hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
架橋性核酸を用いた標的遺伝子の選択的活性化

本研究課題では、申請者らの開発した反応性核酸の利点である『共有結合による強固な結合性』を最大限に活用し、『標的mRNAに作用するmiRNAを選択的に阻害する』という新しいアプローチで遺伝子の活性化を図った。標的遺伝子を選択的に活性化させる我々の手法は、ウイルス等により遺伝子を導入する従来法と比較して安全面・倫理面での問題点が少なく、医療・生命科学における画期的な遺伝子発現調節ツールになると期待される。2'-OMe RNAに申請者らの開発した反応性核酸塩基2-amino-6-vinylpurine (AVP)を組み込んだオリゴ核酸は、相補的なRNA上のuracil (U)と架橋反応を起こす。この反応は酸性条件下でしか進まないと考えられていたが、申請者は最近、AVPの前後の塩基配列を調節することで、RNAとの架橋反応を中性条件において高効率で進行させることに成功した。さらに、申請者は、この架橋形成が細胞内での遺伝子発現を強力に抑制することを明らかにしている。本研究課題では、『目的の遺伝子を抑制する』のに有効なAVP導入2'-OMe RNAを、『目的の遺伝子を活性化する』ツールへと展開した。mRNAは、タンパク質をコードした翻訳領域と、その上流および下流の非翻訳領域からなっている。これまでの研究では、AVP導入2'-OMe RNAを標的mRNAの翻訳領域に結合させ、リボソームによる翻訳を阻害させてきた。一方、本課題では、標的mRNAの3'非翻訳領域に存在するmicroRNA (miRNA)結合サイト(MBS)へAVP導入2'-OMe RNAを架橋させた(MBSマスキング)。昨年度は、細胞外架橋形成反応を用いることで、MBSマスキングが翻訳を抑制するmiRNAの機能を阻害し、結果として標的遺伝子が選択的に活性化されることを検証した。この知見をもとに、本年度は、細胞内反応を介したMBSマスキングの実証に成功した。この様に低分子量の機能性核酸を用いて標的遺伝子を選択的に活性化する手法は他に例が無い。遺伝子の抑制と活性化の両方を人工的に制御できる我々のAVP導入2'-OMe RNAは、医療・生命科学における究極の遺伝子発現調節ツールとして期待される。遺伝子発現を人工的に調節する方法は、遺伝子解析から得られた情報を実際の医療や生命現象の解明へ繋げるうえで、無くてはならない基盤技術である。申請者は、その一つとして、標的のRNAと二本鎖を形成することにより架橋反応を起こす機能性核酸を用いた転写後調節法の開発を行った。RNAの2'位水酸基にMe基を導入した2'-OMe RNAは、相補的な配列のRNAに対する高い結合性と、ヌクレアーゼに対する抵抗性を併せ持っている。この2'-OMe RNAに申請者の開発した反応性核酸塩基2-amino-6-vinylpurine (AVP)を組み込んだオリゴ核酸は、相補的な配列を持つRNA上のU塩基と架橋反応を起こす。本年度は、本架橋性核酸によるリボソーム阻害効果の評価を行った。ホタル由来ルシフェラーゼ(luc)のmRNA上の翻訳領域に相補的な配列を持つ架橋性オリゴ核酸(CFO1)を合成し、luc mRNAと中性条件下で20時間混合することにより架橋形成させた。このmRNAに対しRabbit reticulocyte lysateを加えてin vitro翻訳反応を行い、ルシフェラーゼ活性を測定したところ、未処理のmRNAと比べて1%以下にまで活性の低下がみられた。CFO1はmRNAと等量程度で強く阻害するのに対し、AVPの代わりにAを有する2'-OMe RNAはmRNAに対して100倍量加えても大きな阻害効果がみられなかった。これらの結果は、本架橋形成がリボソームによる翻訳を強力に阻害することを示している。以上のことから、本架橋性核酸は遺伝子発現を抑制する強力なツールとして極めて有効であると考えられる。当初の計画において本年度は、架橋性核酸の新規ルートによる合成、ルシフェラーゼを用いた評価系の構築、細胞外架橋形成効果の検証の実施を目標としていた。研究実績の概要に示したように、おおむねこれらの項目を達成したため区分(2)とした。細胞内評価用ベクターと反応性核酸を細胞へ同時にトランスフェクションし、細胞内架橋形成で起こる「miRNA結合サイトのマスキングによる翻訳活性化」を評価する。ここで検討すべき課題として、「反応性核酸の導入法」「反応性核酸の細胞内安定性・反応性」の2点が挙げられる。核内で合成されたmRNAは、様々な修飾を受けながら細胞質へと運ばれ、翻訳へと至る。この間、多くのタンパク質がmRNAに結合している。従って、反応性核酸がmRNAと架橋を形成するためには、「どこで、どのタイミングで反応するか」すなわち反応性核酸の局在が極めて重要となる。

このため、リポフェクション・エレクトロポレーション・マイクロインジェクション・マグネトフェクション等の中から最適なトランスフェクション方法を検討する。さらに、将来の実用化を見据え、2'位に電荷や疎水性基などの化学修飾を加えることにより、トランスフェクション試薬を必要とせず単体で細胞導入可能な反応性核酸の開発も並行して進める。また、現段階でAVP導入2'-OMe RNAが標的RNAと完全に架橋を形成するのに要する時間は、数時間程度である。これを本手法に最適化するため、AVPの前後配列の検討を改めて行い、架橋反応性を調整する。その結果次第で、申請者が別途開発した反応性核酸を用いることも考えられる。次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことにより発生した未使用額であり、平成23年度請求額とあわせ、次年度に計画している研究の遂行に使用する予定である。
光学活性なナノメートルスケール超分子カプセルの構築と不斉認識及び不斉合成への展開

亜鉛(II)-12員環テトラアミン{[12]aneN_4またはサイクレン)錯体は中性水溶液中で種々のアニオン(X^-)と複合体を生成する。これまでに申請者は、三核亜鉛(II)錯体とトリチオシアヌル酸トリアニオン(TCA^<3->)の4対4自己集積(S^--Zn^<2+>配位結合に基づく)によって、中性pH水溶液中でナノメートルスケール(1nm=10^<-9>m)の超分子を構築することに成功した。そこで本研究は、不斉炭素を導入した多核金属錯体とポリアニオン(TCA^<3->など)との自己集積によって光学活性なナノメートルスケール超分子カプセルを構築し、水溶液中での不斉認識、不斉合成へ展開することを目的としている。本研究が対象とする超分子は、亜鉛(II)錯体とアニオンユニットを水に溶かすだけで自動的に組み上がり、水溶液のpHで構造を制御できるシステムである。溶液中における超分子自身と内部空間の特性、包接の分子機構、包接されたゲスト分子の物性の定量的な評価が可能である。水に溶けにくい薬物などを水に可溶化し、ターゲット細胞に送り込む薬物輸送カプセルとしても期待できる。平成16年度は、光学活性なナノスケール超分子のキラルユニットとして、不斉12員環テトラアミンの合成を行った。L-アラニンを還元してL-アラニノールとし、光延反応によってキラルアジリジン化合物を得た。これをTsOH触媒存在下で加熱したところ、4分子のアジリジンが開きながら4つのメチルが導入されたキラル12員環テトラアミン((S,S,S,S)-2,5,8,11-tetramethyl-1,4,7,10-tetraazacyclododecane)が得られた。さらに、この化合物がもつ4つの窒素原子のうち3つをBoc基で保護し、((S,S,S,S)-2,5,8,11-tetramethyl1,4,7-tris(tert-butyloxycarbonyl)-1,4,7,10-tetraazacyclododecane)を得た。現在、1,3,5-tris(bromomethyl)benzeneとの反応、引き続き脱保護、三核亜鉛錯体の合成を検討中である。複数の分子が、配位結合、水素結合など分子間相互作用により集合して生成し、一つ一つの分子を超えた化学的、物理的、生化学的性質をもつ化合物を、広い意味で超分子と呼ぶ。生体分子への適応や環境問題を考慮すれば、水溶液中における超分子化学が重要である。亜鉛(II)-12員環テトラアミン([12]aneN_4またはサイクレン)錯体は中性水溶液中で種々のアニオン(X^-)と複合体を生成する。

これまでに申請者は、三核亜鉛(II)錯体とトリチオシアヌル酸トリアニオン(TCA^<3->)の4対4自己集積(S^--Zn^<2+>配位結合に基づく)によって、中性pH水溶液中でナノメートルスケール(1nm=10^<-9>m)の超分子を構築することに成功した。そこで本研究は不斉炭素を導入した多核金属錯体とポリアニオン(TCA^<3->など)との自己集積によって光学活性なナノメートルスケール超分子カプセルを構築し、水溶液中での不斉認識、不斉合成へ展開することを目的としている。本研究が対象とする超分子は、亜鉛(II)錯体とアニオンユニットを水に溶かすだけで自動的に組み上がり、水溶液のpHで構造を制御できるシステムである。従って、各種物理化学的手法によって、溶液中における超分子自身と内部空間の特性、包接の分子機構、包接されたゲスト分子の物性の定量的な評価が可能である。水に溶けにくい薬物などを水に可溶化し、ターゲット細胞に送り込む薬物輸送カプセルとしても期待できる。平成15年度は、光学活性なナノスケール超分子を設計、合成を行った。4分子のL-アラニンがペプチド結合で繋がったテトラペプチドを合成した。N末端のCbz基で、C末端をエチルエステルを脱保護し、分子内環化反応を試みたところ、その環状テトラアラニン体の収率は約510%と低かった。現在、この環化反応の収率の向上と、アミド結合を還元して大環状テトラアミン体に導く条件を検討中である。亜鉛(II)-12員環テトラアミン([12]aneN^・_4またはサイクレン)錯体は中性水溶液中で種々のアニオン(X^-)と複合体を生成する。これまでに申請者は、三核亜鉛(II)錯体とトリチオシアヌル酸トリアニオン(TCA^<3->)の4対4自己集積(S^-Zn^<2+>配位結合に基づく)によって、中性pH水溶液中でナノメートルスケール(1nm=10^<-9>m)の超分子を構築することに成功した。そこで本研究は、不斉炭素を導入した多核金属錯体とポリアニオン(TCA^<3->など)との自己集積によって光学活性なナノメートルスケール超分子カプセルを構築し、水溶液中での不斉認識、不斉合成へ展開することを目的としている。溶液中における超分子自身と内部空間の特性、包接の分子機構、包接されたゲスト分子の物性の定量的な評価が可能である。平成16年度は、光学活性なナノスケール超分子のキラルユニットとして、不斉12員環テトラアミンの合成を行った。L-アラニンを還元してL-アラニノールとし、光延反応によってキラルアジリジン化合物を得た。これをTsOH触媒存在下で加熱したところ、4分子のアジリジンが開きながら4つのメチルが導入されたキラル12員環テトラアミンが得られた。現在、この化合物の窒素原子の保護および三核亜鉛錯体への変換を検討中である。一方、三核カドミウム(II)錯体を合成し、TCA^<3->との4対4自己集積によるかご型超分子カプセルの合成にも成功し、亜鉛錯体から生成する超分子よりも安定であることを明らかにした。亜鉛(II)-12員環テトラアミン([12]aneN_4またはサイクレン)錯体は中性水溶液中で種々のアニオン(X^-)と複合体を生成する。
ミジンコの性決定を制御する長鎖ノンコーディングRNAの機能解析

本研究では、環境依存的に性が決定されるオオミジンコにおいて、オスの性決定遺伝子の上流からdsx1と同様にオス特異的に転写され、dsx1を活性化するlncRNA、DAPALRの解析を行った。第一に、前年度の3' RACEに引き続き、DAPALRの全長を明らかにするために、5' RACEを行った。オス個体から非ポリアデニル化RNAを抽出、精製し、5'キャップ構造特異的にRNAオリゴを付加後、RT-PCRを行い5'末端を増幅した。その結果、DAPALRは3650塩基からなる5'キャップ構造を有する非ポリアデニル化RNAであることが判明した。第二に、DAPALRのdsx1活性化の作動エレメントをin vivoで明らかにするために、dsx1の遺伝子発現を可視化できる遺伝子組み換えミジンコの作出を行った。TALENを利用してdsx1を切断し、片側のアレルに赤色蛍光タンパク質遺伝子mCherryを組み込むことに成功し、dsx1と同様にオス特異的にmCherryを発現する個体を得た。mCherryが発現するタイミング、場所はdsx1の発現パターン、オスの性分化のタイミングと一致していた。このため、この系統をdsx1レポーターミジンコと名付け、以後の実験に供した。第三に、DAPALRの発現プラスミドを作製し、これをdsx1レポーターミジンコの卵に注入した。その結果、DAPALRによりメス予定胚でmCherryの発現が誘導された。さらに、DAPALRを複数の領域に分割し、それぞれの領域をコードするRNAをメス予定胚に注入しmCherryの発現誘導能の解析を行った。これまでに、DAPALRの作動エレメントを225塩基まで絞り込むことに成功した。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、環境依存的に性が決定されるミジンコで、オスの性決定遺伝子dsx1のプロモーター領域からdsx1と同様にオス特異的に転写されdsx1を活性化するlncRNA、DAPALRの解析を行った。これまでに、oligo dT primerを用いた3'RACEにより、DAPALRは5'UTRをコードするnoncoding exonと、coding exonの間で転写が止まることを見出していた。しかし、DAPALRの3'末端に相当するゲノム配列にAが連続する配列が認められたため、実際にはより下流までRNAが転写され、oligo dTがRNA内部のAの連続配列に結合した可能性が生じた。そこで、3'RACEにoligo dT primerを利用せず、RNAの3'末端にアダプターを付加し、このアダプターを認識するprimerを用いて以下の方法で3'RACEを再度行った。第一にオス個体からtotal RNAを抽出し、poly(A)鎖を含むRNAと含まないRNAに分画し、DAPALRの存在比を定量PCRにより解析を行い、DAPALRにはpoly(A)鎖が付加されていないことを見出した。第二に、DAPALRに特異的なビオチン化オリゴでDAPALRを精製した。第三に、精製したDAPALRの3'末端にアダプターを付加し、3'RACEを行った。その結果、DAPALRの3'末端は、以前と場所は異なるが以前と同様にnoncoding exonとcoding exonの間であることが明らかなった。一方でミジンコ個体におけるDAPALRの発現部位、発現細胞における細胞内局在を解析するために、領域の支援を受けin situ hybridizationの条件検討を行った。当初の予定とは異なりDAPALRの3'末端配列の解析を行ったため、ミジンコ個体内でのDAPALRの発現部位を明らかにすることができなかった。in situ hybridizationにより発現領域を明らかにするとともに、当初の計画通りDAPALRへの結合タンパク質の解析を進める。
Fe基軟磁性金属ガラスの超低鉄損化に関する研究

(Fe_<0.75>B_<0.15>Si_<0.10>)_<100-x>Nb_x(x=1-4)金属ガラスについて、密度、飽和磁化、保磁力及び磁歪の関係を調査した。その結果、Fe-(Al,Ga)-(P,C,B,Si)系金属ガラスと同様に、比較的磁歪は大きいものの、低い保磁力を示すことを明らかにした。実験結果をquasi-dislocation dipole(QDD)型欠陥モデルに基づいて理論解析を行い、Fe-B-Si-Nb系金属ガラスの低保磁力の起源について検討した。その結果、磁壁のピンニングサイトとして働くQDD型欠陥のサイズは従来のアモルファス合金やFe-(Al,Ga)-(P,C,B,Si)系金属ガラスとほぼ同じであることを確認し、ガラス相中の自由体積の減少により保磁力が低下していることを明らかにした。またFe-(Al,Ga)-(P,C,B,Si)系と比較すると、Fe-B-Si-Nb系の方が低い保磁力と大きな飽和磁化を示し、軟磁性材料としてより優れたポテンシャルを有していることを確認した。またフラックス法を用いて、[(Fe_<0.5>Co_<0.5>)_<0.75>B_<0.20>Si_<0.05>]_<96>Nb_4金属ガラス大型試料の作製について検討を行った。その結果、B_2O_3フラックス処理した溶湯を水焼入れすることにより、直径7.7mmのガラス相単相試料の作製に成功した。これは同合金の銅鋳型鋳造法による最大直径の1.5倍であり、また軟磁性金属ガラスとしては世界最大である。また磁気特性についても、バルク試料は薄帯と同じ飽和磁化と、20A/m以下の低保磁力を示すことを確認した。これらのことから、優れた軟磁性を示すバルク試料の作製に成功したと言える。Fe-(Al, Ga)-(P, C, B, Si)系及びFe-Si-B-Nb系金属ガラスについて、密度、飽和磁化、保磁力及び磁歪の関係を調査した。その結果、金属ガラスは比較的磁歪は大きいものの、金属ガラスの方が従来のアモルファス合金よりも低い保磁力を示すことを明らかにした。また金属ガラスは同組成の結晶質合金との密度の差(Δρ)が小さい、すなわち、ガラス相中に含まれる自由体積が少ないことを明らかにした。上記の実験結果をquasi-dislocation dipole(QDD)型欠陥モデルに基づいて理論解析を行い、金属ガラスの低保磁力の起源について検討した。その結果、金属ガラスも従来のアモルファス合金も磁壁のピンニングサイトとして働くQDD型欠陥のサイズはほぼ同じであること、及び金属ガラスとアモルファス合金の保磁力は(Δρ)^<1/>2に比例することを明らかにした。これらの結果より、金属ガラスが低保磁力を示す原因は、金属ガラスの方がガラス相中の自由体積が少ないためにQDD型欠陥の数密度が低いためであることが分かった。またFe-(Al, Ga)-(RC, B, Si)系及びFe-Si-B-Nb系を比較すると、Fe-Si-B-Nb系の方が低い保磁力を示し、かつ飽和磁化が大きいことが分かった。更に、フラックス法によるFe-Co-Ga-P-C-B金属ガラスの過冷却に関する基礎的検討を行い、B_2O_3-SiO_2フラックス中において200250Kの過冷却に成功した。また大過冷却液体の凝固において、結晶相の成長速度が著しく遅いことを明らかにした。

また磁気特性についても、バルク試料は薄帯と同じ飽和磁化と、20A/m以下の低保磁力を示すことを確認した。これらのことから、優れた軟磁性を示すバルク試料の作製に成功したと言える。
複数電荷を有する立体的イオン液体の創出

イオン液体(融点が100 °C以下の塩)開発において、一般的に分子量が増加すると融点も上昇する傾向がある。一方、我々はこれまでにPOSSと呼ばれるシリカの立方体構造を有する分子を複数電荷アニオンとし、各頂点にイオン対を配置すると、それらの融点が低下するのと同時に、熱分解温度が上昇することを見出した。今回、POSSやアダマンタン等を核としイオン対を集積した分子を作成し、イオン液体としての熱物性評価を行う。また、フィラーとしての効果やイオン性液晶を形成させ熱分解温度の向上を目指すとともに、色素の配列による光学特性の変化についてナノ構造との相関を調べる。本研究では、立体的な核に複数のイオン対が結合した骨格を有するイオン液体の合成と、それらのナノ構造由来の機能発現を目的とする。イオン対の熱物性(融点、熱分解温度)を調べることで、立体核に結合させる効果やナノ構造の物性に対する寄与を明らかにした。応用として、既存のイオン液体の熱物性のみを向上させる添加剤(フィラー)開発を行った。また、イオン性液晶を形成させ液晶として振る舞う温度領域の拡張について検討した。さらに、イオン液体中に色素を添加し、ナノ構造を利用した配列制御を行った。この効果により特異な光学物性の発現を狙った。一方、申請者はこれまでにPOSSと呼ばれるシリカの立方体構造を有する分子を複数電荷アニオンとし、各頂点にイオン対を配置すると、それらの融点が低下するのと同時に、熱分解温度が上昇することを見出した。その機構として、融点降下はPOSS核によりイオン対間の相互作用が低下したためであり、分解温度上昇はイオン対が液体状態であっても、規則的に配置させられていることを示唆する結果を得た。さらに、イオン性液晶を形成させることに成功し、特に、このPOSSを用いたイオン性液晶は等方相転移点が分解温度以上にあるという非常に熱的に安定な液晶状態を形成することが分かった。本研究では、これらの知見に基づき、まず立体核がイオン液体の熱物性に及ぼす影響についての一般性について検証した。さらに、応用として汎用性イオン液体の熱物性向上のためのフィラー開発、液晶としての温度領域の広いイオン性液晶、発光色素の規則的配置について研究を展開した。本研究では、これらの知見に基づき、まず立体核がイオン液体の熱物性に及ぼす影響についての一般性について検証する。具体的には、POSSやアダマンタン等を核としイオン対を集積した分子を作成し、イオン液体としての熱物性評価を行う。また、フィラーとしての効果やイオン性液晶を形成させ熱分解温度の向上を目指すとともに、色素の配列による光学特性の変化についてナノ構造との相関を調べた。まず、オクタカルボキシPOSSをフィラーとして種々の塩中に添加し、物性変化を調べた。その結果、オクタカルボキシPOSS添加により、汎用イオン液体の融点の低下がみられた。一方、POSSを含まない側鎖のみの化合物では、融点の低下はみられなかった。この結果は、オクタカルボキシPOSS添加により、定義上イオン液体と呼べない塩でも液体化できたことを示している。高分子化学A.耐熱性POSSイオン液体の合成従来のカルボキシPOSSの熱分解機構から、カルボキシル基における脱炭酸が最初に進行していることが明らかとなっている。この知見をふまえ、より熱的に安定な強酸性基を含むPOSSの合成を行った。具体的には、汎用的なイオン液体として使用実績のあるスルホン酸とリン酸について、これらの官能基を末端に有する八置換POSSを合成した。現在、スルホン酸POSSの合成と、メチルブチルイミダゾリウム塩を用いることでイオン液体となることを確認している。

スルホン酸部位とイミダゾリウム上のアルキル基の長さや分岐導入を行うとともに、リン酸POSSの合成も進めた。B.アダマンタン核含有イオン液体の合成目的の物質を得るために合成を進めた。現在、一、二、四置換カルボン酸体まで合成を完了している。三置換体の合成、並びにスルホン酸やリン酸体の合成も行った。C.機能性分子核含有イオン液体の合成目的の物質について、POSSと同様にイオン液体化を図った。それぞれ高純度のカルボン酸体を合成し、イミダゾリウム塩と酸塩基中和反応でイオン対を形成させた。デンドリマーや剛直な主鎖を有するポリフタル酸は本研究手法が高分子のイオン液体化が可能であることを示す意義がある。また、フルオレンについては、高輝度発光性イオン液体としての機能を期待し、実際発光を得た。当該年度は共通して化合物の高純度化が最大の課題であった。上述の酸塩基中和反応により水が生成する反応の他に、炭酸やアンモニアなど揮発性物質が生成する反応についても検討した。これらの方法では、水の場合と同様、凍結乾燥により副生成物を除去することが可能であるが、原料自体も塩として得ることができることから、高純度化が容易であった。得られたイオン塩の熱物性の評価を行う。融点、融解時の熱力学的パラメータをDSCにより算出する。イオン対引きはがしの効果は融解エンタルピー変化の減少より評価する。また、熱分解温度をTGAにより算出する。質量欠損を分子量基準に算出することで分解機構を調べる。A.液晶挙動の調査C14以上の直鎖アルキル基を有するイミダゾリウム塩とイオン対を形成させることで、イオン性液晶の形成を試みる。偏光顕微鏡で液晶状態を確認するとともに、XRD, SAXSなどのX線を用いた回折装置で構造の同定を行う。現在、カルボキシPOSSではC18のイミダゾリウム塩を用いた場合、層間距離4.1 nmのスメクチック層の形成が確認されている。本研究ではこれまでのPOSSが有する側鎖よりも距離が短いことから、より相関距離の短い領域に回折ピークが得られると予想している。さらに、熱重量分析、示差走査熱量測定を行い、熱物性の評価を行う。本テーマでは融点の上昇を抑えることが課題となる。イミダゾリウム塩上のアルキル鎖がC6からC10は最も低融点化が期待される領域であることから、液晶形成を鑑みながらアルキル鎖長の調節を行う。B.熱物性評価とフィラー効果の検証市販のイオン液体に本テーマで得られた分子を添加し、融点と熱分解温度の測定を行う。融解においては熱力学的パラメータを算出し、添加剤の効果を調べる。また、核を持たない腕のみの構造の分子を添加することで、立体核の効果を調べる。現在、カルボン酸POSSのイオン液体において、市販のイオン液体の融点を30 °C低下させることを達成している。より少量で効果の高い分子を探索していくことで、従来イオン液体にならない分子を液体化する物質を開発する。
ケトン体が非アルコール性脂肪性肝疾患の進行に与える影響の解析

本研究の目的は、ケトン体(主にβヒドロキシ酪酸)が非アルコール性脂肪性肝疾患(NAFLD)の病態進行へ与える影響を明らかにすることである。NAFLDではインスリン抵抗性が認められ、小胞体ストレスがその一因となっていると考えられている。平成27-29年度中に行った研究により、in vitroおよびin vivoの実験でβヒドロキシ酪酸は肝細胞における小胞体ストレスを抑制し、アポトーシスも抑制することを明らかにした。そのメカニズムを明らかにするために行った実験では、小胞体ストレスと糖脂質代謝に関与するサーチュイン1遺伝子の発現量および活性は、βヒドロキシ酪酸によって影響を受けないことがわかった。平成30年度中は、肝細胞内のβヒドロキシ酪酸産生を人工的に操作することで小胞体ストレスを制御できるかどうかを検討した。具体的には、ヒト肝臓由来細胞株であるHepG2細胞をPPARαのリガンドであるフェノフィブラート(0-100 μM)で処理してβヒドロキシ酪酸の産生を促進したところ、小胞体ストレスは抑制された。一方、HMG-CoA lyaseをsiRNAでノックダウンしてβヒドロキシ酪酸の産生を抑制したところ、小胞体ストレスは促進された。以上の解析により、肝細胞におけるβヒドロキシ酪酸産生を薬理学的および遺伝子学的に操作することにより、小胞体ストレスを制御できることがわかった。これらの研究成果は、英文誌に掲載された(Archives of Biochemistry and Biophysics 663, 220-227, 2019)。平成27年度中に行った研究により、βヒドロキシ酪酸の1インスリンシグナルへの関与、2小胞体ストレスへの関与に関する新知見を得た。1に関しては、βヒドロキシ酪酸はインスリン刺激下において濃度依存性にインスリンシグナルの下流にあるAktのリン酸化を促進した。HEPG2細胞を用いてβヒドロキシ酪酸の糖新生への影響を検討したが、同細胞は糖産生効率が低く、有意な結果が得られなかった。2に関しては、βヒドロキシ酪酸はツニカマイシン刺激下において濃度依存性に小胞体ストレスマーカーのタンパク発現(CHOP, GRP78, XBP1)を抑制した。なお、タプシガルギンやパルミチン酸にて小胞体ストレスを誘導して同様の実験を行ったが、有意な結果は得られなかった。NAFLDにおいて、単純性脂肪肝から非アルコール性脂肪肝炎(NASH)まで進行すると血中のケトン体が減少することが報告された。本研究の成果から、ケトン体がインスリンシグナルの亢進、小胞体ストレスの抑制に関与していることが示唆され、NASHへの進行過程におけるインスリン抵抗性や肝炎の発症機序の解明に当研究は役立つものと考えられる。研究の状況は当初予想していたものとはやや異なっているが、新たな重要な知見も得られており、おおむね順調といえる。本研究の申請段階と異なっている点は、以下の点である。1本研究では予備実験段階よりマウスの初代肝細胞を用いる予定であったが、倫理的な問題があり、まずHEPG2細胞を用いて実験することにした。2βヒドロキシ酪酸の受容体としてGPR109Aがあり、GPR109Aをノックダウンしてβヒドロキシ酪酸の作用機序を明らかにしようとしていた。しかし、肝細胞ではGPR109Aの発現が低く、断念した。3当初はβヒドロキシ酪酸の脂質代謝に対する影響を明らかにしようとしていた。しかし、平成27年度中の実験でβヒドロキシ酪酸がインスリンシグナルに関与していることが明らかになり、脂質代謝よりもまず小胞体ストレスとの関係を明らかにすることにした。平成27年度中に行った研究により、ヒト肝臓由来細胞株であるHepG2細胞においてβヒドロキシ酪酸がインスリンシグナルを増強すること、そして小胞体ストレスを抑制することを明らかにしていた。βヒドロキシ酪酸の小胞体ストレス抑制効果が普遍的なものであるかどうかを確認するため、平成28年度中は1マウス肝臓由来細胞株であるHepa1c1c7細胞を用いた検討、2細胞のケトン体産生を抑制した場合の検討、3アポトーシスへの影響の検討をおこなった。具体的には、1マウス肝臓由来細胞株であるHepa1c1c7細胞において、βヒドロキシ酪酸はツニカマイシン刺激下において小胞体ストレスマーカーのタンパク発現(CHOP, GRP78, XBP1)を抑制することを明らかにした。また、2ケトン体産生に関与するHMG-CoA lyaseをsiRNAでノックダウンして細胞のβヒドロキシ酪酸産生を抑制すると、ツニカマイシン刺激下においてGRP78の発現が促進されることがわかった。3アポトーシスへの影響に関しては、Hepa1c1c7細胞ではツニカマイシン刺激下においてβヒドロキシ酪酸はアポトーシスのマーカーであるactive Caspase3のタンパク発現を抑制し、細胞生存率も上昇させることがわかった。以上のin vitroの解析により、主要なケトン体であるβヒドロキシ酪酸は小胞体ストレスを抑制し、アポトーシスも抑制することが示唆された。

研究の状況は当初予想していたものとはやや異なっているが、新たな重要な知見も得られており、おおむね順調といえる。本研究の申請段階と異なっている点は、以下の点である。1本研究では予備実験段階よりマウスの初代肝細胞を用いる予定であったが、倫理的な問題があり、まずHepG2細胞やHepa1c1c7細胞などの培養細胞を用いて実験することにした。2βヒドロキシ酪酸の受容体としてGPR109Aがあり、GPR109Aをノックダウンしてβヒドロキシ酪酸の作用機序を明らかにしようとしていた。しかし、肝細胞ではGPR109Aの発現が低く、断念した。しかし、ケトン体産生に関与するHMG-CoA lyaseをsiRNAでノックダウンして細胞のβヒドロキシ酪酸産生を抑制することで、βヒドロキシ酪酸が小胞体ストレスに与える影響を明らかにした。3当初はβヒドロキシ酪酸の脂質代謝に対する影響を明らかにしようとしていた。しかし、平成27年度中の実験でβヒドロキシ酪酸が小胞体ストレスに関与していることが明らかになり、脂質代謝よりもまず小胞体ストレスとの関係を明らかにすることにした。本研究の目的は、ケトン体(主にβヒドロキシ酪酸)が非アルコール性脂肪性肝疾患(NAFLD)の病態進行へ与える影響を明らかにすることである。NAFLDではインスリン抵抗性が認められ、小胞体ストレスがその一因となっていると考えられている。平成27-28年度中に行った研究により、ヒト肝臓由来細胞株であるHepG2細胞とマウス肝臓由来細胞株であるHepa1c1c7細胞において、βヒドロキシ酪酸は小胞体ストレスを抑制することを明らかにした。また、Hepa1c1c7細胞ではβヒドロキシ酪酸はアポトーシスも抑制することを明らかにした。平成29年度中は、1βヒドロキシ酪酸による小胞体ストレス抑制効果をin vivoで確認すること、2βヒドロキシ酪酸の小胞体ストレス抑制メカニズムを解明することを目的として研究を行った。具体的には、1マウス(C57BL/6)にツニカマイシンを腹腔内投与して小胞体ストレスを誘導したところ、βヒドロキシ酪酸非投与群と比べて投与群では小胞体ストレスマーカーのタンパク発現(GRP78)が低下していることを明らかにした。また、2糖脂質代謝に深く関与しているサーチュイン遺伝子の一つであるSIRT1が肝細胞における小胞体ストレスを抑制しているとの報告があり、βヒドロキシ酪酸がSIRT1にあたえる影響を検討したが、βヒドロキシ酪酸はSIRT1のタンパク量や活性に影響を与えなかった。以上の解析により、主要なケトン体であるβヒドロキシ酪酸はSIRT1を介さず、in vitroだけでなくin vivoでも小胞体ストレスを抑制することがわかった。βヒドロキシ酪酸による小胞体ストレス抑制作用はin vitroおよびin vivoの両方で確認できた。そのメカニズムに関しては現在検証中だが、本年度中に明らかにする予定である。
日米の保健医療研究者・専門家の教育システムに関する比較研究

平成5年度に、医学教育全般、基礎医学、看護教育、大学院教育及び病院管理を中心に相互の調査研究を実施した。これをうけて平成6年度は臨床医学教育、臨床病理・検査医学、教育技法を中心に相互訪問し、資料作成提供、説明とヒアリング、見学と討論及びセミナー開催を行なった。(1)日本側大学:群馬大学及びその医学部、生体調節研究所(前内分泌研究所)、及び医療短期大学部。研究分担者は各部局の長および医学部教務担当教授、内科、外科、臨床病理の教授。(2)相手校:州立サキサス大学健康科学センターヒューストン校(H校と略す)およびその医学部、公衆衛生学部、看護学部、医療技術学部、及び生物医学大学院。研究分担者は教務担当副医学部長を代表として各部局の教務関係教官。(3)渡米した教官:中島孝(医学部教務担当、病理学)、小林功(内科学、臨床検査医学、団長)、山中英寿(外科学)、及び倉茂達徳(医短、臨床病理学)の4教授。(4)訪日した教官:教務担当副医学部長PMバトラ-女史(医、小児精神医学、団長)、Mブヤ(医、病理学主任教授兼医療技術学部教授教授)、PMオルランダー(内科学)、及びCTブラック(外科学)の4教官。(5)研究分担者会議を日米7回開催し、研究の概要説明、研究計画実施手順、資料収集、研究討論、などを行った。(6)前年度のサキサス大学訪日団の報告書の修正、入力、整理、翻訳を行い学内関係者に回覧し、意見を求めた。(7)渡米・訪日期日:それぞれ、6月6-13日と10月22-29日。(8)渡米団の活動:前年度訪日したH校副学長、医学部長から歓迎の意を表された。目的とする卒前卒後の臨床医学教育訓練を中心テーマとして、予定されたプログラムにそって、資料提供、説明、見学、討論が行われた。すなわち、ヒューストン校の概要、医学部カリキュラム、医学部卒後教育、臨床病理学教育及び施設、学習資源センター、医学総合図書館、教育関連病院、学生相談システム、学生評価、教官採用評価昇進等について見学と討論が行われた。(9)訪日団の活動:日本の医学教育及び群馬大学医学部における卒前卒後の医学教育訓練について、内科外科臨床教育を中心に各研究分担者が用意した資料にもとづいて説明し、討論した。附属病院内科外科外来病室及び臨床病理中央検査部で詳細な現地見学聴取討論をし、卒後臨床教育の観点から学外の大学関連病院および開業医2ヵ所を見学した。医学教育セミナーを開催し、H校の4教官がそれぞれの立場から具体的な医学教育の方法、内科診断学教育、一般外科の実習、臨床病理学の教育、問題解決型学習および標準患者による臨床実習の方法について説明と話題提供をした。(10)報告会と報告書:渡米した4教授による調査研究の公開報告会を7月12日に開催し、報告書の提出を得た。今年度訪日した4教官の報告書入手中。(11)本事業の意義について:双方の教官は、相互訪問し各自の医学教育システムを最大限わかってもらえるよう努めた。相互訪問で視察と討論を行うことにより相互の文化的背景にまで及ぶほど理解が深まった。とくに西欧社会はこれまでわざわざアジアを理解しようとすることは少なかったので、テキサス大学教官にとっては国際理解のいい機会になった。米教官の一人はこのような試みに研究費を出す日本政府は米政府より将来優位に立つかもしれないと述べた。(12)日本にない米医学教育システムの特色:入学者選抜は約15倍の学士である志願者に対して1.5時間におよぶ面接口頭試問を含む、PhD教官による基礎科学と医師による臨床医学の接続がうまくいかない、カリでは行動科学・プライマリケアが重視されている、問題解決型学習が定着している、カリにゆとりがあり積極的な自己学習を期待している、標準患者による具体的で実際的な診断学教育が行われている、学生当たりの教官の数が5割程度多い、卒後医学教育が「医局」でなく一定のプログラムの下に行われ専門医等の資格に至るようになっている、臨床検査技師教育はより専門分化している、等である。(6)前年度のサキサス

大学訪日団の報告書の修正、入力、整理、翻訳を行い学内関係者に回覧し、意見を求めた。(7)渡米・訪日期日:それぞれ、6月6-13日と10月22-29日。(8)渡米団の活動:前年度訪日したH校副学長、医学部長から歓迎の意を表された。目的とする卒前卒後の臨床医学教育訓練を中心テーマとして、予定されたプログラムにそって、資料提供、説明、見学、討論が行われた。すなわち、ヒューストン校の概要、医学部カリキュラム、医学部卒後教育、臨床病理学教育及び施設、学習資源センター、医学総合図書館、教育関連病院、学生相談システム、学生評価、教官採用評価昇進等について見学と討論が行われた。(9)訪日団の活動:日本の医学教育及び群馬大学医学部における卒前卒後の医学教育訓練について、内科外科臨床教育を中心に各研究分担者が用意した資料にもとづいて説明し、討論した。附属病院内科外科外来病室及び臨床病理中央検査部で詳細な現地見学聴取討論をし、卒後臨床教育の観点から学外の大学関連病院および開業医2ヵ所を見学した。医学教育セミナーを開催し、H校の4教官がそれぞれの立場から具体的な医学教育の方法、内科診断学教育、一般外科の実習、臨床病理学の教育、問題解決型学習および標準患者による臨床実習の方法について説明と話題提供をした。(10)報告会と報告書:渡米した4教授による調査研究の公開報告会を7月12日に開催し、報告書の提出を得た。今年度訪日した4教官の報告書入手中。(11)本事業の意義について:双方の教官は、相互訪問し各自の医学教育システムを最大限わかってもらえるよう努めた。相互訪問で視察と討論を行うことにより相互の文化的背景にまで及ぶほど理解が深まった。とくに西欧社会はこれまでわざわざアジアを理解しようとすることは少なかったので、テキサス大学教官にとっては国際理解のいい機会になった。米教官の一人はこのような試みに研究費を出す日本政府は米政府より将来優位に立つかもしれないと述べた。(12)日本にない米医学教育システムの特色:入学者選抜は約15倍の学士である志願者に対して1.5時間におよぶ面接口頭試問を含む、PhD教官による基礎科学と医師による臨床医学の接続がうまくいかない、カリでは行動科学・プライマリケアが重視されている、問題解決型学習が定着している、カリにゆとりがあり積極的な自己学習を期待している、標準患者による具体的で実際的な診断学教育が行われている、学生当たりの教官の数が5割程度多い、卒後医学教育が「医局」でなく一定のプログラムの下に行われ専門医等の資格に至るようになっている、臨床検査技師教育はより専門分化している、等である。平成5年4月頃から手紙とFAXで頻繁にやりとりして、研究計画および訪問日程の打ち合わせを行い、予定どおり群馬大学より5名の教官、すなわち医学部の鈴木庄亮を代表として、鈴木守、城所良明、森下靖雄、および医療短期大学部看護学科の大野絢子の各教授は、平成5年9月2027日にテキサス大学健康科学センターヒューストン校を訪問しこの研究計画を実行した。すなわち、同校の医学部、医学生物学大学院、公衆衛生大学院、看護学部、医療技術学部、および2つの関連病院について、各学部の教育担当副学部長級の者から配布説明資料にもとづいて概要説明を受けたあと視察と討論を行った。
実用材料物質における不純物水素の電子状態研究

近年、半導体デバイスや太陽電池などの実用デバイスとなりうる候補物質において、その特性や安定性について、ごく微量の不純物水素との関連が議論されている。本研究では、様々な実用材料物質における希薄極限水素の電子状態を調べることを目的としている。水素の基本的な情報である荷電状態(H+, H0, Hー)に焦点をあて、水素の軽い同位体であるミュオンを用い、局所的な電子状態に敏感な手法である高磁場下ミュオンナイトシフト測定と第一原理計算を組み合わせ、その荷電状態を決定し、実用材料中における水素の電子状態に関する知見を得ることを目指す。
体現的認知研究の実験枠組みを用いた言語連想検査法の開発

本研究は,投影法心理検査の1つに数えられる言語連想検査に体現的認知研究の実験枠組みを応用し,その実証性を高めて新たな検査の開発につなげようとする試みであった。言語連想検査は,言語刺激に対する連想反応の時間と内容を分析するが,反応潜時が重要な指標となっている点で他の投影法にはあまり見られない特徴がある。そしてそれが体現的認知実験との間に類似性をもつため,実験的アプローチによって言語連想検査の理解を深められると考えた。平成20年度の研究によって,体現的認知の実験でしばしば用いられる接近-回避動作は,刺激語との適合性の影響で反応潜時が変動することが示された。そして同時に,それが慣れを生じやすいものでもあるため,少なくともレバー操作による接近-回避動作は被験者にとって特異な意味をもつ刺激語を検出しにくいものであることも示唆された。計画の2年目であり最終年度となる平成21年度の研究では,昨年度の被験者に対する面接を行なうとともに,刺激語に対する特異な反応を検出しやすい動作の探索を継続した。面接から示唆されたのは,特定の刺激語において動作や連想の反応潜時が長くなった理由が,必ずしも被験者自身にとっても明確なものではなく,単に連想が働きにくいと感じられるものもあったということである。従来の研究では刺激語のそうした側面は検討されていないため,今後の研究課題である。次に,体現的認知研究で指摘されてきた動作と認知の適合関係は変更可能であるとする近年の研究(評価的コード化説)を手がかりとして,動作の意味づけが変容する可能性について実験的に検討した。刺激語としての感情語を分類する課題を通じて,対象への評価や態度と結び付いているのは語の意味が肯定的か否かだけではなく,語が示す複雑性などの側面も関連していることが明らかになった。これらを考慮することにより,言語連想検査をさらに発展させられる可能性が示唆された。『体現的認知研究の実験枠組みを用いた言語連想検査法の開発』の初年度は,言語連想検査に関する従来の実証的研究を展望し,その背景となっている力動的無意識の概念と,社会心理学における体現的認知研究が仮定する認知的無意識の概念を整理し,理論的仮説を構築することから開始された。先行研究を概観し,言語連想検査と体現的認知現象には,特定の言語刺激に対する反応の促進や抑制という共通点がありながら,両者の関係が検討されたことはないことが見出された。そこで初年度の研究1として,言語連想検査の刺激語に対して体現的認知研究で用いられる身体動作による反応を適用し,同一の刺激語に対して生じる連想の障害と動作反応の遅延との間に規則的な関係が見いだせるかどうかを検証した。動作としてとりあげたのは接近-回避動作であった。実験に先立って,刺激語に関する文献研究と予備調査を行ない,オリジナルの言語連想検査で用いられていた100語の刺激語ではなく,日本で実験用に構成された40個の刺激語を採用することにした。この刺激語を用いて連想課題と動作反応課題を被験者に行なわせたところ,連想課題において遅延が見られた刺激語に対しては,動作反応も遅くなることが明らかになった。ただし,動作反応には慣れが生じやすいためか,連想の遅延が動作の遅延を予測できるのは1回目の試行のみであった。来年度はこれらの結果をさらに強固にするとともに,より安定した結果が得られるような刺激の内容や提示方法を検討していくことを計画している。
マルチエージェントシミュレーションによる日本の公的年金制度の分析

本研究課題では,個人モデルのマルチエージェントを世帯モデルに改良し,多様な就業形態をもつ世帯における所得代替率を推測し,現状の国民年金制度に加えて,政府および各世帯が施すべき対策を検討した.世帯単位のエージェントシミュレーションを実現するため,婚姻モデルを導入し,6種類の夫婦世帯((夫,妻)=(1,1),(1,2),(2,1),(2,2),(2,3),(3,2):1は1号被保険者,2は2号被保険者,3は3号被保険者を表す)の所得代替率の計算を行った.その結果,1号被保険者同士の夫婦の平均所得代替率が36.7%になることがわかり,これらの形態の世帯に対する支援が必要であることが明らかになった.本研究課題の目的は、研究代表者が実施してきた国民年金および厚生年金の個人単位のシミュレーションを実施し、個人レベルでの年金受給額を検討することである。研究代表者が構築してきたシミュレーションでは、対象を1000人とした個人単位のシミュレーションを実施してきたが、H23年度の研究成果として、6800万人規模のシミュレーションを実施し、1000人規模のシミュレーション結果と同等、かつ詳細な結果が得られることを確認したが、世帯形成モデルの導入にあたり、世帯構成員の収入に関する検討が必要となった。H24年度は、世帯構成員の収入を可変パラメータとした実験を行い、国民年金における第1号、第2号、第3号被保険者(以下、1、2、3)により構成される6種類の家族世帯数(内訳:(夫、妻)={(1、1)、(1、2)、(2、1)、(2、2)、(2、3)、(3、2)})および独身世帯数の推計を行った。シミュレーション結果より、夫婦がともに第1号被保険者である世帯が22%から29%に増加することがわかった。第1号被保険者の月額年金額は65,741円であるため、夫婦で131,482円の月収となり、所得代替率は36.7%となる。低所得の独身年金所得者への対応とともに、1/3近い低所得世帯への対応の検討が必要であることが明らかになった。本研究課題の目的は、研究代表者が実施してきた国民年金および厚生年金の個人単位のシミュレーションを実施し、個人レベルでの年金受給額を検討することである。研究代表者が構築してきたシミュレーションでは、対象を1000人とした個人単位のシミュレーションを実施してきたが、H23年度の研究成果として、6800万人規模のシミュレーションを実施し、1000人規模のシミュレーション結果を内包し、かつ詳細な結果が得られることを確認した。一方、世帯形成モデルの導入にあたり、世帯構成員の収入に関する検討が必要となった。H24年度には、世帯構成員の収入を可変パラメータとした実験を行い、国民年金における第1号、第2号、第3号被保険者(以下、1、2、3)により構成される6種類の家族世帯数(内訳:(夫、妻)={(1、1)、(1、2)、(2、1)、(2、2)、(2、3)、(3、2)})および単身世帯数の推計を行った。シミュレーション結果により、夫婦が共に第1号被保険者である世帯が22%から29%に増加することがわかった。第1号被保険者の月額年金額は65,741円であるため、夫婦の世帯月収は131,482円となり、このときの所得代替率(同時期の現役就業世帯の平均月収)の36.7%となる。このことから低所徳の単身年金所得者への対応と共に、1/3近い低所得世帯への対応の検討が必要であることが明らかになった。H24年度後半に死去した研究分担者の作成したプログラムを再稼働するため、H25年度には、本研究課題のプログラム再稼働担当者の育成を行った。その結果、地域毎に収集されている世帯統計、経済統計データをエージェントシミュレーションに活用するためのプログラム開発を行い、統計データを再現する市民集合の構築を行うことができた。研究代表者が構築してきたシミュレーションでは、シミュレーションの対象を1000人とした個人単位のシミュレーションを実施してきたが、今年度の研究成果として、6800万人規模のシミュレーションを実施し、1000人規模のシミュレーション結果と同等の結果を得られることを確認した。本年度の研究計画では、世帯形成モデルをシミュレーションに組み込むことであったが、結婚や離婚などの世帯形成モデルを導入する際に、新しく形成される世帯とその世帯構成員の収入との関係を決定するのが困難である、という問題に直面した。

すなわち、国勢調査に一致する世帯の推移をシミュレートすることは可能であるが、シミュレートした世帯構成員の収入についての妥当な統計がなく、世帯構成員の収入をシミュレーションに反映するのが困難である、ということが明らかとなった。上記の問題に対応するため、本研究では、結婚や離婚における世帯構成員の収入を変動したシミュレーションが可能になるようなモデルに拡張することを計画し、平成24年度のモデル作成に取り組むこととする。本研究の目的は,日本における年金制度の課題をシミュレーション技法により明らかにすることであった.本研究課題では,個人モデルのマルチエージェントモデルを世帯モデルに改良し,多様な就業形態をもつ世帯における所得代替率を推測し,現状の国民年金制度に加えて,政府および各世帯が施すべき対策を検討した.エージェントシミュレーションを世帯単位で行えるようにするため,本研究では,婚姻モデルを導入し,6種類の夫婦世帯((夫,妻)=(1,1),(1,2),(2,1),(2,2),(2,3),(3,2):1は1号被保険者,2は2号被保険者,3は3号被保険者を表す)の所得代替率の計算をおこなった.夫婦が共に1号被保険者である世帯数が22%から29%に増加すると共に,その世帯の平均所得代替率が36.7%になることがわかった.政府がモデル世帯(夫が2号被保険者で,妻が3号被保険者)に対して,目標としている所得代替率は50%であり,1号被保険者同士の世帯では大きく所得代替率が下回っていることが判明し,1/3近い世帯に対する対策が必要である事が明らかになった.また,地域別の所得代替率のシミュレーションを行い,北海道,東京,静岡,京都,福岡を対象に実験結果の比較を行った.地域別の所得代替率の計算では,各地域の平均所得に対する所得代替率を計算したが,北海道や福岡では,1号被保険者同士の世帯の所得代替率が20%を超えるものの,東京,京都などの大都市圏では,所得代替率が10%を超える程度にまで落ち込むことがわかった.各地域の所得水準が地域の物価にも反映されることを考えると,都市圏において,一層貧困が進むことが明らかとなった.社会シミュレーションに関する研究室のウェブサイトに本研究の内容を含めています.政策工学本年度は、H21年度に実施された日本全国8つの地区から収集した「国民年金納付者行動と年金額通知効果」の意識調査結果のシミュレーションへの組込みとその並列計算機による実行を実施する予定であった。並列計算機による実行については実現できたものの、調査結果を組み込んだシミュレーションについては、H24年12月にシミュレーション担当の共同研究者が死去したため、シミュレーションを実施できなかった。H24年度後半に死去した研究分担者の作成したプログラムを再稼働するため、H25年度には、本研究課題のプログラム再稼働担当者の育成を行ない、H24年度に行なう予定であった意識調査を含めたシミュレーションとH25年度に行なう予定であった並列化のプログラムの挙動確認を行なった。現時点では、地域毎に収集されている世帯統計、経済統計データをエージェントシミュレーションに活用したプログラムが完成し、統計データを再現する市民集合の構築の確認が行なえた。今後、意識調査を含めたシミュレーションの結果の整理と並列化プログラムの有効性を検証する必要がある。研究実績の概要にも示したように、本年度は、従来1000人規模でおこなっていた個人単位のシミュレーションについて、実際の公的年金加入者数に対応するシミュレーションへの拡張を行うことができた。
高融点金属間化合物薄膜の作成とその電子材料への応用に関する基礎的検討

SiVLSIの薄膜技術に適用し得る材料の開発を目的として、Alに代わるAl金属間化合物膜の利用の可能性を探るため、Al_3Taにつてい薄膜としての作成条件、電気的特性、キャラクタリゼーション、Siとの適合性、コンタクト構造のあり方、及びその安定性等について基礎的検討を行った。その結果、co-sputter法によれば400°Cの比較的低温でも化学量論的Al_3Taの作成が可能であり、電気的特性ではバルク値に匹敵する抵抗率が実現でき、表面は大気に対して保護性のある膜を得る事ができ、電子材料としてAl_3Ta膜が有用である事が明らかにされた。次に、このAl_3Ta膜とSiとの反応性を成膜中の基板温度をパラメータとしてオージェ電子分光分析によって検討した結果、Al_3Ta/Si直接コンタクト構造では、Siとの界面にはシリサイド結合を含む極めて薄いTa層が形成されており、この中間Ta層がSi基板側への拡散バリヤとして機能するため、Si中へのAlスパイクの形成は抑制できる事が判った。しかし、成膜中の基板温度の増加に伴ってAl_3Ta膜中へのSiの拡散は増大するため、中間Ta層の拡散バリヤとしての機能を補強する意味で、約300〓のTa層をSiとの界面に人為的に介在させたAl_3Ta/Ta/Siの3層コンタクト構造を構成し、その熱的安定性をオージェ電子分光分析により検討した。その結果、この構造ではSiとAl_3Taが中間Ta介在層によって隔てられているため、Si中へのAlスパイクの形成の抑制のならず、Al_3Ta膜中へのSiの拡散も抑制する事が可能となり、少なくとも500°Cまでは、充分に安定なコンタクト構造が実現できた。従って、Alに代わって高融点金属間化合物膜を用いる事で安定なコンタクト構造の一つのあり方を示す事ができた。それ故、本研究の初期の目的は、これまでの検討結果を通じて充分に果たされたものと考える。配線材料としてのAl膜では,微細加工に伴うエレクトロマイグレーションやSiとの接合面における拡散バリヤ機能が問題となっている.それ故,エレクトロニマイグレーションの防止や拡散バリヤにとって有用な材料によって配線材料いボンデング材料を一体化して構成する方途を検討するためAl-Ta金属間化合物膜の作成条件やその電気的特性,及び結晶構造等を基礎的に検討した.その結果, Al85%-Ta15%の複合ターゲットをco-sputterする事により, Al_3Ta金属間化合物膜が作成できる事が判った.基板無加熱の状態で作成した膜は微結晶であったが, 400°Cまで加熱して成膜した膜は粒径100〓の程度の多結晶膜であった.更に, 400°Cで成膜した膜を大気中, 400°Cで2時間アニールする事により粒径数ミクロンの単結晶に近い膜が得られる事が判った.成膜時の基板温度やアニールに伴う結晶成長の変化の様子は,電気的特性の変化とも一致し,且,単結晶に近い状態の膜の抵抗率の値はTa膜の値よりも小さい事が判った.その上,本研究のAl_3Ta金属間化合物膜の作成法には,従来の固相反応法より充分低温であるという利点がある.