hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
特殊関数の恒等式について

Filipukとvan Hoiejとの共同研究により, Heun関数とGauss超幾何関数の間のpullback変換を分類した.全部で, 61個のparametric transformationとhyperbolicな場合に366個のtransformationが見つかった.さらにMarta Mazzoccoと共同で, Painlve VI方程式とisomonodromic systemのtransformationについて研究を行った.特殊関数の間の恒等式や変換を探すことを目標とする。始めに、Gauss超幾何関数の間のpullback変換を見つけた。現在では、Heun関数、Painleve関数、Appell関数を含む関数の間のpullback変換にまで対象を拡げている。多くの変換を持つこれら関数の特定のクラスは、finite,cyclic,dihedralな、もしくはarithmetichyperbolicなmonodromy群を持つ微分方程式の解になっている。これら関数とその変換たちは、可積分系や古典的な微分方程式や数論における近似の問題に応用ができる。Filipukとvan Hoiejとの共同研究により, Heun関数とGauss超幾何関数の間のpullback変換を分類した.全部で, 61個のparametric transformationとhyperbolicな場合に366個のtransformationが見つかった.さらにMarta Mazzoccoと共同で, Painlve VI方程式とisomonodromic systemのtransformationについて研究を行った.Appellの2変数超幾何関数と1変数超幾何関数との関係の研究をおこなった.得られた1変数超幾何関数はdihedral群に付随する_2F_1も含まれる. 2008年香港で開催された研究集会FoCM'08においてこれらの結果について発表し,また関連するMapleのパッケージなどについても言及した.ガウス超幾何関数の代数的変換をすべて分類するというプロジェクトの完成にも近づいた.具体的には,超幾何関数のうちdihedral群に付随するもの,代数的なもの, elhpticなものについて上記研究をおこなった.Alexander Kitaevとの代数的パンルベ関数の研究では, Schlesinger変換をこの研究に使いやすいように改善した.これらの成果について, Takayuki Oda(Tbkyo University), Tom Koornwinder(University of Amsterdam)およびEugene Zima(Wilfrid Laurier University)の各先生と議論した.Appellの2変数超幾何関数の1変数特殊化について研究を行い、Appellの微分方程式系が超幾何常微分方程式に還元されるような興味深い例を発見した。たとえば、その中の特別なものとして、2_F_1超幾何関数でelementary termについてdihedralなmonodromy群を持つものを、Appell超幾何級数で多項式になるようなもので表すことができる。より一般の2変数超幾何関数に対する1変数特殊化の研究により、2_F_1超幾何関数の平方を2変数超幾何級数で表すClausenの恒等式の一般化をもたらした。dihedral 2_F_1超幾何関数に対して、monodromy群のquadratic invariantの値は、2重超幾何級数の項たちやその級数を途中で打ち切ったものから得られる。当該年度夏において、ヨーロッパで開かれた幾つかの国際研究集会に出席し、そこから、Marta MazzoccoとはPainleve VI型方程式のquartic transformationについての共同研究、Galina FilipukとRobert Maierとは2F1超幾何関数とHeun超幾何関数の間の変換についての共同研究を開始した。後者の共同研究は、最近に雑誌Funkcialaj Ekvaciojに掲載された、私の2_F_1超幾何関数の間の代数的変換の分類の結果を拡張しようとするものである。我々はもうすでに、1つのfreeparameterを持つHeunと2_F_1超幾何関数の間の変換をすべて発見しており、Heun超幾何関数に現れるt-parameterについて興味深い事実を発見した。私はまた、free parameterなしのHeunと2_F_1超幾何関数の間の変換についての様々な計算を継続して行っており、興味深い事実を発見している。1つはHeunと超幾何関数の変換の存在に基づく方法であり、もう1つはmodularに基づく方法である。加えて、Heun方程式の特異点のcross-ratioにより導かれる恒等式のABC恒等式との関係を調べた。我々はQ(√-14)で定義されるABC qualityが1.5より大きい新しい例を発見した。この研究についての論文は、parametric Heunと超幾何関数の変換についての2つの論文になる予定である。(その他の共著者はRobert MaierとGalina Filipuk)また、dihedral Gauss超幾何関数についての2つの論文を完成した。これらの論文では、この関数たちの基本公式と三角関数公式を与え、具体的に他のdihedral超幾何関数への変換式やmonodromy invariant (finite monodromy groupの場合には,それらの微分方程式たち)を与えている。また、Painleve方程式とisomodromicなFuch系の4次変換について、Marta Mazzoccoとの論文を完成した。Gauss超幾何方程式をHeun方程式に引き戻すBelyi coveringについての研究を行った。多くのBelyi coveringは楕円曲面やPSL(2,Z)のmodular subgroupの理論において重要な役割を果たす。Mark van Hoiejと共同で、Belyi coveringとその"dessins d'enfant"(ある種のグラフ)を計算するMapleの高速なプログラムを作成した。これにより、special hyperbolic超幾何方程式でlocal exponent difference 1/k,1/l,1/m(k,l,mは正の整数で,1/k+1/l+1/m<1を満たす)のものをHeun方程式に引き戻すBelyi mapについての研究は完了しつつある。

我々は、maximal degree 60の366個の変換を見つけた。開発したMapleのプログラムは他の興味深いBelyi mapの計算も可能である。例えば、あるfinite monodromy groupを持つHeun方程式へのBelyi mapなどである。これにより、代数的なHeun方程式のクラスについて、より詳しいことがわかる。Mark van Hoiejとの研究はまだ論文として公表していない。これはG.Filipuk,R.Maierとのparametric Heun-to-hypergeometric transformationの研究の方に時間がかかったためである。この研究についてはほぼ完成に近い状態にあり、公表予定である。Marta Mazzoccoとの研究で、isomonodromicsystemやisomonodromy manifoldについてのPainleve VI方程式の変換についての論文の改訂を行った。そこでは、Painleve IV方程式のPicardやHitchenの場合の新しい3次変換について書いた。特別な場合の高次の変換については計算を継続中である。さらに、tetrahedralなGauss超幾何方程式やその他の代数的なGauss超幾何方程式についての関係式について研究中である。また代数的なHeun方程武のBelyi mapと"dessinsd'enfant"についても計算を始めている。Vilnius大学の共同研究者たちと幾何デザインについての研究を始めている。
高次の動物種における化学物質感受性の種差と適応進化の解明

動物はヒトと同じく多くの環境化学物質に曝露されており、環境化学物質による集団死は野生動物では世界的にも恒常的に起こっている。また、日常的な化学物質曝露は野生動物に病態を引き起こしていることがこれまでの研究により明らかになりつつある。一方で、動物の化学物質の感受性の種差や個体差に関する研究は少なく、化学物質のリスク管理を難しくし、また、野生動物のケミカルハザード(化学物質の有害性による被害)を引き起こす原因となっている。本研究では野生動物、とくに生態系で高次に立つ野生哺乳類と野生鳥類の化学物質感受性に関して種差や個体差を引き起こしているその要因を明らかにし、データベースの構築を行うと同時に、環境適応への分子進化過程を高等動物で初めて明らかにすることを目的とした。平成29年度では、下記の研究を進め、成果を得た。1)哺乳類について、UGT1ファミリーおよびUGT2ファミリーの動物種差について明らかにした。特に食肉目の動物に関して、UGTの特徴を明らかにすることができた。また、同時に、雑食性動物や草食動物などに関して、ゲノム上でのUGTの特徴について、in silico解析から明らかにすることができた。2)鳥類について、UGTファミリーの分布とそのゲノム構造について明らかにした。3)哺乳類、鳥類について食性とUGT活性との関係性について明らかにした。4)殺鼠剤をモデル化合物として、その感受性に関する新規のメカニズムを提唱した。化学物質の動物種差に関して、学術雑誌への論文の発表や、国内外の学会への発表を行うことができた。解毒に重要な異物代謝に関して、その進化に関する新たな仮説を提唱しており、おおむね十町に進展していると判断した。研究遂行上、大きな問題はないことから、予定通り研究を進めていく。今後は、これまでの研究に加えて、以下の研究についても実施する。1)細胞を用いた化学物質感受性試験樹立のために、ウェットなin vivo実験だけではなく、哺乳類や鳥類からの培養細胞を用いた研究も進める。また、希少動物の試料入手が難しいことから、in silicoによる解析も同時に進めていく。2)モデル化合物として殺鼠剤だけではなく、ネオニコチノイドやDDT、マイクロプラスチックなどに関しての実験も行い、その種差に関する情報を得る。2)最終年度の研究結果取りまとめを目指して、これまでのデータに関してのレビューを行う。本研究では化学物質感受性を決定する因子である異物代謝能についてその種差を明らかにすることを目的とした。異物代謝には第I相反応と第II相反応があり、第I相反応ではシトクロムP450を中心に研究を進め、特に殺鼠剤の感受性に関してこの酵素が大きく関与していることを明らかにした。また、特に哺乳類と鳥類に関して、第II相抱合反応であるグルクロン酸転移酵素の動物種差に関する解析を行った。第II相反応について、食肉目ではネコ科動物ではUGT1A6が偽遺伝子化していることに加えて、鰭脚類においても低活性を示し、その原因が偽遺伝子及び遺伝子重複のリピート数の少なさに起因している可能性を見出した。また、UGT2B分子種に関しても同様にネコ科動物では低活性を示すこと、およびその原因について偽遺伝子化していることを明らかにした。一方、鳥類では、猛禽類など食物連鎖上位に位置する種について、グルクロン酸抱合能がほかの鳥類種に比較して低い可能性を見出した。食物連鎖の上位に立つ食肉目に関して、第II相抱合能の低活性とその原因について明らかにした。また鳥類種に関する種差の解明にも取り組んでおり、これまでに取り組みのなかったユニークな研究内容となっている。国内外での学会での発表、招待講演も多数行っており、また学術雑誌にも研究成果を掲載していることから、当初の予定通り、順調に研究が進んでいると判断した。1)鳥類における殺鼠剤感受性の種差の原因について、特に殺鼠剤を代謝するシトクロムP450やグルクロン酸抱合酵素、および殺鼠剤の標的酵素となるビタミンKエポキシド還元酵素阻害の観点から明分析を行った。2)環境化学物質の代謝に関し、第II相抱合酵素のグルクロン酸抱合酵素を中心に、引き続き、種差を明らかにするために分析を行った。種差については、プレデターとして、哺乳類だけではなく、猛禽類を中心として、鳥類に関する種差についても研究を進めた。3)金属の毒性影響と感受性の種差について、重度汚染地域の動物を中心に解析を進めた。

哺乳類と鳥類に関して、蓄積の種差や毒性影響、その指標となる腎毒性の感受性について調べる。4)残留性有機汚染物質では、特にDDTやPBDEの感受性の種差に関する研究を行った。特に、平成28年度までの研究で感受性が高いことが明らかとなったネコ科動物の残留性有機汚染物質の動態について、臓器蓄積性やシトクロムP450の代謝活性について明らかにした。1)の鳥類における殺鼠剤感受性の種差について、鳥類における異物代謝能について、グルクロン酸抱合酵素の分子進化的解析を行い。鳥類特有の酵素群について同定した。また殺鼠剤に曝露される危険性のある鳥類の希少種を中心に、殺鼠剤の酵素阻害について同定を進めることができ、殺鼠剤標的種であるげっ歯類よりも鳥類種の感受性が低い可能性を見出した。また鳥類種間でもその感受性に差があることを明らかにした。2)の第II相抱合酵素を中心にした解析では、哺乳類では、肉食性、雑食性、草食性動物について、グルクロン酸抱合酵素を中心に解析を進め、UGT1Aに加えて、UGT2B分子種の酵素学的特徴を代謝活性及び遺伝子構造より明らかにした。3)の金属の毒性影響と感受性の種差について、鉛にばく露された哺乳類および鳥類について、その毒性を報告した。特に鳥類種では、感受性を測る指標となるバイオマーカーや、臓器蓄積性についてその特徴を明らかにすることができた。4)残留性有機汚染物質の感受性の種差に関する研究について、有機塩素系殺虫剤DDTに関しては鳥類を用いて変化する遺伝子群の網羅的解析を行った。また、ネコではPCB(ポリ塩化ビフェニル)およびPBDE(ポリ臭素化時フェニルエーテル)のばく露実験を行い、残留する化学物質の臓器蓄積性を調べ、シトクロムP450や第II相反応との関連性について明らかにした。動物はヒトと同じく多くの環境化学物質に曝露されており、環境化学物質による集団死は野生動物では世界的にも恒常的に起こっている。また、日常的な化学物質曝露は野生動物に病態を引き起こしていることがこれまでの研究により明らかになりつつある。一方で、動物の化学物質の感受性の種差や個体差に関する研究は少なく、化学物質のリスク管理を難しくし、また、野生動物のケミカルハザード(化学物質の有害性による被害)を引き起こす原因となっている。本研究では野生動物、とくに生態系で高次に立つ野生哺乳類と野生鳥類の化学物質感受性に関して種差や個体差を引き起こしているその要因を明らかにし、データベースの構築を行うと同時に、環境適応への分子進化過程を高等動物で初めて明らかにすることを目的とした。平成29年度では、下記の研究を進め、成果を得た。1)哺乳類について、UGT1ファミリーおよびUGT2ファミリーの動物種差について明らかにした。特に食肉目の動物に関して、UGTの特徴を明らかにすることができた。また、同時に、雑食性動物や草食動物などに関して、ゲノム上でのUGTの特徴について、in silico解析から明らかにすることができた。
翻訳開始及びリボソーム成熟化におけるＩＦ５Ｂ－ストークタンパク質複合体の機能解析

平成28年度は、前年度に引き続き、翻訳開始因子IF5Bによる翻訳開始反応およびリボソーム成熟化におけるリボソームストークタンパク質の機能的意義の解明を目指した。研究代表者は、出芽酵母eIF5Bを調製し、真核生物ストークタンパク質特異的抗体を利用したGTPase活性阻害実験を行った。その結果、ストーク抗体を実験系に加えた場合において、eIF5BのGTPase活性が低下した。この事から、真核生物のeIF5BのGTPase活性発現にはストークタンパク質が必要であることが示唆された。また、出芽酵母を用いたポリソームプロファイリングを行い、タンパク質合成を行っているリボソームが含まれるポリソーム画分の割合を検証した。リボソームストークタンパク質P1/P2遺伝子を部分的に欠損した酵母を用いて解析を行った所、野生型酵母に比べ、ポリソームの量が50%以下にまで低下したが、この表現型はeIF5Bの過剰発現によって回復された。また、ストーク欠損酵母株において、80Sリボソームに対する40S, 60Sサブユニットの割合が増加しており、80Sを正常に形成できないリボソームサブユニットが蓄積していた。さらにストーク欠損酵母株を用いてLacZレポーターを利用した翻訳開始の正確性の解析を行った所、ストーク欠損酵母株では翻訳開始の正確性が低下しており、この表現型は、野生型のeIF5Bの過剰発現で補完されたが、ストーク結合部位に変異を導入したeIF5Bの過剰発現では補完されなかった。以上の結果から、リボソームストークとeIF5Bの相互作用は、eIF5Bのリボソーム依存的なGTP加水分解活性に寄与しており、正常な80Sリボソームの形成、翻訳開始の厳密性と促進に必要であることを分子・細胞レベルで明らかにした。現在、以上の結果を前年度の結果と合わせ、国際論文として投稿中であり、査読に対応している段階である。28年度が最終年度であるため、記入しない。平成27年度は、翻訳開始因子IF5Bによる翻訳開始反応におけるリボソームストークタンパク質の機能的意義の解明を目指した。申請者は、これまでに行ってきたIF5B-ストークタンパク質P1複合体の結晶構造解析に立脚し、結合部位に変異を導入した変異体を用いて結合実験を行うことでaP1の疎水性残基L105, M108およびF109、aIF5BのaP1結合領域周辺のアミノ酸残基が両者間の相互作用に重要であることを示した。また、aIF5Bのストーク結合部位についても、それぞれアラニン置換変異を導入した変異aIF5Bを調製し、同様に結合実験を行った。その結果、野生型aIF5Bに比べ、どの変異aIF5BにおいてもaP1との結合力の低下が確認された。以上の結合実験により、立体構造解析の結果の妥当性が示され、また、複合体形成に重要な残基を特定することに成功した。さらに、相互作用解析の結果に基づき、ストークタンパク質との結合力が低下した変異aIF5Bを用いた機能解析系の構築を目指した。古細菌aIF5Bによる翻訳開始反応の解析について、古細菌サンプルを用いた無細胞翻訳開始系の構築は困難であったが、真核生物のモデル生物である出芽酵母を用いたレポーター実験及びGTP加水分解活性の測定を行うことで、変異eIF5Bを導入した出芽酵母の翻訳開始効率の活性を解析することに成功した。その結果、ストーク結合部位に変異を導入したeIF5Bを発現する酵母株において、開始コドン選択性の厳密性の低下がみられ、野生型と比べて非常に高い頻度で開始コドンをスキップする傾向が確認された。以上の結果は本来の研究目標に対して十分な成果であると判断し、得られた結果をまとめ、国際論文として投稿準備中である。

以上の結果から、リボソームストークとeIF5Bの相互作用は、eIF5Bのリボソーム依存的なGTP加水分解活性に寄与しており、正常な80Sリボソームの形成、翻訳開始の厳密性と促進に必要であることを分子・細胞レベルで明らかにした。現在、以上の結果を前年度の結果と合わせ、国際論文として投稿中であり、査読に対応している段階である。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。
次世代暗黒物質探査に向けた矮小銀河暗黒物質ハロー構造の精密決定

本年度は銀河系矮小銀河の中でも明るい矮小銀河について、すばる超広視野カメラHSCでの測光データを用いた恒星分布構造決定を行ってきた。本研究での解析モデルは先行研究で行われてきた手法と異なり、矮小銀河のメンバー星とコンタミネーション星の確率分布を掛け合わせた尤度関数を用いることで、コンタミネーション星の影響を同時に考慮した解析モデルとなっている。さらに、これまでの矮小銀河恒星分布推定ではプランマーモデルなど形状が決まったモデルを採用しており、詳細な恒星分布に対する議論はされていなかった。本研究では恒星分布の詳細を調べるために分布の形状も変えた解析モデルを構築した。この解析モデルをHSCで観測した銀河系矮小銀河の1つである小熊座矮小銀河の測光データに適用した。その結果、先行研究と比べて銀河の典型的な大きさが2倍近く大きい事が明らかになった。これはHSCの広い視野と深いデータ、そして新たな解析モデルによって得られた新たな結果である。一方で国際共同研究によって、竜骨座矮小銀河の最新の測光・分光データが得られ、それを用いた恒星分布推定を行った。その結果、外側で変化が急激な恒星分布が最も観測を再現している事が明らかになった。この結果を動力学解析モデルに取り入れ、暗黒物質分布推定を行ったところ、暗黒物質密度プロファイルが中心部で弱いカスプ構造を持ち、さらにガンマ線を用いた暗黒物質探査で重要な物理量となるJ-factor値がこれまでよりも大きく見積もられ、将来のガンマ線観測の候補天体となる事がわかった。またPFS大規模サーベイのデザイン構築においても、本年度はHSCデータを用いた詳細な観測デザイン構築を行うことができた。具体的にはより効率良く観測ができる、分光ファイバー配置をシミュレーションから計算し、どの領域を何回観測すべきかという最適解を示唆することができた。銀河系矮小銀河の恒星分布の形状はその暗黒物質分布の推定に強く影響するため、これを精度良く決定するための測光データと統計的解析手法の構築は当該研究において重要研究の1つに位置づけられる。本年度は、小熊座矮小銀河についてHSCの測光データを用いた恒星分布解析を行い、その結果を得ることができた。その一方、他の銀河系矮小銀河についてはHSCデータを用いた解析がまだ完了していないが、解析手法が確立しているためHSCで観測された全ての銀河系矮小銀河の恒星分布推定は次年度中にその成果が得られると考えている。よって計画は概ね順調であると評価している。また、HSCデータではないが竜骨座矮小銀河の広く深い測光データを用いて恒星分布推定を行い、その結果を用いて暗黒物質分布の推定及び恒星分布の暗黒物質分布に対する影響を議論する事が出来たのは、当該研究が順調に進んでいると評価できると考えている。2022年に観測開始予定のPFS大規模サーベイに向けた、サーベイデザイン構築についても概ね順調に進んでいる。特に本年度はPFSサーベイの重要ターゲット天体の1つである銀河系矮小銀河の小熊座矮小銀河についてより詳細な観測計画を提案する事が出来た。具体的にはPFSの4ポインティング観測から最も多くの星を効率よく観測できるファイバー配置をシミュレーションから計算し、具体的な数字を示した。また、矮小銀河だけでなく他のターゲット天体であるアンドロメダ銀河ハロー領域についても同様の解析を行い、この天体についても具体的なサーベイデザインを提案する事が出来た。一方で恒星分布解析と同様、小熊座矮小銀河以外の天体についてはそのシミュレーションが完了していないため、今後順次サーベイデザインを提案していく予定である。よって、計画以上の進展までは見込めないが計画通りの進展であると評価している。本年度では、小熊座銀河系矮小銀河のすばるHSC測光データを用いた恒星分布推定を行ったが、すばるHSCで観測された全ての銀河系矮小銀河についての解析がまだ完了していないため、次年度も継続して恒星分布推定を行い、その結果が暗黒物質分布推定に及ぼす影響について詳細に調べていく計画である。また今後は、構築した解析モデルを様々な矮小銀河に適用していきたいと考えている。特に暗黒物質がより豊富な超低輝度矮小銀河の恒星分布について、既存の測光データカタログを用いてその詳細を調べていく予定である。これによって、銀河系にある様々な星質量の矮小銀河について、その構造的特徴を捉えることが可能になる。また、銀河系矮小銀河の動力学解析モデルの拡張も行いたい。具体的には、これまで一定としてきた暗黒物質分布の非球対称性や矮小銀河メンバー星の速度分散非等方性パラメータに半径依存性を持たせ、より現実的な動力学モデルを構築する。さらにこれまでの解析モデルでの結果と比較することで、モデルの拡張が暗黒物質分布にどうインパクトがあるのかを調べる。PFSのサーベイデザイン構築についても、継続して行っていく予定である。特に次年度では、観測ターゲットとなっている全ての銀河系矮小銀河について具体的なサーベイデザインを提案する。さらにPFS大規模サーベイは銀河系矮小銀河を含めた銀河考古学サーベイだけでなく、宇宙論・遠方銀河サーベイとのコヒーレントな観測計画を構築する必要があるため、PFSチームと協力して進めていく予定である。また次年度からCTAの日本コンソーシアムの正式メンバーとなり、より本格的に銀河系矮小銀河ガンマ線観測計画の立案に着手できる。具体的にはCTAの性能から想定されるガンマ線感度曲線を評価し、PFSから想定される暗黒物質分布の制限を用いて暗黒物質対消滅断面積にどの程度制限を与えることができるのかを調べる。

本年度は銀河系矮小銀河の中でも明るい矮小銀河について、すばる超広視野カメラHSCでの測光データを用いた恒星分布構造決定を行ってきた。本研究での解析モデルは先行研究で行われてきた手法と異なり、矮小銀河のメンバー星とコンタミネーション星の確率分布を掛け合わせた尤度関数を用いることで、コンタミネーション星の影響を同時に考慮した解析モデルとなっている。さらに、これまでの矮小銀河恒星分布推定ではプランマーモデルなど形状が決まったモデルを採用しており、詳細な恒星分布に対する議論はされていなかった。本研究では恒星分布の詳細を調べるために分布の形状も変えた解析モデルを構築した。この解析モデルをHSCで観測した銀河系矮小銀河の1つである小熊座矮小銀河の測光データに適用した。その結果、先行研究と比べて銀河の典型的な大きさが2倍近く大きい事が明らかになった。これはHSCの広い視野と深いデータ、そして新たな解析モデルによって得られた新たな結果である。一方で国際共同研究によって、竜骨座矮小銀河の最新の測光・分光データが得られ、それを用いた恒星分布推定を行った。その結果、外側で変化が急激な恒星分布が最も観測を再現している事が明らかになった。この結果を動力学解析モデルに取り入れ、暗黒物質分布推定を行ったところ、暗黒物質密度プロファイルが中心部で弱いカスプ構造を持ち、さらにガンマ線を用いた暗黒物質探査で重要な物理量となるJ-factor値がこれまでよりも大きく見積もられ、将来のガンマ線観測の候補天体となる事がわかった。またPFS大規模サーベイのデザイン構築においても、本年度はHSCデータを用いた詳細な観測デザイン構築を行うことができた。具体的にはより効率良く観測ができる、分光ファイバー配置をシミュレーションから計算し、どの領域を何回観測すべきかという最適解を示唆することができた。銀河系矮小銀河の恒星分布の形状はその暗黒物質分布の推定に強く影響するため、これを精度良く決定するための測光データと統計的解析手法の構築は当該研究において重要研究の1つに位置づけられる。本年度は、小熊座矮小銀河についてHSCの測光データを用いた恒星分布解析を行い、その結果を得ることができた。その一方、他の銀河系矮小銀河についてはHSCデータを用いた解析がまだ完了していないが、解析手法が確立しているためHSCで観測された全ての銀河系矮小銀河の恒星分布推定は次年度中にその成果が得られると考えている。よって計画は概ね順調であると評価している。また、HSCデータではないが竜骨座矮小銀河の広く深い測光データを用いて恒星分布推定を行い、その結果を用いて暗黒物質分布の推定及び恒星分布の暗黒物質分布に対する影響を議論する事が出来たのは、当該研究が順調に進んでいると評価できると考えている。2022年に観測開始予定のPFS大規模サーベイに向けた、サーベイデザイン構築についても概ね順調に進んでいる。特に本年度はPFSサーベイの重要ターゲット天体の1つである銀河系矮小銀河の小熊座矮小銀河についてより詳細な観測計画を提案する事が出来た。
ダイヤモンド薄膜表面の導電性制御によるハイパワー高周波トランジスタの開発

ダイヤモンドトランジスタの性能向上および安定性向上を目的とした要素技術として、(1)FIB装置を用いたシート抵抗IkΩ/sq.以下の局所低抵抗層の形成技術、(2)2×10^<-4>[Ωcm]の熱的安定性のある超高濃度ボロンドープダイヤモンド(ボロン濃度:1.42×10^<22>[cm^<-3>])の成膜技術、(3)従来のCaF_2絶縁膜よりも3桁以上のゲートリーク電流低減を達成した、高品質なAl_2O_3ゲート絶縁膜形成技術、(4)低消費電力化を目的とした、オゾン処理によるダイヤモンドFETの閾値制御技術、を開発した。デバイス評価手法としては、De-embedding手法を導入することで、寄生成分の影響を除去し、ダイヤモンドMISFETの真性特性評価が可能となった。また、水素終端ダイヤモンド中に形成されるホール蓄積層のキャリア走行メカニズム解明を念頭に、移動度の実行垂直電界依存性を明らかにした。デバイス作製のプロセス技術としては、ゲート長0.2μm以下の微細ゲート構造作製のためのセルフアラインプロセスと、ゲート抵抗の低減を目的としたT型ゲート電極構造の作製プロセスを確立した。ダイヤモンドMISFET作製と特性評価としては、前述の微細プロセス技術を用いて、ゲート長0.15μmのダイヤモンドMISFETの作製に成功し、遮断周波数30GHz、最高発振周波数48GHzを達成した。また、Al_2O_3ゲート絶縁膜を用いたダイヤモンドMISFETの作製に成功し、絶縁膜厚3nm、ゲート長0.3μmにて遮断周波数30GHz、最高発振周波数60GHzを達成した。更に、世界で初めてダイヤモンドMISFETにおいてロードプル測定を行い、ゲート幅100μm,ゲート長0.3μmのデバイスにおいて、1GHzの高周波大信号入力時に電力密度2.14W/mmが得られた。この値は報告されているGaAsFETやSi LDMOSの電力密度の最高値よりも優れたものであり、ハイパワー高周波トランジスタとしてのダイヤモンドFETの優位性を確認できた。本研究はダイヤモンド表面伝導性制御による高周波・高出力トランジスタの開発を目的としている。今年度は、ダイヤモンドトランジスタの微細化と相互コンダクタンスの改善、および真性特性の評価を行った。さらに素子安定化・モデル化のため表面伝導性の制御や水素終端表面伝導層の形成起源モデルを構築した。具体的には以下の技術を開発し、成果を得た。1)ゲート長0.5μmのMISFETを作製し、寄生抵抗を低減することによって最大相互コンダクタンス165mS/mmを得た。これは、ダイヤモンドFETで最高値である。2)セルフアラインプロセスを用いてゲート長を0.2μmまで微細化したMISFETを作製し、23GHzの遮断周波数と25GHzの最大発振周波数を得た。3)De-embedding手法を用いて測定パッド容量の評価を行い、真性トランジスタの評価に成功した。これにより、遮断周波数が30GHzになることが確認された。4)Tゲート構造をセルフアラインMISFET作製プロセスに相み込むことに成功した。ゲート長0.2μmにおいて、これまで1.12程度であったfmax/ft比を4-5へ大幅に改善できることを確認した。等価回路評価を用いてゲート抵抗を評価したところ、Tゲート構造を有していないデバイスに対してゲート抵抗が10分の1に低減していることが示唆された。5)水素終端表面伝導層の起源と安定化を目的として、伝導層形成モデルを構築した。負イオン照射実験を行い伝導性の変化を確認し、モデルを支持する結果となっている。

6)ガス導入が可能な電子線描画装置を用いガス導入下で電子線照射を行った。酸素ガス導入下で電子線描画を行うことにより、マイクロ絶縁領域が形成されることが確認され、さらに二次電子放出効率が低下していることが観察された。水素ガス導入下での電子線描画では伝導性が回復されていることが確認されている。本プロジェクトにおける研究開発で、本年度は高い相互コンダクタンスを有する高安定な高周波ダイヤモンドMISFETを実現することを目標として以下の研究目標値を設定し、これに対する成果を得た。(1)ソース抵抗を5Ωmm以下へ低減する。ソース抵抗を低減するために、さまざまな手法を検討した。ソース・ゲート間隔の微細化が寄生ソース・ゲート容量を生むことを確認した。この寄生容量は真性チャネル容量の30%以上になるため、Niイオン照射によるソース抵抗低減を検討した。Niイオン照射法におけるダイヤモンド表面の低抵抗化は1018cm-2以上のドーズ量において2kΩ/□以下のシート抵抗が実現できることがわかった。(2)デバイスモデリングシミュレータを用いて、真性特性の評価を行い、寄生素子成分の同定を行う。高周波オンウェハSパラメータ測定から求めたトランジスタのインピーダンスf特性からトランジスタの等価回路を同定し、Open-short補正を加えてDe-embeddingを行うことにより真性特性評価を行った。これにより同定された寄生素子成分から、0.2μm以下のゲート長においては100Ω程度のゲート抵抗、80Ω程度のソースもしくはドレイン抵抗が求まり、さらに高い寄生容量が存在することがわかった。今後はこれらの寄生素子成分を低減することで周波数特性の改善を行う。(3)MIS構造における移動度評価を通してキャリア散乱要因の特定を行う。オゾン処理によるチャネル修飾手法を工夫して、MISFETの閾値制御を行った。オゾン処理10分程度では10%程度の酸素被服率が得られ、閾値の大幅なシフトが見られ、さらに移動度の改善が見られた。これはアクセプタ濃度の低減による、散乱要因の減少が理由と考えられる。従来の半導体であるSiやGaAsでは、素子の微細化と破壊電界の関係から出力電力密度に限界(1W/mm程度)を迎える。このため、SiC、GaN、ダイヤモンドなどのワイドバンドギャップ半導体の検討が急務である。ダイヤモンドはこのなかで、高い熱伝導率と降伏電界により最も高い潜在能力を有する。本研究では、これらを最大限生かすために研究代表者が考案した水素終端表面の2次元正孔ガスによる電界効果トランジスタ(FET)を利用し、世界に先駆けて、ダイヤモンドのミリ波領域での高周波動作と従来の半導体を越える出力電力密度を得ることに成功した。以下に結果をまとまる。1)平坦性の高いホモエピタキシャルダイヤモンド表面およびアルミナゲート絶縁膜を適応し、ゲート長0.3μmで相互コンダクタンス150mS/mm程度のMISFET(金属-絶縁体-半導体FET)の動作を可能とした。
酵素含浸を用いた咀嚼・嚥下困難者用炊飯米及び穀類加工品の開発に関する研究

咀嚼・嚥下困難者などに用いられる介護食用炊飯米は,物性面から軟飯または粥にして提供されている。米に対する加水量を増やすことで様々な硬さ(物性)を有する粥を調理できるが,粥は健常者用の炊飯米に比べ,カロリーが低く,大量に喫食しないと同等のカロリーを補給することはできない。また,食卓の主食が粥というのは生活の質(QOL)の低下につながり,毎日の食事における炊飯米に対する要介護者の「おいしさ」に対する要望は高い。本研究では、酵素含浸法を用い、米や大麦等の炊飯加工品の軟化、物性改善、さらに甘味の付与等により食味の向上を図ることを目的に、新たな酵素含浸法を開発し、要介護者のQOL向上に寄与に貢献する。
内耳におけるイオンチャンネルの遺伝子発現に関する研究

内耳においてどのようなイオンチャンネルが存在し、また、どのように機能しているかを分子生物学的手法を用いて検討した。具体的には、新たにクローニングされた電位依存性Kチャンネル(Kv7.1)のラット内耳における発現をin situ hybridization法を用いて検討した。ラット側頭骨より摘出した蝸牛や、前庭神経節の凍結切片を作製し、digoxygeninを用いて標識(non-RI)したKv7.1cRNAプローブを組織上で反応させ、さらにアルカリホスファターゼ標識抗digoxygenin抗体にて可視化した。蝸牛ラセン神経節細胞と前庭神経節細胞におけるKv7.1mRNAの発現率は、各々約60%、30%であった。ラセン神経節細胞はI型細胞とII型細胞に分類されているがKv7.1mRNAの発現率はこれとは異なった比率であり、ラセン神経節細胞ではKv7.1の有無で機能的にも異なった役割を担っている可能性が示唆された。モルモットでは一つの内有毛細胞に約20個の求心性神経終末が存在しすると報告されており、一つの内有毛細胞の刺激が複数のラセン神経節細胞(Kv7.1(+)とKV7.1(-))に伝達されている可能性が考えられる。すなわち、末梢レベルで音刺激による反応をコントロールしている可能性も考えられた。Kv7.1が聴覚伝導や、前庭機能にどのように関与しているかは明らかではないが、重要な機能を担っている可能性が考えられた。また、現在Kv7.1に対する抗体を作成中であり、更に詳細な分布を検討する予定である。
捕体第2経路による異種赤血球の識別機構の解析

補体第2経路は抗体の関与なしに異種細胞を攻撃し、抗体系免疫機構とは異なった免疫機構と考えられる。ところが本経路が具体的にどのように異種細胞を識別しているかについては不明な点が多い。本研究では、ヒト補体第2経路がウサギ赤血球を溶血し、逆にウサギ第2経路はヒト赤血球を溶血する現象に着目した。この場合第2経路が同種の赤血球を溶血しないことは自明の事実である。すなわち、両種第2経路構成全因子(C3,B,D,H,IおよびP)を精製し、再構成溶血反応系を確立し、その上で一部の因子を異種の対応する因子で置換したとき、溶血活性がどのように変化をするか調べればよい。もしも異種細胞の識別に関与する因子が置換された場合、異種赤血球への溶血活性が消失すると考えられる。この方法を用いてC3が識別の主役であること。Hは同種C3との親和性が高いこと。B,D,IおよびPはヒト因子でもウサギ因子を用いても溶血活性に差がないことから、識別機構には関与しないことなどを見出した。残念ながら上記の結論はヒト系にウサギ因子を置換する方法でのみ得られた。ウサギ再構成系によるヒト赤血球の溶血は弱く、また再現性も低く、今後の検討課題として残った。赤血球側にも第2経路を識別する物質がなければ、今までの議論は成立しない。その第一候補として、最近発見されたDAFに注目した。DAFは含量が低く、またグリコホリンとの分離が困難であったので、本研究ではあらかじめトリプシン処理しグリコホリンを分解した赤血球膜から、DAFを簡便に単離する方法を開発した。そして初めて部分アミノ酸配列などを決定できた。DAFは同種C3に対する親和性が高いので、識別過程に関与する可能性が高い。しかしDAFだけでは説明できないと思われるので、さらに他の赤血球膜物質も考えねばならず、現在検討を進めている。
高性能チップスケール原子デバイスを実現するガスセル作製法の新展開

アルカリ金属ガスをシリコンとガラスで作製したセルに封入した「MEMS型ガスセル」は、小型原子時計や高感度磁気センサの心臓部として使用される。そのため、高性能な小型原子デバイスを作製するには、微細加工技術によるガスセル作製法が重要である。本研究では、多孔質アルミナやシリコンの三次元構造にアルカリ金属アジ化物の結晶を析出したアルカリ金属生成源を開発し、この生成源とプラズマ陽極接合を融合したウェハレベルのガスセル作製法を確立した。提案手法ではMEMS型ガスセルが高効率かつ低温で作製できることを実証したとともに、小型原子デバイスの高性能化につながる作製法であることも明らかにした。量子・原子レベルの物理現象を使った新しいナノ・マイクロデバイスの1つとしてチップスケール原子デバイス(超小型の原子時計や原子磁気センサ)が注目されている。デバイスの小型化・高感度化に向けてMEMS加工技術をベースに欧米を中心に活発な研究開発が進んでいる。特にデバイスの心臓部であるMEMS型ガスセルでは高性能化に向けた新しい作製法の必要性が高くなっている。MEMS型ガスセルは、一般的にガラスとシリコンの陽極接合で作製したキャビティ(容器)にアルカリ金属とバッファガスを封入して作製する。本研究では従来のMEMS型ガスセルの作製法では達成することが難しかったガスセル内に低温でアルカリ金属ガスを効率的に生成するシリコン製のアルカリ金属生成源(AMST)、およびそれを用いた高性能なMEMS型ガスセルをウェハレベル加工する新しい作製方法を開発することを目標としている。平成28年度の研究実績として、多孔質アルミナ製AMSTを用いたMEMS型ガスセル作製法を確立した。AMSTはシリコンや多孔質のアルミナ基板上にアルカリ金属生成試薬であるアルカリ金属アジ化物を析出したものである。具体的には多孔質アルミナの細孔径に依存したアルカリ金属アジ化物の分解反応を最適化した。その結果、多孔質アルミナの三次元微細構造を活用すれば、従来のアルカリ金属アジ化物を用いたMEMS型ガスセルの作製法よりも低温かつ短時間で効率的にセシウムをガスセル内に封入できた。さらに多孔質アルミナ製AMSTを使って作製したMEMS型セシウムガスセルは、先行研究のMEMS型ガスセルと比較すると同等か、それ以上の性能を達成できることを実証した。この結果から本研究の最終目標であるシリコン製AMSTでも、高性能なMEMS型ガスセルが作製可能になることが期待できる。平成28年度はシリコン製AMSTの開発に向けての基礎検討とMEMS型ガスセル用の低温・高真空気密封止技術について検討し、研究目標の達成に向けての作製プロセスの開発を進めた。特にシリコン製AMSTの開発では、シリコンの三次元微細構造の形状をシリコン深堀加工(DーRIE)のプロセス条件を工夫することでアルカリ金属アジ化物の分解効率を向上させる方法について重点的に検討した。またガスセルの長期安定度を考察するために、MEMS型ガスセル内の残留ガス分析を行う評価装置を構築した。1)シリコン製AMSTの開発:高性能化のキーテクノロジーとしてアルカリ金属アジ化物をシリコンの三次元微細構造体に析出させたのち、約300°Cで熱分解してセシウムをガスセルに封入する新しいセシウム生成法の開発に着手した。形状の異なるシリコンの三次元微細構造を作製することでアルカリ金属アジ化物との接触面積(比表面積)を制御し、従来型の平坦なシリコン基板と比較して高効率にアルカリ金属アジ化物を熱分解する方法について実験を行った。2)低温・高真空気密封止技術:MEMS型セシウムガスセルの高性能化を達成するために、1シリコンーガラス接合界面からのリークによるバッファガス圧の変動、2従来のMEMS型ガスセルで使われてきた陽極接合のように高い接合温度(400°C)が原因でガスセル内に発生した脱ガス起因するセシウムの経時変化、について酸素プラズマと窒素プラズマの表面活性化処理を組み合わせた低温・高真空気密封止技術(ハイブリッド接合)で解決した。また従来の陽極接合を用いて約400°Cの接合温度でAMSTをガスセルに封止すると、接合プロセスの途中でアルカリ金属アジ化物が分解する。しかしハイブリッド接合を適用することで、接合温度約350°CでAMSTを封止できるためこの問題も解決できた。平成29年度は、前年度に検討した2つの要素技術を融合したMEMS型ガスセルの試作、およびガスセル感度とその安定度を計測・評価して作製法にフィードバックしながら、目標達成と提案手法の優位性を実証した。またシリコン製AMSTにおける三次元微細構造に依存したアルカリ金属アジ化物の分解反応について考察した。3)MEMS型ガスセル作製法の確立:シリコン製AMSTを応用したセシウム生成法と低温・高真空気密封止を融合したMEMS型ガスセルのウェハレベル作製法を確立した。具体的には以下の作製プロセスを確立した。1アルカリ金属アジ化物を担持するためのシリコンの三次元微細構造を準備、2光学チャンバとアルカリ金属ガスを生成するためのチャンバを有するキャビティ構造、およびそれらを連結するマイクロ流路をDーRIEで形成して陽極接合、3アルカリ金属アジ化物を水溶液にして、シリコンの三次元微細構造に析出、4接合装置内にサンプルをセットして、ハイブリッド接合技術でガスセルを封止、5アルカリ金属アジ化物を約300°Cで熱分解してセシウムとバッファガスである窒素を同時に生成し、MEMS型セシウムガスセルとして完成。4)MEMS型ガスセルの性能評価:ウェハレベルで作製したMEMS型ガスセルの光学特性や周波数特性を計測して性能を評価した。

具体的には多孔質アルミナ製AMSTとシリコン製AMSTのそれぞれで作製したMEMS型ガスセルの性能の比較・評価した結果、シリコン製AMSTで作製したガスセル性能が多孔質アルミナ製AMSTで作製したものより性能として優れていることを示した。以上の結果から本研究課題における目標を達成するとともに、チップスケール原子デバイスのガスセル作製技術における新展開への目途を立てた。アルカリ金属ガスをシリコンとガラスで作製したセルに封入した「MEMS型ガスセル」は、小型原子時計や高感度磁気センサの心臓部として使用される。そのため、高性能な小型原子デバイスを作製するには、微細加工技術によるガスセル作製法が重要である。本研究では、多孔質アルミナやシリコンの三次元構造にアルカリ金属アジ化物の結晶を析出したアルカリ金属生成源を開発し、この生成源とプラズマ陽極接合を融合したウェハレベルのガスセル作製法を確立した。提案手法ではMEMS型ガスセルが高効率かつ低温で作製できることを実証したとともに、小型原子デバイスの高性能化につながる作製法であることも明らかにした。平成29年度は、前年度に検討した2つの要素技術を融合したMEMS型ガスセルの試作、およびガスセル感度とその長期安定度を計測・評価して作製法にフィードバックしながら、目標達成と提案手法の優位性を実証する。合わせてシリコン製AMSTにおける三次元微細構造に依存したアルカリ金属アジ化物の分解反応についても、引き続き考察を進めていく。3)MEMS型ガスセル作製法の確立:シリコン製AMSTを応用したセシウム生成法と低温・高真空気密封止を融合したMEMS型ガスセルのウェハレベル作製法を確立する。ここでは以下の通りの作製プロセスの確立を目標とする。1アルカリ金属アジ化物を担持するためのシリコンの三次元微細構造を準備、2光学チャンバとアルカリ金属ガスを生成するためのチャンバを有するキャビティ構造、およびそれらを連結するマイクロ流路をDーRIEで形成して陽極接合、3アルカリ金属アジ化物を水溶液にして、シリコンの三次元微細構造に析出、4接合装置内にサンプルをセットして、ハイブリッド接合技術でガスセルを封止、5アルカリ金属アジ化物を約300°Cで熱分解してセシウムとバッファガスである窒素を同時に生成し、MEMS型セシウムガスセルとして完成。4)MEMS型ガスセルの性能評価:ウェハレベルで作製したMEMS型ガスセルの光学特性や周波数特性を計測して性能を評価する。具体的には多孔質アルミナ製AMSTとシリコン製AMSTのそれぞれで作製したMEMS型ガスセルの性能の比較・評価、およびエージングレートを評価項目として研究を進める。これらの評価結果は逐次、前述したガスセル作製法にフィードバックして、目標を達成することでチップスケール原子デバイスの新展開への目途を立てる。ナノマイクロシステム当初、約20万円の解析用PCを調達する予定であったが他の助成金でより高いスペックの解析PCを調達したため、当該助成金での購入を見送った。また旅費の節約などによって当初請求した助成金との乖離が生じた。研究の進捗がおおむね良好であったため、既に次年度開催の国際学会に2件が採択決定済みである。
口腔上皮由来幹細胞による粘膜再生は線維芽細胞増殖因子により加速する

本研究の目的は、FGFR2b/FGF10シグナルの口腔粘膜の治癒・再生への役割を解明することにある。本課題の結果から、1) FGFR2bシグナルの減弱により、粘膜の形成が菲薄化すること、2) FGF10過剰発現により、基底細胞層の多層化により、粘膜上皮の過形成・肥厚が生じること、3) FGF10過剰発現が重層扁平上皮の基底層の増殖により強く働くことが明らかとなった。膀胱の移行上皮からも同様の結果を得ていることから、FGFR2b/FGF10シグナルは、粘膜基底層に存在する口腔上皮由来幹細胞の増殖を誘導し、粘膜創傷の治癒を加速すると考えられた。本研究の目的は、FGFR2b/FGF10シグナルの口腔粘膜の治癒・再生への関与・役割を解明することにある。本研究結果は、歯の喪失により失われた歯槽堤再生のための基盤となり、FGFを用いた口腔粘膜再生の治療法開発/臨床応用に多大な貢献をもたらすと考える。本研究には、海外研究協力者であるロサンジェルス子供病院ベルーシ准教授より供与を受けたFGFR2b遺伝子ノックダウンマウス(KD)とFGF10過剰発現マウス(OE)を用いた。これらのマウスは、テトラサイクリン系抗生物質ドキソサイクリン混合飼料の投与により、投与開始48時間後よりFGFR2b減弱およびFGF10過剰発現させること可能となる。これを用いて、FGFR2bシグナルの減弱/FGF10過剰発現時おいて、粘膜創傷治癒モデルによる粘膜治癒過程について組織学的検討を行った。実験方法は、実験開始72時間前に、ドキシサイクリン飼料の投与を行う。次に、マウスの左右臼歯部口蓋粘膜部に直径1mmの粘膜欠損をAcu-Punch[○!R]を用いて実験的粘膜創傷を形成した。粘膜創傷治癒過程におけるFGFR2b減弱およびFGF10過剰発現の影響を経時的に観察するために、粘膜欠損形成、1、3、7日後に組織採取した。この結果、KD群では、創傷治癒が、遅れることが明らかとなった。これに対して、OE群では、創傷治癒が促進している観察される半面、FGF10過剰発現により口腔上皮の錯角化が観察され、FGF10過剰発現の別に要因が関与することが考えられた。また、FGF10の過剰発現が個々のマウスによって大きく異なるため、今後検討が必要であることが示唆された。本研究には、海外研究協力者であるロサンジェルス子供病院ベルーシ准教授より供与を受けたFGFR2b遺伝子ノックダウンマウスとFGF10過剰発現マウスを用いた。これらのマウスは、テトラサイクリン系杭生物質ドキソサイクリン混合飼料の投与により、投与開始48時間後よりFGFR2b減弱およびFGF10過剰発現させること可能となる。実験方法は、実験開始72時間前に、ドキシサイクリン飼料の投与を行った。次に、マウスの左右臼歯部diastema部に直径1mmの粘膜欠損をAcu-Punch(R)を用いて実験的粘膜創傷を形成した。この結果、FGFR2b遺伝子ノックダウン群では、粘膜創傷治癒が若干、正常群より遅れることが明らかとなった。この要因としては、FGFR2b遺伝子ノックダウン群では、口腔粘膜の有蕀・顆粒層の菲薄化が観察され、FGFR2bノックダウンにより、口腔粘膜の基底層から角質層への分化が抑制されることに起因している可能性が考えられた。これに対してFGF10過剰発現群では、口腔粘膜の角質層が肥厚し、個体によっては錯角化が観察された。これは、FGF10の過剰発現によって、基底層から角質層への分化が促進されていることが起因しているのではないかと考えられた。これにより、FGF10は口腔粘膜基底層に存在すると考えられる、口腔上皮由来幹細胞の分化を促進すると考えられた。今後は、FGFR2b/FGF10シグナルとこれに関連する遺伝子を探索し、粘膜再生促進のメカニズムについて解明を行う予定である。

本研究の目的は、FGFR2b/FGF10シグナルの口腔粘膜の治癒・再生への関与・役割を解明することにある。本研究結果は、歯の喪失により失われた歯槽堤再生のための基盤となり、FGFを用いた口腔粘膜再生の治療法開発/臨床応用に多大な貢献をもたらすと考える。本研究には、海外研究協力者であるロサンジェルス子供病院ベルーシ准教授より供与を受けたFGF1O過剰発現マウスを用いた。これらのマウスは、テトラサイクリン系抗生物質ドキソサイクリン混合飼料の投与により、投与開始48時間後よりFGF10過剰発現させること可能となる。これを用いて、FGF10過剰発現時おいて、粘膜創傷治癒モデルによる粘膜治癒過程について組織学的検討を行った。実験には同腹仔の野生群(CTRL)とFGF10過剰発現群(OE)を実験に用いた。方法は、実験開始48時間前に、ドキシサイクリン飼料の投与を行った。次に、マウスの舌背左右両側部に直径1mmの粘膜欠損をAcu-Punch^[〇!R]を用いて実験的粘膜創傷を形成した。粘膜創傷治癒過程におけるFGF10過剰発現の有無の影響を経時的に観察するために、粘膜欠損形成、1、3、7日後に組織採取した。この結果、CTRL群では実験的粘膜創傷形成1日後では、CTRLおよびOEにおいて粘膜創傷には違いは認められなかった。実験的粘膜創傷形成3日後では、CTRLに比べて、OEの創傷部位では、重層扁平上皮の基底細胞の増殖が著しく認められた。これは創傷部位とは別の正常部位では観察されなかった。実験的粘膜創傷形成7日後では、CTRLに比べて、OEの創傷部位では、重層扁平上皮の基底細胞の増殖は、3日後の結果に比べも一段と著しかった。また3日後の結果とは異なり、創傷部位とは別の正常部位においても、重層扁平上皮の基底細胞層が増殖・肥厚していることが明らかとなった。これは、FGF10の過剰発現は、重層扁平上皮の基底層の増殖により働くことが明らかとなった。また他の上皮(膀胱の移行上皮)の研究からも、FGFR2b/FGF10シグナルが粘膜の基底細胞層に大きく作用する結果を得ている。粘膜の基底細胞層には、上皮由来幹細胞の存在することがこれまでに明らかとなっており、基底細胞は、棘細胞、角化へと分化していくことが知られている。また口腔上皮由来幹細胞の分化には、上皮と間葉の間におけるFGFR2b/FGF10シグナルが重要であることが、研究分担者の他の報告で明らかとなっていることからも、FGF10は、口腔粘膜基底層に存在すると考えられる、口腔上皮由来幹細胞の分化を促進し、粘膜創傷の治癒を促進するものと考えられた。今後は、粘膜再生を促進させるための、FGFR2b/FGF10シグナルに関連する成長因子やタンパクを探索し、臨床応用できるよう研究を遂行する予定である。