hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
作物の各器官におけるシンク・ソース機能に関する生理・生化学的研究

特に、Q-酵素の対応は顕著であり、このことからもQ-酵素がデンプン蓄積において重要な役割を果たしていることがうかがわれた。2.葉身切除や穂切除により、人為的にシンク/ソース関係を変化させた時の、葉鞘におけるデンプン含量と炭水化物代謝関連酵素の活性変化との関係を調べた。出穂期に葉身切除処理をしたところ、葉鞘デンプンは減少した。一方、穂切除処理を行ったところ葉鞘デンプンは増加した。これに対応して、特にQ-酵素、STS、ADPGPPaseの活性が変化した。またこの場合にも、ショ糖濃度が酵素活性とよく対応しており、葉鞘に対する光合成同化物の供給量が、これら酵素の発現量に影響を与える可能性が示唆された。本年度は大きく分けて葉鞘における一時的シンク容量に関する実験と穂における最終的シンク容量に関する実験との2種の実験を行い、次のような結果を得た。I.葉鞘に関する実験昨年までの実験において、葉鞘におけるシンク容量に関わるキ-酵素(Q酵素)が葉鞘へのショ糖の供給によって発現することが示唆されていたので、今年度は、葉鞘に対して人為的にショ糖を供給し、デンプン含量と各種の炭水化物代謝関連酵素の活性がどう変化するかを調べた。すなわち、植物体から切離した葉鞘片を異なる濃度のショ糖液につけ、デンプン含量と酵素活性を調べたところ、溶液中のショ糖濃度が高くなるにつれてデンプン含量が高くなると同時に、Q酵素、ADPグルコースピロフォスフォリラーゼ活性も高くなっていた。こうしたことから、光合成産物の転流形態であるショ糖の葉鞘に対する供給量によって、これら酵素の発現が抑制されていることが示された。II.穂に関する実験まず1次枝梗頴花とのデンプン蓄積パターンを調べた。その結果、2次枝梗頴花ではデンプン蓄積の開始時期が遅れるものの、デンプンの蓄積速度そのものには1次枝梗頴花と差がないことが分った。こうしたデンプン蓄積過程における1次枝梗頴花と2次枝梗頴花との差には、やはりQ酵素とADPグルコースピロフォスフォリラーゼ活性がよく対応しており、穂という光合成産物の最終的なシンク器官においても、Q酵素がデンプン蓄積の制御に重要な働きをしていることが分った。
浮体式洋上風力発電システムの多目的最適制御による浮体動揺と発電出力変動の安定化

浮体式洋上風力発電システムにおいてトレードオフ関係にある発電出力の変動と浮体動揺を同時に抑制しうるシステムの多目的最適制御手法を開発した.まず,従来手法の改良として,翼ピッチ角操作による回転数制御系における制御パラメータの新たな調整指針を提案し,その有効性を明らかにした.さらに,浮体式システムを多入力多出力システムと捉え,翼ピッチ角の操作により定格発電出力を保持するだけでなく,発電機トルクの操作により浮体動揺を抑制する手法を開発した.数値シミュレーションを通して,開発手法の制御パラメータを適切に設定することで,従来の手法に比べて発電出力の変動と浮体動揺を大幅に低減できることを明らかにした.本研究は,今後の導入が期待されている浮体式洋上風力発電システムがトレードオフ関係として抱える『浮体の安定性』と『出力変動抑制』を,数値シミュレーションを通して解決し,風力発電の更なる普及促進を図るものである.風力発電システムは,一般的に高風速域で発電出力を定格値に保持するために出力制御を行うが,浮体式システムでは浮体動揺に対する減衰効果も保持する必要がある.そこで,浮体式風力発電システムを多入力・多出力システムと捉え,2つの制御目的を共に達成しうる多目的最適制御アルゴリズムを提案することを目的としている.本年度は,前年度に構築した浮体式風力発電システムの動的挙動シミュレーションモデルを用いて,風速および波変動下での動的挙動の解明を行い,陸上設置式システムの風速変動下での動的挙動との比較も行った.多目的最適制御アルゴリズム構築への知見とするために,浮体動揺に対する負性減衰の低減を重視した制御パラメータ(システムA)と,高風速下での発電出力の制御性能を重視した制御系パラメータ(システムB)を採用し,動的挙動の分析を行った.まず,風速一定の下で波の周期および波高が浮体式システムの動的挙動に及ぼす影響を分析した結果,波周期の影響が大きいことを明らかにした.また,風速水準に応じたピッチ角操作(出力制御)の有無により,浮体動揺に対するダンピング効果が大きく異なり,動揺挙動に大きな影響を及ぼすことを確認した.さらに,風速および波変動下での動的挙動を分析した結果,浮体の動揺周期は風速一定下の場合とほぼ同様であるが,風速変動により動揺が大きくなることを確認した.システムAでは浮体の動揺は小さいものの,発電出力の変動が大きく,システムBでは高風速域で良好に定格出力が保持できるものの,浮体の動揺は大きくなり,発電出力の変動と浮体動揺のトレードオフ関係を明らかにすることができた.浮体式洋上風力発電システムにおいてトレードオフ関係にある発電出力の変動と浮体動揺を同時に抑制しうるシステムの多目的最適制御手法を開発した.まず,従来手法の改良として,翼ピッチ角操作による回転数制御系における制御パラメータの新たな調整指針を提案し,その有効性を明らかにした.さらに,浮体式システムを多入力多出力システムと捉え,翼ピッチ角の操作により定格発電出力を保持するだけでなく,発電機トルクの操作により浮体動揺を抑制する手法を開発した.数値シミュレーションを通して,開発手法の制御パラメータを適切に設定することで,従来の手法に比べて発電出力の変動と浮体動揺を大幅に低減できることを明らかにした.本研究は,今後の導入が期待されている浮体式洋上風力発電システムがトレードオフ関係として抱える『浮体の安定性』と『出力変動抑制』を,数値シミュレーションを通して解決し,再生可能エネルギーを利用した風力発電の更なる普及促進を図るものである.風力発電システムは,一般的に高風速域で発電出力を定格値に保持するために出力制御を行うが,浮体式システムでは浮体動揺に対するダンピング(減衰)効果も保持する必要がある.そこで,浮体式風力発電システムを多入力・多出力システムと捉え,2つの制御目的を共に達成しうる多目的最適制御アルゴリズムを提案することを目的とする.本年度は,申請者がこれまでに構築した系統連系用風力発電システムの連成解析モデルを改良し,浮体動揺に対する浮体式風力発電システムの動的挙動を解析可能なモデルの構築を行った.1点目の改良として,風力タービン空力解析モデルの改良を行った.翼素・運動量理論に基づく風力タービン(プロペラ型)の空力解析モデルを,浮体の動揺によってヨー角および風の上下流入角度が変化した時の風力タービンの空力特性を解析できるように改良した.また,翼の回転位置(アジマス角)に応じて,各翼のピッチ角を独立して操作できるように改良した.2点目の改良として,浮体動揺解析モデルの導入を行った.浮体の動揺解析モデルは,波力,復元力,チェーン係留特性などを考慮した集中系モデルで構築し,前述の空力解析モデル,さらには動力伝達装置解析モデル,発電機特性モデルと連成させることで,浮体式風力発電システムの動解析モデルを構築した.連成させる構成要素が増えることで,連立させる微分・代数方程式の数が大幅に増加したが,数値解法(ニュートン-ラフソン法とルンゲ・クッタ法の階層的組み合わせ)の高速化により,計算コストの増加を極力抑えたシミュレーションが可能になった.世界中で風力発電の導入が進んでいるが,日本のような大水深海域の広い地域では,浮体式洋上風力発電への期待が高まっている.しかし,波と風によって誘起される浮体の動揺によって発電出力の変動や疲労荷重が増大し,特に高風速域で定格出力を保持するために翼ピッチ角操作を行うと,浮体に作用する負性減衰の影響で浮体動揺が大きくなる.そこで本研究は,トレードオフ関係にある出力変動と浮体動揺を共に低減するための多目的最適制御手法の開発を数値シミュレーションを通して行った.

3枚翼プロペラ型タービンを用いた定格出力5MWシステムを検討対象とした.まず,3翼同期ピッチ操作による風力タービンの回転数フィードバック制御系に着目し,その制御パラメータがシステムの動的な挙動に及ぼす影響を分析した.先行研究で提案された制御パラメータの設定指針では,浮体の動揺は小さくなるものの発電出力の変動が陸上式の場合よりも非常に大きくなった.しかし,回転数制御系の共振周波数を浮体動揺の共振周波数よりも高く設定し,かつ減衰係数を1より大きくする(過制振)とすることで,浮体の動揺は先行研究と同水準でありながら発電出力の変動を大幅に低下できることを明らかにし,新たな制御パラメータの設定指針を提案した.さらに,3翼同期ピッチ操作による発電出力制御と発電機負荷トルク操作による浮体動揺制御を組み合わせた多目的フィードバック制御系を構築し,その制御パラメータがシステムの動的な挙動に及ぼす影響を分析した.浮体の動揺速度に応じて発電機負荷トルクを操作することで,発電出力制御のために翼ピッチ角操作を行っても,浮体に作用する負性減衰を減少させることができ,浮体の動揺と発電出力の変動を同時に抑制することが可能になった.また,一次遅れフィルタを介して浮体の動揺速度を制御入力とすることで,波に起因する浮体動揺の影響を低減できることも明らかにした.エネルギーシステム工学平成25年度の研究目的は,平成24年度に構築したシミュレーションモデルを用いて,浮体式風力発電システムの動的挙動(特に浮体動揺)を解明することであったが,研究実績の概要に記載の通り,風速変動および波変動下での動的挙動を明らかにすることができ,さらに,制御系パラメータの設定が及ぼす影響も明らかにすることができた.得られた知見は,発電出力と浮体動揺の多目的最適制御アルゴリズム構築の基礎となるため,概ね目的を達成することができたと考える.制御系パラメータを大域的に変化させた時のシステムの特性の把握はまだ十分ではないため,次年度の研究の一環として進めていきたい.平成24年度の研究目的は,浮体動揺に対する浮体式風力発電システムの動的挙動を解析可能なモデルを構築することであったが,研究業績の概要に記載の通り,既存の連成解析モデルに対する主要な改良点2点(空力解析モデルの改良と浮体動揺モデルの導入)を組みこむことができ,概ね目的を達成することができた.さらに現実的なシミュレーションを行うためには,現在準定常でモデル化している空力特性の動特性(動的失速やダイナミックインフロー)を考慮できるようにモデルを拡張することが重要になるが,次年度の研究の一環として進めていきたい.平成25年度の成果である浮体式風力発電システムの動的挙動分析結果に基づき,平成26年度は浮体式風力発電システムの多目的最適制御アルゴリズムの構築を行う.まず,浮体式風力発電システムを多入力・多出力システムと捉え,その多目的最適制御アルゴリズムとしてモデル予測制御を導入する.そのためには,浮体式風力発電システムの動的挙動を予測する内部モデルを同定する必要があるが,「風速変動」と「浮体動揺」の入力に対して,「風力タービン負荷トルク」,「ピッチ角」,「ヨー角」および「フラップ角」を操作した時の「発電出力」と「浮体動揺に対するダンピング効果」を推定する非線形回帰モデルの導入を検討する.
メロドラマ的思考形式と19世紀ヨーロッパの音楽劇

「メロドラマ」とは、フランス革命以後パリで大流行し始め、19世紀を通してヨーロッパ全土で繁栄を極めた大衆演劇の一ジャンルであり、三単一の法則に従った古典劇の基準から見れば、筋立ては支離滅裂、文学的格調にも欠けるが、手に汗握るサスペンスと大冒険とお涙頂戴の恋物語が効果的に配されていて、常に大衆を惹きつけてやまない。そのメロドラマの劇作法の基本パターンを抽出し、オペラやオペレッタへの影響を解明するのが本研究であり、その所期の研究は以下に見るように達成された。1、岡田は、2度の海外渡航(ミュンヘンの国立図書館及びチューリッヒ中央図書館)により、グランド・オペラ上演関係資料並びにフランス19世紀音楽雑誌資料を調達した上で、メロドラマの劇作法の基本パターンを確立したスクリーブの台本執筆によるマイヤーベーアの『ユグノー教徒』に着目しメロドラマ的音楽の形式分析のためのカテゴリーを提示し、所謂「グランド・オペラ」とはロマンチックな悲恋と壮大なスペクタクルを盛り込んだ波乱万丈の歴史ロマン以外のなにものでもないことを明らかにした。2、伊東は、オペレッタとメロドラマの劇作術の並行関係に着目し、両者とも涙腺を刺激する感傷的な情動効果を糧とするが、この通俗化されたロマンチシズムにこそ、19世紀の大衆芸術を理解する鍵があると結論づける。具体例としてレハールの『ジプシーの恋』を取り上げ、ロマンチックな情趣を醸す仕掛けとしての「恋と異国情緒」の劇的・音楽的表現法を、楽曲分析を通して解明した。3、藤野は、メロドラマ的劇作術を、スクリーブの台本、オーベール作曲の『ポルティチのもの言わぬ娘』に援用し、そこに見られるメロドラマ的なものと政治的なものとの隠微な関係に着目し、近代ヨーロッパの芸術と社会とが、いかにメロドラマ的構造に相互依存してきたかの隠された一面を鮮明した。4、三木原は、19世紀後半に作詩作曲された古典的シャンソン『さくらんぼの実る頃』をバックグランド・ミュージックにするジャック・ベッケル監督の映画『カスク・ドール』を取り上げ、この映画が、歌詞だけでなく、場面の随所に施されたメロドラマ的仕掛けから成り立っていることを明らかにした。5、内田は、「メロドラマ」=「メロディ+ドラマ」という言葉の本来の意味を再確認した上で、その概念が19世紀を通し次第に「劇形式」から「劇内容」に、音楽から演劇へと比重を増していく様を明らかにし、20世紀の映写技術の到来と共に、メロドラマの主役舞台が映画に取って代わられた必然を証明した。本年度は計4回の研究会を催した。第一回は4月10日に行い、岡田がメロドラマの概念規定について、調査のオリエンテーションを兼ねて発表した。第二回は7月2日に再び岡田が、メロドラマ的音楽の特徴について、ショパンやリストやチャイコフスキーを例に発表した。第三回は12月2日に三木原が、シャンソンの歌詞を例に「メロドラマ的なもの」について発表した。

第四回は1月20日に伊東が、19世紀末のウィーンのオペレッタのストーリーを例に、メロドラマとエクゾチズムの関係について発表した。メロドラマの特徴の一つは、「無力な自己」への憐憫と神聖化である。これは18世紀までの演劇が王侯の世界観をあらわすものであったのに対して、19世紀以後生まれたメロドラマが庶民のものであったことと関係していると思われる。歴史の運命に翻弄される一庶民の波乱万丈の生涯を描くメロドラマには、次の要素が不可欠である。それは「歴史の荒波と無力な個人の対照」、「勝利と敗北」、「悲恋」である。これらの要素が音楽形式に転用されると、次のようになる。即ち、楽曲は必ず「短調の激烈な部分」と「長調のセンチメンタルな部分」が交代するように出来ている。また後者は必ず-「襲いかかる運命」を象徴するように-唐突に不協和音で遮られるのも、メロドラマ的な音楽の特徴である。そして必ず、勝利の歓喜をあらわす輝かしい長調の楽想で閉じられる。19世紀の多くの音楽は、ソナタ形式や変奏形式といった従来の自律音楽的カテゴリーでは十分に分析できない。それらに必要なのはむしろ、「悲惨と情緒」「勝利と敗北」「喜びと悲しみ」といった、メロドラマ演劇から援用した分析カテゴリーであると考えられる。本年度は計3回の研究会を催した。第1回は4月14日に伊東信宏が、レハールのオペレッタ『ジプシーの恋』を巡ってメロドラマにおけるエクゾチスムについて発表した。第2回は7月7日に藤野一夫が、『ポルティチの物言わぬ娘』と『恋はご法度』を中心にメロドラマ的なものと政治的なものについて発表した。第3回は9月2日に岡田暁生が、メロドラマ的音楽の形式分析のためのカテゴリーについて発表した。また、研究分担者各人が国内の諸機関で情報収集と意見交換を行ったほか、次に述べる様な海外における調査・資料収集・交換も行った。まず、岡田暁生が、平成15年12月10日から20日までチューリッヒの中央図書館にて19世紀フランスの音楽雑誌及びグランド・オペラの資料を調査し、グランド・オペラの同時代における受容についての知見を得た。次に、三木原浩が、平成16年2月6日から20日までパリのオペラ座、ウィーンのオペラ座等でオペラ、オペレッタの実地調査並びに資料収集を行った。こうした共同あるいは単独の研究・調査を通じて、岡田は、グランド・オペラに見られるメロドラマの構成原理を明らかにし、この原理が19世紀の器楽音楽にも通底する面があることを指摘した。伊東は、オペレッタとメロドラマの劇作術が並行関係にあることを、『ジプシーの恋』を具体例に取り上げ明らかにした。藤野は、メロドラマ的劇作術を、台本スクリーブ、作曲オーベールになる『ポルティチの物言わぬ娘』に着目し分析、近代ヨーロッパの芸術と社会がいかにメロドラマ的構造に相互依存してきたかを明らかにした。三木原は、シャンソン『さくらんぼの実るころ』をバックグランド・ミュージックとするジャック・ベッケル監督の映画『カスク・ドール』が、歌詞のみならず、映像の表象するものがいかにメロドラマ的仕掛けの上に成り立っているかを明らかにした。内田は、メロドラマという言葉の本来の意味を再確認した上で、その概念が、19世紀を通して、次第に「劇形式」から「劇内容」へと変容していった様を歴史的に跡づけ、その延長上に20世紀のメロドラマの主役舞台「映画」の登場の必然性を明らかにした。
アフリカツメガエル胚の神経誘導におけるアクチビン-フォリスタチン系の役割

フォリスタチン(FS)はアクチビン結合タンパク質であり、アクチビンと特異的に結合して多様なアクチビンの作用を阻害する。Xenopus初期胚での神経誘導にはアクチビンシグナルが遮断されることが必要とされている。本研究ではFSおよびFS-ドメインを有するFRP(follistatin-related protein)のXenopus胚の神経誘導における役割を明らかにすることを目的とする。本年度の成果を下記に要約する。(1)Xenopus初期胚での細胞表層ヘパラン硫酸糖鎖を介したFSのアクチビン排除機構の解析を試みた。Xenopus初期胚から精製したヘパラン硫酸に対し、インタクトなFS分子種(FS-315)は殆ど親和性を示さなかったが、FS-315からC末端領域が欠落した分子種(FS-288)は用量依存的に高い親和性を示した。脱硫酸したヘパラン硫酸誘導体にはFS-288は結合能を示さないことから両者の結合には硫酸残基の存在が必須であることがわかった。また、FS-288が結合するためには12糖鎖よりも大きいことが必要であることなどから、FS-288はヘパラン硫酸の特異な構造を認識していることが示唆された。(2)FRPのXenopus初期発生における機能を明らかにするため、whole mount in situハイブリダイゼイション法により発現パターンを検討した。FRPはXenopusのステージ10胚の原口背唇部に発現が認められ、FSと同様FRPもオ-ガナイザー活性を担った因子としての可能性が考えられた。ステージ14から脊索および底板に発現が始まりこの領域での発現は尾芽胚に至るまで続いて認められた。この結果は神経管腹側の形成に重要な役割を果たしていることを示唆している。こうした発現パターンはsonic hedgehogのそれときわめて類似しており、両者の相互作用は今後の興味深い課題である。
分子モーターによるDNAのらせん構造制御

本研究では、新規キラル分子モーターを開発し、DNAの特殊構造の認識、および構造変化の制御を目指した。本研究の結果、アミノ基を備えた新規キラル分子モーターの合成、絶対配置決定に成功した。また、キラル分子モーターをDNAに連結させたDNA-分子モーターコンジュゲートの合成に成功し、その構造決定に成功した。さらに、DNA-分子モーターコンジュゲートのシス体はDNAの二本鎖構造を安定化させることを明らかにした。ナノサイズの分子構造体に対して、人間の意図を伝え、機械的運動によって実用的なアウトプットを得る仕組み、すなわち「分子機械」の開発は、ナノテクノロジーの究極の目標であり、ナノ医療、ナノ機能性材料など幅広い分野への展開が期待されている。本研究では、DNAの特殊構造の認識、および構造変化の制御を行うことを目指し、新規キラル分子モーター誘導体の合成を行った。はじめに、臭素を含む新規分子モーター誘導体の前駆体である五員環メチルケトンを合成した。五員環メチルケトンをMcMurry反応により二量化し、臭素を置換した分子モーターのシス体、およびトランス体の合成に成功した。また、それらの構造の相対配置は、X線結晶解析によって確認することができた。さらに、アミノ化、脱保護を行い、目的のアミノ基を備えた新規分子モーター誘導体の合成に成功した。次に、光照射による分子モーターの回転運動を用いてB型とZ型DNAのらせん構造を制御するため、新規分子モーター誘導体とDNAとの結合を調べた。種々のDNA溶液にアミン置換分子モーターを添加しその相互作用をCDスペクトル変化、および臭化エチジウム競合実験で追跡したが、アミン置換分子モーターとDNAとの結合を示す明確なデータは得られなかった。すなわち、分子モーターの分子の嵩高さによりDNAへのインターカレーションが困難だということが示唆され、アミン置換分子モーターとDNAを直接共有結合させた系を開発する必要があることがわかった。ナノサイズの分子構造体に対して、人間の意図を伝え、機械的運動によって実用的なアウトプットを得る仕組み、すなわち分子機械の開発は、ナノテクノロジーの究極の目標であり、ナノ医療、ナノ機能性材料など幅広い分野への展開が期待されている。本研究では、分子機械「光動力キラル分子モーター」を用いて、DNAの特殊構造の認識、および構造変化の制御を行う。すなわち、分子モーターをDNAに結合させ、光照射による分子モーターの回転運動により、B型DNA、Z型DNAのらせん構造を自由に変換することを目的とした。本年度は、前年度に合成した新規アミノ基置換分子モーターの光学分割と、CDスペクトルの比較による絶対配置の決定に成功した。次に、DNAに分子モーターを固定することを目指し、キラル分子モーターと2-amino-6-vinylpurineを組み込んだオリゴDNAとの連結反応を行った。その結果、片方のアミノ基と結合したトランス体、およびシス体分子モーター-DNAコンジュゲートをそれぞれ30%程度の収率で得ることに成功した。さらにトランス体、シス体分子モーター-DNAコンジュゲートとその相補鎖により二本鎖を形成させ、融解温度(km)を測定した。その結果、トランス体に比べてシス体とのコンジュゲートの二本鎖の方がTmが13°C程度高いことがわかった。すなわちトランス体よりシス体の分子モーターの構造がDNAの二本鎖を安定化させるということがわかった。今後、トランス体、シス体分子モーター-DNAコンジュゲートの物性を詳細に検討し、分子モーターの回転によるDNAの構造変化の追跡を目指す予定である。
MN遺伝子に対するアンチセンスオリゴヌクレオチドによる腎細胞癌増殖抑制の検討

腎細胞癌における新たな治療法の開発を目的としてj腎細胞癌に特異的に発現の認められる、MN遺伝子に対する、アンチセンスオリゴヌクレオチドを用いた抗腫瘍効果を検討した。翻訳開始コドンを含む15-30merのアンチセンスSオリゴとセンスSオリゴを対照としてセンスSオリゴとアンチセンスSオリゴ内の配列を5カ所変換した変異型Sオリゴも作成した。もっとも効果的なアンチセンスオリゴヌクレオチドの選択を行うために、MN遺伝子のtransformantに上記アンチセンスオリゴヌクレオチドを添加し、Morphology,および遺伝子のmRNAを指標に最も効果的なアンチセンスオリゴヌクレオチドの選択を施行したが、いずれも効果的な効果が認められず、濃度依存性等を認める事が出来なかった。ひと腎細胞癌から樹立した培養細胞株を用い、MNアンチセンスオリゴヌクレオチドの抗腫瘍効果をMTTassayを用いて検討したが、細胞増殖能の変化は認めず、また腫瘍から抽出したmRNAも発現の低下が認められなかった。しかしながら、MN遺伝子の発現子は過剰発現した、MIH3T3細胞においてはMN遺伝子のアンチセンスオリゴヌクレオチドを用いた抗腫瘍効果が報告されており、さらにあらたなアンチセンスオリゴヌクレオチドを作成しリポゾームを用い導入効率を向上させ、再度抗腫瘍効果を検討する必要がある。1,腎細胞癌に高率に発現の認められ、腎細胞癌の癌遺伝子としての働きが注目されているMN遺伝子に着目し、MN遺伝子に対するアンチセンスオリゴを用いて、in vivo,in vitroの系において腎細胞癌の増殖抑制実験を計画している。まず最初に実験に用いるアンチセンスオリゴのデザイン、および作成を施行した。翻訳開始コドンを含む15-30merのアンチセンスS-オリゴをDNA合成機にて3種類作製。また対象となるセンスS-オリゴとアンチセンスS-オリゴ内の配列を5-6箇所変換した変異型S-オリゴを作成した。2,この作製したアンチセンスの中から、もっとも効果的なアンチセンスの選択を、MN mRNAの変化を指標に施行していく予定であり、本年度はこのアンチセンスオリゴを用いてヒト腎細胞癌より樹立した培養細胞株を用い、MTT assay、およびノザンブロットにて、その抗腫瘍効果の検討を展開する予定である。アンチセンスを用いた治療は腫瘍細胞への導入高率が問題であり、いかに高率に低濃度のアンチセンスオリゴを導入するかが重要である。現在、我々はリポゾームを用いた導入高率を上昇を検討しており、細胞数と適切なアンチセンスの濃度、およびリポゾームの量を検討中である。3,アンチセンスオリゴをもちいたin vitroでの導入実験を施行するにあたり、腎細胞癌の培養細胞株、および手術検体からRNAを抽出し、ノザンブロットを用いてMN遺伝子の発現量を検討している。つまり、発現量の差により必要とされるアンチセンスオリゴの量は変化してくることが予想され、実験系に用いる適切な細胞株を選択さるために必要である。また手術検体の病理組織学的特徴、および予後、治療成績といった臨床情報とMN遺伝子の発現量の相関を検討することによりMN遺伝子の腫瘍特性にあたえる影響を検討したいと考えている。本年度はMN遺伝子の各検体からの抽出を施行した。
マグマ溜りにおけるマグマ貯留期間:鉱物の微細組織解析からの推定

本研究にとっての第一段階は,マグマ溜り中において噴出前に晶出していた鉱物斑晶をもった火山岩を特定することにあった。そのために,有珠山・三宅島・桜島といった現在活動中の火山からの噴出岩や東北日本弧に属する船形火山岩類や高館火山岩類などの玄武岩-安山岩や二上山の安山岩や九州豊肥火山地域からの流紋岩など数多くの火山岩試料を偏光顕微鏡および走査型電子顕微鏡を用いて詳細に観察した。しかし,本研究で設定した条件の全てに適った試料は,すでにMiyake & Shimobayashi (2000)により用いられた船形火山岩類中のソレアイト質玄武岩が唯一であった。そこで,この船形ソレアイト質玄武岩に対象を絞って,マグマ溜りにおける滞在期間に関して吟味した。この岩石では,Miyake & Shimobayashi (2000)により,ピジョン輝石中の離溶組織の解析から「長くても半年程度」というマグマ溜りにおける滞在期間が見積もられている。それに対して,この岩石中の斜長石斑晶の結晶サイズ分布からマグマ溜りにおける平均滞在時間を50560年という非常に大きな値を見積もった研究がある(吉村,2002;未公表)。本研究では,これら両者を綿密に比較検討し,後者の値も大きく短縮する可能性を示した。そして,結晶サイズ分布による推定法もマグマ溜りにおける結晶の成長速度さえ適切に見積もれば非常に有効な手法であり,両者の推定を相補的に検討することによって,マグマのマグマ溜りでの貯留期間に関してより制約することができる可能性を示した。本研究にとっての第一段階は、マグマ溜り中において噴出前に晶出していた鉱物斑晶をもった火山岩を特定することである。そのために現地調査を行なったり、岩石学者から提供を受けたりした数多くの火山岩試料を偏光顕微鏡および走査型電子顕微鏡を用いて詳細に観察した。実際に観察に用いた試料は、有珠山・三宅島・桜島といった現在活動中の火山からの噴出岩や東北日本弧に属する船形火山岩類や高館火山岩類などの玄武岩-安山岩や、二上山の安山岩や九州豊肥火山地域からの流紋岩などであった。しかし、これらの多くの試料の中からでも、(1)ピジョン輝石を斑晶ないし微斑晶として含んでおり、(2)斑晶(ピジョン輝石や斜長石)が中央部と周縁部との二層構造となっており、(3)その周縁部の化学組成が石基中の同鉱物の組成と一致しており、(4)さらに斑晶の中央部の生成温度が輝石温度計などから見積もれる、といった本研究の全ての条件に適う試料は、現時点で確認されたものとしては船形火山岩類中のソレアイト質玄武岩が唯一のものであった。ただし、この岩石は既にMiyake & Shimobayashi (2000)により、マグマ溜りにおける滞在期間が見積もられているものと同一産地のものである。研究計画書でも触れたように、マグマ溜りにおけるマグマの停留期間が見積もられた例は他にないため、比較検討するため他産地の火山岩からの情報が必要不可欠である。この点に関しては今後も引き続いて精査・検討していく予定である。一方のアニーリング実験については、1600°Cまで加熱可能な高温炉を導入し、Feの含まれない系での加熱・アニーリング実験を予備的に行なった。さらに、Feを含む系のアニーリング実験に対応すべく、Feの酸化を防ぐために炉内を不活性ガス雰囲気に置換するための改良を行い、その試運転を行なった。昨年度に引き続き,有珠山・宅島・桜島といった現在活動中の火山からの噴出岩を中心にした数多くの火山岩試料を入手して偏光顕微鏡および走査型電子顕微鏡を用いた詳細な観察を行なった。しかし,本研究の主目的である「マグマ溜り中において噴出前に晶出していた鉱物斑晶をもった火山岩」を特定するための基準としていた,

(1)ピジョン輝石を斑晶ないし微斑晶として含んでおり、(2)斑晶(ピジョン輝石や斜長石)が中央部と周縁部との二層構造となっており、(3)その周縁部の化学組成が石基中の同鉱物の組成と一致しており、(4)さらに斑晶の中央部の生成温度が輝石温度計などから見積もれる、という全ての条件に適う試料を船形火山岩類中のソレアイト質玄武岩以外に見出すことができなかった。この岩石は既にMiyake & Shimobayashi(2000)によりマグマ溜りにおける滞在期間が見積もられているものと同産地のものであり,結局のところ他の一産地の火山岩との比較検討を行なうことはできなかった。そのため本研究では,この試料中のピジョン輝石の化学組成に合わせた合成物のアニーリング実験を行ない,rate lawを用いるためのパラメーターの精密化を図ることに主眼を移した。その結果,McCallister(1978)の方程式をそのまま適用した場合よりかは若干長い滞在時間(半年から1年程度)が得られた。しかし,全く同じ試料を提供した他の研究者が異なった手法(結晶サイズ分布[CSD]解析)を用いて,はるかに長い平均滞在時間を導き出しており,その差異に関しての検討議論を行なった。
食片の粒度解析及び数理モデルを用いた咀嚼・嚥下過程の解明

食品の物性や調理法などが咀嚼・嚥下過程にどのように影響を与えるのか、摂食過程の解析を行った。まず粒度解析の方法を用いて、ゲル状食品の典型的な例である魚肉ソーセージについて解析を行った。その結果、魚肉ソーセージは脆性的物性を持つ食品とは異なる破壊様式を持つことが確認され、その咀嚼過程を表現する数理モデルを提案した。さらに本研究では典型的に摂食困難者に提供される調理法の一つとして知られる刻み食に着目して、食塊形成における刻み方及び添加物の影響を粒度解析および力学測定等で解析を行った。これらの研究成果は論文等にまとめられ社会に公表されている。本研究は、咀嚼により生じた食物片の大きさ等の解析から、咀嚼による破壊がどのような様式で起こるのか、さらにそれと密接に関連すると推察される嚥下等摂食過程を物理学的手法によって明らかにすることを目的としている。また、物性等の因子が咀嚼様式にどのような影響を及ぼすか解明するとともに、それらを組み入れたモデルを考察することで、摂食過程の総合的な理解を目指す。まず実験研究として、代表者らの先行研究で用いられた粒度解析の方法を使って、ゲル状食品の典型的な例である魚肉ソーセージについて解析を行った。その結果、魚肉ソーセージは生ニンジンなど脆性的物性を持つ食品とは異なる破壊様式を持つことが食片サイズ分布を評価するりことにより確認された。具体的には、生ニンジンの食片サイズ分布が全体に渡って対数正規分布で評価できたのに対し、魚肉ソーセージの場合、咀嚼初期には指数分布で、それ以後は対数正規分布で評価された。魚肉ソーセージについては、グアーガムなどトロミ物質を添加した場合の咀嚼様式についても評価を行っており、これについては現在論文投稿中である。咀嚼による食品破壊を第ゼロ近似的に見る場合、それは口腔内での歯と食品との連続破壊現象だとみなすことができる。実際、先行研究および今回行われている実験の結果から、食品サイズ分布がおおよそ対数正規分布で記述できることが確かめられている。対数正規分布は連続破壊現象により生成された破片のサイズ分布として現れることが確率過程モデルによって導かれることからもその近似の妥当性が確認できる。それらの咀嚼の基礎モデルについて考察した論文を現在2編準備中である。今後、咀嚼モデルの一般化を目指し、対数正規分布を基礎として、それに食品物性など本質的なパラメータを入れたモデルの開発を進めていく予定である。さらに本研究で得られた知見・方法を様々な系に適用することで、本研究の一般性を確認していきたい。本研究は、咀嚼により生じた食物片の大きさ等の解析から、咀嚼による破壊がどのような様式で起こるのか、さらにそれと密接に関連すると推察される嚥下等摂食過程について、数理モデルを用いた物理学的手法によって明らかにすることを目的としている。咀嚼・嚥下困難者へ有効だと考えられている調理形態の一つに刻み食がある。ただし刻み食が本当に嚥下を補助する調理形態かどうかは異論があり、研究すべき課題である。そこで平成23年度は食品物性と粒度分布に関しての昨年度の知見を用いて、食品に調理を施した場合にその咀嚼・嚥下特性がどのような影響を受けるのか実験的研究を行った。まず刻んだ魚肉ソーセージにグアーガム・キサンタンガム・デンプン・水を添加し、それを被験者に咀嚼・嚥下させることでトロミ剤の影響を調べた。5回咀嚼後の粒度分布についてはトロミ剤の粘着性に依存し、粘着性が大きいトロミ剤を添加した刻み食はバルクが対数正規分布でテイルが指数分布の形に、水やデンプンなどを添加した場合は対数正規分布で全体が表現できることが分かった。また力学測定、生体計測及び官能評価の結果から刻み食にはグアーガムやキサンタンガムを添加することが、嚥下補助により適切な調理法であることが分かった。これら二つの結果は粒度分布と嚥下のしやすさに関係があることを示唆している。我々はさらに刻み食に注目して、その刻み方による咀嚼・嚥下過程への影響について寒天ゲルを例に研究を行った。その結果、ミートグラインダーで刻んだゲルが最も嚥下しやすいのに対し、等しい大きさに切った刻み食は嚥下しにくいことが分かった。つまりサイズの不均一性がむしろ嚥下しやすさに影響を与えていることが分かった。これらの成果は論文誌への出版及び学会発表によって社会に還元している。

また本研究期間を通じて得られた数理モデルなど様々な知見について、日本物理学会誌及びJournal of the Physical Society of Japanにおいて非専門家向けの招待記事を執筆した。咀嚼・嚥下など一見すると複雑な現象への物理学的アプローチの有用性を表す一つの客観的証拠としてここに挙げておく.
高分散・高時間分解能Ｘ線観測を用いたブラックホール近傍での降着・放出現象の理解

本年度は、活動銀河核中心の超巨大ブラックホール近傍での質量放出現象に関する研究を行なった。中心ブラックホール近傍からは、円盤風とよばれる質量放出現象が観測されている。この円盤風は、X線エネルギースペクトル内において、青方偏移した鉄イオンの吸収線からその存在が確認され、これまでに柱密度、電離度、視線速度などの物理パラメータが求められている。一方で、吸収線からでは、視線上に存在する円盤風の情報しか原理的に求めることができなかったため、視線外の円盤風から得られる情報、特に円盤風の立体角に関しては制限をつけることができていなかった。そこで私は、X線反響ラグ(reverberation lag)に着目した。ブラックホール中心付近の放射領域から出てきたX線光子は、直接観測されるものもあれば、周囲の物質に跳ね返って観測されるものもある。周囲の物質に跳ね返ったX線のエネルギースペクトルには、6.4keVの蛍光鉄輝線や、6.7keVや7.0keVの鉄イオンの共鳴散乱による輝線が見られる。また、跳ね返ったX線は、直接観測されるX線より長い光路を辿って観測されるため、時間遅れが生じる。この時間遅れの情報を使うことで、ブラックホール近傍にどのような物質が存在しているのか、そのジオメトリを調べることができる。これまで、観測されているX線反響ラグは、降着円盤での反射によって起こっているとするモデルが多く提唱されてきた。しかし私は、このモデルに立つと他の観測事実との間に矛盾が生じることを明らかにした。一方で、X線反響ラグが円盤風での反射によって起こるとするならば、全ての観測事実を矛盾なく自然に説明できることを、初めて明らかにした。このことから、X線反響ラグを使うことで、円盤風の構造、とくに立体角に制限をつけることができることを示した。29年度が最終年度であるため、記入しない。国内外のX線天文衛星によって取得された系内・系外ブラックホールのアーカイブデータを用いて、ブラックホールの近傍で起こっている質量放出現象について調査した。まず、系内ブラックホール天体GRS1915+105の「すざく」衛星観測データを用いて、そのX線スペクトルが短い時間スケールでどのように変動しているかを調べた。その結果、X線スペクトルに見られる特徴的な構造は、ブラックホール近傍からの質量放出現象に由来すると解釈すると自然に説明されることを示した。また、ブラックホール天体のX線スペクトル変動が、系内ブラックホールと系外ブラックホールで質量で規格化されない振る舞いを示すことを明らかにした。本研究は「すざく」衛星の特長を最大限に生かした研究であり、国際学会で発表するとともに、学術誌に投稿し、受理された。また、系外ブラックホール20天体に対し、そのX線スペクトル変動を調べ、その変動がブラックホールの前を横切る吸収体の振る舞いによって解釈されることを示した。本研究においては、スペクトル変動の計算および議論において筆者がその役割を担い、共著者として学術誌に投稿し、受理された。また、ある系外ブラックホールに対し、高いエネルギー分解能でそのX線スペクトルがどのように変動しているかを調べた。その結果、ブラックホール近傍から放出されたガスは、大きな変動を示すものと変動をほぼ示さないものに明確に区分されることを見つけた。この結果は、ブラックホール近傍からの質量放出の構造に迫る新たな手段を提示する。当初の予定通り、国内外のX線天文衛星のアーカイブデータを利用し、種々のブラックホールの質量降着・放出現象を調べた。特に、活動銀河核とブラックホール連星系の鉄構造放射の時間変動の様子が明らかに異なることを報告したことは、大きなインパクトを与えたと自己評価できる。系外ブラックホールNGC4051に対して、ヨーロッパのXMM-Newton衛星のアーカイブデータを用い、高いエネルギー分解能でX線スペクトル変動を調べた。この天体の周囲には「暖かい吸収体」と呼ばれる光電離したガス雲があり、スペクトルからそのような「暖かい吸収体」が3つあることがわかっていたが、時間変動の観点から調べたところ、3つのうち1つのみが変動を示し、のこりの2つは変動を示さないことがわかった。また、変動を示す「暖かい吸収体」と、電離していない「冷たい吸収体」の変動の間に相関があることを見つけた。これは、変動を示す「暖かい吸収体」と「冷たい吸収体」が物理的に同じところにあることを示しており、吸収体が2層構造になって、核部分が冷たく、外層部分が暖かくなっていると解釈することができる。また、変動を示さない「暖かい吸収体」は、物理パラメータなどから視線上に広がる「ライン駆動型アウトフロー」と解釈できることがわかった。本研究は、一見同じように見える「暖かい吸収体」が2つの異なる物理機構で発生していることを示すもので、系外ブラックホール付近の質量放出現象に新たな知見を加えるものであった。また、2層構造の吸収体という考え方は、筆者がこれまでの研究でも提案してきたことであるが、本研究によりさらに確かなものとなった。これらの結果は査読論文として発表した他、国内学会、国際会議でも口頭発表を行った。ブラックホール周辺の物質分布構造を調べるという当初の計画を着実に進めている.本年度は、活動銀河核中心の超巨大ブラックホール近傍での質量放出現象に関する研究を行なった。

一方で、吸収線からでは、視線上に存在する円盤風の情報しか原理的に求めることができなかったため、視線外の円盤風から得られる情報、特に円盤風の立体角に関しては制限をつけることができていなかった。そこで私は、X線反響ラグ(reverberation lag)に着目した。ブラックホール中心付近の放射領域から出てきたX線光子は、直接観測されるものもあれば、周囲の物質に跳ね返って観測されるものもある。周囲の物質に跳ね返ったX線のエネルギースペクトルには、6.4keVの蛍光鉄輝線や、6.7keVや7.0keVの鉄イオンの共鳴散乱による輝線が見られる。また、跳ね返ったX線は、直接観測されるX線より長い光路を辿って観測されるため、時間遅れが生じる。この時間遅れの情報を使うことで、ブラックホール近傍にどのような物質が存在しているのか、そのジオメトリを調べることができる。これまで、観測されているX線反響ラグは、降着円盤での反射によって起こっているとするモデルが多く提唱されてきた。しかし私は、このモデルに立つと他の観測事実との間に矛盾が生じることを明らかにした。一方で、X線反響ラグが円盤風での反射によって起こるとするならば、全ての観測事実を矛盾なく自然に説明できることを、初めて明らかにした。このことから、X線反響ラグを使うことで、円盤風の構造、とくに立体角に制限をつけることができることを示した。研究計画においては、2016年2月に打ち上げられたASTRO-H衛星(ひとみ衛星)を用いて研究を進めていく予定であった。しかし、2015年4月現在、ひとみ衛星は地上との通信が取れない状態にあり、今後通信が復旧し科学的運用が再開するかどうか、見通しが立っていない状況である。そこで、最悪の事態を想定し、ひとみ衛星を使うことができない状況になっても研究が推進されるように、方針を一部変更する。具体的には、これまでに蓄積されてきたブラックホール天体の豊富なアーカイブデータを用いて、主に時間変動の観点から、周辺環境に制限をつけることを考える。ブラックホール付近での物質分布をさらに調べるために、観測されるX線の「時間遅れ」について理論シミュレーションを行う。ブラックホール付近から放射されたX線は、なにもなければそのまま望遠鏡に届くが、まわりに物質があり、その物質で反射されて望遠鏡に届くと、そのまま届く光より光路差の分だけ遅れて届く。逆に言えば、あるエネルギーバンドの光が他のエネルギーバンドより遅れて届けば、そのエネルギーバンドの光を反射する物質が放射源の周りにあるということがわかり、放射源から反射物質までの距離がわかる。この「時間遅れ」を定量的に扱うために、モンテカルロ計算コードを用いて、放射源の周りにある反射物質の構造を変化させて観測にあうようにするにはどうすればよいかを計算する。特に、ブラックホールから数十重力半径に反射物質があるときにどのような時間遅れが観測されるかを調べる.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。
ゲノム再プログラム化へのヒストン変異体置換による大規模クロマチン再構成の関与

受精前後における遺伝子発現再プログラム化のメカニズムを明らかにするため、受精前後におけるヒストンH3変異体(H3.1およびH3.3)の挙動に注目して研究を行った。そのため、Flagタグ付きヒストンH3.1およびH3.3のトランスジェニックマウス作成し、卵形成および初期発生過程におけるヒストン変異体の挙動変化をFlagタグに対する抗体を用いた免疫染色法によって明らかにすることを試みた。まず、H3.3のトランスジェニックマウスの作成に成功し、卵成長、減数分裂中の卵、そして受精後の初期胚におけるH3.3を調べたところ、卵成長中にH3.3はクロマチンに取り込まれており、その状態は、減数分裂中にも維持されていた。ところが、受精直後に雌性前核からH3.3は急激に消失していた。このことは、活性化した遺伝子の制御領域付近のクロマチンに多く存在し、遺伝子発現のマーカーとなっていると考えられているH3.3が、受精直後にグローバルに消失することにより、それまでの分化した細胞である卵の遺伝子発現パターンをリセットし、受精後の全能性のある胚での新しい遺伝子発現プログラムの開始を可能にしているものと考察される。すなわち、H3.3の消失が遺伝子発現の再プログラム化に関与していることが示唆された。現在、遺伝子発現を抑制するヒストン修飾が多く入るH3.1のトランスジェニックマウスも作成中であり、H3.3と同様の解析を行い、クロマチンを構成する際のヒストン変異体同士の関連についても検討を加える予定である。本研究計画は、「ゲノムの再プログラム化において、クロマチン上にマーキングされたピストン変異体が元のヒストンに戻されることが重要」という仮説に基づいたものであり、本年度はゲノム再プログラム化に際してのピストン変異体置換の解析を行った。すなわち、ゲノムの再プログラム化は減数分裂中、あるいは受精直後のいずれかの時期(あるいは両方)に起こると考えられことから、減数分裂期の卵および受精直後の初期胚について、ピストンH3の変異体であるH3.1、H3.2、そしてH3.3の核局在を調べた。まず、これまでにH3.3のみを特異的に認識する抗体が報告されていたため、この抗体を用いた免疫染色法を試みた。しかし、特異的な反応は見られず、この原因としてヒストンH3の変異体は互いに非常に類似しているアミノ酸配列を持つことによることが考えられた。このことは事前に懸念されていたことであるが、何故他の動物種の細胞でこれまでに特異的な反応があったとの報告があり、一方哺乳類の卵で同様の結果が得られないのか、その原因は不明である。そこで、Flagタグの付いたヒストン変異体タンパク質の導入による解析を行うこととした。すなわち、Flagタグの付いたH3.1、H3.2、そしてH3.3のmRNAを合成し、これを卵あるいは初期胚に顕微注入しその後の蛋白質の局在を解析するという手法である。まず、H3.3に関して試みたところ、GV期卵では核内にFlagのシグナルが得られ、このシグナルは受精直前まで維持されていた。ところが、受精直後に急激にシグナルの消失が見られた。この結果は受精直後に大規模なヒストン変異体置換が起こっていることを示唆しており、これが遺伝子発現の再プログラム化に関わっている可能性がある。
酸化ストレス応答因子Nrf2が角化細胞の分化・紫外線反応に果たす役割

活性酸素等の酸化ストレスは、多くは細胞障害性に作用し、細胞死や癌化、老化の原因になると考えられている。また、皮膚において紫外線(以下UV)照射は、酸化ストレス物質の強力な細胞内発生刺激であることが知られている。近年、UV照射は、NOや活性酸素などの酸化ストレス物質の強力な細胞内発生刺激であることが知られてきており、UVの細胞傷害作用、発癌性、老化原性は、UVのDNAに対する直接的障害作用だけではなく、UV照射によって発生した活性酸素等の酸化ストレスに起因することがわかってきている。そこで本研究では、マウス個体を用いて、UVB照射に対する皮膚組織の生体防御機構におけるNrf2の役割をin vivoで明らかにした。すなわち、UVBの急性照射によるサンバーン反応とUVBの慢性的反復照射における皮膚発癌とNrf2との関係についてNrf2ノックアウトマウスと野生型マウスを比較することにより解析を行った。その結果、Nrf2ノックアウトマウスは、野生型マウスに比べて200mJ/cm2の一回UVB照射に対して有意にサンバーン反応が強く、且つ長く続いた。Nrf2ノックアウトマウスでは組織学的に表皮壊死、真皮皮下組織の著明な浮腫、炎症細胞浸潤が著明で、サンバーン細胞も有意に多かった。さらに、TUNEL法では表皮細胞のアポトーシスをNrf2ノックアウトマウスで有意に多く認め、酸化的DNA障害の指標である8-OHdG陽性細胞もNrf2ノックアウトマウスで有意に多かった。これらの結果は、Nrf2がUVB照射に対して生体を保護する役割を果たしていることを強く示唆した。これに対し、生体は過剰な酸化ストレスを中和し、細胞や生体を酸化ストレスから保護するしくみも用意している。酸化ストレス応答系Nrf2-Keap1は、細胞が酸化ストレスに暴露されると活性化し、抗酸化・生体防御蛋白であるグルクロン酸転移酵素やグルタチオンS転移酵素遺伝子等の発現を活性化する主要な経路として最近同定された。一方、紫外線(UV)は、強力な酸化ストレス発生源として知られており、本研究ではUVとNrf2が皮膚の炎症、分化、発癌、老化にどのように関わっているかを明らかにすることを目的とし、本年度は、まずはじめに、皮膚におけるNrf2の発現を抗Nrf2抗体を用いた免疫組織染色により調べた。その結果、皮膚、特に表皮にはNrf2が豊富に発現していることがわかった。皮膚は生体にとって、外界から生体内を守る最前線であり、生体保護に重要なシステムであるNrf2-Keap1系が、他の組織に比べて豊富に存在していることは合目的と考えられた。一方で、表皮のより外側に位置する分化した角化細胞は、未分化細胞である基底層細胞に比べて、よりNrf2の活性化がみられることが予想されたが、Nrf2の発現レベルは表皮ケラチノサイトの分化(角化)により変化しないことが明かとなった。培養表皮角化細胞にカルシウムスイッチをかけ、分化の前後でNrf2の発現を比較したが、分化によりNrf2の活性化(核内移行)は観察されなかった。Nrf2の活性化は角化細胞の内的な分化のみでは起こらず、何らかの外来刺激が必要であると考えられた。
１次元ヘリウム３の朝永ラッティンジャー液体状態のＮＭＲによる実証

本研究は、孔径数nmの1次元トンネル中に吸着したヘリウム3量子流体において核磁気共鳴実験で観測される低温でのスピンスピン緩和時間T2の増大等がその1次元状態に起因することを実証することで、ヘリウム3が朝永ラッティンジャー液体を実現していることを明らかにし、またその相互作用依存性を系統的に調べこの量子液体の特性を明らかにすることを目的としている。交付申請書に記載したように、これまで対照実験として同程度の孔径と吸着ポテンシャルをもつが細孔が1次元的でなく3次元的に接続されている多孔体HMM-2を用いた吸着ヘリウム3のNMR測定を行った。その結果、細孔接続の次元性のみが異なるこの細孔中では、ヘリウム3のスピンスピン緩和時間T2は低温で一定となることがわかり、T2の増大は1次元系に特有の現象であることが明らかになった。また、この3次元細孔中でのT2は吸着薄膜内でのヘリウム3間の相互作用と関連したヘリウム3の運動状態を反映したものと考えられ、細孔にコートしたヘリウム4膜厚に強く依存することが示唆された。この振る舞いは1次元系でも共通して期待されるが、1次元系では直接観測できない。そこで、30年度はこのヘリウム4膜厚依存性の系統的観測を行った。その結果、スピンスピン緩和時間はヘリウム4が超流動を起こす膜厚になると1桁程度長くなり、以後膜厚を増やすにつれ逆に短くなる振る舞いが観測された。これは当初の予想とは逆の、超流動ヘリウム4が増えるとヘリウム3の運動を阻害する、という新たな知見である。またそれに伴い、ヘリウム3間の相互作用が反強磁性から強磁性的になることが、比熱データと合わせたウィルソン比の解析から示唆された。このように、ヘリウム4コートでヘリウム3間の相互作用を実際に制御可能であることが明らかになり、1次元系のヘリウム3の系統的な実験を進める上での貴重な基礎データが得られた。本研究の目指すところは、過去に孔径数nmの1次元トンネル中に吸着した1次元ヘリウム3量子流体の核磁気共鳴実験で得られた、低温でのスピンスピン緩和時間の増大などの朝永ラッティンジャー液体の振る舞いに合致する測定結果等を踏まえ、さらにヘリウム3間の相互作用依存性等を系統的に調べることでヘリウム3が朝永ラッティンジャー液体を実現していることを実証することである。そのためには、これまでに得られた結果が1次元系固有のものであることをまず実証する必要がある。初年度の28年度は、交付申請書の「研究実施計画」に記載したように、これまでの結果がヘリウム3の1次元性に依拠することを実験的に明らかににするため、対照実験として、同程度の孔径で同程度の吸着ポテンシャルをもつが細孔が1次元的でなく3次元的に接続されている多孔体HMM-2を用い、吸着ヘリウム3流体のNMR測定を行った。HMM-2の細孔は1.6原子層のヘリウム4で1次元系の実験と同様に壁面をコートし、その上に0.08原子層以下のヘリウム3を吸着し、帯磁率及びスピン緩和時間の温度・密度依存性の観測を行った。その結果、1次元トンネル中のヘリウム3で見られた1次元系への次元クロスオーバーを示唆する帯磁率の減少が見られないこと、スピン緩和時間が1次元系に比べ1桁以上長くなること、低温で1次元系では見られないギャップ的な振る舞いがNMRと比熱の両方で観測され吸着ヘリウム3が非磁性のシングレット対を低温で作っている可能性が示唆されることなどの全く新しい知見が得られた。これらの実験結果は、細孔接続の次元性が異なることによって、吸着ヘリウム3が全く異なる量子状態を持つことを明白に示す重要な結果であるといえる。28年度に得られた結果は、当初期待した通り、細孔接続の次元性によって吸着ヘリウム3の量子状態が本質的に異なることを明白に示している。このことはこれまでに我々が1次元トンネル内で観測していた現象が1次元系固有のものであることを強く裏付ける結果であると考えられる。一方、当初予期されていなかったこととしては3次元系細孔中におけるヘリウム3が非常に長いスピン緩和時間を持つことがある。このため長期にわたる測定が必要となり、3次元細孔においてヘリウム3間の相互作用を変えた測定を行うことができなかった。28年度で得られたデータにおいては、1次元細孔中のヘリウム3に見られる最も特徴的な現象、朝永ラッティンジャー液体の振る舞いに合致する低温でのスピンスピン緩和時間の増大が起きる温度領域が、全く異なる量子現象であるシングレット対の生成に伴うスピンスピン緩和時間の減少によって覆い隠されており、厳密には緩和時間の増大が1次元固有のものであるということまでは実証できていない。比熱測定においてはシングレット対のギャップがヘリウム4のコート量を増やし相互作用を弱めることで消失することがわかった。この領域でのNMR測定を対照実験としてさらに加えて行うことで、低温で観測されるスピンスピン緩和時間の増大が朝永ラッティンジャー液体に関連した1次元系固有のものであることを実証することができると考えられる。本研究の目的は、これまで孔径数nmの1次元トンネル中に吸着した1次元ヘリウム3量子流体の核磁気共鳴実験で得られた低温でのスピンスピン緩和時間の増大などが朝永ラッティンジャー液体の振る舞いによることを実証することでヘリウム3が朝永ラッティンジャー液体を実現していることを実証し、また相互作用依存性等を系統的に調べることでその性質を明らかにすることである。