hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分子標的治療薬の非侵襲的・時空間的モニタリングに向けた革新的イメージング技術開発

本研究は、分子標的治療薬の治療効果・有効性と毒性・副作用を、細胞・動物組織レベルにおいてより迅速かつ理論的に確認・予想し、さらにその効果を時空間的に理解するための技術開発を目的としている。本研究目的を達成するために、本研究テーマを各プロジェクトに分けて研究を進めているが、本年度は昨年度から引き続き、1.抗原・抗体反応に依存する光プローブの開発とデリバリーシステムの機能性検討、および、2.新規標的分子の探索を主要なプロジェクトとして研究を進めた。1.抗原・抗体反応に依存する光プローブの開発とデリバリーシステムの機能性検討:前年度より引き継いだ課題として、プローブの精製条件だけでなく、構造の見直しを追加検討項目とし、プローブの改良と作製を進めた。改めて、これらプローブの細胞への導入を試み、機能性の検討を行ったが、標的分子(抗原)と発光プローブを搭載した抗体の会合が予想に反してうまく機能せず、十分なシグナルが得られていない可能性が示唆された。この原因を追究するとともに、新しいデザインの検討を進める必要が生じた。2.新規標的分子の探索:前年度の研究過程において、腫瘍の形成や進行に関与する可能性の有る分子が明らかになってきており、これら分子の腫瘍病態への関わりについて継続して検討を進めた。本年度は特に、腫瘍細胞死に関与する多数の分子シグナルに着目し、癌を主体とした病態におけるこれら細胞死に関与する分子の機能についての解析を開始した。また同時に、いくつかの分子についてプローブ化、細胞レベルでの機能確認が成功していたが、本年度は、より具体的にこのプローブの分子標的診断という側面での利用の可能性について研究を進め、有効に活用できる可能性を見出した。本年度の研究は、前年度の抗体光プローブ開発に関する研究成果と課題を基に、継続してプローブ作製を進めた。特に精製段階プローブ構造の見直しを行い、細胞から動物実験レベルで十分機能するプローブの開発を進めているが、これまでの結果では、生体イメージングに必要となるシグナル強度を持つプローブ完成に至っていない。このようなプローブ開発研究はデザインしたプローブを実際に作製し、細胞内に導入・機能チェックをするまでが一連の作製ステップであるため、得られた結果をフォードバックしてさらに開発を進め改善させてゆくことが、開発への最短の方策である。本プロジェクトは実験結果に則り、それをフィードバックすることにより着実に進んでいる。現時点で進めている実験は、事前に調査・予想が困難な部分であり、目的とする研究を遂行のために避けられない過程である。また、これまでの研究を通して追加された新しいテーマである、新規分子の探索に関する研究も、同時に本年度の研究で進めることができた。本年度の研究では、ターゲットとする疾患、病態に関与するいくつかの分子・シグナルの基本的な解析を進めると共に、これらの一部の分子機能について、プローブの開発検討を進めることができた。この成果は、分子標的治療・診断技術開発において意義深く、大きな進捗をもたらしたと考えている。以上のように、想定外の理由より計画通りに研究開発プロジェクトが一部あるものの、他方のプロジェクトは計画に基づき順調に研究を進めることができ、分子標的治療・診断への新しいツールとしての基盤的研究を親展させることができた。これらの実績を総合的に判断し、本年度の研究はおおむね順調に進展していると判断した。次年度は本年度の研究成果と課題を引き継ぎ、「光プローブの開発」、「新規標的分子の探索」を主要なプロジェクトとして研究を進め、研究の遂行を目指す。「光プローブ」の研究に関しては、これまで進めている(1)抗原・抗体反応に依存するプローブ、そして、研究課程で新規標的分子として追加した(2)病態関連分子プローブについて、それぞれ開発および次段階への研究を進めていく予定である。一方、「新規標的分子の探索」については、これまでの研究成果から病態に深く関与すると示唆された分子(シグナル)について、細胞レベルによる研究をさらに進め、イメージング技術への応用へと研究を進めたい。まず、抗原・抗体反応に依存するプローブ、および病態関連分子プローブは、これまで、プローブ作製(開発)および細胞における機能試験を進めてきたが、前者のプローブ(1)はこれまでの結果より、精製と構造に関して再チェックし、細胞への導入によってプローブの機能確認を行う計画である。さらに、これまで同様、研究相談・情報収集などの調査の結果も反映させ、プローブの完成を目指す。また、後者プローブ(2)に関しては、細胞レベルの病態解析実験を進めると共に、次年度は、動物レベルでの機能性の検討、病態への関与や他の標的分子(シグナル)の検討へプロジェクト段階を進める計画である。新規標的分子の探索に関するプロジェクトは、分子標的治療・診断を可能とする新しいターゲットの選定研究を開始している。腫瘍など様々な病態・疾患には細胞死が深く関与しており、近年では様々な種類の細胞死があることが分かってきている。これら様々な細胞死誘導に関与する分子(シグナル)の解析を中心に、病態・疾患への詳細なメカニズムを解析する予定である。この解析を通して、分子シグナルの機能機序を詳しく解析し、どの機序をプローブデザインに応用可能であるかを検証する。本研究は、分子標的治療薬の治療効果・有効性と毒性・副作用を、動物実験においてより迅速かつ理論的に確認・予想し、さらにその効果を時空間的に理解するための技術開発を目的としている。これを達成するためにいくつかの主要研究プロジェクトに分けて研究を行うが、本年度は特に1、抗原・抗体反応に依存する光プローブの開発、2、抗体プローブを生体内で目的の臓器の細胞内まで送達するデリバリーシステムの開発について、それぞれ実験を進めた。

1、抗原・抗体反応に依存する光プローブの開発:このプローブは抗原・抗体反応が起こる際に(それぞれの抗体が同一抗原内の近傍エピトープを認識、結合することで)、分割(不活性化)したルシフェラーゼが再構成して活性化するようにデザインし開発を進めた。プローブ(発光部位)タンパクは、分割したルシフェラーゼ(Luc-N/Luc-C)にそれぞれタグを結合させた。これらを精製し、電気泳動で発現を確認ののち精製を行った。一方抗体側は、ターゲットとして腫瘍細胞表面に表出している分子を選び、これに対するポリクローナル抗体にタグに対する基質を付加した。上述2種類のプローブと抗体をそれぞれ共有結合させ、1式の抗体プローブを作製した。今後このプローブが確かにデザイン通りの構造になっているか、精製して確認段階へ進む必要がある。2、抗体プローブのデリバリーシステム開発:生きた細胞内へ抗体を送達させるシステムとしてリポソームをベースとしたシステムを利用しており、より効率よく物質を細胞質に送達するための修飾を既に行っている。抗体搭載プローブの送達を想定して、ます免疫グロブリンの細胞内への導入を試みたところ、細胞質への抗体の送達が確認できた。またこの送達機能は、非常に迅速で安定していることがわかった。今後は、実際に1で作製したプローブが、本システムによって細胞内に導入できるかの検討を行う計画である。本研究の研究項目である「抗体光プローブの開発」では、抗原・抗体反応が起こる際に分割したルシフェラーゼが再構成して活性化するデザインをもとに開発を進めており、前述のとおりプローブ側と抗体側のそれぞれにタグ・タグに対する基質を付加し、1式の抗体プローブを作製した。ところがプローブ側の作製段階で、精製時に蛋白質分解を起こしたことが判明した。これは当初の計画では予想外の結果であったが、変性のない適切なプローブ精製条件を確立する必要があったため、研究期間を延長して精製条件を再検討しプローブ作製を行った。現時点で1式の光抗体プローブの作製まで進み、最終的な確認作業が残されている。「デリバリーシステム開発」については、おおむね当初の計画どおり研究が進んだため、本システムにおける物質(抗体)の送達が確認できた。以上のとおり、一部段階で生じた課題により研究期間を延長して対応したものの、これは計画当初予想できないものであったため、研究自体はおおむね順調に進展していると評価した本研究は、分子標的治療薬の治療効果・有効性と毒性・副作用を、動物実験においてより迅速かつ理論的に確認・予想し、さらにその効果を時空間的に理解するための技術開発を目的としている。本研究目的を達成するために、本研究テーマを各プロジェクトに分けて系統的に研究を進めているが、本年度は当初計画に基づき、1.抗原・抗体反応に依存する光プローブの開発、2.抗体プローブを生体内で目的細胞内まで送達するデリバリーシステムの開発について、そのプローブの細胞への導入と機能性検討について研究を進めた。
薬剤耐性ウイルス出現を克服するためのHIV脱殻機構を標的とした治療薬開発

HIV感染症に対する抗ウイルス剤の開発と治療法はウイルス感染症治療のなかで近年最も進歩したものの1つである。しかし、多剤併用療法を受けながらも効果が十分にあがらず、ウイルスの増殖抑制に失敗する症例も数多くあり、治療薬剤に対する耐性を獲得したHIV変異株の出現が主な理由として挙げられる。そこで、薬剤耐性変異ウイルスを標的とした新たな薬剤開発が求められている。申請者は、HIV RNAを保護しているHIVカプシドコアが崩壊する過程(脱殻過程)に関与する宿主因子プロリルイソメラーゼPin1を発見した。本研究では、Pin1がカプシドコアを認識する部位に存在するSer16残基のリン酸化を触媒する酵素の特定とその阻害剤の探索、およびPin1に対する阻害剤を探索することで、薬剤耐性ウイルスの出現を抑えた新規抗HIV剤の探索を行うことを目的としていた。その結果、申請者はSer16残基をリン酸化する酵素としてERK2を見出した。このERK2に対する阻害剤sc-222229を100 nMでHIV持続感染細胞に処理した場合、ウイルスの産生量そのものには変化がなく、持続感染細胞そのものの増殖には影響がなかった。しかしながら、予想通りウイルス粒子内のカプシドのSer16残基のリン酸化が阻害され、また、qPCRを用いた逆転写過程の解析やin vitro脱殻アッセイによって、sc-222229で処理されたHIV持続感染細胞から得られたウイルスは逆転写過程および脱殻そのものがうまくいかないことで感染性が低下することを明らかにした。なお、ERK2に対するsiRNAを用いた実験でも同様の結果が得られたことから、ウイルス粒子内へのERK2の取込みを阻害するような阻害剤は、新たな抗HIV剤として開発できる可能性があるHIV感染症に対する抗ウイルス剤の開発と治療法はウイルス感染症治療のなかで近年最も進歩したものの1つである。なお、ERK2に対するsiRNAを用いた実験でも同様の結果が得られたことから、ウイルス粒子内へのERK2の取込みを阻害するような阻害剤は、新たな抗HIV剤として開発できる可能性がある。なお、ERK2に対するsiRNAを用いた実験でも同様の結果が得られたことから、ウイルス粒子内へのERK2の取込みを阻害するような阻害剤は、新たな抗HIV剤として開発できる可能性がある背景:HIV感染症に対する抗ウイルス剤の開発と治療法はウイルス感染症治療のなかで近年最も進歩したものの1つである。

全体構想:申請者は、HIV RNAを保護しているHIVカプシドコアが崩壊する過程(脱殻過程)に関与する宿主因子プロリルイソメラーゼPin1を発見した。本研究では、Pin1がカプシドコアを認識する部位に存在するSer16残基のリン酸化を触媒する酵素の特定とその阻害剤の探索、およびPin1に対する阻害剤を探索することで、薬剤耐性ウイルスの出現を抑えた新規抗HIV剤の探索を行う。具体的な目的:1)キナーゼデータベースを基に予測された候補酵素のHIVカプシドコアin vitroキナーゼアッセイの構築と阻害剤のスクリーニング2)リン酸化Ser-Pro配列およびリン酸化Thr-Pro配列と類似骨格を持つ低分子Pin1候補阻害剤のスクリーニングと抗HIV効果の判定平成23年度は以下の実施項目を計画していた。A)カプシドコアをウイルス粒子内で特異的にリン酸化するキナーゼの特定(平成23年度)in vitroキナーゼアッセイを行うために、7つに絞り込んだ候補キナーゼは、全て組換えタンパク質として調製が完了していた。本年度、Ser16をリン酸化する酵素は、ERK2であることが証明できた。実際にERK2阻害剤を使って、持続感染細胞に処理するとウイルスの脱殻過程が阻害されることも証明できた。現在本研究成果に関しては、論文を投稿している。明らかにする点:1)データベースを基に予測された7つの候補酵素(CDK4, CDK5, CDK7, ERK1, ERK2, p38α, p38β)の中からHIVカプシドコア中のVHQAISPRTL配列のSer16残基をリン酸化する酵素を特定し、その酵素の阻害剤がHIV脱殻過程を阻害できるか明らかにする。2)General化合物LibraryおよびNatural ProductLibraryの中からリン酸化Ser-Pro配列およびリン酸化Thr-Pro配列と類似骨格を持つと予想される新規低分子Pin1阻害剤を探索し、Pin1阻害活性の検討及びその阻害剤がHIV脱殻過程を阻害できるか明らかにする。当初の計画で、A)カプシドコアをウイルス粒子内で特異的にリン酸化するキナーゼの特定およびA)in vitro脱殻アッセイ(平成23年度)が計画として予定されていた。Pin1依存性の脱殻に関与するカプシドコアのSer16残基は、ウイルスが宿主細胞より出芽後リン酸化を受けることを申請者は明らかにしており、またHIVの株間で高度に保存されている。このSer16残基をリン酸化を受けないアミノ酸に変異させた場合、宿主細胞由来キナーゼによってカプシドコアのSer16残基がリン酸化を受けなくなる。その結果、リン酸化Ser-Pro配列を特異的に認識するPin1がカプシドコアと相互作用できなくなり、HIVの脱殻過程そのものが阻害される。
アジアモンスーン地域における土地利用方式が水環境および生態系に与える影響

本研究では日本国内および東南アジアのようなモンスーン気候に属する国々を対象として、第一に土壌、窒素やリン等の肥料成分等に基づいて、流域内の土地利用の評価を行い、第二に土地利用や営農管理が生態系へ与える影響について検討した。第三に物質収支および生態系からみた具体的な保全対策について検討した。特に土壌、肥料成分等の物質収支において、土地利用の中でも最も面源となっている普通畑からの流出負荷を低減する対策として、緩衝帯の設置や堆肥ペレット化技術について実験的に評価した。多摩川流域における土地利用と河川水質の相関について調べた結果、土地利用方式に関わらず畑地率が多い流域において全窒素負荷が高くなる傾向を示すことが示された。また、Simpsonの多様度指数の逆数1/λおよびFisherの多様度指数α+1を用いて、土壌動物の生物多様度の評価を行った結果、肥料施用は中型土壌動物相のFisherの多様度を増加させると考えられた。さらに、緩衝帯の設置や堆肥ペレット化等の対策は、普通畑からの流出負荷を低減する対策として一定の効果が与えられると評価できた。本研究では主として農業生産域における水文的に連続した土地利用方式による流域の水環境および生態系への影響について検討を行う。農業生産域における営農活動は生産域における土壌特性や生態系に大きな影響を与えるだけでなく、流域の水環境保全にも影響を与える。特にタイ国やマレーシア国のようなモンスーン気候に属する国々では、降水が農地を流下する間に有機物を含んだ土壌粒子や肥料成分を巻き込んで、著しく水質の悪化した表面流となることが報告されている。特に普通畑においては有機物を含む土壌や肥料成分の流出が著しくなり、水質汚濁の面源となりやすい。そこで本研究においては日本国内およびタイ国やマレーシア国のようなモンスーン気候に属する国々を対象として、第一に土壌、窒素やリン等の肥料成分、有機物の指標となる炭素における物質収支に基づいて、流域内の土地利用方式の評価を行い、第二に土地利用方式や営農管理が生態系へ与える影響について検討していく。第三に各土地利用方式における物質収支および生態系からみた具体的な保全対策について検討していく。特に土壌、肥料成分、炭素等の物質収支において、土地利用の中でも最も面源となっている普通畑からの流出負荷を低減する対策として、堆肥ペレット化技術にっいて検討していく。本年度に実施した研究概要は以下の通りである。(1)調査対象地の選定と基礎調査:日本、タイ国、マレーシア国において調査対象地を選定し、自然的因子(地形、気候、土壌等)や社会的因子(土地利用、営農、経営等)に関する基礎調査を実施した。(2)土地利用形態と河川水質との相互関連性の評価:日本国内の調査対象地(多摩川流域)において、土地利用形態と河川水質との相互関連性について検討を行った。その結果、河川水質には森林率が河川水質に大きく影響を及ぼしていることが明らかとなった。(3)土壌動物の生物多様度に基づいた生態系の評価:本年度は特に土壌構造と土壌動物の多様度との相互関連性について検討した。中型土壌動物相における個体数と属数は粗間隙量に伴って増大する傾向が見られた。しかし多様度と粗間隙量との関連性は確認できなかった。(4)捕捉能から見た植生の緩衝帯に関する検討:人工降雨装置を備えた模型斜面ライシメータを利用して、植被や植生帯等の緩衝帯の効果について評価した。(5)堆肥ペレット化に関する検討:堆肥のペレット化は日本国内のみならず、タイ国やマレーシア国のようなスコールを有する国々において、水質汚濁の面源とされる普通畑からの肥料成分や炭素等の流出負荷を減少できる保全対策と期待される。堆肥と糖蜜等の接合材との適切な配合割合に基づいた堆肥ペレット化技術について検討した。本研究ではモンスーン気候地域を対象として、土壌、窒素やリン等の肥料成分、有機物における物質収支に基づいて、流域内の土地利用方式の評価とともに保全対策技術の検討を行い、土地利用方式や営農管理が生態系へ与える影響について検討した。(1)土壌動物の生物多様度に基づいた生態系の評価:畑地圃場の客土履歴の有無および肥料施用と、Simpsonの多様度指数の逆数1/λおよびFisherの多様度指数α+1に基づいた中型土壌動物相の多様性との関連を調べた。

客土履歴の有無による個体数・属数・多様度の差は見られなかったが、2種の多様度指数の差をとると、客土圃場ではSimpsonの多様度指数が大きく非客土圃場ではFisherの多様度指数が大きい傾向を示した。(2)捕捉能から見た植生緩衝帯に関する検討:10cmから50cmの範囲内における植生幅の変化が、土壌および窒素・リン成分の捕捉特性に与える影響について検討した。試験枠の条件は下流端の植生帯(密度2,000stems/m^2)を除いて裸地とした。研究の結果、土壌および窒素・リン成分ともに,10cmから50cmの植生幅の範囲内では植生幅の増加に伴って捕捉能も増加する傾向を示したが、捕捉能における近似曲線の微分係数は植生幅に伴って減少する結果となった。以上の結果から、本実験ではOphiopogon japonicus Ker-Gawl.を用いた植生帯においては、20cm30cm程度の植生幅が適切であると判断できた。(3)堆肥ペレット化に関する検討:人工降雨装置(現有施設)を備えた模型斜面ライシメータ(現有施設)に軽植土を充填し、堆肥、ペレット堆肥、化学肥料を同一量散布し、土壌、有機物、窒素成分の流出負荷を観測した。研究の結果、30mm/h以下の低い降雨強度では堆肥からの窒素流出量が最も低い結果となったが、45mm/hを越える高い降雨強度下では、有意水準99%でペレット堆肥からの土壌・有機物・窒素成分の流出が他の肥料を下回る結果となった。平成20年度には、土壌および有機物、窒素やリン等の肥料成分等の物質収支に基づいて、流域内の土地利用方式の評価とともに保全対策技術の検討を行い、土地利用方式や営農管理が生態系へ与える影響について検討した。(1)「土壌および肥料成分の捕捉能から見た椰子殻緩衝帯に関する検討人工降雨装置(現有施設)を備えた模型斜面ライシメータ(現有施設)を利用して、植生帯に加えて、椰子殻緩衝帯の土壌および肥料成分の捕捉能について検討した。(2)堆肥ペレット化に関する検討堆肥のペレット化は東南アジアのスコールを有する国々において、水質汚濁の面源とされる普通畑からの肥料成分や炭素等の流出負荷を減少できる保全対策と期待されている。ペレット堆肥の施肥による肥料成分や炭素等の流出負荷削減効果を評価できた。(3)物質収支および生態系から見た保全対策の検討植生帯や堆肥ペレット化等の保全対策における現地農家の受け入れ度について、聞き取りやアンケート調査を実施して評価した。技術的に優れたものであっても、現地農家に受け入れられなければ、現地で普及しない。必要に応じて現地農家を対象に保全対策に関するワークショップを開催して、理解を深めることが高い受け入れ度に繋がると評価できた。(4)物質収支および生態系から見た土地利用方式の評価調査対象地の土壌特性や植生、化学肥料や農薬等の投入量等に関する調査結果を踏まえ、水環境および生態系の保全を考慮した環境保全型土地利用方式の提言を行った。
人工心臓用高効率セルフベアリングモータのセルフセンシング制御に関する研究

人工心臓用のアクチュエータとして、セルフベアリングモータの適用が提案されている。人工心臓として用いるセルフベアリングモータは、高効率で低エネルギー消費、低発熱であるとともに、コギングトルクを抑え安定な浮上制御を実現できるように、ギャップ磁束分布がより正弦波に近くなるような永久磁石の配置が望ましい。また,セルフベアリングモータは,能動制御型のシステムであり、フィードバック制御のためのセンサを必要とするが、より小型化のためにセルフセンシング制御の実現が望まれている。本研究で用いるIPMロータは、主磁極方向であるd軸方向の磁束は通りにくいが,これと直行するq軸方向は磁束が通りやすいというインダクダンスの突極性により,ロータが回転するとセルフセンシングがうまく出来ないという基本的な特性がある。さらに,IPMモータの低コギング、低トルクリップル化という観点からも,d軸とq軸のインダクタンス差の少ない,セルフセンシング可能なロータ構造と永久磁石の配置が重要である。そこで,有限要素法を用いた磁場解析を行い,より正弦波に近いIPM磁極構成を持つ薄型セルフベアリングモータの試作を行った。さらに,より精度の高い安定したセルフセンシングを行うために,全波整流型の新たな検波方式や差動出力の非線形特性を補償するセルフセンシング手法を新たに提案した。この新方式の有効性を確認するために、永久磁石内臓のハイブリッド磁気軸受装置を試作し浮上回転実験を行った結果、干渉のほとんどない静特性が得られ,回転電圧が飽和する6,000RPMまでの安定した浮上回転に成功し、セルフセンシング制御の実現に向けて大きな成果が得られた。今後は、この新たなセルフセンシング方式の信頼性を高め、人工心臓用のアクチュエータとして使用可能なIPM型セルフベアリングモータの研究開発を継続していく予定である。1年目の概要としては、本研究で用いるIPMロータの、永久磁石配置とその時の磁束分布パターンについて検討を行った。通常のIPMモータは、主磁極方向であるd軸方向の磁束は通りにくいが,これと直行するq軸方向は磁束が通りやすいというインダクダンス変動があるため,セルフセンシングがうまく出来ないという問題がある。さらに,IPMモータの低コギング、低トルクリップル化という観点からも,d軸とq軸のインダクタンス差の少ないセルフセンシング可能なロータ構造と永久磁石の配置について,有限要素法を用いた磁場解析を行い検討した。その結果に基づき,インダクタンス差の少ないより正弦波に近いIPM磁極構成を持つ薄型セルフベアリングモータの試作を行った。また,より精度の高い安定したセルフセンシングを行うために,インダクタンス変動や入力変動を補償する,差動トランス方式の新たなセルフセンシング手法を提案した。本年度は,まず永久磁石内臓のハイブリツド磁気軸受装置に今回提案した手法を適用し,予備実験を行った。2年目は,この新たなセルフセンシング方式を試作したセルフベアリングモータに適用し,安定した浮上回転の実現を目指し研究を継続していく予定である。人工心臓として用いるセルフベアリング

モータは、高効率で低エネルギー消費、低発熱であるとともに、コギングトルクを抑え安定な浮上制御を実現できるように、ギャップ磁束分布がより正弦波に近くなるような永久磁石の配置が望ましい。また,セルフベアリングモータは,能動制御型のシステムであり、フィードバック制御のためのセンサを必要とするが、より小型化のためにセルフセンシング制御の実現が望まれている。本研究で用いるIPMロータは、主磁極方向であるd軸方向の磁束は通りにくいが,これと直行するq軸方向は磁束が通りやすいというインダクダンスの突極性により,ロータが回転するとセルフセンシングがうまく出来ないという基本的な特性がある。さらに,IPMモータの低コギング、低トルクリップル化という観点からも,d軸とq軸のインダクタンス差の少ない,セルフセンシング可能なロータ構造と永久磁石の配置が重要である。そこで,有限要素法を用いた磁場解析を行い,より正弦波に近いIPM磁極構成を持つ薄型セルフベアリングモータの試作を行った。さらに,より精度の高い安定したセルフセンシングを行うために,全波整流型の新たな検波方式や差動出力の非線形特性を補償するセルフセンシング手法を新たに提案した。この新方式の有効性を確認するために、永久磁石内臓のハイブリッド磁気軸受装置を試作し浮上回転実験を行った結果、干渉のほとんどない静特性が得られ,回転電圧が飽和する6,000RPMまでの安定した浮上回転に成功し、セルフセンシング制御の実現に向けて大きな成果が得られた。今後は、この新たなセルフセンシング方式の信頼性を高め、人工心臓用のアクチュエータとして使用可能なIPM型セルフベアリングモータの研究開発を継続していく予定である。
到達度評価を生かした学力の発展性の段階の指導と評価方法の研究

1.学力の基本性の段階でのものとは異なる複雑さをもった、発展性の段階に対応した教材、テストの特質の解明としては、以下の研究を行なった。到達度評価実践において、発展性の学力の段階での指導と評価がみられる諸実践を検討し、そこで用いられている教材、テスト問題の特質の解明を行なった。小学校、中学校の理科の力学分野、生物分野の科学的概念や原理の指導を中心に検討することによって、以下の構成原理を明らかにした。科学的概念や原理を言葉による定義によって、基本的に習得させた後、さらに発展性をめざす教材、テスト問題は、その概念や原理があてはまる決行的属性を保った上で、可変的属性を多様に変化させることによって生み出される事例と、決定的属性の一部を欠いているため、その概念、原理があてはまらない事例とを多様に組み合わせることで、構成できる。2.学力の発展性の段階の具体的な指導・評価方法としての「レポートづくり」の指導方法と評価規準の解明について以下の研究を行なった。中学校、高校の歴史の実践にみられる、論文形式の評価実践の分析を最近の英・米にみられるエッセイ評価の研究を参考にしながら行なった。その結果、以下のような要因を考慮した評価規準の設定が有効であることが明らかになった。(イ)学習者が、ある学習課題を考える際、考慮にいれている情報の量。(ロ)与えられた手がかりとデータを、相互に関係づける際の操作の特徴。(ハ)結論とデータの一貫性。(ニ)結論の閉鎖性と開放性。3.発展性の段階において、子どものもつ生活的概念に科学的概念をつきあわせていく際の、授業において使用される言語の特質の解明に関しては、いくつかのデータを収集したが、現時点では十分な分析の観点が設定できていないため、今後の課題として残されている。
液体架橋に由来する摩擦力における接触線のピン止め効果

液体架橋による摩擦抵抗における接触線のピン止め効果を明らかにすべく,架橋変形の様子を撮影可能な二面間摩擦測定装置を開発した.撮影動画から接触線(架橋濡れ面)の移動を追跡する技術を開発した.上下面共に表面粗さが大きく接触線の移動が制限される(ピン止めされる)場合には,架橋が変形し摩擦抵抗が大きくなる.また駆動面側の表面粗さは慣性による界面すべり発生のためピン止め効果が小さい.架橋による摩擦抵抗には非駆動面の表面粗さの寄与がより大きいことを明らかにした.液体架橋による摩擦抵抗における接触線のピン止め効果を明らかにすべく,架橋変形の様子を撮影可能な二面間摩擦測定装置を開発した.撮影動画から接触線(架橋濡れ面)の移動を追跡する技術を開発した.上下面共に表面粗さが大きく接触線の移動が制限される(ピン止めされる)場合には,架橋が変形し摩擦抵抗が大きくなる.また駆動面側の表面粗さは慣性による界面すべり発生のためピン止め効果が小さい.架橋による摩擦抵抗には非駆動面の表面粗さの寄与がより大きいことを明らかにした.既有の実験装置を用いて,二固体面間に挟まれた液体架橋のせん断過程における,せん断抵抗に及ぼす固体表面粗さの影響を詳細に測定した.また画像処理プログラムを改良して接触線移動位置の判定と移動量の定量を行った.その結果,接触線の移動が制限(ピン止め)される場合に,液体架橋の変形が大きくなり,これによる気液界面エネルギーの増加分に相当するせん断抵抗が生ずることが明らかになった.表面粗さが大きい場合には,ピン止めの効果が増し,より大きなせん断抵抗が計測された.また新たな知見として,表面粗さの大小に関わらず,接触線の移動が常に下側の固体面との界面から始まることが分かった.これは,静止状態から下側固体面を動かしてせん断を与えていることにより,液体架橋がその場に留まろうとする慣性の効果が下面界面でのみ顕わていると推測している.上下界面で接触線の移動挙動に差があることは,転写式プリンターなどにおいて重要な意味を持つ可能性がある.また気液界面の曲率を無視した単純な2次元モデルを構築し,気液界面エネルギーの変化に基づいた説明により,せん断抵抗とせん断率の間に比例関係が見出されることを示した.また実験結果をよく説明できることを示した.一方で,接触線がピン止めされるためには,界面エネルギーの変化に加えて,いわゆる摩擦抵抗のような成分が必要であることを見出した.表面粗さの大小は,この摩擦抵抗成分に寄与すると考えている.最終年度においては複数系統からの界面形状観察により,接触線の移動を精密に測定し,摩擦抵抗成分の表面粗さ・せん断速度依存性,寸法効果を明らかにする計画である.液体架橋が介在する上下二固体面に相対すべり運動がある場合,液体架橋がせん断により変形する,あるいは固液界面にすべりが生ずることによる,気液界面あるいは固液・固気界面面積の変化に起因するすべり抵抗(摩擦)が生じる.本研究では,精度良く摩擦力を測定しつつ気液,固液・固気界面の変形・移動を画像処理により解析できる実験系を構築し,固体表面粗さがこの液体架橋による摩擦に与える影響を調べた.その結果,予想の通り,二面の表面粗さが共に大きい(Ra60nm)場合には,共に小さい(Ra3nm)場合よりも摩擦力が大きくなるという結果を得た.表面粗さが大きい場合には固液界面でのすべりが抑制され架橋がせん断される,つまり気液界面させるのに仕事を要するためと解釈できる.一方で粗い面と滑らかな面の組合せの場合には,上下面のどちらが粗いのかによって異なる摩擦力を示すという結果を得た.一方でも滑らかであれば,そこで固液界面すべりができる,つまり摩擦力が大きくならないと予想できる.しかし実験結果は,上面が滑らかな場合は確かに摩擦力が小さくなる一方で,上面が粗い場合は摩擦力は大きくなった.実験系における上下の違いは,重力の作用方向と,下面で水平駆動を行う事の二点のみである.このことから,静止状態から下面を駆動してすべり運動を開始することによる慣性の影響を考えた.固液界面の移動を解析した結果,初期の固液界面すべりがほぼ全ての場合で,下面との界面で生じることが明らかになった.またこの界面すべりが何かしらの原因によって,別の面との界面に移行する場合(たとえば下面が粗く上面が滑らかな場合に,下面から上面に移行する)には摩擦力が小さくなっていた.これらの結果から,液体架橋に起因する摩擦力は慣性の影響を受けると考えるに至った.上面を駆動した場合に確かに上面界面ですべりが起きるのかを確認すべく,研究を継続している.トライボロジー25年度は,架橋形状の観察系を改良して,気液界面形状と(下面での)固液・固気界面形状の2系統化を進める予定であったが,上下界面における接触線挙動の同時観察系の構築が重要であると判断し,装置設計を見直した.このため当初予定してた観察系の購入等が26年度にずれ込んでいる.一方で,計画段階では予想していなかった慣性効果を確認するなど重要な実験結果を得ており,「おおむね順調に進展している」と判断する.当初予定していた液体架橋の気液界面形状と,下面での固液界面形状の観察に加えて,上面での固液界面形状の観察も同時に行える観察系を構築する.上下界面での接触線の移動を精密に測定し,摩擦抵抗成分の表面粗さ・せん断速度依存性,寸法効果を明らかにする計画である.当初予定していた2系統からの観察系を,3系統からの観察系に変更することとした.

このため,観察系の再構築に時間を要し,高解像度カメラ,レンズ,照明等の物品の購入が遅れた.新しい観察系の設計は済んでいる.26年度のはやい時期に,遅れていた観察系の製作を進める予定である.観察系構築以降の実施計画は,変更なく進めることができると考えている.
選択的オピオイド受容体作動薬がラット側坐核細胞外ドパミン量に及ぼす影響

申請者は今回、各種オピオイド受容体サブタイプ(μ、δ_1、δ_2)の機能がラットの側坐核細胞外ドパミン量に及ぼす影響について検討する目的で、研究を計画、実施した。16年度には、各種オピオイド受容体サブタイプに選択的な作働薬(μ:DAMGO、δ_1:DPDPE、δ_2:Deltorphin II)を用いた実験から、それぞれの受容体サブタイプの機能が側坐核の細胞外ドパミン量増加に重要に関与していることが確認された。17年度は申請時の計画通り、各種作働薬の投与により増加したドパミンが神経活動に由来したものであるかどうかを確認する目的で、それぞれの作働薬にテトロドトキシンを併用した場合のドパミン量を測定した。また、16年度の実験結果から推測された、それぞれの受容体間における相互調節機構の様式を明らかにする目的で、各種選択的作働薬同士を併用投与した場合のドパミン量の変化についても検索した。テトロドトキシン併用投与の実験では、DPDPEおよびDeltorphin II投与によるドパミン量の増加はほぼ完全に抑制されたが、DAMGO投与によるドパミン量の増加は完全には抑制されなかった。この結果からは、DPDPEおよびDeltorphin IIは神経活動を介してドパミン量を増加させることが明らかとなった。また、DAMGOには一部、神経活動を介さずに細胞外のドパミンを増加させる作用があると示唆された。一方、各種作働薬同士の併用投与実験では、DPDPEとDeltorphin IIの併用では、それぞれを単独投与した場合と同様にドパミン量は増加した。しかし、DAMGOとDPDPEおよびDAMGOとDeltorphin IIを併用した場合、DAMGOを単独投与した場合に認められたドパミン増加が部分的に抑制された。この結果からは、ドパミン増加におけるμ受容体の機能はδ_1およびδ_2受容体に抑制的に修飾されている可能性が示された。申請者はすでに,ラット側坐核の細胞外ドパミン(DA)量には,同部位に存在するオピオイド受容体が重要に関与していることを脳微小透析法による実験で明らかにしている。今回はさらに,側坐核に存在するオピオイド受容体の機能をより詳細に確認する目的で,側坐核の細胞外DA量に対する各種オピオイド受容体サブタイプ(μ,δ_1,δ_2)の機能と,それらの間に存在すると考えられる相互調節機構について検討することにした。本年度は計画通り,各種受容体サブタイプ間における相互調節機構の様式を確認する目的で,それぞれの受容体サブタイプに選択的な作働薬の併用投与が,側坐核の細胞外DA量に及ぼす影響について検討した。各種サブタイプに選択的な作働薬(μ:DAMGO,δ_1:DPDPE,δ_2:DSLET)をそれぞれ二種類の濃度(5.0nmol,50.0nmol)で側坐核に併用灌流投与した結果,全ての組合せ(DAMGO+DPDPE, DPDPE+DSLET, DAMGO+DSLET)において側坐核のDA量は用量依存的に増加した。また,申請者はすでに,DAMGOの単独投与によるDA増加効果は投与後約75分を境とする二相性であることを確認しており,この二相性のDA増加に対するDPDPEおよびDSLET併用の効果は,いずれの併用においてもDAMGOの単独投与時に認められる後半部分のDA量増加を抑制した。以上の結果と,DAMGOによるDA増加効果はμ受容体の拮抗薬を併用しても完全には抑制されず,δ_1ならびにδ_2受容体拮抗薬の併用により部分的に抑制されるという以前の結果を考え合わせると,DAMGOによるDA増加にはμ受容体以外にδ_1やδ_2受容体を介する効果があり,また,二相性のDA増加効果のうち,特に後半部分の増加はδ_1ならびにδ_2受容体から抑制的な調節を受ける可能性が示唆された。

しかし、DAMGOとDPDPEおよびDAMGOとDeltorphin IIを併用した場合、DAMGOを単独投与した場合に認められたドパミン増加が部分的に抑制された。この結果からは、ドパミン増加におけるμ受容体の機能はδ_1およびδ_2受容体に抑制的に修飾されている可能性が示された。
認知症は人から人へ伝播するか?　地域高齢者コホートにおける実証的縦断研究

近年ネットワーク理論を応用した疫学研究より、これまで非感染として認識されてきた生活習慣や生活習慣病が家族や友人から伝播することが報告されている。しかし、人から人へ認知症が伝播するかについて実証的検証は行われていない。本研究は、地域高齢者コホートの縦断調査を行い「親密な他者の認知症または認知症の前駆状態を示す軽度認知障害が、高齢期の認知機能に与える影響」を明らかにする。本研究を通じて、認知症の発症または進行を抑制する社会的ネットワークの構築や介入に有用となる科学的エビデンスの創出を目指す。
繊維・繊維構造体の高速粒子による摩耗機構に関する研究

現在,都市ゴミ焼却施設や産業廃棄物焼却施設から排出される排ガスをきれいにするためにバグフィルターといわれる繊維材料で構成されたフィルターが多く使用されている。しかし,長期間の使用により損傷し,有毒な気体が外部へ流れ周辺地域の環境を汚染する問題が発生している.これまでの調査研究では,バグフィルターに使用される布は基布に埋め込まれたフェルト糸がダストにより摩耗していると報告されている.しかし,その摩耗が粉流体のどのような機序によって発生するかが解っていないため有効な対策が立てにくい.本研究で繊維材料と繊維集合体のエロージョンに注目し,エロージョン特性を把握するために,その実験方法と評価方法を考案し,考案された測定装置を試作した.提案した評価法と試作した測定装置を利用して,繊維材料とその集合体のエロージョンの状態が再現でき,測定したサンプルの損傷率と衝突する前の粉体の運動エネルギーとの関係から繊維材料エロージョンの特性を把握できる.提案した方法と試作した装置を利用して,繊維エロージョン特性を調べて,そのメカニズムの追求を試みた.繊維材料を実験することによって,繊維によってエロージョンの損傷具合が異なり,全体にProconn繊維はエロージョンに強いである.繊維によりエロージョンタイプも異なり,ポリエステル繊維のような高分子系の延性材料とガラス繊維のような脆性材料のエロージョンのメカニズムが違って,これらを考慮したエロージョンに強い繊維の選べる方法を明らかになった.また,本研究ではバグフィルタ安全性能向上の一つの試みとして,機内のバグフィルタと同じ環境下にさらされるよう一緒に取付けた光ファイバセンサの摩耗寿命を知って,バグフィルタの寿命を予知する計測法を提案した.現在,都市ゴミ焼却施設や産業廃棄物焼却施設から排出される排ガスをきれいにするためにバグフィルターといわれる繊維材料で構成されたフィルターが多く使用されている。しかし,長期間の使用により損傷し,有毒な気体が外部へ流れ周辺地域の環境を汚染する問題が発生している.損傷したバグフィルターを観察した結果,その大部分が摩耗破壊していた.そのためバグフィルターの損傷は,粒子による摩耗(エロージョン)によるものと考えられる.本研究では,繊維材料の高速粒子におけるエロージョンに注目して,長繊維または繊維で構成された糸に,一定な粒径分布の粉体を一定な衝突角度で高速に衝突させ,繊維を摩耗させる.一定時間の摩耗後,光学顕微鏡とSEMで摩耗面を観察し,その摩耗状況を把握する.摩耗された糸の引張り試験を行い,その強度と伸長を測定する.繊維強度の低下の測定により,繊維のドライサンド・エロージョン状況を推測し,高速粒子の衝突で繊維に与える影響を調べ,繊維における摩耗特性の評価を行う.試作した装置は,繊維のエロージョンの評価ができることが確認できた.現在,都市ゴミ焼却施設や産業廃棄物焼却施設から排出される排ガスをきれいにするためにバグフィルターといわれる繊維材料で構成されたフィルターが多く使用されている。しかし,長期間の使用により損傷し,有毒な気体が外部へ流れ周辺地域の環境を汚染する問題が発生している.本年度の研究では、学術的な観点から,提案した繊維と繊維構造体のドライサンド・エロージョン評価方法と試作下した測定装置を用いて,各種繊維のドライサンド・エロージョン特性を測定し,SEMによる表面観察と測定によって,摩耗のメカニズムを解明することが試みた.1)繊維の摩耗破壊は衝突時間を長くすればするほど,破壊強度が低下する.その衝突時間と低下率の関係のグラフは二次曲線の形をとっている.2)繊維のエロージョンは、粒子の衝突角度と衝突速度などと大きく関係している.また、エロージョンと衝突角度との関係曲線は繊維の種類によって異なる.3)繊維のエロージョンは、ガラス繊維などの無機繊維と高分子繊維と大きく違い,東洋紡(株)で提供されたプロコン高分子繊維はガラス,カーボン繊維,ナイロン繊維などよりよい耐エロージョン性が持っている.

4)繊維について今まで研究している金属・無機材料のエロージョンと相似し、破壊強度が大きい延性材料はエロージョンに強い.また,高温環境での繊維と繊維構造体のドライサンド・エロージョンについて、その評価装置を提案し試作を試みた.繊維強化複合材料のドライサンド・エロージョンの検討も行った.現在,都市ゴミ焼却施設や産業廃棄物焼却施設から排出される排ガスをきれいにするためにバグフィルターといわれる繊維材料で構成されたフィルターが多く使用されている。しかし,長期間の使用により損傷し,有毒な気体が外部へ流れ周辺地域の環境を汚染する問題が発生している.本年度の研究では、学術的な観点から,提案した繊維と繊維構造体のドライサンド・エロージョン評価方法と試作した高温環境での測定装置を用いて,高温環境における各種繊維のドライサンド・エロージョン特性を測定し,高温環境における摩耗のメカニズムを解明することを試みた.また,ハイブリット構造の繊維強化複合材料のドライサンド・エロージョンの検討も行った.1)都市ゴミ焼却施設では,ダイオキシンの発生を防止するために,190°C以下の環境で,バグフィルターを使用していることが調査で、分かった.190°Cまでの各種繊維のエロージョン特性を調べる必要がある.2)現在のドライサンド・エロージョン評価と測定装置を改造し,300°Cまで実験できる繊維材料の高温エロージョン評価装置を提案し試作した.テストの結果,安定的に測定でき,装置の有用性が確認できた.3)高温における繊維のエロージョン特性は繊維により異なる.高分子繊維の場合は顕著で,室温のエロージョン特性とかなりの差がある.4)繊維ドライサンド・エロージョン評価と測定装置を利用して,繊維強化複合材料のエロージョン特性を検討した.特にコストに魅力あるハイブリット構造の繊維強化複合材料について,複合則を提案し,実験で確認した.この則を利用して,ハイブリット構造の繊維強化複合材料のエロージョン特性を予測できることが分かった.
放電プラズマを用いた窒素酸化物除去における初期反応の研究-アンモニア添加の影響-

大気圧気体放電を用いた有害ガス除去では,放電初期に生成されたラジカル種の反応が重要な役割を果たし,その反応過程の解明やモニター手法の開発が強く望まれる。本研究では,大気圧気体放電を用いた窒素酸化物除去における放電初期の反応過程を調べることを目的とし,特に,放電ガス中にアンモニアを添加した際の反応過程,及び適切なアンモニアの添加法について実験的に検討を行なった。1.時間分解発光分光による反応過程の解明針対平板電極間にパルスコロナ放電を発生させ,この時の時間分解発光計測から放電初期の一部ラジカル反応の同定,及び反応係数の推定を行なった。NH_3に関連する反応として,N_2(A),N(^2D)のNH_3によるクエンチング係数を見積った。また,NH_3がN_2(A)との反応で解離する可能性の高いこと,NH(A-X)遷移の発光過程について検討した。2.アンモニアの添加法についての検討気体放電を用いた窒素酸化物除去過程において,NOは酸化反応を経てHNO_3に変換されやすい。このHNO_3が溶解性を利用した液相反応に着目し,放電ガス中に直径数10μmの水滴を添加してNOx除去効率の計測を行なった。更に,アンモニア水を希釈したアルカリ性液滴を添加した際の効果を調べた。HNO_3は液滴のpHに依らず0.1秒のオーダで液滴内に取り込まれること,アルカリ性液滴を添加することでNO_2を液滴内に吸収できることなどを明らかにした。本研究は,大気圧気体放電を用いた窒素酸化物除去における放電初期の反応過程を調べることを目的とし,特に,放電ガス中にアンモニアを添加した際の反応過程に焦点をあてている。平成10年度はこの実験システムを構築し,計測を行なった。1.実験システム反応過程の計測は,針対平板電極間にパルスコロナ放電を発生させ,この放電からの発光を時間分解計測することで行なっている。この時,ガスはN_2/O_2/H_2O/NO/NH_3の混合ガスとした。シングルフォトンカウンティング法を採用することで微弱光の計測を可能としている。ガスの分圧を変化させた際の,パルス放電に同期した各スペクトルの発光強度,および減衰の時定数から,放電初期における一部のラジカル反応の同定,およびその反応係数の計測に成功した。2.得られた成果(1)次の励起種からの発光を観測した。この中で,窒素の励起種は主として電子衝突励起によること,その他はラジカル反応によることが明らかとなった。(2) N_2(A),N(^2D)のNH_3によるクエンチング係数を見積った。それらの値は,それぞれ, 1.1×10^<-10>[cm^3s^<-1>],5.7×10^<-11>[cm^3s^<-1>]である。(3) NH(A-X)の発光の時間変化より,この発光の励起過程はNH_3+N_2(A)→NH(A)+productsであることがわかった。これより,放電内部でのNH_3解離の主な前駆体はN_2(A)と考えられる。
歯周病原性細菌の白血球毒素産生制御因子の解析

前年度までに,Actinobacillus.actinomycetemcomitasロイコトキシン発現はプロモ8夕領域の塩基配列によりグルーピングでき,トランスクリプションレベルで行われていること,cAMPのレセプタータンパクであるCRPのコンセンサス配列がプロモータ領域に存在することがわかった。本年度は実際にCRPとプロモータ領域での遺伝子・タンパク相互作用を調べるため,以下の実験を行い,知見を得た。1. A.actinomycetemcomitans301-b株でロイコトキンオペロンの転写開始点を明らかにした。DNAシークエンスから予想されるプロモーター配列よりプライマーを設計して,プライマテエクステンションを行った。その結果,ロイコトキシンの遺伝子であるlixCから869bp上流のアデニン塩基が転写開始点であることが判明した。この上流にプロモータ配列があり,さらにその上流にCRPのコンセンサス配列が存在した。大腸菌の抗CRP抗体を用いた,ウエスタンブロッティングマは,A.actinomycetemcomitansでも,CRPが存在が確認できたことから,細菌内のcAMP濃度が,CRPを介して,ロイコトキシン遺伝子オペロンの転写を調節している可能性が示唆された。2.明らかになった転写開始点とlixCの間には,オープンリーディングフレームが存在しており,リボゾームバインディングサイトの配列も上流に存在した。この150残基からなるタンパクが,実際に翻訳され,発現しているかどうか,また口イコトキシンに関係するかどうかは不明である。ロイコトキシン発現の調節がトランスクリプションレベルで行わせていることから,臨床分離株,Actinobacillus actinomycetemcomitans301-b株のプロモータ領域をクローニングした。このプロモータ領域のシークエンスから,次のことが分かった。1,301-b株のプロモータ領域塩基配列はminimally toxicといわれている652株のものと高い相同性を持っている。既にシークエンスされている,652,ATCC33384,Y4,JP2,のなかでプロモータのタイピングを行うと,JP2のみが他の菌株が持っている配列のデリーションが存在し,他のものと著しく異なり,2つのグループに分けることができる。2,このプロモータ領域には,RNAポリメラーゼσ因子のコンセサス配列が3箇所あり,そのうち2か所の上流にはCRPのコンセサス配列が存在していた。さらに,実際の転写開始点を決定するため,プライマーエクステンションを行った。転写開始点は,ロイコトキシンの構造遺伝子から約860bp上流であること,この開始点近くにCRPのコンセサス配列が存在することが明らかになった。実際に,CRPとプロモータ領域の相互作用を解析するため,A.actinomycetemcomitansのCRPのクローニングを試みた。既にクローニングされているCRPのアミノ酸配列から菌株間でよく保存されている部分でディジェネレートプローブを作成し,A.actinomycetemcomitans301-b株のゲノムDNAをテンプレートとしたPCR産物をクローニングした。このシークエンスは他の菌株のCRP遺伝子と高い相同性を持っている事が分かった。現在,これをプローブとしてA.actinomycetemcomitansCRP全遺伝子のクローニングを試みている。
色素体ゲノム機能を制御する色素体核構築タンパク質の同定と単離

タバコ培養細胞BY-2の色素体は、オーキシン(0.2mg/1の2,4-D)を含む通常の培地中では未分化名原色素体の状態を保つが、オーキシンのかわりにサイトカイニン(1mg/1のBA)を含む改変培地中では大量のデンプンを蓄積し、アミロプラストへと分化する。一方、タバコ植物体の葉肉細胞中には葉緑体が存在する。これら3種の色素体からそれぞれの色素体核(DNA-タンパク質複合体)を単離し、色素体ゲノムの転写・複製活性を比較した。原色素体の場合、細胞の増殖初期過程で一過的にDNA合成が活性化されるが、転写活性はほぼ一定のレベルを保つ。アミロプラスト分化過程では、DNA合成、転写ともに活性は低下する。成熟した葉緑体では原色素体に比べDNA合成活性は約1/4に低下しているが、転写活性は約15倍に上昇していた。このようにそれぞれ特徴的な機能を示す原色素体核、アミロプラスト核、葉緑体核を構成するタンパク質のうち、DNA結合性タンパク質をサウスウェスタン法により比較した。原色素体核およびアミロプラスト核に共通する主要なDNA結合性タンパク質は78, 64,および50kDaである。その他に原色素体核およびアミロプラスト核に特異的なDNA結合性タンパク質も検出されている。また、葉緑体核の主要なDNA結合性タンパク質は120, 70, 50,および26kDaであった。これらのDNA結合タンパク質の殆どは3M Nacl/5M尿素処理により可溶化されるが、葉緑体核特異的70-および26-kDaタンパク質は一部不溶性画分に残留する。これら難溶性のDNA結合タンパク質は葉緑体核と膜系との結合に関与している可能性がある。また、単離原色素体核を用いてゲル内アッセイ法により色素体ポリメラーゼ(116 kDa)を検出した。現在、このDNAポリメラーゼ量の変化と色素体ゲノムの複製活性との間に相関関係が見られるかどうか検討している。
ホモエピタキシ基板用セレン化亜鉛単結晶の高圧溶融法による育成

我々は高圧溶融法でセレン化亜鉛(ZnSe)単結晶を育成し、これを母体結晶とした青色領域の発光素子開発の基礎研究を行ってきた。ZnSeを基板に用い分子線エピタキシ法による高純度の半導体薄膜結晶を育成し、発光素子開発のための物性制御上の基礎デ-タを得る研究の一環で、特に、ホモエピタキシ薄膜結晶用に使用する高圧溶融法によるZnSeの単結晶育成条件の諸問題を中心に研究を行ったものである。1.ボロンナイトライド(BN)製るつぼを使用し、BN製るつぼ内に液体封止剤の挿入した場合......液体封止剤CaF_2+MgF_2、KF+MgF_2等をBN製るつぼの上端部へ挿入しZn、Seの蒸発防止、偏析防止等の効果を数回実験したが、封止剤がZnSeと反応してガラス状の封止の役目を果たさず、結晶を得るには至らなかった。2.BN製るつぼの上端部に液体封止剤の代わりにスパッタ-タ-ゲット用高純度タングステンのペレット状の葢をした場合......外見状上端部に黒っぽい偏析層が出来、結晶の中心部に、ボイドが形成されているものも幾つか育成された。降下速度等結晶育成条件を検討してみたが、良質な結晶が得られなかった。3.バイロリティック・ボロンナイトライド(PBN)製るつぼ下端部細孔を空けないものを使用し、電気炉内に挿入するためにBN製るつぼを使用した場合......単結晶が出来なかった。4.PBN製るつぼ下端部細孔を空けたものを使用し、電気炉内に挿入するためにBN製るつぼを使用した場合......るつぼ先端角30°、45°、るつぼ降下速度2.5、5.0、7.5、10.0mm/hの8種類の結晶育成し比較検討中です。単結晶領域の大きい劈開面を持つ結晶がるつぼ先端角45°で降下速度7.5mm/hの条件で育成出来た。5.PBN製るつぼ下端部細孔を空けたものを使用し、BN製るつぼの代わりにカ-ボン製るつぼの側面に穴を空けたものを使用した場合......4.と同じ条件の8種類の結晶育成実験を進めている。1.高圧溶融炉の修理....高圧炉内のるつぼ上下移動機構の故障を63年夏修理したが、ガス漏れに関しては、完全な整備がなされなかった。しかし、電気炉運転に支障がない程度(ブリッヂマン法で、100気圧、炉心1800°C、15hs維持出来る。電気炉運転前後を調べるとガス漏れを確認)に、作業手順でカバーし、2週間に1回運転出来ている。2.高圧溶融法によるZnSe単結晶の育成....BN製るつぼを使用している。