hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳虚血に対する脳電気刺激を用いた神経再生療法

本年度は持続的に刺激するだけでなく、電気刺激のOn-Offを行い、細胞遊走および神経保護に効果があるかどうか検討した。電気刺激を行っている期間と比例して、脳室下帯の神経幹細胞の遊走およびニューロン新生を認めた。Off状態では宿主脳において防御反応が起こり、グリオーシスの増生や炎症細胞の増生を認めるが、On状態ではそのような効果を認めなかった。神経保護効果では、On-Offの期間に関係なく、刺激を早期に行えば行うほど効果を得ることができた。細胞死に対しては、刺激の開始時間との関与が強く示唆され、神経再生においては刺激時間との関与が示唆された。次に、前年度、脳電気刺激を脳虚血モデルに利用して神経保護効果を得ることができた。本年度は、その効果を免疫組織学的に検討し、抗アポトーシス効果やニューロン新生などを検討した。電気刺激を行った周囲に細胞のアポトーシスは刺激を行わなかった群に比べて有意に減少していた。そのメカニズムとして、刺激周囲の脳には、神経栄養因子であるGDNF, BDNFなどが上昇し、これらは刺激して2時間以内に上昇することが示された。これらの栄養因子の上昇が神経保護効果に関与していると考えられる。また、刺激した周囲に新生血管を得ることができた。このことは、慢性期脳虚血に対して治療できる可能性を示唆した。さらに、電気刺激した周囲に脳室下帯より遊走した神経前駆細胞の集積を認めた。これらの細胞の一部は新生血管上やグリアの突起上にあり、これらの関与が示唆される。また、SDF-1が電気刺激により上昇していることからchemoattractantが変化し細胞が遊走している可能性が示唆される。今回は残念ながら、慢性期脳虚血に対しての治療研究を行うことができなかったが、以上の結果から脳電気刺激により神経修復することが可能であるように思われる。脳電気刺激により側脳室周囲の内因性神経幹・前駆細胞の増殖およびニューロンへの分化・遊走を刺激できるかどうか検討した。正常ラットの線条体内に刺激電極を留置し、無線電極を用いて1週間持続的に電気刺激を行った。これにより脳室下帯のPSA-NCAM、doublecortin陽性である神経前駆細胞の増殖を認め、その増殖のパターンは塊を形成し、神経幹細胞が分化したというよりむしろ神経前駆細胞が対称性に増殖しているように見えた。刺激を中止して1週間後に組織を検討すると、これらの細胞はさらに刺激電極の方へ遊走していた。一部は神経突起を伸長し、ニューロンへの分化を示す細胞も少数ながら認めた。刺激後1ヶ月では、doublecortin陽性細胞はほとんど消失し、電極周囲には新生ニューロンを少数認めたが、最初の増殖した細胞数より著明に減少していた。恐らく、新生細胞が細胞死を起こしたものと考えられた。現在、如何にしてその効果を持続させるか検討中である。次に、脳電気刺激を脳虚血モデルに利用し、神経保護効果があるかどうか検討する。中大脳動脈一過性閉塞モデルラットを作成し、直後に脳梗塞境界領域の皮質上に電極を固定し、持続的に1週間刺激を行った。1週間後には、行動学的に電気刺激を行ったラットは改善を示し(storke scale)、その後取り出した脳では、電気刺激した周囲の梗塞巣が減少していた。現在、どの程度新生ニューロンが集積したのかなどを検討している。
電子スピン注入による100％円偏光を発する発光デバイスの開発とその発光機構の解明

本研究課題は、申請者が近年実証した室温で100%円偏光発光する端面発光型スピン発光ダイオード(Spin-LED)において完全偏極した円偏光の安定的発光を実現し、円偏光応用のための光源素子を開発することを目的とした。具体的には(1)安定的な円偏光発光の実証、(2)円偏光発光メカニズムの解明の2点を克服課題とした。各項目に関して以下に成果を述べる。(1)トンネル絶縁膜として用いている結晶性酸化アルミニウム(x-AlOx)層の高品質化目指し、その形成表面であるGaAs表面お原子配列依存性、および酸化前のエピタキシャルAl層の成長基板温度依存性を系統的に調査した。結果、絶縁破壊の起点になると考えられる界面トラップ密度の大幅な低減に成功した。しかしながら、Spin-LEDにおける大きな歩留まり改善には至らなかった。続いて、絶縁安定性向上と素子間のばらつき低減のためにx-AlOx層と半導体LED構造上にAlAs層を挿入したHybrid型トンネルバリアを採用した。その結果、作製した素子全体に対して室温で100%円偏光を発する素子の割合がこれまでの5%から67%へ大幅に改善した。(2)円偏光発光のメカニズムに関して、上記のHybrid型トンネルバリアを有する素子を用いてスピン注入されたGaAsにおける光学効果の有無を調査したが、有意な結果は得られなかった。しかしながら、円偏光が増強される帰還回路である導波路の長さや幅は円偏光発光にほとんど寄与しないこと、円偏光度増強には電圧ではなく電流密度が誘因であることが明らかとなった。この実験結果をもとに理論的解釈として、活性層内を導波する円偏光が作る円偏光場なるものが電子スピンの緩和に不均一性を生じさせ、これが円偏光増強の正帰還回路として働くというメカニズムの着想を得た。今後として上記のメカニズムを実験的に示すことを目指す。端面発光型スピン発光ダイオード(Spin-LED)における完全編刻した円編この安定的発光を実現させるため、本年度は1高電界耐性のトンネル絶縁膜の作製および2電流狭窄機構の導入により安定性・再現性の向上に注力した。1高電界耐性のトンネル絶縁膜AlOxの作製半導体基板上の原子層の表面再構成、エピタキシャルAl層の形成温度および酸化膜の総膜厚を変化させ、その最適な形成条件を求めた。結果、表面最高性としてはGaAsのGa安定化面、Al層の形成温度は30°C、膜厚は0.7nmが最適であり、この条件においてスピン注入の障害となる界面準位密度が最も低くなることを見出した。スピン注入効率の定量的な見積りにおいても上記の条件が最適であることが明らかとなったが、再現性の向上という点では改善があまり見られず、上記条件に置いても素子性能のバラツキが大きいことが明らかとなった。このため、AlOx層自体の向上には限界があると考え、AlOx/半導体界面に別の堅牢な絶縁膜を導入することにより再現性の向上を測ることとし、次年度においても実験を継続することとした。2電流狭窄機構の導入LED構造中の活性層下部に50nmAl(Ga)Asを導入した基板を準備し、その基板に対し、マイクロプロセスによりメサ構造を構築し、水蒸気酸化することにより、電流狭窄構造の作製を試みた。メサ壁面からの酸化を制御し、所望の電流狭窄構造を作製することに成功した。しかしながら、保護層を取り付けていたにもかかわらず強磁性電極への水蒸気酸化によるダメージが大きく、磁気特性が著しく劣化してしまったため、円偏光発光特性の実施にまでは至らなかった。水蒸気酸化による手法を再検討し、オゾンによる狭窄層作製を行うこととし、次年度でも引き続き研究を実施することとした。1高電界耐性のトンネル絶縁膜AlOxの作製素子の安定性および再現性に関しては大きな進展は見られなかったが、これまで物理的に明らかになっていなかったAlOx層の形成条件を最適化できたことは大きな進展であり、次なる指針は得られた。H30年度初頭にはH29年度計画は完遂するものと考えられる。2電流狭窄機構の導入計画通りの構造の作製には至ったものの強磁性電極の劣化が見られてしまったため、実験手法に立ち戻って検討が必要となった。H30年度も引き続き行う。(2)円

偏光発光のメカニズムに関して、上記のHybrid型トンネルバリアを有する素子を用いてスピン注入されたGaAsにおける光学効果の有無を調査したが、有意な結果は得られなかった。しかしながら、円偏光が増強される帰還回路である導波路の長さや幅は円偏光発光にほとんど寄与しないこと、円偏光度増強には電圧ではなく電流密度が誘因であることが明らかとなった。この実験結果をもとに理論的解釈として、活性層内を導波する円偏光が作る円偏光場なるものが電子スピンの緩和に不均一性を生じさせ、これが円偏光増強の正帰還回路として働くというメカニズムの着想を得た。今後として上記のメカニズムを実験的に示すことを目指す。トンネル絶縁膜については、界面にAlAsを導入した複合型トンネル絶縁膜を導入することにより再現性の向上を試みる。また、電流狭窄機構については、オゾン酸化による手法を立ち上げ、強磁性電極へのダメージの少ないプロセスを形成する。H30年度に予定していた実験的な発光メカニズムの解明を実施するためにはスピン注入構造に対して一定以上の再現性が求められるため、トンネル絶縁膜の検討を第一に進め、その後順次メカニズム解明の実験に取り組むこととし、H30年度内での完遂を目指す。研究計画の変更としてオゾン酸化装置の導入を検討するにあたり、繰越額をH30年度分と合算して装置導入に充当するため
III型インターフェロン遺伝子多型解析を用いた上気道疾患制御戦略個別化の試み

RSVの鼻粘膜上皮で感染作用機序について検討した.RSVの鼻鼻粘膜上皮への感染様式は上皮細胞の頂部に付着し細胞内へ侵入する.続いて,鼻粘膜上皮細胞内で複製され,再び細胞頂部に移動し鼻腔方向へ出芽した.また,鼻粘膜での抗ウイルス作用の主体はIII型IFNである.従来のI型IFNの誘導は少なかった.NF-κB経路はRSV複製と関係があり,この抑制作用を持つクルクミン,フムロンにつき検討した.鼻粘膜上皮細胞を用いた検討では,クルクミンの処置によりRSV複製,炎症性物質の抑制が認められた.フムロンのRSVの増殖抑制効果も確認した.副作用の少ない生理活性物質もRSV感染を抑制作用を持つことがわかった.1.ウイルスのプロテアーゼに対する鼻粘膜上皮細胞のタイト結合の変化を確認した.この成果は,各種のプロテアーゼが上皮細胞と上皮細胞下の免疫担当細胞との相互作用を調節する因子であることを示しており,抗原提示細胞との相互関連との観点からも,重要な外因性因子であることを示している.さらに,この研究では,鼻腔の抗原やアレルゲンに対する侵入調節,さらに,薬剤の新しいルートの調節因子であることも意味しており,有意義な成果であった(Nomura K et al.Resp Res 2014,Hirawaka S et al J Med Virol 2013))2.ウイルス感染で誘発される鼻粘膜上皮細胞の抗ウイルス自然免疫応答について検討し.新たな知見として,鼻粘膜上皮は呼吸器ウイルス感染に応答してIII型IFN(I型IFNでなく)を誘導することを示した.(Okabayashi T Virus Res 2011).また,RSVの抗ウイルス自然免疫応答について検討した(Mol BIol Cell 2011, PLoS One 2013).今年度は,ウイルスの鼻粘膜上皮での複製・出芽は上気道感染症での重要なステップである.特に小児での重要なRSV感染症について,さらに,このRSVの鼻粘膜上皮での増殖・出芽抑制効果を示す活性物質の探索を行った.その結果,NF-kappa B抑制活性を持つ物質がこの作用を持つことが解明され,その中でクルクミンが顕著なウイルス抑制作用を持つことが分かった(Obata K ety al Plos One 2013).さらに,ホップ成分であるフムロンも同様の作用を持つことが分かり(Fuchimoto J et al Med Mol Morphology 2013),機能性食品への道筋をつけることができた.このように,今年度の成果は,抗原の侵入,ウイルスに対しての作用という2つの鼻粘膜上皮の持つ生体防御機構について解明し,新たな治療戦略への一歩を示すことができた.RSVの鼻粘膜上皮で感染作用機序について検討した.RSVの鼻鼻粘膜上皮への感染様式は上皮細胞の頂部に付着し細胞内へ侵入する.続いて,鼻粘膜上皮細胞内で複製され,再び細胞頂部に移動し鼻腔方向へ出芽した.また,鼻粘膜での抗ウイルス作用の主体はIII型IFNである.従来のI型IFNの誘導は少なかった.NF-κB経路はRSV複製と関係があり,この抑制作用を持つクルクミン,フムロンにつき検討した.鼻粘膜上皮細胞を用いた検討では,クルクミンの処置によりRSV複製,炎症性物質の抑制が認められた.フムロンのRSVの増殖抑制効果も確認した.副作用の少ない生理活性物質もRSV感染を抑制作用を持つことがわかった.呼吸器ウイルス炎症での鼻粘膜の役割を明らかにするためには,ウイルス感染で起こる鼻粘膜上皮細胞の反応について検討する必要である.その中でも,ウイルスの種特異性と細胞指向性の理解と宿主免疫応答のうち,自然免疫応答と抗ウイルス反応の鼻粘膜での特徴を解明することが重要である.具体的には,正常なヒト鼻粘膜上皮細胞を用いた実験系を用いてウイルスへの免疫応答の特徴を検討した.本年度の研究成果として,NF-κB阻害剤の一つであるクルクミンを用いて,ヒト鼻粘膜上皮細胞におけるNF-κB経路を介したRSVの複製阻害およびタイト結合の発現調節機構の解析を行った.結果,正常鼻粘膜上皮細胞において,クルクミンの処置により,明らかなRSV複製の抑制およびバリア機能を有すタイト結合分子のさらなる増加が認められた.また,クルクミンの処置によりNF-κBの活性低下,炎症性物質の抑制も見られた.さらに,eIF2αのリン酸化を介したウイルスタンパクの翻訳調節機能の関与も示唆された.また同様の作用を持つ物質としてフムロンがウイルスの複製抑制作用を持つことがわかった.ヒト鼻粘膜上皮細胞を用いたRSV感染後のNF-κBシグナル伝達機構の解明は,RSVの複製抑制および防御機構であるバリア機能の亢進の面からみて,予防および治療薬の開発に重要と考えられた.RSV感染で誘導される細菌の付着は,気道上皮細胞のPAF受容体と細菌菌体フォスフォコリンの相互作用と考えられた.ホスホマイシン,クラリスロマイシンは抗菌作用と免疫調節作用の両者を示し,ウイルス感染後の二次細菌感染の原因となる細菌の付着を抑制した.このことから,ホスホマイシンとクラリスロマイシンを用いることで,RSV感染症のときにおこる二次細菌感染を予防することができるかもしれない.鼻粘膜上皮からのインターフェロンの産生についての特徴を明らかにした.

さらに,細菌の二次感染との関連についても解析を終了した.この点に関しては達成度は十分であるが,最も重要な課題である個体差についての解析が進んでいない.これらのインターフェロン産生について,III型インターフェロンの重要性は認識できたが,SNIPの解析がまだ進んでいない.この理由として,小児での検体の採取に関する倫理的な配慮から,十分な症例数が得られていないことが最も大きな要因である.このため,他のウイルスにも焦点を当てて,成人症例での検討を進めることにする.またアレルギーとの関連についての検討では,気道上皮(鼻粘膜上皮)からの自然免疫系の異常からインターフェロン産生低下,すなわち1IFN-β,-λの産生低下が起こり上皮細胞でのウイルス感染の制御が困難となる.これに伴い上皮形態が変化しアレルギー性炎症が増悪する,また,獲得免疫系では2IFN-γの産生が低下しており,アレルギー感受性が増悪しTh2系の免疫反応が惹起されアレルギー性炎症が増悪するためと考えられる.このメカニズムについての鼻粘膜上皮での解析検討が少し遅れている.しかし,この点については,種々の刺激によるインターフェロンの鼻粘膜上皮からの産生メカニズムを同時に評価していくことで,目標とするメカニズム解析の突破口が開けると考えられる.呼吸器ウイルス炎症での鼻粘膜の役割として今回明らかにした点は以下のものである.1)抗ウイルス作用の中心であるインターフェロンについて2)ウイルスのパターン認識受容体を介した反応の解析3)ウイルスの細胞指向性,侵入,複製,出芽のメカニズム解析4)ウイルス感染上皮細胞のバリア機能の変化5)ウイルス感染がもたらす二次細菌感染のメカニズム解析である.重要な課題の一つである,インターフェロン産生の個体差の検討については,症例数が十分でないため,具体的な検討の開始が遅れている.このため,再度遺伝子解析のターゲットを再検討して,関連の深いものから優先的に進めることにしたいと考えている.ウイルスの複製や出芽に関しては引き続き他のウイルスについても検討を進めることとしたい.さらに,ウイルス感染の抑制効果のあるものの探索も進んできたため,この分野の検討も同時に進行させていく.次年度での研究費もおもに消耗品を主体として使用を計画している.特に,培養系の維持や新たな鼻粘膜上皮の採取維持などには,培養液や上皮分離のための酵素系の薬剤などが多量に必要となる.ウイルスの増殖や,組織学的,電子顕微鏡学的試薬が必要である.特に,新たなウイルスの検索と,遺伝子解析には外注などに要する費用も発生するため,消耗品のみならずこのような委託検査について研究費を使用をすることも考慮している.
グラム陰性菌における消毒薬耐性機構の分子遺伝学的解析

(1)昨年度までにセパシア菌PCJ1株の遺伝子ライブラリーの作成、大腸菌でのCHX(クロルヘキシジン)耐性遺伝子のスクリーニング、セパシア菌CHX感受性変異株での大腸菌-セパシア菌間接合伝達系を用いた耐性遺伝子のスクリーニングを行ったが、様々な理由によりCHX耐性遺伝子をクローン化することができなかった。本年度は、セパシア菌において使える数少ない耐性マーカーであるCp耐性遺伝子をもつ広宿主域プラスミドベクターを用いて新たなPCJ1株遺伝子ライブラリーを作成し、セパシア菌CHX感受性変異株への形質転換によりCHX耐性遺伝子をクローン化することを試みた。遺伝子ライブラリーの作成においてはインサートの挿入効率が悪く、また、接合と同じく形質転換の効率も悪かったため、耐性遺伝子のスクリーニングに十分な数のライブラリーの作成できなかった。この形質転換の効率の低さはセパシア菌のrestriction-modification系によるものと考えられたため、現在いったん形質転換効率の高い大腸菌においてPCJ1株の遺伝子ライブラリーを作成し(約2000クローン)、個々のプラスミドDNAの精製を行っている。今後、コロニーの得るのに十分な量のプラスミドDNAを用いてセパシア菌CHX感受性変異株への形質転換を行い、CHX耐性遺伝子をクローン化する予定である。(2)セパシア菌のCHX耐性の解析と平行して、セパシア菌と同様に消毒剤耐性菌として臨床的に問題となってぃるフルオレッセンス菌(Pseudomonas fluorescence)のBAC(塩化ベンザルコニウム)耐性についての解析を行った。既に分離されているBAC超高度耐性菌の性状を解析した結果、i)BACの吸着量は若干低下してはいるものの、本菌の高度耐性を説明するだけの低下は認められないこと、ii)ゼータ電位測定により、BACの吸着によると考えられる菌体表面陽性電位の異常な亢進が認められた。本菌のBAC耐性の機序として吸着の量ではなく様式の違いが考えられ、また、本菌特有の吸着様式としては通常の陽性の極性基によるものでなく、疎水基を介した吸着様式をとることが示唆された。そこで、本菌の菌体表面の性状を検討したところ、表面の疎水性には感受性菌と比べて大きな違いがなく、陰性荷電が測定感度以下に消失していた.したがって、本菌は菌体表面の陰性荷電を消失させることにより疎水基を介した殺菌効果のない様式でBACを吸着するため、BACに対する超高度耐性を獲得しているものと考えられた。このような耐性機構の存在はこれまでに報告がなく、新規の消毒剤耐性機構であると思われる。(1)遺伝子ライブラリーの作成;セパシア菌臨床分離株PCJ1株よりDNAを分離精製し、Sau3Aによる部分消化の後20-30kbのDNA断片をショ糖密度勾配により分離し、コスミドベクターpLA2917をもちいて大腸菌S17-1株を宿主菌とする遺伝子ライブラリー(2000クローン)を作成した。(2)大腸菌でのスクリーニング;作成したライブラリー(S17-1株)を様々な濃度のクロルヘキシジン(以下CHX)と50μg/mlのApを含むLB培地上で生育させることでCHX耐性遺伝子のスクリーニングを行ったが、CHX耐性を獲得したS17-1株を得ることはできなかった。(3)大腸菌からセパシア菌CHX感受性変異株への接合系を用いたスクリーニング;大腸菌ではセパシア菌の遺伝子発現の効率が低い可能性、あるいは、複数の遺伝子の発現を同時に必要とすることが考えられた。そこで、既に分離してあったセパシア菌CHX感受性変異株を利用してCHX耐性遺伝子のクローニングすることを試みた。方法としては、コスミドベクターpLA2917の接合伝達能と広宿主域性を利用し、CHXを含むLB培地上で各S17-1株クローンとセパシア菌CHX感受性変異株の接合を行い、CHX感受性変異株のCHX耐性を回復させるクローンをスクリーニングしようとするものである。しかし、接合の効率が低く本格的なスクリーニングには至らなかった。(4)セパシア菌CHX感受性変異株への形質転換系を用いたスクリーニング;これまで、様々な条件下で接合を試みたが、その効率を上げることができなかった。そのため現在、セパシア菌において使える数少ない耐性マーカーであるCp耐性遺伝子をもつ広宿主域プラスミドベクターを用いて新たなライブラリーを作成し、セパシア菌CHX感受性変異株への形質転換によりCHX耐性遺伝子をクローン化することを試みている。

今後、コロニーの得るのに十分な量のプラスミドDNAを用いてセパシア菌CHX感受性変異株への形質転換を行い、CHX耐性遺伝子をクローン化する予定である。(2)セパシア菌のCHX耐性の解析と平行して、セパシア菌と同様に消毒剤耐性菌として臨床的に問題となってぃるフルオレッセンス菌(Pseudomonas fluorescence)のBAC(塩化ベンザルコニウム)耐性についての解析を行った。既に分離されているBAC超高度耐性菌の性状を解析した結果、i)BACの吸着量は若干低下してはいるものの、本菌の高度耐性を説明するだけの低下は認められないこと、ii)ゼータ電位測定により、BACの吸着によると考えられる菌体表面陽性電位の異常な亢進が認められた。本菌のBAC耐性の機序として吸着の量ではなく様式の違いが考えられ、また、本菌特有の吸着様式としては通常の陽性の極性基によるものでなく、疎水基を介した吸着様式をとることが示唆された。そこで、本菌の菌体表面の性状を検討したところ、表面の疎水性には感受性菌と比べて大きな違いがなく、陰性荷電が測定感度以下に消失していた.したがって、本菌は菌体表面の陰性荷電を消失させることにより疎水基を介した殺菌効果のない様式でBACを吸着するため、BACに対する超高度耐性を獲得しているものと考えられた。このような耐性機構の存在はこれまでに報告がなく、新規の消毒剤耐性機構であると思われる。
EPSとゴムチップの有効利用による擁壁構造物の土圧軽減モデルの構築

本研究課題の実績は以下のとおりである。1.擁壁背面に変形を許容する緩衝材(EPSとゴムチップ)を挟むことで、擁壁に作用する土圧を軽減させられるという理論を実物大実験にて検証するため野外(現場)実験を行った。この実験では擁壁土圧の軽減効果を明確にするとともに透水性の高いゴムチップの排水面からの有用性も検討した。実験結果から、EPS単体の場合とEPSと排水機能を有するタイヤチップのバイブリッド体の場合を比較したところ,共に砂地盤の裏込め材に比べて静的荷重の軽減効果に貢献できることが明らかになった.しかし、バイブリッド体の場合EPS単独に比べて軽減率が若干高くなることが分かった。従って、EPSの裏にゴムチップを用いる効果は主に以下の3点が上げられる:(1)荷重軽減効果(2)排水効果(3)廃タイヤなどの廃棄物の有効利用。本実験の結果は2005年11月に福岡で行われた人工地盤材料の利用技術に関するシンポジウムで発表した。2.昨年開発した「構造物-EPS-ゴムチップ-土」システムの相互作用を考慮したHybrid Interfaceモデルを用いて上記の現場実験の解析を行った結果、土圧軽減とその現象の説明をすることができた。数値解析モデルの解析結果は2005年6月イタリアで行われた地盤力学の数値解析に関する国際会議(IACMAG-2005)で発表した。3.さらに、設計パラメータを決定するため、昨年につづき、改良型せん断箱を利用してHybrid Interface (EPS-ゴムチップ、EPS-コンクリートおよびゴムチップ-土)のせん断試験を行なった。実験の一部の結果は2005年7月に函館で開催された第40回地盤工学研究発表会に発表した。実験全体のとりまとめた結果は、2006年1月に宇市部で行なわれる粒状地盤材料の力学と工学に関す国際シンポジウム(IS-Yamaguchi 2006)に発表予定である。1.新たに開発した修正せん断箱を利用してHybrid Interface (EPS-ゴムチップ、EPS-コンクリートおよびゴムチップ-土)のせん断試験を行なった。この試験から得られた主な結果は以下のとおりである:(1)破壊包絡線はゴムチップの場合低ひずみレベルで凹面であり、高ひずみレベルでは凸面になる、(2)土-ゴムチップの摩擦試験による破壊包絡線は低ひずみレベルで凹面であるが、高ひずみレベルでは線形になる。本実験結果の一部は、2005年1月に東京で行なわれた地盤工学会関東支部研究発表会(Geokanto-2004)で発表した。さらに、実験結果の全体まとめは平成17年7月に函館で開催される第40回地盤工学研究発表会に発表予定である。2.「構造物-EPS-ゴムチップ-土」システムの相互作用を考慮したHybrid Interfaceの新たな数値解析モデルを開発した。この解析モデルを擁壁土圧のFEM解析に適用した。対象としたモデルは擁壁土圧軽減の現場実験であった。解析モデルが土圧軽減とその現象の説明をすることができた。本数値解析の結果は2005年6月イタリアで行われる地盤力学の数値解析に関する国際会議(IACMAG-2005)で発表する予定である。
逆ペロフスカイト型マンガン窒化物を用いたゼロ膨張セラミック材料の開発

熱膨張を自在に制御できる逆ペロフスカイト型マンガン窒化物Mn_3XNを用いて、歪みや欠陥が入りにくく機能が安定する、作製プロセスが簡素である、点で理想的な「単一物質ゼロ膨張セラミック」の開発に取り組んだ。組成最適化により、これまで用いていたゲルマニウムのような高価な元素を使用せず、マンガン、銅、亜鉛、スズなどの安価な元素のみでゼロ膨張を達成した。また、機械特性を評価し、従来の熱膨張制御材料を遙かに超える高い剛性を示すことを明らかにした。上記の成果は工業材料としての高いポテンシャルを示すものである。産業技術の高度な発達に伴い、多くの産業分野で、熱膨張抑制に対する強い要請がある。本基盤研究では、ガラス系ゼロ膨張複合材料を中心とした従来材料では難しかった、精密加工など力学的負荷の大きなプロセス分野での利用をも可能にする高強度の汎用ゼロ膨張セラミック材料の開発を目指し、構成元素の種類やその比率の調整により熱膨張特性が自在に制御できる逆ペロフスカイト型マンガン窒化物を用いて、1)歪みや欠陥が入りにくく機能が安定する、2)作製プロセスが簡素で製造コストが低く抑えられる、という点で理想的な「単一物質ゼロ膨張セラミック材料」の開発に取り組む。初年度の平成19年度では、単一物質でゼロ膨張を示す、低コストのマンガン窒化物実用組成開発を達成した。本年度の研究では、組成だけでなく焼成条件の最適化もすすめ、焼成温度を高くする、焼成時の窒素雰囲気を低くするといった「脱窒素条件での熱処理」により低膨張化が促進されることを見出した。これにより、これまで当該窒化物の熱膨張制御のために用いていたゲルマニウムのような高価な元素を一切使用せず、マンガン、銅、亜鉛、スズといった安価な元素のみでゼロ膨張を達成できた。この成果は、本基盤研究が目指す単一物質ゼロ膨張セラミック材料を作製する上で最も重要な成果であり、最大の障害の一つが取り除かれたと言える。来年度以降で、曲げ強度や弾性率など、基礎的な機械的性質の評価を通じ、セラミック材料の具体的製造法の開発に取り組む。平成20年度では、単一物質でゼロ膨張を示す、低コストのマンガン窒化物実用組成開発を達成し、窒素含有量が減るとともに低膨張化することを明らかにした。また、中性子回折実験により、Ge置換による体積変化の緩慢化が、Ge置換により誘起される局所構造歪みと密接に関連していることを突き止めた。さらに、逆ペロフスカイト型マンガン窒化物の一連の研究のなかで、Mn_3CuNが最大2000ppmに達する巨大磁歪を発現することを発見し、新しい機能材料創成への萌芽を得た。現在は、典型的な負熱膨張組成であるMn_3(Cu, Ge)NやMn_3(Cu, Sn)Nについて、ヤング率やビッカース硬度、曲げ強度など、セラミック材料としての基本的な機械特性評価を進めており、既に予備的な結果を得ている。機械特性評価は、ゼロ膨張組成も含め、来年度中に完了できると考える。平成21年度では、構造材料としての基本特性を明らかにする目的で、典型的な負熱膨張/ゼロ膨張組成であるMn_3(Cu, Ge)NやMn_3(Cu, Sn)Nを中心に様々な組成について、ヤング率やビッカース硬度、曲げ強度などの機械特性評価を行った。その結果、当該マンガン窒化物は、侵入元素(窒素)を含む規則合金の範疇に入るものの、GeやSnを含んだ負熱膨張/ゼロ膨張組成では、ヤング率やビッカース硬度が大きく、展性が低い「セラミック的」な機械特性を示すことが明らかになった。

とりわけ、ヤング率は300GPaを超えており、従来の熱膨張制御材料であるインバー合金の130GPaやZrW_2O_8の80GPaを遙かにしのぐ。大きなヤング率は、部材の小型・軽量化を可能にする上で不可欠であり、その意味で本研究成果は当該材料の工業材料としての高いポテンシャルを示すものである。
古記録のデータ欠落期マッピングにもとづく歴史時代の噴火史・地震活動史の再検討

本研究においては,まず飛鳥時代平安時期前期(おおよそ西暦672887年の期間)の基本史料(六国史:日本書紀から日本三大実録までの朝廷編纂による6つの国史)を対象として,そこに含まれる歴史情報量の時間変遷と欠落状況を明らかにした.情報量のパラメータとしては,日々の事象・事件を叙述した部分を抽出し,その文字数をカウントした.その結果,六国史時代の歴史記述の総情報量および自然現象に関する情報量は,概して時代が新しくなるほど増加するとともに,史料境界において,つまり編纂者集団の違いによって,不連続的に大きく増加することがわかった.とくに地震の記録日数は,六国史の中の5番目の史料『日本文徳天皇実録』以降急激に増加しており,国史編纂上での地震記録の扱い方に変化が生じたことが伺われる.したがって,六国史時代の地震を研究する際には,見かけ上の地震記録数や密度の変遷が必ずしも実際の地震活動度の変化を反映しない点に注意する必要があることがわかった.さらに,六国史時代以降から中世末期(88816世紀末)について,現存の歴史記録としては最も豊富な京都付近の公卿・僧侶の日記に的を絞り,それらの月別の記録現存密度を調べた.その結果,六国史の終了した888年以降の歴史情報量と現存記録密度は,六国史時代と比べて格段に低下することを定量的に明らかにした.以上の結果にもとづいて,従来の地形・地質学的調査によって判明されたとされてきた地震イベントと歴史記録との対比,ならびに歴史時代における地震・火山活動度の変遷についての通説のいくつか(878年の伊勢原断層地震,762年の飛騨・美濃・信濃国地震,1331年の富士山地域の地震,9世紀の日本の地震活動ピーク説,富士山の1215世紀静穏期説など)について訂正点を指摘した.本研究においては,まず飛鳥時代平安時期前期(おおよそ西暦672887年の期間)の基本史料(六国史:日本書紀から日本三大実録までの朝廷編纂による6つの国史)を対象として,そこに含まれる歴史情報量の時間変遷と欠落状況を明らかにした.情報量のパラメータとしては,日々の事象・事件を叙述した部分を抽出し,その文字数をカウントした.その結果,六国史時代の歴史記述の総情報量および自然現象に関する情報量は,概して時代が新しくなるほど増加するとともに,史料境界において,つまり編纂者集団の違いによって,不連続的に大きく増加することがわかった.とくに地震の記録日数は,六国史の中の5番目の史料『日本文徳天皇実録』以降急激に増加しており,国史編纂上での地震記録の扱い方に変化が生じたことが伺われる.したがって,六国史時代の地震を研究する際には,見かけ上の地震記録数や密度の変遷が必ずしも実際の地震活動度の変化を反映しない点に注意する必要があることがわかった.さらに,六国史時代以降から中世末期(88816世紀末)について,現存の歴史記録としては最も豊富な京都付近の公卿・僧侶の日記に的を絞り,それらの月別の記録現存密度を調べた.その結果,六国史の終了した888年以降の歴史情報量と現存記録密度は,六国史時代と比べて格段に低下することを定量的に明らかにした.以上の結果にもとづいて,従来の地形・地質学的調査によって判明されたとされてきた地震イベントと歴史記録との対比,ならびに歴史時代における地震・火山活動度の変遷についての通説のいくつか(878年の伊勢原断層地震,762年の飛騨・美濃・信濃国地震,1331年の富士山地域の地震,9世紀の日本の地震活動ピーク説,富士山の1215世紀静穏期説など)について訂正点を指摘した.1.飛鳥平安時代前期を扱うもっとも重要な基本史料である六国史をとりあげ,そこに含まれる歴史情報量の時間変遷と欠落状況を明らかにした.情報量のパラメータとしては,事象・事件を記述した部分のみを抽出し,その文字数をカウントした.その結果,概して時代が新しいほど総情報量が多いこと,総情報量は史料撰者の替わり目で不連続的に変化し,同じ撰者が扱う領域中ではさほど大きな変化がないことを明らかにした.また,六国史の中で延暦十一年(792)一月から天長十年(833)二月までの41年1ヶ月間を扱う『日本後紀』のもつ情報量は,当初の23%(9年7ヶ月分)しか現存していないことがわかった.さらに,総情報量中に占める「自然現象にかんする情報量」の時間的変遷を求める作業を続行中であり,自然現象に関する情報量が,総情報量と同様,概して時代が新しいほど増加していることをみいだしつつある.2.以上のように基本史料のもつ情報量と欠落期間を詳細にマッピングしていく作業と並行し,古代中世にかけて起きたとされる主要な大地震や火山噴火の発生当時の同時代記録の現存状況を調べ,個々の大地震や火山噴火の信頼性を検証するとともに,地震活動・火山活動の時間的盛衰を明らかにする作業をおこないつつある.具体的には,富士山の火山活動,ならびに南海および相模トラフで生じる大地震を対象とした.その結果,11世紀以前の平安時代における富士山の噴火頻度が17世紀後半以降より高かったことはほぼ確実であること,12世紀17世紀前半の期間は史料現存状況がわるく火山活動記録の遺漏が予想されること,史料不十分で判断不能の1605年地震と1944年地震を除いた残りの11の南海および相模トラフ地震のすべてについて時間的に近接して(±25年以内に)

富士山の火山活動に変化が生じたことなどを明らかにした.本研究においては,まず飛鳥時代平安時代前期(おおよそ西暦672年887年の期間)の基本史料(六国史:日本書紀から日本三代実録までの朝廷編纂による6つの国史)を対象として,そこに含まれる歴史情報量の時間変遷と欠落状況を明らかにした.情報量のパラメータとしては,日々の事象・事件を叙述した部分を抽出し,その文字数をカウントした.また,事件記載がない日を理由別(巻や頁の脱落,文字脱落,筆者の不記載)に分けて入力し,事件記載がある日についても記載内容にもとづいた分類をおこなって入力した.その結果,六国史時代の歴史記述の総情報量および自然現象に関する情報量は,概して時代が新しくなるほど増加するとともに,史料境界において,つまり編纂者集団の違いによって,不連続的に大きく増加することがわかった.とくに地震の記録日数は,六国史の中の5番目の史料『日本文徳天皇実録』以降急激に増加しており,国史編纂上での地震記録の扱い方に変化が生じたことが伺われる.したがって,六国史時代の地震を研究する際には,見かけ上の地震記録数や密度の変遷が必ずしも実際の地震活動度の変化を反映しない点に注意する必要があることがわかった.さらに,六国史時代以降から中世末期(888年16世紀末)について,現存の歴史記録としては最も豊富な京都付近の公卿・僧侶の日記に的を絞り,それらの月別の記録現存密度を調べた.その結果,六国史の終了した888年以降の歴史情報量と現存記録密度は,六国史時代と比べて格段に低下することを定量的に明らかにした.以上の結果にもとづいて,従来の地形・地質学的調査によって判明されたとされてきた地震イベントと歴史記録との対比,ならびに歴史時代における地震活動度の変遷についての通説のいくつか(887年の伊勢原断層地震,762年の飛騨・美濃・信濃国地震,9世紀の地震活動ピーク説など)について訂正点を指摘した.
自発的身体活動・運動行動誘発におけるドーパミンシステム系遺伝子多型の関連

本研究は、自発的身体活動・運動行動とドーパミンシステム系に関わる遺伝子多型との関連を検討した。対象は、一般成人男女801名およびアスリート604名であった。DRD2/ANKK1遺伝子のrs1800497多型は、青年期における運動習慣と関連していたことが明らかとなった。また、この多型は、男性アスリートにおいて、アスリートレベルと関連しており、T対立遺伝子を有することで国際/国内レベルであるオッズ比が1.67であった。さらに、DRD2遺伝子の他の2ヶ所の多型は3次元加速度計により評価した日常身体活動と関連していた。日常身体活動量や運動習慣にはドーパミンシステム系が関連していることが示唆された。本研究の目的は、自発的身体活動・運動行動の個人差とドーパミンシステム系に関わる遺伝子の多型との関係を検討することで、それら行動にドーパミンシステム系が関わっているかを明らかにすることである。本年度は、先行研究やHapMap ProjectのTagSNPを基にターゲットとする遺伝子多型を決定し、それらのジェノタイピングを実施した。現時点において、アスリート約500名、一般成人男女約700名を対象に、DRD2遺伝子(11ヶ所)、DRD1遺伝子(2ヵ所)、DRD4遺伝子(1ヵ所)、COMT遺伝子(1ヵ所)、DAT遺伝子(1ヵ所)の解析が終了している。これらのうち、DRD2/ANKK1遺伝子のrs1800497(C>T)多型について、一般成人男女648名における日常の身体活動量や運動習慣との関係について検討を行った。日常の身体活動量は、3次元加速度計により歩数や中高強度身体活動量を評価した。また運動習慣は、過去1年間および青年期における運動習慣について質問紙を用いて評価した。本対象者におけるDRD2/ANKK1遺伝子型の頻度は、CC型41.0%、CT型45.2%、TT型13.7%であった。これら遺伝子型による現在の身体活動量を比較したところ、歩数や中高強度身体活動に差は認められなかった。一方、遺伝子型と青年期における運動習慣との間に有意な関連が認められ、運動習慣がある人では、TT型の頻度が多かった(p<0.05)。運動習慣の有無に対する遺伝子型のオッズ比を性・年齢を補正したロジスティック回帰分析により算出したところ、CC型に比較してCT型ではOR 1.46(95%信頼区間: 1.00-2.12)、TT型ではOR 1.82(95%信頼区間: 1.03-3.23)であった。つまり、TT型は、CC型と比較して、青年期において運動習慣を有する可能性が高いことが示唆された。身体活動・運動が、生活習慣病予防等に有効であることは、広く知られているが、実際に身体活動や運動の増大を目的とした“行動"を起こすことは困難である。本研究は、この“行動"に着目し、人における自発的身体活動・運動誘発のメカニズムを探ることを目的に行った。具体的には、自発的身体活動・運動行動の個人差にドーパミンシステム系に関わる遺伝子の多型が関連しているか検討することで、自発的身体活動・運動行動にドーパミンシステム系が関わっているかを検証した。対象は、一般成人約800名、アスリート約600名とした。アスリートは、特異的な身体活動・運動行動を有する集団として位置づけた。一般成人およびアスリートにおいて、ドーパミン受容体D2(DRD2)遺伝子(11ヶ所)、DRD1遺伝子(2ヶ所)、DRD4遺伝子(1ヵ所)、COMT遺伝子(1ヵ所)、DAT遺伝子(1ヵ所)の遺伝子多型を決定した。DRD2遺伝子の発現レベルを変化させることが報告されいてるDRD2/ANKK1遺伝子のrs1800497多型(C>T)は、青年期における運動習慣と関連していたことが明らかとなった(平成25年度成果)。また、この多型は、男性アスリートにおいて、アスリートレベル(国際レベル、国内レベル、地域レベル)と関連しており、TT型を有する人は国際/国内レベルであるオッズ比が1.67(95%信頼区間:1.15-2.41)であった。また、DRD2遺伝子における他の10ヶ所の多型を検討したところ、2ヶ所の多型が、3次元加速度計により評価した日常における身体活動と関連していた。また6ヵ所の多型が青年期における運動習慣の有無と関連していた。さらに1ヵ所の多型がアスリートであることと関連していた(平成26年度成果)。これらの結果から、日常における身体活動量や運動習慣にはドーパミンシステム系の経路が関連していることが示唆された。

健康スポーツ科学本研究の目的は、身体活動・運動行動とドーパミンシステム系における遺伝子多型との関連を検討し、それら行動の個人差に遺伝子多型が関与しているかを明らかにすることである。本年度では、ドーパミンシステム系におけるターゲット遺伝子多型の決定とそれらの解析を実施することが目標であった。現在、5遺伝子16多型の解析が終了しており、またその内1つの多型については、身体活動や運動習慣と関連についての分析が終了し、投稿準備中である。そのため、概ね順調に研究が進展していると考えられる。平成26年度の上半期においては、ジェノタイピングが終了している遺伝子多型について、身体活動量や運動習慣との関連、さらにはアスリートと一般人での遺伝子型頻度の比較等を行う。これにより、ドーパミンシステム系が身体活動・運動行動に関与しているかを明らかにしていく。さらに下半期においては、これらの結果から、さらに異なる遺伝子に着目すべきか、あるいは、関連が見られた遺伝子について細かく遺伝子多型を解析していくかを決め、より詳細な検討を行う。当初予定していた遺伝子多型における数個の頻度が、日本人で低いことが判明し、その後、再度文献レビューにより解析すべき遺伝子多型を決定していたため、平成25年度での解析に間に合わなかった平成26年度において、新たに追加された遺伝子多型の候補について、順次、解析を行っていく。
日本人ポンペ病に対する新生児マススクリーニングおよびハイリスク群スクリーニング

ライソゾーム病の一つであるポンペ病は、酸性αーグルコシダーゼ(AαGlu)の遺伝的欠損に起因する遺伝性代謝異常症で、II型糖原病とも呼ばれている。2007年、本症に対する根治療法として酵素補充療法が承認されたことから、簡便で信頼性の高い早期診断法の開発が求められている。申請者は、これまで血液濾紙による新生児マススクリーニング法の開発を行う中で、日本人健常新生児の約4%がアジア人固有の遺伝子多型(c.1726G>A; C.2065G>A)のホモ接合体(AAホモ接合体)であり、その一部が患者群の活性値と重なることを報告した。また、血液濾紙を用いて酵素診断する際に反応系に共存するヘモグロビンの影響を受けないBa/Zn法を確立し、ポンペ病患者とAAホモ接合体の分離を顕著に改善した。これらの技術を組み合わせて、日本人(アジア人)のためのポンペ病の新生児スクリーニングシステムを構築し、2013年4月より2016年11月まで熊本県(一部福岡県含む)を対象に、本症の新生児スクリーニングを開始し、現在までに103,204例の新生児を調べ、遺伝子解析の成果も含めて3例のポンペ病を同定した。現在、それらの症例は経過観察が行われている。培養線維芽細胞による確定診断の結果、その活性値は遅発型ポンペ病と同程度の症例も10例認められた。このことから、原因不明の神経・筋疾患(成人)の中に、多くのポンペ病が潜在していることが強く示唆された。そこで、明らかに神経・筋疾患の症状を持つ患者で確定診断がされていない症例からポンペ病を掘り起こすため、病理組織用に作製されたスライドグラス上の筋組織凍結切片を用いた酵素診断法を確立した。その方法を用いてハイリスクスクリーングを実施した。その結果、偽低値を示す症例が非常に多く、その原因の多彩であることから、今後更なる技術の改良が望まれた。ポンペ病(II型糖原病)は、リソソームに存在する酸性αーグルコシダーゼ(AαGlu)の遺伝的欠損に起因した常染色体性劣性遺伝病である。平成19年、本症に対する根治療法として酵素補充療法が承認されたことから、血液試料による簡便で信頼性の高い早期診断法の開発が求められている。申請者は、これまで血液濾紙による新生児マススクリーニング法の開発を中心に研究を行ってきた。その結果、日本人健常新生児の約4%がアジア人固有の遺伝子多型(c.1726G>A; C.2065G>A)を持ち、それが酵素診断に直接影響を与え、この遺伝子多型を両アリールに持つ健常新生児(AAホモ接合体)の一部が患者群の活性値と重なることを明らかにした。そこで、本年度は患者群とAAホモ接合体の識別率を改善するための検討を行った。その中で申請者は、血液濾紙を用いて酵素診断する際に反応系に共存するヘモグロビンについて注目し、その影響と回避策を検討した。その結果、ヘモグロビンは酵素反応に影響を与えるのではなく、酵素により人工光合成基質(4-Metylumbellliferyl-α-D-glucopylanoside:4MUαGlc)から加水分解される遊離される4-Metylumlelliferone(4MU)の蛍光強度を減衰させることが判明した。そこで、酵素反応後に様々な方法でヘモグロビンを除去する方法を検討した結果、Ba(OH)2とZnSO4を用いた方法(Ba/Zn法)が最も効率よくヘモグロビンを除去し、酵素反応後の4MUの蛍光強度を増強させることが分かった。このBa/Zn法により患者とAAホモ接合体との識別は顕著に改善された。これにより従来法とBa/Zn法を組み合わせることにより、より効率的な新生児スクリーニングが可能となることが示唆された。血液濾紙中に存在する微量のAαGlu活性を人工蛍光基質(4MU-Glc)にて測定するためには、血液ディスクの抽出液の量をできるだけ少ななくし、当該酵素活性をできるだけ高感度に検出する必要がある。しかし、これまでの方法では、ヘモグロビンによる干渉を軽減するため高倍率に希釈する必要があった。申請者らが開発したBa/Zn法は、血液ディスク1枚分に相当する血液試料をそのまま測定することができ、極めて高感度な測定が可能となった。従来法との診断精度を比較するため、1963例の健常新生児血液濾紙をもとに従来法による酵素活性測定と申請者らが開発した遺伝子多型検出法でスクリーニングし、86例のAAホモ接合体と217例のGGホモ接合体ならびに77例のGG/AAヘテロ接合体を得た。これらの症例を対象に抗ヒトAαGlu抗体を用いて作製した模擬患者試料との鑑別診断の精度を評価することが出来た。これらの成果は当初計画していた平成23年度の実験計画に充分対応したものである。ポンペ病は、ライソゾームに存在する酸性αーグルコシダーゼの遺伝的欠損に起因した常染色体性劣性遺伝病で、全身にグリコーゲンが蓄積することからII型糖原病としても知られる疾患である。本症に対する根治療法として酵素補充療法が承認された現在では、早期診断・早期治療介入が非常に重要である。

その結果、日本人健常新生児の約4%がアジア人固有の遺伝子多型(c.1726G>A; C.2065G>A)を持ち、それが酵素診断に直接影響を与え、この遺伝子多型を両アリールに持つ健常新生児(AAホモ接合体)の一部が患者群の活性値と重なることを明らかにした。さらに、患者群とAAホモ接合体の識別率を改善するためのBa/Zn法を開発し、アジア人を対象としたポンペ病の新生児スクリーニング法を確立した。平成25年より本スクリーニングシステムを用いて、約8万例の新生児をスクリーニングし、現在までに12例の遅発型ポンペ病と思われる症例を同定した。本症の発症頻度は4万10万人に1人と考えられてきたが、それより約10倍の患者が潜在している可能性が示唆され、しかもその多くが遅発型であることが予想された。この成果は、原因不明の神経・筋疾患患者(成人)の中にポンペ病が含まれていることを強く示唆する結果である。そこで、筋生検材料から病理染色用として作製された筋凍結切片を用いて酵素診断法の確立を試みた。本法を用いて、予備試験として二重盲検法にて8例の非ポンペ病と2例のポンペ病を測定した結果、非ポンペ病(mean±SD)が15.5±4.4nmol/L(レンジ幅9.123.2nmol/L)であるのに対し、ポンペ病では0.1および0.6nmol/Lと明瞭に識別可能であり、本法はハイリスクスクリーニングに利用可能と思われた。平成28年4月の熊本地震により、実験装置・器具ならびに遺伝子解析用の培養細胞等の多くを失い、予定していた研究が著しく遅延した。しかし、その中でも単一遺伝子病の疾患発症の新たな分子メカニズムを解明することができた。通常、常染色体性劣性遺伝病では、その原因遺伝子の両方のアリールにその遺伝子がコードする蛋白質を欠損させる病因遺伝子変異が、それぞれ1つずつ存在すると考えられている。すなわち、遺伝性疾患では遺伝子上の異常を1つの変異に帰結させるという考え方が一般的となっている。一方、多くの遺伝子には蛋白質の機能に顕著な影響を与えない多型が存在している。遺伝子解析の際には、過去のデータベースや発現実験等により、個々の塩基置換が変異であるか多型であるか判断されるが、多型の場合は病気の原因とは考えられず無視されてきた。ところが、申請者らはポンペ病をモデルとして遺伝子解析の結果、片方のアリールだけに遺伝子変異が同定され、もう片方には遺伝子変異がない実際の患者症例の遺伝子を詳細に解析し、病因遺伝子変異が存在しない方のアリールに存在する複数の遺伝子多型に着目した。そして、AαGlu発現コンストラクトに様々な組み合わせで多型を組み込み、酵素機能への影響を解析した。その結果、ある特定の多型の組み合わせで酵素活性が完全に欠損することを見出した。さらに。ポンペ病の遺伝子解析のデータベース(エラスムス大学ポンペセンター)に公開されている多型情報を用いて、AαGlu発現コンストラクトに様々な組み合わせで多型を組み込んだところ、複数の多型の組み合わせにより、いわば「複合型遺伝子変異」という現象が生じることを明らかにした。今後は、今まで無視されてきた複数の遺伝子多型により構成される「複合型遺伝子変異」のデータベースの構築が急務である。ポンペ病は、ライソゾームに存在する酸性αーグルコシダーゼ(AαGlu)の遺伝的欠損に起因した常染色体性劣性遺伝病で、II型糖原病としても知られる疾患である。本症に対する根治療法として酵素補充療法が承認された現在では、早期診断・早期治療介入が非常に重要である。申請者は、これまで血液濾紙による新生児マススクリーニング法の開発を中心に研究を行ってきた。
磁性薄膜のエピタキシャル成長と薄膜評価に関する研究

情報記録の主要技術となっている磁気記録装置では、記録の大容量化を測る新記録方式として、記録ビット分離型のパターンド媒体技術が検討されている。パターンド媒体技術には垂直磁気記録方式が用いられるため、媒体は軟磁性材料と垂直方向に磁化容易な硬磁性材料を組み合わせた積層磁性構造薄膜にする必要がある。また、実用化のためには記録ビットの磁気特性均一化が必須であり、結晶方位と原子レベル構造を高度制御したエピタキシャル磁性薄膜による媒体形成が有効である。本研究課題では、軟磁性材料として、Fe, Co, Niを基本構成元素とする3d強磁性遷移金属材料に着目し、硬磁性材料として、SmCo_5合金とFePd合金に着目した。そして、これらの磁性材料に対して、エピタキシャル薄膜形成技術の基礎構築、および薄膜構造と磁気特性の解析を行った。本研究で開発したエピタキシャル磁性薄膜形成技術は薄膜構造をサブナノメートル・オーダーの制御可能性を示すものであり、パターンド媒体に適用することが出来る。また、単結晶基板を用いて一連の磁性材料のエピタキシャル薄膜形成機構を系統的に調べることにより、磁性薄膜成長の基本メカニズムが明らかになった。そして、比較的厚い膜厚を持つ準安定3d強磁性金属薄膜や磁化容易軸が膜面垂直方向となったSmCo_5単結晶薄膜などの形成技術開発は本研究が始めてである。一連の研究成果を17件の雑誌論文(うち査読付論文14件)、および31件の国際会議と国内学会発表として発表した。情報記録の主要技術とよっている磁気記録技術分野では、ハード・ディスクの大容量化を図る新記録方式として記録ビット分離型のパターンド媒体技術が検討されている。このパターンド媒体には、軟磁性材料と硬磁性材料を組み合わせた多層構造のエピタキシャル薄膜が有用と見なされており、結晶方位関係が制御されたエピタキシャル磁性薄膜の形成技術の開発が必要となっている。本研究では、軟磁性材料として、鉄,コバルト,ニッケルを基本構成元素とする3d強磁性遷移金属材料、また、硬磁性材料として、L10型規則合金材料および希土類系永久磁石材料にそれぞれ着目した。そして、これらの磁性材料に対して、単結晶基板上にエピタキシャル磁性薄膜を形成する技術の開発を行い、形成したエピタキシャル磁性薄膜の構造および基本物性を詳細に解析した。その結果、エピタキシャル磁性薄膜の成長メカニズムや基板と磁性膜との界面の原子レベルでの微細構造などが明らになりつつある。今後、数年後以降の実現が期待されている110Tbpsiの記録密度では、記録ビット寸法は10nm程度まで微細化されることになり、記録媒体にはサブ・ナノメートル・オーダーの超微細構造制御が必要となるが、本研究で開発したエピタキシャル磁性薄膜形成技術は、媒体構造をサブ・ナノメートル・オーダーで制御可能であることを示すものである。また、本研究により、膜構造と磁気特性との相関関係が明らかとなり、エピタキシャル磁性薄膜のパターンド媒体への適応可能性と問題点を提示している。一連の研究成果を26件の国際会議および国内学会発表、15件の雑誌論文(うち査読付論文13件)として発表を行った。