hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
味の嗜好性(おいしさ)嫌悪性(まずさ)発現に関与する脳内生理活性物質の探索

我々の開発した味覚刺激装置は、味溶液、洗浄水、空気をそれぞれ独立して制御できる電磁弁を介してテフロンチューブにより被験者の口腔内へ流すことができるような仕組みとなっている。チューブ内では微小の空気によって洗浄水と味溶液は隔絶するように電磁弁がコンピュータ制御されている。舌刺激部分は、円筒形のチューブで被験者がこれに舌先端部分を挿入することによって広範囲に刺激できる仕組みとなっている。味溶液は着色されており、これを色検知センサーで検出することにより味刺激のオンセットを計測している。センサーと舌との間隔は25mmで、その遅れは125msであり、データ解析の際に差し引かれている。味溶液と蒸留水は、室温に保たれている。舌刺激部位における水圧変動を解消するために、溶液をポンプで吸引することにより刺激時の流速を一定に保った(約20cm/sec)。これまでの装置では、味刺激は単一のものしか与えることができなかったので、今年度は、例えば、クエン酸とショ糖など異なる2種の味刺激を交互あるいはランダムに刺激する装置を開発し、感覚強度の減弱が少なく、脳磁界計測において精度の高い味応答が得られることを確認した。溶液刺激は味覚応答を得る上で必要不可欠であるが、より簡便に脳磁界応答を記録することを目的に、電気味覚計を応用した刺激装置の開発にも取りかかった。来年度中には電気味覚刺激装置を完成させる予定である。本年度はラットを用いて2種類の実験を行った。1つは、ラットの好むショ糖と嫌うキニーネなどを与えたとき、脳脊髄液や血液中にβ-エンドルフィンが増えているかどうかを調べた。甘味物質摂取時の快情動発現に麻薬様物質が関与するか否かを明らかにするため、ショ糖、サッカリンを含む各種味溶液を摂取したときのβ-エンドルフィン量の動態を検索した。ウィスター系雄性ラットに絶水条件下で水、0.5Mショ糖、0.005Mサッカリン(ナトリウム塩)、0.1M食塩水、10^<-4>Mキニーネ(塩酸塩)のいずれかを自由に摂取させたあと90分後に麻酔下で脳脊髄液、血液を採取し、ラジオイムノアッセイ法によりβ-エンドルフィン量を測定した。脳脊髄液中のβ-エンドルフィン量は絶水負荷で変化せず、水を含むすべての溶液の摂取で増加した。ただし、ショ糖、サッカリンでもっとも大きく増加した。血液中のβ-エンドルフィン量は絶水負荷で増加し、水や食塩水を飲んでも変化は少なかったが、キニーネ刺激で減少し、ショ糖やサッカリンで顕著に増加した。脳脊髄液中のβ-エンドルフィンはのどの渇きがいやされたときの快感に関与し、血中のそれは味の嗜好性評価と密に相関することが示唆される。もう1つは、未知の物質の遊離の可能性を探るため、ヒドラのバイオアッセイ系を用いた実験である。ラットにショ糖やキニーネを与えたあとの脳脊髄液を調べたところ、キニーネ刺激により分子量的1万の物質が特異的に増加していることがわかった。「まずさ」に関連する可能性があるため、次年度にはこの物質の本態を探る実験を行う予定である。
卵巣組織の凍結保存法および解凍後の器官培養での卵胞刺激法に関する研究

6-8週令の雌マウスの卵巣を無菌的に摘出し、2mm大に切断した後1.5M DMSO,10%FCSを含むMEM培地に移し、プログラムフリーザーにて-40度Cまで冷却した後、液体窒素中に移し保存した。急速解凍したマウス卵巣断片と新鮮に採取した卵巣断片を培養液に浮かべたレンズペーパー(ガラス繊維のフィルター)上にのせて器官培養をおこなった。1ml中7・5IUのPMSGを含む培養液中に移し、実体顕微鏡下で観察したところ、わずかながら卵胞の発育が認められた。今後は、培養液中に1-10ng/mlのEGFを添加し、その卵胞発育に対する効果を調べる予定である。また、凍結解凍処理したマウス卵巣断片を解凍し、もとのマウスの腹腔内に移植し血中性ステロイド測定を行うことにより、その卵巣が正常に機能しているかどうかも検討する。同意の得られた患者の手術材料より、ヒト卵巣皮質の2mm大のスライス断片を作成し、氷上で1.5M DMSO,10%非働化胎児ウシ血清,0.1M Sucroseを含むα-MEM培地で30分静置し、その後、凍結保存用バイアルに移し、プログラムフリーザーを用いて-7度Cまで2度C/分で冷却、その温度で植氷した後、-40度Cまでは0.3度C/分で冷却し液体窒素中に保存した。今後の予定として培養液中に0.3IU pure FSH,0.3IU LHを添加することにより卵巣スライスを刺激し、卵胞発育の可能性について検討する。また、培養液中に1-10ng/mlのEGFを添加し、その卵胞発育に対する効果を調べる。最近vitrification(ガラス化法)による凍結保存法が注目されている。今後、40%エチレングリコール、18%フィコール、0.3Mトレハロースを含むα-MEM培地を用いて、マウスおよびヒト卵巣組織の凍結保存法の有用性についても検討していく予定である。融解後のマウス卵巣の組織切片は、正常な組織形態を示していた。凍結・融解後の卵胞卵子を培養した結果、卵丘細胞で被われた卵子(CEO)と被われていない卵子(DO)でそれぞれ88%、79%の卵がMI期まで発生した。また、MII期へ成熟した卵は、46%、82%であった。今後はこのようにして得られた未成熟卵を成熟卵まで体外培養し、体外受精を試みる予定である。前年度までにethylene glycolを用いたVitrification法によりマウス卵巣組織片の凍結保存を行い、融解後の卵胞卵子(GV期卵)が体外培養することによりMII期へ成熟することを示した。今年度はそのようにして得られたMII期卵を用いて体外受精を試みた。凍結融解後のマウス卵巣組織より回収したGV期卵の成熟率は73.6%で、新鮮GV期卵を用いた場合の92.7%と比較して低率であった。同様に凍結融解後のマウス卵巣組織より回収したGV期卵の受精率は56.1%であり、新鮮GV期卵を用いた場合の84.3%と比較して低率であった。そこで凍結融解法の再検討を行い、更なる検討を加えてみた。6週令のB6D2F1雌マウスにPMSG5IUを投与し、48時間後摘出した卵巣を2分割にして実験に用いた。耐凍剤処理は、(1)EFS10/15分(25°C)、EFS20/15分(4°C)、EFS40/5分(4°C)(2)EFS10、EFS20の処理時間を10分に改変した2法で行い、液体窒素中に保存した。融解は、凍結チューブを室温(25°C)にて30秒間保持した後、(A)EFS20/10分(4°C)、EFS10/10分(25°C)、0.5M Sucrose/10分(25°C)(B)EFS10/10分(4°C)、0.5M Sucrose/10分(25°C)の2法で行った。融解した卵巣組織中よりGV期卵を採取し、Waymouth MB752/1中で培養を行った。解凍後の卵巣組織中より採取したGV期卵の生存率は(1)-(A)、(1)-(B)、(2)-(A)、(2)-(B)で、それぞれ55.4%、80.5%、48.1%、13.6%だった。また、培養を行った結果、MII期への成熟率は、61.1%、72.7%、37.3%、5.9%だった。これらのことから卵巣組織片の凍結融解法として、(1)-(B)の方法が有効であることが確認された。
眼表面における肥満細胞増殖を促進する因子の解析

肥満細胞は、アレルゲン暴露によって生じる即時相の反応においてもっとも重要な役割を果たす。このため、我々はアレルギー性結膜炎モデルにおける即時相の反応をトランスクリプトームの観点からnetworkモデルを用いて解析を行ってきた(投稿準備中)。その結果、即時相反応においては多くのm-RNAがnetworkとして変動をおこすことが判明したが、肥満細胞の脱顆粒のレベルと関連づけられるnetworkは興味深いことに68にものぼるcanonical signalingに分類された。中でも上位を占めたのは、上から順にEGF, IL-2, JAK/Stat, Neurotrophin/Trk, FGF, PDGF, chemokine, TGF-β, PPAR, VEGFとなった。一方、アトピー性皮膚炎のモデルマウスであるNC/Ngaにおいては、即時相反応の増悪、肥満細胞関連性パラメーターの増強をきたすことが判明した。そこで、NC/Ngaにおける即時相のnetworkを同様に解析してみた結果、とくにmast cell proteasesや高親和性IgEレセプターといった肥満細胞特異的因子に加え、ケモカインsignalingに関連づけられる多くの因子の顕著な変動を認めた。これらの検討をふまえ、我々はマウス結膜より肥満細胞を分離してphenotypeの解析、ケモカインに対する反応性の検討を始めた。その結果、結膜肥満細胞は多くのケモカインレセプター発現を示し、それらの発現は細胞表面の高親和性IgEレセプターと関連していた。また、分離した肥満細胞は、肥満細胞欠損マウスに移入すれば即時相反応を誘導することが可能であった。以上により、in vitroにおけるシグナリングの検討のみならず、それらをin vivoで検証することができる系を構築できたため、さらに解析を進めつつある。本研究は、アレルギー性結膜炎のとくにeffector phaseに関わる肥満細胞の活性化因子を治療標的として同定することを目的とする。そこで、解析の第一段階として、モデルマウス系を用いてアトピー性結膜炎の病理学的側面を検討した。具体的には、アトピー性皮膚炎のモデルマウスであるNC/Ngaを用いてアレルギー性結膜炎を惹起させ、その病理像の解析を行った。その結果、NC/Ngaにおいてもアレルギー性結膜炎の即時相の臨床症状は肥満細胞の脱顆粒と有意かつリニアに相関しており、肥満細胞自体の治療標的としての妥当性を確認した。さらにアレルゲン点眼後の結膜肥満細胞の浸潤は血清中総IgEレベルではなく抗原特異的IgEと有意な相関を示し、抗原特異的IgEの刺激により肥満細胞の脱顆粒のみならず活性化がひきおこされることが示唆された。次に、抗原特異的IgEにより誘導される因子を網羅的に検討するため、刺激後のトランスクリプトームの解析を開始した。この解析手法として、微量のRNAからの全ゲノムスキャン解析が可能なLinear Amplification法を採用し、現在そのラベリングを含めた至適化プロセスを完了した。また、in vivoでの肥満細胞移入実験には、レシピエントとしての肥満細胞欠損マウスを用いる必要がある。このため、c-Kit欠損であるWBB6F1-Kit^w/Kit^<W-v>のアレルギー性結膜炎モデルの病理像の解析に着手した。即時相をみた場合、WBB6F1-Kit^w/Kit^<W-v>においては、アレルゲン点眼後においてもアレルゲン点眼後の臨床症状がおこらないことを確認した。次年度は、詳細なトランスクリプトームの解析をさらにすすめ、標的としてあげられた候補遺伝子の機能確認を行う予定である。眼表面へのアレルゲンの慢性的な暴露は、増殖性病変を伴う重症のアレルギー性結膜炎発症において大きな役割を果たすと考えられる。この機序の一つには、T細胞の活性化による線維増殖をきたすTh2サイトカインの刺激のみならず,線維芽細胞由来のmediator、好酸球により産生される肥満細胞の分化、活性化因子によるによる肥満細胞サブセットあるいは活性化状態の変化が考えられ、その解明に向けて本年度、次のような検討をおこなった。1.ブタクサ花粉を用いたマウスアレルギー性結膜炎モデルを作成し、ブタクサ花粉の継続的な暴露により肥満細胞のlineageあるいは活性化状態が変動するか検討した。その結果、肥満細胞特異的に発現するmMCP-4,5,6,7及びcarboxypeptidaseは点眼開始後3日より著明に増大し、通常結膜肥満細胞に発現していないmMCP-1やmMCP-2も継続点眼により発現が見られた。FcεRIβ発現レベルもそれに伴い増大した。以上よりアレルゲン投与自体により結膜の肥満細胞のおそらく反応性が変容していくのではという仮説がえられた。このような概念は、結膜アレルギーの治療の概念を大きく変える可能性を秘めている。2.conventionalな環境で飼育するとアトピー性皮膚炎を自然発症するNC/Ngaマウスでは、肥満細胞の増殖および過度の活性化によると考えられる即時相反応の著明な悪化を呈する。そこで、NC/Ngaマウスにおける即時相反応の時の結膜のtranscriptomeをまず網羅的に検討した。その結果、STAT6,Th2型のサイトカインの増大に加え、CCL6,CCL1,CCL22,CCL3といったケモカイン群が著明に増加するといった特徴を示していた。この知見をもとに我々は、さらにケモカイン関連のシグナルについて検討をすすめている。

その結果、即時相反応においては多くのm-RNAがnetworkとして変動をおこすことが判明したが、肥満細胞の脱顆粒のレベルと関連づけられるnetworkは興味深いことに68にものぼるcanonical signalingに分類された。中でも上位を占めたのは、上から順にEGF, IL-2, JAK/Stat, Neurotrophin/Trk, FGF, PDGF, chemokine, TGF-β, PPAR, VEGFとなった。一方、アトピー性皮膚炎のモデルマウスであるNC/Ngaにおいては、即時相反応の増悪、肥満細胞関連性パラメーターの増強をきたすことが判明した。そこで、NC/Ngaにおける即時相のnetworkを同様に解析してみた結果、とくにmast cell proteasesや高親和性IgEレセプターといった肥満細胞特異的因子に加え、ケモカインsignalingに関連づけられる多くの因子の顕著な変動を認めた。これらの検討をふまえ、我々はマウス結膜より肥満細胞を分離してphenotypeの解析、ケモカインに対する反応性の検討を始めた。その結果、結膜肥満細胞は多くのケモカインレセプター発現を示し、それらの発現は細胞表面の高親和性IgEレセプターと関連していた。また、分離した肥満細胞は、肥満細胞欠損マウスに移入すれば即時相反応を誘導することが可能であった。以上により、in vitroにおけるシグナリングの検討のみならず、それらをin vivoで検証することができる系を構築できたため、さらに解析を進めつつある。
弱酸性ポリエステル繊維の抗かゆみ効果がもたらす深い睡眠への評価と寝具への応用

日本人の3人に一人は睡眠で休養がとれていないと感じています。睡眠は一般的には6時間は必要といわれ睡眠不足になると日中激しい眠気を催し社会生活に支障をきたします。忙しい現代社会を生きる我々にとって質の良い深い睡眠確保は非常に重要ですが、睡眠中のかゆみによる睡眠の質の低下の問題があり、特に化学繊維に過敏な者にとって、かゆみが少なくリラックスできる寝具を見つけることは大変重要です。この研究では、化繊過敏のひとにかゆみが少ない素材として開発された弱酸性ポリエステルの着用により、果たして熟睡できることを実証試験をして明らかにします。
感情障害における情動制御障害の心理生理学的メカニズムの検討

本研究の目的は、うつ病や不安障害などの感情障害における情動制御障害の心理生理学的メカニズムの解明であった。行動レベルでは感情刺激に対する認知処理の制御を媒介として不安や抑うつが感情に及ぼす影響を検討した。また、情動制御に関連した脳活動と認知行動療法による情動に対する制御スキルの獲得に伴う神経活動及び関連する神経ネットワークを検討した。その結果、情動制御には前頭前野の広範な領域の活動上昇と扁桃体の活動低下を伴うこと、認知行動療法によってネガティブな刺激の処理に伴う前頭前野の活動の変化を検出した。また、機械学習を用いて脳活動からうつ病患者を一定の精度で検出可能であることを示した。本研究課題は、感情障害の一つの特徴である情動制御機能のメカニズムと関連した脳内機序を明らかにするとともに、脳情報に基づく診断や治療反応予測を目的としている。これまでの研究実績は以下の通りである。1.情動制御機能を検討するための基礎的検討情動制御の脳内メカニズムを検討するために、実験課題の基礎検討のためにイメージしやすい刺激とイメージしにくい刺激を処理した時の脳活動の検討を行った。イメージしやすい刺激に対しては左中前頭前野の賦活の増大がみられ、この活動は頭頂葉との機能的結合性を形成していた。情動制御においてもイメージによって情動制御を行うが、そのプロセスに左中前頭前野と頭頂葉のネットワークが関与していることが示唆された。2.脳情報に基づく治療反応予測法の基礎的検討うつ病患者の情動刺激に対する脳の反応性を検討した。情動語の記憶課題遂行時の脳活動をMRIで測定し、左海馬の活動が見られた。さらに薬物療法による治療効果はポジティブな情動語の記憶時の左海馬の活動と相関していた。このことから海馬の脳活動が治療反応に重要な脳情報であることが示された。また、心理療法の治療反応予測については、機械学習を用いた解析によって、情動語の自己関連付け時の脳全体の活動から心理療法の一つである認知行動療法の治療反応予測を試みた。結果としては、脳全体の情報からは認知行動療法の治療反応予測の精度は60ー70%程度にしか至らなった。今後機械学習のアルゴリズムの検討や機械学習に投入するデータの選別を行う必要があると考えられる。平成26年度の研究実績は以下の通りである。1.情動制御機能のメカニズムと関連した脳内機序:情動制御の脳内メカニズムを明らかにするために、予期不安に対する情動の制御に関わる脳活動の検討を行った。情動制御には前頭前野の幅広い領域が関与しており、特に眼窩前頭前野が重要な役割を果たしていることが示唆された。また、情動制御は恐怖や不安などのネガティブ情動の中枢と考えられている扁桃体の賦活を抑制することも明らかになった。また、情動制御機能を活用した心理的介入の検討のために、社交不安症状を持つ大学生に対してスピーチを行わせ、その時の心理的変化と生理的指標の変化を分析した。その結果、社交不安のサブタイプごとにスピーチによる心理的変化には異なる特徴が現れることが明らかになった。2.うつ病の脳機能・脳構造の異常の検討:難治性うつ病患者の脳構造体積の検討を行った。難知性うつ病患者では、前帯状回を中心として健常者よりも灰白質体積の減少があることが明らかになった。また、抑うつの心理的要因として知られる反芻は、上側頭回の灰白質体積と有意な正の相関が見られることが明らかになった。3.慢性疼痛の脳内メカニズムの検討:情動によって増幅される疼痛の神経基盤の解明のため、安静時における慢性疼痛患者の脳活動の機能的異常について健常者との比較検討を行った。主に中心前回において健常者と比較して有意な領域均一的賦活が見られた。平成27年度の研究実績は以下の通りである。1.社交不安における情動制御に関わる神経ネットワークの解明のために、社交不安者の排斥場面における情緒的サポートに関わる神経活動の異常について検討を行った。今回は、キャッチボール課題遂行中にfMRIを実施し、さらに排斥後の情緒的サポートによって情動制御機能の駆動に社交不安特有の神経ネットワークの賦活が見られるかを検討した。排斥によって前帯状回皮質の活動増大が見られ、情緒的サポートによる背外側前頭前野の賦活の程度は社交不安が高いものほど高いことが明らかになった。2.脳情報に基づくうつ病の多面的診断方法の開発のため、多変量データからうつ病の教示あり学習と教師なし学習による鑑別を試みた。教師あり学習では、L1正則化ロジスティック回帰分析(LASSO)を用いて、言語流暢性課題遂行時のうつ病患者の脳画像データから診断的識別を試みた。LASSOによる識別は他のアルゴリズムと比べて高い精度のうつ病患者の識別を可能にした。教師なし学習では、新たなco-cluster構造を推定するためのマルチクラスター分析の手法を開発した。この方法をうつ病患者の臨床指標およびMRIのデータセットに適用し、健常者とは異なる特徴的なクラスター構造を検出することができた。3.慢性疼痛に対する情動制御機能の改善を含めた認知行動療法の効果研究を行った。

慢性疼痛患者に対して認知行動療法を行い、待機時、介入前後、12ヶ月後のタイムポイントで症状の評価を行った。疼痛症状、うつ症状、社会的機能は、待機時と比較して介入前後から12ヶ月後まで改善が見られた。これにより、慢性疼痛に対する認知行動療法に一定の効果が認められることが明らかになった。主要な目的のうち、感情障害の維持増悪に関わる情動制御の異常の神経科学的メカニズムの一端は研究を進めることができた。また、脳情報に基づく新たな感情障害の診断方法の開発については、その端緒となる基礎検討が行われ、今後の診断方法の開発において重要なエビデンスを示すことができた。以上の理由から、本研究課題は順調に進展していると考えているが、目的の一つであった脳情報に基づく治療反応予測については、未だ進んでいない。これは治療反応予測を行うための特徴量が限定できていないことが理由であり、今後の課題となっている。認知行動療法前後の情動制御に関わる脳機能の変化を検討した。うつ病患者29名と健常者15名を対象に、うつ病患者に対しては認知行動療法を実施した。認知行動療法の前後にfMRIの測定を行なった。fMRIの測定と平行した感情課題ではポジティブあるいはネガティブな刺激語を提示し、それらの刺激語の内容についての自己関連性判断を行なった。認知行動療法を受けたうつ病患者29名のうつ症状は有意に低下し(F (1, 42) =12.23, p < 0.001,η2 =0.27; posthoc comparison p < 0.001)、15名のうつ病患者には50%以上の症状の改善が見られた。脳機能画像の分析結果では、1の結果から示された情動制御に関わる脳領域(内側前頭前野; MPFC)をregion of interestとしたfunctional connectivity analysisをpsycho-physiological interactionによって行った。ネガティブな刺激の自己関連処理条件に限定した時にseed regionの活動と同期するcoupled regionとなる他の脳領域を検討した。検討においては、群間要因(うつ病患者・健常者)と群内要因(認知行動療法前・認知行動療法後)の2要因分散分析を行なった。その結果、seed regionをMPFCとした時に、前帯状回皮質(ACC)に有意な交互作用が見られた( p < 0.005 (uncorrected) anda cluster size of more than 5 voxels)。うつ病患者の認知行動療法前のMPFCとACCの結合性は、認知行動療法後に有意に低下していた(p < 0.001)。これにより、認知行動療法に伴う情動制御機能の変化がMPFCとACCの機能的結合性によって調整されることを明らかにした。本研究の目的は、うつ病や不安障害などの感情障害における情動制御障害の心理生理学的メカニズムの解明であった。行動レベルでは感情刺激に対する認知処理の制御を媒介として不安や抑うつが感情に及ぼす影響を検討した。また、情動制御に関連した脳活動と認知行動療法による情動に対する制御スキルの獲得に伴う神経活動及び関連する神経ネットワークを検討した。
高精度ナノパーティクルジェットデポジション装置開発並びに付着現象ダイナミクス解明

本研究課題は平均粒径が数10から数100ナノオーダのセラミックスや金属の超微粒子を高圧ガス噴流により加速し,目標物に高速衝突させることにより堆積付着させる成膜方法の確立を目的とする.本研究課題では衝突基板近傍での固気2相流の流動ダイナミクスの解析,付着ダイナミクスの解明を行った.本研究で得られた成果を以下に記す.・PJD装置から噴射される粒子(粒径2μm)の衝突噴流下における粒子速度は200310m/sの間で制御できることが明らかになった.また平均粒径が2μmのアルミナ粒子を用いてソーダガラス基板に噴射加工を行ったところ,粒子の衝突速度が200275m/sにおいては付着加工が行われるが,300m/s以上になると除去加工に遷移することが明らかとなった.衝突速度が付着加工領域にあるとき,平均最大膜厚は粒子噴射量に依存する.・平均粒径が1.2,2,3,4μmの粒子を用いて,ソーダガラス基板に噴射加工をおこなったところ,平均粒径が1.2μmの場合,いずれの噴射条件でも付着加工となったのに対し,平均粒径が4μmの場合,いずれの噴射条件でも除去加工となった.また平均粒径が2μmの場合,除去加工から付着加工への遷移領域は加速圧力が0.6MPa前後(供給圧力0.5MPa)であり,平均粒径が3μmの場合,それは0.4MPa前後(供給圧力0.5MPa)となり,同一の噴射条件において粒径の違いにより,除去加工から付着加工への遷移領域が変化することがわかった.・衝突前後の粒子径を測定することにより,衝突により粒子が破砕していることが確認された.・分子動力学法を用いて粒子・工作物間に生じる新たな原子結合数から付着力を推測した.その結果,粒径2μmのアルミナ粒子がソーダガラス基板に成膜する最適な噴射速度が250275m/sであることが示された.本研究課題は平均粒径が数10から数100ナノオーダのセラミックスや金属の超微粒子を高圧ガス噴流により加速し,目標物に高速衝突させることにより堆積付着させる成膜方法の確立を目的とする.本研究課題では衝突基板近傍での固気2相流の流動ダイナミクスの解析,付着ダイナミクスの解明を行った.本研究で得られた成果を以下に記す.・PJD装置から噴射される粒子(粒径2μm)の衝突噴流下における粒子速度は200310m/sの間で制御できることが明らかになった.また平均粒径が2μmのアルミナ粒子を用いてソーダガラス基板に噴射加工を行ったところ,粒子の衝突速度が200275m/sにおいては付着加工が行われるが,300m/s以上になると除去加工に遷移することが明らかとなった.衝突速度が付着加工領域にあるとき,平均最大膜厚は粒子噴射量に依存する.・平均粒径が1.2,2,3,4μmの粒子を用いて,ソーダガラス基板に噴射加工をおこなったところ,平均粒径が1.2μmの場合,いずれの噴射条件でも付着加工となったのに対し,平均粒径が4μmの場合,いずれの噴射条件でも除去加工となった.また平均粒径が2μmの場合,除去加工から付着加工への遷移領域は加速圧力が0.6MPa前後(供給圧力0.5MPa)であり,平均粒径が3μmの場合,それは0.4MPa前後(供給圧力0.5MPa)となり,同一の噴射条件において粒径の違いにより,除去加工から付着加工への遷移領域が変化することがわかった.・衝突前後の粒子径を測定することにより,衝突により粒子が破砕していることが確認された.・分子動力学法を用いて粒子・工作物間に生じる新たな原子結合数から付着力を推測した.その結果,粒径2μmのアルミナ粒子がソーダガラス基板に成膜する最適な噴射速度が250275m/sであることが示された.常温常圧環境化において直径がサブミクロンから数ミクロンの粒子を小径ノズルから高速で噴射し,厚膜を生成する方法をナノパーティクルジェットデポジション(以下,PJDと略記する)と呼ぶ.本研究は噴射する粒子の分級状態,分散状態,噴射状態を精密に制御することにより,PJD法の超精密化を実現することを目的とする.本年度は精密分級ユニット,精密分散ユニット,精密噴射ノズルを搭載することが可能なPJD装置を試作し,実際に噴射することが可能であることを確認した.また付着現象ダイナミクスを解明するための手段として,粒子変形挙動解析にもちいる有限要素法,粒子・基板界面における付着機構解析にもちいる分子動力学法,ノズル内における固気2相流の流動ダイナミクスを解析するための計算手法を確立した.結果をまとめると以下のようになる.・精密分級,精密分散,精密噴射を考慮したPJD装置を開発した.・開発したPJD装置を用いて成膜実験を行い,厚膜の形成が可能であることを確認した.・有限要素法により粒子が基板に付着するときの形状,圧力,温度および界面面積等を計算することが可能となり,分子動力学法による計算へフィードバックすることが可能となった.・分子動力学法により,付着に最適な粒子速度を明らかにした.・流動ダイナミクスの解析により,ノズル形状の最適化を行うことが可能な状態となった.これらの結果を基に,PJDを行う条件の最適化および付着現象ダイナミクスの解明を行う.

本研究課題は平均粒径が数10から数100ナノオーダのセラミックスや金属の超微粒子を高圧ガス噴流により加速し,目標物に高速衝突させることにより堆積付着させる成膜方法の確立を目的とする.本研究課題では,ナノパーティクルデポジション装置の開発,衝突基板近傍での固気2相流の流動ダイナミクスの解析,付着ダイナミクスの解明を行う.本年度得られた成果を以下に記す.・高精度ナノパーティクルデポジション装置の設計,試作装置内部の流動をシミュレーションにより解析することにより,高精度ナノパーティクルデポジション装置設計の最適化を行った.その結果,長時間安定してナノパーティクルを噴射することが可能な精密噴射ユニットが開発された.また設計の最適化により精密分散,精密分級に関しても改善された.・PIVによる流動ダイナミクスの計測並びに噴射実験噴射された粒子の挙動をPIVで計測し,噴射装置設計にフィードバックした.またナノパーティクルを回収する機構に関しても,この流動ダイナミクス計測結果を反映し,最適化を図った.・大規模分子動力学による付着現象ダイナミクス解明分子動力学を用いて付着現象のメカニズムを検討した.その結果,ナノパーティクルが基板に高速で衝突すると,基板とナノパーティクルの原子間に新たな結合が生まれることが明らかとなった.またナノパーティクルの速度に最適値があることが明らかとなった.これらの結果をもとに装置設計を最適化することにより,今後さらに成膜効率が向上するものと期待される.
光誘起幾何学効果と相関電子系の非平衡相転移

本年は強相関電子系の非平衡状態の理論の基礎的な問題についての研究を行った。[1]強相関絶縁体の非線形伝導のメカニズム電子間斥力によって電気伝導が凍結しているモット絶縁体に強い電場をかけた時の非線形電流はしきい値特性、負の微分抵抗など多くの強相関効果が測定され注目を集めている。このうち、しきい値特性については量子トンネル効果(多体Schwinger-Landau-Zener機構)という立場から説明できることが数値計算および解析的手法により明らかにされている。ところが、従来の理論研究において、非線形電流の時間発展は無限系では詳細には調べられていなかった。我々は非平衡動的平均場理論を強電場中のハバードモデルに適用し、モット絶縁体相におけるIV特性を決定した。その結果、有限温度における電流には二つの寄与があることが分かった。(a)熱活性型の線形応答成分、(b)量子トンネル効果によるしきい値特性を持つ成分。特に後者は多体Schwinger-Landau-Zener機構によって生成したキャリアが実際に電流として測定されることを示している。また、予想に反して、しきい値電場そのものには大きな温度依存性が無いことも判明した。[2]モット絶縁体の絶縁破壊とBethe仮説法による解析モット絶縁体の非線形伝導を理解する上で静電場による絶縁破壊の理解が、界面モット転移(TO,N.Nagaosa,PRL(2005))とならんで重要な因子となっている。絶縁破壊における励起のメカニズムは低温では多体量子トンネル効果であり、基底状態から多体励起状態へ電子・正孔対の対生成により進展する。励起が起き始めるしきい値電場がTD-DMRGにより求められた(TO,H.Aoki,PRL(2005))。この計算結果を解析的に理解するために我々はBethe仮説と量子トンネルにおけるDDP理論を組み合わせることにより一次元ハバードモデルの無限系でのトンネル確率を二準位近似の範囲内で求めた。これはババードモデルを非エルミート系に解析接続することによってなされた。結果はTD-DMRGとよく整合するものであった。[3]非平衡超伝導のFLEX+Keldysh法による解析我々はバイアス等によって非平衡状態にある強相関電子系の相転移現象を記述する手法としてFLEX+Keldysh法を開発し二つの電極と接合した二次元ハバードモデルに対して適用し、d-波超伝導および反強磁性がバイアスによって制御できることを示した。今後は超伝導体中の準粒子分布を電極でコントロールすることによって超伝導転移温度を上昇させることができるのかを検証したが、バイアスの効果は転移温度を下げる方向に働くことが明らかになった。課題の初年度である本年は強相関電子系の非平衡状態の理論の基礎的な問題についての研究を行った。[1]強相関電子系における負性微分抵抗の多体電子雪崩機構による説明(Oka-Aoki PRB2010,投稿準備中)我々はこれまでミクロな立場から"キャリアの生成・消滅過程"という観点で非線形伝導を探求してきたが、ここでは、現象論的に捉えることにより、非線形伝導に対するシンプルで統一的な描像を与えることを試みた。低電流領域での電流の立ち上がりは物質の特性(次元性、秩序)を強く反映している。一方、大電流領域における負性抵抗は、より普遍的な現象であり、電子間相互作用(Hubbard U)と直接関係した過程であると予想される。我々は、多体電子雪崩効果によって負性抵抗が説明できることを提案した。"雪崩効果"とは電場中で加速されたキャリアが他のキャリアを生み出し、加速度的にキャリア密度が増加する効果であり、相関系ではその多体版が大きな役割を果たすと考えられる。さらにマスター方程式と組み合わせることによってJE-特性が再現できることを示した。[2]低次元系の電気力線閉じ込め-ナノチューブの強束縛エキシトンと拡張Massive Schwingerモデル(投稿準備中)現在、電気力線の閉じこめの物性への影響に注目が集まっている。これは電荷秩序転移近傍にある二次元層状分子性導体で電荷の間にV(r)=-U0log(r)なる長距離ポテンシャルが存在することが非線形伝導測定を通じて明らかにされたことに端を発する(T. Yamaguchi et al., PRL2006)。我々はカーボンナノチューブ(CN)おいて電気力線の閉じ込めを仮定した場合の物性について考察した。大きな特徴はポテンシャルが一次元的(V(x)=e|r|/2)であるため電荷の閉じこめが起きることにある。そのため1電子連続準位は消失し、励起状態はエキシトンのみとなる。CNにおける電子はDirac型の分散を持ち、電場自由度と合わせて1+1次元電磁量子力学=massive Schwinger modelによって記述される我々は光円錐Tamm-Dancoff近似のもと、't Hooft-Bergknoff方程式を解きエキシトンスペクトルを計算した。また、弱結合極限(e<<m)においてエキシトンスペクトルの電場依存性を計算し、この系の非線形伝導についても調べた。その結果、二次元層状分子性導体と同様にべき的なJE-特性が実現することを見いだした。また、臨界電場Ecr=e/2において励起準位が無限縮退し、half-asymptotic state (Coleman 1976)が現れることが確認された。今後は二次元層状分子性導体の状況に近い2+1次元のモデルを用いて同様の解析を行っていきたい。

[1]強相関絶縁体の非線形伝導のメカニズム電子間斥力によって電気伝導が凍結しているモット絶縁体に強い電場をかけた時の非線形電流はしきい値特性、負の微分抵抗など多くの強相関効果が測定され注目を集めている。このうち、しきい値特性については量子トンネル効果(多体Schwinger-Landau-Zener機構)という立場から説明できることが数値計算および解析的手法により明らかにされている。ところが、従来の理論研究において、非線形電流の時間発展は無限系では詳細には調べられていなかった。我々は非平衡動的平均場理論を強電場中のハバードモデルに適用し、モット絶縁体相におけるIV特性を決定した。その結果、有限温度における電流には二つの寄与があることが分かった。(a)熱活性型の線形応答成分、(b)量子トンネル効果によるしきい値特性を持つ成分。特に後者は多体Schwinger-Landau-Zener機構によって生成したキャリアが実際に電流として測定されることを示している。また、予想に反して、しきい値電場そのものには大きな温度依存性が無いことも判明した。[2]モット絶縁体の絶縁破壊とBethe仮説法による解析モット絶縁体の非線形伝導を理解する上で静電場による絶縁破壊の理解が、界面モット転移(TO,N.Nagaosa,PRL(2005))とならんで重要な因子となっている。絶縁破壊における励起のメカニズムは低温では多体量子トンネル効果であり、基底状態から多体励起状態へ電子・正孔対の対生成により進展する。励起が起き始めるしきい値電場がTD-DMRGにより求められた(TO,H.Aoki,PRL(2005))。この計算結果を解析的に理解するために我々はBethe仮説と量子トンネルにおけるDDP理論を組み合わせることにより一次元ハバードモデルの無限系でのトンネル確率を二準位近似の範囲内で求めた。これはババードモデルを非エルミート系に解析接続することによってなされた。結果はTD-DMRGとよく整合するものであった。[3]非平衡超伝導のFLEX+Keldysh法による解析我々はバイアス等によって非平衡状態にある強相関電子系の相転移現象を記述する手法としてFLEX+Keldysh法を開発し二つの電極と接合した二次元ハバードモデルに対して適用し、d-波超伝導および反強磁性がバイアスによって制御できることを示した。今後は超伝導体中の準粒子分布を電極でコントロールすることによって超伝導転移温度を上昇させることができるのかを検証したが、バイアスの効果は転移温度を下げる方向に働くことが明らかになった。
選択的薄膜形成技術を用いた石炭脱硫浮選の高効率化と鉱山酸性汚濁水の発生抑制

多量の黄鉄鉱を含む低品位石炭を燃焼させると黄鉄鉱から酸性雨の原因となる亜硫酸ガスが発生するので、燃焼前に石炭から黄鉄鉱を効率よく分離除去する技術を開発することが課題になっている。しかし,石炭から分離して堆積場に捨てられた黄鉄鉱が風化すると重金属を含んだ酸性汚濁水が生じるので,その発生を抑制する技術を開発することも必要である。本研究では,これら2つの課題を同時に解決することを目的として,石炭中の黄鉄鉱の表面を選択的に親水/抗酸化性の薄膜で被覆した後に,石炭から浮選分離する新しい方法を提案し,モデル実験によりメカニズムと効果,最適施工条件などを明らかにした。平成20年度は,黄鉄鉱への選択的な皮膜形成に適したキャリアと皮膜構成イオン,処理条件を探索し,皮膜形成のメカニズムを明らかにするため,黄鉄鉱と石炭試料に対するCME(キャリアマイクロエンカプセレーション)処理実験を実施した。Ti^<4+>あるいはSi^<4+>のカテコール(1, 2-dihydroxybenzene, C_6H_4(OH)_2)錯体溶液10mlに粒子径106-150μmの黄鉄鉱あるいは石炭粉末試料を1g懸濁させて処理し,溶液に残存する錯体量の化学分析,固体産物のSEM-EDXなどによる表面分析を行った。その結果,常温,大気下で黄鉄鉱表面に選択的にTiO_2, SiO2(あるいはTi(OH)4, Si(OH)4)の皮膜が形成されることが確認された。黄鉄鉱への錯体の吸着は錯体濃度0.5mM, pH4-10の範囲で処理時間1h以内に起こった。錯体の吸着量は大気下で処理した場合の方が,窒素ガス雰囲気下で処理した場合よりも多く,酸素が錯体の吸着と酸化皮膜形成に関与することが示唆された。また,白金電極および黄鉄鉱電極上でのカテコールの酸化還元挙動をサイクリックボルタンメトリで調べたところ, 0.25V vs.Ag/AgClよりも貴な電位でカテコールが酸化分解すること確かめられた。これらの結果から,半導体である黄鉄鉱の表面では,吸着した錯体の酸化分解が起こってTi^<4+>やSi^<4+>が遊離し,これらの加水分解反応で酸化物皮膜が形成されるが,不導体である石炭の表面では錯体の酸化反応が起こらないので皮膜が形成されないものと推察した。平成21年度は,黄鉄鉱および石炭試料の濡れ性に及ぼすキャリアマイクロエンカプセレーション処理(CME処理)の効果を把握し,黄鉄鉱/石炭の分離浮選に対するCMEの効果を検証した。50mL三角フラスコにTi^<4+>あるいはSi^<4+>のカテコール(1,2-dihydroxybenzene, C_6H_4(OH)_2)錯体溶液10mlと粒子径106-150μmの黄鉄鉱あるいは石炭粉末試料を1g添加して所定時間振とう撹拌してCME処理を施し、動的接触角測定および動的バブルピックアップ試験により粒子の濡れ性に及ぼすCMEの効果を調べた。その結果,錯体濃度0.5mM,pH4-10,処理時間1h以内の範囲で黄鉄鉱は親水化されたが,石炭は親水化されず疎水性のままであった。ついで、錯体濃度0.5mM,自然pH,処理時間1hの条件でCME処理を施した試料に関して,ハリモンドチューブ浮選試験を行い,石炭と黄鉄鉱の浮選分離に及ぼすCME処理の効果を調べた。CME処理を施さない場合,石炭および黄鉄鉱は共に高い浮遊率でフロスに回収された。他方,CME処理を施した場合、石炭は未処理の場合とほぼ同様にフロスヘ浮遊・回収されたが、黄鉄鉱の浮遊率は低下した。すなわち、CME処理により黄鉄鉱のみが選択的に親水化され,石炭と黄鉄鉱の浮選分離の効率が改善された。CME処理は,捕収剤としてケロシンを添加した場合にも有効で,石炭/黄鉄鉱の浮選分離の効率を著しく改善した。平成22年度は,黄鉄鉱/石炭の分離浮選に対するCMEの効果とメカニズムを昨年度に引き続いてさらに詳しく検討した。また,鉱山酸性廃水の発生原因となる黄鉄鉱の酸化溶解に及ぼすCME処理の効果も検討した。Si-カテコール錯体溶液でCME処理した黄鉄鉱,石炭および未処理の黄鉄鉱,石炭に関してバブルピックアップ法による濡れ性試験を行い,ハリモンドチューブ浮選試験を実施して石炭/黄鉄鉱の浮選分離に及ぼすCME処理の効果を詳細に検討し,CEM処理が黄鉄鉱のみを選択的に親水化して、浮遊を抑制することを確かめた。これらの結果と表面分析

・電気化学実験などの結果を総合して,CME処理による選択的浮遊性抑制のメカニズムについて考察し、半導体である黄鉄鉱表面上ではSi-カテコール錯体が酸化分解され親水性のSiO_2あるいはSi(OH)_4被膜が生じるが、石炭は不導体なのでSi-カテコール錯体のアノード分解反応が生じず、被膜が生成しないことによるものと推察した。酸性鉱山汚濁水の発生抑制と関連して、黄鉄鉱の酸化溶解に対するCME処理の影響を検討した。Si-カテコール錯体を用いてCME処理を施した黄鉄鉱と未処理の黄鉄鉱のフラスコ振とう浸出実験を種々の初期pHの下で4週間にわたって実施した。CME処理を施すとpH1-6の広い範囲にわたって黄鉄鉱の酸化溶解が抑制された。浸出残渣をSEM-EDXで観察したところ、CME処理を施した試料では4週間が経過しても表面に形成されたSiを含む層が残存することが確認された。また,黄鉄鉱の溶解を促進する鉄酸化細菌の存在下でも浸出実験を行い、鉄酸化細菌の存在する条件下においてもCME処理が黄鉄鉱の溶解を抑制する効果を示すことを確認した。
PPARgの新規転写共役因子SFPQ/PSFの脂肪細胞の分化における役割

肥満の病態解明には脂肪細胞分化の制御機構の解明が必須である。私達は、脂肪細胞分化の制御因子PPARγの転写共役因子であるHelz2のノックアウトマウスは高脂肪食誘導性肥満に抵抗性を示すことを報告した。またチロシンリン酸化HELZ2に結合する新規分子としてSFPQ/PSFを同定した。本研究ではpre-mRNAスプライシング因子であるSFPQ/PSFのRNAスプライシングやその他の転写因子として機能などの詳細を検討し、PPARγ-Helz2- SFPQ/PSF複合体による脂肪細胞分化誘導機構を明らかとする。これより発見される経路の分子を標的とした新規肥満症治療薬の開発の端緒となることが期待される。
北極海氷の減少が如何にして東アジアの異常寒波を形成・増幅させるのか？

海氷面積の急速な縮小を伴う北極域の加速度的な温暖化とは対照的に、冬季ユーラシア大陸の中緯度域では近年、異常寒波や厳冬が頻発し、北極域とは逆に寒冷化が進んでいる。観測データの解析や大気モデルを用いた感度実験により、当該地域に低温偏差をもたらす大気内部モードの発生確率が海氷減少に呼応して増加していることが明らかになってきた。しかし、海氷から大気への影響だけでなく、大気から海氷への影響も考慮した包括的なメカニズムの解明が求められている。本研究では、最新の大気海洋結合モデルによる大規模アンサンブルシミュレーションから、大気内部モードの形成・維持メカニズムやその励起・増幅機構を明らかにする。
Pax1による椎間板の形成・恒常性維持機構の解明

前年度までの研究成果から、軟骨細胞分化誘導下の椎間板線維輪細胞において、Pax1がAggrecanの遺伝子発現に対して抑制的に作用することが明らかになった。転写因子であるPax1と、Pax1と同じグループに属するPax9は、マウスのAggrecanの転写調節領域に直接的に結合し、その結合部位は、Aggrecanの発現上昇を強く誘導する転写因子Sox9の結合部位と一部重複していた。本年度は、ヒト及びラットのAggrecanの転写調節領域にも、マウスの場合と同様に、Pax1蛋白質が結合することを確認した。また、本年度は、Pax1とSox9の間に、弱い蛋白質間相互作用が存在することを明らかにした。本研究の結果から、Pax1/9とSox9は、Aggrecanの転写調節領域における競合的なDNA結合の他に、転写因子間の蛋白質間相互作用を介して、Aggrecan遺伝子の発現レベルの調節に関わっていることが示唆された。前年度から継続して、Pax1/9とSox9の結合部位を含むAggrecanの転写調節領域のDNA配列を欠失させたマウス系統の解析を実施し、本マウス系統において、椎間板線維輪及び軟骨組織のAggrecanの遺伝子発現が、野生型マウスと比較して有意に低下することを確認した。従って、Pax1/9とSox9が結合するAggrecanの転写調節領域は、椎間板線維輪及び軟骨組織におけるAggrecanの遺伝子発現に重要な役割を担っていることが明らかになった。前年度までに、軟骨組織でPax1を異所性に発現するCol2a1-Pax1トランスジェニック(Tg)マウス胚を解析し、軟骨性骨原基のプロテオグリカンの蓄積が低下することを見出した。本年度は、マウス胚の脊柱組織からRNAを抽出して定量的RT-PCRにより解析し、Col2a1-Pax1 Tgマウス胚では野生型マウス胚と比較してAggrecanの遺伝子発現が有意に低下していることを確認した。本研究で得られた一連の成果を、学術論文としてまとめ、報告した。平成28年度は、Pax1欠失マウスの椎間板組織の解析及びAcanエンハンサーの部分欠失マウス系統の確立と解析を実施した。Pax1欠失マウスは、ScxGFPトランスジェニックマウスと交配することにより外線維輪をGFPで可視化し、椎間板の組織構造の変化を詳細に解析することができた。また、Pax1欠失マウスでは、過去の研究論文では報告されていない特徴的な変化も見出された。Acanエンハンサーの部分欠失マウス系統は、TALENによるゲノム編集により様々な部位を欠失するマウス個体が得られていたが、欠失塩基数及び欠失領域を考慮し、最終的に5系統を確立した。各マウス系統について、3週齢の雄性マウスから椎間板及び肋軟骨のtotal RNAを回収し、定量的RT-PCRによりAcanの発現レベルの変化を解析した。これまでに解析を終えた4系統の解析結果から、転写因子の結合部位のみを標的とするだけでなく、更に広範囲なエンハンサー領域の欠失を検討する必要性が生じたため、CRISPR/Cas9システムを用いて同エンハンサー領域全体を欠失するマウス系統の作出に着手した。Pax1欠失マウス及びAcanエンハンサーの部分欠失マウスの解析は、当初の予定通り進めることができている。Pax1欠失マウスでは、出生後の椎間板組織において、これまで報告されていない特徴的な変化が認められた。また、Acanエンハンサーの部分欠失マウスの解析結果から、標的とするAcanエンハンサー領域の役割を解明するためには、転写因子の結合部位だけでなく、より広範囲な領域を欠失させることが必要であることが明らかになった。前年度までに明らかになったPax1欠失マウスの椎間板組織の変化について、胎生期から出生後までを詳細に解析した。その結果、Pax1欠失マウスの椎間板組織において、発現が上昇または低下する分子を特定することができた。また、Pax1欠失マウスでは、出生後の骨格形成の異常についてはほとんど報告されていないため、マイクロCTを利用して体軸骨格全体の構造を解析した。Aggrecanの発現調節に関与する転写因子の局在が、脊柱組織の形成及び成熟過程でどのように変化するのかを免疫染色によって明らかにした。Pax1との共局在が認められた転写因子については、転写調節における関連性を解析した。Aggrecanの翻訳開始点の約10 kb上流に存在する発現制御領域について、この領域全体を欠失したマウスをゲノム編集技術により作出し、系統を確立した。このマウス系統において、椎間板線維輪と肋軟骨組織からRNAを抽出し、Aggrecanの発現レベルを解析した結果、本発現制御領域の欠失による有意な変化を確認することができた。Pax1により発現が調節される遺伝子を対象に、Pax1の結合部位の検索を行った。Pax1の結合が予測されたゲノム領域について、デュアルルシフェラーゼアッセイ、ゲルシフトアッセイ、及びクロマチン免疫沈降法により解析した結果、Pax1及びPax1と同一グループの転写因子であるPax9による直接的な制御を確認することができた。Pax1欠失マウスにおいて、これまでに報告されていない新規の変化が見出されたため、その変化に関連して上昇又は低下する遺伝子を明らかにした。また、Aggrecanの翻訳開始点の約10 kb上流に存在する転写調節領域全体を欠失するマウスについて、2種類のマウス系統を確立し、1系統については定量的

PCRによる解析を完了することができた。Pax1による遺伝子の発現調節については、前年度までに明らかにした領域以外にも、Pax1が結合して転写調節に関与する遺伝子領域の存在が示唆される結果が得られた。前年度までの研究成果から、軟骨細胞分化誘導下の椎間板線維輪細胞において、Pax1がAggrecanの遺伝子発現に対して抑制的に作用することが明らかになった。転写因子であるPax1と、Pax1と同じグループに属するPax9は、マウスのAggrecanの転写調節領域に直接的に結合し、その結合部位は、Aggrecanの発現上昇を強く誘導する転写因子Sox9の結合部位と一部重複していた。本年度は、ヒト及びラットのAggrecanの転写調節領域にも、マウスの場合と同様に、Pax1蛋白質が結合することを確認した。また、本年度は、Pax1とSox9の間に、弱い蛋白質間相互作用が存在することを明らかにした。本研究の結果から、Pax1/9とSox9は、Aggrecanの転写調節領域における競合的なDNA結合の他に、転写因子間の蛋白質間相互作用を介して、Aggrecan遺伝子の発現レベルの調節に関わっていることが示唆された。前年度から継続して、Pax1/9とSox9の結合部位を含むAggrecanの転写調節領域のDNA配列を欠失させたマウス系統の解析を実施し、本マウス系統において、椎間板線維輪及び軟骨組織のAggrecanの遺伝子発現が、野生型マウスと比較して有意に低下することを確認した。従って、Pax1/9とSox9が結合するAggrecanの転写調節領域は、椎間板線維輪及び軟骨組織におけるAggrecanの遺伝子発現に重要な役割を担っていることが明らかになった。前年度までに、軟骨組織でPax1を異所性に発現するCol2a1-Pax1トランスジェニック(Tg)マウス胚を解析し、軟骨性骨原基のプロテオグリカンの蓄積が低下することを見出した。本年度は、マウス胚の脊柱組織からRNAを抽出して定量的RT-PCRにより解析し、Col2a1-Pax1 Tgマウス胚では野生型マウス胚と比較してAggrecanの遺伝子発現が有意に低下していることを確認した。本研究で得られた一連の成果を、学術論文としてまとめ、報告した。Pax1欠失マウスでは、出生後の椎間板組織において、これまでに報告されていない特徴的な変化が認められたため、この点について更に解析を進める。Pax1欠失マウスの椎間板について詳細に解析するため、組織学的解析と並行して、椎間板組織のDNAマイクロアレイ解析を実施する。既に系統を確立しているAcanエンハンサーの部分欠失マウスの解析は、予定通り実施する。また、標的とするAcanのエンハンサー領域全体を欠失するマウス系統を確立して解析を行うことにより、同エンハンサー領域の役割を明らかにする。Pax1と他の転写因子との蛋白質間相互作用を解析することにより、Pax1による遺伝子の発現調節について、これまでに考えられた調節機構以外の可能性を検討する。また、本研究において明らかにしたPax1結合配列はマウスのDNA配列であるため、ヒト及びラット等において該当するDNA配列を用いて、Pax1蛋白質の結合を確認する。本研究課題を通して得られた結果を検証するため、それぞれの実験について例数を増やし再検討を行う。