hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
共有アンテナによる異種無線多重MIMOチャネル動的構成と仮想チャネルボンディング

LTEとIEEE802.11nのMIMO無線システムにおいて,それぞれのアンテナ共有する異種無線多重MIMOフレームワークに,アンテナ分配の基本アルゴリズムを実装し,UDPトラフィックを用いて,全体平均スループットを指標に行った.全体スループットの向上は確認できたが,想定した平均スループットを達成できていないことが判明した.この問題は方式を実装したネットワークシミュレータQualNet7.3においてLTEにMIMOが未サポートであることが原因として判明した.これを回避するため,QualNet7.3においてMIMOがサポートされているIEEE802.11n(2.4GHz)とIEEE802.11ac(5GHz)を用いて再評価を実施した.再評価の結果,実装したアンテナ分配の基本アルゴリズムは,最適な分配を発見できることを確認した.また,異種無線多重MIMOフレームワークにおいて,上記のIEEE802.11nとIEEE802.11acの2MIMOチャネルを1チャネルとして仮想的なチャネルボンディングを行う機構が正常動作することを確認した.LTEと802.11nのMIMO無線システムにおいて,それぞれのアンテナ共有するフレームワーク(異種無線多重MIMOフレームワーク)をネットワークシミュレータQualNet上に構築し,上記の異種無線MIMOシステム間でアンテナを共有し,相互にアンテナを分配する動作を確認した.WiMAXはQualNetにおいてMIMOをサポートしていないため,今研究課題では,MIMOチャネルとしてLTEとIEEE802.11nとした.上記フレームワークはLTEからChannel Qaulity Indicator(CQI)とRank Indicator(RI),IEEE802.11nからModulation and codingScheme (MCS) Indexをそれぞれ取得し,それぞれの無線MIMOチャネルの状況を動的にモニタリングできる機構を用意した.この機構を用いて,共有アンテナの最適な分配を探索する.探索メカニズムは,MAC層とIP層の層間に「異種無線多重MIMO層」を設け,その層で動作する.共有アンテナの最適分配探索メカニズムは,LTEとIEEE802.11nの両MIMOチャネルの総容量が最大化する共有アンテナの分配を動的な環境で探索することを目的として検討を進め,その基本メカニズムを考案した.基本メカニズムは上記のフレームワークを想定して,LTEのCQIとRI,IEEE802.11nのMSC Indexを用いたメカニズムとした.ネットワークシミュレータ上に異種無線MIMOシステム間でアンテナを共有するフレームワーク作成を,予算の関係上,一部の機能を外部発注できなかったため,内部で実施したが,作業完了が予定より4ヶ月ほど遅れた.LTEと802.11nのMIMO無線システムにおいて,それぞれのアンテナ共有する異種無線多重MIMOフレームワークに,アンテナ分配の基本アルゴリズムを実装し,動作確認を行った.上記の基本メカニズムの評価として複数のUDPトラフィックを用いて,全体平均スループットを指標に行った.全体スループットの向上は確認できたが,想定した平均スループットを達成できていないことが判明した.異種無線多重MIMOフレームワークにおいて,LTEとIEEE802.11nの2チャネルをIチャネルとして仮想的なチャネルボンディングを行う機能層の設計と実装方式を検討し,その機能仕様を確定した.基本アルゴリズムに問題があると考えられる.しかし,その問題の原因が特定できてない.継続してシミュレーション条件を変更してアルゴリズムの問題となる条件を整理して,アルゴリズムの見直しをする必要がある.LTEとIEEE802.11nのMIMO無線システムにおいて,それぞれのアンテナ共有する異種無線多重MIMOフレームワークに,アンテナ分配の基本アルゴリズムを実装し,UDPトラフィックを用いて,全体平均スループットを指標に行った.全体スループットの向上は確認できたが,想定した平均スループットを達成できていないことが判明した.この問題は方式を実装したネットワークシミュレータQualNet7.3においてLTEにMIMOが未サポートであることが原因として判明した.これを回避するため,QualNet7.3においてMIMOがサポートされているIEEE802.11n(2.4GHz)とIEEE802.11ac(5GHz)を用いて再評価を実施した.再評価の結果,実装したアンテナ分配の基本アルゴリズムは,最適な分配を発見できることを確認した.また,異種無線多重MIMOフレームワークにおいて,上記のIEEE802.11nとIEEE802.11acの2MIMOチャネルを1チャネルとして仮想的なチャネルボンディングを行う機構が正常動作することを確認した.ネットワークシミュレータ上に異種無線MIMOシステム間でアンテナを共有し,相互にアンテナを分配するフレームワークが完成したので,平成29年度は次の研究項目を実施する.1.考案した共有アンテナ最適分配方式をフレームワークへ組み込み,方式の検証をシングルユーザで実施する.具体的には,LTEとIEEE802.11nのそれぞれのMIMOチャネルのスループットの和が最大化されることを検証する.2.昨年度のフレームワークは相互にアンテナを共有するLTEとIEEE802.11nのMIMOチャネルを構成する.この2MIMOチャネルを仮想的に1チャネルに集約する機構(仮想チャネルポンディング)をフレームワークに追加する.1.基本アルゴリズムの問題原因の特定とアルゴリズムの改善策の検討と実装2.異種無線多重MIMOフレームワークにおいて,LIEとIEEE802.11nの2MIMOチャネルを仮想的に1チャネルに集約する機構(仮想チャネルボンディング)をフレームワークに追加する.少額の端数残額が発生.方式の問題が未決であるために,学会発表を見送ったため.問題を解決したのちに学会発表を行う予定であり,この旅費に充当する.旅費や消耗品に利用予定
長繊維強化型セラミックス用の衝撃破壊試験装置の開発・改良と特性評価

1.本研究の目的は,長繊維で強化されたセラミックス基複合材料の衝撃曲げ試験に際して,正確な測定データを入手する条件を探索すること,およびその条件の下において各種複合材料の簡便な衝撃破壊試験が行えるような試験装置を開発して行くことであった.2.ホプキンソン法を主体として,10m/s程度までの衝撃負荷試験条件下でセラミックス基複合材料の衝撃試験を行った.その結果,負荷の瞬間に試験片が支持治具から浮き上がったり,試験片自身が振動を起こしたりして,それが荷重-変位関係にノイズとなって重畳した.分担者の小川は以前より,立ち上がりの緩やかなランプ衝撃波を導入する手法によって振動の少ない荷重-変位関係を得ているが,同様の手法は,本研究対象のセラミックス基複合材料に対しても有効であることが今回の実験で確かめられた.3.試験片の振動と試験片破壊時に発生する補強繊維の破断に付随するAE信号とは,歪みゲージからの出力をハイパスフィルターで処理することによって,ほぼ完全に分離できることが明らかになった.4.カーボン長繊維強化の窒化ケイ素の引っ張り強度は,速度依存性を持たなかったが,繊維間の剪断強度は変形速度の増加と共に明確に増加した.一方チラノ繊維結合体の引っ張りと剪断強度は,変形速度の上昇,測定環境温度の低下と共に上昇した.5.以上の長繊維強化型セラミックス基複合材料の曲げ衝撃破壊に関する基礎的な調査研究結果を参考にしながら,設置面積の小さな入力棒落下型の簡便な衝撃破壊試験機を試作し,その作動状況を確認することができた.1.本研究の目的は,長繊維で強化されたセラミックス基複合材料の衝撃曲げ試験に際して,正確な測定データを入手する条件を探索すること,およびその条件の下において各種複合材料の簡便な衝撃破壊試験が行えるような試験装置を開発して行くことであった.2.ホプキンソン法を主体として,10m/s程度までの衝撃負荷試験条件下でセラミックス基複合材料の衝撃試験を行った.その結果,負荷の瞬間に試験片が支持治具から浮き上がったり,試験片自身が振動を起こしたりして,それが荷重-変位関係にノイズとなって重畳した.分担者の小川は以前より,立ち上がりの緩やかなランプ衝撃波を導入する手法によって振動の少ない荷重-変位関係を得ているが,同様の手法は,本研究対象のセラミックス基複合材料に対しても有効であることが今回の実験で確かめられた.3.試験片の振動と試験片破壊時に発生する補強繊維の破断に付随するAE信号とは,歪みゲージからの出力をハイパスフィルターで処理することによって,ほぼ完全に分離できることが明らかになった.4.カーボン長繊維強化の窒化ケイ素の引っ張り強度は,速度依存性を持たなかったが,繊維間の剪断強度は変形速度の増加と共に明確に増加した.一方チラノ繊維結合体の引っ張りと剪断強度は,変形速度の上昇,測定環境温度の低下と共に上昇した.5.以上の長繊維強化型セラミックス基複合材料の曲げ衝撃破壊に関する基礎的な調査研究結果を参考にしながら,設置面積の小さな入力棒落下型の簡便な衝撃破壊試験機を試作し,その作動状況を確認することができた.1.平成6年度の研究目的は,長繊維強化型セラミックスの衝撃曲げ試験において,正確な測定を行うための基礎データを入手することであった.すなわち10m/s程度の衝撃負荷条件下での応力-歪み関係を正確に測定するために,衝撃荷重が印加された瞬間に試験片が浮き上がったり,支持治具上で弾んだりさせないために,試験片に荷重が印加される瞬間は少し入力速度を下げ,続いて所定の試験速度まで速やかに速度上昇させること,すなわち立ち上がりの緩やかなランプ波を導入することが望ましいことを明らかにした.2.衝撃破壊に際して発生する材料破壊の情報と,試験片自身の振動とを明確に分離することを試みた.すなわち試験片一端に取り付けたAEセンサからの電気的信号をハイパスフィルタで処理し,破壊のAE情報のみを取り出すことに成功した.そして現在市販のデジタル記録計の分解能で正確な荷重-変位のデータを入手するためには,ホプキンソン棒法の試験装置の全長がどの程度の寸法でなければならないかを試算し,より小型で実用的なホプキンソン棒試験機の設計指針を得た.3.長繊維強化型セラミックス複合材料は,巨視的には曲げモードで破壊できるが,その内容は,引っ張り面上での引っ張り分離破壊が優先するのではなく,まず圧縮面上での挫屈破壊や剪断型破壊が起こり,それらの積み重ねの結果として,試験片は曲げモードの破壊挙動を示すことを明らかにした.また複合材の構成成分間の熱膨張係数の差に起因する残留応力が,破壊挙動に大きな影響を与えることを示唆ることができた.1.本研究の目的は,長繊維で強化されたセラミックス基複合材料の衝撃曲げ試験に際して,正確な測定データを入手する条件を探索すること,およびその条件の下において各種複合材料の簡便な衝撃破壊試験が行えるような試験装置を開発して行くことであった.2.カーボン繊維強化型窒化ケイ素,チラノ繊維積層体等の有望な長繊維一方向強化材について詳細な組織観察を行い,破壊時に生じるき裂進展経路に関する基礎データを蓄積した.3.試験片の振動と試験片破壊時に発生する補強繊維の破断に付随するAE信号とは,歪みゲージからの出力をハイパスフィルターで処理することによって,ほぼ完全に分離できることが明らかになった.その際,カット周波数を変えると,繊維切断のAE,繊維引き抜きのAE,並びにマトリックス相破壊のAE等をより詳細に議論できる可能性を指摘できた.

4.カーボン繊維強化の窒化ケイ素の引っ張り強度は,速度依存性を持たなかったが,繊維間の剪断強度は変形速度の増加と共に明確に増加した.後者はカーボン繊維そのものの性質を反映していると解釈した.一方チラノ繊維結合体の引っ張りと剪断強度は,変形速度の上昇,測定環境温度の低下と共に上昇することを見い出した.5.以上の長繊維強化型セラミックス基複合材料の曲げ衝撃破壊に関する基礎的な調査研究結果を参考にしながら,設置面積の小さな入力棒落下型の簡便な衝撃破壊試験機を試作し,その作動状況を確認することができた.
インゲンマメの小葉運動と活動電位におけるN_2ガスの呼吸抑制効果

インゲンマメの小葉運動と葉枕活動電位との関係を明らかにするため、N_2ガスを用いた呼吸抑制条件における光照射実験の結果、以下のことが明らかになった。(1)暗黒条件下における葉枕の表面電位は、N_2ガスの置換とともに徐々にマイナス方向への変化を示した。(2)葉枕に白色光を照射する実験の結果、無酸素状態(N_2ガス置換)における小葉運動は酸素状態より明らかに小さかった。また、活動電位にも明らかな差異が認められ、酸素状態で見られた照射直後のマイナス方向への急激な葉枕の上部表面の変化が認められなかった。(3)白色光、赤色光、緑色光および青色光の照射処理による小葉運動は、無酸素状態において全体に抑制的な反応を示したが、白色光および緑色光照射の反応は赤色光と青色光より比較的大きく、この傾向は酸素状態の反応と同様であった。この白色光と緑色光照射において、葉枕の上部と下部表面の間で大きな電位差が認められた。しかし赤色光と青色光の照射では、このような電位差をほとんど示さなかった。インゲンマメの小葉運動は、光照射により葉枕表面でそれを受容し、いくつかのPass Wayを経て、葉枕内部における運動細胞の可逆的な伸長と収縮により行うものと考えられる。本研究の目的は運動時に見られる葉枕表面の電位変動が受光反応に由来するものか、あるいは細胞の伸縮にみられる起動反応に由来するものかを明らかにすることである。本年度の研究はN_2ガスを充満したチャンバー中にポット植えの植物体全体を入れ、小葉運動と葉枕表面の電位変動の白色光照射に対する反応を呼吸抑制状態で見ることが目的であった。この実験は光照射を行うため、十分に換気の出来ない暗室で長時間行わなくてはならない。N_2ガスがチャンバー外に漏れると生命に危険な状態にもなりかねないので、ガスの漏れない安全なチャンバーが求められた。特別注門のガスチャンバーは500×500×700mm(175リトル)でかなり容量が大きく、正面のみが厚さ10mmのアクリル樹脂でその他の部分の厚さは10mmの塩化ビニール製である。周到な設計と製作および改良を重ねて来たが、いまだガスもれを完璧に防ぐには至っていない。今後さらに改良を重ね、完璧にガスのもれないチャンバーを製作し、当初の実験計画どおり、呼吸が抑制された状態で小葉の運動およびそれと葉枕表面の電位変動との関係を明らかにする予定である。さらに次年度の計画である波長の異なる光照射の実験における呼吸抑制状態の小葉運動および葉枕表面の電位変動の反応から、小葉運動と葉枕表面の電位変動との生理学的関連性が明らかになるものと思われる。本研究は、インゲンマメの小葉運動における葉枕表面の電位変動が受光反応に由来するのか、あるいは細胞伸縮に見られる機動反応に由来するのかを明らかにするために行われた。N_2ガス充満(O_2濃度:05%)した特注のチャンバー(50×50×70cm)にポット植えの植物体をおき、呼吸抑制条件下における小葉の傾斜反応および葉枕の上・下部表面の電位変動を調べた。その結果は以下のとおりである。(1)暗黒下における呼吸抑制効果N_2ガスの充満による小葉の傾斜変化はほとんど見られず、呼吸抑制の効果は認められなかった。しかし、葉枕の上部と下部表面の電位はともに、N_2ガスの注入とともにマイナス方向に約40mV変化し、注入の停止に伴なってプラス方向への回復を示した。(2)白色光照射における呼吸抑制の効果白色光照射(2.4mM)による小葉運動にN_2ガスによる抑制効果が認められた。とくに照射開始1020分の間で著しかった。上部の電位変動はプラス方向にわずかに変化したこととは対照的に、下部においては照射開始後30分でプラス方向に100mV以上大きく変化することが認められ、呼吸抑制のない状態とは著しく異なった。(3)3つの波長域光の照射における呼吸抑制の効果可視光におけるRed(>600nm)、Green(500600nm)およびBlue(<500nm)の照射による小葉の運動において、RedとBlueではほとんど動かず、Greenでわずかに動くことが認められた。この傾向は呼吸抑制のない状態とほぼ同様であった。

しかし電位変動は3つの波長域光で特有の反応が見られ、さらに呼吸抑制のない状態と著しく異ることから、葉枕内部の反応を示しているように思われた。
根寄生雑草ストライガにおける宿主養水分収奪のためのアブシジン酸利用戦略の解明

根寄生雑草ストライガ(Striga hermonthica)の養水分収奪メカニズムにおける植物ホルモン・アブシジン酸(ABA)の機能について解析した。ストライガは一般的な植物とは異なり、発芽と同時にABAを蓄積し始め、生育途中も高濃度を維持し続けていた。またストライガはABA応答性が低く、気孔が常に開口していた。一方で宿主植物はABAに応答して気孔を閉鎖する。以上より、ストライガはABAで間接的に宿主植物の気孔閉鎖を誘導し、蒸散流を自身の方に向けることで宿主からの養水分を収奪していると推測された。根寄生雑草ストライガは、ソルガムやイネの根に寄生して宿主植物から養水分を収奪するため、寄生された植物は生育が制限されて穀物の収量が激減する。ストライガは宿主植物に比べて気孔が閉鎖しにくく、またストライガに寄生された植物では気孔の開口度が小さくなっていることから、蒸散流を宿主からストライガの方に偏らせることで、水分だけでなく養分を収奪していると考えられる。気孔の閉鎖を調整する植物ホルモンとしてはアブシジン酸(ABA)が知られている。そこでストライガのABA内生量を測定したところ、宿主植物であるソルガムの約10倍蓄積していた。この多量のABAが宿主植物に輸送され、その結果宿主の気孔閉鎖が促進されているのではないかと予想し、ライゾトロンでソルガムに寄生して生育しているストライガの葉に重水素で標識したABAの水溶液を塗布した。すると重水素標識されたABAがソルガムの根だけでなく葉からも検出された。しかし検出された重水素標識ABAは定量できる量ではなかったことから、宿主植物体内で代謝されている可能性が考えられた。またストライガの葉全体に塗布した時より1点にスポットした時の方がソルガムの根から検出された重水素標識ABAが多かったことから、ストライガにとっても高濃度のABAはストレスになる場合があると推察された。最近の知見では、宿主植物の根で作られたABAは一部が地上部へ移動するのみで、別のシグナルが葉の気孔閉鎖を誘導していると考えられている。そのことを踏まえると根に寄生しているストライガは積極的に宿主植物へABAを送り込む必要はなく、接触点付近のABA濃度を高める程度でも十分に蒸散流をストライガ側へ偏らせることができるのではないかと思われた。根寄生雑草ストライガ(Striga hermonthica)は、ソルガムなどのイネ科植物の根に寄生して宿主植物から養水分を収奪することで生育する。そのため寄生された植物は生育が著しく阻害され、穀物の場合は収量が激減する。この養水分収奪メカニズムは、宿主植物の気孔閉鎖を誘導して蒸散流をストライガに偏らせることで起こると考えられたため、気孔閉鎖を誘導する植物ホルモン・アブシジン酸(ABA)に注目した。前年度までに、ストライガは宿主植物の約10倍ABAを蓄積していることが判明した。そこで本年度は、ストライガの生育過程でいつの段階からABAを蓄積し始めるのか、またストライガの蒸散はABA蓄積によって抑制されていないのかどうかを調べた。ストライガとは異なる種の根寄生雑草であるヤセウツボや多くの一般植物では、乾燥種子の状態でABAを多量に蓄積し、吸水すると速やかに代謝し内生ABA量を減少させる。しかしストライガは吸水後に発芽刺激物質を処理するとABAを処理前の約10倍蓄積した。また一般的に植物の種子では、外部からの投与などによりABA量が高められると発芽が阻害されるが、ストライガ種子はABAで発芽阻害を受けることがなかった。ストライガは個体差が大きいため、ポロメーターを用いたストライガ蒸散速度の測定結果は精確性が低いが、他の植物とは異なりストライガはABAを塗布しても蒸散が抑えられる傾向が見られなかった。これらの結果より、一般の植物と比べてストライガはABAに対する感受性が低下していることが判明した。植物体を用いた実験では個体差が大きいため、試験の個体数を増やし更に試験を複数回行う必要があった。その結果、研究の進行および研究成果の発表は若干遅れており、学会発表は行えたが論文による発表には至っていない。その一方でストライガのEST解析は完了しており、今後調べていく予定のABA生合成やシグナル伝達関連遺伝子は決定している。来年度はタンパク質の機能解析のため、候補遺伝子のアライメントや異種発現を行っていく。また、ストライガは半寄生植物であるため単独での培養が難しいが不可能ではなく、寒天培地上での栽培を確立して研究を進めやすくする計画を立てている。実際に培養系が完成しつつあるが完全ではないため、本研究の進行はやや遅れていると判断した。根寄生雑草ストライガ(Striga hermonthica)は、ソルガムやイネなどのイネ科植物の根に寄生して、宿主植物から養水分を収奪しながら生育する。そのため寄生された植物では生育が著しく阻害され、穀物の収量は激減する。この養水分収奪メカニズムには、植物ホルモンのアブシジン酸(ABA)が関与していることが、昨年度の研究までで示唆されていた。しかしデータのばらつきが大きく、再現性が得られていなかった。そこで本年度は「宿主植物ソルガムとストライガ、ABAの関係性を明確にする」を最重要課題として研究に取り組んだ。

ストライガとABAの関係:ストライガの各生育ステージにおけるABA含量を測定したところ、ストライガ種子は発芽刺激物質感知後急激にABAを蓄積し始め、寄生開始1週目から4週目まで宿主より高い濃度を維持していた。また発芽した種子は蓄積量の約4倍量のABAを外部に分泌していた。一方でストライガ個体は宿主植物の約10倍多くABAを蓄積しているにもかかわらず蒸散量は変化せず、また外部から内生量を超えるABAを投与しても蒸散量は低下しなかった。また一般的な植物はABAで発芽が阻害されるが、ストライガ種子はABA処理で発芽が阻害されなかった。これらの結果から、ストライガはABAの感受性が宿主植物より著しく悪いこと、そして生存戦略のためにABAを利用していることが示唆された。ストライガが宿主に与える影響:ストライガの発芽種子をソルガムの根に摂取した結果、接種後8日目からソルガムの背丈が有意に低下した。また蒸散量は接種後2日目から有意に低下した。このような生育阻害は、1 μMのABAを含む培地でソルガムを生育した場合でも見られた。昨年度までの結果も含め、ABAを介してストライガは植物の根を刺激し、宿主植物の生育を阻害している可能性が示唆された。根寄生雑草ストライガ(Striga hermonthica)の養水分収奪メカニズムにおける植物ホルモン・アブシジン酸(ABA)の機能について解析した。ストライガは一般的な植物とは異なり、発芽と同時にABAを蓄積し始め、生育途中も高濃度を維持し続けていた。またストライガはABA応答性が低く、気孔が常に開口していた。一方で宿主植物はABAに応答して気孔を閉鎖する。以上より、ストライガはABAで間接的に宿主植物の気孔閉鎖を誘導し、蒸散流を自身の方に向けることで宿主からの養水分を収奪していると推測された。ストライガ及び宿主植物のABA含量はこれまで圃場で育てられた植物体でのみ測定されていたが、実験室レベルで研究が進められるライゾトロンの系でもABA含量を測定することができるようになっただけでなく、ストライガが宿主植物に比べて十数倍のABAを蓄積していることが確認できた。またストライガにおけるABAの蓄積は発芽後すぐから始まっていた。一般的な植物のABA含量は、発芽時および生長初期段階には低い。このことから、ストライガにおけるABAの機能は、他の植物における機能とは異なっていることが予想される。しかし現時点ではストライガのABA含量にばらつきがあり、その原因が特定されていないためデータを学会等で公表するに至っていない。ストライガから宿主植物へのABAの移動は、定量化できていないものの確認することはできた。ABAは地上部へ積極的に輸送される化合物ではないということ、また重水素標識ABAは植物体内で代謝されることを踏まえると、投与する化合物、投与方法、そして植物サンプルの調製法など、データ公表には試験系を改善する必要はある。その一方でABA関連遺伝子の探索に向け、ポロメーターを用いて蒸散速度を測定する方法や、気孔の開口度をレプリカ法で測定する実験系を確立することができた。ABA水溶液をストライガ及び宿主植物にスプレーすると、気孔の開口度が減少し、それに伴い蒸散速度も低下することが確認されている。またストライガからRNAを抽出する実験を既に始めており、ストライガのABA関連遺伝子を同定するという来年度に向けた研究の準備を進めることができた。個体を用いた実験から遺伝学的な実験へ移行していく。
精密研磨用砥粒／ワーク界面における化学的相互作用の直接評価

化学機械研磨(CMP)用砥粒について、砥粒の「化学的作用」に着目した検討を行った。サファイア基板のCMPの温度依存性から化学作用性を評価した。その結果、砥粒が一種の触媒のように振る舞い,Al-O結合の切断に必要な活性化エネルギーを低下していること、C面と比較して研磨速度が低いA面では、化学作用のメカニズムは同じであるが、研磨活性点の数が少ないことが示唆された。ガラス研磨用セリア系砥粒では、大きさ、形状、強度を揃えた粒子を合成し、粒子表面のCe3+の割合を変化させた結果、化学作用性にはセリウムの価数変化が重要な役割を果たしていることが実験的に確認され、最適なCe3+の割合の存在が示唆された。本年度はワーク/砥粒相互作用の直接評価のための液中AFMによる評価法確立と、サファイア基板のCMPにおける研磨挙動の温度依存性に関する検討を行った。(1)ワーク/砥粒相互作用の直接評価のための液中AFM評価技術確立本年度は液中AFM評価の際に用いるカンチレバー先端に用いる球状粒子の合成条件について検討を行った。ガラス精密研磨で用いられているセリア系砥粒を模擬したLa添加CeO2の噴霧熱分解法による球状粒子合成条件を検討した。その結果、原料溶液に硝酸塩のみを用いると、いびつな形状の粒子となることが分かった。そこで、溶液条件の検討を行い、酢酸を添加することで比較的均質な球状粒子が合成可能となった。ただし、合成された粒子の平均粒子径は約0.8 umと小さく、カンチレバー先端に取り付けることが困難であった。今後は更なる合成条件の検討を行い、ハンドリング可能なサイズの球状粒子を合成する条件の最適化が必要である。(2)サファイア基板のCMPにおける研磨挙動の温度依存性コロイダルシリカスラリーを用いたc面基板のCMPでは、研磨速度と温度の間にアレニウスの関係が認められた。アレニウスの関係から見積もった活性化エネルギーは、Al-O結合の切断に要するエネルギーよりも小さな値であった。したがって砥粒/ワーク間の化学作用によってAl-O結合の切断に要するエネルギーが低くなっていると考えられる。すなわち、砥粒/ワーク間の化学作用は、Al-O結合を切断するためのエネルギーを低減する一種の触媒作用であると考えられる。c面基板と比べて研磨速度が低いa面基板を用いた場合、活性化エネルギーはc面基板とほぼ同じであり、化学作用のメカニズムは同じであることが示唆された。一方で、a面基板の研磨速度はc面基板と比べて半分程度であり、両者の差違は研磨メカニズムの差違ではなく、研磨活性点の差違であることが分かった。本年度は液中AFM法による評価技術の確立において、カンチレバー先端に用いる球状の砥粒材料合成の合成条件検討に研究期間の大半を費やした。砥粒とワーク間の液中での相互作用を直接評価するのが本研究の目的であるため、形状がいびつな粒子では接触状況が変化しやすいため、均質な球状粒子が得られる合成条件の探索を行った。そのため、カンチレバーの試作にまで至らなかったのが「やや遅れている」理由である。一方で、サファイア基板を用いたCMPにおける温度依存性評価を行った結果、化学作用性を評価する一つの方法として、温度を制御することが有効であることが示唆され、今後の液中AFMによる評価方法へと展開可能と考えている。本年度は、ガラス精密研磨用砥粒として広く用いられているセリア系砥粒について、噴霧熱分解法で球状粒子を合成し、粒子のキャラクタリゼーションとガラス研磨特性について、特に化学作用性について検討した。合成したセリア系粒子は、La固溶の有無を変化させた。いずれの粒子も噴霧熱分解法で合成可能であること、また合成した粒子はLa固溶の有無によらずほぼ同一形状、同一粒子径であることが分かった。合成したセリア系粒子を、種々の温度で仮焼熱処理し、粒子強度評価、粒子表面における3価のセリウムの割合の評価を行ったところ、粒子強度はバラツキが大きいものの仮焼熱処理条件にはほとんど依存せず、さらにLa固溶の有無にもほとんど影響されないことが分かった。一方、粒子表面における3価のセリウムの割合は仮焼条件によって変化することが分かった。噴霧熱分解合成後、種々の温度で仮焼したセリア系粒子を用いたガラス研磨特性評価を行ったところ、研磨速度は仮焼条件によって変化することが分かった。粒子強度は仮焼によってほとんど変化しないことから、研磨速度の変化は仮焼によって粒子表面における3価のセリウムの割合の変化に起因していると考えられる。さらに、研磨速度と3価のセリウムの割合の関係を調べた結果、La無添加砥粒では、3価のセリウムの割合が低くなるほど研磨速度が向上するのに対して、La固溶セリア粒子では、3価のセリウムの割合が高くなるほど研磨速度が向上することが分かった。この結果は、La固溶の有無によって、セリア系砥粒によるガラス精密研磨の化学作用性が変化していることを示唆するものである。本年度は、化学研磨性が異なるセリア系砥粒の合成と、そのキャラクタリゼーションを行い、研磨特性との相関が得られたが、化学作用性の定量評価には至っていないのが「やや遅れている」理由である。一方で、セリア系砥粒を用いて仮焼熱処理条件を変更することで化学作用性を変化させることが可能であることが分かったため、今後化学作用性の違いに着目した検討が可能であると考えている。

本研究は、精密研磨で多用される化学機械研磨(CMP)に用いられる砥粒について、砥粒自身が機械的作用と化学的作用の両方を併せ持つ材料の、特に「化学的作用」に着目した評価方法の確立を目指すものである。これまでの研究によって、CMPにおいては、砥粒/ワーク間の化学作用が非常に重要な役割を担っていることが知られているが、化学作用の定量評価はほとんど行われていない。本年度は、これまで得られた結果についてさらに検討を進め、噴霧熱分解法で合成したセリア系粒子について、粒子表面におけるセリウムの価数変化や、La添加による影響、粒子強度の影響について、研磨特性との相関について検討を行った。その結果、セリア系砥粒によるガラス研磨特性には、砥粒表面の3価のセリウムに依存して、化学的作用性が変化することが明らかとなった。また、La固溶の影響と、3価のセリウム割合、およびガラス研磨特性との比較を行うことで、ガラス精密研磨用砥粒の研磨特性においては、3価のセリウムの割合に最適値があることが示唆された。また、本研究では、サファイア基板研磨に用いられるシリカ砥粒を用いて、化学作用性の一つの評価方法として、研磨特性の温度依存性を評価する方法を検討した。その結果、研磨速度と温度の間にはアレニウスの関係が成り立っており、砥粒が持つ化学作用性を定量評価できる可能性が示唆された。研磨特性が大きく異なるサファイアc面とa面の研磨挙動と温度の関係を調べた結果、両者の差違は主に前指数項によることが明らかとなった。この結果は、砥粒とワークの化学的作用は同じであるが、研磨活性点が異なることを示しており、化学作用性の違いによる研磨挙動の差違の原因を示した。ガラス研磨用のセリア系砥粒については、3価のセリウム割合を制御することで、研磨特性を制御しうることがわかった。化学機械研磨(CMP)用砥粒について、砥粒の「化学的作用」に着目した検討を行った。サファイア基板のCMPの温度依存性から化学作用性を評価した。その結果、砥粒が一種の触媒のように振る舞い,Al-O結合の切断に必要な活性化エネルギーを低下していること、C面と比較して研磨速度が低いA面では、化学作用のメカニズムは同じであるが、研磨活性点の数が少ないことが示唆された。ガラス研磨用セリア系砥粒では、大きさ、形状、強度を揃えた粒子を合成し、粒子表面のCe3+の割合を変化させた結果、化学作用性にはセリウムの価数変化が重要な役割を果たしていることが実験的に確認され、最適なCe3+の割合の存在が示唆された。カンチレバーに用いる球状粒子の合成条件について、本年度の検討によってある程度の目処が立った。しかしながら、カンチレバーの試作においては、粒子径を大きくする必要があることが分かった。そこで、今後は球状粒子のまま、粒子径を大きくする合成条件の検討を行い、液中AFM法による評価を開始する予定である。また、ZrO2やAl2O3およびSiO2についても合成条件の検討を行っていく予定である。また、本年度の検討で、温度を制御することでCMPにおける化学反応性を変化させ得ることが明らかとなったため、得られた知見を液中AFM法による評価方法へと取り込み、砥粒/ワーク間の相互作用の定量評価方法の確立を目指していく。本年度の検討で、噴霧熱分解法で合成したセリア系粒子は仮焼熱処理条件を変化させることで研磨特性が変化することが分かった。一方、粒子強度は仮焼熱処理条件を変化させても明瞭な変化が認められないことが分かった。
東南アジア熱帯雨林の一斉開花に対する種子食昆虫の適応戦略の解明

マレーシアにおいて、数年に一度しか開花結実しないフタバガキ科樹木と、その種子に特異的な種子食ゾウムシの進化学的・生態学的相互作用について調査を行った。まず進化学的には、近縁なフタバガキ科を利用するゾウムシは必ずしも近縁種ではなく、ゾウムシが寄主の転換や拡大を行ってきたことが示唆された。これは、寄主の結実量が予測しづらいことへの適応策である可能性がある。また生態学的には、ゾウムシの幼虫の中には種子を食害してすぐに成虫になる種と、1年以上成虫にならない種がみられ、後者は幼虫休眠によって長い非結実期間を乗り切っていることが考えられた。本研究は、フタバガキ科樹木の種子を繁殖に利用する昆虫が、超年一斉開花型と言われる変動の大きな種子生産に対して、どのように適応してきたのかを進化的・生態的観点から探ることで、一斉開花現象の理解に不可欠なフタバガキ科ー種子食昆虫の相互作用系の解明を目的とする。まず進化的には、種子食昆虫の寄主利用の変遷を明らかにするために、主要な種子食昆虫の一つであるゾウムシ類について分子系統解析を行う。本年度は、そのためのゾウムシのサンプル収集や予備的解析を行った。その結果、採集後10年以上経た乾燥標本からのDNA抽出は非常に困難な一方、採集後間もないサンプルからは足のみでもDNA抽出に成功した。幸運なことに、昨年12月には小規模ながら一斉開花が見られ、ある程度まとまった数のゾウムシを新規に集めることができ、現在はこれらのサンプルを中心に解析を進めている。抽出されたDNAはミトコンドリアDNAのCOI遺伝子や核DNAの18S遺伝子などを用いて系統解析を行う予定である。また生態的には、種子食ゾウムシが長い非結実期間を幼虫の休眠や成虫の長寿命などで乗り切っていると仮説をたて、その検証を行う。実際に、種子食ゾウムシの幼虫の一部は、種子から積極的に這い出し、土壌中で数ヶ月以上生存することが観察された。これらの幼虫については、DNA解析を行って種同定する準備を整えた。さらに、生きたゾウムシの成虫・幼虫を用いて、これらを継続して飼育することで、ゾウムシの一斉開花への適応戦略解明の鍵となる生態情報(エサ、生存期間、休眠覚醒刺激)の収集を行っている。本研究は、マレーシア熱帯雨林に生育するフタバガキ科樹木の種子を、特異的に利用し繁殖を行う昆虫が、超年一斉開花型と言われる変動の大きな種子生産に対して、どのように適応してきたのかを進化的・生態的観点から探ることで、一斉開花現象の理解に不可欠なフタバガキ科ー種子食昆虫の相互作用系の解明を目的として行った。まず進化的には、種子食昆虫の寄主利用の変遷を明らかにするために、主要な種子食昆虫の一つであるゾウムシ類について分子系統解析を行った。その結果、近縁なゾウムシ種は必ずしも近縁なフタバガキ樹種を利用しておらず、寄主の転換が頻繁に起こった可能性が示唆された。寄主の転換や拡大は、種によっては長期間種子をつけないフタバガキ樹種を利用する上で、メリットになった可能性がある。ただし、今回は系統解析に用いたゾウムシの種数が限られていたため、今後種数を増やして解析を行う必要がある。また生態的には、種子食ゾウムシが長い非結実期間を幼虫の休眠や成虫の長寿命などで乗り切っていると仮説をたて、その検証を行った。まず、種子散布後すぐに成虫として脱出するゾウムシと、種子から這い出し、土壌中で休眠する幼虫について遺伝子情報の比較を行ったところ、これらは全く異なる属(もしくは科)であることが分かった。休眠幼虫を羽化させることに成功していないので、これらの種や休眠期間は未だ不明であるが、飼育1年後でも7割以上が生存した。したがって、種子食ゾウムシは種によって、種子散布後すぐに羽化するものと、長期の休眠に入るものの2タイプがあることが分かった。一方で、種子散布後すぐに羽化脱出するゾウムシ類の生存期間は飼育環境下で最大3ヶ月であった。これらの種が、自然環境下では成虫で長期間生存できるのか、それともフタバガキ以外の寄主をもつのかを、今後明らかにする必要がある。マレーシア森林研究所の遺伝学研究室の協力を得ることができて、種子食ゾウムシのDNA解析は体制面でも技術面でもおおむね順調に進行中である。ただ、10年以上前に採集したゾウムシの乾燥標本からのDNA抽出はうまく行かず、新鮮なゾウムシDNAサンプルの収集が重要である。

また、生きたゾウムシの成虫・幼虫をサンプリングすることができたので、これらを継続して飼育することで、ゾウムシの一斉開花への適応戦略解明の鍵となる、生態情報の収集を行っている。25年度が最終年度であるため、記入しない。1.種子食ゾウムシ類の系統解析:昨年度の小規模一斉開花時にサンプリングした種子食ゾウムシ(主にAlcidodes属)に関して、ミトコンドリアDNAのCOI遺伝子や核DNAの18S遺伝子などを用いて系統解析を行う。また、京都大学やマレーシア森林研究所で保管されている種子食ゾウムシ類のサンプルも含めて、東南アジアのフタバガキ科を寄主とするAlcidodes属の分子系統樹を作成する。さらに、先行研究で明らかにされているフタバガキ科樹木の分子系統樹と合わせることで、共種分化解析を行う。2.種子食昆虫の生態調査(1)成虫の寿命の計測:成虫の寿命は、長期間結実しないフタバガキ科の種子を利用する昆虫の適応戦略を理解する上で重要である。昨年度の調査で得られたNanophyes属及びAlcidodes属のゾウムシ成虫に関して、バナナやフタバガキの実生など、それぞれ適当なエサを与えながら生存期間を計測しており、この飼育実験を今年度も継続する。(2)休眠幼虫の同定および乾燥実験:これまでの調査で、種子食ゾウムシには2ヶ月以内に羽化するグループと1年以上羽化しないグループがあることが分かっている。長期間羽化しないグループは餌の摂食も見られず、休眠している可能性があり、種子食昆虫の一斉開花への適応の鍵を握っていると考えられる。今後は、昨年度の調査で得られた休眠幼虫(3ヶ月以上羽化せずに残存する幼虫)について、DNA解析を行い、1の結果と合わせて種を同定する。また、生きた休眠幼虫について、その休眠刺激の解明を行う。特に乾燥は、一斉開花の引き金としても注目されているため、実験室での乾燥処理実験により検証を行う。上記の調査で得られた結果は論文にまとめ、Molecular Phylogenetics and Evolution誌やBiology Letter誌に投稿する。
反応拡散系の解の大域的挙動と非線形性の分類

反応拡散系の非線形性を分類するために,以下のような研究成果を得た.ある種の反応拡散系の急速反応極限の極限問題の導出を行い,非線形性の退化と極限の関係を調べた.また,アレン・カーン方程式のような単純な反応拡散系の非平面進行波解の構成を行い指状進行波解の構成や反応拡散系から導出される自由境界値問題のスポット型進行波解の構成を行った.また,領域変形による楕円型方程式の解の不完全分岐についても調べた.反応拡散系の非線形性を分類するために,以下のような研究成果を得た.ある種の反応拡散系の急速反応極限の極限問題の導出を行い,非線形性の退化と極限の関係を調べた.また,アレン・カーン方程式のような単純な反応拡散系の非平面進行波解の構成を行い指状進行波解の構成や反応拡散系から導出される自由境界値問題のスポット型進行波解の構成を行った.また,領域変形による楕円型方程式の解の不完全分岐についても調べた.本研究では,反応拡散系に関する3つについて研究している.まず,解の大域的な挙動に関して,単独反応拡散方程式の解の大域的存在のための必要十分条件を調べている.非線形項が振動するような場合を含む部分的な結果が得られたので,仙台で開催された国際研究集会3^<rd>Euro-Japanese workshop on blowupにおいて口頭発表を行った.次に反応拡散近似については,宮崎大学飯田雅人氏(連携研究員),明治大学三村昌泰氏,パリ南大学ダニエル・ヒルホースト氏と共同で研究している.m個の反応拡散系とm個の常微分方程式系からなる2m成分系の反応拡散系の解のL^p空間での強収束についてはすでに得られたので,収束先の解がみたす方程式系について調べている.また,別の方程式系に対しても反応律速極限について調べている.これらの研究により,反応律速極限に必要な条件の見通しが出てきた.3つ目のテーマであるアトラクターに関する研究としては,龍谷大学森田善久氏と共同で新しい非平面進行波解の構成を行い,論文にまとめた.これは,双安定な反応拡散方程式にも不安定非定数定常解が存在することに着目し,その不安定定常解と安定定常解をつなぐ進行波解の存在を示した.これにより,非平面な等高面をもつ新しいタイプの進行波解の存在がわかった.この進行波解は,フィッシャー方程式のような単安定系に見られるような進行波解であるので,ある速度より大きな速度に対して存在することが分かった.他の形状の進行波解の存在も現在研究を行っている.次に反応拡散近似については,富山大学・村川秀樹氏と3種系の競争拡散系の極限問題に関して共同で研究し,現在論文を執筆中である.これは,極限集合と極限方程式の関係を調べる研究であり,これまでの反応拡散近似にない範疇の極限になっていることがわかり,問題の定式化が難しいことが分かった.本研究では,反応拡散系に関する3つについて研究している.まず,解の大域的な挙動に関して,単独反応拡散方程式の解の大域的存在のための必要十分条件を調べて,部分的な結果を得た。また,ある2成分反応拡散系の爆発問題に関して共同研究を行い,論文を執筆中である.この反応拡散系の解が大域的に存在するための初期値の条件や爆発するための初期値の条件について研究している.次に反応拡散近似については,3成分の反応拡散系の急速反応極限の問題を村川秀樹氏(金沢大学)と共同研究を行って,論文にまとめて発表した.方程式の成分が増えるため,極限をとったときの退化の度合いが高くなることによって,これまでとは違った極限方程式が出てくることを証明した研究である.そのため証明も,これまでとは異なっている.3つ目のテーマである反応拡散系のアトラクターに関する研究としては,1次元の多成分協調拡散系の解の挙動に関する研究を行った.これについては,パリ南大学で開催された研究集会で講演を行った.この研究については,論文を投稿中である.この発展として,多成分協調拡散系の全域解に関する研究にも取りかかっている.また,非平面進行波解に関する研究について,ハンガリーで開催された研究集会で口頭発表を行った.また,研究集会「散逸系の数理---解構造と大域挙動---」を数理解析研究所において2010年11月15日17日の日程で開催した.反応拡散系のアトラクターの研究に関係する国内外の研究者と最新の研究に関する情報交換・討論を行った.
環境汚染と希少野生プレデターにおける化学発癌

当該研究では、希少動物を含む生態系高次の動物について発がん物質の影響を調べるために、癌原物質を代謝的に活性化するシトクロムP450(CYP)1A1、及びその転写調節因子アリルハイドロカーボン受容体、活性代謝中間体を抱合する抱合酵素の種差を中心に調べ、その基質との親和性や分子進化について明らかにした。また、野生動物における発がん物質など環境汚染物質の蓄積とその影響について、野生げっ歯類を中心とした歩哨動物を用いて分析した。野生動物の場合、各々の動物種で実験動物とは異なる外来化学物質の代謝的活性化(毒性化)経路を持っており、実験動物のみの研究結果からそのリスクを外挿することは難しい。化学物質による生態系の破壊は、最も検知しにくく、しかも不可逆的な場合が多い。化学物質による「発癌」という状況は、これまでの予備的な調査からも、野生動物の間で、少しずつであるが、確実に進行していることは明らかである。化学発癌が生態系に与える影響については情報が無いが、その実態調査は獣医学領域における急務である。そこで、本研究では、ヒトが生産・放出する化学物質の希少大型野生動物への化学発癌リスクを初めて評価し、生物保全のための研究を推進する。化学発癌が生態系に与える影響についてはまったく情報が無いが、その実態調査は獣医学領域における急務である。平成19年度は、動物園や国内から希少生物の採集を行った。食肉目、霊長類、有袋類、ペンギン目、偶蹄目、奇態目、げっ歯目など多種類の動物より、化学発癌のキーとなる酵素であるCYP1Aを中心にクローニングもしくは酵素活性の測定や、Amesテストによる変異原性試験を行った。特に偶蹄目や奇態目では、他の哺乳類に比べるとCYP1Aの発現レベルが高かった。通常、CYP1Aによって活性化される癌原物質は、CYP1Aによる代謝後に第II相抱合酵素によって速やかに解毒の経路をたどるが、この抱合活性は偶蹄目・奇態目では他の哺乳類とレベルが変わらず、癌原物質の代謝的活性化とその後の代謝経路から考えると、潜在的にこれらの種では癌原物質のリスクを受けやすいことが明らかとなった。またCYP1Aの解析について、特に食肉目ではライオンなど希少生物の全長クローニングに成功し、現在、発現実験によるcharacterizationを試みている。野生動物の場合、各々の動物種で実験動物とは異なる外来化学物質の代謝的活性化(毒性化)経路を持っており、実験動物のみめ研究結果からそのリスクを外挿することは難しい。化学物質による「発癌」という状況は、これまでの予備的な調査からも、野生動物の問で、少しずつであるが、確実に進行していることは明らかである。今年度は様々な階層の生物種からシトクロムP450の中でも発がんに関与するCYP1A1、およびその転写を調節する因子であるArylhydrocarbon受容体を中心としてクローニングとcharacterizationを行った。哺乳類では特に有蹄類のCYP1A活性と発現量が高いことが明らかとなり、その原因についてビタミンの関与が示唆された。鳥類では、実験動物であるニワトリについて、ほかの鳥類(魚食性鳥類、猛禽類)に比べてArylhydrocarbon受容体の感受性が高いことが明らかとなった。

平成21年度は、変異原性を持つ化学物質の代謝活性化に寄与するシトクロムP450(CYP)1A1及びその調節因子の種差について明らかにした。特に、有蹄類では高いCYP1A1活性を有していること、その発現にカロテノイドが関わっていることなどを明らかにした。また、これらの種における臓器別の発がんリスクを比較した。また、CYP1ファミリーの分子進化について調べ、プロモーター領域の解析から、Arylhydrocarbon受容体(AhR)の発現調節を受けないことが予測される新規CYP1ファミリーを哺乳類で新たに同定した。また、その配列を調べたところ、一部のCYP1分子種は偽遺伝子化していることが明らかとなった。本研究では、ヒトが生産・放出する化学物質の野生/飼育動物への化学発癌リスクを初めて評価し、生物保全のための研究を推進することを目的としている。本年度は、計画通り、以下の4点について明らかにした。1)生物多様性に富む有蹄類(偶蹄目および奇蹄目)を中心に、サンプルの採集を行い、蓄積する化学物質の分析やシトクロムP450(P450)を中心に癌原物質の代謝的活性化能・解毒パスウェイについて調べた。偶蹄目では他の生物種と異なるP450の発現分布や汚染物質の蓄積が認められることが明らかとなった。2)動物園から、広範囲の動物のサンプルを収集し、癌原物質の代謝的活性化に重要なシトクロムP450分子種について調べた。特に、ネコ科動物を中心にP450やグルクロン酸抱合酵素に関する解析を行った。3)鳥類における外来異物の受容体についてその特性を明らかにした。これまで鳥類のモデル動物とされてきたニワトリは他の鳥類に比べて特異的にダイオキシンなど平面構造を持つ化学物質への反応性が高いことが分かっている。当該研究では、希少鳥類も含め、広範な種における同化合物への感受性を解析し、ニワトリ以外でも感受性が高い種を初めて見出した。4)野生げっ歯類の殺鼠剤に対する環境適応を明らかにするため国内から野生げっ歯類を採集し、殺鼠剤の標的となる遺伝子の多型について明らかにした。300匹以上のドブネズミおよびクマネズミに関して、国内の野生ネズミでは半数以上の個体に変異が認められることが明らかとなった。しかし殺鼠剤の感受性を決定する変異を持つ個体群はわずか数パターンに分類されることも示された。
Ｅｐａｃ１欠損マウスを用いた血管再狭窄の分子機構の解明

血管が傷害を受けると、修復の過程で血管を主に構成する血管平滑筋細胞が内腔側へ移動する。しかし、この移動が過度になると血管内膜が肥厚し、血管が狭窄する。我々は今回の研究で、血管平滑筋細胞内の分子である「サイクリックAMPグアニンヌクレオチド交換因子1(Epac1)」が細胞移動に重要な役割を果たすことを見出した。さらに血管平滑筋細胞内でのEpac1の活性化による細胞移動は血管平滑筋細胞内のカルシウム濃度上昇を介していることを明らかにした。加えて、Epac1を欠損させたマウスでは血管障害後の血管内膜の肥厚が抑制されることも明らかにした。この研究成果は血管狭窄の治療に有用となることが期待できる。本研究では、血管傷害時の内膜肥厚形成において主要な役割を果たすPDGF-BBの刺激によってASMCが極性形成に至るEpac1を介した細胞内シグナル伝達経路を解明し、現実的にEpac1の作用を抑制し内膜肥厚を抑制する分子について検討することを目的として研究をおこなっている。本年度はEpac1 Knockout(KO)マウスの血管平滑筋初代培養細胞(ASMC)を用いてPDGFーBBからASMCの極性形成に至るEpac1を介した細胞内シグナル伝達経路を明らかにし、Epac1の作用を抑制しうる分子を見出すことを目指した。細胞極性には細胞内カルシウムが重要な働きをするが、Epac1はRapを介して細胞内カルシウムを増加させることが報告されている。そこでまず、Epac1がRapを介して細胞極性形成を促進しうるか確認するため、SiRNAでASMCのRapの発現を抑制しPDGF-BBで刺激したところ、RapのアイソタイプのうちRap1aを抑制した細胞で極性形成が有意に減少した。続いて、PDGFーBBで刺激しASMCの細胞内カルシウム活性を測定した結果、Epac1KOマウスのASMCでは、増加が有意に抑制されていた。また、野生型マウスのASMCを用いて、カルシウムの下流で極性形成に関与するCalcineurinを阻害したのち、PDGF-BB刺激しASMCの極性形成を確認したところ、有意に抑制された。さらにCalcineurin下流で細胞極性に重要な働きをするCofilinの活性化をASMCにて確認したところ、Epac1KOマウスでは、PDGF-BB刺激時のCofilinの活性化が有意に抑制されていた。研究の目的として挙げた、初代培養細胞を用いた細胞内カルシウム活性の測定および、初代培養細胞を用いたシグナル伝達経路の解明に関して研究が終了し、結果を得ているため。内膜肥厚抑制効果のin vivoでの検証24年度の検証により発見された分子の阻害剤(Epac1阻害剤およびCyclosourinA)を実際に野生型マウスに投与し血管を傷害することで、分子の抑制により血管傷害後の内膜肥厚が抑制されるかを検証する。方法:分子阻害剤を投与した野生型マウスの大腿動脈にラージワイヤーを挿入して血管壁を傷害し、血管傷害モデルを作成する。傷害1週間後に麻酔下で傷害組織を採取しmRNAを抽出しSYBRGreenを用いた定量的RT-PCRにてEpac1発現量を測定し、投与していない傷害モデルマウスでの発現量と比較する。さらに、傷害3週間後に麻酔下で傷害組織を採取し、病理学的方法にて内膜肥厚部組織面積/平滑筋層面積および血管内腔面積を算出し内膜肥厚形成度を投与の有無で比較する。予想される結果:分子阻害剤を投与したマウスでは傷害組織でのEpac1の発現が低下し、内膜肥厚形成が抑制されることが予測される。定量的RT-PCRに用いる試薬、および組織を病理学的手法で評価するための染色液、抗体、またモデルマウスを作成するための手術道具、消耗品。加えて論文作成費用と学会発表費用に使用する予定である。