hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
格子との結合に着目したフラストレート系スピネルにおけるスピン分子状態の研究

本研究では、幾何学的フラストレート系スピネル化合物を研究対象として、主として超音波音速測定により新奇な磁気揺らぎおよび磁気励起の研究を行った。その結果、スピンフラストレート系スピネルZnFe2O4および軌道縮退系フラストレートスピネルMgV2O4の研究において、特に顕著な研究成果を得た。ZnFe2O4の超音波音速測定による研究では、フラストレーションの低温での増強を示唆する弾性異常の観測に成功した。MgV2O4の超音波音速測定による研究では、軌道揺らぎと局所スピン励起の共存を示唆する弾性異常と、格子乱れによるフラストレーションの増強を示唆する弾性異常の観測に成功した。本研究課題は、幾何学的フラストレート系スピネル化合物を研究対象として、主として超音波音速測定により新奇な磁気揺らぎおよび磁気励起の研究を行うものである。平成25年度の研究実績は以下の通りである。軌道縮退系フラストレートスピネルMgV2O4について、純良単結晶を用いた超音波音速測定を行った。バナジウムスピネルAV2O4(A = Mg, Zn, Cd)は、構造相転移(Ts)と反強磁性転移(TN)の逐次相転移(Ts>TN)を示す物質であり、スピン・軌道・格子の複合自由度とフラストレーションの協奏により、軌道整列などの新奇物性が発現すると考えられている。本研究では、MgV2O4の無秩序相(常磁性立方晶相)のスピン・軌道・格子状態を研究することを目的とした。MgV2O4の構造相転移および反強磁性転移は乱れに極めて脆弱であり、乱れが僅かに導入された試料ではスピングラス挙動が発現することが知られている。本研究では、逐次相転移を示す純良単結晶(オーダー試料)と、VサイトのMg置換(乱れの導入)によりスピングラス挙動を示す単結晶(乱れ試料)の2種類のMgV2O4単結晶試料について、無秩序相(T>TS)での全ての独立な弾性モードの音速の温度依存性を測定した。その結果、オーダー試料では、軌道揺らぎに由来するキュリー型のソフト化と、磁気励起に由来する低温で極小を示すソフト化(極小ソフト化)の2種類のソフト化が弾性モードに依存して観測された。一方、乱れ試料では、全ての弾性モードで極小ソフト化が観測された。以上の実験結果は、MgV2O4の無秩序相において、構造相転移の前駆現象である軌道揺らぎと、短距離磁気相関の発達を反映した磁気励起が共存していることを示唆するものである。また本実験結果は、MgV2O4の構造相転移とその前駆現象である無秩序相での軌道揺らぎが乱れに脆弱であることを示唆するものである。平成26年度の主な研究実績は以下の通りである。スピンフラストレート系フェライトスピネルZnFe2O4について、純良単結晶を用いた超音波音速測定を行った。ZnFe2O4は、磁性を担うFeイオンが電荷・軌道の自由度をもたず、スピン自由度が磁性を完全に支配するフラストレート磁性体であると考えられている。ZnFe2O4については、過去の中性子散乱実験から、低温まで長距離磁気秩序と構造相転移を示さず、スピン分子励起が発現しているとの報告がなされている。本研究では、ZnFe2O4について全ての独立な弾性モードの音速(弾性率)の温度依存性を測定し、この物質における相転移の有無の検証、および磁気励起に由来する弾性異常の観測を試みた。その結果、ZnFe2O4においては、最も高精度に観測できる熱力学量の一つである弾性率(音速)において、相転移に伴う異常がみられないことが明らかになった。この結果は、ZnFe2O4において低温まで相転移(フラストレーションの解消)が生じていないことを明らかにするものである。さらにZnFe2O4における超音波音速測定では、スピン分子励起に由来する弾性異常が全ての弾性モードにおいて観測された。以上の結果は、ZnFe2O4のフラストレート磁性が動的なスピン分子状態により支配されていることを強く示唆するものである。また今年度は、昨年度の実施状況報告書の「12.今後の推進方策等」に記したように当初の計画を変更して、軌道縮退フラストレート系バナジウムスピネルCoV2O4における純良単結晶を用いた超音波音速測定に着手し、現在も実験を遂行中である。これまでの実験で、磁気励起に由来する弾性異常の観測に成功している。平成27年度の主な研究実績は以下の通りである。軌道縮退系コバルトスピネルCoV2O4について、単結晶を用いた超音波音速測定を行った。バナジウムスピネルAV2O4(A = Mg, Zn, Cd, Mn, Fe, Co)は、パイロクロア格子を形成するVイオンが軌道自由度を有しており、軌道整列を示すフラストレート磁性体としてこれまで活発に研究が進められてきた。本研究課題でも、平成25年度にMgV2O4の超音波音速測定による研究を行っている。

一般にAV2O4は、磁気相転移に加えて軌道整列に伴う構造相転移を示すが、CoV2O4は150 Kでフェリ磁性転移を示すものの低温まで構造相転移を示さない点が特徴的である。最近の研究からは、CoV2O4ではフェリ磁性相において軌道整列ではなく軌道グラス状態が発現しているとの指摘がなされている。またCoV2O4は、AV2O4の中で唯一圧力印加により金属性を示す興味深い特性ももっている。このことは、CoV2O4がAV2O4の中で最も遍歴性の強い磁性を有することを示しており、軌道グラス状態とも関連があるものと考えられる。本研究では、CoV2O4について全ての独立な弾性モードの音速(弾性率)の温度依存性を測定し、この物質における相転移および磁気励起に由来する弾性異常の観測を試みた。その結果、常磁性相では遍歴性の強い磁気励起に由来する弾性異常を、フェリ磁性相では局在性の強い磁気励起に由来する弾性異常を観測した。さらに、フェリ磁性相内で軌道グラス転移および軌道整列が逐次的に起こっていることを示唆する弾性異常を観測した。本研究では、幾何学的フラストレート系スピネル化合物を研究対象として、主として超音波音速測定により新奇な磁気揺らぎおよび磁気励起の研究を行った。その結果、スピンフラストレート系スピネルZnFe2O4および軌道縮退系フラストレートスピネルMgV2O4の研究において、特に顕著な研究成果を得た。ZnFe2O4の超音波音速測定による研究では、フラストレーションの低温での増強を示唆する弾性異常の観測に成功した。MgV2O4の超音波音速測定による研究では、軌道揺らぎと局所スピン励起の共存を示唆する弾性異常と、格子乱れによるフラストレーションの増強を示唆する弾性異常の観測に成功した。平成25年度に行った研究内容が当初計画から変更されたのを受けて、平成26年度はまず当初計画で平成25年度に完了予定であったZnFe2O4の超音波測定を引き続き行った。その結果、ZnFe2O4については当初期待していた通りの興味深い研究成果を得ることができた。また平成26年度は、当初計画を変更して平成25年度から行っているCoV2O4の超音波測定を引き続き行い、本研究を行うに当たり期待していた結果よりもはるかに多くの興味深い研究結果を得つつある。ZnFe2O4とCoV2O4については、平成27年度中に学術論文を発表する予定である。ZnFe2O4の論文は既に執筆を完了しており、近々に投稿予定である。CoV2O4の論文は現在執筆中であり、現在遂行中の実験の結果を追加した後に投稿予定である。当初計画にあった研究対象物質のうち、MgV2O4とZnFe2O4以外の物質については、平成26年度も単結晶作製を試みたが、まだ成功には至っていない。現在も単結晶作製を試みているところである。尚、現在も単結晶作製を試みている物質のうち、混晶クロムスピネル(Zn1-xCdx)Cr2O4とフェライトスピネルCdFe2O4および混晶フェライトスピネル(Zn1-xCdx)e2O4については、これまでのMgCr2O4とZnFe2O4の単結晶での超音波測定の研究成果を参考にすると、多結晶での超音波測定からでも当初に単結晶での実験で得たいと考えていた知見を得られる可能性が高いことが分かった。これらの物質については、研究の進捗状況によっては多結晶での超音波測定を行う予定である。以上のように、平成26年度に行った研究の中には、当初の計画以上に進展した研究もあれば、進展が滞っている研究もある。しかし全般的に判断すると、本研究課題はおおむね順調に進展していると考えている。数物系科学
フォトクロミック分子系を用いた不斉の発生と増幅システムの構築

本研究の検討材料に、フルオレン環とビチオフェンを主鎖上で共重合させたアキラル高分子(PF8T2)を用いた。約1μm程度の粒子状PF8T2に対してフォトニックスピンの注入と閉込効果により鏡像対称性の破れが効果的に起こることを実験的に示した。円偏光のみでPF8T2凝集体から非常に強い光学活性の発生、光学活性のラセミ化、光学活性の反転、光学活性の長期保持特性が完全制御できた。また円偏光発光性も付与することに成功した。物理的不斉源として円偏光の持つスピン特性の重要性を認識した。化学的不斉源がなくても、フォトクロミックな部位がなくても円偏光の照射のみで不斉の発生と制御ができることを明らかにした。フルオレン環とアゾベンゼンとを主鎖上で共重合させたアキラル高分子(F8AZO)を合成した。1μmサイズの粒子状F8AZOに対してフォトニックスピンの注入と閉込め効果により鏡像対称性の破れが効果的に起こることを実験的に示した。円偏光のみでF8AZO凝集体から非常に強い光学活性の発生、光学活性のラセミ化、光学活性の反転、光学活性の長期保持特性が完全制御できた。比較のため、アゾベンゼン分子単体およびその凝集体に対して円偏光を照射しても光学活性の誘起は認められなかった。またF8AZOを溶解させた希薄溶液に円偏光を照射しても光学活性の誘起は認められなかった。さらに、F8AZO凝集体を静磁場(0.45テスラ)中に置き、未偏光を照射しても光学活性の誘起は認められなかった。物理的不斉源として円偏光の持つスピン特性の重要性を認識し、さらには、F8AZO粒子を分散させる溶媒分子の直鎖・分岐鎖構造および屈折率制御が重要との知見を得た。1920年代にW.Kuhnが円偏光(CPL)を用いた絶対不斉合成の可能性を言及し、1970年代になってKagan, Calvinがヘキサヘリセンの円偏光合成(2%ee)により実証した。近年, CPL励起による光学活性分子、金属錯体、超分子、液晶、高分子の生成が報告されているが光学活性収率は低く、RikkenとRaupachが報告した金属錯体(ラセミ体)の不斉光分解では、静磁場印加、自然光照射で0.01%eeであった。本年度はアゾベンゼンを含まないポリマーとして(1)光学不活性フルオレンービチオフェン交互コポリマー(PF8T2)の希薄溶液分散体ならびに良溶媒-貧溶媒に分散させた凝集体(初期はラセミ体)に対する円偏光照射効果を詳細に検討した。その結果、希薄溶液中では光学活性の発現は認められなかったものの凝集体とすることにより光学活性の発現/消失/反転/保持を実現した。さらに円偏光効果(波長、円偏光度、照射時間)、溶媒効果などを詳細に検討した結果、PF8T2凝集体から比較的大きな光学活性(CD)の発生、光学活性のラセミ化、光学活性の反転、光学活性の長期保持特性が円偏光のみで完全制御できた。また蛍光量子収率は0.1前後であるが比較的大きな円偏光発光特性が発現した。円偏光は±1のスピン成分を有しており、フォトニックスピンの光閉込効果により鏡像対称性の破れと保持が完全制御できた。本実験からは1μmサイズの粒子に対してフォトニックスピンの注入と閉込め効果が有効に作用することによる鏡像対称性の破れが効果的に起こったものと考えた。本年度は(1)光学不活性アゾベンゼンーフルオレン交互コポリマー(F8AZO, Macromolecules, 44, 5105-5111 (2010))の希薄溶液分散体ならびに良溶媒-貧溶媒に分散させた凝集体(初期はラセミ体)に対する円偏光照射効果を詳細に検討した。その結果、希薄溶液中では光学活性の発現は認められなかったもののシス体からトランス体への熱異性化反応が(反転機構ではなく)回転機構で進行しているとの知見を得た。

そこでさらに凝集体に対する円偏光効果(波長、円偏光度、照射時間)、溶媒効果などを詳細に検討した。その結果、F8AZO凝集体から非常に強い光学活性の発生、光学活性のラセミ化、光学活性の反転、光学活性の長期保持(少なくとも2週間以上)特性が円偏光のみで完全制御できた。溶媒分子の直鎖・分岐鎖構造および屈折率制御が重要との知見を得た。円偏光は±h/2piのスピン成分を有しており、フォトニックスピンの光閉込効果により鏡像対称性の破れと保持が完全制御できた。1920年代にオパーリンはコアセルベート仮説を提唱していたが現在では殆ど忘れ去られている。本実験からは1μmサイズの粒子に対してフォトニックスピンの注入と閉込め効果が有効に作用することによる非平衡熱力学効果により鏡像対称性の破れが効果的に起こったものと考えた。本実験は、(i)生命ホモキラリティーの起源としてW. A. Bonnerが提唱した円偏光光源説, (ii) A. Oparinが提唱したコアセルベート説、(iii)L. OnsagerやI. Prigoginの非平衡散逸理論、(iv) Optofluidicsを概念的に融合させ、質量ゼロ、スピン量子数±h/2πの円偏光でポンピングすることにより、散逸構造として不斉の発生/消去/反転/保持(短期/長期)がAbioticに可能であることを実験室レベルで実証した。1μmサイズのアキラル高分子粒子に対してフォトニックスピンの注入と閉込め効果により鏡像対称性の破れが効果的に起こることを実験的に示した。円偏光のみでアキラル高分子凝集体から非常に強い光学活性の発生、光学活性のラセミ化、光学活性の反転、光学活性の長期保持特性が完全制御できた。最終年度では、円偏光蛍光を発するπ共役高分子凝集体やπ共役分子を内包するポリマービーズを研究対象とし、引きつづき、溶媒分子の直鎖・分岐鎖構造および屈折率制御を行いながら、円偏光のみでπ共役分子からの光学活性の発生、光学活性のラセミ化、光学活性の反転、光学活性の長期保持特性を検討する。今後アキラル低分子系、他のアキラル高分子系に展開し、不斉中心を有する高分子/分子にも展開していきたい。ベンゾインなど光重合触媒を用いて絶対不斉光重合にも展開を試みる。今後この知見をもとに、アキラル低分子系(アゾベンゼン、スピロピラン、ジアリルエテン)、他のアキラル高分子系に展開していきたい。F8AZOはStereogenic Bondのみからできた高分子だが、Stereogenic centerからできた高分子/分子にも展開していきたい。ベンゾインなど光重合触媒を用いて絶対不斉光重合にも展開していきたい。光エネルギーを化学エネルギーとして蓄積する手法にも展開していきたい。研究分担者が平成24年3月に辞退したため研究の進行が少し遅滞している。そのため未使用予算が残った。次年度は、この予算も含め、実験に必要な光学装置光源(高圧キセノンランプ11万円/本(光源寿命500時間)や重水素ランプ(5万円/本(光源寿命1000時間))、分光器パージ用高純度窒素ガス(2万円/月)、分光グレードの高純度溶媒、π共役高分子合成試薬などの購入に充当し、研究の遂行を円滑に行いたい。未使用額が生じた要因は、研究の進捗状況に合わせ、予算執行計画を変更したことに伴うものである。未使用額を含めた研究費の使用計画は次のとおりである。
高分解能人工衛星画像のためのディジタルプロッターの設計に関する研究

1.前年度までに作成したディジタルプロッターをSPOTなど従来の人工衛星画像だけでなく、IKONOSなど1m以内の地上分解能を持つ高解像度衛星画像にも対応するための基礎研究を行った。また、図化の際にリアルタイムでの高速な処理を実現するために従来型とは異なる2次元アフィン投影に基づく標定手法が有効であるが、高解像度衛星で同手法を用いた場合の精度検証をシミュレーションにより行った。2.ディジタルプロッターの開発については、これまで標定点の画像座標の計測を行うために必要なディジタルステレオコンパレータと標定計算機構の開発と、ディジタルプロッターの基本設計についての研究を行ってきたが、これまでのマニュアル計測に加えて半自動計測を組み込み実用上の利便性を高めた。3.ディジタルプロッターとコンパレータの性能を試すため、標定済みの空中写真と人工衛星画像を用いて、その精度検証を行い安定して高い精度で計測できることを確認した。4.図化機構における人工衛星画像の実体視と自動マッチングのためには、独自のエピポーラ画像作成手法を用いる必要がある。従来の複雑な手法ではなく、より簡易的で高精度のエピポーラ画像製作手法を開発しその検証を行った。5.同様に標定手法に基づく、DTMを用いた人工衛星画像のディジタルオルソ画像作成手法の研究を行った。1.人工衛星画像対応のディジタルプロッターを設計する際にまず重要になるのは人工衛星画像の標定手法の選択である。図化の際に、リアルタイムでの高速な処理を実現するために従来型とは異なる2次元アフィン投影に基づく標定手法を考案し、実画像を用いることでその精度検証を行い従来のものと比較しながらその特性を探った。2.ディジタルプロッターの開発については、まず標定点の画像座標の計測を行うために必要なディジタルステレオコンパレータと標定計算機構の開発と、ディジタルプロッターの基本設計についての研究を行った。本年度は計測が可能なシステム作りを目指すため、マニュアル操作による従来型の計測システムのみを実装した。従来の複雑な手法ではなく、より簡易的で高精度のエピポーラ画像作成手法を開発しその検証を行った。5.同様の標定手法に基づく、DTMを用いた人工衛星画像のディジタルオルソ画像作成手法の研究を行った。
気体メディエーター硫化水素の神経因性疼痛への関与について

硫化水素の疼痛情報伝達促進メカニズムにCav3.2 T型カルシウムチャネルが関与することを明らかにした。また、L5脊髄神経切断神経障害性疼痛モデルを作成し、痛覚過敏・アロディニアの保持に内因性硫化水素によるCav3.2の活性化が関与すること、さらに、本モデルではCav3.2の発現誘導がおこっていることを見出し、硫化水素/Cav3.2系が神経因性疼痛の新たな治療標的になりうることを明らかにした。神経因性疼痛の病態への硫化水素の関与を明らかにするため、平成20年度は、第5腰神経切断術により誘起される神経因性疼痛ラットモデルを用いた基礎的研究と、異波長サイン波刺激により誘起される侵害受容反応を指標とした実験系の確立に取組んだ。1.第5腰神経切断神経因性疼痛モデルにおける各種薬物効果:本モデルにおける痛覚過敏が硫化水素合成酵素阻害薬の前投与により阻止されることを見出し、また硫化水素の標的分子の1つであるT型カルシウムチャネル阻害薬が、既に確立した痛覚過敏を抑制することを証明した。2.Ca_v3.2T型カルシウムチャネルノックダウンの効果:Ca_v3.2に対するアンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドまたはsiRNAをラットの脊髄くも膜下内投与し、一次知覚神経のCa_v3.2をノックダウンすることに成功した。ついで、Ca_v3.2のノックダウンにより硫化水素供与体の投与による一過性痛覚過敏および第5腰神経切断モデルにおける持続性痛覚過敏が抑制されることを証明した。3.第5腰神経切断神経因性疼痛モデルにおける各種蛋白発現量の変化:第5腰神経切断モデルでは、脊髄後根神経節細胞においてCa_v3.2蛋白の発現誘導が起きていることを見出した。4.異波長サイン波刺激による侵害受容反応に及ぼす硫化水素の効果:硫化水素は、C線維を特異的に刺激する波長のサイン波刺激に対する感受性を増大させることを、行動薬理学的手法と免疫組織化学的手法により証明した。以上の結果より、第5腰神経切断による神経因性疼痛の病態に硫化水素とその標的分子であるCa_v3.2T型カルシウムチャネルが関与すること明らかにすることができた。また、異波長サイン波刺激を用いた実験系を確立し、硫化水素がC線維に作用する可能性を示唆する知見を得たことより、今後、神経因性疼痛モデルでの検討を行っていく予定である。神経因性疼痛の病態への硫化水素の関与を明らかにするため、平成21年度は、第5腰神経切断神経因性疼痛モデルおよびパクリタキセル誘起神経障害性疼痛ラットモデル等を用いて検討を行った。1)第5腰神経切断神経因性疼痛モデルにおける検討:前年までの研究により、本モデルの病態にCSEによってシステインから生成される硫化水素とCa_v3.2T型カルシウムチャネルの関与を示唆する証拠が得られたことおり、本年度はCa_v3.2のsiRNAを用いてさらにこの仮説が正しいことを実証した。2)パクリタキセル誘起神経障害性疼痛ラットにおける検討:パクリタキセルの反復投与によって誘起される神経障害性疼痛モデルを作製し、この病態にもCSEによって産生される内因性硫化水素とCa_v3.2が関与することを明らかにした。3)サイン波刺激による侵害受容反応を指標とした検討:波長の異なるサイン波を用いて知覚神経の異なる線維を特異的に刺激し、逃避行動および脊髄におけるERKリン酸化を指標として検討を行い、硫化水素がC線維上に発現するT型カルシウムチャネルに対して特異的に作用することを証明した。以上の結果より、CSEによって内因性に生成された硫化水素とそれにより活性化されるC線維上のCa_v3.2T型カルシウムチャネルが神経障害性疼痛の病態に関与することが明らかとなり、治療薬を開発する上で重要な標的分子になりうることが強く示唆された。今年度は、これまでの研究成果に基づいて、第5腰神経切断神経因性疼痛モデルおよびパクリタキセル誘起神経障害性疼痛ラットモデルにおける高選択性T型カルシウムチャネル阻害薬の効果などを検討した。1)第5腰神経切断神経因性疼痛モデルにおける検討:本モデルにおいて、最近開発された高選択性T型カルシウムチャネル阻害薬NNC55-0396の効果を検討し、ミベフラジルと同様に、痛覚過敏を強力に抑制することを見出した。2)パクリタキセル誘起神経障害性疼痛モデルにおける検討:本モデルにおいも、高選択性T型カルシウムチャネル阻害薬NNC55-0396の効果を検討し、ミベフラジルと同様に、痛覚過敏を強力に抑制することを見出した。3)神経障害性疼痛モデルにおけるアスコルビン酸の効果:Cav3.2 T型カルシウムチャネルを特異的に阻害することが知られているアスコルビン酸の効果を、Cav3.2発現HEK293細胞やその他の細胞においてパッチクランプ法により確認し、第5腰神経切断神経因性疼痛モデルおよびパクリタキセル誘起神経障害性疼痛モデルの末梢局所へのアスコルビン酸の投与により痛覚過敏が抑制されることを明らかにした。

4)神経障害性疼痛モデルにおける血中および組織中アスコルビン酸濃度の変化:第5腰神経切断神経因性疼痛モデルおよびパクリタキセル誘起神経障害性疼痛モデルの血中および足組織内アスコルビン酸濃度を測定したが、正常ラットと比べて有意な差は見られなかった。5)硫化水素によるT型カルシウムチャネル機能制御メカニズムの解析:Cav3.2発現HEK293細胞を作成し電気生理学的解析を行ったが、硫化水素によるチャネル機能制御の詳細なメカニズムを解明するまでには至らなかった。本研究課題の研究結果より、神経障害性疼痛の治療において硫化水素合成酵素とCav3.2T型カルシウムチャネルが標的分子となることが強く示唆された。
配慮を要する学生を対象としたホームルーム（特別支援）クラス制度導入の試み

1,目的配慮を要する学生への支援として、交流演習とホームルームクラス設置を行い、学生の交流促進による修学の安定継続を図る。2,方法演習後のスケール、修学状況の変化動向から評価を行った。3,結果1)利用者数:受講者数46名(単位修得者30名)、ピアルーム利用者数810名(延べ)、ピアスタッフ15名。2a)自己評価スケール平均4.97/10ポイント、2b)成長点として「協調、理解、積極性、交流、共有」の5項目を抽出、2c)46名中41名に修学状況の好転が見られた。4,考察本実践により、1)登校契機・自己表現機会の創出、2)修学の安定・継続、3)特別支援におけるピアサポート体制創出された。[目的]本研究では、障がい(不登校、心理的疾病、発達障害等)を抱える学生の支援として、1,大学に来られる環境づくり、2,出席へのつなぎと学習環境づくり、3,学内の居場所となるホームルームクラス設置、4,心理職・ピア(=仲間)スタッフ配置、5,学生・教員支援モデルとなる体制づくりの実践を行った。[実践報告]H24年度:1,学生抽出とクラス編成、2,ピアスタッフ配置、3,ピアルーム開室、4,ピアコミュニケーション演習(以下ピアC)開講、5,ピアC学習プログラム作成。H25年度:1,活動報告・成長スケール評価フィードバック、2,FD研究会発表・学会発表・研修会講師、3,学生用・教員用ワークブック作成。[成果]1,利用者数(H2425年度):ピアC受講者数46名(単位修得者30名)、ピアルーム利用者数810名(延べ数)ピアスタッフ15名。2,目的の達成度:自己点検評価[ほぼ達成]。(1)クラスおよび講義の開設と実践:H24年度前期を準備期間、後期H25年度の1年半を実践期間とした。(2)利用学生の評価:演習後に毎回行ったチェックスケールから受講前と比較して自己評価ポイントの上昇、肯定的変化を表す記述が多く得られた。(3)成果報告および学会発表:1野田涼馬・鍵中信一「九州産業大学におけるピアサポートの試み」九州大学ネットワークQ-LINKSパネル展示・発表於九州大学、2鬼塚淳子「自己表現場における主体的自己感覚獲得のプロセス」日本人間性心理学会第35回大会於大正大学、日本学生支援機構セミナー2回、全国経営学部長会議(4)ピアサポート体制の構築:ピアルーム運営に学生スタッフを配置したピアサポート体制により、一部の障害学生を分け隔てなく学修支援の一環として抱え、学生同士の相互成長が促進された。(5)大学事業としての評価:本研究の活用状況と必要性が評価され、スタッフ謝金が基礎教育センター学生アシスタントと同等の取扱となり、大学の事業として認知された。本研究の目的と意義は、何らかの障がいや心理的問題によって、大学に来ることが出来ない、来ても教室に入れないなどの不適応学生を支援することであり、そのひとつの方法として不適応学生のためのホームルームクラスを創出し、大学内に心理的・環境的安全感のある居場所を作ることにより、修学を促すことにある。H24年度(初年度)計画は、まず1)配慮学生・修学に困難を抱える学生抽出とクラス編成、ホームルームクラス開講(週1時限講義およびホームルーム通年単位化)、2)心理職有資格者支援担当教員の配置、心理職TA(ティーチング・アシスタント)の配置とした。まず前期は準備として、1)自主事業計画を策定し、各学部・事務に通知、2)学生抽出のための通達と面談、3)授業科目設置・単位化の手続き、4)教室・ホームルームの確保、5)支援スタッフの雇用計画を行った。後期より上記計画に添って実施した実績は、以下の通りである。1)要支援学生の抽出において、既存のコミュニケーションが苦手な学生のグループ、基礎ゼミナール担任・教務課職員・学生相談カウンセラーからの紹介などにより27名を登録し、後期より実践キャリア演習C(ピアコミュニケーション)という授業科目を開講し、単位化(基礎ゼミナール相当、半期15回、2単位)した。2)同時にピアルーム(ホームルームクラス)を開設、空き時間や昼食時などに利用し、交流を図った。また、時間外に学外での交流会や春休み期間中の交流イベント等を実施した。3)実践キャリア演習D講義履修者25名中単位取得者は15名、ピアルーム利用者は延べ327名であった。4)支援スタッフについては、臨床心理専攻の大学院生5名、臨床心理学科学部生4名、経済学部生1名の計10名を雇用し、基本1コマ1人体制(授業とホームルームが集中する曜日のみ2人体制)でサポートを行った。

自己点検評価:やや遅れている理由として以下の点が挙げられる。1、事業計画書の作成・告知、ホームルームクラスの設置、講義の開講、支援スタッフの雇用等の当初の目的は達成されている。ホームルームクラスを居場所として交流する学生や、PCA(パーソンセンタードアプローチ)グループによってコミュニケーション講義の単位を取得できた。2、ホームルームクラス教室の確保が出来ていない。現在は授業の教室とホームルームとして使用している研究室と居場所が2つに分割されており、教室は他の講義にも使用されるため、自分たちの教室としての設えが出来ない状態にある。3、クラス登録後12回は出て来られるが、その後大学に来られなくなっている5名の学生への対応が不十分である。4、クラスルームを利用する学生が固定化しており、所属学生全体の居場所にはなり得ていない。上記3の事由の学生にとって、安心して居られる場所にはなっていない。5、当初の予測はなかった、支援スタッフの心のケアの必要性が重要な問題となっている。発達障がいや精神障がいの学生の特質として、依存傾向や他者との距離感を取り辛く過剰な対応を要求して来るケースからトラブルが出現しており、臨床心理大学院生にとっても対応が心的負担となっている。当初の計画段階では、学生相談室による心理的支援とクラスでのピアサポート教育の役割を分担することで障がい学生の問題へも対応可能としていたが、予想以上に病態が重い学生がピアルームのスタッフにも学生相談カウンセラー同様の対応を求めて来ており、当初のホームクラスルーム運営とは異なる状況になっている。1、講義は単位取得のために出席するが、ホームルームには参加しない、または逆(ホームルームのみ利用、講義は未履修)の場合など、学生たちが同じクラスルームの所属感を実感できる機会がなかなかない。大学は個別履修のため、一斉にホームルームに集う時間が取れにくいため、工夫が必要である。2、教室の確保は急務であり、教務課との折衝を推進する。3、教員とアポイントを取らなければ大学に来られない、1人でホームルーム教室に入れない学生に関しては、まずは一旦個別支援に戻し、教室へ促す継続した関与と工夫が課題である。4、より多くの学生がホームルームクラスを利用しやすい環境づくりを行っていく。まずは上記2が早急の課題であるが、研究室にホームルームクラスらしい要素(日直や班決め、自己紹介カードの張り出し、自分の椅子の確保など)を取り入れて行く。5、重症学生に関しては、対人関係力の構築以前に、従来の個別対応や学生相談室に戻すことも視野に入れ、より専門性の高い心理職の確保、現学生支援スタッフのケアや業務の範囲も見直しが必要である。初年度は、当初の予算のうち印刷物(対人関係スキル・自己表現スキルアップのためのワークブック)、効果測定オリジナルスケール開発等が未実施のため、次年度に繰越しが生じた。これらを加えた次年度の計画は以下の通りである。1、支援スタッフの人件費:現状のスタッフ体制から質・量共に強化する必要があり、当初の予定よりも人件費が増大すると思われる。そのため、単価の調整や役割分担など体制の再調整を行う。
冠動脈ステント留置後の心臓血管内視鏡検査に関する多施設共同研究

血管内視鏡の多施設共同研究を可能とする評価法を策定し、ステント治療後の血管内視鏡に関する多施設共同研究を行った。ステント留置後約1年に血管内視鏡検査を施行した264件を解析対象とした。DESはBMSよりも全体に被覆グレードが低かったが、第2世代DESでは最小被覆度が高く、heterogeneity indexはBMSと同等に良好であった。また第1世代DESで有意に黄色グレードが高く、血栓を多く認めたが、第2世代DESはBMSと差なく、第2世代DESではBMSと同等に良好な修復過程を示していた。本研究の目的は、血管内視鏡検査の所見評価について一定のコンセンサスを得て、今後の臨床研究のための基準となる評価法を提唱し、それと同時に、その評価表に基づいて血管内視鏡検査に関する多施設での登録研究システムを構築し、新しいステント治療後の血管内視鏡所見からみた抗血小板薬など治療の最適化のための適切な治療戦略を提言することである。本研究グループの構成員はH18年より症例検討を中心とする血管内視鏡の研究会を年2回、定期的に開催しており、この既存の研究者ネットワークを利用している。H26年度は、定例の研究会に合わせて本研究班会議を平成26年7月12日(土曜日)と平成27年2月14日(土曜日)に開催し、以下の事項を確認した。第1回班会議:従来、血管内視鏡検査ではプラークの性状を正常な白色と2段階から3段階の黄色に分類し、血栓は色調から赤色と白色、ステントの被覆も半定量的に3から5段階に分類されてきたが、その定義はあいまいで施設毎・報告者毎に一定していなかったが、過去の報告等を精査・検討し、以下の方法に統一した。ステント被覆4段階に分類し、最大被覆度・最小被覆度・主要被覆度を記載する。血栓は白色、赤色、混合血栓の3種類とし、付着部位をステントのストラット部とストラット間に分類する。プラーク色調4段階に分類し、最大色調度を記載する。以上の方法に従い、調査票を作成した。前向き・後向き症例の登録を開始することとした。第2回班会議:前向き検討ではF/U時49件(うちステント血栓症3例)の症例が登録された。後向き検討ではF/U時370例(BMS 54例、DES 316例:うちステント血栓症20例)の症例が登録された。H27年度中に後向き症例のデータを解析し、学会報告・論文化を目指すことを確認した。本研究の目的は、血管内視鏡検査の所見評価について一定のコンセンサスを得て、今後の臨床研究のための基準となる評価法を提唱する。それと同時に、その評価表に基づいて血管内視鏡検査に関する多施設での登録研究システムを構築し、新しいステント治療後の血管内視鏡所見からみた抗血小板薬など治療の最適化のための適切な治療戦略を提言することである。H27年度は、定例の研究会に合わせて本研究班会議を平成27年7月11日(土曜日)と平成28年2月13日(土曜日)に開催し、以下の事項を確認した。第3回班会議:前向き研究ではF/U時64件の症例が登録されたことが報告された。後向き研究では5-19ヵ月後の内視鏡所見のデータが登録された246症例を解析対象とした結果が報告された。本結果をH28年3月の日本循環器学会学術集会と4月の米国心臓病学会(ACC)に投稿予定であることが報告された。第4回班会議:前向き研究ではF/U時89件の症例が登録されたことが報告された。H28年4月中旬をめどに調査票の回収を行うことが確認され、そのデータ解析・発表のpriorityについて決定した。後向き研究につき、日本循環器学会とACCに採択されたことが報告された。また、論文化について進行状況が説明された。前向き研究は順調に登録されている。後向き研究も解析が進み、3月には日本循環器学会学術集会で発表され、H28年4月のACCにも採択された。それと同時に、その評価表に基づいて血管内視鏡検査に関する多施設での登録研究システムを構築し、新しい冠動脈ステント治療後の血管内視鏡所見からみた抗血小板薬など治療の最適化のための適切な治療戦略を提言することである。本研究グループの構成員は平成18年より症例検討と研究発表、講演を行う目的で血管内視鏡の研究会(中四国血管内視鏡研究会)を年2回、定期的に開催しており、この既存の研究者ネットワークを利用している。平成28年度は、定例の研究会に合わせて第5回班会議を平成29年1月14日(土曜日)に開催し、前向き研究では冠動脈ステント治療後のフォローアップ観察161件の症例が登録されたことが報告された。また平成29年3月末まで登録を継続し、データを集計、解析することが確認された。

研究業績としては、平成28年度に後ろ向き研究として5-19ヵ月後の内視鏡所見のデータが登録された246症例を解析対象とした主解析研究の結果が、Circulation Journal誌に掲載された(Dai K, et al.Circ J 2016; 80: 1916-1921)。また平成27年度には後向き研究の主解析研究の結果が日本循環器学会と米国心臓病学会(ACC)に、平成28年度には後向き研究のサブ解析研究結果が日本循環器学会とACCで発表された。なおサブ解析研究については日本血管内視鏡学会機関誌(Angioscopy誌)に投稿中である。血管内視鏡の多施設共同研究を可能とする評価法を策定し、ステント治療後の血管内視鏡に関する多施設共同研究を行った。ステント留置後約1年に血管内視鏡検査を施行した264件を解析対象とした。DESはBMSよりも全体に被覆グレードが低かったが、第2世代DESでは最小被覆度が高く、heterogeneity indexはBMSと同等に良好であった。また第1世代DESで有意に黄色グレードが高く、血栓を多く認めたが、第2世代DESはBMSと差なく、第2世代DESではBMSと同等に良好な修復過程を示していた。初年度(H26年度)の目標であった、血管内視鏡所見の標準となる評価法の提言について、評価法を策定し、前向き・後向き登録のための調査票を作成し、症例の登録を開始することができた。前向き研究についてのデータベースを作り、解析、発表を進める。後向き研究については4月にACCで発表の予定である。またCirculation Journal誌に投稿中の論文の採択を目指す。虚血性心疾患の診断と治療後向きに登録された症例情報をデータベース化する。そのデータをもとに、ステント留置後の血管内視鏡所見について解析を行う。前向き症例の登録を継続し、順次その情報のデータベース化を進める。さらに最終年度に向けて前向き・後向きに登録された症例の追跡調査を行う。前年度の繰越金もあり、予定の助成金を使用することができなかった。年度途中に研究機関の異動もあり、当初の予定の助成金を使用することができなかった。症例情報のデータベース化が進んでおり、それをもとに追跡調査、解析をすすめる予定であるので、そのための諸費用として使用する予定である。また、研究成果の発表のための費用としても使用する予定である。症例情報のデータベース化、追跡調査、解析を行うので、そのための諸費用として使用する予定である。
遺伝子工学技術が導く未来水素社会を創る水素高度生産菌株の作製

本研究では、石油エネルギーに替わる次世代エネルギーとして期待されている水素ガスの高度生産化を図るため、微生物が保持する「水素ガスを作る」という機能を可能な限り高めること、具体的には水素ガスを作る経路の活性化、水素を作る酵素の触媒活性の向上化などを行った。また、ランダム遺伝子変異導入による水素ガスの高度生産化やDNAマイクロアレイにより水素生産向上の究明にも取組み、さらなる研究の進展に繋がる有用な知見を得た。本研究は、遺伝子工学技術(多重変異株作製技術、DNAマイクロアレイ技術や遺伝子改変技術など)を駆使して、大腸菌の水素生成経路および水素生産能を活性化させることによって、水素ガスを高度生産化できる菌株を構築することを研究目的とする。平成20年度のはじめは、ガスクロマトグラフなど、本研究の遂行に必要な機器類のセットアップを行った。それ以降の研究成果は次の通りである。1.遺伝子改変技術により大腸菌の水素生成酵素の触媒機能を向上化(HycEを標的として)させたところ、野生型のHycEよりも30倍の水素生産性を示す変異HycEの作製に成功した。2.遺伝子改変技術により大腸菌の水素生成酵素の遺伝子発現を活性化するタンパク質であるFhlAの機能向上化を狙い、野生型FhlAよりも約2倍の能力を持つ変異型FhlAの作製に成功した。3.水素ガスが高度生産する条件(変異型HycEや変異型FhlAなど)と通常の条件(野生型HycEや野生型FhlA)の5つのケースでDNAマイクロアレイを実施して、共通に発現が誘導されている遺伝子、または発現が抑制されている遺伝子を追求した。これらの共通遺伝子は、水素ガスの高度生産化に有用である可能性があり、現在さらに調査中である。平成21年度における研究成果は次の通りである。1.水素生成能の向上化が期待できるdgsA、crp、dgsA、cya遺伝子変異株による水素生産性を試験したところ、cyaY、rpe、rmf遺伝子変異株において2040%の水素生産性の向上が見られた。また、ptaA遺伝子発現株においても同様に試験したが、顕著な水素生産は向上しなかった。2.高度水素生産菌株に対して、ランダム変異を誘発し、水素センサ膜を活用して水素生成能が向上化する変異株を探索したところ、数種類の変異株の取得に成功した。現在解析中である。3.遺伝子改変技術により大腸菌の水素生成酵素複合体の一部であり、水素生成に必須なプロトン(H^+)と電子イオン(e^-)の発生に関与するFdhFのタンパク質改変を試みたが、今のところ有用な変異体は得られていない。4.変異型HycE(366番目のコドンがストップコドンに変異したもの)に対して、さらにQ32R、Y50N、M314Nのアミノ酸変化を導入したところ、水素生産性が1020%改善された。5.メタゲノムを活用して水素生産に有効な遺伝子を探索する研究を進めるに当たり、大腸菌の水素生成に関与するHydrogenase 3(hycAhycI)までの遺伝子が欠失した変異株、Hydrogenase 1(hyaAhyaF)までの遺伝子が欠失した変異株を作製した。
細胞外基質による消化管組織の形態と機能制御の検討

HGF、KGFなど間質細胞由来の増殖因子が消化管上皮細胞の増殖、運動にあたえる影響について、ECISを用いて検討した。初代培養系における胎児胃上皮組織の増殖、運動は、HGF、KGFあるいはEGFなどにより強く促進された。細胞外基質との組み合わせでは、特にコラーゲンゲル上でその作用が強く発揮された。同時に、各細胞外基質上におけるHGFおよびEGF受容体のリン酸化を検討した所、増殖因子刺激下で生じるリン酸化の程度が各基質上で異なる事、コラーゲンゲル上で生じるリン酸化の程度が他の細胞外基質上で生じるリン酸化の程度より強い事が明らかになった。これらの増殖因子の増殖、運動調節作用じ対する消化管上皮の反応性を細胞外基質が同受容体の燐酸化を調節する事により制御している事が示唆された。また、前年度までの研究で消化管の腺管形成過程は、細胞外基質による上皮組織でのMMP2の産生調節に増殖因子が加わりた複雑なシステムである事が明らかになっているが、HGFおよびEGF刺激下における胎児胃上皮細胞でのMMP2の産生を無血清上皮単独初代培養系および器官培養系を用いて検討した。その結果、これらの増殖因子は、in vitroの実験系においてMMP2の上皮および間質での産生を増加させた。この作用は、細胞外基質としてtypeIコラーゲン、コラーゲンゲルを用いた場合強く、typeIVコラーゲン、ラミニンでは弱い傾向にあった。胃をはじめとする消化管の腺管形成過程では、液性増殖因子および細胞外基質により産生調節を受けるMMP2が主導的役割を果たして進められる過程であると考えられた。さらに、細胞外基質による胃上皮細胞の形態、機能制御についてシグナル伝達系に注目して検討を行った。特に上皮細胞の運勲調節に関与するシグナル伝達系、Rac、rhoなどのsmall GTP-binding Protein(G-protein)を検討しているが、これらの因子の発現量、細胞内局在に、発生成長の時期、細胞外基質などによる大きな差異は認められなかった。また、電気穿孔法、あるいはレトロウイルスベクターを用いて各種の癌遺伝子を胃上皮組織のみに導入後、間質と再構成実験を行い、胃上皮組織の増殖、運動、形態形成に注目して検討した。この際、MEK(mitogen-activated protein kinase kinase)の恒常的活性化変異体の導入により胃上皮細胞の運動亢進、間質への進入、浸潤が認められた。このためMap-kiase(erk-1、2)の発現量、局在、活性(増殖因子による刺激の有無)についても細胞外基質による変動を検討をしているが、現在までの所、差異は認められていない。

1)申請者らが、独自に開発した消化管上皮組織分離法を用いて、ラット胃幽門腺および胃底腺上皮組織を単離し、細胞外基質の各成分上(type Iコラーゲン、typeIVコラーゲン、フィブロネクチン、ラミニンetc)での上皮組織細胞の接着、増殖を検討した。今回の培養条件下では胃表層上皮細胞の分化マーカーである粘液やカテプシンEの発現は認められたが、胃腺細胞のマーカーであるペプシノゲン、プロトンポンプなど胃腺上皮細胞のマーカーの発現は認められなかった。形態学的成熟、分化マーカーの発現はラミニン、コラーゲンゲルを細胞外基質とした時に最も強く、タイプIコラーゲンで最も弱かった。同上皮の増殖およびECISにて検討した細胞運動は前者で弱く、後者で高い傾向にあった。2)同様に細胞外基質による胃上皮組織の接着、増殖、分化、運動等の機能調節に対する胃上皮組織の反応性に発生、成長のステージによる差異が存在するかを検討した。その結果、胎児胃粘膜では接着、増殖、運動共に、コラーゲンゲル上で培養する場合が最も強く、タイプIVコラーゲンなどでは弱い傾向にあった。すなわち、発生のstage-specificな制御機構の存在が示唆された。3)Hepatocytegrowthfactor(HGF)、Keratinocyte growthfactor(KGF)など間質細胞由来の液性増殖因子が消化管の形態形成過程で重要な役割を果たす事が知られている増殖因子の消化管上皮細胞の運動に対する影響について、ECISを用いてmicromotionに及ぼす影響を検討した。胃上皮組織に対してHGFはKGFなど他の増殖因子に比して増殖、運動を強く促進したが、特にコラーゲンゲル上でその作用が強く発揮された。4)胃および大腸の腺管形成過程においては上皮組織の増殖、運動が活発化している事が想定されるが、MMPファミリーの中でMMP2の発現が特異的に増強し、同時に不活性型から活性型への変換が促進されている事が明らかとなった。この過程は、細胞外基質による上皮組織でのMMPの産生調節に調節因子が加わった複雑なシステムである事が想定される。これらの点について、細胞外基質の各成分と増殖因子がMMP2産生に及ぼす作用を運動機能調節との関連で検討中である。HGF、KGFなど間質細胞由来の増殖因子が消化管上皮細胞の増殖、運動にあたえる影響について、EClSを用いて検討した。初代培養系における胎児胃上皮組織の増殖、運動は、HGF、KGFあるいはEGFなどにより強く促進された。細胞外基質との組み合わせでは、特にコラーゲンゲル上でその作用が強く発揮された。同時に、各細胞外基質上におけるHGFおよびEGF受容体のリン酸化を検討した所、増殖因子刺激下で生じるリン酸化の程度が各基質上で異なる事、コラーゲンゲル上で生じるリン酸化の程度が他の細胞外基質上で生じるリン酸化の程度より強い事が明らかになった。これらの増殖因子の増殖、運動調節作用に対する消化管上皮の反応性を細胞外基質が同受容体の燐酸化を調節する事により制御している事が示唆された。また、前年度までの研究で消化管の腺管形成過程は、細胞外基質による上皮組織でのMMP2の産生調節に増殖因子が加わった複雑なシステムである事が明らかになっているが、HGFおよびEGF刺激下における胎児胃上皮細胞でのMMP2の産生を無血清上皮単独初代培養系および器官培養系を用いて検討した。
超解像マルチカラーイメージングを指向したオルガネラ特異的な超耐光性蛍光プローブ

オルガネラ間相互作用の追跡は,病態解明や医薬品開発の観点から重要な研究課題である.この実現には,タイムラプスでの3D-STEDマルチカラーイメージングが求められる.そこで,新たな分子ツールとして,様々な波長域に対応した超耐光性オルガネラ染色プローブを開発する.具体的には,電子受容性ラダーπ骨格に電子供与性アミノ基を導入した超耐光性オルガネラ染色プローブを創製する.それらのオルガネラ局在能を検証し,超解像イメージングを実現する.特に,オートファジーに関連する重要なオルガネラとして,脂肪滴,小胞体,ミトコンドリアに着目し,オルガネラ間の膜ダイナミクスを追跡することで,細胞機能の解明が期待出来る.オルガネラ間相互作用の追跡は,病態解明や医薬品開発の観点から重要な研究課題である.この実現には,タイムラプスでの3D-STEDマルチカラーイメージングが求められる.そこで,新たな分子ツールとして,様々な波長域に対応した超耐光性オルガネラ染色プローブを開発する.具体的には,電子受容性ラダーπ骨格に電子供与性アミノ基を導入した超耐光性オルガネラ染色プローブを創製する.それらのオルガネラ局在能を検証し,超解像イメージングを実現する.特に,オートファジーに関連する重要なオルガネラとして,脂肪滴,小胞体,ミトコンドリアに着目し,オルガネラ間の膜ダイナミクスを追跡することで,細胞機能の解明が期待出来る.
脊髄と小脳の神経回路網を構築する機構

脊髄と小脳は形態も機能も異なる。脊髄には体の左右の情報を反対側に送る神経として交連神経があり、小脳には神経細胞の中で最も数が多い顆粒細胞がある。この交連神経細胞と顆粒細胞を生み出す遺伝子が共通であることを我々は示してきたが、さらに、本研究により、これらの神経細胞の回路を作る機構には分子レベルで多くの共通点と同時に、違いも存在することが明らかとなった。脊髄と小脳の発生における共通点を軸に、神経回路網の構築を制御する普遍的プログラムを解明すべく、今年度は脊髄における神経細胞の分化と小脳における分化ドメインを解析した。脊髄発生の様々な時期に、研究代表者が開発した電気穿孔法を用いた手法で、蛍光タンパク質の遺伝子を脊髄の神経前駆細胞へ導入し、分化してくる神経細胞の系譜を調べることにより、神経細胞の個性は細胞が生み出される時期に依存していることが明らかとなった。小脳の神経細胞の分化では、ヘリックス・ループ・ヘリックス(HLH)型転写因子のMathlは穎粒細胞の分化を制御し、別のHLH型因子のPtflaはプルキンエ細胞の分化を制御する。MathlとPtflaの遺伝子の発現ドメインをin situ hybridization法で詳細に解析することにより、これらの遺伝子は互いに相補的に発現していることが明らかとなった。さらに、Ptflaの発現ドメインでMathlを強制発現させるとPtflaの発現が抑えられるのに対し、Mathlの発現ドメインでPtflaを強制発現させるとMathlの発現が抑えられることが示され、MathlとPtflaは互いの発現を抑制し合うことにより、発現ドメインを限定させていることが示唆された。また、MathlやそのsiRNAを強制発現させることにより、研究代表者が発見したホメオボックス遺伝子のMbhlとMbh2はMathlの下流で働くことが示され、抗Mathl抗体を用いたクロマチン免疫沈降法により、MathlタンパクはMbhlとMbh2のエンハンサーに結合していることが明らかとなった。続いて、MbhlとMbh2は顕粒細胞の分化に必要不可欠であることを示し、MathlからMbhlとMbh2への遺伝子カスケードは穎粒細胞の分化で中心的な役割を果たすことを初めて明らかにした。脊髄と小脳の共通点を軸に、神経回路網の構築機構を互いに比較しながら解析することにより、神経細胞の誕生から神経回路網の形成までを制御する普遍的プログラムを解明することを目的とする。特に、申請者等が明らかにしてきたMbh1や電気穿孔法などを駆使することにより、細胞系譜や分化因子の視点で脊髄神経回路網の構築機構を明らかにするとともに、小脳の初期発生機構を分子レベルで明らかにし、両研究の成果を統合することにより、神経回路網の設計図を解明することを目指す。脊髄と小脳の発生における共通点を軸に、神経回路網の構築を制御する普遍的プログラムを解明すべく、脊髄の交連神経細胞と小脳の顆粒細胞の分化で中心的な役割を果たすホメオボックス遺伝子のMbh1やMbh2の下流遺伝子に焦点を絞り、神経回路網構築の初期過程を解析した。研究代表者が開発したマウス胎児への電気穿孔法を用いて、Mbh1やMbh2を胎児の脊髄で強制発現させると、発現した細胞は同側性軸索を持つ神経から交連神経へ運命転換した。この時、交連神経の軸索伸長を制御する様々なレセプターの中で、スリットのレセプターRobo1の機能を抑えるRig1やネトリンのレセプターDcc、セマフォリンのレセプターNrp2の発現が増大することが明らかとなった。さらに、Mbh1やMbh2がホメオボックス遺伝子のLhx2を一過的に活性化し、Lhx2がRig1を活性化することで、Rig1の働く時期が限定されることも示された。一方、DccやNrp2は、Lhx2を介さず別の経路で制御されることが明らかとなり、交連神経軸索の主要なレセプターの発現がMbh1とMbh2の下流で時間的に巧妙に制御されることが明らかとなった。また、Mbh1とMbh2は、交連神経細胞の分化において同一の機能を有し、発現はそれぞれ独立にプロニューラル因子のMath1で制御されることが示され、Math1からMbh1やMbh2を介して交連神経軸索のレセプターに至る遺伝子カスケードが初めて明らかになった。脊髄と小脳の発生における共通点を軸に、神経細胞の誕生から神経回路網の形成を制御する普遍的プログラムを解明すべく、神経細胞の分化で中心的な役割を果たすことを研究代表者等が発見したBar型ホメオボックス遺伝子のMbh1とMbh2の下流のカスケードを中心に研究を進めた。昨年度までの研究により、Mbh1やMbh2の下流では、LIM型ホメオボックス遺伝子Lhx2の転写が誘導されることを明らかにしたが、今年度の研究によりLhx2と同時にLhx9の転写も誘導されることを示した。さらに、Lhx2の誘導にはMbh1もしくはMbh2の一方のみで十分であるのに対し、Lhx9の誘導にはMbh1やMbh2以外の因子も必要であることを初めて明らかにした。