hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
落雷特性を規定する雷雲の雲微物理構造とその形成過程に関する観測的研究

研究に用いた主なデータは、偏波ドップラーレーダーデータと落雷データである。平成22年度には、台風の中心付近で発生し、正極性落雷の発生率が著しく高かった雷雲の構造を調査した。落雷が激しかった期間には湿ったあられが対流雲上空の0度からー20度の領域に広がっており、この湿ったあられが正に帯電したことで正極性落雷が卓越したことを指摘した。平成23年度は、豪雨をもたらしたにもかかわらず落雷がほとんど発生しなかった対流雲について解析を行った。雲内の偏波パラメータと気流の特徴から、この対流雲では0度高度以下における暖かい雨の過程が卓越しており、雨滴の併合成長が活発であった一方で、対流雲の上空では、雲内の電荷分離に貢献するあられの発生が顕著ではなかったことを明らかにした。当該年度は負極性落雷が卓越した数事例の雷雲の構造を調査した。特に、夏季の関東地方で、偏波レーダーで2分間隔の高時間分解能観測を行い、落雷が活発な事例と不活発な事例の、雷雲発生から発雷までの時間発展の違いに注目して研究を行った。落雷が不活発な雷雲は、レーダーでエコーが検知されてから発雷まで約30分を要したが、落雷が活発な雷雲は約10分で発雷に至った。あられの存在が示唆される領域も10分程度で形成されており、非常に短時間で雲内の電荷分離に関わる降水粒子が形成され成長したことが明らかになった。本研究課題で得られた成果は、偏波レーダーによる高時間分解能での雷雲の雲微物理構造の監視が、今後の落雷危険度予測技術の開発において非常に有効であることを示唆している。当初平成23年度に計画していた、落雷特性が顕著な対流雲事例の選択と雲微物理構造の解析については、平成22年度より取り組み、予定通り解析を進めている。また落雷特性を規定する雲微物理要因の特定についても事例数を増やしつつ調査を進めている。平成23年度途中で育児休業のため研究を中断したが、平成24年度に再開し、本研究の研究計画を研究期間内に遂行できるものと考えている。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度の途中で研究を中断したため、計画していた研究内容の一部を平成24年度に実施する。具体的には、負極性落雷が顕著だった対流雲について、偏波ドップラーレーダーと落雷データを用いて雲微物理構造とその形成過程を明らかにする。またこれまでに解析した事例も含め、複数の雷雲について落雷特性と雲微物理構造を比較し、落雷特性を規定する雲微物理要因について調査する。
ニュートリノ振動、フレーバー対称性とコライダーの物理

当該年度は、研究の最終年度で且つ半年間であったため、これまでの研究成果を取りまとめ、発表することに専念した。次に、この新しい解析手法を用いて、南極の巨大ニュートリノ検出器ICECUBEの将来計画、PINGU計画による大気ニュートリノ振動検出実験の定量的解析を行った。PINGU計画グループ自身による有効体積の評価、ミューオンと電子、ハドロン事象のエネルギー、運動量角度の測定精度を用い、さらに、大気ニュートリノフラックスの不定性等を考慮して、ニュートリノ質量の階層性、2ー3世代混合角のオクタントの決定、レプトンフレーバー混合に現れるCP非保存位相の測定、等を定量的に検討し、前2者について極めて肯定的な結果を得た。この成果は、S.F.GeとK.Hagiwaraの共著論文、Physics reach of atmoshpheric neutrino measurements atPINGUとして発表し、専門誌JHEPに掲載された。26年度が最終年度であるため、記入しない。初年度は、まず次世代の原子炉ニュートリノ振動実験、50km付近の基線長における振動パターンの精密測定でニュートリノ質量階層性を定める実験の可能性を検討した。昨年4月に共同研究を提案してからすぐに開始された共同研究の中で、階層性の決定のためには陽電子エネルギーの精密測定が不可欠で、現在の測定器の倍精度の測定が必要であることがわかったので、測定精度と最適基線長との関係を掘り下げる研究を行った。ニュートリノ質量階層性の決定のための最適基線長は、エネルギー測定精度の詳細に強くは依存せず、ほぼ50kmであり、エネルギー測定精度が現在の精度の2分の1以下であれば、精度が向上すると階層性の決定に必要な検出器の大きさと実験継続期間との積が減少することが定量的に示された。この実験で、1-3質量二乗差と1-2混合角の測定精度が飛躍的に向上することも確認した。また、他の関連する先行研究との定量的な比較をする過程で、実験データの統計的揺らぎを考慮に入れた将来実験の物理発見可能性の定量的評価の新しい方法を開発した。成果は論文として投稿し、現在査読中である。更に国際会議での招待講演、日本物理学会での口頭発表等により発表した。続けて、超巨大検出器PINGUによる大気ニュートリノ振動実験の物理的可能性を検討するために、南極圏での大気ニュートリノフラックスの経緯度分布、検出器の測定精度等の基本情報を整理し、地球を貫通する基線に沿ったニュートリノ振動確率の高効率な数値計算法の開発を行い、物理的観測量とニュートリノ模型のパラメータ、特に質量階層性とCP位相との関係を明らかにした。現在投稿論文を準備中で、更に米国ピッツバーグで開催された国際ワークショップの招待講演で成果報告を行った。初年度中にほぼ完成させた次世代の原子炉ニュートリノ振動実験に関する研究については、50km付近の基線長における振動パターンの精密測定でニュートリノ質量階層性を定める実験の可能性を検討し、ニュートリノ質量階層性の決定のために必要となるニュートリノのエネルギー測定精度の評価と、実験データの統計的揺らぎを考慮に入れた将来実験の物理発見可能性の定量的評価とを完成させた。成果は論文として発表し、専門誌JHEPに掲載された。レプトン混合パターンを離散群に対する不変性から理解する試みを、特別研究員のGE博士と、米国ミシガン州立大学のHanlon博士、Repko教授との共同研究として完成させた。結果を論文として発表し、専門誌Physics Lettersに掲載された。南極の超巨大検出器PINGUによる大気ニュートリノ振動実験の物理的可能性を検討する研究課題については、南極圏での大気ニュートリノフラックスの経緯度分布、検出器の測定精度等の基本情報を整理し、地球を貫通する基線に沿ったニュートリノ振動確率の高効率な数値計算法の開発を行い、物理的観測量とニュートリノ模型のパラメータ、特に質量階層性とCP位相との関係を明らかにした。成果を論文として専門誌JHEPに投稿し、現在査読中。この研究の継続として、現実的な物理シミュレーションに基づく測定可能性の定量的評価を行い、ニュートリノ質量階層性と2-3混合角が45°以上か以下かの不定性の除去との2目標がPINGU検出器完成後数年で達成可能だとの結果を得た。成果を投稿論文として準備中。原子炉ニュートリノの中基線長振動実験については国際会議での報告と共に成果を論文としてまとめ、投稿することができた。続く、超巨大検出器PINGUの研究についても、「完璧な検出器」極限での解析手法の開発が完成し、結果を国際会議で報告した。

第一論文を準備中である。将来の原子炉反ニュートリノ振動実験に関する研究成果が専門誌JHEPに掲載され、被引用数21回との国際的評価を受けた。南極で計画されている巨大検出器PINGUの物理的発見可能性については、新しい系統的な解析手法を確立し、具体的な事象シミュレーションによってその有効性を証明することができた。また、GE博士のフレーバー対称性に関する研究について、米国の研究者との共同研究が完成し、結果を論文として専門誌Phygics Lettersに発表した。将来のニュートリノ振動実験に関連する研究については、規定方針に従って遂行する。コライダーの物理については、実験解析の鍵となるパートンシャワーの研究を開始したところである。先ずは、PINGUに関する2論文を専門誌に掲載する。続いて、日本に於ける新しいニュートリノ振動実験の提案として、神岡の北方10kmに巨大サイクロトロンを設置し、静止反ミューオンの崩壊による特徴的な反μニュートリノから反電子ニュートリノへの振動を神岡のスーパーカミオカンデ、及び計画中のハイパーカミオカンデで検出する実験により、レプトン混合に含まれる新しいCP非保存位相を測定する可能性の検討を行う。
新規理論に基づく無機系電気光学結晶の開発と特性評価

本研究は、ランタン添加チタンジルコン酸鉛(PLZT)を越える非鉛系電気光学材料を開発することを目的として実施された。通常の固相反応法で作成する透明性のない多結晶体であっても電気光学効果の測定が可能となる装置を開発する。研究対象とした試料は擬立方晶のリラクサー結晶である。研究の結果、チタン酸バリウムにチタン酸ジルコニウム、チタン酸カルシウム、スズ酸バリウムなどを固溶したリラクサー材料が、PLZTを越える電気光学効果を発現することを明らかにした。また、これら材料の電気光学定数は誘電率と同様の温度依存性を示し、室温で極大を示すが高温では減少することを明らかにした。本研究者らは、無機強誘電体の電気光学効果を決定する因子に関する最近の研究で、電気効果係数は電歪定数と光弾性定数の積で決まることを突き止めている。そこで本申請研究では、この理論に基づき両者の積の高い候補材料を選択するとともに、それらの単結晶を育成して電気光学特性を測定し、新規電気光学結晶を提案することを目的とする。本年度は新規結晶を効率良く探索できるよう、微小結晶でも電気光学特性を評価できるシステム(顕微電気光学効果測定システム)の構築を行った。落射・透過型偏光顕微鏡をベースとして、レーザー、プローバー、CCDカメラ、フォトディテクター、微小遮光マスクを設置することで、顕微電気光学効果測定システムを構築した。このシステムは、既存の装置で課題であった(1)微小結晶のハンドリングの困難さと(2)レーザーの集光限界により測定領域が狭小化できず正確な屈折率変化が求められないという二つの点を解決している。本システムの有効性を調べるため、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛(PLZT)セラミックスを300ミクロンの粒子にまで破砕させて、測定試料として選定し、そのカー定数を求めた。本測定システムでは平面電極を使用しているため、電場解析を行うことで電場分布を考慮し、PLZTセラミックス試料のカー定数を算出した。結果、カー定数の測定値が0.37[fm2/V2]となり、文献値(0.38)とよく一致した。よって、高い精度で光学特性評価ができることが分かり、本システムの有効性が確認された。本年度ではさらに新規組成であるBaTiO3-BaSnO3系の単結晶育成を帯溶融法にて試み、直径0.5mm、長さ2cm程度の棒状試料を得ている。次年度以降、詳細な電気光学特性を評価していく。本研究者らは、無機強誘電体の電気光学効果を決定する因子に関する最近の研究で、電気光学効果係数は電歪定数と光弾性定数の積で決まることを突き止めた。本年度は、候補材料としてチタン酸バリウム(BaTiO3)にBi(Zn,Ti)O3およびBaSnO3を固溶させた組成(BT-BZT、BTS)を選定し、昨年度に構築した顕微電気光学効果測定システム(以下、顕微システム)を用いて同材料の電気光学効果の測定を行なった。BT-BZT組成を90mol%BaTiO3(10mol%Bi(Zn,Ti)O3)、BTS組成を85mol%BaTiO3(15mol%BaSnO3)と設定した。これらを固相法によって作製したところ、相対密度が9394%である高密度なセラミックス試料が得られた。共に粒径が30 μm程度であり、顕微システムで評価が可能であることがわかった。誘電率測定より、周波数40 HzでBT-BZTはεr= 4600、BTSはεr= 15700であった。顕微システムを用いた電気光学効果測定から、BT-BZTとBTSのカー定数はそれぞれ0.09 fm2/V2と0.10 fm2/V2であった。これらの値は既存の鉛系電気光学結晶であるPLZTの0.38 fm2/V2より小さい。この原因について、BT-BZTやBTSは電子密度が高く光弾性定数が大きくなるものの、電歪定数が通説と異なりペロブスカイト型結晶で一定ではないことによると考えている。ここで、BT-BZTはBTSに比べ誘電率が1/3倍であるにも関わらず、BTSと同程度のカー定数を示していることに着目した。この結果はカー定数を左右する因子として電歪定数が重要であり、変位型強誘電体をリラクサー化させることで大きい電歪を示すことを示唆している。今後も引き続きBiを含むBaTiO3固溶体系で材料探索を行う。最終年度は、チタバリ系固溶体の中でリラクサ強誘電体材料に着目し、そのセラミックスを作製してEO効果を評価し、同材料のEO効果の発現メカニズムを明らかにすることを目的とした。具体的な組成系はBaTiO3-BaZrO3系、BaTiO3-CaTiO3-BaZrO3系、BaTiO3-CaTiO3-BaTiO3系である。無機強誘電体のEO効果の発現メカニズムは1光弾性効果に因るもの、2分極に因るものの二つが提案されており、そのどちらに属するかを判定するため、上記の3試料について電歪効果、分極、EO効果の温度特性を評価した。その結果、電歪効果や分極はあまり温度に依存しないものの、EO効果の測定値は温度に大きく依存し、1と2のどちらのメカニズムにも反するような結果が得られた。

そこで、リラクサ強誘電体における非常に局所的な分極領域(Polar Nano Region; PNR)の配向を考慮してランジュバン方程式を拡張したモデルを構築し、分極と複屈折の電界依存性の計算を行った。その結果、PNRの取りえる配向方向を制限することによって、複屈折の電界依存性は大きく異なるが、分極ー電界特性はあまり変化しないということが明らかになった。このことから、EO効果の測定値が高い温度依存性を、低温相の対称性によるPNRの配向方向を考慮すればよいことが分かった。よって、チタバリ系リラクサ強誘電体材料の巨大なEO効果の起源は以下のように説明される。まず、リラクサ強誘電体のセラミックス内のPNR自身が複屈折を持ち、それが配向することによってマクロスコピックな複屈折が生まれる。その複屈折の大きさはPNRの取りえる配向方向が制限されることで変化する。誘電率最大を示す温度より低温では、低温相の対称性によりPNRの配向方向がさらに制限されるため巨大なEO効果を示す。本研究成果は今後の新規電気光学結晶の探索指針となりえる本研究は、ランタン添加チタンジルコン酸鉛(PLZT)を越える非鉛系電気光学材料を開発することを目的として実施された。通常の固相反応法で作成する透明性のない多結晶体であっても電気光学効果の測定が可能となる装置を開発する。研究対象とした試料は擬立方晶のリラクサー結晶である。研究の結果、チタン酸バリウムにチタン酸ジルコニウム、チタン酸カルシウム、スズ酸バリウムなどを固溶したリラクサー材料が、PLZTを越える電気光学効果を発現することを明らかにした。また、これら材料の電気光学定数は誘電率と同様の温度依存性を示し、室温で極大を示すが高温では減少することを明らかにした。本研究は、候補材料の単結晶育成、電気光学定数測定システムの構築と測定、誘電・圧電特性の測定の3つの検討項目により構成される。交付申請書に入力した本年度の研究計画は、新規組成の物性評価である。平成2627年度に2年間、[1]BaTiO3-BaSnO3系, [2]BaTiO3-Bi(ZnTi)O3系, [3]BaTiO3-Bi(MgTi)O3系, [4] BaTiO3-BiScO3系について評価する計画であり、平成26年度は[1]と[2]の物性評価を行い、上欄で述べた今後の新規結晶探索の指針を得ており、達成度は90%以上と考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。無機材料・物性本研究は、候補材料の単結晶育成、電気光学定数測定システムの構築と測定、誘電・圧電特性の測定の3つの検討項目により構成される。平成25年度には当初の計画通り、測定システムの構築を行なった。平成26年度ではBaTiO3-BaSnO3系, BaTiO3-Bi(ZnTi)O3系の電気光学効果について評価した。平成27年度には平成25,26年度にて見出した有望な新しい電気光学結晶の単結晶化を行う。つづいて育成した微小結晶の精密な誘電率測定を行う。本研究の基礎となる理論では、電気光学定数gは屈折率の変化(1/Δn2)と分極Pの関係から定義される。これに対し、セナルモン法で測定される電気光学定数は、屈折率変化(1/Δn2)を電界Eで展開したときの1次(ポッケルス定数)および2次(カー定数)の係数として定義される。したがって、測定値を理論式と比較・検証するためには、電界Eから分極Pへの移行が必要となる。分極Pと電界Eは物質の誘電率εと真空の誘電率ε0を用いてP = (ε- ε0)Eと表される。
小児病棟における感染性胃腸炎の院内感染予防ガイドラインの作成に関する研究

小児病棟での感染性胃腸炎の実態を明らかにするために,2007年に全国の小児科病棟での質問紙調査,34施設での実態調査,また4施設でのサーベイランス調査を行った。さらに2009年に2施設でノロウイルス(NV)検査を感染性胃腸炎全例に行い,NVの入院頻度と院内感染発生を明らかにした。疫学データと環境調査,院内感染事例から感染リスクの検討を行った。文献レビュー,NV対策マニュアルの検討と専門家会議から,小児病棟の感染性胃腸炎ガイドライン作成を試みた。小児病棟における感染性胃腸炎患者の入院患者の実態および院内感染の実態を調査するために、全国の小児病棟を有する200床以上の病院からランダムに300施設を選び、調査依頼を行った。調査は質問紙により前年度(H18年度)のロタウイルス、ノロウイルス入院患者の実態、院内感染に関連する項目、病棟の環境、看護に関する項目であった。同時に半成19年度の感染性胃腸炎の流行する冬期間(11月から3月)における患者実数を把握する実態調査を依頼した。現在、質問紙および実態調査の回収中であるが、質問紙の回収準は現時点でおよそ26%、実態調査の協力施設は30数施設である。質問紙調査の結果は途中ではあるが、小児病棟(2/3は混合病棟である)では毎年旦タウイルス感染による入院患者がいる病棟が8割を超えている。一方、ノロウイルス感染患者が毎年いるところは3割程度であったが、ノロウイルス検査は保険適応でないため、今後検査の状況とあわせて分析する必要がある。質問紙調査、実態調査とも回収が終了後、集計し分析する予定である。さらに、12月から3月の全国の実態調査とあわせて、大阪府下の4施設の小児病棟において、感染性胃腸炎入院患者のサーベイランスを行った。感染性胃腸炎の症状で入院した患者および人院中に感染性胃腸炎の症状が現れた患者について、診断名、症状、有症状状期間等を調べた。現在データの回収中であり、今後結果の集計、分析を行う予定である。H19年度冬期に小児病棟における感染性胃腸炎患者の入院患者の実態および院内感染の実態を明らかにするために質問紙調査を行った.平成20年度はその分析を行った.全国の200床以上の病院の小児科病棟を無作為に300病院抽出し,質問紙を送付した結果,有効回答数は69(23.9%)であった.RV感染症での入院患児は毎年いる病棟が82.6%,同じくNVでは33.9%,NV疑いは57.1%という回答であった.院内感染の経験はRVが46.4%,NVは23.7%がありであった,集団感染はRVで23.2%,NVで15.0%が経験をしていた.感染管理NSの有無とノロの院内感染の経験の有無に有意な関連があった.感染を疑う場合RVでは76.5%が必ず検査を行い,20.6%が必要に応じて行っていた.一方,NVでは必ず行うのは22.4%の施設で,必要に応じて行うが43.3%,行わないが34.3%とRVに比較して行わない割合が多い.検査費用の負担ではRVが80.6%患者負担であるのに対し,NVでは50.0%であった.H19年からH20にかけて,同時に行った感染性胃腸炎の実態調査の回収,集計,分析を行った.実態調査協力施設は33施設で,それらの施設で冬期に感染性胃腸炎で入院した患者数は1229名であった.起因病原体のなかではロタウイルスがもっとも多く,387名であった.ノロウイルスにっいては検査を行っていない施設もあるため,不明が多くなっていた.ロタウイルスの集団感染,ノロウイルスの集団感染も認められた.現在,質問紙の結果とあわせて,感染性胃腸炎の院内感染と病棟の状況との関連を分析中である.また,病棟のサーベイランスの結果や感染管理看護師との意見交換,感染性胃腸炎に対する感染管理の文献検討から,問題点の抽出と感染性胃腸炎対策のまとめを行う予定である.平成20年度報告で分析途中であったサーベイランス調査の結果,H19年11月平成20年3月のサーベイランス調査協力施設のうち,有効回答とみなした30施設を分析した。30施設の期間中の新規入院患者数に占める感染性胃腸炎の入院は11.5%で,原因としてはロタウイルス(RV)が最も多く33.6%であった。ノロウイルス(NV)は4.7%であったが,調査施設のうちルーティンでNV検査を行っている施設はなく,実際はもっと多いことが示唆された。感染性胃腸炎の医療関連感染があったのは11施設で全体の1/3を占めた。ロタウイルス集団感染2件,NV集団感染が1件みられ,小児病棟での感染性胃腸炎による医療関連感染の問題が示唆された。これらの調査では医療関連感染の有無と看護ケアや環境等との有意な関係はみられなかった。

NV感染患者の実態を明らかにするために引き続きH21年度はNV検査を含むサーベイランスを2施設で平成21年12月平成22年2月の3カ月間行った。検査をしていないため前回の調査ではNV感染の入院が0であった施設においてNV感染者の割合は感染性胃腸炎入院患者の40.0%であった。もう1施設においてもNVは37常9%と非常に高い割合であった。RV感染はそれぞれ20.0%,6.4%であり,小児の感染性胃腸炎の最も多い原因であるRV感染を2倍6倍近く上回った。1施設においてNVの医療関連感染が発生し,その原因究明を行った結果,不適切なPPE,医療処置の可能性が高かった。これらの結果を踏まえ,感染管理担当者,専門家と小児病棟での看護ケアの見直しを行い,小児病棟で行う感染性胃腸炎対策をまとめているところである。
ラクトスタチンの媒介する新規コレステロール代謝調節系の解明

研究代表者・長岡は、90年以上の長い間誰も発見できなかったコレステロール低減化ペプチドを世界に先駆けて牛乳から初めて発見し、ラクトスタチン(IIAEK)と命名した(Biochem.Biophys.Res.Commun.,281,11-17(2001))。さらに、HepG2細胞において、ラクトスタチンは、胆汁酸生成の律速酵素であるコレステロール7α-水酸化酵素(CYP7A1)の遺伝子の転写活性化により、コレステロールの分解を促進することを発見した。しかし、ラクトスタチンがどのような機構で、CYP7A1の遺伝子の転写活性化を誘導するかは、不明である。そこで今回は、ラクトスタチンによるCYP7A1遺伝子転写活性化機構について、HepG2細胞を用いて、分子・遺伝子レベルで解明することを試みました。検討の結果、HepG2細胞において、ラクトスタチンによるCYP7A1のmRNAの増加は、MAPキナーゼキナーゼ、カルシウム(Ca)チャンネル、Caカルモジュリンキナーゼ阻害剤により完全に防止されました。細胞内Caも上昇することを発見しました。よって、大変興味深いことに、人間の肝臓には、Caチャンネルに関連したMAPキナーゼ依存型の新しいCHOL分解系が存在すると考えられます。そこで今回は、ラクトスタチンによるCYP7A1遺伝子転写活性化機構について、分子・遺伝子レベルで解明することをHepG2細胞による実験を用いて試みた。検討の結果、HepG2細胞において、ラクトスタチンによるCYP7A1のmRNAの増加は、MAPキナーゼキナーゼ阻害剤により阻害されました。大変興味深いことに、この結果は、ラクトスタチンがヒト肝臓由来細胞であるHepG2において、MAPキナーゼ依存型の情報伝達系を介してコレステロール分解を促進することを明確に示しています。
離散システムを用いたデータラウンディングに関する研究

本研究では、代表的な離散システム構造であるハイパーグラフ及びグラフを用いてデータの特性を表現し、ハイパーグラフに付随した距離(ディスクレパンシー距離)による大域ラウンディングの構造の研究とアルゴリズム設計を行う。更に、画像処理を主体とした応用において実験的な検証も行う。具体的には、研究代表者が過去4年間に提唱してきたハイパーグラフに関する大域ラウンディング理論の拡張、特に計算理論的な目標として、●一般のグラフに関する大域ラウンディングの構造の数学的探求、特に組み合わせ的性質の研究●従来多項式計算時間のアルゴリズムの知られていなかったハイパーグラフ距離最適化問題に対する、大域ラウンディング存在条件下での多項式アルゴリズム設計とその解析の2点を大きな目的とする。更に、関連したグラフアルゴリズムの研究、特にマイナーで特徴が決まるグラフの構造とアルゴリズム設計の研究を行った。具体的には、グラフに関する大域ラウンディングがアファイン独立性を持っという予想を提示し、直並列グラフ、メッシュ、K木などでの予想の成立を示した。更に直並列グラフの場合のラウンディングの列挙アルゴリズムを設計し、多項式時間での計算法を確立した。また、幾何学的な領域空間に関しても大域ラウンディングの理論を拡張し、同様のアファイン独立性を示した。また、小領域のディスクレパンシーの下界の精密な議論を発表した。平成16年度は4編、平成17年度は6編論文を一流の国際専門誌で発表し、その他多くの研究発表を実施した。本年度においては、グラフの大域ラウンディングに関して、従来より広いクラスに関するアファイン独立性を示し、更に多項式時間での列挙アルゴリズムを与えた。数理計画法の見地から、整数計画法の自然な問題で多項式時間列挙のできる数少ない問題である事を示した意義がある。また、幾何学的な領域空間に議論を拡張し、計算幾何学で用いられるディスクレパンシー理論との結び付けを行った。更に、関連したグラフ理論の研究の成果を数多く挙げた。これらの成果は国際会議ならびに国際的な論文誌において発表している。また、チェッカーボード型丸めのアルゴリズムの実装を行い、理論の実験的な確認を行った。具体的には、グラフに関する大域ラウンディングがアファイン独立性を持つという予想を提示し、直並列グラフ、メッシュ、K木などでの予想の成立を示した。平成17年度は、6編の論文を一流の国際専門誌で発表し、その他多くの研究発表を実施した。
低コヒーレンス光干渉を用いた生体膜の機能計測装置の試作

本研究では、これまで蓄積してきた低コヒーレンス光干渉をベースとする生体計測技術をもとに、新たに生体膜のin vivo機能計測法を提案・確立した。また、生体膜の相転移に及ぼす環境因子の影響を詳細に検討し、リン脂質の膜構造と相転移の関連を明らかにした。(1)まず、SLDを光源とする低コヒーレンス光干渉計を用いて、生体膜の屈折率と厚さをそれぞれ0.1%および0.1μmの精度で測定できる装置を試作した。本装置を用いて、厚さ20μmのラット腸間膜の相転移に伴う屈折率及び膜の透過率変化を鮮明に検出することが出来た。(2)膜の主転移に加えて副転移を検出し、さらにpHによる腸間膜の相転移温度シフトを測定した。この結果が人工生体膜(DPPC)の実験結果と良く一致することを見い出した。これはラット腸間膜の主成分がリン脂質二重層であることを示唆している。(3)DPPCにエタノールを添加したとき、エタノール濃度40mg/mlでは副転移が消滅することを見い出した。これはリン脂質が二重層から指組層に変化することによる。(4)DPPCに界面活性剤(パルミチン酸)を添加したとき、濃度>25mg/mlでは正常な相転移は完全に消滅することを明らかにした。これはリン脂質が界面活性剤の影響下でミセル構造に変化するためである。(5)一方、ラット腸間膜をエタノールや界面活性剤(SDS等)溶液に浸した場合には、正常な主・副転移が検出できる。これは膜に含まれる蛋白質やコラーゲンがリン脂質二重層の膜構造の変化を阻害することによる。(6)in vivo計測に向けて、ハロゲンランプを光源とする白色干渉計を用いて、ラット腸間膜単体の光コヒーレンストモグラフィ(OCT)を取得した。空間分解能は1.3μmである。以上の試作研究を通じて、生体膜のin vivo機能計測のための新たな提案と技術展開を図り、プロトタイプの計測装置を試作した。引き続いて、生理学分野で活用できる実用装置の開発を行う予定である。本年度は、厚さ20μmの生体膜(ラット腸間膜)の屈折率と厚さ変化をそれぞれ10^<-3>および0.1μmの精度でin vivo測定できる手法の確立と装置化を目的に研究を進めた。(1)これまでのスーパルミネッセントダイオード(SLD)に加えて、ハロゲンランプを光源とする超低コヒーレンス光干渉計に0.1μm微動ステージを組み入れた小型測定システムを構築した。(2)上記の測定系で、干渉アームの波長分散補償を行うことにより、コヒーレンス長1.6μmを達成し、厚さ2μm以下の膜の光路長測定が可能となった。sつさ20μmであれば測定精度は<0.3%を確保でき、生体膜のin vivo測定に十分に利用できる見通しである。(3)SLDを光源とする低コヒーレンス光干渉計を用いたラット腸間膜のin vivo測定では、温度による膜の相転移を、屈折率および膜の透過率変化として鮮明に検出することができた。(4)主転移に加えて副転移を検出、さらにpHによる腸間膜の相転移温度のシフトを検証した。(5)人工生体膜(DPPC)を用いて同様の実験を行い、ラット腸間膜の主成分がリン脂質であることを確認した。

なお、リン脂質が二重層であるか否かを決定するにはさらなる検討を要する。(6)また、SLDを用いた低コヒーレンス干渉計の信号光アームに倒立顕微鏡を装着し、ラット腸間膜のin vivo測定を準備している。我々が試作したプロトタイプの機能計測装置を用いて、生体膜の相転移に及ぼす環境因子の影響を詳細に検討し、リン脂質の膜構造と相転移の関連を明らかにして、in vivo生体膜計測の基礎データを得た。さらに、膜周辺組織の断層光イメージングおよび血流分布計測を試みた。(1)まず、人工生体膜(DPPC)にエタノールを添加したとき、エタノール濃度40mg/mlでは副転移が消滅することを見い出した。これはリン脂質が二重層から指組層に変化することによる。(2)DPPCに界面活性剤(パルミチン酸)を添加したとき、濃度>25mg/mlでは正常な相転移は完全に消滅することを明らかにした。これはリン脂質が界面活性剤の影響下でミセル構造に変化するためである。(3)一方、ラット腸間膜をエタノールや界面活性剤(SDS等)溶液に浸した場合には、正常な主・副転移が検出できる。これは膜に含まれる蛋白質やコラーゲンがリン脂質二重層の膜構造の変化を阻害することによる。(4)in vivo計測に向けて、ハロゲンランプを光源とする白色干渉計を用いて、ラット腸間膜単体の光コヒーレンストモグラフィ(OCT)を取得した。空間分解能は1.3μmである。(5)腸間膜周辺の血流分布計測を行うために、OCT検出系・信号処理系の改良している。以上の試作研究を通じて、生体膜のin vivo機能計測のための新たな提案と技術展開を図り、プロトタイプの計測装置を試作した。引き続いて、生理学分野で活用できる実用装置の開発を行う予定である。
バイエルンの産業革命--先進農業地域の工業化・ポスト工業化・高度福祉社会への展開

初年度において「先進農業地域型」の工業化モデルを提示した。第2年度において、シュワーベン県東部からオーバーバイエルン県西部に至るバイエルン州南部は、ミュンヘン・アウグスブルク・インゴルシュタットの中核3都市が産業革命期に鉄道で相互に結び合わされた結果、その両端に発生する産業起動力が産み出した連結都市空間を成していることを指摘、政治的空間概念である「バイエルン」と区別して、当該地域の現在の経済協力団体にちなみ、史的経済空間「MAI」と名づけた。以上の研究経緯を踏まえて、本年度は、周辺の農村および小都市が、この連結都市空間へどのように組み込まれるのか、この問題に焦点を合わせた。現地での資料所在調査の結果、下記の知見を得た。1.産業革命期における小都市企業の原史料は、対象企業ならびに資料種類の両面で一般に極めて限定されていること。2.とはいえ、周辺小都市企業の事例として、ミュンヘン東方アルトエッチンクに立地した機械メーカーESTERER社の史料所在状況を完了した。3.産業革命以前に農村麻織物工業が顕著に発達していた当該地域では、Kiesewetterの「再農業化」、すなわち農村工業から純農業への純化が産業革命期に大規模に生じたとの仮定に立ち、ハラタウのホップ農業関連資本の史料収集を試みた。その結果、当該地域ではないものの、Weyermann社の史料所在状況調査に成功した。なお、本研究課題は、表題から自明のように、工業化論の新しい枠組みの提示を目論む萌芽研究であって、概念研究と実証史料収集を中心に行なっており、本年度内での具体的な成果の公表には至っていない。しかしながら、今後、研究を更に発展させて、実証論文として公表するつもりである。本研究課題は、表題から自明のように、工業化論についての新しい枠組みの提示を含むものである。よって、現地アルヒーフでの資料所在調査作業と平行させて、概念モデルの吟味作業までを初年度の課題とした。資料調査については、BWA(バイエルン経済文書館)にて、夏季休業期間を利用した二週にわたる資料所在調査作業を行ない、予定した成果に達した。実績としては、まず、社会経済史学会全国大会において、バイエルンのクラウス・マッファイ社とMAN社の実証史料を使いつつ、先進農業地域型工業化モデルの提唱を行なった。このモデルの要点は以下である。(1)18世紀の植民地物産(特に綿)のヨーロッパへの流入が引き起こした衝撃力によって、旧来の生産諸関係とは一応別個の再生産構造が生み出された「先進工業地域型」の工業化に対して、近接経済空間の工業化を前提とし、近接経済空間からの原商品(特に綿商品)の移入の衝撃力が生み出した再生産構造を「先進農業地域型」の工業化とする。(2)「先進農業地域型」産業革命の起動力は、当該経済空間内部における再生産ではなくて、外部経済空間からの原商品移入であるから、当該経済空間工業化の基軸部門は、輸送交通関連工業である。(3)このタイプの工業化では、中心地点一極集中型の巨大経済空間が形成される。批判とその後の研究進展を受けて、経済空間史研究会研究集会にて、再度の研究発表を行なった。この過程で下記の所見を得た。(1)「先進工業地域型」の工業化が比較的閉鎖的な域内再生産構造をもった経済空間を生み出したのに対して、「先進農業地域型」の工業化で形成された経済空間では、空間的に完結しない開いた再生産構造をもつ(よって、これは「原経済圏」ではない)。(2)「先進農業地域型」の工業化では、農業ならびに農業関連工業の再編強化が工業化過程に平行して生じているが、「先進農業地域型」と云いつつも、この側面の分析が未着手であること。本研究課題は、表題から自明のように、工業化論の新しい枠組みの提示を目論むものである。本年は当助成課題の第2年目であり、現地アルヒーフでの資料所在調査作業と平行させて、下で記すように空間概念の彫琢に努めた。初年度の研究で「先進農業地域型」の工業化モデルの骨子(略)をさしあたって提示したものの、空間分業関係の実証過程において、対象の空間概念について以下の問題に逢着した。1)バイエルン州南部の工業化の基軸を成す空間は、シュワーベン東部からオーバーバイエルン西部に至る、限定された空間であり、政治的空間概念である「バイエルン」と空間規模と境界の両面で合致しない。のみならず、この「ミュンヘンとその周辺」の空間は、既存の如何なる行政区分とも合致せず、また、此地を適確に表す空間概念が学問的に未確立である。2)ニュルンベルクを中心とするバイエルン州北部のフランケン地方は、ミュンヘンに対して対抗的な産業蓄積を成して現在に至っており、「バイエルン」の呼称で性格の異なる2空間を一括して論じるのは適切でない。現在のバイエルン州南部には、ミュンヘンを中心とする概ね100km圏内の企業や自治体などで構成する、経済振興団体(MAI)が存在する。現代のMAIの会員空間が工業化の史的形成空間とかなり重なるのは、ある意味で当然である。現代のMAIを参考にしつつ、バイエルン州南部の史的工業化空間として、「MAI空間」を措定した。第2年度において、シュワーベン県東部からオーバーバイエルン県西部に至るバイエルン州南部は、ミュンヘン・アウグスブルク・インゴルシュタットの中核

3都市が産業革命期に鉄道で相互に結び合わされた結果、その両端に発生する産業起動力が産み出した連結都市空間を成していることを指摘、政治的空間概念である「バイエルン」と区別して、当該地域の現在の経済協力団体にちなみ、史的経済空間「MAI」と名づけた。以上の研究経緯を踏まえて、本年度は、周辺の農村および小都市が、この連結都市空間へどのように組み込まれるのか、この問題に焦点を合わせた。現地での資料所在調査の結果、下記の知見を得た。1.産業革命期における小都市企業の原史料は、対象企業ならびに資料種類の両面で一般に極めて限定されていること。2.とはいえ、周辺小都市企業の事例として、ミュンヘン東方アルトエッチンクに立地した機械メーカーESTERER社の史料所在状況を完了した。3.産業革命以前に農村麻織物工業が顕著に発達していた当該地域では、Kiesewetterの「再農業化」、すなわち農村工業から純農業への純化が産業革命期に大規模に生じたとの仮定に立ち、ハラタウのホップ農業関連資本の史料収集を試みた。その結果、当該地域ではないものの、Weyermann社の史料所在状況調査に成功した。なお、本研究課題は、表題から自明のように、工業化論の新しい枠組みの提示を目論む萌芽研究であって、概念研究と実証史料収集を中心に行なっており、本年度内での具体的な成果の公表には至っていない。しかしながら、今後、研究を更に発展させて、実証論文として公表するつもりである。
身体的情緒情報の働き:乳児期母子間のコミュニケーションにおける情緒と認知の関連

人が身体的に表現された情緒を情報としてどのように使えるようになるのかという問題は、感性の一つの側面としての情緒とそのコミュニケーションに対して示唆を与えうる。本研究では、言語や高度な認知システムを持たない乳児期から、言語が主たるコミュニケーション・モードのなる幼児初期までの母子の実験場面のやり取りを追跡して、上記の問題を検討する。具体的には、次のような実験事態である。「他者への問い合わせ」(social referencing)と呼ばれるものである。一室(家庭あるいはプレイルーム)に母子を置き、子どもに正負の意味があいまいで戸惑う物(ロボットの玩具)を見せる。乳児が母親の顔を見たところで、母親があらかじめ指示された正(笑顔)あるいは負(恐れなど)の表情を示す。もし乳児が母親の表情を何らかの情報として利用しているならば、正負の表情の応じて刺激物に対して接近あるいは回避の行動を起こすはずである。我々は、通常の手続きと異なり、乳児が母親の顔を見て初めて、母親が表情を示すようにした。それが乳児の能動的な環境探索を様子をよく示すと考えたからである。本年は、第1に、12カ月児について、その能動的な環境探索の中で表情情報を利用していることを示した。第2に、それと比較できる形で、6カ月児の行動を検討した。12カ月児の母子62組についてその家庭あるいは大学のプレイルームで上記の実験を行った。刺験への接触度、刺激外の玩具への接触度乳児の感情状態、母親の顔を見るまでの反応潜時などの指標の検討から次のような結論を導いた。あいまいな刺激に出会った乳児は、母親の表情を情報として利用し、刺激に対する自分の行動を調整する。乳児は、母親の表情を積極的に環境探索のために求める。この実験と比較するために、6カ月児(現在のところ30組程)の母子を同様の事態で検討した。この年齢では、母親の表情を情報として利用はしないと思われる。
顔面神経麻痺に対する誘導シュワン細胞による再生治療－自己細胞移植治療への挑戦－

ラット顔面神経損傷モデルに対するヒト皮膚線維芽細胞移植の効果を検討するために、ラット顔面神経損傷モデルを改良し、ラット顔面神経再生の評価法の再検討とヒト皮膚線維芽細胞の移植を行った。ラット顔面神経損傷モデルを作成するためにラット顔面神経を切除し、術後に左震毛の運動麻痺を確認した。顔面麻痺の評価として震毛運動の画像を撮影し、震毛運動の最大角度を用いて行った。移植用の細胞は細胞外マトリックスであるMatrigelで細胞濃度5.6×10^6 /mlになるように懸濁した。ヒト皮膚線維芽細胞を移植したラットモデルと、コントロールモデルを作成した。術後8週までに震毛運動の有意な改善は得られていない。ラット顔面神経損傷モデルに対するヒト皮膚線維芽細胞移植の効果を検討するために、1.ラット顔面神経損傷モデルの作成、2.移植用チューブの作成、3.チューブの移植を行った。1.ラット顔面神経損傷モデルを作成するために、ラット顔面神経を切除した。イソフルレンで麻酔導入・維持を行った。左耳前部を約3cmに渡って皮膚切開。顔面神経を露出し、顔面神経頬筋枝・下顎縁枝を長さ6mmに渡って切除した後、5-0ナイロン糸で皮膚縫合した。術後に左震毛の運動麻痺を確認した。2.細胞移植のため、長さ8mm、内径1.5mmの75%L-lactic acid and 25%E-caprolactoneポリマーチューブを作成した。移植用細胞の懸濁液を11μlチューブに充填し、移植用チューブとした。3.ラット顔面神経損傷モデルの作成時と同様に顔面神経を切除し、移植用チューブを頬筋枝の切除断端に10-0ナイロン糸で縫合した。ヒト皮膚線維芽細胞+Matrigelを移植したラットモデルと、コントロールとしてMatrigelのみ移植したラットモデルを作成した。現在、移植の効果を検討するため、経過を観察中である。昨年度に引き続き以下の実験を行った。ラット顔面神経損傷モデルに対するヒト皮膚線維芽細胞移植の効果を検討するために、1.ラット顔面神経損傷モデルの改良、2.ラット顔面神経再生の評価法の再検討、3.ヒト皮膚線維芽細胞の移植を行った。2.顔面麻痺の評価として震毛運動の画像を撮影し、震毛運動の最大角度を用いて行った。3.細胞移植のため、長さ8mm、内径1.5mmの75%L-lactic acid and 25%E-caprolactoneポリマーチューブを作成した。ラット顔面神経損傷モデルの作成時と同様に顔面神経を切除し、移植用チューブを頬筋枝の切除断端に10-0ナイロン糸で縫合した。これまで術後8週までに有意な改善は得られていない。ラット顔面神経損傷モデル作成法とヒト皮膚線維芽細胞移植方法の再検討が必要と考えられる。適正な移植細胞数の検討、移植後の免疫抑制剤投与量・時期の検討が必要であると考えられる。また、適切な顔面神経切断の長さの検討が必要である。さらに術側のラット顔面神経再生の評価のために、震毛運動の最大角度に加えて客観的な電気生理学的評価法の確立が必要である耳鼻咽喉科学ラット顔面神経損傷モデルの作成に成功した。ヒト皮膚線維芽細胞移植を行い効果を観察している。・サンプル数の確保のため、さらにラット顔面神経損傷モデルの作成と、チューブの移植を行う。・術側の震毛の運動を評価することにより、細胞移植の効果を検討する。・ラット顔面神経再生の評価のために、電気生理学的評価が可能であるか検討する。・術後8週ないしは12週に顔面神経再生の免疫組織学的評価を行う。

研究分担者配分額が150、000円あるが、当該研究分担者が次年度に使用予定があるため繰り越した。国際学会(イタリア)発表のための旅費。
多国籍企業の海外事業活動に関するデータ・ベース作成にあたっての基礎研究

現在の国際経済の動向分析には、多国籍企業の海外事業活動に関する情報を体系的に整備し、それを基とするデータベースを作成することが必要である。本研究は、このデータベース作成にあたっての基礎的な諸研究を行い、多国籍企業の海外事業活動の実態を十分に把握するに足るデータの内容を明確にすると共に、それに基づくデータベースのシステム開発を目的とする。1.初年度及び第2年度は、経済学から経営学にいたる広汎な分野をカバーしている研究分担者が、それぞれの専門分野からみた多国籍企業の海外事業活動の指標を統合し、全体として体系化された「多国籍企業の海外事業活動に関する主要指標」を確定した。2.主要指標の再検討上記作業と並行して、この作業過程で判明した事実により、主要指標を再検討し、入手情報を体系的に整理するにあたってのフレームワークを確定した。指標の再検討結果は、上記1の作業へ反映させている。3.データベースのシステム開発第2年度及び最終年度は、上述の2系統の作業がほぼ完了した段階を受けて、多国籍企業の海外事業活動に関するデータベースのシステム開発に着手した。現在、基本設計が完了した。なお、次年度以降このデータベースシステムを使用して、分析システムの開発に着手するとともにデータの追加を行う予定である。
蛍光色素を用いた細胞内情報伝達過程イメージングシステムの開発

蛍光Ca2+指示薬による細胞内Ca2+濃度の画像による解析法が利用できるようになって、生細胞内の特定分子のダイナミックな活動様式を可視化を試みる研究に拍車がかかった。というのも、この方法を使えば特定の機能分子の細胞内で、部位特性や活性化時間など新しい情報を提供してくれるからである。このプロジェクトにおいて我々は細胞機能のダイナミックな調節に最も重要な酵素である二種のリン酸化酵素の活性を直接可視化する特異的指示薬を作り出すことおよび微弱な蛍光の変化を確実に解析するシステムを構築することにを目的とした。最初にCa+/カルモデュリン依存性キナーゼ(CaMKII)活性の可視化のためにCaMKIIの特異的基質ペプチド、Syntide2のN-末端に蛍光指示薬、Acrylodanを結合させた試薬、AS2を創製し、まず、試験官内でこの試薬がCa2+で活性化されたカルモデュリンとそれによって活性化されるCaMKIIの有効な指示薬になることを確かめた。一方、cAMP依存性キナーゼ(PKA)の活性を可視化するためにこの酵素の調節ドメインのPKAによる自己リン酸化部位(Domain II)に着目し、その部分ペプチドを合成し、これをPKAの基質とした。この基質ペプチドのC-末端に蛍光物質、Acrylodanを結合させた化合物、ARIIを創製した。このARIIはPKAによって特異的にリン酸化され、それにともなって蛍光強度が減少した。AS2とARIIは培養神経細胞内でも同様な蛍光の変化を示し、刺激によって、極めて局所的に活性化される様子を画像化することに成功した。さらに、本研究期間中にこれらの色素の安定性や感度、細胞内透過性などを改良した数種の試薬を創製することに成功した。本研究の目的は細胞内情報伝達分子やそれによって活性化される機能分子の活動を実時間で可視化解析する方法を確立し、シナプス伝達の調節過程を画像として捉えることにある。この目的達成の手がかりとしてCa2+/calmodulin dependentprotein kinase type II(CaMKII)の可視化解析に有効な試薬の作製を行った。この試薬はCaMKIIの合成特異的基質ペプチドsyntide2のN-末に蛍光プローブ(acrylodan)を結合させたものであり(AS2と名付けた。吸収極大360nm、蛍光極大524nm)、リン酸化の結果生ずる構造変化を蛍光強度の変化として捉えることを期待したものである。この試薬の蛍光特性を検討した結果、リン酸化されると、524nmの蛍光が約2倍に増大し、リン酸化の指標になることが判明した。ところが、この試薬はCa2+/calmodulinと結合して、470nmに極大を持つ強い蛍光をも発生した。そこで、Ca2+/calmodulinとの相互作用を軽減するためにCalmodulineとの結合部位でと予測されるC-末のLys-Lys(KK)をLeu-Glu(LE)に置き換えた試薬LEAS2を作製した。LEAS2のCa2+/calmodulinとの相互作用は小さくなり、470nmの蛍光はほとんど障害にならなくなった。しかし、反応速度は明らかに低下していた。これらの試薬は細胞外に適用するだけで細胞内に浸入する。この性質を利用して、AS2で染色した培養海馬ニューロンをグルタミン酸で刺激した場合、細胞内の特異的部位にリン酸化が生じていることを画像として捉えることが出来た。さらに改良型として、酵素分解を受けにくい試薬や蛍光強度の強い試薬を作製した。これらの試薬は生命現象の新しい解析手段を拓く可能性を示すものと期待している。本年度は昨年に引き続き情報伝達系の可視化試薬の創製およびその基礎研究を行った。i)CaMKII

可視化試薬の改良:昨年までに創製したCaMKIIの特異的基質ペプチド、Syntide-2に蛍光指示薬acrylodanを結合させた試薬、AS2について特異的基質ペプチドの酵素分解に対する抵抗性を高めた。すなわち、構成アミノ酸の内、peptidaseの作用部位と考えられる2位のLeuをD-Leuに置換した試薬(DLAS)である。この試薬を海馬培養細胞に負荷にして刺激時の酵素活性の変化を蛍光画像処理法によって解析した結果、リン酸化速度はやや遅いものの20分間程度の計測には充分耐えることが判明した。ii)cAMP依存性キナーゼ活性化検出試薬およびcalcineurin活性化検出試薬の合成:PKA-regulatory domeinIIの19個のアミノ酸残基を合成し、これにacrylodanを結合させた試薬、ARIIの合成、さらにこのARIIのリン酸化産物P-ARIIを合成した。これらを海馬培養細胞に負荷して、PKAの活性状態及びprotein phosphatase、calcineurinの活性化状態を画像処理によって計測した。iii)cAMP検出試薬の創製:cAMP可視化試薬を創製することを目的としてPKA-regulatory domein上のcAMP結合部位のアミノ酸17個を合成した。これに蛍光試薬を結合した試薬を合成したがcAMP結合による蛍光変化は見られなかった。そこで、金電極にこの試薬を結合してボルタノメトリーでcAMPの計測を行い、このペプチドが確かにcAMPを結合することを確かめた。本研究は昨年に引き続き情報伝達系可視化試薬の創製と改良およびその画像解析法の確立を目指した。cAMP-依存性キナーゼ(PKA)によって特異的にリン酸化される部位を含む17個のアミノ酸からなる合成部分配列ペプチドのC-末端に蛍光色素、BODIPYを結合させた試薬、P32-Bを創製した。この試薬は分子中のThr(スレオニン)のリン酸化により蛍光強度が約50%増加することが判明し、これまでに我々が作った試薬の中では最も強力な試薬であることが判明した。この試薬は細胞外液に入れておくだけで細胞内に負荷することが出来た。培養神経細胞に応用し、極めて有効であることを確認した。昨年までに作成したcAMPに対する特異的結合能をもつ合成部分ペプチドを使ったcAMP検出用電極をさらに改良し、1μM以下のcAMPを検出できる電極の作成に成功した。このペプチドを蛍光試薬で標識し、cAMP量の可視化解析を試みたが、まだ充分な蛍光変化を示す試薬を創製には至っていない。iii)微弱蛍光変化の高速計測系の確立と応用冷却CCDシステムを用いて、微弱蛍光画像を10msec毎に取得し、変化分を解析するためのハードウエアとソフトウェアを確立した。この方法を開発した蛍光試薬の評価に用いた。iv)偏光変調微分干渉顕微鏡の試作液晶型偏光フィルターを用いて、同一画面からの光情報を偏光変調し、位相が90度異なる画像について画像処理を行うことによって、微分干渉画像の画質を向上することが出来た。さらに、これを蛍光顕微鏡にも応用し、上述の蛍光試薬(P32-B)について蛍光偏光を指標として、分子の変化を可視化することを試み、この方法でも分子修飾検出は可能であるという確信を得た。
篩部で中継される成長・環境応答シグナルの解析

多細胞生物である高等植物が全身的に協調した成長を達成するためのシグナルの実体や作用メカニズムには不明な点が多い。茎の協調的な伸長の制御では、機能冗長的な2つの分泌型ペプチドEPFL4とEPFL6が、その受容体のERECTA (ER)によって篩部伴細胞で受容されると、篩部伴細胞から茎の伸長を導くさらなる作用が発生すると考えられている。そこで、この篩部伴細胞で茎伸長のために作動する仕組みの解析を行った。まず、これまでに、EPFL6シグナルをOFFからONに切り換えた際の遺伝子発現の変動をRNA-seqを実施してあったので、今年度、それら変動遺伝子の中でも、特に篩部から周辺領域に遠隔作用を発揮できる可能性を持つ因子を約20個抽出し解析を行った。これらの因子をer変異体においてそれぞれ過剰発現した植物体の作成は順調に進んでおり形質転換体は予定通りに確立できた。次は、茎の伸長に影響を及ぼすかどうかを検証する予定である。また、機能欠損体の単離や作成、解析も進めた結果、茎伸長に明確な異常を持つ変異体は未だ見出してはいないが、機能冗長性の高い遺伝子が多いことから、現在は遺伝子ファミリーの多重変異体の作成を進めている。また、本課題では、epfl6変異体の新たな機能の探索も目的としている。解析の結果、epfl6変異体は低温下では受粉が達成できず、その際には花器官が十分に成長できないこと、一方で、このファミリーの多重変異体は通常温度下でも花器官の成長不全のために受粉できないことが判明した。すなわち、通常温度下においてはファミリーが機能冗長的に花器官の成長に関わり、中でもEPFL6は低温時の貢献が高いと考えられる。茎伸長に関しては、着目遺伝子の過剰発現体と多重機能欠損体の作成が順調に進んでおり、また、epfl6変異体の新機能の探索に関しても、EPFL6やそのファミリーが花器官の成長の観点を見出した。以上のことから、現在までの進捗状況としては、「おおむね順調に進展している」と判断した。茎伸長の解析では、着目している因子群に関してまずは確立が進んできた過剰発現体の茎の表現型の解析を進める。多重機能欠損体に関しても、ラインが確立され次第に表現型の解析を開始する。花器官の成長に関しては、その表現型のさらに詳細な解析を進めるとともに、茎伸長と同じ下流遺伝子群が作動している可能性も考慮し、茎伸長の観点で整備している過剰発現体や多重機能欠損体に関しても花器官の成長にも着目した観察を行う。これにより、茎伸長の仕組みが花器官成長でも共通して重要であるのかを検証する。