hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
不定形管状物体の3次元モデリング技術の研究開発

下記の内容について研究を行った.・医療用内視鏡を用いて映像を取得する実験環境を構築した.内視鏡カメラによる広角映像の周辺部分を用いて環状画像を生成し,腸管のパノラマ画像の作成に利用する手法を開発した.・環状画像の生成には,広角レンズを利用する方法に加えて,凸面鏡を内視鏡カメラの前に設置し,全方位画像を取得する手法を用いた.・予備実験として医療用腸管模型を観測し,実際の腸内映像に近い映像を取得した.この映像を利用して,腸管映像におけるオプティカルフロー及びカメラ運動の計算における問題を分析した.・平面ディスプレイを用いた構造化光の投影によるレンズ歪みの補正手法を内視鏡カメラに適用し,補正後の画像を用いて焦点距離等のカメラパラメータを求めた.・凸面鏡を内視鏡カメラの前に設置する際に,カメラに対する鏡の位置を知る必要があるため,平行光を用いた鏡の位置姿勢推定手法を開発した.提案手法として,1つの平行光とターンテーブルを用いるものと,2つの平行光を用いる手法の2種類を開発した.・画像列から抽出したオプティカルフローを用いて,カメラ運動と特徴点の3次元位置を推定する手法を開発した.これにより,腸管の3次元形状が求められた.・内視鏡を用いて腸管模型を撮影し,鏡を取り付けない場合,取り付けた場合のそれぞれについてパノラマ画像を作成した.・多項式変形によって歪んだパノラマ画像をユーザの操作に応じて,適応的に変形のパラメータを調節し,提示するパノラマ画像を変更する手法を開発した.GPUを用いて画像の変形を行う手法を開発し,高速に画像変形,提示が可能となった.下記の内容について研究を行った.・予備実験として腸管を模した実験環境を試作し,現有する通常の大きさの全方位カメラを用いて実験を行った.・全方位カメラによって得られた画像を展開し円筒面に投影した画像を生成した.また,その際に必要となるカメラパラメータの推定を行った.・内視鏡のカメラは広角レンズを用いているため,画像に強い歪みが発生する.そのひずみを補正する手法を開発した.その手法では,まず液晶ディスプレイにグレイコードの縞を投影し,カメラで撮影する.2方向の縞を投影することによりディスプレイ座標とカメラ座標の密なマッピングが得られるため,簡単な補間によりレンズによる歪みを補正することが可能となる.・腸管内におけるカメラの運動は一定ではないため,オプティカルフローを用いてカメラ運動を推定する手法を開発した.・腸管を一般化円筒面と仮定し,生成した展開画像列を貼り合せることで腸管全体のパノラマ画像を生成する手法を開発した.・腸管内におけるカメラの位置は一定ではないため,オプティカルフローベクトルは画像全体にわたって一様ではない.すなわち展開画像は時系列に沿って歪んでいく.そこで,その歪みを多項式によって近似することにより,歪みを補正しつつパノラマ画像を生成することに成功した.・従来の内視鏡による腸内映像を利用し,腸内映像の特徴を分析した.パノラマ画像の生成について実際の内視鏡映像で予備実験を行い,その有効性を検証した.下記の内容について研究を行った.・医療用内視鏡を用いて映像を取得する実験環境を構築した.内視鏡カメラによる広角映像の周辺部分を用いて環状画像を生成し,腸管のパノラマ画像の作成に利用する手法を開発した.・環状画像の生成には,広角レンズを利用する方法に加えて,凸面鏡を内視鏡カメラの前に設置し,全方位画像を取得する手法を用いた.・予備実験として医療用腸管模型を観測し,実際の腸内映像に近い映像を取得した.この映像を利用して,腸管映像におけるオプティカルフロー及びカメラ運動の計算における問題を分析した.・平面ディスプレイを用いた構造化光の投影によるレンズ歪みの補正手法を内視鏡カメラに適用し,補正後の画像を用いて焦点距離等のカメラパラメータを求めた.・凸面鏡を内視鏡カメラの前に設置する際に,カメラに対する鏡の位置を知る必要があるため,平行光を用いた鏡の位置姿勢推定手法を開発した.提案手法として,1つの平行光とターンテーブルを用いるものと,2つの平行光を用いる手法の2種類を開発した.・画像列から抽出したオプティカルフローを用いて,カメラ運動と特徴点の3次元位置を推定する手法を開発した.これにより,腸管の3次元形状が求められた.・内視鏡を用いて腸管模型を撮影し,鏡を取り付けない場合,取り付けた場合のそれぞれについてパノラマ画像を作成した.・多項式変形によって歪んだパノラマ画像をユーザの操作に応じて,適応的に変形のパラメータを調節し,提示するパノラマ画像を変更する手法を開発した.GPUを用いて画像の変形を行う手法を開発し,高速に画像変形,提示が可能となった.
植物培養細胞における葉緑体分化の制御機構の生化学的, 分子生物学的解析

本研究の目的は植物細胞における葉緑体分化,さらには全能性制御因子の解明にある.本年度は細胞選抜により確立したタバコ光独立栄養(PA)細胞を用い,その葉緑体の発達過程を解析すると共に,葉緑体遺伝子が培養により変異しているかどうかを解析した.緑葉と培養細胞では新鮮物重当りのクロロフィル含量に約10倍の開きがある.しかし細胞当りの葉緑体数,葉緑体当りのクロロフィル含量ではその差は小さかった.従って, PA細胞では葉緑体の分裂,緑化は細胞分裂と同調しているが,細胞が肥大しているために新鮮物重当りの葉緑体含量が少なく測定されると考えられた.しかし,葉緑体を調製し,その光化学系活性を測定すると,クロロフィル当りでは明かな違いが認められ,生長にともなう変化の様式も,緑葉と培養細胞で異なっていた.従ってPA細胞といえども緑葉と異なる遺伝子発現制御を受けていると考えられた.チラコイド膜タンパク質をLDS電気泳動分析したところ限りでは,ペプチドパターンに大きな違いは認められなかったが,細胞粗抽出液を分析したところ,各々の細胞に特徴的なペプチドが検出され,現在同定すべく検討中である.一方PA細胞における光合成遺伝子の変異の有無について解析するためにまず葉緑体遺伝子の変異を解析した.少なくとも制限酵素の切断パターンでみる限り培養細胞と緑葉での差は認められなかった.またpsbA遺伝子について塩基配列を決定し調べたところ,一塩基の変化も認められなかった.一方核のrDNAについてサザンハイブリダイゼションをしたところ植物体に比べ,かなりの減少が観察され,核遺伝子の変化が推定された.その他の核遺伝子については次年度移行詳細に検討していく予定である.また,葉緑体遺伝子のマーカーとしてアトラジン抵抗性をつけることに成功したので,この細胞を用いて体細胞遺伝学的解析を進めている.本研究の目的は植物細胞における葉緑体分化,さらには全能性制御因子の解明にある.本年度は細胞選抜により確立したタバコ光独立栄養(PA)細胞を用い,その葉緑体の発達過程を解析すると共に,葉緑体遺伝子が培養により変異しているかどうかを解析した.緑葉と培養細胞では新鮮物重当りのクロロフィル含量に約10倍の開きがある.しかし細胞当りの葉緑体数,葉緑体当りのクロロフィル含量ではその差は小さかった.従って, PA細胞では葉緑体の分裂,緑化は細胞分裂と同調しているが,細胞が肥大しているために新鮮物重当りの葉緑体含量が少なく測定されると考えられた.しかし,葉緑体を調製し,その光化学系活性を測定すると,クロロフィル当りでは明かな違いが認められ,生長にともなう変化の様式も,緑葉と培養細胞で異なっていた.従ってPA細胞といえども緑葉と異なる遺伝子発現制御を受けていると考えられた.チラコイド膜タンパク質をLDS電気泳動分析したところ限りでは,ペプチドパターンに大きな違いは認められなかったが,細胞粗抽出液を分析したところ,各々の細胞に特徴的なペプチドが検出され,現在同定すべく検討中である.一方PA細胞における光合成遺伝子の変異の有無について解析するためにまず葉緑体遺伝子の変異を解析した.少なくとも制限酵素の切断パターンでみる限り培養細胞と緑葉での差は認められなかった.またpsbA遺伝子について塩基配列を決定し調べたところ,一塩基の変化も認められなかった.一方核のrDNAについてサザンハイブリダイゼションをしたところ植物体に比べ,かなりの減少が観察され,核遺伝子の変化が推定された.その他の核遺伝子については次年度移行詳細に検討していく予定である.また,葉緑体遺伝子のマーカーとしてアトラジン抵抗性をつけることに成功したので,この細胞を用いて体細胞遺伝学的解析を進めている.
静岡浅間神社江戸後期再建史料に見る建築普請活動に関する研究

静岡浅間神社は、江戸後期再建の重要文化財建造物26棟によって境内が構成され、同社には現社殿の「江戸後期再建史料」が伝わっている。仕様帳や建築絵図のほか、60余年におよぶ再建期間の現場記録『御再建場所日記』60冊も保管され、そこには現場の建築普請活動と駿府の工匠・諏訪の彫物大工立川一門のこと、天気、祭祀、駿府における種々の営みが記されている。現在進行中の保存修理事業と連携しながら「江戸後期再建史料」の調査・分析を行うことで、江戸後期の建築普請に関する技術的な研究成果を得ると同時に、建築学を軸に歴史学・民俗学の見地から包括的に駿府城下における基礎構造を解明する。
マウス及び出芽酵母MCM蛋白質の生化学の研究

染色体DNAの複製は、細胞周期、発生過程において厳密に制御される。ゲノム複製の開始に関与する幾つかの蛋白質が真核細胞で同定されているが、特に複製起点上の複製装置の因子であるMCM (minichromosome maintenance、染色体保持)蛋白質群は中心的な役割を果たす。MCMは6個[MCM2-7]の構造的に類似したタンパク質からなる複合体で、ライセンス因子の本体であり、複製開始に必須である。また、複製開始後、何らかの機構で不活性化され、再複製の抑制に関与する。我はMcm蛋白質の精製を始め、MCM複合体を構成する6種類のサブユニットの中で、組み換え蛋白質Mcm4,6,7複合体が内在的に二本鎖DNAを巻き戻す機能(DNAヘリカーゼ)、DNA結合能、DNA依存性ATP加水分解能をもつことを明らかにした(MCB 1999)。昨年までに、MCM4,6,7ヘリカーゼの変異体解析から、MCM4とMCM6のATP結合ドメインはそれぞれDNA結合およびATP結合に関与すること、MCM7のATP結合ドメインはMCM4,6,7ヘリカーゼ活性に必須であること、およびMCM4のZinc-fingerは安定なMCM4,6,7 6量体の形成に関与することを明らかにし報告した(JBC 2002)。すなわち、各サブユニットがDNAヘリカーゼに対して異なる貢献をしていることを明らかにした。本年度は、MCM4,6,7は、フォーク構造にダブルヘキサマーとして結合し、その結果そのヘリカーゼ活性が著しく促進されることを見出した。また、MCM4,6,7は活性化された複製開始領域をmimicするバブル構造(二本鎖が解離した領域を中央に含む二本鎖DMA)にダブルヘキサマーとして結合し、二本鎖領域を開裂できることを示した。さらに、バブル(一本鎖に解離している領域)の配列の影響を調べた結果、AT-richな配列の場合、MCM4,6,7は高い親和性で結合し、強いDNAヘリカーゼ活性を示すことが明らかとなった。一般にDNA複製開始領域がAT-richであることを考慮すると、MCM4,6,7複合体は二量体として複製起点領域に選択的に結合し、複製フォークで効率よいヘリカーゼとして二本鎖DNAの巻き戻しを,行なう可能性を示唆する。1.DNAヘリカーゼ活性発現におけるMCM4,6,7の機能分担の同定MCM4,6,7のすべてにATPaseのドメインとZinc-fingerモチーフが存在する。そこで、これらの特徴的ドメインに変異を導入し、MCM4,6,7複合体を精製し、ヘリカーゼ活性を測定した。MCM7に変異を持ったMCM4,6,7複合体ではATPase活性とヘリカーゼ活性が著しく減少することを見出した。即ち、MCM7はサブ活性の内ATP加水分解活性に重要な役割を果たすことが判明した。さらに、MCM4の変異複合体ではサブ活性内の一本鎖DNA結合活性が減少したが、ヘリカーゼ活性が増加する結果を得た。MCM4のZinc-fingerドメインがDNA-蛋白質の相互作用に関与することが示唆された。私はすでにマウスMCM6はATP結合活性に重要な役割を果たすことを見出している。以上の結果より、ヘリカーゼ活性におけるMCM4、6と7の役割分担が解き明かされ、2本鎖DNAの解離機構のモデルを提示するに至った。2.マウスMCMの複製フォーク内でのヘリカーゼ機能の同定複製フォークの構造に類似した基質を調製し、DNAヘリカーゼ活性への影響を検討した。tailとして持つと持たない基質を作製し、MCM4,6,7のDNAヘリカーゼ活性を調べたところ、前者において活性が高くなることを見出した。この結果から、tailを持つ基質はprocessive DNAヘリカーゼ活性に必要であることが示唆された。複製フォークの構造を類似した基質をデザインし、mMCM4,6,7のgel-shift assayを行ったところ、2分子のmMCM4,6,7六量体が基質と結合することを見出した。さらに、Sequenaseを用いて、mMCM4,6,7DNAヘリカーゼのprocessivityを調べた。一本鎖DNA結合蛋白質であるhRPAの存在下では、mMCM4,6,7ヘリカーゼのprocessivityが4倍ぐらい促進された。以上の結果より、マウスMCM4,6,7がDNA複製フォークでDNAヘリカーゼとして機能することを示唆することができた。

昨年までに、MCM4,6,7ヘリカーゼの変異体解析から、MCM4とMCM6のATP結合ドメインはそれぞれDNA結合およびATP結合に関与すること、MCM7のATP結合ドメインはMCM4,6,7ヘリカーゼ活性に必須であること、およびMCM4のZinc-fingerは安定なMCM4,6,7 6量体の形成に関与することを明らかにし報告した(JBC 2002)。すなわち、各サブユニットがDNAヘリカーゼに対して異なる貢献をしていることを明らかにした。本年度は、MCM4,6,7は、フォーク構造にダブルヘキサマーとして結合し、その結果そのヘリカーゼ活性が著しく促進されることを見出した。また、MCM4,6,7は活性化された複製開始領域をmimicするバブル構造(二本鎖が解離した領域を中央に含む二本鎖DMA)にダブルヘキサマーとして結合し、二本鎖領域を開裂できることを示した。さらに、バブル(一本鎖に解離している領域)の配列の影響を調べた結果、AT-richな配列の場合、MCM4,6,7は高い親和性で結合し、強いDNAヘリカーゼ活性を示すことが明らかとなった。一般にDNA複製開始領域がAT-richであることを考慮すると、MCM4,6,7複合体は二量体として複製起点領域に選択的に結合し、複製フォークで効率よいヘリカーゼとして二本鎖DNAの巻き戻しを,行なう可能性を示唆する。
複数の普及型SDR受信機を用いた後付け無線測位システムの実現

RFIDやLPWAにより、きわめて省電力の無線センサの存在有無、データ取得ができるようになってきた。しかし、センサの測位に関しては未だGPSを用いるか、特殊な無線装置を用いるかの二択である。近年普及が進んでいる極めて安価な受信専用ソフトウェア無線装置を複数結合することで、三次元的測位位システムを構築する。この際、問題となるソフトウェア無線装置のクロックおよび絶対位相は、アンテナと受信装置間を切り替えてキャンセルする手法を用いて解決する。
細胞増殖と癌化抑制における転写因子E2Fによる細胞運命決定機構の解析

癌抑制遺伝子産物pRBの標的である転写因子E2Fによる細胞増殖と癌化抑制の仕分け機構を解析した。癌性変化の代表であるpRBの機能欠損により活性化されたE2Fで特異的に活性化される新規標的遺伝子を5個同定した。これらは細胞死を誘導するp53経路に関わるものが多かった。pRBの制御を外れたE2Fによる癌抑制遺伝子の活性化は、増殖刺激で活性化され、細胞生存を促すPI3キナーゼ経路に抑制されないことが示唆された。細胞増殖と癌化抑制における転写因子E2Fによる細胞運命決定機構を明らかにする為に、E2Fによるアポトーシス関連標的遺伝子の制御機構とアポトーシス抑制に重要なPI3キナーゼ経路との関連を検討した。1)癌化抑制に重要な新たなE2F標的遺伝子を同定するために、癌抑制遺伝子産物pRBの制御を外れたE2Fが特異的に発現誘導するアポトーシス関連遺伝子をDNAマイクロアレイで検索した。ヒト正常線維芽細胞を用いて、生理的にE2Fを活性化する血清刺激で発現誘導される遺伝子とE2Fの過剰発現またはアデノウイルスE1aによる強制的なE2Fの活性化で発現誘導される遺伝子を比較し、制御を外れたE2Fで特異的に発現誘導される遺伝子を数百個同定した。これらの中からアポトーシス関連遺伝子を十数個見出した。2)E2Fによるアポトーシス関連の癌抑制遺伝子ARFおよびp73の活性化に及ぼすPI3キナーゼ経路の影響をレポーターアッセイにより検討した。PI3キナーゼ経路を活性化する血清刺激もPI3キナーゼ経路のエフェクターであるAktキナーゼの活性型の導入も、E2Fの過剰発現によるARFおよびp73プロモーターの活性化を抑制しなかった。またPI3キナーゼ経路の阻害剤は、血清刺激後の両プロモーター活性を増強(脱抑制)しなかった。従って、PI3キナーゼ経路は、E2FによるARFおよびp73遺伝子の発現制御に影響しないと考えられた。3)ウェスタンブロット法を用いて、細胞増殖を促進する生理的なE2Fとアポトーシスを誘導するpRBの制御を外れたE2Fの生化学的な差を検索した。その結果、血清刺激によって誘導された生理的なE2F1とE2F1の過剰発現またはアデノウイルスE1aによって誘導された制御を外れたE2F1とで少なくとも3本のバンドを検出し、両者の間でその比率に差があることを見出した。1.DNAマイクロアレイで同定した、癌抑制遺伝子産物RBの制御を外れたE2Fによって特異的に発現誘導される候補遺伝子12個に関して、本当にRBの制御を外れたE2Fで特異的に発現誘導されるか否か、またE2Fの直接の標的であるか否かを解析した。その結果、RBの制御を外れたE2Fによって特異的に発現誘導される新規標的遺伝子を5個同定した。2.この中から、Bim遺伝子の発現制御機構を解析した。内在性遺伝子発現は、過剰発現したE2F1によって発現誘導され、PI3キナーゼ経路を活性化する血清刺激によってその発現誘導が抑制された。この抑制は、PI3キナーゼ経路の抑制剤で認められなくなった。一方、Bimプロモーターは過剰発現したE2F1によって活性化されたが、その活性化は血清刺激によって抑制されなかった。従って、PI3キナーゼ経路を介したBim遺伝子発現の抑制は、転写レベルではなく、mRNAレベルで行われている可能性が示唆された。3.ウェスタンブロット法を用いて、細胞増殖を促進する生理的なE2F1とアポトーシスを誘導するRBの制御を外れたE2F1の生化学的な差を検索した。E2F1は2本のバンドとして検出され、これら2本のバンドは脱リン酸化処理により、より泳動度の速い1本のバンドに収束した。従って、E2F1は高度にリン酸化されていることが明らかとなった。E2F1の過剰発現またはRBを強制的に不活性化するアデノウイルスE1aによってRBの制御を外れたE2F1活性を生じさせると、低リン酸化型のE2F1が増加した。従って、RBの制御を外れたE2F1は低リン酸化状態であることが示唆された。細胞増殖と癌化抑制における転写因子E2Fによる細胞運命決定機構を明らかにする為に、E2Fによるアポトーシス関連遺伝子の制御と、そこに及ぼすPI3キナーゼ経路の影響を検討した。1.脱リン酸化処理を用いたウェスタンブロットから、アポトーシス関連遺伝子を活性化するpRBの制御を外れたE2F1は、増殖関連遺伝子を活性化する生理的なE2F1と比較して低リン酸化状態であることが示唆された。

両者でリン酸化の異なるアミノ酸を同定するために、E2F1のリン酸化を受けうるアミノ酸を受けないアミノ酸に置換した変異体を作製し、細胞に発現させて高リン酸化状態にならないアミノ酸変異を検索した。23カ所のアミノ酸について順次検討したところ、1カ所のアミノ酸変異で低リン酸化状態にシフトした。従って、このアミノ酸のリン酸化の有無が、pRBの制御を外れたE2F1と生理的なE2F1の質的な違いの1つである可能性が示唆された。2.pRBの制御を外れたE2Fによって特異的に活性化される新たなアポトーシス関連遺伝子として、Bim遺伝子が同定された。E2FによるBim遺伝子の発現誘導はPI3キナーゼ経路によって抑制されたが、Bimプロモーターの活性化は抑制されなかった。従って、PI3キナーゼ経路はmRNAレベルで作用しており、E2Fによる転写活性化は抑制しない可能性が示唆された。Bim遺伝子の3'非翻訳領域をルシフェラーゼ遺伝子の下流に接続してレポーターアッセイで調べたところ、PI3キナーゼ経路の活性化によりレポーターの活性が低下した。miRNAのマイクロアレイにより、PI3キナーゼ経路によって発現誘導され、Bim遺伝子の3'非翻訳領域に作用しうると予想されるmiRNAが5個同定された。従って、PI3キナーゼ経路はmiRNAの発現誘導を介して、Bim mRNAの発現を抑制している可能性が示唆された。
アムールプレート日本縁辺の地震発生帯に関する構造地質学的研究

日本の地震地体構造は活断層区と対応し、本州弧の誕生期に形成された。地殻の歪場に変化があれば地体構造ごとに挙動が異なる。これを如実に示したのが2011年東北地方太平洋沖地震である。例えば、誘発地震はアムールプレート東縁に沿って発生し、顕著な余効変動の範囲も日本海沿岸の逆断層区に対応して東日本から北陸まで延伸している。興味深いことに、広域的に均一な東西圧縮応力場に主軸配置の反転は認められず、代わりに上部地殻における測地学的歪場と起震応力場の二重構造が見出された。地質構造の枠組みをなす地体構造は、広域応力場やひずみ集中帯との関係で地体ごとに異なる挙動が予想される。この視点から本研究では、アムールプレート日本縁辺を北部(北海道沖)、東部(奥羽沖)、中部(新潟-北陸沖)、西部(敦賀湾)、南部(山陰沖)に分け、沿岸陸域を含む地形・地質構造の類型ごとに、代表的な震源断層モデル検討する。本年度の研究実績は、主につぎの4点にまとめられる。1.北海道南西沖地震震源海域の調査航海により、海底地形調査と音響イメージングを実施し、同地震発生直前(1989年)に掘削されたODP796孔を発見・観察した。孔壁には地震時の割れ目が3条出現し,斜面に並行する1条は少なくとも数十mの長さで伸びていた。震源域の地盤変状を検討するうえで重要な資料であり,軟岩中の構造物は存外頑丈であることが証明された。2孔のうち別の1孔は地盤表面の震動破砕物に紛れて発見できなかったが,地下では掘削孔全体の崩壊は免れたと推察される。2.この航海では,同地震の震源断層が海底に到達したと考えられる奥尻海嶺/後志海盆境界部の活断層の音響イメージングを行い,地震断層の存在を確認した。目視のみでは決着が付かない海底地震断層の存否論争に終止符を打つ見込みであり,海底活断層の評価方法の確立に寄与できる。なお,中越・中越沖地震や能登半島地震など一回り小さい規模の地震では地表断層は出現していない。3.文部科学省研究委託事業「ひずみ集中帯の重点的調査観測・研究」と連携して,北陸と中越地域で実施しているGPS測地観測により蓄積された10年間のデータと結合して解析した。信濃川地震帯の両側で発生した2004年中越地震と2007年中越沖地震は,マグニチュード6.8程度の地殻地震が立て続けに発生しても,蓄積している地殻歪エネルギーは解放し尽くされないことを示唆する。国土地理院GEONETデータの解析により,新潟県中越沖地震の発生に先立つ前駆的変動を検出した。それは,能登半島地震の発生を契機としていたことから,併走する別の歪集中帯の相互連関が予想され,第三紀層堆積盆基底のすべりによる活褶曲や直下基盤の短縮を統合した新しい地震テクトニクスの確立に寄与する。本年度は、アムールプレート東縁における地殻内中規模地震震源の断層形状を中部日本での事例で検討した。得られた知見は主につぎの2点にまとめられる。1.中越地域の地震テクトニクスに関する知見:2004年中越地震以来、同地域で実施しているGPS測地観測により蓄積されたデータから,2007年中越沖地震の余効変動を再解析して同地震の震源断層の形状を検討した。その結果、震源の複合逆断層による上部地殻の短縮には、デタッチメントの関与はないこと、一方、被覆層の地震時変形(活褶曲の成長)は、震源断層上端から派生した堆積層基底でのデコルマの存在を示唆した。2.北陸地方の活構造に関する知見:北陸には、陸域と海域にまたがる起震断層の存在が多い。今年度は、呉羽山断層を対象に、既存の反射法探査データの再解析により、深さ数kmまでの地下形状を検討した。その結果、断層面の傾斜は、地表付近の45度から深さ1km以上では54度と増加し、鮮新世の構造反転以前は、高角の正断層であったこと、すべりを生じにくいゆえに反転後は、断層関連褶曲が形成されたことなどが推定された。他方、内陸部の跡津川断層等の鉛直断層は、応力軸配置が転換しても反応しやすい構造であることが想定された。○比較構造論なお,アムールプレート東縁と南に隣接する揚子プレートで活動性を比較検討するため、新生代にはテクトニックインバージョンが認められない「一方的な」活構造として中国四川省〓川地震の震源断層である龍門山断層帯との比較を開始した。

このような視点から本研究では、アムールプレート日本縁辺を北部(北海道沖)、東部(奥羽沖)、中部(新潟-北陸沖)、西部(敦賀湾)、南部(山陰沖)などに分け、沿岸陸域を含む地形・地質構造の類型ごとに、代表的な震源断層モデルの原型を設定している。研究実施計画の中心をなす、類型海域毎の震源断層モデルの提唱準備の進捗は、概ね順調である。以下に当該年度の成果について具体的内容と重要性を記す。本州の第四紀地体構造は、日本海形成期の古傷由来の断層に規制され、それぞれの活断層区特有の地形・地質構造の形成がなされてきた。断層の一部は現世にも活動が継続して地震を起こし、活断層区の地形と地盤条件を背景に、人々の営みやその変化に関わってさまざまな地震災害をもたらしてきた。東北日本と西南日本の境界域であり、糸魚川一静岡構造線や富山トラフを境に東西で地形・地質の相違が明瞭に認められる本州中部では、領域をひずみ集中帯が貫通している状況から、日本海形成期の古傷由来の下部地殻を含む基盤構造が現在のテクトニクスを制御しているとの作業仮説を提唱するに至った(竹内ほか、2010)。北部フォッサマグナ地域でもとくに大小の地体構造が複雑に影響しあっている長野県栄村付近は、2011年東北地方太平洋沖地震によるテクトニック応力場の急転を受けて、M6.4の連動地震も発生し、普通はあり得ない方向の活断層が活動した典型事例に挙げることができる。アムールプレート東縁の活構造は日本海形成期の断裂の再活動とみられ、個々の活断層区に特有の形成史があり、地殻応力場や歪場に変化があれば地体構造ごとに挙動が異なる。2011年東北地方太平洋沖地震(以下、東北沖地震)では広域的に地震活動が活発化した。この状況に即して本研究では、海溝型地震の余効変動と活断層型地震との連関に注目して地体構造の挙動を検討した結果、以下の知見が得られた。1.東北沖地震前後の海底変動地形を判読・比較した結果、地形変化は海溝陸側斜面下部に集中することを見出し、三陸沖で日本海溝の海溝軸に生じた海底地震断層を同定した。2.東北沖地震の余効変動については、GPS測地データの解析から東北日本弧で顕著な東向きの移動と伸長が見られた。余効変動量はほぼ震源距離に応じた分布を示すが、日本海東縁から西日本側に延長する帯域が認められる。3.東北沖地震による中規模の誘発地震は、主要地体構造境界のアムールプレート東縁変動帯および男鹿一牡鹿構造線で発生した。4.東北沖地震以降に発生した上盤側の地殻地震では、起震応力場の主軸配置に反転などの変化は認められず、テクトニック応力場に強固な持続性が示された。以上から本研究の計画当初に提起した仮設について以下の見解をまとめた。(1)本州中部を横断する新潟一神戸歪集中帯でも東フェルゲンツの伸長歪が認められるが、東北沖地震前後で地震の断層型に変化はない。歪と応力の非線形関係は、同帯の形成が「太平洋プレートの押し」など単一の原因ではないこと、さらに上部地殻での地震や堆積層の変形の駆動力は下部地殻に由来する証拠と考えられる。(2)東北沖地震の余効変動では、上盤のオホーツクプレート・アムールプレートの境界を越えて伸長歪場が展開している。この状況を合理的に説明するためには、アムールプレートの東進により東北日本と西南日本が力学的に結合するモデルが有力である。
メタボローム法を基盤とした概日計中枢由来細胞の位相シフトと細胞間同調機構の解析

本研究では概日リズム位相シフト及び細胞間同調機構に着目する。そこで、細胞の位相シフトに及び細胞間同調機構を司る分子を明らかにするために、主にメタボローム解析にプロテオーム解析を組み合わせた包括的データベースを構築した。その結果、細胞の位相シフトには、細胞のエネルギー状態、脂質代謝系、アミノ酸生合成系に含まれる分子が、さらに、細胞間同調には薬物代謝系酵素群による代謝物中間体、核酸生合成代謝物が関与している可能性を明らかにした。哺乳類の概日リズムは、行動・睡眠等の脳神経システムの理解、体内時計の機能異常が原因となる種々の精神疾患の発症機構の解明やその診断・治療、さらには生命システムの巧妙な機能原理の工学的応用等様々な観点から見て、重要な研究課題である。哺乳類の時計遺伝子Period1(Per1)の転写翻訳産物量は、概日時計中枢であるSCN、及び幾つかの末梢組織で日周変動を示す。そこで、Per1プロモータ領域とluciferase(luc)リポータの融合遺伝子を構築しPer1::luc導入動物を作製し、その培養SCN細胞及び末梢組織由来細胞のルシフェラーゼ発現の概日リズムを観察した。さらに、この動物から極めて安定なluc発現の日周リズムを維持し、試薬刺激により位相の前進や後退が可能なSCN由来細胞株を樹立した。本研究では、この細胞を用いて、解糖系、TCA回路、ペントースリン酸回路、アミノ酸代謝経路などに1600種類以上存在する有機酸、リン酸化合物、アミノ酸のメタボローム網羅的分析を実施する。先行研究をふまえた上で、次の段階として概日リズム位相シフト及び細胞間同調機構に着目する。すなわち位相シフトに必要な分子、そして細胞間同調機構を司る分子を明らかにするために、メタボローム、プロテオーム、トランスクリプトーム解析を組み合わせた包括的データベースを構築する。得られた成果は、各種リズム障害疾患などの診断や対症薬の開発、そして、概日時計発振システムの分子的理解に大きく貢献すると考えられる。哺乳類の遺伝的に決定された内在性の概日時計の本体(細胞)は、脳視交叉上核(Suprachi asmatic nucleus:SCN)にある。概日リズムの形成には、多様な分子の複雑な相互作用によるネットワークが機能していると考えられる。よってこのネットワークの基本構造を理解するには、概日時計細胞内や細胞外の各種代謝物質の濃度を経時的かつ網羅的に定量した統合データベースの構築と、さらには最先端の情報科学分野の解析技術に基づくモデル化か必要である。このためには、中枢と末梢組織のリズム位相を細胞レベルで特定する方法、及び代謝産物の効率的な網羅的解析法の開発が必要である。本研究では、このPeriodl::luciferase導入SCN由来細胞及び末梢性細胞について最新の方法によるメタボローム解析を行い、それぞれの細胞内で概日振動を示す低分子を探索しデータベース化する。さらに、SCN由来細胞同士のリズム同調分子、並びにSCN由来細胞が末梢性細胞の概日リズムの同調をおこなう際に作用する分子の検索を進める。本年度は、Perl::luc導入SCN由来細胞を用いて、検出できうる約800種の代謝物質のメタボローム解析を行った。現在細胞内レベルが概日振動を示す代謝物質のデータベース化を進めている。さらに、位相同調時(前進や後退)に細胞内レベルが特異的に変動する分子の検索を進めている。その結果、位相同調時に細胞のエネルギー状態とアミノ酸生合成系が時刻特異的に大きな変化を示すことがわかった。哺乳類の遺伝的に決定された内在性の概日時計の本体(細胞)は、脳視交叉上核(Suprachiasmaticnucleus ; SCN)にある。よってこのネットワークの基本構造を理解するには、概日時計細胞内や細胞外の各種代謝物質の濃度を経時的かつ網羅的に定量した統合データベースの構築と、さらには最先端の情報科学分野の解析技術に基づくモデル化が必要である。本研究では、このPeriod1::luciferase導入SCN由来細胞及び末梢性細胞について最新の方法によるメタボローム解析を行い、それぞれの細胞内で概日振動を示す低分子を探索しデータベース化する。本年度は、Per1::luc導入SCN由来細胞を用いて、検出できうる約800種の代謝物質のメタボローム解析を実施し、細胞内レベルが概日振動を示す代謝物質のデータベース化を進めた。その結果、位相同調時に細胞のエネルギー状態とアミノ酸生合成系ならびに脂質代謝系が時刻特異的に大きな変化を示すことがわかった。

哺乳類の遺伝的に決定された内在性の概日時計の本体(細胞)は、脳視交叉上核(Suprachiasmatic nucleus ; SCN)にある。概日リズムの形成には、多様な分子の複雑な相互作用によるネットワークが機能していると考えられる。よってこのネットワークの基本構造を理解するには、概日時計細胞内や細胞外の各種代謝物質の濃度を経時的かつ網羅的に定量した統合データベースの構築と、さらには最先端の情報科学分野の解析技術に基づくモデル化が必要である。このためには、中枢と末梢組織のリズム位相を細胞レベルで特定する方法、及び代謝産物の効率的な網羅的解析法の開発が必要である。本研究では、このPeriod1::luciferase導入SCN由来細胞及び末梢性細胞について最新の方法によるメタボローム解析を行い、それぞれの細胞内で概日振動を示す低分子を探索しデータベース化する。さらに、SCN由来細胞同士のリズム同調分子、並びにSCN由来細胞が末梢性細胞の概日リズムの同調をおこなう際に作用する分子の検索を進める。前年度までに、Per1::luc導入SCN由来細胞を用いて、検出できうる約800種の代謝物質のメタボローム解析を実施し、位相同鯛時に細胞のエネルギー状態とアミノ酸生合成系ならびに脂質代謝系が時刻特異的に大きな変化を示すことがわかった。今年度さらに解析を進めた結果、概日リズム振動形成に薬物代謝系酵素群が重要な機能を果たしていることが明らかになった。哺乳類の遺伝的に決定された内在性の概日時計の本体(細胞)は、脳視交叉上核(Suprachiasmaticnucleus; SCN)にある。本研究では、このPerid1::1uciferase由来細胞及び末梢性細胞について最新の方法によるメタボローム解析を行い、それぞれの細胞内で概日振動を示す低分子を探索しデータベース化する。前年度までに、par1::1uc導入SCN由来細胞を用いて、検出できうる約800種の代謝物質のメタボローム解析を実施し、位相同調時に細胞のエネルギー状態とアミノ酸生合成系ならびに脂質代謝系が時刻特異的に大きな変化を示すことがわかった。今年度さらに解析を進めた結果、概日リズム振動形成に薬物代謝系酵素並びに核酸生合成中間体が重要な機能を果たしていることが明らかになった。
哺乳類における個体の社会的変遷：行動戦略・適応度・個体群動態を解明する統合生態学

哺乳類の社会において、個体は異なる社会的段階、繁殖、生活史(年齢、出生群からの移出入)のステージを経る。その一連の過程は、社会的変遷(social trajectory)と呼ばれ、個体の異質性(individual heterogeneity)を形成する要因であるのみならず、個体より上位の社会的・生態学的現象に影響する要因である。本研究では、哺乳類の社会性・社会行動を、個体の異質性を考慮して分析し、新たな社会生態学的特徴を検出することを目的とした。複数種を対象にした野外調査、行動観察、生理的測定、系統種間比較を行い、適応論的予測に合致する発見を行った。社会性哺乳類に関する以下の研究を行った。(1)ライオンの社会行動を分析し、挨拶行動の分布と機能を明らかにした論文を出版した(Matoba et al. 2013, PLOS ONE)。この論文は、ライオンのプライド内での社会交渉の分布と機能を検証した最初の研究である。(2)都井岬における半野生馬の行動と認知に関するデータを、協力研究者と共同で収集した。(3)ハダカデバネズミにおける個体の社会的地位が協力と競争の行動頻度に与える影響を分析した(投稿準備中)。(4)個体の順位関係と生活史パラメーターの関係について、ベイズ推定を用いた分析を行い、社会性動物の順位(不)安定性を予測可能である事を発見した(投稿準備中)。(5)アジアゾウの順位関係とその行動戦略が、物理的知性が発揮される状況において調べた。(6)社会的変遷段階が、野生・飼育霊長目のストレスに与える影響を内分泌学的指標、行動学的指標を用いて調べた(投稿中、他)。(7)繁殖システムによって、性感染症の感染率とその性差がどのように変化するかを個体ベースモデルと系統種間比較によって分析し、成果を発表した(Nunn etal, in press, International Journal of Primatology)。【成果1】チンパンジーにおける攻撃性とその至近要因を研究した(Kutsukake 2015; Kutsukake et al. submitted)。また、野生群で見られるオス順位の変遷を年齢によって予測することに成功し(Hasegawa and Kutsukake 2015)、動物の社会関係を理解する上で、生活史を考慮する事の重要性を示した。とくに、連合形成という複雑な社会行動が、オス間の順位闘争に効果的であることを定量的に示す事ができた。ベイズ統計を用いた本研究の手法は、他のデータにも適用可能である事が分かったので、今後、共同研究によって研究を拡大させていく。【成果2】血縁淘汰の前提を精査し、生活史が利他行動の分布に与える影響・重要性を考察した。利他行動の分布に関して、生活史の視点から導かれる三つの予測を哺乳類で検証し、いくつかの支持する結果を得ることができた。この結果に加えて、今後、検証すべき新しい疑問を多数見つけることができた。この成果を踏まえて、文献調査によって哺乳類の生活史パターンに関するデータを収集し、定量的な分類によって予測検証を行っていく。【成果3】哺乳類と鳥類の生活史形質の比較を開始した。まず、分析に用いる哺乳類の基礎生態、生活史に関するデータベースの作成を行った。この作業により、今後、系統種間比較法を用いて、系統による制約、形質間の相関進化をみていく基盤ができた。また、形質シミュレーションを用いた系統種間比較法によって、独自の形質進化を遂げた哺乳類種にみられる方向性淘汰の存在、強さを検証した。【成果4】アジアゾウの行動観察から、順位による行動の違いを分析した。その成果を論文にまとめた。個体の社会的変遷の観点から、哺乳類社会における行動、適応度、個体群動態に関する統合生態学的研究を行う。社会的変遷による個体の行動戦略(雄の繁殖戦略、雌の社会性など)の変化と、その短・長期的適応度への影響を、哺乳類・その他の脊椎動物における行動生態学的データから分析する。また、長期データベースを用いて、個体の適応度を量的遺伝学の手法を用いて分析し、遺伝的要因、生態学的要因、社会的要因の寄与を検証する。個体群動態のパラメーター推定は、データ分析とシミュレーションを融合させた分析を行い、その結果を踏まえた個体ベースモデルによって、社会的変遷が哺乳類社会における行動戦略、適応度、個体群動態に与える影響を検証する。・宮崎県都井岬のウマ個体群に関する長期データの分析、金華山における野生ニホンザルの行動観察を継続して行なった。・文献調査によってデータベース化された40種以上の哺乳類の生活史パターンをもとに、種間の普遍性と独自性に関する特徴抽出を行い、系統種間比較によって生活史形質の進化パターンの把握、進化プロセスの理解、社会的形質との関連を検証した。また、鳥類研究者と共同で、生活史パラメーターと社会構造に関する分類群比較を行った。・個体の闘争能力(資源保持力:resource holding potential; RHP)は、順位を決定する主要因である。しかし、このRHPを計測することは非常に難しかった。本研究では、個体のRHPのベイズ推定に成功した。その結果を踏まえ、RHPと行動生態学的要因との関係の検証を行った。まず、野生チンパンジーの歴史データから、オスのRHPが年齢によって変遷する過程を推定した。その後、連合形成が個体のRHPを一時的に押し上げる効果があることを示した。また、この手法が、鳥類のメキシコマシコを対象にした闘争データの分析に用いることが判明し、分析を行った。その結果、個体のRHPと形態学的形質の関連を調べることができた。

これらの成果を論文にて発表した。・ゾウの調査中に偶然発見した、鼻息使用行動の論文を発表した。この行動は、届かない場所にある食べ物に対して、ゾウが鼻息を吹きかけて引き寄せるものであり、進化生物学の祖であるダーウィンが記載して以来、観察例がなかった。本研究は、ゾウの洗練された認知能力を証明するものである。哺乳類の社会において、個体は異なる社会的段階(順位)、繁殖、生活史(年齢、群れからの移出入)のステージを経る。その一連の過程は社会的変遷(social trajectory)と呼ばれ、個体の異質性(individual heterogeneity)を形成するだけでなく、個体より上位の社会的・生態学的現象に影響する重要な要因である。また、この関係は一方向ではなく、社会構造・生態学的特徴によって、個体の性質が決定されるという複雑なフィードバック構造も持つ。構成メンバーが比較的安定した群れを形成する種においては、個体の異質性によって、個体間の社会交渉の種類や質が決定される。社会交渉の積み重ねによって社会関係の質が形成され、それらの集積物として社会構造が現れる。これらの社会的変数は個体の適応度に影響を与えるため、個体の社会的戦術は適応進化の対象となる。このように、行動学的・生態学的・進化学的なタイムスケールを持ち、複雑な階層を持つ社会の適応論的分析は、従来の研究では困難であった。本研究は、個体の社会的変遷の過程を軸に、適応的な行動戦略、群れレベルの変数(群れサイズ、群れ構成、血縁構造)への影響、個体適応度の決定要因、個体群動態を統合的に理解することを目的とする。野外調査、長期人口学的データのパラメーター推定、計算機統計学的分析によって、哺乳類における社会的変遷とその影響に関する新しい概念・知見を提供する。その結果、既存の生活史理論を踏まえた新しい社会行動の理解を目指す。さらに、哺乳類以外の分類群との比較により、各分類群間でみられる共通性と独自性を考察する。・宮崎県都井岬における半野生馬の個体群における人口データを分析した。このデータは、23年間の調査期間中に生存した500個体以上の繁殖・死亡・繁殖などの全イベントが記録されている稀有なデータである。このデータを元に、まず基礎生態学的なパラメーター推定を行い、レズリー行列の構築による増殖率、安定齢構造などの算出を行った。また、死亡率の性差、老化などの検証も行った。結果を他の半野生馬群と比較し、本個体群における独自性を議論した。その後、個体群動態・生活史パラメーターを決定する生態学的要因や社会的要因(性比・密度)、個体差の決定要因とその帰結を検証した。・金華山における野生ニホンザルの行動観察を行い、母子関係とその他の個体との社会交渉における各個体の行動パターンを分析した。また、群れレベルの変数が、個体レベルの行動に与える影響を分析した。・哺乳類の生活史戦略における血縁淘汰の重要性を再考し、生活史を取り入れた概念的理論を構築した。その成果を総説論文としてまとめた。
電極が不要な禁制帯内の包括的マルチレベル分光手法の開拓

BGE光源の拡充を通して、発光効率低下をもたらす非発光再結合準位、動作不安定性や信頼性低下をもたらすキャリア捕獲準位を励起し、バンド間励起光で生じるPLの強度変動をTWEPL法で精密観測した。深紫外域AlGaN-MQW、InAlGaN-MQWで初めてNRR準位検出とNRRパラメーターの導出を達成、またBa3Si6O12N2:Eu2+(BSON)の熱ルミネッセンスから捕獲準位を、TWEPL測定からNRR準位を初めて検出した。このうち過渡成分はトラップ準位、定常成分はNRR準位による。総じてTWEPL法を主軸とし、時分解PL、熱ルミネッセンス等を合わせた包括的な準位検出・解析を達成した。近年実用化されたスペクトル幅の広い白色レーザー光源を利用して、発光素子用半導体、蛍光体等に混入して発光効率低下をもたらす非発光再結合準位、動作不安定性や信頼性低下をもたらすキャリア捕獲準位等の禁制帯内準位を一括励起し、バンド間励起光で生じるフォトルミネッセンスの強度変動をストリークカメラで精密観測する。この手法をベースに、複数準位相互の影響を一括検出し、定量評価するというマルチレベル分光手法の可能性を新たに提示することを目指す。この手法が実現すれば、これまで別個に扱われていた非発光再結合準位、捕獲準位の双方を、電極を用いずに包括的に検出・解析し、素子特性に支配的な影響を及ぼす準位の選別、そのエネルギー、密度、電子・正孔捕獲率の導出等が可能となり、物質科学、および素子応用上有益と考えられる。平成24年度はスタート年度として(1)可視近赤外域の連続スペクトル幅を持った白色レーザー光源をBGE光源として選択し、導入、整備した。またAGE光源、時分解測定装置と組み合わせて、禁制帯内準位に対する包括的な2波長励起PL測定が可能な分光測定系を構築した。(2)再結合レート方程式モデル解析の準備として、AGE光源、BGE光源の波長幅、出力、ビームプロファイル等を測定した。(3)2波長励起フォトルミネッセンスによる禁制帯内準位の評価のため、AIGaN系量子井戸の試料構造、成長条件を検討し、MOCVD成長を開始した。当研究室で開発した2波長励起フォトルミネッセンス(PL)法を用いて、発光材料の内部量子効率を定める非発光再結合(NRR)準位の定量評価を継続している。平成25年度は新たに低温光学クライオスタットを整備し、4Kから室温までの禁制帯内励起(BGE)効果の温度依存性測定が可能となった。蛍光体での熱ルミネッセンスでは複数のキャリア捕獲準位が検出されており、NRR準位と混在する系での各々の発光特性に及ぼす寄与を分離する準備が整った。波長430nmのInGaN単一量子井戸試料の2波長励起PL測定を行い、BGE照射によるPL強度の増加を観測した。BGEエネルギー依存性から、1.17eV付近にNRR準位が分布し内部量子効率を低下させていることを示した。BGE強度依存性から、トラップ飽和効果を用いた準位パラメーターの導出を行った。成長温度880°Cおよび920°Cの深紫外域組成(波長270nm台)InAlGaN多重量子井戸試料の2波長励起PL測定を行い、前者はPL強度の低下(2準位モデル)、後者は増加(1準位モデル)を観測した。複数の半導体レーザー、固体レーザー光源を用いてBGEエネルギー依存性を調べた。現時点では1.17eVでの変化が最大であり、NRR準位がこのBGEエネルギーで増速することが示された。Inの微量添加により発光効率増大が期待されるが、InGaNとAlGaNの最適成長温度は異なる。このためInAlGaNの成長温度設定は重要であり、NRR準位分布に大きな影響を与えていることが示された。独自の2波長励起フォトルミネッセンス(TWEPL)法を用いた禁制帯内準位の包括的評価研究の最終年度として、以下の内容を実施した。(1) LED励起用BSON蛍光体についてピコ秒ダイオードレーザー励起の再結合寿命測定を行い、また熱ルミネッセンスによるキャリア捕獲準位の検出と共に、TWEPLによる非発光再結合(NRR)準位の検出に成功した。BGE光照射によるPL強度の増加(BGE効果)は過渡的な変化、定常的な変化の2種類に分類できる。(2)温度依存性、AGE照射時間依存性等の包括的な検討から、過渡的なBGE効果は捕獲準位、定常的なBGE効果はNRR準位によることを実証した。

(3)レート方程式モデルとの比較検討により、キャリア捕獲準位とNRR準位が共存し、かつ内部量子効率が80%と高いという興味深い物質系でのキャリア捕獲・再結合過程の挙動をTWEPLを用いて初めて明らかにすることができた。捕獲準位は残光特性、長期信頼性、NRR準位は内部量子効率、および長期信頼性に影響を及ぼしている。蛍光体でこれら準位の共存を検出し、さらに再結合過程を示した例はなく、蛍光体材料評価手法の可能性が拡大されたと考える。(4)深紫外組成AlGaN系量子井戸のTWEPL測定結果、ピコ秒ダイオードレーザーによる時分解PL測定を基に、レート方程式モデルでNRR準位のSRHパラメータを算出した。得られたパラメータはBGE効果のBGE強度依存性と一致した。(5)予想を超える成果を得たため、これらの一部をまとめて論文投稿、国際会議(LS-14、IWN等)発表を進めた。さらに解析処理中の部分につき継続して投稿、発表を進める。26年度が最終年度であるため、記入しない。光物性工学26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究にとって白色レーザー光源の導入は重要であり、仕様の策定から導入までに予想以上の期間がかかった。これは、候補機種の中で供給側の事情により仕様の提出までに時間を要した部分があったためである。とは言え従来光源での測定で成果を挙げ、また導入後は速やかに装置の整備を進めて予備測定に至っており、全体計画としてはほぼ順調である。これまでに測定試料の結晶成長は順調に進んでいる。測定では新たに低温光学クライオスタットを整備し、BSON蛍光体の熱ルミネッセンスによるキャリア捕獲準位の検出、InGaN、AlGaN、InAlGaN量子井戸の2波長励起PLによるNRR準位検出を進めており、成長条件によるBGE効果の相違等、重要なデータが得られている。一方、PL測定におけるバンド間励起(AGE)用のSHG-Arレーザーの出力が低下し一時発振不能となった。このため長期間状況調査、再調整に時間を費やしたが、現在復帰させることができ、出力を継続調査中である。白色光源の導入が終わり、熱ルミネッセンス測定装置の不具合も修理により解消したため、25年度は実際の国学的測定評価を中心的に進める予定である。最終年度としてキャリア捕獲準位、NRR準位が混在する系での分離評価に向け、集中的に試料選択と光学測定を進める。BSON蛍光体、AlGaN量子井戸についてキャリア捕獲、再結合モデルを検討し、電極不要の光学的定量評価手法としての2波長励起PL法の適用性を拡張して論文にまとめる。白色光源の十分な調査と導入方針の設定、熱ルミネッセンス測定装置の修理により、初年度部分での効率的な支出ができ、厳しい全体予算の中で25年度に費用を繰り越すことができた。2波長励起フォトルミネッセンス測定を進める中で、半導体レーザーや各種光学部材等の消耗品は不可欠であり、これらに有効に支出する。2波長励起フォトルミネッセンス測定に際して、AGEおよびBGEの2つの励起光の観測波長領域への迷光成分を除去するための遮光機構、光学フィルタ等が必要である。自作遮光系と既存光学フィルタを用いて比較的良好な遮光特性が得られ、計画段階で予測した新規購入分が減少した。その一方、下記に述べる励起光源の不調が生じ、次年度に助成金の一部を繰り越すこととした。平成25年度にフォトルミネッセンス励起用のSHG-Arレーザーの出力が低下するという不調が生じた。
血行性癌転移形成に関与する血小板凝集因子Aggrusの機能解析

血小板凝集因子Aggrus/podoplaninは当研究室においてマウス高転移癌細胞株から同定された。AggrusをCHOに安定的に発現させたクローンを作製し、このクローンによりマウス実験転移が促進されることを見いだした。今後はAggrusが血小板活性化を引き起こす詳しい作用機序を明らかにしていく。そのためAggrusの血小板表面のレセプターの探索を行っておりAggrusと結合能を持つ数種類の分子の同定に成功した。またAggrusを標的とした癌転移抑制分子の探索の為、Aggrusの遺伝子発現を効率的に抑制するsiRNAを数種類デザインし、Aggrus特異的に且つ効率的に抑制可能なsiRNAを得た。このsiRNAをAggrus発現株である肺癌細胞H226へ導入するとH226による血小板凝集が顕著に抑制された。またヒトAggrusに対するモノクローナル抗体を作製し、取得された抗体がAggrusによる血小板凝集を抑制することを確認した。この抗体のエピトープにAggrusの活性部位を含むものもあり、Aggrusによる癌転移が抗体により抑制されることを実験動物モデルを用いて明らかにした。またAggrusのヒト癌における発現を検討するため様々な癌の各組織型における発現を免疫組織染色により確認した。その中で、特に骨肉腫におけるAggrusの発現が高いことを見いだした。さらに骨肉腫の動物モデルにおいてAggrusが高発現を示すことを見いだし、そのモデルを用いた解析によりc-fosがAggrusの発現を制御していることが示され現在論文投稿準備中である。Aggrusの血小板凝集における作用機序は不明であったことから、まずヒトAggrusの活性化部位の同定を行った。同定した活性部位に変異を導入した変異体を作製しマウス実験的肺転移能を検討した結果、変異体では転移結節がほとんど認められなかったことから確かにこの部位が活性部位として機能することを明らかにした。現在siRNAによりH226によるマウス実験的肺転移が抑制されるか検討中である。この抗体のエピトープにAggrusの活性部位を含むものもあり、現在Aggrusによる癌転移が抗体により抑制されるか動物実験にて検討中である。得られたsiRNAおよび抗体が実験的転移を抑制することが確認された場合は既知の抗癌剤等と併用してさらなる抗転移能が見られる条件を決定し臨床応用を目指す。その中で、特に脳腫瘍におけるAggrusの発現が高いことを見いだした。現在は、この抗体をFabに改変し、実験転移が抑制されるかどうか検討中である。今後は得られたsiRNAおよび抗体を既知の抗癌剤等と併用してさらなる抗転移能が見られる条件を決定し臨床応用を目指す。現在、骨肉腫の転移におけるAggrusの機能解析をおこなっている。

またAggrusを標的とした癌転移抑制分子の探索の為、Aggrusの遺伝子発現を効率的に抑制するsiRNAを数種類デザインし、Aggrus特異的に且つ効率的に抑制可能なsiRNAを得た。このsiRNAをAggrus発現株である肺癌細胞H226へ導入するとH226による血小板凝集が顕著に抑制された。またヒトAggrusに対するモノクローナル抗体を作製し、取得された抗体がAggrusによる血小板凝集を抑制することを確認した。この抗体のエピトープにAggrusの活性部位を含むものもあり、Aggrusによる癌転移が抗体により抑制されることを実験動物モデルを用いて明らかにした。またAggrusのヒト癌における発現を検討するため様々な癌の各組織型における発現を免疫組織染色により確認した。その中で、特に骨肉腫におけるAggrusの発現が高いことを見いだした。さらに骨肉腫の動物モデルにおいてAggrusが高発現を示すことを見いだし、そのモデルを用いた解析によりc-fosがAggrusの発現を制御していることが示され現在論文投稿準備中である。