hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リカレント型ニューラルネットワークの学習法・学習速度・学習容量の解明とその応用

研究成果の概要を項目に分けて述べる。(1)リカレント型ニューラルネットワークの学習法として遺伝的アルゴリズム(GA)を用いると、誤差逆伝播(BP)学習法の欠点である学習が進むにつれて学習速度が低下するという問題や安定性の問題などを考慮する必要がなくなるなど、非常に有効な方法であることを示した。(2)フィードフォワード型ニューラルネットワークにおいて、GAを用いて中間ユニット数を自動的に決定する一方法を提案し、その有効性を示した。(3)リカレント型ニューラルネットワークの簡易な学習法を提案し、空間フィルタの合成問題に有効であることを示した。(4)フィードフォワード型ニューラルネットワークを用いた数字認識の学習にGAが有効であることをBP学習法との比較のもとに明らかにした。(5)データフロー型並列コンピュータのスケジューリング問題がホプフィールド型ニューラルネットワークのエネルギー最小化原理を用いて解くことができ、従来の方法に比べて優れていることを示した。(6)Nビット入力に対するパリティ判別に必要な中間ユニット数は最小(N+1)/2で十分であることを示した。(7)フォワード型ニューラルネットワークを用いて布の風合いを求めるエクスパートシステムが実現可能なことを示した。また、逆に布の風合いを入力すると布の物理量が求められるニューラルネットワークを構成することが可能なことを示した。(8)リカレント型ニューラルネットワークを用いて、低SN比のもとでスペクトルの非常に接近した信号の振幅と位相を検出するアリゴリズムを提案し、従来の方法に比べて精度が高いことを確かめた。1.学習法ならびに学習速度(1)リカレント型ニュ-ラルネットワ-クに対して簡易な学習法を提案し、この学習法を用いてAND,OR,XORの基本的論理回路とその一応用としてシフト不変なシャ-プニングフィルタが設計できることを示した。(2)遺伝的アルゴリズム(以下GAと書く)を用いた一学習法を提案し、代表的な学習アルゴリズムである誤差逆伝播アルゴリズム(以下BP学習法書く)と比較検討した。提案した方法を用いた場合、BP学習法のみを使ったものに比べて1.53倍(BP学習法で初期値の良いものと比べても)高速であることがわかった。2.ニュ-ラルネットワ-クの応用(1)並列処理において、各プロセッサに対する動的あるいは静的負荷分散という問題、すなわちスケジュ-リングの問題をHopfieldの神経回路網のエネルギ-最小化原理を用いて解くことができることを示した。(2)波形分析へのニュ-ラルネットワ-クの利用の可能性を示し、p個の異なる周波数成分を含む高調波信号を分析するには2p個のニュ-ロンが必要であることを明らかにした。(3)力学的測定量と布の風合い値という人間の感覚値との対応づけが可能となるニュ-ラルネットワ-クを学習によって構成し、その有効性を確かめた。1)リカレント型のニューラルネットワークは、時系列パターンの記憶、発生、遅延を伴う信号間の演算が可能であり、フォワード型ネットワークでは実現不可能な種々の機能を実現することができる。リカレント型を用いて、0.1よりなる系列と、遅延を伴う論理演算が共に、GA(遺伝的アルゴリズム)を用いて学習可能であることを明らかにした。1つの学習実験は、4ユニットからなるリカレント型ニューラルネットワークの自励出力が特定のパターンとなるように、それぞれGAを用いて学習させた。もう1つは、入力信号のXORを入力の2ステップ後に出力する、5ユニットからなるリカレント型ニュートラルネットワークを学習させた。これらの実験結果からリカレント型ニューラルネットワークは連想記憶や時系列出力を伴う制御問題などへの応用の可能性を見いだした。2)ニューラルネットワークを学習させる場合、隠れユニットの数を幾らにするかということは常に問題になることである。ユニット数が少なすぎると学習が十分に行われないし、逆に多すぎると学習に時間がかかる。そこで、フィード・フォワード型ニューラルネットワークの学習にGA(遺伝的アルゴリズム)を用い、突然変異の一形態としてユニット数の増減の機能を取り入れることによって、この問題がある程度解決できるのではないかと考え、これについて検討した。

必要最小のユニット数への収束は、増加と減少の確率を変えることにより、100%に近づけられることが確認できた。しかし、理論的な最小数のニューラルネットワークが最適かどうかはネットワークの安定性やロバスト性などとからんでさらに検討する必要がある。1)遺伝的アルゴリズム(Genetic Algorithm:GA)は、工学的システムに対して非常に強力な最適化能力を持ち、最近多くの分野で利用され始めた計算理論である。本研究は、フィドフォワード型ニューラルネットワークの学習にGAが有効であることを示す目的で行った。まず、ニューラルネットワークの学習にGAおよびGAと誤差逆伝播(BP)学習法とを併用した方式(これを、改良GA学習法と名づける)が学習速度の面で有効であることを明らかにした。ついで、本学習法とBP学習法の特性の違いを検討するために、雑音の加わった数字認識の実験を行い、その結果により、改良GA学習法がBP学習法よりも高速にかつBP法が構成するネットワークとほぼ同様なネットワークを構成する能力のあることを明らかにした。2)最近のニューラルネットの研究において、XOR回路やパリティ判別回路が、提案された理論の裏付け回路としてよく用いられている。本研究では、3ビット信号のパリティ判別問題にパーセプトロン型3層ニューラルネットワークを用いた場合、パターンの縮退とシグモイド関数の非線形性により、中間層が2ユニットで線形識別可能であることを明らかにした。3)ニューラルネットワークの応用として、布の風合い値と布の力学量との間の関係を求めることを検討した。布の風合いの測定は、本来熟練者によって感と経験とによって布の感触を「こし」や「はり」などの風合いと呼ばれる心理量で表現したものである。一方、布の力学量は現在KES測定法により求めている。得られた力学量から数式を用いて風合い値を求めている。しかし、この方法は多数の(16種類)力学量を測定する必要があり非常に面倒である。布の多くの力学量がドレープ波形に潜在していることに着目し、その波形を主成分分析し、直交する力学量を抽出して、それらをニューラルネットワークの入力とすることにより、簡単に風合い値を求めることを検討し、一応の成果が得た。
人間の適切な受け渡し動作を規定する「心の理論」および脳内メカニズムの解明

NIRSを用いた実験では、実験参加者が二人の人間によって行われる受け渡し動作を観察して、受け取り動作の適切さを判断しているときの脳活動を計測した。観察する視点(受け取り側もしくは手渡し側から撮影した映像の観察)と受け取り動作の適切さ(適切もしくは不適切な受け取り動作)を操作した。その結果、受け取り側の視点で適切な受け取り動作を観察しているときに下前頭回の賦活が見られた。fMRIを用いた実験でも観察する視点と受け取り動作の適切さを操作した映像を提示して、受け取り動作の適切さを評価しているときの脳活動を測定した。その結果、受け取り側の視点で適切な受け取り動作を観察しているときは下前頭回や下頭頂小葉などが賦活して、一方で手渡し側の視点で不適切な受け取り動作を観察しているときは下前頭回や前部帯状回などが賦活した。両実験とも受け取り側の視点で適切な受け取り動作を観察しているときはミラーニューロンシステムと関連すると推定されている脳領域(下前頭回や下頭頂小葉)の活動が見られた。また、fMRIを用いた実験からは手渡し側の視点で不適切な受け取り動作を観察しているときはミラーニューロンシステム関連部位に加え、エラーモニタリングと関連する脳領域(前部帯状回)の活動が見られた。これらの結果は協同動作の適切さを理解する処理が視点の違いによって異なることを示している。本研究では、人間二者間の協同動作場面として物体の受け渡し動作を取り上げた。そして、一方の動作(手渡し動作)に対してもう一方の動作(受け取り動作)が適切もしくは不適切だと判断されるときの脳内メカニズムを明らかにするために実験を行った。まずは受け取り動作の適切さを評定しているときに、他者の動作の模倣に重要な役割を果たすと考えられているミラーニューロンシステムが想定されている脳部位がどのように働くかを調べる実験を行った。実験では近赤外光スペクトロスコピー(near-infrared spectroscopy : NIRS)を用いて、腹側運動前野および下前頭回付近の脳皮質の活動を調べた。その結果、適切な動作を評定している最中は、不適切な動作を評定しているときど比べて、ミラーニューロンシステム想定部位(中心前回、下前頭回)の脳血流量が上昇することが明らかになった。また、手渡し動作に対して受け取り動作が適切か不適切かを判断しているときの事象関連電位(event-related potential : ERP)を調べる実験も行った。その結果、不適切な動作を評価しているときに適切な動作を評価しているときよりも大きな陰性電位が喚起された。刺激提示から400ms後付近で頭頂付近を中心とした陰性電位(N400)が生じており、これらの結果から人間二者間の文脈における動作の不適切さ判断が意味逸脱として処理されている可能性が示唆された。本研究では言語処理に関する研究によって得られた知見を参考にして二者間の動作の認識や理解を調べている。そこで、間接プライミング効果を指標として、日本語かき混ぜ文(目的語・主語・動詞の語順)の認知処理について調べる実験も行った。その結果、かき混ぜ文は主語・目的語・動詞の語順で処理されることや動詞の位置では目的語の活性化水準が急速に減衰することなどが示唆された。
中国のポスト社会主義的状況における社会的弱者の「文化」創造と共生論理

本研究は、中国のポスト社会主義的状況において、「官」と「民」、「公」と「私」の関係および境界が再編されつつあるなかで、従来の社会主義国家・中国における国家統合・国民統合原理とは異なる、生活者レベルにおける社会的弱者の「文化」創造および共生論理について、障害者を対象とし、実証的調査を行うことにより検討するものである。そのために、中国の障害者を支援する民間の公益慈善組織と障害者をもつ家族に焦点を当て、マクロな社会制度のレベルと、ミクロな当事者家族のレベルの双方から調査研究を実施する。
窒素含有ビスホスホネートの骨組織における炎症作用:マウスモデルによる検討

1,窒素含有bisphosphonates(N-BPs)による顎骨壊死のマウスモデルによる検討(LPSによる増強およびnon-N-BPのclodronate(Clo)による抑制):N-BPsは強力な骨吸収抑制であり骨吸収の亢進を伴う疾患に広く応用されている.N-BPsが発熱などの炎症性副作用をもつことは以前より知られている.最近予想外の副作用が注目されている."顎骨壊死とそれによる顎骨の露出"である.口腔細菌と歯科治療の関与が予想されるが,機序は不明である.我々は,今回NBPsの壊死作用のうち,以下のことを見出した.(1)NBPsの壊死作用には細菌感染が関与する.(2)N-BPsの炎症作用にVγ2Vδ2T細胞は必須ではない.(3)CloはN-BPsの細胞内取り込みを抑制することにより,NBPsの壊死作用を抑制する.(4)NBPsの代用薬および併用薬としてCloを利用できる可能性がある.(07日本骨代謝学会発表)2,臨床における窒素含有ビスホスホネート製剤が原因と考えられる下顎骨壊死の2例(発症機序と予防に関する検討):NBPsには炎症性の副作用が知られていたが,臨床応用の過程で予想外の副作用が明らかになった.顎骨壊死とそれによる顎骨の露出である.我々は,乳癌とその骨転移をもつ患者における下顎骨壊死と,骨粗鬆症患者の2症例を経験したので,我々の基礎研究における最近の成果をもとに,顎骨壊死発症機序とその予防についても考察した.(1)NBPsによる骨壊死の報告のほとんどが顎骨である.(2)NBPsとLPSは相互に炎症作用を増強し合う.以上のことより顎骨壊死は口腔内最近の関与が示唆される.癌治療医は歯科医との連携が重要である.(18th International Conference on Oral and Maxillofacial Surgery発表,07日本骨代謝学会発表,日本口腔外科学会雑誌投稿中)1,窒素含有bisphosphonates (N-BPs)による顎骨壊死のマウスモデルによる検討(LPSによる増強およびnon-N-BPのclodronateによる抑制):N-BPsは強力な骨吸収抑制であり骨吸収の亢進を伴う疾患に広く応用されている.N-BPsが発熱などの炎症性副作用をもつことは以前より知られている.我々はこの細胞のないマウスでもN-BPsは炎症を誘導すること,N-BPsと免疫刺激物質は相互に炎症反応を増強すること,non-N-BPのclodronateがこの炎症を抑制すること等を以前報告した.今回はN-BPsの壊死作用をマウスで検討した.N-BPs溶液をマウス耳介に投与すると,濃度に依存して,検討したN-BPsはいずれも壊死を誘導した.壊死作用は骨吸収抑制作用とパラレルであった.LPSはN-BPsの壊死作用を促進・増強した.clodronateとN-BPsを併用投与することにより,壊死は顕著に抑制された.以上の結果は,以下を示唆する.(1)本実験系はN-BPsの壊死作用を解析するモデルとなる.(2)N-BPsの壊死作用には細菌感染が関与する.(3)N-BPsの炎症作用にVγ2Vδ2T細胞は必須ではない.(4)clodronateとの併用投与が顎骨壊死を予防する可能性がある.(第36回日本免疫学会2006発表)2,臨床における窒素含有ビスホスホネート製剤が原因と考えられる下顎骨壊死の一例(発症機序と予防に関する検討):NBPsには炎症性の副作用が知られていたが,臨床応用の過程で予想外の副作用が明6かになった.顎骨壊死とそれによる顎骨の露出である.我々は,乳癌とその骨転移をもつ患者における下顎骨壊死の1症例を経験したので,我々の基礎研究における最近の成果をもとに,顎骨壊死発症機序とその予防についても考察した.(1)NBPsによる骨壊死の報告のほとんどが顎骨である.(2)NBPsとLPSは相互に炎症作用を増強し合う.以上のことより顎骨壊死は口腔内最近の関与が示唆される.癌治療医は歯科医との連携が重要である.(日本口腔外科学会雑誌投稿中)1,窒素含有bisphosphonates(N-BPs)による顎骨壊死のマウスモデルによる検討(LPSによる増強およびnon-N-BPのclodronate(Clo)による抑制):N-BPsは強力な骨吸収抑制であり骨吸収の亢進を伴う疾患に広く応用されている.N-BPsが発熱などの炎症性副作用をもつことは以前より知られている.最近予想外の副作用が注目されている."顎骨壊死とそれによる顎骨の露出"である.口腔細菌と歯科治療の関与が予想されるが,機序は不明である.我々は,今回NBPsの壊死作用のうち,以下のことを見出した.(1)NBPsの壊死作用には細菌感染が関与する.(2)N-BPsの炎症作用にVγ2Vδ2T細胞は必須ではない.(3)CloはN-BPsの細胞内取り込みを抑制することにより,NBPsの壊死作用を抑制する.(4)NBPsの代用薬および併用薬としてCloを利用できる可能性がある.(07日本骨代謝学会発表)

2,臨床における窒素含有ビスホスホネート製剤が原因と考えられる下顎骨壊死の2例(発症機序と予防に関する検討):NBPsには炎症性の副作用が知られていたが,臨床応用の過程で予想外の副作用が明らかになった.顎骨壊死とそれによる顎骨の露出である.我々は,乳癌とその骨転移をもつ患者における下顎骨壊死と,骨粗鬆症患者の2症例を経験したので,我々の基礎研究における最近の成果をもとに,顎骨壊死発症機序とその予防についても考察した.(1)NBPsによる骨壊死の報告のほとんどが顎骨である.(2)NBPsとLPSは相互に炎症作用を増強し合う.以上のことより顎骨壊死は口腔内最近の関与が示唆される.癌治療医は歯科医との連携が重要である.(18th International Conference on Oral and Maxillofacial Surgery発表,07日本骨代謝学会発表,日本口腔外科学会雑誌投稿中)
新規環境因子が誘発する難聴の発症機序の解析と予防法の開発

【目的】世界で7億人の感音性難聴を誘発する環境因子として騒音が知られているが、食品・飲料水等に含まれる重金属摂取と聴力の関連について、難聴を誘発する曝露量の閾値、発症機序は殆ど分かっていない。我々が実施した実験研究では、Mnをマウスに飲水曝露すると、内耳にMnが蓄積し、内耳コルチ器のラセン神経節の変性とc-Retの発現低下を伴い感音性難聴が誘発される事が示唆されている。一方、ヒトでは内耳に含まれるMnレベルを測定するのは現実的に難しく、純音聴力検査で測定した聴力と内耳に蓄積するMnの関連は調べられていない。本研究は、ヒトの生体中のMnレベルの指標として、ツメなどの非侵襲的生体サンプル中に含まれるMnレベルと聴力の関連を解析した。【方法】145名の健常者に対して、年齢、性別や喫煙歴などのアンケート調査、純音聴力検査による聴力測定を行った。あわせて、各被検者から非侵襲的生体サンプルとしてツメを採取し、誘導結合プラズマ質量分析計(ICP-MS)を用いてツメのMnレベルを測定した。過去の論文のカットオフ値で設定した聴力異常の有無を従属変数、Mnレベルを独立変数としてロジスティック回帰分析を行い、年齢、性別、BMI、喫煙歴等を交絡因子として調整オッズ比を算出した。【結果】単変量解析により、ツメのMnの高値群は、低値群と比較して、8、12 kHzの聴力が低下傾向を示した。多変量解析においても、ツメのMnの高値群は、低値群と比較して、8 kHzと12 kHzの高音域の聴力異常と有意に相関する事が分かった。一方、毛髪や尿に含まれるMnレベルと聴力異常のあいだに有意な相関は認められなかった。【まとめ】本研究より、ヒトのツメに蓄積するMnレベルと高音域の聴力異常の関連が示唆された。マンガンは飲料水や食品に一般的に含まれる微量元素である事が知られている。我々がバングラデシュの飲用井戸水に含まれる重金属レベルを測定した所、約1.85 ppmのマンガンが検出される地域がある事が分かっている。一方、マンガンと聴覚系に関して、高用量の塩化マンガン(100 mg/kg)を皮下投与すると内耳にマンガンが蓄積する事が報告されている。しかしながら、飲用井戸水に含まれる程度の低用量のマンガン(3.3 mg/kg)が聴覚系に与える影響をin vivoで解析した報告は無い。本研究は、マンガンと聴覚障害の発症機序を解明し、予防法を開発する。【方法】1ヶ月齢のC57BL6/J系統マウスを対象に、塩化マンガンを3.3 mg/kg/dayの用量で1ヶ月間飲水にて曝露した。曝露の前後で聴性脳幹反応を測定し聴力への影響を評価した。また、ニッスル染色、透過・走査電子顕微鏡解析を用いて内耳の病理解析を実施した。【結果】マンガンの飲水曝露により4, 12, 20, 32 kHzの聴力が有意に低下した。曝露群の内耳コルチ器では、ラセン神経節の細胞密度が減少し、透過電子顕微鏡解析により神経変性像が観察され、リポフスチン顆粒が有意に増加する事が分かった。一方、有毛細胞の数や血管条の形態異常は観察されなかった。【結論】マンガンを飲水曝露した野生型マウスは、内耳コルチ器のラセン神経節の神経変性を伴い難聴が誘発される事が分かった。聴覚に影響する新規環境因子の曝露によりラセン神経節の変性が誘発されるなどの新知見が得られている為。一方、cell freeやin vitroの実験系において、マンガン(Mn)はHIF-prolyl hydroxylaseを阻害しHif-1alpha蛋白質を安定化させる事が報告されている。また、神経系細胞株においてHif-1alpha蛋白質の安定化は神経成長因子の受容体c-Retの発現レベルを低下させる事が報告されている。我々の過去の研究より、c-Retは内耳のラセン神経節の維持に重要である事が明らかになっているが、Mnの経口曝露がラセン神経節のHif-1alphaやc-Retに影響するか全く分かっていない。本研究は、マウスを対象にMnの飲水曝露による聴力への影響を解析し、内耳のラセン神経節の病理解析を実施した。【方法】1ヶ月齢のC57BL6/J系統マウスを対象に、塩化マンガンを3.30 mg/kg/dayの用量で1ヶ月間飲水にて曝露した。曝露の前後で、免疫組織染色を用いて内耳の病理解析を実施した。【結果】

Hif-1alphaとc-Retの免疫組織染色では、曝露群のラセン神経節においてHif-1alphaの発現レベルの増加とc-Retの発現レベルの低下が観察された。RET-トランスジェニックマウス(RET-マウス)を対象にMnを飲水曝露し、Mn曝露に対する感受性を検討した所、RET-マウスではMnを飲水曝露しても非曝露群の聴力レベルと同等の聴力レベルを維持しており、Mn曝露による難聴がレスキューされる事が分かった。【結論】マンガンを飲水曝露した野生型マウスは、内耳コルチ器のラセン神経節の神経変性とc-Retの発現低下を伴い難聴が誘発される事が分かった。聴覚に影響する新規環境因子の曝露によりラセン神経節の変性が誘発される機序の一端に関する新知見が得られている為。【目的】世界で7億人の感音性難聴を誘発する環境因子として騒音が知られているが、食品・飲料水等に含まれる重金属摂取と聴力の関連について、難聴を誘発する曝露量の閾値、発症機序は殆ど分かっていない。我々が実施した実験研究では、Mnをマウスに飲水曝露すると、内耳にMnが蓄積し、内耳コルチ器のラセン神経節の変性とc-Retの発現低下を伴い感音性難聴が誘発される事が示唆されている。一方、ヒトでは内耳に含まれるMnレベルを測定するのは現実的に難しく、純音聴力検査で測定した聴力と内耳に蓄積するMnの関連は調べられていない。本研究は、ヒトの生体中のMnレベルの指標として、ツメなどの非侵襲的生体サンプル中に含まれるMnレベルと聴力の関連を解析した。【方法】145名の健常者に対して、年齢、性別や喫煙歴などのアンケート調査、純音聴力検査による聴力測定を行った。あわせて、各被検者から非侵襲的生体サンプルとしてツメを採取し、誘導結合プラズマ質量分析計(ICP-MS)を用いてツメのMnレベルを測定した。過去の論文のカットオフ値で設定した聴力異常の有無を従属変数、Mnレベルを独立変数としてロジスティック回帰分析を行い、年齢、性別、BMI、喫煙歴等を交絡因子として調整オッズ比を算出した。【結果】単変量解析により、ツメのMnの高値群は、低値群と比較して、8、12 kHzの聴力が低下傾向を示した。多変量解析においても、ツメのMnの高値群は、低値群と比較して、8 kHzと12 kHzの高音域の聴力異常と有意に相関する事が分かった。一方、毛髪や尿に含まれるMnレベルと聴力異常のあいだに有意な相関は認められなかった。【まとめ】本研究より、ヒトのツメに蓄積するMnレベルと高音域の聴力異常の関連が示唆された。(今後の推進方策)今後は、ヒトを対象にマンガンと難聴の関連の解析を進めると共に、聴覚に影響する新規環境因子が誘発する聴覚障害を予防する方法を遺伝子改変マウスを用いて分子レベルで解明する。(今後の推進方策)今後は、ヒトを対象にマンガンと難聴の関連の解析を進め、予知・予防対策を考案する。平成28年7月、実験動物(マウス)の繁殖および聴覚解析を担当する専門的知識を有する研究協力者が急遽国内の民間企業に就職することが判明し、マウスを対象にした実験に参画できなくなった。同様の知識を持つ新たな人材を確保す必要が生じたが、確保までに4ヶ月の期間を要した。光学顕微鏡を用いた解析で十分な結果が得られ、予定していた電子顕微鏡解析を実施する必要がなくなった為。平成29年7月までにマウスを対象にした曝露実験を完了し、新規環境因子が誘発する聴覚障害の機序解析に着手する。
高密度水素ラジカルを利用した高効率太陽電池用微結晶シリコン薄膜の製作

本研究は、薄膜型太陽電池の高効率化を実現するために必要な微結晶シリコン薄膜を製作することを目的とした。その製膜法として、水素ガスのマイクロ波励起によって生成される高密度水素ラジカル(原子状水素)をシリコン系原料ガスと反応させるとともに、水素ラジカルの膜成長表面へ効果を利用する水素ラジカルCVD法を適用した。微結晶薄膜の形成過程について調べ薄膜の構造制御を試みた。1.まず水素ラジカルCVD法の特徴を明らかにするため、SiH_4及びSi_2H_6を用いて製膜を行い、成膜速度、結晶性及び電気的特性について、ガス圧力依存性、水素希釈率依存性を調べた。その結果、圧力及び水素希釈率に依存して、アモルファスから微結晶まで膜構造が大きく変化することが確認された。2.微結晶シリコン薄膜の膜特性の基板温度依存性及び膜厚依存性について調べた。基板温度が高いほど成膜初期から結晶化が進むが、導電率は、膜厚が薄い段階でアモルファス領域の影響を受けやすいことが示された。3.下層をアンドープシリコン薄膜、上層をPドープシリコン薄膜とした2層積層構造の微結晶シリコン薄膜の作製を行い、下層膜構造の上層膜特性への影響を調べた。その結果、下層アンドープ膜の表面形態および内部構造力が、上層膜の結晶性および電気特性に強く影響することが分かった。4.初期層の形成段階から膜構造を制御するため、2段階成長法による製膜を行い、初期層が膜構造に及ぼす影響について調べた。2段階成長微結晶シリコン薄膜の結晶性が、初期層の表面構造の影響を受けて膜成長が行われていることが確認され、暗・光導電率及び光感度への影響も認められた。更に、薄膜の結晶性が下層膜厚及び上層膜厚のどちらにも強く依存することが明らかにされた。本研究は,太陽光発電技術において、コストの低減と省資源の点から将来的に有望視されているシリコン薄膜型太陽電池の高効率化を実現するため,光学的・電気的特性の優れた微結晶シリコン薄膜を製作することを目的とする。その手法として、水素ガスのマイクロ波励起によって生成される高密度水素ラジカル(原子状水素)の膜成長表面へ効果を積極的に利用することを特徴とする。今年度は,まずマイクロ波水素プラズマの特徴を明らかにするため,白金線を用いた水素ラジカル密度検出法及びラングミュアプローブ法によるプラズマ状態の測定を行なった。その結果,チャンバー内のガス圧力の上昇によって,水素ラジカル密度が減少すること,及びイオン密度,電子密度と相関があることが確かめられた。微結晶シリコン薄膜における結晶の成長過程について検証するため,結晶性と電気特性の膜厚に対する依存性について調べた結果,両者が膜厚に大きく依存することが分かった。また,結晶性と電気特性の間には必ずしも直接的な相関がみられず,それぞれが成膜条件に基づいて別の要因で支配されていることが明らかになった。更に詳しく調べるため,Pドープ層(上層)とノンドープ層(下層)の2層構造による膜特性の評価を行なった。下層の微結晶シリコン薄膜の成膜条件及び膜厚を変化させ,上層膜をプローブ層として,結晶性と電気特性を調べた。その結果,上層の成膜条件がー定であっても,その膜特性が,下層の結晶性に強く依存することが実証された。この結果は,単層の微結晶シリコン薄膜を作製する場合においても成り立つことを示唆する。本研究は,太陽光発電技術において,コストの低減と省資源の観点から将来的に有望視されているシリコン薄膜型太陽電池の高効率化を実現するため,光学的・電気的特性の優れた微結晶シリコン薄膜を製作することを目的とする。

その手法として,水素ガスのマイクロ波励起によって生成される高密度水素ラジカル(原子状水素)の膜成長表面への効果を積極的に利用することを特徴とする。平成12年度は,以下の知見が得られた。まず,原料ガス流量を変化させることによって,水素希釈率を変化させた結果,成膜速度と共に結晶性が大きく変化し,水素希釈率が高くなるとアモルファスから微結晶への構造変化が起こることが確かめられた。水素希釈率が高い程,シリコン薄膜の結晶化は成長初期段階から始まっており,アモルファスに近い膜程(220)配向性が高いことが分かった。結晶体積率は堆積膜厚の増加と共に増大した後,一定となることが確認された。成膜後,薄膜試料に水素ラジカル処理を行うことにより,エッチング作用と共に膜構造に変化が起こることが確かめられた。微結晶薄膜初期層への水素ラジカル処理は,非晶質基板界面からの結晶化に有効であることが分かった。2段階成長法により,下層膜の上層膜への影響を調べた結果,下層の結晶性が上層の結晶性に強く反映することが確かめられた。また上層の結晶性が下層の膜厚にも大きく依存することが分かった。
「親」として相応しい素質とは何か：アメリカ占領下日本における生殖の管理

本研究の目的は、性や生殖のコントロールに焦点を当てることで、アメリカ占領下の日本における「女性解放」政策の歴史的意義を再評価することにある。その際、人工妊娠中絶や断種/不妊手術をも含めた広義のバースコントロールをめぐる政策を検討することによって、占領下でどのような「家族」が規定されたのかを検討する。バースコントロールは出産や家族に直接的に介入することを認める一方で、性・生殖をめぐる女性の自己決定権を保障するという意味で「女性解放」の基礎ともいえる。占領下のバースコントロールをめぐる政策を分析することは、どのような素質をもつ女性が「解放」の対象とされ、一方で生殖の管理下に置かれたのはどのような女性なのかを明らかにすることになる。それはとりもなおさず、占領軍を日本女性の「救済者」と描くのではない、「女性解放」政策の新たな理解につながると考える。今年度は、主に不妊手術および中絶を定めた優生保護法に関する占領軍の政策をみていった。不妊手術に関しては、米国の断種法とそれに関連する議論がどのように行われていたのかについて明らかにした。中絶については、当初は人口調整弁のひとつとして位置づけていた占領軍の公衆衛生局が、中絶を容易にできるようにしようとした日本側の動きを規制するようになっていく過程を明らかにした。中絶をめぐる占領軍の態度の変化は、中絶件数が大幅に伸びることによって出生率がさがっていく日本側の動向と同時に、日本の産科医の権益拡大をめざす動きに呼応していたこともあきらかにした。今年度は、中絶に関する占領軍の政策の変化を明らかにすることができ、その研究成果は『人口政策』というタイトルの著書に掲載予定である。今後は、人工妊娠中絶や不妊手術を一部合法化した優生保護法について、占領政策の大きな枠組みを決定する極東委員会(FEC)の資料を精査することによって、人口政策に関してどのような議論があったのかということ、および経済復興政策の要因となり得たことを実証的に検証していきたい。当該年度に出張予定だった引揚港での資料調査について、すでに研究を進めている松原洋子立命館大学教授に話を聞く機会があり、事前調査を行ってから次年度以降にいくことの有用性を確認したため。
精子の卵子保護層通過の機構

クロアワビ(軟体動物)精子の先体反応によって放出される2種類の蛋白(15.5K及び20K蛋白)は卵黄膜溶解物質(ライシン)である。単離した両ライシン及びその抗体を用いて、両ライシンによる卵黄膜溶解の機構を超薄切片法、免疫電顕法により検索した。卵黄膜最外層の溶解は両蛋白を必要とするが両者の共存は必要とせず、先ず20Kが作用した後で15.5Kが最外層に働き、続いて主部のフエルト様構造をゆるめ著しく膨潤させることがわかった。一方、15.5Kの濃度低下に伴い卵黄膜溶解の程度も減少すること、ある濃度以下では処理時間を延長してもそれ以上溶解が進まないことから、15.5Kライシンは酵素ではないことがわかった。さて溶解し膨潤した卵黄膜上に両ライシンを検出すると、15.5Kは主部の網工に密に分布していて、作用後も作用部位に留っていることが明示された。このライシンの作用は明らかに非酵素的であり、ほ乳類や棘皮動物などの分解酵素として働くライシンとは異る、非酵素的作用機構を示す極めて特殊な卵黄膜ライシンであることが実証された。なお、20Kライシンは検出されず、今後の課題として残っている。バテイラの卵黄膜ライシンは1種類の蛋白で化学量論的に作用するライシンとして最初に報告されたものである。単離したライシンとその抗体及び卵巣卵子を用いて卵黄膜溶解機構を免疫電顕法で検索した。バテイラ卵黄膜は3つの部分から成るが、ライシン処理で高く上った卵黄膜の基本構造は変っていなかった。また、ライシンの結合部位は、ライシンによって変化する(高く上がる)層ではなく、その層の外表面に等間隔に並ぶもみの木様の構造であった。ライシンが作用後もその結合部位に残留するという事実はこのライシンの非酵素的作用の証拠と言えよう。一方、結合部位と作用部位(直接変化する部位)が異るという事実は、このライシンの2段構えの作用を示唆していて興味深い。受精に先立つ卵子保護層通過に際して、精子はその先体内に所持する卵子保護層溶解物質(ライシン)を放出する。ライシンはどのような物質なのか、どのような機構で卵子保護層に孔をあけるのか。本年度は、比較的大きな先体胞を持ち、卵黄膜ライシンもすでに単離精製されているクロアワビとバテイラ(軟体動物)を用いて、抗卵黄膜ライシン抗体を作成し、主に免疫電顕法によりライシンの作用機構を検索した。クロアワビからは、すでに2種の卵黄膜ライシン(15.5Kと20K蛋白)を単離したが、本年度は卵黄膜を単離し先体胞物質で処理、半溶解の状態とした後、抗15.5Kと抗20K抗体を作用させ、その結合部位をプロテインAー金コロイド法で検出した。15.5Kは卵黄膜主部のゆるめられたフエルト様構造に密に分布していて、このライシンが主部に働くこと、作用後も同部域に結合していることから、その作用は酵素的ではなく、化学量論的であることなどが実証された。

一方、20K抗体はどの部域にも検出されず、20Kライシンは酵素として働くことが示唆された。バテイラの卵黄膜ライシンは1種類の蛋白で、単離した卵黄膜を著しく膨潤させる。さて、今回初めて卵巣卵の卵黄膜を超薄切片法で観察したところ、少くとも3つの異なる部分からなる複雑な構造であることがわかった。更に免疫電顕法によるライシンとの結合部位は、ライシンで膨潤する均一な層ではなく、その外表面に等間隔に並ぶ針葉樹状の構造であった。バライラライシンは卵黄膜最下層の均一な層に直接働くのではなく、先ず針葉樹状構造に作用しその結果放出される物質が下の均一な層を変化させるらしい。これまでの生化学的研究はすべて単離された均一な層のみの卵黄膜を用いて行なわれて来たから、ライシン結合部位とその作用部位が異なるという今回の結果は、バテイラライシンの作用機構の解明のための研究全般を根底から変えることになるにちがいない。軟体動物クロアワビの精子は受精に先立ち先体反応を行い、2種類の蛋白(15.5k及び20k蛋白)を放出する。両蛋白が卵黄膜溶解作用を有する卵黄膜ライシンであること、15.5kライシンの作用は非酵素的であることなどを昨年度報告した。本年度は両ライシンが卵黄膜のどの部域に作用するかを、単離したライシンと成熟卵子は用いて超薄切片法により検索した。クロアワビの卵黄膜は厚さ約1μmで、電子密度の高い内外2層の薄層とその間を占める厚い低電子密度の主部から成る。主部は細い線維のフエルト様構造である。種々の割合及び組合わせのライシン処理実験の結果、最外層には先ず20kライシンが作用、徴細構造上検出不可能な変化を誘起し、続いて15.5kが働くことでこの層が消失すること更に15.5kは内部の卵黄膜主部に作用し、フエルト様構造をゆるめ精子が通り抜けることの出来る粗い網工に変えることが明らかになった。さて昨年度15.5kライシンが酵素ではないことを示唆した。今回20k処理後海水で洗滌した卵子を種々の濃度の15.5kで処理、卵黄膜溶解の程度を観察したところ、15.5kの濃度の低下とともに溶解した部域も減少してゆくこと、更にある濃度以下になると処理時間を延長してももはやそれ以上の溶解は見られないことが明らかになった。15.5kライシンが酵素として働くなら、溶解は時間とともに進行する筈であるから、このライシンはやはり酵素ではないことになる。昨年度このライシンが卵黄膜主部に作用した後もそこに結合したまま留るということを免疫電顕法で確認したが、このことと相俟ってこのライシンは、ほ乳類や棘皮動物など他動物で報告されている分解酵素としてのライシンとは全く異る特殊な作用機構を示す卵黄膜ライシンであることが実証された。なお、同じく軟体動物であるバテイラの卵黄膜ライシンに関しては、本年度思いがけぬ事情で実験計画を遂行出来なかった。
水田におけるバイオチャー施用がメタン発生に与える影響の評価とメカニズムの解明

稲わら等有機物を施用した条件下では、水稲栽培へのバイオチャー施用はCH4発生量を増加する可能性がある。一方でバイオチャー施用はN2O発生量を低下する傾向にあり、有機物の還元的分解によるCH4生成増加とN2O生成低下が原因と考えられた。圃場試験では稲の残さとバイオチャー施用で稲わらの還元的な分解が増加しCH4生成が増加した一方、N2Oは非栽培期の土壌の好気的環境化で発生量が低下した。地球温暖化指数で評価すると、バイオチャー施用で2年間のGWPは慣行栽培の約半分に低下し、この効果は20年程度継続することが示唆された。玄米の収量に対するバイオチャー施用の影響は明確ではなく、悪影響も与えていなかった。愛媛大学農学部附属農場において、水田からのCH4およびN2O発生に与えるBiochar(竹炭)の施用効果を圃場条件下で調査した。2012年11月にBiochar(2000kg/ha)の施用の有無で2処理区を3反復で設け、2013年5月にそれら2処理区それぞれに化学肥料と有機肥料施用の2処理区を設置し計4処理区とした。CH4及びN2O発生量の調査はクローズドチャンバー法を用いて2012年11月以降10日2週間に一回の頻度で行った。収穫時に坪刈りを行い整玄米収量を調査した。年間のCH4発生量は化学肥料区で261kgC/ha、有機肥料区で241kgC/ha、Biochar+化学肥料区で254kgC/ha、Biochar+有機肥料区で262kgC/haとなり、処理区間に有意な差は見られなかった。年間のN2O発生量は化学肥料区で-0.10kgN/ha、有機肥料区で0.28kgN/ha、Biochar+化学肥料区で-0.22kgN/ha、Biochar+有機肥料区で0.15kgN/haとなり、有機肥料の施用で有意にN2O発生量が増加していた(P<0.05)。一方で化学肥料区および有機肥料区へのBiochar施用で平均0.12kgN/haのN2O発生量が減少していた。畑土壌ではBiocharの施用がN2O発生量を減少する事象が知られており、水田でもBiocha施用でN2O発生量の可能性がある。整玄米収量は化学肥料区で468kg/10a、有機肥料区で424kg/10a、Biochar+化学肥料区で477kg/10a、Biochar+有機肥料区で408kg/10aとなり、有機肥料区で有意に整玄米収量が低下した(P<0.05)。水田へのBiocharの施用は玄米収量を維持しつつ、Biochar炭素の投入とN2O発生量の減少が期待でき、水稲栽培が地球温暖化に与える影響を緩和できる可能性がある。愛媛大学農学部附属農場において、水田からのCH4とN2O発生に与えるBiochar(竹炭)の施用効果を2012年秋から2014年秋に圃場条件下で調査した。また、愛媛大学農学部でポット試験にてBiocharの異なる施用量がCH4とN2O発生に与える影響を2014年に調査した。圃場試験では対照区とBiochar施用区(200 g/m2)を3反復で設け、ポット試験では対照区と3つのBiochar施用区(200(BC1), 400(BC2), 800 g/m2(BC3))をそれぞれ6反復で設けた。CH4とN2O発生量はクローズドチャンバー法を用いて測定し、収穫時には玄米収量を調べた。圃場試験では、2年間の平均でCH4発生量が対照区で196 kgC/haであったのに対しBiochar施用区で200 kgC/haと両処理区間に差はなかった。同様にN2O発生量も対照区で0.078 kgN/haであったのに対し、Biochar施用区で0.060 kgN/haと両処理区間に差はなかった。一方で1年目はCH4とN2O発生量がBiochar施用区で低かったのに対し、2年目は逆にBiochar施用区で高かった。圃場試験では水田のCH4とN2Oに対するBiocharの施用の効果が年次で異なる可能性がある。玄米収量はBiochar施用区でわずかに高い傾向があったが有意差はなかった。愛媛大学農学部附属農場にて、水田からの温室効果ガス発生に与えるBiochar(竹炭)の施用効果を2012年秋から2015年秋に圃場条件下で調査した。さらに2014年秋に新たにBiochar施用区(NB区)を設け、Biochar施用効果の経年変化を調べた。温室効果ガス発生量はクローズドチャンバー法を用いて測定した。2015年のCH4発生量は対照区が189 kg C ha-1であったのに対し、Biochar施用区(B区)とNB区はそれぞれ255および260 kg C ha-1であり、Biocharの施用区でCH4発生量が約1.3倍に増加した。この差はB区およびNB区で水稲移植から中干開始前の期間にCH4フラックスが高かったことに起因していた。移植から中干開始までのCH4発生は主に施用した稲わらに起因する。

稲わら施用量(kg ha-1)に対するCH4発生量の比(CH4/RS)は対照区が0.049であったのに対し、B区およびNB区はそれぞれ0.065および0.068であり、2015年度ではBiocharが水稲生育前期の稲わら施用に由来するCH4発生を助長したと考えられた。対照区とB区の3年間のこの期間の気象要因とCH4/RSとの関係では、気温とCH4/RSとの相関はなかった。一方でその期間の積算降水量とCH4/RSとに指数的な相関関係があり、降水量増加に伴うCH4/RS上昇程度はB区が対照区よりも大きかった。このことは、降水量の増加に特に影響を受けると考えられる要因(特に土壌の還元状態)がBiocharの施用によりCH4発生に適した環境の形成に寄与したと考えられた。具体的な要因については特定できておらず今後の研究課題だが、今後要因を特定できれば将来の気候変動に伴ってBiocharの施用が水田からのCH4発生に与える影響について予測と対処方法を提案できると考えられる。稲わら等有機物を施用した条件下では、水稲栽培へのバイオチャー施用はCH4発生量を増加する可能性がある。一方でバイオチャー施用はN2O発生量を低下する傾向にあり、有機物の還元的分解によるCH4生成増加とN2O生成低下が原因と考えられた。圃場試験では稲の残さとバイオチャー施用で稲わらの還元的な分解が増加しCH4生成が増加した一方、N2Oは非栽培期の土壌の好気的環境化で発生量が低下した。地球温暖化指数で評価すると、バイオチャー施用で2年間のGWPは慣行栽培の約半分に低下し、この効果は20年程度継続することが示唆された。玄米の収量に対するバイオチャー施用の影響は明確ではなく、悪影響も与えていなかった。圃場条件下におけるBiochar施用がCH4およびN2O発生に与える影響について、当初の予定通り処理区を設定し、年間を通して継続したガス発生のモニタリングや生育・収量調査を実施でき、2年間の調査より信頼性の高いデータを得ることができた。また、Biochar施用量を変えたポット試験を実施し、Biochar施用量がCH4とN2O発生に与える影響について評価することができた。しかしながらポット試験でのガス分析の遅れよりBiochar施用量影響解析が遅れ、従って圃場へのBiochar施用時期が過ぎてしまい、平成27年度にBiochar施用量を増やした処理区を設置することができなかった。土壌肥料学2015年度は圃場試験においてBiochar施用の3年目のモニタリングを行い、2年目までに得られた結果であるBiochar施用がCH4とN2O発生に与える影響が気象条件により変動する可能性について、より詳細な解析を実施する。2014年秋に当初予定していたBiochar施用量を増やした処理区を設けることができなかったため、Biochar施用効果の別の問題点であるBiochar施用による経時的な影響(Biochar効果の持続評価)について、2014年の秋に圃場にて新たにBiochar施用区を設置してモニタリングを実施し、本研究課題が初年度に設置した処理区とのCH4およびN2O発生量の比較を実施する。圃場条件下におけるBiochar施用がCH4およびN2O発生に与える影響について、当初の予定通り処理区を設置し、年間を通して継続したガス発生のモニタリング、および水稲の生育・収量調査を実施することが出来、評価を行う上で十分なデータを得ることができた。一方で、当初予定してた適正なBiochar施用量を検討するポット試験は、供試土壌および栽培環境の影響で稲の生育が不十分となり、解析に用いる事ができるCH4発生量および水稲の生育データを得ることができなかった。2014年度については、圃場実験においてはBiocharを施用の2年目のモニタリングを行い、Biocharの施用がCH4やN2O発生に与える影響について、年次の違いに影響されないより確実な成果を得る。
ボウマン嚢上皮細胞のシグナル伝達経路からみた糸球体障害機序の解析

新規のストレス関連蛋白であるSestrin 2が健常ラット腎のボウマン嚢上皮細胞に強く発現することを発見した。ネフローゼ症候群モデル(微小変化型ネフローゼ症候群、巣状糸球体硬化症)や半月体形成性腎炎モデルの検討では、Sestrin 2の発現が減弱することを見いだし、Sestrin 2がボウマン嚢上皮細胞における新たな障害マーカーになりうることを示した。さらにSestrin 2の下流に存在するmTOR経路が、Sestrin 2発現と連動してボウマン嚢上皮細胞障害時に大きく変化することを明らかとし、本経路が糸球体障害の治療ターゲットとなる可能性を示した。本研究はsestrin 2というmTOR経路を抑制する蛋白がボウマン嚢上皮細胞に強く発現することを我々が見いだしたことより、ボウマン嚢上皮細胞と糸球体障害の関連について、そのシグナル伝達経路の解析を中心に検討することを目的とした研究である。昨年度は動物モデルの検討を行い、巣状糸球体硬化症と微小変化型ネフローゼ症候群モデルを解析したが、今年度は新たに抗糸球体基底膜抗体(抗GBM抗体)によるラット半月体形成性腎炎モデルの解析を行った。半月体形成は高度な糸球体炎の結果、ボウマン嚢上皮細胞が増殖性変化を示すことで生じるものと考えられている。この半月体形成部位において、sestrin 2の発現は高度に低下し、一方、mTOR下流のリン酸化S6RPの発現が著明に亢進することが観察された。巣状糸球体硬化症や微小変化型モデルでは、非増殖性障害においてsestrin 2の減弱とmTOR経路の活性化がみられたが、半月体形成モデルにおける増殖性病変でも同様の変化が確認されたことより、sestrin2とmTOR経路による複雑は制御機構が想定された。また本年度は共同研究者である米国Shankland博士より供与されたマウス不死化培養ボウマン嚢上皮細胞を用いて、sestrin 2の機能的な検討を開始した。培養ボウマン嚢上皮細胞においても、生体で観察されたのと同様にメサンギウム細胞や糸球体上皮細胞に比べてsestrin 2は強く発現することが確認された。さらにshRNAを用いてsestrin 2の発現を減弱させたところ、mTOR下流のS6RP、4E-BP1、p70S6Kのリン酸化が増強することが示され、さらにsestrin 2の減弱によりアポトーシスが増加することを見いだした。以上より、培養ボウマン嚢上皮細胞においてもsestrin 2はmTOR系路を介して細胞の機能維持に重要である可能性が示された。本研究はこれまで研究の遅れてきた細胞であるボウマン嚢上皮細胞に対して、そのシグナル伝達経路を中心に解析し、糸球体障害との関連を解明することを目的とした研究である。我々はボウマン嚢上皮細胞にsestrin 2というmTOR経路を抑制する蛋白が強く発現することを見いだしたことより、本研究に着手した。免疫組織染色では成人ラットの腎臓において、PGP9.5(既存のボウマン嚢上皮細胞マーカー)と同様のパターンで、ボウマン嚢上皮細胞に特異的にsestrin 2の強い発現がみられた。胎児腎(E20.5)においては後腎間葉細胞やcomma-shaped bodyに軽度発現し、capillary-loop stage以降の糸球体ではボウマン嚢上皮細胞に強くsestrin 2が発現した。巣状糸球体硬化症によるネフローゼ症候群のモデルであるアドリアマシン腎症で検討したところ、高度蛋白尿に伴いボウマン嚢上皮細胞のsestrin 2の発現は減弱、消失し、一方、mTOR下流のP-S6RPの発現が上昇し、ボウマン嚢周囲に強い線維化がみられた。微小変化型ネフローゼ症候群のモデルであるピューロマイシン腎症でも高度蛋白尿の出現時に、一過性にボウマン嚢周囲の線維化と、ボウマン嚢上皮細胞のsestrin 2発現の減弱、P-S6RPの発現上昇がみられたが、蛋白尿の改善に伴いsestrin 2の発現も回復し、線維化も改善した。以上よりボウマン嚢上皮細胞の恒常性の維持にsestrin 2の発現は重要であり、その減弱はmTORの活性化、糸球体周囲の線維化に関連する可能性があることが示された。ボウマン嚢上皮細胞はこれまで腎糸球体構成細胞の中で見過ごされがちな細胞であったが、近年、ボウマン嚢のバリア機能の保持や、腎幹細胞、前駆細胞の可能性が示されるなど注目されている。Sestrin 2は最近発見された蛋白であり、低酸素や酸化ストレスで誘導され、mTOR経路を抑制することが他の細胞では報告されている。我々は健常ラットボウマン嚢上皮細胞にsestrin 2が強く発現することを発見し、今回の研究課題を遂行した。

ラット腎炎モデルを用いて糸球体障害時のsestrin 2の発現について検討したところ、ネフローゼ症候群モデルであるアドリアマイシン腎症とピューロマイシン腎症では、ともに蛋白尿の発現時期に一致して、ボウマン嚢上皮細胞でのsestrin 2の発現が減弱し、mTOR下流のリン酸化S6RP発現の増加がみられるとともに、その部位において糸球体周囲の線維化がみられた。半月体形成性腎炎モデルでは、半月体を形成するボウマン嚢上皮細胞の増殖部位で、sestrin 2の発現の減弱がみられた。マウス不死化培養ボウマン嚢上皮細胞を用いた検討では、shRNAを用いてsestrin 2の発現を減弱させると、mTOR経路下流のS6RP、4E-BP1、p70S6Kのリン酸化が増強し、これらの変化はsestrin 2の標的であるAMPKの活性化剤であるAICARの投与で抑制された。さらにsestrin 2の発現の減弱により、ボウマン嚢上皮細胞のapoptosisの増加が観察された。以上よりsestrin 2がボウマン嚢上皮細胞の新たな障害マーカーになりうることを示した。またsestrin 2の下流に存在するmTOR経路が、sestrin 2の発現と連動してボウマン嚢上皮細胞障害時にダイナミックに変化することを明らかとなり、本経路が糸球体障害の治療ターゲットとなる可能性が示された。腎臓病学培養糸球体ボウマン嚢細胞を用いた検討を行い、培養細胞におけるsestrin 2とmTOR経路の関連について示すことができた。また、新たな動物モデルの解析も施行できた。ラット腎臓に関する研究を進め、ボウマン嚢上皮細胞におけるsestrin 2とmTOR経路の関連について、明らかにすることができた。ボウマン嚢上皮細胞におけるsestrin2-mTOR経路の関連について、動物モデル、不死化マウス培養ボウマン嚢上皮細胞を使用して検討を進めていく。またこれまでの成果をまとめた論文を投稿中であり、reviseとして求められている追加実験を行い、論文の受理を目指す。ボウマン嚢上皮細胞におけるsestrin2-mTOR経路の役割を解明するために、不死化マウス培養ボウマン嚢上皮細胞を使用した検討を進めていく。血清除去、過酸化水素、高血糖、PDGF、TGF-βなどによる刺激を行ったり、shRNAによるsestrin 2の発現減弱やmTOR阻害薬であるrapamycinを使用したりして、sestrin2-mTOR経路とボウマン嚢上皮細胞の機能や障害機序との関連について検討を進めていく。また引き続き、動物モデルを用いて検討を行う。細胞培養関連の費用について、以前、購入した物品が利用できたことや他の研究者との共用もあり、今回は使用額が予定より少なかった。細胞培養関連の物品などの購入を中心に使用する。該当なし
極短パルスレーザーによる電子過剰水溶液の物性研究とその分光学的応用

本研究の目的は極短パルスレーザー等を用いて過渡的に水中に多量の電子を発生し、その光学応答、特に非線形光学効果を分光学的に解析し、その光学効果を分析化学的に応用することである。まず、ピコ秒のレーザーを用いて、基礎化学的に興味深いだけでなく、工業的にも重要なエタノールの希薄溶液中に多量に電子を発生させて、その時放射される非線形光学効果(誘導ラマン散乱)を観測した。その結果、電子の多量発生による誘導ラマン散乱の著しい増強効果が確認され、この性質を利用して、エタノール分子の周囲の水分子の溶媒和構造について議論した。次に、電子生成領域の水の構造と増強効果の原因を探るため、純水において電子を多量発生させた際の誘導ラマン散乱の前方及び後方成分を同時に時間分解測定し、電子生成領域の詳細な情報を得ることを試みた。その結果、前方および後方で全く異なるスペクトルが測定され、特に後方散乱領域で電子と水の相互作用に起因すると思われる特徴的なピーク見出した。スペクトルの波数位置とピークの相対強度などから、電子による分極率の変化が増強に重要な役割を果たしていることを見出した。また量子化学計算を用いた理論的研究にも着手した。最後に、本現象の適用範囲を水溶液中から一般の有機溶媒にも広げるため、ベンゼンとトルエンの混合溶媒にも本現象を適用した。その結果、励起過渡種と溶媒分子との相互作用によるラマン散乱断面積の増強効果を見出し、理論計算によってその効果を検証した。