hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
原子間力顕微鏡を用いた酸化物ReRAMにおける抵抗変化機構の解明

Bi2Sr2CaCu2O8+δ単結晶を用いてReRAMを作製しその結晶学的特徴と超伝導特性を利用することで,メモリ効果の発現にはBi-2212に酸素欠乏層を導入する必要があり,ギブズエネルギーの小さな電極に電極界面近傍の酸素を奪わせることでその実現が可能であることを明らかにした.強電界によってBi-2212の酸素イオンを移動させ,酸素欠乏層を修復/生成(酸化/還元)させることでセット/リセットが生じるモデルを提案した.更に, Ptの触媒効果を利用して水素イオンH+をBi-2212内に効率的に導入することでも,メモリ効果の発現及び抵抗値の制御が可能であることを初めて明らかにした.銅酸化物超伝導体Bi2Sr2CaCu2O8+δ(BSCCO)単結晶を抵抗変化メモリ(ReRAM)のメモリ層に用いることでペロブスカイト系酸化物ReRAMの動作機構に関する新たな知見を得た。1.単結晶の導入により、多結晶が用いられてきたことによる物性解析の困難を排除し、酸化度に敏感な超伝導転移温度とメモリ効果の関係を調査することで、メモリ効果と酸化度の関係を初めて明らかにした。ρc/ρa>10^4にもなる結晶異方性を利用することで抵抗変化が生じる場所の特定が可能となり、メモリ効果が酸化のギブズエネルギーが大きな電極と単結晶との界面で生じることも示され、これらの結果を基にペロブスカイト系酸化物ReRAMにおける抵抗変化モデルを提案した。2.提案モデルより、抵抗変化が広義の酸化還元で生じ得ることが示された。本研究では単結晶内の酸素イオン移動に起因する抵抗変化に加え、単結晶内で水素イオンを移動させることでも可逆的な抵抗変化を生じさせられることを示した。具体的には、Ptの触媒効果を利用してBSCCO内に還元剤である水素を取り込み、電界により水素イオンを移動させることで動作するReRAMの作製に初めて成功した。水素イオン移動型は酸素イオン移動型に比べて書き替えが高速であり、抵抗の制御性も優れていることが分かった。3.一方、主目的の一つであった原子間力顕微鏡(AFM)によるBSCCOへの抵抗値の直接書き込みは困難であると結論付けられた。これはBSCCOの抵抗変化現象の発現には強烈な還元処理が必要であり、低ギブズエネルギー電極の堆積によりBSCCOから酸素を奪うか、Ptの触媒効果を利用して水素をBSCCO中に取り込む操作が必要なためである。AFM書き込み領域の直接観察は実行されなかったが、結果として、効果的に抵抗変化現象を発現させるためのノウハウが得られ、特許の出願に繋がった。Bi2Sr2CaCu2O8+δ単結晶を用いてReRAMを作製しその結晶学的特徴と超伝導特性を利用することで,メモリ効果の発現にはBi-2212に酸素欠乏層を導入する必要があり,ギブズエネルギーの小さな電極に電極界面近傍の酸素を奪わせることでその実現が可能であることを明らかにした.強電界によってBi-2212の酸素イオンを移動させ,酸素欠乏層を修復/生成(酸化/還元)させることでセット/リセットが生じるモデルを提案した.更に, Ptの触媒効果を利用して水素イオンH+をBi-2212内に効率的に導入することでも,メモリ効果の発現及び抵抗値の制御が可能であることを初めて明らかにした.電極/金属酸化物(=メモリ層)/電極なる構造をとる抵抗変化メモリにおいて、メモリ層に高温超伝導体Bi2Sr2CaCu2O8+x (Bi-2212)単結晶を用いることで結晶粒界や基板ストレスによる物性測定への影響を回避し、更に、Bi-2212の持つ酸化度に敏感な超伝導特性(超伝導臨界温度Tc及び常伝導状態の抵抗率),大きな抵抗異方性及び大きな酸素拡散係数といった特徴を利用することで、主に以下の成果を得た。・酸化のギブズエネルギが低いAlを上部電極として堆積させ、Bi-2212から酸素を奪うことによってメモリ効果が発現することを確認した。これは金属酸化物に対して酸素枯渇層を導入し、電界による酸素イオンの移動によって枯渇層の修復と生成を制御することがメモリ効果の起源であることを示すだけでなく、メモリ形成の基本技術に繋がり得る。・Tcとメモリ特性の相関を調査し、結晶の酸化度の低下と共にメモリ特性(特に高抵抗値と低抵抗値の比)が促進されることを示した。・上部電極に酸化のギブズエネルギが高いPtを用いても、水素アニール処理することでメモリ効果が発現することを示した。特に、本メモリ効果が酸素ではなく水素イオンの移動に起因することが確認され、メモリ効果が広義の酸化還元で生じることを示しただけでなく、移動イオン種の特徴を考慮した特性制御の可能性を示した。水素移動型メモリでは水素イオンの質量及びイオン半径より酸素移動型に比べて高速化が期待される。・Bi-2212の大きな抵抗異方性を利用して抵抗変化が生じる電極界面を特定し、動作界面が上下電極の何れであるかをモニターしながら電気特性を評価することが可能となった。故に、Bi-2212単結晶がメモリ効果の起源を調査するためのモデル系となり得ることを示した。以上、Bi-2212の特徴を活かし、メモリ効果の起源に関する新たな知見と基本技術が得られた。今年度は(1)単結晶育成、(2)サンドイッチ構造のメモリ特性評価、(3)AFMによる抵抗書き込み、(4)AFM抵抗書き込み領域の物性評価、(5)AFM抵抗書き込み領域の超伝導特性評価、に分けて計画を進めてきた。(1)ノウハウを生かしてBi-2212

単結晶を育成し、Tc計測に必要な4端子電極を形成するのに十分な数mm角サイズの単結晶を得た。(2)酸化のギブズエネルギに着目して電極材料を系統的に変化させ、ギブズエネルギの低いAlとBi-2212界面にてメモリ効果が生じることを確認した。また、ギブズエネルギが高いPtを堆積した後、水素アニールした試料においてもメモリ効果が発現することを確認し、両構造の電気特性を詳細に評価した。水素アニール試料にて水素イオンの移動に伴う抵抗変化が確認される等、新たな知見が得られた。(3)-(5)大幅な方針の修正を強いられた。これらの研究項目は、何れもAFMを用いてBi-2212単結晶に直接電圧を印加しながら走査することで、上部電極を堆積させずに広範囲に抵抗変化領域を形成することが前提となっていた。しかし、実際にはAFMによる書き込み条件の如何によらず抵抗の変化は生じなかった。そこで、(2)の結果を利用し、Al/Bi2212或いはPt/Bi2212界面の分析を進めることで、Al堆積或いはPt堆積+水素アニールによりメモリ効果が発現する機構の解明を目指すことにした。現在までにPt/Bi2212構造でPt膜厚20nm以下でもメモリ動作することを確認し、界面のXPS分析を進めている。発現機構だけでなく、スイッチングに伴う電子状態の変化を明らかにするため、電極界面全体でスイッチングを生じさせるための電圧条件や素子構造についても検討を進めている。また、素子構造の工夫によりTcとメモリ効果の関係を調査することが可能となり、酸化度とメモリ効果の関係を明らかにした。AFMによるBi-2212単結晶に対する抵抗の直接書き込みの実現が困難であることが判明し、大幅な計画の修正が必要となった。しかし、電極の薄膜化による(i)抵抗変化界面の直接分析及び(ii)素子形状の工夫による超伝導特性とメモリ特性の相関関係の調査が可能となり、「抵抗変化領域の物性解明及びBi-2212単結晶の特徴を活かし、メモリ効果に関する新たな知見を取得することでメモリ機構を解明する」という当初の目的に向けた研究を引き続き推進することが可能となった。更に、研究を進める過程において水素イオン移動型のメモリ効果という基礎、応用の両側面から注目されるべき現象が観測され、新たな研究項目を追加する必要性が生じた。そこで、今後の研究推進の方策として、(1) Pt/Bi-2212構造においてメモリ特性が水素アニール条件に強く依存することから、アニール時の温度や水素濃度がPt近傍におけるBi-2212の電子状態に及ぼす影響を明らかにし、これとメモリ特性との相関を明らかにする。(2)水素アニールによって発現したメモリ効果が水素移動によって生じることが実験的に示唆されていることから、Ptの触媒効果と水素イオン移動型メモリ効果の相関を明らかにする必要がある。故に、触媒効果の主要パラメータである温度とメモリ特性の関連の調査を進める。(3)酸素移動型(Al/Bi-2212)と水素移動型(Pt/Bi-2212)でパルス応答特性を比較し、移動イオン種の違いによる動作特性の差異を明らかにする。平成24年度に行うことが計画されていた研究項目についても予定通り推進する。次年度に使用する研究費が40万円程度あるのは、電極の堆積に用いるスパッタ装置の老朽化が激しく、故障が頻発しており、急なメンテナンスが必要となる場合に備えるためである。
米の貯蔵性改良と米油利用促進のためのホスホリパーゼD欠失性遺伝子の同定と特性解明

申請者らは米ヌカ脂肪貯蔵顆粒膜の分解に関与するホスホリパーゼD(PLD)が欠失した変異体「03s-108」を選抜し、その欠失性は一つの劣性遺伝子に支配されることを明らかにしている。今回、種子PLD遺伝子は第1染色体のRPLD1であり、03s-108では終止コドンへの一塩基置換が生じていることを明らかにした。この変異を利用して、PLDタンパク質の有無を判別できるDNAマーカー検出方法を開発した。これにより、品種育成の効率化が期待される。玄米にホスホリパーゼD(PLD)の欠失性を導入することにより、品質劣化が抑制されて、貯蔵性が向上した米を作出することを最終目標とする。そのために、PLD欠失性を簡易に実用品種へ導入するための技術として、PLD欠失性原因遺伝子のマッピングを行う。具体的には、PLD欠失系統とPLDを有する品種とのF2株を栽培し、PLD欠失性とSSRマーカー等との連鎖解析を行う。また、登熟期間中の種子等におけるPLD遺伝子の発現調節機構を明らかにする。更に、担当者らが蓄積している脂質過酸化酵素欠失イネに関する材料と情報を活用し、PLD欠失性玄米における脂質貯蔵細胞顆粒の安定性を明らかにする。PLD欠失性の連鎖解析。03-s108とコシヒカリの交配に由来するF2株葉身よりDNAを抽出した。また、F2株あたり10-20粒以上のF3種子中のPLDの有無を解析し、F2株の遺伝子型を判定した。これらを元にPLD欠失性とSSRマーカーとの連鎖解析を行った。種子PLD遺伝子は第1染色体にAB001920=RPLD1(24.0cM)として登録されている。そこで、この近傍で03-s108とコシヒカリの間に多型を生じるSSRマーカーを検索し、RM6331(10.9cM)、RM3453(25.0cM)、RM6740(73.4cM)を見出した。03-s108とコシヒカリの交配に由来するF2株を対象にPLD欠失性の連鎖解析を行ったところ、PLD欠失性はRM3453と4.5%の組み換え価で連鎖することが明らかになった。なお、RM6331とは14.8%であった。これらの結果は、AB001920が種子PLDである可能性が高いことを示している。そのために、PLD欠失性を簡易に実用品種へ導入・選抜するための技術として、PLD欠失性原因遺伝子のマッピングを行う。また、PLD欠失性遺伝子の構造を解析し、その特徴を利用したDNAマーカーを用いた簡易な選抜方法を開発する。平成20年度のPLD欠失性のとSSRマーカーとの連鎖解析から、PLD欠失性は第1染色体のRM3453と4.5%の組み換え価で、またRM6331と14.8%の組み換え価で、それぞれ連鎖することが明らかになった。この結果から、第1染色体に登録されている「AB001920」が、種子PLD遺伝子である可能性が高いことが明らかになった。そこで平成21年度は、「AB001920」が本当にPLD欠失性の原因となっているかを明らかにするために、PLD欠失系統「03-s108」、およびこの系統の原系統である「ND0052」におけるAB001920の塩基配列を解析した。すると、「ND0052」の第3エクソンのトリプロファンをコードするTGGが、「03-s108」においては終止コドンTGAとなる変異、一塩基置換SNPが生じていることが明らかになった。この結果は、「03-s108」では見出されたSNPにより成熟型のPLDタンパク質が欠失していると考えられる。次年度は、見出されたSNPを利用したPLD欠失性の簡易な選抜方法を開発する。

平成20年度までに、原品種でトリプロファンをコードするTGGが、PLD欠失系統「03-s108」においては、終止コドンTGAとなる変異、一塩基置換SNPが生じていることを明らかにした。本年はこのSNPを利用したPLD欠失性の簡易な選抜方法を2種類、開発した。CAPS法によると、一塩基変異を含む領域のPCR産物を制限酵素PsrIで処理することにより、DNAの塩基配列の違いを検出可能となった。また、ドットフロットSNP法により一塩基の違いを点のシグナルとして判定でき、大量の試料を解析することが可能となった。これらDNAマーカーを利用することにより、簡単な操作でPLD欠失イネ品種の早期選抜ができ、品種育成の効率化が期待される。
疼痛慢性期における大脳皮質帯状回からの下行性抑制系調節に対するプリン受容体の役割

本研究では、GABAA受容体の発現を調節するPRIP-1タンパクのノックアウト(PRIP-1-/-)マウスを用いて疼痛を評価した。PRIP-1-/-マウスでは炎症性および非侵害性刺激による疼痛反応の閾値が低下していた。また、脊髄でのGABAA受容体β2サブユニットの発現が増加し、γ2サブユニットについては脊髄前角および後角部分で発現が有為に減少していた。さらに、脊髄後角の膠様質神経細胞ではGABAA受容体の機能が障害されていた。一方、P2X7受容体に関しては細胞内部位がHSP90と相互作用を持つ可能性が示唆された。PRIP-1やP2X7受容体は新たな疼痛治療の標的因子になり得るかもしれない。本研究は,疼痛の慢性化における上位中枢調節機構の解明を目的としている。ガン、糖尿病あるいは神経損傷などにより生じる慢性疼痛は、現在使用されている鎮痛薬が効果を示さない重篤かつ難治性の疾患が存在し、早急に新規治療法の確立または新薬の開発が必要である。これまでの実績としては,坐骨神経部分結紮2週齢の大脳皮質前帯状回V層錐体細胞における抑制性伝達に対して,自発性抑制性シナプス後電流の大きさ,振幅数,時定数に有意差は確認できなかった。また,坐骨神経結紮によるアロディニアは脊髄でのGABA応答が興奮性に転じていることが一因であると考えられている。そこで,GABAA受容体γサブユニットの輸送に関係しているPhospholipase C-related inactive protein (PRIP-1)を欠損した(PRIP-1-/-)マウスを用いて脊髄での機能的変化を検討した結果,PRIP-1-/-マウスでは侵害性刺激や炎症性刺激による痛覚過敏がみられた。PRIP-1-/-マウスの脊髄における中枢性GABAA受容体の主構成サブユニットα1,β2,γ2の発現に関しては,脊髄後角でのγ2サブユニットの減少およびβ2サブユニットの発現増加が見られた。さらに,PRIP-1-/-マウスの脊髄スライスを作製し,パッチクランプ法を用いて脊髄後角ニューロンにおける自発性抑制性シナプス後電流を記録した結果,wild-typeで見られるジアゼパムによるGABAA受容体電流の減衰時間延長作用が消失していることが見出された。以上の結果から,我々は脊髄におけるGABAA受容体サブユニット構成の変化が痛覚異常を引き起こす原因の一つになっている可能性を証明した。前年度までに、GABAA受容体γサブユニットの輸送に関与しているPRIP-1をノックアウトしたマウスを用いて、脊髄におけるGABAA受容体のサブユニット構成の変化や機能異常が痛覚異常を引き起こす結果を示した。一方、これまでの疼痛研究から、慢性疼痛の発症メカニズムには脊髄のミクログリアが深く関与していることが明らかにされている。ミクログリアには、ATPが結合するイオンチャネル型受容体(P2X1-P2X7)のうち、P2X4受容体やP2X7受容体が発現しており、疼痛発症に関与していることが報告されている。P2X4受容体は神経損傷による疼痛発症時にミクログリアでの発現増加が生じるのに対して、P2X7受容体では発現に変化はみられていない。しかしながら、P2X7受容体ノックアウトマウスでは神経損傷による痛覚過敏は消失することが報告されており、P2X7受容体が疼痛発症メカニズムに関わっていることは否定できない。P2X7受容体は、アゴニストが長時間作用すると電流増加及びポア拡大が生じる。これらの現象は、ミクログリアの多種多様の機能に密接に関わっていると考えられる。そこで、P2X7受容体の細胞内部分の役割を検討するために、アゴニストに対してP2X7受容体と異なり電流増加を生じないP2X2受容体とのキメラ受容体を作製し、チャネル機能の変化を解析した。P2X7受容体のC末配列は他のP2X受容体よりも長く、第二膜貫通部分近くにシステインが多く並んでいる配列があり、この部分がポアの拡大に関与していることを確認した。また、この部分はヒートショックタンパク質のHSP90と相互作用が示唆される結果を得た。今後、このシステインが豊富な配列部分を調節できる薬物や抗体を検索し、疼痛や細胞死などの生理機能を改善できるかについて検討していく必要がある。ガン、糖尿病あるいは神経損傷などにより生じる神経因性疼痛は、現在使用されている鎮痛薬が効果を示さない重篤かつ難治性の疾患が存在し、早急に新規治療法の確立または新薬の開発が必要である。

本研究では、慢性疼痛で想定される脊髄および高次中枢調節機構の変化について、特に大脳皮質帯状回に注目し、大脳皮質帯状回V層錐体細胞に対するシナプス伝達の変化、V層から下行性抑制経路の起始部と考えられる視索前野への神経調節様式およびP2X受容体の関与について検討し、疼痛の慢性化における上位中枢調節機構の解明を試みる。本年度の研究では,大脳皮質前帯状回V層錐体細胞に対する抑制生伝達について検討した。坐骨神経部分結紮2週齢の前帯状回では,自発性抑制生シナプス後電流の大きさ,振幅数,時定数に有意差は見られなかった。そこで現在,坐骨神経結紮モデルマウスの前帯状回II-III層刺激によるV層錐体細胞での誘発電流について,特にGABAによる抑制生伝達の変化の有無について検討を行っている。一方,坐骨神経結紮によるアロディニアは脊髄でのGABAによる応答が興奮性に転じていることが一因であると考えられていることから,GABAA受容体γサブユニットの輸送に関係しているPRIP-1を欠損した(PRIP-1-/-)マウスを用いて,脊髄での機能的変化を検討した。その結果,PRIP-1-/-マウスでは侵害性刺激や炎症性刺激による痛覚過敏がみられた。そこで,PRIP-1-/-マウスの脊髄における中枢性GABAA受容体の主構成サブユニットα1,β2,γ2の発現を検討した。PRIP-1-/-マウスの脊髄後角ではγ2サブユニットが減少していたが,β2サブユニットの発現増加が見られた。このように,脊髄におけるGABAA受容体構成の変化は,脊髄シナプスでの機能的変化を生じ痛覚異常を引き起こすことが示唆される。痛覚伝達は,脊髄後根神経節から脊髄を介して脳内に達する。脳内では,視床から大脳皮質体性感覚野あるいは帯状回や島皮質へ情報が送られる。我々は慢性疼痛発症時の帯状回における抑制性伝達の変化の有無を検討するために,電気生理学的手法を用いて帯状回II-III層およびV層錐体細胞における自発性抑制性シナプス後電流を記録した。その結果,帯状回での自発性抑制性伝達に大きな変化は見られなかった。これまでに慢性疼痛での帯状回の興奮性伝達は亢進していると報告されており,この現象は抑制性伝達の抑制によるものではないことが推察される。しかしながら,脊髄では抑制性伝達物質のGABAによる応答が興奮に転じていることが知られている。そこで,GABAA受容体の輸送に関与しているPRIP-1のノックアウトマウスを用いてシナプス伝達の変化を脊髄で観察した。現在までに,慢性疼痛における中枢調節機構に深く関与している抑制性伝達物質であるGABAが作用するGABAA受容体についてPRIP-1-/-マウスを用いて検討した。このマウスでは,痛覚過敏が生じており脊髄でのGABAA受容体サブユニットの発現変化やGABA応答の変化などが見出された。このように,慢性疼痛の発症メカニズムにGABAA受容体サブユニット構成の変化が深く関与していることを明らかにすることが出来たことから,本研究はおおむね順調に進展していると判断した。しかしながら,慢性疼痛における大脳皮質帯状回でのP2X受容体の関与について詳細な検討が出来ていないので,次年度にこれらの点について検討する。研究目的では、神経因性疼痛における上位中枢調節機構の解明であり、痛覚情報の統合領域とも考えられる前帯状回でのシナプス伝達について検討を行っている。
九州地域における精神障害者支援施策の形成と発展に関する総合調査研究

九州地域における精神障害者支援の地域特性及び施策形成の歴史的推移を見ていく時、病床が九州に集中した特異な現象を至らしめた要因は複雑であり、かつ戦前と戦後の間には連続性と非連続の両側面が見られた。連続性の側面では、特に天皇制を中心とした近代国家成立の途上、西南戦争や士族反乱の鎮圧、地方行幸、中央直轄型地域政治体制の維持などの精神風土、及び南国の温暖な気候など自然風土を中心に1990年代に至る精神医療の展開の基本的性格(「治安」と「救貧」を中心とした収容主義)が決定づけられる。非連続の側面では、戦後の社会保障制度の整備、国策としての民間精神病院への依存と育成策を基盤に、九州地域における様々な社会変動(都市への人口流出、農村崩壊、家族システムの弱体化、石炭産業の衰退など産業構造の変化)の影響で、経済的後進地域からの脱却に新たな産業基盤の模索および社会的対応として精神科病床の増床を促す下地が、他の地域に比べて比較的整っていたことを現地ヒアリング調査及びサンプリング・アンケート調査、文献調査等を通じて、いくつかの仮説とともに分析することができた。今後の九州地域における精神障害者支援施策の発展の方向性として、精神病床数の多少に影響しない診療報酬体制の確立、精神障害者社会復帰施設など地域資源の質量の充足とACTに代表される地域生活支援チームの立ち上げ、医療スタッフの地域再配置の促進と研修支援が必要である。また家族支援の充実と市民団体や精神障害当事者会の育成の取り組みを充実することも重要である。平成15年度における本研究計画の目的は、九州地域における精神障害者支援の地域特性及び施策形成の歴史的推移を文献調査、現地ヒアリング調査及びアンケート調査で明らかにすることにより、次年度以降の調査研究における基礎資料を得ることであった。それに基づき以下の調査研究及び研究合宿を実施した。1文献調査九州・沖縄各県の精神科病院関係資料及び関連する社会史原子量、また文化・経済・政治・歴史等の関連資料の収集の中で、戦前戦後の精神障害者支援に関する著書及び文献・資料を収集した。2現地ヒアリング調査及びアンケート調査九州・沖縄各県の精神科病院、主要社会復帰施設及び関連資源、家族会、セルフヘルプグループ、市民団体を対象に、九州全県に渡ってヒアリング調査及びアンケート調査を実施した。3研究合宿本調査研究の実施にあたり、各種調査を実施する各研究員との必要な連絡調整及び調査研究進捗状況報告、外部から講師を招聘しての研究会主催等を目的とした研究合宿を2003年7月、2004年3月の2回に渡り実施した。平成15年度の本調査研究成果としては、九州地域における精神障害者支援の地域特性及び施策形成の座史的推移を見ていく時、戦前と戦後の間に連続性があること、特に天皇制を中心とした近代国家成立の途上、現在に至る精神医療の展開の基本的性格(「治安」と「救貧」)が決定付けられ、戦後の社会保障制度の整備と九州地域における様々な社会運動(都市への人口流出、家族システムの弱体化、産業構造の変化、地方行幸、保守的政治体制等)の影響下で、社会的対応としての精神科病床の増床を促す下地が、九州地域では他の地域に比べて比較的整っていたことを現地ヒアリング調査及びアンケート調査、文献調査を通じて、いくつかの仮説とともに分析することができた。平成16年度における本研究計画の目的として、前年度調査を実施した文献調査、アンケート調査及びヒアリング調査の成果を基に、九州全県に存在する精神科病院及び社会復帰施設等を対象にアンケート調査を行い、その結果の分析を行うものであった。1)文献調査九州・沖縄各県の精神科病院関係資料及び関連する社会資源資料の収集を中心に文献調査を行った。さらに九州・沖縄地域の文化・社会・経済・政治・歴史関連資料を収集した。2)アンケート調査九州に存在する精神科病院及び社会復帰施設、小規模作業所、家族会、セルフヘルプグループ、市民団体を対象に九州全県にわたってアンケート調査を実施した。

3)研究合宿本調査研究の実施にあたり、調査研究を実施する各研究員との必要な連絡調整及び各調査の集計データの報告分析を目的に以下の日時・場所で研究合宿を実施した。(1)日時:2004年12月場所:長崎県研究合宿主催目的:各調査の集計データの結果報告及びその分析のため平成16年度調査研究成果平成16年度における本調査研究の成果として、九州地域に特異的に増大した精神科病床の減少と今後の精神障害者の地域移行を支える社会復帰施設等の質的・量的拡大を促進する要因として、(1)地域移行を支える社会復帰施設等の施設整備の充実を目指すとともに、精神科病床の機能分化を押し進めていく中で計画的に精神科病床の減少を図る必要があること、(2)市町村を中心とした家族会及び当事者会の活性化に向けた支援を充実する必要があること、(3)市民団体の今後の活動の活発化を図る必要があること、(4)それらを各地域間での活動目標として共有できるネットワークの構築が必要であるということを九州全県にわたる精神障害者支援施策の現状調査を通じて、多くの課題とともに分析することができた。九州地域における精神障害者支援の地域特性及び施策形成の歴史的推移を見ていく時、病床が九州に集中した特異な現象を至らしめた要因は複雑であり、かつ戦前と戦後の間には連続性と非連続の両側面が見られた。連続性の側面では、特に天皇制を中心とした近代国家成立の途上、西南戦争や士族反乱の鎮圧、地方行幸、中央直轄型地域政治体制の維持などの精神風土、及び南国の温暖な気候など自然風土を中心に1990年代に至る精神医療の展開の基本的性格(「治安」と「救貧」を中心とした収容主義)が決定づけられる。非連続の側面では、戦後の社会保障制度の整備、国策としての民間精神病院への依存と育成策を基盤に、九州地域における様々な社会変動(都市への人口流出、農村崩壊、家族システムの弱体化、石炭産業の衰退など産業構造の変化)の影響で、経済的後進地域からの脱却に新たな産業基盤の模索および社会的対応として精神科病床の増床を促す下地が、他の地域に比べて比較的整っていたことを現地ヒアリング調査及びサンプリング・アンケート調査、文献調査等を通じて、いくつかの仮説とともに分析することができた。今後の九州地域における精神障害者支援施策の発展の方向性として、精神病床数の多少に影響しない診療報酬体制の確立、精神障害者社会復帰施設など地域資源の質量の充足とACTに代表される地域生活支援チームの立ち上げ、医療スタッフの地域再配置の促進と研修支援が必要である。また家族支援の充実と市民団体や精神障害当事者会の育成の取り組みを充実することも重要である。九州地域の過剰な精神病床の削減方策としては、時限的な病床削減補助金の創設など国策として施策推進策を打ち出すことは有用である。
C型肝炎の発症機序に関する免疫学的研究

私達は,C型肝炎の肝細胞障害機序を細胞性免疫の面から明らかにする目的で,C型肝炎ウイルスコア抗原に特異的なT細胞の誘導行い,解析を進めた.C型肝炎ウイルス感染患者抹消血リンパ球を抗原ペプチドで刺激することにより,特異的細胞障害性T細胞が存在することを明らかにし,HLA B44拘束性C型肝炎ウイルスコア抗原特異的細胞障害性T細胞がコア抗原アミノ酸88-96のエピトープを確認することを証明した.更に,C型肝炎ウイルス特異的ヘルパーT細胞エピトープが存在し,細胞障害性T細胞の分化,誘導を促すことも明らかにした.C型肝炎ウイルスコア抗原アミノ酸88-96はアミノ酸91を除きウイルス間で非常によく保存されており,91位のアミノ酸も同じ遺伝子型の中ではよく保存されている.異なる遺伝子型に属するC型肝炎ウイルス株に相当する抗原ペプチドを作製し,HLA B44拘束性C型肝炎ウイルスコア抗原特異的細胞障害性T細胞による認識を検討し,特異的細胞障害性T細胞が誘導されるのは遺伝子型II/1bとIII/2aのコア抗原ペプチドによるリンパ球の刺激によってであり,遺伝子型I/1aおよびIV/2bの抗原ペプチドでは誘導できないことを明らかにした.また,特異的細胞障害性T細胞の抗原ペプチド認識も同様であった.しかし,遺伝子型I/1aのまれな変異型で94位のアミノ酸変異を来したC型肝炎ウイルス抗原ペプチドは,特異的細胞障害性T細胞を誘導することが明らかになった.本研究の成果は,C型肝炎の発症機序の解明だけでなく,細胞障害性T細胞を誘導するワクチンのデザインにおいて重要と考えられる.私達は,C型肝炎の肝細胞障害機序を細胞性免疫の面から明らかにする目的で,C型肝炎ウイルスコア抗原に特異的なT細胞の誘導行い,解析を進めた.C型肝炎ウイルス感染患者抹消血リンパ球を抗原ペプチドで刺激することにより,特異的細胞障害性T細胞が存在することを明らかにし,HLA B44拘束性C型肝炎ウイルスコア抗原特異的細胞障害性T細胞がコア抗原アミノ酸88-96のエピトープを確認することを証明した.更に,C型肝炎ウイルス特異的ヘルパーT細胞エピトープが存在し,細胞障害性T細胞の分化,誘導を促すことも明らかにした.C型肝炎ウイルスコア抗原アミノ酸88-96はアミノ酸91を除きウイルス間で非常によく保存されており,91位のアミノ酸も同じ遺伝子型の中ではよく保存されている.異なる遺伝子型に属するC型肝炎ウイルス株に相当する抗原ペプチドを作製し,HLA B44拘束性C型肝炎ウイルスコア抗原特異的細胞障害性T細胞による認識を検討し,特異的細胞障害性T細胞が誘導されるのは遺伝子型II/1bとIII/2aのコア抗原ペプチドによるリンパ球の刺激によってであり,遺伝子型I/1aおよびIV/2bの抗原ペプチドでは誘導できないことを明らかにした.また,特異的細胞障害性T細胞の抗原ペプチド認識も同様であった.しかし,遺伝子型I/1aのまれな変異型で94位のアミノ酸変異を来したC型肝炎ウイルス抗原ペプチドは,特異的細胞障害性T細胞を誘導することが明らかになった.本研究の成果は,C型肝炎の発症機序の解明だけでなく,細胞障害性T細胞を誘導するワクチンのデザインにおいて重要と考えられる.C型肝炎の肝細胞障害の免疫学的機序を細胞性免疫の面から検討するため,慢性C型肝炎患者末梢血リンパ球よりC型肝炎ウイルスコア抗原特異的細胞障害性T細胞の誘導を試みた.まず,標的細胞とするためのB細胞株の樹立を,各患者末梢血リンパ球のB細胞をEBウイルスでトランスフォームすることにより行った.このB細胞株に内因性にC型肝炎ウイルスコア抗原を発現させるため,C型肝炎患者血清よりクローニングしたC型肝炎ウイルスコア蛋白をコードするcDNAをEBベクターであるpcDEBに入れ,C型肝炎ウイルスコア抗原発現ベクター(pcDEB-HCVc)を作製した.pcDEB-HCVcをB細胞株にトランスフェクトすることにより,1細胞当り1コピーの発現ベクターの入った標的細胞が作製できた.また,一過性にC型肝炎ウイルスコア抗原を細胞に発現させるための遺伝子組換えワクシニアウイルスの作製にも成功した.慢性C型患者末梢血リンパ球よりC型肝炎ウイルスコア抗原特異的細胞障害性T細胞を誘導するため,C型肝炎ウイルスコア抗原全長(191アミノ酸)をカバーし,10アミノ酸づつオーバーラップする20アミノ酸のペプチド(NP1NP18)を合成した.慢性C型肝炎患者末梢血リンパ球を合成ペプチドの混合物(MIX A:NP15,MIX B:NP610,MIX C:NP1114,MIX D:NP1518)で刺激し,同じペプチド混合物でパルスした患者自己のB細胞株を殺すかどうかを検討したところ,末梢血リンパ球を合成ペプチドで2度刺激することにより,細胞障害性が誘導できることが判明した.このようにして誘導された細胞障害性T細胞は内因性にC型肝炎ウイルス抗原を発現する標的細胞も殺すことが判明した.私達は、C型肝炎の肝細胞障害機序を細胞性免疫の面から明らかにする目的で、C型肝炎ウイルスア抗原に特異的なT細胞の誘導、株化を行い、誘導されたC型肝炎ウイルスコア抗原特異的T細胞およびT細胞株について解析を進めている。今年度は、慢性C型肝炎患者の抹消血リンパ球より誘導されたC型肝炎ウイルスコア抗原アミノ酸81-100のペプチドを認識する細胞障害性T細胞および同じ患者で証明されたC型肝炎ウイルスコア

抗原特異的なヘルパーT細胞について分析を進めた。種々のHLAを有するB細胞株をC型肝炎ウイルスコア抗原アミノ酸81-100のペプチドでパルスしたものを標的細胞として細胞障害性T細胞のHLA拘束性を検討したところ、細胞障害性T細胞はHLAB44の拘束のもとにC型肝炎ウイルスコア抗原アミノ酸81-100のペプチドを認識し、HLAB44を有するC型肝炎患者8例中4例で細胞障害性T細胞が誘導できた。その内の1例で証明されたヘルパーT細胞はC型肝炎ウイルスコア抗原アミノ酸21--40のペプチドを認識し、インターフェロンgammaを産生していることが明らかになり、Th1細胞に属することが判明した。また、同じ患者の細胞障害性T細胞の誘導を促進した。C型肝炎ウイルスコア抗原アミノ酸81-100に含まれる種々の長さの合成ペプチドを作製し、細胞障害性T細胞の抗原エピトープの最短の長さの検討を行ったところ、HLAB44拘束性C型肝炎ウイルス特異的T細胞の最短の抗原エピエープは、C型肝炎ウイルスコア抗原アミノ酸88-96のアミノ酸であることが判明した。現在、細胞障害性T細胞およびヘルパーT細胞の株化にも成功し、解析を進めている。私達は,C型肝炎の肝細胞障害機序を細胞性免疫の面から明らかにする目的で,C型肝炎ウイルスコア抗原に特異的なT細胞の誘導,株化を行い,誘導されたC型肝炎ウイルスコア抗原特異的T細胞およびT細胞株について解析を進めている.先にHLA B44拘束性C型肝炎ウイルスコア抗原特異的細胞障害性T細胞がC型肝炎ウイルスコア抗原アミノ酸81-100に存在するエピトープを認識することを明らかにしたが,今年度は異なる遺伝子型に属するC型肝炎ウイルス株に相当する抗原ペプチドを作製し,HLA B44拘束性C型肝炎ウイルスコア抗原特異的細胞障害性T細胞による認識を検討した.C型肝炎ウイルスコア抗原アミノ酸81-100はアミノ酸91を除き非常によく保存されており,91位のアミノ酸も同じ遺伝子型の中ではよく保存されている.HLA B44拘束性C型肝炎ウイルスコア抗原特異的細胞障害性T細胞が誘導されるのは遺伝子型II/1bとIII/2aのC型肝炎ウイルスコア抗原ペプチドによるリンパ球の刺激によってであり,遺伝子型I/1aおよびIV/2bの抗原ペプチドでは誘導できなかった.また,HLA B44拘束性C型肝炎ウイルスコア抗原特異的細胞障害性T細胞の抗原ペプチド認識も同様であった.しかし,遺伝子型I/1aのまれな変異型で94位のアミノ酸変異を来したC型肝炎ウイルス抗原ペプチドは,遺伝子型IV/2bのC型肝炎ウイルスに感染した患者でHLA B44拘束性C型肝炎ウイルスコア抗原特異的細胞障害性T細胞を誘導した.これらの結果は,C型肝炎の発症機序の解明だけでなく,細胞障害性T細胞を誘導するワクチンのデザインにおいて重要と考えられる.
ツメガエル卵の核内にあり、減数分裂を加速する低分子RNAの同定

脊椎動物の減数分裂では、ホルモン刺激によるMPF(cdc2キナーゼとサイクリンBの複合体)活性化により核膜崩壊が誘導される。核内には様々な核酸、タンパク質が蓄積されているが、これらの機能については不明な点が多い。我々は以前MPFを活性化し、減数分裂を加速する活性を持つ分子が核質に含まれることを示した(Iwashita et al.:1998)。最近海外の研究者らにより、この核質の活性が核膜に結合しているpre-MPFによるものであるという報告が行われた(Beckhelling et al.:2003)。しかし我々は独自の研究から、酒性の大部分をpre-MPFなどのタンパク質ではなく、比較的低分子のRNAが占めていることを発見した。この発見に基づき本研究では、核質に含まれ減数分裂を加速する活性を担っていると見られる低分子RNAの解析を行った。まず核質に含まれる活性の物性を調べるため、核質の熱処理を行った。その結果熱処理によっても活性は変化しないことを確認した。さらにフェノールやproteinase Kで処理しても活性は失われなかった。これらの結果はタンパク質以外の耐熱性の物が活性を持つことを示唆している。続いて核質をRNA分解酵素で処理したところ活性が失われた。さらに核から抽出した核質RNAを卵に注入したところ減数分裂を加速する活性が認められた。これらの結果から活性は核質のRNAに担われていると考えられる。さらに核質をMgCl_2を用いない方法で卵から摘出し、スピンカラムを用いてサイズに応じて精製し、活性を測定した。その結果、低分子ではあるが3kDa以上の分画に活性があることが新たに分かった。今後この活性を担っているRNAを決定する予定である。脊椎動物の減数分裂ではプロゲステロンホルモンにより未成熟卵でMPF(cdc2キナーゼとサイクリンBの複合体)が活性化され、核膜崩壊が誘導される。我々は脊椎動物の実験動物として広く使われているアフリカツメガエルを用いて核質を注入された未成熟卵は減数分裂に要する時間が著しく短縮されるという結果を得た(Iwashita et al:1998)。この結果はMPFを活性化し、減数分裂を加速する活性を持つ分子が核質に含まれることを示している。さらに他の結果と併せ、核質が細胞質と混合することが正常な減数分裂の進行に必要であることが分かった。最近海外の研究者らにより、この核質の活性が核膜に結合しているpre-MPFによるものであるという報告が行われた(Beckhelling et al:2003)。しかし我々は独自の研究から、活性の大部分をpre-MPFなどのタンパク質ではなく、低分子RNAが占めていることを発見した。この発見に基づき本研究で我々は、核質に含まれ減数分裂を加速する活性を担っている低分子RNAの同定を行っている。ツメガエル未成熟卵の核質に含まれ、減数分裂を加速する活性を持つ分子の探索を以下の方法で行った。まず核質に含まれる活性の物性を詳細に確認するため、核質の熱処理を行った。その結果熱処理によっても活性は変化しないことが確認できた。さらにフェノール処理しても活性は失われないことも確認した。タンパク質以外が活性を持つと思われるため、核質からスピンカラムYM-3を用いて3kDa以下の活性のある分画を精製した後、RNA分解酵素で処理を行った。その結果活性が失われ、活性が低分子RNAであることを確認した。現在はRNA分解酵素の卵成熟への影響を抑える条件を検討するとともに、2次元薄層クロマトグラフィーによって核質を展開し活性のある分子を特定する予定である。
日本語音声の韻律的特徴の生理学的機制及び語音の音響的特徴との相互関係の研究

1.生理的研究設備の整備と予備的データの収集・解析(廣瀬、桐谷)生体信号記録装置を導入してデータ収集システムを整備し、データ収集と解析を行い、日本語韻律の特徴生成に関して考察を加えた。1)韻律生成時の外喉頭筋の活動に関する研究輪状甲状筋と胸骨舌骨筋から筋電図を導出し、音声信号とともに計算機に入力、処理を行ったところ、両筋の間にはみかけ上相反的なパタンが認められた。しかし両筋の活動の交代のタイミングを、純粋なoffーonとみなすには無理があると考えられた。結局胸骨舌骨筋がピッチの高から低への遷移に寄与しているという見解を否定はできないが、基本的にはピッチを低く維持するような喉頭調節に関与していると考えるべきであると考察した。2)沖縄方言、鹿児島方言、五島方言等の発話時の喉頭調節をファイバースコープで観察し、声門化音、無声化等の調節様式を確認した。3)代表的方言(例:出雲方言)発話時の舌・口唇の運動記録システムを実用化し、各調音器官が協調的な活動パタンを示しながら調音と韻律調節を行っていることを観察した。2.日本語音声分析システムの拡充と談話分析への応用(今石、中本、三輪、篠崎、桐谷)1)日本語音声分析システムの拡充日本語音声をパーソナルコンピュータで音響分析するシステムの整備拡充を行った。2)イントネーションの音響分析共通語アクセント地域の談話音声の検討として、天気予報のイントネーションのパタンを調べ、そのパタンには基本的形式と変則的形式があることを指摘した。
認知症の予防効果を有する食品成分の総括的研究

本研究では、神経細胞を用いて神経変性疾患モデルを作成し、神経細胞死に対する食品成分の保護効果と、疾患モデル動物を用いて食品成分による記憶障害の改善効果または運動機能の改善効果について検討した。ナンキョウに含まれる1'-acetoxychavicol acetateは、アルツハイマー病モデルマウスの認知機能の改善効果を有すること、その作用メカニズムとして、グルコースの代替エネルギー源として血清ケトン体濃度を亢進させることによって神経細胞障害を抑制することを見出した。また、マテ茶はパーキンソン病の細胞モデルにおいて、酸化ストレスによる神経細胞障害に対する保護効果を有することが明らかとなった。食品成分による神経変性疾患の予防効果とその作用メカニズムについての総括的な研究を行い、日常の食生活を改善することによって健康長寿を目指すことができるように提言するための基礎研究として、今年度は、in vitroアルツハイマー病モデルおよびin vitroパーキンソン病モデルを用いて、食品成分による神経細胞保護効果とその作用メカニズムについて検討した。In vitroアルツハイマー病モデルを用いた検討:ナンキョウ(タイショウガ)に含有する主要機能成分である1'-acetoxychavicol acetate (ACA)は、細胞数に影響を与えない濃度でプロテアソーム活性を増加させた。一方、アミロイドβの添加によって減少した細胞数は、ACAの添加によって有意に回復した。そこで、この作用メカニズムを解明するために、プロテアソーム活性の阻害剤(MG132)またはプロテインキナーゼA (PKA)の阻害剤(H-89)を作用させたところ、ACAの効果は有意に抑制された。さらに、細胞内cAMP量およびその合成酵素であるアデニル酸シクラーゼ活性は、ACAの添加によって有意に亢進した。これらのことから、ACAによるアミロイドβ誘導性細胞毒性の抑制作用メカニズムは、cAMP-PKA経路を介してプロテアソーム活性を亢進させ、神経細胞傷害を抑制することを明らかにした。In vitroパーキンソン病モデルを用いた検討:南米の伝統的飲料として広く飲料されているマテ茶の抽出物は、6-ヒドロキシドーパミン(6-OHDA)によって有意に低下した細胞生存率をコントロールレベルまで回復させること、さらに、その作用メカニズムとして、細胞内活性酸素種産生量を抑制することによって神経細胞傷害に対する保護効果を有することを明らかにした。神経変性疾患の予防効果を有する食品成分として、1'-acetoxychavicol acetate (ACA)およびマテ茶抽出物を見出し、神経細胞傷害の抑制効果とその作用メカニズムについて明らかにすることができたため。食品成分による神経変性疾患の予防効果とその作用メカニズムについての総括的な研究を行い、日常の食生活を改善することによって健康長寿を目指すことができるように提言するための基礎研究として、今年度は、in vivoアルツハイマー病モデルを用いて、認知機能の改善効果とその作用メカニズムについて検討した。アルツハイマー病モデルとして知られている老化促進モデルマウス(SAMP8)およびその対照マウス(SAMR1)を用いて、コントロール食またはナンキョウ(タイショウガ)に含有する主要機能成分である1'-acetoxychavicol acetate (ACA)を含む飼料(0.02% ACA含有食)で25週間飼育した。短期記憶能力としてY字迷路試験、学習能力および長期記憶能力としてモーリス水迷路試験を飼育2224週目で実施し、飼育終了後に血清のメタボロミクス解析、大脳組織の病理組織学的解析を行った。その結果、SAMP8-コントロール食群の短期記憶能力および長期記憶能力は、SAMR1に比べて低下したが、SAMP8-ACA食群ではSAMR1と同レベルにまで向上した。さらに、大脳の病理組織学的所見において、SAMP8-コントロール食群では海馬組織を構成する細胞の形態異常が認められたが、SAMP8-ACA食群ではSAMR1と同様に正常な形態を示した。一方、血清中代謝産物についてメタボロミクス解析したところ、ACAを摂食させることによって血中ケトン体濃度が有意に亢進した。これらのことから、ACAによる認知機能の改善効果は、グルコースの代替エネルギー源として血清ケトン体濃度を亢進させ、β酸化-TCA回路を介するエネルギー産生を維持し、神経細胞障害を抑制することが明らかになった。昨年度、神経細胞を用いたin vitro実験系によって、神経変性疾患の予防効果を有する食品成分として、1'-acetoxychavicol acetate (ACA)を見出したが、今年度、アルツハイマー病モデル動物を用いたin vivo実験系で検討したところ、ACAを摂食させることによって認知機能が改善したこと、またその作用メカニズムとして、グルコースの代替エネルギー源として血清ケトン体濃度を亢進させ、β酸化-TCA回路を介するエネルギー産生を維持し、神経細胞障害を抑制することが明らかにすることができた。さらに、本研究結果についてChemico-Biological Interactions 257:101-109 (2016)に掲載することができた。食品成分による神経変性疾患の予防効果とその作用メカニズムについての総括的な研究を行い、日常の食生活を改善することによって健康長寿を目指すことができるように提言するための基礎研究として、今年度は、ヒト神経芽細胞腫SH-SY5Yに6-hydroxydopamine (6-OHDA)を作用させることによって作製したin vitroパーキンソン病モデルを用いて、食品成分による神経細胞障害に対する保護効果のより詳細な作用メカニズムについて検討した。さらに、ロテノン投与によるin vivoパーキンソン病モデルを作製し、運動能力試験によってその有効性を評価した。In vitro実験系:南米の伝統的飲料として広く飲料されているマテ茶の抽出物は、細胞内活性酸素種産生量を抑制することによって6-OHDAによって誘導される神経細胞障害に対する保護効果を有することを前年度までに見出している。

そこで、マテ茶抽出物による神経細胞障害に対するその詳細な作用メカニズムとして、抗酸化タンパク質(ヘムオキシゲナーゼ-1 : HO-1)との関連性を調べたところ、マテ茶抽出物は、Nrf2-ARE経路を介してHO-1の発現を亢進させることによって、酸化ストレスによる神経細胞障害に対する保護効果を示すことを明らかにすることができた。In vivo実験系:ロテノンはミトコンドリア複合体Iを阻害することによって活性酸素種産生量を増加させ、その酸化ストレスによって神経細胞死を導くことが知られている。そこで、C57BL6/Jマウスにロテノン溶液(10 mg/kg BW)を連続4週間、胃チューブを用いて経口投与した。運動能力試験としてロータロッド試験を実施した。その結果、ロテノン群におけるロッドの滞在時間はコントロール群と比較して有意に減少したことから、本実験条件はパーキンソン病モデルとして有効であることを見出した。本研究では、神経細胞を用いて神経変性疾患モデルを作成し、神経細胞死に対する食品成分の保護効果と、疾患モデル動物を用いて食品成分による記憶障害の改善効果または運動機能の改善効果について検討した。ナンキョウに含まれる1'-acetoxychavicol acetateは、アルツハイマー病モデルマウスの認知機能の改善効果を有すること、その作用メカニズムとして、グルコースの代替エネルギー源として血清ケトン体濃度を亢進させることによって神経細胞障害を抑制することを見出した。また、マテ茶はパーキンソン病の細胞モデルにおいて、酸化ストレスによる神経細胞障害に対する保護効果を有することが明らかとなった。今年度は神経細胞を用いたin vitro実験系で作用メカニズムの解明を中心に行ってきたが、疾患モデル動物を用いたin vivo実験系での検討を行う。今年度は、神経変性疾患の1つであるパーキンソン病についてin vitroおよびin vivo実験系を用いて、パーキンソン病予防効果を有する食品成分の探索とその作用メカニズムの解明の検討を行う予定である。病態栄養学疾患モデル動物を用いたin vivo実験系での検討を行うために、次年度の予算を確保する必要が生じため。実験動物購入費として使用する。
特別支援学校における温熱環境の許容基準値作成に関する基礎的研究

本研究では、「研究I:特別支援学校に在籍する児童及び生徒の保護者を対象とした自宅の温熱環境に関するアンケート調査と自宅の温熱環境の実測調査」、「研究II:特別養護学校における温熱環境に関する教員からのアンケート・ヒアリング調査と教室の温熱環境の実測調査」、「研究III:特別支援学校での温熱環境の許容基準値の検討」を遂行する。これまで無かった特別支援学校における温熱環境の許容基準値を児童及び生徒の保護者に対するアンケート調査、特別支援学校の教員に対するヒヤリング調査や学校並びに自宅の実測値から新たに作成して、公表することで特別支援学校の児童と生徒への安心安全、快適な学習環境形成に貢献する。
ジーンターゲティングによるがん関連遺伝子の機能解析

我々は、本研究において、ジーンターゲティング法を中心とする発生工学的手法を用いることにより、マウス生体内の各種組織・細胞における発がん関連遺伝子の機能解析を行い、発がんの分子機構の解明に大きく貢献する多くの知見を得た。また、さらにヒト発がん研究にとって重要な発がんモデル動物の開発にも成功した。がん抑制遺伝子Patched-1(Ptc1)の組織特異的不活化により、Ptc1の、発達途上の小脳において外顆粒細胞での組織特異的不活化が、Sonic Hedgehog signalの活性化を通じて増殖停止の遷延を引き起こし、これが小脳髄芽腫の発生につながることを明らかにし、さらにPtc1の表皮ケラチノサイト特異的な不活化により、ヒト基底細胞がんのモデルマウス開発にも成功した。がん抑制遺伝子Ptenに関しては、PtenがT細胞、表皮ケラチノサイト、肝細胞、前立腺上皮において、PIP3を介したシグナル伝達系の抑制に機能していることを明らかにし、これらの組織におけるPtenの不活化が、実際に発がんを引き起こすことを明らかにした。Wntシグナルに関与するがん関連遺伝子の機能解析では、Apcの不活化やβ-cateninの活性化が、多くの組織細胞でWntシグナルの活性化を引き起こすことを明らかにした。しかし、肝細胞では肝の肥大をもたらすのに対し、神経堤細胞や表皮ケラチノサイトでは細胞死が引き起こされることも明らかとなり、生体内でのWntシグナルの活性化に対する反応は、細胞・組織によって大きく異なることも明らかとなった。また我々は、Wnt受容体であるFrizzledの細胞内ドメインに結合する新たな分子を三種類同定することに成功し、これらのうち二種のWntシグナル関連分子のマウス生体内における機能を、ジーンターゲティング法を用いて明らかにすることに成功した。ヒトの発癌は、がん遺伝子やがん抑制遺伝子といったがん関連遺伝子の変異により生じることが明らかとなっているが、その発癌の分子機構を解明するには、発癌の母地となる組織・細胞における、これらがん関連遺伝子の機能を知ることが重要である。本研究では、実際に高頻度にヒト癌においてその変異が検出されるSMAD4、VHL、PTEN、ARF等の遺伝子に対し、コンディショナル・ジーン・ターゲティングを応用し、これらの遺伝子の機能解析を行い、以下の結果を得た。(1)膵臓特異的なSMAD4遺伝子の不活化を行ったが、細胞増殖の誘導は観察されず、また、長期観察においても腫瘍の発生は認められなかった。これらの結果から膵臓上皮細胞の癌化にはSMAD4遺伝子の不活化のみでは充分でないことが明らかとなった。(2)VHL遺伝子変異のホモ接合体である変異ES細胞の解析から、VHL遺伝子はアドレノメデュリン遺伝子の発現を負に抑制していることが明らかとなり、さらにこの制御にはHIF2α遺伝子が関与していると考えられた。(3)T細胞特異的なジーンターゲティングにより、PTEN遺伝子がCD4陽性のT細胞の増殖を負に制御し、アポトーシスの誘導に機能していることが示され、さらにこれらの機能が実際に生体内でリンパ腫発生の抑制に働いていることが明らかとなった。(4)ノックアウトマウス由来の線維芽細胞の解析から、ARFを介したアポトーシス誘導機構には、p53依存性及び非依存性の2種類が存在すること、そしてそのいずれもがミトコンドリア依存性のアポトーシスであることが明らかとなった。コンディショナル・ノックアウトマウスとK14Creトランスジェニックマウスとの交配により、Patched遺伝子の表皮基底細胞特異的な不活化を行ない、表皮基底細胞腫(BC)の誘導に成功した。このBCではGli遺伝子の高い発現が観察され、ヒト基底細胞腫のモデル動物となると考えられた。