hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
体系的RNAiによる線虫不稔遺伝子の表現型プロファイリングと機能的分類

申請者の属する研究室では、非重複のcDNAセット(国立遺伝研・小原雄治教授により供与)をRNA合成の鋳型として用い、四齢幼虫(L4)に対するsoaking RNAi法によって体系的遺伝子機能破壊を行ってきた。16年度までに約6000個の遺伝子についてL4RNAiを行った結果、724個(12%)がPO不稔(RNAi処理した虫が次世代線虫をまったく、あるいはほとんど産まない)遺伝子であった。本研究では、このPO不稔遺伝子のL4RNAi表現型を微分干渉顕微鏡により詳細に観察した。さらにPO不稔遺伝子が生殖腺特異的に働くものか、成長や形態形成にも必要なものかを調べるため、一齢幼虫に対するRNAi(L1-soaking RNAi)を行い、孵化後発生の表現型を調べた。約450個の遺伝子について表現型解析を行った結果、様々な生殖細胞形成異常が観察された。そのうち167個の遺伝子についてL1RNAiを行った結果、約85%の遺伝子が孵化後の表現型を示した。このことから、PO不稔遺伝子の多くが生殖細胞形成と孵化後の成長の両方に必要なことが分かった。また、孵化後発生表現型のほとんどが成長異常であったことから、PO不稔遺伝子の多くがすべての細胞活性に必要な遺伝子である可能性が示唆された。また、大量の表現型情報の処理のため、表現型の体系的記述法を確立した。成長、形態、生殖細胞形成や受精および初期胚の異常を記録する表現型項目を設定し、各表現型項目を「present」「absent」「not applicable」のスコアで記述した。複数の項目の組み合わせで記述した表現型プロファイルはバイナリーデータに変換し、コンピュータを用いた遺伝子の機能的分類を行った。記録した表現型データベースを用いて表現型からの遺伝子検索が可能である。
眼科手術支援ロボットの開発

眼科顕微鏡下手術には、非常に緻密な動作および高度な技術の習得が不可欠であるが、多くの臨床医にとってその習得は容易ではなく、熟練した医師のみが行うことができる手術が多く存在する。そのため、医療の地域格差等の問題が生じているが、標準的な医師が、熟練した医師のレベル、あるいはそれ以上のレベルで手術を遂行できる手術ロボットが実現可能となれば、多くの患者に高度な医療を提供し、医療の地域格差を是正することが可能となると考えられる。そこで、マニュアルによる手術精度を上回る動作精度5μmを目標に眼科手術支援ロボットの開発を行った。医師がマスタ・マニピュレータを操ることで、実際に手術を行うスレーブ・マニピュレータに位置・角度情報を伝送して操作し、スレーブ・マニピュレータの移動距離をマスタ・マニピュレータの操作量の何分の一かに縮小して制御することで、手振れの影響をなくすなどして精度の高い微細な手術を実現するものである。今回、高精度・小型・軽量なロボットの開発を行うにあたり、ロボットの小型・軽量化を図るため、複合材(CFRP)を使用した直動/曲率ガイドを開発した。さらに、患部に接触して手術を行う微動部、最適な初期位置へ容易に移動できる3自由度有する粗動部を製作した。また、眼科手術で用いる術具や動作に適した眼科用のマスタ・マニピュレータを開発した。製作にあたっては、眼科における手技を工学的に解析し、既に習熟した動作と類似した動作で操作できるに直感的なインターフェースを設計した。このように試作したロボットの性能評価には、豚眼を用いた。手技をデータベース化するソフトウェアの開発も並行して行い、複数の医師の技量/経験を比較することで、眼科手術における暗黙知の明示化を試みた。また、得られた知見をマスタ・マニピュレータの操作支援に活用する実験を行い、その有用性を評価した。眼科顕微鏡下手術には、非常に緻密な動作が要求され、高度な技術の習得が不可欠であるが、多くの臨床医にとってその習得は容易ではなく、熟練した医師のみが行うことができる手術が多く存在する。医師がマスク・マニピュレータを操ることで、実際に手術を行うスレーブ・マニピュレータに位置・角度情報を伝送して操作し、スレーブ・マニピュレータの移動距離をマスタ・マニピュレータの操作量の何分の一かに縮小して制御することで、手振れの影響をなくすなどして精度の高い微細な手術を実現するものである。この手術ロボットの設計においては、手術中に要求される動作を解析し、それを実現する先端軸構成を決定することが肝要である。また、医師の作業領域、顕微鏡、照明、その他機器等の空間配置を考慮し、これらの機器との共存が可能な機構を実現することが必要である。また、眼科手術で用いる術具や動作に適しか眼科用のマスク・マニピュレータを開発した。
言語学・心理学・教育学に基づく日本語CALLコースウェアの研究

日本語CALL教材の高度化を目的とした基礎的な研究として、計画研究カ班と連携し以下の調査・研究を行った。1日本語CALL資料として、日本語学習用コースウェア、英語学習用コースウェア、その他の言語学習用コースウェア、日本語の学習に役立つホームページリンク集、CAI/CALL関連の文献(日本語)、CAI関連の文献(外国語)、CALL関連の文献(外国語)を収集整理し、下記のURLに掲載した。2日本語教師ならびに日本語学習者へのニーズ調査を行った上で、日本語CALL教材を「アパート探し、契約、住む、退去」をテーマとし、ヒアリングを基本とした総合的なCALL教材とすることとし、これら4コースの基本的会話を作成し、その翻訳を完了させた。ヒントや辞書類を作成中であり、また収集する画像資料についても提言した。3日本語教育におけるよりよいCALL教材とはいかなるものであるべきかについて、言語学、心理学、教育学の立場から総合的に考察し、教材作成に向けて具体的な企画や方針、材料を提示するための基礎的研究を行った。(1)言語学的検討:動詞を中心とした文の構造と意味の関係、「の」を介した名詞の接続、あいづちとターン交代の関係、音声指導のための韻律諸要素と音声の意識化の有効性について検討した。成果の一部は論文として発表された。(2)心理学的検討:言語の記憶メカニズムについての分析と実験を行った。この成果は平成13年度中国四国心理学会第57回大会(安田女子大学)にて発表の予定。(3)教育学的検討:アメリカの大学に対してCALL教材開発・利用についての実態調査を行った。
国際司法裁判所による安保理決定の司法審査について

2年度(平成1213年度)にわたる本研究の成果は,概要,次のとおりである。問題の主題は、国際司法裁判所(ICJ)が安保理の拘束力のある決定(国連憲章第7章)の同憲章との適合性,すなわち合憲章性(合法性)の司法審査を行いうるかどうかということであるが,本研究では,これを肯定する法的結論を得ることができた。ただし,否定論もいぜんとして有力に存在するので,本研究ではこれを肯定する法的論拠を具体的に展開することに最大の目標をおいた。まず本研究では,ひと口に「司法審査」といっても,ICJの場合は,欧州共同体裁判所のような「制度的司法審査」は憲章上では設定されていないので,具体的裁判事件の提起とともに問題となる「付随的司法審査」であることを明らかにしたうえで,その法的許容性の考察をすすめた。(1)まず憲章規定との関係で,とりわけ安保理には重要な政治的任務・権限が与えられているが,にもかかわらず,ICJの司法審査が否認されなければならないとする解釈上の根拠は見出せないこと(ICJの司法機能も憲章上重要な地位を占める),(2)次に憲章の起草過程(1945年)における経過を検討し,その際に若干問題となる経緯(ベルギー提案の不採択)がなくはないが,解釈上,その経過は審査の法的障害とはならないこと,(3)ICJの判例として,これまで勧告的意見の事例のなかにICJが国連決定の合法性を審査した先例があり,そのアプローチが裁判事件の審査にもあてはまること,をそれぞれ論証した。最後に,本研究は,ICJの審査結果として安保理決定の違法性が認定された場合,当該安保理決定にいがなる効果が認められるべきか,ありうる三つの立場を示しつつ,ICJのとるべき立場を提示した。本研究は,国際連合の決定とくに安全保障理事会の憲章第7章の下の決定が国連憲章に適合するものか否か,その合法性(合憲章性)の審査を国際司法裁判所が行いうるかどうかを法的に検討するものである。この司法審査の可否の問題は,現在,同裁判所に係属中のロッカービー航空機事件で大きな争点となっている。裁判所は,これは本件の本案の問題であるとして,いまだこの点に関する態度を明確にしていないが,調査の結果,裁判官の間にかなり深い意見の対立があることが明かとなった.つまり,裁判所が国連の他の機関の決定の合法性を審査することは国連憲章上否定されているとする立場と,これを肯定的にとらえる立場である.否定論の根拠は,憲章上これを認める明示規定がないことに加えて,安保理には憲章上平和の維持に関する強力な権限が与えられていること,憲章の採択時(1945年)にすでに司法審査権の提案が否決されていること,また裁判所の従来の判例もこれを認めてきていないことなどであり,他方,肯定論は,憲章上にその禁止規定がないこと,解釈上これを認めうる余地が十分にあること,また実際上そのような審査を行った事例があることなどを根拠としている。学説上でも。この点について深い対立がみられる。本年度の研究では,この問題についての学説や判例の調査はほぼ終ったので,残る仕事は,この問題が国際法の発展に及ぼす影響を明らかにすることである。もし司法審査が可能であるときは,国際司法裁判所が国連活動を司法的にコントロールできるということであるから,国際社会における法の支配の発展に大きな意味をもつことになる。本研究は,国際連合の決定とくに安全保障理事会の憲章第7章の下でとられる拘束力のある決定が国連憲章と適合するか否か,その合法性(合憲章性)の審査を国際司法裁判所が行いうるかどうかを法的な観点から検討するものである。

この問題は,とくに安保理決定が特定の国連加盟国の損益を侵害するとみられるときに重要な争点となる。この司法審査の可否の問題は、現在、同裁判所に係属中のロッカービー航空機事件で大きな争点となっている。裁判所はこれについて最終的な態度を明らかにしていないが,調査の結果,これについては裁判官の間にかなり深い意見の対立があること,また学説も二分していることが明らかとなった。すなわち,司法審査の肯定論と否定論である。平成12年度の研究では,両論の法的根拠をかなり詳細に調べることができた。そこで,本年度(13年度)になってこれをとりまとめて,その大要を大学の紀要に発表した(法学論叢第148巻5・6号)。その後、さらに関係資料を調査するとともに,上記論文の検証作業をすすめた結果、基本的内容について変更すべき点はなかったが,全体の構成方法と論証の仕方について,いく点かを補正する必要に迫られた。この補正作業の結果は,本年度の「研究成果報告書」(冊子体)にとりまとめる予定である。また,この最終成果は,本報告者が近く刊行を予定している著書『国際裁判の研究[第2巻]』(有斐閣)に収録するつもりである。なお,この間に裁判所の判断が下されたときは,さらに補正が必要となる。
研究基盤としてのデジタルリポジトリのモデル化および実装

本研究課題においてはデジタルリポジトリコンテンツを研究者コミュニティが柔軟かつ高度に利用するためのモデルを提案し実装した。特に、リポジトリプラットフォームWEKOを拡張したSarabiWEKOにおいて、リポジトリ管理と外部付与メタデータ管理とを分離した上で統合的に扱うモデルを確立し、価値付与サービスとしてユースケースを提案した。同時にリポジトリへのアクセスログからアクセスキーワードを抽出し、外部付与メタデータとするモデルを提案した。これらはいずれも小規模な研究グループにとってデジタルリポジトリが研究基盤たりうることを示している。本年度はデジタルリポジトリ特に機関リポジトリのコンテンツをリポジトリ外部から利用するフレームワークを提案し、試験的に実装した。具体的なプラットフォームとしては研究分担者である山地の設計によるWEKOを選択した。WEKOに対し、内部メタデータとユーザが独自に付与できる外部メタデータを混在させるフレームワークを提案し、実装している。同時に、任意の検索結果および個別コンテンツのメタデータをHTML,XML,JSON各形式で出力する機能を付与した。これによって、機関リポジトリのコンテンツに対しユーザが柔軟にメタデータを付与し、ユーザ側のwebページに再利用することができる。具体的には、iframe,xslt,JavaScriptをユーザ側で利用することで、WEKOからの出力結果を直接利用、XMLを変形して利用、JavaScriptによる柔軟な利用という各水準で取り込むことができる。すでに研究グループの業績概要として活用する例およびサブジェクトリポジトリとして活用する例を実験的に構築した。このようなフレームワークを与えることで、サブジェクトリポジトリを含むデジタルリポジトリ、特に機関リポジトリのコンテンツをユーザ側で有効に活用する基盤を提案したと言える。本年度の研究課題の実施に当たっては研究代表者、分担者、連携研究者の間でワークショップ形式の会合を定期的に開き、各自の立場からデジタルリポジトリのコンテンツが持つ可能性と問題点を議論することで遂行した。現在の段階での研究成果は論文として1編、学会発表として5件を得た。平成25年度の研究実績は次の通りである。国際会議OpenRepositories2014へ参加し、研究組織から2件の発表を行った。また、情報知識学会誌へ論文を一編発表した。これらは研究成果の欄に示している。また、その他の学会発表として電子版のみの講演論文も一遍発表した。デジタルリポジトリコンテンツの再利用と価値付与サービスについて、OAI-PMHのwrapperをJavaScriptベースで実装し、オーバーレイ型のサービス構築の基盤をクライアント側のライブラリとして与えることができた。負荷の問題をサービス提供側でキャッシュを持つことで解消している。サブジェクトリポジトリへの応用を次年度に考慮している。研究者データベースと機関リポジトリ、認証サービスの連携について、一つの成果を得た。機関リポジトリのコンテンツを研究者が統一的に運用するためには、著者情報を効果的に利用する必要がある。まずコンテンツに著者識別子を必要とするが、その次の段階として現在の所属機関情報が問題になる。これを解決するフレームワークを提案した。リポジトリのログを解析することで、価値付与サービスの新たな展開に関わる一つの成果を得ている。時事問題に関するデータと機関リポジトリのアクセスログを比較することでアクセス傾向を掴む解析を続けて来たが、これとは異なる方向で価値付与サービスを展開するフレームワークを提案した。これは次年度以降に発展させる。平成24年度の研究実績は以下の通りである。リポジトリシステムの一つWEKOを拡張し、メタデータを柔軟に付与するSarabiWEKOについての機能を検討、実装した。DSPace, EPrintsをはじめとするリポジトリシステムはユーザ側でメタデータを設計することが難しく、研究者コミュニティの側でリポジトリコンテンツを有効に利用する場合の障壁を高くしている。SarabiWEKOではこの問題をバックエンドのRDB内で解決したが、後述の通り、非RDB型の実装を考察している。リポジトリコンテンツの効果的な再利用およびインターフェースの実現に向けて、リポジトリコンテンツへのアクセス状況と時事的背景との関連性について小規模大学の機関リポジトリのログを利用して解析した。特に大きなイベントが生じた場合には感覚的に有意な変化を見られることを端緒として開始した解析であるが、通常の時事的な背景については難しい。非RDB型のデータベースをバックエンドとするリポジトリシステムの考察を行った。テーブル構造を基本とするRDBと異なり、本研究課題の追求する柔軟なリポジトリシステムを構築する場合の強力なツールとなる可能性がある。研究実績の成果発表として、国際会議OpenRepositories2014にて3件のポスター発表を行った。ログ解析とサービス間の連携、セントラルリポジトリに関わる内容である。また、前年度に出版したSarabiWEKOに関する論文が情報知識学会の論文賞を受賞し、その招待講演を行った。外部メタデータによって付与される専門知と機関リポジトリによって付与される極めて一般性の高いメタデータとをうまく分割することが有効である点を強調した。

地理的に離れた地点に散在する研究組織のため、7月に代表者と分担者によるクローズドなワークショップを開催し、北大附属図書館からの参加を得て実際の機関リポジトリの運用との関係を探りつつ議論を深めることができた。機関リポジトリのログ解析に関し、検索文字列をリファラから取得し、外部付与メタデータと見なしたタグクラウド型のユーザインターフェイスを与え、検索文字列相互の関連を示すグラフ型のインターフェースとして実装した。蒸発モデルによるログ解析は今後の数理的な課題として残されている。また、研究者データベースと機関リポジトリ、認証サービスの連携をフレームワークとして提案した。昨年度に開発したOAI-PMHのwrapperについて、オーバーレイ型のサブジェクトリポジトリへの応用を目指した。前々年度に開発したMathSciNetからの著者ID情報を取得するシステムとの連携のもと、DML-JPへ実験的に適用した。26年度が最終年度であるため、記入しない。図書館情報学、複雑系26年度が最終年度であるため、記入しない。研究課題の達成状況については、研究基盤としてデジタルリポジトリを据える際の問題点を議論し、サブジェクトリポジトリおよび機関リポジトリについて検討した。結果、コンテンツを柔軟に再利用することの必要性を再確認し、その方向での実装を開始した。第一にユーザモデルの形成について、研究者コミュニティの側で柔軟にリポジトリコンテンツを活用しうるリポジトリシステムを構築した上に、ログ解析からメタデータへ価値を付与するサービスへの糸口を得られた。これらは提案時には想定していなかった成果であり、当初の計画以上に進展したと言える。第二にシステム構築に関してはSarabiWEKOを実装していることで上記のアクセスログに関わる価値付与サービスへ柔軟な対応を取ることができる。また、クライアントベースのオーバーレイライブラリも有効に機能するはずである。第三にデータモデルの構築に関し、アクセスログに関わるメタデータ構造を設計することが課題となった。DRIVER等のプロジェクトでも大きくは展開していない問題であり、今後の成果が予想される。研究目的の達成度について、概して順調に進展している。第一にユーザモデルの形成について、研究者コミュニティの側で柔軟にリポジトリコンテンツを活用しうるリポジトリシステムを提案しつつある。学術情報流通の一翼を担うはずの機関リポジトリにおける一つの問題点であるが、これを解決する方向性を打ち出せている。
ホイスラー合金の巨大磁気抵抗材料への応用

1.目的:最近のマイクロデバイス化の傾向の中、伝導電子のスピン依存散乱によって抵抗変化が生じるGMR材料が話題となっている。ホイスラー合金は強磁性元素を含まない合金ではあるが強磁性を示し、Cu基で規則変熊、2相分離変態が生じることが報告されている。したがってこれらの変態を利用することによりスピン依存散乱を生じさせ、GMR効果を発現できる可能性がある。一方Cu基以外のホイスラー合金としてAg_5MnAl合金があり、硬質磁性を示す非平衡相として長年注目されてきた。しかし、この合金を用いた磁気抵抗に関する報告はない。そこで本研究ではホイスラー合金を用い、組成、熱処理条件を検討することによりGMR効果発現の可能性について調べた。今年度は特にAg-Mn-Al系合金を中心に検討した。2.実験方法: Ag_5MnAlとAgを結んだ直線上の組成合金を選び、急冷薄帯を作製した。これらを473873Kにおいて熱処理した。磁気特性の測定にはVSM、相の同定にはDTAおよびX線ディフラクトメータ、磁気抵抗測定には手製の測定装置、組織観察にはSEM-EDX、TEMを用いた。3.結果:得られた結果を要約すると以下のようになる。(1)as-spun状態では、Ag、γ、βMnの3相以外にもAg_<10>(Mn_<0.5>Al_<0.5>)_<90>急冷薄帯でε相、Ag_<40>(Mn_<0.5>Al_<0.5>)_<60>、Ag_<50>(Mn_<0.5>Al_<0.5>)_<50>急冷薄帯でτ相が出現した。しかしas-spun状態では全ての組成の急冷薄帯においてMR比は低く0.1%以下であった。(2)熱処理によりτ相の出現する組成域、温度域が変化するが、τ相の出現する組成域、温度域において高い磁気特性およびMR比が得られた。中でも573Kで168時間熱処理したAg_<40>(Mn_<0.5>Al_<0.5>)_<60>急冷薄帯において最も高いMR比0.9%が得られた。1.目的:最近のマイクロデバイス化の傾向の中、様々な機器が小型化され実用化されてきている。その中で磁気ヘッド等に利用されている材料の高性能化も必要となり、巨大な磁気抵抗変化率(MR比)を示すGMR材料が話題となっている。また、これらのGMRは伝導電子のスピン依存散乱によって生じる抵抗変化で説明されている。ホイスラ-合金は強磁性元素を含まない合金であるが、Cu基で飽和磁化の値がニッケルに匹敵する強磁性を示す。そのホイスラ-相はL2_1型規則構造をもつ金属間化合物であり、高温からの冷却中にA2(bcc)→B2→L2_1の2段階の規則変態の他、ホイスラ-組成近傍のβ相領域に低温で2相分離が生じることが報告されている。これらの変態を利用することによりスピン依存散乱を生じさせる組織形態を作製できる可能性がある。そこで本研究ではホイスラ-合金を用い、組成、熱処理条件を検討することにより組織制御を行い、GMR効果発現の可能性について調べることを目的とする。2.実験方法:Cu-Mn-Al系を選び、ホイスラ-相が析出するような組成域で合金、急冷薄帯を作製した。これらを600900°Cにおいて熱処理する。磁気特性の測定にはVSM、相の同定にはDTAおよびX線ディフラクトメータ、磁気抵抗測定には手製の測定装置、組織観察にはSEM-EDXを用いた。(1)Cu-10Mn-25Al急冷薄帯のas-spun状態においてL2_1もしくはDO_3相が出現していた。(2)as-spun状態ではCu-15Mn-25Al急冷薄帯において最大のMR比1.1%(室温)が得られた。(3)423K,6h熱処理したCu-10Mn-25Al急冷薄帯においてMR比3.9%(室温)が得られた。

(1)as-spun状態では、Ag、γ、βMnの3相以外にもAg_<10>(Mn_<0.5>Al_<0.5>)_<90>急冷薄帯でε相、Ag_<40>(Mn_<0.5>Al_<0.5>)_<60>、Ag_<50>(Mn_<0.5>Al_<0.5>)_<50>急冷薄帯でτ相が出現した。しかしas-spun状態では全ての組成の急冷薄帯においてMR比は低く0.1%以下であった。(2)熱処理によりτ相の出現する組成域、温度域が変化するが、τ相の出現する組成域、温度域において高い磁気特性およびMR比が得られた。中でも573Kで168時間熱処理したAg_<40>(Mn_<0.5>Al_<0.5>)_<60>急冷薄帯において最も高いMR比0.9%が得られた。
単一磁束量子局在電磁波集積回路プロセスに関する研究

NbNはNbに比べ1.5倍の超伝導エネルギーギャップを有する。この特長を活かし、回路の安定動作に使われるシャント抵抗を自身に内包させ、かつ高速性につながる特性電圧の高いジョセフソン接合の作製を目指した。Alをプラズマ窒化したトンネル障壁層を用いることで、これまでにない特性の再現性と制御性を示すことに成功した。また、トンネル障壁層に接する形で常伝導NbN_x層を配置することで目標とした特性の獲得にも成功した。単一磁束量子回路の低消費電力性と高速性に加え、我々は信号を空間的に局在した電磁波として集積回路内の導波路を光速で伝送させる技術を開発、これを局在電磁波集積回路とした。しかし、高速性の反面、占有面積が大きく、高集積化に対しての課題を残していた。本研究ではこの課題の克服に向けて、新しい材料を利用することでジョセフソン接合(以下、単に「接合」と書く)の高性能化(高速化、高インピーダンス化)を図り、現在の2-4倍の速度向上と1桁以上の高密度化を目指す。具体的な課題・計画は、以下の通りである。なお、(2)(3)は申請当初は無かった課題であるが領域の目標達成に向け、領域内会議により、新たに始めた課題である。(1)セルフオーバーダンプNbN接合の開発超伝導電極(S)としてNbより臨界温度の高いNbNを用い、高速化と高インピーダンス化を図る。同時に超伝導ギャップ電圧以下でのトンネル抵抗値を大幅に低減化し、セルフオーバーダンプ特性(電流-電圧特性上にヒステリシスが見られない特性)を目指す。この特性では、外部シャント抵抗が不要になることから面積の低減化に貢献する。接合の構造としてはトンネル障壁層(I)にAlN、常伝導近接効果層(N)にNbN_xを持ったNbN/AlN/NbN_x/NbN構造を追究する。H20年度までに、SIS構造の接合の最適化とSINS構造でのセルフオーバーダンプ特性の獲得を目指す。H21年度は、Nb接合よりも大きな特性電圧(>1.5mV)を実証する。(2)MgB_2ジョセフソン接合の作製・評価NbNよりも臨界温度の高いMgB_2薄膜を利用し、これまで報告されている値よりも大きな特性電圧を目指す。薄膜、および三層構造は同じA01班に所属する農工大・内藤教授のグループが作製し、加工評価を我々が行う。(3)局在電磁波集積回路応用システムの開発局在電磁波集積回路の応用として、超伝導転移端センサを多数搭載したシステムの信号処理回路を開発する。具体的には、検出器からの信号をデジタル化し、他の信号と時分割多重化し出力する機能を持たせる。また、どれか1個の検出器に信号が到来した場合にその検出器を選択し、デジタル出力を室温へ送るイベント駆動A/D変換器を研究する。本研究では,マイクロストリップ線やストリップ線を用いた局在電磁波受動伝送線配線技術の微細化・高度化と、ジョセフソン接合の高性能化により,現在の単一磁束量子回路の2-4倍の高速動作化と1桁以上の高集積化を具現化するプロセス技術の確立を目的としている。本年度は、ジョセフソン接合の高性能化を目的として、その電極に用いるための窒化ニオブ(NbN)薄膜の成膜条件の検討及び配線技術の高度化・接合の微細化のため新たに導入した反応性イオンエッチング(RIE)装置の立ち上げを行った。まず、NbN薄膜に関しては、成膜方法として反応性RFスパッタリング法を用いた。また、薄膜の評価としては、接合に用いることから、臨界温度(Tc)のみではなく薄膜の表面平坦性、ストレスにも着目して行った。その結果、測定温度の精度に若干改善の余地が残るものの、18K程度までの高いTcを持つ薄膜を得ることができた。これは、スパッタガスとしてArとN_2の混合ガスを用いるが、この全圧及びN_2ガス分圧の最適化による。現在時点での最適条件は、全圧2.2Pa、Ar流量40sccm、N2流量3-4ccmであった。ただし、膜表面の平均二乗粗さRmsに関しては5nm程度(膜厚400nm)であった。この値は、理想的なトンネル接合特性を示すNb/AlOx/Nb接合のNbの値(Rms値=3nm@膜厚300nm)よりやや高めであり、改善の余地が残る。しかし、膜厚を考慮すると比較的良好なものを得ることができたといえる。一方、新しく導入したRIE装置の立ち上げに関しては、終点検出技術を確立し、エッチング特性として若干アンダーカットが見られるものの、ほぽ良好なものが得られる条件を見出した。低消費電力性と高速性を特長としていた単一磁束量子(SFQ)回路では、近年、受動配線中をSFQに伴うインパルス信号を空間的に局在した電磁波として伝搬させる技術が確立した。この技術を利用すると、さらなる高速化と低消費電力化がもたらされる。

本研究では、その際の障害となっていた大きな占有面積の問題を解消し、高集積化に適した構造を提案・実証することを目的としている。具体的には、従来のNbに代わりNbNを電極として用いることでジョセフソン接合のインピーダンスを向上させ、それに繋がる受動線路幅を細くすること、さらにその接合自身に外部シャント抵抗の必要のないセルフオーバーダンプ特性を持たせる作製プロセスの確立を目指している。平成19年度は、セルフオーバダンプ特性を持ったNbNジョセフソン接合を得るために予備実験を含めさまざまな方面から検討を行った。その結果、構造としてNbN/n-NbN/AlN/NbN構造を導入することに決定した。n-NbNは動作温度である4Kにおいても常伝導特性を示すNbNで、臨界温度15Kを示す超伝導NbNとは窒素含有量が異なる。トンネル障壁として採用したAlNとNbNの間に置くことで準粒子の供給が行われ、セルフオーバーダンプ特性を示す。これまでに、Nb/AlN/n-NbN/NbN構造のジョセフソン接合において、狙い通りのセルフオーバダンプ特性を得ることに成功した。これは、n-NbN層が準粒子供給層として働くこと、AlN層がトンネル障壁層として機能していることを意味する。また、H20年度以降に必要とされる微小接合のためのサブミクロンパターン形成技術、接合作製プロセス技術の開発も行った。このようにこれまでのところ研究は計画通り順調に推移している。本研究ではジョセフソン接合の高性能化(高速化、高インピーダンス化)により、現在の2-4倍の速度向上と1桁以上の高密度を具現化することを念頭にNbN/NbN_x/AlN/NbNセルフオーバーダンプジョセフソン接合技術の開発を行っている。また、局在電磁波集積回路の応用としての検出器システムの構築、さらには特定領域研究内の他のグループと共同で臨界温度の高いMgB_2ジョセフソン接合の作製・評価も手掛けた。NbNジョセフソン接合は、NbN/AIN/NbN構造が基本となる。平成21年度は、NbNの形成法をRFマグネトロンスパッタ法から直流マグネトロンスパッタ法へ変更し、電極となるNbN薄膜自身の高品質化を図った。凹凸、超伝導臨界温度、抵抗率とも高品質薄膜を報告している他の文献と同等の値まで向上させることに成功した。また、AlNトンネル障壁形成法を1-2nmの超薄膜の堆積からAl薄膜表面の窒化へと変更した。この窒化にはRFプラズマを用いているが、試料にはイオンではなく窒素原子のみが到達するように工夫した。これにより、良好なトンネル障壁層が形成されることが分かった。このほか、NbN/NbN_x/AIN/NbN構造で比較的良好なセルフオーバーダンプ特性を持つジョセフソン接合の形成にも成功している。MgB_2接合については、トンネル障壁層にホウ素薄膜を用いたものについて、マイクロ波特性、磁場特性を調べ、確実にジョセフソン接合が形成されていることを確認した。検出器システムについては、検出器として超伝導トンネル接合もしくは超伝導転移端センサを利用することを想定し、そこに用いる局在電磁波集積回路の評価を行った。実際のシステムでは複数の検出器が配置されるが、システムの簡略化のため信号入力のあった検出器のみを自動的に選択する回路が不可欠となる。平成20年度はこの回路の動作実証に成功した。
栽培種成立の分子遺伝子学的基礎

主に分子生物学的手法を用いて,栽培種とその近緑野生種を比較研究し,栽培種の分子遺伝学的特性を明らかにすることを目的に,以下の概要のような3項目の研究を2年という短い期間に実施した。A)栽培種と近緑野生種のDNAライブラリ-の作成とその利用:コムギとイネでは核DNAまたはCDNA断片のライブラリ-を作成し,そのクロ-ンをプロ-ブとしてRFLP産位の連鎖万析と異数体分析を行って,全染色体対応する連鎖群を完成した。また、これらをプロ-ブに用いて,栽培種と祖先野生種の核ゲノムの分化の程度を推定した。次に、コムギとテンサイの両属で葉緑体DNAのライブラリ-を作成と,このクロ-ンをプロ-ブとして栽培種と近緑野生種の葉緑体ゲノムの系統関係を解明した。C)栽培種にとって重要な形質の研究:種子の休眠,発芽,穂発芽のそれぞれについて、それに関与する遺伝因子を解析し,その転写ないし翻訳産物を同定し,また,ホルモン作用との関係などを調べた。次に貯蔵タンパク質について、イネのグルテリンとプロラミン及びサツマイモのスポラミンの種々の分子種に対応するCDNA及び核DNAを同定し,構造解析などを通し,発現調節と進化過程を考察した。さらに,セネッセンス及び熱ショックに関わる遺伝子の単離などに成功した。主に分子生物学的手法を用いて栽培種とその近縁野生種を比較研究し、栽培種の分子遺伝的特性を明らかにすることを目的に、以下の概要のような3項目の研究を実施した。A)栽培種と近縁野生種のDNAライブラリ-の作成とその利用-コムギでゲノミック(n)DNA,cDNA,ミトコンドリアDNAのライブラリ-を構築した。イネ、コムギ、サツマイモの3属ではnDNAまたはcDNAのクロ-ンを、またテンサイ属では葉緑体DNAのクロ-ンを用いて、栽培種とそれぞれの近緑野生種のRFLP分析を行い、系統関係を明らかにした。イネでは、さらにRFLP地図と遺伝子地図の対応関係を決定した。B)生産性の基礎をなす形質の研究-イネ、コムギ、ソラマメ、エンドウの4属の栽培種と祖先種の間でrDNAの構造と活性を比較研究し、コピ-数、スペ-サ-の構造及び転写活性の違いを明らかにした。光合成に関しては、栽培タバコの光化学系I複合体タンパク質遺伝子psaDの産物の2分子種の提供親を同定し、トウモロコシではC3、C4及び根型のPEPC遺伝子の構造を決定して、3者の翻訳領域が高い相同性をもつことを証明した。エンドウでは光応答の弱い葉緑体オペロンを発見した。C)栽培種にとって重要な形質の研究-種子の発芽と休眠に関しては、その生理学的挙動を解析するとともに、コムギで休眠胚に特有なmRNAを見出した。貯蔵タンパク質に関しては、イネで3種タンパク質のそれぞれについて24種のcDNAの構造を決定し、各種タンパク質に固有なシグナルペプチドを同定した。サツマイモのスポラミン遺伝子の発現調節の研究から、器官の肥大とタンパク質遺伝子の発現は無関係であることが証明された。アブラナ科植物を用いて、葉の老化に伴って出現するmRNAを単離し、そのcDNAの構造解析を行い、発現に調節機構を明らかにした。また、熱ショックタンパク質遺伝子の発現条件を解明した。主に分子生物学的手法を用いて,栽培種とその近縁野生種を比較研究し,栽培種の分子遺伝学的特性を明らかにすることを目的に,以下の概要のような3項目の研究を実施した。<A)栽培種と近縁野生種のDNAライブラリ-の作成とその利用>___ー:コムギとイネではゲノミックDNAまたはcDNAのクロ-ンをプロ-ブとしてRFLP座位の連鎖分析と異数体分析を行って,全染色体に対応する連鎖群を完成した。また,これらプロ-ブを用いたRFLP分析を通じ,核ゲノムの種間関係及び種内分化を明らかにした。さらに,テンサイ属において葉緑体DNAのクロ-ンを用いて葉緑体ゲノムの分化を研究し,種間関係を確立した。

<B)生産性の基礎をなす形貭の研究>___ー:イネ,コムギ,ソラマメ,エンドウの4属の栽培種と祖先野生種について,rDNAの構造と活性を比較し,そのコピ-数,スペ-サ-の構造及び転写活性の差異を明らかにし,それに基づいて栽培種の起原と品種分化を推定した。光合成に関しては栽培タバコの光化学系IIのタンパク貭の1つをコ-ドする核遺伝子が2つあり,それらが2つの祖先種から1つずつ由来したことを証明した。トウモロコシでは炭酸固定酵素PEPCの3つの遺伝子の構造を決定し,それらの差異と進化的関係を明らかにした。<C)栽培種にとって重要な形貭の研究>___ー:種子の休眠,発芽,穂発芽のそれぞれについて,これに関与する遺伝因子を解析し,その転写ないし翻訳産物を同定するとともに,ホルモンに対する反応性を調べた。次に、貯蔵タンパク貭について,イネではプロラミンをコ-ドする3遺伝子,サツマイモではスポラミンをコ-ドするA,B両サブファミリ-の計6遺伝子を単離し,構造を決定した。さらに,セネッセンス及び熱ショックに関わる遺伝子の単離に成功した。
プラナリア再生に関わる位置情報シグナル分子の同定

扁形動物プラナリアは、前後、背腹、遠近の3つの軸に沿った体制をもつ。プラナリアはどのように切断されても再生し、元と同じ体制をつくりあげることができる。これは再生過程において、個々の未分化幹細胞が体制に関わる何らかのシグナルを受け、適切な細胞へと分化することによると考えられる。しかし、その位置情報シグナルの実体、再生過程において、それらのシグナルがいつ働き体制が決まるのか、不明である。そこで本研究では以上のことを明らかにすべく実験を行い、以下の成果が得られた。1.背腹軸決定に関わる位置情報因子の候補としてすでに単離していたDjBMP(Bone Morphogenetic Protein)についてRNA干渉法による機能阻害実験を行なった。DjBMPの機能が阻害されたプラナリアでは、背側が扁平になると同時に体色が薄くなり、背腹の境界で発現するDjIfb遺伝子の発現領域が拡大していた。また、正常個体では腹側に2条見られる神経束が背側にも見られた。これらのことはDjBMPの機能阻害によって本来の背側が腹側に変換したことを示している。すなわち、DjBMPはプラナリアにおいて背側を規定するシグナル分子であると考えられた。2.プラナリアの体の中心にある咽頭を指標にして、再生過程における位置の決定の時期を特定した。まず、プラナリア尾部片において咽頭は常に断片中のほぼ一定の位置に形成することを明らかにした。この事実を利用し、切断した尾部片(第一切断)を一定時間後再生させ、それをさらに前後に二等分し(第二切断)その前断片中で咽頭のできる位置を調べた。その結果、切断後6から12時間の間に咽頭の位置が決定されることがわかった。また、切断後6から12時間後では組織学的な変化は認められないことから位置の決定は個々の細胞分化に先立って起きることを示している。扁平な動物であるプラナリアといえども、そのからだは3つの軸、すなわち、前後軸、背腹軸、遠近軸に沿った構造をもち、再生においては、その各々の軸に関わる位置情報シグナル分子の働きによって正確な組織構築がなされるものと考えられる。そのうち、背腹軸決定に関わる位置情報因子については、これまでに、その候補としてBMP(Bone Morphogenetic Protein)ファミリーに属する遺伝子DjBMPを単離している。本研究において、このDjBMPについてRNA干渉法により機能阻害実験を行った。RNA干渉法は一昨年私が改良した「soaking法」に従った。DjBMPの機能が阻害されたプラナリアは、さらに扁平になると同時に背側の体色が薄くなった。また、背腹の境界で発現することが知られているIfb遺伝子の発現領域が拡大していることが明らかになった。組織化学的に詳細に調べたところ、正常個体では腹側に2条見られる神経束が背側にも観察される個体が、わずかではあるが観察された。以上のことから、私は、DjBMPの機能阻害によって本来の背側が腹側に変換したと結論づけた。すなわち、DjBMPはプラナリアにおいて背側を規定する因子であると考えられる。一方、前後軸については、後方にむかって勾配をもって発現するHOM/Hox遺伝子群が知られている。しかし、この遺伝子群の発現レベルは非常に低いため、whole-mount in situ hybridization法により再現よく発現を検出することは困難であった。特に発現レベルを定量的に取り扱うことは不可能であった。そこで、リアルタイムPCR法を用いることでHOM/Hox遺伝子群の発現を定量的に検出することを試み、それに成功した。

この実験系を適用することにより、これまでに報告されてきた前後軸決定に関わる実験をより定量的に扱うことができるようになると思われる。扇形動物プラナリアは、我々ヒト同様に、前後、背腹、遠近の3つの軸に沿った体制をもつ。プラナリアはどのように切断されても再生し、元と同じ体制をつくりあげることができる。これは再生過程において、個々の未分化幹細胞がそれを取り巻く環境からの何らかのシグナルを受け、個体の中の自らの位置を知ることで、適切な細胞へと分化することによると考えられている。しかし、その位置を知らしめる位置情報シグナルの分子的実体、また、再生過程において、いっ位置の決定がおこるのか、不明である。本年度の研究において、私は、プラナリアの体の中心に位置する咽頭を指標にして、再生過程において位置の決定の時期を特定した。まず、プラナリア尾部片において咽頭のできる位置を調べ、常に断片中のほぼ一定の位置に形成することを明らかにした。この事実を利用し、切断した尾部片(第一切断)を一定時間後再生させ、それをさらに前後に二等分し(第二切断)その前断片の咽頭のできる位置を調べた。もし、第二切断彼の咽頭のできる位置が第一切断のみ行った尾部片と同じであれば第二切断を施す前に咽頭の位置が決定されていることを示す。その結果、切断後6から12時間の間に咽頭の位置が決定されることがわかった。咽頭を指標に行った実験であるが、前後軸に沿った体制の決定も同じ時期に決定されると考えられる。また、切断後6時間後と12時間後では組織学的な差異は認められなかったことは、位置の決定が個々の細胞分化に先立って起きるということを支持している。今後、位置の決定が起こる前後の切断後6時間と12時間の同位置における細胞の構成分子あるいは遺伝子発現の差異を調べることで位置情報シグナル分子の実体を明らかにすることができるものと考えられる。
高性能バイオセンサーの開発

「フォトバイオセンサーの開発」においては、以下の研究実績を得た。ク-レ研究室は、光ファイバーを用いるバイオセンサー(オプトロード)の研究で知られている。本測定システムは光検出器としてフォトマルを使用しているために小型化することが困難である。そこで、まずはじめに光検出器としてプレート型フォトダイオードおよびアバランシェ型フォトダイオードを使用し、フォトマルを用いた場合と同等の光検出特性を得た。この結果、本オプトロードは小型化でき医療計測への応用が可能であることが分かった。次に、光検出器としてアバランシェ型フォトダイオードを用い、ペルオキシダーゼ・キサンチンオキシダーゼ複合酵素膜を作成し、ヒポキサンチン測定用オプトロードを構築して食品計測用センサーへの応用を追及した。そこで、オプトロードシステムの基本的特性を評価し、固定化酵素(ペルオキシダーゼ)の測定限界を調べた。その結果、絶対量で20100pico molの固定化ペルオキシダーゼが検出できることが分かった。さらに、最適化されたルミノールおよび過酸化水素濃度に基づく場合、少なくとも4pico molの固定化ペルオキシダーゼが検出できることを示した。「高性能免疫センサーの開発」においては、以下の研究実績を得た。トーマ教授の研究室では、抗体に触媒機能を持たせた、モノクローナル触媒抗体の研究を幅広く行っている。AIDSや肝炎の迅速な診断のために、これらの原因となる病原菌を検出する高性能な免疫センサーの開発が求められている。通常の抗体は抗原と特異的な吸着をするだけなので、免疫センサーを構築するためには、抗原抗体反応による微小な質量変化を検出するか、酵素で標識した抗体を用いて酵素反応による変化を検出する必要があった。従って、高性能な免疫センサーを開発するために、申請者らの独自技術であるマイクロデバイスを、トーマ研究室で主に研究しているanti-idiotypicの触媒抗体と組み合わせることを検討した。同研究室では主として、anti-idiotypic触媒抗体の作製法、評価法の実習を行い、技術を習得した。「メディエーター型バイオセンサーの開発」においては、以下の研究実績を得た。コンタ教授の研究室では、光電気化学的分析法を用いて、生体分子の電気化学的特性を分光学的に評価する研究を幅広く行っている。酵素センサーを構築する上で、酵素ど電極との間に電子の橋渡しを行う人工分子であるメディエーターを用いる場合、溶存酸素のような共存物質の影響を受けにくく、かつ高濃度の基質の定量が可能になるといった利点がある。そこでメディエーター分子の酸化還元状態を分光学的に調べることにより、電極表面だけでなく、酵素膜の厚さ方向の電子移動に関する情報が得られるので、メディエーターの最適化を行えると考えた。またさらにこれらの研究により実用化に近い新しいメディエーター反応系を利用したバイオセンサーの開発を行った。グルコース酸化酵素のメディエーターであるフェロセン誘導体をグルコース酸化酵素に結合させ、その電気化学的特性を分光学的に評価したところ、活性中心からフェロセンを経由して電極に電子が伝達されることが確認された。「環境計測用バイオセンサーの開発」においては、以下の研究実績を得た。ペルピニヤン大学マ-ティー研究室では、農薬の生物化学的計測の研究を行っている。まず有機リン系の農薬がアセチルコリンエステラーゼの活性を阻害することに着目した。その酵素活性を電極上で測定できるか検討を行ったところ、活性評価に十分使用できることがわかった。次にアセト乳酸合成酵素が除草剤であるスルホン尿素により特異的に阻害されることに着目して、この酵素を大腸菌に大量発現させ、分離精製した。精製した酵素はポリエチレングリコールの存在により安定化されたので、バイオセンサー素子として利用できる可能性が示された。さらに除草剤ジクロロフェニルジメチル尿素(DCMU)は植物の光合成活性を阻害することに着目した。ほうれん草の葉緑体を光架橋性樹脂で白金電極上に固定化し、光合成によって生成される酸素を測定した。その結果、DCMUの存在によって生成される酸素が減少することがわかった。また本固定化方法により固定化膜の寿命を約1年にすることが可能となった。

通常の抗体は抗原と特異的な吸着をするだけなので、免疫センサーを構築するためには、抗原抗体反応による微小な質量変化を検出するか、酵素で標識した抗体を用いて酵素反応による変化を検出する必要があった。従って、高性能な免疫センサーを開発するために、申請者らの独自技術であるマイクロデバイスを、トーマ研究室で主に研究しているanti-idiotypicの触媒抗体と組み合わせることを検討した。同研究室では主として、anti-idiotypic触媒抗体の作製法、評価法の実習を行い、技術を習得した。「メディエーター型バイオセンサーの開発」においては、以下の研究実績を得た。コンタ教授の研究室では、光電気化学的分析法を用いて、生体分子の電気化学的特性を分光学的に評価する研究を幅広く行っている。酵素センサーを構築する上で、酵素ど電極との間に電子の橋渡しを行う人工分子であるメディエーターを用いる場合、溶存酸素のような共存物質の影響を受けにくく、かつ高濃度の基質の定量が可能になるといった利点がある。そこでメディエーター分子の酸化還元状態を分光学的に調べることにより、電極表面だけでなく、酵素膜の厚さ方向の電子移動に関する情報が得られるので、メディエーターの最適化を行えると考えた。またさらにこれらの研究により実用化に近い新しいメディエーター反応系を利用したバイオセンサーの開発を行った。グルコース酸化酵素のメディエーターであるフェロセン誘導体をグルコース酸化酵素に結合させ、その電気化学的特性を分光学的に評価したところ、活性中心からフェロセンを経由して電極に電子が伝達されることが確認された。「環境計測用バイオセンサーの開発」においては、以下の研究実績を得た。ペルピニヤン大学マ-ティー研究室では、農薬の生物化学的計測の研究を行っている。まず有機リン系の農薬がアセチルコリンエステラーゼの活性を阻害することに着目した。その酵素活性を電極上で測定できるか検討を行ったところ、活性評価に十分使用できることがわかった。次にアセト乳酸合成酵素が除草剤であるスルホン尿素により特異的に阻害されることに着目して、この酵素を大腸菌に大量発現させ、分離精製した。精製した酵素はポリエチレングリコールの存在により安定化されたので、バイオセンサー素子として利用できる可能性が示された。さらに除草剤ジクロロフェニルジメチル尿素(DCMU)は植物の光合成活性を阻害することに着目した。ほうれん草の葉緑体を光架橋性樹脂で白金電極上に固定化し、光合成によって生成される酸素を測定した。その結果、DCMUの存在によって生成される酸素が減少することがわかった。また本固定化方法により固定化膜の寿命を約1年にすることが可能となった。生体のもつ分子識別機能に着目して作製されたバイオセンサーは医療分析、工業プロセス計測、環境計測などにきわめて有力な分析システムである。
小胞型伝達物質トランスポーターに注目したアストロサイト機能的小胞マーカーの研究

小胞型伝達物質トランスポーターは伝達物質の小胞内充填を司る膜タンパク質である。小胞型伝達物質トランスポーターは神経だけでなく、アストロサイトにも発現し、伝達物質の小胞内蓄積と分泌に関与していると考えられる。しかし、アストロサイトの分泌性の小胞の特徴や種類についてはほとんど解明されていない。本研究の目的は、アストロサイト分泌小胞の機能と局在の解明である。ATP輸送を担うVNUTについては、アストロサイトのdense-core vesicleに局在することを見いだした。VNUT特異的な阻害剤であるclodronateを同定し、in vivoで疼痛緩和に効果があることを明らかにした。興味深いことに、神経細胞ではclodronateによってATPリリースが阻害されるが、アストロサイトからのATPリリースは阻害されなかった。これは、clodronateの取り込みに関与するトランスポーターの発現が神経細胞とアストロサイトで異なることが考えられる。ポリアミン輸送体であるVPATはVNUTとは異なりmicro vesicleに局在することを見いだした。D-セリン輸送体のVDseTはアストロサイトで検出されるものの、局在小胞の特徴まで特定するに至らなかった。アストロサイトは複数の分泌性小胞を有し、含まれる伝達物質はその小胞型輸送体によって決定づけられると考えられる。本研究より少なくともATPとポリアミンを含む小胞についての知見を得ることができた。アストロサイトはグルタミン酸、ATP、D-セリン等を小胞内に充填し開口放出することで、情報を神経や他のグリア細胞に伝達している。この情報伝達(gliotransmission)は神経の化学伝達(neurotransmission)と似ていると考えられているが、詳細は不明である。小胞型伝達物質トランスポーターは伝達物質のシナプス小胞内充填を司る膜タンパク質である。本研究の目的は、アストロサイトにもグルタミン酸、ATP、D-セリン等を輸送する小胞型伝達物質トランスポーターが高発現しているという申請者の発見をもとに、アストロサイトの分泌小胞の機能と局在を解明することである。アストロサイトがこれらの伝達物質をどこからどのように放出するのかを解析し、gliotransmissionの実体解明に迫る。本年度は、ATPの小胞内輸送を担うVNUT、ポリアミンの小胞内輸送を担うVPATについて、アストロサイトのどの小胞に局在するかを明らかにした。つまり、初代培養アストロサイトを用い、VNUTがdense-core vesicleに局在すること、VPATがdense-core vesicleではなく、密度の低い小胞に主に局在することを見いだした。本研究実績については論文作成中である。ATPの小胞内輸送を担うVNUT、ポリアミンの小胞内輸送を担うVPATについては、アストロサイトのどの小胞に局在するかを明らかにした。D-セリンの小胞内輸送を担うVDseTについては、さらなる検討をしていく必要がある。小胞型伝達物質トランスポーターは神経だけでなく、アストロサイトや末梢の分泌細胞にも高発現し、伝達物質の小胞内蓄積と分泌に関与している。本研究の目的は、アストロサイト分泌小胞の機能と局在を解明することである。本年度は、ATPの小胞内輸送を担うVNUTについて解析した。VNUTはアストロサイトのdense-core vesicleに局在することを見いだした。アストロサイトからのATPリリース実験では、アストロサイトは高カリウム条件下でATPをリリースし、このリリースはTeNT感受性、カルシウムイオン依存性を示した。また、VNUT特異的な阻害剤であるclodronateを見いだし、in vivoで疼痛緩和に効果があることを見いだした。ATPの小胞内輸送を担うVNUTについては、アストロサイトのdense-core vesicleに局在し、開口放出に関与するという結果を得て、論文として発表した。D-セリンの小胞内輸送を担うVDseTについても、初代培養アストロサイトを用いて局在が明らかになりつつある。

D-セリン輸送体のVDseTはアストロサイトで検出されるものの、局在小胞の特徴まで特定するに至らなかった。アストロサイトは複数の分泌性小胞を有し、含まれる伝達物質はその小胞型輸送体によって決定づけられると考えられる。本研究より少なくともATPとポリアミンを含む小胞についての知見を得ることができた。アストロサイトの小胞に含まれる小胞型伝達物質トランスポーターを検出するとともに、伝達物質の局在、内在量、分泌量を調べて小胞型伝達物質トランスポーターの局在だけでなく機能について検討を進める。今後はD-セリンの小胞内輸送を担うVDseTについて検討をすすめる。ポリアミンを輸送するVPATについては開口放出による分泌量測定をし、機能解明につなげていく。(理由)産休育休取得のため、実験量が想定より少なかったため次年度使用額が生じた。(使用計画)小胞型伝達物質トランスポーターの抗体や各種オルガネラマーカーの抗体購入、初代培養費用や動物購入・維持費として使用する。