hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
記述式答案用紙を対象とした文字認識と文章理解による採点支援システム

過去の深層学習法の研究では使用されていない特徴量(方向頻度分布特徴)を入力層の特徴として使用できるように特徴入力型深層学習法を開発し、文字認識の高精度化を目指している。そしてこの研究成果を使用して、大学生が筆記した答案用紙の手書き文字を認識し、自動採点システムを構築することを目指す。本年度は、特定の筆記者に書いてもらった手書きひらがな文字を多変量の統計分析により、既に登録してある筆記者の文字から、複数の類似筆記者を選択し、深層学習法により多層ニューラルネットを学習させ、認識実験を行った。その結果、多数の筆記者の書いた文字で学習した汎用辞書による平均認識率92.4%に対して、使用者の文字に近い字形を書く登録されている類似筆記者の文字で学習した専用辞書による平均認識率94.3%に向上した。また大学生が期末試験時に筆記した答案用紙の自由記述欄を対象として、個別文字行を分離するアルゴリズムを構築し、分離精度を評価する実験を実施し、従来手法では61%であった446行のスキャナで電子化した文書画像を対象に、黒が素周辺分布の谷位置に着目した個別文字行の分離方法を開発し、88%まで向上した。また文字認識ライブラリーを購入し、自作したプログラムと購入したプログラムの連係動作を確認した。本研究では、過去の深層学習法の研究では使用されていない特徴量(方向頻度分布特徴)を入力層の特徴として使用できるように特徴入力型深層学習法を開発しているが、従来型の入力層の特徴量向けの深層学習法を当初、改良しながら、文字認識の学習法を研究していたために、試行錯誤を多数行わなければならず、研究はやや遅れている。しかし、多様な学習方法により、認識実験を行ったために、深層学習の振る舞いについての多数の知見を得たので、今後の研究に役立てることができる。今後、第3段階の(3)手書き文字認識精度については、平成29年度の方法を修正した考えで、辞書作成アルゴリズムを試作することを検討し、評価実験を行う。また平成30年度からは、第3段階と平行して、平成29年度には、手が出せなかった第4段階である(4)キーワード認識精度と第5段階である(5)文章理解に関する教員との一致度(理解度)については、研究を始める予定である。手書き答案画像から個別文字行の分離精度はまだ十分でないので、今後も分離精度を向上させる提案を続ける。また、授業科目で使用している教材を文字認識し、授業専用の重要度を付加したキーワード辞書を作成する。そして、今までに構築した手書き文字認識システムによる個別文字認識の結果を基に、キーワード辞書を使用した文章理解のシステムを構築する。多段階の評価点は、正解例と解答文のキーワード間の対応関係を探索し、統計的な手法により、新規に多段階の評点を付加する方法(総合的な評価点(多段階含意認識法))を提案し、算出方法を考察する。この多段階含意認識法を組み込んだ自動採点システムのユーザーインタフェースを本研究者以外の使用者が使用できるように構築し、教師の採点結果との一致度により性能を評価するシステムを構築し、教師の採点方法を自動学習することを目指す。(理由)当初予定していたより、多人数の筆記者に筆記した頂いた手書き文字の多様性は高く、難易度の高い研究課題であり、新提案方法を構築しプログラムを作成するのに時間がかかり、研究成果がまだ学会で発表できる段階となっていない。そのため、研究成果を発表する旅費の使用が少なかったため。
フェムト秒パルスレーザーと水との光力学的相互作用の解明

フェムト秒パルスレーザー(以下,fsレーザー)は,その非常に高いエネルギー密度により種々の興味深い現象を引き起こす.fsパルスの物質への作用は,熱的効果ではなく,多光子吸収によるものである.本研究においては,このfsパルスを超純水に集光・照射することにより,ナノ秒パルスレーザーの照射により発生するレーザーキャビテーションとは全く異なる現象が発生することを見出した.小型石英容器内の超純水にパルス幅50fs150fs,繰り返し周波数1kHz,パルスエネルギー0.2-1.4μJのfsレーザーを集光・照射し,数フェムト秒からナノ秒オーダーでの時間分解計測(ポンプ・プローブ法)により,fsレーザーと超純水との相互作用を明らかにした.fsレーザー照射の初期段階における水の屈折率変化(多光子吸収による)のプロセス,多光子吸収の後に発生する水のプラズマ化,さらにプラズマが消失した後に生じる気泡核生成,その後の気泡成長を数フェムト秒からナノ秒の時間分解能により明らかにした.加えて,ミリ秒オーダーでその気泡の特異な運動を明らかにした.また,fsレーザーの水分子への多光子吸収が発生して,水分子が水素分子と酸素分子に分解されることを発見し,新たな水素製造方法を見出すことができた.この知見に基づいて,個体透明物質(石英光ファイバー)とfsレーザーとの相互作用を明らかにするとともに,石英光ファイバーに高精度のマイクロ加工を施して,これまでにない新たな光ファイバープローブを創製した.本プローブを用いて,微小高速で飛翔する液滴や気泡を計測し,その優れた計測特性を実証した(英国物理学会より最優秀論文賞を受賞,2010年).フェムト秒パルスレーザー(以下,fsレーザー)は,その非常に高いエネルギー密度により種々の興味深い現象を引き起こす.fsパルスの物質への作用は,熱的効果ではなく,多光子吸収によるものである.本研究においては,このfsパルスを超純水に集光・照射することにより,ナノ秒パルスレーザーの照射により発生するレーザーキャビテーションとは全く異なる現象が発生することを見出した.小型石英容器内の超純水にパルス幅50fs150fs,繰り返し周波数1kHz,パルスエネルギー0.2-1.4μJのfsレーザーを集光・照射し,数フェムト秒からナノ秒オーダーでの時間分解計測(ポンプ・プローブ法)により,fsレーザーと超純水との相互作用を明らかにした.fsレーザー照射の初期段階における水の屈折率変化(多光子吸収による)のプロセス,多光子吸収の後に発生する水のプラズマ化,さらにプラズマが消失した後に生じる気泡核生成,その後の気泡成長を数フェムト秒からナノ秒の時間分解能により明らかにした.加えて,ミリ秒オーダーでその気泡の特異な運動を明らかにした.また,fsレーザーの水分子への多光子吸収が発生して,水分子が水素分子と酸素分子に分解されることを発見し,新たな水素製造方法を見出すことができた.この知見に基づいて,個体透明物質(石英光ファイバー)とfsレーザーとの相互作用を明らかにするとともに,石英光ファイバーに高精度のマイクロ加工を施して,これまでにない新たな光ファイバープローブを創製した.本プローブを用いて,微小高速で飛翔する液滴や気泡を計測し,その優れた計測特性を実証した(英国物理学会より最優秀論文賞を受賞,2010年).これまで研究代表者らが培ってきた(1)混相流の素過程研究の成果,(2)光電マイクロファイバープローブの研究成果,(3)空気中における金属とフェムト秒パルスレーザーとの相互作用に関する研究成果を活用・駆使して,時間レンジ10^<-15>10^<-8>秒に及ぶフェムト秒パルスレーザーと液体との新規かつ特異な光力学的相互作用の一部を解明した.加えて,本研究の更なる推進に必要な種々の計測手法(光ファイバープローブによる局所計測)を開発した.パルス幅60fsのフェムト秒レーザーを純水に照射して,1パルス照射後に発生する現象を1fsから1psの時間分解能で可視化計測した.照射80fs後にfsパルスが照射された領域の純水に屈折率変化が発生,照射900ps後にプラズマ化して強い光が発生,照射1100ps後に気泡核が生成されることを見出した.加えて,石英ファイバーを高精度に加工する方法に,本研究で得られた知見を活用して,これまでの加工方法では実現できなかった加工精度により,新たな光ファイバープローブを作成する方法を見出した.これらを,微小気泡や液滴(径数十μm)の計測に応用,計測精度を実証した.さらに,fsパルスを連続照射して,大量の気泡が生成されることを見出し,気泡の成分を分析した.その結果,生成される気泡成分は水とは違うものであることが確認された.生成された気泡の合一という流体力学的スケールの現象に着目して,その合一過程における周囲の液体運動を把握して,分子スケールから連続体スケールに及ぶ現象の一部を明らかにすることができた.1)多光子吸収による液中衝撃波駆動源の発現メカニズムの解明引き続き,光力学的作用による衝撃波駆動源とfsパルス特性(fsパルス強度,焦点サイズ,パルス幅,fsパルス繰り返し周波数)との関係に関するデータを集積し,一部を定量化,定式化した.また,成果を論文化した.2)衝撃波の発生と空間構造の解明(1)圧力上昇プロセスと衝撃波の発生タイミングとfsパルス特性との関係を定量化,定式化した.(2)衝撃波伝播場の空間構造を超高速PIVにより可視化し,fsパルス特性との関係に関するデータを集積した.

一部成果を論文化した.(3)プラズマバブルの特性に関するデータをさらに集積し,発生質量とfsパルス特性との関係を明らかにした.一部成果を論文化した.3)衝撃波の伝播特性,キャビテーションの成長ならびに液相ジェットの発生メカニズムと構造の解明(1)プラズマバブル混相流中における衝撃波の3次元伝播特性とfsパルス特性との関係を定量的に解明し,定式化した.(2)キャビテーション成長の3次元構造の経時変化ならびに液相ジェット発生機構とその3次元構造に関するデータを集積し,fsパルス特性との関係を定量的に着手した.(3)引き続き,光力学的キャビテーションの理論解析を行った.4)プラズマバブルの成長メカニズムと運動特性の解明(1)プラズマバブルの成長と運動を計測するために,気泡速度と径の同時計測を行えるようOEMP法(光電ファイバーマルチファンクションプローブ)を改良した.一部成果を論文化した.時間レンジ10^<-15>10^1に及ぶフェムト秒パルスレーザーと液体との新規かつ特異な光力学的相互作用を,研究代表者が研究開発してきた光電マイクロファイバープローブ,FTOP等の最先端技術を用いて解明した.ピコ秒,ナノ秒スケールの時間分解を持つ新たな計測装置を開発し,見出された新規な現象を混相流工学の視点から再構築して基礎プロセスを確立した.また,混相流工学と光科学技術との異分野を融合して新たな工学体系・工業技術体系を構築した.(1)多光子吸収による液中衝撃波駆動源の発現メカニズムの解明(50フェムト秒500ピコ秒),(2)衝撃波の発生と空間構造の解明(10ピコ秒10ナノ秒),(3)衝撃波の伝播特性,キャビテーションの成長ならびに液相ジェットの発生メカニズムと構造の解明(1ナノ秒100マイクロ秒),(4)非キャビテーション気泡成長メカニズムと運動特性の解明(1ナノ秒100マイクロ秒),(5)(1)(4)を基に光科学技術と混相流との融合技術の基礎開発.光力学的作用による衝撃波駆動源とfsパルス特性(fsパルス強度,焦点サイズ,パルス幅,fsパルス繰り返し周波数)との関係に関するデータを集積し,定量化,定式化した.また,フェムト秒レーザーと水との相互作用の空間構造を解明し,fsパルスと水との相互作用の空間構造を定量化した.さらに,ソノルミネッセンスのエネルギーと気泡生成エネルギーとの関係を定量化するとともに,プラズマ起因の生成気泡の3次元構造の経時変化,発生の空間的なゆらぎに関するデータを集積し,fsパルス特性との関係を定量的に解明した.これらの結果を基に,より少ない光パルス投入エネルギーでより多くの水分子を分解する手法を考察した.
状態方程式の非線形性に注目した極域海洋混合層と深層対流の乱流特性に関する研究

極海域における混合層の安定性と深層対流の特性を、乱流を解像するモデル実験を行うことで調べた。結氷下において、混合層内に発生する対流は地球自転と背景の粘性(拡散)係数によって抑制されるのに対し、混合層の不安定化(深層対流の発生)は逆に早められる。下層の高温・高塩な海水を取り込むことで結氷を抑制するというネガティブ・フィードバック機構が混合層内の対流弱化によって働きにくくなること、混合層底での海水混合の強化がキャベリングによる高密度化を促進することが原因である。粘性(拡散)係数の1桁の違いは深層対流の発生を1ヶ月以上遅らせる効果を持ち、地球規模の深層循環過程に大きな影響を与える可能性が示された。平成24年度は、南極ウェッデル海、北大西洋グリーンランド海等の極海域における水温・塩分の理想化した鉛直分布を初期値として、3次元LESモデル実験を行った。また、より高解像での実験を行うため、一部の実験では鉛直2次元DNSモデルを用いた。実験では結氷の有無が、混合層内の対流の特性およびその後の深層対流発生に与える影響を、地球自転の有無、粘性・拡散係数の大きさを変えて調べた。極海域の結氷下での対流は、結氷に伴う塩分排出によって駆動される一方で、深層からの高温水の取り込みを活発にすることで自らの運動を抑制するという性質をもつ。地球自転の影響を受けない場合、対流は活発化するが、それに伴って深層から混合層への熱フラックスが増加するために、地球自転のある場合より対流強度は弱くなる。その結果、深層対流の発生が遅れその強度も弱化する。このような地球自転に対する依存性は、結氷のない場合とまったく逆であり、初めて見つかった極海域に独特な対流の特性である。粘性・拡散係数に対する現象の依存性も、結氷下で大きく変化する。すなわち、これら係数が小さい場合の方が混合層の対流は弱まり、深層対流の発生が遅れ、弱まる。この結果も結氷のない場合と逆の依存性を持つという注目すべきものである。また、拡散係数に依存して決まる躍層での海水混合の違いが状態方程式の非線形性を通して生じる混合海水の高密度化に大きな役割を果たす。以上のように、結氷の有無が混合層内の対流およびその後の深層対流の特性、発生に大きな影響を持つことは、大循環モデルにおける従来からの対流パラメタリゼーションを根本的に見直す必要性を示している。南極ウェッデル海などに見られる低温・低塩な混合層が高温・高塩な深層に重なる二層構造の水柱の安定性について、昨年度に引き続いて数値モデル実験を行い、そのメカニズムを詳細に調べた。海面の冷却は結氷を促し、その時排出されるブラインによって混合層上端では海水が高密度化する。これによって駆動される対流は、混合層直下の躍層を通して高温・高塩の下層水を取り込む。このこと自体は混合層水の高密度化を促進するように働くが、取り込まれた下層水が持つ熱のため、結氷が抑えられて混合層の高密度化(対流)は弱まる(負のフィードバック機構)。混合層内の塩分増加はそのおよそ半分が結氷に伴うもの、また残りの半分が下層からの取り込みによるものであった。負のフィードバック機構の強度は混合層内に生じる対流の強さに依存して変化する。すなわち、対流活動が強いほどフィードバック機構が強く働き、混合層の高塩分化が抑えられる(水柱は不安定化しにくい)。対流活動は背景の渦拡散強度と地球の自転効果から大きな影響を受ける。自転効果が水柱の不安定化に要する時間を4割増加させ(25日から35日に増加)、渦係数を4cm**2/sから0.25cm**2/sまで減少させると不安定化に要する時間は14日から66日まで長くなった。特に渦係数の大きさが水柱安定度に大きく影響することを示しており、水柱の安定度に対する時空間スケールの小さな現象(例えば、二重拡散現象)の影響に注目する必要があることを示している。また、自転効果のない場合や渦係数が小さくなった場合に、混合層内の対流強度は増大するにもかかわらず、水柱の不安定化は抑制されるという一見逆に見える結果が得られたのは非常に興味深い。実験の早い時間帯において、対流強度の増大が見られるのは事実だが、その後、負のフィードバック機構が働き出すことで、この様な結果となることがわかった。

海氷下の極海域で生じる深層対流は表層混合層内の乱流(対流)強度に強く依存し、その発生(オンセット)時刻と継続時間は、負のフィードバック機構を介して、地球の自転効果と背景の渦粘性・拡散強度の影響を大きく受けることを前年度までの研究で明らにしたが、さらに実験ケースを増やし、この性質がより広い実験パラメータ範囲で成り立つ普遍的なものであることを明らかにした。自転効果は深層対流の継続時間を数割程度短くするのに対し、背景の渦粘性・拡散効果は現実的な範囲の変化で最大5倍の違いを生んだ。前者は混合層内の乱流(対流)運動を抑えることで不安定化を促進するのに対し、後者は乱流(対流)を抑える効果に加えて、混合層と深層を隔てる水温(塩分)躍層内での海水混合を促進する働きを持つことが不安定化をさらに強めたものと考えられる。地球自転や背景渦強度に依存して変化する深層対流の発生が水柱全体の不安定化ではなく、水温(塩分)躍層内で局所的に生じるキャベリング不安定によるものであること、およびその到達深度がサーモバリック不安定によって決まるものであることはきわめて重要であり、従来の大循環モデルにおける対流パラメタリゼーションの大幅な修正の必要性を示している。特に、キャベリング効果によって水温(塩分)躍層内で生じる高密度水形成とその量的評価を適正に行うことが重要であり、これが不十分な現状のパラメタリゼーションに重大な欠陥をもたらしていることが強く示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。海洋物理学26年度が最終年度であるため、記入しない。極域混合層、深層対流の乱流の新たな側面をいくつか明らかにでき、研究は当初の研究目的、研究計画に沿って順調に進んでいる。極域混合層、深層対流・乱流の新たな側面をいくつか明らかにでき、研究は当初の研究目的、研究計画に沿っておおむね順調に進んでいる。今年度の成果を受け、実験結果の定量的評価を通して力学メカニズムのより深い考察を加えるとともに、そのパラメータ依存性を多数のケーススタディを行うことで明らかにする。また、南極域の観測結果・モデル結果をもとに本研究成果の検証等を行う。本年度の当初計画では、多数のケーススタディを念頭に研究補助者のための謝金を計上していたが、新奇性の高い結果に対する考察に重点を置いたため、多数のケーススタディを次年度以降に行うこととし、経費の一部を次年度使用とした。モデル計算・解析が順調に進み、実験補助を受ける必要がなくなったこと、およびこれまでの研究成果を学術論文として投稿する作業に予定より少し時間を要し、その掲載料の支払いがなくなったためモデル・データ解析に関わる実験補助と、論文掲載料の支払いに充てる
植物免疫MAPキナーゼ経路の欠損による防御反応活性化に関する研究

シロイヌナズナでは,MEKK1が下流のMKK1/MKK2,MPK4と特異的なMAPキナーゼ経路を構成する.本経路は防御関連遺伝子の発現誘導に関与する.一方,経路因子の変異体はいずれも矮性を伴う構成的な防御反応表現型を示す.以上より,本経路には防御反応誘導と抑制の相反する機能が存在すると考えられた.この機構を解明するため,mekk1変異体表現型のサプレッサー変異体を単離し,さらに原因遺伝子としてSMN1を同定した.smn1変異はmekk1のみならずmpk4変異体の矮性及び表現型も抑制した.以上の結果から,上記経路の欠損はSMN1の活性化を引き起こし,一連の表現型を誘導する可能性が考えられたこれまで申請者が同定・解析してきたシロイヌナズナMEKK1→MKK1,2→MPK4経路は、MAMPsにより活性化しファイトアレキシン誘導など、低レベルの防御反応を正に制御することが知られている。一方、mekk1変異体をはじめ上記経路の変異体は、細胞死、ROS蓄積、SA誘導、矮性などを構成的に示すため、当初の予想と反して、これらの防御反応を負に制御するように見受けられた。一見矛盾するこの現象は、上記経路が病原体エフェクターに攻撃された場合、Rタンパク質が細胞死を誘導し感染を阻止する機構が存在する結果であるという作業仮説を立てた。本研究では、免疫反応誘導機構の解明に向けて、MEKK1欠損により活性化するRタンパク質をコードする遺伝子の同定とその解析を行うことを目的としている。これまでの研究から、MEKK1N末端制御ドメインの過剰発現により誘導される矮性形質を抑制する変異体を複数単離していた。そのうち1系統についてMupMap解析を行い、原因遺伝子の候補遺伝子座を2つに絞っていた。平成25年度は、2回目のMupMap解析を行った。先に行った実験結果と合わせて解析を行ったところ、同一相補群において共通に変異が検出された単一の遺伝子が同定された。この結果から、当該遺伝子が相補群Iにおいて最も有力な変異体原因遺伝子の候補であると判断し、本遺伝子をsuppressor of MEKK1 N-terminal regulatorydomain overexpressor1 (SMN1)とした。SMN1遺伝子はRタンパク質をコードしていたことから、仮説が裏付けられた形となった。SMN1遺伝子の同定は、25年度のみならず、本研究全般において非常に意義深いことである。さらにmekk1/smn1二重変異体、およびmpk4/smn1二重変異体を作製した。シロイヌナズナMEKK1→MKK1,2→MPK4経路は、MAMPsにより活性化しファイトアレキシン誘導など、低レベルの防御反応を正に制御することが知られている。一見矛盾するこの現象を解明するため、本研究では、MEKK1欠損により活性化する表現型の原因遺伝子を同定し、解析を行うことを目的としている。これまでの研究から、MEKK1におけるN末端制御ドメインの過剰発現により誘導される矮性形質を抑制する変異体を複数単離していた。その内、相補群Iに属する複数の変異体系統についてMupMap解析を行い、共通にアミノ酸置換変異が存在した唯一の遺伝子としてSMN1遺伝子を同定した。SMN1遺伝子はNBS-LRR型のRタンパク質をコードしていたことから、仮説が裏付けられた形となった。さらに個々のsmn1変異系統特異的なDNAマーカーを作製したうえで、mekk1変異体及びmpk4変異体と掛け合わせを行い、mekk1/smn1二重変異体、およびmpk4/smn1二重変異体を作製した。mekk1、mpk4変異体で見られる矮性や防御反応表現型について、二重変異体では抑制が見られるか表現型解析を行った。mekk1とmekk1/smn1二重変異体との比較については、シロイヌナズナにおける通常の生育温度では明確な違いが見られなかった。一方、Rタンパク質の蓄積が低下する高温条件では、矮性、細胞死、ROS蓄積、防御関連遺伝子発現のいずれについても二重変異体では部分的な抑制が観察された。また、mpk4とmpk4/smn1二重変異体の場合でも高温条件では矮性の抑制が、通常の温度条件では、細胞死とROS蓄積の両方とも抑制が見られた。シロイヌナズナMEKK1→MKK1,2→MPK4経路は、flg22などのMAMPsにより活性化し防御関連遺伝子の発現を制御する等、パターン誘導免疫における防御反応を正に制御することが知られている。一方、mekk1変異体をはじめ上記経路の変異体は、矮性を伴う細胞死を構成的に示すため、当初の予想と反して、エフェクター誘導免疫に関連した防御反応を負に制御するように見受けられた。一見矛盾するこの現象を解明するため、本研究では、MEKK1遺伝子の欠損により活性化する表現型の原因遺伝子を同定し、解析を行うことを目的としている。これまでの研究において、申請者はmekk1変異体の矮性を伴った防御反応表現型がrar1変異によって抑制されることを明らかにしていた。RAR1遺伝子はRタンパク質のシャペロン複合体の構成因子をコードすることから、mekk1変異体が示す表現型におけるRタンパク質の関与が示唆されていた。

申請者らはmekk1変異体の致死表現型を回避するため、MEKK1におけるN末端制御ドメインの過剰発現により誘導される矮性形質を抑制する変異体を単離した。それらについて、次世代シークエンサーを用いたMupMap解析を行い、原因遺伝子としてSMN1遺伝子を同定した。SMN1遺伝子はRタンパク質をコードしていたことから、仮説が裏付けられた形となった。病原性試験の結果、smn1変異体は機能欠損型だった。mekk1/smn1二重変異体、およびmpk4/smn1二重変異体を作製し、表現型を解析したところ、矮性や防御関連遺伝子の発現を含めた一連の防御反応が抑制されていた。以上の結果から、MEKK1→MKK1,2→MPK4経路の欠損がSMN1の活性化につながり、矮性を伴うエフェクター誘導免疫に関連した防御反応活性化を引き起こした可能性が示唆された。シロイヌナズナでは,MEKK1が下流のMKK1/MKK2,MPK4と特異的なMAPキナーゼ経路を構成する.本経路は防御関連遺伝子の発現誘導に関与する.一方,経路因子の変異体はいずれも矮性を伴う構成的な防御反応表現型を示す.以上より,本経路には防御反応誘導と抑制の相反する機能が存在すると考えられた.この機構を解明するため,mekk1変異体表現型のサプレッサー変異体を単離し,さらに原因遺伝子としてSMN1を同定した.smn1変異はmekk1のみならずmpk4変異体の矮性及び表現型も抑制した.以上の結果から,上記経路の欠損はSMN1の活性化を引き起こし,一連の表現型を誘導する可能性が考えられたMEKK1→MKK1,2→MPK4経路構成因子の欠損は、本経路を監視しているRタンパク質の活性化を引き起こすという仮説のもと、サプレッサー遺伝子の同定を試み、NBS-LRR型のRタンパク質をコードするSMN1遺伝子を同定した。また、mekk1やmpk4変異体で見られる矮性を伴った細胞死やROS蓄積表現型について、smn1変異体と二重変異体を作製することで部分的ながら抑制が見られた。この結果はmekk1やmpk4の遺伝子欠損における矮性や防御反応にSMN1が関与することを示している。表現型を元にした仮説の検証はmpk4の遺伝子発現のみが現在解析中であり、それ以外についてほぼ終了しており、研究計画をおおむね達成した。さらに、同定されたsmn1変異系統の対立遺伝子が機能欠損型であるか解析するため、MEKK1N末端制御ドメイン発現用T-DNAを除いたsmn1変異体も作製した。これら変異体の耐病性などを評価することで、原因遺伝子が機能欠損変異であるか解析を行うため予備実験を進めている。MEKK1→MKK1,2→MPK4経路構成因子とSMN1との相互作用についても解析準備を進めている。以上の結果から、計画段階で立てた作業仮説の遺伝学的検証が進み、これを受けたモデルを構築するべく研究が進行している。植物病理学今後の研究の推進方策については、1) smn1変異体の耐病性及び細胞死誘導能評価、2)SMN1タンパク質とMEKK1→MKK1,2→MPK4経路構成因子との相互作用、以上について解析を進めてゆく。
非古典的ストリゴラクトン生合成に関与するシトクロムP450酵素ファミリーの解析

ストリゴラクトンは、根圏では根寄生植物や菌根菌に作用するアレロケミカル、植物体内では枝分かれなどを制御する植物ホルモンとして多面的に機能するユニークな生理活性分子である。ストリゴラクトンは化学構造の多様性に富んでおり、最初に発見されたストリゴールをはじめとして、様々な植物から4つの環構造を有するストリゴラクトンが同定されてきた。一方、最近になってD環と呼ばれる環構造は保存されているものの、古典的なストリゴラクトンの化学構造とは異なる新しいタイプのストリゴラクトンがいくつかの植物種から報告されている。この新しいタイプのストリゴラクトンが、植物の体内でどのように生合成されるのかという点を追究する。
新規ジケトピペラジン型微小管作用薬を用いた創薬指向型ケミカルバイオロジー研究

ジケトピペラジン型微小管作用薬Plinabulinのチューブリンタンパク質に対する結合様式を光親和性標識の手法を用いて分子レベルで解析するために、ケミカルプローブとしてビオチン導入型plinabulin誘導体を設計し、複数の化合物を合成した。合成した化合物の活性を評価することでプローブとしての有用性を評価した後、合成したプローブとチューブリンタンパク質を用いて光親和性標識実験を行った。その結果、plinabulinやその誘導体はコルヒチン結合部位周辺のα,β-チューブリンサブユニット境界面に作用することで、微小管の脱重合を導いていることが示唆された。微小管作用薬のplinabulin(NPI-2358)は、最近、腫瘍部選択的な新生血管内皮細胞障害作用を示すVascular Disrupting Agent(VDA)であることが明らかになり、新しいタイプの抗がん剤として第2相臨床試験段階が進行中である。Plinabulinは、コルヒチンと同様に微小管を構成するタンパク質のチューブリンに作用していると考えられているが、両者の立体分子構造に違いがみられ、チューブリンに対する詳細な結合様式は不明である。我々はplinabulinの結合様式を解明するため、光反応性官能基として知られているベンゾフェノン構造を有する高活性誘導体KPU-244を基にフォトアフィニティープローブを合成し、チューブリンを光標識することにした。これまでKPU-244上のベンゾフェノン環のp'位に、ビオチン構造を導入したフォトアフィニティープローブKPU-244-B2を合成し、このプローブが有効に機能することを明らかにしていたが、αあるいはβのどちらのチューブリンを標識しているかについては不明であった。よって、当該年度はビオチンリンカー部分を改良した新しいプローブKPU-244-B3を合成した。このプローブはチューブリンに対して有意な結合能力を有しており、細胞抽出液中においてもチューブリンと選択的に結合した。そして、KPU-244-B3を用いてチューブリンフォトアフィニティーラベリングを行ったところ、α-,β-両方のサブユニットを光標識していることが明らかとなった。また、この標識はコルヒチンの添加によって消失した。以上のことから、合成したプローブは、チューブリンのコルヒチン結合部位周辺においてα-,β-両方のチューブリンを標識していることが明らかとなった(Bioorg.Med.Chen.2010,in press)。Plinabulinは、当研究室で創製されたジケトピペラジン骨格を有する強力な微小管作用薬である。本化合物は抗がん剤として米国を含む4カ国で第2相臨床試験が進行中の医薬品候補化合物であるが、標的タンパク質であるチューブリンへの結合様式については未だ明らかではない。結合様式を明らかにできれば、分子認識に基づいた理論的なplinabulin類縁体の創薬研究が展開できる。よって我々は、plinabulinの結合様式を解明することを目的として、フォトアフィニティーラベル手法により結合様式の解析を行うことにした。これまで、光反応基であるベンゾフェノン構造を有する高活性な光親和性誘導体KPU-244の構造を基にplinabulinのケミカルプローブとして光親和性ビオチン化誘導体KPU-244-B2,-B3を合成し、これらの化合物を利用して結合様式を解析してきた。本年度はplinabulinの結合様式をさらに精査するため、KPU-244のオキサゾール環側にビオチン構造を導入したビオチン化誘導体を開発することとし、新規ケミカルプローブとしてKPU-252-B1を新たに合成した。合成したプローブの生物活性を評価したところ、有意な活性を示した。よって、このプローブとチューブリンを用いて光親和性標識実験を行った。その結果、プローブによる濃度依存的かつ光照射時間依存的な光標識が検出された。また、この光標識はplinabulinやコルヒチンと濃度依存的に競合した。これらの結果から本プローブは効果的なplinabulinケミカルプローブとして機能し、コルヒチン結合部位周辺のα,β-チューブリンサブユニット境界面を認識していることが示唆された。この結果は過去に合成したKPU-244-B2,-B3を用いた解析の結果と一致するものであった。
ラット概日リズムの光同調におけるBITのチロシンリン酸化の役割

哺乳類の視床下部視交差上核(SCN)には約24時間周期で発振する概日時計が存在し、これが明暗周期などの外界からの影響を受けて環境に同調した24時間周期のリズムを発生し、これが行動や代謝の概日リズムを作り出している。我々はこれまでに、概日時計の光による同調のメカニズムについて解析をおこない、網膜への光刺激に応答して視床下部視交差上核におけるBIT/SHPS-1のチロシンリン酸化が亢進すること、またこれが概日リズムの光同調に関与することを明らかにした。そこで、さらにそのin vivoでのリン酸化について検討したところ、光照射によって網膜でチロシンリン酸化が亢進すること、寒冷暴露によって視床下部の種々の神経核においてチロシンリン酸化が亢進することなどが明らかになった。これらは、グルタミン酸受容体グルタミン酸を介した反応であり、SCN以外の細胞においても様々な神経細胞においてその活動に伴ってBIT/SHPS-1のチロシンリン酸化が亢進することが明らかになった。さらに、BIT/SHPS-1の神経細胞における分子機構を明らかにするために、BIT/SHPS-1と結合するタンパク質の精製と解析を行った。その結果、クラスリン重鎖とそのアダプターであるAP-2複合体が結合していることが明らかになった。これらはエンドサイトーシスに関与するタンパク質であり、実際BIT/SHPS-1はCOS細胞中でエンドサイトーシスによって細胞内に運ばれ、リソゾームに輸送されることが明らかになった。この結果から、シナプス部位において、BIT/SHPS-1の量がエンドサイトーシスによる調節を受けていることが示唆された。BIT/SHPS-1と結合するタンパク質は他にも見つかっており、現在解析中である。1、BITのチロシンリン酸化を誘導するモノクローナル抗体による、in vivoでのBITの作用の解析-抗BITモノクローナル抗体1D4は、BITの細胞外ドメインに結合してこれを活性化し、その結果細胞内ドメインのチロシンリン酸化を惹起する。これをラットの第3脳室に投与して、行動のリズムを解析した結果、主観的暗期の前半に投与するとリズムの位相が後退し、後半では前進した。これは、光刺激の場合と同様の効果であり、この結果は、光刺激に対する応答にBITが関与していることを示唆する。2、BITの細胞内情報伝達機構の解析-モノクローナル抗体1D4を培養神経細胞に与えると、BITのチロシンリン酸化と共に、MAPキナーぜの活性化が起きることが明らかとなった。このことは、BITのチロシンリン酸化が細胞内シグナル伝達系を活性化したことを示している。また、BITのチロシンリン酸化は、srcファミリーの阻害剤でブロックされたことから、BITのチロシンリン酸化がsrcファミリーを介していることが示唆された。3、BITノックアウトマウスを用いたリズムの同調の解析-現在ノックアウトマウスの行動を赤外線モニターにて観察しているが、明暗周期には同調し得ることが確認された。現在恒暗条件にて光パルス刺激を行っている。ほ乳類の概日リズムは視床下部視交差上核(SCN)によって発振され、光などの外界からの刺激によって環境に同調する。われわれは、網膜への光刺激によってSCNでチロシンリン酸化の亢進する蛋白質を見いだし、これがBITであることを明らかにした。BITは細胞外に3個のIgドメイン、細胞内には4カ所のチロシンリン酸化サイトを持つ細胞膜一回貫通型の蛋白質で、細胞外のシグナルを細胞内に伝える働きをしていると考えられているが、その機能は明確ではない。われわれは、BITが概日リズムの同調に関与するか否かを検討するため、BITの細胞外ドメインに結合してこれを刺激するモノクローン抗体を脳にインジェクショシした。

その結果、光刺激と同様の位相変化を惹起することが明らかになった。さらに、BITノックアウトマウスを用いて光同調の解析を行ったところ、光による位相の前進に際して野生型と明らかに異なる反応をすることが明らかになった。光による位相変化は、SCNに入力する視神経からのグルタミン酸の放出が関与すると考えられている。そこで、初代培養神経細胞を用いて解析したところ、グルタミン酸がBITのチロシンリン酸化を亢進させることが明らかとなった。さらに、BITの活性化によって、細胞外からのカルシウムの流入が惹起されることが明らかになった。現在、BITの機能をより明確にするため、BITの細胞外、および細胞内ドメインに結合する蛋白質の同定を進めている。哺乳類の視床下部視交差上核(SCN)には約24時間周期で発振する概日時計が存在し、これが明暗周期などの外界からの影響を受けて環境に同調した24時間周期のリズムを発生し、これが行動や代謝の概日リズムを作り出している。我々はこれまでに、概日時計の光による同調のメカニズムについて解析をおこない、網膜への光刺激に応答して視床下部視交差上核におけるBIT/SHPS-1のチロシンリン酸化が亢進すること、またこれが概日リズムの光同調に関与することを明らかにした。そこで、さらにそのin vivoでのリン酸化について検討したところ、光照射によって網膜でチロシンリン酸化が亢進すること、寒冷暴露によって視床下部の種々の神経核においてチロシンリン酸化が亢進することなどが明らかになった。これらは、グルタミン酸受容体グルタミン酸を介した反応であり、SCN以外の細胞においても様々な神経細胞においてその活動に伴ってBIT/SHPS-1のチロシンリン酸化が亢進することが明らかになった。さらに、BIT/SHPS-1の神経細胞における分子機構を明らかにするために、BIT/SHPS-1と結合するタンパク質の精製と解析を行った。その結果、クラスリン重鎖とそのアダプターであるAP-2複合体が結合していることが明らかになった。これらはエンドサイトーシスに関与するタンパク質であり、実際BIT/SHPS-1はCOS細胞中でエンドサイトーシスによって細胞内に運ばれ、リソゾームに輸送されることが明らかになった。この結果から、シナプス部位において、BIT/SHPS-1の量がエンドサイトーシスによる調節を受けていることが示唆された。BIT/SHPS-1と結合するタンパク質は他にも見つかっており、現在解析中である。
消費の習慣形成が経済成長に与える影響について

人々の効用は、自らの消費水準からのみではなく、社会の標準的な消費行動や自らの過去の消費行動にも影響を受けることが知られている。本研究は、こうした要因が、企業の行動、さらに、経済成長に与える効果を明らかにすること、さらに、経済成長に対する政府の政策の効果を分析することである。次に、上記のモデルを基礎とし、消費税が導入された場合、経済成長にどのような影響を与えるのかについて分析を行った。消費者が他人の消費からどのような影響を受けるかによって税率が異なることが示された。さらには、企業が消費者の行動を読み込んで行動する場合とそうでない場合によって、最適税率がどのように変化するのか等について検討を加えることで、新たな知見が得られるものと期待できる。本研究の目的は、消費者の効用を決定する要因は何か、消費の習慣形成はどのようになされるのか、ということを明らかにした上で、それらを取り入れた成長理論を構築することである。消費者は、自らの消費水準からのみ効用を得ているのではなく、デューゼンベリーが指摘したように社会の標準的な消費行動や自らの過去の消費行動にも影響を受けることが知られている。こうした要因が、企業の行動、さらには、経済成長にどのような影響を与えるのだろうか。また、経済成長に対する政府の政策の効果はどうだろうか。研究の第一段階として、消費の習慣が、財ごとに形成されるという点に注目し、Grossman and Helpman(1991)モデルに、他人の消費が自らの効用に影響を与えるという消費習慣を導入したモデルを構築した。このモデルは、効用や消費量は、他人への嫉妬心を抱く場合には減少し、反対に、他人への憧れの感情を抱く場合には増加するという性質を持つ。これは、前者の場合には将来、消費習慣が蓄積されるにつれ、消費量が減少することを意味している。企業はこうした予見を織り込み、先に利潤を確保しようとするであろう。このため、本モデルの企業は、通常のモデルより高い価格を設定する。高価格は、消費者の需要をより一層減少させるため、企業は財の生産を減少させ、新しい財の開発へと労働を移動させることとなる。したがって、現在の経済成長率は高くなる。後者の場合には逆のメカニズムが働き成長率は低くなる。政府の政策としてR&D企業に対する賃金への補助金を考えた場合、最初の賃金水準によって、その補助が結果的に成長率を低める場合があることを明らかにした。
DNA 塩基置換酵素の“逆進化”誘導によるDNAを切らないゲノム編集ツールの開発

ゲノム情報を生きた細胞のなかで操作することができる技術は、「創って解析する・利用する生物学」にとって基盤となる合成生物学技術である。本研究の目的は塩基変換反応を利用して染色体を切断せずに直接ゲノムDNA配列情報を書き換える技術を開発・高度化することである。具体的にはDNA塩基変換酵素として、塩基の脱アミノ化反応を行う酵素(デアミナーゼ)をDNA配列認識モジュールと結合させて至適化した人工酵素を開発し(Target-AID)、実際にそのゲノム編集技術としての有効性を実証した。ヌクレアーゼ活性を除いたCRISPR/Cas9を配列認識モジュールとして利用すると、標的配列内の4塩基程度の範囲内のCytosineに高効率に点変異を導入することができた。複数の異なる遺伝子標的に対しても同時に効率よく、また毒性なく変異導入することが出来た。これまでに出芽酵母、大腸菌、動物細胞、植物細胞での有効性を確認することが出来ており、基本的にどのような生物材料でも適用が可能な汎用的ゲノム編集ツールの開発を行うことができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。ゲノム情報を生きた細胞のなかで操作改変することができる技術は、「創って解析する・利用する生物学」にとって基盤となる技術である。これまでのゲノム編集技術はヌクレアーゼ活性を利用して標的のDNA配列部位において切断し、その後の宿主による修復過程での変異導入を期待するものである。これまで相同組み換え等の遺伝子操作が困難であった材料においても有効であることから急速に普及が進んでいる。一方で染色体切断に伴う毒性やあ不確実性が問題となり、微生物等では致死的で適応が困難となっている。そこで本研究の目的はDNA塩基変換反応を利用して染色体を切断せずに直接配列情報を書き換える技術を開発し、上記のような問題を解決すると共に新たな様式のゲノム編集技術を提供すること、また同時にDNA修飾酵素反応やDNA修復機構について構成的アプローチによって新たな知見を獲得することでである。具体的には至適化されたDNA塩基変換酵素をDNA配列認識モジュールに結合させた人工酵素を開発し、実際にそのゲノム編集技術としての有効性を確立・実証することを行う。26年度は上記の技術を複数の方式によって実証することが出来たので、国内およびPCTそれぞれ一件の特許出願を行った。開発される技術は知財戦略上も重要な新たなゲノム編集ツールとして合成生物学のみならず、生命科学の幅広い学問領域に新しいアプローチを提供することが期待される。当初の計画の中心的課題であるDNA塩基変換反応によるゲノム編集技術の実現を、26年度においてほぼ達成することが出来、さらに実用レベルにある高い効率と精度での標的一塩基変異導入を確立することが出来た。開発された技術は重要な知財として国内およびPCTそれぞれ一件の特許出願を行うに至った。より挑戦的なテーマとして人工的に超変異を導入できる技術を開発する。すなはち標的配列およびその限られた周辺部位に対してのみランダム変異を導入することで、特定のゲノム領域の人工進化を誘導し続けるという、今までになかった強力な合成進化ツールを提供する。
InGaNの非混和性を積極的に利用したDERI法による転位の不活性化

InGaNは青色発光ダイオードの活性層として利用されているが、In組成を増やし緑、赤、さらに赤外領域の発光、受光デバイスに利用しようとすると、転位などの影響が顕著となり、特性が著しく劣化する。本研究では、研究代表者が中心になって独自に開発した高品質InN結晶成長技術(DERI法)を利用して、InGaNの非混和性を積極的に利用し、転位近傍にバンドギャップの広い極微ナノ構造を作成し、転位の影響を抑制して、InNおよび全混晶組成のInGaNをデバイスとして利用するための検討を行った。コンダクティブAFMを用いてナノ領域のリーク電流を測定する手法により、リーク電流の抑制を確認する成果を得た。本研究では、研究代表者が中心になって独自に開発した高品質InN結晶成長技術(DERI法)を基盤として、InGaNの非混和性を積極的に利用することにより、転位近傍にバンドギャップの広いナノ構造を作成し、転位の影響を抑制することを目的としている。本年度は、特に(1)Metal-rich条件下での非混和性発現の確認と原子層レベルの成長制御、(2)成長結晶のダメージの起源の同定と高品質化、(3)極微領域での混晶組成の決定と揺らぎの評価手法(4)極微領域の光学特性とリーク電流の評価手法の検討に取り組んだ。(1)についてはMetal-rich条件下で、Gaビーム強度を変化させることによる混晶組成の制御と多重量子井戸構造の作成、均一な厚膜混晶の作成など(2)はラジカルビーム源のプラズマパワーの強さと、残留キャリア濃度と移動度などの電子的特性の相関を明らかにし、陽電子消滅による評価実験からイオン照射により発生する点欠陥導入が高品質化の阻害要因であることを示した。(3)については極微ラマン分光法によるラマンシフト、ケルビンプローブ法による表面電位測定による混晶組成と揺らぎの評価法の有効性につき目途をつけることが出来た。(4)については、SEM-CLおよびConductive AFM法によりそれぞれ極微領域の発光特性、極微領域のリーク電流を測定できる見通しを得ることが出来た。これらの研究の進展については、国際会議、国内会議などで、随時発表をしてきているが、本研究に対する関連研究者の関心が国際的に強くなってきており、イタリアで開催された第6回CIMTEC,韓国で開催された第31回韓国・日本合同セラミックス会議、米国MITで開催されたH.C.Gatos賞受賞講演会米国サンフランシスコで開催されたSPIEから招待講演の依頼があった。これらを含め14回の国際会議での講演を行うとともに、東北大学、筑波大学など国内の会議や研究会でも7回の講演を行った。本研究の目的は、研究代表者が中心になって独自に開発した高品質InN結晶成長技術(DERI法)を基盤として、InGaNの非混和性を積極的に利用することにより、転位近傍にバンドギャップの広い極微ナノ構造を作成し、転位の影響を抑制して、InNおよび全混晶組成のInGaNをデバイスとして利用する基盤を構築することにある。特にGaNとInNには11%の格子定数差があるため、GaN基板上にInNやInGaNを成長させる場合ミスフィット転位の形成は避けられず、これが発光効率やリーク電流に与える影響がデバイス応用上最も大きな課題として考えられている。本年度は転位とリーク電流の関係を厳密に調べる研究手法につき徹底的に研究を進め有益な成果を上げることができた。ここでは、らせん転位とこれから発生するステップのみが表面に存在するGaN選択成長層を用意し、コンダクティブAFMを用いてナノ領域のリーク電流を図る手法を確立し、原子レベルのステップ構造、転位とリーク電流の相関につき明確な知見をえることができるようになった。この成果は秋の応用物理学会で発表した。また本研究課題のアイディア、手法、現状などにつき、韓国済州島で開催されたICAE,香港で開催されたEMN-3CG,京都で開催された学術振興会、日本-ドイツ-スペイン合同シンポジウムなどで招待講演を行うなど国内外の学会やシンポジウムで発表を行い成果の普及に努めた。転位の電気的、光学的影響を明確に制御してInGaNの全組成領域を有効に利用できるようにするには、まず転位と電気的、光学的特性との相関関係を明確に示す評価手法を確立することが重要である。この意味でこれまでこの要請を十分満足する手法はなかった。本研究期間では、転位とステップが全くない選択成長層やこれが一つだけ存在する試料をまず成長させ、この試料を用いてコンダクティブAFMを用いた原子レベルの形状とリーク電流の関係を明確にする評価手法を確立することができた。このことから、研究目的の実現に向け概ね順調に研究が進展していると判断できる。一方でInGaN混晶を実際この上に成長させ組成制御する検討に関しては、大きな装置トラブルが発生して予定していた検討をこの期間内に進めることはできなかった。本研究の目的は、研究代表者が中心になって独自に開発した高品質InN結晶成長技術(DERI法)を基盤として、InGaNの非混和性を積極的に利用することにより、転位近傍にバンドギャップの広い極微ナノ構造を作成し、転位の影響を抑制して、InNおよび全混晶組成のInGaNをデバイスとして利用する基盤を構築することにあった。特にGaNとInNには11%の格子定数差があるため、GaN基板上にInNやInGaNを成長させる場合ミスフィット転位の形成は避けられず、発光効率やリーク電流に悪影響を与える。

本研究は、この影響を抑制することを目的としたものであった。本研究の中で1.極微領域の組成不均一性の評価方法、2.転位など結晶欠陥に対応した極微領域のリーク電流評価法、3.DERI法によりInGaNの非混和性を積極的に利用したInGaNの成長、4.そのリーク電流抑制への効果の検証につき特に重点を置き研究を進めた。1.については、ケルビンプローブ法により表面ポテンシャルを測定する方法の有効性を確認した。また2.については、コンダクティブAFMを用いてナノ領域のリーク電流を図る手法を確立し、1本のらせん転位とそこから発生するらせん状ステップが観察されるGaNの表面でのリーク電流を詳細に測定し、明確な転位及び原子ステップに対応したリーク電流分布を観測した。3.この試料の上に、DERI法を用いてInGaNの成長をV族リッチ条件およびIII族リッチ条件で成長した。4.その結果、後者の条件で成長したInGaN結晶のリーク電流は、前者の条件で成長したInGaNよりリーク電流が抑制できることを確認し、本研究で目的としたInGaNの組成分離を積極的に利用する効果が確認されたものと考えている。これらの成果は2016年10月米国オーランドで開催されたICNSにおいて報告し、注目を集めることができた。InGaNは青色発光ダイオードの活性層として利用されているが、In組成を増やし緑、赤、さらに赤外領域の発光、受光デバイスに利用しようとすると、転位などの影響が顕著となり、特性が著しく劣化する。本研究では、研究代表者が中心になって独自に開発した高品質InN結晶成長技術(DERI法)を利用して、InGaNの非混和性を積極的に利用し、転位近傍にバンドギャップの広い極微ナノ構造を作成し、転位の影響を抑制して、InNおよび全混晶組成のInGaNをデバイスとして利用するための検討を行った。コンダクティブAFMを用いてナノ領域のリーク電流を測定する手法により、リーク電流の抑制を確認する成果を得た。メタルリッチ成長条件を用いたDERI法によるInGaNの混晶の作成と組成の決定、極微領域の評価などについては順調に研究が進展している。成長厚さ方向、特に基板との界面における組成引き込み効果と歪の緩和などについては、X線回折を用いた逆格子マッピング評価を詳細に行うことにより理解を大きく深めることが出来た。また、極微ラマン分光法やケルビンプローブ法による表面電位測定による混晶組成の決定については、これまであまり報告もなく新規性の高い評価手法であり、新しい可能性を見出したという点においては予想以上の進展が得られたということが出来る。一方で目標としてきた、基板の貫通転位や表面ステップが組成揺らぎに与える影響については、実験を開始するまでに、もう少し時間を必要とする。その理由は、このような実験に使用する転位やステップを制御した基板結晶は大変貴重なもので、世界的にも限られた研究者からしか入手することが出来ない。安易な実験による失敗は許されない。成長実験と極微評価実験の信頼度がもう少し高くなった段階で、本研究に本格的に取り組む予定にしている。この意味で全般的にみて研究はほぼ順調に進展していると自己評価している。
放射線と生物学的応答修飾物質,増感剤との相互作用及び治療効果増強に関する研究

生体の生物学的応答を修飾することによって、放射線療法の局所的、全身的治療効果を高める目的で基礎的検討を行った。その結果、以下の知見を得た:1.放射線療法における生物学的修飾物質(BRM)の併用効果は局所制御によって始めて得られる。リンパ球サブセットは照射線量によって影響を受けるが、増感剤では影響を受けない。従って、照射線量を少なくして局所制御を得るためには増感剤は重要な役割を果たす。2.増感剤にNMFの分化誘導能を有する分子を側鎖に導入した結果、増感効果を損なわずにに分化誘導能を有する増感剤が開発された。3.腫瘍関連抗原の有無による2種類の同系移植腫瘍に対して、サプレッサ-細胞活性を抑制して局所照射を行った結果、抗原を有するものでは腫瘍の成長は抑制されたが、有さないものではかえって成長が促進され、細胞性免疫を抑制する細胞の出現をみた。この現象は、BRM併用放射線の局所効果が、腫瘍関連抗原の有無によって影響されることを示唆している。3.BRMの併用効果は1回投与量よりも照射とのtiming、sequence、投与回数、投与期間に依存する。6カ月以上の長期観察可能な移植腫瘍で成長遅延、生存率の向上が有意に認められた。4.ILー1は腫瘍血管障害に起因する抗腫瘍効果が認められる一方、全身照射マウス(非担癌)の生存率を有意に延長させる多様性の効果を示した。照射による白血球減少に対してGーCSFは有意に改善させる。とくにSPFマウス全身照射ではGーCSFによる生存期間の延長が著しく有意に認められた。5.ルイス肺癌移植腫瘍のSPG併用照射は、40Gyまでは線量とともに局所マクロファ-ジ浸潤が著明となり、腫瘍成長遅延、肺転移移抑制がみられたが、50Gy以上では肺転移はかえって増加した。6.MCXー912は低線量域で放射線増感効果を示すが、それ自身殺細胞効果を有し、22種類以上の蛋白のうち、405nmの特性吸収を示すヘム蛋白がこれに関与していた。