hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中性子を用いた燃料電池用固体電解質中のプロトンの動的挙動の解明

高性能の燃料電池用固体電解質材料を開発するため、中性子回折を用いたリートベルト/最大エントロピー法、さらには原子対相関関数解析(PDF)を組み合わせることにより、固体電解質中のプロトンの動的挙動や結晶構造の乱れを解析した。試料合成条件の最適化によって本手法による解析に重要な単相粉末試料合成に成功し、リートベルト/最大エントロピー法解析の結果、核密度が低いプロトンの密度分布の可視化に成功した。さらに、結晶中のプロトンの動的挙動である伝導経路を解析できた。また、中性子PDF法によって、プロトンの動的挙動によって材料の局所構造の乱れが増大されることを明らかした。固体電解質材料であるBa-Sn-In系酸化物やBa-Y-Ce(Zr)系酸化物、La-Ba系酸化物の合成法の最適化を行い、中性子を用いたリートベルト法による結晶構造解析や最大エントロピー法解析に重要な単一相粉末の合成に成功した。Ba-Sn-In系酸化物プロトン伝導性固体電解質材料については、粉末中性子回折実験およびリートベルト解析/最大エントロピー法解析を併用した結晶構造解析およびこれらを基に行った計算機シミュレーションによって局所的な結晶構造の乱れを解析した。その結果、原子が結晶位置からずれる静的乱れが大きくなること、また、構造解析には中性子散漫散乱の寄与が無視できないことが判った。La-Ba系酸化物固体電解質材料では、中性子回折/リートベルト解析より結晶構造の決定、さらに最大エントロピー法解析により原子核密度分布図の作成に成功した。プロトン伝導性固体電解質材料の候補の一つであるBaYxCe1-xO3-δの合成実験を行い、出発原料や合成温度/時間、温度雰囲気などの合成条件の最適化を進めた。リートベルト法を用いた結晶構造解析の結果、x=0.1及び0.2について不純物のない、ペロブスカイト型構造からなるBaYxCe1-xO3-δ単相粉末試料が合成できた。また、プロトン伝導性固体電解質材料BaSn0.5In0.5O2.7について、これまでに研究用原子炉JRR-3に設置した粉末中性子回折装置にて実施した粉末中性子回折実験およびリートベルト解析/最大エントロピー法解析を併用した結晶構造解析によって得られた結晶構造の基礎物性を基に計算機シミュレーションを行い、局所的な結晶構造の乱れを解析した。このプロトン伝導性固体電解質材料では、各原子が平均位置からずれる静的な乱れが大きいことを示唆する結果が得られ、特にSn/Inサイトの中性子散乱長密度分布に突起状の乱れが存在することが判った。プロトン伝導性固体電解質材料・Ba-Sn-In系酸化物やBa-Y-Ce(Zr)系酸化物、La-Ba系酸化物の合成法の最適化を行い、中性子を用いたリートベルト法による結晶構造解析や最大エントロピー法(MEM)解析に重要な単相粉末が合成できた。Ba-Sn-In系酸化物やLa-Ba系酸化物固体電解質材料について、中性子回折/リートベルト解析より結晶構造を決定し、さらにMEM解析により原子核密度分布を可視化することに成功した。特に、Ba-Sn-In系酸化物プロトン伝導性固体電解質材料については、計算機シミュレーションによって局所構造を計算し、原子が結晶位置からずれる静的乱れが発生するという結果を得た。一方、中性子回折・リートベルト/MEM法によって解析した原子核密度分布から、プロトン導入前の試料は、Ba、Sn/Inサイトの原子核密度は球形であるが、酸素の原子核密度は{001}面上に広がりを見せることが分かった。これは、計算機シミュレーション結果に見られた酸素の結晶位置からの静的乱れを直接観察できたものと考えられる。さらにプロトンを導入することで、原子核密度が低いプロトンの密度分布を可視化することに成功した。さらにこのプロトン導入後材料では、酸素の原子核密度が{001}面上で結晶軸に平行な方向へと拡大することを見出した。これは、プロトン導入によって、酸素の静的乱れが増大された結果である。さらに、中性子原子対相関関数解析法によって局所構造を解析した結果、プロトンを導入することによっていくつかの対相関ピークのプロード化が観察され、これらの現象からプロトンの動的挙動によって局所構造の歪みが増大されることを明らかにできた。材料工学粉末中性子回折装置を用いたその場観察条件下にてプロトン挙動を測定するための中性子用電気炉の製造に着手したこと。また、中性子回折実験に利用できる良質なBa-Ce系酸化物系およびBa-Zr系酸化物プロトン伝導性燃料電池固体電解質材料の単一相粉末が合成できたため。平成24年度は、独立行政法人日本原子力研究開発機構の研究用原子炉JRR-3に設置してある粉末中性子回折装置HRPDを用いたその場観察条件下において材料中にプロトンを供給し、そのプロトン挙動を観察するためのガスフロー型中性子用電気炉の設計を完了した。

また、Ba-Ce系酸化物系ペロブスカイト型プロトン伝導性燃料電池固体電解質材料の単一相試料が合成できたため。中性子回折実験用電気炉を作製・据付けを行い、上述の合成試料を用いて中性子回折測定を実施する。これらの実験結果を基にプロトンの挙動に着目した動的な結晶構造変化の添加物効果について検討し、研究の総括を行う。平成24年度において確立したBa-Ce系酸化物系ペロブスカイト型プロトン伝導性燃料電池固体電解質材料や同様の構造を持つと考えられるBa-Zr系固体電解質材料の合成実験を試みる。現在、研究用原子炉JRR-3が運転停止中であるが、本施設の再稼働に合わせて中性子回折実験用電気炉を作製・添付けを実施し、上述の合成試料を用いて中性子回折測定を行う。さらに、イットリアやストロンチウムなどの高伝導率化が期待できる添加物の効果により種々のプロトン伝導度を持つ固体電解質材料を合成し、中性子回折実験を中心に特にプロトンの挙動に着目した動的な結晶構造変化の添加物効果について検討する。中性子回折実験用電気炉の作製・据付に必要な本物品用消耗品の一部および試料合成のための原料の購入を次年度にしたため。中性子回析実験を実施するために必要な試料量を得るための原料および試料合成実験や中性子実験に必要な消耗品の購入に使用する予定である。得られた研究成果について、学会発表等を行うための旅費および学会参加費として使用する。Ba-Ce系固体電解質材料やイットリアやストロンチウムなどの高伝導率化が期待できる添加物を加えた固体電解質材料の合成実験を実施するために必要な原料や消耗品の購入に使用する予定である。また、粉末中性子回折実験用電気炉の製作のために使用する予定である。さらに、得られた研究成果について、学会発表等を行うための旅費および参加費として使用する予定である。
真社会性膜翅目昆虫におけるカースト決定機構の遺伝子基盤の解明

真社会性の進化を理解する上で、繁殖または労働カーストの決定機構の解明は重要である。しかしカーストは発生初期に識別できないか決定していないことが多く、責任因子の特定は難しい。申請者はカーストが遺伝的に決定しているアリ種を利用し、カーストごとに各発生ステージにおけるトランスクリプトームデータを得る手法と発生組織学的な違いを観察する手法を確立した。さらに現在は体内の幼若ホルモン(JH)量の測定手法の確立をはじめている。遺伝子発現、発生組織学的知見、JHの測定結果から、既にカーストが決定した個体を利用した遺伝子発現解析だけでは分からなかったカースト分化機構の総合的理解が進みつつある。社会生物学において、繁殖カースト(女王)・労働カースト(ワーカー)の決定機構を解明することは、真社会性の進化を理解する上で重要である。近年、アリ・ハチを含む真社会性膜翅目昆虫では、次世代シークエンスなど最先端の手法を駆使し、カースト決定遺伝子の解明が進められている。しかし、カーストは発生初期に識別できない(あるいは決定していない)という膜翅目昆虫ならではの問題があり、責任遺伝子の解明が非常に難しい。本研究は、カーストが遺伝的に決定している種(ウメマツアリVollenhovia emeryi)の利点を活かし、卵から幼虫を用いた遺伝子発現解析より責任遺伝子の解明を目的とし、研究を遂行している。平成28年度は研究遂行に必要な以下2点の実験手法を確立した。(1)本研究では、遺伝子発現解析のためのサンプルを各発生ステージ(卵終齢幼虫)・カーストごとに用意する必要がある。したがって、個体ごとにDNAとRNAを同時に抽出し、カーストを知るための遺伝子型解析とトランスクリプトーム解析に使用する必要がある。平成28年度は1個体からRNAを抽出し、そこにコンタミしたDNAを遺伝子型解析に用いることで、トランスクリプトーム解析と遺伝子型解析(マイクロサテライト解析)を行う方法を確立した。(2)薄切切片を用いたヘマトキシリン・エオシン染色により、これまで外見では判断できなかったカーストごとの発生状態を知ることが可能になった。平成28年度は、発生初期の卵や幼虫の薄切切片作成や観察技術を確立できたことから、今後は1発生ステージ、2トランスクリプトーム、3カーストの情報に加えて、4発生状態(特に卵巣発達や卵巣退化など生殖に関連した情報)を同時に知ることが可能となり、カースト分化に関わる組織学的知見のみの研究や、トランスクリプトーム解析のみに注目した研究以上に詳細な知見を得ることが期待できる。カーストが遺伝的に決定しているウメマツアリにおいて、女王とワーカー間でステージ(卵から幼虫)ごとの遺伝子発現解析を行い、カースト(女王またはワーカー)分化に関わる責任遺伝子の解明するため、これまでに研究遂行に必要な以下2点の実験手法を確立した。(1)個体ごとにRNAとDNAを同時に抽出し、カーストを知る為の遺伝子型解析と生体内の遺伝子転写産物を知る為のトランスクリプトーム解析を行うため、まずは液相分離による方法を用いたRNA抽出を行った。この方法ではRNAに加えて少量のDNAもコンタミしてしまう。しかし、コンタミしたDNAを用いることで安定して遺伝子型解析が可能であり、カーストを特定できることを確認した。この方法により、外見ではカーストが判別できない卵や初齢幼虫でも、個体ごとにRNA抽出と遺伝子型解析によるカーストの識別を行い、カースト・齢ごとにトランスクリプトーム解析に必要な量だけのサンプルをプールすることが可能になる。(2)現在までに、卵や幼虫で薄切切片作成し、ヘマトキシリン・エオシン染色によりカーストごとの発生状態を知ることが可能になった。トランスクリプトーム解析のデータに加えて組織学的知見を得ることで、カースト分化に関わるより詳細な情報が得られることが期待できる。また、本研究とは独立したテーマで行なっている性決定関連因子の探索を目的とした研究において、性決定因子として知られるdsx遺伝子を単離することに成功した。近年、dsx遺伝子の発現量が発生後期においてカースト間で異なる知見が他種で発表されたため(Klein et al. 2016 PLOS Genetics)、本種においてもdsx遺伝子発現を女王とワーカー間で比較した。しかし、本種では両者の間の発現に違いが見られなかったことから、dsx遺伝子がカースト分化においてキーとなる遺伝子ではないことが示唆された。アリやハチを含む真社会性昆虫において、繁殖カーストである女王と労働カーストであるワーカーの決定機構の解明は真社会性の進化を理解する上で重要である。特に盛んなアプローチは、女王とワーカー間で遺伝子発現を比較するものである。しかし、カーストは発生初期に識別できないか決定していないという膜翅目昆虫特有の問題があり、既にカーストが分化した発生後期の個体に注目しても責任遺伝子を見つけることは難しい。上記の問題を解決するため、申請者はカーストが遺伝的に決定しているアリ種を用いて研究を進めた。まず、卵から蛹までの発生ステージごとに液相分離による方法を用いてDNAとRNAを同時に抽出する手法を確立した。外見ではカーストが判別できない発生初期のステージでも、遺伝子マーカーによるカーストの特定が可能であること、及びサイズの小さい発生初期の個体から抽出したRNAサンプルをカーストごとにプールすることで遺伝子発現解析に必要なライブラリ作成が可能になった。申請者は2017年3月から9月末まで研究を中断していたため、次世代シークエンスを用いた発現解析は今年度以降に行う。

また、外見からはカーストの識別は難しいが、薄切切片を作成してヘマトキシリン・エオシン染色を行うことでカーストごとに発生組織学的な違いを見ることが可能になった。さらに、遺伝的にはワーカーになる個体でも、幼若ホルモン類似体の塗布により女王に誘導可能なであり、本種のカースト決定においても他のアリ種の知見と同様に幼若ホルモンの関与が示された。そこで現在は、研究従属機関のLC-MSを用いて体内の幼若ホルモン(JH)量の測定手法の確立をはじめ、カーストやステージごとにJH量の測定を目指している。以上、遺伝子発現、発生組織学的知見、JHの測定結果から、遺伝子発現解析だけでは分からないカースト分化機構の総合的理解が進みつつある。真社会性の進化を理解する上で、繁殖または労働カーストの決定機構の解明は重要である。しかしカーストは発生初期に識別できないか決定していないことが多く、責任因子の特定は難しい。申請者はカーストが遺伝的に決定しているアリ種を利用し、カーストごとに各発生ステージにおけるトランスクリプトームデータを得る手法と発生組織学的な違いを観察する手法を確立した。さらに現在は体内の幼若ホルモン(JH)量の測定手法の確立をはじめている。遺伝子発現、発生組織学的知見、JHの測定結果から、既にカーストが決定した個体を利用した遺伝子発現解析だけでは分からなかったカースト分化機構の総合的理解が進みつつある。今後は前年度の方法で確立した手法を用いて、トランスクリプトーム解析に必要な女王とワーカーのサンプルをステージごとに用意し、RNAシークエンス用のライブラリを作成し発現解析へと進め、カースト決定にかかわる責任遺伝子を探索する。さらに、RNAシークエンスに用いたサンプルと同じ齢・カーストのヘマトキシリン・エオシン染色した組織切片を作成し、特に卵巣など生殖に関連した組織の観察を行う。ステージごとに女王とワーカー間で発現解析を行い、重要であると考えられる遺伝子が発現している際の組織の様子から、カースト分化に関わる責任遺伝子の役割についての考察を行う。また、トランスクリプトーム解析によって重要だと考えられる遺伝子については本種のゲノムリシークエンスのデータから同義・非同義置換率を計算し、どのような性質の選択圧が生じているのかを考察する。最終年度である本年度は、上記のすべての結果をまとめた論文執筆や学会発表の準備を行う。社会生物学
プラズマを用いた高効率可視光応答性光触媒材料の作製

タングステン(W)板にヘリウムプラズマを照射し、ナノ構造を形成させた試料表面にRFスパッタリングを用いて酸化チタン(TiO2)薄膜を形成させた。そして、常温下でのエチレンガス分解反応実験を行い、ヘリウムプラズマ照射によって形成されたナノ構造が光触媒活性に及ぼす影響について調査した。板状タングステンへのヘリウムプラズマ照射は直線型プラズマ生成装置NAGDIS-IIを用いて行った。試料表面温度は約1100 K,入射イオンエネルギーは65 eV,プラズマ照射量は約1025 m-2の条件で試料にヘリウムプラズマを照射しナノ構造を形成させた。TiO2の薄膜形成にはRFマグネトロンスパッタ装置(島津製作所、HSR-522)を使用した。ターゲットにはチタンを使用し、Arガス1.0 Pa,放電電力100 Wの条件下で膜厚が25-100 nmになるように付着させた後、試料を大気下で加熱酸化させた。試料の表面観察は走査型電子顕微鏡(SEM)を使用した。TiO2光触媒の活性評価はエチレンガス分解を用いて評価した。エチレンガスの濃度は約50 ppmであり、ガスクロマトグラフによって計測した。光源には300 Wキセノンランプを使用し、コールドミラーを用いて紫外光照射下において実験を行った。スパッタリングおよび加熱を実施した後も、タングステン表面にの繊維状ナノ構造が維持されていることを確認した。酸化温度を上げることで分解率が増加し、873 Kで加熱した条件において最もエチレンガスを分解することを確認した。これは加熱により、薄膜の結晶性が向上したことに由来すると思われる。また、未照射Wに付着させた試料と比べ、ナノ構造W上に付着させた薄膜の方が活性が向上した。これはナノ構造の形成によって表面積が増加したことが原因と考えられる。タンタルへのヘリウムプラズマ照射をNAGDIS-IIにおいて行った。1093 Kで照射を行った場合では,表面には平均半径40 nm程度の小さなピンホールが無数に形成されているのが確認された。一方で温度を1400 Kまで上げた場合においては,表面には平均半径250 nm程度の大きなピンホールが形成されているのが確認された。さらに照射量を上げた場合においては、ピンホールに加え照射方向に立体的な凹凸が形成されているのが確認された。さらに,フルエンスを10e26 m^-2以上で照射した結果,1010 Kでの照射でTa上でも繊維状ナノ構造の形成を確認した。鉄表面においては,表面温度を900 K以上,かつ入射イオンエネルギーが50 eV以上において,繊維状ナノ構造の形成が確認された。同様に,バナジウム,ロジウム,ニオブ等において繊維状ナノ構造の形成が確認されている。メタノール水溶液の分解実験の試料として,未照射試料,円錐形突起構造が形成した試料,スポンジ状構造が形成した試料の3種類の試料を用いた。メタノール水溶液分解実験の前処理としてすべての試料を773 Kで30分加熱酸化処理した。Xeランプを用いて光を照射したときの照射時間に対する発生した水素の量を定量評価した結果,ヘリウムプラズマ照射により表面構造の変化したチタンも光応答性を示し,水の分解による水素の生成という光誘起分解作用を示し,表面構造変化したチタンの方が未照射チタンよりも高い触媒活性を示した。特にヘリウムプラズマ照射された試料はバンドギャップよりも低いエネルギーの光によっても,光触媒特性を示すことが明らかとなった。さらに,Tiに対して高入射イオンエネルギー(130 eV)でHe-N2プラズマ照射を行い,その後酸化加熱処理を行った試料において,NドープTiO2試料を作製できることを示した。タンタル,鉄を中心に照射実験を行い,照射による表面構造変化を明らかにするとともに,チタンにおける光触媒反応のプラズマ照射による効率増加が明らかになってきており,順調に進捗している。ヘリウムプラズマのニオブ板への照射を直線型ダイバータ模擬実験装置NAGDIS-IIを用いて行った。ピンホール構造は,ヘリウムプラズマ照射中のニオブ試料表面温度が1200 K以上の場合に形成が確認できた。ピンホール構造の形成機構は,タングステンと同様にヘリウムプラズマの照射によりニオブ試料内部に侵入したヘリウム粒子が欠陥にトラップされてヘリウムバブルを形成し,そのバブルが成長することによって引き起こされたと考えられる。ピンホールの直径は,数100 nm -数μmまで確認することができた。繊維状ナノ構造が形成されたヘリウムプラズマ照射条件は,試料表面温度:900 - 1150 K,入射イオンエネルギー> 75 eV,照射量> 1e26 m-2であった。照射量が1e25 m-2オーダーでは繊維状ナノ構造構造の形成初期段階のループ構造が確認された。形成した繊維状ナノ構造内部にヘリウムバブルが形成されており,ヘリウムバブルが重要な役割を果たしていることが分かった。さらにバナジウム基板へのヘリウムプラズマ照射を行った結果,同様にナノ構造が形成が確認された。ナノ構造化が起こる温度や入射イオンエネルギー領域を明らかにした。メタノール水溶液中に表面が酸化されたバナジウム基板に紫外光を照射し,水素生成を評価した結果,ヘリウムプラズマ照射を行った基板からは有意な水素生成が起こっていることが確認でき,プラズマ照射により光触媒活性の活性化が起こったことが示された。ニオブやバナジウムにおけるナノ構造化及び光触媒活性の評価ができ順調に進んでいる。

タングステン(W)板にヘリウムプラズマを照射し、ナノ構造を形成させた試料表面にRFスパッタリングを用いて酸化チタン(TiO2)薄膜を形成させた。そして、常温下でのエチレンガス分解反応実験を行い、ヘリウムプラズマ照射によって形成されたナノ構造が光触媒活性に及ぼす影響について調査した。板状タングステンへのヘリウムプラズマ照射は直線型プラズマ生成装置NAGDIS-IIを用いて行った。試料表面温度は約1100 K,入射イオンエネルギーは65 eV,プラズマ照射量は約1025 m-2の条件で試料にヘリウムプラズマを照射しナノ構造を形成させた。TiO2の薄膜形成にはRFマグネトロンスパッタ装置(島津製作所、HSR-522)を使用した。ターゲットにはチタンを使用し、Arガス1.0 Pa,放電電力100 Wの条件下で膜厚が25-100 nmになるように付着させた後、試料を大気下で加熱酸化させた。試料の表面観察は走査型電子顕微鏡(SEM)を使用した。TiO2光触媒の活性評価はエチレンガス分解を用いて評価した。エチレンガスの濃度は約50 ppmであり、ガスクロマトグラフによって計測した。光源には300 Wキセノンランプを使用し、コールドミラーを用いて紫外光照射下において実験を行った。スパッタリングおよび加熱を実施した後も、タングステン表面にの繊維状ナノ構造が維持されていることを確認した。酸化温度を上げることで分解率が増加し、873 Kで加熱した条件において最もエチレンガスを分解することを確認した。これは加熱により、薄膜の結晶性が向上したことに由来すると思われる。また、未照射Wに付着させた試料と比べ、ナノ構造W上に付着させた薄膜の方が活性が向上した。これはナノ構造の形成によって表面積が増加したことが原因と考えられる。ロジウム,ルテニウム等の貴金属へのヘリウムプラズマ照射を進める。さらに,酸化バナジウム,酸化ニオブの触媒反応実験を調べる。様々な金属へのヘリウムプラズマによる表面構造変化を調べると共に,NbへのPt担持を行い光触媒活性を明らかにする。当初予定していた窒素導入の実験を行い、表面分析を行い、会議での発表をする予定であったが、窒素導入の場合の照射条件が当初の予想と異なっており、計画を変更し窒素なしでの照射を中心に実施したため、未使用額が生じた。次年度において、水素生成実験を本格的に準備実施する。そのための費用と、学会発表のためにその経費を充てるようにしたい。次年度において、窒素導入実験を再度実施し、照射試料の購入及び表面分析、学会発表のためにその経費を充てるようにしたい。
日本経済の成長過程における技術革新と構造転換に関する実証的・理論的研究

本研究は、(1)工作機械産業、(2)電気通信、(3)遠隔・在宅医療について行った。共通の問題意識は、構造変化を引き起こした技術革新とは何か、構造変化の特徴付けと類型化である。以下、分野ごとでの成果を要約する。(1)工作機械産業。この分野で構造変化を起こした技術革新はCNC(コンピュータ化された数値制御)工作機械である。日本がいち早く革新をなしえた要因は、個々の部品での技術革新を統合した結果である。また、工作機械の需要関数をマクロ変数により説明し、SUR方法により推計し、構造変化の年を1976年の第2四半期と特定化した。(2)電気通信産業。IT(情報技術)が構造変化に与える影響を分析した。この際、IT革命の基盤となる(ア)情報通信インフラの整備、(イ)ITのビジネスや生活への応用技術に注目した。前者については、競争(民間)および非競争(第三セクター、自治体)の枠組みで総括した。後者では、移動体通信端末の利用によるビジネスモデルや、次世代のインターネット・プロトコル(IPv6)が新分野となることを指摘し、次世代の経済を「mエコノミー」として位置づけた。(3)遠隔・在宅医療。この研究では、実地調査を通じて遠隔・在宅医療を類型化し、特徴付けた。さらに、遠隔医療に用いる医療機器の技術革新が与える経済効果を次の二つの方法により推計した。(ア)在宅ケアによる高齢者の社会的入院費の削減、(イ)WTP(Willingness to pay)手法による在宅健康管理システムの経済評価。前者は、CATV等を活用した在宅ケアにより、高齢者の入院費が約10%削減できるとの推計結果を得た。後者では、住民に対するアンケート調査により、住民の経済評価額を推計した。これらの一連の研究は、内外を通じてはじめてのものであり、電気通信学会賞等を受賞するなど高く評価されている。(1)工作機械産業。(2)電気通信産業。研究の初年度である平成11年度では、石油ショック以降の産業構造の変化を工作機械工業を中心に実証研究を行った。工作機械産業の構造変化の要因を、個別企業のデータとマクロデータの二つに基づいて実証研究を行った。まず、工作機械産業の成長がマクロ変数によって説明できるかどうか、工作機械生産額と、GNP、投資額、輸出額、自動車生産台数との関係を検証した。しかし変数の数が多いので、Akaike Information Citerionに従って変数を選択した。さらに、これを基礎にSUR(Seemingly Unrclated Rcgrcssion)方法によって、工作機械の需要関数を推計した。産業構造の時期の特定には、それを表すダミー変数を導入し、AIC値が最小になるものを選択した。このような分析によって1976年の第2四半期に構造変化が生じたことと結論できた。さらに、電気通信産業を例にとって、規制緩和と経済構造の変化を検討した。日本の産業では、これまで産業の競争力を高める政策が取られ、消費者重視の政策は取られなかった。しかしながら、電気通信産業では規制当局による政策は、一貫して市場への競争の導入にあった。その目的はNTTの地域通信網の独占からくる市場での競争排除という「ボトルネック独占」排除にあるといってよい。これからの電気通信市場での新しい競争政策、とくに接続ルール、プライスキャップ制、ユニバーサルサービスは、日本経済にとって新しい規制であり、そのあり方を分析しした。研究の2年目である平成11年度では、石油ショック以降の産業構造の変化を、工作機械工業、電気通信産業などを代表とするマルチメディア産業を中心に実証研究を行った。

さらに、中国の工作機械産業の実地調査を行い、日本と中国の工作機械産業の成長過程の比較検討を行った。日本の工作機械産業の構造変化は、個々の工作機械を構成する部品の技術革新を統合した結果である。サーボモータ、モジュル化に加えて、マイコン、集積回路による制御装置など、個々の技術革新を工作機械の中に統合して組み入れていったことにある。現在中国の工作機械産業に生じている構造変化は、パソコンと工作機械の統合、つまりPC工作機械である。つまり、ウィンドウズの上でソフトウェアが起動されるものである。この工作機械に中国の技術革新が指向されていることが分かった。さらに、電気通信産業を例にとって、経済構造の変化を検討した。電気通信産業では、規制当局による新しい政策、例えばプライス・キャップ制の導入の意義や問題点を検討した。さらに新しい競争政策、接続ルールやユニバーサルサービスの導入が、日本経済に与える影響を実証的に分析した。さらに、遠隔医療に用いる医療機器の技術革新が与える日本の医療費の削減効果について実証的に推計した。しかし、このような医療面で技術革新が日本経済により大きな影響を与えるには、現行の医療保険、平成12年4月に導入が決まっている介護保険の制度改革、あるいは通信料金の低下が必要であることがわかった。研究の3年目である平成12年度では、日本経済の構造変化を、情報技術(IT)について行った。特に、IT革命の基盤となる情報通信インフラの整備と、ITのビジネスや生活へのアップリケーションとからなる。前者については、これまでの光ファイバー整備のあり方について、競争および非競争の枠組みで総括した。日本の場合、情報通信インフラの整備は、両者のバランスの上に築かれている。これが他の諸国との大きな相違である。民間企業、第三セクター、地方自治体を主体とする様々なネットワークが構築され、これをいかに相互に接続していくことが重要であり、これが実現できると世界に先駆けてFTTH(Fiber to the home)の夢が実現できる。さらに、ITのビジネスや生活へアプリケーションについては、とくに移動端末の利用によるビジネスモデル、あるいは次世代のインターネット・プロトコルであるIPv6の実現により、情報家電等が新しい産業として成長することになる。そのためには、電気通信産業における新しい規制緩和や競争政策が必要であり、例えばプライス・キャップ制の導入の意義や問題点を検討した。さらに、接続ルールやユニバーサル・サービス・ファンドの導入が、日本経済与える影響を実証的に分析した。さらに、遠隔医療に用いる医療機器の技術革新が与える日本の医療費の削減効果、さらには遠隔医療の一般的な経済効果をWTP(Willingness to pay)の手法によって実証的に推計した。しかし、このような医療面で技術革新が日本経済により大きな影響を与えるには、より広範な普及が前提となる。
寄進とワクフの国際共同比較研究：アジアから

1)国内研究集会「日本と中国との比較から」2018年9月20日報告1神野潔氏(日本法制史)「鎌倉御家人の寄進状と「仏陀法」」報告2松原健太郎氏(中国法制史)「ワクフと族産:『南アジア・東南アジアのワクフ』研究集会(国際イスラーム大学マレーシア)に参加して」ベルリン・フンボルト大学の比較研究プロジェクト(2012ー17)の中心メンバー3名(Tillmann Lohse, Ignacio Sanchez, Zachary Chitwood)らを招聘し、比較研究の方法と展望をめぐって、集中的な討議を行った。当該のプロジェクトはその成果として、『中世社会における寄進百科』(3巻、ドイツ語、2017)を刊行し、19の観点をたて(定義、研究動向、類型、時期区分、記述資料、物質資料、宗教上のメリットと一時的願望、記念と儀礼、慈善と教育、寄進財と収益、寄進者、受益者、組織、社会的地位、ジェンダー、空間、社会的変化、批判と改革と流動化、文化交流による刷新と模倣)、それぞれラテン・キリスト教(西欧)、ギリシア正教(ビザンツ)、ユダヤ、イスラーム、インドの地域(文化世界)における状況が論述され、各巻末には研究代表のMichael Borgolte教授によるIntercultural Perspectives(英語)という論考がつく。このプロジェクトをうけ、専門誌Journal of Endowments Studiesが発刊され、招聘者3名は編集委員である。三浦は、「財の処分・継承」という観点から、相続を含めて、より広く寄進(特に不動産)の意味と機能の比較を提起した。アジアからの視点については、日本中世の独自な法理「仏陀施入の地悔返すべからず」のもつ社会的意味について日本法制史の専門研究者を囲んで議論を行った。ベルリン大学の寄進研究プロジェクトの中核メンバーを招聘し、比較研究の方法と方向についてワークショップを開催し、寄進の歴史的起源を論じるよりも、社会的機能の比較に重点を置くべきこと(各地域の寄進は起源が異なっていても共通点をもつこと)、また、キリスト教世界(西欧やビザンツ)の研究者からみても、日本史の寄進が共通の論点をもつことが確認された。地域や時代を超えた比較研究の意義が、共有されつつある。2019ー20年度に、文化間比較(日本、中国、インド、イスラーム地域、ヨーロッパ)の国際集会を開催する(テーマは、財の継承、寄進の正当化、機能、変容)。2019年度は、海外の研究機関と連携し、海外(候補地はシンガポールまたはイスタンブル)で開催する方向で、連携しうる研究者と連絡を開始している。本研究は、寄進の地域間比較研究を進めるため、東アジアの寄進研究から比較研究への新たな論点を提示するための国内研究集会と、国際的な研究ネットワークを拡充するための国際研究集会を組み合わせて実施する。平成29(2017)年度は、つぎの研究活動を行った。(1)国内研究集会2018年2月16日「東アジアから考える」報告1高橋一樹氏(日本中世史)「日本中世社会におけるワクフ比較研究の射程」報告2帆刈浩之氏(中国近代史)「慈善という回路:近代華僑の「公」的救済のネットワーク」

コメンテイターの岸本美緒氏(中国史)は、中国における寄付は統合的な制度がなく、比較研究としては、個人が私財を他者(ないし社会的利益)のために寄付をする理由(それを正当とするなにか)を解明する必要を提起した。2018年7月4ー5日、マレーシア国際イスラーム大学と共催。7つのセッションにわかれ、2つの基調講演、27の研究発表が行われた。研究代表者三浦徹は基調講演(ワクフの地域間比較:日本と中国と)を行い、また松原健太郎(本科研研究協力者)および二宮文子(本科研による招聘発表者)がそれぞれ中国および南アジアの寄進について報告した。日本では研究者が手薄である東南アジアおよび南アジアのワクフについての研究発表を集中的に聞くことができ、また、2018年3月に東洋文庫より刊行された英文論集Comparative Study of the Waqf From the Eastを閲覧・配布したところ、比較研究の意義への共鳴を得た。当初予定していた国内研究集会による東アジアからの論点提示をもとに、2018年7月に、海外研究機関との連携による大規模な国際研究集会を開催し、ワクフと寄進の比較研究の意義を弘布し、関連するトピックや論点の集約を行うことができた。2019ー20年度に、文化間比較(日本、中国、インド、イスラーム地域、ヨーロッパ)の国際集会を開催する(テーマは、財の継承、寄進の正当化、機能、変容)。2019年度は、海外の研究機関と連携し、海外(候補地はシンガポールまたはイスタンブル)で開催する方向で、連携しうる研究者と連絡を開始している。国際研究集会は、当初、デリー大学で開催する予定でいたが、先方の事情により、マレーシアの国際イスラーム大学との共催により、南アジアのみならず東南アジアにも中心軸をおき、発表者の公募を含むより大規模な研究集会に変更した。国際イスラーム大学(責任者Arshad Islam准教授)は、イスラーム協力機構イスラーム歴史研究所(IRCICA、イスタンブル)の後援もえて、ひろくアジアの研究者が一同に会する研究集会となった。このような国際連携による研究活動を続けることで、研究者ネットワークの拡大と研究課題の深化を進めていく。
ヒト骨髄由来間葉系幹細胞におけるmicroRNAによる分化制御の網羅的解析

近年、転写後発現調節にタンパク質をコードしないRNA(non-cording RNA/ncRNA)が関与することが新たに示された。miRNAの発現は、組織特異的または発生段階特異的に発現され、発生・分化を制御していると考えられる。また、幹細胞の未分化維持機構にも作用している可能性もあり、その分子機構の解明により将来的な医療応用への実現が期待される。そこで、ヒト骨髄由来間葉系幹細胞(hMSC)など未分化間葉系細胞から軟骨細胞、筋細胞などの筋骨格系細胞分化過程でその発現に変化のあるmiRNAを同定し、それらの発生・分化に対する影響を明らかにすることを目的とした。昨年度までに、hMSCと軟骨細胞、未分化間葉系細胞であるマウスC2C12細胞において発現しているmiRNAをマイクロアレーにより網羅的な解析を行った。分化誘導にともない発現に変動のみられたmiRNAに対して、ノーザンブロット、リアルタイムPCRによりMSCで高発現するもの、各分化誘導によって発現が増加するmiRNAを同定した。同定したmiRNAは、その発現様式を調べるためにマウス胚を用いたボールマウントおよび組織In situハイブリダイゼーションを行なった。その結果、発生期において将来筋肉となる体節や心臓、軟骨形成領域に組織特異的に発現するmiRNAの詳細な発現様式を明らかにした。本年度は、これらの筋および軟骨特異的miRNAのノックアウトマウス、組織特異的トランスジェニックマウスを作製することを第一とした。今後これら遺伝子改変マウスを解析することで組織特異的miRNAの発生・分化における機能を明らかにする。以上のことより、miRNAによるMSCの分化制御機構の一端を明らかにすることで、幹細胞の未分化および分化制御の新たな基本的なメカニズムの一部を理解することに貢献する。特にncRNAの一種であるmicroRNA(miRNA)は標的mRNAの翻訳を阻害もしくは直接分解し、そのmRNAを抑制的に制御することが知られている。miRNAの発現は、組織または発生段階特異的に発現し、発生・分化を制御していると考えられる。我々は、ヒト骨髄由来間葉系幹細胞(hMSC)、またMSCより分化誘導を行った骨芽細胞、脂肪細胞、組織由来の軟骨細胞、マウス筋芽細胞株であるC2C12細胞において発現しているmiRNAをマイクロアレーにより網羅的な解析を行った。各分化誘導により発現に変動のみられたmiRNAに対して、ノーザンブロットなどにより、MSCで高発現するもの、各分化誘導によって発現が増加するmiRNAを同定した。筋分化にともない発現が増加するmiR133は、In situハイブリダイゼーションにより、発生期には、体節中央部での発現が観察され、成体マウス筋組織では、筋繊維辺縁部に存在する細胞で特に発現していることを明らかにした。また、いくつかの標的遺伝子候補を同定することができ、ニワトリ胚におけるmiR133の過剰発現は、標的遺伝子の一つである筋構成タンパクの発現パターンの乱れによる、筋形成の異常を観察することができた。しかし、未だその機能の詳細を明らかにするには至っていない。今後、MSCにおける未分化維持機構への関与、トランスジェニックマウスなどを用いた筋骨格系への発生分化に関わる影響を調べていくことで、microRNAによるMSCの分化制御機構を明らかにしていく予定である。
増殖因子シグナルと接着シグナルの統合制御機構

増殖因子シグナルと細胞接着シグナルの統合制御機構を解明するため、細胞増殖におけるEGFRとインテグリンに共通したシグナル伝達分子であるFAKの役割とその調節機構の解析を行った。その結果、FAKはEGFRシグナル依存的細胞増殖に必要であることが明らかになった。また、FAKのFERMドメインの疑似リン酸化変異体が、シャペロンを介して微小管に結合することにより、細胞増殖を抑制することも明らかになった。以上の結果より、FAKはFERMドメインのリン酸化状態により、細胞増殖を正、負のいずれにも制御することが明らかになった。増殖因子シグナルと接着シグナルの統合制御機構を明らかにするため、Epidermal growth factor receptor(EGFR)とインテグリンの共通のシグナル伝達分子であるFAKの役割をこれまで解析してきた。昨年度の解析により、ある特定のFAKのチロシン残基(YX)のリン酸化が、FAKの接着斑への集積を抑制することにより、FAKの自己リン酸化ならびにキナーゼ活性の低下を引き起こすことを、リン酸化疑似変異体(YXD)を用いた解析により見出した。YXのリン酸化によるFAKの機能制御機構を更に明らかにするため、野生型、非リン酸化型変異体(YXF)、YXDのいずれかに特異的に結合する分子を精製し、質量分析による同定を試みた。単純なアフィニティー精製では結合タンパク質は検出されなかったが、架橋試薬DSPを用いることにより、YXDに対して選択的に2種類のシャペロン(シャペロンA、B)が結合することを見出した。GFP融合FAKとmCherry融合シャペロンを用いて両者の局在を調べたところ、野生型とYXFは殆ど共局在しないのに対し、YXDはシャペロンと共局在することが分かった。シャペロンAは微小菅を構成するチューブリンと結合することが報告されていることから、GFP融合FAKとmCherry融合チューブリンを用いて同様に局在を解析したところ、YXDはチューブリンとも共局在することが分かった。興味深いことに、EGFRのリガンドであるHB-EGFに依存した内在性FAK発現細胞の増殖は、YXD変異体を発現することにより抑制されたことから、YXのリン酸化は細胞増殖に対してドミナント・ネガティブ作用をもつことも明らかになった。以上のことから、FAKはYXがリン酸化されることにより、シャペロンA、Bを介して微小菅へ間接的に結合し、その機能が負に制御されることが示唆された。これまでに、focal adhesion kinase (FAK)のアミノ末端領域のFERMドメインに存在するあるチロシン残基を、疑似リン酸化させた変異体(YD)が、シャペロン分子を介して微小管を構成するチューブリンと間接的に結合すること、またそれによりFAKの接着斑への局在と活性化が抑制されることを見出してきた。シャペロンの結合特異性をより詳細に調べるため、FERMドメインと残りのドメインへの結合性を調べたところ、リン酸疑似変異型FERMドメインに対して選択的に結合することが明らかになった。また、弱いながらも野生型FERMドメインにも結合することが分かった。これまで、GFP融合FAKとmCherry融合シャペロンを用いた局在解析により、YD変異体がシャペロンと共局在することが明らかになっていたが、細胞を微小管の重合阻害剤であるノコダゾールやコルヒチンで処理する事により、野生型FAKもシャペロンやチューブリンと共局在することが分かった。次に、FAKの機能を抑制するFERMドメインのリン酸化・脱リン酸化の過程を詳細に解析するため、FAKのリン酸化を特的に認識する抗体の作製を行った。ウサギならびにモルモットを用いて抗体の作製を行ったところ、非リン酸化変異体(YF)に交差反応するものであった。そこで、医薬基盤研究所バイオ創薬プロジェクトの協力により、抗体の可変部位のみを発現可能なsingle chain Fv(scFv)のライブラリーを用いて、リン酸化ペプチドを特異的に認識するscFvのスクリーニングを行った。その結果、非リン酸化ペプチドには反応しない、14クローンを得ることが出来た。以上のことから、FAKのFERMドメインとチューブリンの結合が、FERMドメインのリン酸化のみではなく、微小管の重合状態にても制御されている可能性が示唆された。EGFRシグナルとインテグリンシグナルの統合制御機構を明らかにするため、それらに共通したシグナル伝達分子であるfocal adhesion kinase (FAK)の役割に着目して解析を行った。FAKノックアウト細胞にEGFRとそのリガンドであるHB-EGFを、FAK存在下・非存在下で発現し、FAKの細胞増殖への関与を調べた。FAK非存在下では、EGFRとHB-EGFの発現は細胞増殖を殆ど亢進しなかったのに対し、FAK存在下では顕著に増殖を亢進することが分かった。

FAKのリン酸化部位に変異を導入することにより、細胞増殖への影響を解析したところ、Src結合部位(Y397)など機能既知のアミノ酸残基に加え、これまで機能が不明であったチロシン残基X(YX)のリン酸化が、細胞増殖制御に関与することが分かった。FAKはC末端に存在するfocal adhesion targeting (FAT)ドメインによりFAへ集積し、インテグリンあるいは細胞膜脂質と結合することにより構造変化を起こして低レベルで活性化する。活性化したFAKはY397を自己リン酸化することによりSrcをリクルートし、活性化ループなど複数の部位にリン酸化を受けることにより、キナーゼ活性の上昇と他のシグナル伝達分子の結合部位を提供する。非リン酸化型変異体(YXF)はFAに集積し、野生型よりも高いキナーゼ活性を示したのに対し、リン酸化型疑似変異体(YXD)のFAへの有意な集積が認められず、Y397のリン酸化レベルとキナーゼ活性の顕著な低下を示した。今年度の解析結果から、細胞増殖においてFAKが増殖因子シグナルと接着シグナルの統合分子であること、また、YXのリン酸化がFATドメインよりも上流でFAKの局在を制御することにより、FAKの機能を調節していることが示唆された。FAKのFERMドメインのチロシンリン酸化が、EGFRリガンドであるHB-EGFに依存した細胞増殖を制御している可能性を、以下の結果から明らかにしてきた。1)FAK欠損細胞はHB-EGF依存的に増殖しないが、外来性FAKを発現することによりHB-EGF依存的に増殖する。2)疑似リン酸化変異体YDは、増殖亢進活性が極度に低下している。3)FAKの活性化に必要な自己リン酸化とSrc依存的リン酸化がYDで顕著に低下している。4) YDはチューブリンと結合するHsp90を介して微小管と結合し、接着斑に局在しない。5)YDは内在性FAK発現細胞の増殖を抑制する。以上の結果より、FERMドメインのリン酸化は、FAKの接着斑への集積と活性化を抑制し、増殖抑制に関与すると考えられた。YD発現細胞をHsp90阻害剤で処理したところ、YDは速やかに分解された。このことから、FERMドメインのリン酸化は分解シグナルになっており、Hsp90はFAKの分解を抑制することが分かった。細胞を様々な薬剤による処理ならびに条件で培養し、リン酸化特異的scFvを用いてリン酸化の検出を試みたが、リン酸化は検出出来なかった。質量分析でもリン酸化は検出されなかった。Hsp90は細胞増殖に必須であることから、Hsp90によるリン酸化FAKの微小管への結合を介した不活性化は、単純な増殖抑制機構というよりはむしろ、細胞の生存に関与している可能性が考えられる。FAKのリン酸化と分解を誘導する外的刺激に応答して、Hsp90はFAKを微小管にトラップすることにより、細胞周期を一時的に停止させる機構に関与しているかもしれない。今後はFAKの分解を誘導するFERMドメインのリン酸化が、どの様な刺激あるいは生物現象で生じるのかを、明らかにする必要があると思われる。
高性能柔軟蓄電素子向けPEDOT/グラフェン積層構造の構築とそのメカニズムの解明

近年、様々なフレキシブルデバイスやウェアラブルデバイスの研究開発が進められているが、これらの超小型電子部品に合わせてコンパクト、軽量と柔軟である電源が必要である。コンパクト、軽量、柔軟の特徴に加えて急速な充放電が可能なフレキシブルスーパーキャパシタは有力な候補であり、特に中性固体電解質を使用するフレキシブルスーパーキャパシタは多くの注目を集めている。しかし、二次電池と比較して容量が小さく,大容量化のための大容量電極の開発が課題となっている。今回、精密積層構造を有するポリ-3,4-エチレンジオキシチオフェン(PEDOT)/グラフェン電極の制御の研究の実施を提案した。平成30年度、磁気誘導法により、垂直に整列したPEDOT/グラフェン膜の制御について検討を行った。制御したPEDOT/グラフェン膜の垂直配向構造はSEMおよび2D-SAXSによって確認された。PEDOTがグラフェンフレーク上に広く均一に存在することを示し、そしてPEDOTは磁場中で垂直に整列したグラフェンフレークを固定するかまたはグラフェンフレーク間の穴と空間を塞ぐのを助けることができる。したがって、PEDOTが少なすぎても多すぎても、膜の品質およびグラフェンスーパーキャパシタの電気化学的性能に悪影響を及ぼす可能性があることを意味します。その上、異なるPEDOT質量比を持つグラフェン/ PEDOT複合膜を12テスラと0テスラの磁場で製作した。すべての磁気誘導サンプルはそれらの対照群より高い充放電レートを示した。磁気誘導法により、垂直に整列したPEDOT/グラフェン膜を用いたスーパーキャパシタは優れたレート性能を持っている。この研究は超高速充放電グラフェンスーパーキャパシタを製造するための容易で効果的な方法を提供する。結果として、学術論文1報が掲載されました。本研究はおおむね順調に進展しているといえる次年度は予定通り、交互吸着(LbL)法とイン・シトゥー重合法を利用して、PEDOTとグラフェンの積層構造を有するフレキシブル電極を形成する。形成した電極の積層構造の特徴的な物性を解析して、PEDOT/グラフェン積層構造の形成メカニズムの理解を深めるとともにフレキシブルスーパーキャパシタとしての性能を測定し、構造とキャパシタとしての性能の関係を解明する。昨年度(平成29年度)グラフェンとPEDOTの相互作用の検討を行った。一般的に、PEDOTとグラフェンの積層構造はPEDOTと酸化グラフェン複合体の還元により製造される。PEDOTとグラフェンの積層構造を精密制御するため、グラフェンの前駆体である酸化グラフェン(GO)とPEDOTの相互作用の検討が不可欠である。吸光光度法によって、大きなπ電子共役系を持つPEDOTとGOはπーπ相互作用により結合することが明かとなってきた。原子間力顕微鏡(AFM)観察、水晶振動子マイクロバランス(QCM)解析などによって、GOの酸化程度とPEDOT相互作用能力の相関について詳細に解析を行った。一方、酸化程度高いGOについて、大量の水酸基やカルボキシル基はπーπ相互作用を抑制することになり、PEDOTとの相互作用は弱くなることが明かとなってきた。GOの酸素含量を10%-15%に調整すると、安定性が高い、均一に分散したPEDOT/GOコンポジットが得られた。初年度の研究によって、PEDOTと酸化グラフェン(GO)の相互作用メカニズムを解明した。グラフェン酸化の最適化して、安定性が高い、均一に分散したPEDOT/ GO複合体を制御した。さらに、PEDOT/グラフェン積層構造の形成実験を行った。本研究はおおむね順調に進展しているといえる。

その上、異なるPEDOT質量比を持つグラフェン/ PEDOT複合膜を12テスラと0テスラの磁場で製作した。すべての磁気誘導サンプルはそれらの対照群より高い充放電レートを示した。磁気誘導法により、垂直に整列したPEDOT/グラフェン膜を用いたスーパーキャパシタは優れたレート性能を持っている。この研究は超高速充放電グラフェンスーパーキャパシタを製造するための容易で効果的な方法を提供する。結果として、学術論文1報が掲載されました。本研究はおおむね順調に進展しているといえる次年度は予定通り、様々な手法(交互吸着(LbL)法、濾過法、磁気誘導法、イン・シトゥー重合法)を利用して、PEDOTとグラフェンの積層構造を有するフレキシブル電極を形成する。様々な手法で形成した電極の積層構造の特徴的な物性を解析して、PEDOT/グラフェン積層構造の形成メカニズムの理解を深めるとともにフレキシブルスーパーキャパシタとしての性能を測定し、構造とキャパシタとしての性能の関係を解明する。次年度は予定通り、交互吸着(LbL)法とイン・シトゥー重合法を利用して、PEDOTとグラフェンの積層構造を有するフレキシブル電極を形成する。形成した電極の積層構造の特徴的な物性を解析して、PEDOT/グラフェン積層構造の形成メカニズムの理解を深めるとともにフレキシブルスーパーキャパシタとしての性能を測定し、構造とキャパシタとしての性能の関係を解明する。
ミトコンドリアとYのSNPを用いた陳旧試料からの簡便な個人識別法の開発

ミトコンドリアとYのSNPを用いた陳旧試料にも対応できる簡便なハプログループの判定のためにAPLP法によるシステムを開発した。現在、個人識別のためには常染色体やY染色体上の市販のSTRキットが汎用され、これらのキットは個人識別のためにはきわめて有用であるが、個人の属する集団の推定には不向きであった。それに対して、ミトコンドリアやYのハプログループはアフリカ,ヨーロッパ、アジアあるいは地域にそれぞれ特有のタイプに分けることができる。本研究では、ハプログループを規定するミトコンドリアDNAについては45 SNP,Yについては24 SNPを選抜し、ハプログループをAPLP法により分類する方法を確立した。これらの方法を用いて世界の各集団の遺伝子頻度を調査した。これらの方法は150bp以下のDNAをターゲットにしているので、通常のシークエンスやSTRキットにおいて、ほとんど結果の得られないようなきわめて低分子化した陳旧試料に対しても本方法は十分に適用可能であった。この方法はPCRと安価な電気泳動装置のみがあれば判定可能で、バンドパターンから塩基置換を直接読み取ることのできる簡便な方法である。これらのハプログループはミトコンドリアについては母系、Yについては父系のルーツを探る指標となると共にある個人が所属する集団地域の推定を行う上でのきわめて有用な情報を提供することが明らかとなった。本システムと通常の個人識別法を加味すれば、個人識別と共に日本国内における地域や外国の集団の推定がある程度可能となった。DNAから個人識別を行うためのキット類は多数市販されているが、陳旧試料や、微量サンプルに対する法医鑑定では、検出感度などにやや問題点があった。本年度はミトコンドリアDNAのSNPを用いて変性した陳旧試料にも対応できるような簡便な個人識別法を開発する目的で実験を行った。これまで、法医学領域で用いられる個人識別のためにはミトコンドリアの主にD-ループ領域の塩基配列が利用されてきたが、この方法ではかなりの判定時間を必要とした。今回、非コード領域に点在するハプログループを規定するSNPに着目し、我々の開発したAPLP法(amplified product-length Polymorphism analysis)による検出法をミトコンドリアハプログループの検出に応用した。この方法は1回のPCRで9種類のSNPを同時に増幅し、電気泳動のバンドパターンから塩基置換を読み取る方法である。つまり1件体当たり5画のPCRと5回の電気泳動により45SNPを検出する。そのSNPの組み合わせによりハプログループを判定する。ただし、すべてのSNP間には強い連鎖が存在するので、日本の集団においては40弱のハプログループに分かれるに過ぎないが、アフリカンやコーカソイドに特有なハプログループの識別も同時に可能である。ハプログループは個体の系統樹的位置関係を示すのみならず、D-ループ領域の塩基配列とも連鎖しているので、この配列のモニターとしても利用できる。この方法は高価な機器が不要であり、低分子化したDNAにも対応でき、迅速・低コストであるという利点が示された。最近、個人識別などのための多くのキットが市販されているが、陳旧試料や微量サンプルに対する法医鑑定時には、検出感度などに問題点があった。本研究を通してミトコンドリアやYのDNAのSNPを用いてきわめて変性した陳旧試料にも対応できる簡便なハプログループの識別法を開発した。具体的には、我々の開発したAPLP法(Amphlified Product-Length Polymorphism Analysis)を、ミトコンドリアやY染色体DNAのハプログループの判定に応用した。前年度までに開発したミトコンドリアの36個のSNPによるハプトグループの検出法を改良し、45個のSNPの検出法を確立した。さらにY染色体のハプログループを決定するためのSNPを選抜し、陳旧試料にも対応できるAPLP法よる系を新たに構築しつつある。ミトコンドリアやY染色体のハプログループは原則的には組換えが起こらないので、個人識別の観点からするとこれらの方法の効率はやや悪いが、突然範囲の順番が推定でき、系統樹を描くことができることから、モンゴロイド・コーカソイド・アフリカンの識別のためには最も適している方法である。