hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
炭化珪素半導体の高電界物性の解明と超高耐圧パワーデバイスへの応用

SiCデバイスの正確な耐圧設計の実現を目指し、本研究ではこれまでSiCにおける衝突イオン化係数の算出を広い電界の範囲(1.0-2.5 MV/cm)で行ってきた。しかし、より正確な耐圧設計を実現するには、高電界(3 MV/cm)における値も重要である。そこで本年は特に高電界における電子の衝突イオン化係数の精密測定を目指し、SiCフォトダイオードを用いた光キャリア増倍測定を行った。本研究では高電界において雪崩増倍を発生させるために、従来よりも高ドーピング密度の耐圧維持層を有するフォトダイオードを作製した。本デバイスを用いた光キャリア増倍測定により増倍係数を初めに測定し、得られた増倍係数を数学的に解析することで衝突イオン化係数を算出した。特に今回用いたデバイス構造では解析の際にDead Space Effectと呼ばれる衝突イオン化の非局在性を考慮する必要があった。本研究では他材料における先行研究で用いられた解析手法に改良を加えることでSiC特有の現象を考慮した解析手法を提案し、従来よりも高電界の3.2 MV/cmまでの電子の衝突イオン化係数の実測に成功した。本研究ではさらに、得られた衝突イオン化係数を用いたSiCにおける絶縁破壊電界および理想耐圧の計算も行った。本研究では特に、耐圧維持層の極性(n型またはp型)に注目して計算を行った。その結果、p型耐圧維持層を用いた場合、n型よりも低い理想耐圧などが得られることが分かった。これは耐圧維持層の極性によりキャリアが空乏層内で高/低電界側のどちら側から増倍されるかが変わるためであり、特にSiCのように正孔と電子の衝突イオン化係数の差が大きい材料では現象が顕著に現れることが分かった。これにより、例えばn-IGBTとp-IGBTのように耐圧維持層の極性が異なるデバイスにおいて、n型耐圧維持層を用いた方が理想耐圧という観点では優れていることを示すことができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。電力の効率的利用に向けてSiC (シリコンカーバイド:炭化珪素)パワーデバイスに現在注目が集まっている。その中でも耐圧10kV以上の超高耐圧SiCデバイスは送電・変電系統における電力変換器の低損失化に有望である。しかしこのようなデバイスを対象とした基礎研究はほとんど行われておらず、正確な性能予測のもとデバイスを設計・作製し、その特性を詳細に評価するには系統的な基礎物性研究が必要となっている。本年度は特にデバイスの絶縁破壊特性の正確な性能予測に向けて、衝突イオン化係数の測定を行った。特に過去のSiCにおける衝突イオン化係数の報告における測定・解析上の問題点を洗い出し、それらを解決することで精密性の高い測定を目指した。本研究では衝突イオン化係数の測定のためにSiCフォトダイオードを用いた光キャリア増倍測定を行った。ここで光キャリア増倍測定を行う際には、使用する励起光源の波長を計算により最適化した。過去の報告ではこの波長が不適当であり、誤差要因となっていた。次に、この測定から得られた増倍係数を用いて衝突イオン化係数を算出するが、ここでは新たな計算手法を考案し衝突イオン化係数を算出した。以上の手法により得られた衝突イオン化係数を用いて計算された絶縁破壊電圧は実測値と非常に良く一致し、正確に衝突イオン化係数が算出できたと言える。さらに、本測定を室温から200°Cまでの高温で行い、衝突イオン化係数の温度依存性も測定した。その結果、電子の衝突イオン化係数は測定された範囲では変化が非常に小さかったが、正孔の衝突イオン化係数は負の温度係数を示すことがわかった。以上、本研究で得られた結果は耐圧数kV級デバイスにおいて詳細な設計・評価に用いることが出来る重要な知見である。そして今後の、超高耐圧デバイスにおいて重要な電界の範囲で衝突イオン化係数を測定するための基盤が構築できたと言える。超高耐圧SiCデバイスの正確な耐圧設計を実現するために、低電界(1 MV/cm)における衝突イオン化係数の精密測定を行った。低い電界において雪崩増倍を発生させるためにドーピング密度の低い耐圧維持層を用いたフォトダイオードを作製し、また誤差の発生要因となる電界集中を緩和するために独自の終端構造をデバイス端部に設けた。本デバイスを用いて光キャリア増倍測定を行うことで初めに増倍係数を測定した。そして得られた増倍係数の逆バイアス電圧依存性を数学的に解析することで衝突イオン化係数の電界依存性を算出した。その結果、本デバイスを用いることで設計通り約1 MV/cm程度の低電界まで正孔の衝突イオン化係数の算出に成功した。このような低い電界における正確な測定結果は、4H-SiCにおいて初めて報告されるものである。また高温測定も行うことで衝突イオン化係数の温度依存性を実測した。正孔の衝突イオン化係数に関しては温度上昇とともにその値は減少していった。これはSiなど他の半導体材料と同様にフォノン散乱の影響が強くなったためと考えられる。一方で電子の衝突イオン化係数は温度依存性が小さく、少なくとも150°Cまでは室温における測定結果と比較してほとんど変化が見られなかった。この原因については今後研究が必要である。ここまでに得られた衝突イオン化係数の正確性を調べるために、絶縁破壊電圧の耐圧維持層ドーピング密度依存性を計算した。

その結果、他の文献値における衝突イオン化係数を用いた計算結果と比較して、本研究の値を用いた計算結果が実験値をよく再現していることが分かった。耐圧10 kV級デバイスにおいても実験値をよく再現しており、本研究で得られた衝突イオン化係数が超高耐圧SiCデバイスの正確な設計・解析において非常に実用性の高いものであると言える。SiCデバイスの正確な耐圧設計の実現を目指し、本研究ではこれまでSiCにおける衝突イオン化係数の算出を広い電界の範囲(1.0-2.5 MV/cm)で行ってきた。しかし、より正確な耐圧設計を実現するには、高電界(3 MV/cm)における値も重要である。そこで本年は特に高電界における電子の衝突イオン化係数の精密測定を目指し、SiCフォトダイオードを用いた光キャリア増倍測定を行った。本研究では高電界において雪崩増倍を発生させるために、従来よりも高ドーピング密度の耐圧維持層を有するフォトダイオードを作製した。本デバイスを用いた光キャリア増倍測定により増倍係数を初めに測定し、得られた増倍係数を数学的に解析することで衝突イオン化係数を算出した。特に今回用いたデバイス構造では解析の際にDead Space Effectと呼ばれる衝突イオン化の非局在性を考慮する必要があった。本研究では他材料における先行研究で用いられた解析手法に改良を加えることでSiC特有の現象を考慮した解析手法を提案し、従来よりも高電界の3.2 MV/cmまでの電子の衝突イオン化係数の実測に成功した。本研究ではさらに、得られた衝突イオン化係数を用いたSiCにおける絶縁破壊電界および理想耐圧の計算も行った。本研究では特に、耐圧維持層の極性(n型またはp型)に注目して計算を行った。その結果、p型耐圧維持層を用いた場合、n型よりも低い理想耐圧などが得られることが分かった。これは耐圧維持層の極性によりキャリアが空乏層内で高/低電界側のどちら側から増倍されるかが変わるためであり、特にSiCのように正孔と電子の衝突イオン化係数の差が大きい材料では現象が顕著に現れることが分かった。これにより、例えばn-IGBTとp-IGBTのように耐圧維持層の極性が異なるデバイスにおいて、n型耐圧維持層を用いた方が理想耐圧という観点では優れていることを示すことができた。4H-SiCにおける高電界物性の解明というテーマのもと、幅広い電界の範囲における衝突イオン化係数の精密測定は順調に進んでいると考えられる。特に超高耐圧デバイスへの応用を考えた場合、本年得られた低電界における値は非常に重要な成果であり、本研究における目標の1つが達成できたと言える。また衝突イオン化係数の温度依存性は、SiCが高温動作デバイスとして期待されながら全く報告例がなかったため、今後のSiCデバイスの設計において必須となる知見である。様々なSiCデバイスへの適用を考えた場合、今回とは逆に高電界における値も重要となってくるが、それに関しては期間内に達成できると考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。耐圧維持層ドーピング密度が高いフォトダイオードを作製し、これまでとは逆に高電界における衝突イオン化係数の算出に取り組む。
新規ロボットリハビリテーション装置を用いた歩行訓練の開発と有効性の検討

リハビリテーション(リハ)においては、原疾患に対する根治療法の開発も重要であるが、併存する障害に対する治療法の確立が最重要事項である。特に歩行の再獲得は在宅生活での基盤要素であり、患者や家族の最大の希望でもあり、現在、歩行訓練の効果を最大化し、転倒予防などの治療者側の負担軽減をも含めた多様なロボットリハ装置が研究、開発されている。本研究では、福祉機器である従来の電動車いすに対して、1歩行を感知して後方に自動追随する機能、2手すりを全周性のサークルタイプとすること、3起立や着座を介助する座面昇降機能、などを追加し新規ロボットリハ装置として歩行訓練に応用することとした。本研究の目的は、電動車いす型新規ロボットリハ装置を活用して歩行訓練を行うことにより、自主的な活動性を高め歩行能力を効果的に改善し得るか、である。平成30年度は、1歩行訓練の対象となる歩行障害者の特徴を調査し使用の可否を検討すること、2ロボットリハ装置の使用を開始し使用感や安全性を確認すること、を目標とした。1に関しては、横浜市立大学附属病院リハ科では年間約2000名の新規リハ対象患者がおり、そのほとんどにおいて理学療法が処方され、歩行訓練などの運動療法が実施されている。従来からリハ医療の対象疾患と考えられている脳血管疾患などの神経疾患と、骨関節疾患を中心とした整形外科疾患のほか、感染症や癌に対する長期化学療法や手術治療、緩和治療などの多くの患者が、高齢化をベースに治療中の低活動化に伴い歩行障害を呈し、歩行訓練を必要としていることが分かった。また歩行障害を理由に自宅退院が困難であるため、転院や施設入所が必要となっている状況が確認できた。2に関しては、横浜市立大学における倫理審査承認を受けることができておらず、リハ装置を使用した歩行訓練の実施には至っていない。横浜市立大学における研究実施のための倫理審査の承認が完了していない。そのため、歩行障害を有する患者に対して、ロボットリハ装置の実際の歩行訓練への導入が行えていない状態である。また平成31年4月より、研究を実施する医療機関の変更を予定しており、今後は宮崎大学医学部を実施主体として研究を継続する予定としている。また、ロボットリハ装置の特徴である自動追随機能の使用者を感知する足元部分のセンサーに対して技術的な調整が必要であるため、協力企業において修正を行っている。平成31年4月からは宮崎大学医学部での研究継続を行う。そのため、新たに臨床研究に対する倫理審査申請、およびロボットリハ装置の宮崎県への移送などを行い、歩行訓練への導入を開始する予定としている。ロボットリハ装置の安全性に関しては、センサー機能などを含めて健常者を対象とした検討から行い、歩行障害者に対する歩行練習、リハビリテーション治療への活用へ広げていく方針としている。1高齢で主に骨関節疾患を主体として歩行障害を有する患者、2脳血管疾患等による片麻痺などの運動障害により歩行障害を有する患者、3パーキンソン病などの神経疾患による運動障害により歩行障害を有する患者、4様々な疾患による長期間の入院に伴う低活動によって筋力低下(廃用)をきたし歩行障害を呈した患者、などを研究対象として歩行訓練を行う予定である。いずれの状態の対象患者も、十分に確保が可能であり、理学療法士の協力も得られる体制を整えている。

また、ロボットリハ装置の特徴である自動追随機能の使用者を感知する足元部分のセンサーに対して技術的な調整が必要であるため、協力企業において修正を行っている。平成31年4月からは宮崎大学医学部での研究継続を行う。そのため、新たに臨床研究に対する倫理審査申請、およびロボットリハ装置の宮崎県への移送などを行い、歩行訓練への導入を開始する予定としている。ロボットリハ装置の安全性に関しては、センサー機能などを含めて健常者を対象とした検討から行い、歩行障害者に対する歩行練習、リハビリテーション治療への活用へ広げていく方針としている。1高齢で主に骨関節疾患を主体として歩行障害を有する患者、2脳血管疾患等による片麻痺などの運動障害により歩行障害を有する患者、3パーキンソン病などの神経疾患による運動障害により歩行障害を有する患者、4様々な疾患による長期間の入院に伴う低活動によって筋力低下(廃用)をきたし歩行障害を呈した患者、などを研究対象として歩行訓練を行う予定である。いずれの状態の対象患者も、十分に確保が可能であり、理学療法士の協力も得られる体制を整えている。横浜市立大学での研究実施を予定し、ロボットリハ装置の移送や補修などに係る経費として計画していたが、平成31年度より研究実施を宮崎県に変更することとなった。そのため、平成30年度に横浜市立大学へのロボットリハ装置の移送を行う必要がなくなったため次年度使用額が生じる結果となった。平成31年度は宮崎県へのロボットリハ装置の移送を行う予定としており、その輸送費や定期的メンテナンスにかかる費用として使用する予定である。
硝酸還元酵素による一酸化窒素(NO)生成に関する基礎的研究

脊椎動物、無脊椎動物、バクテリアではNO合成酵素(NOS)が存在し、様々な生理作用に関与していることが明らかになっている。ところが、植物の酵素的NO生成機構は未だ意見の一致を見ていない。哺乳類型NOSが発見されて以来、植物でも動物の系と同様な酵素が存在することが期待され、NOS遺伝子及びタンパクの同定が試みられてきた。しかし、ゲノムプロジェクトの概要が終了したモデル植物(アラビドプシス)ゲノムからもNOS様配列は確認できなかった。我々は、数年来、植物NOSプロジェクトとは独立に別の可能性を検討し、全く異なった機構からなるAlternative NO production pathwayを提唱してきた。無機窒素をアミノ酸等の有機窒素変換する窒素同化は、光合成と並んで植物の重要な代謝である。我々は、窒素同化系の鍵酵素である硝酸還元酵素(NR)がNO生成を触媒することを世界で初めて証明した。通常、NRはNAD(P)Hを電子供与体として硝酸を亜硝酸へと還元する。ところが、NRが通常の反応生成物である亜硝酸を基質とした時にNOを生成することを、in vitro系で実証した。また、単細胞緑藻のクラミドモナス野生株に亜硝酸を加えた時にも、顕著なin vivoでのNO生成が観察された。一方、NR欠損株ではNO生成は全く起こらなかった。これらの結果は、植物にはNOSとは異なる、NR依存性のNO生成経路が存在することを示している。動物細胞では、NOはNO合成酵素(NOS)によってアルギニンから生成されることが知られている。同様の機構が植物細胞でも仮定されているが、現在までNOSのタンパクも遺伝子も単離されていない。我々は、1999年に窒素同化代謝の鍵酵素である硝酸還元酵素(NR)が、通常の生産物である亜硝酸を基質としたときにNOを生成することを証明した。本研究計画では、NO依存性の生理応答反応を解明する前段階として、in vivoでのNRによるNO生成機構の解析を実施し、基礎的な知見を得ることを目的とする。本年度はNR依存性のNO生成のin vitro反応を更に詳しく調べた。NOの検出を電極法と蛍光法の二種を用いて測定し、実際にNOが生成されていることを確かめ、亜硝酸のKmが硝酸の100倍高いことを示した。更に、NRがNO以外に、ペルオキシナイトライト(ONOO-)を同時に生成していることを初めて明らかにした。NR依存性のNO生成を準in vivoモデル型として、ミトコンドリアと葉緑体の電子伝達系に及ぼす影響を検討した。どちらの電子伝達系もNOによって阻害を受け、酸化的リン酸化及び光リン酸化反応活性は著しい減少を示した。これらの結果は、NRが窒素同化だけでなく、酸化ストレスの要因となることを示唆している。動物細胞では、NOとはNO合成酵素(NOS)によってアルギニンから生成されることが知られている。我々は、1999年に窒素同化代謝の鍵酵素である硝酸還元酵素(NR)が、通常の生産物である亜硝酸を基質としたときにNOを成成することを証明した。本年度はNR依存性のNO生成を示すin vivo率での証明を試み、植物におけるNR依存性NO生成の生理的重要性を明らかにすることに主眼を置いた。単細胞緑藻のクラミドモナスを用いて、生細胞でも亜硝酸の添加時にNOが放出されることを明らかにした。この反応は、NRの阻害剤によって完全に消失し、NRを欠失したクラミドモナス突然変異体では全く観察されなかったことから、生細胞でもNRによってNOが酵素的に生成されていると結論した。一方、ソラマメの孔辺細胞に対する亜硝酸の効果を見たところ、NO発生剤と同様に気孔の開孔を促す効果があることが分かった。NO依存性信号伝達系の緩和阻害剤である勃起不全薬バイアグラを孔辺細胞に吸引させると、過酸化水素誘導性の閉孔反応が著しく阻害された。

これらの結果は、動物細胞におけるNOSと同様に、NRがNO成成に関して生理的に重要な働きをもっていることを示唆するものである。脊椎動物、無脊椎動物、バクテリアではNO合成酸素(NOS)が存在し、様々な生理作用に関与していることが明らかになっている。ところが、植物の酵素的NO生成機構は未だ意見の一致を見ていない。哺乳類型NOSが発見されて以来、植物でも動物の系と同様な酵素が存在することが期待され、NOS遺伝子及びタンパクの同定が試みられてきた。しかし、ゲノムプロジェクトの概要が終了したモデル植物(アラビドプシス)ゲノムからもNOS様配列は確認できなかった。我々は、数年来、植物NOSプロジェクトとは独立に別の可能性を検討し、全く異なった機構からなるAltemative NO Production pathwayを提唱してきた。無機窒素をアミノ酸等の有機窒素変換する窒素同化は、光合成と並んで植物の重要な代謝である。我々は、窒素同化系の鍵酵素である硝酸還元酵素(NR)がNO生成を触媒することを世界で初めて証明した。通常、NRはNAD(P)Hを電子供与体として硝酸を亜硝酸へと還元する。ところが、NRが通常の反応生成物である亜硝酸を基質とした時にNOを生成することを、in vitro系で実証した。また、単細胞緑藻のクラミドモナス野生株に亜硝酸を加えた時にも、顕著なin vivoでのNO生成が観察された。一方、NR欠損株ではNO生成は全く起こらなかった。これらの結果は、植物にはNOSとは異なるNR依存性のNO生成経路が存在することを示している。
現代における危機の表象と怪物生成のメカニズムについての研究

メディアや文学における危機の表象において、ジェンダーの要素が国家共同体の概念と深く結びつき、犯罪者のイメージが性的逸脱や規範的ジェンダー逸脱と関連していることが明らかになった。逸脱者を犯罪者として描き出し、罰することにより、他者として社会から排除し罰する機能を持つ言説は、同時にその社会の脆弱な規範や国民アイデンティティを保持しようとする意図に支えられている。現代社会において、特にセンセーショナルに注目を集めた犯罪やテロに関する語りをマスコミ報道や文学作品などから収集し、その語りの分析を通して、何が他者化され怪物として表象されるのか考察する。そこから現代社会が特徴的に抱える恐怖の構造を照射する。既存の文学領域を超え、社会における「語り」と総合的に捉え、ジェンダーの視点を大いに用いて分析するもので、対象として日本社会、欧米社会を比較的に扱うが、それはインターネット時代の到来を迎え、もはや国境という概念が無意味化する中での「脅威」を明らかにするためである。明瞭なイデオロギーが欠如し、複雑で混沌とした現代社会の分析として、これまでの領域分断的研究手法では到達不可能であったあらたな知の領域を目指す。本年度は主に文献収集を行い、特にオウム真理教事件については分析を開始した。地下鉄テロ以前のオウム真理教については大別すると1)陰謀説(ロシアとの関連)2)麻原詐欺説3)宗教説が存在したが、テロ後、マスコミの論調はもっぱら1)と2)に傾き、人々はオウム真理教を政治的な犯罪集団と断罪した感がある。しかし単なる政治的テロ集団という位置づけでは、説明しがたいものがそこに残っている。村上春樹をはじめ、『A』や『カナリア』などを含む実に多くのドキュメンタリー(風)作品が、元信者を基本的に無垢な被害者として扱い、それぞれの声を拾おうとしたのは、そのような説明しがたさを埋める努力であったといえるが、オウムの宗教的として捉えないと、そこに引き寄せられた日本人の問題をすくいとることはできないと指摘する。その点で大江健三郎の『宙返り』は、現代日本における宗教をテーマとして、教祖変節以後の信者たちの問題を中心に据えた点で、意義深いものである。一方で甲南女子大の池田太臣講師は、オウムが宗教だけではやはり説明できず、サブカルチャーの一種として捉えるべきだと指摘する。確かにいわゆるオタクを引き寄せる要素として、オウム内部だけで通用するような語彙、特殊能力の重視などがあり、秋葉原のオタクカルチャーと共通する要素は多い。またオウム真理教信者の「いじめられっこ的」側面もそれに当たるだろう。だが教祖麻原について、文学が語ろうとしないのはなぜか。世俗的文脈では怪物視されながらも、文学者たちは彼を避ける。そこに切り込んでいくことが必要である。彼の親子関係があまり語られないこと、またオウムが「家族」を壊したとしてバッシングされることからして、現代日本において聖域化されている「家族」を、オウムがなにかしら揺るがしたからこそ、あのような極端なメディア・パニックを引き起したのであろう。今後もこの考察は続けていく。本年度は、昨年度に収集した文献の分析を行い、オウム真理教をめぐる言説についての論文を完成させ発表した(アジア文化研究35(March 2009)、241264頁)。論文では、いかにオウム真理教を巡る言説が壮大かつ荒唐無稽の陰謀説や、ことさら教祖の奇矯さに注目する論に貶められ、その結果としてオウム真理教事件が持つ社会への影響力が薄められ、恐怖が嗤いへ転化され、最後に記憶の中で無化されてきたかを小説・映画の分析を通じて見た。宗教として扱うことを拒絶するその一貫性と、家族というものを聖域化する傾向が表出し、日本社会のタブーが垣間見えるものとなっている。このような未曾有のテロ事件に際し、加害者を怪物化することによって閉じてしまう言説を避けることの困難と、この事件が示唆する現代の宗教的なものへの渇望と向き合うことの困難を指摘するとともに、本論文は提言として、大江健三郎の『宙返り』にあるように、宗教を求める心のあり方に焦点を当てた「回収的でない物語」を構築していく重要性を指摘した。また、秋田連続児童殺害事件、和歌山カレー事件、神戸児童殺害事件、奈良児童誘拐事件の報道、文献を収集、分析に着手し、秋田を除いては現地取材を行なった。地域性と怪物化の関連についても、思考を発展させつつある。さらに来年度にむけて、9・11の資料を収集した。それぞれの社会・地域において、ことさらに嫌われたり排除される人物像にせまることで、その社会・地域のタブーに迫る研究として有意義なものである。昨年度に収集した資料の分析を進めながら、関連してパフォーマンス・スタディーズ分野へ領域を広げ、犯罪やテロといった行為が現代社会のどのような特徴によって引き起こされ、それがどのように社会的対応・反応を引き起こすかを分析した。この研究においては、米国ハーバード大学のロビン・バーンスタイン教授の指導を受け、教授の新進の視点に刺激を受け、パフォーマンスや劇場、インターネットなどのメディアが現代社会において持つ重要な意味についての知識・考察を深めた。

12月にハーバード大学において行なった口頭発表では、9・11のテロやオウム真理教が映像というメディアの力を大きく利用して影響力を拡大したことと、現代における犯罪被害者・加害者のメディア露出が視聴者に及ぼす影響について考察し、インターネットの普及によって人々の認識の地平が、いわば浸食された状態にあることと、ある種のパフォーマンスへの過剰反応の関連についてまとめた。パフォーマンス・スタディーズという比較的新しい領域と、文学・カルチュラル・スタディーズなどの領域を横断する研究となり、80年代以降に起こった社会の変化について、聴衆と活発な意見交換を行なうことができた。この口頭発表をさらに発展させた形で、和歌山カレー事件・秋田児童連続殺害事件などセンセーショナルに世間を騒がせた事件において、ジェンダーとパフォーマンスが現代日本の「劇場型社会」で引き起こした反応について考察した論文を執筆し、国際基督教大学日本研究プログラム発行の『JAPAN STUDIES:THE FRONTIER日本研究のフロンティア』にて発表した。今年度はさらに、「怪物生成の物語」が、めまぐるしく登場する新しい「語り」の形式の中でどのような機能をはたしているのか、その精神分析的傾向の強い物語化と、怪物化に大きな影響を及ぼすネット掲示板の語りについて、文学全体を見渡した議論を展開するべく、資料の分析・考察を始めた。これらの分析を通して、現代の犯罪者を巡るナラティブにおいて劇場型犯罪という現代社会特有の状態が深く関係しているという確信を得、最初の「劇場型犯罪」とも言えるゾディアック殺人事件についての資料収集を行なった。いまだインターネットが登場する以前の「劇場」と、インターネット以降の「劇場」の比較を、2010年度中に行なう予定である。平成22年度は8月までアメリカでの資料収集を行ない、帰国後資料の分析と研究のまとめを行なう予定であったが、アメリカで9/11に関する新しい文献を発見があり、その検討と分析のために一年間研究期間を延長した。その結果、テロや事件の表象においては、国家と国民アイデンティティとジェンダーとが深くつながっていることが明らかになった。これは、9/11という一つの事由に限らず、共同体の危機が認識されるときに重要な概念であり、その検証にあたって現代日本人にとっての危機の出発点として明治維新と第二次世界大戦を文学的に考察する必要が浮かび上がってきた。そこで、まず近代における「日本人」の概念が作り上げられた明治時代に焦点を当て、この時代の文学作品において「日本人性」が以下に表象されたかを見た。文献資料としては田山花袋の小説『蒲団』と、谷崎潤一郎の小説『痴人の愛』などを用い、本田和子の『女学生の系譜』を資料に、明治時代に欲望のまなざしをもって描かれた女学生の造形に、日本国家のアイデンティティがどのように映し出されているかを分析し、国際基督教大学ジェンダー研究センター学術誌『Gender and Sexuality』第7巻に発表した(2012年3月)。残念ながら秋以降、体調が悪く、研究を完成させて出版に至ることはできなかったが、本課題終了後も出版を目指して継続研究していく。
心筋虚血におけるギャップ結合の調節と細胞壊死への関与の検討

本研究では、1)心筋虚血後のギャップ結合機能ならびにその構成蛋白コネキシン43(connexin-43)の変化と虚血心筋細胞壊死との関連、2)心筋虚血耐性を顕著に増強するischemic preconditioning(虚血プレコンデイショニング、PC)によるコネキシン43のリン酸化状態ならびにギャップ結合機能の変化を検討した。その結果、1)虚血30分後に心筋コネキシン43の脱リン酸化が見られるが、PCを行うと、虚血10分の時点で既に脱リン酸化が認められこと、2)PKCの阻害薬は、虚血によるコネキシン43の脱リン酸化を抑制すること、3)lucifer yellowをトレーサーとしてギャップ結合の開存を評価するとPCはギャップ結合阻害薬(2mMヘプタノール)と同様による虚血心筋におけるギャップ結合閉鎖を促進すること、4)PCによりPKC-εはミトコンドリア分画ならびに介在板分画へtranslocationするが、PKC-α、PKC-δにはPCよる有意なトランスロケーションがみられないこと、5)ギャップ結合阻害薬(ヘプタノール、2,3-butanedione monoxime、18β-glycyrrhetinic acid)は梗塞サイズをPCの効果と同等に縮小すること、が示された。以上の成績より、ギャップ結合はその閉塞により虚血における心筋細胞壊死を抑制する役割を有し、PCはPKC-εを活性化させ、その結果活性化する蛋白フォスファターゼがコネキシン43脱リン酸化を促進することによりギャップ結合の閉鎖を促進させ、心筋障害の抑制をもたらしている可能性があると考えられた。心筋虚血ならびに心筋虚血耐性の変化とギャップ結合蛋白connexin 43の関連を検討し、以下の所見を得た。1.ウサギの摘出灌流心標本から採取した心筋サンプルの細胞質分画、intercalated disk分画、細胞膜分画それぞれにおけるconnexin43の蛋白レベルならびにその脱リン酸化をWestern blottingで解析した結果、心筋虚血30分までの経過では、connexin43の総蛋白レベル、またその細胞内分布には変化がないが、虚血の経過とともにその脱リン酸化が起こることが示された。またこの成績は免疫組織学的な解析の結果とも一致した。2.心筋虚血耐性を増強させる操作としてpreconditioning(PC)を行うと、protein kinase C-εの細胞質から細胞膜へのtranslocation、p38MAP kinaseの活性化がみられたが、PCは虚血によるconnexin43の脱リン酸化を促進することが示された。3.心筋虚血直後からheptanol、あるいは18β-glycyrrhetinic acidを用いてギャップ結合機能を阻害した場合、30分の心筋虚血・再灌流後の心筋細胞壊死量は対照群の60%20%に抑制された。一方、再灌流直後からこれらギャップ結合阻害薬を投与した場合には、こうした心筋細胞保護効果は認められなかった。また、ギャップ結合の開口を促進するために、isoproterenolを用いてprotein kinase Aを活性化するとPCの心筋保護効果が阻害された。以上の成績より、「PCがprotein kinase C-εの活性化によりconnexin43のリン酸化を促進し心筋虚血の早期からギャップ結合が閉鎖することが心筋虚血耐性を増強する」という我々の仮説のうち、ギャップ結合の閉鎖と心筋虚血耐性との関連については支持されたが、PCによるprotein kinase C-εやp38MAP kinaseを介したconnexin43のリン酸化はむしろ否定的と考えられた。今回の検討からはprotein kinase C-εが間接的にconnexin43の脱リン酸化を促進することがギャップ結合の閉鎖、心筋虚血耐性の増強に寄与する可能性が考えられる。そこで、protein kinase C-εとconnexin43の脱リン酸化機構との関連を現在解析中である。前年度の成果を背景に、ウサギの摘出心灌流標本を用いて以下の実験成績を得た。2.PCによるPKC-εのtranslocation、ならびにPKC活性化薬であるoleyl-

acetyl-glycerolによるPKC-ε,PKC-αのtranslocationはいずれもmicrotubulesの脱重合薬であるcolchicineにより阻害された。3.PCによるp38MAP kinaseの活性化もcolchicineにより阻害された。4.PCは30分虚血2時間再灌流による心筋梗塞量を有意に減少させたが、このPCの効果はmicrotubulesの脱重合薬であるcolchicine、nocodazoleのいずれによっても阻害された。5.Lucifer yellowをトレーサーとして用い、心筋虚血の際のギャップ結合の開存を評価すると、in vitroの25分虚血の間にlucifer yellowが輸送された範囲は、PCならびにheptanolによる前処置により、有意に抑制された。以上の成績を、昨年度の実験成績と総括すると、虚血心筋におけるギャップ結合の閉鎖は、自己防御機構の一つであり、PCはmicrotubule依存性の機構を介してPKC-εのintercalated diskへのtranslocationをもたらし、おそらくconenxin-43の脱リン酸化促進によってギャップ結合の閉鎖を促進すると考えられた。
遅延型増殖抑制を起こす転写因子HIC-5遺伝子の機能

従来の我々の研究からTGFβ_1およびH_2O_2で誘導されるHIC-5遺伝子産物はLIMモチーフに属するZnフィンガーを持ちDNAに結合能を有すること、またこの強制発現により不死化細胞の老化を誘導することが明らかとなっている。本研究ではまず、In situ hybridizationによりHIC-5遺伝子の成熟および胎児マウス組織における発現を検討したところ、ある種の細胞の分化に関与している可能性が示された。そこでNGFで神経細胞様に分化することが知られているラット副腎髄質褐色細胞腫由来細胞PC12やマウス筋芽細胞C2C12にHIC-5センス発現プラスミドを導入し分化への関与を検討した。PC12細胞ではコントロールに比べ神経様突起の進展が見られ、C2C12細胞ではMyosin heavy chainを分化マーカーとしたとき分化が促進される傾向が見られた。さらに、細胞の分化への関与とhic5蛋白質のDNA結合特異性を解析した。HIC-5蛋白質の結合DNA配列を明らかにする目的で大腸菌で作製したHIC-5蛋白質とマウスゲノムDNA(制限酵素で200-300bpに切断したもの)を反応させた後、HIC-5タンパク質に対する抗体を用いてHIC-5蛋白質と結合した断片を回収し、PCRで増幅したこの操作を繰り返し、HIC-5蛋白質結合断片を濃縮し、クローン化した断片について、south-western法、gel shift assay法により結合性を確認した。得られた7つの結合断片の配列を決定したところ6つが数十bpにおよぶ(A)_nCから成る特徴的な繰り返し配列を共通に含んでいた。さらにDNaseI foot printingにより断片中のHIC-5蛋白質結合部位を同定したところ(A)_nC配列部分であることが示唆された。このようにHIC-5遺伝子は老化や細胞分化といった非可逆的な増殖停止機構に関与している可能性があり、今後この点をその産物のDNA結合および他の因子との相互作用の面からさらに明らかにしていきたい。
女性の月経周期に関連した"しかたない"という認識の意味と健康増進行動の関連性

インタビュー内容を再度分析した。結果、健康上"しかたない"と認識していることの概念と"しかたない"という認識と健康行動の関連が明確になった。1)健康上での"しかたない"ことの概念健康上"しかたない"と認識されることは、自分のコントロールが及ばないと感じているところで生じた健康上の気がかりや問題(先行要件)によって、深刻ではないがしたいことができないなどの喪失が生じている状態であった。そして、その状態を"しかたない"と認識することで、「なぜ自分が」という否認から「自分のこと」として引き受けていた。"しかたない"と認識する内容は、人生経験や価値観によって個人差があり、状況によっても変化し常に"しかたない"こととして存在するわけでなかった。また、時間的特徴として、月経痛のように生じる期間が限られていることや繰り返すことが認められた。今後の予測としては、軽減または消滅することを期待しているが明らかな見通しがなかった。帰結として、健康行動を模索する場合と自然の解決を待つ場合が認められた。健康行動の結果、解決・軽減することもあるが不変の状況も認められた。2)"しかたない"という認識と健康行動との関連月経時の痛みに焦点を当てて、月経痛の状況と健康行動について、月経時の痛みを"しかたない"と認識している群としていない群で比較検討した結果、"しかたない"という認識と健康行動に以下の関連が見出された。"しかたない"という認識は、月経時の痛みそのもののとそのことに対する健康行動の結果に対するものの2つがあった。月経時の痛みそのものを"しかたない"と認識している場合にとられている健康行動は「我慢する」ことであった。月経時の痛みそのものを"しかたない"とは認識していない場合には、健康行動が模索されていたが、痛みの程度によって模索状況は異なっていた。また、健康行動の結果、月経時の痛みを"しかたない"と認識している場合は、健康行動によって個人が期待する結果が得られていない状況であり、かつ、その後の健康行動の模索があきらめられている状況であった。今後は本研究での成果を踏まえ、女性の健康増進を支援するプログラム開発を検討していきたい。本年度は、個人インタビューを実施・分析している段階である。1、インタビューガイドの作成研究計画では、月経に関する健康行動に焦点をあてて「しかたない」という認識と健康行動の関連について明確にすることを予定していた。しかし、文献検討および研究者間の討議の結果、月経に関する健康行動について必ずしも「しかたない」という認識を持っているとは限らないこと、また、「しかたない」について概念分析、獲得状況および健康増進行動との関連の明確化のためには、「しかたない」と認識していない健康行動についても分析する必要性が示唆された。したがって、健康について「しかたない」と感じたこと、「しかたない」と感じないが女性特有の健康上のことをインタビュー項目の中心とした。2、インタビューの実施状況対象は閉経後も含め月経開始後の女性とし、雪だるま式に募った。インタビュー協力者へは、研究者が、文章と口頭で研究の説明を直接行い、文章で承諾を得た。なお、研究承諾書に署名後にも研究参加を辞めることができることを保証した。現在、20歳台から70歳台までの女性26名から承諾が得られており、13名のインタビューが終了した。インタビュー内容は、全て録音し、逐語語録および要約を作成した。3、分析状況インタビュー内容要約から明らかになった主な結果は以下のとおりである;1)健康に対して「しかたない」という思いは、健康の気がかりや病気、月経に関することに対して主に語られ、最も「しかたない」と思うことは、現在の健康問題に集中していた。また、自分の健康だけでなく、家族に関することも含まれていた。2)「しかたない」ということは、"自分ではどうにもならないこと"、"当然のこと"、"どうにかしたいが優先順位の低いこと"であった。3)「しかたない」という認識に関連することとしては、成育環境や周囲の反応などが語られた。1、主な実績健康のことで"しかたない"と思っていることの経験、女性特有の健康上の経験、人生の満足感および今後の計画について、半構成のインタビューを引き続き実施し、15名の個人インタビューを追加実施した。昨年度分とあわせて28名のインタビューについて分析し、その成果の一部を第22回日本看護科学学会において「女性が健康に関して"しかたない"と認識することとそれに対する健康行動」として発表した。2、方法と結果雪だるま式にインタビュー協力者を募集し34名から協力の表明が得られ、28名にインタビューを実施した。インタビューは、1、2回/人、50160分/回であり、全てを録音し逐語録を作成した。倫理的配慮として、研究の目的・方法、デメリット・メリットを説明し、いつでも質問できること、途中で参加を辞めることができること、インタビュー内容についての匿名性、研究の目的以外での公表をしないこと、録音テープの破棄を保証した。分析の結果、健康上"しかたない"と認識されていることは、その人自身がどうすることもできないと感じているところで生じていた(不可抗力感)。また、日常生活への支障が少なく、本人にとって深刻なものではないが、ある限られた時期に繰り返され、そのことによって自分のしたいことができない(喪失)という特徴が認められた。さまざまな健康行動の結果、"しかたない"ことは、「解決」、「コントロール」、「軽減・改善」、「不変」となった。これらの過程は、個人の考え方や価値観の影響を受けていた。3、今後の課題

"しかたない"ことと日常の健康との関連、および日常的な女性の健康を支援する上で必要なことについて分析をしていく。インタビュー内容を再度分析した。結果、健康上"しかたない"と認識していることの概念と"しかたない"という認識と健康行動の関連が明確になった。1)健康上での"しかたない"ことの概念健康上"しかたない"と認識されることは、自分のコントロールが及ばないと感じているところで生じた健康上の気がかりや問題(先行要件)によって、深刻ではないがしたいことができないなどの喪失が生じている状態であった。そして、その状態を"しかたない"と認識することで、「なぜ自分が」という否認から「自分のこと」として引き受けていた。"しかたない"と認識する内容は、人生経験や価値観によって個人差があり、状況によっても変化し常に"しかたない"こととして存在するわけでなかった。また、時間的特徴として、月経痛のように生じる期間が限られていることや繰り返すことが認められた。今後の予測としては、軽減または消滅することを期待しているが明らかな見通しがなかった。帰結として、健康行動を模索する場合と自然の解決を待つ場合が認められた。健康行動の結果、解決・軽減することもあるが不変の状況も認められた。2)"しかたない"という認識と健康行動との関連月経時の痛みに焦点を当てて、月経痛の状況と健康行動について、月経時の痛みを"しかたない"と認識している群としていない群で比較検討した結果、"しかたない"という認識と健康行動に以下の関連が見出された。"しかたない"という認識は、月経時の痛みそのもののとそのことに対する健康行動の結果に対するものの2つがあった。月経時の痛みそのものを"しかたない"と認識している場合にとられている健康行動は「我慢する」ことであった。月経時の痛みそのものを"しかたない"とは認識していない場合には、健康行動が模索されていたが、痛みの程度によって模索状況は異なっていた。また、健康行動の結果、月経時の痛みを"しかたない"と認識している場合は、健康行動によって個人が期待する結果が得られていない状況であり、かつ、その後の健康行動の模索があきらめられている状況であった。今後は本研究での成果を踏まえ、女性の健康増進を支援するプログラム開発を検討していきたい。
超高密度・超高速度水素吸蔵PCP/ナノ金属複合物質の創製と触媒反応への展開

Pdナノ結晶を金属イオンと有機配位子からなる多孔性金属錯体(MOF)で被覆すると、水素吸蔵量は被覆していないPdナノ結晶に比べて2倍になり、それと同時に、水素の吸蔵/放出速度も2倍になることを発見した。高性能な燃料電池の開発には、高い水素分子解離能・透過性を有する電極の開発が重要になる。開発したハイブリッド材料は水素分子を原子状に解離し、格子内部へ拡散する能力が既存のPdナノ結晶に比べ2倍優れており、電極触媒に用いることで高出力の燃料電池車の開発に繋がることが期待される。ナノ金属と多孔性金属錯体(MOF)からなる複合物質はお互いの相乗効果により革新的な水素機能性材料になり得る可能性がある。平成25年度では三次元細孔を有するCu3(BTC)2(BTC=Benzene-1,3,5-tricarb oxylate)有機構造体を(100)面の結晶面を有する立方体Pdナノ結晶の表面に被覆したMOF複合物質(Pd@Cu3(BTC)2)を作製し、その水素吸蔵特性について調べた。具体的には、粒径を制御する保護剤、結晶面を制御するキャッピング試薬を用い、Na2PdCl4をアスコルビン酸で還元することにより、はじめに立方体Pdナノ結晶を作製した。得られた立方体Pdナノ結晶の溶液にCu(NO3)2およびBenzene-1,3,5-tricarb oxylateを加え、加熱・撹拌することにより、Pd@Cu3(BTC)2ナノ複合物質を作製した。得られた複合物質の構造については、粉末X線回折(XRD)および透過型電子顕微鏡(TEM)を用いたエネルギー分散型X線分光(EDS)測定により調べた。また、水素吸蔵特性について調べるため、水素圧組成等温線(PCT)測定を行った。PCT曲線の結果、Cu3(BTC)2の被覆によってPdナノ結晶の水素吸蔵速度および水素吸蔵量が飛躍的に向上することを見出した。Cu3(BTC)2単独では水素を吸蔵しないことから、Cu3(BTC)2被覆によるPdナノ金属の水素吸蔵特性の飛躍的な向上は従来の常識を覆す発見であると共に、有用な触媒の開発に繋がる発見でもある。つまり、Cu3(BTC)2被覆Pdナノ金属が持つ優れた水素分子乖離能力及び水素原子との高い親和性により、当該新規複合物質は既存のPd触媒よりも高い触媒活性を示すことが期待される。また、水素吸蔵特性の飛躍的な向上はCu3(BTC)2被覆Pdナノ金属の構造特異性、つまりはPdナノ金属とMOF界面で起こる電子移動が大きく寄与していることを各種分光学的手法により解明した。Pdナノ結晶の表面原子配列を精密に制御することで、水素の吸蔵速度を変えることに成功した。立方体Pdナノ結晶の表面にMOFを組み上げていくボトムアップ法により、立方体Pdナノ結晶とCu3(BTC)2(HKUST-1)のハイブリット材料(Pd@HKUST-1)を作製した。Pd@HKUST-1の水素吸蔵量は立方体Pdナノ結晶よりもおよそ2倍多く水素を吸蔵した。HKUST-1単独では水素を吸蔵しないため、この結果はHKUST-1の被覆によって、立方体Pdナノ結晶の水素吸蔵能力が飛躍的に向上していることを示している。このような水素吸蔵特性の飛躍的な向上には、Pdナノ結晶からHKUST-1への電荷移動が大きく関与していることをX線光電子分光測定より突きとめた。さらに、他の金属ナノ粒子とHKUST-1との複合物質やPdナノ結晶と他のMOFとのハイブリット化を行い、系統的な研究を行った。また、シェールガス革命による天然ガスやメタンハイドレートなどの炭素資源を有効に活用し、金属ナノ結晶がMOFで被覆した革新的な新材料を利用することで、資源・エネルギー・環境問題を解決し、持続可能な社会実現に向けて大きな貢献が出来るものと期待される。化学高密度・高速度に水素吸蔵を吸蔵する複合物質の創製することができた。さらに、固体NMRやXPS測定により水素吸蔵特性を徹底的に調べることで、水素吸蔵メカニズムや指導原理・設計指針を得ることができた。種々の複合物質の創製と、得られた複合物質の電子状態を水素吸蔵を調べる。
スカラー曲率一定な超曲面の構造の研究

ユークリッド空間の完備で非コンパクトな超曲面でスカラー曲率が正で一定なものは,球面,円柱,回転面しか現在までに知られていない.この研究では,一般化された回転面で完備で非コンパクトな超曲面でスカラー曲率が正で一定なものを構成した.以前の研究では定性的な議論を用いた点が不満なところであったが,それを定量的な議論であいまいさを無くした.O(p+1)×O(q+1)-不変な一般化された回転超曲面について,スカラー曲率一定=Sを表す方程式は次のように書ける.(x(s),y(s))が母線にあたり,αは接ベクトル(x',y')とx軸とのなす角である.この研究のキーポイントは,この方程式系を可積分な微分方程式系と比較することにより,解曲線の形をとらえることができたところである.ユークリッド空間の完備で非コンパクトな超曲面でスカラー曲率が正で一定なものは,球面,円柱,回転面しか現在までに知られていない.この研究では,一般化された回転面で完備で非コンパクトな超曲面でスカラー曲率が正で一定なものを構成した.以前の研究では定性的な議論を用いた点が不満なところであったが,それを定量的な議論であいまいさを無くした.O(p+1)×O(q+1)-不変な一般化された回転超曲面について,スカラー曲率一定=Sを表す方程式は次のように書ける.(x(s),y(s))が母線にあたり,αは接ベクトル(x',y')とx軸とのなす角である.この研究のキーポイントは,この方程式系を可積分な微分方程式系と比較することにより,解曲線の形をとらえることができたところである.L(c)上のコンパクト領域Ωの関数uについて,そのグラフが表す超曲面の(上向き法線ベクトルに関する)平均曲率が一定Hであることは次の方程式で表されることが計算によりわかる.L(C)の超曲面として∂Ωを考えるとき,その内向き平均曲率が正なものを考える.双曲空間において,Nelli-Spruck(1996), Lopez-Montiel(1999)は,0<H<1をみたす定数Hに対して,Hを平均曲率にもち∂Ωを境界に持つΩ上のグラフ曲面が存在することを証明している.この結果をpseudo hyperbolic spaceに拡張できないか,現在研究中である.また,極小曲面についての研究成果として,R^2上のグラフで表される。R^4の極小曲面についてBernstein型の結果を得た.定理MをR^4のspecial Lagrangian submanifoldで,法曲率が0であるものとする.するとMは平面になる.この研究では、2つの新しい結果を得た。ひとつは、スカラー曲率一定なコンパクト超曲面の非存在定理である。定理1ユークリッド空間には一般化した回転面であって、コンパクト、スカラー曲率一定なものは存在しない。研究以前には、回転させる母線についてある種の制限をつけた形でこの定理を証明できていたが、その制限を除いたすっきりとした形で証明できることがわかった。平均曲率が一定な一般化したコンパクト回転超曲面がたくさん存在することから、平均曲率とスカラー曲率の違いを表す定理といえる。二つめに、一般化された回転超曲面であって、完備、非コンパクト、スカラー曲率が正で一定な新しい例が無限個構成できることを証明した.ユークリッド空間の完備で非コンパクトな超曲面でスカラー曲率が正で一定なものは、球面、円柱、回転面しか現在までに知られていない。それら以外にも無限個存在することがわかった点が重要である。以前の研究では定性的な議論を用いた点が不満なところであったが、それを定量的な議論であいまいさを無くした.証明にはスカラー曲率一定を表す常微分方程式系を、可積分な常微分方程式系と比較する方法を用いる。その結果、解曲線の形を詳しく調べることができた。2階の常微分方程式には一般に比較定理は知られていないが、うまい変数を選ぶことと方程式の特徴を利用して1階の常微分方程式の比較定理に持ち込むところがキーポイントである。定理2 0<a<1をみたす任意のaに対して、xy平面の第一象限に含まれる曲線であってx=1,y=a,dy/dx=0の初期条件をみたす無限に伸びた曲線があり、それを0(3)X0(3)で回転させると6次元ユークリッド空間に、完備、非コンパクトな超曲面であってスカラー曲率=1となるものが得られる。
骨格筋のエネルギー代謝を調節する栄養応答型エピゲノムに関する研究

生命維持において、環境に応じた遺伝子発現調節は必須である。また、長期的な環境適応や体質形成には、エピゲノム変化を介した細胞の量的又は質的変化が重要である。骨格筋は強度の異なる二種の線維型、速筋と遅筋で構成され、運動や栄養等の環境要因によってその組成が変化する。筋形成における環境に応じたエピゲノム変化と線維型決定の仕組みは全くわかっていないため、この点を解明する目的で研究を実施した。本研究は、様々な細胞系譜で分化制御を担うヒストン脱メチル化酵素LSD1の機能に焦点を当てて実施した。具体的には、筋線維型を形作る線維及び代謝遺伝子の発現調節におけるLSD1の役割、環境因子によるLSD1機能の調節、の二点について検討した。前年度までの結果を踏まえて、本年度はマウス骨格筋線維型におけるLSD1の役割を明らかにする目的で、骨格筋特異的Lsd1欠損(KO)マウスを作製した。前年度までの研究で、遺伝子発現の線維型特異的は、筋芽細胞の分化初期に固定化されることを明らかにした。そこで、当該時期に特異的なLsd1-KOを薬剤で誘導できるマウスを作出した。生後の様々な時期に環境ストレスを加えると同時にLsd1-KOを誘導し、遺伝子発現解析を行った。その結果、環境ストレスに応じた遺伝子発現変化は、Lsd1欠損の影響を強く受けることが明らかとなった。研究期間を通して、LSD1が骨格筋分化過程における線維型及びエネルギー代謝型決定に重要な役割を果たすことが明らかとなった。また、グルココルチコイドやインスリン等の全身性栄養状態に応答して分泌されるホルモンにより、LSD1機能が調節されることがわかった。これらの点から、LSD1は環境に応じて骨格筋の質を決定する重要なエピジェネティクス因子であることが示唆された。本研究の成果により、環境に応じた体質形成の仕組みの一端が明らかとなった。栄養環境に応じたエネルギー戦略の転換(代謝リプログラミング)は、体質形成や恒常性維持に重要な役割を果たす。このような細胞表現型の転換は、エピゲノム形成を介した可塑的細胞記憶によって生み出されると考えられるが、その分子機序はほとんどわかっていない。本研究では、環境に応じた骨格筋代謝表現型を題材として、代謝プログラムの再構築の仕組みを解明することを目的として研究を行った。具体的には、研究代表者らがこれまでに代謝制御性エピジェネティクス因子として見いだしたヒストン脱メチル化酵素LSD1の骨格筋分化過程における役割を検討した。栄養環境ストレスとLSD1機能の相互作用を検討する目的で、種々の代謝関連内分泌因子がLSD1タンパク質発現に及ぼす影響を検討した結果、いくつかのホルモンが細胞内LSD1量に対して直接的な影響をもつことがわかった。また、それらの内分泌因子がLSD1依存性エピゲノム形成に直接的な影響を及ぼすことがわかった。さらに、栄養環境に応じたLSD1タンパク質複合体形成について、プロテオミクス解析を行い、ホルモン刺激に応答してLSD1と結合する分子群を同定した。これらの結果は、LSD1機能が環境に応じてダイナミックかつ選択的に変化する可能性を示している。現状を踏まえて、LSD1タンパク質の分解制御機構や環境応答性LSD1複合体機能の解明を目指して研究を進める。また、生体内における内分泌因子とLSD1機能の共役による骨格筋機能可塑性制御について検討する。さらに、運動や加齢等の様々な環境因子とLSD1の相互作用についても検討する。1.環境ストレスによるLSD1機能調節機構栄養環境がシグナル伝達を介してLSD1機能にどのような影響を及ぼし、エピゲノム記憶形成にどのように寄与するかを解明する目的で研究を実施した。本研究では、栄養環境を細胞内に伝達する因子として内分泌因子に着目して、骨格筋細胞におけるLSD1との機能的相互作用を解析した。まず、種々の内分泌因子がLSD1タンパク質量に及ぼす影響をウェスタンブロット法にて検討したところ、LSD1量を有意に増加させるものと減少させるものが見つかった。この時、LSD1 mRNAレベルは、目立った変化を示さなかったこと、プロテアソーム阻害剤処理により効果が消失したことから、これら内分泌因子がLSD1タンパク質の分解制御に寄与することが示唆された。これらの内分泌因子のうち、LSD1の分解を促進するものはLSD1による遺伝子発現制御に拮抗的に働き、分解を抑制するものは協調的に働くことがわかった。これらの結果から、栄養環境に応じた内分泌系の変化がLSD1を介したエピゲノム制御に直接的な影響を及ぼすことが示唆された。2.環境に応じたLSD1複合体形成機構栄養環境に応じてLSD1によるエピゲノム制御の選択性や持続性がどのように変化するかを解明する目的で、プロテオミクス解析によるLSD1結合タンパク質の網羅的同定を試みた。多くの既知LSD1結合タンパク質が内分泌刺激下でも影響を受けなかったのに対し、多くの新規同定タンパク質が環境依存的なLSD1結合を示した。また、核内外に局在するタンパク質が幅広く見いだされたことから、LSD1の細胞内局在がダイナミックに変化する可能性が示唆された。骨格筋細胞の分化過程における代謝型及び線維型決定の仕組みをエピジェネティクス制御の観点から解明することを目的として、ヒストン脱メチル化酵素LSD1の機能解析を行った。特に骨格筋の表現型可塑性に影響を及ぼす環境因子がLSD1によるエピゲノム制御にどのように関わるかを検討した。これまでの研究で、LSD1は好気呼吸及び遅筋線維遺伝子の発現を抑制することにより解糖系優位の速筋型の分化を誘導することを見出している。