hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規に樹立した濾胞樹状細胞株を用いる胚中心B細胞応答の解析

しかし、pFL、B細胞共培養系にIL-21を単独で添加した場合、pFLの共存下においてのみB細胞のアポトーシスが誘導された。このアポトーシスの誘導は抗CD40抗体架橋刺激によって抑制されることが確認できた。FDCがCSRに及ぼす影響: pFLとB細胞を抗CD40抗体共存下において誘導される胚中心応答には、pFLから産生されるBAFFが関与していた。以上より、FDCは胚中心B細胞に対し、CSRやAID発現を促進する一方で、低親和性のB細胞や自己応答性のB細胞を、胚中心T細胞が産生するIL-21とFDCが産生する因子の働きによって除去する仕組みが備わっていると考えられる。
原発事故問題における批判の社会的基盤に関する科学社会学的研究

2018年度は大きく2つのテーマで研究を進めた。1)原子力・放射線にかかわる学者集団のネットワーク分析。いわゆる「原子力ムラ」は、福島第一原発事故のあと、繰り返し批判の対象となってきたが、それが実際のところどういう存在なのかは、これまで学問的・体系的には検討されてこなかった。本研究では、系統的に収集した量的データ(科研費データベースから得られた共同研究関係のネットワーク)を用いて、原子力や放射線リスクにかかわる(およびその近傍の)学者集団の構造と、そうした構造が学者たちの言動に与える影響について分析した。2018年12月の環境社会学会大会において報告をおこなった。報告後の質疑応答を踏まえて、現在は、ネットワーク構造が与えた効果はひとまず論点から外して、ネットワーク分析の結果(学者たちのつながり方、分布)の解釈、とくにいわゆる「原子力ムラ」に対する自己/他者認識との重なりとズレに焦点を合わせて改稿している。2019年度中に学会誌へと投稿できるよう準備中である。2)マクロ(非)合理性と科学技術批判に関する理論的検討。科学技術に対する批判のあり方について、科学史家・吉岡斉の論考を手がかりにして検討した。とくに、科学技術システムの内在的視点から見た合理性(ミクロ合理性)と、その科学技術が長期的に社会全体にどのような(悪)影響を及ぼすのかという「マクロ合理性」を対比させるロジックについて、その意義と限界を検討した。結論として、マクロ合理性の概念をそのままの形で発展させることは難しいが、個々の事例の文脈を踏まえつつ、個々の当事者にとっての失敗を超えた、マクロな「失敗」「非合理」に至るメカニズムを探究することは、科学社会学にとって中心的な課題だと論じた。2018年7月の科学社会学会大会で報告し、加筆修正を加えた上で、2019年6月刊行の『年報科学・技術・社会』誌に掲載される予定である。原子力発電や放射線被曝の危険性をめぐる問題において、政府方針に対する科学的批判を可能にするには、どのような社会的基盤が必要か。この問いに答えるべく、本年度は大きく3つのアプローチから研究を進めた。(1)低線量被曝問題に関する政府系の会議の見本例として、「低線量被ばくのリスク管理に関するワーキンググループ」の議事録を分析した。その結果、国際放射線防護委員会(ICRP)や原子放射線の影響に関する国連科学委員会(UNSCEAR)といった国際機関の見解を議論の前提とし、それに対する批判的吟味を行わない姿勢が見られた。こうした姿勢をとる限り、異なる立場をとる論者との議論の回路は限定的にならざるをえない。他者を批判する場合と同じ論理を自説の根拠に対しても当てはめる「負の自己言及」がないことが、放射線影響についての開かれた議論を阻害している可能性を指摘した(「低線量被曝をめぐる対立と負の自己言及の必要性」)。(2)さらに、負の自己言及において鍵となる不確実性への言及に注目し、上述のワーキンググループと、食品安全委員会が設置したワーキンググループの議事録を比較分析した。分析の結果、前者では不確実性への言及自体が少ない上に、個別・具体的な不確実性にまで立ち入らない等の違いが見られた。こうした違いが生じた背景や、それが各会議の結論に与えた影響についても分析した。(3)福島第一原発事故後に何らかの形で批判的スタンスの発言をしてきた研究者をリストアップした上で、こうした研究者の社会的発言と放射線影響に関する研究業績との関係、所属する専門分野の(とくに事故後の)研究動向との関係について分析した。その結果、分野ごとの状況の違いに応じて、「批判」的スタンスと論文生産の営みとしての「科学」を両立しやすい分野もあれば、両立が難しい分野もあることが示唆された。原子力発電や放射線リスクをめぐる問題において、「批判」と「科学」の両立が可能な議論の場をつくるためには何が必要か。(1)低線量被ばくリスクをめぐる専門家の議論の分析。今日、環境問題の政策決定において不確実性に言及することは不可避になっている。しかし、そこでの言及のされ方は、しばしば個別・具体的な不確実性に立ち入らない、「一般論」的なものにとどまっている。そのことが異なる立場間の意味のある議論を阻んでいるのではないか。こうした問題関心から出発して政府が設置した2つの会議の議事録を分析した結果、両者の間で不確実性の論じ方に量・質の両面で大きな違いがみられた。とくに重要なのは、自らの依拠する論文が抱える不確実性について系統的に検討する「負の自己言及」の有無である。負の自己言及は、政策決定に至るプロセスを外部に開いてみせるとともに、議論に加わったメンバーの立場・価値観の違いを可視化することにもつながっていた。また、負の自己言及を伴う議論は、非専門家が参加した場では成立しにくい可能性があることが示唆された。(2)原子力発電の安全性をめぐる問題において、科学的かつ批判的な議論が成立するための条件について、原子力工学、線量評価、疫学(放射線影響)、生物学、地震学、経済学といった専門分野ごとの状況の違いに注目して分析した。(3)原子力発電所の事故リスクをめぐって、科学的かつ批判的な議論が成立するための条件について研究を進めた。原発の「老朽化(高経年化)」によるリスク、とくに「照射脆化」をめぐる議論状況に焦点をあて、インタビューと資料収集を進めた。前項の(1)については、査読付き論文として公刊できた(「環境問題において不確実性をいかに議論するべきか」)。

現在は、さらに関連資料を収集して分析を進めた上で、英語論文としてまとめる方向で研究を進めている。(2)については分析の中間的な成果を学会発表した(「福島第一原発事故後の対策をめぐる批判ー改良サイクル」)。その際のコメント等を踏まえて若干方向性を修正して研究を継続中である。(3)については本年度から方向性を微修正して研究を本格化したところだが、インタビューと資料収集は順調に進んでいる。以上のように(1)(3)のそれぞれについて、着実な進展があったと考える。原子力発電や放射線被ばくのリスクをめぐる論争において、「批判」と「科学」の両立が可能になるのはどういう場合か。2016年度は大きく3つのアプローチから研究を進めた。1)放射線疫学にかかわる科学者集団の社会学。福島第一原発事故の後、原子力に関わる専門家集団は「原子力ムラ」と呼ばれ、繰り返し批判の対象となってきた。しかし、関係者だけでまとまりがちな閉鎖性や、「国策」意識の高さとその裏返しとしての批判に対する硬直性、政府・企業との密接なつながりなどは、ほかの分野でもしばしば見られるものである。原子力・放射線の分野で自由な議論を妨げている要因があるとすれば、それは何なのか。まず、分析対象を放射線影響に関わる科学者集団にしぼった。その上で、グラフ可視化ソフトウェアGephiを使って研究者間のネットワークを描き、その特徴について考察した。中間的成果をまとめて学会発表を行い、多くのフィードバックを得ることができた。2)低線量被曝リスクをめぐる専門家の議論の分析。2015年度までの研究成果を踏まえつつ、専門家が自説の抱える限界・不確実性に自ら言及することを指す「負の自己言及」という概念について、社会構築主義をはじめとする先行研究の文脈の中で理論的に位置づける検討を進めた。検討結果を反映させつつ英語論文の草稿を書き上げることができ、現在は出版社のレビュー中である。3)原子力発電所の事故リスクをめぐる論争の分析。安全対策を求める外部の声が、実際にリスク削減につながるのはどういう場合か。逆に、外面だけ安全を装い(正当化のための言説ばかりが増え)、リスク削減につながらないのはどういう場合か。分析の手がかりとしてアクターネットワーク理論に注目し、既存文献について系統的な検討を行った。また、原子炉の老朽化(高経年化)リスクを事例として取り上げ、関連する資料の収集を進めた。専門分野ごとの性格の違いに注目した研究について、放射線疫学に焦点をしぼりこんだ上で、分析上の問いと手法を見直すことで、着実に進展させることができた。研究成果を科学社会学会で発表することができた(「放射線疫学にかかわる科学者集団の社会学」)。また、政府系会議における専門家の議論のあり方についての研究は、当初計画のとおり、英語論文の草稿として書き上げることができた。現在は公刊をめざして取り組んでいるところである。その一方で、上記二つのアプローチを優先したため、事故リスクをめぐる論争の分析はあまり進展しなかった。
インド中央構造帯のテクトニクス-東ゴンドワナの原生代事件の研究(IGCP-368)-

1.平成10年度と11年度の2年間にわたり、インド中央構造帯およびその周辺地域の地質野外研究を、日本から派遣研究者27人延ぺ573人日、現地参加科学者40人延べ659人日、合計で述べ1232人日を実施した。また、インドから研究分担者ら4人を延べ133日間招聘した。野外調査はとくに、アラバリ・デリー帯とインド中央構造帯中央部(サコーリ帯およびサウサー帯)を集中的に実施したほか、インド中央構造帯東部、東ガート帯、南インド原生代変動帯、スリランカなども実施した。2.アラバリ・デリー帯、中央構造帯中央部、及びインド中央構造帯全般に関する最新の知識が得られ、採集された地質標本についての詳しい分析的研究が実施され、岩石学、年代学関係の重要なデータが得られ、それらの一部は公表された。3.これらの研究を通じて、ゴンドワナテクトニクスにおけるインド中央構造帯の意義が明らかになって来た。インド中央構造帯のスーチャーとしての主要な活動時期はパレオ原生代(19-22億年前)であり、その後は内陸変動帯であったと思われる。メソ原生代には西オーストラリア南部のアルバニー帯と連なっていたと考えられる。従って、西オーストラリア西縁を走るピンジャラ変動帯が、グレンヴィリアン期のロディニア集合テクトニクスにおいて重要な役割を果たしたと考えられる(Yoshida,2001,Gcmdwana Research 4,208-211)。4.以上の研究成果は、国際誌などでの研究論文105編、国際学会等における講演60題、研究論文集など8冊および国際学術研究連絡誌など10冊の発行などによって国内外に公表された。また、英文研究成果報告書「The Central Indian Tectonic Zone and its Extensions within East Gondwana」(GRG/GIGE Miscellaneous Pub-lication No.14)として刊行された。この報告書はインド中央構造帯のテクトニクス(11編155頁)、アラバリ・デリー褶曲帯のテクトニクス(7編66頁)、東インド東部原生代変動帯の岩石とテクトニクス(8編799頁)及び南インド楯状地の岩石とテクトニクス(6編47頁)の4章347頁で構成され、付録として公表編著書、論文、講演目録、文部省への提出諸書類が添付されている。インド及びスリランカで、野外調査、地質資料収集、研究情報収集、研究討論などを、研究分担者ら13人の派遣延べ251人日及び現地参加23人延べ386人日の合計延べ637人日により実施した。また、インドから研究分担者ら2名を合計延べ50人日間招聘した。これらの事業の結果、以下の成果を得た。1.インド中央構造帯東部のシンブム褶曲帯と、西部のアラバリ・デリー褶曲帯の模式的横断ルートを観察し、同帯の地質概要の理解を深めた。また、地質資料の収集を行い、将来の分析的研究の準備が整った。2.国際シンポジウムに参加し、研究発表を行ったほか、研究討論と研究情報の収集を行った。この結果、これらの両地帯の地質概要と研究の現状が把握された。3.シンブム

褶曲帯については、インド地質調査所、びカルカッタ大学、プレジデンシー大学及びジャダブプール大学の、アラバリ・デリー帯については、ラジャスタン大学とウダイプール大学の研究者らとの共同研究を開始できた。共同研究は、これらの両地帯で最も必要とされている年代学的研究が中心課題となっている。4.うえのインドの諸研究機関の研究者らを日本に招聘し、一方、日本の大学院生を現地に長期間派遣し、共同研究の実質的な進展を計る計画が策定された。5.インド中央構造帯及び周辺地域に関する文献学的研究を行い、同地帯が、後期原生代-前期古生代のロディニア、ゴンドワナ超大陸の再構成の解明に重要な鍵を握っていることが指摘された。以上の調査活動、研究の成果は、国内外の学術雑誌や大学英文紀要など印刷中を含めて12編、国際シンポジウム等での講演で、学術誌等に発表されたもの19題、国際学会等の論文集の編著書3冊、国際学術誌等の編集7冊として公表された。インド及びスリランカで、野外調査、地質資料収集、研究情報収集、研究討論などを、研究分担者ら14人の派遣延べ322人日及び現地参加17人延べ273人日の合計延べ595人日により実施した。また、インドから研究協力者ら2名を合計延べ83人日間招聘した。これらの事業の結果、以下の成果を得た。1.インド中央構造帯(CITZ)の中央部のサコーリ褶曲帯及びサウサー変動帯の模式的横断ルートを調査した。インド中央構造帯南縁のサコーリ帯は低変成度の変堆積岩類を主とし、南のバスタークラトンの北縁部を被覆する大陸縁辺堆積層である。一方サウサー帯は中高変成度の変堆積岩類を主とし、インド北楯状地のブンデルカンドクラトンの被覆層であるとの考えが最近示された。これらの2層群はCITZ中央部の南縁変動帯をなす。CITZ中央部の北縁にはマハコーシャル褶曲帯がある。この地質帯に関する研究は非常に少なく、よく判っていないところが多いが、CITZのテクトニクス解析には大変に重要な地帯である。今後重点的に調査研究する必要がある。2.スリランカ南西部と中央部のグラニュライト地帯の地質調査を実施し、この地帯の超高温変成作用の様相が明らかとなった。また、地質資料の収集を行い、将来の分析的研究の準備が整った。3.インド東部シンブムクラトンと東ガート帯の地質調査を実施した。シンブムクラトンでは花崗岩類の標本採集を行い、将来の分析的研究の準備を整えた。東ガート帯ではシース褶曲を詳しく観察し、そのテクトニクスな意義を東ガート帯の大構造との関係で考察した。4.インド南部グラニュライト帯において野外調査を実施し、従来の研究で問題とされた含グラファイトグラニュライトの産状を詳しく調査した。これらの岩石の形成にはパンアフリカ期の剪断活動が密接に関係していることが明らかとなった。これらの岩石標本を系統的に採集し、将来の分析的研究の準備を整えた。5.北部デリー帯の花崗岩体を中心に詳しい野外調査を実施し、岩質構成と岩石化学的性格を明らかにしつつある。また、EPMA化学年代の検討を開始し、予察的にメソ原生代の年代が得られた。6.インドの若手研究者2名を招聘し、CITZに関する岩石学、年代学に関して分析を中心とした共同研究を実施した。
がん細胞の浸潤性獲得の分子機構

清木班員はヒト胃癌細胞株を用いて実験的にマトリクスメタロプロテイナーゼ(MMP)の活性発現が必須であることを特異的インヒビターであるTIMP-1遺伝子導入実験により示した.同時に、TIMP-1発現の低下が悪性形質発現の一因となることも示された.岡田班員はヒト骨肉腫OST細胞、ヒト単球様細胞U937を用いて細胞の浸潤能および転移能の発現とIV型コラーゲナーゼ(MMP-9)の発現との相関が高いことを示した.中島班員は腎臓癌細胞KG12がヌードマウスへの正所移植では転移するが異所である皮下からは転移しないことを示した.組織由来の線維芽細胞が産生するTGFbがKG12細胞のIB型コラーゲナーゼおよびウロキナーゼ産生と浸潤能発現の制御因子であることを明らかにした.浸潤・転移能に関連して重要性が示されたMMP-9遺伝子発現制御機構を解析することにより、佐藤班員はTPA、TNFaとc-Srcを介するシグナルがそれぞれ独立にMMP-9の伝写を制御していることを明らかにした.MMP以外の浸潤能に関する細胞外マトリックス分解酵素として宮崎班員は胃癌細胞株からトリプシン1を精製し、同定した.早川班員はもう一つのMMPインヒビターであるTIMP-2に対する単クローン抗体を作成し、サンドイッチELISA法による測定系を確立した.木村班員は転移抑制遺伝子として報告されたNKPキナーゼ(NM23)遺伝子の二つのアイソフォームをラットからcDNAと対応する染色体遺伝子として単離し、その構落を明らかにした.また、ラット高転移性乳癌細胞での発現低下を確認した.谷口班員はbmアクチンの転移の抑制活性が細胞運動の抑制と相関しすることを明らかにした.若い研究者伊藤君は大腸癌でMMP-7の発現が特異的に見られること丹田君は血管作動薬による腫瘍組織血流量の増加が化学療法剤の効果を増強することを見いだした.清木班員はヒト胃癌細胞株を用いて実験的にマトリクスメタロプロテイナーゼ(MMP)の活性発現が必須であることを特異的インヒビターであるTIMP-1遺伝子導入実験により示した.同時に、TIMP-1発現の低下が悪性形質発現の一因となることも示された.岡田班員はヒト骨肉腫OST細胞、ヒト単球様細胞U937を用いて細胞の浸潤能および転移能の発現とIV型コラーゲナーゼ(MMP-9)の発現との相関が高いことを示した.中島班員は腎臓癌細胞KG12がヌードマウスへの正所移植では転移するが異所である皮下からは転移しないことを示した.組織由来の線維芽細胞が産生するTGFbがKG12細胞のIB型コラーゲナーゼおよびウロキナーゼ産生と浸潤能発現の制御因子であることを明らかにした.浸潤・転移能に関連して重要性が示されたMMP-9遺伝子発現制御機構を解析することにより、佐藤班員はTPA、TNFaとc-Srcを介するシグナルがそれぞれ独立にMMP-9の伝写を制御していることを明らかにした.MMP以外の浸潤能に関する細胞外マトリックス分解酵素として宮崎班員は胃癌細胞株からトリプシン1を精製し、同定した.早川班員はもう一つのMMPインヒビターであるTIMP-2に対する単クローン抗体を作成し、サンドイッチELISA法による測定系を確立した.木村班員は転移抑制遺伝子として報告されたNKPキナーゼ(NM23)遺伝子の二つのアイソフォームをラットからcDNAと対応する染色体遺伝子として単離し、その構落を明らかにした.また、ラット高転移性乳癌細胞での発現低下を確認した.谷口班員はbmアクチンの転移の抑制活性が細胞運動の抑制と相関しすることを明らかにした.若い研究者伊藤君は大腸癌でMMP-7の発現が特異的に見られること丹田君は血管作動薬による腫瘍組織血流量の増加が化学療法剤の効果を増強することを見いだした.
離散群の2次元、3次元有界コホモロジーの計算

研究課題である、離散群の2次または3次の有界コホモロジーの計算のついて得られた結果について述べる。ただし、H^2_b(G;R)は、群Gの2次の実係数有界コホモロジーを表す。最初に、群が融合積で書けている場合について、次の結果を得た。つぎに、群がHNN拡大で書けているとき次の結果を得た。この研究の一つの目標は、無限個のエンドを持つ群の2次有界コホモロジーの計算であったが、それについて次のような結果を得た。群Gが無限個のエンドを持つとき、Stallingsの定理によれば、Gは定理1または2の仮定を満たす。よって、次を得る。なお、この結果は、研究目標に対して満足のいく結果を与えている。定理3有限生成群Gが、無限個のエンドを持つとする。この時、H^2_b(G;R)は無限次元である。そのほか、次のような場合について、2次の有界コホモロジーの計算について、部分的な結果を得つつある。(1)完備なリーマン多様体が、負の定曲率を持つ場合に、その基本群について。(2)ある種のノット群について。(3)グロモフの意味で双曲的な空間に、ある種の条件を満たしながら作用する群について。これらについては、引続き研究する。3次の有界コホモロジーについては、まだ具体的な結果を得ていない。よって、次を得る。
ポリネシア人はなぜ背が高いのか。－ポリネシア人における正の自然選択の検出－

オセアニアへのヒトの移住は、約5万年前の現在のパプア人の祖先集団による移住と約3000年前のラピタ人と呼ばれるアジア起源の集団による移住の大きく2回に分けられる。ポリネシア人はこの2つの祖先集団の混血により形成され、アジア集団と遺伝的に近縁である。しかし、ヒトの身長の個体差の8割が遺伝的因子に起因するにも関わらず、ポリネシア人は他のアジア集団よりも男女ともに平均で約10cm身長が高い。そこで我々は、ポリネシア人の高身長化は、身長を高くする効果のあるパプア人由来の多型、あるいはポリネシア人特異的突然変異が正の自然選択によって集団中に広まったために起きたという仮説を立て、検証することとした。
大学入試における得点調整支援システムの開発

本研究では、大学入試における得点調整ためのより一般的・標準的なプログラムシステムの開発を行った。システム開発にあたっては、各大学・学部での利用を前提に、(1)多様な入試ファイルに対応できること、(2)多様な状況に対応できるよう多くの方法を取り込むこと、(3)操作が容易なこと、(4)処理過程をブラックボックス化せず、処理経過も含めてできるだけ多くの情報を提供すること、等に心がけた。そして特に(3)、(4)を実現するため、本研究ではMicrosoft Excel97上で動作するシステムとしてVisual Basic for Applications(VBA)を用いてシステム開発を行った。得点調整に関しては、アンカーテストを用いない場合の方法として、線形等化法、正規化得点法、等百分位法、分位点差縮小法、そしてアンカーテストを用いる場合の方法としてTuckerの方法を組み込んだ。また本システムは、単に得点調整を行うだけでなく、得点調整を行う必要があるか否かを判定するための資料作成、調整が合否判定にどのような影響を与えるかを評価するための資料作成等の機能も備えている。システムは、(1)データ入力、(2)得点調整の実施の有無を判定するための資料作成、(3)得点調整の実施、(4)調整結果の評価、(5)入試マスターファイルの書き換えの、5サブシステムから構成されており、得点調整に関わる各種作業を一貫して行うことができる。なお、研究成果であるプログラムシステムはCD-Rに保存し、利用マニュアルとともに各大学・学部へ配布する予定である。本年度は、2年計画の初年度として、大学入試における得点調整の現状に関する調査・資料収集、得点調整の理論的検討、及び全体システムの概要設計を行った。以下、項目別に作業概要を述べる。(1)得点調整に関する現状調査いくつかの大学・学部では過去に得点調整の経験を持つが、それはあくまでも個別対応であり、入試データ処理の過程で、その実施の有無を含め、得点調整を総合的に検討しているものは皆無であった。今回のシステムとの関連では、得点調整処理もさることながら、その実施の有無を判定するための資料提供が重要な意味を持つことが確認された。(2)理論的検討(3)全体システムの概要設計全体システムは、(1)ワークファイル作成、(2)実施の有無に関わる判定資料作成、(3)調整処理、(4)調整結果の評価、(5)入試マスターファイルの更新、の5サブシステムで構成し、特に(3)(4)については、インタラクティブに方法間の比較が可能となるようなシステムを開発することとした。なお、(1)に関しては個別試験、センター試験の統合ファイルを対象とし、(2)も含めて詳細設計に入っている。本研究では、大学入試における得点調整のためのより一般的・標準的なプログラムシステムの開発を行った。システム開発にあたっては、各大学・学部での利用を前提に、(1)多様な入試ファイルに対応できること、(2)多様な状況に対応できるよう多くの方法を取り組むこと、(3)操作が容易なこと、(4)処理過程をブラックボックス化せず、処理経過も含めてできるだけ多くの情報を提供すること、等に心がけた。システムは(1)データ入力、(2)得点調整の実施の有無を判定するための資料作成、(3)得点調整の実施、(4)調整結果の評価、(5)入試マスターファイル書き換えの、5サブシステムから構成されており、得点調整に関わる各種作業を一貫して行うことができる。
カブトムシの性特異的角(ツノ)形成機構の解明

カブトムシの角原基と付属肢原基の発生パターンの類似性に着目し、付属肢形成に関する分子レベルでの研究が最も進んでいるキイロショウジョウバエの知見をもとに、付属肢形成において重要な役割を担う遺伝子群をさらにクローニングした。その結果、キイロショウジョウバエでは単一遺伝子であるのに対し、カブトムシでは遺伝子重複により生じたと考えられる2種類の遺伝子が存在する場合が認められた。また、選択的スプライシングによるアイソフォームが存在する遺伝子も認められた。これまでに得られた各遺伝子の部分配列から二本鎖RNAを合成し、幼虫体に注射した。larval RNAi法の結果、肢や触角などの付属肢においてキイロショウジョウバエと同様の表現型が認めらたことから、これらの遺伝子はいずれれも付属肢形成において進化的に保存された機能を持つことが明らかとなった。一方、角形成においては、わずかな短縮および著しい短縮を生じる表現型が観察された。つまり、付属肢形成遺伝子には、角形成において、軽微な機能を担う遺伝子と重要な機能を担う遺伝子が存在することが明らかとなった。角形成において興味深い結果が得られた遺伝子について、larval RNAi法の結果を再確認するため、同じ遺伝子の異なる配列に基づいて合成した二本鎖RNAにおいても同様の実験を行った。その結果、再現性が認められ、それぞれの遺伝子に特異的な表現型であることが判明した。以上の結果より、付属肢形成遺伝子は、角という付属肢とは異なる起源の構造の形成にも何らかの役割を担っていることが判明した。1.カブトムシの角(ツノ)形成遺伝子の検索ショウジョウバエの形態形成から得られた知見に基づき、角(ツノ)形成の候補遺伝子または角(ツノ)形成のマーカーとして、肢原基の遠近軸形成に関与する転写因子をコードする遺伝子や体節や領域特異的な構造の形成に関与する遺伝子、さらに性決定遺伝子など各種遺伝子群のクローニングを行った。その結果、いずれの遺伝子も鞘翅目に属するカブトムシとは系統的に遠い関係にある双翅目に属するキイロショウジョウバエから得られた配列と非常に高い相同性を示すことが判明した。したがって、本研究によりクローニングした遺伝子はいずれもカブトムシのオルソログであると考えられた。また、興味深いことにキイロショウジョウバエでは報告のないアイソフォームが存在する遺伝子がカブトムシからクローニングされた。アイソフォームの違いによる機能的な役割分担等について今後larval RNAi法を用いて解析する予定である。2.カブトムシの角(ツノ)形成遺伝子の発現解析前蛹期に急激に増大する角(ツノ)原基の形成過程を組織化学的に調査するため、またカブトムシからクローニングした上記の遺伝子群について、前蛹期の角(ツノ)原基の形成過程において、組織切片を用いたin situハイブリダイゼーション法や免疫染色法などを行うための基礎となる切片作成法を確立するため、まずカブトムシの角(ツノ)原基を用いた凍結切片作成法を試みた。核染色を行うことによって切片を評価し、今後の実験に適用するための条件を決定した。
RNA修飾が関与する高次生命現象と遺伝子発現調節機構

本プロジェクトではRNAの質的な側面、特にRNAの転写後修飾に着目し、RNAが関与する遺伝子発現調節機構と高次生命現象の探索と解明を目的とする。A-to-IRNAエディティングは、二本鎖構造を形成したRNA中のアデノシン(A)が二本鎖特異的アデノシンデアミナーゼ(ADAR)の作用により脱アミノ化され、イノシン(I)へと修飾される機構である。その修飾酵素(ADAR1およびADAR2)は必須遺伝子であり、I修飾は、トランスクリプトームの複雑性の増大と、転写後の遺伝子調節に関与することが知られ、高次なレベルでの生命現象に深く関わっていると考えられる。また、I修飾の異常やADAR1の変異は様々な疾患を引き起こすことが知られている。我々は、ゲノムワイドにイノシン化部位を実験的に同定するため、イノシン特異的な化学修飾と逆転写PCR法を組み合わせた新規手法であるInosine Chemical Erasing(ICE)法を開発した。実際にICE法を用いてヒト脳由来転写産物を解析したところ、4,395箇所の新規部位を同定することに成功した。さらに、新規に同定されたイノシン化部位について機能解析を行ったところ、イントロン領域に生じたイノシンは、スプライシングの過程において異常なエキソンが取り込まれるのを防止する役割を持っていることが判明した。以上の成果は、Nature Chemical Biology誌のarticleとして、9月12日付のオンライン版として公開された。
LCST型・UCST型の機能を併せ持つ温度応答性デンドリマーの設計

温度応答性ポリマーはインテリジェントマテリアルとして様々な分野で利用されている。本研究では、研究例が少ないUCST型(加温によって溶解する)温度応答性ポリマーに着目した。そして、機能性ナノ粒子として有用なデンドリマーに、UCST型の温度応答性を付与し、インテリジェントマテリアルへの展開を目指している。本年度は、研究計画に沿って、アミノ基をもつポリアミドアミンデンドリマーに、酸無水物と疎水性アミノ酸を結合させた。得られたデンドリマーはpHにも応答し、高pHでは溶解するが、低pHでは白濁することがわかった。そして、その中間のpHではUCST型の温度応答性を示すことを明らかにした。このように、pH応答性とUCST型の温度応答性の二重刺激応答性のデンドリマーを得ることができた。さらに、このデンドリマーは高効率な物質分離システムに利用できることも示した。現在、得られた研究成果を学術論文にまとめており、投稿準備中である。これまでUCST型の温度応答性デンドリマーの研究は報告されておらず、本研究が初めての研究例となる。また、興味深いことに、酸無水物と疎水性アミノ酸の反応させる順番を変えると、pH、温度応答性が異なり、同一デンドリマーでありながら、高pHではUCST型の温度応答性を、低pHではLCST型(加温によって白濁する)の温度応答性を示すことがわかった。このように、LCST型とUCST型の温度応答性をあわせもつポリマーは非常に珍しく、現在、この温度応答性の発現メカニズムについて検討を進めている。この研究は3年のプロジェクトであり、当初の研究計画では、1年目にUCST型の温度応答性デンドリマーの作製、2年目にその応用、3年目にLCST型とUCST型をあわせもつ温度応答性デンドリマーの作製を行う予定であった。現在、1年目が終了した段階であるが、既に全ての項目を達成できている。上記のとおり、最終目標であるLCST型とUCST型をあわせもつ温度応答性デンドリマーの作製は達成できたが、その温度応答性の発現メカニズムはまだわかっていない。さらに、応答温度のコントロールが不十分である。今年度は、得られた成果を積極的に外部発表するとともに、これらの課題の解決に取り組む予定である。試薬・消耗品は研究室にあったストック品を使用するとともに、大学の校費での購入分でまかなうことができたため、物品費の支出がなかった。また、大学の女性研究者支援制度によって、人件費をサポートしてくださったので、人件費も当初の想定よりも小額でまかなうことができた。大きな研究成果が得られたので、積極的に外部発表するための旅費や英文校正費などの経費に使用する予定である。
組合せ半群論とその応用

(1)有限半群が融合基であるかどうかを判定するアルゴリズムの存在問題は未解決である。表現拡張性は半群が融合基であるための必要条件である。有限半群が表現拡張性を持つかどうかを判定するアルゴリズムの存在を示した。有限拡張性をもつ完全単純0-半群が融合基であることが知られている。表現拡張性をもつ正則半群が融合基であるかという問題に対して否定的な解答を与える有限正則半群を数式処理ソフトMathmaticaを使って構成した。さらに、有限半群が左絶対平坦性をもつかどうかを判定するアルゴリズムが存在する問題を解決し、論文を準備している。(2)T. E. Tall, J. Okniski, M. S. Putch有限半群のクラスの融合基を決定する問題と取り組んだ。まず、有限半群に対して、すべての半群のクラスの融合基であると有限半群のクラスの融合基であることが同値であるかどうかを調べた。有限半群のクラスの融合基である有限半群は表現拡張性をもつことを示した。この結果を用いて、有限半群のクラスの融合基である有限帯の代数構造を完全に決定できた。J. Okiniski, M. S. Putchaは有限逆半群は有限半群のクラスの融合基であることを証明した。彼らの証明方法は半群環上の加群論を用いている。我々は半群の作用する集合の同型性に帰着させる方法で、有限逆半群は有限半群のクラスの融合基であることを証明した。これは群の場合のB. Neumannの方法の自然な拡張と考えることができる。(3)自由λμ-calucus理論を適用し、任意なλ-モデルはλμ-モデルを生じることを示した。また、λμ-モデルは不動点作用とゲーデル-ゲンツエン変換を用いて構成できることを得た。(4)ファイバー・ホモトピーを研究し、写像カテゴリーに双対ファイバ化を導入した。さらに、連続写像カテゴリーに絶対レクラクト、可縮性を研究した。(5)奇素数に対して,極大実部分体が単に四つの素因子をもつconductorと任意に大きなp-階数をもつクラス群をもつ巡回的拡大体を岩沢理論を用いて構成した。組合せ群の研究上,群の半群表示から語をラベルにもつグラフヘの群の作用を考察することで群の幾何的研究は発展している。同時に,組合せ半群論の必要性は高まっている。群の融合問題と群論の語の問題とは特に融合積を通して深く結び付いている。その結果,群論の語の問題の群の融合を利用した多くの解法と見事な結果がある。のとと半群の場合事情が一変するといても過言ではない。実際,群の融合は常にある群に埋め込むことが可能である。しかし,半群の融合は埋め込め可能とは限らない。半群の融合問題「有限半群の融合が有限半群に埋め込めるかどうかを判定するアルゴリズムがあるか」に対して,Sapir否定的な解答を示した。さらに,SapirとHallは決定問題「有限半群が融合基かどうかを判定するアルゴリズムがあるか」を研究したが,未解決のままである。この問題に関連して,既に有限半群が表現拡張性をもつかどうか判定するためのアルゴリズムの存在を証明した。本研究では,有限半群が自由表現拡張性をもつかどうか判定するためのアルゴリズムを与えた。

結果,有限半群が強表現拡張性をもつかどうかを決定できるアルゴリズムを与えた。これによって,SapirとHallは決定問題を肯定的に解決する方法を研究する方向が正しいことを示している。他方,有限逆半群に対するOkninskiとPutchaの定理の別証明を得た方法をより,一般な正則有限半群のクラスにOkninskiとPutchaの定理を拡張した。半群の表現と融合問題を研究を進めるため,局所逆-逆半群半群の調べた。一般*半群の表現論を拡張した。組合せ半群論の幾何的グラフから得られる位相空間の位相的構造が解析できる。位相空間におけるファバー化と双対ファバー化に関する新しい方法を確立した。一般代数系との関連研究で,BCK代数のイデアルとその随伴半群の順序イデアルの関係を調べ半群理論の一般代数系への応用を試みた。環論との関連研究では、付値をもつ環の分数イデアルのなす半群の構造に関する結果を得た。(1)有限半群が融合基であるかどうかを判定するアルゴリズムの存在問題をは未解決である。表現拡張性は半群が融合基であるための必要条件である。有限半群が表現拡張性をもつかどうかを判定するアルゴリズムの存在を示した。表現拡張性をもつ正則半群が融合基であることが知られている。表現拡張性をもつ正則半群は融合基であるかという問題に対して否定的な解答を与える有限正則半群を数式処理ソフトMathematicaを使って構成した。さらに,有限半群が左絶対平坦性をもつかどうかを判定するアルゴリズムが存在する問題解決し,論文を準備している。(2)T.E. Tall, J.Okninski, M.S. Putcha有限半群のクラスの融合基を決定する問題と取り組んだ。まず,有限半群に対して,すべての半群のクラスの融合基であると有限半群のクラスの融合基であることが同値であるかどうかを調べた。有限半群のクラスの融合基である有限半群は表現拡張性をもつことを示した。この結果を用いて,有限半群のクラスの融合基である有限帯の代数構造を完全に決定できた。J.Okninski, M.S. Putchaは有限逆半群は有限半群のクラスの融合基であることを証明した。彼らの証明方法は半群環上の加群論を用ている。我々は半群の作用する集合の同型性に帰着させる方法で,有限逆半群は有限半群のクラスの融合基であることを証明した。これは群の場合のB. Neumannの方法の自然な拡張と考えることができる。(3)自由λμ-calucus理論を適用し,任意なλ-モデルはλμ-モデルを生じることを示した。また,λμ-モデルは不動点作用とゲーデル-ゲンツェン変換を用いて構成できることを得た。(4)ファイバー・ホモトピーを研究し,写像カテゴリーに双対ファイバ化を導入した。さらに,連続写像カテゴリーに絶対レトラクト,可縮性を研究した。(5)素なconductorをもつ3次巡回体の巡回的拡大体の岩沢不変が零となるための簡易な十分条件を見つけた。
鶏リポプロテインリパーゼの特異性実証とそのモノクローナル抗体による脂肪蓄積制御

肥満(脂肪の過剰蓄積)は人間と家畜に共通する代謝障害である。鶏の脂肪蓄積は脂肪組織のリポプロテインリパーゼ(LPLase)によって調節されている。本研究ではLPLaseの精製を行って種特異性を明らかにし、さらにLPLaseとアポプロテインのモノクロナル抗体を作成して、抗体投与による脂肪蓄積制御法を開発することを目的とし、次の結果を得た。(1) LPLaseによるリポプロテイン分解は、ラットではTriton WR-1339により強く阻害されるのに対し、鶏ではその阻害効果が小さい。したがって鶏リポプロテインとLPLaseはラットとは異なった種特異性がある。(2) LPLaseの失活防止剤として30% Glycerolを用い、Heparin-Sepharose 4B、ハイドロキシアパタイト、Con A-Sepharose 4Bを用いた精製操作を行って、高い比活性を持つLPLaseの精製に成功した。(3)鶏精製LPLaseとKmとVm、そしてTriton WR-1339に対する阻害様式はラットLPLaseとは異なり、鶏LPLaseは酵素化学的にラットLPLaseとは異なった特性を持つことが示された。(5)単離精製したLPLaseをマウスに免疫感作し、さらにハイブリドーマを作成して鶏LPLase抗体を産生する細胞を24株クローニングした。その内の3株の抗体はLPLaseによるリポプロテイン分解を25%以下に阻害した。(6)以上、鶏LPLaseには種特異性が存在し、LPLaseのモノクロナル抗体の投与により脂肪蓄積の制御が可能であることを提示した。(1)鶏とラットの脂肪組織からHeparin-Sepharose 4B、ハイドロキシアパタイト、Con A-Sepharose 4Bの3種のカラムクロマトを用いて精製リポプロテインリパーゼ(LPLase)を得ることに成功した。本研究ではハイドロキシアパタイトを用いることによりアンチトロンビンIIIが完全に除去でき、従来の方法で得られた酵素よりより純度の高い酵素タンパクを得るに至った。(2)鶏とラットの精製LPLaseの化学的性質(分子量、等電点、最適温度、金属イオンの影響,NaCl阻害濃度)にはほとんど差は見られなかった。(3)LPLaseに対するTriton WR-1339の阻害実験を行ったところ、ラットと鶏で阻害様式が異なることを初めて確認した。すなわち、ラットでは拮抗型阻害であるのに対し、鶏では非拮抗型に近い混合型の阻害様式を示した。すなわち、鶏LPLaseに種特異性が存在することを世界で初めて明示した。(4)Superose-12、Mono-Q、ハイドロキシアパタイトの3種のクロマトを用いてLPLase活性化因子であるApo C-IIの単離精製に成功した。また、Apo C-IIのLPLase活性化率をラットと鶏で比較したが、両種共にApo C-II100μg/mlの添加でLPLase活性が約4倍に上昇したものの、両種間には大きな差異は認められなかった。(1)Heparin-Sepharose4Bにより部分精製した鶏脂肪組織リポプロテインリパーゼ(LPLase)をBALB/cマウスに計5回投与して免疫感作を行い、最終免疫3日後に抗体産生細胞(脾臓細胞)をSamplingした。これをミエローマ(P3x63-Ag.8.653)とポリエチレングリコール法を用いて融合させ、マウス胸腺細胞とHAT培地で共培養し、選択培養を行った。その後、培養上清中の抗体をELISA法により、ハイブリドーマをスクリーニングした。スクリーニングした1506個のハイブリドーマを20%FBSを含むIMDMで培養し、限界希釈とELISAを繰り返した。この操作により8種の細胞株(LPLA)をクローン化した後、SFM無血清培地に馴化させ、大量培養を行いモノクローナル抗体(MoAb)を得た。

(2)作製したMoAbは、IgG_12種、IgG_22種、IgG_31種およびIgM3種であった。ELISA法によるラットLPLaseとの親和性はLPLA-1およびLPLA-8に鶏と同様の親和性が得られたが、その他のMoAbには見られなかった。(3)鶏LPLase活性阻害試験をin vitroで行ったところ、LPLA-1でMoAb無添加時の約80%まで活性を低下させたが、活性阻害効果は小さく、鶏過剰脂肪蓄積抑制に有効と考えられるMoAbは検出されなかった。現在、新たな8種のLPLAのクローン化に成功しており、LPLaseの活性阻害試験を検討中である。また、LPLA-7は鶏LPLase活性を特異的に活性化させる働きを有しており、鶏LPLase反応の種特異性のタンパク質レベルでの究明に効果を発揮すると考えられる。(4)MoAbをリガンドとした鶏LPLaseの精製を行った結果、LPLA-4では2.0MNaCl溶出画分のみにLPLase活性が認められ、純度検定を行ったところLPLase蛋白質以外に3種の蛋白質が確認されたが少量であり、Heparin-Sepharose4Bカラムで除去可能であった。すなわち、LPLA-4を用いたアフィニティークロマトグラフィーにより、鶏脂肪組織LPLaseの大量調整が可能となった。(1)精製鶏脂肪組織リポプロテインリパーゼ(LPLase)をBALB/cマウスに計5回投与して免疫感作を行い、ミエローマ(P3x63-Ag.8.653)と融合させてハイブリドーマを作成した。10,772個のハイブリドーマより鶏LPLaseと親和性を持つ抗体を産生する細胞を24株クローニングした。採取したモノクローナル抗体(LPLA-124)はProteinAカラムを用いて精製した。(2)鶏LPLase活性阻害試験をin vitroで行ったとろ、LPLA-10,14,16は無添加時の25%以下とリポプロテイン分解活性を著しく阻害した。(3)LPLA-16の鶏静脈投与(1mg/kgBW)では摂食・絶食いずれの条件下においても投与後6時間で血漿中トリグリセリド(TG)濃度が投与前の約3倍に上昇し、24時間後までその濃度が持続した。一方、LPLA-10はTG濃度を上昇させたが、24時間後には投与前の約2倍とやや低下する傾向にあった。(4)抗体(LPLA-16)の長期間投与を行ったところ、翼下静脈一日一回投与でも浸透圧ポンプによる連続投与でも血漿中TG濃度は投与前に比べ約3倍と高い値を示し、7日目で投与前のレベルに低下した。投与後7日目の鶏脂肪組織LPLase活性は、一日一回投与区、連続投与区のいずれも対照区に比べ低い値(約20%)を示したが、一日一回投与区での低下が著しい傾向を示した。以上の結果より、モノクローナル抗体投与で鶏脂肪蓄積制御が可能であると推測された。
バルク窒化アルミニウム結晶の点欠陥形成メカニズム解明によるｎ形導電性結晶の創出

物理気相輸送法で作製した低転位密度の窒化アルミニウム(AlN)単結晶基板上にハイドライド気相成長(HVPE)法でAlN厚膜を高速成長することでn形導電性を有するAlN基板を創出することを検討した。AlN表面に意図せず蓄積する高濃度シリコン(Si)不純物の蓄積メカニズムを解明し、その抑制により意図的なSiドーピングの影響を検討可能とした。四塩化珪素をドーピングガスに用いることで、Si不純物濃度の制御を達成した。SiドープAlNバルク結晶の電気的特性評価からn形導電性の発現を確認した。また、n形AlN基板を用いて作製した世界初の縦型ショットキーバリアダイオードの動作を確認した。研究代表者は、不純物濃度が高く深紫外光透過性が得られないものの、転位密度が低いという特徴を有する物理気相輸送(PVT)法で作製した窒化アルミニウム(AlN)種結晶のAl極性(0001)面上に、独自のハイドライド気相成長(HVPE)法で高純度AlNの高速ホモエピタキシャル成長を行うことで、低転位密度と深紫外光透過性の両方を有した実用的なAlNバルク結晶を得るプロセスを開発済である。平成27年度は、第一に絶縁体であるAlNにn形導電性を付与可能かどうか確認した。ドーパントとしてSiを選び、AlNのHVPE成長(1450°C)中にSiを同時供給してSi濃度2.6×10の17乗/立方cmのHVPE-AlN結晶を得た。SiドーピングによるAlNの結晶性劣化は見られず、オーミック電極形成後に電気的特性の解析を実施したところ、SiドープAlN結晶がn形導電性を有していることを確認できた。一方、Si不純物の活性化エネルギーは245 meVと深く、さらにSiドーピングに伴ってフェルミレベル効果でSi不純物濃度に匹敵する1.5×10の17乗/立方cmものアクセプタ性点欠陥(Al空孔)が形成され、キャリア濃度が2.4×10の14乗/立方cmと低いことが分かった。別途行った実験により、1400°C以上でAlNにSiを導入すると、Al原子空孔が形成されることが分かった。得られた世界初のn形バルクAlN結晶を用い、縦型のNi/n-AlNショットキーバリアダイオードを試作し、その整流動作を確認した。本結果はAlN結晶を用いた縦型電子デバイスの世界初の動作確認例である。キャリア濃度が低いこと、結晶の研磨技術が未熟なこともあり特性は良好ではないものの、今後、特性の向上が見込まれる。本結果はプレスリリースし、平成27年7月2日に化学工業日報の1面トップ記事となっている。実用レベルのAlNバルク結晶成長プロセスにSiドーピング技術を取り入れ、絶縁体であるAlNにn形導電性を付与することを達成した。SiドープAlN結晶のキャリア濃度が低く抑えられている原因の解明に取り組み、そのメカニズムが高温でAl原子空孔が形成されることにあることを解明した。世界初のn形導電性を有するバルクAlN基板を用いて縦型の電子デバイス(ショットキーバリアダイオード)を試作し、その動作を確認した。これによりAlNのパワーデバイス分野での使用の道を拓いた。サファイア基板上にAlN薄膜を成長したテンプレート基板を用い、三塩化アルミニウム(AlCl3)、アンモニア(NH3)、四塩化珪素(SiCl4)ガスの同時供給でSiドープAlN厚膜成長の条件出しを実施した。SiCl4供給を行わない場合にはAlN膜中のSi濃度は1E17 /立方cmであるのに対し、SiCl4を供給することでSiドーピング濃度1E20 /立方cmまで達成できた。しかし、Si濃度2E19 /立方cm以上ではSiCl4供給量に比例したSi濃度制御が可能であるのに対し、それ以下のSi濃度範囲ではSiドーピング濃度制御ができないことが分かった。一方、単結晶AlNバルク基板を用いて同様の成長実験を実施したところ、10の18乗/立方cm台のSiドーピング濃度制御も可能であることが分かった。詳細に調査したところ、テンプレート基板を用いた場合には、サファイア基板が還元されて生じるH2Oガスの影響でAlN膜中に2E19 /立方cmの酸素不純物が取りこまれてしまい、これとSiCl4ガスとの反応でSiOが生成されるためSiドーピング制御ができなくなっていることが分かった。AlNバルク基板上に成長したSiドープAlN厚膜中では、Si以外の不純物濃度は2E18 /立方cm未満に抑えられていた。Siドーピング濃度7E19 /立方cmのAlN成長膜について、オーミック電極を形成した後にホール効果測定を実施し、成長膜がn形導電性を有すること、室温で4E13 /立方cmのキャリア濃度、12.7 cm2/(V s)のホール移動度を有することを確認した。また、得られるようになったn形電導性を有するAlN結晶を初期基板より分離して導電性基板とし、縦型の深紫外線LEDの試作に用いてデバイス特性評価を開始した。窒化アルミニウム結晶の気相成長におけるSiドーピングでSi不純物濃度の制御のキーとなるメカニズムを解明し、広い濃度範囲のSiドープAlN単結晶成長を実現した。また、SiドープしたAlN結晶の電気的特性評価によりn形導電性の発現を確認した。

平成28年度、物理気相輸送(PVT)法で作製した低転位密度窒化アルミニウム(AlN)バルク基板上へ1450°Cで高純度ホモエピタキシャル層のハイドライド気相成長(HVPE)を行う際、四塩化珪素ガスを供給することでシリコン(Si)ドープn形HVPE-AlN基板作製が達成された。平成29年度は、SiドープHVPE-AlN結晶のキャリア密度低下の原因が、アクセプタ性点欠陥形成によるものか転位形成によるものかを解析した。HVPE-AlN基板を水酸化カリウムと水酸化ナトリウムの混合融液(450°C)に所定の時間ディップすることで表面にエッチピットが形成されることが分かった。このピット部を断面TEM観察したところ、刃状転位部にピットが形成されることが分かった。ピット密度は1平方センチメートル当たり10の3乗個台で、PVT-AlN基板で形成されるピット密度と同等であった。このことから、HVPE-AlN層はPVT-AlN基板の高い結晶性を引き継いでいることが分かった。PVT-AlN基板とHVPE-AlN層の界面付近の転位伝播を調べたところ、HVPE-AlN層に形成されるエッチピットに存在する刃状転位はすべてPVT-AlN基板から伝播していることが分かった。以上から、HVPE法によるホモエピタキシャル成長では新たな転位形成は無いと結論された。一方、フォトルミネッセンス解析では、高純度AlNでは見られなかった深い発光バンド(3.3 eV)がSiドープAlNでは見られた。このバンドはAl空孔と隣接するAlサイトを置換したSiに由来する発光とされており、SiドープHVPE-AlN結晶では、転位は形成されないが成長温度の高さに起因してSi不純物の取り込みと共に電荷補償のためAl空孔(アクセプタ性点欠陥)が導入されることが分かった。物理気相輸送法で作製した低転位密度の窒化アルミニウム(AlN)単結晶基板上にハイドライド気相成長(HVPE)法でAlN厚膜を高速成長することでn形導電性を有するAlN基板を創出することを検討した。AlN表面に意図せず蓄積する高濃度シリコン(Si)不純物の蓄積メカニズムを解明し、その抑制により意図的なSiドーピングの影響を検討可能とした。四塩化珪素をドーピングガスに用いることで、Si不純物濃度の制御を達成した。SiドープAlNバルク結晶の電気的特性評価からn形導電性の発現を確認した。また、n形AlN基板を用いて作製した世界初の縦型ショットキーバリアダイオードの動作を確認した。高キャリア濃度のn形AlNバルク結晶の成長にはSi濃度を増やすことと、Siドーピングに伴うAl原子空孔の発生抑制がキーである。Al原子空孔は1400°C以上で導入されやすくなることが分かったので、今後は成長温度を1450°Cから低温に変えると共に、Si濃度の異なるAlN結晶を種々の成長条件で作製して条件の最適化を行う。現状では、Siドーピング濃度とSi不純物の活性化エネルギーから想定されるキャリア濃度は得られておらず、Siドーピングと同時にキャリア補償源が導入されている。よってSiドープ結晶の結晶性を詳細に検討し、Siドーピングによる結晶性劣化の有無を確認する。29年度が最終年度であるため、記入しない。結晶成長29年度が最終年度であるため、記入しない。
深層学習からのデータ相関構造マイニング理論の開拓

本研究計画は、深層学習に関わるブラックボックス問題解決に向けたアプローチを統計力学及びベイズ統計的手法等に基づき確立することを目的としている。平成30年度は主に以下に述べる成果を得ている。■ベイズ統計に基づくニューラルネットワークモデルの逆問題の解法:ニューラルネットワークの(教師あり)学習は入力と出力に対応する訓練データを用いてモデルパラメータの最適化を行う。ニューラルネットワークは入力から出力を算出することは容易である一方、その逆、即ち、出力から入力を推定することは一般には難しい。本研究では、ベイズ統計と統計力学的近似推論法である平均場近似を用いてこの逆問題の解法を定式化した。逆問題の考え方は本研究計画の主題において重要である。出力から入力を推定することができれば、例えば、学習された深層学習システムが「どの入力要素を重要視しているか」や、また逆に、「どの入力要素は不必要としているか」などの情報をそこから得ることができ、問題解決に本質的な入力要素の特定が可能となる。本研究成果は国際学会CAINE2018で発表済みである。■マルコフ確率場モデルに対する経験ベイズ法を用いたハイパパラメータ推定:マルコフ確率場モデルは確率的深層学習に対する基礎モデルである。本成果はマルコフ確率場と経験ベイズ法を組み合わせて種々のハイパパラメータを自動的に推定するアルゴリズムを提案した。この成果は、本研究計画の主題の一つである「深層学習へのスパースモデリング理論の応用」に対して貢献するものと期待される。本成果は、日本物理学会第74回年次大会で発表しており、現在論文執筆中である。【研究実績の概要】で述べた「ベイズ統計に基づくニューラルネットワークモデルの逆問題の解法」の成果は本研究計画の核となる目的への直接的なアプローチを可能にする理論構築に成功しており、当初計画を超えて本研究計画を成功へと導くものであると考えている。今年度得られた成果は、まだ限定された範囲での理論である。したがって、それらをより実践的なモデルへと拡張し、ある程度汎用的な理論へと昇華させることが今後の主要ば方策である。ちなみに、「ベイズ統計に基づくニューラルネットワークモデルの逆問題の解法」の成果は現在段階で更なる発展を遂げており、結果をまとめて論文を執筆する予定になっている。人件費の支出が年度に間に合わなかったため生じた。次年度使用額を上乗せして改めて次年度の人件費として支出する予定である。