hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
植物ステロイドホルモンによる訪花性昆虫の行動制御～行動から分子機構まで～

本研究の目的は、昆虫の行動は植物ステロイドホルモンを介した記憶増強によって植物側からも操作されている、という大胆な仮説を検証するものである。従来、昆虫の訪花行動では、昆虫が自由意思によって好みの花を訪れることが前提条件として考えられてきた。そのうえで、植物は昆虫の好みの蜜や匂いを用意することで花粉の運搬を昆虫に依存し、時には共進化をするという、両者の関係が考えられてきた。しかし、本研究者の研究より、植物が合成するステロイドホルモンが昆虫の行動を制御している可能性を見出してきた。これは従来考えられてきた植物が昆虫に従属する関係とは逆に、植物が昆虫の行動を操作する機構を進化的に獲得してきた可能性を示すものである。本研究は、訪花性昆虫のモデルとしてミツバチの働き蜂を用い、実験室内外における学習や行動を測定することで、植物ステロイドホルモンがミツバチの行動に与える影響を調べ、上記の仮説を検討することを目的としている。また植物ステロイドホルモンが昆虫の脳機能に影響を与える現象の分子メカニズムを、ショウジョウバエを用いた遺伝学的解析により明らかにすることも目的としている。今年度は、1これまでに検討した植物ステロイドホルモンの投与濃度が非常に高かったので、濃度を下げていった場合の検討を行った。2ミツバチを用いた場合では遺伝子機能解析が困難であることから、ショウジョウバエを用い遺伝子のノックダウン解析や遺伝子発現の解析を行った。当初の仮説の通り、植物ステロイドホルモンがミツバチにおいて脳高次機能に重要な作用をすることを見出したのみならず、ショウジョウバエにおいても同様の機能があることを見出した。あくまで仮説の範囲を越えないが、本研究者の発見は訪花性昆虫のみならず多くの昆虫種において、植物ステロイドホルモンが脳機能に影響を与える可能性を示すものである。すなわち、植物と昆虫の共進化がどのような背景によって起きたのかということについて、新たな視座からの仮説を提唱することにつながる可能性が見出されたという点で、当初の研究計画以上に大きく進展しているものであると考えられる。今後は、植物ステロイドホルモンが昆虫の脳機能に影響を与える分子メカニズムの解明を行うと共に、本研究による新規なシグナル経路や進化の仮説を世界にいち早く提唱すべく、論文の出版を第一の目標として本研究課題を進めてゆきたい。しかし、本研究者の最近の研究より、植物が合成するステロイドホルモンが昆虫の行動を制御している可能性を見出してきた。本研究では、訪花性昆虫のモデルとしてミツバチの働き蜂を用い、実験室内外における学習や行動を測定することで、植物ステロイドホルモンがミツバチの行動に与える影響を調べ、上記仮説を検討する。今年度は、1植物ステロイドホルモンの投与による長期記憶形成促進活性の検討、2脱皮ホルモン及び植物ステロイドホルモンの作用を規定する分子基盤の解明、に取り組んだ。これまでに、植物ステロイドホルモンを投与することで、脱皮ホルモンと同様の長期記憶促進効果が認められることを見出した。また、脱皮ホルモンを投与してから3時間後に脳への移行が最大となることをELISAによって確認した。そのうえで脱皮ホルモン投与後3時間後と6時間後の脳を用いてRNA-Seq解析を行った。次年度に行う予定のsiRNAによるノックダウンの効率を測定することを目的に、Hr38及びEcRのリコンビナントタンパク質作成と抗体作出に取り組んだ。当初の計画通り、植物ステロイドを用いた長期記憶の実験やRNA-Seq解析を行うことが出来た。そのため順調な進展とした。

当初の仮説の通り、植物ステロイドホルモンがミツバチにおいて脳高次機能に重要な作用をすることを見出したのみならず、ショウジョウバエにおいても同様の機能があることを見出した。あくまで仮説の範囲を越えないが、本研究者の発見は訪花性昆虫のみならず多くの昆虫種において、植物ステロイドホルモンが脳機能に影響を与える可能性を示すものである。すなわち、植物と昆虫の共進化がどのような背景によって起きたのかということについて、新たな視座からの仮説を提唱することにつながる可能性が見出されたという点で、当初の研究計画以上に大きく進展しているものであると考えられる。1.これまでに検討した植物ステロイドホルモンは1種類のみであるので、他のステロイド類についても同様の効果が得られるか調べる。また、投与濃度が非常に高いので、濃度を下げていった場合の検討を行う。2.RNA-Seq解析を行ったので、その結果を別のサンプルを用いて再確認する。3.ミツバチを用いた場合では遺伝子機能解析が困難であることから、一部計画を変更し、ショウジョウバエを用いた遺伝子のノックダウン解析を行う。ショウジョウバエでスクリーニングして陽性となった遺伝子やカスケードに注目して、ミツバチでの解析を行う。これによって効率的に重要な経路・遺伝子の同定につなげる。4.ミツバチでsiRNAを用いた遺伝子機能解析が可能であるか検討する。新規で確立されていない手法のため、慎重に効果を検討し、機能解析が可能であるか評価する。今後は、植物ステロイドホルモンが昆虫の脳機能に影響を与える分子メカニズムの解明を行うと共に、本研究による新規なシグナル経路や進化の仮説を世界にいち早く提唱すべく、論文の出版を第一の目標として本研究課題を進めてゆきたい。若干の端数となる額が残額として残った。少額であるため、翌年度の予算と合わせて当初の計画通りに使用する。研究計画の遂行において多少の残額が生じたが、額は小さく、研究の順調な遂行に伴う変動の範囲内であると考えられる。次年度は最終年度となるので、特に論文としての出版を主たる課題として適切な助成金の執行を行っていく予定である。
政党候補者選出方法の比較研究

本研究では、政党による候補者選出のあり方について日本、アメリカ、ガーナの三カ国を事例として分析し、重要なアクターに対する長時間のインタヴューを中心とする質的アプローチを用いて、公募制や予備選挙などのフォーマルな制度の運用実態と、事前に展開されるインフォーマルなリクルートメントの過程を明らかにすることを試みた。特に、ガーナについては多数の国会議員への聞き取りを通じて、予備選挙における競争が潜在的候補者の自己選抜や当選後の政策活動に与える影響が明らかになった。本プロジェクトの1年目にあたる平成26年度は、様々な事情から予定通りに研究が進まなかった。まず、日本に関する部分については、2012年選挙に公募を通じて出馬した自民党候補者へのインタヴューは、申請者自身の時間的制約もあり遠隔地に赴く時間がとれなかったため、都内でインタヴュー可能な対象から地道に取り組み始めた。しかし、期待していたレベルの厚みがある情報が得られたのは10ケース程度にとどまっており、聞き取り方法やその対象選定を改善しつつ、2年目の夏までに集中的に進めて行くべく準備している。他方で、2014年12月に行われた総選挙のデータをこれまで作成してきたデータベースに加える作業を進め、分析に備えている。アメリカに関する部分については、当初予定していた夏季のインタヴューに資料分析など準備が間に合わなかった。また、11月の選挙前後は現地の選挙関係者が超多忙である一方で、申請者も日本を離れられなかったため、日本での情報分析に終始した。2年目にあたる平成27年はアメリカでは連邦選挙の谷間の年であり、選挙関係者には比較的アクセスしやすいので、夏季に現地インタヴューを敢行すべく、現在準備している。ボツワナに関する部分については、平成26年度中はエボラ出血熱の広がりに伴い、アフリカでの調査活動(場合によっては都心を離れて地方で行うことになるフィールドワーク)に関する不確定要素が大きかった。そのため、なかなか現地調査の具体化に入れず、当初予定していた平成27年3月の渡航は実現しなかった。しかし、状況がかなり好転しているので、2年目に必ず調査旅行を実現すべく、現在調整を進めている。以上のような状況から、まだ具体的研究成果を公表できる状態にはいたっていないが、1年目に進めてきた準備作業をもとに、2年目の研究計画を再編し鋭意取り組む予定である。本プロジェクトの2年目にあたる平成27年度は、ボツワナ研究を中心に進めた。ボツワナについては1年目に調査活動ができずなかなか見通しが立たずにいたが、平成27年度末にようやく現地での予備的調査を開始することができた。ボツワナは現地での調査に政府許可証を必要としており、その申請にあたってどのようなアプローチが最適か、ボツワナ大学の政治学や法学の研究者に助言を請うことができた。また、政党関係者はじめ、様々なキーパーソンとのネットワーク構築を行った。ボツワナ政府からの調査許可が下り次第、平成28年度中に2回の現地調査を行い、各政党の予備選挙について、導入の経緯、制度設計、実施実態、その結果と評価などをまとめる予定である。日本の自民党の候補者指名については、公募出身議員によるスキャンダルが相次ぐなかインタヴューがしづらい時期もあったが、昨年度同様、都内でインタヴュー可能な対象から少しずつ調査を進めている。平成28年は参院選が終わる夏以降政党関係者へのインタヴューがしやすくなるので、残る事例について一気に調査を進める予定である。アメリカの候補者指名については、当初想定していた共和党内のティーパーティー対主流派という構図自体が大統領候補トランプ氏の躍進で揺らぐなか、民主党側にも左派サンダース氏の大活躍が見られ、オキュパイ運動とのつながりが指摘されるところとなった。そのため、分析の焦点を、両党の大統領候補指名争いが連邦議会選挙の候補者選びにもたらす影響に設定しなおし、左右両極の草の根運動とのつながりも含めて鳥瞰するアプローチにシフトした。以上のように、研究対象の3カ国いずれもまだ具体的な研究成果を公表できる段階にいたっていないが、最終年度に向けて残る課題が明確になっている。研究が遅れ気味の理由のひとつは、ボツワナのように調査許可を必要とする国での調査が思うように進められずにきたからである。また、ボツワナ、アメリカ、日本の3カ国ともインタヴュー手法に重きを置くアプローチであるため、現地への調査旅行の時間がなかなか確保できないことが障害となっている。ボツワナでの調査許可取得に手間取ったため、予定どおりにボツワナでの現地調査が進行しなかった。また、アメリカ大統領選挙の展開を受けて、アメリカについては当初の研究計画の部分的な見直しが必要となり、最大限の成果を得るために調査を一部先送りした。日本に関する部分については、過去の自民党公認候補者への聞き取りなどを進めることができた。延長期間の1年間で、当初の研究目標を達成すべく、事業を完遂する予定である。ボツワナについては、ボツワナ政府からの調査許可取得に手間取り、研究に大幅に遅れが生じた。また、アメリカについては、2016年選挙の経過と結果にかんがみて、当初の研究計画の焦点を修正する必要が生じ、現地調査にも遅れが生じた。予想外の多忙さから予定どおりに調査が進められず、研究費もかなりの金額を使い残して返還することになった。そのため、各国の研究についてそれぞれに未完な状態であり、論文などの形での公表は遅れている。日本に関する部分は、過去の公募出身候補者・議員へのインタヴューを地道に可能な範囲で進めた。

アメリカに関する部分については、2016年選挙の展開を受けて、当初考えていた分析枠組みを大幅に見直さざるを得なかったため、現地調査も含めかなり中途の状況で本研究期間を終えることとなった。当初予定していたボツワナについては、現地での調査の見通しがなかなか立たず、最終年に、予備選挙を通じた候補者選定方式が定着しているガーナに対象を移して調査を行うこととした。ボツワナの事例は一党優位体制のもとでの候補者選定を日本と比較できる事例として位置づけていたが、ガーナでは二大政党制のもとで党員による大規模な予備選挙が実施されてきており、アメリカとの比較に適した事例である。ガーナでの現地調査では3週間ほど滞在できたという時間的余裕を生かして、多数の国会議員や政党幹部、学生活動家などから、政治的リクルートメントや候補者選定のあり方について詳しく聞き取りをすることができた。今後は、こうした聞き取り記録を整理して政治進出への経路をモデル化し、ガーナでの追加的な現地調査を行い、予備選挙のデータ分析と合わせてガーナにおける候補者選定のあり方を包括的に描き出す計画である。これをもとに、ガーナとアメリカの予備選挙制度やそれに伴う選挙活動のあり方がそれぞれ、政党に公認される候補者のタイプにどのような影響をもたらしているか比較分析する一方、日本のように候補者選出過程における透明性が低い事例と比べて、可視性の高いガーナの候補者選出過程が女性や若手などの政治進出に対してもつ効果についても比較分析していく予定である。本研究では、政党による候補者選出のあり方について日本、アメリカ、ガーナの三カ国を事例として分析し、重要なアクターに対する長時間のインタヴューを中心とする質的アプローチを用いて、公募制や予備選挙などのフォーマルな制度の運用実態と、事前に展開されるインフォーマルなリクルートメントの過程を明らかにすることを試みた。特に、ガーナについては多数の国会議員への聞き取りを通じて、予備選挙における競争が潜在的候補者の自己選抜や当選後の政策活動に与える影響が明らかになった。インタヴューという手法を軸に据えた研究計画となっているが、研究実績の概要に記したように、申請者の時間が確保できず遠方への調査旅行がしにくかったことや、研究対象となる国(地域)での安全に不安があったことから、インタヴュー活動の部分には遅れが生じた。3年目はとにかく、3カ国の現地調査を期間内にすべて終えることを第一の目標とする。そのために、わずかな休暇や自由期間も最大限活用し、すべてに優先して時間を確保していく予定である。ボツワナに関する部分については、とにかくこの1年間でできる限り進めるべく、現地調査については最大限柔軟な姿勢で臨む方針である。アメリカに関する部分については、選挙後・トランプ大統領就任後の動静も参考にしつつ、これまでに出てきた選挙データも最大限活用して、追加的現地調査を最大限効果的なものにすべく準備を進める。日本に関する部分は、年度末までしっかり計画を練って、過去の公認候補者へのインタヴューを着実に進めていくことを第一とする。アメリカ政治2年目は1年目と比べて申請者の時間がより多くとれることがわかっており、調査地における安全についても不安が解消されたので、1年目の遅れを取り戻すべく集中して取り組む。
skyrmionダイナミクスを利用した新規多値メモリ素子の提案

磁気skyrmion(以降,skyrmion)は,Dzyaloshinskii-Moriya相互作用(DMI)によるトポロジカルスピン構造の一つであり,実験的にその存在が実証されてからまだ数年しか経っていない非常に新しいものであるが,ナノスケール領域でトポロジカル安定性を有していることから,メモリキャリアとしての応用が期待されている.現在主流で研究されているskyrmionメモリ素子はレーストラック型と呼ばれるものであり,未だ解決すべき多くの問題・課題を抱えているのが現状である.本研究では,新たな原理に基づく新規skyrmion多値メモリ素子の提案を行うものである.具体的には,skyrimionを磁性ディスクに生成・消去手法の開発,複数skyrmionの蓄積とその個数に応じた多値メモリ検出技術の開発を行う.研究初所年度であるH29年度は,主にシミュレーションによって研究を進め,その結果,skyrmion生成のための相図を作成し,またマイクロ波による磁性ディスクへのskyriom生成,消去が可能であることを示した.H30年度はこの結果をもとにして,室温でskyriom生成が期待されるGdFeCoアモルファス合金薄膜を用いた実験を行い,以下の成果を得た.(1) GdFeCoアモルファス合金薄膜を用いて微細加工を行い,垂直磁化ドットならびにマイクロ波印可可能な素子を作製した.(2) GdFeCoアモルファス合金垂直磁化ドットの強磁性共鳴により,ジャイロ磁気定数増大を確認した.これはフェリ磁性のスピン構造を反映したものである.(3) GdFeCoアモルファス合金垂直磁化ドットにマイクロ波印可を行い,マイクロ波による磁化反転が可能であることを実証した.この反転磁場のマイクロ波周波数依存性は強磁性共鳴で得たジャイロ磁気定数から期待されるよりも小さくなっており,磁化反転の際の実効的なジャイロ磁気定数が変化している可能性やスピン波の高次モード励起などの原因が考えられる.磁気skyrmion(以降,skyrmion)は,Dzyaloshinskii-Moriya相互作用(DMI)によるトポロジカルスピン構造の一つであり,実験的にその存在が実証されてからまだ数年しか経っていない非常に新しいものであるが,ナノスケール領域でトポロジカル安定性を有していることから,メモリキャリアとしての応用が期待されている.現在主流で研究されているskyrmionメモリ素子はレーストラック型と呼ばれるものであり,未だ解決すべき多くの問題・課題を抱えているのが現状である.本研究では,新たな原理に基づく新規skyrmion多値メモリ素子の提案を行うものである.具体的には,skyrimionを磁性ディスクに生成・消去手法の開発,複数skyrmionの蓄積とその個数に応じた多値メモリ検出技術の開発を行う.H29年度は研究初年度であり,主にシミュレーションによって研究を進めた.得られた成果は以下の通りである.(1)磁性ディスクの磁気特性とskyrmion生成のための相図を作成し,skyrmionが安定に生成する条件を決定した.skyrmionを安定に生成させるためには,DMIと外部磁場が重要なパラメータであり,実験的に実施可能な条件で安定生成が可能であることを明らかにした.(2)磁性ディスクサイズと蓄積可能なskyrmion数の関係を明らかにした.この蓄積可能なskyrmion数は,skyrmionの配列状態にも依存することが分かった.(3)マイクロ波による磁性ディスクへのskyriom生成,消去が可能であることを明らかにした.本手法はこれまでにない新規なskyrmion生成,消去手法である.さらにマイクロ波の印可時間を制御することで複数skyrionの同時生成なども可能であることを明らかにした.研究初年度において,磁性ディスクへのskyrmionの新規な生成,消去手法の提案ができており,順調な進捗具合と判断している.磁気skyrmion(以降,skyrmion)は,Dzyaloshinskii-Moriya相互作用(DMI)によるトポロジカルスピン構造の一つであり,実験的にその存在が実証されてからまだ数年しか経っていない非常に新しいものであるが,ナノスケール領域でトポロジカル安定性を有していることから,メモリキャリアとしての応用が期待されている.現在主流で研究されているskyrmionメモリ素子はレーストラック型と呼ばれるものであり,未だ解決すべき多くの問題・課題を抱えているのが現状である.本研究では,新たな原理に基づく新規skyrmion多値メモリ素子の提案を行うものである.具体的には,skyrimionを磁性ディスクに生成・消去手法の開発,複数skyrmionの蓄積とその個数に応じた多値メモリ検出技術の開発を行う.研究初所年度であるH29年度は,主にシミュレーションによって研究を進め,その結果,skyrmion生成のための相図を作成し,またマイクロ波による磁性ディスクへのskyriom生成,消去が可能であることを示した.H30年度はこの結果をもとにして,室温でskyriom生成が期待されるGdFeCoアモルファス合金薄膜を用いた実験を行い,以下の成果を得た.(1) GdFeCoアモルファス合金薄膜を用いて微細加工を行い,垂直磁化ドットならびにマイクロ波印可可能な素子を作製した.(2) GdFeCoアモルファス合金垂直磁化ドットの強磁性共鳴により,ジャイロ磁気定数増大を確認した.これはフェリ磁性のスピン構造を反映したものである.(3) GdFeCoアモルファス合金垂直磁化ドットにマイクロ波印可を行い,マイクロ波による磁化反転が可能であることを実証した.この反転磁場のマイクロ波周波数依存性は強磁性共鳴で得たジャイロ磁気定数から期待されるよりも小さくなっており,磁化反転の際の実効的なジャイロ

磁気定数が変化している可能性やスピン波の高次モード励起などの原因が考えられる.平成29年度で磁性ディスクへの新規なskyrmion生成,消去手法の提案を行うことができた.平成30年度は,このマイクロ波を用いたskyrmion生成,消去の原理解明と更なる公制御化手法の開発を行う.さらにアモルファス垂直磁化材料を用いて本手法の実験検証を行う.当該年度における成果発表は,別予算での成果と併せての発表であったため,その旅費等は本予算からは執行しなかった.次年度は,最終年度であるため,成果発表を積極的に行う予定である.
特異な構造を有する海産毒アザスピラシドの全合成研究

天然物からの試料調達が困難であって、詳細な生物活性の発現機能の究明が求められているアザスピラシドの化学合成による供給を目指してその全合成研究を行った。全合成に向けて以下二つの重要な成果を得ることができた。(1)光学活性α-アルコキシスタナンの実用的合成法の開発を開発した。本手法は、ラセミ体の二級α-ヒドロキシスタナンを折山らのキラルジアミン触媒を用いて不斉アシル化後、ワンポットで残りの鏡像異性体アルコールをMOMエーテル化して光学分割を行うものである。(2)鉄ポルフィリン錯体(Fe(TPP)OTf)を用いるアリルエポキシドのケトンへの異性化とアセタール化の連続反応を利用した新規FG環部の合成法を開発した。天然有機化合物の的志向型合成は、有機化学の主要な研究野の一つとして広く研究されている。しかし、必要な時に必要な量を供給できるほど成熟しておらず、有機合成力のさらなる向上が強く求められている。本研究では、天然物からの試料調達が困難であり、詳細な生物活性の発現機能の究明が強く求められている海産毒アザスピラシドを標的化合物に設定し、その合成研究を行う。新規な構造を有するアザスピラシドの全合成研究を通して、高次構造天然物の新しい合成戦略の確立と化学合成による化合物の提供を目的とする。科学研究費補助金の支援によって、本年度以下の研究成果が得られた。1 :光学活性α-アルコキシスタナンの実用的合成法の開発: α-アルコキシスタナンはキラルビルデイングブロックとして有用な化合物であるが、大量合成可能な実用的合成法は皆無に等しかった。アザスピラシドの全合成において必要となった本化合物の合成法を検討した。アルデヒドに対しスズリチウム試薬を付加してスタニルアルコールへ変換後、有機分子触媒を用いる不斉アシル化により速度論的に光学分割し、系内で未反応のスタニルアルコールをメトキシメチル基で保護すると、α-アルコキシスタナンの両鏡像異性体が高い光学純度で得られることを見出した。本手法は、種々の基質に対して適用でき、大量合成も可能であった。有機合成上有用な手法を提供するものと期待される。2 : FGHI環部の合成研究:全合成を達成する上での最重要課題であるアザスピロ環骨格構築を検討した環化前駆体の鎖状アリルエポキシドの合成を、エポキシドの開環反応を基軸とした独自の手法で達成した。本化合物を鉄-ポルフィリン錯体と処理すると、ケトンへの異性化と続くアセタール環化が一挙に進行し、FG環部に相当するアセタール構造が構築できた。続いて官能基を変換し、HI環部環化前駆体へと導いた。高次構造天然物の新たな合成戦略の提案と化学合成による化合物の提供を目的として、天然からの資料調達が困難であり生物活性発現機構の究明が強く求められている海産毒アザスピラシドの全合成研究を遂行した。本年度は、全合成上最重要課題であるFGHI環部(C26-C40)の合成研究を中心に行った。前年度に確立した有機分子触媒を用いる手法でC26-C32フラグメントに相当する光学活性α-アルコキシスタナンを合成した。本手法はグラムスケールでも問題なく進行することから、実用的な光学活性α-アルコキシスタナン合成法であることを示すことができた。この化合物から光学活性カルバニオンを調整してC33-C40フラグメントのアルデヒドへ付加した後、官能基の変換を経て環化に必要なすべての酸素・窒素原子を有するC26-C40フラグメントを合成した。保護基と炭素鎖伸長法を見直すことで、本フラグメントの大量供給が可能になった。なお、C33-C40フラグメントの合成には、我々が開発したγ,δ-エポキシ-α,β-不飽和エステルの二重立体反転を伴う立体特異的アルコキシ置換反応を活用することで達成し、現在この分野で汎用されるアルドール反応を利用しない新たなポリプロピオネート構造合成法を提案できた。この鎖状化合物を鉄-ポルフィリン錯体を用いてアセタール化(FG環化)し、次いでアザスピロ環化(HI環化)前駆体へと導いた。我々独自のイミニウムイオンを経由する方法を中心に種々の環化条件を検討したが、目的とするアザスピロ環化体を収率よく得ることはできなかった。化学的に不安定なFG環部に原因があることが示唆されたので、アセタール化とアザスピロ環化の順を入れ替えることにし、FG環部アセタールを持たない鎖状環化前駆体を合成した。現在アザスピロ環化を検討中である。
幼稚園児の偏った行動解釈と攻撃性・愛着との関係

Dodge(1980)の社会情報処理過程モデル(Social Information Processing model)に基づいて、桂田(Katsurada,1995)は、アメリカの幼稚園児を対象にした調査で、他人の行動を敵意的に解釈する傾向と攻撃行動との関連性を見いだした。本研究では、アメリカで行われた桂田の研究を日本人サンプルで追試した。追試にあたり、幼児の偏った行動解釈の仕方を測定するためのビデオテープを作成し、そのビデオテープに収めた同年代の子どもの行動を見て、行為者の意図を判断する課題を与えた。幼児の攻撃性はPreschool Behavior Questionnaire(Behar & Stringfield,1974)の翻訳版「就学前児童の行動に関する質問紙」を用い、母親と先生に別々に評定してもらった。対象者は保育所・保育園に通う幼児173名(平均年齢61ヵ月)であった。その結果、母親と先生は幼児の違う行動に攻撃性を見ていることがわかり、敵意的な物の見方を持った幼児は先生から見ると、より攻撃的であることが発見された。この結果は、アメリカでの結果と一致するものであった。また、母親への質問紙で養育行動、日常的ストレス、子どもの気質、愛着安定度などを聞き、それらの要因と子どもの攻撃性との関連も調査した。その結果、それらの要因は母親評定の幼児の攻撃性とは直接的に、または間接的に関連していることが示された。しかし、先生評定の幼児の攻撃性とは何等関連がなく、幼児の他人の行動を敵意的に解釈する傾向を説明する要因でもなかった。こうした幼児の偏った行動解釈に影響する要因が何であるのかを探るのが今後の研究課題である。就学前児童が他人の行動の意図を正確に判断できるかどうかを測定するためのビデオテープを作成するために、アメリカで作成した同様のビデオテープを保育所の先生方に見てもらった。先生方の意見をもとに、使えるシナリオを選びだし、更に、保育所でよく見られる似たような他の状況を挙げてもらい、それらに基づいていくつかのシナリオを付け足した。地元の児童劇団にその演技を依頼し、ビデオテープを作成した。作成された全てのシーンを大学生に見せて、そのコンセンサスの高い10のシーンを選び、子供に見せるビデオテープとした。この10のシーンは、明らかに故意になされた攻撃的行動(例えば、ボールをぶつけて喜ぶ)と偶然におこった攻撃的行動(誤ってボールをぶつけた)とそれぞれ半分づつからなっている。宮崎にある4つの保育園の3-5歳児、約150人にこのビデオテープを見せて、子供の行動解釈の正確さを測定した。子供の母親には、子供の気質、愛着度、問題行動の評定、母親自身の養育態度、日常の子育てに関するストレスを測定する質問をまとめた「母と子に関する質問紙」の冊子を作り、それに答えてもらった。更に、保育園の担当の先生には、それぞれの子供に対して「就学前児童の行動に関する質問紙(Preschool Behavior Checklist)」に答えてもらった。現段階では、全てのデータ収集が終了し、コンピューターへの入力も終わった。来年度は、これらのデータを分析し、それぞれの変数の関係を探る予定である。

幼児の攻撃性はPreschool Behavior Questionnaire(Behar & Stringfield,1974)の翻訳版「就学前児童の行動に関する質問紙」を用い、母親と先生に別々に評定してもらった。対象者は保育所・保育園に通う幼児173名(平均年齢61ヵ月)であった。その結果、母親と先生は幼児の違う行動に攻撃性を見ていることがわかり、敵意的な物の見方を持った幼児は先生から見ると、より攻撃的であることが発見された。この結果は、アメリカでの結果と一致するものであった。また、母親への質問紙で養育行動、日常的ストレス、子どもの気質、愛着安定度などを聞き、それらの要因と子どもの攻撃性との関連も調査した。その結果、それらの要因は母親評定の幼児の攻撃性とは直接的に、または間接的に関連していることが示された。しかし、先生評定の幼児の攻撃性とは何等関連がなく、幼児の他人の行動を敵意的に解釈する傾向を説明する要因でもなかった。こうした幼児の偏った行動解釈に影響する要因が何であるのかを探るのが今後の研究課題である。
タンパク質貯蔵液胞への選別輸送レセプターのシグナル認識機構の立体構造に基づく解析

タンパク質貯蔵液胞への種子貯蔵タンパク質の輸送機構の全貌を分子レベルで解明する一環として、種子細胞を用いて選別輸送シグナルを解析するシステムを構築し、ダイズ種子貯蔵タンパク質の主要構成成分であるコングリシニンにはC末端型と配列特異型、グリシニンにはC末端型と高次構造型に属する選別輸送シグナルが存在することを明らかにしている。一方、アラビドプシスを用いた解析から、Vacuolar sorting receptor (VSR)とReceptor homologyregiontransmembrane domain ringH2 protein (RMR)と呼ばれる2種類の膜タンパク質がタンパク質貯蔵液胞への選別輸送シグナルに対するレセプターの候補として考えられている。本研究では、ダイズ種子貯蔵タンパク質の3種類の選別輸送シグナルがどのレセプターに認識されるのかを解析するとともに、レセプターの立体構造解析を試みた。レセプター候補分子(ダイズVSRおよびRMR)をダイズ登熟期種子よりクローニングし、それらの内腔領域の組換え型タンパク質を昆虫細胞発現系で調製した。グルタチオンSepharose 4Bを利用したプルダウンアッセイ法および表面プラズモン共鳴法を用いて、選別輸送シグナルとダイズVSRおよびRMRとの相互作用を解析し、C末端型シグナルとダイズVSRとの間に高い親和性があることを明らかにした。さらに、X線結晶構造解析により両者の結合様式を解明するために、組み換え型ダイズVSRの結晶化条件を検索したところ、ポリエチレングリコールを沈殿剤とする条件下において結晶を得ることに成功した。さらに、放射光施設において8-10Å程度の分解能のデータを取得した。VSRの立体構造を決定するために、より良質な結晶化条件の探索を進めている。一方、アラビドプシスを用いた解析から、Vacuolar sorting receptor(VSR)とReceptor homologyregiontransmembrane domain ringH2 protein(RMR)と呼ばれる2種類の膜タンパク質がタンパク質貯蔵液胞への選別輸送シグナルに対するレセプターの候補として考えられている。本研究では、ダイズ種子貯蔵タンパク質の3種類の選別輸送シグナルがどのレセプターに認識されるのかを解析した。大腸菌発現系により、グルタチオンSトランスフェラーゼ(GST)とコングリシニン(C末端型及び配列特異型)あるいはグリシニン(C末端型)の選別輸送シグナルとの融合タンパク質を調製した。一方で、レセプター候補分子(ダイズVSR及びRMR)をダイズ登熟期種子よりクローニングし、それらの内腔領域の組換え型タンパク質を昆虫細胞発現系で調製した。グルタチオンSepharose 4B(GSTと結合するビーズ)を用いて選別輸送シグナルとGSTとの融合タンパク質とダイズVSR及びRMRとの相互作用を解析した。さらに、表面プラズモン共鳴測定装置による解析を行うことにより、C末端型シグナルとダイズVSRとの間に非常に高い親和性があることが明らかとなった。
酸化還元電位の温度係数の応用と統一的理解

酸化還元電位(V)の温度係数(α= dV/dT)は、活物質の酸化還元反応に由来するパラメータである。種々の反応ごとのαを把握・理解することは、身の回りの微小な温度差や温度変化を電力に変換する「環境発電(エナジーハーベスト)」において重要である。本研究では、これまでに多くの報告がある溶液系活物質のαだけではなく、ほとんど注目されてこなかった固体活物質のαにも着目する。固体活物質は二次電池の電極として社会に広く普及しており、今後、環境発電用のデバイス化も容易である。本研究では、種々の固体活物質のαを主にエントロピー変化の観点から微視的に理解し、デバイスへの応用を行う。
軟骨細胞と骨芽細胞の分化増殖に対するPTHRPとFGFの細胞生物学的作用

平成10年度では、骨代謝および骨形態形成に重要な副甲状腺ホルモン関連ペプチド(PTHRP)および線維芽細胞増殖因子(FGF)とそのレセプターに対する微細構造学的、分子細胞生物学的検索を行った。今回の研究成果では、PTH/PTHRPレセプター遺伝子には上流と下流のプロモーターが存在し骨・軟骨組織では下流のプロモーターが機能すること、さらには骨芽細胞の下流プロモーターは活性型ビタミンDにより抑制されるが、軟骨細胞では制御されないことを、in situ hybridizationやPTH/PTHRPレセプター抗体を用いた免疫組織化学、さらにはRT-PCRやWestern blottingを用いて明らかにした。また、PTH/PTHRPレセプターの132番目のプロリンがリジンに変異したレセプター遺伝子配列を明らかにし、それはPTH/PTHRPなどのリガンドが存在してもsignal transductionが伝わらないことを報告した。一方、FGFR3レセプターも重要な軟骨・骨の分化増殖因子であることから、FGFR3(-/-)/PTHRP(-/-)二重遺伝子欠損マウスを作製して、PTHRP(-/-)欠損マウスとFGFR3(-/-)欠損マウスとの組織学的異常を検索した。その結果、FGFR3(-/-)/PTHRP(-/-)マウスは、PTHRP(-/-)マウスと同様に軟骨細胞の増殖抑制を示していることから、軟骨の分化増殖に関してはFGFR3よりもPTHRPが機能的に上位であることが強く示唆された。さらに、骨組織におけるFGFの作用を明らかにするために、ラット骨髄内にbFGFを投与し、組織変化を経時的に観察したところ、すでに1日目でアルカリホスファターゼ活性を示す骨芽細胞系細胞の増殖とそれに付随した骨芽細胞への分化や骨形成が認められた。以上から、PTHRP,FGFおよびそれらのレセプターは軟骨・骨に重要な分化調節因子であることが明らかにされた。平成9年度では、骨代謝および骨形態形成に重要な副甲状腺ホルモン関連ペプチド(PTHRP)および線維芽細胞増殖因子(FGF)とそのレセプターに対する微細構造学的、分子細胞生物学的検索と行った。従来、我々は腫瘍から産生されるPTHRPが、正常の軟骨・骨組織においても産生されておりそれらの細胞増殖や分化に大きく影響を与えることをPTHRP遺伝子欠損マウスを用いて細胞生物学的に解析してきた。9年度の計画ではさらに軟骨細胞のもう一つの重要な因子である線維芽細胞増殖因子(FGF)とそのレセプターに関する組織化学的検索を加えることにより、骨・軟骨細胞の分化増殖に更なる解明を与えた。具体的には、胎生期の骨端板軟骨のFGFレセプターtypeI,II,IIIの遺伝子発現および局在を検索したところ、軟骨細胞の分化に伴って異なるレセプターは発現されることが明らかとなった。一方では骨芽細胞系細胞はtypeI,II,IIIの全てのレセプターを有しており、ラット骨髄内にFGFを投与するとアルカリホスファターゼ活性を示す骨芽細胞系細胞の増殖とそれに付随した骨芽細胞への分化や骨形成が認められた。従って、FGFはbone morphogenetic proteinと同様に骨形成細胞への分化を誘導する重要な因子であることが明らかになった。さらに我々はPTH/PTHRPレセプター遺伝子には上流と下流のプロモーターが存在し、骨・軟骨組織では下流のプロモーターが機能すること、さらには骨芽細胞の下流プロモーターは活性型ビタミンDにより制御されるが、軟骨細胞では制御されないことから、骨代謝における活性型ビタミンDとPTHまたはPTHRPの相互作用の解明への生物学的解明の一助を与えた。
射影演算子による擬似自然軌道の作成と応用

本年度における研究成果は以下の通りである。1.原子のMCSCFプログラムに新たに射影演算子を使った手法を組み込み、He,Be原子について、射影演算手法の有効性や得られた擬似自然軌道の有用性を検証した。2.既存の分子のプログラムに手を加え、簡単なH_2分子のテスト計算を行い、1.と同様の検証を行った。3.今後発展が期待される並列計算機の事を考慮し、計算アルゴリズムを再検討した。現在は分子のプログラムを作成、デバック中である。テスト計算の結果は良好であった。特に、Roothaan-Hinzeの方法では収束の難しいBe原子の場合でも、射影演算子を用いた本研究の方法は良好であった。残念ながら、手法の見直しと並列化を考慮した初期設計のやり直しのため、当初の予定よりも開発が遅れてしまった。今後は、プログラムを完成し、擬似自然軌道の有用性を遷移金属分子等で示す予定である。将来的には配置間相互作用法(CI法)等の機能も追加、ユーザーインターフェイスの改良に重点をおいて、このプログラムを発展させていく予定である。
炭酸水の酸触媒利用とプロトンの作用機構解明

均一系酸触媒反応および固体触媒を用いる液相水素化反応への炭酸水の添加効果について調べた。高温炭酸水溶媒中でエリスリトールの分子内脱水反応が進行し1,4アンヒドロエリスリトールが得られることを見出した。またベンジルアルコールとメタノールによるベンジルメチルエーテル合成において高温炭酸水溶媒が有効であることを見出した。担持パラジウム触媒によるフルフラールおよびフルフリルアルコールの水素化反応は水溶媒と二酸化炭素の添加により初期反応速度が向上すること、特に二酸化炭素圧の増加とともに速度が向上することを見出した。本研究では水と二酸化炭素により得られる炭酸水のプロトンを,均一系酸触媒反応,および担持金属触媒を用いる水素化反応の添加剤として用いる,環境負荷低減型の触媒プロセス開発を行うものである。均一系酸触媒反応として,炭素数4の糖であるエリスリトールの脱水反応を行った。二酸化炭素圧18MPa,573Kでエリスリトール水溶液処理すると,1,4-アンヒドロエリスリトールが得られ,高圧炭酸水によりエリスリトールの分子内脱水反応が進行することが分かった。反応時間と共にエリスリトールの添加率が増加し,3時間でほぼ100%のエリスリトールが反応したが,1,4-アンヒドロエリスリトール収率は40%あった。ガスクロマトグラフでは生成物として1,4-アンヒドロエリスリトールしか観測されず,炭酸水中では,分子内脱水反応以外に重合反応も進行していることが示唆された。担持金属触媒による水素化反応として,活性炭担持パラジウム触媒(パラジウム担持量5wt%)を用いるフルフリルアルコールからテトラヒドロフルフリルアルコールの水素化反応を行った。水素圧3.0MPa,反応温度313K,反応時間20分の反応条件で比較すると,ニート,水溶媒,二酸化炭素(5MPa)+水溶媒それぞれにおいててテトラヒドロフルフリルアルコール収率が22, 56, 71%となり,水および炭酸水の添加により収率が向上した。水と高圧二酸化炭素から得られる炭酸水は,担持金属触媒による水素化反応の添加剤として有効であることを明らかにした。高温炭酸水による酸触媒反応については,スウェジロックとステンレスパイプにより自作した小型反応器,および購入した高圧反応器を用いて行った。担持金属触媒による不飽和化合物の水素化反応においては,触媒を調製し現有する水素化反応装置を用いて行った。分析は現有するガスクトマトグラフにより行った。装置の不調があったがおおむね予定通りに進展している。本研究では水と二酸化炭素により得られるプロトンを均一系酸触媒反応および不均一系水素化反応の添加剤として用いる,環境負荷低減型の触媒プロセス開発を行うものである。均一系触媒反応として,炭素数4の糖であるエリスリトールの水溶液中における脱水反応を行った。自作のバッチ式反応器を用い1mol/Lエリスリトール水溶液を623 Kで6分処理すると添加率63%でエリスリトールが反応し,収率20%で1,4-アンヒドロエリスリトールが得られた。反応時間を60分にすると添加率100%でエリスリトールが反応し,収率35%で1,4-アンヒドロエリスリトールが得られた。19MPaの二酸化炭素下においては6分,および60分の処理で添加率68および100%でエリスリトールが反応し1,4-アンヒドロエリスリトール収率は21および35%であった。623Kの高温水中ではエリスリトールの分子内脱水が速く進行し炭酸水由来のプロトンの影響は小さいことがわかった。均一系触媒反応として担持パラジウム触媒によるフルフラール水素化反応を行った。水素圧3MPa,反応温度313K,反応時間30分で無溶媒,水,n-ヘプタン溶媒でのフルフラール添加率はそれぞれ10.1, 85.4, 14.0%で水溶媒の添加効果が最も大きかった。また水溶媒に二酸化炭素を添加した系において反応時間10分で,水,水+5MPa二酸化炭素,水+10MPa二酸化炭素のフルフラール添加率はそれぞれ50, 67, 73%であり高圧二酸化炭素添加により水素化反応速度が向上することを見出した。均一系触媒反応における高温炭酸水添加効果については,エリスリトールからの1,4-アンヒドロエリスリトール脱水反応に対して,反応温度,反応時間,二酸化炭素圧の反応率及び収率への影響について明らかにした。不均一系触媒反応への炭酸水添加効果については,フルフラールおよびフルフリルアルコール水素化反応に対して二酸化炭素圧の反応率及び収率への影響について明らかにした。本研究では,水と二酸化炭素により得られるプロトンを,均一系触媒反応および不均一系触媒反応の添加剤として用いる,環境負荷低減型の触媒プロセス開発を行うものである。均一系触媒反応として,炭素数4の糖アルコールであるエリスリトールの水溶液中で脱水反応を調べた。自作のステンレス製バッチ式反応器を用い1 mol/Lエリスリトール水溶液を573Kで処理すると反応時間15分でcis-1,4-アンヒドロエリスリトールが収率7%で得られた。二酸化炭素を18および27MPa添加した場合にcis-1,4-アンヒドロエリスリトール収率が23および27%に向上した。無機酸による比較実験により,高圧二酸化炭素雰囲気下での高温水から炭酸が生成し炭酸由来のプロトンが脱水反応の触媒として機能することがわかった。均一系触媒反応への炭酸添加効果としてベンジルアルコールとメタノールからのベンジルメチルエーテル合成について検討した。573Kの超臨界メタノール中でベンジルアルコールを処理してベンジルメチルエーテルは得られなかったが,メタノールに水および二酸化炭素添加によりエーテル合成が進行した。

メタノール水溶液(メタノール/水比0.025 mol/0.11mol),18MPaの二酸化炭素添加により反応時間60分で収率33%でベンジルメチルエーテルが得られた。炭酸由来のプロトンがアルコールの分子間脱水反応に有効であることを明らかにした。不均一系触媒反応として担持パラジウム触媒によるフルフリルアルコール水素化反応を調べた。反応温度313K,水素圧3MPa,水溶媒の条件で反応時間10分で31%の転化率,選択性96%でテトラヒドロフルフリルアルコールが得られた。水溶媒に5MPaの二酸化炭素を添加すると48%(選択性96%)まで転化率が向上した。二酸化炭素の添加により炭酸が生成し,炭酸由来のプロトンがフルフリルアルコールの吸着を促進し反応速度を向上させるものと考察している。均一系酸触媒反応および固体触媒を用いる液相水素化反応への炭酸水の添加効果について調べた。高温炭酸水溶媒中でエリスリトールの分子内脱水反応が進行し1,4アンヒドロエリスリトールが得られることを見出した。またベンジルアルコールとメタノールによるベンジルメチルエーテル合成において高温炭酸水溶媒が有効であることを見出した。担持パラジウム触媒によるフルフラールおよびフルフリルアルコールの水素化反応は水溶媒と二酸化炭素の添加により初期反応速度が向上すること、特に二酸化炭素圧の増加とともに速度が向上することを見出した。高温炭酸水による酸触媒反応エリスリトール脱水反応では反応温度および二酸化炭素圧効果について調べ反応の最適化を図る。更に速度論解析と同位体効果の観察を行い反応機構解明を行う。またC5以上の多価アルコールの脱水反応についても同様に行う。担持金属触媒による水素化反応水溶媒中での担持パラジウム触媒によるフルフリルアルコールの水素化反応では二酸化炭素圧依存性を調べ,反応の最適化を図る。更にパラジウム触媒の最適化も行う。またフルフラールの水素化反応についても炭酸水添加効果について調べる。均一系触媒反応では,炭素数5および6の糖アルコールに対して高温炭酸水添加効果を明らかにする。また高温水中の脱水反応の反応機構について明らかにする。不均一系触媒反応では,フルフラール水素化反応の二酸化炭素圧依存性を調べ,水素化反応に対するプロトンの効果について明らかにする。触媒化学必要な物品購入を行ったが1000円未満の端数が生じた。消耗品の一部として使用予定岩手大学理工学部化学・生命理工学科化学コース表面反応科学研究室
少子高齢化とマクロ経済：社会保障制度改革とライフサイクルにおけるリスクと生産性

1.医療・介護費用の不確実性と福祉制度を明示的に取り入れた包括的な社会保障制度分析:世代重複型一般均衡モデルに、個別の医療・介護リスクおよび福祉制度を導入し既存のモデルを発展させる。出費リスクと保険制度が左右する家計資産の不確実性が、予備的貯蓄・労働供給に与える影響を数量分析する。同時に生活保護等の福祉制度への影響を組み込む2.高齢化社会における人的資本形成と労働参加を内生化したモデルによる社会保障制度改革と中長期的な生産性の分析:異質な個人を組み込んだマクロ経済モデルに、ライフサイクルにおける人的資本形成と労働参加を内生化する。
エクサ時代の非同期タスクを応用した高性能高次元数値線形代数の研究

エクサ時代のメニイコア環境下において、システム実行効率を向上するための数値計算アルゴリズムならびにタスク技術周辺を数値線形計算の視点から研究する。将来にわたって持続可能な高性能な数値計算ソフトウェアのための開発フレームワーク実現に注力し、数値線形代数カーネル構築の経験から発想される新たなタスクスケジューリング技術(非同期・条件付き・競争的スケジューリング)を研究する。同技術要件をスケジューラプロトタイプとして試作し、既存数値線形代数ソフトウェアに取り込み高性能化・高並列化を実現する。更にエクサ時代のターゲットなる高次元データ解析向け数値計算ソフトウェアに対しても適用範囲を広げていく。
超伝導体-半導体接合を用いた超伝導金属ベース・トランジスタの研究

本研究は、従来にない新しい原理にもとずく画期的な超高周波・高速トランジスタの発案,試作実験,そしてその高性能化に不可欠な金属-半導体ヘテロエピタキシャル積層技術に関する一連の基礎的研究を推進するものである。まずトランジスタの超高速化の原理探求において、ホットエレクトロントランジスタのベース抵抗低減がその鍵となることを理論的につきとめて、超伝導ベースを導入した究極デバイス"スーパーHET"を提案した。早速GaAs-Nb-Insbで構成する試作トランジスタを用いる予備実験を行ない、かなり良好な静特性を得るに至った。特性の改善には超伝導金属-半導体レテロエピタキシャルが不可欠となることが判明し、GaAs-Nbエピタキシャル積層構造の研究を開始した。本来、この組み合せでなるエピタキシャル成膜は激しい合金化などのために困難とされてきた。しかし、本研究では水素プラズマによるGaAS表面のその場クリーニング法の開発,温度の最適化,そしてNbのインターラプト抬積法の開発により、エピタキシャル成膜に成功を修めた。エピタキシャルの段階はRHEEDにより常に結晶の観察を行ない、基板表面が清浄化されていく過程とNbの抬積の様子を観察した。この新しい手法は他の半導体基板に対しても適用したところ、AlGaAsやInP結晶でもうまくいくことが判った。この新しい金属-半導体エピタキシャル成長は、世界的にも初めての成果である。以上の基本技術を今後はスーパーHET作製に適用して、理論予測される超高性能トランジスタの実現を計る予定である。
iPS由来肝細胞を用いた細胞非拡散かつ取り出し可能な治療法開発

iPS細胞から分化誘導させた肝細胞の臨床応用を展開するにあたり、用いる細胞を生体内で拡散させるのではなく、目的局所で限局させることが可能な治療法開発のための要素技術開発を目的とした。マイクロフルイディクスを基盤としたマイクロ流路デバイスシステムを用いて、細胞をファイバー内列状充填した直径200ミクロン以下の細径ファイバー型肝オルガノイドの作製技術を確立した。HepG2細胞またはiPS由来肝細胞等の肝細胞と非実質細胞が充填されたマイクロファイバー型肝オルガノイドにおいて、肝細胞機能を確認した。さらにこれら肝オルガノイドは動物実験において移植手技が可能であることを確認した。iPS細胞からの分化誘導細胞の臨床展開を模索する現状において、より安全な治療法開発を目的として、本申請研究においては、iPS肝細胞を注入移植して拡散させるのではなく、生体内において移植細胞を配置を制御することで拡散を防止し、かつ、移植細胞を簡便に摘出することが可能な細胞移植治療の開発を目指す。細胞をマイクロファイバー内に列状充填した肝組織を作製して移植するという、極めてユニークな治療法開発である。日本が誇る科学技術としてのiPSテクノロジーが技術革新を続ける現状において、より安全なかつ独創的な治療法の開発は臨床への橋渡しを加速させることを目的として平成26年度の実験を行い、以下の知見を得た。(1)マイクロファイバー組織体の作製とマウス内移植連携研究者(山田)および申請者が中心となり既開発したマイクロフルイディクスを基盤としたマイクロ流路デバイスシステム(Yamada M, Ohashi K, et al. Biomaterials 33:8304-8315, 2012)を用いて、直径60-200μmの間の任意の径を有するマイクロファイバーの作製法の確立と、マイクロファイバーのマウス内移植実験を行った。マイクロファイバーの直径の調整は、主注入路(本来は細胞懸濁液を注入する流路)および、ゲル化溶液注入路の注入速度の調整によっての調整が可能なことが判明した。次いで、直径約100μmのマイクロファイバーをマウス腹膜直下および肝臓内への移植手術手技を工夫することによって、移植手技を確立した。(2)HepG2充填マイクロファイバー肝組織の作製iPS肝細胞のマイクロファイバー内充填の条件設定を目的として、HepG2細胞充填マイクロファイバー肝組織体を作製した。HepG2細胞を6x10e512x10e5/minの速度にて注入することで、ファイバー内にHepG2細胞を単層縦列配置させ得ることが判明した。iPS細胞からの分化誘導細胞の臨床応用展開を模索する現状において、より安全な治療法開発を目的として、本申申請研究においては、iPS肝細胞を注入移植して拡散的に配置させるのではなく、生体内において移植細胞の配置を制御することで拡散を防止しることを軸として治療法の基礎開発を行った。本アプローチは、移植細胞を簡便に摘出ことも可能とすることも目標の一つである。アプローチの軸は、細胞をマイクロファイバー内に列状充填した肝組織を作製して移植するという、極めてユニークな治療法開発である。日本が誇る科学技術としてのiPSテクノロジーが技術革新を続ける現状において、より安全でかつ独創的な治療法の開発は、臨床へ橋渡しを加速させることにも継がることから、平成26年に続き27年度に実験を行い、以下の知見を得た。(1)マイクロファイバー組織体の作製とマウス内移植ー平成26年度に要素技術開発を行った細胞充填マイクロファイバーのマウス内移植実験を行い、生体適合製を探索した。直径60-200umの直径のアルギン酸マイクロファイバーをマウス腹腔内移植を行った。移植マイクロファイバーの周囲に、顕著な炎症細胞の集積や線維芽細胞の増殖は観察されなかったことから、マイクロファイバー組織体は組織移植に十分な生体適合性を有すると判断した。(2)肝細胞充填マイクロファイバー組織体の機能探索ー平成26年度で至適化を行った細胞注入比率で作製したHepG2細胞単層縦列配置のマイクロファイバー組織体の機能探索を培養系で行った。その結果、培養皿内において1週間は肝臓特異的機能を維持することが明らかとなった。さらに、同様の細胞注入比率において、iPS細胞由来肝細胞を充填配置したマイクロファイバー組織体の機能を探索したところ、同様に1週間の肝機能発現が観察された。平成26年度の研究において、アルギン酸マイクロファイバーのマウス内移植の手技が確立できたことから、本研究の最大目標であるマイクロファイバー内にiPS由来肝細胞を充填した組織体の移植(平成27年度実施)のめどが十分にたった。また、HepG2細胞をレファレンス細胞として用いてマイクロファイバー内充填の条件選定も実施できたことから、平成27年度実施計画中のiPS由来肝細胞を充填したマイクロファイバー作製実験が加速されるものと推測できる。消化器外科再生医療(今後の推進方策)

平成26年度の研究成果を確かなものとし、また、さらに発展させるため、マウス体内移植マイクロファイバーの組織学検索や周囲等との癒着検討、様々な移植部位探索をすすめ、至適な移植法を確立する。さらに、平成27年度は、iPS由来肝細胞をマイクロファイバー内に充填する実験を展開することによって、高肝機能を発揮するiPS細胞由来の肝組織体を作製し、前述の移植法とコラボレーションさせることによって、生体内での高機能肝組織体作製技術の開発を目指す。マイクロファイバーの作製実験が当初予想より早く至適化ができたため、消耗品費用の節約ができたため、次年度使用額が発生した。次年度使用額を当初計画より多数のマウス移植実験およびに移植組織の機能解析に充てることによって、治療法としてさらに意義の高いiPS由来細胞を用いた治療法の確立につなげる予定である。