hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
重イオン誘起水中高密度活性種挙動の時間及び空間分解解析

試料には、水分子の分解によって生じる、水酸化(OH)ラジカルのプローブであるNaBr(100mM)を用いて、Br^-_2の生成・消滅を分光学的に時間分解観測したところ、照射イオン種の原子番号の増加、およびLETの増加に伴いBr^-_2の生成収率が減少した。Br^-_2は、OHラジカルとBr^-_2の反応中間体であり、核種及びLETの増加に伴い、イオン飛跡周りの活性種初期密度が増加し、それに伴う活性種同士の再結合反応の増加が原因と考えられ、この反応解析のための化学反応データセットを構築している。さらに、モンテカルロ法を用いたトラック構造シミュレーションにより、重粒子線および、ごく低線量のγ線による細胞集団・細胞核内での空間的な微視的線量分布およびDNA損傷分布の解析を行い、その不均一性を定量的に明らかにした。以上、高エネルギー重イオン照射によって水溶液試料中た誘起される活性種反応を実験・理論的に解明するための照射計測技術の高度化や、物理化学理論に基づいた反応の定量解析に成功した。本研究では、量子ビームの高度医学・工学利用に資するために、高エネルギー重イオン照射によって水溶液中に高密度に生成する活性種の挙動を理解することを目的としている。AVFサイクロトロンからの重イオンビームをチョッパーによりパルス化し、オンラインでの照射・測定を行った。これまで、チョッパーを制御するトリガ信号のジッターは数ナノ秒であり、時間分解能が悪化する原因となっていた。そこで、トリガ信号を発生する回路を改良してジッターを数十ピコ秒以下まで低減することに成功した。さらに、水溶液試料への重イオン照射によって生じる水酸化ラジカルの挙動を、NaBrをプローブとして分光学的に観測した。OHラジカルの生成量を反映するBr2-の生成量は、照射エネルギーが一定、すなわち、ビーム軸に対する横方向の広がりが一定の場合には、照射核種およびLETの増加に伴い、減少することを明らかにした。さらに、サブナノ秒からマイクロ秒の時間領域において、時間の経過に伴いBr2-の生成収率が減少することを定量的に測定した。OHラジカルとBr-の関連する反応の速度定数を電子線パルスラジオリシス法により再評価し、実験結果を再現できるようにほぼ決定することができた。また、重イオンによる細胞集団・細胞核内での空間的な微視的線量分布および直接・間接効果双方によるDNA損傷分布のモンテカルロシミュレーション解析を行い、実験データとの比較により、その妥当性を確認した。さらに、重イオンによる水溶液中DNAに生じるクラスター損傷の実験およびシミュレーション解析を行い、水分解活性種を介する間接効果によるクラスター損傷生成への寄与を明らかにした。以上、高エネルギー重イオン照射によって水溶液中に高密度に生成する活性種の反応を時間経過及び空間的広がりをパラメータに解析し、細胞への照射効果の基礎過程を明らかにした。研究代表者と分担者の相互関係及び研究計画を明確にし、各人が適切かつ意欲的に研究開発を進めた。メール等により緊密に連絡を取ることで、情報の共有化をはかり、研究体制を強化した。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題は平成24年度で終了であるが、本課題で得られた高速荷電粒子誘起現象の時間及び空間分解解析に関する知見を次世代高度先進医療やナノ林料創製などに展開する予定である。
環境応答型高分子を用いた個別化医療のための薬物代謝能評価・機能解析システムの開発

本研究は、環境応答性高分子修飾高機能表面を用いた生体機能解析システムの構築により、ゲノム情報に基づく個別化医療のための患者個人の薬物代謝能評価シスデムの確立を目的とした。温度やpHなどのまわりの環境変化を自ら認識し応答するインテリジェントな環境応答性高分子を分子設計し、外部変化に応答して分子認識や選択性を制御する高機能表面を用いた既存の方法にはない全く新しい概念の生体機能解析システムの実現を目指した。イオン交換基の導入により、静電的相互作用で選択的に分子を識別する高分子材料を開発した。高分子の性質は、側鎖に影響されるため、側鎖にイオン性解離基を導入すると、これらがプロトンのセンサー分子として働き、温度とpHの変化に応じてきわめて鋭敏に高分子鎖の形態を変える(温度/pH応答性高分子)。このような外部環境応答型の高分子をHPLC充填剤に応用し、1つの分離担体を用いた系において温度という1つの環境因子により疎水性相互作用と静電的相互作用の2つの相互作用のコントロールに成功した。本システムを医薬品やタンパクの分離に応用した。さらにテーラメード医療にむけて薬物代謝酵素P450代謝能解析のためには個々のプローブ薬物の測定が必須となるが、テストステロンとその代謝物などP450分子種のプローブ薬物とその代謝物の分析にキャピラリーLCを用いた微小な系で成功した。使用する溶媒量や試料量を約100分の1程度と大幅に削減でき、有機溶媒を用いない方法であることから、手術室内への持ち込みも含めた医療現場での測定法として期待される。また、血液など生体試料の分析の際には、血清タンパクなどの除去のために前処理が必要となるが、本システムでは、血清を前処理なしに注入可能であり、薬物モニタリングなどの臨床への応用が可能であった。本研究は、環境応答性高分子修飾高機能表面を用いた生体機能解析システムの構築により、ゲノム情報に基づく個別化医療のための患者個人の薬物代謝能評価システムの確立を目的としている。温度やpHなどのまわりの環境変化を自ら認識し応答するインテリジェントな環境応答性高分子を分子設計し、外部変化に応答して分子認識や選択性を制御する高機能表面を用いた既存の方法にはない全く新しい概念の生体機能解析システムの実現を目指している。平成18年度は、イオン交換基の導入により、静電的相互作用で選択的に分子を識別する高分子材料を開発した。本研究では、環境応答性高分子修飾高機能表面を用いた機能解析システムの構築により、ゲノム情報に基づく個別化医療のための患者個人の薬物代謝能評価システムの確立を目的としている。

温度やpHなどのまわりの環境変化を自ら認識し応答するインテリジェントな環境応答性高分子を分子設計し、外部変化に応答して分子認識や選択性を制御する高機能表面を用いた既存の方法にはない新しい概念の生体機能解析システムについて検討した。さらに、本システムの薬物代謝能評価に大きな役割を担っているゲノム情報に基づく患者個人の代謝能解析へ応用した。環境応答事性高分子を用いたキャピラリーカラムによる微量分析系の構築:多種類成分の一斉分析が可能で再現性に優れているHPLCに着目し、キャピラリーカラムによるマイクロシステムの構築について検討した。温度やpH感受性の環境応答性高分子を分離用担体に結合し、内径0.1mmのキャピラリーカラムに充填し、マイクロ分離システムを構築し、テーラメード医療にむけて薬物代謝酵素P450の分子種で遺伝子多型が知られているCYP3A4や1A2のプローブ薬物とその代謝物の分析に成功した。使用する溶媒量や試料量を大幅に削減でき、有機溶媒を用いない方法であることから、手術室内への持ち込みも含めた医療現場での測定法として期待される。また、血液など生体試料の分析の際には、血清タンパクなどの除去のために前処理が必要となるが、本システムでは、血清を前処理なしに注入可能であり、血中の抗てんかん薬の定量が可能であったことから薬物モニタリングなどの臨床への応用が期待される。
生きる意味の哲学的探究を根幹にすえた高等学校道徳教育の構築に関する研究

本研究は、現代社会における哲学的思索の意義をとらえ、高校生が生きる意味を探究し自己省察を深めていくことを根幹とする高等学校道徳教育について、実践的課題を明らかにすることを目的とする。意識調査、高等学校・教育委員会への訪問調査、現職教員との討論等を通じて、生きる意味の探究と人間の成長、知識と行動、体験と自己省察、高等学校公民科「倫理」における哲学的思考等を観点として、実践的課題を明らかにした。本研究は、現代社会における哲学的思索の意義をとらえ、高校生が生きる意味を探究し自己省察を深めていくことを根幹とする高等学校道徳教育の構築を目指すものである。研究初年度は、生きる意味の哲学的探究に関する文献収集を行い、日本の高等学校公民科「倫理」の指導、韓国・中国の道徳教育の動向等について調査を進め、本研究の枠組みを構想した。本年度の研究によって明らかとなったことは、次のとおりである。1.人間としての在り方生き方に関する教育の充実を図るには、高等学校の「倫理」学習の積極的意義をとらえるとともに、小学校段階では生き方の基礎づけを確実なものとし、中学校・高等学校段階では青年としての生き方の探究を促すなど、各学校段階を一貫する系統性が重要であり、学校制度の観点から検討する必要がある。2.生きる意味の探究へと促すには、人との出会いがその契機となることに着目するとともに、社会体験活動などによって社会の一員としての自己有用感を得ることが重要といえる。今後、ボランティア活動などの社会体験活動と生きる意味の探究との関連性を明らかにする必要がある。3.各高等学校の校訓や学校教育目標は生き方の哲学的探究の基盤となりうる。また、高等学校学習指導要領(平成21年)に着目すると、生きる意味の探究は,思考力・判断力・表現力等の育成と連動すると考えられる。4.「道徳の時間」と「学校の教育活動全体を通じて行う道徳教育」との関連性の問題、経済発展にともなう道徳的な価値意識の変容の問題を、本研究課題と関連付ける必要がある。5.道徳教育に関する国際的な研究動向から、哲学や倫理学のみならず、教育学、心理学、社会学等、道徳教育研究への学際的なアプローチの有効性について検討する必要があるといえる。研究2年目は、高等学校段階における生きる意味の哲学的探究に関する調査研究を行い、高等学校教育における道徳性の育成、公民科「倫理」と道徳教育との関連性、人間の成長と教育制度等について考究した。1.高等学校段階においては、自分はどのように生きるか、生きることの意味は何か、自分はどのような人間であるのか、といった問題に強い関心がみられる。他方、社会とのかかわりについての関心は弱く、また人間の認識に関する哲学的な問題意識は極めて低い。このことは高等学校教育において、哲学・倫理・宗教に関する内容をどのように取り扱うかという問題を提起している。2.現職教員は、行動へとつながる道徳教育、生き方を考えさせる道徳教育、日常生活に根ざす道徳教育を実践したいと考えている。このような考え方は、生きる意味の探究を促す教育への積極的な動因となりうる。3,高等学校においては、各学校の歴史・伝統、教育方針等が道徳性の育成に強い影響力を有し、各学校の特色を生かした道徳教育の促進要因として位置付けられる。4.生きる意味の探究力を育成するには、公民科「倫理」の指導における思考力・判断力・表現力等の育成に着目する必要がある。5.人間としての在り方生き方に関する教育の充実を図るには、人間の成長と学校制度・教育制度との整合性を図る必要がある。6.生きる意味の哲学的探究については、異なった社会・文化に共通する普遍性とともに、日本の社会・文化の特質に由来する固有性の両面からアプローチする必要がある。研究最終年の本年度は、生きる意味の哲学的探究を促す高等学校道徳教育のカリキュラム構想に取り組んだ。その要点は次のとおりである。1.道徳性の育成を行動へとつなげるには、道徳教育を日常生活に関連付けることが重要であり、特に高等学校においては「考えること」に積極的な位置付けを行う必要がある。高校生が人間としての生き方について知的に考える力を育成することが重要であり、「知ること」「考えること」「行動すること」を相互に関連付けた学習過程の構築について検討されねばならない。2.生きる意味の探究は、人間として何を価値あるものとして生きるかについての問いかけであり、この問いかけは現実の生活体験や社会体験のなかで喚起される。現実の体験を通して、人間としてよりよく生きる上で何が真に価値あるものであるのかを実感し思索できる。このことは自己の価値観の確立にかかわることから、小学校・中学校段階での道徳的価値の自覚との連続性・発展性が期待できる。

3.高等学校公民科「倫理」は、教科学習として生きる意味の探究を促す積極的な役割を担うことができる。先哲の思想を手掛かりとする哲学・倫理の基礎概念の習得は、倫理的な見方や考え方を身に付け、自己の生き方を批判的に吟味する力を高め、将来の生き方に向けて判断するための視野を拡げるものとなる。教科学習として、特に知識・理解、思考・判断・表現という観点から、「倫理」の学習の系統性を検討する必要がある。
RCAを活用した虐待事例分析法の確立と虐待予防対策の展開に関する研究

1.全国の市・区役所(973か所)で児童虐待及び高齢者虐待への対応をしている実務者各1名を対象として無記名自記式アンケートを実施し,児童虐待への対応のために行われている事例検討の課題を高齢者虐待との比較により明らかにした.児童では,高齢者に比べて事例検討に要する時間が長く,スパービジョンを求める割合が高かった.事例検討の目的では支援方針の決定や役割分担の決定が85%以上と高く,虐待か否かの判断や重症度・緊急度判断,分離の要否を目的とする割合は低かった.事例検討が事例提供者の負担軽減やスキルアップにつながるという利点を感じている割合は低く,事例対応の困難な点として有効な解決策の無さを8割が挙げ,転出入を2割が挙げるなど,高齢者虐待と有意な差があった.2.児童虐待対応をしている自治体職員の疲弊をMBI-GSで測定し,高・中・低の3群に分けたところ,専門職>事務職、係長級>係員・課長代理級以上,「休日・時間外対応や児支援プログラムの不足にストレスを感じている」,「事例検討の時間が取れない」,「事例検討では事例提供者が責められるのではないか不安である」,「事例検討方法や様式に関する支援を求めている」,「職務上相談できる上司や同僚がいない」,「児童相談所や他分野との役割分担が不適切であるとの主観」が疲弊の高い群に有意に高かった.3.上記で明らかになった自治体職員の疲弊の軽減及び事例検討の課題解決を図るために事例分析方法と様式を開発した。開発にあたっては14か所の市・区で児童虐待・高齢者虐待の事例検討会を平均10名の参加により16回試行し,事例検討会の観察や参加者へのインタビュー・事例提供者へのアンケートより分析した.これらの結果から汎用性のある「Root Case Analysisを活用した虐待事例分析法実践ガイド」を作成し,印刷物として試行した自治体に配布し,活用を促した.当初の研究計画どおり事例分析法を確立し、テキスト化を図ることができた。さらに学会での発表や論文の投稿、作成したガイドラインの普及により広く公表する予定である。【研究の背景】我が国では、児童虐待事例・高齢者虐待事例の相談対応件数が増加しており、支援者による虐待事例への適切な対応及び予防施策の展開が求められている。そのためには、質の高い事例分析を行うことが重要であるが、現在、地域でどのような取り組みがなされているのか全国的な状況は明らかではない。また、虐待事例への適切な対応のためには、担当者のモチベーションが重要であり、その疲弊は大きな問題と言われているが、児童相談所職員以外の自治体職員の疲弊の実態は明らかではない。【研究の目的】自治体における虐待事例分析の実態及び職員の疲弊の程度を明らかにするとともに、医療安全分野で活用されているRoot Cause Analysis (根本原因分析)の理論を応用・活用して、児童虐待・高齢者虐待等の虐待事例における事例分析法を確立することを本研究の目的とする。【平成28年度の成果】(1)全国の市役所・区役所(973か所)において児童虐待への対応をしている実務者、高齢者虐待への対応をしている実務者各1名を対象に、郵送自記式アンケートを実施し、4割以上の回収率を得た。(2)研究者間で事例分析法を検討し、主として保健分野が現在対応している児童虐待8事例について区レベルで事例分析法を試行し、事例分析終了後参加者に対するフォーカス・グループ・インタビューを行い、事例分析法の効果を検証した。試行した事例分析法については、関わりから早い時期での多分野での事例分析において特に効果が期待できること、虐待事例への職員の対応を検証することを目的として実施した事例検討において特に施策への展開が期待できることが明らかになった。【今後の研究の展開】今後はアンケート結果の分析を行うとともに、高齢者虐待・障がい者虐待等の事例に対象を拡大し、分析法の確立を図ってまいりたい。アンケート調査及び事例分析法の試行は当初計画どおり進んでいる。事例分析法に関するガイドライン資料の一部も作成しており、本事例分析法は事例分析から施策化への展開において一定の成果があることが明らかになった。Root Case Analysis(以下、RCAという)を活用した虐待事例分析法の効果を検証し、(1)時系列に並べることで情報が整理され参加者全員から情報が集められる等[持ち得る情報の共有・整理]が、(2)“なぜ"という発問に対して事例を知らなくても発言できる等、[参加程度の平等性]があり、事例検討の成果として(3)根本原因に気づくことで事例に対応する時に大切にすべき視点が明確になった等[援助者としての態度形成]が、(4)経験の少ない職員でも筋道を立てて思考できるようになるという[論理的思考力の定着]が挙げられた。また、一部の事例では(5)根本原因に至ることで[新たな事業の着想]が生まれていた。一方、[方針決定に至る進行の難しさ]があることが明らかになった。そこで「RCAを活用した虐待事例分析法実践ガイド」の構想を練り、主としてファシリテーションを担うに当たり必要な事項をまとめ、5事例で試行した。また、児童虐待事例検討に関するアンケートを分析し、実務者は半年間で平均実件数11.7件の事例検討に参加しており、検討の目的は支援方針の決定、役割分担の決定の順に多く、事例検討の結果、事例の改善が50.4%に認められたが、悪化・再発・変化なしが37.7%にあった。事例検討の方法論の活用は2.6%に過ぎず、様式はジェノグラムが67.0%、エコマップが16.6%に活用されていた。

事例検討の困難さについては「日程調整の難しさ」を60.8%が「問題解決に至らない」を28.8%が感じていた。事例検討の成果として「事例提供者の負担軽減」は32.4%、「事例提供者の対応スキルの向上」は33.6%、「参加者の対応スキルの向上」は40.5%といずれも半数以下であることが明らかになった。これらの成果についてはH29年11月の日本公衆衛生学会及びH30年1月の日本公衆衛生看護学会において発表した。当初目標としていた事例分析法のマニュアルである「RCAを活用した虐待事例分析法実践ガイド」の作成や、児童虐待事例については計画より早く進展している。しかしながら、高齢者虐待や障がい者虐待については、自治体に実施を働き掛けているが、件数が児童ほど多くないこと、前もって事例検討日程を定めることができないこと、高齢者虐待対応は地域包括支援センターに委託されており、自治体がコントロールできないなどの理由により実施できていない。2つの学会での発表を行い、研修会でRCAを活用した事例分析法を実施したいとの問い合わせもいただいており、新しい方法論として興味を持っていただいている実感がある。1.全国の市・区役所(973か所)で児童虐待及び高齢者虐待への対応をしている実務者各1名を対象として無記名自記式アンケートを実施し,児童虐待への対応のために行われている事例検討の課題を高齢者虐待との比較により明らかにした.児童では,高齢者に比べて事例検討に要する時間が長く,スパービジョンを求める割合が高かった.事例検討の目的では支援方針の決定や役割分担の決定が85%以上と高く,虐待か否かの判断や重症度・緊急度判断,分離の要否を目的とする割合は低かった.事例検討が事例提供者の負担軽減やスキルアップにつながるという利点を感じている割合は低く,事例対応の困難な点として有効な解決策の無さを8割が挙げ,転出入を2割が挙げるなど,高齢者虐待と有意な差があった.2.児童虐待対応をしている自治体職員の疲弊をMBI-GSで測定し,高・中・低の3群に分けたところ,専門職>事務職、係長級>係員・課長代理級以上,「休日・時間外対応や児支援プログラムの不足にストレスを感じている」,「事例検討の時間が取れない」,「事例検討では事例提供者が責められるのではないか不安である」,「事例検討方法や様式に関する支援を求めている」,「職務上相談できる上司や同僚がいない」,「児童相談所や他分野との役割分担が不適切であるとの主観」が疲弊の高い群に有意に高かった.3.上記で明らかになった自治体職員の疲弊の軽減及び事例検討の課題解決を図るために事例分析方法と様式を開発した。開発にあたっては14か所の市・区で児童虐待・高齢者虐待の事例検討会を平均10名の参加により16回試行し,事例検討会の観察や参加者へのインタビュー・事例提供者へのアンケートより分析した.これらの結果から汎用性のある「Root Case Analysisを活用した虐待事例分析法実践ガイド」を作成し,印刷物として試行した自治体に配布し,活用を促した.当初の研究計画どおり事例分析法を確立し、テキスト化を図ることができた。今年度は
規則配列ナノドットを用いて歪制御した極少転位ヘテロエピタキシー

Si基板上へのGeナノドット配列技術を開発した。極薄Si酸化膜技術を用いて形成したナノドットを種結晶とすることで、極少転位薄膜のヘテロエピタキシャル成長技術開発を行い(ナノコクトエピタキシー)、高品質Ge/ Si薄膜、GaSb/ Si薄膜のエピタキシャル成長に成功した。この手法により成長したGe/ Si(001)薄膜は、100nm程度の薄さにおいて、表面ラフネスが0. 4nm程度、エッチピット密度が10^4-10^5cm^<-2>という高品質な薄膜であり、格子不整合歪は、ナノドットの弾性歪緩和効果によりほぼ完全に緩和していることを確認した。私の提案する極少転位ヘテロエピタキシャル薄膜形成技術は、規則配列ナノドットをテンプレートとして用いることを特徴とする結晶成長法である。この提案の中で、エピタキシャル成長したヘテロナノドットが、弾性歪緩和し、且つナノメートルスケールで規則配列(ナノ配列)していることが重要である。ヘテロエピタキシャルナノドットのナノ配列構造を自己形成することは困難であり、その技術は未だ開発されていない。そのため、本年度、配列ナノドットを自己形成する技術を開発した。具体的には、全く異なる二つの技術:転位ネットワークを選択エッチングする技術、極薄Si酸化膜とブロック共重合体マスクを用いる技術を開発した。前者においては、10-30nm程度周期の正方格子状転位ネットワークを界面に有するSiGe/Si基板を選択エッチングすることにより、転位ネットワークを転写した規則配列ナノドット構造を形成した。後者においては、配列パターンを有するブロック共重合体薄膜をマスクとして、極薄Si酸化膜上にナノ開口の配列パターンを形成し、その後、分子線エピタキシャル成長を行うことで、規則配列ナノドットを形成した。このヘテロエピタキシャルナノドットのナノ配列構造は、量子ドット太陽電池などへの応用が期待できるため、この形成技術を開発した意義は大きい。また、本年度に規則配列ナノドットの形成技術開発に成功したため再本研究において、来年度以降、この規則配列ナノドットをテンプレートとして用いた極少転位ヘテロエピタキシャル成長技術の開発研究を推し進めることが可能となった。H21年度開発した自己組織化技術により作製した配列ナノドットテンプレート上へ、ヘテロエピタキシャル薄膜を成長する技術開発を行った。今年度、二つのナノドットテンプレートを用いて実験を行った。具体的には(1)転位ネットワークを用いて作製した配列ナノドット(2)極薄Si酸化膜を用いたナノドット、である。(1)転位ネットワークを利用した配列SiGeナノドット上にGe薄膜を成長した。このテンプレートを用いた場合、成長温度を上げるとアイランド成長が観察された。これは、転位ネットワークを用いて形成したナノドットにおいては、ナノドットのアスペクト比が小さく、十分に歪緩和していないと考えられる。(2)極薄Si酸化膜上ナノドット上にGe薄膜を成長した。このテンプレートを用いた場合、成長温度を三段階に分けることにより、結晶性が良く、平坦なGe薄膜がSi(001)基板上に形成できた。これは、極薄Si酸化膜を用いて形成したナノドットは球状に近く、十分に弾性的に歪緩和していると考えられる。実際に電子線回折を用いて歪緩和を評価すると、ナノドットを形成した時点で、歪緩和が生じていることがわかった。また、このヘテロピタキシャル技術を、Si(111)基板に応用した実験を行った。(001)面とは異なり、(111)ファセットができやすいことから、平坦表面を作製することは困難であった。面方位を変えた場合、成長プロセスの最適化を行う必要があることがわかった。今年度は、Si(001)基板上へのGe薄膜成長技術開発に成功したが、Si(111)基板への応用は今後の課題である。私は、H21-22年に極薄Si酸化膜上ナノドットを用いたGe/Si(001)ヘテロエピタキシャル薄膜成長技術-ナノコンタクトエピタキシー-の開発に成功している。今年度は、(1)X線回折法、フォトルミネッセンス(PL)分光法を用いることで、このGe(001)薄膜の結晶性を評価した。また、(2)このナノコンタクトエピタキシーを応用して、高電子移動度が期待されているGe(111)薄膜のSi(111)基板上の形成技術開発を行った。(3)III-V族半導体GaSb/Si薄膜のヘテロエピタキシャル成長にも成功した。ナノコンタクトエピタキシーを用いて形成したGe/Si(001)薄膜において、0.8eV付近で、強いPL発光が概察された。AFM観察の結果、表面平坦性が0.4nmと、高平坦性を示した。

この薄膜のX線回折の解析結果から、ナノドットを形成することで、格子不整合歪がほぼ完全に緩和していることがわかった。また、エッチピット密度を測定したところ、100nmという薄い膜厚で10^4-10^5cm^<-2>と極少転位密度であることがわかった。これらの結果より、私が開発したナノコンタクトエピタキシーを用いると、従来法と比較して超平坦でかつ超高品質なGe薄膜をSi(001)基板上へヘテロエピタキシャル成長可能となることことがわかった。一方、このナノコンタクトエピタキシーを用いてSi(111)基板上へのGe薄膜形成技術開発を行った。エッチピット密度は、100m程度の膜厚で10^4-10^5cm^<-2>と極少転位密度であり、高品質な薄膜の形成に成功した。ファセットに囲まれたドメイン構造が形成され、薄膜全体の表面平坦性は、数十nmであった。しかし、ファセットで囲まれたドメイン自体は、数nmの平坦性を有し、マイクロメートルサイズであるため、応用上利用可能な高品質Ge(111)薄膜の形成に成功したといえる。また、この手法を応用することで、III-V族半導体GaSb/Si薄膜のヘテロエピタキシャル成長に取り組み、約12%の格子不整合があるにもかかわらず、高品質な薄膜形成に成功した。
イメージセンサの二光子吸収を利用した光計測技術とその応用

シリコン受光素子はバンドギャップが広いため、通常、近赤外光に対して感度がない。しかし、高強度の入射光に対しては、二光子吸収過程によりキャリアが生成され、入射光強度の二乗に比例した光電流が出力される。この二乗特性を利用すると、2つの光マイクロ波や超短光パルスの強度相関を受光素子のみで測定することができる。本研究では、シリコンイメージセンサの二光子吸収を利用し、通常の干渉計測では得られない数mm数10m以上の広ダイナミックレンジをもつ形状計測、並びに超短光パルスの波形観測の実現を目標とした。平成14年度は形状計測の基礎検討として、光ファイバ干渉計により2つの光マイクロ波間に光路長差を設け、シリコンAPDの二光子吸収応答から光ファイバ長差を測定し、特性を評価した。キャリア光の干渉による雑音を除くため、偏波維持光ファイバを用いるとともに、異なる光ファイバを伝搬してきた光マイクロ波の偏波が受光面上で直交するよう、合波に際し、一方の光ファイバの偏波軸を他方に対し、90度回転させた。実験の結果、1mおよび2mの光路長差を3×10^<-5>の測定精度で測定できた。平成15年度は、測定精度向上の観点から、受光素子の温度と二光子吸収特性の関係について検討を進めた。受光素子の冷却温度制御により、比較的低い入射光強度や、温度制御を行わない場合には光電流出力が飽和するような比較的高い入射光強度に対しても二乗特性が観測されることが確認できた。また、波長の異なる2種類の光源のビートから光マイクロ波を生成することで、偏波状態に依らずキャリア成分の干渉のない強度相関計測が可能なことを実証し、10^<-5>オーダーの測定精度を実現した。一方、これらの知見をもとに構築した短光パルス波形観測システムは、偏波状態が直交した光パルスをわずかに異なる入射角でイメージセンサ上に入射させるもので、原理的にはワンショットでパルス波形が観測できる。実験では、40fsのパルス波形観測に成功している。この二乗特性を利用すると、2つの光マイクロ波間の強度相関を受光素子のみで測定することができる。本研究では、シリコンイメージセンサの二光子吸収を利用し、通常の干渉計測では得られない数mm数10m以上の広ダイナミックレンジをもつ形状計測の実現を目標とした。本年度は形状計測の基礎検討として、光ファイバ干渉計により2つの光マイクロ波間に光路長差を設け、シリコンAPDの二光子吸収応答から光ファイバ長差を測定し、特性を評価した。ここでは、特に、キャリア光の干渉による雑音を除くため、偏波維持光ファイバを用いるとともに、異なる光ファイバを伝搬してきた光マイクロ波の偏波が受光面上で直交するよう、合波に際し、一方の光ファイバの偏波軸を他方に対し、90度回転させた。一方、高強度の入射光により受光素子温度が上昇すると、熱雑音等の影響により、出力の二乗特性が劣化する。

そこで、測定精度向上の観点から、受光素子の温度と二光子吸収特性の関係について検討を行った。受光素子の冷却温度制御により、比較的低い入射光強度や、温度制御を行わない場合には光電流出力が飽和するような比較的高い入射光強度に対しても二乗特性が観測されることが確認できた。シリコン受光素子はバンドギャップが広いため、通常、近赤外光に対して感度がない。しかし、高強度の入射光に対しては、二光子吸収過程によりキャリアが生成され、入射光強度の二乗に比例した光電流が出力される。この二乗特性を利用すると、2つの光マイクロ波や超短光パルスの強度相関を受光素子のみで測定することができる。本研究では、シリコンイメージセンサの二光子吸収を利用し、通常の干渉計測では得られない数mm数10m以上の広ダイナミックレンジをもつ形状計測、並びに超短光パルスの波形観測の実現を目標とした。平成14年度は形状計測の基礎検討として、光ファイバ干渉計により2つの光マイクロ波間に光路長差を設け、シリコンAPDの二光子吸収応答から光ファイバ長差を測定し、特性を評価した。キャリア光の干渉による雑音を除くため、偏波維持光ファイバを用いるとともに、異なる光ファイバを伝搬してきた光マイクロ波の偏波が受光面上で直交するよう、合波に際し、一方の光ファイバの偏波軸を他方に対し、90度回転させた。実験の結果、1mおよび2mの光路長差を3×10^<-5>の測定精度で測定できた。平成15年度は、測定精度向上の観点から、受光素子の温度と二光子吸収特性の関係について検討を進めた。また、波長の異なる2種類の光源のビートから光マイクロ波を生成することで、偏波状態に依らずキャリア成分の干渉のない強度相関計測が可能なことを実証し、10^<-5>オーダーの測定精度を実現した。一方、これらの知見をもとに構築した短光パルス波形観測システムは、偏波状態が直交した光パルスをわずかに異なる入射角でイメージセンサ上に入射させるもので、原理的にはワンショットでパルス波形が観測できる。実験では、40fsのパルス波形観測に成功している。
制約充足型画像処理における制約の数理的表現

計算機による画像理解には,画像処理によって得られる特徴量を抽象化していくボトムアップ手法だけでは不十分であり,認識結果を画像処理にまで戻って検証・修正するトップダウン手法が不可欠である.本研究では,トップダウン手法を用いた画像認識システムを構成する上で不可欠な画像処理である,制約充足型の画像処理において,従来あまり注意深い検討なしに使われていた制約の表現について,より汎用的で能力の明確な表現形式として,数理的な表現を考え,それを実現した.数理的表現による制約は,変形しない形状の検出等の自由度の小さいものは容易に記述出来るが,自由度を大きくするに従って記述は複雑になり,さらに形状が滑らかである等の自由度の大きいものは,また記述が容易になるという性質がある.そこで,本研究では,これらの中間にあたる,区分的に滑らかな制約の表現を実現した.得られた成果を以下に示す.1.不連続部分の性質が明らかである1次元信号に対して,有効な手法であるGNC法を2次元に拡張し,区分的に滑らかな解の分布に対して適用出来る手法を提案した.2.背景の前を車両等が通過する画像におけるオプティカルフローは,区分的に一定のオプティカルフロー値を取る.このような制約を持つ場合,区分的に離散値を取る正則化手法が有効である.本研究では,与えられた近似解を初期値として,これらの離散的な値のみを取る関数を制約として用いた,オプティカルフロー推定法を提案した.3.上記と同じ条件において,オプティカルフローが特定の値しか取らないことを利用して,投票を用いたオプティカルフローの初期値計算法を提案した.特に,従来の同様の手法ではあまり検討されなかった,アルゴリズムの適用限界あるいは,結果の精度,さらにアルゴリズムの安定性について解析を行った.計算機による画像理解には,画像処理によって得られる特徴量を抽象化していくボトムアップ手法だけでは不十分であり,認識結果を画像処理にまで戻って検証・修正するトップダウン手法が不可欠である.本研究では,トップダウン手法を用いた画像認識システムを構成する上で不可欠な画像処理である,制約充足型の画像処理において,従来あまり注意深い検討なしに使われていた制約の表現について,より汎用的で能力の明確な表現形式として,数理的な表現を考え,それを実現した.数理的表現による制約は,変形しない形状の検出等の自由度の小さいものは容易に記述出来るが,自由度を大きくするに従って記述は複雑になり,さらに形状が滑らかである等の自由度の大きいものは,また記述が容易になるという性質がある.そこで,本研究では,これらの中間にあたる,区分的に滑らかな制約の表現を実現した.得られた成果を以下に示す.1.不連続部分の性質が明らかである1次元信号に対して,有効な手法であるGNC法を2次元に拡張し,区分的に滑らかな解の分布に対して適用出来る手法を提案した.2.背景の前を車両等が通過する画像におけるオプティカルフローは,区分的に一定のオプティカルフロー値を取る.このような制約を持つ場合,区分的に離散値を取る正則化手法が有効である.本研究では,与えられた近似解を初期値として,これらの離散的な値のみを取る関数を制約として用いた,オプティカルフロー推定法を提案した.3.上記と同じ条件において,オプティカルフローが特定の値しか取らないことを利用して,投票を用いたオプティカルフローの初期値計算法を提案した.特に,従来の同様の手法ではあまり検討されなかった,アルゴリズムの適用限界あるいは,結果の精度,さらにアルゴリズムの安定性について解析を行った.
チェルノブイリ周辺小児甲状腺がんの分子疫学調査

ベラルーシ共和国における甲状腺画像診断支援は、従来の衛星交信を用いた遠隔診断の成果を踏まえ、インターネットを活用したWHO-SMHFプロジェクトに進展した(http://www.who.int/pec/Radiation/healthtelepres.htm)。また、ゴメリ州において事故前後3年以内に生まれた小児約2万2千人の検診を行い、事故後多発した小児甲状腺がんが事故で放出された短寿命の放射性ヨードによることをはじめて明らかにした。分子生物学的研究については、EC, WHOなどと協力して、チェルノブイリ周辺の基幹センター(ミンスク、オブニンスク、キエフ)における甲状腺がん組織バンクの設立・運用に貢献し、現地からの研修生に対して組織からのDNA, RNAの同時抽出などを指導した。Chernobyl Thyroid Tissue Bank(http://www.wrl.cam.ac.uk/nisctb)には300例を超す遺伝子バンクが確立されており、新しい病理診断基準の作成と国際基準の合意に向けて作業中である。甲状腺がん細胞で増加している遺伝子異常の検索から、既にミトコンドリア遺伝子の不安定性を証明し、さらに新しいタイプのret/PTC遺伝子を同定し、現在その解析を進めている。放射線照射による甲状腺細胞の特異的変化の研究については、Select-PCR法による新規遺伝子hSNKのクローニングに成功し、その遺伝子解析を終了し、現在、特異的なhSNK抗体の作成とその蛋白機能の解析を進めている。チェルノブイリ周辺における小児甲状腺がんに関しては、細胞周期調節因子であるp53と細胞内情報伝達経路c-JUN活性の相互作用の検討を進め、放射線によるp53依存性の甲状腺内c-JUN活性の増加と細胞死からの逸脱反応の関与をはじめて証明した。さらに、放射線によるc-JUN活性化の機序が、細胞膜からのリン脂質分解経路とそれによる特異なPKCサブタイプδによる選択的な活性化が惹起される事を明らかにした。これらの事実から甲状腺細胞は放射線照射により細胞死から免れやすい特性を有することが考えられ、遺伝子損傷を継代した遺伝子不安定な細胞の存在が、発がん初期反応に深く関与し、同時にその影響は幼弱細胞ほど大きいことが示唆された。
RNA干渉による1遺伝子特異的発現抑制システムの構築

RNA interference (RNAi, RNA干渉)法は簡便で有効な遺伝子機能抑制法として広く利用されているが、siRNAは本来の標的遺伝子以外の多くの遺伝子に対しても意図せぬ抑制効果(off-target効果)をもたらすことが明らかとなってきて、特異性という点においてRNAi法には大きな問題点が残されている。本研究では、この問題を解消し、標的となる1遺伝子のみを特異的に抑制できるRNAi法の確立を目指している。これまでに、我々は哺乳類細胞で効率よくRNAiを誘導できるshort interfering RNA (siRNA)の配列上の規則性を検討し、非常に高い確率で有効なsiRNA配列を選択できる手法を確立した。昨年は、siRNAのガイド鎖の5'末端側の約1/3のシードと呼ばれる領域(5'末端から2-8塩基の部分)はDNAに置換しても、本来の標的遺伝子に対する抑制活性にはほとんど影響がないが、off-target効果は明らかに減弱することがわかり、off-target効果が弱いsiRNAとして有用であることを示した。本年度は、off-target効果はsiRNAのシードと標的mRNAとで形成される2本鎖RNAの熱力学的安定性に依存していることを明らかにしてきた。すなわち、シードが強く標的mRNAと対合すると強いoff-target効果が起こり、弱い場合にはoff-target効果はほとんど認められない。しかし、両者とも本来の標的遺伝子に対する抑制効果には大きな変化はもたらさない。したがって、シードの対合エネルギーが低いsiRNAは目的の1遺伝子を効率よく抑制できるにも関わらずoff-target効果をほとんど起こさず、非常に特異的なRNAiを誘導できるsiRNAであることがわかった。私達は、哺乳類細胞で効率よくRNA interference(RNAi, RNA干渉)を誘導できるshort interfering RNA(siRNA)の配列上の規則性を検討し、非常に高い確率で有効なsiRNA配列を選択できる手法を確立した。近年、RNAi法は簡便で有効な遺伝子機能抑制法として広く利用されているが、siRNAは本来の標的遺伝子以外の多くの遺伝子に対しても意図せぬ抑制効果(off-target効果)をもたらすことが明らかとなってきて、特異性という点においてRNAi法には大きな問題点が残されている。本年度は、siRNAの各領域の機能の違いを解析する目的で、RNAの一部をシステマティックにDNAに置換するという一連の実験を行い、遺伝子機能抑制活性における影響を検討した。その結果、ガイド鎖の5'末端側の約1/3の領域はDNAに置換しても、本来の標的遺伝子に対する抑制活性にはほとんど影響がないが、off-target効果は明らかに減弱することがわかり、off-target効果が弱いsiRNAとして有用であることを示した。また、ガイド鎖の3'側の約2/3の領域は、DNAに置換することによって、RNAi活性が消失した。これらの結果から、ガイド鎖の5'末端側の約1/3の領域には2つの機能があり、末端から1-7塩基は2本鎖RNAの1本鎖へのunwindingに関わっており、2-8塩基の部分(seed領域)は標的遺伝子の識別に関わっていると考えられる結果が得られた。さらに、siRNAのほぼ中央部に相当する9-11(あるいは13)塩基目はseed部分に続く、2次的標的認識部位として機能していることを明らかにした。一方、3'側はRLC(RISC-loading complex)およびRISC(RNA-induced silencing complex)に含まれる2本鎖RNA結合タンパクの結合部位として重要な役割を担う領域と考えられた。
口腔内走査超音波画像および組織像の定量化による舌癌浸潤様式の解析

舌癌原発巣の超音波像を、ピクセル値、SD、マハラノビスの距離等で、クラスター分析し、腫瘍部抽出を試みた。結果としてピクセル値のみの二値化による腫瘍部抽出よりも手動でのトレースに近い外形がえられたが、深部での超音波の減弱および舌筋などの影響もあり、抽出作業には手作業による調整が残った。そこで全ピクセルをクラスター分析し、腫瘍を抽出後、外形を求める事から、まず外形線と考えられる線を最初に抽出する事にした。プローベ面から垂直に正方形のROI(64x64ピクセル)を設定し、深さ方向に8ピクセル単位で移動させながらフラクタル解析の一つであるfractional fBMモデル解析等を行った。舌癌の原発巣に関しては、表面に比較的低エコーの領域が存在し、腫瘤の深部では、脂肪、筋肉などによりエコーレベルが増大する。さらに深部では、減衰および舌筋の影響でエコーレベルが低下する。fBM解析によりフラクタル次元を求めると、表面から一過性に減少し、腫瘍辺縁で極小値となり、その後増大する傾向がみられた。腫瘍部と非腫瘍部を含む部分で次元が、極小となるのは納得のいく結果であった。次に極小値となる座標より上下左右的に数ピクセルずつ小さなROI(32x32)を移動させて詳細なfBM解析をした。腫瘍最深部でのフラクタル次元に関して、浸潤様式不良なYK分類4c, 4dでは、1.74±0.02、それ以外では、1.67±0.02と有為差を認めた。また最深部周囲における腫瘍外形近傍でも同様の結果が得られ、方向性を加味したfBMモデルでも同様の結果を得た。今回の研究で、全ピクセルを腫瘍部、非腫瘍部のクラスターに完全に分類する事は、かなり困難であったが、プローベ面から垂直に定量解析し、腫瘍外形領域を設定すれば、同領域の複雑度を解析でき、重要な予後因子であるYK分類を予想する可能性が示唆された。定性評価として、舌癌切除症例に関して、口腔内超音波像と浸潤様式(YK分類)の相関を解析した。その結果、YK分類の1、2、3に関しては90%が表層型、舟底型に分類された。4c、4dに関しては、(表層型+舟底型)と楔型に各々ほぼ半数であった。また舌癌組織内照射症例に関しては、再発率および後発転移率との相関を解析した。その結果、楔状型は、表層型および舟底型にたいし、再発率の高い事が解った。一方、楔状型、表層型、舟底型といったパターン分類と後発転移率との明らかな相関はみとめなかったものの、辺縁における鋸歯状の凹凸の有無に注目すると凹凸のあるものが、ないものに比較し、後発転移率が高い事が解った。このことより、辺縁形態および辺縁複雑度を解析する事が舌癌の臨床的悪性度を判断する為に重要であると考えられた。半定量的な解析として、自動的(一部の症例は、手動のトレース)によって腫瘍の概形を抽出した。最深部にて腫瘍と判定された領域と腫瘍外の深部正常組織と判断される領域を各々50%、50%となるように関心領域(ROI)を設定した。その上で、ROIのpixel値をfractal Brownian motion model(fBM model)解析し、Hurst指数を算定した。その結果、Hurst指数は、YK分類2の時、0.426±0.102、YK分類3の時、0.443±0.102となり、YK分類4の0.336±0.126に比較し有為に高い結果となった。この事より、浸潤様式の不良なものが、Hurst指数が小さく、複雑なpixel値の分布をとる事が解った。今後は、概形のトレース方法の改善を試み、トレースしたラインにそってfBM model解析をする予定である。

腫瘍最深部でのフラクタル次元に関して、浸潤様式不良なYK分類4c, 4dでは、1.74±0.02、それ以外では、1.67±0.02と有為差を認めた。また最深部周囲における腫瘍外形近傍でも同様の結果が得られ、方向性を加味したfBMモデルでも同様の結果を得た。今回の研究で、全ピクセルを腫瘍部、非腫瘍部のクラスターに完全に分類する事は、かなり困難であったが、プローベ面から垂直に定量解析し、腫瘍外形領域を設定すれば、同領域の複雑度を解析でき、重要な予後因子であるYK分類を予想する可能性が示唆された。
p進上半平面上の跡公式と確率過程

局所体上の準安定過程について、再帰性、独立同分布確率変数列の和の極限分布としての特徴づけを行った。従来、これらの結果は原点を中心とする回転で不変な準安定過程についてのみ、自らの研究により得られていたが、それを回転で不変でない一般の準安定過程についても拡張した。まず、準安定過程の推移確率の特性関数の標準表現を特徴づけ、また、epoch、span、indexの範囲について、ユークリッド空間上の準安定過程の場合との相違点を明らかにした。特に、局所体上には安定過程は存在せず、また、ユークリッド空間の場合には2以下であるindexの範囲は、局所体の場合には正の実数全体である。次に、推移確率がHaar測度に対して絶対連続であること、過程が再帰的になるのはindexが1以上であるときであり、1点を確率1で訪問するのはindexが1より大きいときであることを証明した。時刻tを固定したときの準安定過程の推移確率P(t)が独立同分布確率変数列の和の極限分布として特徴づけられることは、これまでの他の研究者の仕事によっても知られている。準安定過程がpathの空間、すなわち非負実数から局所体への右連続で左極限をもつ関数の空間に定める確率測度が、独立同分布確率変数列の和で定義される確率過程の与える測度の弱収束極限として特徴づけられることを新たに証明した。これらの結果は、従来、回転で不変な準安定過程については求めることが可能である推移確率の密度関数や特性関数の具体形に頼っていた証明法を改め、これらの関数の具体形が得られない場合にもその特性を記述し利用することと、距離関数の非アルキメデス性を駆使することにより得られた。p進上半平面において,Hilbert-Schmidt積分作用素の固有値とp進体上の特殊線型群の離散部分群における素測地線の長さを関係づける跡公式を示した.これを用いて,素測地線の長さの分布関数を,有理関数の積分とMobius関数を用いて表現し,分布関数の漸近評価を与えた(素測地線定理).分布関数の漸近評価では,誤差項をある有限マルコフ連鎖の遷移確率行列の固有値を用いて,任意の精度で評価できることを示した.井原のゼータ関数の言葉では,ゼータ関数の積分表示を与え,これから関数等式を導いた.以上の結果は,従来の有限グラフを用いた議論では特殊線型群のtorsion-freeな離散部分群のみが扱われていたのに対し,双曲的という制限はあるが,torsionをもつ離散部分群についても成立する.上述の素測地線,および井原のゼータ関数に関する結果は,先に示した跡公式を,p進上半平面上のマルコフ過程の遷移作用素に応用して得た。ここでは,コンパクトなsupportをもうマルコフ過程については遷移密度関数の具体形を計算し,それにより,torsionについての情報が獲得される.一方,非コンパクトなsupportをもつマルコフ過程に対しては,一般に遷移密度関数の記述は困難であるが,代りにGreen関数を求め,跡公式をLaplace変換したものを適用することにより,torsionとprimitiveな元を含む式を得る.これから,コンパクトな場合より得たtorsionからの寄与を相殺させることにより,最終的に,素測地線に関する表現式を導いた.p進体上の上半平面上の跡公式を,p進体上の特殊線型群の双曲的不連続部分群に対応する基本領域の上のマルコフ過程に付随する作用素の半群に応用することにより導いた,井原のゼータ関数の行列式表示を用いて,井原のゼータに対するリーマンの仮定成立の必要十分条件を与えた。すなわち,リーマンの仮定が成立することは,特殊線型群の部分群の幾何的性質から定まる有限マルコフ連鎖の推移確率行列の固有値がある区間に属することと同値である。また,この跡公式と伊原ゼータの行列式表示が成立するために必要な,p進特殊線型群の部分群に対する双曲性の条件と,従来から研究されている,剰余群が有限グラフへの作用を与えるためのtorsion-freenessの条件の両方が成立しているときに,対応するグラフがbipartiteになることを示した。さらに,対応するグラフの頂点の数と,p進上半平面における基本領域の面積との間の関係,ゼータ関数の表示に用いた有限マルコフ連鎖と従来の有限グラフの上のランダムウォークとの対応関係を明らかにした。さらに金子宏氏(東京理科大)との共同研究として,p進体の無限次元拡大の上への確率過程の拡張定理を一般化した。すなわち,局所体の増大列を考え,そのそれぞれに無矛盾にディリクレ形式が与えられているとしたとき,局所体の射影極限である無限次元空間へディリクレ形式を拡張した。これに関して集合の非線形キャパシティーを求め,1点からなる集合がslim setになるための条件を与えた。

次に、推移確率がHaar測度に対して絶対連続であること、過程が再帰的になるのはindexが1以上であるときであり、1点を確率1で訪問するのはindexが1より大きいときであることを証明した。時刻tを固定したときの準安定過程の推移確率P(t)が独立同分布確率変数列の和の極限分布として特徴づけられることは、これまでの他の研究者の仕事によっても知られている。準安定過程がpathの空間、すなわち非負実数から局所体への右連続で左極限をもつ関数の空間に定める確率測度が、独立同分布確率変数列の和で定義される確率過程の与える測度の弱収束極限として特徴づけられることを新たに証明した。これらの結果は、従来、回転で不変な準安定過程については求めることが可能である推移確率の密度関数や特性関数の具体形に頼っていた証明法を改め、これらの関数の具体形が得られない場合にもその特性を記述し利用することと、距離関数の非アルキメデス性を駆使することにより得られた。
光合成と脂肪酸合成のコミュニケーション

脂肪酸合成の調節を行う酵素、アセチルCoAカルボキシラーゼ(ACCase)、は周囲の条件に応じて活性が調節され、脂肪酸合成量を決定する重要な酵素である。植物では葉緑体に本酵素があり、光により活性化される。本酵素は、カルビンサイクルの酵素と同じ様な仕組みで、光活性化されることを私は報告した(Proc.Natl.Acad.Sci.USA,94,11096)。これまでの研究で、ACCaseを構成する2種類の複合体(biotin carboxylaseとcarboxyltransferase)のうち、carboxyltransferaseが還元され活性化されることを証明した。また部位特異的にシステインを改変しcarboxyltransferaseのどのシステインが還元されるか決めるために、recombinant carboxyltransferaseを大腸菌で作成した。carboxyltransferaseを構成する2つポリペプチドcDNAを挿入した発現用プラスミドを作成し、大腸菌で発現させた。得られた酵素は自然界に存在する酵素と同様な性質を示し、還元により活性化されたので、部位特異的にシステインを改変し、どのシステインを改変すると還元による活性化が起こらなくなるか調べた。これらの領域に13こシステインがあるので、各々を改変して、得られた酵素に還元剤を添加しその効果を調べた。還元剤DTTを添加すると、還元され酵素が活性化される。しかし、ターゲットのシステインが改変され存在しないとき、酵素は常時活性型となり、DTTの存否で活性は変化しない。多くの改変酵素のうち、2つだけこのような性質を示す酵素があった。酸化・還元に関与するのはこれら2つのシステインであることをS-S結合形成の有無でも確認した。以上の結果より、本酵素のどのシステインが還元され、酵素が活性化されるか判明した。この事実より、本酵素がレドックス制御されることが分子レベルで証明できた。