hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非コードRNAによるクロマチン・高次ゲノム構造制御機構の解明

申請者はこれまで、分裂酵母のグルコース飢餓ストレスに応答するfbp1遺伝子の活性化機構の解析を行い、発現誘導に先立ってfbp1遺伝子上流領域からのmlonRNAと名付けた非コードRNA転写が起こっていることを発見し、さらに、mlonRNA転写と共役した、転写因子結合部位のクロマチン再編成機構を発見していた(2008年Nature Hirota et al)。申請者は、独自に発見した非コードRNA転写の新機能のさらなる理解のために、H29年度には本領域の研究で、以下の研究成果を上げた。1 mlonRNAの転写開始エレメントを同定し、このエレメントの移植などの実験で転写開始によるクロマチン制御の効果範囲が240bp程度であることを見出した。2 mlonRNAの転写開始エレメントは、様々な遺伝子座で機能し、転写のみならず減数分裂期組換えの誘導にも寄与することを見出した。3 mlonRNAの転写開始エレメントのコンセンサス配列を決定し、ゲノム解析の結果、転写開始部位100bp程度の上流領域や減数分裂期組み換え部位に有意に多く存在することを見出した。4 mlonRNA転写に依存して、DNAトポロジカルストレスが発生し、この結果できるDNAスーパーコイル構造がヌクレオソームのポジショニングに効果を発揮することを見出した。H30年度には、mlonRNAの転写開始によるクロマチン再編成の効果範囲の研究(上記1)とmlonRNA合成配列が他の遺伝子座で機能し転写のみならず減数分裂期組換えを上昇させることに寄与すること、コンセンサス配列の決定とそのゲノム解析の結果(上記23)、DNAスーパーコイル形成を介した非コードRNA転写によるクロマチン制御機構(上記4)の研究結果を論文にまとめる。29年度が最終年度であるため、記入しない。申請者は、独自に発見した非コードRNA転写の新機能のさらなる理解のために、H28年度には本領域の研究で、以下の研究成果を上げた。(1)fbp1の転写活性化にはAtf1, Rst2, Php5が必要であり、抑制にはTup11/12リプレッサーが関わるが、3種の活性化因子がTup11/12を段階的に阻害することでクロマチン再編成や転写基本因子の結合安定化をすることでfbp1の活性化を引き起こすことを報告した。(2)Tup11/12リプレッサーの欠損はストレスへの特異的対応が不良になったり、転写開始点の決定がぶれたりするなど、精密な転写の不良となることから、Tup11/12はクロマチンを閉じることによる転写抑制ではなく、転写の精密制御を行うことを解明した。(3)fbp1遺伝子活性化過程において、fbp1遺伝子座において高次のゲノム3D構造の変換が起こり、転写因子のタイムリーかつ特異的な結合を行う上で必須の役割を持つことを解明した。(4)mlonRNAの転写開始エレメントを同定し、このエレメントの移植などの実験で転写開始によるクロマチン制御の効果範囲が240bp程度であることや、減数分裂期組換え頻発部位でのクロマチン再編成と、組換え上昇につながることを見出した。当初、mlonRNAによるfbp1遺伝子の制御に絞った研究を提案していたが、mlonRNA転写開始セレメントの同定によって、その効果領域や他の遺伝子座での機能の保存性に迫ることができた。さらに、mlonRNA転写によるクロマチン再編成が転写活性化のみならず組換えの活性化にも正に寄与することを示すことができた。

mlonRNAの転写開始エレメントが同定できたので、この配列を系統的に変異するなどして、共通配列を絞り込む。ゲノムワイドの情報学的解析を行い、mlonRNA配列はCRE配列(Atf1結合)などを比較分類し、同様の制御の行われている領域をしぼりこむ。29年度が最終年度であるため、記入しない。
ミリ波帯を用いた10Gbit/s次世代無線PAN伝送技術の研究

3つの環境(リビングルーム、会議室、オフィス)で60GHz帯伝搬実験を行い、統計的SISO(Single Input Single Output)ミリ波チャネルモデルを開発し、これをミリ波WLANの国際標準化を行うTG IEEE802.11adに提案して、標準評価モデルとして採択された。また、伝搬実験により水平・垂直偏波の直交偏波を用いるミリ波MIMO通信の交差偏波干渉は十分に小さいことを明らかにした。この成果を元に、レイトレーシング法に基づくMIMO伝送シミュレーションプログラムを開発し、直線偏波を用いた2X2直交偏波MIMO伝送方式を提案して特性評価を行った。その結果、半値幅が30度以下のアンテナを用いれば、等化なし、ZF(Zero Forcing)法の簡易な信号処理で良好な誤り率特性が得られること、円偏波を用いた2X2直交偏波MIMO伝送では、直線偏波に比べて安定なMIMO伝送が可能であることを明らかにし、MIMO伝送による10Gbit/s次世代無線PANの実現性を示した。(1)ミリ波MIMOチャネルモデルの開発本年度は,研究実施計画に基づきミリ波チャネルモデルの開発に必要な自動測定システムの開発,および開発したシステムを用いた電波伝搬測定を行った.デスクトップ環境,オフィス環境,自動車内環境で測定したデータを解析し.各環境でのミリ波MIMO通信の可能性の検討およびチャネルモデルの開発を行った.また本研究を遂行するにあたり必然的に派生した研究として,伝搬測定に必要となった広角指向性を有するアンテナの開発や,伝搬測定の結果を踏まえた反射波を利用したミリ波通信の応用検討なども行った.検討結果および開発したチャネルモデルはミリ波MIMO伝送技術の研究に必要不可欠である.(2)ミリ波MIMO伝送技術本年度は,研究実施計画に基づき,送信側予等化と簡易な受信等化によるシングルキャリア変調・周波数領域等化方式の特性評価のためのシミュレーションプログラムを開発した.評価の結果,送信側予等化では誤り率特性は改善されるが,送信信号のPAPRが大きくなり,シングルキャリア伝送方式の利点が失われることが明らかになったため,研究方針を見直し,受信側等化方式に絞ることとした.開発プログラムによる成果として,周波数領域補間を用いたチャネル推定法、CPの不要なオーバーラップFDEの特性改善への応用等の検討を行った.検討結果および開発プログラムは、ミリ波MIMO伝送技術の研究, MIMO伝送シミュレーションプログラム開発のベースとなり,必要不可欠である.ミリ波MIMO(Multi Input Multi Output)チャネルモデルに関しては、3つの環境(リビングルーム、会議室、オフィス)での60GHz帯伝搬実験を行い、統計的SISO(Single Input Single Output)チャネルモデルを開発した。水平・垂直の直交偏波を用いた実験結果より、伝搬路における交差偏波成分の発生は十分に小さく、直交偏波を用いるミリ波MIMO通信の交差偏波干渉は十分に小さいことを明らかにした。開発したチャネルモデルは国際会議等で発表を行い、ミリ波WLANの国際標準規格であるIEEE802.11.adにも提案を行った。MIMO伝送技術に関しては、レイトレーシングを用いたミリ波MIMOチャネルモデルのシミュレーションプログラムを開発し、デスクトップ環境での伝搬特性ならびに伝送特性の解析、評価を行った。その結果、デスクトップ環境では、半値幅が60度以下の指向性アンテナを正対させて利用すれば、周波数選択性は小さいことを明らかにした。また、このミリ波MIMOチャネルモデルを用いて、直線偏波の場合のSISO、2×2MIMOの伝送特性評価シミュレーションプログラムを開発し、誤り率特性の評価を行った。その結果、水平・垂直の直交偏波を用いると、QPSKでは受信側は最も信号処理の簡易なZFアルゴリズムで、十分良外な誤り率特性が達成できること、受信側で信号分離できるため偏波軸合わせが不要になることを明らかにした。さらに、AD変換器のビット数を削減するため、コンプリメンタリ符号化によるAD変換法を提案し、所要ビット数を1bit低減できることを示した。得られた成果は一部、学会で発表した。以上のように、ミリ波帯MIMOチャネルモデルとミリ波MIMO伝送技術の2研究テーマを分担して研究を進め、概ね計画通りに研究が進捗している。ミリ波チャネルモデルに関する成果として、ミリ波WLANの国際標準規格であるIEEE802.11adへ提案していた3つの環境(リビングルーム、カンファレンスルーム、キュービクルオフィス)で開発した統計的チャネルモデルが標準評価モデルとして採択された。

また人体による遮蔽により直接波が受信できない場合が発生することを考慮し、ビームフォーミング技術を用いることで、反射波を利用して通信を継続する場合のアンテナビーム幅について検討し、送受信アンテナの半値角を30度程度とすることで、リビングルーム環境で通信継続確率が20%程度改善されることを明らかにした。MIMO伝送技術に関しては、指向性アンテナを正対させる場合、上記の統計的チャネルモデルはレイトレーシングを用いたチャネルモデルとよく一致することから、レイトレーシングを用いたMIMOチャネルモデルを用いて、カンファレンスルーム環境における直線偏波を用いた2X2 MIMO伝送の誤り率特性を、種々のアンテナ半値角、アンテナ高、アンテナ設置場所において計算機シミュレーションにより評価した。その結果、送受信アンテナの高低差が大きく、アンテナ半値角が30度より小さくなると、安定したMIMO伝送が可能であることを明らかにした。また、アンテナ半値角が大きくなると発生する伝送特性の劣化は、机からの一回反射波によることに着目し、円偏波を用いた2X2 MIMO伝送を提案し、直線偏波に比べて受信レベル変動が小さくなり、MIMO伝送での2系列の伝送特性の差が小さくなることを明らかにした。以上の得られた成果は一部、すでに学会で発表しており、本研究によりミリ波帯を用いて安定した2X2 MIMO伝送が実現可能であり、16QAM程度の多値変調を用いることで、10Gbit/s次世代無線PANの実現性を示すことができた。
N-結合型糖鎖生合成初期に必要なヒトマンノース転移酵素群の解析

本研究は、N-結合型糖鎖生合成初期に必要な3種のマンノース転移酵素(MT-I,MT-III,MT-IV)をコードするヒト遺伝子の構造・機能を解析することを目的としている。本年度は、以下の14を主として行った。1.ヒトMT-III及びMT-IV遺伝子のコード領域の解明ヒトMT-III遺伝子に関しては、完全長cDNAのクローニングに成功し、その全コード領域の構造決定を完了した。ヒトMT-IV遺伝子に関しては、当遺伝子を含むYACクローン923f5中の約1MbのヒトゲノムDNA断片をカバーするBACクローン群を用いてコンティグマップを作製した。現在、これらの整理された各BACクローンを用いてG258変異株の変異相補活性の検討を行い、遺伝子局在領域を限定している。2.ヒトMT遺伝子の転写調節領域の解明コード領域が確定したヒトMT-I遺伝子の上流0.2kb1.0kbのゲノムDNA領域に関して、現在CATアッセイを行い、転写調節に働いている領域を限定している。今後、ヒトMT-III遺伝子に関しても同様の解析を行う予定である。3.ヒトMT酵素の大量発現系の構築ヒトMT-I遺伝子を用いて3種のタグ(c-myc,FLAG,HA)を付加したコンストラクトを作製し、ヒトHeLa細胞に導入した。現在、得られた各タグ付加MT-I遺伝子の安定形質転換株について、各タグに対する抗体を用いてウェスタンプロット解析を行い、MT-I酵素の発現量を解析している。4.動物細胞におけるヒトMT発現抑制効果の解析マウスFM3A細胞にヒトMT-I遺伝子のアンチセンスDNAを導入し、得られた安定形質転換株を解析したが、明確な抑制効果が認められなかった。そこで、マウスMT-I遺伝子を新規にクローニングし、そのアンチセンスDNAをFM3A細胞に導入した。現在、その発現抑制効果を検討中である。本研究は、N-結合型糖鎖生合成初期に必要な3種のマンノース転移酵素(MT-I、MT-III、MT-IV)のヒト遺伝子のクローニングを行い、その構造・機能を解析することを目的としている。本年度は、以下の1及び2を主として行った。1.ヒトMT-III及びMT-IV遺伝子のコード領域の解明ヒトMT-III遺伝子に関しては、5'-RACE PCRにより増幅されたcDNA断片をクローニングし、その塩基配列を解析した結果、全コード領域の構造が解明された。今後は、今回解明された遺伝子上流側のコード領域の塩基配列をもとに新たにPCRプライマーを設計し、ヒトMT-III遺伝子の完全長cDNAのクローニングを行う予定である。また、ヒトMT-II遺伝子との比較のために、マウスMT-III遺伝子の完全長cDNAのクローニングも同時に行い、その全コード領域の構造決定も完了している。ヒトMT-IV遺伝子に関しては、当遺伝子を含むYACクローン923f5中の約1MbのヒトゲノムDNA断片を用いたコスミドウォーキングの起点となる複数のマーカーDNAをAlu PCRにより増幅した後、クローニングし、塩基配列解析を完了した。これらの結果に基づいて分類された、BACまたはコスミドクローンについてG258変異株の変異相補活性の検討を行う予定である。2.ヒトMT遺伝子の転写調節領域の解明コード領域が確定した、ヒトMT-I遺伝子及びMT-III遺伝子について、約6kbの上流ゲノムDNA領域をそれぞれLong PCRにより増幅後、クローニングした。これらを用いて、現在、MT-I遺伝子上流ゲノムDNA領域に関して、遺伝子上流0.5kb5.7kbを含む欠失サブクローンの作製を完了している。今後、各欠失サブクローンを用いてCATアッセイを行い、転写調節に働いている領域を限定する予定である。
培養神経回路網での学習系の確立と，その情報伝達効率変化の可視化システムの開発

1培養神経細胞系でのin vitro学習系の確立本年度は,ヨーロッパモノアラガイ中枢神経系から単離した神経細胞,ラット大脳皮質から単離した神経細胞,およびニューロブラストーマ・グリオーマの雑種細胞であるNG108-15細胞を各々用いて,神経ネットワークを作製し,それぞれの系の中の2つの神経細胞に着目して,刺激・記録を行う実験方法を確立した。そして上記の培養方法のうち大脳皮質を用いた場合にのみ,促通現象が得られることが分った。この結果は,大脳皮質の初代培養系がin vitro系での学習モデルとして大いに利用できることを示している。現在は,基板電極上で細胞を培養し,ガラス電極などを挿入することなしに刺激・記録できる方法を模索している。2培養神経細胞の3次元極微細構造観察上記1での培養系のうち,モノアラガイ神経細胞の終末ならびにシナプス部位での無刺激下における自発的な極微細構造の経時変化を,原子間力顕微鏡によって観察することに成功した(研究発表の項を参照)。1で報告したように,次年度に基板培養法が確立すれば,原子間力顕微鏡観察と同時にin vitro学習実験が行えるようになり,まさに学習時の極微細形態変化をリアルタイムで観察出来るようになる。3フォトダイオードアレイを用いた単一神経細胞の膜電位光学測定上記1で示した培養系を,膜電位感受性色素で染色して,単一神経細胞の膜電位測定を試みた。しかし残念ながら今年度はこの点を成功できないで終わった。しかし,染色や顕微鏡回りの各種の最適条件がかなり分かり始めて来ているので,次年度は成功できると確信している。培養神経回路網での学習系の確立を目指して,今年度はモノアラガイの同定神経細胞の初代培養を試みた。モノアラガイは,これまで学習・記憶の機構解明のために多くの知見を与えてくれている。そして我々の研究からは,モノアラガイの個体は味覚嫌悪学習を容易に習得すること,そしてその学習に関ると考えられる神経細胞が多く同定されて来ており,本研究には好都合の実験動物である。今年度,我々はこの同定細胞を単離して初代培養することに成功し,人工的なネットワーク作製の第一歩を踏み出した。一方,そのネットワーク内の単一神経細胞間での情報伝達効率の変化を,膜電位伝播パターンの変化として2次元光学的に測定する装置の開発にも取り組み始めた。その装置の検出部分には,浜松ホトニクス社製のフォトダイオードアレイシステム(ARGSU50/PDA)を用いることにした。フォトダイオードアレイの検出能力は,倫理上単一神経細胞からのシグナルを十分に検出できることが予想されており,かつその時間分解能はミリ秒と非常高い。そこでまずは,培養細胞ではなく神経節まるごとを膜電位感受性色素で染色し,それにおける検出限界を求めてみた。その結果,神経束を吸引電極で刺激すると,神経節内の単一神経細胞で膜電位応答を十分検出する事ができた。従って,フォトダイオードアレイの培養神経回路網への応用が次年度以降可能であることが示され,学習による入力に対する応答が得られるものと確信するに至った。
表皮基底膜形成過程における表皮と基底膜との接着機構に関する免疫組織化学的研究

脊椎動物に広く存在する内在性beta-ガラクトシド結合性レクチンは、ニワトリでは、2種類(分子量14kDおよび16kD)の存在が確認されている。これらのレクチンは真皮に多量に存在しているが、その機能および局在についてはよく分かっていない。今回、14kDおよび16kDレクチンのニワトリ胚真皮における局在を基底膜形成過程との関係に注目してin vivo並びにin vitro系を用いて組織化学的に比較検討した。光顕的に観察すると、in ovo系において、16kレクチンは8、10、13日胚の真皮で強く発現していたのに対し、15、17日胚真皮では発現が減少し、20日胚になるとほとんど認められなかった。一方、14kレクチンは13日胚まで発現は微弱であり、角化が完了する17日胚以降強い発現が認められた。このように、16kレクチンの方が発生のより早い時期に出現し、14kレクチンの発現が遅れることが組織化学的に判明した。in vitro系では、ハイドロコーチゾンによる角化、或いはレチノールによる粘液化性をそれぞれ惹起した皮膚のいずれにおいても、真皮にイソレクチンの発現が2種類とも観察された。電顕的には基底膜、細胞外基質、一部の線維芽細胞の細胞質と核に陽性反応が見られた。以上のように、2種類のイソレクチンは発生の時期によって使い分けが行われており、さらにその発現が角化過程や粘液化性と密接に関係することが示唆された。既に報告したように、表皮と真皮との再結合実験では基底膜構成成分のうちラミニンとフィブロネクチンに対する反応がまず表皮基底細胞の基底面下に沿って斑点状に出現し、その後、IV型-コラーゲン、テネイシンに対する反応が同様に現れ、最終的にこれらの基底膜構成成分の反応は次第に連続になっていくことが明かとなっている。この基底膜形成過程において16kDレクチンは真皮の線維芽細胞において産生され、14kDレクチンより早い時期から基底膜の形成に預かることが明らかになった。
精密宇宙論時代に向けた高精度画像解析技術の開発

精密宇宙論時代に向けた高精度画像解析技術の開発を行った。宇宙論的構造形成と重力レンズの数値実験を行い擬似データを作成した。また大気乱流の数値シミュレーションプログラムを開発し、現実的な大気乱流モデルの下での数値シミュレーションを行った。この大気乱流の影響も取り入れた擬似撮像データ用いて大気乱流がweak lensing power spectrum測定に及ぼす影響を評価した。本研究課題の内容は、来るべき精密宇宙論時代に要求されるデジタル画像解析精度を達成しえる高精度画像解析技術を開発することである。その意義と重要性は以下のとおりである。Weak lensing power spectrumは、宇宙膨張を含む宇宙の進化、すなわち宇宙の構成物質の量とその進化を測定する有効な手段である。しかし近年の研究により第2ピクセル化効果と呼ばれる現象により、weak lensing解析にとって最も重要な要素である天体の形状測定に問題を生じることが明らかになった。本研究では第2ピクセル化効果を生じさせる画像のmappingを伴うプロセスをそれを伴わないプロセスで置き換えた新たな画像解析技術を開発し、weak lensing power spectrumの精密測定を可能にする。平成21年度においては新規形状測定アルゴリズムの開発とシミュレーションデータの開発を行った。新規形状測定アルゴリズムの開発については、ウェーブレット解析法に基づいた形状測定法とベイジアン統計に基づいた手法の検討を行った。両者とも長所短所があるのでシミュレーションデータを用いて実際的な性能の検証が必要である。シミュレーションデータの開発については大規模N体計算結果からweak lensing ray-tracingの数値計算を行い標準的宇宙モデルに基づいたweak lensingデータベースを作成した。これを元に擬似撮像データを作成する計画である。本研究課題の目的は、来るべき精密宇宙論時代に要求されるデジタル画像解析精度を達成しえる高精度画像解析技術を開発することである。Weak lensing powerspectrum測定においては天体像の精密な形状測定が必須である。しかし近年の研究により第2ピクセル化効果と呼ばれる現象により、天体の形状測定に問題を生じることが明らかになった。本研究においては、こういった形状測定に障害を及ぼす画像処理プロセスを改良しweaklensing power spectrumの精密測定を可能にする画像処理技術を開発することである。これを達成するために本研究では、画像処理技術の開発と、それをテストするための現実的な擬似撮像データの作成を行う。昨年度からの研究の過程で撮像観測データの形状測定においては大気乱流の影響を正確に理解し適切な補正法を開発することが重要であるということがわかった。したがってより現実的な解析技術の開発のために、本研究に大気乱流の影響も取り込むこととした。擬似撮像データに大気乱流の影響を組み込むために大気乱流の数値シミュレーションプログラムを開発し、現実的な大気乱流モデルの下での数値シミュレーションを行った。
TDP-43分子病変の時空間解析技術の創出と、そのFTLD早期診断への応用

前頭側頭葉変性症(frontotemporal lobar degeneration: FTLD)は、アルツハイマー病、レビー小体型認知症に次ぐ認知症の原因疾患であり、社会的行動変化、感情変化が著明な初発症状である。罹患脳では神経細胞、グリアにユビキチン陽性封入体が観察され、FTLD-Uとも称される。最近、TAR DNA-binding protein of 43 kD(TDP-43)が細胞内封入体の主要構成タンパク質であることが確認され、TDP-43がFTLDの病態生理に与る仕組みに関心が寄せられている。従前のFTLD患者死後脳の病理学的、生化学的解析により、TDP-43のC末断片と凝集体の生成が観察されているが、それらの生起過程をin vivoで解析することができる脳内分子動態解析技術は、これまでになく、病態初期の分子病変の病理を詳解し、早期診断、根本的治療のためのin vivo分子イメージング技術の創出が俟たれていた。我々は、精神神経疾患病態脳での神経細胞死に与るプロテアーゼの一種、カスパーゼ-3の酵素活性を、神経細胞培養系でNMRを用い定量評価するための機能プローブを創製し、それにより、アポトーシスを誘導した神経細胞培養系におけるカスパーゼ-3の活性化を、リアルタイムで測定することに成功した。FTLD病態脳では、TDP-43が病態特異的に未同定のプロテアーゼの活性化により切断され、C末断片を生成するので、本研究ではTDP-43の切断領域ペプチドの一端をGd3+で、他端を19Fで標識したNMRプローブを新たに調製している。すなわち、カスパーゼ-3酵素活性の定量評価のためのNMR機能プローブを改変し、FTLD病態モデル培養細胞に導入し、病態プロテアーゼの活性化によるTDP-43のC末断片の生成を、NMRを用いてリアルタイムで定量解析している。前頭側頭葉変性症(FTLD)は、アルツハイマー病、レビー小体型認知症に次ぐ認知症の原因疾患であり、社会的行動変化、感情変化が著明な初発症状である。罹患脳では神経細胞、グリアにユビキチン陽性封入体が観察される。凝集体の生起過程をin vivoで解析することができる脳内分子動態解析技術は、これまでになく、認知症の早期診断、根本的治療のためのin vivo分子イメージング技術の創出が俟たれていた。本年度は、申請者らがアルツハイマー病病態モデル培養細胞で、γセクレターゼの酵素活性を画像化することに成功済のFRETの原理に基づく蛍光イメージング技術を一部改変し、FTLD病態モデル培養細胞にてTDP-43 C末断片の生成を画像化することを目標とした。まずプローブペプチドのアミノ酸配列を至適化し、プロテアーゼ酵素活性依存的なシグナルの発生効率を高めた。FTLD病態モデル培養細胞は、SH-SY5Y細胞株をプロテアソーム阻害剤ラクタシスチンで処理し、TDP-43のC末断片と凝集体の生成を確認することで調製した。病態プロテアーゼによるTDP-43の切断領域のペプチドの一端を蛍光剤Cy5で、他端を消光剤TAMRAで標識し調製したプローブに、TATペプチドを結合し細胞膜透過性を持たせた。当該プローブは、病態プロテアーゼが活性化しTAMRAを遊離する結果、蛍光を生じる。次に、蛍光プローブの標識を置換し、NMRでTDP-43 C末断片の生成を定量評価するためのNMRプローブを創製した。アルツハイマー病におけるAPPからのAβ1-42の産生に与るγセクレターゼ酵素活性を、NMRを用い培養細胞で画像化、定量解析するのに成功したものと同様の手法をFTLDに応用し、おおむね順調に進展している。従前のFTLD患者死後脳の病理学的、生化学的解析により、TDP-43のC末断片と凝集体の生成が観察されているが、それらの生起過程をin vivoで解析することができる脳内分子動態解析技術は、これまでになく、病態初期の分子病変の病理を詳解し、早期診断、根本的治療のためのin vivo分子イメージング技術は創出されていない。我々は、まず、APPからのAβ1-42の産生に与るγセクレターゼ酵素活性を、NMRを用い培養細胞で画像化、定量解析するため、家族性アルツハイマー病遺伝子変異(PS1A246E)を持つNeuro2a細胞株(N2a/A246E細胞)にて、γセクレターゼ酵素活性依存的にMRIシグナルを生じるMRI機能プローブを調製した。さらに、FTLD病態脳では、TDP-43が病態

特異的に未同定のプロテアーゼの活性化により切断され、C末断片を生成するので、我々は、TDP-43の切断領域ペプチドの一端をGd3+で、他端を19Fで標識したNMRプローブを新たに調製している。すなわちカスパーゼ-3酵素活性の定量評価のためのNMR機能プローブを改変し、FTLD病態モデル培養細胞でTDP-43のC末断片生成に依存しNMRシグナルを発する新規プローブを合成している。まずはアルツハイマー型認知症およびFTLDに対するTDP-43のプローブの作成を京都大学と共同で施行しており、アルツハイマー型認知症のγセクレターゼ酵素活性依存的にMRIシグナルを生じるMRI機能プローブは順調に進展しているが、TDP-43プローブ作製に難渋している。前頭側頭葉変性症(frontotemporal lobar degeneration: FTLD)は、アルツハイマー病、レビー小体型認知症に次ぐ認知症の原因疾患であり、社会的行動変化、感情変化が著明な初発症状である。罹患脳では神経細胞、グリアにユビキチン陽性封入体が観察され、FTLD-Uとも称される。最近、TAR DNA-binding protein of 43 kD(TDP-43)が細胞内封入体の主要構成タンパク質であることが確認され、TDP-43がFTLDの病態生理に与る仕組みに関心が寄せられている。従前のFTLD患者死後脳の病理学的、生化学的解析により、TDP-43のC末断片と凝集体の生成が観察されているが、それらの生起過程をin vivoで解析することができる脳内分子動態解析技術は、これまでになく、病態初期の分子病変の病理を詳解し、早期診断、根本的治療のためのin vivo分子イメージング技術の創出が俟たれていた。我々は、精神神経疾患病態脳での神経細胞死に与るプロテアーゼの一種、カスパーゼ-3の酵素活性を、神経細胞培養系でNMRを用い定量評価するための機能プローブを創製し、それにより、アポトーシスを誘導した神経細胞培養系におけるカスパーゼ-3の活性化を、リアルタイムで測定することに成功した。FTLD病態脳では、TDP-43が病態特異的に未同定のプロテアーゼの活性化により切断され、C末断片を生成するので、本研究ではTDP-43の切断領域ペプチドの一端をGd3+で、他端を19Fで標識したNMRプローブを新たに調製している。すなわち、カスパーゼ-3酵素活性の定量評価のためのNMR機能プローブを改変し、FTLD病態モデル培養細胞に導入し、病態プロテアーゼの活性化によるTDP-43のC末断片の生成を、NMRを用いてリアルタイムで定量解析する。新規プローブの作製は京都大学で行っているが、アルツハイマー型認知症のγセクレターゼ酵素活性依存性にMRIシグナルを生じるMRI機能プローブは作製されているが、カスパーゼ-3の酵素活性を、神経細胞培養系でNMRを用い定量評価するための機能プローブの作製に難渋しているため。
自己抗原としてのDNA末端結合蛋白(Ku抗原)遺伝子のクロ-ニングとその利用

強皮症一多発性筋炎(PSSーPM)重複症候群に特異的に見いだされる抗Ku抗体の対応抗原であるDNA末端結合蛋白(70kD/80kD蛋白ヘテロ二量体)をコ-ドするcDNAの分離に成功した.そこで,このcDNAを利用し,1)ku抗原エピト-プの解析とエピト-プ反応性,2)膠原病患者におけるKu遺伝子構造の検討,3)大腸菌発現産物を用いた高感度抗体検出法の開発,を行い,臨床的に役立てることを目的とした.1)80kDーKu蛋白をコ-ドする全長cDNA(Ku80ー6)および70kDーku蛋白の部分cDNA(K68)の制限酵素断片より作製したエピト-プライブラリ-から,抗Ku抗体陽性患者血清でエピト-プcDNA断片をクロ-ニングし,そのアミノ酸配列を決定した.その結果,70kDーKu蛋白のC末端に1カ所,80kDーKu蛋白のC末端近傍に2カ所のエピト-プが確認された.患者血清はこれら3カ所のエピト-プに対して多彩な反応性を示し,エピト-プ反応性と臨床的特徴の間に相関が認められた.2)膠原病患者および健常人の末梢血白血球から抽出したDNAを制限酵素処理後,アガロ-ス電気泳動で分画し,サザンブロット法でKu抗原遺伝子の多型性を検討した.Hind III処理DNAをKu80ー6cDNAでハイブリダイズした時に,2.8kb断片の多型性を認めた.この多型断片はイントロン内にコ-ドされると考えられた。2.8kbーHind III多型断片は,抗U1RNP抗体陽性SLE患者全員に見いだされ(11/11),同抗体陰性SLE(4/9)および健常人(7/16)に比して有意に高頻度であった.3)70kDおよび80kDーKu蛋白をコ-ドする部分cDNA(K14およびK71)が発現するβーgalactosidaseとの融合蛋白を精製固相化して,抗Ku抗体検出のためのELISAを開発した.ELISAでの抗Ku抗体はOverlap症候群で高い陽性率を示し,特にPSSーPM重複例に陽性率が高かった.これに対し,他の疾患では陽性率・抗体価ともに低く,従来の成績を裏付けた.強皮症一多発性筋炎(PSSーPM)重複症候群に特異的に見いだされる抗Ku抗体の対応抗原であるDNA末端結合蛋白(70kD/80kD蛋白ヘテロ二量体)をコ-ドするcDNAの分離に成功した.そこで,このcDNAを利用し,1)ku抗原エピト-プの解析とエピト-プ反応性,2)膠原病患者におけるKu遺伝子構造の検討,3)大腸菌発現産物を用いた高感度抗体検出法の開発,を行い,臨床的に役立てることを目的とした.1)80kDーKu蛋白をコ-ドする全長cDNA(Ku80ー6)および70kDーku蛋白の部分cDNA(K68)の制限酵素断片より作製したエピト-プライブラリ-から,抗Ku抗体陽性患者血清でエピト-プcDNA断片をクロ-ニングし,そのアミノ酸配列を決定した.その結果,70kDーKu蛋白のC末端に1カ所,80kDーKu蛋白のC末端近傍に2カ所のエピト-プが確認された.患者血清はこれら3カ所のエピト-プに対して多彩な反応性を示し,エピト-プ反応性と臨床的特徴の間に相関が認められた.2)膠原病患者および健常人の末梢血白血球から抽出したDNAを制限酵素処理後,アガロ-ス電気泳動で分画し,サザンブロット法でKu抗原遺伝子の多型性を検討した.Hind III処理DNAをKu80ー6cDNAでハイブリダイズした時に,2.8kb断片の多型性を認めた.この多型断片はイントロン内にコ-ドされると考えられた。2.8kbーHind III多型断片は,抗U1RNP抗体陽性SLE患者全員に見いだされ(11/11),同抗体陰性SLE(4/9)および健常人(7/16)に比して有意に高頻度であった.3)70kDおよび80kDーKu蛋白をコ-ドする部分cDNA(K14およびK71)が発現するβーgalactosidaseとの融合蛋白を精製固相化して,抗Ku抗体検出のためのELISAを開発した.ELISAでの抗Ku抗体はOverlap症候群で高い陽性率を示し,特にPSSーPM重複例に陽性率が高かった.これに対し,他の疾患では陽性率・抗体価ともに低く,従来の成績を裏付けた.[目的]強皮症-多発性筋炎重複症候群に特異的に見いだされる抗Ku抗体の対応抗原(70kD/80kDのDNA末端結合蛋白)をコ-ドするfull-length cDNAをクロ-ニングし、自己抗体が認識する抗原エピト-プの同定を試みた。[方法]1)前年度までにクロ-ニングに成功した80kD-Ku抗原蛋白をコ-ドするcDNA(クロ-ンK71)を用いて、Okayama-Bergライブラリ-よりfull-length cDNAをコロニ-ハイブリダイゼ-ション法で分離した。2)得られた最大長のcDNAの全塩基配列をSangerのdideoxy法で決定した。

3)cDNAを制限酵素およびDNaseIで限定分解し、プラスミドpEX-DNAに組み込み、発現された融合蛋白を抗Ku抗体で検出し、抗原活性部位の塩基配列とアミノ酸配列を決定した。[結果]1)80kD-Ku蛋白をコ-ドするmRNA(3.4kb)と等長のfull-length cDNA(Ku80-6)が得られ、その全塩基配列を決定した。Ku80-6cDNAは、18bpの5'-非コ-ド領域、732個のアミノ酸(分子量82,713)、1081bpの3′-非コ-ド領域、および約100bpのpolyA鎖より構成された。2)この塩基およびアミノ酸配列を遺伝子デ-タバンク(GenBankおよびNational Biomedical Research Foundation)に登録されたデ-タと照合したが、既知の配列との相同性はなかった。3)抗Ku抗体と反応する抗原エピト-プは、80kD-Ku蛋白C末端近くの、アミノ酸608-609位および707-732位の少なくとも2か所に存在することが明らかとなった。[結語]自己抗原Ku蛋白をコ-ドするfull-length cDNAのクロ-ニングに成功し、その一次構造を決定するとともに、抗Ku抗体が認識する抗原エピト-プ部位を同定した。【目的】強皮症(PSS)ー多発性筋炎(PM)重複症候群患者に特異的に見いだされる抗Ku抗体の対応抗原(70KD/80KDのDNA末端結合蛋白)をコ-ドするcDNAを利用し,自己免疫疾患患者と健常人におけるKu抗原遺伝子の構造を対比検討することを目的とした。【方法】1)前年度までにクロ-ニングに成功した70KDーKu蛋白をコ-ドする部分CDNA(K68)と80KDーKu蛋白をコ-ドする全長CDNA(Ku80ー6)をプロ-ブに用いた。2)SLE20例,慢性関節リウマチ(RA)18例,PSSーPM重複症候群5例,健常人16例を対象とし,末梢血よりデキストラン法で分離した白血球からDNAを精製した。3)白血球DNAを種々の制限酵素で処理後,アガロ-ス電気泳動で分画し,ナイロンメンブレンに転写した。^<32>Pー標識K68またはKu80ー6CDNAをプロ-ブとしてハイブリダイズし,オ-トラジオグラフィで検出した。4)Ku抗原遺伝子のRFLPと自己免疫疾患との関連について検討した。【結果】1)白血球DNAをHindIIIで処理し,Ku80ー6cDNAでハイブリダイズした時に,2.8Kb断片の多型性を認めた。他のcDNAや制限酵素では,かかるRFLPは認められなかった。2)2.8KbーHindIII多型断片を規定するcDNA領域は,Ku80ー6 cDNAの1412ー1663ヌクレオチド位に相当する252bp断片であった。このDNA領域は白血球ゲノムではポリメラ-ゼ連鎖反応で増幅できず,多型断片はイントロン内に存在することが示唆された。3)2.8KbーHindIII多型断片は,抗U1RNP抗体陽性SLE患者全員に見いだされ(11/11),抗U1RNP抗体陰性SLE(4/9)および健常人(7/16)に比して有意に高頻度であった。【結語】80KDーKu自己抗原蛋白遺伝子の多型性を証明し,自己抗原多型遺伝子マ-カ-が特定の自己免疫疾患と関連する可能性が示唆された。【目的】強皮症(PSS)ー多発性筋炎(PM)重複症候群に特異的に見いだされる抗Ku抗体の対応抗原(70k/80kDaのDNA末端結合蛋白)をコ-ドするcDNAは大腸菌発現産物を利用し,抗Ku抗体の高感度検出法を開発することを目的とした.【方法】1)ヒト脾臓mRNA
書に関する説話資料の総合的研究

前近代中国の書に関わる説話的言説を異なる領域の文献資料から抽出し、その範囲と概念を確定するとともに、説話が書をどのように発展させたか、また説話において書はどのような役割を果たしたか、総合的に考察して明らかにする。
浸潤性膀胱癌の新規遺伝子改変マウスモデルの確立とその応用

マウスへTamoxifenを経口投与し、膀胱尿路上皮のKrt5陽性細胞特異的にCas9タンパクの誘導を確認した。さらにsgRNA発現アデノ関連ウイルスをマウス膀胱内へ注入し、目的細胞への感染を確認した。理論上、Cas9及びsgRNAの両者が発現した細胞でCRISPR/Cas9システムが作動し、目的遺伝子への変異導入が生じていると考えられた。結果、1例で膀胱癌の発生を確認することができた。今後腫瘍のcharacterization、モデルとしての妥当性について検討を行う予定である。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
スフエロイド波動方程式,ラーメ方程式および楕円体波動方程式の固有値問題近似解法

我々はすでに下記の研究成果において、無限複素帯行列の固有値問題において詳しく研究を行い、きわめて自然な切断法による近似計算可能性の証明と、精密な評価式を得ている。他方、三次元波動方程式Δw+P^2w=0をスフェロイド座標変換(Prolate型とoblate型の2種あり)を施し、変数分離形の解を求めると、結局スフェロイド波動方程式W"-tanθ・W′+(λ-μ^2sec^2θ+γcos^2θ)w=0が問題となりπまたは2π周期解を持たせるような固有値λを定める問題に導かれる。この問題の数値解法を上記成果の応用という立場から行列算法として定式化、誤差評価、可視化を行った。また、ラーメ方程式W"(z)-(α+bk^2sn^2z)w(z)=0は我々がこれまでに固有値計算問題として相当の成果をあげてきたマシュー微分方程式との類似点から、両者を比較しながら研究を行い、2πまたは4π周期を持つ、周期Lame関数の固有値問題を、やはり上記成果の応用という立場から行列算法として定式化、誤差評価、可視化を行った。さらにほとんど文献の見つからなかった楕円体波動方程式の固有値問題についても継続して調査を進めている。他方、三次元波動方程式Δw+P^2w=0をスフェロイド座標変換(Prolate型とOblate型の2種あり)を施し、変数分離形の解を求めると、結局スフェロイド波動方程式w"-tanθ・w'+(λ-μ^2sec^2θ+γcos^2θ)w=0が問題となりπまたは2π周期解を持たせるような固有値λを定める問題に導かれる。また、ラーメ方程式w"(z)-(a+bk^2sn^2z)w(z)=0は我々がこれまでに固有値計算問題として相当の成果をあげてきたマシュー微分方程式との類似点から、両者を比較しながら、研究を行っている。楕円体方程式については文献調査から行っている。本年度は前年度の継続として、スフェロイド波動方程式w"-tanθ・w'+(λ-μ^2sec^2θ+γcos^2θ)w=0にπまたは2π周期解を持たせるような固有値λを定める固有値問題の数値解法を、上記成果の応用という立場から行列算法として定式化、誤差評価、可視化を行った。また、ラーメ方程式w"(z)-(a+bk^2sn^2z)w(z)=0は我々がこれまでに固有値計算問題として成果をあげてきたマシュー微分方程式との類似点から、両者を比較しながら、2πまたは4π周期を持つ、周期Lame関数の固有値問題を、やはり上記成果の応用という立場から行列算法として定式化、誤差評価、可視化を行った。さらにほとんど文献の見つからなかった楕円体波動方程式の固有値問題についても調査、研究を行なった。
コウモリのこだま定位音の音声学的特異性により大脳構造の相違に関する比較的研究

本研究では中南米産ヒゲコウモリの大脳皮質の構造がエコーロケーション行動のための音声情報解析が行いうるように配列されていること,および,その配列には個体差があり,その個体が発する音声の特徴に相応しているという知見をもとに,他の地域に棲息するコウモリにも同様なことが言えるかどうか比較研究することであった。まず,上記知見の研究について世界的権威である合衆国ワシントン大学Nobuo Sugaを中心にして本研究代表者および分担者との間で研究交流を行い,本研究に関する最新の情報を得た。ヨーロッパ産コウモリについての知見を得るため,また,HRP法・2DG法などによる大脳の機能構造の研究についての情報を得るためドイツより,H.Scheichを招へいし,本研究に関わる研究手法などの情報を得た。次に派遣による成果としては分担者を合衆国Sugaのもとに派遣し中南米産コウモリのエコーロケーション音の他にこれまで解析されなかったコミュニケーション音の記録・解析を行い,distresscall,警戒音,攻撃威嚇音,social callなどの音声学的解析および行動学的意義を研究した。また神経生理学実験を行うため同国Sugaのもとで,ヒゲコウモリ大脳皮質聴覚野の異なる部位のニューロン間の発火の同調性がみられるか否かについて神経生理学的研究を行い,極めて小数ではあったが,そのような同調性を示す例がみい出された。たゞし,このことから大脳における音声情報認識のような統合機能が同調性によってなされているとまで断言できるには至らず,今後さらに研究を進める必要があると思われた。上記のコミュニケーション音の分類および音声学的解析をもとに,この音声の大脳皮質における情報処理について神経生理学的研究がなされた。北米産のいわゆるFMコウモリの大脳における音声情報解析機構解明について分担者と合衆国インディアナ大学との間で研究を行った。このコウモリの大脳皮質ニューロンの発火は刺激音の頻度によって遅い間際で刺激される時に反応するものと早い間際で刺激される時に反応するものがあることがみい出された。このことはコウモリの標的追跡行動において標的から遠くにいる時には低頻度で発声し,標的近くになると高頻試で発声するという事実と相応しており興味ある知見であると思われた。また同じこのFMコウモリについて鎌田を合衆国ミズーリ大学に派遣し,聴覚系各中枢における方向感受性についての研究を行った。その結果,下丘,大脳皮質ニューロンは反応側から来る音に音受性が高いものが多いのに反して,小脳,上丘,橋には正面から来る音に感受性が高いものが多くなることがわかり,このこともコウモリの標的追跡行動と相応して興味ある知見である。このようにFMコウモリではCF-FMコウモリ(ヒゲコウモリなど)と比較して神経生理学的な機能構造が多様であり,相違点があることが示唆された。ヨーロッパ産コウモリについては鎌田,野田坂をドイツEhretのもとに派遣して研究を行った。特に同じ哺乳類で比較的近縁のマウスをモデルとして,大脳皮質と視床間のニューロンの接続についてHRP法などによる研究を行い,両者の接続について新しい知見を得た。また免疫組織化学的研究法についても研修した。日本産コウモリについては発声音の音声学的分析,聴力曲線の解析などを行った。すなわち松村は中南米産ヒゲコウモリと同様のCF-FMを発するキクガシラコウモリの音声を解析し,その周波数が日本各地の地域によって異なること,沖縄諸島におけるその分布からそれらの間の系続関係が示唆されることを明らかにした。鎌田はモモジロコウモリ,ユビナガコウモリ,アブラコウモリなどFM音を発するコウモリの音声を分析し,北米産コウモリと比較した。キクガシラコウモリの聴力曲線については谷口がbehaviorによるデータを出している。以上のようにして,これまで大脳機能構造が詳しく調べられた中南米産ヒゲコウモリについてもさらに詳細な知見がえられたばかりでなく,これとの比較において北米産・日本産CF-FM,FMコウモリについても知見をうることができた。

このコウモリの大脳皮質ニューロンの発火は刺激音の頻度によって遅い間際で刺激される時に反応するものと早い間際で刺激される時に反応するものがあることがみい出された。このことはコウモリの標的追跡行動において標的から遠くにいる時には低頻度で発声し,標的近くになると高頻試で発声するという事実と相応しており興味ある知見であると思われた。また同じこのFMコウモリについて鎌田を合衆国ミズーリ大学に派遣し,聴覚系各中枢における方向感受性についての研究を行った。その結果,下丘,大脳皮質ニューロンは反応側から来る音に音受性が高いものが多いのに反して,小脳,上丘,橋には正面から来る音に感受性が高いものが多くなることがわかり,このこともコウモリの標的追跡行動と相応して興味ある知見である。このようにFMコウモリではCF-FMコウモリ(ヒゲコウモリなど)と比較して神経生理学的な機能構造が多様であり,相違点があることが示唆された。ヨーロッパ産コウモリについては鎌田,野田坂をドイツEhretのもとに派遣して研究を行った。特に同じ哺乳類で比較的近縁のマウスをモデルとして,大脳皮質と視床間のニューロンの接続についてHRP法などによる研究を行い,両者の接続について新しい知見を得た。また免疫組織化学的研究法についても研修した。日本産コウモリについては発声音の音声学的分析,聴力曲線の解析などを行った。すなわち松村は中南米産ヒゲコウモリと同様のCF-FMを発するキクガシラコウモリの音声を解析し,その周波数が日本各地の地域によって異なること,沖縄諸島におけるその分布からそれらの間の系続関係が示唆されることを明らかにした。鎌田はモモジロコウモリ,ユビナガコウモリ,アブラコウモリなどFM音を発するコウモリの音声を分析し,北米産コウモリと比較した。キクガシラコウモリの聴力曲線については谷口がbehaviorによるデータを出している。以上のようにして,これまで大脳機能構造が詳しく調べられた中南米産ヒゲコウモリについてもさらに詳細な知見がえられたばかりでなく,これとの比較において北米産・日本産CF-FM,FMコウモリについても知見をうることができた。本研究では神経生理学的研究によって明らかにされた中南米産コウモリの大脳皮質聴覚野の機能的構造には種特異性・個体特異性があるという亊実から,他の地域のコウモリを世界的レベルで比較研究することによって大脳の機能構造をさらに詳細に明らかにすることを目的としていた。そこで本年度では1).上記の神経生理学的研究を行ってきた米国ワシントン大学のDr.Sugaのもとに分担者を派遣し大脳皮質聴覚野の研究を共通の基盤にたって研究できるようになること。2).国際的レベルでの比較研究の基礎となるコウモリの系統分類学的知見を収集すること。3).ヨ-ロッパとの提携のためドイツより研究者を招へいする。
Cu-TiNおよびCu-Mg-TiNナノ結晶材料の作製と機械的性質

硬質粒子により組織的に安定化したナノ結晶合金は高硬度であるが,一般に塑性加工が困難である.この種の合金の塑性加工法として,固液相共存下における加工が考えられる.そこで,メカニカルアロイング法により作製した平均結晶粒径約15nmのCu-Mg(5,10,14at%)-TiC(12vol%)ナノ結晶合金の半固体状態における超塑性変形挙動について調べた.Cu-Mg系の共晶点(722°C)以上の温度で引っ張り試験を行った結果,液相の生成に伴って流動応力は低下し,伸び率が急増した.全ての合金において,液相の原子分率が約0.5のときに,約200%の最大伸びが得られた.歪速度感受性指数は液相分率の増加に伴って増大し,最大伸びを示す温度において,約1の値を示した.変形中のミクロ組織変化を詳細に調べた結果,変形中にTiC粒子のミクロ偏析が進行し,最終的にはTiC粒子密度の低い領域に液相が凝集して破断することが明らかにされた.また,最大伸びを示す温度における引っ張り試験後の平均粒径は約30nmで,多量の液相が存在するにかかわらず,ナノ組織が保存されることが明らかにされた.この変形は,粒界と3重点における液相の存在下で,引っ張りおよび圧縮応力部における融解と再析出,ならびに液相を通しての拡散を生じ,粒界すべりが著しく促進されるために生じると推定された.さらに,ナノ合金同士および,ナノ合金と銅の拡散接合性について調べた結果,半固体状態において,ナノ組織を保持したままの拡散接合が極めて容易に達っせられることが明らかにされた.硬質粒子により組織的に安定化したナノ結晶合金は高硬度であるが,一般に塑性加工が困難である.この種の合金の塑性加工法として,固液相共存下における加工が考えられる.そこで,メカニカルアロイング法により作製した平均結晶粒径約15nmのCu-Mg(5,10,14at%)-TiC(12vol%)ナノ結晶合金の半固体状態における超塑性変形挙動について調べた.Cu-Mg系の共晶点(722°C)以上の温度で引っ張り試験を行った結果,液相の生成に伴って流動応力は低下し,伸び率が急増した.全ての合金において,液相の原子分率が約0.5のときに,約200%の最大伸びが得られた.歪速度感受性指数は液相分率の増加に伴って増大し,最大伸びを示す温度において,約1の値を示した.変形中のミクロ組織変化を詳細に調べた結果,変形中にTiC粒子のミクロ偏析が進行し,最終的にはTiC粒子密度の低い領域に液相が凝集して破断することが明らかにされた.また,最大伸びを示す温度における引っ張り試験後の平均粒径は約30nmで,多量の液相が存在するにかかわらず,ナノ組織が保存されることが明らかにされた.この変形は,粒界と3重点における液相の存在下で,引っ張りおよび圧縮応力部における融解と再析出,ならびに液相を通しての拡散を生じ,粒界すべりが著しく促進されるために生じると推定された.さらに,ナノ合金同士および,ナノ合金と銅の拡散接合性について調べた結果,半固体状態において,ナノ組織を保持したままの拡散接合が極めて容易に達っせられることが明らかにされた.1.メカニカルアロイング法によるCu-TiCおよびCu-Mg-TiCナノ結晶合金の作製Cu-TiおよびCu-Mg-Ti混合粉末の窒素ガス雰囲気中でのメカニカルアロイング処理によるCu-TiNおよびCu-Mg-TiN合金の作製を試みた.しかしながら,粉末のボールへの凝着が甚だしく,これを防止するためにステアリン酸を添加したところ,Cu-TiC (3,15vol%TiC)およびCu-Mg-TiC合金粉末が作製された.そこで,これらをHIP処理することによりバルク材を作製し,熱間加工性と加工,熱処理による組織変化を調べた.その結果,Cu-TiC (3vol%TiC)材では,600°C以上の温度で圧延加工することにより,粒径60nmの板材が作製可能であること,またMg添加により,圧延可能な温度は300°Cに低下し,粒径300nmの板材が作製されること等が明らかにされた.上記のCu-TiCおよび先に作製したNi-TiN, Fe-TiNナノ結晶合金の0.5Tm (TmはCu, Ni, Feの融点)以下の温度におけるクリープ変形挙動を,圧痕クリープ試験により調べた.クリープ曲線の解析から,変形は粒界拡散に律速された転位機構によるものであることが結論された.圧痕クリープと引っ張り試験によるクリープ変形との関係を調べるため,Cu-TiCおよびCu-Mg-TiC圧延材を用いて,応力緩和試験を行っている.(1)メカニカルアロイング法により作製したCu-Ti(C,N)ナノ結晶合金のクリープ変形機構,(2)メカニカルアロイング法により作製したCu-Mg-Ti(C,N)ナノ結晶合金の液相存在下におけるクリープ変動挙動,について研究した.(1)においては,0.5Tm (TmはCuの融点)以下の温度域におけるクリープ変形機構を,圧痕クリープと応力緩和の測定により調べ,変形は粒界拡散に律速された転移機構によるものであることを明らかにした。

(2)においては,平均結晶粒径30nmのCu-10, 15at%Mg-15vol%Ti(C,N)合金の圧延材を作成し,Cu-Mg共晶温度(722°C)前後におけるクリープ変形挙動を定歪速度引っ張り試験により調べた.この硬質合金は,共晶温度以下では,ほとんど伸びを生じないが,共晶温度以上で液相が形成されると,変形応力が急激に低下するとともに大きな伸びを生じる.歪速度感受性指数(m)は液相が増すにしたがって増大し,液相の体積分率が約0.4になるとm=1になり,このとき最大の伸び(200%)を生じた.また,変形後も平均結晶粒径200nm以下の超微細粒組織を保っていた.今年度は,液相存在下における変形機構を明らかにするために,歪速度と応力および伸びの結晶粒度と液相の割合に対する依存性,液相の組織学的な存在形態についてさらに詳細に調べることを予定している.硬質粒子により組織的に安定化したナノ結晶合金は高硬度であるが,一般に塑性加工が困難である.この種の合金の塑性加工法として,固液相共存下における加工が考えられるそこで,メカニカルアロイング法により作製した平均結晶粒径約15nmのCu-Mg(5,10,14at%)-TiC(12 vol%)ナノ結晶合金の半固体状態における超塑性変形挙動について調べた.Cu-Mg系の共晶点(722°C)以上の温度で引っ張り試験を行った結果,液相の生成に伴って流動応力は低下し,伸び率が急増した.全ての合金において,液相の原子分率が約0.5のときに,約200%の最大伸びが得られた.歪速度感受性指数は液相分率の増加に伴って増大し,最大伸びを示す温度において,約1の値を示した.変形中のミクロ組織変化を詳細に調べた結果,変形中にTiC粒子のミクロ偏析が進行し,最終的にはTiC粒子密度の低い領域に液相が凝集して破断することが明らかにされた.また,最大伸びを示す温度における引っ張り試験後の平均粒径は約30nmで,多量の液相が存在するにかかわらず,ナノ組織が保存されることが明らかにされた.この変形は,粒界と3重点における液相の存在下で,引っ張りおよび圧縮応力部における融解と再析出,ならびに液相を通しての拡散を生じ,粒界すベリが著しく促進されるために生じると推定された.さらに,ナノ合金同士および,ナノ合金と銅の拡散接合性について調べた結果,半固体状態において,ナノ組織を保持したままの拡散接合が極めて容易に達っせられることが明らかにされた.