hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
自律分散ロボット群の隊列移動問題

本研究では,整列したロボット群を隊形を変えずに決められた地点に移動させる隊列移動問題を検討する.本問題は基本的な協調問題であり,ロボットに可能な協調動作の質はロボットが共有する知識に依存する.単純な例だと,たとえばロボットが一列に並ぶことは,ロボットが共通の座標系を持っていれば,簡単に解決できるが,共通の座標という言語がない場合には一挙に困難になる.そこで本研究では,隊列移動問題の検討を始める前に,ロボットが自律的に獲得できる知識,特に座標系の共有について検討した(文献1,4).隊列移動問題に対するアプローチとして,まず隊形が物理的に固定された場合の移動問題である物体搬送問題を解決し,その後物体による位置の拘束を各ロボットが考慮することで「物体無しの物体搬送」を解決することで隊列移動問題を解決するという戦略と取った.本研究では以上のような枠組の中で,橋やロケットのような長尺物を2台のロボットで協調搬送するための分散アルゴリズムを設計し評価している.さらにこの分散アルゴリズムはn角形の物体をn台のロボットで搬送する場合にも有効であることをシミュレーション実験で確認している(文献2,3,図書1).本研究では開発した分散アルゴリズムの性能を理化学研究所で開発した全方向移動ロボットを用いて検討することにしている.予備実験として,上記のロボットを2台力センサーを介して直接に棒で繋ぎ簡単なアルゴリズムで動作を確認した結果,直接結合では互いの自律的な動作に対するフィードバックが十分に機能しないことが分かった.そこで,力センサーと棒の間にマルチリンクと呼ばれるバファーを挟むことにし,設計と製作を行なった.現在その実装がおおよそ終了している(文献5,6).来年度に申請している補助金が採択になれば,その動作確認,アルゴリズムの実装,実験と進む予定である.本研究では,整列したロボット群を隊形を変えずに決められた地点に移動させる隊列移動問題を検討する.本問題は基本的な協調問題であり,ロボットに可能な協調動作の質はロボットが共有する知識に依存する.単純な例だと,たとえばロボットが一列に並ぶことは,ロボットが共通の座標系を持っていれば,簡単に解決できるが,共通の座標という言語がない場合には一挙に困難になる.そこで本研究では,隊列移動問題の検討を始める前に,ロボットが自律的に獲得できる知識,特に座標系の共有について検討した(文献1,4).隊列移動問題に対するアプローチとして,まず隊形が物理的に固定された場合の移動問題である物体搬送問題を解決し,その後物体による位置の拘束を各ロボットが考慮することで「物体無しの物体搬送」を解決することで隊列移動問題を解決するという戦略と取った.本研究では以上のような枠組の中で,橋やロケットのような長尺物を2台のロボットで協調搬送するための分散アルゴリズムを設計し評価している.さらにこの分散アルゴリズムはn角形の物体をn台のロボットで搬送する場合にも有効であることをシミュレーション実験で確認している(文献2,3,図書1).本研究では開発した分散アルゴリズムの性能を理化学研究所で開発した全方向移動ロボットを用いて検討することにしている.予備実験として,上記のロボットを2台力センサーを介して直接に棒で繋ぎ簡単なアルゴリズムで動作を確認した結果,直接結合では互いの自律的な動作に対するフィードバックが十分に機能しないことが分かった.そこで,力センサーと棒の間にマルチリンクと呼ばれるバファーを挟むことにし,設計と製作を行なった.現在その実装がおおよそ終了している(文献5,6).来年度に申請している補助金が採択になれば,その動作確認,アルゴリズムの実装,実験と進む予定である.自律分散ロボットシステムでは,残りのロボットの動作を集中制御するための特別なロボットをおかず,それぞれのロボットは,他のロボットの動作を観察し,その状況に適した自分の動作を自律的に決定することでシステム全体としてある目的を達成する.本研究では整列したロボット群を隊形を変えずに決められた地点に移動させる隊列移動問題を検討する.一群のロボットが編隊を組んで整然と移動する問題は基本的な協調問題であり,軍および民間の両方に重要な応用があるが,複数のロボットが共同である物体を運搬する協調搬送問題を重要な応用の一つとして研究の視野に入れている.本研究の目的は,隊列移動問題を解く分散アルゴリズムを設計し,それを理化学研究所が製作した全方向移動ロボットに実装し,実際に複数台のロボットを動作させて,協調搬送を実現することであり,二年計画で実施されている.初年度である本年度は,二台のロボットが長尺物の先端を持ち,これを最小時間で運搬する協調搬送問題を考察し,以下の成果を得た.1.長尺物協調搬送分散アルゴリズムの設計とシミュレーションによる評価-単純なシミュレーションモデルの下ではあるが,最適軌道を最適制御の理論を用いて複雑な解析を行なって計算しなくとも,単純な分散協調アルゴリズムによって最適軌道に十分近い軌道を通って物体を運搬できることを実証した.2.1.のアルゴリズムを全方向移動ロボットに実装するためのマルチリンクの設計と製作-二台の自律的に動作するロボットに長尺物を無理なく協調搬送させるためのマルチリンクとよばれる仕組みを考察した.3.1.のアルゴリズムを2.のロボットに実装したときの動作を正確に模倣するためのシミュレーションモデルの提案とシミュレータの作成本研究では,整列したロボット群を隊形を変えずに決められた地点に移動させる隊列移動問題を検討する.本問題は基本的な協調問題であり,ロボットに可能な協調動作の質はロボットが共有する知識に依存する.単純な例だと,たとえばロボットが一列に並ぶことは,ロボットが共通の座標系を持っていれば,簡単に解決できるが,共通の座標という言語がない場合には一挙に困難になる.

そこで本研究では,隊列移動問題の検討を始める前に,ロボットが自律的に獲得できる知識,特に座標系の共有について検討した(文献1,4).隊列移動問題に対するアプローチとして,まず隊形が物理的に固定された場合の移動問題である物体搬送問題を解決し,その後物体による位置の拘束を各ロボットが考慮することで「物体無しの物体搬送」を解決することで隊列移動問題を解決するという戦略を取った.本研究では以上のような枠組の中で,橋やロケットのような長尺物を2台のロボットで協調搬送するための分散アルゴリズムを設計し評価している.さらにこの分散アルゴリズムはn角形の物体をn台のロボットで搬送する場合にも有効であることをシミュレーション実験で確認している(文献2,3,図書1).本研究では開発した分散アルゴリズムの性能を理化学研究所で開発した全方向移動ロボットを用いて検討することにしている.予備実験として,上記のロボットを2台力センサーを介して直接に棒で繋ぎ簡単なアルゴリズムで動作を確認した結果,直接結合では互いの自律的な動作に対するフィードバックが十分に機能しないことが分かった.そこで,力センサーと棒の間にマルチリンクと呼ばれるバファーを挾むことにし,設計と製作を行なった.現在その実装がおおよそ終了している(文献5,6).来年度に申請している補助金が採択になれば,その動作確認,アルゴリズムの実装,実験と進む予定である.
ゲルマネン電界効果トランジスタの動作実証とプロセスの構築

ゲルマニウム(Ge)のシート構造であるゲルマネンは、グラフェンに匹敵する高キャリア移動度を持ち、バンドギャップが電界によって変調できるなど、グラフェンとは異なる物性が予測されている。一方、実験で報告されたゲルマネンは数少なく、その特徴であるバンド構造・ディラックコーンが発現していることを示す実験結果もほとんどない。本年度は、我々のグループで発見し、昨年度論文報告したAl(111)√7×√7周期のゲルマネンについて、イオン散乱分光法や角度分解光電子分光法によってその物性を詳細に調べた。この結果、このゲルマネンでは、ディラックコーンは発現していないことがわかった。また、以前から報告されているAl(111)3x3周期構造についても同様にイオン散乱分光法と角度分解光電子分光法による解析を行った。詳細は解析中であるが、こちらもディラックコーンの発現は無いと思われる。また、昨年度から行っている、層状半導体のセレン化インジウム基板(理想ゲルマネンとの格子不整合が小さい)上でのGeシート作製についてもさらに実験を行い、この表面上では大面積化できないと結論づけた。一方、今年度より、水素やアルキル基で終端した材料・ゲルマナンの作成に取り組んでおり、その高品質化を目指して研究を行っている。ゲルマナンは結晶ゲルマニウムと異なり直接バンドギャップを持ち、移動度も高いことが予測されている。さらに水素終端したゲルマナンから水素を脱離させることでゲルマネンを作製できることが理論的に示唆されている。しかし、これまでのところ報告されている移動度は200 cm^2/Vs程度で結晶Siにも劣るため、更なる高品質化が求められている。現状では、FET特性のファーストデータを得たが、上記の移動度を超えるには至っておらず、今後さらに高品質化を目指した研究を行う。非導電性基板上に大面積のゲルマネンを作製することについては、第一原理計算によってディラックコーンを維持したゲルマネンの形成が予想されるコランダム系結晶のc面を基板としたゲルマネン作製に着手したところであるが、若干の遅れが生じている。一方で、水素やアルキル基で終端した材料・ゲルマナンの作成を開始し、SiO2/Si基板上の薄片試料をコンスタントに作成できるようになった。多探針走査プローブ顕微鏡による計測も含め、FET特性のファーストデータを得たことなどから、今後の展開に目処が立ったと考える。加えて、非導電性基板ではないものの、Al(111)基板上のゲルマネンについて、イオン散乱分光法や角度分解光電子分光法を用いた詳細な解析を進めた結果については、招待講演を含めた国内、国際会議で口頭発表を行い、現在論文投稿の準備中であるなど、当初の目標以上に進んだ面もある。以上のことから、おおむね順調に進展していると判断した。昨年に引き続き、ゲルマネンの創製に取り組む。また、目標である高移動度トランジスタのチャネル材料への利用に向けて、以下の2点に重点を置いて研究を進める。1.これまで非導電性基板として、金属カルコゲナイド基板上へゲルマニウム(Ge)原子のエピタキシャル成長を試みてきたが、未だ大面積の膜の形成に至っていない。そこで、第一原理計算によってディラックコーンを維持したゲルマネンの形成が予想されるコランダム系結晶のc面を基板としたゲルマネン作製を試みる。コランダム系結晶は絶縁性が高く、作製した膜の配列秩序性については、ラマン散乱分光法や電子照射アシストを用いたイオン散乱分光法にて計測を行う。一方、昨年度より、水素やアルキル基で終端した材料・ゲルマナンの作成に取り組んでおり、その高品質化を目指して研究を行う。ゲルマナンは結晶ゲルマニウムと異なり直接バンドギャップを持ち、移動度も高いことが予測されているが、これまでのところ報告されている移動度は200 cm^2/Vs程度で結晶Siにも劣るため、更なる高品質化が求められている。2.ゲルマネンの特徴の一つに、垂直ゲート電界によってバンドギャップが変化することが理論的に予想されている。一方で、最近では黒リンなどIV族元素シート以外の原子層材料でも電界によるバンドギャップ変調が報告されてきている。しかし、その数はまだ少なく、高移動度トランジスタのチャネル材料としての利用は未知数である。そこで、ゲルマネンと平行して黒リンなどの原子層材料についても作製を試み、その物性評価やゲート電界によるバンドギャップ変調の検証を行う。得られた結果は適宜学会や投稿論文にて発表を行っていく予定である。ゲルマニウム(Ge)のシート構造であるゲルマネンは、グラフェンに匹敵する高キャリア移動度を持つ。さらに、バンドギャップが電界によって変調できるため高いオン/オフ抵抗比を示すことが理論的に予測されており、超高速電界効果トランジスタ(FET)のチャネル材料として期待されている。本年度はまずディラックコーンの発現するゲルマネンの創製を目指し、Al(111)基板上にGeシートを作製し、その構造や電子物性を調べた。走査トンネル顕微鏡による観察の結果、これまで報告されていないAl(111)√7×√7周期のGeシートの形成を確認した。

さらに走査トンネル分光計測や第一原理計算による解析の結果、表面にはたしかにGeの六員環構造が形成されていることがわかった。この結果はApplied Physics Express誌に発表した。現在はイオン散乱分光法や角度分解光電子分光法によって、さらに詳細な解析を進めている。一方、FET特性を計測するためには非導電性基板上でのゲルマネン作製が必要となる。そこで、層状半導体であり、理想ゲルマネンとの格子不整合が1%と小さいセレン化インジウム基板上でのGeシート作製を試みた。現在までのところ、十数nm程度のアイランドの形成を確認している。今後は電気伝導計測が可能な大面積のシート形成を目指していく。また、電気伝導計測に用いる多探針走査プローブ顕微鏡については、そのベースシステムの準備を行った。今後はプローブの数を追加して運用を開始する予定である。本年度の目標は、非導電性基板上に大面積のゲルマネンを作製すること、および、多探針走査プローブ顕微鏡(MP-SPM)システムの準備を行うことであった。後者については、運用を開始するには至っていないが、次年度に向けた準備ができた。また、分担者の方では既存のMP-SPMを用いて層状半導体である硫化レニウムに電流を流した状態での電位分布計測に成功するなど、実際の電気伝導特性計測に向けた体制は整いつつある。また、前者に関しては必ずしも達成したとはいえないが、今後の作製方針に対する知見としては有意なものが得られたと考える。加えて、非導電性基板ではないものの、Al(111)基板上にGeの六員環構造が形成されることを見出した結果はレター雑誌に掲載された。関連研究についても学術雑誌への掲載や国際会議、国内会議で発表を行うなど、当初の目標以上に進んだ面もある。以上のことから、おおむね順調に進展していると判断した。ゲルマニウム(Ge)のシート構造であるゲルマネンは、グラフェンに匹敵する高キャリア移動度を持ち、バンドギャップが電界によって変調できるなど、グラフェンとは異なる物性が予測されている。一方、実験で報告されたゲルマネンは数少なく、その特徴であるバンド構造・ディラックコーンが発現していることを示す実験結果もほとんどない。本年度は、我々のグループで発見し、昨年度論文報告したAl(111)√7×√7周期のゲルマネンについて、イオン散乱分光法や角度分解光電子分光法によってその物性を詳細に調べた。この結果、このゲルマネンでは、ディラックコーンは発現していないことがわかった。また、以前から報告されているAl(111)3x3周期構造についても同様にイオン散乱分光法と角度分解光電子分光法による解析を行った。詳細は解析中であるが、こちらもディラックコーンの発現は無いと思われる。また、昨年度から行っている、層状半導体のセレン化インジウム基板(理想ゲルマネンとの格子不整合が小さい)上でのGeシート作製についてもさらに実験を行い、この表面上では大面積化できないと結論づけた。一方、今年度より、水素やアルキル基で終端した材料・ゲルマナンの作成に取り組んでおり、その高品質化を目指して研究を行っている。ゲルマナンは結晶ゲルマニウムと異なり直接バンドギャップを持ち、移動度も高いことが予測されている。さらに水素終端したゲルマナンから水素を脱離させることでゲルマネンを作製できることが理論的に示唆されている。
らせん型d-f系多核錯体を基盤とする新規な発光型自己集合体の構築

らせん型d-f型錯体の高次集積化によるパノスコピック階層構造の構築とらせん型骨格の特徴を生かした特異な発光特性の発現を目指して、直鎖状テトラオキシム配位子と二種の金属イオン(亜鉛、ランタニド)の錯形成によりらせん型d-f錯体を合成した。テレフタルアルドキシム部位を含む配位子を用いた場合、Zn_2Ln (Ln=Sm^<3+>, Eu^<3+>, Tb^<3+>, Dy^<3+>)らせん型錯体の可視部の発光は観測されなかったが、Yb^<3+>, Nd3+の近赤外部の発光の増感に有効であることがわかった。また、二つのN2O2配位部位をエーテル鎖で連結した配位子を用いて合成したらせん型錯体の場合、Sm^<3+>の赤色発光が観測され、亜鉛錯体部からの効率的なエネルギー移動が示唆された。また、亜鉛-希土類系のらせん型多核錯体のキラリティー制御および高次集積を目指して、キラル誘起部位として光学活性なR,R-ジフェニルエチレンジアミンを導入した配位子を新たに設計した。この配位子と亜鉛(II)・ランタン(III)との錯形成では、一重、一回巻きのらせん型錯体が生成した。このとき、左巻き:右巻きの生成比は71:29となっており、左巻きのらせんを優先的に生成させることに成功した。また、このらせん型錯体は結晶中で左巻きの4回らせん軸を形成していることが明らかとなった。このような、らせん型錯体がさらに高次のらせん構造を形成した階層構造は、有機化学的な配位構造制御に基づく新しい材料の開発と物性の発現に向けた新しい手法として重要なモチーフとなる。らせん型d-f型錯体み高次集積化によるパノスコピック階層構造の構築とらせん型骨格の特徴を生かした特異な発光特性の発現を目指して、直鎖状テトラオキシム配位子と二種の金属イオン(亜鉛、ランタニド)の錯形成によりらせん型d-f錯体を合成した。テレフタルアルドキシム部位を含む配位子を用いた場合、Zn_2Ln. (Ln=Sm^<3+>, Eu^<3+>, Tb^<3+>, Dy^<3+>)らせん型錯体の可視部の発光は観測されなかったが、Yb^<3+>, Nd^<3+>の近赤外部の発光の増感に有効であることがわかった。また、二つのN_2O_2配位部位をエーテル鎖で連結した配位子を用いて合成したらせん型錯体の場合、Sm^<3+>の赤色発光が観測され、亜鉛錯体部からの効率的なエネルギー移動が示唆された。また、亜鉛一希土類系のらせん型多核錯体のキラリティー制御および高次集積を目指して、キラル誘起部位として光学活性なR, R-ジフェニルエチレンジアミンを導入した配位子を新たに設計した。このとき、左巻き:右巻きの生成比は71 : 29となっており、左巻きのらせんを優先的に生成させることに成功した。超分子化学
慢性中耳炎の病態とTLR4との関連

急性中耳炎や滲出性中耳炎の起炎菌は肺炎球菌、インフルエンザ菌、モラキセラ・カタラーリスが主であり、特にインフルエンザ菌は急性中耳炎罹患後に生じる滲出性中耳炎が遷延化する事が知られている。Toll様受容体4(TLR4)領域の遺伝子変異と小児中耳炎発症との関連が報告されており、当科でも急性中耳炎マウスモデルにおいてTLR4変異マウスでは早期細菌クリアランスが障害されることを報告した。しかし、慢性中耳炎の病態とTLR4変異との関連は未だ不明である。本研究では慢性中耳炎におけるTLR4の役割について検討し、慢性化のメカニズムとの関連性を明らかにすることが目的である。C3H/HeJマウス(TLR4変異)とC3H/HeNマウス(WT)を用いて、顕微鏡下での耳管閉塞によるインフルエンザ菌性中耳炎マウスをそれぞれ作成した。3日後、1週間後に中耳貯留液を回収し、チョコレート寒天培地に散布して細菌の生菌数を測定した。3日後の鼓膜所見はC3H/HeJマウス群においてはいずれも白濁し、中耳炎を認めたが、C3H/HeNマウス群の半数は白濁を認めず、中耳炎を認めなかった。中耳貯留液内の生菌数はC3H/HeJマウス群がC3H/HeNマウス群よりも多い結果となった。一方、1週間後の鼓膜所見はC3H/HeJマウス群では33%のマウスにのみ白濁を認め、残る66%には中耳炎は認めなかった。C3H/HeNマウス群の鼓膜所見は全数白濁を認め、いずれも中耳炎であった。生菌数はC3H/HeNマウス群がC3H/HeJマウス群よりも多く、3日後とは異なる結果となった。今後は引き続き採取した中耳粘膜と中耳貯留液よりRNAを抽出し、各種サイトカインに対する定量的RT-PCR法、中耳腔内の組織学的検討、中耳粘膜内のリンパ球に対するフローサイトメトリーによる解析を行う。
破砕や泥濘化などに由来した各種特殊土の力学挙動の骨格構造概念に基づく弾塑性記述

特殊土とは,設計施工上,取り扱いが厄介な土であり,通常の施工管理では予測できないような問題・被害を起こしうる.近年の重要な社会インフラは,泥岩等の特殊土や砂や粘土が混在した中間土で埋め立てられた人工埋立地盤上に立地されることが多く,特殊土の力学挙動を正確に把握し,設計・施工に役立てることは重要課題である.本研究課題では,特殊土および中間土を用いて各種室内試験を実施し,力学特性を把握するとともに骨格構造概念に基づく解釈を加えた.特殊土とは,設計施工上,取り扱いが厄介な土であり,通常の施工管理では予測できないような問題・被害を起こしうる.近年の重要な社会インフラは,泥岩等の特殊土や砂や粘土が混在した中間土で埋め立てられた人工埋立地盤上に立地されることが多く,特殊土の力学挙動を正確に把握し,設計・施工に役立てることは重要課題である.本研究課題では,特殊土および中間土を用いて各種室内試験を実施し,力学特性を把握するとともに骨格構造概念に基づく解釈を加えた.特殊土とは,従来の地盤工学の手法だけでは設計施工ができないような土で,通常の施工管理では予測できない問題や被害を起こすことがある.本申請課題では,特殊土の力学特性を室内試験および数値解析の両面から把握するとともに,特殊土地盤で生じる特徴的問題の発生要因やその発生メカニズムを解明することを目的とする.粘土や砂と特殊土の比較を行うため,舞鶴若狭自動車道向笠地区において長期・大沈下が問題となっている有機質土を対象に,粘土地盤における長期・大沈下の簡易判定法が特殊土(有機質土)にも適用できるのかを検証したその結果,有機質土には木片などの異物が混入しているものの,圧縮指数比を求める上ではさほど大きな問題ではなく,提案の簡易判定法の有効性を確認した.また,練返し試料の作製方法とともに構成式研究の土台となる正規圧密線の算出方法を提案した.SYS Cam-clay modelは,土の骨格構造(構造・過圧密・異方性)とその働きを内包した弾塑性構成式であり,鋭敏な自然堆積粘土から砂,そして両者の混在した中間土まで,様々な土の力学挙動を統一的に記述することが可能である.未解明な部分が多い特殊土の力学挙動を記述するために,骨格構造(構造・過圧密・異方性)の発展の仕方に着目し,対象を広げて特殊土の力学挙動の再現を試みた.SYSカムクレイモデルに関する既往の研究成果では,単調載荷挙動の再現性能は十分であったが,繰返し載荷挙動の再現性能については十分確認が取れているとは言えなかった.そこで特殊土の繰返し挙動を把握して弾塑性記述するための準備段階として,22年度は再現性が高く取り扱いやすい再構成粘土試料の非排水繰返し三軸圧縮試験を実施し,土の繰返し挙動を把握するとともに,現状の構成式の再現性能を確認し,構成式の精緻化のための基礎データを収集した.特殊土とは,従来の地盤工学の手法だけでは設計施工ができないような土で,通常の施工管理では予測できない問題や被害を起こすことがある.本申請課題では,特殊土の力学特性を室内試験および数値解析の両面から把握するとともに,特殊土地盤で生じる特徴的問題の発生要因やその発生メカニズムを解明することを目的とする.東北地方太平洋沖地震(2011)では,東京湾沿岸部の埋立地盤において広範に液状化現象が発生した.その特徴としては,(1)震源から離れており,震度5程度(周辺のK-net1)などの地表面観測記録で最大100200gal程度)の揺れであるにもかかわらず,甚大な液状化被害が発生したこと,(2)液状化地域周辺の粒度特性を調べたところ,従来は液状化しにくいと考えられてきた細粒分を多く含む土が液状化したこと,が挙げられる.その原因として,1)埋立年代の違いや2)地震動継続時間の長さがよく指摘される.これら指摘は甚大な液状化被害が発生した理由としては確かに正しいが,細粒分を多く含む土が液状化したメカニズムの十分な説明にまでは至っていない.そこで,浦安市内で液状化被害調査を行うとともに,液状化被害が軽微であった内陸部(埋立年代が古い)および液状化被害が甚大であった海岸部(埋立年代が新しい)から不撹乱試料を採取し,細粒分を多く含む土の繰返しせん断特性を把握することを試みた.その際に,表層土だけでなく,その深部に堆積する沖積砂や沖積粘土も研究対象とし,各試験結果の比較から,細粒分を多く含む土が液状化したメカニズムを考察した.
ライグラスにおけるセルロース合成変異遺伝子座の同定と関連遺伝子群の動態解析

本研究では、我が国で最も重要なイネ科牧草であるイタリアンライグラスにおいて、茎葉が脆い「カマイラズ」と呼ばれるセルロース合成変異の原因遺伝子LmBC1がライグラス第4連鎖群に存在することをDNAマーカー解析により明らかにした。また、LmBC1遺伝子座周辺に位置づけられた連鎖地図上のイネ遺伝子由来DNAマーカーの遺伝学的配置が、ライグラス第4連鎖群とシンテニーの関係にあるイネ第3染色体上の物理的配置とよく符号することや、イネの当該ゲノム領域にもカマイラズ遺伝子BC1が存在することを明らかにした。これらの結果は、LmBC1がイネBC1のオーソログであることを強く示唆するものである。本年度はイネ科牧草イタリアンライグラスにおいて、第4連鎖群に座乗すると思われるカマイラズ形質(セルロース合成変異)遺伝子座周辺の遺伝地図構築を試みた。すなわち、正常系統と変異系統のF1を変異系統に戻し交配して得たBC1F1集団の親間における多型の有無を、ライグラスの第4連鎖群を構成することが報告されている65個のSSRマーカー(Theor Appl Genet 113: 270-279)により確認した。これらのうち、増幅が良好かつ集団親間で明瞭な多型が認められた24個のSSRマーカーについて集団の個体別解析を行い、得られた多型データを解析ソフトウェアJoinMap4により解析した。また、カマイラズ形質は完全に質的であることから、表現型の情報もバイナリーデータとして同解析ソフトウェアに入力し、マーカーとの遺伝的連鎖関係を解析した。連鎖解析の結果、3つの遺伝地図を構築することができた。各遺伝地図の遺伝距離は81.3cM(9個)、36.5cM(2個)、5.2cM(2個)であった(括弧内は遺伝地図を構成するSSRマーカーの数)。これら遺伝地図のうち、遺伝距離81.3cMの遺伝地図上にカマイラズ形質遺伝子座が座乗することを確認した。現在、ライグラス第4連鎖群とシンテニーの関係にあるイネ第3染色体上の遺伝子に由来するDNAマーカー(Grassl Sci 60: 142-149、Mol Breed 30: 1-8)による多型解析を進めているところであるが、一部のマーカーについて連鎖解析を実施した結果、複数のマーカーを上記遺伝地図上に位置付けることに成功した。本年度はイネ科牧草イタリアンライグラスにおいて、昨年度SSRマーカーを用いて構築したセルロース合成変異の遺伝子座が座乗する第4連鎖群の遺伝地図を、SSRマーカーの追加およびイネ科植物のゲノムシンテニーを利用したDNAマーカーの活用により高密度化した。すなわち、変異形質遺伝子座が座乗するライグラス第4連鎖群のSSRマーカーおよび同連鎖群とシンテニーの関係にあるイネ第3染色体に関連するDNAマーカーを用い、正常系統と変異系統のF1を変異系統に戻し交配して得たBC1F1解析集団の親間の多型の有無を確認した。多型が認められたマーカーについて個体別の多型データを取得し、多型解析ソフトウェアJoinMap4.1により解析を行った。カマイラズ形質は完全な質的形質であるので、表現型データについて正常形質を優性としたバイナリーデータとしてJoinMap4.1に入力し、マーカーとの連鎖関係を解析した。ライグラス第4連鎖群を構成する全65個のSSRマーカーを用いて集団親間での多型を調査し、23個(35.4%)のマーカーにおいて多型を認めた。一方、ライグラス第4連鎖群とシンテニーの関係にあるイネ第3染色体に由来するDNAマーカーを用い、集団親間での多型を調査した結果、全136個のうち、97個(71.3%)のマーカーで多型を確認した。これらについて個体別解析と連鎖解析を実施し、正常系統の優性マーカー41個から成る連鎖地図、変異系統の優性マーカー33個から成る連鎖地図、およびこれら優性マーカーに両親でホモあるいはヘテロの遺伝子型が示されたマーカーを加えて統合した114マーカーから成る連鎖地図を構築した。カマイラズ形質遺伝子座が座乗するライグラス第4連鎖群とシンテニーの関係にあるイネ第3染色体に由来するDNAマーカーの利用により、遺伝地図の高密度化に成功した。本成果により、ライグラス第4連鎖群とイネ第3染色体のゲノム進化的関係を確認できた。このことは、モデル植物であるイネの遺伝子データベースおよび物理地図を活用した原因遺伝子の推定への足掛かりを得たことを意味していることから、本年度の研究は順調に進捗している。本課題では全研究期間を通じて以下の成果を得ることができた。平成26年度は、イネ科牧草イタリアンライグラスにおいて、第4連鎖群に座乗すると思われるカマイラズ(セルロース合成変異)遺伝子座周辺の遺伝地図を構築するため、正常系統と変異系統のF1を変異系統に戻し交配して得たBC1F1集団を用いて、ライグラスの第4連鎖群を構成することが報告されているSSRマーカーによる多型解析を行い、カマイラズ形質遺伝子座周辺の遺伝地図を構築した。平成27年度は、平成26年度に構築した第4連鎖群の遺伝地図を高密度化するため、ライグラス第4連鎖群のSSRマーカーおよび同連鎖群とシンテニーの関係にあるイネ第3染色体に関連するDNAマーカーの多型解析を、前述のBC1F1解析集団を用いて行い、正常系統の優性マーカー41個から成る連鎖地図、変異系統の優性マーカー33個から成る連鎖地図、およびこれら優性マーカーに両親でホモあるいはヘテロの遺伝子型が示されたマーカーを加えて統合した114マーカーから成る連鎖地図を構築した。

平成28年度は、カマイラズ形質遺伝子座LmBC1周辺に位置づけられたイネ遺伝子由来DNAマーカーの配置と、イネゲノム上での配置との共線性を確認するとともに、細胞壁合成関連遺伝子群、およびそれら遺伝子群と共発現する遺伝子群を、イネのデータべースを用いて検索した。その結果、ライグラスのLmBC1遺伝子座周辺におけるイネ遺伝子由来DNAマーカーの遺伝学的配置が、シンテニーの関係にあるイネ第3染色体上の物理的配置と非常によく符号すること、およびライグラスLmBC1遺伝子座に相当するイネゲノム上にもイネカマイラズ遺伝子BC1が存在することが明らかとなった。これらの成果から、ライグラスのLmBC1遺伝子がイネカマイラズ遺伝子BC1のオーソログである可能性を強く示唆す結果を得るに至った。本研究では、我が国で最も重要なイネ科牧草であるイタリアンライグラスにおいて、茎葉が脆い「カマイラズ」と呼ばれるセルロース合成変異の原因遺伝子LmBC1がライグラス第4連鎖群に存在することをDNAマーカー解析により明らかにした。また、LmBC1遺伝子座周辺に位置づけられた連鎖地図上のイネ遺伝子由来DNAマーカーの遺伝学的配置が、ライグラス第4連鎖群とシンテニーの関係にあるイネ第3染色体上の物理的配置とよく符号することや、イネの当該ゲノム領域にもカマイラズ遺伝子BC1が存在することを明らかにした。これらの結果は、LmBC1がイネBC1のオーソログであることを強く示唆するものである。カマイラズ形質遺伝子座が座乗するライグラス第4連鎖群の遺伝地図の構築に成功し、また、ライグラス第4連鎖群とシンテニーの関係にあるイネ第3染色体上のDNAマーカーの利用が、今回構築した遺伝地図の高密度化に有効であるということを示すデータを得ていることから、本年度の研究は順調に進捗している。モデル植物等で明らかになっているセルロース合成系やリグニン合成系に関与する各遺伝子群あるいは2次細胞壁合成系のマスター遺伝子とカマイラズ形質遺伝子座との遺伝学的な関係を調査する。具体的には、イネを中心とした公開データベースを活用して遺伝子配列の検索を行い、これら遺伝子に対するPCRプライマーを設計し、連鎖解析によりカマイラズ形質遺伝子座との遺伝学的関係を確認する。カマイラズ形質遺伝子座と遺伝的に連鎖したものを中心に定量PCRによる発現解析を行う。定量PCRによる解析は正常系統とカマイラズ系統を比較しながら行い、発現量に差の認められる遺伝子をスクリーニングしてカマイラズ形質の原因となっている候補遺伝子を推定する。農学イネ第3染色体上のDNAマーカーの多型解析および連鎖解析をさらに進め、構築した遺伝地図の高密度化を図る。また、モデル植物等で明らかになっているセルロース合成系やリグニン合成系に関与する各遺伝子群あるいは2次細胞壁合成系のマスター遺伝子とカマイラズ形質遺伝子座との遺伝学的な関係を調査する。具体的には、公開データベースGRAMENE(http://www.gramene.org/)等を活用して遺伝子配列の検索を行い、これら遺伝子に対するPCRプライマーを設計し、連鎖解析によりカマイラズ形質遺伝子座との遺伝学的関係を確認する。
非線形システムの品質保証付き数値シミュレーション及び可視化への応用に関する研究

本研究はホモトピー法を中心とした非線形システムの数値シミュレーション技法の品質を保証・評価する手法の構築及びCGへの応用を目的として行われたものである。特に,区間演算を援用することにより,汎用的かつ実用的な手法を目指した。(1)ホモトピー法の計算量の上限が事前に評価でき,その際得られる解の精度を保証できる非線形システムの十分条件を検討し,その条件を主要な形式を包含する線形ホモトピーに対して適用し,区間演算を用いた場合の実用的な評価方法を構築した。本手法により,与えられた方程式がホモトピー法で求解可能か否かの事前評価が可能となり,かつ計算量の上限が評価できることから,計算コストを考慮して実際に解を計算させるか否かの判断が可能となる。(2)区間演算を用いた非線形方程式の全解探索アルゴリズムを主要な可視化技法であるレイ・トレーシング法に適用した。この際,浮動小数点数演算により効率的に全解探索が可能であることが示された。また,全解探索が成功したか否か,成功した場合の計算精度によって生成画像の品質を評価する方法を提案した。(3)区間演算と自動微分を援用して,自由形状曲面の効率的かつ高品質なパッチ分割方法を構築した。本手法により,予め与えた精度を保ち,かつ数を抑えたパッチ群が構成可能となり,その後の可視化や数値解析の計算量の低減に貢献できる。
CMB偏光観測による原始重力波の探索: Simons Arrayから次世代実験へ

インフレーション宇宙仮説の検証は宇宙物理および素粒子物理の最重要課題の一つである。本計画では、宇宙マイクロ波背景放射(CMB)偏光の精密観測を通して「原始重力波」の痕跡を探すという手法により、インフレーション仮説の実験的検証を行う。本研究計画メンバーが中心となって望遠鏡を稼働させる「Simons Array実験」により、CMB偏光成分の精密観測を実現し偏光成分の1%のレベルまで原始重力波を探索する。またその過程で、次世代実験にも耐えうる精度で系統誤差の制御を可能にする手法を確立し、各最先端実験の中核で日本を中心にした国際共同研究の基盤を強固に築く。
新規関節炎抑制分子の制御機構の解明および治療戦略の確立

本研究では、TIARPの関節炎抑制機序を明らかにし、RAの新規治療法の開発に有用な機能部位を明らかにすることを目的としている。TIARP欠損マウスはK/BxN血清移入関節炎病態が増悪し、好中球除去により著明に関節炎が抑えられた。TIARP欠損好中球ではCXCR1/2の過剰な発現を認め、CXCL2への細胞遊走能が亢進していた。更にTNFα刺激したTIARP欠損滑膜細胞からのCXCL2およびIL-6発現亢進を認めた。更にIL-6受容体抗体を投与したTIARP欠損マウスでは関節炎病態が軽減し、好中球遊走が著明に抑制されていた。一方でTNF受容体阻害剤では差は認めなかった。このことからTIARPはIL-6に依存した好中球、滑膜細胞のCXCR1/2-CXCL2の抑制を介して関節局所への好中球遊走を阻害することが明らかとなった。更にTIARPの炎症抑制機能部位を明らかにするため、レンチウイルスベクターを用いてTIARP、2種類の変異体(N末端欠損型、exon3欠損型)を樹立した。TIARP導入細胞はIL-6産生が顕著に抑えられたが、N末端およびexon3欠損型TIARP導入細胞では抑制されなかった。このことからTIARPはN末端およびexon3部を介して、IL-6産生を抑制していることが明らかとなった。更にTIARPをターゲットとした治療を目指して、agonistic作用のある抗TIARPモノクローナル抗体の樹立を目指し、TIARP KOマウスにTIARP過剰発現細胞を免疫し、リンパ節細胞とミエローマ細胞とのハイブリダイゼーションを行い、TIARP反応性の29個のモノクローナル抗体産生株が得られた。今後は、agonisticあるいはantgonistic抗体を探索することとしている。このようにTIARPは好中球遊走ならびに炎症性サイトカイン産生を負に制御する分子であることが明らかとなった。agonisticな抗TIARPモノクローナル抗体による知見が得られれば、今後の関節リウマチをはじめとする炎症性疾患の新規治療ターゲットとなりうる可能性がある。
強誘電性半導体ヘテロ界面を用いた太陽電池の開発

SrTiO3単結晶基板上にBiFeO3を水熱法によりエピタキシャル成長させることができた。BiFeO3エピタキシャル薄膜のバンドダイアグラムの作成と分極を試みたが、前者を測定するには抵抗が高すぎ、後者を行うにはリーク電流が大きく両者とも上手くいかなかった。そこで確実に分極ができるBaTiO3を試料に用い、中和銃でチャージアップを補正しつつXPS測定を行ったところ、分極によるバンドの傾斜を明瞭に観察することができた。この結果により、強誘電体を太陽電池に用いることによりバンドギャップより大きい開放端電圧を得られる可能性を示すことができた。昨年度に引き続きBiFeO3を太陽電池材料として応用できる可能性を探るために、水熱法によるBiFeO3エピタキシャル薄膜の作製とその電子状態の解明に取り組んだ。昨年度の条件で作製したエピタキシャル薄膜についてはリーク電流が大きく分極させることができなかったためXPS測定を行ったところ、金属Biの存在を示唆する結果が得られた。XRD測定では金属Biの存在は検出できなかったため、粒界などに非晶質の形で存在していることが考えられる。そこでエピタキシャル薄膜の作製条件の最適化をさらに進めたところ、XPS測定においても金属Biが確認できない条件を確立できた。しかしながらこの条件下で得られた薄膜のリーク電流も依然大きく、分極操作ができなかった。そこで分極によるバンド構造を調べることに特化した試料としてBaTiO3を作製し、分極させたのちXPS測定を行った。この試料ではチャージアップを避けることができないため中和銃で電荷を補償する必要があるため、UPS測定により信頼性のあるバンドダイアグラムを作成することは難しい。そこでXPS測定による内殻軌道のピークシフトにより分極させた試料におけるバンドの傾斜を観察したところ、分極試料の両表面において1.3 eV程度のピークシフトが認められ、分極によりバンド構造に大きな傾斜が生じていることを直接観察することができた。この結果から「強誘電性半導体」を用いることでバンドギャップより高い開放端電圧を得られる太陽電池の実現の可能性を示すことができたと考えられる。BiFeO3を太陽電池材料として応用できる可能性を探るためにBiFeO3薄膜の作製とバンドダイアグラム作成に取り組んだ。当初計画ではBiFeO3高密度焼結体を作製してスパッタリング法で製膜する予定であった。水熱法を用いた単相粉末の合成、焼結体作製に向けた大量合成条件を確立することはできたが、単相の焼結体を作製するに至らなかった。そこで並行して進めていた水熱法による薄膜作製に注力したところ、SrTiO3単結晶基板上にBiFeO3がエピタキシャル成長した薄膜作製条件を確立することができた。スパッタリング法など真空プロセスを用い、基板を高温に加熱して製膜する手法に比べ水熱法では200°C程度の低温製膜で高品位のエピタキシャル薄膜が得られたことから、本物質を将来的に実用材料として用いる際には製造コスト、環境負荷を抑えることができると期待させる結果である。このエピタキシャル薄膜を用い、紫外光電子分光法(UPS)によるバンドダイアグラム作成を試みた。UPS測定では導電性のある試料を用いる必要があるが、基板にも薄膜にも導電性がないためチャージアップをしてしまい、He放電管の放電条件の調整のみではこれを防ぐことはできなかった。そこで導電性のあるNbドープSrTiO3単結晶基板上にBiFeO3を製膜し再度測定を試みたが、BiFeO3薄膜の膜厚制御が難しく、膜厚が1μmと厚膜しか作製できなかったため絶縁性が高く信頼性のあるUPSスペクトルを得ることがで現状ではできていない。スパッタリング法による製膜は焼結体ターゲットを作製できなかったために実現していないが、水熱法によりエピタキシャル薄膜が得られたことから研究はおおむね順調に進展していると考えている。太陽電池材料としての可能性を探るためのバンドダイアグラムの作成はやや遅れている。これはUPS測定用として絶縁性の高い試料しか得られていないためである。しかし平成24年度後半にチャージアップを避けるための中和銃を備えた光電子分光装置が本学の共通機器として設置され、使用できる環境となったため平成25度においては中和銃を使用することでUPS測定も実施可能と考えている。加えて本装置はイオン銃も備えているため深さ方向に対するフェルミ準位の変化も測定できると期待される。スパッタ法による製膜は実現していないが水熱法によるエピタキシャル薄膜が製膜でき、この試料について新たに導入された光電子分光装置を用いて実験を進めることで当初目的は充分達成されると考えられることから、全体としておおむね順調に推移していると考えている。新たに導入された光電子分光装置を用いてBiFeO3のバンドダイアグラムならびにSrTiO3との界面の電子状態を実測することで太陽電池材料としての可能性を探る。

まず中和銃を用いてUPS測定をする条件を確立し、信頼性のあるバンドダイアグラムを作成する。試料には昨年度製膜条件を確立したBiFeO3エピタキシャル薄膜を用いる。次にBiFeO3/SrTiO3界面の電子状態をイオン銃によるエッチングや放射光施設を用いた硬XPS測定により試みる。なお、新規導入された光電子分光装置にもAg線源が備わっているため、これを用いることで放射光施設を使用する前に十分な予備実験ができると考えている。該当なし
新規プロトン移動型レーザ色素を用いた次世代有機発光デバイスの創成

有機半導体レーザに代表される次世代有機発光デバイスの創成に向けて、励起状態分子内プロトン移動(ESIPT)反応を示すプロトン移動(PT)型色素は、濃度消光を起こしにくく高利得媒体を構築する上で有望な色素である。そこで本研究では、レーザ活性に加え、電界発光に必要なキャリア輸送性をも兼ね備えた新規PT型色素の開発を行った。その結果、優れたキャリア輸送性が期待出来る亜鉛錯体においてESIPT反応を実現し、またその薄膜から増幅自然放出光を観測することに成功した。本研究では,有機半導体レーザに代表される次世代有機発光デバイスの実現に向けて,プロトン移動(PT)型レーザ色素(励起状態分子内プロトン移動(ESIPT)を経由して発光する色素)を対象に,キャリア輸送能とレーザ活性能を同時に持ちあわせた新規PT色素の開発を進めている.平成19年度は主に,ベンゾアゾール骨格をもつPT色素を基盤として,π電子系拡張への分子設計検討,および合成を行った.現在のところ,ベンゾアゾール骨格への拡張基の導入位置が,発光特性やレドックス活性に大きく影響を与えることがわかり,キャリア輸送性と発光特性の両方を同時に向上させることが可能な拡張基の種類や導入位置の検討を行いながら合成研究を進めている.一方,新たなPT色素系の開拓も行い,配位子内に互変異性可能な水素結合をもつ金属錯体の開発も進めてきた.その結果,ESIPT発光を示す新規亜鉛錯体([Zn(hqxc)_2(pyridine)_2])の開発に成功した.この錯体は薄膜化も可能で,その薄膜の誘導放出特性を調べたところ,従来のPT型レーザ色素同様,高濃度条件にも関わらず増幅自然放出光(ASE)が観測させた.金属錯体でASEを示すのはこれが初めての例である.その他,PT色素の有機無機複合材料系や液晶材料系への展開も視野に入れ,サリチルアミド系PT色素を有機層に導入した有機無機層状ペロブスカイトの製膜条件の検討や,ベンゾアゾール骨格に長鎖アルコキシ基を導入したPT色素を対象に良質な薄膜を得る為の条件検討を行い,膜質の改善を果たした.本研究では、有機半導体レーザに代表される次世代有機発光デバイスの実現に向けて、プロトン移動(PT)型レーザ色素(励起状態分子内プロトン移動(ESIPT)を経由して発光する色素)を対象に、キャリア輸送能とレーザ活性能を同時に持ちあわせた新規PT色素の開発を主に進めている。平成20年度は以下3つの具体的なテーマを中心に研究を行った。(1)ベンゾアゾール骨格をもつPT色素を基盤として、フェニレン型やフェニレンビニレン型のπ共役置換基を導入した色素の合成を試みた。そして発光デバイスへの適用を視野に、合成した色素の発光やレドックス特性等、基礎データの収集を行った。その結果、π共役置換基の導入位置の重要性が認められ、今後の色素設計指針を得た。(2)前年度開発に成功したESIPTを示す亜鉛-キノクサリン錯体の評価を進めた。その結果、この錯体の発光特性は軸配位子の種類によって敏感に影響を受け、中でも軸配位子がピリジンの場合に誘導放出が効率良く引き起こされることを明らかにした。加えて、デバイスの発光層適用に向けて製膜条件の検討も行った。(3)ベンゾアゾール骨格をもつPT色素に長鎖アルコキシ鎖を導入した色素を合成し、液晶中での発光特性を調べた。その結果、40wt%を超える高濃度条件下でも優れた誘導放出現象が確認できた。そこで今後はこの色素を高分子分散型液晶中に高濃度ドープし、干渉露光法によりグレーテイングを作製、低しきい値でのレーザ発振の可能性を検証する。本研究では、有機半導体レーザに代表される次世代有機発光デバイスの実現に向けて、プロトン移動(PT)型レーザ色素(励起状態分子内プロトン移動(ESIPT)を経由して発光する色素)を対象に、キャリア輸送能とレーザ活性能を同時に持ちあわせた新規PT色素材料系の開発を進めた。最終年度は以下3つの系に焦点を絞り研究を行った。1、π共役置換基を導入したベンゾアゾール骨格をもつPT色素の合成。2、レーザ活性を示す亜鉛-キノクサリン錯体の合成と水素結合-発光特性の相関解明。3、有機無機層状ペロブスカイトへのPT型レーザ色素導入。3の系はキャリア輸送を無機層に委ね、レーザ活性を有機層で行わせることを念頭に開発を進めた。PT型レーザ色素の導入にも成功し、光-材料強結合場研究のモデルとして有用な系を提案出来た。一方、1の結果得られた色素は、キャリア移動度の向上を目的として分子サイズを拡張させたが、それは逆にESIPT効率を低下させる傾向にあり、現状期待したような2つの機能性(キャリア輸送能とレーザ活性能特性)を併せ持つ色素の開発には至っていない。

しかしながら本研究の実施によって、その代替策として有望なのが2の系のような金属錯体の利用であることを確認出来た。本系はレーザ活性を示す金属錯体として初めての例である。その発光性はESIPT反応が起こる配位子部分が担い、化学修飾等による配位子内水素結合強度の増強が発光特性の向上に繋がることを見出した。またそのキャリア輸送性は金属イオンの関与によって改善が見込める。配位子に長鎖アルコキシ基を導入することで、溶媒に対する溶解度も向上させることが出来、スピンコート法などの簡便な方法で膜形成を実現することが出来た。今後のデバイス活性層への適用が期待出来る。
中心体タンパク質Kizunaによる分裂期中心体の安定化機構の解明

Plk1は分裂期に機能するキナーゼとして知られており、多くの癌細胞で高発現していることから、分裂期進行阻害を標的とした新たな抗がん剤のターゲットとして期待されている、しかし同定されている基質は少なく、Plk1による分裂期進行制御機構は未解明な部分が多い。本年度は、Kizunaと同様にPlk1基質候補分子として同定し、これまでの研究によって動原体-微小管結合修正糧に関与することが示唆されたPSX15のより詳細な機能解析を進めた。PSX15発現抑制細胞において様々なキネトコア局在分子を観察した結果、分裂期チェックポイント分子であるBubR1が不整列な染色体における姉妹キネトコアの片側にのみ局在している割合が増加していた。次に、Aurora Bによるキネトコア分子のリン酸化状態と、Aurora B-キネトコア間距離を測定したところ、不整列な染色体における外側のキネトコアに位置する分子に対するリン酸化活性は低く、AuroraB-キネトコア距離も離れていた。また、興味深いことに、PSX15発現抑制と共に染色体腕部を極から離す役割を担うKidを発現抑制すると、PSX15発現抑制細胞で見られた不整列な染色体の表現型が回復した。以上の結果から、PSX15発現抑制細胞は染色体を極へ引く力もしくは極から離す力この2つの力のバランスが崩れることで、キネトコアに過剰な張力を生み出しAurora B-キネトコア距離が離れた結果、キネトコアに対するAurora Bのキナーゼ活性が低下することで動原体-微小管結合が安定化する可能性が考えられた。分子機構に不明瞭な点が多いシンテリック結合修正に関与する新たな分子を発見できた本成果は、今後、Plk1による新たな分裂期制御機構を提唱できると共に、シンテリック結合修正における分子基盤の解明や新規分子を標的とした抗がん剤への応用も期待できる。研究計画の一つである新規Plk1基質候補分子の解析は動原体-微小管結合修正に関わるPSX15を同定することで、おおむね達成できたと考えている。また、分裂期中心体の安定化機構に関わる新規分子に関しても、PSX15発現抑制細胞において染色体整列異常と共に分裂期中心体の断片化が観察されており、PSX15を介した分裂期中心体の安定化機構について解析を進めている。Kizunaノックアウトマウスの作出については、他グループによって報告がなされたが、Kizunaと結合し分裂期中心体の安定化に寄与するCep72のノックアウトマウスの作出を試みている。当初の計画の一つであるKizunaノックアウトマウスの作出は他グループによって作出され、機能解析がなされた。このため、Kizuna結合タンパク質として同定していたCep72ノックアウトマウスの作出に取り組んでいる。既にキメラマウスを取得しており、今後解析を進める予定である。Kizuna(Kiz)の個体における意義を明らかにするため、雄マウス組織におけるKizタンパク質発現レベル及び局在を検討した。その結果、Kizは精巣特異的に発現しており、3週齢の精巣において著しく発現量が増加した。また精巣の凍結組織切片において、蛍光免疫組織染色を行った結果、精細管中部の精原細胞においてγ-tubulinと共局在する像を得た。これらのことから、Kizは精子成熟過程の特異的な時期に発現し機能していることが予測された。次に、Kizと共役し、中心体の構造形成と構造維持に関与するCep72についてマウス卵細胞における動的局在変化を観察した。その結果、紡錘体形成と共に紡錘体上に局在し、紡錘体極に集積していく様子が見られた。これらのことから、マウス卵における紡錘体極形成過程においてもCep72が紡錘体極近傍で何らかの機能を有している可能性が考えられた。加えて、Kizと共に同定されたPlk1基質候補群について、分裂期の表現型を指標にしたRNAiスクリーニングを行った。その結果、Plk1 substrate candidates X15(PSX15)を発現抑制した際に染色体整列異常が引き起こされ、siRNA抵抗性PSX15の過剰発現によってこの染色体整列異常は顕著に減少した。また、PSX15発現抑制における染色体整列異常はPSX15結合タンパク質a及びbの発現抑制では観察されなかった。以上より、PSX15が染色体整列を制御する新たな分子である可能性が考えられた。当該研究成果は、生体内におけるKizの機能だけに留まらず、生体における中心体構造安定化や紡錘体極形成、新規の染色体整列機構等、分裂期における未解明な制御機構の多くを解明できることが予測できる。Plk1分裂期に機能するキナーゼとして知られており、は多くの癌細胞で高発現していることから、分裂期進行阻害を標的とした新たな抗癌剤のターゲットとして期待されている。しかし、同定されている基質は少なく、Plk1による分裂期進行制御は未解明な部分が多い。本年度はKizunaと同様にPlk1基質分子として同定した新規基質候補分子PSX15の分裂期における機能解析を進めた。昨年度の研究によってPSX15発現抑制細胞では高頻度に染色体整列異常が引き起こされることを明らかにしている。そこで、PSX15の染色体整列への関与を詳細に検討した。染色体を可視化した細胞株を用い、PSX15を発現抑制し染色体動態を観察した。