hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
専門プログラムを用いた発達障害児支援者養成システム作りに関する研究

幼児期から青年期まで、そのライフステージに合わせて精度の高いアセスメントに基づく専門プログラムの開発と実践、さらにそのプログラムを実施できる支援者養成のネットワーク構築を行っていく。(1)ペアレントトレーニング(PT)については、平成30年9月に大阪大学にて全国PT研究大会を開催するとともに、基本プラットホームに基づく指導者養成研修会を実施した。台風のため養成研修の一部は2019年3月に実施し、欠席者にはWEBでの研修を代替実施した。(2)青年期発達障害の診断治療システムをモデル的に行うとともに、SSTを中心とした就労準備プログラムを開発、実践した。その中でPC上のアバターを利用した基本コミュニケーションプログラム(分担研究者田中開発)の臨床適用をバージョンアップするために児童青年精神医学会で発表した。(3)診断確定後の幼児、児童に対する詳細なアセスメントに基づく感覚統合療法(SI)を実施するとともに、奈良医大との共同研究にて効果判定を行っている。地域とも積極的に連携できるネットワークを構築中である。(4)心理社会的治療の効果判定ツールとして奈良医大と共同開発した子どものQOL尺度をPTやSSTの効果判定に適用するとともに、不登校児童生徒(発達障害児も多い)への多面的アセスメントとして評価して、QOL視点からの治療のあり方を検討している。以上のように、研究計画は順調に遂行中であるが、PT基本プラットホームの効果判定データ収集に時間を要している。分担研究者と密に連絡をとりあうとともに、研究協力者も複数得て、全体研究を進めることができているが、PT基本プラットホーム実施とデータ収集には一定期間を要するため、研究期間を1年延長した。全体研究計画に沿って、PT、SST(青年期含む)、感覚統合の専門プログラムを全国に普及できるバージョンの開発と実践、さらに人的ネットワークとWEBを活用した普及を進めていく。研究の主目的である支援者養成については、予算内での効率のよい運営を行っていくために、日本PT研究会の活動と連動させながら、全国展開を行っていく。また、臨床研究であることから、常に協力者(発達障害児・者、その家族)の個人情報と尊厳を守つ倫理的配慮を徹底していく幼児期から青年期まで、そのライスステージに合わせて精度の高いアセスメントに基づく専門プログラムの開発と実施、さらにそのプログラムを実施できる支援者養成のネットワーク構築を行っていく。(1)ペアレントトレーニング(PT)については、平成28年10月に大阪大学にて全国PT研究大会を実施し、その中で正式に日本PT研究会を設立した。また、PT基本プラットホームに基づくPTを奈良、兵庫等で実施し、その効果判定を行った。PT研究会については全国組織化し、PTに関する情報(研修含む)の収集やホームページでの普及を準備中である。(2)診断と治療が困難である青年期発達障害に対して、診断ツールの作成・実施を開始するとともに、就労準備のためのSSTを開発して実施した。また、そのSSTの中で共同研究者の開発したアバターコミュニケーションモデルを臨床適用し、その効果も検討した。(3)診断確定前の幼児、診断直後の小学生に対して、感覚統合プログラムを詳細なアセスメントに沿って実施し、学校・園において感覚統合的な支援を行うための地域支援も開始した。(4)心理社会的治療による効果判定のツールとして、奈良医大と共同開発したQOL尺度について、不登校児童(発達障害児も多い)に対しても評価し、本人のQOLの視点からの治療・支援の在り方についても検討中である。以上のように、順調に研究計画は遂行中であり、あらたな拡がりとしてQOL不登校研究も進行中である。分担研究者と密に連絡をとりあって全体研究をすすめている。(1)ペアレントトレーニング(PT)については、平成29年9月に大正大学にて全国PT研究大会を開催するとともに、全国から16名の理事にも参加してもらって、ネットワーク構築を前進させた。科研による心理社会的治療のWEB(バージョンアップ中)に加えて、PT研究会WEBの運営を開始して、PT基本プラとホームを中心にしてPT情報の啓発に力を入れることができた。その中でPC上のアバターを利用した基本コミュニケーションプログラム(分担研究者田中開発)の臨床適用と効果判定を行った。(3)診断確定後の幼児、児童に対する詳細なアセスメントに基づく感覚統合療法(SI)を実施するとともに、地域(学校、保育園、保健センターなど)とも積極的に連携できるネットワークを構築中である。以上のように、研究計画は順調に遂行中であり、特にPTについては研究会と連動させて、支援者養成のための全国ネットワークを構築中である。分担研究者と密に連絡をとりあうとともに、研究協力者も複数得て、全体研究を進めることができている。

台風のため養成研修の一部は2019年3月に実施し、欠席者にはWEBでの研修を代替実施した。(2)青年期発達障害の診断治療システムをモデル的に行うとともに、SSTを中心とした就労準備プログラムを開発、実践した。その中でPC上のアバターを利用した基本コミュニケーションプログラム(分担研究者田中開発)の臨床適用をバージョンアップするために児童青年精神医学会で発表した。(3)診断確定後の幼児、児童に対する詳細なアセスメントに基づく感覚統合療法(SI)を実施するとともに、奈良医大との共同研究にて効果判定を行っている。地域とも積極的に連携できるネットワークを構築中である。(4)心理社会的治療の効果判定ツールとして奈良医大と共同開発した子どものQOL尺度をPTやSSTの効果判定に適用するとともに、不登校児童生徒(発達障害児も多い)への多面的アセスメントとして評価して、QOL視点からの治療のあり方を検討している。以上のように、研究計画は順調に遂行中であるが、PT基本プラットホームの効果判定データ収集に時間を要している。分担研究者と密に連絡をとりあうとともに、研究協力者も複数得て、全体研究を進めることができているが、PT基本プラットホーム実施とデータ収集には一定期間を要するため、研究期間を1年延長した。全体研究計画に沿って、PT、SST(青年期含む)、感覚統合の専門プログラムの全国に普及できるバージョンの開発と実施、さらにネットワーク構築やWEBを利用した普及を進めていく。研究遂行の課題としては、ネットワーク構築でより多くの全国からの協力者(支援者)が増えてきていることから、予算内での運用を工夫していく。また、臨床研究であることから、常に協力者(発達障碍児・者およびその家族)の個人情報など倫理的配慮を遵守していく。全体研究計画に沿って、PT、SST(青年期含む)、感覚統合の専門プログラムを全国に普及できるバージョンの開発と実践、さらに人的ネットワークとWEBを活用した普及を進めていく。研究の主目的である支援者養成については、予算内での効率のよい運営を行っていくために、日本PT研究会の活動と連動させながら、全国展開を行っていく。また、臨床研究であることから、常に協力者(発達障害児・者、その家族)の個人情報と尊厳を守つ倫理的配慮を徹底していく。また、臨床研究であることから、常に協力者(発達障害児・者、その家族)の個人情報と尊厳を守つ倫理的配慮を徹底していく複数の分担研究者(学外)の予算計画が複数年にわたって行われたため。
国際漁業制度に関する経済学的研究

1国際漁業制度の主要論点である国際漁業管理に関して地域漁業管理機関(地域機関)が重要な役割を果たしていることから,本研究では主に地域機関で決定される漁業管理措置と漁業の実態の相互関係を分析することを課題としている。2実態分析としては,ミナミマグロの国際漁業管理の変遷を取り上げ,漁業管理交渉を排他的な国家間協議で行うのか,加盟がオープンな地域機関で行うのかという交渉の「場」の決定の問題を正面から扱った。3また,地域機関の管理を一定の評価軸に基づいて分析することを試みた。すなわち,漁業管理の目的である「資源の保存管理」と「各国間の漁業調整」,評価基準として「効率性」と「公正性」を挙げ,これを基に2×2=4つの枠からなる評価表を示した。これにより各地域機関における漁業管理を同じ基準で,評価・比較・考察することが可能になる。4一方で,漁業の実態調査を進めた。国内のマグロ漁業・ベーリング公海漁業等の聞き取り調査と資料収集を行う他,カナダ大西洋岸(ケベック州,ニューファンドランド・ラブラドル州,オンタリオ州)においても底魚漁業と水産加工業を対象に調査を行った。5カナダのこの地域を選定したのは,1990年代初頭の北部タラの崩壊が漁業実態に与えた影響が甚大であること,及び北西大西洋漁業機関という先進的な地域機関との関係という点からの関心があるからである。これまでに4回の現地調査を行い,分析する際の論点として,漁獲対象資源のシフト(底魚→エビ・カニ類),漁業者の階層分化,加工業者による漁業者への影響力の増大,漁業者組織の機能不全,地域社会への影響を挙げて整理した。
医用画像ビッグデータ解析によるコンピュータ支援診断システム開発

3次元CT画像ビッグデータを用いて、1)医用画像解析手法である「統計アトラス」の精度を改善し、2)統計アトラスと深層学習の組み合わせ技術を開発し、これらの応用として3)画像診断分野での臨床アプリケーション開発を試みるのが本研究の目的である。本研究では、統計アトラスと呼ばれる工学手法とビッグデータの機械学習を結びつけることで、ビッグデータ解析の基盤技術を確保すると共に、臨床アプリケーション開発につなげる。これにより、1)患者の管理・治療の向上、2)放射線診断医の省力化、3)人工知能研究および産業への貢献することを目指している。平成30年度研究実施計画では、【1】3次元医用画像ビッグデータ(1万例)による統計モデル構築・解析ー画像ビッグデータの統計的表現を扱うための工学的基盤技術確立、【2】医用画像ビッグデータ分析を基にした臨床応用アプリケーションの開発と評価を行うこととなっていた。この計画に沿って、1) MRI画像に現れる肝臓の形態から肝線維化の程度を評価するシステムの開発を行い、2)腹部造影CT画像から腎動脈枝を自動抽出して解剖学的破格を判定する手法の開発を行った。1)については論文を執筆して学術誌に投稿中であり、2)については学会発表準備まで行った。平成30年度の研究により、統計アトラスおよびビッグデータ機械学習(深層学習)を用いた医用画像解析技術を確立し、臨床的に有用なシステムを開発する為の重要な成果を得た。さらに、成果を発表する準備を行った。システムの開発を行い、成果発表準備の段階まで到達しており、概ね順調である。ただし、一部のアプリケーション開発(リンパ節転移や肝腫瘍検出)については遅れている。研究の方向については大きな問題が無いと考えている。これまでのところ概ね順調であり、今後も計画に沿って研究を遂行する。平成29年度研究実施計画では、「3次元医用画像ビッグデータ(1万例)による統計モデル構築・解析ー画像ビッグデータの統計的表現を扱うための工学的基盤技術確立」を行うこととなっていた。この計画に沿って、対象疾患を特定せずに、3次元医用画像CTデータ(画像スライス厚:0.5-1mm)を約3000例集積した。さらに、医用画像ビッグデータからの臓器・血管領域自動抽出と形状解析を実現するための工学的手法の確立に努めて、1)肝領域の自動抽出と肝形状特徴を解析することで肝線維化の程度を評価する手法や、2)腹部造影CT画像から腎動脈枝を自動抽出する手法の開発を行った。平成29年度の研究により、統計アトラスおよびビッグデータ機械学習(深層学習)を用いた医用画像解析技術を確立し、臨床的に有用なシステムを開発する為の重要な成果を得た。画像データ収集が約3000例にとどまっており、当初計画の10000例を下回っている。その他の事項については概ね順調である。しかし、当初予定で3次元画像データ10000例を収集する予定だったが、実際には約3000例であった。このため、平成30年度もデータの収集に努める。その他については、概ね順調であり、研究計画に沿って研究を遂行する。研究で使用した旅費が予定よりも少なかった。これに伴って、次年度での使用額が生じた。
ビフィズス菌対ルミノコッカス属菌腸内細菌の機能性比較

我々は、これまでにプレバイオティクスの候補として難消化性オリゴ糖DFAIIIを開発し、その資化性腸内細菌としてRuminococcus productus AHU1760をヒトから単離した。本研究では、既知のシンバイオティクスであるフラクトオリゴ糖(FOS)とBifidobacterium breve JCM1192Tと腸内挙動を比較することで、DFAIIIとRuminococcus productus AHU1760が、新たなシンバイオティクス(善玉菌と難消化オリゴ糖の組み合わせ)となる可能性を検証し評価した。試験は、5週齢のSD系雄ラット用いた。標準食を対照群とし、加えてDFAIIIとR.Productus AHU1760の投与群、さらにFOSとB. breve JCM1192Tの投与群を用いてシンバイティクスの評価を行った。また試薬のFOSにかえて自然素材のヤーコンも比較試験した。油脂を添加した高脂肪餌条件でもラットを飼育した。30日間の試験飼育を行い、その間のラットの健康状態、解剖後の消化管内容物の多岐にわたる項目を試験した。いずれのシンバイオティクスでも糞便、盲腸内容物のpH低下、有機酸量の増加がみられ旺盛な腸内発酵を裏付けた。微生物は盛んに生育して腸内環境を健康な状態へと変化・維持させていた。DFAIIIとR. productus AHU1760の組み合わせの方が腸内発酵性は優秀で、特に高脂肪食のストレスの高い腸内環境でも優れた腸内発酵を示した。血清コレステロールの減少傾向も観察された。試薬FOSと比較して等量のFOSを含有するヤーコンパウダーの摂取は、より速い菌叢変化を起こし、ヤーコン含有物の複合効果が示された。我々は、これまでにプレバイオティクスの候補として難消化性オリゴ糖DEAIIIを開発し、その資化性腸内細菌としてRuminococcus productusAHU 1760をヒトから単離した。本研究では、既知のシンノミイオティクスであるフラクトオリゴ糖(FOS)とBifidobacterium breve JCM1192Tと腸内挙動を比較することで、DFAIIIとRuminococcus productusAHU1760が、新たなシンバイオティクス(善玉菌と難消化オリゴ糖の組み合わせ)となる可能性を検証し評価した。試験は5週齢のSD系雄ラット用いた。標準食を対照群とし、加えてDFAIIIとR. productsu AHU1760の投与群、さらにFOSとB. breveJCM1192Tの投与群を用いてシンバイティクスの評価を行った。いずれのシンバイオティクスでも糞便、盲腸内容物のpH低、有機酸量の増加がみられ旺盛な腸内発酵を裏付けた。微生物は盛んに生育して腸内環境を健康な状態へと変化.維侍させていた。DFIIIとR. productsAHU1760の組み合わせの方が腸内発酵性は優秀で、特に高脂肪食のストレスの高い腸内環境でも優れた腸内発酵を示した。試薬FOSと比較して等量のFOSを含宥するヤーコンパウダーの摂取は、より速い菌叢変化を起こし、ヤーコン含有物の複合効果が示された。腸内細菌と脂質代謝や肥満が関係する報告がなされている.

我々は難消化性オリゴ糖DFAIIIを開発し,その資化性菌としてRuminococcus productus AHU1760をヒトから単離した.本研究では,既知のシンバイオティクスであるフラクトオリゴ糖(FOS) + Bifidobacterium breve JCM1192Tと比較することで,本シンバイオティクスの高脂肪食下における効果の評価した.5週齢のSD系雄ラット36匹を対照群,DFAIIIとR.productus AHU1760の投与群(DFAIII群),FOSとB. breve JCM1192Tの投与群(FOS群),さらにそれぞれに標準食の5倍の油を含む高脂肪食群(HF群,HF+DFAIII群,HF+FOS群)の6群に分け,30日間飼育した.標準食下でのシンバイオティクス投与によって,盲腸内容物の有機酸量は増加しpHも低下した.高脂肪食下において,HF+FOS群ではFOS群に比べて腸内発酵は低下したが,HF+DFA群では発酵の低下はなかった.糞中胆汁酸は各群間で差は見られなかったが,DFAIII群とHF+DFAIII群ではそれぞれの対照群と比較して,健康リスクの高い二次胆汁酸であるリトコール酸が減少した.血清コレステロールではHF+DFAIII群でHF群よりも減少する傾向であった.盲腸内容物のDNA解析によるクラスター分析では,DFAIII群とHF+DFAIII群がほぼひとつのクラスターを形成した.DFAIIIとR. productus AHU1760の投与は,高脂肪食の条件下においても優れた腸内発酵を示した.血清コレステロールの減少傾向や,高脂肪食投与によっても類似の腸内細菌叢を作り出せる可能性を示したことから,今後肥満や生活習慣病の予防へとつながる効果が期待される.Ruminococcus属菌が豊富な腸環境とBifidobacterium属菌が豊富な腸内環境を作り分けることに成功した。それらの比較をおこなったところ、通常環境では、両者とも盛んな腸内発酵を起こして、豊富な有機酸を精製して、大腸の酸性化が進み健康にプラスの影響を確認できた。加えて、高脂肪食のストレス環境では、前者の環境が勝っていた。さらにFOSを豊富に含有するヤーコンを与えると、FOSよりも速い速度で腸内微生物叢の変化が起こることも証明できた。よって計画は、おおむね順調に進展している。我々の開発した難消化性オリゴ糖DFAIIIおよび,その資化性菌としてヒトから単離したRuminococcus productus AHU1760をシンバイオティクスとして設定して.一方で,既知のシンバイオティクスであるフラクトオリゴ糖(FOS)とその資化菌であるBifidobacterium breve JCM1192Tとのシンバイオティクス比較する試験を進めている。Bifidobacterium属菌は善玉菌として有名であり、その効果と比較してDFAIIIとRuminococcus属菌のシンバイオティクスは、より顕著な効果を示した。高脂質食を与えたストレス環境において、我々の設定したシンバイティクスはたいへん高い効果を示している。この効果は、胆汁酸組成をLC-MSMSで解析した結果であり、腸内有機酸組成をHPLCで解析し、臨床的血中ファクターを分析した結果である。これらの分析は、本研究を始める前に得ていたプレリミナリーな結果を裏付けるものであり、さらに精度の良い結果でも仮説が実証されつつある。これらの成果は、日本食品科学工学会北海道支部大会2012で口頭発表した。科学雑誌への論文を準備中である。
ハイドロキノンとビスフェノールAの細胞障害性機序の解析:標的としてのMn-SOD

平成14・15年度の研究によりハイドロキノン(HQ)とビスフェノールA(BPA)は、ヒト口腔癌細胞およびHL-60細胞にアポトーシス誘導性があることが分かった。抗酸化作用および酸化作用による細胞障害性の影響など様々な点が明らかになった。平成16年度は、さらにヒト癌細胞を用いてHQとBPAの細胞障害性機序の解析を行った。特に細胞障害時のMn-SOD分子の動態について詳しく検討を行った。まずSOD活性の低下の原因としては、western blot解析とRT-PCR解析によりCu/Zn-SODではなくMn-SODの発現低下が考えられた。次にMn-SODの積極的な役割の解明を展開した。HQにおいては抗酸化剤(NAC、ビタミンC)およびカタラーゼの添加によりHQの細胞障害性を有意に低下させた。また金属イオンであるCu(II)の添加は細胞障害性を増大させた。またHQはHL-60細胞のmRNAレベルでのMn-SODの発現の低下を誘導したので、ミトコンドリアの機能障害を引き起こすことが示唆された。またcaspase-9とともにcaspase-3の活性化が確認されたことから、ミトコンドリアに依存的な内因性経路によるアポトーシス誘導がHQにより惹起されたと考えられた。しかしながら、抗酸化剤NACの添加はBPAの細胞障害活性に何らの影響を与えなかった。BPAの細胞障害性はHQの約1/2倍であり、アポトーシス誘導性は約1/10倍であった。BPAはHQと同様に内因性経路によるアポトーシス誘導を惹起させた。本物質単独でのアポトーシス誘導は高濃度が必要であることが判明した。BPAはHQと異なりグルタチオン添加により細胞障害性が影響されなかった。HQとBPAの併用では細胞障害性を増大させたため、これら環境物質の相互作用は生体に大きな影響を与えると考えられた。内分泌攪乱物質であり、ビスフェノールA(BPA)を骨格とする歯科材料は広く使用されている。今回ハイドロキノン(HQ)単独、BPA単独、HQ/BPA併用の細胞相互作用を三種のヒト癌細胞を用いて研究を行った。1.HQとBPAの腫瘍選択性の確認HL-60、HSC-2、HSGに対する細胞障害活性をMTT法により調べた。いずれの癌細胞においても細胞障害活性の強さは、HQ>BPAであった。HQ/BPA併用ではHQの濃度に依存して細胞障害度が増大した。抗酸化剤であるシステイン誘導体(NAC)の添加は、HQの細胞障害活性を有意に抑制したがBPAの活性には影響を与えなかった。2.HQとBPAによるアポトーシスの誘導HL-60細胞を用いてアガロースゲル電気泳動法により、HQ、BPA単独およびHQ/BPA併用処理6h後にDNA断片化の誘導が認められた。BPAよりもHQの方が低濃度でDNA断片化を誘導した。HQ/BPA併用でもDNA断片化を誘導したが、相乗的効果はみられなかった。3.シグナル伝達経路および作用点我々は、これまでにHQ処理によりHL-60細胞のMn-SOD活性がCu/Zn-SOD活性に比べて選択的に低下することを報告している。今回RT-PCR法でHQによるMn-SOD、Cu/Zn-SODのmRNAの発現の変化を調べたところ、特にMn-SOD mRNAの発現が顕著に低下することが判明した。そこでWestern Blotting法を用いてcytochrome cの放出を調べたところ、ミトコンドリアからサイトゾルへのcytochrome cの放出の促進が確認された。4.ESR研究BPAはO_2^-の消去作用を示した。HQ/BPAではBPAはHQラジカルを安定化させた。1.HQとBPAの抗酸化剤・抗酸化酵素・金属イオンによる細胞障害性の影響ハイドロキノン(HQ)のHSC-2,HSGおよびHL-60細胞に対する細胞障害性は、抗酸化剤であるN-acetyl-L-cysteine(NAC),L-cysteine, ascorbic acid, sodium ascorbate, ascorbic acid 6-palmitateの添加で抑制されたが、ascorbicacid 2,6-dipalmitateの添加では変化がみられなかった。次にHQのHSC-2,HSG細胞に対する細胞障害性は、抗酸化酵素であるcatalaseで抑制、Cu/Zn SODで若干増強した。金属イオンにおいては、Co(II)の添加で変化はなく、Cu(II)の添加で増強、Fe(III)の添加で抑制がみられた。ビスフェノールA(BPA)においても各種癌細胞に濃度依存的な細胞障害性を示したBPAの細胞障害性は抗酸化剤のNACを添加しても影響がみられなかった。また、BPAにヒドロキシラジカルの消去剤である安息香酸を添加しても、影響がみられなかった。HQ/BPA(HQとBPAの併用、1:1モル比)においてHQの細胞障害性はBPAの同時添加により濃度依存的に増加され、相加的作用がみられた。2.HQとBPAによるシグナル伝達経路および作用点(Western Blotting法によるカスパーゼファミリーについてのタンパク発現)アポトーシス誘導濃度のHQ(0.05 mM)およびBPA (0.4 mM)処理後のcaspase-3,8,9の活性の経時変化を解析した。HQおよびBPAともに2時間後から、ミトコンドリア依存的な内因性経路に関与するcaspase-9の活性化がみられた。さらにその下流に位置するcaspase-3についても検討した。

HQにおいては添加後4時間から活性型caspase-3が検出され、BPAにおいては添加後3時間をピークに活性型caspase-3が検出された。ミトコンドリア非依存的な外因性経路に関与するcaspase-8についても検討を行ったところ、HQおよびBPAいずれで処理しても活性型caspase-8は検出されなかった。以上の結果は、HQおよび8PAは内因性経路を活性化してアポトーシスを誘導することを示唆する。平成14・15年度の研究によりハイドロキノン(HQ)とビスフェノールA(BPA)は、ヒト口腔癌細胞およびHL-60細胞にアポトーシス誘導性があることが分かった。抗酸化作用および酸化作用による細胞障害性の影響など様々な点が明らかになった。平成16年度は、さらにヒト癌細胞を用いてHQとBPAの細胞障害性機序の解析を行った。特に細胞障害時のMn-SOD分子の動態について詳しく検討を行った。まずSOD活性の低下の原因としては、western blot解析とRT-PCR解析によりCu/Zn-SODではなくMn-SODの発現低下が考えられた。次にMn-SODの積極的な役割の解明を展開した。HQにおいては抗酸化剤(NAC、ビタミンC)およびカタラーゼの添加によりHQの細胞障害性を有意に低下させた。また金属イオンであるCu(II)の添加は細胞障害性を増大させた。またHQはHL-60細胞のmRNAレベルでのMn-SODの発現の低下を誘導したので、ミトコンドリアの機能障害を引き起こすことが示唆された。またcaspase-9とともにcaspase-3の活性化が確認されたことから、ミトコンドリアに依存的な内因性経路によるアポトーシス誘導がHQにより惹起されたと考えられた。しかしながら、抗酸化剤NACの添加はBPAの細胞障害活性に何らの影響を与えなかった。BPAの細胞障害性はHQの約1/2倍であり、アポトーシス誘導性は約1/10倍であった。BPAはHQと同様に内因性経路によるアポトーシス誘導を惹起させた。本物質単独でのアポトーシス誘導は高濃度が必要であることが判明した。BPAはHQと異なりグルタチオン添加により細胞障害性が影響されなかった。HQとBPAの併用では細胞障害性を増大させたため、これら環境物質の相互作用は生体に大きな影響を与えると考えられた。
消化管ペースメーカー細胞の発生に関わる分子機構

消化管の筋層にはカハール介在細胞と呼ばれる特殊な細胞が存在し、これは腸蠕動運動の歩調とり(ペースメーカー)細胞と考えられている。その細胞の発生はc-KITという分子を介した情報伝達により調節されることは知られているが、それ以上のことは分かっていない。そこで本研究では胎生期マウス腸管を材料に分子生物学的実験を行い、カハール介在細胞の発生に関わる候補遺伝子をあらたに同定することができた。今年度は、カハール介在細胞の発生に関わる遺伝子群を探索するため、カハール介在細胞特異遺伝子c-kitが突然変異により欠損するマウスWB-W/Wと同腹野生型マウスWB-+/+の胎生期の小腸よりRNAを抽出してcDNA合成を行うとともに、ジェノタイピングを平行して行った。1.平滑筋前駆細胞からカハール介在細胞へと分化する時期を特定するため、カハール介在細胞に特異的に発現するc-kitと平滑筋に特異的に発現するdesminについてTaqmanプローブによるリアルタイムPCRを用いて発現量を解析する予定である。このため、WB-W/WとWB-+/+のE13、E14、E15、E18、P0、P3、P7、P21、P42(W/Wは生後10日程度で死亡するため、P21、P42に関しては+/+のみ)のマウス小腸を摘出し、RNA抽出、cDNA合成を行った。また、同時に胎児のジェノタイピングのため、組織の一部を摘出、ゲノム抽出を行った。2.ジェノタイピングはリアルタイムPCRにより行った。W変異はc-kit遺伝子のintron10のGGTGA→GATGA、GからAの点突然変異であるため、この部位にプローブを設定し、primerもこの部位の近傍に設定した。リアルタイムPCRの解析には、各群nが5匹以上必要であり、ジェノタイピングにより、E13、E14、E15、E18、P0、P3、P7、P21、P42、それぞれ5匹以上ずつ確保されたことを確認し、サンプル採取を終了した。次年度以降はこのサンプルを用い、リアルタイムPCRにより平滑筋前駆細胞からカハール介在細胞への分化時期を特定し、その段階でのWB-W/WとWB-+/+のマウス小腸のsubtractive hybridizationを行うことでカハール介在細胞の発生に関わる遺伝子群を同定していく予定である。本研究は、カハール介在細胞の発生に関わる遺伝子群を探索することを目的としている。本年度は昨年度に得たサンプルを元に、カハール介在細胞特異遺伝子c-kitが欠損する変異マウスWB-W/Wと同腹野生型マウスWB-+/+の胎生期中腸における遺伝子発現を比較検討した。1.昨年度採取したWB-W/Wと同腹野生型の胎生1318日までの胎生期の中腸から抽出合成したcDNAを、c-kit及び平滑筋マーカーを用いてリアルタイムPCR法により検討した結果、胎生14日(E14)のサンプルを用いて遺伝子群を探索することが適切であると判断した。2.野生型マウスE14の中腸から抽出合成したcDNAをtester probe、WB-W/WマウスE14の中腸から抽出合成したcDNAをdriver probeとしてsubtractionを行い、差次的遺伝子群の情報を得た。並行して野生型マウスE14中腸cDNAをExperiment検体、WB-W/WマウスE14中腸cDNAをBase検体として、AgilentのDNAマイクロアレイを用いて発現解析を行った。3.上記の手段を用いて解析を行った結果、E14のWB-+/+マウスの中腸にのみ発現している遺伝子が2種類見いだされた。BDNF(脳由来神経栄養因子)をligandとする神経栄養因子受容体の一つであるtrkBとホメオボックス遺伝子の一つであるmsx2である。次年度はこれら2種類の遺伝子に関して、形態学的検討(免疫組織化学及びin situ hybridization法)を行うことでカハール介在細胞前駆細胞との関係について確認し、研究をまとめる。昨年度までの研究で、野生型に比べc-kit変異マウス(W/W)で発現量が低下している遺伝子の内で特に発現量の差が大きい2遺伝子msx2およびntrk2をカハール介在細胞(W/Wで欠損する)の発生に関わる候補遺伝子と考え、本年度は以下の研究を行った。1. msx2およびntrk2両遺伝子について、胎生期マウス小腸における定量PCR法による発現解析を行った。その結果、両遺伝子とも胎生13日18日の各段階および生後の小腸において、W/Wにおける発現量の有意な低下が確認された。細かく見ると、両遺伝子とも胎生13日ないしは14日の段階で発現量の差が大きいが、その後の15日18日では発現量の差がいったん小さくなった。しかしながら生後0日では再び発現量の差は大きくなった。

2.免疫染色法による形態学的解析の結果、本研究で用いた抗体では残念ながら胎生期には反応は認められなかったものの、生後0日の野生型マウス小腸のカハール介在細胞の核にMsx2陽性反応が観察され、同時期のW/Wでは陽性反応は認められなかった。本研究の結果から当該細胞の発生に関わる遺伝子として新たに二つの候補遺伝子が同定された(英文学術誌に投稿準備中)。カハール介在細胞は消化管運動の調節細胞として重要な役割を果たしており、腸運動障害を伴う種々の疾患での障害が報告されている。当該細胞の発生調節の解明は臨床方面への発展も期待されるところであり、今後は本研究で同定された遺伝子の役割について検討したい。
延伸抑制圧延法による酸化物高温超伝導材料の線材化

銀シースに封入した酸化物超伝導体の圧延による変形をシミュレートするため,Y系超伝導材をアルミ管に充填して平線圧延を行い,パススケジュールが芯材の変形に及ぼす影響を明らかにした。外径12mm,内径8mmのアルミ管にY系超伝導粉末を充填し,外経3,4,5mmまで伸線したものを,1パス当り30%で5パス圧延し全圧下率83%,および1パス当り10%で15パス,全圧下率79%の2種のスケジュールで圧延した。その結果,幅広がりは1パス圧下率が高いほど,素線径が小さいほど大きくなり,ロール間隙形状比が大きいほど幅広がりが大きいという従来の知見が,酸化物粉末を封入したシース材の圧延にも当てはまることがわかった。また,全圧下率が高くなるとシースと芯材との界面にうねりが生じ,超伝導部の断面形状が長手方向に不均一になった。この傾向は,1パス当りの圧下率が高いほど顕著であった。次に,銀シースBi系超伝導線材の超伝導特性に及ぼす圧延方法の影響を調べた。外径12mm,内径8mmの銀管にBi系超伝導材を充填し,外径5.2mmまで伸線し,板厚2mmまで平圧延したものを,中間圧延としてサテライトミルによる延伸抑制圧延(3パス11段),異径ロール圧延(11パス),通常圧延(3パス)の3種の圧延方法で板厚1mmまで圧下した。これを10パスで板厚0.2mmまで圧下したものを焼成し超伝導特性を調べた。その結果,延伸抑制圧延後平圧延したもののJcが1200A/cm_2と最も高く,c軸の配向度もこれと対応した。ただし,板厚0.2mmの試料では,シース芯材の界面にうねりが生じたが,これはアルミシースY系超伝導材の実験結果から,パススケジュールを最適化することによって改善できると考えられた。そこで,中間圧延として通常の平圧延およびサテライトミル圧延の2方法で30パス(各段または各パス圧下率2.5%)圧延を行った後通常圧延を30パス(1パス圧下率5%)を行い,厚さ0.2mmのテープ状線材を得た。この線材に2回焼成法による焼成処理を施した。1回目の焼成後の2次加工としては,通常圧延およびテープ状線材を幅方向に圧延するクロス圧延の2法を適用し,パス回数はいずれも1パスあたり2.35%で,0,3,6,9回の4種とした。仕上がり板厚はそれぞれ,0.20,0.18,0.17,0.16mmであった。これらの最終製品について,断面形状の観察,超伝導特性の測定を行った。その結果,酸化物とシース界面のうねりはほとんど発生せず,中間圧延にサテライトミル圧延を適用したものは,通常圧延に比べて幅広がりが大きく,酸化物とシースの界面の平坦度がやや悪くなった。臨界電流密度(Jc)に最も大きく影響したのは焼成時の2次加工法であり,クロス圧延を行った方が通常圧延よりも高いJcを示した。また,中間圧延にサテライトミル圧延を適用したものは,1パスあたりの圧下率が低いとき,通常圧延で成形したものと比べて,やや低いJcを示した。2次加工にクロス圧延を適用した場合の集合組織は,c軸がND軸に平行な成分を中心として幅方向に分散した成分を持ち,通常圧延を適用したものには長手方向に分散した成分が現れた。

ただし,板厚0.2mmの試料では,シース芯材の界面にうねりが生じたが,これはアルミシースY系超伝導材の実験結果から,パススケジュールを最適化することによって改善できると考えられた。そこで,中間圧延として通常の平圧延およびサテライトミル圧延の2方法で30パス(各段または各パス圧下率2.5%)圧延を行った後通常圧延を30パス(1パス圧下率5%)を行い,厚さ0.2mmのテープ状線材を得た。この線材に2回焼成法による焼成処理を施した。1回目の焼成後の2次加工としては,通常圧延およびテープ状線材を幅方向に圧延するクロス圧延の2法を適用し,パス回数はいずれも1パスあたり2.35%で,0,3,6,9回の4種とした。仕上がり板厚はそれぞれ,0.20,0.18,0.17,0.16mmであった。これらの最終製品について,断面形状の観察,超伝導特性の測定を行った。その結果,酸化物とシース界面のうねりはほとんど発生せず,中間圧延にサテライトミル圧延を適用したものは,通常圧延に比べて幅広がりが大きく,酸化物とシースの界面の平坦度がやや悪くなった。臨界電流密度(Jc)に最も大きく影響したのは焼成時の2次加工法であり,クロス圧延を行った方が通常圧延よりも高いJcを示した。また,中間圧延にサテライトミル圧延を適用したものは,1パスあたりの圧下率が低いとき,通常圧延で成形したものと比べて,やや低いJcを示した。2次加工にクロス圧延を適用した場合の集合組織は,c軸がND軸に平行な成分を中心として幅方向に分散した成分を持ち,通常圧延を適用したものには長手方向に分散した成分が現れた。銀シ-スに封入した酸化物超伝導体の圧延による変形をシミュレ-トするため、Y系超伝導材をアルミ管に充填して平線圧延を行い、パススケジュ-ルが芯材の変形に及ぼす影響を明らかにした。外径12mm、内径8mmのアルミ管にY系超伝導粉末を充填し、外径3,4,5mmまで曲線したものを、1パス当り30%で5パス圧延し全圧下率83%、および1パス当り10%で15パス、全圧下率79%の2種のスケジュ-ルで圧延した。その結果、幅広がりは1パス圧下率が高いほど、素線径が小さいほど大きくなり、ロ-ル間隙形状比が大きいほど幅広がりが大きいという従来の知見が、酸化物粉末を封入したシ-ス材の圧延にも当てはまることがわかった。また、全圧下率が高くなるとシ-ス芯材との界面にうねりが生じ、超伝導部の断面形状が長手方向に不均一になった。この傾向は、1パス当りの圧下率が高いほど顕著であった。次に、銀シ-スBi系超伝導線材の超伝導特性に及ぼす圧延方法の影響を調べた。外径12mm、内径8mmの銀管にBi系超伝導材を充填し、外径5.2mmまで伸線し、板厚2mmまで平圧延したものを、サテライトミルによる延伸抑制圧延、異径ロ-ル圧延、通常圧延の3種の圧延方法で板厚1mmまで圧下した。これをそのまま、および10パスで板厚0.2mmまで圧下したものの2種を焼成し超伝導特性を調べた。その結果、板厚1mmでは異径圧延材のJcが2700A/cm^2と最も高く、板厚0.2mmでは延伸抑制圧延後平圧延したもののJcが1200A/cm^2と最も高かった。c軸の配向度もこれと対応した。ただし、板厚0.2mmの試料では、シ-スと芯材の果面にうねりが生じたが、これはアルミシ-スY系超伝導材の実験結果から、パススケジュ-ルを最適化することによって改善できると考えられる。以上より、サテライトミルによる延伸抑制圧延が、酸化物超伝導線材の特性向上に有効であることが明らかになった。銀シースビスマス系酸化物高温超伝導線材の断面形状と超伝導特性に及ぼす圧延方法の影響を調べた.外径12mm,内径8mmの銀管にBi系超伝導粉末を充填し,外径5.2mmまで伸線後,平圧延により厚さ2mmの平線を製造した.これを,通常の平圧延およびサテライトミル圧延の2方法で20パス(1パス圧下率3.5%)または30パス(1パス圧下率2.5%)圧延を行い板厚1mmとした.さらに通常圧延を30パス(1パス圧下率5%)を行い,厚さ0.2mmのテープ状線材を得た.
農家と消費者を志向で結びつけるサイバー・フィジカル・システム

農家は栽培情報をインターネット上で公開する。本提案では、これをe-Farmと呼ぶことにする。消費者に対して農家は、e-Farmを使って自らの作物をアピールする。本研究では、農作物そのものをWeb上でアピールするよりも、栽培者の栽培ポリシーや苦労話が消費者の購買意欲を高めていることを確認した。そこで、e-Farmを構築するためのモデルとして、栽培者の栽培ポリシーや苦労話を示すストーリーマーケッティングを活用する。一方、本研究では消費者を購入時の判断基準でペルソナに分類した。これら2つを統合して、栽培方針と要求が一致する消費者と農家を結びつけることができる。本研究では,栽培情報をインターネット上に農家が公開する環境と,それを閲覧する消費者を,閲覧した農作物の特徴で分類する機能を提供する.農家は計測値で栽培過程を記録し,栽培情報をインターネット上で公開する.本提案では,これをe-Farmと呼ぶことにする.27年度は,圃場にセンサネットワークを設置し,土中の水分,残留農薬量などを計測することにより,農作業を記録した.経験豊かな農家が実施している農作業と,初心者が実施した農作業の差分をとることにより,高品質な農作物を作成するための栽培情報を抽出し,e-Firm上に公開することを可能にした.消費者は農産物に対し、安全性重視、経済性重視などの志向を持っている.農作物を購入しようとしている消費者の志向がわかれば,適切な農家の販売サイトを紹介できる.本研究では,同じ特徴をもつユーザ群をペルソナと呼ぶ.27年度は,消費者のWeb閲覧行動ログにLDA(Latent Dirichlet Allocation)を適用し、農産物市場で消費者が気にする要因を抽出した.その結果から,消費者を,気にする要因の類似性によりペルソナと呼ばれるグループに分類した.これで志向ごとに,消費者をグルーピングできる.さらに,多くの消費者はさまざまなe-FarmをタブレットPCやスマートフォンで閲覧すると思われる。平成27年度では、ピンチイン、ピンチアウト、画面送りの速度など、指先での画面操作の軌跡をジェスチャー・パターンとして記録し,それを多変量解析し特徴を形式的に表現した。この特徴から、e-Farmを閲覧する消費者の興味をそそる単語が画面に出現することを同定できる手法を開発した.消費者がいかなる情報に敏感に反応するかを,LDA(Latent Dirichlet Allocation)を使って分析した.その結果を国際会議にて発表した.しかし,LDAに代表される潜在トピックモデルでは,ひとつの話題を発見するのに,その話題について話し合われた大量の発話,もしくは,それを記録したテキストが必要であることが判明した.そのため,一つの話題から発生した大量のテキストの収集が,今後の課題である.これとは別に,農家による作業上の記録を分析することにより,高い品質の農作物を育成するためのノウハウを抽出した.経験豊かな農家が実施した農作業に似た作業を実施した初心者は,高い品質の作物を育成できていたことを確認した.さらに,タブレットPCやスマートフォンでのWeb閲覧時のジェスチャー・パターンから消費者の興味をそそる単語の出現を発見する手法を開発した.本研究では、ペルソナ・シナリオ法にもとづいて、消費者を少数のペルソナに分類する手法を研究した。そのために,特定ペルソナに属する消費者のWeb閲覧ベクトルを実験により求めた。消費者の閲覧ベクトルの集合である行列を、NMFを用い、各消費者に共通する基本ベクトルと、その重みに分解した。分解結果において、基本ベクトルは、複数の消費者に共通する特徴を表しており、ペルソナに相当する。消費者の閲覧ベクトルを多数集め、それらからなる行列を、基本ベクトルとその重みにNMFで分解してみた。その結果、NMFで算出したペルソナごとの基本ベクトルが,インタビュー結果と高い一致性を示していることが確認できた.一方で,新たな消費者のペルソナを,そのWeb閲覧履歴から算出できれば,この消費者に適切な農作物を推薦できることになる.新たな消費者のペルソナは、e-Farm閲覧時に取得した閲覧ベクトルと,NMFによって算出された基本ベクトルとの類似性で推定した。この結果を,新たな消費者にインタビューした結果と照らして,高い一致性が得られていることを確認した.さらに,消費者の興味がどのような対象にかたよるかを調べた.Naive Bayes手法を用いて,消費者がSNSに書き込んだメッセージを分析したところ,事前に話題にのぼった対象に興味が偏っていることが明らかになった.消費者の農作物への興味は一貫しているのではなく,事前期待に大きく影響されることがわかった.今年度は,農家がe-Farmに作物収穫時の情報を公開するうえでの支援法についても研究した.農家が効率よく収穫作業を実施することで,疲労を少なくし,結果として作物を丁寧に扱うことができる.これにより質の高い農作物を消費者に提供できる.本研究では,農作業従事者の姿勢と手際良さに着目した収穫作業の質の高さを自動判定する手法を開発した.当初の目的である,Web閲覧履歴から,e-shoppingサイトでの消費行動に関する消費者の分類に成功した.分類は,閲覧行動を数値的に表現した行列を,消費者の特性を表す行列と,その重みを表す行列の積で表現できることを示すことができた.前者は,消費者ペルソナの基本ベクトルの並びとして,後者は,基本ベクトルの重みを表すべクトルの並びとして表現できるので,あらたな消費者の特性も,基本ベクトルとの類似性で分類が可能となった.しかし,消費者の特性は一定ではないということも明らかになった.

これは,Web上に作られたe-Farmに,魅力的な情報を提示することによって,農家はあらたな顧客を獲得できることを示している.そして,その顧客の獲得には,顧客の事前期待をふくらませることが有効であることもわかった.農家はスマートフォンやセンサを使い、画像、音声、計測値で栽培過程を記録し、栽培情報をインターネット上で公開する。本提案では、これをe-Farmと呼ぶことにする。消費者に対して農家は、e-Farmを使って自らの作物をアピールする。このようなe-Farmを構築するためのモデルとして、ストーリーマーケッティングを活用することを考えた。販売を順調に伸ばしている農家の発信情報として四国食べる通信を題材として、その中のテキストを潜在トピックモデルで消費者に分かりやすいトピックに変換した。そこでのトピックの遷移が、ヒトに興味をもたせる上で有効とされる演劇シナリオ構成法として有名な三幕法に基づいていることを確認した。そのうえで、農作物そのものをWeb上でアピールするよりも、栽培者の栽培ポリシーや苦労話が消費者の購買意欲を高めていることも確認した。この事実をうけ、Web場に生産者の栽培ポリシーや苦労話を提示し、それを読んだ消費者と、それを読んでいない消費者が、購買意欲の向上度に優位な差があることを検定により確かめた。多様で多数の農家から、各消費者が興味を持つ農家を選定することが可能になる。前年度に消費者を分類するペルソナの抽出に成功しているので、今年度の成果をあわせることにより、ストーリーマーケッティングに基づいた生産者の情報を発信するe-Farmを構築することにより、農家の栽培方針をWebで明示するe-Farmと、消費者の農作物に対する要求を示すペルソナを用い、農産物市場CPS上で、栽培方針と要求が一致する消費者と農家を自動的に結びつけることができる。農家は栽培情報をインターネット上で公開する。本研究では、農作物そのものをWeb上でアピールするよりも、栽培者の栽培ポリシーや苦労話が消費者の購買意欲を高めていることを確認した。そこで、e-Farmを構築するためのモデルとして、栽培者の栽培ポリシーや苦労話を示すストーリーマーケッティングを活用する。一方、本研究では消費者を購入時の判断基準でペルソナに分類した。これら2つを統合して、栽培方針と要求が一致する消費者と農家を結びつけることができる。一つの話題から発生した大量のテキストを収集することを考える.消費者は料理と農作物を関連付けて考えていることが多いので,話題に基づく大量テキストの収集に,料理を組み合わせることを考える.CPSのプラットフォームを作ることは,市販のクラウド環境構築ツールと本研究で開発したWeb閲覧時のジェスチャー・パターンの分析法で実現できることがわかってきた.
信号受容・調節モデルシステムの構築とそれを利用した光信号受容系の研究

本研究では情報伝達に関わる機能分子が最も明らかにされている光信号受容系を取り上げ、信号受容、調節に伴う機能分子の分子内および分子間の相互作用の実体を明らかにすることを目的とした。特に光受容体ロドプシンと直接相互作用する機能分子に注目し、次の点に焦点を絞って研究するように計画された。しかし、無脊椎動物系での光情報伝達の「役者」が脊椎動物のものとは異なっていることが明らかになってきたので無脊椎動物系での「役者」を揃えて、それらをキャラクタライズするという点に研究の重点がシフトした。本給によって、得られた成果の主なものを以下に挙げる。1.タコロドプシンの新しい光反応中間体の存在が示唆された。この中間体はその寿命からもG蛋白質との反応に関与している可能性がある。2.タコロドプシンにおいてまったく新奇な糖鎖構造を見いだすことができた。3.タコの視細胞では複数種のG蛋白質αサブユニット遺伝子が発現している。脊椎動物で光応答に関与しているGtクラスのG蛋白質は見いだされず、タコはちがうG蛋白質を用いていることが示唆された。4.ノーザンブロットの結果からはGqクラスのG蛋白質が眼特異的に発現していることが示された。5.βサブユニット遺伝子については今のところ眼に特異的なものは見いだされていない。すべての組織で同じように発現していることがわかった。6.昆虫培養細胞を用いた発現系が利用できるようになった。7.タコロドプシンの退色、再生系を利用して、種々のロドプシンアナログ色素をつくることができるようになった。8.脂質小胞での再構成系でロドプシンとG蛋白質の光に依存した反応を再現することができた。その結果、視細胞由来の二種のG蛋白質、GipとGqpとがロドプシンと共役できることが分かった。I:タコの眼由来のRNAからのG蛋白質遺伝子断片のクローニング。研究計画の段階ではウシのトランスジューシンを用いる計画であったが、抽出したタコ・ロドプシンとは相互作用しなかったので、タコ由来のG蛋白質との相互作用を最初に検討することとした。そのために、タコ・G蛋白質の精製を分子生物学的な方法と蛋白質化学的な方法とで試みたが、まず、G蛋白質全長の60%以上を占める遺伝子断片のクローニングに成功した。得られた断片にはGi,Go,Gs類以の3種類の断片が含まれていた。今後、これらのG蛋白質遺伝子の全長のクローニング、及びその発現の局在、光情報伝達との関連を明らかにする必要がある(第30回生物物理学会報告)。また、種々のG蛋白質に特異的な抗体を用いてタコの光受容膜に存在するG蛋白質を検索している。II:マダコ・ロドプシン遺伝子断片のクローニング。マダコ・ロドプシンの遺伝子断片を得た。これを既に明らかになっていたミズダコ・ロドプシンの配列と比較すると非常に高い相同性を示した。現在まで生化学的な仕事にはミズダコが用いられてきたが、分子生物学的な仕事にはマダコの方が扱いやすい。今回の結果から、両者は極めて類縁性の高い種であることが明らかになったので、それぞれをうまく利用して、比較しつつ研究を進めて行けることが分かった。III:タコ・ロドプシンのC末端側に存在するCysの特異的蛍光ラベルと光照射に伴なう蛍光強度変化の検出。

光照射に伴うロドプシンの構造変化を検出するためにタコ・ロドプシンの蛍光ラベルを試みていたが、C末端側にあるCys残基を特異的にラベルすることに成功した。さらに、光照射に伴いその蛍光強度が変化することを見いだした(第30回生物物理学会報告)。1)タコの眼のG蛋白質遺伝子のクローニングタコの眼から全RNAを抽出し、cDNAを合成して、PCRを行った結果、脊椎動物のGi,Go,Gsクラスに対応する遺伝子断片を得ることに成功したことは昨年度に報告した。しかし、ショウジョウバエやイカにおいて光情報伝達に関与すると示唆されているGqクラスの遺伝子が得られなかった。そこで、本年度はタコ視細胞においてGqクラスのG蛋白質が発現しているのかを調べた。PCRで得られた遺伝子断片のクローニング方法を改良し、今まで得られた遺伝子断片と異なるものを検索した結果、その中からGqクラスの遺伝子断片を得ることに成功した。しかし、脊椎動物で光情報伝達に関与しているトランスジューシンに対応するG蛋白質遺伝子は得られなかった。この結果、タコの眼では4種類のG蛋白質が発現していることが明らかになった。現在、これらG蛋白質遺伝子の全長のクローニング、及び、発現の局在について検討を進めている。2)タコ・ロドプシン(Rh)の昆虫培養細胞による発現タコ・Rh遺伝子を組み込んだヴァキュロビールスを用いて、昆虫培養細胞でRhを発現させることを試み、オプシン蛋白質を作らせることに成功した。現在の発現量は抗体での発色量から求めると1Lの培養液当たり1mg程度である。次のステップとしてレチナールを加えての再構成を試みている。昆虫培養細胞を用いた発現システムを構築できたことは今後研究を進めていく上で重要な進展である。3)FTIRによるタコ・Rhの光受容に伴う構造変化の研究(東大:田隅研との共同研究)タコ・マイクロビライ膜を試料として光照射後のシグナルを測定したところ、可視域の光吸収測定ではメタ中間体と同じであるが、振動スペクトルの異なる中間体が存在することを示唆する結果が得られた。タコの光情報伝達系でG蛋白質を活性化させる中間体が何かと言うことについては結論がでていない。今後、紫外部の吸収測定とあわせて検討する必要がある。
結晶成長で達成する世界最高性能偏極電子ビーム源の開発

高エネルギー物理学分野における最重要課題の一つは、「超対称粒子」の発見であるが、この粒子の形成には、高効率偏極電子源の実現が必要不可欠である。我々はこれまでに歪み超格子半導体フォトカソードによる偏極電子源の開発を行ってきた。偏極電子源の重要な性能として「高い偏極度」と「高い量子効率」があるが、現在は、偏極度は90%と非常に高いのに対して、量子効率は0.5%と極めて低い。これは、歪みによる結晶品質や構造そのものの問題による。本研究では、新型構造、特に歪み補償型超格子構造の採用により偏極電子源の高効率化を図ることを目的とした。昨年度までの研究により、歪み補償構造により結晶性の改善を行い、量子効率に関しては、最大5%まで増加させることに成功した。しかし、偏極度が8090%から30%にまで、極端に減少するという問題が生じた。本年度は、その原因解明と改善を行い次の結果を得た。最初に、従来構造、歪み補償構造、さらにその中間的な構造を用意し、すべての変極度と量子効率の励起波長依存性を調べた。その結果、歪み補償構造を採用した場合、量子効率スペクトルが超格子が励起されたときに見られる特徴を示さないことがわかった。さらに、バンド構造計算やフォトルミネッセンスによるバンドギャップの見積もりを行ったところ、歪み補償構造の場合は、超格子構造ではなくその下にあるハッファ層で励起された電子が混入していることを明らかにした。そこで、その改善法としてバッファ層と超格子層の間に電子流入を抑制するバリア層を導入したところ、超格子構造で励起された電子の特徴をあらわす量子効率スペクトルに変化し、さらに偏極度を向上させることに成功した。しかしながら、偏極度はいまだ70%程度と十分ではなく、さらに歪みの制御によるバンド構造の最適化の必要性が示唆された。偏極電子源の重要な性能として「高い偏極度」と「高い量子効率」があるが、現在の量子効率は0.5%と極めて低い。本研究では、新型構造の提案より偏極電子源の高効率化を図る。最終的目標として、偏極度90%以上、量子効率を従来の2050倍の偏極電子源を目指している。本年度に関しては以下の2つの知見が得られた。・従来、GaAs/GaAsP超格子構造を利用した偏極電子源の開発を行っており、これでは90%以上の偏極度をすでに達成していた。一方、量子効率は0.5%程度小さいものになっていた。本研究では、歪み補償構造とグレーディッドバッファ層の採用により超格子構造の結晶性を改善し、量子効率の改善を行った。これらの構造を採用することで、転位密度の低減、超格子構造の周期性の向上を実現し、量子効率は最高で5%近くまで達成することができた。その一方、偏極度が60%程度に低下するという問題が新たに浮上した。現在、この問題に関しては、超格子構造の周期長を最適花することで改善されることを、バンド構造計算より明らかにしている。・上述の電子源をさらに高効率化するために、量子構造を駆使した新構造を提案しているが、その実現のためには、量子ドット構造の位置制御技術が必要となる。そのため、選択成長による技術確立を行った。本年度は、選択成長メカニズムの解明とそれに基づいた構造制御法の確立、さらに、選択成長を利用した液滴エピタキシー法による量子構造のサイズ・密度制御法の確立を行なった。