hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
次世代デバイスを用いるインバータのノイズ・ひずみ低減技術の開発

SiCやGaNなどを用いた次世代デバイスが普及した場合に問題となることが予想される,高周波PWMインバータのデッドタイムによる出力電圧ひずみ,ならびにスイッチングにより生じるノイズの問題を解決するための技術開発を行った。開発したデッドタイム補償法は,パルスが欠損する極細パルスの場合でも等価的に保証が可能であり,出力電圧ひずみをほぼ完全に保証できることをることを実験により示した。さらに,研究代表者が先に提案しているアクティブ・コモンノイズ・キャンセラ(ACC)を,高周波(100kHz)PWMインバータに適用し,コモンモードトランスのコアを従来の688gから79gに軽量化できることも示した。初年度は,評価に用いる実験用のインバータの製作とゲート信号生成回路の開発を並行して進めた。定格600V,30AのパワーMOSFETを用いて,定格容量5kVA程度の実験用インバータを制作した。SiCデバイスを適用した場合と同等の高速スイッチングを実現するために,ゲートドライブ回路の検討も行った。一方,開発する新しいゲート信号生成回路を実装するFPGAの開発環境をまず構築した。また,制御回路用として35万ゲートのFPGAを実装したFPGAボードを使用している。これを用いて,まず従来のPWMジェネレータ,デッドタイム挿入,従来のフィードバック形ひずみ補償回路をFPGAに実装し,FPGA開発のテストを行うとともに,新しいシステムとの比較の対象とする。さらに,PWMジェネレータ,デッドタイム挿入,提案するフィードバック形ひずみ補償を融合したゲート信号生成回路の開発を行った。従来のフィードバック形ひずみ補償回路では,一つのスイッチング時に発生した誤差電圧を次のスイッチングを遅延させることで補償していたため,結果として出力電圧の制限が起こっていた。新しいゲート信号生成回路では,この電圧制限を軽減できることを実証している。平成22年度においては,以下のように検討した。平成21年度に開発したゲート信号生成回路を実験用インバータに実装して,その評価を行ない,従来の回路との比較実験を行った。その結果,出力可能なパルス幅の制限が従来の半分以下にできるだけでなく,それ以下のパルス幅が入力されてパルスが欠損してしまうような状況でも数パルス間の平均として出力電圧を制御可能なことを実験により確認した。このような機能を持ったデッドタイム補償法は筆者らの知る限りなく,インバータの出力可能な電圧範囲を拡大することに貢献する。また,開発したデッドタイム補償法は従来の方法と比較して,入力信号に対するインバータ出力電圧の位相遅れが小さいことも,大きな特長である。このことは,インバータにおける無駄時間が減収することを意味し,システムの制御性向上に寄与するものと考える。もう一つの研究目標である次世代デバイスを用いた場合のノイズ低減を実現するために,研究代表者が先に提案しているアクティブコモンノイズキャンセラ(ACC)を実験用インバータの仕様に合わせて設計した。この際スイッチング周波数を従来のIGBTインバータの10倍程度高い100kHzにしているため,使用するコモンモードトランスは1/10程度に小型化できる。平成22年度中に基本設計を終了し,平成23年度にはACCの製作ならびに,試作インバータに製作したACCを組み合わせた場合ノイズ評価を行い,その有用性を検討する予定である。平成22年度においては,開発したゲート信号生成回路を実験装置に実装し,開発したデッドタイム補償法によりハルス幅の制限が従来の半分以下になるだけでなく,パルスが欠損する極細パルスの場合でも等価的に保証が可能であることを実験により示した。さらに,研究代表者が先に提案しているアクティブ・コモンノイズ・キャンセラ(ACC)を,今回開発する高周波スイッチング(100kHz)PWMインバータに適用するための基本設計を行ってきた。引き続いて平成23年度においては,前年度に行った基本設計に基づき,アクティブ・コモンノイズ・キャンセラ(ACC)の制作・実装を行った。このACCは,(1)インバータのコモンモード電圧を検出するY結線のコンデンサ,(2)インピーダンス変換をおこなうプッシュプル型エミッタフォロワ回路,インバータ出力にコモンモード電圧を重畳するコモンモードトランス,(4)直流電圧中性点を作る分割コンデンサから構成されている。スイッチング周波数を従来の10kHzから100kHzに高周波化したために,(3)のコモンモードトランスに用いるフェライトコアの重量を688gから85gに軽量化できる点が大きな特長である。(4)の分割コンデンサはデッドタイム補償に用いる電圧検出回路と共用することができるため,電圧検出回路とACCの両方を搭載するプリント基板を新たに設計・制作した。この基板はインバータの放熱フィンに取り付け,ACCのエミッタフォロワ回路のトランジスタの放熱器も兼ねる構造としている。動作確認実験を行い,ノイズの主な原因であるインバータのコモンモード電圧をほぼ完全にキャンセルできることを実験により確認した。また,デッドタイム補償回路についてもさらに実験を行い,ひずみ率の低減効果を確認している。これらの成果をまとめ,電気学会産業応用部門誌に投稿を準備している。
一次元細孔に吸着した酸素分子の磁性の^<17>O-NMRによる研究

今年度スペクトロメーターの整備が遅れたためにNMR測定は行えなかった。予備実験として、今年度までに一次元細孔を有する次の二つの物質に物理吸着した酸素分子の磁気測定、比熱測定を行った。低吸着量で帯磁率は30K近傍にショットキー型のピークを示す。磁化過程はH=35Tを臨界磁場とする一段のメタマグ的転移後2μ_B/O_2に飽和する。これらの結果はS=1/2反強磁性ダイマーモデルで説明でき、一重項酸素の出現を示唆すると考えている。双方から求められるg-は値はそれぞれg=2.4、g=2.0と大きく食い違っているが、吸着状態が温度変化し高温では通常の三重項状態が支配的になると考えている。吸着量を大きくするとダイマーモデルからのズレがみられるが、ダイマー間の相互作用か吸着状態のランダムネスによるものと考えている。比熱測定では異常に大きな磁気比熱が観測された。一重項酸素の出現に関連しているのかもしれない。この異常な吸着状態を明らかにするために、NMRを行い微視的に酸素の磁性状態を研究することはたいへん興味深く今後精力的に行う予定である。2.ゼオライト(ZSM-23)磁化過程の測定では一次元反強磁性体に特徴的な直線的変化が得られているが、S=1の系で期待されるHaldaneギャップは観測されていない。帯磁率の温度変化では30K近傍にわずかな折れ曲がりが観測されるが低温領域での常磁性的な増大が大きく、その温度依存性を議論するには至っていない。比熱は期待される短距離秩序を示すブロードなピークが観測された。それらの結果は1.の系と大きく異なり通常の三重項酸素状態で説明できるものである。この系ではゼオライトの陽イオンがランダムに存在しているため酸素が一様な鎖を形成せず、相互作用がランダムに分布していると考えている。
p53の変異部位に対応した放射線による癌治療法の開発

癌細胞のp53に変異が有ると放射線に耐性になり予後が悪いという症例が数多く報告されている。一方、癌細胞のp53に変異が有ると放射線に感受性だという報告もある。これらの相違の一因は、p53の変異部位の違いによるのではないかと考えられる。しかし、p53の変異部位と放射線耐性との関係は、まだ明らかになっていない。そこで、p53の変異部位のみが異なる癌細胞を作成し、放射線感受性と抗癌剤耐性を調べた。また、放射線感受性を変える因子について調べた。さらに、Yeast functional assayで比較的簡単に癌細胞の放射線感受性を予測できないかを試してみた。いくつかの突然変異したp53遺伝子を人工的に作成し、Saos-2細胞(p53遺伝子が欠失している骨肉腫細胞)に導入し放射線感受性を測定したところ、143A、175H、273H変異細胞では、Saos-2細胞と放射線感受性が変わらなかったが、123A変異細胞では、放射線感受性が増大した。このことより、p53遺伝子の変異部位によって放射線感受性が異なることが分かった。また、各種抗癌剤に対する感受性を調べたところ、p53遺伝子の変異部位によって感受性が異なる抗癌剤と、p53の変異が感受性にあまり関与しない抗癌剤があることが分かった。放射線感受性と各p53変異細胞における放射線応答との関連性を調べたところ、放射線感受性はアポトーシスと関連しており、Waf-1誘導によるG1停止とは関連がなかった。また、Yeast functional assayで変異型に判定されたものは放射線抵抗性で、正常型に判定されたものは放射線感受性であった。
マルチエージェント環境と知識獲得プロセスに関する研究

ルールベースに適用すべきデータセット(DS)を選定するメタルールを学習させる事により,ルールベースの洗練化効果を安定させる枠組みを考案した.最初に,初期ルールベース(IRB)とDS群をルール実行部に与えて実行し,DS群をある評価基準により成功DSと失敗DSに分類する.次に,分類されたDS群から,ルールインダクションを適用して決定木を作成する.決定木の根節点から葉節点までのパスが,葉節点に含まれるデータ群を選択するための一つのメタルールとなる.さらに,得られたメタルールベースを用いて,DS群からIRBを洗練化するための学習DSを選択し,IRBとその学習DSをルール洗練化機構に与え,4種類の洗練化戦略(一般化,特殊化,ドメイン,タスク)を繰り返し適用しIRBを洗練化する.最終的に,DS選定ルールベースにより未知DSをスクリーニングさせて,洗練化ルールベースを実行し評価する.本枠組みを株式市場テクニカル分析ルールベースを洗練化する問題に適用した結果,DSを選定するためのメタルールの付与,並びに,ルールベースの洗練化を単独に実行しただけでは,洗練化されたルールベースがIRBより常に良い性能を発揮するとは限らなかった.しかしながら,その両方を実行すれば,ルールベースの洗練化効果が安定し,洗練化されたルールベースがIRBより常に良い性能を保持する事が判明した.今後は,経済環境が大きく異なるデータセットに対する洗練化効果の維持が大きな課題である.ルールベースに適用すべきデータセット(DS)を選定するメタルールを学習させる事により,ルールベースの洗練化効果を安定させる枠組みを考案した.最初に,初期ルールベース(IRB)とDS群をルール実行部に与えて実行し,DS群をある評価基準により成功DSと失敗DSに分類する.次に,分類されたDS群から,ルールインダクションを適用して決定木を作成する.決定木の根節点から葉節点までのパスが,葉節点に含まれるデータ群を選択するための一つのメタルールとなる.さらに,得られたメタルールベースを用いて,DS群からIRBを洗練化するための学習DSを選択し,IRBとその学習DSをルール洗練化機構に与え,4種類の洗練化戦略(一般化,特殊化,ドメイン,タスク)を繰り返し適用しIRBを洗練化する.最終的に,DS選定ルールベースにより未知DSをスクリーニングさせて,洗練化ルールベースを実行し評価する.本枠組みを株式市場テクニカル分析ルールベースを洗練化する問題に適用した結果,DSを選定するためのメタルールの付与,並びに,ルールベースの洗練化を単独に実行しただけでは,洗練化されたルールベースがIRBより常に良い性能を発揮するとは限らなかった.しかしながら,その両方を実行すれば,ルールベースの洗練化効果が安定し,洗練化されたルールベースがIRBより常に良い性能を保持する事が判明した.今後は,経済環境が大きく異なるデータセットに対する洗練化効果の維持が大きな課題である.
北海道における森林依存性小コウモ類の保全生物学的研究

本研究では森林依存型小コウモリ類の中でも捕獲してもその外部形態では種判別が困難な「Mytois ikonnikoviヒメホオヒゲコウモリ」と「Myotis mystacinusホオヒゲコウモリ」を具体的な対象種とした.希少種であるこれらの種は,捕獲申請一つにつき2頭までしか捕殺が許可されてこなかったために,道内における正確な分布域がわかっていなかった.希少種であるにもかかわらず,基礎的な調査がなされていなかった.本研究では,捕獲地点の情報を多く集め,道内の正確な分布状状況について明らかにし,ねぐら等の環境選択性など基本的な生態情報を調査することを目的とした.本研究では,以下の5課題について,新しい知見を得た.1・道内での翼手類の捕獲情報の蓄積をおこなうために,道内のコウモリ研究者9名に呼びかけて,データベースを構築した(公開準備中).対象種であるヒメホオヒゲコウモリおよびホオヒゲコウモリについては,合計428個体のデータを蓄積し,捕獲地点としては168箇所のデータを得ることが出来た.ホオヒゲコウモリはヒメホオヒゲコウモリよりも分布域が狭く,また個体数が少ないことが示唆された.2・北海道内でヒメホオヒゲコウモリおよびホオヒゲコウモリ2種の野外での識別点について,捕獲個体から皮膜採集をおこないDNA(ミトコンドリアDNACytb)を用いた種識別とあわせて検討し,その有用性を明確にした.3・ねぐらと捕獲地点との距離的関係を知るために,テレメトリー調査をおこなった(ヒメホオヒゲ5個体,ホオヒゲ1個体).これにより,捕獲地点とねぐらの距離は最長1.2キロメートル,最短で110メートルであることが明らかとなった.4・捕獲された種の識別が正確になされた捕獲地点のまわり半径2キロメートル以内にねぐら環境があると仮定し,GIS(地理情報システム)を用いた,環境変量の抽出をおこなった.また,その変量に基づいて,GLMでモデルを構築した.AICによって,モデル選択を行い,二種間の捕獲地点周辺の環境選択性を評価した.選択されたモデルより,ヒメホオヒゲコウモリよりもホオヒゲコウモリの方がよりねぐら環境を選択している可能性が示唆された.5・捕獲個体のDNA配列情報(ミトコンドリアDNACytb部分配列)から,両種には遺伝的構造が異なることが示唆された.加えて,ホオヒゲコウモリは比較的高い遺伝的多様性を保っているのに対し,ヒメホオヒゲコウモリは遺伝的な多様度が低いことが明らかとなった.本研究では特に,森林依存型小コウモリ類の中でも捕獲してもその外部形態では種判別が困難な「Mytois ikonnikoviヒメホオヒゲコウモリ」と「Myotis mystacinusホオヒゲコウモリ」を具体的な対象種とした.希少種であるこれらの種は,捕獲申請一つにつき2頭までしか捕殺が許可されてこなかったために,道内における正確な分布域がわかっていない.加えて同所的に生息している可能性も指摘されており,基礎的な調査が早急に求められている.また,他の森林依存性小コウモリ類についても分布の偏りが予想されていることから,捕獲地点の情報を多く集め,道内の正確な分布状況について明らかにする必要がある.本年度は以下のような成果を得た.1・北海道内のできるだけ広範囲で,ホオヒゲコウモリまたはヒメホオヒゲコウモリについては生体試料の採集をおこなった.この際,道内での捕獲協力者にも呼びかけ,できるだけ多くの地点から多くの個体の情報および試料を集めた.2・集めた試料からDNA抽出を行い,ミトコンドリアDNA Cytb配列データから種判別を行った.また2種を野外で識別できる可能性のある外部形態についての報告があったため,この形態による識別の有用性について,Cytb配列比較により検討をおこない,その確実性を明らかにした.この結果はポーランドで行われた国際コウモリ会議で発表し,また,現在投稿準備中である.3・森林依存型小コウモリ類のヒメホオヒゲ,ホオヒゲ2種およびコテングコウモリ,チチブコウモリについてはテレメトリー調査を実施し,それぞれの種についてねぐらの特定をおこなった.この結果,テレメトリー調査の有用性を確認し,種ごとにねぐらの選択性が異なる可能性が示唆された.本研究では森林依存型小コウモリ類の中でも捕獲してもその外部形態では種判別が困難な「Mytois ikonnikoviヒメホオヒゲコウモリ」と「Myotis mystacinusホオヒゲコウモリ」を具体的な対象種とした.希少種であるこれらの種は,捕獲申請一つにつき2頭までしか捕殺が許可されてこなかったために,道内における正確な分布域がわかっていない.加えて同所的に生息している可能性も指摘されており,基礎的な調査が早急に求められている.また,他の森林依存性小コウモリ類についても分布の偏りが予想されていることから,捕獲地点の情報を多く集め,道内の正確な分布状況について明らかにする必要がある.本年度は以下のような成果を得た.1・昨年度に引き続き北海道内のできるだけ広範囲で,ホオヒゲコウモリまたはヒメホオヒゲコウモリについては生体試料の採集をおこなった.この際,道内での捕獲協力者にも呼びかけ,できるだけ多くの地点から多くの個体の情報および試料を集めた.2・集めた試料からDNA抽出を行い,ミトコンドリアDNA Cytb配列データから種判別を行った.また2種を野外で識別できる可能性のある外部形態についての報告があったため,この形態による識別の有用性について,Cytb配列比較により検討をおこない,その確実性を明らかにした.

この結果は雑誌に投稿し、受理された.3・昨年度に引き続き、森林依存型小コウモリ類のヒメホオヒゲ,ホオヒゲ2種およびコテングコウモリ,チチブコウモリについてはテレメトリー調査を実施し,それぞれの種についてねぐらの特定をおこなった.この結果,テレメトリー調査の有用性を確認し,種ごとにねぐらの選択性が異なる可能性が示唆された.このうち、コテングコウモリの結果については雑誌に投稿し、受理された。4・札幌で開かれた国際哺乳類学会(IMC9)において、コウモリの保全に関わるシンポジウム開催の補佐および発表をおこなった。また、学会後には海外の研究者をフィールドに招待し、意見交換、技術交換を目的にフィールド調査をおこなった。これにより、本研究に対して、有用な意見を得ることができた本研究では森林依存型小コウモリ類の中でも捕獲してもその外部形態では種判別が困難な「Mytois ikonnikoviヒメホオヒゲコウモリ」と「Myotis mystacinusホオヒゲコウモリ」を具体的な対象種とした.希少種であるこれらの種は,捕獲申請一つにつき2頭までしか捕殺が許可されてこなかったために,道内における正確な分布域がわかっていなかった.希少種であるにもかかわらず,基礎的な調査がなされていなかった.本研究では,捕獲地点の情報を多く集め,道内の正確な分布状状況について明らかにし,ねぐら等の環境選択性など基本的な生態情報を調査することを目的とした.本研究では,以下の5課題について,新しい知見を得た.1・道内での翼手類の捕獲情報の蓄積をおこなうために,道内のコウモリ研究者9名に呼びかけて,データベースを構築した(公開準備中).対象種であるヒメホオヒゲコウモリおよびホオヒゲコウモリについては,合計428個体のデータを蓄積し,捕獲地点としては168箇所のデータを得ることが出来た.ホオヒゲコウモリはヒメホオヒゲコウモリよりも分布域が狭く,また個体数が少ないことが示唆された.2・北海道内でヒメホオヒゲコウモリおよびホオヒゲコウモリ2種の野外での識別点について,捕獲個体から皮膜採集をおこないDNA(ミトコンドリアDNACytb)を用いた種識別とあわせて検討し,その有用性を明確にした.3・ねぐらと捕獲地点との距離的関係を知るために,テレメトリー調査をおこなった(ヒメホオヒゲ5個体,ホオヒゲ1個体).これにより,捕獲地点とねぐらの距離は最長1.2キロメートル,最短で110メートルであることが明らかとなった.4・捕獲された種の識別が正確になされた捕獲地点のまわり半径2キロメートル以内にねぐら環境があると仮定し,GIS(地理情報システム)を用いた,環境変量の抽出をおこなった.また,その変量に基づいて,GLMでモデルを構築した.AICによって,モデル選択を行い,二種間の捕獲地点周辺の環境選択性を評価した.選択されたモデルより,ヒメホオヒゲコウモリよりもホオヒゲコウモリの方がよりねぐら環境を選択している可能性が示唆された.5・捕獲個体のDNA配列情報(ミトコンドリアDNACytb部分配列)から,両種には遺伝的構造が異なることが示唆された.加えて,ホオヒゲコウモリは比較的高い遺伝的多様性を保っているのに対し,ヒメホオヒゲコウモリは遺伝的な多様度が低いことが明らかとなった.
条件不安定化ヒト人工染色体を用いたセントロメア機能と核再形成の研究

これまでの研究で、ヒトセントロメア由来アルフォイドDNAへのCENP-Bタンパク質の結合は、セントロメア特異的ヒストンH3であるCENP-Aの集合とヘテロクロマチン形成の両反応に関わることを明らかにした(Okada et al, Cell, 2007)。そこで本年度は、(1)tetオペレーター配列(tet0)を挿入した合成アルフォイドDNAを作成しヒト培養細胞へ導入して、この配列からなるヒト人工染色体(HAC)を作成し、セントロメア機能とヘテロクロマチンとの関連性について調べた。転写の強力なサイレンサーでありヘテロクロマチン様のヒストン修飾(トリメチル化ヒストンH3-K9 ; H3K9me3)を誘導するtTS(SD^<kid>とtetRの融合蛋白)をtet0に結合させると、tet0アルフォイドDNA上にH3K9me3が集合し、これに伴いキネトコアタンパク質は消失し、セントロメア機能がほぼ完全に消失することを発見した。HAC上のセントロメア・キネトコア機能がヘテロクロマチン化により阻害された場合、染色体分配機能が失われ、微小核を形成するが、セントロメア機能を無くした微小核は細胞からも速やかに排除されて行くことを明らかにした。(Nakano et al, 2008)(2)tet0アルフォイド配列がホスト染色体に挿入された場合、セントロメア機能が不活性化されるメカニズムについて調べることを目的として、野生型マウス胎児繊維芽細胞とCENP-Bノックアウトマウス胎児繊維芽細胞へtet0アルフォイド配列を導入し、異所的挿入株を作成した。tetR融合各種ヒストン修飾酵素やリモデリング因子を結合させた場合に不活性化が解除されるかどうかについて現在解析を進めている。当研究者は、ヒトセントロメア由来のアルフォイドDNAにtetオペレーター配列(tet0)を挿入し、この配列からなるヒト人工染色体(HAC)を開発した。本研究では、人工染色体を用いて、セントロメア機能と核形成との関連性について明らかにすることを目的として以下の研究を進めた。(1)tet0アルフォイドHACを用いたセントロメア機能の解析:tet0を組み込んだアルフォイドDNA配列からなるヒト人工染色体には機能するセントロメアが形成され細胞分裂を経て安定に分配維持される。転写の強力なサイレンサーでありヘテロクロマチン様のヒストン修飾(トリメチル化ヒストンH3-K9; H3K9me3)を誘導するtTS (SD^<kid>とtetRの融合蛋白)をtet0に結合させると、tet0アルフォイドDNA上にH3K9me3が集合し,これに伴いキネトコアタンパク質は消失し、セントロメア機能が失われることを明らかにした。さらにtetRとヘテロクロマチンタンパク質HP1との融合タンパク質をtet0配列へ直接結合させた場合にも、セントロメアクロマチン構造が失われることから,ヘテロクロマチン形成はセントロメアクロマチン形成に対して拮抗的に働くことを証明した。セントロメア機能を失った人工染色体は再形成核に取り込まれずに微小核を形成することを明らかにした(Nakano, et. al., Dev. Cell)。(2)異所的セントロメア配列不活性化の機構解明:アルフォイド配列をマウス胎児由来線維芽細胞染色体へ挿入させた細胞株を得た。アルフォイド配列挿入部にCENP-Bを結合させるとヘテロクロマチン形成が起こり、セントロメア不活性化反応が引き起されることを明らかにした。CENP-Bタンパクはセントロメア形成を促進する反応に関わるとともに、これとは逆に抑制する反応にも関わることを証明した(Okada, et. al., Cell)。
ヒト髄膜腫に対するゴナドトロピン放出ホルモン受容体を標的とした治療の基礎的研究

ゴナドトロピン放出ホルモン(GnRH)およびその受容体(GnRHreceptor, GnRH-R)は、性ホルモン依存性腫瘍に発現し、その自己分泌機構により細胞増殖の制御機構を担うといわれている。さらに、スーパーアゴニストを用いた癌のホルモン療法が実用化されている。髄膜腫は、中高年女性に好発する良性脳腫瘍で、以前から性ホルモンの関与が示唆されている。本研究では、髄膜腫82例を対象にGnRH-RおよびGnRHの発現を免疫組織化学法と逆転写-PCR法を用いて検討した。同時にプロゲステロン受容体(PgR)、エストロゲン受容体(ER)と増殖能の指標であるKi-67の免疫組織化学的検討および臨床病理学的事項との相関についても併せて検討した。髄膜腫におけるGnRH-Rの機能を評価するため、6例を細胞培養し、GnREのアゴニストおよびアンタゴニスト投与による細胞増殖解析を行った。髄膜腫におけるGnRH-RのmRNAおよび免疫組織化学的発現は、それぞれ100%と95%であり、G且R且のmRNAおよび免疫組織化学的発現は、86%と60%であった。GnRH-RとPgRの免疫組織化学的発現間に、正の相関関係を認めた。臨床病理学的検討では、GnRRの免疫組織化学的陽性例が男性例で有意に多かった。培養細胞の6例全例において、アゴニスト投与により有意な増殖を認めた。また、アゴニストとアンタゴニストの同時投与を行った3例では有意な増殖はみられず、その作用が受容体を介するものであることが確認された。アンタゴニストの単独投与では、GnRRを発現していた1例において細胞増殖抑制がみられ、自己分泌機構の存在が示唆された。以上より、多くの髄膜腫はGRRH-Rを発現し、GnRHが細胞増殖の調節因子の一つとして働いており、一部に自己分泌機構が存在することが示唆された。髄膜腫のホルモン療法への基盤を確立するために、髄膜腫におけるゴナドトロピン放出ホルモン(GnRH)と受容体(GnRH-R)の発現とその意味について臨床病理学的検討した。【対象と方法】髄膜腫82例を対象にGnRH-RとGnRHおよびホルモン受容体のPgRおよびERの発現を免疫組織化学的および臨床病理学的に検討した。【結果】1.臨床的特徴:男性27例、女性55例で1:2と女性に多く、平均年齢は58歳、腫瘍径は平均3.70cmであった。悪性度は良性が78例(95.1%)で、異型が3例、退形成性が1例であった。2.GnRH-R、GnRH、PgRおよびER発現の免疫組織化学的検討:GnRH-Rは82例中78例(95.1%)に発現がみられ、細胞膜および細胞質に陽性反応を認めた。GnRHでは82例中49例(59.8%)に発現がみられ、細胞質に陽性反応を認めた。PgRは82例中67例(81.7%)で陽性反応を認め、PgR LIは平均53.00±33.12%であった。ERは陰性であった。Ki-67 LIは平均0.32±1.32%であった。Ki-67は8例(9.8%)で陽性反応を認めた。3.GnRH-R免疫組織化学的

発現の有無と相関関係のあったものはPgR LIであり、GnRH-R陽性のものはPgR LIが有意に高かった(p=0.002)。GnRHの免疫組織化学の結果では、臨床病理学的パラメーターのうち性別に有意差を認め(p=0.02)、女性のGnRH陽性が55例中28例(50.9%)に対し、男性では27例中21例(77.8%)と高率に高い傾向を示した(p=0.02)。【考察】髄膜腫においては、従来報告されてきたホルモン受容体より、GnRH-Rの発現が多いことが判明した。また、腫瘍自身がGnRHを産生している可能性が高く、細胞増殖の制御の一端を担っている可能性が高い。髄膜腫82例(髄膜腫細胞型33例、線維芽細胞型7例、移行型33例、砂腫型4例、血管腫型1例、異型3例および退形成型1例)を対象にゴナドトロピン放出ホルモン受容体(GnRH-R)とゴナドトロピン放出ホルモン(GnRE)およびホルモン受容体のPgRおよびERの発現を免疫組織化学的および臨床病理学的に検討した。また髄膜腫におけるGnRHおよびGnRH-Rの機能評価のため、培養細胞を用いた細胞増殖解析を行い、以下の結論を得た。1.髄膜腫におけるmRNAの発現および免疫組織化学的発現は、GnRH-R 100%および95%、GnRH 86%および60%であった。2.GnRH-Rの免疫組織化学的発現とPgR標識指数との間に正の相関関係を認めた。臨床病理学的検討では男性例に有意にGnRHの免疫組織化学的陽性例が多かった。他の臨床病理学的パラメーターとの間には有意差は認めなかった。3.培養細胞6例全例でアゴニストによりコントロールと比較し有意な増殖を認めた。アゴニストとアンタゴニストの同時投与を行った全3例ではほぼ増殖がみられず、アゴニストによる増殖が抑制され、その作用が受容体を介するものであることが確認された。アンタゴニストの単独投与では、GnRHを発現していた1例のみ細胞増殖抑制がみられ、自己分泌機構の存在が示唆された。以上の結果より、多くの髄膜腫はGnRHRを発現し、GnRHが細胞増殖の制御の一端を担っており、一部にその自己分泌機構が存在することが示唆された。切除不能の髄膜腫に対して、乳癌や子宮癌同様GnRHスーパーアゴニストやアンタゴニストを用いたホルモン療法の可能性が強く示唆された。
古東京湾の潮汐三角州とバリア-島の復元

この研究では、現在の日本列島ではほとんどみられない岸に平行な細長い島のつらなりからなるバリア-島が、1213万年前の下末吉期とよばれる高海面期の古東京湾に存在したことを明らかにし、バリア-島の堆積相モデルをつくった。バリア-島は北海沿岸やアメリカ合衆国の大西洋やメキシコ湾沿岸等で普通にみられ、主に砂から構成されるため地層では石油の貯留層の役目をすることから重要視されている。バリア-島の研究は現世を対象としたものが多く、堆積相のモデル化は古東京湾の場合、陸上で直接観察できることが可能となった。茨城県から千葉県の鹿島灘から九十九里浜沿岸の常総台地を構成する更新世の地層に,バリア-島の堆積物が残されていることは、(1)潮汐三角州堆積物が認められる、(2)南北に伸びた細長い地帯から、海退が東と西の方向にそれぞれ進行したことからわかる。高さ78mで緩く西に傾いた大きなフォ-セット構造が認められる。この地層の下位には内湾の泥底堆積物が、上位には潮汐低地や潮流口の堆積物がみられること、これらには河川の影響が認められないことから、この大規模な構造は潮汐三角州の前置層であるといえる。さらに詳細な調査からバリア-島と潮汐三角州の堆積相モデルを組み立てることに成功した。また、潮汐三角州の堆積物を直接覆って、生物擾乱が認められず、しかも大規模な斜交層理が発達する地層がみられる。この地層には急激に堆積したことを示す特異な構造が認められ、バリ-を越えた大波によって潮汐三角州にもたらされたウオッシュオ-バ堆積物と考えられる。すなわち、潮汐三角州は大波堆積物による潮流口の埋積で終焉をむかえることが分かった。さらに、ウォッシュオ-バ-堆積物には、堆積時に著しい断層や褶曲や液状化などの変形構造が発達したと考えられるものが含まれることから、地震津波の堆積物も含まれていたと思われる。この研究は、現在の日本列島にはほとんどみられないバリアー島が、1213万年前の下末吉海進の高海面期の古東京湾に存在したことを明らかにし、その堆積相モデルを作り上げるのが目的である。バリアー島は陸と海の間にあって、岸に平行な細長い島で、海から陸地を守っているようにみえるので、その名がある。アメリカ合衆国の大西洋やメキシコ湾沿岸では長さ4,300kmの海岸線に295ものバリアー島が存在する。バリアー島はヨーロッパの北海沿岸やオーストラリアなどでも普通にみられる地形で、しかも砂質堆積物から構成されているので、地層として石油の貯蓄層の役割をしているものがあり、その関係からも研究が望まれている。多くのバリアー島の研究は現世のものが対象で、海底のボーリングによって解析されている。ここで取り上げたバリアー島は、陸上で直接観察できる貴重なものである。茨城県南東部から千葉県北部の鹿島灘から九十九里浜沿岸の常総台地を構成する更新世の地層に、バリアー島の堆積物が残されていることの証拠としては、(1)潮汐三角州堆積物が認められる、(2)南北に伸びた細長い地帯から、海退が東と西の方向にそれぞれ進行しているのである。茨城県玉造町には高さ78mで約8度西に傾いた大規模なフォーセット構造が認められる。

この地層の下位には泥質堆積物が、上位には潮汐で形成された堆積物が豊富にみられること、この地域に東から流れ込む河川は考えられないので、この大規模なフォーセット構造は潮汐三角州の前置層であるといえる。今回の研究では、バリアー島の潮汐三角州の堆積相モデルを初めて提唱できた。潮汐三角州の底置層・前置層・頂置層の識別と観察が露頭でできたことが、これまでの海底のボーリングからのものとは比べものにならない程、質の高いモデルを作り出せたと言えよう。この研究では、現在の日本列島ではほとんどみられないバリア-島が、1213万年前の下末吉期とよばれる高海面期の古東京湾に存在したことを明らかにし、バリア-島の堆積相モデルをつくった。本年度の調査は霞ヶ浦東岸の茨城県玉造町で発見された上げ潮潮汐三角州の現地調査を主体に、古東京湾のバリア-島の復元を試みた。上げ潮潮汐三角州が陸上で直接観察できる貴重なフィ-ルドだからである。上げ潮潮汐三角州は三角州のラグ-ン側への前進で形成される。また、一般の三角州同様、底置層、前置層、頂置層に3分できる。底置層はリップル葉理をもった細粒砂層と泥層の細互層で、生痕化石がみられる。前置層は高さ78mで緩く傾く大きなフォ-セット構造が認められる細中粒砂層で、生物擾乱が著しい、頂置層は平行葉理や斜交層理の発達した中粗粒砂層からなり、潮汐堆積物が認められる。全体で上方粗粒化のシ-クエンスを示す。また、潮汐三角州の堆積物を直接覆って大規模な斜交層理や平行葉理が発達する地層がみられる。この地層には前置層などで普通にみられる生物擾乱がほとんどないことや、堆積時に形成された開口性のクラックなどが認められることから、この地層が急激に堆積したものと考えられる。すなわち、これはバリ-を越えた大波によって潮汐三角州に外洋から直接もたらされた、ウオッシュオ-バ-堆積物である。上げ潮潮汐三角州に堆積物を供給する、外洋とラグ-ンとの水路である潮流口が、ウオッシュオ-バ-堆積物で埋積されてしまうと、三角州はそれ以上発達できなくなり、その終焉をむかえるのである。さらにウオッシュオ-バ-堆積物には、堆積時に著しい断層や褶曲や液状化などの変形構造が発達したと考えられるものが含まれることから、地震津波の堆積物も含まれていたと思われる。
腸癌形成過程におけるCdx2遺伝子の役割の解析

Cdx2遺伝子変異はApc^<Δ716>欠損マウス(Apcマウス)の大腸ポリープ形成を促進した。まず、家族性大腸腺腫症のモデルであるApcマウスにCdx2遺伝子変異を導入し、Apc/Cdx2マウスを作出したところ、Apcマウスに比較して6倍数の大腸ポリープを形成した。Cdx2遺伝子変異は、染色体分配異常(CIN)を誘導した。Apc/Cdx2マウスにおけるポリープ形成促進の機序としてCINが生じている可能性を検証した。CINの指標となる染色体分配異常頻度(ABI)を調べたところ,Apcマウスに比べApc/Cdx2マウスでは10倍に上昇していた。この結果により、Apc/Cdx2マウスでは、CINにより著しくポリープ形成が促進されていると結論づけられた。ヒト大腸癌細胞においてCdx2発現抑制は、細胞周期のG1/S移行を促進した。ヒト大腸癌細胞DLD-1のCdx2遺伝子発現をアンチセンス法により抑制した細胞を作成した。このCdx2発現抑制細胞では対照に比べABIが10倍上昇していることを見出した。細胞周期の解析より、Cdx2発現抑制細胞では対照に比べ、G1/S移行が促進していることがわかった。さらにCDK抑制因子であるp27の発現減少、CyclinE/Cdk2複合体の活性上昇を見出し、CDX2発現減少がCyclinE/Cdk2の活性化を介してG1/S移行を促進していることとが示唆された。G1期に重要なPI3キナーゼ経路を調べたところ、その下流因子として重要なmTORの活性化が観察された。そこで、mTOR阻害剤でCdx2発現抑制細胞を処理するとG1/S移行が抑制されること、さらにABIが低下することを見出した。これらの結果により、CDX2発現減少はmTORの活性化を介してG1/S移行促進及びCINを誘導していることが明らかとなった。以上の結果により、大腸癌におけるCDX2発現減少に起因したmTOR依存性の染色体分配異常という新たな機序を示すとともに、mTOR阻害剤の新たな治療効果の可能性を見出したと言える。
黄色ブドウ球菌の染色体複製開始因子DnaAの機能制御

グラム陽性の黄色ブドウ球菌とグラム陰性の大腸菌でDNA複製の開始調節機構に普遍的側面と種特異的側面があることが、細菌ゲノムの遺伝子組成の比較から明らかになった。ブドウ球菌の複製開始の調節機構の解明を目的として、複製開始因子DnaAの生化学的解析を進めた。昨年度までにブドウ球菌DnaAがATP,ADPに対し高い親和性を有し、弱いATPase活性を有していること、また複製開始点oriCをATP依存に開裂し、その際ATPの水解は不要であることを見出した。これらの結果は、DnaAのヌクレオチド結合型の制御によってブドウ球菌における複製開始が調節されることを示唆する。この際、ブドウ球菌DnaAはADP型が不安定で、容易に活性なATP型に再活性化されることが分かった。この性状は大腸菌DnaAと異なる。今年度は、ブドウ球菌細胞内に於いて、開始制御にDnaAのヌクレオチド結合型制御が必要であるかを問う目的で、大腸菌DnaAのATPase活性に必要なR334残基に相当する、ブドウ球菌DnaAのR318残基の部位特異的置換体を5種作出した。変異体蛋白をそれぞれ精製し、解析した。その結果、ヒスチジン置換体はATP結合活性を有するものの、ATPase活性を著しく低減し、またoriCの開裂活性は保持していた。細胞内でR318H変異体を発現させたところ、野生型DnaAでは起きない細胞増殖の阻害が生じた。この条件では、複製開始頻度の指標とした複製開始点と終止点の比が、野生株では増大しないが、R318H変異体では増大した。この結果は、R318Hの発現が複製の過剰開始を引き起こすことを示唆する。これらの結果は、ブドウ球菌において複製開始の調節にDnaAのヌクレオチド結合型の制御が必要で、ブドウ球菌においては不安定なADP型の細胞内比を高める未同定の機構が必要であることが示唆された。グラム陽性のブドウ球菌とグラム陰性の大腸菌でDNA複製の開始調節機構に普遍的側面と種特異的側面があることが、細菌ゲノムの遺伝子組成の比較から明らかになっている。ブドウ球菌の複製開始の調節機構の解明を目的とし、その調節に重要な役割を担うと予想される複製開始因子DnaA蛋白の生化学的解析に着手した。精製したブドウ球菌DnaA蛋白は、ATP、ADPに対し高い親和性を示し、また弱いATPase活性を有していた。またブドウ球菌の複製開始領域oriCをATP依存に開裂し、その際ATPの水解は不要であった。従って、ブドウ球菌においてもDnaA蛋白のヌクレオチド結合型の制御によって複製開始が調節されることが示唆された。大腸菌DnaAのATPase活性に必要なR334残基に相当する、黄色ブドウ球菌DnaAのR318残基のアラニン置換変異体を作出した。精製したDnaA R318Aは、ATP結合活性は有するものの、そのATPase活性を失っていた。このR318Aは、ブドウ球菌oriCの開裂活性を失っていた。従って、R318残基は、黄色ブドウ球菌DnaAのATPase活性に必要であるとともに、ATP結合に依存したDnaAの活性型への構造変化、あるいはその維持に必要な残基であることが示唆された。現在、他の観点から、これを裏付ける実験を遂行している。ブドウ球菌のDNA複製に関与する温度感受性変異株の分離と解析を行った。その結果、dnaA遺伝子、さらにグラム陽性菌に特有なdnaB, dnaI遺伝子の変異株を新規に得た。DNA合成の基質前駆体の取り込み実験、フローサイトメトリー法を用いた解析から、これらの遺伝子が複製開始とその同時開始性に必要であることが分かった。従ってDnaA, DnaBおよびDnaI蛋白がともに黄色ブドウ球菌の染色体複製の開始、並びにその同時性に必要であることが示唆された。

この条件では、複製開始頻度の指標とした複製開始点と終止点の比が、野生株では増大しないが、R318H変異体では増大した。この結果は、R318Hの発現が複製の過剰開始を引き起こすことを示唆する。これらの結果は、ブドウ球菌において複製開始の調節にDnaAのヌクレオチド結合型の制御が必要で、ブドウ球菌においては不安定なADP型の細胞内比を高める未同定の機構が必要であることが示唆された。
自己形成型光回路作製技術の研究

対向させた2つの位相共役鏡開での位相共役光共振を利用した光回路を自動形成する検討を行った。その原理は、位相共役鏡に挟まれた光回路を通過した左右2つの共振光が互いに位相共役であることを利用し、共振経路を光硬化樹脂で硬化させるものであり、カプラーや分岐回路の形成をねらいとする。ここでの検討により次のことを明らかにした。(1)光ファイバからの導波光により、光ファイバ間に充填した光硬化樹脂を放射光に沿って硬化させることにより、結合導波路が形成できることを示した。(2)多モード光ファイバを通過した光に対する位相共役鏡反射率はモード変換による空間周波数の増加のため低下することを定量的に示した。(3)2つの異なるコア径の光ファイバの間で位相共役光を伝搬させ、その結合経路を顕微鏡で直接観測することにより、大きいコアから出た位相共役光が小さいコアに収束するいわゆる時間反転現象を確認した。(4)2つの対向する位相共役鏡間で条件を整えることにより、自由空間で位相共役光のみの共振が生じることを確認した。また、2つの相互励起位相共役鏡の反射率特性より共振のシミュレーションが可能であることを示した。ただし、位相共役鏡開に光回路を挿入した場合十分な共振光パワーが得られておらず、光硬化樹脂を十分硬化させ経路形成に至っていない。1.導波光による結合用光導波路の直接作製検討光導波路として光ファイバを用い、2本の光ファイバの間に結合用光導波路を作製する検討を行った。2本の光ファイバを適当な間隙を開けて設置し、その間隙に光硬化樹脂を装填した。一方の光ファイバから514.5nm波長のレーザ光を入射させ、そのレーザ光で照射パスを硬化させて結合用導波路を形成する。樹脂は硬化と共に屈折率が増大した。光ファイバからの出射光により中心部から硬化が進む。硬化と共に屈折率も大きくなり、出射光の広がりが小さくなる。しかし、未硬化部は液体のため流動し硬化部が変形する場合がある。変形させないためには予め全体を弱く硬化させる必要があることが分かった。適切な照射条件により、異種光ファイバ(コア径50μm、NA=0.2とコア径10μm、NA=0.1)を用いて、630μm間隙に結合導波路を形成し、結合効率が導波路がない場合より16倍改善されることを示した。2.光導波路を伝搬した位相共役光に関する検討本研究の狙いは結合させたい光導波路間に位相共役光で結合導波路を作製することにある。光導波路間に軸ズレがあっても、導波光で発生した位相共役光はパワー的には100%結合することが分かっていた。しかし、結合導波路を作製するために導波路間の空間に位相共役光がきちんと戻るかどうかは明らかでなかった。そこで光ファイバ断面内で入射位置を変えて光を入射させ、それによって発生した位相共役光がどのように戻るかを検討した。その結果、コアの中心から10μm程度離れた点から入射した場合の戻り光が最も大きく、中心部から入射した場合はそれより30%も低いことが明らかになった。これは中心部から入射した場合の方が伝搬モードが多く発生し、位相共役鏡に入射する光の空間周波数分布が大きくなり、全体としての位相共役反射率を下げたことが主要因と考えられる。これらの知見はより精密なモードフィールド整合用としての導波路を作製するときに有用になると考えられる。対向させた2つの位相共役鏡間での位相共役光共振を利用した光回路を自動形成する検討を行った。

ここでの検討により次のことを明らかにした。(1)光ファイバからの導波光により、光ファイバ間に充填した光硬化樹脂を放射光に沿って硬化させることにより、結合導波路が形成できることを示した。(2)多モード光ファイバを通過した光に対する位相共役鏡反射率はモード変換による空間周波数の増加のため低下することを定量的に示した。(3)2つの異なるコア径の光ファイバの間で位相共役光を伝搬させ、その結合経路を顕微鏡で直接観測することにより、大きいコアから出た位相共役光が小さいコアに収束するいわゆる時間反転現象を確認した。(4)2つの対向する位相共役鏡間で条件を整えることにより、自由空間で位相共役光のみの共振が生じることを確認した。また、2つの相互励起位相共役鏡の反射率特性より共振のシミュレーションが可能であることを示した。ただし、位相共役鏡間に光回路を挿入した場合十分な共振光パワーが得られておらず、光硬化樹脂を十分硬化させ経路形成に至っていない。
グリア細胞のアシルCoA合成酵素とPx膜ABCタンパク質の機能的相互作用の解析

1本研究では副腎白質ジストロフィー(ALD)において最初に症状が現れる脳由来の細胞株を用いて、その原因タンパク質であるペルオキシソームABCタンパク質ALDPと極長鎖脂肪酸代謝の関連性について検討した。神経細胞株ではALDPの発現はほとんど認められず、脂肪酸β酸化活性もぐリア細胞株に比べて低かった。一方、グリア細胞株ではALDPをノックダウンすると極長鎖脂肪酸のβ酸化活性は有意に減少し、コレステロールエステルへの極長鎖脂肪酸の取り込みは有意に増加した。これらの極長鎖脂肪酸代謝の変化は、ALD患者由来線維芽細胞での結果と一致した。また、ALDPノックダウン細胞では、コレステロール含量の増加や合成の減少が確認された。これらの結果からグリア細胞では極長鎖脂肪酸とコレステロールの代謝がペルオキシソームを介して密接に関連していることが示された。2 ALDノックアウトマウスおよび正常マウスの脳からグリア初代培養を行った。ミクログリアの極長鎖脂肪酸β酸化活性を測定したところ、正常に比べてALDマウス由来のミクログリアでは有意に減少していた。またアストロサイトのβ酸化活性も有意に減少していた。これらの細胞は中枢神経系において神経機能の維持に重要であることから、これらの代謝異常がこの疾患における神経変性と関連していることが考えられた。3植物フラボノイドbaicalein 5,6,7-trimethyl ether(BTM)がALD患者由来繊維芽細胞のペルオキシソームの脂肪酸β酸化系、及びコレステロールエステル合成を正常化する作用があることを示した。この作用はアシルCoA合成酵素の活性化と関連していると推察された。4中鎖脂肪酸に対してCoA化活性をもつ新規なアシルCoA合成酵素をクローニングした。この酵素は脳やステロイドホルモン産生細胞に発現していた。以上の結果から、グリア細胞系でのペルオキシソーム膜ABCタンパク質ALDPの機能解析、及び中枢神経系特異的なアシルCoA合成酵素とALDPの関連性を解析することが可能となった。1副腎白質ジストロフィー(ALD)において最初に症状が現れる脳及び副腎由来の細胞であるグリオーマ細胞株(U87,T98G)、神経芽細胞株(IMR32)、副腎皮質由来細胞株(NCI-H295)についてペルオキシソーム膜ABCタンパク質(PMP70,ALDP)の発現や脂肪酸β酸化活性についての検討を行った。またヒト骨髄単球性白血病細胞株(THP-1)についても同様に実験を行った。その結果、NCI-H295やU87細胞で高いALDPの発現と極長鎖脂肪酸β酸化活性が認められた。またTHP-1をマクロファージに誘導することによりALDPの発現量が約6倍増加することが認められた。一方、ALD mRNAをターゲットとしたsiRNAを作成してALDPのノックダウン細胞の取得を試みた。その結果、80%以上のALDPの発現をノックダウンした細胞を得ることができた。さらにこの配列を組み込んだsiRNA発現ベクター作成し、様々な標的細胞でALDPをノックダウンすることが可能となり、ALDPやアシルCoA合成酵素の機能解析のための準備ができた。2 ALDノックアウトマウスおよび正常マウスの肝臓及び脳を採取し、ALDPやPMP70の発現及び極長鎖脂肪酸含量の分析を行った。その結果、ALDノックアウトマウスでは各組織においてALDPの発現は認められず、脳において極長鎖脂肪酸含量が増加していた。現在、マウス脳からのグリア細胞の初代培養を試みている。3 ALD患者由来繊維芽

細胞では植物フラボノイド(baicalein 5,6,7-trimethyl ether)が極長鎖脂肪酸のβ酸化活性を正常化した。またこのフラボノイド誘導体ALD患者由来繊維芽細胞の極長鎖脂肪酸のコレステロールエステルへの取り込みを抑え、また極長鎖脂肪酸の含量を低下させた。現在、その作用メカニズムとアシルCoA合成酵素との関連性について検討している。さらにALDノックアウトマウスに植物フラボノイドを3か月間食餌として投与し、各組織に含まれる脂肪酸含量をガスクロマトグラフィーで分析した。その結果、脳では極長鎖脂肪酸含量の低下は認められなかった。1副腎白質ジストロフィー(ALD)は極長鎖脂肪酸の蓄積を特徴とする神経変性疾患である。本研究では最初に症状が現れる脳由来グリオーマ細胞株を用いて、siRNA法によりALDPのノックダウン細胞を作製し、脂質代謝系への影響を分析した。その結果、グリア細胞株ではALDPをノックダウンすると極長鎖脂肪酸のβ酸化活性は有意に減少し、コレステロールエステルへの極長鎖脂肪酸の取り込みは有意に増加した。これらの極長鎖脂肪酸代謝の変化は、ALD患者由来線維芽細胞での結果と一致した。また、ALDPノックダウン細胞では、コレステロールやスフィンゴミエリン合成の減少が確認された。これはALD患者脳病巣部ではコレステロール及びスフィンゴミエリンの減少するこれまでの結果と矛盾しない。従って、グリア細胞株のALDPノックダウン細胞を用いてALDPの機能を分析することは、神経変性のメカニズム解明に有効であることが示された。2 ALDノックアウトマウスおよび正常マウスの脳からグリア初代培養を行った。ミクログリアの極長鎖脂肪酸β酸化活性を測定したところ、正常に比べてALDマウス由来のミクログリアでは有意に減少していた。またアストロサイトの脂肪酸β酸化活性も有意に減少していた。この活性の減少とアシルCoA合成酵素、及び脱ミエリン化反応がどのように関連しているか、今後詳細に検討する予定である。3植物フラボノイドbaicalein 5,6,7-trimethyl ether(BTM)がALD患者由来繊維芽細胞のペルオキシソームの脂肪酸β酸化系、及びコレステロールエステル合成を正常化する作用があることを示した。しかし、アシルCoA合成酵素との関連性は認められなかった。今後、このBTM及びその誘導体を合成し、標的組織由来のグリア細胞を用いて、その効果を検討していく予定である。以上の結果から、グリア細胞系でのペルオキシソーム膜ABCタンパク質ALDPの機能解析、及び中枢神経系特異的なアシルCoA合成酵素とALDPの関連性を解析することが可能となった。さらに作製したALDモデル細胞を用い、フラボノイド誘導体の治療薬としての効果を解析することが可能となった。
弗化物強誘電体ゲートトランジスタマトリクスをシナプスに用いたニューロン回路の実現

今年度は、金属/強誘電体/MOS構造強誘電体ゲートトランジスタマトリクスを作製し、ニューロン回路用シナプス素子への応用上重要である、強誘電体ゲートFETのパルスdisturb特性に着目し、その評価を行った。次にパルスdisturb特性の評価を行った。トランジスタのゲート端子に-10Vの書き込みパルス(幅100ms)を印加後、(a)-3.3V同極性、(b)±3.3V双極性、及び(c)+3.3V同極性のdisturbパルス列(幅100ms,duty比50%)を印加し、その時のドレイン電流の変化を測定した。その結果、-3.3Vの同極性disturbパルス(42cycle)に対してはドレイン電流の減少はほとんど観測されないが、+3Vのdisturbパルスに対してはドレイン電流が42cycle後で約1/1000(オン/オフ比が0)に減少することがわかった。しかし、±3.3Vの双極性disturbパルスに対しては、ドレイン電流の減少は1/5程度に抑えられることを確認した。双極性パルス印加によるdisturb特性の改善は酸化物強誘電体キャパシタを用いて報告されていたが、今回、トランジスタにおいても有効であることを初めて確認した。以上のことから弗化物強誘電体BMF薄膜を用いた強誘電体ゲートトランジスタマトリクスをニューロン回路のシナプス部に応用するためには、シナプス素子に対応する強誘電体ゲートトランジスタの各ゲート端子に入力信号として双極性disturbパルスを印加することが有効であるとの結論に達した。本年度は、SOI基板上への金属/強誘電体/MOS構造強誘電体ゲートトランジスタマトリクスを設計・作製するために、Si単結晶基板上に金属/強誘電体/MOS構造強誘電体ゲートトランジスタを作製し、トランジスタ周辺の浮遊容量や強誘電体薄膜中の可動イオン等がトランジスタ特性に与える影響を調べた。チャンネル幅200μm、チャンネル長50μmのA1/BaMgF_4/Pt/SiO_2/Si(100)構造の電界効果トランジスタを作製し、浮遊ゲート及び上部ゲート電極のソース・ドレイン領域へのオーバーラップ容量等の浮遊容量、及びMIS構造及びpn接合による接合容量を加味した寄生容量を見積もった。その結果、ソース・ドレインと基板間の接合容量は、各端子間の寄生容量と比べて十分大きく、トランジスタ特性の影響を与えないことがわっかた。また、上部ゲート電極に対する寄生容量の値は、金属/強誘電体/金属/絶縁体/半誘導体構造の持つ容量の1/5程度と小さく、トランジスタ特性に与える影響は小さいことがわかった。次に寄生容量の影響を調べるために、上部ゲート電極に三角波を印加した場合のドレイン電流-ゲート電圧(I_D-V_G)特性を測定した。その結果、I_D-V_G特性で得られるメモリウインドウの電圧幅は、MOSキャパシタ部分の寄生容量を考慮することで説明できることがわかった。またゲート電圧に印加する三角波の周波数を変化させた時のメモリウインドウの電圧幅を測定したところ、1KHz以上の書き込み周波数においても、強誘導電性による約5Vのメモリウインドウ幅が得られることがわかった。以上の事から、SOI基板上に上記と同様な構造の電界効果トランジスタを作製しても十分な動作が期待できる事とがわかった。