hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒト細胞培養由来L-cysteineによるカルバペネム系抗菌薬失活効果の解析

研究代表者は、平成25-27年度に科研費を受けた研究(基盤研究C [課題番号25461525])及び平成28年度からの本研究で、培養上清中のヒト細胞由来のL-cysteine(Cys)はカルバペネム薬であるIPMの抗菌活性を濃度依存的に失活すること、アミノ酸不含の培養液ではCysは検出されないこと、ウシ胎児血清はIPMの失活効果を減弱することを解明し、Cysは培地成分のL-cystine(LC)を細胞が還元することで新生されることなどを明らかにした。昨年度の研究で、細菌由来のカルバペネム分解酵素の検出法であるCIM testを応用した方法で、Cysは400μMで十分にIPMを失活するが、血清タンパク質存在下では、IPM失活効果を示さないことが判った。そこで平成30年度は、抗菌薬のMIC測定法である微量液体希釈法を応用し、より簡便かつ定量的に抗菌薬に対するCysの効果を評価する系の確立を試みた。すなわちCys 400μM添加培地で従来のMIC法と同様にIPMの大腸菌に対する抗菌活性を評価し、Cys不含の培地の結果と比較検討した。培地としてミュラーヒントン液体培地(MHB)を用いた場合、CysによるIPMの失活効果は観られなかったが、MHBの濃度を1/2、1/4に希釈した場合、MICは各々4倍、64倍に上昇し、CysによるIPMの失活効果が観られた。このことから、CysがMHBに含まれるタンパク質に結合して失活したことが予想されたため、培地をRPMI1640に変えて評価したところ、添加するCys濃度に依存してIPMの失活が観察された。この効果はCys濃度25μMまで観察され、人体の血中遊離Cys濃度でもIPMの失活が起こり得ることが示唆された。またこの方法で評価したところ、Cysは他のカルバペネム薬(MEPM、BIPM、DRPM)に対しても同程度の失活効果を示した。本研究は、様々なヒト由来の培養細胞をある条件で培養すると細胞培養液中の抗菌薬(カルバペネム薬)が失活する現象のメカニズムの解明し、より有効な抗菌薬療法の確立を主な目的としてきた。上記のように、この現象における血清タンパク質の影響とそのメカニズムの解明、Cysのカルバペネム失活効果の評価法の確立という点では、一定の成果を得ることができた。また本研究と関連した研究の成果として、川崎市内の臨床分離菌のカルバペネム薬を含む抗菌薬に対する薬剤感受性のサーベイランスに関して、研究成果をまとめて論文にし、国際的な学術雑誌、学会等で報告することができた。このため達成度としては、(2)のカテゴリーとした。昨年までの研究で、特定の条件で培養した細胞培養液の上清中ではカルバペネム薬が失活すること及び、この現象の大まかな挙動が明確になり、そのメカニズムとして培養細胞がLCを還元してCysを生成することが想定され、さらにCysのIPM失活活性は血清中のタンパク質とCysが結合することにより阻害されることが判った。さらにCysの抗菌薬失活活性を定量化する方法についても目処がたったので、今後は、Cysによるカルバペネム薬の失活活性の詳細を分析するとともに、細胞種や抗菌薬を変えて、その実態を検討し、in vitroの実験系に与える影響以外に、生体内での挙動、やアミノ酸製剤などの注射薬との相互作用などの解明をめざす。このためにMICの10倍濃度(10×MIC)のカルバペネム薬を含む培地中で、Cysを含む細胞培養液を段階的に希釈して添加した上で大腸菌を培養し、カルバペネム薬の活性が10%以下になる希釈倍率を比較検討できる実験系を構築することを考えている。研究代表者は、平成25-27年度に科研費を受けた研究(基盤研究C[課題番号25461525]「ヒト培養細胞のカルバペネム系抗菌薬失活効果の解析」)で、ヒト由来の各種培養細胞の培養上清がカルバペネム薬の抗菌活性を著しく低下させる(失活する)こと、この現象は細胞の培養上清中の細胞由来のL-cysteine(Cys)によって起こることを明らかにした。さらにA549細胞を、Cysを含まない無血清RPMIで培養する実験モデルを用いて培養上清中のCysの挙動を検討し、Cysは培養開始後経時的に増加し、アミノ酸を含まない培養液ではCysは増加しないことなどを明らかにした。またカルバペネム薬を失活する効果は、Cysの濃度依存的で、試薬から調整したCys溶液も培養上清と同程度にIPMを失活することが判った。これらの研究成果を踏まえ、平成28年度から始まる本研究では、まず細胞がどのような過程でCysを新生し細胞培養上清中に放出するかを明らかにすることを試みた。アミノ酸を含まない培地で培養しても、培養液中にCysが産生されないことに着目し、Cysの生合成に関わるアミノ酸であるメチオニン、セリン、Cysの酸化体であるCystine(LC)の有無でCysの産生を調べたところ、1培地中のメチオニンやセリンはCysの産生には影響しないこと、2LCの濃度依存的に培養上清がIPM失活活性を示すこと、3LCの濃度に依存して上清中のCysの濃度は経時的に増加すること、が明らかになった。

またLC非添加培養液中で培養した細胞上清を回収し、その培養液にLCを後から添加しても、これらの現象は観られず、Cysの新生には細胞の存在が必須であることが判った。また細菌由来のカルバペネム分解酵素であるカルバペネマーゼ検出法の一つであるCIM testを応用し、カルバペネム薬や他系統の抗菌薬に対するCysの効果の評価を試みた。本研究は、様々なヒト由来の培養細胞をある条件で培養すると細胞培養液中の抗菌薬(カルバペネム薬)が失活する現象のメカニズムの解明とより有効な抗菌薬療法の確立を、主な目的としてきた。上記のように、この現象の原因物質の探索という点では、今年度は大きな成果を得ることができたといえる。このため達成度としては、(2)のカテゴリーとした。研究代表者は、平成25-27年度に科研費を受けた研究(基盤研究C課題番号25461525)及び平成28年度からの本研究で、ヒト由来の各種培養細胞の培養上清がカルバペネム薬の抗菌活性を失活する現象は、培養上清中の細胞由来のL-cysteine(Cys)によって起こること、Cysは濃度依存的にIPMを失活すること、アミノ酸を含まない培養液中ではCysは検出されないこと、ウシ胎児血清(FCS)存在下ではIPMの失活効果が減弱することを解明し、さらにCysは、培地中に含まれるCysの酸化体であるL-cystine(LC)を細胞が還元して新生されることを明らかにした。平成29年度は、細菌由来のカルバペネム分解酵素であるカルバペネマーゼ検出法であるCIM testを応用した、カルバペネム薬に対するCysの効果の評価系を確立し、主にこの実験系を用いてCysのIPM不活化効果に対するFCS、主要な血清タンパク質であるアルブミン(ウシ、ヒト)、グロブリン(ヒト)の影響を検討した。Cys 0.4mMを含む培養液中にIPM 10mg/L含有ディスクを浸漬して2時間培養すると、ディスク中のIPMが失活し、阻止円ができなくなるが、ディスクを浸漬する前に、FCSを加えた培地で培養すると、CysのIPM失活効果が培養時間、FCSの濃度に依存して減弱することが判った。FCS20%の培養液中では、FCS添加直後からCysの効果が減弱し、1時間培養後にはIPMの失活がまったく観察されなかった。この現象はアルブミン、グロブリンでも同様にみられ、ヒトアルブミンでは生体の血清中と同程度の濃度で即座にCysのIPM失活効果を阻害することが判った。この現象は培養液中の遊離Cys濃度の減少を伴っており、Cysが血清タンパク質、特にアルブミンと結合することで、IPM失活効果を失うことが示唆された。上記のように、この現象における血清タンパク質の影響とそのメカニズムの解明という点では、今年度は大きな成果を得ることができたといえる。またこれまでの研究成果をまとめて論文にし、国際的な学術雑誌(in press)、学会等で報告することができた。研究代表者は、平成25-27年度に科研費を受けた研究(基盤研究C [課題番号25461525])及び平成28年度からの本研究で、培養上清中のヒト細胞由来のL-cysteine(Cys)はカルバペネム薬であるIPMの抗菌活性を濃度依存的に失活すること、アミノ酸不含の培養液ではCysは検出されないこと、ウシ胎児血清はIPMの失活効果を減弱することを解明し、Cysは培地成分のL-cystine(LC)を細胞が還元することで新生されることなどを明らかにした。
漁業の混獲防除に向けた対象生物の行動生理に関する研究

21世紀に入り,地球環境保全の意識がますます高まっていくなかで,漁業が生態系に与える影響を最小化するための研究が注目され,混獲投棄の問題を技術的に解決するために漁具選択性の向上や漁具改良に向けた試みが各国,各地で行われてきている。この問題について,対象とする生物種や大きさに対して,混獲投棄されるものとの行動特性の違いを利用した選択漁獲の方法論が1980年代から提案されているが,まだ実際的な応用には至っていない。本研究では,漁具認知過程に関連した感覚機能,そして漁具回避能力に関連した運動特性の2つを取り上げて,対象・非対象の生物種別,並びに成長段階別に検討を行い,混獲防除技術のための基礎資料を得ることを目的に,以下の研究を行った。1)魚類の刺激-反応系に関する行動生理実験として,視覚について,マアジ,サンマ,ウナギを実験魚として,成長にともなう視力の変化や,側線系の構造と機能に関する研究,そして遊泳行動に関して心電図測定を利用した疲労と回復に関する研究を展開し,水温条件別に持続速度と中間速度のレベルを明らかにした。2)底引網漁法に関連して,対象魚の遊泳能力,また,疲労からの回復過程について検討して漁獲過程について考察した。3)定置網漁法について漁獲物の組成と投棄の現状を調査し,持続的な漁業のあり方を取りまとめた。4)ガザミ籠について小型個体の漁獲防除のための逃避口の設計について水槽実験と操業実験を行った5)集魚灯漁法について,漁獲対象生物の視覚生理をもとに,適正な光源利用のあり方をとりまとめた。21世紀に向けて地球環境保全の意識がますます高まっていくなかで,漁業のあり方を変えようとする動きが強まってきており,技術的に混獲投棄の問題を解決するために漁具選択性の向上や漁具改良が行われてきている。そこで,漁具認知過程に関連した視覚機能,そして漁具回避能力に関連した運動特性の2つを取り上げて,対象・非対象の生物種別に,並びに成長段階別に検討を行い,混獲防除技術のための基礎資料を得ることを目的に実験を行った。初年度として,魚類の刺激-反応系を調べるための行動実験,生理実験に主体をおき,視覚機能と運動機能に関してウナギとサケ科魚類を実験魚として研究を進めた。ウナギについては,網膜の錐体密度分布をもとに成長段階別に視力を算出し,成魚でも0.08という低い視力であった。また,同じく成長段階別に遊泳能力を検討し,最大持続速度が環境水温によって変化する傾向を遊泳曲線より求めた。サケ科魚類については,ニジマス・シロザケ・サクラマスの3種について成長にともなう視力の向上する傾向が異なることを確認した。このほかに,旋網と定置網について,乗船調査による混獲投棄の実態について検討を開始した。また,第4回世界水産学会議においてクルマエビの運動生理とトロールの混獲防除技術,並びに集魚灯漁業についての2件の発表を行い,論文を投稿した。その他に,国際漁業経済学会において刺網の混獲防除について,また,タイにおいて開催された国際会議において世界の水産業の現状と混獲防除に関する技術的方策の可能性について講演を行い,それぞれプロシーディングスに公表した。21世紀に入り,地球環境保全の意識がますます高まっていくなかで,漁業が生態系に与える影響を最小化するための研究が注目され,混獲投棄の問題を技術的に解決するために漁具選択性の向上や漁具改良が実践が各国,各地で行われてきている。

この問題について,対象とする生物種や大きさに対して,混獲投棄されるものとの行動特性の違いを利用した選択漁獲の方法論が1980年代から提案されているが,まだ実際的な応用には至っていない。そこで,漁具認知過程に関連した視覚機能,そして漁具回避能力に関連した運動特性の2つを取り上げて,対象・非対象の生物種別,並びに成長段階別に検討を行い,混獲防除技術のための基礎資料を得ることを目的に実験を行った。4年計画の2年目として,初年度に実施した魚類の刺激-反応系に関する行動生理実験を継続し,ウナギ,カワハギ,スルメイカ,サンマについて,視覚の機能を中心に研究を進めてきた。特に今年度はサンマについて集魚灯漁法との関係で実験を展開し,単錐体と双錐体で光刺激の波長別に感度の異なることを明らかしに,また7.5330mmの成長段階別に視力を算出して,成長にともなう視力の向上を確認した。漁業種別には底引網,定置網,カニ籠について漁獲物の組成と投棄の現状を把握するために乗船実験を行い,今後の実験展開のためのフィールド確保に努めてきた。これらの成果について,日本水産学会年会と漁業懇話会,またイタリアローマ市のFAO本部で開催された国際海洋開発協議会漁業技術・魚群行動研究会に出席し,漁業における刺激-反応系に関する講演発表を行うとともに,世界各地での混獲防除に関する研究の状況について情報を収集し,また関係者との意見交換を実施した。21世紀に入り,地球環境保全の意識がますます高まっていくなかで,漁業が生態系に与える影響を最小化するための研究が注目され,混獲投棄の問題を技術的に解決するために漁具選択性の向上や漁具改良の実践が各国,各地で行われてきている。そこで,漁具認知過程に関連した感覚機能,そして漁具回避能力に関連した運動特性の2つを取り上げて,対象・非対象の生物種別,並びに成長段階別に検討を行い,混獲防除技術のための基礎資料を得ることを目的に実験を行った。実験内容として,当初から実施していた魚類の刺激-反応系に関する行動生理実験を継続し,特にサンマとマアジを実験魚として集魚灯漁法との関係で実験を展開し,光刺激の波長別に光強度と照射時間を変えた実験を行い,網膜運動反応の機構を明らかにした。このほかに,マアジを実験魚として側線系の構造と機能に関する基礎研究を開始した。また,底引網,定置網,カニ籠について漁獲物の組成と投棄の現状,並びにコチを実験魚とした遊泳行動のトロールの漁獲過程の解明と,ガザミ籠の小型個体の漁獲防除のための逃避口の設計について水槽実験と操業実験を行った。これらの成果について,日本水産学会年会と漁業懇話会,またアメリカ合衆国ボストン市でFAOとICES(国際海洋開発協議会)共催の国際シンポジウムに出席し,魚類の視覚生理,コチの遊泳行動,ガザミ籠の今獲防除に関する講演・ポスター発表を行うとともに,世界各地での混獲防除に関する研究の状況について情報を収集し,また関係者との意見交換を実施した。21世紀に入り,地球環境保全の意識がますます高まっていくなかで,漁業が生態系に与える影響を最小化するための研究が注目され,混獲投棄の問題を技術的に解決するために漁具選択性の向上や漁具改良が実践が各国,各地で行われてきている。
分子量が制御された高分子を鋳型とする単分子膜の重合

本研究の目的は、(1)二次元界面を反応場として、厳密に制御されたモノマーシークエンスと分子量を持つ合成高分子を重合すること、(2)そのようなナノ構造を有する高分子をさらに高次のレベルで組織化し、分子フォトニクス材料などの分子機能性材料を構築しようとするものである。具体的には、核酸高分子を鋳型として厳密に制御されたシークエンスと分子量を持つ合成高分子を得ること、それらの高分子をナノメーターからマイクロメーターにかけたメゾスコピック領域において組織化することである。すでに我々は、核酸塩基の長鎖誘導体が気液界面においてDNA中と同様に選択的な水素結合の相補対を形成することを見いだしている。例えば、オクタデシルアデニンとオクタデシルチミンの等モル混合単分子膜では、Watson-Click型の塩基対がスタックしオクタデシルアクリジンオレンジのような平面性のよい分子をインターカレートすることを明らかにした。さらに、下水相にシングルストランドの核酸ポリマーを添加すると、塩基対単分子膜と核酸ポリマーの間でHoogsteen型の特異的な水素結合による塩基三量体形成がおこることを見いだした。本年度は、シングルストランドの核酸ポリマーを鋳型とした核酸塩基単分子膜の精密重合をめざして、トポタクティックな光重合が知られているジアセチレンを疎水部に有する核酸塩基誘導体を新たに合成し、それらの単分子膜形成と紫外線照射による光重合を検討した。Michael付加反応でそれぞれ9ならびに1位にカルボキシエチル基を導入したアデニンおよびチミンをパラニトロフェノールの活性エステルとし、10,12-pentacosadyn-1-olとイミダゾール存在下でエステル交換し、ジアセチレンをアルキル鎖内に有する核酸塩基誘導体C_<12>DAC_9Ade、C_<12>DAC_9Thyを合成した。単独ならびにこれらの1:1混合物のクロロホルム溶液を気水界面に展開し、表面圧-面積曲線を測定した結果、C_<12>DAC_9Adeは、20°C°において凝縮膜を形成するのに対しC_<12>DAC_9Thyでは膨張膜となり、温度をさげると膨張膜から凝縮膜への相転移が観察された。混合膜にすると崩壊圧の高い凝縮膜となることからアデニンとチミン間での相互作用が示唆される。
グローバル・デバイス・インテグレーション技術の創製

本研究では、グローバルデバイスインテグレーション技術において重要である、高誘電率希土類酸化物薄膜のゲート絶縁膜への応用及びプラズマドーピング法による極浅接合形成に関する検討を行った。まず、希土類酸化物薄膜のゲート絶縁膜応用を目的として、Si(100)基板上にMBE法を用いて希土類酸化物薄膜を堆積し、アニール条件、表面処理手法、耐湿性、リーク電流機構などの検討を行った。材料としては、La_2O_3が希土類酸化物の中で最も良好な薄膜特性を示すことを明らかにし、堆積温度250°C、アニール温度400°Cの形成条件を用いることにより、SIO_2換算膜厚1nm程度でSiO_2よりも3桁以上低いリーク電流値を実現した。また、La_2O_3薄膜をゲート絶縁膜に用いたnチャネルMOSFETを作製し、移動度150cm^2/Vs、100mV/decadeが得られた。さらにLa_2O_3をゲート絶縁膜に用いたMOSFETの低周波ノイズ特性を評価した結果、酸素雰囲気中でアニールすることにより窒素雰囲気中でアニールを行なった場合よりも、ノイズレベルを低減できることを明らかにした。次に極浅接合形成技術の確立を目的として、プラズマドーピング法とレーザアニーリング法を組み合わせて、n型Si基板表面に極浅のp型層を形成した。接合の深さとp型層のシート抵抗の評価値として、14nmで600Ω/sqを達成し、極浅かつ低抵抗の観点からこれは現時点でほぼ世界のトップレベルである。また、従来はあまり考慮されてこなかったプラズマドーピングプロセス中での中性ガス成分の寄与に着目し、この現象の発生を明らかにした。これは、今後プラズマドーピング法の制御性の向上のために重要な要因であり、継続的研究が必要である。以上より、将来のデバイスプロセスの高度化および新しいプロセス要求への対応が期待できるプラズマドーピング技術の可能性と有用性を実証できた。本研究では、MBEを用いて様々な高誘電率(High-k)材料に関する検討を行い、ゲート絶縁膜への応用を目指している。昨年度La_2O_3薄膜が、SiO_2換算膜厚1nm程度で非常に低いリーク電流値を示すことを明らかにした。そこで本年度は、更なる希土類酸化物材料の探索と、電気特性向上のための薄膜形成条件の検討を行った。同時に希土類酸化物特有の問題とされている吸湿性に関しての検討を行った。材料としてはPr_2O_3、Sm_2O_3、Eu_2O_3、Gd_2O_3、Dy_2O_3、Yb_2O_3、Lu_2O_3に関して検討した。まず薄膜形成条件の検討としてSi基板表面処理の比較(HF-last、Chemical Oxide)、アニール時間依存性、in-situアニールの効果について検討を行った。Si基板上に0.5nm程度のChemical Oxideを形成した後に薄膜を堆積した場合、HF-lastに比べアニールによる界面層の形成がより抑制され、蓄積容量値の減少が改善でき、同時にリーク電流も低減できることが確認された。またO_2もしくはN_2雰囲気中で、低温(400°C)長時間アニール(20分90分)を行うことにより、若干蓄積容量値が減少するものの、リーク電流を劇的に低減できることを明らかにした。さらに薄膜堆積後、in-situで真空アニールを行うことにより、界面層の成長を抑制しつつ、ヒステリシスの無い良好なC-V特性が得られることが分かった。次に薄膜の吸湿性を評価するために、希土類酸化物薄膜を形成後、加湿容器内(アクリル製-PMMA、ガラス製-PYLEX)に一定時間放置し、電気的特性と表面ラフネスの変化を評価した。その結果、ガラス製容器に比べ、アクリル製容器中で加湿試験を行った場合、大幅な電気的特性の劣化および表面ラフネスの増大が確認された。これは、吸湿による影響だけでなくアクリル容器から放出される有機ガスと希土類酸化物との反応によるものであると考えられる。以上の結果はHigh-k膜形成後のベアウェハによるものであるが、加湿試験前に薄膜上にAl電極を形成することにより、劣化が抑制できることを明らかにした。Sub 10nm極微細CMOSの要素技術の確立を目的として、本年度はこれまで行ってきたMBE法による高誘電率希土類酸化物薄膜の形成に加えて、プラズマドーピング法による極浅拡散層の形成に関する検討を行った。[MBE法による希土類酸化物薄膜の形成]希土類酸化物薄膜の次世代ゲート絶縁膜への応用を目的として、Si基板上に形成したChemical Oxideの効果、希土類酸化物薄膜堆積後の超高真空アニール、さらにSi基板面方位依存性及び希土類酸化物薄膜上への耐熱性金属電極形成に関する検討を行った。MISダイオード特性の評価から、EOT1nm程度でSiO_2よりも数桁低いリーク電流値が再現性良く得られ、さらに超高真空アニール法及びTaN上部電極を用いたPMA法によりフラットバンドシフトを抑制するプロセスを開発した。今後はこれまで検討を行ってきた各技術を集約し、希土類酸化物をゲート絶縁膜に用いたデバイスの作製を行う。[プラズマドーピング法による極浅接合の形成]ヘリコン波プラズマ源を装備したプラズマドーピング装置を用いてボロンのドーピングを行った。

その結果、He/B_2H_6混合ガスをバイアス電圧-60Vにて、as-dopeでのドーピングを1秒30秒の間で時間制御する事で、Dose量2×10^<14>8×10^<14>cm^2、浸透深さ約56nmを達成した。また、常温でB_2H_6ガスを流すだけのガスフェーズドーピング法によるas-dopeでのボロンのドーピングにおいて、Arプラズマ前処理の有無による比較を行ったところ、Dose量が約2桁も異なる結果が得られた。これは、Arプラズマ処理を行う事でBoronが吸着/浸透しやすくなったものと考えられる。これらの実験結果を基に、プラズマドーピング法に関しては、更なるDose量制御・さらには面内均一性を目的として研究を進める予定である。一方、ガスフェーズドーピング法においては、吸着/浸透のメカニズムを解明し、低Dose量制御の可能な技術として確立していく必要がある。本研究では、グローバルデバイスインテグレーション技術において重要である、高誘電率希土類酸化物薄膜のゲート絶縁膜への応用及びプラズマドーピング法による極浅接合形成に関する検討を行った。まず、希土類酸化物薄膜のゲート絶縁膜応用を目的として、Si(100)基板上にMBE法を用いて希土類酸化物薄膜を堆積し、アニール条件、表面処理手法、耐湿性、リーク電流機構などの検討を行った。材料としては、La_2O_3が希土類酸化物の中で最も良好な薄膜特性を示すことを明らかにし、堆積温度250°C、アニール温度400°Cの形成条件を用いることにより、SIO_2換算膜厚1nm程度でSiO_2よりも3桁以上低いリーク電流値を実現した。また、La_2O_3薄膜をゲート絶縁膜に用いたnチャネルMOSFETを作製し、移動度150cm^2/Vs、100mV/decadeが得られた。さらにLa_2O_3をゲート絶縁膜に用いたMOSFETの低周波ノイズ特性を評価した結果、酸素雰囲気中でアニールすることにより窒素雰囲気中でアニールを行なった場合よりも、ノイズレベルを低減できることを明らかにした。次に極浅接合形成技術の確立を目的として、プラズマドーピング法とレーザアニーリング法を組み合わせて、n型Si基板表面に極浅のp型層を形成した。接合の深さとp型層のシート抵抗の評価値として、14nmで600Ω/sqを達成し、極浅かつ低抵抗の観点からこれは現時点でほぼ世界のトップレベルである。また、従来はあまり考慮されてこなかったプラズマドーピングプロセス中での中性ガス成分の寄与に着目し、この現象の発生を明らかにした。これは、今後プラズマドーピング法の制御性の向上のために重要な要因であり、継続的研究が必要である。以上より、将来のデバイスプロセスの高度化および新しいプロセス要求への対応が期待できるプラズマドーピング技術の可能性と有用性を実証できた。
多光子吸収による窒化物半導体の3次元ナノスケールイメージング

半導体では歪や欠陥がデバイス性能に直結するため、その影響はこれまで広く研究されてきた。格子欠陥は結晶成長条件や基板、構造に応じて3次元的にスケールの異なる様々な種類が存在する。またヘテロエピタキシャル薄膜で重要となる歪も、結晶内部の局所的な効果をもち、不純物や欠陥とも関連する。したがって歪や欠陥の影響を調べるためには、より詳細な、例えば3次元ナノイスケールメージング等の新しい測定技術が必要とされている。本研究では3次元イメージングを実現するため、非線形光学遷移の利用に着目し、i)バンド端以下の光子エネルギーを利用した2光子吸収(TPA)による3次元イメージングとii)励起子非線形性を用いた歪の高感度検出を実現した。これらの研究成果はGaNだけでなくナノ構造を含む幅広いデバイス物質に応用可能であり、高機能物性評価手法として今後の展開が期待できる。TPAイメージングでは非線形性を利用した高空間分解能をもつ欠陥分布の3次元イメージングに成功した。超短パルスを用いたポンププローブ分光をベースにしているため、デバイス性能評価指数となる二光子吸収係数の情報を取得可能である。またこの吸収係数の分布をもとに、GaN薄膜中では局所的な高密度欠陥準位が存在し、著しく高い吸収係数を示すことを明らかにした。別の縮退FWMをベースとした非線形分光では、高感度歪計測に成功した。電子-正孔対(励起子)の分極回折格子を利用すると、三次の非線形効果により汎用光学評価法と比べて累乗倍の異方性増強が実現される。そのため結晶に内在する不純物や欠陥にもとづく歪の高感度測定が可能となる。複数のGaN試料を用いて装置の性能評価を実施し、分裂エネルギーと強度比から算出される歪と応力を見積もった結果、X線解析装置と同等の歪解析能力を達成していることを明らかにできた。本研究では窒化物半導体を対象とした3次元ナノスケールイメージングの開発を進めている。とくにプローブ技術では測定困難な深さ方向のナノスケールイメージングを実現するために、非線形光学遷移を利用した時空間計測技術の確立を目的としている。本年度の研究成果として二つの計測技術について概要を示す。窒化物半導体GaNには成長過程で不純物準位が形成され、光学応答にも大きな影響を及ぼす。顕著な例は黄色発光であり、不純物準位からの発光であることが指摘されてきた。本研究成果において、我々はGaNの多光子遷移過程を調査し、不純物に起因する局在準位の共鳴を過渡吸収スペクトルの中に見出した。多光子発光との関係から、不純物準位への緩和発光確率以上に高い非線形吸収率を有していることを明らかにした。また過渡吸収スペクトルの中に不純物準位からバンド端に至る広い二光子吸収共鳴が存在すること明らかにし、回折限界程度の空間分解能を有する3次元的なイメージングを実現した。また非線形光学過程を利用した別の計測手法として、四光波混合分光(FWM)を利用した高感度歪計測を実現した。A面サファイア基板上GaNを使用し、基板との熱膨張係数差異方性による一軸歪の定量的な光学評価を行った。実験では直線偏光二パルス励起のFWMスペクトルを取得し、そのスペクトル強度の偏光依存性から、二つの励起子共鳴における反相関的な強度変化を観測した。この変化は一軸歪による励起子異方性に対応し、偏光度に着目すると線形分光の10倍の感度増強が実現できた。

これはFWMが振動子強度の4乗に比例することを反映しており、本計測手法の有用性が示された。またスペクトルの偏光依存性には、励起子エネルギーの微小なシフトが観測される。これは交換相互作用による微細構造分裂を反映しており、その分裂幅から歪の大きさを定量的に評価できる。今回用いた試料においては約0.2GPaの一軸歪が見積られた。本研究では窒化物半導体を対象とした3次元イメージングの開発を進めている。とくにプローブ技術では測定困難な深さ方向のナノスケールイメージングを実現するために、非線形光学遷移を利用した時空間計測技術の確立を目的としている。これまでに我々は、GaNの多光子遷移過程を調査し、不純物に起因する局在準位の共鳴を過渡吸収スペクトルの中に見出した。これを利用した回折限界程度の空間分解能を有する3次元的なイメージングを実現した。また非線形光学過程を利用した別の計測手法として、四光波混合分光(FWM)を利用した高感度歪計測を実現し、偏光度に着目すると線形分光の10倍の感度増強が実現できた。これをもとに新しい計測手法としてPCT出願を行い、X線回折と同程度の分解能を持ち、空間分解可能な光学系の作製を企業と共同で開発中である。3次元イメージングにより得られる物性パラメータの幅を広げるために、今年度はさらに過渡回折格子を用いたスピン緩和測定と四光波混合分光の指向性を利用した新しい時空間イメージング技術の開発に着手した。前者に関してはバルク窒化物半導体のスピン緩和がきわめて高速であることを明らかにした。後者に関しては量子ビートの時間分解イメージングに成功し、空間的なマッピングへの道筋を示すことができた。最終年度はこの手法をさらに発展させ、3次元イメージングの可能性について調査していく。本研究では窒化物半導体(GaN)を対象とし、非線形光学遷移を利用した3次元ナノスケールイメージングの開発を進めてきた。これまでに1)多光子吸収を利用した3次元イメージング、2)これによるGaN不純物準位の起源の考察を行い、加えて3)ワイドギャップ固有の励起子非線形性を利用した新しい物性計測手法の開発を行なった。前年度までの成果は学会発表9件(国際会議6件、国内3件)、論文7件(査読有)にまとめた。最終年度は、これらの成果をもとにGaNに対する高機能物性評価の確立を目指して研究を遂行した。主要な成果として、1)多光子吸収と四光波混合を利用したGaN基板の結晶解析、2)開発した計測手法の分解能の見積もり、3)欠陥との相関の明確化を行なった。以下にその成果をまとめる。超短パルスを用いたポンププローブ分光では、欠陥準位を介した多光子吸収を観測することができる。また同一の測定系を使った電子-正孔対(励起子)の分極回折格子を利用すると、三次の非線形効果により汎用光学評価法と比べて累乗倍の異方性増強が実現される。そのため結晶に内在する不純物や欠陥にもとづく歪の高感度測定が可能となる。複数のGaN試料を用いて装置の性能評価を実施し、分裂エネルギーと強度比から算出される歪と応力を見積もった結果、X線解析装置と同等の歪解析能力を達成していることを明らかにした。また同一試料表面で空間分解計測を実施し、欠陥をFIB加工により意図的に配置した試料において、偏光特性強度比が10^<-3>のオーダーで変化することを明らかにした。
生物規範型冗長多自由度ロボットの脚式歩行に関する研究

本研究では,1台のロボットが多機能性を有することで高い移動能力を持つマルチロコモーションロボットシステムの実現の第一歩として,2足歩行及び4足歩行といった脚式歩行に着目し,各運動の制御系設計を行っている.本年度は,これまでの研究で提案していた2足歩行のロバスト性を向上させ,高効率かつロバストな3次元歩行の実現を試みた.まず,ロボットを倒立振子でモデル化し,Passive Dynamic Autonomous Control(PDAC)を適用することによりダイナミクスを自律システムとして記述した.次に,歩行のロバスト性を強化するため,両脚支持期を用いた3次元歩行制御を提案した.両脚支持期では,脚の着地直後の状態に応じて倒立振子の軌道が理想軌道の状態と一致するような倒立振子の軌道を設計し,新たな歩行アルゴリズムを構築した.提案された歩行アルゴリズムをシミュレーションによって検証し,両脚支持期によってロボットのダイナミクスが収束軌道に導かれることを確認した.さらに,遊脚伸縮運動を提案した.衝突を伴う離散状態システムとして歩行サイクルを記述し,その平衡点周りでのボアンカレ写像を用いて歩行の安定性を解析した.解析の結果,適切な遊脚伸縮運動を設定することで歩行の安定性を強化することが可能であることを示した.最後に,提案した両脚支持期および遊脚伸縮運動を統合し,実験的検証を行った.実験結果から,提案手法が高い安定性を有し,ZMPに基づく制御手法と比較すると高効率であるという結果が得られた.ZMPに基づく制御手法はバッテリーによる駆動時間が短すぎるといった問題があるため,効率のよい本研究の2足歩行制御手法が2足歩行ロボットにおける代表的な歩行制御手法となる可能性が示された.これらの研究成果を学術雑誌3件,国内外における学会発表5件,図書1件などに発表し,積極的に公表に努めた.本研究では,1台のロボットが多機能性を有することで高い移動能力を持つマルチロコモーションロボットシステムの実現の第一歩として,2足歩行及び4足歩行といった脚式歩行に着目し,各運動の制御系設計を行っている.本年度は,これまでの研究で提案していた2足歩行のロバスト性を向上させ,不整地路面上での3次元歩行の実現を試みた.PassiveDynamic Autonomous Controlを用いた歩行を設計し,設計された歩行の安定性を解析することで,その歩行性能を検証し,本手法がある程度の不整地路面に適応することが可能であることが示された.また,安定化制御器の収束速度を向上させるアルゴリズムを構築することで,未知の不整地路面上での3次元歩行を実現した.また,PDACを用いた手法の利点である高効率性を確認するため,無次元の移動コストの指標を実験データから算出した.その結果,不整地路面での歩行に関しても,これまでに最も成果を挙げているZMPに基づく制御と比較し,点接触を用いたPDACに基づく歩行の効率が良いという結果が得られた.ZMPに基づく制御手法はバッテリーによる駆動時間が短すぎるといった問題があるため,効率のよい本研究の2足歩行制御手法が2足歩行ロボットにおける代表的な歩行制御手法となる可能性が示された.これらの研究成果を学術雑誌1件,国内学会における発表3件,国際会議における発表2件,図書1件など積極的に公表に努めた.本研究では,1台のロボットが多機能性を有することで高い移動能力を持つマルチロコモーションロボットシステムの実現の第一歩として,2足歩行及び4足歩行といった脚式歩行に着目し,各運動の制御系設計を行っている.本年度は,これまでの研究で提案していた2足歩行のロバスト性を向上させ,高効率かつロバストな3次元歩行の実現を試みた.まず,ロボットを倒立振子でモデル化し,Passive Dynamic Autonomous Control(PDAC)を適用することによりダイナミクスを自律システムとして記述した.次に,歩行のロバスト性を強化するため,両脚支持期を用いた3次元歩行制御を提案した.両脚支持期では,脚の着地直後の状態に応じて倒立振子の軌道が理想軌道の状態と一致するような倒立振子の軌道を設計し,新たな歩行アルゴリズムを構築した.提案された歩行アルゴリズムをシミュレーションによって検証し,両脚支持期によってロボットのダイナミクスが収束軌道に導かれることを確認した.さらに,遊脚伸縮運動を提案した.衝突を伴う離散状態システムとして歩行サイクルを記述し,その平衡点周りでのボアンカレ写像を用いて歩行の安定性を解析した.解析の結果,適切な遊脚伸縮運動を設定することで歩行の安定性を強化することが可能であることを示した.最後に,提案した両脚支持期および遊脚伸縮運動を統合し,実験的検証を行った.実験結果から,提案手法が高い安定性を有し,ZMPに基づく制御手法と比較すると高効率であるという結果が得られた.ZMPに基づく制御手法はバッテリーによる駆動時間が短すぎるといった問題があるため,効率のよい本研究の2足歩行制御手法が2足歩行ロボットにおける代表的な歩行制御手法となる可能性が示された.これらの研究成果を学術雑誌3件,国内外における学会発表5件,図書1件などに発表し,積極的に公表に努めた.
情報流解析による安全性検証に基づく実用的なソフトウェア開発支援

本年度は、型検査に基づく情報流解析における制約付き機密度パラメータに関する研究を行った。機密度パラメータは、データ構造の一部を構成するデータの機密度を具体的な機密度ではなくパラメータとして記述するための仕組みであり、データの機密度を定義時ではなく使用時に決定することを可能にする。これにより、一部のデータの機密度のみが異なるデータ構造が必要な場合に、機密度を変えながら大部分が同一の複数のデータ構造を定義しなくてもよい。しかし、機密度パラメータにどのような機密度が指定されても非干渉性を満たしていることが要求されるため、記述できるプログラムに関して柔軟性に欠ける部分があり、この問題の解決を目指した。解決策として、機密度パラメータに対して制約を与える手法を提案した。機密度パラメータに対して制約を満たす機密度が指定された場合に非干渉性が満たされることを検査する型システムを定義し、その健全性を証明した。これにより、機密度パラメータに対して任意の機密度ではなく制約を満たす機密度が指定された場合に限って型付け可能となるようにプログラムを記述すればよいため、プログラム記述の柔軟性が向上する。健全性により、型付け可能なプログラムであれば機密度の高いデータが機密度の低いデータに影響を与えるような不正な情報流を含んでいないことが保証される。これらの成果について国内の会議で発表した。また、論文誌に投稿中である。およそ当初の計画通り進行している。ライブラリとユーザプログラムの情報流解析の統合については完了していないが、制約付き機密度パラメータの応用として解決できると考えている。一方、当初は予定していなかった制約付き機密度パラメータのためのアノテーションについて着手した。次年度についても当初の計画に従って研究を進める。ただし、統合開発環境における情報流解析の実現に関して、既存のツールが特定のコンパイラに依存した実装になっており、統合開発環境のコンパイラに単純に入れ替えられない可能性があり、その場合は独立したツールとして実現する。また、当初は予定していなかった制約付き機密度パラメータに対応した情報流解析の実装方法についても研究を進める。本年度は、オブジェクト指向プログラムを対象とする型検査に基づく情報流解析における機密度のパラメータ化に関する研究を行った。機密度のパラメータ化は、データ構造の一部を構成するデータの機密度を具体的な機密度ではなくパラメータとして記述することである。データ構造に含まれるデータの機密度を構造の定義時ではなく使用時に決定することを可能とする。これにより、データ構造の定義一つから、パラメータに指定する機密度を変更するだけで、含まれるデータの機密度のみが異なる複数のデータ構造を用意できる。従来手法では、個々のデータ構造を個別に定義することが必要であるが、これらの構造は内部のロジックなどデータの機密度以外の要素は同じであることからクローンに相当し、保守性の観点から問題となっている。機密度のパラメータ化によりデータ構造の定義は一つに集約されるため、この問題が解決される。パラメータ化された機密度を持つデータ構造に関して、本年度はパラメータにどのような機密度が指定されても非干渉性が満たされることを検査する型システムを定義し、その健全性を証明した。これにより、プログラムが型付け可能であれば、パラメータに指定される機密度によらず機密度の低いデータが機密度の高いデータに依存するような不正な情報流は存在し得ないプログラムであることを確信できる。機密度のパラメータ化に関して当初は予想していなかったバリエーションが存在することが判明し、本年度はそのうちの一つについて研究を進めた。その他のバリエーションについては次年度以降に当初の計画の進行と調整しながら研究を進める予定である。次年度以降についても当初の計画に従って研究を進める。ライブラリとユーザプログラムの情報流解析の統合、および統合開発環境における情報流解析の提案について取り組む。これらの進行状況によるが、可能であれば機密度のパラメータ化に関するバリエーションにも取り組む。

ただし、統合開発環境における情報流解析の実現に関して、既存のツールが特定のコンパイラに依存した実装になっており、統合開発環境のコンパイラに単純に入れ替えられない可能性があり、その場合は独立したツールとして実現する。また、当初は予定していなかった制約付き機密度パラメータに対応した情報流解析の実装方法についても研究を進める。物品費に関して他の予算から多く充当できたため残額が発生した。物品費あるいは出張旅費に充当する予定である。旅費に関して他の予算から多く充当できたため次年度使用額が発生した。
精子の機能障害による生殖不全機構の解明

本研究は生殖不全機構を解明するために、精細胞に特異的に発現する極めて特徴的なDNA結合タンパク質Protamine1(Prm1)に着目し、ES細胞を用いた遺伝子相同組換え技術により破壊したPrm1遺伝子欠損マウスを用いておこなった。Prm1KOマウスの♂は、染色体の一方を破壊したヘテロの状態で不妊であった。ヒトではPrmの発現低下が不妊に関係しているという知見が報告されており、これらのことからその発現量を維持するためにPrm1遺伝子は両染色体に必要であると推測された。ヘテロ精巣上体尾部由来精子を解析したところ、予想通りその精子核ではDNAが十分に凝縮されていなかった。また光顕観察の結果ヘテロ由来精子はほとんど静止しており、運動能の喪失が不妊の主因であるととがわかった。そこでエネルギー源であるミトコンドリア膜電位をRhodamineを用いて計測したところ有意に低下しており、また電子顕微鏡での観察では鞭毛構造に特徴的な9+2の微小管構造にも異常が見受けられた。これらのことから不妊の主因である運動能の喪失はエネルギー産生系と構造異常の両方によるものであることが明らかになった。この様に、精子発生過程の最終過程で発現するPrm1が単なるDNA結合タンパク質ではなく、代謝や細胞質構造に大きく関わることが本研究によって明らかになった。本研究では生殖不全機構を解明するために、精細胞に特異的に発現し極めて特徴的であるDNA結合タンパク質Protaminel (Prm1)をES細胞を用いた遺伝子相同組換え技術により破壊した、Prm1KO遺伝子欠損マウスを作製し材料として用いた。Prm1KOマウスの♂は、染色体の一方を破壊したヘテロの状態で、不妊となることが明らかとなった。ヒトではPrmの発現低下が不妊に関係しているという知見が報告されており、これらのことからその発現量を維持するためにPrm1遺伝子は両染色体に必要であると推測される。Prm1ヘテロ変異♂マウスの精巣を組織学的に検討した結果、精巣及び精巣上体等はwildマウスと差違が見受けられなかった。しかし精巣上体尾部より精子を抽出しin-vitroでの観察の結果、ヘテロ変異♂マウスの精子はほとんど静止しており、鞭毛が動いている精子もその運動能は極端に低下していることが明らかになった。この事からヘテロ変異♂マウスの精子はそのほとんどが死んでいると考えられた。しかし細胞膜の変化をSYBRとPIの2重染色で行ったが、wildマウスとの差は見受けられなかった。これは先の運動能の消失とは相反する結果である。精子は極端に機能化、分化した細胞であり、リボソームやゴルジ体などはないが、一方ミトコンドリアを大量に含んでいる。そこで鞭毛運動のエネルギー源であるミトコンドリアの活性を計測したところ、ヘテロ変異♂マウスではミトコンドリアの電位が低下している事が明らかとなった。このようにPrm1はヒトの不妊疾患の解析モデルになりうると共に、DNA結合タンパク質がエネルギー生産系との関わりを示唆する興味深い結果が得られた。
培養表皮角化細胞とメラノサイトへの遺伝子導入効率に関する基礎的研究

正常ヒト表皮角化細胞、正常ヒトメラノサイトの株化が困難であったため、角化細胞としてヒト食道癌細胞株であるHEC46、ヒトメラノサイト系細胞としてヒト黒色腫細胞株であるMeWo、G361、そしてCOS7の4細胞株を対象とした。導入遺伝子として、Hemoagurutinin(ha)-tagのプラスミド(pCMVha)、ヒト・ゲルソリン(アクチン調節蛋白質、質量90KDa)のcDNAをpCMVhaに組み込んだコンストラクト(pCMVhaGSN)の2種類を用意した。導入されたか否かは、トランスフェクタントから蛋白を抽出し、細胞が産生する、haが結合したゲルソリン(haGSN)がWestern法で抗ha抗体にて検出されるかどうかで判定した。ゲルソリンのマーカーとして、正常皮膚と皮膚悪性黒色腫組織における野生体ゲルソリンを、Western法で抗ゲルソリン抗体(GS-2C4)にて検出し、haGSNと分子量を比較した。リポフェクション法ではCOS7、MeWoでhaGSNを強く検出可能であった。また、エレクトロポレーション法でも、MeWoでhaGSNを強く検出した。HEC46では、両方法において、極めて弱いもののhaGSNのバンドを認めた。本研究で我々は、偶然にもヒト悪性黒色腫組織において、通常の90KDaのゲルソリン以外に、交差反応する約85KDaのバンド(GSNp85)がウエスタンブロット法にて認められることを発見した。本短縮体は、過去に報告が無く、研究の主軸をこの短縮体の一次構造解明へと転じた。ヒト皮膚悪性黒色腫の原発組織ならびに転移組織38検体におけるゲルソリンの発現をウエスタン法で調べたところ、原発巣の陽性率は75.8%、再発・転移巣では100%であった。レベルII以上の厚さではp85の陽性率が有意に上昇し、一次構造は、C末端の欠失した短縮体であることが判明した。正常ヒト表皮角化細胞、正常ヒトメラノサイトの株化が困難であったため、まず角化細胞としてヒト食道癌細胞株であるHEC46、ヒトメラノサイト系細胞としてヒト黒色腫細胞株であるMeWo,AKl、そして遺伝子導入のコントロールとしてアフリカミドリザル腎細胞株であるCOS7の4細胞株を遺伝子導入の対象とした。導入遺伝子として我々は、2)ヒト・ゲルソリン(アクチン調節蛋白質、質量90KDa)のcDNAをpCMVHAに組み込んだコンストラクト(pCMVHA-hGSN)の2種類を用意した。導入されたか否かは、pCMVHA-hGSNを導入された細胞から蛋白を抽出し、cDNAを導入されたために細胞が産生する90Kdaのヒト・ゲルソリンがWestern法で抗HA抗体にて検出されるかどうかで判定した。まず作成されたマーカー遺伝子(pCMVHA-hGSN)が導入遺伝子として機能するかどうかを検証するため、COS7に導入を行い、Western法でゲルソリンのバンドを抗HA抗体にて確認した。

導入されたか否かは、トランスフェクタントから蛋白を抽出し、細胞が産生する、haが結合したゲルソリン(haGSN)がWestern法で抗ha抗体にて検出されるかどうかで判定した。ゲルソリンのマーカーとして、正常皮膚と皮膚悪性黒色腫組織における野生体ゲルソリンを、Western法で抗ゲルソリン抗体(GS-2C4)にて検出し、haGSNと分子量を比較した。リポフェクション法ではCOS7、MeWoでhaGSNを強く検出可能であった。また、エレクトロポレーション法でも、MeWoでhaGSNを強く検出した。HEC46では、両方法において、極めて弱いもののhaGSNのバンドを認めた。本研究で我々は、偶然にもヒト悪性黒色腫組織において、通常の90KDaのゲルソリン以外に、交差反応する約85KDaのバンド(GSNp85)がウエスタンブロット法にて認められることを発見した。本短縮体は、過去に報告が無く、研究の主軸をこの短縮体の一次構造解明へと転じた。ヒト皮膚悪性黒色腫の原発組織ならびに転移組織38検体におけるゲルソリンの発現をウエスタン法で調べたところ、原発巣の陽性率は75.8%、再発・転移巣では100%であった。レベルII以上の厚さではp85の陽性率が有意に上昇し、一次構造は、C末端の欠失した短縮体であることが判明した。
膵島特異的遺伝子の発現調節軸に焦点を絞った糖尿病遺伝子の探索

膵島特異的機能に関連する遺伝子を網羅的に集積するためにEST in situ hybridizationを確立し,今年度までに特異性の高い発現遺伝子134個(既知43個,未知91個)を同定している。第一段階の遺伝子のうち,機能が明らかな20遺伝子(194/233エクソン)について変異スクリーニングを実施した。その結果,MODYの成因となる遺伝子変異の同定には至っていないが,181SNPを同定することができた。現在,これらのSNPと2型糖尿病の発症との関連を解析している。インスリン分泌と食欲調節との関連についての解析ゲノム配列を用いて特異性の高い遺伝子について,10Kb以内の予測プロモーター配列におけるGREの有無をin siloco解析した。ESTとアレイ解析で2,498個もホルモン合成分泌関連の遺伝子を選別し,さらにgene ontology解析により587個のグルココルチコイド応答遺伝子を得た。rVISTA2.0によるGRE解析により,86個の遺伝子を獲得した。しかし,sgkのみがグルココルチコイド応答性を示した。グルココルチコイド応答遺伝子の解析グルココルチコイド負荷条件により検出した15遺伝子に着目し,3種類がGREを有する候補として選別された(sgk,bc16,pdk4)。プロモーター領域のGC応答配列の転写制御活性はsgkのみに認められたことから,プロモーターを介した直接制御以外のグルココルチコイド調節も生理機能において重要であることが示唆された。さらに,以前に実施されたゲノム全域にわたる感受性遺伝子座のスクリーニングにおいて,気分障害の感受性遺伝子座のマップ領域にsgkが存在したことから,同遺伝子は重要候補と考えられた。現在,SNPハプロタイプを用いた関連解析を進めている。インスリン分泌という膵島特異的機能に関連する遺伝子群を網羅的に集積するために、前年度までに我々はハイスループットなEST in situ hybridizationの系を確立し、独自収集した2万個のラットESTに由来する約1万種類の重複しない配列を用いて膵島の特異的発現について網羅的解析を実施した。その結果、現在までに膵島に特異性の高い発現遺伝子134個(既知43個。未知91個)を同定した。そのうち、機能が明らかな20遺伝子をSNPスクリーニングし、181SNP(新規91個、ミスセンス15個)を同定した。現在、疾患発症との関連を解析している既知のmiRNAに関しては、ヒト474種類とラット234種類について解析を進めており、特に組織特異性が高いと推定されるヒト3配列とラット3配列を中心に進めている。予測miRNAに関しては、ヒト743種類とラット236種類を選択し、ヒト75配列とラット1配列について検討している。インスリン分泌と食欲調節との関連についての解析ラット視床下部のESTも平行して14,000個を集積し、重複しない5,442遺伝子(既知2.858種類、未知2,584種類)のセットを構築した。データベースサーチでどの登録ESTにも合致しない新規遺伝子は1.367種類あり、組織特異性の高い遺伝子群と考えられる。マイクロアレイ解析で得られた膵島プロフィールとの共通性を解析している。ゲノム配列を用いて特異性の高い遺伝子(神経内分泌に関連する遺伝子に特に焦点を当てた)について、10Kb以内のプロモーター配列におけるグルココルチコイド応答配列の有無をin siloco解析し、その結果として91遺伝子を同定した。