hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
変動帯日本における陸上学術ボーリング候補地点選定

1.領家変成帯・三波川変成帯・高松隕石孔,小笠原,丹沢において現地検討会をおこなった.2.小田原において全体集会をおこなった.4.これらの活動内容はすべて「学術ボーリングニュースレター」および「研究成果報告書」によって内外の関係機関および研究者に送付した.5.以上の日本国内における陸上学術ボーリング実現のための学術的検討と並行して,1993年にポツダムで開催された国際科学掘削計画の立案作業に関与し,国際計画として実現させることができた.本総合研究の活動をふまえて1995年10月には日本学術会議から「対外報告」としてこの国際科学掘削計画に日本も参加するよう政府へ勧告がなされている.1.領家変成帯・三波川変成帯・高松隕石孔,小笠原,丹沢において現地検討会をおこなった.2.小田原において全体集会をおこなった.4.これらの活動内容はすべて「学術ボーリングニュースレター」および「研究成果報告書」によって内外の関係機関および研究者に送付した.5.以上の日本国内における陸上学術ボーリング実現のための学術的検討と並行して,1993年にポツダムで開催された国際科学掘削計画の立案作業に関与し,国際計画として実現させることができた.本総合研究の活動をふまえて1995年10月には日本学術会議から「対外報告」としてこの国際科学掘削計画に日本も参加するよう政府へ勧告がなされている.本総合研究Aの採択通知を受けて6月12日に研究分担者による静岡集会を開催し、本研究の具体的進め方を討議した。陸上学術ボーリングについての国際集会が8月30日9月1日にポツダムで開催されるに当たって、日本についての陸上学術ボーリング候補地点の選定についてレポートをまとめた。変動帯日本における陸上学術ボーリングの主要な目標である「地殻下部の物理過程」についての討論会を革新的岩石学グループとともに11月11日13日に京都府周山セミナーハウスで開催した。12月24日26日に本総合研究のシンポジウムを千葉大学理学部小湊実験場において開催し、房総半島において陸上学術ボーリング候補になっている地点についての現地検討会も併せて行なった。2月26日27日には科学技術庁の行なっている「根尾谷断層ドリリング調査」によるボーリング現場における検討会を開催するとともに、3月4日6日には同庁の行なっている首都圏地震予知のための「市原観測井」ボーリング現場における検討会を開催した。これらの活動は全て「学術ボーリングニュースレター」によって全国の関係研究者、関係研究機関に報告してある。今年度は、34号(4月)、35号(10月)および36号(1月)に発行した。備品として購入した携帯用自動古地磁気測定装置は、3月に市原において実施したボーリング現場検討会に持参し、掘削試料の測定に供された。また、GPS測位器は研究分担者が担当の候補地点の調査に使用した。3月22日23日には地球・惑星関連学会合同大会においてシンポジウム「変動帯日本における陸上学術ボーリング」を主催する。本総合研究の全体集会は、1994年8月に「日高山地」で陸上学術ボーリング候補地点の野外討論会とともに開催した。実施中のボーリング現場および候補地点における現地討論会は、岩手県葛根田において5月に地熱井掘削現場と7月に反射法地震探査現場、和歌山平野において11月に温泉掘削現場、伊豆大島において2月に地球化学観測井掘削現場と各候補地点について開催した。1994年3月には地球惑星科学連合合同会においては、「変動帯日本における陸上学術ボーリング」の共通セッションを主催したのに引き続き、1995年3月の同合同学会においても「陸上学術ボーリング」のシンポジウムを主催する。これらの内容については1994年、5月、7月、12月、1995年2月に印刷された陸上学術ボーリングニュースレター37-40号によって報告を行なった。国際対応としては、1994年5月に入手した「国際陸上学術ボーリング計画ICDPの組織、運営、資金に関する試案」を和訳し、7月のニュースレターに掲載するとともに、関係学会・研究連絡会に働きかけ、学術会議において日本における対応について検討を行っている。本総合研究によって購入された携帯用自動古地磁気測定装置および岩石試料切断器は、房総半島、南部フォッサマグナ、青沢層、葛根田等の学術ボーリング候補地の検討のために使用されている。1.領家変成帯・三波川変成帯・高松隕石孔,小笠原,丹沢において現地検討会をおこなった.2.小田原において全体集会をおこなった.4.これらの活動内容はすべて「学術ボーリングニュースレター」および「研究成果報告書」によって内外の関係機関および研究者に送付した.5.以上の日本国内における陸上学術ボーリング実現のための学術的検討と並行して,1993年にポツダムで開催された国際科学掘削計画の立案作業に関し,国際計画として実現させることができた.本総合研究の活動をふまえて1995年10月には日本学術会議から「対外報告」としてこの国際科学掘削計画に日本も参加するよう政府へ勧告がなされている.
細胞壁再構成をともなう離生細胞間隙形成の分子機構

植物には、細胞と細胞の間が気体で満たされた細胞間隙をもつ組織(通気組織)が多くみられる。根や葉の組織内部に張り巡らされた細胞間隙は、呼吸や光合成の基質である酸素(O2)や二酸化炭素(CO2)を植物体内に行き渡らせる上で重要な組織構造である。隣接する細胞が離れて形成される離生細胞間隙では、隣接する細胞間で共有されている一次細胞壁の再構成が起こると考えられているが、その発生の分子メカニズムについては未解析であり、現在までほとんど知見がない。本研究では基部陸上植物ゼニゴケの気室形成をモデルに、以下の解析を行い、植物の離生細胞間隙形成の制御メカニズムについて分子遺伝学の手法により解析した。今年度は、NOP1のE3ユビキチン活性と機能の関係について詳細に解析し、その情報を元にNOP1の標的タンパク質の同定を進めた。NOP1のE3ユビキチンリガーゼ活性に必要なU-boxドメインを欠失した⊿UboxNOP1-Citrine発現株をnop1変異体に導入した形質転換体⊿UboxNOP1-Citrine/nop1を作出し解析したところ、気室形成の回復は見られなかったが野生型NOP1ーCitrineと同様に細胞膜にCitrine蛍光が観察された。このことからNOP1はC末端側のドメインを介して細胞膜に局在するが、その機能にはE3リガーゼ活性を有するU-boxドメインが必須であることが明らかとなった。さらに⊿UboxNOP1-Citrine/nop1株からの免疫沈降実験について、種々の条件検討を行った後、連携研究者の深尾らと共同でLC-MS/MS解析により、NOP1複合体に含まれるタンパク質同定の試みを数回行った。予備的な段階ではあるが、セリンスレオニンキナーゼ、ロイシンリッチリピートをもつ受容体様キナーゼ(LRR-RLK)や微小管関連因子、細胞壁再構築関連因子などが同定された。26年度が最終年度であるため、記入しない。1nop1変異体の表現型を詳細に解析し、原因遺伝子NOP1についてE3ユビキチンリガーゼ活性を生化学的に解析した上で、論文としてまとめ発表した(発表論文1)。さらにNOP1の機能メカニズム、特に発現機能部位について、詳細に解析した。まずNOP1の発現を蛍光タンパク質レポーターとの融合遺伝子を作製して詳細に解析したところ、NOP1が成長点を含む葉状体全体で発現していることを明らかにした。次に成長点付近での発現パターンの異なる2種のプロモーター(発表論文2)を用いて、気室形成が開始される成長点付近と成長点以外の部位におけるNOP1の機能について解析した。結果、NOP1の気室形成制御における機能部位は、成長点付近に限定されることが示唆された。またU-boxドメインを欠損したNOP1遺伝子は、nop1の表現型を回復させないことが明らかとなり、NOP1の機能にE3ユビキチンリガーゼの機能が必須であることが示唆された。2ゼニゴケ胞子のEMS(エチルメタンスルホン酸)による変異処理技術を確立し、気室形成に異常が確認される変異体を3株単離した。今後さらなるスクリーニングを行いながら、得られた3株の変異体については、表現型の詳細な解析と野生株系統との交配による連鎖解析を行う。表現型が1遺伝子座に連鎖することが確認された変異体については、次世代DNAシークエンサーによる変異同定を試みる計画である。昨年度、外来DNA断片の導入により得られたゼニゴケ変異体において、次世代DNAシークエンサーを用いた変異同定に成功した。予備的な段階ではあるが、セリンスレオニンキナーゼ、ロイシンリッチリピートをもつ受容体様キナーゼ(LRR-RLK)や微小管関連因子、細胞壁再構築

関連因子などが同定された。26年度が最終年度であるため、記入しない。NOP1の分解ターゲットの同定に向けて、NOP1のドメイン機能解析を進めることが出来た。またNOP1の機能部位について更に詳細な知見を得ることが出来た。これらの成果、今年度予定しているプロテオーム解析によるNOP1相互作用因子の同定実験を行う予備的検討が、ほぼ完了したといえる。また新規気室形成異常変異体についても、実験系の確立が完了し、さらに順調にスクリーニングが進められている。離生細胞間隙形成を制御するE3ユビキチンリガーゼNOP1の相互作用因子の同定に向けて、U-boxを欠損させたNOP1遺伝子に免疫沈降に用いるための蛍光タンパク質タグを融合したコンストラクトを作製し、ゼニゴケへの導入を進めている。形質転換体の確立後、連携研究者である奈良先端科学技術大学院大学の深尾と打ち合わせの上、免疫沈降実験を行い、質量分析によるプロテオーム解析を進める。新たに単離された気室形成変異体について、連鎖解析を進め、次世代DNAシークエンサーを用いた原因遺伝子同定を試みる。計画班と共同で、細胞壁再構成に関わる酵素遺伝子の整理と解析を進める。
培養副腎クロマフィン細胞の神経細胞への転換とその分子薬理学的検索

研究には,内分泌細胞であると共に神経系のモデルとしての意図も含め,培養ウシ副腎クロマフィン細胞を用いて遂行した。1)培養条件の設定従来,ウシ副腎クロマフィン細胞の培養は初代培養であることから,培養期間も短く数日間の培養細胞が研究に用いられてきた。本研究を遂行するためには長期間の培養系の確立が必須であったため,新たな培養方法を模索し比較的長期間(約3週間)の培養系を確立した。2)細胞形態学的検索副腎は皮質と髄質から成り,クロマフィン細胞は皮質ステロイドホルモンに常時さらされている。皮質細胞をできるかぎり除去した副腎クロマフィン細胞に,皮質ステロイドホルモンと神経成長因子を適用し形態変化を観察した。神経成長因子の適用は,副腎皮質ステロイドホルモンの適用に比べ神経突起の伸展を有意に増加した。このことは,副腎クロマフィン細胞が内分泌細胞から神経細胞へと転換している可能性を示唆するものである。3)分子薬理学的検索神経ぺプチドや生理活性アミンによる細胞内Ca^<2+>の増減機構およびカテコールアミン生合成機構の解析を遂行した。神経細胞は神経伝達時に刺激され細胞内Ca^<2+>の増加が認められる。この増加した細胞内Ca^<2+>は,次の神経刺激を伝えるために速やかに減少しなければならない。ブラジキニン,ヒスタミンなどによる副腎クロマフィン細胞からのCa^<2+>排出機構について検討を加えた。これらのCa^<2+>排出は,それぞれの受容体を介し,細胞外液Na^+に依存した機構であることが明らかとなった。また,脳内神経ペプチドであるPACAPによりカルシウム依存性キナーゼとcyclic AMP依存性キナーゼを介した機構によりカテコールアミン生合成系を促進することも明らかとした。このような神経ペプチドや生理活性アミンによる研究成果は,副腎クロマフィン細胞を神経細胞として考えると非常に興味深い。ウシ副腎クロマフィン細胞を種々の条件下で比較的長期間にわたり培養し,内分泌細胞としての形質から神経細胞としての形質に転換させ,この系での分子薬理学的検索を進めるのを目的としている。今のところ次のような成果を得ている。1.ステロイドホルモン共存下で培養すると,その多くは内分泌細胞としての形態を保持するが,ステロイドホルモン非存在下での培養では細胞突起がみられ,神経成長因子等の存在下ではさらに多くの細胞に突起の伸展が観察された。しかしこの突起の伸展が細胞間シナプス網の形成にまで進むかどうか目下検索中である。2.アセチールコリンや高K^+など分泌刺激により急速に細胞内へ流入したCa^<2+>は開口分泌を始動させ,同時にカテコールアミン生合成系を活性化させる。このCa^<2+>流入機構については,かなりの研究がなされてきたが,細胞内に増量したCa^<2+>が細胞外へ放出され,その情報が終結する機構は不明である。ヒスタミン,ブラジキニン,ムスカリン,アンギオテンシンなどは細胞外液Na^+に依存したCa^<2+>放出の機構を積極的に促進することを見出した。3.細胞膜イオンチャンネルに関する研究では,副腎クロマフィン細胞にもCa^<2+>活性化K^+チャンネルが存在し,その開閉活動がCa^<2+>依存性分泌反応,生合成活性化反応を調節していることがわかった。

1)細胞形態学的検索副腎は皮質と髄質から成り,クロマフィン細胞は皮質ステロイドホルモンに常時さらされている。皮質細胞をできるかぎり除去した副腎クロマフィン細胞に,皮質ステロイドホルモンと神経成長因子を適用し形態変化を観察した。神経成長因子の適用は,副腎皮質ステロイドホルモンの適用に比べ神経突起の伸展を有意に増加した。このことは,副腎クロマフィン細胞が内分泌細胞から神経細胞へと転換している可能性を示唆するものである。2)分子薬理学的検索神経ペプチドや生理活性アミンによる細胞内Ca^<2+>の増減機構の解析を遂行した。神経細胞は神経伝達時に刺激され細胞内Ca^<2+>の増加が認められる。この増加した細胞内Ca^<2+>は,次の神経刺激を伝えるために速やかに減少しなければならない。ブラジキニン,ヒスタミンなどによる副腎クロマフィン細胞からのCa^<2+>排出機構について検討を加えた。これらのCa^<2+>排出は,それぞれの受容体を介し,細胞外液Na^+依存した機構であることが明らかとなった。このような神経ペプチドや生理活性アミンによる研究成果は,副腎クロマフィン細胞を神経細胞として考えると非常に興味深い。現在,これら神経ペプチドや生理活性アミンによる反応が副腎皮質ステロイドホルモンや神経成長因子によって如何なる影響を受けるのかについて検索を進めている。
微細金属粉から高速遠心成形法で高強度・高信頼性の焼結材料を得る原理の確立

本研究では,高速遠心成形法を各種材料に実用化レベルで適応させるための各種実験を行った.得られた結果のうち主なところをまとめる.1.金属系粉末の利用が可能になった.非水系の泥漿調製技術の開発により,酸化し易い材料でも遠心成形に適用できるようになった.金属材料のとして,ステンレス鋼,ハイス鋼,インコネル超耐熱合金等を成形・焼結したところ,粒径が5ミクロン以下の粉末において,優れた成形性を保ちながら低温の固相焼結で十分緻密化できることが明らかとなった.2.粒径0.1ミクロンの超微粒WCの場合,高エネルギの分散処理をすることで初めて粉末が十分に塊砕・分散されることを明らかにした.この泥漿を使えば,高密度に高速遠心成形でき,成形体はバインダーの添加なしに十分緻密化する.これにより,高速遠心成形法がバインダーレスWCの製造にも応用できることを明らかにした.3.金型の基本設計手法を確立した.漏れないて複雑形状品に適応可能な割型の設計方案を確立した.特にOリングの活用方法や,型の割り方,抜き勾配の設定などの基本データを取得した.これにより,高速遠心成形法の複雑形状品への適応範囲が広がった.4.成形中に導入される不均質性の原因に,コリオリ対流があることを明らかにした.この対流は本質的なものでありそれ自身を抑えることは困難であるが,製法上の工夫をすれば,その影響が最小限に抑えられることも並べて明らかとした.以上全体をまとめると,本研究によって,高速遠心成形法を各種の工業製品に応用展開する基礎固めがなされたと言える.本研究では,高速遠心成形法を各種材料に実用化レベルで適応させるための各種実験を行った.得られた結果のうち主なところをまとめる.1.金属系粉末の利用が可能になった.非水系の泥漿調製技術の開発により,酸化し易い材料でも遠心成形に適用できるようになった.金属材料のとして,ステンレス鋼,ハイス鋼,インコネル超耐熱合金等を成形・焼結したところ,粒径が5ミクロン以下の粉末において,優れた成形性を保ちながら低温の固相焼結で十分緻密化できることが明らかとなった.2.粒径0.1ミクロンの超微粒WCの場合,高エネルギの分散処理をすることで初めて粉末が十分に塊砕・分散されることを明らかにした.この泥漿を使えば,高密度に高速遠心成形でき,成形体はバインダーの添加なしに十分緻密化する.これにより,高速遠心成形法がバインダーレスWCの製造にも応用できることを明らかにした.3.金型の基本設計手法を確立した.漏れないて複雑形状品に適応可能な割型の設計方案を確立した.特にOリングの活用方法や,型の割り方,抜き勾配の設定などの基本データを取得した.これにより,高速遠心成形法の複雑形状品への適応範囲が広がった.4.成形中に導入される不均質性の原因に,コリオリ対流があることを明らかにした.この対流は本質的なものでありそれ自身を抑えることは困難であるが,製法上の工夫をすれば,その影響が最小限に抑えられることも並べて明らかとした.以上全体をまとめると,本研究によって,高速遠心成形法を各種の工業製品に応用展開する基礎固めがなされたと言える.本研究は,高強度・高信頼性の複雑形状焼結部品を,無加圧の固相焼結法により製造するための,高遠心力を利用した微細金属粉末の高密度成形技術を確立することを目的としている.その手段として,微細粉末の使用により固相焼結法で完全緻密化する方法をとることとし,既にセラミックスの成形技術として実績のある高速遠心成形法(High-Speed Centrifugal Compaction Process, HCP)を各種の金属粉末に適用する技術を開発する.本殿度は,この方法を各種の金属粉末に適用するために,1)比重の高い金属粉末を泥漿とする技術,また2)重い泥漿を高遠心力で回転・成形する技術および,3)プロセス全体に渡って酸化を防ぎ,微細で緻密な焼結組織を得るためのプロセス制御技術を確立した.1)粉末として,MIM用の微細水アトマイズ粉末を使用することで,ステンレス鋼,強靱鋼および高速度鋼それぞれ,泥漿調製と成形が可能になった.2)泥漿は,粉末径が10μm以下であればヘプタンを分散媒とすることが出来る.また,簡単な超音波分散で容易に泥漿調製が出来ることが明らかとなった.3)高速遠心成形専用の割型を考え,その一般的方案を明らかにした.割型の周りに水を満たすことで泥漿漏れが防げること.金型の表面が平滑なほど離形性に優れることなどを明らかにした.4)金属系粉末を十分に固相領域で焼結するためには,平均粒径が5μm以下の微細粉末を使用する必要があることが明らかとなった.組織的には,溶製材よりも微細な組織の製品が出来たが,焼結時の脱炭現象のコントロールをしないと,組織中のカーボン量が減り,その分製品の硬さに劣ることが明らかとなった.本年度は、焼結性の実験として特に超硬合金に関する研究を行った。また、焼結体中の不均質性の発生原因を調べるために、アルミナを遠心成形し、組織内部を浸液透光法で観察すると共に、成形現象の数値解析も行った。更に、前年度の研究に続けて、割型を使用した成形を行い、この知見より、新型の高速遠心機と専用特注ロータの導入し。

得られた結果を以下に示す。1.粒径が0.1ミクロンと極めて微細なWC粉末は、泥漿の攪拌方法により成形体粒子充填率と焼結性に大きな違いが出た。結果として、遊星ボールミルを使用した高エネルギーの攪拌によってのみ、粒子充填率55%程度の緻密な成形体が得られた。この成形体は1450°Cで十分に緻密化し、硬さもHv2750と極めて優秀であった。2.成形体中に生じる独特の流れ模様は、遠心場特有のコリオリ力によるものである可能性が高くなった。この模様は遠心力を落とすことで抑制できるが、低遠心力成形ではこの成形法の持つ多くの特徴を失う。そこで、模様が導入される条件をより詳しく調べたところ、型壁に塗布した離型材が巻き込まれていることが明らかとなった。離型材を使用しない成形とすれば、コリオリ力によるマークすなわち不均質性の導入が抑制できる。3.割型を使用した成形に関しては、泥漿漏れと離型性に問題が多く、現有の金型を改良しての実験が主となった。結果、極細のOリングの利用、適切な抜き勾配の設置、および金型表面の鏡面仕上げの精度向上によって、これらの問題を解決した。この結果を基に、改めて新規購入遠心機の選定を行い、また特注ロータの設計を行い、最終的にこれらの装置を導入した。本年度の研究では,新規ロータに見合った割型を設計・製作し,各区種素材(超微粒WC,アルミナ,ジルコニア,ハイス)を原料として,中子を含む複雑形状品の作製を試みた.そして最後に,研究全体の総括を行った.得られた結果を以下に示す.1.複雑形状品の成形では,特に成形体強度の確保が重要になることが明らかとなった.そのため,泥漿中に結合剤樹脂を混ぜ込む手法を開発し,最終的には泥漿分散媒,分散剤,結合剤樹脂,の新たな組み合わせを明らかにした.その結果,昨年度に比べて粒子充填率と強度に優れた成形体が得られるようになり,まだ完全ではないが,ほぼクラックレスの複雑形状製品が得られるようになった。2.結合剤樹脂を添加した泥漿の最適組成は,使用する粉末の径により変化することが明らかとなった.大まかに言って,粉末が細かくなればなるほど結合剤樹脂の添加量は少ない方が良く,粒径が10ミクロン程度になる金属粉末では,泥漿のほとんどが結合剤樹脂となる組成で,最も粒子充填率と強度に優れた成形体が得られる.3.成形体中にてんかした結合剤樹脂は,後に真空中での加熱処理により,熱分解・気化させて取り除くことが出来る.この条件についても明らかにした.4.金型の設計手法の基礎が出来た.初年度に開発した泥漿漏れ防止,離型性確保の手法とは異なる観点から,強度のある金型と強度のある成形体の組み合わせにおいて漏れと離型性を満足する金型の設計仕様が明らかとなった.
多孔質Si上へのGaAs分子線エピタキシャル成長

Si上へのGaAsエピタキシャル成長は格子定数及び熱膨張係数の差により、転位等の多数の欠陥が導入される。本研究ではこの欠陥を低減するために、多孔質Si上へのGaAs分子線エピタキシャル成長を試みた。得られた成果は以下の通りである。(1)多孔質Si上に直接GaAsを成長させ、その初期過程の解明及び欠陥の評価を、反射高速電子線回折法、X線及び紫外線光電子分光法、高速イオン散乱法を用いて行った。その結果、成長時に多孔質Siは形態変化し、多くのファセットが形成され、このため欠陥が導入されることが判明した。(2)この形態変化を防ぐために、多孔質Siを酸化し、孔の側面を酸化膜で保護した上に薄いSiを成長し、さらにGaAsを成長した。これにより、ウェ-ハの湾曲の大きさが従来より減少し、熱膨張係数の差による熱的歪が緩和されていることが分かったが、透過電子顕微鏡による観察から、まだ欠陥が多数存在することが明らかになった。これは多孔質Siの清浄化とその上への薄いSi膜の成長に起因することが分かった。(3)この為、p^+ Si上にあらかじめ薄いnSiを成長させ、部分的にnSiを除去し、p^+ Siのみ選択的に多孔質化し、その上にGaAsを成長させることを試みた。また、多孔質Siのみを酸化し、SOI構造とし、その上にGaAs層を成長させることも試みた。いずれの方法でも、GaAsエピタキシャル成長ができることは確認したが、まだ欠陥の評価までには至っていない。今後の残された課題である。また、この研究の過程で1μm位の非常に薄いSi上にGaAs層を成長させると、表面は鏡面となり、良好な成長層が得られる可能性が高いことが分かった。以上より、多孔質Si上へのGaAsエピタキシャル成長の基礎が得られた。Si上へのGaAsエピタキシャル成長は格子定数および熱膨張係数の差により、多くの転移などの欠陥が導入される。この欠陥を低減するために本研究では多孔質Si上へのGaAs分子線エピタキシャル成長を試みている。その結果、本年度は以下のような結果が得られた。(1)Si結晶を弗酸中で電解エッチすることにより得られる多孔質Siの孔の大きさは形成時の電流密度によって決まる。現在のところ20mAの電流密度で形成した20μm厚の多孔質Si層を用いることが最適であると判明した。(2)反射高速電子線回折法(RHEED)、X線光電子分光法(XPS)、紫外線光電子分光法(UPS)および高速イオン散乱法(HEIS)を用いて多孔質Si上のGaAs分子線エピタキシャル成長の初期過程の解明及び欠陥の評価を行なった。その結果、表面を水素で覆われて安定な多孔質Siはエピタキシャル成長時の温度で水素が解離し、不安定となり形態が変化し、(100)面を使用しても(111)、(311)といった面を持つファセットが形成されることが分かった。このため異なった面上に成長したGaAsは異なった方向に格子定数が緩和されるため、この異なった面に成長したGaAs結晶がぶつかった点で多くの欠陥が発生することが明らかになった。(3)このファセットの形成は非常に薄いSi酸化膜で孔の側面を保護することにより防げるので、薄いSi酸化膜の形成条件及びGaAsを成長する表面上の酸化膜除去条件を確立した。この薄いSi酸化膜で保護された多孔質Si上にGaAsをエピタキシャル成長し、鏡面を得ることに成功した。

このGaAsエピタキシャル成長層をX線回折法で評価した結果、湾曲の大きさが従来のSi上へのGaAs成長層と比較して約1桁小さく、熱膨張係数の差による熱的歪等が、多孔質層によって十分緩和されていることが判明した。今後、透過電子顕微鏡などにより、このGaAsエピタキシャル成長層中の欠陥を評価する予定である。Si上へのGaAsエピタキシャル成長は超格子定数及び熱膨張係数の差により、転位等の多くの欠陥が導入される。本研究ではこの欠陥を低減するために、多孔質Si上へのGaAs分子線エピタキシャル成長を試みている。平成元年度及び2年度に得られた結果は以下の通りである。1.p^+Siを弗酸中で陽極化成することによって得られた多孔質Si上にGaAsを成長させ、その初期過程の解明及び欠陥の評価を、反射高速電子線回折法、X線及び紫外線光電子分光法、高速イオン散乱法を用いて行なった。その結果、水素で表面を覆われた安定な多孔質Siは成長温度で水素が解離し、不安定となり、(100)面を使用しても(111)等面を持つファセットが形成されることが判明した。このファセット形成により、GaAs/Si界面で欠陥が発生することが明らかになった。2.このファセット形成を防ぐため、孔の側面をSiO_2膜で保護した多孔質Si上に薄いSi膜を成長し、さらにGaAsを成長させることを試みた。その結果、ウエ-ハの湾曲の大きさが従来より減り、熱膨張係数の差による熱的歪が緩和されていることが分かった。しかし、SiO_2で保護した多孔質Si上へのSiの成長は、表面の残留酸化物及びバックグラウンドのAs等の影響により再現性が悪いことが見いだされた。3.再現性をよくするため、現在はp^+Si上にあらかじめ薄いnSiを成長させ、p^+Siのみ選択的に多孔質化し、その上にGaAsを成長させることを試みている。nSi層を部分的に化学エッチで除去し、その後弗酸中で陽極化成すると、p^+層のみ多孔質化できることが明らかになった。今後、この上にGaAsを成長させ、透過電子顕微鏡などにより、欠陥を評価する予定である。また、多孔質Si層のみを酸化し、SOI構造としてその上にGaAsを成長することも検討する予定である。Si上へのGaAsエピタキシャル成長は格子定数及び熱膨張係数の差により、転位等の多数の欠陥が導入される。本研究ではこの欠陥を低減するために、多孔質Si上へのGaAs分子線エピタキシャル成長の研究を行ってきた。平成元年度及び2年度の結果から、多孔質Si上に直接GaAsをエピタキシャル成長させると、多孔質Siが形態変化し、その結果GaAsエピタキシャル層中に多数の欠陥が導入されることが判明した。また、この形態変化を防ぐために、多孔質Siを酸化し、孔の側面を酸化膜で保護した上に薄いSi膜を成長し、更にGaAs層を成長することが有効であることが明かとなった。本年度はこのGaAs成長層を電子顕微鏡などで評価した。その結果、まだ多数の欠陥が存在することが分かった。詳細に検討した結果、酸化した多孔質Siの清浄化に問題があり、その上の薄いSi膜の成長が、均一に行われないことに原因があることが判明した。そのため、p^+Si上にあらかじめ薄いnSiを成長させ、部分的にnSiを除去し、p^+Siのみ選択的に多孔質化し、その上にGaAsを成長させることを試みた。また、多孔質Siのみを酸化し、SOI構造としてその上にGaAs層を成長させることも試みた。いずれの方法でも、GaAsエピタキシャル成長ができることは確認したが、まだ欠陥の評価までには至っていない。
米国における分権改革下の「学校のミクロ・ポリティクス」に関する研究

本研究では,わが国との比較も念頭に,米国における教育行政・学校経営をめぐる理論と実践を素材として,現代教育実践が社会的諸関係の中で経済的要因・感情的要因(信頼,ルサンチマン等)に根ざす権力から影響を受ける実態を踏まえた上で,単なる民意の反映等,従来の諸発想の限界を指摘すると同時に,教師や保護者等の関係者が各々の影響力行使を教育の本質的理念に沿うよう自覚的に編み上げ直す営為および現象として学校のミクロ・ポリティクスを再定義し,教育政治概念・実践へとつなげていくことの有効性と必要性を明らかにしている。今年度の研究では以下の3点に焦点を当てた研究を進めたところである。第一に,教師ー保護者間の関係について,昨年度から継続して教員養成における実践をさらに掘り下げて教育方法上の特徴を検討すると同時に,政治力学が一層鋭敏化すると思われる特別支援教育をめぐる状況についても事例収集・分析を進めた。特に後者では,教師と保護者間の対立・葛藤を前提としつつも,それが,児童生徒の特別な教育的ニーズに応じた“教育サービスや支援の内容の質,それらの発展・進歩"に関心を向け,少しでもその向上に資するような形へと政治力学が移行することをめざし,紛争解決制度が構築されている様相を看取した。このことは,今後の学校ミクロポリティクスをふまえた学校経営制度の構想へ向けて重要な示唆を与えうる。第二に,学校に流入する保護者・住民の意向の扱われ方について,単純な民意反映は,教育の社会的規定の目的化を強化する傾向を有し,不平等化装置としての学校の機能強化・社会の消極的再生産等を結果しうる,という問題への配慮を優先させる必要性を明らかにした。昨年度に入手した資料をわが国での受容状況と重ねて検討した結果,教育委員会制度の原型である学校会議を再評価することによって,教育固有の政治のあり方の特性的原理として,民意の可謬性,市民の学習に基づく選好変容,設置単位・範域等を導き,学校ミクロポリティクスを考える際の評価尺度を形成した。最終年度の研究では,当初の研究計画に即して,とりわけ教師に対する抑圧的な影響力を及ぼす学校内部のミクロポリティクスの構造について,近年,教育改革上の重要争点となり続けている教員評価の問題に焦点を当てて解明し,教育成果における教員以外の要因への着眼の困難性,個別教員・学校の成果と学校群全体の成果との関係性,結果測定の静的尺度から動的尺度への転換,さらには多忙化と教員評価,教員への社会的承認と支持と教員評価制度との関係等,わが国における実践的含意に注力しつつ論考をまとめた。また,これら研究成果をベースとしつつ,特に学校における教育内容・教育方法が教育改革全体から受ける影響についても知見を示すよう,一般向けの教育関連雑誌から寄稿を求められ,それに応じること等によって,当初の目的の一つであった研究成果の社会への還元についても可能な範囲で努めた。さらに,既存の学校内部にとどまる視野から,教育委員会制度を視野にも入れ,教育行政の固有性の再検討にも議論を展開することができた。すなわち,同制度をめぐって,単なる市民の意向反映や,教育行政専門家と素人との抑制と均衡(チェックアンドバランス)に本質的理念を見出すべきではなく,現代教育実践が社会的諸関係の中で経済的要因,感情的要因(信頼,ルサンチマン等)に根ざす権力から影響を受ける実態をふまえた上で,教師も保護者等の関係者が各々の影響力行使を教育に沿うよう自覚的に編み上げ直す営為と現象として学校のミクロポリティクスを再定義し,「教育政治」概念・実践の新たな可能性を見出す必要性を示しえた。こうして次年度以降の科研費(基盤C)採択研究課題へと発展させることのできる重要論点を析出するに至っている。本年度の研究では米国における近年の研究動向をレビューし,設定課題の推移,諸概念の規定,事例分析の概要と手法,蓄積された知見等の整理・評価を行った。次いで,学校において展開されるミクロ・ポリティクスの現状・特質・課題を解明する上で有益と思われる二つの具体的検討テーマを設定して,それぞれ個別論考としてまとめている。第一に,教師と保護者間の関係性を根源的に考えた場合,その政治力学の淵源として大きな影響を持つことから,教員養成段階における問題状況と取り組みに着目した。近年の米国における学校ー地域間関係に関する研究動向を捉えると,教員養成段階から取り組むことの必要性・有効性が強く指摘されていることが分かる。このことは従来,十分に着目されておらず,またわが国でも理論的実践的に重要な論点となりうることから,その概要と特質について解明を試みた。

その結果として,社会経済的要因等の規定力の強さから,教員志望者に無力感や罪悪感のみをもたらすおそれも残る一方で,教師としての専門的権威を帯びる前の段階でこそ「異文化」としての保護者・地域の実態を直視し,教師としてのアイデンティティ形成に織り込みうるとの信念の下,学校教育固有の役割に即して,保護者との関係構築を目指すことのできる基礎的な資質・能力が育成されようとしていることを明らかにした。第二に,本研究計画が予定した具体的素材の一つである米国スモールスクールについて,とりわけ一定の規模及び空間内における諸主体の関係性と教育実践との相互作用の観点から,従来は十分に照射されなかった理論的基盤について整理・吟味を行った。その結果,規模・人間関係の質・学校組織ガバナンスの密接な連関によって「真正の教授」を目指すという基本的構図が浮かび上がった。本年度の研究では,まず資料収集面で,注目していた米国論者が新たな研究成果(学術図書)を刊行し,その内容が本研究にとって非常に有益な理論的基盤を与えるものであり,上記実績にも重要な役割を果たすことになった。この資料を手がかりに重要な資料の収集につなげることもできた。米国の研究者との連絡調整については,学校評価・教員評価研究の第一人者との面会を果たすことができ,これまで未解明であった米国における学校・教員評価原理の理論的淵源について確認することができた。それと同時に,学校ミクロポリティクスを考える上で,教師の世代間での発想・感覚の違いが拡大している点が重要であるとの助言も得られ,今後の研究を進める上で貴重な発想の素になるものと思われる。また,実地調査については,サンフランシスコ郊外の学区においてスモールスクールの典型的成功例と目される小学校を訪問することができ,校長・教頭等にインタビューを行うと同時に,内部資料を入手することができた。また,様々な課題を抱える地域・保護者との関係について,抑圧でもなく全面受容でもなく,教師の専門性の変容を通じた対応のあり方の萌芽を確認しつつある。成果の取りまとめの面では,図書(分担執筆1編),学術論文2編,学会発表3件と,当初の計画を大きく上回る研究成果を残すこととなった。ただ,社会科学系の場合,考察等は質的側面が非常に大きく,必ずしも回数が研究成果に比例するものではないと考えられるため,自己評価としては上記の通りとしておきたい。本年度の研究では,まず資料収集面で当初予定していた資料の収集を概ね終えることができ,また今後の研究展開において重要な意義を持ちうる米国の論考が発表されたため,それを入手したほか,これまで出典が判明せず探索中であった歴史的資料の所在を突き止めることができ,それも入手できる等,期待を上回る成果を上げることができた。米国の研究者との連絡調整については,次年度に予定していたものが本年度,繰り上げて実施することができた。だが昨年度末で現役を引退された後,交通の便の良くないところに転居されたため,直接対面しての聞き取り調査が難しくなったことが明らかになった。その代わり,後継者と目される他大学の現役研究者を紹介していただけたので,次年度における訪問の計画を立てることができた。成果の取りまとめの面では,上述のように学術論文2編を執筆したほか,学会発表を3回行うこともできた。当初の予定では,それぞれ1編・1回ずつの予定であったため,当初の予定を上回る成果を上げることができたと考える。ただ,社会科学系の場合,考察等は質的側面が非常に大きく,それは主観にも左右されるため,自己評価としては上記の通りとしておきたい。研究最終年次となる今年度には,当初の予定通り,これまでの研究成果を踏まえて,わが国への適用可能性を念頭に置いた論文を取りまとめたい。
広帯域ISDNにおける大容量ATM交換機の最適なアーキテクチャ

本研究においては,大容量の交換が可能な光交換機のアーキテクチャに特に焦点を当て,それらの性能を解し最適なアーキテクチャを明らかにすることを目的として,研究を行い,以下のような研究成果を得た。(1)昨年提案した光交換用光波ネットワークRookNetの性能改善従来のRookNetの最大スループットは0.4であった。この最大スループット特性を向上させるために,パケット伝送のためのプロトコルとして,以前のStop-and waitプロトコルに類似したものからSelective-Repeatプロトコルに類似したプロトコルに改善し,その改善効果の解析を行った。本解析より,約0.8の最大スループットが実現できることを明らかにした。(2)RookNetのノード構成の簡単化および網拡張について我々が従来提案しているRookNetではノード数をM(=N×N)とすると,各ノードが2(N-1)個の受信機を必要とする。TDMA技術を用いることにより,同一のノード構成を用いて2(N-1)×2(N-1)のノードからなるネットワークまでシステムの規模を拡張する。このことにより,ノード数がN×Nの場合と比較して,2(N-1)×2(N-1)の時には,ノード当りの最大スループットは約2/3に劣化する。しかし,ネットワーク全体での総スループットは著しく向上することが明らかになった。(3)ネットワークの最適構成ネットワーク上のトラヒック量を監視し,最適なネットワークを構成するためのアルゴリズムを開発中。本年度における研究実績は大きく分けて、次の2つからなる。(1)内部バッファを持たない多段接続大容量交換機に関する研究広帯域ISDNで重要なバーストトラヒックの影響を明らかにするために、本多段接統交換機で使用されるバッファを持たない単位スイッチにおけるバーストトラヒックの影響を解析し、次のような結果を得た。(i)セル廃棄が生じた後においては定常状態におけるセル廃棄率よりも高い割合でセルが廃棄される。(ii)その高いセル廃棄率はバースト長が長くなるほど長い期間継続する。さらに(iii)バーストトラヒックによる性能の劣化を緩和するために初段にセル分配器を設けることを提案し、それが効果的であることを明らかにした。本研究成果はIEEEIntocom'93において発表予定である。(2)マルチホップ光波通信を用いた大容量光交換機に関する研究光波通信技術を用いた大容量交換機のアーキテクチャの提案およびその性能解析を行った。具体的には、(i)新たなマルチホップ光波通信網RookNetの提案。本マルチホップ網は各ノードが2個の固定波長送信器と2(N-1)個の固定波長受信器を持つことを仮定する。そのようなノード構成をとることによって高速通信に適した簡単な経路制御が可能になり、かつ任意のノードへ最大2ホップで到達できる。(ii)RookNetの性能解析。RookNetにおける伝送遅延時間ならびに最大スループット特性を明らかにするために近似解析手法を開発し、その妥当性を検証している。最大スループットは、ノード数が増加しても0.433程度になることを明らかにしている。本研究成果はIEE ICC'93において発表予定である。本研究においては,大容量の交換が可能な光交換機のアーキテクチャに特に焦点を当て,それらの性能を解析し最適なアーキテクチャを明らかにすることを目的として,研究を行い,以下のような研究成果を得る事ができた.(1)昨年提案した光交換用光波ネットワークRooKNetの性能改善に関する研究従来のRookNetの最大スループットは約0.4であった.この最大スループット特性を向上させるために,パケット伝送のためのプロトコルとして,以前のStop-and-waitプロトコルに類似したものからSelective-repeatプロトコルに類似したプロトコルに改善し,その改善効果の解析を行った.本解析より,約0.8の最大スループットが実現できることを明らかにした.(2)RookNetのノード構成の簡単化およびそれによる性能の劣化に関する研究我々が従来提案しているRookNetではノード数をM(=N×N)とすると各ノードが2(N-1)個の受信機を必要とする.

TDMA技術を用いることにより,同一のノード構成を用いて2(N-1)×2(N-1)のノードからなるネットワークまでシステムの規模を拡張する.このことにより,ノード数がN×Nの場合と比較して,2(N-1)×2(N-1)の時には,ノード当りの最大スループットは約2/3に劣化する.しかし,ネットワーク全体での総スループットは著しく向上することが明らかになった。(3)ネットワークの最適構成に関する研究ネットワーク上のトラヒック量を監視し,最適なネットワークを構成するためのアルゴリズムを開発中.今後研究を継続予定.
高頻度データを用いたボラティリティと取引の構造変化の研究

日次ボラティリティは株式価格の収益率の変動の大きさの指標として使われており,市場のリスクの指標となっている.本研究ではボラティリティの統計モデルとして使われている確率的ボラティリティ変動モデルを拡張してボラティリティと市場の取引システムの変更を調べる研究を行った.その際,日中の高頻度データを用いて計算される実現ボラティリティと呼ばれる推定量を複数種類,導入してモデルの推定精度を高め,かつ変動を性質ごとに分解する手法を提案した.国内のデータでは前後においてボラティリティの水準については大きな変化は見られなかった.平成26年度には,ボラティリティと取引システムとその構造変化についての研究として,日次レベルでの研究を中心に行った.石原(2015)において,実現ボラティリティを導入した確率的ボラティリティ変動モデルを複数の異なった種類の実現ボラティリティが利用できるように拡張し,さらに回帰構造を導入することで,周期性や構造変化に関する研究ができるように一般化した.これまではジャンプの有無によって区別する必要があった実現ボラティリティを同時に入れることが導入できるようになった.さらに計算効率的な推定アルゴリズムを提案した.周期性として暦効果の影響を検証し,収益率・ボラティリティ・複数の実現ボラティリティの間で異なった暦効果があることが明らかになった.一方で,日経平均データに応用し,高頻度取引システムの導入前後における収益率・ボラティリティティ・市場のボラティリティから発生する実現ボラティリティのバイアスの検証を行ったが,何れの水準に関しても日次のデータにおいては構造変化は見られなかった(石原(2014)の口頭発表).Ishihara, Omori, Asai (2014)では多変量ボラティリティモデルの推定アルゴリズムの提案を行った.実現ボラティリティは予測のためにのみ用いているが,このアルゴリズムは来年度の研究で実現ボラティリティを複数種類導入したモデルに適用する予定である.また石原・渡部(2015)において,統計モデルとしての構造変化モデルに関するサーベイも行った.ボラティリティと取引システムという形ではないが景気循環に関するモデルとして循環型・推移型の構造変化モデルに関して,近年発見された構造変化モデルに関する問題点と解決法を含む,広範なサーベイを行った.株式市場の取引構造の変化が株式市場の変動の構造変化として現れたかどうかを検証するために,株式収益率のボラティリティと呼ばれる変動の大きさのモデルとして,確率的ボラティリティ変動モデルを使用し,そこに高頻度データから計算される実現ボラティリティと構造変化の性質を導入する研究を行った.特に,市場の取引構造の変化をモデルに導入して影響を調べるために,近年の構造変化モデルに関してサーベイを行った.その結果の一部を景気変動に応用した研究としてまとめ論文として公刊した(石原・渡部(2015)).平成26年度に行った研究においては,日本市場における高頻度取引システム導入日前後による構造変化が単一の実現ボラティリティを導入した確率的ボラティリティ変動モデルではとらえられないことが分かった.その結果を受け,本年度はより細かいレベルへの変動を調べるために,収益率の変動の分解する研究を行った.実現ボラティリティ推定量には様々なタイプのものが提案されているが,正負のジャンプを検出するのに用いられる推定量も提案されている.そこでいくつかの異なった性質を持つ実現ボラティリティを導入し,正負のジャンプのような瞬間的に起こる大きな変動と連続的な変動を分離する手法を提案した.途中結果は国際学会で発表を行った(Ishihara(2015),(2016)の口頭発表).提案した手法は,単一の実現ボラティリティを導入したモデルと比較して収益率の変動をよりよくとらえることができた.今後は各レベルの変動に構造変化が起こったかを検証する予定である.日次ボラティリティは株式価格の収益率の変動の大きさの指標として使われており,市場のリスクの指標となっている.本研究ではボラティリティの統計モデルとして使われている確率的ボラティリティ変動モデルを拡張してボラティリティと市場の取引システムの変更を調べる研究を行った.その際,日中の高頻度データを用いて計算される実現ボラティリティと呼ばれる推定量を複数種類,導入してモデルの推定精度を高め,かつ変動を性質ごとに分解する手法を提案した.国内のデータでは前後においてボラティリティの水準については大きな変化は見られなかった.平成27年度中の予定であった構造変化モデルに関する研究を行うことができ,特に日本の日次のデータに関する検証を行うことができた.計量ファイナンス平成26年度中の研究の結果をもとに,モデルの拡張と予測に関する研究を行い,国内外で発表し成果をまとめる.特に今年度のモデルでは注目していない外国の株式市場との関連に関する構造変化や,リスクへの感応度に関する影響に関しても検証する.
組換え近交系マウスを用いたダイオキシン類毒性の感受性支配因子の探索

本研究は,組換え近交系マウスを用いダイオキシン類暴露による毒性影響の感受性種間差に関与する支配因子を解明することを目的としている。まず,多様な自己免疫疾患を発症するMRL/lprと,発症しないC3H/lpr各系統の脾臓から調整した初代培養リンパ球に2,3,7-8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin(TCDD)を投与し,Cyplal mRNA発現量を解析したところCyplal誘導には大きな系統間差がみられた。EC_<50>を算出したところC3H/lprはMRL/lprよりも2桁以上,TCDDに対して敏感であることが明らかとなった。次にこれらの親系統から作成された組換え近交系マウスのMXH/lpr 12系統においても同様の実験をおこなったところ,TCDDに対する感受性は系統間で大きく異なった。これらの系統間差の原因を調べるため,ダイオキシンが結合することが知られている細胞内転写因子であるアリルハイドロカーボンレセプター(AhR)の遺伝子配列を解読した。結果,TCDDとの結合に重要と報告されている,AhRリガンド結合ドメインの375番目のアミノ酸が,MRL/lprではバリン,C3H/lprではアラニンであった。このアミノ酸がTCDDに対する感受性に寄与する一要因であると考えられた一方,AhRはMRL/lpr由来だがTCDD暴露に対して敏感な系統も存在した。こうした系統のマウスを使用してQTL解析を進めることでダイオキシン暴露による感受性の種間差に寄与する(AhR以外の)未知の因子の解析が可能となった。また,これら組換え近交系マウスは様々な組み合わせで自己免疫疾患を発症するため,今後,ダイオキシン暴露による免疫系への影響の解析にも繋がることが期待される。現在,ダイオキシン類毒性に関してニワトリと比べ鈍感と考えられるセグロカモメを用いた実験を準備中であり,今後,感受性の種間差を解析する。組換え近交系マウスの初代培養肝細胞を用いた実験は,来年度,愛媛大学に戻り次第,開始する。2008年12月まではNational Wildlife Research Centre(Canada)でニワトリ初代培養肝細胞を試料としてダイオキシン(TCDD)および有機フッ素化合物(PFOS・PFOA)の共処理実験を実施した。その結果,TCDDのみならずPFOSも異物代謝酵素チトクローム(CYP)1A mRNAを誘導した。また,CYP4V2,CYP3A37 mRNAの発現量に対しても有機フッ素化合物単独処理とTCDD共処理の場合で発現パターンが異なった。これらの結果から,各化合物が細胞内で結合する受容体のクロストークや転写コアクチベータの競合などの多様なメカニズムが推察された。本成果は,様々な環境汚染物質に複合暴露している野生生物あるいはヒトのリスク評価の一助になると考えられた。2009年1月より実施している組換え近交系マウスを使用した実験に関しては,各系統のマウス脾臓から採取した初代培養リンパ球にTCDDを投与し,Cypla1誘導感受性の系統間差を解析中である。当初の予定であった肝細胞ではなく脾細胞を用いたのは,脾細胞の方が簡便・迅速にmRNA発現量の変動を検出できたためである。我々の研究グループは,本研究で使用している組換え近交系マウスの系統ごとに染色体の特定の部位が親系統のどちらに由来しているのかを示すSDP(Strain Distribution Pattern)表を決定している。今後,このSDP表をもとにCypla1 mRNA発現量を量的形質としてQTL(Quantitative Trait Loci)解析し,どのような遺伝子群がダイオキシンの毒性に関与しているのか解析する予定である。

また,これら組換え近交系マウスは様々な組み合わせで自己免疫疾患を発症するため,今後,ダイオキシン暴露による免疫系への影響の解析にも繋がることが期待される。
水頭症マウスの脳室の流体構造と繊毛運動解析

平成30年は主に野生型マウスとDpcdノックアウトマウスにおける脳室の形態解析と脳室内の流体をトレーサー粒子を用いて解析し比較した。目的遺伝子に変異が起こっていることを確認するため、ノックアウトマウスを用いた解析にはあらかじめPCR法によってDpcd遺伝子の両方に変異が起こっていることをチェックした。遺伝子変異の確認後にノックアウトマウスを麻酔し、脳内のMRIを撮影し、脳室の形態を確認して水頭症の症状や進行状況を野生型マウスと比較した。脳室には複数あり、側脳室の形態の他、第3脳室、第4脳室、側脳室から第3脳室へつながるモンロー孔、第3脳室から第4脳室へつながる中脳水道など、水頭症に関与すると考えられるいくつかの部位の形態も野生型と比較し確認することによって、脳室が大きくなる原因について推察した。また、ノックアウトマウスの脳を取り出し、側脳室、第3脳室、第4脳室付近にトレーサー粒子(ポリスチレンビーズ)を付加し、髄液の流れを確認した。その結果、ノックアウトマウスの脳室内の流体の速度は野生型とは大きく異なり遅くなっていることが分かった。さらに、繊毛内に存在する内腕ダイニンの発現量についても定量PCR法によって確認した。ノックアウトマウスから得た脳からmRNAを抽出し、逆転写後にリアルタイムPCRを行い、目的遺伝子の発現量を定量した。その結果、複数ある内腕ダイニン遺伝子のうちのいくつかの遺伝子について、ノックアウトマウスでは減少していることが明らかとなった。これらの成果は国内学会などで発表し、他の研究者にも高く評価されている。本研究課題は研究計画の段階で当初予定していた通り進行しており、特に遅れている事柄はない。それに加え、当初予想していなかった結果も得られたため、急遽計画していなかった実験にも取り組んでおり、研究成果も順調に得られている。ノックアウトマウスの脳室の形態についてはMRIでかなり細かな構造まで観察することが出来、野生型とDpcdノックアウトマウスで脳室の形態の違いを観察することが出来た。脳室の流体解析は、ノックアウトマウスで脳内にトレーサー粒子を打ち込むことが困難であった。そのため、取り出した脳の脳室に直接トレーサー粒子を添加することによって、部位別に脳内の流体速度を計測することに成功した。上記の結果より、繊毛運動自体に原因があるのではないかと考え、繊毛運動の根源であるモータータンパク質、ダイニンに着目した。過去の文献によると内腕ダイニンにその原因があると言及されているものの、遺伝子までは特定されていなかった。内腕ダイニンの遺伝子は複数存在していることが知られているが、本研究課題では、そのうちある特定の内腕ダイニンの発現量が、Dpcdノックアウトマウスで減少している事を定量PCR法によって明らかにすることが出来た。現在は得られた結果のまとめと、次年度に向けた研究の準備を行っている。学会発表も2件行い、他の研究者からも良好な反応も得られている。以上の成果に基づき、自己点検を行い、本研究課題はおおむね順調に進んでいると判断した。平成31年度以降も当初の計画通り研究を進めていく。1.繊毛細胞の分布と繊毛運動の解析平成30年度の結果から、各脳室や脳室同士をつないでいる孔に特に異常が認められなかったことから、ノックアウトマウスで水頭症を発症する原因は脳室の繊毛運動の異常によって水流がうまく形成されないために起こるのではないかと考えた。よって、平成31年度は脳室の繊毛細胞について解析する。脳室部分を抗アセチル化チューブリン抗体と抗アクチン抗体を用いた間接蛍光抗体法により側脳室、第3脳室、第4脳室、またモンロー孔や中脳水道などを染色し、野生型と比較することにより、ノックアウトマウスで繊毛細胞の分布に異常がないかを確認する。そもそもノックアウトマウスで繊毛細胞の数が違う場合には、繊毛の絶対量が少ないので、脳室内の流れも形成され難い。これを確かめるため本研究では免疫染色を行い、ある区域の決まった枠内にどれくらいの繊毛細胞が分布しているのかを定量化する。また、ハイスピードカメラを用いて繊毛運動自体も撮影し、周波数、振幅、波形などに異常が見られないかを確認する。撮影は位相差顕微鏡、暗視野顕微鏡、微分干渉顕微鏡などを使用して脳の繊毛が良く見えるよう、コンディションを整える。2.脳繊毛のSEM、TEM観察脳繊毛の詳細な形態情報を得るため、走査型顕微鏡(SEM)と透過型顕微鏡(TEM)を用いて脳室繊毛の観察を行う。固定法や観察方法は既に過去の論文があり、それに従ってノックアウトマウスで行う。