hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
最新技術で探る実行系機能の脳内メカニズム

基盤研究(S)の課題が採択によって本研究が廃止されるまでの間に、実験装置のセットアップが終了し、実験を開始することができた。すでに、単一ニューロンへのプラスミド注入技術に関する実証実験が終了し、現在、論文を執筆中である。また、ラットに「go/no-go」課題を行わせるための装置をセットアップし、訓練のプロトコルを確立した。以上が本研究のこれまでの成果である。本研究の当初の目的は、実行系機能(=自分が取りうる行動の結果を予測しながら行動の計画をたて、衝動的な欲求を抑制しながら、その計画を実行していく能力)の背景にある脳内メカニズムを、神経回路の構成と働きによって理解することであった。そのために、独自開発の〈動物の行動中に活動を記録した単一神経細胞やそれとシナプスを形成する神経細胞に、遺伝子導入によって蛍光タンパク質を発現させ、標識する技術〉をはじめ、様々な最新技術を駆使して、ワーキングメモリ、反応抑制、文脈依存的行動選択、という実行系の重要な機能要素に関係した脳内現象を、個々の神経細胞の活動と神経回路の構成、および、そこに作用する神経伝達物質のレベルで、多角的・包括的に調べるための実験を行う予定であった。これらの研究計画の内容は、新たに採択された基盤(S)の研究のなかで実行していく予定である。
ユーザ割り込み拒否度推定に基づく仲介による円滑なインタラクション開始支援

本研究課題では,デスクワーク中のユーザ作業を阻害しない情報システム実現に向け,ユーザのPC使用状況と頭部運動からユーザの割り込みに対する拒否度を推定する手法を検討し,さらには,提案手法による推定機能と視線制御を利用したアンビエント情報提示を併用する,調停機能を持った秘書エージェントの開発を行った.評価実験により,頭部運動を併用することで,これまでのPC作業履歴のみからの推定と比較し,1015%の精度向上を確認した.また,秘書エージェントによる調停は,体感の推定精度が15%向上すること,さらに,従来手法と比較して,割り込みによる認知的負荷を低減させることが可能であることを示した.前年度確立した割り込み拒否度推定機能を有する,ユーザと他ユーザ・情報システムとの間のインタラクションを仲介する秘書エージェントの開発を行った.開発システムは,エージェントは,ユーザのPCに常駐し,ユーザのPC入力情報とKinectによる顔検出機能を用いて取得した頭部位置を元に,作業中の割り込み拒否度推定機能を持つ.また,外部から割り込み要求を受信すると,ユーザに割り込み要求への自然な気付きを促し,インタラクションを円滑に仲介する.頭部運動を考慮することで,拒否度推定精度の向上が期待されるが,ユーザの状態推定は本質的に推定誤差が存在するため,誤差に頑強な情報提示方法が必要であった.そこで,人が日常的に行う,相手の様子を伺う視線行動(共同注視,視線交差)に着目し,エージェントが割り込み要求をアンビエントにアピールする機能を実現した.推定とアピールの併用により,実際には割り込むことなく気づきを促し,ユーザ自身が任意のタイミングで要求の確認を行うことで,インタラクションを開始させることが可能となった.この気付きから確認までの間はInterruption Lag(割り込み猶予期間[Altman 2004])と呼ばれ,割り込みによる認知的負荷を軽減すると確認されている.本研究では,これを割り込み調停法として提案した.評価として,条件A(ランダムタイミング,直接割り込み),B(低拒否度推定時,直接),C(ランダム,アピール),D(推定,アピール)の4条件による割り込み実験を行った.実験の結果,ユーザの印象評価,および,適切なタイミングでの割り込み率は,推定とアピールを併用する条件Dが最も高い評価となった.また,併用により,体感の推定精度は85%を越え,割り込みによる作業効率低下も最も低い結果となった.以上から,本研究の秘書エージェントによる割り込み調停の有効性を示すことが出来た.本研究課題では,デスクワーク中のユーザ作業を阻害しない情報システム実現に向け,ユーザのPC使用状況と頭部運動からユーザの割り込みに対する拒否度を推定する手法を検討し,さらには,提案手法による推定機能と視線制御を利用したアンビエント情報提示を併用する,調停機能を持った秘書エージェントの開発を行った.評価実験により,頭部運動を併用することで,これまでのPC作業履歴のみからの推定と比較し,1015%の精度向上を確認した.また,秘書エージェントによる調停は,体感の推定精度が15%向上すること,さらに,従来手法と比較して,割り込みによる認知的負荷を低減させることが可能であることを示した.本年度は,申請者が先行研究として提案していた,PC作業時の操作履歴(キー,マウス等)からユーザの状態(割り込み拒否度)を推定する手法を,PC作業と非PC作業(デスクワーク)の混在状態でも推定が可能となるよう,ユーザの頭部運動履歴を取り入れることで,拡張に向けた取り組みを行った.申請者は,非PC作業中の頭部位置・運動が割り込み拒否度と相関し,特に頭部の後方への移動と上方への回転時に拒否度が有意に低下することを確認していたため,まず,この頭部運動がPC作業と非PC作業が混在する場合においても,作業中の割り込み拒否度推定に有効であるかの検討を行った.頭部運動の内,どのような指標が推定に有効であるか,また既存のPC操作履歴に基づく推定法との組み合わせ方法を検討するため,リアルタイムモーションキャプチャシステムOptiTrackとを用いて,デスクワーク作業中のユーザに対する割り込み実験を行い,実験中の頭部運動,およびPC操作履歴の収集と分析を行った.分析の結果,混合作業中の頭部運動とPC操作履歴に関する6つの指標が得られた.さらに,このうち2種類の指標(操作検出時間当たりのキー・マウス操作比率,5秒間の頭部前後位置差)を,前述のPC作業時割り込み拒否度推定法に組み込んだところ,拒否度推定の適合率が1015%,再現率も2030%の向上が見られ,混合作業時への適用可能性を示唆する結果が得られた.また,実システムにおける実装を考慮すると,頭部位置・運動を取得する方法は,簡便でかつ一般的なセンサ・デバイスが望ましい.そこで,広く普及しているWebカメラと,近年注目されている3次元距離センサKinectを入力デバイスとし,画像処理ライブラリであるOpenCVの顔検出機能と併用した,簡易頭部運動取得システムを実装した.予備実験により,頭部運動検出は可能であったが,精度改善も必要であった.頭部運動に関連する6指標の内,2種類(操作検出時間当たりのキー・マウス操作比率,5秒間の頭部前後位置差)を,申請者が提案するPC作業時割り込み拒否度推定法に組み込んだところ,拒否度推定の適合率が1015%,再現率も2030%の向上が見られ,混合作業時への適用可能性を示唆する結果が得られた.また,Webカメラと3次元距離センサKinectを入力デバイスとし,OpenCVの顔検出機能を適用することで,簡易頭部運動取得システムを実装した.

精度改善の余地はあるものの,頭部運動検出が可能であることを確認した.拡張した割り込み拒否度推定法の実環境における有効性の検討と,推定に基づき,ユーザと他ユーザ・情報システムとの間のインタラクションを仲介する秘書エージェントによる,円滑なインタラクション開始支援法を提案し,実験による有効性の検証を行う.エージェントは,ユーザのPC入力情報と頭部運動を元に,割り込み拒否度推定を行う.また,エージェントは,他ユーザからの会話開始要求や他の情報システムからの情報提示要求を受けると,これらの代わりにユーザの低拒否度時に合わせて,自律的な働き掛け(間接的割り込み)を行う.働き掛けは,先行研究の成果を応用し,人が日常的に行う,相手の様子を伺う行動としての視線行動(共同注視,視線交差)とジェスチャに着目し,身体性を持ったエージェントがこれらを用いてインタラクション要求の存在をアピールする.アピールに気付いたユーザが,エージェントに能動的に情報確認し,インタラクションを開始することが出来る.以上により,割り込む側と割り込まれる側を逆転させた,円滑なインタラクション開始支援を行う.本研究では,これを調停によるインタラクション開始と呼ぶ.割り込み拒否度の一時的な低下時間は2秒程度であり,適切なタイミングでの割り込みは人手では困難なこと,また,状態推定は本質的に推定誤差が存在し,従来のポップアップや音による直接的な提示方法では,推定を用いても作業を阻害する危険性があることから,エージェントの調停は効果的と考えられる.また,PCに常駐するエージェントの表示領域を併設した液晶小型モニタ上とする.これは,ユーザの作業領域を阻害しないだけでなく,専用領域に常に存在し仲介を行うことをユーザに意識させることで,エージェントに対する情動を喚起させ,エージェントに対する信頼感・親近感を与えることで,推定誤差等の不具合発生時のシステムに対する心理的な悪影響の緩和が期待できる.東日本大震災の影響で予定していた国際会議が中止となり,参加費・宿泊交通費等が使用されず,また,論文投稿時期がずれたことで投稿料への年度内使用が出来なかったため,次年度使用額が発生した.そこで,ユーザの頭部運動取得装置の精度改善に向け,OpenCVによる顔検出精度が想定よりも低いことから,高精度でカメラ画像から顔検出を行うことのできるソフトウェアであるfaceAPIと,より高性能のWebカメラを,次年度使用額を用いて新たに購入することを計画している.また,被験者実験の実施に向け,秘書エージェントを常駐させるPCと表示領域として使用する小型モニタの購入に使用する.これに加え,収集した実験データの保存用に,ストレージサーバと大容量HDD,DVDROMの追加購入に使用する.さらには,本研究成果の国内学会発表,国際会議発表,および,論文投稿を行うための費用として使用する.
博物館におけるインタプリテーション支援のためのマルチモーダル・データベースの構築

本研究は、博物館におけるインタプリテーションを普及するため、学芸員ガイドをモデル化し、その知識を蓄積し、インタプリテーションを支援するためのマルチモーダル・データベースを構築する研究である。成果としては、インタプリテーションの「形」(ストーリーの組み立て方、コミュニケーションスキル、フレーズ集の要素)を明らかにしたこと、ガイドのストーリーを記述するためLinked Dataによるメタデータのアーキテクチャを設計したこと、インタプリテーション支援のためのマルチモーダル・データベースを構築したことである。本研究の目的は、博物館の現場におけるインタプリテーション活動を支援するため、収蔵品の持つ文化や歴史や科学や芸術など、その豊かな世界をマルチモーダル・データベース(学芸員が解説するような知識構造と豊かな表現を持った映像や音声やテキスト等で表されたストーリーを持ったコンテンツのデータベース)を構築することにある。これにより、来館者に良質な学習環境を提供するとともに、従来の博物館のデータベースを拡張し、それぞれの収蔵品と関連情報を有機的に結びつけ、さらに、学術的にもこれまで表現しにくかった貴重な時事の記録を蓄積・活用できる環境を提供する。平成24年度では、インタプリテーション支援のための博物館のコンテンツ制作およびマルチモーダル・データベース構築を試験的に実施した。また、継続して、学芸員ガイドの収集と分析と体系化を行った。さらに、メタデータの記述については、Linked Dataを利用して、既存のデータベースと結合するアーキテクチャを設計して、マルチモーダル・データベースの構築およびインタプリテーションでの活用と評価を行った。今後の研究の推進方策については、浜松市博物館と連携をしてインタプリテーションの実施を進めつつ、現場でのマルチモーダル・データベースを活用したインタプリテーションの評価と改善、さらに博物館におけるインタプリター養成および普及活動に関して、次の課題を設定し実施した。博物館でのインタプリテーションのための設備におけるマルチモーダル・データベースを活用した、インタプリテーションの「形」を構築し、実際に様々な興味のレベルにある来館者を対象として、浜松市博物館の学芸員らと学芸員を目指す学生らと協力し、継続的にインタプリテーション活動を実施して、総合的な評価と改善を行った。インタプリテーションの「形」として、ストーリーの組み立てと、コミュニケーションスキル、フレーズ集の要素が重要であることが分かった。また、ガイドが来館者に与える印象についても調査・分析を行い、見た目の印象に関わらず、ガイドのコミュニケーションスキルが重要であることが明らかになった。浜松市博物館の館長および学芸員らと協力して、収蔵品データベースや映像コンテンツを活用できるインタプリターを養成する講座の企画・運営を継続的に実施するための組織作りについて検討した。具体的には、説明ボランティア講座のボランティアスタッフに対してインタプリレーションの実践を試みたが、ガイドの基本スキルおよびITリテラシーの課題から、インタプリテーション技法そのものを取り入れることは困難であったが、部分的に取り入れることでガイドの特性に合わせた独自のガイド方法を経験により構築していくことが重要であると分かってきた。普及活動については検討のみにとどまったが、企業でのブランド向上のための職場見学や工場見学にも応用が十分に可能であることが分かった。平成23年度では、学芸員ガイドのベースとなるストーリーの分析およびモデル化と、博物館におけるインタプリテーションの導入についての調査を実施し、マルチモーダル・データベースの基本アーキテクチャの検討を行った。博物館におけるインタプリテーションの導入についての調査では、浜松市博物館を対象とした来館者の実態調査および琵琶湖博物館の展示交流員を対象としたインタプリテーションの実態調査を実施し、インタプリテーション導入の可能性と効果と課題を明らかにした。学芸員ガイドのベースとなるストーリーの分析およびモデル化では、学芸員のガイドを撮影して対話をストーリーの観点で分析して、学芸員ガイドのモデル化を行い、さらに実際にボランティアスタッフにインタプリテーションの導入を試み、試験的な導入実験をして効果があることを確認した。マルチモーダル・データベースの基本アーキテクチャの検討では、ガイドのモデル化をベースにして、インタプリテーションを支援するための映像により支援コンテンツとデータベース及びメタデータの設計を行った。メタデータは、既存の収蔵品データベースを結びつけるもので、ガイドを行う上でより豊富な知識の支援を行うためのものである。本研究の目的である、博物館の現場におけるインタプリテーション活動を支援するため、収蔵品の持つ文化や歴史や科学や芸術など、その豊かな世界を表現するマルチモーダル・データベースの構築について、学芸員ガイドの収集と分析とデータベース化、インタプリテーション支援のためのコンテンツの制作、インタプリテーション支援のためのメタデータおよびアーキテクチャの設計およびシステムの実装と構築、これを活用したインタプリテーションの実験と評価の試行を実施することができ、当初の年度目的を達成できたと言える。

具体的な達成した課題は、1.学芸員ガイドの収集と分析とデータベース化、2.インタプリテーション支援のためのコンテンツの制作、3.インタプリテーション支援のためのメタデータおよびアーキテクチャの設計、4.マルチモーダル・データベースのシステムの実装と構築、5.マルチモーダル・データベースを活用したインタプリテーションの実験と評価の試行である。1については、全国で実施されているガイドをWebページなどから調査して、データベース化し、実施方法や形式などを分析し、まとめてガイドの体系化を行った。2については、動物園について、インタプリテーションを実施するためにQ&Aをベースとしたコンテンツを制作した。3および4については、2で作成したコンテンツを、Linked Dataによって、コンテンツ間の関係と多様なメディアによって記述して、マルチモーダル・データベースを構築して、インタプリテーションをしやすいインタラクティブなシステムを構築した。5では、この構築したシステムを利用して、動物園においてインタプリテーションの実験を行い、評価して、効果があることを確認した。また、現在、浜松市博物館と協力して、平成24年度からボランティアガイドの養成講座を実施しており、平成25年度で試験的にガイドを実施する予定である。本研究の目的である、博物館の現場におけるインタプリテーション活動を支援するため、収蔵品の持つ文化や歴史や科学や芸術など、その豊かな世界をマルチモーダル・データベースを構築について、基本となるモデル化とアーキテクチャの設計、および、それらをインタプリテーション活動の支援で実運用するための博物館での調査と分析を行うことができ、当初の年度目的を達成できたと言える。具体的な達成した課題は、1.現状の博物館におけるインタプリテーションの実態調査、2.学芸員のガイドの収集とストーリーの分析、3.学芸員のガイドのモデル化、4.インタプリテーション支援のための映像コンテンツの制作、5.映像コンテンツと既存データベースを包含するメタ情報の分析と設計、6.映像コンテンツのデータベース化である。2と3と5について、ストーリーのモデル化のベースとして、これまで撮影してきた学芸員のガイドの解説映像を対象として、泉子・K・メイナードによる「会話分析」のテーマ展開パターンを基本にして、大枠としては歴史、自然、芸術、文化、科学、宗教などの観点から、さらに詳細なトピックまで分析をして、学芸員のガイドのストーリーのモデル化を行った。
Wnt/β-catenin経路阻害剤を子宮内膜症治療に応用する

【目的】Wnt/β-catenin経路の異常活性化は肝硬変、特発性肺線維症など線維化疾患の原因として知られており、子宮内膜症の線維化への関与も示唆されている。今回、肝硬変治療薬として臨床応用の研究がすすんでいるCREB-binding protein (CBP) / β-catenin阻害剤であるICG-001とC-82を用いて子宮内膜症治療薬への応用の可能性を検討した。【方法】患者から手術前に文書による説明・同意を取得した後、卵巣子宮内膜症性嚢胞間質細胞(ECSC)、正常子宮内膜間質細胞(NESC)を採取し培養した。ECSCとNESCそれぞれについてβ-cateninとCBP/P300との結合を免疫沈降により確認した。ICG-001とC-82をそれぞれECSCに投与し、瘢痕形成抑制効果(コラーゲンゲル3次元培養法)、細胞増殖抑制効果(MTT assay・BrdU assay)、アポトーシス誘導効果(Caspase 3/7 assay・Cell death detectionELISA)、細胞遊走能(scratch assay)、細胞増殖・アポトーシス・線維化に関連する遺伝子の発現変化(real time RT-PCR)を評価した。【成績】ICG-001・C-82ともにコントロールと比較してコラーゲンゲル収縮を有意に抑制し、瘢痕形成抑制効果を認めた。また、ICG-001・C-82は細胞増殖を抑制し、アポトーシスを誘導した。さらに、細胞遊走能は抑制された。線維化に関与するα-SMAはICG-001・C-82投与にて発現が抑制された。【結論】ICG-001、C-82ともに子宮内膜症における線維化の改善が期待できる新規薬剤である。今後は子宮内膜症モデルマウスを用いて治療効果を評価する予定である。おおむね予定通りである。ICG-001、C-82ともに子宮内膜症における線維化の改善が期待できる新規薬剤である。試薬購入や実験予定が延期となったため。次年度使用します。
酵母カンジダ・アルビカンスにおける人体内内生存戦略分子機構の解明

Candida酵母は常在性寄生菌で免疫力の低下した患者に対し重篤な感染症を起こす真菌である。Candidaの病原性は未解明であり,我々は先ずCandidaの常在性のための戦略に興味を持ちCandidaの組換え体の構築および組換え体を用いた感染実験やトランスクリプトームにより常在性に関わる遺伝子の探索を行い,常在性の分子機構の解明をめざしている。Candida属の種の中で病原性は強いが組換え実験の難しいC.albicansと病原性は弱いが組換えの容易なC.glabrataの両方の利点を生かしながら我々は研究を進めている。スタンフォード大学やミネソタ大学等との共同研究によりC.albicansの全ゲノム配列(15.5Mbp)を含む421本のコンティグを完成させた。ゲノム上には6,421の遺伝子の存在が推測され米国科学アカデミー学会誌(PNAS)に受理された。我々は引き続きゲノムシークエンスの完成をめざし,C.albicansの染色体7番(1Mbp)のコンティグ間のギャップをクローズし,シークエンスを完成させることに成功した。またより正確な遺伝子予測を行なうために,既に解析が終了しているパン酵母(Saccharomyces cerevisiaei)のゲノムシークエンスを用いて真菌ゲノムに対するGlimmer2とCriticaを用いた遺伝子予測の信憑性試験を行なった。このジョイントプログラムを用いてC.albicansの染色体7番の遺伝子予測を行なった。
多角化企業が抱える複数事業間での技術転用時における情報仲介メカニズムの解明

多角化企業の事業間技術転用プロセスを複数事例で調査した結果、1)転用される技術の性能水準は、転用先での要求水準を下回る場合が多いこと、2)それゆえ、技術を転用する際には完全な複製だけでは済まず、転用される技術を深化させる必要があること、が明らかとなった。いくつかの成功事例では、技術転用が最終的に成功するまでに他製品への転用経験を踏まえていたため、その仲介的役割の有効性を検討した。平成18年度においては、セイコーエプソンおよび花王へのヒアリング調査を重ね、事業間技術転用によるイノベーションの実現メカニズムを探索した。とくに、その事業間での技術転用時における仲介プロセスにおける学習効果を今まで以上に詳細に把握した。その成果については、2006年11月11日に開催された組織学会関西部会において発表し、示唆に富む有益なコメントを数多く吸収した。また、これまでの分析対象とは異なる企業事例あるいは産業事例の探索活動も開始した。産業でいえは、テレビ産業の発展プロセスを歴史的に解明し、その産業発展プロセスにおいて各種のイノベーションがどのような影響を与えたのかを分析した。テレビ産業においてイノベーションを担ってきた企業はいずれも多角化を遂げた大企業であり、何らかの生産技術上の事業間関連性があるかもしれないと期待して分析した。ただし、その関連性はいまだ発見できていない。ほかの企業事例の探索でいえば、ヤマハやワコールといった企業へのヒアリング調査を複数回行った。たとえばヤマハにおいては、ピアノを代表とする楽器事業で蓄積された木工技術やゴルフクラブなどのスポーツ事業で蓄積された金属加工技術をカーパーツ事業へ転用した事例を発見した。その転用プロセスはさらに今後も詳細に研究していこうと考えている。こうした一連の現場調査の一方で、自身の研究の理論的意義を見出すべく、過去の先行研究をレビューし、それを研究ノートとして発表した。そこではとくに、多角化企業のイノベーションメカニズムを解明することの重要性を説き、加えてそれがこれまで十分な研究の光を浴びてこなかったことを論じた。平成19年度においては、研究成果を複数回にわたって学会発表していった。具体的には、日本経営学会の関西部会および全国大会にて発表し、さらに組織学会全国大会でも報告を行った。とくに、経営資源の事業間転用プロセスを通じた企業成長プロセスや、産業間相互依存性と技術蓄積メカニズムの解明に力を注いだところである。これは、本研究課題である事業間技術転用がいかなる成果を生み出しうるのか、ということをテーマとして扱ったものである。分析対象事例はセイコーエプソン、インクジェットプリンター産業、そしてデジタルスチルカメラ産業である。報告を目的として、本年度においては新たにデジカメ企業への取材を進めていった。カシオやオリンパスへの聞き取りを行う事により、インクジェットプリンター企業が彼らからどのように見られていたのか、どのような戦略的意図を抱いていたのか、ということを明らかにしていった。執筆事項としては、企業戦略というテーマで一部の研究成果を噛み砕いて説明した教科書を分担執筆した。一方、本研究テーマに沿った新しい研究領域としてsuicaシステムの開発プロセスを追う事にし、その取材結果を執筆した。鉄道インフラという既存資産を活用しながら電子マネービジネスを展開し始めているJR東日本の戦略推進者に複数回にわたって取材を行った。既存資産のなかったビットワレット社のedyに比べ、JR東日本には鉄道インフラの転用が認められる。本年度は、この資源転用プロセスを丹念に追い始める事ができた。経営資源の関連性は業績に正の影響を与えると一般的には考えられており、本年度には、その関連性をいかに成し遂げていったのかを追跡し始めている。本年度は、3年計画の最終年度にあたったため、主に研究成果の発信に注力した。その結果、大きく以下の3点について、研究成果が得られた。1.事業間技術転用に関する既存研究を文献レビューして、イノベーションに関する既存研究との交差領域を、新たな潜在的研究領域として示唆した。具体的には、リソース・ベースト・ビューに関する既存研究においてはイノベーションという問題があまり扱われていない一方で、イノベーションに関する既存研究では、リソース・ベースト・ビューが想定したような複数事業間での知識移転やシナジーといった問題があまり扱われていないことを示したうえで、リソース・ベースト・ビューとイノベーション研究の交差領域の可能性を指摘した。こうした内容は「経営資源観とイノベーション研究の統合可能性」と題する論文として学術誌に投稿し、受理、掲載された。2.事業間技術転用に関する実証分析結果を「多角化企業の戦略と資源」というテーマで執筆した。その内容は、『現代の経営理論』という書籍の第4章で論じた。多角化企業の飽和状態とも言われる日本企業において、複数事業をどのようにマネジメントすべきか、という問いを分析することは非常に重要だと思われる。3.新たな研究対象を模索した。複数事業を抱えるということは、複数の産業を相手とすることを意味するため、事業間での技術シナジーの成果は、複数の産業で発揮されることもあろう。また、従来は関係が見えないような産業同士で、何らかの関係変化が生じる場合もある。そうした、複数産業間での相互作用メカニズムを解明することを次なる研究課題として据えることとした。
6自由度の運動,圧力・温度の同時測定可能な高感度ポリマーMEMSセンサーの研究

熱感知型加速度計の数値シミュレーションにおいては,与える加速度のベクトルの大きさの組み合わせの数を増やし,シミュレーションを行い,出力のデータを収集した.加速度の大きさを昨年度の10倍の200Gまで増やし,センサーとしての感度,精度,干渉度を明らかにした.実用化された場合のスペックを明らかにしたことは重要である.さらに,加速度に単振動を与えることで,センサーとしての応答性や追従性の解析も行った.実際にセンサーとして機能させるために,適宜,出力値を設定し,与えられた加速度を正確に逆計算する手法も構築した.動作流体として空気以外の気体(ヘリウム)を用いてシミュレーションを行い,熱力学的な相似性の解析を行い,気体の物性値とセンサーの設計に関する考察も行った.噴流型加速度センサーの数値シミュレーションについては,新たに3層構造のセンサーの設計を行った熱線センサーを設置する中間層のみ標準のMEMS技術で作製し,他の層は熱エンボス加工か旧来の機械加工で作製できる。噴流が出る流路の形状を2つ用意し(流路がやや広い:Type1,やや狭い:Type2),それぞれについての特性調査を行った.噴流を作るためのピエゾ素子の振動数を変化させ,最適な値が存在することを明らかにし,その値を算出した.Y軸周りとZ軸周りの加速度に対するセンサーの感度はType2の方が良いことが明らかとなった.しかし,両加速度の干渉による誤差出力も大きいことが明らかとなり,さらなる設計の考慮が必要であることが分かった.これらの研究報告は3件の国際会議,3件の国内会議で行った.また,噴流型加速度センサーについては今年の1月に学術誌に掲載された.1.本研究対象の基礎部品となるマイクロポンプは,その天井部に接合された隔膜が振動することによって流体を押し流す.ピエゾ素子によって振動する隔膜に作用する電磁九流体力,さらに隔膜の変形に要する力を考慮し,的確にシミュレーションを行った.さらに,流体と隔膜を一体とする境界上条件を提示した.一連のシミュレーションの結果,従来の10倍以上の流量を達成するマイクロポンプの設計が行えた.また,供給する電磁力,すなわち必要電力との関係も明らかにした.2.流路内に噴流を生み出す装置を設計し,装置に与えられた角速度によって生じる速度変化を的確に検知するためのシミュレーションを行った.その結果,6自由度,すなわち3軸方向の加速度と回転の検知が可能となるセンサーの開発が可能となった.3.2の方法とは全く異なり,ヒーターを用いて熱塊を作り,その動きを検知する(すなわち,温度変化を検知する)手法によっても,軸方向の加速度と回転の測定が可能となることを明らかにした(熱検知型加速度センサーと呼ぶ).これは従来の手法よりも高性能であることを示し,特許の申請を行った.4.すべてのセンサーを盛り込んだプロトタイプを作製するには費用と時間がかかるため,基本的なマイクロポンプの実験機を作製し,シミュレーションの結果と比較検討を行い,その計算手法や境界条件で用いたモデルの妥当性をや計算精度の確認を行った.熱感知型加速度計の数値シミュレーションにおいては,与える加速度のベクトルの大きさの組み合わせの数を増やし,シミュレーションを行い,出力のデータを収集した.加速度の大きさを昨年度の10倍の200Gまで増やし,センサーとしての感度,精度,干渉度を明らかにした.実用化された場合のスペックを明らかにしたことは重要である.さらに,加速度に単振動を与えることで,センサーとしての応答性や追従性の解析も行った.実際にセンサーとして機能させるために,適宜,出力値を設定し,与えられた加速度を正確に逆計算する手法も構築した.動作流体として空気以外の気体(ヘリウム)を用いてシミュレーションを行い,熱力学的な相似性の解析を行い,気体の物性値とセンサーの設計に関する考察も行った.噴流型加速度センサーの数値シミュレーションについては,新たに3層構造のセンサーの設計を行った熱線センサーを設置する中間層のみ標準のMEMS技術で作製し,他の層は熱エンボス加工か旧来の機械加工で作製できる。噴流が出る流路の形状を2つ用意し(流路がやや広い:Type1,やや狭い:Type2),それぞれについての特性調査を行った.噴流を作るためのピエゾ素子の振動数を変化させ,最適な値が存在することを明らかにし,その値を算出した.Y軸周りとZ軸周りの加速度に対するセンサーの感度はType2の方が良いことが明らかとなった.しかし,両加速度の干渉による誤差出力も大きいことが明らかとなり,さらなる設計の考慮が必要であることが分かった.これらの研究報告は3件の国際会議,3件の国内会議で行った.また,噴流型加速度センサーについては今年の1月に学術誌に掲載された.当初の計画では,すべてのセンサーを盛り込んだ装置を作製する予定であったが,費用と時間が予想以上にかかるため,基本的なマイクロポンプの実験機を作製し研究を遂行した.前述のように新規性のある「熱検知型加速度センサー」のアイデアが生まれており,特許の申請も行っている.そのために,本センサーの精度,性能をより詳しく研究することを本年度の研究計画に加える.本年度はこの新しい装置,および昨年度まで取り組んでいた装置の精度と感度,性能を最大限に発揮できるような設計を行い,実用化に向けての基礎を築く.
エクストリンジック脆性材料の破壊靭性の試料サイズ依存性

アルミニウムや銅等はイントリンジックに延性的であるが,結晶粒径を極端に小さくすると,脆性的な破壊挙動を示すようになることが知られている.エクストリンジックに脆性的になった延性金属のナノ結晶材に関しては,強度や破壊靭性値の試料サイズ依存性があるかどうか明らかではない.研究代表者らは,パルス電析法により作製したナノ結晶銅の微小試料の圧縮試験および曲げ破壊試験を行った結果,34 nmまで結晶粒径を小さくすると,転位運動が困難になり粒界すべりが主たる変形機構となり,強度のサイズ依存性を示さなくなること,およびバルク材では曲げ変形により脆性的破壊を生じるが,微小試料では延性的になることを明らかにした.アルミニウムや銅等の延性金属多結晶の強度は,結晶粒径が小さくなるほど高く,試料サイズが小さくなるほど低くなることが広く知られている.転位の運動が困難になるまで結晶粒を微細化する(数十nm以下)と延性が低下し脆性的な破壊を示す場合があるが,このような超微細粒多結晶(ナノ結晶)金属をMEMS(Micro Electro Mechanical Systems:微小電気機械システム)等の構造材料として利用する際,その破壊靭性値はMEMSの設計上極めて重要な因子となるにも関わらず,微小寸法領域におけるサイズ依存性は全く調べられていない.本研究では,微小寸法試料の強度評価装置を応用した破壊靭性評価法を用いて,結晶粒径を超微細化することにより脆化してしまったナノ結晶金属の破壊靭性値の試料サイズ効果を調査することを目的とする.まず,パルス電析法により,数nm数百nmの粒径を有するナノ結晶銅のバルク板材の作製を試みた.結晶粒微細化のためにパルス状に電圧を印加し,かつ工業的な銅電気精錬時よりも210倍高い電流密度で行った.電析させたナノ結晶銅のX線回折および走査電子顕微鏡観察を行い,不純物相が無いこと,および平均結晶粒径が所望のサイズ(3種類)であることを確認した.破壊靭性値測定には,当初Liuら(Appl. Phys. Lett. 102, 171907 (2013))が開発した微小寸法試料(ダブルカンチレバー型)の破壊靭性値測定法を採用する予定であったが,集束イオンビーム装置を用いた微細加工を試みた結果,当初の予想以上に形状調整および微小切り欠きの導入が困難であることが判明したため,シェブロン型ノッチの入った片持梁型の微小寸法試料により破壊靭性値測定を行うことにした.SiCなどの脆性単結晶材料の破壊靭性値測定を行い,この手法による測定値の妥当性を評価・確認した.アルミニウムや銅等の延性金属多結晶の強度は,結晶粒径が小さくなるほど高く,試料サイズが小さくなるほど低くなることが広く知られている.転位の運動が困難になるまで結晶粒を微細化する(数十nm以下)と延性が低下し脆性的な破壊を示す場合があるが,このような超微細粒多結晶(ナノ結晶)金属をMEMS(Micro Electro Mechanical Systems:微小電気機械システム)等の構造材料として利用する際,その破壊靭性値はMEMSの設計上極めて重要な因子となるにも関わらず,微小寸法領域におけるサイズ依存性は全く調べられていない.本研究では,微小寸法試料の強度評価装置を応用した破壊靭性評価法を用いて,結晶粒径を超微細化することにより脆化してしまったナノ結晶金属の破壊靭性値の試料サイズ効果を調査することを目的とする.微小寸法試料による破壊靭性評価法として,ダブルカンチレバー型およびシェブロンノッチ入り片持梁型の2通りを候補として挙げたが,シリコンを用いた予備実験によりシェブロンノッチ入り片持梁型の評価法の方が,試料作製がより簡便でかつ破壊靭性値の再現性が高いことを確認した.パルス電析法により作製した超微細粒ナノ結晶銅板材から,集束イオンビーム装置を用いてシェブロンノッチ入り片持梁型微小試料を切削加工し,ダイヤモンドフラットパンチを備えたナノインデンテーション装置において曲げ破壊試験を行った.変形速度(2桁)および試料サイズ(1桁)を変えても曲げ破壊挙動に差異はほとんど無く,試料サイズ依存性は無い,もしくはほとんど無いことを明らかにした.アルミニウムや銅等はイントリンジックに延性的であるが,結晶粒径を極端に小さくすると,脆性的な破壊挙動を示すようになることが知られている.エクストリンジックに脆性的になった延性金属のナノ結晶材に関しては,強度や破壊靭性値の試料サイズ依存性があるかどうか明らかではない.研究代表者らは,パルス電析法により作製したナノ結晶銅の微小試料の圧縮試験および曲げ破壊試験を行った結果,34 nmまで結晶粒径を小さくすると,転位運動が困難になり粒界すべりが主たる変形機構となり,強度のサイズ依存性を示さなくなること,およびバルク材では曲げ変形により脆性的破壊を生じるが,微小試料では延性的になることを明らかにした.研究計画通り,初年度(平成26年度)にナノ結晶銅試料の作製および脆性単結晶試料を参照試料として用いた微小寸法試料の破壊靭性測定法が確立できたため,平成27年度に実施するナノ結晶銅試料の破壊靭性測定を遂行することができ,大方の事前準備は整った.金属材料,金属物性まず,ナノ結晶銅試料の破壊靭性測定を行うために,集束イオンビーム装置を用いた微細加工によりシェブロンノッチを施した片持梁試料を作製する.

シェブロンノッチの形状や深さ,圧子接触位置調整などの最適化を行う.さらに,種々のサイズの微小寸法試料の破壊靭性値測定を行い,破壊靭性値のサイズ依存性を調査する予定である.当初予定よりもナノ結晶銅試料の作製が順調に進んだため,使用する高純度金属・薬品が少なくて済み,残額を繰越すことにした.次年度予算との合算使用により,集束イオンビームのイオン源を購入する予定である.また,得られた成果を学術会議などで研究発表する際の旅費などにも使用する予定である.
肺移植における免疫寛容の積極的導入に関する研究

実施計画書に示す如く、Brown Norway rat(BN)からLewis rat(LW)へ皮膚移植を行うと同時に、BNの骨髄・脾臓の抽出細胞液をLWの尾静脈に注入し免疫抑制(CYA 15mg/kg,)を3週間行った(group 1)。コントロールとして免疫抑制を行わない皮膚移植を行なった(group 2)。group 1及びgroup 2の皮膚片は、それぞれ平均17.2日、7.8日で拒絶され壊死に至った。最初の皮膚移植から4週目に再び皮膚移植を行った。両群とも免疫抑制をしなかったところ、group 1及びgroup 2の皮膚片の生着期間は平均13.6日、4.4日となり有意差(p<0.01)がみられた。group 1の皮膚片の生着期間は、group 2の初回及び2回目の生着期間に対して有意な延長を示した。言い換えるとドナーの抗原提示と免疫抑制を行うことによりレシピエントに免疫寛容を誘導することが判明した。さらに4週目に肺移植を実施した場合にも免疫抑制をしない状態で、group 1とgroup 2の移植片の生着期間は平均7.6日と2.6日となり有意(p<0.01)な差がみられた。以上の結果から、臓器の移植以前に抗原提示と免疫抑制を行うことで、免疫寛容を誘導でき移植後急性期の拒絶反応を軽減しうることが判明した。現在、臨床における肺移植の成績は移植後一ヶ月での死亡率が約20%と高く、死亡例の大半が術後一ヶ月以内に認められている。本実験に示す如く、移植前に免疫寛容の状態を誘導することにより、移植後の急性拒絶反応の軽減が期待でき、肺移植の成績に貢献しうるものと思われる。
糖鎖認識系を標的とする創薬を目指した複合糖質機能の構造基盤の解明と分子設計

本研究では、糖鎖が担う生体機能の発現メカニズムを分子複合体の立体構造解析を通じて解明し、得られた構造情報をもとに糖鎖認識系を標的とする創薬の基盤構築を行った。特に、糖タンパク質の細胞内運命決定システムにおける選別的な輸送と分解の分子メカニズムを明らかにすることに成功している。さらには、免疫系糖タンパク質としての抗体について迅速な構造解析を実現するための技術基盤を確立した。これを応用することにより、様々な生産基材で作成した抗体の溶液中における高次構造情報を取得し、抗体医薬の開発に資する知見を得ることができた。本研究は、糖鎖が担う生体機能の発現メカニズムを分子複合体の立体構造解析を通して原子レベルで解明し、得られた構造情報をもとに、糖鎖認識系を標的とする創薬の基盤を構築することを目的としている。(1)レクチンによる糖タンパク質の細胞内選別輸送システム小胞体-ゴルジ体間における糖タンパク質の輸送は、細胞内レクチンERGIC-53による糖鎖認識と、カルシウム結合タンパク質MCFD2によるポリペプチド鎖認識が協働することにより担われている。本年度は、血液凝固因子に対する積荷受容体の作動メカニズムを解明するために、主にERGIC-53による糖鎖認識の構造基盤を明らかにすることを目指した。これまでに我々はフロンタルアフィニティークロマトグラフィー解析を通じて、本レクチンの糖鎖結合特異性、すなわち高マンノース型糖鎖のα1-2結合のマンノース2糖構造を認識することを明らかにしている。そこで、ERGIC-53、MCFD2、α1-2マンノース2糖からなる三者複合体の結晶構造解析を行った。その結果、ERGIC-53による糖鎖認識の構造基盤を原子レベルで解明することに成功した。さらに、血液凝固第V・第VIII因子との三者複合体の構造変化の解明に繋がる新たな結晶系でのERGIC-53とMCFD2の二者複合体の結晶構造解析にも成功した。(2)免疫系における糖タンパク質分子間相互作用システム免疫グロブリンGのFc領域とFcγ受容体(FcγRIII)の相互作用は両者の糖鎖構造に強く依存する。これまで我々は、本複合体の立体構造解析を行い、その糖タンパク質分子間相互作用の構造基盤を明らかにしてきた。平成24年度は、この構造情報を基に高親和および低親和型の糖タンパク質複合体の分子設計を行い、それら複合体のX線結晶構造解析を試みた。その結果、新たに3つのIgG FcとFcγRIII複合体の結晶構造の決定に成功した。(1)レクチンによる糖タンパク質の細胞内選別輸送システム血液凝固第V・第VIII因子の細胞内輸送はカーゴレセプターERGIC-53とカルシウム結合タンパク質MCFD2の複合体により担われている。本年度は、ERGIC-53による糖鎖認識の構造基盤を明らかにすることを目的として、ERGIC-53、MCFD2、α1-2マンノトリース3糖からなる3者複合体の結晶構造解析を行った。その結果、ERGIC-53はわずか1残基のアミノ酸の違いを通じて、同一な糖鎖リガンドに対して2通りの異なった様式で立体障害を回避しつつ相互作用し、これにより幅広い糖鎖結合特異性を獲得していることが見出された。さらに、常磁性効果を利用したNMR法と分子動力シミュレーションを組み合わせることにより、ERGIC-53が認識する高マンノース型糖鎖のコンフォメーション揺らぎを原子分解能で定量的に評価する道を拓いた。血液凝固因子の輸送を考えるにあたっては、ERGIC-53による糖鎖認識に加えて、MCFD2によるポリペプチド鎖との相互作用の機構を理解する必要がある。MCFD2が認識するアミノ酸配列をバイオインフォマティクス解析とNMR解析によって探索し、第V・第VIII因子のBドメインに候補配列を見出した。本ペプチドを用いて詳細な構造生物学解析を行う基盤を整えることができた。(2)免疫系における糖タンパク質分子間相互作用システム免疫グロブリンG(IgG)のFc領域とFcγ受容体の相互作用は、両者の糖鎖構造に依存している。本年度は植物等を含む種々の生物基材を利用して、糖鎖構造の異なるIgGを安定同位体標識体として調製した。得られたIgGについてNMR計測を行い、糖鎖がIgGの高次構造に及ぼす影響を探査するとともに、IgGのFc領域への変異導入がFcγ受容体等の親和性に及ぼす効果を表面プラズモン共鳴法などを利用して評価した。1.レクチンによる糖タンパク質の細胞内選別輸送システム3本鎖高マンノース型糖鎖の中央の枝の末端マンノース残基の除去は分解経路に向かう第一歩となる一方、別の枝の一端には小胞体シャペロンの認識タグとなるグルコース残基が提示される。

平成26年度は、細胞レベルでの糖鎖プロファイリングの結果に基づいてマンノース切除における一連のマンノシダーゼの役割分担を明らかにするとともに、立体構造未完成の糖タンパク質の糖鎖末端にグルコース残基を転移する酵素UGGTの基質認識ドメインの一部に関して3次元構造情報を得ることに初めて成功した。また、前年度までに得られた知見に基づき、糖タンパク質を小胞体から搬出するカーゴ受容体ERGIC53-MCFD2複合体と血液凝固因子の結合モチーフに関して、NMRやカロリメトリーによる解析を実施し、基質認識の構造基盤に関する情報を収集した。さらに、高マンノース型糖鎖が特定の糖残基の除去に伴ってコンフォメーション空間を有意に広げる様子や、レクチンによる分子認識に際して多様な構造アンサンブルの中の特定のコンフォマーが選ばれる様子を明らかにすることができた。2.免疫系における糖タンパク質分子間相互作用システムヒトIgG1のFc領域についてNMRシグナルの帰属を行い、溶液中における高次構造情報を容易に取得することを可能とした。さらに、トランスジェニックタバコやカイコを用いて安定同位体標識を施したIgGを発現させ、それらの構造の差異を調べた。その結果、異なる生産基材を用いて調製したIgG-Fcは、糖鎖付近の立体構造に影響を受けるものの、それ以外のほとんどの部位について、高次構造が保持されていることを明らかにした。また、抗体依存性細胞障害活性に関わる、Fcγ受容体上に発現している糖鎖の構造に関するデータも取得することができた。これらの成果は、抗体医薬品開発において重要な知見をもたらすものと期待される。26年度が最終年度であるため、記入しない。構造生物学26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究を通じて、ERGIC-53、MCFD2、糖鎖リガンドからなる三者複合体の結晶構造、さらに高親和および低親和型の新たな3つのIgG FcとFcγRIII複合体の結晶構造解析に成功した。以上、総合的に判断して極めて順調に研究は進展している。本年度に達成した重要な成果は、ERGIC-53、MCFD2、α1-2マンノトリース3糖からなる3者複合体の結晶構造に成功したことである。本研究成果は、2014年2月3日付けの米国の科学雑誌PLoS ONEに掲載された[Satoh et al. (2014) PLoSONE, 9, e87963]。また、様々な生物基材を利用したIgGの安定導体標識に発現に成功し、糖鎖構造を異にするIgGのNMR解析を実施できた。以上、総合的に判断して概ね順調に研究は進展していると結論した。(1)レクチンによる糖タンパク質の細胞内選別輸送システムERGIC-53とMCFD2の複合体の立体構造解析を実施し、血液凝固第V・第VIII因子の認識様式の構造基盤を原子レベルで解明する。MCFD2が認識し得る血液凝固第V・第VIII因子のアミノ酸配列をバイオインフォマティクス解析とNMR解析によって探索する。その結果見出された候補ペプチドについて、MCFD2との相互作用様式の詳細を3者複合体の結晶構造解析によって明らかにする。結晶構造解析にあたっては、平成24年度明らかにしたERGIC-53とMCFD2複合体の結晶構造情報を縦横に活用する。
破骨細胞の分化過程の解析

最近、破骨細胞欠損によって大理石骨病を発症するマウス(op/op)がmacropphage colnyーstimulating factor(MーCSF)の遺伝子に突然変異を持っているという重要な発見が、熊本大学の西川教授のグル-プによってなされた。そこで、破骨細胞の分化過程を理解するために、破骨細胞分化とMーCSFの関係を明らかにすることが重要であると考えた。まず、遺伝子組み替え型のヒトのMーCSF(rhMーCSF)をop/opマウスに毎日14日間投与すると、破骨細胞が多数出現して骨吸収を行なって大理石骨病が完全に治癒し、歯の萌出も起こることを確認した。次に、新生仔op/opマウスの頭蓋冠から造血支持能を持つ間質細胞株OP6L7を樹立した。OP6L7細胞と正常マウスの骨髄細胞を共培養すると、マクロファ-ジがごくわずかしか出現しないが、rhMーCSFを添加すると大幅に増加した。破骨細胞については、OP6L7細胞と骨髄細胞が接触できる条件で共培養し、rhMーCSFと活性型ビタミンD_3を添加した時にのみ破骨細胞形成が観察された。この結果は、破骨細胞分化に間質細胞との接触とMーCSFの両方が必要であることを示す。また、破骨胞がMーCSFレセプタ-を発現していることから、MーCSFが破骨細胞の前駆細に直接作用することが強く示唆された。さらに、1個の破骨細胞の前駆細胞をOP6L7細胞と共培養しても破骨細胞分化が見られることから、間質細胞以外の細胞が不必要であることも確認された。この実験で、1個の前駆細胞から破骨細胞とマクロファ-ジの両方に分化する場合が多く、このこととMーCSFがこれらの細胞の分化に特異的に作用することから、破骨細胞とマクロファ-ジとの系統的な近緑関係がさらに確認された。現在op/opマウスへのrhMーCSF投与の実験を続けているが、rhMーCSFを1回投与しただけでもかなりの数の破骨細胞が出現して骨吸収を続けることから、破骨細胞の機能発現にMーCSFは不必要であることが明らかになった。
遺伝子欠損マウスを用いた遺伝子発現制御因子の生理機能の解析

本研究ではこれまでにcDNAクローニングにより同定された下記の転写制御因子をコードする遺伝子の欠損マウスを作製し、その異常を解析した。1.CRE(cAMP response clement)結合蛋白質CRE-BP1ファミリー:CRE-BP1はJunとヘテロダイマーを形成し、CREに結合することから、シグナル伝達経路のPKA経路とPKC経路のクロストークに重要な役割を果たしていると考えられている。そしてその発現パターンなどからCRE-BP1は多くの細胞の増殖制御、海馬などの神経細胞内のシグナル伝達に関与していると推定されている。CRE-BP1と構造が類似する転写因子が他に2種類同定されており(CRE-BPa,ATF-a)、CRE-BP1ファミリーは3つのメンバーから成っている。CRE-BP1遺伝子を欠損する変異マウスを作製した。ヘテロマウスは正常マウスと全く変わらず、異常は見られなかった。ホモマウスは生後20-30分以内にすべて死亡したが、各組織での形態異常は全く見られなかった。これらの結果からホモマウスでは脳・神経細胞内でのシグナル伝達に異常があり、その結果中枢神経系などに異常が生じることにより死亡するのではないかと推定している。CRE-BPa遺伝子を欠損する変異マウスを作製した。ヘテロマスウは正常マウスと全く変わらず、異常は見られなかった。ホモマウスは生まれてこないことから、胎児期に致死となると推定している。ATF-a遺伝子を欠損する変異マウスを作製した。ホモマウスの雌は生まれてくるが、雄は全く生まれてこないことから、雄が特異的に胎児期に致死となると推定している。以上の結果から、3つの転写因子は大変よく似た構造を持つにも拘わらず、それぞれが特異的な生理機能を持っており、どれかひとつだけを欠損させただけで異常が生じることが示された。2.skiがん遺伝子ファミリー:c-skiプロトオンコジーン産物(c-Ski)およびその関連遺伝子産物SnoはCEFや血液細胞をがん化する。ski,snoは両方共血液細胞を含む多くの細胞の増殖制御に関与すると考えられている。sno遺伝子を欠損する変異マウスを作製した。ヘテロマウスは生まれてくるが、その一部は体重の減少などを伴い、死亡する。このようにsno遺伝子も生存に必須であることがわかった。動物細胞のCRE結合蛋白質は機能的にCREBタイプとCRE-BP1(ATF-2)タイプの2つに大別できる。CREBは直接PKAによりリン酸化され、リン酸化されたCREBのみがコアクテイベータ-CBPと結合し、転写を活性化する。一方CRE-BP1はJunとヘテロダイマーを形成し、CREと結合し転写を活性化する。

JunとFosのヘテロダイマー(転写因子AT-1)はTRE(TPA response element)に結合する転写活性化因子なので、CRE-BP1はPKA及びPKC経路間のクロストークに重要な役割を果たしている。また最近R.DavisらのグループによりCRE-BP1はMAPキナーゼファミリーのJNKによりリン酸化され、その活性が調節されることが示された。CRE-BP1の生理的役割を明らかにするため、ES細胞を用いてCRE-BP1遺伝子ファミリー(CRE-BP1,ATF-a,CRE-BPa)の遺伝子欠損マウスの作製を試みた。DNA結合ドメインを壊すためのターゲッテングベクターを作製し、相同組み替えを起こしたESクローンを分離した。CRE-BP1遺伝子欠損ESクローンを用いて生殖キメラマウスの作製を試みた。高率のcannibalismによりキメラ率の高いマウスの生存率が非常に低かったため、生殖キメラマウスがなかなか得られなかったが、ようやく5匹の生殖キメラマウスを得ることができた。現在ホモマウスを作製しつつある。動物細胞のCRE結合蛋白質は機能的にCREBタイプとCRE-BP1(ATF-2)タイプの2つに大別できる。CREBは直接PKAによりリン酸化され、リン酸化されたCREBのみがコアクテイベータ-CBPと結合し、転写を活性化する。一方CRE-BP1はJunとヘテロダイマーを形成し、CREと結合し転写を活性化する。また最近CRE-BP1はMAPキナーゼファミリーのJNKによりリン酸化され、その活性が調節されることが示された。CRE-BP1の生理的役割を明らかにするため、ES細胞を用いてCRE-BP1遺伝子ファミリー(CRE-BP1, ATF-a, CRE-BPa)の遺伝子欠損マウスの作製した。相同組み替えを起こしたESクローンからヘテロ変異体を作製した。ヘテロ変異体では全く異常が見られなかったが、ホモ変異体はすべて生後すぐに(20-30分以内)にチアノ-ゼを伴う呼吸不全のため死亡した。どの組織でも明らかな形態異常は見られなかった。現在中枢神経系のシグナル伝達に異常があるのではないかと考え、解析を進めている。一方、CRE-BP1遺伝子ファミリーに属する別の転写因子ATF-a,CRE-BPaの変異マウスも作製した。現在ホモ変異体の詳細な解析を進めている。また別の核内がん遺伝子産物で転写因子として機能することが推定されているsno遺伝子の変異マウスを作製した。ホモは胎生致死であり、受精後約10日目で死亡する。またヘテロ変異体の一部にも生後体重減少などの異常が見られ、死亡するものも見られた。