hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
酸化チタン-金属ナノ粒子系材料が示す多色フォトクロミック現象の解析及びその応用

本結果に関しては多くの学会にて発表しており、さらに英文誌にも投稿中(査読中)である。近年、我々は光触媒還元反応によりAgナノ粒子(AgNP)を担持させた褐色のナノポーラス酸化チタン(Ag-TiO_2)膜が、様々な色調の単色可視光照射により照射光とほぼ同様の色に着色し、紫外光照射により可逆的に元の褐色に戻すことができるといった多色フォトクロミズムを示すことを見出した。現在のところ、この発色機構にはプラズモン共鳴吸収により励起されたAgNPの電子が直接、あるいはTiO_2を介して酸素に奪われることでAgNPがAg^+に酸化される過程が重要であることは分かっているが、実際にAgNPが膜内でどのような形態変化を生起しているかは不明であった。そこで本研究では、Ag-TiO_2材料に関する詳細な反応機構解明と発色特性等の機能性の向上・制御という2つの観点から、AgNPをTiO_2単結晶表面上に光触媒析出させ、その単色可視光照射による形態変化をAFMにより直接的に観察することを目的とした。平成19年度は、フォトクロミック現象に対する相対湿度の影響について調べ、本現象にとってTiO_2単結晶表面上でのイオン伝導性が重要な役割を果たすことを明らかにした。これにより、本フォトクロミック現象が光電気化学的機構によるものであることが裏付けられた。また、これまでに得られた結果、及び知見を元に、光照射等の処理に工夫を加えることで(紫外光と可視光を同時に照射)、AgNPの形態をより明確に制御し、TiO_2単結晶上でもより鮮明な発色を得ることができた。これらは、当初に期待した以上の成果である。以上の結果に関して、国内外を問わず多くの学会にて発表しており、さらに英文誌にも投稿中(査読中)である。
シリコンスピンデバイスの研究

半導体デバイスは、現在まで主に電子の有する「電荷」という側面に着目して研究・開発がなされてきた。最近、デバイスにおいて制御可能な自由度として「電荷」の他に「スピン」が注目されている。特に、化合物半導体をベースとして電子のスピンを利用したデバイスは多くの研究が行われている。しかしながら、シリコンデバイスにおいてはスピンを利用したデバイスは、非常に限られた報告しかない。本研究は、電子のスピンを利用した今までにないシリコンデバイスを実現し、将来の量子情報処理への応用や新しい強相関エレクトロニクスデバイスの可能性を創出する事を目的としている。上記目的の達成のために本研究では、いくつかのシリコン量子ドット・量子細線結合系を作製し、量子ドットの局在電子と量子細線の遍歴電子の交換相互作用を電界で制御する事により、量子細線の電流変調を実現する。今年度は、SOI基板に電子線リソグラフィー技術とドライ及びウェットエッチング技術により、量子細線とその近傍に量子ドットを1つ及び2つ配置した構造を作製した。エッチング後のドットのサイズと細線の幅は共に、100nm程度である。今年度は電気特性については、量子ドットが1つの場合について主に測定した。低温(4.2K)において、量子ドットに入る電子数は、量子ドットの近傍に配置した1つのゲートにより制御できた。また、量子細線の電子濃度はSOI基板電圧を変化させる事により制御できた。
空間ベクトル理論を応用した電力用能動フィルタとその補償アルゴリズムの研究

サイリスタ整流回路などの大電力周波数変換器は、スイッチングに起因する複雑な周波数成分をもつ高調波を発生し、送配電系統に種々の悪影響を及ぼす。しかし、従来のLCフィルタ(受動フィルタ)では、このような高調波を完全に除去することが難しく、GTOやSIサイリスタを用いた電力用能動フィルタの研究が進められている。本研究は、筆者らが先に発表した瞬時無効電力の一般化理論をもとに、これを電力用能動フィルタの補償アルゴリズムへ応用し、以下の結論を得た。(1)4段直列多重電圧形PWM変換器を用いた電力用能動フィルタ(7kVA)を製作し、パワートランジスタの平均スイッチング周波数を23kHzに抑えながら、第5.第7次高調波電流を装置の定格まで補償することを可能にした。また、効率は多重変圧器の損失を含めて92%が得られた。(2)電力用能動フィルタの過渡特性は補償アルゴリズム、即ち補償電流指令値の演算回路に左右される。そこで、【p^*】,【q^*】演算回路に用いるローパスフィルタの特性と補償効果及びコンデンサ容量の関係を詳細に論じた。特に、基本波まわりの側帯波の補償に対しては、カットオフ周波数の異なったローパスフィルタを用いることにより、優れた補償効果が得られることを実験的に確認した。(3)電力用能動フィルタの直流電圧やスイッチングリップル制用リアクトルの設計が適切でない場合、負荷に含まれる高次の高調波を除去できなかったり、スイッチング周波数が増加して損失が増大することがある。そこで、高調波補償特性と各設定定数の関係を空間ベクトルを用いて理論的に解析し、ディジタルシミュレーションと実験によって理論の妥当性を論じ、実規模の電力用能動フィルタ(数百千KVA)の設計法を確立した。
ラット脳虚血モデルにおける神経幹細胞活性化への運動負荷の関与

研究目的:本研究では、脳虚血後の内在性神経幹細胞による神経新生に対するリハビリテーションの関与を明らかにするために、ラット脳虚血モデルを用いて運動負荷の程度や、負荷のタイミングによる幹細胞の活性化に着目し、以下の研究を実施し結果を得た。研究方法と結果:1)脳梗塞モデルラットの作成8週令のWistar系雄ラット(n=24)を用いて、脳梗塞モデル群(n=12)とSHAMコントロール群(n=12)に分けた。脳梗塞モデルラットは、麻酔下に塞栓子(直径0.2-0.3mm、長さ5mmの糸付き栓子・全長18mm)を内頸動脈に向け挿入、結紮・固定し、90分後に塞栓を抜き取り再開通を行い脳梗塞モデルを作製した。術後30日に脳を採取し、厚さ2mmの前額断にスライスしてトリフェニールテトラゾリウムクロライド(TTC)染色を行い梗塞巣の大きさを確認した。その結果、大脳半球に再現性良く脳梗塞を作成することができた。2)脳の形態学的評価(免疫組織化学染色法)梗塞モデルより得られた脳を、一晩4%パラホルムアルデヒド・リン酸緩衝液(pH : 7.4)で浸漬固定し、パラフィン包埋を行った。厚さ5μmの切片を作製した。現在、抗DCX抗体(神経前駆マーカー)、抗NeuN抗体(神経細胞マーカー)、抗GFAP抗体(アストロサイトマーカー)を用いて免疫染色による検討と、神経幹細胞の増殖を抗BrdU抗体染色にて評価を進めている。3)血中乳酸量による運動負荷強度の測定トレッドミル装置を用いて、ラットに対し走行運動の予備実験を行った。運動期間は、1ヶ月間実施し、1日30分、週5回実施した。その後、トレッドミル走行運動時の乳酸量を測定するために、ラット右頚静脈にカテーテル留置術を行った。その結果、22.5m/minの速度で走行した場合、血中乳酸量の増加が認められた。今後は、引き続き運動負荷時の各種神経系細胞マーカーの発現や神経幹細胞増殖と、運動負荷強度との関連について検討を加えていく予定である。
新規脳蘇生法確立における脳内Na+/Ca2+交換系の役割の基礎的解明

神経細胞死誘発のメカニズムを解析するためにアストロサイト内のカルシウムホメオスタシスを司るNa+/Ca2+交換系(NCX2)と脳内Ca2+動態、カルシニューリン/イムノフィリン情報伝達系およびミトコンドリア機能不全との連関に焦点を当て、新規治療法開発への糸口を見出すためNa+/Ca2+交換系遺伝子knockout mouse(以後NCXKO群とする)を用いて前脳虚血におけるNa+/Ca2+交換系の役割、海馬スライスによるグリア内とミトコンドリア内Ca2+動態、ミトコンドリア機能不全におけるNCXの役割を検討した。本実験から得られた成果は、以下の通りであった。(1)前脳虚血負荷においてNCXKO群はwild群に比べて神経保護作用は示さなかった。(2)グリア内Ca2+濃度は通常時と虚血時はwild群より高いが、サイクロスポリンA(CSA)によりその上昇は抑制された。(3)ミトコンドリア内Ca2+濃度はwild群と同じ変動を呈した。ミトコンドリアのCa2+負荷による膨化、持続投与によるCa2+取り込み(Calcium Retension Capacity:CRC)においてNCXKO群とwiId群に有意な差は認めなかったが、呼吸能(Respiratory Control Ratio:RCR)においてstate3呼吸による酸素消費がNCXKO群はwild群より有意に高かった。この結果より、以下のことが考えられた。(1)Na+/Ca2+交換系遺伝子改変を加えたKOマウスを用いたが、ヘテロ個体のため十分にNCXの機能を抑制することができなかったと考えられた。しかし、海馬スライスから得られた結果よりグリア内Ca2+濃度が通常のマウス海馬スライスよりも高値であることからある程度NCXの機能が抑制されていることも明らかとなった。(2)ミトコンドリア機能不全を起こす誘因のひとつであるMPTによるミトコンドリアの膨化がNCXKO群とwild群に認められ、NCXの抑制はミトコンドリアには影響していないことも明らかとなった。(3)また、state3呼吸による酸素消費が高値となった理由のひとつとしてCa2+の排出に時間がかかるためATP合成に酸素が必要となるのでないかと考えられた。今回の成果より脳虚血に伴う神経細胞死形成におけるNa+/Ca2+交換系の重要性が明らかとなった。虚血性神経細胞死誘発に関与すると思われるアストロサイト内のカルシウムホメオスタシスを司るNa+/Ca2+交換系(NCX2)と脳内フリーラジカル、カルシニューリン/イムノフィリン情報伝達系およびミトコンドリア機能不全との連関に焦点を当て、神経細胞死誘発において重要な役割を担う細胞内Ca2+動態と他の因子との関係を明らかにし新規治療法開発への糸口を見出すために以下の2点を中心に解析を行った。1)脳虚血時の細胞内カルシウム流入におけるアストロサイトNa+/Ca2+交換系(NCX)とカルシニューリン/イムノフィリン情報伝達系の関係を解析するためにNCX交換系遣伝子knockout(KO)マウスの海馬スライスを用いた低酸素負荷による神経細胞内とアストロサイト内

Ca2+動態を測定し、NCX交換系とカルシニューリン/イムノフィリン情報伝達系との連関を検討した結果、NCXKOマウスの海馬スライスの脳細胞内Ca2+濃度はratioで海馬CA1(NCXKO:1.45±0.55vsWild:0.88±0.48)CA3(NCXKO:1.41±0.68vsWild:0.95±0.42),DG(NCXKO:1.39±0.42vsWild:0.82±0.51)で低酸素無グルコース下では海馬CA1(NCXKO:1.71±0.46vsWild:1.22±0.51)CA3(NCXKO:1.68±0.58vsWild:1.28±0.39),DG(:NCXKO:1.66±0.36vsWild:1.17±0,49)とNCXKOマウスでは細胞内Ca2+がWildマウスより高かった。虚血負荷後の細胞内Ca2+の増加の割合は両群で有意な差を認めなかった。次に、2)ミトコンドリア機能不全に伴うMPTを介した脳内ミトコンドリア機能不全誘発とNa+/Ca2+交換系の介在の有無についてNa+/Ca2+交換系遺伝子knockout mouse脳内から抽出したミトコンドリアを用いてCa2+overloadによるミトコンドリアの膨化実験を行った。Ca2+overloadによるミトコンドリア機能不全の誘発とMPTを介したミトコンドリアの膨化はNCXKOマウスとWildマウスの両群間で有意な差を認めず、シクロスポリンAによるMPT抑制効果においても有意な差を認めなかった。以上より、NCXは細胞内のCa2+の汲み出しに関与し、これらの遺伝子を改変したマウスでは細胞内のCa2+濃度が通常より高いが、虚血による増加はWildマウスと同様で細胞内Ca2+増加を制御する別の系が代償している可能性が示唆された。MPTに伴うミトコンドリアの膨化は両群で差がないためNCXとMPTとの関与は今回の実験からは見出せなかった。1脳虚血時のNa+/Ca2+交換系と虚血性神経細胞死との連関解析C57B6マウス(体重25-30g)をWild type群とグリアNCX2knockoutマウス群に分けて両側総頚動脈結紮による12分間の前脳虚血モデルを作製した。海馬CA1における遅発性神経細胞死は、wild type群とNCX群のマウス間で有意な差を認めなかった2低酸素下でのアストロサイトNa+/Ca2+交換系(NCX2)knockoutマウス海馬スライス切片におけるグリア内とミトコンドリア内Ca2+濃度の蛍光色素法による測定海馬スライスを用いた細胞内Ca2+流入におけるアストロサイトNa+/Ca2+交換系(NCX)とカルシニューリン/イムノフィリン情報伝達系の関係を解析した結果、NCX群の海馬スライスのグリア内Ca2膿度(0.76±0.15)はwild群(0.36±0.18)に比べて虚血前有意に高い値を示した(p<0.05)。虚血時にはwild群およびNCX群は虚血前よりも有意に高いグリア内Ca2+濃度を示した(P<0.05)。また、CsAは両群でのグリア内およびミトコンドリア内Ca2+濃度を有意に低下させた(p<0.05)3.NCXKO
サンゴの蛍光タンパク質は褐虫藻の誘引に働く

造礁サンゴは緑色蛍光タンパク質(GFP)とその類縁の蛍光タンパク質を大量に産生し鮮やかに呈色する。しかしながら蛍光タンパク質がサンゴにとってどのような役割を持つかはいまだに明らかでない。本研究では「サンゴの蛍光タンパク質が共生相手の褐虫藻を誘引する」ことを検証した。褐虫藻の正と負の走光性は、それぞれ緑色光と青色光に対して最大となった。さらに、緑色蛍光を発するサンゴ及び人工物が褐虫藻を誘引することを確かめた。実際にサンゴ礁にて、蛍光塗料を塗布したトラップに自然海水中の褐虫藻が誘引される傾向を見出した。以上により、サンゴ礁光環境において、褐虫藻がサンゴの蛍光タンパク質に誘引されうることを実証した。【背景】サンゴ礁の海域では、緑や黄、赤など、鮮やかな体色のサンゴを見ることができる。この体色は、サンゴが緑色蛍光タンパク質(GFP)とその類縁の蛍光タンパク質を大量に産生していることに由来する。【問題】しかしながら、蛍光タンパク質はサンゴにとってどのような役割を持つのかについては、いまだに明らかでない。唯一、「サンゴ体内に共生する褐虫藻の光防御に寄与する」とする説が提唱されているが、強光が届かないほどの深場(50m)に棲むサンゴであっても強い蛍光を発するという事実を説明できない。【目的】本研究では「サンゴの蛍光タンパク質は褐虫藻を誘引する働きがあるのではないか」と仮説を立て、これを検証する。さらには、実際のサンゴ礁海域において、サンゴの蛍光による褐虫藻誘引の実態を捉える。【結果】まず、褐虫藻がどのような色の光に応答して遊泳するのかの検討を行った。その結果、褐虫藻の正と負の走光性は、それぞれ緑色光と青色光に対して最大となることがわかった。さらに、褐虫藻が青色光環境下で緑色蛍光源に誘引される現象を確認した。さらに、沖縄県沖縄本島付近のサンゴ礁にてサンプリングを行った結果、蛍光塗料を塗布したトラップに自然海水中の褐虫藻が誘引される傾向を見出した。以上により、青色光が優占的なサンゴ礁光環境において、褐虫藻がサンゴの蛍光タンパク質に誘引されうることが示唆された。【意義】サンゴ礁海域における褐虫藻の生息密度は非常に低い。そのため、蛍光タンパク質によって褐虫藻が誘引されるとすれば、それはサンゴが褐虫藻と共生するために極めて重要なメカニズムと考えられる。このメカニズムはサンゴの生存戦略を理解する基盤となる。大型スペクトログラフを用いた詳細な解析により、褐虫藻の正と負の走光性が、それぞれ緑色光(500 - 540 nm)と青色光(380 - 480 nm)に対して最大となることがわかった。これは褐虫藻の走光性の作用スペクトルを初めて明らかにしたものである。さらに、この作用スペクトルデータからの予測をもとに褐虫藻が蛍光に誘引される条件を詳細に検討した結果、青色光環境下で緑色蛍光源に誘引される現象を確認し、その程度を定量化することに成功した。実際のサンゴ礁にてサンプリングを行った結果、緑色蛍光源を塗布したトラップに自然海水中の褐虫藻が誘引される傾向を見出した。以上の成果により、本研究仮説「褐虫藻がサンゴの緑色蛍光タンパク質に誘引される」を示唆する、中核となる実験結果が出揃った。【結果】前年度の研究で、沖縄県沖縄本島付近のサンゴ礁にてサンプリングを行った結果、蛍光塗料を塗布したトラップに自然海水中の褐虫藻が誘引される傾向を見出した。また、人工の緑色蛍光源が褐虫藻を誘引することを確認した。本年度では、強い緑色蛍光を発するサンゴが、実際に褐虫藻を誘引することを確かめた。これらの誘引現象は、GFPを励起する青色光以外の光環境ではほとんど起こらなかった。以上により、青色光が優占的なサンゴ礁光環境において、褐虫藻がサンゴの蛍光タンパク質に誘引されうることが検証された。

本研究では「サンゴの蛍光タンパク質が共生相手の褐虫藻を誘引する」ことを検証した。褐虫藻の正と負の走光性は、それぞれ緑色光と青色光に対して最大となった。さらに、緑色蛍光を発するサンゴ及び人工物が褐虫藻を誘引することを確かめた。実際にサンゴ礁にて、蛍光塗料を塗布したトラップに自然海水中の褐虫藻が誘引される傾向を見出した。以上により、サンゴ礁光環境において、褐虫藻がサンゴの蛍光タンパク質に誘引されうることを実証した。今後は、サンゴ生体そのものの蛍光に褐虫藻が誘引されるか、また、サンゴの蛍光タンパク質が共生成立の効率化に寄与しているかについて検討する。これらが実証されれば、「サンゴの緑色蛍光は褐虫藻を誘引する」という命題を支持するのに十分と考えられる。そこで、以上の研究結果をもとに論文を執筆し、国際学術雑誌に投稿する。本研究が完成されれば、サンゴが褐虫藻と効率よく共生を果たすために重要なメカニズムを解明することになる。さらには、蛍光タンパク質の生理・生態レベルでの役割を解き明かす研究への展開が期待される。光生理学計画では、設備備品費としてLEDパネル光源を購入する予定であった。しかし条件検討の結果、既存の光源を調整することで十分な実験結果を得ることができたので購入を見送った。サンゴの緑色蛍光が褐虫藻の誘引及び共生成立に寄与することを実証するための実験を本格的に行うため、高額なサンゴ生体や消耗品の購入を予定している。また、研究成果を学術論文として執筆するので、掲載費としての計上を予定している。
CGH解析に基づいた消化器癌におけるEGFR阻害剤の新たなバイオマーカー探索

CGH解析から明らかになったFGF9・MAP3K10・AKT2遺伝子について、FGF9とAKT2については強制発現株でEGFR阻害剤への耐性化への関与が示唆され、それぞれFGFR阻害剤とPI3K阻害剤で耐性化の解除も確認した。一方でMAP3K10について耐性化は認められなかった。臨床検体では145例の大腸癌手術検体でFGF9遺伝子の増幅を調べたところ、8例で増幅を認め、KRAS野生型に多い傾向にあった(7/96)。さらに抗EGFR抗体使用コホートでも著効例には増幅は認めなかったが耐性例には1/7例で増幅を認めた。また進行膵癌ではAkt2高発現症例でEGFR阻害剤への耐性傾向を認めた。臨床検体のCGH法解析から得られたFGF9遺伝子やMAP3K10遺伝子・AKT2遺伝子の増幅について遺伝子強制発現株を作成したところ、FGF9とAKT2遺伝子についてはEGFR阻害剤に耐性化した。一方でMAP3K10遺伝子については複数の癌腫の細胞株で実験を行ったが感受性含め表現型には変化を認めなかった。特に顕著に耐性化したFGF9遺伝子強制発現細胞株はin vitroでもin vivoでもFGFR阻害剤によりEGFR阻害剤への耐性化が解除された。さらにFGF9遺伝子増幅について改めて新たなコホートの大腸癌手術検体を用いてその頻度を探索したところ、手術検体145例中8例(5.5%)で認め、KRAS野生型の大腸癌に多い傾向にあった(7/96, 7.3%)。また抗EGFR抗体を使用した別のコホートでも調べたところ、薬剤無効7例中FGF9遺伝子増幅を1例認め、他の耐性に関わるKRAS, NRAS, BRAF, PIK3CA遺伝子の変異とは排他的であったが、一方で著効15例中では1例も認めなかった。これらのことからKRAS野生型の大腸癌の中で、ある一定の頻度でFGF9がEGFR阻害剤への耐性に関わっており、そういった群についてはFGFR阻害剤を併用することが有効である可能性が示唆された。AKT2遺伝子強制発現株についてもin vitroではPI3K阻害剤を併用することで耐性化が解除された。さらにAKT2遺伝子が増幅しているPANC-1という膵癌細胞株でも同様にPI3K阻害剤を併用することでEGFR阻害剤への感受性が高まった。FGF9遺伝子についての実験はin vitro、in vivoともに予定以上に進展し、さらに臨床検体の解析についても当初の予定以上に解析することができた。MAP3K10遺伝子については期待したような結果が得られず、それ以上の解析は行っていないが、AKT2遺伝子についての実験はおおむね予定通りに進展した。薬剤耐性株の作成は濃度上昇に伴い死滅した細胞株も存在し、予定よりも若干遅れている。臨床検体のCGH法解析から明らかになったFGF9・MAP3K10・AKT2遺伝子について、それぞれ耐性化への関与を調べたところ、FGF9とAKT2については強制発現株でEGFR阻害剤への耐性化への関与が疑われ、それぞれFGFR阻害剤とPI3K阻害剤で耐性化が解除された。MAP3K10については耐性化は認められなかった。FGF9については顕著な差が認められたため、nude mouseを用いてin vivoでも検証したところ、in vivoでも同様の耐性ならびにFGFR阻害剤併用の有効性が認められた。さらにFGFRシグナルは血管新生への関与も報告されているが、FGF9強制発現株では血管新生についても増強が認められ、FGFR阻害剤による血管新生の抑制も確認できた。AKT2の関与について22例の進行膵癌の針生検検体で免疫染色を行ったところ、高発現の患者のほうがerlotinibの効果が悪く、PFSもOSも短い傾向にあった。以上よりEGFR阻害剤の耐性について大腸癌・膵癌でFGFRシグナルとPI3Kシグナルの関与、ならびにそれぞれの阻害剤併用による有用性が示唆された。大腸癌の臨床検体を用いてAKT2遺伝子増幅の頻度を調べる予定である。データベースではAKT2遺伝子は膵癌で比較的高頻度であることが報告されているため、今後膵癌でEGFR阻害剤を使用した針生検検体についてもその増幅や高発現を検討する予定である。耐性株については引き続き作成を継続し、機序の解明を目指す。薬剤濃度の上げ方を複数通り作成し死滅によるやり直しを避ける対応を行っていく予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。腫瘍免疫・腫瘍ゲノム解析28年度が最終年度であるため、記入しない。
ハーフメタルを利用したスピン機能デバイスの量子輸送特性に関する理論的研究

Coベースフルホイスラー合金(Co_2XY: X=Ti, V, Cr, Mn, Fe, Y=Al, Ga, Si, Ge)の多くは高いスピン偏極率を有し、かつ強磁性転移温度が室温よりも高いため、トンネル磁気抵抗(TMR)素子の強磁性電極材料として有力である。しかし、CoとX原子が入れ替わる原子配列の乱れが生じると、スピン偏極率は大きく劣化する。そこで、Co_2XYのCoとX原子の置換に対する安定性を、第一原理計算によって解析した。その結果、Co-X置換に対する安定性はX原子のd電子の数が少ないほど増加することがわかった。これは、X原子のd電子数が少ないほどその電子分布より得られる有効ポテンシャルもCo(d電子数89個)のそれとは異なってくるため、Coとの入れ替えに対するエネルギー損も大きくなるからである。したがって、X原子としてTiを選べば、Coとの置換がもっとも起こりにくいといえる。高スピン偏極率を有するCoベースフルホイスラー合金のTMR素子における有用性を検討するため、Co_2CrAlとCo_2MnSiを強磁性電極材料として用いたときの電気伝導を第一原理計算により解析した。バリア層としては最近、室温で300%を超える巨大磁気抵抗が得られて注目を集めている単結晶MgOを用いた。まず(001)界面の構造は、Co_2CrAlとCo_2MnSiともにCo終端でかつCoが0のトップの位置にくる構造が最も安定であることがあかった。また、多数スピン状態のフェルミ準位での電気伝導を計算すると、Co_2CrAlよりもCo_2MnSiの方が界面抵抗は小さくなることがわかった。Co_2MnSiでは分散の大きなsバンドがフェルミ準位を横切るため、MgO内での入射電子の波動関数の減衰は小さく透過率も高くなる。一方、Co_2CrAlでは局在したdバンドがフェルミ準位付近にあるためMgO内で入射電子の波動関数は急激に減衰して透過率が小さくなるためである。高いスピン偏率を有するホイスラー合金Co_2Cr<1-x>Fe_xAlの磁気トンネル接合(MTJ)電極材料としての有用性を検討するため、原子配列の乱れがスピン偏極率に与える影響を解析した。その結果、この物質はCr_<1-x>Fe_xとAl間の不規則性に対しては高いスピン偏極率を保持することがわかった。また、CoとCr_<1-x>Fe_x間の不規則性に対しては、電子構造が大きく変化しスピン偏極率、磁気モーメントともに大きく減少することがわかった。これらの結果は、この種のホイスラー合金をMTJ電極材料として利用する場合、高スピン偏極率を保持するためには必ずしも完全な原子配置の規則化が必要ではないことを示唆しており、ホイスラー合金をベースとしたスピントロニクスデバイス開発において重要な指針を与えている。IV族半導体(シリコン・ゲルマニウム)ベース希薄磁性半導体の遷移金属スピン間にはたらく磁気相互作用の原子間距離依存性を第一原理計算により解析した。その結果、シリコン・ゲルマニウムに遷移金属(マンガン)をドープした場合、マンガンが[110]方向に配置すると母体原子との強いp-d混成により、強磁性状態が安定化することを見出した。また、シリコン・ゲルマニウムにドープされたマンガンはクラスタを形成する傾向が強いことを見出した。以上の結果をふまえ、IV族ベースの希薄磁性半導体を作製するめのプロセスとして、結晶成長過程でシリコン・ゲルマニウムの(111)微斜面を利用しマンガンを[110]方向に分散配置させる手法を提案した。ナノ構造磁性体におけるスピン依存電気伝導現象を第一原理計算する手法を開発し、磁性不純物(Ni,Fe)を含むAuナノワイヤーの電子状態と電気伝導度に関する予備的な計算を行った。

Co_2MnSiでは分散の大きなsバンドがフェルミ準位を横切るため、MgO内での入射電子の波動関数の減衰は小さく透過率も高くなる。一方、Co_2CrAlでは局在したdバンドがフェルミ準位付近にあるためMgO内で入射電子の波動関数は急激に減衰して透過率が小さくなるためである。
陽電子消滅法による半導体中の結晶欠陥の研究

金属中に打込まれた陽電子の状態は金属試料中の原子空孔、点欠陥などイオン密度の低い格子欠陥に非常に敏感である。半導体などの加工が微細化されるにつれ、結晶の欠陥の制御が重要になってきている。半導体中の結晶欠陥はその荷電状態がフェルミ準位によって異なるので、複雑である。すなわち、温度とともにフェルミ準位が変化し、それによって、結晶欠陥の荷電状態も変化する。陽電子は結晶欠陥の荷電状態にも敏感に反応するので、結晶にトラップされた陽電子の寿命、消滅時に放出されるガンマー線のドップラーの広がりを測定することにより測定することが出来る。京大原子炉実験書でn型およびp型シリコンを30MeVの電子線で液体窒素温度で照射し、原子空孔をつくり、不純物と原子空孔との相互作用を試料温度を上げながら陽電子寿命、ドップラー広がりを測定して、解析した。液体窒素温度から試料温度を上げないよう新しいクライオスタットを作製した。これまでの実験および解析では定量的に解析が行なわれていなかった。本論文ではこれを解析的に行なった結果、世界で行なわれていた解析は間違っていることがわかった。これらは平成5年8月末から9月にかけて行なわれたInternational Union of Materials Research Soceitiesの国際会議において発表された。
インヒビンレセプターの同定とシグナル伝達に関する研究

前年度までの研究では、インヒビンの最も代表的な標角器官である下垂体からのインヒビンレセプターの精製を試みたが、組織が極めて小さいために成功しなかった。そこで、アクチビンの標的細細胞のK562と肝臓細胞でのアクチビンの作用について、検討した。1.コラゲナーゼ灌流法により肝細胞を分散し、プレートへ分注した翌日に各ホルモンを添加して、さらに3日間培養した。各種アクチビンは単独添加では有意なIGF-1分泌抑制が認められなかったが、GH存在下では強力なIGF-1分泌抑制が認められた。2.XTT法を用い肝細胞に細胞増殖に対するアクチビンの作用を比較したところ、単独添加およびEGF存在下ではアクチビンAとABに強い抑制作用が認められた。しかしHGF存在下ではアクチビンBにも顕著な増殖抑制作用が認められた。以上から、生体内においても様々な因子の影響を受けることにより、アクチビンの各サブタイプのレセプターへの親和性の変化およびレセプターの発現量の変化または未知のレセプターの存在などによりアクチビンの作用が異なって発現すると考えられる。3.K562細胞は赤芽球系の腫瘍細胞である。アクチビンはこの細胞に作用して、細胞の分化を促進し、ヘモグロビン産生を誘導することが知られている。この現象をアクチビン・インヒビンアッセイ法に開発し、我々の精製した3種類のアクチビンを用いてヘモグロビン産生活性を確認した。さらに、インヒビンの単独、あるはアクチビンの併用添加により、K562細胞にインヒビンが作用することを明らかにした。この細胞を大量培養することにより、インヒビンレセプター単離とアクチビンとのクロストークを明らかにする展望が開けた。本研究助成金により、インヒビンとアクチビンが作用する培養細胞と機能を発見し、今後の研究の大きな発展のきっかけ得ることが出来た。TGFβ関連物質は多くの結合蛋白質を有し、リガンドの生物活性を調節するばかりではなく、発生過程の細胞の分化増殖に密接に関与している。一方,インヒビンファミリーではフォリスタチンがアクチビン結合蛋白質として知られているが,他の結合蛋白質の存在は知られていない。最近,我々は43kDaのインヒビン結合蛋白質を精製した。この蛋白質はインヒビン以外にもアクチビンにも結合することが分かった。今回,アクチビンには結合しないインヒビンに特異的な90kDaの結合蛋白質の精製に成功した。【方法】ウシ卵胞液をインヒビン抗体カラム,硫酸化セルロファイン,ヘパリンセファロースに通した後、ゲル濾過を行った。さらにHPLCにて最終精製をを行った。インヒビン結合活性はSDS-PAGE後にリガンドブロッティングによって検出した。精製蛋白質のN端からのアミノ酸配列をペプチドシーケンサーで解析した。【結果】ゲル濾過により4分画に分かれ、第2ピークに活性が認められた。逆相のHPLCによって最終精製精製され、その収量は卵胞液1リットルあたり9mgであった。SDS-PAGEの結果90kDa付近に2本のバンドが見られた。それぞれの蛋白質のアミノ酸配列は、SEGYXSRILRとEGYTEFSLRVであった。これらのアミノ酸配列はF spon dinのアミノ酸配列の40番からと56番からのアミノ酸配列に100%一致していた。この物質は卵胞液中に最も多く含まれる生理活性物質であり、神経細胞の増殖に関与していることから、卵巣内における全く新しい役割が期待される。TGF-β関連物質は多くの結合蛋白質を有し、リガンドの生物活性を調節するばかりでなく、発生過程の細胞の分化・増殖に密接に関与している。一方、インヒビンファミリーでフォリスタチン以外の新しいインヒビン結合蛋白質の精製を試み、43kDaの結合蛋白質の精製に成功した。精製した43kDa結合蛋白質は、糖鎖切断処理の結果、43kDa結合蛋白質が糖鎖をもつことと、酵素に対する感受性がフォリスタチンよりも高いことがわかった。さらに43kDa結合蛋白質はインヒビンだけでなくアクチビンとも結合することがわかり、インヒビン・アクチビン結合蛋白質であることが明らかになった.次に精製した43kDa蛋白質の生物活性に付いて検討した。まず、アクチビンによりヘモグロビン産生が誘導される赤芽球系の腫癌細胞K562を用いて新しいアクチビンのバイオアッセイ法を確立した100ng/ml以上の43kDa蛋白質は用量反応的にアクチビン活性を抑制し、抑制の強さには、アクチビンの分子種による違いは認められなかった。フォリスタチンは、10ng/mlで明かにアクチビンの生物活性を抑制し、アクチビンの分子種の生物活性に対する抑制の強さに差が見られた。培養下垂体細胞からのアクチビンのFSH合成分泌促進作用に対し、43kDa蛋白質は10ng/mlから用量反応的にFSH分泌量を減少させた.培養頼粒層細胞に対し、10および30ng/mlの43K Proteinを添加すると、アクチビン単独時よりもプロジエステロンの分泌量が増加した。培養下垂体あるいは頼粒層細胞への43K proteinの単独添加により、FSHやプロジエステロンの分泌量に変化が見られた。

そこで、アクチビンの標的細細胞のK562と肝臓細胞でのアクチビンの作用について、検討した。1.コラゲナーゼ灌流法により肝細胞を分散し、プレートへ分注した翌日に各ホルモンを添加して、さらに3日間培養した。各種アクチビンは単独添加では有意なIGF-1分泌抑制が認められなかったが、GH存在下では強力なIGF-1分泌抑制が認められた。2.XTT法を用い肝細胞に細胞増殖に対するアクチビンの作用を比較したところ、単独添加およびEGF存在下ではアクチビンAとABに強い抑制作用が認められた。しかしHGF存在下ではアクチビンBにも顕著な増殖抑制作用が認められた。以上から、生体内においても様々な因子の影響を受けることにより、アクチビンの各サブタイプのレセプターへの親和性の変化およびレセプターの発現量の変化または未知のレセプターの存在などによりアクチビンの作用が異なって発現すると考えられる。3.K562細胞は赤芽球系の腫瘍細胞である。アクチビンはこの細胞に作用して、細胞の分化を促進し、ヘモグロビン産生を誘導することが知られている。この現象をアクチビン・インヒビンアッセイ法に開発し、我々の精製した3種類のアクチビンを用いてヘモグロビン産生活性を確認した。さらに、インヒビンの単独、あるはアクチビンの併用添加により、K562細胞にインヒビンが作用することを明らかにした。この細胞を大量培養することにより、インヒビンレセプター単離とアクチビンとのクロストークを明らかにする展望が開けた。本研究助成金により、インヒビンとアクチビンが作用する培養細胞と機能を発見し、今後の研究の大きな発展のきっかけ得ることが出来た。
心筋架橋による心筋梗塞発生機序

冠状動脈にみられる心筋架橋は、架橋に被覆される動脈内膜の硬化性病変の発生を高度に抑制するのみでなく、架橋部入口部より近位においても、動脈硬化の進展・局在に影響を及ぼす。心筋架橋は、それを構成する心筋の容量が大きい場合には、心筋梗塞発生を促し、これらの患者の発生年齢は、心筋架橋をもたない場合に比して、8歳若い。I.心筋架橋(MB)の解剖学的特性の定量的組織計測.既に蒐集済みの、非梗塞心のうち、左冠状動脈前下行枝(LAD)にMBを有する200例、MBを有しない200例を対照群として、今回、MBの有無を問わず、150例の梗塞心を蒐集した。これらの剖検心を中性緩衝ホルマリン固定し、LADを周囲の心外膜脂肪織・MB部の心筋を含めて、左冠状動脈入口部より、5mm間隔に横断面で、割を入れ、平均20断面について、HE・EVG染色を施した組織標本を作製した。観察対象として、心筋梗塞の有無とならんで、MBの解剖学的特性の計測と画像解析によるLAD各断面の動脈硬化度を測定した。(結果)(1)MBを有した心筋梗塞群において、MBの長さ・厚さは、MBをもつ非梗塞心に比して、有意に長く、又、厚かった。(2)MBを有した心筋梗塞群において、LAD内の硬化病変の好発部位は、MBを有しない心筋梗塞群のそれに比して、左冠状動脈入口部方向に、2cm変位して局在していた。II.LAD断面の組織学的変化.上記のLAD断面の組織学的変化を、Amrican Heart Association分類に従って、MBの有無を考慮して、観察した。(結果)(1)梗塞心群において、MBを有しない群におけるLAD内の硬化病変は、MBを有しない群に比して、有意に硬化病変の進んだ病変の発生頻度が高かった。総括.MBの解剖学的特性は、心筋梗塞発生に対する先天的、解剖学的危険因子となることが判明した。それは、MBを構成する心筋収縮による血流変化に起因するものと想定される。心筋架橋(MB)の解剖学的特性の定量的組織計測.既に蒐集済みの、非梗塞心のうち、左冠状動脈前下行枝(LAD)にMBを有する200例、MBを有しない200例を対照群として、今回、MBの有無を問わず、150例の梗塞心を蒐集した。又、検索可能な症例については、eNOS(eNOS),endothelin-1(ET1),angiotensin converting enzyme(ACE)に関する免疫組織化学の観察を行った。(3)eNOS、ET-1,ACEのいずれの動脈収縮に関連した蛋白の発現も、MB被覆部のLAD内膜では、MB近位内膜に比して有意に低下しており、アテローム硬化抑制と関連していることが想定された。これらの剖検心を中性緩衝ホルマリン固定し、LADを周囲の心外膜脂肪織・MB部の心筋を含めて、左冠状動脈入口部より、5mm間隔に横断面で、割を入れ、平均20断面について、HE・EVG染色を施し組織標本を作製した。又、検索可能な症例については、eNOS(eNOS), endothelin-1(ET1), angiotensin converting enzyme(ACE)に関する免疫組織化学の観察を行った。(結果)1.心筋梗塞を生じていた200例の群をMBの有無により、2つに分けて発生年齢を検討したところ、MBを有していた群の平均年齢は、MBを持たない群に比して、有意差をもって7歳若かった。なお、両群の間で高血圧・高脂血症の負荷率に差はなかった。2.MBを有した心筋梗塞群において、MBの長さ・厚さは、MBをもつ非梗塞心に比して、有意に長く、又、厚かった。

3.MBを有した心筋梗塞群において、LAD内の硬化病変の好発部位は、MBを有しない心筋梗塞群のそれに比して、左冠状動脈入口部方向に、2cm変位して局在していた。4.eNOS、ET-1, ACEのいずれの動脈収縮に関連した蛋白の発現も、MB被覆部のLAD内膜では、MB近位内膜に比して有意に低下していたことが判明し、これらが、管の収縮・弛緩を介して、アテローム硬化抑制と関連していることが想定された。近年の病理解剖の現象により、心筋梗塞剖検例の蒐集が遅れ気味で、冠状動脈のアテローム硬化に関する組織計測は、順調に終了しつつあるが、アテローム硬化性病変の質的検索が遅れている。しかしながら、最近、ようやく、目標とした症例数に達し、最終年度である平成24年度には、研究計画のすべてを遂行可能と判断している。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年は、最終年度にあたるために、これまでの研究成績を様々な角度から吟味して、これらの成績に関し、結論できるまで整理して、国際的な有力学術雑誌への論文掲載をもって、科研費受領の期待に応えたい。その前に、今年度は、特に、MBとLAD硬化性病変の組織学的変化を主とした病理組織学的分類との関係に、努力を傾注する必要がある。
色素性乾皮症細胞の欠損蛋白の同定とDNA除去修復機構の分子レベルでの解析

1、ヒト細胞(HeLa)の粗抽出液をFPLC Mono Qカラムにかけ、非常に緩い塩濃度勾配で溶出することにより、粗抽出液中のDNA依存性ATPaseを5つのピ-クに分離することができた。これらのピ-クを溶出の順にQ1Q5と名付けた。2、1の方法をXPのA,C,D、E、F、G群の細胞および正常細胞の抽出液に適用したところ、C群の細胞抽出液を除いて全ての細胞抽出液でQ1Q5のピ-クが観察された。C群の細胞抽出液では、Q1の位置のピ-クが消えQ2のピ-クが大きくなっていた。3、HeLa細胞からDNA依存性ATPaseQ1,Q2を精製した。4、精製したQ1,Q2の性質を調べたところ、Q1は塩に抵抗性を示し、200mM Kcl存在下でも活性はKClが存在しない時と同程度であった。一方、Q2はこの条件下でほとんど活性を示さなかった。また、Q2はDNAヘリカ-ゼ(二本鎖DNA巻きもどし)活性をもっていた。5、4でわかった性質を利用してC群で変異の観察されたピ-クを調べたところ、C群ではQ1がQ2に重って溶出されていることがわかった。6、Q1の溶出位置のずれは、調べたC群全て(5クロ-ン)で観察された。以上より、XPC群細胞における変異は、DNA依存性ATPase Q1に関連した蛋白の変異によることが示唆された。
プレパルスインヒビションの神経回路機構

統合失調症は複数の遺伝要因と環境要因の相互作用によって発症する複雑性疾患であり、非常に異種性の高い疾患群としての性質を持つ。そのため、共通した神経生理学的指標として確立しているプレパルスインヒビションに着目し、その分子・回路機構の解明を目的とした。マイクロRNAは遺伝子発現を制御するsmallnon-coding RNAである。その一つであるマイクロRNA124-1(miR-124-1)は脳に広く発現しており、miR-124-1のノックアウトマウスは脳の発生に大きく影響を与える。ヒトのmiR-124-1遺伝子は染色体8p23.1領域に位置し、染色体8p23.1領域のハプロ不全は、統合失調症をはじめとする精神疾患との関連が報告されている。そのため、miR-124-1+/-マウスを精神疾患遺伝モデルマウスとして、プレパルスインヒビションをはじめとした行動を観察した。miR-124-1+/-マウスは社会的相互作用の低下、メタンフェタミン誘導行動量の増大に加えて、プレパルスインヒビションの低下が見られた。このプレパルスインヒビションの低下は大脳皮質前頭野へのmiR-124の遺伝子導入によって部分的にレスキューされた。miR-124-1+/-マウスの大脳皮質前頭野では、ドーパミンD2受容体mRNA発現量の増加、第5層錐体神経細胞の興奮製および抑制性シナプス伝達、D2シグナルの増幅が確認された。そこでshRNAによるD2受容体のノックダウンをmiR-124-1+/-マウスの大脳皮質前頭野に行うと、プレパルスインヒビションの有意な改善が見られた。これらからmiR-124-1+/-マウスのプレパルスインヒビションの低下にはD2受容体を介したドーパミンシグナルの関与が示唆された。統合失調症は複数の遺伝要因と環境要因の相互作用によって発症する複雑性疾患であり、非常に異種性の高い症候群としての性質を持つ。そのため、共通した神経生理学的指標として確立しているプレパルスインヒビションに着目し、その神経回路機構の解明を目指している。また、遺伝-環境相互作用によって行動異常を示す統合失調症モデルマウスのプレパルスインヒビション低下に関連する神経回路の制御異常と分子病態を調べ、さらには同定した特定神経回路の制御によってプレパルスインヒビションの正常化、ひいては社会性低下などの行動異常の是正を試みることによって、統合失調症の神経回路に着目した病態解明と治療法開発につなげることを目的としている。本研究の目的であるプレパルスインヒビションの神経回路機構を同定するために、まずはプレパルスインヒビション低下を引き起こす統合失調症モデルマウスの確立を目指した。複数の統合失調症遺伝モデルマウスに対して、環境要因として思春期における社会的孤立ストレスを加えることでプレパルスインヒビション低下を見いだした。また統合失調症の薬剤誘導モデルとしてよく使われているNMDA受容体拮抗薬であるMK801の全身投与によりプレパルスインヒビション低下を誘導できた。これにたいして、大脳基底核神経回路のうち側坐核の直接路と間接路のそれぞれに特異的な可逆的神経伝達阻止法を用いて、神経回路機構を調べたが影響を与えなかった。複数の統合失調症遺伝モデルマウスに対して、環境要因として思春期における社会的孤立ストレスを加えることでプレパルスインヒビション低下を見いだし、プレパルスインヒビション機構における遺伝-環境相互作用を同定した。今後は、プレパルスインヒビションに関連する神経回路の同定を目指す。複数の統合失調症遺伝モデルマウスに対して、環境要因として思春期における社会的孤立を加え、成年期に行動を観察すると、プレパルスインヒビション低下を含む認知行動や社会行動において行動異常を見いだした。これに対して、大脳基底核の直接路と間接路のそれぞれに特異的な神経活動制御を行い、プレパルスインヒビション低下を含む認知行動や社会行動における行動異常に是正ができないか検討を進めている。DREADD法を用いて、大脳基底核の直接路あるいは間接路に特異的に神経活動を誘発することをc-fos抗体による免疫組織化学染色法により確認できた。今後、DREADD法を用いた特異的な神経細胞活動制御による精神疾患モデルマウスのプレパルスインヒビション障害の是正を試みる。複数の統合失調症遺伝モデルマウスに対して、環境要因として思春期における社会的孤立を加えることで、成年期でのプレパルスインヒビション低下を見いだした。これに対して、大脳基底核の直接路と間接路のそれぞれに特異的な神経活動制御を行い、行動異常に是正を試みている。

その一つであるマイクロRNA124-1(miR-124-1)は脳に広く発現しており、miR-124-1のノックアウトマウスは脳の発生に大きく影響を与える。ヒトのmiR-124-1遺伝子は染色体8p23.1領域に位置し、染色体8p23.1領域のハプロ不全は、統合失調症をはじめとする精神疾患との関連が報告されている。そのため、miR-124-1+/-マウスを精神疾患遺伝モデルマウスとして、プレパルスインヒビションをはじめとした行動を観察した。miR-124-1+/-マウスは社会的相互作用の低下、メタンフェタミン誘導行動量の増大に加えて、プレパルスインヒビションの低下が見られた。このプレパルスインヒビションの低下は大脳皮質前頭野へのmiR-124の遺伝子導入によって部分的にレスキューされた。miR-124-1+/-マウスの大脳皮質前頭野では、ドーパミンD2受容体mRNA発現量の増加、第5層錐体神経細胞の興奮製および抑制性シナプス伝達、D2シグナルの増幅が確認された。そこでshRNAによるD2受容体のノックダウンをmiR-124-1+/-マウスの大脳皮質前頭野に行うと、プレパルスインヒビションの有意な改善が見られた。これらからmiR-124-1+/-マウスのプレパルスインヒビションの低下にはD2受容体を介したドーパミンシグナルの関与が示唆された。可逆的神経伝達法を背側線条体にも適用し、プレパルスインヒビションの神経回路機構を探る。他の神経回路制御法も検討する。統合失調症モデルマウスの神経回路異常と分子病態を解析し、プレパルスインヒビション低下の原因を探る。DREADD法による神経活動制御、可逆的神経伝達阻止法などの特定神経回路制御によるプレパルスインヒビションの神経回路機構を探る。ほぼ計画通りに執行できており、1万円以下の端数を次年度使用額とした。次年度の消耗品購入に充てる。
渡りやさえずりを制御する脳の可塑性の分子機構

生物の行動や生理機能の季節変化を制御するメカニズムは長年の謎であった。我々は最近ウズラを使って季節繁殖の制御に重要なキー遺伝子を同定することに成功しているが(Yoshimura et al.,2003)、渡りやさえずりなどの季節性を制御する脳内分子機構の全容の解明には至っていない。そこで本研究では、日長の変化によって視床下部において発現量の変化する遺伝子をディファレンシャル解析で明らかにすることを目的とした。その結果、日長によって発現量の変化する遺伝子を複数単離することに成功した。これらの遺伝子の機能を検討するためには脳内で部位及び時期特異的な発現の制御が不可欠である。しかし鳥類は遺伝子導入技術が発展途上のため、レンチウイルスを用いて機能解析を行う実験系の確立を試みた。その結果、lacZ遺伝子を導入したレンチウイルスをウズラの成体の脳に投与したところ、ウズラ脳において発現が確認され、レンチウイルスの系がウズラにも適用できることが明らかになった。既にディファレンシャル解析で明らかにした遺伝子のコンストラクトも作成しており、今後引き続き、機能解析を実施していく予定である。また、ウズラの視床下部において日長により発現が変化する3型脱ヨウ素酵素遺伝子が文鳥の歌の制御に関与するHVCという神経核で発現に差がみられることも明らかにしている。
古代日本の争乱と武器に関する骨学的および考古学的研究

近年になって出土例が増してきた弥生時代の受傷人骨につき、その受傷痕から原因武器を特定する方途を開発するとともに、武器の使用手段をつぶさに解明することを目的にして、人類学関係の骨学専門家と考古学関係の古代武器専門家の間で共同研究として進めた。一方で、これまでに発掘された人骨を再検査することにより、切創、斬創、刺創、鏃の刺入創などの死亡前後の受傷痕につき、それらの形態と性状を詳細に記載する研究作業を進めた。また一方で、これまでに発見された弥生時代の武器類につき、それらの大きさと形態、材質、類型などを比較する考古学的分析を進めつつ、福岡県吉武高木遺跡で出土した銅剣、銅力、銅矛など、石剣類、石鏃類、銅鏃類、合計50点のレプリカを作成した。さらに、それらレプリカ類をニホンザルの骨格に適用することにより、骨損傷と各種武器の因果関係について実験考古学的な研究を実施した。最終年度には、まさに本共同研究の実施期間に符合するように発見された鳥取県青谷上寺地遺跡の約100体分の殺傷人骨を対象にして、本研究に関連する研究者を広く集めたワークショップを開催した。いつくかの瞠目すべき新知見を得ることができた。その中で最も注目すべきは、弥生時代の銅剣類の用途についてであろう。従来、当時の当剣類は一般に装飾品として使われ、闘争用の武器としては使われることは少なかったとされてきたが、少なからずの人骨の損傷が銅剣類で為された可能性が高いことが判明し、さらに実験考古学的分析によって十分に確かめられた。石鏃や銅鏃も特定の性格を持つ骨損傷が生じしめることが実験的に確かめられ、今後、より詳細に古人骨を検査することで、石鏃類による損傷を検出する道が開いた、と言えよう。研究成果報告書で成果の中間報告がなされたが、最終成果は各分担者により逐次、研究論文の形で公表される予定である。本研究に関係する研究者間の個別的な交流、電子メイル等の方法による周到な研究連絡を重ねたのち、9月の下旬に霊長類研究所で班会議をかねて研究集会を開いた。この集会には関係研究者の全員が出席し、それまでに進めてきた各自の分担課題について進渉状況を報告するとともに、今後、どんな研究課題を重点的に進めていくべきか、どのように進めていくか、いかなる成果が期待できるか、などについて詳細に協議した。現時点で達成された主な研究成果としては、奈良県四分遺跡で出土した弥生時代中期の埋葬人骨の傷痕が鉄製利器によるものと推定できると判明したこと(片山、深澤)、新方遺跡など北部九州の弥生時代の遺跡で出土した人骨のなかには未記載の骨損傷が極めて多いことがわかり、致命傷となったとおぼしき例が少なくないことが判明したこと(中橋、橋口)、弥生時代の武具の編年に関するモデルの試論を作り、その時代にすでに、中世以降の武士(戦士)像の原型ができていたのではないかという仮説を提示したこと(松木)などが挙げられる。その他、鎌倉時代の戦死者たちの遺骨について、骨損傷に関する記載が順調に進みつつあり(平田)、司法解剖例での刀剣創の写真ファイルを集成する作業が途上にあり(鈴木)、ニホンザル遺骨の骨損傷に関する検索作業と形態学的な分析が鋭意進行中(毛利、本郷、國松)である。

これらの研究成果の一部については、片山と松木が代表して、3月26-27日に大阪大学で開催されたシンポジウム「池上曽根遺跡からの新視点:弥生時代の人・社会・風土」で中間報告の形で研究発表した。まず、前年度の研究成果を踏まえて、本研究に関係する研究者間の個別的な交流による研究連絡を周到に重ねたのち、この年度の重点課題として、日本の各地で特に弥生時代の遺跡から出土した石製、青銅製、鉄製の闘争具の模型を作製すること、そしてニホンザルの遺骨を収集し、それらの殺傷具模型を適用して、実験考古学的な分析を進めることとした。しかし実際には、各種の闘争具の模型作りに予想以上の時間を要したため、実験考古学的分析を実施するまでには至らなかった。もって次年度の課題としたい。今年度に達成した研究成果は以下のとおりである。ニホンザルの生骨資料を20個体分、京都大学霊長類研究所に集めた(片山、毛利、國松)。九州大学所蔵の古人骨資料について、受傷痕のスクリーニング調査を実施した(中橋)。鎌倉静養館敷地内遺跡および由比ヶ浜遺跡で出土した中世の戦死者の人骨資料を整理して、刀創痕の態様、程度、部位などを肉眼解剖学的に調べた(平田)。大阪弥生博物館や福岡市博物館などに所蔵される弥生時代の武器類約20点につき実験考古学的分析用の模型を作製した(松木ら)。動物骨のカットマークと、その原因器具との関係を形態学的に分析した(茂原)。これら研究成果の一部については、片山と中橋と松木が12月9-10日に神戸市で開催されたシンポジウム「新方遺跡からの新視点」で中間報告の形で研究発表した。今年度は三つの重点課題で共同研究を推進した。ひとつは前年度までに製作した古代の武器類の模型、ことに弥生時代の遺跡で出土した石製や青銅器製の武器類遺物の原寸大模型を用いて、ニホンザルの生骨で実験考古学的な分析を進めること。ひとつは弥生時代の層位から被虐殺者らしき人たちの遺骨が大量に発見されたことで有名な鳥取県青谷上寺地遺跡の現場を訪ね、受傷人骨を実見し、多角的な立場で相互討論して、原因武器と殺傷痕の態様につき意見を交換するワークショップを開催すること。そして本研究の総括を行うことであった。弥生時代の武器の模型とニホンザルの骨を用いた実験考古学的実験は、京都大学霊長類研究所で3度にわたりワークショップ形式で実施した。この実験では、弥生時代には鉄製のものこそが実践武器で青銅器製や石製のものは儀礼用の用具もしくは模造品だったのではないか、との従来言われてきた常識を覆すにたる成果を得ることができた。つまり、かならずしも鉄製ではなくても、石製や青銅器製の武器類でも十分に強く骨格を傷つけることができ、ことに青銅器製のものは鉄製武器と見分けがつかないほどの損傷を与えうることが判明した。次なるステップとして、はたして骨に残った傷で原因武器が鉄製か青銅製か判定できるか、できるとしたら、どういう判定基準が可能か、などの研究課題が浮かび上がってきた。青谷上寺地人骨の受傷痕には実にさまざまな形態や態様のものがあり、上記の実験考古学的の成果に照らし合わせるに、多様な原因武器が実用されていたことが推察できる。本研究の中間的な総括をする目的で公開シンポジウムを開催した。そこでの総合討論により、鎌倉時代のものと弥生時代のものでは多様さ、派手さ、鋭さなどの面で古人骨の受傷痕が著しく異なることが判明した。闘争技術の変化、武器類の革新、骨損傷の推移を詳細にすることで、戦さの考古学に関する新視点を提供する成果を得た。