hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
他者との学習における動機づけ調整プロセスの解明

本年度は,予定していた研究3「より状況的な他者との学習における動機づけ調整と学習行動・結果とのダイナミックな関連」を実施した。具体的には,他大学の研究者にも協力を依頼し,2つの大学の授業において,大学生の実際の協同学習の様子を録音・録画した。また,協同学習の前後には,質問紙調査を行い,動機づけ調整傾向,協同学習中の状況的動機づけ,行動的エンゲージメント,感情的エンゲージメント,協同学習中の動機づけ調整の工夫(自由記述)などを尋ねた。分析の結果,動機づけ調整傾向の高い大学生は,協同学習の後半でも,状況的動機づけを低下させることなく,比較的高く維持している可能性が示された。また,動機づけ調整傾向の高い大学生は,今回の協同学習中により質の高い具体的な動機づけ調整の工夫を行っていた可能性が示された。そこで次に,動機づけ調整の工夫として記述数の多かった「話題を変える」と「意見を出す」に着目し,協同学習中のそれらに関する発話数と動機づけ調整傾向との関連を検討したところ,関連が見れらた。これらの研究成果については,学会で発表を行い,論文化する予定である。さらに本年度は,去年度実施した研究について,国際学会および国内学会で成果を発表した。また,1つの論文が学会誌に採択され,2つを紀要論文として発表した。このように,研究成果を積極的に発信することができた。協同学習に着目した動機づけ調整研究はこれまでほとんど行われてこなかったが,本研究によってその動機づけ調整プロセスの一端を明らかにすることができた。これは,自己調整学習研究の発展および協同学習の支援においても重要な意義を持つと考えられる。本年度は,予定していた研究1「他者との学習における動機づけ調整方略尺度の作成」を進めた。まず,2016年度の前期には,他大学の研究者2名にも協力を依頼し,計4つの大学において尺度項目作成のための自由記述調査を行った。次に,本研究の代表者と他大学の研究者の計2名が自由記述調査で得られた結果をカテゴリに分類し,尺度項目の作成を行った。加えて,2016年度の前期において,データ収集やデータ分析についての情報収集も行った。そして,2016年の後期においては,自由記述調査から作成した尺度の因子分析,妥当性および信頼性の確認のため,3つの大学において質問紙による調査を行った。この調査から,5つの具体的な動機づけ調整方略が見いだされ,動機づけ要因や学習行動との関連から,学習プロセスにおける役割について検討を行った。その結果,やる気が低下した際には,他者と積極的に交流してやる気を高めたり,学習課題の価値を見いだしてやる気を高めたり,役割分担や学習計画によって活動を構造化してやる気を高めたりすることで,積極的な学習につながる可能性が示された。さらに,協同学習を行っている2つの大学の授業を対象に,2回の縦断的な質問紙による調査を行い,動機づけ調整方略が学習行動(エンゲージメント)に与える影響についても検討を行った。その際に,近年注目されている手法であるRelative Weight Analysisに注目し,データ分析を行った。これによって,どの動機づけ調整方略が学習活動により強く関連するのかを明らかにすることができた。研究は,おおむね順調に進展している。当該年度に予定していた研究1について,当初の予定通りに実施することができた。具体的には,他者との学習における動機づけ調整方略尺度の作成のための自由記述調査,尺度の妥当性および信頼性確認のための調査,動機づけ調整方略が学習行動に与える影響を検討する縦断的な調査である。3つの調査で得られた結果は速やかに分析してまとめ,平成29年度のいくつかの心理学会において発表する予定である。また,並行して投稿論文の執筆も進めている。本年度は,予定していた研究2「特定の文脈・課題における他者との学習における動機づけ調整方略と学習行動との関連」を進めた。具体的には,2017年度の後期に,他大学の研究者2名にも協力を依頼し,計3つの大学において質問紙による調査を行った。この研究では,2パターンの質問紙を作成してランダムに配布し,場面想定によって回答を求めた。その場面とは,「友人と協力してテスト勉強をする場面」と「友人と協力してプレゼンの準備をする場面」である。それぞれの,場面別に動機づけ調整方略と学習行動との関連を検討したところ,関連する方略が異なることが示された。また,動機づけ調整方略とメタ認知との交互作用にも着目し,分析を行ったところ,興味深い結果が得られたため,成果を発表する予定である。さらに本年度は,去年度に実施した研究について,国際学会および国内学会において積極的に成果を発表した。加えて,2つの研究をまとめて論文化して学会誌に投稿し,採択された。そして,もう1つの研究は,紀要として投稿する予定である(すでに論文は執筆済み)。このように,研究成果の発表も積極的に行うことができた。2年目に計画していた研究を終えることができたので,おおむね順調に進展していると考えられる。当該年度に予定していた研究2は,2つの他者との学習場面(テスト学習場面,プレゼン準備場面)における,動機づけ調整方略と学習行動との関連の違いを検討するものである。この調査で得られた結果は,平成30年度の国内学会および国際学会で発表する予定である。本年度は,予定していた研究

3「より状況的な他者との学習における動機づけ調整と学習行動・結果とのダイナミックな関連」を実施した。具体的には,他大学の研究者にも協力を依頼し,2つの大学の授業において,大学生の実際の協同学習の様子を録音・録画した。また,協同学習の前後には,質問紙調査を行い,動機づけ調整傾向,協同学習中の状況的動機づけ,行動的エンゲージメント,感情的エンゲージメント,協同学習中の動機づけ調整の工夫(自由記述)などを尋ねた。分析の結果,動機づけ調整傾向の高い大学生は,協同学習の後半でも,状況的動機づけを低下させることなく,比較的高く維持している可能性が示された。また,動機づけ調整傾向の高い大学生は,今回の協同学習中により質の高い具体的な動機づけ調整の工夫を行っていた可能性が示された。そこで次に,動機づけ調整の工夫として記述数の多かった「話題を変える」と「意見を出す」に着目し,協同学習中のそれらに関する発話数と動機づけ調整傾向との関連を検討したところ,関連が見れらた。これらの研究成果については,学会で発表を行い,論文化する予定である。さらに本年度は,去年度実施した研究について,国際学会および国内学会で成果を発表した。また,1つの論文が学会誌に採択され,2つを紀要論文として発表した。このように,研究成果を積極的に発信することができた。協同学習に着目した動機づけ調整研究はこれまでほとんど行われてこなかったが,本研究によってその動機づけ調整プロセスの一端を明らかにすることができた。これは,自己調整学習研究の発展および協同学習の支援においても重要な意義を持つと考えられる。平成29年度においては,研究2「特定の文脈・課題における他者との学習における動機づけ調整方略と学習行動との関連」について検討を行う。具体的には,特定の学習文脈・課題を想定した質問紙を作成して調査を行い,回答を学習文脈・課題ごとに比較検討する。また,研究の実施にあたっては,引き続き他大学の研究者にも研究の協力を依頼しながら,多くのデータを収集する予定である。さらに,最新のデータ分析についても,他の研究者から情報を集め,より洗練した研究結果を算出できるように努めていく予定である。最終年度である平成30年度においては,研究3「より状況的な他者との学習における動機づけ調整と学習行動・結果とのダイナミックな関連」を実施する。具体的には,実際の協同学習場面の観察に加えて学習者へのインタビューを行い,より状況的な動機づけ調整について検討する。また,研究の実施にあたっては,他大学の研究者にも研究の協力を依頼して快諾されており,これにより多くのデータを収集する予定である。さらに,学会や研究会などの参加を通して,データ分析,ひいてはその解釈において重要となる心理統計や教育心理に関する情報収集も積極的に行う予定である。
先天性糖鎖合成異常症CDG1b治療のためのデアミノノイラミン酸セラピーの開発

先天性糖鎖合成異常症CDG1bの新療法としてKDNセラピーの開発を目的としている。この疾病はManの欠乏が原因で細胞における糖鎖含有量が減少する。その減少抑制のために現在Manが薬剤として使用されているが、優位性のある方法によるセラピーの可能性を探究した。セラピーの評価法としての細胞表面糖鎖変化の解析法の樹立は達成できた。しかし、CDG1bモデル細胞の樹立については、様々な試行にも関わらず期間内に達成できなかった。一方、糖代謝物の生体内動態理解の一環として、KDNの細胞への取り込み機構を解析し、ピノサイトーシスとモノカルボン酸輸送体の一種が関わることを突きとめた。先天性糖鎖合成異常症CDG1bの新療法としてKDNセラピーを開発することを目的として、次の(1)(4)の項目に取り組んだ。(1) CDG1b細胞などの確立:CDG1bの原因遺伝子であるPMI(ホスホマンノイソメラーゼ)遺伝子の発現抑制細胞株をマウスおよびヒト細胞で樹立することを試みた。安定発現株の樹立において、Sh-RNAの効果が不十分であることが多く、適当な細胞の樹立が予定より遅れた。(2) KDNおよびMan代謝産物の解析法の確立:KDNの代謝糖の微量定量を確立することができた。蛍光標識したものを高速液体クロマトグラフィー(HPLC)で分離・定量する方法で、測定試料の調製法を含めて詳細に検討し、液体窒素で急速に試料を凍結する方法が重要であることをつきとめた(日本糖質学会で発表)。HPLC分析では測定試料数が多いため既存ポンプを拡充してポンプと検出器を1台ずつ購入した。(3) CDG1b細胞へのKDN添加の効果の解析:PMI抑制細胞の樹立がほぼ完成したので、現在、ManおよびKDNの添加細胞を回収して代謝物の量的変化を追跡している。また、KDNセラピーにおける細胞の変化を調べた。20 mM Man添加によって細胞増殖や生存活性が抑制される一方、同程度の高濃度のKDN添加によっても細胞増殖や生存は影響をうけず、むしろ生細胞数がやや増えることが判明した。(4) CDG1b細胞の表面糖鎖変化の解析法の樹立:当初の哺乳類細胞にシアル酸の構造の一部にアルキンを導入したSiaNAlおよびその前駆体ManNAlを用いてクリックケミストリーの手法で確認する方法を導入する予定であったが、その前段階として、(2)で樹立した方法が、CDG由来細胞表面のシアル酸量を定量する方法として適応可能である事を証明した。今後、この手法を利用すれば、より簡便に不全糖鎖の程度を評価することができる。本研究の目的に対して、設定した研究項目は、依然として理に適ったものであると考えられる。その上で、CDG1b細胞の樹立については、CDG1bの原因遺伝子であるPMI(ホスホマンノイソメラーゼ)遺伝子の発現抑制細胞株をマウスおよびヒト細胞で樹立することがやや遅れた。安定発現株の樹立において、Sh-RNAの効果が十分に現れてこない場合が多く、その原因追及に時間がかかったため予定より遅れた。それ以降の研究が樹立細胞を使用した研究になるため、それらの研究がようやく始まったところである。以上のことから、当初の予定よりもやや遅れていると判断している。しかし、樹立細胞が樹立できた現在、今後の実験の遂行は可能であると判断している。先天性糖鎖合成異常症CDG1bの新療法としてKDNセラピーを開発することを目的として、昨年までに、KDNおよびMan代謝産物の解析法の確立、CDG1b細胞の表面糖鎖変化の解析法の樹立に取り組み目的を達成した。しかし、CDG1bの原因遺伝子であるPMI(ホスホマンノイソメラーゼ)遺伝子の発現抑制細胞株の取得について、一過性発現細胞の調製が可能であることは証明できたものの、安定発現株の樹立については達成できなかった。Sh-RNA法によって昨年度に樹立できたと判定された細胞も培養過程で効果が減弱してしまった。合計7種類のノックダウン・プローブを単独および混合して試み、またCRISPR-Cas9法による遺伝子欠失も試みたが、いずれも抑制細胞の樹立に至らなかった。この過程で何が起こったのか追及したが、これまでのところ原因の究明には至っていない。長期培養によってPMI抑制細胞が淘汰されてしまうのかも知れない。本研究の目的に対して設定した研究項目は理に適っているが、これまでの結果を受けて方向転換を行い、CDG1bモデルマウスの導入とヒトCDG1b患者由来の細胞の利用を加速化させている。今後、KDNセラピーの効果の評価と条件設定を本格化する予定である。また、本研究目的であるKDNの生体内挙動の理解の一環として、KDNが哺乳類細胞に取り込まれる分子機構の解明を行った。

マウスとヒト細胞をKDN存在下で培養する際に、種々の物質輸送阻害剤を共存させて、KDNの取込量を測定した。その結果、ピノサイトーシス機構とモノカルボン酸輸送体の一種が関わることが判明した。また、典型的シアル酸のNeu5AcによるKDN輸送競合は起こらず、KDNはシアル酸の一種であるにも関わらずNeu5Acとは異なる取込機構が働いているという興味深い結果が得られた。今後のKDNセラピーの樹立に向けて重要な知見である。研究全体の基本的な推進方策については、目的の達成には重要な項目であるため、特に変更はない。今後は、以下の項目を順次推進する。(1)細胞レベルにおけるKDNセラピー条件の決定:PMI欠失および抑制細胞を用いて、KDN添加の濃度、時間を最適化する。(2) CDG1b脳をもつマウスの作製とKDN添加の効果の解析:ヒトのCDG診断は、血中トランスフェリンの糖鎖付加プロファイリグや遺伝子診断など生体検査によって行われている。実際にヒトに適応する前段階として、個体レベルにおけるKDNの効果を知る必要がある。まず、CDG1bモデルマウスとして樹立されたPMI欠失マウスに対するKDNの効果を調べる。また、子宮内エレクトロポレーション技術を使って、正常マウスの子宮内胎児の脳室にPMI抑制siRNAを導入して、CDG1b脳をもつマウスを作製して、KDNセラピーの効果を観察する予定である。(3)マウスにおける長期KDN投与の副作用の解析:KDNの長期投与の効果を評価するために、KDNまたはコントロールとしてManを一定量定常的に飲料水として投与して、形態的変化、糖代謝量の変化を調査する。なお、Manについては、飲料水として投与する方法が適正であることは我々自身の研究によってわかっている。(4)個体レベルにおけるKDNセラピー条件の決定:前項(2)と(3)の解析に基づいて、個体レベルでの最適なKDN添加の濃度、時間を決定する。糖鎖生物学
水文・水資源データベースの構築とそのネットワーク共用化体制の確立

米国のように大規模なデータセンターを設立し、専門のスタッフを配置するような措置は、大幅な人員増を望めない日本の現状では不可能である。したがって、そうした予算措置を要求しつつも、研究者自身が研究・教育の一環としてデータベースを構築していくことができるような研究体制を確立し、実際に有用な情報を社会に発信していく枠組を構築しなければならない。そこで本研究では、1.河川・水文・水資源に関するデータベースを構築し、近年非常な発達を遂げてきた新しいメディアであるインターネットを利用して、その共用化を図った。具体的には、世界水収支データベース・レーダー雨量データベース・水質データベース・雨量情報データベース・日射量データベースを構築した。2.河川・水文に関して公開されている情報の現状について調査し、今後のあり方に関して考察した。具体的には、水文・水資源データベースを構築するにあたって考慮すべき項目を整理し、また、河川に関するwebページの実態、ならびに、インターネットで公開されている中国長江の洪水・治水史について調査を行なった。3.河川・水文に関する情報の効率的な発信・共有および水理・水文研究の成果の公開を支援するため、土木学会水理委員会・水文水資源学会のwebページの整備・充実を図った。本文・水資源データベースの構築とそのネットワーク共用化体制の確立のために,その前提となる観測データの供給について,研究者の認識を調査した.先に示された,水文・水資源学会の水文・水資源観測データ小委員会による三つの提言,1.データの公開のために論文にはデータの目録を掲載する,2.情報処理体制を整え,データベースを構築しインターネット等で公開する,3.データベース構築に関する研究価値の付与を確立する,のうち第三の項目の促進のために学術データベースの提供の実態を調べた.このなかで特に,観測を主に研究の中心におく研究者,それら観測データの解析に研究の中心におく研究者を対象として,アンケート調査・意見聴取を行い,以下の点が明らかになった.まず,観測データ提供についての消極的・否定的側面として,提供で具備すべき一般化されたフォーマットが未整備であること,労力(時間や創意)投入による観測成果の独占志向が無視できないこと,観測方法疑念に伴うデータの信頼性不十分のために躊躇があること,観測結果のみの研究成果に対する評価が矯小化されたきたこと,データベースの構築そのものに対する研究評価の矯小化が依然として若干存在すること,データ取得者自身による解析の後に公開が予定され,結果としてデータ提供が減少すること,などが得られた.一方,こうした状況の中でのデータ提供推奨の方策としては,観測・調査データ提示の場合,データの位置づけ・限界を明示させた後「学術研究論文」とみなす,データベース構築の場合,その利用方法・注意を明示させた後「学術研究論文」とみなす,上記について,関係委員会,論文集編集方針等で評価を明言し推奨する,データの質や取り扱いをランクづけする,データ提供・格納フォーマットの系統化と単純化を進める,系統的巨大データベース構築ための経費を予算化するなどの提案が多数を占めた.米国のように大規模なデータセンターを設立しそこにスタッフを配置するような措置は、大幅な人員増を望めない日本の現状では不可能である。したがって、現状では、そういった予算措置を要求しつつも、研究者自身が研究・教育の一環としてデータベース構築を実現していくことができるような研究体制を作り、実際に有用な情報を社会に発信していく枠組を構築していかねばならない。水文・水資源のデータベース化を図っていくためには、1.水文・水資源に関するデータの処理・保存・共有体制2.データポリシーに関する基本方針3.データベース構築に対する研究評価に対して合理的な考え方を示し、多くの研究者からの同意を得ることが継続的なデータベース構築のために必須である。そこで、本研究グループ全員が担当となって上記のことがらを議論し、土木学会、水文・水資源学会等に提言を行なった。また、実際の情報発信の機構を形成していくために、水文・水資源に関する観測データの処理・保存・共有体制のさきがけとして今後のガイダンスとなるような水文・水資源データベースシステムを構成した。具体的には、京都大学(担当、立川)、地球フロンティア(担当、陸)、熊本工業大学(担当、森山)にそのための計算機システムを導入して、インターネットを通じて情報発信を開始した。

発信する情報は、当面この研究計画の枠内でできることとして、水文・水資源データのメタ情報、すなわち水文・水資源データのカタログ情報を集積し、どの機関にどのようなデータが存在しどのようにアクセスすればよいかといった情報を整理して公開した。米国のように大規模なデータセンターを設立し、専門のスタッフを配置するような措置は、大幅な人員増を望めない日本の現状では不可能である。したがって、そうした予算措置を要求しつつも、研究者自身が研究・教育の一環としてデータベースを構築していくことができるような研究体制を確立し、実際に有用な情報を社会に発信していく枠組を構築しなければならない。そこで本研究では、1.河川・水文・水資源に関するデータベースを構築し、近年非常な発達を遂げてきた新しいメディアであるインターネットを利用して、その共用化を図った。2.河川・水文に関して公開されている情報の現状について調査し、今後のあり方に関して考察した。3.河川・水文に関する情報の効率的な発信・共有および水理・水文研究の成果の公開を支援するため、土木学会水理委員会・水文水資源学会のwebページの整備・充実を図った。
鉄筋コンクリート造建築物の倒壊限界変形に関する研究

耐震診断基準の残存軸耐力の規定が妥当であることを直接実験により確認することを目的とし、耐震診断時によく問題となる比較的低強度のコンクリートの柱を対象とし、軸力比、せん断補強筋比、主筋量を固定して、柱高さをパラメーターにすることによって、極脆性柱、せん断柱、および曲げ柱を作成し、水平載荷時の残存軸耐力の推移を把握した。極脆性柱では、pw<0.2%、0.2≦pw≦0.4の範囲で残存軸耐力が耐震診断基準の仮定の値を上回り、0.2≦pw≦0.4の範囲において安全側と評価できた。せん断柱では、pw<0.2%、0.2≦pw≦0.4の範囲で靭性指標値F=1.27、2.32に相当する変形で、実験値が仮定の値を上回った。曲げ柱では、pw<0.2%の範囲において、F=2.0,3.0に相当する変形で、実験値が仮定の値を上回った。また、0.2≦pw≦0.4の範囲では、F=2.0では仮定の値を大きく上回ったが、F=3.0では仮定と同じ値となり、曲げ柱は0.2≦pw≦0.4の範囲において安全側と評価できるが、F=3.0での仮定値には余裕がなかった。このように、耐震診断基準の残存軸耐力の仮定値は、比較的低強度のコンクリートの場合においても、余裕度に差はあるものの柱の破壊形式によらず、概ね安全側の規定となっていることが確認された。既往の独立柱に関する構造実験において、柱が明確にその定軸力を支持できなくなる軸力支持限界についてデータベースを作成し、帯筋量・コンクリート強度・せん断スパン比・軸力比・載荷履歴等が、定軸力支持能力喪失部材角に及ぼす影響について検討した。データベースは過去十年間の間に発表されたコンクリート工学年次論文集及び建築学会学術講演梗概集から、具体的に定軸力を保持できなくなったとの記述のある鉄筋コンクリート柱試験体を収集した。定軸力喪失部材角は、定軸力を支持できなくなった時点までに試験体が経験した最大の部材角と定義した。収集した試験体は定軸力の下で単調載荷あるいは一方向及び二方向繰り返し載荷が行われたもので、全101体である。データベースの分析から明らかとなった主な事項は以下のとおりである。・定軸力喪失部材角には複数のパラメータが相互に影響し合っているが、破壊形式、軸力比、帯筋量の影響が大きい。・帯筋量の増加にともない、定軸力喪失部材角は増加する傾向が見られるが、増加の程度は軸力比が高い場合、およびコンクリート強度が高い場合において低くなる傾向がある。・繰り返し履歴の定軸力喪失部材角に及ぼす影響は柱の破壊形式により左右され、脆性的な部材においては繰り返し履歴の影響はほとんどないが、靭性のある部材においては大きな影響がみられる。以上の分析結果を受けて、鉄筋コンクリート柱の破壊形式、加力履歴等を変数とした構造実験を計画し、その実施と結果の分析を進めている。極脆性柱では、pw<0.2%、0.2≦pw≦0.4の範囲で残存軸耐力が耐震診断基準の仮定の値を上回り、pw≦0.4の範囲において安全側と評価できた。曲げ柱では、pw<0.2%の範囲において、F=2.0、3.0に相当する変形で、実験値が仮定の値を上回った。

また、0.2≦pw≦0.4の範囲では、F=2.0では仮定の値を大きく上回ったが、F=3.0では仮定と同じ値となり、曲げ柱はpw≦0.4の範囲において安全側と評価できるが、F=3.0での仮定値には余裕がなかった。このように、耐震診断基準の残存軸耐力の仮定値は、比較的低強度のコンクリートの場合においても、余裕度に差はあるものの柱の破壊形式によらず、概ね安全側の規定となっていることが確認された。
太陽光照射下における放射冷却のための金属ナノ構造の研究

直径100 nmの円開孔をランダムに設けた銀薄膜が広帯域光吸収を示すことを見出した。さらに、有機薄膜太陽電池の酸化インジウムスズ透明電極がこの有孔銀薄膜で置き換え可能なことを見出した。ガラス基板上に直径50 nmのシリカ粒子をランダムに固定し、その上に金属薄膜、誘電体薄膜および金属厚膜を堆積して作製した構造体が、波長0.4-3.2 μmの超広帯域にわたり50%以上の吸収率を与えることを示した。有機非晶質材料であるシアニン色素のJ会合体で表面励起子ポラリトン(SEP)が担持できることを見出した。全反射光学系で観測した反射率ディップから本材料表面でSEPが励起されることを確認した。可視域で高い反射率を示し、かつ、大気の窓領域(8-13μm)で高い吸収率(放射率)を示す薄膜構造体を時間領域有限差分法(FDTD)法を用いた数値解析により探索した。そのために、理研に新たに導入されたスーパーコンピュータ(Great Wave)に自作のFDTDを実装し、プログラムの改良を行なった。数値解析の結果、金属基板(あるいは金属薄膜を堆積した誘電体基板)上に、誘電体薄膜を介して直径の異なる金属円板をパズルの「ハノイの塔」のように積み上げた構造を2次元周期的に配置することで、上記の条件を満足することが分かった。一方で、太陽光スペクトル領域(可視から近赤外域)で透明で、大気の窓領域で高い吸収率を示す構造についても探索を行なった。この目的のためには金属は利用できない。そのため、透明導電性酸化物を用いることを考えた。所望の目的のためには、酸化物のプラズマ周波数が太陽光スペクトル領域より長波長側にあり、かつ、大気の窓領域より短波長側にある必要がある。この条件を満たす物質として酸化インジウムが最適であることを見いだした。さらに、酸化インジウム薄膜を堆積した誘電体基板上に誘電体薄膜1層(下層)と酸化インジウム薄膜1層(上層)からなる円板を2次元周期的に配置した構造が上記の光学特性を満足することを見いだした。我々は有機薄膜太陽電池の透明電極の置き換えとして、ランダムに配置されたナノ円開孔を有する金属薄膜電極を開発した[J. Phys. D 49, 185106 (2016)]。この有孔金属薄膜と開孔のない金属薄膜を誘電体薄膜を介してサンドイッチした構造(以下、有孔MIM構造と呼ぶ)が広帯域において強い吸収を示すことを実験で確認した。本研究の申請時点では有孔MIM構造は放射冷却のための構造の候補にはなかったが、本構造も有力な候補であることが分かった。当初の予定では、太陽光スペクトル領域でた回反射率を示す放射冷却構造の探索において、面内に直径の異なる金属円板を配置する構造についても検討を行なう予定であったが、この構造は我々と協力関係にある他のグループ(阪大・高原)で研究を行なっているため、本研究では検討しなかった。また、可視域での高次モードを除去するという問題に関しても、現時点ではこれを解決する構造は見いだしていない。この問題は可視近赤外反射・赤外透過フィルムを表面に設けることで解決できるが、このようなフィルムの実現それ自体も大きな研究課題であり、今後検討を行なう。一方で、当初平成29年度に行なう予定であった太陽光スペクトル領域で透明で赤外域で高い吸収を示す構造に関して、前倒しで探索を行なった。これは既存のシリコン太陽電池パネルの表面にこの構造を持つフィルムを貼り付けることで無電源でパネルの冷却が可能となる。そしてそれにより、変換効率を大きく改善できることが期待でき、社会的インパクトが大きいためである。ランダムに配置したナノ円開孔を有する金属薄膜と開孔のない金属薄膜で誘電体薄膜をサンドイッチした有孔MIM (Metal-Insulator-Metal)構造を最適化することで、波長0.5-3 μmにわたり50%以上の消衰率を持つ構造を実現した、しかし、積分球を用いた分光測定により、吸収だけではなく20%を越える散乱が生じていることが分かった。その後、この散乱を効果的に抑制できる新たな広帯域吸収構造を考案した。この構造は直径が数10-100 nm程度のシリカ球をランダムに固定したガラス基板に金属薄膜を蒸着し、さらにその上に透明高分子層をスピンコートし、最後に透過光を生じない程度の厚さの金属薄膜を蒸着することによって作製できる凹凸MIM構造である。本MIM構造の片側の金属薄膜にはランダムな凹凸が設けられ、もう片側の金属薄膜は平坦である。光はガラス基板側から入射される。本構造では散乱光は著しく抑制され、さらに、最適化された構造では、波長0.4-3.2 μmの3オクターブの達する超広帯域において50%以上の吸収率が得られた。放射冷却に必要な太陽光スペクトル領域(可視から近赤外域)で透明でかつ大気の窓領域(波長8-13 μm)で高い吸収率を示す構造では、金属の代わりに使用する物質としては酸化物半導体である酸化インジウムが最適であることが昨年度の研究で分かっている。酸化インジウムを用いた赤外域の広帯域吸収体の作製を目的として、平坦な酸化インジウム/誘電体/酸化インジウムのMIM構造(ここでは酸化インジウムを広義の金属とみなす)の作製を試みた。まず、誘電体として高分子膜を用いその表面に酸化インジウムの堆積を行った。

しかし、熱の影響により高分子薄膜が損傷を受け目的の製膜は出来なかった。本研究で使用する可視域で透明な表面プラズモン材料として最適な酸化インジウムの製膜が予定通りに進んでいないことが理由である。吸収体の基本構造であるMIM構造において誘電体層の厚さは1-2 μmで、酸化インジウム層の厚さは0.5 μm程度である。誘電体層として厚さ1.4 μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを用い、その上に酸化インジウムのRFスパッタ法による堆積を試みたが、熱によりPETフィルムが大きな損傷を受けた。次に、熱の影響が小さいと考えられる電子ビーム蒸着法により膜の堆積を試みたが、酸化インジウムペレットが割れてしまい製膜出来なかった。さらに、誘電体層としてより耐熱性の高いパリレンフィルムを用いたが、同様の結果だった。2種類の広帯域光吸収体を開発した。最初の広帯域光吸収体は直径100 nmの円開孔をランダムに設けた銀薄膜である。円開孔の充填率が30%で厚さ30 nmの銀薄膜の吸収率は可視域全域にわたり約50%で、同じ膜厚の開孔を持たない銀薄膜と比較して非常に大きくなった。これは入射光がランダム開孔によって回折され、銀薄膜を伝搬する表面プラズモンに変換されたことによる。酸化インジウムスズ(ITO)透明電極をこの有孔銀薄膜で置き換えた有機薄膜太陽電池を作製し、その性能を評価した。その結果、ITO電極を用いた太陽電池に匹敵する変換効率が得られた。有孔銀薄膜の透過率がITOの1/2程度であることから、本太陽電池の変換効率には表面プラズモンが大きく寄与していることが分かった。有孔銀薄膜の吸収率は50%程度とそれほど大きくなく、散乱も大きいという欠点があった。新たに凹凸付金属/誘電体/金属構造を提案した。本構造はガラス基板上に直径50 nmのシリカ粒子をランダムに固定し、その上に金属薄膜、誘電体薄膜および金属厚膜を堆積して作製した。金属として銀を用いた場合、波長0.4-3.2 μmの3オクターブの広帯域にわたり50%以上の吸収率を示した。銀の代わりに金やアルミニウムを用いた場合にも類似の吸収特性を示した。金属に代わる新たな材料の利用を図るため、表面プラズモンと同様の光学的性質を有する(Surface Exciton Polariton: SEP)の利用を考えた。これまで、SEPは無機や有機の結晶表面で観測されてきた。本研究で新たに有機非晶質材料でSEPが担持できることを見出した。使用した材料はシアニン色素のJ会合体である。この材料はスピンコートで簡単に製膜できる特長を持つ。Kretschmann配置において観測した反射率ディップから本材料表面でSEPが励起されることを確認した。直径100 nmの円開孔をランダムに設けた銀薄膜が広帯域光吸収を示すことを見出した。さらに、有機薄膜太陽電池の酸化インジウムスズ透明電極がこの有孔銀薄膜で置き換え可能なことを見出した。ガラス基板上に直径50 nmのシリカ粒子をランダムに固定し、その上に金属薄膜、誘電体薄膜および金属厚膜を堆積して作製した構造体が、波長0.4-3.2 μmの超広帯域にわたり50%以上の吸収率を与えることを示した。有機非晶質材料であるシアニン色素のJ会合体で表面励起子ポラリトン(SEP)が担持できることを見出した。全反射光学系で観測した反射率ディップから本材料表面でSEPが励起されることを確認した。
空腹時低血糖カテゴリーにおける新規糖尿病発症のメカニズム

空腹時血糖値80-125mg/dLの範囲では、血糖値が上昇すると糖尿病発症リスクも上昇すると示されている。しかし、空腹時血糖値70あるいは80mg/dL未満での糖尿病発症リスクは明らかにされていない。一方、空腹時血糖値70mg/dLでは心血管疾患(CVD)発症が増加し、CVD発症と空腹時血糖値の関係はJカーブを示すと報告されている。今年度は、特定健診をベースにした大規模コホートで空腹時血糖値レベルと糖尿病発症リスクの関係を、CVDの有無別に検討した。対象は、糖尿病のない特定健診受診者186,749名で、3年間の糖尿病新規発症の多因子調整オッズ比(OR)を求めた。対象者を空腹時血糖値で8群に分け85-89mg/dL群を対照とした。全対象者では、70mg/dL未満(OR 1.80, 95%CI 1.05-3.09)と90mg/dL以上でOR上昇した。CVDなし群は70mg/dL未満(OR 1.96, 95%CI 1.12-3.43)、90mg/dL以上でORが上昇した。CVDあり群では、95mg/dL以上でORが上昇した。空腹時血糖値<70mg/dlは、あらたな糖尿病発症ハイリスク群であることが判明した。空腹時血糖値<70mg/dLでは、糖尿病発症を介したCVD発症リスクも示唆される。この機序の解明は、糖尿病発症予防の新たな戦略につながることが期待され、次年度以降特定健診データセットおよび患者コホートデータを用いて解析していく。一般住民コホートにて空腹時血糖値と糖尿病発症に関する論文を発行した。血糖変動と糖尿病発症、サルコペニアと糖尿病発症、喫煙と糖尿病発症について明らかにしていく。次年度、前年度からの繰り越し分と含めて研究の物品費・その他として使用予定である。
甲状腺未分化癌におけるエピジェネティクスをターゲットとした治療戦略

甲状腺未分化癌は、有効な治療が少なく1年生存率5-20%と非常に予後不良である。近年、分子標的治療薬の登場により治療効果の改善が期待されたが、予後に対する効果は不十分であり、さらなる治療戦略が必須である。代表者らはこれまでに、甲状腺未分化癌では分化癌と異なりEZH2が高発現になっていることを病理解析から明らかにし、EZH2が脱分化に重要な役割を担っているという仮説を提唱している。本研究では、EZH2が甲状腺分化癌から未分化癌への脱分化(未分化転化)にかかわっていることを実験により証明し、EZH2が担うエピジェネティクス修飾をターゲットにした新たな治療戦略を構築することを目的とする。
ヘリウム純度計にLAN機能を付加することによるヘリウム純度一括監視システムの構築

【研究目的】本研究では純度計の指示値を管理室など実験室以外の遠隔地からも確認できるように、ヘリウム純度計にLAN通信機能を付加させる改良を行い、これを用いたヘリウム純度一括監視システムの構築を目的とする。【研究方法】現在設置している純度計は、フルスケールに対して0-1Vを出力する機能を有している。電圧をA/D変換し、マイコンを用いたwebサーバー機能を有するボードを作製した。純度計の出力をこのボードに入力することでネットワーク上へ純度計の情報を発信することができる。出来上がったボードで測定を行い、データロガーを用いた場合に比べて充分な性能を有するものを作製した。また、管理者PCでのデータ受信、処理について簡潔に管理が行えるシステムを構築した。【研究成果】作製したボードを用いて計測を行った。その結果、純度計の出力に大きなノイズが含まれていることがわかったため、簡易的なフィルタ回路を挿入したところ、フルスケール100%に対して0.1%の分解能で測定が可能であった。これは純度計自体の測定分解能に近いものであり、実用上十分な分解能を有している。測定したデータはLANを通じてデータ収録用PCに取り込み、PCからwebサイトへアップロードし、webブラウザ上からリアルタイムに実験室のヘリウム純度を確認できるようになった。これにより、ヘリウム純度低下時に迅速に対応できるようになり、ヘリウムの有効的な活用に大きに貢献できるようになった。
多文化共生社会における外国人高齢者への包括的な在宅ケア支援モデルの開発

本研究は、多文化共生の観点から、在宅要介護の外国人高齢者への包括的な在宅ケア支援モデルを開発することを目的としている。今年度は、在宅要介護の在日外国人高齢者への包括的な支援を可能にするモデルのフレームワークを作成するための基礎資料を得るために、介護保険サービス導入から現在までの在宅療養生活における経過と支援のプロセスの明確化、課題の抽出、グッドプラクティスの抽出を行うために、事例分析を行った。在日コリアン高齢者5事例、その他国籍(出身地)の在日外国人高齢者2事例について、外国人集住地域の介護系NPOによる介護保険事業所に協力を得て、ヒヤリングおよび事例検討、参加観察を重ねて質的に分析を行った。分析プロセスにおいて、研究協力者である現場のケアマネジャー、訪問介護サービス担当責任者等とともに検討を重ねた。代表的な事例として、軽度認知症がある独居の外国人高齢者、慢性疾患をもちながら地域で生活している外国人高齢者、在宅療養を希望し自宅で看取られた外国人高齢者の各事例を挙げて分析結果を述べる。各事例の分析から、1本人の意向と思いを正確に把握するには母国の言語や文化を知る専門職・支援者が入った方が心を開きやすく安心感を与えること、2介護保険制度により対応可能な援助内容について、家族も含めて本人が納得できるようわかりやすく説明し理解を得ること、3関連多職種によるケアへの共通認識と統一した対応が求められること、4やさしい日本語と英語を併記しイラストを用いた説明方法を工夫するなど言語面に配慮した対応、5コミュニケーション・サポーター制度等の通訳に対応可能な社会資源の情報収集と活用、6葬儀等の儀式は、その国(地域)・民族・宗教により創り出された独特の文化があり、故人だけでなく遺族の死生観や宗教観も深く反映されることを理解し対応することなどが、課題とグッドプラクティスとして抽出された。これまでの研究成果に基づき、在宅要介護の在日外国人高齢者への在宅ケア支援モデルのフレームワーク作成・実践試行の上、検討を重ねて完成を目指していたが、研究活動フィールドの介護保険事業所の閉鎖に伴い、新規フィールドの開拓と調整に時間を要したことから、当初の計画よりやや遅れている。今年度は、研究最終年度にあたる。まずはこれまでの研究成果に基づき、在宅要介護の在日外国人への包括的な在宅ケア支援モデル案を作成する。新規研究協力施設である在日外国人の高齢者支援を展開している介護系NPO事業所の利用者23事例に対し、支援モデルに即して計画的かつ戦略的な在宅ケア支援活動を約3か月間実践試行する予定である。実践の試行により、支援モデル案の適用が実践の状況に即しているかどうかを見直し評価する。評価については、支援モデル案適用のプロセスについて、研究者・現場の専門職間での討議により評価する。これにより、実践の状況にあうよう支援モデル案を修正し完成させる。本研究は、1当事者である在日外国人の高齢者を対象としたニーズ調査、2在日外国人の高齢者介護支援活動を実践している専門職へのフォーカス・グループ・インタビュー、3在宅要介護の在日外国人高齢者の事例分析を段階的に実施し、分析結果に基づき、検討を重ねた上で、在宅要介護の在日外国人高齢者への包括的な支援を可能にするモデルのフレームワークを作成し、実践試行により評価検討した上で、最終的な在宅ケア支援モデルを開発することを目的としている。当該年度は、在日外国人の高齢者を対象としたニーズ調査を実施するにあたり、関連文献および資料の収集と整理、先行研究のレビュー、県内外の民族団体や外国人コミュニティ、外国人支援団体等との調整や学術交流、そしてヒヤリング調査を実施し、ニーズ調査対象者のリストアップおよび質問紙調査項目の作成に取り組んだ。上記団体の協力を得て、外国人高齢者が集う場やイベントの場を活用し質問紙調査票を配布する手配を進めたところである。日本語の読み書きが困難な対象には、多言語に対応可能な研究者・研究協力者による聞き取り調査とする予定である。当該年度の成果により、質問紙調査項目の抽出と検討、推敲を重ねていき、草案の完成に至った段階である。在日外国人高齢者のニーズを的確にとらえることができるよう、質問紙調査票を早々に完成させるとともに、作成した配布先リストに基づき、各箇所において質問紙調査票を配布する調整を進め、データ収集・分析を実施していく予定である。ニーズ調査を実施するための各関係機関およびフィールドとの調整や、質問紙調査票をより精錬させるための検討に時間を要したため、当初予定していた当該年度内の質問紙調査票の配布には至らなかった。しかし、準備状況は整いつつあるため、次年度早々に取り組むことで、十分挽回可能な範疇と考える。当該年度は、在宅要介護の在日外国人高齢者の事例分析を主に実施した。在日コリアン集住地域にあり、在日コリアン二世が運営している居宅介護支援事業所および訪問介護事業所2か所の管理者の同意と協力を得て、在日外国人高齢者事例7事例(韓国・ベトナム・中国)について、担当しているケアマネジャーへのインタビューおよび介護職、看護職へのヒヤリング、そして地域の民族性に配慮した介護系NPOによる通所介護施設や特別養護老人ホームにおける参加観察を行い、データ収集を進めた。

各事例ついては、介護保険による居宅サービスを利用し、在宅療養を継続している(いた)ことを前提とし、認知症がありながら独居で生活している超高齢者の事例、医療的ケアが必要で様々な在宅ケアサービスを活用している事例、在宅で看取った事例、特別な家族支援が必要な事例等、対応が困難な事例や、効果的なマネジメントと良好な関係性により円滑に在宅介護支援体制が構築出来ている事例など、多様かつ象徴的な事例を選定した。在日コリアン高齢者については、戦後から長期在住していいる旧来外国人である高齢者と、1980年代後半に労働目的で来日した新来外国人の高齢者とで大きく背景と関わりが異なることから、両者の事例をそれぞれ選定した。各事例につき、介護保険サービス導入から現在までの在宅療養生活における支援のプロセスについて、社会資源の活用状況、多機関・多職種との連携状況、コミュニケーション、家族支援等の観点から質的記述的に分析を進めており、支援の明確化と課題抽出に向けてまとめているところである。多様な事例を選定するために、数か所の介護保険事業所へ研究協力依頼を行う手続きと調整に時間を要したこと、選定した事例の経過が長いこともあって、データ収集と分析に多くの時間を費やすことになった。介護保険サービス導入から現在までの在宅療養生活における支援のプロセスの明確化までは完了しつつあり、次の段階である課題抽出と支援モデルのフレームワークの作成に関しては、次年度早々に着手する予定である。本研究は、多文化共生の観点から、在宅要介護の外国人高齢者への包括的な在宅ケア支援モデルを開発することを目的としている。今年度は、在宅要介護の在日外国人高齢者への包括的な支援を可能にするモデルのフレームワークを作成するための基礎資料を得るために、介護保険サービス導入から現在までの在宅療養生活における経過と支援のプロセスの明確化、課題の抽出、グッドプラクティスの抽出を行うために、事例分析を行った。在日コリアン高齢者5事例、その他国籍(出身地)の在日外国人高齢者2事例について、外国人集住地域の介護系NPOによる介護保険事業所に協力を得て、ヒヤリングおよび事例検討、参加観察を重ねて質的に分析を行った。分析プロセスにおいて、研究協力者である現場のケアマネジャー、訪問介護サービス担当責任者等とともに検討を重ねた。代表的な事例として、軽度認知症がある独居の外国人高齢者、慢性疾患をもちながら地域で生活している外国人高齢者、在宅療養を希望し自宅で看取られた外国人高齢者の各事例を挙げて分析結果を述べる。各事例の分析から、1本人の意向と思いを正確に把握するには母国の言語や文化を知る専門職・支援者が入った方が心を開きやすく安心感を与えること、2介護保険制度により対応可能な援助内容について、家族も含めて本人が納得できるようわかりやすく説明し理解を得ること、3関連多職種によるケアへの共通認識と統一した対応が求められること、4やさしい日本語と英語を併記しイラストを用いた説明方法を工夫するなど言語面に配慮した対応、5コミュニケーション・サポーター制度等の通訳に対応可能な社会資源の情報収集と活用、6葬儀等の儀式は、その国(地域)・民族・宗教により創り出された独特の文化があり、故人だけでなく遺族の死生観や宗教観も深く反映されることを理解し対応することなどが、課題とグッドプラクティスとして抽出された。これまでの研究成果に基づき、在宅要介護の在日外国人高齢者への在宅ケア支援モデルのフレームワーク作成
生体機能を有する有機金属化合物

1.生体中に存在する有機金属化学種としてビタミン【B_(12)】以外の新しいものが見い出されている。特に人体では薬物代謝に関係するヘム酵素は、接触サイクル中に有機ヘムを経て非可逆的失活する。この過程に関連するモデル反応をポルフィリンコバルト錯体を用い、蛋白内の反応をNMRで追跡する方法を確立した。(生越)2.ミセル水溶中における四鉄クラスター【〔Fe_4S_4(SR)_4〕^(2)】(1)またはダブルキュバン型モリブデン-鉄クラスター【〔Mo_2Fe_6S_8(SR_9〕^(3)】(2)(R=アルキル,アリール)について種々の水素イオン濃度における酸化還元挙動ならびにプロトン化挙動を明らかにした。(田中)3.Redox-activeなアキシャル有機ドナー(カテコール,キノン等)と、大環状ポリアミン内に捕択されたredox-activeな金属イオンとの相互作用により、従来にはない、新しい有機・金属-coupling-redox系化合物がつくられた。(木村)4.Co(【III】)TPP(【CF_3】【SO(3^)】)は非配位性溶媒中で、ポルフィリンπ電子が中心金属イオンへ分子内電子移動をおこし、ポルフィリンπ-カチオンラジカルCo(【II】)【TPP^+】を生成することを吸収スペクトル,磁気円二色性,ESR,NMRによって明らかにした。(小林)5.DNA相互作用部位と考えられるビチアゾール基を選択的に修飾する方法として、金属ブレオマイシンへの紫外線照射を確立し、新規ブレオマイシン誘導体として4,4-ビチアゾール結合をもつフォトブレオマイシンおよびチアゾリールイソチアゾール環をもつルミブレオマイシンを単離した。光変換ブレオマイシンは高いDNA切断活性を与えることを解明した。(杉浦)6.ポルフィリン面上アルキル鎖先端に親水性基と重合性基をあわせもつヘム誘導体を合成、二重結合をアシル基内に有するリン脂質と共重合して、高分子リン脂質に結合したヘムを得た。(西出)1.生体中に存在する有機金属化学種としてビタミン【B_(12)】以外の新しいものが見い出されている。(西出)
HIV-1コア構造崩壊メカニズムの多面的解析

HIV-1感染が成立するためには、感染直後のCAコア構造体が「適切なタイミング」で崩壊することが重要であると考えられているが、コア崩壊のタイミング制御メカニズムについては未だ不明な点が多い。本研究では、HIV-1感染直後のCAコア構造体を認識しCA-149番目のセリン残基(CA-S149)を「段階的」にリン酸化することでコア構造崩壊を制御する宿主リン酸化酵素を同定し、CA-S149のリン酸化がコア構造体崩壊の引き金の一つであることを明らかにした。本研究では、HIV-1感染細胞内におけるコア構造体の崩壊メカニズムについて、(1)HIV-1 CAコア崩壊促進因子:hCPSF6-375分子および(2)HIV-1 CAコア崩壊制御因子:AMPK-RPK分子の2つの宿主因子の機能解析を通じて理解を深めることが目的である。平成26年度は、(1)hCPSF6-375分子の内側領域167アミノ酸残基がコア構造崩壊を促進し逆転写反応効率の低下を引き起こすことがわかった。また、(2)AMPK-RPKは、Maternal Embryonic Leucine Zipper Kinase (MELK)というリン酸化酵素であり、MELK発現抑制細胞を用いて、MELK再構築細胞およびMELK酵素活性変異体再構築細胞を樹立し、HIV-1感染効率復帰能について検討した結果、感染細胞内においてMELKのリン酸化酵素活性がHIV-1感染制御に必要であることがわかった。また、in vitroリン酸化実験の結果より、感染細胞内のCAコア構造を構成しているHIV-1 CAタンパクのSer-149残基を特異的にリン酸化することがわかった。また、HIV-1 CA S149E疑似リン酸化変異体を用いた結果、Ser-149のリン酸化状態とコア崩壊および逆転写反応効率とが密接に関連することがわかった。更には、異なるMELK阻害剤2種はHIV-1逆転写反応過程に影響をおよぼすことでHIV-1感染を阻害する効果を有することを明らかにした。このことは、HIV-1ではなく宿主因子を標的にした機能阻害剤が、新規HIV-1感染制御法の確立に寄与する可能性を示唆している。本研究では、HIV-1感染細胞内におけるコア構造体の崩壊メカニズムについて、(1)HIV-1 CAコア崩壊促進因子:hCPSF6-375分子および(2)HIV-1 CAコア崩壊制御因子:Maternal Embryonic Leucine Zipper Kinase (MELK)分子の2つの宿主因子の機能解析を通じて理解を深めることが目的である。平成27年度は、項目(2)のMELKリン酸化酵素活性のHIV-1 CAコア崩壊制御への寄与について解析を進めた。具体的には、酵素活性を有するMELKまたは酵素活性を持たないMELK変異体の過剰発現細胞を各々樹立し、HIV-1 CAコア崩壊制御効率を解析した結果、MELK酵素活性がコア崩壊制御機構に必須であることがわかった。また、MELK過剰発現細胞内におけるウイルスcDNA合成速度は早まっており、CAコア崩壊速度と密接に関連することを確認することができた。さらには、プロテアソーム阻害剤を用いた解析結果より、HIV-1感染細胞内におけるCAコア崩壊後のCAタンパクはプロテアソームにより分解されていることがわかった。これらの結果は、HIV-1生活環における脱殻から逆転写の過程においてMELKによるCAタンパクのリン酸化が重要な役割を担っていることを示している。平成27年度の研究実施計画として、(1)hCPSF6-375分子の内側領域であるhCPSF6-167分子のHIV-1感染制御メカニズムの責任領域をさらに絞り込む作業を進める予定となっており、167アミノ酸からより短いタンパク断片を発現させることを試みたが、安定的に発現させることが難しく評価するまでには至らなかった。次年度では、GSTタンパクやGFPタンパクに付加することで、発現レベルを保つと共にその機能付与が認められるかどうかを検討する予定である。(2)MELKがHIV-1 CAコア崩壊制御メカニズムに寄与する宿主因子であるという内容の学術論文を既に投稿し修正段階に入ったところであり、その修正指示に基づくさらなる機能解析を進めた結果、MELK酵素活性がコア崩壊制御機構に必須であることがわかった。これらの研究成果は、平成27年度の研究実施計画と照らし合わせて、おおむね順調に進展していると判断出来る。平成28年度は、MELKのHIV-1 CAコア崩壊リン酸化制御の詳細な解析を特に重点的に進めた。具体的には、前年度までに同定したMELKのリン酸化標的部位であるキャプシドSer-149残基のリン酸化プロセスについて、恒常的リン酸化変異体(S149E)だけでなく非リン酸化変異体(S149A)も用いて解析をおこなった。その結果、どちらの変異体もコア崩壊制御不全に陥ることがわかった。このことは、適切なコア崩壊制御メカニズムには、MELKによるS149残基の段階的リン酸化プロセスが重要であることを示唆している。

さらにはコア崩壊不全により1型インターフェロンの誘導が認められたことから、適切なコア崩壊に伴うウイルスDNA合成プロセスが行われることにより、ウイルスDNAを外来性DNAとして認識される内因性免疫システムから逃避していることが示唆される。このことは、感染初期過程におけるウイルスコア崩壊制御機構がHIV感染細胞の生存戦略に必須であることを示唆するものである。HIV-1感染が成立するためには、感染直後のCAコア構造体が「適切なタイミング」で崩壊することが重要であると考えられているが、コア崩壊のタイミング制御メカニズムについては未だ不明な点が多い。本研究では、HIV-1感染直後のCAコア構造体を認識しCA-149番目のセリン残基(CA-S149)を「段階的」にリン酸化することでコア構造崩壊を制御する宿主リン酸化酵素を同定し、CA-S149のリン酸化がコア構造体崩壊の引き金の一つであることを明らかにした。平成26年度の研究実施計画として、(1)hCPSF6-375分子の内側167アミノ酸領域(hCPSF6-167)がコア崩壊制御と逆転写反応効率に影響をおよぼすか否かを検討する予定となっており、fate-of-capsid assayを用いてコア崩壊制御への寄与について解析した結果、hCPSF6-375と同様にhCPSF6-167もコア崩壊制御とそれに伴う逆転写反応過程に影響をおよぼすことがわかった。(2)AMPK-RPK:MELKのリン酸化酵素活性のHIV-1 CAコア崩壊制御メカニズムに対する影響について解析する予定となっており、in vitroリン酸化実験およびMELK発現抑制細胞を用いたMELK再構築実験による機能解析を進めた結果、MELKのリン酸化酵素活性がコア崩壊制御に寄与すること、MELKによるHIV-1 CAコア構造体のリン酸化部位は、Ser-149残基であることがわかった。また、Ser-149残基の疑似リン酸化変異体HIV-1を作製し、HIV-1感染細胞内におけるCAコア構造体のリン酸化状態と崩壊制御メカニズムの関連性についてより詳細に解析を進めたところ、HIV-1感染後に、コアのリン酸化が段階的に進むことで、コア崩壊が制御されていることがわかった。更にはMELK阻害剤であるSiomycin AおよびOTSSP167がHIV-1感染阻害効果を有することもわかった。これらの研究成果は、平成26年度の研究実施計画と照らし合わせて、おおむね順調に進展していると判断出来る。(1)hCPSF6-375分子について今年度はhCPSF6-167分子の更に短いタンパク断片を安定的に発現させるために、GSTタンパクやGFPタンパクにそれらを付加することで、安定発現を試みると共にその機能付与が認められるかどうかを検討する予定である。(2)MELKについてMELKがHIV-1 CAコア崩壊制御メカニズムに寄与する新規宿主因子であるという内容の学術論文を既に投稿し修正段階に入っていることから、今年度はその修正指示に基づく更なる機能解析を進めることで学術論文として研究成果を公表する予定である。ウイルス学