hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
遺伝性角化症のオーダーメイド治療の確立

本研究の目的は、遺伝性角化症の包括的病態解明を目指し、新規オーダーメイド治療に直結する基礎的データを得ることである。平成29年度に機能解析が間に合わなかった、既存の遺伝子変異がない遺伝性角化症患者のgDNAを用いて、新規遺伝子を同定することと、角化症モデルマウスを作製すること、そして、角化症モデルマウスを用いて、in vivoでの各種薬剤の効果と副作用の発現を検証する、という研究を遂行した。上記研究の成果として、約半数の患者が魚鱗癬症状を合併する、稀少難治性疾患のNeu-Laxova症候群家系の遺伝子解析を行い、新規PHGDH遺伝子変異と、新規chr1逆位変異を同定した。さらに、テープストリッピング法により患児の角質を採取し、角層内セラミド量の低下を同定した。Neu-Laxova症候群は、L-serine新生合成経路における三つの遺伝子に病因変異が報告されている。これまでにPhgdhノックアウトマウスにおいて、表皮のスフィンゴ脂質が低下することは報告されていたが、Neu-Laxova症候群患者の角層において、セラミドの減少は明らかにされていなかった。本家系の遺伝子解析は、通常のサンガー法や全エクソーム解析では変異同定に至らなかったが、全ゲノム解析により、病的変異を見つけることができた。本症例の様に、全エクソーム解析をしても原因が分からない症例に対して、全ゲノム解析を施行することができれば、新たな成果展開が期待できることが示唆された。本研究の目的は、遺伝性角化症の包括的病態解明を目指し、さらに新規オーダーメイド治療に直結する基礎的データを得ることである。平成28年度の計画は、病因遺伝子が明らかにされていない遺伝性角化症の患者について、網羅的に全エクソームシークエンスを行い、新規病因遺伝子を同定する。そして同定した遺伝子およびその遺伝子産物が、どのような経路で角化症の病態に寄与しているかを、機能的に解明する研究であった。研究計画に基づいて、既存の病因遺伝子変異のない遺伝性角化症の43症例と、非罹患血縁者の中で、表現型がはっきりしている症例、遺伝形式が推測しやすい家系、血縁者の検体を多く収集できた家系を4家系選び、罹患者の末梢血より抽出したgenome DNAを用いて、全エクソームシークエンス法を行った。全エクソームシークエンス解析には、Illumina社のHiseq2000とHiseq2500を使用した。その結果、4症例の中で、サンガーシークエンス法では特定できなかった、既存の病因遺伝子の変異を持つ家系が3家系あった。また、残りの1家系からは、2016年に世界で初めて報告があった、常染色体劣性先天性魚鱗癬の新規遺伝子SDR9C7の変異を同定することができた。同定されたSDR9C7遺伝子変異について、全エクソームシークエンス法を実施しなかった家系における遺伝子変異解析、電子顕微鏡的解析、免疫組織化学を実施して、この遺伝子変異を持つ患者において、角層細胞間脂質の減少と層板顆粒内の層状構造物の減少を発見することができた。現在のところ、平成28年度中に予定した研究は、計画通りに進んでいるから。平成29年度の計画は、引き続き、既存の遺伝子変異がない遺伝性角化症患者のgDNAを用いて、新規遺伝子を同定することと、角化症モデルマウスを作製すること、そして、角化症モデルマウスを用いて、in vivoでの各種薬剤の効果と副作用の発現を検証する、というものであった。研究計画に基づいて、既存の病因遺伝子変異のない遺伝性角化症の10症例と、非罹患血縁者のDNAを用いて、まず、表現型がはっきりしている症例、遺伝形式が推測しやすい家系、血縁者の検体を多く収集できた家系を3家系抽出し、罹患者のgenome DNAを用いて、全エクソームシークエンス法を行った。同定された新規病因遺伝子と、既存の遺伝子変異を持つ患者の表現型を比較して、その相違点を包括的に分析した。そして、集積された遺伝性角化症患者を、遺伝子型に基づいて分類し、使用されている薬剤を調べ、薬効について検討した。上記研究の成果として、角化異常症(道化師様魚鱗癬様の重症魚鱗癬、または、掌蹠と肛囲に限局する角化症)に血小板減少症を伴う、新規の症候群の病因遺伝子がKDSRであることを解明した。KDSR遺伝子にコードされる3ーケトジヒドロスフィンゴシン還元酵素は、セラミド新生合成経路における重要な酵素の一つで、今回の発見により、セラミド新生合成経路の遺伝子変異によって、角化異常だけでなく、血小板減少が引き起こされることが明らかになった。現在、モデルマウスの作製を進めている。マウスの繁殖困難等の問題があり、やや遅れている。

さらに、テープストリッピング法により患児の角質を採取し、角層内セラミド量の低下を同定した。Neu-Laxova症候群は、L-serine新生合成経路における三つの遺伝子に病因変異が報告されている。これまでにPhgdhノックアウトマウスにおいて、表皮のスフィンゴ脂質が低下することは報告されていたが、Neu-Laxova症候群患者の角層において、セラミドの減少は明らかにされていなかった。本家系の遺伝子解析は、通常のサンガー法や全エクソーム解析では変異同定に至らなかったが、全ゲノム解析により、病的変異を見つけることができた。本症例の様に、全エクソーム解析をしても原因が分からない症例に対して、全ゲノム解析を施行することができれば、新たな成果展開が期待できることが示唆された。今後の研究の推進方策としては、1.同定された新規病因遺伝子と、既存の遺伝子変異を持つ患者の表現型を比較して、その相違点を包括的に分析する、2.集積された遺伝性角化症患者を、その遺伝子型に基づいて分類し、使用されている薬剤について調べ、その薬効について検討する、3.複数の角化症モデルマウスを用いて、in vivoでの各種薬剤の効果と副作用の発現を検証することを計画している。今後は、複数の角化症モデルマウスを用いて、in vivoでの各種薬剤の効果と副作用の発現を検証する計画である。研究の進捗はおおむね計画通りだが、一部の研究について平成28年度中に結果が得られなかったため、その研究のための物品費と、その研究結果を発表するための旅費を次年度に使用する必要が生じた。研究協力者が他大学へ異動になり、多忙のため研究に参加することが困難になった。そのため、機能解析目的の細胞実験等を研究代表者が遂行してきたが、当初の計画より実験に時間を要し遅延が生じた。今後、モデルマウスを含めた機能解析を進め、成果の取りまとめを行う。具体的には、マウス表皮の脂質解析や、電子顕微鏡解析、成果発表の旅費等の費用として使用予定である。平成28年度に終了することができなかった一部の研究について、結果が得られ次第、その物品費を使用し、研究成果について国際学会で発表する計画である。
DNA修復能欠損メラノサイトを用いた再構築皮膚での紫外線によるメラノーマ形成誘導

A.要約:紫外線によるDNA修復能を欠損する色素性乾皮症A群患者皮膚よりメラノサイトを単離、培養することに成功した。正常メラノサイトとの比較において、中波長紫外線(UVB)領域でapoptosisがより少量の紫外線量で誘導されたのに対し、長波長紫外線(UVA)頷域では、細胞死の動態は正常メラノサイトとの間で差を認めなかった。異なるメラニン種を有するDNA修復能欠損メラノサイトは、ユーメラニンおよびメラニン不含メラノサイトについては各遺伝背景をもつXPAKOマウスより単離した。DNA修復能が欠損し、フェオメラニンを含有すメラノサイトを得るために、XPAKOC57BL/6とyellow mouseとのbackcrossによりこの性質をもつメラノサイトが産生されるよう、マウスを作製した。B.方法と結果:1.色素性乾皮症A群(XPA)患者皮膚および健常人皮膚より培養メラノサイトを樹立し、UVBを照射24時間後のapoptosisの形成率をCell Death Detection ELISAkitを用いて定量測定した。健常人メラノサイトでは、ほとんどapoptosisを誘導し得なかったが、XPAのメラノサイトでは10mJ/cm^2照射にてaoptosisが確認され、UVBによるapoptosis形成の感受性が異なることが明らかとなった。一方、UVA照射では、両メラノサイトにおいて細胞増殖、細胞死共に明らかな差異は認められなかった。2.ヒト由来のメラノサイトでは、メラニン含量が個人により異なること、またXPA患者は日本に多く、赤黄色いメラニンであるフェオメラニンを主として産生する赤毛の白人には極めてその発症頻度が低いことより、メラニン種の違いによる紫外線感受性を検討するためには、メラニン種の含有が特徴的でXPA遺伝子がノックアウトされたマウスが必要である。紫外線によるメラノーマ形成に深く関わるであろうと考えられているフェオメラニン含有マウス(yellow/C57BL6)を、C57blackのXPAノックアウトマウスとバッククロスにより作製した。
昆虫光周時計の脳内領域の特定

光周時計には日長を測定し、日数を数えるしくみがあると考えられる。本研究では、概日時計ニューロンが光周時計の測時機構に関与するか、また、休眠誘導に重要な脳側方部領域が光周時計の場であるか、という点からルリキンバエの光周性神経機構を探ることが目的である。本年度は、光周性によって調節される休眠誘導に重要な脳側方部ニューロンとの形態学的関連が示された神経ペプチドPDFと、キイロジョウジョウバエをはじめ様々な動物で概日時計に重要であることが知られているタンパク質PERIODに注目し、以下の結果を得た。1)PDFを脳側方部近辺に微小注入しPDFの光周性に対する影響を調べた。その結果、顕著な効果は見られなかった。今後、注入量や注入時間帯を考慮し、再検討する必要がある。2)脳内の時計タンパク質PERIODに対する免疫陽性細胞を調べた。その結果、ルリキンバエの歩行活動リズムに重要な視葉小形PDFニューロン4つを含むグループ(small LNv)、とそのほか3群(large LNv, LNd, DN)のニューロンがPERIOD陽性を示すことがわかった。除去実験より同定された概日リズムに重要な小形PDFニューロンに時計タンパク質PERIODの存在が示された。また、DNは脳側方部ニューロンの細胞体やファイバーに近接していることがわかった。以上より、これまで光周性によって調節される休眠誘導に重要なニューロンネットワーク内、そして近傍に時計タンパク質をもつニューロン群が同定された。昨年度の結果と合わせ、光周時計の神経機構には概日時計の神経要素がかかわるのではないかと考えられる。光周性のメカニズムは植物において分子生物学的な研究が進みつつあるものの、動物においてその知見は乏しい。神経系をもつ動物はどうやって日長を区別し、生理状態を切り替えるのだろうか?本研究では成虫休眠を調節する光周性を示すルリキンバエを用いて、1)概日時計ニューロンが光周時計の測時機構として機能するか?2)休眠誘導に重要な脳側方部にあるpars lateralis (PL)ニューロンが分枝する前大脳背側-側方領域が光周時計の場であるか?という二つの点から光周性の神経機構を探ることが目的である。本年度はキイロショウジョウバエで概日活動リズムの時計ニューロンとして重要な視葉視髄基部にあるPDF(pigment-dispersing factor)免疫陽性ニューロンに着目し、以下の結果を得た。1)ルリキンバエのメス成虫において、視髄前方基部を破壊し、同一個体で概日活動リズムと光周性を調べ、免疫組織学的にPDF免疫陽性ニューロンが除去されたかどうか確認した。その結果、視髄前方基部の小形PDFニューロンの数が減少すると、無リズムの個体が増加した。また、視髄前方基部の破壊により、光周期にかかわらず卵巣を発達させる個体が増加した。2)バックフィルと免疫電顕法による観察から、視葉基部に細胞体をもつPDF免疫陽性ニューロンとPLニューロンの一部が前大脳背側-側方部でシナプスを形成している事がわかった。以上より、概日リズムと光周性に共通して視髄前方基部が重要であると考えられた。また、PLニューロンの一部は、時計関連ニューロンからの入力を受けている可能性か考えられた。
光ファイバ磁歪複合素子を用いた高感度微弱磁界計測システムの試作研究

磁歪効果とこれに複合した光ファイバ機能素子を用いて,きわめて微弱な磁界を計測するシステムの試作研究をおこなった.この光ファイバセンサの開発のために必要な光学回路素子特に光干渉計素子についても開発した.まず,光ファイバに結合する磁歪材料として,ニッケル以外に,非晶質ガラス(metalglass)の中に大変に有望な材料があるので,これを光ファイバに接着して,微弱磁界用センシング素子を製作した.これと光ファイバMach-Zehnder干渉計にいれて,磁界による歪の量を光学的に測定する.磁歪材料の磁界にたいする伸び特性から,交流あるいは直流のバイアスを加えると,それぞれ直流あるいは交流の微弱磁界が測定されることがわかった.総合的な実験の結果,交流磁界の測定時は,測定精度が10万分の1エルステッドで,非常に高感度で微弱磁界が測定できる.直流磁界の測定においても,同等の高感度が期待できるが,このような高感度を実証するためには,完全な無磁界室が必要である.この光ファイバ磁界センサの一つの応用として,磁界の勾配を測定することによって,電流分布等を知ろうとする方法が考えられている.ここでは,このような磁界測定素子を複合化することによって,任意の方向の磁界の勾配を測定することができる光ファイバ磁界勾配センシング素子を提案した.これによって,磁界の回転,および,発散のようなvector成分も測定することができることを示した.また,光ファイバの非線形性が,このような測定においては重要であることに鑑み,光ファイバ中に伝搬するソリトン波の振舞いをあらわす非線形シュレディンガー方程式の小信号的な解析法を提案した.また,光学的な干渉計において必要な光ヘテロダイン法の応用である疑似ヘテロダイン検出法についての改良をおこなった.これらの試験を統合して,この試作磁歪形光ファイバ微弱磁界センサの有用性を明かにした.磁歪効果とこれに複合した光ファイバ機能素子を用いて,きわめて微弱な磁界を計測するシステムの試作研究をおこなった.この光ファイバセンサの開発のために必要な光学回路素子特に光干渉計素子についても開発した.まず,光ファイバに結合する磁歪材料として,ニッケル以外に,非晶質ガラス(metalglass)の中に大変に有望な材料があるので,これを光ファイバに接着して,微弱磁界用センシング素子を製作した.これと光ファイバMach-Zehnder干渉計にいれて,磁界による歪の量を光学的に測定する.磁歪材料の磁界にたいする伸び特性から,交流あるいは直流のバイアスを加えると,それぞれ直流あるいは交流の微弱磁界が測定されることがわかった.総合的な実験の結果,交流磁界の測定時は,測定精度が10万分の1エルステッドで,非常に高感度で微弱磁界が測定できる.直流磁界の測定においても,同等の高感度が期待できるが,このような高感度を実証するためには,完全な無磁界室が必要である.この光ファイバ磁界センサの一つの応用として,磁界の勾配を測定することによって,電流分布等を知ろうとする方法が考えられている.ここでは,このような磁界測定素子を複合化することによって,任意の方向の磁界の勾配を測定することができる光ファイバ磁界勾配センシング素子を提案した.これによって,磁界の回転,および,発散のようなvector成分も測定することができることを示した.また,光ファイバの非線形性が,このような測定においては重要であることに鑑み,光ファイバ中に伝搬するソリトン波の振舞いをあらわす非線形シュレディンガー方程式の小信号的な解析法を提案した.また,光学的な干渉計において必要な光ヘテロダイン法の応用である疑似ヘテロダイン検出法についての改良をおこなった.これらの試験を統合して,この試作磁歪形光ファイバ微弱磁界センサの有用性を明かにした.磁歪効果とこれに複合した光ファイバ機能素子を用いて、極めて微弱な磁界を計測するシステムの試作研究をおこなった。このファイバセンサの開発のために必要な磁歪素子を試作した。また、これに関連して必要な光回路要素、特に、光干渉計についてその技術的問題点を明らかにした。この結果により、現在しられているsquid等の微弱磁界計測システムと比較して、同等、あるいは、それ以上の高い感度をうることができるようになった。また、このシステムを用いて、より簡便な、微弱磁界計測システムを実現し得ることを確かめた。更に、このシステムを応用して、微弱な磁界を測定する各種の計測システムを実用化するための基礎的な諸データをえた。本年度の研究実施計画の内、光ファイバ磁歪複合素子の基本設計、および、高感度光ファイバ磁歪素子に関しては、ナコム等との協力研究によって、高感度のメタルガラスを製作することができた。交流と同時に、直流の微弱磁界を測定する方法について提案し、実際に、交流バイアス磁界を印加する方法によって、100分の1 Oe以下の微弱直流磁界を測定することができた。また、磁界勾配形のセンサ、横方向磁界のセンサ等の新しい構造のセンサを提案、および開発し、その基礎実験をおこなった。光回路の問題点に関しては、温度分布の揺らぎの問題、レーザ光の反射による雑音の増大等の問題点を明らかにして、その対策を考えた。現在、計測信号における計算処理の方法を考察し、より一層の高感度化を計るための方法を検討している。これらの結果から、これ迄の成果を踏まえて、来年度に本複合磁歪形微弱磁界検出装置の実現を計る計画である。
情報応答性DNA複合体を用いる遺伝子情報制御システム

遺伝子DNAと刺激応答性高分子の複合化により、遺伝子の持つ情報を人工的に制御・利用することを目的として研究を行った。昨年度までにアンチセンス活性を持つオリゴヌクレオチド(ODN)と温度応答性ポリマーpoly(N-isopropylacrylamide)(polyNIPAAm)のグラフト型複合体の合成に成功し、これを用いて細胞抽出液からの転写・翻訳システムの制御が可能であることを明らかにしている。本年度は、この複合体のアンチセンス機構を明らかにする目的で、アンチセンスODNの分子認識能について詳細に検討した。具体的には目的配列を含むRNAに対し、0.5,1,2,4等量のアンチセンス複合体を加え、ここでRNA/DNAハイブリッドをつくらなかったRNA(free RNA)をマイクロチップゲル電気泳動装置で定量することにより、アンチセンスODNの結合能力を評価した。その結果、25°Cにおいては1等量加えた時点で既にfree RNAはほとんど存在せず(ca.10%)、アンチセンス複合体の標的配列捕捉能力が十分に高いことが示された。これに対し、ランダム配列の複合体を用いた場合には、4等量加えた後でも、これに対する標的RNAの結合はほとんど観察されなかった。一方、37°Cでの同じ実験では、アンチセンス配列の場合もスクランブル配列の場合も、標的RNAの捕捉はほとんど観察されなかった。37°CではpolyNIPAAm鎖が温度相転移を起こし、グロビュール状態へとそのコンホメーションを変化させているため、アンチセンスODNの標的RNAへの結合が阻害されたものと考えられる。以上の結果から、本研究で合成した情報応答性DNA複合体は、外部情報に応じて標的への結合能力を変化させ、これをもって遺伝子情報の発現を制御しうることが強く示唆された。アンチセンス法は、mRNA上の特定領域に対して相補的な塩基配列を有するオリゴデオキシヌクレオチド(ODN)を結合させることによって、その遺伝子の転写や翻訳を阻害し、結果的に有害なタンパク質の発現を抑える遺伝子治療法の一つである。前年度までに3'末端アミノ化ODNにPNIPAAmをコンジュゲートした片末端修飾型アンチセンスを合成した。この複合体は優れたアンチセンス効果を示したものの、ヌクレアーゼに対する耐性については改善の余地が残された。そこで今年度は、3',5'両末端アミノ化ODNを用いてアンチセンス試薬の再設計を試みた。合成法は昨年度と同様、3',5'両末端C7アミノ化ODNをビニル化し、これをNIPAAmモノマーとラジカル共重合することによって両末端修飾型複合体を得た。得られた複合体に一本鎖DNAを特異的に分解する酵素(S1ヌクレアーゼ)を添加し、そのヌクレアーゼ耐性を調べた。この結果PNIPAAmが相転移する37°Cにおいて、複合体はヌクレアーゼの攻撃を完全に防ぐことが明らかとなった。これはODN近傍で相転移したPNIPAAmが立体障害によってヌクレアーゼからODN部位を保護した結果と考えられる。興味深いことに片末端修飾型ODNの場合、ヌクレアーゼに対する保護効果は相転移前後で変化が無かった。これは片末端修飾型の場合、相転移後もPNIPAAm疎水核から親水性のODN部位が外部に露出されるためであると推察される。次に、E..Coli.T7 S30細胞抽出液を用いたin vitro転写/翻訳システムによつてODN/PNIPAAm複合体のアンチセンス効果を評価した。系の温度を連続的に変化させることによって、複合体の遺伝子発現抑制効果をOFFからONへスイッチすることを試みたところ、期待通り、複合体は相転移温度の上下で連続的にアンチセンス効果を制御することができた。
クロロフィル結合モチーフをもつ低温誘導型チラコイド膜タンパク質LILの機能解析

寒冷圏の多くの植物は低温下(凍結をしない程度の気温)で光障害を受けずに光合成をすることができる。寒冷圏の植物は光障害を回避するために、吸収した光エネルギーを熱として放散する複数のメカニズムをもつと考えられる。本研究では低温下で誘導されるLILに焦点をあて、LIL複合体の分離精製と解析およびLIL欠損植物の光合成やエネルギー移動の解析をとおして、植物の低温下での光合成維持機能の一端を明らかにする事を目指す。本年度は、1年目より進めていたイチイのLILに関する研究を中心に解析した。週に一度、イチイの樹の南側と北側の葉でそれぞれ光化学系IIの量子収率を測定し、光量、気温と量子収率の変化を比較した。また、月に一度、光合成色素の量を測定した。その結果、夏季には、光化学系IIの量子収率が光量に応じて変化すること、カロテノイドのうち、zeaxanthinの量が光量に応じて増えることがわかった。一方、秋から冬にかけて、気温の低下と相関して、光化学系IIの量子収率が低下していくことがわかった。また、とくに冬季には光量にかかわらず、光化学系IIの量子収率は常に低下した状態であった。zeaxanthinの量も冬季は、光量にかかわらず常に高い状態であった。冬季は、特に樹の南側の葉でクロロフィルbの含量の低下とキサントフィル含量の増加が観察された。草本においては、クロロフィルbもキサントフィルもLHCタンパク質と同時に増減すると思われるが、イチイにおいては、これらの色素の増減は相関していなかった。これらの結果から、イチイではLIL1タンパク質が冬季に蓄積するため、これらの色素の増減パターンが異なるのではないかと考えている。さらに、イチイのRNA-seq解析を進めており、予備的な結果であるが、複数の種類のLIL1が冬季に発現していることが明らかになってきた。昨年の9月に北海道で大規模な停電があり、光合成色素やRNAの解析に用いるため、凍結していたサンプルのかなりの部分が融解してしまった。いくつかのサンプルは停電の中でも、液体窒素の容器に移動することによって、溶解を防ぐことができたが、解けた可能性があるサンプルについては、予備的な実験によって、確認作業をおこなっていたために、全体の実験が遅れてしまった。また、光化学系IIの量子収率の測定に用いていた測定装置MultispeQについてもファームウエアの不具合によって調子が悪く、測定に問題が生じた。また、「実績」に記載したとおり、光合成色素の変動に関して、予想外の結果が得られたため、確認のため、繰り返しの測定をおこない、予想以上の時間がかかった。LIL1については、複数の分子種が明らかになってきたため、引き続きRNA-seqの解析から、それぞれのアミノ酸配列を明らかにするという作業を進めていく。また、さらに、予備的な実験において、どの分子種の発現量が多いのか、という点もわかってきているので、今年度はさらにRNA-seq解析を進め、今後、集中的に解析すべき種を決める予定である。その後、このLIL1にタグを導入し、シロイヌナズナに導入する予定である。この導入株の形質を解析することによって、イチイのLIL1の機能を解析する予定である。また、タグを利用して、LIL1複合体を精製することによって、イチイLIL1と相互作用するタンパク質や、LIL1が結合している光合成色素を明らかにする。さらに、イチイのLIL1の代表的な分子種において、機能面や色素結合能に差があるのかどうかを検討する。また、これらの分子種において、発現パターンに差があるのかどうかも、RNA-seqによって検討する。これらのメカニズムには、エネルギー伝達が可能な補欠分子(クロロフィルやカロテノイドなど)をもつタンパク質が関与していると予想される。1年目はおもにLILの中でもLIL1について研究を進めた。シロイナズナLIL1欠損株とLIL1過剰発現体の形質を野生型と比較することでLIL1の機能を明らかにすることを試みた。LIL1欠損株は、低温条件下においても、成長、見た目、光合成活性、光化学系IIの量子収率、非光化学的消光などの点において、野生型との差は見られなかった。一方、LIL1過剰発現株のうち、一部の株では葉の一部が白色化し、葉緑体の形成または維持に異常が見られた。これらの過剰発現株では、クロロフィルの蓄積も減少していたが、これがLIL1過剰発現株の形質の原因なのか、結果なのかは現時点では不明である。さらに、LIL1の低温での誘導が植物に一般的に見られる現象なのかどうかを確認するために、冬季と夏季のイチイの遺伝子発現をRNAseqによって解析した。現在、データの分析中である。また、上記のLIL1と共通のクロロフィル結合モチーフを持つLIL8が光化学系IとIIのメガ複合体と相互作用している可能性を見出した。LIL8は光化学系のバランスを保つメカニズムに関与していると考えられる。

本研究は、クロロフィル結合モチーフを持つ機能未知のタンパク質LILの機能を調べるのが目的であるが、一部の遺伝子コンストラクトを作製するのに、予想以上の時間がかかってしまい、この部分の研究の進展が遅れてしまった。また、冬季に発現している遺伝子の解析に関しても使用しているコンピュータのスペックに問題があり、予想以上の時間がかかった。ただ、LIL複合体の精製などのステップは順調に進行している。寒冷圏の多くの植物は低温下(凍結をしない程度の気温)で光障害を受けずに光合成をすることができる。寒冷圏の植物は光障害を回避するために、吸収した光エネルギーを熱として放散する複数のメカニズムをもつと考えられる。本研究では低温下で誘導されるLILに焦点をあて、LIL複合体の分離精製と解析およびLIL欠損植物の光合成やエネルギー移動の解析をとおして、植物の低温下での光合成維持機能の一端を明らかにする事を目指す。本年度は、1年目より進めていたイチイのLILに関する研究を中心に解析した。週に一度、イチイの樹の南側と北側の葉でそれぞれ光化学系IIの量子収率を測定し、光量、気温と量子収率の変化を比較した。また、月に一度、光合成色素の量を測定した。その結果、夏季には、光化学系IIの量子収率が光量に応じて変化すること、カロテノイドのうち、zeaxanthinの量が光量に応じて増えることがわかった。一方、秋から冬にかけて、気温の低下と相関して、光化学系IIの量子収率が低下していくことがわかった。また、とくに冬季には光量にかかわらず、光化学系IIの量子収率は常に低下した状態であった。zeaxanthinの量も冬季は、光量にかかわらず常に高い状態であった。冬季は、特に樹の南側の葉でクロロフィルbの含量の低下とキサントフィル含量の増加が観察された。草本においては、クロロフィルbもキサントフィルもLHCタンパク質と同時に増減すると思われるが、イチイにおいては、これらの色素の増減は相関していなかった。これらの結果から、イチイではLIL1タンパク質が冬季に蓄積するため、これらの色素の増減パターンが異なるのではないかと考えている。さらに、イチイのRNA-seq解析を進めており、予備的な結果であるが、複数の種類のLIL1が冬季に発現していることが明らかになってきた。昨年の9月に北海道で大規模な停電があり、光合成色素やRNAの解析に用いるため、凍結していたサンプルのかなりの部分が融解してしまった。いくつかのサンプルは停電の中でも、液体窒素の容器に移動することによって、溶解を防ぐことができたが、解けた可能性があるサンプルについては、予備的な実験によって、確認作業をおこなっていたために、全体の実験が遅れてしまった。また、光化学系IIの量子収率の測定に用いていた測定装置MultispeQについてもファームウエアの不具合によって調子が悪く、測定に問題が生じた。また、「実績」に記載したとおり、光合成色素の変動に関して、予想外の結果が得られたため、確認のため、繰り返しの測定をおこない、予想以上の時間がかかった。今後、LIL1については、計画通り、複合体の精製を進めていく予定である。また、LIL1について、細胞内(チラコイド膜)における局在についても解析を進めている。特に、これらの解析で必要になる、Clear-Native電気泳動の条件検討を優先的に進めていく。
胆道閉鎖症の病態解明-胆道系自然免疫から獲得免疫への連携と自己免疫現象の解析-

胆道閉鎖症の病態形成における2本鎖RNAウイルスに対する自然免疫の関与について検討した。2本鎖RNA刺激にて胆管細胞の上皮間葉移行(EMT)が誘導され、また患児の肝外胆管ではEMTを示唆する表現型の変化を認め、硬化性閉塞性胆管炎の発生機序として胆管細胞EMTが示唆された。また、NK機能不全を有するCD56^-CD16^+NK細胞が胆道閉鎖症患児の肝組織中で増加しており、ウイルス感染に対するNK機能不全が病態発生の宿主因子として関与している可能性が示唆された。胆道閉鎖症(BA)は硬化性胆管炎と胆管閉塞が基本病態であり、その原因としてレオウイルス科ウイルス(二本鎖RNAウイルス)の関与が示唆されている。本年度、BA肝由来の培養胆管細胞3株を樹立し、この細胞を用いてBAの硬化性胆管病変の病態形成における二本鎖RNAウイルスに対する胆道系自然免疫応答およびEpithelial-Mesenchymal Transition (EMT)の関与について検討した。胆道閉鎖症の総胆管上皮病変部には、上皮系マーカー(CK19, E-cadherin)の減弱及び間葉系マーカー(vimentin)の異常発現が見られ、胆管におけるEMTの存在が示唆された。培養胆管細胞を合成2本鎖RNA (polyI:C)で刺激した結果、EMT誘導因子であるbasic FGFの発現亢進とTGF-β1の偽受容体であるBambiの発現低下、さらに上皮系マーカーの減弱が誘導された。また、TGF-β1やbasic FGF刺激では、上皮系マーカーの減弱のみならず間葉系マーカーの発現亢進も認め、形態学的にも間葉系細胞への分化が誘導された。すなわち、胆管細胞はpolyI:C刺激により、basic FGF産生とBambi発現低下によるTGF-β1に対する感受性亢進を来たし、EMTが誘導されていると推測された。以上の結果より、胆管細胞は2本鎖RNAウイルスに対する自然免疫応答にてEMT機序による間葉系細胞への形質転換を来たし、胆道閉鎖症の閉塞性硬化性胆管炎の病態形成に関与していることが示唆された。昨年度は胆管細胞に対するウイルスの作用機序を胆道系自然免疫の観点から検討したが、本年度は自然免疫不全の観点および引き続いて誘導される獲得免疫の観点から以下の2検討項目について準備および解析を行った。1)NK細胞の解析:C型肝炎ウイルス患者における抗ウイルス療法の無効機序として、IFN-alphaやperforin産生が欠如した機能不全NK細胞が注目されている。BA患児肝組織を用いたNKマーカー(CD16,CD56,CD57)の単免疫染色および多重免疫染色を行い、BA肝組織および肝外胆管の病変部における機能不全NK細胞(特にCD56^-CD16^+NK細胞)の同定および解析中である。レオウイルス科ウイルス感染に対する胆道系自然免疫不全をもとに、胆管病変および不適切な獲得免疫現象の発生について検討中である。2)BA児血清中の自己抗体の検出:獲得免疫による組織障害として自己抗体の出現を伴う自己免疫現象が考えられ、またレオウイルスウイルス感染マウスモデルにおいて自己抗体の出現が報告されている。本年度、BA患児の血清と肝組織のペア検体を5例収集し、患児血清中の自己抗体を検出した。方法として、肝組織切片を用いた免疫組織化学的手法および昨年度樹立したヒトBA培養胆管細胞を抗原としたウエスタン法を行い、現在BA児血清中に存在する自己抗体の検出及び抗原の同定について解析中である。胆道閉鎖症は炎症と線維化による肝外胆管閉塞および胆汁うっ滞による進行性の肝障害を基本病態とする。その原因または病態形成の関与としてレオウイルス科ウイルス(二本鎖RNAウイルス)感染が示唆されており、ウイルスに対する胆道系自然免疫応答が胆管炎および硬化性病変の形成に関与していることを報告してきたが、ウイルス感染に対する胆道閉鎖症患児特異的な免疫応答の詳細は不明である。本年度は、ウイルスに対する胆道閉鎖症患児の自然免疫不全の観点から解析した。特にNK細胞は自然免疫に関わる重要な免疫担当細胞で、主なサブセットであるCD56+NK細胞と比較し、CD56-CD16+NK細胞はNK活性およびサイトカイン産生が低下している。胆道閉鎖症患児肝胆道組織および対照疾患としてC型慢性肝炎、原発性胆汁性肝硬変および正常の肝組織を用いて、NKマーカー(CD16, CD56, CD57)の単免疫染色および多重免疫染色を行い、BA肝組織および肝外胆管の病変部における浸潤NK細胞を検討した。その結果、正常肝ではCD56-CD16+NK細胞がほとんど見られなかったが、疾患群ではCD56-CD16+NK細胞を認めた。

特に、胆道閉鎖症では他疾患と比較し、より多数のCD56-CD16+NK細胞を認めた。胆道閉鎖症では、IFN-alphaやperforin産生が欠如した機能不全NK細胞が増加しており、レオウイルス科ウイルス感染に対する胆道系自然免疫不全をもとに、胆管病変および不適切な獲得免疫現象の発生が胆道閉鎖症の病態に関与している可能性が示唆された。
成長円錐における軸索ガイダンス分子・受容体間相互作用のリアルタイムイメージングケモトロピズムの可視化による実証

成長円錐は神経回路形成期に軸索の先端に形成され、活発な運動性と正確な分子認識に基いて、シナプス形成を担う。われわれは軸索ガイダンス機構をさらに精密に解析するために,成長円錐の軸索ガイダンス分子の挙動を可視化する実験系を構築すべく、以下の実験を行った。この系に関与する抑制性の受容体およびリガンドの組み合わせに着目し、ephrin-Eph receptorの系を選んだ。次いで、この系がSNARE複合体の会合を変化させるかどうかを、HEK293細胞発現系と成長円錐を共存させ、その後、蛋白複合体を大きさによって分離する方法で解析した。その結果、蛋白複合体は解離する方向に移動する可能性が示唆された。この事はわれわれの作業仮説である「軸索の成長・退縮は成長円錐のSNARE複合体の会合・解雇に対応する」という考えが正しいことが証明されたものと考えられる。さらに開口放出を促進するクモ毒素ラトロキシンで成長円錐を刺激すると糸状足の急速な退縮が可視化された。詳細にこの現象を解析すると、成長円錐の糸状足は先端の接着性が減少して、張力を維持できなくなる事によって退縮すること、シュワン細胞のように容受体を待たない細胞は全く形態変化が無いこと、などから成長円錐の形態変化はラトロトキシン受容体を介して、軸索ガイダンスの情報伝達系をもとに生じることが分かった。この結果は、ラトロトキシン受容体が発生期には軸索ガイダンス分子の受容体として存在していることを強く示唆する。
数学における用語の造語法と難しい表現の調査研究及び数学教育への応用

研究は,数学教育に対して,つぎの三つの観点から行った.(1)数学教育上の,言語に関した問題点(2)数学用語のなかでの漢字の用法(3)数学文の基本的な文体・文法1.(1)に関しては,多数の具体的な問題点を発見した.具体例としては,(1)教科書に易しいことばとして使われている用語の中には,すでに死語と思われるものがあったこと.(2)「と(and)」と「か(or)」のような基本的な論理語において,日常語とは違う意味・用例が数学文の中に見られること,及び,その違いが,今まで,教育の現場で気付かれていなかったこと.(3)「必要条件」,「十分条件」の定義と指導に問題が見られること.(4)極限という概念の定義に問題があること.とくに,教科書でははっきりと定義されてはいないこと.等があり,日本数学教育学会等において,発表し,現場に注意をうながした.2.(2)については,数学用語から,145の基本的な漢字を収集し,それらを使った用語について,そこでの漢字の意味・用法を解説した解説書の第一稿を完成した.さらに,「幾何」のような,数学的には基本的な漢字とは認められない漢字で表現されている26の2字語についても解説した.3.(3)については,定義・定理・証明の記述文を収集し,分析した.その結果,日本語の論理語の意味・用法にいろいろな問題があることが分かり,論理語の分析に力をそそいだ.また,応用上は,日本語での証明文を記号化した形式的な表現に直すための文体研究が実際的であろうと考えて,研究を行った.研究は,数学教育に対して,つぎの三つの観点から行った.(1)数学教育上の,言語に関した問題点(2)数学用語のなかでの漢字の用法(3)数学文の基本的な文体・文法1.(1)に関しては,多数の具体的な問題点を発見した.具体例としては,(1)教科書に易しいことばとして使われている用語の中には,すでに死語と思われるものがあったこと.(2)「と(and)」と「か(or)」のような基本的な論理語において,日常語とは違う意味・用例が数学文の中に見られること,及び,その違いが,今まで,教育の現場で気付かれていなかったこと.(3)「必要条件」,「十分条件」の定義と指導に問題が見られること.(4)極限という概念の定義に問題があること.とくに,教科書でははっきりと定義されてはいないこと.等があり,日本数学教育学会等において,発表し,現場に注意をうながした.2.(2)については,数学用語から,145の基本的な漢字を収集し,それらを使った用語について,そこでの漢字の意味・用法を解説した解説書の第一稿を完成した.さらに,「幾何」のような,数学的には基本的な漢字とは認められない漢字で表現されている26の2字語についても解説した.3.(3)については,定義・定理・証明の記述文を収集し,分析した.その結果,日本語の論理語の意味・用法にいろいろな問題があることが分かり,論理語の分析に力をそそいだ.また,応用上は,日本語での証明文を記号化した形式的な表現に直すための文体研究が実際的であろうと考えて,研究を行った.本研究は,日本語の数学文に関して,その「基本文体・文法」の把握,理解し難い「難表現」の収集・分析,漢字による「造語法」の仕組みを研究してきた.以下,その3分野に分けて,研究の進行状況を報告する.1.「基本文体・文法」.定義・定理・証明の記述文を収集し,分析してきた.その結果,日本語には論理語等が予想していた以上にたくさんあることが分かった.そのため,収集物の分析に時間がかかっている.「難表現」研究とも関係するが,曖昧文を構成する仕組みについて,すこしずつ,成果が得られている.定理文等の検証をコンピュ-タにさせることに関しては,入力文中の漢字熟語表現の認識(決定)についての予備実験を行い,成功した.2.「難表現」.小学校レベルを中心にして調査してきた.教科書の中に,死語とも言えるものが使用されている例をいくつか発見し,文部省の関係者と,それに対する処理方法について検討している.表現が生徒にとって難表現となっている原因についても,いくつかの分析結果を得た.3.「造語法」.幾何学の範囲での漢字収集,用語収集,アクセントの調査,解説文の執筆が,いずれも,完成している.これらについては,数学専功の学生及び留学生等に読ませ,評価実験を行った.本年度としては,一番研究が進んだのは「造語法」である.ついで「難表現」で,「基本文体・文法」が,デ-タが多いことが原因で,少々遅れている.本研究は,初等・中等レベルの算数・数学教育への応用を考慮しながら,日本語の数学文に関して,その「基本文体・文法」の把握,理解し難い「難表現」の収集・分析,漢字による「造語法」の仕組みを研究してきた,以下,この3分野に分けて,研究の進行状況を報告する.1.「基本文体・文法」.中学の教科書の幾何学を中心として,定義・定理・証明の記述文を収集し,その文体を分析した.その結果,文体の樹構造に数学文特有の型があることが分かった.英語のandに対応する助詞の「と」について,それを使った文体とその意味について分析した.これについても,数学文特有の用例・意味が発見された.

2.「難表現」.論理語を中心として,難表現となる原因等を分析してきた.とくに「と」については,いろいろな成果が得られた.これらの今年度の新しい成果は,「基本文体・文法」の把握に対して影響を与えているので,次年度の研究において何らかの対策を考えたい.3.「造語法」.幾何学以外の分野での漢字収集,用語収集,アクセントの調査,解説文の執筆を行った.これらについて,数学専攻の学生及び留学生等に読ませ,評価実験を行った.本年度としては、一番研究が進んだのは「難表現」であり、これについて,解説書を刊行した。「造語法」は,昨年に続けて,順調に研究が進められた。研究は、数学教育に対して、つぎの三つの観点から行った。【.encircled1.】数学教育上の、言語に関した問題点【.encircled2.】数学用語のなかでの漢字の用法【.encircled3.】数学文の基本的な文体・文法1.【.encircled1.】に関しては、多数の具体的な問題点を発見した。具体例としては、(1)教科書に易しいことばとして使われている用語の中には、すでに死語と思われるものがあったこと。(2)「と(and)」と「か(or)」のような基本的な論理語において、日常語とは違う意味・用例が数学文の中に見られること、及び、その違いが、今まで、教育の現場で気付かれていなかったこと。(3)「必要条件」、「十分条件」の定義と指導に問題が見られること。(4)極限という概念の定義に問題があること。とくに、教科書でははっきりと定義されてはいないこと。等があり、日本数学教育学会等において、発表し、現場に注意をうながした。2.【.encircled2.】については、数学用語から、145の基本的な漢字を収集し、それらを使った用語について、そこでの漢字の意味・用法を解説した解説書の第一稿を完成した。さらに、「幾何」のような、数学的には基本的な漢字とは認められない漢字で表現されている26の2字語についても解説した。【.encircled3.】については、定義・定理・証明の記述文を収集し、分析した。その結果、日本語の論理語の意味・用法にいろいろな問題があることが分かり、論理語の分析に力をそそいだ。また、応用上は、日本語での証明文を記号化した形式的な表現に直すための文体研究が実際的であろうと考えて、研究を行った。
近代「地域」の記述と軍記物語の享受をめぐる総合的研究―郷土史・平家伝説を対象に―

本研究は『平家物語』に代表される軍記物語が,原典テキストの「読み」以上に多様な享受がなされた実態とその社会的影響について,「地域」に関する諸資料を対象に調査研究を実践することを目的としている。本年度の主要成果について,以下2点を報告する。仲彦三郎編『西摂大観』(明輝社,1911)刊行の背景について,兵庫県立図書館において『摂観余光』(同,1912)を調査し,発行人である明輝社社長・辻岩雄が主導していたこと,その目的が「史蹟を顕彰する」(西摂大観発刊の辞)のみならず,「上は忠勇義烈の雄魂を弔し,下は無告の幽鬼を慰め」(古來陣亡の将士及有功者追弔会趣意書)といった「鎮魂」の営みとして目論まれていたことが明らかになった。既に福田晃氏(「語り本の成立ー台本とテキストの間ー」1990)の指摘があるが,近代郷土史編纂と「鎮魂」の営みに関する具体的資料として重要である。鹿児島県三島町硫黄島の安徳帝遷幸伝説をめぐっては,鹿児島県立図書館等で調査を実施し,鈴木彰氏「硫黄島の安徳天皇伝承と薩摩藩・島津斉興ー文政十年の「宝鏡」召し上げをめぐって」(2016)を検証しつつ,硫黄島・長浜家に伝えられた「開けずの箱」について考察した。『三島村誌』(1990)の,永原鉦作によって「開けずの箱」が昭和8年(1933)に開封されたという記事は修正すべきであり,同氏「春信一束」(『大日』1937・12)によれば,神鏡代替品は「箱」に収められておらず,「奉書」に包まれていた。(鈴木彰氏によれば,島津斉興は奉書に物品を収める慣習があったという)奉書開封以降,長浜氏により「箱」が用意され「開けずの箱」伝承が発生・伝播したと考えられる。周辺地域にも伝わる「開けずの箱」をめぐる実態の一端が明らかにした。以上のほか,北海道平取町の義経神社,高知県越知町横倉山の安徳天皇陵参考地等の基礎的な調査を実施した。本研究では,計画段階において調査研究対象を2つ掲げている。12によって進捗状況を報告する。1「兵庫県域における軍記の「記憶」ー明治44年『西摂大観』を中心に」『西摂大観』(1911)の記載に基づき,文献調査と現地調査の実施を計画していたが,何れも基礎的な調査を実施することが出来ている。調査によって発見した同書刊行の実態を語る『摂観余光』(1912)の検討をおこなった。同時に『西摂大観』における軍記関係の記載情報の整理・検討を実施している。2「日本の境界領域としての「地域」ー鹿児島県硫黄島・北海道平取町を対象に」鹿児島硫黄島に関しては,昭和8年(1933)の永原鉦斎による現地調査前後の資料収集および検討をおこなっている。永原鉦齋の著述から浮上した「安徳天皇御遷座式絵巻」,安井息軒「記安徳天皇狩于雄黄島事」等の資料があり,これらの検討もおこなっている。関連して,近代各地の安徳天皇遷幸伝説(阿部鐵眼『安徳天皇御事蹟論』等)を俯瞰する必要が生じており,高知県越知町横倉山の調査を実施し,硫黄島との比較検証作業を進めている。北海道平取町については,義経神社の実地踏査や基本文献の収集・調査を実施しているところである。課題設定当初の見通しに示したように,地元・平取町における義経神社の伝承そのものは,近代に中央史壇に論争をひきおこした〈義経北行説〉の影響をあまり受けていないことは確認された。近世の近藤重蔵・最上徳内による道内探検についての検証および現地調査(北海道胆振東部地震の影響)はやや遅れているものの,全体としてはおおむね順調に進展している。『西摂大観』に関する調査研究については,次年度中(12月を予定)に口頭発表により,同書の成立背景等に関する成果を公表していく予定である。次年度以降は,同書の掲載内容と現在の史蹟等状況の比較検討等のため,現地踏査を実施していく。掲載内容の整理業務については,研究補助者(謝金)もしくは業者への依頼によって推進していく。鹿児島県硫黄島については,本年度島内調査を実施できなかったので,島内所藏資料(「安徳天皇御遷座式絵巻」等)の調査を実施する。また,文献調査で浮上した渋沢敬三アチックミューゼアム薩南十島調査団訪島(1934・5)を研究対象に加え,神奈川大学国際常民文化研究機構の成果を検証しつつ,近代における硫黄島の諸伝承の実態を明らかにしていく。また,次年度は皇位継承がおこなわれることもあり,安徳天皇の問題を調査研究する好機とも言える。近代における安徳天皇遷幸伝説の研究史を再検証しながら,対馬等の伝説地の実地踏査を実施していく。北海道における義経伝説については,近世における伝播の実態を再検証することが急務となっている。同時にやや遅れている平取町での資料調査等の活動を加速させていく。

仲彦三郎編『西摂大観』(明輝社,1911)刊行の背景について,兵庫県立図書館において『摂観余光』(同,1912)を調査し,発行人である明輝社社長・辻岩雄が主導していたこと,その目的が「史蹟を顕彰する」(西摂大観発刊の辞)のみならず,「上は忠勇義烈の雄魂を弔し,下は無告の幽鬼を慰め」(古來陣亡の将士及有功者追弔会趣意書)といった「鎮魂」の営みとして目論まれていたことが明らかになった。既に福田晃氏(「語り本の成立ー台本とテキストの間ー」1990)の指摘があるが,近代郷土史編纂と「鎮魂」の営みに関する具体的資料として重要である。鹿児島県三島町硫黄島の安徳帝遷幸伝説をめぐっては,鹿児島県立図書館等で調査を実施し,鈴木彰氏「硫黄島の安徳天皇伝承と薩摩藩・島津斉興ー文政十年の「宝鏡」召し上げをめぐって」(2016)を検証しつつ,硫黄島・長浜家に伝えられた「開けずの箱」について考察した。『三島村誌』(1990)の,永原鉦作によって「開けずの箱」が昭和8年(1933)に開封されたという記事は修正すべきであり,同氏「春信一束」(『大日』1937・12)によれば,神鏡代替品は「箱」に収められておらず,「奉書」に包まれていた。(鈴木彰氏によれば,島津斉興は奉書に物品を収める慣習があったという)奉書開封以降,長浜氏により「箱」が用意され「開けずの箱」伝承が発生・伝播したと考えられる。周辺地域にも伝わる「開けずの箱」をめぐる実態の一端が明らかにした。以上のほか,北海道平取町の義経神社,高知県越知町横倉山の安徳天皇陵参考地等の基礎的な調査を実施した。本研究では,計画段階において調査研究対象を2つ掲げている。12によって進捗状況を報告する。1「兵庫県域における軍記の「記憶」ー明治44年『西摂大観』を中心に」『西摂大観』(1911)の記載に基づき,文献調査と現地調査の実施を計画していたが,何れも基礎的な調査を実施することが出来ている。調査によって発見した同書刊行の実態を語る『摂観余光』(1912)の検討をおこなった。同時に『西摂大観』における軍記関係の記載情報の整理・検討を実施している。2「日本の境界領域としての「地域」ー鹿児島県硫黄島・北海道平取町を対象に」鹿児島硫黄島に関しては,昭和8年(1933)の永原鉦斎による現地調査前後の資料収集および検討をおこなっている。永原鉦齋の著述から浮上した「安徳天皇御遷座式絵巻」,安井息軒「記安徳天皇狩于雄黄島事」等の資料があり,これらの検討もおこなっている。関連して,近代各地の安徳天皇遷幸伝説(阿部鐵眼『安徳天皇御事蹟論』等)を俯瞰する必要が生じており,高知県越知町横倉山の調査を実施し,硫黄島との比較検証作業を進めている。北海道平取町については,義経神社の実地踏査や基本文献の収集・調査を実施しているところである。課題設定当初の見通しに示したように,地元・平取町における義経神社の伝承そのものは,近代に中央史壇に論争をひきおこした〈義経北行説〉の影響をあまり受けていないことは確認された。近世の近藤重蔵・最上徳内による道内探検についての検証および現地調査(北海道胆振東部地震の影響)はやや遅れているものの,全体としてはおおむね順調に進展している。『西摂大観』に関する調査研究については,次年度中(12月を予定)に口頭発表により,同書の成立背景等に関する成果を公表していく予定である。次年度以降は,同書の掲載内容と現在の史蹟等状況の比較検討等のため,現地踏査を実施していく。掲載内容の整理業務については,研究補助者(謝金)もしくは業者への依頼によって推進していく。
プラズマ気相診断による薄膜ナノ結晶シリコン太陽電池の界面制御技術の開発

太陽電池用高速製膜ナノ結晶シリコン(μc-Si)について、作製条件やデバイス作製後の処理を用い発電性能向上を図った。μc-Siは高投入電力により膜中欠陥の増加要因とされる単寿命反応種(SLS)が多く生成されやすくなる。SiH4のチャンバー内への導入量を調節することにより、電子温度の上昇を抑止すると同時に、プラズマ発光スペクトルから、製膜時の間接的なガス温度上昇の観測を実現した。また膜表面集中する多くの欠陥に対し、バンドプロファイルを意識したa-SiCやa-SiOなどの高品質材料を表面に製膜後、熱アニール処理により、欠陥を三割程度低減することが可能であり実デバイスでの性能向上を実現した。本年はナノ結晶シリコン太陽電池用界面層としての利用を目的としたアモルファスシリコン系ワイドギャップ材料の高品質化を検討した。従来のアモルファスシリコンは原料であるSiH4がプラズマ中で生成される電子との衝突・分解過程を経てSiH3が主たる製膜前駆体として膜成長表面にてSi-H結合のHと脱離・吸着反応を生じて膜成長を生じるというメカニズムがほぼ確立しているため、SiH4と同時にCO2やCH4を混合したプラズマにて生成されるa-SiO:Hやa-SiC:H等の材料は1)各分子の電子との励起・分解過程の考察と2)SiH3ラジカルとの2次反応を考慮することで、膜成長過程を考察することが出来る。例えばCO2の場合は生成されると予想される化学種はCOまたはOであるが、SiH4からの生成物の一つであるHと結合したOHが主な製膜前駆体となっており、SiH4が枯渇しやすい条件であるということがOESおよび基礎物性評価により明らかとなった。高品質化のためには、このSiH4の枯渇状態を防ぐ製膜条件を用いることで、高品質a-Si:Hとほぼ変わらない膜中欠陥密度2 x 10^15 cm^-1程度のa-SiO:Hの作製を実現した。一方a-SiC:HではSiH4から生じる短寿命反応種とCH3との反応で二量体(H2SiCH3、HSiCH3)化学種が膜中に入り込み、膜物性に大きな影響即ち膜中欠陥量の大幅な増加となっていることが分かった。a-SiC:Hの高品質膜作製にはこの二量体の生成自体を抑制する、即ち単寿命反応種の生成抑制が必須で有り、膜作製時の基板温度増加、更にはSiHxとCH3の衝突確率低減のため水素希釈常態化での製膜などを行う事が低欠陥密度化実現にむけて重要な製膜条件であることが示された。本研究では、太陽電池用高速製膜ナノ結晶シリコン(μc-Si:H)の界面制御技術として、作製条件やデバイス作製後の熱処理などの後処理によって発電性能向上を図った。ナノ結晶シリコンは原料であるモノシラン(SiH4)から生成したSiH3が高速製膜を実現するための高投入電力化により多く生成されるが、同時に電子温度の上昇によるSiH2等の単寿命反応種(SLS)が多く生成されやすくなる。膜中欠陥の増加要因とされるSLSの生成は、プラズマ生成初期の不安定領域ではより生成しやすく、製膜直後でのSLS発生抑止がデバイスの膜質向上につながる事を見出し、本研究ではSiH4のチャンバー内への導入量を調節することにより、電子温度の上昇を抑止し、膜質の向上を実現した。また膜表面に多くの欠陥が集中している事を表し、要因として製膜時のガス温度についてプラズマ発光スペクトルから、間接的なガス温度上昇の観測を実現した。ナノ結晶シリコン表面に製膜条件の異なるアモルファスシリコンや、バンドプロファイルを意識したa-SiC:Hやa-SiO:Hなどのワイドギャップ材料を製膜後、熱アニール処理を行うことによって、表面欠陥を三割程度低減することが可能であることを示した。当初予定では薄膜シリコン材料の一種であるナノ結晶シリコンを用いた太陽電池における、界面制御層作製のために、2カ年での計画を立て一年目である本年は、高品質ワイドギャップ薄膜シリコン系材料の開発に注力した。実際にプラズマ気相診断と実際の膜に対する気相物性評価などを通じ、計画通りに高品質膜作製の道筋を示したものと考えられる。半導体工学薄膜本年度は当初計画の通り、実デバイスを用いた評価を行う。特にnipやpinの構造の違い如何に関わらず、薄膜シリコン系太陽電池はp層側から光を入射する。従って太陽電池デバイスでの外部量子効率測定を用いた際、界面の性能は太陽光をより多く吸収し光電変換性能に直結する短波長側に多く現れる。従って、界面性能評価は一番基礎となるJ-V特性評価と共に量子効率測定を評価基準とし、前年までに開発した高品質膜をデバイスに適用する。又デバイスの高性能化には光活性層であるナノ結晶シリコンの光学ギャップに対する高品質膜界面制御層の性能の考慮並びに膜厚制御が必須となる。