hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
軽度発達障害児の自己意識の発達と教育環境力促進のための縦断的研究

発達障害児をもつ親への支援のありかたに関する研究については、母親96名を対象として質問紙調査を行った(来年度の学会発表予定)。「目的(2)軽度発達障害児の自己意識のありかたを検討する」に関して:高機能広汎性発達障害児16名および注意欠陥/多動性障害児24名を対象として検討した。自己意識の発達に伴い、学習面や生活面で特別な教育的支援を要する子どもが他者との違いに疑問を抱き、その疑問にどのように答えるのかという、障害の告知という点から調査を行った。この研究成果は、第13回日本LD学会および第46回日本教育心理学会において発表された。「目的(3)軽度発達障害児に対する心理臨床的援助、教育支援についてその方法の有効性や変容のプロセスを解明する」に関して:青年期における高機能広汎性発達障害者を対象とした心理劇的ロールプレイにおける自己理解の変容について、グループ面接過程を分析し、その結果を東北大学大学院教育学研究科研究年報にまとめた。アスペルガー障害児との個別面接過程における自己理解や他者との関係性の変化を分析、および診断的理解についての検討、また軽度発達障害児のグループワークにおける他者への志向性の変容過程に関する縦断的な検討を行い、これらについては東北大学大学院教育学研究科教育ネットワーク研究室年報誌上において発表した。「目的(1)軽度発達障害児をとりまく社会的環境について実態調査する」に関して:軽度発達障害児の母親98名を対象に、育児肯定感と、父親の育児に対する母親の認識との関連性について、調査を行った。この研究成果は、第43回日本特殊教育学会において発表された。この研究は、特殊教育学研究へ論文を投稿準備中である。「目的(2)軽度発達障害児の自己意識のありかたを検討する」に関して:高機能広汎性発達障害児の自己意識の発達について、2つの観点から検討した。ひとつは、自己評価に対する原因帰属からの検討で、この研究成果は第47回日本教育心理学会で発表した。ふたつめは、青年期における自己理解からの検討で、この研究成果は第43回特殊教育学会において発表した。また、注意欠陥多動性障害児の自己意識の発達について、2つの観点から検討した。ひとつは、自己評価に対する原因帰属からの検討で、この研究成果は第43回日本特殊教育学会で発表された。ふたつめは、学習状況及び課題特性の違いに対する原因帰属からの検討で、この研究成果は第17回日本発達心理学会において発表された。今後自己認識に関する検討をすすめるため、定型発達児2268名を対象に調査を行い、その結果を分析し尺度作成を行った。この研究成果は、東北大学大学院教育学研究科研究年報54集1号に掲載された。定型発達児の自己認識と抑うつ傾向との関連について検討し、この研究成果は『現代のエスプリ』誌上において掲載された。「目的(3)軽度発達障害児に対する心理臨床的援助、教育支援についてその方法の有効性や変容のプロセスを解明する」に関して:青年期における高機能広汎性発達障害者を対象とした心理劇的ロールプレイにおける自己理解の変容について集団面接過程を分析した。
燃焼排ガス中のNo_xの接触還元分解用SAPO触媒の開発

Cu-SAPO-34によるNO還元反応に対する水蒸気とSO_2の共存効果について調べた。水蒸気を6.8%共存させるとNO転化率は非共存時の約1/2に低下した。これに200ppmのSO_2を共存させると、500°C以下の転化率がさらに低下した。水蒸気を共存させるとプロピレンの燃焼活性は増大するが、SO_2の共存により、著しく燃焼活性は低下し、500°Cでプロピレン転化率は100%となった。両方が共存すると非共存時よいCOの生成が著しく増大することから、SO_2は酸素の吸着点に吸着して、酸素の吸着を阻害しているものと考えられる。骨格にCoイオンを導入し、Cuイオンで交換したCu-CoAPSO-34はCuイオン交換量が小さくてもCu-SAPO-34と同程度の活性を示す。そこでこの触媒を用いて水蒸気とSO_2の共存効果について調べた。この触媒は水蒸気が7%程度共存した時には活性の低下はそれほど大きくなく全温度領域にわたって約10%程度低下した。これにさらに200ppmのSO_2を共存させたところ、500°C以上で活性の低下が見られたが、400°C以下でほとんど見られなかった。400°Cまでは骨格構造の変化は見られなかったが、700°Cでの反応後の触媒はAIPO_4とCo_2P_2O_7のXRDピークを与えた。この触媒はSO_xを含む400°C以下の燃焼排ガス処理の有望な触媒であることがわかった。
コンクリート材料ー構造連成応答解析の実構造物へのフルスケール展開

本研究では,材料-構造連成応答解析システムを拡張し、直接的に実構造物に適用することで、環境作用・力学作用による構造性能の変化を精緻に追跡可能なシステムを実現した.このシステムにより過剰たわみの発生した実橋の再現解析を行ったところ、上下フランジ間での鋼材量の差や熱力学状態量の違いが原因で、設計当時の予想を超えたたわみが発生したことがわかった。この成果を逆手に取り、意図的に上下フランジ間に環境作用に対する応答に差をつけることで、構造物が自律的にたわみを制御する設計法の提案も行い、実験で効果を確認した。同システムを鋼材腐食の発生が予見される構造物に適用し、時間と残存構造性能の変化を追跡したところ、腐食進展とともに破壊モードが変化し、一般に使われる劣化曲線よりも早く性能が低下することが分かった。PC橋梁において設計時予測を超えたたわみが発生し、それが維持管理上の問題となっている。この原因を解明するため、精緻な構成モデルを実構造物に適用し、その長期挙動を解明、予測することを試みた。適用に先立ち、実験室試験体の数百から数千倍のスケールとなるため、大規模計算に適した形にプラットフォームの拡張を行った。また本プラットフォームは、表層からの水分逸散などmmスケール以下の現象を対象に構築・検証されてきた材料構成モデルと、ひび割れなどcmスケールの現象を対象に構築・検証されてきた構造応答モデルとから構成されるため、これらのモデルを同じ寸法の有限要素メッシュに適用した際に、合理的な解が得られるのかを確認しておく必要があった。検討の結果、アスペクト比を一定値以下とした条件のもとで、構造物の部位に作用される外力や環境特性に応じた適切な寸法を設定すれば合理的な解が得られるのがわかった。以上の準備を経て、構造解析を行った所、確かに実際に計測されたたわみ推移が解析でも再現されることが分かった。既往の設計では収縮やクリープといった材料のもつ体積変化特性を均一とみなされていた。しかし実際の橋梁では環境作用の影響は、表面からの距離と時間に依存したものであり、不意均一であって、これを精緻に反映したことが本解析プラットフォームによってたわみ推移が再現できた要因であった。本解析プラットフォームを用い、さらに様々な検討を行った所、たわみとは上フランジと下フランジとの体積変形量の違いに起因するものであり、例えば温湿度、季節変動、絶対寸法等により影響を受けるものであることが分かった。この結果は上下フランジ間で体積変形量の差を小さくする、あるいは人為的操作により体積変形量を操作することで、力学的操作を伴わずともたわみを回復させ得ることを示唆しており、解析における検討においても同様の事象が確認された。本年度は実構造物で報告されている過度なクリープ変形が,今後どこまで進行するのかを予測するための実験と変形制御法についての検討をまず行った。実橋における過剰たわみは、上フランジと下フランジとの間での収縮量の違いに起因するものであることが、本研究から明らかになった。これは意図的に上下フランジのコンクリートの環境状態を変化させることで、たわみが既に発生した後からでもたわみを回復することが可能であることを示しており、確かに解析でもその効果が示された。一方、設計段階における対策として、上下フランジ間で環境作用に対する収縮・クリープ応答に差をつけることが有効であると考えられる。実際にそのような箱型供試体を作成し、長期間自然暴露したところ、時間の経過とともにたわみが予見されたような形で変動することが観察され、この設計法の有効性が示された。ただし、日射や降雨、降雪などの気象影響が構造物の変形に与える影響も無視できないことも明らかとなった。実験室のような恒温恒湿度外気環境との平衡状態を前提に、これまでの評価手法は構築されてきた。しかし気象作用を受けると平衡状態が著しく攪乱されるため、既往の評価手法では十分に挙動を再現できなくなる可能性が高く、その点をうまく補正する手法を構築する必要があることが判明した。同解析システムを用い、腐食進展に伴い構造性能がどのように推移し,各時点でどの程度の性能を保有するのかについても分析検討を行った。既存の報告を再現したところ、確かに実験と同様の挙動を再現できることがわかった。同対象試験体に対し、時間スケールを広げて解析を行ったところ、ある時点から破壊モードが変化し、一般に使われる劣化曲線よりも早い速度で性能が低下することが分かった。24年度が最終年度であるため、記入しない。
日本の輸出構造転換のシステム分析:我が国工業製品の高付加価値化戦略

日本の輸出構造の高付加価値化への転換について、ミクロレベルでの、企業レベルでの望ましい対応への提言を主眼としてシステム分析を行った。当初の計画である。(1)輸出関連企業の聴き取り調査、(2)日本、西欧等の諸国の工業製品のシステム分析、(3)日本の輸出構造転換のモデル分析(4)研究者、実務家を交えたシンポジウムのうち、まず(2)を、企業戦略にとどまらず工業デザイン、文化、生活の豊かさ、などまで含めた広範囲なシステム分析として実施した。その結果、一般的に期待されているように、日本の企業が成功裡に行った中級品から高級品への転換の延長線上に今日の高級品から超高級品への転換を期待することは困難であることが判明した。即ち、高機能及び機能に比して割安な価格設定という従来の高付加価値戦略から変えて、感覚的及び機能的な価値を融合して新たな日本的工業デザインを生み出すような、発想のシステム的な転換あるいは新たな発想の創出が期待されることが仮説として浮かび上がって来た。(3)については、先進諸国間の貿易が同一商品を相互に取引する産業内貿易の形態をとることが多いことから、産業内貿易を規定する要因について、クル-グマンが提唱した理論モデルを基礎として、マクロレベルでの実証分析を行った。その結果、製品差別化の能力が輸出構造の転換に大きな役割を果たすことが明らかになった。このことは日本の輸出構造を転換していく上で、ミクロの企業レベルの意思決定が重要な役割を果たすことを示唆している。以上のような当初予期しなかった研究の展開のため、本研究では上記計画のうち(2)と(3)に集中することとし、仮説及びシステム分析や仮説の発見を行い、企業の聴き取りやシンポジウムは次段階計画に含め、引き続き研究を進めていくこととした。当初の計画である。
熱外中性子反射光学

J-PARCのパルス中性子源の稼働によってもたらされた熱外中性子の利用を実用的な水準に引き上げるために、熱外中性子の反射光学系を実用化することを目的として、平坦度が高く再現性の良い中性子ミラーの製作及び評価技術を研究する。さらに中性子反射臨界角の増大を目指して、核ポテンシャル散乱項と熱外領域特有の複合核共鳴項との量子力学的干渉項の利用の可能性を研究する。熱外中性子反射光学の実用化によって、熱外中性子を利用した物質科学や産業利用における新手法開拓や複合核状態を利用した素粒子物理学における新物理探索などの重要な可能性を開拓することを目指す。
免疫細胞制御における低酸素応答性転写因子群の役割の解明と炎症性疾患治療への応用

炎症や免疫応答の場でのリンパ球やマクロファージの機能制御における低酸素応答性転写因子(HIF-1)および関連分子が媒介するシグナルの役割を究明し、低酸素応答性転写因子群を標的とする新たな抗炎症療法の開発を目指して展開された。内因性HIF-1機能抑制分子IPASが、自己免疫性関節炎モデルを炎症性血管新生制御以外の経路により抑制する可能性が示され、疾患治療におけるHIF-1経路抑制の有用性が示唆された。一方、単球における新たな低酸素誘導性遺伝子としてヒスタミン4受容体(H4R)を同定した。H4R経路は関節リウマチ治療標的としても注目されており、低酸素が関わる新たな炎症制御機構である可能性を示した。炎症や免疫応答の制御において、組織局所の酸素分圧の役割が注目されている。申請者は、活性化リンパ球やマクロファージの機能制御に、低酸素応答性転写因子(HIF)が密接に関与する事を見いだし、HIFを標的とした抗炎症療法の開発を目指している。薬剤によるHIF発現制御に加え、内因性HIF機能抑制分子IPASを用いたHIF機能抑制の炎症細胞機能制御、炎症性血管新生制御における有用性を明確にしつつある。特に、IPAS遺伝子のプロモーター、mRNAスプライシング制御機構を明らかにし、人為的IPAS発現制御/HIF機能抑制法の開発の突破口を見いだした。本研究は、免疫細胞機能制御におけるHIF-1およびHIF-1-IPAS相互作用をはじめとする低酸素応答装置の役割を明確にすると共に、HIF-1および関連分子が媒介するシグナルの制御法を確立し、低酸素応答性転写因子群を標的とする新たな抗炎症療法、免疫制御法開発の基盤を築くことを目的とする。平成24年度は免疫細胞におけるHIFシステムの人為的調節と疾患治療の試みに重点を置き、抗HIF-1分子IPASによる抗血管新生•抗炎症モデルとして皮膚全層欠損創傷治癒モデルの作成にとりくみ、IPAS発現マウスでは創傷治癒が遅れる傾向がある事を予備検討から得た。また、単球系細胞における新たなHIF-1標的分子としてヒスタミン受容体を同定した。低酸素が免疫機能を制御する新たなメカニズムを示すものと考えている。平成25年度は、24年度に引き続き、免疫細胞におけるHIFシステムの人為的調節と疾患治療の試みに重点を置き、抗HIF-1分子IPASによる抗炎症モデルとしてIPAS高発現マウスにおける抗コラーゲン抗体誘導関節炎罹患関節でのHIF-1標的遺伝子発現と滑膜増殖の関連について解析した。野生型マウスでは浸潤炎症細胞における血管内皮増殖因子(VEGF)の発現亢進と滑膜増殖を認めた。IPAS高発現マウスではVEGFの発現亢進が必ずしも抑制されないにもかかわらず、滑膜増殖は統計学的に有意に軽減しており、IPASはVEGF非依存性に滑膜増殖を制御している可能性が示された。一方、前年度までに単核球における新たなHIF-1標的遺伝子としてヒスタミン4(H4)受容体を同定したが、25年度はあらたにヒスタミンシグナルが低酸素条件下で増強し、解糖系酵素等のH4受容体下流の遺伝子発現が増強する示唆を得た。単核球におけるH4受容体はTNFaやIL-6等のサイトカインによる発現制御は受けない事が示され、低酸素が重要な単核球のシグナル及び機能調節因子である事が示唆された。申請者は、リンパ球やマクロファージの機能制御に、低酸素応答性転写因子(HIF-1)が密接に関与する事を見いだし、HIF-1を標的とした抗炎症療法の開発を目指している。薬剤によるHIF-1発現制御に加え、内因性HIF-1機能抑制分子IPASによるHIF-1機能の抑制が、炎症細胞制御、炎症性血管新生制御に有用であることを明確にしつつある。

本研究は、免疫細胞機能制御におけるHIF-1およびHIF-1-IPAS相互作用をはじめとする低酸素応答装置の役割を明確にすると共に、HIF-1および関連分子が媒介するシグナルの制御法を確立し、低酸素応答性転写因子群を標的とする新たな抗炎症療法、免疫制御法開発の基盤を築くことを目的として、本年度は以下のごとく展開された。1免疫細胞におけるHIF-1a発現制御機構の解析すでに、炎症組織中のT細胞、単球/マクロファージでのHIF-1αの発現を確認している。さらにex vivoの細胞培養系において、HIF-1α発現が低酸素、細胞活性化刺激の双方によって制御されることを発見した。本研究では、免疫細胞におけるHIF-1α発現制御の分子機構の解明をめざしている。従来、マクロファージなどの骨髄球系細胞においては、機能の維持に解糖系から得られるエネルギーが重要であることが示されていた。一方我々は、メサンギウム細胞においてグルコース応答性転写因子ChREBPがHIF-1αの発現を増強し、活性化することを示してきた。今回、THP-1細胞から誘導した培養マクロファージにおけるグルコースシグナルがHIF-1α発現に与える影響を検討した結果、マクロファージにおいてはChREBPの発現が微弱であり、HIF-1a発現制御にあたえるグルコースシグナルの影響は必ずしも高くないことが示唆された。LPS、PMAなどの活性化刺激によってもChREBP経路には影響がなかった。動物モデルにおけるHIF-1シグナルの役割、抗HIF-1システムによる免疫制御法の確率とその検証に遅れが生じている上記の他、計画した「疾患モデル動物におけるHIF-1 α発現の解析」はモデル作成の予備検討にとどまっている。同様に、「2免疫応答・炎症制御におけるHIF-1システムの役割の究明」として、免疫細胞に発現したHIF-1 α、あるいはHIF-1 αを誘導する培養条件がいかなる標的遺伝子を作動させるのか、いかなる細胞機能、形質変化を誘導するかを明確にするため計画された、2-(1)低酸素が免疫細胞機能に与える影響の解明、2-(2)恒常的活性型HIF-1 α,優勢抑制型HIF-1 α,HIF-1 α拮抗分子IPASが免疫細胞に与える影響の解析、2-(3)クロマチン免疫沈降/シーケンス法(ChIP-Seq)によるHIF-1の標的遺伝子の同定、2-(4)HIF-1標的遺伝子が免疫細胞の機能に与える影響の解析については骨格筋細胞などでの予備的検討の段階である。とくに抗HIF-1分子IPASトランスジェニックマウスでの炎症モデル解析、ex vivo細胞解析を通じてHIF-1を標的とする細胞機能制御法の有用性の検証を進める今年度以降は、上記の計画の継続ともに、「3免疫細胞におけるHIFシステムの人為的調節と疾患治療の試み」として、3-(1)HIF-1 α発現に影響を与える薬剤のスクリーニング、3-(2)抗HIF-1分子IPASの発現誘導によるHIF-1機能抑制法の確立、3-(3)レンチウイルスシステムによる免疫細胞でのHIF-1 α活性の調節、3-(4)HIF-1発現制御化合物の炎症性疾患モデル動物における効果の解析、3-(5)ウイルスシステムによるHIF-1機能改変の炎症疾患モデル動物における効果の解析、3-(6)HIF-1ノックアウトマウス、IPASトランスジェニックマウスの応用、を行っていく。該当なし次年度も今年度同様に、細胞培養実験に要する試薬、培養器具、動物実験に関わる動物購入費、組織標本作製など、消耗品を中心とする物品費を計上する。
ES細胞の腫瘍原性における転写補助因子UTF1の役割

ES細胞は、神経、筋肉、内臓等、あらゆる種類の細胞へと分化する潜在能力を持ち、かつ、この細胞は、正しい条件で培養すれば、癌化することなく、半永久的に培養・増殖させることができる。従って、これらの性質故に、ES細胞には、将来、臓器移植に取って代わるであろう、細胞移殖の為の無尽蔵な細胞の供給源として、極めて大きな期待が注がれている。但し、困った性質として、未分化状態のまま、生体に移殖すると、奇形腫が形成されるといった性質を持つ。これらES細胞が持つメリットを生かし、デメリットを克服する為には、ES細胞が持つ諸々の性質を分子のレベルで理解することが必要である。ES細胞の未分化状態特異的に発現する遺伝子の一つにES細胞特異的なクロマチンタンパク質をコードするUTF1遺伝子がある。私たちは、以前、Oct-3/4とOct-6間からなるキメラタンパク質を用いた解析から、UTF1遺伝子が、ES細胞の活発な細胞増殖と腫瘍原性に関係することが示唆される実験データを得ており、また、他のグループによるノックダウン解析からは、UTF1タンパク質が、ES細胞の分化に必要であるといった結果を報告している。但し、これらは、いずれもが、間接的なデータに過ぎないので、UTF1ホモ欠失ES細胞を樹立し、その細胞の分化能等を解析することで、上記のデータの信憑性について検討することにした。その結果、UTF1遺伝子が無くても、ES細胞の増殖、腫瘍形成、及び分化能において、なんら異常を示さないことが明らかになった。本研究プロジェクト発足前まで、ES細胞の未分化性維持に必須である転写因子Oct-3/4と、類似タンパク質ではあるがそのような機能を持たないOct-6タンパク質の問でキメラタンパク質を作製し、ES細胞の未分化性維持において必須であるOct-3/4の機能領域を同定するといった研究を行っていた。そして、その過程で、ES細胞としての未分化性は保っているものの、その細胞が持つ腫瘍原性が低下しているES細胞のラインを得ていた。且つ、それらのES細胞では共通の現象としてES細胞特異的転写補助因子UTF1をコードする遺伝子の発現が低下していることが判明した。そして、そこに、UTF1を強制発現した場合、その腫瘍原性が正常に戻ることを確認していた。従って、これらの研究結果は、UTF1がES細胞の腫瘍原性を規定する上で重要な分子であることを示唆する結果であるので、そのことを確定した事実とするため、本プロジェクトではUTF1遺伝子のジーンタゲティングによる解析を中心に進めることにした。そして、ノックアウトマウス、並びにUTF1遺伝子ダブルノックアウトES細胞の樹立に向けて研究を始めた。前者に関しては、ヘテロマウスの作製に成功しており、現在、ヘテロマウスの掛け合わせを行っているところである。また、後者に関しては、目的の細胞を得ており、現在、ヌードマウスへの移殖実験による腫瘍原性の検証、ならびに自己増殖性について解析を行っている。さらには、UTF1遺伝子が欠失した細胞が再生医療に使えるものであるが否かを判定する目的で、in vitro分化実験によりこの細胞があらゆる分化細胞へと変換する能力を保っているか否かを検証している。UTF1遺伝子は、私たちが1998年にクローン化したES細胞特異的に発現するクロマチンタンパク質をコードする遺伝子である。また、私たちの研究、及び他のグループの研究から、UTF1タンパク質は、ES細胞の活発な細胞増殖、腫瘍原性、及び細胞分化に関わるタンパク質であることが示唆されていた。そこで、UTF1タンパク質の機能を異なる角度から検証することで、今までに得られている予備的なデータの信?性を検討することにした。具体的には、UTF1ホモ欠失ES細胞を樹立し、その細胞における、ES細胞が持つ諸々の生物学的な性質を野生型のES細胞と比べることで、UTF1タンパク質のES細胞における機能を明らかにすることにした。平成18年度までに、UTF1ヘテロ欠失ES細胞は得ていたので、それを出発材料として、ホモ欠失ES細胞の樹立を試みた。

Puromycin耐性遺伝子を持つターゲティングベクターをエレクトロポーレーション法に導入することで得た320個のPuromycin耐性ES細胞コロニーの中から、期待通り、ターゲティングベクターが相同組換えを起こしたクローンが2個得られた。そして、その細胞を用いて解析を行ったところ、UTF1遺伝子が無くても、ES細胞の増殖、腫瘍形成、及び分化能において、なんら異常を示さないことが明らかになった。従って、これらの結果は、UTF1そのものには、細胞増殖促進能などの機能を持っているが、同様な機能を持っているUTF1とは異なるタンパク質が存在する為に、UTFI遺伝子のノックアウトでは、顕著な効果が認められないのであろうということが示唆された。
河川から供給される有機物の外洋へのフラックス

1.堆積物中のアルキルベンゼンの水平分布東京湾内湾外の表層堆積物中のアルキルベンゼン(陸起源の汚染物質で、大気へ放出されず河川からの輸送の指標になりうる化合物)分析した。アルキルベンゼン濃度は、湾奥で高濃度であったが、横浜沖から湾口へと減少し、湾口では検出限界以下となった。しかし、湾外の堆積物中(金田湾沖約7km)では湾奥に比べれば低濃度であるが、確かにアルキルベンゼンが検出された。このことは、河川から供給された物質が湾外に運ばれ堆積していることを示している。今後はさらに外洋へ向かって堆積物試料を採取・分析し、陸起源物質の水平輸送の範囲を明らかにしていく必要がある。アルキルベンゼンの異性体組成から、湾奥に比べて横浜横須賀沖の堆積物中のアルキルベンゼンは好気的分解が進んでいることがわかった。また、湾外の堆積物中のアルキルベンゼンの分解度は横浜横須賀沖よりも低く、湾奥のものと同程度であった。湾奥に堆積していた粒子が横浜横須賀沖での好気的な分解を受ける機会が少ないまま湾外へ排出され嫌気環境下に堆積している可能性が考えられた。2.湾外の柱状堆積物中のアルキルベンゼンの鉛直分布1970年以降に使用(水域への放出)が始まったアルキルベンゼンが9cmの深さまで減少傾向を示さずに比較的一様に分布していた。このことは、この水域の堆積速度が数mm/年以上の速い速度である可能性、活発な鉛直混合、撹乱の大きい堆積環境である可能性等が示唆された。今回は採泥器の関係で採取できたコアが短かったが、今後数十cmのコアを採取・分析し、湾外での堆積の規模を明らかにしていく必要がある。
細胞癌化におけるPDLIM1とPalladinの役割

PDLIM1(CLP36)が乳癌由来のMDA-MB-231細胞の細胞骨格形成や細胞運動に関与していることを見出した。また、Palladinという蛋白が細胞骨格に局在し、PDLIM1と結合することを見いだした。PalladinはEGFの刺激やv-Srcの発現,また細胞分裂期に顕著にN末のセリンがリン酸化されることを見出した。このリン酸化により、Palladinとactininとの結合が阻害されることを確認した。PDLIM1はPDZ領域とLIM領域をもつ細胞骨格に局在する蛋白である。この遺伝子の機能を解析するため、抗体を作成し、乳癌細胞におけるPDLIM1の発現をsiRNAを用いて抑制した。すると、細胞骨格の形成が阻害され、また細胞の運動能の亢進が観察された。PDLIM1は細胞骨格蛋白であるactininと結合することが知られているが、その結合領域は報告によって違いがある。そこで詳しく調べたところ、PDLIM1とactininの結合には、PDLIM1のPDZ領域と中央部分の2箇所が独立に結合することが確認された。PDLIM1の結合蛋白を探索したところ、Palladinという細胞骨格蛋白が結合することを見出した。PDLIM1のPDZ領域とPalladinのC末の部分が結合に関与することを確認した。Palldinの抗体を作成し、その発現を調べたところ、多くの細胞に発現し、また細胞株によってはその大きさが顕著にことなることが判明した。また、PDLIM1とPalladinの結合は、それぞれの蛋白の細胞骨格の局在に重要であることがわかった。Palladinには多くのリン酸化される可能性のある部位があるため、リン酸化をしらべたところ、分裂期において、顕著にリン酸化されることが判明した。その部位の同定を試みたところ、N末にある多くのセリンが関与していることが確認された。N末の23個のセリンをすべて変異すると、リン酸化がなくなることを確認し、現在詳細な部位を同定している。Palladinの生理的な役割をけんとうするため、siRNAを用いた発現抑制実験、また強発現系をもちいた実験をおこなっている。PDLIM 1とPalladinは細胞骨格に局在し、acitninと結合する蛋白である。これらの蛋白は細胞骨格の形成に重要な働きをしていると考えられている。我々は乳癌由来の培養細胞であるMDA-MB-231細胞においてPDLIM1の発現を抑制すると、アクチンストレスファイバーの形成が阻害され、細胞運動の亢進がみられることを見出した。このPDLIM1に結合する蛋白を探索し、Palladinが結合することを発見した。詳細な結合を検討した結果、PDLIM1のPDZ領域とPalladinのC末端が結合することが判明した。PDLIM1は中央部分を介してactininと結合し、PDZ領域を介してPalladinと結合することにより、細胞骨格に局在している。また、PalladinはN末端を介してactininと結合し、C末端を介してPLDIM1と結合し、細胞骨格に局在している。この結果より、actinin, PLDIM 1そしてPalladinは細胞骨格において複合体を形成されることが示唆された。この結果はFEBS Journalへ投稿中である。Vero細胞を成長因子であるEGFで刺激すると、細胞膜のラフリングが観察される。Palladinの発現を抑制すると、このラフリングが抑制されることがわかった。また、この時PalladinのN末の多数のセリンがリン酸化されることを見出した。さらにPalladinは細胞分裂期に顕著にN末のセリンがリン酸化され、actininとの結合が阻害されることを発見した。また、Palladinのリン酸化が細胞骨格の形成にどのような役割をはたしているか解析をおこなった。
砂分を多量に含む粘性土の繰返し圧密特性に関する基礎的研究

上越市西城町では豪雪年と暖冬年とでは10倍もの年間沈下量の違いがある。冬期の揚水量が2倍程度しか違わないのにこのような大きな地盤沈下量の差が生じるのは、地盤沈下対象層のほとんどが砂または砂質シルトからなっているためと思われる。そこで、砂質土及び砂分を多量に含む粘性土の繰返し圧密特性及び繰返し応力をかけた後の二次圧密特性を把握することを目的として研究を行った。砂分を多量に含む粘性土の繰返し圧密試験を行えるようにするために、全自動繰返し圧密試験装置を改良した。砂質粘性上を用いて繰返し圧密試験を行い、精度1μmの変位計を用いて0.1秒間に1回の割合でデータを収録できるように試験装置の一部を改造した。そして、新たにプログラムを開発し、ほぼ自動的に繰返し圧密試験を行えるようにした。新潟県の上越市高田市街地と南魚沼郡六日町の市街地で採取した乱さない土試料を用いて圧密試験及び繰返し圧密試験を行った。その結果、砂質土や砂分を多く含む粘性土も物性値に違いがあるものの粘土の同様な性質を有しており、繰返し圧密試験による沈下量の方が標準圧密試験によるものより大きいことがいることがわかった。また、ボーリングを実施した六日町市街地において、消雪用に多量に地下水を揚水している深度60m付近の帯水層の地下水位と地層収縮量を新たに開発した持ち運びのできる簡便な地盤沈下測定装置を用いて測定し、地下水位の短期的な変動量と地盤沈下量の関係を明らかにした。さらに、簡便な地盤沈下観測装置と従来から行われている二重管の抜け上がり量とを比較した結果、常に計測機器の誤差の範囲に収まっていることがわかった。そこで、砂及び砂分を多量に含む粘性土の繰返し圧密特性及び繰返し応力をかけた後の二次圧密特性を把握することを目的として研究を行うことにした。砂質粘性土を用いて繰返し圧密試験を行い、1秒に1回の割合でひずみ量を読み取り精度0.001mmの計測器によってデータを収録したところ、収録したデータ数が十分でないことがわかった。そのため、0.1秒間に1回の割合でデータを収録できるように試験装置の一部を急いで改造した。再び繰返し圧密試験を行ったところ、0.1秒に1回の割合でデータを収録できることを確認した。しかし、試験中のデーターの変化を画面上で確認するまでにはいたっていないので、来年度にモニターで確認できるようにさらに改良を加えることにした。試験装置を改造している間、繰返し圧密試験を実施することができないため、上越市の高田市街地において、消雪用に多量に地下水を揚水している深度3040m付近の帯水層の地下水位と地層収縮量を新たに開発した持ち運びのできる簡便な地盤沈下測定装置を用いて測定して、地下水位の短期的な変動量と地盤沈下量の関係を明らかにした。すなわち、地下水位が急激に低下したときに地盤も急激に沈下する。地下水位の回復に伴って地盤も少しづつ膨張するが、元の高さまでは戻らない。

このようなことを繰り返しながら地盤沈下が累積していくことがわかった。上越市西城町では豪雪年と暖冬年とでは10倍もの年間沈下量の違いがある。冬期の揚水量が2倍程度しか違わないのにこのような大きな地盤沈下量の差が生じるのは、地盤沈下対象層のほとんどが砂または砂質シルトからなっているためと思われる。そこで、砂質土及び砂分を多量に含む粘性土の繰返し圧密特性及び繰返し応力をかけた後の二次圧密特性を把握することを目的として研究を行うことにした。砂分を多量に含む粘性土の繰返し圧密試験を行えるようにするために、全自動繰返し圧密試験装置を改良した。砂質粘性土を用いて繰返し圧密試験を行い、0.1秒間に1回の割合でデータを収録できるように試験装置の一部を昨年度改造した。しかし、試験中のデーターの変化を画面上で確認し、収録したり、さらにそのデータを解析するにはいたっていなかった。そこで今年度は新たにプログラムを開発し、ほぼ自動的に繰返し圧密試験を行い、さらにその解析まで行える装置とするまでにいたった。来年度早々から集中的に新潟県の試料を用いて試験を行う予定にしている。また、上越市の高田市街地において、消雪用に多量に地下水を揚水している深度40m付近の帯水層の地下水位と地層収縮量を新たに開発した持ち運びのできる簡便な地盤沈下測定装置を用いて測定し、地下水位の短期的な変動量と地盤沈下量の関係を明らかにした。さらに、六日町でも深度60m付近の帯水層の地下水位と地層収縮量を同様な方法を用いて観測した。地下水位が深度8mより低下すると、急激に地層が収縮し、しかも水位が回復してもほとんど膨張しないことが分かった。このような観測結果を踏まえ、繰返し圧密試験結果を解析し、来年度報告書を作成することにしている。そして、新たにプログラムを開発し、ほぼ自動的に繰返し圧密試験を行えるようになった。新潟県の上越市高田地区と南魚沼郡六日町で採取した乱さない土試料を用いて圧密試験及び繰返し圧密試験を行った。その結果、砂質土や砂分を多く含む粘性土も定数の違いがあるものの粘土のそれと同様な性質を有していることがわかった。また、ポーリングを実施した六日町市街地において、消雪用に多量に地下水を揚水している深度60m付近の帯水層の地下水位と地層収縮量を新たに開発した持ち運びのできる簡便な地盤沈下測定装置を用いて測定し、地下水位の短期的な変動量と地盤沈下量の関係を明らかにした。さらに、簡便な地盤沈下観測装置と従来から行われている二重管の抜け上がり量とを比較した結果、その誤差の範囲は計測機器の誤差の範囲に収まっていることがわかった。このような観測結果を踏まえ、繰返し圧密試験結果を解析し、それに昨年度までに行った結果を加えて報告書を作成した。
2次元検出器型高圧専用単結晶X線回折装置の試作

2次元検出器としてイメージングプレート(IP)検出器を採用し,IP型単結晶X線回折装置が,主な対象化合物である金属錯体の構造解析に適しているか否かの性能評価を行った.多数の金属錯体単結晶について実際に回折強度測定を行い,構造解析を行った.約10種の金属錯体については四軸型X線回折装置での測定に基づく解析結果と比較検討した.高圧発生装置として,X線回折計に搭載可能なダイヤモンド・アンビル・セル(DAC)の開発を行った.本機搭載用に大型の40mmφのDACと40mmφDAC用ゴニオメーターヘッドを開発した.DAC内の結晶試料セッティングを精密に行うために,ガスケット位置高精度穴開け装置の製作,ならびに,種々の治具の製作を行った.DACをX線回折計に搭載するために,ゴニオメーター周辺(照明,コリーメーター,ビームストッパー)の改造を行った.DACをX線回折計に搭載して動作確認を行った.その結果,衝突等の不具合がないことを確かめた.DACの重みによるゴニオメーターヘッドのたわみが発生したので,それを改造した.DAC内に単結晶試料がある場合の測定手順・技法を研究し開発した2次元検出器としてイメージングプレート(IP)検出器を採用し,IP型単結晶X線回折装置が,主な対象化合物である金属錯体の構造解析に適しているか否かの性能評価を行った.多数の金属錯体単結晶について実際に回折強度測定を行い,構造解析を行った.約10種の金属錯体については四軸型X線回折装置での測定に基づく解析結果と比較検討した.高圧発生装置として,X線回折計に搭載可能なダイヤモンド・アンビル・セル(DAC)の開発を行った.本機搭載用に大型の40mmφのDACと40mmφDAC用ゴニオメーターヘッドを開発した.DAC内の結晶試料セッティングを精密に行うために,ガスケット位置高精度穴開け装置の製作,ならびに,種々の治具の製作を行った.DACをX線回折計に搭載するために,ゴニオメーター周辺(照明,コリーメーター,ビームストッパー)の改造を行った.DACをX線回折計に搭載して動作確認を行った.その結果,衝突等の不具合がないことを確かめた.DACの重みによるゴニオメーターヘッドのたわみが発生したので,それを改造した.DAC内に単結晶試料がある場合の測定手順・技法を研究し開発した本研究計画では,金属錯体等分子性化合物の高圧力下単結晶X線回折測定に適した,2次元検出器型高圧専用単結晶X線回折装置を試作することを目的としている.本研究計画立案の背景として,以下の点が指摘される.金属錯体の物質開発において,高圧力は,金属原子と配位原子間の配位結合の距離を短縮し,配位子場を変化させ配位多面体・金属錯体分子の電子構造を大きく変化させる等,大きな摂動場として作用することが期待される.近年,物質開発において,高圧力を用いた物性研究が増加してきた.その解釈には,高圧力下での結晶構造が不可欠である.しかし,金属錯体のような複雑な分子構造とパッキングを持つ物質では,粉末回折から結晶構造を得ることが困難であり,高圧力下での結晶構造の解明はわずかである.本研究計画における具体的な実施内容は,市販の単結晶X線回折装置を購入して,高圧用にハード,ソフト両面での改造を施して試作機をつくることである.本年度において以下のことを実施した.(1)2次元型検出器としてはより面積の広いイメージングプレート(IP)検出器を採用したX線回折装置を購入して,回折装置の高圧用改造のために様々な部品・治具を製作した.(2)高圧力発生部として,単結晶X線回折に使用可能なダイヤモンドアンビルセル(DAC)を設計,製作し,その組み立て調整を行った.(3)回折装置の制御データ処理プログラムに高圧対応の部分を作成し付加した.(4)DAC搭載可能なゴニオメーターヘッドを開発,製作した.(5)DACを回折装置に装着し,動作系の確認,調整等を行った.本研究計画では,金属錯体等分子性化合物の高圧力下単結晶X線回折測定に適した,2次元検出器型高圧専用単結晶X線回折装置を試作することを目的としている.本研究計画立案の背景として,以下の点が指摘される.金属錯体の物質開発において,高圧力は,金属原子と配位原子間の配位結合の距離を短縮し,配位子場を変化させ配位多面体・金属錯体分子の電子構造を大きく変化させる等,大きな摂動場として作用することが期待される.近年,物質開発において,高圧力を用いた物性研究が増加してきた.その解釈には,高圧力下での結晶構造が不可欠である.しかし,金属錯体のような複雑な分子構造とパッキングを持つ物質では,粉末回折から結晶構造を得ることが困難であり,高圧力下での結晶構造の解明はわずかである.実施内容は,購入した市販の単結晶X線回折装置を,高圧用にハード,ソフト両面で改造し,試作機を製作すること,高圧測定に必要な周辺機器・器具の整備である.本年度において以下のことを実施した.(1)ダイヤモンドアンビルセル(DAC)を回折装置に装着し,動作確認等を行った.見つかった不具合を改善するために,DACのゴニオメータヘッドへの取り付け方法の再検討ならびに改修を進めた.(2)調整作業・試験的測定実験の進行に伴い,DAC内で用いるガスケットのサンプル室の穴を中央により正確にあける必要があることが判明した.

これに対応するために,精密に極微小な穴をあける装置を考案,製作した.(3)高圧測定に供する興味深い金属錯体の合成,単結晶化を行った.(4)圧力測定用のルビー蛍光測定用顕微分光システムの改修を行った.本研究計画では,金属錯体等分子性化合物の高圧力下単結晶X線回折測定に適した,2次元検出器型高圧専用単結晶X線回折装置を試作することを目的としている.本研究計画立案の背景として,以下の点が指摘される.金属錯体の物質開発において,高圧力は,金属原子と配位原子間の配位結合の距離を短縮し,配位子場を変化させ配位多面体・金属錯体分子の電子構造を大きく変化させる等,大きな摂動場として作用することが期待される.近年,物質開発において,高圧力を用いた物性研究が増加してきた.その解釈には,高圧力下での結晶構造が不可欠である.しかし,金属錯体のような複雑な分子構造とパッキングを持つ物質では,粉末回折から結晶構造を得ることが困難であり,高圧力下での結晶構造の解明はわずかである.実施内容は,購入した市販の単結晶X線回折装置を,高圧用にハード,ソフト両面で改造し,試作機を製作すること,高圧測定に必要な周辺機器・器具の整備である.本年度において以下のことを実施した.(1)イメージングプレート型X線回折計のゴニオメーターヘッド部における高圧用改造の不具合について,その原因を解明し取付け冶具を改良した.(2)ダイヤモンド・アンビル・セルの単結晶X線回折用に適すように改良した.ダイヤモンド・アンビル・セルを装着した回折計の動作確認を行った.その際,不具合のあったゴニオメーターの改修を行った.また,回折データのSN比を向上を目的に,信号のバックグラウンドを下げる新しい測定制御プログラム(ファインスライシング法)を導入した.試験試料を用いて通常法との比較測定実験,構造解析,評価を行った.その結果この新測定手法が有効であることを明らかにした.(3)高圧下で興味のある構造・物性変化を示す金属錯体ならびに包接体について合成,単結晶化を行った.対照実験として大気圧下での回折データ測定を行い,構造解析によりその結晶構造を明らかにした.本研究計画は,金属錯体等分子性化合物の高圧力下単結晶X線回折測定に適した「2次元検出器型高圧専用単結晶X線回折装置を試作」することを目的としている.近年,物質開発において,高圧力を用いた物性研究が増加している.金属錯体の物質研究においても,高圧力は,金属原子と配位原子間の配位結合の距離を短縮し,配位子場を変化させ配位多面体・金属錯体分子の電子構造を大きく変化させる等,大きな摂動場として作用することが期待される.そしてその物性の解釈には,高圧力下での結晶構造が不可欠である.しかし現状は,金属錯体のような複雑な分子構造とパッキングを持つ物質では,粉末回折から結晶構造を得ることが困難であることもあり,高圧力下での結晶構造の解明はわずかである.このような背景のもと,金属錯体を念頭に置いて高圧力下での単結晶X線構造解析装置の試作計画を立案した.本年度は,昨年度までで実施した,購入した市販の単結晶X線回折装置の高圧用へのハード・ソフト面での改造,試作機製作,ならびに,高圧測定に必要な周辺機器・器具の整備のもと,高圧用の測定手法,測定戦略を,様々な条件での測定を積み重ねて検討した.
超低損失・高速SiCパワーデバイスのパルスパワー応用

電圧パルス発生用の高速スイッチング半導体デバイスとしてSiC埋め込み型静電誘導トランジスタSiC-BGSIT)を適用しシミュレーションで同デバイスの最適設計および性能を予測した。その結果,シリコンの代表的なパルスパワー用デバイスである静電誘導サイリスタ(SIThy)と比較し、素子の損失を75%低減できることが明らかになった。これによりSiC-BGSITをパルス電源に適用した場合、冷却装置サイズを大幅に縮小可能となる。またSiC-BGSITの更なる性能向上のため同素子構造に遮蔽グリッド端子を付加したSiC遮蔽ゲート構造縦型JFET(SiC-SGVJFET)を提案し実験により性能を明らかにした。本研究では、パルスパワー回路中に埋め込みゲート型静電誘導トランジスタ(SiCーBGSIT)を適用した場合の、同デバイスの基本動作原理の解明、デバイス構造の最適設計により3.3kV-5kVのパルスパワー回路に適用した場合の極限性能をシミュレーションにて予測することである。最終的には、電力損失、発生電圧パルス幅共にSiパワーデバイスの1/10を実現するSiC-BGSITの設計指針の構築を目指す。このため代表的なパルスパワー回路である誘導エネルギー蓄積(Inductive Energy Store : IES)回路にSiC-BGSITを組み込んだ場合のシミュレーション行い、SiC-BGSITの構造を最適化すると共に、従来素子との性能を比較した。まず、SiC-BGSITの素子構造の最適化を行った。その結果、チャネル領域のドーピング濃度に関しては、同濃度の増加によりオン損失は減少できるが,一方でノーマリーオフ特性の限界点のため、結果としてチャネルドーピング濃度の最適値は1.8E16cm^-3であることがわかった。またドリフト層のドーピング濃度に関しては、オン損失とターンオフ損失はトレードオフの関係にあり、結果としてドリフト層のドーピング濃度1.0E15cm^-3が最適であることがわかった。特にドリフト層ドーピング濃度を減少させた場合、ターンオフ時におけるチャネル部の電位障壁の回復が急速となりターンオフ損失を低減できることが明らかになった。結果として最適化されたSiC-BGSITは、従来パルスパワー回路に応用されている半導体スイッチであるSIサイリスタに対して、出力ピーク電圧1500Vの条件の下で,電力損失の減少率は逆導通損失53.2%,ターンオフ損失50.0%,ON損失90.3%,総合損失が70.3%であった.また,出力ピーク電圧2000Vでは,逆導通損失が57.7%,ターンオフ損失が10.3%,ON損失が92.0%,総合損失が67.7%の減少となった.平成27年度の研究の計画は、(1)パルスパワー発生時におけるSiC-BGSITの動作原理の究明、および(2)デバイス構造および回路条件のパルス回路性能への依存性の解明であった。まず上記(1)においては、SiC-BGSITをIES回路に組み込んだ場合のパルス発生波形における素子の電力損失の観点から、チャネル領域およびドリフト層のドーピング濃度の最適化をデバイスシミュレーションにて行った。結果としてチャネルドーピング濃度の最適値は1.8E16cm^-3であることがわかった。また上記研究計画(2)においては、素子の構造パラメータとターンオフ動作時の電界分布(電位障壁形成状況)の関連性を解明でき、計画通りに進められていると考えられる。結果として、最適化されたSiC-BGSITの電力損失は、競合素子であるシリコンSIサイリスタと比較し、67.7%減少できるとの結果になった.この損失低減率は、本研究の最終目標であるSIサイリスタの1/10の損失には至らなかったものの、従来素子の電力損失を格段に低下できるものであり、パルスパワー適用においてインパクトの有る結果である。またこれら研究の成果からの知見により更なる損失の低減へのアプローチの仕方が明確になってきた。従って、自己点検結果は「概ね順調に進展している」とした。本研究では、パルスパワー用スイッチングデバイスに炭化珪素(SiC)を用いた静電誘導型半導体トランジスタ(SiC static induction transisitor: SiC-SIT)を初めて適用する。そして、デバイス・回路統合シミュレーションによりSiC-SITのパルスパワー動作時のデバイス動作メカニズムを解明し、最終的には電力損失、パルス幅共に従来のSiパワーデバイスの1/10を実現するSiC-BGSIT設計指針の構築を目標とする。ここで、従来パルスパワー用途に用いられてきたシリコン高速スイッチング、大電力容量デバイスである静電誘導サイリスタ(SIThy)を比較対象デバイスとした。またパルス発生回路として誘導エネルギー蓄積回路(IES回路)を想定した。シミュレーションの結果、SiC-SITはSi-SIThyとは異なり基本的に電子のみをキャリアとして用いるユニポーラ動作を行う為、ターンオフ速度が速く、負荷におけるパルス電圧の急峻な立ち上がりが得られる。またオン時はSiC材料特有の低損失が得られる為、電力損失が低い。結果として、オン動作及びターンオフ動作を含むトータルの電力損失はSi-SIThyの7分の1に低減できることが予測できた。一方回路動作時にデバイスの出力端子の極性が反転する逆導通動作が起こるが、この際のSiC-SITの電力ロスが比較的大きいことも判明した。

したがって、逆導通時にトランジスタのゲート制御を行う同期整流制御を行えば、トータル損失を10分の1まで低減できることが予測できた。これらの結果より、IES回路にSiC-SITを用いれば、放熱装置をコンパクト化でき、電源装置そのものの小型化が実現できる。また、同トランジスタの高速スイッチング性能により、急峻なパルス波形の生成が可能となる。以下に当初計画したの研究項目及び現在の進捗を示す。1)パルスパワー発生時におけるSiC-SITの動作原理の究明:ターンオフ時のチャネル部の電位障壁の急激な回復による高速ターンオフスイッチングの動作メカニズムをシミュレーションにて解明した。2)デバイス構造および回路条件のパルス回路性能への依存性の解明及び最適設計:SiC-SITにチャネル部のドーピング濃度のパルス性能に及ぼす影響をシミュレーションにて調査し、構造の最適化を行った。またトランジスタの逆導通時のゲート制御による同期整流方式により逆導通時の損失を低減できることがわかった。3)競合デバイスであるSiパワーデバイスとの性能比較と優位性:電力損失を従来のパルスパワー用デバイスであるSi-SIThyより1/7に低減できることが判明した。さらに上述した同期整流方式により1/10に低減することが予測できた。すなわち当初の目標を達成できた。よって研究は当初の計画通り順調に進んでいる。本研究では、パルスパワー用スイッチングデバイスに炭化珪素(SiC)を用いた静電誘導型トランジスタ(SiC Static induction transistor :以下SiC-SIT)を初めて適用する。そして、デバイス・回路統合シミュレーションによりSiC-SITのパルスパワー動作時のデバイス動作メカニズムを解明し、最終的には電力損失、生成パルス幅共に従来のSiパワーデバイスの1/10を実現するSiC-SITの設計指針の構築を目的としている。競合デバイスとして、これまでパルスパワー用スイッチング素子として用いられてきたSiの静電誘導サイリスタ(Si-SIThy)とした。誘導エネルギー蓄積回路(IES回路)を想定して、SiC-SITとSi-SIThyの両者を比較したところ、SiC-SITの方がSi-SIThyの7分の1の電力損失を実現でき、同時に負荷における急峻な電圧パルスを発生できることが明らかになった。この理由は、SiC材料自体の潜在能力として、Si材料と比較して損失を低くできることだけでなく、SiC-SITの構造上、チャネル部の静電誘導効果や埋め込みゲート部の低い寄生インピーダンスにより、低オン抵抗、高速動作が実現できるためである。更なる性能の向上のため、同トランジスタ中に第4の電極である遮蔽グリッド(Screen grid: SG)電極を組み込んだ新しい素子、SiC-SGVJFETについて検討した。SG電極はSiC-SIT中のゲート・ドレイン電極間の帰還容量を減少させる効果をもつ。SiC-
ゲノムワイドスクリーニングによる新規老化形質制御分子の同定と機能解析

細胞老化は、恒久的増殖停止や生理活性因子の分泌を特徴とする細胞表現で、抗腫瘍機構として作用する一方、最近になって個体老化の重要な要因の一つである事も示された。しかし、細胞老化の誘導や老化形質の制御に関するメカニズムは不明な点が多い。研究代表者は、細胞周期G2期におけるp53の活性化が細胞老化誘導に必要かつ十分であることを見出した。本研究では、研究代表者の発見をもとにDNA損傷応答非依存的な老化細胞の安定的な培養法を確立し、老化細胞の形質に特化したゲノムワイドな発現プロファイリング・機能スクリーニングにより新規老化制御分子を同定するとともに、同定した分子の機能を細胞・個体レベルで解析することにより老化形質の制御機構や役割を解明を試みた。当該年度においては、ゲノムワイドな遺伝子発現抑制スクリーニングにより、老化細胞の生存・機能維持に関わる遺伝子群の探索を試みたところ、これまでに細胞老化とは関連性が示されていない遺伝子群の単離に成功した。その中でも、グルタミンをグルタミン酸に変換する酵素であるグルタミナーゼ遺伝子に着目して詳細な解析を行った。その結果、グルタミナーゼ遺伝子の発現抑制やグルタミナーゼ阻害剤は、老化細胞選択的に細胞死を誘導できることを見出した。また、そのメカニズムとして、細胞内pHホメオスタシスの制御が深く関与することも明らかになった。さらに、老齢マウスにグルタミナーゼ阻害剤を投与した結果、コントロール群と比較して、老化細胞のマーカーであるp16INK4A遺伝子の発現減少とともに、腎障害のマーカーで減少が認められた。これらの結果は、グルタミン代謝酵素を標的とした薬剤が老化の予防や加齢性疾病の治療に有効であることを示唆している。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。申請者は、細胞周期G2期におけるp53の活性化が細胞老化誘導に必要かつ十分であることを見出した。本研究では、申請者の発見をもとにDNA損傷応答非依存的な老化細胞の安定的な培養法を確立し、老化細胞の形質に特化したゲノムワイドな発現プロファイリング・機能スクリーニングにより、新規老化制御分子を同定する。さらに、同定した分子の機能を細胞・個体レベルで解析することにより老化形質の制御機構や役割を解明し、発がんや個体老化の分子基盤を構築することを目的とする。申請者のこれまでの研究成果から開発したDNA損傷非依存的な老化誘導を行い、老化細胞である四倍体G1期細胞のみを単離することで、安定的に老化細胞のみを培養する系を確立した。また、この方法で単離した細胞がDNA損傷非依存的に老化が誘導されているかを確認するために、細胞老化やDNA損傷のマーカーの発現変化を解析した結果、DNA損傷は認められず、老化細胞のマーカーであるp16の発現上昇やSA-beta-Gal染色陽性であることが確認できた。老化細胞特異的な発現変化を示す分子を同定するために、正常細胞とDNA損傷非依存的に誘導した老化細胞より抽出したRNAを用いて、未知の転写産物を含めたゲノムワイドな遺伝子発現プロファイリングができるRNA-seqによる解析を行った。その結果、これまでに報告のない多数の遺伝子について、老化細胞における発現増加が認められた。当初の予定通り、DNA損傷非依存的に誘導した老化細胞の安定的な培養法を確立することができた。この方法ではほぼすべての細胞が老化細胞になっており、一か月以上の長期培養も可能となったことより、次年度以降に予定しているRNAiスクリーニングのための基盤ができた。さらに、この方法で誘導した老化細胞を用いてRNA-seqによる網羅的遺伝子発現解析を行った結果、今までに報告のない多数の遺伝子が細胞老化に伴い発現変動することを見出すことができたため。前年度に同定した老化細胞で発現変動する遺伝子群の中で、これまでに報告のない興味深い複数の遺伝子に関して、qPCR法とウエスタンブロット法により,RNA-seqの結果の確認を行った。その結果、ほとんどの遺伝子がRNA-seqで得られた結果と同様の変化を示すことが確認できた。また、様々な老化誘導条件でも同じような変動示すことも明らかになった。さらに、それら遺伝子の一部については、発現抑制・過剰発現細胞株、およびノックアウトマウスの樹立を行った。老化細胞の生存に特異的に関わる遺伝子群を単離するスクリーニング系を樹立し、ファンクショナルスクリーニングを行った。その結果、特定の代謝関連酵素をコードする遺伝子が老化細胞の生存に必須であることを見出した。また、重要な老化形質である細胞老化分泌現象SASPに関わる遺伝子群を単離するためのモデルとなる細胞株を樹立した。