hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超好熱アーキアのL‐プロリン脱水素酵素複合体の機能構造解析と電子伝達機構の解明

本研究は、超好熱アーキアのα_4β_4型及びαβγδ型のL-プロリン脱水素酵素複合体(ProDH)の機能と構造の解明を目的としている。α_4β_4型ProDHについては、高分解能かつ鉄イオウクラスターが壊れていない構造の決定や変異酵素(C381S)によるSS結合の構造形成への寄与を解析した。αβγδ型ProDHについては様々な変異体を構築し酵素の結晶化を試みた。また、ProDH活性の本体である両タイプのβサブユニットについて、その酵素化学的性質を解析した。超好熱アーキアにはα_4β_4型及びαβγδ型の2種類のL-プロリン脱水素酵素複合体(ProDH)が特異的に存在する。本研究ではこれらの複合体酵素の機能と構造を明らかにし、その電子伝達機構を明らかにすることを目的としている。α_4β_4型ProDHはその電子伝達に寄与する鉄イオウクラスター(ISC)が壊れた状態での構造しか得られていなかった。ISCが壊れていない構造を決定するため、酸化防止剤であるDTT存在下での結晶化を行ったが、高分解能の結晶を得るには至らなかった。この酵素の隣り合うαサブユニットの381番目のシステイン残基はジスルフィド結合により結合しており、これが高次構造の形成やタンパク質の安定化に寄与していることが示唆されたため、このシステイン残基をセリンに置換し、ジスルフィド結合の影響を解析した。変異酵素はネイティブと同様のα_4β_4構造をとり、高い耐熱性を示すなど、ジスルフィド結合の有無による大きな変化は認められなかった。αβγδ型の酵素については、Thermococcus profundusのProDHを対象として、酵素の結晶化を目指した。δサブユニットにだけHisタグ配列が付加されて発現する大腸菌発現系を構築して酵素を精製し、結晶化を試みたが、現在のところ結晶は得られていない。この酵素はα、γ、δサブユニットにISCを有しており、これらが不安定になっている可能性があるため、ISC変異酵素を作製し、さらに結晶化スクリーニングを進める予定である。本年度はまず、Thermococcus profundusのαβγδ型ProDHの結晶化を目指した。これまでの研究から、α、γ、δサブユニットに存在する鉄イオウクラスター(ISC)の空気酸化により立体構造が不安定になり結晶化されない可能性があったため、各サブユニット中のISCに関連する16個のCys残基をSerに変異させたISC変異酵素を作製した。このうち、γサブユニットにISC変異を入れた発現系では、いずれも複合体構造が形成されておらず、ISC変異によりγサブユニットが正しく立体構造形成できていないことが示唆された。一方、α,δ,αδの各ICS変異酵素では複合体を保持しており、これらのISCが立体構造形成とは関係しないことが分かった。特にαδのISC変異酵素で純度の高い標品が得られたため、結晶化スクリーニングを行った結果、いくつかの条件でCrystalDyeにより染色される結晶を見出した。次に、両タイプのProDH複合体のProDH活性を触媒するβサブユニット(PDH)の性質を比較するため、4種類のPyrococcus、Thermococcus属の計8種類のPDHの性質を比較した結果、複合体構造と属の違いにより安定性や電子受容体特性、触媒効率に違いがあることがわかった。複合体酵素と比べると、安定性は若干劣るものの、その反応速度は25倍高くなった。これらの結果から、複合体酵素よりも単独発現酵素の方が応用利用する上で有用であることが明らかになった。
小胞体ストレスによる細胞機能調節の分子機構

本年度は、生体内で起こる生理的小胞体ストレス応答のシグナル解析および小胞体ストレスセンサーの活性化機構の解明を目指した。得られた結果について以下に記載する。1)小胞体ストレスセンサーOASISによる消化管杯細胞の分化制御:OASISは消化管の杯細胞に極めて強く発現している。OASIS欠損マウスの大腸粘膜では、成熟杯細胞が減少し、分化が進んでいない未成熟杯細胞が増加していた。ヒト結腸癌細胞LS174T細胞に酪酸ナトリウム処理で杯細胞への分化を誘導するモデルを用い、分化過程での小胞体ストレスについて検討した。その結果、杯細胞の分化時に軽度の小胞体ストレスが生じていることがわかった。このことから、杯細胞の分化・成熟過程では一過的な軽微な小胞体ストレスが生じ、それに応答してOASISが活性化し粘液顆粒形成の促進などを通して杯細胞の分化・成熟を促すことが強く示唆された。2)小胞体ストレスセンサーOASISおよびBBF2H7の活性化機構:OASISおよびBBF2H7は、通常の状態で分子シャペロンBiPと結合しないことから、ATF6とは異なる新規の活性化メカニズムを有する。タンパク質合成阻害剤cycloheximide等を用いたOASISおよびBBF2H7の生化学的特性の解析により、両タンパク質は、通常の状態では小胞体関連分解(ERAD)で構成的に分解されるが、小胞体ストレス状態になると安定化することが明らかとなった。OASISおよびBBF2H7の特異的なE3ユビキチンライゲースを同定するために、ERADに関与する各種E3ユビキチンライゲースのsiRNAを骨芽細胞および軟骨細胞に導入し両分子のタンパク安定性を検討したところ、小胞体膜に局在するE3ライゲースのHRD1が両分子の分解に関与することが明らかとなった。以上の結果から、OASISおよびBBF2H7は、通常の状態ではHRD1と結合し構成的にユビキチン化され速やかに分解されるが、小胞体ストレス時にはHRD1との結合が解離することで安定化することがわかった。申請者が同定に成功している細胞種特異的小胞体ストレスセンサーOASISの機能を、ノックアウトマウスを用いて解析することで生体機能調節におけるタンパク質の品質管理の制御を明らかにするとともに、ストレスセンサーが機能せず生じる小胞体タンパク質品質管理の破綻メカニズムの解明を目指した。さらに既存の小胞体ストレスセンサーであるPERKのノックアウトマウスを用いて骨形成におけるPERKシグナリングの重要性を調べた。1.小胞体ストレスセンサーOASIS欠損マウスの解析:OASIS欠損マウスは重篤な骨形成不全を示す。このメカニズムが骨芽細胞の機能障害が直接の原因であることを確認するために、OASIS遺伝子を骨芽細胞特異的に発現できるトランスジェニックマウスを作成し、このマウスとOASIS欠損マウスとを掛け合わせた遺伝子改変マウスを作成した。その結果、OASIS遺伝子の骨芽細胞特異的発現によりノックアウトマウスで見られた骨形成不全は完全にレスキューされ、骨形成不全はOASIS欠損による骨芽細胞機能不全によることが確認できた。しかし、OASIS欠損で起こる発育遅延はレスキューできなかったことから、骨芽細胞以外にも他の組織・細胞でOASISは骨格形成に重要な働きをすることが強く示唆された。2.PERKシグナリングと骨形成:PERK欠損マウスではOASIS欠損マウスと同様に骨形成不全が起こる。この分子メカニズムを解明するため、PERKから発信されるシグナリングと骨形成の分子機構を解析した。PERK欠損骨芽細胞ではその下流分子であるelF2αおよびATF4の活性化が強く抑制されていた。PERK欠損骨芽細胞にATF4を過剰に発現させると成熟骨芽細胞のマーカーであるオステオカルシンの発現の上昇に加え、骨分化マーカーの発現上昇、ミネラリゼーションが亢進した。これら結果から、PERK-elF2α-ATF4経路は骨芽細胞の分化を促進し、骨形成を活性化させることが明らかになった。

OASISおよびBBF2H7の特異的なE3ユビキチンライゲースを同定するために、ERADに関与する各種E3ユビキチンライゲースのsiRNAを骨芽細胞および軟骨細胞に導入し両分子のタンパク安定性を検討したところ、小胞体膜に局在するE3ライゲースのHRD1が両分子の分解に関与することが明らかとなった。以上の結果から、OASISおよびBBF2H7は、通常の状態ではHRD1と結合し構成的にユビキチン化され速やかに分解されるが、小胞体ストレス時にはHRD1との結合が解離することで安定化することがわかった。
プロテインキナーゼF_Aを中心にしたインスリンの情報伝達系の解析

プロテインキナーゼF_A(PKF_A)は不活性型のプロテインホスファターゼ1を活性化する酵素として発見されたセリン・スレオニン型のプロテインキナーゼである。本研究では、チロシンキナーゼの活性をもつ受容体の活性化と、その後に起きる蛋白質のセリン・スレオニンのリン酸化,脱リン酸化をつなぐものとしてPKF_Aを想定し、インスリン受容体刺激後の情報伝達系の解析を試みた。まず、PKF_A活性の測定系を構築し、インスリン受容体刺激後のPKF_Aの活性の変動および、細胞膜から細胞質への移行を調べたが、調べた系全てでその変化が観察されなかった。そこで、チロシンキナーゼとセリンスレオニンキナーゼを結ぶものとしてMAP(mitogen activated protein)キナーゼに注目し、その活性化の情報伝達系をSwiss3T3細胞を使って解析した。増殖を停止したSwiss3T3細胞の培養系にEGFを添加すると、添加後2、5分をピークとするリン酸化活性の上昇が観察され、FPLC MonoQカラムにかけることによりこの活性の上昇はMAPキナーゼの活性化によるものであることが確認された。EGFの他、ホルボールエステル、トロンビン、ブラジキニン等でもMAPキナーゼの活性の上昇が観察され、この上昇とDNA合成の誘導とに相関がみられた。このうちトロンビンによるMAPキナーゼの活性化を詳細に検討し、この活性化の経路には、GTP結合蛋白質、PI-3キナーゼ、Cキナーゼが関与することを明らかにした。また、この研究と平行して、リン酸化カスケードの最終標的の一つとしてDNAトポイソメラーゼIIに着目し、そのリン酸化を詳細に解析した。プロテインキナーゼF_A(PKF_A)は、不活性型のプロテインホスファターゼ1(F_CM)を活性化する酵素として発見されたセリン、スレオニン型プロテインキナーゼで、インスリンを作用させると活性化され、細胞膜から細胞質へ移行することが報告されている。したがってインスリンの情報伝達系にPKF_Aの介在を考慮すると、蛋白質のセリン、スレオニンのリン酸化、脱リン酸化の一部が説明されるものと考えられる。本研究ではPKF_Aの活性測定系を構築し、インスリンによるPKF_Aの活性化及び細胞膜より細胞質への移行を検討した。(1)^<32>Pで標織したホスホリラーゼaを基質にしてPKF_Aにより活性化されるホスファターゼ活性を指標にブタの脳からF_CMを精製し、PKF_Aの活性測定系を構築した。(2)ラット脂肪細胞や、ラットヘパトーマH4IIE細胞で、(1)で作った系を用いてインスリンによるPKF_Aの活性化や膜から細胞質への移行を検討したが、活性化や移行は観察されなかった。以上のように当初の予定のような結果が出なかった為、方針を変え、インスリン受容体やEGF受容体のようなチロシンキナーゼ活性をもつ受容体が刺激されると活性化されるMAPキナーゼ(mitogen actirated protein kinase)の活性化における情報伝達系を解析し以下のような結果を得た。(1)Swiss3T3細胞では、EGF、トロンビン、ブラジキニン、ホスファチジン酸、プロスタグランジンF_2α等でMAPキナーゼが活性化された。(2)MAPキナーゼの活性化とDNA合成の誘導に相関がみられた。(3)トロンビンによるMAPキナーゼの活性化経路にはプロテインキナーゼCが関与し、また百日咳毒素処理によりMAPキナーゼの活性化が部分的に阻害されることから、GTP結合蛋白質もこの活性化の経路に介在することが示唆された。

当初の計画では、チロシンキナーゼの活性をもつ受容体の活性化と、その後に起きる蛋白質のセリン・スレオニンのリン酸化、脱リン酸化をつなぐものとしてPKF_Aを想定し、インスリン受容体刺激後のPKF_Aの活性の変動を調べたが、調べた系全てでその変化が観察されなかった。そこで、チロシンキナーゼとセリン・スレオニンキナーゼを結ぶものとしてMAP(mitogen activated protein)キナーゼに注目し、その活性化の情報伝達系をSwiss 3T3細胞を使って解析した。増殖を停止したSwiss 3T3細胞の培養系にEGFを添加すると、添加後2.5分をピークとするリン酸化活性の上昇が観察され、FPLC MonoQカラムにかけることによりこの活性の上昇はMAPキナーゼの活性化によるものであることが確認された。EGFの他、ホルボールエステル、トロンビン、ブラジキニン等でもMAPキナーゼの活性の上昇が観察され、この上昇とDNA合成の誘導とに相関がみられた。このうちトロンビンによるMAPキナーゼの活性化を詳細に検討した。この活性化は、3量体GTP結合蛋白質をADPリボシル化する百日咳毒素、PI-3キナーゼを阻害するwortmanninにより部分的に阻害され、また、ホルボールエステル前処理によっても阻害され、この活性化の経路には、GTP結合蛋白質、PI-3キナーゼ、Cキナーゼが関与することが明らかになった。また、この研究と平行して、リン酸化カスケードの最終標的の一つとしてDNAトポイソメラーゼIIに着目し、そのリン酸化を詳細に解析した。
中・高一貫教育実施校におけるカリキュラム開発の実態調査研究

中高一貫教育実施校は、公立と国立を対象とした場合、(1)中等教育学校、(2)併設型中高一貫校、(3)連携型中高一貫校の3タイプに分けられるが、それぞれの特色あるカリキュラムを展開している先駆的な中高一貫校を研究対象とし、次のことを明らかにした。(1)中学校と高校の教育を一貫させた教育であるので、中高を一貫するために、どのようなカリキュラム構造をとっているのか、実態に即して分析し、その意義と課題を明らかにした。(2)その構造のひとつになるが、いわゆるキャリア教育がどのようにカリキュラム化されているか明らかにした。(3)中高間において、入学試験のないのが中高一貫の原則であるが、これに替えて、学力確保の観点からさまざまな工夫がみられるので、カリキュラム開発と関連づけて、これをまとめた。これを達成するために次のことをした。(1)水原克敏は、公立校を中心に、上記の目的の観点から、特色あるカリキュラムを開発している中高一貫校を実地調査することで、有効なカリキュラムのあり方を抽出した。その場合、可能な限り、中高生徒の日々の活動と総合学習などのまとめなども調査し、かつ、生徒たちの生の声も聞き取ることで、実態に即した評価を試みた。(2)谷口和也は、国立附属を中心に、実地調査とカリキュラム開発の分析をした。(3)実地調査のほか、郵送によって、中高一貫校のカリキュラム開発状況についての報告を依頼し、水原・谷口及び研究室の大学院生などが参加して、これを集計分析した。この場合、カリキュラム時間表と各教科の内容構成、課外活動の位置づけ、とりわけ中高の交流、そして全体的なカリキュラム構造に注目した。(3)調査に参加する大学院生も含めて、特色あるカリキュラムについて討議、分析した。中高一貫に特有のカリキュラムが特例措置によって出始めているので、注意深くこれを評価した。(1)中等教育学校では、宮崎県五ケ瀬中等教育学校を調査した。注目すべきは、ファミリー制度で、1年から6年まで各1名と教員1名という7名ごとのグループによって学校行事や清掃活動などを共にさせて、人間的資質を形成していることである。他方、学業面で注目すべきは、フォーレストピア学習で、6年間にわたって、総合的学習を系統的に組織していることで、参観した発表会(3年生)は、各教科の基礎学力と同時に調べて発表する力を育成していることが確認できた。(2)併設型では、秋田市の御所野学院中学校・高等学校と岡山市の後楽館中学校・高等学校の2校を調査した。御所野は、6年間を見通した生き方指導・進路指導と教科教育、そして総合学習の郷土学で成果を挙げているが、表現科は開発途上の課題が見られる。後楽館は、学校教育で不適合を起こしている生徒を中心に定時制を昼夜で開校しているが、社会のルールが学校のルールという開かれた学校づくりによって、困難な生徒たちをよくまとめている。(3)連携型では、北海道の上川中学校・高等学校、三重の飯南高等学校を調査し、中・高を連携したカリキュラム開発が順調に進んでいることが確認できた。中等教育学校型や併設型とちがって、カリキュラム上の特典はないが、その割に、探求型学習やキャリア教育などを「総合的な学習」の目玉にして連続性を強め、連携型中・高一貫のメリットを出している。以上、3種の型の中・高一貫を調査してきたが、3年前の調査に比してはるかにカリキュラム開発が進んでおり、カリキュラム上の特典がない連携型ですら将来性のある中・高一貫の一つであることが確認できた。中高一貫教育実施校は、公立と国立を対象とした場合、(1)中等教育学校、(2)併設型中高一貫校、

(3)連携型中高一貫校の3タイプに分けられるが、それぞれの特色あるカリキュラムを展開している先駆的な中高一貫校を研究対象とし、次のことを明らかにした。(1)中学校と高校の教育を一貫させた教育であるので、中高を一貫するために、どのようなカリキュラム構造をとっているのか、実態に即して分析し、その意義と課題を明らかにした。(2)その構造のひとつになるが、いわゆるキャリア教育がどのようにカリキュラム化されているか明らかにした。(3)中高間において、入学試験のないのが中高一貫の原則であるが、これに替えて、学力確保の観点からさまざまな工夫がみられるので、カリキュラム開発と関連づけて、これをまとめた。これを達成するために次のことをした。(1)水原克敏は、公立校を中心に、上記の目的の観点から、特色あるカリキュラムを開発している中高一貫校を実地調査することで、有効なカリキュラムのあり方を抽出した。その場合、可能な限り、中高生徒の日々の活動と総合学習などのまとめなども調査し、かつ、生徒たちの生の声も聞き取ることで、実態に即した評価を試みた。(2)谷口和也は、国立附属を中心に、実地調査とカリキュラム開発の分析をした。(3)実地調査のほか、郵送によって、中高一貫校のカリキュラム開発状況についての報告を依頼し、水原・谷口及び研究室の大学院生などが参加して、これを集計分析した。この場合、カリキュラム時間表と各教科の内容構成、課外活動の位置づけ、とりわけ中高の交流、そして全体的なカリキュラム構造に注目した。(3)調査に参加する大学院生も含めて、特色あるカリキュラムについて討議、分析した。中高一貫に特有のカリキュラムが特例措置によって出始めているので、注意深くこれを評価した。(4)研究成果は、報告書として(印刷中)である。
子どもの生体移植ドナーとなった親のレジリエンスを育む看護介入の検討

病児をもつ親のこころの適応を促進するために,生体腎移植を経験した親と小児がんの子どもの親を対象にインタビュー調査を行った.親のストレスからの心理的な回復には医療者からの援助が必要であることが確認された.レジリエンスの促進には心理的な衝撃を和らげる関わりが有効であり,親と医療者との信頼関係の構築が重要であった.退院後も子どもは治療を長期にわたって受けるため,看護師は子どもと親のニーズを予測しながら情報を提供することが重要である.2010年,改正臓器移植法が施行され,15歳未満の子どもからの臓器提供が可能となった.しかし海外とは異なり,日本では小児への臓器移植の9割以上が肉親をドナーとした生体移植であるという特徴をもつ.生体移植は待機時間が長いため,術前に十分な準備ができ,長期生存が期待できる利点をもつが,家族内にドナーとレシピエントという手術患者を同時に抱えるという特殊性をもち,家族関係に変調をきたすリスクを高める.しかしドナーとなった親の体験を構造化し,親に対する支援に関する報告はほとんどなされておらず,移植医療における解決すべき看護上の問題となっている.そこで本研究では,生体移植ドナーとなった親の危機状況からの肯定的な適応過程を解明し,さらに適応過程に関与する要因を分析し,効果的な看護介入を考察することを目的とした研究である.平成24年度にインタビューガイドを作成し,研究協力施設の倫理審査委員会の承認を得た後,研究協力施設に所属する研究協力者によって選定されたドナーとなった親を対象にインタビューを実施し,レジリエンスに関する要素の抽出を行った.平成25年度は,学会などから新たな知見を得ながら,研究代表者,研究分担者および研究協力者によって,平成24年度の分析結果から得られたレジリエンス要素の妥当性に関する検討を行い,危機状況からの適応に影響するレジリエンス要素とレジリエンスを促進させる看護支援のあり方を検討した.さらに,面接調査を追加し,疾患による差異を検討している.病児をもつ親のこころの適応を促進するために,生体腎移植を経験した親と小児がんの子どもの親を対象にインタビュー調査を行った.親のストレスからの心理的な回復には医療者からの援助が必要であることが確認された.レジリエンスの促進には心理的な衝撃を和らげる関わりが有効であり,親と医療者との信頼関係の構築が重要であった.退院後も子どもは治療を長期にわたって受けるため,看護師は子どもと親のニーズを予測しながら情報を提供することが重要である.2010年、改正臓器移植法が施行され、15歳未満の子どもからの臓器提供が可能となった。しかし海外とは異なり日本では、小児への臓器移植は9割以上が肉親をドナーとした生体移植であるという特徴をもつ。生体移植は待機時間が長いため、術前に十分な準備ができ、長期生存が期待出来る利点があるが、家族内にドナーとレシピエントという手術患者を同時に抱えるという特殊性があり、家族関係に変調をきたすリスクが高まるものの、親の体験を構造化し、親に対する支援に関する報告はほとんどなされておらず、移植医療において解決すべき看護上の問題となっている。そこで本研究では、生体移植のドナーとなった親の治療の節目における肯定的な適応過程を解明し、さらに適応過程に関与する要因を分析し、効果的な看護介入を考察することを目的とした研究である。平成24年度は生体移植のドナーとなった親を対象として面接調査を実施し、「レジリエンス」の視点から分析を行った。研究は以下のように進行した。1.先行研究の整理と分析枠組みの検討をするため、他職種と意見を交換し、学会などで得られた知見をもとに、面接調査の質問項目を作成した。2.生体移植のドナーとなった親への面接調査を研究分担者と研究協力者によって実施し、得られたデータから逐語録を作成し、カテゴリー化を行った。3.分析の妥当性確保のために研究分担者と検討を行った。4.分析結果の一部を学会にて発表をした。1963年世界で初めての肝臓・肺移植が行われ、日本では1964年に生体腎移植や肝臓移植、1975年に骨髄移植が実施された。日本の移植医療はほぼ世界と同時に開始されるも、脳死判定が慎重に審議され、特に小児領域における移植は、主に肉親をドナーとした生体移植が主流であるという特徴がある。親族内に同時期にドナーとレシピエントという患者を抱える生体移植は、移植前後において家族が混乱や不安といった様々な危機に直面するため、家族関係が変調し、子どもにとっての安全基地としての役割を果たせない可能性が高まることが予測される。しかしわが国の移植医療に関する研究は、医学的見地から行われたものが多く、ドナーとなった親の体験過程を明らかに看護研究は少ないのが現状である。本研究では、生体移植という治療を選択する子どもをもつ親の心の心理過程を解明し、肯定的な適応(レジリエンス)を促進するための効果的な看護介入への指針を得ることを目的としている。研究はインタビュー手法を用いて行い、研究協力依頼をする研究参加者が限定されると予想され、体系的かつ十分に倫理的に配慮した聴き取りを行うため、事前に十分な準備期間をとり、関連学会などから最新の情報を得ながら研究方法をメンバー間で細密に整理し確認した。最終年度には、平成24年度に作成したインタビューガイドをもとに、インタビュー調査と分析を引き続き並行させ、得られた内容は国内外の研究報告と比較検討し、新たな研究成果の確保に努めた。研究結果は従来通り国内外の関連領域で発表を行っている。

現在は、本研究で得られた知見をもとに、学会誌への投稿準備を進めている段階である。医歯薬学平成24年度は,インタビュー対象者のリクルートと調整に時間がかかり,当初の予定通りに研究を遂行できなかったが,以降は修正した計画書のほぼ予定通りに進行している.研究協力者が異動したため、面接調査が完了していないものの,大幅な遅れはみとめていない。生体移植ドナーとなった親のレジリエンス要素,危機状況からの適応に影響するレジリエンスの要因を明らかにし,効果的な看護支援を探究する.面接調査を追加しながら研究実施計画書にそって行う予定である。平成24年度の研究遂行にあたって,インタビュー対象者のリクルートと調整に時間がかかったため遅れが生じ,研究計画を3年間へと変更したため研究打ち合わせおよび研究成果の発表などに充てる予定である.24年度は、現在までの達成度で述べたように、研究協力者の異動に伴い面接調査が実施を完了できなかったことにより、国内旅費等に対する残額が生じた。25年度は、これら未使用額とあわせて研究打ち合わせや成果発表等に研究費を使用する予定である。
組織障害を光で知らせる褥瘡予防用皮膚被覆材の開発

地域包括ケアシステムの実現には在宅看護ケアの飛躍的な効率化が急務である。褥瘡予防ケアの飛躍的効率化を目指し、褥瘡に至る前の軽微な組織損傷に対する細胞・組織反応(褥瘡前駆反応)をその場で同定できる皮膚保護材の開発を目指す。ターゲットは障害を受けた細胞から逸脱したATPであり、スキンブロッティングの原理を応用して非侵襲的に皮膚組織から抽出し、ルシフェラーゼ反応を応用してATPを定量的に測定する。本システム開発に向け、下記3ステップの研究を実施する。2褥瘡モデルマウスを用いた有効性の検討3褥瘡ハイリスク患者における褥瘡の予測妥当性の検討地域包括ケアシステムの実現には在宅看護ケアの飛躍的な効率化が急務である。2褥瘡モデルマウスを用いた有効性の検討3褥瘡ハイリスク患者における褥瘡の予測妥当性の検討
σ-π相互作用を持つ新しいπ電子系炭化水素の合成と物性

当初の実験計画にしたがって研究を行ない、以下に記す結果を得た。1.ビシクロオクテン骨格の縮環したシクロペンタジニエルπ共役系の合成ビシクロ[2.2.2]オクテン(以下BCOと略記)を基本構造要素として、これを段階的に結合させることにより、1-位にフェニルおよび各種アルキル置換基をもち、2個のBCOユニットの縮環した1-置換シクロペンタジエン誘導体を合成した。これを安定なカルボアニオンに変換し、その酸化環元挙動を明らかにした。2.BCOが2個縮環したシラ-およびゲルマシクロペンタジエン(シロールおよびゲルモ-ル)の合成上記メタロール類を新たに合成し、その構造をNMRおよびMSスペクトルにより決定した。さらにその電子的性質についてUVスペクトル測定により検討し、分子軌道法による理論計算の結果とあわせて考察することにより、σ-π相互作用の効果について明らかにした。3.BCOが2個縮環したベンザインの発生とその反応BCOの2個縮環したアントラニル酸を合成し、上記の新しいベンザイン種の発生を、イソベンゾフランによる捕捉実験により確認した。またこのベンザインからBCOの4個縮環したビフェニレン誘導体を合成・単離し、その酸化環元挙動について検討した。4.BCOが4個縮環したアントラセンの合成と性質BCO二量体をジエンとするパラベンゾキノンとのdouble Diels-Alder反応を鍵反応として、そのビス付加体から上記のアントラセン誘導体を新たに合成した。この化合物は、剛直なビシクロ炭素骨格とのσ-π相互作用によりHOMOが著しく上昇しており、容易にカチオンラジカルおよびジカチオンに変換されることを、電気化学的手法および化学的な一電子酸化により、実験的に明らかにした。当初の実施計画にしたがって研究を行ない、以下に記す結果を得た。1.ビシクロ[2.2.2]オクテンの縮環したデヒドロ[18]-および-[12]-アヌレンの合成と物性検討2,3-ジエチニル-および、反応系内で発生させた2-プロモ-3-エチニル-ビシクロ[2.2.2]オクテンを出発原料として、それぞれCuI/amine/air、およびCuI/Pd(0)を用いるカップリング反応を用いて、3個のビシクロ[2.2.2]オクテン(以下BCOと略記)が縮環しD_<3h>対称をもつデヒドロ[18]-および-[12]-アヌレンを合成した。X線結晶解析の結果、[18]アヌレンおよび副生成物として得られた[16]アヌレンのπ電子系はそれぞれ平面構造および折れ曲がった構造をとることが明らかとなった。一方、cyclic voltammetry法を用いて酸化還元挙動を検討し、これらがいずれも可逆的な一電子移動を受けること、このように拡張されたπ電子系においてもBCO炭素骨格がσ-π共役効果により陽電荷を帯びた系を安定化することなどが確かめられた。2.BCOの縮環したシクロオクタトリエンインの合成と構造変換先に合成したBCO三量体の末端二臭化物のジリチオ化,ジスタニル化、さらに塩化オキサリルとの環化反応を経て、BCO縮環したシクロオクタトリエンジオンを合成したが、著しく不安定で脱カルボニル化により定量的にBCO縮環したベンゼン体に変化することが明らかとなった。これに関連してBCOの縮環したベンザインの構造変換についても検討した。3.カルコゲン元素をもつ新しい電子移動活性種の合成3個の2,3-ジブロモ-1,4-ジチアシクロヘキセンが縮環したベンゼンおよびこのユニットが連結したポリマーを合成し、その物性を検討した。

1.ビシクロオクテン骨格の縮環したシクロペンタジエニルπ共役系の合成ビシクロ[2.2.2]オクテン(以下BCOと略記)を基本構造要素として、これを段階的に結合させることにより、1-位にフェニルおよび各種アルキル置換基をもち、2個のBCOユニットの縮環した1-置換シクロペンタジエン誘導体を合成した。これを安定なカルボアニオンに変換し、その酸化還元挙動を明らかにした。2.BCOが2個縮環したシラ-およびゲルマシクロペンタジエン(シロールおよびゲルモ-ル)の合成上記のメタロール類を新たに合成し、その構造をNMRおよびMSスペクトルにより決定した。さらにその電子的性質についてUVスペクトル測定により検討し、分子軌道法による理論計算の結果とあわせて考察することにより、σ-π相互作用の効果について明らかにした。3.BCOが2個縮環したベンザインの発生とその反応BCOの2個縮環したアントラニル酸を合成し、上記の新しいベンザイン種の発生を、イソベンゾフランによる捕捉実験により確認した。またこのベンザインからBCOの4個縮環したビフェニレン誘導体を合成・単離し、その酸化還元挙動について検討した。4.BCOが4個縮環したアントラセンの合成と性質BCO二量体をジエンとするパラベンゾキノンとのdouble-Diels-Alder反応を鍵反応として、そのビス付加体から上記のアントラセン誘導体を新たに合成した。この化合物は、剛直なビシクロ炭素骨格とのσ-π相互作用によりHOMOが著しく上昇しており、容易にカチオンラジカルおよびカチオンに変換されることを、電気化学的手法および化学的な一電子酸化により、実験的に明らかにした。
ヘム合成酵素ALAS1のミトコンドリアにおけるヘム依存的分解メカニズムの解析

ヘム結合型ALAS1をClpXP複合体がどのように認識し、分解するのか、分子機構を明らかにするための実験系の確立を行った。ミトコンドリア内タンパク質分解のモデル基質としてオルニチントランスカルバミラーゼのミトコンドリア移行配列とルシフェラーゼタンパク質を融合させたものを用意した。このルシフェラーゼのN末端にヒトALAS1のミトコンドリア移行配列を除いたN末端約90アミノ酸を挿入することによってヘム依存的にルシフェラーゼが分解するかを検出する。上記の融合タンパク質の発現ベクターをFlp-InT-Rex-293細胞に導入し、テトラサイクリンによって発現誘導可能な安定発現株を単離した。ヘミンを培地に加えることによってヘム依存的融合タンパク質の分解が確認され、ClpXPとの相互作用も確認された。一方、ALAS1 N末端配列を含まない融合タンパク質、ALAS1 N末端配列中のヘム結合モチーフの変異タンパク質、いずれにおいてもヘム依存的分解は認められず、ClpXPとの相互作用も認められなかった。これらのことから、ALAS1 N末端由来配列をもつミトコンドリアマトリックスタンパク質は、ヘムが結合するとClpXPと相互作用して分解へ導かれる可能性が示唆された。さらに、このALAS1 N末端由来配列中の哺乳類で保存されたアミノ酸のいくつかについて変異を導入してヘム依存的分解とClpXPとの相互作用について解析を進めている。また、CLPXについてもFlp-InT-Rex-293細胞のゲノムCLPX遺伝子をノックアウトした細胞にテトラサイクリンによって誘導可能なCLPX発現ベクターを導入し、安定発現株を樹立した。CLPXの変異体発現細胞も作成しており、現在までにN-ドメインの6アミノ酸を欠失したものではALAS1との相互作用が失われることを確認している。当初予定していたALAS1由来配列をもったミトコンドリアマトリックス融合タンパク質を用いた実験系の確立は完了した。さらにこのALAS1配列が存在しない場合や、変異を導入した場合、ヘム依存的分解やClpXPとの相互作用が失われることが確認できたので、ヘム濃度に反応してタンパク質を分解に導く新規のデグロン配列を含むペプチドを得ることができたと考えている。また、得られたデグロンの分子メカニズムを明らかにするため、変異体の解析も開始している。既に、デグロンの変異体をいくつか作成しており、これらのヘム依存的分解のキネティクスやClpXPとの相互作用を解析することによって、ヘム結合型ALAS1がClpXPによって認識される仕組みを明らかにする予定である。また、これらの変異体が酸化されているかを、カルボニル化を指標としたウエスタンブロッティングで確認する。特に2019年度はALAS1由来デグロンがリン酸化されているか、もしされているならばリン酸化状態によってClpXPによる認識に影響を与えるのかについて明らかにする予定である。

特に2019年度はALAS1由来デグロンがリン酸化されているか、もしされているならばリン酸化状態によってClpXPによる認識に影響を与えるのかについて明らかにする予定である。試薬や実験器具類の定価と納品価格の差などに起因するものであり、当初の計画通りの使用状況である。
肝炎ウイルス特異的細胞性免疫反応と癌特異的細胞性免疫反応の誘導・樹立とその比較

我々はまずHLA-A2もしくはHLA24を有する健常者とHCV陽性肝炎患者でそれぞれの末梢血から樹状細胞を誘導し、この樹状細胞を用いてペプチド特異的なCTLを誘導できるか比較検討した。性別、年齢をマッチさせた慢性肝炎患者6人、肝癌患者6人とコントロールとして健常者7人で比較検討した。健常者では7人中4人で、慢性肝炎患者では6人中5人でペプチド特異的なCTLを誘導できたが、肝癌患者では一人も誘導できなかった。この原因を追及するため、1)CTL誘導反応中に分泌されるサイトカインを検討したところCTL誘導群と非誘導群ではIFN-γの分泌量に有意差が認められたが、IL-12,IL-18,IL-4,IL-10,TGF-βには差は認めなかった。2)樹状細胞とCTLのシグナル伝達に関与する細胞表面分子の発現に差は認めなかった。3)HLA-A2、HLA-A24のgenotypeの検討では非誘導群の中にはHLA-AO201,HLA-A2402以外のgenotypeのものが多くgenotypeの情報が大切であることが分かった。ここまでの研究でペブチドを用いた免疫療法にはHLAのgenotypeとエピトープ情報が必要なことが分かり、応用にかなり制限があることが判明した。そこでHLA genotypeに関係なく抗原特異的CTLを誘導するために新たな遺伝子デリバリー方法として、生体内で酵素的に水と二酸化炭素に分解されるpoly(lactide-co-gIycolide)でmicropartideを作製しそのなかに腫瘍抗原を発現するベクターを包埋する方法を検討することとした。この形であればHLAやエピトープの情報が無くても誘導できることになる。研究期間内では樹状細胞内での抗原の発現と上清中にIFN-γの分泌が確認され新たな遺伝子デリバリーシステムとしての可能性が示唆され、現在CTLが誘導できるのか再現性を含め確認中である。本法はこのまま生体に投与したり予めDCに貪食させてから投与してもよく、人への応用が期待される有望な方法と考える.我々はまずHLA-A2もしくはHLA24を有する健常者とHCV陽性肝炎患者でそれぞれの末梢血から樹状細胞を誘導し、この樹状細胞を用いてペプチド特異的なCTLを誘導できるか比較検討した。本法はこのまま生体に投与したり予めDCに貪食させてから投与してもよく、人への応用が期待される有望な方法と考える.健常者とHCV陽性キャリアーの間で樹状細胞による腫瘍抗原あるいはウイルス抗原特異的細胞障害性Tリンパ球(CTL)誘導能に差があるか検討した。そのため、HLA-A2もしくはA24陽性の健常者・HCV陽性慢性肝炎患者・肝硬変・肝癌患者、各グループ35名を対象にペプチド特異的なCTLを試みた。まず、対象から末梢血20-25mlを採取しBoonらの方法に従い樹状細胞を分離し、GM-CSF,IL-4の存在下に1週間培養する。この樹状細胞にペプチドをパルスしPBMCを用いてCTLを誘導した。ペプチド特異的なCTL活性はCr^<51>release assayで検討した。結果;肝硬変・肝癌患者由来の樹状細胞では全例で有効なCTL活性を誘導できなかったが、慢性肝炎患者5人中4人で、健常者では4人中3人でペプチド特異的なCTL活性を誘導できた。これらのことはHCV感染の有無以外の要素が重要なファクターが樹状細胞の機能を抑制あるいは低下させている可能性が示唆され、まず樹状細胞とPBMCを共培養したときに樹状細胞から放出されるサイトカイン(IFN-γ、IL-10,TNF-α,IL-12,IL-18)について検討し、2000年消火器病学会で報告予定である。

一方で腫瘍抗原であるMAGE2蛋白を発現する発現プラスミドを共同研究者の脇田らの協力により構築され、発現の有無、クローニング等をFacs scanや免疫染色で検討し、現在ではこの蛋白を安定発現する細胞と樹状細胞を用いてMAGE2蛋白特異的CTLを誘導する方法についても進行中である。これまで我々は健常者とHCV陽性キャリアーにおけるペプチド特異的CTLの誘導能に差があるか検討し、特に肝硬変・肝癌患者で樹状細胞による腫瘍抗原あるいはウイルス抗原特異的細胞障害生Tリンパ球(CTL)誘導能が低下しおり、その差異は抗原提示に関与する表面分子(CD80/86,HLA class I)の発現の差異に基づくのではなく、反応上清中に分泌されるサイトカイン(IL-4,IL-10,IL-12,IL-18,TNF-α,IFN-γ)のうち樹状細胞が分泌するIL-12に対する反応性の差、中でもIFN-γの産生能の低下による可能性があることを報告してきた(現在投稿準備中)。また、ペプチドを用いた免疫療法を考えるとき腫瘍特異抗原とそのHLA拘束性のCTLエピトープは非常に限られているので、HLAに関係なくCTLを誘導する方法を開発するため、ウイルスや腫瘍特異抗原を発現するプラスミドを包埋したPLGA microspheresを樹状細胞に貪食させ、腫瘍特異抗原特異的CTLを誘導できるか検討している。まず、HCV core/E1,CEA,MAGE2,MAGE3,HER2を発現するプラスミドを構築し、樹状細胞に貪食させ、これら蛋白を発現するかWestern blotting法により確認し、実際に末梢血(Responder cell)に反応させてIFN-γが産生されるかを確認した。本方法はウイルスを用いることなく樹状細胞へ効率的に遺伝子を導入する新しいデリバリーシステムとして遺伝子免疫療法として応用しうると考えられた。さらに、実際に抗原特異的なCTLが恒常的に誘導できるかについて、2001年消化器病学会で発表予定である。これまで健常者とHCV陽性キャリアーにおけるペプチド特異的CTLの誘導能に差があること、特に肝硬変・肝癌患者で樹状細胞による腫瘍抗原あるいはウイルス抗原特異的細胞障害性Tリンパ球(CTL)誘導能が低下しており、その差異は抗原提示に関与する表面分子の発現の差に基づくのではなく、樹状細胞が分泌するIL-12に対する反応性の差、すなわちIFN-γの産生能の低下によるということを報告してきた(現在投稿中)。一方、ペプチドを用いた免疫療法を考えるときHLAのタイプに関係なくCTLを誘導する方法を開発するため、健常者とHCV陽性キャリアーいずれにおいても樹状細胞の貪食能は変わないことを利用した新たな遺伝子デリバリー法を試みている。即ち、生体に無害なpoly(lactide-co-glycolide)でmicroparticle(PLGA)を作りこれに腫瘍特異抗原を発現するヴェクターを取り込ませた。新たな遺伝子デリバリー法の有効性を検討するため、最初にルシフェラーゼ蛋白を産生するヴェクターを包埋し、ルシフェラーゼ活性をみることにより有用性を確認した。次に実際に用いるHCVcore/E1(脇田らにより供与)、CEA, MAGE2, MAGE3, HER2(理科研より購入)を発現するプラスミドを構築し、PLGAに包埋した。これを樹状細胞に貧食させ、これら蛋白を発現するかWesten boltting法により確認したのち、実際に末梢血(Responder cell)と反応させIFNγが産生されるかを確認した。
脳磁図によるウェスト症候群のてんかん焦点の解明と予後予測

脳磁図測定のための機器は既存のものを使用している。現在までにウェスト症候群の被検者9名に対して脳磁図計測を行った。そのうち1例では脳磁図の時間分解能を活かし、hypsarrhythmiaとよばれる特徴的な脳波の起始部のみの解析を行った。脳腫瘍に伴う症候性ウェスト症候群の患者であったが、single dipole法によるECDは腫瘍周囲に有意な集積をしめし、dSPM解析による解析では腫瘍周囲から高い磁場変化が発生し、前頭葉へと拡延することが確認された。これらにより発作起始部の同定が可能であった。この解析が脳外科手術へつながり、現在発作が消失し、一旦停止していた発達の進行がみられている。他の潜因性ウェスト症候群においても解析を進行させているが、従来の予想通りsingle dipole法では有意な結果が得られていない。dSPM法による解析をすすめ、また症例を蓄積することでWest症候群の病態解明につながる脳内の磁場変化の発見を模索している。また、これらの症例は同時に高磁場MRI、FDG-PET,脳波-機能的MRI同時記録が行われており、それらの検査との相関も一部でみられている。また、ウェスト症候群発症後1年での脳磁図検査も1例で行い、結果の比較を開始している。当院での発症が少ない状況が継続しているため、他院で発症、診療しているウェスト症候群につき、研究への参加同意を得たうえで脳磁図の計測、解析を開始した。まだ症例数が少ないため有意な結果は示すことができないが、データの蓄積は進んでいるためそれらの解析を適宜行っていく。29年度から30年度にかけて従来の診療状況に比して当院におけるウェスト症候群の患者が少なく症例の集積が遅れているため。症例の蓄積および解析を同様に進める。症例が少ない場合は他施設からの参加も呼びかけていく。実際に他院で診療している患児の紹介をうけ研究を行った。また、解析に関してはdSPM法を研究開始時点で想定していた脳表のみを解析する方法に加えて脳の深部の解析ができるwhole brain modelを加えて解析していくことで、より病態解明に近づけることを期待している。得られたデータを解析するための解析機器、ソフトの購入、設置を行った。具体的には解析用コンピューターを購入し、その設置および、Single dipole法による解析をするためのソフトであるMEG laboratoryの設定およびdSPM法による解析をするためのソフトであるBrainstormの設定を行った。現在までにウェスト症候群の被検者4名に対して脳磁図計測を行った。29年度は従来の診療状況に比して当院におけるWest症候群の患者が少なく、症例の蓄積が遅れているため。

29年度から30年度にかけて従来の診療状況に比して当院におけるウェスト症候群の患者が少なく症例の集積が遅れているため。症例の蓄積および解析を同様に進める。症例が少ない場合は他施設からの参加も呼びかけていく。また、解析に関してはdSPM法を研究開始時点で想定していた脳表のみを解析する方法に加えて脳の深部の解析ができるwhole brain modelを加えて解析していくことで、より病態解明にち近づけることを期待している。実際に他院で診療している患児の紹介をうけ研究を行った。また、解析に関してはdSPM法を研究開始時点で想定していた脳表のみを解析する方法に加えて脳の深部の解析ができるwhole brain modelを加えて解析していくことで、より病態解明に近づけることを期待している。脳磁図計測が予定より少なかったため、使用量が大幅に減少していた。次年度は前記の方法などにより増加が見込まれるため当該年度分を使用していく予定である。ウェスト症候群の発症症例が予想より少なく計画よりも脳磁図計測件数が少なかったため。次年度は他院より症例提供を受け、より多くの解析が出来るよう準備し脳磁図計測費用として使用していく予定。
新規D-ペプチド分解酵素の同定とその酵素科学的諸性質の解明

生体内のペプチドは、通常L-アミノ酸のみから構成されるため、その分解を担う酵素も、当然ながらL-アミノ酸残基を認識して分解する。従って、これまでD-アミノ酸のみから成るD-ペプチドを分解できる酵素は知られていなかった。本研究では申請者が微生物から見出した初の例となるD-ペプチド分解酵素の機能を明らかにし、更には逆反応を利用した非天然型生理活性D-アミノ酸含有ペプチドの創生など、創薬分野への応用を目指す。
アパタイトによる覆髄に関する基礎的経時的研究-硬組織時刻描記法による定量的研究

雑種成犬の前歯および前臼歯の頬側面歯頚部にラバーダム防湿下にて円柱窩洞をできるだけ均一になるように形成した.窩洞の深さは露髄直前までとし,減菌生理食塩水で窩洞を十分に洗浄後,減菌された探針で歯髄を点状に露出させた.歯髄露出面には対照群では水酸化カルシウム製剤を,実験群ではトリカルシウムフォスフェイトを貼付し,カルボキシレートセメントで暫間修復を行った.処置後2週間および3週間にて酢酸鉛(3mg/kg)を静脈内に投与し,処置後4週間にて動物を屠殺して被験歯を取り出した.被験歯は中性ホルマリンで固定後,硫化水素飽和の0.2N塩酸で脱灰し,凍結切片を作製して病理組織学的な検討を加え,以下のことが明らかとなった.1.対照群では従来の報告と同様に,一部の実験例で歯髄露出部にデンティンブリッジの形成が確認された.2.実験群では歯髄の炎症性変化は少なかったが,現時点まで対照群と比べて新生硬組織の形成が促進された所見は得られなかった.3.形成されたデンティンブリッジ中には鉛線の沈着が認められており,本実験において硬組織時刻描記法が覆髄剤のデンティンブリッジ形成の誘導に関する特性を客観的に把握する上で有効であることがわかった.今後は本実験をさらに継続し,実験例数を増加して, 1)覆髄材に接する歯髄の炎症性変化2)デンティンブリッジの形成量の経時的変化について種々のアパタイトと水酸化カルシウムの比較を詳細に検討したい.またテトラサイクリンによる硬組織時刻描記法も応用して末脱灰標本においてもデンティンブリッジの形成の経時的変化を追跡し,その結果を近日中に発表する予定である.雑種成犬の前歯および前臼歯の頬側面歯頚部にラバーダム防湿下にて円柱窩洞をできるだけ均一になるように形成した.窩洞の深さは露髄直前までとし,減菌生理食塩水で窩洞を十分に洗浄後,減菌された探針で歯髄を点状に露出させた.歯髄露出面には対照群では水酸化カルシウム製剤を,実験群ではトリカルシウムフォスフェイトを貼付し,カルボキシレートセメントで暫間修復を行った.処置後2週間および3週間にて酢酸鉛(3mg/kg)を静脈内に投与し,処置後4週間にて動物を屠殺して被験歯を取り出した.被験歯は中性ホルマリンで固定後,硫化水素飽和の0.2N塩酸で脱灰し,凍結切片を作製して病理組織学的な検討を加え,以下のことが明らかとなった.1.対照群では従来の報告と同様に,一部の実験例で歯髄露出部にデンティンブリッジの形成が確認された.2.実験群では歯髄の炎症性変化は少なかったが,現時点まで対照群と比べて新生硬組織の形成が促進された所見は得られなかった.3.形成されたデンティンブリッジ中には鉛線の沈着が認められており,本実験において硬組織時刻描記法が覆髄剤のデンティンブリッジ形成の誘導に関する特性を客観的に把握する上で有効であることがわかった.今後は本実験をさらに継続し,実験例数を増加して, 1)覆髄材に接する歯髄の炎症性変化2)デンティンブリッジの形成量の経時的変化について種々のアパタイトと水酸化カルシウムの比較を詳細に検討したい.またテトラサイクリンによる硬組織時刻描記法も応用して末脱灰標本においてもデンティンブリッジの形成の経時的変化を追跡し,その結果を近日中に発表する予定である.
ニュートリノ極微質量の起源とバリオン数生成機構の研究

昨年度の研究で、ボソニックシーソー模型を構築した。この模型の持つ古典的スケール不変性は、QCDのような強い相互作用をするゲージ場によって動的に破れる。その後、標準模型のヒッグス場と新たに導入したフェルミオンから成る複合ヒッグス場の混合により、電弱対称性が自然に破れる。古典的スケール不変性が破れるスケールは強い相互作用の物理によって必ずTeVスケールになるため、階層性問題の解決が保証されていて、将来の加速器実験による模型の検証可能性が高い。そこで、今年度の研究では、ボソニックシーソー模型における宇宙のダークマター存在比の実現可能性を調べた。この模型には二種類のダークマター候補が存在し、それぞれを独立に検証した。結果としては、ダークマターの存在比を説明できる場合だと、ダークマターの直接検出は困難であることが分かった。さらに、強い相互作用による相転移現象に起因する重力波の検出可能性を調べ、TeVスケールで強い一次相転移が起こると、将来のDECIGO実験で重力波が検出でき得ることを示した。重力波の解析で線形シグマ模型を用いたのはこの研究が初めてである。今後、この研究を基にボソニックシーソー模型における重力波の解析を行うつもりである。その他には、「標準模型の最小拡張によって起こる電弱相転移の輻射的破れと階層性問題からの制限」と「インバースシーソー模型におけるレプトン数とフレーバーの破れからの検証可能性」を調べた。前者では、標準模型にゲージ一重項スカラー場を導入した模型に、プランクスケールでMPP条件という境界条件を課すと電弱対称性が輻射的に破れることを示し、階層性問題からのパラメータの制限を明らかにした。後者では、ニュートリノの極微質量を説明可能なインバースシーソー模型は、将来のμ-e conversion実験によってほとんどのパラメータ領域を検証できることを示した。28年度が最終年度であるため、記入しない。他の物質粒子と比べてニュートリノの質量が極端に小さいことは素粒子標準模型では説明できていない。その軽いニュートリノの高エネルギーでの振る舞い(質量固有値、混合角、CP位相)は標準模型を超える物理に直接結びつく量であり、模型を構築する上で非常に重要である。そこで、我々はニュートリノの質量行列にトップとヒッグスのデカップリングの効果を考慮し、それら有無で高エネルギー領域の質量固有値の二乗差に対して最大で約4%の差が現れることを示した。また、重力の寄与を考えることで、MPCPと呼ばれる電弱スケールとプランクスケールで真空が縮退している状況が実現できるか調べた。その結果、実験結果と矛盾するヒッグス質量(131.5 GeV以上)が要求され、重力の寄与を考慮してもMPCPが実現できないことが分かった。さらに、ヒッグス質量の階層性問題の観点からTeVスケールにのみ新しい粒子が現れることを仮定し、プランクスケールでゲージ結合定数の統一を実現する模型の研究を行った。その結果、新しい粒子が全て同じ質量のフェルミオンだけではそれを実現できず、スカラー粒子が必要であることが分かった。一方で、異なる質量のフェルミオンであれば、プランクスケールでゲージ結合定数の統一を実現でき、真空も安定になることが分かった。本年度の3月にBICEP2グループが密度ゆらぎのスカラーテンソル比rがおよそ0.2という値を出した。そこで、我々はaxion monodromy inflation模型に非摂動的なダイナミクスから期待される補正項を考慮した解析を行った。元の模型ではr=0.2と他の観測量を同時に再現する事ができなかったが、補正項の効果でそれらが同時に説明できることを示した。以上の現象論的解析は標準模型を超える模型のヒントとなり、今後の実験結果に対しても予言を行うことができるので非常に重要である。今年度は主に、古典的スケール不変性を課すことで階層性問題(ヒッグス質量の微調整問題)を解決する模型について研究した。これまでよく研究されていた局所U(1)対称性を課した模型でフラットランドシナリオを実現する境界条件を考えると、真空の安定性からZ'ボソンの質量に強い制限がつくことが分かった。この制限は今後のLHC実験で十分検証可能である。また、局所U(1)対称性を課した模型にいくつかの場を加えることで、ゲージ結合定数の統一を実現するミニマルな模型を構築した。この模型では真空の安定性、ニュートリノ質量、バリオン数生成、ダークマターも説明することができる。この模型は1TeV弱のクォーク(カラーを持ったフェルミオン)を予言していて、それは今後のLHC実験で検証可能である。さらに、古典的スケール不変性を課した模型に「ボソニックシーソー機構」を用いた模型を2種類構築した。これはニュートリノのシーソー機構の類似をヒッグスにも適用したものである。この機構を考えると、ヒッグス質量がプランクスケールよりずっと低く、ポテンシャルの質量項の符号が負になることを自然に説明できる。これは電弱対称性の破れを手で仮定することなく自然に実現することができることを意味していて、今までにない新たな可能性を開いたことになる。構築した模型はそれぞれコールマン・ワインバーグ機構でスケール不変性を破るものと、QCDのようにストロングダイナミクスで破るものであり、スケール不変性を破る機構としてよく知られている2つをモデルケースとした。これらは今後の模型構築の基礎となることを期待している。当初の計画で考えていたことのいくつかは論文にまとめて発表できた。