進展している。本研究では、アモルファス炭酸カルシウムコロイドを前駆体として、200m2/g程度の大きな比表面積を有するメソポーラス炭酸カルシウムの結晶多形を制御して、その吸着剤としての可能性を探索することを目的とした。研究期間内には、メソポーラス炭酸カルシウムの全結晶多形(カルサイト、バテライト、アラゴナイト)の作り分けを実現した。また、高比表面積メソポーラス炭酸カルシウムの持つ大きな界面を活用して、吸着剤としての可能性を探索した。例えばホルムアルデヒド蒸気の吸着量は、バテライト型の方がカルサイト型よりも質量あたりで2倍程度多く、多形の影響が大きいことが判明した。最終年度は、まず、提案本法を炭酸カルシウム以外の2族炭酸塩に適用して、メソポーラス粒子を得る汎用的なコロイドプロセスを検討した。その結果、炭酸カルシウムと同様にメソポーラスな粒子が得られる化合物とそうでない化合物があることが分かった。続いて、昨年度の研究で得られたメソポーラス炭酸カルシウムについて、コロイドの凝集速度の観点から二次粒子径の制御を試みた。前駆体液中のコロイドの凝集過程(熟成プロセス)に着目し、熟成条件を種々検討して、細孔構造や多形の異なるサブミクロンからミクロンサイズの二次構造体が形成可能であることを明らかにした。とくに、一般的な凝集速度式に基づいて、凝集速度決定因子(温度、粘度、粒子濃度)をパラメータとすることで、凝集速度と二次粒子径に相関が見られサブミクロンの領域で粒子径を制御できることが分かった。今後、炭酸カルシウムでしか発揮しない機能(用途)を見出し、グラフェン(数万円/グラム)や合成ゼオライト(数千円/キログラム)のように“グラムからキロ単位"でも需要のある高付加価値な炭酸カルシウムを合成して、機能発現の機構を追究していきたい。今後は、当初の計画どおり、(1)本法を炭酸カルシウム以外の2族炭酸塩に適用して、メソポーラス粒子を得る汎用的なコロイドプロセスを確立する。(2)得られるメソポーラス炭酸カルシウムを用いて、結晶多形がホルムアルデヒド蒸気の吸着量に及ぼす影響を明らかにする。さらに、メソポーラス炭酸カルシウムを充填した合板用接着剤からのホルムアルデヒド放散量を調べる。(1)メソポーラス粒子の合成:申請者の提案するメソポーラス炭酸カルシウムの合成法は、炭酸カルシウム微粒子の工業生産法である炭酸ガス化合法をベースにしている。

水酸化物の炭酸化反応を利用するため、原理的には、炭酸カルシウム以外の2族炭酸塩のメソポーラス粒子も得られるはずである。本研究項目では、炭酸マグネシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウムのメソポーラス粒子を合成できるかどうかを調べる。それぞれの水酸化物を用いて、炭酸化反応後に透明なコロイド溶液が得られるかを確認して、本法の適用例を炭酸カルシウム以外に拡張する。それぞれのメソポーラス粒子が得られれば、それらの比表面積、結晶構造、粒子形状等の粒子特性を調べる。(2)メソポラース炭酸カルシウムの機能開拓:本研究項目では、カルサイト、バテライト、アラゴナイト構造のみで構成されるメソポーラス粒子のホルムアルデヒド吸着量を調べる。つづいて、接着剤樹脂に充填して作製した合板からの放散量を定量して、低ホルムアルデヒド放散(目標値:0.3 mg/L。これは、内装材として無制限に使用できる基準値)の接着剤を開発する。なお、放散量はJIS A 1460に基づき定量する。粉体工学
ヒト単球アポE分泌能と動脈硬化との関係

動脈硬化発症の機序の1つとして単球/マクロファージの存在が関与していることはすでによく知られた事実である。本研究はヒト単球が泡沫細胞へと変化する際にコレステロールの逆転送に関与するアポEを分泌することに注目し、この分泌能を規制する血中諸物質の影響を検討するとともに、アポE分泌能の多寡による動脈硬化への影響を検討することを目的とした。健常成人から比重遠心法により単球を分離して、mediator(acetyl LDLや自己血小板)を培養液中に添加して5日間培養し、分泌アポEとコレステロールの定量を行った。この結果、同一個人でのバラツキが認められ、これが培養条件やmediator添加条件などに問題があることが解明されたので、改良を加えたところほぼ満足する成績が得られるようになった。また、アポEやコレステロールの低値での定量性に対しても改良が加えられた。そして、健康成人では大きな個人差が確認され、将来の動脈硬化への予知指標としての有用性が推測されたため、長期間の追跡調査を開始し始めた。各種疾患との関係については培養条件や測定条件などの検討に時間を過ごしたために最近検討を開始したところである。比較的患者血液の入手が容易な糖尿病患者について検討を行っているが、採血液から単核球さらには単球を分離する過程で真菌や細菌の混入する症例が多く、統計学的な検討に必要な症例数が得られていない。混入の症例は糖尿病の病態との間に直接的な因果関係は確認されておらず、問題因子については現在も検討中である。また、動脈硬化症の代表例としての心筋梗塞患者の検討については、採血量が多いこともあり臨床家と相談して検討を行いたい。また、最近アポEアイソフォームの解析技術を修得したので、分泌アポEのアイソフォームについての検討も続行したい。平成3年度は正常成人での単球由来マクロファ-ジのアポE分泌能について医学部学生を対象に検討を加えた。肘正中静脈より末梢血を採取し常法の遠心分離法によって単核球を分離後、プラスチック吸着分離法により単球を分離・培養した。この時のmediatorとして従来使用されている変性LDLに変わって、今回は分離単球の血小板を生理的濃度の30×10^4/μlに調節して用いた。そして、分泌アポEの測定は免疫比濁法により、貯蔵コレステロ-ルはコレステロ-ルオキシダ-ゼを用いる酵素法により定量した。この結果、分泌アポE、貯蔵コレステロ-ルともに各人のバラツキが大きく、また感度以下の成績も得られた。性差については統計学的処理を行ったところ、有意差は認められなかったが、男性:女性=3:1と男性が多く、培養中での細菌・真菌のコンタミが認められた症例も数例あり、平成4年度に症例数を増やして検討を加える必要がある。また、viabilityのある培養単球/マクロファ-ジ数の正確な把握も分泌アポEや貯蔵コレステロ-ル量の評価の際には重要である。細胞蛋白とDNA量により細胞数の補正を行っているが、プラスチックからの細胞剥離ステップは比較的操作が複雑であり、十分に細胞が剥離出来ない症例もある。この細胞剥離でのバラツキも評価値に微妙に影響を与えており、細胞蛋白やDNAに変わるべき指標を模索するとともに、これら指標の精度良い測定法についても今後検討を加えていくつもりである。平成4年度は昨年に引き続いて健常学生の血液を用い、比重遠心法とプラスチック吸着法により分離した単球/マクロファージでのアポE分泌能の検討を加えた。mediatorとしては昨年と同様自己の血小板を30×10^4/μlに調整して用いた。分泌アポEの測定は免疫比濁法により、貯蔵コレステロールはコレステロールオキシダーゼを用いる酵素法で定量した。

昨年、分泌アポE、貯蔵コレステロール量が感度以下の症例が多く認められたので、今年は細胞数を1.5倍に増加させて行い、しかも女性検体を多く検討した。この結果、個人間のバラツキは大きく、アポEは5002000ng/μg・DNA、コレステロールは50500ng/μg・DNAの範囲であり、将来の動脈硬化と深い関連が示唆された。ただし、本プロジェクトの最初からの問題であるviabilityのある単球/マクロファージ数の補正として用いている蛋白量、DNA量のバラツキも完全には改良されておらず、このバラツキによる因子も大きいようにも思える。これらに代わる指標を現在、調査・模索中である。また、アポEにはアイソフォームが知られており、単球/マクロファージ分泌アポEと血清中のアポEとの相同性も興味深い。現在、等電点電気泳動法によるアポEアイソフォームの感度良い分画・分離法を検討中であり、平成5年度は単球/マクロファージの分泌アポEの量的検索だけでなく、質的な検索も行いたい。動脈硬化発症の機序の1つとして単球/マクロファージの存在が関与していることはすでによく知られた事実である。本研究はヒト単球が泡沫細胞へと変化する際にコレステロールの逆転送に関与するアポEを分泌することに注目し、この分泌能を規制する血中諸物質の影響を検討するとともに、アポE分泌能の多寡による動脈硬化への影響を検討することを目的とした。平成4年度までの健常成人での単球/マクロファージの分離・培養についての基礎的検討が目標通りには順調に進行しなかった。特に分泌されるアポEやマクロファージに取り込まれるコレステロールの量が微量である症例もおり、低濃度域での感度・精度に問題が残されていたので、本年度はこの問題についての検討を加えた。そして一応の改良法を完成したので、各種疾患患者の単球を分離しての検討を開始した。まず、比較的患者血液の入手が容易な糖尿病患者について検討を行ったが、採血液から単核球、さらには単球を分離する過程で真菌や細菌の混入する症例が多く、統計学的な検討に必要な症例数が得られていない。分離・培養は過去に検討を行った技師が同じ手法で行っており、しかも混入の症例は糖尿病の病態との間に直接的な因果関係は確認されておらず、問題因子については現在も検討中である。また、動脈硬化症の代表例としての心筋梗塞患者も1症例検討したが、採血量が多いこともあり臨床サイドからのクレームがあり、今後の検討の問題点とも考えられる。
糖尿病性難聴発症機構の分子生物学的解析

WBN/Kobラットは、遺伝的に糖尿病を発症するミュータント・ラットである。本ミュータントは、生後67カ月で雄のみが発症するが、その後の経過が緩慢で、インシュリン治療を行わなくとも高血糖を維持しながら、生後2年位までの寿命を保つ。そこで本ミュータントが糖尿病性難聴の研究にとっても有効なモデルたりうるのではないか、という考えのもとに、まず本ミュータントについて現在まで知られているところを検索した。その結果、本ミュータントは糖尿病のみならず、慢性膵炎をも患うこと、しかしその細胞死の開始時間や形態については詳細な報告がなされていないことがわかった。そこで、われわれは、糖尿病の合併症である難聴の研究に取りかかる前に、糖尿病発症についての基礎データを得る目的で、WBN/Kobラットの膵臓における細胞死の発現を形態学的に明らかにすることをこころみた。材料として、生後7日から12カ月齢のWBN/Kobラットを用い、インシュリン、グルカゴン、ソマトスタチン、パンクレアティック・ポリペプタイドにたいする免疫組織化学とTUNEL法の二重染色、および電顕による検討を行った。その結果、膵島における細胞死は、生後約10週齢ですでに開始すること、膵島のみならず外分泌部の腺細胞もほぼ同時に細胞死を起こし始めること、急激な出血を伴い、多数の好酸球がかんさつされること、死んだ細胞はマクロファージによって喰食されるが、細胞死の起こり方が急速であるために喰食処理が間に合わず、residual bodyの集積が見られること、後にこれは処理されて脂肪組織に置き換わって行くことなどを明らかにした。
一酸化窒素の分子病態:非受容体型チロシンキナーゼのレドックス依存活性化機構

一酸化窒素は多くの蛋白の活性を制御し、様々な生理的役割を担っている。我々は非受容体型チロシンキナーゼが、一酸化窒素によるニトロソ化により、活性が制御されることを見出した。Src, FAKは一酸化窒素により活性化されるが、その活性化には保存されたシステインのニトロソ化が重要であった。このニトロソ化による活性化は細胞間接着の制御や、癌細胞の浸潤、転移に関わっていることを明らかにした。本研究は、一酸化窒素の持つ多彩な機能を、我々の発見したレドックス依存c-Srcキナーゼの活性化とその下流シグナルの解析により明らかにしようとするものである。c-Srcを代表とするSrcファミリーキナーゼは、非受容体型チロシンキナーゼであり、免疫応答や神経機能に深く係るとともに、ひと乳癌や転移性大腸癌で活性化が報告され、その活性制御の解明は重要な意義を持っている。我々は、SrcキナーゼC末に集積するシステイン残基のモチーフ(Cysteine Cluster motif=CCモチーフと命名)に注目し、その機能を解析した結果、このCCモチーフが、Y527のリン酸化とは独立した活性制御機能を持つ事を見いだし、がん遺伝子産物v-Srcの癌化能に決定的な機能を担う事を明らかにした。更に我々は、NOや塩化第2水銀等がc-Srcキナーゼの劇的な活性をもたらす事を報告しているが、予備実験によりこのレドックス依存活性化にCCモチーフが関与する事を示唆する結果を得た。また、c-Srcの活性化されたヒト乳癌細胞で、NO合成酵素NOS3がc-Srcによりチロシンリン酸化を受けている事を報告した。本研究は、これら申請者独自の発見に基づき、従来の定説を一新するSrcキナーゼの新しい活性制御機構を明らかにする.更に、NOによる細胞運動やMMP産生の制御機構を、CCモチーフを介するc-Srcキナーゼの活性制御の視点から明らかにする事を目的とする。本年は、SrcファミリーキナーゼのYes、Lynの持つCCモチーフの機能に注目し、実験を行った。その結果、Src同様Yes、Lynのキナーゼ活性制御にも、CCモチーフが重要な役割を担うことが明らかになった。一酸化窒素(NO)は様々な蛋白のシステインをニトロソ化し、その活性を制御することで多くの生理的役割を担っている。チロシンキナーゼも生体内で多くの役割を担っているが、NOによるチロシンキナーゼの制御についてはいまだ報告が少ない。我々は以前にSrcがNOにより活性化されることを報告しており、そのメカニズムや生理的役割について検討した。SrcのNOによる活性には、498番目のシステインが重要な役割を担っており、このシステインがニトロソ化されることで、Srcは活性化されていた。このシステインはSrcファミリーキナーゼで保存されており、Yes,Lynなどのキナーゼもこのシステインのニトロソ化により活性化していた。498番目のシステインをアラニンに変えたSrcを発現する細胞では、NOによる細胞運動の亢進やFAKのリン酸化が観察されなかった。これらの結果は、多くのチロシンキナーゼが498番目にあたる保存されたシステインを介して、NOにより活性化されることを示唆する。乳癌由来のMCF7細胞はエストロゲンの刺激により、Src、FAKなどのチロシンキナーゼが活性化し細胞の形態変化や浸潤の亢進が観察される。エストロゲンによりMCF7細胞内のNOの産生が亢進するが、このNOの産生がSrc,FAKの活性化に重要であった。エストロゲンはNOによるSrc,FAKの活性化を介して細胞の形態変化、浸潤を制御している可能性が示唆された。
トランジスタとメモリ機能を有する転写フリーグラフェンデバイスの高性能化の研究

今年度の研究実施計画では、前年度までの結果からより詳細なデバイス特性の評価と、高誘電率材料を絶縁膜に用いて更なる高性能化を目指すものである。前年度、触媒のNiを酸化することでドレイン電圧の大きさでトランジスタとメモリ特性を使い分けるグラフェンハイブリッドデバイスの作製に成功している。この結果をより詳細に分析すると、酸素濃度90%100%の時にCu触媒を用いたような基板表面でグラフェンが形成するメカニズムに変化し、多層が出来やすいNiを用いても単層のグラフェンが合成されることが明らかとなった。更にラマン分光測定では欠陥を示すDバンドが小さく高品質なグラフェンが合成されることが明らかになった。またトランジスタの特性において重要なホール移動度が酸素100%において最大で5000cm2/Vsを超える高い値を示した。これまで酸化は高品質なグラフェンを合成することに着目していたが、Niの酸化時間が長くなるにつれて容量値が低下し、完全に酸化させることで最も高い移動度を得ることができる。またグラフェンとNiOはヘテロ接合をしており、2次元電子ガスの状態で移動度が向上するという新たな知見を得ることができた。一方、高誘電率材料であるアルミナを50nmの膜厚で絶縁膜に用いた場合では、相互コンダクタンスが向上し、これまでよりもより高い移動度を持つハイブリッドデバイスを作製することができ、当初の目的であるデバイスの高性能化を達成することができた。グラフェンはキャリア移動度がシリコンの100倍であることなど、次世代材料として注目されている。そのグラフェンを熱CVDにより合成すると合成条件により偶然にも転写をおこなわずともメモリとトランジスタを作り分けが可能であることを見出した。今年度はグラフェンの合成に必要な触媒であるニッケル上に酸化膜を形成し、酸化膜上に直接グラフェンを形成すること及び、その合成可能な酸化膜厚を明らかにすることを目的とした。熱CVDのグラフェン形成時の昇温プロセス後に30sccmの高純度の酸素を5分から50分間導入し、それぞれの酸化膜厚の測定をXPSによる測定とグラフェンの形成状態をラマン分光測定により行った。その結果、酸素を20分(5nmの酸化膜厚)まで導入した場合ラマン分光測定よりグラフェンは合成されているが、20分を境にグラフェンのピークは減少し、最終的には50分導入(10nmの酸化膜厚)によりピークは現れなくなった。その結果からグラフェンを酸化膜上に直接合成することが可能であることが分かる。更に酸化膜厚が5nm以下では酸化膜を導入しない場合と比べほぼ同様のグラフェンが得られるが、酸化膜が厚すぎるとグラフェンは合成できないことが明かとなった。ニッケル膜厚400nmの酸化レートが分かり、ラマン分光測定により欠陥などの膜質と酸素導入時間の依存性がみられ、50分間酸素を導入することでグラフェンが合成できなくなる上限を明らかにすることができた。更に酸素を20分間導入した場合、測定箇所によるばらつきがあるものの酸素を導入しないものに比べて欠陥の少ないものみられ、少量の酸素は膜質を向上させる可能性があるという新たな知見が得られた。前年度酸素を導入し電流測定から最適化した酸素濃度について今年度はグラフェンのトランジスタを作製し、転写フリーハイブリット型グラフェンデバイスの実現と評価を行った。昨年度酸化条件の最適化を行ったが傾向は見られたものの電流値にわずかな変化しか見られなかった。XPSによって研究を進めていくにつれて、Niは800°Cでの酸化速度が非常に早く酸素100%-10分の熱酸化ではすべてのNiが酸化されてしまいアルゴンガスによって希釈が必要であることが明らかとなった。そこで酸化時間を10分と固定し全量30sccmに対して酸素濃度を10%から90%に変化させ実験を行った。その結果、低酸素濃度では最大の電流値が増大するが3040%の辺りで一度低下し再び上昇するという結果が得られた。これは酸化膜厚によりグラフェンの形成メカニズムが変化したものと考えられ、詳細な分析を引き続き行う。これらすべての酸素濃度についてトランジスタを作製すると、高い酸素濃度でドレイン電圧を変化させることで通常のトランジスタの特性とメモリを示すヒステリシス特性が現れた。これまでは酸化膜厚によりメモリとトランジスタの作り分けを行う研究計画であったが、酸素濃度が高い条件であればドレイン電圧によってトランジスタとメモリを使い分けることが新たに明らかとなった。これらの実験結果より当初の目的である転写フリーのハイブリッド型グラフェンデバイスの作製に成功した。そのメカニズムの考察を引き続き行っていく。また高濃度の酸素はオフ電流が下がりバンドギャップが形成されていることも新たに明らかになった。科研費を申請するにあたり、グラフェン合成前に酸素を導入することでトランジスタとメモリの両機能を持つデバイスを作製する提案を実験によって証明することができた。更にそのメカニズムがドレイン電圧の大小により使い分けができるという新たな知見を得ることができた。またグラフェンのデバイス化の課題であるバンドギャップの形成も同時に行う事ができることが明らかとなり、当初の予定以上に進展している。

この結果をより詳細に分析すると、酸素濃度90%100%の時にCu触媒を用いたような基板表面でグラフェンが形成するメカニズムに変化し、多層が出来やすいNiを用いても単層のグラフェンが合成されることが明らかとなった。更にラマン分光測定では欠陥を示すDバンドが小さく高品質なグラフェンが合成されることが明らかになった。またトランジスタの特性において重要なホール移動度が酸素100%において最大で5000cm2/Vsを超える高い値を示した。これまで酸化は高品質なグラフェンを合成することに着目していたが、Niの酸化時間が長くなるにつれて容量値が低下し、完全に酸化させることで最も高い移動度を得ることができる。またグラフェンとNiOはヘテロ接合をしており、2次元電子ガスの状態で移動度が向上するという新たな知見を得ることができた。一方、高誘電率材料であるアルミナを50nmの膜厚で絶縁膜に用いた場合では、相互コンダクタンスが向上し、これまでよりもより高い移動度を持つハイブリッドデバイスを作製することができ、当初の目的であるデバイスの高性能化を達成することができた。H28年度で明らかになった酸化膜厚で実際にグラフェンのトランジスタとメモリを作り、デバイスの入力特性、出力特性、ヒステリシス特性から今年度はデバイス特性から酸化膜厚によりデバイスの作り分けが可能であることを明らかにする。更に新しい知見で得られたわずかに酸素を導入することによりグラフェンの膜質が向上することをより詳細に明らかにする。これまでの研究は計画通りに進んでいるが進捗状況により、新たにこれまで得られた研究結果をより詳細に分析をおこない、ドレイン電圧の大小によりトランジスタとメモリを使い分けることができるメカニズムとバンドギャップの測定を行っていく。当初の研究計画に基づき絶縁膜の薄膜化とメモリ特性における書き込み消去スピードや情報の保持時間を測定し、メモリ特性から見た最適条件についても研究する。本研究では熱CVD装置を用いており、勉強のため毎年卒研生と共にCVD研究会に参加している。本年度は地元の神戸で開催され参加費のみの支出となったため、支出が予定よりも少なく、次年度使用予定額が0大きくなったと考えています。概ね予定通りに使用できている。繰り越しとなる37,519円は消耗品購入に使用する予定である。今年度はこの繰り越し分を旅費や測定器の使用料として使用を考えている。
免疫抑制マウスへの移植系を用いたヒト卵巣皮質よりの成熟卵回収の試み

ヒト卵巣組織を免疫抑制マウスに移植してその生着と卵胞発育を組織学的に検討した。さらに、マウス体内で発育したヒト卵胞におけるステロイド代謝諸酵素の発現を検討した。ヒト卵巣組織をNOD-SCIDマウスの背部皮下に移植、10週間生着を待った後2週間の性腺刺激ホルモン処理により、ヒト前胞状卵胞までの発育が認められた。また、これらの卵胞でのP450 SCCなどのステロイド合成系酵素は人体内で発育した卵胞と同様に発現していることが観察された。しかし、これらの卵胞内細胞には成熟卵胞に発現するとされるP45O aromatase(arom)とestrogen receptor(ER)の発現は認められなかった。これらの検討よりホストマウス体内で発育したヒト卵胞におけるステロイド代謝は正常に発現していることが明らかになった。また、NOD-SCIDマウス体内で育ったヒト卵胞は前胞状卵胞までであり、成熟卵胞まで発育は至らないことが免疫組織的に明らかになった。さらにヒト卵巣皮質をNOD-SCIDよりさらに免疫機能が欠落した、すなわち移植ホストとして優れたNOGマウスに移植した。移植部位別に卵巣組織の生着と卵胞発育を比較検討したところ、マウス卵巣嚢内が移植部位として適していることが明らかになった。さらに、NOGマウス卵巣嚢内に移植したヒト卵巣組織に約20mmの卵胞発育が確認された。この卵胞壁を免疫組織化学的に検討したところ、ER, aromが卵胞顆粒膜、莢膜細胞の核に発現しているのが観察され、この卵胞はヒト成熟卵胞であること確認された。これらの検討より、この異種移植系で発育したヒト卵胞は機能的にも正常であることが明らかになった。また、人体外においてのヒト卵巣皮質より成熟卵胞発育の誘導が世界で始めてNOGマウスの卵巣嚢内にヒト卵巣組織を移植することで、可能となった。平成13年度上記プロジェクトは長足の進展を遂げた。すなわち2 :さらにこの移植系にNOD/SCID/g cnullマウスを応用した。このマウスは現在異種組織移植には最適と考えられる系であり。極めて良好な移植後生着率が得られている。また、ヒト卵胞刺激ホルモンで卵胞発育を誘導したところ、排卵直前のヒト成熟卵胞であるグラーフ卵胞までの発育が確認された。これは卵巣組織より人体外で成熟卵胞が発育した世界ではじめての知見でありSuccessful generation of human graafian follicle in novelimmunodeficient mouse.という論文にまとめ現在投稿中である。上記のような試みより移植系は確立したと考えている。平成14年度はこの系を応用してさらなる知見の獲得を目指す。すなわち2:さらにこの移植系にNOD/SCID/g cnullマウスを応用した。このマウスは現在異種組織移植には最適と考えられる系であり,極めて良好な移植後生酋率が縛られている。また、ヒト卵胞刺激ホルモンで卵胞発育を誘樽したところ、排卵直前のヒト成熟卵胞であるグラーフ卵胞までの発育が確認された。これは卵巣組織より人体外で成熟卵胞が発育した世界ではじめての知見でありSuccessful generation of human graafian follicle in ncmvl immunodeficient mouse.という論文にまとめ現在投稿中である。

さらに、この移植系にNOD/SCID/γ_c^<null>マウスという更にホストとして優れた系を導入することによりヒト成熟卵胞の発育をマウス体内にて具現せしめた。この系を応用してヒト卵巣皮質の移植部位としてどこが優れているかを検討した。すなわち、マウス皮下、腎皮膜下、卵巣嚢内に移植してその生着とヒト卵胞の発育を比較したところ卵巣嚢内が最も適切な移植部位であることが明らかになった。また、ヒト卵巣腫瘍手術時に一部摘出した卵巣皮質をこの移植系に使用したところ卵胞発育は認められなかった。これは、将来的に卵巣悪性腫瘍患者の手術時に健常と思われる部分をして癌治療後使用するプロジェクトを立ち上げる場合に有用なデータとなろう。