hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
粉末中性子回折による固相反応の機構の解析

本研究は、結晶中で起こる水素原子の移動および反応を主に中性子を用いて解析するための方法論を確立すると共に、実際に科学として興味が持たれている結晶中水素の挙動を解明することを主な目的としている。本年度は、固相で水素移動を伴った光環化反応を起こしてβ-チオラクタムを生成する不飽和チオアミドについて、反応部位の水素原子を重水素原子で標識化したサンプル結晶に対して光照射を行ってから粉末中性子回折測定を行った。ここで、水素原子による中性子の非干渉性散乱を避けてバックグラウンドを抑えるため、反応に関与しない水素原子も可能な限り重水素原子で置換した。測定は高エネルギー加速器研究機構のパルス中性子線源KENSに設置されたTOF粉末中性子回折計VEGAを用いて行った。その結果、光反応生成物に由来する回折パターンを得ることに成功した。現在、反応後に重水素原子が分子中のどの部位へと移動したかについて明らかにすべく、回折パターンのRietveld解析を進めており、重水素原子が結晶格子中で最短距離を動くことで反応が進行することが明らかになりつつある。これに加えて、本研究では固体中の水素の挙動を観測する手法として非弾性中性子散乱に注目し、新たな発光素子として注目されている水素終端ナノシリコン結晶について、終端水素を重水素原子に置換した上で英国ラザフォード-アップルトン研究所の中性子散乱装置MARIを用いて非弾性中性子散乱実験を行った。その結果、昨年度に発見したシリコン表面水素の運動が、非協調的なものであること、また、構造から予測されるものとは異なった運動特性を持つことが明らかとなった。この運動は発光のメカニズムに深く関わっていると考えられ、現在解析を進めている。また、本年度は論文1報の他に、アジア結晶学会(AsCA'03)において本研究についての講演を行なった。また、日本中性子科学会奨励賞を受賞した。本年度は、固相で光環化反応を起こしてβ-チオラクタムを生成する重水素置換不飽和チオアミド化合物について、昨年度得られた光照射前の粉末中性子回折結果のRietveld解析を行った。加えて、low-Q領域の粉末中性子回折パターンが測定できるVEGA回折計(KENS)を用いて同様に粉末中性子回折測定およびRietveld解析を行った。一般に有機化合物結晶の粉末中性子回折は水素原子の非干渉性散乱が大きいために難しいとされているが、本研究では分子中の水素原子の約2/3を重水素原子で置換することによってこの問題を解決した。解析の結果、この化合物の結晶中でどこに水素原子が位置し、どこに重水素原子が位置しているかを粉末中性子回折の結果から求めることに成功した。一方、この光環化反応では重水素原子を導入することで進行が抑えられてしまうのだが、光照射条件を検討することによって、重水素置換誘導体でも固相で反応が進行する温度および照度の条件を見つけることに成功した。現在、光照射後の粉末中性子回折測定に備え、測定に用いるサンプルへの光照射を行っている。これに加えて、本年度は固体中の水素の挙動を観測する手法として非弾性中性子散乱に注目し、新たな発光素子として注目されている水素終端ナノシリコン結晶について、英国ラザフォード-アップルトン研究所の中性子散乱装置MARIを用いて非弾性中性子散乱実験を行った。その結果、これまで見つかっていなかったナノシリコン結晶中での水素原子の運動を新たに見つけることに成功した。また、本年度は論文3報の他に、国際結晶学会サテライトミーティングにおいて本研究についての招待講演を行なった。
自治体と企業との包括協定に関する調査研究

地域社会が直面する様々な課題に対応するために、近年、自治体と企業とが「包括協定」を締結するケースが見受けられる。本研究の中・長期的な目的は、現代社会に求められている協働の一形態、「包括協定」が、地域経営のイノベーションとなり得るのかを明らかにすることにある。この目的を達成するために、平成26年度は、都道府県と企業・大学とで締結する包括協定の現況調査を行った。この成果をふまえて平成27年度は、包括協定に積極的な企業と自治体へ、その具体的な運用状況についてのヒアリング調査を実施した。包括連携協定締結後、継続的に具体的な事業へつなげている自治体は、自治体各部局の事業メニューをHP上に掲載する、自治体内部向けの庁内グループウェアで周知を行う、企業からの相談・申込手続きを簡便化しHP上で大々的に協力募集を行う等の活動が見受けられた。企業へのヒアリングでは、毎年事業を行っていくと、やがてアイデアが煮詰まるのではないかという不安の声を受けた。企業にとって、自治体の各部局がどのような事業を行っているのかは不明であり、包括連携協定締結後に、企業が手探りで事業を企画・提案している姿が浮かび上がった。包括連携協定は、自治体にとっては、複数分野に亘る事業の同時推進、企業との関係強化のためのアナウンス効果、新たな分野での連携の実現、地域振興等のメリットが見出される。企業にとっても、自社のCSR活動の活性化、地域密着企業というアナウンス効果、新たな地域貢献分野の開発、自治体との連携に伴う実務面での負荷の低減等のメリットがある。また、地域社会にとっては、実質的な事業からの恩恵を受ける他、地域社会の潜在的な期待の掘り起こしにつながる可能性がある。しかし、自治体・企業共に、まだお互いの力を活用し切れているとはいえない。包括連携協定による協働の効果を発揮させるためには、それを支えるための組織体制の構築が求められる。
オブジェクト指向データベースと操作言語の視覚的インタフェースに関する研究

本研究は、オブジェクト指向パラダイムに基づくデータベースの理論的研究を行うとともに、これに基づいて、オブジェクト指向データベースとその操作言語の視覚的インタフェースの研究開発を行うものである。理論的研究の成果としては、手続きの内容や相互関係を陽に表現できる形式的なデータベースモデルを構築し、その上で、手続き中に現れる操作の類別を行うとともに、不都合を生じる可能性のある手続きの検出アルゴリズムを考案した。データベースの視覚化に関しては、本研究では、図形・画像などのマルチメディア情報をページ記述言語PostScriptを用いて手続きの形で記述し、これを関係データベースシステムに格納するという方法を考案し、試作システムを稼働させた。データベース操作言語の視覚化については、Smalltalkをベースとした簡単なデータベース機能を実現し、この上に視覚的インタフェースとしてハイパーテキストを利用するという方法を考案した。データベース中の各オブジェクト本インタフェース上ではテキストとして表示され、このテキスト中の任意の部分からデータベース中のオブジェクトに対して参照リンクが設定・利用できる。特に、データベースへの検索質問を内容として有する「動的リンク」が利用できる点が特徴である。また、履歴情報データベースを操作するために、時間を含む検索条件をタイムチャート形式で表現できる視覚的言語HistoryChartの操作も行っている。本言語は、データ間の汎化関連を扱うことができ、より抽象的な概念を用いて質問を構成したり、検索結果を抽象化することができる。また、必要に応じて、検索された履歴をタイムチャート形式で表示することも可能である。
技術科教育における生徒の発達段階に対応した構成主義的学習指導モデルの開発

技術科教育における生徒の学力形成を支援するために、実用的な既有スキーマの活用、学習目標の分析及び学習意欲の向上を図る構成主義的アプローチに基づく、中学生の発達段階に対応した学習指導モデルを構築し、認知面、技能面及び情意面の学力形成に焦点をあてて、その効果を実践的に明らかにした。(1)スキーマの構成要素に対応した問題を作成し、知識の理解度・技能の習得度や情意に関する意識及び学習指導1か月後の定着度を測定し、新スキーマの形成について評価した。(2)学習モデル指導の学習効果を調査するために、本学習モデルによる学習指導と活用しない従来の学習指導との比較実験授業を行い、そのメリット、デメリットに関して実証的に分析した。(3)実験群、対照群を成績上位、中位、下位グループに分割して理解度について分析した。結果、本構成主義的学習指導モデルを教育実践において適用した場合、成績の上位グループの生徒には、情意面の「目的」を更に明確に設定させ、認知面の学習内容をより高度に転移させる学習指導方法が有効であること、中位、下位グループの生徒には、実用的な既有スキーマを日常生活に対応させた認知面の基礎的事項に重点を置く指導を基に向上を図り、発展的な学習に繋げられるように学習指導することが効果的であることが示された。以上により、本構成主義的学習指導モデルによる指導は生徒の理解度を深め、かつ納得を伴った理解による学習の定着度を高められることが示唆され、実践的価値の有効性を確認できた。本研究の目的は,技術科教育における生徒の学力形成を支援するために,実用的な既有スキーマの活用による構成主義的学習指導モデルを構築し,その効果を実践的に明らかにすることである。1.本研究の目的を踏まえ,関連する先行研究を概観し,研究の全体的な構造を策定した。次に学力形成を支援する構成主義的学習指導モデルの各要因として,動機づけ,新スキーマ形成,規則性の発見等の研究課題にそれぞれ対処した。2.生徒の実用的な既有スキーマに対応させた構成要素別の学習指導による新スキーマ形成を検討した。生徒の発達段階に対応した対象物を認識する際に利用される生徒の実用的な既有スキーマを「自的」,「構造」,「使い方」及び「目的」,「機能」,「用途・効果」の構成要素別に把握することとした。3.それらに基づき,認知面における構成主義的学習指導モデルと支援教材を開発し,その効果を生徒の学力形成との関連において検証した。その結果,構成主義的学習指導モデルによる学習指導は,生徒に納得を伴った理解を促し,学習内容の定着度を高められることが示唆された。以上に得られた知見から,「生徒の主体的な学習目標の設定,実用的な既有スキーマによる構成要素別学習指導,対比学習による規則性の発見,デジタル教材の活用を連携させた構成主義的な学習指導方法が学力形成に有効である。」ことを本研究の結論とした。
卵巣癌播種性転移の分子機序の解析に基づく新しい分子標的治療の開発

卵巣癌は女性性器に発生する悪性腫瘍のうちで最も予後不良の疾患であり、患者の予後向上のためにはまず卵巣癌細胞の播種性転移に関与する分子を標的とする新しい治療法の開発が必要である。本研究の目的は、卵巣癌の播種性転移の分子機序におけるE-cadherinの発現低下、および低分子量GTP結合蛋白Rhoの役割を解明した上で、これらの分子をターゲットとした新しい分子標的治療法の開発を行うことにある。卵巣癌細胞が腹腔内へ播種性に転移する過程で癌細胞は低酸素環境に対する適応能力を獲得し、低酸素環境そのものが癌の進展に関与する可能性がある。そこで、低酸素という環境因子に着目して検討したところ、低酸素は転写抑制因子であるSnailの発現を介して接着因子E-Cadherin発現を低下させ、その結果として癌細胞の原発巣からの遊離を促進していることが明らかとなった。また、細胞の運動・遊走能に関与する低分子量GTP結合蛋白質Rho(A,B,C)のmRNAおよび蛋白発現を卵巣癌で解析したところ、早期癌よりも進行癌で発現が高く、さらに原発巣よりも播種性転移巣で発現が有意に亢進していた。さらに、卵巣癌培養細胞においてRho発現を亢進させるとin vitro浸潤能およびin vivo播種性転移能が増強し、逆に抑制すると浸潤能も低下するという事実を初めて見出した。以上より、Rhoは卵巣癌転移治療の分子標的候補としてきわめて有力である。ヌードマウスモデルを用いて、Rho活性化を抑制するstatinを経口投与したところ、播種性転移を若干抑制するというpreliminaryはデータも得られ、このRhoを分子標的とする新しい卵巣癌治療をさらに確立していく必要がある。そこで、低酸素という環境因子に着目して検討したところ、低酸素は転写抑制因子であるSnailの発現を介して接着因子E-cadherin発現を低下させ、その結果として癌細胞の原発巣からの遊離を促進していることが明らかとなった。また、細胞の運動・遊走能に関与する低分子量GTP結合蛋白質Rho(A, B, C)のmRNAおよび蛋白発現を卵巣癌で解析したところ、早期癌よりも進行癌で発現が高く、さらに原発巣よりも播種性転移巣で発現が有意に亢進していた。さらに、卵巣癌培養細胞においてRho発現を亢進させるとin vitro浸潤能が増強し、逆に抑制すると浸潤能も低下するという事実を初めて見出した。以上よりE-cadherinやRhoは卵巣癌治療の分子標的候補としてきわめて有力である。

卵巣癌細胞が腹腔内へ播種性に転移する過程で癌細胞は低酸素環境に対する適応能力を獲得し、低酸素環境そのものが癌の進展に関与する可能性がある。そこで、低酸素という環境因子に着目して検討したところ、低酸素は転写抑制因子であるSnailの発現を介して接着因子E-cadherin発現を低下させ、その結果として癌細胞の原発巣からの遊離を促進していることが明らかとなった。また、細胞の運動・遊走能に関与する低分子量GTP結合蛋白質Rho(A,B,C)のmRNAおよび蛋白発現を卵巣癌で解析したところ、早期癌よりも進行癌で発現が高く、さらに原発巣よりも播種性転移巣で発現が有意に亢進していた。さらに、卵巣癌培養細胞においてRho発現を亢進させるとin vitro浸潤能およびin vivo播種性転移能が増強し、逆に抑制すると浸潤能も低下するという事実を初めて見出した。以上より、Rhoは卵巣癌転移治療の分子標的候補としてきわめて有力である。ヌードマウスモデルを用いて、Rho活性化を抑制するstatinを経口投与したところ、播種性転移を若干抑制するというpreliminaryばデータも得られ、このRhoを分子標的とする新しい卵巣癌治療をさらに確立していく必要がある。
超格子バンドエンジニアリングによるトポロジカル絶縁体の実現

イリジウム酸化物に代表される5d電子系のスピン-軌道相互作用は約0.5eVと大きく、かつ電子相関とも競合するという特徴を持つ。そのため相関の効いたトポロジカル絶縁体の候補と考えられており、中でも、ペロブスカイト酸化物SrIrO3を(111)面上に2層ずつ積層することで形成されるハニカム格子が理論的に有望と予測されている。この予測は人工超格子によるバンド構造制御、すなわち超格子バンドエンジニアリングにより初めて実現が可能であり、本研究ではパルスレーザー堆積法によりこれに取り組んだ。前年度に確立した(111)面上でのペロブスカイト構造の安定化技術を活用し、人工超格子[(Ca0.5Sr0.5IrO3)2m、(SrTiO3)2]/SrTiO3(111)(m=1,2,3,∞)を作成した。m=1は理論で予言される2層ずつの超格子に対応し、mを大きくすることは次元性の増大に対応する。設計通りの超格子が原子レベルで積層されていることをX線回折の超格子ピークおよび高角散乱環状暗視野走査透過顕微鏡法によって確認した。輸送特性の測定により、mの減少に伴い半金属から絶縁体へと変化することが明らかとなった。特にm=3ではおよそ100 Kで高温の金属相から低温の絶縁体相への転移が観測された。この転移温度以下では明瞭な磁場ヒステリシスを伴う異常ホール効果が観測されたことから、低温相は磁性絶縁体である。その起源は反強磁性に付随した寄生強磁性と考えられ、m=3においては電子相関が重要であることを示唆している。m=1, 2においては高い抵抗率により異常ホール効果が測定できなかったため、非磁性絶縁体である可能性とm=3と同様の磁性絶縁体である可能性の両方が考えられる。これらはトポロジカル絶縁体あるいはその近傍の強相関絶縁体と考えられ、イリジウム酸化物がまさに両者の競合する舞台であることを示している。26年度が最終年度であるため、記入しない。イリジウム酸化物に代表される5d電子系のスピン-軌道相互作用は約0.5 eVと大きく、かつ電子相関とも競合するという特徴を持つ。(111)配向SrIrO3薄膜を合成する際の問題は、非常に幅広い温度・酸素分圧領域において6H相が形成されることである。6H相はIrO6八面体からなる構造でありペロブスカイト相とも多くの共通点を持つが、(111)方向の積層順序が異なる。バルクではペロブスカイト相が高圧安定相、6H相に由来する単斜相が常圧安定相であることから、(111)配向と整合性の高く熱力学的に安定な6H相が(111)面上薄膜において形成されることは避けがたい。SrTiO3(111)基板上でも超格子[(SrIrO3)2、(SrTiO3)2]を作成することによりペロブスカイト相が安定化するが、6H相の混入によりIrとTiを完全に秩序化させることは困難である。本年度は、6H相ではトレランスファクターが1より大きいことに着目し、固溶体(Sr,Ca)IrO3を作製しAサイトイオン半径を減少させることによりペロブスカイト相が安定化される可能性を研究した。固溶体Sr0.5Ca0.5IrO3をSrTiO3(111)上に作製し、実際にペロブスカイト相を観測することに成功した。さらにSr0.5Ca0.5IrO3とSrTiO3を異なる基板温度・酸素分圧で製膜することにより[(Sr0.5Ca0.5IrO3)2、(SrTiO3)2]超格子を作製し、[(SrIrO3)2、(SrTiO3)2]よりもはるかに強い超格子ピークを観測した。薄膜を用いたイリジウム酸化物の配向・結晶構造制御により、理論で予測される構造の実現に向けて大きく前進した。

設計通りの超格子が原子レベルで積層されていることをX線回折の超格子ピークおよび高角散乱環状暗視野走査透過顕微鏡法によって確認した。輸送特性の測定により、mの減少に伴い半金属から絶縁体へと変化することが明らかとなった。特にm=3ではおよそ100 Kで高温の金属相から低温の絶縁体相への転移が観測された。この転移温度以下では明瞭な磁場ヒステリシスを伴う異常ホール効果が観測されたことから、低温相は磁性絶縁体である。その起源は反強磁性に付随した寄生強磁性と考えられ、m=3においては電子相関が重要であることを示唆している。m=1, 2においては高い抵抗率により異常ホール効果が測定できなかったため、非磁性絶縁体である可能性とm=3と同様の磁性絶縁体である可能性の両方が考えられる。これらはトポロジカル絶縁体あるいはその近傍の強相関絶縁体と考えられ、イリジウム酸化物がまさに両者の競合する舞台であることを示している。26年度が最終年度であるため、記入しない。所期の目的であるトポロジカル絶縁体には到達していないが、SrをCaで部分固溶させることにより理論で予測されている構造の実現に大きく前進した。超格子におけるIrとTiのより完全な秩序化を目指し、透過電子顕微鏡像を確認しつつ製膜条件の最適化を推進する。並行して、得られた超格子薄膜の基本物性の測定、さらには各種分光測定との組み合わせにより、イリジウム酸化物の超格子薄膜においてトポロジカル絶縁体を探索する。
外来牧草の侵略性を抑制する種多様性と在来植物の遺伝子型の影響

外来牧草を含む外来植物の増加には、放牧家畜による蹄傷などによる裸地形成や糞中種子が大きく関わっていた。外来植物の侵入などによる草地の荒廃に対する高い種多様性草地が持つ安定性・頑強性には、匍匐性の遺伝子型の在来植物が外来牧草よりも先に裸地侵入することが大きく関わることが一連の研究で明らかとなった。高い種多様性が保たれた夏季の放牧による草地荒廃は生じにくかったが、冬季における放牧によって裸地率の増加が進行することが明らかとなった。蹄傷によって生じた裸地への侵入・定着能力の高い在来植物の遺伝子型が発見され、これら匍匐性の高い新規な遺伝子型の植物は外来牧草の雑草化抑制に機能していると考えられた。本研究は「外来牧草の侵略性を抑制する種多様性と在来植物の遺伝子型の影響」を、野外調査と野外実験によって解明することにより、高い種多様性草地が持つ安定性・頑強性を評価する試みである。1.都井岬における外来牧草の雑草化の進行状況の把握:宮崎県串間市都井岬の岬馬放牧地(国指定天然記念物)では外来牧草の雑草化が進行中であるので、毎月の調査を継続したところ、小松ヶ丘では雑草化が進行していたが2014年現在でも扇山では進行していなかった。2.外来牧草の雑草化の要因解析:裸地に速やかに定着可能な在来植物種は外来牧草の侵入・優占に対する抵抗性の重要な要素であると考えられた。また、放牧馬の蹄傷によって生じた裸地への侵入・定着能力の高い在来植物の遺伝子型が発見され、これら匍匐性の高い新規な遺伝子型の植物は外来牧草の雑草化抑制に機能していると考えられた。都井岬で発見された匍匐性の高いコマツナギのITS領域のDNA塩基配列を外来系統を含む直立性の高いコマツナギ系統と比較したところ、数塩基程度の相違であり、遺伝的相違は少なかった。3.大規模放牧実験:放牧家畜による蹄傷によって生じた裸地への植物の侵入・定着能力を評価するため、中国青海省においてヤクとヒツジの2家畜を用い、それぞれの放牧区の反復が3となる大規模放牧実験を開始した。放牧実験初年の2014年は、裸地形成と種多様性に及ぼす家畜の違いについて検討し、外来植物の侵入などによる草地の荒廃に対する高い種多様性草地が持つ安定性・頑強性の評価を開始した。1.都井岬における外来牧草の雑草化の進行状況の把握:宮崎県串間市都井岬の岬馬放牧地(国指定天然記念物)では外来牧草の雑草化が進行中であるので、毎月の調査を継続したところ、小松ヶ丘では2005年以降には雑草化が進行していたが、扇山では2015年現在でも進行していなかった。また、昨年度に発見された放牧馬の蹄傷によって生じた裸地への侵入・定着能力の高い在来植物の遺伝子型など匍匐性の高い遺伝子型の植物は、外来牧草の雑草化抑制に大きく貢献していることが、ポット栽培による競争実験の統計解析結果から明らかとなった。3.大規模放牧実験:放牧家畜による蹄傷によって生じた裸地への植物の侵入・定着能力を評価するため、中国青海省においてヤクとヒツジの2家畜を用い、それぞれの放牧区の反復が3となる大規模放牧実験を2014年から開始した。放牧実験2年目の2015年は、裸地形成と種多様性に及ぼす家畜の違いについて検討し、外来植物の侵入などによる草地の荒廃に対する高い種多様性草地が持つ安定性・頑強性の評価を行った。2家畜に割り付けられた3牧区毎に約40地点の定点調査枠について季節・年変動を検討した結果、裸地形成や種多様性低下に及ぼす家畜種の違いは認められなかったが、有意な季節変動が認められた。まず、1、都井岬における外来牧草の雑草化の進行状況の把握:宮崎県串間市都井岬の岬馬放牧地(国指定天然記念物)では外来牧草の雑草化が進行中であるので、毎月の調査を継続したところ、小松ヶ丘では雑草化が進行していたが現在でも扇山では進行していないことがさらに明らかとなった。次に、2.外来牧草の雑草化の要因解析:放牧馬の蹄傷によって生じた裸地への侵入・定着能力の高い在来植物の遺伝子型が発見され、これら匍匐性の高い新規な遺伝子型の植物は外来牧草の雑草化抑制に機能していると考えられることを、ポット栽培による競争実験の統計解析結果を示して植生学会で公表した。最後に3.放牧家畜による蹄傷によって生じた裸地への植物の侵入・定着能力を評価するため、中国青海省においてヤクとヒツジの2家畜を用い、それぞれの放牧区の反復が3となる大規模放牧実験を開始した。植物の侵入などによる草地の荒廃に対する高い種多様性草地が持つ安定性・頑強性の評価を行った。2家畜に割り付けられた

3牧区毎に約40地点の定点調査枠について季節・年変動を検討した結果、裸地形成や種多様性低下に及ぼす家畜種の違いは認められなかったが、有意な季節変動が認められたことを、日本草地学会で公表した。以上より、研究はおおむね順調に進展している。都井岬における外来牧草の雑草化の進行状況の把握:宮崎県串間市都井岬の岬馬放牧地(国指定天然記念物)では外来牧草の雑草化が進行中であり、小松ヶ丘では雑草化が進行していたが扇山では進行していない状況は維持されていた。外来牧草を含む外来植物の増加には、蹄傷などによる裸地形成や糞中種子が大きく関わっていた。外来牧草の雑草化の要因解析:裸地に速やかに定着可能な在来植物種は外来牧草の侵入・優占に対する抵抗性の重要な要素であると考えられた。放牧馬の蹄傷によって生じた裸地への侵入・定着能力の高い在来植物の遺伝子型が発見され、これら匍匐性の高い新規な遺伝子型の植物は外来牧草の雑草化抑制に機能していると考えられた。都井岬で発見された匍匐性の高いコマツナギのITS領域をDNA塩基配列の外来系統を含む直立性の高いコマツナギ系統と比較したところ、数塩基程度の相違であり、遺伝的相違は少なかった。大規模放牧実験:放牧家畜による蹄傷によって生じた裸地への植物の侵入・定着能力を評価するため、中国青海省においてヤクとヒツジの2家畜を用い、それぞれの放牧区の反復が3となる大規模放牧実験を開始した。裸地形成と種多様性に及ぼす家畜の違いについて検討した結果、匍匐性の在来種を含んだ高い種多様性が保たれた夏季の放牧による草地荒廃は生じていなかったが、これらが生育していない冬季における放牧によって裸地率の増加などによる草地荒廃が進行することが明らかとなった。外来植物の侵入などによる草地の荒廃に対する高い種多様性草地が持つ安定性・頑強性には、匍匐性の遺伝子型の在来植物は外来牧草が大きく関わっていることが一連の研究で明らかとなった。外来牧草を含む外来植物の増加には、放牧家畜による蹄傷などによる裸地形成や糞中種子が大きく関わっていた。外来植物の侵入などによる草地の荒廃に対する高い種多様性草地が持つ安定性・頑強性には、匍匐性の遺伝子型の在来植物が外来牧草よりも先に裸地侵入することが大きく関わることが一連の研究で明らかとなった。高い種多様性が保たれた夏季の放牧による草地荒廃は生じにくかったが、冬季における放牧によって裸地率の増加が進行することが明らかとなった。蹄傷によって生じた裸地への侵入・定着能力の高い在来植物の遺伝子型が発見され、これら匍匐性の高い新規な遺伝子型の植物は外来牧草の雑草化抑制に機能していると考えられた。まず、1、都井岬における外来牧草の雑草化の進行状況の把握:宮崎県串間市都井岬の岬馬放牧地(国指定天然記念物)では外来牧草の雑草化が進行中であるので、毎月の調査を継続したところ、小松ヶ丘では雑草化が進行していたが現在でも扇山では進行していないことがさらに明らかとなった。次に、2.外来牧草の雑草化の要因解析:放牧馬の蹄傷によって生じた裸地への侵入・定着能力の高い在来植物の遺伝子型が発見され、これら匍匐性の高い新規な遺伝子型の植物は外来牧草の雑草化抑制に機能していると考えられた。都井岬で発見された匍匐性の高いコマツナギのITS領域のDNA塩基配列について外来系統を含む直立性の高いコマツナギ系統と比較したところ、数塩基程度の相違であり、遺伝的相違は少ないことを日本草地学会で公表した。最後に3.放牧家畜による蹄傷によって生じた裸地への植物の侵入・定着能力を評価するため、中国青海省においてヤクとヒツジの2家畜を用い、それぞれの放牧区の反復が3となる大規模放牧実験を開始した。
慢性圧迫性脊髄病変における脱髄病変の病理学的検討

目的:臨床的に慢性圧迫性病変は除圧で長索路神経症状の改善が期待できる。このことは白質病変が可逆的変化である時期が存在することを意味しているが、今日まで明確な検討はなされていない。この白質病変の主座を解明することを目的とし、以下の実験モデルを作成し検討した。対象・方法:近交系Fisher-344ラットを用い、DMBA(7,12-dimetylbenz(a)anthracen)経口投与にて作成した乳癌F株を同種ラットの胸椎椎弓骨膜下に移植。脊髄麻痺を完成させた後ネンブタール麻酔下に灌流固定、脊髄白質(後索)を中心に病理学的検索を行った。結果:当初、圧迫時間の長期化を目的に麻痺完成後も可及的に延命し、灌流固定を行ったが、病理学的観察を行うべき脊髄は圧迫のため潅流液が浸透せず失敗に終わった。そこで、麻痺完成後早期(一週以内)に麻酔下に灌流固定し、良好な資料作成が得られた。脊髄麻痺完成には6-10週を要した。(光顕での観察結果)腫瘍は脊髄を硬膜外から圧迫し、硬膜内への腫瘍細胞浸潤はなかった。脊髄は圧迫され変形しているが、HE染織、髄鞘染織ともに著明な変化はなく、貪食細胞浸潤も観察されなかった。(電顕での観察結果)一例の圧迫部位のごく一部で軽度の軸索腫脹を認めたが、全体的には軸索の変化はなかった。また、圧迫部位頭側の頸髄後索にはWaller変性は観察されなかった。病変の主座は圧迫部位での髄鞘の崩壊であった。髄鞘内には著明な浮腫液の貯留があり、ミエリン薄片は層状構造の破壊が著明で、時に大径線維のミエリン消失が観察されたが、この崩壊には貪食細胞浸潤の関与は観察されなかった。Ranvier's nodeでの髄鞘崩壊は軽微である。また、乏突起膠細胞の核は保たれているが細胞内に浮腫液の貯留が観察された。大膠細胞の突起増生は観察されなかった。結論:本モデルは慢性圧迫性病変における麻酔完成後の初期脊髄病変の観察に適している。病変の主座は乏突起膠細胞の浮腫と髄鞘崩壊(partial demyelination)であることが証明された。初年度は乳癌Fの悪性度が高く発育速度の速い株を同種8週齢ラットの胸椎に移植し、病理所見を検討する予定であった。しかし、この株を用いると硬膜外脊髄圧迫モデルの作成までは可能であるが、最終目的とする脱随病変を作製することは不可能であることが明らかとなった。これはあまりに腫瘍の発育速度が速く、髄鞘のみならず、軸索、血管を含む全脊髄組織に障害が及ぶためである。このため、その後の病理学的検索は中止した。そして、第2年度に入ってから施行予定であった発育速度の遅い腫瘍株の移植を前倒しで本年度、2ク-ル施行した。

第1ク-ル目ではラット10頭を用いた。2頭はsham operationとし、腫瘍を移植したのは8頭であった。第6週後より毎週1頭を屠殺、灌流固定した。その結果、第8週より硬膜管の圧迫が見られ、第13週では全脊髄組織の障害されることが明らかとなった。しかしながら、脊髄が中等度以上圧迫されている病変では病変部位の固定が不十分で死後変化が強く、病理所見の評価は困難であった。第1ク-ル目の結果を基に第2ク-ル目はラット10頭に同じ腫瘍株を移植し、第9週より第13週まで毎週2頭を屠殺、灌流固定した。第1ク-ル目のときは灌流固定後、一昼夜浸析固定した後に、脊髄を取り出していたが、第2ク-ル目では灌流固定時の固定液量を2倍とし、灌流固定直後に脊髄を取り出し、さらに、大割を入れた後に浸析固定した。現在電顕所見を検討中であるが、少なくとも初期に屠殺、灌流固定した例では死後変化は極めて少なく、固定に関する問題点は解決された。本実験は、脊髄圧迫モデルの作成とその病理学的検索、特に白質の脱髄変化の観察を目標にしている。まず、実験は脊髄圧迫を来たす悪性新生物の作成から行った。近交系Fisher-344ラットにDMBA (7, 12-dimetybenz (a) anthracene)を経口2回投与により乳癌F株を作成し、継代培養した。6年度の結果から、発育速度のきわめて速い株を用いた場合、後肢対麻痺完成後では脊髄損傷が高度で灌流固定を行っても、固定性が悪く組織標本観察に適していないことが確認された。7年度は6年度と同様に、発育速度のきわめて速い株を用い、ネンブタール麻酔下に胸椎椎弓を露出3mgの乳癌F株に移植した。胸椎移植後8-10週で対麻痺完成後2日及び後肢単麻痺の状態でネンブタール麻酔下にパラホルムアルデヒデ・ダルタールアルデヒド・カコジル酸ナトリウム潅流液を用いて潅流固定を行った。脊髄病変と神経症状の対比をしている。肉眼的には移植腫瘍のほとんどの部分は脊椎外から背部皮下に腫瘤を形成するが、腫瘍の深部では椎弓に浸潤破壊し、1-2椎体の範囲で後方硬膜外から脊髄を圧迫していた。脊髄は椎麻痺になったものでは両側性に、単麻痺のものでは麻痺側に片側性の圧迫変形を認めた。脊髄病変の病理学的観察は、光顕での髄鞘染織・病変がartifactではないことを確認するためのvimentin染織を行い、病理学的検索は主に病変の長軸方向の広がりを観察するしている。光顕レベルでは圧迫部位での髄鞘の染色性の低下が確認され、現在電顕的検索を行っている。現在までのところ慢性圧迫性脊髄障害の白質病変は脱髄病変であることは確実であると考えられるが、この病変がいわゆる節性脱髄であるか、以上広範な脱髄病変であるのかの区別は明確にできていない。1.目的:臨床的に慢性圧迫性病変は除圧で長索路神経症状の改善が期待できる。このことは白質病変が可逆的変化である時期が存在することを意味しているが、今日まで明確な検討はなされていない。この白質病変の主座を解明することを目的とし、以下の実験モデルをを作成し検討した。2.対象・方法:近交系Fisher-344ラットを用い、DMBA(7,12-dimetylbenz(a)anthracen)経口投与にて作成した乳癌F株を同種ラットの胸椎椎弓骨膜下に移植。脊髄麻痺を完成させた後ネンブタール麻酔下に灌流固定、脊髄白質(後索)を中心に病理学的検索を行った。3.結果:当初、圧迫時間の長期化を目的に麻痺完成後も可及的に延命し、灌流固定を行ったが、病理学的観察を行うべき脊髄は圧迫のため灌流液が浸透せず失敗に終わった(平成6年)。そこで、麻痺完成後早期(一週以内)に麻酔下に灌流固定し、良好な資料作成が得られた。脊髄麻痺完成には6-10週を要した。(光顕での観察結果)
国土保全・地域活性化・災害連携における農都共生型居住の可能性と現代的意義

本研究では、国土保全・地域活性化・災害連携という側面から、農村と都市の共生の重要性について考察した。また農村と都市、家族とコミュニティの関係を維持する柔軟な居住スタイルの存在と新たな類型の現代的な意義について考察した。初年度の研究は、以下の4つの研究課題を設けて進め、主に2地域居住の概念とその可能性の検討、事例調査の実施と研究資料の収集を行った。1.二地域居住概念の検討事例調査・文献調査を通じて、農村と都市の2つの居住拠点をもつ農都共生型居住の概念・役割を歴史的な視点、現代的な視点から整理し、農村計画学会の国土形成計画に対する意見書において「2地域居住」の概念と可能性について研究成果の一部を発表した。2.能登半島地震被災集落の居住動向と集落復興に関する現地調査2007年3月25におこった能登半島地震の被災集落の居住構造と復興過程について、国土保全(特に環境管理、景観形成)、農村地域社会の維持・活性化、災害・地域連携の視点から現地調査を実施した。3.兵庫県丹波地域における2地域居住の実態に関する現地調査兵庫県丹波地域の農村部における2地域居住者の実態把握を全農村自治会長を対象に行い、数量的にその実態を把握するとともに、2地域居住者の生活実態・行動圏域についてヒアリング調査を行った。4.次年度研究にむけた調査対象地域の統計資料、地図資料の収集農業センサス、空中写真を収集した。丹波、淡路、近江八幡、能登、四国等2年目の研究は、以下の3つの研究課題を設けて、研究仮説の検証作業を進めた。1.二地域居住のモデル事例の収集能登半島地震、中越地震、岩手県・宮城県内陸地震被災地における2地域居住の事例収集を行い、農村と都市の2つの居住拠点をもつ農都共生型居住のモデルを整理した。2.能登半島地震被災集落の居住動向と集落復興に関する現地調査前年に引き続き、2007年3月25におこった能登半島地震の被災集落の居住構造と復興過程について、国土保全(特に環境管理、景観形成)、農村地域社会の維持・活性化、災害・地域連携の視点から現地調査を行い、その結果をまとめて、日本建築学会住宅系研究報告会論文集に発表した。3。兵庫県洲本市五色町における福祉居住・介護移住の実態調査兵庫県淡路島に位置する旧五色町における二地域居住、農村移住に関する現地調査、アンケート調査を行い、農村移住者の地域コミュニティとの関連と地域定着の実態を明らかにした。本研究では、国土保全(特に環境管理、景観形成)、農村地域社会の維持・活性化、災害・地域連携に果しうる農都共生型居住の現代的意義と可能性を主に能登半島地震被災地域や農山漁村の条件不利益地域の居住実態のフィールド調査から明らかにした。今年度は、最終年度にあたるので、これまでの収集資料・研究成果をもとに、以下の3つの研究課題を設定し、まとめた。1)農村地域に出現した多様な居住概念及び生活実態を整理し、時代別の特質、分類2)農都共生型居住者の地域定着のプロセス、地域社会運営や環境管理との係わり3)事例調査で得られた知見を整理し、地域計画的な視点(地域定住、環境保全、地域社会活性化の視点)、災害・地域連携的な視点から農村と都市の2つの地域に拠点を持つ居住様式(農都共生型居住)の概念と機能を明晰化し、その現代的意義と可能性
小麦加工食品が関与する運動誘発アナフィラキシーにおける原因蛋白質の解明

小麦依存性運動誘発アナフィラキシーに関する主要アレルゲンを明らかにするために、溶解性で小麦タンパク質を塩溶性タンパク質,EtOH可溶性タンパク質およびアルカリ可溶性タンパク質に分画した。各分画タンパク質に対する特異抗血清をラットを用いて作成した。各未加熱タンパク質のペプシンによるin vitroの消化性を比較したところ,塩溶性タンパク質の消化性が最も進んだ。次いで各抽出タンパク質をICRマウスの胃内に投与,30分間の強制運動を負荷後,各消化器官内に残存するタンパク質を比較検討した。抗原性を保持したタンパク質は,全ての群の小腸内可溶性画分から検出された。さらに3群マウスの門脈血中からもそれぞれの抗原性を保持したタンパク質が検出された。各画分タンパク質で感作B10.Aマウスを作成し、これらマウスに対応する各アレルゲンを経口投与・30分間の強制運動を負荷した後の小腸粘膜上皮組織および肝臓へのアレルゲンの進入を調べた。グリアジン及びグルテニン感作マウスにおいて,小腸の損傷と肝臓の染色が顕著に高かった。主要な食物アレルゲンは塩溶性タンパク質であるが、不溶性の小麦グリアジンがアレルゲンとなる要因の一つは、胆汁による乳化作用でグリアジンの消化性が高まったためと考察された。次いで、3画分タンパク質をそれぞれ非感作マウスに経口投与し、消化・吸収性を実験したところ、グリアジンの経口投与によって小腸粘膜上皮組織の著しい損傷が観察された。組織切片のH-E染色によって絨毛の顕著な脱落が認められた。この結果は、セリアック病の原因タンパク質として報告されているグリアジン由来の特定ペプチドが小腸粘膜上皮組織に対する毒性作用を有することと相通じる現象である可能性が推察された。運動を負荷するとこの損傷はより重傷となることが確認された。食物依存性運動誘発アナフィラキシーに関する研究は症例報告が主で,原因食品の第1位に小麦粉加工食品が挙げられている.小麦蛋白質に関する2,3のin vitroの研究では,γあるいはωグリアジンがIgEと結合する主要アレルゲンであると報告されている.しかし,これらの研究は全て小麦未変性蛋白質を用いたもので,調理・加工した小麦加工食品を用いた研究結果は報告されていない。本年度は、小麦加工食品の運動誘発アナフィラキシーの要因を検討するための基礎データを得ることを目的として以下の実験を行った。溶解性で小麦タンパク質を塩溶性タンパク質,EtOH可溶性タンパク質およびアルカリ可溶性タンパク質に分画した。各分画タンパク質をWister系ラットに免疫して各タンパク質に対する特異抗血清を得た。まず始めに各未加熱タンパク質のペプシンによるin vitroの消化性を比較したところ,塩溶性タンパク質の消化性が最も進んだ。次いで各抽出タンパク質をICRマウスの胃内に投与,30分間の強制運動を負荷後,胃および小腸を取り出して,各消化器官内に残存するタンパク質をラット特異抗血清によるimmunoblottingで比較検討した。各画分タンパク質をB10.Aマウスに腹腔免疫し,特異IgEが上昇した感作マウスを作成した。これらマウスに対応する各アレルゲンを経口投与して30分間の強制運動を負荷した後の小腸粘膜上皮組織および肝臓へのアレルゲンの進入を調べた。

肝臓は凍結切片を作成し,蛍光免疫染色して比較したところ,グリアジン及びグルテニン感作マウスにおいて,小腸の損傷と肝臓の染色が顕著に高かった。昨年度は、溶解性で小麦タンパク質を塩溶性タンパク質、EOH可溶性タンパク質およびアルカリ可溶性タンパク質に分画し、各タンパク質特異抗体を調製した。B10.Aマウスを各分画タンパク質で感作して、各タンパク質を経口投与・運動負荷後のタンパク質の肝臓への進入程度を各タンパク質特異抗血清を用いて測定し、グリアジン次いでグルテニンが高いことを認めてきた。一般に、アレルゲンとなりやすいタンパク質は塩溶性タンパク質であることが多い。グリアジンのように不溶性タンパク質が何故アレルゲンと成りうるのかを明らかにするために、今年度は、まずin vitroおよびin vivoでの消化性を比較した。グリアジンのペプシン次いでパンクレアチン消化性と、in vivoの消化性を比較すると、in vitroの消化性は低かった。そこで、ペプシン消化後胆汁を加えて次いで、パンクレアチン消化を行うと、グリアジンの消化可溶性画分は顕著に増加した。この理由は、生体内では胆汁酸の乳化作用で消化酵素とグリアジンとの親和性が高まることでグリアジンが消化性されやすくなる要因の一つであると考察された。次いで、3画分タンパク質をそれぞれ非感作マウスに経口投与し、消化・吸収性を実験したところ、グリアジンの経口投与によって小腸粘膜上皮組織の著しい損傷が実態顕微鏡で観察された。その部位は小腸上部から始まり、損傷割合は、全体の30%以上に達した。更に、組織切片のH-E染色によって絨毛の顕著な脱落を認めた。この結果は、セリアック病の原因タンパク質として報告されてきているグリアジン由来の特定ペプチドが小腸粘膜上皮組織に対する毒性作用を有することと相通じる現象である可能性が推察された。運動を負荷するとこの損傷はより重傷となることが確認された。
カーボンおよび多軌道系の超伝導

炭素物質は超伝導になりにくいと考えられていたが、結晶端に存在する状態が超伝導になることを見出した。不純物を加えた、強く乱れた系の超伝導は、特殊な機構によることを見出した。磁気的に不活性な層状構造の絶縁体に電子ドープして生じる超伝導に興味深い異常な振る舞いを見出した。分子性物質にエックス線を照射することで欠陥を生成し、キャリア数を調節することができることを見出した。齋藤は、カーボンナノチューブの電子格子相互作用行列を計算するプログラムを開発した。ナノチューブの電子状態計算とあわせ、これを今後超伝導の機構について調べるための足がかりとする。この電子格子相互作用はフェルミエネルギーのあるブリルアン領域のK点と呼ばれる対象点の周りで非常に異方的であることを見出した。この結果、超伝導のギャップが必ずしもS的でない可能性が出てきた。電子格子相互作用計算が正しいことを検証するため、実験結果のある光学スペクトルにおける、フォノンの緩和に関する結果を得実験と良い一致を示した。福山は、過去10年ほどの間に展開してきた、分子性結晶が示す多様な物性についての系統的な研究の成果を総説としてまとめた。同時に、この方向の研究を更に発展させ、局在スピンと伝導電子が相互作用するフタロシアニンにおける「近藤効果と電荷秩序」の相間過程を明らかにし、金属強磁性の可能性を指摘した。更に、DNAにおけるキャリアードーピングの可能性についても明らかにした。岩佐は、層状窒化物超伝導体Li_x(THF)_yHfNClおよびZrNCl_<0.7>におけるT_c、格子定数、フォノン周波数の圧力効果の測定から、McMillanの理論を仮定して解析すると電子格子結合定数λが極めて大きくなければならないことを見出した。また、Li_xZrNClの比熱測定に初めて成功し、この物質は高いTcのわりに電子比熱係数γが極めて小さいという特徴を有していることを明らかにした。佐々木は,SPring-8放射光を使用した局所領域における赤外反射スペクトルの2次元走査測定を行い,電子状態変化と強く結合した分子振動スペクトル構造を利用した有機伝導体表面の局所電子状態分布を実空間可視化する手法を開発した.この手法を用いて,バンド幅制御型モット転移系有機超伝導体である重水素分子置換κ-[(h8-ET)_<1-x>(d8-ET)_x]_2Cu[N(CN)_2]Brにおける金属-絶縁体電子相分離の実空間可視化に成功した.齋藤は、カーボンナノチューブの発光分光と共鳴ラマン分光の強度を計算するプログラムライブラリーを完成した。発光分光と共鳴ラマン分光の強度を螺旋度と直径の関数として求めた。実験と比較することにより、ナノチューブの存在比を知ることができるようになった。電子格子相互作用計算を利用して輸送における非弾性散乱過程の散乱長を定量的に評価した。福山は、分子性結晶の電子物性、特にπ-d相互作用、関する理論的研究の更なる展開をおこなった。具体的には、フタロシアニンにおける1/4filledπ-電子系の電荷秩序と局在スピンの相互作用に起因する強磁性の可能性を指摘した。岩佐は、層状超伝導体Li_<0.12>ZrNClの比熱測定を行い、本物質の電子比熱係数は同程度の超伝導臨界温度を有する物質群の中で最も小さいことを明らかにした。また、Li濃度xを変化させた一連の試料の作製に成功し、特に低ドープでは、x=0.05の試料まで連続的にドープできることを示した。さらにx=0.05付近で超伝導絶縁体転移が起こり、転移の直前では超伝導臨界温度が増大するという異常な振る舞いを見せることを明らかにした。佐々木は、強相関系分子性伝導体のモット1次転移近傍において,マクロな金属-絶縁体電子相分離状態を放射光による走査型局所赤外反射スペクトル測定によって実空間画像化した。この相分離はモット1次転移に起因する電子系の過冷却により出現し,1次転移線の湾曲のために温度に対してリエントラントな出現,消失過程を経ることが明らかにした。齋藤は、J.Jiang、佐藤健太郎と共同でナノチューブの励起子状態を計算するためのプログラムを開発した。励起子状態での電子格子相互作用の大きさから、ナノチューブの共鳴ラマンの相対強度を計算し、直径及び螺旋度依存性を明らかにした。また、佐々木健一、田仲由喜夫と共同でグラフェン、ナノチューブの特異な電子状態(エッジ状態)に関する超伝導転移温度を、電子格子相互作用行列を用いて計算した。福山は分子性結晶の物性研究を更に発展させた。特に単一種分子金属の電子状態についての考察を進めたが、この系は分子の中心に金属があり、金属蛋白質のプロトモデルと考えられ、これからの展開が期待される。また2次元gapless Fermionにおける磁場のバンド間効果を調べ、それが軌道磁化率・ホール効果に対して極めて異常な効果を与えることを明らかにした。

さらに共有結合にホールがドープされた状況下での超伝導についての研究を継続した。岩佐は、田口らと協力して、多軌道系、及び単軌道系における電子ドーピング効果と超伝導の研究を行った。窒化物超伝導体LixZrNClにおけるリチウム組成xの連続的制御法を開発し、x<0.1においてキャリヤ数減少に伴いアンダーソン局在に向かってTcが上昇する異常な現象を発見した。また、マンガンフタロシアニンにおけるリチウムドーピング法を確立し、その1次元的強磁性とドーピングによる消失を見出した。佐々木は、分子性超伝導体におけるモット転移近傍の電子相分離やモット絶縁体K-TCNQにおける電流誘起パターン形成などの実空間不均一電子状態を、放射光赤外分光による実空間電子状態分布測定により調べ、1次相転移との相関を明らかにした。また、分子性超伝導体における不純物効果をドハースファンアルフェン効果測定により調べた。その結果、d波超伝導体に期待される非磁性不純物による超伝導抑制効果が顕著に見られないことが明らかになった。斎藤は、グラフェンのエッジ状態の電子格子相互作用が大きいことを見出し、超伝導転移温度を数値計算した。また、金属ナノチューブのフォノンが電子格子相互作用によってソフト化する(コーン異常)が、このソフト化がナノチューブの螺旋度によることを説明し、この性質はラマン分光の実験によって確認した。佐々木は、モット絶縁体であるBEDT-TTF系有機導体にエックス線を照射した場合、照射による分子欠陥が生じたことに起因して結晶内の電荷移動が変調され、実効的にモット絶縁体にキャリアがドープされることを見出した.このエックズ線照射効果により、室温での電気抵抗は40%程度、低温では3桁以上も小さくなることを確認した.岩佐は、層状超伝導体(LixZrNXl、LixHfNCl)の窒素原子同位体効果、ラマン散乱スペクトルのキャリヤ数依存性の測定から、本系における電子格子相互作用が非常に弱いことを示した。また、光反射スペクトルの系統的測定から、Zr系よりHf系のほうが状態密度が大きいことを示し、これがHf系の相対的に高いTcの原因であるごとを示唆した。福山は分子性結晶αET_2I_3で実現しているmassless Dirac電子の弱磁場におけるホール係数を詳細に調べ、低温で観測されている「奇妙な符号変化」がわずかなキャリアードーピングによる可能性および軌道磁性の測定がこのことを確認する適切な方法であることを指摘。同様な(しかし強いスピン・軌道相互作用にため異なる)状況にあるビスマス結晶におけるホール係数についても詳細に調べ明確な予言を試みた。さらに、広い観点から「p-d系」の面白さ・重要さを指摘した。齋藤は、前年度計算した電子格子相互作用をそのほかのフォノンモードに適用し、金属ナノチューブのRBMと呼ばれるフォノンモードが半径と螺旋度に依存してソフト化(コーン異常)したりしないことを見出し、共同研究者のラマン分光の実験によって確認した。また、この電子格子相互作用が、グラフェンリボンと呼ばれる準1次元物質の端の原子において大きくなることを見出した。これは端の原子に局在するフォノンモードと関連性があることを見出した。
IL-33のケラチノサイト細胞内における機能解析

表皮角化細胞の核内に発現するIL-33をsiRNAによってノックダウン(KD)した時、細胞への影響を行った検討した。IL-33をKDすると細胞増殖が抑制され、DNAの合成能が抑制される事が解った。一方、ミトコンドリアの活性は変わらなかった。細胞周期の検討を行った結果、KD細胞ではG2/M期の細胞が増えおり、2核の細胞集団が増える事が明らかになった。この現象は、IL-33のKDにより、RhoAの活性化に必須な酵素であるEct2の発現が減少する。その為活性型のGTP-RhoAの量が減り、アクチン重合及びミオシンL鎖のリン酸化が減弱し、細胞収縮環の機能が低下するためであることが考えられた。ケラチノサイトにおけるIL-33の働きを調べるために、ケラチノサイト内で発現しているIL-33をsiRNAを用いてノックダウン(KD)を試みた。細胞を継代する際にsiRNAを導入することにより、効率よくIL-33をKDすることが出来た。そうすると、コントロールと比較して、細胞の形状に異常を生じ、細胞数が減少していた。MTTアッセイ並びにBrdUアッセイにより検討を行った結果、MTTアッセイでは有意な差がつくほどでは無かったが、BrdUアッセイでは有意にKDした細胞で低くなった。そこで、アポトーシスやネクローシス等の細胞死ではないと考え、FACSによる細胞周期の解析を行った。IL-33をノックダウンした細胞ではG2/M期の細胞が有意に増えていた。そこで、IL-33をKDしたケラチノサイトとコントロールのケラチノサイトのRNAを抽出し、DNAマイクロアレイによって、遺伝子発現変動を検出することを試みた。現在はマイクロアレイのデータを解析している途中である。その一方で、qRT-PCRによる解析も別途行った。細胞増殖に変化をきたし、かつ細胞形態の変化が見られることから、ケラチノサイトの分化が促進されているのでは無いかと考え、ケラチンを含めたケラチノサイトの分化マーカー遺伝子の発現を比較した。その結果、KDしたケラチノサイトでは、多くの分化マーカーの発現が上昇していた。また申請者が以前見つけた、IL-33のスプライシングバリアントの発現ベクターを構築した。発現ベクターはIL-33のC末端にV5及びFlagタグを付け、IL-33本体の抗体、並びにこれらTag抗体でも認識出来るように構築した。これらを293細胞にトランスフェクションした結果、核移行シグナルがあるExon 3とExon4をそれぞれ欠損したバリアントでは細胞質内に発現が見られ、それ以外のバリアントでは核内で発現が見られた。平成25年度の報告において、IL33をケラチノサイト内でノックダウンすると、細胞周期においてG2/M期の細胞集団が増えることを明らかにした。細胞数が増えない理由には、細胞の増殖が止まる場合と、アポトーシス等の細胞死が起こる場合と二通りが考えられる。そこで、アポトーシス検出の為AnnexinV染色を行った。その結果、コントロール細胞及びノックダウン細胞いずれにおいてもAnnexinV陽性細胞を検出することは出来ず、アポトーシスは誘導されないことが判った。また、G2/M期のいずれにおいて細胞周期が止まっているのか明らかにするためにM期のマーカーとG2期のマーカーの発現量を比較したが、ノックダウン細胞とコントロール細胞では大きな違いは見られなかった。蛍光染色した細胞を観察した結果、ノックダウン細胞では核が2つある細胞が多く見られた。このためG2/M期(4n)の細胞が増えていたことが判った。また、IL-33のプロモーター解析を行うためにIL-33に3つ報告されているexon1を含む上流2.5kbpの領域をPCRにて増幅して、ホタルルシフェラーゼの上流にクローニングした。これら3つのexon1を上流からexon1a, exon1b, exon1cとした。ケラチノサイトにトランスフェクションすると、exon1bを含むコンストラクトが最も活性が高く、IFNγで刺激をするとa, b, cいずれでも反応が見られるが、fold changeが一番大きかったのはexon1bであった。またexon1bのdeletion mutantを作製し、おおまかなプロモーター活性領域を絞り込むことが出来た。昨年度構築したIL-33のスプライスバリアントをケラチノサイトにトランスフェクションした。核移行シグナルを持っていない、293細胞では細胞質に局在していたバリアントを含める全てが核に局在していた。前年度までにケラチノサイトにおいてIL-33をノックダウン(KD)すると細胞分裂の異常が起こり、2核の細胞が増えることを明らかにした。本年度は、KD細胞を顕微鏡にてタイムラプス撮影を行い、細胞分裂の様子を観察した。撮影間隔、撮影時間等の条件を検討した後、コントロール細胞並びにIL-33KD細胞の撮影を行い、比較検討した。その結果、IL-33KD細胞では分裂しようとするが、最終的に細胞質の分裂がうまく行かず、娘細胞が分離しないことが明らかとなった。また、ケラチノサイトにおけるIL-33の誘導について更に検討を行った。STAT3を主に活性化するOncostatinM(OSM)にて刺激すると、IFNγ(STAT1)同様に濃度、時間依存的にIL-33を誘導した。そしてその発現はドミナントネガティブSTAT1では抑制されず、ドミナントネガティブSTAT3で抑制された。これらのことから、ケラチノサイトにおいては、IL-33の誘導にはSTAT1及びSTAT3いずれのシグナルも重要であることが解った。