hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
自己修復性耐酸化機能を有する炭素基材料の開発に関する共同研究

1.研究背景高温構造材料として用いられる炭素材料は、不活性雰囲気下では2500°Cもの高温でも使用でき、航空・宇宙関連材料、原子炉・核融合炉用材料、等として期待されている材料である。しかし、炭素材料には、高温・酸化性雰囲気下では酸化・損耗してしまう欠点がある。このため、世界各国で炭素材料への耐酸化性の付与が研究されているが、外部の耐酸化システムが破損した際の自己修復性を論じた報告はほとんどなく、本研究グループでは、信頼性の高い高温構造材料の研究・開発が必要であると考えた。2.研究実施計画本研究では、日本国長崎大学工学部の極限材料研究グループと中華人民共和国中国科学院金属研究所の先進炭素材料研究グループとが共同して、炭素マトリックスに炭化ホウ素および炭化ケイ素を添加し複合材料とした耐酸化特性を有する炭素基材料の開発することを目的とした。具体的には、両国で組成の異なる炭素基材料を作製し、材料の耐酸化性に及ぼすセラミックの添加効果を詳しく調べ、耐酸化性発現機構を解明する。その後、材料設計を行い自己修復機能を有する炭素基材料の開発を共同で行うことを目指した。3.研究成果両国で組成の異なる炭素基材料を作製し、それぞれの複合材料について乾燥雰囲気下での酸化特性などの物性を評価した結果、セラミックス粒子を分散させた炭素/セラミックス複合材料は、酸化後に表面酸化保護膜を形成して優れた耐酸化性を発現し、その発現機構を明らかにした。ついで、材料設計を行った複合材料を作製し、耐酸化性および機械的特性に優れた炭素基材料の開発に成功し、本複合材料は、自己修復機能を有することを明らかにした。1.研究概要高温構造材料として用いられる炭素基材料に耐酸化特性を付与させる目的で、セラミックス粒子を分散複合化させた炭素/セラミックス複合材料を作製し、複合材料の耐酸化性に及ぼすセラミックスの添加効果を詳しく調べ、自己修復機能を有する構造材料の開発に至るまでの基礎的知見を収集した。2.研究経緯セラミックス成分としてB_4CおよびSiCを選び、日本側および中国側双方が粒径の異なる原料を用いて組成比の異なる炭素/B_4C/SiC複合材料をそれぞれ作製した。得られた複合材料について、微細構造、耐酸化性および機械的特性を評価した。評価は日本側および中国側で分担して行った。研究を進めるにあたり、平成9年8月に日本側研究者が中国へ出張して実験内容の打ち合わせを、また、平成10年2月に中国側研究者を招聘し、測定実験、本年度の研究成果の取りまとめおよび次年度の研究計画について打ち合わせを行った。3.研究成果炭素/セラミックス複合材料は、セラミックス成分として用いたB_4CおよびSiCの酸化により表面に形成されるボロシリケートガラス酸化保護層により優れた耐酸化性を発現し、特に、粒径の小さいSiCが耐酸化性発現に顕著に寄与することが見出された。さらに、酸化保護層形成時のB_4CおよびSiCの酸化とともに炭素成分の酸化が生じ、それに伴う複合材料の気孔率増加および機械的強度の低下が認められた。以上の実験結果から、複合材料内部のB_4CおよびSiCは、それら自身が酸化して複合材料の酸化を保護するガラス層を形成することから、損傷等で消失した酸化保護層を再び形成する、すなわち自己修復機能を有することが示唆された。また、原料の粒径および複合材料の成分分布の制御が耐酸化性に加え高温機械的特性を向上させる有効な手段であることが推察された。1.研究概要・高温構造材料として用いられる炭素基材料は、不活性雰囲気下では2500°Cもの高温でも使用できるが、酸化性雰囲気下では酸化消耗してしまう。そこで、炭素基材料に耐酸化特性を付与させる目的で、セラミックス粒子を分散複合化させた炭素/セラミックス複合材料を作製し、複合材料の耐酸化性に及ぼすセラミックスの添加効果を詳しく調べ、自己修復機能を有する構造材料の開発を目指した。

2.研究経緯昨年度の研究において、セラミックス成分としてB_4CおよびSiCを選び、日本側および中国側双方が粒径の異なる原料を用いて組成比の異なる炭素/B_4C/SiC複合材料をそれぞれ作製し、本複合材が優れた耐酸化性と自己修復機能を有する可能性のあることを明らかにした。本年度では、本複合材料の耐酸化性の発現と自己修復機能の発現メカニズムを詳しく調べることを目的とし、共同研究を行った。研究を進めるにあたり、平成10年8月に日本側研究者が中国へ出張して実験内容の打ち合わせを、また、平成10年10月に中国側研究者を招聘して測定実験を実施し、平成10年12月に研究代表者が中国に出張し本年度の研究成果の取りまとめに関する打ち合わせを行った。3.研究成果表題に基づき、炭素/B_4C/SiC複合材料の耐酸化性の発現と自己修復機能の発現メカニズムを詳しく調べた。その結果、耐酸化性は表面に生成するガラス成分により異なり、また添加したセラミックス成分の粒子径に依存すること等を明らかにした。また、生成するガラス成分が酸化温度に依存することから、自己修復機能の発現は、酸化温度が高くケイ素含有量の多い1200°Cにおいて顕著に認められ、その発現メカニズムを熱力学的計算により明らかにすることができた。
オーステナイト系金属材料の異材溶接における凝固組織制御と継手特性向上

本研究では,オーステナイト系金属材料を用いた異材溶接時の凝固組織制御を検討し,これを基に凝固割れ感受性,耐食性などの諸特性を予測・向上可能な手法の構築を目的とした.オーステナイト単相となる化学組成領域では,溶接時の凝固形態や凝固割れ感受性は,合金元素として含有するNbの影響が大きく,これらの元素の含有量によって割れ感受性が高くなるCr当量やNi当量の値が決定される.また,凝固現象の数値解析によって,割れ感受性の傾向予測が可能であることが示唆された.また,溶接部の耐食性は,MoやCrを多く含有するほど,耐粒界腐食特性や耐孔食性が良好であった.平成27年度は,シェフラー組織図中のオーステナイト単相領域において,広範囲に化学組成を変化させた試験片を作製し,トランスバレストレイン試験による高温割れ感受性評価を行い,化学組成の変化が凝固割れ感受性に及ぼす影響を定量的かつ系統的に調査した.その結果,シェフラー組織図上に凝固脆性温度領域(BTR)を示すことで,凝固割れ感受性の高い領域を明確化した.特に,凝固割れ感受性に及ぼすNbの影響は大きく,Nb含有量で分類することによって,含有量に応じた割れ感受性の高い領域を明らかにできた.これらの傾向に対する影響因子を明らかにするため,熱力学平衡計算ならびに組織解析を行った.その結果,Nb含有量の増大に伴い,凝固粒界に多数のNbC相の生成が認められた.これは,Nbはオーステナイト相に対して分配係数が低いため,凝固中に液相に濃化したことによるものと考えられる.したがって,この濃化に固相線温度が低下し,Nb含有量の増大に伴い凝固割れ感受性が高くなったことが示唆される.また,熱力学平衡計算の結果,実験によって求められたBTRと平衡凝固温度幅は高い相関関係にあることがわかった.加えてオーステナイト相の構成元素種類や量に応じて異なった合金元素分配の傾向を示し,多元系の場合には,含有元素毎の分配の形態を重畳した凝固温度範囲を示すことが明らかとなった.平成27年度は,オーステナイト単相領域において広範囲に渡った化学組成を有する試験片が作製でき,高割れ感受性試験の実施,凝固割れ感受性の分布傾向を明らかにできた.また熱力学平衡計算による数値解析結果を用いた考察も進められており,当初の予定を概ね達成できていると考えられる.平成28年度は,前年度に引き続きトランスバレストレイン試験による種々の化学組成における溶接凝固割れ感受性評価を行った.また,熱力学平衡計算によって凝固割れ感受性を拡大する各種元素の傾向を検討し,SiやNb,Tiは,凝固温度領域を拡大し,MnやMoは凝固温度領域に対する影響は小さいことがわかった.FeやCr,Niの含有量(シェフラー組織図中の分布)でのSiやNb等の凝固温度領域拡大に対する影響は,これらの元素の種類や組合せに依存することがわかった.加えて,この計算手法は,実験で得られた凝固割れ感受性の傾向と一致したことから,実溶接施工での材料や溶接条件の選択において有であると考えられる..また,それぞれの化学組成における組織形態を定量的に評価し,デンドライトの生成形態と凝固割れ感受性の関係を検討した.その結果,デンドライト2次枝の発達が顕著なほど凝固割れ感受性が高いことが明らかとなった.これは,化学成分,特に凝固割れ感受性を増大する元素は,オーステナイト相に対する分配係数が小さいことから,デンドライト2次枝の発展に寄与すると考えられ,合金元素の種類や量,組合せによって液相の残留形態も変化することも凝固割れ感受性に影響を及ぼすことが示唆された.これらの得られた知見を基に溶接中の凝固過程における液相の残存形態を検討,予測するため,Multi Phase-Field法による凝固過程の数値解析に取り組んでおり,現在は,冷却速度などの実験から得られた条件を基に,凝固組織形態と解析計算結果との比較・検証により,モビリティ等の計算パラメータの適正値等の検討を進めている.今後は,計算パラメータの適正値を導出した後に,様々な組成に対応可能な解析モデルを検討していく.平成28年度は,前年度からの検討によって凝固割れ感受性に関する実験による検討や,組織観察等による凝固・組織形成特性に関する調査が完了した.加えて,凝固現象,特に凝固割れ感受性に影響を及ぼす,液相の残留形態に関する数値解析による検討も進めている.また,耐食性評価のための予備的試験も開始していることから,当初の予定を概ね達成できていると考えられる.平成29年度は,オーステナイト系材料の溶接凝固割れ感受性ならびに耐食性を検討した.耐食性試験では,CrやNi,Nb,Mo等の含有量を変化させたステンレス鋼の溶接金属部における電気化学的再活性化率測定試験と孔食電位測定試験を行い,母相の化学組成変化や第二相の生成が耐粒界腐食や耐孔食に及ぼす影響を調査した.再活性化率はMoの含有によって再活性化率は極めて小さい値を示した.一方,孔食電位はNbを含有することによって低い値を示した.組織観察を行ったところ,Nbを含有する試験片では,結晶粒界やセル境界にNbCやLaves相の生成が確認され,生成相の種類によって異なる耐孔食性を示す傾向が示唆された.

凝固割れ感受性評価では,昨年度までに得られたNb等の含有に伴う偏析や第二相の生成の影響に着目して調査を行った,特に,完全オーステナイト系ステンレス鋼中のNbやTi,ZrおよびCの含有量を変化させることで,第二相の生成形態が割れ感受性に及ぼす影響を検討した.含有する元素の種類にかかわらず,NbやTi, Zrの添加により,溶接凝固割れ感受性は増大した.また,これらの元素の添加によってMC炭化物とLaves相が生成していた.一方,凝固解析計算によって得られた凝固温度範囲と実験により得られた凝固脆性温度領域は異なる傾向を示した.MC相の晶出は凝固割れ感受性を改善するとされているものの,TiCが晶出する場合では他のMC相に比して大きな割れ感受性であった.凝固割れ現象の解明には,凝固温度範囲だけでなく,適切な第二相形態・化学量論組成の導出が求められる.以上の検討より,溶接時の凝固割れ感受性ならび耐食性は,母相の化学組成だけでなく,第二相の形態に影響を受けることが明らかとなった.そのため,これらの特性の確保・改善には,化学組成等の制御による第二相生成形態の最適化が必要であることが示唆された.本研究では,オーステナイト系金属材料を用いた異材溶接時の凝固組織制御を検討し,これを基に凝固割れ感受性,耐食性などの諸特性を予測・向上可能な手法の構築を目的とした.オーステナイト単相となる化学組成領域では,溶接時の凝固形態や凝固割れ感受性は,合金元素として含有するNbの影響が大きく,これらの元素の含有量によって割れ感受性が高くなるCr当量やNi当量の値が決定される.また,凝固現象の数値解析によって,割れ感受性の傾向予測が可能であることが示唆された.また,溶接部の耐食性は,MoやCrを多く含有するほど,耐粒界腐食特性や耐孔食性が良好であった.平成28年度は,引き続き高温割れ感受性評価や数値解析計算モデルの高度化等を検討していく.特に,詳細に組織評価を行い,数値計算モデルとの比較によって,モデルの高精度化を検討する.また,耐食性などの継手特性評価試験にとりかかり,凝固割れ感受性と同様に,化学組成が諸特性に及ぼす影響を調査していく予定である.平生29年度は,最終年度となるためMulti Phase-Field法による凝固現象の数値解析モデルを構築,高精度化を行っていく.また,溶接金属部の耐食性,特にオーステナイト系金属の溶接部で問題となる応力腐食割れや孔食割れに対する耐食性試験を実施し,化学組成や母相組織形態,第二相生成とこれらの耐食性との関係について,実験的に調査する.これらを踏まえて凝固割れ発生防止や溶接継手特性に有効な凝固現象・組織形態となる化学組成や凝固条件を理論的に検討していく予定である.材料加工および組織制御関連
厚膜レジストパターンの断面形状制御を利用したマイクロレンズアレイ製作技術の研究

ネガレジストにラインアンドスペースパターンをぼかして露光し、蒲鉾型に密接したパターンを形成してレンチキュラーレンズアレイに応用する研究に関しては、50μmラインアンドスペースを用いて石英基板上に厚膜レジストSU-8で形成したパターンをレンチキュラーレンズアレイとして用い、2画面切り替えができるかどうかを検証した。りんごの絵の上に50μmラインアンドスペース黒乳剤レチクルを重ね、その上に石英基板上に形成した蒲鉾型に密接したパターンを重ねた結果、視点を置く位置(方向)により、りんごの絵と黒一色画面が切り替わった。低開口数投影露光装置を用いて、凹面レジストパターンを形成し、エポキシ樹脂を流し込んでマイクロ凸レンズアレイを作る研究については、前年度、ピッチ47.4μmのレンズアレイを約2mm角の範囲に製作できた。また、レンズの中央部を凸円弧、周辺部を凹円弧で近似し、その間を共通接線で結ぶと形状をほぼ近似できることが分かった。そこで、レンズアレイに平行光束を入れる場合の光線追跡を行い、光束が光軸上で最も密になる位置を求めた。その結果、ほぼその位置に実際に光スポットアレイができることが分かった。そのため、今年度はレンズ評価の結果をまとめ、一段落とした。一方、ステンレス板にドットレジストパターンを形成し、それをマスキング材としてウェットエッチングすると、アンダーカット現象によりドットパターンの周辺部が周囲からの距離に応じてエッチングされ、凸レンズ状の突起が形成されることが新たに分かった。形状精度と表面粗さがレンズのモールドとしてそのまま利用するには不十分であるが、追加工より改良できる余地は十分ある。一方、その緩い凸レンズ状の突起群がステンレス板の撥水性に影響するという新しい知見も得られた。両方の観点で新しい研究に発展する可能性があると考えている。科研費申請時における3年間の研究期間内の到達目標として、(1)高精細レンチキュラーレンズアレイの開発と(2)高密度プラスチック凸レンズアレイの開発を目指したが、2年度目の平成30年度までの期間に、その到達目標にほぼ到達することができた。加えて、当初は計画していなかったマイクロレンズアレイの製作技術や関連技術を幾つか思い付き、新たな研究に展開するきっかけを作ることができた。そのため、「当初の計画以上に進展している。」と自己点検による評価を行った。科研費申請時に掲げた3年間の研究期間内の到達目標はほぼ達成できたが、高精細レンチキュラーレンズアレイの開発において、露光フィールドをつないで大フィールドとすることが残っている。しかし、広い均一照射範囲の光源と露光フィールドの大きい投影レンズを用意すれば同じことを達成できると考えられ、研究の達成効果が低い。また、本研究とは別に検討してきた、屈折率分布型レンズアレイを投影レンズとして用いる走査投影露光により、15μmライン&スペースパターンを本研究で露光フィールドをつないで達成する目標としていた50mm角の露光フィールド内に形成できることに成功した。そのため、余計、研究の達成効果が低くなった。一方、当初は計画していなかったマイクロレンズアレイの製作技術や関連技術を幾つか思い付いた。そのため、露光フィールドをつないで大フィールドとすることに関しては、計画を中止し、残り1年のマンパワーを新たに見出した新しい関連研究に投入したいと考えている。具体的には、円形レジストパターンをステンレス板の表面に形成してエッチングし、アンダーカットを大きくすると緩い凸レンズ状の形状ができ、撥水性が向上することが分かったので、定量的に効果を検証する。また、エポキシ樹脂を流し込んでマイクロ凸レンズアレイを作るために使う凹面レジストパターンを密に形成する新たな技術として、液晶マトリックス投影露光によるグレースケール露光が有用ではないかと考えている。短波長光が使えないという短所はあるが、可能性を実験により検討してみたい。また、これまでに多くの成果が得られており、すでにある程度は成果を公表したが、期限内に残りの成果もできるだけ文書化、公開すべく努力したい。論文、国際会議、国内学会に積極的に投稿、発表する。まず、ネガレジストに50μmラインアンドスペースパターンをぼかして露光し、蒲鉾型に密接したレンズアレイパターンのレンズアレイをうまく形成できることが分かった。デフォーカス量と露光時間の調整により、曲率半径を100300μmのかなり広い範囲で制御できることも分かった。蒲鉾型に密接したレンズアレイはピッチが250500μm程度のものがレンチキュラーレンズとして2画面切り替えに用いられているため、短ピッチ化によって画面解像度の向上が図れるのではないかと考え、応用するための検討も進めた。一方、低開口数にして焦点深度を深くした投影露光装置を用いて、ポジレジストに大きくデフォーカスしてぼかした光照射を行うことにより、1回のリソグラフィにより凹面形状のレジストパターンを形成し、それを雌型として透明樹脂を流し込んでマイクロレンズアレイを作る研究を進めた。まず、凹面形状のレジストパターンの断面形状をレーザ顕微鏡で観察し、要素レンズの形状を把握した。そして、その断面曲線を機械製図(CAD: Computer Aided Design)ソフトの作画画面に貼り付け、レンズ形状を円弧などで近似できないかを検討した。その結果、レンズの中央部を凸円弧、周辺部を凹円弧で近似し、その間を共通接線デ結べば、うまくフィッティングできることが分かった。CADソフトを用いて測定曲線に合わせて円弧を描き、曲率半径を推定する方法の再現性は1.82.1%であり、かなり良い精度で測定できることが分かった。

また、円弧と直線でレンズ形状を表せば、光線追跡を行うことができる。光線屈折の法則に基づいて屈折角を計算し、CAD画面上に描き、集光状況を検討することができた。製作したレンズアレイに平行光束を入れると、光スポットアレイができることも確かめた。レンチキュラーレンズパターンはデフォーカス条件と露光時間により形状(レンズの曲率半径)が変化する。デフォーカスをウエハがレンズから遠ざかる方向に増やすと曲率半径が小さくなり、露光時間を増やすと曲率半径が大きくなる傾向があることが分かった。曲率半径を様々に変えても常に隣接するレンズパターンどうしが比較的シャープに形成できており、レンチキュラーレンズに応用できる形状であると思われる。凹面レジストパターンを雌型として透明樹脂を流し込んでマイクロレンズアレイを製作する研究は、考えていた方法により実際に製作できることが分かった。また、製作できたレンズアレイに平行光束を入れると光スポットアレイができることも確認できた。機械製図CADを用いてレジストパターン形状を円弧と直線で近似する方法も便利に活用できることが分かった。簡易クリーンルーム内で実験しているため、環境が変化する影響が予想以上に大きいことが、若干障害になっているが、うまく進捗している。ネガレジストにラインアンドスペースパターンをぼかして露光し、蒲鉾型に密接したパターンを形成してレンチキュラーレンズアレイに応用する研究に関しては、50μmラインアンドスペースを用いて石英基板上に厚膜レジストSU-8で形成したパターンをレンチキュラーレンズアレイとして用い、2画面切り替えができるかどうかを検証した。りんごの絵の上に50μmラインアンドスペース黒乳剤レチクルを重ね、その上に石英基板上に形成した蒲鉾型に密接したパターンを重ねた結果、視点を置く位置(方向)により、りんごの絵と黒一色画面が切り替わった。低開口数投影露光装置を用いて、凹面レジストパターンを形成し、エポキシ樹脂を流し込んでマイクロ凸レンズアレイを作る研究については、前年度、ピッチ47.4μmのレンズアレイを約2mm角の範囲に製作できた。また、レンズの中央部を凸円弧、周辺部を凹円弧で近似し、その間を共通接線で結ぶと形状をほぼ近似できることが分かった。そこで、レンズアレイに平行光束を入れる場合の光線追跡を行い、光束が光軸上で最も密になる位置を求めた。その結果、ほぼその位置に実際に光スポットアレイができることが分かった。そのため、今年度はレンズ評価の結果をまとめ、一段落とした。一方、ステンレス板にドットレジストパターンを形成し、それをマスキング材としてウェットエッチングすると、アンダーカット現象によりドットパターンの周辺部が周囲からの距離に応じてエッチングされ、凸レンズ状の突起が形成されることが新たに分かった。形状精度と表面粗さがレンズのモールドとしてそのまま利用するには不十分であるが、追加工より改良できる余地は十分ある。一方、その緩い凸レンズ状の突起群がステンレス板の撥水性に影響するという新しい知見も得られた。両方の観点で新しい研究に発展する可能性があると考えている。
バンツ-系諸族における言語植物学的資料のテキスト化とデ-タベ-ス化に関する研究

一般に、アフリカのバンツ-系諸族の民族植物学的資料をテキスト化し、デ-タベ-ス化するためのフレ-ムワ-クを作るために、ザイ-ルのテンボ語を例にとり、1.既に、現地調査により得られているテンボ語の民族植物学的資料を整理・テキスト化し、それをパソコンで入力、2.このテキストのスワヒリ語(ザイ-ル方言)訳とフランス語訳の作成、3.各植物の学名と現地名リストの作成(植物の形態論的記述を含む)、4.植物利用(建材、薬など)及び植物に関した諺、歌などの民間伝省承の記述、5.デスクトップ・パブリッシングを可能にするためにバンツ-語用の文字フォントの作成、を行なった。あとは、索引を付けて、実際に出版する作業が残っているが、これは出版費用その他の関係で、後日にまわさざるをえない。しかし、基本的作業は既に終わっているので、これが実現されれば現地の小中学校に配布し、無文字社会における知識の顕在化に貢献することが可能と考える。また、テンボ語以外のバンツ-系諸語についても、以上の方法は適用可能であるが、そのためには、入念な資料の整理とテキスト化が前提条件である。一般に、アフリカのバンツ-系諸族の民族植物学的資料をテキスト化し、デ-タベ-ス化するためのフレ-ムワ-クを作るために、ザイ-ルのテンボ語を例にとり、1.既に、現地調査により得られているテンボ語の民族植物学的資料を整理・テキスト化し、それをパソコンで入力、2.このテキストのスワリ語(ザイ-ル方言)訳とフランス語訳の作成、3.各植物の学名と現地名リストの作成(植物の形態論的記述を含む)、4.植物利用(建材、薬など)及び植物に関した諺、歌などの民間伝承の記述、5.デスクトップ・パブリッシングを可能にするためにバンツ-語用の文字フォントの作成、を行なった。
マウス乳癌ウイルスによる白血病誘導の分子機構の解析

白血病発生に関与する癌遺伝子の検索白血病細胞ゲノムに組み込まれたプロウイルスがプロト癌遺伝子の活性に働いていると考えられるので、プロウイルスのcommon integration siteをクローニングすることによって活性化された癌遺伝子を検索した。約200匹のBALB/cマウスに変異ウイルス(MLA MMTV)を感染させ既に84例のT細胞白血病検体を得た。これらの白血病細胞ゲノム中には通常510コピーの変異ウイルスの組み込みがあるが、84例中10例では組み込みプロウイルスは2から3コピーである。この10例では、比較的少ない数のウイルス挿入により効率よく癌遺伝子をヒットしたものと考えられる。この10例の検体につきinverse PCR法を用いて組み込みウイルス隣接の細胞側DNAを多数クローニングし、その内からunique scquenceのみを含むもの(4個)を選別した。得られたプロウイルス挿入部位特異的なゲノム断片をprobeとして他の白血病細胞DNAにプロウイルス挿入によるrearrangeがあるか否かを検討した結果、それぞれのprobeを得た細胞のDNAではrearrangementが確認されたが、common siteではなかった。さらに、マウス白血病イウルスによる白血病発生に関与している既知の癌遺伝子N-myc, C-myc, lck, mlvi-1 mlvi-4, abl, Pim-1, Spi-1および癌抑制遺伝子p53,Rb近傍へのMMTV変異株の組み込みを検索したが、現在までのところこれらの遺伝子の近傍へのプロウイルス組み込みは認められていない。
原子間力顕微鏡を利用した放射線損傷年代測定法の開発

ウランの自発核分裂によって鉱物中に残される傷(フィッショントラック,以後FT)は,放射年代測定に利用されている。しかし傷の数が多くなると傷が重なり合って観察ができなくなり,1億年より古い試料の場合は技術的に困難である。そこで原子間力顕微鏡(AFM)を利用する新たなフィッショントラックの観察法を開発した。試料の研磨法や,AFMによる画像の取得法を吟味・確立し,実践試料の年代決定を試み概ね成功した。しかし10億年より古い試料ではエッチングを弱く行う必要があり,その際はFTとそれ以外の傷の区別がつきにくくなるという問題があり,AFM観察によっても測定年代値に上限があった。本年度の取組みの概要昨年度,年代が約250Maの試料の年代決定にAFMを利用して,実験手順を確立できたので,今年はさらに年代が500Maくらいである事が期待されるジルコンを対象にした実戦的なFT年代決定に取り組んだ。そのためにエッチング時間を1時間未満に短縮して観察を行った。しかしながら,エッチング時間が短いと,FTとは異なる構造との差別化をはかる事が難しい事が明らかになった。この事はAFMを使用するFT年代測定にも,年代可能試料の上限がある事を示している。今後、エッチング作業の見直しや,トラック認定クライテリアの見直しを進める必要がある。またFTとは異なる構造がαトラックである可能性について吟味を行うために,現世の火山から分離したジルコンのAFM観察を行った。その結果古いジルコンで観察される表面構造がなかったため,αリコイルトラックがこのような構造の原因であると思われる。また古いジルコンに600度,1000度でアニーリングを施して観察したところ,FTだけでなく,表面構造にも変化が見られた。この事からαリコイルトラック由来と思われる構造の熱に対する挙動はFTと似ている事が示唆された。新しいジルコンの観察では,まれに10nm深さの計数可能な凹が見つけられた。試料の由来を考えるにこのような凹がFTと考える事は難しいため,αリコイルトラックである可能性がある。この凹は計数が可能であるため,若い火山岩由来のジルコンであれば,αリコイルトラック年代測定を確立できるかもしれない。本年度の取組みの概要試料の調整法の吟味及び実戦的なFT年代決定に取り組んだ。試料の調整法やFTの認定については本申請の採択前に先行して行い,その内容を投稿したものが本年度中に受理となった。その内容をさらに改良する実験観察を行った。その過程でFTとは異なる構造を見つけた。来年度以降,この構造がαトラックである可能性について更なる吟味をする予定である。本年度の取組み詳細研磨方法;AFMの観察では表面が平滑であることが重要である。公表済みの先行実験では,研磨材として0.125μmのダイヤモンドペーストを利用したが,新たに通常FT法では利用されていない0.020.06μmのコロイダルシリカの利用を試みた。その結果,コロイダルシリカによる研磨はダイヤモンドペーストによる研磨傷を目立たなくする効果があり,有効であることが示された。年代測定:提案する試料準備法に従い,実践試料の年代決定を試みた。段階的にエッチングした試料を観察した結果,通常の光学顕微鏡下での観察同様に,ある程度エッチングしないとFTが全て観察できない漸移帯があることがわかった。かつ,AFMではFT密度が高い試料で利用することを前提としているが,そのような試料ではAFMの高解像でもトラックの観察面での連結がみられた。そこである程度段階エッチングをして観察FT数の補正をすることが望ましいと思われる.補正の結果,年代値は,トラック密度の低い粒子のみ選択して通常法で求めた既報とよく一致した。またAFMによる年代値はトラックの計測数を増やせるため,誤差の小さい値を提供できると言う利点があった。地質試料のAFM観察では表面に波状構造がみられた。この構造がαリコイルトラックによるものである可能性を吟味するため,現世の試料で観察したところ波状構造はなく,FTとは異なる深さ10nm程度の凹状の構造が存在していた。またこの波状構造は試料を1000度Cで加熱すると見られなくなった。これらの結果を受けて,本年度は10nm程度の凹状の構造の性質を調査した。まずこの凹みが測定のノイズやゴミではなく,安定的に存在しているかどうか調べた。時期を変えて同じ場所をAFMにより繰り返し画像を取得したところ,この凹構造は安定的に観察され,ノイズ等ではないことがわかった。しかし,画像取得の解像度によっては構造を見落とす事がある事も分かったため,表面構造の取得を最低でも0.016μm毎に行う必要があった。次にエッチングによってこの凹構造がどう変化するかを調べた。

熱ルミネッセンス法で年代測定を行った白山火山から採取したジルコンで調べたところ,凹構造はエッチングによって観察表面での直径,深さ,個数ともに増大した。直径と深さは概ね線形の関係を示した。この凹みの数の面密度を計数する事もできた。しかし面密度は粒子の場所によって大きくばらついており,今後はウラン濃度,トリウム濃度と凹構造数の関係を調べるとともに,様々な既知年代の試料を用いて,この計数値が年代値を表すものかどうかさらに吟味する必要がある。最後に詳細に表面をみると10nm程の高さをもつ凸型の構造物も観察された。物性を見るPhaseモードによる画像を調べると,ゴミなどの付着物ではなくジルコンと物性のよく似たもので構成されていた。この凸構造はエッチングにより現れるので,今後さらに物性を調べて形成の理由を考察する必要がある。地球年代学本年度は前年度の結果を受けて古い年代である事が期待できる未知試料の年代決定に取り組み,実験方法などをさらに改良する予定であった。予定通りに取組み,方法の問題点を明らかにする事ができた。さらにαリコイルトラックに関して,次年度以降および,追加のプロジェクトの提案によって実施する予定であった,αリコイルトラックの振る舞いを明らかにするための一端となるアニーリング実験を行った。従って,当初の計画以上にすすんだと判断した。平成24年度は試料の選定と鉱物分離によるジルコンの抽出,および標準試料を用いた試料の調整法の吟味,AFM観察結果の数値化,及び観察手法の手順の確定を予定していた。試料調整法としては特に研磨条件,エッチングの有無,マウント剤の検証について吟味する予定であった。これらについて予定通りに吟味を行い,それに基づいた試料の調整法を施した上で実際に年代測定を試行することができた。現状ではエッチングを行う調整法をとっており,問題なく年代決定を行うことができるが,さらに一歩踏み込んで,エッチングを行わない場合の観察手法の手順確定をすすめる必要があるため,おおむね順調とした。αリコイルトラックによる年代決定が可能であるかどうかの吟味をさらにすすめる。そのためには,適切なαリコイルトラック数が見込まれ,かつ,履歴が複雑ではない,若い火山岩を利用して,観察、年代決定を行う。また今年度の実験で明らかになった,FT年代測定にAFMを利用する場合の古い方の上限を撤廃,もしくはのばすために,エッチングプロセスやFTの認定プロセスについての吟味をすすめる。FT年代測定の実践化,および表面構造のうち未知の構造がαリコイルトラックである可能性についての吟味をすすめる。αリコイルトラック:高解像度で表面観察を行った際に,FTとは明らかに違う,くぼみを観察できた。このくぼみはFTより数が多く,αリコイルトラックの可能性がある。その正体を見極めるために以下の実験をおこなう。まず若い試料で観察を行う。αトラックであれば,若い試料ではその数が少ないかほとんど観察できないはずである。古い試料との比較からそのくぼみがαリコイルトラックである可能性を調べることができる。またαリコイルトラックであれば,試料を高温にさらすと,アニーリングを受けると思われる。
屋外歴史的建造物の時空間的関係を可視化するデジタル表現手法の開発

本研究では,史跡等の屋外歴史的建造物の立体的な構造と周辺地形を含む地理的環境と時間情報,さらには史跡間の地理的位置関係を立体的に可視化し,かつ史跡内に点在する文化財を3次元地理情報と結びつけて共有(公開)するシステム,及びコンテンツ制作支援ツールを開発する.提案システムは,可能な限り多くの歴史的建造物の空間的な構造や互いの位置関係と時代を統合的に可視化することを目指している.歴史的建造物,特に城跡はその立地に大きな意味があり,城周辺の地理的特徴だけでなく,他の城跡との位置関係や間を結ぶ歴史道など単独の史跡の情報のみでは気づかない様々な情報が時空間的に統合した可視化により見えてくる可能性がある.本研究では,史跡等の屋外歴史的建造物の立体的な構造と周辺地形を含む地理的環境と時間情報,さらには史跡間の地理的位置関係を立体的に可視化し,かつ史跡内に点在する文化財を3次元地理情報と結びつけて共有(公開)するシステム,及びコンテンツ制作支援ツールを開発する.提案システムは,可能な限り多くの歴史的建造物の空間的な構造や互いの位置関係と時代を統合的に可視化することを目指している.歴史的建造物,特に城跡はその立地に大きな意味があり,城周辺の地理的特徴だけでなく,他の城跡との位置関係や間を結ぶ歴史道など単独の史跡の情報のみでは気づかない様々な情報が時空間的に統合した可視化により見えてくる可能性がある.
新規な細胞運動促進因子ZF21を標的とした実験的癌浸潤抑制方法の確立

ZF21は細胞・細胞外基質問に形成される接着構造である細胞接着斑の分解を促進することで、がん細胞の運動・転移を促進する。本研究の成果として、ZF21のN末端側部分断片を癌細胞内に過剰に発現させることで、細胞運動を促進するFAKとZF21の相互作用が抑制され、癌細胞の運動を阻害できることが明らかとなった。今年度は、(1) ZF21とその結合タンパク質の結合阻害法の確立、(2)ZF21の機能抑制によるがん細胞の運動・浸潤抑制手法の確立に取り組んだ。これらに加えて、(3)ZF21によるがん浸潤促進におけるリン酸化の影響を解析した。(1)では、特にZF21との結合領域の絞り込みが進んでいたFAKとの結合阻害方法の検討を先行して行った。その結果、ZF21の1-105アミノ酸部分(ZF21/1-105aa)の精製リコンビナントタンパク質を用いることで、ZF21とFAKの結合が抑制できることを見出した。さらに、ZF21とFAKの結合領域の絞り込みを進め、FAKとの結合には、ZF21の41-75アミノ酸部分で十分であることを明らかとした。(2)では、ZF21/1-105aaを安定的に過剰発現させたHT1080細胞を用いて、ZF21の機能および細胞運動への影響を解析した。その結果、同細胞株では、ZF21によるFAKの微小管制御下の脱リン酸化が抑制されていた。従って、ZF21/1-105aaの過剰発現下では、ZF21によるFAK制御が阻害されていることが明らかとなった。実際に同細胞株では、FAK依存的な細胞運動が抑制されていることを見出しており、ZF21/1-105aa過剰発現によって、ZF21によるFAKのリン酸化制御を介した細胞運動の促進作用が阻害可能であることが明らかとなった。(3)では、ZF21の229番目チロシンがリン酸化されることから、その細胞運動への影響を解析した。具体的には、ZF21の発現を抑制した癌細胞に、野生型ZF21または、リン酸化されない変異型ZF21(ZF21/Y229F)を発現させ、細胞運動性を比較した。その結果、両細胞株では運動性の顕著な違いは認められず、229番目チロシンのリン酸化は細胞運動促進作用には関係しないと考えられた。本研究代表者は、細胞接着斑のターンオーバーを促進することで、がん細胞の浸潤・転移を亢進させる新規分子としてZF21を報告している。ZF21は、細胞接着斑のターンオーバーを制御する分子である、チロシンキナーゼのfocal adhesion kinase (FAK)、チロシンフォスファターゼのSHP-2、システインプロテアーゼのm-calpain、微小管構成分子のb-tubulinなどと結合することを明らかにしている。本研究は、ZF21とその結合分子の相互作用を阻害する合成ペプチドを作製し、これを用いた実験的がん浸潤抑制手法の確立を目標としている。このような研究課題の達成のために、本年度は、ZF21のアミノ酸配列を分割した合成ペプチドライブラリーの構築を行った。また、相互作用を阻害するペプチドのスクリーニング系として、リコンビナントタンパク質を用いたプルダウン法を用いるために、本年度は、ZF21, FAK, SHP-2, m-Calpain, b-tubulinの各リコンビナントタンパク質の発現ベクター構築および発現大腸菌を作製し、各精製タンパク質を調製した。次年度は、これらを用いて、ZF21とFAK, SHP-2, m-Calpain, b-tubulinの各結合を阻害する合成ペプチドをスクリーニングし、同ペプチドを用いたがん浸潤阻害の検討を行う。また、ZF21の二量体形成機構の解析を行うために、ZF21の部分変異型リコンビナントタンパク質を調製し、プルダウン法による解析を行った。現在までに、ZF21はFYVEドメインを介して二量体を形成することを示唆するデータを得ており、さらに結合領域を絞り込むために、ZF21のアミノ酸配列中にアラニン置換を導入した15種類の変異型ZF21の発現ベクターを構築した。当初、本研究では、FAK, SHP-2, m-Calpain, b-tubulinの各分子中に含まれるZF21結合配列を同定し、これを基に合成ペプチドを調製し、各分子とZF2との相互作用阻害によるがん浸潤抑制手法を構築する計画を立てていたが、研究を効率的に進めるために、ZF21のアミノ酸配列を分割して作製した合成ペプチドライブラリーを構築し、その中からZF21とその結合分子間の相互作用を阻害するペプチドをスクリーニングすることとした。このため、研究を効率的に行うことができ、本年度内に、合成ペプチドライブラリー、各種リコンビナントタンパク質、哺乳動物発現ベクターの構築を終えており、解析に必要な実験材料の調製をほぼ終えている。従って、本研究は、概ね順調に進展していると考えている。次年度は、これらの実験材料を用いて、がん浸潤を阻害する合成ペプチドのスクリーニングに取り掛かる。

次年度は、本年度に調製したZF21配列由来の合成ペプチドライブラリーから、ZF21と各ZF21結合分子の相互作用を阻害する合成ペプチドのスクリーニングを進める。具体的には、本年度に調製したリコンビナントZF21とFAKまたはSHP-2, m-Calpain, b-tubulinの結合を阻害するペプチドをプルダウン法およびウエスタンブロッティング法にて検索する。更に次年度は、ZF21の新たな結合分子として見出した転写因子Nrf-2とZF21の結合阻害によるがん浸潤への影響を解析するために、前述の手法で結合阻害ペプチドのスクリーニングを進める。結合阻害活性が認められた合成ペプチドは、細胞内移行性を亢進させる目的で、アミノ末端側をRRRRRRR配列で標識する。同ペプチドを用いて、がん細胞の浸潤能への影響を、transwell invasion assay法により解析する。次年度は、本研究課題の最終年度である。研究費は主に、細胞培養実験、生化学実験などに用いる物品・消耗品費への充当を予定している。成果発表のための、学会旅費、学術論文投稿費(英文校閲費を含む)への使用も予定している。その他、機器類の購入は予定していない。
分子雑種形成法による小児白血病における11q23転座に関する研究

通常の染色体分析法により診断された小児11q23転座型白血病症例10例において、MLL遺伝子のサザンブロット法による解析、CD3YACを用いたFISH法による11q23領域の解析を行った。10症例全例でMLL遺伝子の再構成がサザンブロット法により、また11q23領域の異常がFISH法により認められた。10症例中3症例では、骨髄移植を含む治療経験観察に用いられた。このうち1症例においては、臨床的再発の3ケ月前にFISH法により異常細胞が陽性となっており、FISH法は治療経過観察に非常に有効な手段となりえると考えられた。さらに、このうち1例ではt(11;14)(q23;q24)を見いだし、その転座切断点の解析を行った。11q23側転座切断点はMLL遺伝子の転座切断点集中領域の存在したが、14q24側はこれまで報告されていない新しい遺伝子領域にあった。転座切断点のごく近傍には、topoisomerase || consensus-like sequenceを認め、転座形成機構にtopoisomerase ||阻害剤の関与が示唆された。
神経振動の計算論的役割解明に向けて：時系列の時空間分節化学習の実現

カオス的ダイナミクスを内在する神経回路系の中でガンマ波を典型例とする振動的ダイナミクスを利用して多重情報伝播を行うモデルを研究した.一例として,制御機能としては「不良設定問題」とみなされるような課題を遂行する機能ロボットを取り上げた.そして「カオスを内在する神経回路網」を用いて不良設定問題求解を伴う機能を実現する計算機実験を行った.結果として,脳神経系の大きな冗長度を基にしたカオスが「機能的ロバストさ維持及び創発的自律機能発現」に大きな役割を果たしていることを示し,研究成果として論文に発表した.また,素子を多数拡散結合させ,GABA神経群と呼ばれる脳内神経の一群に類似した発火パターンダイナミクス(脳内カオス的動作)の計算機実験を行った.それにより離点間同期通信という脳的機能の一部を実現し,情報処理機構解明研究への寄与とした.その成果を国際会議で発表,および論文として出版した.レザバーコンピューティングを利用した情報分節化の研究として,レザバーが非定常な時系列を識別する能力を持つか検証する研究を行った.レザバーに非定常性を持つ時系列を入力し,時系列を一定長ごとに分割した各区間ごとに予測器を構成し,他の区間を予測する.この相互予測誤差を区間間の非類似度として扱い,長い時系列を類似した区間ごとにクラスター化することに成功した.この成果は論文に発表した.搬送波を利用して神経モデルにカオス的ダイナミクスを生成し,カオス的な同期発火を用いることで情報を多重に伝搬するためのモデルを構築し,数値実験を行った.素子ごとに入力される搬送波の位相を調節する機構をモデルに導入することで同期集団の構成を変更し,情報の多重伝播と同時デコーディングが可能であることを示した.この成果は論文に出版した.本研究では神経振動が脳型情報処理にとってなぜ必要であるかを計算論的に定量的な形で明らかにする。入力時系列を分節化する学習を数理モデルに対して行い、ガンマ振動やシータ振動の作用により入力が時空間的に分節化されることを理論的に示し、その効果を定量的に評価することを目的として研究を行った。今年度はReservoir Computing(RC)モデルの構築を行い、基本的な振る舞いの理解を得た。モデルには1)Izhikevichニューロンモデルを用いたものと、2)再帰的ニューラルネットを用いたもの二つのモデルを研究した。1)ではIzhikevichニューロン(Izhikevich 1999)を用いて大脳新皮質の局所回路をモデル化したネットワークを構築し、これを、入力情報を保持するRC回路として扱った。ネットワークのパラメータを変えることにより、入力がない状態のネットワークにみられる自律的ダイナミックスを安定的な振る舞いからカオス的振る舞いに至るまで調整できることを確認した。その後カオス時系列を入力し、時系列予測学習を行い、性能を評価した。予測時に振動入力を付加した場合の学習性能に関しても予備的な結果を得た。2)ではカオス時系列を入力し、時系列予測を行ったときの予測性能を評価した。また、この神経回路を用いて実時系列データをパターン識別するためのシステムを構築し、性能に関する基礎的な検討を行った。今後はモデルに対し振動入力を付加した場合の学習手法について検討し、また内部結合をHebb則により変化させた場合の応答の変化を検証し、分節化の解明を行う。予定通りモデルの構築を行い、予備的な研究成果を得た。研究成果の発表は少ないが、順調に進展していると考えられる。時系列情報をリザーバーコンピューティングの手法により分節化するモデルを構築するために、本年度は1)時間的情報と空間的情報が重奏された入力からそれぞれの情報を識別するリザーバーコンピューティングモデル2)大自由度多層ネットワークにおけるアトラクタを利用した情報伝播、の2つのモデルを研究し、下記の成果を得た。・リザーバーによる時空間パターンの分節化の数理モデルを構築し、その各素子が果たす役割を情報論的な観点から調べた。外部から、時間的情報と空間的情報を重奏して入力する。出力ではそれぞれを識別する学習を一般化線形モデルを使って行う。内部ニューロンは、入力を受け取る入力ニューロンと出力に直接結合する出力ニューロンとに分割する。内部ネットワーク構造と重みを進化アルゴリズムにより、最適化を行った。最適なネットワークの各素子が、時間情報と空間情報をどの程度表現しているかを相互情報量を計算して調べた結果、内部構造において、時間情報に特化した素子と空間情報に特化した素子が形成されることが明らかになった。・冗長性の高い大自由度のネットワークに於いて、カオスダイナミクスを利用して情報を伝搬する機構を研究するために、3モジュールモデルを構築した。モジュール内、モジュール間の結合は連想記憶モデル的なHebb則により決定し、複数のアトラクタをコードさせた。モジュール内、モジュール間の結合を様々に調整し、多層ネットワークにおける情報伝播を解析した。年度末の研究者間打ち合わせにおいて、最終年度に成果を論文で発表に向けて研究は概ね順調に推移してることを確認している。カオス的ダイナミクスを内在する神経回路系の中でガンマ波を典型例とする振動的ダイナミクスを利用して多重情報伝播を行うモデルを研究した.一例として,制御機能としては「不良設定問題」とみなされるような課題を遂行する機能ロボットを取り上げた.そして「カオスを内在する神経回路網」を用いて不良設定問題求解を伴う機能を実現する計算機実験を行った.結果として,脳神経系の大きな冗長度を基にしたカオスが「機能的ロバストさ維持及び創発的自律機能発現」に大きな役割を果たしていることを示し,研究成果として論文に発表した.

また,素子を多数拡散結合させ,GABA神経群と呼ばれる脳内神経の一群に類似した発火パターンダイナミクス(脳内カオス的動作)の計算機実験を行った.それにより離点間同期通信という脳的機能の一部を実現し,情報処理機構解明研究への寄与とした.その成果を国際会議で発表,および論文として出版した.レザバーコンピューティングを利用した情報分節化の研究として,レザバーが非定常な時系列を識別する能力を持つか検証する研究を行った.レザバーに非定常性を持つ時系列を入力し,時系列を一定長ごとに分割した各区間ごとに予測器を構成し,他の区間を予測する.この相互予測誤差を区間間の非類似度として扱い,長い時系列を類似した区間ごとにクラスター化することに成功した.この成果は論文に発表した.搬送波を利用して神経モデルにカオス的ダイナミクスを生成し,カオス的な同期発火を用いることで情報を多重に伝搬するためのモデルを構築し,数値実験を行った.素子ごとに入力される搬送波の位相を調節する機構をモデルに導入することで同期集団の構成を変更し,情報の多重伝播と同時デコーディングが可能であることを示した.この成果は論文に出版した.シータ波とガンマ波のクロスカップリングを利用した情報処理に関して、大脳新皮質における近年の研究を参照して機能仮説をたて、それに沿ったモデル構築を行う。情報伝達実験及び分節化学習の実験を行う。リザーバーモデルについてはネットワーク構造解析を進め、機能分化や振動的情報の役割を明らかにする。伝搬モデルについてはモジュール内・モジュール間結合の役割の違いを明らかにするための数値実験と解析を行う。成果を年度内に論文投稿する。他の研究プロジェクト(新学術研究)会合に合わせてその前後に研究者間の打ち合わせをするなどした結果、旅費が想定額よりも支出が少なくなった。また、ノートPCの購入を次年度に先送りにした。このため次年度仕様額が生じた。他の研究費での出張の際に当該課題の共同研究者が集まる機会があったので、研究打ち合わせを実施するなどし、旅費の支出が予定よりも抑えられた。次年度は論文投稿のための研究打ち合わせ、投稿料などに利用する。国際学会旅費、ノートPC等の物品費に用いる。
Rap1によるLFA-1活性化を介した免疫応答の制御

T細胞の活性化が引き起こされるために、T細胞受容体(TCR)を介して生じるシグナルによってLFA-1の接着性が上昇し、安定した強固で掛売的なT細胞と抗原提示細胞(APC)との接着が必須である。しかしながら、こうしたT細胞の活性化に重要なLFA-1活性化の分子メカニズムは全く不明であった。筆者らはTCR刺翫麦に生じるLFA-1の接着性上昇及びT細胞・APC間の安定な接着は、主に低分子量G蛋白質、Rap1の活性化によることを見出した。すなわち、HEL特異的3A9ハイブリドーマ及びOVA特異的T細胞クローンと対応するAPCを用いて、T細胞側にRap1N17或いはSpa 1を導入しRap1の活性化を阻害すると、T細胞/APC間の接着が抑制されIL-2産生が起こらないこと、反対に野生型Rap1の強制発現は、これらを増強することを見出した。更にRap1の過剰な活性化はTCR triggeringの増強を介して、Fas/FasLによるアポトーシス(Activation-induced cell death)を誘導することが判明した。また活性型Rap1を発現させ、恒常的にRap1が活性化された状態のT細胞では抗原提示細胞に無反応状態(Anergy)になることを見出した。従来H-rasのアンタゴニストとしての側面でのみ語られていたRap1の免疫調節因子としての機能に新しい観点を付与するとともに、T細胞活性化におけるRap1の活性化の度合いが免疫応答に多大な影響(無反応、AICD、Anergy)を与える実態を明らかとした。更に、Rap1がT cell-APC間の接着動態にどのような影響を与えるのかをsingel Cell Levelで解析し、T cellは抗原をloadしたAPCと遭遇すると接着するが、その後もAPC上を移動し続け、接着面は数分単位で変化するのに対し、野生型Rap1の強制発現細胞はantigen stoppingを起こし、30分以上持続するAPCとの安定な接着面を形成することが判った。これに伴って、TCRのcluster形成、lipid raftのcontact面への集積、MTOCのcontact面近傍への移動が認められ、免疫シナプスが形成されていることが判明した。従って免疫シナプス形成にはRap1の活性化レベルが重要な調節因子のひとつであることが示唆された。T細胞の活性化が引き起こされるために、T細胞受容体(TCR)を介して生じるシグナルによってLFA-1の接着性が上昇し、アクチン細胞骨格系の裏打ち構造の発達を伴う安定した強固で持続的なT細胞と抗原提示細胞(APC)との接着が必須である。本年度筆者らはTCR刺激後に生じるLFA-1の接着性上昇及びT細胞・APC間の安定な接着は、主に低分子量G蛋白貿、Rap1の活性化によることを見出した。すなわち、HEL特異的3A9ハイブリドーマ及ひOVA特異的T細胞クローンと対応するAPCを用いて、T細胞側にRap1N17或いはSpa1を導入しRap1の活性化を阻害すると、T細胞/APC間の接着が抑制されIL-

2産生が起こらないこと、反対に野生型Rap1の強利発現は、これらを増強することを見出した。更にRap1の過剰な活性化はTCRtriggeringの増強を介して、Fas/FasLによるアポトーシス(Activation-induced cell death)を誘導することが判明した。また活性型Rap1を発現させ、恒常的にRap1が活性化された状態のT細胞ではサイクリン依存性キナーゼ阻害分子p27^<kip1>の蓄積が起こり、cell cycle arrestに加え、抗原提示細胞に無反応状態(Anergy)になることを見出した。従来H rasのアンタゴニストとしての側面でのみ語られていたRap1の免疫調節因子としての機能に新しい観点を付与するとともに、T細胞活性化におけるRap1の活性化の度合いが免疫応答に多大な影響(無反応、AICD、Anergy)を与える実態を明らかとした。昨年度、筆者らはTCR刺激後に生じるLFA-1の接着性上昇及びT細胞・APC間の安定な接着は、主に低分子量G蛋白質、Rap1の活性化によること及び、Rap1の活性化の度合いが免疫応答に多大な影響(無反応、AICD、Aneigy)を与えることを明らかとした今年度は更に、1) Rap1がT cell-APC間の接着動態にどのような影響を与えるのかをsingel cell levelで解析し、Rap1によってTCRシグナル及び免疫応答が調節されるメカニズムを探った。また、2)共刺激分子CD28がこれを制御する可能性を検討した。T cellは抗原をloadしていないAPCと遭遇しても通り過ぎるが、抗原をloadしたAPCと遭遇すると接着した。しかしながらその後もAPC上を移動し続け、接着面は数分単位で変化することが判った。Rap1の活性化レベルが3倍以上に増強したtransfectantsでは、antigen stoppingを起こし、30分以上持続するAPCとの安定な接着面を形成することが判った。これに伴って、TCRのcluster形成、lipid raftのcontact面への集積、MTOCのcontact面近傍への移動が認められ、免疫シナプスが形成されていることが判明した。従って免疫シナプス形成にはRap1の活性化レベルが重要な調節因子のひとつであることが示唆された。Jurkat cellを用いた実験で、CD28を架橋すると、TCRを介したRap1の活性化が抑制され、LFA-1/ICAM-1接着の上昇が阻害された。また上述のRap1-transfectantにCD28を強発現させると、抗原刺激によるAICDが抑制されることが判明した。CD28は過剰なTcell-APC接着とそれに続くTCR triggeringを低下させ、AICDを阻止する可能牲が示唆された。