hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アンモニア・水混合媒体吸収器および凝縮器に使用する直接接触式熱交換器の研究

本年度までに明らかにした事項は次の2点である。1)アンモニア・水混合媒体の熱力学的物性推算式は、Tillner-Roth等の推奨するHelmholtz Free Energyを基礎とした状態方程式による方法が、現状では最も信頼が置ける。しかしながら、この方法は、物性値推算において2次の微分項を含む演算があり、たとえばIbrahim等の推奨する提案する状態方程式を元にした方法に比べて、収束演算時間がかかることが不利な点として残る。また、修正SRK方程式を元にした方法で推算すると、特に密度からアンモニア濃度を算定する際に、他の上記方式に比べて大きくその値がずれることが確認された。現状では、系内のアンモニア濃度をオンライン計測する方法としては、密度計による液相部濃度の推算が唯一であることから、注意すべき点である。2)直接接触熱交換プロセスの基礎的な特性を定常特性実験により評価した。シェル内に流入した水蒸気に、冷却水を液柱(動作点によっては液滴)状に熱交換器上部から供給し、内部で直接接触させて熱交換させた。さまざまな液柱を形成するためのプレートを用意し、実験した。その結果、液滴状に散布し、液滴ピッチ(間隔)を狭めて行くにしたがって、また、液滴落下長さを延長することにしたがって伝熱性能が向上するが、ある閾値以下のピッチ、あるいはある長さ以上になると、その向上割合が鈍くなるため、熱交換器体格とのトレードオフから、ピッチおよび液滴落下長さが決定可能であること。一方で、直接接触することによる高温・低温流体の圧力干渉が発生しやすく、振動的な振る舞いを見せることがあったことから、動的な特性を考慮した設計が必要となることを確認した。本年度の研究は主に次の調査、実験から成り、そこから派生する関連分野について、学会報告している。すなわち、アンモニア・水混合媒体の熱物性計算に係わる調査と水ー水蒸気系の実験設備による実験データの収集を主として行った。アンモニア・水熱物性推算式は、Tillner-Roth等による詳細なレビューをもとに導出、評価されたHelmholtz Free Energyによる状態式表現を基礎とした推算方法が、現状ではもっとも信頼が置けると判断した。この推算方法に則ったWagner等の水(蒸気)データ推算方法がIAPWS95として採用され、これまでの蒸気表に代わり国際標準として受け入れられてもいる。吸収器および凝縮器における熱バランス計算では、VLEにおける熱物性の精度が重要であり、この点これまで本研究で採用してきたIbrahim等の推算結果はTillner-Roth等の結果より劣る。Tillner-Roth等の推算方法を採用したプログラム開発は、さまざまな研究機関および企業から行われることが予想されるが、本研究にとっても急を要するため、現在当研究室にて、プログラム開発を急いでいるところである。また、本研究テーマである吸収器および凝縮器を実験系に組み込むことを想定した、アンモニア・水混合媒体タービンシステム(1999年秋季実験開始予定)におけるシミュレーションから、より効率的なサイクルを提案した。併せて、これに係わる発展形態としての吸収式冷凍サイクルとアンモニア・水混合媒体タービン発電サイクルとのハイブリッド化を意識した研究成果の一部も学会発表している。一方、水ー蒸気系による実験設備を利用した、直接接触式熱交換器の設計指針を探るための基礎実験データの収集も同時に進めており、現状の実験設備に特定された形態に限定しているが、来年度以降も積極的にデータ収集を図る予定である。
教師の学校(職場)不適応に関する実証的研究

教師の学校(職場)不適応という問題に関して、教師のストレス状況が極めて深刻であることが明らかになった。ストレスがとてもたまっている、ないしはすこしたまっているという小学校教師はほぼ74%、中学校教師でも69%を数える。そして、その結果イライラする、情緒不安定、気分がすぐれない、足どりが重い、なにもかも投げだしたい、さらには過食や食欲不振、寝つきが悪い、泣きたい、大声をだしたい、暴力的である、というさまざまな症状が生じている。こうした、ストレスの背景としては、多忙、教師集団の人間関係、子どもの問題行動、管理職の力量、自分自身の力量、子どもの保護者との関係といった原因がみられる。なかでも、多忙という問題は、半数をはるかにこえる教師が、これにストレスを感じると回答している。また、教師集団の人間関係に関しては、現在それぞれの学校における教師集団が、かなり荒廃しているという事実が明らかになった。また、子どもの問題行動については、最近になって、授業妨害、器物破損といった行為に加えて、教師に直接的にむけられるいやがらせ行為が増加傾向にある。以上のような結果を総合すると、現在の教師は累積的なストレス状況におかれているといっても過言ではない。そして、こうした教師のストレス状況は、教育実践や子どもたちに対して確実に影響をおよぼしている。ストレスによって、必要以上に子どもを叱ってしまう、子どもの扱いにムラがでてしまう、いいかげんな授業をしてしまう、子どもとの対話がなくなってしまう、といったことでは、全体の4割から6割の教師にこんなことがあるという。さらに、子どもにあたってしまう、体罰をしてしまう、学校(授業)を休んでしまう、ほかに教師にあたってしまう、というようなことでも、その割合はけっして低いわけではない。ストレスの影響は相当大きいことがわかる。
癌微小環境におけるWnt関連蛋白LRRFIP1の発現調節と浸潤転移促進機構の解明

LRRFIP1(GCF2)は、actin関連蛋白Flightless-1と相互作用を有する蛋白質として同定された遺伝子である。我々は、LRRFIP1がDishevelledとの相互作用を介してWnt signalのactivatorとして機能、癌細胞の上皮間葉転換(EMT)を促進すること、転移形成に深く関与することを明らかにした。さらに、膵癌臨床検体でLRRFIP1は正常組織との境界、いわゆる"invasion front"で高発現していることから、癌微小環境において細胞外基質との相互作用より、その悪性化に関与していることが示唆される。本研究は、癌の微小環境下、細胞外基質との相互作用におけるLRRFIP1の発現調節機構を解析し、その悪性化、特に浸潤・転移能への関与を解明するとともに、そのWntを介したEMT促進機構より、抗癌剤投与時の薬剤感受性メカニズムにどのように関与するか、明らかにすることを目的としている。これまでの研究により、膵癌細胞でLRRFIP1をSiRNAにより発現抑制することで、ゲムシタビン感受性が上昇することが明らかとなった。また、そのメカニズムとして、ゲムシタビン投与によりJNK (c-Jun N-terminal kinase)及びc-Junの活性化が増加することで、アポトーシスが誘導されている可能性が示唆されている。これらの知見をもとに膵癌細胞株を5種類に増やして、LRRFIP1の発現抑制によりゲムシタビン感受性が増強するか確認した。予想通り全ての細胞株でゲムシタビン投与によりアポトーシスが誘導が誘導され感受性が増加していることが確認された。膵癌におけるLRRFIP1の、ゲムシタビン感受性に関するメカニズムについては順調に研究が進んでいる。これまでの研究により血管内皮細胞や外基質との相互作用など、癌の微小環境においてGCF2の発現が変化する可能性が示唆されている。本研究のもう一つの目標として、これらの研究を継続・発展させることでLRRFIP1の発現解析、LRRFIP1遺伝子の転写調節機構について明らかにすることがあったが、血管内皮細胞や外基質との相互作用モデルの作成がうまく進んでおらず、癌の微小環境におけるLRRFIP1の発現調節に関する研究では進捗が少ない。これまでの検討により、LRRFIP1発現抑制細胞におけるゲムシタビン投与時のJNK及びc-Junのリン酸化の促進が示唆されている。JNK/SAPK (Stress-activated protein kinase)シグナルの関与についてより詳しく検討し、LRRFIP1の抗癌剤感受性への関与についてさらに詳細な解析を行っていく。血管内皮細胞や外基質との相互作用モデルが作成できず、癌の微小環境におけるLRRFIP1の発現調節に関する研究を行えなかったことが理由である。本年度は、上記課題について重点的に研究を行なう予定である。
環境調和型電子デバイス配線接合界面形成機構解析とその最適化

電力効率アップのための次世代電子デバイス,化合物半導体SiC, GaN電極形成とその配線接合機構の解析を実施した.SiCに関しては,6H-SiCを用い,SiC/Ti/Al二層膜の二段昇温法を提案し,その際,生じる界面反応機構の解析を行った.その結果,Ti3SiC2(t1)相がほぼ均一に層形成する機構を見出した.GaNに関しては,p-GaNにおいて,Ni電極反応の結果,気孔(N2ガス)が電極界面に発生することを見出し,その機構を論じた.n-GaNにおいては,GaN/Ti/Al/Ni/Au膜との高温反応(873K)によってTiN薄膜が形成する機構を解析し,電子顕微鏡的に考察し,その条件最適化を論じている.一方,パワーデバイスに使用されるAl太線超音波配線接合プロセスに関して,接合面を直接その場観察した.半導体電極形成プロセスから第一実装への固相接合条件の最適化を検討している.電力効率アップのための次世代電子デバイス,化合物半導体SiC, GaN電極形成とその配線接合機構の解析を実施した.SiCに関しては,6H-SiCを用い,SiC/Ti/Al二層膜の二段昇温法を提案し,その際,生じる界面反応機構の解析を行った.その結果,Ti3SiC2(t1)相がほぼ均一に層形成する機構を見出した.GaNに関しては,p-GaNにおいて,Ni電極反応の結果,気孔(N2ガス)が電極界面に発生することを見出し,その機構を論じた.n-GaNにおいては,GaN/Ti/Al/Ni/Au膜との高温反応(873K)によってTiN薄膜が形成する機構を解析し,電子顕微鏡的に考察し,その条件最適化を論じている.一方,パワーデバイスに使用されるAl太線超音波配線接合プロセスに関して,接合面を直接その場観察した.半導体電極形成プロセスから第一実装への固相接合条件の最適化を検討している.電気自動車,ハイブリッドカーの運転駆動制御,風力発電制御に将来適用されると期待されている化合物半導体,炭化珪素(SiC),窒化ガリウム(GaN)の電極形成(インターコネクション形成)と,その周りの電気配線に適用される太線実装の基礎データを取ることに主眼を置いて研究した.SiCインターコネクション形成に関しては,金属電極間とのショットキーバリヤをなくしオーミックコンタクトを形成させるための必要条件として,τ1(Ti3SiC2))相の均一な層生成が必要であるとの認識の基に,その形成過程(挙動)は,熱処理温度,成膜組成等によって影響を受けることが考えられる,熱処理条件等を示差熱分析の実施により,TiAl3相形成した後,τ1相を生成させる工程を選択する手法を提案し,反応拡散パスをコントロールすることの可能性を示すことができた.その結果,τ1相生成促進が可能であることを明らかにした.また,τ1相はAl元素をTiとともに蒸着すると,均一形成しやすくなる傾向があるが,熱処理条件を変えれば,Al無添加でも形成可能であることも突き止めた.SiCとの反応拡散よるτ1相均質生成には,反応拡散パスのコントロールが本質的に重要であることが分かった.これらの根拠は,透過電子顕微鏡(TEM)観察と回折パターンから得ることができた.GaNインターコネクションに関しては,Ni薄膜及びTi/Al/Au薄膜との高温反応拡散過程を調査した.NiはNと反応しないが,状態図的検討から,数種のNixGay金属間化合物を反応拡散により形成することが示唆されるので,界面反応過程をTEM観察した.界面には反応物質らしきものが観察されたが,まだ同定するところまでは至っていない.GaNとTi/Al/Au薄膜との界面反応では,Ti-Au金属間化合物の他にTiN相と思われる薄い層が形成されている事が示唆された.しかし,その相は非常に薄く,完全に同定出来ていない.今度,反応拡散を促進させ,もう少し厚い膜を形成させて詳細にその反応拡散過程を調査していく予定である.配線接合実装に関しては,まず,超音波接合装置を設計試作発注を行った.軟質Al太線の超音波接合を実施した.凝着過程の詳細なデータが必要なので,シリカ基板に直接アルミ線を超音波接合を行い,スリップアンドフォールディング機構による凝着過程の様子をその場観察することに成功した.ハイブリッドカーの駆動制御,風力発電制御に将来適用されると期待されている化合物半導体,炭化珪素(Sic),窒化ガリウム(GaN)の電極形成(インターコネクション形成)と,その周りの電気配線に適用される太線(アルミ太線ワイヤー及び銅リード)実装の機構解析を行った.SiCインターコネクション形成に関しては,ショットキーバリヤを低下させオーミック特性を発現させる,τ_1(Ti_3SiC_2)相の均一な層生成界面反応メカニズムを解析した.示差熱分析を実施し,界面反応が生じる温度域を明確化し,熱処理温度,成膜組成を制御した.すなわち,TiAl3相形成した後,τ_1相を生成させる工程を選択する手法を提案し,反応拡散パスをコントロールする方法を提案し,τ_1相生成促進が可能であることを明らかにした.τ_1相はAl元素をTiとともに蒸着すると,均一形成しやすくなる事も明らかにした.SiCとの反応拡散よるτ_1相均質生成には,反応拡散パスのコントロールが本質的に重要であり,これらの証拠は,透過電子顕微鏡(TEM)観察と回折パターンから得ることができた.一方,Al無添加で,Ti,Si,Cの各種組成の単一層をSiCデバイス上に直接蒸着し,SiCとの反応なしでτ_1相を形成する方法に取り組んだ.

蒸着した直後はアモルファス膜となっているが973Kで真空焼鈍すると,結晶化が生じることが判明した.しかしながら,TiC相,TiSi_2相のみの析出が生じ,τ_1相は形成しないことが判明した.したがって,第4元素ないしは高温熱処理が今後必要であると考えられる.GaNインターコネクションに関しては,Ga面,N面へのTi蒸着では,拡散反応に違いがあることを発見した.また,NiはNとは反応しないが,数種のNi_xGa_y金属間化合物を反応拡散により形成することが示唆されるので,ボイドが界面反応過程で生じる事をTEM観察により明らかにした.配線接合実装に関しては,軟質Al太線の超音波接合を実施し,その密着凝着機構(slipping and Folding Mechanism)を,その場観察により実証し,摩擦すべりを起こす接合中央部では,界面が縮むことを突き止めた.ハイブリッドカーの駆動制御,風力発電制御に将来適用されると期待されている化合物半導体,炭化珪素(SiC),窒化ガリウム(GaN)の電極形成(インターコネクション形成)と,その周りの電気配線に適用される太線(アルミ太線ワイヤ,アルミリボン及び銅リード)実装の機構解析を行った.SiCインターコネクション形成に関しては,蒸着膜を形成しただけで熱処理なしにp型SiCに対してオーミック特性を発現する新たなコンタクト膜とその形成方法を開発することに成功した.このコンタクト膜は高周波マグネトロンスパッタ蒸着法により形成されたTi-Si-C三元系単一層薄膜で,アモルファス構造を有する.熱処理することによりさらにコンタクト抵抗が低減する膜組成と,逆にオーミック特性が失われる膜組成が存在することも明らかとなった.GaNインターコネクション形成に関しては,Ti-Si-C三元系膜蒸着後に熱処理を施すことにより非常に優れた特性を示す低抵抗オーミックコンタクトを形成することに成功した.また,GaNとTiの界面反応ではTi中のNの拡散が非常に早いため,TiN形成の潜伏期間が非常に長い.この問題を解決するためにGaNとTi蒸着膜の間にC膜を薄く形成する方法を新たに開発し,TiN形成を促進できることを実証した.配線接合実装に関しては,Cu電極とCu配線材の間に非常に薄いSn膜を介在させることで外部加熱なしに超音波配線接合できることを明らかにした.また,軟質Alリボンの超音波接合を実施し,ワイヤボンディングの場合と異なり,荷重方向へのリボン材の変形が超音波印加を開始した早い段階で飽和する一方,凝着面積はリボン材の変形が進まなくなった後も拡大を続けることが明らかになった.
幼年期のストレスによる記憶・学習障害と亜鉛の抗酸化作用に関する研究

早期母子分離のストレス負荷における亜鉛とセレン抗酸化作用を明らかにするために、早期母子分離群と対照群のマウスを作成し、生後13週で海馬の亜鉛、セレン、血清の酸化損傷マーカーであるカルボニル化蛋白と8-OHdG量を測定した。その結果:1.早期母子分離群に海馬のセレン含量が有意に低下したことが分かった。しかし、両群の海馬の亜鉛、銅とマンガン含量は有意差が認められなかった。2.早期母子分離群に血清のカルボニル化蛋白と8-OHdG量が有意な上昇が認められなかった。以上の結果から早期母子分離により海馬のセレン含量に影響を与えるが、海馬の亜鉛、銅、マンガン含量に有意な影響を与えていないことが分かった。幼年期のストレス負荷によって、発達期及び成長後の記憶・学習能力への影響度や海馬の亜鉛、セレン含量およびDNA・蛋白・脂質の過酸化物との関係を明らかにするために、早期母子分離群(生後1日14日、3時間/日の母子分離を行う)雄21匹と対照群雄15匹のモデルマウスを作成し、生後13週において海馬と血液を採取し、誘導結合プラズマ質量分析装置を用いて海馬の亜鉛、セレン含量を測定し、ELISA法で蛋白質酸化マーカーである血漿カルボニル化蛋白質を測定した。その結果:1.海馬のZn含量の比較:分離群のZn平均含量は39.27±8.302μg/gであり、対照群のZn平均含量は38.18±7.176μg/gであった。両組の有意な相関が認められなかった。2.海馬のSe含量の比較:分離群のSe平均含量は0.1043±0.1443 μg/gであり、対照群のSe平均含量は0.3034±0.08282μg/gであった。対照群のSe平均含量は分離群より三倍近い高かった。両組の有意差が認められた。3.血漿カルボニル化蛋白の比較:分離群のカルボニル化蛋白は0.01032±0.02238nmol/mgであり、対照群のカルボニル化蛋白は0.001496±0.03146nmol/mgであった。分離群は対照群より6倍以上高かった。しかし、有意な相関が認められなかった。以上の結果から、早期母子分離のストレス負荷により海馬のセレン含量が有意に低下し、血漿蛋白の過酸化物が上昇した。幼年期のストレス負荷によって、発達期の海馬のセレン含量への影響することを示唆された。早期母子分離群(生後1日14日、3時間/日の母子分離を行う)雄21匹と対照群雄15匹のモデルマウスを作成し、生後13週において海馬、前頭葉と血液を採集し、誘導結合プラズマ質量分析装置を用いて海馬の亜鉛、セレン含量を測定し、ELISA法でDNA酸化マーカーである血清8-OHdG、ELISA法で蛋白質酸化マーカーである血漿カルボニル化蛋白質を測定した。さらに恐怖条件付け試験の記憶・学習の行動実験を行った。その結果、早期母子分離のストレス負荷により海馬のセレン含量が有意に減少し、海馬のZn含量がほとんど変化しないと同時に血漿蛋白の過酸化物が上昇したことが分かった。しかし、ELISA法でDNA酸化マーカーである血清8-OHdGの測定はうまくできないために、測定条件を変更して再測定する予定になっている。また、血液の量が不足するために、TBARS法で脂質酸化マーカーである血清マロンジアルデヒドの測定は行っていなかった。幼年期のストレスによる記憶・学習障害と抗酸化作用を有する微量元素である銅、マンガンとの関係を明らかにするために、早期母子分離群(生後1日14日、3時間/日の母子分離を行う)雄20匹と対照群雄20匹のモデルマウスを作成し、生後13週で海馬、前頭葉と血液を採取し、誘導結合プラズマ質量分析装置を用いて海馬と前頭葉の銅、マンガン含量を測定し、ELISA法で血漿のDNA酸化損傷マーカー8-OHdG量を測定した。その結果:1.海馬のCu含量の比較:分離群のCu平均含量は16.20μg/gであり、対照群のCu平均含量は17.38μg/gであった。両群間に有意な相関が認められなかった(p=0.151)。2.海馬のMn含量の比較:分離群のMn平均含量は1.913μg/gであり、対照群のMn平均含量は1.796μg/gであった。両群間に有意な相関が認められなかった(p=0.164)。3.前頭葉のCu含量の比較:分離群のCu平均含量は13.17μg/gであり、対照群のCu平均含量は14.16μg/gであった。両群間に有意な相関が認められなかった(p=0.110)。4.前頭葉のMn含量の比較:分離群のMn平均含量は1.317μg/gであり、対照群のMn平均含量は1.429μg/gであった。両群間に有意な相関が認められなかった(p=0.180)。

5.血漿の8-OHdG量の比較:分離群の8-OHdG量は0.1993ng/mlであり、対照群の8-OHdG量は0.1665ng/mlであった。分離群は対照群より高かった。しかし、有意な相関が認められなかった(p=0.389)。以上の結果から、海馬と前頭葉の銅、マンガン含量は、早期母子分離のストレス負荷によって有意に変化しなかった。幼年期のストレス負荷によって、発達期の海馬の銅、マンガンの抗酸化作用への影響しないことを示唆された。幼年期のストレス負荷によって、発達期及び成長後の記憶・学習能力への影響と海馬の抗酸化作用を有する微量元素である亜鉛、セレン、銅、マンガン含量およびDNA・蛋白・脂質の酸化との関係を明らかにするために、現在までに早期母子分離群(生後1日14日、3時間/日の母子分離を行う)と対照群のモデルマウスを作成し、生後13週で海馬、前頭葉と血液を採集し、誘導結合プラズマ質量分析装置を用いて海馬と前頭葉の亜鉛、セレン、銅、マンガン含量を測定し、ELISA法で血漿の蛋白質酸化損傷マーカーであるカルボニル化蛋白、DNA酸化損傷マーカーである8-OHdG量を測定した。現在までの測定結果:1.早期母子分離のストレス負荷により海馬のセレン含量が有意に低下したことが分かった。しかし、海馬と前頭葉のZn, Cu, Mn含量が有意な変化しないことが分かった。すなわち、早期母子分離のストレス負荷により抗酸化作用を有する微量元素であるセレン、亜鉛、銅、マンガンの4元素のうち、海馬のセレン含量のみが有意に低下した。これから早期母子分離においてセレンの役割についてさらなる研究を続けていく。2.早期母子分離のストレス負荷により血漿のカルボニル化蛋白、8-OHdG量が上昇したが、有意な相関が認められなかった。脂質酸化マーカーである血清マロンジアルデヒドのさらなる研究が必要である。幼年期のストレス負荷によって、発達期及び成長後の記憶・学習能力への影響と海馬の抗酸化作用を有する微量元素である亜鉛、セレン、銅、マンガン含量およびDNA・蛋白・脂質の酸化との関係を明らかにするために、早期母子分離群(生後1日14日、3時間/日の母子分離を行う)と対照群のモデルマウスを作成し、生後13週で海馬と血液を採集し、誘導結合プラズマ質量分析装置を用いて海馬の亜鉛、セレン、銅、マンガン、カルシウム含量を測定し、ELISA法で血漿の蛋白質酸化損傷マーカーであるカルボニル化蛋白、DNA酸化損傷マーカーである8-OHdG量を測定した。その結果:1.対照群の海馬のセレン含量は早期母子分離群より三倍近い高かった。両群の海馬のセレン含量はきわめて有意な差が認められた。しかし、両群の海馬の亜鉛、銅およびマンガン含量は有意差が認められなかった。2.早期母子分離のストレス負荷により血漿のカルボニル化蛋白と8-OHdG量が上昇したが、両群の血漿のカルボニル化蛋白と8-OHdG量は有意差が認められなかった。3.早期母子分離群の海馬のカルシウム含量は対照群より2倍以上高かった。しかし、両群の海馬のカルシウム含量は有意差が認められなかった。以上の結果から早期母子分離のストレス負荷により海馬のセレン含量に影響を与えるが、海馬の亜鉛、銅、マンガンおよびカルシウム含量に有意な影響を与えていないことが分かった。これから、母マウス妊娠中と子マウスに亜セレン酸ナトリウムの投与によって記憶・学習能力への影響を分析し、幼年期の記憶・学習障害の治療法の開発を目指す。本研究によって、幼年期の一過性のストレスが生涯にわたって記憶・学習能力に影響及ぼす分子基盤が解明され、幼年期および成長後の記憶・学習障害の治療法の開発に結びつけることも可能であり、医学・生物学に与えるインパクトは大きいものと確信する。早期母子分離のストレス負荷における亜鉛とセレン抗酸化作用を明らかにするために、早期母子分離群と対照群のマウスを作成し、生後13週で海馬の亜鉛、セレン、血清の酸化損傷マーカーであるカルボニル化蛋白と8-OHdG量を測定した。その結果:1.早期母子分離群に海馬のセレン含量が有意に低下したことが分かった。
全ゲノムシークエンスを用いた統合失調症一卵性双生児不一致例のゲノム解析

統合失調症および自閉症スペクトラム障害一卵性双生児不一致例において、それらの相違箇所を全エキソンシーケンスで検出することで疾患原因遺伝子を同定しようとした。今回我々は自閉症スペクトラム障害と統合失調症一卵性双生児不一致例合わせて5ペアを解析し、それぞれのペア間で相違点を検出し潜在的候補遺伝子を同定することが出来た。しかしながら、これら潜在的候補遺伝子が実際に疾患の発症に関与しているかどうかは不明な点が残っており、今後エキソーム解析に用いた検体と他の多数の罹患者検体を用いて検証を行っていく。本研究では統合失調症の異種性の問題をふまえ、発症要因を「稀有な原因遺伝子の集合であるとするcommon disease-rare variant仮説(CDRV仮説)に基づき、ゲノムワイドな変異アレル群の探索を行う。その効果的戦略として本研究では、ゲノム配列のほぼ全体が一致する一卵性双生児のうち統合失調症一卵性双生児不一致例を解析対象とし、発症を誘導した体細胞変異群を明らかにしようと計画した。予算の関係上、統合失調症一卵性双生児不一致例を全ゲノム解析するペア数は限られており、双生児間でより表現型の差異が際立つものを選択することとした。そのため、過去の診療録を遡って検索し、表現型差異のもっとも際立った1ペアを選択した。ゲノム差異を同定する有用な方法として全エキソンシーケンスがあり、我々も他のペア間で全エキソンシークエンスを行ったが(成果未発表)、そこでは有意な結果は得られなかった。そのため、本研究では全ゲノムシーケンスに活路を求めることとなった。全ゲノム解析はこれまで統合失調症不一致例の双生児間で行われた報告はなく、極めて画期的な方法であると考えている。また、この不一致例ペア間に既知の統合失調症に関係する変異があるかどうかを、代表的な遺伝子(DISC-1やCOMTなど)の全エキソンでプライマーを作成し、PCR法及び直接シーケンス法にて、変異がないことを確認した。現時点で、これから全ゲノム解析に移行する予定となっている。当初の予定としては、統合失調症一卵性双生児不一致ペアの全ゲノム解析を行うことであったが、複数ペアの全エキソン解析に変更した。その理由として、まず第一に現在の解析技術では膨大な偽陽性が検出されることが明らかであり、全ゲノム解析から検出された不一致例ペア間での相違点を他の方法で確認することはコスト面で超過してしまうこと。第二に、これまで全エキソンシーケンスでのデータを確認するためにキャピラリーシーケンスによる検証を行っていたが、その方法を変更する必要性があることを認識したためであった。次世代シーケンサーで得られた結果を検証するためこれまで我々が行っていたキャピラリーシーケンサーは視覚的判断を必要とし、定量性には適さない可能性がある。我々が過去に行っていた統合失調症ではないが他の精神疾患の双生児不一致ペアにおける全エキソン解析において複数の相違箇所を同定したが、いずれもdepthは100前後であり、100のうち10%前後で異なる塩基が示されていた。これら相違箇所は全てキャピラリーシーケンスで検証したが、どの相違箇所もキャピラリーシーケンスでは相違点は確認出来ず、双生児間では一致するという結果となっていた。今回統合失調症一卵性双生児不一致ペア4組と自閉症スペクトラム一卵性双生児不一致ペアおよびその両親について全エキソン解析を行った。まず自閉症スペクトラム双生児不一致例においては、その両親の検体が得られたため、解析方法としては罹患者が持っていて、両親、非罹患者が持っていない塩基置換を検出した。4組の統合失調症一卵性双生児不一致例に関しては、双生児間のみで罹患者のみにみられる塩基置換を検出した。それら複数の双生児不一致例ペアから検出された塩基置換は潜在的候補遺伝子として、今後キャピラリーシーケンスだけではなく、他の方法でも検証していく予定であるが、今年度中の実現は適わなかった。精神分子遺伝学当初の計画と比較し、やや遅れている理由は、解析数に限りがあり、より差異のあるペアを選択しなければならなかったということが挙げられる。全ゲノムにかかる機器は既に協力機関に設置されているものの、一台のみであるため、他の研究との兼ね合いで順番を待たなければならない状況でもある。しかしながらサンプルは既に準備されており、当初の計画からはやや遅れているものの、順番を待ち、すぐに具体的な実験、解析に移れる態勢は整っている。今後は、用意した双生児サンプル、罹患者、健常者合わせて2名分の全ゲノムシーケンスを行う予定である。シーケンス自体はそう時間を要するものではないが、解析範囲が全ゲノムに及ぶため、有用なデータの抽出にかかる情報処理に多く時間を要するのではないかと考えている。

そして得られたデータが確実なものかどうか直接シーケンス法やメルティングカーブ法での検証が重要であるが、ここにも多くの時間をとられるものと予想している。我々が以前全エキソン解析を行った際、双生児間で約200箇所もの差異が抽出されたが、そのどれもが検証の結果、偽陽性であると判明した。その観点から考えると、検証には、全ゲノムの約3%がエキソンであるという事象を考慮すると、単純計算で全エキソンシーケンスの約30100倍もの検証を行わねばならないのではないかと推測する。しかし、この点は双生児間のパイロットスタディを行った機器で本計画書に記載してある機器よりもより精度の高い機器を使う予定となったため、ある程度は軽減するものと思われる。サンプルの選出に時間を要したことと、全ゲノム解析の施行を待っている段階であることが挙げられる。後者の準ずる理由として、当初の計画では、今年度中に解析を終了させる予定であったが、協力機関に設置しているシーケンサーがより精度の高いものに変更となったため、その機器の稼働が安定化するまで時間を要した。研究費のほとんどは、全ゲノム解析に必要である試薬類を購入する経費として計上している。その他、確認作業に必要な直接シーケンス法やメルティングカーブ法にかかる試薬購入費用として、その残りを使用する予定である。
微細藻類の遠赤色光順化におけるプロトン駆動力維持機構とその多様性に関する研究

微細藻類が遠赤色光のみを利用してプロトン駆動力を維持し生育・生残するための光エネルギー変換機能の最適化戦略とその多様性を解明する。具体的には、遠赤色光順化にともなう色素組成の変化、酸素発生活性の変化、アンテナ色素の光吸収波長とエネルギー移動経路の変化、光化学系I/II量比の変化、リニアおよびサイクリック電子伝達の寄与の変化を解き明かし、それらの多様性を明らかにする。
作業者育成を支援するクラウドソーシング実現のための統計的スキル推定技術の開発

統計的な作業者スキル推定手法を構築した。特に英文和訳を対象にして、翻訳者の語彙知識を利用して翻訳能力を測る新しい確率モデルを提案した。英文翻訳作業時に、英文中の各単語を知っているか否かを作業者に答えさせ、これを語彙知識として用いる。提案モデルは、作業者が高い翻訳能力を持つ場合と低い翻訳能力を持つ場合で異なる語彙知識回答モデルから構成される。クラウドソーシングにて収集したデータに提案手法を適用し、我々が考案したスキル推定手法を用いることで、英文和訳に対する適切な翻訳者割当が可能となることを確認した。本研究計画の基盤となる、統計的なスキル推定手法の研究を実施した。当初計画通り英文和訳の仕事を対象にし、英文和訳において、語彙知識を利用して翻訳能力を測る新しい確率モデルを提案した。このモデルを用い、語彙知識回答結果と、単語・翻訳元文章の特徴から推定した難易度を利用して翻訳能力を推定する。提案手法は、語彙能力と翻訳能力を関連づけることで、翻訳結果に対する外部評価を用いることなく語彙知識回答のみから作業者の翻訳能力を推定できる点が画期的である。提案手法が、各英文に適した翻訳者の自動的に割り当てにも有効であることを実験で示した。また、語彙能力と翻訳能力の関連づけが妥当であることをデータから示した。本研究成果は国際会議に投稿中である。語彙知識という比較的扱いやすい情報が翻訳能力推定に有効という知見は、本研究計画の遂行上大変重要である。単語のトピックと翻訳能力の関連づけによる多様な翻訳能力表現が期待される。また、翻訳元文章中の単語を仕事の要求能力の表現に活用できると考えられる。さらに、作業者の目標能力を単語・トピック・文章等で表現させることで、現在の能力から見た目標能力達成度を推定しやすくなる。前年度に引き続き、平成27年度も英文和訳を対象にした統計的なスキル推定手法の研究を実施した。語彙知識を利用して作業者の翻訳スキルを測る確率モデルと、英文の特徴を利用して仕事の要求スキルを推定する確率モデルを構築し、その実証実験を行った。クラウドソーシングにて英文和訳作業と語彙問題への回答作業を依頼し、55人の作業者による延べ1,500件の英文和訳データセットを作成した。収集したデータセットを用いた実証実験により、我々が考案したスキル推定手法を用いることで、英文和訳問題に対する適切な作業者割り当てが可能となり、一定品質以上の翻訳結果の獲得に必要な翻訳者雇用費用を大幅に削減できることを確認した。研究目的どおりの、作業者の現在のスキルと仕事の要求スキルを推定する手法を英文和訳に対しては構築することができたと言える。この成果は、個人のスキルを活かしながら時間と場所を選ばずに働くことができる場の提供に繋がると考えられる。本成果は人工知能分野の一流国際会議であるIJCAI 2016に採択され、また国内でも、「マルチメディア、分散、協調とモバイル(DICOMO2015)シンポジウム」で優秀論文賞、「NLP若手の会(YANS)第10回シンポジウム」で奨励賞を受賞した。当初の研究計画通り、英文和訳に関するデータ・セットを構築し、翻訳能力の推定モデルを構築し、国際会議への論文投稿に至った。当初計画通り順調に進展していると言える。機械学習平成26年度は計画通りスキル推定モデルの構築を実現した。これを受けて平成27年度は、仕事の要求スキルの推定手法を開発する。また、現在のスキルで十分成功可能であり、かつ仕事の実施により目標スキルの到達に近づく仕事を作業者に提示する手法を開発する。
多様な生物におけるHis・Aspリン酸リレー型シグナル伝達の普遍的分子機構

本研究計画に関して、本年度は高等植物(シロイヌナズナ)の時計分子機構に関して詳細な研究を行った。我々は既に時計の中心振動体を形成する一連の遺伝子群(PRR1/PRR3/PRR5/PRR7/PRR9)を発見し、その機能解析を主に遺伝学的に方法で行ってきた。本年度は、PRR7/PRR5、PRR9/PRR7、PRR9/PRR5、及びPRR9/PRR7/PRR5からなる二重及び三重遺伝子欠損植物体を作出して時計関連の表現型を詳細に解析した。その結果、PRR9/PRR7二重遺伝子欠損植物体は長周期(時計が一日30時間で動く)、一方、PRR7/PRR5二重遺伝子欠損植物体は単周期(時計が一日19時間で動く)という両極端の性質を示すことが明らかになった。次いで、PRR9/PRR7/PRR5の三重遺伝子欠損体を作成したところ、この植物がもつ時計はほぼ動かなくなってしまった。このことは、これらの遺伝子か時計の進行スピードを制御する中心振動体の一部(部品)をコードしていることを強く示唆している。これらの結果をもとに、我々は高等植物の生物時計の分子機構に関して新しいモデルを提唱した。また、これらの時計欠損植物体では、開花時期(どの季節に花が咲くか)の制御にも欠陥が生じ、開花時期が大幅に遅延した。また、一般に高等植物は赤色の光に敏感に反応して自らの背丈の伸張や形態を変化させるが(環境への適応)、変異体植物では赤色の光に対する感受性が大きく損なわれていた。このようなことから、本研究計画で我々が解析を進めてきたPRR遺伝子群は、高等植物の高次機能の一つである生物時計(花時計)やそれと関連した開花・結実時期の制御(花時計)、及び光形態形成に深く関わっていることが明らかとなった。また、我々はこれらモデル植物(シロイヌナズナ)に加えて有用穀物(イネ)のPRR時計遺伝子群の解析も平行して行った。その結果、イネにも同様の働きをする時計遺伝子群(OsPRR)が存在することを見いだした。従って、今回我々が提唱した新しい時計分子モデルは色々な高等植物に広く適用できると考えられ、植物バイオサイエンスにおける応用・展開研究に関しても重要な知識基盤となると考えられる。AHK4がサイトカイニン応答センサーであることを証明した。我々は、大腸菌や分裂酵母のHis・Aspリン酸リレー系に関しても解析を進めているが、これを利用してAHK4が大腸菌及び分裂酵母細胞内でセンサーHisキナーゼとして機能するシグナル伝達解析系を確立した。その結果、AHK4の支配下に大腸菌及び分裂酵母がサイトカイニンに応答する人工的シグナル伝達系ができた。このことはAHK4がサイトカイニンセンサーであることを直接的に証明するものと考えられる。センサーHisキナーゼの下流で働く因子が、リン酸リレー仲介因子AHP群である。我々がAHP群の総合的解析を行い、シロイヌナズナには5種類のAHP遺伝子が存在することが明らかとなった。これら全ての遺伝子を取得・解析して、それらの産物が確かにリン酸リレー仲介因子であることを生化学的にも証明した。以上のように、シロイヌナズナにおけるHis・Aspリン酸リレー系の全体像と植物の高次機能制御におけるその重要性を理解するための分子基盤をほぼ完全に整えることができた。のみならず、本特定領域研究の目的の一つである植物器官間コミュニケーションの一側面を明らかにするための多くの手がかりと基礎知識基盤を確立することができた。これは、本特的領域がスタートする時点で目標としていた到達点を遙かに越えた望外の成果であったと自負している。これらを基礎として今後さらに研究を展開により、高等植物の高次機能制御シグナル伝達機構の重要な側面としてHis・Aspリン酸リレーシグナル伝達系が注目すべきパラダイムになることは間違いないと考えられ今後の発展の基盤が確立できた。本研究課題の目的に沿って、大腸菌・分裂酵母・シロイヌナズナ等の多様な原核真核生物を対象として、これらの生物におけるHis・ASPリン酸リレー情報伝達機構と、その高次生体制御機構との関連に焦点を絞って、計画どおり研究を展開した。大腸菌においては低温シグナルに応答するシグナル伝達系としてのRcsC→YojN→RcsBリン酸リレー系の分子基盤を解明し、新規な仲介因子YojNの役割を明らかにした。分裂酵母においては、細胞周期、特に減数分裂と胞子形成を制御するリン酸リレー系の分子実体を明らかにし、この新規なシグナル伝達系が酸化ストレスに応答して適応と細胞周期制御に重要な働きをしていることを明らかにした。高等植物・シロイヌナズナに関してはさらに大きな発見があった。高等植物において重要なホルモンであるサイトカイニンに関しては、この30年来、そのホルモン刺激検知に関わる直接の受容体の分子実体が探し求められてきた。この点に関して、我々の研究からAHK4ヒスチジンキナーゼこそがサイトカイニン受容体であることが証明された。従って、シロイヌナズナにおいて、リン酸リレー情報伝達系こそがサイトカイニン応答性情報伝達の主要機構であることが示唆された。以上のように、当該研究計画の主要なテーマである「多様な生物におけるリン酸リレー系の分子機構」に関して、その生物学的な重要性も含めて、多くの新規な知見を蓄積することができた。His・Aspリン酸リレーは生物に普遍的な細胞内情報伝達基本機構である。

本研究課題では、原核微生物のモデルとして大腸菌、真核微生物のモデルとして分裂酵母、また高等植物のモデルとしてシロイヌナズナを対象として、これらに普遍的なHis・Aspリン酸リレーの分子機構及び、それぞれの生物に多様な高次制御機構の解析を総合的に進めてきた。その結果、それぞれのモデル生物に関して、次のような成果を得ることができた。(1)大腸菌におけるHis・Aspリン酸リレー系の網羅的解析大腸菌にみられる30種類近くのHisキナーゼ(環境センサー)の欠損株をそれぞれ作成した。次いで、大腸菌4000遺伝子のマイクロアレイを用いて、リン酸リレー情報伝達により制御される遺伝子発現制御ネットワークの全貌を試みた。特に、Rcs系で制御されるレギュロン系の全貌を明らかとした。(2)分裂酵母におけるHis・Aspリン酸リレー系と細胞分裂および分化制御の関わりの分子機構分裂酵母におけるHis・Aspリン酸リレー関連因子を全て明らかにした。これらに関して分子遺伝学的な解析を行い、分裂酵母のHis・Aspリン酸リレー系は酸化ストレスの応答した制御系を形成していることが明らかとなった。特に、酸化ストレスに応答した細胞周期及び分化(減数分裂への移行)を制御していることが明らかとなった。(3)高等植物におけるHis・Aspリン酸リレー系と植物ホルモン・サイトカイニン応答の分子機構シロイヌナズナのHisキナーゼ群の機能解析を行うことで、50年来探し求められていた植物ホルモン・サイトカイニン応答情報伝達に関わるホルモン受容体を同定した。従って、シロイヌナズナにおけるサイトカイニン応答情報伝達においてHis・Aspリン酸リレー系が本質的な役割を担っていることが明らかとなった。本研究計画に関して、本年度は高等植物(シロイヌナズナ)を対象として、生物時計機構に関わると思われる疑似リスポンスレギュレーター(APRR1・APRR3・APRR5・APRR7・APRR9)に関して主に遺伝学的な解析を行った。具体的には、APRR9、APRR7、及びAPRR5に関してそれぞれ機能欠損変異株を取得して、時計関連の表現型に関して詳細な解析を行った。APRR9、APRR7、APRR5の欠損変異株において、それぞれ時計機能に関する欠損が認められた。具体的には、APRR9欠損変異株においては概日リズムの周期が長くなっていた(あるいは位相が後退していた)。APRR7変異株においても概日リズムの周期が長くなったいたが、APRR5変異株においては逆に短周期になっていた。これらの現象は調べた限り全ての概日リズム制御遺伝子に関して確認された。これらの結果は、APRR9/APRR7/APRR5の各因子がそれぞれAPRR1(TOC1)と相補的な役割を担いながら時計中心振動体の近くで機能していることを強く示唆している。この考えは、APRR9がAPRR1と直接相互作用することが酵母two-hybrid法により示されたことからも支持された。また、APRR7やAPRR5の欠損変易株においては、光形態形成や開花時期制御に関しても顕著な表現型を示した。具体的には、これらの欠損変異株は胚軸伸長の測定において赤色光に対する感受性が低下していた。また、APRR7及びAPRR5両変異株において長日条件下での開花(花成)が顕著に遅延していた。
帯状疱疹後神経痛を抱えた高齢者の慢性疼痛との共存の過程

帯状疱疹後神経痛を持つ高齢者に焦点を当てて、その痛みによる体験や生活への影響の過程を明らかにすることを目的にした。65歳以上の高齢者9名を対象に、半構造化面接を実施し、質的分析を行い、帯状疱疹後神経痛を抱えた高齢者の慢性疼痛との共存の過程について、8つのカテゴリーを抽出した。近年ペインクリニックにおいて高齢患者が増加し、特に急性帯状疱疹(Herpes Zoster:以下HZ)、帯状疱疹後神経痛(Post Herpetic Neuralgia:以下PHN)患者が増加傾向にある。HZは高齢になるほど罹患率が高く、治療後も60歳以上では難治性PHNに移行しやすく、経験した者でなければ理解できないほどの苦痛とQOLの低下が起こる。本研究の目的は、超高齢社会を迎えた日本において今後更に増加が懸念される帯状疱疹後神経痛の予防行動の普及啓発活動と高齢者の慢性疼痛によるうつ傾向や気力の低下等を予防するために、1)急性帯状疱疹痛及び難治性のPHNを抱えた高齢者の痛みの実態とその生活への経時的な変化、2)HZ、及びPHNに対する治療経過と慢性疼痛の関連を明らかにすることを目的とする。さらに、地域における帯状疱疹およびPHNを抱えた在宅高齢者への看護介入の方法を検討するための基礎資料を作成することである。研究者が所属する機関での研究倫理委員会において承認を受けた後、調査を開始した。平成20年12月平成21年3月までに協力を得られた麻酔科外来を有する施設を受診し、帯状疱疹発症後3ヶ月以内で、65歳以上の認知症のない高齢者4名から研究参加の同意を得られた。方法として、初回面談時に、基本属性、帯状疱疹発症年月、受診までの経過、部位別の痛みの程度はVAS(010)、Short Form36、日常生活動作効力感尺度、Nottingham Adjustment Scale Japanese version(NAS-J)、Coping Strategy Questionnaire(CSQ)を用いた質問紙調査を実施。さらに半構成的面接法を用いインタビューを行い、同意を得た上でテープ録音し、逐語録を作成し、質的に分析中である。今後さらに6ヵ月後、2ヶ月後、8ヵ月後の計4回、面接調査を縦断的に繰り返し、カテゴリ化をすすめ、データの妥当性を高めるとともに、対象者を増やし、データ収集、量的データに関しても分析をすすめていく予定である。本研究目的は、超高齢社会を迎えた日本において今後更に増加が懸念される帯状疱疹後神経痛の予防行動の普及啓発活動と高齢者の慢性疼痛によるうつ傾向や気力の低下等を予防するために、1)急性帯状疱疹痛及び難治性のPHNを抱えた高齢者の痛みの実態とその生活への経時的な変化、2)HZ、及びPHNに対する治療経過と慢性疼痛の関連を明らかにすることを目的とする。研究者の所属機関研究倫理委員会による承認後、調査を開始。平成20年12月平成22年3月までに協力を得られた麻酔科外来を有する施設を受診し、帯状疱疹発症後3ヶ月以内で、65歳以上の認知症のない高齢者7名から研究参加の同意を得られた。方法として、面談時に、基本属性、帯状疱疹発症年月、受診までの経過、部位別の痛みの程度はVAS(010)、Short Form 36、日常生活動作効力感尺度、Nottingham Adjustment Scale Japanese version(NAS-J)、Coping Strategy Questionnaire(CSQ)を用いた質問紙調査を実施。今後さらに6ヵ月後、12ヶ月後、18ヵ月後の計4回、面接調査を縦断的に繰り返し、カテゴリ化をすすめ、データの妥当性を高めるとともに、対象者を増やし、データ収集、量的データに関しても分析をすすめていく予定である。研究目的:本研究では.難知性のPHNを抱えた高齢者の痛みの実態や体験及び、その生活への影響を明らかにすることを目的とした。研究方法:対象者は. HZ発症後3ヶ月以上経過した65歳以上の高齢者9名の同意を得た。方法は、基本属性、帯状疱疹発症年月、部位別痛みの程度VAS(010)、主観的健康感、Short Form36を用いた質問紙調査及び半構成的面接法を用いたインタビューを行い、同意を得た上で録音、逐語録を作成し、質的帰納的に分析した。結果・考察:対象者の平均年齢は75.8歳、女性6名、男性3名、発症後経過年数3.4年。

麻酔科受診理由は第三者からの勧めが大半で、高齢者はその存在自体を知らず、適切なPHN治療の市民への啓蒙の必要性が示唆された。痛みVASは「現在の痛み」平均5.2±2.6、「満足できる痛み」平均1.8±1.3であり、対象者の現在の痛みの程度と望んでいる痛みの程度(VAS)とのギャップが少ないほど、受容されていた。SF36各下位尺度得点は年齢層別0-100得点標準値と比較すると、8尺度全てが全国高齢者平均値を下回り、特に身体の痛みや日常役割機能(身体)が顕著に低く、痛みの影響が高齢者のQOL全般を著しく低下させていた。PHN高齢者の痛みの体験は、「不確かな病状の出現」「初期治療への疑心・後悔」「状況打開の試み」「活力・体力の衰退」「痛みにまつわる予期不安」「痛みとの折り合い」「周囲の干渉の兼ね合い」「活きることへの再起」の8カテゴリーに分類された。対象者は不確かな病状の出現に困惑し、受けた初期治療に対して疑心と自分への後悔を感じていた。時間の経過とともに痛みの緩和を目指して様々な状況打開の試み、活力体力の増減を自覚しながら生活していた。痛みに関わる症状について身体的精神的不安を抱えながらも、周囲の干渉を受け、痛みとの折り合い方をみつけ、活きることへの再起に向かっていた。
光ナノ共振器に埋め込んだ単一原子による自然放出光の制御と単一光子光源応用

単一光子光源は次代の量子情報処理技術に不可欠なデバイスである。本研究は半導体中に規則的に配置した単一原子を光ナノ共振器に閉じ込めることによって自然放出光を制御し、"識別できない量子粒子"として単一光子パルスを引き出すことを目的にしている。我々は独自のエピタキシャル結晶成長技術を駆使して、GaAs中に2次元規則配置した窒素原子の束縛励起子を作り出すのに成功した。この技術を利用すれば波長のそろった単一原子からの発光を、その中心位置を制御した単一光子光源デバイスを作ることができる。原子レベルで制御したエピタキシャル成長原子レベルで制御した活性原子状窒素をGaAs(001)表面に照射し、窒素原子を1原子層以下で2次元規則配列させるために以下のような結晶成長の最適化を実施した。●基板温度による窒素安定化面(3x3)の2次元窒素原子密度の制御を行い、その場成長観察によって窒素の優先取り込みサイトがIII族ダイマであることを突き止めた。●添加する窒素濃度を変えて発光スペクトルと添加濃度の関係を調べた結果、窒素ペア距離に依存した添加濃度依存性を見出した。またすべての発光中心はC2v対称性を有することが明らかになった。光応答特性評価と自然放出光の制御原子状窒素に束縛された励起子状態を詳細に調べ上げた結果、もつれ光子対生成の鍵を握る励起子微細構造の観測に始めて成功し、その偏光特性を明らかにした。また、磁場によって励起子微細構造の制御にも成功し、今後より精密な発光中心のデザインによってもつれた光子対の生成が可能であることがわかった。自発光ダイナミックスを計測して然放出寿命に関する知見を得た。本年度は以下の2点について明らかにした。原子レベルで制御したエピタキシャル成長分子線エピタキシー技術を駆使して、原子レベルで制御した活性原子状窒素をGaAs(001)表面に照射し、窒素原子を1原子層以下で2次元規則配列させる技術を開発した。具体的には以下の通りである:●窒化プロセスを制御するためにRHEED観察技術を導入し、結晶成長その場観察による窒素取り込み過程の追跡を可能にした。●基板温度による窒素安定化面(3x3)の2次元窒素原子密度を制御できた。●規則的な窒素原子の取り込みを実現するためには結合に関わる短距離状態を制御する必要がある。そのために、窒化の条件と窒素取り込みサイトの密度の関係を明らかにした。光応答特性評価とデバイス構造設計●2次元面内の窒化による取り込みサイトの制御特定に成功した。●原子状窒素に束縛された励起子状態を磁気光学特性と時間分解発光測定より明らかにした。●窒素単一原子からの発光をキャッチし、その局在電子状態を詳しく調べ、発光中心の窒素原子の配置を偏光フォトルミネッセンス測定より明らかにした。
癌促進的RNA編集の分子ネットワーク解明と新規食道癌治療戦略の探索

・癌促進的RNA編集が関わるRiboCluster内関連分子の網羅的同定と意義の解明平成27年から平成29年度基盤研究(C)で作製したcsRBPリストおよび公共データベース(TCGAなど)を使用して作成した癌特異的発現・局在パターンがADAR1発現量と相関のある癌促進的RNA編集関連csRBP候補リストから、特に食道扁平上皮癌(ESCC)に着目し本研究課題で解析対象とするcsRBPとして3種類のRBPを同定した。また、ESCC細胞株パネル(44種類)を用いて、これら3種類のRBPのmRNA発現量及び蛋白質発現量を検討した。次に、csRBP関連RiboCluster内での、癌促進的RNA編集の調節標的RNAや相互作用するmiRNA・蛋白質の解析を以下の様に行った。a)ADAR1ノックダウン細胞またはコントロール細胞で核と細胞質を分別し、csRBP特異抗体を用いた免疫沈降法でRNAを回収し(CLIP: crosslinking immunoprecipitation)、マイクロアレイでADAR1量によって影響を受ける結合変化mRNAリストを作成した。b)ADAR1のノックアウト・ノックダウンや強制発現後の網羅的なmRNA発現変化を、マイクロアレイで解析し、発現変化mRNAリストを作成した。さらに、ADAR1量でcsRBPとの結合に影響があるがmRNA発現に影響の見られない遺伝子を抽出し、翻訳変化mRNA候補リストを作成した。c)b)で作成した「発現変化mRNAリスト」を用いてpathway解析を行い、ADAR1によって制御される分子ネットワークを推定した。以上の検討から、ADAR1は免疫応答に関与する遺伝子群やアポトーシス関連遺伝子の発現制御に関与している可能性が示唆された。本年度に計画していた「癌促進的RNA編集が関わるRiboCluster内関連分子の網羅的同定と意義の解明」としてcsRBP候補の抽出を行い、細胞解析用のツールとして最適な細胞株の選択が終了した。また、本研究課題の基盤データとなる「結合変化mRNAリスト」、「発現変化mRNAリスト」、「翻訳変化mRNA候補リスト」を作成することができた。これらのリストのうち「発現変化mRNAリスト」を用いて、Ingenuity pathway analysisプログラムでpathway解析を行った。この結果、ADAR1ノックダウン細胞では免疫応答に関与する遺伝子群の活性化、GADD45を含むアポトーシス関連遺伝子の活性化が確認され、当初の予定通り進捗している。一方、ADAR1の細胞内機能を解析するために、ゲノム編集技術を用いてADAR1ノックアウト細胞の作成を試みたが、細胞増殖が著しく抑制されたため樹立することができなかった。1.本年度に作成したリストと、既知遺伝子情報、結合配列情報、miRNAデータベース、RNA編集配列情報(RADAR、REDIportalなど)を統合して、ADAR1-csRBP経路を中心とした発癌分子ネットワークを推定し、調節程度や方向(促進・抑制)に関わるmiRNAとパートナー蛋白質のネットワーク上の位置を決定する(癌促進的RNA編集分子マップの完成と癌促進的RNA編集関連治療標的候補の全体リストの作成)。2.同定された調節標的mRNA、miRNA、蛋白質の中から、過剰発現やゲノム編集・ノックダウン系を駆使して表現型への関与を検討することで、RNA編集による発癌促進作用に必要十分な調節標的や相互作用分子を絞り込む(ESCC依存性を担う治療標的候補リスト)3.2で得られた分子に関し、癌部・非癌部臨床検体での発現や発現パターンとその臨床病理学的意義を検討すると共に、不死化食道上皮でも上記の機能検討を行い比較することで、癌特異性を検証し、さらなる絞り込みを行う(ESCC特異的な治療標的候補リスト)。これら一連の統合的、段階的解析により、RNAプロセッシング翻訳調節から調節遺伝子産物の関連する細胞内パスウェイまでを網羅した癌促進的RNA編集関連分子のリスト化と絞り込みによる新規ESCC治療標的候補の同定を目指す。