hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マレイシアおよびタイにおけるマメジカ類の生理生態学的調査と増殖保存に関する研究

マメジカ類は原始的な偶蹄類で反芻類の原型を留める動物と言われる。これまでの生理生態学的な調査から偶蹄目、反芻亜目に属するにもかかわらず、反芻亜目や偶蹄目で見られない特性が明らかになってきた。今年度の研究では、家畜に加え、シカ科のキョン、ニホンジカとの比較も検討した。得られた成果は以下の通りである。1)マメジカの胎盤は、他の反芻動物で形状が叢毛性、結合様式がsynepitheliochorialであるのに対して、マメジカでは形状が散在性、結合様式がepitheliochorialで、ウマやブタの散在性-結合組織絨毛膜胎盤から、ウシ型の叢毛性-synepitheliochorial胎盤への過渡的なものであることが明かとなった。2)マメジカの嗅球は大脳の前方に位置し、大脳の腹側に嗅球が位置する反芻動物とは異なり、ネコやウサギに似ていた。嗅覚感度の指標とした嗅細胞数/糸球体数は7,000で、ウサギの8,000に近く、形態的にも機能的にもヤギなど反芻類よりもウサギに近いことが判明した。3)反芻類ではルーメン微生物による消化と反芻のため唾液腺の発達が悪いが、マメジカでは唾液腺が発達し、体重比あたりの唾液腺重量は今までに知られている反芻類の中で最大の値を示した。4)反芻動物に特異的な側系遺伝子p97Bcntの構成で、マメジカではRTE-1エクソンの5'側イントロンのRTDが逆向きであり、他の反芻類ではほとんど痕跡程度であるRTDとの変異が大きく、反芻動物の進化を検討する上で興昧ある所見がえられた。5)予備的な調査をおこなったインドネシアで、政府の許可の下、海外研究協力者によりマメジカの飼育を開始し、今後の研究利用の可能性の途を開いた。マメジカは現存する最小の偶蹄類で2属4種が生息する。偶蹄類の進化の早い時期に分岐し、その後大きな変化もなく現在に至ったため、反芻動物の原始的な姿を留めるとされる。本課題による過去の研究から、マメジカは日中も活発に活動し、染色体解析からオオマメジカとジャワマメジカでのY染色体短腕の差異、赤血球の小孔、怪網の欠損、汎毛胎盤など、偶蹄目反芻亜目に属するにも関わらず、偶蹄類とは異なる特異な特徴がみられた。本年度の研究から、マメジカのルーメン微生物では繊毛虫のうち、Isotrich属のI.jalaludinii、pH6.0以下を好むEntodinium属のE.simplex、E.dubardi、E.anteronucleaatum、E.nanellum、E.convexumに加え、E.parvumおよび未知の新種が見出され、これをE.sp.と仮称した。マメジカの赤血球はそのサイズが極めて小さく、さらに小孔に連なる内部の腔所をもつが、赤血球の浸透圧抵抗性に関しては、低浸透圧での溶血で対照としたヤギとの差はなかった。視覚の解析では、網膜にタペータム(網膜内反射板)があり、網膜神経節細胞の分布からマメジカは日中もジャングルの薄明下で活動し、前方よりも背後方に注意を向ける臆病な性格であることが形態学的に立証された。

反芻動物一般で脳への血液供給に働く怪網がマメジカでは欠損するが、怪網の役割である血液の冷却には、内頸動脈を囲む静脈洞が関与する機構を備えていた。マメジカ類は原始的な偶蹄類で反芻類の原型を留める動物と言われる。これまでの生理生態学的な調査から偶蹄目、反芻亜目に属するにもかかわらず、反芻亜目や偶蹄目で見られない特性が明らかになってきた。今年度の研究では、家畜に加え、シカ科のキョン、ニホンジカとの比較も検討した。得られた成果は以下の通りである。1)マメジカの胎盤は、他の反芻動物で形状が叢毛性、結合様式がsynepitheliochorialであるのに対して、マメジカでは形状が散在性、結合様式がepitheliochorialで、ウマやブタの散在性-結合組織絨毛膜胎盤から、ウシ型の叢毛性-synepitheliochorial胎盤への過渡的なものであることが明かとなった。2)マメジカの嗅球は大脳の前方に位置し、大脳の腹側に嗅球が位置する反芻動物とは異なり、ネコやウサギに似ていた。嗅覚感度の指標とした嗅細胞数/糸球体数は7,000で、ウサギの8,000に近く、形態的にも機能的にもヤギなど反芻類よりもウサギに近いことが判明した。3)反芻類ではルーメン微生物による消化と反芻のため唾液腺の発達が悪いが、マメジカでは唾液腺が発達し、体重比あたりの唾液腺重量は今までに知られている反芻類の中で最大の値を示した。4)反芻動物に特異的な側系遺伝子p97Bcntの構成で、マメジカではRTE-1エクソンの5'側イントロンのRTDが逆向きであり、他の反芻類ではほとんど痕跡程度であるRTDとの変異が大きく、反芻動物の進化を検討する上で興味ある所見がえられた。5)予備的な調査をおこなったインドネシアで、政府の許可の下、海外研究協力者によりマメジカの飼育を開始し、今後の研究利用の可能性の途を開いた。
高校物理分野における認知的葛藤を生起させるための発問フレームワークの開発・実践

理科授業中における教師の発問の在り方を探るために、これまでに科学研究費補助金(課題番号: 25907030)の助成を受け、効果的な発問プログラムとして開発されたQUILTフレームワークに基づいた発問フレームワークを開発してきた。本年度は、高等学校段階における実践可能性について、複数台のビデオカメラやICレコーダーで、授業中に繰り広げられる生徒の発話を記録・分析することで、発問フレームワークの効果を質的研究に基づいて検証することを研究目的とした。教員研修を通じて高校物理分野に焦点化した発問フレームワークを開発し、実践を行った。まず、不可解な写真を用いて、これは何ですか、という発散的発問から始め、多くの意見が出た後、この現象を説明できますか、という収束的発問を行う教授方略である“Puzzling picture"を活用し、認知的葛藤を生起させるための活動を行った。この活動を踏まえた後、実際に実験を行い、一人で考え、二人で話合い、全体で意見を共有していくという教授方略である“Think-Pair-Share"を活用した。授業全体における発話内容を分析対象とした質的分析を行った結果、発問フレームワークの効果として、現象を説明する際、実験結果の記述だけではなく、科学概念を用いた考え方を記述しようとする傾向が見られた。その結果、高等学校段階における発問フレームワークの発展可能性を担保することができたと考えられる。発問フレームワークに関する研究成果は、国内外の学会や論文で発表した。特に、国外の学会において、論文賞を受賞することができた。
会計導入教育の伝統形成と革新可能性に関する研究

平成30年度に行った研究の概要は以下のとおりである。1会計リテラシーの社会的な普及を目指す諸機関の活動に関する調査とそれへの参与。具体的には、日本公認会計士協会(「ハロー!会計」)、日本税理士連合会(「租税教室」)、日本銀行(「金融教育プログラム」)、日本証券業協会(「投資教育」)などを対象に、その教育コンテンツに含められている会計の内容と教示方法について調査を行った。なかでももっとも関与したのは、日本公認会計士協会の各支部等が主催する「ハロー!会計」である。2日本簿記学会に関連して開催される「高校簿記教育懇談会」での講演を機会として、商業高等学校等における会計教育の課題整理と解決可能性について検討を行った。これを契機として、中等教育と大学におけるいわゆる接続教育のあり方についての問題意識の展開が開始された。3海外における会計導入教育の調査と実験を継続し、韓国の釜慶大学校において、アクティブラーニング手法による授業を行い、事後アンケートによる情報収集を行った。また、中国立信会計学院を訪問し、そこでの会計教育についての調査を行った。4小学校から中学校の普通教育の初等中等課程の学習指導要領(算数、社会、家庭科など)を対象に、会計に関連する要素の抽出を行い、広い意味での会計リテラシーの環境整備についての検討を行った。この研究活動に関しては、学習指導要領が整備された近代的教育制度の確立当時にまでさかのぼって調査する予定であったが、現時点では遂行に至っていない。なお、補助事業期間全体にわたっての実績については、1日本の会計教育の導入に関する歴史研究、2大学の初年次における会計教育の制度あら日に実践に関する国際比較調査、3アクティブラーニング手法を用いた会計導入教育の実験とその結果分析、4社会全般に対する会計リテラシーの定着に関する予備的検討(課題の整理)に大別することができる。平成27年度は、おもに、わが国における会計教育の史的変遷を明らかにするための研究と、いわゆるアクティブラーニングと称される新しい簿記会計の学びについての実験を国内および国外において実施した。およそ150年に及ぶわが国の会計教育の展開について、その前半部分(19世紀から20世紀初めまで)、すなわち、1簿記会計教科書の生成導入期(1880年代まで)、2多様な教育内容の出現期(1900年代)、3商業教育制度の確立期(1910年代)、4最初の会計教育制度といえる「甲種商業学校簿記算術教授要目」の策定前後の期間(1920年代)それぞれの期間においてどのような導入教育の実践がなされていたのかを検討するための基礎資料として、大学や高等商業学校などの高等教育課程ならびに甲種商業学校など中等教育課程で使用された教科書に関する資料確認とその収集を行った。また、海外における研究協力者の協力を得て、韓国(国立プギョン大学校・東義大学校)と台湾(国立台湾政治大学)において、モノポリーを用いたアクティブラーニングによる会計導入教育のデモンストレーションを実施し、会計学習のモチベーションに関するアンケート調査を行った。研究期間の1年目である平成27年度は、本研究課題申請時に在職していた熊本学園大学から西南学院大学へ移籍したことによって研究環境の再整備に時間がかかったこと、公的機関からの委嘱業務(年間70日間ほど東京で従事)があったこと、ならびに、研究分担者として参加している他の研究課題の最終年度にあたったことなど、申請時点において予想が困難であった主として上記3つの理由から、本研究課題に取り組む時間数を十分にとることができなかったため、進捗がやや遅れた状況にある。しかし、当初27年度に予定していた文献資料等の収集とその分析という時間がかかる基礎的な作業の代わりに、28年度に予定していた、アジア諸国(韓国や台湾)の大学等におけるアクティブラーニングの実施とその効用の測定を前倒し的に行った。平成28年度は、諸外国における会計教育の歴史的経緯と社会背景の調査、具体的には、大学等の会計カリキュラムやその運用、大学以前の課程における会計教育の有無や実態、会計専門職と大学会計教育との関連性などについて聞き取り調査と資料確認を行った。また、日本で実施しているいわゆるアクティブラーニングの手法を、外国の大学生を対象として試験的に適用し、アンケートと効果測定を行うとした。調査研究の訪問対象としたのは、スペインのアルカラ大学(Universidad de Alcala)、オーストラリアのRMIT大学(Royal Melbourne Institute of Technology University)ならびにメルボルン大学(The University of Melbourne)、ドイツのフリードリヒ・アレクサンダー大学エアランゲン・ニュルンベルク(Friedrich-Alexander Universidad Erlangen-Nurnberg)、それにイタリアのヴェローナ大学(Universitat; degli studi di Verona)とパルマ大学(Universitat; degli studi di Parma)である。このうち、ドイツのフリードリヒ・アレクサンダー大学とイタリアのパルマ大学では、それぞれ10数名の学生を対象にして、ボードゲーム「モノポリー」を使っての会計記録のアクティブラーニングの授業を行い、学生にアンケート調査を行った。このほか、日本国内内での研究活動としては、教育指導要領の形成過程において会計教育がどのように変化してきたのかについての調査と、名古屋大学や高松大学の学部学生を対象としたアクティブラーニングによる会計教育の試験的実践を行った。研究期間の1年目である前年度(平成27年度)は、いくつかの事情から、当初予定していた研究のペースがやや遅れた状況にあった。とくに、諸外国における会計導入教育の実態やその歴史的および社会的背景についての調査が手薄となっていたので、28年度はそれら課題を挽回すべく、海外での学会参加の機会に乗じて、その前後に、研究協力者を中心として、聞き取りならびに資料収集の調査を積極的に行った。加えて、上述したように、アクティブラーニング手法を用いた授業のデモンストレーションが実践でき、外国人学生の興味深い反応を観察することができた。

さらには、いくつかの大学においては、授業参観の機会を得ることもできた。ただし、28年度の予定のひとつとしてあげていた、日本で形成された会計教育制度がアジア諸国においてどのような影響を与えたのかという歴史的研究とその後の変遷などについては十分な研究ができてはいない。平成29年度に行った研究の概要は以下のとおりである。1前年度調査の諸外国における会計関連のカリキュラム内容およびその運用、諸外国の中等教育課程における会計教育の実態などについての、フォローアップと確認、ならびに、アクティブラーニングの手法を用いた実験授業を行った。具体的には、5月に訪問した、スペインのアルカラ大学のホセ-アントニオ・ゴンサロ教授からスペインの会計教育の現状について聞き取りを行った。主なトピックは、(1)国家の教育制度のなかで高等教育における会計教育がどのように規定されているか、(2)中等教育におけるビジネス教育のなかでの会計教育の位置づけとその内容、(3)公認会計士など会計専門職資格と高等教育との関わり、の3点であった。また、同大学の1年生を対象に開講されている「会計学基礎」の授業を見学した。あわせて当該授業の教材等の資料の作成やその使用法についても知ることができた。また、9月には、イタリアのパドバ大学を訪問し、経営経済学部のアンドレア・メニーニ研究助教授に協力してもらい、同学部の学生8名を対象にボードゲーム・モノポリーを使った会計基礎教育の実験授業を行った。学生は他のヨーロッパ国からの留学生を含んでおり、英語で授業を実施した。さらに、11月には、オーストラリアを訪問し、メルボルン大学とRMIT大学において、モノポリーを使った会計教育の実験授業を行った。2日本公認会計士協会が行っている「ハロー!会計」という会計基礎教育を広く普及させるための事業を観察するとともに、そのコンテンツについての意見交換を行った。研究期間の2年目である29年度は、海外での学会参加の機会に乗じて、その前後に、研究協力者を中心として、諸外国の会計教育の実態調査を積極的に行うとともに、代表者が日本で行っているアクティブラーニングの手法を用いた授業を実践して、アンケート調査によるデータ収集を行うことができた。同時に、アジア諸国(韓国・中国・台湾)における会計研究者ならびに教育機関との連携をとることができ、今後の調査研究のためのネットワークを確立できた。さらには、日本公認会計士協会の強力を得て、公的な教育の外で実践されている会計教育の普及活動とその内容について、今後の進展を含めて、研究に着手することができたことは意義深い。平成30年度に行った研究の概要は以下のとおりである。
月面探査ロボットの動力学モデルを応用した最適経路計画と経路追従制御に関する研究

平成19年度における本研究の主要な業績を以下にまとめる.1):車輪力学モデルに基づく斜面横断性能の評価手法の構築本研究の基礎となるモデルである,軟弱地盤上の車輪力学モデルを応用することによって,スラスト・コーナリング曲線と呼ばれる新しいチャートを提案し,車輪のスリップ角と斜面横断性能との関係を解析的に明らかにする手法を構築した,また同手法の妥当性をテストベッドを用いた実験により検証した.2):探査ロボットのダイナミクスを考慮した経路追従制御アルゴリズムの構築前年度において構築した経路追従制御アルゴリズムは,車輪の滑りを逐次的に検出・補償するといったフィードバック制御をおこなうことによって,目標経路への追従を可能とするアプローチであった.本年度は,ロボットのダイナミクスおよび車輪の力学を考慮し,1)において構築したスラスト・コーナリング曲線を用いることによって,車輪ステアリング角のフィードフォワード制御量を計算する制御アプローチを構築した.また,実機実験をおこなうことによって本制御則の実用性を検証した.3):車輪のダイナミクスおよび移動エネルギー消費量に基づく最適経路計画前年度において構築した経路計画手法の改善をおこなった.与えられた地形において,複数の候補経路を生成し,それらを追従するローバーの動力学シミュレーションをおこなうことにより,車輪のスリップ量および移動のためのエネルギー消費量の観点から,最適経路を選び出す方法を提案した.平成18年度における本研究の主要な業績を以下にまとめる.1:探査ロボットの車両特性の解析および評価探査ロボットのテストベッドを用いた斜面登坂実験および斜面横断実験をおこない,「Mobility Limit」「Trafficability Limit」という走破可能/不可能を示す2つの評価指標を定義した.さらに,探査ロボットの旋回性能について,テストベッドによる旋回実験をおこなうとともに,テストベッドの動力学モデルを用いた数値シミュレーションを構築し,探査ロボットの旋回性能解析を可能とした.2:経路追従制御アルゴリズムの構築,および実機実験による有用性の実証月面のような軟弱な地盤においても,探査ロボットが目標経路に正確に追従することを目的とし,車輪および車両本体の滑りを補償した経路追従制御アルゴリズムの構築をおこなった.本アルゴリズムに基づくことによって,ステアリング角や車輪回転速度を適応的に算出するとともに,滑り補償を逐次的におこないながら目標経路への追従が可能となった.さらに,数値シミュレーションおよびテストベッドを用いた経路追従制御実験によって,本アルゴリズムの有用性を実証した.3:最適経路計画と車輪の滑りに基づく経路評価より安全な移動経路の計画および評価する手法として,以下のアプローチを提案した.(1)一般的な最適化アルゴリズムを用いて,与えられた地形における経路を生成する.(2)動力学シミュレータを用い,生成した経路に沿うように探査ロボットを走行させる.(3)動力学シミュレーションから得られる探査ロボットの挙動履歴や車輪のスリップの時刻歴に基づき,計画された経路の評価をおこなう.本手法を用いて任意の地形における経路計画・経路評価をおこなうとともに,提案したプロセスを繰り返すことによって,転倒や車輪のスタックを考慮した経路計画が可能となることを示した.平成19年度における本研究の主要な業績を以下にまとめる.1):車輪力学モデルに基づく斜面横断性能の評価手法の構築本研究の基礎となるモデルである,軟弱地盤上の車輪力学モデルを応用することによって,スラスト・コーナリング曲線と呼ばれる新しいチャートを提案し,車輪のスリップ角と斜面横断性能との関係を解析的に明らかにする手法を構築した,また同手法の妥当性をテストベッドを用いた実験により検証した.2):探査ロボットのダイナミクスを考慮した経路追従制御アルゴリズムの構築前年度において構築した経路追従制御アルゴリズムは,車輪の滑りを逐次的に検出・補償するといったフィードバック制御をおこなうことによって,目標経路への追従を可能とするアプローチであった.本年度は,ロボットのダイナミクスおよび車輪の力学を考慮し,1)において構築したスラスト・コーナリング曲線を用いることによって,車輪ステアリング角のフィードフォワード制御量を計算する制御アプローチを構築した.また,実機実験をおこなうことによって本制御則の実用性を検証した.3):車輪のダイナミクスおよび移動エネルギー消費量に基づく最適経路計画前年度において構築した経路計画手法の改善をおこなった.与えられた地形において,複数の候補経路を生成し,それらを追従するローバーの動力学シミュレーションをおこなうことにより,車輪のスリップ量および移動のためのエネルギー消費量の観点から,最適経路を選び出す方法を提案した.
心停止ドナー肝グラフトを再生の足場として利用した肝再生に関する研究

動脈再建を伴うラット同所性肝移植の手技を習得し、ラット心停止ドナー肝移植モデルの心停止時間(温阻血時間)の評価を行った。温阻血時間45分、60分の2群で評価した所、両群共に全例生存した。肝移植術後7日目の血清および肝組織の評価を行った。血液データではAST, ALT, T-Bil値に両群間で差を認めなかった。HE染色では両群共にグリソン領域の炎症細胞浸潤を認めるものの肝小葉構造は維持され、肝細胞に強い傷害を認めなかった。動脈再建なしのモデルで認められた様な大きな壊死領域を認めなかった。心停止時間を60分よりも長くすると肝グラフトの灌流時に灌流不良領域が著明に増大したためより長時間での評価は行わなかった。温阻血時間を60分として肝移植を施行し、肝移植後にレシピエントに対して肝細胞移植を行った所、肝グラフトの著明な色調変化を認め、術後1日目に死亡した。温阻血時間を45分とし肝細胞移植の投与方法を脾臓経由とした。肝細胞移植を行わない群と生存率を比較した所(n=4)、有意に生存率が低下した(p=0.0020)。肝細胞移植群で生存したラットを術後28日目に儀牲死せしめ肝組織中に移植した肝細胞が生着しているかを評価したが、肝臓内に明らかな移植肝細胞の生着を認めなかった。ラット肝移植モデルにおいては、60分の温阻血・再灌流傷害は肝細胞にとって可逆的であると考えられた。このモデルにおいては術後の生存を規定するのは肝グラフト内の循環傷害であると推察される。これらの結果から、微小循環傷害の問題を解決すれば心停止後1時間の肝グラフトも利用可能となる可能性が有るという点、心停止ドナー肝グラフトの肝細胞移植の細胞源として利用出来る可能性についてさらなる研究・検討の価値があると考える。当初期待していた、心停止ドナー肝グラフトの肝再生の足場としての利用に関しては否定的な結果であったが、心停止ドナー肝移植の利用可能性について肯定的な結果が得られた点、細胞移植のドナーソースとしての利用等の新たな視点での研究の方向性が見いだせたという点で十分な結果が得られたと考えている。心停止ドナー肝移植の循環傷害の問題を解決する方法の探索、肝細胞移植の細胞源としての利用の可能性について研究を進めたい。(1)肝移植レシピエントに対する肝細胞移植のpilot study:心拍動ドナー肝移植モデルでレシピエントに対して脾臓経由での肝細胞移植を行った。肝細胞移植直後より移植肝の著明な色調変化を認めた。動脈再建を行わない我々の肝移植モデルでは門脈塞栓の影響が非常に強くなることが危惧された。そこで、a:再建を行わない肝動脈から投与。b:肝移植術後の状態が安定してからの投与。c:肝動脈を再建した肝移植モデルの導入。を検討した。(2)ラット心停止ドナー肝移植モデルの条件設定:ドナー心停止誘導から臓器還流までの温阻血時間を0,30,45,60分として術後7日目までの生存を評価した。60分では全例が死亡し、45分では生存率が0.778(7/9)であった。また、術後7日目に犠牲死せしめ採取した肝組織では、著明な肝障害を認めた。そこで温阻血時間を45分として上記(1)の検討を行った。(3)心停止ドナー肝移植におけるレシピエントへの肝細胞移植:a:再建を行わない肝動脈から投与、b:肝移植術後7日目に脾臓経由での肝細胞移植、を行った。肝細胞移植のドナーにLacZ-Tgラットを用いた。いずれも術後の経過は良好であったが、肝細胞移植から各々3週間後に犠牲死せしめ、肝組織をX-gal染色で評価したところ、移植肝細胞の生着を認めなかった。また、対照群として肝移植のみを施行したラットにおいて、術後4週間の肝組織像を評価すると術後7日目に比して著明な改善を認めた。(4)肝移植における虚血再還流障害からの肝修復過程での肝外組織由来細胞の寄与について:(3)の結果を踏まえ、我々の系での肝組織修復過程に肝外組織由来の細胞が関与するのかを検討した。レシピエントにLacZ-Tgラットを用い、45分温阻血時間の心停止ドナー肝移植を施行した。術後4週間で犠牲死せしめ、肝組織をX-ga1染色で評価したところ、X-gal陽性の肝細胞を認めなかった。subletha1な温阻血では虚血再還流障害からの肝修復に肝外組織由来の細胞の関与は少ないと考えられた。

心停止時間を60分よりも長くすると肝グラフトの灌流時に灌流不良領域が著明に増大したためより長時間での評価は行わなかった。温阻血時間を60分として肝移植を施行し、肝移植後にレシピエントに対して肝細胞移植を行った所、肝グラフトの著明な色調変化を認め、術後1日目に死亡した。温阻血時間を45分とし肝細胞移植の投与方法を脾臓経由とした。肝細胞移植を行わない群と生存率を比較した所(n=4)、有意に生存率が低下した(p=0.0020)。肝細胞移植群で生存したラットを術後28日目に儀牲死せしめ肝組織中に移植した肝細胞が生着しているかを評価したが、肝臓内に明らかな移植肝細胞の生着を認めなかった。ラット肝移植モデルにおいては、60分の温阻血・再灌流傷害は肝細胞にとって可逆的であると考えられた。このモデルにおいては術後の生存を規定するのは肝グラフト内の循環傷害であると推察される。これらの結果から、微小循環傷害の問題を解決すれば心停止後1時間の肝グラフトも利用可能となる可能性が有るという点、心停止ドナー肝グラフトの肝細胞移植の細胞源として利用出来る可能性についてさらなる研究・検討の価値があると考える。当初計画していたよりも門脈塞栓の影響が大きく、計画の変更を行った。また、心停止ドナー肝グラフトの機能が、予想していたよりも良好で、実験の条件を再度設定しなおして、自分たちの研究計画の実現可能性について検討を進めている。当初期待していた、心停止ドナー肝グラフトの肝再生の足場としての利用に関しては否定的な結果であったが、心停止ドナー肝移植の利用可能性について肯定的な結果が得られた点、細胞移植のドナーソースとしての利用等の新たな視点での研究の方向性が見いだせたという点で十分な結果が得られたと考えている。門脈塞栓の影響を軽減するために動脈再建ありの肝移植モデルを導入した。手技の習得がやや困難であったが、おおむね習得できている。新しいモデルを用いて改めて心停止ドナー肝移植モデルの条件設定を行い、より長い温阻血時間での肝移植において、肝グラフトを再生の足場として利用可能であるか、検討を行いたい。心停止ドナー肝移植の循環傷害の問題を解決する方法の探索、肝細胞移植の細胞源としての利用の可能性について研究を進めたい。
血液脳関門における密着性結合(tight junction)再構築因子の検索

まず血液脳関門(BBB)in vitro再構築系を改良・開発し薬物の脳内移行率・BBB機能検定のスクーリニング・システム(BBBキット)を完成させるために、パーミアブルサポートの基本構造を、内皮細胞とアストロサイトの混合培養ができるパーミアブルサポートとして改良した。交流電気抵抗計を利用しBBBの機能のうち密着結合による透過性の検定、液相・吸着・受容体介在性エンドサイトーシスが測定できるようになった。また、ポリエステル、ポリカーボネートなど材質の検討、メンブレンフィルターのポアサイズ、コーティングの方法(フィブロネクチン)などハードの改良も完了した。細胞の選択も完了し、脳血液関門細胞株GP8.3細胞(SV40レトロビールス法で不死化されたラット脳毛細血管内皮細胞由来細胞株)、ラット初代培養ペリサイト(周囲細胞)、およびラット初代培養アストロサイトの3者で構築されるBBB in vitro再構築系(BBBキット)が機能的に最適であることを発見した。(1)内皮細胞のみ(2)内皮細胞とペリサイトの共培養(両細胞を接着させないもの)(3)内皮細胞とペリサイトの共培養(両細胞を接着させたもの)(4)ペリサイト接着共培養(3)にアストロサイトを加えたもの、4種の細胞の組み合わせのキットで、タイトジャンクション(密着結合)構成タンパクのoccludinとZO-1のタンパク発現量とmRNAを定量したところ、(4)の組み合わせが共に最多の発現量であった。ペリサイトの特異なBBBの作用を発見し、脳内への薬剤の移行検定に役立つ検査キットを作成した。血液脳関門(blood-brain barrier : BBB)における密着性結合(tight junction)再構築促進因子の検索を行うため、第一にBBBの試験管内モデルの確立を行った。BBBは血管内皮細胞、血管周皮再細胞(ペリサイト)および星状膠細胞(アストロサイト)より構築されている。今回用いる試験管内モデルでは、血管内皮としてラットの脳血管内皮初代継代細胞を利用し、アストロサイトに初代継代細胞およびC6グリオーマ細胞、ペリサイトに脳から分離した初代継代の血管周皮細胞各種細胞を組み合わせたモデルを作成しBBB検討を行った。初代継代血管内皮と初代継代ペリサイト、初代継代アストロサイトの3種類の細胞を同時に培養する試験管内BBBモデルを構築した。この3種培養のモデルが、従来用いられている内皮細胞とアストロサイトの同時培養モデルよりも物質の移行性を制限していた。電気抵抗(TEER : trans endothelial electric resistance)も従来のモデルよりも有意に高く、3種培養モデルはBBBの再現性は高いと考えられた。また、ウエスタンブロットで物質の能動的排出メカニズムであるP糖蛋白質の発現が3種培養モデルで発現していることが示唆された。電子顕微鏡による検索では内皮細胞は培養開始後4日目でモノレイヤーを形成し細胞間にデスモゾームの構築が観察された。これらの結果より、3種類の細胞成分を用いて構築した試験管内モデルが、もっとも生体内で発現しているBBBに近い機能を持つと考えられた。今後このモデルを用い、密着性結合が再構築する過程で発現が変化する遺伝子を同定する。この結果をもとにBBB密着性結合の再構築を促進する因子の検索を行う。
非線形機械システムに対するモデルベース適応制御法と学習制御法の確立

ロボットマニピュレータの軌道追従のための適応制御や学習制御では、理想の軌道と現実のそれとの偏差を支配する残差ダイナミクスの受動性が重要な役割を演じる。本年度は、角速度誤差と角位置誤差の飽和との線形和(SP-D信号)を出力に取ると、これが残差ダイナミクスについて受動性を満足することを示し、この考え方に基づいて、軌道追従を理論的に保証するモデルベース適応制御法と学習制御法の設計法を確立した。この理論的考察と設計法の有効性および有用性を確認するために、本年度は次のようなシミュレーションと実ロボットに基づく実験を行った。(1)SP-D出力について、飽和特性が極端になる場合がVSS制御方式に帰着することを示し、次いで、モデルベース適応形VSS制御による適応制御のシミュレータを作製し、シミュレーション実験を試みた。本年度では、手先自由の場合に加えて、ホロノミックな手先拘束のある場合についてシミュレーションを試み、良好な結果を得た。(2)また、この適応制御方式の性能については、機械技術研究所所有のDDマニピュレータを用いた実験によっても確認した。(3)自由状態から衝突を経て拘束状態に移る手先インパクト過程の実験を行い、制御法の安定性を確認することができた。(4)学習制御については、複数マニピュレータによる物体操作のシミュレータを作製し、理論的予測をシミュレータ実験で確認した。(5)なお、本年度の計画外で得た関連実績として、このようなロボットの運動が位置依存の非線形回路によって表現できることも見出し、適応制御の新しい考え方が提案できる見通しを得つつある。
集積回路電極と金細線の超微細凝着接合機構の解析

エレクトロニクス分野のICやLSIのパッケージ工程で使用される微細接合は,欠かすことのできない技術であり,集積回路電極とリードフレーム等の外部配線とのインターコネクションを達成させる基幹技術と言って過言でない.しかし,そこに使用される材料は,種々様々で,接合の最適化は容易ではない.そこで,本研究では,集積回路電極と金細線(ワイヤーまたは微細リード)との接合機構を,実験と理論計算両面から,解析し,明らかにしてきた.特に,材料特性(金細線/金パッドの機械的特性の違い),荷重増加による接合機構の変遷,温度上昇によるワイヤの界面変形促進効果,ボンディングツール形状の接合部形成に及ぼす影響等を明らかにした.また,近未来に必要となる微細常温凝着低荷重接合の機構とその接合強度の時間経過に伴う増加現象に対する解析を行い,その機構を明らかにした.具体的に解明・検討した成果は,以下の8点に分類される.1)接合過程に対する材料特性,接合圧力,接合温度の効果の解析2)金細線とパッド間での界面拡散挙動と界面応力分布の時間変化の解析3)荷重増加による凝着接合機構の遷移4)金細線とパッドの変形過程の数値シミュレーション5)ボンディングツール形状の接合過程に与える効果の解析6)パッド厚さの接合界面伸びに与える効果と金バンプの有効性7)金細線とパッドの凝着量の理論とその定量化8)接合界面移動現象の数値的検討と粒界溝の異常形成の解明エレクトロニクス分野のICやLSIのパッケージ工程で使用される微細接合は,欠かすことのできない技術であり,集積回路電極とリードフレーム等の外部配線とのインターコネクションを達成させる基幹技術と言って過言でない.しかし,そこに使用される材料は,種々様々で,接合の最適化は容易ではない.そこで,本研究では,集積回路電極と金細線(ワイヤーまたは微細リード)との接合機構を,実験と理論計算両面から,解析し,明らかにしてきた.特に,材料特性(金細線/金パッドの機械的特性の違い),荷重増加による接合機構の変遷,温度上昇によるワイヤの界面変形促進効果,ボンディングツール形状の接合部形成に及ぼす影響等を明らかにした.また,近未来に必要となる微細常温凝着低荷重接合の機構とその接合強度の時間経過に伴う増加現象に対する解析を行い,その機構を明らかにした.具体的に解明・検討した成果は,以下の8点に分類される.1)接合過程に対する材料特性,接合圧力,接合温度の効果の解析2)金細線とパッド間での界面拡散挙動と界面応力分布の時間変化の解析3)荷重増加による凝着接合機構の遷移4)金細線とパッドの変形過程の数値シミュレーション5)ボンディングツール形状の接合過程に与える効果の解析6)パッド厚さの接合界面伸びに与える効果と金バンプの有効性7)金細線とパッドの凝着量の理論とその定量化8)接合界面移動現象の数値的検討と粒界溝の異常形成の解明イオン照射表面活性化による凝着形成ができる超高真空接合加工システムを利用し,金細線とICチップ(シリコン基板),又は金細線と微細回路であるリードフレーム上の金膜間の凝着接合挙動を検討した.本研究では,初年度と言うこともあり,常温低荷重(120MPa)下で生じる凝着挙動を調査した.まず,接合前に金線とSi基板(金膜)をアルゴンイオンで洗浄した.アルゴンイオン洗浄の加速電圧は2kVが適当であった.洗浄した試料は真空度10^<-8>Paの接合室へ移動し,試作した接合治具にセットされた.電極位置に金細線をマニュピュレータで位置合わせした後,ボンディングツールで加圧接合を行った.接合圧力は,金細線の直径当たりに平均化した値としで,110MPaで変化させた.当然,接合荷重を増加すると,接合強度は上昇するが,低加圧で接合すると,接合(凝着)強度が接合後の時間経過に依存することが明らかとなった.すなわち,時間経過とともに,接合強度が上昇すのである.また,Au/Siの接合より,Au/Au接合の方が,短時間で凝着強度が上昇した.この時間依存性について,空孔拡散挙動を理論的に考察したところ,常温でも界面に沿った空孔拡散が生じる可能性があり,これによって,凝着によって生じた弾性反発力(残留応力)が空孔拡散により低減し,その結果,強度上昇につながったと推察される.高荷重下で押し当て,塑性変形を利用して行う圧着接合も実施し,そのモデル化を行った.高荷重では,接合性が,接合界面近傍の塑性流動に大きく影響されるので,その数値解析も行った.特に,ボンデイングツール形状に金細線の変形が大きく影響され,数値計算と実験とに良い一致が見られた.また,金細線の変形挙動が基板損傷の一因にもなることが示唆された.まず,10μm幅の金リード及び100μm径の金細ワイヤーを集積回路電極(pad)に接続(インターコネクト)させるプロセスを数値実験した.試料温度513K673K,平均圧縮応力398MPaの接合条件で,熱圧着することにより両者を接合するプロセスを解析した.また,実験により,実際に接合を行い,数値計算モデルの妥当性を検討した.

その結果,基板温度(電極)を変えた実験結果と計算結果に良い一致が見られた.すなわち,接合達成に対する温度の効果が,定量的に理解できたことになる.以上は大気中の実験であり,荷重も大きいが,一方,昨年に,引き続き,アルゴンイオンビーム衝撃により活性化された金細線と電子デバイス電極間を低荷重常温下で行う超高真空凝着接合を遂行した.イオンの加速電圧は,効率よく表面洗浄ができる2kVを主に使用した.当然,できた活性化面には表面凹凸や原子空孔等の格子欠陥が形成され,常温で接合した界面は非平衡となる.従って,接合後時間が経つと接合強度は徐々に変化する.その変化挙動を理論と実験の両面から検討した.さらに,本年,作製した昇温装置を,凝着接合装置に取り付け,その試料温度の測定とその補正を行いつつある.集積回路電極と金細線の超微細凝着接合機構の解析本年は最終年度に当たるので,昨年まで行った集積回路電極(パッド)/金細線との微細接合の実験の追加とその解析結果のまとめを行った.具体的に解明・検討した実績は,以下の5点に分類される.1)接合過程に対する材料特性,接合圧力,接合温度の効果を実験と理論から解析基板温度の違いが接合特性に大きく影響する事を明らかにした.2)金細線とパッド間での界面拡散挙動と界面応力分布の時間変化の解析金細線と金パッドの微細常温接合界面近傍の応力緩和現象を解析し,表面粗さの影響を明らかにした.3)荷重増加による凝着接合機構の遷移塑性変形による凝着面積増加依存性を明らかにした.4)金細線とパッドの変形過程の数値シミュレーション昨年の成果を雑誌に投稿発表した.5)国際会議,シンポジウム等において成果報告を行った.予定していた海外での国際会議が会期が2001年4月となり,発表できなかったが,国内での国際会議等に参加し,成果発表を精力的に行った
マイクロアレイ法による各種フライ油から生ずる揮発性成分の健康に与える影響の評価

トリアシルグリセロール(TAG)及びジアシルグリセロール(DAG)各1kgを用いてジャガイモ100gを同条件(180°Cで5分)、1時間に4回揚げ、これを3時間継続した。フライヤーの上部に簡易ドラフトを設置し、排気をマウス(ICR系雄性)を入れたガラス製容器にフライしている3時間通気した。対照群にはフライ排気を通気しなかった。フライ終了後、3群のマウスから肝臓を摘出し、RNA laterでRNAを粗抽出し、アレイ解析に供した。RNAは、RNeasy Maxi Kitのプロトコルに従って抽出した。マイクロアレイ解析においては、Universal Mouse Reference RNAをReferenceとして使用した。フライ排気に暴露したマウスの肝臓で、対照群(無処理)に対して発現量が5倍以上多かった遺伝子に着目すると、TAGおよびDAGに共通して、metallothioneinおよびlipinに関わる遺伝子発現が著しく亢進し、その他testis,pancreatic phospholipase,adhesion moleculeの遺伝子発現も目立ち、概ねDG群での発現がより強かった。metallothioneinは重金属汚染以外に環境ストレスに対するバイオマーカーとして有用とされており、とくに過酸化水素などの活性酸素によって誘導されることが報告されており、フライ油中にも微弱化学発光を引き起こす物質が存在しているので、強い酸化的ストレスとなっていることが考えられる。また、リピンは脂質蓄積を促進する遺伝子であり、排気により脂肪肝の誘導が示唆された。DAGとTAGの排気に暴露した両群を比較すると、DAGの方がTGより5倍以上発現量が多かった遺伝子としては、T-cell specific GTPase, proteoglycan 2,histocompatibility 2 class II antigenなど多数あった。DAG群での発現がTAG群よりも発現量の多かったものには、インターフェロンで誘導される遺伝子が目立った。このことは、DAG排気への暴露でインターフェロンの産生がより亢進したことを示唆し、したがって肝臓障害の程度が大きかった可能性がある。いずれも大豆油となたね油の混合物を原料とする通常のサラダ油(トリアシルグリセロール主体)とジアシルグリセロール主体の油脂を使用し、フライ条件での劣化を比較した。すなわち、細切したジャガイモを5分間、180°Cでフライする操作を3時間継続した。経時的にフライ油の劣化度を測定するとともに、フライ時に生ずる揮発性成分を低温トラップで捕集し、ラット初代培養肝細胞を用いて、その毒性を評価した。その結果、フライ油の酸化的劣化は、植物油とジアシルグリセロールとでは大きな差はなかったが、エステルの解離に伴う脂肪酸の形成は、ジアシルグリセロールでより顕著だった。捕集された揮発性成分はラット肝細胞に対して有毒であり、主有毒成分は低分子アルデヒドと推測され、C3C12のアルカナール、アルケナール、アルカジエナールが存在した。同じアルデヒドレベルで比較すると、ジアシルグリセロールの方が植物油より、毒性が強い傾向が認められた。カルボニル量当たりの肝細胞毒性を評価すると、フライ油から捕集した成分の毒性は、デカジエナールよりも強かった。フライ時の揮発性成分に毒性が認められたので、同成分の肝臓遺伝子発現に対する影響をマイクロアレイ法で調べた。肝細胞毒性を評価したと同様な条件でジャガイモをフライし、3時間にわたって排気を通気した容器にマウス(ICR系雄性)を入れた。実験終了後、マウスは断頭屠殺し、ただちに肝臓を摘出し、RNA laterでRNAを抽出した。抽出したRNAの品質を確認した。現在、アレイの解析を継続している。

脂肪酸組成がほぼ等しいトリアシルグリセロール(TG)及びジアシルグリセロール(DG)各1kgを用いてジャガイモ100gを同条件(180°Cで10分)、1時間に4回揚げ、これを3時間継続した。フライヤーの上部に簡易ドラフトを設置し、排気をマウス(ICR系雄性)を入れたガラス製容器にフライしている3時間通気した。対照群にはフライ排気を通気しなかった。フライ終了後、3群のマウスから肝臓を摘出し、RNA laterでRNAを粗抽出した。抽出したRNAは、断片化していないことを確認した後、アレイ解析に供した。RNAは、RNeasy Maxi Kitのプロトコルに従って抽出した。マイクロアレイ解析においては、Universal Mouse Reference RNAをReferenceとして使用した。フライ排気に暴露したマウスの肝臓で、対照群(無処理)に対して発現量が5倍以上多かった遺伝子に着目すると、TGおよびDGに共通して、metallothioneinおよびlipinに関わる遺伝子発現が著しく亢進し、その他testis, pancreatic phospholipase, adhesion moleculeの遺伝子発現も目立ち、概ねDG群での発現がより強かった。metallothioneinは重金属汚染以外に環境ストレスに対するバイオマーカーとして有用とされており、とくに過酸化水素などの活性酸素によって誘導されることが報告されており、フライ油中にも微弱化学発光を引き起こす物質が存在しているので、強い酸化的ストレスとなっていることが考えられる。また、リピンは脂質蓄積を促進する遺伝子であり、排気により脂肪肝の誘導が示唆された。DGとTGの排気に暴露した両群を比較すると、DGの方がTGより5倍以上発現量が多かった遺伝子としては、T-cell specific GTPase, proteoglycan 2, histocompatibility 2 class II antigenなど多数あった。これらの結果から、DGとTGの排気は共通した影響もあるが、異なる点もあることが示唆された。フライに使用した後のDGの酸価は、TGより著しく高く、また、フライドポテト中の水分は、DGではフライ時間の経過とともに上昇したが、TGではこのような変化は認められなかった。
音楽情報信号を対象とした階層的順序構造の獲得

音楽情報処理の分野では楽譜などを対象とした記号処理と,音響信号を対象とした信号処理の分野がそれぞれ独立して発展している.信号処理において,拍毎に特徴量を抽出する方法は信号の分節により特徴量が左右するが,その分節に戻って修正する枠組みがない.信号の領域と記号の領域の相互作用によって適切な記号接地が行われるという仮説のもと,信号の領域の処理に記号の領域からフィードバックする枠組みを構築する.まず生成モデルを用いてスペクトログラムからパターンを獲得するモデルを構築し,大域的な構造に基づく評価関数を設計することで記号と信号の相互作用フレームワークの構築を目指し,その有用性を検証する.音楽情報処理の分野では楽譜などを対象とした記号処理と,音響信号を対象とした信号処理の分野がそれぞれ独立して発展している.信号処理において,拍毎に特徴量を抽出する方法は信号の分節により特徴量が左右するが,その分節に戻って修正する枠組みがない.信号の領域と記号の領域の相互作用によって適切な記号接地が行われるという仮説のもと,信号の領域の処理に記号の領域からフィードバックする枠組みを構築する.まず生成モデルを用いてスペクトログラムからパターンを獲得するモデルを構築し,大域的な構造に基づく評価関数を設計することで記号と信号の相互作用フレームワークの構築を目指し,その有用性を検証する.
造血幹細胞の対称性分裂制御子の機能解析と細胞分裂操作への応用

造血幹細胞数は対称・非対称分裂のバランスにより制御されている。我々は、Aniopoietin-1 (Angpt1)が幹細胞の娘細胞間の対称性遺伝子発現を誘導し、自己複製分裂を増加させることを見出した。そこで、Angpt1によって対称性発現が誘導されるBmi1について、自己複製分裂の誘導に対する機能解析を行っている。また、Angpt1が造血幹細胞の自己複製を選択的に誘導するか解析したところ、その作用は自己複製分裂の確率の増加であることを明らかにした。さらに、造血幹細胞の分裂による老化に対するAngpt1の機能を解析したところ、Angpt1は老化に対して抑制的な作用があることが明らかとなった。本研究では、1個の造血幹細胞が分裂して生じる2個の娘細胞ペア(paired daughter cell: PDC)について、PDC間で対称性に発現する分子(対称性発現分子)を同定し、造血幹細胞分裂制御における機能を明らかにすることを目的に研究を進めている。これまでに、造血ニッチ分子Angpt1が造血幹細胞の分裂パターンに影響を与え、前駆細胞(progenitor: P)を2個生み出す(P-P)対称分裂を減らし、幹細胞(stem cell: S)を2個生み出す(S-S)対称分裂、幹細胞と前駆細胞を1個ずつ生み出す(S-P)非対称分裂の頻度を増加させることを見出している。そこで、Angpt1により誘導される対称性発現分子の同定を進め、4週齢のPDCサンプルでCtnnd1, Bmi1, Numb, Npm2, Gata1, Pbx1, Notch1, Cdkn1a, Fbxw7, Cdkn1b, Foxo4, Cdkn2a, Hes1, Bcl2, Itga2b, Slamf1が対称性に発現することを明らかにした。特に、Bmi1は造血幹細胞の自己複製を誘導することが知られており、S-S対称分裂の誘導に関係すると考えられる。そこで、Bmi1に注目し、細胞膜透過性ペプチド(MTM)を付与したMTM-Bmi1タンパクを作製している。これと併行して、Bmi1ノックインマウス(Bmi1-KIマウス、千葉大学岩間教授より供与)を用い、Vav-Creマウスと交配することにより、造血幹細胞でBmi1を強制発現させて細胞分裂アッセイを開始している。本研究では1個の造血幹細胞から生じる2個の娘細胞ペア(paired daughter cell: PDC)間で対称性に発現する分子(対称性発現分子)を同定し、造血幹細胞分裂制御における機能を明らかにすることを目的に研究を進めている。これまでに、ニッチ分子Angpt1によって造血幹細胞の前駆細胞-前駆細胞(progenitor: P-P)分裂の頻度の低下、幹細胞(stem cell: S)を2個生み出す(S-S)対称分裂、幹細胞と前駆細胞を1個ずつ生み出す(S-P)非対称分裂の頻度の増加が見られた。また、Bmi1がAngpt1添加によりPDC間で対称性に発現することを見出している。現在、Bmi1を組織特異的に高発現するノックインマウス由来の造血幹細胞、および細胞膜透過性BMi1タンパクを用いた細胞分裂アッセイを行い、Bmi1の導入により造血幹細胞の自己複製分裂を誘導できるか検討を続けている。また、実際のPDC間の細胞分裂パターンと娘細胞のペアをランダムに組み換えたnull model (ランダムペア)の細胞分裂パターンの比較により検討したところ、両者に有意な差が見られないことが分かった。この結果から、Angpt1は自己複製の確率(probability)を上げることにより造血幹細胞数を維持しており、造血幹細胞の自己複製分裂は確率論的なプロセスにより制御されることが明らかとなった。さらに、今年度は新たに人工ニューロンネットワーク(ANN)を用いて細胞分裂パターンの解析を行った。ANNにより、4週齢、8週齢、および1.5年齢のマウス造血幹細胞と前駆細胞について、それぞれの細胞集団を高精度に分離することが可能となり、細胞分裂による娘細胞の老化を解析できることとなった。そこで、Angpt1の老化に対する作用を解析したところ、コントロールと比較して娘細胞が2個の老化幹細胞を産み出す、老化幹細胞-老化幹細胞の分裂パターンの頻度を低下させる作用があることが明らかとなった。これまでに、4週齢の造血幹細胞において、Angpt1の刺激により、PDC間での対称性発現が誘導される16種類の分子の同定を進めることができている。幼若骨髄では造血幹細胞の自己複製が亢進していると考えられるため、これらの分子が自己複製分裂に関わっている可能性が高く、造血幹細胞分裂の対称性発現分子として解析を進める意義は大きいと考えられる。特に、Bmi1については、MTMタンパクの作製を順調に進めることができている。

さらに、Vav-Cre: Bmi1-KIを用いた細胞分裂アッセイを開始することができた。MTM-Bmi1タンパクによる解析とは別に、本KIマウスを導入したことにより、Bmi1を造血幹細胞で過剰発現させ、より長期間にわたるBmi1の作用を解析することが可能となるため、今後の幹細胞分裂研究を進める上で重要なツールとなると考えられる。また、造血幹細胞のsingle cell解析により、新規の幹細胞特異的分子Sdprを同定できたことは重要であり、これらの分子のレポーターマウスを作製することで、細胞分裂の経時的な解析が可能となると考えられる。幹細胞生物学1.細胞膜透過性タンパク(MTMタンパク)を用いた対称性発現分子の幹細胞増幅への応用これまでに同定している4週齢造血幹細胞の対称性発現分子について、研究が先行しているBmi1に加えて、他の分子もMTMタンパクを作製する。ただし、16種類の遺伝子の中には、Itga2bやGata1のように、幹細胞ではなく前駆細胞レベルで発現するものもある(4週齢造血幹細胞のP-P対称分裂が示唆される)ため、これらの分子ついてはMTMタンパクの作製は行わない。造血幹細胞でのBmi1の過剰発現により、造血幹細胞がex vivoで増幅できること、さらに連続骨髄移植実験により、骨髄再構築能が亢進することが明らかになっている(Nakamura et al., PLoS One, 2012)。そこで、Bmi1-KIを用いたPDC解析を進め、造血幹細胞のS-SあるいはS-P分裂が亢進するかを解析するとともに、Bmi1の過剰発現により、PDC間で対称性に発現する分子の同定を試みる。3.新規造血幹細胞特異的分子の機能解析とレポーターマウスの作製本研究で同定したSdprは造血幹細胞での発現特異性が既に報告されている造血幹細胞マーカーと比べても高く、前駆細胞にはほとんど発現しない。そこで、GFPノックインマウスを作製し、造血幹細胞の制御におけるSdprの機能を明らかにするとともに、このレポーターマウスから造血幹細胞を分離し、細胞分裂の経時的解析を行う。経費の効率化を図り、未使用額が生じた。試薬購入費として使用する。
低次元磁性体の圧力による磁気及び磁気光学特性変換

3次元型強磁性体[Ni(dipn)]3[Cr(CN)6]2.3H2O(dipn=dipropylenediamine)の磁気挙動への圧力効果を検討した。磁気測定用クランプセル及びダイアモンドアンビルセルを用いて加圧すると、磁気相転移温度(Tc)はほとんど変化せず、P=1.2GPa以上では低下した。その後、6.0GPaでは常磁性体となったが、圧力を開放すると元の強磁性体に戻った。圧力下での粉末X線回折測定より、加圧によっても空間群は変化せず、P=3.0GPaまでの加圧で三軸の長さが約4%短くなり体積が約16%減少することを確認した。また、P>3.0GPaの領域で若干ピークがブロードになりアモルファス化が進行したが、圧力を開放すると結晶性も回復した。構造の変化は、昨年度報告した3次元型フェリ磁性体[Mn(en)]3[Cr(CN)6]2.4H2O(en=ethylenediamine)と同様であったが、磁気特性変化は全く異なっていた。フェリ磁性体の場合は、Cr-CN-Mnの結合長が短くなり磁気軌道の重なりが増加した結果、反強磁性的相互作用が強まりTcが上昇するが、強磁性体の場合はCr(III)とNi(II)の磁気軌道が厳密直交しているため、Cr-CN-Niの結合長の変化が強磁性的相互作用には大きく影響せず、Tcはほとんど変化しなかったと解釈される。更なる加圧では、1)磁気軌道の重なりが生じて、反強磁性的寄与の増大、2)構造の歪みによる相互作用の分断、によりTcが低下して最終的に常磁性体となったと考えられる。強磁性体とフェリ磁性体の圧力下における磁性と構造の変化を比較することで、磁性と構造の相関と圧力の効果をより詳細に検討できた。3次元型フェリ磁性体[Mn(en)]_3[Cr(CN)_6]_2・4H_2O(en=ethylenediamine)の磁気挙動への圧力効果を検討した。磁気測定用クランプセル及びダイアモンドアンビルセルを用いて加圧すると、磁気相転移温度(Tc)はP=4.0GPaまでは直線的に増加して、69K(0GPa)から136K(4.5GPa)まで到達した。.その後、7.0GPa以上の加圧では、T_cは現象に転じた。飽和磁化の値も、P=7.0GPaの領域で減少し、P=20GPaでは磁化は消滅した。圧力下での粉末X線回折測定より、P=3.0GPaまでの加圧でb及びc軸の長さが約4%短くなり体積が約9%減少することを確認した。また、P>3.0GPaの領域で結晶性の劣化が始まり、P>4.5GPaでアモルファス化が進行した。P=4.5GPaまでの加圧では、その挙動に再現性があったが、それ以上加圧したサンプルは初期の結晶状態の磁性を再現しなかった。以上の結果より、0≦P≦4.5GPaの領域では、Cr-CN-Mnの結合長が短くなり磁気軌道の重なりが増加した結果、反強磁性的相互作用が強まりT_cが上昇したと解釈できる。更なる加圧では、アモルファス化に伴い不可逆な構造変化が生じ、相互作用の分断によりT_cが低下したものと考えられる。以上、構造の次元性を反映した圧力効果を観測し、圧力による可逆的な磁気特性変換に成功した。