hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
映像メディアツール開発を通した観察研究方法論の構築

本研究において、映像メディアツール開発と改善、実際の利用、一般への普及を通して明らかになったことは、観察研究の方法論の基盤として重要なのは、映像と言語利用の機能を映像メディアツールに併存させることではなく、映像メディアツールが映像的思考と言語的思考の行き来を即時に可能にするよう観察者を支援すること、このことが観察後のビデオカンファレンスにおける複数の人々との多義創発的な議論をも促進させることが明らかになった。本研究の目的は、映像メディアツール開発を通した観察研究方法論の構築である。平成22年度の最も重要な成果は、開発してきた観察記録ツールCAVSceneが製品化され、一般の人にも使えるようになったことである。保育や教育現場でも実際にCAVSceneを購入し、日々の保育記録、ビデオカンファレンスで利用されるところまできている。これは実験的に試用する段階のレベルをはるかに超えている。しかし、実際の利用事例や利用方法をみると、現場のユーザのニーズと製品化されたCAVSceneの機能にはまだ隔たりがあることが見えてきてた。そのため、平成22年度は以下の機能付与・システムとデザインの改善を行った。(1)CAVSceneの改善要求事項の抽出と高機能化当該ツールのユーザの要求を受けて(1)サムネイルエリア拡大機能、(2)印刷機能、(3)シークバー機能、(4)UNDO機能を実現した。デザインに関しては、(1)サムネイルバーにタイトル及び記録時間表示切り替え機能とデザイン、(2)サムネイル枠マーキング表示機能とデザイン、(3)各サムネイル上におけるテキスト入力機能とデザイン、(4)サムネイル表示上におけるテキスト入力切り替え機能とデザインが検討された。(2)映像認識に関わる情報検出のための基礎的実験映像として記録されたシーンと言語的検索との融合的解決を実現するための基盤技術として、シーンに付与された付箋に記載された文字情報に注目し、任意のキーワードをクエリとした検索と結果の表示機能を実現した。本研究は映像メディアツールの開発を通した観察研究方法論の構築を目指すことから、平成23年度は前年度まで行ってきた観察記録ツール(CAVScene)の改善要求事項の抽出と高機能化の実装に加え、インターフェイスを刷新した。また、観察ツールのフィールドでの実証を行い、観察の方法論に重要な基盤となる要素を抽出し、分析した。1.観察記録ツール(CAVScene)の改善要求事項の抽出と高機能化の実装(戸田・刑部)ツールの機能拡張、機能改良を実施した。観察現場にて映像記録と再利用が進む一方で、映像ハンドリング機能が貧弱であったことから、記録映像を効率的に取り扱うことが可能な機能を付与した。さらに、CAVsceneの開発過程における新旧のフォーマットデータも読み込み可能とする修正を施すことで、過去の記録の再利用が可能となり、ユーザの利便性を向上させた。観察ツールのフィールドでの実証を行い、映像的思考と言語的思考のハイブリッド性の効果について、結果の一部を国内外で発表した。観察方法論の基盤として重要なのは、映像と言語利用の機能をツールに併存させることではなく、本ツールが映像的思考と言語的思考の行き来を即時に可能にするよう観察を支援しており、このことが観察後のカンファレンスにおける議論をも促進させることが明らかになった。観察ツールCAVSceneは製品化され一般利用も可能になったが、実機がメーカーにより販売終了となり社会的普及の障害になった。そこで、本年度新たにCAVscene-iPad版の開発に着手し、全面的に刷新したインターフェイスデザイン構想とCAVscene-iPad版への開発に伴う映像取得の技術開発を進めた。最終年度である「映像メディアツール(CAVScene)の開発を通した観察研究方法論の構築」の成果は以下のとおりである。1. CAVScene-iPad版のデザインと実装:本年度はCAVScene-iPad版を一般利用が可能なレベルにまで仕上げた。さらに、新iPad,iPad miniが発売されたことから、それらの機種にも対応した開発の見直しをおこなった。特にiPad miniが小型軽量化されることで、より観察記録ツールとして適正な装置となった。CPU性能・撮影画像解像度・インターフェイス特性・カメラの装備・ハンドリング・普及率など、より理想的なツール開発をおこなうことができた。2.フィールドでの実用化と普及:実践におけるツールの利用として、保育所・幼稚園・小学校のフィールド、さらに、生物観察や医療現場による応用も実施することができた。3.観察方法論の構築:本研究で開発してきたCAVSceneは、観察中の認識の仕方を変えたのみならず、観察後のカンファレンスにおける観察の結果の共有と議論の仕方を大きく変化させた。これらの研究成果について、学術研究のみでなく、一般書によっても紹介し、教育現場にも広く還元することができた。本研究チーム3名による3年間の集大成として『ワークショップと学び第3巻』(東大出版会, 2012)で開発デザイン、技術、実践の観点から論じられている。4.教育現場における観察方法論の発展:観察と記録の可視化を保育実践に取り入れて世界的に注目されたレッジョエミリア市(イタリア)の幼児教育を調査し、その結果を授業研究や保育研究の新たな可能性として提示していくことができた。

保育研修、ワークショップ、シンポジウム、講演など様々な形で行った。ユーザの利用体験に基づいた要望を忠実に実現することでシステムの更新を続けており、システムの実装と改善は十分達成できている。また、出願済みのCAVSceneに関係する特許は本年度審査請求手続きを終えており、順調に進展しているといえる。さらにフィールドでの実用化、複数のフィールドでの利用の調査も行い、観察方法論の構築に向けて着実に進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題は当初の計画通り順調に進行しており、計画の変更は不要である。ただし、本研究で製品化されたCAVSceneの実装PCが廃盤になり、社会普及に支障が生じる可能性が出たことから、新たにiPad版への開発に着手し刷新することとした。iPadが有するディバイス操作の特性が、従来の実装PC以上にCAVSceneにとってより適合すること、iPadの普及率の高さもあり、さらなる開発と成果が期待できる。平成23年度中にこの問題の解決に見通しがつき新たな開発に着手できたことから、平成24年度も当初の計画通りに研究を推進できる予定である。
ステロイド抵抗性先天性ネフローゼ原因遺伝子産物Podocinの機能解析

ステロイド抵抗性先天性ネフローゼは生後3ヶ月以降に発症する遺伝性ネフローゼであるが、その責任遺伝子(NPHS2)が2000年に同定された。本研究では、その遺伝子産物podocinの蛋白機能について、その遺伝子変異による蛋白尿の病態、後天的なネフローゼ状態におけるpodocinの発現変化に焦点をあてることにより解析した。抗podocin抗体と単離糸球体材料を用いた免疫電顕により、糸球体足突起スリット膜の主要構築分子nephrinと特異的な同局在性が明らかになった。さらに、糸球体材料を用いた免疫沈降法により、生化学的に両分子が結合することが証明された。ステロイド抵抗性先天性ネフローゼのミスセンス変異を再現するpodocin cDNAを発現させた細胞における局在の検討から、特にC-末端側の変異が、その高次構造形成の障害による細胞内輸送異常をきたし、同時に尿蛋白の制御機構に必須であるnephrinの輸送をも巻き込むことが明らかになった。また、後天性の微小変化型ネフローゼのモデルであるPuromycin-Aminonucleosideラット腎症では、尿蛋白の出現に先だって、nephrinとともにpodocinの蛋白レベルでの減少を認めたことから、podocinとnephrinのスリット膜における精緻な複合体形成過程が、糸球体における血漿蛋白濾過障壁機能を担うことが明らかになった。1.ヒトPodocin cDNAおよびラットPodocin cDNAのクローニング各々ヒトおよびラット腎cDNAライブラリーをテンプレートに、各Podocin cDNAをクローニングした。さらにヒトについては、このクローニングで得られたfull-length Podocin cDNAを抗生物質耐性プラスミドに導入しコンストラクトを作製後、強制発現安定細胞株を樹立し、リコンビナントヒトPodocinを得た。2.抗ヒトPodocin抗体および抗ラットPodocinの作製N末端側ペプチドを認識する抗ヒトおよび抗ラットPodocinポリクローナル抗体を作製した。3.Podocinの蛋白機能解析2の抗体を用いて、以下の検討を行った。ヒト単離糸球体と強制発現安定細胞株のPodocinはいずれも還元下49kDa、非還元下90kDa、150kDaであり、オリゴマー形成能を有することが判明した。免疫電顕により、その局在はヒト糸球体の上皮細胞足突起において、Nephrinと同局在性を有していた。ラットについても同様に、糸球体においてネフリンと同局在性が明らかになった。また、ヒト糸球体材料による免疫沈降法から、PodocinはNephrinの細胞内リガンドの一つであることが明らかになった。現在、ピューロマイシンアミノヌクレオシド実験ネフローゼにおけるPodocinの発現変化についての解析を実行中である。1.ピューロマイシンアミノヌクレオシドラット(PAN)腎症の作製および実験方法PAN120mg/kg一回皮下注群3匹および対象群(生理食塩水)3匹を、day1からday5までおのおの連日屠殺後両腎を摘出した。この摘出腎を用いて、小胞体ストレス蛋白GRP78、スリット膜構築蛋白ネフリン、ポドシン、タイトジャンクション構築蛋白であるZO-1について、免疫蛍光染色を行った。また、ネフリン、ポドシンについては、各腎組織からmRNAを抽出し、real time RT-PCRを行った。2.結果PANラット群は、皮下注4日後から著明な蛋白尿を示した。一方、GRP78の局在は、対象ラット腎では糸球体ポドサイトに弱く認められたが、PAN投与群では、2日目からすでに対照群に比して、その染色強度は明らかに増加し、day5まで時間依存性にこの増加傾向を認めた。また、ネフリンとポドシンの染色強度は、対照群に比しいずれもday2から時間依存性にday5まで減少した。一方mRNAの発現変化については、ネフリンは対照群に比しday2とday3でむしろ増加し、day4と5で同レベルの発現を認めた。ポドシンmRNAは、終始その発現の変化は認められなかった。これらに対し、ZO-1の発現はday2からday3で対照群に比しむしろ増加し、day4から明らかな減少を示した。3.考察今回の検討で、PAN腎症の蛋白尿の出現の原因は、スリット膜構築

蛋白ネフリンと共にポドシンの発現の低下によることが強く示唆された。しかし、これら両スリット膜構築蛋白の発現の低下は、リボソームでの蛋白の翻訳レベルでのdown regulationによることが推測された。先天性ステロイド抵抗性ネフローゼ(SRN)における蛋白尿の発症機序を解明することを目的とした。1)SRNにおいて同定されているミスセンス変異(N末端側2種類、C末端側3種類)のポドシンコンストラクトを作製し、HEK-293細胞に遺伝子導入した後、細胞内局在を光顕および電顕レベルで観察した。C末端側3種類の変異は全て本来の細胞膜局在を失い、各々小胞体、ライソゾーム、アグレソームとして観察された。一方、N末端側変異の局在と正常との差はみられたかったが、その細胞膜局在の強度は減少したいた。2)上記の変異ポドシンをネフリン発現細胞に共発現させ、両分子の蛋白相互作用がネフリンの細胞内輸送系に影響を与える可能性について検討した。C末端側3種類の変異ポドシンは、本来の細胞膜局在を示すネフリンの輸送系を阻害し、各々の細胞内局在部位に野生型ネフリンを停滞させた。これは、免疫沈降法により、変異ポドシンの野生型ネフリンに対する強い蛋白結合能に由来することが判明した。以上のことから、SRNにおける大量の尿蛋白の出現は、特にC末端側の変異では、スリット膜構築蛋白であるネフリンの細胞内輸送が阻害されるために生ずることが強く示唆された。
MA処理グラファイトのプロチウム吸蔵特性と原子レベル構造の研究

水素の貯蔵材料としてGraphiteのナノ化の研究が行われ、MA(機械的合金化法)によって吸蔵量が増加することが見出された(Orimo et al.:Appl.Phys.Letters,75(1999)3093)。Graphite中のCarbonと水素との反応がMA処理によって、どのように変化して行くかを電子顕微鏡を用いて、原子レベル構造および化学結合性の両面から研究することを目的とする。この目的のために、高分解電子顕微鏡像法および電子のEnergy損失分光法を利用する。前者は原子配列のポテンシャルの分布を求めるものであり、後者は結合に携わる価電子の電子状態を求めるものである。使用した電子顕微鏡(TEM)は島根大学所有のJEM4000EXおよび広島県産業科学技術研究所所有のJEM3000Fである。前者はTop Entry型二軸傾斜試料Holderを装備した、高分解仕様の電子顕微鏡である。後者は電界放射型電子銃(FEG)を搭載した高分解Energy分散型X線分光EDS、透過電子のEnergy損失分光(EELS)および損失電子によるImagingの可能な分析電子顕微鏡である。水素ガス中でのMA処理時間が、0,5,20,80時間のものを試料とした。MA未処理試料では通常のGraphiteと同様なものであることを確認した。EELS-SpectrumのK-shell励起π^*結合にかかわるPeak(284cV)およびσ^*結合にかかわるPeak(291eV)が観測される。MA-5時間処理Graphiteにおいては、その格子像に多くの格子転位が見出される。特に0.34nmの間隔を持つc-面上の刃状転位が多く見出される。転位間の距離は5nm以下である。MA処理が十分な部分と不十分な部分との混合相であることが、格子像、電子回折図形、EELS-Spectrumいずれのデータからも示唆される。水素雰囲気中MA-20時間処理Graphiteでは均一にMA処理された試料である。観測された全ての格子像で、nano-size以上に広がった規則的な格子配列を示す領域は認められない。像はいわゆるAmorphous状態の像に酷似する。回折図形にはPeakは認められず、極度に散漫なhaloとし観測される。EELS-Spectrumにおいては、π^*結合ピークは明瞭に観察されるが、σ^*結合ピークは消滅し、巾の広いPeakとして観測される。このPeakはいわゆるAmorphous GraphiteのEELS-Spectrumと同様な形をしている。水素雰囲気中MA-80時間処理Graphiteの電子顕微鏡による観察結果はMA-20時間処理試料と本質的な違いはないが、なお、詳しい検討を必要とする。以上の実験結果より、GraphiteのMA処理によるナノ化過程について検討した。最終的には1nm以下のGraphiteシートの集合となると考えられる。

水素雰囲気中MA-80時間処理Graphiteの電子顕微鏡による観察結果はMA-20時間処理試料と本質的な違いはないが、なお、詳しい検討を必要とする。以上の実験結果より、GraphiteのMA処理によるナノ化過程について検討した。最終的には1nm以下のGraphiteシートの集合となると考えられる。
鉄五核触媒の分子構造制御に基づく低過電圧酸素発生

酸素発生触媒の開発はその困難さから人工光合成を達成するためのボトルネックとなっている。これまでの研究により、多電子酸化還元能と酸素ー酸素結合生成サイトを併せ持つ鉄五核錯体が、大きな過電圧が必要ではあるものの、高い触媒回転頻度で水から酸素を生成する触媒として機能することを明らかにした。そこで本研究では、この鉄五核錯体に適した化学修飾を加えることにより、酸素発生過電圧が劇的に低下した新規触媒の開発を目指した。具体的には、研究戦略(1)他種の金属イオンの導入による酸化還元電位の精密制御、研究戦略(2)解離性プロトンの導入による錯体への電荷蓄積の抑制、という2つの研究戦略に基づき、低過電圧で駆動可能な高活性酸素発生触媒の創出を目指した。その結果、研究戦略(1)では、鉄五核錯体の上下の鉄イオンを他の金属イオンに置換した新規鉄ー他種金属五核錯体を合成することができた。同定は、単結晶X線構造解析、ESI-MS、元素分析を用いて行った。電気化学測定により、新規に合成した混合金属五核錯体が、鉄五核錯体と同様、多段階の酸化還元に対して安定に構造を保持できることが分かった。さらに、少量の水を添加した系において大きな酸化波を観測することができ、鉄五核錯体と同様、酸素発生触媒反応に対して有意な活性を有することが示唆された。研究戦略(2)では、解離性プロトンを導入した鉄五核錯体を合成し、その酸化還元挙動と酸素発生触媒能を評価した。その結果、鉄五核錯体からの電子放出に伴ってプロトンも放出するプロトン共役電子移動を示すとともに、プロトン解離に伴って電荷の蓄積が抑制されることが明らかになった。28年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの研究により、多電子酸化還元能と基質活性化サイトを併せ持つFe5錯体が、大きな過電圧が必要ではあるものの、高い触媒回転頻度で水から酸素を生成する触媒として機能することを明らかにした。そこで本研究では、これまでに得た知見を礎に、Fe5錯体触媒を対象として、酸素発生過電圧を劇的に低下を目指した。具体的には、研究戦略1他種の金属イオンの導入による酸化還元電位のチューニング、研究戦略2解離性プロトンの導入による錯体への電荷の蓄積の抑制、という2つの研究戦略に基づき、低過電圧で駆動可能な高活性酸素発生触媒の創出を目指した。その結果、研究戦略1では、Fe5錯体の上下の鉄イオンを他の金属イオンに置換した新規Fe3M2五核錯体を合成した。新規五核錯体の同定は、単結晶X線構造解析、ESI-MS、元素分析を用いて行った。電気化学測定により、酸素発生反応の触媒として機能するかどうか、また、その過電圧がどのように変化するかを調査した。研究戦略2では、解離性プロトンを導入した鉄五核錯体を構築し、その酸化還元挙動と酸素発生触媒能を評価した。単結晶X線構造解析の結果、配位子部位に解離性プロトンが導入されているものの、鉄五核中心の構造は解離性プロトン導入前の構造と類似していた。pH条件を変化させて電気化学測定を行い、プロトン移動能および電子移動能を調査した。目的とする金属錯体触媒として複数の新規多核錯体を合成し、その酸化還元挙動について調査することができたため。今後は、低過電圧化のために合成した複数の新規多核の機能評価や反応機構解明を行い、得られた知見に基づき新規触媒を設計・合成するなどして、触媒機能の最適化を図る。
金属ナノ接点の力学特性におけるエントロピー効果

金属ナノ接点力学特性は、ナノ電子機械システムなどのナノデバイスを設計する上でも、また、摩擦現象を原子スケールで理解する上でも重要な課題である。我々は、室温にて金属ナノ接点のヤング率が減少する傾向を見出すことに成功した。これは接点の原子間結合力が強いという低温での実験報告と矛盾するが、この違いはエントロピー弾性の寄与を考慮すれば説明できると予想した。金属ナノ材料でエントロピー弾性を検証した実験は過去にない。本研究の目的は、試料温度の低下に対するヤング率や塑性変形過程の振る舞いから、金属ナノ接点のエントロピー効果を明らかにすることである。この目的を達成するため、液体窒素による冷却が可能で、かつ、周波数変調方式の力センサーが組み込まれた超高真空透過型電子顕微鏡用試料観察ホルダーを開発し、異なる温度における金属ナノ接点の弾性定数や塑性変形過程を調べ、モンテカルロ計算との比較からエントロピー効果を議論する。本研究で特に重要な点は、以下の3点である。1.周波数変調方式の力センサーを用いて金属ナノ接点の等価バネ定数を求める手法を確立する。そのため、力センサーとして用いる長辺振動水晶振動子の特性(感度、バネ定数、Q値)を精密に測定する。また、得られた実験データを正しく解析する方法を確立する。2.この手法を用いて、金や白金ナノ接点のヤング率サイズ依存性、および、結晶方位依存性について明らかにする。3.力センサーを組み込んだTEMホルダーに試料を冷却するための機構を組み込んだ新たなTEMホルダーを開発する。本年度は、波数変調方式の力センサーを組み込んだTEMホルダーを開発し、これを用いて、この方式による金属ナノ接点のヤング率を測定する方法を確立することである。1.力センサーとして用いた長辺振動水晶振動子(Lateral Extension Resonator)の特性を評価した。TEMホルダーに取り付けられたLER先端の金属電極に付着したアモルファスカーボンを用いて、LERを共振した時の高分解能TEM像を得ると同時に、LERで生じた電荷量変化をチャージアンプを用いて電圧で読み込み、振幅と電圧の関係、つまり、LERの感度を明らかにした。次に、LERの熱ノイズスペクトルを測定し、(熱エネルギー)=(振動エネルギー)の関係から、LERのバネ定数を高い精度で求めた。これらの値を利用して、金属ナノ接点の等価バネ定数を高い精度で得ることができた。2.金ナノ接点のヤング率のサイズ、および、結晶方位依存性を調べた。サイズが小さくなるとヤング率が低下する様子を明らかにした。昨年度の新たに生じた課題を解決するため、力センサーを組み込んだTEMホルダーの改造を行う。具体的には、LERが取り付けられている電極の剛性を高めるため、マイクロメーターによる粗動を止めて、小型の超音波モーターを粗動として用いる。さらに、超音波モーターとLERが取り付けられている電極間の機械的な接合を外せるようにすることで、実験時に超音波モーターが機械的に外れるようにする。これにより、LER先端の電極と対向電極間に架橋した金属ナノ接点を安定して保持できるため、周波数変化などの情報をより正確に測定できると期待している。この改造により、金や白金ナノ接点のサイズ依存性や結晶方位依存性に関する結論を得る。

2.金ナノ接点のヤング率のサイズ、および、結晶方位依存性を調べた。サイズが小さくなるとヤング率が低下する様子を明らかにした。昨年度の新たに生じた課題を解決するため、力センサーを組み込んだTEMホルダーの改造を行う。具体的には、LERが取り付けられている電極の剛性を高めるため、マイクロメーターによる粗動を止めて、小型の超音波モーターを粗動として用いる。さらに、超音波モーターとLERが取り付けられている電極間の機械的な接合を外せるようにすることで、実験時に超音波モーターが機械的に外れるようにする。これにより、LER先端の電極と対向電極間に架橋した金属ナノ接点を安定して保持できるため、周波数変化などの情報をより正確に測定できると期待している。この改造により、金や白金ナノ接点のサイズ依存性や結晶方位依存性に関する結論を得る。
遺伝子多型からみた生体肝移植におけるテーラーメード治療

当科で行った生体肝移植例についてretrospectiveに解析したところ、レシピエントのみならずドナーの遺伝子多型も重要であることが判明した。またレシピエントの遺伝子多型は、予後にまで影響することが示唆された。この遺伝子多型の影響は術後3年経過しても続いていることも示唆された。またangiotensin converting enzyme(ACE)の遺伝子多型がカルシニューリンインヒビター(CNI)による術後腎機能に影響を及ぼしており、ACE遺伝子多型について検討したところD/D群で有意に術後腎障害を起こしていた。これら遺伝子情報をもとに、テーラーメード治療としてCNIの選択を導入した。肝移植術後には、術後早期の急性拒絶に伴うグラフト肝不全や免疫過剰による感染症の問題が依然として存在し、肝移植全体の成績向上の抑制となっている。移植医療には免疫抑制剤は必要不可欠であり、個人にあった免疫抑制剤の選択や投与量が重要である。これまでの解析でCYP3A5*1遺伝子をもつレシピエントおよびドナーは、カルシニューリンインヒビター(CNI)であるタクロリムスの投与量に対する血中濃度が低く、術後2週以内の最も大事な時期の急性拒絶を招くばかりでなく、投与量の増加に伴う副作用の出現まで来すことがわかっており、個々の遺伝子に合わせたCNIを選択するテーラーメード治療の確立は必要かつ急務である。またACE遺伝子にも多型が存在し、移植後のCNIによる腎障害について関与していることを報告してきた。このような複数の遺伝子多型を組み合わせて決定するテーラーメード治療を行うという前向き研究はこれまでになく、急性拒絶や腎障害など副作用・合併症の面だけでの改善だけでなく医療費の削減という目標においても独創的な研究である。これまでの研究に加え、CYP3A5とACEの遺伝子多型を組み合わせたテーラーメード治療を2005年10月より導入し、これまで7例に行い、テーラーメード治療導入後のタクロリムス使用は7例中5例で、術後1ヵ月にかかるCNI費用のコストダウンが出来た。また、術後腎機能障害は認めなかった。結果としてCYP3A5とACE遺伝子多型は、CIの体内動態と術後腎機能障害に影響を及ぼし、遺伝子情報に基づいたテーラーメード治療の導入は、副作用の軽減とコストダウンの両面で非常に有効であることを平成20年の日本外科学会で報告した。また、CNIであるタクロリムスの血中濃度に及ぼす遺伝子多型の影響は、レシピエントのみならずドナーの遺伝子多型まで術後3年以上影響を及ぼすことを平成21年の日本外科学会において報告した。肝移植術後には、術後早期の急性拒絶に伴うグラフト肝不全や免疫過剰に伴う感染症の問題が依然として存在し、肝移植全体の成績向上の抑制となっている。移植医療に免疫抑制剤は必要不可欠であり、個人にあった免疫抑制剤の選択や投与量が重要である。これまでの解析でCYP3A5*1遺伝子をもつレシピエントおよびドナーは、カルシニューリンインヒビター(CNI)であるタクロリムスの投与量に対する血中濃度が低く、術後2週以内の最も大事な時期の急性拒絶を招くばかりでなく、投与量の増加に伴う副作用の出現まで来すことが判明し、個々の遺伝子に合わせたCNIを選択するテーラーメード治療の確立を目指してきた。このような複数の遺伝子多型を組み合わせて決定するテーラーメード治療を行うという前向き研究はこれまでになく、急性拒絶や腎障害など副作用・合併症の面だけでの改善だけでなく医療費の削減という目標においても独創的な研究として取り組み、CYP3A5とACEの遺伝子多型を組み合わせたテーラーメード治療を2005年10月より導入し、テーラーメード治療導入後の術後1ヵ月にかかるCNI費用のコストダウンが出来、加えてCNIによる術後腎機能障害は認めなかった。また、CNIであるタクロリムスの血中濃度に及ぼす遺伝子多型の影響は、レシピエントのみならずドナーの遺伝子多型においても術後3年以上長期にわたって影響を及ぼすことを平成21年の日本外科学会およびアメリカ移植学会において報告した。脳死肝移植法案が採択され今後も脳死肝移植を含めて肝移植は増加する事が予想される。これまでの解析でCYP3A5^*1遺伝子をもつレシピエントおよびドナーは、カルシニューリンインヒビター(CNI)であるタクロリムスの投与量に対する血中濃度が低く、術後2週以内の最も大事な時期の急性拒絶を招くばかりでなく、投与量の増加に伴う副作用の出現まで来すことが判明し、個々の遺伝子に合わせたCNIを選択するテーラーメード治療の確立を目指しこれまで発表してきた。

CYP3A5の遺伝子多型を組み合わせたテーラーメード治療を2005年10月より導入し、テーラーメード治療導入後の術後1ヵ月にかかるCNI費用のコストダウンが出来、加えてCNIによる術後腎機能障害は認めなかった。また、CNIであるタクロリムスの血中濃度に及ぼす遺伝子多型の影響は、レシピエントのみならずドナーの遺伝子多型においても術後3年以上長期にわたって影響を及ぼすことを平成21年の日本外科学会およびアメリカ移植学会において報告した。22年度は、ATP活性と遺伝子多型の関係を検討し、日本肝胆膵外科学会で理事長賞を頂き、Journal of Hepatobiliary Pancreatic Surgeryに発表した。また、22年より、このCYP3A5遺伝子多型の影響を生体肝移植における遺伝子多型の影響を軽減する目的で肝移植術後周術期をtacrolimusの持続静注を導入し、結果を研究会で発表した。
小型哺乳類化石を用いて，進化における生態系ニッチ競争の役割を読み解く

ニッチ競争下にある動物の食性進化を追跡することを目的に,長時間スケール(700万年間)で共存した2つの小型哺乳類グループを対象に分析を行った.この結果,共存期間の前半期では,グループの食性は対照的になるような変化を示し,動物同士の相互的な作用が強かったと推測される.一方,後半期では,共存グループが互いに収束し同じような変化パターンを示すことから,環境に起因するフィルタリングが強くなったと推測された.同じ生態系で共存するには,系統的の近縁性に関係なく,共存初期時に食性を変化する必要があり,系統的に遠い関係のほうが,長く共存できることが明らかとなった.スタートアップとして開始した本研究は,動物生態系の下位層を幅広く占める多様な小型哺乳類化石を進化生物学へ応用することを目指し,ニッチ競争という生物学的要因が形態進化にどのような影響があるのかをテーマとしている.プロジェクト材料には,ネズミ類の移入によってキヌゲネズミ類が衰退するという事象に着目して,これら2つの小型哺乳類グループを選んだ.パキスタン地域で約500万年間という長時間スケールで共存した2グループで形態的戦略と食性の適応進化がどのように起こったのか解明することを目的とした.従来,小型哺乳類化石は,直接年代を測定することができない陸源堆積物の年代を推定するための生層序学や,現生生物の生態データを化石種にスライドさせて哺乳類の構成種から生息環境を推定するような研究に用いられてきた.分析機器の発展により,微小な歯化石からも安定炭素・酸素同位体比を分析することが可能になり,生物地球化学を用いた食性の推定が小型哺乳類でも行える環境が整いつつある.しかしながら,主に雑食性である小型哺乳類において,大型草食動物を対象に行われている同位体比による食性の研究ができるかはまだ未知の領域である.本年度は,二酸化炭素レーザーを歯エナメル質に照射して,そこに数%含まれる炭素の安定同位体比を測定することで,同位体比として現れる食性の進化を追跡した.具体的には,ネズミ類が出現によって生態ニッチが犯されたキヌゲネズミ類の食性が抑制されたという仮説を検証するために研究を進めた.限られた初見データでは,優勢な動物(ネズミ類)の出現によって劣勢な動物(キヌゲネズミ類)の食性が抑制されることは認められなかったが,生態ニッチの競争では体の大きさよりも系統の近縁性が重要なファクターであるという傾向が認められ,研究の方向性を見出した.進歩状況は「やや遅れている」と自己評価する.ただし下記2点以外は.順調に研究を行っていると評価する.(1)エフォート率の下方修正スタートアップ申請時は博物館業務経験が無かったため,周囲の研究者の実績等からエフォート率を35%と予想し,申請した.しかしながら,通常業務のほかに,2つの特別展の補助があり,実際のエフォート率は25%程度に留まった.これは博物館事業において魅力的なコンテンツである脊椎動物化石分野における研究へのエフォート率としては,決して低いものではないことを強調する.(2)破壊分析前の歯化石のレプリカ作製の増量分標本の取り扱いに関する事項として,地球化学による破壊分析の前にレプリカ標本を作製することとなった.当初は代表的な標本についてのみレプリカを作製するとの約束であったが,最終的には使用する全ての標本に対してレプリカを作製することになった.そのための化石クリーニング,シリコン型作製に多くの時間を割くこととなった.本研究は,ニッチ競争という生物学的要因が進化にどのような影響があるのかをテーマとして,パキスタン地域で約500万年間という長時間スケールで共存した2つの小型哺乳類グループ(ネズミ類vs.キヌゲネズミ類)について,食性の適応進化がどのように起こったのか解明することを目的とする.二酸化炭素レーザーを歯エナメル質に照射し,炭素と酸素の安定同位体比を測定することで,同位体比として現れる食性進化(湿潤なエリアに生えているC3植物vs.乾燥したエリアに生えているC3植物)を追跡した.一年目は,キヌゲネズミ類(全部で3亜科)のうち2亜科について調べ,共存を始めた約1400万年前から後半期の約1200万年前の間では,優勢な動物(ネズミ類)の出現によって劣勢な動物(キヌゲネズミ類)の食性が抑制されることは認められなかった.しかし,生態ニッチの競争では体の大きさよりも系統の近縁性が重要なファクターであるという傾向が認められた.二年目となる本年度では,共存期間の前半期に集中して,キヌゲネズミ類3亜科全てとネズミ類の同位体データを増やし,標本数の相対頻度の時系変化とも比較した.系統の近縁性の評価には,2次元の幾何学的形態測定を歯の形態に応用した.共存期間の前半期では,キヌゲネズミ類が3亜科とも炭素同位体比が大きくなるような食性(より乾燥したエリアのC3植物の摂取と解釈)の変化を示したのとは対照的に,ネズミ類では炭素同位体比が小さくなるような食性変化(より湿潤なエリアのC3植物の摂取と解釈)が示された.キヌゲネズミ類の中でも,ネズミ類により近縁なグループは,ネズミ類と近似した同位体比を持ち,絶滅するタイミングが遠縁なグループよりも早い.同じ形態系で共存するには,系統的に遠い関係である必要があり,共存初期時に食性を変化することが可能であったことがネズミ類の成功につながった可能性がある.ニッチ競争下にある動物の食性進化を追跡することを目的に,長時間スケール(700万年間)で共存した2つの小型哺乳類グループを対象に分析を行った.

この結果,共存期間の前半期では,グループの食性は対照的になるような変化を示し,動物同士の相互的な作用が強かったと推測される.一方,後半期では,共存グループが互いに収束し同じような変化パターンを示すことから,環境に起因するフィルタリングが強くなったと推測された.同じ生態系で共存するには,系統的の近縁性に関係なく,共存初期時に食性を変化する必要があり,系統的に遠い関係のほうが,長く共存できることが明らかとなった.同位体比として認められる食性の違いを議論するために2つの動物グループの形態的な戦略を調べる必要がある.歯形態を抽出するために,2次元データと3次元データを用いる.2次元データは,顕微鏡下で計測する値と,画像データから起こす座標データの両方を用いる.3次元データには,日本大学歯学部でマイクロCT画像を取得する.日本大学歯学部の研究者とは密接に連絡を取っており,マイクロCT画像の取得はスムーズに行えるはずである.上記した,進歩状況の問題点であるが,業務経験が無い状態で申請した昨年度よりも,今年度の方がより現実的なエフォート率でプロジェクトを遂行することが可能である.増量分のレプリカについても,分析に使用した標本のシリコン型は全て作製し終わり,今後レプリカ標本に費やさなければならない時間は最小限で済む.やや遅れているという進歩状況は改善すると考える.28年度が最終年度であるため、記入しない。古生物学28年度が最終年度であるため、記入しない。
細胞組織の力学的考察から構築するヒトの歯の移動シミュレーションモデルの開発

矯正力作用下において、圧迫側歯根膜(PDL)に閾値以上の法線方向のひずみが生じた場合、歯の移動が生じると仮定した矯正的歯の移動モデルを構築した。この数理モデルと3次元有限要素(FE)解析と組み合わせ、歯のシミュレーションを作成し、CTデータに基づいたヒトの下顎第2小臼歯のイメージベースモデルに適用した。矯正的歯の移動を再現する境界条件として、3種類の荷重条件を設定した。シミュレーションの結果、本研究におけるシミュレーションは、第2小臼歯の臨床的な矯正的歯の移動をよく再現しうることが示された。雄性Beagle(成犬)を用い、上顎骨および下顎骨両側犬歯遠心部に矯正用チタンスクリューを埋入した.その後、ミニスクリューからエラスティックにより小臼歯及び前歯に100gの矯正力を負荷し、矯正的歯の移動を行った.2週間歯を移動した後、ビーグルを屠殺、4%PFAにより固定し顎骨を採取した.同時に、屠殺の10日前にCalcein green、3日前にTetracyclineをBeagleに静脈注射し生体染色を行った.採取した顎骨をμCTを用いて撮影し、Pixelサイズ34mmの顎骨の詳細な3次元Dicomデータを取得した.この取得したDicomデータスライス画像から、Hu値を基準として歯、歯根膜、皮質骨などの各構成要素を分離した後、3次元構築し、各構成要素に異なる材料係数を与え構造解析が可能なBeagle顎骨の大規模な3次元イメージベースFEモデルを作成した.さらに、独自に開発した歯の移動シミュレーションプログラムを東北大学サイバーサイエンスセンターにあるスーパーコンピューターSX-9用に改修し、歯の移動シミュレーションを行った.この歯の移動シミュレーション結果から、シミュレーションプログラムアルゴリズムの歯の移動に関連するパラメータの考察及び、改善を行った.また、この標本を上昇アルコール系列で脱水し、キシレンで洗浄し、3%ジブチルフタレン含有メチルメタクリレートに浸漬し、非脱灰標本を作成した.今後、標本の観察、及び分析から矯正的歯の移動の力学的考察を行い、さらにシミュレーションを改善する予定である.雄性Beagle(成犬)を用い、上顎骨および下顎骨両側犬歯遠心部に矯正用チタンスクリューを埋入した.その後、ミニスクリューからエラスティックにより小臼歯及び前歯に100gの矯正力を負荷し、矯正的歯の移動を行った.2週間歯を移動した後、ビーグルを屠殺、4%PFAにより固定し顎骨を採取した.採取した顎骨をμCTを用いて撮影し、Pixelサイズ34mmの顎骨の詳細な3次元Dicomデータを取得した.この取得したDicom上で、歯の移動距離を測定し、移動様式を観察した.また,Dicomデータスライス画像から、Hu値を基準として歯、歯根膜、皮質骨などの各構成要素を分離した後、3次元構築し、各構成要素に異なる材料係数を与え構造解析が可能なBeagle顎骨の大規模な3次元イメージベースFEモデルを作成した.さらに、独自に開発した歯の移動シミュレーションプログラムを東北大学サイバーサイエンスセンターにあるスーパーコンピューターSX-9用に改修し、歯の移動シミュレーションを行った.この歯の移動シミュレーション結果から、シミュレーションプログラムアルゴリズムの歯の移動に関連するパラメータの考察及び、改善を行った.実験における測定値から矯正的歯の移動の力学的考察を行い、さらにシミュレーションを改善した.
窒素に応答したダイズ種子貯蔵タンパク質遺伝子転写調節因子の同定

これまでダイズ種子貯蔵タンパク質の一つであるβサブユニットは利用可能なグルタミン濃度により集積量が調節されることを明らかにしてきた。窒素欠乏ダイズに対する高濃度窒素供給が登熟種子の遺伝子発現に与える影響についてミヤコグサマクロアレイを用い網羅的に解析したところ、無機ピロリン酸フォスファターゼが関与している可能性が示唆された。未熟子葉のin vitro培養系において、オルトバナジン酸によりフォスファターゼ活性を阻害し、更に無機リン酸を10mM添加する実験を行ったところβサブユニットmRNA集積はフォスファターゼの活性を阻害していない時と同程度に回復した。従ってダイズ登熟種子では窒素供給量の増加を無機リン酸の生成量で検知しシグナル伝達している可能性が強く示唆された。βサブユニット遺伝子上流プロモータ領域のデリーションラインを用いて転写調節領域における窒素応答領域について解析し、調節領域に結合するタンパク質の同定を行った。前年度までに窒素応答配列は転写開始点-732bpから-631bpまでの101bpの間であることを明らかにしてきた。この領域にはすでにDNA結合タンパク質であるSEF1が認識する配列が報告されているため、SEF1認識配列を含む25bpをタンデムに並べたプライマーを作成し、酵母ワンハイブリッドシステムによりDNA結合タンパク質を検索した。in vitroにおいて明確なタンパク質の発現が認められた一つについてin vitro翻訳産物と合成オリゴペプチドと混合し、ゲルシフトアッセイを行った。その結果、ダイズ未熟子葉の核タンパクを混合した時とほぼ同じ位置にシフトしたバンドが認められ、これがダイズ種子において窒素応答により転写を調節するタンパク質である可能性が示された。この遺伝子は日本DNAデータバンクに登録し、アクセッションナンバーAB250760を得た。このタンパク質は酵母で知られているクロマチンモデリングファクターの活性ドメインを持つことがタンパク質の配列から予測された。東京大学大学院、藤原徹先生の御好意によりβサブユニットの上流転写調節領域のデリーションクローンにGUS遺伝子が結合されたコンストラクトを使用することができた。我々はこのデリーションクローンを用いて、未熟種子を用いた一過的発現を解析することにより窒素応答生配列を決定することを試みた。その結果、上流-732bpまでのデリーションはGUS活性に影響を与えなかったが、そこから101bpデリートするとGUS活性が1/5にまで減少した。βサブユニット上流転写領域における-732bpから-631bpまでの間に窒素応答配列を確認するために、この101bpをCaMV35Sプロモータ領域のEcoRV切断部位に逆方向に挿入したもの、正方向に挿入したもの、および正方向にタンデムに挿入したコンストラクトを作成した。その結果、正方向にタンデムに結合させるとCaMV35Sのみの場合と比較して2倍程度のGUS活性が認められた。従ってこの101bpの間に窒素応答生領域があることが示された。ダイズ種子における窒素に応答した転写活性化因子を同定するために、窒素欠乏状態で栽培した根粒非着生ダイズに高濃度硝酸を2日および4日供給し、それぞれ未熟種子を得た。それぞれから全RNAを抽出し、ミヤコグサマクロアレイにハイブリダイズした。窒素飢餓のまま栽培したダイズより得られた未熟子葉の全RNAと比較し、硝酸供給2日後および4日後では2.5倍に転写量が増加した遺伝子はわずか7個の遺伝子であった。これらのうち2つの遺伝子についてはすでに窒素供給の増加によってその発現量が増加することが知られている60Sリボゾーマルプロテインおよび26SrRNAであった。植物体に対する高濃度硝酸の供給に対して、未熟種子では転写活性が著しく増加することはなかったことから、種子に対する供給窒素濃度増加のシグナルはリン酸化を介して行われている可能性が考えられた。昨年の実験結果からβサブユニット上流転写調節領域における窒素応答領域が転写開始点から-732bp-631bpの間にあることが明らかとなった。そこで、One-Hybrid系を使い、ダイズcDNAライブラリからこの配列に結合するタンパク質をスクリーニングすることを試みた。その結果67個の陽性コロニーを得ることができ、現在その遺伝子配列を解析している。さらに昨年決定された101bpにはすでに報告されているSEF1タンパク質が結合する領域が含まれている。現在その近傍25bpに絞り込み同様の実験を進めている。昨年の実験結果から、マクロアレイの結果より得られた遺伝子のうち、GENf064f11(サリチル酸誘導タンパク質)、MPDL080a09f(フォスファターゼ)、MWM089d11r(26S rRNA)について、ダイズ種子mRNAとノーザンハイブリダイゼーションによりその発現パターンを確認した。その結果、3種全てがアレイの結果と同様であった。さらに、ダイズ未熟子葉の試験管培養系において培地にフォスファターゼの阻害剤であるオルトバナジン酸を添加すると恒常的に発現しているレクチン遺伝子には影響を及ぼさなかったが、βサブユニットの転写は著しく阻害された。このことから、種子に対する窒素供給の増加のシグナル伝達にはフォスファターゼが関与していることが示された。未熟子葉のin vitro

培養系において、オルトバナジン酸によりフォスファターゼ活性を阻害し、更に無機リン酸を10mM添加する実験を行ったところβサブユニットmRNA集積はフォスファターゼの活性を阻害していない時と同程度に回復した。従ってダイズ登熟種子では窒素供給量の増加を無機リン酸の生成量で検知しシグナル伝達している可能性が強く示唆された。βサブユニット遺伝子上流プロモータ領域のデリーションラインを用いて転写調節領域における窒素応答領域について解析し、調節領域に結合するタンパク質の同定を行った。前年度までに窒素応答配列は転写開始点-732bpから-631bpまでの101bpの間であることを明らかにしてきた。この領域にはすでにDNA結合タンパク質であるSEF1が認識する配列が報告されているため、SEF1認識配列を含む25bpをタンデムに並べたプライマーを作成し、酵母ワンハイブリッドシステムによりDNA結合タンパク質を検索した。in vitroにおいて明確なタンパク質の発現が認められた一つについてin vitro翻訳産物と合成オリゴペプチドと混合し、ゲルシフトアッセイを行った。その結果、ダイズ未熟子葉の核タンパクを混合した時とほぼ同じ位置にシフトしたバンドが認められ、これがダイズ種子において窒素応答により転写を調節するタンパク質である可能性が示された。この遺伝子は日本DNAデータバンクに登録し、アクセッションナンバーAB250760を得た。このタンパク質は酵母で知られているクロマチンモデリングファクターの活性ドメインを持つことがタンパク質の配列から予測された。
時間遅れをもつ方程式の解の大域的性質とスペクトル解析

本研究では時間遅れをもつ方程式の解の大域的性質とスペクトル解析に関する研究を行い,(1)特定の項にのみ時間遅れをもつ線形微分方程式系の零解の漸近安定性,および(2)無限の時間遅れをもつ関数微分方程式系の解の漸近同値性について,新しい研究成果が得られた。また,(1)の研究成果を特定の項にのみ時間遅れをもつ或る数理モデルに応用し,従来見逃されていた解の漸近的性質における時間遅れの影響を解明することができた。本年度は主に「特定の項にのみ時間遅れをもつ線形微分方程式の零解の漸近安定性」について取り組み,大きな進展があった。そのうち,非対角成分に時間遅れをもつ線形微分方程式に対しては,時間遅れに依存する漸近安定条件と時間遅れに依存しない漸近安定条件を得ることができ,時間遅れの影響を無視した従来の結果を本質的に改善した。また2次元線形差分方程式に対しても同種の問題を考察し,漸近安定条件に関する新しい結果を得た(いずれも投稿準備中)。その他の本年度の研究成果は以下の通りである:(1)1つの時間遅れをもつ2次元線形微分方程式および線形差分方程式の零解が漸近安定であるための必要十分条件を,係数行列の行列式,トレースと時間遅れのパラメータを用いてそれぞれ具体的に与えた。また,関連する時間遅れをもつ微分方程式および差分方程式の漸近安定条件と未解決問題を提示した。(2)非有界な時間遅れをもつ非線形スカラー微分方程式の零解が大域的吸収的であるための十分条件を導出し,従来の結果を改良かつ一般化することができた。改良点は対象となる微分方程式の非線形性において単調性の仮定を外せたことで,解の大きさをじかに不等式で評価し,すべての解がOに収束することを証明した。(3)特性方程式の根の分布を詳しく解析することで,1つの時間遅れと2つの定数係数をもつ2次元線形微分方程式の零解が漸近安定であるための必要十分条件を具体的に与えた。その際,従来見逃されていた零解の漸近安定性における時間遅れの影響を完全に解明することができた。本研究では時間遅れをもつ方程式の解の大域的性質とスペクトル解析に関する研究を行った。具体的な研究テーマは次の2つに分けられる:1.無限の時間遅れをもつ関数微分方程式系の解の漸近同値性2.特定の項にのみ時間遅れをもつ線形微分方程式系の零解の漸近安定性本年度の研究成果は以下の通りである:(1)無限の時間遅れをもつ関数微分方程式系の解の漸近挙動を考察し、常微分方程式のペロン型の定理に対応する結果を拡張した。関数微分方程式系に付随する作用素のスペクトル解析を用いて、不安定部分空間の成分が安定部分空間の成分よりも優位であることを証明し、さらに不安定部分を解析することにより解全体の漸近挙動を特徴付けることができた。(2)特性方程式の根の解析により、1つの時間遅れと2つの定数係数をもつ2次元線形微分方程式系に対して、時間遅れに依存する漸近安定条件と時間遅れに依存しない漸近安定条件を導出し、従来見逃されていた零解の漸近安定性における時間遅れの影響を完全に解明した。(3)非対角成分に時間遅れをもつ線形微分方程式系に対して、時間遅れに依存する漸近安定条件と時間遅れに依存しない漸近安定条件を導出し、時間遅れの影響を無視した従来の結果を本質的に改善した。また、得られた結果をn次元方程式系へ拡張することもできた。(4)ある線形微分方程式系の対角成分の時間遅れを増加させると、零解が漸近安定と不安定とくり返しながら、最終的に不安定になる性質(Stability switches)を数学的に完全に証明した。
マウス神経系の初期発生を制御する遺伝子クローニングの試み

本研究の目標は,マウス神経系の初期発生の制御機構を遺伝子レベルで明らかにすることである.そのためにショウジョウバエで神経発生に関与していることが明らかになっているNotchやASC(acheate-scute)遺伝子のマウスホモローグのクローニングが今年度の計画であった.マウスにおいては,初期の神経発生は,7・5日目胚から始まるので,まず7.5日目胚のcDNAライブラリーを作成し,これまでに得ていたヒトのNotch相同遺伝子をプローブにスクリーニングを行った.その結果,複数のNotch相同遺伝子のクローニングに成功した.現在それらの解析を進行中であるが,その中に発ガン遺伝子の一つであるint-3遺伝子を見出すことに成功した.int-3については,乳ガンを引き起こすこと,一部分がNotchと相同性を示すことが知られているのみで,その全体構造や胚発生に於ける機能などはまだ明らかになっていなかった.本研究においてint-3のこれまでに得られていなかった遺伝子部分のクローニングに成功した結果,int-3は,Notchと相同性が高く,全体的な構造が極めて良く保存されていること,しかし,典型的なNotch相同遺伝子とは,多少異なっていることなどを明らかにすることができた.また,int-3が,マウス7.5日目胚において発現していることも明らかにすることができ,現在int-3と神経発生との関連を解析中である.またASCホモローグについては,MASH-1およびMASH-2のクローニングに成功したが,それ以外の新規のホモローグが得られなかったので,今後引続きクローニングを試みる予定である.本研究の目標は,マウス神経系の初期発生の制御機構を遺伝子レベルで明らかにすることである.そのためにショウジョウバエで神経発生に関与していることが明らかになっているNotchやASC(acheate-scute)遺伝子のマウスホモローグのクローニングが今年度の計画であった.マウスにおいては,初期の神経発生は,7・5日目胚から始まるので,まず7.5日目胚のcDNAライブラリーを作成し,これまでに得ていたヒトのNotch相同遺伝子をプローブにスクリーニングを行った.その結果,複数のNotch相同遺伝子のクローニングに成功した.現在それらの解析を進行中であるが,その中に発ガン遺伝子の一つであるint-3遺伝子を見出すことに成功した.int-3については,乳ガンを引き起こすこと,一部分がNotchと相同性を示すことが知られているのみで,その全体構造や胚発生に於ける機能などはまだ明らかになっていなかった.本研究においてint-3のこれまでに得られていなかった遺伝子部分のクローニングに成功した結果,int-3は,Notchと相同性が高く,全体的な構造が極めて良く保存されていること,しかし,典型的なNotch相同遺伝子とは,多少異なっていることなどを明らかにすることができた.また,int-3が,マウス7.5日目胚において発現していることも明らかにすることができ,現在int-3と神経発生との関連を解析中である.またASCホモローグについては,MASH-1およびMASH-2のクローニングに成功したが,それ以外の新規のホモローグが得られなかったので,今後引続きクローニングを試みる予定である.
直接接着した半導体界面に関する光学的・音響的基礎物性の研究

最近、半導体を直接接着する技術が確立され、その応用も考えられるようになってきた。接着機構の解明が進み、その機械的強度もバルクと大差が無いことも解ってきた。そうなるとエピタキシ-技術や拡散技術に代って、同種の半導体同志、異種の半導体間、酸化膜を挾んだような界面を特別に制御した半導体同志を接着したものといった新しい素材としての可能性が大きく広がっていく。一方では、半導体応用素子の細密化が進むと、電極および電極-半導体界面の抵抗値を少しでも低下させるための研究やエピタキシャル成長させた試料の界面に関係する研究および不純物の偏析の問題などが重要になってくる。[1]直接接着したシリコンの輸送特性に対する接着界面の効果を明らかにするために電気抵抗の温度依存性を測定した。測定は接着界面に平行に電流を流す場合と界面を横切る方向に流す場合の2通りの配置で行った。平行に電流を流した場合には、抵抗は50Kまでなだらかに減少し、それ以下で急激に増加する。一方、垂直に電流を流した場合には、接着界面の効果を反映して温度の下降とともに一方的に抵抗は増加することが判明した。[2]金属と半導体の界面が存在する場合の特性を研究するために、シリコン表面にいろいろな厚さを持つTiを蒸着した試料について電気抵抗の温度依存性を測定した。Tiの膜厚がある程度厚い場合には、試料の輸送特性は全温度域で金属的であり、膜厚が非常に薄くなると250K以下でTiSi_2の縞状構造を反映した活性化型の伝導特性が観測された。250K以上の温度では基板のシリコンを迂回する電流が観測され、その界面抵抗を支配するショットキー障壁の高さは0.6eVであることが分かった。また、熱処理をすることによってTi膜、TiSi_2の相対的な厚さが変化し、抵抗値に大きな変化をもたらすことが判明した。[3]エピタキシャル成長させたZnSeやGaAsの界面に関する格子不整合や格子欠陥に関する問題およびCdTeにおける不純物の偏析の問題を遠赤外磁気光共鳴や光検知サイクロトロン共鳴法によって明らかにした。そうなるとエピタキシ-技術や拡散技術に代って、同種の半導体同志、異種の半導体間、あるいは酸化膜を挾んだような界面を特別に制御した半導体同志を接着したものといった新しい素材としての可能性が大きく広がっていく。あとはこれらの界面による電子閉じ込めや電子輸送に対する基礎物性が解明されれば、厚膜で大面積の特徴を有する新機能材料として大きな期待が持たれる。今回のテーマは2年継続であるので基礎物性から計画的に研究をすすめることとした。1)直接接着したシリコンの輸送特性に対する接着界面の効果を明らかにするために電気抵抗の温度依存性を測定した。測定は接着界面に平行に電流を流す場合と界面を横切る方向に流す場合の2通りの配置を行った。