hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光化学系 II の品質管理におけるPsbOタンパク質のダイナミックな役割

我々は強光・高温ストレス下での光化学系IIの品質管理機構について研究を進めているが、その中で「光化学系IIのD1タンパク質の分解における光化学系IIの膜表在性タンパク質Psb0の役割の解明」は最も重要な課題の一つであり、本研究においてこの問題に対しての明確な結論を出したいと考え実験を行った。特に光・熱ストレス下での光化学系II複合体dimerのmonomerへの変換過程におけるPsb0の役割、損傷を受けたD1タンパク質の分解過程におけるPsb0の役割、およびチラコイドルーメンでのPsb0の分解機構についてその全容解明を目指した。平成22年度は、前年度までに行ったプロジェクト全体の研究システムをもとに、光化学系II複合体dimerとmonomerの検出のためのnative PAGEおよび二次元電気泳動解析、Psb0タンパク質精製のためのクロマトシステムの確立などを行った。続いて強光および高温ストレス下でのホウレンソウまたはシロイヌナズナ光化学系IIのdimerからmonomerへの変換、Psb0タンパク質の光化学系IIからの遊離、アンテナクロロフィル結合タンパク質CP43の光化学系IIからの遊離、D1タンパク質の脱リン酸化の関係、チラコイドの構造変化、具体的にはunstackingの解析などを進めた。当初、シロイヌナズナのPsb0 mutantsを用いて、上に述べた一連の光化学系II分解-修復過程におけるPsb0の役割を分子生物学的・生化学的に解析する予定であったが、研究システムの確立に時間を要し、予定通りの研究成果をまだ得られていない。現在、引き続き同じテーマで研究を進めている。本研究は平成20年11月より開始し、5ヶ月が経過した。最初の2ヶ月(平成20年11月12月)はプロジェクト全体の研究システム作りに集中した。その後、シロイヌナズナの栽培設備を完成させ、野生株、光化学系II酸素発生系表在性タンパク質PsbO欠損株、FtsHプロテアーゼ欠損株、およびStn7/8キナーゼ欠損株の栽培を開始した。また、PsbOとFtsHプロテアーゼの大腸菌および酵母での大量発現の実験を開始した。さらに、シロイヌナズナからの葉緑体チラコイドの単離の準備を行った。現在、光化学系II複合体dimerとmonomerの検出のためのnative PAGEおよび二次元電気泳動解析の準備、PsbOタンパク質精製のためのクロマトシステムの準備、光および熱ストレス下での光化学系II反応中心結合タンパク質D1の分解と凝集の解析の予備実験を進めている。本研究では、光化学系IIの品質管理機構解析の一部として、光ストレス下での光化学系II全体の挙動解析、特に光化学系IIタンパク質のリン酸化・脱リン酸化と光化学系II複合体二量体の単量体化、D1タンパク質の分解・凝集、アンテナクロロフィルタンパク質CP43の光化学系IIからの遊離、PsbOタンパク質の光化学系IIからの遊離、FtsHプロテアーゼの量的変化と安定性について、Arabidopsisのkinase-欠損mutants(stn7/8)を用いて調べた。Arabidopsis野生株の葉緑体チラコイド膜に強光(1,000μmol photons m^<-2>s^<-1>)を照射すると、D1タンパク質が分解される。この時、D1タンパク質の脱リン酸化がD1分解に必要であるとの報告があり、これが一般に広く信じられている。しかし、本研究でD1タンパク質が全くリン酸化されていないstn7/8 mutantから得られたチラコイド膜で強光によるD1タンパク質分解を調べたところ、D1タンパク質の分解速度は野生株と比べてほとんど差が無いか、むしろmutantの方がD1分解が遅かった。その原因を調べたところ、D1分解に関わるとされるFtsHプロテアーゼがstn7/8 mutantで不安定であることが分かった。以前にstn7/8 mutantで光ストレス下でのD1分解を調べた結果、野生株と同じ速度でD1分解が起きることからD1の脱リン酸化はD1分解の前提条件にはならないとの結論が下されたことがあるが(Bonardi et al. Nature 437, 1179-1182)、これはstn7/8 mutantでFtsHプロテアーゼがうまく働いていないことによるのかもしれない。なぜ、このmutantでFtsHが不安定になるのかは、よく分からない。FtsH自身がリン酸化タンパク質であるとの報告は無い。FtsHの活性型hexamer構造にリン酸基が関与するとの知見もない。stn7/8 mutantではチラコイドのstackingが少ないとの報告がある。Digitonin分画法でチラコイド膜のstackingの程度を野生株とmutantで比較したところ、大きな差はなかった。しかし、強光照射でチラコイド膜をunstackさせてみると、mutantでは野生株より早くunstackingが起きた。このことは、mutantでチラコイドのstacking構造が不安定で、FtsHの6量体構造が維持されにくい可能性を示している。チラコイドのstackingがどのようにしてFtsHの安定化に関わるかは不明であるが、最近のホウレンソウチラコイドを用いた研究では、FtsHはグラナ部分に集合して6量体を安定化する結果が得られている(Yoshioka et al., unpublished)。

我々は強光・高温ストレス下での光化学系IIの品質管理機構について研究を進めているが、その中で「光化学系IIのD1タンパク質の分解における光化学系IIの膜表在性タンパク質Psb0の役割の解明」は最も重要な課題の一つであり、本研究においてこの問題に対しての明確な結論を出したいと考え実験を行った。特に光・熱ストレス下での光化学系II複合体dimerのmonomerへの変換過程におけるPsb0の役割、損傷を受けたD1タンパク質の分解過程におけるPsb0の役割、およびチラコイドルーメンでのPsb0の分解機構についてその全容解明を目指した。平成22年度は、前年度までに行ったプロジェクト全体の研究システムをもとに、光化学系II複合体dimerとmonomerの検出のためのnative PAGEおよび二次元電気泳動解析、Psb0タンパク質精製のためのクロマトシステムの確立などを行った。続いて強光および高温ストレス下でのホウレンソウまたはシロイヌナズナ光化学系IIのdimerからmonomerへの変換、Psb0タンパク質の光化学系IIからの遊離、アンテナクロロフィル結合タンパク質CP43の光化学系IIからの遊離、D1タンパク質の脱リン酸化の関係、チラコイドの構造変化、具体的にはunstackingの解析などを進めた。当初、シロイヌナズナのPsb0 mutantsを用いて、上に述べた一連の光化学系II分解-修復過程におけるPsb0の役割を分子生物学的・生化学的に解析する予定であったが、研究システムの確立に時間を要し、予定通りの研究成果をまだ得られていない。現在、引き続き同じテーマで研究を進めている。
ロバート・K・マートンの理論形成過程-未公刊資料の発掘・解析-

本研究は、現代アメリカを代表する社会学理論家ロバート・K・マートンが遺した厖大な未公刊資料を発掘・解析し、マートンの理論形成過程を、彼をめぐる知的交流と密接に関連させつつ、解明しようとするものであった。そのため本研究代表者は、平成21年から3年間毎夏コロンビア大学を訪れ、マートンの未公刊資料の発掘・解析に努めてきた。その結果、マートンは、ポール・ラザースフェルド、バーナード・バーバー、ジョン・リレイなどのコロンビア社会学界のみならず、ダニエル・ベル、モイニハン、セルズニック、ルイス・コーザーら、多数のニューヨーク知識人の知的交流の軸となる位置に立っていた理論家であったことを確認することができた。マートンは多数の社会学者の論文や著作を編集し、非常に広範な知的ネットワークを築いてきた人物であった。ライト・ミルズとドイツから亡命してきたハンス・ガースとを結びつけたのもマートンであった。さらに本年度は、マートンが、上院議員としてアメリカの医療改革に尽力してきたエドワード・ケネディのブレーンとして、アメリカの医療改革に尽力していたことをも知ることができた。さらにマートンらが、1950年代以降のアメリカにおける黒人解放のために尽力していたことも解明することができた。以上のような研究史上まだ知られていないマートンの知的ネットワークとその現実的意味を解明する手がかりを発見することができたという点で、本研究は、非常に重要な成果を得ることができたということができる。このような作業をさらにつづけるならば、アメリカ社会学理論形成過程について、その社会的文脈を解明するとともに、新たな「知の社会史」上の重要な貢献を達成することができるであろう。本研究は以上のような重要な可能性を切り開くことができるという確信を与えるものとなっている。本研究は、現代アメリカを代表する社会学理論家ロバート・K・マートンが遺した厖大な未公刊資料を発掘・解析し、マートンの理論形成過程を、彼をめぐる知的交流と密接に関連させつつ、解明しようとするものである。そのため本研究代表者は、昨年8月がら9月にかけてコロンビア大学を訪れ、マートンの未公刊資料の発掘・解析に努めてきている。その結果、マートンは、ポール・ラザースフェルド、バーナード・バーバー、ジョン・リレイなどのコロンビア社会学界のみならず、ダニエル・ベル、モイニハン、セルズニック、ルイス・コーザーら、多くのニューヨーク知識人の知的交流の軸となる位置に立つ理論家であったことを確認することができた。マートンは多数の社会学者の論文や著作を編集し、非常に広範なネットワークを築いてきた人物であった。ライト・ミルズとドイツから亡命してきたハンス・ガースとを結びつけたのも、また彼らにウェーバー論を書かせたのも、マートンであった。以上のような、研究史上まだ知られていないマートンの知的ネットワークを解明する新たな手がかりを得ることができたという点で、本研究は、非常に重要な作業であるということができる。このような作業をさらに続けるならば、アメリカ社会学理論形成過程について、その社会的文脈を解明するとともに、新たな「知の社会史」上の重要な貢献を逹成することができるであろう。本研究は、そうした可能性を切り開くことができるといつ確信を与えるものとなっている。そのため本研究代表者は、平成20年・21年・22年の3度にわたりコロンビア大学を訪れ、マートンの未公刊資料の発掘・解析に努めてきた。

その結果、マートンは、ポール・ラザースフェルド、バーナード・バーバー、ジョン・リレイなどのコロンビア社会学界のみならず、ダニエル・ベル、モイニハン、セルズニックルイス・コーザーら、多くのニューヨーク知識人の知的交流の軸となる位置に立つ理論家であったことを具体的に確認することができた。マートンは多数の社会学者の論文や著作を編集し、非常に広範なネットワークを築いてきた人物であった。ライト・ミルズとドイツから亡命してきたハンス・ガースとを結びつけたのも、また彼らにウェーバー論を書かせたのも、マートンであった。以上のような、研究史上まだ知られていないマートンの知的ネットワークを解明する新たな手がかりを得ることができたという点で、本研究は、非常に重要な作業であったということができる。このような作業をさらにつづけるならば、アメリカ社会学理論形成過程について、その社会的文脈を解明するとともに、新たな「知の社会史」上の重要な貢献を達成することができるであろう。その成果の一部は、論文(高城和義「マートン文書の「知の社会史」上の意義」、『帝京社会学』、24号、平成23年3月刊)として公刊している。本研究は、そうした可能性を切り開くことができるという確信を与えるものとなっている。本研究は、現代アメリカを代表する社会学理論家ロバート・K・マートンが遺した彪大な未公刊資料を発掘・解析し、マートンの理論形成過程を、彼をめぐる知的交流と密接に関連させつつ、解明しようとするものであった。そのため本研究代表者は、平成21年から3年間毎夏コロンビア大学を訪れ、マートンの未公刊資料の発掘・解析に努めてきた。その結果、マートンは、ポール・ラザースフェルド、バーナード・バーバー、ジョン・リレイなどのコロンビア社会学界のみならず、ダニエル・ベル、モイニハン、セルズニック、ルイス・コーザーら、多数のニューヨーク知識人の知的交流の軸となる位置に立っていた理論家であったことを確認することができた。マートンは多数の社会学者の論文や著作を編集し、非常に広範な知的ネットワークを築いてきた人物であった。ライト・ミルズとドイツから亡命してきたハンス・ガースとを結びつけたのもマートンであった。さらに本年度は、マートンが、上院議員としてアメリカの医療改革に尽力してきたエドワード・ケネディのブレーンとして、アメリカの医療改革に尽力していたことをも知ることができた。さらにマートンらが、1950年代以降のアメリカにおける黒人解放のために尽力していたことも解明することができた。以上のような研究史上まだ知られていないマートンの知的ネットワークとその現実的意味を解明する手がかりを発見することができたという点で、本研究は、非常に重要な成果を売ることができたということができる。本研究は以上のような重要な可能性を切り開くことができるという確信を与えるものとなっている。
ヒト正常ならびに腫瘍組織における14-3-3 sigma蛋白の分布解明からその機能解明へ

14-3-3σ蛋白の分布を検討するために、14-3-3σ遺伝子のC末端配列に基づいたペプチドを合成し、これをウサギに免疫し、14-3-3σ蛋白特異抗体を作製した。正常ヒト組織における14-3-3σ蛋白の発現を免疫組織学的に検討した結果、14-3-3σ蛋白は皮膚,食道,子宮頚部等の扁平上皮に強く発現していること、さらに、気管支上皮,乳腺、消化管上皮等にも広く発現していることを明らかにし、この蛋白が上皮細胞に特異的に発現していることを確認した。また、非小細胞性肺癌においては、腺癌よりは扁平上皮癌に強く14-3-3σ蛋白が発現していることを明らかにした。さらに、肺の大細胞性神経内分泌癌で14-3-3σ蛋白発現がほとんど見られず、この癌は小細胞癌に類似していることが明らかとなった。乳癌では、これまでに報告されたように浸潤性乳管癌の大部分で14-3-3σ蛋白の発現が低下していることを確認したが、特殊型とされる扁平上皮癌や粘液癌では発現が保たれていることを見出した。乳癌や小細胞癌では、14-3-3σ蛋白の発現低下はその遺伝子プロモーター領域のメチル化によって引き起こされることが既に報告されている。しかし、非小細胞性肺癌などでは14-3-3σ蛋白発現が保たれていることが多く、遺伝子プロモーター領域のメチル化が見られないことも既に報告された。そこで、大腸癌における14-3-3σ蛋白遺伝子プロモーター領域のメチル化が見られないことを培養株ならびに手術例を用いて明らかにし、大腸癌における14-3-3σ蛋白発現低下は別の機構によることを明らかにし、これまでの報告とは異なる発現低下機構の存在が示唆された。本研究では、まず、免疫生物研究所で作製したヒト14-3-3σ蛋白に対する抗体の特異性をイムノブロット法で検討した。7種類の14-3-3蛋白との反応性をみると、ヒト14-3-3σ蛋白のみに反応し、さらにヒト肺組織ならびに肺扁平上皮癌から抽出した蛋白と特異的に反応することから、この抗体はヒト由来の14-3-3σ蛋白を特異的に認識することが分かった。そこで、この抗体を用いて免疫組織学的にヒト正常組織ならびに各種腫瘍組織における14-3-3σ蛋白の分布を検討した。その結果、14-3-3σ蛋白が強く発現している組織は各臓器の扁平上皮であり、一般に基底部ではその発現が弱く、基底上部から彌慢性に発現していた。さらに、肺などの気管支上皮では基底細胞に強い反応がみられ、繊毛円柱上皮では全く、14-3-3σ蛋白発現は認められなかった。さらに、各種腺組織では、腺や導管の基底細胞、または筋上皮細胞が14-3-3σ蛋白陽性であった。そのほか胆嚢上皮や膀胱の移行上皮も中等度の陽性所見を示し、胃の腺窩上皮や大腸粘膜でも弱い14-3-3σ蛋白発現を認めた。肺組織では、扁平上皮化生粘膜上皮に強い14-3-3σ蛋白発現がみられ、気管支上皮との隣接部をみると、基底細胞の増生が化生細胞に移行する像が認められた。また、過形成性の肺胞II型上皮も強い14-3-3σ蛋白発現を示すことも明らかとなった。腫瘍組織における14-3-3σ蛋白発現を同様に検討すると、肺では扁平上皮癌の大部分が強陽性となり、それに対して、腺癌では発現の程度が弱いことが示されたが、乳癌で見られるような、癌になると、14-3-3σ蛋白発現が陰性化するというような所見は肺癌ではほとんどみられなかった。

14-3-3σ蛋白の分布を検討するために、14-3-3σ遺伝子のC末端配列に基づいたペプチドを合成し、これをウサギに免疫し、14-3-3σ蛋白特異抗体を作製した。正常ヒト組織における14-3-3σ蛋白の発現を免疫組織学的に検討した結果、14-3-3σ蛋白は皮膚,食道,子宮頚部等の扁平上皮に強く発現していること、さらに、気管支上皮,乳腺、消化管上皮等にも広く発現していることを明らかにし、この蛋白が上皮細胞に特異的に発現していることを確認した。また、非小細胞性肺癌においては、腺癌よりは扁平上皮癌に強く14-3-3σ蛋白が発現していることを明らかにた。さらに、肺の大細胞性神経内分泌癌で14-3-3σ蛋白発現がほとんど見られず、この癌は小細胞癌に類似していることが明らかとなった。乳癌では、これまでに報告されたように浸潤性乳管癌の大部分で14-3-3σ蛋白の発現が低下していることを確認したが、特殊型とされる扁平上皮癌や粘液癌では発現が保たれていることを見出した。乳癌や小細胞癌では、14-3-3σ蛋白の発現低下はその遺伝子プロモーター領域のメチル化によって引き起こされることが既に報告されている。しかし、非小細胞性肺癌などでは14-3-3σ蛋白発現が保たれていることが多く、遺伝子プロモーター領域のメチル化が見られないことも既に報告された。そこで、大腸癌における14-3-3σ蛋白遺伝子プロモーター領域のメチル化が見られないことを培養株ならびに手術例を用いて明らかにし、大腸癌における14-3-3σ蛋白発現低下は別の機構によることを明らかにし、これまでの報告とは異なる発現低下機構の存在が示唆された。
低密度超臨界水中の化学反応とミクロ構造相関

1.高温高圧溶液用XAFSセルおよび小角X線・中性子散乱セルを製作した。セル本体にはインコネルを、窓にはダイヤモンドまたはサファイアを用いた。測定可能は最大圧力および温度はそれぞれ50MPaと400°Cである。3.アルコール水酸基のH/D置換したメタノールの中性子回折、Empirical Parameter Structure Refinement法により、室温(25°C),亜臨界(202°C),超臨界(253°C)状態におけるメタノール構造を調べた。室温ではメタノール分子は鎖状に並んでいるが、超臨界状態では56量体クラスターが主に生成しており、密度の減少とともにモノマーが増加することが明らかになった。4.メタノール-水二成分溶液(アルコールモル分率は0.3)のX線回折測定を25200°Cで行った結果、100°C付近で水素結合クラスターが大きく減少し、モノマー水分子が増えることが明らかになった。5. ^<36>Cl/^<37>Cl同位体を用いたLiCl水溶液の中性子回折,EPSR法、球面調和関数展開法により、超臨界水におけるCl^-の水和構造に関する配向相関関数を導出した。超臨界温度ではCl^-周りの水和水分子は配位殼に留まっているが、その配向は大きく乱れていることがわかった。1.溶液用X線小角散乱セルを製作した。セル本体にはインコネルを、窓にはダイヤモンドを用いた。圧力および温度範囲はそれぞれ0.1200MPaと25400°Cで使用可能であることを確認した。Ornstein-Zernile-Debye式より相関距離を、Zernike-Prins式より動径分布関数を、Guinierプロットよりクラスターの慣性半径・クラスターサイズを求める解析方法を確立した。2.溶液用中性子小角散乱セルを製作した。セル本体にはインコネルを、窓材にはサファイアを用いた。同位体置換データを基に、O-H,H-H,O-O相関に関する(2)と同様な小角散乱パラメータを求める方法を確立した。3.溶液用高温高圧XAFSセルを製作した。解析プログラムとしてUWXAFSを使用可能にした。4.臨界点測定装置を製作した。セル部にはインコネルを、窓にはダイヤモンドを用いた。温度はコンピュータにより±0.01°Cに制御可能である。5.1.82M塩化ナトリウム水溶液について、27°C、100MPa及び200MPa、150°Cで100MPaでX線回折測定を行った。その結果、Na+およびCl-イオンの水和構造は測定温度圧力範囲で変化はないが、氷類似の四面体構造が温度圧力の上昇とともに破壊されていくことが明らかになった。1.溶液用高温高圧XAFSセルを製作した。圧力および温度範囲はそれぞれ0.150MPaと25400°Cで使用可能であることを確認した。

5.超臨界水や超臨界メタノールを用いた難分解性塩素化合物の分解反応において、温度圧力を制御することにより水素結合クラスターを崩壊させモノマー化した溶媒を生成させることが重要である。
数論的多様体のレギュレーター写像の研究

レギュレーター写像は,数論幾何学における重要な研究対象である,本研究では,代数サイクルとそれに沿った積分を用いて,レギュレーター写像が記述できることを示した.またそこで得られた知見に基づいて,算術的チャーン指標の高次の拡張を構成した,これは,高次算術的K群から高次算術的チャウ群への自然な準同型であり,レギュレーター写像のアラケロフ幾何学における類似と見なすことができる.レギュレーター写像は,数論幾何学における重要な研究対象である,本研究では,代数サイクルとそれに沿った積分を用いて,レギュレーター写像が記述できることを示した.またそこで得られた知見に基づいて,算術的チャーン指標の高次の拡張を構成した,これは,高次算術的K群から高次算術的チャウ群への自然な準同型であり,レギュレーター写像のアラケロフ幾何学における類似と見なすことができる.本年度は,レギュレーター写像の簡単な表示を見つけることを目的に研究を進めた.そして,Goncharovにより与えられた代数サイクル上の積分が,レギュレーター写像を記述することの証明をみつけた。このことは,Feliu氏の学位論文の結果と筆者独自の研究の視点を組み合わせることにより実現された.Barcelona大学のBurgos教授とFeliu氏との共著の論文の中で,この結果を発表した.この結果を,5月に群馬県の丹原で行われた数論幾何学の国際研究集会において発表した.また,アラケロフ幾何学における計量つきベクトル束の数論的な特性類の理論を高次化することを目標に研究を進めた.これはちょうど,レギュレーター写像のアラケロフ幾何学における対応物を構成することに相当する.Iterated doubleとよばれる既約でない代数多様体(球面の代数幾何における類似物)上のGrothendieck群が多様体の高次代数的K群を表示することを,Levineは証明した.筆者は,そのiterated double上の計量つきベクトル束の特性類の理論のアラケロフ幾何学における類似をみつけることが,上記の目標を達成することにつながると考えて研究を進めた.そして本年度は,iterated double上の計量つきベクトル束に付随するチャーン形式の理論を構築することに成功した.上述の特性類の理論の高次化を達成するためには,この結果を高次の代数サイクルの理論と結びつけるが必要であるが,それは次年度の課題である.筆者は,アラケロフ幾何学における計量つきベクトル束の数論的特性類の理論を高次化することを目標に研究を行っている.本年度の前半は,iterated doubleとよばれる既約でない代数多様体(球面の代数幾何における類似物)上の,計量つきベクトル束に付随する代数サイクルについて研究した.そして,iterated doubleの算術的K群から高次算術的チャウ群への写像を構成した.これと前年度に得られたiterated double上の計量つきベクトル束のチャーン形式の理論を合わせることにより,上述の目標を達成した.そしてその結果を,2010年9月に京都大学で行われたアラケロフ幾何学の研究集会で発表した.この結果の証明は非常に難解で長大なものなので,本年度全体を通じて,論文の作成やその証明の推敲に時間を費やしたまた本年度の後半は,筆者がBurgosとFeliuとの共著論文の中で構成した,代数サイクル上の積分の研究を行った.これについては,数年前に筆者はいくつかの計算を実行していて,BlochとKrizにより構成された特別な代数サイクルの上でWang's Formと呼ばれる微分形式を積分することにより,多重対数関数が現れるという結果を得ていた.しかし当時は,その結果とレギュレーター写像との関係がどうなっているのかは分からなかった.ところが,前年度に得られたBurgosとFeliuとの共同研究の成果のおかげで,その計算がレギュレーター写像と多重対数関数の間の新しい関係を示していることが明らかになった.またその結果を用いて,多重対数関数と代数サイクルのいくつかの未解決問題を解決することができた.この結果については,すでに論文を作成済みである筆者は,アラケロフ幾何学における計量つきベクトル束の算術的チャーン指標の理論を高次化することを目標に研究を行っている.これは,数論的多様体のレギュレーター写像の,アラケロフ幾何学における類似を追究することに相当する.前年度までに筆者は、iterateddoubleとよばれる既約でない代数多様体(球面の代数幾何における類似物)上の,計量つきベクトル束に関する算術的チャーン指標の理論を完成させて,それを用いて高次算術的K群から高次算術的チャウ群への写像(以下高次算術的チャーン指標と呼ぶ)を構成することに成功した.本年度は,高次算術的チャーン指標と積構造との関係を研究した.算術的リーマン・ロッホの定理の高次化を定式化して証明することは,アラケロフ幾侮学において非常に重要な問題であるが,この積構造を研究することは,その問題の解決に向けた必要不可欠な第一歩である.本年度の研究において筆者は,計量つきベクトル束のテンサー積により決まる,複体の間の写像やホモトピーを明示的に書き下した.そしてそれらの写像やホモトピーのボット・チャーン形式を考察することにより,前年度に筆者が定義した高次算術的チャーン指標が,積構造を保つことを証明した.前年度までの成果に本年度得られた積構造に関する結果を合わせて,高次算術的チャーン指標を構成してその性質を調べるという,本研究の当初の目的を達成した.そしてこの研究成果を論文にまとめた.この論文は非常に複雑で長大なものなので,本年度全体を通じて,論文の作成やその証明の推敲に時間を費やした.
高密度水素による超機能材料の合成

本年度は、主にステージI、すなわち水素クラスターの高配位化を可能にする高密度化技術を確立し、高配位水素クラスターを含む高密度水素化物の合成を進めた。1)高密度化技術の開発:水素の高密度化には高圧合成が有効であるが、その際に用いる内部水素源として金属水素化物やアンモニアボラン等を含めたいくつかの材料系を検討した結果、目的とする高配位水素クラスターを含む高密度水素化物の合成には水素化アルミニウムが最適であることを確認した。この内部水素源としての水素化アルミニウムの合成過程での高純度化や良質な特性を保つための保管方法に関して、領域内で技術共有した。さらに、高圧合成した高密度水素化物の結晶構造精密解析のための今後の中性子回折実験等を見据え、重水素置換に関する技術等も習得した。2)高配位水素クラスターの創製と形成過程の解明:中心金属としてニッケルなどの遷移金属を含む場合およびホウ素などの非金属を含む場合の2種類の水素クラスターを選定して、その形成および分解(脱水素化)過程の解明を進めた。前者の場合は反応過程での新たな中間相の形成、また後者の場合は制御因子としての温度条件等の解明を進めた。さらにステージII、すなわち学問分野の枠を超えた水素機能の融合も開始し、研究項目A02(水素界面局在機能)や研究項目A05(水素先端計測・シミュレーション)とも連携することで、新たな高密度水素化物の結晶構造や物性の解明と超イオン伝導機能の誘起に関する研究等が進展した。また研究項目A01(水素高密度凝集)の中での連携も深化させ、新たな水素化物超伝導の発見にも至った。水素ーホウ素クラスターを含む新たな高密度水素化物の合成とリチウム超イオン伝導機能の誘起に関する研究が大いに進展した。さらにこの高密度水素化物が、高エネルギー密度化が実現できる次世代リチウムー硫黄全固体電池デバイスのリチウム負極に対して高い安定性を示す新たな固体電解質として機能することも見出した。実際に全固体電池デバイスを設計してエネルギー密度等を評価したところ、同種の全固体電池デバイスの性能として世界最高のエネルギー密度を示すことを実証した。さらに、水素ーモリブデン高配位水素クラスターを有する高密度水素化物も合成、高圧力下で超伝導転移することも世界に先駆けて発見した。これらを総合的に勘案して、「当初の計画以上に進展している」との自己評価をした。今後は、昨年度に構築した水素クラスターの高配位化を可能にする高密度化技術をさらに発展させることで多様な高密度水素化物を合成し、水素機能の融合に向けた材料設計指針を構築することで、ステージIからステージIIに移行する。1)高密度化技術の発展:水素化アルミニウムなどを共通の内部水素源とした高圧合成技術に加えて、各種溶媒を用いた液相合成技術も新たに導入する。さらに合成試料の中性子回折実験を見据え、液相での軽水素ー重水素置換に関する知見も得る。2)高配位水素クラスターを有する高密度水素化物の合成:上記の複数の高密度化技術を駆使し、引き続きこれまで合成が困難であった遷移金属・非遷移金属を主相とする高配位水素クラスターを有する高密度水素化物を合成する。3)水素機能の融合に向けた材料設計指針の構築:研究項目A05(水素先端計測・シミュレーション)と連携して、さらに国内外の量子ビーム関連施設も利用しながら、新たな高密度水素化物の原子・電子構造解析を進めるとともに、研究項目A02(水素界面局在機能)やA03(水素高速移動機能)とも連携して、超イオン伝導や超伝導などの超機能の誘起に必要な水素機能の融合に向けた材料設計指針を得る。

実際に全固体電池デバイスを設計してエネルギー密度等を評価したところ、同種の全固体電池デバイスの性能として世界最高のエネルギー密度を示すことを実証した。さらに、水素ーモリブデン高配位水素クラスターを有する高密度水素化物も合成、高圧力下で超伝導転移することも世界に先駆けて発見した。これらを総合的に勘案して、「当初の計画以上に進展している」との自己評価をした。今後は、昨年度に構築した水素クラスターの高配位化を可能にする高密度化技術をさらに発展させることで多様な高密度水素化物を合成し、水素機能の融合に向けた材料設計指針を構築することで、ステージIからステージIIに移行する。1)高密度化技術の発展:水素化アルミニウムなどを共通の内部水素源とした高圧合成技術に加えて、各種溶媒を用いた液相合成技術も新たに導入する。さらに合成試料の中性子回折実験を見据え、液相での軽水素ー重水素置換に関する知見も得る。2)高配位水素クラスターを有する高密度水素化物の合成:上記の複数の高密度化技術を駆使し、引き続きこれまで合成が困難であった遷移金属・非遷移金属を主相とする高配位水素クラスターを有する高密度水素化物を合成する。3)水素機能の融合に向けた材料設計指針の構築:研究項目A05(水素先端計測・シミュレーション)と連携して、さらに国内外の量子ビーム関連施設も利用しながら、新たな高密度水素化物の原子・電子構造解析を進めるとともに、研究項目A02(水素界面局在機能)やA03(水素高速移動機能)とも連携して、超イオン伝導や超伝導などの超機能の誘起に必要な水素機能の融合に向けた材料設計指針を得る。
継時的に表示される文章情報の知覚特性の研究

本研究では、心理学的実験手法を使用して、動的文章表示が文章の印象に影響することを明らかにした。この傾向は、論説タイプの文よりも小説タイプの文で顕著に見られた。具体的には、動的文章表示では、56文字/秒の速度で文章を表示したときに読みやすく、かつ、豊かな印象を生じさせることが示された。この速度は、静止した文章を読む際の音読速度やなぞり読み速度と一致している。このように、動的な文章表示は、従来の紙やディスプレイによる静的文章表示と異なり、適切な時間パラメータを設定することで、読み手の読みのモードを変え、より注意深く読ませ、我々の読みをより豊かにすることが示された。本年度は、文章がすべて消えた状態から順番に徐々に文字が現れては消える動的な文章表示方法(自動文章表示)において、その提示速度が読み手の印象といった感性的評価にどのように影響するのかについて、主にSemantic Differential法を用いた心理実験によって検討した。その結果、文章の提示速度が5-6文字/秒の速度で、もっとも読みやすく、好ましい、人らしいといった印象が強まることが明らかになった。また、それ以上速い速度、あるいは遅い速度で提示した場合には、読みやすい、好ましいといった印象は弱まることが示された。この傾向は、難易度の異なる文章でも確認された。なぜ、この5-6文字/秒という速度で読みやすくなるのか、その手がかりを得るため、同じ文章をすべて表示した状態で、黙読、音読させ、その速度を測定した。また、上述の動的な文章表示と同様の視覚刺激を実現するため、なぞり読み動作によって文字が現れては消える文章表示法を用いて、なぞり読み速度を測定した。その結果、音読、なぞり読み速度の平均が、5-6文字/秒であることが明らかになった。従って、音読やなぞり読みをする速度で動的な文章表示を行った際に、読みやすく、好ましい印象が強く得られることが示された。本年度は、動的な文章表示方法による感性的評価の変化を主に検討した。文章がなぞり動作によって現れる文章表示方法が読み手にどのような印象を与えるのかを、主にSemantic Differential法を用いた心理実験によって検討した。その結果、文章タイプによらず、文章の文字コントラストを急速に変化させると、動的、冷たい、かたいといった印象を与え、逆に文字コントラストを緩やかに変化させると、静的、温かい、やわらかい印象がもたらされることが明らかになった。さらに、小説タイプの文章では、文字コントラストを緩やかに変化させたほうが、より文章に合っていると感じられることが明らかになった。この結果は、文章を動的に表示することで、静的な表示とはことなる読文印象、具体的には音声言語が持つような時間的な変化、温度感、やわらかさといった表現を文字表現に組み込むことが可能であることを示唆している(丸谷・植月・安藤・渡邊, 2013)。また、本年度は学会(ACM Multimedia 2012 Multimedia Are Exhibition 2012 Eternal / Moment, Nara)で我々が使用している文章表示システムを展示し、また、展覧会(平成24年度文化庁メディア芸術祭協賛事業「文学Media Art展紀貫之からライトノベルまで」)のワークショップで、一般参加者に本文章表示システムを用いて、表示形式の違いによる文章の印象変化について体験してもらう機会を設けるなど、一般への研究成果の周知・普及活動を行った。本年度は、昨年度に続き、これまでに明らかになった動的文章表示における読みやすく、好ましい印象が得られる速度と、静的に表示される(動かない)文章を黙読、音読、なぞり読みする場合の速度との関連を、難易度の異なる2種類の文章を用いて実験的に検討した。まず、文章を自動的に動的表示した場合と、静的に表示した場合(全表示)における読み速度の変化について調べたところ、機械的な動的文章表示における読み速度は、静的な文章表示における黙読速度の6070 %であることが分かった。また、動的文章表示においては、文章難易度の影響は、黙読より小さいことが明らかになった。そこで、動的に文章を表示すると読み速度が低下する原因を検討するため、読み手がペースを決定できる動的表示での読み速度と、自動的な動的表示の読み速度を比較した。その結果、読み手ペースでの動的文章表示でも、読み速度が遅いことが示された。従って、動的文章表示そのものが、読み速度の低下をもたらすと考えられる。そして、動的文章表示におけるこのような読み速度の低下は、豊かな読文印象を生起させると考えられる。動的文章表示においては、読み手は読みのモードを変え、静的な文章を読む場合よりも注意深く読んでいると考えられる。実験心理学、認知心理学、言語心理学

近年、デジタルディスプレイの普及に伴い、動的な文章表示を目にする機会が増加しているが、これまで、どのような提示速度で表示した際に読み手が読みやすく、印象深くなるのかといった点については、よく分かっていなかった。しかし、本研究で行った動的な文章表示(自動文章表示)における感性的評価の測定から、読み手が音読、あるいはなぞり読みする速度(5-6文字/秒)で提示した際に、読み手は読みやすさを感じ、その結果、好ましいという印象を強く得ていることを明らかにした。また、これらの感性的評価は、文章の難易度が異なる文章でも一貫して認められることが明らかになった。しかしながら、今年度は一定速度で文章が提示される動的な文章表示のみを対象としており、なぞり読みに応じた動的な文章表示形式については検討できていない点が課題である。本年度(24年度)に予定していた「動的な文章表示方法による文章理解のパフォーマンスの変化を検討する」という課題に関しては、刺激の選定が難航したため、予備実験を繰り返し、来年度の実験実施の準備を行った。このような状況から、次年度(25年度)に実施を予定していた「動的な文章表示方法による感性的評価の変化を検討する」という課題について、先に本年度に進めることとした。その結果、文章の文字コントラストを急速に変化させると、動的、冷たい、かたいといった印象を与え、逆に文字コントラストを緩やかに変化させると、静的、温かい、やわらかい印象がもたらされることが明らかになった。文章を動的に表示することで、静的な表示とはことなる読文印象、具体的には音声言語が持つような時間的な変化、温度感、やわらかさといった表現を文字表現に組み込むことが可能であることを示唆している。この成果については、日本心理学会第76回大会(植月・丸谷・安藤・渡邊, 2012)でポスター発表を行うとともに、情報処理学会論文誌に論文が採択された(丸谷・植月・安藤・渡邊, 2013)。今年度は、一定の速度で自動的に文章を表示するという動的な文章表示形式について、読み手の感性的な評価を測定した。同様に、他者のなぞり読みを再現する形での自動文章表示(提示速度が一定ではなく、随時変化する)を行い、読み手の感性的な評価を測定することで、動的な文章表示の印象が増す可能性がある。そこで次年度はこの点について、今年度と同様の手法を用いて検討する。また、これまで実験を進めてくる中で、感性的評価に個人差があることも明らかになってきた。そこで、このような個人差がどのような要因(例えば、ワーキングメモリスパンなど)と関連があるのかについても、あわせて検討したいと考えている。また、次年度は最終年度でもあることから、これらの検討と並行し、これまでの成果を論文にまとめる作業を確実に進めていきたいと考えている。本年度は当初予定していた「動的な文章表示方法による文章理解のパフォーマンスの変化を検討する」という課題で予備実験までしか進展しなかったので、刺激を選定し、本実験を開始する予定である。一方、本年度は「動的な文章表示方法による感性的評価の変化を検討する」という課題について実施した結果、なぞり動作に反応した文章表示によって、読み手の文章の印象が変化することが示された。そこで次年度は、「なぞり動作」が読み手の印象変化においてどのような役割を果たすのかを検討する。
保健指導の担い手と受け手の間での情報伝達活性化の研究ー伝達と指導の新方法の開発

1コンピュ-タを利用した情報伝達活性化の試み:システム工学、教育情報工学の分野で開発されて来た顔グラフ法、ISM構造化法を保健指導に応用して保健指導の担い手と受け手の間の情報伝達の活性化を試みた。(1)顔グラフ法について:チャ-ノフの顔グラフをさらに単純化し、パソコンによって健診結果の数値から顔を描くシステムを試作した。学生29名、保健婦31名、住民20名などの小集団でこの方法の有効性を確認した。(2)構造化法について:教育教材の構造化に用いられているISM法を健康に関する思考/行動の連鎖の可視化に応用した。要素数が20以上の複雑な行動連鎖であっても、ISM法で記述できることが示された。2現場で使える方法への改良:顔グラフ法、ISM法を地域保健の現場に持ち込む際の条件を検討した結果、コンピュ-タに依存しなくても使える方法が望ましいことが明らかになった。そこで助初の方針を変更し、コンピュ-タも利用するが、手作業でも実行できる方法を模索した。その結果、手書き顔グラフと保健行動構造化カ-ドを開発した。これらの方法を長崎県のT町とI町の健診において試行した結果、有用性が確認された。3新たな指導方法の開発:保健指導の担い手と受け手の間に横たわる“認識の違い"という壁を乗り越えて情報伝達を活性化するためには、指導の担い手が保健指導の場において、その場に最も適切な情報伝達の方法を自ら選択できる必要がある。また受け手である住民も、強制されることなく、自らの意志で自発的に健康教育に臨むことが望ましい。そこでさらに現場での実際の使用経験を分析した結果、(1)地域保健の現場で一人歩き出来る方法であること、(2)集団教育の場面で使うこと、などの付加的な条件が明らかになった。保健指導の受け手・担い手間の情報伝達を活性化するために作成した顔グラフについて、有効性の評価を試みた。[第一回目の評価]29名の保健婦学生と31名の保健婦が評価に参加した。貧血と高血圧に関する検査結果を、数値と顔グラフの二つの方法で住民に返却する場面を想定し、返却票(数値用、顔グラフ用)を作成した。評価は、以下の各項目につき行なった。;1.異常の有無の判断、2.異常の程度の判断、3.正常さの判断、4.興味の誘発、5.親しみの誘発、の5項目である。結果は、-3(顔表示は数値表示に比較して、はるかに劣る)から+3(顔表示は数値表示に比較して、はるかに優れている)まで7段階評点で表わした。学生群では異常の程度の判断を除いた4項目で、保健婦群では5項目すべてで、評点の平均値は正の値を示した。[第二回目の評価]29名の学生中、23名は第一回目の評価の一ケ月後に、地域住民への保健指導場面で実際に顔グラフを使用した。使用直後に第一回目に準じて、二回目の評価を行なった。5つの評価項目のいずれでも、二回目の評点の平均値は一回目に比較して高値を示した。[住民の反応]上記の指導の対象となった43名の住民中20名は、それから5ヶ月後に町が実施した健康相談にも参加した。この20名に対して、同相談の終了時に、今後の健診結果の返却方法として、数値と顔グラフとどちらを希望するかを質問した。20名中4名(20%)は数値を、また10名(50%)は顔グラフを選択した。[結語]

今後、顔グラフの親しみやすさに加え、数値表現の定量性も活かし、両者の併用のもとでさらに地域住民が受け入れやすい健康情報伝達の検討が必要である。初年度に試みた二つの方法を現場で使えるように改良し、その方法に見合った保健指導方法を検討した。1現場で使える方法への改良:顔グラフ法、ISM法を地域保健の現場に持ち込む際の条件を検討した結果、コンピュ-タに依存しなくても使える方法が望ましいことが明らかになった。そこで当初の方針を変更し、手作業でも実行できる方法を模索した。ロ-ルプレイで実際の対話場面を再現しながら検討した結果、顔グラフの場合は、検査値に対応した顔の各造形の変化が数段階ですむなら、“紙に顔の輪郭を補助線で印刷しておく方式(手書き顔グラフ)"が適切であることがわかった。ISM法については、高齢者を対象とした健診でマトリックス法を使用した経験から、行動連鎖をマトリクスに直接記入する方法は時間がかかり、全体を見通しながら実行するのが困難なことがわかった。そこで各要素をカ-ドにする方式(保健行動構造化カ-ド)を採用した。2新たな保健指導方法の開発:現場で情報伝達を活性化するための前提条件を探るため、血圧と血色素という基本的な健康情報に関し、保健指導の担い手の認識を調べた結果、担い手の属性によって認識が異なることが示された。保健指導の担い手と受け手の間に横たわる“認識の違いという壁"を乗り越えながら、情報伝達を活性化してゆくためには、保健指導の担い手が保健指導の場において、その場に最も適切な情報伝達の方法を自ら選択できる必要がある。また受け手である住民も、強制されることなく、自らの意志で自発的に健康教育に臨むことが望ましい。すでに開発した二つの方法(手書き顔グラフと構造化カ-ド)はこうした条件をある程度は満たしているが、完壁ではない。そこでさらに現場での実際の使用経験を分析した結果、(1)地域保健の現場で一人歩き出来る方法であること、(2)集団教育の場面でつかうこと、などの付加的な条件が明らかになった。
細胞増殖因子を固定化した次世代型温度応答性培養皿の開発

本研究では、迅速な細胞シートの作製を達成するために、細胞増殖および脱着を可能とする新規温度応答性細胞培養基材の表面設計をおこなった。そこで、ヘパリンが塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)と複合体を形成することによってbFGF活性が維持されることを利用して、bFGFをアフィニティー結合により表面導入するためのヘパリン固定化温度応答性表面を開発した。この表面を用いて、ヘパリンの表面固定化量とbFGFの結合量が細胞シート培養時間に与える影響を明らかにした。さらに、固定化ヘパリンとbFGFの表面組成を最適化することにより、細胞シート作製の加速化と、培養温度を低下させたときの細胞シート脱着を同時に達成した。またヘパリンは、bFGFの他に血管内皮細胞成長因子(VEGF)やヘパリン結合性上皮細胞成長因子(HB・EGF)など様々な成長因子と複合体を形成することが知られている。そこで、細胞種や目的に応じて温度応答性培養皿表面に導入する成長因子を選択するテーラーメイド設計が可能であると考えた。本年度、高機能な肝細胞シート作製を目的とした表面設計を行った。肝細胞の初代培養においてその機能を維持するために上皮細胞成長因子(EGF)を培地に添加するが、本実験ではこれと同じ受容体と結合するHB-EGFをヘパリン固定化温度応答性培養皿表面にアフィニティー導入した。表面導入したHB・EGF量について放射性同位体元素【1251】を用いて定量した。100ng/cm^2以下のHB-EGF添加量に対して、その75%以上が表面に導入できた。ヘパリン固定化温度応答性培養皿にHB・EGFを表面導入することで肝細胞シートが作製できることを確認した。さらに、HB・EGFを添加した場合と比べて表面導入したヘパリン固定化温度応答性培養皿を用いて作製した肝細胞シートは、表面導入したHB・EGF量が添加量の1/3で2倍のアルブミンを産生していることが明らかになった。以上の結果は、HB・EGFをヘパリンを介してアフィニティー結合させた温度応答性培養皿によって、より高い機能を有した肝細胞シートが作製できることを示しており、このような高機能な細胞シートを用いることにより、スクリーニングの精度向上やin vitroにおける培養時間の延長、肝細胞シートによる治療効果の向上が期待できる.本研究は、細胞シート作製時間を短縮するために、種々の細胞増殖因子と複合体を形成するヘパリンを温度応答性培養皿に修飾した次世代型温度応答性培養皿の設計を目的とする。本年度は、温度応答性培養皿表面上にヘパリンを固定化する手法の検討を行った。具体的には、N-イソプロピルアクリルアミド(IPAAm)と同様な骨格でカルボキシル基を有する2-カルボキシイソプロピルアクリルアミド(CIPAAm)を合成し、電子線照射によりポリスチレン製培養皿上にIPAAmとCIPAAmの共重合体をグラフトし、表面にカルボキシル基を有する温度応答性培養表面を調製した。さらに、作製した温度応答性培養皿表面のカルボキシル基とヘパリンの水酸基を縮合反応により共有結合し、ヘパリンを表面修飾した。ヘパリン修飾量は、カチオン性のトルイジンブルーの表面吸着量から換算することで定量することができた。ヘパリン修飾温度応答性培養皿の表面電位は、ヘパリン修飾量の増大にともない負に帯電することがわかった。よって、本手法によりヘパリンを共有結合的に温度応答性表面に導入することがあきらかとなった。また、ヘパリン修飾温度応答性培養皿においても細胞の増殖および脱着を温度制御することが可能であった。さらにヘパリン修飾温度応答性培養皿に細胞増殖因子の一種である線維芽細胞増殖因子(FGF)を固定化し、マウス線維芽細胞を培養したところ、ヘパリンおよびFGFを固定化していない温度応答性培養皿を用いた場合に比べて細胞の増殖能が向上することを確認した。次年度以降は、固定化する増殖因子の量と細胞増殖速度の関係についてあきらかにするとともに、ヒト由来細胞など他の細胞についても検討する。患者の細胞を採取してから細胞シートを作製するまでの時間は、細胞種によって異なるが数週間を要し、細胞シート作製のための培養設備に関わるコストは、患者や医療施設にとって大きな負担となる。さらに、移植までに細胞数が足りなければ、再び患者から細胞を採取する可能性もあり、患者のQOLを低下させる。細胞シート作製時間の制御は、それらの課題にとって解決策となり、細胞シート治療における臨床研究への本格化を加速させる技術となる。そこで本研究では、細胞増殖を促進する次世代型温度応答性培養皿の設計することにより細胞シート作製時間の短縮を目的とする。本年度は、ヘパリンを表面修飾した温度応答性培養皿を作製した後、ヘパリンと親和性の高い塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)をアフィニティー固定した。アフィニティー固定したbFGF量は、放射性ヨウ素(^<129>I)を標識化したbFGFを用いて定量した。固定化したbFGF量が増大するにともないマウス由来線維芽細胞の倍加時間が加速され、コンフルエントとなる細胞数に達するまでの時間が、最大で40%短縮した。この結果は、固定化するbFGFの量によって細胞シート作製時間を制御できることを示唆している。つぎに、ヘパリン修飾の効果を評価するために、ヘパリン用いずにbFGFを物理吸着させた温度応答性培養皿を作製し、細胞培養を行った。

bFGFを物理吸着させた温度応答性培養皿においてもポリスチレン製細胞培養皿と比較して細胞増殖が促進された。しかしながら、ヘパリンを介してbFGFをアフィニティー固定した培養皿と比較すると著しく細胞増殖性が低下した。この結果は、ヘパリンを介してbFGFをアフィニティー固定することにより、bFGF活性の低下を抑制できることを示唆している。以上の結果は、ヘパリンを介したbFGFの表面固定が、細胞増殖因子固定化方法として効果的に細胞増殖を促進させる非常に有用な方法であることを示している。本研究では、迅速な細胞シートの作製を達成するために、細胞増殖および脱着を可能とする新規温度応答性細胞培養基材の表面設計をおこなった。そこで、ヘパリンが塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)と複合体を形成することによってbFGF活性が維持されることを利用して、bFGFをアフィニティー結合により表面導入するためのヘパリン固定化温度応答性表面を開発した。この表面を用いて、ヘパリンの表面固定化量とbFGFの結合量が細胞シート培養時間に与える影響を明らかにした。さらに、固定化ヘパリンとbFGFの表面組成を最適化することにより、細胞シート作製の加速化と、培養温度を低下させたときの細胞シート脱着を同時に達成した。またヘパリンは、bFGFの他に血管内皮細胞成長因子(VEGF)やヘパリン結合性上皮細胞成長因子(HB・EGF)など様々な成長因子と複合体を形成することが知られている。そこで、細胞種や目的に応じて温度応答性培養皿表面に導入する成長因子を選択するテーラーメイド設計が可能であると考えた。本年度、高機能な肝細胞シート作製を目的とした表面設計を行った。肝細胞の初代培養においてその機能を維持するために上皮細胞成長因子(EGF)を培地に添加するが、本実験ではこれと同じ受容体と結合するHB-EGFをヘパリン固定化温度応答性培養皿表面にアフィニティー導入した。表面導入したHB・EGF量について放射性同位体元素【1251】を用いて定量した。100ng/cm^2以下のHB-EGF添加量に対して、その75%以上が表面に導入できた。ヘパリン固定化温度応答性培養皿にHB・EGFを表面導入することで肝細胞シートが作製できることを確認した。さらに、HB・EGFを添加した場合と比べて表面導入したヘパリン固定化温度応答性培養皿を用いて作製した肝細胞シートは、表面導入したHB・EGF量が添加量の1/3で2倍のアルブミンを産生していることが明らかになった。以上の結果は、HB・EGFをヘパリンを介してアフィニティー結合させた温度応答性培養皿によって、より高い機能を有した肝細胞シートが作製できることを示しており、このような高機能な細胞シートを用いることにより、スクリーニングの精度向上やin vitroにおける培養時間の延長、肝細胞シートによる治療効果の向上が期待できる.本研究の目的は、細胞シート作製時間の短縮を可能とする温度応答性培養皿の開発であり、本年度までに線維芽細胞の増殖速度を加速させ、培養時間を40%短縮することに成功している。また、細胞増殖因子の固定化量によって、細胞がコンフルエントになるまでの時間を制御できる新規温度応答性培養皿として期待できる。本年度までに線維芽細胞の細胞シート作製時間を短縮したが、その他の細胞種においても本研究で開発した細胞増殖因子を固定化ヘパリン修飾温度応答性培養皿は、有用であると考える。