hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
初期胚の動物－植物極を決定するしくみの時系列に沿った包括的解析

未受精卵は動物ー植物極を結ぶ軸(動植軸)を持っている。この軸に沿って三胚葉が配置され原腸陥入へと進行していく。動物ー植物極は全ての動物卵に存在しており、その決定機構を理解することは大きなインパクトを持つ。本研究では、マボヤとオタマボヤを材料として、それぞれの特長を活かしながら、動植軸決定機構を時系列に沿って包括的にかつ実験的に解析することを目的とした。ホヤの動物半球では、転写因子であるGATAが動物半球特異的遺伝子の発現に重要である。GATAタンパク質は、動物半球特異的遺伝子上流のGATA塩基配列に結合して動物半球特異的遺伝子の発現を促進する。ただし、GATAタンパク質は胚全体に存在している。ここで疑問となるのは、胚全体に存在する転写因子GATAが、なぜ動物半球のみで働き、植物半球では機能しないのかということである。植物半球ではβ-cateninが特異的に核移行し、遺伝子発現を制御することが知られているので、β-cateninの遺伝子発現抑制機能に着目した。マボヤを用いて遺伝子発現促進機能ドメインを変異させ、抑制機能のみを持つ変異型β-catenin(DisArmed)を胚全体で発現させ、その効果を検証した。その結果、ある濃度条件では、DisArmedによって動物半球遺伝子の発現が抑制された。このことから、核に移行したβ-cateninが遺伝子発現抑制機能を持つ可能性が示唆された。さらに、β-catenin抗体を用いてChIP-seq解析を行った。その結果、動物半球遺伝子の上流にもβ-cateninのピークがみられた。遺伝子発現抑制機能のみを持つ変異型β-catenin(DisArmed)強制発現の結果は、ある濃度条件下でしかうまくいかない。その原因を探るために、さらなるコンストラクトの改良が必要になるかもしれない。また、β-catenin抗体を用いたChIP-seqの結果は、動物半球遺伝子の上流にもβ-cateninが結合しており、動物半球遺伝子の発現を抑制している可能性を示唆している。しかし、今回のChIP実験には改善すべき点がいくつかあるため、より特異的なIPを行うための条件検討を行い、β-cateninの遺伝子発現制御への関わりをより詳細に調べる必要がある。本研究費によるにおけるこれまでの結果から、マボヤ卵母細胞において卵核胞(GV)の位置の片寄りが動物極を決定し、GVの位置は卵成熟過程から胚割球の発生運命決定過程にまで影響を及ぼすことが分かった。すなわち、遠心操作によって卵母細胞内でのGVの位置を逆転させると、Cortical flow及び、ミトコンドリア、PEMの分布、極体放出位置、受精後の発生における胚葉の並び順が動植軸に沿って逆転することが明らかになった。この結果から、Cortical flowはGVの内容物、もしくは減数分裂装置(MA)により流動の向きが決定され、動植軸の決定に大きな役割を果たしていると考えられる。来年度は、このCortical flowに着目し、流動の向きの決定がGVの内容物の放出位置によるのか、移動中のMAから放出されるシグナルによるのかを特定することを目的とした。方法としては、GVやMAを除去した際、Cortical flowが起こるのか否かを調べようとしている。現在、顕微操作によりGVやMAを除去する方法を確立しつつある。今年度は、マボヤ未受精卵の動植物軸を決定する要因として、卵母細胞中で予定動物極側に片寄って存在する卵核胞(Germinal Vesicle, GV)に注目した。まず遠心操作によってGVを予定植物極に移動させる方法を確立した。そのようなGV反転卵では極体放出の位置も反転することを確認し、動植物軸が反転することが分かった。このことから、GVの位置が卵の動植物軸を決定していることが示唆された。さらに動植物軸が反転した卵母細胞の成熟過程を追ったところ、未受精卵における減数分裂装置の位置やCortical flowの向き、それに伴って生じるミトコンドリアとpostplasmic/PEM mRNAの局在も反転することが分かった。また、受精後の発生においても分裂パターンや割球の発生運命が反転することが示された。よって、GVの位置を反転させると、動植物軸に関わる調べた限りの全ての現象が反転することが分かった。以上の結果から、マボヤ卵母細胞においてGVの位置の片寄りが動物極を決定し、GVの位置は卵成熟過程から胚割球の発生運命決定過程にまで影響を及ぼすことが分かった。これによりマボヤの動植物軸形成機構について卵形成から卵成熟、さらには胚発生を通した一連の理解が可能となった。動物-植物極を結ぶ軸が、卵母細胞の卵核胞(Germinal Vesicle, GV)の偏りによって決定されることを明らかにすることができた。卵母細胞内のGVの偏りを反転させることにより、動物-植物極を結ぶ軸が反転し、その後の胚発生において三胚葉の形成がこの軸に沿って反転するという報告は全ての動物を含め初めての発見であり、学術的インパクトは大きいと考える。

未受精卵は動物ー植物極を結ぶ軸(動植軸)を持っている。この軸に沿って三胚葉が配置され原腸陥入へと進行していく。動物ー植物極は全ての動物卵に存在しており、その決定機構を理解することは大きなインパクトを持つ。本研究では、マボヤとオタマボヤを材料として、それぞれの特長を活かしながら、動植軸決定機構を時系列に沿って包括的にかつ実験的に解析することを目的とした。生物の卵にロードされる母性因子群には、細胞の運命決定や軸決定など初期発生に必須なものが多くある。これらの中には未知の重要な因子も含まれていると期待できる一方、卵形成過程で発現する母性因子を網羅的かつ体系的に阻害するための実験系はごく限られていた。そこで本年の研究では、単純な脊索動物ワカレオタマボヤ(Oikopleura dioica)を用いて、母性因子の大規模な機能的スクリーニングの手法を確立することを試みた。以前の我々の研究からオタマボヤ独自の遺伝子抑制手法として、「DNAi」現象を発見していた。DNAiは遺伝子のPCR断片を注入するだけでターゲット遺伝子の発現を抑制できるというもので、簡便かつ安価なため大規模なスクリーニングに向いている。さらにオタマボヤでは未成熟な卵巣にPCR断片を顕微注入することで母性因子の発現に干渉することも可能である。そこで実際に卵巣で特異的に発現している遺伝子の2000個以上(全体の約56%)をスクリーニングした結果、初期発生に関わる遺伝子を8つ見出した。これらの多くは細胞接着や紡錘体形成などに関わるものであり、植物半球決定因子の候補や動植軸に影響が見られるものは見つからなかった。しかし、この実験系が母性因子の大規模な機能的スクリーニングに有用であることは示すことができた。DNAiを使ったスクリーニング法が母性因子の大規模な機能的スクリーニングに有用であることを示すことができた。その結果、初期発生に関わる遺伝子を8つ見出した。動植軸の確立に役割を果たす母性因子を見つけるためには、良質のサブトラクテッドライブラリーの構築、より効率よくDNAiを働かせる工夫、もっと多くの遺伝子のスクリーニングを検討する必要があることがわかった。ホヤの動物半球では、転写因子であるGATAが動物半球特異的遺伝子の発現に重要である。GATAタンパク質は、動物半球特異的遺伝子上流のGATA塩基配列に結合して動物半球特異的遺伝子の発現を促進する。ただし、GATAタンパク質は胚全体に存在している。ここで疑問となるのは、胚全体に存在する転写因子GATAが、なぜ動物半球のみで働き、植物半球では機能しないのかということである。
イネ染色体ライブラリー作製のための基礎的研究

当該研究は,イネ染色体上での遺伝子座決定を, in situハイブリダイゼーションの手法を用いて行ない,各染色体別のジーンライブラリー作製の際の基点を作ることを目的とした.用いる遺伝子,あるいはDNA断片は,すでに他の研究によりクローン化されたもの,およびcDNAライブラリーより単離したいくつかのDNAを用いた.ライブラリーの基点とするため,用いるDNAはゲノム中に単一コピーの配列のものを選んだ.イネでは,染色体標本化が容易ではなく, in situハイブリダイゼーションの成功例もなかったので,まずハイブリダイゼーションの効率を上げるための条件設定を行った.染色体標本は焔火乾燥法で作製後期日を置かず用いること. 3Hラベルするプローブは, dN(A,T,G,C)TPで多量ラベルするよりも用いるDNAをいくつかのサブクローンに分け,すべてのサブクローンにベクターDNAでを連結したまの状態で用いた方がよい結果を得られた.用いた遺伝子のうち,イネ貯蔵タンパクのグルテリン遺伝子,および57Kd貯蔵タンパクをコードする遺伝子について,染色体上の座乗位置を決定できた.グルテリン遺伝子は, K2染色体短腕中部に座乗していることを検出した.但し,他染色体上の一部にもハイブリダイゼーション銀粒子の出現している部分があり,この領域にグルテリン遺伝子のサブファミリーの存在する可能性が示唆された.57Kdタンパク遺伝子は,サザンハイブリダイゼーションによりゲノム内に単一コピーで存在することがわかり, in situハイブリダイゼーションの結果, K1染色体長腕基部に座乗することが明らかとなった.この遺伝子では,銀粒子の50%以上がこの部分に集中し,他の領域での反応はみられなかった. 2つのクローン化遺伝子について,染色体上の位置がわかり,他のクローン化した遺伝子についても,いくつかの位置を決定できると考えられる.当該研究は,イネ染色体上での遺伝子座決定を, in situハイブリダイゼーションの手法を用いて行ない,各染色体別のジーンライブラリー作製の際の基点を作ることを目的とした.用いる遺伝子,あるいはDNA断片は,すでに他の研究によりクローン化されたもの,およびcDNAライブラリーより単離したいくつかのDNAを用いた.ライブラリーの基点とするため,用いるDNAはゲノム中に単一コピーの配列のものを選んだ.イネでは,染色体標本化が容易ではなく, in situハイブリダイゼーションの成功例もなかったので,まずハイブリダイゼーションの効率を上げるための条件設定を行った.染色体標本は焔火乾燥法で作製後期日を置かず用いること. 3Hラベルするプローブは, dN(A,T,G,C)TPで多量ラベルするよりも用いるDNAをいくつかのサブクローンに分け,すべてのサブクローンにベクターDNAでを連結したまの状態で用いた方がよい結果を得られた.用いた遺伝子のうち,イネ貯蔵タンパクのグルテリン遺伝子,および57Kd貯蔵タンパクをコードする遺伝子について,染色体上の座乗位置を決定できた.グルテリン遺伝子は, K2染色体短腕中部に座乗していることを検出した.但し,他染色体上の一部にもハイブリダイゼーション銀粒子の出現している部分があり,この領域にグルテリン遺伝子のサブファミリーの存在する可能性が示唆された.57Kdタンパク遺伝子は,サザンハイブリダイゼーションによりゲノム内に単一コピーで存在することがわかり, in situハイブリダイゼーションの結果, K1染色体長腕基部に座乗することが明らかとなった.この遺伝子では,銀粒子の50%以上がこの部分に集中し,他の領域での反応はみられなかった. 2つのクローン化遺伝子について,染色体上の位置がわかり,他のクローン化した遺伝子についても,いくつかの位置を決定できると考えられる.1.染色体マーカーに用いるための遺伝子のクローニング。現在までに5種類が得られている。3クローンは、登熟期発現遺伝子のCDNAライブラリーよりクローン化を行ったものである。このうち2クローンは、ゲノムDNAとのサザンハイブリダイゼーションにより単一コピー遺伝子と考えられるものであり、残り1クローンは中程度反復遺伝子と考えられるものである。しかも、この反復配列遺伝子は、制限酵素切断パターンより、染色体上の特定部域でタンデムに1020コピー反復している可能性が高く、染色体上での分子雑種形成のための標識遺伝子として有望と考えられる。他の2種のクローンは、他の研究者によりクローン化されたもので、イネグルテリン蛋白遺伝子のCDNAクローンと、もう一種の貯蔵蛋白遺伝子のクローンである。2.染色体上における分子雑種形成(in situハイブリダイゼーション)。すでに貯蔵蛋白遺伝子のDNA配列を用いて、ゲノム中1コピーであることを確認した。この遺伝子と太糸期染色体、および体細胞中期染色体とのinsituハイブリダイゼーションを数回おこなった。核当り1数個のシグナルを検出したが、ハイブリダイゼーション処理により染色体の形態が損なわれること、および単一コピー遺伝子の位置確定のためには多数の細胞のデータ集積が必要なこととにより、まだ位置確定には致っていない。3.染色体標本の問題。分子雑種形成に用いる染色体としては、flame dryした標本ではハイブリダイゼーションの反応性が悪いため、空気乾燥法による標本を用いる方が、よい結果が得られると考えられた。よって、細胞処理をセルラーゼ・オノズ力RSとペクトリアーゼY23の系に替えて標本化を行ない、ハイブリダイゼーションの素材とすることとした。
３Ｄレプリカを用いた弥生時代武器形青銅器のライフサイクルの復元実験研究

3Dレプリカを用いた研磨実験から、研磨進行および鋒折損再生に伴う武器形青銅器の形態変化の実態を具体的に提示した。その結果、銅矛・銅戈に対し、銅剣において研磨進行に伴う形態変化が大きいこと、鋒折損再生は限定的であること、斧刃状再加工においては磨製石器製作との関連が窺えること等を導くことができた。そして、武器形青銅器のライフサイクルとして、使用に伴う研ぎ減り・再生が限られ、大きな欠損を生じた場合は、原料として鋳潰された、あるいは小型利器素材として分割・流通した可能性が高いと結論づけた。本年度は、昨年度作成した3Dレプリカを用いた研磨進行実験を実施した。福岡市吉武高木遺跡3号木棺墓出土銅剣・銅戈・銅矛を対象に作成した粉体レプリカと樹脂レプリカについて、まずそれぞれの研磨具合を確認した上で、粉体レプリカを練習試行用、樹脂レプリカを実験正編用と位置づけた。そして、当初より研究協力者を依頼していた福岡市教育委員会の宮井善朗氏を6月に招聘し、相互に成果を確認しながら研磨実験を行い、研磨進行に伴う武器形青銅器の形状変化の具体的状況を確認するとともに、必要な道具(砥石)に関する認識を新たにするなどした。以上の成果を、8月に開催されたアジア鋳造技術史学会で報告するとともに、そこで新たな研究協力者を募り、応じていただいた九州大学の田尻義了氏、高知県埋蔵文化財センターの宮里修氏を3月に招聘し、研磨実験を集中的に行った。この際には、後述する、鋒部折損品の再生実験を粉体レプリカで試行し、これまで想定されていたような形状変化は難しいとの感触を得ることができるなどした。一方、共同研究者の塚本は、鋒部折損品の実験用レプリカ作成のため、3D計測を実施するとともに、新たに長野県柳沢遺跡出土銅戈8点の3D計測を実施した。これは、一括出土資料中に、研磨進行前(5号銅戈)と研磨進行後(3・4号銅戈)の形状を示す個体を含んだ資料で、3Dレプリカを用いた研磨進行実験を通じて、新たに具体的状況を確認できると考えたからである。これらの3D計測に基づき、吉武高木銅剣1について、鋒部2cm折損品、同5cm折損品、吉武高木銅戈の鋒部2cm折損品、同5cm折損品、そして柳沢5号銅戈の5点を対象に、樹脂レプリカを各8点製作した。24年度に製作した鋒折損品3Dレプリカを用いて鋒再生研磨実験を行った。その中間成果を、とくに朝鮮半島出土青銅器と日本列島出土青銅器との比較という視点を加えて、8月に韓国慶山市嶺南大学校で開催されたアジア鋳造技術史学会嶺南大会で口頭発表した。柳沢遺跡出土5号銅戈3Dレプリカについても、まずは研磨進行実験を施し、通常の研磨を行っていくと、山地銅戈と同様に、脊上に鎬が立つことを確認した。さらに、斧刃状加工の方法について、持砥石による研磨実験と置砥石による研磨実験を行い、後者による加工である可能性が高いことを導き出した。その成果の一部は、11月に長野で開催された日本考古学協会2013年度長野大会での研究報告において、信州における銅戈および銅戈形石製品に共通する特徴であることを指摘した。実験研究成果の総括として、12月には、吉武高木遺跡3号木棺墓出土武器形青銅器現品を保管する福岡市博物館で場所の提供を受け、研究協力者である宮井氏・宮里氏・柳田氏と代表者吉田が参集して研磨実験を行い、それぞれの実験結果を最終的に確認した。3カ年の成果として、研磨進行および鋒折損再生に伴う武器形青銅器の形態変化の実態を具体的に提示することができ、銅矛・銅戈に対し、銅剣において研磨進行に伴う形態変化が大きいこと、鋒折損再生の範囲は限定的であること、斧刃状再加工においては磨製石器製作との関連が窺えること等を導くことができた。以上から、武器形青銅器のライフサイクルとして、使用に伴う研ぎ減り・再生が限られ、大きな欠損を生じた場合は、原料として鋳潰された、あるいは小型利器素材として分割・流通した可能性が高いと結論づけた。本年度は、実験研究の素材となる3Dレプリカの作成を行った。まず、3Dレプリカ作成対象資料である福岡市吉武高木遺跡3号木棺墓出土銅剣・銅戈・銅矛について、共同研究者とともに武器形青銅器現品および精密型取によるレプリカの調査を行い、武器形青銅器各現品の研磨の特徴を把握するとともに、精密型取によるレプリカが現品を忠実に再現していることを確認した。そして、精密型取によるレプリカを対象に、共同研究者において3D計測を実施し、3Dレプリカ作成のデータを取得した。

3Dレプリカを作成するにあたっては、共同研究者と検討を行い、研究用に後加工が可能な強度・靱性を有する素材として、製作後の樹脂強化、鋳型製作さらには彩色可能も可能な粉体と、樹脂の2種類を選択することとした。さらに、実際の造形においては、一体成型であること、造形ピッチを0.1mm以下とすることを条件に、3Dレプリカ作成を発注した。結果、用意した予算内において、銅剣1について粉体造形24点・樹脂造形10点、銅剣2は粉体造形16点・樹脂造形4点、銅戈は粉体造形24点・樹脂造形10点、そして銅矛は粉体造形16点・樹脂造形4点をそれぞれ製作することができた。理由;新たな研究協力者の参画を得たことで、実験の精度や客観性が高まったともに、多様な意見を収集することができている。またその際には、23年度に作成できた粉体レプリカが、試行的実験に際して大いに役立った。新たに柳沢銅戈を対象とした実験に加えたことによる追加課題への取り組みと、レプリカ現品である吉武高木3号木棺墓出土青銅器自体の調査が、新たな課題である。当初計画では、3Dレプリカ個数は4点の武器形青銅器について、それぞれ10点程度を想定していたが、3Dレプリカ作成機器の製作技術向上と普及から、予想以上に安価な製作が可能となり、結果、計画以上の本数の3Dレプリカを、しかも粉体と樹脂という2種類の素材で作成することができた。このため次年度以降の研磨実験について、多様な実験方法や対照実験が可能となり、大きな成果を得られるものと予測している。製作した各武器形青銅器および鋒折損品の3Dレプリカについて、研磨を進行させることによって、どのような形態変化が生じるのか、吉田および研究協力者において、情報共有をしながら、研磨実験を行う。また、塚本においては、3D計測データ上での諸検討を行う。そして、途中経過を、25年度8月開催のアジア鋳造技術史学会韓国大会で発表を予定している。それらの発表成果、さらに研究協力者からの実験報告と完了した各樹脂レプリカを集積検討し、年度末には研究成果報告書にまとめるところである。まず、製作した各武器形青銅器の3Dレプリカについて、そのままの形から研磨を進行させることによって、どのような形態変化が生じるのか、研磨実験を行う。この実験においては、当初から予定していた研究協力者の協力を得ながら進めることとし、予定していた以上の3Dレプリカを得られたことから、対照実験あるいは新たな視点から実験を行う研究協力者をさらに募ることとする。24年度8月開催のアジア鋳造技術史学会愛媛大会でのポスター発表(エントリー済)による研磨実験の途中経過報告を、その機会とする予定である。他方、武器形青銅器先端などが破断した場合にどのような研磨が行われ、そして武器形青銅器の形にどのような変化が生じたかを明らかにするために、作成した3Dレプリカを破断し、それを共同研究者において3D計測し、破断品の3Dレプリカを作成する。この作成作業が順調に進めば、破断品3Dレプリカの研磨実験も、24年度中に実施することとする。なお、3Dレプリカ作成の現品である、福岡市吉武高木遺跡3号木棺墓出土銅剣・銅戈・銅矛について、さらなる詳細観察と調査も行う。24年度に発注・納品された3Dレプリカ作成費として、約76万円が確実に執行されるところである。25年度研究費は、実験・研究を行うにあたって必要な物品費として50,000円、研究代表者・共同研究者、さらには研究協力者との打ち合わせや資料調査用の旅費として200,000円、研究協力者への謝金として50,000円、そして研究成果報告書印刷費として400,000円を執行する計画である。23年度に発注・納品された3Dレプリカ作成費として、1,200,000円が確実に執行されるところである。
アトピー性皮膚炎患者の末梢血及び皮膚由来単核球のサイトカイン産生能の検討

アトピー性皮膚炎(AD)の原因はいまだ不明であるが、その発症あるいは増悪にダニ抗原の関与することが指摘されている。我々は、臨床的にADと診断された患者の中には、ダニ抗原に対するアレルギー性接触皮膚炎が皮疹の発現に深く関与している可能性を提唱してきた。一方、アレルギー性接触皮膚炎は、遅延型過敏反応(delayed-type hyersensitivity,DTH)による反応であり、抗原刺激により、抗原特異的ヘルパーT細胞(Th1細胞)がinterferon(IFN)-γやinterleukin(IL)-2などのサイトカインを産生し、これらがリンパ球のみならず種々の皮膚の構成細胞に作用し、連鎖的に炎症を引き起こし皮疹か形成される。そこでAD患者の末梢血を採取後、単核球を分離し、Dermatophagoides pteronyssinus(Dp)抗原を添加し、72時間培養し上清に含まれるサイトカインを測定した。また、サイクロスポリンによる治療前後で末梢血のDp抗原刺激によるサイトカイン産生を比較検討した。その結果、AD患者末梢血単核球は、Dp抗原刺激に対し、IL-2,IFN-γ,GM-CSFをコントロール(Dp抗原添加なし)に比べ有意に産生した。また、サイクロスポリンを4週間内服した成人の重症AD患者において、内服前高値であったこれらのサイトカインは内服後には臨床症状の改善とともに低下した。よって、AD患者の末梢血中にはDTHの関与するサイトカイン(IL-2やIFN-γやGM-CSF)を産生するダニ特異ヘルパーT細胞が存在しており、これらのサイトカイン産生がサイクロスポリンによる治療で抑制されることによって臨床症状が改善されることが示唆された。
カドミウムの毒性に対する伝統的食材の防御作用

日本の伝統的な食材の代表である大豆がカドミウム(Cd)の毒性を軽減する作用を持つ可能性を検討するために、大豆と味噌を混合した飼料で飼育したラットにおいて、Cdの急性肝障害を観察した。そのために、まずは大豆を素材としてまったく使用していないcontrol飼料、それに大豆を混じた大豆飼料、味噌を混じた味噌飼料の3種類の飼料を飼料会社に注文して作成した。7週齢のメスのWistarラットを各飼料群により各群14匹ずつ1週間飼育した上で、生理食塩水あるいはCdCl2水溶液(Cdとして6 mg/kg)を1回皮下投与し(7匹ずつ)、24時間後に麻酔下で心臓採血により屠殺した。EDTAを添加した末梢血を用いて自動血球計算機により白血球数を測定した。さらに、塗抹標本を作成し、メイ-ギムザ染色をして好中球の分画を計数した。ヘパリンを添加した末梢血を遠心して血漿を得てGOT・GPT濃度を測定した。Control飼料群ではCd投与群の末梢血中の白血球数と好中球数は生理食塩水投与群と比較して有意の差はなかったが、大豆飼料群と味噌飼料群では白血球数と好中球数は生理食塩水投与群と比較して有意に多くなっていた。また、血漿中のGOT・GPT濃度はどの飼料群においてもCd投与群と生理食塩水投与群の間に有意の差は認められなかったが、大豆飼料群と味噌飼料群のGOT・GPT濃度はcontrol飼料群と比較してCd投与による上昇の程度が低い傾向が見られた。以上の結果より、大豆と味噌はCdの急性肝障害に対して防御的に働く可能性が示唆された。日本の伝統的食材として大豆に着目し、本研究の発想のもとであった秋田県から大豆と味噌を取り寄せ、それらを含む特殊飼料を作成することができた。しかし、それらを実際に用いて動物実験を行う研究期間があまり長くなかったが、Cdの急性肝障害を観察するためのラットを用いた実験を1群7匹でなんとか実施することができた。次年度は、上記の結果をさらに確認するために、大豆に含まれるジェニスタインを含む飼料をさらに作成し、Cdによる急性肝障害についての実験を継続する予定である。また、Cdの急性肝障害だけでなく、Cdの慢性毒性である腎尿細管障害に対する大豆の作用も観察する必要がある。そのために、各飼料でラットを飼育しながらCdを長期に亘って投与し、代謝ケージにより尿を定期的に採取して腎尿細管障害の程度を確認する、という長期の実験を計画している。特殊飼料を作成するのに予想よりも時間がかかってしまったために、実際のラットを用いた実験を実施する時間が多少少なくなってしまったため。しかし、今年度はおおよその傾向を掴むことのできる成果が得られたため、次年度は十分な数の実験を追加して実施することによりその傾向を確認することができると考えている。
広域災害の被害状況および復旧・復興を可視化する市街地の時空間モデリング

車載カメラで市街地を繰り返し撮影したストリート画像系列を主な入力に,市街地の時空間モデリングを行う方法を研究し,用途や入手可能なデータの種類に応じて使い分け可能な方法を複数実現した.並行して,東日本大震災の被災地を対象に,撮影車両を走行させて映像記録を定期的に取得し,復興の過程を記録した.得られたデータは,本計画以前のものと併せて約40テラバイトである.また,同データを用いて開発した方法を検証した.以上により,同震災を対象に,震災直後の状況,月単位の復旧,年単位の復興過程それぞれの可視化と,将来起こり得る災害を対象に,被害状況を迅速に把握することの両方について,技術的な道筋を付けた.本研究計画では,カメラ搭載車両にて路上を走行しながら市街地の映像を繰り返し撮影して得られる時系列画像列から,市街地の時空間変化をモデリングする方法を実現することを目指している.同時に,東日本大震災被災地をこの方法の適用対象の筆頭としており,カメラ搭載車両を使って,復旧・復興状況の映像記録を作ることも計画している.当該年度においては,まずこの映像記録活動を,交付申請書に記した通りの方法・スケジュールで,問題なく執り行った.成果として,約10テラバイトほどのデータを新たに蓄積し,これまでの分と合わせて映像データは約40テラバイトに達するものを得ることができた.これらデータは必ずしも一般公開に適さない面もあるため,研究室内のデータサーバ上に安全に保存している.手法の研究については,市街地の時空間変化のモデリング手法実現へ向けて,変化の有無を推定する新たな方法を3つ作り出すことができた.一つは異なる時刻の画像系列を比較することで,市街地の3次元的変化を高精度に検出する方法であり,これは分野でトップレベルの国際会議CVPR2013にて発表した.2つ目は地図と画像系列を比較することで,地図記載の建物の変化を高精度に検出する方法である.3つ目は,地上視点の車載画像と上空視点の衛星・航空画像,さらには地形などのその他の情報を統合し,市街地の広範囲にわたる状況を推定し,モデル化する方法である.後者の2つの方法は現在その成果をまとめ,国際会議に投稿中である.本研究計画では,カメラを搭載した車両にて路上を走行しつつ市街地映像を撮影することを,日時を変えて繰り返して得られる時系列画像列を元に,市街地の時空間変化をモデリングする方法の実現を目指している.研究開発するモデリング手法の適用対象として,東日本大震災の被災地を考えており,その目的で復旧・復興状況の映像記録を作ることを行ってきている.当該年度においては,この映像記録活動を交付申請書通りの方法・スケジュールにて実行し,順調にデータを蓄積している.これまでの分と併せ,研究室内に設置した高い耐故障性を持つハードディスク装置に安全に記録し,保管している.モデリング手法については,二つの方法を新たに開発した.一つは,地上視点の映像と衛星画像などの上空視点の映像を融合し,また幾何学的手法ではなく,画像認識の方法論によって,市街地の状態を推定する方法である.被災直後の都市全体の車載画像および衛星画像を用いて,瓦礫の分布を推定できることが実験を通じて示された.もう一つは,市街地の同じ通りを異なる時刻に車載カメラで撮影して得た2つの画像系列を元に,それらの時刻間の市街地の形状変化を推定する新たな方法である.従来の多視点ステレオ法ではこのような条件下でシーンの形状を精度よく推定することは困難であるが,奥行きを点推定する代わりにその分布を推定し,奥行きの変化の有無のみをベイズ推定の枠組みで判断するというやり方により,シーン変化の有無を高精度に推定できることが実験を通じて示された.以上の成果のうち2つは国際会議にて発表し,うち一つはBest Application Paper Honorable Mentionを受賞した.この研究は論文誌への投稿を完了し,査読中である.更にもう一件の研究成果を,国際会議に投稿するすべく準備中である.本研究の目的は,カメラ搭載車両にて路上走行しながら市街地の映像を撮影することを,時期を変えて繰り返して得た画像集合から,その市街地の時空間変化をモデル化する手法を研究開発することである.最終年度となる27年度においては,3つの項目において研究を進めることを計画した.具体的には,東日本大震災被災地の映像記録を過去2年に引き続き継続して行うこと,2つの時刻間の市街地の変化の有無を,異時刻の全方位画像から高速に検出する方法の実現,ならびにこれまでに撮影した画像データを地図データと連動させて閲覧表示できるシステムの実現,の3つである.このうち最初の項目,映像記録の撮影は,研究代表者が所属する東北大学災害科学国際研究所にて同様の目的のプロジェクトを遂行しており,重複して同じデータを取得する必要性がなくなったことから,実施を見送った.第2の項目については,深層学習に基づく新しい方法を実現した.この方法は精度・頑健さにおいて,従来のどの方法よりも優れている.さらにこの手法の開発および性能評価用に,推定すべき市街地変化の正解を人手で作成し,Change Detection Datasetとしてまとめ,全世界に公開した.このデータセットは,研究代表者らが先鞭をつけた,画像に基づく市街地の時間変化検出という問題の,ベンチマークデータセットとなりつつある.以上の成果を,国際会議British Machine Vision Conferenceにて発表し,さらに現在国際ジャーナルに投稿し,現在査読中である.第3の項目については目的のシステムを構築した.システムはウェブ上で利用可能だが,プライバシーの問題から一般公開は行っておらず,研究室のネットワーク内でのみ現在利用可能な状況としている.

車載カメラで市街地を繰り返し撮影したストリート画像系列を主な入力に,市街地の時空間モデリングを行う方法を研究し,用途や入手可能なデータの種類に応じて使い分け可能な方法を複数実現した.並行して,東日本大震災の被災地を対象に,撮影車両を走行させて映像記録を定期的に取得し,復興の過程を記録した.得られたデータは,本計画以前のものと併せて約40テラバイトである.また,同データを用いて開発した方法を検証した.以上により,同震災を対象に,震災直後の状況,月単位の復旧,年単位の復興過程それぞれの可視化と,将来起こり得る災害を対象に,被害状況を迅速に把握することの両方について,技術的な道筋を付けた.東日本大震災被災地の画像撮影をおおむね予定どおり行えた.また,都市の地図情報と車載全方位画像を組み合わせて建物の変化検出を行う方法を完成させ,その成果を国際会議で発表した.さらに,衛星画像と車載画像を組み合わせることで,市街地の状態を推定し,さらにその時間変化を可視化する方法を完成させ,国際会議にて発表を行った.引き続き,大量の全方位画像系列から,画像認識のための画像特徴を有効に活用することで,市街地の変化を高速に検出できる方法を研究開発に着手し,その最初の成果を国内研究会にて発表した.27年度が最終年度であるため、記入しない。コンピュータビジョンこれまでの研究で,問題に取り組むうちに新たな着想を得て,当初計画になかった新たな手法の開発に取り組み,良い成果を挙げることが出来た.このまま様々な可能性を探求し,当初計画の範囲を質的にも量的にも超える成果をまとめられるよう,最終年度の研究に取り組みたい.研究計画は大きく2つに大別され,一つは東日本大震災被災地の映像記録活動,もう一つは市街地の時空間変化のモデリング手法の開発である.前者は当初計画通り実施し,当該年度は新たに10テラバイトほどのデータを取得できた.後者については,3つの方法の完成を見た.その詳細は「研究実績の概要」に記した通りである.以上のことから,本研究計画はおおむね順調に進展していると判断している.27年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画当初にはなかった新しいカメラやセンシングデバイスが製品化され,利用可能になってきたことから,本計画が目指す東日本震災被災地の映像記録をより高度な形で残すためのシステムを,新たに実現することを優先すべきと考え,これを次年度に実施するため.また,当初計画の範囲になかったが,より重要な研究(衛星画像と車載画像の組み合わせによる市街地状態推定,および画像認識のための画像特徴を利用した高速な市街地変化検出手法の開発)の着想を得,当該年度の研究計画を若干軌道修正したことも要因の一つでる.27年度が最終年度であるため、記入しない。東日本大震災被災地の映像記録活動は過去順調に進んでおり,今後もこれを継続してゆく.市街地の時空間変化のモデリング手法の研究も,当初の研究計画通り,目的を達成するための方策を順番に検討し,研究を進める.経費の主な部分は,上述の新たな映像記録撮影システムを構築するために使用する.加えて,新たに着想した研究課題への取り組みにかかる経費としても使用を予定している.27年度が最終年度であるため、記入しない。
トポロジカル超流動3Heのダイナミクスへの微視的アプローチ

非従来型超伝導・超流動体のトポロジカル構造と対称性の不可分な関係を明らかにし、その帰結として現れる低エネルギー準粒子励起の特異な性質を示した。具体的には、重い電子系超伝導UPt3やトポロジカル絶縁体を母物質とした超伝導CuxBi2Se3において結晶対称性によって守られたマヨラナ粒子が存在することを指摘し、その異常な磁気異方性や奇周波数クーパー対相関の背後にあるトポロジーと対称性の関係を明らかにした。さらに、CuxBi2Se3の表面状態を詳細に議論することで、この物質における一連の実験結果を最もよく説明する超伝導対関数は奇パリティトポロジカル状態であることがわかった。本年度は、様々な超伝導・超流動体おいて対称性とトポロジーの関係性について詳細に調べた。まず、スピン軌道相互作用を持った冷却フェルミ原子気体系について調べた。この系では、レーザーを照射することでスピン軌道相互作用を印加することができる。さらに一様磁場を印加することで、現実的な状況においてトポロジカル超伝導性が現れることを示した。この系は一様磁場のために時間反転対称性を破るが、鏡映対称操作と時間反転操作を組み合わせた離散対称操作のもとでの不変性は保持する。この離散対称性が破られない限りトポロジカル不変量は非自明であり、系のエッジにはマヨラナ粒子が存在する。さらに、この議論を重い電子系超伝導UPt3へ拡張した。この系の超伝導ペア対称性は未だ解決されておらず、時間反転対称性を持ったE1u状態と時間反転対称性を自発的に破ったE2u状態とが有力候補として理論提案されている。本研究成果により、E1u状態は一様磁場中においても鏡映対称性によって守られたトポロジカル超伝導であることが分かった。この性質は結晶場やスピン軌道相互作用などの複雑な効果を取り込んでも保持される。一方のE2u状態はこのようなトポロジカル超伝導特性は示さない。E1u状態では表面にマヨラナ粒子を伴い、その磁気応答はイジング的異方性を示すことも示された。これらの成果をもとに、トンネル効果を介した超伝導ペア対称性の決定方法を提案した。更には、超流動3He-AやSr2RuO4などのような時間反転対称性が自発的に破れたトポロジカル超伝導・超流動体の整数量子渦には、鏡映対称性によって守られたマヨラナ粒子が存在することが分かった。通常のフェルミ粒子と異なり、この粒子は非可換統計性に従う非可換エニオンとして振る舞う。この非可換エニオンは新奇量子輸送現象やトポロジカル量子演算等において重要な役割を演じることが期待される。本年度は、トポロジカル絶縁体にキャリアをドープして実現される超伝導体のトポロジカル超伝導性について調べた。当初の研究計画である、超流動3Heにおけるダイナミクスとは異なる研究テーマであるが、この超伝導物質が超流動3Heと類似していること、および、幾つか一見すると矛盾している実験結果が報告されていること等から、この超伝導物質のトポロジカル超伝導性の解明を試みた。常伝導状態において存在する表面ディラック粒子とバルク超伝導ギャップとの絡み合いにより、たとえバルクが単純なs波超伝導状態であっても、その表面状態は非自明であることが明らかになった。これにより、当該物質がトポロジカル奇パリティ超伝導であることが明らかとなった。一方で、超流動3Heについては、制限空間中で現れる対称性によって守られたトポロジカル相の物理についての招待総説論文を執筆した。さらに、有効ラグランジアンの方法を用いて、制限空間中超流動3Heの集団励起モードとその音波吸収への影響を明らかにした。通常のバルクで現れるNambu-GoldstoneモードやHiggsモードに加えて、表面に束縛されたHigssモードが存在することが新たに分かった。この新しいHiggsモードは音波と強く結合するため、超音波吸収を通して実験的に検出可能であることを示した。この研究成果は現在、論文としてまとめており、近日中に投稿予定である。今後は、この表面Higgsモードと表面マヨラナ粒子との結合について微視的理論により明らかにする予定である。一連の研究成果は、今後の超流動3Heのダイナミクスへの微視的理論計算の基盤的知見を与えると期待される。本研究課題では、超流動3Heを軸として、トポロジカル超流動体・超伝導体に広く発言する動的量子現象を明らかにすることを目的とする。初年度はまず、系が保有する離散対称性とトポロジーの関係性に注目し、その一般的な帰結としてトポロジカルに守られた準粒子状態がイジング的な異方的磁気応答を示すことを示した。これらは、光格子トラップに閉じ込められた冷却フェルミ原子気体系や重い電子系超伝導体UPt3などのような鏡映対称性を持つ系に適用した。一連の成果により、トポロジカル準粒子のイジング磁気異方性とその背後にある離散対称性の一般的関係性が強調された。さらに、トポロジカルに守られた準粒子状態が奇周波数クーパー対相関を持つことを解析的に示し、低エネルギー準粒子状態が2つの別の側面を持つことを明らかにした。イジング磁気異方性を守っていた対称性が破れることにより、トポロジカル準粒子状態の別の側面である奇周波数クーパー対相関が巨大な「常磁性応答」を示すことがわかった。

これはバルク超流動・超伝導の「反磁性応答」とは質的に異なり磁気応答であり、系の持つ非自明なトポロジー・対称性・クーパー対相関などの要素が絡み合って生じる新奇な磁気応答である。この磁気応答と奇周波数クーパー対相関に関する一般的な理論を構築し、超流動3HeやUPt3などに適用した。一連のイジング磁気異方性に関する研究成果に加えて、チャーン数で特徴付けられるトポロジカル超伝導・超流動体の量子渦に束縛されたマヨラナ粒子の非可換統計性と対称性の関係性についての新しい知見も得られた。系が特定の鏡映対称性を保有する場合は、零エネルギー状態がスピン縮退していたとしても、マヨラナ粒子が非可換エニオンとして振舞うことを示した。実際に回転中の超流動3He-Aにおいてこのような「鏡映対称性に守られた非可換エニオン」が存在すると期待される。非従来型超伝導・超流動体のトポロジカル構造と対称性の不可分な関係を明らかにし、その帰結として現れる低エネルギー準粒子励起の特異な性質を示した。具体的には、重い電子系超伝導UPt3やトポロジカル絶縁体を母物質とした超伝導CuxBi2Se3において結晶対称性によって守られたマヨラナ粒子が存在することを指摘し、その異常な磁気異方性や奇周波数クーパー対相関の背後にあるトポロジーと対称性の関係を明らかにした。さらに、CuxBi2Se3の表面状態を詳細に議論することで、この物質における一連の実験結果を最もよく説明する超伝導対関数は奇パリティトポロジカル状態であることがわかった。有効ラグランジアンの方法に基づき、超流動3Heにおいて表面に束縛されたHiggsモードという、新奇な集団励起モードの存在を明らかにした。これは異方的超流体に一般に存在し得るモードであり、表面マヨラナ粒子と強く結合していることが期待される。これらの一連の知見は今後のダイナミクスの微視的理論計算への基盤的知見となることが期待される。物性理論これまでは、有効ラグランジアンに基づく理論計算により、異方的超流体の集団励起モードとダイナミクスを調べてきた。これは現象論的なアプローチであり、秩序変数のみに注目した理論である。一方で、超流動・超伝導体では、準粒子励起というフェルミオンとしての自由度も内在している。今後は、秩序変数のダイナミクスと準粒子励起のダイナミクスの両面を等価に取り込んだ理論構築を行うために、準古典近似されたKeldyshグリーン関数の方法を用いる。さらに、その大規模並列計算のスキームも確立していく。初年度の研究成果によって、トポロジカル超伝導・超流動体における対称性とトポロジーの関係性が明らかになった。これは、対称性によって守られたマヨラナ粒子がこの系に内在することを示唆している。鏡映対称性などの超伝導・超流動物質が基本的に含有している離散対称性によって、マヨラナ粒子のイジング的磁気異方性や非可換統計性が「守られている」ことが分かった。今後2年間で、トポロジカル超流動体での量子輸送特性を明らかにしていくことを目的としているが、本成果により、この系の量子輸送が当初の予想よりも遥かに物理的に豊かな性質を持っていることが期待される。また、初年度では、トポロジカル超伝導・超流動のダイナミクスを研究していく上での基盤的知見を得つつある。具体的には、Ginzburg-Landau理論に基づいた現象論的なプローチにおいて、トポロジカル超流動相が実現される制限空間中の3Heのダイナミクスを調べた。
真空沿面放電特性の解明による環境対応型遮断器の基礎研究

地球温暖化効果が極めて大きいSF6ガスを用いるガス遮断器の代替としての選択肢を増やすため、環境負荷が小さい真空遮断器の高電圧化・小型化を目指して研究を行った。真空遮断器の高電圧化には絶縁支持物の帯電現象を把握し抑制することが肝要である。しかし、交流電圧による絶縁物の帯電特性は文献にもほとんど記述はなく未解明である。そこで、前年度に引き続き基本的形状である円柱型試料について、静電プローブによる帯電測定や数値解析を行い、直流電圧と交流電圧の帯電現象の違いを明らかにした。円柱型絶縁物はアクリルまたはパイレックスガラス製で、直径が54mm、長さが1050mmであり、実用的にも意味のある大きさである。直流・交流電圧ともに印加電圧にほぼ比例して帯電量が増大し陰極電界(帯電電荷成分)が高くなるが、交流電圧では、試料長さによらず、陰極電界が電圧位相に応じて変動する準安定状態、および位相による変動のない安定状態があることがわかった。帯電抑制法として試料の表面を平均3μm程度に荒らす極めて簡易な方法が直流・交流ともに有効であるがわかった。一方、長さ20mm以上の試料では陰極電界が数値解析による理論値の6070%にしかならないことがわかった。遮断器の真空ボトルを模した円筒型試料についても帯電特性を調べ、円柱型試料との違いを検討した。円筒の内径は50mmφ、長さは1050mmである。円筒型絶縁物を真空容器中においた場合、試料の内面、外面ともに帯電するおそれがあるので、これを避けて内面のみの現象を観察するため内面粗さを0.1μm以下とし、外面粗さを3μm以上とした。これにより円柱型試料における帯電特性との違いを明らかにした。その結果、長さ20mm以上の円筒型試料では円柱型よりも帯電量が大きいこと、および長さ1050mmまでの全範囲で測定値と理論値がほぼ一致することが分かった。また、内表面の粗さを大きくして帯電抑制効果を調べたところ、円柱型試料の場合よりも効果が小さいことが分かった。以上のように、円筒型は円柱型より帯電しやすい性質があることが明らかになった。これらの結果より、遮断器の真空ボトルの場合、円柱型の場合よりも一層の帯電抑制策を導入する必要のあることを明らかにした。地球温暖化効果が大きいSF_6ガスを用いるガス遮断器の代替機器の選択肢を増やすため、環境負荷が小さい真空遮断器の高電圧化・小型化を目指して研究をおこなっている。真空中の沿面放電は高電圧印加による固体絶縁物表面の帯電現象が引き金になるので、絶縁特性の向上には帯電現象の解明とその抑制が肝要である。本年度の研究成果をまとめると以下のようになる。(1)真空バルブの材料の一つであるパイレックスガラスを主な対象として交流電圧による帯電特性を明らかにするため、これまでに直流電圧による研究実績がある比較的短い(長さ10mm)円柱型試料について、交流電圧による帯電特性を調べた。この測定には開発済みの陰極埋め込み型の静電プローブ法を適用した。

この測定によって電圧位相に無関係に試料表面が正に帯電することなどの基本的な帯電特性を明らかにした。また、電圧印加時間が長くなると帯電開始から、準安定状態を経て安定状態に至る状態変化が起きることを明らかにした。さらに、これまでに直流電圧で得た結果と同様に、表面を粗くすることで帯電が抑制できることを明らかにした。(2)実用機器に近い試料長さにおける帯電特性を調べるため、長さが50mmまで研究対象を広げて円柱型試料の直流および交流電圧による帯電特性を調べた。その結果、直流、交流電圧ともに長さを50mmまで拡張しても表面を粗くすることによる帯電抑制効果があることを確認した。また交流電圧に対しては長さを50mmまで拡張しても帯電電荷の位相による極性、電圧印加時間による帯電状態変化などの点で、上記の単尺試料と共通の特性を有することを確認した。(3)長さ50mmの円筒型試料を作成し、陰極埋め込み型の静電プローブ法により円筒内面の直流帯電特性を調べるとともに、帯電シミュレーションを実施した。これらにより、円筒型の場合、円柱型に比べて帯電しやすくなること、また、表面を粗くすることによる帯電抑制効果はあるものの、円柱型試料の場合よりもその効果は小さいことなどが明らかになりつつある。地球温暖化効果が極めて大きいSF6ガスを用いるガス遮断器の代替として選択肢を増やすため、環境負荷が小さい真空遮断器の高電圧化・小型化を目指して研究を行った。真空遮断器の高電圧化には絶縁支持物の帯電現象を把握し抑制することが肝要である。しかし、交流電圧による絶縁物の帯電特性は文献にもほとんど記述はなく未解明である。そこで、前年度に引き続き基本的形状である円柱型試料について、静電プローブによる帯電測定や数値解析を行い、直流電圧と交流電圧の帯電現象の違いを明らかにした。円柱型絶縁物はアクリルまたはパイレックスガラス製で、直径が54mm、長さが1050mmであり、実用的にも意味のある大きさである。直流・交流電圧ともに印加電圧にほぼ比例して帯電量が増大し陰極電界(帯電電荷成分)が高くなるが、交流電圧では、試料長さによらず、陰極電界が電圧位相に応じて変動する準安定状態、および位相による変動のない安定状態があることがわかった。帯電抑制法として試料の表面を平均3・m程度に荒らす極めて簡易な方法が直流・交流ともに有効であるがわかった。一方、長さ20mm以上の試料では陰極電界が数値解析による理論値の6070%にしかならないことがわかった。遮断器の真空ボトルを模した円筒型試料についても帯電特性を調べ、円柱型試料との違いを検討した。円筒の内径は50mmφ、長さは1050mmである。円筒型絶縁物を真空容器中においた場合、試料の内面、外面ともに帯電するおそれがあるので、これを避けて内面のみの現象を観察するため内面粗さを0.1μm以下とし、外面粗さを3・m以上とした。これにより円柱型試料における帯電特性との違いを明らかにした。その結果、長さ20mm以上の円筒型試料では円柱型よりも帯電量が大きいこと、および長さ1050mmまでの全範囲で測定値と理論値がほぼ一致することが分かった。また、内表面の粗さを大きくして帯電抑制効果を調べたところ、円柱型試料の場合よりも効果が小さいことが分かった。以上のように、円筒型は円柱型より帯電しやすい性質があることが明らかになった。これらの結果より、遮断器の真空ボトルの場合、円柱型の場合よりも一層の帯電抑制策を導入する必要のあることを明らかにした。
多元スパッタ法による4配位系アモルファス半導体多層薄膜の作製

1.半導体多層薄膜を高効率で高速に作製可能である「反応性高周波多元マグネトロンスパッタ法」を用いて、「デトラヘドラル(4配位)多元系アモルファス半導体多層薄膜」を作製した。2.具体的には、4族元素であるシリコン及びゲルマニウムをターゲットとし、反応ガスである炭化水素ガスとしては、メタンを使用して、水素化アモルファスSIC(a-SIC:H)及びa-GeC:H薄膜を交互に数十層積層して作製した。a-SIC:H層及びa-GeC:H層の厚さを種々変えて、多種類のアモルファス半導体超格子構造素子を設計した。3.アモルファス半導体超格子構造素子作製に当たっては、多層薄膜作製用マグネトロンスパッタ装置(現有)の多元励起源用の高周波電源(補助金で設備備品として購入)を有効に利用する事ができ、順調に実験計画を遂行する事ができた。4.作製したアモルファス半導体超格子構造素子が設計通りの周期的積層構造になっていることを確認するために、微小角X線回折測定を行った。その結果、作製したいずれの試料においても超格子構造によると考えらる回折ピークが観測され、ナノレベルで周期的積層構造になっていることを確認した。5.作製した多種類のアモルファス半導体超格子構造素子の分光透過率の測定から光学吸収係数、光学的バンドギャップを求め、a-GeC:H層の厚さに対する、光学的バンドギャップの変化を調べた。その結果、量子サイズ効果を確認する事ができ、作製した素子が設計どうりに半導体超格子構造になっいることを明らかにした。
ＥＺＨ２を基点とした難治性白血病の克服

EZH2阻害剤はMLL融合遺伝子を有する白血病マウスモデルにおいて生存期間を延長した。EZH2阻害によって、p16プロモーターにおけるヒストンH3K27のトリメチル化を阻害することで、p16の発現上昇を介して腫瘍細胞(特に白血病幹細胞分画LGMP)の減少をもたらすことが主な作用機序であることを解明した。申請前の実験結果において、EZH2阻害薬であるDZNepによってMLL融合遺伝子による白血病(MLL白血病)モデルマウスの生存期間が延長することがわかっていた。この現象には、EZH2阻害によるp16の上昇を介して、白血病幹細胞分画が減少することが寄与していることを明らかにした。また、short hairpin RNAを用いたEZH2のノックダウンでも同様の現象が再現され、p16のノックダウンは、EZH2阻害による抗白血病作用をキャンセルすることを示した。さらに、他の白血病モデルと比較して、MLL白血病で明らかにEZH2阻害薬の治療効果が高いことを示した。この原因を解明するため、クロマチン免疫沈降を行い、MLL白血病やHoxa9-Meis1による白血病モデルでp16プロモーター領域にEZH2が結合しているが、E2A-HLFなどの他の白血病モデルでは結合していないことを明らかにした。以前から知られているように、一般にp16の発現制御にはポリコーム群遺伝子が関与しているが、これは白血病でも生じていると考えられた。しかし、MLL-ENLおよびHoxa9-Meis1白血病では、他の白血病モデルより強力なポリコーム群遺伝子によるp16の抑制が生じており、その違いがどのように生じるかについて、現在研究を進めている。上記のように、EZH2を中心とするポリコーム群遺伝子によるp16の発現抑制を解除することで、MLL白血病の治療開発につながることを明らかにできた。MLL白血病で特にEZH2によるp16抑制が強い理由を現在解明中であるが、ここまでの成果で複数の学会発表を行うことができた。日本血液学会総会、日本癌学会総会、米国血液学会などで演題発表を行うことができた。さらに、疑問点として残っているMLL白血病において他の白血病よりEZH2によるp16抑制が強い理由についても、下記のように、解明のめどが立っており、論文投稿準備中である。25年度が最終年度であるため、記入しない。MLL白血病において他の白血病よりEZH2によるp16抑制が強い理由の解明が必要である。細胞株での報告であるが、Hoxa9がp16のプロモーターに結合してEZH2をリクルートすることが知られている。MLL白血病において、Hoxa9は他の白血病と比較して数十倍の発現があることがわかっている。また我々の実験でHoxa9-Meis1白血病モデルにおいてもMLL白血病と同様にEZH2阻害による治療効果があることがわかっている。これらを総合して考えると、Hoxa9が上昇している白血病ではp16がポリコーム群遺伝子によって抑制されやすく、したがってEZH2阻害剤による治療効果が高いことが予想される。今後は、Hoxa9抗体をもちいたクロマチン免疫沈降、p16プロモーターのベクターを用いたレポーターアッセイなどによって、MLL融合蛋白が、Hoxa9のp16プロモーターへの結合を促していることを直接証明することを目標とする。