hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多波長ラインサーベイによる星形成から惑星系形成に至る化学進化の解明

この装置を用いて、重水素化分子(DCN, DNC, DCO+, C2D, DN2+など)の基本遷移を代表的な星なしコアと低質量星形成領域で観測し、超微細構造線の強度解析から重水素濃縮度を精密に決定した。重水素濃縮度は化学進化の重要な指標として広く使われているが、その観測的決定においては励起温度の正確な見積りが必要であることが示された。また、同様にこれまで開発してきた0.9/1.5 THz帯の受信機は2011年度に引き続きASTE 10 m望遠鏡に搭載して観測を行った。2011年度にはスペクトル線測定に成功したが、本年度は、受信機自体のトラブル、および、天候による観測実験期間の短縮のために、観測データを得るには至らなかった。しかし、立ち上げ、運用における問題点を洗い出し、一部解決することができたので、今後の定常運用に目途をつけることができた。これらと並行して、ALMA、ASTE、および野辺山45 m電波望遠鏡による観測研究を展開した。ALMAでは、初期科学運用(Cycle 0)のデータを解析し、低質量原始星L1527において原始星円盤形成に伴う劇的な化学変化を初めて検出する成果を挙げた。回転しつつ落下するエンベロープガスが遠心力バリア(半径100 AU)で滞留し、そこで局所的な加熱が起って化学組成を変化させていると見られる。遠心力バリアは原始星円盤形成の最前線と考えられ、その意味で、原始星円盤形成を初めて捉えたと言える。この遠心力バリアの存在の一般性を確かめるために、遠心力バリア近傍に局在するSO分子のASTEを用いたサーベイ観測も行った。いくつかの候補天体を見出し、ALMAの観測提案に反映させた。本研究では70 GHz帯および0.9-1.5 THz帯の受信機を開発し、それぞれ国立天文台45 m電波望遠鏡およびASTE 10 mサブミリ波望遠鏡に搭載し、星形成領域の化学組成を明らかにするとともに、ALMAのデータも併用して原始星進化に伴う化学組成の進化に切り込むことを目的としている。70 GHz帯受信機については定常観測を実現し、重水素化分子の基本スペクトル線が観測できるようになった。星なしコアおよび星形成領域の重水素濃縮度の精密測定を行った。0.9-1.5 THz帯の受信機については、HEBミクサ受信機として世界最高性能を実現した。そのミクサを用いて受信機を製作し、チリ共和国のアタカマ砂漠(標高4800 m)にあるASTE 10 mサブミリ波望遠鏡に搭載してテスト観測を行った。平成23年度の成功に引き続き、本格的な科学観測を目指したが、平成24年度には降雪によるサイトへのアクセス困難という状況に見舞われ観測期間が大幅に短縮された。それにも拘わらず、平成24年度には受信機搭載に成功し、動作も確認できたが、その直後に生じた望遠鏡の発電機トラブルのため、実験を平成25年度に繰り越す必要が発生した。平成25年度は悪天候のため十分な観測はできなかったが、0.9-1.5 THz帯の受信機を運用する上で貴重な経験を積むことができた。一方、ALMAのCycle0データが平成24年度末に届けられた。L1527原始星に対する観測では、炭素鎖分子について非常に興味深いスペクトルと分布が得られており、物理モデル構築を含めた詳細解析を進めた。ミリ波帯、サブミリ波帯のスペクトル線サーベイは順調に進行しており、星形成領域の化学組成の全貌が捉えられつつある。
形態形成ダイナミクスのマルチスケールメカノバイオロジー解析手法の構築

本研究課題では、形態形成過程に見られる組織階層における多細胞間の協調によるダイナミクスと細胞階層の力場・細胞変形との関連、さらに細胞変形によって生じる分子階層の力学ー生化学変換について、アクチン細胞骨格系の力学ー生化学連成を中心に、階層間接続するマルチスケールメカノバイオロジーの解析手法の構築を目指している。本年度は、以下の成果を得た。(1)分子スケール:アクチンフィラメントに対する張力負荷は、フィラメント内のアミノ酸残基の位置を一様に変化させるのではなく、特定のアミノ酸残基群からなる立体構造を変化させることがわかった。そのようなアミノ酸残基群には、張力感受的な相互作用変調が実験的に示唆されているタンパク質との結合ドメインが含まれていたことから、張力感受の分子実体に迫る重要な知見が得られたと考えられる。(2)分子集団・細胞スケール:アクチンーミオシン間相互作用の張力感受性を数理モデル化し、1分子レベルの張力感受性から分子集団・細胞レベルの張力感受的な構造適応が生じる仕組をシミュレーションにより示した。分子から細胞に至る階層を超えた力感受のロジックに繋がる重要な成果である。(3)組織スケール:形態形成の多細胞動態を表すために前年度に構築した数理モデル(RNRモデル)を用いて、形態形成に必須の細胞活動である細胞増殖の数理モデルを構築した。構築したモデルによるシミュレーションから、細胞レベルの特性量である細胞分裂軸の変調が組織レベルの成長過程における形状変化に与える影響を解析することができるようになり、細胞から組織に至る組織形状構築に関するロジック抽出に必要不可欠のメカノバイオロジー手法を構築することに成功した。以上の成果を査読英文誌(4報)において発表した。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は,(1)分子スケールにおいて,分子動力学シミュレーションにより,張力作用下アクチンフィラメントの立体構造変化の解析を行った.結果,張力作用下アクチンフィラメントは,その二重らせん構造に基づき,伸び方向の変形のみならず,回転(ねじれ)方向の変形を示すことがわかった.力学-生化学変換の分子的実体は,アクチンフィラメントの立体構造変化を相互作用変調の場とすることが考えられるため,今後,アクチン調節タンパク質との相互作用を解析する予定である.(2)分子集団スケールにおいては,アクトミオシンネットワークのダイナミクスを表す数理モデルを構築し,アクトミオシンネットワークが自律的にバンドル構造を形成するシミュレーションに成功した.さらに,ネットワークに発生した収縮力を計測したところ,ミオシン濃度に比例して,アクトミオシン収縮力は双線形型に増大することがわかった.(3)細胞スケールにおいては,熱ゆらぎを介して,アクチン重合と細胞変形が連成する仕組を数理モデルとして表し,細胞運動における細胞形状とアクチン重合速度の関係を解析した.結果,アクチン重合は実効的に細胞曲率に依存することがわかり,重合調節因子には局所的に働く生化学的因子に加え,細胞形状などの細胞スケールの力学的因子が重要であることを示した.(4)組織スケールにおいては,非線形・大変形を伴う組織の形態変化を検討し,細胞スケールから組織スケールのダイナミクスを表す新しい数理モデルを構築した.本モデルを細胞成長にともなうシート状組織の形態変形についてシミュレーションに適用し,細胞成長による体積増加を駆動力とする大変形や多層状シート構造への変化を再現した.本研究課題では、形態形成過程に見られる組織階層における多細胞間の協調によるダイナミクスと細胞階層の力場・細胞変形との関連、さらに細胞変形によって生じる分子階層の力学ー生化学変換について、アクチン細胞骨格系の力学ー生化学連成を中心に、階層間接続するマルチスケールメカノバイオロジーの解析手法の構築を目指している。本研究課題では,形態形成過程などで見られる組織階層における多細胞間の協調によるダイナミクスと細胞階層の力場・細胞変形との関連,さらに細胞変形によって生じる分子階層の力学-生化学変換について,アクチン細胞骨格系の力学-生化学連成を中心に,階層間接続するマルチスケールメカノバイオロジーの解析手法の構築を目指している.当初の予定した計画通り,各スケールにおける数理モデリングの基盤を構築し,また,単純化した条件下における初等的なシミュレーションに対して,適用することに成功した.

特に,分子スケールにおいて得られた,張力作用によるアクチン立体構造変化の解析結果は,今後,力学-生化学連成の分子的実体を明らかにするための重要な成果となうことが期待される。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は,H23年度に構築した数理モデルをさらに深化させるとともに,in vitro実験系との比較を行うためのシミュレーションに着手する.
DNA障害とポリADPリボースシンテース活生化によるMOF発生のメカニズムの検討

(方法)wistar系ラットを用い小腸IRモデルを作成し、3AB投与群を3AB群、生食投与群をcontrol群とした。またIRを行わなかった生食群をsham群とした。実験1:90分虚血60分再灌流を行い生存率及び組織血流量を比較した。実験2:90分虚血30分再灌流を行い、肝・腸管におけるATPとグルタチオン濃度およびHE・PARP・PARP-85kD fragment・TUNEL・8-OHdG染色による組織学的検討を行った。(結果)実験1:生存率もIR後の組織血流量も3AB群はcontrol群に比べ有意に改善した。実験2:腸管および肝のATP値はsham群に比べ3AB群もcontrol群も低値を示したが、3AB群はcontrol群に比べATP値は高値を示し、また小腸粘膜障害もより軽度であった。さらに肝組織においてはcontrol群における酸化型グルタチオン濃度が高値を示すとともに、PARP染色では3AB群とcontrol群の間で差はないものの、apoptosisの指標であるPARP-85kD fragment染色では3AB群で陽性細胞の出現は少なかった。(まとめ)3ABの投与により局所のみならず遠隔臓器の障害も軽減したことから、IRにおける多臓器障害にもPARPの活性化が関与する可能性が示唆された。【目的】DNA障害とポリADPリボースシンテース活性化によるMOF発生のメカニズムの検討するために、虚血再灌流障害モデルを作成しpoly(ADP-ribose)polymerase(PARS)の抑制による細胞内ATPの変動とDNA障害および組織障害の有無を検討した。【方法】Wistarラットの70%肝の60分虚血と180分再灌流を行い、虚血前にPARS阻害剤である3-aminobenzamide(3-AB)を投与した群を3-AB群、非投与群をcontrol群、NO合成酵素阻害剤であるL-NAMEを投与した群をL-NAME群とした。また肝門部周囲の剥離のみ行い、虚血再灌流を行わなかったものをsham群とした。終了後、各群の虚血再灌流肝(IR肝)と非虚血再灌流肝(NIR肝)における組織障害とDNA障害を検討するとともに、ONOO-による組織障害の有無をnitrotyrosine(NT)による組織免疫学的染色で評価した。また血清中ALT濃度、肝組織中のATP濃度およびNT濃度を比較検討した。【結果】血清中ALT濃度はL-NAME群で最も高く、control群、3AB群の順に低下した。組織障害およびDNA障害はcontrol群とL-NAME群のIR肝で最も強く、3-AB群ではともに軽減していた。NIR肝では4群間に差はなかった。NT染色はcontrol群と3-AB群のIR肝で強い発現を認めたが、L-NAME群では認めなかった。肝組織中のNT濃度はcontrol群および3AB群のIR肝で高値を示したが、L-NAME群ではNTの産生はなかった。組織中ATP濃度はIR肝ではcontrol群やL-NAME群に比べ3AB群では高値を示した。NIR肝でもcontrol群やL-NAME群では組織中ATP濃度は低下していたが、3AB群ではsham群と同じ濃度を呈した。【まとめ】虚血再灌流ではラジカルによるDNA障害が惹起され、その修復の為にPARSの活性化されることにより細胞内ATPが枯渇されることが、多臓器不全の発生の原因と考えられた。(目的)虚血再灌流時には局所のみならず遠隔臓器も障害される。ラジカルの関与が推測され、DNAを障害する。その修復のためにpoly(ADP-ribose)synthetase(以下PARS)が活性化されるが、その際細胞内ATPが枯渇する可能性が考えられている。われわれはPARSの阻害剤である3-aminobenzamide(以下3AB)が肝部分虚血再灌流による肝障害を軽減することを報告してきた。今回小腸虚血再灌流モデルを用い、遠隔臓器である肝への陣害とPARSの関与について検討した。(方法)Wistar系ラット810週齢を用い、SMAクランプによる小腸虚血再灌流モデルを作成した。

3ABの投与を行った群を3AB群、生食のみを投与した群をcontrol群、腸間膜の剥離のみを行い虚血を行わなかった群をsham群とした。まず30分虚血後、60分再灌流し生存率を比較した。ついで30虚血、30分再灌流を行い、各群における肝および腸管におけるATP値、組織血流量、HE・PARS・TUNEL・8-OHdG染色による組織学的検討を行った。(結果)生存率はcontrol群に比べ3AB群は有意に高かった。肝、腸管のATP値ではcontrol群と3AB群はsham群に比べ低値を示したが、3AB群はcontrol群より高値を示した。再灌流後の腸管の血流量は3AB群がcontrol群に回復し両群間で差がみられた。また小腸粘膜の障害も3AB群が軽度であった。しかし肝組織と残存した小腸粘膜ではPARS・TUNEL・8-OHdG染色では組織学的に差はなかった。(まとめ)3ABの投与により小腸における組織血流量の改善や、小腸だけでなく肝でもATP値が改善されたことは、局所のみならず遠隔臓器の細胞障害も軽減していることを示し、虚血再灌流障害における遠隔臓器の細胞障害にもPARSが関与する可能性が考えられた。
ALMAによる太陽型原始星の化学進化の探究

アルマ望遠鏡などの最先端の装置を用いた電波天文観測により、太陽型原始星の形成現場における化学組成とその進化の解明に取り組んだ。高空間分解能観測により、おうし座のL1527原始星で回転落下エンベロープに遠心力バリアがあることを発見し、そこで化学組成が大きく変化していることを示した。遠心力バリアの内側では原始星円盤が形成されるため、円盤形成における化学進化の最前線を捉えたと言える。さらに、進化の進んだClass I原始星でも同様の現象を確認し、普遍性のある現象である可能性を示した。また、大きな分子雲複合体に含まれる原始星すべての化学組成を調べる統計的研究をスタートさせた。国際共同大型電波干渉計ALMAの初期運用(Cycle 0)で取得した低質量原始星L1527とIRAS 15398-3359のデータの解析を進めた。L1527については、c-C3H2などの不飽和炭化水素分子および一酸化硫黄分子の原始星まわりの分布が0.5-0.7"の空間分解能で明らかになった。その結果、不飽和炭化水素分子は、原始星の周りの回転しながら落下しているエンベロープに存在し、その運動の解析から、遠心力バリアの半径が明確に同定された。不飽和炭化水素分子は遠心力バリアよりも内側ではダストに吸着されるなどして気相には存在しないと見られる。一方、一酸化硫黄分子は遠心力バリアに張り付くようにリング状に分布していた。遠心力バリア付近では降着ガスによる弱い衝撃波が発生するので、それに伴いダストからSOが蒸発してきたと考えられる。遠心力バリアは原始星ディスクが形成される最前線である。この結果は、原始星ディスクの形成に伴って劇的な化学変化が起きていることを初めて示したもので、大きな意義がある。一方、IRAS15398-3359についてもALMAで取得したCCH, H2COのデータについて同様の解析を試みた。分子流の解析から、この原始星はエンベロープ/ディスクを横から見ている構造をとっていることを明らかにした。それにもかかわらず、中心70 AUでの運動速度が非常に小さいことがわかった。このことから、この原始星の質量の上限を与えることができた。本研究では、最先端の電波天文観測により、太陽型原始星(低質量原始星)の形成現場における化学組成とその進化の解明に取り組んだ。IRAM 30 m望遠鏡、野辺山45 m望遠鏡などの単一口径電波望遠鏡を用いた原始星天体のスペクトル線サーベイでは、特にWCCC (Warm Carbon Chain Chemistry)天体L1527について、種々の炭素鎖分子が特異的に豊富に存在していることが明瞭に示され、原始星天体の化学的多様性の研究の重要性が改めて示された。この研究を発展させ、一つの分子雲複合体(ペルセウス座分子雲)に含まれる原始星の化学組成の統計的研究をIRAM 30 m望遠鏡および野辺山45 m望遠鏡を用いてスタートさせた。30個を超える原始星天体の化学組成を無バイアスに観測することで、化学的多様性を支配する物理的要因の解明を目指しており、初期成果が得られつつある。一方、並行して進めているALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)による観測では、WCCC天体であるL1527で回転落下エンベロープの遠心力バリアの位置で化学組成が大きく変化していることを定量的に示した。遠心力バリアの内側では原始星円盤が形成されると考えられるので、原始星円盤に至る化学進化の最前線を捉えたと言える。これらの成果は、「我々が住む地球のこの素晴らしい環境が、宇宙の中でどのように生まれてきたか」という根源的問いかけに科学的に答える第一歩として、重要な学術的価値がある。本研究では、太陽型原始星(低質量原始星)の形成現場における化学組成とその進化の解明に取り組んだ。IRAM30 m望遠鏡、野辺山45 m望遠鏡などの単一口径電波望遠鏡を用いて、ペルセウス座分子雲複合体にある原始星37天体に対する化学サーベイを行った結果、炭素鎖分子が豊富に存在するWCCC(Warm-Carbon-Chain)天体と飽和大型有機分子が豊富なHot Corino天体は、化学的多様性の両極端に位置する特徴の天体であることが明らかになった。ほとんどの天体はこれら両方の天体の化学組成を合わせた"中間的"天体であり、天体によってどちらのケースに近いかは大きく異なっていた。炭素鎖分子と飽和大型有機分子の量の比で、天体によって100倍以上もの違いがあり、同じ分子雲の中でも非常に大きな化学的多様性があることを明らかにした。さらに、これらの37天体を、100 AUスケールの高空間分解能で調べる観測をALMA望遠鏡に提案し、採択された。一方で、代表的WCCC天体L1527において原始星から100AUの距離で発見された、遠心力バリアでの劇的化学変化について、他の原始星天体でも存在するかを調べた。その結果、進化の進んだClassI天体でありながら化学組成がL1527と同様のTMC-1Aで遠心力バリアの存在を確認すると共に、そこでは同様の化学変化も起こっていることが明らかになった。遠心力バリア、およびそこでの化学変化が、より普遍的に起こりえる現象であることを示した。

遠心力バリアの内側では原始星円盤が形成されるため、円盤形成における化学進化の最前線を捉えたと言える。さらに、進化の進んだClass I原始星でも同様の現象を確認し、普遍性のある現象である可能性を示した。また、大きな分子雲複合体に含まれる原始星すべての化学組成を調べる統計的研究をスタートさせた。IRAM 30 m電波望遠鏡による観測では、原始星天体の化学組成を系統的に調べる大型観測プログラムASAI (Astrochemical Survey at IRAM)をフランスチームと共同して立ち上げ、WCCC天体であるL1527のラインサーベイを推進した。炭素鎖分子が非常に豊富に存在していることを確認するとともに、炭素鎖分子の関連分子であるc-C3H2の13C同位体種やc-C3Hの重水素置換体の検出にも成功した。c-C3H2ではその12C/13C同位体比が炭素原子における存在比よりも大きくなっていること、2つの13C同位体種の12C/13C比が大きく異なることを見出した。この異常についての論文をとりまとめ、Astrophysical Journalに投稿中である。ALMAによる観測においては、L1527で検出した遠心力バリア近傍の温度、密度を推定するために、分子の統計平衡励起計算を行い、遠心力バリアの物理的性質を明らかにした。さらにその結果を用いて、CCH, c-C3H2, SO, CS, H2CO, CH3OHについて、遠心力バリアの内外で分布が異なることを定量的に示した。CCH, c-C3H2, CSは遠心力バリアの外側の回転落下エンベロープに存在し、SO, CH3OHは遠心力バリア付近に局在している。一方、H2COは全体に分布していることがわかった。このことは、遠心力バリアでの劇的化学変化の起源の理解に向けて重要な基礎を築いた。この成果については論文としてとりまとめ、Astrophysical Journal Lettersに出版した。このように、研究は当初計画通りに順調に進行しつつある。電波天文学本研究では、太陽型原始星の形成と進化、および、そこでの化学進化について、新しい知見が続々と得られつつある。現在進めている太陽型原始星天体の化学組成の多様性についての統計的研究についての成果を早急に出版するとともに、その成果をもとに国際共同大型干渉計ALMAの観測プロポーザルを提出する。また、太陽型原始星における遠心力バリアの普遍性とそこでの化学変化について、いくつかの原始星天体でALMAの観測データの解析を行い、論文として出版する。これらを通して、原始星から原始惑星系円盤に至る化学進化の道筋を描き出したい。L1527において遠心力バリアでの化学組成の劇的変化を発見しNatureに発表するなど、研究は極めて順調に進展している。遠心力バリアの存在については、理論的に予想はされていたが、観測的に捉えられたのは初めてである。この成果は、原始星ディスクの形成に伴う化学進化の一大エポックを発見したのみならず、原始星ディスクの形成過程という星・惑星系形成の研究においても大きなインパクトを与えたと考えている。引き続き、ALMA Cycle0のデータ解析を進め、論文として発表する。
成熟miRNA上のSNPと臓器移植症例を利用した臓器特異的miRNA分泌の解析

本研究では、血液中の成熟miRNA上に存在するSNPに注目し、このようなSNPを、未だ明らかにされていない、miRNAの産生臓器の一部を明らかにすることを目的として研究を行った。この研究を行うには、1SNPが成熟miRNA上に存在すること、2当該SNPを包含するmiRNAが血中に測定可能な量存在していること、3SNPのminor allele frequencyが20%以上に存在することが必須であると考えられた。本研究ではそのようなSNPをスクリーニングし、有力な候補であるSNPをいくつか同定した。我々は血清中に存在するmiRNA-122, miRNA-22がB型肝炎ウイルス感染患者血清で高度に増加していること、さらに、その血中濃度は肝炎の組織学的進行度、活動性とも高い相関性を有しており、バイオマーカーとして有用であることを明らかにしてきた(Arataki et al. Journal of Medical Virology 2013)。さらに、我々はAgo2とHBc抗原、HBs抗原が肝細胞中で共局在し、B型肝炎ウイルスの粒子形成に関与する可能性があることを明らかにした(Hayes et al. PLoS One 2012 )。本研究では、これらの研究経験を生かし、血液中の成熟miRNA上に存在するSNPに注目し、このようなSNPを、未だ明らかにされていない、miRNAの産生臓器の一部を明らかにすることを目的として研究を行った。肝移植、腎移植、骨髄移植を受けた症例の移植後の血清のmiRNAをIon PGMとdigital PCRで解析し、肝、腎、骨髄に由来するmiRNAの動態を明らかにすることを予定ていたが、Digital PCRで予期せぬ非特異反応が起こり、正確な微量のmiRNAの検出が困難であることが明らかになった。現在この問題を克服すべく検討を行っている。
B細胞性腫瘍発生におけるmicroRNA142過剰発現の役割

(まとめ)二つのモデルマウスを使ってmiR142の機能解析を試みた。その結果、miR142過剰発現は血球の減少を生じることが分かった。(結果)1骨髄移植マウス:マウス骨髄細胞にmiR142とGFPを遺伝子導入した。遺伝子導入した骨髄細胞を、骨髄機能破壊マウスに移植した。その結果、miR142を強発現する血球は減少した。2遺伝子改変マウス:miR142をB細胞に強発現させる遺伝子改変マウスを作成した。生後一年以上経過した遺伝子改変マウスにおいては、IgM陽性細胞が野生型に比較し減少した。(結論)上述の結果は、miR142過剰発現が細胞の運命を攪乱しガン化に関与することを示唆する。造血器腫瘍細胞にみられる染色体転座切断点近傍には生物学的に重要な機能を持つ遺伝子が存在している。染色体転座による遺伝子変化によってキメラ蛋白産生や蛋白発現亢進が生じ、腫瘍発生に深く関与している。今回、B細胞性腫瘍にみられたt(8;17)(q24:q11)において、染色体転座切断点近傍にmicroRNA142(miR142)が存在して本転座を持つ腫瘍細胞に過剰発現していることを確認した。一方、miR142は造血前駆細胞に発現し、その過剰発現は造血前駆細胞からT細胞への分化を促進することが報告されている(Chen, Bartel, et al., Science, 2001)そこで、microRNA142をB細胞や幹細胞に過剰発現させる遺伝子改変マウスを作成し、microRNA142の造血器腫瘍発生や造血細胞分化における役割をin vivoで検討することにした。造血幹細胞をはじめとする幹細胞に発現しているRunx1のイントロニックエンハンサーにmiR142を連結させた組み換えDNAを用いてトランスジェニックマウスを作成した。トランスジェニックマウスにおいては、造血細胞には特に変化は見られなかったが、精巣が委縮し精原細胞から精子への分化が阻害されていることが示唆された。今後、この表現型が偶発的なものではないことを確認して、細胞分化におけるmiR142の機能を検証していきたい。免疫グロブリン遺伝子発現調節領域とmiR142を連結した組み換えDNAを用いて作成したトランスジェニックマウス(Eμ142マウス)では、生後2年を経過してもリンパ腫の発生はみられなかった。しかし、腹腔内や脾臓においてCD5陽性B細胞の増加がみられている。このことは、miR142の過剰発現がB細胞分化に関与していることを示唆する。今後、さらにmiR142によるB細胞分化調節の機序を検討する予定である。造血器腫瘍細胞にみられる染色体転座点近傍には発ガンに関わる重要な遺伝子が存在している。私たちは8番染色体長腕24バンドと17番染色体22バンドが転座(t(8;17)(q24;q22))しているヒト悪性Bリンパ腫患者をみつけた。この染色体転座は1989年に第一例が報告されており、私たちの患者が世界で第二例目である。2例とも8q24転座切断点近傍にはMYCが存在していた。2例の17q22転座切断点近傍にはBCL3と呼ばれる転写物が同定され、t(8;17)(q24;q22)を示す腫瘍細胞ではこの転写物の過剰発現していた。BCL3は造血器由来細胞に特異的に発現する非翻訳RNAであることが分かっていたが、その機能は不明であった。私たちはBCL3のエクソン内にmiR142があることを確認し、t(8;17)(q24;q22)を持つ腫瘍細胞でmiR142が過剰発現していることを世界ではじめて確認した。本研究ではmiR142の過剰発現がリンパ性腫瘍の発生にどのような役割をはたしているのか、レトロウイルスベクターを用いた「骨髄移植マウス」と免疫グロブリン遺伝子発現調節領域を用いた「トランスジェニックマウス」で検討した。どちらのマウスモデルでも腫瘍発生はなかったが、miR142を過剰発現させた血球はむしろ「減少」することがわかった。この結果は、miR142過剰発現は血球分化を阻害する可能性を示唆すると考えられた。現在、トランスジェニックマウスと野生型マウスのB細胞の遺伝子発現プロファイルを調べ、miR142がB細胞分化や腫瘍発生に果たす役割を明らかにしようとしている。染色体転座点近傍には生理学的に重要な機能分子が存在し、その発現異常が発ガンに関わっている。私達は成熟B細胞性腫瘍患者の腫瘍細胞にt(8;17)(q24;q22)を同定した。8q24と17q22の染色体転座切断点近傍には、各々、MYCとmiR142があった。t(8;17)(q24;q22)を示した腫瘍細胞では、MYCとmiR142は他に比べて過剰発現していた。今回の研究では、骨髄移植(BMT)マウスとトランスジェニック(Tg)マウスを用いmiR142過剰発現の血球への影響を調べた。その結果、miR142過剰発現した血球は減少し、miR142過剰発現は血球の生育を阻害することが示唆された。1BMTマウス:miR142とGFPを組み込んだレトロウイルスベクターを作成し、マウス骨髄細胞に感染させた。

感染骨髄細胞を、放射線照射にて骨髄機能を破壊した同系マウスに移植した。移植マウス末梢血をフローサイトメトリーで解析した。その結果、miR142を強制発現した顆粒球、Bリンパ球、Tリンパ球は減少することがわかった。2Tgマウス:miR142を免疫グロブリン遺伝子発現調節領域に組み込んだDNAを作成し、Tgマウスを作成した。Tgマウスの脾臓細胞をフローサイトメトリーで調べると、細胞表面IgM陽性細胞が野生型に比較し減少していた。このことからmiR142をB細胞特異的に強制発現させると、正常なB細胞の成育が阻害されることがわかった。上述の結果からmiR142単独過剰発現は血球の分化を阻害して細胞死を生じ、成熟血球の減少に繋がるのではないかと推察した。実際の患者腫瘍細胞ではMYCなどのガン関連遺伝子が過剰発現しているため、miR142過剰発現による細胞死をオーバーカムし、分化が停止した細胞の腫瘍化が生じていると考えた。今回の研究ではmiR142が関与する多段階発癌の一端を解明した。(まとめ)二つのモデルマウスを使ってmiR142の機能解析を試みた。その結果、miR142過剰発現は血球の減少を生じることが分かった。(結果)1骨髄移植マウス:マウス骨髄細胞にmiR142とGFPを遺伝子導入した。遺伝子導入した骨髄細胞を、骨髄機能破壊マウスに移植した。その結果、miR142を強発現する血球は減少した。2遺伝子改変マウス:miR142をB細胞に強発現させる遺伝子改変マウスを作成した。生後一年以上経過した遺伝子改変マウスにおいては、IgM陽性細胞が野生型に比較し減少した。(結論)上述の結果は、miR142過剰発現が細胞の運命を攪乱しガン化に関与することを示唆する。これまで行った実験はレトロウイルスベクターを用いた骨髄移植マウスモデルとトランスジェニックマウスモデルである。骨髄移植マウスモデルの概略を以下に記す。マウスから骨髄細胞を採取し、GFPの下流にmiR142断片を組み込んだレトロウイルスベクターを感染させておく。他方で同系マウスに骨髄細胞を破壊するように放射線を照射する。その後、レトロウイルスベクターを感染させた骨髄細胞を尾静脈から投与する。フローサイトメトリーを使用してGFP陽性細胞を計測することでmiR142を組み込んだ骨髄細胞の運命を知ることができる。この実験の結果、miR142を組み込んだ細胞は、顆粒球系・リンパ球系ともに減少することが分かった。トランスジェニックマウスモデルの概略を以下に記す。miR142断片を免疫グロブリン遺伝子発現調節領域の下流に組み込んだ遺伝子断片をマウス受精卵に注入し、仮母マウスにて出産させる。遺伝子断片を組み込んだマウス(トランスジェニックマウス)がある一定の頻度で生まれてくる。トランスジェニックマウスにおいては、B細胞においてmiR142が強制的に過剰に発現するようになる。私たちは、トランスジェニックマウスの末梢血・骨髄・脾臓細胞を採取してフローサイトメトリーで経時的に造血細胞の変化を調べてみた。現在まで生後2年間を観察できている。生後一年半経過したトランスジェニックマウスにおいて、脾臓における細胞表面IgM陽性B細胞が統計学的に優位に減少していることが分かった。以上の結果からmiR142の過剰発現は造血細胞の分化を負に調節する可能性を考えた。血液内科これまでの結果から、miR142をB細胞に過剰発現させるとIgM陽性細胞への分化が阻害されている可能性が考えられた。
イオン液体水溶液表面の構造研究

X線反射率法(XR)とは、X線を試料に対してすれすれに入射させ、全反射角度近傍での反射率を観測することにより、表面深さ方向の密度分布を得ようというものである。入射角の-4乗で変化するX線強度を精度良く測定しなければならないため、分子レベルで構造を決定するには放射光源を用いるのが常套手段となっている。これまで国内の放射光施設には、そのような装置を備えたビームラインが存在しなかったが、本研究は、高輝度光科学研究センターの宇留賀らとともにSPring-8に溶液界面反射率計を立ち上げることに大いに貢献した。イオン液体についての測定にはまだ至っていないが、測定時間わずか2分というこの装置は、水溶液表面にイオン液体が吸着する過程といったダイナミクス研究に威力を発揮すると思われる。一方、反射X線の周囲に生じる回折像(表面X線回折、GIXD)を解析すると、水平面内の構造情報も得ることができる。本研究では実験室の反射率計を用い、X線の入射角を制御して表面深さ10nmの回折パターンを得ることに成功した。ニートなイオン液体のGIXD測定を行ったところ、[bmim]PF_6表面の回折パターンは、片柳らが報告したバルクの[bmim]I片柳らが報告したバルクの[bmim]Iのパターンと非常に良く似ており、表面構造はカチオンが支配していることがわかった。一方、[bmim]TFSIのパターンは全く異なっており、かさ高いアニオンが構造を支配していることがうかがえる。X線反射率測定(XR)は、X線を試料に対してすれすれに入射させ、全反射角度近傍での反射率を観測することにより、表面深さ方向の密度分布を得ようというものである。最近発展してきた様々な表面構造研究の手法と比較すると、その多くが表面1層のみの分子配向等を見るのに対し、表面に「埋もれた」構造まで見ることができるという利点がある。Solutskinらはこの手法を用いたところ、BMIM BF_4とPF_6は表面で液体金属のように層状の構造をとらないが、表面の密度がバルクに比べて18%も大きいということを見出した。彼らは2つの構造を提案しているが、そのどちらが正しいかを明らかにするには表面回折測定(GIXD)を行って、水平面内の構造を明らかにする必要があると言っている。表面回折測定とは、XR法と同様にX線を試料に対してすれすれに入射させることで、試料へのX線侵入深さを10mm程度に抑え、そこからの回折X線を測定する手法である。反射率が(入射角=反射角)の配置で測定する方法であるのに対して、(入射角≠回折角)であるため表面内の構造情報も得ることができる。今年度私は両方の手法を併用して、共通試料として購入したBMIM TFSIの表面構造研究を試みた。X線反射率測定の結果厚さ70Åでパルクの密度の80%の希薄な層の存在を示唆する結果が得られた。これはBMIM BF_4とPF_6についての結果と異なることから、現在、空気中での測定における不純物混入等の可能性を検討中である。表面回折測定の結果分子配列が等方的であることを示すリング状の回折パターンが観測された。第一回折リングは散乱ベクトルq=4πsinθ/λに換算すると0.9Å^<-1>に相当し、片柳らによって報告されているBMIM IのバルクのX線回折ピーク1.5Å^<-1>よりもだいぶ小さい。このことはBMIM Iよりも1.6倍大きな長周期構造を持つことを示している。
生体イメージングによる反応速度論的パラメーターの高感度計測

本年度は、昨年度に開発した方法で反応パラメーターの取得をさらに進めるとともに、定量パラメーターを用いた細胞内シグナル伝達システムのシミュレーションモデルの構築を行うことを目指した。1定量パラメーターを用いたシグナル伝達システムのシミュレーションモデルの構築: Ras-ERK MAPキナーゼシグナル伝達系の中に含まれるタンパク質間相互作用を昨年度開発した相互相関蛍光分光法FCCSを用いた手法により測定した。その結果、合計20以上ものタンパク質間相互作用を生きた細胞内で測定することができた。ここで得られたパラメーターを基にRas-ERK MAPキナーゼシグナル伝達系のシミュレーションモデルをCell Designerにより構築し、数値シミュレーションを行った。その結果、アダプタータンパク質ShcがEGF受容体に複数結合することが下流にシグナルを伝えるために必要であることを見出した。また、細胞内解離定数の値は、試験管内の解離定数と大きく異なっており、細胞内の環境を加味した反応パラメーターの重要性が明らかになった。24年度が最終年度であるため、記入しない。23年度は、多階層生体システムモデルの構築に必要な反応パラメーターの取得を促進する方法論の開発を行った。1高感度FRETバイオセンサーを用いた、生細胞内における酵素反応パラメーターの定量的測定法の開発:生きた細胞において分子の活性を可視化するために、FRETバイオセンサーが開発されてきた。本研究では、高感度の分子内FRETバイオセンサーをハイスループットに構築する方法を開発した。改善点は、(1)ドナーとアクセプター蛍光タンパク質の最適化、(2)100アミノ酸以上のリンカーを用いること、の二点であった。この手法により、これまでにPKA, ERK, PKC, Akt, S6K, RSK, EGFR, Src等のリン酸化酵素のFRETバイオセンサーを構築した。本研究成果は論文として報告し、特許を申請、受理された(Komatsu N et al., Mol Biol Cell, 2011)。これらのFRETバイオセンサーを用いて、生細胞におけるリン酸化反応の速度定数を取得している。2蛍光相互相関分光法FCCSを用いた生細胞内分子間相互作用の定量的測定法の開発:分子間相互作用を定量化するために、蛍光相関分光法FCS、蛍光相互相関分光法FCCSを用いて、生細胞内で解離定数を測定する手法を開発した。FCS, FCCS測定に適した蛍光タンパク質のペアを検討したところ、GFPとHalo-TAMRAタンパク質のペアが最も適していることが分かった。さらに、解離定数測定のための条件検討を行い、EGFR-Ras-ERKシグナル伝達系を構成する分子間相互作用の解離定数を十数種類測定することに成功している。研究実績1については、国際特許を取得し、論文として発表している。また世界中からプラスミドのリクエストが来ており、当初の計画以上に研究が進展した。研究実績2に関しては、蛍光相互相関分光法を用いた細胞内解離定数の測定という方法を位置から検討し、実際に細胞内で解離定数を測定するところまで立ち上げることができた。こちらの研究テーマに関しても十分進展したと考えられる。開発した方法で反応パラメーターの取得をさらに進めるとともに、定量パラメーターを用いた細胞内シグナル伝達システムのシミュレーションモデルの構築を行う。・定量パラメーターを用いたシグナル伝達システムのシミュレーションモデルの構築: Ras-ERK MAPキナーゼシグナル伝達系、PKAシグナル伝達系、イノシトールシグナル伝達系の反応モデルをCell Designerにより構築し、反応式と上記の実験により得られたパラメーター用いて数値シミュレーションを行う。申請者はすでにEGF-Ras-ERK MAPキナーゼ系のシグナル伝達反応モデルを構築している。分子の濃度、核内核外移行速度に関しては、すでに取得済みである。CellDesignerでモデル構築後、MATLABによる数値解の取得、システム特性の解析、及び新規のフィードバックシステムなどの同定を行う。さらに、当該領域の高次生体システム、特に心臓システムのへのモデルの展開の可能性を検討し、必要とあらば、心筋細胞における反応パラメーターの計測を行う。
ファンデルワールスクラスター内のプロトン移動

トロポロン(TRN)を溶質分子として,希ガス原子(Ar, Kr, Xe)あるいは分子(N_2, CO, CH_4, C_2H_6, C_3H_8, CCl_4, H_2O)を溶媒分子とするクラスター(TRN-Mn)を超音速ジェット中で生成させて,分子間相互作用がPTに与える影響について検討した。クラスターのS_1←S_0蛍光励起スペクトルと蛍光スペクトルの測定を行い,(0,0)バンドの分裂からトンネリング分裂幅を決定した。水素結合型クラスターについては共鳴多光子イオン化スペクタルの測定を行った。また,クラスターの幾何学配置および安定化エネルギーをLennard-jones(12,6)ポテンシャルを用いる経験的な計算あるいは非経験的計算により評価した。TRN(OH)-Ar_1およびTRN(OH)-Kr_1のトンネリング分裂幅は,TRN(OH)とほぼ同程度であるが,TRN(OH)-Xe_1ではわずかに減少する。CH_4, C_2H_6, C_3H_8とTRNの1:1クラスターではTRN(OH)の75-90%以下に減少する。これに対して,N_2, COとの1:1クラスターでは分裂幅が著しく減少した。1:2クラスターについては,Ar, Kr, XeとのクラスターではTRN(OH)の分裂幅より同程度,あるいは,やや増加する傾向がみられる。他方,炭化水素とのクラスターでは逆に減少する。C_2H_6とのクラスターにおいて2つの安定構造に帰属できるスペクトルが観測された。以上の結果から,TRNクラスターのプロトントンネリングは,(1)クラスター内における溶媒Mの配置と配位数(クラスターの構造),(2)分子間相互作用の大きさと異方性により大きな影響を受けることが明らかになった。また,最近,9-ヒドロキシフェナレノン(9HPO)基底状態におけるトンネリング分裂幅の振動モード依存症を見出した。
レム関連睡眠時無呼吸の病態解明と治療応用

レム関連睡眠時無呼吸とは閉塞性睡眠時無呼吸(OSA)患者全体の10-36%と高頻度に認められるサブタイプのひとつで、呼吸障害がレム睡眠期に集中して生じる病態である。本研究の結果、(1)レム期の睡眠呼吸障害は覚醒水準、注意力の持続性や自覚的な眠気に与える影響が少なく自覚されにくい病態であること(2)レム関連睡眠時無呼吸の発現には体位依存性が負の影響を及ぼしていること(3)上気道の解剖学的要因との関連性が認められないことなど、ノンレム期の呼吸障害とは異なる病態があることが明らかとなった。レム関連睡眠時無呼吸は睡眠後半に生じやすく、自覚症状が乏しいため疾患特異的な診療アルゴリズムの作成が望まれる。無呼吸低呼吸指数5以上にて閉塞性睡眠時無呼吸症候群と診断された成人患者505名のうち、ノンレム期の仰臥位、側臥位、レム期の仰臥位、側臥位の全ての条件で10分以上の睡眠が記録された214名を対象とし以下の研究を行った。1)RPIに関連する因子の特定レム関連性の程度を表す指標として、レム優位性指数(REM predominant index: RPI)を算出した。RPIは、次の計算式で表される。“RPI = log (REM AHI + 0.5) -log (NREM AHI + 0.5)" RPIを従属変数とした重回帰分析を行った。独立変数には、年齢、性別、肥満度、AHI、仰臥位優位性指数(SPI)などを用いた。その結果、ステップワイズ法でのRPIの予測式は次の如くであった。"RPI=0.541-0.008*AHI-0.319*SPI (R2=0.146, p<0.001)"この結果より、レム関連睡眠時無呼吸の出現に体位依存性が負の影響を及ぼしていることが明らかとなった。2)レム関連性と体位依存性の相互作用についての検討各条件でのAHIを算出し、仰臥位、側臥位における呼吸障害のレム関連性の有無によって対象を次の4群に分類し、群間比較を行った。1仰臥位、側臥位ともにレム関連性が認められる群(SLR群)、2仰臥位でのみレム関連性が認められる群(SR群)、3側臥位でのみレム関連性が認められる群(LR群)、4仰臥位、側臥位ともにレム関連性の認められない群(NR群)。その結果、1)レム関連睡眠時無呼吸の出現は体位による影響を受け、出現しやすい体位は症例によって異なる。2)仰臥位のレム関連性がOSASの重症度に関連していることから、レム関連性の評価は仰臥位のみで行った方が良い可能性がある。3)SLR群では女性の占める割合が高く、体位依存性が少ないことが関与していることが明らかとなった。睡眠ポリグラフ検査(PSG)およびPVTを施行した成人患者のうち、PSG記録上、REM期が30分以上認められた167名(男性137名、女性30名)を対象とした。PVT測定にはAMI社製PVT-192モニターを用い、ランダムに光るモニターに対する単純反応時間を連続10分計測した。PVTのパラメータとして平均反応時間(meanRT)、反応に500ms以上かかった回数(Lapses)、時間経過による反応遅延の傾き(RRT Slope)を用い、レム期AHIおよびノンレム期AHIがPVTのパラメータおよび主観的眠気(ESS)に与える影響について重回帰分析を用いて比較検討した。ノンレム期AHIにはLapses、RRT Slopeとの有意な相関が認められたがレム期AHIには相関は認められなかった。またmeanRT、ESSについてはノンレム期AHI、レム期AHIともに有意な相関は認められなかった。REM_AHIはPVTの各パラメータに影響せず、NREM_AHIと比べ、覚醒水準や注意力の持続性に対する影響は少なかった。レム期は睡眠の後半に増加することも考慮すると、REM related OSAは自覚されにくく、周囲からも気づかれにくい病態といえる。近年、REM_AHIと心血管系イベント、代謝異常、記憶力などとの関連性が明らかとなってきており、REM related OSAの治療においては、病態の十分な説明やCPAPの睡眠後半での使用状況への留意などが重要と考えられた。本研究では1.レム関連睡眠時無呼吸発現に影響する因子について、および2.レム関連睡眠時無呼吸が覚醒度に与える影響についての調査を行い、レム関連睡眠時無呼吸の臨床的意義について検討している。当該年度はレム関連睡眠時無呼吸発現に影響する因子のうち、上気道の解剖学的要因についての検討を行った。ノンレム期の仰臥位、側臥位、レム期の仰臥位、側臥位の全ての条件で10分以上の睡眠が記録されたOSAS患者214名を対象とし、レム優位性指数(REM predominant index: RPI= log (REM AHI + 0.5) -log (NREM AHI + 0.5))を算出し、RPIと顔面側面レントゲン(セファログラム)の各パラメータおよび鼻腔通気度との関連について重回帰分析を用いて比較検討した。その結果睡眠呼吸障害出現と上気道形態との間に明らかな相関性は認められなかった。

これまでの検討にて、1.レム期の睡眠呼吸障害は覚醒水準、注意力の持続性や自覚的な眠気に与える影響が少なく自覚されにくい病態であること2.レム関連睡眠時無呼吸の発現には体位依存性が負の影響を及ぼしていること3.上気道の解剖学的要因との関連性が認められないことなど、ノンレム期の呼吸障害とは異なる病態があることが明らかとなった。今後はOSAに対する各種治療法(CPAP、口腔内装置、外科的手術)のレム関連睡眠時無呼吸に対する効果を検討し、疾患特異的な診療アルゴリズムを作成していく予定である。レム関連睡眠時無呼吸とは閉塞性睡眠時無呼吸(OSA)患者全体の10-36%と高頻度に認められるサブタイプのひとつで、呼吸障害がレム睡眠期に集中して生じる病態である。本研究の結果、(1)レム期の睡眠呼吸障害は覚醒水準、注意力の持続性や自覚的な眠気に与える影響が少なく自覚されにくい病態であること(2)レム関連睡眠時無呼吸の発現には体位依存性が負の影響を及ぼしていること(3)上気道の解剖学的要因との関連性が認められないことなど、ノンレム期の呼吸障害とは異なる病態があることが明らかとなった。レム関連睡眠時無呼吸は睡眠後半に生じやすく、自覚症状が乏しいため疾患特異的な診療アルゴリズムの作成が望まれる。レム関連睡眠時無呼吸の病態および関連する因子解明のために多変量解析を行う十分な症例数を得ている。レム期に生じる睡眠呼吸障害はノンレム期の睡眠呼吸障害とくらべ、覚醒度や注意力の維持に対する影響が少ないことが明らかとなった。耳鼻咽喉科学レム関連睡眠時無呼吸の病態解明について、引き続きセファロメトリー、鼻腔通気度検査を用いた解析を行う予定としている。レム関連睡眠時無呼吸のアウトカム評価および診療アルゴリズムの作成についてはさらに対象症例を増やし、研究を進めていく予定である。レム関連睡眠時無呼吸に関連する因子解明のために多変量解析を行う十分な症例数を得ている。レム関連睡眠時無呼吸の病態に体位依存性の関与が大きいことが明らかとなった。投稿予定の論文が現在作成段階であり、投稿費、校正費が生じなかったため。レム関連睡眠時無呼吸の上気道形態や閉塞様式の病態解明について引き続き、セファロメトリー、鼻腔通気度検査を用いた解析を行う予定としている。レム関連睡眠時無呼吸のアウトカム評価およびレム関連性の病態に沿った診療アルゴリズムの作成についてはさらに対象症例を増やし、研究を進めていく予定である。論文投稿、英文校正などに使用予定である。平成25年度科研費の使用について、当初予定にて購入予定であった上部消化管内圧検査システム(スターメディカル(株))より変更し、鼻腔通気度計(日本光電九州(株))を購入したため次年度使用額が生じた。変更の理由は下記の通りである。本研究では、レム関連睡眠呼吸障害に特徴的な上気道閉塞機序を解明するための主たる評価項目の一つとして、鼻腔通気度検査による鼻腔および上咽頭の狭窄評価を予定している。当初の計画では滋賀医科大学病院が保有する鼻腔通気度計(MPRー3100)を利用する予定であったが、研究代表者が所属変更となり変更後の施設にて新たに鼻腔通気度計を購入する必要が生じた。資料収集のため、国内外の学会・研究会参加、研究打合せ、および本年度に行った学会発表の論文投稿、英文校正などに使用予定である。
超高温材料の粒界・界面アーキテクチャー-超耐熱性および超耐酸化性の発現-

本研究は高温材料の使用環境下で起こる粒界および表面に関わる現象を積極的に制御することにより、耐熱性および耐酸化性を高め、優れた性能をもつ高温材料の設計・開発に対する知見を得ることを目的として行われたものである。当該研究期間に得られた研究の概要は下記の通りである。1.Ni-Fe合金の粒界酸化および粒界酸化脆性に関する研究:粒界酸化に及ぼす粒界性格の影響を検討した。低角度粒界およびΣ3、Σ11、Σ19対応粒界では粒界酸化が起こりにくいのに対し、ランダム粒界では、著しい粒界酸化が生じることが見出された。さらに、Ni-Fe多結晶材料の粒界酸化脆性に及ぼす粒界粒界微細組織の影響について検討した結果、Σ対応粒界の存在頻度が高く、粒界密度が高い(粒径が小さい)ほど酸化脆性が抑制されることが明らかになった。2.ニッケル多結晶材料の力学特性および粒界偏析脆化に及ぼす粒界微細組織の影響:粒界密度および粒界性格分布を系統的に変化させたNi多結晶試料を用いて、硬度および硫黄の粒界偏析による偏析脆化に対する粒界微細組織の影響を調べた。Ni多結晶体の硬度は対応粒界の存在頻度および対応粒界同士が連結した3重点の頻度が高くなるにつれて低下することが見出された。また、粒界偏析脆化は、対応粒界の存在頻度を高め結晶粒径を微細化することにより制御できることが明らかとなった。3.炭化珪素の粒界酸化脆性制御に関する研究:β-SiCの粒界微細組織に及ぼす添加元素(Mg,Al,P)の影響を調べるとともに、種々の温度、酸素分圧条件において酸化実験を行った試料に対して3点曲げ試験を行い酸化脆化を評価した。その結果、添加元素の種類を変えることにより粒界性格分布を制御し得ることが見出された。また、粒界酸化脆性は、ランダム粒界の存在頻度が低く、粒径が小さいほど有効に抑制されることが明らかとなった。本研究は高温材料の使用環境下で起こる粒界および表面に関わる現象を積極的に制御することにより、耐熱性および耐酸化性を高め、優れた性能をもつ高温材料の設計・開発の基本原理確立を目指して行われるものである。当該年度はNi-Fe合金の粒界酸化に関する研究を中心に行った。得られた結果の概要は以下の通りである。(1)粒界酸化に及ぼす粒界性格、酸化雰囲気の影響: Ni-Fe合金を純酸素中あるいは希薄酸素雰囲気中で酸化させ粒界酸化を観察した。その後、SEM-Ea法により粒界の性格を決定し、粒界酸化に及ぼす粒界性格の影響を検討した。その結果、粒界エネルギーの低い、低角度粒界およびΣ3、Σ11、Σ19対応粒界では粒界酸化が起こりにくいのに対し、高エネルギーのランダム粒界では、著しく粒界酸化されることが見出された。また、粒界酸化に対する粒界性格の影響は、酸素分圧が低い場合ほど顕著になることが明らかになった。(2)粒界酸化に及ぼす粒界面の影響:粒界の性格は粒界をはさむ両結晶の相対方位差ばかりでなく粒界面の方位にも依存する。そこで本研究では、SEM-ECP法とセクショニング法を併用して粒界面方位を決定し、粒界酸化に及ぼす粒界面の影響について検討した。同じ相対方位差をもつ粒界であっても粒界面の相違により粒界酸化の程度が変わり、傾角成分が強くなる面方位をもつ粒界ほど酸化しやすい傾向にあった。