hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Vasohibin-2によるがん進展の機序解明

膵がんにおけるVASH2の意義を明らかにするために、ヒト膵がん近似の自然発がんマウスモデルとして世界的に定評のあるPDX-1-Cre; LSL-KrasG12D; LSL-Trp53R172Hトランスジェニックマウス(以下KPCマウス)と研究室で樹立しているVash2(LacZ/LacZ)とを交配した。また、KPCマウスより単離した膵がん細胞について、Vash2ノックダウン細胞を作成し、細胞機能を比較した。その結果、Vash2発現をノックダウンすると、膵がん細胞の増殖は影響を受けなかったが、遊走・浸潤能は顕著に抑制され、同細胞をマウスに同所移植すると、腫瘍血管新生抑制のため腫瘍発育が抑制されるばかりか、肝転移や腹膜播種が顕著に抑制されて、生存期間が有意に延長した。また、個体レベルでは、KPCマウスと比較して、KPC・Vash2(LacZ/LacZ)では、膵がんの発生には差は認めなかったが、遠隔転移は顕著に抑制された。そこでVash2の機能について詳細に解析した結果、分泌されたVash2が血管新生を促進するだけでなく、tubuline carboxypeptidase活性によって細胞内でαチューブリンを脱チロシン化することで、膵がん細胞の運動能を亢進させること、また膵がん細胞のCXCL2リガンドのケモカインやG-CSFなどのサイトカインの発現を上昇させて、膵がん組織に骨髄由来免疫抑制細胞やM2マクローファージを集積させて、がん免疫を不活性化するなど、多彩な作用に膵がんの進展に寄与することを明らかにした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。Vasohibin-2のがん進展における機能のうち、がん細胞の上皮間葉転換(EMT: epithelial-mesenchymal transition)についての解析を行った。漿液性卵巣癌細胞株であるDISS、SKOV3においてVASH2の発現をノックダウンして、EMTの主要な促進因子であるTGF-βのシグナル伝達について検討した結果、TGFβI型受容体であるALK5の発現低下が確認された。さらに、その結果として、VASH2のノックダウンはSmad2/3の発現には影響を与えなかったが、それらのTGF-β1によるリン酸化を抑制し, Smad2/3の標的分子の転写活性上昇を抑えることがわかった。そこで、TGF-βが惹起するがん細胞のEMTについて解析した結果, VASH2のノックダウンにより, TGF-β1によって引き起こされる上皮マーカーE-cadherinの減少や,間葉マーカーN-cadherinやvimentinの発現上昇反応が減弱していた。さらに、VASH2が、がん細胞の運動性や浸潤性に関与しているか検証した結果、がん細胞の運動能,浸潤能はVASH2のノックダウンによって抑えられ、MMP2の発現も顕著に抑制されていた。以上、VASH2はがん細胞のALK5の発現に必要であり、VASH2のノックダウンはTGF-βシグナルを減弱させることによりがん細胞の浸潤能・転移能を低下させることが明らかとなった。VASH2は、がん細胞で産生されパラクリン的に周囲の血管に作用して血管新生を促進することが分かっていたが、今回の解析から、がん細胞自身に対してオートクリン的に作用し、がん細胞の上皮間葉転換に寄与していること、さらにその機序として、上皮間葉転換の主要な促進因子であるTGF-βの1型受容体ALK5の発現を介して、上皮間葉転換に必要なTGF-βの細胞内シグナル伝達に関わっていることを明らかにすることができた。VASH2の膵がんにおける機能を明らかにするために、ヒト膵がんの90%を占める浸潤性膵管癌(PDAC)に近似し、肝臓と肺に転移を来すマウスモデルとして世界的に定評のあるPDX-1-Cre; LSL-KrasG12D; LSL-Trp53R172Hトランスジェニックマウス(以下KPCマウス)を用いて解析している。KPCマウス由来膵がん細胞についてVash2発現をshRNAでノックダウンしたところ、細胞増殖には変化は生じなかったが、遊走能、浸潤能は顕著に減弱し、マウスに移植した場合の腫瘍発育はVash2 KDマウス膵がん細胞で軽度抑制されたのに対して、尾静脈から注入した場合の肺転移はVash2 KDマウス膵がん細胞で顕著に抑制されることが明らかとなった。次に、個体レベルでの検証のためにKPCマウスとVash2LacZ/LacZマウスを交配したところ、KPCマウス/Vash2+/+マウスと比較して、KPCマウス/Vash2LacZ/+マウス、KPCマウス/Vash2LacZ/LacZマウスではPDACの発生頻度に差は認められなかったが、PDACの周囲組織への浸潤や他臓器への転移はVash2遺伝子量の低下に応じて減少し、驚くべきことにKPCマウス/Vash2LacZ/LacZマウスでは浸潤・転移は全く認められなかいことが明らかとなった。以上の結果は、例えがんのドライバー遺伝子であるKRASの変異によって未分化な高浸潤性・高転移性の膵癌を発症したとしても、VASH2を阻害とすることでその浸潤性・転移性は制御できること、すなわち治療標的が確立していない膵癌において、VASH2が新たな分子標的となる可能性を強く示している。マウス膵がんモデルを用いて、VASH2が膵がんの浸潤・転移に必須の役割を果たしていることが示された。

膵がんにおけるVASH2の意義を明らかにするために、ヒト膵がん近似の自然発がんマウスモデルとして世界的に定評のあるPDX-1-Cre; LSL-KrasG12D; LSL-Trp53R172Hトランスジェニックマウス(以下KPCマウス)と研究室で樹立しているVash2(LacZ/LacZ)とを交配した。また、KPCマウスより単離した膵がん細胞について、Vash2ノックダウン細胞を作成し、細胞機能を比較した。その結果、Vash2発現をノックダウンすると、膵がん細胞の増殖は影響を受けなかったが、遊走・浸潤能は顕著に抑制され、同細胞をマウスに同所移植すると、腫瘍血管新生抑制のため腫瘍発育が抑制されるばかりか、肝転移や腹膜播種が顕著に抑制されて、生存期間が有意に延長した。また、個体レベルでは、KPCマウスと比較して、KPC・Vash2(LacZ/LacZ)では、膵がんの発生には差は認めなかったが、遠隔転移は顕著に抑制された。そこでVash2の機能について詳細に解析した結果、分泌されたVash2が血管新生を促進するだけでなく、tubuline carboxypeptidase活性によって細胞内でαチューブリンを脱チロシン化することで、膵がん細胞の運動能を亢進させること、また膵がん細胞のCXCL2リガンドのケモカインやG-CSFなどのサイトカインの発現を上昇させて、膵がん組織に骨髄由来免疫抑制細胞やM2マクローファージを集積させて、がん免疫を不活性化するなど、多彩な作用に膵がんの進展に寄与することを明らかにした。VASH2のがん進展におけるパラクリン作用として、がん随伴線維芽細胞に対する作用について解析を行う。具体的には正常線維芽細胞を組替えVASH2タンパクで刺激し、がん随伴線維芽細胞に特徴的は遺伝子の発現パターンが誘導できることを確認し、次に正常線維芽細胞を組替えVASH2タンパクで刺激したときの細胞内シグナル伝達系の変化を網羅的に解析してVASH2のシグナル伝達機構を明らかにするとともに、VASH2受容体の探索を行う。また、がん随伴線維芽細胞に対する骨髄細胞の役割を解明する為に、骨髄移植モデルマウスを用い、VASH2高発現がん細胞およびVASH2ノックダウンがん細胞を移植した際の骨髄細胞の浸潤の程度とがん随伴線維芽細胞への骨髄細胞の関与を比較する。VASH2が膵がんの浸潤・転移を、どのようなメカニズムで調節しているのかを解明する。具体的には、チューブリン脱チロシン化が、がん細胞の浸潤・転移に関わるmirotentacle形成に必要であることが知られているが、最近、VASH2がこれまで未同定であったチロシン・カルボキシペプチダーゼそのものであることが同定されたこと、VASH2とがん細胞のmirotentacle形成とのリンクを明らかにする。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
炎症細胞特異的な遺伝子送達を目指した遺伝子キャリアーの創製

前年度に調製した高分子について下記の評価およびフィードバックを実施した。培養細胞での評価高分子-pDNA複合体を複数種の培養細胞ヘマイクロインジェクション法により導入し、炎症性サイトカインで細胞を刺激して、高分子の遺伝子発現制御能を調べたところ、RAW264.7、NIH3T3、HeLa細胞において炎症性サイトカイン刺激依存的な遺伝子発現が認められた。この現象は陰性コントロール高分子では見られなかった。これより、試験管内および培養細胞レベルにおける炎症性サイトカイン刺激に応じた遺伝子発現制御システムが確実なものとなった。一方、上述の試作型高分子を用いて得られた結果をフィードバックして高分子に改良を加え、新たに複数種の機能性高分子を設計・合成した。新たな機能修飾インテグリンに着目しその認識配列Arg-Gly-Aspペプチドをリガンドとしてポリマーに導入した。まずはプロテインキナーゼA (PKA)の系で評価したところ細胞内導入効率の向上が認められた。すなわち、Folskolin刺激によりPKAを活性化させると有意にレポーター遺伝子の発現上昇が認められた。現在、IKKβの系についても進めておりPKA応答型ポリマーと同様の効果が期待される。膜透過性ペプチドHIV-1 Tatによりポリマーを修飾し、DNA-ポリマー複合体の細胞導入を試みた。オクタグルタミン酸(E8)でHIV-l Tatのカチオン荷電を相殺した形式荷電ゼロのE8-Tatを設計・合成してポリマーに導入した。しかしながら細胞導入試験の結果、有意なレポーター遺伝子の発現は認められなかった。昨年12月にHIV Tatペプチドの細胞移行に関するメカニズムが報告された(Proc Natl Acad Sci USA., 104,20805-20810(2007))。この報告は、今回申請者の設計したペプチドにはHIV Tat部と基質部のリンカーの延長といった具体的な改良点を明確に示唆した。IkappaBキナーゼ(IKKβ)がリン酸化するターゲット分子のリン酸化部位周辺の配列を参考にして、分子全体が正電荷となるように塩基性ペプチドを合計11種類設計し、N末端をメタクリロイル化した種々のペプチドをFmoc固相合成法により合成した。次いで、リコンビナントIKKβによるin vitroキナーゼアッセイによって効率よくリン酸化される基質をMALDI-TOF-MSを用いて選定した。その結果、10種についてIkappaBキナーゼの基質としての有効性を確認した。これら基質ペプチドをアクリルアミドとラジカル重合して、IKKβ基質ペプチド含有アクリルアミドポリマーを調製し、基質ペプチド含有率(mol%)およびカチオン濃度を元素分析により決定した。[γ-^<32>P]ATPを用いアクリルアミド高分子の被リン酸化能を調べた。その結果、調製した10種全ての高分子にIKKβによるリン酸化が確認された。次いで、調製した高分子がプラスミドDNAと複合体を形成するか、そしてIKKβによるリン酸化で複合体の崩壊が起こるかをアガロースゲル電気泳動で調べた。合成した11種の基質ペプチドおよびポリマーを評価したところ、IKKβにより効率よくリン酸化されてプラスミドDNAを放出するポリマー1種を見出した。機能性キャリアー高分子の特性解析調製した機能性キャリアー高分子とプラスミドDNAの複合体のポリアニオンに対する安定性を、代表的な遺伝子キャリアーであるポリ-L-リジン(PLL)と比較し、無細胞系発現システムにより調べた。その結果、PLL-プラスミドDNA複合体では過剰なポリアニオンの添加により完全に複合体の崩壊がおこるのに対して、調製した機能性キャリアー高分子-DNA複合体ではコントロールに対して40%の発現量に留まった。すなわち、調製した機能性キャリアー高分子-DNA複合体は過剰量のポリアニオンに対して比較的安定に存在できることを確認した。
運動系器官の形態形成に関与する分子の解析

線維芽細胞(10T1/2)に導入すると筋芽細胞を誘導することのできる遺伝子、MYOD1のDNA結合領域をプロ-ブとして同様の性質を持つ遺伝子、MyogeninのcDNAをクロ-ン化した。構造解析の結果、各種の筋細胞分化誘導因子の間には中央部分のmycドメインと共にC末端に相同性の高い部分があることを発見し、前者をドメインI、後者をドメインIIと名ずけた。ドメインIIの構造上の特徴から、ドメインIIは蛋白間、あるいは三次構造の形製に関与することが推定される。又、ドメインIIを人為的に欠失した場合には、その筋細胞分化誘導能が著るしく低下することも観察された。MyoD1とMyogeninの生物学的な機能を調べるために各々、10T1/2細胞に導入し、強制的に発現させ、得られた細胞の性質を調べた。その結果MyoD1とMyogeninは次の点で異なっていた。(1)MyoD1は細胞の増殖を著るしく低下させるがMyogeninは増殖能を高める方向に作用している。(2)MyoD1の発現によって誘導された筋芽細胞は容易に細胞どうしがfusion、多核の筋管細胞には分化する。又この分化誘導には培養液より血清を取り去る必要がないこと、内在性のMyoD1,Myogenin遺伝子の発現も誘導されていることが明らかとなった。(3)Myogeninの発現によって誘導された筋芽細胞の多くはどんどん分裂し、fusionをおこすものは少ないが、培養を続けるとfusionするようになる。分裂をくりかえしている状態の筋芽細胞では内在性のMyoD1,Myogeninの発現が誘導されていないこと、fusionをひきおこすには培養液中より血清をぬかなければならないこと、又、血清をぬくと、内在性のMyoD1,Myogeninの発現が誘導されていることなどが明らかとなった。
ケニアにおける地域の食文化と環境に根ざした看護職主導の栄養改善プログラムの開発

東ケニアの辺縁地域には、貧血や低身長を呈するこどもが多数存在する。本研究の目的は、満2歳までを追跡する出生コホートを展開し、地産地消の食品を使用した好ましい食事パターンを特定し、その食事パターンを活用した看護職主導の栄養改善プログラムを開発することであった。食事の多様性について検討した結果、食事の多様性と貧血、低身長の間に有意な関連は認めなかった。現在、食事調査の結果を分析し、食事摂取頻度調査票の信頼性・妥当性を検討中である。また、貧血および低身長に影響する寄生虫感染の有無、社会経済状況の影響等を調整した上で、貧血および低身長に対して予防的な働きをする食事パターンを特定する予定である。本研究の調査対象地域である東ケニアの辺縁地域には、5歳未満児の貧血が46%、慢性的低栄養状態により低身長を呈する子供が35%存在することがこれまでの調査から明らかになっている。本研究の目的は、出生時から満2歳までを追跡する出生コホートを展開し、1)地産地消の食品を使用した好ましい(貧血や低身長に予防的にはたらく)食事パターンを特定し、かつ2)その食事パターンを食事指導のベースとした看護職主導の栄養改善プログラムを開発することにある。同時に、3)開発した栄養改善プログラムの介入効果を明らかにすることを目的としている。平成26年度は、ケニア国内での調査許可を得るための倫理審査申請を行い、Kenya Medical Research Institute (KEMRI SSC No.2820)、長崎大学熱帯医学研究所(承認番号140227120)にて承認が得られた。また、調査地域の選定および対象者の初期登録を行い、長期追跡のための調査基盤を構築した。同時に、栄養調査にかかる食事摂取頻度調査票を新たに作成するとともに、スマートフォンで動作するデータ収集プログラムを開発し、予備調査を実施した。平成27年度には、食事摂取頻度調査を2回、24時間思いだし法での食事調査を3回実施し、食事摂取頻度調査票の妥当性を検討する。対象者の身体測定(身長・体重)、ヘモグロビン値、寄生虫感染の有無、社会経済状況に関する追跡調査をあわせて実施する予定である。本研究の調査対象地域である東ケニアの辺縁地域には、5歳未満児の貧血が46%程度、慢性的低栄養状態により低身長を呈する子供が35%程度存在することがこれまでの調査から明らかになっている。本研究の目的は、出生時から満2歳までを追跡する出生コホートを展開し、1)地産地消の食品を使用した好ましい食事パターンを特定し、かつ2)その食事パターンを食事指導のベースとした看護職主導の栄養改善プログラムを開発することである。同時に、栄養調査にかかる食事摂取頻度調査票を新たに作成、スマートフォンで動作するデータ収集プログラムを開発し、予備調査を実施した。平成27年度は、平成26年度に引き続き対象者の登録および長期追跡のための調査基盤構築を行い、食事摂取頻度調査を2回、24時間思いだし法での食事調査を3回実施し、食事摂取頻度調査票の妥当性を検討・食事パターンを特定するためのデータ収集を行った。対象者の身体測定(身長・体重)、ヘモグロビン値、寄生虫感染の有無、社会経済状況に関する調査もあわせて実施している。当初の研究計画通り概ね順調に進行している。本研究の目的は、出生時から満2歳までを追跡する出生コホートを展開し、1)地産地消の食品を使用した好ましい食事パターンを特定し、2)その食事パターンを食事指導のベースとした看護職主導の栄養改善プログラムを開発することである。平成28年度は、平成27年度に引き続き、食事摂取頻度調査を1回実施し、食事パターンを特定するためのデータ収集を行った。対象者の身体測定(身長・体重)、ヘモグロビン値、寄生虫感染の有無、社会経済状況に関する調査もあわせて実施した。また、平成27年度に24時間思い出し法で収集したデータを、データベース化する作業を並行して実施している。24時間思い出し法で収集したデータを、データベース化する作業が遅れている。

本研究の目的は、出生時から満2歳までを追跡する出生コホートを展開し、1)地産地消の食品を使用した好ましい食事パターンを特定し、かつ2)その食事パターンについて食事指導をベースとした看護職主導の栄養改善プログラムを開発することである。平成26年度は、ケニア国内での調査許可を得るための倫理審査申請を行い、Kenya Medical Research Institute (KEMRI SSC No.2820)、長崎大学熱帯医学研究所(承認番号140227120)にて承認が得られた。また、調査地域の選定および対象者の初期登録を行い、長期追跡のための調査基盤を構築した。同時に、栄養調査にかかる食事摂取頻度調査票を新たに作成、スマートフォンで動作するデータ収集プログラムを開発し、予備調査を実施した。平成27年度は、平成26年度に引き続き対象者の登録および長期追跡のための調査基盤構築を行い、食事摂取頻度調査を2回、24時間思いだし法での食事調査を3回実施し、食事摂取頻度調査票の妥当性を検討・食事パターンを特定するためのデータ収集を行った。対象者の身体測定(身長・体重)、ヘモグロビン値、寄生虫感染の有無、社会経済状況に関する調査もあわせて実施している。現在、平成29年度までに実施した食事摂取頻度調査、24時間思いだし法での食事調査、身体測定(身長・体重)の結果を分析し、食事摂取頻度調査票の妥当性を検討中である。さらに、貧血および慢性栄養失調に影響する寄生虫感染の有無、社会経済状況の影響等を調整した上で、貧血および慢性栄養失調に対して予防的な働きをする食事パターンを特定し国際誌への公表を行う予定である。東ケニアの辺縁地域には、貧血や低身長を呈するこどもが多数存在する。本研究の目的は、満2歳までを追跡する出生コホートを展開し、地産地消の食品を使用した好ましい食事パターンを特定し、その食事パターンを活用した看護職主導の栄養改善プログラムを開発することであった。食事の多様性について検討した結果、食事の多様性と貧血、低身長の間に有意な関連は認めなかった。現在、食事調査の結果を分析し、食事摂取頻度調査票の信頼性・妥当性を検討中である。また、貧血および低身長に影響する寄生虫感染の有無、社会経済状況の影響等を調整した上で、貧血および低身長に対して予防的な働きをする食事パターンを特定する予定である。当初の計画通り、平成26年度には調査対象地域での調査許可を得るとともに、追跡調査の基盤を構築した。研究対象となる乳幼児の習慣的な食事摂取量を適切に評価するため、食事摂取頻度調査票を新たに作成しているが、スマートフォンで動作するデータ収集プログラムを開発し予備調査までを実施できている。以上のことから「概ね順調に進展している」と判断した。平成28年度は、平成27年度に収集したデータをもとに食事摂取頻度調査票の妥当性研究および食事パターン解析を実施し、研究成果の公表を目指す。また、引き続き対象者に対する追跡調査を実施し、最終年度の成果公表に備える。平成29年度は、平成27・28年度に収集したデータをもとに食事摂取頻度調査票の妥当性研究および食事パターン解析を実施し、研究成果の公表を目指す。
CRISPR/Cas9システムを用いた遺伝子治療に向けた基礎的研究

NBCCS特異的iPS細胞から発生した奇形腫の全例に髄芽腫様組織が含まれていた。また両アレルとも変異をもつiPS細胞は親細胞に比べ細胞増殖速度が速く、Gli標的遺伝子の発現も上昇が見られ、ヘッジホッグシグナル伝達の亢進が見られた。CRISPR/Cas9システムを用いた遺伝子治療に向けた基礎的研究として平成26年度はヒト細胞株であるHeLa細胞を用いて遺伝子編集を試みた結果、以下の2つの成果を得た。1.ヒトがん抑制遺伝子であり、母斑基底細胞癌症候群(NBCCS)の原因遺伝子でもあるPTCH1を標的とするガイドRNAをコードするCRISPR/Cas9を複数作製しそのうちの2種類を様々な組み合わせでHeLa細胞に遺伝子導入した。2種類の標的配列の距離は10.5kb、34.6kb、70.0kbであったが、そのいずれにおいても上記の長さのゲノム領域を欠失したホモ接合性のクローンを得ることができた。2.一方、PTCH1遺伝子内のSNP部位でHeLa細胞でヘテロ接合性になっている部位の一方のアレルを標的とするCRISPR/Cas9を作製し、もう一方のアレルの配列を持つドナーDNAとともに遺伝子導入した。その結果ドナーDNAとしてPCR産物を用いると当該SNP部位をヘテロからホモ接合性に転換することができた。1の成果は、今後作製予定のNBCCS患者由来iPS細胞において、残っている正常アレルを確実にノックアウトし、PTCH1遺伝子が完全に破壊されたiPS細胞を作製する際応用可能である。このような細胞は免疫不全マウスに移植した際NBCCSで発症する腫瘍を再現できる可能性があり、薬剤スクリーニングに有用である。2の成果は、NBCCS患者由来iPS細胞において、変異アレルを正常アレルに転換させる際応用できる。このような正常遺伝子型に改変されたiPS細胞は新たなタイプの細胞治療につながると考えられる。CRISPR/Cas9システムを用いた遺伝子治療に向けた基礎的研究として平成27年度は以下の成果を得た。2. 1.で樹立した細胞を用いて未分化マーカー(SSEA-4、TRA1-60、SOX2、NANOG)が発現していること、正常な核型を有していること、免疫不全マウスに移植すると3胚葉成分からなる奇形腫が形成されることが確認された。3.正常人由来iPS細胞から形成される奇形腫に比べて、骨、軟骨成分が多いことが明らかとなった。更に、奇形種の中にNBCCSで好発する髄芽腫に似た組織系が見つかった。4. iPS細胞でもCRISPR/Cas9システムを用いて遺伝子編集が可能であることが示された。母斑基底細胞癌症候群3症例由来のiPS細胞を作製できた点、またiPS細胞に対してCRISPR/Cas9システムを用いた遺伝子編集が可能であることを示すことができた点から、おおむね順調に推移していると判断した。ソニックヘッジホッグの抑制性受容体をコードするPTCH1遺伝子の変異で発症する常染色体優性遺伝病である母斑基底細胞癌症候群(NBCCS)の患者3名の線維芽細胞からiPS細胞を樹立した。樹立したiPS細胞は一部(後述)を除いて血液と同一の胚細胞変異をもっていた。また健常人由来iPSと同様の未分化性を示し、PTCH1の変異をもつにもかかわらず、増殖能に差がみられなかった。免疫不全マウスにこのiPS細胞を移植したところ、発生した全ての奇形腫に、NBCCSで好発する髄芽腫様組織が認められた。このような組織は健常人由来iPS細胞の移植では全く発生しなかった。この組織ではTuj-1、Synaptophysin、Nestinなどの髄芽腫のマーカーが陽性であった。更に、レーザーマイクロダイセクション法で奇形腫1例から上記組織部分を採取し遺伝子解析を行なったところ、胚細胞変異に加えて、PTCH1の正常アレルの消失(LOH)が認められたことから、NBCCSで発症する腫瘍と同様の機序で髄芽腫が発症していることが明らかとなった。以上より、本研究でヒト髄芽腫モデルが確立できたと考えられ、今後髄芽腫に対するプレシジョン・メディシンへの応用が期待される。またCRISPR/Cas9システムを用いて、残る正常アレルにも変異を導入したiPS細胞を作製することで、さらに効率よく髄芽腫を発生させられる可能性がある。また皮膚の基底細胞に分化させる方法を確立できれば、NBCCSで好発する基底細胞癌の疾患モデルの確立も期待される。一方、樹立したiPS細胞株の一部に胚細胞変異と異なる変異が検出されたため、その株が由来する症例の線維芽細胞と末梢血のゲノムDNAを次世代シーケンサーで解析したところ、この症例は、本疾患では未報告のモザイク症例であることが証明でき、その発症機序として、極めてまれな復帰エラーが推測された。ヒト細胞株において当初予定していた遺伝子編集に成功したので、おおむね順調に進展していると判断した。また今後はNBCCS患者由来iPS細胞を作製し、遺伝子編集の実施に進む予定であるが、北里大学をはじめ、共同研究を行う2機関(千葉大学、国立成育医療研究センター)すべてでiPSを用いる研究の承認が得られたのも評価に加えた。

1.母斑基底細胞癌症候群(以下NBCCS)症例由来のiPS細胞に遺伝子編集を施し、残存するPTCH1アレルの破壊を行う。2. 1.の細胞を免疫不全マウスに移植し、腫瘍の発生を解析し、ヘッジホッグシグナル伝達経路の阻害剤が腫瘍の増殖を阻害できるか検討する。3. NBCCS症例由来のiPS細胞に遺伝子編集を施し、変異が生じた側のアレルの修復を試みる。この細胞は将来NBCCSの細胞治療への道を開くものとなる。分子遺伝学北里大学を含む3施設で倫理委員会の承認を得たことを受け、すでにNBCCS患者から繊維芽細胞を樹立してその一部でiPS化を開始しているところである。今後は複数の患者由来iPS細胞を樹立して、各々の遺伝子変異に応じたベクターを作製し、遺伝子編集を行う予定である。iPS細胞は必ずしも遺伝子導入の効率が高くない可能性もあり、その克服が課題となるかもしれない。iPS細胞の培養には多額の消耗品(培地等)が生じる。次年度は遺伝子改変を行った後、スクリーニングすべき細胞クローンが多数生じると予想され、次年度使用額を捻出する必要があった。本年度予定していたiPS細胞の培養が一部来年度になったため次年度使用額が生じた。主としてiPS細胞培養のための培地、遺伝子導入のための試薬、培養のための消耗品(培養プレート等)に使用する計画である。また学会発表、論文発表に伴う支出も予定している。来年度は作製したiPS細胞を用いて遺伝子編集作業に入る予定である。iPS細胞の培養には一般的ながん細胞株に比べて培養試薬が高額になると予想される。上記URLの研究内容のページにNBCCSにおける遺伝子変異の一覧表を掲載
大規模動的システムの分散ロバスト可変構造制御に関する研究

相互結合型大規模システムの分散制御では,サブシステム内の不確かさに加え,サブシステム間の相互干渉や不確かさがシステムを安定化する際に大きな問題となる。本研究では,大規模システム内に存在するいくつかの特徴的不確かさについて考察し,そのような不確かさ存在する場合でも大規模システムの安定性が保証できる可変構造制御手法について検討した。特にシステム内に存在する不確かさの限界とサブシステム間の相互干渉の強さが未知な場合でもシステムの安定性を保証できるよう適応則を組み合わせた分散制御則を提案した。また,マッチング条件を満足しない不確かさと相互干渉をもつ大規模システムについて考察し,その限界値を推定する適応則を新たに導入することでシステム全体の安定性を保証できる新しい分散適応ロバスト可変構造制御則を提案した。シミュレーション実験においても良好な結果を得た。相互結合型大規模システムの分散制御では、サブシステム内の不確かさに加え、サブシステム間の相互干渉や不確かさがシステムを安定化する際に大きな問題となる。本研究では、大規模システム内に存在するいくつかの特徴的不確かさについて考察し、そのような不確かさ存在する場合でも大規模システムの安定性が保証できる可変構造制御手法について検討した。最終年度はマッチング条件を満足しない不確かさと相互干渉をもつ大規模システムについて考察し、その限界値を推定する適応則を新たに導入することでシステム全体の安定性を保証できる新しい分散適応ロバスト可変構造制御則を提案した。またシミュレーション実験においても良好な結果を得た。本研究の主な成果は以下のとおりである。1)入力項に未知の非線形構造をもつ相互結合型大規模システムに対する分散制御問題について考察し、サブシステム間の結合の強さが未知であっても大規模システムの安定性を保証できる分散適応ロバスト可変構造制御則を提案した。2)マッチング条件を満足しない不確かさとサブシステム間の相互結合が存在する大規模システムについて考察し、不確かさの限界が既知のもとで大規模システムの漸近安定性を保証できる分散可変構造制御則を提案した。3)マッチング条件を満足しない不確かさとサブシステム間の相互結合が存在する大規模システムについて考察し、不確かさの限界が未知のもとで大規模システムの漸近安定性を保証できる分散適応ロバスト可変構造制御則を提案した。4)提案した各分散制御則についてシミュレーション実験を行い有効性を確認した。相互結合型大規模システムを分散制御する場合,サブシステム内の不確かさに加え,サブシステム間の相互干渉や不確かさがシステムを安定化する際に大きな問題となる。本研究では,大規模システム内に存在するいくつかの特徴的不確かさについて考察し、そのような不確かさ存在する場合でも大規模システムの安定性が保証できる可変構造制御手法について検討した。本年度の成果は以下のとおりである。1)入力項に未知の非線形構造をもつ相互結合型大規模システムに対する分散制御問題について考察し,サブシステム間の結合の強さが未知であっても大規模システムの安定性を保証できる分散適応ロバスト可変構造制御則を提案した。2)サブシステム間の相互結合がマッチング条件を満足しない大規模システムについて考察し、不確かさの限界が既知のもとで大規模システムの漸近安定性を保証できる分散可変構造制御則を提案した。マッチング条件を満足しない大規模システムについて考察し,不確かさの限界が既知な場合の分散可変構造制御則を提案した。現在,不確かさの限界が未知な場合への拡張を検討している。また,大規模システム内に存在する不確かさとして,入力項の構造的不確かさを考慮した分散可変構造制御についても提案した。今後は,マッチング条件を満足しない大規模システムの分散制御問題についてさらに考察し,不確かさの限界が未知な場合の可変構造制御則を設計する。さらに,サブシステム間にむだ時間が存在する場合の大規模システムについても検討する。また,システム内に存在する不確かさとして,入力項の構造的不確かさについてもさらに考察を行い,新しい分散可変構造制御則の設計が可能かどうか検討する。当該年度は遠方の学会参加がなく,数値シミュレーションも従来環境で行える範囲であったためコンピュータ等の新規購入はせず,次年度に繰り越すこととした。次年度は,様々なケースの数値シミュレーションを効率よく行うためコンピュータと数値計算ソフトを追加する予定である。
E大水チェレンコフ用高性能光電子増倍管の開発

本年度は20インチ光電子増倍管の全光電面で一様に一光電子相当光のピ-クが識別できる高エネルギ-分解能のダイノ-ド構造を考案し、実用化することが研究目標であった。ダイノ-ド構造は計算機シュミレ-ションによって二次電子捕獲が最高効率になるように設計された。この結果を基に数回に渡って実物のダイノ-ドを試作し、製作上の問題点を洗い出し、高エネルギ-分解能の高性能でかつ製造し易い増倍管を実現できる方法が見つかった。本年度後半ではこの開発成果を取り入れた新しい20インチ光電子増倍管を本試作し、性能計測試験を行った。その結果、予想通り20インチの光電面の全面でスポット光を照射した時、雑音信号と一光電子担当光の波高がきれいに分離した出力波高分布が得られた。試作した本全てに良好の結果が得られ、エネルギ-分解能に対する当初の目的は達成された。今後はさらに試作本数をふやしてこの結果を確認する予定である。エネルギ-分解能と同様、時間分解能も巨大水チェレンコフ検出器用光電子増倍管にとって重要な性能であるが、原理的にはエネルギ-分解能が向上すれば時間分解能も向上する。計測結果はこれまでの20インチ光電子増倍管では最高の時間分解能(一光電子相当光の光に対して分解能2+1秒)が得られた。水チェレンコフ用として使用するために必要な光電子増倍管の防水構造も基本設計,試作が完了し、性能試験を行っている際中であるが、今の所、結果は良好である。以上から本年度は当初の研究計画を100%達成し、最終目標の高性能光電子増倍管が実現できることが確実となった。
継続性保持によるがん診療の質向上を目指した初期臨床研修医教育プログラムの確立

患者中心のがん診療には専門医と一般診療医の連携が必須だが、十分とは言えない。初期臨床研修医や一般総合診療に期待されるがん診療を、初期研修医の教育ニーズと専門医の求める到達目標から検討するため、国立国際医療研究センター病院初期臨床研修医およびがん専門医の有志に対しグループインタビューを行った。研修医群では症状への対応そのものを学習課題と認識し、特に緩和ケアの対応に苦慮していた。専門医では患者の社会的背景や病院の運営体制への配慮により意識が置かれていた。以上から、緩和医療および社会的背景への配慮を意識した研修医教育と一般総合診療でのがん診療連携を意識した運営体制が求められると考えられた。本研究は、広く一般臨床医によるがん診療の質の向上を目指した生涯教育のあり方を検討するについて、1.現状の時間外診療におけるがん診療についての一定の傾向や偏りがあればそれを明らかにし、時間外受診におけるがん診療の特徴を定義し分類するための基礎データとした上で、2.将来の一般臨床医の担い手となる初期臨床研修医の時間外診療の修練における問題点を探り、3.時間外診療から専門外来へ引き継いで診療に当たる専門医の視点から、診療の継続性についての問題点を検討する。以上の3段階を踏まえてがん診療における専門診療と一般診療のより良い連携構築のあり方を考察するものであり、本年度は1についての取り組みを行った。診療録のレビューを行うことにより、現行の救急診療におけるがん診療の展開について何が問題点なのかをより具体的に明らかにすることが可能であり、ここで得られる知見はその後の議論の基礎となる重要な資料として必須である。本年度の診療録レビューは、まだ正確なコーディングまではなされていないものの、該当診療録の抽出の過程でカルテを総覧した範囲では、一般診療との連携に加え、福祉など社会的支援との連携などが必要である様子が伺われる。このことから、レビューから得られる知見は、診療連携のあり方のみにとどまらない、広くがんと社会のあり方について考えるための示唆も得られると考えられる。これは、初期臨床研修医に対しては社会医学的側面の学習を喚起するものとなるだろう。本研究は、広く一般臨床医によるがん診療の質の向上を目指した生涯教育のあり方を検討するについて、1.現状の時間外診療におけるがん診療についての一定の傾向や偏りがあればそれを明らかにし、時間外受診におけるがん診療の特徴を定義し分類するための基礎データとした上で、2.将来の一般臨床医の担い手となる初期臨床研修医の時間外診療の修練における問題点を探り、3、時間外診療から専門外来へ引き継いで診療にあたる専門医の視点から、診療の継続性についての問題点を検討する。以上の3段階を踏まえてがん診療における専門診療と一般診療のより良い連携構築のあり方を考察するものであり、本年度は2および3についての取り組みを行った。それぞれの集団に対しグループインタビューを行い、研修医群および指導医群それぞれに対して構造解析を行った。研修医群については3グループ、指導医群については2グループを対象とし、NVivoを用いて独立した研究者によって評価された。これら解析の結果は28年度の医学教育学会(7月)及び国立病院学会(11月)で発表の予定である。なお、1の診療録のレビューについては昨年度の報告で述べた通り、組織内での移動および診療録開示手続きと検索手法の組織内での変更のため、抽出そのものに当初予想していたよりもはるかに多くの時間を費やさなくてはならない状況であったが、ようやく当該症例の抽出を完了した。この過程で、当該症例数が当初想定していたよりも多いことが判明し、現在も詳細な検討を継続中である。しかしながら、検討に時間を要する分、先にグループインタビューで抽出された項目を加味した多角的な検討が行えることが期待される状況となった。診療録のレビューからは初期臨床研修医・がん専門医それぞれのディスカッションにおいてバイアスを避けるため、グループインタビュー参加者に対する診療録レビューの結果は提示しないことが望ましいと考えられた。このため、グループインタビューは診療録レビューと並行して行うことができると判断し、先にグループインタビューを診療録レビューと並行して行った。現在、インタビューの構造解析まではほぼ完了したため、全体の進捗としては診療録レビューの遅れのみとなっており、昨年よりは進捗が改善したと言える。しかし、主任研究者の組織内の移動により、診療録閲覧が現所属施設では不可能となったため、閲覧のために別組織まで物理的に移動して検討しなくてはならず、進捗に際して日常診療業務による時間的制約を大きく受けている状況は変わらない。その中でもようやく対象となる診療録を抽出し終えた段階であり、仔細な検討の実質的な部分はこれからの作業となる。がん診療における患者中心の医療として、専門医と一般診療医の連携によるがん診療の継続性保持は、担がん患者およびがんサバイバーの増加に伴いますますその重要性を増しているが、がんを専門としない一般総合診療は必ずしもがん患者のニーズをカバーする医療を提供しきれておらず、特に時間外診療ではがん診療の継続性・一貫性が損なわれやすい現状がある。がん専門病院ではなく、一般総合診療を中心とした教育医療機関である当院の時間外診療の現場で、初期臨床研修医およびがん専門医ががん診療の継続性についてどのような問題点を抱えながら診療にあたっているかについて、グループインタビューを用いて調査を行った。具体的には1初期研修医自身の臨床の場における学習課題の自己評価と2国立病院機構のがん専門医から得る知見をそれぞれグループインタビューから抽出した。

これにより、初期臨床研修におけるがん診療についての学習課題を抽出し、同時に、がん専門医の立場から、非がん専門医療機関における一般総合診療医にとってのがん診療のニーズにがん専門医がどのように工夫して要請に応えているか、また応えうるかの可能性を、学習者・教育者両側面から合わせて考察した。両者の連携のプロセスは、がん診療における診断から治療への橋渡し、また、集学的な治療から経過観察時期の慢性疾患としての診療体制への移行においていずれも重要である。時間外診療の場にフォーカスして考察を行うことで、初期臨床研修医を含めた一般診療医・非がん専門医を対象とした、がん診療の継続性を保持するための教育プログラム構築への一助とする。これらのインタビューの結果および考察の成果については平成28年度に、第48医学教育学会大会、第70回国立病院綜合医学会にてそれぞれ発表を行った。患者中心のがん診療には専門医と一般診療医の連携が必須だが、十分とは言えない。初期臨床研修医や一般総合診療に期待されるがん診療を、初期研修医の教育ニーズと専門医の求める到達目標から検討するため、国立国際医療研究センター病院初期臨床研修医およびがん専門医の有志に対しグループインタビューを行った。研修医群では症状への対応そのものを学習課題と認識し、特に緩和ケアの対応に苦慮していた。専門医では患者の社会的背景や病院の運営体制への配慮により意識が置かれていた。以上から、緩和医療および社会的背景への配慮を意識した研修医教育と一般総合診療でのがん診療連携を意識した運営体制が求められると考えられた。主任研究者の組織内の移動により、診療録閲覧が現所属施設では不可能となったため、閲覧のために別組織まで物理的に移動して検討する必要が生じ、進捗に際しては日常診療業務による時間的制約を大きく受けることになった。また、元々の組織においても診療録閲覧に際する事務手続きの大幅な変更があり、それに伴い診療録抽出の為の検索アルゴリズムの仕組みにも制限がかかったため、実際に対象となる診療録を全体から拾いだすためにレビューする段階でも仔細な検討を要するようになり、診療録のレビューに当初の予定よりも圧倒的に時間がかかった。現在、ようやく対象となる診療録を抽出し終える段階である。ただし、診療録レビューの段階で仔細に読み取る作業を経ているため、一度抽出してからはコーディングの過程を多少なりとも短縮できることが期待される。データ処理については引き続きカナダのスタッフの助言を求めているが、この機会を利用し、カナダでの診療の状況も考察の方針においての参考としたい。また、グループインタビューの結果についての学会発表を通じ、知見を得ることで、論文化の際の考察をより深めることが期待され、同時に、診療録レビューにもその結果を反映させていくことが可能になると考えている。また、本研究は戸山の国立国際医療センターを中心としたものであるが、主任研究者の現在の主たる診療施設である分院の国府台病院、あるいは他施設での診療の状況などとの意見交換も合わせ、多角的に考察を深め、最終的なコンピテンシー確立へと発展させる基礎を築きたい。
共役ポリインを構造単位とする新規拡張パイ電子系の創出

本研究は、炭素同素体の物性と同等の性質をもつナノスケールの平面パイ電子系化合物を合成し、その物性を調べることにより未知の同素体の性質を検証することを第一の目的として行った。また、高反応性三次元共役ポリインの発生とその環化によりフラーレンを溶液中あるいは気相で合成すること、ならびに高次フラーレンおよびヘテロフラーレンの異性体選択的合成、遷移金属内包フラーレンの合成を行うことをもう一つの目的として研究を行った。まず、ベンゼン環とアセチレンにより構成された拡張グラファイト構造の合成に関しては、周辺部分に相当する大環状分子を合成し溶液中での会合挙動について詳細な検討を行った。その結果、これらの環状分子が非極性溶媒中ではスタッキング相互作用により主に二量体に会合すること、一方、極性溶媒中ではナノチューブ状の大きな会合体を形成するという興味ある現象を見いだした。一方、核となるヘキサエチニルベンゼン誘導体の高効率合成に基づくグラフィンモチーフ分子の合成研究を行い、環化に適した種々の官能基を有する前駆体合成を行った。同時に、新規な三重結合形成法の開発や不安定中間体の生成と遷移金属錯体触媒を用いるベンゼン環構築法の開発等、新しい合成手法の開発に取り組んだ。多環状ポリインからのフラーレン合成ついては、ポリイン前駆体のレーザーデソープションマススペクトルにおいてC60イオンを選択的に生成させることに成功した。この手法を用いてジアザフラーレンC58N2および低級フラーレンC36の生成にも成功した。しかし、熱分解あるいはオーブンレーザーを用いた分解反応を検討したが、マクロ量のC60を選択的に得るには至っていない。また、この手法による高級フラーレンの生成に関連して、ジアリールジエンインの熱反応による環化脱水素により、多環芳香族化合物が生成することを見いだした。新規平面パイ電子系分子については、ベンゼン環とジアセチレンにより構成された拡張グラファイトの部分構造となる平面パイ電子系分子の合成を目的として、その周辺部分に相当するジエチニルベンゼンの環状4量体および環状6量体を合成した。それらの溶液中での会合挙動について検討するためH^1NMRスペクトルの濃度依存性について調べ、データを様々のモデルを仮定して解析した。またジエチイルピリジンの環状4量体ならびに環状6量体も合成し、それらが溶液中においてジエチニルベンゼン環状4量体および環状6量体とヘテロ会合することを見いだした。曲面パイ電子系フラーレンの合成に関しては、高反応性ポリインC_<60>C1_6の前駆体となるプロペラン構造を有する化合物を合成し、そのレーザーデソープション法を用いる[2+2]開裂により生成したC_<60>C1_6のマススペクトルを測定した。その結果、C_<60>C1_6は、おそらく脱塩素化が起こりやすいため、すでに報告したC_<60>H1_6よりもかなりフラーレンへの異化性を起こしやすいことが明らかとなった。現在、C_<60>C1_6前駆体からのフラーレンのバルク合成について検討している。さらに高反応性ポリインC_<58>H_4N_2の前駆体を合成しそのレーザーデソープションマススペクトルを測定したところ、微量ではあるが脱水素によるジアザフラーレンC_<58>N_2アニオンを検出することに成功した。また同様にしてC_<36>H_8前駆体を合成しレーザーデソープションマススペクトルを測定したが、この場合には脱水素は起こらずC_<36>を検出するには至らなかった。

ベンゼン環とアセチレンで構成された平面形パイ電子系分子については、極性溶媒にも可溶なトリエチレングリコール側鎖をもつジエチニルベンゼンマクロサイクル誘導体を合成し、極性溶媒としてメタノールおよびアセトニトリル中における自己会合挙動について検討した。その結果、極性溶媒中ではソルボフォービック相互作用により無極性溶媒であるクロロホルム中よりも著しく会合が促進されることがわかった。また、VPOを用いた分子量測定を行い会合体の構造について検討したところ、無極性溶媒中では主に二量体が形成されるのに対して、極性溶媒中ではより大きな会合体(平均6量体くらい)が形成されていることが明らかになった。さらに、ソルボフォービック相互作用により、極性溶媒中では環状構造をもたない鎖状のジエチニルベンゼン誘導体でも、環状化合物ほどではないものの会合体を形成することがわかった。三次元構造を有するパイ電子系に関しては、C_<36>H_8前駆体の室温下の光照射により2分子のインダンが脱離したポリイン架橋パラシクロファンを単離するとともに、低温(77K)における液体マトリックス中での光照射により、すべてのインダンがはずれドデカヘイサイン架橋されたパラシクロファンの生成をスペクトル的に確認することに成功した。これは、純粋にポリイン鎖のみで架橋されたシクロファンを確認したはじめての例である。一方、C_<36>H_8前駆体の塩素置換体を合成し、そのレーザーデソープションマススペクトルを測定したところ、4分子のインダンが脱離してC_<36>Cl_8アニオンが生成するとともに、さらに塩素の脱離が起ってC_<36>アニオンも生成することがわかった。光電子スペクトル法を用いてこのイオン種の構造を明らかにするべく検討している。本研究は、炭素同素体の物性と同等の性質をもつナノスケールの平面パイ電子系化合物を合成し、その物性を調べることにより未知の同素体の性質を検証することを第一の目的として行った。また、高反応性三次元共役ポリインの発生とその環化によりフラーレンを溶液中あるいは気相で合成すること、ならびに高次フラーレンおよびヘテロフラーレンの異性体選択的合成、遷移金属内包フラーレンの合成を行うことをもう一つの目的として研究を行った。まず、ベンゼン環とアセチレンにより構成された拡張グラファイト構造の合成に関しては、すでに合成した周辺部分に相当する大環状分子の溶液中での会合挙動について詳細な検討を行い、ナノチューブ状の会合体を形成するという興味ある現象を見いだした。一方、核となるヘキサエチニルベンゼン誘導体の高効率合成に基づくグラフィンモチーフ分子の合成研究を行い、最終的な環形成には至っていないが、環化に適した種々の官能基を有する前駆体合成を行うことができた。同時に、新規な三重結合形成法の開発や不安定中間体の生成と遷移金属錯体触媒を用いるベンゼン環構築法の開発等、新しい合成手法の開発に取り組み、それぞれ目的の成果をあげた。多環状ポリインからのフラーレンのマクロ量合成ついては、ポリイン前駆体の熱分解あるいはオーブンレーザーを用いた分解反応を検討したがC60フラーレンを選択的に得るには至っていない。一方、[2+2]開裂法を用いていくつかのヘキサトリイン架橋高ひずみシクロファンを生成することに成功し、脱水素化による炭素クラスターの生成について検討した。また、それらの構造を光電子スペクトルを用いて調べ、前駆体の構造とそれらから生成したクラスターの構造との関係について検討した。
第一原理に基づくナノストラクチャーの電気伝導予測シミュレーションプログラムの開発

本研究では、申請者らが独自に考案した第一原理によるナノ構造体の電気伝導計算手法に基づくシミュレーションプログラムを開発するとともに、これを用いて電極間に構築されたナノ構造の電気伝導特性を理論的に予測することを目的としている。平成16度は、これまで開発を進めてきた第一原理電子状態計算プログラムに、計算量をモデルサイズに比例させることができるオーダーNアルゴリズムの組み込みと、空間に局在したWannier関数を用いて半無限に続く結晶電極に挟まれたナノストラクチャーの電子状態を計算する手法の開発を行った。そして、アルミニウムワイヤーの電気伝導特性を計算することにより、本計算手法の有用性を確認した。また、アルゴリズムを並列計算機に対応したものに書き換え、計算速度を従来よりも最大で20倍程度高速化することに成功した。そして、金原子でできたヘリカルナノワイヤーの電気伝導特性を計算し、コンダクタンスについては、実験結果によく一致する結果が得た。さらに、ナノワイヤーを流れる電流により、内部に磁場が誘導される現象を発見し、ヘリカルワイヤーがナノソレノイドとして利用できる可能性を示した。平成17度は、前年度開発したWannier関数を用いた電子状態計算プログラムに高精度なノルム保存型擬ポテンシャルを組み込み、高精度化を図った。そして、半無限に続くシリコン基板に挟まれたシリコン/酸化シリコン界面の電子状態計算を行い、界面欠陥の帯電状態を調べた。その結果、ゲート電圧印加により界面付近にたまった電荷の電子状態は、界面欠陥や界面近傍の酸化膜内の欠陥の影響を大きく受けることが分かった。さらに、この界面構造に電極から電子を入射し、酸化シリコン薄膜を流れるリーク電流の経路を調べた。その結果、入射電子は欠陥の部分から酸化シリコン膜に入り込むため、その部分だけ局所的に酸化膜の有効膜厚が薄くなることが分かった。本研究では、申請者らが独自に考案した第一原理によるナノ構造体の電気伝導計算手法に基づく本格的なシミュレーションプログラムを開発するとともに、これを用いて電極間に構築された原子・分子細線やナノチューブ、フラーレン鎖、生体分子などの電気伝導特性を理論的に予測することを目的としている。今年度は、これまで開発を進めてきた実空間差分法に基づく第一原理電子状態計算プログラムに、計算量をモデルサイズに比例させることができるオーダーNアルゴリズムの組み込みと、空間に局在したWannier関数を用いて半無限に続く結晶電極に挟まれたナノストラクチャーの電子状態を計算する手法の開発を行った。また、新たな概念による第一原理電気伝導計算手法を開発し、その試作プログラムを作成した。そして、従来の第一原理電気伝導計算手法よりも10倍程度高速計算が可能であることを確認した。本研究では、申請者らが独自に考案した第一原理によるナノ構造体の電気伝導計算手法に基づく本格的なシミュレーションプログラムを開発するとともに、これを用いて電極間に構築された原子・分子細線やナノチュー、フラーレン鎖、生体分子、MOSFETの絶縁用薄膜などの電気伝導特性を理論的に予測することを目的としている。今年度は、昨年度開発した空間に局在したWannier関数を用いた結晶電極に挟まれたナノストラクチャーの電子状態計算プログラムに高精度なノルム保存型擬ポテンシャルを組み込み、高精度化を図った。

そして、半無限に続くシリコン基板に挟まれたシリコン/酸化シリコン界面の電子状態計算を行い、界面欠陥の帯電状態を調べた。特に、欠陥を持ったシリコン/酸化シリコン界面の原子構造と、それらのゲート電圧印加時の電子状態に注目した。その結果、ゲート電圧印加により界面付近にたまった電荷の電子状態は、界面欠陥や界面近傍の酸化膜内の欠陥の影響を大きく受けることが分かった。さらに、この界面構造に電極から電子を入射し、酸化シリコン薄膜を流れるリーク電流の経路を調べた。その結果、入射電子は欠陥の部分から酸化シリコン膜に入り込むため、その部分だけ局所的に酸化膜の有効膜厚が薄くなることが分かった。また、これまでに使ってきた定常状態の電気伝導特性ではなく、電子伝導の時間発展を調べる計算手法を開発し、この手法に基づく計算プログラムを開発し、その有用性を確認した。
不完全競争下での国際的租税調和化の理論的研究

研究の目的本研究の目的は『不完全競争下での国際的租税調和化の理論的研究』であった。特に、資本所得税や間接税に関して複数国が税率を調和化させることによる政策効果を明らかにすることである。具体的には、この調和化政策による、各国の厚生の変化、市場競争力への影響を分析した。研究成果本研究の成果は国内・国際学会において発表された。具体的には、日本経済学会春季大会(横浜市立大学)、国際財政学会(セビリア)、日本財政学会(明海大学)において研究成果の報告を行った。また、平成11年度及び12年度において作成した論文は現在国際的学術雑誌に投稿中であり、近日刊行予定である。さらに本研究全体の成果を著者として刊行するよう計画している。本年度における研究課題に関する成果は以下の通りである。(1)研究成果本年度は、2つの不完全競争モデルのもとでの、関税・物品税の調和化に関する厚生分析を行った。第一のモデルで、2国2財の寡占市場のもとで関税の調和化を検討し、両国の厚生を改善する調和化ルールの存在とその条件を示した。第2として、ブランダー・スペンサー型3国モデルに公共財供給を考慮するように拡張し、物品税と輸出補助金についての2国協調と3国協調のケースに分けて、当該国の厚生効果を検討した。そして、それぞれのケースでのパレート改善の条件を導出した。(2)研究発表研究の目的本研究の目的は『不完全競争下での国際的租税調和化の理論的研究』であった。さらに本研究全体の成果を著書として刊行するよう計画している。