hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
歯胚と歯原性腫瘍の分子病理学的研究

器官形成の上皮間葉相互作用に関わる因子として注目されているBMPファミリーが,歯胚分化過程のいかなる時期で発現しているかをin situ hybridization法を用いて検索した。胎生11日にすでに発現が見られたのはBMP-4および7であり,胎生12日になるとBMP-2の発現も見られた。一方,歯胚基底膜の主要構成成分であるIV型コラーゲンのα1からα6までの6種類のα鎖の歯牙発生過程での局在と消長を免疫組織学的に観察した結果、歯胚上皮基底膜にα鎖の部位および時期特異的な局在と組み合わせが存在することを明らかになった。特に帽状期後期からの内エナメル上皮基底膜には、α1,α2,α4鎖を含む他の臓器にはない特異なα鎖の組み合わせが存在し、その組み合わせが歯胚特異的な形態形成、細胞分化に関与していることが示唆された。歯原性腫瘍におけるIV型コラーゲンは,エナメル上皮腫ではα1,2,5,6鎖から構成されていたが,腺様歯原性腫瘍,エナメル上皮線維腫ではα4鎖の特異的な局在が見られた。歯原性腫瘍においても歯胚と同様に特異なα鎖の局在が腫瘍細胞の分化に関与していることが考えられた。Cbfa1ノックアウトマウスにおける臼歯の歯胚発育は、組織学的には帽状期で停止しており,IV型コラーゲンα鎖の分布もα5鎖が特異な染色性を示すなどの所見が認められた。一方,切歯では基質蛋白の遺伝子発現の面からは象牙芽細胞およびエナメル芽細胞にまで分化しており,臼歯とは異なるシグナル伝達系が存在する可能性が示唆された。歯胚分化過程における上皮間葉相互作用を明らかにする為,BMP family遺伝子発現,基底膜の主要構成成分であるIV型コラーゲンの各α鎖の歯胚発生過程での局在および消長を免疫学的に観察した。胎生11日歯胚ですでにBMP-4,BMP-7の発現が認められ胎生12日でBMP-2の発現も認められた。また,IV型コラーゲン各α鎖の観察では,歯胚上皮基底膜にα鎖の部位および時期特異的な局在と組み合わせが存在することが明らかになった。歯原性腫瘍の細胞分化を機能発現の面から明らかにするとともに、BMP familyの関与について検討した。エナメル上皮腫では,アメロジェニン遺伝子の発現が形態的に初期歯胚に類似している腫瘍細胞に認められ,機能分化の点では進んだ分化段階にあると考えられた。線維形成性エナメル上皮腫では,間質は歯周組織への分化を示し,これらの分化にBMP familyが関与している可能性が示唆された。腺様歯原性腫瘍では,BMP familyの局在および機能分化の面から,歯胚の基質形成期に類似していた。以上より歯原性腫瘍では各組織型の腫瘍実質と間質の歯原性への分化・誘導にBMP familyが特異的に関与している可能性が示唆された。マウス歯牙形成における基質蛋白遺伝子発現と骨形成に必須と考えられているCbfa1遺伝子の関係について検討を行った。歯牙形態形成と基質蛋白遺伝子発現にCbfa1が関与していることが示唆された。また,Cbfa1ノックアウトマウスの遺伝子発現様式から切歯歯胚ではCbfa1による分化機構や転写調節機構が骨芽細胞と異なっていることが示唆された。
低線量放射線発がんリスク個人差解明のための遺伝的乳がん感受性ラットの開発

遺伝性乳がん・卵巣がん症候群(HBOC)の保因について、疫学的には、低線量放射線被ばくに関連した高い乳がんリスクがあるという報告とないという報告がある。その生物学的な妥当性を解明するために有用な動物モデルの作製を目指し、放射線誘発乳がんモデルに使われるラットに、ゲノム編集技術を用いてHBOC原因遺伝子変異を導入した。その結果、ヒトで高頻度に見られるものに対応する変異を導入したラット系統の樹立に、初めて成功した。放射線照射実験を行ったところ、線量に依存した乳がんの発生が観察されたが、研究期間終了時点において、がんの発生頻度は変異体と野生型との間で異らず、今後注意深く検討すべきことが示唆された。放射線リスクには、特別の考慮が必要なほどの大きな個人差がある可能性がある。実際、ある種の遺伝性がん症候群の保因女性において、マンモグラフィーのような数十mGy程度の診断放射線が乳がんリスクを大きく増加させるという疫学調査の報告が存在するが、その妥当性には議論がある。本研究では、乳腺の放射線発がんモデルとして汎用されるラットに、ヒトで見られるタイプの遺伝子変異を導入したモデルを作製し、放射線関連がんの誘発性とその誘発機構を明らかにして、このような疫学調査の結果が生物学的に妥当なものかどうかを検証する。本年度は、京都大学において、CRISPR/Casシステムを用いてラットの標的遺伝子にヒトで見られるタイプの一塩基の変異を導入したラットを作製した。PCR産物のダイレクトシーケンシングにより、目的外のタイプの変異を含めた3もしくは4種類の変異を有する個体を4匹作製できたことを確認した。これらを放医研へ導入し、衛生検査の後、野生型ラットとの繁殖を開始した。またクローニングしたDNAの塩基配列解析によって変異配列を決定し、3種のヘテロ接合性変異体ができていることを確認した。目的外の変異についても、ヒトで見られるタイプとの類似性があること、表現型がCRISPR/Casによるオフターゲット効果でないことを証明するために複数の系統を解析することが望ましいことから、今後の解析対象とした。これら3種の変異をゲノムDNAを鋳型とするPCRによって判別する簡便法を確立し、野生型ラットと交配して、3系統についてF1個体を得た。遺伝性乳がん・卵巣がん症候群の保因女性において、マンモグラフィーのような数十mGy程度の診断放射線が乳がんリスクを大きく増加させるという疫学調査の報告が存在するが、その妥当性には議論がある。本年度は、発がん実験に必要な変異体及び野生型個体の繁殖を行い、順次、放射線照射を行って発がん実験のセットアップを完了した。最も低い線量の群は、使用している照射装置で線量の信頼性が確保できる0.1Gyとした。変異体、野生型ともに2Gy以下では急性の致死等の影響は見られなかった。発がん実験の観察項目には、皮膚上から触知できる腫瘤の記録(週1回)の他に、生検による組織の悪性度の診断を追加し、当初計画よりも腫瘍の診断結果及び検体を早期に得られるよう工夫を加えた。こうして得られた腫瘍の一部について、病理形態及びBrca1遺伝子の状態の解析を前倒しで開始したところ、病理形態的にはがん以外の細胞(間質等)の混入が相当程度見られ、そのためBrca1遺伝子の状態を精度良く解析できないことが判明した。そこで、がん細胞を濃縮する工夫と、Brca1遺伝子の変異を定量的に測定する系が必要であると判断し、本年度はまず変異DNAと野生型DNAの比を定量できるPCR-RFLPの系を作製した。生検診断の途中結果では、変異体で発がんが顕著に早まる傾向は見られていない。その他の成果としては、変異に伴う全身の異常の有無を若齢個体の病理解剖によって探索したが、異常は確認されなかった。ヘテロ接合体同士の交配による産子のタイピングを行ったところ、変異遺伝子のホモ接合体は胎生致死であることが示された。本年度の予定であった発がん実験のセットアップをすべて完了し、若齢期の全身の異常の有無、2Gyまでの急性影響を確認した。観察項目に生検診断を追加することで、動物の解剖を待たずに腫瘍の病理診断結果と検体を得ることが可能になり、腫瘍の解析を予定よりも1年前倒しで開始できた。予定を超えた成果として、ホモ接合体の胎生致死を示した。一方、災害等にそなえたバックアップのため系統の凍結保存を行う予定であったが、こちらは少し後ろ倒しになった。総合的に見て、順調に進展していると判断した。本年度は、昨年度にセットアップした発がん実験の動物の観察を継続し、体重、全身状態の他、皮膚上から触知できる腫瘤の記録と、生検による悪性度の診断、悪性所見の見られた個体の病理解剖を行った。0.12

Gy照射群で、野生型、変異体ともに、放射線照射によって線量依存的に乳がんが誘発される傾向が見られている。変異体において野生型と比較して乳がんの発生が早まる傾向は見られていない。一部の腫瘍検体から、レーザーマイクロダイセクション法を用いて、がん細胞のみを間質が混入しないように採取し、DNAを抽出し、PCR増幅断片長法による標的遺伝子の状態解析(放射線に起因するヘテロ接合性等の変化の解析)を行ったが、正常組織とがん細胞の間に相違は見られなかった。卵巣では非腫瘍性の病的所見があった。また、本研究で作製した1系統について凍結胚等の凍結保存を行った。以上の結果は、HBOC原因遺伝子にヒトで見られるタイプの変異を導入したラットモデルでは、自然の発がん、放射線誘発がんともに、野生型と変わらないことを示している。本研究ではSprague-Dawley背景系統での7週齢照射によるがん発生を調べたが、異なる週齢、異なる発がん処理、異なる背景系統でのがん発生を調べる必要があると考えられた。遺伝性乳がん・卵巣がん症候群(HBOC)の保因について、疫学的には、低線量放射線被ばくに関連した高い乳がんリスクがあるという報告とないという報告がある。その生物学的な妥当性を解明するために有用な動物モデルの作製を目指し、放射線誘発乳がんモデルに使われるラットに、ゲノム編集技術を用いてHBOC原因遺伝子変異を導入した。その結果、ヒトで高頻度に見られるものに対応する変異を導入したラット系統の樹立に、初めて成功した。放射線照射実験を行ったところ、線量に依存した乳がんの発生が観察されたが、研究期間終了時点において、がんの発生頻度は変異体と野生型との間で異らず、今後注意深く検討すべきことが示唆された。本年度の計画であった、gRNA及びssODNの設計及び合成、受精卵へのインジェクションと里親への子宮内移植、ラットにおける変異の確認、放医研への導入、野生型ラットとの交配をすべて達成したため。平成28年度は、0.12Gy照射した発がん実験の腫瘍触診、生検診断等の観察を継続し、発がんへの影響を統計学的に解析する。腫瘍のBrca1遺伝子解析にについては、平成27年度の前倒しの解析によって判明した問題(がん細胞以外の細胞の混入)を解決するため、がん細胞を濃縮したサンプルを採取するためのホルマリン固定パラフィン包埋切片のレーザーマイクロダイセクションとDNA抽出、遺伝子検査の実験系を立ち上げる。この実験系を用いて、変異体に発生した腫瘍におけるBrca1遺伝子のヘテロ接合性を評価する。作製した系統の災害等に備えたバックアップのため、繁殖した個体の一部を用いて系統の凍結保存を行う。また、生検診断の導入によって発がん実験の腫瘍の病理解析を前倒しして途中結果を得ることができたが、作製したBrca1変異体の発がんに関する表現型が期待されたほど顕著でない可能性が判明した。そのため、別のデザインによるモデルの作製について検討する。放射線生物学発がん実験は時間がかかるため、平成27年度はまず、発がん実験に必要な個体の繁殖を優先的に行い、順次、発がん実験を開始して、平成28年度まで観察を継続する。発がん実験のセットアップが完了し次第、変異に伴う全身の病理学的異常の有無、高線量照射後の30日生存率を解析する。
高磁場MR装置による変形性関節症の超早期診断

3.0T(テスラ)の高磁場MR装置を用いて、変形性関節症の超早期診断のために関節軟骨の微細損傷描出を目指して高分解能画像を追求した。まずファントムと被検者を用いて、3.0Tに最適な各パラメータを決定した。次にブタ切断膝、健常人と変形性関節症を有する高齢者を対象として撮像した。膝関節軟骨の高分解能画像を撮像するとともに、最新の画像法を導入した。UTE(ultra short TE)法、T1ρ値を用いたマッピング法、そしてRVS(Real-time Virtual Sonography)法を実施した。3.0T(テスラ)の高磁場MR装置はわが国でも導入されつつあり、現在では100台以上が稼動している。3.0T装置は従来の1.5T装置に比べて極めて高いSNR(signal to noise ratio)を有し、関節軟骨などの微細構造の高分解能画像獲得には高い期待が寄せられてきた。しかし3.0T装置はわが国での認可が遅れたためもあり、今まで広く普及してきた1.5T装置に比べて、関飾画像に必須な表面コイルやそのアプリケーションなどの付帯設備やその技術が極めて未熟、不備である。そこで本研究はようやく普及しだした3.0T機の関飾MRIについて、周辺機器を含めて最適化し、変形性関節症の超早期診断のために関節軟骨の微細損傷描出を目指して究極の高分解能画像を追求するものである。平成20年度はまずファントムを作製した。アクリル板に間隔を300ミクロンとするスリットを刻むファントムを作製した。そして3.0Tに最適な軟骨微細病変描出用のパルス系列を決定した。メディカルサテライト八重洲クリニックのMR装置を用い、ファントムと被検者を用いて、spin echo, fast spin echo, gradient echo法など基本パルス系列の選択と共に、TR, TE, flip angleなど各パラメータを決定した。またスライス厚みや撮像視野、マトリクス数などの調整による最終的に100ミクロン程度の空間分解能達成の可能性を示せた。しかし3.0T装置はわが国での認可が遅れたためもあり、今まで広く普及してきた1.5T装置に比べて、関節画像に必須な表面コイルやそのアプリケーションなどの付帯設備やその技術が極めて未熟、不備である。そこで本研究はようやく普及しだした3.0T機の関節MRIについて、周辺機器を含めて最適化し、変形性関節症の超早期診断のために関節軟骨の微細損傷描出を目指して究極の高分解能画像を追求するものである。平成21年度は当大学とメディカルサテライト八重洲クリニックのMR装置を用い、ファントムと被検者を用いて、spin echo, fast spin echo, gradient echo法など基本パルス系列の調整を行った。それと共に、TR, TE, flip angleなど各パラメータを決定した。またスライス厚みや撮像視野、マトリクス数などの調整による最終的に100ミクロン程度の空間分解能達成の可能性を示すことができた。3.OT(テスラ)の高磁場MR装置はわが国でも導入されつつあるが、従来の1.5T装置に比べて極めて高い信号獲得能を有し、関節軟骨などの微細構造の高分解能画像獲得には高い期待が寄せられてきた。本研究は3.OT機の関節MRIについて、周辺機器を含めて最適化し、変形性関節症の超早期診断のために関節軟骨の微細損傷描出を目指して究極の高分解能画像を追求するものである。まずアクリル板に間隔を300ミクロンとするスリットを刻むファントムを作製した。そして3.OTに最適な軟骨微細病変描出用のパルス系列を含む撮像方法を決定した。ファントムと被検者を用いて、基本パルス系列の選択と共に、TR,TE,flip angleなど各パラメータを決定した。またスライス厚みや撮像視野、マトリクス数などの調整を行い、最終的に100ミクロンの空間分解能を達成した。次にブタ切断膝をMRI装置により高分解画像を撮像ののち解剖し、画像上の所見を解剖的形態と対比検討した。さらに健常人ボランティアと公募により募集した変形性関節症を有する高齢者を対象として撮像した。まずパルス系列の最適化の確認を行い、被検者が安静保持出来る10分程度の範囲での軟骨病変描出可能な最適パラメータを最終決定した。健常者と高齢者の膝関節軟骨の高分解能画像を撮像するとともに、最新の画像法を導入した。

TE(time of echo)を従来から極端に短縮したUTE(ultra short TE)法、T2値,T1ρ値を用いたマッピング法、そして高分解能MR画像に高性能超音波画像の同時並列描出を可能としたRVS(Real-time Virtual Sonography)法を実施した。
絵金作「芝居絵屏風」の想定復元制作－地域文化の継承と活性－

絵金(絵師金蔵、弘瀬洞意)は、幕末の狩野派で学んだ土佐の絵師である。祭礼を飾るという独自の様式を確立した絵金作の『芝居絵屏風』が開帳される高知県各地の夏祭りは、全国的にもユニークな祭りとして注目されている。しかし『芝居絵屏風』は高知県内の温度や湿度などが管理されていない寺社や各地区などで保管されている。そのため損傷の激しいものが多々あり、祭礼そのものの存続も危ぶまれている。本研究では現存する屏風を基に当時の彩色技法を使った屏風絵として想定復元制作を行う。想定復元制作する研究対象である芝居絵屏風は高知県香南市香我美町西川地区にある峯八王子宮が所蔵していたもので、画面の約7割が欠損している。有識者に鑑定を依頼した結果、「伽羅先代萩御殿」であることが確認できた。高知県で現存する「伽羅先代萩御殿」を参考に欠損部分の人物のかたちや動き、着衣の文様などの精査を行い、想定復元制作の基となる大下図はほぼ完成した。研究対象である「伽羅先代萩御殿」は屏風自体が農業用のビニールシートで覆われており、屏風下部に絵具の付着した支持体の一部が堆積している。そのためこれまでの調査ではなされなかった初めての破壊調査による色材分析を行った。また従来通りの非破壊調査と併せて、想定復元制作に使用する色材の検討を行った。さらに芝居絵屏風の調査の一環で高知県内の神社や美術館、博物館施設等の調査を行った。とりわけ祭礼では芝居絵屏風を展示する担い手は高齢者が多く、芝居絵屏風が展示される数メートルもある絵馬台の組み立てには危険が伴っている。芝居絵屏風の損傷はもとより担い手不足によって祭礼そのものの継続に関わる深刻な危機にある。そのため調査の一環で学生と共に祭礼の準備に入り、祭礼の担手不足を一時的に補完する目的で調査活動を行うことは、大学と地域が一緒にどのように課題を解決していくのかという観点から非常に重要である。平成27年に高知県香南市香我美町西川地区にある峯八王子宮の芝居絵屏風1点の調査を行った。芝居絵屏風は画面の約7割が欠損しており動物や虫によって支持体の一部が剥落している状態であった。併せて平成4年に神社の建物を改修する際に撮影された作品写真を入手し、想定復元制作の下準備として、使用する竹紙について墨の塗布実験を行った。模本となる芝居絵屏風では滲みを伴う表現がなされていない。試料となる竹紙に墨を用いた塗布実験を行い、ドーサ引きを施すことで墨が滲みにくく、想定復元制作に適した支持体を準備することができた。また、模本となる「伽羅先代萩御殿」の模写を繰り返し行い、制作の準備を進めた。芝居絵屏風の調査としては、様々な祭礼等の目視調査を行い、高知県歴史民俗資料館では非破壊による科学調査を行い、本研究の想定復元制作に留まらず色材分析の情報蓄積の目的もあって調査を進めた。芝居絵屏風の調査の一環で高知県高知市鴨部の郡頭神社の祭礼に参加した。単なる作品調査に留まらず、祭礼の準備等に学生と共に参加した。研究対象である芝居絵屏風は絵馬台に展示されるが、その絵馬台は担い手の頭の中にだけにある設計図を基に組み立てられるという特徴があり、今後は図面として残していくことについての検討も必要であることがわかった。以上の成果発表として、第40回文化財保存修復学会高知大会において、「地域文化における絵画の役割ー土佐・芝居絵屏風の祭礼空間における機能と表象に関する研究ー」と題し、芝居絵屏風が展示されるようになった江戸時代の高知県の社会情勢や地理的特徴と芝居絵屏風との関連性について検証したポスター発表を行った。高知大学出前公開講座in香南市ではこれまでの進捗状況の解説を行った。芝居絵屏風の概要や、どのような材料で作られているかを紹介し、筆者らの近年の調査でわかった芝居絵屏風の分析結果などを解説した。研究対象である芝居絵屏風「伽羅先代萩御殿」の想定復元制作を本格的に進める。これまでの目視による調査を踏まえ、想定復元制作の具体的な進め方を検討した。描かれている人物の顔や手などは墨による綿密な下描きがなされており、それらに沿って上から線が描かれているものや、少しずらして描かれているものがある。特に顔の線描きは下描きに沿って描かれていることが見て取れる。また着衣については同様に下描きが描かれているが、墨や木炭で筆勢のあるものが多く、ほとんどの線が下描きに沿って描かれておらず、良い線が吟味されて描かれていることがわかる。本研究では顔や手については、ある程度綿密に大下図を転写するが、着衣などは木炭で当たりの線を描く程度に留め、臨模によって筆勢を重視しながら運筆することとする。想定復元制作は2019年度中の完成を目指し、屏風に仕立てた後、高知県内の展示施設を活用して成果を発表したいと考えている。高知県内に現存する研究対象以外の芝居絵屏風の目視ならびに科学調査を行う。研究対象である芝居絵屏風と表現が酷似した屏風もあり、細かな着衣の文様などのかたちや表現方法について継続して調査を行い、その結果を想定復元制作に還元させたい。特に着物の文様については平成4年に撮影された写真では輪郭程度しか確認することができず、他の芝居絵屏風を参考にする方法を取るため、綿密な調査は必須である。

また、引き続き高知県内の芝居絵屏風が展示される祭礼に引き続く関わっていく予定である。祭礼を担う次の世代の育成は各地区等の課題であるが、大学が地域に積極的に入り、文化継承の一助となることは重要であるといえよう。以上の研究成果については学会発表や論文等で公表する一方で。高知県内での成果発表も併せて行っていきたい。芝居絵屏風と夏の祭礼について現状についてもう一度問題提起し、今後祭礼を継続していくための課題の共有を図りたい。絵金(絵師金蔵、弘瀬洞意)は、幕末の狩野派で学んだ土佐の絵師である。祭礼を飾るという独自の様式を確立した絵金作の『芝居絵屏風』が開帳される高知県各地の夏祭りは、全国的にもユニークな祭りとして注目されている。しかし『芝居絵屏風』は高知県内の温度や湿度などが管理されていない寺社や各地区などで保管されている。そのため損傷の激しいものが多々あり、祭礼そのものの存続も危ぶまれている。本研究では現存する屏風を基に当時の彩色技法を使った屏風絵として想定復元制作を行う。想定復元制作する研究対象である芝居絵屏風は高知県香南市香我美町西川地区にある峯八王子宮が所蔵していたもので、画面の約7割が欠損している。有識者に鑑定を依頼した結果、「伽羅先代萩御殿」であることが確認できた。高知県で現存する「伽羅先代萩御殿」を参考に欠損部分の人物のかたちや動き、着衣の文様などの精査を行い、想定復元制作の基となる大下図はほぼ完成した。研究対象である「伽羅先代萩御殿」は屏風自体が農業用のビニールシートで覆われており、屏風下部に絵具の付着した支持体の一部が堆積している。そのためこれまでの調査ではなされなかった初めての破壊調査による色材分析を行った。また従来通りの非破壊調査と併せて、想定復元制作に使用する色材の検討を行った。さらに芝居絵屏風の調査の一環で高知県内の神社や美術館、博物館施設等の調査を行った。とりわけ祭礼では芝居絵屏風を展示する担い手は高齢者が多く、芝居絵屏風が展示される数メートルもある絵馬台の組み立てには危険が伴っている。芝居絵屏風の損傷はもとより担い手不足によって祭礼そのものの継続に関わる深刻な危機にある。そのため調査の一環で学生と共に祭礼の準備に入り、祭礼の担手不足を一時的に補完する目的で調査活動を行うことは、大学と地域が一緒にどのように課題を解決していくのかという観点から非常に重要である。平成27年に高知県香南市香我美町西川地区にある峯八王子宮の芝居絵屏風1点の調査を行った。芝居絵屏風は画面の約7割が欠損しており動物や虫によって支持体の一部が剥落している状態であった。併せて平成4年に神社の建物を改修する際に撮影された作品写真を入手し、想定復元制作の下準備として、使用する竹紙について墨の塗布実験を行った。模本となる芝居絵屏風では滲みを伴う表現がなされていない。試料となる竹紙に墨を用いた塗布実験を行い、ドーサ引きを施すことで墨が滲みにくく、想定復元制作に適した支持体を準備することができた。また、模本となる「伽羅先代萩御殿」の模写を繰り返し行い、制作の準備を進めた。芝居絵屏風の調査としては、様々な祭礼等の目視調査を行い、高知県歴史民俗資料館では非破壊による科学調査を行い、本研究の想定復元制作に留まらず色材分析の情報蓄積の目的もあって調査を進めた。芝居絵屏風の調査の一環で高知県高知市鴨部の郡頭神社の祭礼に参加した。単なる作品調査に留まらず、祭礼の準備等に学生と共に参加した。
高配位ヘテロ元素化合物の異常原子価

1.高配位ヘテロ元素化合物群の合成と物理的手段による構造の解明高配位ヘテロ原子化合物群[10-S-4(C4),10-Se-4(C4),10-Te-4(C4)]としてビスビフェニレン骨格を有する化合物群の合成を行い、温度可変^1H-、^<13>C-核磁気共鳴により擬回転の速度、熱安定性を明らかにした。また、安定な炭素のみを配位子としたスルフランの合成に初めて成功した。2.不安定中間体といての高配位ヘテロ元素化合物の存在の研究ベンゾチオフェンのスルホニウム塩と有機金属試薬の反応は中間体に高配位スルフランを生じ、カップリングの立体学化は立体保持であること明らかにし、またスルホニウム塩、セレノニウム塩より3配位のラジカルを発生させる[9-S-4,9-Se-4]方法とこれらのラジカルの分解合成化学への利用が検討された。またテルルの3配位アート型錯体[10-Te-3(C3)]の発生とこれより導かれる新しい有機リチウム化合物を用いた有機合成への応用、アート錯体型テルランの電子配置安定構造の分子軌道計算が拡告された。3.硫黄-硫黄、セレン-セレン、テルル-テルルの渡環相互作用の存在と反応性の特異性の研究渡環相互作用を利用した新しいジカチオン種の生成と生体内のグルタチオンパーオキシターゼの中のセレン原子の役割としてN-S渡環相互作用の定量的評価を行った。4.高配位テルル、ヨード化合物を用いた新しい反応と合成化学への利用テルル-炭素の結合の生成と開裂を利用した有機合成で、含窒素、含硫黄複素環の簡便合成が報告された。高配位ヨード化合物の反応で、ビニルヨードアレンと4級アンモニウム塩存在下求核剤との反応は立体反転することを見いだしている。またC-I^+-結合の開裂と転位によりビニルカルベンの新しい生成が報告されている。5.高配位炭素化合物の発生と硫黄-金属結合化合物の合成1.高配位ヘテロ元素化合物群の合成と物理的手段による構造の解明高配位ヘテロ原子化合物群[10-S-4(C4),10-Se-4(C4),10-Te-4(C4)]としてビスビフェニレン骨格を有する化合物群の合成を行い、温度可変^1H-、^<13>C-核磁気共鳴により擬回転の速度、熱安定性を明らかにした。5.高配位炭素化合物の発生と硫黄-金属結合化合物の合成
リンパ球に発現するチロシンフォスファターゼとその機能の解析

Tリンパ球を含む様々な細胞の分化や機能発現の過程で、チロシン燐酸化を介したシグナル伝達系が重要な制御因子となっている。我々はチロシンフォスファターゼによる脱リン酸化という新しい観点から制御機構を検討すると同時に、チロシンフォスファターゼのシグナル伝達経路に果たす役割を明らかにする目的で研究を進めて来た。まず発現するチロシンフォスファターゼのレパートリーを検討するためPCRでチロシンフォスファターゼcDNA断片増幅したところ8種の既知遺伝子、7種の未知遺伝子断片を得た。このうち4種の未知遺伝子断片をプローブに用い、mRPTP-σ(PTPTW9を改名)、PTP36、DPZPTP(PTPST8を改名)、PTPBR7の全一次構造を明らかにした。mRPTP-σは細胞接着分子様の細胞外ドメインを持つレセプター型分子で、組織特異的なalternative splicingを受ける。PTP36は細胞質型分子で、そのN-未端は、細胞骨格の構成タンパクのひとつバンド4.1のN末端と相同性を有する。mRPTP-σとPTP36は、ともに分化過程のTリンパ球で発現していた。mRPTP-σは未分化なCD4^-CD8^-細胞で、一方、PTP36はやや分化したCD4^+CD8^+細胞で一過性に発現することから、Tリンパ球の分化過程への関与が示唆された。Tリンパ球の分化は、ストローマ細胞との相互作用といった細胞外からのシグナルによって制御をうけているが、これらのチロシンフォスファターゼがそのシグナル伝達過程に何らかの役割を果たしている可能性が考えられた。DPZPTPは、胸腺では主にストローマ分画で発現する細胞質型分子で、約90アミノ酸からなる5箇所の繰り返し配列を有していた。PTPBR7は膜貫通領域を持ち、レセプター型分子で生体内では主に小脳のプルキンエ細胞に発現していた。胸腺においては、in situハイブリダイゼーションで散在する少数のシグナルを認めたがそれがいかなる細胞かについては今後の課題に残された。(1)リンパ球系、造血系組織で発現するチロシンフォスファターゼのスクリーニングとcDNAクローニング:PCRで得た、既知遺伝子、未知遺伝子もプローブに用い、リンパ系、造血系を中心に種々の組織や細胞株での発現をRNAase protection assayやin situ hybridizationでスクリーニングしたところ、既知遺伝子では、PTPε、HCP、LRP、CD45、PTP1bが胸腺組織で発現していることが明らかになった。一方、未知遺伝子では、PTP36、PTPT8、PTPT9、PTPST21、PTPBM17がリンパ系細胞株で発現していた。未知遺伝子PTPST8は胸腺組織での発現はみられたものの、リンパ系細胞株での発現は認められず、おもにストローマ細胞に発現すると推定された。未知遺伝子PTPBR7は脳で発現していたが、リンパ系組織・細胞株での発現は確認出来なかった。PTP36,PTPST8,PTPBR7については、そのcDNA全長の解析を試みている。(2)新しい膜型チロシンフォスファターゼPTPT9発現の解析:すでにcDNA全長のクローニングを完了したPTPT9のmRNAレベルでの発現は、組織全体でみた場合、脳、胸腺、肺、心、脾と広汎な組織でみられたが、肝では殆ど認められず、その発現に組織特異性があることが明らかになった。また、各種細胞株ではEL4をはじめとする胸腺腫細胞株、MRL104.8aを初めとするストローマ細胞株双方で発現がみられた。

さらに、胸腺T細胞を分化段階の異なった細胞画分に分け、T細胞分化に伴う発現パターンの変化を検索したところ、最も末分化なCD4^-CD8^-細胞で最も強い発現が認められ、以後CD4^+CD8^+細胞からCD4^+CD8^-あるいはCD4^-CD8^+細胞へと分化が進行するにつれてその発現が著名に減少することが明かになった。PTPT9が胸腺内では分化課程にあるT細胞とストローマ細胞の両方で発現すること、かつT細胞分化に伴って発現が減少することから、この分子が未分化T細胞とストローマ細胞間での相互作用に関与する可能性が示された。我々はチロシン燐酸化が重要な制御因子となっているTリンパ球の分化や活性化において、その制御機構をチロシンフォスファターゼという新しい観点から検討すると同時に、チロシンフォスファターゼのシグナル伝達経路に果たす役割を明らかにする目的で研究を進めて来た。平成6年度は、以下の点について解析を加えた。リンパ、造血系組織に発現するあらたなチロシンフォスファターゼの発現解析とcDNAクローニング:我々がPCRで見いだしたチロシンフォスファターゼ断片をプローブに用いて、新規の3種チロシンフォスファターゼ(PTPST8、以下DPZPTPと改名、TPT36、PTPBR7)について、リンパ系組織や細胞株での発現をより詳細に検討した結果、胸腺でDPZPTPは主にストローマ細胞に発現していること、PTP36はストローマ細胞にも発現しているが分化過程のCD4^+CD8^+(DP)Tリンパ球で分化段階特異的に一過性に発現することが明らかになった。これに対し、PTPBR7は中枢神経系で小脳のプルキンエ細胞に強く発現していた。胸腺においては、in situハイブリダイゼーションで散在する少数のシグナルを認めたが、それがいかなる細胞かについては今後の課題に残された。これら全てについてcDNA全長のクローニングから一次構造を決定し、DPZPTP及びPTP36は細胞質型チロシンフォスファターゼであること、PTPBR7は膜貫通領域を持ち、レセプター型チロシンフォスファターゼであることを確定した。mRPTP-σの解析:我々が一次構造を明らかにしたmRPTP-σ(PTPTW9を改名)について更に解析を進めたところ、mRPTP-σは中枢神経とそれ以外の組織で、組織特異的なalternative splicingを受けていることが判明した。mRPTP-σの細胞外部分は細胞接着分子と類似の構造をとることから、イムノグロブリンとのキメラ分子をCOS7細胞で発現させ、細胞への結合性について検討したが、特異的な結合は見いだせなかった。
作文教育改善のための生成論的作文指導の研究

作文教育を改善していくためには、文章表現力を獲得する心的作用の発達を捉える研究を行う必要がある。本研究は、その研究の一環として、「他者の作文のよいところを発見する力」の発達の様相を捉えることを目的としている。そのために、愛媛大学教育学部附属小学校1年、2年、3年、4年、5年、6年(各1クラス)を対象に、ある作文(生活文=教科書教材「わたしの大事な弟」作者:3年生)を読みその作文のよいところを発見するという活動(鑑賞活動)を行わせる教授調査を実施した。分析の結果、1.作文のよいところとして、1年生は内容面をあげるものが多く、2年生になると内容面だけでなく表現面をあげるものが多くなること、2.表現面の指摘が3年生になると具体的・かつ多様になること(例:たとえている、くらべている、思ったことを書いているなど)、3.表現面を捉えるときに、低・中学年は、主にミクロな表現(語句レベル、文レベル)に目をむけているが、高学年になるとマクロな表現(文章展開レベル)にも目をむけるようになること、4.中学年あたりから、表現効果を考えながら表現を捉えるようになり、高学年になるとそれが顕著になることなどが明らかになった。また、内容面・表現面の評価を行うときに「わたしも(は)・・・と思う」「わたしだったら(ふつうは)・・・と書く」という思考を働かせていることが実証的に捉えられた。さらに、鑑賞指導が、文章表現力の獲得に大きく寄与することが確認された。
歯は老化するのか　－光学・力学・組織学による検証と考察－

老化の原因のひとつである「糖化」が,象牙質中のコラーゲン線維に及ぼしている影響を終末糖化産物(AGEs)の蓄積に着目して検討した.脱灰した象牙質中のAGEsは加齢とともに蓄積量が増加し,象牙細管近傍への蓄積が顕著であることを免疫染色により確認した.また,加齢に伴い脱灰象牙質が硬化することを押し込み試験で確認した.これらの結果は,変化に乏しい組織と考えられていた歯でも糖化は起こっており,老化が進行することを示している.AGEsには蛍光性をもつものがあり,蛍光寿命計測による老化の評価が有効であることも確認できた.老化の原因のひとつである「糖化」が,象牙質中のコラーゲン線維に及ぼしている影響を終末糖化産物(AGEs)の蓄積に着目して検討した.脱灰した象牙質中のAGEsは加齢とともに蓄積量が増加し,象牙細管近傍への蓄積が顕著であることを免疫染色により確認した.また,加齢に伴い脱灰象牙質が硬化することを押し込み試験で確認した.これらの結果は,変化に乏しい組織と考えられていた歯でも糖化は起こっており,老化が進行することを示している.AGEsには蛍光性をもつものがあり,蛍光寿命計測による老化の評価が有効であることも確認できた.歯の老化とはいったい何かを考察し、そこから歯の治療に対する指針を得たい。老化にはさまざまな原因があるが、われわれは象牙質の糖化に着目した。糖化によって糖化最終産物(AGE)が生じ、それがコラーゲンの架橋となって力学特性が変化すると予測した。すなわち、老化すると象牙質の硬さが増す。さらにAGEには蛍光性のものも存在するため、老化によって蛍光強度が増すことも予想される。機械特性を調査する場合、ハイドロオキシアパタイトの影響を除去するため脱灰した象牙質を用いる必要がある。本研究では以上の予測のもとに、機械特性と光学特性の変化を、若年者と高齢者の象牙質で調査した。その結果、高齢者の象牙質は若年者よりも硬くなること、いずれも歯根部が歯冠部より硬くなることがわかった。蛍光強度も予測通り、高齢者が高強度であり、またいずれの試料も歯根部の蛍光強度が歯冠部より大きかった。人工的に糖化するため、リボース溶液に脱灰した象牙質を数週間浸し、機械特性と蛍光特性を調査したところ、硬さと蛍光強度は増加した。一連の調査では高齢者のAGE量が若年者より大きいと示唆されるので、免疫染色によってAGEの蓄積を確認した。その結果、加齢によるAGE量の増加、ならびに人工糖化によるAGE量の増加が確認できた。以上の結果から、糖化による歯の老化進行が説明できる。これら一連の研究成果は論文としてまとめ報告した。現在は電子顕微鏡によって象牙質コラーゲンがどのように形態変化を起こすのか、また象牙細管と糖化の関係を調べている。昨年度までの成果として,老化とともに象牙質に糖化最終産物(AGE)が生じて硬くなることを確認した.このとき蛍光強度も増加するが,これは蛍光性AGEの蓄積によると考えられるため,蛍光を用いた老化進行度の測定法を確立できる可能性がある.そこで本年度は,h象牙質の主成分であるコラーゲンの糖化による蛍光特性の変化を調査した.測定試料には培養用コラーゲンゲルと脱灰した象牙質を用いた.人工的に糖化を促進させるために試料をリボース溶液に浸漬して37°Cで6週間後までインキュベートし,蛍光強度および蛍光寿命を測定した.その結果,時間経過とともに蛍光強度は増加し,蛍光寿命は短くなった.また,リボースと反応したAGEの存在も免疫染色およびウエスタンブロッティングで確認できた.これらの結果は,コラーゲンの糖化により蛍光寿命が短いAGEが蓄積されたことを示している.生体組織のなかでは歯は変化に乏しい組織と考えられていたが,老化現象のひとつである糖化が起こっていることが本研究で確認できた.他の軟組織と同様に糖化によってコラーゲンの架橋が形成された結果として歯も硬化する.実際の歯の硬度はハイドロオキシアパタイトの影響が支配的であるが,コラーゲンの硬化は脆弱性に寄与していると考えられ,臨床的には齲歯の進行が加齢とともに遅くなることの関連を示唆している.また,糖化の指標として蛍光測定の有効性が確認できた.特に蛍光寿命測定は強度測定よりも定量性があるので,老化や糖尿病の進行度を非侵襲的に測定するうえで有用な手法となることが期待される.計測工学この研究課題で新しい知見を得ることができ、その成果を国際学術誌に掲載できた。また、国内学会においては優れた内容が評価され、優秀発表賞を受賞した。蛍光強度計測は、光源の強度変化と試料表面の影響を受けるため、現在はパルス光励起による動的蛍光波形からAGEの存在を確認しているので、これを継続する。そのための顕微蛍光システムに改良を加える。また、コラーゲンゲルを糖化させ、電気泳動による分子量変化を確認したい。加えて象牙細管まわりの蛍光像と電子顕微鏡像を撮像し、象牙細管を通じた象牙質循環液と糖化の関連を考察することで、歯の老化に関する知見を得たい。当初購入予定の機器の仕様が変更されたため、本年度は予定機器を購入せず現有の装置に手を加えて使用した。次年度に新たにパーツを購入して目的に応じた内容に改良する。そのための費用が必要となった。上述のように、目的にあった仕様に機器改良するために残額の一部を使用する。

また抗体など各種薬品の購入、ならびに成果発表の旅費に充当する。以上の予算使用によって研究を進め、次年度は歯の老化に関するさらなる考察を行い、「歯は老化するのか」という課題の結論を得たい。
自己由来細胞の機能制御による顎骨再生医療の開発

自己由来の間葉系幹細胞(MSC)を用いて顎堤を低侵襲に増生させるための基礎研究を行った。まず顎骨から骨髄穿刺によって骨分化能の高い細胞を採取する方法を確立した。ついで移植細胞の分化能評価に応用できるMSCのマーカーを同定した。MSCと組み合わせる骨補填材としてはβ-リン酸三カルシウムがハイドロキシアパタイトよりも適している事など骨再生医療の展開に向けたMSCの基盤データを得た自己由来の間葉系幹細胞(MSC)を用いて顎堤を低侵襲に増生させるための基礎研究を行った。MSCと組み合わせる骨補填材としてはβ-リン酸三カルシウムがハイドロキシアパタイトよりも適している事など骨再生医療の展開に向けたMSCの基盤データを得た本年度は移値用の細胞の機能を最大限に生かすための機能制御法を至適化するために実施した。1.ヒト顎骨から骨髄穿刺により骨髄間質細胞を採取し、その後の処理法、培養液の検討、骨分化能の検討を行なった。その結果、顎骨の骨髄からも骨分化能の高い細胞を採取できることが判明した。2.採取培養した細胞の生存状態と骨形成能を評価するため、移植細胞のためのキャリアーについて検討した。F344ラットの大腿骨髄より採取培養した間葉系幹細胞を自己血から作製した自己フィブリンと混和し、炭酸アパタイト顆粒と共にラットの頭頂骨へ移植した。移植後1,3日および、1,2,4週後に頭頂骨を切り出し、脱灰標本を作製してH&E染色およびTRAP染色により骨形成能を評価した。その結果、MSC含有移植体の方が明らかに高い骨形成能を示したが、破骨細胞の出現には大きな差は認められなかった。3.ヒト間葉系幹細胞の骨分化に関わる転写因子の解析を行なった。DNAマイクロアレイ解析により骨分化に関わる特異的な転写因子を12個選択した。それぞれについてsiRNAを設計し、Mscに遺伝子導入することで骨分化に関わる影響を検討した。それぞれの遺伝子発現は今年度購入したライトサイクラー480でリアルタイムPCRを行なうことで評価した。その結果、これらの転写因子の中には、有意に骨分化を促進するものと、逆に抑制する遺伝子があることが判明した。このようなデータの結果を踏まえ、来年度は移植細胞として用いるMSCの骨分化に関わる転写因子の解析をさらに進め、移植までの培養の期間と培養のタイミングについての至適化を行なっていきたい。本年度は移植細胞として用いるMSCの遺伝子レベルでの転写因子の解析、MSCと移植時のキャリアーとの相互関係、そしてMSCの骨分化促進法等についての研究を行った。1.MSCの遺伝子レベルでの転写因子の解析を行い、9つの転写因子のノックダウンによってMSCの未分化マーカーが減少することを見出した(Genes Cells, 14,407-424, 2009)。つまりこれらの9つの転写因子がMSCの未分化状態を維持するために必要であることが分かった。さらにMSCが骨分化する際に、21個の転写因子が関わることをDNAマイクロアレイ解析とリアルタイムPCR法により解析した。これらの遺伝子を調節することで、MSCの骨分化を促進することが出来ることが考えられ、これらの遺伝子の発現状態を調べることで、より早期に移植用のMSCの骨分化能を確認することが出来るなどの将来的利用が期待される。2.採取培養した細胞の生存状態と骨形成能を向上するため、移植細胞のためのキャリアーについて検討した。F344ラットの大腿骨髄より採取培養した間葉系幹細胞を自己血から作製した自己フィブリンと混和し、多孔性のβ-TCP、比較的緻密な炭酸アパタイト顆粒と共にラットの頭頂骨へ移植した。移植後2, 4週後に頭頂骨を切り出し、脱灰標本を作製してH&E染色およびTRAP染色により骨形成能を評価した。その結果、多孔性のβ-TCP群では緻密な炭酸アパタイト顆粒群よりもTRAP染色性が高く、破骨細胞の浸潤が著しいことが判明した。つまり多孔質の担体の方がレシピエントの細胞浸潤が高く、新たな骨形成に有利であることが示唆された。3.MSCの安価な骨分化促進法について検討し、植物レクチンのコンカナバリンAがMSCの骨分化を促進することが判明し、その効果はオートクラインあるいはパラクライン的なBMP-4の細胞層への蓄積によるものであることが示唆された(lnt JArt Org, 31, 708-715, 2008)。本年度は顎骨から幹細胞を確実に採取する方法を検討した。その結果,イヌの顎骨採取から4時間24時間後に播種するよりも直後に播種することが接着細胞数を増加させた。2%の低酸素状態は大気圧に比較して接着細胞数を低下させた。アスコルビン酸やPDGFの添加は接着細胞数を増加させた。有核細胞の播種密度は5×10^4/cm^2で最も接着細胞数が多くなった。また抗凝固剤としてのヘパリンナトリウムは通常で使用する濃度範囲では接着細胞数に影響しなかった。また骨髄液を採取して4時間後に細胞を播種すると接着細胞はほとんど得られなかった。また間葉系幹細胞が骨分化時に特異的に発現する遺伝子として,ZHX3について検討したところ,ZHX3はRUNX2の下流で,Osterixの上流に作用する転写因子であることも示唆された(論文準備中)。

一方,CD166で標識して分離した細胞群はたとえ歯肉の線維芽細胞でも高い骨分化能を示すことが分かり,「誘導性間葉系幹細胞およびその作製方法」として特許を出願した(特願2009-115378)。さらに骨増生のための幹細包の移植条件を検討するため,骨増生に適したスキャフォールドの候補として,ハイドロキシアパタイトとβ-リン酸三カルシウムについて検討した。その結果,in vitroでβ-リン酸三カルシウムは骨分化マーカー遺伝子発現を早くから亢進させたが,ハイドロキシアパタイトではそのような効果は認められなかった。さらにこれらのスキャフォールドを同じ部位のイヌ顎骨に間葉系幹細胞と同時に移植した場合,β-リン酸三カルシウムの周囲ほうがハイドロキシアパタイトよりも明らかに早く骨を形成したことから,in vivoでもβ-リン酸三カルシウムが間葉系幹細胞による骨形成を促進することが示唆された。
金属欠乏星形成過程の理論的研究

宇宙の初代星は重元素を含まない水素とヘリウムのみからなる始原ガスから形成される。初代星の質量は、その後の天体形成に多大な影響を与える重要な量である。我々は宇宙論的なシミュレーションから得られた初期条件のもとで、初代原始星の誕生と、周囲の物質を重力によって引き寄せて成長する過程を輻射流体計算によって解析した。その結果、中心の原始星が太陽の約40倍の時に星からの強力な紫外線が周りの物質を加熱し、外側に吹き飛ばすことで星の成長が終わることが分かった。太陽の数10倍という結果はこれまで考えられてきた値よりも小さいが、銀河中の低金属度星の元素組成の観測から推定されている値とは整合的である。宇宙初期の低金属度環境での雲の分裂過程は、雲の収縮の際の熱進化により大きく影響されることがしられている、特に宇宙最初の星の場合のように100太陽質量を超える超大質量から、現在までの宇宙年齢の間、生存可能な小質量星がいつどのように生まれたのかが重要な課題であり、それに答える為にも低金属度ガスからの星形成の詳細なモデル化が望まれる。これまで我々は一様近似モデルを用いて解析してきたが、この際には収縮率を適当に仮定していたため、その当否がしばしば批判されてきた。今回、星間ガス雲が収縮し原始星が形成される際の進化を、球対称のもと輻射流体力学計算により調べた。また冷却に重要な化学種の量を正確に解くために必要な化学反応を選び出し、流体計算に乗せられる程度(15化学種)に小さいものとした。それによるとこれまで一様モデルで仮定していたよりも、球対称収縮の方が収縮が速く進む為、温度が僅かに高めとなることが分かったが、おおよその進化はこれまで用いてきた一様近似モデルと一致することが分かった。宇宙初期の低金属度環境での超大質量形成モードから小質量星形成モードへの移行においてはダスト冷却過程が重要な役割を果たしたと考えられている。我々は以前、初代星の超新星爆発時に形成された宇宙最初のダストをモデル化し、その際の低金属度雲の収縮時の熱進化を解析した。しかしながら、形成と同時にダストは超新星残骸中で破壊も受ける。とりわけ逆行衝撃波による破壊の影響は甚大であり、ダストは質量にして約10%ほどしか生き残らない。そこで破壊過程も考慮して低金属度雲の収縮時の熱進化過程を考察し、その結果をもとに小質量分裂片の形成条件(ダストの組成、サイズ分布など)に制限を与えた。我々はこれまでに初代星の原始星の形成過程のシミュレーションに成功しているが、宇宙のその後の進化への影響を見積もるためには原始星の誕生時の性質ではなく初代星が最終的にどのような質量の星として形成されるかの情報が必須である。そこで今年度は原始星の降着進化を計算した。降着を止める機構としては原始星からのフィードバックが重要であるので、中心の原始星の進化を星の進化コードを用いて計算しつつ、周囲のガスの降着過程を輻射流体シミュレーションにより解析した。ただし、今回の計算では計算時間の関係で、軸対称を仮定した2次元計算を行った。この結果、星の周りに形成される電離水素領域が中心星の成長にともなって徐々に両極方向に成長し、開口角も大きくなるのが見て取れた。同時に紫外線に対して剥き出しとなった降着円盤とその周囲のトーラス状の構造が電離によって数万度に加熱をうけ、星・円盤系からの脱出流となって蒸発する。中心星が42太陽質量となった時点では、円盤は激しく蒸発しており、原始星への降着率はフィードバックのない場合の値よりも一桁以上下がる。計算から円盤の光蒸発のため宇宙初代星の質量は典型的には40太陽質量に留まることが分かった。これまで初代星は>100太陽質量の超大質量であると考えられてきたが、その場合に起こる対消滅不安定超新星から放出される重元素組成比はハロー中にある低金属度星の重元素組成比の観測と矛盾するという問題があった。数10太陽質量の初代星からの重元素組成比の場合は観測とよく一致するので、この組成比の問題を解決することができる。初代星の質量がこれまで以上に信頼性をもって予言できたことは、その後の宇宙や銀河の進化をより詳細に議論する道を開いたといえる。金属度がゼロの宇宙最初の星の形成について、軸対称性を課した2次元の輻射流体計算を実行することで、現実的な円盤を通じての降着進化の場合に形成される星の質量を見積もることが出来た。中心星の質量が40太陽質量になった段階で、円盤ガスが光解離による加熱による蒸発してしまい、星への降着が止まることが分かった。

この結果はこれまで低金属度星の重元素組成比から予想されていた初代星の質量とよく一致し、それまでの理論(太陽の100倍を超える大質量星の形成を予想していた)と観測の矛盾を解決した。この結果は宇宙の初代星への降着が止まり、一人前の主系列星になるまで計算した最初の多次元計算であり、非常なインパクトをもって受け入れられ、国内の多くのテレビ・新聞で報道されたのみならず、米国でもいくつかの主要メディアで報道された。以上は宇宙初代星の典型的な場合であるが、特殊な環境下では超大質量星が形成される可能性が指摘されており、宇宙初期に発見されている超大質量ブラックホールの起源として興味深い。そこで、この形成環境の条件を調べた。その結果、これまで考えられてきた極めて輻射場が強い場合だけでなく、高密度の衝撃波が起こる場合でも可能となることが分かった。またこのような条件は初代銀河の形成時に実現される可能性が高いことを指摘した。重元素と星間ダストがある程度存在する場合の星形成に関しては、以前の私の研究により低質量(太陽質量以下)の分裂片、ひいては星が誕生することを指摘していたが、最近、実際にハロー中で発見されたこれまでで最も低金属度な星の場合でも、ダスト冷却による分裂によって小質量星が形成されえるので、理論的に矛盾がないこと指摘した。宇宙の第一世代の星は重元素をまったく含まない始原ガスから形成された。このような星の質量がどれくらいであったのかは以後の宇宙における天体の形成過程に多大な影響を与える。そこで、我々は原始銀河環境が形成される星の性質にあたえる影響を調べるため、宇宙論的シミュレーションで得られた多数の原始銀河ハローの内部での初代星形成過程を2次元輻射流体計算によって解析した。その結果、生まれる星の典型的な質量は数10太陽質量であるが、なかには数100太陽質量にも達する大質量な成分も存在することが分かった。初代星形成の際には、原始星の周囲の降着円盤が、その原始星からの輻射により加熱され蒸発することにより、原始星の降着成長が止まることにより、星の質量が決定される。したがって円盤ガスの蒸発率が原始星や降着流の性質の関数として与えられると物理過程の理解に有用である。そこで我々は2次元軸対称な系での輻射輸送計算を行うことにより、このような関数形を見出し、原始星の成長が止まる時期を考察した。我々の半解析的なモデルはこれまでの数値実験の結果をうまく再現していることも分かった。微量の重元素をもった第二世代以降の初期世代星の形成に関して、原始星が降着成長する際に、その周りに形成される降着円盤の重力不安定性を定常円盤モデルを用いて調べた。その結果、重元素が全くない始原ガスの場合と重元素が太陽程度ある現在の星間ガスの場合には円盤は比較的安定であり、せいぜい連星か少数の星団しかできないと予想されるものの、微量の重元素を含むガスの場合は非常に不安定であり、多数の星に分裂することが分かった。その結果、このようなガス中では小質量星が形成される傾向が強いことが明らかとなった。研究補助者の採用が一年遅れ、その間は研究代表者が一人で研究を遂行しなければならなくなったため、計画に遅れが生じた。しかし半年計画を延長し、繰り越した経費により新規に研究補助者を採用したことで、遅れをほぼ取り戻せたと考えている。25年度が最終年度であるため、記入しない。計画最終年度となる次年度も研究補助者を継続して雇用し、低金属度ガスからの星形成過程についての数値実験を実行する。