hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光合成細菌のタイプ1光合成反応中心によるプロトン駆動力生成機構の解明

本研究課題は光合成細菌のもつType-1 RC(RC1)が、Type-3 RCとも言うべき、二機能性のRCであることの実証を目的としている。主要な課題としてRC1内のキノン電子受容体が光照射によって二重還元される現象の観測とメカニズムの解明を目指している。しかし現時点では、RC1においてキノンが電子受容体として機能しているかどうかさえも不確定であり、RC1内部でのキノン分子の結合部位や物性を決定することが最優先の課題となっている。昨年度までの研究成果として、超高速の過渡吸収分光法による電子移動解析により、緑色硫黄細菌Chlorobaculum tepidumのRC1には鉄硫黄クラスターFX以外の未同定の電子受容体の存在が示唆されていた。平成30年度の研究では、C. tepidumのRC1に存在するFX以外の電子受容体がキノンである可能性を検証した。外部電子受容体の分子種を変えて超高速の過渡吸収分光法で順方向の電子移動反応を追跡したところ、還元型FXの酸化剤として機能するベンジルビオローゲンでは還元状態の未同定の電子受容体は酸化できず、また光酸化した一次電子供与体との電荷再結合は1ミリ秒よりも遅いことがわかった。これは、未同定の電子受容体がベンジルビオローゲンよりも酸化還元電位を有することを示唆しており、RC1では還元状態が非常に安定に保持されることを意味する。これは昨年度に得られた極低温での時間分解ESRの結果と矛盾せず、未同定の電子受容体がキノンであることを強く支持する結果となった。一方、未同定の電子受容体が還元状態で蓄積している条件においても、FXへの電子移動は依然として観測されたことから、キノンとFXはともに末端電子受容体として機能することが実証された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。初年度である平成29年度の研究では、緑色硫黄細菌Chlorobaculum tepidumのRC1について、超高速の過渡吸収分光法によってキノンが関与する二次電子移動反応の観測を試みた。これまでの報告ではC. tepidumのRC1には鉄硫黄クラスターFXへの一本の電子移動経路が存在し、一次電子供与体であるスペシャルペアバクテリオクロロフィルaの光励起によって、電荷分離反応で生じた不対電子は全てFXの還元に至るとされてきた。ピコ秒分解でサブナノ秒からサブミリ秒までの過渡吸収スペクトルは、1ナノ秒程度で電荷分離反応後の二次電子移動反応が起こることを示していたが、驚くべきことに部位特異的変異によってFXを欠損したRC1でも同様の電子移動が観測された。Xバンドの時間分解ESRの測定では、この未同定の二次電子受容体はキノン様のg値を示し、FXよりも極めて高い酸化還元電位をもち、一次電子供与体との間の電荷分離状態の寿命が長いことがわかった。これは、C. tepidumのRC1において、キノン分子がFXとは独立した末端電子受容体として機能していることを示唆している。研究初年度である平成29年度は、緑色硫黄細菌Chlorobaculum tepidumのRC1において、キノンが最終電子受容体として機能し得ることの実証を計画していた。本年度の研究により、C. tepidumのRC1について、キノンが関与する二次電子移動の観測に成功した。これにより、RC1内でキノンが電子受容体として機能していることは確定した上、その酸化還元電位や還元状態の寿命に関する情報も得られている。予想キノン結合部位に対する部位特異的変異体RC1の測定結果も得られており、キノンの結合構造の推定も進んでいる。さらに、ヘリオバクテリアのRC1については高分解能立体構造が報告されたこと、そのキノン結合型RC1の構造解析も進んでいる。

これは、未同定の電子受容体がベンジルビオローゲンよりも酸化還元電位を有することを示唆しており、RC1では還元状態が非常に安定に保持されることを意味する。これは昨年度に得られた極低温での時間分解ESRの結果と矛盾せず、未同定の電子受容体がキノンであることを強く支持する結果となった。一方、未同定の電子受容体が還元状態で蓄積している条件においても、FXへの電子移動は依然として観測されたことから、キノンとFXはともに末端電子受容体として機能することが実証された。これまでの研究により、緑色硫黄細菌Chlorobaculum tepidumのRC1では、鉄硫黄クラスターFXは必須な電子受容体ではないことが分かってきた。今後の研究では、まず、RC1において機能しているFX以外の分子種と結合部位の同定を目指す。分光学的な性質の解析では、予想よりもかなり高電位のキノンが独立した電子受容体となっている可能性が高く、その二重還元反応に必要な条件を、HPLC分析や時間分解分光分析で明らかにしていく。FXの変異体や予想キノン結合部位の変異体をもちいることで、RC1におけるキノンが関与する二次電子移動反応の全容解明を目指す。また、平成29年度の研究では着手できなかった、RC1のリポソームへの再構成を試みる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
口腔の状態から消化管・免疫系の疾患を探る

歯科患者の唾液中のbiomarkerと、第一に歯周病および口腔粘膜の状態、第二に全身疾患特に免疫疾患等との関係、第三に薬歴との関連」を明らかにすることにある。Biomarker候補として骨代謝に関連するNF-κB ligand (RANKL), IL-1beta、Alkaline phosphatase、免疫関連のIgA, IL-6等の検討をおこなう予定であったが他に、歯周病、唾液性状の個別変動を考慮してalbumin,総蛋白、Ca,Naを加えた。1)大学での臨床試験基準に沿う形での「臨床試験計画書、同意説明文書及び症例報告書」の原案について、新GCP関係書類の整備をして作成した(2009年9月)。2)同原案を基に東京医科歯科大学に沿う形での臨床試験の計画書と同意説明文書を提出し倫理審査委員会に提出して同委員会の承認を得た。目標症例数1050例を予定。3)東京医科歯科大学歯学部付属病院インプラント科で2010年1月から臨床試験を開始して3月まで31症例を実施し、唾液サンプルと症例報告書を得た。4)サンプルは独立行政法人産業技術総合研究所で免疫系特殊バイオマーカーの測定を実施し、骨代謝と生化学関連検査についてはエスアールエル(株)に依頼した。データの一部は得たが、現在データ確認を行っている。5)口腔内疾患の診断との関連、合併症の詳細、服薬(投薬)状況の影響・関係については、症例報告書を基に検討。6)唾液中の数種biomarkerについての基礎的検討は小動物を用いて骨代謝と免疫系について検討。本研究は3年間の予定であったが、研究代表の本年退職に伴って諸般の事情で継続することが出来なくなった。然し、31症例の臨床試験の新規データは極めて貴重なものであり、分担研究者と協力して(国際的)学術誌公表できるように努める。
多価アントラセンデンドリマー分子の開発とその機能性に関する研究

本年度は、アントラセンデンドリマーの光化学的特性の詳細および分子表面にアミノ基を有する誘導体合成について検討を行った。アントラセンデンドリマー分子とその類縁体であるデンドロン分子の蛍光発光特性について検討したところ、デンドロン分子と比べデンドリマー分子はその発光効率が60%減少しており、吸収した光エネルギーが分子内の他の発色団に移動していることが明らかとなった。以前、デンドリマー分子の発光現象において、非極性溶媒を使用した測定により分子内エキシマー発光が観測されたとしたが、詳細な分析の結果、これは分子内エキシマー形成によるものではなく、微結晶中においてデンドリマー分子同士が積層し生じた分子間エキシマー形成によるものであることが明らかとなった。デンドロン分子のX線結晶構造解析を行なったところ、二つのアントラセン基同士は互いに相互作用が認められない距離と二面角にて分子配座が安定化しており、デンドロン分子内でのエキシマー形成が不利であることが明示された。以上のことから類推することにより、デンドリマー分子は本質的に分子内エキシマー形成に不利な構造にて構築されていることが示された。また、このデンドリマーの分子末端にジメチルアミノ基を有するデンドリマー分子の合成を試みた。分子末端にフタルイミド基を有するアントラセン誘導体を合成し、従来の合成法に適用することにより、分子表面にフタルイミド基を置換したデンドリマー分子を得た。フタルイミド基の除去によりアミノ基に変換し、続くジメチル化により分子末端にジメチルアミノ基を有するデンドリマー分子の合成に成功した。このデンドリマー分子は一般的な有機溶媒に良好に溶解するとともに、酢酸水溶液など酸性水溶液にも可溶であることから、外部カチオン種やpHに応答する蛍光分子センサーへの応用展開を期待することができる。本年度は、アントラセンデンドリマーおよびその誘導体の合成法の確立およびそれらの光化学的特性、電子欠乏性分子に対する包接能について検討を行った。六つのアントラセン発色団で構成される第一世代デンドリマーは、溶媒に対して比較的溶解性が低く、一般的な有機溶媒にさえ極めて不溶であるため、デンドリマー末端にアルキル鎖を置換し有機溶媒に対する溶解性の高いデンドリマーの合成を試みた。これらは、従来の合成法を拡張することにより、達成することができ、数種のアルキル置換基を分子末端(表面)に有するデンドリマーを得ることができた。これら合成したアルキル置換デンドリマーは、従来のものと比べ、明らかに一般有機溶媒に対し溶解性が向上し、有機溶媒に対する親和性の高いデンドリマーを開発することができた。次に、アントラセンデンドリマーの光学的特性について発光スペクトルを測定し検討を行った。アントラセンデンドリマーの蛍光スペクトルを測定したところ、アントラセン分子同様の蛍光発光を観測することができた。しかし、この蛍光発光は測定溶媒対し敏感に変化し、デンドリマーに対して親和性の低い溶媒では、蛍光発光からエキシマー発光へと変化することが明らかとなった。また、このデンドリマーを構成するアントラセン構成体において、この変化が認められないことから、この現象がデンドリマー分子特有のものであることが明らかとなった。さらに、デンドリマー分子と数種の電子欠乏性分子との相互作用について検討を試みた。両化合物を室温下混合することにより、吸収スペクトルの可視光領域に吸収帯が新たに観測され、両分子間で電荷移動錯体を形成することが明らかとなった。
LBおよび有機分子線エピタキシー法による超高速光電変換有機超薄膜の作成

本研究は,我々がここ数年来進めてきた一分子内に電子受容(A),色素増感(S),電子供与(D)の三つの機能を有する両親媒性化合物単分子膜によるサブn秒以下の超高速光電変換分子素子の分子設計を一段と飛躍させて,数p秒の応答速度を持つ分子素子を作製すると共に, LB膜系での,速やかな電子移動の障害となっているA, S, D機能部位間を連結している炭化水素鎖を完全に除去したA, S, D部位からのみ成る,分子または錯体の数分子程度の厚さをもつA, S, D積層有機超薄膜を,有機分子線エピタキシー法により作製することを目的とする.本年度は,まず従来のD-A-Sの折り返しによるA-S-D型分子について,以下に示す分子の構造,製膜条件等が光電変換効率にどのような効果を及ぼすかを詳細に検討した.1)A-S, D-S間の距離をD-A, A-S間の炭化水素鎖長を変えて制御した場合の効果.2)A-S-D型分子における電荷分離状態からの逆電子移動抑制のためのD存在の効果のA-S-D型およびA-S高分子の光電変換効率の比較による検討. 3)折り返し分子でのA, S, D空間配置の決定に重要な因子となると思われる,製膜時の表面圧の効果.4)各部位の電子スペクトルと光電流スペクトルとの比較による, Sの励起による光誘起電荷移動機構の確認. 5)電極-電解質水溶液界面でのA-S-D分子の光電変換におよぼす印加電圧の効果.また以上の検討の結果,折り返し型分子では,製膜時の表面圧の影響を著しく受けることが判明したので,よりその配向規制が容易と思われる直線状A-S-D分子の合成を試みた.三機能部位間の連結は硬い結合が望ましいが,とりあえず合成の容易な炭化水素鎖による方法をとった.A-S, S-D間の炭素数を16に変化できる.一方有機分子線エピタキシー法については,予算の都合上,予備的検討に留まった.本研究は,我々がここ数年来進めてきた一分子内に電子受容(A),色素増感(S),電子供与(D)の三つの機能を有する両親媒性化合物単分子膜によるサブn秒以下の超高速光電変換分子素子の分子設計を一段と飛躍させて,数p秒の応答速度を持つ分子素子を作製すると共に, LB膜系での,速やかな電子移動の障害となっているA, S, D機能部位間を連結している炭化水素鎖を完全に除去したA, S, D部位からのみ成る,分子または錯体の数分子程度の厚さをもつA, S, D積層有機超薄膜を,有機分子線エピタキシー法により作製することを目的とする.本年度は,まず従来のD-A-Sの折り返しによるA-S-D型分子について,以下に示す分子の構造,製膜条件等が光電変換効率にどのような効果を及ぼすかを詳細に検討した.1)A-S, D-S間の距離をD-A, A-S間の炭化水素鎖長を変えて制御した場合の効果.2)A-S-D型分子における電荷分離状態からの逆電子移動抑制のためのD存在の効果のA-S-D型およびA-S高分子の光電変換効率の比較による検討. 3)折り返し分子でのA, S, D空間配置の決定に重要な因子となると思われる,製膜時の表面圧の効果.4)各部位の電子スペクトルと光電流スペクトルとの比較による, Sの励起による光誘起電荷移動機構の確認. 5)電極-電解質水溶液界面でのA-S-D分子の光電変換におよぼす印加電圧の効果.また以上の検討の結果,折り返し型分子では,製膜時の表面圧の影響を著しく受けることが判明したので,よりその配向規制が容易と思われる直線状A-S-D分子の合成を試みた.三機能部位間の連結は硬い結合が望ましいが,とりあえず合成の容易な炭化水素鎖による方法をとった.A-S, S-D間の炭素数を16に変化できる.一方有機分子線エピタキシー法については,予算の都合上,予備的検討に留まった.
Gallyas電顕法および免疫電顕法による進行性核上麻痺の大脳皮質病変の研究

〔研究結果〕1.進行性核上麻痺(PSP)の大脳皮質の抗tau,ubiquitin,neurofilament抗体による免疫組織化学と光顕Gallyas染色による検討:PSPの11剖検例ののすべてに神経原線維変化(NFT)とGallyas染色で嗜銀性を示すneuropil threadsが検出された.また膠細胞にGallyasと抗tau陽性の細胞質内封入体が見いだされた.3.Gallyas電顕検索:大脳皮質に出現するGallyas陽性のneuropil threadsはTTが主要構成線維であった.神経突起由来であることが明瞭なものもあるが,不明瞭なものもあった.星状膠細胞のグリア線維束,髄鞘などはGallyas陰性であった.〔結論〕1.PSPの大脳皮質のGallyas陽性のneuropil threadsはTTが主要構成線維であった.2.PSPの大脳皮質にはPSP-NFTの出現や膠細胞の変性があり、これらの変性過程は生理的老化とは質的に異なる.この変性過程はPSPの痴呆の原因の一つと考えられる.3.PSPとCNDは細胞病理学的に異なった疾患である.〔研究結果〕1.進行性核上麻痺(PSP)の大脳皮質の抗tau,ubiquitin,neurofilament抗体による免疫組織化学と光顕Gallyas染色による検討:PSPの11剖検例ののすべてに神経原線維変化(NFT)とGallyas染色で嗜銀性を示すneuropil threadsが検出された.また膠細胞にGallyasと抗tau陽性の細胞質内封入体が見いだされた.3.Gallyas電顕検索:大脳皮質に出現するGallyas陽性のneuropil threadsはTTが主要構成線維であった.神経突起由来であることが明瞭なものもあるが,不明瞭なものもあった.星状膠細胞のグリア線維束,髄鞘などはGallyas陰性であった.〔結論〕1.PSPの大脳皮質のGallyas陽性のneuropil threadsはTTが主要構成線維であった.2.PSPの大脳皮質にはPSP-NFTの出現や膠細胞の変性があり、これらの変性過程は生理的老化とは質的に異なる.この変性過程はPSPの痴呆の原因の一つと考えられる.3.PSPとCNDは細胞病理学的に異なった疾患である.[研究結果]1.抗tau,ubiquitin,neurofilaments抗体による光顕免疫染色と光顕Gallyas標本検索:進行性核上麻痺(PSP)11剖検例のすべてに前頭葉・側頭葉とも神経原線維変化(NFT)とneuropil threadsが検出された.また膠細胞にGallyasと抗tau陽性の封入体が認められた.2.透過型電顕検索:PSPの大脳皮質ではPSPに特異的なNFT(PSP-NFT)よりも非特異的変化と考えるべきtwisted tubulesから成るNFT(ATD-NFT)が多かった.種々の変性神経突起が観察された.3.Gallyas電顕:PSPの大脳皮質においてGallyas染色の銀粒子によって標識されたneuropil threadsはtwisted tubulesからなるNFTのみであった.4.抗tan免疫電顕:PSPの大脳皮質の神経細胞核周部と突起内のATD0-NFTと膠細胞の線維性封入体が標識された.5.PSPとの神経病理学的類似性が近年論議されているcorticonigral degeneration withneuronal achromasiaの1症例においても大脳皮質のNFT類似の構造物について同様の研究を行い,これらがNFTあるいはPick球とは異なることを見い出した.[結論]PSPにおいては病変は大脳皮質まで及んでいるという作業仮説は証明された.[今後の研究の展開]Gallyas電顕でPSP-NFTを確認するためには,更にGallyas電顕検索を続ける必要がある.〔研究結果〕1.進行性核上麻痺(PSP)の大脳皮質に出現するGallyas染色で陽性染色される構造物の電顕による同定.(1)Gallyas染色の銀顆粒が最も多く付着していた構造物は神経細胞核周部と樹状突起内の原線維変化(NFT)であった.検索した限りではtwisted tubules(TT)が主要構成線維であった.(2)神経網構造(neuropil structure)内にみられるGallyas陽性構造はTTから成っていた.シナプスがTTの周囲に認められるときにはGallyas陽性構造が神経突起由来である事の同定は容易であった.しかし染色過程における細胞膜構造の破壊が強く,TTを含む突起の由来する細胞を同定出来ない事が多かった.(3)entorhinal areaにおいては“ghost tangles"もGallyas強陽性であった.しかし,NFTの間に入り込んでいる星状膠細胞のグリア線維には銀顆粒は付着していなかった.(4)腫大し神経細糸を充たした変性神経突起,星状膠細胞のグリア線維束,髄鞘などの神経網構造物には銀顆粒はごくわずかに付着しているのみであった.これらは実質的にはGallyas陰性と判断される.(5)検索しえた限りではPSP-NFTは同定できなかった.〔結論〕1.PSPの大脳皮質のGallyas染色陽性構造物はTTが主体であり,他の変性神経突起グリア線維束,髄鞘は陰性であった.2.CNDは細胞病理学的にPSPとは異なった疾患であることが示された。
酸化物半導体および絶縁体積層構造を用いた表面仕事関数制御

低仕事関数実現は、電子エミッター開発、またデバイス内における電子注入電極開発のために重要である。本課題では、安定な酸化物、窒化物の積層構造を工夫することで仕事関数を大幅に制御し、きわめて低い仕事関数を実現することを目指した。特に代表的なワイドギャップ酸化物である酸化マグネシウムの薄膜に荷電欠陥を導入することで、化学的に安定であるオール酸化物構造において2 eVというきわめて低い仕事関数を実現した。半導体-絶縁体界面を利用した仕事関数変調を行った。まず、仕事関数変調効果が理論的、実験的に精力的に進められている酸化マグネシウムに着目し、導体基板上に(100)配向膜と(111)配向膜を同時に作製し、膜配向の仕事関数変調への効果を調べ、(100)配向膜堆積の方が仕事関数減少が大きく現れることを見出した。(100)配向膜堆積による仕事関数低減は、ワイドギャップ絶縁体である酸化マグネシウムのハードウォール型のポテンシャルが形成されることで、導体基板表面から染み出していた自由電子が基板内部側に押し戻されることで表面電気双極子の大きさが減少したためと考えられている。(111)配向膜は、(100)配向膜に比べると結晶性が悪いことが知られ、界面もそれほどはタイトに形成されていないと考えられるため、仕事関数低減が大きくは現れなかったと解釈できる。(111)膜は、原子スケールで表面が平坦化すると陽イオンのみ、あるいは陰イオンのみというきわめて不安定な面となることが予想され、特異な電気的性質が期待できるが、ここで用いた導電性基板(ニオブドープチタン酸ストロンチウム)上では原子スケールでの表面平坦化は起こらず、(111)原子面固有の効果は見えなかったと推察される。さらに、酸化マグネシウム内に形成される格子欠損に着目し、平衡状態から大きく外れた条件で薄膜を形成することで格子欠損を大量に導入し、さらなる仕事関数変調が可能であることを見出した。パルスレーザー堆積法を、室温に保った基板上で酸化マグネシウム堆積に適用することで、荷電欠陥量を大幅に制御することに成功した。特に、マグネシウム欠陥と推測される、負に帯電した荷電欠陥のために従来の高温堆積では見られなかった仕事関数上昇を実現し、結果として、製膜室の酸素圧、膜厚みをパラメータとして、3 eVにも及ぶ仕事関数変調を実現した。このような薄膜への荷電欠陥導入は、エピタキシャル界面以外にも適用でき、単結晶以外の基板、凹凸面、曲面へも自在に適用ができる。また基板温度が室温であるために、さまざまな材料に対して適用でき、幅広い分野への応用が考えらえる。一方、仕事関数制御のための素材として、酸化物基板との良い適合性を持つp型半導体薄膜材料の開発が課題であったが、半導体である窒化銅に着目し、MBE法において、窒素プラズマの条件を一定とし銅フラックス量を変化させることで、p型伝導、n型伝導の両方を実現した。この窒化銅薄膜において第三元素を用いずに両極性伝導が実現していることは、酸化マグネシウムと同様に荷電不純物の量を大きく変調できることを反映していると考えられる。窒化銅も酸化マグネシウムもチタン酸ストロンチウム基板の上に堆積させることができ、これらの積層化により仕事関数制御の自由度がさらに広がると考えられる。仕事関数が制御された薄膜は、電子注入部位などの界面においても重要であるが、酸化物・窒化物の両方において有望な材料系を確立したことは意義深い。本研究は、代表的な導電性基板であるNb:SrTiO3上に安定な酸化物、窒化物などの極薄膜を堆積させ、極薄膜の電気状態、欠陥状態を制御することで仕事関数を大幅に変調し、特にアルカリ金属などでしか実現しない極端に低い仕事関数を実現することを目指してきた。本年度、SrTiO3上にエピタキシャル成長する薄膜系において、特にキャリヤ符号・密度・欠陥の制御性が大きい窒化銅(Cu3N)とマグネタイト(Fe3O4)薄膜において、雰囲気を制御したポストアニールにより薄膜品質の大幅な上昇を実現し、キャリヤ状態をホール効果・ゼーベック効果から明らかにし、欠陥状態を電子顕微鏡観察により明らかにした。また、構築した低仕事関数表面からの電子放出を実証するため、真空チャンバー内において低仕事関数表面と透明電極を狭いギャップを隔てて設置し、電圧印加およびキセノンランプ照射により、電子放出が表面全体から起こっていることを確認した。Cu3Nにおいては、汎用性が高く製造工程でも使われているRFマグネトロンスパッタリング法により、基板温度、混合ガス比、RF出力を最適化することで多結晶薄膜の伝導型を制御することを実現し、紫外線光電子分光によりフェルミ準位の成膜条件依存性を調べた。一方、バンドギャップの大きさが異なるルチル型二酸化チタン(TiO2)と酸化銅(CuO)を積層させることで可視光に応答するバンドアラインメントを界面で実現することを目指し、ルチル型TiO2基板上の一部にCuOを堆積した試料において、硝酸銀水溶液中での光照射によりCuOのエッジにおける銀の析出を見出し、光吸収特性の波長が変調できることを明らかにした。

交付申請書においては、界面制御による仕事関数の変調、さらに電子放出源、電子注入源への応用を目的としていた。本年度の成果である酸化マグネシウムにおける荷電欠陥制御を用いた仕事関数変調は、変調の大きさ、さらに材料の安定性にも起因する適用範囲の広さから、目的に合致した大きな進捗であると言える。窒化銅薄膜における両極性実現は、窒化物に対する電子注入源開発の視点から重要な知見である。27年度が最終年度であるため、記入しない。固体物理学荷電欠陥量を制御した酸化マグネシウム薄膜を中心に、電子放出源としての性能の評価を行い、悪い真空においても安定に動作する電子放出源開発につなげる。特に、光を励起源としたフォトカソード、また熱と電場を用いたショットキーエミッターとしての特性を観察しながら人工構造の最適化を行う。一方、窒化銅薄膜を用いた人工界面構造を作製し、その表面特性がどのように変調されるか調べる。交付申請書においては、p型、n型酸化物半導体および絶縁体の薄膜積層構造を作製し、半導体界面におけるバンドベンディング、絶縁体分極層による電位制御を利用して固体表面の仕事関数を大きく変調することを目標としていた。数値的な目標として、表面絶縁層が30 nmよりも薄い構造において仕事関数が2 eVを下回る人工構造を作製することを目指していたが、極端な還元雰囲気下で酸化マグネシウムをニオブドープチタン酸ストロンチウム基板に堆積することにより、絶縁層の厚み30 nmにおいて仕事関数1.93 eVを実現し、当初の数値目標を達成している。この結果は、パルスレーザー堆積法という汎用的手法の特徴を生かした成果であり、当該分野である酸化物エレクトロニクス研究にとって意義の深いものである。この達成をもって、これまでの達成度をおおむね順調に進展、と判断した。一方、細かい点では問題点は発生している。特に、酸化銅はp型酸化物層として注目し、合成した単結晶を整形、研磨した表面を基板表面として利用すること、また一般的な導電性基板の上にp型酸化物層の薄膜を合成することの二通りの方法で材料開発を行ったが、良好な材料表面が得られず、本課題で必要なヘテロ接合用の材料としてはまだ使えない状態である。バルク材料としては、銀ドープ、窒素ドープによる物性変調の様子を明らかにし、この特異な物質のポテンシャルについて知見を増やした。仕事関数の3eVにも及ぶ制御自体は従来から用いていた材料系の枠内で当初の目的を達したが、電子放出源開発を目指して、H27年度にショットキー方式に加えてフォトカソード方式を同時に試行する必要性が発生したため、次年度使用額が発生した。引き続きp型、n型酸化物半導体および絶縁体の材料の組み合わせを工夫し、半導体界面におけるバンドベンディング、絶縁体分極層による電位制御の効果を増強することで固体表面の仕事関数を大きく変調する。表面付近の界面を工夫することで表面特性を変調し、酸化物の化学的な安定性を生かした安定な低仕事関数表面の実現を目指している。
精神障害者に対する「化粧を用いた社会参加支援プログラム」の有効性に関する研究

本研究の目的は、生活と化粧を関連づけた社会参加支援プログラム:Supporting Social Participation througha Cosmetic program(以下、SSPC)を開発し、標準治療と前後差を比較することであった。地域在住高齢者に対しては、SSPC群は標準治療群よりもQOLの改善効果があることが明らかになった。本研究を通してプログラムの開発、高齢者に対する効果の検証を行うことができ、精神障害領域への応用利用の知見も得ることができた。精神障害者の生活障害のひとつに、頭髪の乱れや不適切に派手な化粧の施しといった身だしなみの問題がある。我々は、平成24年に東京都、神奈川県、埼玉県、千葉県の精神科病院やクリニック等256施設に所属する精神科作業療法士(各施設1名)に対して、「化粧を用いた作業療法と作業療法対象者の化粧状況」に関するアンケート調査を実施した。その結果、88%の作業療法士が「化粧に問題のある対象者がいる」と答え、76%の作業療法士が「精神科作業療法で化粧の支援が必要である」と答えた(Ishibashi,et al,2013)。我々は、地域で生活する精神障害者を対象として、化粧を施すだけではなく生活に焦点を当てた学習会を取り入れ化粧プログラムを実施した結果、対象者の肯定的な心理的変化以外にも意欲的な外出行動が認められた。しかしながら、この変化の多くはプログラム当日に限られており、対象者のQOL向上を目的として化粧行動の習慣化を目指すプログラム開発が課題であった。カネボウ化粧品の技術協力のもと、新たに改良した「生活と化粧を関連付けた社会参加支援プログラム:Supporting Social Participation througha Cosmetic program(SSPC)」を女性だけではなく男性の作業療法士も運営し、平成25年度にはSSPC運営上の問題点や改良点を抽出した。対象者の化粧行動の習慣化が行えるような内容であることを前提に、作業療法士の性別を問わずに運営できるSSPCの実施マニュアルを作成した。平成24年に実施したアンケート調査では、精神障害者を支援する多くの作業療法士が、化粧に問題のある対象者(口紅が濃い、口紅がはみ出ている、ファンデーションが白すぎる等)がおり、作業療法で化粧への支援が必要であると答えた(Ishibashi,et al,2013)。研究代表者がこれまでに行ってきた化粧プログラムでは、対象者の肯定的な心理的変化や意欲的な外出行動が認められたが、対象者のQOL向上を目的として化粧行動の習慣化を目指すプログラムの開発が課題であった。カネボウ化粧品の技術協力のもと、「生活と化粧を関連づけた社会参加支援プログラム:Supporting Social Participation througha Cosmetic program(SSPC)」を作業療法士の性別を問わずに運営できるプログラムとなるように改良し、実施マニュアルと教材を作成した。平成26年度には開発したプログラムの効果検証を行うために、研究協力施設を募集した。施設の希望により対照群と実験群に分類し、両群ともに運営は施設に所属する作業療法士が実施した。SSPCを実施する作業療法士には、あらかじめ2日間の伝達講習会に参加してもらった。実際には2名の男性作業療法士が講習会に参加し、実施マニュアルや教材を確認しながらSSPCの目的を十分に理解してもらい、講義方法や化粧方法を伝達した。現在、2施設のデータを収集し、1施設はプログラム実施中である。中断期間:2014年10月7日2016年3月31日事由:産前産後の休暇と育児休業のため育児休業のため当該年度1年間研究を中断しているため。「化粧を用いた作業療法と作業療法対象者の化粧状況」に関するアンケート調査(東京都、神奈川県、埼玉県、千葉県の精神科病院やクリニック等に所属する精神科作業療法士対象)では、76%の作業療法士が「精神科作業療法で化粧の支援が必要である」と答えたものの(Ishibashi,et al,2013)、現在化粧の支援を実施している施設は26%で、多くの施設が実施していない、あるいは以前実施していたが今は実施していなかった。また、本研究にて開発している「生活と化粧を関連付けた社会参加支援プログラム:Supporting Social Participation througha Cosmetic program(SSPC)」に「関心がある・少し関心がある」作業療法士は多く約72%いたものの、その施設を利用している対象者を被験者とするには、研究協力施設が少なく、十分なデータ数を確保することが課題となった。また、SSPCを開発するためには、既存のプログラムと比較した、対象者からの詳細な意見・感想をインタビューによって聴取する必要があるため、まずは対象を精神障害を有する方と限定せず、地域在住の高齢女性(65歳以上85歳未満)として広く募集した。現在、東京都内においてSSPCの手技を熟知した作業療法士数名によって、3カ所でランダム化比較研究を実施しており、平成29年度も引き続き実施する。当初の計画では精神障害を有する方を対象としていたが、データ数確保の課題、SSPC開発のために対象者からの詳細な意見・感想をインタビューする必要性を考慮し、地域在住の高齢者を対象にすることとした。現在、SSPC講習会を受講しSSPCの手技を熟知した作業療法士が数名いることにより、平成28年度初めよりランダム化比較研究を3カ所で行うことができている。

地域在住高齢者に対しては、SSPC群は標準治療群よりもQOLの改善効果があることが明らかになった。本研究を通してプログラムの開発、高齢者に対する効果の検証を行うことができ、精神障害領域への応用利用の知見も得ることができた。平成29年度は、平成28年度に引き続き、地域在住の高齢女性(65歳以上85歳未満で要介護認定を受けていない女性)を対象としたクロスオーバー試験を実施した。対象者は東京都4箇所で募集し、ランダム化の際は各地区を層としてA群とB群に割り付け、介入群を「SSPC(SSPC: Supporting Social Participation througha Cosmetic program)を実施する群」、対照群を「ものづくりを実施する群」としてクロスオーバー試験を4箇所の会場で行った。SSPCは、学習会、化粧の実践、対象者が希望する課題の実践で構成されている。ものづくりは、作業療法で用いられる紙細工やマクラメなどを行い、日常生活でも行えるように資料を提示して、容易に満足できる仕上がりになるコツなどを指導した。両群とも4ヶ月間で8回のセッションを行った。評価には、基本情報、MMSE、OSA-II、WHOQOL26を使用した。結果は現在分析中である。さらに、試験終了後に対象者へ各プログラムの感想や日常生活への影響についてインタビュー調査を行った。研究期間全体を通じて、まずは性別に関係なくあらゆる作業療法士が運営できるように、運営上の問題点や改善点を抽出した。その後SSPCの実施マニュアルを作成した。研究協力者の作業療法士に2日間のSSPC伝達講習会に参加してもらい、地域在住の精神障害を有する女性に対してプログラムを運営してもらった。当初最終介入試験対象を「精神障害を有する方」としていたが、興味のある作業療法士は多いものの倫理的理由から研究協力施設が少なく、また対象者から参加後の詳細な意見・感想をインタビューによって調査する必要があったため、対象を精神障害を有する方と限定せず、地域在住の高齢女性としてクロスオーバー試験を実施した。研究代表者の妊娠による体調不良により研究協力施設の募集が遅れ、研究協力施設数の制限を行った。また産休や育休により研究が中断している。平成28年度は研究協力施設の募集を引き続き行った上で、SSPCの効果と信頼性の検証を行う。作業療法士を対象とした講習会も引き続き実施する。平成29年度は、引き続き作業療法士へのSSPC伝達講習会を実施するとともに、現在実施している地域在住の高齢者へのランダム化比較研究を行い、データを集計、分析する。また、対象者からの参加後のインタビューによって、SSPCのマニュアルを改善していく。作業療法学平成27年度は研究協力施設の募集を引き続き行い、平成28年度はSSPCの効果と信頼性の検証を行う。
多重アコースティック・エミッションによる地下き裂進展速度の3次元評価法の開発

1多重AEの3次元粒子運動表示システムの製作多重AEの3次元粒子運動の特徴は,P波区間にある2つのP波による振動である。このP波の振動を3次元表示する画像処理システムを製作した。このシステムはサーバ・クライアント方式をとる。3次元画像の表示にはVRMLを使い,ネットワーク上で複数のパーソナルコンピュータを使って3次元粒子運動を解析できるようにした。本システムはサーバのOSはLinux,クライアントでは一般的なウェブブラウザ,VRMLビューアを使った。システムはJavaとPerlで記述したため,他の計算機システムヘも容易に移植ができる。2多重AEの3次元分布表示システムの製作多重AEの震源分布を3次元表示する画像処理プログラムを製作した。表示にはVRMLビューアを使い,パーソナルコンピュータでも解析できるようにした。VRMLの3次元表示における人間の画像認識を検討し,3次元画像の認識を補助するナビゲータシステムを組み入れた。このナビゲータでは,視点の座標表示,視点の記録と復帰,AE源の座標表示ができる。設備備品に計上した多重AE表示システムは,多重AEの3次元粒子運動と震源分布を表示させるために使った。1多重AEの性質の検討多重AEの3次元粒子運動の特徴は,P波区間にある2つのP波による振動である。つまり,まず,第1のP波が入力し直線状の3次元粒子運動が観測される。そして,地下での散乱やセンサの音響特性に起因する3次元粒子運動の乱れがあり,その後第2のP波が入力すると再び直線状の3次元粒子運動が観測される。2 AEの3次元粒子運動解析による多重AEの検出条件2-(1) SH軸の波形解析地下の速度構造が水平の場合,SV軸にはP波の変換波が混入するが,SH軸にはP波の変換波は混入しない。したがって,P-SH平面上の粒子運動には,他の平面に比べP波の振動が乱されずにある可能性が高い。そこで,P-SH平面上の粒子運動を解析して第2のP波を検出することにした。多重AEでは,第1のAEのP波入力後に粒子運動がランダムな方向になった後,第2のAEにより第1のP波の振動方向と同じ方向に振動する。この振動方向の特徴を多重AEの条件とした。2-(3)直線状の粒子運動多重AEでは,第1のP波が入力した時直線状の粒子運動を示し,その後ランダムな振動になる。そして,第2のP波が入力した時再び粒子運動は直線状になる。この直線状の粒子運動を多重AEの条件とした。3多重AEの検出葛根田地熱地域で観測した約70個のAE信号を解析したところ,多重AEの条件を満たすAE信号を3つ検出した。設備備品に計上した3次元可視化システムとフィールド用波形表示システムは,多重AEの検出のための信号処理に使った。
メゾスコピック磁性と電子輸送

微小超伝導体の磁束状態単電子トランジスタ構造が、微小超伝導体の磁束状態を調べるのに最適であることを明らかにした。この方法では、エネルギーキャップを電気伝導を用いて直接測定するので、鋭敏な測定が可能であり、微小超伝導体は、2つのトンネル接合に挟まれて孤立しており、周囲環境との結合も最小限に抑えられている。この構造を用いて、微小超伝導体リングでは、ク-パ-対の数が固定されているにもかかわらず、秩序パラメタの位相は空間的な一価性を保ち、フラクソイド量子化の記述が有効であることを確認した。また、穴の開いていない超伝導体では、超伝導秩序パラメタの振幅が表面付近で大きくなる、表面超伝導が起こっていることを発見した。2次元電子系の微小磁性体修飾ヘテロ接合2次元電子の表面に微小磁性体の周期構造による修飾を施し、周期的な磁場変調による磁気抵抗の振動現象を見出した。従来は同時に導入されるポテンシャル変調の効果によって明瞭な検出が困難であったが、微小磁性体のヒステリシス現象を用いることによってこれを可能にした。希薄磁性半導体の低温電気伝導新しいIII-V族希薄磁性半導体(Ga,Mn)Asの成長に初めて成功し、その強磁性相において超巨大磁気抵抗が現れることを発見した。また、更に低温で大きな異方性が現れることも発見した。(In,Mn)As/GaSbのヘテロ接合において、低温で光により発生したキャリアによって強磁性が誘起されることを見出した。更に微細加工した試料で、バルクハウゼンジャンプが現れることを見出した。微小磁性測定のため、磁性にもっとも敏感と考えられる超伝導体を微小にした系を用いることを試みた。このために、まず、微小超伝導体を使った単電子トランジスタを作製し、そのクーロン島の位相揺らぎを別の単電子トランジスタで制御する、単電子回路の動作確認を行った。その結果、単電子トランジスタにより、位相の量子揺らぎの制御ができること、更には、孤立超伝導体に特有なパリティ効果まで制御できることを見いだした。次に、磁場検出のための微小リング構造を作り、これに徹小接合電極をつけた系の伝導を測定することで、微小局所磁場を検出できること、粒子数揺らぎの小さい孤立系でも磁束の量子化が起こっていることを明らかにした。また、この系で微小超伝導体そのものを調べることができることも見いだした。そこで、メゾスコピック磁性研究のために有望と考えられる2つの系について研究を開始した。ひとつは、希薄磁性半導体であり、もう一つは金属磁性体の多層構造である。希薄磁性半導体では、東北大学電気通信研究所との協力によって、新しいIII-V族希薄磁性半導体GaMnAsを見いだし、その特異な磁性・電気伝導を調べた。特に、Mn濃度を増加させることによっていったん金属になったGaMnAsが再び絶縁体に転移することを発見し、また、抵抗が3桁以上にわたって変化する超巨大磁気抵抗を発見した。更に、より低温側において、電気伝導の異方性が急激に増大する現象がみつかり、磁気ポーラロンの異方転移ではないかと考えている。金属磁性体の多層構造を横に広げたメゾスコピック系を試作し、低温の電気伝導を測定中である。
過疎化高齢化地域の活性化に向けたエコ・ミュージアム概念の構築と実践

人と自然が共生し、文化がいきづく地域づくりとして、地域間交流、連携による広域的な地域づくりが志向され、地域資源を活用したエコミュージアムの推進が求められている本研究は、京都府丹後地域を中心として、当該地域が有する潜在的な生活文化的、自然的資源、価値の総点検とそれらのデータベース化を通し、「地域の自然や文化、人材がそのまま博物館、舞台」となれる「エコミュージアムとしての地域づくり」を推進するための調査および概念構築を目的とした。その結果、当該地域の農業、山仕事、ものづくり、郷土料理、伝統芸能、水資源、動植物、景観などの調査を通して、自然共生型のライフスタイルや自給自足の暮らしに見る豊かさを発見し、同時に「訪れたくなる、誇れる地域」としてのエコミュージアムづくりの方向性を明らかにした。本研究のプロセス及び成果から、以下の内発的地域づくりとしてのエコミュージアムの方向性を導出した1)エコミュージアムとは、当該地域のすべてが、「残したい」「伝えたい」「楽しみたい」博物館であり、舞台である。2)農山村の美しさや魅力、光を「生活のなかから生まれる暮らしの美」としてとらえ、地域の「原風景とは何か」を探る3)また、地域の魅力、光を、外部の目から、都市住民がどのように感じているのかを意識することも必要である。4)さまざまな地域の魅力、光を、「点」として考えるのではなく、「面」としてとらえ、その保全と活用を図ることが大切である。5)美しい地域の自然や生活文化を、建物。(施設)の中に持ち込むのではなく、本来の場所、生活の場所で保全、発信していくことが大切である。6)専門家や外部の協力者の目を通して地域の魅力、光をとらえ、それらの光をさらに磨き上げていくことが大切である。7)それらの魅力、光を「地域の誇り」としてとらえ、地域の生活のなかに活かしていくことが必要である。本研究の初年度の成果は以下の通りである。1)収集してきた奥波見地域の「伝統的郷土料理」「一年の生活暦・農業暦」「伝統芸能・民謡」「薬草」「奥波見の水」「物語・絵本づくり」などに関するデータの整理。2)海外のエコ・ミュージアムの事例(日本エコミュージアム研究会資料など)から、エコ・ミュージアムの概念についての検討。3)過疎・高齢化が急激に進行している宮津市奥波見集落の活性化の方途を、都市住民の流入が顕著な近隣の木子(きご)集落の調査によって検討。4)エコ・ミュージアム資源調査として、奥波見の「水マップ」「建造物マップ」「人材マップ」「お宝ベスト5」「動物マップ」などの調査をおこなった。また、本研究の成果の一部は、地域研究「自給自足の暮らし方にみる豊かさの探求」に反映された。なお、現在、奥波見集落を含む近隣過疎地域・宮津市旧養老地区における温泉施設を拠点とし、人的ネットワークを生かした地域づくりの実践・解析などを通して、エコミュージアムの視点による地域活性化の方途を検討中である。エコ・ミュージアム調査研究は、住民と一体となった調査研究であり、地域の自然や生活文化、住民自身が主人公になり得る「内発的地域づくり」の方法として、過疎・高齢化が急速に進行している京都府内の多くの地域に対しても、その研究方法の構築とその成果が、強く要望されている。平成15年度は、京都府宮津市養老地域を対象として、以下のような調査研究を行った。1)養老自治会が主体となる未来委員会の活動に参加、委員会の方針や地域資源の聞き取り調査を行った。2)宮津市「共育の里づくり協議会」に参加し、地域委員との意見交換や地域資源の聞き取り、体験イベントなどに参加した。

3)フィールド調査として、体験漁業に参加。養老地域9集落を対象とした地域資源(ルート検索/舟屋・食文化/シメカス/漁具作り/養老の音)調査を行った。また、養老地域全域において地域活動を支える人的ネットワークに関する調査を行った。4)体験学習として、稲刈り、稲木干し、植樹、山芋堀、そば打ちなどを体験し、漁協で行われた「海釣り祭り」に参加。釣りや柿渋染めなどのイベントを体験し、山と海の共存する地域ならではの地域活動のあり方について考察した。5)先進事例調査として、丹後町「宇川温泉」における地域と都市の交流という視点からの施設づくりを調査。また、大宮町において、元JAの建物を利用し、住民が主体となった店づくり「常吉村村営百貨店」を展開している状況を調査した。京都市大原では、朝市や環境整備に取り組む「大原里づくり協会」と交流、調査を行った。滋賀県高月町雨森において、住民の楽しみを地域づくりへとつなげた事例を調査した。さらに、地元ガイドによる観光の事例として、京北町「片波川源流カントリーウォーク」に参加した。以上の調査により、過疎化高齢化地域の活性化に向けたエコミュージアム概念の構築と実践について検討し、採集した資源を「自然的資源」「生活文化的資源」「生産的資源」「景観的資源」「人的資源」の5つのカテゴリーに分類・整理し、データベース化した。さらにエコミュージアムを、「遊」「食」「学」「業」「作」「感」の6つのフェーズで構成される体験交流学習観光ととらえ、その実現のための人的ネットワークモデルの検討を行った。
アンカースクリューにかわる新しい破骨細胞特異的抑制剤を用いた固定源の開発

本研究では、特異的な破骨細胞機能の抑制によって、歯の移動の自由なコントロールを行う事ができるか確認し、それにより新たな矯正治療法の基盤を形成することを目的としている。具体的には、今後の臨床応用に向けて、リベロマイシンA(RMA)の軟膏による局所投与を行い、歯の移動の制御を目指す。今年度は、歯の移動実験を行った際の、全身投与によるRMAの影響を詳細に検討するため、ビスホスホネートの全身投与との比較を行った。さらに、今後、RMA軟膏を用いて実験を行う際の予備実験として、軟膏製剤を作製し、その軟膏を用いて、溶出実験を行い、さらにマウスの口腔内への残留量の確認を行った。本年度は、予定通り、マウスへの歯の移動実験モデルを作製することができた。そして、リベロマイシンAの腹腔内投与における歯の移動実験について、ビスホスホネートとの比較を行った。また、本研究に用いるリベロマイシンAの含有軟膏の入手ができている。しかし、投与方法の比較として、RMAの局所投与についても予備実験を始めているが、本実験に至っていない。今後は、まずリベロマイシンAとビスホスホネートを全身投与した際の論文投稿を行う。また、リベロマイシンAの局所投与の方法として、まず局所注射による歯の移動実験を行い、局所注射での影響を確認する。さらに、リベロマイシンA含有の軟膏の局所塗布による歯の移動実験についての予備実験を開始していく予定である。上記の実験では、正常マウスのみならず、より薬剤の効果が現れるような病態のマウスを用いての実験も行っていく予定である。具体的には、破骨細胞活性が亢進した病態を示すOPG遺伝子欠損マウスを使用する予定である。実験用コイルスプリングの発注から納入まで時間が掛かるが失念しており、物品処理がうまく行われなかったため、次年度使用が生じてしまった。来年度は、研究が計画通り進行するよう、遂行していく。
家族性高コレステロール血症の原因遺伝子別系統的病態解析

常染色体劣性高コレステロール血症のLDL異化率は正常者に比し75%低下し、VLDLの直接異化率は著明に亢進していた。スタチンによりLDL異化率は正常化し、VLDL直接異化率は上昇した。PCSK9遺伝子異常ホモ接合体のLDL異化率は正常者に比し52%低下し、VLDL合成率、VLDL直接異化率はいずれも亢進していた。スタチンによりLDL異化率は正常化したが、VLDL合成率、直接異化率は不変であった。PCSK9 E32K変異の一般人に占める頻度が高く(約2%)、世界初の同変異ホモ接合体1例を申請時既に見出していた。本年度は、臨床的に家族性高コレステロール血症と診断された症例の原因遺伝子(LDL受容体、LDLRAP1、PCSK9)別の遺伝子解析を引き続き行った。その中で、発端者と血縁のない家系に別のPCSK9 E32K変異ホモ接合体を1例見出した。高LDLコレステロール血症(246tmng//dL)を認めたが、アキレス腱肥厚とともに臨床像は比較的軽症であった。常染色体劣性高コレステロール血症患者は、無治療時総コレステロール値は500mg/dL程度と重症であり、アキレス腱を含め全身に著明な黄色腫を呈していた。従来の報告では、スタチンをはじめとするコレステロール低下剤への反応性は、LDL受容体遺伝子異常症ホモ接合体に比し良好とされるが、atorvastatin20mgによりコレステロール値はほぼ正常化した。本例を対象に、安定同位体を用いた代謝研究を行った。その結果、VLDLおよびIDL合成が亢進(正常比41%、44%)し、LDL異化が低下し(同-33%)、VLDLの直接異化が亢進していた。特に、VLDL直接異化の亢進は、LDL受容体を介するVLDL異化にLDLRAP1が必須ではないことを明らかとしたJonesらの動物実験の結果(JCI 2007)と符号する。興味深いことに、atorvastatin20mgの投与により、IDLとLDLの異化は正常化し、本症がスタチン感受性であることとも符合する。PCSK9遺伝子異常症の血中PCSK9濃度測定系を開発する予定であったが、申請後に発売されたELISAキットで代用し、研究促進を試みる。来年度は、PCSK9遺伝子異常症を対象に安定同位体を用いた代謝研究を行い、同変異の病態を明確とする予定である。PCSK9は細胞内コレステロール濃度の低下によりSREB2を介し誘導され、何らかのメカニズムによりLDL受容体の細胞内分解を促進と考えられている。その機能亢進型変異は家族性高コレステロール血症の原因として注目されている。われわれは、PCSK9の機能亢進型変異であるE32Kの一般人に占める頻度がきわめて高く(約2%)、互いに血縁のない同変異による家族性高コレステロール血症ホモ接合体を2例経験し、その特徴を論文発表した(Noguchi T et al.Atherosclerosis 210;166-172:2010)。PCSK9 E32K変異ホモ接合体の平均LDLコレステロール値は339mg/dLであり、LDL受容体遺伝子異常による家族性高コレステロール血症ヘテロ接合体と比較しても重症であった。LDL受容体変異による家族性高コレステロールと異なり、スタチン製剤へも良好に反応した。この2例に対し、安定同位体を用いた代謝研究を行った。その結果、予想された通りLDL異化が正常者と比較し低下し(0.217±0.021vs.0.455±0.114pools/day)、さらに興味深いことにVLDL合成、直接異化ともに亢進し、IDLへの異化は低下していた。さらにスタチン製剤を用いた代謝の変化を検討中である。その機能亢進型変異は家族性高コレステロール血症の原因となる。われわれは、PCSK9 E32K変異による家族性高コレステロール血症(FH)ホモ接合体を2例経験した。一般に、LDL受容体遺伝子変異によるホモFHがスタチン製剤に反応しないのに対し、いずれの症例もスタチン製剤に対し良好に反応した。この2例に対し、安定同位体を用いた代謝研究を行い、同意が得られた1例に対しアトルバスタチン20mg内服後に同プロトコールによる代謝研究を行った。期待された通り、LDL異化率は正常者と比較し49%低下していたが、アトルバスタチンの投与によりほぼ正常化した(0.232→0.450:正常者0.455±0.114pools/day)。

同様にVLDL異化率(4.431→5.890:同8.552)、IDL以下率(6.120→8.934:同8.847)も改善した。興味深いことに、PCSK9 E32K変異によるホモFHは、正常者に比しVLDL direct removalが亢進しているが、アトルバスタチンによる影響は認めなかった(47.6→50.0:同14.5%)。また、正常者に比しVLDL合成率が亢進していたが、同様にスタチン投与による改善は認めなかった(28.610→27.936:同12.667mg/kg/day)。同様にIDL合成率(17.566→16.457:同10.338)、LDL合成率(12.920→15.385:同13.905)に著明な変化を認めなかった。以上、PCSK9E32Kホモ接合体の代謝異常のうち、アポB含有リポ蛋白の異化率の低下のみスタチンにより改善した。