hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
正負反射型弾性表面波反射器・共振器の研究

本研究担当者らが考案した反射位相が互いに180度異なる反射エレメントを1/4波長間隔で配列する新しい弾性表面波反射器構成法-正負反射型構成法-を用いた高効率反射器の動作解析と,この反射器を用いたUHF帯共振器の試作を行うことを目的として研究を行った.以下,本研究によって得られた知見,成果,今後の展開について述べる.1.正負反射型反射器の動作をモード結合理論と摂動論を組合せた波動論を用いて解析した.その結果,反射係数や電気的摂動と弾性的摂動との重畳関係などの見通しの良いclosed form解を得た.本解析結果は実験値やFEMによる解析結果と良く一致した.また,動作機構を明らかにするため,反射器内部の界分布,特に電位分布を解析し,ブリルアンダイアグラムと対比して考察した.これらの成果は昭和62年度春期及び63年度春期音響学会で発表した.現在, IEEE英文論文誌に投稿準備中である.2.正負反射型反射器及び共振器を作成する場合,電極構造が従来型よりも微細であるため,周波数限界の点でやや不利である.この問題を解消し, UHF帯共振器を実現するために,リフトオフ加工におけるフォトレジストのオーバハング現象を積極的に利用した微細パターンの作成法を新たに考案し,これに基づいてLiNbO_3基板上の500MHz帯正負反射型共振器を作成し,良好な結果を得た.本研究で考案した微細パターン作成法は正負反射型反射器・共振器の作成のみに留らず, UHF帯一方向性変換器などにも応用可能である.これは今後の研究課題としたい.なお,これらの成果はJJAP誌に発表した.本研究担当者らが考案した反射位相が互いに180度異なる反射エレメントを1/4波長間隔で配列する新しい弾性表面波反射器構成法-正負反射型構成法-を用いた高効率反射器の動作解析と,この反射器を用いたUHF帯共振器の試作を行うことを目的として研究を行った.以下,本研究によって得られた知見,成果,今後の展開について述べる.1.正負反射型反射器の動作をモード結合理論と摂動論を組合せた波動論を用いて解析した.その結果,反射係数や電気的摂動と弾性的摂動との重畳関係などの見通しの良いclosed form解を得た.本解析結果は実験値やFEMによる解析結果と良く一致した.また,動作機構を明らかにするため,反射器内部の界分布,特に電位分布を解析し,ブリルアンダイアグラムと対比して考察した.これらの成果は昭和62年度春期及び63年度春期音響学会で発表した.現在, IEEE英文論文誌に投稿準備中である.2.正負反射型反射器及び共振器を作成する場合,電極構造が従来型よりも微細であるため,周波数限界の点でやや不利である.この問題を解消し, UHF帯共振器を実現するために,リフトオフ加工におけるフォトレジストのオーバハング現象を積極的に利用した微細パターンの作成法を新たに考案し,これに基づいてLiNbO_3基板上の500MHz帯正負反射型共振器を作成し,良好な結果を得た.本研究で考案した微細パターン作成法は正負反射型反射器・共振器の作成のみに留らず, UHF帯一方向性変換器などにも応用可能である.これは今後の研究課題としたい.なお,これらの成果はJJAP誌に発表した.
マンガンを主成分とする準輝石の化学組成領域

この研究で、化学組成を検討したマンガンを主成分とする準輝石は、パイロクスマンガン石、ばら輝石、バスタム石、南部石、マ-スタ-石、イネス石、である。また、これらと共生する単斜輝石についても、化学組成を検討した。パイロクスマンガン石は、CaSiO_3モルが10%以下で安定であり、生成温度が高いところでは、CaSiO_3モルが少ないもののみが安定である。FeSiO_3モリは変化幅が大きく、検討したものの中では、最高32%に達した。ばら輝石は広い温度範囲で安定であり、ほとんどはCaSiO_3モルが1020%、(Fe,Mg)SiO_3モルが30%以下の領域に存在する。ところが低温生成のばら輝石では、CaSiO_3モルが3%に達するものが存在し、このタイプのばら輝石は必ず理想組成に近いヨハンセン輝石と共生している。バスタム石は、広い組成領域を持ち、CaSiO_3モルが3055%、(Fe,Mg)SiO_3モルが20%以下に存在する。ただし、CaSiO_3モルが4550%の帯状には存在しないことがある。この帯状領域は単斜輝石の組成にあたる。高温生成では、(Fe,Mg)SiO_3モルが約20%以下のマンガンに富む部分の単斜輝石領域は、バスタム石が安定である。温度が低下するに従い、CaMnSi_2O_6付近の単斜輝石が安定に現われ、Ca(Fe,Mg)Si_2O_6に向かって完全に領域が連続するようになる。即ち、低温生成の場では、バスタム石の領域は狭くなるが、単斜輝石帯状領域を少しでも外れたところでは、バスタム石が現われる。南部石ーソ-ダ南部石ーマ-スタ-石の間では、組成の連続性が示唆される。しかし、検討できるサンプルが少ないので、生成条件との関連は今後の課題である。イネス石は、CaーMn置換以外では組成の変化は極めて乏しい。本年度は、福島県、新潟県、栃木県、岐阜県、三重県、京都府において、8ケ所のマンガン鉱山を調査し、マンガンを生成分とする準輝石の収集ならびに産状の把握をおこなった。4ケ所の鉱山から得られた資料の一部について、研磨薄片を作製し、エネルギ-分散型マイクロアナライザ-による化学分析をおこなった。対象とした鉱物は、ばら輝石、パイロクスマンガン石、バスタム石、マ-スタ-石、南部石、含マンガン輝石および含マンガン角閃石類である。現在までのところ、およそ120美の分析を終え、さらに続行中である。そのうちのパイロクスマンガン石について一例をあげると、栃木県日瓢鉱山産のものは極めて鉄に富み、福島県一の木鉱山産のものは鉄はほとんど無く、わずかなマグネシウムを含むということがわかった。いずれもカルシウムは極めて乏しく、この鉱物の化学組成変化を調べる上で極端な例の代表となる興味深いものである。また、一の木鉱山では、銅、コバルト、ニッケルを生成分とする硫化物がマンガン準輝石中に見いだされ、マンガン準輝石生成の際の元素移動を考える上で重要と思われ、さらに分析例をふやして検討材料とする予定である。コバルトX線菅球を購入し、マンガン鉱物のX線粉末回折実験をおこなっている。これにより銅の菅球を使う通常の測定より、バックグランドが低くたもたれ回折線の分離がよくなった。格子定数の測定精密化や多種類の鉱物が混存する資料に対しての同定が容易になるなど、マンガン鉱物のX線粉末回折に有効である。

しかし、検討できるサンプルが少ないので、生成条件との関連は今後の課題である。イネス石は、CaーMn置換以外では組成の変化は極めて乏しい。この研究で、化学組成を検討したマンガンを主成分とする準輝石は、パイロクスマンガン石、ばら輝石、バスタム石、南部石、マ-スタ-石、イネス石、である。また、これらと共生する単斜輝石についても、化学組成を検討した。パイロクスマンガン石は、CaSiO_3モルが10%以下で安定であり、生成温度が高いところでは、CaSiO_3モルが少ないもののみが安定である。FeSiO_3モルは変化幅が大きく、検討したものの中では、最高32%に達した。ばら輝石は広い温度範囲で安定であり、ほとんどはCaSiO_3モルが1020%、(Fe,Mg)SiO_3モルが30%以下の領域に存在する。ところが低温生成のばら輝石では、CaSiO_3モルが30%に達するものが存在し、このタイプのばら輝石は必ず理想組成に近いヨハンセン輝石と共生している。バスタム石は、広い組成領域を持ち、CaSiO_3モルが3055%、(Fe,Mg)SiO_3モルが20%以下に存在する。ただし、CaSiO_3モルが4550%の帯状には存在しないことがある。この帯状領域は単斜輝石の組成にあたる。高温生成では、(Fe,Mg)SiO_3モルが約20%以下のマンガンに富む部分の単斜輝石領域は、バスタム石が安定である。温度が低下するに従い、CaMnSi_2O_6付近の単斜輝石が安定に現われ、Ca(Fe,Mg)SiO_2O_6に向かって完全に領域が連続するようになる。即ち、低温生成の場では、バスタム石の領域は狭くなるが、単斜輝石帯状領域を少しでも外れたところでは、バスタム石が現われる。南部石ーソ-ダ中部石-マ-スタ-石の間では、組成の連続性が示唆される。
異種肝臓移植の基礎的研究(拒絶反応抑制における細胞間接着分子の機能)

我々は,異種間での拒絶反応に細胞間接着分子がどのように関与しているかを解明し,臓器移植の治療において新しい展開を求めた.移植のモデルとしてラットの臓器をマウスに移植する系を確立し(特に心臓および肝臓)この異種間移植のモデルを利用し,接着分子の役割について検討した.マウス心臓移植の系において,ICAM-1とLFA-1に対する抗体を投与するとにより免疫寛容が得られることがわかっており,この画期的な治療がドナー側,レシビエント側のどの接着分子が関与しているかを調べるために,ラットおよびマウスのそれぞれの接着分子抗体を投与し、その結果ドナー側のICAM-1とレシビエント側のLFA-1が拒絶反応におけるシグナル伝達に重要であることが判明した.さらにこの組み合わせが異種間移植の拒絶反応抑制に大きな役割を示していることが判明した.さらにリンパ球培養,免疫組織染色を行い,細胞性免疫の抑制が役立っていることが判明した.さらにIL-2産生抑制物質であるFK506を併用することにより免疫抑制効果は相乗的に働いた.これらの事実は異種間での臓器移植にとって新しい知見である.マウス同種移植において,ICAM-1とLFA-1の抗体による免疫寛容機序をさらに深く調べるために,サイトカインの発現と寛容導入されたマウスのリンパ球を移植前のマウスに導入することにより,同様の寛容が得られる事実を発見した.寛容導入マウスでのリンパ球のサイトカイン発現の違いを認め,寛容導入の機序をさらに細かく追求することができた.接着分子は多様でありそれぞれの働きについて特異的な区分が十分になされていないのが現状である.我々は臨床において,生体部分肝臓移植を行っているが,現状では拒絶反応を完全に抑制できない.接着分子の抗体により特異的な寛容がえられることを目標にさらに実験を積んでいきたいと考えている.我々は,異種間での拒絶反応に細胞間接着分子がどのように関与しているかを解明し,臓器移植の治療において新しい展開を求めた.移植のモデルとしてラットの臓器をマウスに移植する系を確立し(特に心臓および肝臓)この異種間移植のモデルを利用し,接着分子の役割について検討した.マウス心臓移植の系において,ICAM-1とLFA-1に対する抗体を投与するとにより免疫寛容が得られることがわかっており,この画期的な治療がドナー側,レシビエント側のどの接着分子が関与しているかを調べるために,ラットおよびマウスのそれぞれの接着分子抗体を投与し、その結果ドナー側のICAM-1とレシビエント側のLFA-1が拒絶反応におけるシグナル伝達に重要であることが判明した.さらにこの組み合わせが異種間移植の拒絶反応抑制に大きな役割を示していることが判明した.さらにリンパ球培養,免疫組織染色を行い,細胞性免疫の抑制が役立っていることが判明した.さらにIL-2産生抑制物質であるFK506を併用することにより免疫抑制効果は相乗的に働いた.これらの事実は異種間での臓器移植にとって新しい知見である.マウス同種移植において,ICAM-1とLFA-1の抗体による免疫寛容機序をさらに深く調べるために,サイトカインの発現と寛容導入されたマウスのリンパ球を移植前のマウスに導入することにより,同様の寛容が得られる事実を発見した.寛容導入マウスでのリンパ球のサイトカイン発現の違いを認め,寛容導入の機序をさらに細かく追求することができた.接着分子は多様でありそれぞれの働きについて特異的な区分が十分になされていないのが現状である.我々は臨床において,生体部分肝臓移植を行っているが,現状では拒絶反応を完全に抑制できない.接着分子の抗体により特異的な寛容がえられることを目標にさらに実験を積んでいきたいと考えている.我々は異種間における臓器移植の実験的モデルを通じて、細胞間接着分子の免疫機能や相互作用を検討し、さらに異種間臓器移植における拒絶反応を抑制することを目標に研究に励んでいる。同種心移植モデルで証明されている抗接着分子抗体(抗ICAM-1抗体、抗LFA-1抗体)を用いた免疫寛容が、異種に応用されるかが大きな課題であった。我々は心臓と肝臓について、移植実験を行っている。心臓においてはラット心臓をマウスに移植し抗接着分子抗体(抗ラットICAM-1抗体、抗マウスLFA-1抗体)を使用することにより飛躍的に生存率が延長し、さらに免疫抑制剤であるFK506を併用することによりさらなる延長が認められた。これは混合リンパ球培養でも証明され、接着分子の役割を明らかにすると共に異種間移植への道を開くものと確信している。現在当初のもう一つの大きな目標である、マウス肝臓移植とゆう世界でもまれな実験モデルの作成とこれをつかった免疫機能検査があるが、モデルの作成はかなりの技術熟練をようし安定した成績を得るにはさらなる時間が必要である。現在この実験とは別にセレクチンと言う細胞の接着に初期に機能すると考えられている接着分子に着目しこの抗体が、臓器移植にいかに作用しているかも併せて検討中である。来年度は本実験をさらに深め免疫寛容に一歩でも近づけるよう努力する所存である。マウス心臓移植の系において,ICAM-1とLFA-1に対する抗体を投与することにより免疫寛容が得られることがわかっており,この画期的な治療がドナー側,レシビエント側のどの接着分子が関与しているかを調べるために,ラットおよびマウスのそれぞれの接着分子抗体を投与し,その結果ドナー側のICAM-1とレシビエント側のLFA-1が拒絶反応におけるシグナル伝達に重要であることが平成6年度の時点で判明した.さらにこの組み合わせが異種間移植の拒絶反応抑制に大きな役割を示していることが判明した.さらにIL-

2産生抑制物質であるFK506を併用することにより免疫抑制効果は相乗的に働いた.本年度は以上のことを免疫学的にさらに検証するために、リンパ球細胞培養および組織免疫染色を行い,細胞性免疫が強く抑制されていることが判明した。これらの事実は異種間での臓器移植にとって新しい知見でわる.しかし異種抗体の産生を抑制できない事実もつかんだ。マウス同種移植において,ICAM-1とLFA-1の抗体のよる免疫寛容機序をさらに深く調べるために,サイトカインの発現と寛容導入されたマウスのリンパ球を移植前にマウスに導入することにより,同様の寛容が得られる事実を発見した.寛容導入マウスでのリンパ球のサイトカイン発現の違いを認め,寛容導入の機序をさらに細かく追求することができた.肝臓移植について同様の実験を行っているが現在まとめるに至っていないがほぼ同様の知見が得られそうである。免疫寛容を得るには液性免疫の抑制が不可欠でありこれらの問題点を解決するためにまだ時間が必要である。しかし当初の目的であった異種移植における接着分子の役割が明らかにされ更なる研究が期待される。
テーラーメイドワクチン創製のための次世代型感作アレルゲン分子診断法の開発

アレルギー疾患の唯一の根治療法はアレルゲン特異的免疫療法であるが、現行法ではアレルゲンの粗抽出物を使用しているため副反応の危険性が高く、効果も期待されているほど高くない。本研究では、より安全で有効なアレルゲン免疫療法ワクチンを開発するための分子診断技術を開発することを目的とした。その結果、組換えタンパク質として23種26個のダニアレルゲンを使用した分子診断システムを構築し、患者個人の反応するアレルゲン分子群の同定によるワクチンの開発を可能にし、病態の予測も期待できる診断システムを開発した。日本人の約半数が何らかのアレルギー疾患に罹患していると推定されており、その抜本的対策の確立が喫緊の課題となっている。これまでに申請者らは、国際的に最も罹患率の高いダニアレルギーに対して、感作アレルゲンを網羅的に特定する分子診断法(CRD, component-resolved diagnosis)を提案すると共に、患者の感作アレルゲンプロファイルを解析してきた。更に本法には、従来法で非アトピー性と判定されてきた難治性患者に対する感作アレルゲンの特定にも威力を発揮しうる可能性など、新たな有効性も実証されつつある。本研究では、このプロトタイプCRD法を更に信頼性の高い診断技術へとに進化させると共に、エビデンスの蓄積を通じて唯一の根治療法である免疫療法を確立するための基盤を整備することを目的としている。本年度においては、我々が可溶性発現生産に成功している20種類のダニ主要抗原(Der f 1-Der f 11, Der f 13, Der f 14-Der f 18, Der f 20-Der f 22)、および我々が新たに同定した高反応性ダニアレルゲン分子種(Mag133, DFA22, DFA67)の計23種類の組換えダニアレルゲンに対するダニアレルギー患者の感作状況を検体数を増やして検証した。その結果、同組換えアレルゲンライブラリーを用いて検体ごとに異なる感作アレルゲン分子種の特定が充分に可能であること、本系では特に主要抗原Der f 2, Der f 5, Der f 21に対して高頻度な感作を認めること、また、これら3種の主要抗原に陰性の検体は、その他のマイナーアレルゲン分子種に対してそれぞれ固有の感作プロファイルを示すこと、が明らかとなった。現在、日本人の約半数近くが何らかのアレルギーを呈していると推定されており、本疾患に対して抜本的対策を講ずることが我が国にとっての急務となっている。本研究では国際的に最も罹患率の高いダニアレルギーに対して、感作アレルゲンを網羅的に特定する分子診断技術(CRD, component-resolved diagnosis)を更に確度の高い臨床診断技術へと改良・進化させると共に、当該臨床エビデンスの蓄積により同疾患の唯一の根治療法である特異的免疫療法を確立するための基盤技術を整備することを目的としている。前年度までに、プロトタイプCRD法の感作アレルゲン分子種特定における有用性を示す所見が得られた一方、従来ダニ主要アレルゲンと認識されているグループ1ダニ主要抗原(Der f 1)の検出が現行法では良好に行えないという課題も浮上してきた。そこで本年度では、Der f 1の安定検出系の確立を目指すと共に、プロトタイプCRD法の臨床エビデンスの更なる蓄積を図ることを目的とした。Der f 1検出系改良への足がかりとして成熟型Der f 1および全長Der f 1の組換え体に対するダニアレルギー患者IgEとの結合活性を調査した結果、双方に陽性を示す患者や片方のみに陽性を示す患者が認められ、検体ごとに反応プロファイルが異なる所見が観察された。そこでCRDアレルゲンライブラリーに成熟型Der f 1と全長Der f 1を両方適用して患者IgEとの反応頻度を調査したところ、天然型Der f 1を用いたELISA法による反応頻度と良く一致するDer f 1検出所見を得ることができた。更にプロトタイプCRD法の検体数を更に拡大したところ、簡便かつ再現良く患者ごとに異なる感作アレルゲンの特定が可能であること、また、臨床パラメーターとの相関を示す感作ダニアレルゲンの存在を示唆する所見が得られた。現在、日本人の半数以上が何らかのアレルギー疾患を有しており、特にダニアレルギーは重篤な喘息症状を引き起こすためその対策が急務である。本研究では、ダニアレルギーの正確な診断及びアレルギー疾患の唯一の根治療法であるアレルゲン特異的免疫療法の治療成績向上のために、ダニアレルギー患者が感作されているアレルゲンを正確に診断するための分子種診断技術(CRD, component-resolved diagnosis)を構築し、高精度の診断並びに効果的な免疫療法を実現するための分子基盤整備を目的とした。昨年度までに、計23種類のダニアレルゲン分子を可溶性タンパク質として発現・精製に成功し、ダニ主要抗原であるDer f 1については全長型と成熟型のDer f 1の両方を使用することで、天然型Der f 1と一致する検出系が構築できることを明らかとした。そこで、今年度は、構築したCRD法を使用し、病態が明らかとなっているダニ喘息患者のIgE反応プロファイルと臨床データを比較することにより、臨床でのCRDの意義と有用性を検証することを目的とした。従来型ダニIgE検査法であるRAST法で陽性を示し、臨床症状の判明している22検体のダニ喘息患者血漿を用いて構築したCRD法により患者毎のIgE反応アレルゲンプロファイルを解析した。その結果、患者によりそのプロファイルが異なる所見を認め、従来法であるRAST値とCRDによる反応アレルゲン数の間に明確な相関は認められなかった。

一方で、病態が喘息のみ、喘息とアレルギー性鼻炎、喘息と鼻炎、更にアトピー性皮膚炎を合併している患者間でその重症度とRAST値、CRDプロファイルを解析した結果、RAST値と病態の間に関連性は認めなかったが、病態がひどくなるにつれ、CRDプロファイルで50%以上の高頻度で反応するアレルゲン数が増加しており、CRDにより臨床病態の悪化が予測できると示唆する所見が得られた。アレルギー疾患の唯一の根治療法はアレルゲン特異的免疫療法であるが、現行法ではアレルゲンの粗抽出物を使用しているため副反応の危険性が高く、効果も期待されているほど高くない。本研究では、より安全で有効なアレルゲン免疫療法ワクチンを開発するための分子診断技術を開発することを目的とした。その結果、組換えタンパク質として23種26個のダニアレルゲンを使用した分子診断システムを構築し、患者個人の反応するアレルゲン分子群の同定によるワクチンの開発を可能にし、病態の予測も期待できる診断システムを開発した。当初の目標であるダニアレルギー分子診断法の有用性を実証する臨床エビデンスが順調に蓄積しつつあるため、また、本年度の課題であったグループ1ダニ主要アレルゲン検出系の改良も順調に成し遂げられたため。27年度が最終年度であるため、記入しない。農学今後はプロトタイプCRD法の解析症例を更に蓄積すると共に、本年度において予備的に観察した臨床パラメーターとの相関を示す感作ダニアレルゲン分子種につき、その診断および治療のバイオマーカーとしての有用性を更に検討していく予定である。また、現行のプロトタイプCRD法を臨床でのマルチプレックスCRD技術へと応用展開する上で必要な諸技術についても平行して確立していく予定である。我々のダニアレルギー分子診断法の有用性を示唆するエビデンス蓄積が予定通りに進行しつつあるため。グループ1ダニ主要アレルゲンの検出系確立に係る技術的なトラブル、および組換えアレルゲン分子種の網羅的生産に係る不具合がいずれも想定より少なく、当該消耗品費に次年度使用額が生じたため。また、当初予定していた情報収集等に係る出張計画を見合わせたため。今後は引き続き精製組換えアレルゲンの網羅的大量調製を進めつつ、ベンチレベルでのCRD解析症例の蓄積と有用性の検証を継続すると共に、得られた分子診断情報の臨床バイオマーカーとしての有用性有無に関する検討を加える予定である。また、組換えアレルゲンと天然型分子との免疫生化学的特性の差異検討や、プロトタイプCRD法の次世代CRD法への展開に係る要素技術の開発も合わせて推進していく予定である。次年度使用額については、現行のCRD法についての更なる臨床エビデンスの蓄積と感作アレルゲンの診断・治療バイオマーカーとしての有用性検証、および同技術の臨床レベルCRD法への応用展開に係る消耗品費として使用する計画であるほか、必要に応じて成果発表・情報収集旅費としても使用する予定である。
強磁性体シリサイド/ゲルマニウム界面の原子層制御によるスピン融合型集積回路の創出

集積回路の微細化限界打破に向けたポストスケーリング技術としての期待が高まっているSi系スピントランジスタの実現を目指し、本年度は分子線エピタキシー法を用いて、IV族半導体Ge上における強磁性体シリサイドFe_3Siの高品質形成、及びGe、Fe_3Siの多段エピタキシャル成長について検討した。まず始めに、Ge(111)基板上においてFe_3Si層のエピタキシャル成長条件を最適化(130°C成長,化学量論組成)し、非常に良好な結晶性と急峻界面を両有する高品質なFe_3Si/Ge構造を実現した。その後、[Fe_3Si/Ge]_2多層構造の実現を目指し、Fe_3Si上におけるGe成長(200°C)を検討したところ、Ge層のエピタキシャル成長を実現したが、表面に凹凸(3nm)が残留し、その上に形成したFe_3Si層に多数の欠陥や多結晶成分が発生する問題が生じた。この現象がGe原子のマイグレーション不足に起因することをつきとめ、その解決のためにFe_3Si上におけるGeの成長温度の効果を検討した。マイグレーション促進に向け、成長温度の高温化(400°C)を行ったところ、Fe_3SiとGeの界面反応を引き起こす結果が得られた。そこで、界面反応を抑制しつつマイグレーションを促進させるため、Ge堆積中に成長温度を上げる傾斜温度堆積法を考案し、下地のFe_3Si層と反応を起こさず、且つ平坦な表面構造を有するGe層の形成を実現した。更にその上にFe_3Si層をエピタキシャル成長させることで、高品質な[Fe_3Si/Ge]_2多層構造を実現し、Ge、Fe_3Siの多段エピタキシャル成長技術の確立に成功した。この結果は、強磁性体シリサイドFe_3Siと高移動度半導体Geを融合させることによりキャリヤ移動度の高いSi系スピントランジスタの創出、及び縦型構造を有するスピントランジスタへの展開を可能とする重要な成果である。集積回路の微細化限界打破に向けたポストスケーリング技術としての期待が高まっているSi系スピントランジスタの実現を目指し、本年度は分子線エピタキシー法を用いてIV族半導体(Si, Ge)上に界面制御された強磁性体シリサイドFe_3Siを高品質形成する手法を検討した。Si基板上において基板面方位、成長温度を変化させてFe_3Si層のエピタキシャル成長を行ったところ、Si(111)基板上でエピタキシャル成長を実現したが、Fe_3Si/Si界面に凹凸(10nm)が発生し、その結果としてスピン散乱を引き起こす問題が生じた。この原因がFe_3SiとSiの格子不整合率(4%)に起因していることをつきとめ、その問題解決のために、Fe_3Siとの格子不整合がほとんどないGe基板上におけるFe_3Si層のエピタキシャル成長を検討した。基板面方位、堆積レート、成長温度、Fe/Si組成等の成長条件を系統的に変化させて実験を行い、Fe_3Siエピタキシャル成長に与える界面原子配列と表面マイグレーションの影響について解明した。その結果を用いて成長条件の最適化(130°C成長,化学量論組成)を行い、Ge(111)基板上において非常に良好な結晶性を有し、界面が急峻なFe_3Siの原子層制御エピタキシー技術を確立した。また、スピン偏極率の向上を目指し、Fe_3Si結晶の規則構造化を促進させる目的で低温ポストアニール(200°C)を検討し、界面急峻性と規則構造化を両立させることに成功した。この結果は、強磁性体シリサイドFe_3Siと高移動度半導体Geを融合させることにより、キャリヤ移動度の高いSi系スピントランジスタを創出できることを示唆する重要な成果である。

この結果は、強磁性体シリサイドFe_3Siと高移動度半導体Geを融合させることによりキャリヤ移動度の高いSi系スピントランジスタの創出、及び縦型構造を有するスピントランジスタへの展開を可能とする重要な成果である。
TRPM7 による代謝制御機構の解明

私たちは、TRPM7の生理機能およびキナーゼ活性の意義を解明するために、TRPM7キナーゼドメイン内の1アミノ酸置換によってATPへの結合をなくし、キナーゼ活性を全身で不活化した遺伝子改変マウスを作成した。この変異マウスは正常に発育するが、コレステロール代謝異常を示すことが明らかになった。さらに、このコレステロール代謝異常は、肝臓細胞からのコレステロールの分泌障害が原因であることが明らかとなった。既存のキナーゼと一次構造が全く異なるキナーゼファミリーを検索する過程でTRPチャネル構造を持つ遺伝子(TRPM7)を偶然に発見し、そのキナーゼドメインの結晶構造を明らかにし、キナーゼドメインによるチャネルの活性化メカニズムについても報告してきました。これらの研究により、TRPM7キナーゼは自己リン酸化によるチャネル制御よりも新規の基質を持つ可能性が示唆されました。TRPM7の生理機能については、細胞レベルでは鶏B細胞での遺伝子欠損によって細胞内Mg2+の濃度低下が起こるとの報告がなされています(Schmit et al., Cell 2003)。また、ヒトの遺伝学的研究により、同様のドメイン構造を持ったTRPM6については低マグネシウム血症との関係が報告されました(Schlingmann et al., Nat Genet 2002)。私たちは、TRPM7の生理機能およびキナーゼ活性の意義を解明するために、TRPM7キナーゼドメイン内の1アミノ酸置換によってATPへの結合をなくし、キナーゼ活性を全身で不活化した遺伝子変異マウスを作成しました。この変異マウスは正常に発育しますが、脂肪肝などのコレステロール代謝異常を示すことが明らかになりました。この変異マウスに高脂肪食を与えると、肝臓の高度の線維化が起こり非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)様の病態になります。本研究は、近年のメタボリックシンドロームの増加により人口の23%が発症すると考えられているNASHの新規病態モデルマウス確立に繋がることが期待されます。(研究内容)TRPファミリーの内でも、TRPM7はイオンチャネル構造とキナーゼ活性を持つドメインより構成される特異な分子である。このチャネルの構造制御機構については詳細な報告がなされ理解が深まっているが、キナーゼ活性の役割については未だ不明である。我々は、TRPM7の生理機能とキナーゼ活性の意義を解明するために、TRPM7のキナーゼ活性のみを1アミノ酸置換により不活化した遺伝子改変マウスを作成した。この変異マウスは正常に発育するが、低コレステロール血症が認められた。本研究では、TRPM7変異マウスによって明らかになったこれらの代謝異常より、全く新しい視点からの代謝制御メカニズム構築に向けた研究を推進する。(研究成果)TRPM7のチャネル制御機構の解析:チャネル活性を電気生理学的に解析し、TRPM7の活性制御機構を検討した。その結果、細胞内のpHやMg2+イオンによるチャネル活性の意義について結果を得ることができた。さらに、細胞内のMg2+の影響はTRPM7の高親和性と低親和性Mg2+結合領域があることが示唆された。これらの結果は論文として発表した。TRPM7遺伝子改変マウスでの代謝機能解析:TRPM7変異マウスは発育異常は示しませんが、血液生化学検査により代謝異常があることが明らかになった。この変異マウスに正常食、高コレステロール食や、糖負荷試験などの代謝変化を促す刺激を加えた時の血液中の代謝指標を生化学的に調べた。1:体重は変異マウスで10%程減少している。2:血中コレステロール、中性脂肪値が変異マウスで減少している。3:変異マウスで肝臓に膠原繊維の蓄積が見られる。(研究の意義)今後の研究により、TRPM7による新しい代謝制御機構の解明が期待される。研究計画のチャネル制御機構については、順調に推移し論文も発表することができた。また、TRPM7変異マウスの解析でも血中コレステロール異常の分子メカニズムに関しての研究が進展している。低コレステロールの分子メカニズムを解明するためには、基質を明らかにする必要がある。キナーゼ活性の不活化により、異常が起きているので分子メカニズムとしてはキナーゼの基質を明らかにすることが重要である。(方法)次元電気泳動法によるキナーゼ基質検出1:TRPM7変異マウスと野生型より細胞培養を行う。2:各培養細胞を2次元電気泳動を行い、pro-Qダイアモンド染色で比較する。3:変異型で蛍光シグナルの低いスポットを質量分析で蛋白質を同定する。4:基質蛋白質が同定できれば、一連の生化学的解析を行う。1)動物:平成23年度に比べ飼育個体数を半減させるため50万円を計上する。2)細胞培養:細胞培養関連試薬(バッファー、血清など)・消耗品を計(40万円)、培養プレートなどの滅菌プラスチック類(30万円)を計上する。3)生化学検査:結合蛋白質やキナーゼ基質検索のために50万円計上する。4)分子生物学試薬:変異マウスの遺伝子レベル研究関連試薬20万円計上する。
体外受精における凍結保存卵の研究

近年の体外受精・胚移植の急速な普及に伴い,卵細胞及び受精卵の凍結保存に大きな関心が寄せられている.本研究ではマウス及びヒトの受精卵・未受精卵を対象として凍結・融解を行い,融解後の発生率と超微形態学的変化について検討を加えた.マウス未受精卵及び受精卵の凍結保存は,ジメチルスホキシド(DMSO)1.5Mを凍結保護剤として使用し,プログラムフリーザーで凍結・融解プログラムの条件を各種設定して施行した.氷点下80度まで毎分0.3度で緩徐に冷却し,以後液体窒素中で急速凍結した場合,融解も毎分2度で緩徐に行なうと発生率は向上した.1細胞期胚では2細胞期胚まで発生する率が最高55%, 2細胞期胚では60%が4細胞期胚まで発生した一方,未受精卵では融解後の体外受精で以後2細胞期胚まで発生したのは最高12%に過ぎなかった未受精卵について,更に同上の凍結プログラムと毎分8度の融解プログラムで検討したところ,更に融解後の体外受精で2細胞期までは26%,拡張胞胚までは5%が発生した.これらの未受精卵を透過型電子顕微鏡で観察すると,ミトコンドリアの膨化・変性や表層顆粒の現象が著名であり,超微形態学的には凍結・融解による障害が存在することが明らかになった.ヒト未受精卵及び受精卵計6個を学会の取扱規定に基づいて凍結・融解を行なったところ,光学顕微鏡下で形態学的に特に異常を認めなかったものの比率は約67%であった.凍結保護剤は,マウスと同様にDMSOを1.5Mで使用し,氷点下40度まで毎分0.3度で,以後は急速冷却した.融解は温水中への直接浸漬とした.融解後の状態に関しては,今後,超微形態学的変化や発生率など,更に検討を重ねる必要があると考えられる.近年の体外受精・胚移植の急速な普及に伴い,卵細胞及び受精卵の凍結保存に大きな関心が寄せられている.本研究ではマウス及びヒトの受精卵・未受精卵を対象として凍結・融解を行い,融解後の発生率と超微形態学的変化について検討を加えた.マウス未受精卵及び受精卵の凍結保存は,ジメチルスホキシド(DMSO)1.5Mを凍結保護剤として使用し,プログラムフリーザーで凍結・融解プログラムの条件を各種設定して施行した.氷点下80度まで毎分0.3度で緩徐に冷却し,以後液体窒素中で急速凍結した場合,融解も毎分2度で緩徐に行なうと発生率は向上した.1細胞期胚では2細胞期胚まで発生する率が最高55%, 2細胞期胚では60%が4細胞期胚まで発生した一方,未受精卵では融解後の体外受精で以後2細胞期胚まで発生したのは最高12%に過ぎなかった未受精卵について,更に同上の凍結プログラムと毎分8度の融解プログラムで検討したところ,更に融解後の体外受精で2細胞期までは26%,拡張胞胚までは5%が発生した.これらの未受精卵を透過型電子顕微鏡で観察すると,ミトコンドリアの膨化・変性や表層顆粒の現象が著名であり,超微形態学的には凍結・融解による障害が存在することが明らかになった.ヒト未受精卵及び受精卵計6個を学会の取扱規定に基づいて凍結・融解を行なったところ,光学顕微鏡下で形態学的に特に異常を認めなかったものの比率は約67%であった.凍結保護剤は,マウスと同様にDMSOを1.5Mで使用し,氷点下40度まで毎分0.3度で,以後は急速冷却した.融解は温水中への直接浸漬とした.融解後の状態に関しては,今後,超微形態学的変化や発生率など,更に検討を重ねる必要があると考えられる.ヒト体外受精法の普及にともない、配偶子及び初期胚の保存は、歪学分野においても重要な関心事となっている。すでに畜産分野では、1972年Whittinghamがマウス8細胞期胚の凍結に成功して以来、多くの報告があり、近年ヒトにおいても体外受精プログラムの中で、凍結保存胚の移植で生児を得たとの報告がある。我々はプログラムフリーザー(大阪酸素FFP-190)を使用し哺乳類特にマウスの初期胚及び卵の凍結保存法の基礎的検討を行なった。凍結保護剤はDMSO(ジメチルスルフォキシド)を使用、凍結プログラムとしては植永操作をともなう毎分0.3°Cの緩速凍結法を用い、液体窒素中(-196°C)に保存した。37°C温湯に浸す急速融解法にて、マウス8細胞期胚で回収胚の約70%に以后の発生をみた。融解速度を毎分2°Cにした場合の回収胚の発生率は約10%であった。14細胞期胚の保存では、ほぼ同様の方法を用いて、1細胞期受精卵で16%、2-4細胞期胚で38%の発生率を得た。体外受精にともなう余剰卵及び胚の保存が現実問題として必須であり、これ以后、凍結保存の安全性に関し、形態学的、生化学的に充分な安全性の検討を加えた後、ヒト卵・胚に対しての応用を考慮する予定である。卵子の凍結保存を臨床に応用する場合、体外受精-胚移植法の現状を無視する事はできない。現状では卵胞卵を採取し、授精後2648時間の培養期間をおいて胚移植を行っている施設が多いようである。この時間の卵は4細胞期以前であり、従来動物実験で扱われた卵のステージ(8細胞期以降)と比べるとかなりはやい時期である。

また、8細胞期以降の卵子の凍結プログラムがほぼ満足すべき生存率に達しているのにくらべ、小動物でさえ、未受精卵を含む超早期卵子の凍結は困難であると言われてきた。これらの状況をふまえ、未受精卵を含む2細胞期以前の卵子の凍結法の改善を目的として実験を行った。まず凍結法について、毎分0.3°Cの緩慢な冷却を-40°Cまで続けた場合と、-80°C迄続けた場合を比較すると、従来いわれているように-80°C迄緩徐に冷却した方が生存率が良く、特に未受精卵では前者の方法では生存胚を得られなかった。同じ方法で8細胞期及び初期胞胚を凍結した場合、いずれの方法でも融解後の生存率に差はなかった。さらに、凍結法に比べて融解法についてはこれまで報告が少ないが、浸透圧変化を極力おさえ、移動再結晶による機械的な障害を減らす目的で、緩慢ー急速2段階融解法を検討した。結果として従来の緩慢凍結-緩慢融解法が優れていることが判ったが、凍結融解時の生存率につき、興味ある結果を得た。さらに、極めて融解後の生存率の悪い未受精卵につき、凍結保存後の透過型電子顕微鏡による超微形態学上の変化を検討し、ミトコンドリアや細胞骨格という細胞の恒常性の維持に重要な小器官だけでなく、透明体や表層顆粒という、受精現象に深い関係を持つと思われる部分にも障害をうけている可能性が示磋された。未受精卵の凍結法の改良についてははグルコースを凍結媒液に加えてその生存率を検討中である。(すべて実験動物はマウスを用いた。)
高齢知的障害者の口腔保健の実態把握と口腔衛生介入による発熱・肺炎抑制効果の検証

平成30年度は高齢知的障害者の研究を遂行するにあたり前段階として知的障害児を対象とした研究を行った。知的障害児は自身による歯磨きが困難であり,養育者による「仕上げ磨き」が必要となる.手を使って相手の身体に触れるケアである「タッチケア」は,子供の緊張,不安感を軽減させる効果がある.そこで,知的障害児の養育者に対して,タッチケアを併用する仕上げ磨きの指導を行い,仕上げ磨き実施困難に対する改善効果および口腔内環境の変化について検討を行った。愛知県内の療育施設を利用する知的障害児とその養育者を対象とした.調査開始時に,知的障害児の口腔内診査と唾液検査を行った.養育者に対して,仕上げ磨き実施状況に関するアンケート調査および仕上げ磨きの指導を含む口腔保健指導を行った。再評価時の養育者の仕上げ磨きの実施状況は,毎日実施する者や寝かせた状態で行う者が増加し,仕上げ磨きの時間が長くなる傾向が見られ,仕上げ磨きをの時に,泣く,暴れる,嫌がる状態に改善がみられた.また,養育者の8割以上が本研究への参加に満足感を示した.調査開始時と再評価時で唾液検査の結果に顕著な変化は認められなかった.指導開始から6ヶ月後の再評価時に,調査開始時と同じ口腔内診査と唾液検査を行い,養育者に仕上げ磨きの実施状況の変化について尋ねた.本研究より,タッチケアを併用した仕上げ磨きの指導は,知的障害児の口腔の健康管理にとって効果的であることを障害者歯科学会誌に投稿し掲載された。また、成人知的障害者へのアンケート調査にあたり、知的障害者施設の施設責任者、愛知県障害者福祉協会、本学の倫理員会の承認を受けて31年度中にアンケートを実施論文を投稿する予定である。アンケートを行うにあたり知的障害者施設の責任者の同意書を回収するのに時間がかかったため進行が遅れているが、現在は回収が終了したため実施、分析を行う予定にしている。平成31年度は、年度の最初にアンケート調査を障害者各施設に実施する予定である。アンケート調査より知的障害者の高齢化に伴う口腔内の問題を抽出し、学術大会や学術論文に投稿していく予定である。平成29年度は、高齢化する知的障害者の口腔機能の低下、摂食嚥下障害、低栄養など口腔に関連する問題を把握するために、現在歯数やDMFなどの口腔状態、口腔清掃回数や口腔清掃者状況などの口腔衛生状態、食事の状況や食事中のむせ回数などの摂食嚥下機能、かかりつけ歯科医師状況や定期歯科検診状況などの協力歯科医師状況および施設の口腔ケア実施状況や施設に協力している歯科医師状況に関するアンケート調査表を、障害者施設の施設長と協議のうえ作成した。作成したアンケート調査と研究概要は申請者が所属する大学の倫理員会に申請して概ね承認を受けた状況である。また、知的障害者を持つ養育者や障害者施設の職員を対象とした、ブラッシング指導や間食指導など口腔に関する保健指導を実施した。そこで、本研究で行う予定にしている口腔に関するアンケート調査や口腔の実態調査の必要性を説明し、養育者や障害者施設の職員から口頭での研究への同意を受けている。成人の知的障害者の研究に先駆けて、愛知県内の知的障害児施設を対象としたアンケート調査および現在歯数、DMFおよび唾液検査(SMT:LION)などの口腔の実態調査を行い、分析の結果、早期のブラッシング指導や間食などの口腔保健指導を知的障害児とその養育者に集団で行うことは彼らの口腔状況や仕上げ磨き状況に影響し口腔状況を改善するため、知的障害者やその養育者のQOLに大きく貢献する可能性が示唆されたため、臨床集計として論文にまとめ障害者歯科学会雑誌に投稿中である。アンケート調査表の作成するうえで施設長の承諾を受けながら行なったため、完成するまでの時間を要したため当初の予定より若干遅れが生じている。ただ、申請した研究期間内で十分補える遅れであり大きな問題はないと考える。

また、成人知的障害者へのアンケート調査にあたり、知的障害者施設の施設責任者、愛知県障害者福祉協会、本学の倫理員会の承認を受けて31年度中にアンケートを実施論文を投稿する予定である。アンケートを行うにあたり知的障害者施設の責任者の同意書を回収するのに時間がかかったため進行が遅れているが、現在は回収が終了したため実施、分析を行う予定にしている。平成30年度は、倫理員会の承認を受けたアンケート調査表を愛知県内にある知的障害者施設の利用者およびその養育者を対象に実施することを予定している。各施設にアンケートおよび返信用の封筒を郵送して知的障害者の口腔状況および歯科的状況の把握を目指す。アンケート調査で必要となる郵便代、アンケート調査にて集計された数値を分析するための統計解析ソフト、知的障害者の口腔に関する新たな知見を知るための参加および参加した学会で発表するために必要なノートパソコンを研究費として申請する予定である。平成31年度は、年度の最初にアンケート調査を障害者各施設に実施する予定である。アンケート調査より知的障害者の高齢化に伴う口腔内の問題を抽出し、学術大会や学術論文に投稿していく予定である。昨年度計画していた、アンケート調査の実施時期が少し遅れたため郵便費用が計上できなかっため差額が生じた。ただ、本研究の実行に大きな問題にならない。H29年度生じた差額は、H30年度のアンケート調査を回収する郵便費用に使用する予定である。昨年度実施予定であった郵送によるアンケート調査が今年度に行う予定に変更したため、郵便費用や諸経費が変更になったため。
アルヴェーン波自己集束効果に伴う太陽コロナの加熱

本研究ではアルヴェーン波の非線形波動効果の特性を調べ,中でもその代表である自己集束効果について詳しく検討し,この効果により太陽コロナが高温に加熱される可能性を明かにすることを目的として研究が行われた.プラズマ中の非線形波動伝搬の研究を行い,誘電テンソルにポンデラモーティブカ等の時間的にゆっくり変化する非線形項を含めることにより,きわめて一般的に非線形方程式,種々の非線形効果を一括して含んだ非線形シュレーディンガーの式を導き得ることを示し,論文にまとめた.この方程式を基礎に,アルヴェーン波の自己集束,自己捕捉効果を詳しく解析し,自己集束,自己捕捉に必要なアルヴェーン波のパワーのしきい値が太陽コロナ中では十分小さく,従って,太陽コロナ中ではアルヴェーン波による自己集束・自己捕捉が全領域で起きている可能性があることを明かにした.この効果により太陽コロナ中では実効的な密度の非一様性・フィラメント現象が起きるわけであるが,このフィラメント現象は力学アルヴェーン波(KAW)が存在する環境を実効的につくる.このKAWは,興味あることに,減衰が比較的大きく,このため波動のエネルギーがプラズマに移り,太陽コロナが強い加熱を受けることが明かになった.太陽コロナ及び太陽風プラズマのE視的構造を明かにするため,軸対称MHDシミュレーション解析も平行して行われた.中緯度帯を境いとして太陽コロナが〓場の開いた領域と閉じた領域に明瞭に区分されること,その境界で圧力駆動型のトロイダル電流が生じること等を明かにした.本研究ではアルヴェーン波の非線形波動効果の特性を調べ,中でもその代表である自己集束効果について詳しく検討し,この効果により太陽コロナが高温に加熱される可能性を明かにすることを目的として研究が行われた.プラズマ中の非線形波動伝搬の研究を行い,誘電テンソルにポンデラモーティブカ等の時間的にゆっくり変化する非線形項を含めることにより,きわめて一般的に非線形方程式,種々の非線形効果を一括して含んだ非線形シュレーディンガーの式を導き得ることを示し,論文にまとめた.この方程式を基礎に,アルヴェーン波の自己集束,自己捕捉効果を詳しく解析し,自己集束,自己捕捉に必要なアルヴェーン波のパワーのしきい値が太陽コロナ中では十分小さく,従って,太陽コロナ中ではアルヴェーン波による自己集束・自己捕捉が全領域で起きている可能性があることを明かにした.この効果により太陽コロナ中では実効的な密度の非一様性・フィラメント現象が起きるわけであるが,このフィラメント現象は力学アルヴェーン波(KAW)が存在する環境を実効的につくる.このKAWは,興味あることに,減衰が比較的大きく,このため波動のエネルギーがプラズマに移り,太陽コロナが強い加熱を受けることが明かになった.太陽コロナ及び太陽風プラズマのE視的構造を明かにするため,軸対称MHDシミュレーション解析も平行して行われた.中緯度帯を境いとして太陽コロナが〓場の開いた領域と閉じた領域に明瞭に区分されること,その境界で圧力駆動型のトロイダル電流が生じること等を明かにした.本研究では太陽コロナが何故100万度の高温ににまで加熱されているかについて、アルヴェン波の自己集束効果により説明することを目的としている。1.理論解析まず、アルヴェン波の自己集束効果を調べるため、自己振巾変調に関する非線形方程式の導出を試みた。従来は逓減摂動法が用いられて来たが、これは式が非常に複雑となり、各項の物理的意味が明確でなくなるという弱点があった。今回の研究により、プラズマ流体-マクスウェル結合方程式から出発して直接的に自己振巾変調の一般的な表式を導くことに成功した。この方程式を用いて、磁力線に平行に進むアルヴェン波と垂直に進む磁気音波の非線形結合による自己集束過程を解析中である。2.計算機解析3次元MHDコードを用いてアルヴェン波の非線形伝播特性の研究,及び大振巾アルヴェン波をシステムの両端から伝播させ中央で衝突した時の非線形過程を検討中である。研究を進めるために必要な図形表示の基本的なコードも準備した。現在、システムの境界でのアルヴェン波の駆動が、大振巾になると色々と問題があることに気附き、境界での取り扱いを検討中である。
異種生物ゲノムを利用した新規iPS細胞化機構解析系の確立

低分子化合物の中には細胞内の蛋白質との相互作用を介して初期化や分化に影響を与えるものが存在する。これらは初期化や分化の分子機構の解明やそれらを促進するのに有用だが、有効果化合物を同定するためには、通常非常に多くの化合物を試す必要がある。本研究では、化合物の代わりに非哺乳類生物蛋白質を用いたスクリーニングが可能であるという概念の証明実験を行った。例として細菌ボルバキアに特異的な遺伝子を30個選び出し、それらを初期化因子と一緒に哺乳類細胞に導入した。すると8/30という高確率で初期化効率に影響を与える因子が同定された。今回の結果は異種生物遺伝子が様々な細胞状態の制御に利用できる可能性を示唆する。本研究は、意外な経路の発見につながりうる低分子化合物スクリーニングの特長を残しつつ、欠点である「当たり」確率の低さ(例えば数万分の1)を克服できる可能性のある、異種生物遺伝子を用いた新規iPS細胞化メカニズム解析系を確立することを目的としている。本年度は、非哺乳類生物の例として、昆虫などの細胞内共生細菌であるWolbachiaと、ヒトの腸内細菌の一つであるBifidobacteriumの遺伝子の中から、モデルとして用いたマウス神経幹細胞のiPS細胞化効率に影響するものの探索を行なった。これまでにWolbachia特異的な遺伝子30個について実験を繰り返し、これらの中から統計学的に有意に効率を上げる3因子と下げる5因子を同定することに成功した。さらに、まだプレリミナリーな結果ながらも、今回用いた30遺伝子以外にも、試した他のWolbachia遺伝子とBifidobacterium遺伝子数十個の仲からマウス細胞のiPS細胞化効率を変化させる活性をもっているかもしれないものがいくつか見出されている。このように高確率で有効果遺伝子が同定できていることは、異種生物遺伝子を用いることで実際に高確率なスクリーニング系を作れることを示唆している。今後さらにスクリーニングを進めると同時に、同定された遺伝子産物がどのような哺乳類因子と相互作用し、いかにしてiPS細胞化に影響を与えたかを調べることで新たな細胞の初期化・分化メカニズムの解明につながることが期待される。また、これらの知見を元として、Wolbachiaなどの非モデル生物の遺伝子機能の解明にもつながるものと期待される。本研究は、強制発現やノックダウン法では発見しにくい経路の発見につながりうる低分子化合物スクリーニングの特長をもちながら、欠点である「当たり」確率の低さを克服できる可能性のある、「異種生物遺伝子を用いた新規iPS細胞化メカニズム解析系」を確立しようとするものである。前年度までに、マウスの神経前駆細胞に対し、昆虫の細胞内共生細菌であるWolbachiaのうち宿主に生殖異常を引き起こすものに特異的な遺伝子のうち30個を用いたスクリーニングを行ない、8個の有効果遺伝子を同定した。本年度は、それらが他の細胞種に対しても効果を示すのかどうかを調べるために、マウス肝芽細胞とマウス胎児繊維芽細胞のiPS細胞化に対する効果を検討し、これらのうちの4つが複数の細胞種のiPS細胞化に対して効果を示すことを明らかにした。EGFPとの融合蛋白質を強制発現させたところ、そのうちの一つは核局在を、もう一つはアクチン骨格に相互作用をすることが示唆された。次に、その4因子のうち3つについて、哺乳類細胞内での相互作用蛋白質を同定するために、3xFlagタグ付きの融合蛋白質を強制発現し、免疫沈降と質量分析によって共沈する蛋白質を調べたところ、多くの蛋白質が候補として同定された。現在はその再現性の確認を行なっているところである。なお、Wolbachiaが引き起こす生殖異常の分子メカニズムは不明であり、本研究の知見はその解明にも貢献することが期待される。例として用いたWolbachia遺伝子について、スクリーニングに用いたわずか30遺伝子の中から数個という極めて高い確率で、iPS細胞化に影響する因子が同定できており、しかもその半数が複数の細胞種にまたがって効果を示した。このことは、高確率に「当たり」を同定できる系を作るという狙い通りのものである。また、それらと相互作用する哺乳類蛋白質も同定されつつある。しかしながら、iPS細胞化に関わる経路の同定段階にはまだ至っていないことから、この評価が適当であると考えられる。前年度までに異種生物の一例として、昆虫に感染するWolbachiaに特異的な遺伝子30個を用いてマウス細胞のiPS細胞化効率に影響する因子をスクリーニングし、それらのうち8個が効果を示すという結果を得ていた。この8/30という確率は、化合物スクリーニングの場合(数万分の1など)と比べ格段に高効率であり、本研究の当初の狙い通りとなった。また、その中でもっとも高いiPS細胞化促進効果を示したW20と名付けた遺伝子について、哺乳類細胞の遺伝子発現への影響を調べるためにマイクロアレイを行い、W20の発現により抑制された遺伝子のGene ontology解析を行った結果、「development」関連の遺伝子が多いことがわかっていた。また、DAVIDによるtissue expression解析では、細胞種に関係するtissue(神経系)関係の遺伝子が選択的に抑制されていた。本年度、改めて遺伝子発現量から細胞種特異的遺伝子を定義し、マイクロアレイ結果を再解析したところ、W20の発現により細胞種特異的遺伝子が選択的に抑制されていることが確認された。