hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
イソキノリンアルカロイド生合成系の分子解剖と再構築

イソキノリンアルカロイド生合成系の多様性を(1)生合成酵素と(2)転写因子の両面から分子解剖するとともに(3)代謝工学による代謝プロファイルの改変,さらには,合成生物学的手法を用いた大腸菌等,異種細胞系での新規有用産物生合成系の開発,また(4)これらの手法により調製される新規化合物群の生理活性を評価し,植物アルカロイド生合成系の分子細胞生物学と新たな創薬のための開発基盤を確立した。植物のもつ極めて多様な二次代謝産物、特に、その生理活性が顕著である含窒素二次代謝産物(アルカロイド)に焦点を絞り、代謝工学ならびに合成生物学的手法により、植物における二次代謝生合成系の分子解剖と再構築を行うことを目的に以下の研究を行った。I.合成生物学的手法を用いた多様なイソキノリンアルカロイド生合成系の分子解剖:大腸菌で再構築したドーパミンからレチクリンに至るイソキノリンアルカロイドの生合成経路に付加的に遺伝子を追加することにより、新規生合成酵素遺伝子のスクリーニングが可能であることを、マグノフロリン生合成系のCYP80G2遺伝子をモデルに実証した。II.包括的転写因子を用いたイソキノリンアルカロイド生合成系の解析:オウレンアルカロイド生合成系の包括的な転写制御因子であるWRKYならびにbHLHが実際に生合成酵素遺伝子のプロモーター領域に結合していることをGFPとの融合タンパク質の一過的発現系、あるいは、内在のbHLHを介したクロマチンの免疫沈降(CHIPアッセイ)により実証した。III.微生物異種発現系を用いたアルカロイド生合成系の再構成と代謝工学:前述のドーパミンからレチクリン生合成系を構成する0-メチル化酵素の反応特性をキメラ酵素を用いて詳細に解析し、キメラ化により新たな反応特性を獲得していることを明らかとした。IV.新規アルカロイドの生理活性評価線虫においてベルベリンが脂質蓄積を抑制する分子機構を解析するために、ベルベリン処理した線虫のマイクロアレー、ならびにRT-PCR解析を行い、解毒酵素遺伝子の発現が誘導されていること、また、脂質関連遺伝子の発現に有意な変化があることを明らかにした。植物のもつ極めて多様な二次代謝産物、特に、その生理活性が顕著であるアルカロイドに焦点を絞り、代謝工学ならびに合成生物学的手法により、同生合成系の分子解剖と再構築を行うことを目的に以下の研究を行った。I)合成生物学的手法を用いた多様なイソキノリンアルカロイド生合成系の分子解剖:ベンゾフェナンスリジン型アルカロイド生合成系に関与すると考えられるP450 cDNAの機能解明を行ない、同cDNA産物がprotopine 6-hydroxylase活性、ならびに、corycavineからcorynoloxineを合成する活性を有することを明らかにした。さらに、エメチン生合成系に関与する0-メチル化酵素遺伝子の機能解析を進め、同産物がエメチン生合成の最終の2段階を触媒することを明らかとした。II)包括的転写因子を用いたイソキノリンアルカロイド生合成系の解析:CHIPアッセイにより回収したタンパク質をTOF-MSを用いて解析したが、量的に少なく、CjbHLH1と相互作用する因子の特定には至らなかった。一方、CjbHLH1の過剰発現の効果を詳細に解析し、その効果が一過的であること等、CjbHLH1の転写調節活性が複雑に制御されていることを明らかにした。III)微生物異種発現系を用いたアルカロイド生合成系の再構成と代謝工学:ドーパミンを基質にしたイソキノリンアルカロイドの微生物における産生に引き続き、tyrosinaseとDOPA decarboxylaseの導入により、チロシンからドーパミンまでの生合成経路をもつチロシン生産大腸菌を構築した。その結果、グルコース等から効率的にイソキノリンアルカロイドが微生物発酵できることを明らかとした。IV.新規アルカロイドの生理活性評価:線虫の遺伝子発現を抑制することにより、より効果的にベルベリンの生理活性を検出できる条件を見出した。I)合成生物学的手法を用いた多様なイソキノリンアルカロイド生合成系の分子解剖:ベンゾフェナンスリジン型アルカロイド生合成系、特に、protopineの生合成に関与すると考えられるP450 cDNAの機能解明を引き続き行なった。候補遺伝子を酵母発現系を用いて解析した結果、予測したprotopine合成酵素ではなく、protopine 6-hydroxylaseであることが判明した。引き続き、新たな候補遺伝子の探索を行っている。II)包括的転写因子を用いたイソキノリンアルカロイド生合成系の解析:CjbHLH1と相互作用する因子を単離することを目的に、CjbHLH1とGFPの融合タンパク質遺伝子を導入したハナビシソウ培養細胞を確立した。

また、ハナビシソウ自身のCjbHLHIホモログ遺伝子(EcbHLH1-1,EcbHLH1-2)を単離し、その構造と発現を解析し、それぞれが、組織特異的に発現していること、また、ジャスモン酸応答性を示すことを明らかとした。III)微生物異種発現系を用いたアルカロイド生合成系の再構成と代謝工学:ドーパミンと様々なアルデヒドとのカップリング反応を触媒するNCSの基質特異性を検討することで、テトラヒドロイソキノリン構造を有する新規化合物の合成を検討した。その結果、芳香族および脂肪族側鎖をもつケト酸をカルボニル供与体とすることが明らかになった。IV.新規アルカロイドの生理活性評価:ベルベリンの類縁化合物を用いて、線虫における脂質蓄積抑制活性評価を行い、ベルベリンよりも抑制活性は低いが、より生存活性への影響が小さい化合物を見出した。植物のもつ極めて多様な二次代謝産物、特に、その生理活性が顕著であるアルカロイドに焦点を絞り、代謝工学ならびに合成生物学的手法により、同生合成系の分子解剖と再構築を行った。I)合成生物学的手法を用いた多様なイソキノリンアルカロイド生合成系の分子解剖:オウレンtetrahydroberberine oxidase (CjTHBO)遺伝子を発現したハナビシソウ培養細胞のアルカロイドプロファイル解析から、CjTHBOの発現によって代謝改変が可能であることを明らかにした。また、ハナビシソウのゲノムを部分解読し、これまでに単離されている生合成遺伝子を含む、多数のP450遺伝子配列に関しての配列情報を取得した。II)包括的転写因子を用いたイソキノリンアルカロイド生合成系の解析: CjbHLH1、あるいは、CjWRKY1の活性制御機構を解明することを目的に、CjbHLH1とGFPの融合タンパク質遺伝子を導入したオウレンプロトプラストからGFP抗体を用いた免疫沈降を行い、沈降産物のLC-MS/MS解析を行った。その結果、CjbHLH1はユビキチン化されている可能性が、一方、CjWRKY1はリン酸化を受けている可能性が示唆された。さらに、ユビキチン化、リン酸化が実際に起こっていることをそれぞれに対する特異的抗体を用いて確認し、転写後制御による生合成酵素遺伝子の発現制御の可能性を示唆する結果を得た。III)微生物異種発現系を用いたアルカロイド生合成系の再構成:改良型ベンジルイソキノリンアルカロイド生産系を用いて、大腸菌におけるアポルフィンアルカロイド産生に成功した。IV.新規アルカロイドの生理活性評価:ハナビシソウ培養細胞抽出液を用いて、sanguinarineよりも脂質蓄積活性が高く、かつ、細胞毒性の低い可能性のある化合物を見出した。I)合成生物学的手法を用いた多様なイソキノリンアルカロイド生合成系の分子解剖において、当初予定していたprotopine合成酵素の単離に手こずっているが、II)包括的転写因子を用いたイソキノリンアルカロイド生合成系の解析、III)
アストロサイトに発現するNdrg2による血管-神経連関モニタリング

本研究課題では、中枢神経系においてアストロサイトに発現し環境変化に応答する因子Ndrg2に注目し、血管ー神経連関へのアストロサイトの関与を明らかにすることを目的としている。当該年度は、脳虚血後におこる血液脳関門の破綻における、アストロサイトNdrg2の重要性とその分子メカニズムの解明に重点をおき解析を行った。野生型マウスおよびNdrg2欠損マウスを用いて永久中大脳動脈閉塞(MCAO)マウス脳梗塞モデルを作製し、静脈投与したトレーサーの血管外への漏出を組織学的に解析したところ、野生型マウスと比較してNdrg2欠損マウスでのトレーサー漏出の亢進が認められた。また、MCAO処置後の脳を用いたFACS解析の結果、脳実質内へのマクロファージを含む炎症性細胞の浸潤がNdrg2欠損マウスでは亢進していた。これらから、同マウスでは脳虚血後の血液脳関門の破綻が亢進している可能性が示唆された。さらに、その分子メカニズムを探る目的で、脳虚血後にNdrg2欠損により発現が変化する因子をDNAマイクロアレイにより網羅的に探索した結果、MMPを含む複数の候補遺伝子が得られた。そこで、野生型およびNdrg2欠損マウス由来の単離アストロサイトにおける発現を解析したところ、MCAO処置後脳の解析と同様に、Ndrg2欠損によってMMPの発現が亢進していることが明らかとなった。以上の研究成果から、Ndrg2は脳梗塞後の血液脳関門の破綻に対して抑制的な役割を担うことが明らかとなり、アストロサイトの機能調節が病態時における血液脳関門の機能に重要である可能性が示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題では、アストロサイトに発現するNdrg2に注目し、病態時の血液脳関門の機能破綻と神経障害におよぼす影響、およびそのメカニズムの解明を目的としている。当該年度は、マウス脳虚血モデルの病態解析に重点をおき、野生型マウスとNdrg2欠損マウスの表現型解析を行った。脳虚血モデルとして永久中大脳動脈閉塞モデルを用い、脳梗塞巣、アストロサイトの活性化、血漿タンパクの漏出について、組織学的および分子生物学的に解析を行った。その結果、野生型マウスにおいてアストロサイト活性化マーカーGFAPの免疫染色性は脳虚血後3日以降に顕著な上昇が認められたが、Ndrg2の免疫染色性はそれに先んじて脳虚血後1日において増強した。また、脳損傷後7日目のqPCR解析から、虚血側で認められるGFAPの顕著なmRNA発現上昇は、Ndrg2欠損マウスにおいて野生型マウスと比較して有意に減弱していることが明らかとなった。さらに、脳虚血後14日における脳梗塞巣サイズは、野生型マウスと比較してNdrg2欠損マウスにおいて有意に拡大していた。また、脳虚血後1日でみられる血漿タンパクの脳実質内への漏出は、野生型マウスと比較しNdrg2欠損マウスでより亢進していた。以上の結果より、アストロサイトに発現し脳虚血に応答するNdrg2は、脳虚血後の血液脳関門の破綻に抑制的に働き、またアストロサイト活性化に促進的に働くことで脳梗塞の形成に抑制的に働く可能性が示唆された。今後は、Ndrg2の標的因子の同定に取り組むとともに、in vitroの解析を進め、病態形成におけるアストロサイトの関与と細胞間シグナルを明らかにする予定である。本研究課題ではアストロサイトに発現するNdrg2に注目し、病態時での血液脳関門の破綻や神経細胞死におよぼす影響、およびそのメカニズムの解明を目的としている。

現時点において、脳虚血モデルにおけるNdrg2の発現変化を捉えており、また脳虚血後のNdrg2欠損マウスでは野生型と比較し脳梗塞巣や血液脳関門破綻の表現形に差異が認められるため、研究課題はin vivoの病態解析について順調に進行している。現在、マウスでの脳虚血モデルの病態解析がより進行しているため、今後は、Ndrg2の標的因子の同定に重点をおき解析を執り行う。あわせて、病態形成への関与をin vitroの系を用いてさらに詳細に解析し、病態におけるアストロサイトNdrg2の役割を明らかにしていく予定である。
糖尿病モデルマウスの合併症に伴う過酸化脂質障害に関する研究

糖尿病では高血糖による蛋白質の非酵素的糖付加反応が促進され、細小血管障害がおこり、糖尿病腎症、網膜症、末梢神経障害などの合併症が併発する。これら合併症の進行に酸化ストレスが影響している。酸化ストレスの病態を明らかにすることは、今後の血管合併症の治療に非常に重要である。ビタミンE輸送タンパク質(αtocopherol transfer protein,αTTP)は、主に肝臓に局在し、血液中ビタミンE濃度を調節している。この遣伝子欠損マウスはビタミンEが恒常的に欠如し、酸化ストレスに対し、高い感受性を呈する。今年度は、このTTP遺伝子について、以下のことを検討した。1)糖尿病モデルラット(GKラット)におけるTTP遺伝子発現の検討対照ラットとの比較において、加齢とともに、TTP遺伝子発現は上昇した。2)糖尿病・肥満モデルラット(fatty Zuckerラット)におけるTTP遺伝子発現の検討対照ラット(Leanラット)との比較において、TTP遺伝子発現は、変化を認めなかった。3)コリン欠乏脂肪肝モデルラットにおけるTTP遺伝子発現の検討対照ラットとの比較において、TTP遺伝子発現は減少した。またビタミンE過剰投与において、過酸化脂質障害は抑制された。以上から、糖尿病の病態において、TTP遺伝子は変化することが確認できた肝機能障害では、ビタミンEの抗酸化作用を確認できた。この遺伝子欠損マウスはビタミンEが恒常的に欠如し、酸化ストレスに対し、高い感受性を呈する。以上から、糖尿病の病態において、TTP遺伝子は変化することが確認できた。今後この生理学的意義を検討する。またメタボリックシンドロームのひとつである脂肪肝の病態では、TTP遺伝子発現はいろいろ変化することが考えられた。

ビタミンE輸送タンパク質(αtocopherol transfer protein,αTTP)は、主に肝臓に局在し、血液中ビタミンE濃度を調節している。この遺伝子欠損マウスはビタミンEが恒常的に欠如し、酸化ストレスに対し、高い感受性を呈する。今年度は、このTTP遺伝子について、以下のことを検討した。1)糖尿病モデルラット(GKラット)におけるTTP遺伝子発現の検討対照ラットとの比較において、加齢とともに、TTP遺伝子発現は上昇した。2)糖尿病・肥満モデルラット(fatty Zuckerラット)におけるTTP遺伝子発現の検討対照ラット(Leanラット)との比較において、TTP遺伝子発現は、変化を認めなかった。3)コリン欠乏脂肪肝モデルラットにおけるTTP遺伝子発現の検討対照ラットとの比較において、TTP遺伝子発現は減少した。またビタミンE過剰投与において、過酸化脂質障害は抑制された。以上から、糖尿病の病態において、TTP遺伝子は変化することが確認できた。さらに肝機能障害では、ビタミンEの抗酸化作用を確認できた。
家族崩壊後の子どもの社会化研究

本研究の目的は、家族崩壊後の子どもの類似する社会化パターンを社会学的実証研究において解明することである。家族崩壊ついては多様性を指摘する研究が多く、類似性について解明を試みた研究は皆無であった。また子ども期の家族崩壊経験が成人期にまで及ぼす影響を解明しようとした研究も非常に乏しい。そこで本研究では、家族崩壊経験者に対する長期的面接調査および参与観察によって実証データを蓄積し、その分析を課題に設定した。本年度、実施した調査・研究は以下の通りである。調査研究1)面接調査による生活史蒐集:前年度に引き続き、子ども期に家族崩壊を経験した成人・子どもに対する面接調査を行い、生活史を蓄積した。特に今年度は、家族崩壊後、家族再統合を図る母子への面接を行った。調査研究2)参与観察;児童養護施設にて参与観察を実施した(平均3回/月で実施)。本年度は特に、進学・就職前の子ども15名の参与観察を1年間を通して行い、フィールドノーツを蓄積した。理論研究3)上記調査と並行して、家族再統合が困難な家族・子どもに関する問題を児童福祉論・スティグマ論の視点から研究を行った。その結果、家族崩壊後の子どもの社会化過程に関するデータを蒐集できた。特に、家族崩壊という経験が子どもの日常生活場面において如何なる不安や社会問題を強いるのか、またその対応に用いる方法の類似点が実証的に解明された。更に、家族崩壊後のアフターケアにおいて、青年期における社会的機関やサービスの重要性についての知見を得ることができた。そのため、本年度は以下の調査研究を行った。I.実証研究:家族崩壊経験者への面接調査、参与観察の実施調査研究1.面接調査による生活史蒐集:子ども期に家族崩壊を経験した青年に対して面接調査を行い、生活史的事例を蓄積した。なお、面接調査はプライバシーに考慮し、研究の主旨を説明し、了解を得られた場合のみに実施している。本年度は、特にこれから社会人となる者に対して、アフター・ケアの問題に焦点を当てて聞き取り調査を試みた。調査研究2.参与観察による実態調査:児童相談所や児童養護施設において参与観察を実施した(平均3回/月のペースで実施)。本フィールドワークは、家族崩壊後の子どもの日常生活を把握することを目的としたものである。本年度は、(1)家族と暮らさないことで学校場面において生じる問題、(2)毎日の生活のなかで抱える不安とそれへの対処、(3)進学・就職に際して生じる問題に焦点を当て、フィールドノーツを蓄積した。II.理論的研究:実証研究で蒐集したデータの分析と並行して、モラル・キャリア理論の視点から考察を行っている。そのなかで、子どもにとっての「家族崩壊」の意味づけに関する論文を執筆し、家族崩壊経験が個人的問題にとどまらず社会的課題であることを論じた。
韓国語慶尚北道方言のアクセント体系

1.フィールド調査:平成17年夏、韓国慶尚北道の大邱・尚州・蔚珍地域に出かけ、これまでの調査で漏れのあるデータを補充、補うためのアクセント調査を行った。2.研究成果:本人は、本研究に先立ち、韓国語慶尚道のアクセント体系について先ず大邱方言を持って、その音声学的な特性のみならず音韻論的解釈を基にしたアクセント記述・アクセント解釈を発表した。その結果、大邱方言のアクセントは下げ核の有無と位置を決めるだけで、その音韻論的特性を表すことができると分かった。さらに、名詞の曲用形・複合名詞形成・漢字語の形成・用言の活用等における語形成の際には、一貫したアクセント規則が働いていることを明らかにした。本研究期間中では、語形成の課程において一貫して働いているアクセント規則のようなものが、大邱方言だけではなく、慶尚北道の中で同じく多型アクセントと言える蔚珍方言、3型アクセントとされる尚州方言においても存在することが分かった。さらに、本研究期間中に新しく分かったことは、現代慶尚道方言の「語形成におけるアクセント規則」と15世紀16世紀に書かれた中期朝鮮語の文献資料に記されている傍点資料との間に規則的な対応関係があるということである。中期朝鮮語の文献は、傍点という表記法で当時のアクセントなり、イントネーションを表記しているが、従来その音韻的解釈が明らかにされていなかった。本人の大邱方言におけるアクセント研究成果の一つとして、漢字一字一字のアクセントを予測できるようになったことが、中期朝鮮語において音節ごとに表記していた傍点の性質を解く手がかりとなった。今後の研究課題としては、共時的研究対象即ち現代諸方言の研究領域をさらに拡大して行くとともに中期朝鮮語の文献資料もより広く調査し、韓国語全般のアクセント体系を明らかにしていきたい。本年度は次のアクセント調査を行ない、研究発表を行った。アクセント調査・韓国語慶尚北道大邱方言漢字語アクセント調査:韓国語大邱方言の漢字語のアクセントを調べ、そのアクセント規則から漢字1字1字のアクセントを予測できることを明らかにした。・韓国語大邱方言の外来語アクセント調査:大邱方言外来語アクセントを調査して、それに働いているアクセント規則を明らかにした。・韓国語尚州方言の複合語アクセント調査:若年層の尚州方言話者2名をインフォーマントにして、尚州方言の複合名詞及び用言の複合語アクセントを調査し、複合語アクセント規則を明らかにした。・韓国語蔚珍方言の複合語アクセント調査:若年層の蔚珍方言話者2名をインフォーマントにして、蔚珍方言の複合名詞及び用言の複合語アクセントを調査し、複合語アクセント規則を明らかにした。・上記のアクセント調査で得た大邱方言・尚州方言・蔚珍方言のアクセントについては、来年度提出予定の博士論文にまとめる予定である。口頭発表・2004年6月『中国語東アジア諸語研究会第8回例会』にて「韓国語漢字語のアクセント-主に現代慶尚道方言を対象にして-」というタイトルで口頭発表・2004年9月『ソウル第6次アルタイ学国際学術会議』にて「韓国語と日本語諸方言プロソディーの対照研究」というタイトルで口頭発表・2004年9月『ハングル学会大邱支部研究例会』にて「慶尚道方言音韻論-大邱方言アクセンを中心に-」というタイトルで口頭発表・2005年3月『第1回韓日中國言語學国際學術研究会』にて「中期朝鮮語における漢字語のアクセント-韓国語現代方言漢字語アクセントとの比較研究-」というタイトルで口頭発表1.フィールド調査:平成17年夏、韓国慶尚北道の大邱・尚州・蔚珍地域に出かけ、これまでの調査で漏れのあるデータを補充、補うためのアクセント調査を行った。
チューリングパターンを形成する大腸菌の合成生物学的手法による作製

本研究は、人工遺伝子回路によりチューリングパターンを形成する大腸菌を作ることで、細胞集団を時間的空間的に制御可能な生体分子システムの設計原理に関する知見を深めることを目的とする。この人工遺伝子回路の作製のために必要な遺伝子部品としては、アクチベーター分子とインヒビター分子の存在に応答して遺伝子転写調節を行う拡散シグナル分子応答回路と、二種類の転写制御タンパク質によって制御を受ける遺伝子AND回路プロモーターがある。これらの部品のうちインヒビター応答回路だけ唯一活性の確認ができていなかったが、これは二種類目のシグナル分子に応答した遺伝子発現の系が大腸菌内でうまく動かないことに起因していた。昨年度は二種類目のシグナル分子としてautoinducer-IIをもちいることを考え研究を進めてきたが、autoinducer-IIに応答した遺伝子の発現を確認することはできなかった。そこで本年度からはシグナル分子を3OC12HSLに変更することとし、これに応答する遺伝子発現系を含むプラスミドを新たに作製した。作製した遺伝子発現系を大腸菌に導入し、3OC12HSLで誘導したところ目的タンパク質の発現が確認できた。この結果は二種類目のシグナル分子に応答した遺伝子発現の系が確立できたことを示している。また上述のシグナル応答回路とは別にリガンドと特異的に結合して自己切断を起こすアプタザイムを用いて、flavin mononucleotideとの結合に応答して任意の配列をもったRNA鎖を出力するシグナル応答回路の作製にも成功した。これらの結果により、大腸菌にチューリングパターンを形成させるために必要な遺伝子部品である二種類の転写制御タンパク質によって制御を受ける遺伝子AND回路プロモーターと、二種類の拡散性シグナル分子応答回路が全て完成したといえる。本研究では、人工遺伝子回路によりチューリングパターンを形成する大腸菌を作ることで、細胞集団を時間的空間的に制御可能な生体分子システムの設計原理に関する知見を深めることを目的とする。この人工遺伝子回路の作製のために必要な遺伝子部品としては、アクチベーター分子とインヒビター分子の存在に応答して遺伝子転写調節を行う拡散シグナル分子応答回路と、二種類の転写制御タンパク質によって制御を受ける遺伝子AND回路プロモータがある。アクチベーター分子応答回路としては3OC6HSLを使用した回路をすでに作製していたので、本年度はこの回路の詳細な活性測定を行った。この測定結果はシミュレーションに使用する予定である。またインヒビター分子応答回路として昨年度作製したautoinducer-II応答回路には活性が見られなかったので、本年度はこのautoinducer-II応答回路のプロモータ部分に変異を導入した改良型autoinducer-II応答回路を作製した。autoinducer-IIを利用した遺伝子部品はこれまでの人工遺伝子回路研究で使用された例がないので、改良型autoinducer-II応答回路が実現すれば本研究が初となる。また遺伝子AND回路プロモータについては、以前作製したLux-Lac AND回路の詳細な活性測定を行った。この測定結果は今後作成するシミュレーションに使用する予定である。さらにLux-Lac AND回路の作製方法をまとめた論文を準備中である。本年度はまず、上述の遺伝子部品のうち唯一活性が確認出来ていなかったインヒビター応答回路である改良型autoinducer-II応答回路の活性評価を試みた。しかし、本来みられるはずの改良型autoinducer-II応答回路の機能である、autoinducer-IIの入力に応答した目的遺伝子の発現はみられなかった。今後は、改良型autoinducer-II応答回路にさらに変異を導入して、設計通りの活性をもつインヒビター応答回路の完成をいそぐ予定である。また遺伝子AND回路プロモータを作製する際に開発した新規手法を論文にまとめ、学術雑誌に発表した。本年度は必要な遺伝子部品の作製に加え、人工遺伝子回路を組み込んだ大腸菌を培養するための寒天培地の条件、および寒天培地上でのパターンの形成を確認するための観察系を確立した。さらに、パターン形成の開始に必要となる、微小領域での遺伝子発現の誘導を可能にする光応答性遺伝子発現回路を本回路に組み込むための予備実験を行った。

この結果は二種類目のシグナル分子に応答した遺伝子発現の系が確立できたことを示している。また上述のシグナル応答回路とは別にリガンドと特異的に結合して自己切断を起こすアプタザイムを用いて、flavin mononucleotideとの結合に応答して任意の配列をもったRNA鎖を出力するシグナル応答回路の作製にも成功した。これらの結果により、大腸菌にチューリングパターンを形成させるために必要な遺伝子部品である二種類の転写制御タンパク質によって制御を受ける遺伝子AND回路プロモーターと、二種類の拡散性シグナル分子応答回路が全て完成したといえる。
8:21転座型白血病における分化増殖能異常とそれに関与する遺伝子発現

本年度は、8;21転座型白血病の遺伝子発現変化を、8;21転座型白血病細胞株であるKasumi-1細胞株と、患者サンプルを用い検討を行った。成果は以下に示すとうりである。1)8;21転座接合部位遺伝子(AML1-MTG8)に対するアンチセンスDNAを作成し、そのKasumi-1細胞株の増殖分化能に及ぼす効果をコロニー法にて検討した。アンチセンスDNAはKasumi-1の増殖を抑制したが、分化には影響を与えずNAP,GM-CSFレプターalpha鎖(GM-CSFRalpha)の発現を回復しなかった。AML1-MTG8接合遺伝子が直接的に8;21転座型白血病の増殖に関与している証明をさらに症例にて検討すべく実験を継続中である。2)Kasumi-1細胞株、8;21転座型白血病症例においてサイトカインレセプターアッセイを行ったところ、特異的にGM-CSFRalphaの発現が低下していることを証明した。3)白血病症例のDNA解析にて、テロメアDNAの短縮が、8;21転座型白血病に特異的に認められることを報告し、この病型における遺伝子不安定性の存在の証明、性染色体欠失の多発、偽染色体領域に位置するGM-CSFRalpha低下の成因に示唆を与えた。4)インターフェロンalphaが、8;21転座型白血病の増殖を抑制し、その原因はインターフェロンによる直接的なAML1-NTG8接合遺伝子発現の抑制であることを、RNA解析により証明した。
in vivo経皮吸収計測法の開発と塗込による浸透促進効果の解明

経皮吸収薬の薬剤浸透量を能動的に制御するには、皮膚内部の三次元構造と薬剤物性および皮膚表面のひずみと薬液浸透量の関係を結びつける定量的解析が必要不可欠である。本研究では、経皮吸収薬の浸透を表皮における塗込動作による能動的制御を目的とし、二光子顕微鏡を用いた革新的な非侵襲皮膚三次元構造の計測と、共焦点顕微鏡を駆使した独創的な薬剤皮膚表面のひずみおよび浸透量計測を行い経皮吸収量の能動的制御法の開発を行った。塗込動作を付加した皮膚表面のひずみと皮膚内部への薬剤浸透量を計測し、定量評価することで、塗込動作による浸透促進効果について明らかにした。経皮吸収薬の薬剤浸透量を能動的に制御するには,皮膚内部の三次元構造と薬剤物性および塗込せん断速度と薬液浸透量の関係を結びつける定量的解析が必要不可欠である.本研究では,経皮吸収薬の浸透を表皮における塗込動作による能動的制御を目的とし,二光子顕微鏡を用いた革新的な非侵襲皮膚三次元構造の計測と,共焦点顕微鏡を駆使した独創的な薬剤せん断速度計測および浸透量計測を行い経皮吸収量の能動的制御法の開発を目的としている.本年度は,1)二光子顕微鏡を用いて,in vivoにおけるブタ皮膚の三次元組織構造の計測手法の構築を行なった.生体毒性がほとんどない蛍光分子ウラニンを薬剤モデルとし,薬剤モデルが皮膚内部根浸透した後に,二光子顕微鏡で皮膚内部を観察することで薬剤浸透経路の観察に成功した.また,皮膚表面の角質層をローダミンBにより可視化することで,薬剤と皮膚との境界となるミクロスケールの構造の計測に成功した.また,選択的組織染色により皮膚内部における乳頭層の配向構造を細胞核の分布とその局在を可視化することに成功し,薬剤浸透と皮膚内部の詳細な構造の計測を行なった.2)共焦点顕微鏡を用いて,皮膚表面に付した薬剤の経皮吸収量の計測法の構築を行なった.皮膚に付した薬剤モデル内の蛍光輝度の時間的変化について,高速共焦点スキャナーを使用して計測することで,これまで我々が提案してきた共焦点顕微鏡による傾斜観察法を発展的に応用し,観察面を傾斜させ奥行き方向の浸透を同時刻に計測する手法を開発し,薬剤濃度の時間変化から皮膚内部へと浸透する経皮吸収薬剤量のリアルタイム計測に成功した.また,皮膚にせん断付加を作用させる機械的摺動装置の設計及び開発を行った.今年度の当初の研究計画は,薬剤物性の異なる薬剤を用いた皮膚組織構造の可視化と画像処理による皮膚組織の三次元構造の特徴抽出,及び塗込動作を皮膚に付加するの摺動装置の製作と塗込効果の装置の組み立てであった.前者に関しては,薬剤モデルを用いた浸透経路から皮膚内部の三次元構造を可視化することに成功した.また,選択的組織染色により皮膚内部における乳頭層の配向構造の詳細を可視化することに成功し,薬剤浸透と皮膚内部の詳細な構造との関係を抽出する手法開発まで,本年度内に着手することができた.また,後者に関しては,当初計画していた薬剤内の速度分布計測を目指していたが,上述の皮膚内部構造と表面構造の詳細な溝構造があることから,速度分布計測が困難ということが明らかとなった.しかし,皮膚表面近傍の速度分布計測の目的は,皮膚へのせん断応力の推定に用いることを想定しており,この根本的な解決方法として一定ずり速度を付加することが可能な摺動機構を設計・製作することで,薬剤のずり速度を機械的に与える代用手法を考案し,構築した.経皮吸収薬の薬剤浸透量を能動的に制御するには,皮膚内部の三次元構造と薬剤物性および皮膚表面のひずみと薬液浸透量の関係を結びつける定量的解析が必要不可欠である.本研究では,経皮吸収薬の浸透を表皮における塗込動作による能動的制御を目的とし,二光子顕微鏡を用いた革新的な非侵襲皮膚三次元構造の計測と,共焦点顕微鏡を駆使した独創的な薬剤皮膚表面のひずみおよび浸透量計測を行い経皮吸収量の能動的制御法の開発を目的としている.本年度は,1,平成28年度に構築した二光子顕微鏡を用いたin vivoにおけるブタ皮膚の三次元組織構造計測手法を用いて,バリア機能を有する角質層における薬剤浸透経路の可視化を行なった.生体毒性がほとんどない蛍光分子ウラニンを薬剤モデルとし,一軸伸展刺激を加えた皮膚に浸透した薬剤の浸透経路を高詳細に観察することで,薬剤浸透経路の観察に成功した.2,平成28年度に構築した共焦点顕微鏡を用いた皮膚表面に付した薬剤の経皮吸収量の計測法を用いて,皮膚内部の経皮吸収浸透量の定量計測を行った.皮膚表面の三次元構造と計測した透過係数の空間分布を一対一で対応付けすることにより,皮膚構造と薬剤浸透特性および浸透促進効果の定量評価に成功した.上述の成果より,塗込動作を付加した皮膚表面のひずみと皮膚内部への薬剤浸透量を同時に計測し,定量評価することで,塗込動作による浸透促進効果について明らかにした.さらに,皮膚へ浸透する薬物濃度を能動的に制御するために,皮膚組織の三次元構造の特徴抽出と浸透促進効果との関係について浸透モデルを構築し,皮膚構造と薬剤浸透特性について明らかにした.経皮吸収薬の薬剤浸透量を能動的に制御するには、皮膚内部の三次元構造と薬剤物性および皮膚表面のひずみと薬液浸透量の関係を結びつける定量的解析が必要不可欠である。本研究では、経皮吸収薬の浸透を表皮における塗込動作による能動的制御を目的とし、二光子顕微鏡を用いた革新的な非侵襲皮膚三次元構造の計測と、共焦点顕微鏡を駆使した独創的な薬剤皮膚表面のひずみおよび浸透量計測を行い

経皮吸収量の能動的制御法の開発を行った。塗込動作を付加した皮膚表面のひずみと皮膚内部への薬剤浸透量を計測し、定量評価することで、塗込動作による浸透促進効果について明らかにした。本年度に推進された二光子顕微鏡を用いたin vivoにおけるブタ皮膚の三次元組織構造の計測手法,共焦点顕微鏡を用いた皮膚表面に付した薬剤の経皮吸収量の計測法の構築,また研究推進上の困難から発展的に開発が進められた一定ずり速度を付加することが可能な摺動機構の製作を基に,来年度はそれらの計測手法と装置を有機的に組み合わせ,本研究の最終目的である,摺動による塗込まれる経皮吸収における浸透促進効果の解明に着手する.まずは,薬剤モデルの薬剤物性における薬剤浸透経路を抽出し,皮膚を構成する組織素材と薬剤物性との貯留性や吸着性,また疎外性を評価する.さらに皮膚組織構造と薬剤浸透の選択性について対応付けし,皮膚における薬剤浸透メカニズムについて考察を深める.また,加えたずり速度の異なる皮膚モデルにおける薬剤浸透における透過係数を見積もり,最終的には皮膚表面の三次元構造と計測した透過係数の空間分布を一対一で対応付けすることにより,皮膚構造と薬剤浸透特性および浸透促進効果の定量評価を行う.生体流体工学本年度実施予定であった実験で購入予定であった3軸リニアステージ一式の購入を次年度に繰り越したため,次年度使用額が生じた.また,次年度に繰り越した実験のデータ整理に充てる予定でいた人件費も同様に次年度使用へとなった.本年度に購入予定であった3軸リニアステージ一式は,当初せん断速度計測及び皮膚内部の薬剤モデルの濃度計測,また皮膚内部構造の可視化計測に使用する目的で購入予定であった.前者のせん断速度計測では,試行錯誤のうちに本来計画していた手法より定量的な摺動機構を開発するに至ったので,リニアステージが使用しない手法を採用した.しかし,後者2つの実験では来年度に計画された皮膚構造と薬剤浸透特性および浸透促進効果の定量評価には,リニアステージが必要不可欠なため,来年度に実験装置へと組込み,最終目的である摺動による塗込まれる経皮吸収における浸透促進効果について調査を進める予定である.
精嚢分泌タンパク質による精子膜構造の制御を介した受精能抑制機構の解明

精嚢分泌タンパク質Semenogelinは精子運動超活性化の抑制因子であり、これまでの先体胞反応およびタンパク質チロシンリン酸化抑制因子であるという報告と合わせて精子受精能抑制因子であることが示された。その作用機序について、精子細胞膜のコレステロールに直接結合する可能性があり、細胞膜脂質ラフト構造との直接の関与は未だ不明だが、精子細胞膜の流動性制御により受精能を抑制していることが示唆された。本研究では精嚢分泌タンパク質による精子膜構造の制御を介した精子運動・受精能獲得抑制機構について研究を行う。申請者はこれまでにSEMが精子の運動及び受精能獲得過程を抑制する作用を持つことを明らかにしているが、その受容分子機構についてはガングリオシドGM1の関与の他はほとんど明らかになっていない。特異的な受容体が存在する場合、その受容体が精子膜ラフト構造に関連して存在することが考えられるので受容体と相互作用する構成タンパク質を同定しシグナル伝達経路を明らかにする.一方、ヒト精子において受精能獲得前後でSEMGが精子膜ラフト構造の変化に影響を及ぼすことを確認しているのでSEMGの結合タンパク質と精子陣ラフト構造の関連について検討する。(1)膜ラフト構造への影響の検討:ヒト精子におけるSEMGによる膜ラフト構造への影響はこれまでの研究である程度明らかになってきているが、精子の洗浄法および固定法等に大きく影響を受けるので慎重に検計する必要がある.従って、本年度は改めて精子洗浄法による膜ラフト構造変化を検討した。具体的には、精子を採取し各種洗浄の後、受精能獲得のための培地中で培養する際に培地にSgを添加して先体反応及び精子運動超活性化と膜ラフト構造の変化を観察した。膜ラフト画分を定法に従って精製を試みたが、その後の他の研究の展開によりラフトマーカーの分布について異論があり、さらなる検討が必要となった。(2)精子ミトコンドリアと運動性の関連検討:SEMGが精子中片部に結合している可能性は電子顕微鏡観査で明らかになってきているがシトコンドリア機能との関連については未だ検討されていない。ヒトでは特に精子集団がヘテロであり、集団として解析するとその差異が検出できない可能性が大きい。そこで研究計画では新しい試みとしてシングルセルPCR用のスライドチャンバーを用い、運動性を観察した上でSEMGとの結合性を確認し、さらにPCRによりミトコンドリアDNA量および欠失の有無を検出することで精子一細胞ごとにミトコンドリア機能と運動性の関連を検討することになっていたが、交付予定額が機材の購入必要額に溝たないため購入は断食せざるを得ない。そこで、本年度は96穴プレートにてシングルセルPCRを行う検討を行ったが、シングルセルで増幅できる条件は未だ検討中である。本研究では精嚢分泌タンパク質による精子膜構造の制御を介した精子運動・受精能獲得の抑制機構について研究を行う。申請者はこれまでにSEMGが精子の運動及び受精能獲得過程を抑制する作用を持つことを明らかにしている。その受容分子機構についてはマウスにおける相同タンパク質SVS2に対するガングリオシドGM1の関与及び、ヒトにおいて近年明らかになったSEMGと結合するeppinとその複合体の関与が考えられるがその詳細については未だ研究途上である。EPC複合体は精子膜ラフト構造に関連して存在することが考えられているので、これまでの検討に加えて、EPC複合体タンパク質の検出を試みる。また、EPC複合体と相互作用する構成タンパク質を同定しシグナル伝達経路を明らかにする。一方、ヒト精子において受精能獲得前後でSEMGが精子膜ラフト構造の変化に影響を及ぼすことを確認しているのでSEMGの結合タンパク質と精子膜ラフト構造の関連について、引き続き検討する。(1)膜ラフト構造への影響の検討:ヒト精子におけるSEMGによる膜ラフト構造への影響はこれまでの研究である程度明らかになってきているが、精子の洗浄法および固定法等に大きく影響を受けるので慎重に検討する必要がある。昨年度に引き続き、精子洗浄法による膜ラフト構造変化を検討した。本年度は溶液のpHがSEMGの精子膜への結合に影響することを見いだした。これは精子が遭遇する環境のpH変化と照らし合わせると非常に興味深い現象である。また、SEMG抗体による精子膜画分の免疫沈降でEPC複合体構成成分の検出を試みた。(2)精子ミトコンドリアと運動性の関連検討:昨年度に引き続き、96穴プレートにてシングルセルPCRを行う検討を行ったが、シングルセルで直接のミトコンドリア遺伝子増幅は困難であり、現在は解決策としてあらかじめ全ゲノムを非特異に増幅する方法を検討中である。本研究では精嚢分泌タンパク質による精子膜構造の制御を介した精子運動・受精能獲得の抑制機構について明らかにすることを最終目標として研究を行っている。私はこれまでにSEMGが精子の運動及び受精能獲得過程を抑制する作用を持つことを明らかにしている。

最近、共同研究者らによって、SVS2KOマウスの解析が終了し、SVS2の役割は子宮における殺精子作用からの精子の保護であり、SVS2KOマウスでは精子が子宮内で死滅するために輸卵管に侵入できないこと、また、その保護作用は精子膜コレステロールの直接制御であることが示された。そこで、本年度はSEMGについても精子膜コレステロールの制御について集中して検討を行った。その結果、SEMGの作用によりコレステロールの増減は観察されたが、個体差が大きく、さらに条件検討が必要であることが判明した。一方、SEMGを含む複合体の各成分の検出は成功しているが、それらの関係については免疫沈降法でのさらなる解析が必要である。また、精子ミトコンドリア遺伝子増幅はシングルセルでの増幅が現状では困難であり、装置の購入を含め、今後の検討課題とする。本研究成果と最近の本分野の研究成果から、これまでは除去すべきものとして顧みられていなかった精嚢分泌タンパク質の生理的な役割についてその一部を明らかにすることができた。本研究では精嚢分泌タンパク質による精子膜構造の制御を介した精子運動・受精能獲得の抑制機構について研究を行う。申請者はこれまでにSEMGが精子の運動及び受精能獲得過程を抑制する作用を持つことを明らかにしている。その受容分子機構についてはマウスにおける相同タンパク質SVS2に対するガングリオシドGM1の関与及び、ヒトにおいて近年明らかになったSEMGと結合するeppinとその複合体の関与が考えられるがその詳細については未だ研究途上である。EPC複合体は精子膜ラフト構造に関連して存在することが考えられているので、これまでの検討に加えて、EPC複合体タンパク質の検出を試みる。1膜ラフト構造への影響の検討:ヒト精子におけるSEMGによる膜ラフト構造への影響はこれまでの研究である程度明らかになってきているが、精子の洗浄法および固定法等に大きく影響を受けるので慎重に検討する必要がある。そこで精子洗浄法及び固定による膜ラフト構造変化を検討した。本年度はPFAによる固定がSEMGの精子膜への結合に影響することを見いだした。引き続き、架橋を行わない方法を検討している。また、SEMG抗体による精子膜画分の免疫沈降でEPC複合体構成成分の検出についても継続して行った。2精子ミトコンドリアと運動性の関連検討:昨年度に引き続き、96穴プレートにてシングルセルPCRを行う検討を行ったが、シングルセルで直接のミトコンドリア遺伝子増幅は困難であり、現在は解決策としてあらかじめ全ゲノムを非特異に増幅する方法を検討中である。増幅が可能であることは確認できたが、目的遺伝子の増幅には至っていない。SEMGの膜ラフト構造への影響については順調に進展しているが、ミトコンドリアDNAに関しては検出方法の確立が機材の変更等により当初の計画より遅れている。25年度が最終年度であるため、記入しない。初年度、交付金額が備品購入に不足したため、2精子ミトコンドリアと運動性の関連検討については方法の変更を余儀なくされ、条件検討に手間取っている。
容量型センサの低消費電力・ディジタル出力型信号処理システムに関する研究開発

本研究では、時間・ディジタル変換器(TDC)を用いたディジタル出力型の容量型センサのCMOSインターフェイス回路を提案した。TDCは、周期が僅かに異なる2つのクロック信号の周期の差を利用して高精度の変換が可能となる。容量・ディジタル変換において、11.3ビット精度が得られることをシミュレーションによって、10.3ビット精度が得られることを試作回路の測定結果によって示した。容量・時間変換の高精度、低消費電力化を図るため3つの容量・時間変換器(CTC)を提案した。構成素子の非理想的な特性を回路的に相殺することにより、分解能が12ビット程度、消費電力が数10uW以下となる結果が得られた。平成25年度の実施内容を以下に示す。まず従来のアナログ・ディジタル(A/D)変換器を用いた差動容量型センサの信号処理回路の性能を検証した。次に、ディジタル出力型の小型・低消費電力の新しい容量・時間(C/T)変換を用いた差動容量型センサの信号処理回路を提案し、回路シミュレータHSPICEを用いたシミュレーションと個別部品を用いた試作回路によって動作確認を行った。この回路は、時間・ディジタル(T/D)変換機能を含んでおりディジタル出力が得られる。シミュレーションによって11.3ビット精度と10kspsの処理速度、試作回路によって10.3ビット精度と8kspsの処理速度で容量差をディジタル値に変換できることを示した。更に、提案回路の集積回路(IC)レイアウト設計を行い、VDEC(東京大学大規模集積化システム設計教育研究センター)をとおして0.18um CMOSプロセスでチップ試作を行った。試作チップにはTEG(Test Element Group)回路として演算増幅器、コンパレータ、カレントミラー回路も含まれており、これらの回路と共に提案回路の特性の評価を行っている。ここで提案した差動容量型センサの信号処理回路は差動容量型センサの2つのキャパシタの容量差と容量和の比に比例したディジタル値を出力することができセンサの温度依存性を相殺でき、また回路内で発生する誤差の要因を回路的に相殺し、高精度の信号処理を可能とする構成となっている。また、従来のアナログ・ディジタル(A/D)変換器を必要とせず、回路の小型・低消費電力化が可能である。平成26年度の研究実施内容を以下に示す。まず、平成25年度に集積化した試作チップが設計どおりの動作をしない原因を明らかにした。続いて、ディジタル出力型の差動容量型センサの信号処理回路の小型・低消費電力化に向けて性能を改善が期待される新しい容量・時間(C/T)変換回路を提案した。回路シミュレータHSPICEを用いたシミュレーションと試作回路によって動作確認を行った。0.18umCMOSプロセスパラメータを用いたシミュレーションによって、分解能が0.1%以下、消費電力が0.5mWとなることを示した。その結果を踏まえて提案回路の集積回路(IC)レイアウト設計を行い、VDEC(東京大学大規模集積化システム設計教育研究センター)をとおして0.18um CMOSプロセスでチップ試作を行った。レイアウト設計にミスがあったため信号処理回路全体は動作しなかったが、同一チップ上にTEG(Test Element Group)回路として試作した演算増幅器、コンパレータ、カレントミラー回路を用いてC/T変換回路を構成し、実験により特性を評価した。利得誤差が0.16 %、オフセット誤差がフルスケールの0.095 %、非直線性誤差が1.39%の結果が得られた。今後、レイアウト設計を見直し、再度試作集積化を試みる。また、容量・周波数(C/F)変換回路についてはシミュレータを用いて設計を行っているところである。平成27年度の研究成果を以下に示す。ディジタル出力できる差動容量型センサの信号処理回路として、小型集積化でき、高精度で低消費電力の新しい容量・時間(C/T)変換回路を提案した。提案回路について、集積回路(IC)レイアウト設計を行い、VDEC(東京大学大規模集積化システム設計教育研究センター)をとおして0.18um CMOSプロセスでチップの試作を行った。現在、その試作チップの特性の評価を行っている。更に、新しい回路構成を用いることにより、精度も改善でき、消費電力が約60uWと低消費電力となることをシミュレーションで示している。今後は、更なる低消費電力化が可能となるように回路を改善し、回路の試作・評価を行う予定である。ここで提案している信号処理回路は、センサの容量比に比例した信号を出力するように構成されており、物理量の変化に対して線形出力が得られ、また周囲温度変化によるセンサの容量変化の影響を受けない信号処理を可能にする。この信号処理回路は、MEMS型の差動容量型センサと一体化して小型集積化が可能である。得られた研究成果は、小型、低消費電力化が求められるバッテリー駆動のポータブル機器、また、多くのセンサを用いる計測システムの実現のために非常に有用である。平成25年度と平成26年度、それぞれ新しいC/T変換を用いた差動容量型センサの信号処理回路を設計し、VDECをとおして0.18um CMOSプロセスで提案回路のアナログ部のみ試作集積化を行った。しかし、ICレイアウト設計において設計ミスがあったため、平成25年度の試作では全く回路が動作しなかった。平成26年度の試作でも、ICレイアウト設計において誤りがあり、TEG(Test Element Group)回路として試作した演算増幅器、コンパレータ、カレントミラー回路は動作したが、センサの信号処理回路全体を動作させることはできなかった。

平成27年度、これらのICレイアウト設計の問題点を改善し、再び新しい提案回路の試作集積化を行い、現在その特性を評価しているところである。当初研究期間は平成25年度から平成27年度までであったが、上記に示したように、回路試作において予定よりも時間がかかり研究にやや遅れが生じたため、平成28年度までの研究期間の延長を申請した。研究延長期間において、これらの試作回路の評価を行い、評価結果を含めた研究成果を国際会議や学術雑誌で発表する予定である。また、更に大きな性能の改善が期待できるC/T変換を用いた信号処理回路の実現に向けて研究も進める予定である。平成28年度の研究成果を以下に示す。ディジタル出力できる差動容量型センサの信号処理回路について低消費電力化と高精度化の観点から回路の改良を行った。改良された回路は、回路素子の非理想的な特性の影響を回路の動作の中で相殺することができるため、従来回路と比較して高精度化が可能である。また、オペアンプ、コンパレータ等の基本構成素子の低電力化設計によって従来よりも1/3程度の170uWまで低消費電力化ができることをHSPICEシミュレーションによって示した。低電力化設計によってコンパレータの伝搬遅延時間の増加、オペアンプのGB積の低下等が生じたが回路の精度への影響は小さく、低消費電力化とともに0.1%以上の分解能が得られることがシミュレーションによって示された。この提案回路は、平成28年度にVDEC(東京大学大規模集積化システム設計教育研究センター)をとおして0.18um CMOSプロセスで試作したチップの一部を用いて構成できるため実験的に動作の確認も行っている。本研究対象のセンサの信号処理回路は、センサの容量比に比例した信号を出力するように構成されており、物理量の変化に対して線形出力が得られ、また周囲温度変化によるセンサの容量変化の影響を受けない。また、低消費電力で寄生容量の影響も受けないため、容量変化の小さいMEMS型の差動容量型センサとも一体化して小型集積化が可能である。得られた研究成果は、小型、低消費電力化が求められるバッテリー駆動のポータブル機器、また、複数のセンサを用いる計測システムの実現のために非常に有用である。本研究では、時間・ディジタル変換器(TDC)を用いたディジタル出力型の容量型センサのCMOSインターフェイス回路を提案した。TDCは、周期が僅かに異なる2つのクロック信号の周期の差を利用して高精度の変換が可能となる。容量・ディジタル変換において、11.3ビット精度が得られることをシミュレーションによって、10.3ビット精度が得られることを試作回路の測定結果によって示した。容量・時間変換の高精度、低消費電力化を図るため3つの容量・時間変換器(CTC)を提案した。構成素子の非理想的な特性を回路的に相殺することにより、分解能が12ビット程度、消費電力が数10uW以下となる結果が得られた。平成26年度は、平成25年度に集積化した試作チップが設計どおりの動作をしない原因を明らかにした。