hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
金属ナノ構造体における光励起状態の時空間コヒーレント制御と光伝播制御への応用

本申請では,気相において成熟したコヒーレント制御技術をナノ物質系に導入し,さらにこれに光励起状態の可視化法を融合させることで時空間コヒーレント制御を実現することを目的している。平成30年度は,さまざまな金属ナノプレートにおける時空間コヒーレントを実現することを当初の目的とした。これまでに,金プレートを用いた時間分解計測を実現し,その解析から励起されるプラズモンにはプレート面内に分極したモードと面外に分極したモードがあることを明らかにしている。また面外モードは,面内モードと比べて強い光閉じ込め効果を示すことが明らかとなっている。プラズモン波のコヒーレント制御を実現する上では,プラズモンの位相緩和についての知見を蓄積することは極めて重要である。当該年度の前半は,面外モードと面内モードの寿命を解明する方法として,あらたに3次元近接場可視化法を確立した。この手法を用いて金ナノプレートに励起される複数のモードを可視化した結果,面外モードが面内モードより長寿命であることが明らかとなった。この結果は,これまでの時間分解特性の観測結果とも整合することから,コヒーレント制御には面外モードが有用であることが明らかとなった。当該年度は,光励起エネルギーの伝播現象の可視化とその制御に向けた研究も進めた。金属ナノ構造体では,プラズモン失活後の励起エネルギーが電子温度に変換され,これがバリスティック伝導する。光励起エネルギーの可視化と制御を実現するためには,光励起後の電子温度の空間分布を可視化が不可欠である。これまでにポンププローブ法を用いた計測や屈折率変化を利用した計測を開発してきたが,感度に向上の余地があった。本年度は感度向上を目指して,発光計測を利用した温度計測法を開発した。今後これを利用した熱空間分布の可視化・制御に取り組む計画である。本研究では,金属ナノ構造体に誘起される光励起状態の制御を実現し,光と熱の伝播制御法を構築することを目的とした。また,励起状態の長寿命化,エネルギー伝播の動的可視化を実現し,光と物質の相互作用における理解を格段に深化させることを目的とした。二次元ナノ構造体である金属ナノプレートを用いた研究から,プレートに励起される空間構造が二次元ポテンシャル内の粒子の固有モードを用いて完全に説明することができることを明らかにした。計算で得られる固有モードは,物質特性によらず形状にのみ依存して変化する。つまり,本研究で明らかにした固有状態とその理解は,非常に一般性が高く,すべての物質系の理解に拡張可能である。また,ナノ物質の固有状態を対称性に基づいて分類することで,その分光特性を理解できることを明らかにした。さらに,プレートには,対称性の異なる面内に分極するモードと面外に分極するモードがあり,面外モードを励起することで励起状態の長寿命化が実現することを明らかにした。熱伝播過程の可視化では,あらたに金属からの一光子および二光子発光計測により,電子温度の測定が可能なこと,ナノ粒子の散乱スペクトルや蛍光色素の寿命変化から格子温度計測が実現することを明らかにした。後者の蛍光色素の寿命計測からは,熱源からの熱伝播挙動を可視化できることを明らかにした。以上のとおり当初の研究目標を概ね達成するとともに,当初の計画以上の成果を得るに至っている。本年度は,これまでに蓄積してきたプレートプラズモンに関する知見を活用し,二次元ナノ構造体における高度な時空間コヒーレント制御とエネルギー伝達制御を達成することを目標とする。エネルギーの伝達制御では,光場制御によりナノ物質に特定の固有モードを選択励起し,隣接するナノ物質へのエネルギー伝達の効率と方向を近接場相互作用により制御することを検討する。また,本研究ではプラズモン失活後のバリスティック熱伝導機構を詳細に明らかにすることを目的としている。これを実現するために,これまで進めてきた近接場光熱イメージング法の高度化をさらに進める。これにより,熱伝播挙動と試料内部に誘起される光励起状態の空間分布との相関を究明する。これらの計測からバリスティック熱伝導を制御する要因を解明し,その制御法を確立する。以上の二つの制御の実現に向けて,今年度も当初の研究計画にしたがい研究を推進する計画である。金属ナノ構造体に光励起される自由電子の共鳴モードは,電子と光場が時間的また空間的に結合した光強結合状態である。複数の光ー電子結合モードを同時励起し,その重ね合わせ状態をコヒーレントに制御することで,光強結合状態を時間と空間の両軸で制御することが可能である。本申請では,金属ナノ構造体に誘起される光励起状態の時空間コヒーレント制御を実現し,光と熱の伝播制御法を構築することを目的とする。この目標を実現するために,本年度は(1)高精度時間分解近接場顕微時空間制御装置の構築とそれによる動的空間モードの可視化と(2)近接場光熱顕微分光手法の開発に取り組んだ。まず(1)の課題では,制御可能な光励起状態のモデル系として二次元の金属ナノ構造体に励起されるプラズモンを利用した。光励起状態を時間と空間の両軸で制御するためには,励起光パルスにより複数のモードを同時(コヒーレント)励起する必要である。プラズモン場の時空間イメージングにより二次元の金属ナノ構造体がこの目的を達成するのに最適であることを明らかとするとともに,プラズモン場の緩和特性を詳細に解明することに成功した。

また解析の結果,光励起状態を時間と空間の両軸で制御を実現したことを示唆する結果が得られた。(2)の課題では,金属ナノ構造体の光熱変換過程を光学顕微鏡により単一粒子レベルで研究した。その結果,金属ナノ構造体およびその周辺物質の温度変化にともなうスペクトル変化を測定できることを明らかにした。さらに,その空間分布を可視化する手法として,近接場光熱顕微分光手法の開発に着手し,ナノ構造近傍の温度分布に起因すると推定される特徴的な空間構造が存在することを示唆する結果を得た。現在,測定手法の高精度化を進めるとともに測定結果の理論解析を進めている。本研究の成否を分けるのは,顕微分光装置ならびに位相制御装置の安定性を向上するところにある。すでに光原および顕微鏡を安定化するシステムを導入し,現在安定性の評価を行っている。また,この装置を用いて,光励起状態の時空間コヒーレント制御に取り組んでいる。測定結果の解析を進める過程で,二次元金属ナノ構造に励起される空間モードに局在光励起の本質にも関わる特異な選択則が存在することが明らかとなっている。またその解析からは,局在場の電場と磁場の両方を可視化できる可能性があることも明らかとなっている。光励起状態の時空間コヒーレント制御を実現するには至っていないものの,以上のとおり当初の計画以外の研究成果も得られていることから,本研究は概ね順調に進展していると判断される。金属ナノ構造体に光励起される自由電子の共鳴モードは,電子と光場が時間的また空間的に結合した光強結合状態である。複数の光ー電子結合モードを同時励起し,その重ね合わせ状態をコヒーレントに制御することで,光強結合状態を時間と空間の両軸で制御することが可能である。本申請では,金属ナノ構造体に誘起される光励起状態の時空間コヒーレント制御を実現し,光と熱の伝播制御法を構築することを目的としている。前年度までに,ロッドおよびナノプレートにおいて光励起状態の動的空間特性を可視化することに成功しており,平成29年度はこれを発展させて光励起状態の時空間コヒーレント制御へと展開することを当初の計画とした。しかしプレートにおいて可視化される動的空間分布の起源が不明であったこと,コヒーレント制御に最適な励起状態が不明であったことから,まずプレートおいて励起されるプラズモンモードの帰属を行うこととした。様々なサイズや形状のプレートに励起されるプラズモンの空間構造を可視化しこれを二次元井戸内の粒子の波動特性と比較することで,プラズモンモードの帰属を行った。その結果,プレートには面内および面外に分極したモードがあること,複数のモードの固有エネルギーが近接することが明らかとなった。またこれらの結果から,可視化される動的空間分布の起源とともにコレーレント制御に不可欠な知見明らかとなった。本研究では,金属の屈折率制御による光伝播制御を計画していることから,当該年度は,近接場屈折率イメージングの可能性についても検討した。二波長の連続発振レーザーを用いた変調計測法を構築し,金ナノ粒子の温度変化にともなう励起状態変化を可視化することに成功した。以上により,プラズモンのコヒーレント制御法また長寿命化法についての知見を蓄積した。
二重標識水法による小児のエネルギー消費量測定及び簡易エネルギー消費量推定法の検討

農漁村部居住の5年生児童30名(男子20名,女子10名)の二重標識水法による詳細な分析を行った。5年生児童のエネルギー消費量は平均で2009.8±272.6kcal/日であることが明らかとなった。また,身体活動によるエネルギー消費量(PAEE)は558.4±206.1kcal/日であり,身体活動レベル(PAL=総エネルギー消費量(TEE)/基礎代謝量(BMR))は1.61±0.18であった。同時に身体活動強度の測定をLifecorder PLUS(LC:スズケン社)により実施し,足立ら(2007)を参考にLC強度0.5を微小運動(不活動な時間),LC強度1-6を低強度から中等度強度,LC強度7-9を高強度の身体活動と分類した。その結果,不活動な時間(微小運動)が減少し,低強度中等度強度(LC1-6),高強度(LC7-9)の身体活動が増加するほどPALが高まることが示された。高強度の身体活動がPALに影響するのは成人と異なる知見であり,さらに検討する必要があろう。また,1日あたりの歩数とPALとの間に有意な関連が認められた(r=0.521)。得られた回帰式より,PAL1.5に相当する歩数は8179歩,PAL1.6に相当する歩数はおよそ10957歩であり,2778歩増加する毎にPALが0.1増加した。約30年前の我が国における児童の歩数はおよそ27000歩であったという調査報告(波多野,1979)があり,今回得られた回帰式によるとそのPAL2.2に相当する。本研究の結果は最近の子どもたちが,いかに動いていないかを明確に示したと言えるであろう。さらに体力テストとPAEEの関連を見たところ,柔軟性以外のすべての項目で有意な相関が認められた。また,今年度は,都市部に居住する25名の二重標識水法による身体活動量測定を実施した。簡易エネルギー消費量推定法を作成する手段として歩数計を選んだ。しかしながら,歩数計は成人の身体の動きを想定して作成されているため,児童にそのまま歩数計を装着させるのは妥当ではない可能性もある。すなわち,歩数計の精度は体格や歩行速度の影響をうけるため,児童の発達段階によっては妥当性が得られないかもしれない。歩数計の精度に関する報告は多いものの,それらの研究はすべて成人以上を対象としている。そこで本研究では,まず,児童を対象として歩数計を用いることの妥当性を明らかにすることを目的とした研究を行った。振り子式・加速度計式の数機種の歩数計を用いた。札幌市内の小学校に通学する児童485名を被験者とした。長さ50m・幅1mのコースを小学校のグラウンドに作成し,被験者に常歩,緩歩,速歩の順で3回コースを歩行させた。被験者には各試行の開始時と終了時は両足をそろえ,合図があるまで動かないように指示した。試行前後での各歩数計の値と手動カウンターでの実測値を記録し,試行前後の歩数計の値の差を,歩数計での測定値とした。本研究の試行を指示通りに遂行でき,かつ身体測定のデータが得られた394名を分析の対象とした。

その結果,児童の歩数を測定するには加速度計式歩数計が適しており,特に小学5・6年生の計測データは緩歩速歩まで,極めて少ない誤差(3%以内)であることが明らかとなった。児童のエネルギー消費量を正確に把握するために,千葉県いすみ市の小学校において5年生36名(男子25名,女子11名)を対象に二重標識水法によるエネルギー消費量測定を実施した。なお,当初は北海道内の小学校で実施する予定であったが,先方の都合で実施が困難となり対象学校を変更した。そのため,測定実施日が11月となり,平成18年度中にエネルギー消費量の測定値を得られなかった。農漁村部居住の5年生児童30名(男子20名,女子10名)の二重標識水法による詳細な分析を行った。5年生児童のエネルギー消費量は平均で2009.8±272.6kcal/日であることが明らかとなった。また,身体活動によるエネルギー消費量(PAEE)は558.4±206.1kcal/日であり,身体活動レベル(PAL=総エネルギー消費量(TEE)/基礎代謝量(BMR))は1.61±0.18であった。同時に身体活動強度の測定をLifecorder PLUS(LC:スズケン社)により実施し,足立ら(2007)を参考にLC強度0.5を微小運動(不活動な時間), LC強度1-6を低強度から中等度強度, LC強度7-9を高強度の身体活動と分類した。その結果,不活動な時間(微小運動)が減少し,低強度中等度強度(LC1-6),高強度(LC7-9)の身体活動が増加するほどPALが高まることが示された。高強度の身体活動がPALに影響するのは成人と異なる知見であり,さらに検討する必要があろう。また,1日あたりの歩数とPALとの間に有意な関連が認められた(r=0.521)。得られた回帰式より,PAL1.5に相当する歩数は8179歩,PAL1.6に相当する歩数はおよそ10957歩であり, 2778歩増加する毎にPALが0.1増加した。約30年前の我が国における児童の歩数はおよそ27000歩であったという調査報告(波多野,1979)があり,今回得られた回帰式によるとそのPAL2.2に相当する。本研究の結果は最近の子どもたちが,いかに動いていないかを明確に示したと言えるであろう。さらに体力テストとPAEEの関連を見たところ,柔軟性以外のすべての項目で有意な相関が認められた。また,今年度は,都市部に居住する25名の二重標識水法による身体活動量測定を実施した。詳細な検討については現在実施中である。
C蛋白で誘発した心筋炎・拡張型心筋症の発症機序の解明と特異免疫療法の開発

本研究の目的は、自己免疫性心筋炎・拡張型心筋症の新たな動物モデルを用いて病態を詳細に解析し、発症に最も関連する因子を同定することである。更に、その因子を中和することにより、疾患の進行を抑制することを目指す。この目的を達成するために、1)よりヒト疾患に類似した動物モデルの作製、2)心筋炎・拡張型心筋症の発症及び進行と相関して推移する生理活性物質の同定、3)心筋炎・拡張型心筋症の発症や進行に関与する生理活性物質を標的とした特異免疫療法の開発、の3点に重点を置き研究を進めた。心筋C蛋白の組換え蛋白をラットに免疫することにより、重症の自己免疫性心筋炎を誘発し、更に拡張型心筋症へ移行する動物モデルを作製した。病態進行と相関するサイトカイン・ケモカインについて定量解析し、MCP-1、IP-10、TNF-αが拡張型心筋症への移行期に上昇するという知見を得た。このうち、ケモカイン受容体(MCP-1に対するCCR2、IP-10に対するCXCR3)分子をコードする遺伝子を非ウイルス性哺乳類ベクターに組込み(擬似遺伝子ベクター)、C蛋白免疫後のラットに筋注投与すると、顕著に心筋炎を軽症化することが示された。以上の知見から、ヒト疾患においても、これらの分子を標的とする特異免疫療法が有効であると期待される。又、近年、基底膜破壊能を有するマトリクス・メタロプロテアーゼ(MMP)が、種々の自己免疫性疾患の発症機序において重要であることが示唆され、注目されている。ラット心筋炎における各進行時期の心筋組織上でMMP活性を測定した結果、発症期に著しく上昇することが示された。今後、疾患早期のMMP阻害剤投与による心筋炎治療についても、検討を進めていく予定である。1.C蛋白誘発自己免疫性心筋炎・拡張型心筋症の作製と病態解析Lewisラットに組換えC蛋白317-647残基部分(フラグメント2)を免疫し、安定な心筋炎モデルを作製した。臨床経過(生存曲線)を観察すると共に、経時的にラットを屠殺して心臓の病理像を検索し、従来の部分精製抗原(ミオシン)免疫と同様の病態を示すことを確認した。一方、各臓器におけるサイトカイン・ケモカインの定量分析を行った結果、急性心筋炎から拡張型心筋症に移行する時期に、MCP-1、IP-10、TNF-αの上昇が認められるという知見を得た。2.擬似ケモカイン受容体遺伝子の創製と有効性の検討ケモカイン受容体(MCP-1に対するCCR2、IP-10に対するCXCR3)分子内でリガンドが結合する部分をコードする遺伝子を非ウイルス性の哺乳類発現ベクターに組込み、擬似遺伝子ベクターを作製した。これらのベクターをC蛋白免疫後のラットに筋注投与したところ、顕著に心筋炎を軽症化することが示された。ケモカイン定量分析の結果、ベクター治療群ではIP-10の発現減少が認められたことから、生体内で翻訳された擬似受容体蛋白が期待通りケモカインと結合しその作用を中和することによって、疾患を抑制する効果をもつと考えられた。従って、擬似遺伝子ベクターは将来ヒト疾患に応用し得る、有用な治療薬であると言える。今後はより効果的な投与ルートや、細胞への取込み補助剤の検討を予定している。
動画テストを用いた小学校体育科における「思考・判断」の学習評価に関する研究

本研究の目的は,児童が体育授業で学んだ「知識」をもとに,運動を評価することによる「思考・判断」を行うための動画テストを開発し,その有効性を検討することであった。まず,教師から観察の視点や技術ポイントを示し,評価基準の説明がなされた授業を分析対象に,学習者自身の映像のみを再生する1画面映像と,「2画面比較映像」という提示方法の違う2つのビデオ映像を用いて児童に運動の自己評価をさせ,その記述から運動経過の把握内容の違いを検討した.その結果,教師が重点的に教えたいと考え,ほぼ全時間を通して継続的に教師が提示した3つの運動課題を中心に児童が運動を観察していることが推察された.また,教師が指導したことを運動課題別に比較すると,「跳ねのタイミング」については「2画面比較映像による自己評価」で記述している児童数が多かった.「跳ねのタイミング」は,モデル映像と比較することで動きの違いに気づいたのではないかと推察された.次に,2画面だけでなく,4画面で同時再生する動画映像を用いた動画テストを開発し,児童が観察する際の着眼点に違いが見られるかどうか,小学校3年生を対象に調査を実施し,収集したデータを検討した。その結果,運動について,複数の観点から運動を観察し「思考・判断」させたい場合は,観点ごとの違いが明確になる4画面動画の方が,児童の理解度をより反映した回答を期待できる動画テストであることが示唆された。しかしながら,動画映像が増えたことによって,観察の着眼点が拡散したことが推察されたため,発達段階に応じた活用方法の検討が必要である。本研究の目的は,小学校体育科における評価の観点である「思考・判断」の学習評価を行うために,ICT機器を活用した動画テストを開発することである.「思考・判断」するためには「知識」が必要であり,この「知識」に基づいて思考し,運動のよしあしや課題が判断できるのだと考えられる.そこで,教材の技術ポイントに関する「知識」に基づいて運動技能レベルの段階を示したビデオ映像を用いて,児童が運動のよしあしや課題を「思考・判断」する動画テストを開発し,その有効性を検証する。そこで,平成28年度においては,「動画テストの開発」と「授業実践1の実施と資料の収集」を行った.まず,平成27年度に試行した第4学年のマット運動の授業データの分析を行った。その結果,「教師が指導したこと」については,「1画面映像による自己評価」でも「2画面比較映像による自己評価」においても,児童が自己評価を行う際に「教師が指導したこと」を評価の観点として活用していたころが推察された。この中でも,教師がもっとも重点的に教えたいと考え,ほぼ全時間を通して継続的に教師が提示した運動課題を中心に自己評価をしていたことが推察された。本成果については,日本スポーツ教育学会第36回大会において発表を行った。その後,この成果をもとに,研究協力校の体育担当教師,及び器械運動の専門家である連携協力者とともに,授業計画と動画テストを開発した。当初4画面同時に再生する動画テストの作成を予定していたが,授業対象が第3学年となったことを考慮し,2画面での動画テストに修正し,F小学校第3学年2クラスで授業実践1を実施し,データを収集した。現在,授業実践1については分析中である。平成28年度は,研究課題1の「動画テストの開発」と「授業実践1の実施と資料の収集」を行うことができた.まず,動画テストの開発に向けて,授業において学ばれた「知識」と,動画テストによって運動のよしあしや課題を「思考・判断」した内容との関連を明らかために,平成27年度に試行した第4学年のマット運動の授業データの分析を行った。その後,研究協力校の体育担当教師,及び器械運動の専門家である連携協力者とともに,授業計画と動画テストを開発した。また,日程等の理由から3校での実施ができなかった点について来年度は改善する必要がある。本研究の目的は,小学校体育科における評価の観点である「思考・判断」の学習評価を行うために,ICT機器を活用した動画テストを開発することである.教材の技術ポイントに関する「知識」に基づいて運動技能レベルの段階を示したビデオ映像を用いて,児童が運動のよしあしや課題を「思考・判断」する動画テストは,複数画面で同時再生するものを作成し,授業において学ばれた「知識」と,動画テストによって運動のよしあしや課題を「思考・判断」した内容との関連を明らかにすることで,この動画テストの有効性を検証する.平成29年度には、平成28年にF小学校第3学年2クラスで実施した授業実践1のデータを分析した。分析の結果、対象授業で用いた動画テストを指導者と共同で作成したことによって、指導者が特に教えたいと考えていた運動に関する知識が、多くの児童に定着しており、高い割合でその知識に基づいて運動のよしあしや課題を「思考・判断」している実態が明らかとなった。この内容については、『学校教育実践学研究』第24巻に投稿し、成果を公表している。また、授業実践1で作成した動画テストを用いて、対象児童および指導者の異なる授業実践2の授業データの収集を行った。授業実践2は、3つの小学校の第3学年で各2クラス、計6クラス、約200名の児童のデータを収集した。

指導者による指導内容についても、異なっており、作成した動画テストの汎用性や有効性を検証するための貴重なデータを収集することができた。データは分析中である。まずは、授業実践1において作成した動画テストを用いた結果として、指導者が教えたいと考えていた運動に関する知識が、児童にどの程度定着しているのか、またその知識に基づいて運動のよしあしや課題を「思考・判断」しているのかについて、実態を書きらかにすることができた。また、その動画テストを用いて、対象児童および指導者の異なる授業実践2を、3つの小学校6クラスで実施することができ、約200名の児童からデータを収集することができたからである。本研究の目的は,児童が体育授業で学んだ「知識」をもとに,運動を評価することによる「思考・判断」を行うための動画テストを開発し,その有効性を検討することであった。まず,教師から観察の視点や技術ポイントを示し,評価基準の説明がなされた授業を分析対象に,学習者自身の映像のみを再生する1画面映像と,「2画面比較映像」という提示方法の違う2つのビデオ映像を用いて児童に運動の自己評価をさせ,その記述から運動経過の把握内容の違いを検討した.その結果,教師が重点的に教えたいと考え,ほぼ全時間を通して継続的に教師が提示した3つの運動課題を中心に児童が運動を観察していることが推察された.また,教師が指導したことを運動課題別に比較すると,「跳ねのタイミング」については「2画面比較映像による自己評価」で記述している児童数が多かった.「跳ねのタイミング」は,モデル映像と比較することで動きの違いに気づいたのではないかと推察された.次に,2画面だけでなく,4画面で同時再生する動画映像を用いた動画テストを開発し,児童が観察する際の着眼点に違いが見られるかどうか,小学校3年生を対象に調査を実施し,収集したデータを検討した。その結果,運動について,複数の観点から運動を観察し「思考・判断」させたい場合は,観点ごとの違いが明確になる4画面動画の方が,児童の理解度をより反映した回答を期待できる動画テストであることが示唆された。しかしながら,動画映像が増えたことによって,観察の着眼点が拡散したことが推察されたため,発達段階に応じた活用方法の検討が必要である。平成29年度は,授業実践1の分析をもとに,研究課題2の「動画テストの改善」と「授業実践2の実施と資料の収集」を行うことである.そこで,まずは授業実践1の分析を行う。その後,研究協力校の体育担当教師3名とともに,調査の対象学年および調査時期を決定する.そして,4段階に分けて運動技能レベルを示している映像を選定し動画テストを改善するとともに,授業で扱う教材の中心的な技術ポイントを明確にしつつ,授業実践2の授業計画を検討する.現段階では,各校の第3学年2クラス,計6クラスにおいて,跳び箱運動の「台上前転」の授業実践に向けて,日程を調整中である。その後,研究協力校3校において授業実践2を実施する.授業データの収集は,平成28年度と同様に授業のビデオ撮影,授業中もしくは授業後のインタビュー,全授業における児童に記述させた感想カードを収集する.最終的に,単元最後の授業において開発した動画テストを用い,その回答のすべてを複写し資料として収集する.授業実践2で収集した資料については,平成29年度中にデータ化を終え,分析を行う予定である.
糖尿病患者の腎不全・透析移行抑制のための大規模コホートでの長期血糖・血圧の検討

我々は、2型糖尿病のみを対象にしたコホートとしては、世界最大規模であると同時に、観察期間の点でも最長(観察期間の中央値が10年を超えている)の研究である「2型糖尿病患者におけるアスピリンの動脈硬化性疾患一次予防効果に関する研究(Japanese primary Prevention of atherosclerosis with Aspirin for Diabetes :JPAD)」を継続してきた。腎不全の発症・進展には蛋白尿、クレアチニン値、estimated glomerular filtration rate (eGFR)が良い指標であり、主に、血糖コントロールと血圧コントロールが糖尿病患者の腎症発症に関連していると考えられている。慢性腎不全から透析に至る患者は増加の一途をたどっている。そのうち糖尿性腎症が原因であるものが40%以上となっている現在において、糖尿病からの腎不全の発症、透析への移行を防止するのは喫緊の課題である。我々は、これまで継続してきたJPADコホートを用いて、HbA1cレベル及び血圧レベルと蛋白尿の発症・進展及びeGFRの変化との関連を検討する。JPAD研究対象者の登録時の臨床的特徴は、糖尿病の罹病期間が平均7年、登録時のHbA1c(JDS)が平均7.1%、高血圧の合併が58%、顕性糖尿病性腎症が15%であった。このような集団を対象とするJPAD研究対象者から、脳・心・血管イベントの予後調査の同意を得て、JPADコホートを構築して現在フォローしている。本研究においてHbA1cレベル及び血圧レベルと蛋白尿の発症・進展及びeGFRの変化との関連を検討し、血糖・血圧コントロールの目標値設定を行う。また、レニン・アンジオテンシン系抑制薬の腎不全進展抑制効果について検討を行う。JPAD研究では熊本大学を中心とした全国の対象施設の調査を熊本大学チームが行ってきており、奈良県立医科大学を中心とした関連施設の調査を奈良医科大学チームが行ってきている。JPADの統計解析は兵庫医科大学の解析チームがずっと行ってきている。血圧は患者登録時点から経時的に調査し、これまでの各対象患者の血圧の推移は判明している。以前からHbA1cやクレアチニン値も調査されており、現在、2017年度の調査データの回収が終了した状況で、全患者のeGFRを算出し経時変化を検討中である。さらに2019年度の調査では、透析への移行についても調査を行う。調査方法は、日本全国の調査対象施設の担当医へ調査表を送り、記載して返却してもらう。返却してもらった調査表を熊本大学及び奈良県立医科大学の担当者が入力を行う。調査用紙の記載漏れがある場合及び追加の情報が必要な場合には、再度各施設の担当医へ詳細な問い合わせを行う。入力が完了したら、これまでの追跡調査結果と合わせて兵庫医大で解析する。対象施設での調査の協力が得られにくい場合は関係者を派遣して調査のサポートをしてもらうことでできるだけ多くの対象患者のデータを入手する。2019年度調査の結果も加えて、血糖・血圧コントロール目標値とeGFRの変化および透析移行率の関連性、さらにレニン・アンジオテンシン系抑制薬の腎不全進展抑制効果を検討する。本研究では、1継時的に測定されたヘモグロビンA1cの平均値と蛋白尿の有無及び増悪の有無及びeGFRの変化、2継時的に測定された血圧の平均値と蛋白尿の有無及び増悪の有無及びeGFRの変化、3蛋白尿の発現・増悪を抑制できるヘモグロビンA1c値と血圧値の組み合わせ、4レニン・アンジオテンシン系抑制薬を含まない降圧薬による蛋白尿発症・進展・腎機能悪化の抑制効果について検討を行い、透析移行抑制のための血糖・血圧コントロール目標値とレニン・アンジオテンシン系抑制薬の腎不全進展抑制効果についてエビデンスを創出する。現在、熊本大学、奈良県立医科大学、兵庫医科大学の協力体制はしっかりしており、順調に進んでいる。

また、レニン・アンジオテンシン系抑制薬の腎不全進展抑制効果について検討を行う。JPAD研究では熊本大学を中心とした全国の対象施設の調査を熊本大学チームが行ってきており、奈良県立医科大学を中心とした関連施設の調査を奈良医科大学チームが行ってきている。JPADの統計解析は兵庫医科大学の解析チームがずっと行ってきている。血圧は患者登録時点から経時的に調査し、これまでの各対象患者の血圧の推移は判明している。以前からHbA1cやクレアチニン値も調査されており、現在、2017年度の調査データの回収が終了した状況で、全患者のeGFRを算出し経時変化を検討中である。さらに2019年度の調査では、透析への移行についても調査を行う。調査方法は、日本全国の調査対象施設の担当医へ調査表を送り、記載して返却してもらう。返却してもらった調査表を熊本大学及び奈良県立医科大学の担当者が入力を行う。調査用紙の記載漏れがある場合及び追加の情報が必要な場合には、再度各施設の担当医へ詳細な問い合わせを行う。入力が完了したら、これまでの追跡調査結果と合わせて兵庫医大で解析する。対象施設での調査の協力が得られにくい場合は関係者を派遣して調査のサポートをしてもらうことでできるだけ多くの対象患者のデータを入手する。2019年度調査の結果も加えて、血糖・血圧コントロール目標値とeGFRの変化および透析移行率の関連性、さらにレニン・アンジオテンシン系抑制薬の腎不全進展抑制効果を検討する。本研究では、1継時的に測定されたヘモグロビンA1cの平均値と蛋白尿の有無及び増悪の有無及びeGFRの変化、2継時的に測定された血圧の平均値と蛋白尿の有無及び増悪の有無及びeGFRの変化、3蛋白尿の発現・増悪を抑制できるヘモグロビンA1c値と血圧値の組み合わせ、4レニン・アンジオテンシン系抑制薬を含まない降圧薬による蛋白尿発症・進展・腎機能悪化の抑制効果について検討を行い、透析移行抑制のための血糖・血圧コントロール目標値とレニン・アンジオテンシン系抑制薬の腎不全進展抑制効果についてエビデンスを創出する。現在、熊本大学、奈良県立医科大学、兵庫医科大学の協力体制はしっかりしており、順調に進んでいる。2018年度末に購入を予定していた各施設との連携のための物品の購入が不要となった。2019年度に調査を行うにあたり2019年度にその分の予算を充てることとなった。
青年期の体力と糖尿病発症リスクに関する疫学研究

中高年期の全身持久力や筋力といった【体力】や、肥満などの【体格】が、疾病発症リスクと深く関連していることは多く報告されてきているが、青年期の体力や体格が、疾病発症予防に対して及ぼす長期的な効果については不明な部分が多く残されている。この点に関して、我々は、青年期の『全身持久力』が高いほど、その後の糖尿病発症が抑制されていること、『筋力』では糖尿病の発症リスクを抑制できていないことを疫学的な研究にて明らかにした(Someya et al. BMC Public health. 2014、Someya et al. J Phys Fitness Sports Med. 2017)。しかしながら、青年期の他の体力要素や体格が、その後の疾病発症に及ぼす効果はいまだ不明である。本研究においては、青年期の柔軟性や筋持久力、体格と糖尿病発症リスクとの関連を明らかにし、今後の予防医学において、青年期や若年期といった早期からの疾病予防に対する効果的な運動を提唱することを目指す。本年度では、青年期の体格に着目し、その後の糖尿病発症リスクとの関連を解析した。その結果、青年期の体格(BMI)が22kg/m2;以上で、その後の糖尿病発症リスクが高まることを明らかにした(Someya et al. PLoS ONE. 2019)。また、全同窓生1万人を対象とした追跡調査を実施し、データベースの拡充と、データ解析の準備を進めている。30年度で予定していた全同窓生1万人を対象とした追跡調査を実施し、データベースを拡充することができた。また、既存のデータベースでの解析が進んでおり、継続して研究成果を発信できているため、おおむね順調に進展していると考えられる。31年度も継続して、青年期のや体力や体格と糖尿病との関連のデータ解析を進めていく。また、全同窓生1万人を対象とした追跡調査のデータを加えたデータベースでの解析をすすめていく予定である。この点に関して、我々は、青年期の『全身持久力』が高いほど、その後の糖尿病発症が抑制されていることを疫学的な研究にて明らかにした(Someya et al. BMC Public health. 2014)。しかしながら、青年期の筋力や柔軟性といった全身持久力以外の体力や体格が、その後の疾病発症に及ぼす効果はいまだ不明である。本研究においては、青年期の筋力、柔軟性、筋持久力や体格と糖尿病発症リスクとの関連を明らかにし、今後の予防医学において、青年期や若年期といった早期からの疾病予防に対する効果的な運動を提唱することを目指す。本年度では、青年期の体力のうち『筋力』に着目し、その後の糖尿病発症リスクとの関連を解析したが、青年期の筋力が高くても、その後の糖尿病発症リスクは変わらないことが明らかとなった(Someya et al. JPhys Fitness Sports Med. 2017)。また、2007-2009、2011年の追跡調査に引き続き、同窓生1,300名を対象とした追跡調査を実施し、これらの調査データを用いて分析等を開始している。また、全同窓生1万人を対象とした追跡調査の準備を進めており、次年度には調査を実施できる予定である。本年度で予定していたデータベースをもとにしたデータ解析が進んでおり、また、さらなる追跡調査の実施することができた。次年度に向けた新規対象者への調査準備が進んでおり、おおむね順調に進展していると考えられる。次年度も継続して、青年期のや体力や体格と糖尿病との関連のデータ解析を進めていく。

また、全同窓生1万人を対象とした追跡調査の準備を進めており、次年度には調査を実施できる予定である。31年度も継続して、青年期のや体力や体格と糖尿病との関連のデータ解析を進めていく。また、全同窓生1万人を対象とした追跡調査のデータを加えたデータベースでの解析をすすめていく予定である。
小腸吸収細胞の分化および栄養素摂取に伴う遺伝子発現のエピジェネティック制御

小腸特異的遺伝子の発現調節メカニズムとそれら遺伝子発現へのエピジェネティック制御機構の関連を調べることを目的として研究を進めた。本年度は、ニュージャージー医科歯科大学(UMDNJ)へ博士研究員として派遣され、フルクトース摂取により発現が増大するフルクトース輸送体(GLUT5)の発現調節にエピジェネティック調節機構が関与しているかについて解析を行った。近年、欧米ではフルクトースの摂取量が増大しており、その摂取に伴う人体への影響が注視されている。実際に、高フルクトース摂取により肝臓では脂質代謝異常が起こり、メタボリック症候群・肥満に罹患する可能性が示唆されている。派遣先では、発達過程(授乳期から離乳期)の小腸に焦点を当てており、発達過程のフルクトース摂取に伴うGLUT5の発現増大機構について、クロマチン免疫沈降法を用いた解析を行った。GLUT5遺伝子の発現レベルは、授乳期では低値であるのに対し、離乳期にはその発現レベルが増大する傾向を示した。一方、フルクトース溶液を還流した離乳期の小腸ではGLUT5遺伝子発現がグルコース還流群と比較して有意に増大した。このとき、RNAポリメラーゼIIのGLUT5プロモーター領域への結合レベルは、フルクトース還流群で有意に増大した。また、GLUT5プロモーター領域のヒストンH3のアセチル化レベルは、加齢に伴い有意に増大する一方で、離乳期のフルクトース還流群ではグルコース還流群と比較してGLUT5プロモーター領域の-1000-1600bp間で有意なアセチル化レベルの増大が観察された。本研究より、GLUT5プロモーター上のヒストンH3のアセチル化レベルは、授乳期から離乳期にかけて増大すると共に、摂取したフルクトースによりさらにアセチル化の誘導が促進されることが示唆され、栄養素のシグナルが小腸上皮細胞におけるエピジェネティック制御機構に影響を与える可能性が考えられた。1、絨毛に存在する遺伝子群の詳細なクリプト-絨毛内発現分布を調べるためにクリオスタットにより、絨毛先端から約0.1mm毎のラット空腸絨毛薄切切片画分を得て、先端部、中央部、クリプト部の各画分についてDNAマイクロアレイ解析を行い、吸収細胞がクリプト部から絨毛先端部へと移行する過程で、細胞周期に関連する遺伝子群の発現が、急速に減少する一方で、栄養素の消化・吸収に関連する遺伝子群の発現が増大することがわかった。2、特徴的な絨毛内遺伝子発現分布を示すsucrase-isomaltase複合体(SI)遺伝子を取り上げ、SI遺伝子の絨毛内発現分布の調節機構の詳細について調べるために、クリオスタットで分画した画分について、クロマチン免疫沈降法を用いて、SI遺伝子の発現制御因子である転写因子Cdx2のSI遺伝子プロモーター領域への結合とエピジェネティック制御機構の関連を検討し、SI遺伝子の発現分布の調節には、転写因子Cdx2の結合のみならず、エピジェネティック制御機構を介したクロマチン構造の変化も関与することが示唆された。3、レトロウィルスベクターにより吸収細胞の分化型形質の発現を制御するとされている転写因子Cdx2ならびにHNF1αを小腸未分化型細胞株IEC-6に発現させ、Cdx2・HNF1α共発現細胞株に対する分化誘導試験を行った。このとき、小腸の発達過程で吸収細胞の分化・成熟に関与するとされている甲状腺ホルモンとグルココルチコイドホルモンを分化誘導刺激として用いた。その結果、甲状腺ホルモンおよびグルココルチコイドホルモンの作用の一部は、転写因子Cdx2ならびにHNF1αの発現を介して吸収細胞の分化型形質獲得に関与することが推察された。
エピタキシャル弗化物による超微細加工技術の研究

本研究は、電子線照射に敏感なエピタキシャル弗化物を利用し、量子ナノ構造形成のための新しい微細加工技術の提案とその実証を目的として行った。具体的には、弗化物表面の局部的改質による自然形成ナノ構造の形成、および無機レジストプロセスの検討の2つのテーマで進めてた。まず、第1のテーマでは、エピタキシャルCaF_2薄膜の表面を集束電子ビームでパターン描画し、局部的に表面状態を改質し、これによって自然形成的に作られる金属ガリウムの微小ドロップレットをビーム照射中心に誘導して形成位置を制御する技術を原理的に完全実証した。直線上に露光して領域では、露光の中心線に沿って直径15nm程度のドロップレットを中心線からの距離のゆらぎが使用したビーム径(約100nm)より明らかに小さい±10nm程度で配列できた。その機構として、露光部のガリウム吸着に対する表面ポテンシャルが下がりその極小位置にガリウムが凝集するモデルを提案した。さらに、スポット状の露光パターンの周期的露光によって、露光中心に一つづつ直径約25nmのドロップレットを形成することに成功し、この方法で自然形成のガリウムドロップレットの位置を2次元的に制御できることを実証した。第2の無機レジストプロセスでは、まず、10nm以下のエピタキシャルCaF_2の極薄層に対する露光-現象特性を把握し、現像後のレジストパターンを用いてGaAs基板をCH_4/H_2系反応性イオンエッチング法でエッチング加工するプロセスと連結して、その特性を検討した。その結果、CaF_2層のエッチング量に合わせて初期の厚さを制御し、適当な露光量を組み合わせることにより、ネガ・ポジ両特性を使い分けられることを実験的に明らかにした。
開複素等質多様体上の積分幾何と特異な無限次元表現の実現

AIII型の有界対称領域D⊂C^<n^2>に対して,k階の小行列式型の連立偏微分方程式系M_kを考える.k=2の場合のM_kの解空間は多重調和関数の空間であり,Siegel上半空間におけるWeil表現の実現(柏原-Vergne)の類似になっている.さらにEuler作用素を付け加えるとGauss-青本-Gelfandの超幾何微分方程式系になることが知られている.k>2の場合は,3階以上の偏微分作用素が現れ,より一般の微分方程式系となる.その解空間については組織的な研究はなされていなかった.この方程式系を<Μ_k>^^^(λ)と書く.すなわち,<Μ_2>^^^(λ)は青本-Gelfandの超幾何微分方程式系であり,多重指数λは固有関数のパラメータになる.n, k,λが一般の場合にk階の偏微分方程式系<Μ_k>^^^(λ)の研究を行った.その手法は,当該研究者が前年度までの研究成果として得たペンローズ変換を用い,Dolbeaultコホモロジーの部分空間であって<Μ_k>^^^と同型になる線型空間を表現論的に構成することが重要なステップとなった.このDolbeaultコホモロジーはVogan-Zuckermanの導来加群を用いて代数的な性質を調べることができる.特に,K-type公式をBlattner予想(定理)を用いて具体的に計算し,さらに,それを極大トーラスに制限したときの分岐則を計算することによって,各固有値λに対応する固有関数の空間の(ペンローズ変換による)原像を決定することができる.この方針によって,方程式系<Μ_k>^^^(λ)はholonomicではないが,大域解からなる空間の次元は有限になることを証明した.特に,k=3かつn=3の場合に解空間の次元dim<Μ_3>^^^の組み合わせ論的な公式を与え,さらに,パラメータλ(多重指数)が無限年近づくときの漸近挙動を決定した.古典型有界対称領域の中で,管状領域と呼ばれるCartanのCI型の古典型有界対称領域(ジーゲル上半空間)上に,青本-Gel'fandの超幾何微分方程式系の高階への一般化に相当する微分方程式系を群論的に定義し,その大域解を積分変換によって全て構成することを目標に以下の要領で研究を進めた。最高ウェイト表現の幾何的実現とペンローズ変換の(部分多様体への)制限に関する函手性:最高ウェイト表現は無限次元表現の中で,ある種の有限次元性を帯びた特殊なクラスの表現である(物理では「真空」の存在に対応する)。まず,この最高ウェイト表現を非コンパクトな複素等質多様体上の正則ベクトル束に係数をもつドルボーコホモロジーの空間に実現する。このコホモロジー表現を既約分解すること,及び,そのK-type公式を証明するのが,このステップでの目標である。そのために,この幾何的実現をZuckerman-Vogan導来函手加群と比較し,コンパクト部分多様体の法微分の交代和としてK-type公式を捉えることを考えた。尚,当該研究の目的のためには既約性については一般論が知られていないパラメータの表現を扱う必要があり,これに関しては個別の群に対してスペクトル系列などの代数的手法を援用し,研究を進めた。更に,2つの群に対する2つのペンローズ変換がどのような函手性をもつかを研究した。すなわち,複素多様体とその部分多様体の族が与えられたときに,ペンローズ変換を一般的に構成するわけだが,そのようなデータが2つ与えられたときに2つのペンローズ変換の間の関係を調べた。特に,大きな複素多様体の上でのドルボーコホモロジーの表現が小さな複素多様体の変換群に関して離散的な分岐則をもつ場合に,2つのペンローズ変換の間に理想的な関係があることを証明した。当該研究は開複素等質多様体上の積分幾何と特異な無限次元表現の実現をテーマとし,半単純リー群の特異ユニタリ表現論を援用してツイスター理論の高次元化を解明することを目的とする.このために,簡約リー群G_Cの一般化された旗多様体G_C/P(PはG_Cの放物型部分群)上に,G_Cの実形Gの作用を考える.このときG-軌道は有限個であることが知られており(青本,Wolf,松木),特に開軌道が存在する.この開軌道Dを一つ選び,その上のG-同変な正則直線束L→Dを一つ定めると,Gは大域切断のなす空間Γ(D,L)や高次コホモロジー群H^*(D,L)に線型に作用し表現を定める.Gがコンパクトの場合は得られた表現はBorel-Weil-Bottの定理による有限次元表現に他ならない.Gがコンパクトでない場合は,一般にH^*(D,L)は0か無限次元になる.今年度はG_C=SP(n,C),G=Sp(n,R)とし,様々な放物型部分群Pに対しある特定の開軌道Dを選び,その上で次の積分幾何の問題を研究した.(イ)Dの中で極大なコンパクト複素部分多様体の族を群論的に定義する.(ロ)(コホモロジーの引き戻し)部分多様体の族が与えられているとき,コホモロジーの元を各部分多様体に引き戻すことができる.このステップにより,部分多様体の族をパラメトライズする多様体(実は有界対称領域になる)上の函数が得られた.

さらにSerreの双対定理を援用して,この対応を部分多様体上の積分を用いて表せ,高次元の場合の「Penrose変換」を非コンペクト等質複素多様体上のドルボーコホモロジーの空間に定義することができる.このとき,A型の場合と異なり,C型のPenrose変換は単射ではないことを発見した.従来および最近,Radon-Penrose変換が単射になる十分条件を求める研究(Mantini,谷崎-Marastoni, Huckleberry-Wolf)が行われているが,自然な設定でPenrose変換が単射にならない例を発見したことに意義があると考え,その核の構造を表現論的手法(制限の分岐則)により,より詳しく調べた.AIII型の有界対称領域D⊂C^<n^2>に対して,k階の小行列式型の連立偏微分方程式系M_kを考える.k=2の場合のM_kの解空間は多重調和関数の空間であり,Siegel上半空間におけるWeil表現の実現(柏原-Vergne)の類似になっている.さらにEuler作用素を付け加えるとGauss-青本-Gelfandの超幾何微分方程式系になることが知られている.k>2の場合は,3階以上の偏微分作用素が現れ,より一般の微分方程式系となる.その解空間については組織的な研究はなされていなかった.この方程式系を<Μ_k>^^^(λ)と書く.すなわち,<Μ_2>^^^(λ)は青本-Gelfandの超幾何微分方程式系であり,多重指数λは固有関数のパラメータになる.n, k,λが一般の場合にk階の偏微分方程式系<Μ_k>^^^(λ)の研究を行った.その手法は,当該研究者が前年度までの研究成果として得たペンローズ変換を用い,Dolbeaultコホモロジーの部分空間であって<Μ_k>^^^と同型になる線型空間を表現論的に構成することが重要なステップとなった.このDolbeaultコホモロジーはVogan-Zuckermanの導来加群を用いて代数的な性質を調べることができる.特に,K-type公式をBlattner予想(定理)を用いて具体的に計算し,さらに,それを極大トーラスに制限したときの分岐則を計算することによって,各固有値λに対応する固有関数の空間の(ペンローズ変換による)原像を決定することができる.この方針によって,方程式系<Μ_k>^^^(λ)はholonomicではないが,大域解からなる空間の次元は有限になることを証明した.特に,k=3かつn=3の場合に解空間の次元dim<Μ_3>^^^の組み合わせ論的な公式を与え,さらに,パラメータλ(多重指数)が無限年近づくときの漸近挙動を決定した.
Ｘ線結晶構造解析による血栓症発症機構の解明

日本人の10人に1人がヘテロで持つADAMTS13遺伝子のP475S多型変異は保因者のプラズマVWF切断活性の低下を引き起こす。その分子機構を解明するため、P475S変異型DTCS領域の結晶構造を決定した。その結果、本変異は変異部位が存在するループに局所的な構造変化をもたらし、ループ構造が不安定化すること、酵素学的実験からVWFとの相互作用が低下し切断効率が低下すると考えられた。変異型酵素のずり応力下でのVWFマルチマー切断活性は正常型の7割程度で、P475S変異は先天性血栓性血小板減少性紫斑病の原因変異ではないというこれまでの結果と一致した。交付申請書の計画にしたがい、血栓症の発症メカニズムの分子基盤を明らかにすることを目的に、ADAMTS13と中和抗体、ならびにプロテインSとC4BPBとの複合体の結晶構造の定をめざして、結晶化スクリーニングならびに新しい哺乳動物細胞の一過性タンパク質大量分泌発現系の構築を行った。結晶化スクリーニングの結果、ADAMTS13と中和抗体複合体の結晶が二種得られたが、十分な分解能を持ったものを得ることができなかった。構築済みベクターではADAMTS13およびプロテインSの発現効率が悪かったことを受け、あらたに動物細胞系での一過性発現系の構築を行った。具体的には基質であるVWFの認識および切断に必要とされるADAMTS13のN末側のMドメインからSドメインまでの領域(ADAMTS13-MDTCS)、プロテインSのC末側SHBGドメインをコードする領域をニワトリのアクチンプロモーターを使用したほ乳類の一過性分泌発現ベクターに組み込んだ。さらに、ADAMTS13の最小基質を含む93残基のVWF領域(VWF-93)、プロテインSのSHBGドメインと相互作用することが明らかにされているTYRO3のイムノグロブリン様ドメインを上記と同じ発現ベクターに組み込んだ。コトランスフェクションによるMDTCSとVWF93、SHBGとTYRO3の共発現によってADAMTS13やプロテインSの発現量が単独発現にくらべて大きく増加することが分かった。その結果、これまでよりも多くの精製タンパク質を得ることが可能となり、結晶化スクリーニングが容易となった。また、N末端にFLAGタグを付けて、抗FLAG抗体ゲルを用いて精製を行った結果、純度が大きく向上した。この系を用いて、プロテインSとTYRO3の複合体結晶を得ることができた。日本人の10人に1人がヘテロで持つ東アジア人特有のADAMTS13遺伝子P475S変異は、保因者のプラズマVWF切断活性の低下を引き起こす。その分子機構を解明するために、P475S変異型ADAMTS13のDTCS(残基287-685)を発現・精製して結晶構造を決定し、我々が以前に決定した正常型DTCSの構造と比較した。その結果、P475S変異型DTCSでは変異Ser475が存在するCAドメインのVループが局所的に構造が正常型と異なっており、正常型に比べると周辺残基の相互作用が減弱しており、正常型に比べてループ構造が不安定化していることが明らかとなった。P475S変異型MDTCS(残基75-685)の蛍光ペプチド基質(FRETS-VWF73)の切断速度は正常型MDTCSとほぼ等しい反面、FRETS-VWF73に対する親和性は正常型のほぼ半分に低下していた。このことからP475S変異によってVWFとの相互作用が低下し切断効率が低下すると考えられた。P475S変異型MDTCSの活性は野生型と較べて熱や変性剤に対して不安定であった。一方、P475S変異型MDTCSのin vitroにおけるずり応力下でのVWFマルチマー切断活性は正常型の70%程度の活性を示し、P475S変異は先天性血栓性血小板減少性紫斑病の原因変異ではないというこれまでの結果と一致した。本研究は2013年度にJournal of Thrombosis and Haemostasis誌に発表した。我々は、交付申請書の計画にしたがい、ADAMTS13と中和抗体、ならびにプロテインSとC4BPBとの複合体の結晶構造を決定し、血栓症の発症メカニズムの分子基盤を明らかにするために、当該年度においてタンパク質発現系の構築を行った。まずADAMTS13のMDTCSドメイン、ならびにプロテインSのC末側SHBGドメインの発現系を構築した。ADAMTS13のMDTCSドメインはこれまで大量培養した血清培地からの精製方法が確立していなかったが、NaCl濃度を上げ、Caを加えることで凝集を防ぎ、その後の精製ステップに進むことができるようになった。プロテインSはSHBGドメインのN末側に隣接するEGF様ドメインを含むものとふくまない二種の発現コンストラクトを作成し、定常発現細胞を分離し精製を行っている。