hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
2波長を使用した非破壊フォトリフラクティブ光メモリによる3次元物体認識の研究

ホログラムメモリー媒体の一つとしてフォトリフラクティブ結晶は有望ではあるが,情報の書き込みに非常に長い時間を要し,読み出し時は書き込みと同じ波長のレーザーを用いると徐々に記録情報を破壊してしまうという問題がある。そこで本研究では非破壊読み出し方法の一つとして,記録時と波長を変えて読み出しを行う方法を提案し基礎実験を行った。また,ホログラムメモリーは単に情報の記録だけでなく,外部から入力された情報と内部の記録情報との間で情報の演算が行える。本研究では,この性質を利用した画像識別への応用も試みた。波長による感度差を利用した非破壊読み出し実験では,チタン酸バリウムおよびニオブ酸リチウム単結晶を記録媒体とし,記録時は高感度波長にあたるYAGレーザーを,再生時には低感度波長にあたる赤外LDでの読み出しを行った。その結果再生にYAGレーザを使用した場合と比較して,チタン酸バリウムでは約10倍,ニオブ酸リチウムではそれ以上の長時間読み出しが可能であることが明らかになった。また再生時に波長を変えることによりブラッグ角がずれ,記録画像の一部しか再生できないことも明らかになったが,円筒レンズなどにより再生光にも角度をつけることでかなり改善できることを見い出した。一方画像識別への応用実験では,ニオブ酸リチウム単結晶を記録媒体とし,記録された画像と入力された画像との類似度が参照先の回折光量に反映される点を利用し記録画像と入射面像の識別を行った。4枚の異なる二次元画像の識別を試みた結果,個々の入力画像による回折光量を比較することで識別が可能であることが明らかになった。さらに3個の1円玉を対象として用いた三次元物体識別実験では,回折光の発生の有無を調べることで微妙な変化まで明確に識別ができることが明らかとなり,物体からの反射光を直接用いることで,同一物体の確認や位置決めなどへの応用可能性が示された。
ルイス酸を用いたピラジン環への置換基導入反応

電子欠乏性の六員環複素環芳香族化合物に置換基を導入する方法の一つに、ピラジン化合物を過酸で酸化して容易に得られるピラジンNーオキシドと求核試薬との反応がある。たとえば、オキシ塩化リンとの反応では、クロロ基が環内に導入されると同時にNーオキシドの脱酸素化が起きクロロピラジンが得られる。このクロロ化反応はピラジンNーオキシドを用いた合成で、数少ない実用的な方法の一つであるが、置換ピラジンのNーオキシドは多くの場合複数の異性体生成物を与える。最近、筆者らはトリメチルシリルシアナイドを用いて、高選択的に置換シアノピラジンを得た。この反応は電子供与性の置換基の場合進行するが、ハロゲンのような電子吸引基ではまったく進行しなかった。これはNーオキシド基の酸素の電子不足つまり求核性の欠如と考え、ルイス酸を添加したところシアノ化は高収率、高位置選択的に進行した。ルイス酸としては弱い臭化亜鉛が最適であった。Nーオキシドの活性化にルイス酸を用いた例は今までになく、その応用範囲がどの程度のものなのか他の置換基導入反応の可能性を探った。その結果、置換ピラジンNーオキシドとトリメチルアジドあるいはイソシアネ-トとの反応は、ルイス酸を添加してもまったく起こらなかった。一方、トルエンチオ-ルを求核剤に用いた硫黄置換基導入反応は、ジエチルカルバモイルクロライドの存在で容易に進行するが、この反応溶液に臭化亜鉛を加えると置換生成物の収率がかなり向上することを見い出した。また3ーメトキシピラジン1ーオキシドの場合、ルイス酸が存在するか否かで置換生成物の生成比が逆転した。このチオ化反応はトリメチルシリルクロライドの存在でも進行することが解ったので、現在ルイス酸添加による影響を調べることと検討している。
再現性の高い姿勢調整法の指導法の確立

本研究より、現状の姿勢調節法では明確な調節姿勢の設定基準がなく、医療者は主観的評価に偏った再現性の低い姿勢調節法を指導している事が示された。一人の患者に対して複数の職種、指導者が介入することが多い臨床では再現性の高い指導が求められている。患者の姿勢調整について再現性の高い指導を行うためには、患者の姿勢調節に対する評価基準の設定が重要である。そのため、姿勢調節法に関する新たな姿勢評価基準・測定方法の開発が必要であることが明らかとなった。臨床の日常において摂食嚥下障害に対し摂食機能の改善のために適応される姿勢調節法は代償法の代表ともいえる手法である。姿勢が摂食機能に与える影響は食品の流れ、速度などであり同一姿勢の再現を確実に行う事は姿勢調節法の効果を最大限に得るために非常に重要なことである。本研究では姿勢評価の再現性について調査、検討するとともに高い再現性を持つ姿勢調節法の指導方法を確立し、医学的な専門知識を有さない患者本人、家族でも摂食嚥下障害に対し姿勢調節法の指導を容易に行う事が可能となることを目的としている。これは摂食嚥下障害患者に対し日常食事に立ち会う患者家族や介護職員、患者本人が誤嚥を防ぎ、より安全に食事を行うために非常に有用な事である。高齢者人口の増加に伴い現在肺炎は日本人の死因の第3位となっており、誤嚥性肺炎の予防のために本研究は非常に重要な事であると考えられる。今年度本研究では姿勢調節法の再現性の検討を行うために、計測部位、計測方法の決定を行った。また、計測後の姿勢評価の再現性について統計学的な手法を用いて評価を行うために統計学的処理の方法についても検討を行った。体幹および頸部の姿勢調整について同一指導者での再現性及び指導者間での再現性について検討を行った。上記の結果についてその妥当性を探るため現在Oral Rehabilitation誌に論文を投稿中である。また、嚥下時の姿勢評価に対する検討を行うため学会発表を予定している。今回の検討により、臨床で行われている姿勢調節法を体幹測定に従って評価した場合、すべての指導姿勢にて系統誤差が認められた。医療者の指導内容が安定せず、同一の対象に姿勢調整法の指導を施行した場合であっても同一の指導姿勢が再現されておらず、指導内容の再現性が低いことが示された。現在臨床にて施行されている姿勢計測定義・測定手技では再現性が低く、さらに経験からくる再現性向上も認められない事が示唆された。そのため、現状臨床にて施行されている姿勢調整法の定義・評価では、摂食嚥下リハビリテーションでの臨床で適用のための再現性が低いことが考えられる。現在まで本研究では実験の計測方法、分析方法を確立しており方法の妥当性について問うため現在論文投稿を行っている、平成27年度には平成26年度に得られた姿勢調節法の再現性を高める方法について検討を行う実験計画となっており、現在までの達成度としてはおおむね順調であると考えられる。摂食嚥下リハビリテーション現在本研究における姿勢評価方法の妥当性について論文投稿を行っており、その結果をもとに評価方法について再検討を行う。評価方法が妥当なものであるとの判断が得られたのちに本研究では今後姿勢調整法の再現性を高めるために補助器具の使用を検討しており、様々な補助器具の中から簡便さ、使用効果についての検討を行う必要があると考えられる。使用した器具における効果の差についての検討をまず行い、その後簡便さについての評価を行う事を計画している。本年度購入を予定していた物品費が一部同様の能力を持った他製品にて代用可能であったため、物品費に繰り越しが生じ、学会費に関しては近隣での開催であったため繰り越し金が生じた。現在論文投稿中である内容にて国際学会にて発表予定であり、学会費用に使用するとともに、研究の進捗状況により物品の追加購入が生じると考えられる。
中性子とＸ線の相補的利用によるプロトン伝導性と平均／局所構造の研究

本研究の目的は、固体酸と呼ばれる超プロトン伝導体を対象として、プロトン伝導の3次元的なメカニズムと超プロトン伝導性の発現機構を理解する事にある.本研究では構造と超プロトン伝導性の関係を詳細に調べるため固体酸の混晶を研究対象として電気伝導度測定や結晶構造解析を行った。電気伝導度測定の結果,超プロトン伝導性の発現温度は混晶比率の変化とともに非線形に変化することがわかった.一方,中性子構造解析の結果、混晶の各組成でのSeO4四面体の歪みと相転移温度の間には線形の関係があることが明らかとなり,SeO4四面体の弾性歪みエネルギーと相転移温度が重要な関係にある事が示唆された.本研究では固体酸と呼ばれる超プロトン伝導体の3次元的なプロトン伝導メカニズムと超プロトン伝導性発現の機構を理解する事にある.固体酸は内部に水素結合をもつ物質であり,水素結合の秩序・無秩序化がプロトン伝導に大きく関わっていると考えられている.この水素結合の秩序・無秩序化は相転移と共に実現されるため,プロトン伝導の起源を理解する上で相転移のメカニズムを理解する事は本質的に重要である.本研究ではこれまで,固体酸のうちRb3H(SeO4)2とK3H(SeO4)2の混晶であるRb(3-x)KxH(SeO4)2を研究対象とし、結晶構造と相転移温度の関係を調べてきた.昨年度の研究により,Rb(3-x)KxH(SeO4)2の相転移温度はxの値が大きくなるに従い低下するが,その変化はxに対して非線形であることがわかった.一方,昨年度は単結晶を用いた中性子回折実験も行っていたが,詳細な解析には至っていなかった.今年度は得られていた単結晶中性子回折データの詳細な解析を行い,相転移温度と内部構造の関係を調べた.その結果,Kは,Rbが存在する結晶学的に独立な2つの原子位置(8f, 4e)のうち,一つの原子位置(4e)に優先的に入る事が明らかとなった.この4eサイトのK占有率の変化はxの値に対して非線形であり,相転移温度の変化と対応していることがわかった.つまり,このサイトの原子が相転移温度の決定に重要な役割を果たしている事が示唆された.また,各組成でのSeO4四面体の歪みを計算すると,歪みの2乗に対応する値と相転移温度の間には線形の関係があることが明らかとなり,SeO4四面体の弾性歪みエネルギーと相転移温度には密接な関係がある事も示唆された.本研究の目的は超プロトン伝導性を示す固体酸の3次元的なプロトン伝導メカニズムとプロトン伝導性発現の機構を理解することにある.対象とする物質は2種類の固体酸の混晶であるRb(3-x)KxH(SeO4)2であり,特に中性子やX線を用いた構造的な側面からの理解を目指している.今年度は混晶の作成及び伝導度、相転移温度の変化,中性子による単結晶構造解析を行った.混晶の作成及び単結晶の育成は共同研究者(摂南大学松尾康光教授)の協力の元で行った.x=0,1,2,3の組成の試料の合成を行い,伝導度測定からそれぞれの試料の相転移温度と伝導度を決定した.当初の予想通り,相転移温度はxの値と線形の関係とはならず,x=0からx=1で大きく低下し、それ以降は大きく変わらないという結果が得られた.一方,伝導度はx=1までは大きく変化せず,x=2からx=3に向かって大きく変化する傾向が確認された.中性子単結晶構造解析はJ-PARC/MLFに新規に設置されたパルス中性子単結晶構造解析装置SENJUを用いて行った.当装置は大強度のパルス中性子の特徴を活かし,小さな試料でも短時間で広い逆格子空間を測定できるものである.中性子実験に用いた試料は小さいもので1x1x0.5mm程度であり,当装置でなければ測定できないものであった。構造解析の結果,格子定数はxとほぼ線形の関係にあるにも関わらず,水素結合間の距離はx=1までで大きく収縮することが確認された.今後,詳細な解析を進め,内部構造の変化と伝導度や相転移温度との関係を調べていく予定である.本研究の目的は、固体酸と呼ばれる超プロトン伝導体の3次元的なプロトン伝導メカニズムと超プロトン伝導性発現の機構を理解する事にある.固体酸は内部に水素結合をもち,相転移とともに発現する水素結合の無秩序化がプロトン伝導に大きく関わっていると考えられているため、本物質のプロトン伝導性の起源を理解する上で相転移のメカニズムを理解する事は本質的に重要である.これまで本研究では、固体酸の混晶であるRb(3-x)KxH(SeO4)2を研究対象として電気伝導度測定や結晶構造解析により相転移温度と構造の関係を調べてきた。電気伝導度測定の結果、Rb(3-x)KxH(SeO4)2の相転移温度はxの値が大きくなるに従い低下するが,その変化はxに対して非線形であることがわかった.一方,中性子構造解析の結果、各組成でのSeO4四面体の歪みと相転移温度の間には線形の関係があることが明らかとなり,SeO4四面体の弾性歪みエネルギーと相転移温度が重要な関係にある事が示唆された.今年度は、昨年度までに得られた中性子構造解析用データの更なる詳細な解析を行った。その結果、x=1,2の混晶系試料においては元の格子周期と異なる位置に新たな反射が出現している事が明らかとなった。

反射が現れた位置から、格子は元の格子の立体角方向に2倍の超構造をとっていると考えられ、この超構造はKとRbの占有率に起因していると示唆される。現在、この2倍の超構造を取り入れた「正しい」構造の決定を行っている。また、今年度は中性子準弾性散乱の実験も行った。本測定は、時間的・空間的な局所構造を探る目的で行っており、プロトン伝導相における原子同士の時間発展的相関、特にプロトン同士の振る舞いについて明らかにできると考えている。現在までの解析の結果、超プロトン伝導相において実際に伝導するプロトンに起因するシグナルを捉えることに成功している。本研究の目的は、固体酸と呼ばれる超プロトン伝導体の3次元的なプロトン伝導メカニズムと超プロトン伝導性発現の機構を理解する事にある.固体酸は内部に水素結合をもち,相転移とともに起こる水素結合の無秩序化がプロトン伝導に大きく関わっていると考えられているため、本物質のプロトン伝導性の起源を理解する上で相転移のメカニズムを理解する事は本質的に重要である.これまで本研究では、固体酸の混晶であるRb(3-x)KxH(SeO4)2を研究対象として電気伝導度測定や結晶構造解析により相転移温度と構造の関係を調べてきた。電気伝導度測定の結果,Rb(3-x)KxH(SeO4)2の相転移温度はxの値が大きくなるに従い低下するが,その変化はxに対して非線形であることがわかった.一方,中性子構造解析の結果、各組成でのSeO4四面体の歪みと相転移温度の間には線形の関係があることが明らかとなり,SeO4四面体の弾性歪みエネルギーと相転移温度が重要な関係にある事が示唆された.また、中性子回折データを詳細に解析したところ、x=1,2の混晶試料のデータにおいて元の格子周期とは異なる位置に新たな反射が出現している事が明らかとなり、混晶においては母物質とは異なる構造となっていることが初めて明らかになった。過去の研究により固体酸の超プロトン伝道相転移温度は圧力を印加すると低下することがわかっている。本研究により示唆されたSeO4四面体の歪みと相転移の関係を考慮すると、圧力の印加によりSeO4四面体の歪みが促され結果的に相転移温度の低下につながっていることが考えられる。圧力とSeO4四面体の歪みを直接観測するためには、圧力下での構造解析が必要であるため、今年度は高圧中性子回折実験用の試料セルを作成した。実際の実験は利用する中性子施設の長期停止により行うことができなかったが、今後の研究の道筋をつけることができた。本研究の目的は、固体酸と呼ばれる超プロトン伝導体を対象として、プロトン伝導の3次元的なメカニズムと超プロトン伝導性の発現機構を理解する事にある.本研究では構造と超プロトン伝導性の関係を詳細に調べるため固体酸の混晶を研究対象として電気伝導度測定や結晶構造解析を行った。電気伝導度測定の結果,超プロトン伝導性の発現温度は混晶比率の変化とともに非線形に変化することがわかった.一方,中性子構造解析の結果、混晶の各組成でのSeO4四面体の歪みと相転移温度の間には線形の関係があることが明らかとなり,SeO4四面体の弾性歪みエネルギーと相転移温度が重要な関係にある事が示唆された.これまでの研究では混晶物質の合成,電気伝導度の測定,中性子単結晶構造解析、中性子準弾性散乱実験を行った.当初の予定では今年度は圧力下や高温での中性子回折実験を行い、圧力下での構造解析や高温でのプロトン伝導に起因する散漫散乱の測定を予定していたが、上述の2倍の超格子を考慮した詳細な構造決定が急務となったため、静的な構造解析を目的とした圧力や高温下での実験は行なわず、動的な構造解析を目的とした準弾性散乱の実験のみを行った。
サル海馬傍回後部の視覚連合記憶機能代償機構に関する神経行動学的研究

マカクザルの視覚性認知記憶や連合記憶の長期記憶は、下部側頭葉皮質IlT野)TE野や内側側頭葉(MTL)と密接に関係することが知られている。我々は、先の研究(大沢ら,1994,1995)で術前に視覚性連合記憶課題を長期間過剰訓練したサルのTE野損傷は、過剰訓練しないサルと比べ記憶障害が有意に軽減されること、更に障害が軽減されたTE野損傷サルに後方のTEO野を追加摘除しても殆ど記憶障害が見られず、TE野損傷後の記憶機能回復がIT野以外の視覚領野の関与で行われたことを明らかにした。本研究の目的は、TE野と密接な神経線維連絡を持ちMTL記憶システムに含まれる海馬傍回後部TF/TH野が視覚性連合記憶機能代償(再学習)に関与する領野であるか否かを明らかにすることであった。実験にはマカクザル8頭を用い、術前の視覚性記憶課題の過剰訓練の有無に対するTE野とTF/TH野の同時損傷効果を調べ、先のTE野単独損傷効果と比較検討した。訓練はWGTA装置で行い、記憶課題には各々主として認知記憶と連合記憶に関係する単式物体弁別課題(S課題)と複式物体弁別課題(C課題)を使用した。術前にSとC課題の初学習訓練のみ行った非過剰訓練(NOT)群5頭と初学習完成後更に両課題を合計9,600試行過剰訓練した(XOT)群3頭に、TE野とTF/TH野の同時摘除手術を施行し損傷効果を調べた。その結果、(1)NOT群の同時損傷は、SとCの両課題で先の非過剰訓練のTE野単独損傷に比べ重度な障害を発現した。(2)XOT群は両課題でNOT群より軽度な障害しか示さず、過剰訓練効果を示した。(3)しかし再学習後の保持テストでは両群間に殆ど差は見られなかった。以上の所見は、TF/TH野が術後早い段階での視覚性連合記憶機能代償(再学習)に関与するが再学習訓練の継続により他の視覚関連領野の関与が起こることを示唆する。我々は、マカクサル下部側頭葉皮質(IT野)のTE野損傷は重度な視覚認知や連合記憶障害を引き起こすが術前の過剰訓練で記憶障害が顕著に軽減されること、また後方隣接のTEO野追加摘除は殆ど記憶障害を発現しないことを明らかにしてきた。この所見はTE野損傷後の記憶機能回復がIT野以外の視覚関連領野の関与で行われたことを示唆する。本研究の目的は、この連合記憶機能代償(回復)にTE野と密接な線維連絡を持ち、視覚認知・連合記憶システムの一部である海馬傍回後部TF/TH野が深く関わっているか否かを明らかにすることである。実験では、視覚性記憶課題の過剰訓練の有無に対するTE野とTF/TH野の同時摘除効果を調べ、TE野単独摘除効果(大沢ら,1994)と比較検討する。本年度は、最初に視覚学習未経験な日本ザル5頭を用い改良型WGTAで基本課題(図形弁別課題、単式物体弁別課題と複式物体弁別課題)の初学習訓練を行い、過剰訓練しない(NOT)群2頭にはTE野とTF/TH野を同時摘除手術を施行し、基本課題に対する摘除効果を調べた。過剰訓練(XOT)群3頭には記憶課題を更に約9,600試行過剰訓練するための訓練を継続している。

その結果、連合記憶課題に対するNOT群のTE野とTF/TH野の同時摘除はTE野単独摘除より大きな障害を発現する傾向が見られた。XOT群は基本課題の過剰訓練を受けているが、この間に他のテスト課題が挿入されても基本記憶課題の保持成績は完全であった。この所見は、損傷後に記憶課題を再学習し更に保持テストを数回受けた後でも記憶保持が安定しないというIT野損傷サルの所見と対照的であった。来年度はXOT群で各基本課題に対するTE野とTF/TH野の同時摘除効果も合わせて検討して行きたい。我々は、マカクザル下部側頭葉皮質(IT野)のTE野損傷は視覚記憶障害を発現するが術前に記憶課題を過剰訓練すると障害が軽減されること、更に損傷後の記憶機能回復や代償がIT野以外の視覚関連領野の関与で行われていることを明らかにしてきた(大沢ら,1994)。本研究の目的は、この記憶機能回復(再学習)にTE野と密接な線維連絡を持ち、内側側頭葉記憶システムの一部である海馬傍回後部TF/TH野が深く関わっているか否かを明らかにすることである。実験では、日本ザル7頭を用い視覚性物体弁別学習(認知記憶と連合記憶)課題の過剰訓練の有無に対するTE野とTF/TH野の同時摘除効果を調べ、先のTE野単独摘除効果と比較して海馬傍回後部の再学習への関与の有無を明らかにする。本年度では、昨年から記憶課題を合計約9,600試行過剰訓練している(XOT)群3頭の内1頭と、非過剰訓練(NOT)群4頭におけるTE野とTF/TH野の同時摘除効果を調べた。その結果、(1)NOT群の同時摘除はTE野単独摘除に比べ何れの記憶課題でもより重度な障害を発現したが、長期の再訓練で各課題の再学習は可能であった。一方、(2)XOTサルはNOT群の何れよりも軽度な障害しか示さず、過剰訓練効果が見られた。本研究のTE野とTF/TH野の同時摘除は視覚前野からIT野の腹側及び内側を通り内側側頭葉に至る主な神経路の殆どを遮断していると考えられるが、同時摘除で生じた記憶障害は予想より重篤ではなく再学習も可能であった。現在、実験継続中でもあり確実なことはいえないが、TE野損傷後の記憶機能回復にはTF/TH野だけではなく他の領野も関与しているものと考えられる。来年度は、XOT群の残り2頭で過剰訓練効果の有無を調べるとともに、行動実験を終了した動物については脳組織標本を作成し皮質損傷領域を確認して研究成果をまとめて行きたい。我々は、マカクザル下部側頭葉皮質(IT野)のTE野損傷後に生ずる視覚性連合記憶機能代償(再学習)が後方部TEO野を含むIT野以外の視覚関連領野の関与で行われたことを明らかにしてきた(大沢ら,1994,1995)。本研究の目的は、TE野と密接な線維連絡を持ち内側側頭葉(MTL)記憶システム含まれる海馬傍回後部TF/TH野がこの記憶機能代償に関与する領野であるか否かを明らかにすることであった。最終年度である本年度は、マカクザル8頭を用い視覚性物体弁別学習(認知記憶と連合記憶)課題の過剰訓練の有無に対するTE野とTF/TH野の同時摘除効果を調べ、先のTE野単独摘除効果と比較検討した。物体弁別課題を約9,600試行過剰訓練した(XOT)群3頭にTE野とTF/TH野の同時摘除手術を施行し損傷効果を調べた。その結果、XOT群は物体弁別課題の初学習訓練のみ行った非過剰訓練(NOT)群5頭より軽度な障害しか示さず、過剰訓練効果が見られた。しかし再学習完成後の保持テストではXOT群とNOT群に殆ど差が無ことが知られた。またNOTの同時摘除は、先のNOTのTE野単独摘除に比べ物体弁別課題でより重度な障害を発現したが、再学習後の保持テストでは両群間に差が見られなかった。以上の所見は、海馬傍回後部TF/TH野が術後早い段階での視覚性連合記憶機能代償(再学習)に関与するが、再学習訓練の継続により他の視覚関連領野の関与が起こることを示唆する。
自己免疫疾患マウスのEAE不応答性機序解析

染色体オーガナイザーとしての機能を有する核タンパク、special AT-rich binding protein-1 (SATB1)を血球特異的に欠失したSATB1 conditional knockout (SATB1cKO)マウスは自己免疫疾患を発症する。しかしながら、多発性硬化症のモデルである実験的自己免疫性脳脊髄炎に対しては抵抗性であることがわかった。2D2トランスジェニックマウスを用いた自発的EAEもSATB1cKOマウスには発症しないこと、TCR刺激が減弱していることより、SATB1cKOマウスにおける自己免疫疾患発症には幼弱期のT細胞が重要な役割を担うことが示唆された。本研究では、自己免疫傾向にあるSpecial AT-rich binding protein1 (SATB1)遺伝子欠損マウスが実験的自己免疫性脳脊髄炎(Experimental autoimmune encephalomyelitis, EAE)抵抗性であることに着目し、免疫寛容の未知分子基盤の解明を目指した。野生型マウスにMyelinoligodendrocyte glycoprotein (MOG)ペプチドをフロイント完全アジュバントと混合し皮下免疫と同時に、免疫当日と2日後に百日咳菌毒素を静脈内投与することにより、EAEを発症させた。免役後10日目の野生型マウス所属リンパ節細胞を採取し、培養液中でMOGペプチドの再刺激を行った後、野生型又はVav-ΔSATB1マウス(血球系細胞特異的にSATB1遺伝子を欠損するコンディショナルノックアウトマウス)に養子移入を行いEAEの誘導を試みた。その結果、野生型に比べて発症に1週間程度の遅れがあるものの、Vav-ΔSATB1マウスでもEAEは発症し、EAEスコアも野生型と比べて有意な差は認められなかった。この結果より、MOGペプチド特異的に反応するエフェクターT細胞が適性量存在すれば、Vav-ΔSATB1マウスにおいてもEAEが発症することが明らかとなった。Vav-ΔSATB1マウスでのEAE抵抗性は、胸腺内でのT細胞レパトア形成不全による可能性が考えられた。MOG特異的T細胞レセプターを発現するT細胞の存在下での、SATB1機能を解析する目的で、MOG特異的T細胞レセプタートランスジェニックマウス(2D2)とVav-ΔSATB1マウス、さらにER-Creマウス(腹腔へのタモキシフェン処理により、STB1遺伝子発現を制御できるマウス)間での交配を行った。現段階では実験に使用できるマウスが調いつつある状況である。平成26年度は、野生型またはVav-ΔSATB1マウス(血球系細胞特異的にSATB1遺伝子発現を欠損するコンディショナルノックアウトマウス)に、EAE発症後の野生型マウス由来リンパ節細胞の養子移入によるEAEの誘導を試み、Myelinoligodendrocyte glycoprotein(MOG)ペプチド特異的に反応するエフェクターT細胞が適量存在すれば、Vav-ΔSATB1マウスにおいても、EAEが発症することが明らかになった。平成27年度は、前年度、施設空調改修工事の都合でマウスの交配が遅れたため、マウスを交配し数を増やすことから始めた。EAEまたは眼神経炎(Optic neuritis : ON)を自然発症するMOG特異的T細胞レセプタートランスジェニックマウス(2D2)とVav-ΔSATB1マウスの交配は順調に進み、仔マウスが成熟後、発症病態を観察した。その結果2D2-Vav-ΔSATB1マウスは、野生型2D2マウスとは異なり、Vav-ΔSATB1マウス同様にEAEまたは、ONを発症せず、抵抗性であることが明らかとなった。タモキシフェン投与により、SATB1遺伝子発現を制御できるER-Cre-ΔSATB1マウスと2D2マウスとの交配で得られたマウスについては、現在末梢CD4陽性T細胞をRAG2ノックアウトマウスに移入した後、タモキシフェン処理を行い経過を観察中である。大学にある動物センターの空調改修工事が昨年度末まで行われた為、初年度にマウスの飼育規模を期限つきで縮小せねばならず、トランスジェニックマウスの交配が計画通り進まなかった。免疫学本年度は、昨年度に引き続きVav-ΔSATB1マウスと2D2マウス、ER-Creマウス間での交配を進め、実験に使用出来るマウスの数が調った時点でEAEの誘導を試み、解析を行う。さらに、当初からの計画であった、2D2マウスでの誘導型EAE発症時の末梢のヘルパーT細胞の機能解析、さらに2D2マウスでの自発型EAEおよび眼神経炎(Optic neuritis,ON)についての解析を進める。

マウスを飼育している動物センターの空調整備工事により、飼育規模が期限付きで縮小された。そのため交配効率の低下が認められ、実験に使用予定のマウスが調わなかった。したがって予定の実験が行えず、次年度使用額が生じた。今年度より、マウスの飼育規模の拡大が可能になったので、交配用マウスを増やし飼育を始めている。マウスの準備が出来次第、計画していた解析を行う。
光のリアルタイム時空間操作による行動制御機構の解明

コンピュータはアルゴリズムに沿って再現性のある計算を行うが、動物は同一の感覚入力に対しても「ばらついた応答」を示す。動物は、この一見曖昧な情報処理戦略を用いて、不確実に変動する環境に適応している。本研究では、感覚刺激から行動に至る一連の情報処理の過程で、この「ばらつき」がどのように生み出されるかを解明する。そのため、カルシウムイメージングと光遺伝学をリアルタイムに統合したシステムを開発し、そのシステムを活用することで、行動のばらつきを生み出す神経ロジックを読み解く。
オンチップAFMによる単原子摩擦計測の実現

カンチレバーを3次元マイクロステージ上に直接取り付けたオンチップAFMを用いて最小接触面積での摩擦特性を調べた。FEM解析で、オンチップAFMの温度ドリフトが小さいことを示した。オンチップAFMのステージ変位は、垂直方向に1.1μm、水平方向に1.5μmであった。-22.5nNの負の垂直荷重をSi製のプローブと移動ステージ間に加え、0.1100 μm/sの走査速度で摩擦力分布を測定した。その結果、摩擦力分布像を得ることに成功し、速度に対して正の傾きを有する平均摩擦力が得られた。摩擦力と垂直荷重の関係を調べたところ、最小の接触面積は、原子数15個に相当する4.5平方nmとなった。3次元マイクロステージのシリコン基板にカンチレバーを取り付けるとき、水平方向に±5μm程度、垂直方向には±0.5μmの精度で、プローブ先端の位置を制御する必要がある。そこで、専用マニピュレータの開発をまず行った。このマニピュレータのポイントは、光学顕微鏡の対物レンズの下にカンチレバーと3次元ステージを配置し、複数の角度から顕微鏡で観察しながら必要な精度で位置決めを行う点である。距離の制御を容易にするために、カンチレバーとステージの間にはくさび形の金属製ブロックを配置し、導電性の接着剤を塗布し、接着剤が硬化する前に、マニピュレータにより位置決めを行った。このとき、斜め上方向からプローブの先端を観察することで、シリコン製のステージ上に現れる鏡像を利用して、プローブとステージ間の距離をミクロンオーダーで制御することに成功した。AFMカンチレバーを固定して動作が確認できたオンチップAFMについて、駆動電圧とステージ変位の関係を校正した。レーザー顕微鏡(レーザーテック社製OPTELICS)のサンプルステージにオンチップAFMを配置して、静電アクチュエータに段階的に駆動電圧を印可し、その時のステージの変位を測定した。次に、市販のAFMコントローラ(SIIナノテクノロジーSPI3800)に接続して、AFM測定によりステージ面の形状を観察する実験を行った。まず、比較的高荷重で狭い範囲を複数回走査し、わずかにステージ面が摩耗したところで、より広い範囲を捜査し摩耗部の観察を行うことによって、AFMの動作が実現できていることを確かめた。また、150分の時間間隔をおいて、同じ走査電圧で摩擦力像を測定した結果、摩擦力像はほぼ完全に一致した。このことから、十分に高い耐ドリフト性能を有していることが示唆された。オンチップAFMを通常のAFMに取り付けた場合、レーザー光学系と測定対象のカンチレバーとの機械的なパスが長いため、オンチップAFMの性能を100%発揮させることが出来ない。そこで、スパッタイオンポンプを用いた小型の真空チャンバを利用し、専用チャンバの試作に取り組んだ。市販のAFMのカンチレバーホルダーを改造した形状の部品を製作し、そこにオンチップAFMを固定することで、光学的なパスの大幅な短縮に成功した。また、専用チャンバの試作と並行して、通常のAFMを用いて単分子計測に向けての走査条件の検討を進めた。雰囲気(真空及び大気中)、温度、荷重、走査速度を変化させて摩擦係数を測定した。シリコンウェハを試料として測定を行ったところ、大気中の測定で摩擦速度が増加したとき、摩擦係数が急激に低下する現象を確認した。そこで、これが凝縮水の動圧効果によるものであると仮説を立て、その仮説の検証を電流測定により行った。試料をルテニウム単結晶として、探針と試料間にバイアス電圧を印加して走査し、摩擦測定と電流測定を行った。その結果、走査速度を増加させた時に、摩擦力の低下と電流の減少が同時に観測され、このことから凝縮水の動圧効果によって、探針と試料間の距離が広がっていることが示唆された。以上の結果から、荷重を下げるだけではなく、走査速度を変えることによっても、接触面積を低下させて、単原子摩擦が測定できる可能性が示された。オンチップAFMの性能を評価するため、まずFEM解析によって温度変化に対するプローブとステージ間の変位を求めた。カンチレバーベースをプローブに取り付けるために用いる傾斜ブロックの材質は試作したオンチップAFMと同じアルミニウムを選択した。ブロックと基板及びカンチレバーベースの間にはエポキシを挟んだ。全体に1°Cの温度変化を与えた時の相対変位は、カンチレバーの長手方向に0.4 nm、基板と垂直方向に8.5 nmとなった。次に、櫛歯アクチュエータに交流成分を含む電圧を印加し、周波数とステージの振動振幅との関係を測定した。その結果、一次共振ピークとして16.3 kHzという値が得られ,解析値と近い値であることを確認した.次にオンチップAFMを市販のAFMコントローラで制御して、フォースカーブ測定、摩擦測定を行った。まず、フォースカーブ測定においては、カンチレバーの変位の軌跡から、ステージの動作にヒステリシスが無いことを確認した。摩擦測定においては、friction loop測定によって、実効荷重(外部荷重+凝着力)が2 nN以下で摩擦力測定を行えることを確認した。面走査による摩擦測定では、外部荷重をマイナスにした状態で安定して摩擦試験を行うことが可能であることを確認した。さらに、走査速度を変化させた測定によって、摩擦速度と摩擦力の関係がストライベック曲線と同様な傾向を示すことを明らかにした。

オンチップAFMのステージ変位は、垂直方向に1.1μm、水平方向に1.5μmであった。-22.5nNの負の垂直荷重をSi製のプローブと移動ステージ間に加え、0.1100 μm/sの走査速度で摩擦力分布を測定した。その結果、摩擦力分布像を得ることに成功し、速度に対して正の傾きを有する平均摩擦力が得られた。摩擦力と垂直荷重の関係を調べたところ、最小の接触面積は、原子数15個に相当する4.5平方nmとなった。単分子摩擦の測定の向けてその条件を明らかにする取組は順調に推移している。予定通りのパラメータで摩擦測定を行い、その中で走査速度を変化させることで、接触面積が低下することが分かったことが大きな成果である。また、電流測定を組み合わせることで、摩擦力以外に接触面積を推定できることが確認できたことも大きい。一方、摩擦速度や温度、雰囲気を変化させてのAFM計測は、当初はオンチップAFMを用いて行う予定であった。しかし、プロセスの問題から十分な数のオンチップAFMを用意することが出来ず、通常のAFMを使っての検討となってしまった点は、計画通りではなかった。以上より、全体としては、概ね計画通りに順調に進展していると判断できる。マイクロトライボロジー最終年度となる本年度は、オンチップAFMを専用の真空チャンバに組み込み、荷重だけでは無く走査速度についてもパラメータにとり、摩擦測定、原子分解能の形状測定に取り組む。ただし、オンチップAFMでは、その構造上サンプルステージとカンチレバーは導通しており電流測定による接触面積の検討を行うことはできない。そこで、通常のAFMを用いた測定も並行して行い、オンチップAFMによる計測結果との比較検討も行う。また、接触面積が増加する方向ではあるが、摩擦速度を極端に低くして超低速度での走査を行い、接触面積、温度の影響が摩擦力や摩擦力像に与える影響について検討を進める。超低速度の摩擦の検討では、現有のAFMの制御装置では限界があるため、走査信号を外部から加え、AFM装置は荷重(垂直荷重電圧)の制御と摩擦力の検出のみに用いる予定である。以上の検討を通じて、接触面積、走査速度が摩擦係数に与える影響を明らかにし、摩擦力発生のメカニズムを探る。一体型のオンチップAFMを試作し、その動作を確認できたことが大きい。本研究を進めて行く上での最も重要な課題をクリアできたことになる。AFM動作の電圧-変位の関係の確認に当たっては、スパッタ膜の蒸着を計画していたが、金属の回り込みによる絶縁不良の懸念があったために、AFM走査によって生じた形状変形を利用しての実験となった。しかし、これは本質的な変更では無く、本来の目的は達成されている。また、本年度購入したレーザー顕微鏡を併用することで、定量的な校正が容易になったことは、計画以上の進展とも言える。安定性の確認に対して、温度制御の実験が未着手となったが、長時間の安定性は確認できた。したがって、全体としては概ね計画通り進んでいると自己評価できる。今年度専用の真空チャンバの試作を行ったが、他の研究で使用しなくなった真空チャンバがあり、それを流用したためその分の支出が減った。
家族介護者の意欲を向上させるレスパイトケアのプログラム開発

本研究は家族介護者の意欲を向上させるレスパイトケアのプログラム開発を目的に行った。家族介護者は、レスパイトケアにおいて、レスパイト中の療養者の介護の質を保証することや、療養環境の質を保証すること、それによって療養者の身体面及び精神面の安定を重要なニーズとしてあげていた。特に病院への一時入院によるレスパイトケアを経験した介護者達は、レスパイト後の療養者の身体状態の変化や精神面の動揺を問題点として挙げ、現状では一般的な、病院や施設への一時入院・入所というレスパイト方法に否定的な意見を表していた。一方ケアマネジャーや訪問看護師は、家族の健康状態の維持や介護負担からの一時的緩和を優先されるニーズとしてあげ、レスパイトケアをそのニーズの手段として利用し、家族全体の機能を維持することで、在宅療養継続が得られると捉えていた。人工呼吸器装着の療養者のレスパイトケア目的の一時入院をしている病棟の看護師長へのアンケートでは、療養環境への配慮を最も重要なニードであると捉える一方、ケア度が高く、日常性への配慮が必要であることによるスタッフの負担も大きいと感じていた。これらの結果から、レスパイトケアを促進するためには、療養者に関わる様々な専門職者に対し、役割を分担しながら専門性を発揮することが重要であると共に、一時入院・入所する病院・施設のスタッフへの教育プログラム:(1)対象者への個別ケア、(2)呼吸管理ケア、(3)家族ケアの技術教育を含む事前研修の必要性が示唆された。家族介護者の意欲を向上させるレスパイトケアのプログラム開発を目的に行っている。平成16年度は、文献検討による概念の整理・現状の把握を行った。また、データ収集を実施した。データ収集は、1)介護者がレスパイトケアを利用するニーズ、利用を希望する理由やためらう理由・要因、介護者の意欲を高める動機づけやその要因を明らかにする。2)介護者のレスパイト時、在宅療養者が必要としている援助やニーズを明らかにする。ことを目的に、身体障害者手帳1級且つ介護度5の療養者を介護する家族4事例にインタビューを実施した。また、家族事例に関わっているケアマネジャー2名、訪問看護師3名にもそれぞれインタビューを実施した。その結果、介護者はレスパイトケアにおいて、レスパイト中の療養者の介護の質を保証することや、療養環境の質を保証すること、それによって療養者の身体面及び精神面の安定を重要なニーズとしてあげていた。特に病院への一時入院によるレスパイトケアを経験した介護者達は、レスパイト後の療養者の身体状態の変化や精神面の動揺を問題点として挙げ、現状では一般的な、病院や施設への一時入院・入所いうレスパイト方法に否定的な意見を表していた。平成17年度は、グループインタビューやアンケートによって更にデータを増やし、分析を進めながら、介護者のニーズに合わせたレスパイトケアプログラムを開発していく予定である。
分子性物質の多様な電荷秩序状態に対する高精度第一原理計算による研究

本研究では多様な電荷秩序状態を示す分子性固体に対してGGA汎関数とその短距離交換項にのみハートレーフォック法の厳密な交換項を取り入れるハイブリッド汎関数法Heyd-Scuseria-Ernzerhof (HSE06)を適用し,格子変位や電荷不均一の程度にみられる物質依存性を明らかにした.a) (TMTTF)2X系のMott絶縁体や電荷秩序状態に対し,まずスピン分極を考慮したGGAによる計算を行うことによって反強磁性状態の安定性を調べた.そのうえで, HSE06汎関数に基づく計算を実行し,バンドギャップおよび磁気モーメントを評価した.最近測定された実験構造[S. Kitou et al PRL 119, 065701 (2017)]に対して計算を行った結果,絶縁体的なバンド構造が得られ, Mott絶縁体相とは異なる反強磁性パターンが安定化することを示した.b)空間反転対称性を破る構造相転移を示すα-(BEDT-TTF)2と重水素の局在性と結合した不均一性を示すκ-D3(Cat-EDT-TTF)2の低温構造に対してGGAによるバンド計算を実行したところ,実験結果に反して金属的なバンド構造が得られた.これはGGAが電子を過剰に非局在化させる傾向があるためと考えられる.一方, HSE06汎関数を用いてバンド計算を行ったところ,絶縁体的な電子状態を得ることができた.さらに各分子の局所状態密度で評価した結果, HSE06汎関数を用い場合に電荷不均一性の程度が顕著になることがわかった.最終年度は, GGAとHSE06汎関数を用いて構造最適化を実行し,安定構造を比較した.その結果, HSE06汎関数は実験で確認されている分子構造(TTF骨格部分のC-C結合長の違い)を安定化させることがわかった.さらにα-(BETS)2I3の安定構造も明らかにした.第一原理計算において,密度汎関数理論(DFT)の枠組みで一般的に用いられている局所密度近似(LDA)や一般化密度勾配近似(GGA)に基づく計算をMott絶縁体や電荷秩序相といった強相関絶縁体物質に対して実行すると,電子を過剰に非局在化させる傾向があるため,実験結果に反して金属的なバンド構造が得られてしまうことが多い.これはLDAやGGAにおける自己相互作用の問題として知られており,分子性導体においては解決されていない.本研究では,分子性導体β'-(BEDT-TTF)_2ICl_2のMott絶縁体相および(TMTTF)_2X系の電荷秩序相に対し,まずスピン分極を考慮したGGAによる計算を行うことによって反強磁性状態の安定性を調べた.そのうえで, DFTにハートレーフォック法の厳密な交換項を取り入れるハイブリッド汎関数法(HSE06)に基づく第一原理計算手法を用いて電子状態を調べた結果、絶縁体的な電子構造を得ることに成功した.Dimer-反強磁性体に関しては、スピン分極した状態を安定化させ、ハイブリッド汎関数法により収束解が得られれば、絶縁体的なバンド構造を実現できることがわかり、計算方法を確立することに成功した。一方、電荷秩序系に関しては、分子間の電荷不均一性が計算により安定化されるのかを調べることが重要であると考えているが、ハイブリッド汎関数による構造最適化計算には予想以上の計算時間とリソースを要することが明らかとなった。分子性導体は,分子修飾やカウンターイオンの選択,また圧力印加により,電荷秩序,スピン密度波,スピンパイエルス,反強磁性,量子スピン液体,超伝導といった多様な基底状態を見せる.これらの電子相の発現のメカニズムを解明する上で,密度汎関数理論(DFT)に基づく第一原理計算手法も近年盛んに適用されるようになってきた.しかし, DFTの枠組みで一般的に用いられている局所密度近似(LDA)や一般化密度勾配近似(GGA)に基づく計算では,電子を過剰に非局在化させる傾向があるため,電子相関起源の絶縁体物質では実験結果に反して金属的なバンド構造が得られてしまうことが多い.これはLDAやGGAにおける自己相互作用の問題として知られている.本研究では,反強磁性絶縁体状態や電荷秩序状態を示す分子性導体β'-(BEDT-TTF)2ICl2および(TMTTF)2XF6系に対してスピン分極を考慮した第一原理計算を行なった.まず, GGAを適用し反強磁性状態の安定性およびバンド構造の安定性を評価し,分子あたりの磁気モーメントを定量的に求めた.そのうえで,自己相互作用の問題の解決策の1つとして用いられる,短距離交換項にのみハートレーフォック法の厳密な交換項を取り入れるハイブリッド汎関数法Heyd-Scuseria-Ernzerhof (HSE06)に基づいた計算によって電子状態を調べた結果, GGAによる結果と比較してバンドギャップや磁気モーメントが増大する(電子の局在性が高まる)ことがわかった.今年度は,最近,実験的に決定された(TMTTF)2PF6の電荷秩序状態における構造に対して計算を行った結果,絶縁体的なバンド構造が得られ反強磁性パターンについての情報も得られた.さらにHSE06汎関数を用いて構造最適化を実行し,電荷秩序の安定性を調べた.本研究の目的である、高精度な第一原理計算手法を主たるアプローチとして、構造最適化を実行することによって、電荷秩序を示す分子性固体における分子間での電荷不均一性やそれに伴う格子の歪みにみられる物質依存性を明らかにすることができ、現在を進捗状況としてはおおむね順調に進展している。

本研究では多様な電荷秩序状態を示す分子性固体に対してGGA汎関数とその短距離交換項にのみハートレーフォック法の厳密な交換項を取り入れるハイブリッド汎関数法Heyd-Scuseria-Ernzerhof (HSE06)を適用し,格子変位や電荷不均一の程度にみられる物質依存性を明らかにした.a) (TMTTF)2X系のMott絶縁体や電荷秩序状態に対し,まずスピン分極を考慮したGGAによる計算を行うことによって反強磁性状態の安定性を調べた.そのうえで, HSE06汎関数に基づく計算を実行し,バンドギャップおよび磁気モーメントを評価した.最近測定された実験構造[S. Kitou et al PRL 119, 065701 (2017)]に対して計算を行った結果,絶縁体的なバンド構造が得られ, Mott絶縁体相とは異なる反強磁性パターンが安定化することを示した.b)空間反転対称性を破る構造相転移を示すα-(BEDT-TTF)2と重水素の局在性と結合した不均一性を示すκ-D3(Cat-EDT-TTF)2の低温構造に対してGGAによるバンド計算を実行したところ,実験結果に反して金属的なバンド構造が得られた.これはGGAが電子を過剰に非局在化させる傾向があるためと考えられる.一方, HSE06汎関数を用いてバンド計算を行ったところ,絶縁体的な電子状態を得ることができた.さらに各分子の局所状態密度で評価した結果, HSE06汎関数を用い場合に電荷不均一性の程度が顕著になることがわかった.最終年度は, GGAとHSE06汎関数を用いて構造最適化を実行し,安定構造を比較した.その結果, HSE06汎関数は実験で確認されている分子構造(TTF骨格部分のC-C結合長の違い)を安定化させることがわかった.さらにα-(BETS)2I3の安定構造も明らかにした.今後、ハイブリッド汎関数計算を高速化する方法を検討し、様々な電荷秩序系に対して構造最適化計算を行い、電荷不均一量の物質依存性を調べる。今後の研究の推進方策としては、これまでの研究をそのまま継続して進展させる.水素結合系H/D3(Cat-EDT-TTF)2の示す電荷秩序状態に対してもハイブリッド汎関数を用いて、構造最適化を行い、電荷の偏りと格子歪みの程度を調べる。さらに、秩序パターンによっては、空間反転対称性を破り強誘電体へ転移する可能性を明らかにする。電荷秩序系に対するスピン分極を考慮した第一原理計算については来年度中に論文にまとめる。今年度は所属機関での大型計算機を利用できたため、クラスター計算機の購入を見合わせたことによる。他の予算でクラスタ計算機を購入できたため、次年度に使用額が生じた。次年度に国際会議で招待講演が予定されているため、その多くを旅費として使用する予定である。来年度にクラスター計算機を購入する。
神経発生および神経変性疾患における神経細胞死の分子機構に関する研究

本研究はアミロイド前駆体蛋白質(APP)が引き起こすニューロン死の分子機構に関する解析と、神経疾患プラダーウィリー症候群の原因遺伝子候補ネクジンの機能解析の二つからなっている。APPを過剰発現するとカスパーゼ3活性化を伴ったアポトーシスを誘導する。変異体APPを作製し、ヒトNT2ニューロンに導入しカスパーゼ活性化を検討した。その結果、βアミロイド領域を欠失したものでは、カスパーゼ3活性化を伴う細胞変性は殆ど起きなかったのに対し、カスパーゼによって切断されたAPPのN末端側断片ではカスパーゼ非依存的に細胞変性を引き起こした。以上の結果より、APP過剰発現によるカスパーゼ3活性化はβアミロイド領域に依存しており、活性化カスパーゼによって切断されたAPP断片のN末端領域はカスパーゼ非依存的な、ニューロン変性を引き起こすことが示された。またAPPを導入しカスパーゼ活性化に至る経路を検討した。APPを多量に、発現したニューロンでは細胞内のカルシウム濃度の異常な上昇と、カルパインの活性化を見いだした。またカルパイン阻害剤がカスパーゼ3活性化を抑制することを明らかにした。以上の結果からAPPは、ニューロン内でカルシウム濃度上昇を引き起こし、それがカルパイン活性化を引き起こす事、さらにカスパーゼ系の活性化、アポトーシスを誘導することを明らかにした。ネクジン遺伝子ノックアウトマウスの作製を行い、機能解析を行った。ノックアウトマウスは背根神経節で異常が観察された。またNGF刺激によるTrkAを介したリン酸化能が著しく低下していること、を見いだし、個体の神経においてネクジンがNGFによるシグナル伝達に関与していることが示された。ノックアウトマウス.では痛覚が鈍磨しており、末梢神経系のノシセプターにも異常が見られた。最後の所見は神経の遺伝疾患プラダーウィリー症候群の症状の一部と合致しており、ネクジンが原因遺伝子のひとつであることを強く示唆した。E2F1は、細胞周期のG1/S期移行に重要な役割を果たしている転写因子である。分裂停止ニューロンにおいてもE2F1遺伝子は発現しているがその生理的な意義は不明セある。我如ま胚性ガン細胞(P19)由来の分化ニューロンにE2F1を強制発現するとアポトーシスを誘導することを既に報告している。また、E2F1は、ニューロンがアポトーシス刺激を受けた場合に発現が上昇するとの報告がある。我々は細胞周期の調節以外に、特に分裂終了細胞においてはアポトーシスの制御に関与しているものと考え、その分子的な機構を明らかにすることを研究の目的とした。E2F1遺伝子のニューロンで果たす機能を解析するためにニューロンへのE2F1遺伝子導入実験を行った。分化したニューロンは分裂を終了しているため遺伝子導入効率が非常に悪く、ニューロンへの遺伝子導入は困難である。そのため分裂終了ニューロンへの遺伝子導入ベクターとしてアデノウイルスベクターを用いた。E2F1をCMVプロモーターにより発現するアデノウイルスベクターは、Nevins博士より供与されたものを用いた。また、DNA結合活性を欠失したE2F1cDNA(E132)(Lu博士より供与)を発現するアデノウイルスベクターを作製した。ウイルスベクターの作製方法は東京大学医科学研究所の斎藤泉博士らが開発したCOS-TPC法によった。現在作製されたベクターを用いて神経培養細胞に導入を試みている。導入されたベクターはいずれも高発現することが示された。現在この実験系によりE2F1の作用を検討している。

分裂停止ニューロンにおいてもE2F1遺伝子は発現しているがその生理的な意義は不明である。我々は胚性ガン細胞(P19)由来の分化ニューロンにE2F1を強制発現するとアポトーシスを誘導することを既に報告している。我々は細胞周期の調節以外に、特に分裂終了細胞においてはアポトーシスの制御に関与しているものと考え、その分子的な機構を明らかにすることを研究の目的とした。E2F1遺伝子のニューロンで果たす機能を解析するためにニューロンへのE2F1遺伝子導入実験を行った。分化したニューロンは分裂を終了しているため遺伝子導入効率が非常に悪く、ニューロンへの遺伝子導入は困難である。そのため分裂終了ニューロンへの遺伝子導入ベクターとして既に系の確立されたアデノウイルスベクター系を使用することとした。更に、細胞毒性がより微弱であるとの報告のあるバキュロウイルスベクター系の開発を検討している。バキュロウイルスベクターの開発は、大阪大学微生物学研究所、松浦善治教授との共同研究を遂行している。現在E2F1をCMVプロモーターにより発現するアデノウイルスベクターを作製した。作製されたベクターを用いて神経培養細胞に導入した。導入されたベクターはいずれも高発現すること、更に神経細胞にアポトーシスを誘導することが示された。現在この実験系によりE2F1のアポトーシス誘導機序を検討中である。本研究では、アミロイド前駆体蛋白質、転写因子E2F1、ネクジンなど神経発生や変性に関与する遺伝子を神経細胞に導入し、その機能を解析してきた。これまで、それらの遺伝子を導入発現するベクターとしてアデノウイルスベクターを用いてきた。しかし、本ベクターは神経細胞に遺伝子導入効率は高いものの、特殊な神経を標的に出来ないこと、神経以外の細胞にも同時に導入されてしまうため神経特異的な効果を検討するのが困難であるなどの問題点がある。そのため今後の更なる詳細な解析を進めるためには神経細胞特異的に遺伝子導入されるベクターの開発が不可欠になってきた。そこで本年度は、そうした目的に用いることの出来る可能性のあるベクターの開発に着手した。本年度は新たな遺伝子導入ベクターとして哺乳動物プロモーターを組み込んだバキュロウイルスを改変して用いる事を試みている。本ベクターは、昆虫細胞で活性の強いポリヘドリンプロモーターの下流に哺乳動物細胞の膜蛋白質等を発現でき、そのことでバキュウロウイルスのコート蛋白質の性質を自由に改変可能と考えられる。改変されたコート蛋白質によって感染する相手の細胞に対する選択性を著しく変えることが期待される。このことは神経細胞をターゲットとした特異的遺伝子導入を可能にすることが考えられ、特殊な神経細胞への遺伝子導入法としても有望である。今年度は、哺乳動物細胞で強い転写活性を持つCMVプロモーターと昆虫細胞で活性のあるポリヘドリンプロモーターを有するものをまず作成し、種々の細胞での発現実験を行った。