hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
参加型開発におけるプロセス・ドキュメンテーションの研究-スリランカとインドネシアの事例をとおして

そして、開発過程を記録し記述する手法を学際的に検討し、開発研究者や開発実務者のみならず、開発の受益者にも利用可能となるような汎用的記録法の可能性をさぐろうとするものである。平成15年度は、プロセス・ドキュメンテーションに関する基本枠組みの検討を京都で行い、理論的・実践的な課題の洗い出しを行った。さらに足立と子島、それに研究協力者の平松幸三(京都大学大学院アジア・アフリカ地域研究研究科)がインド・タミル・ナードゥ州とスリランカ・中央州で現地調査を行った。その結果、短期間の調査では、開発過程における歴史的な文脈を調査者が十分把握できず、プロセスの記述が平板になってしまうことが明確になった。しかし、その反面、これまでのモニタリングなどによる記述とはさまざまな面で異なったプロセスの記述が可能になることも判明した。そのため、研究の最終年度である平成16年度においては、これまでの既存のモニタリングの手法と、プロセス・ドキュメンテーションの手法を対比するような調査地と調査対象を選択する必要が明らかになってきた。そして、その前提として、既存のモニタリングの資料をインドとインドネシアにおいて収集し、その上で現地調査にのぞむ必要が出てきた。平成16年度は、これらの経験をもとに、細心の調査計画を立てる予定である。本研究の目的は、開発過程を総合的に記録・記述する民族誌的プロセス・ドキュメンテーションの可能性を検討するところにある。いうまでもなく、開発は、開発援助機関、プロジェクトマネージャー、受益者といった直接のアクターのみならず、それを取り巻く地域的、国家的、国際的なアクターとの関わりで、紆余曲折しながら進行していく。それは、ある意味で「複雑系」といってよい過程である。本研究は、参加型開発での現地調査をとおして、開発過程を記録し記述する手法を学際的に検討し、開発研究者や開発実務者のみならず、開発の受益者にも利用可能となるような汎角的記録法の可能性をさぐることを目的としていた。本研究の最終年度である平成16年度においては、フィールドワーク期間の制約から、研究の中心の1つを、過程(プロセス)研究という理論的な枠組みにもおき、フイールドワーク調査とのバランスをとった。そのため数回の国内研究会を開催した。フィールド調査に関しては、足立がスリランカにおける参加型開発を、また環境学の分野から平松がラオスにおける開発過程の調査を行った。また、研究協力者の佐藤らが沖縄における戦後の生活改善運動の過程の聞き取り調査を行った。また、本年度2月には、とりまとめの研究会を開催し、成果刊行の準備を開始している。本研究を通してもっとも明確になったことは、プロセスを記録することの重要性と、その実際的な困難性である。この困難性は、記述する対象・項目の多様性に加えて、調査者の時間的制約である。言い換えれば、短期の出張調査では、全体のごく一部しかかいま見られないという制約である。この問題を含めプロセス・ドキュメンテーションの展望と課題をとりまとめとして行いたい。
マウス一次視覚野における可塑的変化の多様性を生み出す遺伝子群の同定

一次視覚野では外界からの入力に伴い、眼優位可塑性が起こることが知られる。通常、マウス一次視覚野の両眼視領域では両眼からの視覚入力に対する応答が特定のバランスで均衡するが、臨界期に片眼遮蔽すると大部分の細胞は開眼側の視覚入力に対して反応するように選択性が大きくシフトする。現在までの研究により可塑性の分子メカニズムの詳細は分かりつつあるものの、従来の解析ではあくまで細胞の平均的な挙動を解析の対象としていた。可塑的な変化の強度の違いがその後の細胞ごとの多様な運命を決定する可能性があるが、そのような観点からの研究は進んでいない。In vivoカルシウムイメージングと一細胞由来のmRNAの遺伝子発現の解析を行うことで、そのメカニズムを明らかにすることを目的とする。平成30年度は、本研究課題を遂行するための技術の開発を中心として行った。従来の一般的なシングルセルRNAseq解析ではトリプシン処理を行うことで組織を単一細胞に分離している。しかしながら、この処理を行うと細胞の空間的な情報が失われるために、遺伝子の発現プロファイルとイメージングで得られた細胞の生理学的な特性とをマッチングさせることができない。この問題点を克服するために、我々はカルシウムイメージング後にin vivoで一細胞の採取することに挑戦し、一細胞を採取することに成功した。まず、簡単な実験系で細胞の生理学的な特性と遺伝子発現との関係を対応付けるために、特定の空間周波数に特異的に応答する神経細胞に着目して実験を行うことから始めた。遺伝子の発現変動を極力抑えるためにOGB1を用いたin vivoカルシウムイメージングから周波数特異性のマップを作成し、マップを手がかりに任意の細胞をガラスピペットを用いた手法により採取することに成功した。一細胞由来のcDNAをバイオアナライザーで解析したところ、RNAseq解析を行うのに十分な量を得られることが確認できた。平成30年度はin vivoカルシウムイメージング後にガラスピペットを用いた細胞の採取を行う技術の開発を中心に行ってきた。In vivoカルシウムイメージングと細胞の採取という一連の実験フローを効率的に開発するために、まずは特定の空間周波数に特異的に応答する神経細胞に着目して実験を行うことにした。カルシウムイメージングは順調に進めることができたものの、細胞の採取は二光子顕微鏡下のin vivoマウスで行う必要性のために技術的に容易ではなく、セットアップの最適化や技術習得のための時間が必要であった。得られたmRNAはSMART-Seq Ultra Low Input RNA Kitで増幅し、バイオアナライザーにてRNAseqに十分な量のcDNAが得られていることを確認している。RNAseqは発注しているものの、まだ結果が得られていないため解析は進んでいない。今後、得られたRNAseqの解析結果から細胞採取にどの程度、別の細胞由来のmRNAのコンタミネーションがあったのかを見極める必要がある。眼優位可塑性を評価するためのインジケーターはすでに準備ができており、AAVでの発現確認も済ませている。まずはRNAseqの結果からin vivoでの細胞採取の実験系がうまく働くのを確証することを目標にして実験を進める。In vivoでの細胞採取の実験系が確立できると、カルシウムイメージングで得られる生理学的特性と遺伝子発現プロファイルを一細胞レベルで対応付けられることができるようになり、応用範囲の広い強力なツールとなる。しかしながら、この一連の実験系を用いている先行研究は見られないため、自分で開発を進めてゆく必要がある。先述のとおり、RNAseqを行う十分な量のcDNAを得ることはできたものの、ガラスピペットを用いた細胞分取を行っているため、得られた細胞にどの程度のコンタミネーションが見られるのかを評価する必要がある。具体的には、サンプル内にどの程度、GFAPなどのグリア細胞のマーカー遺伝子や、神経細胞のサブタイプ特異的なマーカー遺伝子が混入しているかを解析したい。実験系の確証を終えたら、本題の眼優位可塑性の程度を評価した細胞で、どのような遺伝子発現プロファイルが見られるのかを解析する。現在のところは、眼優位可塑性の強度の評価は開発を行った最初期遺伝子ベースのAAVのインジケーターを用いることを想定している。

まず、簡単な実験系で細胞の生理学的な特性と遺伝子発現との関係を対応付けるために、特定の空間周波数に特異的に応答する神経細胞に着目して実験を行うことから始めた。遺伝子の発現変動を極力抑えるためにOGB1を用いたin vivoカルシウムイメージングから周波数特異性のマップを作成し、マップを手がかりに任意の細胞をガラスピペットを用いた手法により採取することに成功した。一細胞由来のcDNAをバイオアナライザーで解析したところ、RNAseq解析を行うのに十分な量を得られることが確認できた。平成30年度はin vivoカルシウムイメージング後にガラスピペットを用いた細胞の採取を行う技術の開発を中心に行ってきた。In vivoカルシウムイメージングと細胞の採取という一連の実験フローを効率的に開発するために、まずは特定の空間周波数に特異的に応答する神経細胞に着目して実験を行うことにした。カルシウムイメージングは順調に進めることができたものの、細胞の採取は二光子顕微鏡下のin vivoマウスで行う必要性のために技術的に容易ではなく、セットアップの最適化や技術習得のための時間が必要であった。得られたmRNAはSMART-Seq Ultra Low Input RNA Kitで増幅し、バイオアナライザーにてRNAseqに十分な量のcDNAが得られていることを確認している。RNAseqは発注しているものの、まだ結果が得られていないため解析は進んでいない。今後、得られたRNAseqの解析結果から細胞採取にどの程度、別の細胞由来のmRNAのコンタミネーションがあったのかを見極める必要がある。眼優位可塑性を評価するためのインジケーターはすでに準備ができており、AAVでの発現確認も済ませている。まずはRNAseqの結果からin vivoでの細胞採取の実験系がうまく働くのを確証することを目標にして実験を進める。In vivoでの細胞採取の実験系が確立できると、カルシウムイメージングで得られる生理学的特性と遺伝子発現プロファイルを一細胞レベルで対応付けられることができるようになり、応用範囲の広い強力なツールとなる。しかしながら、この一連の実験系を用いている先行研究は見られないため、自分で開発を進めてゆく必要がある。先述のとおり、RNAseqを行う十分な量のcDNAを得ることはできたものの、ガラスピペットを用いた細胞分取を行っているため、得られた細胞にどの程度のコンタミネーションが見られるのかを評価する必要がある。具体的には、サンプル内にどの程度、GFAPなどのグリア細胞のマーカー遺伝子や、神経細胞のサブタイプ特異的なマーカー遺伝子が混入しているかを解析したい。実験系の確証を終えたら、本題の眼優位可塑性の程度を評価した細胞で、どのような遺伝子発現プロファイルが見られるのかを解析する。現在のところは、眼優位可塑性の強度の評価は開発を行った最初期遺伝子ベースのAAVのインジケーターを用いることを想定している。
進化的に保存されたmTORC1キナーゼ複合体を介したシグナル経路の分子機構解明

mTORシグナル経路は、がん、免疫系、オートファジー、細胞老化など広汎な生命現象に密接に関わることから近年注目を集めており、多方面への臨床応用が期待されているが、依然として不明な点も多い。そこで、mTORキナーゼが形成する2種類の複合体のうちmTORC1に焦点を絞り、(i)mTORC1の基質認識機構(ii)基質のリン酸化部位とリン酸化による基質の機能制御機構を解明することを本研究の目的とする。本研究では、mTORC1経路がヒトに近い分裂酵母をモデルとして、遺伝学、細胞学、生化学的手法を駆使することで、生物種間に普遍的なmTORC1経路の理解を目指す。そこで、mTORキナーゼが形成する2種類の複合体のうちmTORC1に焦点を絞り、(ii)基質のリン酸化部位とリン酸化による基質の機能制御機構を解明することを本研究の目的とする。
正常組織障害の予測法に関する分子・細胞・組織レベルの解析

放射線による損傷について,細胞致死とクロマチン損傷との関係を調べた.ヒト皮膚由来の正常培養細胞に対してX線と重粒子炭素線で照射し,24時間後に残存するクロマチンの断片化を未成熟染色体凝集法にて検出した.放射線残存しているクロマチンは,炭素線,X線ともに線量に対して直線的に増大し,また細胞致死と類似な炭素線RBEを示した.がん細胞についても同様な結果が得られ,未成熟染色体凝集法による修復されないクロマチン切断検出法が細胞障害の測定に適応可能であることを示唆する結果を得た.また,未成熟染色体凝集を起こす化学物質cacyculinを使用することにより放射線によるクロマチン切断を効率的に検出できることが分かった.炭素線にて4時間間隔で5回分割照射された不死化ヒト皮膚上皮細胞の致死感受性は,分割照射期間中に変化しなかった.インビボでは,炭素線照射したマウス下肢部皮膚障害反応が分割回数とLETに依存して変化した.さらに皮膚では炭素線分割照射期間内に損傷修復と細胞増殖が変動している可能性が示唆された.放射線照射により正常細胞の遺伝子が発現すると考えられた.ヒト単球系白血病細胞株THP-1をX線照射するとTNFの産生が増加し,同時に核抽出物にNFkBの活性化が認められた.結論として,放射線照射による正常組織障害はクロマチン損傷に基づく細胞致死損傷に起因し,サイトカイン誘導を始めとする遺伝子発現をもたらし,亜致死損傷の修復や細胞増殖による組織修復にいたる,と考える.今後は組織修復に寄与する因子を更に解析することが大切であろう.放射線による損傷について,細胞致死とクロマチン損傷との関係を調べた.ヒト皮膚由来の正常培養細胞に対してX線と重粒子炭素線で照射し,24時間後に残存するクロマチンの断片化を未成熟染色体凝集法にて検出した.放射線残存しているクロマチンは,炭素線,X線ともに線量に対して直線的に増大し,また細胞致死と類似な炭素線RBEを示した.がん細胞についても同様な結果が得られ,未成熟染色体凝集法による修復されないクロマチン切断検出法が細胞障害の測定に適応可能であることを示唆する結果を得た.また,未成熟染色体凝集を起こす化学物質cacyculinを使用することにより放射線によるクロマチン切断を効率的に検出できることが分かった.炭素線にて4時間間隔で5回分割照射された不死化ヒト皮膚上皮細胞の致死感受性は,分割照射期間中に変化しなかった.インビボでは,炭素線照射したマウス下肢部皮膚障害反応が分割回数とLETに依存して変化した.さらに皮膚では炭素線分割照射期間内に損傷修復と細胞増殖が変動している可能性が示唆された.放射線照射により正常細胞の遺伝子が発現すると考えられた.ヒト単球系白血病細胞株THP-1をX線照射するとTNFの産生が増加し,同時に核抽出物にNFkBの活性化が認められた.結論として,放射線照射による正常組織障害はクロマチン損傷に基づく細胞致死損傷に起因し,サイトカイン誘導を始めとする遺伝子発現をもたらし,亜致死損傷の修復や細胞増殖による組織修復にいたる,と考える.今後は組織修復に寄与する因子を更に解析することが大切であろう.本研究の目的は、X線および加速器重粒子線照射による正常組織でのサイトカイン発現を調べることである。本年度は、マウス皮膚と培養上皮細胞に及ぼす損傷について線質・分割照射法の比較を行い、またアポトーシスに関与するp53非依存性Bax遺伝子発現について調べた。以下に研究成果を述べる。C3H雌マウス下肢部皮膚を290MeV/u炭素線にて1日1分割で最多8分割照射まで行った。15keV/μmから40keV/μmまでのLETでは、皮膚反応スコアー3.0の等線量は分割回数の増大に伴い増加したが、4分割と8分割照射の間では飽和ないし低下した。100keV/μmでは、等線量は1分割から4分割までの不変だが、8分割照射で増加した。増加の理由として、皮膚細胞の増殖・修復が促進された可能性が考えられる。培養不死化ヒト皮膚上皮細胞に対する1日1分割で最多5分割照射では致死感受性は変化せず非照射細胞の感受性と同等であり、炭素線の分割照射期間中、修復能に変化は無かった。ヒト皮膚由来正常細胞において、放射線照射後24時間培養した後に残存しているクロマチン損傷は、炭素線とX線いづれの場合も直線的線量依存性wを示し、RBEは13keV/μmのビームで2.23、77keV/μmのビームで4.61であった。線質の異なる放射線に対する細胞障害反応は、細胞レベルとクロマチンレベルで定性的に同様であることが分かった。癌抑制遺伝子p53を欠くU937細胞とTHP-1細胞に対するH_2O_2やTPA処理は、DNAのfragmentation(アポトーシス)と、BaxのmRNA発現をもたらした。Bax蛋白質の発現は、U937細胞では認められたがTHP-1細胞では変化が認められなかった。Baxとheterodimerを形成し、アポトーシスを阻害するBcl-2蛋白質は、刺激後による変化はなかった。第一に,照射1年後に25%皮膚短縮をもたらす等効果線量は,低LET炭素線では分割回数の増加とともに増大したが,高LET(100keV/μm)では分割に依存しなかった。早期皮膚反応と晩期皮膚短縮に関する炭素線のRBE(対ガンマ線)は,分割回数が多くなると類似していた.皮層のEGRレセプター蛋白質をwestern法にて調べたが,定量的解析を行うことは困難であると結論した.

第二に,ヒト由来の正常細胞及びがん細胞を用いて、炭素イオンビーム(13と77keV/μm)と200kVのX線照射による細胞死とクロマチン切断誘発との相関性を調べた。その結果,細胞死と修復されないクロマチン切断誘発は,放射線の線質に依らず良く相関することが判り,未成熟染色体凝集法による修復されないクロマチン切断検出法が細胞障害の測定に適応可能であると,示唆された.第三に,ヒト単球系白血病細胞株THP-1細胞をX線照射するとTNFの産生が増加し,TNFはNFkBを活性化した.また放射線によるNFkBの活性化は抗TNF中和抗体により阻害された.核抽出物によりgel-shift法を行うとNFkBの活性化が認められた.これらの結果から,放射線によるNFkBの活性化には内因性のTNFの産生が必要であり,またTNFの産生は放射線による遺伝子発現において重要な役割を示している事が示された.第四に,ヒトケラチノサイト(SV40形質転換細胞)にX線2Gyおよび10Gy照射後3時間培養すると,HGF受容体数はそれぞれ1.5倍と2.1倍に増加した.放射線線量依存性は明確では無かった.外因性のHGF添加(10と50ng/ml)はX線照射された細胞を増殖促進させたが,コロニー形成能には影響しなかった.
神経終末構成蛋白シンタキシン3ノックアウトマウスを用いた神経障害性痙痛の解明

組織損傷後に発症する慢性疼痛の機序の解明と有効な治療法の開発は医学界において重要なテーマである。Garrisonらによって脊髄グリア細胞が慢性疼痛に関与していることが初めて示され(Exp Neurol 1994),活性型脊髄グリア(マイクログリアとアストロサイト)から放出される炎症性サイトカインが,慢性疼痛に付随して見られる痛覚過敏を引き起こす要因であることが示唆された(Wieseler-Frank, et. al.,Neurochem Int 2004)。申請者は手術後痛と神経因性疼痛に関与する大脳や脊髄グリアの役割を明確にし,臨床に役立てたいと考えている。申請者は神経特異的syntaxin 3ノックアウトマウスの作成に成功している。Syntaxin 3はSNARE蛋白であり,神経において神経円錐の形成に関与することが示されているが,その他の機能についてはほとんど分かっていない。そこで,野生型マウスと神経特異的syntaxin3ノックアウトマウスの大脳をいくつかの抗体を用い免疫組織化学的染色法で染色した。その結果アストロサイトマーカーであるGFAPが増加している可能性があることをわかった。野生型マウスと神経特異的syntaxin3ノックアウトマウスを用いホルマリンテスとを行いsyntaxin3が炎症性疼痛に関与しているかどうか,また大脳,脊髄グリアがどのように変化しているか等を検討した。Garrisonらによって脊髄グリア細胞が慢性疼痛に関与していることが初めて示され(Exp Neurol 1994)、活性型脊髄グリア(マイクログリアとアストロサイト)から放出される炎症性サイトカインが、慢性疼痛に付随して見られる痛覚過敏を引き起こす要因であることが示唆された(Wieseler-Frank et al., Neurochem Int 2004)。申請者は手術後痛と神経因性疼痛に関与する大脳や脊髄グリアの役割を明確にし、臨床に役立てたいと考えている。Syntaxin 3はSNARE蛋白であり、神経において神経円錐の形成に関与することが示されているが、その他の機能についてはほとんど分かっていない。そこで、野生型マウスと神経特異的syntaxin 3ノックアウトマウスの大脳をいくつかの抗体を用い免疫組織化学的染色法で染色した。現在、野生型マウスと神経特異的syntaxin 3ノックアウトマウスを用いホルマリンテスとを行いsyntaxin 3が炎症性疼痛に関与しているかどうか、また大脳、脊髄グリアがどのように変化しているか等を検討中である。また、ニューロパシックペインモデルの作成を行う準備をしているところである。
ナノ微細構造を持つ炭素系材料の創製及びペロヴスカイト酸化物との複合化素子の作製

本研究により,得られた主な成果は以下の三項目である.1.レーザーアブレーション法によるナノ微結晶ダイヤモンドの作製レーザーアブレーション法により純酸素雰囲気中で,ナノ微結晶ダイヤモンドが成長することを明らかにした.ナノ微結晶ダイヤモンドは従来のCVD法で作製されるマイクロメートル程度のダイヤモンド薄膜よりも,表面平滑性に優れるため,より電子デバイス応用に適した膜を得ることができた.さらに水素を使わない純酸素雰囲気中で成長したため,酸化物やその他の電子デバイスと複合化を行う際に,それらの膜を還元雰囲気中にさらす事がなく,デバイス応用への高い可能性を持つことを示した.2.アモルファス状炭素膜とペロヴスカイト酸化物の複合化炭素系材料と,YBa_2Cu_3O_<7-x>(YBCO)超伝導体及びPbZr_<0.52>Ti_<0.48>O_3(PZT)強誘電体との積層構造を作製することに成功した.PZT強誘電体とYBCO薄膜はレーザーアブレーション法で作製し,炭素系材料はレーザアブレーション及びスパッタリング法で作製した.PZT強誘電体においては,分極反転を繰り返すことにより残留分極の減少が起こる疲労特性が存在することが知られている.これは,膜中の酸素が分極反転を繰り返すことにより,抜け出るためと考えられている.この疲労特性について,アモルファス構造を持つ炭素系材料を保護膜としてPZT層に付けた結果,約10の9乗回の分極反転後も残留分極が減少しない素子の作製に成功した.これは,同保護膜を付けない場合,10の7乗回から残留分極の減少が観測されたのと比較すると,二桁ほどの劣化特性改善がみられたことになる.この事は,本研究で作製したsp^3構造を多く含むアモルファス炭素系薄膜が,酸素の透過率を抑え,膜中からの酸素の抜けだしを抑制する効果があったためと考えている.また,本研究で作製した素子では,炭素膜作製前と作製後においてPZT素子の残留分極や抗電界等の強誘電特性は悪化せず,保護膜として極めて有効であることを確かめることができた.3.CVD法によるシリサイド形成炭素構造を作製する際に,未処理のSi表面上へは成長が難しいことから,Tiを用いたシリサイド膜形成技術について研究した.これは,将来的にTiを触媒としてナノ炭素構造を成長させることを目標として行った.本研究において以下にあげる成果をあげる。1.ナノ微細構造を持つ炭素材料をSi基板上に作製するために用いるPt薄膜の成長条件を調べた。製膜にはレーザアブレーション法を用いた。その結果、レーザエネルギー密度4J/cm^2,繰り返し周波数10Hz,基板温度100°Cで作製した膜が最も(111)面配向性が高く、500°C以上で(200)面の成長が見られると同時にPtSiシリサイド膜が形成されることを明らかにした。2.1と同様にNiをSi基板上に作成する条件を調べた。その結果、Arガス100mTorr、基板温度400°Cにて表面平滑製に優れた膜ができることを明らかにした。3.1、2と同様にTiをSi基板上に作製する条件を調べた。製膜にはRFプラズマCVD法を用いた。その結果、TiCl_4を原材料として、水素を導入ガスとして用いることにより、高品質なC54相のみからなるシリサイド膜の作製に成功した。また、膜とSi界面は平坦であり、基板Siの浸食はほとんど起きていなかった。この結果は、炭素材料の触媒としてだけではなく、CMOSゲート電極材料の新しい作製プロセスの開発につながるものである。3.酸素雰囲気中で、グラファイトターゲットのレーザアブレーションを行い、対向して配置された基板にナノ微細構造を持つ炭素薄膜を作製した。基板にはSi(100)及び上記の1,2で作製したPt/Si(100),Ni/Si(100),サファイアを用いた。膜は、X線回折(XRD)、原子間力顕微鏡(AFM)、ラマン分光法を用いて評価した。AFMによる評価の結果、酸素圧力100mTorr,基板温度550°C,レーザエネルギー密度6J/cm^2,繰り返し周波数5HzでSi上に製膜を行うと、平均粒径が約20nmのファセットの明確なナノ微粒子により表面が覆われていることがわかった。また、幅が数nm長さが約1μmの線状の構造物も見られた。サファイアやPt/Si(100)、Ni/Si(100)上でも同様な微粒子が見られたが、その粒子密度はSi上に成長した場合と比較して約1/5程度と低くなった。XRD解析で結晶構造を調べると、ダイヤモンド(111)面に相当する回折ピークが得られた。X線回折スペクトラムからScherrerの公式により評価した粒径は15nmとなり、AFMによる評価と一致した。ラマン分光法によりナノ微結晶の評価を行った。通常、ダイヤモンドにおいては1333cm^<-1>に鋭いピークが存在するが、本研究で得られたナノ微結晶からは観測されなかった。しかし、1150cm^<-1>にブロードなピークが観測された。他のいくつかのグループでは、ナノ微結晶ダイヤモンドの可視ラマン分光において、1333cm^<-1>にピークは見られず、1150cm^<-1>にピークが現れると報告している。

以上のことより、本研究で成長した炭素微細構造物は、ナノ微結晶ダイヤモンドだと考えられる。本研究により,得られた主な成果は以下の三項目である.1.レーザーアブレーション法によるナノ微結晶ダイヤモンドの作製レーザーアブレーション法により純酸素雰囲気中で,ナノ微結晶ダイヤモンドが成長することを明らかにした.ナノ微結晶ダイヤモンドは従来のCVD法で作製されるマイクロメートル程度のダイヤモンド薄膜よりも,表面平滑性に優れるため,より電子デバイス応用に適した膜を得ることができた.さらに水素を使わない純酸素雰囲気中で成長したため,酸化物やその他の電子デバイスと複合化を行う際に,それらの膜を還元雰囲気中にさらす事がなく,デバイス応用への高い可能性を持つことを示した.2.アモルファス状炭素膜とペロヴスカイト酸化物の複合化炭素系材料と,YBa_2Cu_3O_<7-x>(YBCO)超伝導体及びPbZr_<0.52>Ti_<0.48>O_3(PZT)強誘電体との積層構造を作製することに成功した.PZT強誘電体とYBCO薄膜はレーザーアブレーション法で作製し,炭素系材料はレーザアブレーション及びスパッタリング法で作製した.PZT強誘電体においては,分極反転を繰り返すことにより残留分極の減少が起こる疲労特性が存在することが知られている.これは,膜中の酸素が分極反転を繰り返すことにより,抜け出るためと考えられている.この疲労特性について,アモルファス構造を持つ炭素系材料を保護膜としてPZT層に付けた結果,約10の9乗回の分極反転後も残留分極が減少しない素子の作製に成功した.これは,同保護膜を付けない場合,10の7乗回から残留分極の減少が観測されたのと比較すると,二桁ほどの劣化特性改善がみられたことになる.この事は,本研究で作製したsp^3構造を多く含むアモルファス炭素系薄膜が,酸素の透過率を抑え,膜中からの酸素の抜けだしを抑制する効果があったためと考えている.また,本研究で作製した素子では,炭素膜作製前と作製後においてPZT素子の残留分極や抗電界等の強誘電特性は悪化せず,保護膜として極めて有効であることを確かめることができた.3.CVD法によるシリサイド形成炭素構造を作製する際に,未処理のSi表面上へは成長が難しいことから,Tiを用いたシリサイド膜形成技術について研究した.これは,将来的にTiを触媒としてナノ炭素構造を成長させることを目標として行った.
オイルダンパと滑り基礎を併用する軽量低層住宅の耐震性能検証実験と耐震計算法の構築

軽量低層建築物を対象として、地盤上のべた基礎上面に超高分子量ポリエチレンシートを敷き、その上に上部構造用基礎を設置する事で、大地震時には基礎の滑りにより免震に準じた効果を発揮する一方で、小地震時や強風時には、上部構造内に設置するオイルダンパによる制振効果を活用する構造システムを考案した。実験的・解析的な検討を通じて、過酷な地震動の作用に対しても上部構造の変形・加速度を地震直後から建築物の継続使用を可能とする範囲に収めることが可能なことを実証した。提案する構造システムは下部より上部に向かって免震機構と制振機構とを直列に組み合わせて構成される。初年度は、構造システムの基本原理の正しさと性能の再現性向上のための基本的な事項を確認した。すべり基礎面の力学特性については、静摩擦・動摩擦それぞれの測定に特化した実験を行い、高精度の力学モデルを策定し、摩擦条件の多様な変化に対応できることを確認した。摩擦振動に関する理論研究に関しては、次ステップである設計方法確立に向けて、滑り基礎の最大滑り量、上部構造の最大加速度応答の予測手法を確立した[2,3,6]。木質構造の高減衰化に関しては、既開発品と同じ仕様のダンパであっても、骨組みへの取り付け方法を工夫することで耐力パネルとしてのエネルギー吸収性能を4-5倍向上できることを実験的に確認した。これにより、ダンパ設置個所が低減して補強設計の自由度が上がるとともに、コストも低減されるなど大きな成果を得た[4,5,7,11]。同じ木質ではあっても土壁構造に関しては骨組みの荷重変形の速度依存性、また軽量薄板形鋼造では耐力パネルそのものの大きなスリップ性状のそれぞれが次年度以後の課題として策定された。研究の過程で実施した振動実験においては、常に減衰評価を試みて、データベースを蓄積しつつある[1,9,10]。地震応答解析によるシステムの地震力低減効果の定量的評価に関しては、本構造システムの適用範囲である木造・薄板軽量形鋼造全体としてスリップを伴う複雑な復元力特性を拡張NCLモデルにより精度よく模擬できることを振動実験との比較により確認し、応用解析により、本構造システムによる耐震性能向上効果の大きいことを確認した[8]。上記の成果は、1011年3月11日に発生した東日本太平洋沖地震において記録された多くの地震動を用いた系統的な解析を行いその成果を第2年度にシンポジウム開催して報告する予定である。本研究は、木造や薄板軽量形鋼造(スチールハウス)などによる軽量低層戸建住宅・共同住宅の耐震安全性を向上させるための構造システムを提案をし、その有効性・実用性を実験的・解析的に明らかにすることを目的とする。提案する構造システムは、地盤上のべた基礎表面に滑り易い高分子材料のシートを敷き、強地震時にはその上で上部構造の基礎が滑り免震に準じた地震力の低減効果を発揮する一方で、基礎での滑りが発生しない程度に弱い地震動や強風の作用時には、上部構造内に設置するオイルダンパによる制振効果を活用する。一般的な免震構法ほどには加速度低減効果が大きくは無いものの、建物本体に過大な損傷が生じることや、建物内部で収容物が移動・転倒・落下することを防ぐことには十分である。前年度末に発生した東北地方太平洋沖地震で観測されたような過酷な地震動に対しても構造物の安全を保障する実用構造システムの一つとして位置づけるために、研究計画の一部として過酷な地震動をどのように定義するかの検討を追加した。対象とする各種の構造ごとに過酷な地震動に耐え得るための条件を策定し、建物の変形能力およびエネルギー吸収性能を向上させることを解析的に検討をした上で、滑り基礎に設置された場合の地震時挙動を中型の振動台実験により検討した。特に、過酷な地震動を対象とする観点より、ストッパー、アブソーバーを設置する事の効果を確認した。基礎がストッパーに衝突することが有っても特には目立ってネガティブな影響が出る事は無く、アブソーバーはロッキングの発生自体を抑制するばかりでなく、滑り振動の安定化に寄与することも明らかになった。本研究は、軽量低層戸建住宅・共同住宅の耐震安全性を向上させるための構造システムを提案をし、その有効性・実用性を実験的・解析的に明らかにすることを目的とする。兵庫県南部地震や東北地方太平洋沖地震で観測されたような過酷な地震動に対しても構造物・人命の安全を保障する実用構造システムの一つとしての早急な実用化を目指した。本年度は基礎の施工法を改めて見直すこと、実際の住宅の多くが2層であることを踏まえた疑似2層モデルによる振動台実験を実施すること、建物各層への適切なオイルダンパの設置料につき算定指針を与えることとした。

滑り材となる超高分子量ポリエチレン上に直接コンクリートを打設すると両者の間に生じる弱い凝着力が滑り出し性能に影響を与える事が判明した。その一方で、同じシート面にプレキャストコンクリートを型枠として敷き詰めて型枠としてコンクリートを打設することで目標とする安定した滑り面を容易に構築できることを確認した。振動台実験では、本システムの地震応答低減効果は優れており大変に安定した地震応答性状を発揮する事を確認できた。また、実験との対照により精度を確認した解析によっては、上部構造の種々の剛性・強度分布の変化に対しても、オイルダンパの配置を調整する事で安定した効果の得られることを確認した。過酷な地震動の作用に対しても地震直後から住宅の継続使用に問題の無い変形(損傷)に留める事、また、免震ほどの効果では無いものの、最大加速度応答をそれに準じるレベルである400-500galに留められることを実証できた。2011年東北地方太平洋沖地震で発生した地震動に対する構造被害対策の検討を追加したため、昨年度実施予定であった実験計画の一部を省略した。ただし、最も肝要である実スケールモデルによる滑り基礎構造の施工から加振に至る一連の実験を実施して、過酷地震動対策の一環として大きな成果を得ることが出来た。構造躯体そのもの変形能力向上技術の開発に関しても面材を枠材に嵌め込む構法の妥当性を実証することが出来た。24年度が最終年度であるため、記入しない。H24年度は、本提案構造の実用性を最終的に検証するために、可及的に大型の試験体の施工実験、2階建てに相当する力学性能を発揮するモデルを用いての加振実験を行う。主要購造部材のみでは住宅性能表示耐震等級1級相当(最低限)になることを目標として試験体は設計するが、実力的に耐震等級3級に相当することを22-23年度に運用方法を整備した限界耐力計算により示す。本実験の過程では、大型の滑り基礎の施工実験も行い、コンクリート摩擦面の表面粗さ、硬度のばらつきの調査、さらに静的な加力試験による摩擦係数の実測を行い、摩擦振動の基礎的な研究についても纏める。最終的に、上記の理論研究、実験研究の結果を踏まえて本研究全体の総括をする。
磁性流体を利用した柔らかいエネルギーデバイスの開発

磁性流体を利用した柔らかいエネルギーデバイスとして,磁性流体を鉄心として利用したトランスと外部からの力を電気エネルギーに変換するデバイスを作成し,その特性を評価した。エネルギーハーベスティング素子については,内径15mmφのゴムチューブ(長さ120mm)に磁性流体を充填し,両端をピンチコックで止めたものを,約2300ターンのコイル上に配置したデバイスを作成した。希土類磁石で磁界を加えながら,ゴムチューブを指で押したところ,コイルに10mV前後の電圧が誘起され,磁性流体を用いて外力を電気エネルギーに変換する素子実現の可能性が示された。本年は,磁性流体を利用したエネルギーデバイスとして,まず,柔らかいトランスを実現するための基礎実験を行った。断面10mmφ,直径80mmφのトーラス状のガラス管を製作し,1次と2次のコイルを巻くとともに,ガラス管を磁性流体で満たした。1次側コイルに60Hzの交流電流を流すことで,2次側コイルに60Hzの電圧が誘起されることが確認された。また,2次側コイルに抵抗負荷を接続することで,電力の計測を行った。1次側,2次側の巻数は,ほぼ同じであったが,2次側には,1次側の30分の1程度の電圧しか誘起されず,磁性流体の磁気抵抗が大きすぎて,2つのコイルの結合が弱いことが分かった。インピーダンスメータを用いて,コイルのインダクタンスを測定して,この値より比透磁率を評価したところ,比透磁率13という値が得られた。この値は,トランスとしての利用を考えるためには,全く不十分であり,磁性流体の透磁率を向上させる何らかの改良が必要であることが明らかとなった。一方,外部からの力を電気エネルギーに変換するエネルギーハーベスティング素子については,内径15mmφのゴムチューブ(長さ120mm)に磁性流体を充填し,両端をピンチコックで止めたものを用意し,このチューブのまわりに約2300ターンのコイルを配置した。外部から希土類磁石で磁界を加えながら,ゴムチューブを指で押したところ,コイルに10mV前後の電圧が誘起された。磁性流体を満たしたゴムの形状や,磁石とコイルの配置など,まだ,不明な点が多いが,磁性流体を用いて外力を電気エネルギーに変換できた点で,1つの目標を達成することができた。酸化物磁性粒子に溶媒を加えて作製された磁性流体を購入し,その特性を調べた。まず,ビーカーに入れた磁性流体が,外部から希土類磁石を近づけることで,平坦な表面が変形し,磁界を加える方向によっては,トゲのような円錐形の盛り上がりが観察されることを確認した。次に,磁性流体を利用したトランスの試作を行った。磁性流体を入れるためのトーラス型のガラス容器を設計・製作した。トーラス形の直径を80mmφ,断面を10mmφとし,トーラス形のガラス容器は,半円形に切断した。外径約40mmφ,巻数約300ターンのコイル2個を半円形のガラス容器にはめ込んだ後,ゴムチューブで連結し,注ぎ口から磁性流体を注入した。一方のコイルに60Hzの電流を流すことによって,他方のコイルに60Hzの電圧が誘導されることをオシロスコープで確認した。トーラス形容器の断面積が小さいため,変圧器としての結合係数は,1よりかなり小さい。正確な評価は,今後の課題である。次に磁性微粒子の微視的な振る舞いを観察した。DCスパッタにより垂直磁化したCo/Pt多層膜を作製し,その磁区形状が迷路磁区構造となっていることを磁気力顕微鏡により観察した。その表面に磁性流体を希釈したものを塗布して,磁性微粒子の付着する様子を原子間力顕微鏡で観察するとともに,磁気力顕微鏡で観察した。その結果,10nm前後のサイズの磁性粒子が,磁壁位置に沿って表面に付着していることが明らかとなった。これは,磁壁位置付近の漏れ磁界が最も高いためと考えられる。磁壁位置から横方法と鉛直方向に離れたときの磁界の強さを数値計算により求め,磁性微粒子の吸着力について考察を行った。磁性流体という液体材料の取扱いに慣れていないため,液体を密閉する容器の開発,また,密閉した容器に外部より磁界を加える方法など,検討すべき課題が多かった。本課題は,過去に研究例がまったくなく,また,研究代表者・分担者もこのテーマには経験がないため,試行錯誤が必要であり,今のところ,十分研究が進展しているとは言えないが,これまでの検討に基づき,2年目には,計画された目的が達成できるよう努力したい。磁性流体を利用したトランスの結合係数やどれほどエネルギーが取り出せるかについて,定量的な検討を行う。

また,ゴムチューブに磁性流体を満たし,ゴムチューブのまわりに3001000ターンほどのコイルを配置したデバイスを作製する。この場合,外部から静磁界を加えながら,ゴムチューブを押し付けて,中の磁性流体を流動させると電磁誘導により,コイルに電圧が誘起される。この電圧を利用して電気エネルギーとして利用可能な回路,すなわち,整流回路と電気二重層キャパシタを組み合わせたエネルギーハーベスティング素子を作製する。また,ゴムの容器の形状やコイルの形状についても検討し,最も発電効率のよい組合せを探索する。研究費は,消耗品と旅費に使用する。消耗品としては,磁性流体などの薬品,磁性微粒子などの材料,ガラス器具やゴム材料など柔らかいデバイスを作製するための材料,微粒子や多層膜を作製するためのスパッタリング装置の各種部品(銅ガスケット,真空バルブ,基板材料など)などを購入する。また,研究テーマに関連する調査及び研究成果の発表のための旅費として使用する。
AFMを用いた液中計測によるナノ医薬品製剤の精密構造解析及び力学特性評価

塩基性ポリマーであるEudragit E (EUD-E)は薬物可溶化作用及び結晶化抑制作用を有しており、難水溶性薬物の溶解性を顕著に改善する製剤添加剤として注目されている。本年度は、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて異なるpH条件下及びsaccharin (SAC)存在下におけるEUD-Eの液中構造を評価し、EUD-Eによる薬物可溶化能との関係性について考察した。以上の結果より、EUD-Eの薬物可溶化能は水溶液中のEUD-Eの構造に依存して変化し、EUD-Eが液中において球状の構造をとった際、ワーム状の構造と比較してより高い薬物可溶化能を示すことが示された。3年間の研究により、各種ナノ粒子製剤をAFMを用いて観察することで、ナノ構造を詳細に明らかにすることができた。さらにNMRやTEMの結果とあわせてナノ粒子の物性を明らかにすることができた。リポソーム製剤の調製と物性評価:モデル薬物としてドキソルビシンをpH硫酸アンモニウム勾配法で封入したリポソームを、リン脂質(ジミリストイルホスファリジルコリン:DMPC、ジステアロイルホスファリジルコリン:DSPC):コレステロールモル比3:2にて調製した。ドキソルビシン封入量は脂質に対して040mol%とした。そして、原子間力顕微鏡(AFM)及びクライオ透過電子顕微鏡(cryo-TEM)を用いてリポソームの形態変化を詳細に評価した。Cryo-TEM測定の結果、ドキソルビシン封入量20%のリポソームでは内水相に直線状のドキソルビシン沈殿が観察された。ドキソルビシン封入量40%のリポソームの場合、直線状の沈殿に加えて湾曲した沈殿が観察された。AFM測定の結果、ドキソルビシン封入量20%以下のリポソームでは球形のリポソームが主に観察された。一方、ドキソルビシン封入量40%のリポソームでは球形に加え、伸長した形状(prolate)、回転楕円体の形状(oblate)及び回転楕円体のが中心部が凹んだ形状(concave)のリポソームに由来する像が観察された。リポソーム内水相の沈殿が直線的に成長し、リポソームの形態がprolateに変化したと推察した。ドキソルビシン封入量40%のリポソームにおいては、時間経過に伴いprolateリポソームの割合が減少し、oblate、concaveリポソームの割合が増加した。脂質二重膜の曲率が高くエネルギー的に不利なprolateリポソームが、膜の曲率が低く安定なoblateリポソームに変形したことによると推察した。このようなドキソルビシン封入リポソームの形態変化は、リポソーム内外相の浸透圧変化や温度変化でも観察された。リポソーム製剤の調製と物性評価に関しては、モデル薬物としてドキソルビシンを硫酸アンモニウム勾配法で封入したリポソームに関しての検討がほぼ終了した。リポソームの構造や物性に及ぼす脂質組成の影響及び薬物封入法や封入量の影響をAFMの形状測定及びフォースカーブ測定で検討し、薬物封入量が高くなるとリポソームの構造に影響することが明らかとなった。ナノ結晶製剤の調製と物性評価に関しては、モデル薬物としてインドメタシンを、添加剤として、界面活性剤のPoloxamerを用い、遊星型ボールミルを用いて湿式粉砕によりナノ懸濁液を調製した。とくに、粒子径や懸濁ナノ粒子の結晶性に及ぼすインドメタシンの結晶形の影響について検討を行った。その結果、安定型及び準安定型の結晶を湿式粉砕した際には、得られた薬物ナノ粒子はもとの結晶形を維持すること、非晶質を用いた場合には準安定型に転移することが明らかとなった。リポソーム製剤の調製と物性評価:モデル薬物としてドキソルビシン(DOX)をpH硫酸アンモニウム勾配法で封入したリポソームを、リン脂質(eggPC、DSPC):コレステロールモル比3:2にて調製し、原子間力顕微鏡(AFM)及びクライオ透過電子顕微鏡(cryo-TEM)を用いてリポソームの形態変化を詳細に評価した結果を論文投稿し、受理された。DOX封入量に依存して、伸長した形状(prolate)、回転楕円体の形状(oblate)及び回転楕円体の中心部が凹んだ形状(concave)のリポソームが観察されるメカニズムを検討する目的で、封入条件(封入量・温度・封入時間など)を制御してDOX封入リポソームを調製し、Cryo-TEM測定及びAFM測定を行った。その結果、リポソームの形態は条件により変化し、封入量が少ない場合は球状のリポソームが確認されるのに対し、封入量が増えるとその他の条件に依存せず、各種形態のリポソームが出現した。ナノ結晶製剤の調製と物性評価モデル薬物として、インドメタシンを、添加剤として、水溶性高分子Poloxamerを用いてナノ粒子懸濁液を調製し、ナノ粒子形成に及ぼすインドメタシン結晶形の影響を評価した。結果を論文投稿し、受理された。リポソーム製剤の調製と物性評価:DOX封入リポソームの形態に及ぼす封入条件(封入量・温度・封入時間など)を検討した結果、DOXの封入量が増加することで、prolateリポソーム、oblateリポソーム及びconcaveリポソームが観察されたが、これらの形態のリポソームのみが単一にできる条件を見つけるのは困難であった。

これは、実験条件を封入に関わる時間、厳密に維持するのが困難なことが理由として考えられる。短時間・少量での封入とすることで、制御の厳密化が可能になると推察された。ナノ結晶製剤の調製と物性評価:モデル薬物として、インドメタシンを、添加剤として、水溶性高分子Poloxamerを用いてナノ粒子懸濁液を調製し、ナノ粒子形成に及ぼすインドメタシン結晶形の影響を評価した。AFM測定により、ナノ粒子懸濁液中のナノ粒子をとらえることができた。塩基性ポリマーであるEudragit E (EUD-E)は薬物可溶化作用及び結晶化抑制作用を有しており、難水溶性薬物の溶解性を顕著に改善する製剤添加剤として注目されている。本年度は、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて異なるpH条件下及びsaccharin (SAC)存在下におけるEUD-Eの液中構造を評価し、EUD-Eによる薬物可溶化能との関係性について考察した。以上の結果より、EUD-Eの薬物可溶化能は水溶液中のEUD-Eの構造に依存して変化し、EUD-Eが液中において球状の構造をとった際、ワーム状の構造と比較してより高い薬物可溶化能を示すことが示された。3年間の研究により、各種ナノ粒子製剤をAFMを用いて観察することで、ナノ構造を詳細に明らかにすることができた。さらにNMRやTEMの結果とあわせてナノ粒子の物性を明らかにすることができた。リポソーム製剤の調製と物性評価に関しては、モデル薬物として引き続きドキソルビシンを用い、硫酸アンモニウム勾配法及びpH勾配法で封入したリポソームの構造や物性を比較する。とくに、封入の際の温度制御がリポソーム中の薬物の構造に影響する可能性が考えられるため、その点をAFMやTEM測定を併用して明らかにしていく。さらに、薬物としてトポテカン塩酸塩やビンクリスチン硫酸塩の封入を試み、薬物の封入と構造との関連をAFMの形状測定及びフォースカーブ測定で検討する。H28年度の研究実績に記載した内容に関しては、論文化を行う。ナノ結晶製剤の調製と物性評価に関しては、非晶質薬物ナノ懸濁液の調製と物性評価を試みる。具体的には非晶質成分を有するナノ懸濁液の調製が可能なピロキシカムと類似の構造を有するメロキシカムを用い、湿式粉砕法での調製を試みる。リポソーム製剤の調製と物性評価では、前年度に引き続き、薬物としてDOXを用い、DOX封入リポソームの調製方法を変更して封入と形態との関連を検討する。また、異なる脂質を用いて同様な方法でDOX封入リポソームを調製し、Cryo-TEM測定及びAFM測定により、封入条件とリポソームの形態との関連を検討する。時間があれば別の薬物についても封入・形態評価を行う。ナノ結晶製剤の物性評価では、表面状態のポリマー層の観察には至らなかった。ナノ粒子の基板への固定条件、固定後の洗浄条件が影響していると推察される。ナノ粒子上でのポリマー構造の直接評価が困難な状況であるため、まずは基板に固定したポリマーの表面構造評価を行う。具体的にはAFM基板に各種ポリマーを各種溶液条件で固定し、液中AFMで構造を評価する。得られた構造とポリマーの分子状態との関連を動的光散乱測定やNMR測定の結果から明らかにする。
ERK活性化時間をモニターする細胞内分子メカニズムの解明

細胞は外部からのシグナルによって増殖/分化する。成長因子など細胞外からのシグナルは、細胞膜上の受容体によって認識され、細胞内シグナル伝達経路を介して核に伝達される。その結果、様々な遺伝子の発現を生じ、細胞は適切な応答を引き起こすことができる。主要なシグナル伝達経路のひとつにERK MAPキナーゼ経路が存在し、細胞応答に重要な役割を果たしていることが知られている。また、我々を含め最近の研究から、ERKの活性化のON/OFFのみならず活性化時間が細胞の応答に重要であることがわかってきた。我々はほ乳類培養細胞やアフリカツメガエル初期胚を用い、細胞がどのようにERKの活性化時間をモニターしているのか解析を行った。その結果、ネガティブフィードバック因子SproutyがERKの活性化時間をコントロールし、アフリカツメガエル初期胚中胚葉形成時、背腹軸形成に重要な役割を果たしていることを明らかにした。また初期胚において、転写因子XFosが自身の安定性をもとにERKの活性化時間をモニターしていることを明らかにした。XFosはERKによってリン酸化されると安定に存在し、アフリカツメガエル初期胚背側領域においてオーガナイザー遺伝子Chordinの発現に寄与していた。アフリカツメガエル初期発生におけるRas/ERK MAPキナーゼ経路とSproutyの重要性について検討した。その結果、Sproutyはアフリカツメガエル初期胚においてもERKの活性化時間を制御し、転写因子Fosの安定性を制御することで、中胚葉背腹軸形成に重要な役割をになっていることが明らかとなった。Xenopus Sprouty1及び2はアフリカツメガエル原腸胚期、中胚葉が形成される帯域に発現がみられる。またこの時期ERKの活性化はオーガナイザーが形成される帯域の背側領域(背側中胚葉)のみで強くみられる。我々は優性不能型Sprouty及びmorpholino antisense oligoを用いたloss of function実験から、Sproutyが腹側中胚葉でERKの活性化を抑制し、背腹軸形成に寄与していることを明らかにした。さらにERKの活性化状態は、早期誘導因子Fosによってモニターされていることも明らかにした。FosはERKによってリン酸化されると安定化・活性化し、下流遺伝子の発現を誘導することが知られている。われわれはFos蛋白質の安定性が、中胚葉の背側と腹側で異なり、Fosの安定化依存的にChordinの発現が上昇することを明らかにした。つまり中胚葉形成時、Sproutyは腹側でERKの活性化を抑制し、Fos蛋白質は分解・不活性な状態におかれる。一方背側ではSproutyは不活性な状態にあり、ERKの強く持続的な活性化が生じる。その結果Fosがリン酸化され安定化・活性化し、下流遺伝子Chordinの発現を誘導する。このようにERKの活性化時間とそれをモニターするFosが、細胞分化に重要な役割を果たすことを初めて個体レベルの系で明らかにした。アフリカツメガエル初期胚を用いて中胚葉背腹軸形成におけるRas/ERK MAPキナーゼ経路とSproutyの重要性について検討した。その結果、Sproutyは中胚葉形成時、ERKの活性化時間を制御し、転写因子Fosの安定性を制御することで、中胚葉背腹軸形成に重要な役割をになっていることが明らかとなった。我々は優性不能型Sprouty及びmorpholino antisense oligoを用いたloss of function実験から、Xenopus Sprouty 2が腹側中胚葉でERKの活性化を抑制し、背腹軸形成に寄与していることを明らかにした。さらにERKの活性化態は、早期誘導因子Fosによってモニターされていることも明らかにした。

つまり中胚葉形成時、Sproutyは腹側でERKの活性化を抑制し、Fos蛋白質は分解・不活性な状態におかれる。一方背側ではSproutyは不活性な状態にあり、ERKの強く持続的な活性化が生じる。その結果Fosがリン酸化され安定化・活性化し、下流遺伝子Chordinの発現を誘導する。このようにERKの活性化時間とそれをモニターするFosが、細胞分化に重要な役割を果たすことを初めて個体レベルの系で明らかにした。さらにSproutyによるERK活性化時間の制御は、中胚葉形成に重要なNodalシグナルの下流で行われていることを示唆するデータを得た。
放牧圧の違いが被植物の種類組成と遺伝子型組成に及ぼす影響

岩手県の北上山系において約10年前に造成された草地(同じ方式で造成され同じ種子が播種された草地)を二戸の酪農家が放牧・採草利用している例を調査する機械を得た。その結果、片一方の酪農家(酪農家A)では放牧草への依存度の高い飼養管理を行っていて、放牧専用草地では45cmといった極端に低い草高が春から秋まで維持されスプリングフラッシュも認められなかった。採草地の採草利用は年一回であるが秋以降は放牧利用を兼用していたためか極めて裸地率が低かった。もう一方の酪農家(酪農家B)では購入飼料への依存度が比較的高く、シ-ズンを通して30cm内外の草高であった。植生構成にも若干の差が見られ、酪農家Aの放牧地では短草型草種の優占度が高く、エゾノギシギシなどの雑草の侵入は殆どみられなかった。酪農家Bの放牧地も採草地では長草型草種の優占度が高くなっており、裸地率が高く雑草の侵入も認められた。播種された牧草種は両方の草地で生残しているが、同じ草種とは思えぬ程に地上部の形態が異なっていた。放牧圧の高い草地では矮性化した個体が多く見られ、短い穂を地面すれすれに這わせて開花・結実するイネ科牧草も見られた。そこで、春に上記の牧草地それぞれから、ペレニアルライグラスとシロクローバー草種につき一草種につき数十点のサンプリングを行った。採集した牧草個体はガラス室温に持ち帰り同一環境下でポット栽培を行った。ポット栽培した牧草個体は、平成8年秋まで経時的に草丈、草高、繁殖(開花・結実)などの状態を調査した。その結果、酪農家Aの放牧草地由来の放牧個体のほとんど矮化個体であったが、酪農家B由来の牧草個体は草高の変異が大きかった。酪農家Aの放牧草地では、通年にわたる極めて高い放牧圧の元で放牧耐性を持つ遺伝子型個体が選抜されたと思われた。