hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
神経堤由来細胞を含む間葉－上皮－間葉三層サンドイッチ培養による歯胚再生技術の構築

成体の神経堤由来細胞(NCDCs)による歯胚再生の基盤研究として、神経堤に由来する細胞でGFPが恒常的に発現する、P0-Cre/CAG-CAT-EGFP成体マウスの口腔粘膜から単離したGFP陽性細胞を解析した。単離したNCDCsは骨芽細胞様細胞などに誘導できる多分化能を有し、3次元培養ではスフェロイド径を増大させた。DNAマイクロアレイの結果からNCDCsはendothelin receptor type Bの発現が高く、リガンドのEndothelin 3によってスフェロイド数が増加した。口腔粘膜は低侵襲に神経堤由来細胞を採取できる組織として、歯胚など硬組織再生へ応用可能なことが示唆された。本研究は3年の研究期間の中で、低侵襲にアクセス可能な「成体の神経堤由来細胞」を効率的に純化するための特徴的細胞表面マーカーを同定することと、純化した神経堤由来細胞と上皮系細胞よる、積層培養細胞シートの培養系である「間葉ー上皮ー間葉三層サンドイッチ培養系」を確立し、歯胚再生の可能性について検討する。平成24年度から神経堤由来細胞で特徴的に発現する細胞表面タンパク質の検索するために、神経堤に由来する細胞でGFPが恒常的に発現するP0-Cre/CAG-CAT-EGFPマウスを用いた解析を実施している。当初の計画は、口腔粘膜組織から純化したGFP陽性細胞とGFP陰性細胞についてDNAマイクロアレイを用いて網羅的に比較し、GFP陽性細胞に特徴的に発現する遺伝子発現の解析を計画したが、回収できるRNA量ならびに品質に問題があり、対応策としてGFP陽性細胞の割合が比較的高い唾液腺(顎下腺)組織から単離した細胞を用い解析した。成体P0-Cre/CAG-CAT-EGFPマウスを用いた顎下腺の実体蛍光顕微鏡の観察から、成体マウスの顎下腺には島状に多数のGFP陽性細胞が存在した。GFP陽性細胞は、神経堤関連遺伝子の一つであるSox10の発現が高値を示した。DNAマイクロアレイによる網羅的遺伝子発現の比較から、GFP陰性細胞に比べGFP陽性細胞はGpr4、Ednrbの発現上昇、Pdgfra、Pdgfrbの発現低下などが認められた。唾液腺腺房細胞で発現が高いAqp5とAmy1は、GFP陽性細胞で高発現していた。これら幾つかの神経堤由来細胞に特徴的に発現する細胞表面タンパク質の蛍光色素標識抗体を組み合わせから、セルソーターにて高純度で細胞を分取できる細胞表面マーカーを決定する。細胞表面マーカーを指標とした成体組織からの神経堤由来細胞純化法の確立は、遺伝子改変マウス以外のマウスばかりでなく、ヒトへの応用の可能性を含むことから有意義と考える。3年間の研究期間で、歯の再生医療を目指し、低侵襲にアクセス可能な口腔粘膜や皮膚などの体表皮に存在する神経堤由来細胞と、エナメル芽細胞へ分化可能な上皮細胞の特異的細胞表面マーカーを同定すること。表面マーカーを指標に純化した神経堤由来細胞と上皮細胞を用いた、積層培養細胞シートの培養系「間葉ー上皮ー間葉三層サンドイッチ培養系」を確立すること。動物への移植実験から、非歯原性細胞による試験管内で上皮ー間葉相互作用を再現した歯胚再生の基礎的な技術開発を目的として計画した。平成24年度は、神経堤由来細胞、あるいはエナメル芽細胞へ分化可能な細胞に特異的に発現する細胞表面マーカーの検索を計画した。当初、口腔粘膜のGFP陽性細胞と陰性細胞によるDNAマイクロアレイを用いた遺伝子発現を解析する計画であったが、口腔粘膜から回収できる細胞が極めて少ないため、対応策として唾液腺(顎下腺)組織から分散した細胞を用いて解析した。神経堤に由来する細胞でGFPが恒常的に発現するP0-Cre/CAG-CAT-EGFPマウスのGFP陽性細胞とGFP陰性細胞とのDNAマイクロアレイによる網羅的遺伝子発現の比較から、成体マウス顎下腺の神経堤由来細胞には、特徴的な遺伝子発現パターンを有することが認められ、その中から幾つかの候補となる遺伝子を抽出した。現在、候補とした遺伝子の唾液腺以外の成体組織における分布・局在、ならびに培養細胞を用いた解析を実施している。いくつかの神経堤由来細胞に特異的に発現する細胞表面タンパク質を表面マーカーとして、セルソーターを用い細胞を分取し、効率の良い細胞表面マーカーを決定する。細胞表面マーカーを指標とした細胞分取法の確立は、遺伝子改変していないマウスの成体組織から神経堤由来細胞を分取できることから意義が大きい。低侵襲にアクセス可能な「成体の神経堤由来細胞」による、歯胚再生の可能性を検討するため、神経堤に由来する細胞でGFPが恒常的に発現するP0-Cre/CAG-CAT-EGFPマウスを用い解析した。

口腔粘膜組織から単離した細胞をフローサイトメーターでGFP陽性細胞とGFP陰性細胞を分離して、それぞれの細胞の増殖能と多分化能について解析した。低付着性プレートを用いbFGFを含む無血清培地で3次元培養すると、GFP陽性細胞は培養経過と共にスフェロイド径が増大したのに対し、GFP陰性細胞ではスフェロイドの形成が認められなかった。昨年度実施したDNAマイクロアレイの結果から注目したEndothelin receptor type B (Ednrb)のリガンドであるEdn3をGFP陽性細胞のスフェロイド培養系に加えるとスフェロイド数が著しく増加したことから、細胞増殖を制御することが示唆された。多分化能を検討するため種々の培養条件で誘導すると、GFP陽性細胞はBMP-2含有の骨芽細胞分化誘導培地で強いALP活性染色とAlizarin red染色陽性を示す骨芽細胞様細胞へと分化した。一方、GFP陰性細胞はBMP-2を添加しても、ALP活性染色とAlizarin red染色共に陰性を示した。Insulin含有の脂肪細胞誘導培地で培養すると、細胞質にOil Red O染色陽性の脂肪滴を含む脂肪細胞様細胞へと誘導された。成体口腔粘膜の神経堤由来細胞は、立体的に増殖することが可能であり、骨芽細胞様細胞や脂肪細胞様細胞など誘導できる多分化能を有していた。上皮細胞と共存培養で、歯に特有の遺伝子が神経堤由来細胞で上昇することなど更に解析する必要があるが、口腔粘膜は低侵襲に神経堤由来細胞を採取できる組織として、歯を含む硬組織再生へ応用可能なことが示唆された。口腔生化学口腔粘膜のGFP陽性細胞とGFP陰性細胞によるDNAマイクロアレイを用いた遺伝子発現の解析は、口腔粘膜真皮からの回収細胞の問題から結果に反映することが出来なかった。原因として、マウス口腔粘膜組織が量的に少ない問題と、組織中に含まれるGFP陽性細胞の割合が低いことが挙げられる。そのためセルソーテングの条件設定についても時間を費やした。GFP陽性細胞の割合が比較的高い唾液腺(顎下腺)組織から純化した神経堤由来細胞を用いたことによって、安定した結果を得た。成体マウス顎下腺の神経堤由来細胞は、特徴的な遺伝子発現パターンを有することが確認され、神経堤関連遺伝子ではSox10の高発現と、細胞表面タンパク質についてはGFP陰性細胞に比べGFP陽性細胞はGpr4、Ednrbの発現上昇、Pdgfra、Pdgfrbの発現低下などが認められた。顎下腺で発現した細胞表面タンパク質が、成体の神経堤由来細胞にとって普遍的に発現する分子か否かについては、他の成体組織における分布・局在、ならびに培養細胞を用いた解析から検討する必要がある。一方、上皮組織からエナメル芽細胞へ分化可能な細胞集団の解析についても、同様に口腔粘膜上皮から採取出来る細胞数が限られるため解析に遅れを生じた。対応として、マウス下顎唇側の上皮組織から単離したエナメル上皮細胞を用い、神経堤由来細胞との共存培養から上皮-間葉相互作用(神経堤由来細胞を用いた象牙芽細胞への分化誘導)についての解析を進めている。
ヒト化マウスを用いた造血器悪性腫瘍に対するNKT細胞療法の有効性の評価

本年度は1)免疫不全マウスであるNOD/SCID/γc^<-/->(NOG)マウスにヒトリンパ球およびヒトNKT細胞株を移植することによりNKT細胞のアッセイが可能かどうかの検定、および2)α-GalCerを用いた新規免疫療法のマウスモデルの開発と評価を行った。1)については昨年度CD34陽性骨髄細胞の移植後、T,B細胞の再構築は検出できたが、NKT細胞の再構築は殆ど認められなかったため、ヒトリンパ球の輸注およびα-GalCerパルス樹状細胞(DC)の免疫によりNKT細胞の増幅を検討した。α-GalCerパルスDCの免疫によりNKT細胞集団の増幅は確認することができたが、輸注したNKT細胞数とその増幅が必ずしも相関しないことから抗原提示細胞の問題が考えられた。今後、このシステムを更に改良して抗腫瘍活性の評価を行う必要がある。2)についてはα-GalCerの抗原提示細胞として腫瘍細胞を用いることにより、マウス生体内でNK/NKT細胞の活性化を誘導し、免疫に用いたα-GalCerパルス腫瘍細胞自体は殺傷されることがわかった。更に殺傷された腫瘍細胞は生体内樹状細胞により腫瘍抗原ならびにα-GalCerがダブルクロスプレゼンテーションされ、NKT細胞の活性化と腫瘍抗原特異的T細胞が誘導されることが明らかとなった。このNKTリガンドを提示させた腫瘍細胞を用いる免疫療法は、NKT細胞の活性化のみならず、T細胞免疫も同時に活性化できる複合的免疫療法といえる。特にCD1dを発現している造血器腫瘍は、その良いターゲットとなりうると考えられ、今後の臨床応用に期待できる。本年度は1)臍帯血由来CD34陽性幹細胞をNOGマウスに移植することによりヒト化マウスを作成し、NKT細胞が再構築されるかどうかの検定、および2)α-GalCerの抗原提示能の評価法としてxenoの系を用いたアッセイ法を確立した。1)については移植後ヒト細胞の生着を確認したマウスで骨髄、脾臓、肝臓、肺、リンパ節をflow cytometryで免疫細胞の解析を行ったところ、CD4,CD8 T細胞、B細胞、また細胞頻度は低いもののCD3-CD56+NK細胞の再構築は確認できたが、Vα24+Vβ11+NKT細胞は検出できなかった。原因の一つは胸腺においてCD1d分子が異種の系であるためにNKT細胞の分化が正常に行われないことが考えられた。現在、NKT細胞株を別に作成し、移植する方法を検討しているところである。2)についてはα-GalCerはペプチドと異なり短時間ではCD1d分子上にされず、抗原提示細胞の種類によっても提示能が異なることがわかっている。免疫を行う際にα-GalCerが適切にNKT細胞に提示されるかどうかは重要な問題である。我々は以前マウスにおいてα-GalCerをパルスしたマウス骨髄由来樹状細胞で免疫し、2日後に脾臓におけるα-GalCerに対する免疫応答をELISPOT法で解析したところ、IFN-γ産生性NKT細胞が誘導できることを報告してきた。そこでAPCとしてα-GalCerをパルスしたヒトDCをマウスに投与し、同様に解析したところマウスに比べ、1/2-3の反応になるものの、同様にIFN-γ産生性NKT細胞を誘導できることがわかった。この現象をα-GalCer提示能の評価法として応用することを考案した。この免疫応答は免疫する細胞数に依存しており、α-GalCerの付加する時間が短時間であれば同じ細胞数であっても低下することがわかった。
梅雨前線豪雨による能登地域災害の総合調査と今後の防災対策に関する研究

昭和60年7月の梅雨末期において石川県能登地域では断続的な豪雨の来襲により、洪水や土砂による災害が頻発し、死者9名、公共土木施設被害額100億円以上の大きな被害となった。本研究ではこうした能登豪雨災害の実態を調査し、災害発現の機構を探ることによって当該地域の災害発現の素地を評価すること、また防災対策が効果的であったかなども併せて調査し、今後の防災対策の強化のための知見を得ることなどを目的とした。研究内容は大きく、1.降雨・流出の問題、2.河川・河道災害に関するもの、3.地盤崩壊に関するものに分けられ、それぞれ現地調査、資料収集によって得られた災害事象の把握のもとに、災害事象の発生機構、既存の防災対策工の効果などについて検討がなされ、さらにそれらを総括して、今回の能登災害の位置づけと、それに関する調査研究結果を今後に活かす方法を考察した。1において、今回の豪雨はある程度の規模の降雨(それぞれは10数年に一度程度のもの)が、同一梅雨期に数度ひき続いて生起していることが特徴で、こうした連続生起を考えると100数十年に一度程度の確率のものであることがわかった。このように数度の中規模降雨の連続が、河川、地盤災害に与える効果に着目、流出解析も行った。2においては、(1)越流とそれによる破堤、(2)水衝部での洗掘破堤、(3)護岸を主とする河川構造物災害、(4)流出流送土砂による河道埋塞などを特徴的事例をもとに考察した。能登地域の地形と今回のような波状出水がこれらの災害に果たす役割についても検討された。3においては、とくに能登有料道路の高盛土崩壊が典型例として詳細に調査された。その他、道路沿いの切土災害についてはその分布と対策工の効果などが調べられた。また小規模な盛土の被災の頻発に注目し、数多くの事例から特徴を抽出、危険度の評価を試みた。
海洋物質循環における珪藻食微小動物プランクトン糞粒の機能評価

親潮域春季ブルーム期における微小動物プランクトンの珪藻食行動に関する知見を得るため、昨年に引き続き2005年5月、東北水産総合研究センター研究船若鷹丸のA-Lineモニタリング航海(WK05-05)において第二回目の調査・実験を実施した。その結果、親潮域で採取した海水中に、自らの体サイズをはるかに超える珪藻連鎖群体を捕食している渦鞭毛虫、およびそれらが排出した糞粒を検出した。昨年度は、人為的環境擾乱(鉄添加実験)よって引き起こされた珪藻ブルーム期に大量の珪藻食渦鞭毛虫が出現し、それらの高い摂食圧が珪藻ブルームを終焉させる潜在能力を持っていたことを報告したが、本年度の研究により、自然の珪藻ブルーム期にも同様の現象が起きる可能性が示唆された。また、上記研究と並行して、JARE43(2002年2月)航海中に南極海の季節的海氷域氷縁に設置した簡易セディメントトラップ試料の分析を行った。試料中には、長径100-250μmの粒子が多数観察されたが、DAPI染色による蛍光観察および微分干渉法による表面構造の観察結果、そのほとんどが食胞内に珪藻を中心とした餌料を充満させて肥大した渦鞭毛虫とその渦鞭毛虫が排泄した糞粒であることが判明した。全POCフラックス(167.4mgC/m^2/d)に対するそれら粒子の換算炭素量の割合はそれぞれ23.2%、18.5%と見積もられた。このことから、珪藻食渦鞭毛虫とその糞粒は炭素・珪素等生物起源物質の鉛直輸送にも大きな役割を果たすことが推測された。いずれの事例でも珪藻食性が際立った微小動物プランクトンは無殻の従属栄養性渦鞭毛虫であった。これらの生物は珪藻を取り込んだ場合には餌の形態に合わせて細胞形態を大きく変えるために通常の明視野観察では渦鞭毛虫として検出することが困難であり、これまでの微小動物プランクトン定量研究では見過ごされてきた存在かもしれない。微小動物プランクトン糞粒に関する定性的な理解と物質循環に果す定量的な把握を目的として、珪藻食微小動物プランクトンの出現が予想される三陸沖親潮・混合域に調査ラインを設置し、平成16年10月に第一回目の調査を実施した。この調査は独立行政法人水産総合研究センターが実施している西部北太平洋親潮・混合域モニタリングWK0409航海にあわせて行なわれた。本航海での観測・実験内容は以下の通りである。1)珪藻食微小動物プランクトンおよびその糞粒の現存量調査2)排流に関わる生理パラメータ(増殖、摂餌率)3)糞粒の沈降量測定調査では水温、塩分、光量子などの物理環境パラメータの測定と、バンドン型採水器による各層採水、およびプランクトンネットの鉛直曳きによる動物プランクトン採薬を行った。得られた海水試料はプランクトンとその糞粒の組成・現存量測定のほか、クロロフィル量、栄養塩濃度の分析に供した。また、航海中に漂流式セディメントトラップを設置し、糞粒沈降量を測定した。試料は現在解析中である。また、これに平行して本年度は西部亜寒帯太平洋HNLC海域における鉄散布案験(SEEDS)で得られたサンプルを分析した。その結果、当案験海域では珪藻の連鎖群体を丸呑みする渦鞭毛藻が大量に出現し、鉄散布によって引き起こされた珪藻ブルームの終焉を支配していたことが明らかとなった。この成果の一部はすでにProgress in Oceanographyに投稿し、受理されている。

これらの生物は珪藻を取り込んだ場合には餌の形態に合わせて細胞形態を大きく変えるために通常の明視野観察では渦鞭毛虫として検出することが困難であり、これまでの微小動物プランクトン定量研究では見過ごされてきた存在かもしれない。
中小企業経営者は企業マネジメントに際し、労働者や株主、債権者との関係を考慮して、企業判断を下すが、複数の法律関係が問題となり、複数の法分野が関係することがある。本研究では労働法と会社法が交錯する場面を中心に、労働法と会社法の積極的な対話を行った。一つの同じ結論を導く際に、労働法学者と会社法学者で異なる法的発想に基づき、異なる法的構成をとることもあった。対話を通じ、多様な解決方法の可能性や新たな視点を得た。実務家を交えた研究会を定期的に開催し、実務家との積極的な対話も行った。本研究は、中小企業経営者の判断が問題となる種々の場面につき、労働法と会社法のそれぞれの立場から法的問題を指摘し、対話することを内容とする。本年は、本研究の初年度であると同時に旧科研(中小企業における親族間事業承継にかかる労働法・会社法・家族法からの分析)の最終年度である。中小企業における法的問題を労働法・会社法分野から検討するという点では両研究には重なる部分がある。本年は5回の研究会をすべて京都大学で開催したが、そのうち第1回と第2回は旧科研の実績として、別途報告する。第3回研究会(9月6日)は、会社法研究者に「労働災害における親会社への民事責任の追及:法人格否認の法理との接点」のテーマで報告いただいた。会社法の立場から労働法に問題提起がなされ、出席者で対話を行った。第4回研究会(12月6日)は、豊富な会社員経験も有する実務家(社会保険労務士)に「株主・経営者・従業員の利害対立と利益調整実務家の立場から」の報告をいただいた。企業の再建過程や事業運営における経営者と労働者の立場について実例も交えて紹介いただき、それを踏まえて若干の議論を行った。第5回研究会(2月7日)は、研究代表者が「企業変動と労働関係」のテーマで報告し、主として会社法によって規律される企業変動が労働関係に大きな影響を与えうること、しかし企業変動に関する法は、労働契約承継法を除いて労働関係への影響をほぼ考慮していないこと等を指摘し、研究分担者を含む会社法研究者と対話を行った。研究代表者は、一般社団法人国際産業関係研究所(同志社大学)の研究会で、中小企業マネジメントにおける労働法と会社法の交錯について報告を行った。同研究会では、他分野の研究者や実務家から多くの示唆を得た。本研究は、中小企業経営者の判断が問題となる種々の場面につき、労働法と会社法の立場から法的問題を指摘しつつ、対話をすることを内容とする。本研究では、旧科研(中小企業における親族間事業承継にかかる労働法・会社法・家族法からの分析)で立ち上げた研究会を継続しているが、本年度は弁護士や社会保険労務士等の実務家に多く参加いただき、実務的かつ総合的な観点からの議論と検討を行った。第16回研究会(4月11日)は、会社法研究者が労働法のテーマでもある「法人格否認・偽装解散法理」を報告した。労働法研究者が判例報告を1本行った。第17回研究会(7月4日)は、第16回研究会の判例報告での対話を受け、応答する報告を弁護士が行った。ほかに、弁護士(労働法)が判例報告を1本行った。第18回研究会(9月26日)は、第17回研究会の判例報告を受けて、会社法研究者が会社法の立場から検討を行った。第19回研究会(11月28日)は、弁護士が労働法と会社法の交錯領域の判例報告を行った。社会保険労務士が労働行政実務を報告した。第20回研究会(1月30日)は、第19回研究会の判例報告における対話を受け、研究代表者が「障害者に対する合理的配慮」について報告した。弁護士が「営業秘密の保護と競業避止・秘密保持契約」について報告した。第21回研究会(3月5日)は、第20回研究会の研究代表者の報告を受け、弁護士が「障害者差別解消法の概要」を報告した。研究分担者が「事業譲渡と譲渡会社の債権者・債務者の保護」について報告した。このように、研究会での報告の多くは次の研究会に対話を促すものとなっている。多様な報告者と参加者により活発な対話がなされ、多くの示唆を得た。研究会を定期的に開催し(前年度より1回増)、労働法研究者と会社法研究者、また、大学教員と実務家の間で、活発に検討・分析を行っている。研究代表者と研究分担者は、研究会でそれぞれ1回、報告した。研究代表者は、前年度の研究会報告に関連する学会報告を行った。研究代表者・研究分担者ともに、論文等の公表を持続している。なお、研究代表者の校務が9月以降著しく多忙となり、海外出張を実施できなかった。先行科研(中小企業における親族間事業承継にかかる労働法・会社法・家族法からの分析)に引き続き、中小企業における法的問題を分野が異なる研究者間で分析・検討してきた。研究会は3年間で16回開催した(第11回第26回)。2年目以降は、弁護士や社会保険労務士等の実務家複数名に継続的に参加いただくことで、実務的かつ総合的な観点からの議論と検討を行った。
これ以外に、研究代表者は本科研に関連する研究会報告や学会報告を行った。最終年度の研究会テーマは、以下のとおりである。第22回研究会「退職者の競業行為と不法行為責任について」「発達障害を有する労働者への合理的配慮について」、第23回研究会「EUにおける一人有限会社(SUP)指令案の現状と課題」「マタニティハラスメントと職場環境整備義務」、第24回研究会「労働契約法20条の解釈上の問題点」「役員の株式報酬と従業員持株制度」、第25回研究会「雇止めに関する裁判事例と主張立証のポイント」「ドイツにおける人事労務と欧州・ドイツ労働法」、第26回研究会「従業者が作成した創作物の帰属について」「労使協定の基準を満たさない従業員の再雇用について」。研究会ではさまざまなテーマを取扱うため、報告者は原則として1週間前にレジュメを提出し、出席者は各自で事前に準備を行い、欠席者は必要に応じてコメントを送付した。定期的に開催する研究会では、労働法研究者、会社法研究者、弁護士、特定社会保険労務士等が忌憚なく意見を述べ合い、それぞれの属性内では気づかない指摘を受け、新たな視点を得られる等、たいへん意義のあるものであった。これまでの研究会の成果を出版物として公表するため、準備中である。中小企業経営者は企業マネジメントに際し、労働者や株主、債権者との関係を考慮して、企業判断を下すが、複数の法律関係が問題となり、複数の法分野が関係することがある。本研究では労働法と会社法が交錯する場面を中心に、労働法と会社法の積極的な対話を行った。一つの同じ結論を導く際に、労働法学者と会社法学者で異なる法的発想に基づき、異なる法的構成をとることもあった。対話を通じ、多様な解決方法の可能性や新たな視点を得た。実務家を交えた研究会を定期的に開催し、実務家との積極的な対話も行った。年度初めに予定したとおり、研究会を定期的に開催し、分析・検討を行うことができた。研究代表者は2回の報告を行い、会社法研究者や実務家の方々と対話をすることにより、多くの示唆を得ることができた。研究分担者は論文等の公表を持続的に行っている。なお、台湾の労働法研究者招へいは、先方の都合もあり、実現に至らなかった。中小企業マネジメントの視点を意識して、労働法、会社法のそれぞれの立場から、法的問題の整理と検討・分析を引き続き行う。研究会は引き続き実施する。第22回研究会(5月21日)は、弁護士と労働法研究者が報告予定である。最終報告書に向け、理論的、比較法的検討に着手する。法学中小企業マネジメントの視点を意識して、労働法、会社法のそれぞれの立場から、法的問題の抽出・整理・検討を引き続き行う。第6回研究会は開催済みであり、第7回研究会の開催が7月4日に決定している。第6回研究会から会場を大阪に移したところ、実務家の参加が増えた。今年度は実務家からの示唆に重点を置き、理論的、比較法的検討は最終年度に回す方針である。研究代表者の校務が一時的に多忙となり、海外出張日程を確保できなかったため。年度末の海外出張の費用が、安価な航空機利用により節約できたことによる。平成28年9月に海外出張日程を確保した。これにより、平成27年度分の残額相当を使用する。93%執行しており、次年度繰越額は当初の使用計画に支障を来すものではない。
西ドイツにおける「政治」科の授業設計と展開過程に関する事例研究

西ドイツのノルトライン・ヴェストファ-レン邦の政治科の指導要領の改訂の経過授業計画資料の授業計画の特徴ガ-デル(W.Gagel)の授業計画理論の構造政治科の教科書の教授方法の原理にいついて述べると次のようである。1.従来の政治教育は、内容が無指向的で目標が一般的であるという批判を背景に開発された指導要領は一九七三年にブランケルツのカリキュラム構成論を理論的基礎に作成された。しかし、この指導要領はいわゆるフランクフルト学派の理論に一面的に依存している中心的目標である解放の概念が不明確である、という批判をうけ、翌年には改訂がなされる。一九八三年に改訂された指導要領には職業学校関係者が加わり、労働界に関係した2つ資質が加えられ、職業学校でも必修になった。2.授業段階の計画の特徴は、文部省刊行の授業計画資料によると生徒の経験と授業の導入の連続性に配慮がなされていること細分化された学習目標を達成できように比較、区分、説明など具体的行動が指示してあること、葛藤のある問題状況を含む学習課題が設定してあることである。3.教科書、及び教師用教本に示されている教育方法はコンフリックトな場面を取り入れた一種の問題解決学習である。教科書は説明の部分が少なく、多くは質問からなっていて、質問によって誘発される生徒の活動は、検証する、比較する、討論する、探究する、関係づける、整理するなど多様である。単元構成はスパイラル方式である。4.ガ-ゲルの授業計画理論にはクラフキ-(W.Klafki)とベルリン学派の教授学及び認知理論の影響がみられる。ガ-ゲルの授業計画理論は導入、動機づけ、対話的計画、探究、最初の問いへの回帰、判断、行為の可能性という7段階からなる問題解決学習である。
ＨＤＡＣ・ＰＡＲＰ制御を介した合成致死誘導の分子基盤と乳癌治療へのアプローチ

抗癌剤の多くは、DNA傷害による細胞死を誘導する。我々は、ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤vorinostatの有するDNA二本鎖損傷誘導能ならびにニコチンアミド(NAM)の塩基除去修復酵素阻害作用に着目し、乳癌細胞への効率的な細胞死誘導法の検討を行った。乳癌細胞へのvorinostat、NAM、vorinostat+NAM処理後の細胞生存率を検討した結果、vorinostat単剤と比較して、vorinostat+NAM併用がより顕著に細胞死を誘導できた。また、vorinostat+NAM併用による細胞死誘導は正常乳腺上皮細胞と比較して乳癌細胞選択的であることが確認された。DNA二本鎖切断修復(相同組換え修復)機構が破綻している癌細胞への一本鎖切断修復(塩基除去修復)阻害は、重度のゲノム不安定性を惹起し、細胞は死に至る(合成致死)。本研究では、ヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)阻害剤の有するDNA二本鎖損傷誘導能と水溶性ビタミンの一種であるニコチンアミド(NAM)の有する塩基除去修復酵素poly (ADP-ribose) polymerase (PARP)阻害作用に着目し、HDAC・PARP制御を介した合成致死誘導による乳癌の抑制とその分子機序に関して研究を行った。昨年度、正常乳腺上皮細胞へのvorinostat+NAM処理における細胞毒性は非常に低かったのに対して、一般的に予後不良とされるbasal typeに属する乳癌細胞(MDA-MB-231、BT549)に対して顕著に細胞死が誘導されることを見出した。今年度は、vorinostat・NAM併用によるの乳癌細胞DNA損傷応答シグナル経路の分子機序に関して詳細な検討を行った。vorinostat・NAM併用によるMDA-MB-231細胞へのDNA損傷蓄積に関して、DNA二本鎖切断マーカーであるγH2AXの発現をウェスタンブロット法により解析した結果、vorinostat単剤処理と比較して、vorinostat・NAM併用により顕著なγH2AXの蓄積が検出された。このγH2AXの蓄積に伴い、DNA損傷応答に関連する様々な分子群の活性化も確認された。今後ヌードマウスを用いたin vivo実験を行うことで、vorinostat・NAM併用による合成致死を起点とした乳癌治療応用とその分子機序解明の一助となりうるものと考える。腫瘍細胞生物学各サブタイプに属する乳癌細胞株のvorinostat・NAMに対する感受性評価とDNA損傷応答の分子メカニズムに関して一定の成果が得られている。平成24年度研究計画における「各サブタイプに属する乳癌細胞株のvorinostat・NAMに対する感受性評価とDNA損傷応答の分子メカニズムの検討」に関してほぼ達成しているが、一部(DNA損傷の定量的解析とvorinostat・NAM併用によるのDNA損傷応答シグナル経路の詳細)にやや遅れが生じた。これは、関西医科大学移転に伴う準備および当該研究者の九州大学歯学研究院への異動の影響によるものである。平成26年度研究計画遂行にあたり、ヌードマウスを用いたvorinostat・NAM併用による乳癌抑制のin vivo評価に関する実験は、九州大学大学院歯学研究院動物飼育施設を使用する。当該動物実験計画はすでに九州大学において承認済みであり、研究計画の遂行に支障はない。研究成果は論文にて公表する。平成25年度研究計画遂行にあたり、まず平成24年度研究計画における一部未実施実験(vorinostat・NAM併用によるDNA損傷の定量的解析及びDNA損傷応答シグナル経路の詳細)につき引き続き検討を行う。vorinostat・NAM併用によるDNA損傷の定量的解析は九州大学農学部細胞制御工学講座(連携研究者:片倉)との協力のもと行う。またDNA損傷応答シグナル経路の詳細な解析に関して、現所属である九州大学大学院歯学研究院分子口腔解剖学分野研究室及び培養室において研究遂行可能である。平成25年度研究計画における、vorinostat・NAM併用による乳癌抑制のin vivo評価系の構築に関する実験は、九州大学大学院歯学研究院動物飼育施設を使用する。いずれも本年度研究計画の遂行に支障はないと考える。平成25年度研究費(1,500千円)使用にあたり、平成24年度研究計画における一部未実施実験ならびに平成25度計画(vorinostat・NAM併用による抗腫瘍効果のin vivo評価系の構築)にかかる研究経費はすべて消耗品費とし,必要とする物品を試薬、ガラス・細胞培養用器具とし、各々1,100千円、50千円の使用を予定している。また、動物実験に使用するヌードマウスを実験動物費とし、予備実験に使用するヌードマウスを含めた20匹分の100千円を使用予定である。国内旅費および外国旅費にかかる経費は学会発表とし、250千円を使用予定とする。以上、平成25年度研究費(1,500千円)におけるいずれの経費も、分子生物学的解析に用いる試薬類と細胞培養の維持・管理、また動物実験にかかる試薬、動物の維持・管理において必要であり、研究規模および研究体制と鑑みて、本研究計画遂行にあたり必要且つ妥当と考える。
癌性疼痛モデル動物を用いた癌性疼痛メカニズムの解明と新規遺伝子治療法の開発

癌患者の終末期医療においてQOLに最も影響を与える症状は「疼痛」である。本研究では、癌性疼痛の分子メカニズムを明らかにし、新規の疼痛治療薬を開発することを目的とし、動物モデルを用いた解析を行った。<癌性疼痛モデル動物(ラット)の作成と疼痛行動の評価><BDNFを標的とした遺伝子治療法(デコイ療法)の癌性疼痛に対する有用性検討>人工的に作成したBDNF mRNAに対するデコイ核酸(Tsukuba Oligo Service)の鎮痛効果を確かめるため、デコイ核酸を作成した。鋳型DNA(Obata N. etal., 2011, BBRC)をPCR反応で増幅し、二重鎖DNAを作成しで生理食塩液で42μg/14μLに希釈し、デコイ試薬とした。本検討では、デコイ試薬の投与には至らなかったが、カテーテルの留置を行い、投与できるまでにモデルを成熟させた。今後はデコイ試薬の有用性について検討を行っていく。
遺伝子導入技術を用いた木部細胞分化機構の解析

この研究の目的は、木部細胞分化過程で現れる分化特異的な遺伝子の役割と発現調節機構を分子生物学的手法を用いて解析することにより、植物細胞分化機構解明に迫ることにある。これまでに得られた成果は次のようなものである。1.木部分化特異的遺伝子の単離と解析:ヒャクニチソウ単離葉肉細胞から管状要素(道管・仮道管細胞)へ分化しつつある細胞(培養後48時間目の細胞)のmRNAをもとにcDNAライブラリ-を作成した。このライブラリ-を用い、分化培地、非分化培地で48時間培養した細胞からのmRNAをもとにdifferential scre eningを行った。その結果、分化特異的な遺伝子を4個単離することができた(TED1ー4)。これらの遺伝子はいずれも培養後48時間目以降急激に発現する性質をもっていた。これらの遺伝子の塩基配列を決定したところ、TED1はミトコンドリアF1ーATPaseと、TED2はモルモットのレンズタンパク質と、TED4は糊粉層特異的タンパク質との相同性が認められた。2.遺伝子導入系の確立とTED遺伝子の導入:シロイヌナズナ、ヒャクニチソウへのアグロバクテリアを用いた遺伝子導入系を確立した。これを用いて、TED2遺伝子のセンス・アンチセンスDNAをヒャクニチソウに導入してその木部分化に対する影響を調べた。しかし、現在までのところ分化に対する影響は観察されていない。本年は、分化特異的に発現する遺伝子の単離と、遺伝子導入系の確立に専心した。1.木部分化特異的遺伝子の単離:ヒャクニチソウ単離葉肉細胞を分化誘導培地に移し、管状要素(道管・仮道管細胞)分化を誘導した。この分化途中にある細胞(培養後48時間目の細胞)のmRNAをもとにcDNAライブラリ-を作成した。分化培地、非分化培地で48時間培養した細胞からのmRNAをもとにdifferential screeningを行い、先のライブラリ-から分化特異的に発現する遺伝子の単離を試みた。約45000のプラ-クをscreeningしたところ、分化特異的な遺伝子を5個単離することができた。これらの遺伝子はいずれも培養後48時間目以降急激に発現するようになるものであり、ある遺伝子は形態形成に先立って、一過的な発現上昇を示した。2.遺伝子導入系の確立:今年度は、シロイヌナズナ、ヒャクニチソウ、ニンジンの3種の植物への遺伝子導入系の確立を試みた。カリフラワ-モザイクウィルスのプロモ-タ-とβーグルクロニダ-ゼの融合遺伝子とカナマイシン耐性遺伝子をアグロバクテリア(EHA101)を用いて植物に導入した。シロイヌナズナでは、特定の品種の根と下胚軸を用いトランスジェニック植物が得られた。また、ヒャクニチソウでは葉切片にアグロバクテリアを接種することにより高頻度のトランスジェニックカルスを得ることができた。このカルスからの植物再生系とニンジンへの遺伝子導入系は今後の課題として残された。この研究はの目的は、木部細胞分化過程で現れる分化特異的な遺伝子の役割と発現調節機構を分子生物学的手法を用いて解析することにより、植物細胞分化機構解明に迫ることにある。これまでに得られた成果は、次のようなものである。このライブラリ-を用い、分化培地、非分化培地で48時間培養した細胞からのmRNAをもとにdifferential screeningを行った。

これらの遺伝子はいずれも培養後48時間目以降急激に発現する性質をもっていた。これらの遺伝子の塩基配列を決定したところ、TED1はミトコンドリアF1ーATPaseと、TED2はモルモットのレンズタンパク質と、TED4は糊粉層特異的タンパク質との相同性が認められた。2.遺伝子導入系の確立とTED遺伝子の導入:シロイヌナズナ、ヒャクニチソウへのアグロバクテリアを用いた遺伝子導入系を確立した。これを用いて、TED2遺伝子のセンス・アンチセンスDNAをヒャクニチソウに導入してその木部分化に対する影響を調べた。しかし、現在までのところ分化に対する影響は観察されていない。
幾何学的構造に関する諸問題

研究目的である多様体の大域的性質の探求および関連する幾何学的構造に関する諸問題の解明を目ざす具体的な諸目標に対して,新たな進展と成果が得られた.そのうちの幾つかを列挙する. :1.斎藤恭司は孤立特異点の型に対応するウエイトの正則系に伴う代数曲線の分類研究を経て,高種数の代数曲線のモヂュライ空間の研究を進め,フックス群との関係を明らかにした.成木勇夫は代数曲線上の代数曲線束に関して,その特異ファイバーのホモロジー類と交叉形式の研究および,代数的閉体上の射影平面の上のベクトル束のモヂュライ空間の研究を行い成果を得た.2.代数解析の研究に関しては,河合隆裕による無限階数の線型微分方程系の研究,柏原正樹,河合によるホッヂ理論における特殊な1の分解の研究,高崎金久によるD-加群の変形としての積分可能系の研究,斎藤盛彦による代数的多様体のコホモロジー群における混合ホッヂ加群構造の研究,およびミルナー束における次数付きのガウスーマーニン系の研究など多くの成果が得られた.3.数理物理学の研究に関しては,中西襄等が,アインシュタイン重力場の4脚定式化における局所ロレンツ対称性の超対称化拡張を一連の研究において行っている.神保道夫,三輪哲二等は場の理論の研究に関連する無限次元リー環の表現の研究を続け成果を得た.また小嶋泉等による量子力学系の理論におけるエントロピー生成の定式化の研究がある.4.島川和久は群作用をもつモノイド圏とそれに伴う無限ループ空間の研究を行った.島田信夫は代数的K理論におけるホッヂ・チャーン類を研究した.その他,楠岡成雄によるウィナー・リーマン多様体における度数定理に関するゲッツラーの結果の拡張および大沢健夫による複素多様体上のL^2正則函数の拡張の研究などがある.研究目的である多様体の大域的性質の探求および関連する幾何学的構造に関する諸問題の解明を目ざす具体的な諸目標に対して,新たな進展と成果が得られた.そのうちの幾つかを列挙する. :1.斎藤恭司は孤立特異点の型に対応するウエイトの正則系に伴う代数曲線の分類研究を経て,高種数の代数曲線のモヂュライ空間の研究を進め,フックス群との関係を明らかにした.成木勇夫は代数曲線上の代数曲線束に関して,その特異ファイバーのホモロジー類と交叉形式の研究および,代数的閉体上の射影平面の上のベクトル束のモヂュライ空間の研究を行い成果を得た.2.代数解析の研究に関しては,河合隆裕による無限階数の線型微分方程系の研究,柏原正樹,河合によるホッヂ理論における特殊な1の分解の研究,高崎金久によるD-加群の変形としての積分可能系の研究,斎藤盛彦による代数的多様体のコホモロジー群における混合ホッヂ加群構造の研究,およびミルナー束における次数付きのガウスーマーニン系の研究など多くの成果が得られた.3.数理物理学の研究に関しては,中西襄等が,アインシュタイン重力場の4脚定式化における局所ロレンツ対称性の超対称化拡張を一連の研究において行っている.神保道夫,三輪哲二等は場の理論の研究に関連する無限次元リー環の表現の研究を続け成果を得た.また小嶋泉等による量子力学系の理論におけるエントロピー生成の定式化の研究がある.4.島川和久は群作用をもつモノイド圏とそれに伴う無限ループ空間の研究を行った.島田信夫は代数的K理論におけるホッヂ・チャーン類を研究した.その他,楠岡成雄によるウィナー・リーマン多様体における度数定理に関するゲッツラーの結果の拡張および大沢健夫による複素多様体上のL^2正則函数の拡張の研究などがある.
メガシップ対応の革新的コンテナターミナルレイアウト設計手法の開発

海上コンテナ輸送において、数年前に1万TEUを超える積載能力を有する、いわゆるメガシップが投入された。本研究はこのようなメガシップが積載する大量のコンテナを効率的に荷役できる、革新的なコンテナターミナルの設計手法を開発した。1万TEU以上のコンテナ積載能力のある超大型コンテナ船(以下、メガシップと呼ぶ)を日本の港湾に寄港させるには、従来のコンテナターミナルとは根本的に異なるデザインのターミナルを建設して、メガシップの迅速な荷役、ならびに同船からフィーダ船への効率的なトランシップを実現する必要がある。そこで本研究課題では、メガシップ対応のハブコンテナターミナルのレイアウトの合理的設計手法の確立ならびに、同コンテナターミナルにおけるバース・岸壁クレーンの最適割当計画法を開発する。今年度は、両舷荷役対応コンテナターミナルとして、インデント型とフロート型のコンテナターミナルを想定し、その最適バース割当問題(以下、BAPと呼ぶ)の近似解法を開発した。我々は既にこれらのターミナルのBAPを開発済みである。しかし、インデント型ターミナルのBAPに関しては、必ずしも良好な解は得られていない。その大きな理由は、同ターミナルでは袋小路型の両舷荷役バースであるインデント・バースにメガシップが不在時に、小型のフィーダ船を複数隻係留させる。小型船の長さが短い場合は、複数隻を1つのバースに同時に係留させることで、バースの生産性が上がる。しかし、これらの船の入出港に制約があり、入港ならびに出港で待ち時間が発生する。既往の研究では、このインデント・バースの小型船係留順のスケジューリングは効果的ではなかった。そこで、そのスケジューリングの改善を行った。そこで本研究課題では、メガシップ対応のハブコンテナターミナルのレイアウトの合理的設計手法の確立と同ターミナルにおけるバース・岸壁クレーンの最適割当計画法を開発する。今年度は、以下のことを行った。(1)コンテナターミナル計画の元データとなる、寄港船の寄港パターンの予測に必要となる、コンテナ航路ネットワークの計画について研究し、国内誌に成果を発表した。(2)昨年度開発した両舷荷役対応コンテナターミナルである、インデント型とフロート型のコンテナターミナルを想定し、その最適バース割当問題の近似解法を用いて各種計算実験を実施した。その成果を、現在欧文誌に投稿中である。(3)バース割当問題は運用レベルの意思決定問題である。これをさらに拡張したターミナルの年間レベルの戦術的な意思決定問題である、バーステンプレート問題を取り組んだ。具体的には、ウイークリーサービスが基本であるコンテナ航路を前提として、1週間の計画期間内に寄港リクエストする船のバースウインドウを設定する問題である。この問題を、離散係留座標において検討した。10年前に開発した離散係留座標系での動的バース割当問題のための解法である、ラグランジュ緩和問題を用いた劣勾配法を改良して、バーステンプレート問題を解く。その第1段階として、バース割当問題に対する解の改善を行うために、劣勾配法の改良を行った。その成果を国際学会で発表し、さらに国内誌に論文として掲載した。1万TEU以上のコンテナ積載能力のある超大型コンテナ船(以下、メガシップと呼ぶ)を日本の港湾に寄港させるには、従来のコンテナターミナルとは根本的に異なるデザインのターミナルを建設して、メガシップの迅速な荷役、および同船からのフィーダ船への効率的なトランシップを実現する必要がある。そこで、本研究課題では、メガシップ対応のハブコンテナターミナルのレイアウトの合理的設計手法の確立を行う。最終年度である本年度では、昨年度に引き続いて、以下の内容の研究を行った(1)コンテナターミナル計画の基礎データである、背後地コンテナ輸送パターンの分析を行った。その成果を国内誌に発表した。(2)メガシップの迅速な荷役に効果のある両舷荷役型のターミナルである、インデント型ターミナルとフロート型ターミナルの荷役性能の比較を計算を行った。その計算のために両ターミナルタイプに対して個別にバース割当問題を開発した。計算結果をもとに権威ある欧文誌である、Transportation Research Part-Eに論文を発表した。当初計面では、平成23年度までで、最適ターミナルデザイン決定手法と、そのようなターミナルでの運用計画であるバース・岸壁クレーン割当法の開発を終える予定であった。しかし、実際には、最適ターミナルデザイン決定手法の開発には、戦術的なバーススケジューリング計画であるバーステンプレート問題を考慮する必要があることが判明し、平成23年度の後半ではこの問題の解法を取り組んだ。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度では、バーステンプレート問題の解法に関して、本格的に研究を推進する必要がある。したがって、ターミナルデザイン研究における運用面の研究テーマである、バース・岸壁クレーン割当法の開発は、平成24年度内に完了することは、極めて困難な状況である。このテーマに関しては、平成25年度に新たな科学研究費の課題として申請するつもりである。
再発・治療不応性T細胞性白血病に対するキメラ抗原受容体T細胞療法の開発

再発・治療不応性T細胞性急性リンパ性白血病(ALL)の生命予後はきわめて不良である。とりわけ中枢神経再発例が問題となる。再発・治療不応性B細胞性ALLに対しては、CD19抗原を標的とするキメラ抗原受容体(CAR)を用いた遺伝子改変T細胞療法が臨床的にきわめて有効である。しかし、T-ALLを対象とするCAR-T細胞療法はいまだ臨床応用されていない。臨床開発が遅れている主な理由は、T-ALL細胞を治療対象とした場合、(1)標的とする抗原が正常T細胞に発現する抗原と共通であるためCAR-T細胞の製造過程でCAR-T細胞同士の殺し合いが生じること、(2)患者に投与した場合には患者末梢血中を循環する正常T細胞も殺傷するためサイトカイン放出症候群が起こりやすく危険性が高いこと、などが挙げられる。本研究では、T-ALL細胞上に発現する抗原"X"を標的としながらも、CAR-T細胞自身が有する'X'抗原を攻撃しないCAR-T細胞を樹立することを第1の目的として研究を行った。その結果、'X'を標的としながらも自身は'X'を発現しない新規CARの構築が順調に進んでいる。第2に、樹立したXCAR/XKD-T細胞を患者に全身投与した場合の末梢循環するT細胞の殺傷を防ぐことはほぼ不可能であることから、治療対象を中枢神経単独再発例に絞り、XCAR/XKD-T細胞を静脈投与せず、髄腔内に投与する治療モデルの構築を試みた。その結果、免疫不全マウスの中枢神経にALL細胞を移植し、その後脳室内にCAR-T細胞を直接投与する系の構築に成功した。新規CARの作製がおおむね順調に進んでいる。また、新規CAR-T細胞の中枢神経効果を検討するためのマウスモデルの構築も順調である。新規CARを発現するCAR-T細胞を樹立し、T-ALL細胞に対するin vivo抗腫瘍効果を細胞障害活性測定、共培養実験等で確認する。特に連続共培養実験法を用いて、効果が持続するCAR-T細胞を選定する。最適なCAR-T細胞が樹立された後は、免疫不全マウスの脳室内にT-ALL細胞を移植し、その3日後に同じく脳室内に樹立したCAR-T細胞を輸注し、白血病ヒト化マウスの生存期間を観察する。同時に、髄腔内におけるT-ALL細胞の残存、CAR-T細胞の持続、サイトカイン動態を観察する。新規CARの作製が順調に進んだため、クローニングに必要となるcDNAの購入費用、試薬等の費用を予定より低額に抑えることができた。次年度はマウス実験が中心となるため、マウスの購入代金に充てる予定である。
三重結晶の変形,破壊挙動に基づいた粒昇設計に関する研究

本研究は,個々の結晶粒界と粒界会合部(三重線)が材料の変形,破壊時に果たす役割を明らかにすることにより,機械的性質に優れた多結晶体が持つべき粒界と粒界三重線の構造についての知見を得ることを目的として始められた.得られた結果の多くはこれまでに国内外の論文集において公表され,関係する研究者が利用できるものとなっている.詳細についてはそれらへの参照に任せたいが,本研究の主要な成果は以下のようにまとめることができる.1.変形と破壊において粒界と粒界会合部が果たす役割:金属や単一相の合金の単結晶,双結晶そして三重結晶を育成し,引張試験,クリープ試験そして疲労試験を行い,それらの変形と破壊の挙動を広範囲に調査した.粒界と粒界三重線における変形の不均一性とクラックの発生,伝播を定量的に評価し,それらの粒界と粒界三重線構造依存性を系統的に議論した.特に,粒界三重線の強度への寄与とその温度による変化を明らかにし,多結晶材料の強化のために必要な粒界と粒界三重線の構造を示した.2.多結晶材料における粒界会合部の安定性:本研究では特殊粒界(Σ3粒界などの低エネルギー粒界)が会合する三重結晶を主な試験片とした.再結晶させた銅の双結晶にこのような粒界会合部が安定に存在することを示し,三重結晶試験片で得られる結果の一般の多結晶材料への応用について議論した.3.異相界面が機械的性質に及ぼす影響:複数の相からなる材料の実用的重要性を考慮し,種々の方位関係にある(γ/α)二相ステンレス鋼双結晶を拡散接合法によって作製して,異相界面による結晶粒の変形の拘束と界面における超塑性すべりを調べた.本研究は,個々の結晶粒界と粒界会合部(三重線)が材料の変形,破壊時に果たす役割を明らかにすることにより,機械的性質に優れた多結晶体が持つべき粒界と粒界三重線の構造についての知見を得ることを目的として始められた.得られた結果の多くはこれまでに国内外の論文集において公表され,関係する研究者が利用できるものとなっている.詳細についてはそれらへの参照に任せたいが,本研究の主要な成果は以下のようにまとめることができる.1.変形と破壊において粒界と粒界会合部が果たす役割:金属や単一相の合金の単結晶,双結晶そして三重結晶を育成し,引張試験,クリープ試験そして疲労試験を行い,それらの変形と破壊の挙動を広範囲に調査した.粒界と粒界三重線における変形の不均一性とクラックの発生,伝播を定量的に評価し,それらの粒界と粒界三重線構造依存性を系統的に議論した.特に,粒界三重線の強度への寄与とその温度による変化を明らかにし,多結晶材料の強化のために必要な粒界と粒界三重線の構造を示した.2.多結晶材料における粒界会合部の安定性:本研究では特殊粒界(Σ3粒界などの低エネルギー粒界)が会合する三重結晶を主な試験片とした.再結晶させた銅の双結晶にこのような粒界会合部が安定に存在することを示し,三重結晶試験片で得られる結果の一般の多結晶材料への応用について議論した.3.異相界面が機械的性質に及ぼす影響:複数の相からなる材料の実用的重要性を考慮し,種々の方位関係にある(γ/α)二相ステンレス鋼双結晶を拡散接合法によって作製して,異相界面による結晶粒の変形の拘束と界面における超塑性すべりを調べた.Cuー9at.%A1三重結晶試験片を用いて,試験温度823K,初期付加応力35MPaの条件でクリ-プ試験を行った。試験片が破断に至るまでの過程において,すべり線,粒界すべり,三重線近傍の不均一変形(=fold),粒界き裂,および粒界破面などを観察し解析を行った結果,特に三重線foldについて,以下に示すような検論が得られた。1)三重線fold形成面の優先性は,すべり帯型fold,変形帯型foldによらず,応力伝達系数の大きさによって評価することができる。結晶内の全てのすべり系のうち,原則として最も大きい値を持つすべり面がfold形成に関与する。2)三重線foldが形成される場合,それがすべり帯型foldになるか,変形帯型foldになるかは,粒界面とすべり面との角度関係に依存する。粒界面とすべり面とのなす角が0°に近い場合はすべり帯型foldに,90°に近い場合は変形帯型foldになる。3)三重線foldのコントラストは応力伝達係数の値に依存し,その広がる範囲は粒界すべりの大きさに依存する。応力伝達係数の値が大きいほどfoldのコントラストはよりはっきりとし,また粒界すべりが大きいほどfoldの広がる範囲は大きくなる。4)三重線foldの広がる大きさの,粒界すべり量に対する依存性は,すべり帯型foldの方が大きい。粒界すべり量が小さくなるような引張軸方位の場合,すべり帯型foldは極めて小さくまた,ほとんど成長しない。1.多結晶材料におけるΣ3+Σ3+Σ9粒界会合部の安定性本研究では主としてΣ3粒界やΣ9粒界といった特殊粒界が会合する三重結晶を試験片としてきた.このような結晶方位の試験片に含まれる粒界会合部の安定性を調べるため,再結晶後の銅多結晶において隣り合う結晶粒間の方位差の分布を測定した.

その結果,方位関係がΣ3(焼鈍双晶),Σ9そしてΣ27であるような,Σ3^nで整理できる特殊粒界が大部分であることがわかった.また,2つの整合双晶粒界(Σ3{111}粒界)と会合して、Σ3+Σ3+Σ9粒界会合部を構成する三重線部の安定性について調べた.このような粒界会合部は再結晶組織に出現した後さらに焼鈍を続けてもその形状は変化することがなく,きわめて安定な存在であった.Σ9粒界の粒界面方位も特別な方位に限定され,それらは対応格子点の面密度が高い面に一致していた.2.銅基合金三重結晶における中間温度域でのクリープ破壊挙動三重結晶における破壊挙動の温度および応力依存性を明らかにするため,今年度は中間温度域でのクリープ変形を行い破壊の様式について検討した.CuAl合金三重結晶試験片を用いて,773Kから923Kの中間温度域で30MPaから40MPaまでの引張応力を加えてクリープ試験を行い破壊の挙動を調べた.この温度域では粒界三重線による粒界すべりの阻止効果が明瞭であり,粒界すべり量は粒界三重線からの距離の増加にともない顕著に増加した.粒界すべりが最大であった地点でのクラックの発生,成長という粒界破壊の様式が観察されたが、破断に至る時間は粒界すべり速度の最大値の逆数に比例することがわかった.これらのことは,中間温度域において三重線部は材料の強化に大きく寄与することを意味する.1.FeCrNi合金異相双結晶の変形に及ぼす相界面の影響二相ステンレス鋼に含まれる異相界面が変形に及ぼす影響について調べた。α相(Fe-15Cr-15Ni)とγ相(Fe-30Cr)の単結晶を育成し,それらを拡散接合することによって異相双結晶を作製した.この異相双結晶の引張試験を室温で行い,すべり線の観察を行った.α相とγ相のあいだの方位関係によって相界面が塑性変形に及ぼす影響は変化し,ひずみの適合性が悪い方位関係の場合,γ相の結晶粒は多結晶に類似した変形挙動を示した.2.FeCrNi合金異相双結晶の高温における超塑性界面すべり異相界面が高温変形時に果たす役割を明らかにするため,FeCrNi合金異相双結晶のクリープ変形を行って界面で起こるすべりの機構を議論した.異相界面におけるすべり速度は各相の結晶粒界でのすべり速度に比較して10^210^3倍も大きく,二相ステンレス鋼における高温での大きな延性の原因であることがわかった.界面すべり速度は作用するせん断応力の2乗に比例し,その機構は転位の上昇運動によって律速されるα相の界面近傍での容易な粘性流動によって説明することができた.3.金属と合金の単・双結晶における疲労き裂の発生と伝播金属疲労に及ぼす結晶粒界の影響を単・双結晶による実験によって調べた.α-CuAlの場合,疲労き裂は結晶粒界に優先的に発生し,その伝播速度は粒内における場合に比較して10^2倍程度速いものであった.また,結晶粒界の構造の違いはそこでのき裂伝播速度を変化させ,エネルギーの高い粒界で疲労破壊はより促進されることがわかった.