hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
発現パターンに基づく線虫遺伝子制御ネットワーク研究

-5が上記35塩基配列に特異的に結合してmRNA分解からの保護の方向の働きをしていると考えられた。今回はMEX-5の働きをさらに確実にするために、膜に局在するPHドメインを結合させたmCherry::MEX-5を強制発現させたところ、内在性のmex-3 mRNAの膜局在が見られた。このことからMEX-5がポジティブにmex-3 mRNA局在を制御していることを明らかにした。2)温度感受性神経細胞AFDの分化決定の転写制御機構を調べた。マーカーとしてAFDのみで発現が見られてかつAFD分化に必須であるgcy-8とgcy-18遺伝子発現を用い、両遺伝子のプロモータ活性領域を同定した。転写因子CEH-11とTTX-1は両遺伝子の発現に必要であるが、両遺伝子のプロモータ活性領域へのCEH-11とTTX-1の結合を確認し、変異導入によってこの結合が両遺伝子発現に必須であることを明らかにした。これらの結合配列は線虫近縁種で保存されていた。さらに通常は両遺伝子を発現しない化学物質受容性の神経細胞AWBにCEH-11とTTX-1の両方を異所発現させると両遺伝子の発現が見られた。これらのことから、CEH-11とTTX-1が協調的に両遺伝子の発現制御に働いていると考えられる。3)また、遺伝子発現データベースを活用した内外の共同研究を推進した。新たな知見が得られ、制御モデルも構築できたが、論文化が遅れている。24年度が最終年度であるため、記入しない。新たな知見がかなり得られている。確認実験を進めるとともに、最終年度であるために論文化を急ぎたい。
イオン間相互作用をファーマコフォアとする次世代ビタミンD受容体リガンドの創製

活性型ビタミンDである1α,25-ジヒドロキシビタミンD3(1α,25-(OH)_2VD_3)は、核内受容体スーパーファミリーに属するビタミンD受容体(VDR)を介した標的遺伝子の転写制御により、カルシウム代謝調節や細胞の分化誘導・増殖制御、免疫調整など多彩な生理作用を発現する。これまでに、骨、癌および免疫疾患等の治療薬開発を目的として多数のVDRリガンドが合成されているが、これまでの研究は、1α,25-(OH)_2VD_3の構造を修飾するものがほとんどである。本研究は、新しい極性相互作用を開拓することを主眼に、ビタミンD受容体リガンドの新しいファーマコフォアを開拓することを目的としている。今年度は、申請者らによってその有用性が示されているホウ素クラスター「カルボラン」を疎水性ファーマコフォアとして用い、骨格構造および極性基の位置・構造の異なる新規ビタミンD誘導体を種々設計した。目的化合物の合成は、市販のカルボランを原料とし、アルキル化反応等の種々の合成反応により達成した。合成化合物のビタミンD活性をヒト前骨髄球性白血病細胞HL-60に対する分化誘導能で評価したところ、新しい極性官能基を導入した誘導体では活性が減弱したが、新規骨格を有する誘導体で水酸基の位置を精査したもの、および水酸基周辺に官能基を導入した化合物の中にα,25-(OH)_2VD_3と同等程度の活性を有するものを見出した。新規骨格を有する高活性のビタミンD誘導体はほとんど報告されておらず、非常に画期的であり、ビタミンDの創薬化学に重要な知見を与えると考える。活性型ビタミンDの誘導体展開は、CD環部および側鎖のマイナーモディフィケーションを中心に行われてきた。本研究においては、ビタミンDのA環部に新規なイオン間相互作用を開拓することを主眼に、ビタミンD受容体リガンドの新しいファーマコフォアを開拓することを目的としている。当初の課題として、A環部への置換基導入の一環として、A環2位α位へのフルオロメチル基の導入を検討した。これまでの検討で、2位α位へのメチル基の導入は受容体への親和性を上昇させることが明らかになっているが、そのメチル基上にフッ素原子を導入することは、メチル基水素の酸性度を上昇させ、受容体側と新しい水素結合を形成する可能性を持つほか、受容体側鎖芳香環とのC-H/π型の相互作用を形成する可能性を含んでいる。目的化合物の合成について、パラジウムカップリング反応を用いたコンバージェント法でビタミンD骨格を合成することとした。中間体のA環シントンは安価で大量に供給可能なαグルコース由来原料を用い、立体選択的に2α相当位にヒドロキシメチル基を導入した。ヒドロキシメチル基をジエチルアミノサルファートリフルオリド(DAST)等の求核的フッ素化剤を用いてフルオロメチル基に変換することを意図し、いくっかの合成ステップにおいてフッ素化反応を行った。その結果、パラジウムカップリングを行う直前の段階でフッ素化を行うことが望ましく、他の段階でのフッ素化条件は、転位反応等を引き起こすことを見出した。合成した2αフルオロメチルビタミンDは、天然型ビタミンD3と比較してごくわずか親和性の低下を示したが、これまで研究されてきた他の部位へのフッ素置換ビタミンDと異なり、天然型と相応の親和性を保持していた。より詳細な生理活性を今後検討する。
染色体サイクルにおける複製開始点結合蛋白質・複合体の機能ネットワークの解明

平成18年度までの解析により、ORCのパートナーとしてテロメア結合因子であるTRF2とRAP1、中心体、核膜蛋白と関連が示唆されているSadl、機能未知のWD40モチーフを持つ蛋白質(ORCBP1)が質量分析によるプロテオミクスで明らかとなった。ORCBP1は、タグを付加した蛋白質の解析から、ORCBP1はORC複合体と強固に結合すること、RNAiによる機能阻害を行ったところ、G1期が通常細胞の1.5倍ほどに増長することを明らかにした。平成19年度はこれらのことを踏まえて、ORCBP1について解析を行い、以下の結果を得た。1)ORCBP1特異的なポリクローナル、モノクローナル抗体の作製を試みた。残念ながら核抽出液から特異的に検出する抗体は得られていないが、免疫沈降産物した後のORCBPIに対して特異的に検出できるポリクローナル抗体を得た。2)Flag=ORCBP1の免疫沈降産物をゲル濾過で解析したところ、ORCとともに同じ分子量をもつ複合体中に取り込まれていることが明らかとなった。3)Flag-ORCBP1安定発現株の核抽出液から免疫沈降を行い、質量分析により相互作用因子の探索を行った。ORCの全てのサブユニット(ORC1,-2,-3,-4,-5)が結合していること、また、ORC1よりもむしろORC2-5複合体と強く相互作用していることがわかった。さらに、2種類のHECT型のユビキチンE3リガーゼが結合することが示唆された。そのうちの一つは、UV照射依存的なCDC6の分解に必要なHUWE1であった。ORCBP1はWD40モチーフの他に、leucine rich repeatを有することから、HECT型ユビキチンリガーゼと複合体を形成することにより、複製開始活性を制御していることが示唆された。本課題ではヒト細胞の複製開始点結合タンパク質、ヒトORC2に着目し、相互作用する因子を基点とした染色体構築機能ネットワークの理解を、プロテオミクス技術を用いた因子群間のネットワークの解明、siRNAを用いた表現形の解析を交えて行うことを目的とする。特に、ORC1と結合していないS期からM期にかけてのORC2の振る舞い、機能を明らかにすることを重点的に行う。18年度は、免疫沈降-質量分析により各細胞周期におけるORC2と相互作用する因子(ORC2BP)の探索を行うこととした。このために、ORC2にFlagタグを付加したものを安定的に発現する細胞株を樹立した。これを用いたORC2の精製を行う。また、精製後に質量分析による同定の作業を行うが、これに関しては、質量分析器およびカラムの最適化作業を行い、従来の10倍の同定感度を得ることができた。また、それにともない膨大なデータを処理する必要が生じたが、計算機によるインフォマティクスによりこれを克服しつつある。並行して、ORC1結合因子として我々が同定したWD40蛋白質の機能解析を行ったところ、G1期が通常細胞の1.5倍ほどに長くなっていることを見いだした。このことは、この因子がG1期におけるORCの機能を触媒していることを示唆するものであり、複製複合体の形成、細胞周期進行とのリンクが想定された。ORC2の相互作用因子は、複製のみならず染色体分配や細胞質分裂に関与している可能性が考えられる。代表者は18年度に京都大学から北海道大学に移動したばかりであるが、本助成により、これらを解析するための手法、染色体スプレッド法、タイムラプス顕微鏡観察などの手法などの、テクニカルな条件を確立し、また、測定機材の一部を調達することができた。
イヌ肥満細胞プロテアーゼの分離・精製と測定法の開発

イヌの肥満細胞は全身の臓器に観察され、得に腸管粘膜では1平方mmあたり8001000個の肥満細胞がみられた。正常動物の消化管粘膜にこれほど多くの肥満細胞が観察された報告はみあたらず、イヌは他の動物に比較して肥満細胞の豊富な動物であるといえる。イヌでは他の動物に比較して肥満細胞腫の発生が多いが、肥満細胞の絶対数が多いことと何らかの関連がある可能性が考えられる。また肝臓にも多くの肥満細胞の分布が見られたが、これもマウス、ラット、ウザギなどの実験動物やヒトにおける分布と明らかに異なっている。これらの肥満細胞の組織化学的性状は,プロテオグリカンの染色性に及ぼすホルマリンや電解質濃度の影響の度合いから、他の動物と同様に結合組織型と粘膜型の大きな区分はあるものと考えられる。またそれらの肥満細胞におけるプロテアーゼの分布をみるために、特異基質を用いてin situで酵素活性を調べたところ、全ての肥満細胞でトリプターゼ、キマーゼいずれの活性も認められた。現在、陽イオン交換クロマトグラフィーを用いて、消化管粘膜の肥満細胞からのキマーゼ及びトリプターゼの分離精製を試みているが現時点では収量が少なく酵素の特異性を検討するまでに至っていない。精製過程の検証のために行ったマウス肥満細胞由来のMMCP-1の精製は非常にうまくいき、特異性の高い抗体の作成に成功した。この抗体はイヌの肥満細胞プロテアーゼには反応せず、Mus属ネズミの肥満細胞プロテアーゼとのみ反応した。イヌの全身の肥満細胞の分布を組織学的に検索した。肥満細胞は全身の臓器に観察され、得に腸管粘膜では1平方mmあたり8001000個の肥満細胞がみられた。また肝臓にも多くの肥満細胞の分布が見られたが、これもマウス、ラット、ウサギなどの実験動物やヒトにおける分布と明らかに異なっている。これらの肥満細胞の性状を組織化学的に検討したところ、プロテオグリカンの染色性に及ぼすホルマリンや電解質濃度の影響の度合いから、消化管粘膜に分布する肥満細胞のなかにも多少の異同が見られたものの、舌や皮膚の肥満細胞とは相当の差があり、他の動物と同様に結合組織型と粘膜型の大きな区分はあるものと考えられる。またそれらの肥満細胞におけるプロテアーゼの分布をみるために、特異基質を用いてin situで酵素活性を調べたところ、全ての肥満細胞でトリプターゼ、キマ-ゼいずれの活性も認められた。現在、陽イオン交換クロマトグラフィーを用いて、消化管粘膜の肥満細胞からのキマ-ゼ及びトリプターゼの分離精製を試みているが現時点では収量が少なく酵素の特異性を検討するまでに至っていない。これらの肥満細胞の組織化学的性状は、プロテオグリカンの染色性に及ぼすホルマリンや電解質濃度の影響の度合いから、他の動物と同様に結合組織型と粘膜型の大きな区分はあるものと考えられる。

またそれらの肥満細胞におけるプロテアーゼの分布をみるために、特異基質を用いてin situで酵素活性を調べたところ、全ての肥満細胞でトリプターゼ、キマーゼいずれの活性も認められた。現在、陽イオン交換クロマトグラフィーを用いて、消化管粘膜の肥満細胞からのキマーゼ及びトリプターゼの分離精製を試みているが現時点では収量が少なく酵素の特異性を検討するまでに至っていない。精製過程の検証のために行ったマウス肥満細胞由来のMMCP-1の精製は非常にうまくいき、特異性の高い抗体の作成に成功した。この抗体はイヌの肥満細胞プロテアーゼには反応せず、Mus属ネズミの肥満細胞プロテアーゼとのみ反応した。
急性炎症におけるG蛋白共役型プロテアーゼ受容体PAR-2の挙動に関する研究

G蛋白共役7回細胞膜貫通型受容体に属するProtease-activated receptor(PAR)は4つのファミリーメンバーからなる新しいタイプの受容体であり、炎症、組織損傷、体内出血などの際に活性化され、種々の生理機能を修飾している可能性が示唆されている。そこで、本研究課題においては、急性炎症時におけるPAR、特にPAR-2の役割、挙動について検討した。はじめに、エンドトキシン(リポポリサッカライド)処置マウスにおいて、唾液腺のPAR-2の感受性がどのように変化するかを検討し、全身性炎症時には唾液腺PAR-2が内因性アゴニスト酵素により持続的に活性化される結果、脱感作状態になっていることが明らかとなった。敗血症ショック時には、PAR活性化作用を持つトロンビン、第VIIa, Xa因子が活性化され、さらに肥満細胞からトリプターゼが遊離される。これらの酵素による血管内皮PAR活性化による血管弛緩が敗血症による低血圧に関与する可能性が十分に考えられる。そこで、PAR活性化による血管の収縮・弛緩反応のメカニズムを解析した。さらに、カプサイシン感受性感覚神経末梢端に存在するとされるPARが炎症性内臓痛や耳下腺炎に伴う痛みの発現に関与する可能性についても検討した。本研究により、PAR、特にPAR-2が炎症あるいはそれに伴う痛み、循環異常など種々の機能の修飾に関与していることが示唆された。G蛋白共役型プロテアーゼ受容体PAR-2(protease-activated receptor-2)は炎症,組織損傷,体内出血などの際に活性化され,種々の生理機能を修飾している可能性が考えられている。そこで,急性炎症時にPAR-2がどのような挙動を示すかを検討した。1)エンドトキシン処置動物における唾液腺PAR-2感受性低下についてウレタン麻酔下でマウスにPAR-2活性化ペプチドを投与すると,直後より唾液分泌反応が誘発される。エンドトキシンを処置したマウスで,このPAR-2誘発唾液分泌反応を調べたところ,著しい反応性低下が認められた。唾液腺のPAR-2mRNA量はエンドトキシンによっては変化せず,また,PAR-2活性化ペプチドを過量投与すると,エンドトキシンによる反応性低下は認められなくなった。最後に,エンドトキシン処置後,非特異的プロテアーゼ阻害薬の1つであるアプロチニンを反復投与すると,唾液腺PAR-2の反応性低下は部分的に阻止された。これらのことより,エンドトキシン処置マウスでは内因性プロテアーゼによって唾液腺PAR-2が持続的に活性化されることにより脱感作された状態にある可能性が示唆された。2)血管内皮細胞に存在するPAR-2に対するエンドトキシンの影響エンドトキシンをラットに投与すると,摘出大動脈標本におけるPAR-2を介する内皮依存性弛緩反応が増大し,また,in vivoではPAR-2刺激による血圧低下反応が増大する。本年度はこれらの現象の特徴について検討した。現在は各種プロテアーゼ阻害薬がエンドトキシン誘発血圧低下やエンドトキシン処置動物におけるPAR-2反応性増大にどのような効果を示すかを検討中である。3)末梢炎症に伴う脊髄後根神経節PAR-2発現量の変化本年度は基礎実験として,ラットの三叉神経節,脊髄後根神経節におけるPAR-2mRNA量をリアルタイムPCR法により測定し,現在,各種炎症モデルを作成してその変化をモニターしている。1)炎症時血圧低下へのPAR-2の関与とそのメカニズムに関する検討エンドトキシンを全身性投与することにより、血圧低下が誘起される。この変化にPAR-2が一部関与する可能性を既に我々は報告している。そこで、PAR-2活性化後の血圧低下のメカニズムを検討したところ、一酸化窒素(NO)および血管内皮由来過分極因子(EDHF)の関与がin vivoおよびin vitroにおいて示唆された。2)エンドトキシン処置による血管PAR-2 mRNA量の変化についてPAR-2 mRNAをリアルタイムPCR法を用いて測定する至適条件の検討を行い、安定した測定値を得るためのプロトコールを確立した。次年度は、この方法を用いて、炎症性刺激にともなうラットあるいはヒト血管のPAR-2 mRNA量の変化をin vivo, in vitroで検討する。3)ラット耳下腺PAR-

2活性化による痛みと炎症の発現について麻酔ラットの耳下腺管開口部よりPAR-2活性化ペプチドを注入することにより、延髄三叉神経尾側亜核に持続性疼痛の指標であるFos蛋白の発現を認めた。この発現は、カプサイシン大量投与によりC線維を破壊しておくと消失した。このことより、PAR-2活性化によりC線維が興奮し、耳下腺における痛みが起こることが示唆された。PAR-2は炎症時に活性化されるとされており、本結果は、耳下腺炎にともなう痛みの発現にPAR-2が関与することを示唆する所見である。現在さらに、炎症にともなう三叉神経節および後根神経節のPAR-2 mRNA量変化について検討している。平成14年度に続き、15年度も急性炎症時に、protease-activated receptorsがどのような挙動を示すか、また、どのような機能の変化に関与するかを検討し、さらにその分子メカニズムについても調べた。1)内臓痛モデルにおけるPAR-1,PAR-2アゴニストおよびプロテアーゼ阻害薬の効果についてPAR-2の活性化ペプチド、活性化酵素をマウスの結腸内へ投与しても、内臓痛様の行動変化は観察されなかったが、カプサイシンの結腸内投与により誘起される内臓痛が、遅発性に増強された。一方、PAR-1活性化ペプチドの結腸内投与により、カプサイシン誘起内臓痛が抑制された。また、PAR-2アゴニストのカプサイシン誘起内臓痛に対する増強効果は、プロテアーゼ阻害薬であるメシル酸ナファモスタットにより阻止された。さらに、PAR-2ノックアウトマウスでは、PAR-2アゴニストの上記効果が認められなかった。これらのことより、結腸内腔表面に発現するPAR-2が活性化されると、恐らく、炎症が誘起され、それに伴って知覚神経末梢端に存在するカプサイシン受容体の感受性が増大し、カプサイシンによる内臓痛が促進されたものと考えられる。カプサイシン受容体が熱、酸のセンサーであることより、本研究結果は、炎症時における局所アシドーシスに基づく知覚神経の活性化に対して、PAR-2が促進的にはたらく可能性を示唆するものと考えられる。2)炎症時に活性化されると考えられる血管内皮および平滑筋に存在するPARを介する血管収縮・弛緩反応機序の解析エンドトキシンショック時には、血管内皮PARの誘導が見られ、これが、ショック時の血圧低下に関与しているか否かをこれまで検討してきた。本年度は、ラット摘出上腸間膜動脈血におけるPAR-2,PAR-1の活性化による収縮・弛緩反応の特徴を検討し、内皮に存在する両受容体の活性化によりNO, EDHFなどを介する弛緩反応が誘起されるが、PAR-1は平滑筋にも存在し、内皮除去あるいは内皮NO, EDHF遮断した状態では、平滑筋PAR-1を介する収縮がみられることを証明した。
単分子膜での分子認識により制御された電子移動反応に基づく化学センサー

電極上に固定化したレセプター単分子膜上での目的物質の分子認識によるマーカー物質の膜透過性の開閉制御を,電気化学的に測定して目的物質の定性定量を行うイオンチャンネルセンサー(ICS)について以下の研究を行った.1)分子間透過型カルボキシル基含有合成レセプターSAM修飾金電極を用いて,マーカーをFe(CN)_6^<4->としてプロトン化アミン存在下におけるサイクリックボルタモグラム(CV)を測定した研究では,三価アミンに対する検出下限は10^<-7>Mであり,一価・二価アミンに対し高い選択性を示した.またこれは,チオアミド基を有する誘導体がこれを介して金表面にSAM形成することを示した最初の報告でもある.一方,チオクト酸SAM修飾金電極を用いて,マーカーをRu(NH_3)_6^<3+>,抗凝血物質である多価陽イオンプロタミンを目的物質とした研究では,検出下限は0.5μg/mlであった.以上2つの研究より,ICSは多価/高親水性イオンの検出に適した手法であると示唆された.2)分子内透過型α-,β-,γ-シクロデキストリン誘導体(CD)SAM修飾吊下げ水銀電極を用いて,目的物質アダマンタノール(AD)がマーカーベンゾキノン(BQ)の還元に与える影響をCV測定により観測した.目的物質濃度の増加に伴い,マーカー還元反応速度はβ-,γ-CDでは減少したがα-CDでは減少しなかった.これは,ADがβ-,γ-CD内孔に入るがα-CDには入らないという以前の結果を考えると,ADのCD内孔へのサイズ選択的結合に基づきBQの還元反応が制御されたことを示している.3) ICSの理論ICSの機構は当初直感的に理解されてきたが,今回ICSのCV応答に対してレセプター電極表面濃度を初めとする様々な実験値が与える影響を,電極上でのFrumkin効果やホスト-ゲスト錯形成を考慮して定量的に予測するシミュレーションモデルを確立した.電極上に固定化したレセプター単分子膜上での目的物質の分子認識によるマーカー物質の膜透過性の開閉制御を,電気化学的に測定して目的物質の定性定量を行うイオンチャンネルセンサー(ICS)について以下の研究を行った.1)分子間透過型カルボキシル基含有合成レセプターSAM修飾金電極を用いて,マーカーをFe(CN)_6^<4->としてプロトン化アミン存在下におけるサイクリックボルタモグラム(CV)を測定した研究では,三価アミンに対する検出下限は10^<-7>Mであり,一価・二価アミンに対し高い選択性を示した.またこれは,チオアミド基を有する誘導体がこれを介して金表面にSAM形成することを示した最初の報告でもある.一方,チオクト酸SAM修飾金電極を用いて,マーカーをRu(NH_3)_6^<3+>,抗凝血物質である多価陽イオンプロタミンを目的物質とした研究では,検出下限は0.5μg/mlであった.以上2つの研究より,ICSは多価/高親水性イオンの検出に適した手法であると示唆された.2)分子内透過型α-,β-,γ-シクロデキストリン誘導体(CD)SAM修飾吊下げ水銀電極を用いて,目的物質アダマンタノール(AD)がマーカーベンゾキノン(BQ)の還元に与える影響をCV測定により観測した.目的物質濃度の増加に伴い,マーカー還元反応速度はβ-,γ-CDでは減少したがα-CDでは減少しなかった.これは,ADがβ-,γ-CD内孔に入るがα-CDには入らないという以前の結果を考えると,ADのCD内孔へのサイズ選択的結合に基づきBQの還元反応が制御されたことを示している.3) ICSの理論ICSの機構は当初直感的に理解されてきたが,今回ICSのCV応答に対してレセプター電極表面濃度を初めとする様々な実験値が与える影響を,電極上でのFrumkin効果やホスト-ゲスト錯形成を考慮して定量的に予測するシミュレーションモデルを確立した.
アレルギー病態惹起における長期生存型抗体産細胞の形成よび維持機構の解明

IgE抗体を介して病態が惹起される気管支喘息やアレルギー性鼻炎などの新しい治療戦略として抗IgE抗体療法が期待され、各臨床試験におけるその有効性についても高く評価されている。その一方で、アレルゲン感作後の抗原特異的IgE陽性細胞の分化経路や感作発症後の長期に及ぶ抗原特異的IgE抗体価の維持機構についての詳細は明らかになっていない。本研究において、これまでの長期生存型抗体産生細胞の維持に関する研究とIgE産生細胞に関する研究成果を踏まえ、抗原免疫後に誘導される抗原特異的IgE産生細胞の分化経路およびIgE産生細胞の局在を明らかにし、長期生存型IgE産生細胞を直接抑制する新しい免疫療法の確立を目指した。これまでの報告から、LL-Plasma細胞は、脾臓やリンパ節内の胚中心を経由して分化すると考えられている。また、GC内に局在するGC-濾胞ヘルパーT細胞から産生されるIL-21はPlasma細胞の分化に重要な役割を果たしていると報告されている。そこで、我々はIL-21R欠損(IL-21R-KO)マウスをNP-CG抗原とAlumを用いて免疫してLL-Plasma細胞の分化を解析した。その結果、IL-21が抗原特異的IgG1抗体産生LL-Plasma細胞の分化に重要である可能性が示唆された。さらに、in vitroにおいてIL-4と抗CD40抗体等を用いて活性化した脾臓B細胞をさらにIL-21で刺激した後に正常マウスに移植すると、IgG1抗体産生LL-Plasma細胞への分化が誘導できるが、IL-21R-KOマウス由来の脾臓B細胞では誘導できなかった。以上のことから、胚中心B細胞だけでなく活性化B細胞がIL-21刺激を受けることによりLL-Plasma細胞が分化誘導されることが明らかとなった。現在、IgEにクラススイッチした活性化B細胞がIL-21の刺激を受けてIgE抗体産生LL-Plasma細胞に分化する場を詳細に解析している※1。このような研究成果から、その分化を阻害することによりIgEをターゲットにしたアレルギー性鼻炎に対する新たな根治免疫療法が確立できると考えられる。※1第29回日耳鼻咽喉科免疫アレルギー学会若手研究者奨励賞受領IgE抗体を介して病態が惹起される気管支喘息やアレルギー性鼻炎などの新しい治療戦略である抗IgE抗体療法は日本においても有効性について高く評価され、欧米諸国ではすでに喘息治療薬として販売されている。アレルゲン感作成立後(予備軍)およびアレルギー患者では高親和性IgE抗体を産生するLL-Plasma細胞が優先的に分化誘導されており、その後IgE+LL-Plasma細胞が長期に渡り維持されることはアレルギー疾患の病因の一つになりうるのではないかと推察した。しかしながら、IgE型LL-Plasma細胞の産生経路については未だ詳細には解析されておらず、非常に不明な点が多い。これまでのIgE型Plasma細胞に関する報告についても、副鼻腔炎患者の鼻茸にはIgE型Plasma細胞が多数検出されたが、末梢血単核球からはIgE型Plasma細胞(前駆細胞も含めて)は検出できなかった。さらに、正常マウスを用いたアレルギー性鼻炎モデルマウスにおいて抗原特異的IgE型Plasma細胞の局在を検討したところ、鼻炎発症時の局所リンパ節では抗原特異的IgE型Plasma細胞が検出されたが、骨髄中にはIgE型Plasma細胞がほとんど認められなかった。これまでに胚中心に局在するTfh細胞から大量に産生されるIL-21が、胚中心B細胞のLL-Plasma細胞への分化に重要な役割を果たしている可能性があることをIL-21R欠損マウスを用いて詳細に解析を行ってきており、IL-21刺激を用いた培養系におけるIgG抗体産生LL-Plasma細胞の分化誘導系を確立した。さらにはその系を用いた解析から、IL-21がIgE抗体産生LL-Plasma細胞への分化に重要である可能性が示唆された。

このIgE抗体産生のLL-Plasma細胞の形成機構を明らかにし、その機構を阻害する事ができれば、抗IgE抗体療法に代替する新たなI型アレルギー疾患の根治免疫療法が確立できると考えられる。*平成23年度千葉大学優秀発明賞受賞稲嶺絢子
構造的かつ戦略的に巧みなハイパースマート飛行体の開発と制御

本研究では,スマート飛行体制御の理論構築からシステム構築までを一貫して行う.スマートな飛行を実現するために,風向/風速の実時間推定,自動離着陸などのフライトマネージメント機能を兼ね備えた携帯可能な小型飛行体を開発する.さらに,長距離飛行ミッションを視野に入れた飛行実証実験を行う.この実証実験では,複数台のカメラを搭載した機体を滑走路から数キロ先の洋上まで飛行させ,災害時の情報収集ミッションの実現可能性を示す.構造的スマートさに関する研究(モデリング,制御および機体開発)(1)飛行体のモデリングと制御系設計フレキシブル翼を持つ飛行体は運動方程式の構造も変化するため,システムの記述方法を開発する必要がある.本研究では,フレキシブル翼を持つ飛行体特有のモーメント,慣性力などの変化を巧みに記述するモデル,および,システム次元の変化を巧みに記述するモデル表現を提案した.また,制御系設計条件を線形行列不等式(LMI)条件で表現し,凸計画問題として数値的可解設計問題に定式化した.さらに,空力特性が多項式で近似できることから,Sum of Squares (SOS)に基づく制御系設計条件も導出した.最近,SOSはLMI超える制御系設計法として注目を浴びており,飛行体制御を通して本SOS設計アプローチの優位性をシミュレーションにより明らかにした.(2)機体開発飛行ロボットのプロトタイプの試作はなされているが,飛行テストの結果,長時間飛行を考えるとその飛行効率,耐久性が明らかに不十分であった.軽量化と耐久性,ペイロード最大化を考慮し,しかも,長時間飛行に耐えられる耐久性を備える機体諸元パラメータの最適化とモータスペックの選定を行った.この結果に応じ,必要部品を用いて機体を製作した.小型モーションセンサ,インタフェースシステム等を用いて実験システム構築を行った.この飛行体に(1)で開発した制御手法を適用することで,本手法の有効性を実証するとともに,耐久飛行試験を行った.(1)風向/風速の実時間推定,バッテリ消費予測風向風速の実時間推定を実現するために,非線形オブザーバを設計した.本飛行体は特殊な翼を有していることから,空力特性パラメータを既存の翼型データから代用することは難しいため,空力特性パラメータの同定を風洞実験のデータに基づいて行った.バッテリ消費は墜落の危険性に直結するため,バッテリの消費予測も行った.バッテリの消耗が懸念される場合,バッテリ切れによる墜落を防ぐため,地上ステーションに自動帰還するシステム構築も行った.その検証をJAXA実験場にて行った.(2)自動離着陸を含むフライトマネージメントシステムの開発(1)で実現した風向,風速のリアルタイム予測やバッテリの消費予測に基づくフライトマネージメントシステムの開発を行った.さらに,フライトマネージメントシステムを用いて,リーダー飛行体に擬似追尾する飛行体制御実験と搭載カメラによるエリア内探索実験を行い,フライトマネージメントシステムの有効性を確認した.また,自動離陸用ガイド装置の開発,自動着陸システムの構築も行った.(1)北海道JAXA大樹航空宇宙実験場における飛行実証実験北海道(JAXA)実験場で2回の実験を行った.情報収集ミッション実験を通して,本研究の有効性をある程度明らかにできた.この情報収集ミッション実験においては,NHKの取材(NHK札幌放送局「おはよう北海道」)を受け,その内容がテレビ放映されている.しかし,JAXAによる実験スケジュールや天候等との関係上,実験日を十分に確保できなかったため,一部,未消化の実験がある.(2)実証実験結果に基づく飛行体の改善(1)で述べたように,情報収集ミッション実験を通して,本研究の有効性をある程度明らかにできた.しかし,2015年10月に行った飛行実験の制御結果においていくつかの改善したい項目(詳しくは「現在までの進捗状況」を参照)が認められた.そこで,来年度(2016年度)にこれらの改善を目的とした緻密な飛行実験を実施し,本研究目的をさらに高いレベルで達成させる.このために,科学研究費助成事業補助事業期間延長申請を行い,この申請が認められている.また,国土交通省により昨年12月に施行された「無人航空機に係る航空法改正」に基づき,この予定飛行実験に関してはすでに国土交通省から実験の許可も得ている.北海道(JAXA)実験場で2回の実験を行った.情報収集ミッション実験を通して,本研究の有効性をある程度明らかにできた.しかし,JAXAによる実験スケジュールや天候等の関係上,実験日を十分に確保できなかったため,一部,未消化の実験がある.また,2015年10月に行った飛行実験の制御結果においていくつかの改善したい項目が認められた.改善したたい項目としては,(a)飛行時の機体の微振動現象,(b)操作舵の飽和現象,(c)自動飛行の高度知能化の推進,などである.(a)については実験データの詳細を解析し,その原因を特定している.(b)については,設計条件を工夫することにより,操作舵の飽和現象を回避する制御器の設計は実現している.(c)については,情報収集ミッションのうち,空中からのカメラ情報を利用した高度知能化ミッション実験を行う予定である.これらの点については,来年度(2016年度)の実験において改善を行う.前年度に北海道JAXA実験場で2回の飛行制御実験を行った.情報収集ミッション実験を通じて,本研究の有効性を明らかにできたが,JAXAによる実験スケジュールや天候の関係上,実験日を十分に確保できなかったため,一部,未消化の実験が存在した.そこで,本年度もゴールデンウィークの期間と夏休みの期間を利用して,北海道JAXA実験場で飛行制御実験を行い,未消化の実験に関して追加の飛行制御実験を行った.さらに,前年の2015年10月に行われた飛行制御実験において(a)飛行時の機体の微振動現象(b)操作

舵の飽和現象(c)自動飛行の高度知能化の推進などで改善したい項目が認められた.そこで,本年度は,(a),(b)についての評価実験,制御系設計変更などを行い,これらの改善を行った.とくに,その有効性を飛行制御実験を通して検証した.(C)については,空中からのカメラ情報を活用した実験を行い,構築したシステムの有効性を多角的に検討するとともに,高度知能化の可能性の検討も合わせて行った.本研究では,スマート飛行体制御の理論構築からシステム構築までを一貫して行う.スマートな飛行を実現するために,風向/風速の実時間推定,自動離着陸などのフライトマネージメント機能を兼ね備えた携帯可能な小型飛行体を開発する.さらに,長距離飛行ミッションを視野に入れた飛行実証実験を行う.この実証実験では,複数台のカメラを搭載した機体を滑走路から数キロ先の洋上まで飛行させ,災害時の情報収集ミッションの実現可能性を示す.当初の計画通りの実施が実現できたため,風向/風速の実時間推定に若干の改善の余地は残るものの予定通りに進行している.(1)風向/風速の実時間推定,バッテリ消費予測a)風向風速の実時間推定のための非線形オブザーバ設計,b)風洞内でのキャノピーの空力測定実験,c)b)の結果を受けて,キャノピーの空力特性のパラメータを同定,d)バッテリの消費予測,e) d)の結果に基づく地上ステーションへの自動帰還システム構築,f)上記の検証を北海道JAXA航空宇宙実験場で行った.(2)自動離着陸を含むフライトマネージメントシステムの開発a)(1)の結果に基づくフライトマネージメントの実現,b)a)を用いたリーダー飛行体に擬似追尾する飛行体制御実験,c) a)を用いた搭載カメラによるエリア内探索実験,d)自動離陸用ガイド装置の開発,e)自動着陸システムの構築.現在までの進捗状況で述べたように,来年度(2016年度)に,(a)飛行時の機体の微振動現象,(b)操作舵の飽和現象,(c)自動飛行の高度知能化の推進,などの改善を目的とした緻密な飛行実験を実施し,本研究目的をさらに高いレベルで達成させる.まず,(a), (b)についての評価実験を行い,その有効性を確認する.その後,(c)について空中からのカメラ情報を利用した情報収集ミッション実験を行い,構築したシステムの有効性を多角的に検討する.インテリジェント制御,飛行ロボット平成26年度では,風向/風速の実時間推定に改善の余地が残ったため,この改善を早急に行うとともに,平成25年度科学研究費助成事業(学術研究助成基金助成)交付申請書(様式D-2-1)で記述した平成27年度の研究計画をすべて実行する.平成27年度の研究実施経過の詳細は平成25年度科学研究費助成事業(学術研究助成基金助成)交付申請書(様式D-2-1)を参照されたい.当初の計画通りの実施が実現できたため,制御系の設計で改善の余地は残るものの予定通りに進行している.(1)飛行体のモデリングと制御系設計
テーブルトッププラズマ軟X線レーザーに関する研究

平成6年度はネオン様ゲルマニウムの励起エネルギー低減に対する各種パラメーター依存性を測定した。励起レーザー波長1μm、パルス幅100psのダブルパルス照射により波長19.6nmのビーム状(発散角23mrad、出力パワー約1MW)の誘導放出光が観測された。励起レーザーエネルギー低減のため励起パルスの時間間隔を変化し最適値300400psを見い出した。励起エネルギーは200300Jであり従来の同様なレーザーに比べ大幅に低減することに成功した。平成7年度はこれらの成果を基礎に新たに短波長化を目指した研究を行った。軟X線レーザー光がプラズマ中で屈折により利得領域から外れるのを防ぐため湾曲ターゲットを用いた。励起パルスは2パルス、3パルス、4パルスとした。各々に強い誘導放出光が観測された。ターゲットの原子番号47の銀から73のタンタルまでの誘導放出光を観測した。波長は14.7nmから4.4nmである。多くの発振線は世界初である。広い範囲のレーザー光の実験的実証とともに励起エネルギー低減の見通しも得られた。すなわち複数パルスによる励起の内レーザー発振の得られる第2パルス以降は同じ強度でパルス幅の狭い励起パルスでよいことがわかった。またニッケル様イオンを得るためのプラズマ温度と電子衝突励起を高率よく行うための電子温度が異なっているのでレーザーパルスも両者を分離して最適化することが望まれる。このためには原子定数から求まる励起定数、緩和時間等を用いた数値モデルによる利得計算が有効であり行った。実験結果を定性的には説明しており短パルス励起実験に向けた基本的パラメターの検討を行い励起システムのテーブルトップ化の見通しが得られた。平成6年度はネオン様ゲルマニウムレーザーの励起エネルギー低減に対する各種パラメーター依存性を測定することになっていた。励起レーザーの波長1.05μm、パルス幅100psのダブルパルス照射によりネオン様ゲルマニウムイオンの波長19.6mm線のビーム状の誘導放出光が観測された。ビーム発散角は23mrad,出力パワーは約1MWであった。励起エネルギー低減のため励起ダブルパルスの時間間隔を変化し最適値300ps400psを見い出した。励起エネルギーは200J300Jであり従来の同様なX線レーザーに比べ1/51/10の励起エネルギーとなった。軟X線レーザーの出力パワーと空間コヒーレンス向上のため多層膜X線鏡をレーザー媒質の端に取りつけ発振実験を行なった。励起パルスは複光路増幅用に3パルス照射とした。これにより3パルスめでミラー折り返し増幅がおこり出力パワーが約1桁向上した。以上により短パルスマルチパルス照射と湾曲ターゲット(これまでの研究で性能向上を調べていた)の組合わせにより平成6年度の目標は完全に達成することができた。また平成7年度の研究に見とおしを与えるべく予備的に実施したニッケル様イオンX線レーザーの実験結果もきわめて満足すべきものであった。以上のプラズマ物理,原子物理的解析を行ない平成7年度研究に結びつける予定である。励起エネルギーは200300Jであり従来の同様なレーザーに比べ大幅に低減すことに成功した。

平成7年度はこれらの成果を基礎に新たに短波長化を目指した研究を行った。軟X線レーザー光がプラズマ中で屈折により利得領域から外れるのを防ぐため湾曲ターゲットを用いた。励起パルスは2パルス、3パルス、4パルスとした。各々に強い誘導放出光が観測された。ターゲットの原子番号47の銀から73のタンタルまでの誘導放出光を観測した。波長は14.7nmから4.4nmである。多くの発振線は世界初である。広い範囲のレーザー光の実験的実証とともに励起エネルギー低減の見通しも得られた。すなわち複数パルスによる励起の内レーザー発振の得られる第2パルス以降は同じ強度でパルス幅の狭い励起パルスでよいことがわかった。またニッケル様イオンを得るためのプラズマ温度と電子衝突励起を効率よく行うための電子温度が異なっているのでレーザーパルスも両者を分離して最適化することが望まれる。このためには原子定数から求まる励起定数、緩和時間等を用いた数値モデルによる利得計算が有効であり行った。実験結果を定性的には説明しており短パルス励起実験に向けた基本的パラメターの検討を行い励起システムのテーブルトップ化の見通しが得られた。
視覚・聴覚・触覚情報の統合に基づく物質内部状態の診断に関する研究

平成13年度に開発した触覚・聴覚センサに基づく内部状態推定システムに対し、視覚センサとしてCCDカメラ(SONY DFW-X700)を追加した。視覚センサでは、触覚センサ部のロボットアームの動きを撮影し、撮影後の画像の差分情報等からロボットアームの速度・加速度を推定し、それらを触覚センサ部の加速度センサの補正情報として利用する。また、ロボットアームと診断対象の接触部位を視覚センサで特定する。この部位の固有の特性(たわみ、はねかえり係数など)を考慮することで、触角・聴覚センサのみのシステムに比べ高精度な内部診断を実現できる。拡張システムの有効性を検証するために、内部状態診断実験を行った。内部診断の対象として、缶詰内の物質およびその量、異物の存在の検査に限定し、拡張システムによる診断実験を行った。具体的には、比重の異なる数種類の物質(液体、固体)を用意し、内容量や異物混入など種々の条件下において、物質の違いや空洞、異物の存在を認識する実験を行った。本実験において、拡張システム(触覚・聴覚・視覚)が従来システム(触覚・聴覚)に比べ高い認識ができることを確認した。またエキスパートの知識を考慮したメンバシップ関数を構成し、ファジィ推論を行うことで、センサノイズに対しロバストな認識が可能であることも確認した。本研究では,物体に打撃を加えることにより,非破壊でその内部状態を推定するシステムの開発を行う.物体表面をCCDカメラで撮影した視覚情報,打撃の強さや振動の様子などの触覚情報,および反響音などの聴覚情報を統合することにより,物体内部の物質や空洞,異物の存在を推定・検出する.対象に打撃を加える事により非破壊で内部状態を推論する手法は,コンクリート壁の検査,医師の触診,缶詰の検査など,一般に広く行われているが,熟練者の経験に強く依存する,これを計算機上に低コストで実装するための基盤技術の確立が本研究の目的である.初年度にあたる今年度は,対象物,センサを限定した条件で,内部状態診断装置のプロトタイプシステムの開発を行った.開発したプロトタイプシステムは,対象物に衝撃を与える打撃装置,マイクロフォン,加速度センサ,計算機より構成される.対象物としては,分量の異なる(空,半量,全量)二種類(プラスティック,スチール)の缶をとりあげ,計6種類の異なる状態の分類を試みた.今年度は,聴覚,触覚情報の統合に焦点を当て,聴覚情報としてマイクロフォンにより測定した打撃に対する反響音,触覚情報は打撃部(ハンマー)にとりつけた加速度センサにより獲得した.実験の結果,識別率80%,特に缶の材質に関しては100%の高結果を得る事ができた.本研究成果は,国際会議4件(内招待講演2件),学術論文1編にまとめられ,対外的な評価を得ている.平成13年度に開発した触覚・聴覚センサに基づく内部状態推定システムに対し、視覚センサとしてCCDカメラ(SONY DFW-X700)を追加した。
海水湖は種形成の揺籃となるか?パラオ諸島における海洋生物の進化プロセス

海洋生物の種分化と多様性維持の機構を明らかにする目的で、多様な環境条件を有するパラオ海水湖の動物相の調査を行った。カイアシ類の種多様性は、水環境条件と隔離の程度に依存して、部分循環型海水湖と完循環型海水湖で大きく異なっていた。部分循環型海水湖ではイガイ科貝類の形態学的変化を伴う系統分化が観察された。ミトコンドリア遺伝子分析によって海水湖の小形魚類ではボトルネックが生じていることが確認された。海水湖が海洋生物の異所的種分化の揺籃となっている可能性を検証する目的で、パラオ海水湖の生物多様性を以下の4項目の研究計画により調査した。(1)閉鎖型及び開放型の海水湖で動物プランクトン、藻類、軟体動物、魚類等を採取する。(2)海水湖の種多様性を定量化、類型化する。(3)種多様性と環境条件の関連を解明する。(4)海水湖間の遺伝的分化を遺伝子分析により定量化し、固有進化の有無を検証する。熱帯域の海水湖が、海洋生物の異所的種分化を促進する「種形成の揺籃」となる可能性を検証するために、パラオ共和国において、平成18年11月13日から19日まで海洋生物の種多様性に関する現地調査を行った。初年度として、まず基礎的資料となる海水湖における動物プランクトン等の種組成を調査した。生物採集については、あらかじめパラオ共和国州政府の許可を得て実施した。海水湖12地点と、海水湖がある島の外海(礁湖とよぶ)6地点においてプランクトンネット、漁網、採水器を用いて生物試料と水質試料を採取し、生物標本はアルコール固定をしたうえで、研究室に持ち帰った。採集した動物プランクトンを目ごとに分類したところ、カイアシ類については海水湖と礁湖では、いずれにおいても、カラヌス目とオイトナ目が主要な構成種であることが明らかになった。オイトナ目については熱帯域の内湾性の種が観察され、未記載種等はみられなかった。しかし、種構成は採集地点によって大きく異なっていた。海水湖では種構成に関して二つのタイプがあり、閉鎖型の海水湖ではOithona dissimilisが優占する(タイプ1)一方、外海との連絡がある海水湖ではカラヌス目とオイトナ目の数種が観察された(タイプ2)。礁湖の種構成はタイプ2と類似していることから、海水湖では外海との隔離の程度が、種構成に影響を与えているものと考えられる。さらに底質が泥質で汽水性の海水湖一カ所では、キクロプス目が優占するタイプ3の種構成がみられた。以上から、小型甲殻類プランクトンに関しては、海水湖の隔離の程度と、底質の状態、水質が、種構成に影響を与えている可能性が示唆された。タイプ1の種構成をもつ海水湖はいずれも外海からの隔離の程度が高いことから、海水湖間での種構成の違いをさらに調査している。以上の研究成果は、日本動物学会第77回大会(2006年9月)の一般講演で発表した。熱帯域の海水湖が、海洋生物の異所的分化を促進する「種形成の揺藍」となる可能性を検証するために、パラオ共和国において、平成19年10月21日から27日まで海洋生物の生物多様性に関する第2次現地調査を行った。初年度に引き続き、海水湖および沿岸域での動物プランクトン等の種組成、種多様性を調査した。また、カラヌス目カイアシ類を対象にして、海水湖集団の集団遺伝学的解析を行った。前年度までの調査地点を加えこれまでに海水湖20地点、沿岸域19地点において、プランクトンネット、採水器、採泥器を用いて生物試料を採集し、同時に水質分析計を用いて採集地点の水質調査を行った。生物試料は現地でアルコール固定をした後に、研究室に持ち帰った。浮遊性カイアシ類について形態学的手法による種の同定おこない、属・種レベルで34の分類群を確認した。多変量解析により浮遊性カイアシ類の群集構造パターンを比較したところ、生息域に応じて3つのグループに分けられた:(1)部分循環型海水湖、(2)浅く平坦な湖盆を持つ全層循環型海水湖(タイプA)、(3)深い湖盆をもつ全層循環型海水湖(タイプB)と全ての沿岸域。部分循環型湖では、種多様性が著しく低く、汽水性の2種のみ(Bestiolina similisとOithona dissimilis)が優占していた。タイプAの全層循環湖の種多様性は比較的低いレベルであった。タイプBの全層循環湖の動物プランクトン種組成は沿岸域群集の影響を受けていることが示された。以上から、浮遊佐カイアシ類の種多様性は各海水湖の隔離の程度と局所的な環境条件(底質の状態、湖盆など)によって大きく変化することが示唆された。

今年度より新たに実施した集団遺伝学的解析の結果、タイプBの全層循環湖では湖外との遣伝的隔離がほとんどないこと、部分循環湖では高度な遺伝的分化が生じていることが示された。以上の研究成果の一部は、2007年度日本ベントス・日本プランクトン学会合同大会(2007年9月)の一般講演などで発表した。熱帯域の海水湖が、海洋生物の異所的分化を促進する「種形成の揺籃」となる可能性を検証するために、パラオ共和国において、2008年11月20日から27日まで海洋生物の生物多様性に関する第3次現地調査を行った。昨年度に続き、海水湖および沿岸域での動物プランクトン等の種組成、種多様性を調査した。また、カラヌス目カイアシ類を対象にして、海水湖集団の集団遺伝学的解析を行った。前年度までの調査地点に新たに海水湖1地点、沿岸域4地点を加えて、生物試料と水質調査を行った。生物試料は現地でアルコール固定をした後に、研究室に持ち帰った。ミトコンドリアDNA、リボソームRNA遺伝子を分子マーカーとして、分子系統解析を行い、海水湖間および海水湖と外海(礁湖)間の遺伝的分化の程度を定量化した。遊泳性の異なる2種のカラヌス目カイアシ類Acartia bispinosaとUndinula vulgarisのミトコンドリアDNAcytochrome oxidase subunit I (COI)を増幅する特異的プライマーを新たに設計し、約710bpsの部分塩基配列を決定した。得られたハプロタイプについて統計的最節約ネットワークを作成した。その結果、A. bispinosaではハプロタイプ多様度が比較的に低く、海水湖集団間で共通のハプロタイプが存在せず、集団間での遺伝子の交流がないことが示唆された。一方、U. vulgarisではハプロタイプ多様度が高く、海水湖集団間で共通のハプロタイプがみられた。以上から、U. vulgarisはA. bispinosaに比べて集団間の分化が低いことが示された。この結果から、海水湖では、移動能力が高く生息環境を選択できる種の遺伝的分化がより速く生じていることが明らかになった。今年度の研究結果の一部は国際カイアシ類学会(2008年7月、パタヤ市)で発表した。熱帯域の海水湖が、海洋生物の異所的分化を促進する「種形成の揺籃」となる可能性を検証するために、パラオ共和国において、2008年11月から12月まで海洋生物の生物多様性に関する第4次現地調査を行った。昨年度に続き、海水湖および沿岸域で種多様性と遺伝的多様性を調査した。浮遊動物としてカラヌス目カイアシ類、遊泳動物として科魚類Sphaeramiaorbicularis、底生動物としてイガイ科貝類、を対象にした。カイアシ類の調査では、海水湖16地点、ラグーンと外海8地点でサンプリングを行い、多次元尺度法を用いて種組成を類型化した。その結果、部分循環型海水湖、水深の浅い完循環型海水湖、水深の深い完循環型海水湖で種組成が有意に異なり、多様性は部分循環型海水湖がより低かった。外海との交流の程度と嫌気層の有無がそれぞれの湖の種組成に影響を及ぼすことが示唆された。S.orbicularisの調査では、完循環型海水湖3地点と外海3地点の各集団でミトコンドリアDNA調節領域部分配列を決定し、集団遺伝学的解析を行った。その結果、海水湖集団では過去1万年の間ボトルネックが繰り返し生じており、集団間の遺伝的分化の程度が高いことが示された。イガイ科貝類の調査では、海水湖のイガイは形態学的には3タイプに分かれるが、ミトコンドリDNAでは大きく2系統に分かれ、一方はBrachidontes-Hormomya species complexであることが示された。
SiC基板上グラフェンへのp型ドーピングの実現とそのクライントンネリングへの応用

研究では、本年度は基板との相互作用のために従来n型しかできなかった6H-SiC(0001)Si終端表面上のエピタキシャルグラフェン中に、ボロン原子をドーピングすることによりp型伝導特性領域を実現する方法を確立することを目指し、(1)グラフェンのエピタキシャル成長前に基板上にボロン原子を供給した後にグラフェンの成長を行う場合、および(2)グラフェン成長が終わった段階でボロン原子を供給して、完成したグラフェン格子中にボロン原子を取り込ませるプロセスの2通りを実験的に検討した。ボロン原子は我々が開発したHBO2を用いる方法によって表面に供給した。またその表面被覆率は、Si(111)基板上でボロン原子が1/3原子層(ML)吸着した場合に現れる√<3x>√<3>構造を利用して正確に決定した。以上の準備を踏まえ、グラフェン成長を終えたSiC(0001)基板表面上にボロン原子を供給し、基板を1000-1500Cの範囲で加熱を行い、その表面格子のSTM観察、表面原子配列のLEED観察、表面化学組成のAES観察を行ったが、残念ながらグラフェン中にボロン原子が取り込まれた形跡は見当たなかった。しかしグラフェン成長前のSiC(0001)基板表面に予めボロン原子を吸着させ、これを超高真空中でグラフェンをエピタキシャル成長させるのと同じプロセスで加熱処理していくと、その表面LEEDパターンやAES信号のSi強度、STMで観測される表面ドメインのサイズなどに明瞭な差が現れることが明らかになった。ただし、こうした現象がグラフェン格子中にボロン原子が取り込まれたこととっ直結しているか否かは、現時点では明らかでない。このためボロンとカーボン原子上の吸着エネルギーの差に敏感だと期待される水素吸着・脱離の実験を継続して行っている。Si終端SiC(0001)表面上にグラフェンをエピタキシャル成長させていく場合、グラフェンは超高真空中での加熱温度に応じて3x3→√<3>x3→6√<3>x6√<3>→1x1グラフェンと、表面原子配列の異なる4つのステージを経て成長していく。本年度は、まずこれら成長における各段階での最表面を構成する原子ネットワークがSi原子からC原子に変化していく様子の詳細を解明するため、成長の各段階で現れる表面構造に水素原子を導入し、その吸着サイトをTPD(Temperature Programmed Desorption)により調べた。この結果、成長の初期に現れる3x3表面段階ではその表面はダングリングボンドを持つSi原子で構成されているが、成長が進んだ√<3>x√<3>表面ステージ以降は、その表面には基本的にグラファイトライクなC原子ネットワークが校正されることが明らかになった。エピタキシャルグラフェンにドーパントとしてのB原子を導入する場合、一旦グラファイト層的なCネットワークが形成された後に、このネットワークのボンドを破ってB原子をネットワーク中に導入するには、非常に大きなエネルギー障壁を超える必要があり、現実的には難しいと思われる。本年度得られた結果は、B原子導入のタイミングはS原子ネットワークからCネットワークに表面原子配列が切り替えられる成長初期の3x3表面ステージが最も有効であることを示唆している。