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デ・ステイルの造形とアーノルト・シェーンベルクの音楽との共通性

研究課題に関連して、学会論文1件、紀要論文1件、学会大会代表発表3件を行い、昨年度には、本研究課題に関連した博士論文(研究課題:デ・ステイルの造形とアーノルト・シェーンベルクの「十二音技法」の音楽との関係に関する研究)を提出し、博士号を取得した為。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、シェーンベルクについて、音楽家以外の面でもある、表現主義の画家としての一面からシェーンベルクの芸術観について研究を行うと考えています。そしてこの事を通して、デ・ステイルを中心としてその関り以外にも、同時代の様々な芸術家達との関りについて研究していこうと考えています。
「息切れ」に対して呼息時低周波電気刺激は有効か：慢性閉塞性肺疾患への展開

研究の目的は,呼息時低周波電気刺激(PESE)がCOPD患者の「息切れ」と換気機能に及ぼす影響を明らかにすることである。対象はCOPD患者24名で,プラシーボ群とPESE群の2群に振り分け,3分間の安静と5分間のエルゴメータ運動を各群の介入有・無の2条件下で実施した。その際,息切れの指標であるボルグスケールと,種々の換気指標を計測した。結果から「息切れ」に対するPESEの効果を確認することはできなかったが,安静時および運動時の換気効率を改善することが確認できた。本研究対象者は「息切れ」の程度が「軽度」であったことから,PESEが「息切れ」の軽減に繋がらなかったことが考えられた。背景:本研究の目的は,慢性閉塞性肺疾患(COPD)患者に対する電気刺激を用いた呼息フィードバックが安静時および運動時の息切れと換気機能に及ぼす影響を明らかにすることである。方法:対象はCOPD患者のボランティア24名で,プラシーボ群(n=12)と呼息時に同調して電気刺激を行う呼息時電気刺激群(PESE)(n=12)に無作為に割り付けた。これらの対象者に対し安静3分,エルゴメータによる運動5分,リカバリー5分の計13分からなる運動プロトコルの遂行を課し、ベースライン(=「介入なし」)のデータを計測した。十分な休憩の後、再度同じプロトコルの遂行を課し、「介入あり」(プラシーボあるいはPESE)によるデータの計測を行った。測定項目は分時換気量(VE),1回換気量(TV),呼吸数(RR),吸気時間(Ti),呼気時間(Te),呼吸時間(Ttot),死腔換気率(VD/VT),息切れ(Borg)である。結果:プラシーボ群のベースラインと介入の比較では,安静時・運動時とも明らかな変化は認められなかったが,PESE群のベースラインと介入の比較では安静時・運動時とも有意なTVの増大,RRの減少,Tiの延長,Teの延長,Ttotの延長,VD/VTの減少を認めた(P=0.002-0.034)。Borgについては両群ともに有意な改善を認めなかった。まとめ:本研究の結果よりPESEが安静時および運動時の換気効率を改善することが明らかとなった。PESEによってこのような効果が得られた要因としてバイオフィードバックの効果が考えられる。「息切れ」の改善に有効でなかった理由としては研究対象者の障害が軽度であったことが関連しているものと思われた。よって本来このようなリハビリテーションが必要と思われる中等度から重度のCOPD患者を対象にした継続研究が必要と思われた。本研究の目的は,「動的肺過膨張」と「在宅での導入のしやすさ」を考慮した「呼息時低周波電気刺激」の効果を解明し,新たな機器開発に繋げることである。この目的を達成するために,H24年度は安静時における「呼息時低周波電気刺激」の効果を解明することが当初の計画であった。しかし,研究の方法を変更することにより,安静時のみならず,運動時のデータもサンプリングすることができた。H24年度に実施した研究の概要は以下の通りである。【目的】本研究の目的は,高齢COPD患者に対する呼息時低周波電気刺激(以下EES)の効果を,安静時および運動時の換気機能に着目し検討することである。【方法】本研究の計画にあたり,倫理委員会の承認を得た。また対象者からは研究参加の同意を得た。対象は呼吸器内科に掛かっている高齢COPD患者24名である。安静5分,エルゴメータによる運動5分(30%強度の定量負荷),リカバリー5分の計15分からなるプロトコルでのベースライン測定後,無作為に割り付けたプラシーボ群とEES介入群とで同プロトコル遂行中の分時換気量,1回換気量,呼吸数,各呼吸時間,Borgスケール,経皮的酸素飽和度を比較し,安静および運動中のEESの換気機能等への影響について検討した。【結果】安静時,運動時ともにEESの介入群で1回換気量が有意に増大し,呼吸数が有意に減少した。さらに同群の安静時および運動時の各呼吸時間も有意に延長した。【考察】今回のEESの効果は電気刺激強度から考えて,バイオフィードバックによる呼気延長に由来するものと考えられる。「呼息時低周波電気刺激」の介入効果が鋭敏に表れたため,当初見積もっていたサンプル数よりも,少ない数での検証が可能であったことと,予想以上に協力施設(病院)の協力が得られたことが本研究が順調に進展した理由である。

H24年度の研究では「呼息時低周波電気刺激」を行うことで,換気の効率が改善することが明らかとなった。しかしながら,現段階ではこれらの効果が得られたメカニズムが明らかではない。そのため,「呼息時低周波電気刺激」をこれまでとは全く異なる部位に行うコントロール群を用意し,H24年度研究の介入群と換気に関するパラメータを比較することで「バイオフィードバックの効果」,あるいは「治療的電気刺激の効果」のいずれかを断定,解明する。この解明によって,より有効な低周波電気刺激の導入法が明らかになることが期待でき,新たな呼吸リハビリテーションの確立に繋がるものと思われる。これらをH25年度の研究目的とし,研究を展開していく予定である。実験方法や対象者の確保等については,これまでと大きく変わらないため,これまでと同様の研究の展開が見込まれる。実験は順調に進んでいるため、次年度は電極などの若干の消耗品の購入と、研究成果の発表(国際学会と日本での学会参加に関わる交通費と宿泊費)と、論文作成(校正等)のための支出が主たる使用目的となる。なお、学会発表は国際学会1件(スペイン)と国内学会2件(愛知、東京)を予定している。
炎症性シグナルセンシングポリマーを用いた新規遺伝子治療戦略の創出

NF-KBの活性化にはその上流の1KBキナーゼ(IKK)の活性化が必須であることに着目し、IKK活性化シグナルを感知(センシング)してDNAを放出する機能性高分子(ポリマー)の創製し、本法を炎症性細胞に対するD-RECS法と名付けて炎症性細胞特異的遺伝子発現手法として研究を展開した。慢性の炎症疾患である関節リウマチに対する新規遺伝子治療戦略を創出することを最終目的とし、既存の試作型ポリマーに改良.修飾を加えて新たな機能を賦与した種々の炎症性シグナルセンシングポリマーを調製した。外来遺伝子の強制発現による炎症細胞選択的な殺傷効果を試験管内および培養細胞内、そして関節炎モデルラットのそれぞれにおいて評価した。その結果、ポリマー/DNA複合体の効率よい細胞内導入という点に改善の余地を残すものの、炎症刺激に応じた外来遺伝子(治療用遺伝子)を強制発現できるシステムの開発に成功した。IkappaBキナーゼ(IKKbeta)応答型高分子中のペプチドの短鎖化、IkappaB-alpha36位SerよりC末端の配列の検討を目的として、新たに計16種類を設計・合成してリン酸化能を調べた。その結果、32位Serのリン酸化には36位SerよりC末端に存在するアニオン性のアミノ酸クラスターは必須ではなく、32位Serに続くGly-Leuまでで十分なこと、RDHのN末端に存在するERLL配列がリン酸化に重要であることがわかった。今後、ERLLのどこまでが削除可能かを調べることより短鎖化に関する完全な情報が得られる。一方、36位SerよりC末端の配列だけでは有意なリン酸化は起こらず、IKKbetaの基質として32位SerのN末端配列が必須であることがわかった。リン酸化が確認できた基質についてはアクリルアミドとラジカル重合して、ポリアクリルアミドを調製した。試験管内での機能評価・培養細胞での評価ポリマーがDNAと複合体を形成するか、そしてIKKbetaによるリン酸化で複合体の崩壊が起こるかをアガロースゲル電気泳動で調べたところ、弱いながらもIKKbetaに応答してDNAを放出するポリマーを新たに1種、見出した。高分子-DNA複合体のエンドサイトーシスによる取り込み能を各種培養細胞を用いて調べた。その結果、TNFalpha刺激HeLa細胞で23倍のレポーター遺伝子発現が認められた。リポフェクション試薬とのリポポリプレックスを検討したところ、遺伝子導入効率は上がるものの、刺激応答性が消滅した。磁気ビーズによる方法との併用も検討したが、期待した結果は得られなかった。遺伝子導入効率を上げると刺激応答性が消えてしまう、というこのジレンマの解決が次年度への課題である。培養細胞での評価・機能改変へのフィードバックIKKbのリン酸化に応答する高分子材料を用い、各種培養細胞への遺伝子導入および形質転換能を調べた。試験した5種の細胞のうち、エンドサイトーシス経路で遺伝子導入・発現が認められたのはHeLa細胞のみであった。マイクロインジェクションにより高分子材料-DNA複合体を導入したところIKKb活性化刺激に応じたレポーター遺伝子の発現が認められた。Real-time RT-PCRで細胞内に導入されたDNA量を定量したところ、細胞内への遺伝子導入の有無は細胞腫によって異なることが判明した。これらの結果は、複合体は導入されかつ発現する細胞、細胞内に導入されるものの遺伝子発現しない細胞、導入すらされない細胞があることを示唆した。そこで、高分子材料の化学合成方法の改変および超音波(ソノポレーション)による複合体導入に着手した。その結果、高分子主鎖への基質ペプチド導入率を上げること、およびソノポレーション法の併用により複合体の細胞内導入率・遺伝子発現効率が著しく改善されることを見出した。RAモデル動物での評価関節リウマチの治療に焦点をあて、関節炎誘発モデルマウスであるDBA/1J Seaを実験動物として用いた。IKKb応答型高分子-DNA複合体をマウス関節内に直接投与し、レポーター遺伝子の発現をin vivo imagerにより調べた。その結果、関節内およびその近傍でレポーター遺伝子の発現が認められたものの、陰性コントロール高分子でも遺伝子発現が認められた。動物組織への導入後、IKKbのリン酸化に関わらずに複合体が崩壊している可能性が考えられた。ペプチド基質導入率の高い高分子材料が、より安定にDNAとの複合体形成できることを既に見出している。これらペプチド含量の高い高分子を用いたin vivoでの評価が今後の検討課題である。
波状前縁による翼のダイナミックストール制御機構の解明とその応用

本研究では,前縁に波状形状を有した翼の研究を行うことで,波状前縁による失速およびダイナミックストールの制御機構を解明し,それを工学的に応用する事を目的としている。昨年度までの研究によって,波状前縁を翼に用いることで高迎角における揚力の減少が抑制される事が明らかとなっている。当該年度は翼まわりの数値解析および模型実験を行い,波状前縁による失速制御のメカニズムを明らかにした。また,実用化へ向けた考察を行い,これまでの研究成果の総括を行った。波状前縁まわりの流れを対象とした数値解析および可視化実験を行うことで,翼まわりの流れの様子を明らかにし,流れと流体力の関係について考察を行った。数値解析コードを改善する事で,昨年度までに得られている成果よりも精度が向上し,より詳細な流れの様子を検討する事が可能となった。波状前縁を用いることにより,高迎角での前縁からのはく離が抑制され,高い揚力が獲得できる事が明らかとなった。更に,迎角が動的に変化する状態を対象として模型実験を行い,波状前縁を用いることによりダイナミックストールも制御可能であることも示した。アスペクト比,翼型の異なる翼に対する検討も行い,波状前縁がどのような翼に最適であるかを明らかにした。これらの成果より,波状前縁の最適な配置位置が明らかとなった。様々な翼に波状前縁を用いる事の有用性が明らかとなり,波状前縁を工学的に応用する為の有益な知見が得られた。本研究では,前縁に波状形状を有した翼の研究を行うことで,波状前縁による失速抑制機構・ダイナミックストール抑制機構の解明,および波状前縁の工学的応用を目的としている.平成20年度は,波状前縁を有する翼の流体力特性,および波状前縁周りの流れの様子を明らかとすることを目的として研究を行った.波状前縁を有する翼の流体特性を明らかにすることを目的として,流体が水槽内を循環する回流水槽を用いた模型実験を行った.翼模型を一様流中に設置し,検力計を用いて翼模型に作用する流体力を計測した,通常の前縁を持った翼と前縁が波状形状である翼との性能比較を行った結果,波状前縁を用いることで高い迎角における揚力の急激な減少が抑制され,高い揚力が維持されることが明らかとなった.これにより,波状前縁を用いることで翼性能が改善されることを示した.また,波状前縁の配置位置および波状前縁の形状を変化させた実験を行い,翼性能改善に効果的な形状および配置についての検討も行った.波状前縁周りの流れの様子を明らかにすることを目的として,可視化実験および数値解析を行った.翼模型を用いた可視化実験では,翼面上の流れの様子を観察し,波状前縁による翼性能改善のメカニズムについて検討した.流れの数値解析を行うことで,波状前縁周りに生じる流れ場を明らかとし,高い迎角において高揚力となるメカニズムについて考察した.これらの成果は,波状前縁を工学的に応用する際の,形状・配置の決定に対して有益である.また,波状前縁周りの流れを明らかにすることで,翼性能改善に対する効果的な形状提案の可能性が示された.本研究では,前縁に波状形状を有した翼の研究を行うことで,波状前縁による失速抑制機構・ダイナミックストール抑制機構の解明,および波状前縁の工学的応用を目的としている.既往の研究より,波状前縁を用いることで,高い迎角における失速が抑制されることが明らかとなっている.平成21年度は,波状前縁周りの流れ場を明らかにすることで,流れ場と失速抑制の関係を解明する事を目的として研究を行った.波状前縁を用いた矩形翼周りの流れ場を明らかにするために,乱流場を対象とした数値解析を行った.数値解析を行うことで,対象となる翼形状周りの流れ場,および翼形状に作用する流体力を明らかにすることが可能である.解析によって得られた流体力は,既往の実験結果と良好な一致を示し,解析が高い精度で実行可能であることを示した.特に,本研究で対象となる流体のはく離を伴う高い迎角の解析においても,解析結果と実験結果は定性的な一致を示し,本解析が高い迎角の解析にも有効であることを示した.波状前縁を用いた翼形状周りの解析を行うことにより,波状前縁の周りの流れ場と失速抑制の関係を明らかにした.波状前縁の周りに形成される流れ場は,波状前縁の形状によって異なっており,波状前縁の形状と失速抑制の関係についても検討を行った.また,矩形翼に用いた波状前縁の作る流れ場は,矩形翼の作る三次元的な流れ場の影響を強く受ける事を示した.これらの成果は,最適な波状前縁の形状および配置位置は,翼形状にも依存していることを示唆しており,波状前縁を工学的に応用する際に有益な知見である.本研究では,前縁に波状形状を有した翼の研究を行うことで,波状前縁による失速およびダイナミックストールの制御機構を解明し,それを工学的に応用する事を目的としている。

波状前縁まわりの流れを対象とした数値解析および可視化実験を行うことで,翼まわりの流れの様子を明らかにし,流れと流体力の関係について考察を行った。数値解析コードを改善する事で,昨年度までに得られている成果よりも精度が向上し,より詳細な流れの様子を検討する事が可能となった。波状前縁を用いることにより,高迎角での前縁からのはく離が抑制され,高い揚力が獲得できる事が明らかとなった。更に,迎角が動的に変化する状態を対象として模型実験を行い,波状前縁を用いることによりダイナミックストールも制御可能であることも示した。アスペクト比,翼型の異なる翼に対する検討も行い,波状前縁がどのような翼に最適であるかを明らかにした。これらの成果より,波状前縁の最適な配置位置が明らかとなった。様々な翼に波状前縁を用いる事の有用性が明らかとなり,波状前縁を工学的に応用する為の有益な知見が得られた。
モ-ビルヤ-ダによる軽架線集材の自動化に関する研究

自動化機構の基本設計に基づいて、初年度に試作したモ-ビルヤ-ダに材の整理装置と搬器の自動走行装置を組み込み、試作機を完成した。試作機の機械性能と作業性能の実験を繰り返し、モ-ビルヤ-ダによる軽架線集材の自動化機構の性能について総合的に評価し、今後の課題を明らかにした。以下に、本研究で明らかとなった知見を列記する。1.専用フックを先端に装備した旋回ブ-ムとメインラインの末端に取り付けた自動フックなどを組合せた材の整理装置によって、集材された材を空中で搬器から外し、搬器を直ちに先柱側に返送し、旋回ブ-ムに引き渡された材を荷卸地点から排除する作業システムを開発した。2.搬器を自動走行するにはメインラインとホ-ルバックラインのインタ-ロックが常時達成されるウインチ機構が必要である。機械性能実験によって、2本の作業索の合計索長は等しく、搬器の軌跡は楕円軌道を成すことを確認した。その結果、搬器を自動走行に設定した後、オペレ-タはウインチを操作する必要がなくなり、前項の装置の開発成果とによって、モ-ビルヤ-ダによる軽架線集材を2人で実行することが可能となった。3.試作機はランニングスカイライン式に加えて、タイトスカイラインを併用した索張りを利用することができる。試作機を用いて、両者の作業性能を比較した結果、後者の方式においても短時間で架設撤去が可能であること、搬器の走行速度を高めることが可能であることが明かとなり、両方式ともに高い生産性が達成されることを示した。4.本研究を通して残された課題の中で重要なものは、荷掛作業の負担を軽減することや車両後方に整理された材の造材功程への受け渡し方法の開発などであり、そのためには専用搬器や荷掛器具の改良、モ-ビルヤ-ダの生産性に適合した後続作業の機械化が必要である。急傾斜地や幅員2m程度の狭い作業路上でタワ-を装備したモ-ビルヤ-ダを使用する場合には、集材木の整理を人力に依存することとなり、最低3名の作業員が必要である。そこで、本研究では、モ-ビルヤ-ダに材の整理機構を組み込むとともに、搬器の走行を自動化し、2名の作業員でも実行可能な集材システムを開発することを目標としている。すなわち、研究の初年度である本年度は、まず、第1回研究打合せ会議で設計理念を確立し、その後、設計会議を2回開催し、各研究分担者の個別研究の成果に基づき、モ-ビルヤ-ダ本体の基本・全体・細部を決定し、発注した。最終検討会において、機械性能・作業性能を実験的に求めた。これらの成果は101回日本林学会大会に発表する予定である。以下に、本研究で明らかとなった、知見を列記する。1.索の垂下量が地形によって制約される場合や間伐材の横取り時には従来のランニングスカイライン式に加えて、主索を併用する必要があり、モ-ビルヤ-ダには主索の架設を簡便にする装置が必要である。2.タワ-装置には旋回機構を取り入れることによって、架設撤去作業が簡便に実行可能となる。また、タワ-が高い程作業性に優れるが、本研究では車両の安定性・輸送上の制約から7.5mとした。3.搬器の自動走行を可能にするウインチ装置としては、索速度が変動する従来のインタ-ロック式よりも、2本の作業索の索速度の安定を機械的に可能にするダブルキャプスタンにより駆動方式が有効である。

4.材の路上への引き上げには、材の重量の0.96倍の力が必要であり、材の整理装置は,簡易なクレ-ンとウインチを併用した構造が適する。以上の成果に基づき、次年度には、運転操作の簡略化と作業の安全を図るための自動化機構を組み込み、コストパフォ-マンスの高いモ-ビルヤ-ダを完成し、目的に適合した機械を提示する計画である。本研究の初年度には、自動化機構の基本設計に基づいて、これらを装備することを前提としたモ-ビルヤ-ダを試作し、その概要など2編を101回日本林学会で発表し、その講演論文集に投稿した。研究の最終年度である本年度は、これらの成果を基に、研究打合せ会議で材の整理装置を決定し、搬器の自動走行装置の一部手直しを検討し、試作機を完成した。試作機の機械性能と作業性能の実験を繰り返し、モ-ビルヤ-ダによる軽架線集材の自動化について総合的に分析した。これらの成果は102回日本林学会大会に発表する予定である。以下に、本研究で明かとなった知見を列記する。1.専用フックを先端に装備した旋回ブ-ムとメインラインの末端に取り付けた自動フックなどを組合せた材の整理装置によって、集材された材を空中で搬器から外し、搬器を直ちに先柱側に返送し、旋回ブ-ムに引き渡された材を荷卸地点から排除する作業システムを開発した。2.搬器を自動走行するにはメインラインとホ-ルバックラインのインタ-ロックが常時達成されるウインチ機構が必要である。機械性能実験によって、2本の作業索の合計索長は等しく、搬器の軌跡は楕円軌道を成すことを確認した。その結果、搬器を自動走行に設定した後、オペレ-タはウインチを操作する必要がなくなり、前項の装置の開発成果とによって、モ-ビルヤ-ダによる軽架線集材を2人で実行することが可能となった。3.試作機はランニングスカイライン式に加えて、タイトスカイラインを併用した索張りを利用することができる。試作機を用いて、両者の作業性能を比較した結果、後者の方式においても短時間で架設撤去が可能であること、搬器の走行速度を高めることが可能であることが明かとなり、両方式ともに高い生産性が達成されることを示した。
単電子トランジスタ/CMOS融合による新機能回路の実現に向けた研究

単電子トランジスタ(SET)は、その究極的な微細化の可能性を生かした集積回路応用が期待されているが、室温で動作するためには数nm程度の微細な構造が必要であり、その作製は容易ではない。本研究は、CMOSと作製プロセスの互換性が高い、幅3nm程度と極めて細いシリコンナノワイヤチャネルを有する室温動作SETを対象とし、その歩留まりを改善するとともに、SETとCMOS回路を集積化させた新たな情報処理回路の動作実証を目指している。デバイスの歩留まり改善について、ナノワイヤチャネル形成のための電子ビームリソグラフィーの最適化をこれまでに行った。本年度は、リソグラフィーによるナノワイヤチャネル形成後のプロセスの改善を試みた。従来はチャネル形成後にウェットッチングと熱酸化によって最終チャネル幅と高さを3nm程度まで縮小させていたが、ウェットッチングのレートの変動により幅制御性が低下する懸念があった。そこで、熱酸化のみによるチャネル狭細化を行うことで幅制御性が向上すると考え、プロセスを変更してデバイスを試作した。しかし、作製されたデバイスは想定よりも最終チャネル幅が大きくなり、室温動作SETの歩留まりは従来のプロセスよりも低かった。これはシリコン微細構造における酸化レートの低下により、幅制御性が低下したためであると考えられる。一方、前年度に引き続き、電子ビームリソグラフィーによるシングルドット構造チャネルの直接的形成を試みた。描画パターンの改良により、より小さなシングルドット構造を形成できるようになったが、それを適用してデバイスを作製するには到らなかった。また、回路応用に関しては、これまでに、SETと同一チップ上に良好な性能のCMOS論理ゲートを集積することに成功しているが、SETとCMOS回路を組み合わせた動作は実証していなかった。本年度においては、CMOSアナログセレクタ回路をSETと集積化し、その回路動作を室温にて実証した。本研究では、単電子トランジスタ(SET)とCMOS集積回路を組み合わせた新たな情報処理回路の実現を目指している。本研究で用いる室温動作シリコンSETは、幅3nm以下の極狭シリコンナノワイヤ(SiNW)チャネル中に形状揺らぎ起因の高いトンネル障壁によって形成された電荷島を有する。しかし、そのような極狭NWチャネルの作製難易度は高く、回路応用上必須となるSETの歩留まり改善の障害となっている。従来の素子作製プロセスでは、電子ビームリソグラフィー(EBL)とドライエッチングで幅25nm以上のNWを形成し、それを長時間の等方性ウェットエッチングにより5nm程度まで狭細化していたが、エッチングレートの不安定性によりNWが消失する危険性が大きかった。本研究では、EBLの最適化により幅15nm以下のNWの直接形成を実現し、ウェットエッチングの必要時間を大幅に低減した。これにより、素子作製プロセスの制御性向上および簡略化が達成され、歩留まり改善への障害を1つ取り除くことに成功した。また、本研究では最終的にSETとCMOSを1チップに集積して回路動作を実証することを目指すが、その前段階として外部ファウンドリに委託して製造したCMOSチップをSETチップと組み合わせて回路動作を実証することを試みる。そのためにミックストシグナルCMOS回路設計環境を新規に構築し、別チップ上のSETの微小な出力電流を測定するためのチップを設計・試作した。単電子トランジスタ(SET)は、その究極的な微細化の可能性や特徴的な特性を生かした回路応用が期待されているが、室温で動作するためには数nm程度の微細なドット構造が必要であり、現状ではその歩留まりは極めて低く、特性ばらつきは極めて大きい。本研究では室温動作SETの歩留まりと特性ばらつきを改善するとともに、特性ばらつきがあっても動作するような情報処理回路を提案し、その動作実証を目指している。回路応用に適するシングルドットSETの歩留まり向上のためには最適なチャネル方向・キャリア極性の採用、電子ビームリソグラフィによるシングルドット構造を有するチャネルの直接的形成が必要であり、本年度ではこれらの点について素子作製プロセスの改良を行った。n型とp型の2組のソース/ドレインを1つのNWチャネルで共通チャネルSETを試作し、チャネル方向とキャリア極性の違いがSETの特性に与える影響を調査。最適なチャネル方向とキャリア極性を選択することにより、クーロン振動ピーク電流値・位置のばらつきが比較的小さいシングルドット的特性をもつSETを1チップに複数集積することができた。一方、直接的に形成したシングルドット構造のチャネルを有する素子はチャネルが断線しているものが多く、SETの歩留まり向上を確認するまでには至らなかったが、断線していない数少ない素子の中に非常に明瞭な振動を示す素子が見つかった。また、本研究の目的を達成するためには、SETと同一チップ上に良好な性能のCMOS回路を集積する必要があるが、従来の室温動作SET作製プロセスでMOSFETを集積した際には寄生抵抗が大きくなり、またノーマリオン動作となるため、それらを用いて構成したCMOS回路の性能が著しく劣化する。これを回避するべくSET作製プロセスの改良を行い、SETと同一チップ上にゲート長相応の性能を示す各種論理ゲートを集積することに成功した。

本年度は、リソグラフィーによるナノワイヤチャネル形成後のプロセスの改善を試みた。従来はチャネル形成後にウェットッチングと熱酸化によって最終チャネル幅と高さを3nm程度まで縮小させていたが、ウェットッチングのレートの変動により幅制御性が低下する懸念があった。そこで、熱酸化のみによるチャネル狭細化を行うことで幅制御性が向上すると考え、プロセスを変更してデバイスを試作した。しかし、作製されたデバイスは想定よりも最終チャネル幅が大きくなり、室温動作SETの歩留まりは従来のプロセスよりも低かった。これはシリコン微細構造における酸化レートの低下により、幅制御性が低下したためであると考えられる。一方、前年度に引き続き、電子ビームリソグラフィーによるシングルドット構造チャネルの直接的形成を試みた。描画パターンの改良により、より小さなシングルドット構造を形成できるようになったが、それを適用してデバイスを作製するには到らなかった。また、回路応用に関しては、これまでに、SETと同一チップ上に良好な性能のCMOS論理ゲートを集積することに成功しているが、SETとCMOS回路を組み合わせた動作は実証していなかった。本年度においては、CMOSアナログセレクタ回路をSETと集積化し、その回路動作を室温にて実証した。震災に伴う電力不足によりクリーンルームの装置の稼働率が低下し、素子の試作を本来予定していた回数行うことが出来なかった。本年度で達成が遅れている、素子の試作を重点的に行い、回路応用に堪えうるSETの更なる歩留まり向上を目指す。また、素子試作の遅れによって回路応用に堪えうるSETが存在しなかったために行えなかった回路の動作実験も来年度では行う。
ディジタル多断層における像再構成アルゴリズム

X線多軌道断層装置はX線CTでは再構成することが困難な体軸方向の断層像を得ることが可能なため、臨床診断の場で広く用いられている。しかし再構成画像に、注目断面の上部および下部からのぼけ(障害陰影)が混入するため、非常に不鮮明な画像しか得ることができない。またX線多軌道断層装置では、1回の操作で1つの注目断面しか再構成することはできない。本研究では、X線多軌道断層装置の検出器部分をディジタル化することによって、投影像を直接計算機内に取り込み、計算機内で再構成処理を行うことにより、他の断面から混入する障害陰影を大幅に軽減し、かつ1回の走査で複数断面が再構成可能な手法を開発した。一般に、被検査体の3次元的な吸収係数分布を再構成するためには、被検査体のあらゆる方向からの2次元投影像が必要となる。ところがX線多断層装置は被検査体の上部をX線管が、下部を検出器が回転することにより投影像の計測を行う。従って計測される投影像だけからでは完全に被検査体の吸収係数分布を再構成することができない不完全投影問題となる。本研究ではまず、設定した幾何学系における再構成問題の定式化を行い、解析的にフィルタ関数の導出を行った。さらに投影像の周波数空間での不完全性を投影断面定理に基づいて明らかにし、再構成に必要な情報がない領域が再構成結果に与える影響を低減するためのフィルタについて検討した。さらに実際の多軌道断層装置と人胴体ファントムを用いて得られた投影像に本再構成アルゴリズムを適用し再構成アルゴリズムの検討を行った。その結果、従来の多軌道断層装置に比べ、他断面から混入する障害陰影を大幅に軽減した再構成画像を得ることが可能となった。X線多軌道断層装置の検出器をディジタル化することによって得られる多方向からの投影像を走査軌跡に従って再構成空間に埋め戻す逆投影処理を行うことにより、一回の走査によって得られた投影像から被検査体の多くの断面を再構成することができる。本研究では、得られた投影像をそのまま逆投影することにより求めた単純逆投影像から、逆フィルタの手法を用いて被検査体の3次元再構成を行う手法について検討した。その結果これまでに、逆フィルタ伝達関数は単純逆投影処理のインパルスレスポンスの回転中心軸周りの対称性を利用して解析的に導出できること、また、投影像群に含まれる被検査体情報の不完全性を投影断面定理に基づいて明らかにし、被検査体の空間周波数成分のうち投影像群には含まれていない空間周波数領域については逆フィルタ伝達関数を零にすることによって、逆フィルタ処理によるアーチファクトの発生を抑えることができることを明らかにした。さらに、X線多軌道断層装置によって実際にファントムの撮影を行って得られた投影像に、このアルゴリズムを適用し再構成を行った結果、良好な再構成像を得ることができ、本手法の有効性を明らかにした。来年度は、コーンビーム投影・平行ビーム逆投影によって生じる再構成像の幾何学的歪の修復手法、および、X線検出器としてX線蛍光増倍管(イメージインテンシファイア、XII)を用いることによって生じる歪の修復手法について検討する。また、多軌道X線断層法において円軌道とともに用いられることの多い直線軌道による断層法の障害陰影補正のためのの逆フィルタを検討する予定である。またX線多軌道断層装置では、1回の操作で1つの注目断面しか再構成することができない。

本研究では、X線多軌道断層装置の検出器部分をディジタル化することによって、投影像を直接計算機内に取り込み、計算機内で再構成処理を行うことにより、他の断面から混入する障害陰影を大幅に軽減し、かつ1回の走査で複数断面が再構成可能な手法を開発した。一般に、被検査体の3次元的な吸収係数分布を再構成するためには、被検査体のあらゆる方向からの2次元投影像が必要となる。ところがX線多断層装置は被検査体の上部をX線管が、下部を検出器が回転することにより投影像の計測を行う。従って計測される投影像だけからでは完全に被検査体の吸収係数分布を再構成することができない不完全投影問題となる。本研究ではまず、設定した幾何学系における再構成問題の定式化を行い、解析的にフィルタ関数の導出を行った。さらに投影像の周波数空間での不完全性を投影断面定理に基づいて明らかにし、再構成に必要な情報がない領域が再構成結果に与える影響を低減するためのフィルタについて検討した。さらに実際の多軌道断層装置と人胴体ファントムを用いて得られた投影像に本再構成アルゴリズムを適用し再構成アルゴリズムの検討を行った。その結果、従来の多軌道断層装置に比べ、他断面から混入する障害陰影を大幅に軽減した再構成画像を得ることが可能となった。
<病い>をもつ児童・生徒への教育的配慮に関する基礎的研究

本研究は、慢性疾患をもつ児童・生徒、不登校の児童・生徒、およびその親が、長期入院中の病院や養護学校、あるいは家庭などにおいて、どのような問題を抱えているかを、米国における法制・実態をも参照しつつ、主に面接調査・観察により明かにすることを目的とした。上記の研究目的を達成するために、本研究では、主として長野県若槻養護学校、長野県精神保健センタ-、日赤長野病院、長野県茅野市塚田医院などの協力のもとに、子ども自身による病いの認識状況、病いをもつ子どもへの周囲の対応、生活・学習上の不安や問題点といった諸点について面接・観察を行なった。収集された膨大な資料の分析は現在続行中であるが現段階までに明らかにされたのは次の諸点である。1.全体として、病いをもつ子どもの生活・学習をト-タルに捉える視点が病院、養護学校ともに確率されているとは言い難い。「病い」が子どもの自我形成に果たす意味の人間学的な探究が必要である。2.一般病院では学習室の不備、スタッフの不足による学習施設の遊休化が見られ、他方養護学校では「病い」を学習の中核に捉えつつ自己形成を図っていくといった教育活動が十分に展開されていない。病院と教育機関の連携を一層進めるとともに、病院における専門スタッフやボランティアの導入を積極的に図ることが必要である。3.「登校拒否」の生徒への対応は、現在、各種相談期間、病院、養護学校などで行なわれているが、それらの機関の連携、協議が必要である。とくに「不登校」の子どもに係わるスタッフ(カウンセラ-、教師、ポランティア、学生等)の多様性を促進することが不可欠である。このことは、「相談学級」の設置に際しても同様である。4.今後、平成2年度における在外研究の機会を利用して、米国における実態をも調査し、本研究のテ-マを継続的に追求する予定である。
文字列統計量を用いたベイズ推定によるインフルエンザウイルスの抗原変異予測

インフルエンザの予防にはワクチン接種が有効であるが,人の免疫圧による選択淘汰を受けてウイルスの遺伝子が変異し続けるため,ワクチン株を頻繁に更新しなければならない。そこで,本研究では,ワクチン株を先回りして準備するために,感染症数理疫学と集団遺伝学を融合し,ウイルスの遺伝子配列の文字列統計量から,感染症流行モデルのパラメータを推定する手法を開発する。インフルエンザのリアルタイム流行予測およびウイルスの変異予測を行い,その予測精度を明らかにすることを目的としている。平成29年度は,下記の項目の研究を実施した。(1)集団遺伝学のCoalescent理論,理論生物学分野のQuasi-species理論および数理疫学分野の感染症流行モデルを融合し,ウイルスの遺伝子変異および感染・免疫を表す数理モデル構築した。(2)計算機シミュレーションにより,人の集団免疫により変異ウイルスが選択されながら流行を繰り返す様子を再現した。(3)翌年流行する新しい変異ウイルスは,塩基配列のTajimaのDが低くなる傾向にあることを見出した。(4)ウイルス株の塩基配列のTajimaのDから翌年流行するウイルス株を予測する手法を開発した。(5)2006年2015年までの10シーズンの実際のウイルスの塩基配列データを用いて翌年流行するウイルス株を予測する実験を行ったところ,10シーズン中7シーズンで流行したウイルス株を正しく予測できていたことを確認した。本研究課題は,研究期間内に,1)ウイルスの遺伝子変異および感染・免疫の時間発展を表す数理モデル構築,2)感染・免疫・変異の大規模並列モンテカルロシミュレーションシステムの実装,3)ウイルスの遺伝子配列の文字列統計量から数理モデルのパラメータを推定する手法,4)推定されたパラメータと数理モデルから次に流行する株を予測する手法,5)実際に観測される変異と予測結果の照合による予測精度の評価について研究することを目的とする。上記1)から5)に挙げたうち,数理モデルの構築,シミュレーションシステムの実装,文字列統計量からの流行株の予測方法の開発が順調に進んでいる。ウイルスの遺伝子変異および感染・免疫の時間発展を表す数理モデル構築,大規模並列モンテカルロシミュレーションシステムの実装,ウイルスの遺伝子配列の文字列統計量から数理モデルのパラメータを推定する手法,次に流行する株を予測する手法,予測精度の評価について研究を継続する。ウイルス株の各系統についてTajimaのDを指標に実効再生算数を計算し,翌年どのウイルスがメジャーになるかを予測する手法を開発し,その予測精度を明らかにする。平成28年度は,下記の項目の研究を実施した。(1)ウイルスの遺伝子変異および感染・免疫を表す数理モデル構築した。集団遺伝学のCoalescent理論,理論生物学分野のQuasi-species理論および数理疫学分野の感染症流行モデルを融合し,これらを統一的に扱う数理モデルを設計した。(2)このモデルを計算機上に実装し,人の集団免疫の元でウイルスが変異を蓄積しながら流行を繰り返すことが再現できていることを確認した。(3)実際に観測されるウイルスの塩基配列のTajimaのDを計算し,シミュレーションで得られたTajimaのDから近似ベイズ計算により,ウイルスの基本再生産数を計算する手法を開発した。(4)2009年のパンデミックインフルエンザの塩基配列を用いて,この時のインフルエンザの基本再生算数が1.55であり,その95%信用区間を1.31から2.05であると推定した。(5)この推定値を疫学的に得られた基本再生産と比較し,この推定方法が基本再生算数を正確に推定できることを確認した。上記1)5)に挙げたうち,数理モデルの構築,シミュレーションシステムの実装,文字列統計量からの疫学パラメーターの推定,近似ベイズ計算の実装,疫学データとの整合性の確認は順調に進んでいる。

(4)ウイルス株の塩基配列のTajimaのDから翌年流行するウイルス株を予測する手法を開発した。(5)2006年2015年までの10シーズンの実際のウイルスの塩基配列データを用いて翌年流行するウイルス株を予測する実験を行ったところ,10シーズン中7シーズンで流行したウイルス株を正しく予測できていたことを確認した。本研究課題は,研究期間内に,1)ウイルスの遺伝子変異および感染・免疫の時間発展を表す数理モデル構築,2)感染・免疫・変異の大規模並列モンテカルロシミュレーションシステムの実装,3)ウイルスの遺伝子配列の文字列統計量から数理モデルのパラメータを推定する手法,4)推定されたパラメータと数理モデルから次に流行する株を予測する手法,5)実際に観測される変異と予測結果の照合による予測精度の評価について研究することを目的とする。上記1)から5)に挙げたうち,数理モデルの構築,シミュレーションシステムの実装,文字列統計量からの流行株の予測方法の開発が順調に進んでいる。ウイルスの遺伝子変異および感染・免疫の時間発展を表す数理モデル構築,大規模並列モンテカルロシミュレーションシステムの実装,ウイルスの遺伝子配列の文字列統計量から数理モデルのパラメータを推定する手法,次に流行する株を予測する手法,予測精度の評価について研究を継続する。ウイルス株の各系統についてTajimaのDを指標に実効再生算数を計算し,翌年どのウイルスがメジャーになるかを予測する手法を開発し,その予測精度を明らかにする。
DNA内メチルシトシン塩基の光酸化反応機構の解明と新規DNAメチル化検出系の探索

DNA中のメチル化シトシン(^mC)を高効率かつ高選択的に検出する新しい光機能分子システムの設計を目標とした。(1)アントラキノンを導入したDNA二重鎖内で標的^mCが効率よく光酸化され、従来法に比べ約3倍の検出感度の向上に成功した。(2)^mCでの光反応に及ぼす重水素同位体効果を検討し、中間体の脱プロトン化過程が位置特異的DNA切断の鍵反応であることを明らかにした。(3)さらに、DNA内ホール移動現象を応用して、複数の^mC部位を同時検出可能な分子システムの基礎を構築した。本申請研究では、DNA中のメチル化シトシン(mC)塩基の光酸化反応機構を明らかにするとともに、メチル化シトシン塩茎の光酸化損傷とDNA媒介正孔(ホール)移動反応の相関を検証し、DNA中のメチル化を高効率かつ高選択的に検出する新しい光機能分子システムを設計することを目的としている。本年度は、高効率な光酸化反応系の設計を目指して、DNA中のmC塩基を選択的に酸化する最適な光増感剤を探索した。光増感剤としてアントラキノン(AQ)誘導体を選択し、DNA鎖内中央部にAQを導入したオリゴDNAを新規に合成した。mC塩基を含む標的オリゴDNAとの二重鎖上における光反応を調べた結果、励起AQの光増感作用により標的mC部位において効率良くかつ選択的にDNA鎖切断反応が進行することを見出した。続いて、mC塩基の光一電子酸化反応機構、特にmCラジカルカチオン中間体から最終生成物に至る反応機構を明らかにするため、メチルシトシン塩基部C(5)位水素を重水素置換したmC誘導体を合成して、光酸化反応に及ぼす重水素同位体効果を生成物分析により評価した。5'および3'水酸基をシリル基で保護した2'-デオキシウリジンを出発物質とし、4段階を経てC(5)位を重水素置換した5-メチル-d3-2'-デオキシシチジン(d3-dmC)を新規に合成した。AQ光増感剤の共存下、dmCまたはd3-dmCを含む水溶液に紫外光(312nm)を所定時間照射し、反応溶液をHPLCで分析したところ、C(5)位の重水素化によってホルミル酸化体の生成が大きく抑制され、重水素同位体効果が認められた。一方、照射時間に対する基質分解量の変化からdmCおよびd3-dmCの光反応性を比較した結果、分解効率に及ぼす重水素同位体効果は極めて小さいことがわかった。本研究では、遺伝子発現の制御因子であるDNA中のメチル化シトシン(mC)の光酸化反応機構を明らかにするとともに、mCの光酸化とDNA内ホール移動反応の相関を検証し、DNA中のメチル化を高効率かつ高選択的に検出する新しい光機能分子システムの設計を目標とした。前年度は、高効率なmC検出系の構築に向けて光増感剤を最適化した。アントラキノン(AQ)をDNA鎖内に導入したところ、mCで効率よく光酸化反応が進行し、従来法に比べ約3倍の検出感度の向上に成功した。本年度の研究成果は以下の通りである。1.DNA内でのmC光酸化反応に及ぼすC5位の重水素同位体効果に関する知見を得た。C5位メチル基を重水素置換したmC(d3-mC)ボスホロアミダイト誘導体を新規に合成してDNA鎖内に導入した。AQを含む光機能性DNAを用いてmCおよびd3-mCでの光酸化反応を生成物分析により評価し、mCラジカルカチオンからメチルラジカル中間体へのC5位脱プロトン化反応過程がDNA内mCでの選択的鎖切断の鍵反応であることを明らかにした。2.DNA内ホール移動現象を応用して、複数のmC部位を高選択的に同時検出可能な革新的分子システムの基礎知見を得た。AQを末端に導入したDNA二重鎖の光反応を追跡した結果、AQにより光注入されたホールがDNA内を移動し、複数の標的mCで選択的に光酸化切断されることを見出した。さらに、グアニン(G)塩基と相補的な5-フルオロシトシンを導入したDNAを用いると、酸化され易いG塩基が共存する系においてもmCを明瞭に検出できることを実証した。本期間では、モデルDNA配列中のmCを同時検出可能なシステム基盤を確立することに成功した。今後、^mCを含むDNA内のホール移動反応に及ぼす配列依存性を詳細に検討し、実在の遺伝子配列に適用可能なDNAメチル化検出用分子システムへと展開する。
眼瞼下垂原因ホメオボックス遺伝子の機能とOARドメイン相互作用蛋白質の単離

当初は、HCPの原因遺伝子として、DMBX1遺伝子が有力候補と考えた。DNBX1(diencephalon/mesencephalon homeobox 1)遺伝子はD1S2733(Engleらの報告のテロメア側のマーカー)の2.6Mbテロメア側1p33に位置し、神経系の発生に関与する遺伝子である。DBX1遺伝子を解析した一人の患者でOARドメインにミスセンス変異を見いだし原因であると考えたが、この変異アリルは正常な父親から受け継いでおり、また、正常同胞にもあったために最終的に原因ではないと考えた。この研究課題の当初の目的はDMBX1遺伝子の機能解析を目標としたが、先天性眼瞼下垂症の原因遺伝子でないことが明らかとなったために、当初の目的を変更し、われわれの収集できた家族例で連鎖解析を行った。ABI Prism Linkage Mapping Set-MD10によりタイピングを行い、MLINKまたはGenehunterによってロッド得点を計算した。連鎖の可能性の高い領域のマーカーD1S2697(1p)、D1S255(1p)、D1S484(1q)、D5S630(5p)、D7S669(7q)、D14S276(14q)の周囲に新たなマーカーを設定してロッド得点の計算(表2)とハプロタイプ解析を行った。ハプロタイプ解析の結果によると1p35.3-36.1領域と14q21.1-23.2領域の2カ所が候補として矛盾がない。他の領域は、少なくとも患者全てに共有されるハプロタイプが存在しない。不完全浸透と思われる家族員がいることから、今後もう一度診断を明らかにし、さらに新たな家系を入手し連鎖解析を行うことによって、1番と14番染色体のいずれに、先天性眼瞼下垂の候補領域が存在するのかを決定する。眼瞼下垂の候補領域である染色体1p34.1領域から候補遺伝子としてMBX遺伝子(OTX3)を選択し、眼瞼下垂患者DNAを使用して変異解析を行った。患者は、長崎、島原、大分、埼玉などから9例収集し、そのうち2例には家族歴が認められた。エクソン-イントロンを含め5エクソン全てをPCR法にて増幅し、直接シークエンス法により変異解析を行った。一家系にCGG>CAG (R>Q)を見出した。この変異は、父親から子に伝達されており、病気の伝達と連鎖が認められ、正常コントロール192人には存在せず眼瞼下垂の原因変異であることが強く示唆された。9例中に1例の変異であるために、変異による変化が蛋白質の機能変化をもたらすかの解析が必要であるのでMBX遺伝子をプラスミドベクターにクローニングした。変異の場所がOARドメインとよばれる部位で、これまでに転写の抑制ドメインであることが知られているので、ルシフェラーゼアッセイによりこの転写抑制機能を検証することにした。発現ベクターに正常MBX、OAR欠損MBX、変異MBXを発現ベクターへクローニングし、ルシフェラーゼの上流にMBX遺伝子の認識プロモーターを結合させ、同時にNIH3T3または、HEK293細胞に導入し、ルシフェラーゼの発現によりMBX遺伝子の機能の変化を確認できる。現在、これらの発現プラスミドのクローニングを終了したので、今後ルシフェラーゼアッセイを行う予定である。今後は、MBX1遺伝子に目印となるTagを連結し蛋白質を発現させ、プロテオミクスの手法によりMBX蛋白質と相互作用する蛋白質を単離したいと考え実験を進める。眼瞼下垂患者10症例のDNAを収集して、変異解析を行った(位置的異質性があり家族性眼瞼下垂は均一な疾患群ではない)。

ヒトの候補遺伝子としてDMBX1を選び遺伝子変異解析を行った。DMBX1を選んだ理由は、以前他のグループから連鎖解析により特定された遺伝子座領域に存在すること、外眼筋麻痺の原因遺伝子とホモロジーがあったことによる。1家族例に1160G>A(R382Q)変異を見いだしたが、眼瞼下垂を発症していない兄弟にもみられ、この変異が、眼瞼下垂の原因となっている可能性は低いと考えられた。DMBX1遺伝子は、機能不明なOARドメインを含むホメオボックス遺伝子であった。OARドメインの機能を明らかにすべく、Tagを付けたDMBX1遺伝子全長をHela細胞、NIH3T3細胞に導入し、DMBX1を相互作用するタンパク質の単離とDMBX1タンパク質が転写を制御する遺伝子を特定しようと試みているが、未だに成功には至っていない。次に、10症例のうち、家族性で遺伝子解析の協力がえられる長崎の家系の連鎖解析を行い、疾患遺伝子座の同定を行うこととした。以前報告されている染色体1番の連鎖は、否定的であり、他の新しい領域に遺伝子座がマップされる可能性が高い、現在、全ゲノムを対象として連鎖解析を行っており、10番染色体まで終了している。染色体7番において最大Lod値=2.1を示すマーカーを見いだしている。今後は、全ゲノムの解析終了後に、連鎖の可能性が高い領域を選び、ハプロタイプ解析を行い連鎖領域を決定し、その領域から候補遺伝子の変異解析を順次行って、先天性眼瞼下垂の原因遺伝子の特定を行う。
Rho標的蛋白質ROCK、mDiaの機能的相互作用の研究

本研究では低分子量GTP結合蛋白質Rhoによるアクチン細胞骨格再編成に寄与する下流標的分子ROCK、mDiaの機能解析を行った。ROCKは哺乳類細胞で2つのアイソフォーム(ROCK-I、-II)が発現している。本分子の個体での機能解析の目的で、ROCK-I、-IIそれぞれの遺伝子欠損動物を作出し、それらを掛合せ産まれたダブルヘテロの個体同士の交配により、ダブルノックアウトマウスの作出を行った。その結果、ダブルノックアウトマウスは胎生期E9.5以前で致死であることが判明した。あわせて、他の遺伝子型の個体数を検討したところ、E9.5で確認された(ROCK-I^<+/->ROCK-II<-/->)、(ROCK-I^<-/->ROCK-II^<+/->)の個体は、E12.5では認められず、これらの個体はE9.5E12.5日に致死となることが判明した。そこでE9.5これら胚を観察したところ、この時期で確認されるターニングが見られず、同様なことがダブルヘテロの個体の約半数においても確認された。さらに、これらターニング異常の個体では、卵黄嚢上、胎仔での血管形成に遅延を認あた。これらの結果からROCKは胎生期の管形成に重要な機能を担っていることが示唆された。mDiaに関しては、先ずケモカインにより惹起される細胞遊走および細胞質分裂におけるmDiaの働きについて解析した。細胞遊走に関してmDialは、移動方向に向けた微小管の安定化や細胞前縁での活性化Cdc42やApcの集積、その結果として極性形成への寄与、並びに細胞接着斑の回転へ関与しており、移動時の細胞体の移動を調節していることが明らかとなった。細胞質分裂に関しては、RNAi法によりmDia枯渇させたところ、mDia2RNAiが細胞質分裂を阻害した。mDia2は、分裂期後期より分裂溝に局在し、細胞質分裂終期で娘細胞間橋に蓄積する。また、mDia2RNAiにより分裂細胞中央部以外の異常部位で収縮が誘発されることが明らかとなった。Rho標的蛋白質ROCKは哺乳類細胞で2つのアイソフォーム(ROCK-I、-II)が存在し、アクチンストレス繊維の形成に寄与する。本分子の個体での機能解析の目的で、ROCK-I、-IIそれぞれの遺伝子欠損動物を作出したところ、ROCK-Iノックアウトマウスは出産時に閉眼異常、臍ヘルニアの表現型を示し、数日で大半が死亡した。ROCK-IIノックアウトマウスでは胎生期に胎盤迷路層において血栓が認められ、胎生14日以後に多くの胎仔は死亡した。これらの結果から、ROCK-I、-IIは、胚発生において固有の機能を有していることが判明した。一方で、ROCK-I、-IIは共通の臓器で発現が認められることから、協働的に機能を有していることも考えらたため、ROCK-I、-IIの協働性を検討するため、ダブルヘテロの個体同士の交配により、ダブルノックアウトマウスの作出を試みた。

その結果からダブルノックアウトマウスは胎生致死であったため、その死亡時期の同定のため、胎生期9.5日(E9.5)および12.5日(E12.5)において各遺伝子型の胎仔の数を調べたところ、E9.5においても、ダブルノックアウトマウスは確認できず、ダブルノックアウトマウスは発生のごく初期で致死になることが判明した。一方、E9.5で確認された(ROCK-I^<+/->::ROCK-II^<-/->)、(ROCK-I^<-/->::ROCK-II^<+/->)の個体は、E12.5では認められず、これらの個体はE9.5E12.5日に致死となることが判明した。そこでE9.5これら胚を観察したところ、この時期で確認されるターニングが見られず、同様なことがダブルヘテロの個体の約半数においても確認された。さらに、これらターニング異常の個体では、卵黄嚢上、胎仔での血管形成に遅延を認めた。これらの結果からROCKは胎生期の血管形成に重要な機能を担っていることが示唆された。Rho標的蛋白質ROCKは哺乳類細胞で2つのアイソフォーム(ROCK-I、-II)が存在し、アクチンストレス繊維の形成に寄与する。本分子の個体での機能解析の目的で、ROCK-I、-IIそれぞれの遺伝子欠損動物を作出したところ、我々の研究結果から胚発生において固有の機能を有していることが判明している。一方で、ROCK-I、-IIはその機能の相同性から胚発生においても協働的な機能を有していることも考えらたため、ダブルヘテロの個体同士の交配により、ダブルノックアウトマウス(DKO)の作出を試みた。その結果からDKOは胎生致死であったため、その死亡時期の同定のため、胎生期9.5日(E9.5)および12.5日(E12.5)において各遺伝子型の胎仔の数を調べたところ、E9.5においても、DKOは確認できず、DKOは発生の初期で致死になることが判明した。一方、E9.5で確認されたROCK-I^<+/->/ROCK-II^<-/->、ROCK-I^<-/->/ROCK-II^<+/->の個体は、E12.5では認められず、これらの個体はE9.5E12.5日に致死となることが判明した。また、最近mDiaがSrcを介して血管透過性の調節に寄与しているとの報告もあり、個体においてもRho標的蛋白質が血管形成およびホメオスタシスに関与していることが見出されている。