hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
相違写像の超距離及びその一般化による近似理論とアルゴリズムの開発

調書に記載した3つの研究課題のうち,(2)閉路完全距離のグラフ表現と閉路完全距離による相違写像の近似,及び,(3)k-連結完全距離による相違写像の近似理論の確立,に関しては,【研究実績の概要】に記載した通りであり,これらについては計画通り,あるいはそれ以上の成果が得られている.一方で,研究課題(1)最良近似超距離木問題に対する局所探索アルゴリズムの開発,については2018年度中には具体的な研究成果が得られなかった.これらの事を総合して上記の進捗状況の判断とした.2018年度の研究実績の「閉路完全距離の関連する2-階層構造による特徴付け」では,閉路完全距離を対応する2階層構造の部分クラスとして特徴付けた.この研究に関連する研究課題として以下の2つを推進する.(i)この2階層構造の部分クラスは,いくつかの性質を満足する集合族として特徴付けられるが,この集合族に包含関係によって順序を入れることによって定義される有向グラフの特徴付けを与える.(ii)与えられた相違写像に対して,Single-linkageやComplete-Linkageのような階層的クラスタリング・アルゴリズムは指標付き階層構造を生み出す.これらの階層的クラスタリング・アルゴリズムを変形することによって,指標付き無閉路2-階層構造を生み出すアルゴリズムを考えることができる.このようなアルゴリズムを開発する.2018年度のもう一つの研究実績「Subdominant k-連結完全距離の特徴付けとそれに対するアルゴリズム」に関連する研究課題として以下を推進する.(iii)閉路完全距離が指標付き無閉路2-階層構造に対応するように,k-連結完全距離も対応するクラスタリング・システムが存在する.このクラスタリング・システムの特徴付けを与えると同時に,このクラスタリング・システムに包含関係を入れることによって定義される有向グラフの特徴付けを与える.2018年度には実施できなかった研究課題(1)最良近似超距離木問題に対する局所探索アルゴリズムの開発,についても研究計画調書の記述に基づいて研究を推進していく.次年度使用額の約30,000円が生じた原因は,本年度における国内出張の旅費の使用額が予定していたものよりも小さかったためである.そして,国内出張の旅費の使用額が少なかった原因は以下の通りである.本年度,本助成金から支出を予定していた3月の国内学会で,本研究課題と並行して行っていた別の科研費の研究課題(課題番号15K00033)の研究成果の発表を行い,その旅費を科研費(課題番号15K00033)助成金から支出したためである.この次年度使用額については,翌年度の学会参加費に充当する予定である.
飼料タンパク質源のセクレタコーグ放出刺激活性の相違とその栄養特性

1.飼料タンパク質源によるオリゴメチオニン補足効果の差異と膵プロテアーゼ分泌(Acute resporse):8%カゼイン(8C)に0.3%オリゴメチオニン(OM_<0.3>,重合度67)を補足すると離乳ラットの成長が飛躍的に改善されるが, 10%分離大豆たん白質(10S)ではその補足効果はほとんど認められなかった.そこでこの相違の原因を明らかにするため,絶食ラットに3%OM添加食を投与30分後の門脈血Met濃度の増加量(OMの消化性)を調べた結果, 8C・OM_3群が10S・OM_3群より有意に高かった.これは食餌歴に影響されなかった.次に8種類の動・植物性タンパク質源におけるOMの消化性をみると,貝柱,こめ粉,グルテン,まぐろ,さけ,落花生,馬鈴薯,たらの順であった.そこで,このうち5種類のタンパク質源について, Metが第一制限アミノ酸になるように調整し, OMの補足効果を調べた.その結果,マグロ,グルテン,落花生ではMetと同程度の補足効果を示したが,馬鈴薯,タラでは低かった.さらに,グルテン,その酵素分解物,アミノ酸混合物飼料に対するOMの補足効果と消化性(短期膵応答)の関連性について調べた.両結果とも,酵素分解物が高く,グルテン,アミノ酸混合物の順であった.これらの結果からタンパク質源の種類によるOMの補足効果の相違は,タンパク質,又はペプチドの膵外分泌刺激能力の違いによると推定される.2.OM摂取による膵プロテア-ゼ誘導機構(Chronic response):8C、8C・OM_3、10S、10S・OM3で飼育したラットの膵プロテア-ゼ、特にCpase活性が有意に高くなっていた。又、8C、8C・OM_3、8C・Met_1で飼育したラットのOM消化性(門脈血Met濃度の増加量)を測定した結果、8C・OM_3摂取群が他の群より有意に高かった。10S、10S・OM_3で飼育したラットについても同じ結果が得られた。以上の結果から、OMを長期間摂取し続けると膵Cpaseの合成が亢進し、OMの消化性が増すと推定される。Project【I】.飼料タンパク質源によるオリゴメチオニン補足効果の差異と膵プロテアーゼ分泌(acute response):(1)8%カゼイン(Cas)に0.3%オリゴメチオニン(【OM_(0.3)】,重合度67)を補足すると離乳ラットの成長が飛躍的に改善されるが、10%分離大豆タンパク質(SPI)ではその補足効果はほとんど認められなかった。(2)3%OM(【OM_3】)添加実験の場合C・【OM_3】で初日からMet(M)過剰毒性による成長低下が見られたが、S・【OM_3】では逆に成長が改善された。(3)25%Cas,又は25%SPIで飼育し1日絶食させたラットにC・【OM_3】,S【OM_3】を投与すると、30分後の門脈血Met濃度はC・【OM_3】がS・【OM_3】より有意に高かった。又小腸内容物中のカルボキシペプチダーゼA活性(CPase)も同じ傾向を示した。

(4)Metだけが8%Casと同レベルになるように必須アミノ酸を添加した50%米粉飼料(R),又は5%フィブリン飼料(F)に対するOMの補足効果を比較した。R・【OM_3】はR・【Met_(0.3)】より成長が改善されなかったが、F・【OM_(0.3)】とF・【Met_(0.3)】の補足効果に差がなかった。以上の結果からOMの補足効果、及び過剰毒性発現の差異は飼料タンパク質の膵外分泌応答の違いによると推定された。今後施術動物を使って、その機構の解明について実験を進める。Project【II】.OM摂取によるCPase誘導機構(Chronic response):(1)C,CO【M_3】S,SO【M_3】で飼育し1及び2週間目の膵プロテアーゼを測定した結果、OM摂取群のプロテアーゼ特にCPase活性が有意に高くなっていた。(2)C,C・【OM_3】,C・【Met_1】で飼育したラットにCO【M_3】を投与した結果、30分後の門脈血Met濃度はあらかじめC・【OM_3】を摂取して来た群が有意に高かった。S,SO【M_3】で飼育したラットについても同様の実験を行ったが、同じ結果が得られた。以上の結果から、OMを長期摂取し続けると膵CPaseの合成が亢進し、OMの消化性が増すと推定された。今後、他のオリゴペプチドについても同様の実験を行い、更に胆汁酸や消化管ホルモン分泌との関係も調べ、その機構の解明を行う。尚、これらの実験で、購入したHPLC,恒温セルが非常に有効であった。
ナノ秒パルスマイクロ放電の生成と水素製造技術への応用

水素エネルギーを積極的に利用した水素社会の実現に向けて,持続可能で低環境負荷な水素製造技術の確立が求められている.研究代表者は,これまでにパルス放電を用いて豊富な資源である水を原料とした新規水素製造技術の可能性を見出したが,実用化のためにはその生成エネルギー効率等が十分ではない.本研究は,生成エネルギーの更なる効率化のために,ナノ秒パルスマイクロ放電(nsPMD)を生成し,これを水素製造技術へ応用することを目的とする.また,極短時間,かつ,局所空間に生成されるnsPMDの放電機構および化学反応過程はその特異性のために未だ体系的な理解には至っていないため,この機構も明らかにする.水素エネルギーを積極的に利用した水素社会の実現に向けて,持続可能で低環境負荷な水素製造技術の確立が求められている.研究代表者は,これまでにパルス放電を用いて豊富な資源である水を原料とした新規水素製造技術の可能性を見出したが,実用化のためにはその生成エネルギー効率等が十分ではない.本研究は,生成エネルギーの更なる効率化のために,ナノ秒パルスマイクロ放電(nsPMD)を生成し,これを水素製造技術へ応用することを目的とする.また,極短時間,かつ,局所空間に生成されるnsPMDの放電機構および化学反応過程はその特異性のために未だ体系的な理解には至っていないため,この機構も明らかにする.
ビピロール誘導体の単結晶中での発光挙動制御

次世代型ディスプレイに用いられる有機エレクトロルミネッセンス材料においては、工業プロセスや製品の安全性の観点から発光性分子を含む固体薄膜を調製する必要がある。我々は、発光性のビピロールが、固体中において分子同士の配列の違いにより、蛍光波長を変化させることが可能であることを見出し、さらにその知見をもとにビピロールに種々の電子供与基、電子求引基を導入することで発光波長が650 nmを超え、遠赤色に到達する固体発光材料の開発に成功した。また、分子構造が発光の色に及ぼす影響について詳細に調べ、青色から赤色まで、様々な発光色を有する材料を自在に作ることができる分子設計指針を得た。発光性有機化合物は有機ELデバイスや生体内蛍光センサーなど幅広い分野で応用可能な化合物である。本研究課題では、固体発光性を有し、生理活性もあるビピロールに着目し、その構造と発光性の関係の解明をめざし、それらの知見を活かして発光挙動を制御することを目的としている。平成27年度はおもに目的化合物の合成を行った。目的化合物としては、側鎖にエステル基を有する従来型のビピロールに加えて、側鎖の共役系をビニル基によって伸長した新規ビピロールの合成を行った。これらはそれぞれ、「分子間相互作用による発光波長の制御」、「分子構造による発光波長制御」を目的としている。本年度は当初計画に加え、数多くの固体構造や光物性に関する知見を得、多くの成果を得ることができた。まずエステル基を有するビピロールでは、分子間相互作用の様式が変化することで、電子的効果が全く同じであるにもかかわらず、発光波長が最大で30nm変化することを見出した。これは、有機化合物の発光挙動を分子間相互作用や分子の配列パターンのみで制御できることを明らかにした成果であり、ビピロールに限らず他の発光色素系についてもこの知見を応用できることが期待される。次に側鎖にビニル基を有するビピロールでは、ビニル基の末端にアミド系の置換基が導入された際に最も発光波長が長波長にシフトすることが明らかになった。これはアミド基が部分的に二重結合性を有しているために共役系の伸長への寄与が大きかったためである。また、このビニル基は生体内分子との相互作用にも利用できるため、蛍光センサーとしての応用も期待できる。本研究課題の目的である固体中での分子構造、分子配列の制御による発光挙動の制御に向け、平成27年度は側鎖にエステル基を有するビピロールの合成と結晶構造解析および光物性、側鎖にビニル基を有するビピロールの合成と溶液中での発光挙動の評価を行った。側鎖にエステル基を有するビピロールは既知の方法にしたがって合成した3,3',5,5'-テトラエトキシカルボニル-4,4'-ジアルキル-2,2'-ビピロールを出発物質とし、エステル交換反応によって側鎖をメチルエステル、イソプロピルエステルへと変化させた。これらのうち、側鎖にイソプロピルエステルを導入した場合は、イソプロピル基の嵩高さにより固体中でのπ-πスタッキングが抑制され、代わりにCO-π相互作用が発現することが明らかになった。さらに興味深いことに、すべてのビピロールは溶液中では全く同じ吸収・発光スペクトルを示すにもかかわらず、CO-π相互作用を示す結晶の固体状態での発光スペクトルを測定すると、ほかの固体と比較して最大で30nmほど長波長に発行を示すことが明らかになった。これは、CO-π相互作用がπ-π相互作用に比較して弱く、固体中で分子同士が比較的動きやすいため、ストークスシフトが大きくなったことが原因であると考えられる。ビピロールの側鎖エステルの嵩高さの違いによる分子間相互作用の違い及びそれによってもたらされる発光挙動の違いについてはTetrahedron Letters誌にて報告を行った。また、側鎖にビニル基を導入したビピロールでは予備的な知見として、ビニル基の末端に導入する置換基の電子的効果および立体的効果によって発光波長が600nmまで段階的に変化させうることを見出した。これらの結果は今後、論文等で報告していく予定である。平成27年度から引き続きメチル基をβ位に有するホルミルビピロールについて、アルドール縮合を用いて共役系を拡張することに成功し、またアルドール縮合の際に用いる活性メチレン化合物の種類に応じて発光色が大きく異なる物質を創出することに成功した。例えば、マロン酸ジエチルを作用させた際は発光波長が526nmであり、1,3-ジメチルバルビツール酸を作用させた際は発光波長が578nmとなった。これらの成果はChemistrySelect誌2016年版に掲載され、第14号の表紙を飾った。続いて、エチル基4つをβ位に有するホルミルビピロールを別途合成し、電子供与基を多数有する系についての検討を行った。エチル基が増えたことにより、新規化合物は溶解性に優れ、結晶性も高くなることが明らかになった。また、エチル基からの電子供与によって最高被占分子軌道(HOMO)のエネルギー順位が不安定化し、ChemistrySelect誌に報告した系よりもさらに30nmほど長波長で蛍光を示すことを明らかにした。エチル基が新たに導入されたことによる電子的な影響について、密度汎関数計算法(DFT)によって分子軌道計算を行うことで理論的に評価した。DFT計算の結果、新たに導入したエチル基からの寄与がHOMOについてのみ観測され、結果的にHOMO-LUMOギャップの狭窄化へつながっていることが分かった。

このように計算結果からもアルキル基を導入するだけで発光波長の大きなシフトが見られることを支持するデータが得られた。電子吸引基のみを導入したビピロールについて、平成27年度に合成を行い、平成28年度は電子供与基を導入したビピロールについて合成を行うことができた。また、新たな知見として、電子吸引基や供与基がビピロールのHOMOおよびLUMO準位をコントロールするうえで重要な役割を果たしていることが密度汎関数計算によって明らかになり、新たな分子設計指針を得ることができた。一方で分子の結晶化については半数程度でのみ成功しており、その精密な分子配向の制御が官能基で可能であるかについては詳細には評価できていないので今後の検討課題である。側鎖にアルデヒド基を有する種々のビピロールを合成し、活性メチレン化合物(マロン酸ジエチル、マロノニトリル、メルドラム酸、1,3-ジメチルバルビツル酸)を縮合することで、既存のビピロール(青色)と比較してはるかに長波長で発光するビピロール(緑色赤色)を合成をした。合成されたビピロールは、単結晶X線構造解析および核磁気共鳴スペクトルにより、分子内水素結合によって高い平面性を有し、励起状態での熱失活が抑制されるために高い発光量子収率を示すことを明らかにした。ピロールβ位に電子供与基を有するビピロールでは、電子供与基がHOMOの準位を不安定化させ、α位に電子不足なビニル基を導入した場合はLUMOが安定化され、発光波長の長波長化が達成され、蛍光波長が最長で600 nmを超えることを、蛍光スペクトル測定、および密度汎関数計算(DFT計算)によって明らかにした。これらの成果は、今後、高い発光性を有する新規蛍光色素を開発するための重要な分子設計指針として活用できるだけでなく、これら蛍光色素を応用して有機ELなどの発光デバイスを作成する上での知見として活用できる。また、ナノテクノロジープラットフォーム登録装置を活用した測定において、合成したビピロールが固体状態において650 nm以上の赤色、または遠赤色で発光することを見出した。これは、ビピロール系色素における最長波長の蛍光であり、ビピロール系色素の蛍光材料としての優位性が明らかになるとともに、従来青色でしか発光できなかった材料が、本研究の遂行によって可視光領域のすべての波長をカバーできるようになったことで今後さらなる応用の幅が広がり、新規蛍光色素の開発の分野が活性化することが期待される。次世代型ディスプレイに用いられる有機エレクトロルミネッセンス材料においては、工業プロセスや製品の安全性の観点から発光性分子を含む固体薄膜を調製する必要がある。我々は、発光性のビピロールが、固体中において分子同士の配列の違いにより、蛍光波長を変化させることが可能であることを見出し、さらにその知見をもとにビピロールに種々の電子供与基、電子求引基を導入することで発光波長が650 nmを超え、遠赤色に到達する固体発光材料の開発に成功した。また、分子構造が発光の色に及ぼす影響について詳細に調べ、青色から赤色まで、様々な発光色を有する材料を自在に作ることができる分子設計指針を得た。側鎖に電子吸引基を導入したビピロールについて多くの研究成果が得られたので今後は側鎖に電子供与基を導入したビピロールについて、研究計画に従って合成し、その固体構造と光物性の関係を調べていく。
ヒトおよび実験動物における電離放射線損傷の修復機構

1.研究目的電離放射線損傷は生体構成成分のすべてに非特異的に生じるが、細胞のDNAが生物効果の主な標的であることは確実とされている。DNAに生じた損傷は、生体のもっている修復機能によって、一部が修復される。しかし損傷の種類が限られている紫外線損傷にくらべ、DNAの電離放射線損傷は特異性が少ないため解析が容易でないとされていた。本研究はこれまで比較的研究が遅れているヒトおよび実験動物における電離放射線損傷の修復機構を次のような方法で解明することをめざす。第1に電離放射線に高い感受性を示すアタキシア・テランジェクタシア患者由来の培養細胞を用いて、電離放射線の致死効果と、突然変異誘発効果を比較し、修復機構の関与を明らかにする。第2にマウスの全身照射による障害を修復促進することができないかを、有効とされている胎盤抽出物を用いて調べる。さらにヒトの疫学的調査から、微量放射線に高感受性の集団が存在するかを調べる。2.研究成果アタキシア・テランジェクタシア患者由来の細胞は、電離放射線に対して正常細胞の約3倍の高感受性を示した。しかし、電離放射線による突然変量の誘発は、線量当りで、正常細胞と同じ頻度でみられ、生存率で割ると、正常細胞より起りにくいことがわかった。これはアタキシア・テランジェクタシア細胞ではDNA上の電離放射線損傷が、致死効果をもたらすものと、突然変異をもたらすもので異なる可能性を示唆し、修復機構が関与しているとするよりも、DNA複製(生存に必要な)の障害があることを意味すると考えられる。マウス全身照射に対する胎盤抽出物の効果は、従来照射後投与でも有効で修復促進と考えられていたが、同一方法で全く効果なく、これまでの報告を否定する結果となった。疫学的研究では微量放射線の効果と考えられるデータは確認できなかった。
超対称性アクシオン模型の宇宙論

平成25年度における私の研究として、カーバトン模型という一つの初期宇宙模型に着目し、この模型を将来の重力波観測によって検出する可能性などを議論した。本研究ではインフレーション中にインフラトンに加えて「カーバトン」というスカラー場が存在するシナリオに着目した。このような状況は超重力理論の枠組みにおいて自然と実現され、特に質量がインフレーション中のハッブルスケールと同じくらいであるようなカーバトンが予言されることが多々ある。私はこのようなカーバトンにおいて曲率ゆらぎのパワースペクトルが小スケールで大きくなるという特徴に着目し、インフレーション後にスカラーゆらぎの2次の効果から重力波が生成されるという先行研究を応用して、このシナリオで予言される重力波が将来の重力波観測によって検出されうるかどうかを議論した。特に具体的なカーバトン模型として2次のポテンシャルをもつシンプルな模型と超対称性アクシオン模型に基づく模型において計算を行った。結果として、LISA, DECIGOなどの将来の直接検出実験や大型電波望遠鏡SKAによるパルサータイミング実験においてこのシナリオの痕跡を見ることが出来ることを示した。宇宙背景放射の観測では実証することの難しい初期宇宙模型を重力波観測で捉えるという点が本研究の特徴であり、非常に意義深いと言える。特に興味深いのは、この模型において原始ブラックホールが形成され、これによって銀河中心の超大質量ブラックホールを説明出来るようなパラメターを選んだときに、将来の重力波観測による検出が予言されるということである。(抄録なし)平成24年度における私の研究として、主に超対称性アクシオン模型に基づく宇宙論シナリオを構築した。特に宇宙初期に起こったとされるインフレーションの起源の解明、現在の観測によってその存在が示唆されている暗黒物質の正体、さらに銀河中心にある超大質量ブラックホールの起源の解明といった宇宙論的問題を解決することに取り組んだ。第1に、超対称性アクシオン模型に基づくカーバトン模型における原始ブラックホールの生成に関する研究を行った。その結果として、宇宙初期にブラックホールが大量に生成され、現在の暗黒物質を原始ブラックホールで説明できること、さらに超大質量ブラックホールの種となりうる原始ブラックホールが作られることを示した。次に、超対称性アクシオン模型をスムーズハイブリッドインフレーション模型に応用する研究を行った。特に、インフレーション後のダイナミクスを詳細に解析し、うまくいくシナリオが作れるか、暗黒物質の存在が説明できるかなどを議論した。その結果,インフレーション後の再加熱が自然に実現することを示し、暗黒物質がウィーノという粒子で説明できることを示した。この研究は、素粒子論的に有力な超対称性アクシオン模型の枠組みのみでインフレーションを実現し、現在の暗黒物質の存在量を説明できることを意味しており、大変意義深い研究であると言える。さらに私は、超対称性ハイブリッドインフレーション模型に関する研究を行った。最近のLHC実験の結果から、グラビティーノ質量は極めて重いということが示唆されているが、従来の超対称性ハイブリッドインフレーション模型は重いグラビティーノ質量と相性が非常に悪いということが知られている。そこで私はこの模型を重いグラビティーノ質量が実現するよう改良した。故に本研究で構築した模型は超対称性に基づくインフレーション模型の中でも有力なものであると言える。当初の計画はスアクシオンのダイナミクスを解析、超対称性アクシオン模型のスムーズハイブリッドインフレーション模型への応用また、原始ブラックホールの形成に関する研究であったが、スアクシオンの研究は平成24年度以前に終えることができ、スムーズハイブリッドインフレーション、原始ブラックホールに関する研究も早々に仕上げたため、新たに超対称性ハイブリッドインフレーションに関する研究に着手し、仕上げることができた。故に私の研究は当初の計画以上に進展している。本研究課題の今後の方策について私は超対称性アクシオン模型に基づくカーバトン模型において重力波が生成されるかどうかに関する研究を計画している。特にこの模型で生成される重力波が将来の観測器によって検出されうるかどうかなどを議論する。また、アクシオン模型ではしばしば宇宙ひもと呼ばれる位相欠陥が宇宙初期に生成されるが、その宇宙ひもによって引き起こされる密度ゆらぎに関する研究を計画している。特に宇宙ひも起源の密度ゆらぎが21cm線の観測によって検出されるかどうかの議論を行う。(抄録なし)
生体セラミックスの電子デバイスへの応用：アパタイト薄膜の原子レベル成長制御

医療材料として注目を集めるCa10(PO4)6(OH)2(HA)が示す微弱な圧電性(歪みで電圧を発生・電圧で歪みを発生)を実用レベルに増大することで「生体由来物質であるために環境へ有害性を示さず希少元素を含まない」環境問題と鉱物資源問題を同時に解決し得る新奇な電子デバイスが期待できる。圧電性増大はHA結晶の原子配列を完全に制御することが必要なため、その基礎を確立する目的で、本研究ではHA薄膜の原子レベル成長制御を試みた。その結果1Al2O3(001)基板上に結晶軸がそろったHA薄膜を得ること、2HA薄膜作製条件を詳細に制御し、正規組成(Ca/P 1.67)に近い試料を得ること、に成功した。本研究の目的は骨組織の主成分Ca10(PO4)6(OH)2(ハイドロキシアパタイト、HA)に実用レベルの圧電性を発現させ、HAを表面弾性波フィルタなどの圧電デバイスに応用するための基礎を確立することである。これを実現するためには単結晶ライクなエピタキシャルHA薄膜を作製し、圧電性の起源である電気双極子モーメントを担うOH-基の配向を制御する必要がある。平成25年度は、主として単結晶ライクなエピタキシャルHA薄膜の作製において、成膜中に電場を印加することでOH-基の配向制御を試みた。パルスレーザ堆積(PLD)法のターゲットとAl2O3(001)基板の間に+100 Vから-100 Vまでの電圧を印加しながらHA成膜を試みた。なお、電圧の符号はターゲットに対して基板の方が高電位の場合を正とする。エネルギー分散型X線分析装置によってHA薄膜の化学組成を調べたところ、現在までに電圧の絶対値の大小による変化はあまり見られていないが、正電圧を印加した場合にはHA薄膜のCa/P比が小さくなる、すなわちCa欠損が増える/P欠損が減る、という傾向が見られるようである。また、負電圧を印加した場合にはエピタキシャル成長自体が見られない場合が多く、負電圧の印加がHAの結晶成長を阻害している可能性が示唆される。ただし正電圧、負電圧いずれの場合にも異なる傾向を示す試料が作製される場合もあり、電圧以外の結晶成長条件を制御しきれていない可能性が考えられる。正電圧を印加した場合に得られたエピタキシャルHA薄膜の結晶性をX線回折(XRD)法で調べたところ、電圧の絶対値が大きいほど回折ピークがブロードになり、結晶性が低下していることが分かる。また、OH-基の配向については現在のところ評価できていない。平成26年度の課題として取り組みたい。平成24年度は、主として単結晶ライクなエピタキシャルHA薄膜を作製することに注力した。Al2O3(001)面とHA(001)面は高次エピタキシーにおいて格子不整合0.95%と良好な整合性を示すため、基板温度・雰囲気ガスの種類と圧力・成膜速度を最適化することでエピタキシャルHA薄膜が得られると期待した。これらの成膜条件を系統的に変化させ、エピタキシャル成長が実現できたかどうか、現有のX線回折装置によって調べることを行なった。その結果、エピタキシャルHA薄膜を得るために最も重要な成膜条件は基板温度であり、これが800°C以下ではエピタキシャル成長しないことがわかった。さらに、810°C以上では成膜速度に依存し、10 nm/min以上の高速成膜ではエピタキシャルHA薄膜が得られないが、おおよそ5 nm/min以下で比較的ゆっくりと成膜した場合にはエピタキシャル成長しやすいことがわかった。この場合、雰囲気ガス圧を0.1 Paから50 Paの範囲で変化させたが影響はなく、エピタキシャルHA薄膜の作製には雰囲気ガス圧は重要ではないことも明らかにした。このほか、まだ予備的なデータしか得られていないが注目すべき結果として、基板表面の平坦性がエピタキシャル成長の可否に影響を及ぼす可能性が示唆されている。基板温度810°C以上でも、原子レベルで平坦な基板を用いない限りエピタキシャルHA薄膜は得られていない。次年度以降、詳細に調べたい。本研究の目的は骨組織の主成分Ca10(PO4)6(OH)

2(ハイドロキシアパタイト、以下HA)に実用レベルの圧電性を発現させ、HAを表面弾性波フィルタなどの圧電デバイスに応用するための基礎を確立することである。これを実現するためには単結晶ライクなエピタキシャルHA薄膜を作製し、圧電性の起源である電気双極子モーメントを担うOH-基の配向を制御する必要がある。本研究では、パルスレーザ堆積(PLD)法を用いてHA薄膜を作製しているが、PLD法によるHA薄膜成長過程においてターゲットと基板の間に電圧を印加し、これによってOH-基の双極子モーメントを配向させるというのが基本的なアイディアである。また、単結晶ライクなHA薄膜の作製にはAl2O3(001)単結晶基板を用いる。Al2O3(001)面はHA(001)面と格子不整合が0.95 %と小さく、エピタキシャル成長が期待できる。平成26年度は、HA薄膜の結晶品質を確認するため、X線光電子分光(XPS)を用いて化学組成、特にCa/P比を調べることから着手した。HAはCa/P比が化学量論比から大きくずれてもHA構造を容易に保つことから、OH-基の配向を制御してその状況を詳しく調べる前に、欠陥の少ない理想的な結晶を作製する必要があるためである。XPSによるCa/P比の測定結果は化学量論比10/6 1.67から大きく外れて約2.0以上であり、多量のP欠損を含むことが分かった。そこで、これを解決するためにPLD法の成膜条件を検討した。その結果、PLD法においてターゲット表面でのエキシマレーザビームの径(スポットサイズ)を大きくすることでCa/P比を大きく改善できることを明らかにした。具体的にはスポットサイズ3.8 mm2でCa/P = 1.72 ±0.13と最適値が得られた。現在、OH-基の配向制御には至っていないが、PLD法においてこれまであまり注目されていなかったスポットサイズという成膜条件に着目することで、従来よりも格段に高品質なHA薄膜をエピタキシャル成長させることに成功した。結晶化学平成25年度は、電場を印加してエピタキシャルHA薄膜を作製し、印加した電圧と得られた試料の化学組成や結晶性などの品質との関係を調べ、OH-基の配向制御についての知見を得ることが最大の研究目的であった。この目的に対し、【研究実績の概要】に述べた通り、平成24年度に導入した「電場印加型赤外線加熱試料ホルダA9551-K01(制御機構込)」が順調に動作しており、実際に平成25年度の研究によってPLD法のターゲットとAl2O3(001)基板の間に+100 Vから-100 Vまでの電圧を印加しながらHA成膜を試みることができた。負電圧の場合にはHAのエピタキシャル成長が阻害される可能性を見いだしたこと、正電圧の場合には電圧が大きくなるとHAの結晶性が低下すること、などが分かったが、XRD法によるOH-基の配向制御については評価に至っていない。OH-基の配向はプロトンの位置を調べる必要があるが、XRD法では軽元素になるほど検出が難しいためと考えられる。薄膜結晶全体でOH-基が配向すれば、通常のHA構造では禁制反射であるHA(00l)反射(lは奇整数)が現れることが期待できるので、平成26年度はこのピークが現れる試料を作製する成膜条件を探索する。また、平成26年度は誘電特性・圧電特性の評価に本格的に着手する予定である。この点については当初の予定通り、現有のマイクロインデンテーション装置を用い、指定した荷重で微小な探針を試料表面に押し付けた際に発生する電気分極を、誘電特性測定システム(現有)によって測定することができる。
新人保健師の地域診断技術教育プログラムの開発

新人保健師にとって、多面的に、また段階的に取り組むことができ、プログラムとしてはある程度有用であったといえる。しかし、対象者21組中、1年間をとおしてすべてに回答が得られたのは10組であったことから、本プログラムは実施困難な一面もあることが示唆され、その実施には創意工夫が必要であると考える。たとえば、回答した多くが地区把握のための時間確保が困難と記述していたことから、新規採用時点から日常業務に追われる現状が推察された。日常業務を行いながら得られた情報を地区診断に生かす工夫も必要であることが示唆された。あわせて、現任教育のための環境作りも必要であると考えられた。指導保健師にとっても、新人保健師とプログラムを共有することはよかったが、どこまで助言すればいいか、またどう助言すればいいか戸惑ったとの意見があった。プログラム実施にあたり、指導者にもオリエンテーションをしてほしいとの意見があり、検討が必要と考える。時期については再考が必要との見解で一致した。今後は、プログラムの簡素化や時期の検討、さらにプログラム実施にあたって新人保健師と指導保健師にも助言やサポートが必要であることが考えられる。また、新人保健師の地区診断能力育成のために、最低限必要なこととできれば実施した方がよいことを整理し、新人保健師が段階的に能力を向上していく具体的方法を検討していく必要があると考える。研究目的:保健師活動の第一段階である地域診断に関する新人保健師の教育プログラムを作成し、その有用性を評価する。1年目の平成16年度は、教育プログラムの実施を行った。対象と方法:平成16年度に京都府内保健所(政令市を含む)および市町村に就職した新規採用保健師とその指導者21組を対象に、3ヵ月後と6ヵ月後の地域診断結果の評価を質問紙調査により収集した。調査内容は、新規採用保健師には、「地区視診ガイドライン」15項目の理解度、指導保健師には、新規採用保健師が行った地域診断内容について、あてはまりの程度および不足の程度である。それぞれについて5段階で回答を得た。調査票の配布と回収は、郵送による無記名留置式で行った。なお調査にあたっては、「京都府立医科大学における人間を対象とする医学研究審査委員会」の承認を得た。分析方法は、低い順に1点から5点を配し、ウィルコクソンの符号付き順位検定およびピアソンの順位相関係数により分析した。結果:3ヵ月後および6ヵ月後の新規採用保健師の自己評価全体平均(標準偏差)は、それぞれ2.82(0.33)、3.18(0.37)であった。指導保健師の3ヵ月後の、内容のあてはまりおよび内容の不足の評価は、それぞれ3.54(0.60)、2.93(0.42)であり、6ヵ月後のそれらは3.81(0.56)、3.40(0.51)であった。新規採用保健師、指導保健師いずれもすべての項目において3ヵ月後よりも6ヵ月後の方が理解度が高くなっていた。考察:新規採用保健師は、6ヵ月間の業務の積み重ねによって地区をより深く把握できていると考えられた。また新規採用保健師と指導保健師の3ヵ月後から6ヵ月後への理解度の変化の相関係数を比較したところ差が認められなかったことから、新規採用保健師と指導者の評価にはずれがなく、相互に一致した認識を示していた。結論:「地区視診ガイドライン」を用いて地域診断を行ったところ、3ヵ月後、6ヵ月後と月数を経るにしたがい、理解度が高くなっており、本プログラムは有用であると考えられた。

あわせて、現任教育のための環境作りも必要であると考えられた。指導保健師にとっても、新人保健師とプログラムを共有することはよかったが、どこまで助言すればいいか、またどう助言すればいいか戸惑ったとの意見があった。プログラム実施にあたり、指導者にもオリエンテーションをしてほしいとの意見があり、検討が必要と考える。時期については再考が必要との見解で一致した。今後は、プログラムの簡素化や時期の検討、さらにプログラム実施にあたって新人保健師と指導保健師にも助言やサポートが必要であることが考えられる。また、新人保健師の地区診断能力育成のために、最低限必要なこととできれば実施した方がよいことを整理し、新人保健師が段階的に能力を向上していく具体的方法を検討していく必要があると考える。
脳typeIIサイロキシン5'-脱ヨード酵素cDNAのクローニングとその遺伝子発現

1)5'DIIcDNAのクローニング:ヒトおよびラットtypeI5'-脱ヨード酵素cDNAの塩基配列およびアミノ酸配列を基に保存されている可能性の高い領域を選び、プライマーを設計した。ラット脳、下垂体および褐色脂肪から抽出したRNAを用いて、RT-PCRを行った結果、複数個のPCR産物が得られた。これらのDNA断片の内、3子は5'DIIが存在する脳、下垂体、褐色脂肪等で発現しており、また、5'DIIが誘導される条件下(甲状腺摘徐あるいは寒冷暴露)において発現が増加したため、サブクローニングを行い、塩基配列を決定した。Database searchによる検索の結果、これらのDNA断片は未知の遺伝子由来の配列であり、5'DIIcRNAの部分配列である可能性が示唆された。現在、さらに完全長cDNA単離と詳細な解析を行っている。2)5DIIIcDNAのクローニング:1)と同様にプライマーを設計し、5DIIIの発現が高いヒト脳および胎盤cDNAライブラリーを鋳型として、PCRを行った。その結果、5DIIIである可能性の高いPCR産物を得たため、さらにサブクローニングを行い、塩基配列を決定した。ホモロジー検索の結果、最近単離されたラット5DIIIcDNAと高い相同性を示した。従って、我々が単離したDNA断片は、ヒト5DIIIcDNAの部分配列であることが明らかになった。II.甲状腺機能低下症と同様に知能の発達遅滞を呈する、ダウン症の原因遺伝子存在推定領域(21番染色体21q22.2)から、エクソントラッピング法を用いて遺伝子の単離を行った。その結果、phosphataseやナトリックス蛋白と部分的に相同性を示し、ダウン症の発症原因と深く関連している可能性の高い遺伝子(cDNA)を単離した。新生児期甲状腺機能低下症では、脳のミエリン形成不全と知能の発達遅滞などが起こることが知られ、甲状腺ホルモンは脳の正常な機能の発達、維持に重要な役割を演じていることは明らかである。本年度の研究では、脳において生理活性が最も高い3,5,3'-triiodothyronine(T_3)の脳内産生に主役を演じているtypeIIサイロキシ(T_4)5'-脱ヨード酵素(D)cDNAの単離を行うために以下の実験を行った。1.脳typeIIT_45'D cDNAは、最近、他の研究グループにより単離されたtypeI5'DおよびtypeIII5D cDNAと高いホモロジーを有すると考えられる。そこで、これらのcDNAの塩基配列のホモロジーを基に種々のプライマーを設計し、PCR法にて、脳、肝臓、腎臓、胎盤、心臓等のcDNAライブラリーをスクリーニングした。その結果、種々の長さのPCR産物を得、これらの内24個のDNA鎖の塩基配列を決定した。2.さらにこれらのDNA鎖の内の一つは、typeII5'D活性の増加と平行してその発現が増加することがRT-PCR法にて確認された。また、データベースによるホモロジー検索の結果、未知の遺伝子由来の塩基配列であることが明らかになった。すなわち、このDNA鎖はtypeII5'D cDNAの一部分である可能性が高いと考えられる。現在、動物細胞発現型cDNAクローニングベクター(pcD2)を用いてラット脳cDNAライブラリーの作製を行い、単離されたDNA鎖をプローブとしてスクリーニングを行っている。今後、[^<125>I]bromoacetyl T_4をリガンドとしたT_45'Dのアフィニティラベルおよび酵素活性の測定を指標として完全長のcDNAを単離し、脳におけるT_3産生調節機構を遺伝子レベルで明らかにしたい。1)5′DIIcDNAのクローニング:前年度の研究において、我々は5′DIIである可能性の高いDNA断片を複数単離した。そこで本年度は、さらにこれらのDNA断片について詳細な解析を行った。

その結果、3個のDNA断片は5′DIIが存在する脳、下垂体、褐色脂肪等で発現しており、5′DIIが誘導される条件下(甲状腺摘徐あるいは寒冷暴露)で発現が増加した。Database searchによる検索結果から、これらのDNA断片は未知の遺伝子由来の配列であり、5′DIIcDNAの部分配列である可能性が高いと考えられる。現在、さらに完全長cDNAの単離を進めている。2)5DIIIcDNAのクローニング:ヒトおよびラット5′DIの塩基配列およびアミノ酸配列を基に保存されている可能性の高い領域を選び、プライマーを設計した。5DIIIの発現が高いヒト脳および胎盤cDNAライブラリーを鋳型として、PCRを行った結果、5DIIIである可能性の高いPCR産生を得たため、さらにサブクローニングを行い、塩基配列を決定した。ホモロジー検索の結果、最近単離されたラット5DIIIcDNAと高い相同性を示した。従って、我々が単離したDNA断片は、ヒト5DIIIcDNAの部分配列であることが明らかとなった。II.甲状腺機能低下症と同様に知能の発達遅滞を呈する、ダウン症原因遺伝子存在推定領域(21番染色体21q22.2)から、エクソントラッピング法にて単離したエクソン様DNA断片を用い、各種cDNAライブラリーをスクリーニングした。その結果、phosphataseやマトリックス蛋白と部分的に相同性を示し、ダウン症の発症原因と関連している可能性の高い遺伝子(cDNA)を単離した。
血管新生因子と内皮前駆細胞による生物学的冠血管新生療法の研究

本研究の目的は、従来治療が困難な重症虚血性心疾患に対して、血管新生によって心筋虚血の改善をめざす新治療法の開発である。そのため、実験的心筋虚血モデルで血管新生因子および血管内皮前駆細胞を投与し、血管新生と心機能改善効果を評価する。本研究では、塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)の投与による血管新生の質的・量的評価、心筋アポトーシス、心筋線維化、心室形態および心機能改善をもたらす機序を検討した。SDラットの左冠動脈前下行枝を結紮して心筋梗塞モデルを作成し、梗塞周辺虚血領域に生理食塩水(1群)、bFGF20μg(2群)、ゼラチンハイドロゲルを用いた徐放化bFGF20μg(3群)を投与した。心臓超音波測定装置で、左室形態、壁厚、左室径短縮率を計測した。2、4週後の摘出心で、梗塞範囲、非梗塞部に対する梗塞部の壁厚比を計測し左室リモデリングを定量化した。3群で梗塞部壁厚比は高く、左室拡張は抑制され、左室機能は良好であった。von Willebrand因子の免疫染色で毛細血管密度、α-平滑筋actinの免疫染色で細動脈密度を定量し血管成熟度を評価した。毛細血管密度は4週後に2と3群で高かった。細動脈密度は2、4週後に3群で高く、新生血管の成熟化が認められた。TUNEL法で心筋アポトーシスを定量した結果、梗塞周辺部の心筋アポトーシスは2、3群で少なかった。コラーゲン密度、線維化について3群で差はなかった。総括として、ゼラチンハイドロゲルによる徐放化bFGFはbFGFの血管新生効果を促進し、新生血管の成熟化に働き、心筋アポトーシスを抑制して左室機能改善に有効であった。血管内皮前駆細胞等の細胞移植による血管新生作用の評価は開始したところである。すでにbFGFによる冠血管新生療法の臨床試験を行っており、さらに徐放化bFGFの臨床応用が期待される。本研究の目的は血管新生による「生物学的バイパス」を用いた心筋虚血に対する新治療法の開発である。そのため、実験的心筋虚血モデル心で虚血領域へ血管新生因子および血管内皮前駆細胞を投与し、血管新生作用と心機能賦活を評価する。平成15年度には本研究の第一部として、血管新生因子(塩基性線維芽細胞増殖因子、bFGF)の投与による血管新生の質的・量的評価、血管新生因子が心機能賦活をもたらす機序(血流改善、心筋アポトーシス抑制、心筋線維化抑制)の解明、さらに血管新生因子の徐放化の評価を行った。方法として、SDラットを用いて左冠動脈前下行枝を結紮して心筋梗塞モデルを作成し3群に分けた。心筋梗塞および周辺虚血領域の心筋内に、コントロールとして生理食塩水(1群)、bFGF 20μg(2群)、またはゼラチンハイドロゲルによる徐放化bFGF20μg(3群)を注入した。経時的に心臓超音波測定装置を用いて、左室壁厚、左室形態、左室駆出率、局所壁運動を計測した。心筋梗塞後の2、4週に心臓を摘出し、梗塞領域と健常領域の左室壁厚、心筋梗塞範囲を測定して左室再構築(リモデリング)を定量化した。またvon Willebrand因子の免疫染色で血管内皮細胞を同定し、毛細血管・細動脈レベルで血管密度を定量評価した。

α-平滑筋actinの免疫染色で血管平滑筋細胞と周皮細胞を同定し血管成熟度を評価した。TUNEL法で心筋アポトーシス発生頻度を解析した。その結果、毛細血管は4週後に2と3群で多く、細動脈は2および4週後に3群で多かった。左室壁厚は3群で保たれ、超音波検査による心機能も3群で良好であった。心筋アポトーシスおよび線維化については評価中である。総括として、bFGFは血管新生を促進し、梗塞後心室再構築過程で心室形態を保持し、心機能を改善させた。またゼラチンハイドロゲルによるbFGFの徐放化は新生血管の成熟化を促進した。第二部では血管内皮前駆細胞等の細胞移植による血管新生作用を評価する。本研究の目的は、従来治療が困難な重症虚血性心疾患に対して、血管新生によって心筋虚血の改善をめざす新治療法の開発である。そのため、実験的心筋虚血モデルで血管新生因子および血管内皮前駆細胞を投与し、血管新生と心機能改善効果を評価する。本研究では、塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)の投与による血管新生の質的・量的評価、心筋アポトーシス、心筋線維化、心室形態および心機能改善をもたらす機序を検討した。SDラットの左冠動脈前下行枝を結紮して心筋梗塞モデルを作成し、梗塞周辺虚血領域に生理食塩水(1群)、bFGF20μg(2群)、ゼラチンハイドロゲルを用いた徐放化bFGF20μg(3群)を投与した。心臓超音波測定装置で、左室形態、壁厚、左室径短縮率を計測した。2、4週後の摘出心で、梗塞範囲、非梗塞部に対する梗塞部の壁厚比を計測し左室リモデリングを定量化した。3群で梗塞部壁厚比は高く、左室拡張は抑制され、左室機能は良好であった。von Willebrand因子の免疫染色で毛細血管密度、α-平滑筋actinの免疫染色で細動脈密度を定量し血管成熟度を評価した。毛細血管密度は4週後に2と3群で高かった。細動脈密度は2、4週後に3群で高く、新生血管の成熟化が認められた。TUNEL法で心筋アポトーシスを定量した結果、梗塞周辺部の心筋アポトーシスは2、3群で少なかった。コラーゲン密度、線維化について3群で差はなかった。総括として、ゼラチンハイドロゲルによる徐放化bFGFはbFGFの血管新生効果を促進し、新生血管の成熟化に働き、心筋アポトーシスを抑制して左室機能改善に有効であった。血管内皮前駆細胞等の細胞移植による血管新生作用の評価は開始したところである。すでにbFGFによる冠血管新生療法の臨床試験を行っており、さらに徐放化bFGFの臨床応用が期待される。
Gemininの可視化による増殖心筋細胞の新たな同定法の開発と心筋再生

ポリコーム遺伝子群が、心臓発生だけでなく心筋維持にも重要な役割を果たしていることを見つけるとともに、分子レベルではポリコーム遺伝子群がエピジェネティックに転写を維持するだけでなく、細胞増殖分化を制御するGemininに対するE3ユビキチンリガーゼとして機能することを見つけた。そこで、本研究ではGeminin-EYFPノックインマウスとタンパク質を直接細胞内に導入できるCell-penetrating Gemininを開発し、心筋内のGemininの発現を追跡することによって分裂心筋細胞あるいは心臓幹細胞の候補細胞を同定するとともに、Gemininの発現量を操作できる新しい方法の開発を行った。ポリコーム遺伝子群の一つであるRae28やPcgf5の心筋特異的高発現または欠損によって心筋が脱落し、拡張型心筋症を発症することを独自に明らかにしてきた。従って、心臓発生だけでなく、心筋維持にもポリコーム遺伝子群が重要な役割を果たしていることが解った。これらのポリコーム遺伝子群によってコードされるポリコーム複合体は心臓発生制御において中核的役割を果たしているNkx2.5の転写維持機能を介して心臓発生を制御するだけでなく、細胞の増殖と分化を同時に制御するGemininに対するE3ユビキチンリガーゼとして機能することを独自に見つけた。また、研究室では後者のポリコーム複合体によるGemininタンパク質の安定性制御が幹細胞機能を担っていることを明らかにしている。そこで、本研究ではGeminin-EYFPノックインマウスを独自に作製してGeminin分子を可視化するとともに、Gemininタンパク質を直接細胞内に導入することのできる遺伝子組換え型タンパク質cell-penetrating Gemininを開発し、心筋内のGemininの発現を追跡することによって分裂心筋細胞あるいは幹細胞を同定するとともに、Gemininの発現量を操作することによってその機能制御を行うことを目指している。本研究は、心臓発生だけでなく心筋維持に重要な役割を果たしているポリコーム複合体の直接的標的の一つであるGemininに注目して心筋の分裂や心臓幹細胞の解析に道を開くことが期待される。独自に作成したGeminin-EYFPノックインマウスを用いて、成体においても心筋の中にGemininが高い発現を示す細胞を同定した。GemininはAPC/Cを介したユビキチン-プロテアソ-ム系の制御下にあることやGemininはクロマチンリモデリングを抑制することによって未分化性の維持を担うことから、同定したGemininが高い発現を示す細胞は細胞周期のS/G2/M期に入っている心筋、あるいは心臓幹細胞の可能性が考えられる。一方で、Gemininの発現を操作することによって心筋幹細胞の機能を制御することを目的として、細胞内に直性導入することのできる遺伝子組換え型タンパク質cell-penetrating Gemininの作成、さらにフリューダイム社の発現解析システムを用いて、単離した単一心筋細胞についての遺伝子発現を検討するための実験系の立ち上げを行い、心筋分裂及び心臓幹細胞について詳しい解析を進めるための基盤を確立した。このように初年度の研究は研究計画に従い概ね順調に進んでいる。ポリコーム遺伝子群の構成遺伝子であるRae28やPcgf5の心筋特異的高発現または欠損によって心筋が脱落し、拡張型心筋症を発症することを独自に明らかにして来た。これらのポリコーム遺伝子群によってコードされるポリコーム複合体は心臓発生制御において中核的役割を果たしているNkx2.5遺伝子の転写を維持することによって心臓発生を司るだけでなく、細胞の増殖と分化を同時に制御するGemininに対するE3ユビキチンリガーゼとして機能することを独自に見つけた。そこで、本研究ではGeminin遺伝子に蛍光色素タンパク質の遺伝子EYFPをin-frameで挿入したGeminin-EYFPノックインマウスを独自に作成して、Geminin分子をin vivoにおいて可視化するとともに、Gemininタンパク質を直接細胞内に導入することのできる遺伝子組換え型タンパク質Cell-penetrating Gemininを開発し、心筋内のGemininの発現を追跡することによって分裂心筋細胞あるいは心臓幹細胞の候補細胞を同定するとともに、Gemininの発現量を操作することによってその機能制御を行うことを目指した。本研究においては、同定することの出来たGeminin陽性細胞の細胞周期の詳細や心臓幹細胞としての機能の解析を行うまでには至っていないが、本研究成果は、今後、成体心筋の細胞周期制御や心臓幹細胞の心機能維持における役割を明らかにすることに役立つことが期待される。従来から解析を続けているポリコーム遺伝子群Ra28やPcgf5の高発現マウスやノックアウトマウスを解析することによって、これらの遺伝子群が心臓発生だけでなく、心筋維持に必須な役割を果たしていることを明らかにしてきた。ポリコーム遺伝子群によってコードされる

ポリコーム複合体はNkx2.5の発現維持機能を介して心臓の発生を制御するだけでなく、細胞の増殖と分化を同時に制御するGemininに対するE3ユビキチンリガーゼとして機能することを明らかにしている。そこで、初年度にはGeminin-EYFPノックインマウスを作製して、心筋の中にGemininの高い発現を示す細胞を見つけた。これはS/G2/M期にある心筋、あるいは心臓幹細胞の可能性が考えられ興味深い。さらに、Geminin分子を直接導入し、細胞内のGeminin発現量を自在に操作可能な実験系や単一心筋細胞の遺伝子発現を解析できる実験系を確立した。今後、これらの新たに確立した実験系を駆使することによってGemininに注目し、心筋分裂と心臓幹細胞の詳細を明らかにし、心筋再生に寄与することを目指す。幹細胞生物学再生医学