hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
二重励起光音響分光法の開発と光触媒材料への応用

昨年度の研究によって,(1)二重励起光音響分光法の基礎を確立し,測定装置の最適化を行った.(2)時間分解測定により,酸化チタン中に蓄積する電子の量およびこれらが酸素と反応する速度についての情報が得られることを明らかにした.本年度はとくに(2)についての検討に力点をおいて研究をすすめ,(a)メタノールなどの電子供与体存在下での二重励起条件(連続光をUV-LEDによる紫外光とする)における時間変化を追跡し,可視光に生じる蓄積電子(三価のチタンイオン)による吸収の飽和値を見つもる方法を確立した.これによって酸化チタンなどの光触媒中の結晶欠陥量の指標をえることができた.つぎに(b)いったん蓄積させた状態で紫外光照射を中止し,酸素との反応によって三価のチタンイオン種が消失する過程を追跡し,光触媒試料によるちがいを明らかにする.この消失速度は光触媒の還元能力と密接に関連していると考えられ,他の物性,特性との関係を明らかにした.これらの検討によって二重励起光音響分光法の有用性を示すとともに,光触媒の特性評価法の確立をした.さらに,光音響信号を周波数の関数として解析することにより,光触媒反応によって発生する熱を直接検出することに成功した.これは,従来の熱測定ではむずかしいものであり,酸素存在下での有機化合物の酸化反応のように発熱的な反応では検出されるが,水からの水素発生反応では検出されないことなどから,光触媒反応の解析に有用であると考えられる.光触媒反応は,光吸収により生じた励起電子と正孔により進行するが,それらの大部分は反応に寄与することなく再結合しており,その再結合の速度は結晶欠陥により支配されていると考えられている.したがって,結晶欠陥の密度は光吸収と同様に,光触媒反応における重要な物性である.従来,結晶欠陥の評価法としては,分光学的な手法がよく用いられてきたが,粉末試料のような強散乱体の光吸収の評価においては,光散乱が測定上の問題となり正確な測定が難しい.そこで,本研究では光吸収評価に光音響分光法を用いることによってこの点を克服し,光吸収特性および欠陥に起因した光吸収の評価を行った.この分光法は,励起種が脱励起する際に放出される熱エネルギーを音波として検出することにより,物質の光吸収を評価するというものであり,光散乱の影響を受けることなく,高感度かつ高精度の光吸収測定が可能である.まず,従来の光音響分光法を酸化チタン粉末に適用し,光吸収特性評価法をおこなうとともに,測定装置の妥当性を確認した.さらに,二重励起光音響分光法を用いることによって,酸化チタン粒子上で光触媒反応により生成した2種類の中間体に起因した過渡吸収を検出した.1つめは,酸化チタンに電子が蓄積することにより生じた3価のチタンイオン種に由来するものである.これは,酸化チタンの結晶欠陥を反映するものであると考えられており,光触媒活性との相関関係が報告されている.2つめは,捕獲正孔もしくは過酸化物種に由来するものであり,これが雰囲気の酸素との反応によって形成されたものであることが示唆された.これらの結果から,二重励起光音響分光法は実際の光触媒反応の条件に極めて近い場での酸化チタンの中間体を検出する手法であることを確認した.昨年度の研究によって,(1)二重励起光音響分光法の基礎を確立し,測定装置の最適化を行った.(2)時間分解測定により,酸化チタン中に蓄積する電子の量およびこれらが酸素と反応する速度についての情報が得られることを明らかにした.本年度はとくに(2)についての検討に力点をおいて研究をすすめ,(a)メタノールなどの電子供与体存在下での二重励起条件(連続光をUV-LEDによる紫外光とする)における時間変化を追跡し,可視光に生じる蓄積電子(三価のチタンイオン)による吸収の飽和値を見つもる方法を確立した.これによって酸化チタンなどの光触媒中の結晶欠陥量の指標をえることができた.つぎに(b)いったん蓄積させた状態で紫外光照射を中止し,酸素との反応によって三価のチタンイオン種が消失する過程を追跡し,光触媒試料によるちがいを明らかにする.この消失速度は光触媒の還元能力と密接に関連していると考えられ,他の物性,特性との関係を明らかにした.これらの検討によって二重励起光音響分光法の有用性を示すとともに,光触媒の特性評価法の確立をした.さらに,光音響信号を周波数の関数として解析することにより,光触媒反応によって発生する熱を直接検出することに成功した.これは,従来の熱測定ではむずかしいものであり,酸素存在下での有機化合物の酸化反応のように発熱的な反応では検出されるが,水からの水素発生反応では検出されないことなどから,光触媒反応の解析に有用であると考えられる.
カソード還元挙動に注目した防食的な鉄鋼さび層の育成

社会資本構造物を構成する鉄鋼材料は一般に腐食しやすく、維持管理のための防食が重要である。鋼材が腐食すると「さび」を生じるが、炭素鋼のさび層は防食的ではなく、さび自体が鉄鋼に対し酸化剤となって、母材の腐食を加速する。さび層を構成する鉄酸化物にはいくつかの種類があるが、構造次第で還元されやすさも異なる。また、鉄さび中に鉄以外の金属元素の導入により、還元されにくいさびを育成することが可能である。本研究では、鉄さびに非鉄元素を導入した場合の還元挙動の変化に注目し、防食的なさびの構造を原子レベルから探索する。さらに、防食的なさびの育成方法を確立し、社会資本の長寿命化に寄与する新規な防食法を提案する。
歯周病原性細菌の病原性因子に対する免疫応答の解析

次に、ヒト好中球、補体、抗gingipain抗体、各血清型のP.gingivalis、ルミノールを加えた混合液を作成し、Chemiluminescence法により抗体のオプソニン作用を検索したところ、程度の差は認めたものの、すべての血清型においてオプソニン作用を認めた。この増強作用は補体依存型であることも明らかになった。続いて、上記の混合液を血液寒天培地に播種し、抗体の殺菌増強作用も検索した。これについてはW50をのぞく3株においてはその作用を認めたが、W50株に対しては殺菌増強作用は認めなかった。オプソニン作用は、RgpB, Kgp-CATにおいても認められたこと、歯周炎患者の患者血清においてはcatalytic domainに対する抗体価が上昇していないことから考え合わせると、防御作用はcatalytic domainに強いのではないかと本研究の結果から示唆された。今後さらに詳細に検討し、どの部分が歯周病予防ワクチンに最適なコンポーネントであるかを検索していく予定である。まず、Porhyromonas gingivalisのRgp,Kgp(各Catalytic domain,HA domain)のリコンビナントタンパク質の作製に着手している。1)P.gingivalisの全菌体を分解し、DNAにしたあと、PCR法にて目的遺伝子の増幅2)目的遺伝子を制限酵素で切断し、細分された目的遺伝子のDNA断片を酵素でプラスミドに組み込む3)プラスミドの宿主菌の大腸菌に導入(形質転換)4)抗生物質添加培地に形質転換した大腸菌を播種し、目的となるDNA断片を受け取った大腸菌だけが発育する。5)得られたコロニーからプラスミドを抽出し、目的となるDNA断片の組み込みを確認する。6)目的タンパク質を発現できる大腸菌に組み込む。7)菌を増殖させIPTGを加え目的タンパク質を発現させる。8)目的タンパク質の確認および精製現時点ではリコンビナントタンパク質が確実に得られているので、抗原として免疫するために十分な量の抗原を得るべく努力している。量を得た後、免疫する準備もほぼ整っている状況である。前年度の目標であったPorphyromonas gingivalisのRgp,Kgp(各Catalytic domain)のリコンビナントタンパク質の作成に関して,免疫するために十分な量の抗原を得ることができた.引き続いて,その抗原をウサギに免疫し,それぞれの抗原に対する抗体を得ることができた.現時点では,得られた抗体の機能を検索するべく実験を開始している.抗体機能の検索法に関しては,ケミルミネッセンス法を用いている.この実験を行うためのルミノメーターを注文作製し,実験条件に機器を調整した.P.gingivalis菌体,各成分に対する抗体,好中球,補体,ルミノールを加え,抗体の好中球貪食能の亢進(オプソニン作用)を検索している.菌体,抗体,好中球,補体,ルミノールの混合比に関して,予備実験を行い抗体に関しては,全菌体に対する抗体をポジティブコントロール,抗体なしをネガティブコントロールとし,1種類の抗体あるいは混合した抗体など条件をいくつか設定し,最も効果の高いコンポーネントの検索,また組み合わせの検索を行っている段階である.【材料および方法】1.組換えタンパク質の発現および抗体の作製Kgp遺伝子のcatalytic domain(Kgp-CAT)をPCR法にて増幅した。得られたflagmentをpET32に組み込み、大腸菌にtransformし、発現させた。組換え抗原およびP.gingivalis381全菌体をウサギに免疫し、抗体を得た。Gingipainのオプソニン作用に対する影響を検索するために、P.gingivalisのプロテアーゼ欠損株を用い野生株と比較し長崎大学中山浩次先生より恵与されたP.gingivalis128,137の2株を用いた。【結果】2.P.gingivalis変異株128、137を抗原として用いたCL assayでは、gingipainがすべて欠損している128でその貧食作用が最も高く、次いでRgpとHAGの欠損株である137、野生株の33277の順であった
心房細動における心筋線維化病態解明と患者集団における予後評価

心房細動(AF)アブレーションを受ける患者10人(screening cohort)を対象として線維化との関連が示唆されている各種バイオマーカー網羅的に測定し、AFにおける線維化に特異的なバイオマーカーの抽出を行う。さらに次年度以降では、200人のAF患者(validation cohort)を対象としてAF患者の線維化病態解明につとめ、さらには経時的な線維化進行の病態を明らかにする。
早期ATLL発症マウスにおける発症原因遺伝子の探索

成人T細胞白血病・リンパ腫(ATLL)発症マウスを作製し、ATLL発症原因遺伝子の探索を行った結果、HTLV-1点突然変異あるいは5'側欠失によるHBZ遺伝子発現亢進がATLL発症に関連することを明らかにした。さらに5'側欠失をもつHTLV-1におけるHBZ発現亢進は、mir-324-3Pからの発現抑制を回避によることを明らかにした。興味あることに、約40%のATLLにおいてmir-324-3P領域のヘテロ欠失が認められたことから、ATLLにおいてがん抑制遺伝子として機能することが強く示唆されたヒトT細胞白血病ウイルス1型(HTLV-1)感染から成人T細胞白血病・リンパ腫(ATLL)発症まではおよそ50年以上を要する。ATLLの高頻度かつ複雑な染色体異常は、長年の間に蓄積されたさまざまな遺伝子変異が発症原因であることを意味する一方、ゲノム解析技術が発達した今日でも、発症原因遺伝子の同定を困難にさせている要因である。この解決策として、ATLL発症ヒト化マウスの作製は極めて有用なツールと考えられる。これまでにHTLV-1感染後わずか8週間でATLLを発症するマウスを得ており、本年度はさらにATLL発症ヒト化マウスの匹数を増やすためにヒト臍帯血由来造血幹細胞を高度免疫不全マウスに移植した後、HTLV-1を感染させたHTLV-1感染ヒト化マウスの作製を行った。HTLV-1感染後、各2週でHTLV-1感染の拡大をモニターし、およそ感染810週間後に末梢血のスメア標本の作製、プロウイルス量の測定、さらに組織片の免疫染色を行った。その結果、ほとんどのHTLV-1感染ヒト化マウスでは炎症による細胞増殖と考えられる組織像が認められ、一方ATLLを発症したと考えられるHTLV-1感染ヒト化マウスは2匹だけであった。本年度の研究計画では、ATLL発症ヒト化マウス由来のATLL細胞の遺伝子発現解析を行う予定であったが、得られたATLL発症ヒト化マウスはわずか2匹であったため、計画通りに研究を進めることが出来なかった。そのために現在、HTLV-1感染ヒト化マウスの匹数を増やすことで、遺伝子発現解析に十分なATLL発症ヒト化マウスの匹数の獲得を目指している。ATLLを発症したヒト化マウスの匹数が期待していた匹数より少なかったため、本年度計画していたATLL発症ヒト化マウス由来ATLL細胞の遺伝子発現解析を行うことが出来なかった。ヒト化マウスにHTLV-1を感染させることで、早期ATLL発症マウスを樹立した。興味あることに、このマウスから採取したATL様細胞を免疫不全マウスに2次移植した場合は増殖が出来なかったが、HTLV-1/EBV感染B細胞との同時移植ではATL様細胞が認められた。この結果はATL患者では、ATL細胞増殖を支持する細胞が存在していると考えられる。ATL発症関連遺伝子について探索を行った結果、17番染色体短腕に存在するmiR-324-3PがATL発症に関与していることが明らかとなった。このmiR-324-3PはATL発症のキー遺伝子であるHTLV-1遺伝子、HBZの3'UTRに結合し、HBZの発現を抑制していた。しかしながら、ATLではHBZの3'UTRは高頻度に欠失するため、miR-324-3PはHBZの発現を抑制することが出来なくなり、この脱制御化したHBZがATL発症に深く関与していることが明らかとなった。またATLのmiR-324領域に欠失が認められ、発現低下していることが明らかとなった。研究計画当初は7匹の早期ATLL発症マウスの作製を予定していたが、3匹しか作製することが出来なかった。しかしながら、これらのマウスより採取したATL様細胞の特性について解析したところ、ATL様細胞は独自では増殖することが出来ず、支持細胞の存在が必要であることを明らかにした。また本研究の主な目的であるATL発症関連遺伝子の同定については、miR-324-3PがATL発症に深く関与していることを明らかにした。ヒト臍帯血由来造血幹細胞を高度免疫不全マウス(NOJ)に移植し、ヒト化マウスの作製を行った。その後、HTLV-1を産生するMTー2細胞を移植した。その結果、ほとんどのHTLV-1感染ヒト化マウスは成人T細胞白血病(ATL)を引き起こさなかったものの、数匹のマウスにおいてATL様細胞を検出することができた。またHTLV-1/EBV感染B細胞株をNOJマウスに移植したところ、腫瘍形成能が認められた。これらの細胞株から腫瘍形成能に重要と考えられる遺伝子を探索したところ、HBZの発現抑制に関わるmir-324-3Pを同定した。このマイクロRNAの発現はATLの約40%で発現が低下していたことから、がん抑制遺伝子として機能していることが示唆された。

興味あることに、約40%のATLLにおいてmir-324-3P領域のヘテロ欠失が認められたことから、ATLLにおいてがん抑制遺伝子として機能することが強く示唆された本年度計画していたATLL発症ヒト化マウス由来ATLL細胞の遺伝子発現解析を行うことが出来なかったため、本年度はさらにHTLV-1感染ヒト化マウスの匹数を増やし、ATLLを発症するヒト化マウス獲得のための確率を高める。一方、ヒトATLL患者由来細胞を免疫不全マウスに移植し、ATLLを発症させるマウスも作製中である。これらのマウスから得られた細胞を用いて遺伝子発現解析を行う予定である。さらに同細胞を用いて次年度に計画している遺伝子変異解析も予定しており、これらの解析結果よりATLL発症メカニズムを解明する。本研究の最大の目的であったATL発症関連遺伝子の同定について、miR-324-3PがATL発症に深く関与していることを明らかにし、現在この遺伝子のノックアウトマウスの作製、またmiR-324-3Pの標的遺伝子の同定からの機能解析を行う予定である。これらの解析からさらにmiR-324-3PとATL発症との関与を明らかにする。総合生物、腫瘍学計画していたATLL発症ヒト化マウスの匹数が十分に得られなかったため、予定したいたATLL細胞の遺伝子発現解析を行うことが出来なかった。そのため遺伝子発現解析に必要なDNAマイクロアレイの購入に至らなかった。本研究に関する論文を投稿中であるため。またそのリバイズで行う研究費が必要なため。ヒトATLL患者由来細胞を免疫不全マウスに移植し、ATLLを発症させるマウスも作製中である。これらのマウスから得られた細胞の遺伝子発現解析に使用する予定である本年度中に論文がアクセプトされるように努力し、その掲載費とリイバイズに必要な研究費に使用する。
光励起ダイナミクス及び分子運動への外部電場効果

2-ハイドロキシキノリン分子(2-HQ)をポリメタクリル酸メチル(PMMA)およびポリビニルアルコール(PVA)ポリマー中にドープした試料の電場吸収スペクトルの温度依存性に基づいて分子の方向が高分子中において電場により再配向することを明らかにした論文を無事完成させて発表することができた。さらに電界発光材料や発光性電界効果型トランジスタの材料として有望視されている高分子のポリフルオレン(PFO)誘導体およびポリフェニレンビニレン(PPV)誘導体に関しても同様の電場吸収、電場発光測定を行い、光励起に伴う電子構造の変化、電子励起状態からのダイナミクスへの電場効果を調べた。その結果、どちらの高分子の場合も発光特性への顕著な電場効果が観測された。PFOの場合は、低エネルギー励起では、得られる電場発光スペクトルは発光スペクトルの1次微分の形となり、単なるシュタルクシフトが観測されるだけなのに対し、高エネルギー励起では顕著な電場消光が観測された。発光減衰曲線への電場効果を調べた所、電場消光は光励起状態から電場により電荷分離が誘発されること、その効率は励起エネルギーが大きくなればなるほど大きくなることがわかった。またこれらの電場効果に対する顕著な温度依存性も明らかにすることができた。PPV高分子の場合もPFOと類似の光励起波長依存性を示すことを明らかにした。また、PPVでは、長波長励起では電場による発光の増強という珍しい現象が観測された。ただし、励起エネルギーを大きくしていくと電場消光が起こるのはPFOの場合と同様である。電場消光の機構としては、PFOの場合と同様、電場誘起の電荷分離がより高い励起状態からより効率的に起こるためと考えられる。固体ポリマー薄膜中において電場印加時に対象分子が電場方向にどの程度配向しているかを6-ハイドロキノリン(6-HQ)同様、2-ハイドロキノリン(2-HQ)についても調べた。またキノリン誘導体であり、EL発光材料としても良く知られているトリスハイドロキシアルミナ(A1q3)の光励起ダイナミクスが電場によりどの程度変化するかを電場吸収および電場発光測定により調べた。6-HQ、2-HQの電場吸収スペクトルはいずれも、吸収スペクトルの零次、一次、二次微分形の線形結合として表されることがわかった。その中の零次微分成分の寄与、および偏光依存性を見ることにより、基底状態の電気双極子モーメントの方向が、等方的に分布している場合に比べて、どれだけ電場方向に配向しているかを見積った。その結果、6-HQ、2-HQではPMMAポリマー中にドープした場合でも、常温では電場方向に配向すること、但し温度を低下させるとその運動は阻害されることがわかった。またAlq3では蛍光の電場消光が観測され、発光状態の反応ダイナミクスが電場により変化することを明らかにした。さらに、このダイナミクスへの電場効果の機構を明らかにするために蛍光減衰曲線への電揚効果も合わせて調べた。昨年度に引き続き、2-ハイドロキノリン(2-HQ)等)をポリビニルアルコール(PVA)およびポリメタクリル酸メチル(PMMA)にドープした高分子薄膜を作成し、電場吸収スペクトルを50Kから常温の広い温度領域において測定し、電場印加時の吸収強度の変化およびその偏光依存性を測定し、各高分子中で2-HQが固定されているのかそれとも電場印加により動くのかの確認を行い、その結果を6-HQのものと比較した。6-HQの場合は、PMMA中常温では電場印加時に分子再配向が起こるのに対し、PVA中ではどの温度でも6-HQは固定されたままであり回転運動は起こらない。ところが、2-HQの場合は、PVA、PMMAどちらの高分子中でも常温では電場による再配向が起こることを再確認を行い、論文にまとめて投稿し、受理され現在印刷中である。電場印加時の電場による再配向のしやすさは、ドープされた色素分子と高分子マトリクスとの相互作用の大きさを反映したものであり、これらの電場効果を解析することにより、お互いの相互作用を明らかにすることができると考えている。また、2-HQの吸収スペクトルの電場印加時のシュタルク効果に基づいて、複数の異性体が考えられる2-HQが、高分子中ではどのような分子構造かを明らかにした。また同じキノン類に分類され、電界発光物質の代表でありAlq3の名前で知られるトリス8-ハイドロオキシアルミナについて定常光励起での電場蛍光スペクトル、ピコ秒時間領域での時間分解発光および時間分解電場発光スペクトル測定の結果を論文にまとめて投稿し、受理されて現在発表されている。また電界発光材料して良く知られているポリフルオレンについても吸収、発光スペクトルの電場効果の実験を行い、その結果について学会でも発表を行うと共に、論文としても投稿中である。

その結果、どちらの高分子の場合も発光特性への顕著な電場効果が観測された。PFOの場合は、低エネルギー励起では、得られる電場発光スペクトルは発光スペクトルの1次微分の形となり、単なるシュタルクシフトが観測されるだけなのに対し、高エネルギー励起では顕著な電場消光が観測された。発光減衰曲線への電場効果を調べた所、電場消光は光励起状態から電場により電荷分離が誘発されること、その効率は励起エネルギーが大きくなればなるほど大きくなることがわかった。またこれらの電場効果に対する顕著な温度依存性も明らかにすることができた。PPV高分子の場合もPFOと類似の光励起波長依存性を示すことを明らかにした。また、PPVでは、長波長励起では電場による発光の増強という珍しい現象が観測された。ただし、励起エネルギーを大きくしていくと電場消光が起こるのはPFOの場合と同様である。電場消光の機構としては、PFOの場合と同様、電場誘起の電荷分離がより高い励起状態からより効率的に起こるためと考えられる。
乳幼児における共感性・道徳性の発達:縦断的研究と神経倫理学的研究

共感や道徳といった向社会行動の発達および心の理論や感情理解の発達を,乳児期の社会的刺激に対する反応バイアスとの関連で,同一の参加児を対象に, 6歳時点まで縦断的に検討した.その結果,心の理論や感情理解は,テスト尺度にそって得点が高くなり,初期の顔選好の特徴と後の感情理解とが,関連していることが認められた.また,幾何学図形を用いた研究から, 10ヶ月齢ですでに同情と目されるような萌芽が認められた.本研究の目的は、乳幼児期の共感性や道徳性の発達を、初期の社会的認知能力との関係を特定しその萌芽から後の高次の共感行動・道徳性の発達経路を明らかにすることである。また、脳科学的手法を用い、それらの脳内基盤をも明らかにする。すなわち、社会能力の最も重要な要素である、共感性や道徳性の個体発達的起源を明らかにし、その脳内基盤を特定することによって、社会に提言できる知見を得ることにある。本研究が取り組む課題および回答を与えるべき問いは以下の3点である。(1)乳幼児の共感性・道徳性の発達の萌芽はどこにあるか?(2)共感性・道徳性の脳内基盤は何か?(3)共感性・道徳性の発達に与える環境要因は何か?道徳観の発達は、古くから、コールバーグの研究が有名であるが、今や古典といっても過言ではなく、新しいパラダイムが必須である。本研究では、先述した3つの問いに回答を与えるべく、乳幼児研究の新しいパラダイムと近年の脳研究の進展とを組み合わせた、神経倫理学(共感行動や道徳性の脳内基盤を特定する研究)という新しい領域を創設するという目的も併せ持っている。具体的な計画としては、以下の通りである。1)すでに縦断研究で得られている、発達初期の社会的認知(顔認知、視線認知、社会的因果性認知、生物学的動きの認知)と共感行動・道徳性の発達との因果的関係を明らかにする。すでに、30名弱の被験児を対象に、縦断的研究をおこなっており、実現の可能性は疑う余地もない。また、2)脳波や光トポグラフィーを用いて、脳内基盤の特定を試みる。豊橋技術科学大学の北崎充晃准教授(脳波計測)の協力のもとに行われる。さらに、3)環境要因の調査として、種々の質問紙を準備しており、共感性や道徳性の発達に関する対人環境を含めた環境要因を抽出する。また、こうした方法を取りつつ、神経倫理学という新しい研究領域の創出も視野に入れている。共感や道徳といった向社会行動の発達および心の理論や感情理解の発達を,乳児期の社会的刺激に対する反応バイアスとの関連で,同一の参加児を対象に, 6歳時点まで縦断的に検討した.その結果,心の理論や感情理解は,テスト尺度にそって得点が高くなり,初期の顔選好の特徴と後の感情理解とが,関連していることが認められた.また,幾何学図形を用いた研究から, 10ヶ月齢ですでに同情と目されるような萌芽が認められた.今年度は、これまでの社会的認知における縦断研究の分析を主におこなった。この縦断研究は、選好注視法により、社会的刺激に対する乳児の反応を、5ヶ月齢から2ヶ月ごとに調査したものである。より基礎的な社会的認知能力を測定するため、モニターを用いた選好注視実験を行った。ここでは、顔刺激への選好(ノーマル顔-モザイク顔)、笑顔への選好(笑顔-ノーマル顔)、正視顔への選好(正視顔-逸視顔)、生物らしい動きへの選好(バイオロジカルモーション-ランダムモーション)、社会的因果性を示す動きへの選好(追跡-ランダム)の5つの社会的認知能力を測定した。これらの刺激は、いずれも乳児期の初期に発現することが先行研究によって明らかにされているが、その発達的軌跡についてはいまだ解明されていない部分が多かった。また、これらの課題は、従来は馴化・脱馴化法で行われるものも含まれており、観察パッケージの作成という観点から、より短い時間で実施可能な選好注視法での可能性も検討された。ラボの縦断研究では、顔刺激への選好は生後7ヶ月で顕著に現れ、その後18ヶ月までにゆるやかに消失することが示唆された。意図的な動き刺激では、生後7ヶ月以降で一貫して、社会的な因果性を示す動きへの強い選好が見られた。一方、笑顔刺激と正視顔刺激、生物らしい動き刺激については本調査では明確な選好が見いだせなかった。これらの結果については様々な理由が推測できるが、従来の馴化・脱馴化法を実施されたものを選好注視法で行ったことなどが関係しているかもしれない。今年度も、昨年度に引き続き、縦断研究のデータ分析および、同一被験児に対して心の理論のスケール課題(ToM scale)と感情理解テスト(TEC : Test of Emotion Comprehension)を実施した。解析は、5歳時点のデータが全てそろってから行う予定である。また、共感行動の発達を検討するために、幾何学図形に攻撃的動きと被攻撃的動きを付与し、乳児がどちらの刺激に対して選好を示すのかを調べるために、まず刺激を開発し、妥当性を確認するため、成人を対象に実験を行った。コンピュータスクリーン上に、2つの幾何学図形(正方形、円形)を呈示した。一方は、他方の刺激をヒットしたり押しつぶそうとしたりする、いわゆる攻撃的な行動を示すようプログラムされた。例えば、正方形が円形を追いかけまわし、攻撃を加え、円形はひたすら逃げ回るといった具合である。

この刺激の呈示中に、被験者がどちらの刺激を見ているかを調べるために、アイトラッカーを用いた。その結果、成人では、被攻撃側の刺激をよりよく見る傾向が示された。さらに、刺激呈示後、2つの刺激を呈示し、選好注視させた。しかしながら、2つの刺激に対する注視時間に差は見られなかった。来年度は、同様の方法を用いて、乳児を対象に実験を行う予定である。また、このような刺激を見ているときの脳活動を調べるため、脳波を用いて計測する予定である。さらに、縦断研究の結果を、初期の社会的認知との関係で記述する予定である。共感行動や道徳的行動など、いわゆる向社会的行動は、人が社会生活を円滑に営む上で極めて重要な能力となる。こうした、向社会的行動は、どのようなメカニズムで、またどのような経路で発達するのであろうか。本研究プロジェクトでは、共感行動や道徳的行動の萌芽を、行動発達とともに、その神経基盤も視野に入れた、「発達神経倫理学」研究を推進している。近年における先行研究では、極めて幼い乳児であっても、他者の行為に対する社会的評価を行う能力あることがわかっている。今年度は、予てから懸案であった、幾何学的図形のアニメーション刺激を用いて、10ヶ月児を対象に、他者への思いやりや同情に関する実験的研究を行った。まず、実験群の刺激として、2つの幾何学図形がコンピュータのスクリーン上を動き回る刺激を用意した。これは、一方の図形(例えば四角形)が他方の図形(例えば円形)を攻撃しているように見えるアニメーション刺激である。この刺激の統制として、同じ2つの図形が動くが、接触がない、すなわち、攻撃しているようには見えないアニメーション刺激を用意した。なお運動量などは両刺激で同じになるように統制した。その後、2つの幾何学図形の実物を呈示し、どちらに手を伸ばすか(リーチング)が記録された。その結果、実験群では、攻撃されているほうの物体に手を伸ばす乳児が有意に多かったのに対し、統制群では、どちらも同程度で有意差はなかった。本結果は、生後10ヶ月の乳児は、攻撃しているものと攻撃されているものでは、攻撃されている側を選択する傾向のあることが示された。少なくとも、乳児がこうした選好を示すということは、乳児の向社会行動の一端を示しているものと考えられる。なお、成人でも同様の検討を行った結果、物体の選択に関しては、個人差があり、一貫した傾向は見られなかった。本年度の主な目標は、1)心の理論尺度および感情理解テストの縦断データの収集、2)幾何学図形の動きに対する選好、3)視線による歩行方向知覚、であった。1)心の理論・感情理解の縦断研究:生後5ヶ月時点から開始した社会的認知の縦断調査を終了した。32人で開始したが、最終的には、20人になったが、就学前期までのデータがそろった。心の理論尺度課題(Theory of Mind Scale)は、Wellmanら(2004)を基にして作成されたもの、感情理解テスト(Test of Emotion Comprehension)は、Ponsら82004)を基に作成されたものであった。当然の結果ではあるが、年齢とともに、それぞれのテストのスコアが上昇してきた。初期の社会的認知の発達との関係は引き続き解析中である。2)幾何学図形の動きに対する選好:10ヶ月児を対象に、2つのタイプの刺激を呈示した。
歯根膜・血管内皮細胞共培養スフェロイドを用いた組織再生の試み

SDラットの両側上顎第1大臼歯の歯肉を切開し,歯槽骨,歯根膜およびセメント質を歯科用バーで除去して,近心に分岐部欠損を作製した。欠損には,(1)偽手術(2)マトリゲル(3)単層培養hPDLMSC(歯根膜幹細胞)(4)単層培養HUVEC(5) hPDLMSCスフェロイド(6)共培養スフェロイドの移植を行った。H29年度、4週、8週後に屠殺し歯槽骨を採取し、実験動物用3DマイクロX線CT装置を使用して、ラット上顎骨の3次元分析を実施し、新生骨の再生を検討した結果,共培養スフェロイド移植群では、骨充填率、BV/TVにおいて、hPDLMSCスフェロイド、hPDLMSC単層培養移植群に比べて、歯槽骨形成が有意に上昇していたことが明らかとなった。そこで、H30年度は、歯根膜組織ならびにセメント質の再生を確認するために、組織切片を作成し、HE染色、アザン染色を行った。共培養スフェロイド群の新生セメント質形成率は,hPDLMSCスフェロイド移植群と比べて有意に高かった。H&E染色を高倍率で観察すると,共培養スフェロイド群およびhPDLMSCスフェロイド群において,セメント質に入り込んでいるシャーピー線維が認められた。膠原線維を特異的に染色するアザン染色切片においても,共培養スフェロイド群およびhPDLMSCスフェロイド群では,シャーピー線維はセメント質に入り込んでいた。すなわち,再生された歯根膜線維とセメント質には結合組織性付着が生じていることがわかった。これらのデータから,共培養スフェロイドの移植は,hPDLMSCスフェロイド移植と比べて新生セメント質形成を有意に高め,結合組織性付着が生じることが示唆された。歯周組織においても、歯周組織本来の構造・機能を回復する「歯周組織再生療法」が行われている。歯槽骨移植、GTR法(歯周組織再生誘導法)から始まり、エナメルマトリックス蛋白質(エムドゲイン)の応用、Fibroblast Growth Factor 2(FGF2)の応用まで、様々な治療方法が行われている。しかし、歯周組織の複雑さ(セメント質、歯根膜、歯槽骨、歯肉上皮、結合組織から構成される)が再生を困難にし、現在、歯周組織を完全に回復させる治療法は存在しない。近年、歯根膜細胞に間葉系幹細胞が存在し、多分化能を有することが報告された。また、修復された組織の維持や創傷治癒・再生の過程において、血管の存在が大変重要である。そこで、本研究では、多分化能をもつ歯根膜細胞と血管新生に必須の血管内皮細胞を用いて、共培養スフェロイドを作製し、多分化能と組織再生能を評価することとした。まず、最初に歯根膜細胞と血管内皮細胞が共培養スフェロイドを形成できるか否かを検証した。スフェロイド作製用マイクロウェルチップを使用して、歯根膜細胞・血管内皮細胞共培養スフェロイドの作製に成功した。以前の研究より、歯根膜細胞スフェロイドは単層培養歯根膜細胞に比べ、幹細胞マーカーであるNanog, Oct4の発現が上昇していたが、歯根膜細胞・血管内皮細胞共培養スフェロイドはさらに有意に高い発現を示した。また、FACS解析により、歯根膜細胞・血管内皮細胞共培養スフェロイドは間葉系幹細胞マーカーであるCD29, 44, 105などの発現を認めた。石灰化条件により、歯根膜細胞・血管内皮細胞共培養スフェロイドを培養すると、歯根膜細胞や歯根膜細胞スフェロイドに比べ、有意に高い石灰化を示し、ALPなどの骨関連遺伝子の発現が亢進していた。歯根膜細胞・血管内皮細胞共培養スフェロイドの作製に成功し、in vitroにおける機能解析を予定通り進めることができたため。スフェロイド(細胞凝集塊)は細胞が多数凝集して3次元状態になったもので、細胞分化などの生理的機能が向上しており再生医療への応用が期待されている。我々は多分化能を有する歯根膜細胞(PDL)と血管新生に関わるヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)による共培養スフェロイドを作製し、in vitroならびにin vivoにおいて機能解析を行うこととした。昨年度までに、歯根膜細胞・血管内皮細胞共培養スフェロイドでは、幹細胞性マーカーであるOct4, Nanogの発現が上昇し、骨分化条件においては、ALPの発現が増強することが明らかにした。本年度は、SDラット(7週齢)56匹を8群(共培養スフェロイド群・PDLスフェロイド群・PDL単層培養群・HUVEC単層培養群・マトリゲル群・Sham群)に分け、全身麻酔奏功後、上顎両側第1大臼歯近心分岐部に歯科用バーを用いて歯周組織欠損を作製し、欠損部に共培養スフェロイド・PDLスフェロイド・単層培養PDL・単層培養HUVEC・マトリゲルを填入して縫合した。4週、8週後に屠殺し歯槽骨を採取し、実験動物用3DマイクロX線CT装置を使用して、ラット上顎骨の3次元分析を実施し、新生骨の再生を検討した。水平断CT画像の根分岐部における骨充填率を2次元的に定量し、さらに、根分岐部から歯根尖までの海綿骨量(BV/TV)を3次元的に計測した。また、採取した歯槽骨の切片を作製し、ヘマトキシリン・エオジン染色を行い、歯周組織の再生を検討した。PDL-HUVEC共

培養スフェロイド移植群では、骨充填率、BV/TVにおいて、PDLスフェロイド、PDL単層培養移植群に比べて、歯槽骨形成が有意に上昇していた。また、歯周組織切片においても、同様に、PDL-HUVEC共培養スフェロイド移植群の歯周組織再生はPDLスフェロイド、PDL単層培養移植群に比較して、有意に増強されていた。予定していたラットを用いた移植実験を行うことができたが、組織切片作製がやや遅れ、歯根膜線維の走行を観察するためのアザン染色がまだ、終了していないため。SDラットの両側上顎第1大臼歯の歯肉を切開し,歯槽骨,歯根膜およびセメント質を歯科用バーで除去して,近心に分岐部欠損を作製した。欠損には,(1)偽手術(2)マトリゲル(3)単層培養hPDLMSC(歯根膜幹細胞)(4)単層培養HUVEC(5) hPDLMSCスフェロイド(6)共培養スフェロイドの移植を行った。H29年度、4週、8週後に屠殺し歯槽骨を採取し、実験動物用3DマイクロX線CT装置を使用して、ラット上顎骨の3次元分析を実施し、新生骨の再生を検討した結果,共培養スフェロイド移植群では、骨充填率、BV/TVにおいて、hPDLMSCスフェロイド、hPDLMSC単層培養移植群に比べて、歯槽骨形成が有意に上昇していたことが明らかとなった。そこで、H30年度は、歯根膜組織ならびにセメント質の再生を確認するために、組織切片を作成し、HE染色、アザン染色を行った。共培養スフェロイド群の新生セメント質形成率は,hPDLMSCスフェロイド移植群と比べて有意に高かった。H&E染色を高倍率で観察すると,共培養スフェロイド群およびhPDLMSCスフェロイド群において,セメント質に入り込んでいるシャーピー線維が認められた。膠原線維を特異的に染色するアザン染色切片においても,共培養スフェロイド群およびhPDLMSCスフェロイド群では,シャーピー線維はセメント質に入り込んでいた。すなわち,再生された歯根膜線維とセメント質には結合組織性付着が生じていることがわかった。これらのデータから,共培養スフェロイドの移植は,hPDLMSCスフェロイド移植と比べて新生セメント質形成を有意に高め,結合組織性付着が生じることが示唆された。歯根膜細胞・血管内皮細胞共培養スフェロイドの軟骨・脂肪への分化を確認すると共に、骨分化亢進の詳細なメカニズム(遺伝子発現・細胞内シグナリング)を明らかにしていく。さらに、マウス頭蓋骨欠損モデル・ラット歯周組織欠損モデルへ歯根膜細胞・血管内皮細胞共培養スフェロイドを応用し、in vivoにおける機能解析を行う予定である。今年度行った共培養スフェロイド移植実験のサンプルを用いて、組織切片における、セメント質再生量・歯根膜再生量を定量化する予定である。また、アザン染色を行い、歯根膜のシャーピー線維のセメント質への走行を観察する予定である。これらの結果を踏まえて、歯根膜細胞・血管内皮細胞共培養スフェロイドの歯周組織再生への有用性について検討を行う。予定していたFACS解析用の抗体が日本国内において品薄で購入できなかったため。実験で使用するラットの匹数が当初の予定より少なかったため、さらに使用予定であった抗体を納期の問題で購入することができなかったため。幹細胞マーカーであるFACS解析用の抗体を購入する。
初期宇宙との関連に基づく標準模型を越える理論の研究

近年の各種実験・観測を通して明らかにされたニュートリノ質量と暗黒物質の存在を説明する標準模型を越える理論的枠組みの構築とその現象論的性質についての解析を行った。その結果、輻射効果に基づくニュートリノ質量生成模型におけるニュートリノ質量・レプトンフレーバー混合と、暗黒物質の残存量や直接・間接検出実験に現れる性質についての定量的な関連性の解明、模型の超対称化と超対称化された模型に現れる2種類の暗黒物質の存在可能性の指摘、およびそれらの暗黒物質の性質の定量的解明、これらの模型における宇宙のバリオン数非対称の説明に関する複数の可能性の定量的解明などの研究成果を得た。輻射補正に基づくニュートリノ質量生成模型の構成と、それらの模型におけるニュートリノのフレーバー構造と右巻きニュートリノ暗黒物質の性質の間の関連を中心に研究を進め、以下の成果を得た。1.ニュートリノ振動実験から得られたニュートリノ質量と混合に対する制限をうまく説明するニュートリノ湯川結合のフレーバー構造を提案し、そのもとで暗黒物質の候補となる安定な右巻きニュートリノの残留量とレプトンフレーバーを破る過程を評価することで模型の整合性を示した。2.超対称E6模型から導出される新しいタイプの拡張されたMSSMを提案した。クォーク・レプトンが世代により、27次元表現に異なる形で埋め込まれるこの模型においては、MSSMにおけるμ問題が解決されると同時に、ニュートリノ質量が通常のシーソー機構と幅射シーソー機構の2つによって生成されることを示した。模型の持つ現象論的特徴についても検討を加えた。3.宇宙線中で発見された陽電子束の異常の起源について、1.で発見したニュートリノ振動の説明から支持されるフレーバー構造に基づき、右巻きニュートリノ暗黒物質の崩壊と対消滅からの説明を検討した。崩壊においては、不安定だが宇宙年齢よりも長い寿命を持つ暗黒物質を含めて2つの暗黒物質候補を持つ超対称模型での量子異常に起因する相互作用により、その説明が可能性となること指摘した。対消滅においては、対消滅断面積がBreit-Wigner共鳴を持つよう模型を拡張することで、暗黒物質の残留量と矛盾することなく宇宙線の異常が説明されうることを示した。ニュートリノ質量生成と暗黒物質の関連性に注目し、標準模型を超える理論的枠組みの可能性の検討を進めた。特に、輻射補正に基づくニュートリノ質量生成を可能とする超対称模型に注目し、模型の構成を行うとともに、模型から予想される様々な現象論的性質について検討を行い、以下の結果を得た。1.量子異常を持つ可換ゲージ対称性を持つ超対称模型において、この対称性が輻射補正による小さなニュートリノ質量生成を可能とすること、ニュートリノを含むクォーク・レプトンの質量階層構造とフレーバー混合をうまく説明することを示すとともに、この対称性の残存離散対称性のために超対称模型で通常想定されるニュートラリーノ暗黒物質とは異なる暗黒物質候補を含む可能性を持つことを指摘した。2.この新たな暗黒物質候補は、ニュートラリーノとともに必要とされる暗黒物質の残存量を説明することが可能であることを示し、この条件のもとでPAMELA/Femi-LAT実験で観測された宇宙線中の陽電子の異常をうまく説明することができることを指摘した。さらにこの新たな暗黒物質は、宇宙線中のガンマ線束にも新たな特徴的な異常をもたらすこと、及び、この新たな暗黒物質が存在する場合には、模型に含まれるもう一つの暗黒物質候補であるニュートラリーノが直接観測において、最小超対称標準模型のものとは異なる性質を示すことを指摘した。3.TeVスケールでのレプトジェネシスの可能性を超対称模型に特有の平坦な場の配位を利用するAffleck-Dine機構に基づき検討し、宇宙の再加熱温度がグラビティーノ問題を回避できるほどに低い場合においても十分なバリオン数の生成が可能であることを示した。標準模型を越える理論的枠組みは、近年素粒子実験・宇宙観測を通して明らかになっているニュートリノ質量とレプトン混合、暗黒物質の存在、宇宙のバリオン数非対称を同時に説明することが要求される。この観点から、輻射ニュートリノ質量生成模型を基礎として、ニュートリノ質量・レプトンフレーバー混合と暗黒物質残存量の定量的説明、レプトンフレーバーを破る過程等に対する実験的制限等を条件として課しつつ、同一の枠組みの中で、宇宙のバリオン数の起源を説明する可能性について定量的な検討を進め、以下の結果を得た。1.TeV領域に質量を持つ最も軽い右巻きニュートリノを暗黒物質候補とし、次に重い右巻きニュートリノのCPを破る崩壊に基づく熱的レプトン数非対称生成を考える場合、現在観測されている宇宙のバリオン数を説明するには、レプトン数を破る散乱過程を十分に抑制するために非常に高い精度の質量縮退を新たに導入された場に対して要求することが必要であることを示した。これは、従来考えられてきた共鳴効果に基づくレプトジェネシスとは異なり、輻射ニュートリノ質量生成模型に含まれる場に対して許される新たな可能性である。

2.初期宇宙のインフレーションを実現するよう模型を拡張することにより、インフラトンの崩壊に基づきグラビティーノ問題を回避するのに十分に低い再加熱温度で要求されるバリオン数生成が可能となることを示した。この拡張は、ニュートリノ質量の小ささを説明する際に本質的なパラメータの小ささをも自動的に説明することを指摘した。3.新たに加えられた2重項スカラー場の中性実成分を暗黒物質とした場合のバリオン数非対称生成について新たに得られたニュートリノ振動実験結果を考慮し、その定量的検討を進めている。
わが国で刊行された英文による教育研究論文デ-タベ-スの開発研究

本研究は、教育研究の国際化を究極の目的としつつ、わが国で行われている教育研究の概要を海外知らせるために、今まで欠けていた教育研究論論文デ-タベ-スを構築した。2カ年の研究期間内に可能な開発対象として、全国立大学および教育学会の主要なものに限り、これらの研究機関において1977年から1987年の約11年間に研究紀要等に発表された教育研究論文のうち、英文のアブストラクトを有するものを対象にした。その結果、教育研究論文2,680件を収集し、デ-タベ-スを構築した。収集した論文は、アメリカのERICを参考としながら編集し、それぞれの論文に索引語の選定し、電算機に入力した。索引語の選定は、アメリカ人の研究者がまず読み索引語候補を4語ないし6語選定した上で、ERICシソ-ラスに準拠しながら、論文内容を的確に表わす索引語の選定を行った。索引語の全体的調整は研究代表者が行った。最大の問題点は、必ずしもすべての大学や学会の研究論文に英文概要が付けられていないことである。収録できた国立大学の数は35大学41機関(1共同利用機関を含む)および5学会にとどまる。しかしそれでも印刷するとデ-タベ-スの本文だけでも1500頁を超えるため、研究成果報告書には研究開発に関する報告論文のほかに、デ-タベ-スの一部を印刷するにとどめざるを得なかった。研究成果の全容の公表は、別途の方法に依らざるをえない。研究開発報告論文の中では、デ-タベ-ス開発の方法、デ-タベ-スの主要項目、質的評価およびデ-タベ-スマネジメントの問題点について報告し、要約が長文すぎるものが散見されること、英語表現に直訳が多く、また受け身表現が多用される等の問題があることを指摘した。本年度は英文文献データベースのシステム構築と、特に国立大学及び教育学・協会で刊行された教育研究論文を重点的に収集し、大学院博士課程をもつ国立大学で刊行された本文もしくはアブストラクトが英文で書かれた文献をデータベースに入力した。アブストラクトが英語で書かれたものにデータベース構築の対象を拡大したために、研究初年度に収集した約10年間に刊行された文献数だけでも3000件を超える膨大なものとなった。しかしこうすることによって、わが国の教育研究の状況を海外にあまり歪めずに伝達できることになり、データベースとして妥当な姿を呈するものになると思われる。1.英文データベース構築方法の開発。本研究の目的は、英文データベース構築にかかる人手、特に専門家を煩わせる時間を減らしながら、しかし実用に役立つ妥当なデータベースを効率的に構築する方法を開発することである。そのため、スキャナーを用いてまず原文をイメージ情報として読み取り、次にイメージ情報をテキスト・ファイルに変換し、テキスト・ファイルをスペリング・チェックと文法チェックにかけ、できる限り入力を機械化する方法をとった。それによって、変換ミスの修正や編集作業に多くの人的作業を必要とするとしても、専門家の助けを極力縮減することが可能となった。2.検索効率。求める教育研究文献情報を効率的に検索するためには、索引語が適切でなければならない。ところが問題はそもそも文献の多くに索引語が付けられていないことである。それで我々は、アメリカ人の教育学者に協力してもらって、索引語の付いていない文献に索引語を付けてもらい、その上で索引語の妥当性を検討した。索引効率の検討にはERICのディスクリプターとの照合と検討、研究機関・研究種別の分類などを試みている。来年度に研究は完了する予定である。

昨年度に引き続き、新に諸教育研究学会によって刊行された英文のアブストラクトを有する教育研究論文467件を入力した。これらの論文の編集を行うとともに、昨年度入力した論文の未整理のものについて、それぞれを的確に表わす索引語の選定を行った。索引語の選定は、まずアメリカ人の研究協力者が読み、索引語候補を4語ないし6語選定してもらった上で、アメリカのERICシソ-ラスに準拠しながら索引語の選定を行った。索引語の全体的調整は研究代表者が行った。なおこの過程で綴の誤りや大きな英語の文法上の誤りも可能な限り正した。研究成果報告書では開発研究報告のほかにデ-タベ-スの一部を印刷した。開発研究報告において、本研究で採用したデ-タベ-ス開発の方法、デ-タベ-スの主要項目、質的評価およびデ-タベ-スマネジメントの問題点について報告し、さらに、要約が長文すぎるものが散見されること、英語表現に直訳が多く、また受け身表現が多用される等の問題があることを指摘した。本研究によって開発したわが国で刊行された英文による教育研究論文デ-タベ-スには、35国立大学41機関(1共同利用機関を含む)および5学会において、1977年から1987年の約11年間に研究紀要等に発表された教育研究論文のうち、英文のアブストラクトを有する2,680件の研究論文が収録されている。これによって、わが国の教育研究の概要を海外の研究者に知らせることを目的として始めた研究の目的はかなりの程度実現されるものと思われる。
鞘翅目昆虫キクイムシにおける半数ー倍数性による性決定機構の解明

本研究では、明瞭な性的二型を示すファイルキクイムシ(Xyleborus pfeili)などのXyleborini族キクイムシを主たる材料に、鞘翅目昆虫のキクイムシ亜科内で独立に1回進化した半数-倍数性による性決定機構を分子レベルで解明することに挑んだ。数種のキクイムシからtarnsformer-2やdoublesexなどの性決定遺伝子を単離し、larval RNAi法を用いた遺伝子機能解析法をキクイムシにおいて確立した。本研究では、キクイムシの性決定に関与する候補となる遺伝子群を種々の方法を駆使してクローニングする。これら遺伝子ついてRNAi法を用いた遺伝子機能解析を行うことにより、半数-倍数性に基づく性決定におけるこれら遺伝子の役割を解明することを目的とする。今年度は、前年度部分配列をクローニングした性的二型形成を司る性決定遺伝子doublesex(dsx )についてcDNAの構造上の特徴からtransformer(tra)とtarnsformer-2(tra-2)によるdsx遺伝子の選択的スプライシングによる調節メカニズムに関するヒントを得るため、Xyleborini族のキクイムシであるファイルキクイムシ( Xyleborus pheili )のdsxの全長cDNAのクローニングを試みた。この結果、大変興味深いことにファイルキクイムシのdsx cDNAには雌雄共通領域においても複数のスプライシングバリアントが存在することが判明した。さらに、ファイルキクイムシの雌では、雌型dsx cDNAから少なくとも3種類の異なるタンパク質が発現する可能性が示された。以上の結果より、ファイルキクイムシのdsx遺伝子は、これまでに報告されている昆虫種のdsx遺伝子にはない特徴を備えていることが判明した。すなわち、TraとTra-2タンパク質による選択的スプライシングの調節メカニズムの点においてこれまでの報告にない興味深いメカニズムが存在する可能性が示唆された。ファイルキクイムシについて、幼虫体へ二本鎖RNAをインジェクションするlarval RNAi法を試みた。しかしながら、ファイルキクイムシの幼虫はインジェクションによるダメージによる影響が大きく、羽化する個体は皆無であった。何度も試行錯誤を行ってインジェクション法を改良することにより、羽化率が100%近く得られる条件を見出すことに成功した。そこで本年度はまず、ショウジョウバエで明らかにされた性決定カスケードの遺伝子である、双翅目昆虫や膜翅目昆虫で機能が保存されたtransformer(tra)とtarnsformer-2(tra-2)、さらに鱗翅目昆虫を含む広範な昆虫種で保存されたdoublesex(dsx)のクローニングをXyleborini族のキクイムシ数種から試みた。traは昆虫種間での相同性が極めて低いため、RT-PCR法でのクローニングは困難が予想されたが、これまでに数種の双翅目昆虫およびミツバチからクローニングされたtra相同遺伝子およびコクヌストモドキのゲノム情報から見出したtra相同遺伝子間でわずかに保存されたアミノ酸配列に基づき、可能な限り複数のプライマーを設計し、クローニングを試みた。しかしながら、この方法ではクローニングはできなかった。そこで、キクイムシ以外の数種の鞘翅目昆虫を用いて同様にクローニングを試みた。様々な試行錯誤を行った結果、幸いにもナミテントウからtra相同遺伝子のクローニングに成功した。また、tra-2についてはユズリハノキクイムシから相同遺伝子の部分配列をクローニングした。さらに、dsxについてはユズリハノキクイムシおよびクリノミキクイムシから相同遺伝子の部分配列をクローニングした。また、異なる性決定様式のキクイムシ間での配偶子形成過程の染色体観察を行うための予備実験として、既に染色体観察法の確立した数種の鱗翅目昆虫を用いて条件検討を行った。さらに、本研究遂行に必要となる各種キクイムシの飼育システムの検討を行った。本課題の計画の中で、最も困難であり多くの時間を費やすことが予想されたtraのクローニングに成功した。今回得られたクローニングに成功したのはナミテントウの配列であるが、この配列情報をもとにキクイムシからのクローニングが可能になった。研究計画の変更あるいは研究を遂行する上での問題点は、現時点ではないため、予定通り研究計画を進める予定である。今年度の計画で予想外の進展があり、遺伝子クローニング実験を集中して行ったため倹約することができた。次年度は、キクイムシの性決定遺伝子の発現解析およびRNAi法による遺伝子機能解析を行う。繰り越し分は、遺伝子機能解析に使用することにより、予定より広範な解析が可能になった。
MEG実検に用いる液体キセノンシンチレーターの液相循環式純化装置の開発

MEG実験に用いる液体キセノンγ線検出器の研究開発の一環として、蛍光体である液体キセノンの液相循環式純化装置の性能を評価するために、平行平板電極を用いた液体キセノンの純度測定装置を提案し、製作した。液体キセノンγ線検出器は、検出器に入射したγ線が液体キセノン中で発する蛍光を測定することによりその入射位置、時間、エネルギーを測定する。キセノン中に不純物が含まれていると蛍光は検出器中で減衰してしまうため、高精度の測定には液体キセノンを高純度に保つことが重要である。液体キセノンγ線検出器の試作機の性能評価より、液体キセノンに含まれる不純物のうち、蛍光の吸収に大きく寄与するものは水分子と酸素分子であることが判明している。こられの不純物は液体キセノン中での電子のドリフトを阻害するため、電子のドリフトを測定することにより液体キセノン中の不純物を測定することが可能となる。本研究では、キセノンフラッシュランプからの紫外線パルス光を、光ファイバを通じて金の陰極に照射し、光電子を発生させた。陽極には数百Vの電圧を印加し、光電子を陽極までドリフトさせた。純度測定装置の基本的な理解を得るために、液体キセノン中での測定に先立って真空中での測定を行った。陽極には波高十数mVのパルス波形が発生することが期待されており、これを既存のプリアンプで増幅し、オシロスコープで測定したが、多量の雑音により信号を測定することができなかった。今後、真空容器内外の信号線の引き回し方法を再検討し、またプリアンプを遮蔽し、雑音対策を行う。また、陰極への導いた紫外線の光量や波長が不適切な可能性があるため、真空フィードスルーでの光ファイバの損失の見直し、光軸の再調整、紫外線フィルタの再検討など、光学系を見直す。これらの対策を行った上で改めて真空中での測定し、純度測定装置の基本的な理解を得る。その後液体キセノンの純度を測定する。