hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
優越・劣等双対構造を用いた内部統制型不正防止のための意思決定機構の構築

組織や団体における意思決定問題を扱う際に重要な事は、(1)いかに多くの意見に対し、その類似性に従って意見を集約していくか、(2)集約された意見に対し、いかにその順序構造を見つけていくか、である。本研究では、まずベクトル類似度としてシグモイド関数を基盤とする手法を提案した上で、ファジィ関係行列の性質を応用して、論理的に矛盾の無い意見集約法を開発するとともに、ファジィ順序関係の性質を応用した選考順序決定法を開発した。各種不正に対するリスクは(a)不正の種類、(b)不正の大きさ、(c)防止環境の脆弱性、に依存し、多変数型関数で表現されるが、本研究では、優越型評価と劣等型評価を同一座標に乗せるための共通パラメータを定義して、合成する手法を開発した。これによって、優越(ポジティブ)と劣等(ネガティブ)の両シグモイド評価関数を合成し、これらの最適値から不正の起こりやすい条件を抽出することができた。本研究では、内部統制型不正防止に重点を置き、不正の3要素である1)機会の認識、2)動機とプレッシャー、3)正当化、に焦点をあて、不正防止対策としての意思決定法について考究する。まず従来の意思決定が、優れたものの選択を意識した優越型の意思決定になっていることに対し、不正の原因となる不公平、不備、嫌悪、プレッシャーなどを扱う劣等型の意思決定法を確立する。優劣は互いに表・裏の関係にあり、優越型、劣等型意思決定構造にはお互いに密接な関係がある。これらの関係を双対システムの観点から分析し、人間の心の裏表を分析できる新たな意思決定機構を構築する事が本研究の目的である。本年度は、最初に、ベクトル積を用いて評価の類似性と差異の程度を評価できる手法について開発を進め、それから、(1)優越型意思決定機構構築のための質問形式、劣等型意思決定機構構築のための質問形式、そして、これらの質問結果からなる比較行列の双対性について検討した。その結果、行列の要素値が比尺度で与えられる場合、大小関係に対して双対であり、行列の固有値からなる重みベクトルも逆関係になることがわかった。次に、(2)優越、劣等それぞれの比較行列の整合性を可到達行列の性質から論じている。さらに、(3)正の評価を与える優越型階層と負の評価を与える劣等型階層を対称型ネットワーク構造で構築することを提案し、双方の評価の整合性から全体のシステムの整合性を論じている。集団意思決定において、合意形成は重要な課題であり、いかに意思決定参加者の評価を集約するかについて多くの議論がなされてきた。その中で、基本となるのは各評価ベクトルの類似度に関するものであり、ベクトルの余弦による類似度評価がよく用いられている。また、どこからどこまでを類似と見なすか、すなわちしきい値の評価法についても研究がなされている。本研究では、集団意思決定問題におけるベクトル類似度として、シグモイド関数を応用する評価法を提案し、さらに、評価行列の直交性から類似度のしきい値の与え方についても考察した。本年度の研究は、(1)優越型、劣等型意思決定機構の数学的処理の分析を行った。とくに、ネットワーク構造からみた階層の二面性の分析と意思決定過程の数学的処理法の解決について検討した。その結果、シグモイド関数を導入することにより、優越型と劣等型意思決定機構の数学的な最適解を見つけることが可能になった。また、「好き-嫌い」、「愉快-不快」などの心理要因に基づく双対な比較の要素決定の確率や数値の割り付け法についてアンケート調査による検討を行い、(2)心理の裏表から評価できる新しい意思決定機能を構築した。優越型にしても劣等型にしても、集団意思決定問題において重要な事は、(1)いかに多くの意見に対し、その類似性に従って意見を集約していくか、(2)集約された意見に対し、いかにその順序構造を見つけていくか、である。昨年度は、意見集約におけるベクトル類似度として、シグモイド関数を基盤とする手法を提案した。また、その類似度を要素とする意見行列を作成した上で、この行列がファジィ関係行列になるための3個の性質を用いて、論理的に矛盾の無いグループ集約法を実現した。24年度はこれをベースにして、グループ化された結果をもとに、代替案の選考順序を決定する方法を開発した。すなわち、各類似グループ内におけるいくつかの意見をベクトルノルムを用いて一つに集約し、集約された各グループの意見から、選考順序行列を作成する。そして、この選考順序行列がファジィ順序関係の性質を満たすという条件から、各代替案の順序を論理的に決定する方法である。

優越型、劣等型双方において、比較行列から代替案の重み(選考順序)を効果的に算出する手法として、上述の「ファジィ順序関係の性質」が利用される。また、優越型順序と劣等型順序から成るネットワーク構造から統一された結果を導くためには、「ファジィ補関係」による合成が行われる。各種不正に対するリスクは、(a)不正の種類、(b)不正の大きさ、(c)防止環境の脆弱性、に依存し、多変数型関数で表現されるが、本年度は、(a)、(b)、(c)それぞれに対し優越型評価と劣等型評価を同一座標に乗せるための共通のパラメータを定義して、合成する手法を構築した。これによって、優越(ポジティブ)、劣等(ネガティブ)の両シグモイド表現された関係から不正の起こりやすい適値を算出する事ができた。本年度の研究成果をまとめ、国際学会で論文発表を行った際の質問やコメントを分析した結果、「おおむね順調に進展している」と自己判断している。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後の研究として、(1)優越、劣等型手法の融合と不正3要素のリスクと原因と基盤とした意思決定過程の構築、(2)新たに比較行列の重み算出演算法の確率と優越、劣等型意思決定の融合、最適化問題における最大リスクの抽出法の確率し、リスク原因を要素とする評価関数の構成と「予防と発見」の応用について検討する予定である。
細胞周期G2/M期制御を通じたエンドリプリケーション開始機構

DNA倍加は細胞分裂を経ずにDNA複製を繰り返す特殊な細胞周期と見なされており、多くの植物の発生過程において、細胞の大きさ、代謝活性、細胞の分化などに関連した重要な現象であると考えられているが、その制御機構には未知な部分が多い。本研究ではDNA倍加の開始に関連する2つの因子、GIG1とSCLに着目し研究を行った。GIG1はM期の進行に必要なタンパク質分解系の負の制御因子であることを示した。また、SCLの機能はM期にDNA複製関連遺伝子の転写を抑制することではないかと考えられた。M期をスキップしてDNA複製を繰り返す特殊な細胞周期としてエンドリプリケーションが知られている。申請者はgig1変異体やSCL28過剰発現体では異所的なエンドリプリケーションが引き起こされることをすでに明らかにしておりこれら二つの遺伝子の働き・発現・分子機能および制御機構を明らかにすることを目的とした。平成22年度は以下のことを明らかにした。・gig1変異体で生じる巨大な孔辺細胞様細胞は、エンドリプリケーションによる核内DNA量の倍加に加えて、染色体数も倍加していることが分かった。・以下の三つの証拠からGIG1遺伝子産物はAPC(後期促進複合体)の新奇抑制因子である可能性が考えられた。(1)gig1変異体の表現型は、APC活性化因子として知られるCDC20の過剰発現により促進され、(2)M期サイクリンの一つCYCB2;2の遺伝子破壊により促進された。(3)また、M期サイクリン(CYCB1;2)をYFP融合タンパク質として発現する形質転換体を使って調べたところ、GIG1の過剰発現により顕著に蓄積量が増加することが分かった。・GIG1遺伝子は、細胞分裂の盛んな組織で発現する核局在タンパク質をコードしていることが分かった。・SCL28をグルココルチコイド受容体(GR)との融合タンパク質として過剰発現させることにより条件的にエンドリプリケーションを引き起こす形質転換体を得ることができた。・上記の形質転換体において、誘導直後の遺伝子発現をマイクロアレイにより調べた結果、一群のDNA複製因子の発現が減少することが分かった。GIG1によるエンドリプリケーション制御機構・gig1変異体に見られる核DNA量の増大は、有糸分裂を正常に完了できないために染色体数が倍加する現象(エンドマイトーシス)に起因していることがわかった。(GIG1遺伝子のパラログであるUVI4の変異体では、過剰なエンドリプリケーションを起こし、核DNA量を増大させていることがわかった。Gig1 uvi4二重変異体は致死であったことから、機能重複が考えられるが、単独変異体の表現型が異なることから、それぞれ独自の機能も有していると考えられた。SCL28によるエンドリプリケーション制御機構・GR(グルココルチコイド受容体)融合型のSCL28をシロイヌナズナに導入した形質転換体を作出し、誘導条件、および非誘導条件における遺伝子発現を網羅的に解析した。その結果、誘導後3時間で、細胞周期のS期に関連する遺伝子群の発現が減少することがわかった。SCL28はDNA複製関連の遺伝子を標的とした転写抑制に働いている可能性が考えられた。・GFP-SCL28をシロイヌナズナに形質転換し、SCL28タンパク質の局在解析を行った。この形質転換体の根ではパッチ状にGFPの蛍光が観察されたため、細胞周期依存的に発現していることが確認された。細胞内局在性についても調べた結果、ほとんどの蛍光は核に見られるが、核以外にも細胞質の特定の構造体に蛍光が観察された。核以外の局在についてはSCL28-GFPを、作成して再現性を確認する予定である。・人工miRNAを用いて、SCL28遺伝子のノックダウン株を作出した。今後、これらを用いてエンドリプリケーションや細胞分裂に関する表現型、および遺伝子発現について解析を行う予定である。GIG1によるエンドリプリケーション制御機構GIG1とそのパラログUVI4がDNA倍加サイクルに重要なはたらきをしていることをすでに明らかにしている。GIG1とUVI4は、ともにAPC/Cユビキチンリガーゼとして機能するが、その生理的な役割は異なっていることがわかっている。平成24年度は、構造的によく似たGIG1とUVI4が異なる機能をもつメカニズムについて解析した。その結果、GIG1とUVI4は異なるAPCの基質の安定性に影響することにより、異なった倍加サイクルの制御に関わっていることがわかった。GIG1は主にCYCB1やCYCB2を安定化させてDNA倍加を抑制するが、UVI4に関しては、M期サイクリン以外のAPC基質がDNA倍加制御に重要であることが示唆された。また、GIG1はエンドマイトーシスのほか、G2期からM期への進行や減数分裂による雄性配偶体形成にも重要なはたらきをしていることが示された。SCL28によるエンドリプリケーション制御機構

(1) GR(グルココルチコイド受容体)融合型のSCL28をシロイヌナズナに導入した形質転換体を用いてマイクロアレイ解析から、SCL28が細胞周期のS期に関連する遺伝子群の発現を抑制していることが示唆されていた。平成24年度は、この転写抑制が統計的にも正しいことを示した。(2) SCL28が転写抑制に働くことが示唆されたため、本来の抑制機能を攪乱することを目的に、VP16転写活性化ドメインを付加したSCL28の過剰発現体を作出し、この植物について解析を行っている。(3) SCL28の発現を抑制した形質転換体の作出を行った。人工miRNAのコンストラクトを作出し、シロイヌナズナに形質転換したが、DNA倍加などの顕著な表現型は観察されなかった。SCL28の分子機能として、DNA複製関連遺伝子の転写を抑制する働きがあることが新たにわかった。これにより、今後の研究方針が定まり、次年度以降の進展が期待される。24年度が最終年度であるため、記入しない。SCL28がDNA複製関連遺伝子の転写調節に関与することが示唆された。GRASファミリー転写因子には、一般にDNA結合能がなく、他のDNA結合タンパク質を介して転写調節をしていると考えられている。そこで、SCL28はE2FのようなS期遺伝子の制御に関わる転写因子を介して、転写調節を行っている可能性がある。このような可能性について調べるため、GFP-SCL28が結合するタンパク質複合体を精製し、E2Fが共存しているかどうか、また他にどのようなタンパク質が存在するか解析する。
制御されたナノスペースを反応場とするファインケミカルズの選択的合成

本研究の目的は,均一系液相酸触媒反応を固体酸触媒化するとともに,固体触媒のナノ空間を利用して選択性を向上させようとするものである。ファインケミカルズを合成する反応の多くは、液相で均一系触媒を用いて行われることが多い。しかし、実用的には分離、回収が容易で再利用もできる固体触媒を用いる方が有利である。代表的な固体酸触媒にゼオライトがあるが細孔径は1nm以下で、細孔に入れない嵩高い分子の反応に高活性を示すことは期待できない。一方、MCM-41はゼオライトより大きいメソ領域の細孔を持つ。このため嵩高い分子の反応においてMCM-41は触媒として高い活性を示す可能性がある。本研究において得られた特筆すべき成果を以下に述べる。嵩高い分子であるアントラセンとp-ベンゾキノンの液相Die1s-Alder反応の場合,Alを添加したMCM-41触媒は均一系触媒であるAlCl_3と同程度の活性を有する。また,p-ベンゾキノンより反応性が低い2,6-ジメチルキノンとアントラセン,および1,4-ナフトキノンとアントラセンのの反応でも,Alを添加したMCM-41触媒はゼオライトや強酸性イオン交換樹脂より高い活性を示し,Al当たりの活性はAlCl_3と同程度であった。さらに,シクロペンタジエンとクロトンアルデヒド,trans-2-ヘキサナール,3-(フリル)アクロレイン,またはtrans-シンナマルデヒドとの液相Die1s-Alder反応でも,Alを添加したMCM41触媒はゼオライトや強酸性イオン交換樹脂より高い活性を示し,Al当たりの活性はAlCl_3と同程度であった。以上のように,Alを添加したMCM-41触媒は多くのDie1s-Alder反応に対して高い活性を示すことが明らかになった。また,Diels-Alder反応だけでなく,ベンゼンと塩化t-ブチルのFriedel-Crafts反応の場合も,Alの添加法を工夫すれば,Al添加MCM-41はこれらの反応に対してAlCl_3に匹敵する活性を示した。代表的な固体酸触煤にゼオライトがあるが細孔径は1nm以下で、細孔に入れない嵩高い分子の反応に高活性を示すことは期待できない。一方、MCM-41ばゼオライトより大きいメソ領域の細孔を持つ。今年度では、MCM-41を固体酸触媒として用い、嵩高い分子であるアントラセンとp-ベンゾキノンの液相Diels-Alder反応を行い、MCM-41の触媒特性を明らかにすることを目的とした。反応はジクロロメダンを溶媒として用い、Ar雰囲気下で行った。生成物の定性、定量分析はIR,NMRおよびHPLCを用いて行った。いずれの触媒を用いてもp-ベンゾキノンにアントラセンが1分子付加したもの(1付加物)と2分子付加したもの(2付加物)だけが生成した。各種固体酸触煤の活性を比較した。活性アルミナは活性を示さなかった。また、HYゼオライトはわずかな活性しか、示さなかった。

シリカアルミナとMCM-41は高い活性を示した。シリカアルミナとMCM-41を比較すると、MCM-41はシリカアルミナよりAI濃度が低くても高い活性を示した。MCM-41は比表面積が大きくAIが効率よく活性点になるためと思われる。MCM-41と均一系触媒であるAlCl_3を比較すると、A1当たりの活性はほぼ同じであった。一方、1付加物の選択率はMCM-41の方が高かった。これは1付加物にアントラセンがさらに付加する反応に対して、MCM-41は立体障害により活性が低くなるためである。イオン交換樹脂とp-トルエンスルホン酸の活性が低いことから、MCM-41の主な酸点はブレンステッド酸であると結論した。ファインケミカルズを合成する反応の多くは、液相で均一系触媒を用いて行われることが多い。しかし、実用的には分離、回収が容易で再利用もできる固体触媒を用いる方が有利である。代表的な固体酸触媒にゼオライトがあるが細孔径は1nm以下で、細孔に入れない嵩高い分子の反応に高活性を示すことは期待できない。一方、MCM-41はゼオライトより大きいメソ領域の細孔を持つ。このため嵩高い分子の反応においてMCM-41は触媒として高い活性を示す可能性がある。昨年度は、MCM-41を固体酸触媒として用い、嵩高い分子であるアントラセンとp-ベンゾキノンの液相Diels-Alder反応を行い、Alを添加したMCM41触媒は均一系触媒であるAlCl_3と同程度の活性を有することが明らかにした。本年度は,p-ベンゾキノンより反応性が低い,2,6-ジメチルキノンとアントラセン,および1,4-ナフトキノンとアントラセンの液相Diels-Alder反応を行った。その結果,これらの反応に対しても,Alを添加したMCM-41触媒はゼオライトや強酸性イオン交換樹脂より高い活性を示し,Al当たりの活性はAlCl_3と同程度であった。本年度はさらに,シクロペンタジエンとクロトンアルデヒド,trans-2-ヘキサナール,3-(フリル)アクロレイン,またはtrans-シンナマルデヒドとの液相Diels-Alder反応を行った。これらの反応に対してもAlを添加したMCM-41触媒はゼオライトや強酸性イオン交換樹脂より高い活性を示し,Al当たりの活性はAlCl_3と同程度であった。以上のように,Alを添加したMCM-41触媒は多くのDiels-Alder反応に対して高い活性を示すことが明らかになった。本研究は,ファインケミカルズを合成するための反応プロセスを固体酸触媒化するするとともに,精密制御された反応場により選択性の向上を目指すものである。特に,ナノ反応場による選択制制御の化学を確立することが最重要課題である。したがって,「ゼロエミッション」の観点からも,本研究は21世紀の工業に資する試みといえよう。ファインケミカルズ合成のためのDiels-Alder反応やFriedel-Crafts反応では,通常ルイス酸であるAlCl_3,BF_3やZnCl_2などのハロゲン化合物が触媒として用いられている。反応は均一系で行われており,一度使用した触媒は分離廃棄されている。さらに,選択性が低い場合,多量の副生成物も廃棄しなければならない。本研究の目的は,上述の反応を固体酸触媒化するとともに,固体触媒のナノ空間を利用して選択性を向上させようとするものである。
スピン軌道相互作用が強い物質及び現象のトポロジーに基づく研究とスピン素子への応用

今年度はトポロジカル絶縁体を含めたトポロジカルな物質および現象の研究に取り組んだ。最初に行ったのが、ワイル半金属のフェルミアークの計算である。ワイル半金属とは物質の時間反転対称性または空間反転対称性が破れたような系においてエネルギー分散を考えたとき、縮退していたDirac点がWeyl点へと分裂した物質である。その表面においてはトポロジカルに保護されたフェルミアークが現れる。トポロジカル絶縁体と通常の絶縁体との超格子を使った多層構造を用いると、ワイル半金属を実現させることが出来ることが、BurkovとBalentsによって発表されていたが、彼らは具体的なフェルミアークの計算を行っていなかった。そこで、このモデルにおいてフェルミアークの電子構造を得ることを目的にした。その結果、数値計算でフェルミアークを具体的に求めることに成功した。次に磁性体で観測されるスカーミオンという磁気構造を計算で求めた。スカーミオンは、スカーミオンチャージというトポロジカル不変量で特徴づけられ、それによって、電流を流した時の振る舞いが違い、電流の流れる方向に対して、その方向から偏向することがある。一般に、スカーミオン・ホール効果と呼ばれている。そのスカーミオン・ホール効果を実際の物質のパラメータを使ってLLG方程式を解いてシミュレーションを行い、スカーミオン・ホール角のギルバートダンピング定数依存性を求めることに成功した。もう一つ行ったのは、2018年にSchindler等によって、初めて予想された高次トポロジカル絶縁体において、その論文で使用された2次トポロジカル絶縁体のハミルトニアンに2次近接摂動を加えた際の振る舞いを研究した。そして、その相図を求めることに成功した。さらに、元になった1次トポロジカル絶縁体と2次トポロジカル絶縁体の位相不変量の間に成立する関係を推測することを行った。今年度はスピン軌道相互作用(SOI)を非可換ゲージ場と見なしたときに生じるSU(2)ゲージ場を導出した。SOIの場合、そのSU(2)ゲージ場は一般的にはピュアゲージと呼ばれるものであり、それは、そのField Strengthが存在しないものである。その際に非対角項を落とす近似をするものを断熱近似もしくはアーベリアン近似と呼称するのであるが、正しく検証してみると、断熱近似には2通りの取り方があり、どちらを取っても、それらから生じるField Strengthは同じ有限な値になる。しかしながら、普通の断熱近似が対角項を残す近似である一方で、新しく発見されたものはそうではない。寧ろ、SU(2)ゲージ場の非可換項から生じるものであることを厳密に導いた。二つの近似は、同じ結果を導くが、物理系によっては新しく見つけた近似を取った方が計算が易しくなることがある。従って、従来の断熱近似という言葉は正しいが、アーベリアン近似という呼び名は不適切である。なぜならSU(2)ゲージ場の非可換項から出来る断熱近似もあることが判明したからである。そして、この結果を一般のn次のRashba-SOIが存在する場合のAharonov-Casher(AC)効果による位相の導出に用いた。従来、1次Rashba-SOIと1次Dresselhaus-SOIが存在するときのAC効果による位相がどうなるかは知られていたが、高次のRashba-SOIが存在するときは不明で、そのため理論計算や実験がほとんどなかったのである。そこで初めてこれらの高次のRashba-SOIが存在する際のAC効果による位相を導出した。また簡単なAharonov-Bohm(AB)リングタイプのスピンフィルターで、高次Rashba-SOIが存在するときの磁場依存性を計算し、この理論の有用性を示した。研究計画方法で上げておいた、Rashba効果ならびにDresselhaus効果などの非可換ゲージ場のスピン伝導特性に及ぼす影響を明らかにする研究の一端として、スピン軌道相互作用(SOI)を非可換ゲージ場と見なし、その具体的な形を導出し、その結果、従来からある断熱近似に実は2種類あることを発見したこと。そして、そのことによって、高次Rashbaスピン軌道相互作用がある場合におけるAharonov-Casher効果による位相が今まで不明であったものを導出出来たことから、おおむね順調に進展しているとした。今年度は、前年度の実績報告書の「今後の研究の推進方策」にも書いたように、新規なデバイスであるスピン量子十字素子への応用も考慮しつつ、トポロジカル物質の基礎研究に注力した。手始めに、KaneとMeleが提唱したグラフェンでの量子スピンホール効果を再考した。KaneとMeleが提唱したハミルトニアンは、Rashba効果を入れているためスピンを分離できない。そこで、Rashba項を省くことで、スピンを分離し、アップスピンとダウンスピンの振る舞いを明瞭にした。さらに、スピン軌道相互作用を副格子ごとに変えて拡張した。多くの先行研究がほとんどの場合、ジグザグ型のナノリボンのみに着目しているので、我々はアームチェア型のナノリボンを詳しく研究した。その結果、Bulk-Edge対応の結果、ジグザグ型とアームチェア型のナノリボンでは、量子スピンホール相の振る舞いが異なることを発見した。もう一つ注力したのは、ワイルセミメタルの研究である。ワイルセミメタルはA.A. BurkovとL. Balentsによって提唱され、表面にフェルミアークが見られるとのことであったが、このフェルミアークを具体的に計算している文献は、ほとんどない。

そこで、A.A. BurkovとL. Balentsによって提唱されたトポロジカル絶縁体超格子によるワイルセミメタルとラインノードセミメタルのモデルを使って、それぞれの場合に対して、表面状態のフェルミアークを具体的に計算することに成功した。一方で、これらのように静的な電子構造のみならず、数学者の寺本氏とともに、特異点論を用いた、摂動によるワイル点の分岐に関する一般論を構築し、論文にした。平成30年度の研究計画で上げておいた、トポロジカル絶縁体を含めたトポロジカルな物質全体のさらなる新しい物性の研究に現在の研究は進んでおり、スカーミオンやワイルセミメタルなどのトポロジカル絶縁体以外のスピントロニクスで重要となるトポロジカルな物質や現象を解析するまでに至っていることから、当初の計画以上に進展しているとした。今年度はトポロジカル絶縁体を含めたトポロジカルな物質および現象の研究に取り組んだ。最初に行ったのが、ワイル半金属のフェルミアークの計算である。ワイル半金属とは物質の時間反転対称性または空間反転対称性が破れたような系においてエネルギー分散を考えたとき、縮退していたDirac点がWeyl点へと分裂した物質である。その表面においてはトポロジカルに保護されたフェルミアークが現れる。トポロジカル絶縁体と通常の絶縁体との超格子を使った多層構造を用いると、ワイル半金属を実現させることが出来ることが、BurkovとBalentsによって発表されていたが、彼らは具体的なフェルミアークの計算を行っていなかった。そこで、このモデルにおいてフェルミアークの電子構造を得ることを目的にした。その結果、数値計算でフェルミアークを具体的に求めることに成功した。次に磁性体で観測されるスカーミオンという磁気構造を計算で求めた。スカーミオンは、スカーミオンチャージというトポロジカル不変量で特徴づけられ、それによって、電流を流した時の振る舞いが違い、電流の流れる方向に対して、その方向から偏向することがある。一般に、スカーミオン・ホール効果と呼ばれている。そのスカーミオン・ホール効果を実際の物質のパラメータを使ってLLG方程式を解いてシミュレーションを行い、スカーミオン・ホール角のギルバートダンピング定数依存性を求めることに成功した。もう一つ行ったのは、2018年にSchindler等によって、初めて予想された高次トポロジカル絶縁体において、その論文で使用された2次トポロジカル絶縁体のハミルトニアンに2次近接摂動を加えた際の振る舞いを研究した。そして、その相図を求めることに成功した。さらに、元になった1次トポロジカル絶縁体と2次トポロジカル絶縁体の位相不変量の間に成立する関係を推測することを行った。今後は、新規なデバイスであるスピン量子十字素子への応用も考慮しつつ、トポロジカル物質の研究に進む。中でもグラフェンナノリボンの量子スピンホール効果の再考やワイル半金属の伝導特性を考えていく。その際に点群対称性による任意次数の有効ハミルトニアンの構築を数学のinvariant theoryをツールとして行う。C_3v点群下で生じるDirac
生きた動物細胞の粘弾性分布の走査型プローブ顕微鏡による定量的評価法の開発

細胞のマイクロ粘弾性解析手法として,探針をコンタクトモードで走査しながら試料に周期的な応力を加え、たわみ信号に現れる周期的な応答から試料の粘弾性を評価フォースモジュレーション法について,試料の粘弾性と溶液の粘性の両方を考慮に入れたカンチレバーにおける1次元の振動方程式を導入し,この方程式に基づいた数値計算により、カンチレバー振動の振幅・位相から、Hertzモデルを複素弾性率に拡張し、1次元の弾性[N/m]と粘性[Ns/m]から弾性率と粘性係数を計算した。次に,走査型プローブ顕微鏡(SPM)のカンチレバー探針を,試料に周期的に押込むときに,特に,探針が試料と接触・乖離を繰返す場合につき、カンチレバー運動に対する流体の抗力を考慮した高次の振動モードを含むカンチレバー運動方程式を解析的に解き,カンチレバー根元の押込み方向励振振動に対するSPMカンチレバー先端の振動振幅比,位相遅れと,試料の表面剛性,表面粘性との関係を導出し,粘弾性分布を定量的に評価する方法を構築した.これより,カンチレバーの位相差,振幅比と,試料の表面粘性,表面剛性の関係を示す粘弾性分布図を求めた.これを基にして,生きた細胞の粘弾性特性を測定するためのソフトウエアを開発した.これにもとづき,AFMからの測定データより,生きた細胞の粘弾性分布を測定するシステムの構築と,その有効性を検証した.細胞のマイクロ粘弾性解析手法として,探針をコンタクトモードで走査しながら試料に周期的な応力を加え、たわみ信号に現れる周期的な応答から試料の粘弾性を評価フォースモジュレーション法について,試料の粘弾性と溶液の粘性の両方を考慮に入れたカンチレバーにおける1次元の振動方程式を導入し,この方程式に基づいた数値計算により、カンチレバー振動の振幅・位相から、Hertzモデルを複素弾性率に拡張し、1次元の弾性[N/m]と粘性[Ns/m]から弾性率と粘性係数を計算した。次に,走査型プローブ顕微鏡(SPM)のカンチレバー探針を,試料に周期的に押込むときに,特に,探針が試料と接触・乖離を繰返す場合につき、カンチレバー運動に対する流体の抗力を考慮した高次の振動モードを含むカンチレバー運動方程式を解析的に解き,カンチレバー根元の押込み方向励振振動に対するSPMカンチレバー先端の振動振幅比,位相遅れと,試料の表面剛性,表面粘性との関係を導出し,粘弾性分布を定量的に評価する方法を構築した.これより,カンチレバーの位相差,振幅比と,試料の表面粘性,表面剛性の関係を示す粘弾性分布図を求めた.これを基にして,生きた細胞の粘弾性特性を測定するためのソフトウエアを開発した.これにもとづき,AFMからの測定データより,生きた細胞の粘弾性分布を測定するシステムの構築と,その有効性を検証した.細胞のマイクロ粘弾性解析手法として,探針をコンタクトモードで走査しながら試料に周期的な応力を加え、たわみ信号に現れる周期的な応答から試料の粘弾性を評価フォースモジュレーション法について,試料の粘弾性と溶液の粘性の両方を考慮に入れたカンチレバーにおける1次元の振動方程式を導入し,この方程式に基づいた数値計算により、カンチレバー振動の振幅・位相から、Sneddonモデルを複素弾性率に拡張し、1次元の弾性[N/m]と粘性[Ns/m]から弾性率と粘性係数を計算した。このとき、カンチレバーを試料にあらかじめ押し込んでいる量は一定であると仮定し測定した.その結果,細胞運動とかたさの変化について,1)細胞が停止状態にあるときかたさの分布はほとんど変化しない.2)ひとたび運動を開始すると細胞体部分のかたさが劇的に減少することがわかった.これらの結果を考察し、今までアクチンフィラメントの分布だけで議論されてきた細胞のかたさに対し、そこに働く張力も非常に重要であるというモデルを提案した.運動とかたさの関係を明らかにすることは、フォースモジュレーション法の高い時空間分解能により初めて可能になった.次に,走査型プローブ顕微鏡(SPM)のカンチレバー探針を,試料に周期的に押込むときに,特に,探針が試料と接触・乖離を操返す場合につき、カンチレバー運動に対する流体の抗力を考慮した高次の振動モードを含むカンチレバー運動方程式を解析的に解き,カンチレバー根元の押込み方向励振振動に対するSPMカンチレバー先端の振動振幅比,位相遅れと,試料の表面剛性,表面粘性との関係を導出し,粘弾性分布を定量的に評価する方法を構築した.これより,カンチレバーの位相差,振幅比と,試料の表面粘性,表面剛性の関係を示す粘弾性分布図を求めた.これにもとづき,励振振動数などの依存性についての理論的検討を行い,接触と乖離を繰り返す場合の測定での考慮すべき点を明らかにした.細胞のマイクロ粘弾性解析手法として,探針をコンタクトモードで走査しながら試料に周期的な応力を加え、たわみ信号に現れる周期的な応答から試料の粘弾性を評価フォースモジュレーション法について,試料の粘弾性と溶液の粘性の両方を考慮に入れたカンチレバーにおける1次元の振動方程式を導入し,この方程式に基づいた数値計算により、カンチレバー振動の振幅・位相から、Hertzモデルを複素弾性率に拡張し、1次元の弾性[N/m]と粘性[Ns/m]から弾性率と粘性係数を計算した。次に、走査型プローブ顕微鏡(SPM)のカンチレバー

探針を,試料に周期的に押込むときに,特に,探針が試料と接触・乖離を繰返す場合につき、カンチレバー運動に対する流体の抗力を考慮した高次の振動モードを含むカンチレバー運動方程式を解析的に解き,カンチレバー根元の押込み方向励振振動に対するSPMカンチレバー先端の振動振幅比,位相遅れと、試料の表面剛性,表面粘性との関係を導出し,粘弾性分布を定量的に評価する方法を構築した.これより,カンチレバーの位相差,振幅比と,試料の表面粘性,表面剛性の関係を示す粘弾性分布図を求めた.これを基にして,生きた細胞の粘弾性特性を測定するためのソフトウエアを開発した.これにもとづき・AFMからの測定データより,生きた細胞の粘弾性分布を測定するシステムの構築と,その有効性を検証した.
ネフロン誘導能をもつ機能的尿管芽を創る

我々は以前に多能性幹細胞からネフロン前駆細胞を誘導し、腎臓組織の試験管内構築に成功した。しかし腎臓形成にはネフロン前駆細胞と尿管芽の相互作用が必須である。よって本計画は、ネフロン誘導能をもつ尿管芽を未分化細胞から試験管内で分化させることを目的とした。遺伝子改変マウスを用いて尿管芽の各分化段階におけるマーカーを同定したので、これを指標にして胎生初期の中胚葉から尿管芽への誘導を試みた。さらに上記マウスから胚性幹(ES)細胞を樹立したので、これを尿管芽へ誘導することを目指している。腎臓は後腎間葉と尿管芽の2つの組織から発生する。後腎間葉には、腎臓の最小機能単位ネフロンの前駆細胞が存在し、これが糸球体、尿細管など多系統に分化していく。我々は最近、マウス及びヒトの多能性幹細胞からネフロン前駆細胞を誘導し、糸球体と尿細管を含む3次元の腎臓組織の試験管内構築に成功した。しかし腎臓形成はネフロン前駆細胞単独で起こるわけではなく、尿管芽との相互作用が必須である。尿管芽がなければ本当に立体的かつ機能的な腎臓構造は形成されない。よって本計画は、ネフロン誘導能をもつ機能的尿管芽をマウス未分化細胞から試験管内で分化誘導することを目的とする。平成25年度は、尿管芽が緑色蛍光蛋白(GFP)で蛍光発色するマウスを用いて、尿管芽細胞を1個から検出できる高感度の機能的コロニーアッセイを樹立した。またGFP陽性細胞を胎児の部位別にこのアッセイに投入することによって、このコロニーが尿管芽及びその起源である中腎管のどの部分から由来するかを解析した。現在このコロニー形成が生体内での尿管芽の分化をどれほど忠実に再現するかを、遺伝子発現解析で確認中である。これらの過程で、転写因子Sall4が尿管芽の有用なマーカーであることを見いだした。さらに、尿管芽の周囲に発現するIsl1遺伝子の遺伝子欠失マウスにおいてBmp4の発現が減少し、異所性の尿管芽形成や尿管・膀胱接続部の異常によって、腎臓形成不全や水腎症が認められることを発表した。これらの情報を統合して胎生初期の中胚葉さらにマウスES細胞からの尿管芽分化誘導法を開発したい。後腎間葉にはネフロン前駆細胞が存在し、これが糸球体、尿細管など多系統に分化していく。我々は多能性幹細胞からネフロン前駆細胞を誘導し、糸球体と尿細管を含む3次元の腎臓組織の試験管内構築に成功した。よって本計画は、ネフロン誘導能をもつ機能的尿管芽を未分化細胞から試験管内で分化させることを目的とする。尿管芽が緑色蛍光蛋白(GFP)で蛍光発色するマウスを用いて、尿管芽細胞を1個から検出できる高感度の機能的アッセイを樹立した。またGFP陽性細胞を胎児の部位別にこのアッセイに投入することによって、このコロニーが尿管芽及び中腎管のどの部分から由来するかを明らかにした。さらに発生途中のGFP陽性細胞の遺伝子発現をマイクロアレイで解析し、ウルフ管から尿管芽に向けた各分化段階におけるマーカーとなるべき遺伝子群を同定した。これらを指標にして、胎生初期の中胚葉さらにES細胞からの尿管芽分化誘導法を開発中である。後腎間葉にはネフロン前駆細胞が存在し、これが糸球体、尿細管など多系統のネフロンに分化していく。我々は以前に多能性幹細胞からネフロン前駆細胞を誘導し、糸球体と尿細管を含む3次元の腎臓組織の試験管内構築に成功した。尿管芽は、ネフロン前駆細胞からの作用によって分岐するとともに、FGF9やWnt9bを分泌することによって、ネフロン前駆細胞を増殖させつつ分化させてネフロンを形成する。よって本計画は、複雑な分岐能とネフロン誘導能をもつ機能的尿管芽を未分化細胞から試験管内で分化させることを目的とした。尿管芽が緑色蛍光蛋白(GFP)で蛍光発色するマウスのGFP陽性細胞の遺伝子発現をマイクロアレイで解析し、ウルフ管から尿管芽に向けた各分化段階におけるマーカーとなるべき遺伝子群及び各段階におけるシグナル分子の違いを同定した。これを指標にして、胎生初期の中胚葉から尿管芽への誘導を試みた。また上記マウスの胚盤胞からES細胞を樹立したので、ここから初期中胚葉、ウルフ管を経由して尿管芽への誘導法を開発中である。これを確立した後は、ヒトiPS細胞から機能的尿管芽の誘導を目指すことになる。既に開発済みのヒトネフロン前駆細胞誘導法を組み合わせることによって、より生体に近い腎臓を試験管内で作成したい。

遺伝子改変マウスを用いて尿管芽の各分化段階におけるマーカーを同定したので、これを指標にして胎生初期の中胚葉から尿管芽への誘導を試みた。さらに上記マウスから胚性幹(ES)細胞を樹立したので、これを尿管芽へ誘導することを目指している。胎生期のGFP陽性細胞が予想以上に少なく、分化誘導の際に試せる条件が少ないため。腎臓発生別種のGFPマウスやES細胞を使うことで、条件検討を進める。尿管芽細胞を1個から検出できる機能的コロニーアッセイの確立が、本計画の鍵であり、それを達成できた。しかしこれに時間を要したため、尿管芽誘導の試みが不十分である。1匹のマウスから得られる細胞数が予想外に少なく、多数のマウスが必要になった。そのためそれを使った誘導法の条件検討が遅れた。コロニーアッセイを指標に、胎生初期の中胚葉さらにES細胞からの尿管芽分化誘導法を開発したい。そして間葉と組み合わせた器官培養法で3次元構造の再構築に迫る計画である。マウスを十分数確保するとともに、別種のマウス及びES細胞も併用して、誘導法の検討を行う。検定系であるコロニーアッセイの確立に時間を要したため。尿管芽誘導の試みがまだ少ないのが現状である。初期中間中胚葉から尿管芽への誘導を行う。これに成功した場合は、マウスES細胞からの誘導を行う。さらに初期中胚葉あるいはES細胞から誘導した尿管芽を、間葉との再構築系に投入して、尿管芽の分岐能及びネフロン誘導能を獲得しているかを検定する。これらによって腎臓の3次元構造の再構築にむけた基盤を確立する。
軸対称物体のキャビテーションを伴うすきま流れ振動における不安定発生機構の研究

不安定振動発生の相似則を詳細に調べるために,中心体外径,すきま幅およびすきま流路長さを種々に変えて系の安定性について実験を行った.既報の寸法を種々に変えても,不安定振動時の中心体変位と外筒壁面圧力変動の実波形から,この振動流体力より正の仕事を受け取る自励振動となる.測定結果より,自励振動が発生する場合の相似則には同心二重管における無次元圧力損失係数βとキャビテーション係数σが存在することがわかった。ここにβはすきま幅,すきま流路長さおよびレイノルズ数から定まり,自励振動発生時にはこの値が約2となる.またσは上流圧と下流圧から定まり,σが約0.3で相似となる.すきま流れの瞬間写真から,自励振動発生時におけるキャビテーション泡はすきま流路途中で壊滅することが観察された.すなわち自励振動はキャビテーション泡によって,すき間流路形状が変形する結果,発生すると考えられる.軸対称物体の場合,すきま流路断面におけるキャビテーション泡の分布状態が観察できないので,2次元平面モデルを設計し,製作した.また,すきま幅,すきま流路長さおよび中心体外径すなわち中心平板の幅の寸法は既報で最も自励振動が顕著となる場合と同様とした.瞬間写真の観察から,すきま部の流れは入口直角部ではく離するため,縮流となる.さらに,その後流でキャビテーション泡が発生し,流路途中でそれは壊滅した.その結果,すきま流路は近似的に末広とみなせる.また軸対称の場合のすきま流路も同様になると考えられるので,写真から流路入口に対する出口の面積比Arを特定した.中心体の運動は並進・回転と連成振動となり,この場合の系の安定性に関する理論解析は論文として既に発表した.Arの値をこの解析式に用いて計算した結果,軸対称物体が不安定となった.つまり,不安定振動はキャビテーション泡によって流路が近似的に末広となり,発生する.不安定振動発生の相似則を詳細に調べるために,中心体外径,すきま幅およびすきま流路長さを種々に変えて系の安定性について実験を行った.既報の寸法を種々に変えても,不安定振動時の中心体変位と外筒壁面圧力変動の実波形から,この振動流体力より正の仕事を受け取る自励振動となる.測定結果より,自励振動が発生する場合の相似則には同心二重管における無次元圧力損失係数βとキャビテーション係数σが存在することがわかった。ここにβはすきま幅,すきま流路長さおよびレイノルズ数から定まり,自励振動発生時にはこの値が約2となる.またσは上流圧と下流圧から定まり,σが約0.3で相似となる.すきま流れの瞬間写真から,自励振動発生時におけるキャビテーション泡はすきま流路途中で壊滅することが観察された.すなわち自励振動はキャビテーション泡によって,すき間流路形状が変形する結果,発生すると考えられる.軸対称物体の場合,すきま流路断面におけるキャビテーション泡の分布状態が観察できないので,2次元平面モデルを設計し,製作した.また,すきま幅,すきま流路長さおよび中心体外径すなわち中心平板の幅の寸法は既報で最も自励振動が顕著となる場合と同様とした.瞬間写真の観察から,すきま部の流れは入口直角部ではく離するため,縮流となる.さらに,その後流でキャビテーション泡が発生し,流路途中でそれは壊滅した.その結果,すきま流路は近似的に末広とみなせる.また軸対称の場合のすきま流路も同様になると考えられるので,写真から流路入口に対する出口の面積比Arを特定した.中心体の運動は並進・回転と連成振動となり,この場合の系の安定性に関する理論解析は論文として既に発表した.Arの値をこの解析式に用いて計算した結果,軸対称物体が不安定となった.つまり,不安定振動はキャビテーション泡によって流路が近似的に末広となり,発生する.キャビテーションを伴うすきま流れにおいて発生する自励振動は、軸対称物体支持部の構造から見て、並進と回転の2自由度連成系の振動と考えられる。一方、すきま流れにおいて発生する並進振動の不安定発生機構は既に筆者らが明らかにした。しかし、回転振動の場合の不安定発生機構の解明はいまだ十分とは言い難い。そこで、本年度は回転振動における系の安定性に関する理論解析と検証実験を行った。また、不安定発生機構の基礎的な資料を得ることを目的に、理論解析はすきま流路でのキャビテーションの発生がない状態で行った。まず、環状すきま流れにおける軸対称物体が微小な回転振動を行う場合、それに作用する流体力によるモーメントについて解析した。次に、モーメントに等価な付加慣性モーメント、付加減衰係数および付加剛性係数を定義し、支点位置あるいは流路出口に対する人口の面積比等を変えて、これら付加係数の特性を調べた。付加減衰および付加剛性係数の値は支点位置に大きく支配され、支点を流路入口下流に設定すると、負減衰や負剛性になる傾向が強くなることを示した。実験装置の支点位置は流路入口上流と出口下流の二箇所とし、またすきま部分はアクリル樹脂で制作し、軸対称物体の運動とすきま流れを可視化した。流量、軸対称物体の角変位およびすきま部の圧力はそれぞれ電磁流量計、ギャップセンサおよび半導体型圧力変換器で測定し、それらの出力はFFTアナライザに記録した。実験結果から、支点が出口下流の場合は流量増加に伴って動的不安定や静的不安定が発生し、入口上流の場合は流量増加に対して常に安定であることがわかった。

また理論値は実験結果との定量的な一致を示し、理論解析の妥当性が明確となった。本年度はキャビテーションを伴う不安定振動における相似則について研究した。すなわち既報における実験は外筒半径、外筒長さが一定の場合であり、これらの寸法を変えた場合、同様な不安定振動が発生するかは未だ明らかでない。そこで本年度は軸対称物体すなわち中心体の外径d_1、すきま幅hおよび外筒長さl_tをそれぞれ既報の寸法の2/3としたすきまモデルを製作した。また、相似則をより詳しく調べるため、l_tを3/4にしたモデルも製作した。まず、これら二種類のモデルについて、上流圧と下流圧を一定にして中心体の軸方向リフトl_fを変え、各位置における中心体の振動加速度のrms値をFFTアナライザーで計測した。ここに、l_fは中心体底面が外筒出口にあるときを零とする。次に、rms値が最大となる位置にl_fを固定し、下流圧を0.01MPa刻みに0.3MPaまで順次高圧にし、rms値を同様に計測した。ここに、上流圧の設定値は0.6MPa0.3MPaの範囲とした。さらに、rmsの値が急上昇する所で、中心体の変位およびすきま壁面圧力の振動波形を計測した。これらの波形より、rms値が約30m/s^2以上になる場合、既報と同様に中心体の振動は流体系からエネルギーを供給される自励振動となる。またリフト変化の実験から、自励振動が顕著となるのはリフトl_fの無次元数N[=l_sd_1/(hd_2)]が両モデル共に約25のときである。ここに、l_s:すきま流路長さ[=l_t-l_f]、d_2:外筒内径。また既報の場合も、Nが25となるときに自励振動が最も高くなる。すなわち無次元数Nについて不安定振動が顕著となる相似則が成り立つことがわかった。下流圧変化の実験から、両モデル共にキャビテーション係数σが0.25のとき、rms値が最大となる。つまり不安定振動は既報と同様にキャビステーションに起因して発生する。昨年度までの実験によって中心体の不安定振動は流体力より正の仕事を受け取る自励振動であることがわかった.また自励振動発生における相似則を大体確認したが,本年度はこれをさらに詳細に調べるため,中心体外径,すきま幅およびすきま流路長さを種々に変えて中心体の安定性について実験を行った.その結果,自励振動が発生する場合の相似則には同心二重管における無次元圧力損失係数βとキャビテーション係数σが存在することがわかった。ここにβはすきま幅,すきま流路長さおよびレイノルズ数から定まり,自励振動発生時にはこの値が約2となる.またσは上流圧と下流圧から定まり,σが約0.3で相似となる.すきま流れの瞬間写真から,自励振動発生時におけるキャビテーション泡はすきま流路途中で壊滅することが観察された.すなわち自励振動はキャビテーション泡によって,すき間流路形状が変形する結果,発生すると考えられる.軸対称物体の場合,すきま流路断面におけるキャビテーション泡の分布状態が観察ができなので,本年度は2次元平面モデルを設計し,製作した.また,すきま幅,すきま流路長さおよび中心体外径すなわち中心平板の幅の寸法は既報で最も自励振動が顕著となる場合と同様とした.瞬間写真の観察から,すきま部の流れは入口直角部ではく離するため,縮流となる.さらに,その後流でキャビテーション泡が発生し,流路途中でそれは壊滅した.
類天疱瘡抗原の機能阻止単クローン抗体を発現するトランスジェニックマウスの作製

水疱性類天疱瘡は、自己抗体がBP180膜蛋白の接着機能を阻害することにより、真皮-表皮間に表皮下水疱を形成する臓器特異的自己免疫性疾患である。我々は既に、水疱性類天疱瘡抗原を特異的に認識し、かつ、新生仔ネズミを用いた実験水疱系で顕微鏡的水疱を誘発しうる接着機能阻止抗体を単クローン抗体として作製することに成功した。我々の研究目標は、樹立した単クローン抗体生産株より、免疫グロブリン、特にV領域をコードするcDNAを単離し、更にそのcDNAをB細胞以外でも分泌型とするよう一部構造をおきかえ、最終的には類天疱瘡抗原を特異的に認識し、かつ類天疱瘡抗原の接着機能を特異的に機能阻止する抗体を発現するトランスジェニックマウスを作製することにある。この研究目標を達成するために、すでに得られている抗類天疱瘡抗原単クローン抗体生産株よりRNAを精製し、ラットV領域の5プライムと3プライムを各々プライマーとして用いたPCR反応をおこない、ゲル電気泳動法にて、目的とするバンドが正しい分子量を示す事を確認したうえ、直接塩基配列の決定をおこなった。塩基配列の結果をもとに翻訳されたアミノ酸配列は、他のラット免疫グロブリン可変領域と高いホモロジーをもつが、超可変部位では、特異的なアミノ酸配列をした。続いて、cDNAをベクターに組み込んで、発現した融合蛋白をタグシークエンスにたいする抗体で検出する事により免疫ブロット法をおこなった。12.5%SDS-アクリルアミドゲル電気泳動に供し、免疫ブロットをおこなったところ、正しい位置に単一のバンドをみとめた。したがって、クローン化されたcDNAは、オープンリーヂィングフレームをもち、かつタグシークエンスと同一のフレームで読み込まれ、かつ正しい分子量を示す事が明かとなった。再構築された融合蛋白の抗原認識能を検定するために、マウス皮膚を基質とする蛍光抗体法をおこない。基底膜部に蛍光が観察された。このように実験目的は順調に達成されつつある。平成9年度にあっては、クローニングと、機能確認を目的とした。この目的にそって、すでに得られている抗類天疱瘡抗原単クローン抗体生産株よりRNAを精製し、更にこのRNAを鋳型として、i)オリコd(t)をプライマーとして用いたcDNAライブラリー、ii)ラットV領域の5プライムと3プライムの比較的保存された領域を各々フォーワード、リバースプライマーとして用いたPCR反応ライブラリーを作製し、これらから特異的免疫グロブリンcDNAを単離した。この結果、両方のライブラリーからそれぞれ独立したクローンを得たので、可変領域特異的ライブラリーより得たクローンから解析に着手した。この結果、我々の作製した単クローン性免疫グロブリン可変領域の構造解析に関しては、塩基配列を決定することにより、その一次構造を明らかにすることに成功した。したがって、BP180にたいして、病因として働き得る抗体の特異性を、遺伝情報のレベルで明らかにできた。この結果、我々の作製した単クローン性免疫グロブリンは、一次構造のレベルで解析が可能となり、この情報を実験基盤として、次年度に予定されている、人工免疫グロブリンの作製と、その機能の検定、そしてトランスジェニックマウスの作製と研究を継続する。

水庖性類天庖瘡は、自己抗体がBP180膜蛋白の接着機能を阻害することにより、真皮-表皮間に表皮下水疱を形成する臓器特異的自己免疫性疾患である。我々は既に、水疱性類天疱瘡抗原を特異的に認識し、かつ、新生仔ネズミを用いた実験水疱系で顕微鏡的水疱を誘発しうる接着機能阻止抗体を単クローン抗体として作製することに成功した。我々の研究目標は、樹立した単クローン抗体生産株より、免疫グロブリン、特にV領域をコードするcDNAを単離し、更にそのcDNAをB細胞以外でも分泌型とするよう一部構造をおきかえ、最終的には類天疱瘡抗原を特異的に認識し、かつ類天疱瘡抗原の接着機能を特異的に機能阻止する抗体を発現するトランスジェニックマウスを作製することにある。この研究目標を達成するために、すでに得られている抗類天疱瘡抗原単クローン抗体生産株よりRNAを精製し、ラットV領域の5プライムと3プライムを各々プライマーとして用いたPCR反応をおこない、ゲル電気泳動法にて、目的とするバンドが正しい分子量を示す事を確認したうえ、直接塩基配列の決定をおこなった。塩基配列の結果をもとに翻訳されたアミノ酸配列は、他のラット免疫グロブリン可変領域と高いホモロジーをもつが、超可変部位では、特異的なアミノ酸配列をした。続いて、cDNAをベクターに組み込んで、発現した融合蛋白をタグシークエンスにたいする抗体で検出する事により色疫ブロット法をおこなった。12.5%SDS-アクリルアミドゲル電気泳動に供し、免疫ブロットをおこなったところ、正しい位置に単一のバンドをみとめた。したがって、クローン化されたcDNAは、オープンリーヂィングフレームをもち、かつタグシークエンスと同一のフレームで読み込まれ、かつ正しい分子量を示す事が明かとなった。再構築された融合蛋白の抗原認識能を検定するために、マウス皮膚を基質とする蛍光抗体法をおこない。基底膜部に蛍光が観察された。このように実験目的は順調に達成されつつある。
神経細胞死抑制因子ADNFの受容体の同定

既に分離されている神経細胞死抑制因子ADNFの受容体候補物質S1について解析を行った。これまでのところ、S1はADNF結合タンパク質として分離され、さらに、内在性S1を特異的siRNAでノックダウンすると、ADNFが示す変異SOD1誘導性神経細胞死抑制効果がほぼ完全に消失することを明らかにしている。また、S1は他のペプチド性リガンド受容体と異なり、細胞質内に局在することおよびADNFが示す神経細胞死抑制経路にチロシンキナーゼおよびCaMKIVが含まれることがわかっている。S1の発現解析では、S1は組織間でユビキタスに発現していること、またALSモデルマウスとその野生型リタメイトで神経組織における発現量は差のないことがわかった。さらに具体的なシグナル伝達経路について解析を行った。その結果、S1は細胞内Ca濃度を制御するPLCγ1と高発現および内在性レベルで結合することがわかり、また、内在性PLCγ1を特異的siRNAでノックダウンするとADNFの変異SOD1誘導性神経細胞死抑制効果がほぼ完全に消失することがわかった。また、各種阻害剤を用いた検討より、ADNFの細胞死抑制経路に、CaMKKおよびSrcファミリーチロシンキナーゼが含まれることが明らかとなった。以上の現段階の結果を総合すると、ADNFが細胞質内においてS1に結合すると、SrcファミリーチロシンキナーゼおよびPLCγ1が活性化され、PLCγ1によって惹起されたCaがCaMKK、CaMKIVの活性化を導き、最終的な生存シグナルが誘導されると考えられる。今後は、ADNFとS1の結合がどのようにSrcファミリー・チロシンキナーゼおよびPLCγ1を活性化し下流シグナルを導くのか、具体的な神経細胞死抑制効果の活性化メカニズムを引き続き検討して行く。