hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
原始揺らぎの非ガウス性の符号で検証する弦理論の基本原理

本研究の目的は弦理論の基本原理である解析性やユニタリー性,因果律をインフレーション宇宙という高エネルギーで検証することである.そのために,ドジッター時空における相関関数の解析性やユニタリー性,それから従う有効相互作用の正値性条件を導出することを目指している.本年度は,ドジッター時空を考える前の準備として,運動量空間における共形場理論の4点関数の基底を構成した.中間状態の質量殻上で散乱振幅が因子化することがよく知られているが,運動量空間の共形相関関数の非解析的な部分は同様の因子化を起こす.この因子化の要請に基づいて,運動量空間におけるスカラー4点関数の基底を一般のスピンを持つ中間状態に対して構成した.この結果は反ドジッター時空における4点関数の基底としてもそのまま用いることができ,同様の対称性を持つドジッター時空への拡張の困難も少ないと考えられる.以上の結果を論文として出版し,現在ドジッター時空への拡張を行なっている.また,ユニタリー性や因果律を研究している過程で,弦理論から動機付けられる「弱い重力予想」の証明にこれらの原理が有用であることを見出した.「弱い重力予想」は量子重力理論において質量電荷比に上限値が存在することを予言する.特に,インフレーションや暗黒物質などの現象論模型に非自明な制限を与えるため,理論と現象論の両側面から近年注目を集めている.今回,極限ブラックホールの質量電荷比への量子補正を考え,ユニタリー性や因果律を用いることで,弱い重力予想が予言する質量電荷比に対する不等式を極限ブラックホールが満たすことを示した.この結果は量子重力に基づく現象論への基礎を与える.この結果をまとめた論文が現在査読中である.ドジッター時空を考える前の準備として行なった運動量空間における共形相関関数,反ドジッター時空の相関関数,に関する研究が計画通り順調に進んでいる.また,研究を進める過程で,ユニタリー性や因果律を弱い重力予想の証明に応用するという新たな方向性も見出した.以上から,当初の計画以上に進展していると判断した.最終年度は,初年度の運動量空間における共形相関関数に関する結果をドジッター時空の相関関数に拡張する.ドジッター時空におけるインフラトンの相関関数の基底を与え,高エネルギーでの振る舞いに仮定をおくことで正値性条件を導出したい.また,これらの解析を重力子を含む相関関数にも応用する.加えて,初年度に見出した「ユニタリー性や因果律を弱い重力予想の証明に応用する」方向性も合わせて進めていきたい.これまでに得られている結果を弦理論に普遍的に現れるディラトンを含む系,一般のブラックブレーン,アクシオンに対する弱い重力予想などに拡張していく.特に,アクシオンに対する弱い重力予想はアクシオンを用いたインフレーション模型の実現可能性に直結するため,本新学術領域の研究目的とも合致する.本研究の目的は弦理論の基本原理である解析性やユニタリー性,因果律をインフレーション宇宙という高エネルギーで検証することである.そのために,ドジッター時空における相関関数の解析性やユニタリー性,それから従う有効相互作用の正値性条件を導出することを目指している.本年度は,ドジッター時空を考える前の準備として,運動量空間における共形場理論の4点関数の基底を構成した.中間状態の質量殻上で散乱振幅が因子化することがよく知られているが,運動量空間の共形相関関数の非解析的な部分は同様の因子化を起こす.この因子化の要請に基づいて,運動量空間におけるスカラー4点関数の基底を一般のスピンを持つ中間状態に対して構成した.この結果は反ドジッター時空における4点関数の基底としてもそのまま用いることができ,同様の対称性を持つドジッター時空への拡張の困難も少ないと考えられる.以上の結果を論文として出版し,現在ドジッター時空への拡張を行なっている.また,ユニタリー性や因果律を研究している過程で,弦理論から動機付けられる「弱い重力予想」の証明にこれらの原理が有用であることを見出した.「弱い重力予想」は量子重力理論において質量電荷比に上限値が存在することを予言する.特に,インフレーションや暗黒物質などの現象論模型に非自明な制限を与えるため,理論と現象論の両側面から近年注目を集めている.今回,極限ブラックホールの質量電荷比への量子補正を考え,ユニタリー性や因果律を用いることで,弱い重力予想が予言する質量電荷比に対する不等式を極限ブラックホールが満たすことを示した.この結果は量子重力に基づく現象論への基礎を与える.この結果をまとめた論文が現在査読中である.ドジッター時空を考える前の準備として行なった運動量空間における共形相関関数,反ドジッター時空の相関関数,に関する研究が計画通り順調に進んでいる.また,研究を進める過程で,ユニタリー性や因果律を弱い重力予想の証明に応用するという新たな方向性も見出した.以上から,当初の計画以上に進展していると判断した.最終年度は,初年度の運動量空間における共形相関関数に関する結果をドジッター時空の相関関数に拡張する.ドジッター時空におけるインフラトンの相関関数の基底を与え,高エネルギーでの振る舞いに仮定をおくことで正値性条件を導出したい.また,これらの解析を重力子を含む相関関数にも応用する.加えて,初年度に見出した「ユニタリー性や因果律を弱い重力予想の証明に応用する」方向性も合わせて進めていきたい.これまでに得られている結果を弦理論に普遍的に現れるディラトンを含む系,一般のブラックブレーン,アクシオンに対する弱い重力予想などに拡張していく.特に,アクシオンに対する弱い重力予想はアクシオンを用いたインフレーション模型の実現可能性に直結するため,本新学術領域の研究目的とも合致する.
視覚的選好判断における潜在的処理と顕在的処理の神経メカニズム

本研究では視覚的選好判断の潜在的処理と顕在的処理における脳活動の違いを、fMRIを用いて検討した。顕在的選好判断時には眼窩前頭皮質の活動が認められ、潜在的選好判断時には尾状核頭の活動が確認された。尾状核を含む大脳基底核の報酬系領域は選好が顕在化する以前の価値表象に関わるとされることから、無視した呈示刺激の魅力度が注視した刺激の評価に影響する現象が、周囲の刺激に起因する潜在的な価値判断の注視対象への誤帰属による可能性が示唆された。過去の先行研究の結果より、潜在的な選好判断と顕在的な選好判断では脳内における対象の魅力度処理(価値表象)が大きく異なる可能性が示唆されている。それぞれの処理には報酬系処理領域と海馬系領域を中心とした異なるネットワークが重要な役割を果たしていると考えられることから、両領域によって構成されるネットワークの機能理解は選好判断の脳内メカニズムの解明に極めて重要であるが、その詳細はこれまでの研究では明らかになっていない。そこで本研究では視覚的選好判断における潜在的処理と顕在的処理について、これらの領域の活動に注目し、機能的磁気共鳴画像法(fMRI)を用いてその脳内メカニズムを探ることを目的とする。本年度は連携研究者の先行研究によって確立された視覚刺激に対する潜在的な選好判断と顕在的な選好判断を抽出する行動実験課題をベースとして、予備的な行動実験によって実験パラメータのチューニングと細部の調整を行うとともに、fMRIスキャナ内で実施可能なように課題に修正を加えるセットアップを行った。行動実験では画面中央に幾何学図形を、その周辺に4つの顔画像を表示し、顔画像の魅力度が中央の図形の魅力度評価に及ぼす影響を検討する課題を用いた。被験者は周囲の顔画像を無視して中央の図形の魅力度のみを回答するよう指示されたが、周囲の顔が被験者(日本人)と同じアジア人顔であれば、図形の評価は無視しているはずの顔の魅力度を反映して変化した。一方で、被験者と異なる人種である欧米人顔を用いた場合にはこの効果は確認されなかった。この結果は潜在的な顔の魅力度の評価・伝搬プロセスには、人種的な顔の親近性が重要な役割を果たしている可能性を示唆しており、今後のMRI実験での提示刺激の選定に対しても重要な知見となった。本成果は次年度開催の日本神経科学大会にて発表予定である。それぞれの処理には報酬処理領域と海馬系領域を中心とした異なるネットワークが重要な役割を果たしていると考えられることから、両領域によって構成されるネットワークの機能理解は選好判断の脳内メカニズムの解明に極めて重要であるが、その詳細はこれまでの研究では明らかになっていない。研究初年度に、画面中央に幾何学図形を、その周辺に4つの顔画像を表示し、中央の図形の魅力度評価を評価させる課題を行い、中央の図形の魅力度は、周辺の顔画像を無視するよう教示した条件であっても、それらの影響を受ける形で変化することを確認した(魅力度の「漏れ」)。但しこの現象は周囲の顔が被験者(日本人)と同じアジア人顔である場合にのみ起こり、周辺が欧米人顔である場合には確認されなかった。本成果は本年度の日本神経科学大会で発表した。本年度は、この選好判断時の潜在的な他人種効果の脳内メカニズムを調べるためのMRI実験のセットアップを進めるとともに、評価対象となる中心の画像を幾何学図形以外に周辺と同じ顔画像にする他、従来中程度の魅力に統制していた中心画像の魅力度を大きく振ることで魅力度の「漏れ」の起こりやすさを検討した。中心画像を顔画像にした場合でも、魅力度の「漏れ」は確認された。しかしその程度は幾何学図形の場合よりも弱かった。また、周辺画像の魅力度が非常に高い場合に魅力度の「漏れ」が起こりにくくなる現象が一部で確認された。これらの結果については現在より詳細な条件のもとで再認実験を行っている。本年度はMRI実験に本格的に取り組む予定であったが、周辺に提示した(無視すべき)刺激の魅力度と中心に提示した画像の魅力度変化が正に相関する場合としない場合が予備実験で確認されたため、その原因の特定に時間を費やした。この現象は中心と周辺に提示した刺激の魅力度の差異の大小によって引き起こされている可能性がその後の検討によりわかってきたため、従来中程度に固定していた中心刺激の魅力度を様々な程度に振ることで、中心と周辺の相対的な魅力度の検出が顕在的/潜在的な選好判断処理においてどのようになされ、魅力度の判断にどう相互作用していくのかを検討する新たな方向性の研究を現在進めている。また、相互作用という観点から従来中心部と周辺に提示する視覚刺激は異なる種類のもの(例:中心に幾何学図形、周辺に顔)としてきたが、新たに中心と周辺ともに顔画像という実験条件を設定し、特に潜在的な判断において周囲の顔の魅力度が非線形的に中心の顔の魅力度評価に影響を及ぼす可能性の検討に入っている。また、MRI撮像中の眼球運動

由来のアーチファクトを脳活動データから除外するため、一点を固視した状態で画面周辺部に提示される画像を顕在的・潜在的に知覚させる手法の試行錯誤に当初の予定よりも時間を要した。この件については、周辺画像をマスキングして顕著性を変化させ、それが中心画像の魅力度変化に及ぼす影響を検討することで妥結の目処が立ちつつある。次年度の前半に集中したMRI計測を予定しており、遅れは取り戻せるものと考えているが、上記を踏まえ進行状況は当初の予定よりもやや遅れていると自己評価する。先行研究より、潜在的な選好判断と顕在的な選好判断では脳内における対象の魅力度処理が大きく異なる可能性が示唆されている。本研究では視覚的選好判断における潜在的処理と顕在的処理に関与する脳領域をfMRIで検討した。画面中央に幾何学図形(中程度の魅力度に統制)を、その周辺に顔画像を表示し、顔画像を無視して図形の魅力度のみを評価させる課題を行うと、図形の評価は無視した顔の魅力度に正に相関する傾向が確認された。但しこの現象は被験者(日本人)と同系統のアジア人顔を用いた場合にのみ起こり、欧米人顔では確認されなかった。この事実は潜在的な魅力度評価に刺激(顔画像)の親近性が深く関与している可能性を示唆している。また、本年度は中央の評価画像を中程度の魅力度の顔画像とした実験も行った。周囲を無視して中央の顔画像の魅力度を評価させると、周囲の顔画像の魅力度と逆相関する評価傾向が確認された。これは評価の際に無視すべき対象と評価対象が同一カテゴリである場合には対比効果が起こり、異なるカテゴリ(図形と顔)の場合は同化効果が生じるという魅力度処理の新たな特性を示唆する結果である。以上を踏まえ、画面中央に幾何学図形、周辺にアジア人顔を配置し、日本人被験者を対象としたfMRI実験を行った。画面全体の印象を評価する顕在的選好判断時には内側前頭眼窩皮質、周囲を無視して中央の図形の印象を評価する潜在的選好判断時には尾状核頭の活動を確認した。特に後者の結果は、評価対象そのもの(図形)がもつ魅力度が高くない今回のようなケースで、無意識下の選好表現に関与するとされる基底核の活動が評価の対象外である周囲の魅力的な顔刺激によって活性化し、それが評価対象に誤帰属して解釈された可能性を示唆している。本研究の成果は、我々の選好判断に無意識的な要素が関与するメカニズムを理解する上での基盤となるものであると考える。本研究では視覚的選好判断の潜在的処理と顕在的処理における脳活動の違いを、fMRIを用いて検討した。顕在的選好判断時には眼窩前頭皮質の活動が認められ、潜在的選好判断時には尾状核頭の活動が確認された。尾状核を含む大脳基底核の報酬系領域は選好が顕在化する以前の価値表象に関わるとされることから、無視した呈示刺激の魅力度が注視した刺激の評価に影響する現象が、周囲の刺激に起因する潜在的な価値判断の注視対象への誤帰属による可能性が示唆された。本年度はfMRI実験に適した実験課題を先行研究をベースに作成し、実験パラメータを修正・調整することが主要な課題であった。試行錯誤の結果、当初の計画にあった顔画像と風景画像の組み合わせを用いた実験課題よりも、無視している画像の魅力度の伝搬(「漏れ」)がロバストに検出できるということで、幾何学図形と顔画像の組み合わせを用いた実験課題を中心に本年度の研究は展開した。本課題を用いても従来の目標である視覚情報処理における顕在的処理と潜在的処理のメカニズムの考察は充分に可能である。MRIスキャナ外で行う行動実験では、実験パラメータの調整はほぼ完了している。
全球農業水資源モデルの構築及び全球収量ポテンシャルの推定

本研究の目的は、農業生産活動と陸域の水循環との関わりを解析可能な農業水資源モデルを構築する事である.開発目標である農業水資源モデルについては,既に昨年度までにその枠組みの開発を終えており,今年度に論文として掲載された.本年度は,昨年度までの活動を踏まえた上で,モデル自体の改良や,入カデータの高精度化により,モデル出力をより現実に擦り合わせるための作業に重点を置いて研究を行った.本年度の主な研究成果は,以下の通りである.1.衛星観測植生指標を用いた全球農事暦推定アルゴリズムの高精度化陸上の水循環,及び,作物モデルの開発・検証・適用に際して,農事暦情報が必要となる.本研究では,近年利用が可能になってきた全球作物分布情報を利用することで,衛星観測植生指標NDVIを用いた全球農事暦推定アルゴリズムを高精度化した.特に作物の播種日は,人為的な影響を強く受けるため気象・気候条件により決定する事が困難であった.本研究で行ったアルゴリズムの改良により,各国の作物統計情報と比較して,作成される農事暦の再現性が向上する事を示した.2.タイ・チャオプラヤ川対象としたケーススタディ:再現実験と将来の変化予測水関連災害の多いタイ・チャオプラヤ川におけるケーススタディを行った.再現実験では,モデルが対象流域の年流出量や流出量の季節変化を再現しうる事を示すと共に,同流域で雨季中盤の大雨が,雨季後期の大出水につながるという知見を得た.将来の気候条件を用いた将来予測計算では, GCM (Global Climate Model)や温室効果ガスの排出シナリオに関する不確実性を考慮した,将来の水資源変化予測を行った.解析では, GCMの違いによる不確実性を低減する為に,複数のGCM出力を用いた結果,多くのモデル出力が将来にかけての大幅な流量増加を支持することを示した.3.乾燥域における水収支解析精度の高精度化への取り組み現在の全球水文モデルは,乾燥域の河川で流量過大となる問題を抱えている.その理由は,乾燥域における水文観測密度が低い事と,現状の水文モデルが乾燥域の陸面プロセスを十分にモデル化できていないことが原因である.地上観測情報の不十分さや,乾燥域のモデルパラメータのキャリブレーションは,衛星観測情報を用いた同化やフィルタリングにより改善される可能性がある.本研究では,地表面水文量の一つである土壌水分量に着目し, JAXAの提供するAMSR-E土壌水分量の利用を開始した.AMSR-E土壌水分に関しては,その利用可能状況を判断した上で,モデルの同化システムに組み込むことが今後の課題として残された.(抄録なし)本研究の目的は,農業生産活動と陸域の水循環との関わりを解析可能な農業水資源モデルを構築し,以下の点を明らかにすることである.1.水利用効率や作物気候適性を考慮した農業水資源モデルの構築による全球収量の再現2.現在気候下及び将来気候下で最適な水利用・土地利用を行った場合の全球収量ポテンシャル本年度の研究成果は以下の成果を挙げた.1)全球農業水資源モデルへの第一段階として,日本域農業水資源モデルを開発した.このモデルには,従来の自然水循環系の物理モデルに,新たに貯水池操作モデル,稲成長モデルを組み込んだ.統計データや観測気象データが良く整備された日本域で全球農業水資源モデルの基本となる枠組みを整備し,検証を行った.2)群知能最適化手法(PSO)を用いたパラメータ同定アルゴリズムを作成した.最適化手法は,目的関数の設定によってパラメータ同定に用いることが可能である.3)全球水資源モデルを計算する上で必要となる,土地被覆・気象データ作成アルゴリズムを開発した.このアルゴリズムは,領域・解像度のみを変更することで,モデル計算に要するデータを自動作成する.4)全球気候モデル(GCM)の結果を用いた温暖化の影響評価を,1)で開発した日本域モデルを通じて行った.補正されたGCM出力を用いて,気候変動が,河川流況・水資源不遜量・水需給バランス・稲収量などに与える影響を評価した.加えて,気候変動への適応計画として,将来気候下に於いて耕作時期を変更した場合の収量や水ストレス変化を解析した.本研究の目的は、農業生産活動と陸域の水循環との関わりを解析可能な農業水資源モデルを構築する事である.開発目標である農業水資源モデルについては,既に昨年度までにその枠組みの開発を終えており,今年度に論文として掲載された.本年度は,昨年度までの活動を踏まえた上で,モデル自体の改良や,入カデータの高精度化により,モデル出力をより現実に擦り合わせるための作業に重点を置いて研究を行った.本年度の主な研究成果は,以下の通りである.1.衛星観測植生指標を用いた全球農事暦推定アルゴリズムの高精度化陸上の水循環,及び,作物モデルの開発・検証・適用に際して,農事暦情報が必要となる.本研究では,近年利用が可能になってきた全球作物分布情報を利用することで,衛星観測植生指標NDVIを用いた全球農事暦推定アルゴリズムを高精度化した.特に作物の播種日は,人為的な影響を強く受けるため気象・気候条件により決定する事が困難であった.本研究で行ったアルゴリズムの改良により,各国の作物統計情報と比較して,作成される農事暦の再現性が向上する事を示した.2.タイ・チャオプラヤ川対象としたケーススタディ:再現実験と将来の変化予測水関連災害の多いタイ・チャオプラヤ川におけるケーススタディを行った.

再現実験では,モデルが対象流域の年流出量や流出量の季節変化を再現しうる事を示すと共に,同流域で雨季中盤の大雨が,雨季後期の大出水につながるという知見を得た.将来の気候条件を用いた将来予測計算では, GCM (Global Climate Model)や温室効果ガスの排出シナリオに関する不確実性を考慮した,将来の水資源変化予測を行った.解析では, GCMの違いによる不確実性を低減する為に,複数のGCM出力を用いた結果,多くのモデル出力が将来にかけての大幅な流量増加を支持することを示した.3.乾燥域における水収支解析精度の高精度化への取り組み現在の全球水文モデルは,乾燥域の河川で流量過大となる問題を抱えている.その理由は,乾燥域における水文観測密度が低い事と,現状の水文モデルが乾燥域の陸面プロセスを十分にモデル化できていないことが原因である.地上観測情報の不十分さや,乾燥域のモデルパラメータのキャリブレーションは,衛星観測情報を用いた同化やフィルタリングにより改善される可能性がある.本研究では,地表面水文量の一つである土壌水分量に着目し, JAXAの提供するAMSR-E土壌水分量の利用を開始した.AMSR-E土壌水分に関しては,その利用可能状況を判断した上で,モデルの同化システムに組み込むことが今後の課題として残された.計画通りに研究が進んでいる.今年度は,日本域における農業水資源モデルを開発し,検証を終えたことが大きな成果である.将来気候下に於いて行った,気候変動への適応計画実験も非常に有意義であった.全球スケールの水循環解析では,MIRCA2000に代表されるような新たなデータを意欲的に活用していっており,次年度以降も発展が期待できると考える.次年度は,当初の研究目標を遂行する為に,陸域水循環モデルのデータ同化手法の開発について重点的に取り組む方針である.具体的に次年度行う研究計画は,以下に示す通りである.1)水文陸面過程モデルと,河道流下過程のカップリングを行う.現在の陸域水循環モデルは,鉛直方向水収支と水平方向の流下をオフラインで結合しているが,Multi-objectiveなデータ同化を行う際には,陸面過程と河道流下過程がオンラインで結合されている必要がある.2)データ同化手法として,アンサンブルカルマンフィルタのアルゴリズムを開発する.データ同化に用いるデータとしては,重力衛星GRACEから出力される地表面滞水量変化や,全球河川流量データベースGRDC等から得られる河川流量を用いる方針である.(抄録なし)
wide-q測定による蛋白質の構造および機能に関する研究

本研究では、これまで難しかった広域空間領域の測定(数数百オングストローム)が可能になった日本原子力研究開発機構J-PARCセンター・物質生命科学実験施設に設置されたパルス中性子小角散乱装置(大観)を用いて、蛋白質水溶液の測定に行なうことで、水溶液中の蛋白質の構造解析、特に内部構造について詳細な知見得ることが目的である。本年度は、ミオグロビン、βラクトグロブリン、およびヘモグロビンの内部構造の異なる3種類の蛋白質溶液の測定を行なった。ミオグロビンおよびβラクトグロブリンの内部構造は、それぞれヘリックス構造およびβシート構造を主構造に持つ蛋白質であり、散乱ベクトルq=0.1-1.5[A-1]付近にそれぞれの内部構造に起因する散乱プロファイルが観測された。ヘモグロビンは単体ではミオグロビンと類似の構造であるが、四量体で構成されている蛋白質であり、広いq領域に対して階層的な散乱プロファイルが得られた。これらの蛋白質はX線結晶構造解析により原子の3次元座標データが得られており、その座標データより散乱プロファイルを計算することができる。今回測定した水溶液中の蛋白質の広域空間領域の散乱プロファイルと比較すると、low-q側では比較的一致しているが、high-q側では一致しない領域が観測された。今後high-q側において影響が考えられる蛋白質と水和水の構造を含めた解析法を検討し、high-q側での計算値との違いを明らかにしたい。本研究は、高分子,蛋白質等の階層構造を有しているソフトマター物質の広域空間における構造解析法を構築し、蛋白質の構造および機能に関する研究を行なうことが目的である。本年度は広域空間領域の測定が可能な英国ラザフォード研究所の中性子散乱施設ISISのパルス中性子小角散乱装置(SANS2D)を使って、2つのサブユニットで7分子のリング状構造を形成するタンパク質分子の形成様式を水素-重水素コントラスト法、重水素化したサブユニットを使用、さらにシミュレーションを行い散乱プロファイル構築し実験結果と比較検証することにより明らかにすることを試みた。フットボール型と呼ばれるプロテアソームを形成する複合体分子の一つであるPA28(11S複合体)は、αサブユニット、βサブユニットが共存する水溶液中において7分子リングが形成されることが知られている。しかしながら2つのサブユニットがどのような様式で構造形成されるのか、確認されていなかった。本研究の結果により、PA28の7分子リング構造は、α、βサブユニットの混在比が3:4、またその並び方はαサブユニット、βサブユニットが交互に並ぶzigzagタイプであることが判明した。またプロテアソームは蛋白質を分解する巨大な酵素複合体であり、この手法を他の同様の巨大な複合蛋白質に適用することができれば、形成様式の解明に非常に有用な解析法の一つとなることが示された。ミオグロビンおよびβラクトグロブリンの内部構造は、それぞれヘリックス構造およびβシート構造を主構造に持つ蛋白質であり、散乱ベクトルq=0.1-1.5[Å^<-1>]付近にそれぞれの内部構造に起因する散乱プロファイルが観測された。
小胞体内異常蛋白蓄積をターゲットとした筋萎縮性側索硬化症の遺伝子治療

筋萎縮性側索硬化症(ALS)は現在まで有効な治療法がほとんどなく、早急に病因の解明と治療法の確立が求められている。近年、ALSのモデルマウスである変異SOD1マウスでは週齢および組織依存的に、変異SOD1が運動神経の小胞体(ER)に蓄積し、ERストレスによってアポトーシスを来し、運動ニューロンが死滅することが明らかにされた。ERシャペロンBipはERストレスのトリガーであるとともに、折りたたみ不良蛋白の再折りたたみや細胞質への逆行性輸送など種々の機能を有することが報告されている。またDerlin-1は、近年折りたたみ不良蛋白の細胞質への逆行性輸送の中心的局面を担うことが明らかにされた。BiPのSOD1発現に及ぼす影響を解明するために、野生型もしくは変異型SOD1発現細胞においてsiRNAを用いてBiP発現を抑制したところ、用量依存的に変異SOD1含量が増加し、ERストレスによるアポトーシスの実行系であるCHOPの誘導により変異SOD1発現細胞のアポトーシスを引き起こすことが明らかになった。さらにBipを野生型もしくは変異型SOD1発現細胞に過剰発現すると、ERへの変異SOD1蓄積が軽減され、変異SOD1蛋白の分解が促進された。一方Derlin-1のSOD1発現に及ぼす影響を解明するために、Derlin-1を野生型もしくは変異型SOD1発現細胞に過剰発現すると、ERへの変異SOD1蓄積が軽減され、変異SOD1蛋白の分解が促進されることが明らかとなった。BiPおよびDerlin-1は細胞質への逆行性輸送を促進することにより小胞体関連分解を引き起こし、変異SOD1のER内蓄積を軽減することが示唆された。今後発症前後の変異SOD1マウスにアデノ随伴ウイルスベクターを用いて、BipもしくはDerlin-1の遺伝子導入を行い、小胞体ストレスを軽減する遺伝子治療を行うことを予定している。筋萎縮性側索硬化症(ALS)は成人発症の致死的な麻痺性疾患であり、大脳運動皮質、脳幹部および脊髄前角細胞の運動ニューロンの変性と脱落を特徴とする。今日まで有効な治療法はなく、大部分の患者は呼吸筋麻痺のため35年で死に至ることから、早急な病因の解明と治療法の確立が求められている。このERストレスを軽減する可能性のある以下の2分子についてERストレス軽減効果を検討した。1)小胞体関連分解の中心的存在であるDerlin-1のSOD1発現に及ぼす影響を解明するために、Derlin-1を野生型もしくは変異型SOD1発現細胞に過剰発現すると、ERへの変異SOD1蓄積が軽減され、変異SOD1蛋白の分解が促進されることが明らかとなった。Derlin-1は細胞質への逆行性輸送を促進することにより小胞体関連分解を引き起こし、変異SOD1のER内蓄積を軽減することが示唆された。今後発症前後の変異SOD1マウスにアデノ随伴ウイルスベクターを用いて、Derlin-1の遺伝子導入を行い、小胞体ストレスを軽減する遺伝子治療を行うことを予定している。2)パーキンソン病関連蛋白DJ-1は抗酸化作用や抗アポトーシス作用に加えて、小胞体ストレス軽減効果が報告されており、変異SOD1によって誘導されるERストレスの軽減効果について検討した。DJ-1は抗酸化作用や抗アポトーシス作用を介して、変異SOD1毒性を軽減したが、小胞体ストレスのマーカーの一つであるCHOP発現には影響を及ぼさず、変異SOD1毒性に伴う小胞体ストレスには効果が乏しいことが疑われた。このERストレスを軽減する可能性のあるDerlir-1についてERストレス軽減効果を検討し、1)野生型および変異型SOD1は、Derlin-1に部分的に共局在すること、2)Derlin-1過剰発現は、変異SOD1による細胞毒性を軽減し、細胞活性を改善すること、3)Derlir-1は変異SOD1によって引き起こされたERストレス経路の活性化を軽減すること、4)Derlin-1は、野生型および変異型SOD1蛋白を減少させること、5)Derlir-1過剰発現は、マイクロゾーム分画におけるSOD1蛋白を減少させること、6)Derlin-1によるSOD1蛋白減少は、SOD1 mRNAレベルの低下ではなく、プロテアソームやオートファジーによるSOD1蛋白の分解促進によることを明らかにした。変異SOD1に及ぼすDerlin-1の影響を検討することは、ALSにおける運動ニューロン変性に対する治療法開発に有用である。
酸化グラフェンを利用した種々の積層構造を持つ二層グラフェンの作製と局所構造解析

本研究では、様々な積層構造をもつ2層グラフェンの絶縁基板上での作製、GOから作製したグラフェンの結晶性の向上、新規還元手法の開発に取り組んだ。GOの高次還元法を複数回用いることでSiO2上での2層グラフェンの大量生成に成功した。Raman分光の評価から、この2層グラフェンは多様な積層構造をもつことも明らかにした。これはGOとグラフェンの弱い相互作用によるものだと考えている。さらに、メタンと水素ガスの流量比を調整することやタングステンフィラメントの利用によって、グラフェンの高結晶化と作製温度の低温化、修復過程の解明に成功した。27年度は、プラズマを用いた酸化グラフェン(GO)からのグラフェン生成に関して高品質化の試みを行った。具体的には触媒として金属を利用し、高品質化と低温化を試みた。銅や白金、金等の種々の金属を検討した結果、銅を用いることで、低温で高品質のグラフェンを作製できることを見出した。さらに銅をSiO2上に部分的にだけ蒸着することで、その近傍のSiO2上のGOから、Cuがない時に比べ、低温でも高品質のグラフェンが生成した。この手法により転写不要で絶縁基板上に直接成長が可能になった。さらに、プラズマ処理の前後でGOの形は変わらず、当初の計画通り、GOの加工容易性を生かしたパターニングされたグラフェンの作製も可能であることがわかった。また、この手法により作製されたグラフェンを用いて電界効果トランジスタ(FET)を作製し、電気伝導測定も行ったところ電子・正孔ともに移動度が約500cm2/V・sと通常のGOから作製される還元GOに比べ50倍から100倍の値を示した。このことからも本手法が高品質グラフェンの生成に有用であることがわかる。1層のGOを高品質なグラフェンにすることがこの手法により可能になったため、現在は様々な配向をもった2層グラフェンの作製を試みているところである。特に多様な配向を得るために1層目にはLangmuir Blodgett膜を利用し、高密度にGOを成膜した基板を用いる手法を検討中である。それにより、同一基板で多様な配向をもった2層グラフェンが大量に生成することを目標に実験を行っている。今年度は、1層GOからの高品質なグラフェン化を試みていた。金属を用いることで高品質なグラフェンが低温で絶縁基板上に直接成長可能であることが見出された。その中でも銅を用いることで品質が大きく向上し、生成温度も低温化することができた。伝導測定においても、高品質のグラフェンの生成が確認され、本手法が有効であることが種々の測定からわかった。また2層グラフェンの作製においても、1層目のGOをLangmuir Blodgett法により作製する準備を進めており、銅を用いる手法と併用することで多様な配向をもった2層グラフェンの作製が可能になるのではないかと考えている。また二層グラフェンの作製と並行してさらなるプラズマ条件の最適化やGOの反応性を高めた状態でのプラズマ照射などによる低温化の検討も始めている。本年度は、前年度までに見出していた銅触媒を利用する手法を改良し、さらなるグラフェンの結晶性の向上に取り組んだ。またin-situ伝導測定による修復機構の解明、2層グラフェンの作製も行った。グラフェンの結晶性向上のため、水素・メタン比を変更してグラフェン化処理を行った。それにより、ガス比によるグラフェンの結晶性の違いが明らかにすることができた。水素比が大きい時ほど、アモルファルカーボンの生成が抑えられ、成長に時間を要するが結晶性が向上することを見出した。これらの知見を元に、水素・メタン比が50:1の時に810時間処理することで酸化グラフェン(GO)由来のグラフェンとしてはこれまでにない非常に高結晶性のグラフェンの絶縁物上での直接生成にに成功した。また、修復機構解明のために、修復過程中に伝導度を測定できる装置を立ち上げた。本実験において、プラズマを発生させなくともメタンによって低温(550°C)でGOが修復することが見出された。これは非常に高温になっているタングステンヒータによってメタンが分解し、修復が進行したと考えられる。この手法も新規GO修復法として期待されるものである。また、2層目グラフェンの作製については1層目のプラズマ処理によって銅触媒が不活性化してしまうことがわかったが、再度銅を蒸着することで2層グラフェンの作製に成功した。Raman分光法から様々な配向をもった2層グラフェンの作製が示唆された。本手法によって、GOの層間相互作用の弱さに由来した多様な積層構造を持つ2層グラフェンが生成できることを示した。銅触媒の利用と作製条件の最適化によって当初に計画していたよりも、非常に高結晶性のグラフェンの生成に成功している。具体的にはFET移動度で4倍程度の向上が実現している。また、in-situでの電気伝導度測定装置の立ち上げによって、修復機構の解明やプラズマなしでの修復にも成功している。当初の目的であった2層グラフェンの作製も銅触媒の再蒸着を行うことによって可能であることがわかった。Raman分光から作製した2層グラフェンはGOの弱い層間相互作用を反映して、様々な積層構造をもつことが示唆されている。大きな目標であった、種々の積層構造を持つ2層グラフェンの作製には成功したといってよい。

残された課題としては積層構造の電気伝導特性への影響を明らかにすること、より結晶性の高い2層グラフェンを作製すること、走査トンネル顕微鏡Mによって2層グラフェンの積層構造を原子分解能で明らかにすることである。本研究では申請者が開発した、酸化グラフェン(GO)の高次還元法(銅触媒とメタン・水素プラズマによる処理)を用いて様々な積層構造をもつ2層グラフェンの作製を試みた。また、高次還元法の改良による、結晶性の向上や銅触媒を用いない手法の開発も同時に行った。高結晶性のグラフェン作製条件検討については、メタンと水素の流量比を調整することで検討を行った。この結果、水素の流量を増加させることで、非常に高結晶性なグラフェンを作製することに成功した。Raman分光法による評価によって、このグラフェンは代表的なグラフェン作製手法である、金属基板上に化学気相成長法で作製されたグラフェンに匹敵する高品質グラフェンであることを明らかにした。さらに、2000 °C近い、超高温のタングステンフィラメントを使用することで銅触媒なしで、グラフェンの高次還元が進行することも新たに見出した。これによりグラフェン生成温度を380°Cまで下げることにも成功した。次に、2層グラフェン作製に関しては、本手法では最表層しかグラフェン化することができない。そこで、11層のGOの還元22層目のGOの成膜3再度グラフェン化という手順で2層グラフェンの作製を試みた。銅触媒がプラズマ処理ごとに不活性化されてしまうことがわかり、銅触媒もプラズマ処理毎に再蒸着が必要ではあったが、この手法により2層グラフェンの作製に成功した。GOを用いた絶縁基板上での2層グラフェン作製例はこれまでに報告がなく、初めての成果である。Raman分光の解析によって、様々な積層構造をもつ2層グラフェンが作製できることがわかった。これはGO/Grapheneの相互作用が弱い結果を反映していると考えられる。本研究では、様々な積層構造をもつ2層グラフェンの絶縁基板上での作製、GOから作製したグラフェンの結晶性の向上、新規還元手法の開発に取り組んだ。GOの高次還元法を複数回用いることでSiO2上での2層グラフェンの大量生成に成功した。Raman分光の評価から、この2層グラフェンは多様な積層構造をもつことも明らかにした。これはGOとグラフェンの弱い相互作用によるものだと考えている。さらに、メタンと水素ガスの流量比を調整することやタングステンフィラメントの利用によって、グラフェンの高結晶化と作製温度の低温化、修復過程の解明に成功した。今後は、今年度に開発した銅を用いた作製手法を2層グラフェンの作製に応用することが第一に行うべき課題である。この際、同一基板で多様なスタッキング構造を持つグラフェンを大量に生成するために、1層目の酸化グラフェン(GO)をLangmuir Blodgett法を用いて成膜した試料を使用する予定である。そのため、まずは1層目のGOをLangmuir Blodgett法を用いて作製した基板で同様のグラフェン化が進行することを確認する。その後、2層目のGOをスピンコート法により成膜し、グラフェン化を試みる。この際、グラフェン化の条件が1層目のグラフェンと同様とは限らないため、その条件の最適化も行う。
IoT社会における情報セキュリティとプライバシーに関する実証分析

本研究では、実施するアンケート調査によって収集された個票データを用いて、個人や企業の情報セキュリティなどに関する行動モデルの構築、その検証を行う。その分析結果から、有効かつ実現可能なエビデンスベースによるIoT社会における情報セキュリティならびに情報通信政策について示唆を与えることを目的とする。本年度は、竹村(研究代表者)がこれまで実施し、収集・蓄積した調査データを用いて、1)労働者の情報セキュリティ意識および行動に関する分析、2) IoTと密接に関するフィンテックサービスに関する分析などを行った。1)に関して、プライバシー情報の価値の測定をコンジョイント分析によって行った。その結果、属性として用いた「慰謝料」「精神的被害」「実被害」および企業の対応の係数はいずれも統計的に有意となり、それぞれのコンジョイントカードで設定されている選択肢の効用に影響を与えていることがわかった。さらに、限界支払意思額を計算したところ、精神的被害を貨幣価値で測ると約15486円、実被害については約37407円になることなどが明らかになった。2)に関して、QRコード決済サービスについての技術受容モデル(TAM)に基づく分析を行った。その結果、QRコード決済サービスに関するTAMの妥当性が示されるとともに、本研究における分析モデルの構造は概ね異なることはなかったが、利用意図に影響を与える要因の影響度合いが地域別・年齢層別によって異なることなどを確認している。3)に関して、地方銀行のFinTechサービスへの取組みが株価に与える影響についてFF5モデルを用いて検証を行った。その結果、フィナンシャルグループ・ホールディングス傘下にある銀行とそうでない銀行に分けた分析結果から、平均超過リターンに関してニュースリリースからしばらくしてから現れることなどを確認することなどを明らかにした。本年度は、竹村(研究代表者)がこれまで収集・蓄積した調査データを用いて、1) IoTのサービス利用に関する実証分析、2)企業に属する従業員の情報セキュリティ意識・行動に関する分析、を行った。1)に関して、IoTサービスの利用意図に利便性、プライバシーリスク認知、セキュリティ認知が直接的、間接的に影響を与えるモデルの構築を行い、その結果、提供されるサービスの内容(ここでは、医療サービスや防犯サービス)によって、3つの要素間の関係が異なることを明らかにした。2)に関して、情報セキュリティ意識や情報セキュリティの観点から問題となる行動(セキュリティポリシー違反など)に影響を与える要因の探索を行い、コンプライアンス意識等の向上とともに、職場環境の改善を行う必要性についての示唆を与えた。また行動によっては違反したときに厳罰化を行っても必ずしも有効に機能しないケースがあることを指摘した。これに加えて、IoTサービスと密接に関連するFinTechについての整理も行った。これらの分析結果を踏まえて、これまで竹村が実施してきたアンケート調査票をベースとし、そこにプライバシーに関する質問、行動経済学的指標を図るための質問などを追加し、2017年3月に企業の従業員を対象とした調査を実施した。この結果の速報は竹村のウェブサイトで公開し、分析結果については順次公開していく予定である。過去に収集・蓄積したアンケート調査結果を用いた実証分析、またIoTサービスと密接に関連するFinTechについての文献調査などを行い、それを論文としてまとめることができた。また、アンケート調査についてもいくつか最新トピックを踏まえて実施することができた。本年度は、竹村(研究代表者)がこれまで実施し、収集・蓄積した調査データを用いて、1)個人のSNSなどを通じた情報開示行動に関する分析、2)労働者の情報セキュリティ意識および行動に関する分析、3) IoTと密接に関するフィンテックサービスの取組みに関する分析、を行った。1)に関して、「ユーザへの信頼」「情報開示範囲のコントロール」「リスク認知」「自己顕示性」「情報管理に関する知識」「SNSで繋がっている人数」がSNS上での情報開示行動に影響する要因であること,「コンプライアンス意識」の情報開示行動に対する影響はないことを確認した。2)に関して、情報漏えいにつながる行動をとらせないようにするためには、不正・違反放置の風土を改善することが最も大きな効果があり、次にコンプライアンス意識の向上が有効であることなどが明らかになった。3)に関して、新聞記事でのクラウドファンディングの取り上げられ方として、クラウドファンディングの集金の仕方に注目されており、その使われ方などを必ずしも強調していないことなどが指摘された。また、フィンテックに関するニュースリリースは,概ね株価に有意にプラスの影響を与えることなども確認された。これらの分析結果を踏まえて、平成30年度始めに実施するアンケート調査票の加筆修正を順次進めている。

本年度は、竹村(研究代表者)がこれまで実施し、収集・蓄積した調査データを用いて、1)労働者の情報セキュリティ意識および行動に関する分析、2) IoTと密接に関するフィンテックサービスに関する分析などを行った。1)に関して、プライバシー情報の価値の測定をコンジョイント分析によって行った。その結果、属性として用いた「慰謝料」「精神的被害」「実被害」および企業の対応の係数はいずれも統計的に有意となり、それぞれのコンジョイントカードで設定されている選択肢の効用に影響を与えていることがわかった。さらに、限界支払意思額を計算したところ、精神的被害を貨幣価値で測ると約15486円、実被害については約37407円になることなどが明らかになった。2)に関して、QRコード決済サービスについての技術受容モデル(TAM)に基づく分析を行った。その結果、QRコード決済サービスに関するTAMの妥当性が示されるとともに、本研究における分析モデルの構造は概ね異なることはなかったが、利用意図に影響を与える要因の影響度合いが地域別・年齢層別によって異なることなどを確認している。3)に関して、地方銀行のFinTechサービスへの取組みが株価に与える影響についてFF5モデルを用いて検証を行った。その結果、フィナンシャルグループ・ホールディングス傘下にある銀行とそうでない銀行に分けた分析結果から、平均超過リターンに関してニュースリリースからしばらくしてから現れることなどを確認することなどを明らかにした。平成29年度は、2017年3月に実施したアンケート調査の個票データを用いた実証分析を行い、それを学会等で報告していく。そして、その後、査読付学術誌への投稿を目指す。また、これらの分析結果や国内外の先行調査を踏まえて、調査項目の改定等を行い、再度アンケート調査を実施する。これらの研究の推進に際しては、実務家を交えた公開研究会を開催するなどにより、研究成果をより広く公開を行う予定である。平成30年度は、年度始めにアンケート調査を実施し、それ個票データを用いて実証分析を行い、それを学会等で報告していく。竹村敏彦「セキュリティエコノミクスとは何か?セキュリティを経済学で考える」ISACA福岡支部
看護業務量推計モデルを基にした病棟マネジメント基盤開発

本研究の目的は,病院情報システムを利用した医療ビッグデータを基に良質な看護を提供するための病棟マネジメントを支援するシステム基盤を構築して,病棟看護スタッフの業務量を可視化し,業務管理における有効活用度の向上に資する統計的方法を検討することである。平成30年度は、「システム基盤の開発」業務量システム基本設計について、看護システムから得られる業務量データと医療情報システムから,看護情報,患者状態情報,スタッフの臨床実践能力情報等のデータ抽出・連携するシステム設計を行った。また、医療情報インターフェースの標準化については、多施設利用を可能とするため,看護業務行為マスタの項目を分類整理して積上げ、対応して医療情報の項目についても標準化規格へのマッピング作業を行った。「業務量推計モデルの開発」では、平成29年度で業務量に影響を及ぼす要因の探索的因子分析から得られた結果から発展させ、共分散構造分析(SEM)を使って抽象的因子である「患者状態」や「クリニカルラダー評価」等の関連性と潜在変数の妥当性を検討した。病棟業務のプロセスフローも並行して精査することで、業務量推量モデルにおける時間量としての観測変数や最適モデルの導出の検証を行った。更に「推計モデルを基にした業務量評価システム構築」では、業務量推量モデルを作成し、最適モデルの検証と評価実験を目指して、業務量推計モデル式のプログラム化を試みた。業務量推計モデルのプログラム化までで、システム構築・検証まで至らなかった。最終年度の成果として、業務量推計モデルを組み込んだ業務量評価システムとして完成させる。リアルタイム・ダッシュボード開発を行い、現場での運用にフィードバックし,業務改善サイクル実現への取り組みを行う。H29年度は、統計解析を主とした「業務量推計モデルの開発」と「システム基盤の開発」として標準化作業を行った。「業務量推計モデルの開発」では、集積データから業務量に影響を及ぼす要因を見つけだすための探索的因子分析を行い,業務量の時間量としての観測変数と観測できないチーム力と患者状態について潜在変数を用いた共分散構造分析(SEM)を行った。因子間の相関係数パス係数とモデルの適合度指標を算出しながらSEMによる最適モデルを導出する作業を行った。5%水準で有意である推定値(標準化推定値)が得られ、適合度指標においても充分な適合を示した。「患者状態」や「チーム力」といった抽象的因子も計測可能な指標に着目することで、業務量の制御が可能になることが示唆された。より詳細な業務プロセスとの関連も含めた推計モデルを仮定し、分析を進めたい。「システム基盤の開発」では、システム構築のデータベース構造を設計していく中で,多施設ベンチマークを可能にするための看護業務行為マスタの標準化として、病院固有で使っている看護業務項目マスタを標準化された看護行為分類へのマッピング作業を行った。業務量に影響を及ぼす因子ごとに分離した効果の検証が十分でなかった。平成29年度に得られた結果を基にして、業務量推計モデルを組み込んだ業務量評価システムとして完成させ,以下の工程でシステム構築と検証作業を行う。・「システム基盤の開発」業務量システム基本設計・・・看護システムから得られる業務量データと医療情報システムから,看護情報,患者状態情報,スタッフの臨床実践能力情報等のデータ抽出・連携するシステムを構築する。医療情報インターフェースの標準化・・・多施設利用を可能とするため,29年度の看護業務行為マスタの標準化を積上げ、医療情報の項目についても標準化規格へのマッピング作業を行う。・「推計モデルを基にした業務量評価システム構築」推計モデルによる検証と評価実験・・・業務量推計モデルをプログラム化し実装システムで妥当性を検証する。進捗の遅れからシステム開発にかかる費用を次年度へ繰越したため。
骨芽細胞の力学応答調節因子としてのアクチン結合性足場タンパク質ＦＬＮＡの役割

本研究では流体刺激が骨芽細胞に与える影響を分析する簡便な実験系の構築、それを用いた骨芽細胞株の力学応答経路の分析、その応答に対するアクチン結合性タンパク質FLNAの関与の検討を行った。その結果、旋回振とうによる簡便な実験系が構築でき、流体刺激によるERKの活性化は誘導経路が異なる初期応答と後期応答の二相からなること、細胞自身が分泌した因子が後期応答に影響することなどを見出した。またFLNAの発現抑制は初期応答には影響しないが、後期応答を増強させた。FLNAが減少すると細胞膜を裏打ちするアクチン皮層が柔らかくなると考えられ、これが後期応答を特異的に増強している可能性が推察される。25年度は骨芽細胞のモデルとしてMG63骨肉腫細胞株を用い、ERKおよびAKTのリン酸化を指標として、旋回振とうによる流体刺激が引き起こす力学応答の特性について詳しい検討を行った。その結果、振とう開始5分後にERKのリン酸化量が約6倍に増加し(初期応答)、約20分後に一旦基底レベル近くまで減少したのち、3060分以降にかけて2倍程度のリン酸化上昇が持続する(後期応答)ことを確認した。一方AKTのSer473のリン酸化はやはり5分後に3倍程度に上昇するものの、30分程度で基底レベルに戻り、ERKのような二相性の応答は示さなかった。これらの応答の違いから、ERKの初期応答と後期応答、AKTの応答は別々の機構で制御されている可能性が考えられたため、これらの応答にかかわる情報伝達経路を検討した。その結果、ERKの初期応答だけがカルシウムシグナルに依存していないことが判明した。昨年度の結果を考え合わせると、このERKの初期応答はカルシウムにもFAKにも依存しないと思われる。このような力学応答はこれまでほとんど報告がない。もともと刺激後5分での急激なERKの活性化という現象自体が、平行板法を用いた流体刺激では報告されていないため、これまで知られていなかった応答経路が旋回振とう法を用いることで明らかになるのではないかと期待される。一方昨年度、FLNA発現の抑制がERKの力学応答に影響を与える結果を得ていてが、詳しく検討した結果、siRNAの導入操作が力学応答を不安定にしていることが判明したため、shRNAの発現によりFLNA発現を安定に抑制した細胞株を作成した。旋回振とうおよび伸展培養によるERKの活性化をこの株を用いて検討したところ、FLNAの有無による応答の差は見られなかった。JNKの応答はやや差がある可能性が見られたが、ERKに比べて活性化が弱く、詳しい解析は困難であった。骨組織は力学刺激に応答してその構造や形態を変化させ、力学環境への適応を行う。この過程は骨組織の代謝やリモデリングを考える上で重要であるが、その基礎となる細胞レベルでの力学応答機構の詳細はまだ十分に理解されていない。アクチン結合性の足場タンパク質であるフィラミンA(FLNA)は以前より細胞の力学応答に関わると考えられてきたが、具体的にどのような生理的過程で機能しているのかは明確でない。我々は予備的検討によりFLNAの骨芽細胞の力学応答への関与を示唆する結果を得たので、本研究ではその詳細の解明を目指した。まず力学刺激の方法としてシリコンチャンバー上で細胞を伸展させる方法と、培養ディッシュを旋回振とうして培地を流動させる方法を検討してほぼ同等の結果が得られたので、簡便で処理能力に優れた旋回振とう法を採用した。この方法で骨肉腫細胞株MG-63の応答を観察すると、MAPキナーゼERKのリン酸化が振とう開始後5分程度で急激に上昇し、10分後には一旦低下するが30分前後にかけて再びやや増加するという二相性の応答を示した。この際に接着斑キナーゼFAKのリン酸化は一貫した変動を示さず、このERKの力学応答の少なくとも一部はFAKを介さずに生じると考えられた。次にこの実験系でFLNAの発現を抑制したところ、力学刺激によるERKのリン酸化が減弱することが分かった。減弱の程度の比較により、5分程度の速い応答と30分程度の遅い応答ではFLNAの関与に差があることが示唆された。また力学刺激によりFLNAのリン酸化がやや増加する傾向があり、FLNAの活性へのフィードバックがある可能性が考えられた。本研究課題は骨芽細胞モデルとして骨肉腫細胞株を用いて、その流体刺激への力学応答を検出する実験系を確立し、その応答機構の分析と、アクチン結合型足場タンパク質FLNAが果たす役割を解明することを目的としている。昨年度までに旋回振とうを用いた簡便な実験系を構築し、MAPキナーゼERKの力学応答は刺激5分後に現れる強い一過的なリン酸化(初期応答)と、60分後以降に現れる弱い持続的なリン酸化(後期応答)に分けられ、後期応答はカルシウムシグナルに依存するが初期応答は依存しないことが明らかになっている。