hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ナノ構造エピタキシにおける面間拡散に関する研究

すると成長温度を低温から高温に上げるに従って、ある成長温度を境界として低温側ではGaは(110)面から(110)面に流れるのに対し、高温側では逆に(110)面から(100)面にGaが流れることがわかった。この理由は(110)面上および(100)面上でGaが結晶にとり込まれるまでの寿命τincの相対的大きさが成長温度によって入れかわるためであることがわかった。すなわち、(001)面および(110)面でτincは低As_4側でAs_4の一次に、高As_4圧側でAs_4の二次に比例するが、この次数が変わる臨界As_4圧が(110)面と(110)面で異なるため、(001)および(110)面でのτincの大きさがAs_4圧を変化すると入れかわり、これが成長温度を変化させた場合にも起こることがわかった。又、今年度はこのような面間拡散を利用して、メサ構造から出発し、先端がするどくとがったピラミッド構造、多数の原子ステップが集合し形成される巨大ステップの形成過程についてもμ-RHEED/MBE,AFM等を用いてくわしく調べた。昨年度までは、As_4分子線を用いてナノ構造の形成に関する研究を進めてきたが、今年度は新にAs_2子線を用いたナノ構造の形成素過程に関する研究を行なった。GaAsの分子線エピタキシにおいては、Foxonモデルと呼ばれるモデルがあり、As_4フラックスを用いた場合Gaが結晶にとり込まれるとき、As_4分子が二つぶつかり活性な砒素を出すが、As_2フラックスを用いた場合、As_2分子が単独で活性な砒素を出すというものである。しかしFoxonモデルでは活性な砒素がAs_2なのか単独のAs原子なのか不明のまま残されていた。そこで本研究では、これを明らかにするためにバルブクラッカーセルによるAs_2フラックスを用い、Gaの結晶にとり込まれるまでの拡散距離(λ_<inc>)をAs_2圧の関数として求めた。λ_<inc>_2はGaが結晶にとり込まれるまでの寿命(τ_<inc>)に比例するので、寿命のAs_2圧依存性が成長反応の次数を与える事になる。microprobe-RHEED/SEM MBE装置により反応の次数を求めたところ、As_2圧が低い時は一次に、高い時には二次になることが判明した。反応の次数が二次となる領域がある事からAs_2二分子が反応し活性な砒素を出すと考えられる。このことはAs_2分子そのものが活性種ではなく、As原子が活性種であることを示している。次に、昨年度から継続している周期的供給エピタキシ(PSE)を用いた選択成長の結果について述べる。本法により分子線エピタキシ法で選択成長が可能になったので、本年度は、マスクのサイズをできるだけ小さくし成長を試みた。電子線リソグラフィーにより酸化膜に線状の窓開けを行い、そこにのみ成長させる選択成長を行った。窓幅としては最小の0.5μmのものを用いて成長を行ったが、表面が非常に平坦な成長層が得られた。本年度はGaAsによるリッジ構造とピラミッド構造の形成に関する素過程を調べた。先ずリッジ構造について述べる。化学エッチングを用いて直線状メサ構造を形成した後、microprobe-RHEED/SEM MBE装置に導入し、その場観察しながらMBE成長を行った。
混晶半導体のスピノ-ダル分解の金属物理学的手法による研究

数種類の薄膜混晶半導体(GaーAsーP,ZuーSeーS,GaーAlーAs,GaーInーAlーAs)について透過電子顕微鏡法により詳しくその構造を調べた。以下の結果を得た。1.GaーAsーP混晶中のわずかな濃度変動。これは気相成長法によりGaP基板上に成長させた混晶であるが暗視野電顕法で濃度変動のためと考えられる縞模様を観察した。暗視野像強度と混晶濃度との関係を明らかにして、微少な濃度変動を検出するための最適な実験条件(膜厚、反射)を検討する事ができた。すなわち従来から良く知られた200反射による暗視野像法がなぜ便利か、あるいは他の反射(例えば220反射)による暗視野像強度も濃度変化に対する良い感受性を持つことが明らかにできた。これらの考察は混晶のスピノ-ダル分解による濃度変動を検出する際に有用と考えられる。2.ZnーSeーS歪超格子の界面構造。これはGaAs基板上にMOCVD法により成長させたIIーIV族混晶半導体で、ZnSとZnSeを交互に積層させた超格子である。ミスフィトの小さい混晶系に比べて明らかに異なったうねったような界面構造が観察できた。3.LPE法によるGaーAlーAs混晶。これは発光ダイオ-ドの素材で、GaとAlは良く混合しており顕著な濃度変動は観察できなかった。4.MBE法によるGaーInーAlーAs混晶。これは従来、スピノ-ダル分解が生ずる系として知られている。観察の結果、顕著な濃度変動は観察されていない。これが成長法によるものかあるいはさらに熱処理が必要なのかを検討している。薄膜混晶の熱処理は構成原子の蒸発などによる試料の変化もあり、今後、多結晶のバルクの混晶を得て研究を進めたい。以下の結果を得た。1混晶半導体中の濃度変動の解析混晶半導体中にみられる濃度変動の解析手法が確立された。すなわちGaP下地の上に気相生長させた混晶半導体GaAs_×P_<1-X>の誘過電子顕微鏡による観察を行ない、成長条件の不安定さに起因する1次元の濃度変動のためと考えられる縞状コントラストを暗視野像上で検出できた。しかし分析電子顕微鏡によるEDX分析を試みても濃度変動は検出できなかった。これはこの混晶半導体の濃度変動の周期が数10nm,変動幅がわずか5%程度であり、分析限界を越えているためと考えられた。そのため暗視野像で変動幅を決定することを試みた。これはこの暗視野像強度の濃度の変化に対する感受性(chemical sensitivity)が暗視野像撮影のための反射、あるいは薄膜膜厚によって異なることを巧みに利用したもので、これによって、GaAs_<0.3>P_<0.7>に見られた濃度変動の周期及び変動幅を決定することができた。この分析手法の確立により混晶半導体のスピノ-ダル分解時における濃度変動幅を決定する可能性が出てきた。金属物理的手法による研究には不可欠な技法となろう。(to bepublishedin Materials Research Society Proceedings,1989,San Diego)2 IIIーV混晶半導体の結晶成長と格子欠陥気相エピタキシャル成長法で作られた混晶半導体GaーPーAs等の結晶成長条件と格子欠陥の分布の関係を透過電子顕微鏡法で調べた。その結果、適当な条件下では、基板結晶と、混晶半導体の格子定数のミスマッチを緩和する格子欠陥は、ごく限られた領域に局在しており、この部分を避ければ良質の無転位の混晶単結晶が得られることが明らかにできた。

スピノ-ダル分解の研究は分解を起こす組成の試料の入手に手間どりやや遅れているため、半導体の濃度変動、点欠陥集合体、界面構造について透過電子顕微鏡法により詳しく調べた結果を以下にまとめる1.暗視野電顕法による混晶半導体中の濃度変動の解析混晶半導体中では濃度変動によるる縞状コントラストが暗視野像に観察されることがある。暗視野像強度の濃度の変化に対する感受性(chemical sensitivity)を考察して暗視野像撮影のための反射、あるいは薄膜膜厚などの最適な実験条件を検討した。スピノ-ダル分解による濃度変動の検出にもこの手法は有効であろう。2.種々の方法で成長した混晶半導体の結晶成長と格子欠陥(1)MOCVD法によるZnSーZnSe混晶:これはZnSとZnSeを交互に積層させた歪超格子だが断面TEM観察を行なってみると、ミスフィトが殆どない系と異なり独特のうねった界面を見ることができた。(2)VPR法によるGaAsP混晶:気相成長用のガス流量の変化とミスフィト転位の分布・伝ぱんとの関係を調べ、急激なガス組成変化を加えてもミスフィト転位の伝ぱんを完全には阻止できないことがわかった。またガス流量の微少な変化による濃度変動を上述1.の手法で検出・解析した。これ以外ではAsとPはよく混合していた。(3)LPE法によるGaAlAs混晶:これは発光ダイオ-ド用の材料である。GaとAlはよく混合して濃度変動はみられなかった。以上の系では分解は起こっていない。3.半導体中の点欠陥集合体の構造解析半導体中の格子間原子は熱平衡欠陥ではないが実際の材料中では集合体として存在することが多い。このうちシリコン、ゲルマニウムで広く知られた{113}面上の集合体の原子配列の解明にほぼ成功した。
衝撃波と膨張波を伴う超音速噴流へのレインボーシュリーレン偏向法の適用に関する研究

円筒ノズルからの不足膨張音速噴流の密度場を測定するためにレインボーシュリーレン法が使用された.その結果,噴流構造は縦切りおよび横切りのレインボーシュリーレン法によって明瞭に観察される.噴流の任意の断面の密度分布はシュリーレン写真のアーベル逆変換によって効果的に推測できる.また,円筒ノズルを通る圧縮流れの特性を予測するための解析モデルが提案され,本実験結果と比較される.さらに,ねぎ皮むき用の現行および新型ノズルからの噴流がレインボーシュリーレン法によって計測され,新型ノズルは現行のノズルより効率が高いことを示す.平成24年度は,直径8mm,長さ85mmの円筒ノズルからの音速噴流をレインボーシュリーレン偏向法によって実験的に調べた.また,実験と同じ条件の基でTVD法による数値計算を行い,実験結果と比較検討を行った.実験と数値計算から得られた結果を要約すると,以下のとおりである.(1)レインボーシュリーレン法によって,不足膨張噴流のバレル衝撃波とその反射衝撃波,マッハディスク,ノズル出口からマッハディスク直前までの膨張領域,及び噴流境界等を連続的な色相の変化によって観測することができる.(2)フィルターの色相の変化方向を噴流の軸方向に対して垂直にした場合,マッハディスクを構成する反射衝撃波の強さが三重点から足下に向かって徐々に変化する特徴を色相の連続的な変化によって観測することができる.(3)フィルターの色相の変化方向を噴流の軸方向にした場合,不足膨張音速噴流の中心軸上のマッハディスクとその下流の第2衝撃波から第4衝撃波までの各衝撃波の位置を流れ方向の色相の変化からピーク値の位置として算出できる.(4)レインボーシュリーレン写真内の噴流中心軸に対して垂直な任意の位置の色相値をアーベル逆変換することで,その断面における密度の定量値を得ることができる.(5)結論(3)で得られた噴流中心軸上の色相変化の各ピーク値は,結論(4)で得られたノズル上流のよどみ圧p0と背圧pb比p0/pb=5のときの噴流中心軸上の密度勾配が正の最大値の位置とほぼ一致する.(6)噴流内にマッハディスクが生じる場合,噴流中心軸上の密度分布において,マッハディスク直後から数ミリ下流にわたって密度のわずかな上昇が観察できる.これは,数値計算結果から得られた等密度線図でも確認でき,マッハディスクが上流に凸状に湾曲した形状となり,三重点からのすべり線が下流に向かうに従い,外側に拡がることに起因する.超音速噴流の特性を調べることは,従来よりスートブロワ,ガスワイピング,転炉等の工業や最近では出荷前の白ネギの皮むき作業において非常に重要である.一般に,超音速噴流の特性を理解するには,流れ場のベクトル量(例えば,速度)やスカラー量(例えば,密度,温度,圧力)の情報が必要とされる.このような情報は,衝撃波とせん断層の干渉を考慮して数値計算によって得られることもあるが,数値計算の妥当性は信頼のおける実験値との比較によってなされる.本研究では,光学的測定法であるレインボーシュリーレン偏向法を衝撃波と膨張波を含む複雑な超音速噴流に適用し,噴流内の任意の位置の密度を定量的に測定する方法を確立したものである.本研究によって得られた結論は以下のとおりである.(1)レインボーシュリーレン偏向法によって円筒ノズルからの不足膨張音速噴流のバレル衝撃波とその反射衝撃波,マッハディスク,ノズル出口からマッハディスク直前までの膨張領域,及び噴流境界等を連続的な色相の変化によって観察できる.また,噴流内の任意の位置の密度を高分解能及び高精度で得ることが可能である.さらに,円筒ノズルを通る圧縮流れの解析モデルを提案し,本モデルの解析値が実験値と定量的に良く一致することを示した.(2)農業分野で実際に使用されている白ネギの皮むき用ノズルからの噴流にレインボーシュリーレン偏向法を適用し,ノズル上流と背圧の比(ノズル圧力比)が噴流内の密度場に及ぼす影響を定量的に調べた.また,新型の白ネギの皮むき用ノズルを開発し,両者をレインボーシュリーレン偏向法によって調べた.その結果,現行ノズルと比較して新型ノズルからの噴流は,実際の白ネギの皮むき作業に有効であることを明らかにした.円筒ノズルからの不足膨張音速噴流の密度場を測定するためにレインボーシュリーレン法が使用された.その結果,噴流構造は縦切りおよび横切りのレインボーシュリーレン法によって明瞭に観察される.噴流の任意の断面の密度分布はシュリーレン写真のアーベル逆変換によって効果的に推測できる.また,円筒ノズルを通る圧縮流れの特性を予測するための解析モデルが提案され,本実験結果と比較される.さらに,ねぎ皮むき用の現行および新型ノズルからの噴流がレインボーシュリーレン法によって計測され,新型ノズルは現行のノズルより効率が高いことを示す.超音速流れの研究は,工学的及び学問的に非常に重要である.

一般に,超音速流れの特性を理解するには,流れ場のベクトル量(例えば,速度)やスカラー量(例えば,密度,温度,圧力)の情報が必要とされる.このような情報は,衝撃波とせん断層あるいは衝撃波と境界層の干渉を考慮して,数値計算によって得られることもあるが,数値計算の妥当性は,信頼のおける実験値との比較によってなされる.本研究では,非接触測定法であるレインボーシュリーレン偏向法を衝撃波と膨張波や圧縮波を含む複雑な超音速流れに適用し,超音速流れの非接触定量的可視化法を確立することを目的とする.本研究によって得られた主な成果は以下のとおりである.不足膨張音速噴流の構造を連続的な色相分布によって定量化できる.この色相値のアーベル逆変換によって噴流軸に対して任意の断面の密度分布が得られる.すなわち,衝撃波と膨張波や圧縮波を含む複雑な超音速流れを容易に定量観察することができる.また,レインボーシュリーレン法によって得られた噴流中のマッハディスク前後の密度比はランキン・ユゴニオによる垂直衝撃波前後の理論値と定量的に非常に良く一致する.さらに,実験と同一の境界条件,作動条件で適切な乱流モデルを用いた数値解析を行い,本実験結果と比較検討した.その結果,レインボーシュリーレン偏向法によって得られる噴流内のマッハディスク前後の密度比や噴流中心軸上の密度値の変化は数値計算結果と定量的に比較的良く一致することがわかった.なお,本実験のレインボーシュリーレン偏向法の空間分解能は約20ミクロンである.この分解能は,ピンホールの大きさ,集光レンズの焦点距離,レインボーフィルターの色相の解像度,デジタルカメラの解像度に依存する.超音速流れに関連する現象を調べるための計測方法として,静圧プローブ,全圧プローブ,熱線流速計等の接触型の手法が用いられる場合があるが,このような探査プローブを超音速の流れ場へ挿入すると,一般にその前方に離脱衝撃波が生じ,元の流れ場を大きく乱す原因となる.また,レーザドップラー流速計やレーザー誘起蛍光法等の非接触型の計測法は,流れ場にシード粒子を混入する必要があり,衝撃波を含む流れ場の計測では,シード粒子が実際の流れ場に追随しない等の問題が報告されている.しかし,本計測で用いられるレインボーシュリーレン偏向法は,上記の欠点を補う新しい計測法であり,今後さらなる発展が望まれる.本研究では,超音速ノズルからの過膨張超音速噴流,適正膨張超音速噴流,不足膨張超音速噴流のレインボーシュリーレン計測,円筒ノズルからの不足膨張音速噴流のレインボーシュリーレン計測を行った.また,これらの実験による密度場をTVD法による数値計算結果と比較検討を行った結果,レインボーシュリーレン偏向法は衝撃波を伴う軸対称超音速噴流の光学的密度場計測に非常に有効であることを示した.平成23年度は,まず初めにレインボーフィルターの設計・製作を予定通り行った.本研究で使用するレインボーフィルターの作製は,市販の画像解析ソフト(Adobe社製の画像解析ソフトPhotoshop)によって行った.レインボーフィルターは,色相の範囲を0度から350度とし,これをスライド用のポジフィルムにプリントして作製した.つぎに出口直径10 mmでノズル入口から出口までのノズル壁を曲率半径20 mmの円弧とした設計マッハ数1.0の先細ノズルを設計・製作した.先細ノズルと既存の設計マッハ数が1.6の超音速ノズルを既存の超音速風洞に取り付けて使用した.圧縮機によって高圧タンクに蓄えられた乾燥空気は,電磁式圧力制御弁を通過して,集合洞で一旦よどみ状態になった後,供試ノズルを通して大気に放出させた.出力500Wのメタルハライド光源からの光は,直径10mmの光ファイバーケーブル,焦点距離16.56mmの対物レンズ,直径50ミクロンの精密ピンホールを通った後,コリメータレンズ(直径100mm,焦点距離500mm)で平行光線となり,集光レンズ(直径100mm,焦点距離500mm),レインボーフィルター,カメラレンズを通してデジタルカメラの受光素子上にに達するように設計を行った.
日本の重要雑草における標準系統の選抜育成

日本の重要雑草の標準実験系統を育成するための技術基盤を形成するために、イネ科雑草を主体として全国より1267系統を収集し、標本を作成し、自殖作業と一部の集団栽培を行い、実験系統を作出し、従前より確立していた系統と併せて、育成の過程で遺伝的評価と生理生態的評価を行った。採集と自殖作業のプログラムを立てそれに従って作業を進めた。自生地での雑草種子の採集から系統育成、さらに育成後の採種選果および種子頒布の過程について作業上の問題を整理した。自殖作業によって得られたヒエ属植物の系統について葉緑体DNAのシーケンスデータから推定された制限酵素サイトを標識として識別の困難なタイヌビエとイヌビエとを判定する方法を作成し、そのプロトコールを明らかとし、雑草種の分子識別の方法を論じた。個別種において育成した系統の評価では、畑作雑草スカシタゴボウとエゾノギシギシにおいて生理生態的特徴の可塑性を調べ、日本産およびアメリカ産ヒエ属植物において除草剤抵抗性を数種薬剤の反応モードで評価したところ、日本の雑草ヒエには除草剤抵抗性が進化していなかった。水生雑草ホテイアオイでは開花生理には大きな系統間差異が認められたがAFLPによる遺伝変異とは独立していた。亜熱帯地域の重要雑草種では育成系統に変異のまとまりがみられた。ヒエ属植物では開発した8個のマイクロサテライトを用い自殖系統を評価し、44系統の標準系統候補を育成した。自殖選抜などにより育成評価した実験系統については要請に応じて公開頒布する。日本の重要雑草における汎用性を考慮して、採集系統と育成系統の種子を管理するためのデータベースを設計し、収集用袋の様式、自殖作業用硫酸紙袋の様式、保存種子容器および袋の様式を設計した。種子の採集地を北海道、東北、関東、近畿、中国、九州、沖縄と定め、設計した様式に基づいてイヌビエおよびタイヌビエ、メヒシバのそれぞれ35集団について集団あたり5-10系統の種子を分担者の判断によって採集し、さく葉標本を作製した。除草剤抵抗性個体が含まれると思われる種についても同様に扱いアゼナ、タカサブロウ、コセンダングサなど6種40系統を収集した。収集種子とさく葉標本について種および変種の同定を行い、系統番号を与え、収集種子をデシケータに保存し、整理した。図鑑等による同定に困難な種について京都大学および琉球大学の標本館において標本との照合を行い同定を行った。採集から整理までの作業について訓練や高度な専門的知識を必要とする作業項目を分担者ごとに評価した。西南日本ではスズメノテッポウの種子は収集出来なかったので、幼苗を自生地より直接採取し、栽培を開始した。自殖による継代・採種は次年度に行う。育成系統を特定するためのDNAマーカー検索の一環としてイヌビエおよびタイヌビエのそれぞれ20系統について幼苗よりのビーズ法によるDNAの抽出条件と時間コストを検討し、一部のサンプルについてRAPD法で変異を検出した。安定的に検出出来るマーカーについて種を識別するマーカーと個体(系統)の違いを示すマーカーを主成分分析により識別し、個体識別に有効なマーカーを検出するRAPDプライマーを特定した。次年度の分析と併せて遺伝的集団構造を分析する。除草剤抵抗性系統選抜のための試験は次年度も継続する。前年度の研究に基づいて採集の方法・評価について討論し、ヒエ属雑草を中心に現実に薬剤試験に使用されている系統を加えて収集系統の分類評価を行うとともに自殖による系統育成を行った。重要雑草のうち6属9種120地域集団1200系統を収集し、3種について447の自殖系統を作成した。DNAを継続的に抽出し、ノビエの227系統についてDNAを抽出し、RAPD分析を進めた。導入した機器と手法については、抽出作業と120系統の分析結果から、イヌビエとタイヌビエの誤鑑定率は1.8%、抽出不成功率0.7%と推定され、通常より高い精度で作業を進めることが可能であった。

無作為に選んだノビエにおける除草剤抵抗性の検出では、3薬剤において差異が認められず、困難であった。自殖系統の育成と採種は小さな植木鉢でも可能であったが、袋掛けや潅水の際に植物体が倒れるなどの問題があり、大量の自殖種子を得るには作業スペースの確保と労力の効率化を検討する必要が示唆された。北海道では種によって播種期の違いに伴って継代が困難で、栽培条件下で自殖系を確保するにはガラス室などの設備を必要とすることが判った。ノビエの類似種では種の違いを指標するDNAマーカーは容易に選別できたが、特定の遺伝子型を指標するDNAマーカーの決定にはプライマーの検討と選択が必要であることが判った。自殖継代にともなう遺伝的変異性の変化と併せて検討を続けている。今年度の成果の一部については雑草学会講演会およびAPWSS会議で発表した後、論文として公表する。前年度の研究に基づいて、採種・選抜の方法および研究推進の方法について討議し、ヒエ属雑草を中心に候補系統の選抜と継代を行った。標準系統の候補となる系統を絞り込み、ノビエ類、スズメノヒエ、チカラシバとスズメノテッポウ、スカシタゴボウ、イヌタデにおいて生態的変異を調査した。ノビエのほかにホテイアオイにおいて継代の進んだ種子より得た個体を用いてDNAを抽出し、RAPDの変異を評価した。日本国内の地理的違いや出穂・開花の早晩性、除草剤抵抗性のような際だった系統を標識するRAPD変異は一般的に多くないことが判明した。しかし、RAPDはイヌビエとタイヌビエのように種の判定には有効なことが確認出来た。ノビエではより確度が高く、操作の簡単な判定が必要であるので、分子鑑定のためにPCR-RFLPによる種の判定を行い手法の汎用性を確認し、論文として発表した。さらに、標準系統の遺伝的標識を得るために、日本産タイヌビエの1系統を材料としてLian et al.(2001)の方法でマイクロサテライトの領域を特定し、プライマーの一組を設計した。さらに候補となる領域の探索を進めている。採種増殖の手法を確立するために、ノビエの系統の一部を増殖し、メヒシバの自然集団個体と併せて収集と選果を試みた。種子の成熟の不揃いが大きいため、穂の採集では効率が悪く、夾雑物の排除に問題の大きいことが判明した。前年度に引き続き、系統育成・評価方法を討議し、イネ科雑草3種について自殖継代を進めるとともに、遺伝的評価を加え、増殖・選果方法を検討した。また、生理的特性や除草剤反応特性評価を含めた4年間の研究内容をとりまとめ、本主題にかかる問題点を整理した報告書を作成した。イヌビエおよびタイヌビエについては、マイクロサテライト検出用のプライマー8組を設計し、種あたり35系統について多型を調査した。4組のプライマーで多型が検出され、これを使うと、実験系統の固有性を10万分の一程度の誤鑑定率で証明できると推定された。日本のイヌビエとタイヌビエでは調査した系統のうち、同じ遺伝子型を示すのは同じ生育地産の2組4系統であった。自殖系統のなかには遺伝的分離を示すものが一系統あったが、残りは固定度は高かった。
ギャップ結合細胞間コミュニケーション阻害による神経分化の抑制に関する研究

1.マウスES細胞を用いたin vtro神経系分化モデルの作成未分化マウスES細胞を浮遊培養して形成されたembryoidbodyをその後接着培養を行い90%以上のembryoidbodyで神経系への分化が誘導される系を確立した。このembryoid bodyをトリプシンで分散し、短期間に神経細胞に分化し、かつマイクロインジェクションが可能な付着培養系を作成した。(1)神経上皮(A2B5陽性)の段階では、コロニー内に限局した活発なギャップ結合細胞間コミュニケーションがあり、神経系に分化する細胞群は、早期にコンパートメントを形成すること、(2)神経細胞への分化に伴い、急速にコロニー内の細胞間コミュニケーション能が低下することを見い出した。神経への分化過程において、細胞間コミュニケーションが、神経系の初期分化に重要な役割を果たしている可能性を見い出した。変異Cx43-GFP融合蛋白発現ベクターを作成した。もともと野生型Cx43発現しギャップ結合細胞間コミュニケーション機能の高い細胞に変異Cx43-GFP融合蛋白発現ベクターを導入し、野生型Cx43の機能をdominant-negativeに阻害することを確認した。ES細胞がin vitroで心筋細胞に分化する系で、細胞間コミュニケーションと発現するコネキシン遺伝子の種類を野生型ES細胞とCx43欠損ES細胞で比較した。Cx43欠損ES細胞は、細胞間コミュニケーションが非常に低下していたが、心筋への分化する頻度や、発現している他のコネキシンのパターンは野生型とCx欠損ES細胞で差が認められなかった。神経初期分化過程におけるギャップ結合細胞間コミュニケーション(GJIC)の変化を明らかにする目的で、多分化能を有するマウスembryonic stem (ES)細胞をin vitroで神経細胞に分化誘導する系を確立し、GJICを検討した。1.マウスES細胞を用いたin vitro神経系分化モデル作成(2)神経系特異的マーカーの免疫組織化学的検討接着培養1日目では、神経上皮の段階から発現するA2B5は陽性であったが、分化した神経のマーカーであるmicrotubuleーassociated protein 2(MAP2)は、陰性であった。2.In vitro神経系分化モデルにおけるギャップ結合タンパク質(connexin,Cx)の発現の免疫組織化学的検討神経への分化を示した細胞には、Cx26の発現が認められた。3.In vitro神経系分化モデルにおけるマイクロインジェクション・トレーサー移行法を用いたGJICの測定接着培養1日目のA2B5陽性コロニーでは、コロニー全体へのトレーサーの広がりを示したが、A2B5陽性コロニーと周辺の扁平なA2B5陰性細胞との間にはGJICが認められなかった。接着培養3日目以降では、トレーサーの広がりはコロニー内の一部に留まった。以上の結果より、in vitroでの神経細胞への初期分化過程において、GJICのコンパートメント形成と機能の低下が生じることが明らかとなった。神経初期分化過程におけるギャップ結合細胞間コミュニケーションの変化を明らかにする目的で、多分化能を有するマウスembryonic stem(ES)細胞をin vitroで神経に分化する系を確立し、神経への分化過程におけるギャップ結合細胞間コミュニケーション能の変化を検討した。1.マウスES細胞を用いたin vtro神経系分化モデルの作成未分化マウスES細胞を8日間浮遊培養し、(そのうちの後半4日間にレチノイン酸処理を行う)し、形成されたembryoidbodyをその後接着培養を行うことにより90%以上のembryoid bodyがneuriteを形成し、神経系への分化が誘導される系を確立した。神経系に分化されたembryoidbodyをトリプシンで分散し、シトシンアラビノシドを加えて培養することによって、短期間に神経細胞に分化し、かつマイクロインジェクションが可能な付着培養系を作成した。2. In vitro神経系分化モデルにおけるマイクロインジェクション・トレーサー移行法を用いたギャップ結合細胞間コミュニケーションの測定神経上皮(A2B5陽性)の段階では、コロニー内に限局した活発なギャップ結合細胞間コミュニケーションが認められ、神経系に分化する細胞群は、早期にコンパートメントを形成することが確かめられた。

また、神経細胞への分化に伴って、急速にコロニー内の細胞間コミュニケーション能が低下することを見い出した。神経への分化過程において、ギャップ結合細胞間コミュニケーション能が大きく変化することを明らかにし、ギャップ結合による細胞間コミュニケーションが、神経系の初期分化に重要な役割を果たしている可能性を見い出した。1.マウスES細胞を用いたin vtro神経系分化モデルの作成未分化マウスES細胞を浮遊培養して形成されたembryoidbodyをその後接着培養を行い90%以上のembryoidbodyで神経系への分化が誘導される系を確立した。このembryoid bodyをトリプシンで分散し、短期間に神経細胞に分化し、かつマイクロインジェクションが可能な付着培養系を作成した。(1)神経上皮(A2B5陽性)の段階では、コロニー内に限局した活発なギャップ結合細胞間コミュニケーションがあり、神経系に分化する細胞群は、早期にコンパートメントを形成すること、(2)神経細胞への分化に伴い、急速にコロニー内の細胞間コミュニケーション能が低下することを見い出した。神経への分化過程において、細胞間コミュニケーションが、神経系の初期分化に重要な役割を果たしている可能性を見い出した。変異Cx43-GFP融合蛋白発現ベクターを作成した。もともと野生型Cx43を発現しギャップ結合細胞間コミュニケーション機能の高い細胞に変異Cx43-GFP融合蛋白発現ベクターを導入し、野生型Cx43の機能をdominant-negativeに阻害することを確認した。ES細胞がin vitroで心筋細胞に分化する系で、細胞間コミュニケーションと発現するコネキシン遺伝子の種類を野生型ES細胞とCx43欠損ES細胞で比較した。Cx43欠損ES細胞は、細胞間コミュニケーションが非常に低下していたが、心筋へ分化する頻度や、発現している他のコネキシンのパターンは野生型とCx43欠損ES細胞で差が認められなかった。
シナプス機能制御における少数分子の空間的コーディネートの意義の解明

前年度までに最適化を完了したSTORM顕微鏡を用いた超解像イメージングの条件で、シナプスのアクティブゾーン内に存在する機能分子の超解像イメージングを行った。あらかじめグルタミン酸イメージングによって、シナプス毎にグルタミン酸の放出部位の数や放出確率を見積もっておいた海馬培養神経細胞標本を超解像イメージングの対象とする抗体を用いた蛍光免疫染色を行いサンプルの作製を行い、超解像イメージングを実施した。グルタミン酸放出への関与が報告されていたMunc13-1、RIM-1、Syntaxin分子の超解像イメージングを行った。その結果、Munc13-1、RIM-1分子がアクティブゾーン内でクラスター造を形成することを見出した。それぞれのクラスターはPCF解析によって数10nm以内と近い位置に存在することが分かった。さらに、Munc13-1分子のクラスターがグルタミン酸放出部位の数とアクティブゾーン内に形成されるMunc13-1分子のクラスターの数が非常に強い相関で一致することを見出した。また、アクティブゾーン内において、Munc13-1分子とSyntaxin-1分子のクラスターは100nm以内と近い位置に存在すること、Munc13-1のノックダウン細胞ではSyntaxinのアクティブゾーンへの局在が見られなくなることを明らかにした。これらの結果は、アクティブゾーンでの機能分子の少数の超分子構造体が興奮性シナプスでのグルタミン酸放出を制御している分子メカニズムとして重要であることを示すものである。25年度が最終年度であるため、記入しない。個々のシナプス前終末でのシナプス小胞の放出確率及びアクティブゾーンでのシナプス小胞の放出部位の数を見積もるための方法論の確率を行った。細胞外カルシウム濃度を変化させることによってグルタミン酸の放出量と放出確率を変動させながら、単一シナプスグルタミン酸イメージングを行った。グルタミン酸イメージングには本研究室で開発に成功している蛍光性のグルタミン酸プローブを用いた。グルタミン酸放出に伴うグルタミン酸プローブの蛍光変化の平均と分散との関係を基に量子解析を行う事によって、放出確率、放出部位の数を見積もった。次に、RNAiライブラリーを用いた遺伝子ノックダウンや過剰発現系によってシナプスに局在する遺伝子群を増減させた培養神経細胞での放出確率、放出部位の数への影響を調べた。本年度は、シナプス小胞の輸送に関与することが指摘されている、Munc13-1をノックダウンした海馬の分散培養標本を作製し、グルタミン酸イメージングデータを基にした量子解析によって標本内の個々のシナプスについて放出確率、放出部位の数を見積もり、コントロール標本との差異を調べた。その結果、Munc13-1がアクティブゾーンのシナプス小胞の放出部位の数の制御に関与していることを明らかにした。アクティブゾーンでのMunc13-1を初めとする機能分子の超分子構造とグルタミン酸放出パラメーターとの直接的な対応付けを行うために、アクティブゾーンでのシナプス分子の局在を観察するための超解像顕微鏡システムでセットアップを完了した。本年度の目標であったグルタミン酸イメージングによるプレシナプスでのシナプス小胞の放出確率や放出部位の数を見積もる方法論を確立することができた。また、次年度以降、必須の技術となるアクティブゾーンに局在する分子群の超分子構造を精緻に理解するための超解像顕微鏡システムの仕様の最適化が完了した。前年度までに最適化を完了した条件でアクティブゾーンにおける機能分子の超解像イメージングに取り組む。さらに、グルタミン酸イメージングによってシナプス前終末での放出部位の数や放出確率を見積もったシナプスに対して、超解像顕微鏡による高精細イメージングを行い、各シナプスでの放出部位の個数や放出確率と関連分子のナノメートルオーダーでの配置との関連性を明らかにする。刺激周波数によってグルタミン酸放出への放出部位数や放出確率の寄与が異なるという現象がどの分子のどのような空間コーディネートによって実現されているのかを調べる。

一連の実験を通じて得られたナノドメインでの制御分子やシナプス特性の時空間パラメーターを入れ込んで、刺激周波数に依存した可塑的な制御が放出部位が少数だからこそ実現できるという事を説明する。25年度が最終年度であるため、記入しない。
ポスト・コンフリクト周辺地域の平和構築-アンゴラ移住民の生活再建の事例から-

アフリカの紛争に起因する社会問題は、グローバル化の渦中のなか複雑化して、現地の平和構築を困難なものとしている。本研究は、国境で二分しきれないポスト・コンフリクト周辺地域で人びとが再建してきた生活基盤の詳細を明らかにし、アフリカにおける平和構築のあり方を模索することを目的とするものである。平成22年度は、20年度に立ち上げた「紛争、難民、平和構築研究会」を、国立民族博物館若手共同研究「アサイラム空間の人類学」と合同で随時開催した。この共同研究ではアフリカおよび日本の難民キャンプ、医療・福祉施設、開発再定住地といった地理的隔離を伴う空間を対象とした国内の紛争および難民、強制移住をテーマとする若手研究者らと計3回の研究会をおこなった。また南部アフリカ地域の若手研究者らと組織する南部アフリカ地域研究会を計7回開催し、難民・ジェンダー・医療を中心に議論した。また11月には同研究会とナミビア大学とが共催で国際シンポジウム"The Dynamics of Socioeconomic Changes in Local Societies in Southern Africa : Tha Challenges of Area Studies"を開催し、口頭発表を行った。またナミビア・ケニアにて捕捉資料を収集するため現地大学や国連機関を訪問した。それらの成果をまとめ、3月に国立民族博物館で開催された国際シンポジウム「日常を構築するーアフリカの平和構築実践に学ぶ」にて口頭発表をおこなった。平成20年度は、アンゴラ紛争停戦後の現段階における、アンゴラからザンビアへと移住してきた人びとの生計維持にいかなる困難と克服がみられるのかに焦点をあてた。具体的には、年間を通じて国内外から収集した関連資料の整理をすすめた。4月には理事を務めるNPOから「アフリカをめぐる10の物語」を発行し、ザンビアで生活する人びとの文化変容に関する情報公開をおこなった。またアフリカの紛争および難民、強制移住をテーマとする若手研究者らと「紛争・難民・平和(構築)研究会」を立ち上げ、計6回の研究会をおこなった。これを通じて、今日の日本では蓄積の薄い人類学や地域研究の分野での関連研究の動向を分析した。この研究会の内容はHP上でその成果を公開している。8月以降は、研究会による成果をいかしつつ、アンゴラ紛争終期から紛争後にみられる土地管理の状況をまとめ、『アジア・アフリカ地域研究』に論文を投稿した。1月以降はザンビア西部での紛争後の生計維持の実態が、アフリカ地域社会にみられる難民問題解決に応用されうる方途に言及した論文執筆に取り組んだ。本研究科発行のAfrican Study Monograph、およびJournal of Refugee Studiesへ近日中に投稿する予定である。またこの一部を、3月の熱帯農業学会講演会にて、「南部アフリカにおけるキャッサバの品種とその利用」と題し口頭発表した。平成21年度は、前年度立ち上げた「紛争・難民・平和(構築)研究会」にて実務家らを招へいし、紛争後社会を対象とした難民研究が、学術的にも平和構築事業の現場でもいかに貢献可能か検討を行った。またそれまでの成果をまとめ、本研究科発行のAfrican Study Monograph、およびJournal of Refugee Studies、アフリカ研究等へ投稿する論文執筆をすすめた。その一部は、10月の熱帯農業学会および東京外国語大学での講演にて公表した。11月には、ポスト・コンフリクト研究で活発な研究を行っているオックスフォード大学難民研究センターにでかけ、最新の研究状況を調査した。その後ロンドン大学東洋アフリカ研究所およびサウスバンク大学人文学研究科を訪問し、後者では"Transformation of Livelihood of Refugee Affected Area in Africa under PRS"というタイトルで報告を行っている。さらに、自分の調査地であるザンビア西部州にて、ポスト・コンフリクト期のホスト国間での人の移動に関する聞き取り調査を実施するなど、積極的に研究活動を実施した。帰国後は、今年度の文献調査・現地調査の情報資料を総合して上記の論文執筆を完成させ近日中に投稿する予定である。

またナミビア・ケニアにて捕捉資料を収集するため現地大学や国連機関を訪問した。それらの成果をまとめ、3月に国立民族博物館で開催された国際シンポジウム「日常を構築するーアフリカの平和構築実践に学ぶ」にて口頭発表をおこなった。
高速演算プロセッサを用いたフライホイール式単相無停電電源装置の開発

本研究の最終目的は、デジタルシグナルプロセッサ(以下、DSP)を用いて、フライホイール付き誘導機の電力制御、コンバータ制御、インバータ制御を行い、DSPを用いた全デジタル制御方式によるフライホイール式無停電電源装置を開発することである。本年度の開発計画は、電源異常時のエネルギー源となるフライホイール付き誘導電動発電機のエネルギー制御をDSP制御による三相インバータにより実現することである。DSPによるエネルギー制御を行うにあたり、DC電圧と誘導機の回転数をDSP内に取り込む必要があり、高速A/D変換インターフェースボードおよび制御ソフトウエアを設計開発した。高速A/D変換インターフェースボードは変換時間3muSのA/D変換器を用い、また回転数取り込みには全デジタル周波数逓倍回路を設計し、各々12bitの高速高精度入力を可能にした。制御ソフトウエアは、16kHzの割込信号の度に各データをDSP内に取込み、すべり周波数制御処理を施し、次の割込信号までの間に電力制御用三相インバータへの出力も含めて処理を完了する。また、電源異常時は瞬時にエネルギー回生処理を行えるよう強制割込モードを使用し、同時に復電を検出判断する二重の電源異常監視機能を装備した。以上の開発により、フライホイール付き誘導機へのエネルギー貯蔵は極めて滑らかな貯蔵過程をたどり、約12分でエネルギー貯蔵を完了することができた。また、電源異常時のエネルギー回生制御においても瞬時にエネルギーの回生制御が行われ、良好な結果が得られることを確認できた。このことから、本年度の研究開発計画は計画通り完了した。今後の計画としては、コンバータおよびインバータもDSPによる制御方式とし、全デジタル制御方式によるフライホイール式UPSの開発を行う予定である。
shape理論のフラクタル幾何学への応用

フラクタル幾何学の基本概念にフラクタル次元がありますが、フラクタル次元にとしては多種多様の定義が提唱されてますが、数学的にはどれも確立しておりません。この研究の目標は数学的に妥当なフラクタル次元の定義を提唱することです。そのための方法として、渡辺が提唱したApproximate Inverse Systemsの理論を使用することを当面の課題としている。その為に可能性のある定義の数学的整合性を一つずつ検証している。今のところ、残念ながら満足に足る定義を得るには至っていない。しかし、幾何学的に重要なコホモロジー次元とApproximate InverseSystemsとの関連を与えるのに成功した、それが論文である。河津はフラクタル幾何学では典型的な図形であるシェルピンスキーカーペット上での確立論を研究して結果をだした。安藤はフラクタル図形の特異点の研究をし、西岡は物理学的観点からフラクタル次元を考察した。結論としては、いまだ数学的に妥当な定義を見いだし得ないが、今後も研究をひき続き継続したい。
配位原子への水素結合のオンオフによる錯体構造と中心金属電子状態の動的制御の研究

本研究では水素結合の形成・開裂により配位原子の求核性を変化できる配位子を新奇な反応場として構築し、金属-配位原子結合に及ぼす影響と、それによって引き起こされる金属の電子状態の動的な変化を系統的に探索することを目的として、スイッチング能を有する配位子であるケンプ酸ビスアミド化合物について検討を加えた。ケンプ酸ビスアミド誘導体のカルボン酸1、アニオン2を合成し、各種分光分析、質量分析、X線構造解析により同定した。^1H-NMR測定の結果、アニオン状態でアミド水素は強い水素結合を形成していることを明らかにした。1,2の構造を明らかにするためにX線結晶解析を行なった結果、カルボン酸1では一つのアミド基がカルボキシル基と水素結合を形成し、アニオン2では両方のアミド基がカルボキシル基に対して水素結合を形成している。アニオン2において、二つの水素結合を形成するために、シクロヘキサン骨格が歪み、舟形構造をとっていることが判明した。この構造はNOESYスペクトルの解析から、溶液状態においても保持されており、水素結合の形成によるアニオンの安定化効果が、シクロヘキサン骨格の椅子型から舟型への骨格変化のエネルギーに勝っており、水素結合様式とコンフォメーション変化が連動した動的な配位子の構築に成功した。また、本配位子とガドミウム、ナトリウム等との錯体を合成し、X線構造解析を行なった結果、金属-カルボキシル結合の共有結合性と水素結合強度には強い相関があり、結合のイオン結合性が上昇するにつれ水素結合が強くなり、それに伴いシクロヘキサン骨格も連動して変化することを明らかにした。
オートチューニング機構付光干渉型マイクロセンサの開発

本研究は,ファブリ・ペロー干渉計の原理による光干渉型センサに動作点制御用のフィードバック機構を組み込み,センサ製作時のギャップの個体差や,温度・重力・圧力等の外因によらず自動的に感度やダイナミックレンジを制御するセンサを製作し,それを用いた地下計測用多チャンネル光ファイバ計測システムを実現することを目的として実施した。本研究の成果は以下の通り。1.ギャップ長制御用フィードバック機構の検討(1),フィードバック機構を小型化するため,フィードバック機構について再検討し,試作する。また,センサとフィードバック用ディジタルLSIが一体化したハイブリッド構造について検討し,回路シミュレータにより基本的な設計と性能評価を実施した。2.フィードバック機構を組み込んだセンサの試作(1),オートチューニング機構を組み込んだ弾性波センサ,超音波センサを試作し,感度の変化,フィードバック機能の性能等を評価した。3.多チャンネル計測システムの開発(1),多重化方法,フィードバック方法による信号復元部,フィードバック部を製作し,超音波センサおよび加速度センサを接続して多チャンネル計測システムとしての性能を評価した。(2),東北大学学内の実坑井内,水中,地中での本システムの性能を評価し,地下計測用センサとしての適合性を評価した。4.総括,成果の公表(1),フィードバック機構を有する多チャンネル光干渉型センサシステムの設計,製作方法をまとめ,さらに今後の研究課題を明らかにした。(2),本研究の成果を国際学術論文誌へ投稿した。本研究は,ファブリ・ペロー干渉計の原理による光干渉型センサに動作点制御用のフィードバック機構を組み込み,センサ製作時のギャップの個体差や,温度・重力・圧力等の外因によらず自動的に感度やダイナミックレンジを制御するセンサを製作し,それを用いた地下計測用多チャンネル光ファイバ計測システムを実現することを目的として実施中である。平成16年度の成果は以下の通り。1.オートチューニング機構の検討(浅沼,新妻)・振動子・ダイアフラムに電圧を印加しギャップ長を制御する方法について,感度,安定性,周波数特性,干渉計との両立性等について検討し,具体的な構造を決定した。ここでは,振動シミュレータにより本センサの周波数特性を評価し,設計に用いた。・フィードバック部の電子回路をディジタル回路シミュレータを用いて設計・試作し,性能を評価した。・電源投入時のオートチューニングアルゴリズムを検討し,上記電子回路に組み込んだ。2.フィードバック機構を組み込んだセンサの試作(浅沼,新妻,江刺)・申請者らが開発してきた光干渉型超音波センサに,(1)で検討したフィードバック機構を導入するために,センサを再設計した。・設計した各センサを微細加工技術を用いて製作するために,フォトリソグラフィー,エッチング,スパッタリング,陽極接合等よりなる微細加工プロセスを設計した。・センサを試作し,周波数特性,感度,ダイナミックレンジを測定した。3.多チャンネル計測システムの開発(浅沼,新妻)・単波長レーザと(2)で開発したセンサ・オートチューニングシステムを用いて,単一のセンサを用いたシステムを実現した。・白色光源と(2)で開発したセンサを用いた波長領域での多重化伝送法,復元法を検討開始した。・センサ部を光学フィルタで置き換えた試験システムを検討した。フィードバック部からの情報を用いた直流部分(温度,静水圧,傾斜等)と交流成分(加速度,変位,音圧等)の同時計測法を検討した。本研究は,ファブリ・ペロー干渉計の原理による光干渉型センサに動作点制御用のフィードバック機構を組み込み,センサ製作時のギャップの個体差や,温度・重力・圧力等の外因によらず自動的に感度やダイナミックレンジを制御するセンサを製作し,それを用いた地下計測用多チャンネル光ファイバ計測システムを実現することを目的として実施中した。平成17年度の成果は以下の通り。1.ギャップ長制御用フィードバック機構の検討・フィードバック機構を小型化するため,フィードバック機構について再検討し,試作する。2.フィードバック機構を組み込んだセンサの試作・平成16年度の成果を踏まえ,オートチューニング機構を組み込んだ弾性波センサ,超音波センサ試作し,感度の変化,フィードバック機能の性能等を評価した。

3.多チャンネル計測システムの開発(浅沼,新妻)・平成16年度に検討した多重化方法,フィードバック方法による信号復元部,フィードバック部を製作し,試作した超音波センサおよび加速度センサを接続して多チャンネル計測システムとしての性能を評価した。・実坑井内,水中,地中での本システムの性能を評価し,地下計測用センサとしての適合性を評価する。4.総括,成果の公表(全員)・フィードバック機構を有する多チャンネル光干渉型センサシステムの設計,製作方法をまとめ,さらに今後の研究課題を明らかにした。・本研究の成果を国際学術論文誌へ投稿した。
原子核行列要素の方法による不一致問題の解決

物理学にとって現在最も重要な課題のひとつであるニュートリノ質量決定のため、原子核の二重ベータ崩壊を利用する方法がある。もしニュートリノがマヨラナ粒子であれば、この崩壊を実験で測定し、原子核行列要素と位相空間因子を理論的に計算することによってニュートリノ有効質量が求められる。この原子核行列要素の値は、原子核の波動関数を求める近似方法によって因子2から3の違いがあることが知られており、このニュートリノ質量決定にとって大きな問題である。本課題実施者らは、この問題の解決をめざして、準粒子乱雑位相近似と殻模型の原子核行列要素計算の詳細を比較する研究を開始した。前者の計算は寺崎が、後者は岩田が担当した。岩田は平成27年度に48Ca->48Tiの原子核行列要素を計算し論文を出版した。寺崎もこの崩壊例の計算を行っており、暫定的な計算結果を算出し岩田の計算結果との比較について、平成27年度に4回の会合をもって議論を行った。二つの方法は相当に異なるので、比較を可能にするための共通認識と波動関数の表現方法についての議論にかなりの時間がさかれた。明らかになった重要なことは、48Ca->48Tiでは、他のより重い核の原子核行列要素に比べて、二つの方法による違いが小さいということである。(因子2よりも小さい。)また、基底状態波動関数の多体成分のなかでどのような成分が原子核行列要素に寄与するかということも議論された。ここでは、陽子と中性子両方を含む二粒子・二空孔成分の重要性が明らかになった。もう一人の参加者である日野原は、生成座標の方法を用いて48Ca->48Tiの計算をしようとしているが、魔法核では他の核の計算にない注意が必要で、その方法について考察中である。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
疾患特異的タンパク質の分解誘導システムの開発・応用

変異タンパク質の蓄積や異常化によって引き起こされる疾患は多く、その代表例に、がんや神経変性疾患等がある。通常、私たちの体には、タンパク質を一定量に保ったり、品質を管理したりするシステムとして、ユビキチン・プロテアソームによるタンパク質分解システムがある。このシステムの一つを任意に、変異タンパク質に指向性を持つようにすることができれば、変異タンパク質の蓄積や異常化を防ぐことができる。本研究では、CUL3-SPOPユビキチンE3リガーゼを基盤に、変異タンパク質を、任意に標的・分解する共通技術プラットホームを提案・創出し、その効果を実証し、その有用性を示すことを目的とする。
若年性関節リウマチの分子遺伝学的検討(特にTNF-α promoter geneの解析)

【背景】TNF-α遺伝子は、第6番染色体の短腕のいわゆるHLA領域内(classIII region)に存在している。このため、従来我々が報告したJRAにおけるHLAの疾患感受性の検討結果がその近傍に存在するTNF-αの多型を反映したものである可能性が考えられる。よって今回、このTNF-αのプロモーター領域の多型性の解析を行ない検討を加えた。【結果と考察】3病型のうち、全身型JRA患者群においてのみ、TNF-α遺伝子のプロモーター領域の多型のうちの-1031C,-863A,-857Tの3種のアリル頻度が有意に増加していた。さらにこれらのアリルを持つものは持たないものに比べ、約2倍のTNF-α産生能を有していた。この事は、全身型JRAが他の2病型に比して、全身の炎症所見が強く、TNF-αをはじめとする炎症性サイトカインの産生亢進がより著明であるという臨床的特徴を反映しているのかもしれない。若年性関節リウマチ(以下JRA)の日本人患者111例(全身型50例、少関節型29例、多関節型32例)の末梢血より抽出したリンパ球およびDNAを実験検体として用いた。1)まず、分離した末梢血単核球をCon-Aで刺激し、TNF-aの産生量をキットにて測定した。2)次に、抽出したDNAを用い、PCR-SSOP法によりTNF-ageneのpromoter領域の多型性の検討を行った。TNF-ageneのpromoter領域(-66から-1107までの1042bP)をPCR法により特異的に増幅の後、この各PCR産物を1.52.0μlずつナイロンフィルターにドットし、固定した。次に、既知の2つの多形を示す塩基部位(-308G to Aおよび-238GtoA)と我々が独自に同定した3つの多形性を示す塩基部位(-857CtoT,-863CtoAおよび-1031TtoC)について各々の塩基配列に対応したsequence-specific oligo-nucleotide probe(SSOP)を放射性物質(^<32>P)によりラベリングした。ラベリングした上記のSSOPを各フィルターの入ったプラスティック・バッグに加え、ハイブリダイゼーションを行なった後、オートラジオグラフィーにより陽性シグナルを検出した。上記の方法により得られたタイピング結果に基づき、JRA患者群および正常日本人群におけるTNF-αのpromoter領域の多型の分布頻度を現在比較検討中である。