hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ナノ秒パルスによる沿面放電の分光学的・気体力学的研究

実用的なパルスパワ-機器の沿面絶縁設計の合理化、安定で強力なレ-ザ-用予備電離源の開発に寄与するために、大気中のガラスエポキシ沿面放電電極系に110ナノ秒幅のパルス電圧を印加し、部分放電・フラッシオ-バ発生時の発光を、瞬時多チャンネル分光器で計測した。その主な結果は以下の通りである。(1)沿面部分放電を発生させた場合には、窒素分子の2ndポテイブバンド、窒素分子イオンの1stネガテイブバンド、酸素分子イオンの2ndネガテイブバンドが主要なスペクトルピ-クを形成している。このことは、沿面部分放電ではガス分子温度が上昇せずコ-ルド状態にあることを示している。(2)沿面部分放電のスペクトル形状は電圧パルスの極性に左右されない。同一印加電圧では、正極性パルスの方が負極性パルスよりも強い発光領域の面積が広い。(3)沿面部分放電の発光は、電圧パルスの立ち上がりと立ち下がりに発生し、その波形は電圧パルスの極性、発光場所により異なる。特に正極性パルスの立ち上がりにおいて電極エッジより余り離れない場所では、波形の異なる2個の発光パルスが発生する。第2番目の発光パルスの原因となる放電の進展速度は、1.54x10^6m/sが導出された。(4)フラッシオ-バは、連続スペクトルと強い線スペクトル(炭素、シリコン、銅)、弱い線スペクトル(水素原子、酸素の原子と原子イオン)が発生する。また窒化炭素によるバンドスペクトルも出現する。このことは、フラッシオ-バの発生でガスが高温になり、ガラスエポキシの蒸発分解、その組成原子とガス原子との再結合反応および銅電極の気化、プパッタリング現象が発生していることを示している。
超塑性変形中の粒界の高分解能電顕その場観察

結晶材料の超塑性では粒界滑りが重要な役割を果たすことが知られている。粒界構造、粒界滑り等の解析はこれまで種々の方法で行われてきた。特に、透過電子顕微鏡(TEM)による解析は、極めて高分解能での観察や微小領域からの結晶学的あるいは化学的情報の収集が可能なため、これまで広く用いられてきた。しかし、その大部分は高温で超塑性変形させた材料からTEM用の薄膜試料を作製しそれを観察するといういわゆるpost mortem解析が主流であり、実際に超塑性変性中の個々の結晶粒界の挙動に対する知見は得られてない。本研究は電子顕微鏡内その場実験により、現に超塑性変形中の結晶粒界の挙動を高分解能でその場観察した。即ち、CU-Ga合金において粒界を高エネルギーの電子線で照射すると-70°Cから200°Cの温度範囲で激しく振動する粒界があることを発見した。粒界が振動を起こすか否かは、粒界の方位に依存するが、この発見は固体内での粒界が極めてダイナミックであり、超塑性の機構を考察する上で興味深い。これらの成果は科学誌に論文として公表されるとともに、平成8年7月に開催された「第8回異相界面/粒界に関する国際会議」、および平成8年11月に開催されたMRSで発表した。また、平成9年1月にアリゾナ州立大学で開催された「界面の原子構造と化学に関するワークショップ」で招待講演を行った。
Cu-64、Cu-67イオンを用いたがんの診断、治療薬剤の開発

PET診断に有効なポジトロンを放出するCu-64で標識した抗体やペプチドなどの薬剤開発が各国で精力的に進められているのに対し、がん治療に適したβ-線を放出するCu-67はその製造法が確立されていないことから薬剤化研究が進展していない。本研究の目的は、従来の標識反応を必要とせずにCu-64イオンをそのまま薬剤として利用する簡便迅速な診断法のさらなる高度化を目指し、正常組織への生理的集積を低減させる薬剤との併用により、より安全で高精度ながん診断法を確立するとともに、連携研究者らと共同で独自に開発している加速器中性子製のCu-67を用いて、正常組織へのダメージを抑えつつCu-67イオンによるがん治療の効果を明らかにすることである。今年度は、量子科学技術研究開発機構イオン照射研究施設サイクロトロンの装置トラブルにより予定していたCu-64の製造実験ができなくなってしまったので、東北大学サイクロトロン・ラジオアイソトープセンターのAVFサイクロトロンを利用したCu-67の製造分離実験を主に行った。サイクロトロンから生じる50 MeV、3 μAのデューテロンをベリリウムターゲットに照射することで高速中性子を発生させ、(n,d)または(n,pn)反応によりZn-68からCu-67を製造した。照射後のZn-68ターゲットを濃塩酸に溶解した後、従来のカラムクロマトグラフィーに替わる新たな金属イオン分離法として標準酸化還元電位の差を利用した電気化学的な分離法によって、照射ターゲットからCu-67を高純度で分離することができた。今年度は、サイクロトロンの装置トラブルにより急遽Cu-64の製造ができなくなってしまったため、当初予定していたCu-64を用いた動物実験を行うことができなかった。装置トラブルにより今年度実施できなかったCu-64イオンを用いた担がんマウスのPETイメージングを実施するとともに、抗腫瘍効果が期待されるCu-67イオンによるマウスのがん治療実験を試みる。本研究では、従来の標識反応を必要とせずにCu-64イオンをそのまま薬剤として利用する簡便迅速な診断法のさらなる高度化を目指し、正常組織への生理的集積を低減させる薬剤との併用により、より安全で高精度ながん診断法を確立する。さらに、治療に適したCu-67を用いたがんの内用療法へと展開を図る。今年度は、主にプロトン照射により製造したCu-64を用いて、vitro実験により正常組織への生理的集積を低減化するキレート剤の探索、およびその投与条件について検討を行った。1.Cu-64の製造:量子科学技術研究開発機構イオン照射研究施設において、サイクロトロンから生じる11 MeVのエネルギーをもつプロトンビームを濃縮安定同位体Ni-64に照射し、(p,n)反応によりCu-64を製造した。2.キレート剤の探索:ヒト血漿またはアルブミンにCu-64の塩化物を添加することで形成される血漿たんぱくとの結合体に、各種キレート剤を添加し、37°Cで一定時間インキュベートした。サイズ排除カラムクロマトグラフィーによりCu-64の成分分析を行った結果、血漿成分中のアルブミンから候補薬剤となるキレート剤へのトランスキレーション反応を観測することができた。3.がん細胞へのCu-64集積性に及ぼすキレート剤の影響:正常組織への生理的集積の低減化が期待される候補薬剤を共存させた系で、キレート剤を添加するタイミングや濃度等を変えて、がん細胞へのCu-64集積性を比較した。その結果、がん細胞に一旦集積したCu-64は、キレート剤濃度に応じて若干集積率が低下してしまうものの、キレート剤の種類によってはがん細胞からCu-64が引き抜かれる割合を十分に抑えることができた。年度内に肝細胞の入手が困難であったため、その代替手段として血漿たんぱくとの結合体からキレート剤へとCu-64がトランスキレーションする反応を観測することで、正常組織への生理的集積の低減化が期待される候補薬剤を選定することができた。

今年度は、サイクロトロンの装置トラブルにより急遽Cu-64の製造ができなくなってしまったため、当初予定していたCu-64を用いた動物実験を行うことができなかった。今年度は、vitro実験から正常組織への生理的集積を低減化するキレート剤の探索およびその投与条件を検討してきた。次年度以降は、マウスを用いたvivoにおける体内動態を解析し、キレート剤によるCu-64の排泄促進効果を検証するとともに、がん特異性が向上されたことをPETイメージング画像からも検証する。装置トラブルにより今年度実施できなかったCu-64イオンを用いた担がんマウスのPETイメージングを実施するとともに、抗腫瘍効果が期待されるCu-67イオンによるマウスのがん治療実験を試みる。動物実験を次年度以降に持ち越したことから、実験用マウスおよびその実験器材の購入を見送ったために、次年度使用額が生じた。次年度以降の研究経費については、動物実験用マウスや器材のほか、分析用カラム等消耗品の購入にあてる予定である。次年度以降の研究経費については、RI取り扱いおよび動物実験に必要な機材の購入にあてる予定である。
新しい低分子蛋白質の尿からの分離精製とその病態検査上の意義の解明

平成2年度から4年度までの研究期間で、新しい低分子蛋白protein1を尿から分離精製し、物理化学的性状、部分一次構造の決定の後、モノクローナル抗体を作製、酵素免疫測定法を初めて開発し、本蛋白の病態検査上の意義について検索を進めて来ている。以下にまとめて示す。1)新しい低分子蛋白protein1の精製法の確立と物理化学的性状の決定従来より低分子蛋白患者尿を、SDS-PAGEで分析すると、分子量約1.5万に不明なバンドが存在することが気付かれていたが、尿より粗精製した分画と種々の抗血清(抗体)と反応させたところ、protein1に対する抗体と強い反応が得られたことから、この抗体を指標にprotein1を分離・精製することに研究を組立て直して研究を進めた。この結果最終的に確立された方法は、硫安塩析、ConAカラム、ゲル濾過法、抗レチノール結合蛋白抗体結合アフィニティーカラム、イオン交換クロマトによる。精製protein1は、分子量1.45、pI4.7で部分一次構造の決定から、ヒト肺clara cell10kDa蛋白と同一物質であることを初めて明らかにした。2)モノクローナル抗体の作製3)酵素免疫測定法の確立精製品を標準物質に、著者らのモノクローナル抗体を用いて、酵素免疫法を初めて確立した。測定範囲は505,000pg/me、精度、再現性、回収試験考、満足が出来る信頼性の高い結果を得た。4)病態検査への応用protein1は種々の体液中に広く分布し、血清濃度は220μg/lであり、尿では成人で顕著な男女差があり、更に検索を進めた結果、男性では前立腺からも尿に産生分泌されており、これが男女差の成因と考えられた。以下にまとめて示す。尿中より分子量14kDaの低分子蛋白質を新たに分離精製し,一部アミノ酸配列を決定,モノクロ-ナル抗体の作製を経て,酵素免疫測定法を確立した。アミノ酸配列,既存の抗体との反応性から,著者らの精製した蛋白はurine protein 1と同定された。1.低分子蛋白の尿からの分離精製,物理化学的性状,一次構造解析慢性腎不全患者尿を、60%硫安塩析,上清を90%に飽和させたものをConAカラム,ゲル濾過(Sephadex Gー75),抗レチノ-ル結合蛋白抗体結合アフィニティ-カラム,Mono Qのステップから成る精製法で,収率は40%に及ぶ。SDSーPAGEで分子量14kDaの単一バンドとして純度が確認され,更に2ーME処理により7.5kDaの単一バンドとなり,同一分子の二量体構造(homo dimer)であることが示された。更に,精製純品を気相アミノ酸シ-クエンサ-にて分析し,53番目の配列を決定し,この結果、Jacksonらによって慢性腎不全患者尿から精製されたUP1とほぼ同一配列であり,しかも,肺の粘膜上皮細胞から産生されるhuman clara cell 10kDa protein (hcc10)とも同一のアミノ酸配列であることが示された。UP1に対するウサギ抗体(DAKO社)に対しても,明瞭な沈降線の形成が,Ouchterlony法により確認された。2.モノクロ-ナル抗体の作製と酵素免疫測定法の確立モノクロ-ナル抗体の作製は既に確立された方法による。DAKO社の抗体と著者らの抗体を組合せて,アビジンービオチンシステムによる酵素免疫測定法をほぼ確立している。今後,基礎免疫学的測面,臨床化学の両面からUP1の研究の更に展開を計る所存である。平成3年度の研究は平成2年度の研究に引き続いて,慢性腎不全患者尿から,低分子蛋白を分離精製し,モノクロ-

ナル抗体を作成し,更にこの抗体を用いて簡便で回収効率,精製度の高い方法を新たに確立した。次に,精製純品の一次アミノ酸配列の解析を行った。病態検査上の意義の解明を行う第1歩として,酵素免疫測定法を確立,生体内体液動態分布の検索を進め,新しい知見が得られて来ている。以下に研究成果の概要を示す。1)慢性腎不全患者尿からの分離精製と部分一次アミノ酸配列の決定平成2年度に得られた精製品に対するモノクロ-ナル抗体を作製して(IgGlーk型),この抗体を用いてアフィニティ-クロマトグラフィ-を,陰イオン交換カラム,逆相カラムを組合せて回収率60.2%の精製品を得た。自動解析装置による一次構造の解析はN末端から53残基まで決定し,Jacksanらが報告したprotein1,singh5の肺claracell分泌蛋白と同一構造を有することが明らかとなった。protein1についてはDAKO社の家兎抗体が発売されており,精製品とこの抗体との反応性と物理化学的性状の一致から,本精製物質はprotoin1と同一物質であることが判明した。2)酵素免液法の確立精製純品を標準物質として自家性モノクロ-ナル抗体,家兎抗体を用いて,サンドイッチ法の測定系を確立した。測定範囲は505000ng/ml,精度,再現性も満足出来る結果を得た。3)生体内分布に関する検索これまでの検索では,学童期を除き尿中濃度には男女差があること,Lーアルギニン負荷テストから,本蛋白は少くとも近位尿細管で男化再吸収されていることが明らかにされている。平成4年度の研究は、前年度に引き続いて、慢性腎不全患者尿より、proptein 1の精製を行った。これは、今後、機能の研究を行うための、準備の一つである。また、現在、protein 1に対するモノクローナル抗体の作製を行っており、これまでのところ、タクローン選択が終了している。平成2年度の研究において作製されたタローン数はわずか1クローンであり、今後、酵素免疫測定法の改良、あるいは、基礎実験等に広く応用の道が開かれると思われる。一方、臨床的応用に関する研究では、protein 1が、prostateからも産生されていることを新たに見出した。平成3年度の研究において、尿中濃度に顕著な男女差があることが見出され、1日蓄尿およびfractional clearanceの算定から、男性においては、腎泌尿路系のいずれかから尿中にprotein 1が分泌されている可能性が示唆された。そこで、成人男女の4分配尿を採取、尿中濃度の測定すると男性では、初期尿は平均81.4μg/lで第2分配尿からは急速に低下し終末尿では2.3μg/lであり、一方、女性は4分配尿共に濃度は低く、0.70.8μg/lであった。以上の結果より、泌尿系組織からの分泌を疑い成年男子精漿中の濃度を測定したところ、平均1259.1μg/lときわめて高い値が得られた。更に手術時に得た泌尿組織を採取、破砕した液体についても検討した結果、前立腺中に高濃度のprotein 1が検出された。以上の結果から、成人男性尿は血漿と泌尿組織、特に前立腺由来のものから構成され一方、女性は血漿由来である。現在、分尿採取法により、尿中動態変化を血清とペアーで測定して、前立腺癌病態解析、腎系球体・尿細管障害への有用性を検索中である。
心血管系の発生分化とその分子機構の解析

心臓の発生に必須な転写因子Csxは、成人においても心臓に発現しており、その成人心における役割が注目されている。我々は、Csxの成人心における役割を知るために、Csxを過剰発現するトランスジェニックマウス(Csx Tg)とホメオドメインのロイシンをプロリンに変えドミナントネガティブとして働くCsx(LP)を過剰発現するトランスジェニックマウス(Csx LP Tg)を作成した。成熟Csx Tgの心臓においては心臓特異的な遺伝子であるANP、ミオシン軽鎖、CARPなどの発現が亢進しており、Csxが出生後の心臓においても心臓特異的遺伝子の発現に関与していることが示唆された。一方Csx LP Tg心は組織学的に心筋の変性を示していた。以上のことより、Csxは成人心において心臓に発現している遺伝子の発現を調節していると同時に、心筋細胞の保護に働いており、Csxの機能が低下することにより、心筋障害が生じることが示唆された。本研究によって、エンドセリン-1(et-1)によるG蛋白を介したシグナルが、神経堤細胞から血管平滑筋への分化機構に、bHLH型核転写因子であるdHAND,eHAND、ホメオボックス遺伝子Goosecoidの発現誘導を介して関与していることが明らかになった。その発現部位から、ET-1は上皮-間葉相互作用を介して働いていると考えられる。さらに、CATCH22の原因遺伝子の候補遺伝子として同定されている細胞内ユビキチン化関連蛋白UFD1Lとの間に、「ET-1→ET-A受容体→dHAND→UFD1」というシグナル伝達経路の存在が示唆された。一方、我々は、アドレノメデュリン(AM)のノックアウトマウスにより、AMもET-1同様、胎生期の血管発生および胎生期循環に関与していることを見出し、ET-1とAMと二つの血管内皮由来ペプチドが血管形成に重要な役割を果たすことを明らかにした。1.心筋細胞の分化CsxのノックアウトマウスにおいてHAND,CARP,MLC2V等いくつかの遺伝子のmRNAが特異的に低下していることが報告されている。HANDはbHLHをもつ転写因子であり、この遺伝子の欠損により心臓のloopingの異常が生じることが知られており、Csxの欠損マウスにおけるloopingの異常はHANDレベルの低下によると考えられている。CARPはアンキリンリピートをもつ蛋白で他の分子と会合することにより転写に関与すると考えられている。収縮蛋白としてMLC2Vは唯一発現の低下が認められたが、CARPはMLC2Vの転写に関与していることが知られている。これらの遺伝子が本当にCsxの下流に存在するか否かを、逆にCsxを過剰発現させたトランスジェニックマウスを作成してその発現を解析した。また前述したようにCsxの過剰発現により魚類や両生類では巨大な心臓や異所性の心筋塊が得られているが、ホ乳類においても同様な変化が認められるか否かをトランスジェニックマウスを用いて検討した。ヒトCSXを過剰に発現したトランスジェニックマウスの心臓は、形態学的に野生型と変化なく、心重量にも変化なかった。遺伝子発現レベルでは、現在までの解析では、心房性ナトリウム利尿ペプチド(ANP)の発現が、トランスジェニックマウスにおいて野生型と比べ有意に増加していた。2.平滑筋の分化神経堤細胞の増殖・分化に対するET-1の効果を見るためにマウス9日胚より神経堤を分離し、コラーゲンゲル上で器官培養を行った。神経堤細胞の遊走を認めた後、これを適当な細胞間基質および培地条件下で単離・継代した。頭部神経堤細胞は、継代により平滑筋α-actin,SM-1陽性の細胞を含むectomesenchyme系の細胞への分化が観察され、ET-1 10-7M添加により、colony formationが促進された。一方、体幹部神経堤細胞の培養においてc-kit陽性細胞に着目すると、ET-1およびET-3により増殖促進とメラノサイトへの分化誘導が認められ、その効果はSteel factorとsynergisticに作用した。1.心筋細胞の分化9年度に心筋特異的ホメオボックス蛋白であるCsxは、心筋に豊富に発現するジンクフィンガー蛋白であるGATA4と会合してANP遺伝子の転写を強力に活性化することを明らかにした。10年度には、Csxと会合する未知の蛋白を酵母のtwo hybrid systemにより単離した。Csxに会合する蛋白が10以上得られたが、その内の1つは11個のジンクフィンガーを持つ蛋白(仮名CAP:Csx assosciated protein)であった。CAPは今までに報告のない蛋白であり、抗体を作成し、免疫染色したところ核に存在したことより、転写因子と考えられた。whole mount in situ及びノーザン解析にて発現は、胎仔期に心臓と脳に認められ、成熟すると心臓にのみ認められた。酵母のtwo hybrid system及びGST融合蛋白の実験から、CsxとCAPの会合には、CsxのホメオドメインとN末領域、CAPのジンクフィンガー領域が重要であることが判明した。COS細胞にトランスフェクションしてCAPの機能について解析したところ、CAPはCsxにより活性化されたANPの転写を強く抑制した。2.平滑筋の分化神経堤

細胞の平滑筋への分化機構に関して、ET-1が神経堤細胞の発生分化過程における上皮-間葉相互作用の介在因子として、血管平滑筋細胞などへの分化・増殖を促進している可能性が考えられ、ET-1の下流にbHLH型転写因子のHANDが存在し、さらに下流にある遺伝子のE-boxに結合して転写を誘導する一連の機構が示唆された。また、平滑筋への分化および機能発現の過程で、チロシンリン酸化シグナルを伝達するアダプター蛋白であるCasの発現・リン酸化が起こり、正常な心血管形成にも重要な役割を果たしていることを、ノックアウトマウスの解析・平滑筋への分化能を有する細胞培養系を用いた実験で明らかにした。心臓の発生に必須な転写因子Csxは、成人においても心臓に発現しており、その成人心における役割が注目されている。我々は、Csxの成人心における役割を知るために、Csxを過剰発現するトランスジェニックマウス(Csx Tg)とホメオドメインのロイシンをプロリンに変えドミナントネガティブとして働くCsx(LP)を過剰発現するトランスジェニックマウス(Csx LP Tg)を作成した。成熟Csx Tgの心臓においては心臓特異的な遺伝子であるANP、ミオシン軽鎖、CARPなどの発現が亢進しており、Csxが出生後の心臓においても心臓特異的遺伝子の発現に関与していることが示唆された。一方Csx LP Tg心は組織学的に心筋の変性を示していた。以上のことより、Csxは成人心において心臓に発現している遺伝子の発現を調節していると同時に、心筋細胞の保護に働いており、Csxの機能が低下することにより、心筋障害が生じることが示唆された。本研究によって、エンドセリン-1(et-1)によるG蛋白を介したシグナルが、神経堤細胞から血管平滑筋への分化機構に、bHLH型核転写因子であるdHAND,eHAND、ホメオボックス遺伝子Goosecoidの発現誘導を介して関与していることが明らかになった。その発現部位から、ET-1は上皮-間葉相互作用を介して働いていると考えられる。さらに、CATCH22の原因遺伝子の候補遺伝子として同定されている細胞内ユビキチン化関連蛋白UFD1Lとの間に、「ET-1→ET-A受容体→dHAND→UFD1」というシグナル伝達経路の存在が示唆された。一方、我々は、アドレノメデュリン(AM)のノックアウトマウスにより、AMもET-1同様、胎生期の血管発生および胎生期循環に関与していることを見出し、ET-1とAMと二つの血管内皮由来ペプチドが血管形成に重要な役割を果たすことを明らかにした。
非標準葉序の成因の解析を通した植物側生器官位置決定機構の新たな枠組みの探究

本研究は、非標準的な葉序であるコクサギ型葉序(180°、90°、180°、270°の開度周期を有する葉序)・コスツス型葉序(開度が60°を下回るような螺旋葉序)の成因の解明を通して、標準葉序だけを対象にしていたのでは見えてこなかった植物側生器官位置決定機構の新たな枠組みを描こうとするものである。本研究ではコクサギ(ムクロジ目ミカン科)およびコスツス(ショウガ目コスツス科)を研究材料として用いている。本年度(平成30年度)は、コクサギ型葉序、コスツス型葉序の生成機構を数理モデルで明らかにするためのシミュレーション系、および実験的に検証するための系を確立することを目的として次を行った。まず、コクサギ型葉序を植物ホルモンのオーキシンとその極性輸送との関係の中でどのように生成を説明できるかを検討するため、放物面を模した茎頂でのオーキシン極性輸送再編モデルのコンピュータシミュレーション系を構築し、コクサギ型葉序生成機構をオーキシン極性輸送再編モデルで検討する基盤を作った。また、主要なオーキシン排出キャリアタンパク質であるPIN1のcDNAの単離に成功し、免疫染色への足掛かりを得た。コスツス型葉序については、コスツスの実験室での種子からの栽培に成功し、葉序の形態学的パラメータを取得したことで、コスツス型葉序の持つ特徴を新たに発見した。また、その形態学的特徴を踏まえて数理モデルを作成し、コンピュータシミュレーションを行ったところ、これまで生成が見られなかった別の葉序パターンの生成を発見するに至った。さらにこの新たな葉序パターンがショウガ目でみられることを発見し、予備的な数理モデルが妥当なものであることを見出した。以上の結果について、3つの国内学会で口頭発表・ポスター発表を行い、活発な議論を展開した。コクサギ型葉序生成を許容する機構の解明については、単離したコクサギPIN1ホモログcDNAのシーケンス結果から、既存の抗体ではコクサギの免疫染色が極めて困難であることが判明し、残念ながら年度内にコクサギの免疫染色を行うことはできなかった。しかし同時に、抗体作製の足掛かりを得ることができたため、今後の抗体染色の実施に期待できる。またその間に、放物面に近似した茎頂におけるオーキシン極性輸送再編モデルを実行する場の構築を行い、今後の数値計算解析の基盤を構築することができた。これらにより、本研究の目的の一つであるコクサギ型葉序生成を許容する葉序生成機構の分子基盤の解明に向けた整備を進めることができたと考えている。一方、コスツスの形態観察から、これまで報告されていなかった興味深い特徴を掴むことができた。また同時に、コスツスの実験室内での種子からの生育に成功したため、今後葉序パターン形成の初期過程の観察が可能となる。さらに新モデルの構築により、コスツス型のみならず、別のパターンの生成にも初めて成功した。改めて調べてみたところ、このパターンはショウガ目のほかの種でも見られることが判明した。このことは、新モデルの妥当性を示唆する結果であり、図らずもコスツス型葉序生成機構の解明に向けて大きく前進する結果となった。なお、シロイヌナズナからコスツス型葉序を持つ変異体を単離する試みは、有望な株が見つからず、また数理モデルによる解析からもシロイヌナズナで変異体を得ることは困難であることが示唆されたため、中断となった。以上のことから、一部未達成の計画はあったものの、予想外の結果から大きく進展した計画もあり、全体として概ね期待通りの成果を上げたと考えている。本年度の研究により、コクサギPIN1ホモログのcDNAは単離できたものの、免疫染色には至らなかった。そのため、単離したcDNAを用いて抗体の作製を行い、次年度に延期となった免疫染色に供することとする。これによりPIN1のコクサギ茎頂での動態を明らかにすることを目指す。また同時に、本年度に基盤を構築したオーキシン極性輸送再編モデルのシミュレーションを行い、前述の茎頂動態と比較することで、PIN1の動態とコクサギ型葉序生成機構の関係を明らかにする。本年度において、コスツスの種子からの実験室内での生育に成功したため、次年度には葉序パターン生成の初期過程について詳細に観察することを計画している。また、ショウガ目で他の葉序パターンを示す種について、その茎頂を詳細に観察し、形態学的解析を行うことを計画している。これらの詳細な解析結果を新モデルと照応することで、これらの葉序パターンの生成機構への理解が進展することが期待される。同時に、当初計画していた通り、コスツスに対する茎頂操作が可能かどうかの検討を行う。また、本年度において新モデルの構築に成功し、およびその妥当性が示唆されたため、パラメータ網羅的なシミュレーションを行い、あらゆる葉序パターンがどのような状況で生じるのかを徹底的に解析することを計画している。

本年度(平成30年度)は、コクサギ型葉序、コスツス型葉序の生成機構を数理モデルで明らかにするためのシミュレーション系、および実験的に検証するための系を確立することを目的として次を行った。まず、コクサギ型葉序を植物ホルモンのオーキシンとその極性輸送との関係の中でどのように生成を説明できるかを検討するため、放物面を模した茎頂でのオーキシン極性輸送再編モデルのコンピュータシミュレーション系を構築し、コクサギ型葉序生成機構をオーキシン極性輸送再編モデルで検討する基盤を作った。また、主要なオーキシン排出キャリアタンパク質であるPIN1のcDNAの単離に成功し、免疫染色への足掛かりを得た。コスツス型葉序については、コスツスの実験室での種子からの栽培に成功し、葉序の形態学的パラメータを取得したことで、コスツス型葉序の持つ特徴を新たに発見した。また、その形態学的特徴を踏まえて数理モデルを作成し、コンピュータシミュレーションを行ったところ、これまで生成が見られなかった別の葉序パターンの生成を発見するに至った。さらにこの新たな葉序パターンがショウガ目でみられることを発見し、予備的な数理モデルが妥当なものであることを見出した。以上の結果について、3つの国内学会で口頭発表・ポスター発表を行い、活発な議論を展開した。コクサギ型葉序生成を許容する機構の解明については、単離したコクサギPIN1ホモログcDNAのシーケンス結果から、既存の抗体ではコクサギの免疫染色が極めて困難であることが判明し、残念ながら年度内にコクサギの免疫染色を行うことはできなかった。しかし同時に、抗体作製の足掛かりを得ることができたため、今後の抗体染色の実施に期待できる。またその間に、放物面に近似した茎頂におけるオーキシン極性輸送再編モデルを実行する場の構築を行い、今後の数値計算解析の基盤を構築することができた。これらにより、本研究の目的の一つであるコクサギ型葉序生成を許容する葉序生成機構の分子基盤の解明に向けた整備を進めることができたと考えている。一方、コスツスの形態観察から、これまで報告されていなかった興味深い特徴を掴むことができた。また同時に、コスツスの実験室内での種子からの生育に成功したため、今後葉序パターン形成の初期過程の観察が可能となる。さらに新モデルの構築により、コスツス型のみならず、別のパターンの生成にも初めて成功した。改めて調べてみたところ、このパターンはショウガ目のほかの種でも見られることが判明した。このことは、新モデルの妥当性を示唆する結果であり、図らずもコスツス型葉序生成機構の解明に向けて大きく前進する結果となった。なお、シロイヌナズナからコスツス型葉序を持つ変異体を単離する試みは、有望な株が見つからず、また数理モデルによる解析からもシロイヌナズナで変異体を得ることは困難であることが示唆されたため、中断となった。以上のことから、一部未達成の計画はあったものの、予想外の結果から大きく進展した計画もあり、全体として概ね期待通りの成果を上げたと考えている。本年度の研究により、コクサギPIN1ホモログのcDNAは単離できたものの、免疫染色には至らなかった。そのため、単離したcDNAを用いて抗体の作製を行い、次年度に延期となった免疫染色に供することとする。これによりPIN1のコクサギ茎頂での動態を明らかにすることを目指す。
超臨界二酸化炭素中で行う木材の新規熱的改質処理法の開発および性能発現機構の解明

熱処理木材は優れた寸法安定性や耐朽性を有している。本課題では、超臨界二酸化炭素を用いた新たな熱処理法について研究を行った。実験ではスギ心材試片を用いた。そして、超臨界二酸化炭素中で試片を熱処理し、水分に対する寸法安定性の指標となる抗膨潤能を測定した。その結果、超臨界二酸化炭素を用いることで、短時間で高い寸法安定性を持つ熱処理木材が製造されることが示された。また、試片の成分分析から、試片中に存在する水分が木材成分(特にヘミセルロース)の熱分解を促進し、吸着点の減少をもたらしていることが示唆された。前年度の研究の結果、超臨界二酸化炭素を用いた熱処理によっても抗膨潤能(ASE)が約70%の熱処理木材が製造できることを明らかにしたことから、今年度は超臨界処理と同条件で乾式および湿式による従来法の熱処理を行い、寸法安定性や耐湿性などの性能比較を行った。実験にはスギの心材部分を用い、予め20°C/64%R.H.で調湿した試片(平均含水率:10.7%)を熱処理した。超臨界処理では、試片の入った耐圧容器内に二酸化炭素を送り、圧力10MPaを維持しながら加熱した。そして所定温度まで達した後、攪拌しながら一定時間熱処理を行った。また、乾式・湿式処理も超臨界処理と同じ温度・時間でそれぞれ熱処理を行った。処理条件は、180°C/1h、200/1h、220°C/1h、200°C/6hの4種類で行った。処理後、試片の全乾質量および寸法を測定し、質量減少率を求めた。そして、処理試片を20°C/33%R.H.→20°C/64%R.H.→20°C/87%R.H.の順でそれぞれ3週間以上調湿し、試片の質量および寸法を測定して、平衡含水率とASEを算出した。実験の結果、同じ処理条件で比較した場合、乾式処理・湿式処理よりも超臨界処理の方が高い質量減少率を示した。また、平衡含水率は超臨界処理の方が低く、ASEは超臨界処理で最大約64%だったのに対し、乾式・湿式処理では約40%であり、超臨界処理の方が高い寸法安定性を示した。これは、超臨界処理試片の方が短時間で木材全体が加熱され、木材成分の分解反応が速やかに進行し、水分吸着点がより多く減少しているためと推測される。一方、耐朽性および強度的性質については各処理法の間に大きな差異は見られなかった。これらの性質については、超臨界法と同程度の質量減少率またはASEを有した従来法の熱処理木材を準備し、比較を行う予定である。本課題では、超臨界二酸化炭素中で木材を熱的改質処理し、従来法よりも処理時間が短く、寸法安定性や耐朽性に優れた木材が製造できる新規処理法を開発するとともに、その反応機構を解明することを目的とする。これまで、同じ処理時間で熱処理をした場合、従来法と比較して超臨界法の方がより高い寸法安定性が得られることが明らかになったことから、25年度は超臨界法および従来法で熱処理した木材について、ATR-IR測定や木材成分分析を行い、両者を比較して反応機構の差異について検討した。予め20°C/64%R.H.で調湿したスギ心材試片を1時間熱処理した。超臨界処理では、圧力10MPaを維持しながら所定温度まで加熱し、攪拌しながら熱処理を行った。従来法による乾式・湿式処理も同じ温度・時間でそれぞれ熱処理を行った。処理温度は、220°C、240°Cの2ケースで行った。処理後、試片表層部および中心部をATR-IRで測定した。また、試片表層部および中心部の2箇所から脱脂木粉を作成し、木材主要構成成分の定量を行った。実験の結果、ATR-IRの測定では、ベンゼン核の骨格振動に由来する吸収ピークが高くなる傾向が見られた。また、超臨界法で熱処理した試片を処理温度で比較すると、240°C処理の方が220°C処理よりもそれらの吸収ピークがより顕著となる傾向が見られた。以上のことから、超臨界法で熱処理した木材では相対的に芳香族化合物の比率が増加しており、処理温度の高い方がその比率がさらに高くなる可能性が示された。また、成分分析の結果、従来法では主要成分の比率がほとんど変化しなかったのに対し、超臨界法ではセルロースおよびヘミセルロースの比率が大きく低下し、リグニンおよび抽出成分の比率が大きく増加した。このことから超臨界法による熱処理では短時間で試片中心部まで十分に熱が伝わり、多糖類の分解が速やかに進行しているものと推測される。

また、試片の成分分析から、試片中に存在する水分が木材成分(特にヘミセルロース)の熱分解を促進し、吸着点の減少をもたらしていることが示唆された。本課題では、超臨界二酸化炭素中で熱的改質処理し、従来法よりも処理時間が短く、寸法安定性や耐朽性に優れた木材が製造できる新規処理法を開発するとともに、その反応機構を解明することを目的とする。実験にはスギの心材部分を用いた。試片寸法は50mm(L)×20mm(R)×20mm(T)で、全乾試片、20°C/64%R.H.調湿試片(平均含水率:10.7%)、20°C/87%R.H.調湿試片(平均含水率:16.7%)の3種類を用意した。同じ条件で調湿した試片4本を脚付きのステンレス製網カゴに乗せ、容量0.9リットルの耐圧容器内に入れた。容器内の空気を二酸化炭素に置換し、容器内温度・圧力を超臨界状態まで昇温・昇圧して、超臨界二酸化炭素中で攪拌しながら1時間の熱処理を行った。処理温度は180,200,220°Cの3種類、処理圧力は10MPaの1種類で実験を行った。処理後、試片の全乾質量および寸法を測定し、質量減少率を求めた。そして、処理試片を20°C/33%R.H. →20°C/64%R.H. →20°C/87%R.H.の順でそれぞれ3週間以上調湿し、試片の質量および寸法を測定して、平衡含水率と抗膨潤能(ASE)を算出した。実験の結果、処理温度が高く、前もって高湿度で調湿した試片ほど質量減少率が大きく、平衡含水率が低くなる傾向が見られた。これは、温度が高く、試片内の水分量が多い試片ほど木材成分の分解反応が促進され、水分吸着点が減少したためと推測される。平衡含水率は220°C処理で未処理材の約1/21/3に低下した。さらに、熱処理試片のASEは、処理温度が高く、高湿度で調湿した試片ほどASEは高くなり、個体間のバラツキも小さくなった。ASEは220°C処理で最高約70%に達した。本課題では、超臨界二酸化炭素中で木材を熱的改質処理し、従来法よりも処理時間が短く、寸法安定性や耐朽性に優れた木材が製造できる新規処理法を開発するとともに、その反応機構を解明することを目的とする。実験にはスギの心材部分を用い、含水率が0%、11%、17%の試片を180、200、220°C/10MPaの超臨界二酸化炭素中で1時間熱処理した。その結果、熱処理試片の抗膨潤能(ASE)は、処理温度が高く、含水率が高い試片ほど高くなり、220°C処理で最高約70%に達した。次に、超臨界処理と同条件で乾式および湿式による従来法の熱処理を行い、寸法安定性や耐湿性、耐朽性などの性能比較を行ったところ、いずれの性能においても超臨界処理の方が優れていた。超臨界法と従来法との反応機構の差異を明らかにするため、両法で熱処理した木材について木材成分分析を行い、両者を比較した。その結果、従来法では木材の主要構成成分の比率がほとんど変化しなかったのに対し、超臨界法ではセルロース及びヘミセルロースの比率が大きく低下し、リグニンおよび抽出成分の比率が大きく増加した。また、異なる三種類の含水率を有する試片を用意し、超臨界二酸化炭素あるいは超臨界窒素で熱処理を行ったところ、両者の成分比率変化の傾向はほぼ同じとなり、試片の含水率が高くなるほどセルロース及びヘミセルロースの比率が低下した。この結果から、超臨界法における熱処理では、木材中に含まれる水分が亜臨界水状態となり、主として加水分解反応によってセルロース及びヘミセルロースの比率が大幅に低下した可能性が高いと推測され、従来法とは反応機構が大幅に異なることが明らかとなった。木材の超臨界流体処理
光の軌道角運動量による磁気スピン秩序の制御に関する理論

本研究は,磁気デバイスへの応用まで見据えた「光を用いた磁気スピンテクスチャ制御機構の理論提案」である.特に光渦と呼ばれる軌道角運動量を有する光を用いて,より自由度の高い制御を目指す.まず光渦とらせん磁性のトポロジーが結び付くことによる,光渦誘起のスピンテクスチャが物性に与える影響を明らかにする.その物性への影響を実験実証するための実験条件・光学系や物質系の最適化を図る理論提案を行うと同時に,局所的に照射された光の角運動量のもたらす影響が,非局所的にらせん磁性に与える影響について解析する.また,局所的なスピンテクスチャを制御・操作し,ビット演算などの情報処理といった実用的な応用提案を目指す.本研究は,磁気デバイスへの応用まで見据えた「光を用いた磁気スピンテクスチャ制御機構の理論提案」である.特に光渦と呼ばれる軌道角運動量を有する光を用いて,より自由度の高い制御を目指す.まず光渦とらせん磁性のトポロジーが結び付くことによる,光渦誘起のスピンテクスチャが物性に与える影響を明らかにする.その物性への影響を実験実証するための実験条件・光学系や物質系の最適化を図る理論提案を行うと同時に,局所的に照射された光の角運動量のもたらす影響が,非局所的にらせん磁性に与える影響について解析する.また,局所的なスピンテクスチャを制御・操作し,ビット演算などの情報処理といった実用的な応用提案を目指す.
「論理学批判」としての『純粋理性批判』の研究

前年度の研究で明らかにしたように、1760年代のカントは「内包的論理学」の立場に立っていた。1770年の教授就任論文『可感界と可想界の形式と原理について(De mundi sensibilis atque in telligibilis forma etprincipiis,以下「就任論文」と略記)に至って、カントは、それまでの「内包的論理学」に代えて、「外延的論理学」を採用する。この変化はカントの思考の或る決定的な変化に、すなわち形而上学の領域の発見に対応しているのである。「就任論文」は、感性と知性とを原理的に区別することを主眼とする。これによって、感性的認識を含まない純粋知性のうちに、形而上学の領域を割り当てることが意図されている。「外延的論理学」の採用は、この意図が要求するものにほかならない。このことは次の二点から明らかである。(1)空間時間を感性の形式として悟性概念から峻別するためには、「外延的論理学」の観点から概念を取り扱うことが必要であった。すなわち、空間時間が純粋直観としてそれから区別されるところの概念とは、多様を「自分の下に」含む表象としての概念(これが「外延的論理学」の視点である)なのである。(2)感性的なものを一切含まない知性的概念が、いかにして一切の感性的なものを包括する普遍性を得ることができるのか。これは、主語としての感性的なものが、述語としての知性的概念の下に論理的に包摂されることによって可能である、というのが「就任論文」におけるカントの解答である。これは判断における述語と主語の「外延的」解釈に全面的に依存した考えである。『純粋理性批判』は、純粋理性による形而上学的認識の可能性とその限界を規定する「形而上学批判」を本務とし、これを「超越論的論理学」という画期的な理念の下に遂行することは周知の事実である。しかし、「超越論的論理学」と並んで、それから明確に区別される「一般論理学」という理念もまた『純粋理性批判』においてはじめて提示されていることは、これまでのカント解釈においてあまり注目されていない。「一般論理学」の成立が「超越論的論理学」の成立と相即した関係にあるとすれば、前者の成立の意味を問うことは後者のそれを問うことと本質的に連関する。『純粋理性批判』を「論理学批判」という観点から考察することによって、その「形而上学批判」の意義をより明らかにしうるのではないか。本研究はこの着想を基本にしている。「一般論理学」の成立を、「超越論的論理学」の成立との相即的な関係において考察するために、「一般論理学」が成立する哲学的背景を、その成立の前史から遡及的に見通すことを試みる。本年度は、1762-64年におけるカントの諸著作を検討することによって次の点を明らかにした。1当時のカントは、判断の本質を主語による述語の内容的包含のうちに見ている。これは「内包的論理学」と呼ばれるような論理学観であること。2この「内包的論理学」は、学問の方法、真理論、対象論において、60年代のカントの哲学的思考を支配する体系的基礎をなしていること。3しかし、この当時同時に、この基礎に立つかぎり処理しきれない問題-「現実性」と「因果性」-が自覚されることによってすでに「内包的論理学」の限界が露呈されていたこと。この成果を基に、1770年以降のカントの思想の論理学上の変化を、その哲学的思考の変化との関係において考察することが次年度の課題である。
分裂頻度の異なる幹細胞に着眼した表皮幹細胞老化メカニズムの解明

古典的なモデルにおいて、組織幹細胞は、細胞分裂頻度を低く抑えることで分裂に伴って起こるDNA損傷・テロメア短縮等の影響を最小限にし、老化を防ぐと考えられてきた。しかし申請者は近年、マウス表皮において活発に分裂する幹細胞の存在を見いだした。従って、幹細胞の分裂頻度と老化メカニズムを再考する必要が生じた。本研究は、分裂頻度の異なる2つの独立した幹細胞を持つマウス表皮をモデルとし、幹細胞の老化メカニズムを細胞・分子レベルで明らかにすることを目的として遂行した。第一に、分裂頻度の異なる幹細胞間で老化表現型に違いが見られるかを野生型2歳齢マウス皮膚の組織学的解析により解析した。その結果、加齢マウスでは分裂頻度の低い表皮幹細胞の局在領域において、アポトーシスの増加、DNA損傷の蓄積、分化マーカーの発現低下が見られた。細胞増殖は分裂頻度の低い表皮幹細胞でも高い表皮幹細胞でも全体的に減少傾向にあった。第二に、老化によって幹細胞ダイナミクスがどのような影響を受けるかを明らかにするため、細胞系譜解析を遂行した。申請者は、これまでの研究で同定した分裂頻度の低い表皮幹細胞で特異的に発現するDlx1-CreERマウスと、分裂頻度の高い表皮幹細胞で特異的に発現するSlc1a3-CreERマウスを用いることで、表皮幹細胞の数や局在、自己複製・分化能が、加齢に伴いどのように変化するかを検証した。29年度は、タモキシフェンの投与量を調整することで異なるCreER間で同じ数の幹細胞がラベルされる条件を最適化するとともに、初期のタイムポイントにおける解析を完了させた。第三に、表皮幹細胞の加齢変化の分子的局面を明らかにするため、29年度は、若年マウスを用い分裂頻度の低いと高い表皮幹細胞の単離、RNAシーケンス解析を行った。今後は、加齢マウスからも同様の方法でRNAシーケンスを行い若年マウスの結果と比較する。現在までに、野生型加齢マウスや、若年トランスジェニックマウスを用いた基礎データの取得、実験系の確立、実験条件の検討等、研究は全体的に順調に進んでいる。解析に用いる予定のトランスジェニックマウスは、30年度中に2歳齢となるため、残りのin vivo解析についても滞りなく進むことが期待される。一方、候補遺伝子の機能的アッセイを行うためのin vitro系の確立は遅れが見られるので、30年度は重点的に実験を行う。今後は、加齢マウス皮膚の組織学的解析の結果と、細胞系譜解析、遺伝子プロファイリングで得られた結果を総合的に解釈することで、組織・細胞レベルでの加齢変化を、分子レベルでの加齢変化と結びつける。第一に、表皮幹細胞に特異的なCreERマウスを用いた細胞系譜解析により、幹細胞の数、局在、自己複製・分化能の加齢変化を、経時的・定量的に解析する。30年度は、2歳齢のマウスにおけるデータを取得し、若年幹細胞と加齢幹細胞、分裂頻度の低い幹細胞と高い幹細胞で、結果を比較することで、分裂速度が異なる表皮幹細胞の加齢変化の共通点・相違点を探る。第二に、表皮幹細胞の加齢変化の分子的局面に迫るため、30年度は2歳齢のマウスを用いた細胞の単離とRNAシーケンス解析を行う。RNAシーケンスは、ライブラリ作成からデータ解析まで、筑波大学のiLaboratoryに委託する。得られたデータに基づいて、1分裂速度の異なる2種類の表皮幹細胞間で、加齢に伴い共通に発現が変化する遺伝子群(→表皮幹細胞老化のコア原因遺伝子群の同定)、および2活発に分裂する表皮幹細胞でのみ特異的に発現が変化する遺伝子群(→活発に分裂する幹細胞が独自に持つ抗老化・抗がん化メカニズムの解明)を抽出する。同定した遺伝子群について、表皮組織における発現を免疫染色やin situにより確認する。また、表皮幹細胞の老化メカニズムが、表皮以外の幹細胞システムにも普遍的に存在するかに迫るため、他の組織においても、候補遺伝子群の発現解析を遂行する。最後に、表皮幹細胞の老化阻止や若返りに働く機能的な遺伝子群を絞り込むため、表皮幹細胞の初代培養系を用い、候補遺伝子のスクリーニングを行う。

申請者は、これまでの研究で同定した分裂頻度の低い表皮幹細胞で特異的に発現するDlx1-CreERマウスと、分裂頻度の高い表皮幹細胞で特異的に発現するSlc1a3-CreERマウスを用いることで、表皮幹細胞の数や局在、自己複製・分化能が、加齢に伴いどのように変化するかを検証した。29年度は、タモキシフェンの投与量を調整することで異なるCreER間で同じ数の幹細胞がラベルされる条件を最適化するとともに、初期のタイムポイントにおける解析を完了させた。第三に、表皮幹細胞の加齢変化の分子的局面を明らかにするため、29年度は、若年マウスを用い分裂頻度の低いと高い表皮幹細胞の単離、RNAシーケンス解析を行った。今後は、加齢マウスからも同様の方法でRNAシーケンスを行い若年マウスの結果と比較する。現在までに、野生型加齢マウスや、若年トランスジェニックマウスを用いた基礎データの取得、実験系の確立、実験条件の検討等、研究は全体的に順調に進んでいる。解析に用いる予定のトランスジェニックマウスは、30年度中に2歳齢となるため、残りのin vivo解析についても滞りなく進むことが期待される。一方、候補遺伝子の機能的アッセイを行うためのin vitro系の確立は遅れが見られるので、30年度は重点的に実験を行う。今後は、加齢マウス皮膚の組織学的解析の結果と、細胞系譜解析、遺伝子プロファイリングで得られた結果を総合的に解釈することで、組織・細胞レベルでの加齢変化を、分子レベルでの加齢変化と結びつける。第一に、表皮幹細胞に特異的なCreERマウスを用いた細胞系譜解析により、幹細胞の数、局在、自己複製・分化能の加齢変化を、経時的・定量的に解析する。30年度は、2歳齢のマウスにおけるデータを取得し、若年幹細胞と加齢幹細胞、分裂頻度の低い幹細胞と高い幹細胞で、結果を比較することで、分裂速度が異なる表皮幹細胞の加齢変化の共通点・相違点を探る。第二に、表皮幹細胞の加齢変化の分子的局面に迫るため、30年度は2歳齢のマウスを用いた細胞の単離とRNAシーケンス解析を行う。RNAシーケンスは、ライブラリ作成からデータ解析まで、筑波大学のiLaboratoryに委託する。得られたデータに基づいて、1分裂速度の異なる2種類の表皮幹細胞間で、加齢に伴い共通に発現が変化する遺伝子群(→表皮幹細胞老化のコア原因遺伝子群の同定)、および2活発に分裂する表皮幹細胞でのみ特異的に発現が変化する遺伝子群(→活発に分裂する幹細胞が独自に持つ抗老化・抗がん化メカニズムの解明)を抽出する。同定した遺伝子群について、表皮組織における発現を免疫染色やin situにより確認する。また、表皮幹細胞の老化メカニズムが、表皮以外の幹細胞システムにも普遍的に存在するかに迫るため、他の組織においても、候補遺伝子群の発現解析を遂行する。最後に、表皮幹細胞の老化阻止や若返りに働く機能的な遺伝子群を絞り込むため、表皮幹細胞の初代培養系を用い、候補遺伝子のスクリーニングを行う。
複数プラットフォームの企業間分業にもとづく製品開発の実態とその課題の研究

本課題では、オープンな企業間分業のもとでの製品開発について検討した。携帯電話やカーエレクトロニクスについて検討したところ、標準化された技術仕様にもとづき実装を容易にする複数の基幹プラットフォームが専業メーカーより提供されているものの、それらを統合して製品開発するためのシステム知識の蓄積が求められることが分かった。合わせて、企業は知識量に応じて技術の探索とその製品での活用の企業間分業を進め、これらの組合せにより複数の効果的なポジション戦略のタイプが存在することが明らかとなった。平成21年度は、おもに日本において携帯電話端末メーカー、ICメーカー、電力制御システム開発企業、自動車メーカーなどに対して調査を行った。同時に、産業構造、業界動向、技術についての先行研究や情報の収集を進めた。一方、国内外の学会・セミナーで発表を行い、関連分野の研究者や業界関係者と意見交換を行うことで、調査・研究の方向性を検討した。これらの成果を総合し、垂直分裂やオープン化が進むなかでの、複数のインテグレータ(統合)企業間の分業について検討した。世界的に垂直分裂やオープン化が進んでいるが、一部の有力な技術供給企業(たとえば特定のICプラットフォーム・メーカー)や技術の標準化主体だけがこうした変化の担い手なのではない。携帯電話、電力システム、自動車のいずれの産業でも、製品システムの階層に応じて、システムの統合を行う複数のインテグレータ企業がプラットフォームと呼べるものを提供するようになっている。完成品メーカーもさまざまな要素を統合する、インテグレータ企業である。インテグレータ企業は、構成要素の評価・検証を進めることで問題を解決し、製品システムの構成や機能配分を定めるシステム・アーキテクチャを構築している。これらの企業はエコシステム内でさまざまな構成要素間のハブとして相互に補完し合って、産業のダイナミズムを生み出している。こうした企業群によるエコシステムは、同じ産業内でも、市場の分化に対応して複数セグメントについてそれぞれ存在している。多くのインテグレータ企業は階層やセグメントを絞ったうえで、複数のプラットフォームを用いて製品開発を進めている。以上の点を素描し、オープンな分業が進む中での製品開発では、各社の取り組んでいる製品システムの階層やセグメントに応じて、複数プラットフォーム間にわたるシステムの知識を保持している必要があることを示した。(784字)平成22年度は、日本と欧州を中心に、携帯電話と自動車の両産業について標準化やプラットフォーム化について企業調査を行った。こうした調査と並行して、両産業の産業構造、業界動向、技術についての先行研究や情報の収集を進めた。一方、国内外の学会やセミナーで発表を行い、関連分野の研究者や業界関係者と意見交換を行うことで、調査・研究の方向性を検討した。平成22年度は、上記の両産業について、技術や知識の企業間でのオープン化を促す基本条件である、技術仕様の標準化について主要企業の戦略や条件を把握した。一方で、技術仕様の標準化と技術仕様を実際に製品化していく実装の違いに着目して、世界の携帯電話産業について、実装に関わるプラットフォーム/システム(完成品)企業間のネットワーク(ならびに複数の異なる企業間ネットワークが結びついて形成される産業のエコシステム)の分析を行った。産業のエコシステムは、技術仕様の標準化から製品開発までの全てをコントロールする、支配的なプラットフォーム・リーダーを中心に形成されると考えられがちであった。だが、携帯電話産業では、技術仕様の標準化の担い手と実装の担い手は必ずしも一致せず、実装面で異なった役割(知識・技術の統合機能や企業間の媒介機能)を果たす複数のプラットフォーム/システム企業が分野別にネットワークを形成していた。こうした状況に対応して、各企業は社内外の技術やプラットフォームを用いて設計・評価・検証を行うという課題を抱えていた。さらに、以上の世界の状況と、実装面の大部分をコントロールするプラットフォーム・リーダーが存在しコモディティ化が進んでいる中国とを比較した。これにより、複数のプラットフォーム/システム企業が相互補完的なネットワークを形作っているほうが、製品システムのイノベーションが起こりやすいという予測がえられた。平成23年度は、自動車産業や携帯機器産業を中心に、両産業の産業構造、業界動向、技術についての先行研究や特許情報の収集を進め、成果をペーパーや資料にまとめた。一方、国内外の学会やセミナーで発表を行い、関連分野の研究者や業界関係者と意見交換しつつ、今年度以降の展開をふまえて調査・研究の方向性を検討した。平成23年度は、上記の産業について、まず、技術的知識のレベル(特許・標準化された技術仕様)と実装のレベル(プラットフォーム/製品の設計)との違いを確認しつつ、グローバルな製品開発の企業間ネットワークを分析し、従来、概念的に検討されることの多かった企業間分業のエコシステムを実証的に理解することを試みた。その結果、異なった役割(知識・技術の統合機能や企業間の媒介機能)を果たす複数の企業が相互補完的にネットワークを形成して、エコシステムを形作っていることが明らかになった。さらに、以上のグローバルな結果と、コモディティ化が進んでいる中国とを比較した。