hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多重分光赤外線放射カメラによる建築熱環境計測手法の実用化研究

本年度は、多重分光画像処理アルゴリズムを開発するため、マイクロコンピュ-タを購入した。本研究では、屋外実環境下において建築外壁面の剥離及び亀裂に関する情報を赤外線を利用して検出するための測定方法について新たに試作した赤外線放射カメラによる実験結果と熱収支計算結果を基に検討を行った。測定アルゴリズムの開発に先立ち、市街地を構成する主な建築材料であるタイル、モルタル及びコンクリ-ト等の剥離検出に適すると予測される波長域(5.57.1μm,5.57.9μm)と大気の窓領域(814μm)に分光感度を有する放射カメラを試作し、さらに外壁面における汚れの形状及び日射反射率を推定するため可視CCDカメラを装着した。試作した放射カメラを用いた剥離、亀裂検出実験の結果、1)周囲反射の影響が低減できること、2)可視ディジタル画像による日射反射率の推定値は熱収支シミュレ-ションによる疑似剥離画像を作成するうえで十分な精度を有することなどを明らかにし、試作した多重分光赤外線放射カメラの有効性を示した。次に放射カメラの効果的な運用方法及び得られた熱画像の解析方法について熱収支計算を基に検討した。まず応答係数法を用いた1次元の熱収支計算より、剥離検出に最も適した時間帯の予測と剥離部の厚さ及び表面からの深さをパラメ-タとして、それぞれの場合における検出に必要な健全部との温度差を示す剥離線図を作成した。剥離部に汚れや亀裂が重畳している場合に、それらを効果的に除去する方法を提案した。具体的には可視ディジタル画像によって得た汚れ、亀裂の光学的情報(形状、日射吸収率)を基に有限要素法による熱収支シミュレ-ション画像を作成する。そして実際の熱画像との間で比較演算を行い、汚れ部を除き剥離部のみを抽出した。実際の剥離形状と比較した結果、この方法によって剥離部分のみを抽出できることを明らかにした。以上の試作及び検討結果より、熱画像による最も効果的な外壁剥離検出のための診断アルゴリズムを作成した。
大腸菌耐熱性エンテロトキシンIの外膜通過機構

大腸菌耐熱性下痢原因毒素I(STI)は、菌体外に積極的に分泌されるペプタイドである。これまでの研究により、STIは前駆体として生合成され内膜を通過した後、ペリプラスム酵素であるdsbAの作用を受けて活性体となること、外膜タンパクtolCが活性体となったSTIの外膜通過に関与することを明らかにした。しかし、tolCのいかなる部位や機能がSTIの外膜通過に必要であるのかは不明である。そこで、本年度はtolCの構成アミノ酸を変異し、その変異体でのSTIの外膜通過を検討するとともに、tolC変異に伴う二次的変化とSTIの外膜通過との関係について検討した。その結果、以下の知見を得た。1.種々のtolCの変異株のSTIの分泌をパルスラベル実験および菌体内外のSTI活性の測定で解析した結果、ペリプラスム側に露出しているtolCのC末端側領域(60アミノ酸で構成)の変異は、tolの外膜への局在性に変化を与えなかったが、STIの外膜通過を著しく低下させることが判った。さらに、この領域の欠失変異株を用いて検討した結果、tolCのC末端側30番目のアミノ酸残基より上流に相当するペリプラスム領域が、STIの外膜通過に重要であることが判った。2.tolCの変異に伴う他の外膜タンパクの変動やLPS構造の変化はSTIの外膜通過には影響せず、STIはtolCにより構築された孔を通過して菌体外へ放出されるものと考察された。本毒素はプレ領域,プロ領域及び成熟領域の3領域から成る前駆体として生合成される。既に、プロ領域の存在がSTIの効率の良い内膜通過を引き起こすこと,活性構造構築に必要な分子内のジスルフィド結合の形成は、DsbAと呼ばれるペリプラスム酵素によって促進されること,プロ領域はペリプラスム内で切断を受け、生成した成熟STI分子はTolCと呼ばれる外膜タンパクの機能を介して菌体外へ放出されること,を明らかにしてきた。しかし、ペリプラスムに局在する多くのタンパクの中からtolCがSTIをいかにして認識するのかは不明である。そこで、本年度はtolCおよびSTIの構成アミノ酸の変異がSTIの菌体外分泌に与える影響について調べ、以下の知見を得た。1.コリシンVもTolCタンパクを介して外膜を通過し、その分泌の際にtolCの193位のLeuは重要な働きをすることが知られている。そこで、この193位が変異したtolCを有する大腸菌を作製し、変異株からのSTIの分泌を調べた。その結果、STIの放出は1/4程度まで低下した。逆に菌体内には成熟STIが貯留していた。この結果より、tolCの193位の構成アミノ酸はSTIの外膜通過過程に関与すると考えられた。2.成熟STIのC末端アミノ酸(Tyr)を欠失すると、菌体外へのSTIの放出が低下し、生成したSTIがペリプラスム中に貯留した。また、成熟STIのN末端側3位に存在する芳香族アミノ酸(Phe)を欠失させても菌体外へのSTIの放出が低下し、ペリプラスム中にSTIの貯留が認められた。一方、成熟STIの7位のGluや11位のAsnの変異は、STIの菌体外への放出には影響しなかった。これらの結果より、STIのN末端側およびC末端側に局在する構成アミノ酸がtolCの認識に重要であるものと考えられた。
フィンランドのネウボラを参考にした日本の子育て社会支援モデルのデザイン

本研究は社会デザインの立場から、フィンランドの子育て支援ネウボラを参考に、日本の自治体が自らこれからの子育て支援を設計し継続的に発展できる方法論の確立を目指す。日本とフィンランドのフィールド調査と利用者の定量調査を行い、現状の課題を把握する。研究成果として、利用者である子どもとその家族が真に求める日本の子育て支援を、行政職員と共創する指標を提示する。社会デザインとは、デザイン手法を用いて社会の仕組みと働きを合理的に設計するための方法論である。本研究の新規性は、行政やステークホルダーを巻き込み、これまでデザインが不十分なまま実装されている社会福祉の仕組みを見直し、利用者視点で再構築する点にある。
量子ドット構造による電子の制御と次世代エレクトロニクスへの応用

(1)量子ドット関連構造の形成と電子状態の制御に関する研究成果(1-1)InAs系量子ドット:成長条件や被覆層の組成の最適化を進め、光通信に整合した1.5μmでの発光と、狭い蛍光線幅(16meV)を持つドットを実現した。また、GaAs層による埋込みをしない表面ドットが電子を蓄積し、電気的に活性であることを見出した。(1-2)GaSb系およびGaN系量子ドットとリング:成長プロセスを工夫すると、GaSbドットの代りに正孔のみを閉じ込める量子リング構造が自己形成できることを示した。また、GaSbドットをSi中に埋め込んだ系で、電子の状態に直接遷移的要素が交じり、強い蛍光の生じることを示した。さらに、GaNドットの形状を調整し、電子正孔の分離度の制御に成功した。(1-3)SiおよびGe系ドット:量子点接触素子内に自然にできるSiドットの形成法を検討し、2nm以下の極微ドットを実現した。Ge系ドットの寸法微細化と高密度化の道を開いた。(2)量子ドットと関連構造の伝導特性と素子応用に関する成果(2-1)Si単正孔トランジスタ(SHT)とInAs単電子トランジスタ(SET):SiMOS点接触構造内に自己形成するドットの微細化を進め、室温で40対1に及ぶクーロン振動と10対1を越す負性抵抗を示すSHTを実現、さらにGaAs表面の自己形成InAsドットを用いた新構造SETを実現、電子準位のシェル構造などを反映する特性を得た。(2-2)ドット埋め込みABリング素子:ABリング構造の一部に量子ドットを埋め込んだ素子を調べ、電子の位相シフトに伴うFano共鳴を反映した伝導とドット内の電子のスピン状態に依存する位相緩和過程を見出した。(2-3)量子ドット・量子細線アレー(列)の伝導特性:蜂の巣状のドット格子で、炭素ナノチューブと同様に電子散乱が抑制できること、量子細線列の伝導では、新規の磁気抵抗振動や電子の多体効果に由来する温度依存性を見出した。(2-4)量子ドットメモリー素子:極薄または極細伝導路の近傍にInAsやSiのドットを配したメモリー素子で、伝導電子と局在電子の相互作用や情報処理応用の特色を解明した。(3)量子ドットと関連構造の光物性と応用素子に関する成果(3-1)量子ドットレーザと単一光子発生素子:自己形成InAs量子ドットを用い、温度安定装置無しでも10Gb/sの直接変調可能なレーザを実現、1.3μm帯での単一光子素子を実現した。GaN系ドットで、より高温での単一光子の発生を実証した。(3-2)量子ドットと関連構造の光学特性の電界効果:GaN系ドットで、ピエゾ電界による電子・正孔の分離が強く効き、双励起子の発光が青方変位すること、自己形成GaSbドットやリングで電子・正孔間の引力とピエゾ電界が協業すること、InAsドットでの多体効果の電圧依存性に伴い電気光学効果が増すことを示した。また、量子構造での光による屈折率制御の特色も示した。(3-3)量子ドットおよび関連構造での中赤外・THz帯光応答:量子ドット内の正孔の数を中赤外光の照射で増減させた高感度の光検出器を実現、バイアス印加の超格子をフェムト秒レーザで励起し、テラヘルツ帯での利得の存在や特色を示した。(4)ナノ探針とマイクロマシンによる局所物性の評価と制御および新規ナノ物質の研究(4-1)マイクロマシンおよびマルチナノ探針:カンチレバーの変形により、埋込んだドットに加わる歪みやフォトニック結晶構造の等価屈折率を変化させ、発光や透過スペクトルの制御に成功した。Siのマイクロマシン技術で複数のナノ探針を作り、液中のDNAの捕捉を可能とした。静電制御カンチレバーと光起電力素子を一体化した素子を開発し、光信号による変形を可能とした。InAsドットとその周辺表面電位に関し、新知見を得た。(4-2)ナノ構造新規物質の物性と機能探索有機分子をチャネルとするFETの形成法に工夫を加え、高い正孔移動度を実現し、さらに感圧素子や感光素子との一体化により、折曲げ可能な光センサや人工触覚(皮膚)機能を達成した。また、銀表面上の水素分子の核スピンの状態の制御や高感度検出を可能とし、量子情報応用のための基礎的知見を得た。鉄シリサイドやマンガン酸化物材料のナノ構造も形成し、物性上の特色を明らかにした。(1)量子ドット構造の形成と電子状態の解明に関する研究成果(1-1)InAs系量子ドット:この系については解析と分光計測を進め、ぬれ層の関与する準連続状態やInAsドットを積層化させた系でのシュタルク効果に関する知見を得た。さらに、ドット内における電子フォノン相互作用や、非束縛準位への光学遷移についても明らかにした。(1-2)TypeII型量子ドット:GaSbドットなど正孔のみが束縛される系について検討を加え新知見を得た。特に、正孔の数と電子の束縛の強さとの関係や量子リング構造の可能性を明らかにした。(1-3)窒化物系量子ドット:青色発光材料として重要なInGaN系の量子ドットの形成技術を開発し、その電子準位間隔を拡げる手法を探索している。(1-4)Si系量子ドット:SiMOSFETの量子ポイント・コンタクトに形成されるドットの微細化を進め、実効サイズが4nmで、電子の付加エネルギー250meVを達成した。

(1-5)その他の量子ドット:PbSe/PbEuTeの量子ドットアレーのサイクロトロン共鳴を計測し、その規則性を示した。CdSe/ZnSe量子ドットについて顕著な負の反磁性シフトを観測、起源を考察した。(2)量子ドットとその関連構造の伝導特性と電子デバイス応用に関する成果(2-1)Si単電子トランジスタ:室温で大きな振動を示すシリコン単電子トランジスタの作製に成功した。ドットは約4nmで電子一個の付加エネルギーは室温のエネルギーの約10倍である.(2-2)量子ドットと電子の相互作用とメモリー作用:電子伝導チャネルの近傍にInAs系量子ドットを埋め込み、メモリー作用と電子散乱に関して新知見を得た。(2-3)アンチドットおよびナノチューブ系での電子の局在と伝導:2次元電子系内のアンチドット格子について、ドットのゆらぎに起因する電子の局在、特にその磁場変化について明らかにした。さらに多重結合量子細線系でのウムクラップ散乱の電気抵抗について計算を行った。(2-4)周期ポテンシャルを含む2次元電子系の伝導と単電子計測:2次元電子系に周期ポテンシャルを加えた系の磁気抵抗を調べ、複合フェルミオンの幾何学共鳴および電荷密度波相に関し知見を得た。また、磁場変調を加えた系で電子電子散乱を検討した。(3)量子ドットの光学物性と光デバイス探索に関する研究成果(3-1)量子ドットの近接場分光とレーザ発振:ドット内の励起子の振舞いを明らかにするために、近接場フェムト秒分光を行い、励起子の位相緩和に関する新知見を得た。また、InGaN系ドットレーザを解析し、その利点がGaAs系よりも大きくなることを示した。(3-2)量子ドットにおける光吸収と赤外検出器応用:ドットの光イオン化スペクトルを解析し、電子が基底準位より、連続準位へ遷移する際に、2次元と3次元状態の境界付近で、干渉効果を受けることを見出した。量子ドットと2次元チャネルを用いた赤外光検出器において、キャリア寿命の作用を検討し、量子井戸検出器に比べて、4.2Kで約千倍、77Kでも10倍以上の感度となることを示した。(3-3)量子構造における電気光学効果とその応用:積層ドットにおけるシュタルク効果の解析を進め、スペクトル上の特色を明らかにした。また、電子と正孔の分離するTypeII形のドットにおける電界閉じ込めの作用や、ピエゾ電界による電子と正孔の分離についても新知見を得た。(3-4)量子構造のフォトリフラクティブ効果とその応用:InGaAs系量子井戸のフォトリフラクティブ効果を調べ、1%程の屈折率変化と高い回折効率を得た。また、シュタルク効果を併用する素子を試作した。(4)ナノプローブによる構造評価と新規ナノ物質の探索(4-1)ナノ探針のマイクロマシンによる形成:0.1nmの精度で調節し、原子オーダの現象や電界を制御するために、マイクロマシンでSTM用のプローブ対を、シリコンチップ上に形成した。(4-2)ナノ探針によるドットの局所評価:前述の近接場分光に加えて、導電性の探針による計測を進め、自己形成InAsドットにおいて、局所キャパシタンスやコンダクタンスを計測した。量子ドットへの電荷注入による信号を検出した。(4-3)酸化物系ナノ構造の形成と物性探索:クロム酸化物超薄膜を作成し、膜厚に依存して磁気的転移および絶縁体-金属転移を見いだした.
黒耀石の獲得と消費からみた完新世初期人類社会の形成過程

更新世末から完新世初期における社会の複雑化の過程を考察するために、日本列島中央部地域を対象として、人類の資源開発行動に関するモデルを構築した。原産地での開発状況、消費地での利用状況、黒耀石の獲得者の特定という3つの知見から、原産地開発者の行動領域と運搬ルートを明らかにし、特定形状と質の黒曜石原石への志向性を評価した。最後にこれらを形成した社会的な動機と技術の系譜について、時系列に沿って整理した。本研究では、更新世末から完新世初期における社会の複雑化の過程を考察するために、日本列島中央部地域を対象として、人類の資源開発行動に関するモデルを構築する。本研究の特色は当時の主要な資源の一つである黒耀石に着目し、原産地の開発の様相と消費地での分布状況とを総合的に理解するための枠組みを構築できる点にある。研究の方法はA.原産地での開発の状況、B.消費地での利用の状況、C.黒耀石の獲得者の特定という3つのサブテーマの知見を総合することで、原産地開発者の行動領域と運搬ルート、各地域間を結ぶ人的な結合関係のパターンを抽出し、これらを形成した社会的な動機と技術的な系譜について、時系列に沿って歴史的な評価を与える。最終年度である今年度は、引き続き東京国立博物館所蔵の諏訪湖底曽根遺跡採集石器全点(110点)の基礎研究を実施した(サブテーマB-a.)。具体的には56点の黒耀石製石器全点について、蛍光X線分析装置(EDXRF)を利用して元素組成の測定をおこない、昨年度に作成した原石データと比較して産地推定をおこなった。また図化作業についてもほぼ完了し、基礎研究の目標を達成することができた。サブテーマB-b.では、長野県内周辺遺跡(寺畑遺跡等)の資料調査を実施し、周辺地域での資料調査を完了した。サブテーマA.では、長野県下諏訪町所在の和田峠西原産地を踏査し、原石268点を採取して分布地点を地形図に記録した。採取原石の法量計測と原礫面の分類、写真撮影、図化を実施し、自然状態での採取可能な原石形状と産出場所・状況の詳細を把握することができ、すべての計画を完了することができた。最後に、サブテーマC.において上記したA.とB-a,b.の知見を総合することで、原産地開発者集団を抽出し、黒耀石の獲得方法、行動領域と運搬ルート、産地別の行動パターン、各地域間を結ぶ人的な結合関係の変遷過程を検討した。本研究の目的は、更新世末から完新世初期における社会の複雑化の過程を考察するために、日本列島中央部地域を対象として、人類の資源開発行動に関するモデルを構築することにある。研究の特色は当時の主要な資源の一つである黒耀石に着目し、原産地の開発の様相と消費地での分布状況とを総合的に理解するための枠組みを構築できる点にある。研究の方法は、A.原産地での開発の状況、B.消費地での利用の状況、C.黒耀石の獲得者の特定という3つのサブテーマの知見を総合することで、原産地開発者の行動領域と運搬ルート、各地域間を結ぶ人的な結合関係のパターンを抽出し、これらを形成した社会的な動機と技術的な系譜について、時系列に沿って歴史的な評価を与える。今年度は主に、東京国立博物館所蔵の長野県諏訪湖底曽根遺跡採集の資料を中心に基礎研究を実施した。対象資料全点(110点)について、写真撮影と石材判別、器種分類、形態分類、法量計測の基礎データ整理を完了した。主な成果に、特定の石鏃形態と利用石材、黒耀石の産地に結びつきが認められた。さらに上記資料のうち黒耀石製石器と、黒耀石原石サンプル(諏訪星ケ台群と和田鷹山群の2種)52点について同館保存修復課の蛍光X線分析装置(EDXRF)を稼働して元素組成を測定し、産地推定のためのバックデータを完成させた。その他に、大分県二日市洞穴、長野県和田峠西原産地周辺遺跡、静岡県柏峠原産地、神奈川県上草柳遺跡の資料調査を実施した。主な成果は、「B.消費地での利用の状況(b)」の知見として、和田峠西原産地産の漆黒黒耀石の運搬ルートと分布範囲を把握した。杉久保型ナイフ形石器、槍先形尖頭器、細石器、出現期石鏃に利用されており、主に下呂石原産地方面と信越地域、関東地域に分布することを捉えた。そして先史時代を通じて、本原産地が諏訪星ケ台原産地等と比べて少数派の原産地であることを把握できた。東京国立博物館所蔵の考古資料は、研究史的に重要な資料が多い。しかし、これまで先史時代の列品のうち石器資料については目録等の刊行は無く、その基礎研究と公開は十分でない。そのため、本研究で基礎研究を実施し、その成果を刊行物や展示により公開していくことは重要であると考えられ、独自性がある。

特に、平成23年度は、東京国立博物館特集陳列「石に魅せられた先史時代の人びと」(平成23年8月2日10月31日)において、館所蔵の長野県諏訪湖底曽根遺跡採集資料を中心に実物を通してその研究成果を公開し、リーフレットの刊行(約9000部配布)やホームページ、また新聞記事(朝日新聞平成23年9月28日夕刊3面)でも紹介され、広く公開できた。多くの国民、市民に研究成果を直接的に公開できたことから適時性があり、今後への注目度も高まったため発展性もあると考えられる。また、作業協力者にデータの整理等を依頼し、効率よく作業を進めることができた。今年度の主な分析項目である、東京国立博物館所蔵の長野県諏訪湖底曽根遺跡採集資料の基礎研究(サブテーマ「B.消費地での利用の状況(a)」)では、対象資料全点(110点)の基礎データ整理を完了し、蛍光X線分析装置(EDXRF)による黒耀石原石の元素組成の測定を実施(産地推定のためのバックデータを完成)できたことにより、今年度の作業目標を達成できた。研究の方法で示した3つのサブテーマのうち、「B.消費地での利用の状況(b)」においても黒耀石製石器の運搬ルートと分布範囲をもとにした原産地ごとの分布パターンの類型的理解が果たされ、黒耀石の生業への利用状況の一部を把握できた。また、段階的に計画した成果の公開についても、展示活動だけでなく研究発表回数1回と論文等本数4本を達成し、十分に目標値を達成できた。最終年度である平成24年度には、引き続き、諏訪湖底曽根遺跡採集石器全点(110点)の図化作業と、黒耀石製石器の残りの48点について蛍光X線分析装置(EDXRF)による元素組成の測定を実施することで、基礎研究を完了することができる。基礎研究からは、石器の技術的な分析と製作作業内容の検討から、黒耀石原産地からの石器原料の運搬場所(集合的結節地点)としての特徴と性格を抽出できる見通しである(サブテーマ「B.消費地での利用の状況(a)」の知見)。上記の成果に加えて、研究の方法で示した3つのサブテーマのうち、「B.消費地での利用の状況(b)」においてはいくつかの周辺遺跡での資料調査を実施することですべての計画を完了することができる。予想される知見としては、鷹山星糞峠原産地(和田エリア)と和田峠西原産地(諏訪エリア)という2つの原産地から獲得される黒耀石の生業への利用状況を把握し、黒耀石製石器の運搬ルートと分布範囲をもとにした原産地ごとの分布パターンの類型化が達成される見通しである。サブテーマ「A.原産地での開発の状況」においては、長野県下諏訪町所在の和田峠西原産地を踏査し、原石サンプルを採取する。採取した原石の法量計測と原石表面の分類、写真撮影、図化を実施することで自然状態での採取可能な原石形状と産出状況を把握することができ、すべての計画を完了することができる。そして、サブテーマ「C.黒耀石の獲得者の特定」において上記したサブテーマA.とB(a)(b).の知見を総合することで、原産地開発者集団を抽出し、黒耀石の獲得方法、行動領域と運搬ルート、産地別の行動パターン、各地域間を結ぶ人的な結合関係の変遷過程を検討する。具体的には地形図などを利用して分布図を作成する。最後に、モデルとして構築する資源開発行動の社会的な動機と技術的な系譜について、時系列に沿って歴史的な評価を与える。平成24年度から研究代表者の所属機関の変更が生じたため、これに伴った研究計画の変更が生じた。具体的には、研究目的達成のための資料分析をおこなう上で、長距離旅費の発生が見込まれる。また、所属機関変更に伴って、これまで利用していた記録用のデジタルカメラ等(前所属機関では機関所有の備品を借用していた)の各種機器類が使用できない状況にあることから、新たな物品の購入費の発生も見込まれる。
エピジェネティクスの分子機構とその制御異常に関する遺伝医学研究

エピジェネティクス機構と遺伝現象・異常症について研究を行い、DNAメチル化酵素、メチル化DNA結合タンパク質、クロマチンインスレーター、ゲノムインプリンティング、生殖細胞およびES細胞の分化等において、大きな進展があった。DNMT3A, DNMT3Bの生殖細胞特異的ノックアウトマウスを作成し、それらが不妊であること、配偶子形成過程で起こるDNAメチル化がゲノムインプリンティングに必要であること、このDNAメチル化はDNMT3Aが担うことを報告した。DNMT3Aとその活性化因子NMT3Lの変異マウスの精巣では減数分裂の進行とトランスポゾンの抑制に異常があり、変異マウスの卵子から生じた胚は胎盤等の異常のために流産することを報告した。雄・雌の生殖系列でメチル化されるインプリンティング領域のCpG分布の比較検討、ICF症候群の発症にDNMT3Lまたは類似の因子が関わる可能性を示した。メチル化DNA結合タンパク質MBD1は、ヒストンメチル化酵素SETDB1と活性化因子MCAF1をリクルートして、ピストンH3の9番目リジンがトリメチル化されたヘテロクロマチン形成と転写抑制に関わることを報告した。MBD1-MCAF1-SETDB1複合体の形成に、MBD1のSUMO修飾が重要であった。さらに、ポリコーム複合体とMBD1が協働する分子機構を明らかにした。神経疾患であるレット症候群では、変異型MeCP2がメチル化DNA結合能を保持するにも関わらず、発症に至る例があることを示した。ゲノム上の境界配列(インスレーター)の結合因子CTCFがクロマチンリモデリング因子CHD8と協働して、エンハンサー遮断効果を果たすことを報告した。マウスES細胞の神経分化において、PMLボディー及びクロモセンターの動態、Oct3/4遺伝子座の分化段階に特異的なエピジェネティック修飾について報告した。エピジェネティクスは、ゲノム上に配置された遺伝子が選択的に活性化または不活性化される機構であり、発生や発がんなどの重要な遺伝現象に関わっている。本研究では、エピジェネティクスのシステム分子の機能と制御機構、関連した遺伝現象や異常症について理解することを目的とした。新規型のDNAメチル化酵素であるDNMT3A,DNMT3Bの生殖細胞特異的ノックアウトマウスを解析し、それらが不妊であること、配偶子形成過程で起こるDNAメチル化がゲノムインプリンティングに必要であること、このDNAメチル化はDNMT3Aが担うことを報告した。さらに、特異的な抗体を用いて、マウス生殖組織・初期胚におけるDNAメチル化酵素の発現分布を調べて、ノックアウトマウスの結果と矛盾しないことを示した。DNMT3B異常症として知られるICF症候群に関して、DNMT3B遺伝子に変異のない散発例を解析しており、DNMT3B以外の因子について検討中である。メチル化DNA結合タンパク質MBD1は、癌抑制遺伝子や組織特異的な遺伝子のメチル化依存的な転写抑制、ゲノム安定性などに関わっている。その転写抑制ドメインの結合因子としてMCAF1を同定したが、MCAF1がピストンH3の9番目リジン(H3K9)のメチル化酵素SETDB1と相互作用することを見出した。メチル化DNA領域でMBD1-MCAF1-SETDB1複合体がHP1依存性のヘテロクロマチン形成、と転写抑制を行うことを明らかにした。また、MCAF1と相同性のある新規分子MCAF2を同定し、両者が新しいエピジェネティクスの制御因子であることを明らかにした。DNAメチル化からヒストンメチル化への経路の重要性を示した。MeCP2異常症として知られるレット症候群では、メチル化DNA結合ドメイン(MBD)が変異のホットスポットである。いくつかの変異型MBDでは、メチル化DNA今の結合能を保持するにも関わらず、本症候群を発症する場合が見出された。

MeCP2に相互作用する新しいクロマチン因子の候補を明らかにしており、詳しい検討を進めている。以上、DNAメチル化酵素とメチル化DNA結合タンパク質の生理機能と異常症の発生機序について新たな発見があり、エピジェネティクスの全容解明に対する大きな進展があった。本研究では、エピジェネティクスのシステム分子の生理機能と制御機構、関連する遺伝現象と異常症について解明することを目的とした。平成16年度に報告したメチル化酵素DNMT3A、DNMT3Bの条件的ノックアウトマウスを用いて、配偶子形成とゲノムインプリンティングの確立機構について詳細な解析を行ったほか、それらの制御因子であるDNMT3Lが減数分裂等に及ぼす影響を詳しく報告した。また、ICF症候群患者で見られるDNMT3B変異のうちのいくつかはDNMT3BとDNMT3Lとの相互作用を減弱させることを見出し、DNMT3Bに変異の見られないICF症候群の原因について、DNMT3Lまたは関連した因子が関わる可能性を示した。メチル化DNA結合タンパク質MBD1は、癌抑制遺伝子や組織特異的な遺伝子のDNAメチル化に依存的な転写抑制、ゲノム安定性に関わっている。その転写抑制ドメインに結合するMCAF1が、ヒストンH3の9番目リジンのメチル化酵素SETDB1と相互作用すること、メチル化DNA領域でMBD1-MCAF1-SETDB1複合体がHP1依存性のヘテロクロマチン形成と転写抑制を行うことを報告した。また、MCAF1と相同性のある新規分子MCAF2を見出した。RNA干渉法を用いて、MCAF1がヘテロクロマチン形成に必要であることを示した。さらに、ピストンH3の27番目リジンのメチル化に作用するポリコーム複合体とMBD1が協働することも見出しており、DNAメチル化とヒストンメチル化の使い分けによる遺伝子抑制機構を明らかにしつつある。ゲノム上のドメイン間の境界配列(インスレーター)は、インスレーター結合タンパク質CTCFで認識されている。その結合因子候補を酵母2ハイブリド法で同定し、インスレーター機能や遺伝子発現との関連性を遺伝学的に検討した。また、SUMOによる蛋白質の翻訳後修飾がクロマチン形成に関わることを見出した。以上、DNAメチル化酵素とメチル化DNA結合タンパク質の生理機能と異常症の発生機序、エピジェネティクスシステムについて新たな発見があり、エピジェネティクスの全容解明に対する大きな進展があった。エピジェネティクスのシステム分子の生理機能と制御機構、その関連する遺伝現象と異常症について解析を行い、以下の研究内容において大きな進展があった。DNAメチル化酵素DNMT3Aとその活性化因子であるDNMT3Lは、精子形成および雌雄のインプリンティングの確立に必須である。これらの遺伝子の変異マウスの精巣では減数分裂の進行とトランスポソンの抑制に異常が生じていた。
蛍光性カレックスアレン誘導体を用いた固体/液晶界面における分子間相互作用の検討

1.試料の合成蛍光性官能基としてピレニル基を有するカリックスレゾルシノールアレン(CRA-Py-x、x=1-ピレニル基の数)を合成した。合成は、1-ピレニルプロパナ-ル、ブタナ-ル、レゾルシノールを原料とした一段階反応で行った後、水酸基をアセチル基で保護した。HPLCを用いて、生成したピレニル基を04コ有するCRA-Py-xの割合が、1-ピレニルプロパナ-ル、ブタナ-ルの反応性を等しいと仮定して反応原料のモル比から計算したものと一致することを確認した。さらに、HPLCを用いてCRA-Py-xを分取した。溶液中でのピレニル基同士の分子内相互作用をCRA-Py-x(x=14)について、紫外・可視吸収スペクトル、^1H-NMR、蛍光スペクトルおよび蛍光寿命測定から検討した。CRA-Py-x(x=14)で、^1H-NMRのピレニル基の化学シフトは大きく異なるが、紫外・可視吸収スペクトルは重なる。分子内のピレニル基同士は溶液中で数nmの距離に存在するものの、その基底状態での電子状態に影響を与えないことが分かった。一方、励起状態では、CRA-Py-x(x=24)の蛍光スペクトルで、モデル化合物の分子間エキシマーより短波長側に分子内エキシマー発光が観測され、分子間よりはエネルギー的に不安定なピレニル基同士の相互作用が分子内で存在することが確認された。また、蛍光寿命測定によって、CRA-Py-xでは対称性の高いエキシマーと対称性の低いエキシマーの2種類を生成し、後者の前者に対する比率はx=2、4、3の順で大きくなることが示唆された。3.固体/液晶界面における分子間相互作用の検討今後、保護基であるアセチル基をはずした後石英ガラスにCRAを吸着させて、液晶を挟み、固体/液晶界面における分子間相互作用を、2の物性を踏まえて検討する予定である。
導電性LB膜を用いたソフトな電極形成技術の開発とバイオセンサへの応用

水面上で薄膜形成を行うラングミュア・ブロジェット(LB)法や溶液中で単分子形成を行う自己組織化膜(SAM)法は、デリケートな試料を乱すことなくその表面に薄膜形成することができる。本研究ではこの特性に注目し、金属的電気伝導特性を有するLB膜や高い伝導特性を持つSAMを用いて生体試料やナノ構造体への電気的接触を確立することで、これまでデバイス応用が困難とされたソフトな物質群を素子化する技術を開発した。具体的な適用例としてバイオセンサおよび有機超薄膜デバイスの開発を行った。本研究は、高い電気伝導特性を有するLangmuir-Blodgett(LB)膜をソフトな電極材料として用いることで、これまで電極形成が極めて困難であった生体分子および有機超薄膜など非常にデリケートな物質群に対し、その機能を失活させることなく電気的なコンタクトを確立する技術の開発とそのバイオセンサへの適用である。ソフトな電極としては、本研究室で開発を進めてきた金属的電気伝導特性を示すBEDO-TTF/ステアリン酸LB膜を用いた。本年度は、酸化酵素によるアンペロメトリー型バイオセンサの特性向上に焦点をあて、研究を進めた。具体的には、LB膜内に固定化されたプルシアンブルー(Fe^<III>_4[Fe^<II>(CN)_6]_3,PBと略)と酸化酵素(グルコース酸化酵素またはコレステロール酸化酵素)より構成される超薄膜バイオセンサをとりあげ、導電性B膜による表面コーティングを行った。その結果、測定感度の倍増と高濃度領域側への直線性の大幅な向上が見いだされた。これは、絶縁状態にあった表面近くのPBクラスタが、導電性LB膜コーティングにより通電状態となることで電気化学的に活性化され、センサ性能が向上した結果であると考えられる。また、次年度実施予定の抗原-抗体反応を検知する新規バイオセンサの開発において必要となる、たんぱく質の化学結合による固体基板上への固定化法の開発を行った。カルボン酸終端された自己組織化膜表面をEDC/NHSで活性化し、たんぱく質であるグルコースオキシターゼを結合させた。各反応段階における表面修飾状態をAFMおよびIR-RASで調べたところ、確かに予想された反応が進行していることが分かった。従って本手法に従えば、各種たんぱく質を固体基板上の自己組織化膜に結合させることができる。さらに、試料表面をナノサイズPBを含むLB膜で覆うと、非常に低電位で測定可能なグルコースセンサが構築できることが明らかになった。本年度の目的は、1.アンペロメトリー型バイオセンサの感度を大幅に引き上げる手法の開発、2.ナノギャップ電極間で抗原-抗体反応を検知する新規インピーダンス型バイオセンサの開発、3.金属的電気伝導性を示すLB膜電極によるトンネル素子の開発である。具体的には、1.自己組織化膜(SAM)上に化学結合させた酵素からの信号をアンペロメトリーで捉える際SAMの膜厚方向の電気伝導特性のセンサ感度への影響の評価、2.インピーダンス法で抗原-抗体反応を捉えるための高効率くし型電極の作成およびその特性評価、3.C12-SAMを絶縁層に用いた金属-絶縁体-導電性LB膜のMIM接合トンネル素子の作成、を行った。以下のことが明らかになった。1.電気伝導特性が大きく異なると予想される、すなわちアルキル鎖長が極端に異なるSAMでセンサを作成したところ、アルキル鎖長が短く電気伝導度が高い試料においてより高い感度のセンサが作成できることが分かった。これは、酵素反応による電気信号はSAMを通過して伝わるため、SAMの電気伝導特性がセンサ感度に大きく影響を及ぼすことを示している。2.メタルマスクを用いた真空蒸着法により100μm間隔のAuくし型電極を作製した。SAMを通じて電極上にアビジンを化学結合させ、アビジン-ビオチン結合反応によるビオチン吸着をインピーダンス測定により評価したところ、現時点で報告されているセンサと同等の性能が確認された。この結果は、さらにくし間隔を狭めることにより高効率くし型電極を開発できる可能性を示唆している。3.C12-SAMによるMIM素子では、トンネル現象による非線形なI-V特性が観察された。解析より、これまでにAFM等により微小領域で得られたトンネル障壁パラメータとほぼ同等の値が得られた。このことは、本研究でのMIM構造が良好なトンネル接合素子として働くことを示している。昨年に引き続き研究目的を次の通りとした。1.超薄膜アンペロメトリー型バイオセンサの感度増大手法の開発、2.交流インピーダンス法による高感度免疫センサの開発、3.金属的電気伝導特性を有するLB膜を電極に用いたトンネル接合素子の開発。昨年度中に得られた成果を発展させ、次の実験を行った。1.ベンゼン環を主鎖に持つ自己組織化膜(SAM)を使用し、SAMの電気伝導特性を高めた試料のセンサ特性を評価した。2.フォトリソグラフィー加工により、電極間隔を狭めたくし型基板によるヒトIgA(immunoglobulin A)抗体センサおよびビオチンセンサを開発した。

さらに導電性LB膜コーティングによるナノギャップ化を検討した。3.アルキル鎖長の長いC16-SAMを絶縁層とするMIM接合素子を導電性LB膜電極により作成し、C12-SAMとの比較を行った。これらの実験より以下のことが明らかになった。1.SAMの電気伝導特性の向上はセンサ感度の上昇に大きく寄与する。アンペロメトリーでは電極と酵素間の電荷のやり取りが信号となり、これがSAM膜を通じて行われるため、SAMの電気伝導特性の向上が信号強度に直接寄与する。本研究はこの効果をはじめて実験的に示した。2.微細加工によってこれまでの同種IgAセンサに比べ、一桁低い濃度から検知可能であることが分かった。導電性LB膜コーティングによるナノギャップ化は、ピンホールの形成に大きく依存する。現在までのところ良好なセンシング特性を確認していない。3.C16-SAMによるMIM素子においてもトンネル現象による非線形なI-V特性を確認した。トンネル障壁パラメータはC12-SAMと同様、アルキル鎖由来に一致するパラメータが得られた。本結果は、導電性LB膜がSAM等のデリケートな物質を破壊することなくソフトな電極として使用できることを実験的に示している。
樹状（抗原提示）細胞の体外活性化による末感作リンパ球の抗原特異的感作療法の開発

担癌宿主や慢性肝炎などの慢性疾患患者において癌やウイルス特異的な免疫応答の低下が疾患の難治性に深く関わっている可能性がある。このような宿主の免疫応答を統御している機構のうちで抗原提示細胞による抗原特異的T細胞の感作は、その後の免疫応答の強さや性質(抗炎症や抗体作成)等の方向性決定に重要な意味を持つ。本研究においてはこの1年で、ヒト末梢血由来の抗原提示細胞のうち最も強力とされる樹状細胞の分離法や体外活性化法につき予備的研究を施行した。これまでのところ、末梢血リンパ球をGM-CSFやIL-4で刺激することにより、表面にCD83を発現する細胞を得た。このmRNAをRT-PCRでcDNAとしてクローニングベクターに組み込んだ。さらにバキュロウイルスに組み換えるためのベクターに組み換え中である。それに末梢血樹状細胞同定のための明白な抗原を入手し、さらに抗体を作成して得られる細胞分画につき抗原提示機能を解析する予定である。また粗分画を用いての実験としてヒト末梢血リンパ球をプラスチック付着細胞と非付着細胞に分け、それぞれの分画を樹状細胞の誘導に有効とされるサイトカイン(GM-CSF,IL4等)で刺激して宿主が非感作の抗原で刺激してナイーブT細胞における抗原特異的な増殖反応を確認した。例えばC型肝炎に未感作の宿主リンパ球をこのサイトカイン活性化樹状細胞でC型肝炎ウイルス関連抗原とともに刺激したところ、未感作宿主のリンパ球から明らかに有意な増殖反応が認められた。これはサイトカイン未刺激な抗原提示細胞分画では認められずin vitroでナイーブT細胞が抗原特異的に活性化されたことを示唆していると思われた。現在この反応がartificialな反応でないことや、サイトカイン活性化樹状細胞の分画や宿主における機能の差違(担癌宿主や慢性疾患宿主における機能変化)等につき、従来の報告と対比して検討中である。
極低温中性子照射した電子顕微鏡試料用の4.2Kクライオ・トランスファー装置の開発

前年度迄に開発製作した極低温中性子照射した金属試料の電子顕微鏡用の4.2Kクライオ・トランスファー・ホルダーを改良して現在9K迄試料装填部の温度を下げる事に成功し4.2Kに今一歩に迫る性能向上をはたした。更に本年度はこのホルダーの先端試料部にクライオ・トランスファー時に取り付ける真空チェンバーの製作を完了した。これらホルダーおよび真空チェンバーを装備して中性子照射済の試料を中性子極低温照射用クライオスタットからホルダーに極低温にて移し変えてクライオ・トランスファー・チェンバーで真空引きしたままのせて電子顕微鏡試料室まで移動するための車およびそれに関連する装置も完成した。回転ターゲット核融合中性子源(RTNS-【II】)にて照射のための装置を総て開発完了後,日米科学技術協力事業(核融合)の実験の実施のため本試験研究にて開発した装置は昭和61年4月米国ローレンス・リバモア国立研究所に送り昭和61年6月及び昭和62年1月の二度にわたり本研究代表者らが派遣されて極低温核融合中性子照射した金属試料の極低温クライオ・トランスファー電子顕微鏡観察法による中性子照射損傷の基本単位である変位カスケード損傷欠陥の形成直後の観察に成功して、損傷過程の基礎過程の解明に大きく寄与した。核分裂中性子による極低温照射した試料のクライオ・トランスファーのための試料クライオ移送室の開発も考え方の点ではほぼ終了しているが、一部装置の製作を経費不足の点で残している。現在米国より送り返されているクライオ・トランスファー装置の日本への致着を待って残りの装置の製作を完了して京都大学原子炉実験所にて核分裂中性子照射実験をスタートする予定である。また重イオンによる低温照射した電子顕微鏡試料の極低温クライオ・トランスファー電子顕微鏡観察可能な照射試料室も今後製作して変位カスケード損傷過程の研究を行うよう続いて計画している。本研究の初年度(昭和59年度)に製作した極低温中性子照射した電子顕微鏡クライオ・トランスファー・ホルダーを電子顕微鏡に取り付けての極低温での性能チェック及び性能向上への一部改良を行った。まず前年度では、20K付近で電子顕微鏡像の振動が非常に大きく、ごく限られた運転条件下でのみしか高質の像の観察は困難であったが、ホルダー内部に振動防止補助装置を取り付け、又、ホルダー先端試料部の熱シールド及び汚染防止キャップの改良を行い、20Kでかなり良質の像がとれるところまで進歩した。しかし、これ以上の冷却は本装置の材質・構造上の問題もあり、困難である事が判明した。本年度は、米国ローレンス・リバモア国立研究所での核融合中性子による極低温照射用に、照射済み試料を真空中にて照射クライオスタット中より温度上昇なく取り出し、電子顕微鏡ホルダーに装填する試料交換室及び試料を液体ヘリウム容器中に貯蔵するための試料移送室を製作した。本試験研究で購入した二本の液体ヘリウムトランスファー・チューブは、この容器中の試料冷却に使用した。又、前年度購入した電子顕微鏡クライオ・トランスファー・ホルダーの試料部の温度制御をコンピューターで行うようにし、その結果を本年度購入したXYプロッターにて書き出すようにした。さらに、本年度購入したパワープレスは、電子顕微鏡試料3mm直径のものを板状試料より打抜く装置に使用した。本年度で、一応極低温クライオ・トランスファー・ホルダー及びその関連装置の製作を終えて、テストの後、米国ローレンス・リバモア国立研究所の回転ターゲット中性子源施設に、昭和61年2月、名古屋大学プラズマ研究所を通じて送った。この装置を使用しての極低温核融合中性子照射は、昭和61年4月に行われるよう予定されており、本研究代表者がこの実験のために派遣される。本照射実験は、日米科学技術協力事業に基づいて行われている。
TLRを介して誘導されるIL-18依存性アトピー性皮膚炎の病態形成機構

病原体由来の菌体成分は、パターン認識受容体を介して、樹状細胞を刺激して、IL-12,IL-18等の炎症性サイトカインを誘導する。我々は既にIL-18がIgE産生を誘導することを明らかにした。今回、我々は菌体成分が皮膚ケラチノサイトを刺激して、IL-18の産生を誘導することで、アトピー性炎症を誘導するのではないかと着想した。そこで、本研究では皮膚ケラチノサイトからのIL-18の過剰な産生が原因でアトピー性皮膚炎が誘導されることを、caspase-1とIL-18トフンスジェニックマウス(Tg)を用いて証明したので、その成果を報告する。皮膚ケラチノサイト(KC)に特異的にcaspase-1あるいはIL-18を過剰発現させたTg(それぞれKCASP1Tg、KIL-18Tgと呼ぶ)は、SPF飼育下でも高IgE血症を呈し、自然にアトピー性皮膚炎(AD)を発症した。はじめに、KCASP1Tgで認めるADがIL-18の過剰分泌によることを明らかにするため、IL-18KOマウスと交配してIL-18を欠損したKCASP1Tgを樹立した。このマウスでは、血清IgE値が低下しており、またADの発症も完全に阻止された。KIL-18Tgも高IgE血症を伴う著明なADを呈したが、ADの発症時期はKCASP1Tgに比して遅かった。IL-1を欠損したKCASP1TgマウスもKIL-18Tgと同様に、ADの発症時期は遅れた。更にKCASP1Tgマウスからstat6を欠損させたマウスでは、IgE産生は完全に抑制されたが、AD皮膚症状は変化しなかった。以上の結果から、KCからの過剰なIL-18の産生は、stat6を介することなく、IgE非依存的に、直接的に肥満細胞や好塩基球を刺激して、ヒスタミン産生を誘導することでアトピー性皮膚炎を発症させること、そしてIL-1はADの発症を促進することが明らかとなった。
肺癌病理診断におけるデジタルパソロジー技術及び人工知能の有用性の検討

原発性肺癌の病理組織分類には、浸潤径の計測に加え、癌細胞の増殖様式による肺腺癌組織亜型の判定が必要である。その判定の煩雑さゆえに、診断者間の判定の差異が指摘されている。本研究は、人工知能を活用し肺癌の病理組織学的情報を分析、処理することで、予後に関わる形態学的情報の客観的評価を可能にする診断支援システムの構築を目的とする。この定量化された病理組織学的情報に基づいた客観的な予後因子の評価により、精度の高い予後予測が可能となる。また、各腫瘍の定量化された病理診断による形態学的情報と、ゲノム解析による分子生物学的情報の関連性についても検討する。
メダカ性決定遺伝子の機能と作用機構

本研究は、先に申請者らがメダカの性決定遺伝子の有力な候補として単離した遺伝子PG17の機能を明らかにすることを主な目的として計画された。PG17が性決定遺伝子であることの決定的証拠を示すために、遺伝的雌(XX)メダカの受精卵にPG17を含むDNA断片を微小注射により遺伝子導入し、これらのトランスジェニック個体における性、及び生殖腺でのPG17遺伝子の発現を解析した。その結果、PG17トランスジェニック個体ではXXであるにもかかわらず表現型は雄となった。また、生殖腺は精巣となり、精子形成は正常に進行し、受精能を備えた成熟精子がつくられた。これらの結果より、PG17はメダカの性決定遺伝子として決定され、DMYと命名された。次いで、DMYのペプチド抗体を作成し、メダカ正常発生時における生殖腺でのDMYの発現を免疫細胞化学的により解析した。DMY蛋白質は、生殖腺に明確な性分化が起こる直前のXY生殖腺中の生殖細胞を取り囲む体細胞(セルトリ細胞)で最初に発現し、その後も同体細胞に特異的に発現を示した。DMYの下流に働く遺伝子の有力候補としてDMRT1遺伝子を同定した。DMRT1遺伝子はDMYと同様にDMドメインを有し、精巣のセルトリ細胞に特異的に発現する。しかし、発現パターンは両者の間で大きく異なり、DMYが精巣分化に先立って発現がみられるのに対し、DMRT1は孵化後20日を経過した精子形成開始直前の精巣ではじめて発現することがわかった。また、DMYはY染色体に局在するが、DMRT1は常染色体(LG9)に存在する。本研究で、DMYはメダカの性決定遺伝子であり、SRY/Sryに次いで脊椎動物で二番目の性決定遺伝子として同定された。さらに、DMYの下流に作動する重要な遺伝子の一つとしてDMRT1遺伝子が同定された。今後、DMYとDMRT1の遺伝子発現機構と機能を詳しく解析する必要がある。我々は昨年、ポジショナルクローニングにより、メダカの性決定遺伝子DMYを脊椎動物の第二番目の性決定遺伝子として同定することに成功した。本研究では、このDMY遺伝子の機能と作用機構を明らかにすることを目的として計画された。1990年に性決定遺伝子SRY/Sryが同定された哺乳類でも、これまで性決定遺伝子の発現をタンパク質レベルで詳細に解析した研究はない。そこで、初年度の平成14年度は、性分化期のメダカ生殖腺における性決定遺伝子の発現をタンパク質レベルで解析することを計画した。メダカでは、DMYはDMRT1(DMYと同様に、DMドメインをもつ遺伝子)とアミノ酸配列が非常によく似ているために、それぞれを特異的に認識する抗体を作製することはきわめて困難である。しかし、幸いなことにHNI系統のDMYのC末配列には変異があり、このことを利用してDMYに特異的な配列をもっペプチドを合成し、DMRT1タンパク質は認識しないDMYに特異的な抗体を作製することに成功した。この抗体を用いて性分化期のメダカ生殖腺におけるDMYの発現を免疫細胞化学法により解析した。その結果、雌雄差が初めて明らかとなる(遺伝的雌で生殖細胞数が増加する)はステージ38の雄の生殖腺で、DMYタンパク質の発現がはじめて見られることが明らかとなった。従って、DMYはメダカの精巣の決定と分化に重要な役割を果たすことが確認された。

また、性決定遺伝子としてのDMYの種間における共通性について解析した。その結果、メダカにもっとも近縁な種であるハイナンメダカ(Oryzias curvinotus)ではY染色体上にDMYが存在することが明らかになった。しかし、これまでゲノム構造が明らかにされているフグではDMYは存在しないことが判明した。従って、DMYはメダカ種に限られた性決定遺伝子であると推察される。このことは、哺乳類を除く脊椎動物の性決定遺伝子が種により異なることを示唆しており、脊椎動物における性決定機構を考える上できわめて注目されることである。今後、哺乳類以外の脊椎動物でDMYに次ぐ性決定遺伝子の同定が待たれるところである。本研究は、先に申請者らがメダカの性決定遺伝子の有力な候補として単離した遺伝子PG17の機能を明らかにすることを主な目的として計画された。PG17が性決定遺伝子であることの決定的証拠を示すために、遺伝的雌(XX)メダカの受精卵にPG17を含むDNA断片を微小注射により遺伝子導入し、これらのトランスジェニック個体における性、及び生殖腺でのPG17遺伝子の発現を解析した。その結果、PG17トランスジェニック個体ではXXであるにもかかわらず表現型は雄となった。また、生殖腺は精巣となり、精子形成は正常に進行し、受精能を備えた成熟精子がつくられた。これらの結果より、PG17はメダカの性決定遺伝子として決定され、DMYと命名された。DMYのペプチド抗体を作成し、メダカ正常発生時における生殖腺での発現を免疫細胞化学法により解析した。DMYタンパク質は、生殖腺に明確な性分化が起こる直前のXY生殖腺中の生殖細胞を囲む体細胞(セルトリ細胞)で最初に出現し、その後も同細胞に特異的発現を示した。DMYの標的遺伝子の有力候補としてDMRT1遺伝子を同定した。DMRT1遺伝子はDMYと同様にDMドメインを有し、精巣のセルトリ細胞で発現する。しかし、発現パターンは両者の間で大きく異なり、DMYが精巣分化に先立って発現がみられるのに対し、DMRT1は孵化後20日を経過した精子形成開始直前の精巣ではじめて発現を示した。また、DMYはY染色体に局在するが、DMRT1は常染色体(LG9)に存在する。これまで脊椎動物において性決定遺伝子の作用機構は明らかにされていない。今後、DMY遺伝子の発現調節機構、標的遺伝子、特にDMRT1との関連、さらにはDMYの作用機構についてトランスジェニックメダカ等を駆使して、詳しく解析する必要がある。
ガス流および熱輸送を考慮したマイクロプラズマのモデリング

本研究は先の研究(「マイクロプラズマ形成におけるガス種およびガス温度の影響評価」平成16-17年度特定公募)で得られた結果を踏まえ,各種応用が期待される細管マイクロプラズマにおいて,分子性材料ガスを想定した熱輸送モデルを構築するとともに,流速,ガス温度およびプラズマ構造の相関を明らかにしていくものである。本年度は昨年度の研究結果を踏まえ,(1)キャピラリー型マイクロプラズマにおけるジェット領域の実験的考察,(2)ジェット型直流マイクログロー放電のシミュレーション,及び(3)窒素マイクロプラズマの形成状態に対する印加電圧波形の影響評価を行った。(1)に関しては,キャピラリー型マイクロプラズマ生成装置を用いて,プラズマ及びジェ・ット領域における放電状態を観測し,ガス圧による放電形成機構の違いを考察した。(2)に関しては,ノズルからのガス流を考慮した直流マイクログロー放電を模擬し,生成されたプラズマやジェット気流の形成状態を定量的に示した。シース領域近傍のイオン衝突によるガス加熱及び気流加速がジェット気流の形成に重要であることを示唆した。(3)に関しては,パルス駆動による窒素マイクロプラズマの安定形成において,壁電荷形成の寄与を定量化した。また,高周波駆動による安定形成の共通点として,実効的電圧印加時間の減少を見出した。なお,本研究の関連成果は,学術投稿論文(Jpn.J.Appl.Phys.)及び国内外学会の講演会にて発表されている。以上のことから,本研究では当補助金を有効に活用し,確実に到達目標を達成できたと思われる。本研究は先の研究(マイクロプラズマ形成におけるガス種およびガス温度の影響評価」平成16-17年度特定公募)で得られた結果を踏まえ,各種応用が期待される細管マイクロプラズマにおいて,分子性材料ガスを想定した熱輸送モデルを構築するとともに,流速,ガス温度およびプラズマ構造の相関を明らかにしていくものである。初年度は準備的な研究として(1)放電基礎パラメータの測定,(2)流れを考慮した解析コードの開発、及び(3)プロセスマイクロプラズマへの適用検討を行った。(1)に関しては、キャピラリー型マイクロプラズマ生成装置を構築して、放電状態の実験的な検証を行うとともに、数値解析に必須となる放電基礎特性(電極配置、細管径、ガス種及びガス流量に対する放電開始電圧の変化)を取得できた。(2)に関しては、熱量及び運動量変換を考慮してガス加熱及び流れをモデル化し、流体モデルによるプラズマシミュレーションと、ナビエ・ストークス方程式によるガス流シミュレーションをカップリングした解析コードを作成した。諸条件に対するガス圧及びガス温度の変化を確認し、マイクロプラズマの定常状態に与える影響を定量的に考察した。(3)実用レベルに近いフロー型DCマイクロプラズマの放電基礎特性を数値計算により解析し、実験結果とのよい一致を得た。また、高周波駆動窒素マイクロプラズマの形成過程についても詳細に検討した。なお、本研究の関連成果は、学術投稿論文(電気学会論文誌A、Jpn. J. Appl. Phys.)及び国内外学会の講演会にて発表されている。以上のことから、本研究では当補助金を有効に活用し、確実に到達目標を達成できたと思われる。