hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
工場内重作業時の下肢骨格負荷に関するモーションキャプチャ援用有限要素解析

本研究課題について平成19年度は、モーションキャプチャ計測および有限要素解析の両面から下肢関節の荷重負荷環境について調査した。まず、本申請により開発したモーションキャプチャシステムにより、工場内でおこなわれる重量物持ち上げ作業の姿勢計測をおこなった。周囲に障害物が存在しない自由空間においては、膝および腰部を前後に変位させている様子が明らかになった。この変位量は挙上する貨物重量に応じて増加した。一方、周辺に工作機械が林立する環境では、積載重量を増加させても膝および腰部の変位はほとんど発生しないことがわかった。作業者は周辺の工作機械に接触しないように無意識下で自覚していると考えられ、従来予想されていたよりもはるかに窮屈な姿勢で重作業が行なわれることが予想された。つぎに、下肢骨格負荷に関する有限要素解析について、臨床的な妥当性を得られるコンピュータモデルの研究を行なった。本研究では下肢関節の再現に必要な骨、靭帯、筋肉の組み合わせについてアセンブル時の境界節点数の不一致に対応し、充填後の要素サイズの均等化を制御でき、解析結果の精度向上が期待できることを示した。これらの成果を踏まえ、歩行時を想定した弱屈曲状態と、起立時の膝関節について非線形静的構造解析を行ない、一部の靭帯の有無による力学的環境の違いを比較した。その結果、膝蓋靭帯の応力値に大きな変化は認められないが、外側側副靭帯において応力値が増加した。これらの結果から、弱い屈曲に対しても関節周辺の力学環境は大きく変化し、関節付近靭帯へ加わる負担が急激に増加することが示唆された。フィールド使用が可能な小型モーションキャプチャシステムの開発では、昼夜の光量変化や加工部材や工作機械によるブラインドを考慮する必要があるほか、加工ラインの安全性を確保しつつ作業エリアに計測装置を設置することに留意する必要がある。本年度では、自動化工場の加工セル内における作業者挙動の三次元構築を行なうため、セル外からの遠方映像による位置確認の精度検証と、工作機械により遮断蔽状態になる、機械へのもぐりこみ作業について、三次元構築をおこなった。本申請により作成したモーションキャプチャシステムでは、カメラ2台にて構成した場合の計測範囲はカメラから約2m、3台の場合は6mであった。工場内は太陽光、蛍灯光、また溶接光など光源が一定でないため、DVカメラの明るさ調整機能や逆光調整機能を利用することで、暗闇状態以外であれば光源に左右されず対象を認識できることが確認できた。カメラレンズ形式からモーションキャプチャ計測値について2次曲線補正をおこなったところ、計算置と実測値の誤差は最大約8mmとなり、実用計測上ほぼ問題ないまで低減することができた。この装置により実際の工場を模した機械工場セルにて作業者の姿勢計測を行ったところ、しゃがみこみ、立ち上がり、もぐりこみの各姿勢状況を三次元再構築することに成功した。加えて、計測領域と必要なカメラ代数についても検討を行なった。カメラの一つは計測装置による遮蔽のため一部のフレームで作業者を認識できないが、他カメラ情報との合成により、屈曲姿勢を再現できることから、本加工セル内の全域での作業を再構築するために必要なカメラユニットは台数を同定することが出来た。
鉄鋼の組織制御と強靭化

鉄鋼材料の強化機構と強靭化の関係について疲労強度を中心に以下の実験的研究を行った。(1)最も基本となる純鉄に近い工業用材料としてIF鋼を取り上げて、平面曲げ疲労強度および破壊挙動を検討した。常温大気中での疲労亀裂進展は結晶粒界に沿って起こる割合が多く、アルゴン雰囲気中にすると著しく減少した。この新しい知見より、大気中の水分から浸入する水素による粒界破壊機構を考察し、国内および国際会議において発表し、学術論文にまとめてInt. J. Materials Research(ドイツ:旧名Z. Metallkde)誌に投稿し掲載された。(2)次に、高強度・高延性鋼として注目されているTRIP→DP鋼の2種(590MPaおよび780MPaクラス)について、平面曲げ疲労特性を調べ、繰り返し変形中の応力誘起マルテンサイト変態が疲労破壊に及ぼす影響を調べた。変態量はX線回折により測定し、引張変形特性との関連を考察した。得られた結果を国際会議で発表し、学術論文にまとめてASM International(米国)に投稿し掲載が決定(2007年4月掲載予定)した。(3)続いて、(1)の水素によると予想される粒界破壊は、粒界への炭素原子の偏析によって抑制されると予想した。また、粒界破壊の原因として知られるPの粒界偏析が疲労特性に及ぼす影響、さらにこれらに及ぼす結晶粒径の影響を系統的に調べる目的で、低炭素鋼およびP添加固溶強化鋼を溶解依頼し、実験を進めた。継続して研究中であるが、成果の一部を国際会議で発表し、学術論文にまとめInt. J. Materials Researchに投稿し掲載決定しているほか、Materials Science Engineering Aに投稿準備中である。(4)オーステナイト系鋼の強化機構として窒素添加を取り上げ、高窒素鋼と比較のための低窒素鋼の引張・引張疲労試験を行って、窒素添加の影響を示した。窒素添加によって疲労強度が向上するが、引張強度の向上に比べると小さい。また、窒素添加は高加工硬化をもたらすことから、両鋼種にショットピーニングを施して、その効果を調べた。これらの結果を学術論文にまとめweb雑誌(ARPM Journal of Engineering and Applied Sciences)に投稿し掲載になった。鉄鋼材料の強化機構と強靭化の関係について、疲労強度を中心に以下の実験的研究を行った。(1)まず、最も基本となる純鉄に近い工業用材料としてIF鋼を取り上げて、平面曲げ疲労強度および破壊挙動を検討した。この新しい知見より、大気中の水分から浸入する水素による粒界破壊機構を考察し、国内および国際会議における発表に続いて学術論文にまとめてZ.Metallkde誌(ドイツ)に投稿した(審査中)。(2)次に、高強度・高延性鋼として注目されているTRIP-DP鋼の2種(590MPaおよび780MPaクラス)について、平面曲げ疲労特性を調べ、繰り返し変形中の応力誘起マルテンサイト変態が疲労破壊に及ぼす影響を調べた。得られた結果は来年度の国際会議で発表予定(採択済)であり投稿論文にまとめているところである。また、粒界破壊の原因として知られるPの粒界偏析が疲労特性に及ぼす影響、さらにこれらに及ぼす結晶粒径の影響を系統的に調べる自的で、低炭素鋼およびP添加固溶強化鋼を溶解依頼し、現在、実験を準備中である。これらの結果を、現在、論文にまとめている。引張・引張疲労と比較するために、ねじり疲労試験の準備を行っている。

また、粒界破壊の原因として知られるPの粒界偏析が疲労特性に及ぼす影響、さらにこれらに及ぼす結晶粒径の影響を系統的に調べる目的で、低炭素鋼およびP添加固溶強化鋼を溶解依頼し、実験を進めた。継続して研究中であるが、成果の一部を国際会議で発表し、学術論文にまとめInt. J. Materials Researchに投稿し掲載決定しているほか、Materials Science Engineering Aに投稿準備中である。(4)オーステナイト系鋼の強化機構として窒素添加を取り上げ、高窒素鋼と比較のための低窒素鋼の引張・引張疲労試験を行って、窒素添加の影響を示した。窒素添加によって疲労強度が向上するが、引張強度の向上に比べると小さい。また、窒素添加は高加工硬化をもたらすことから、両鋼種にショットピーニングを施して、その効果を調べた。これらの結果を学術論文にまとめweb雑誌(ARPM Journal of Engineering and Applied Sciences)に投稿し掲載になった。
ゆっくり地震および高速地震の統一的理解

ゆっくりとした地震と高速地震を一つの枠組みでモデル化することに成功した。このモデル化において最も重要な要因は、流体拡散の滑りへの寄与と断層上での空隙生成である。空隙生成が大きくなったり、透水率が小さくなると、遅い断層成長が得られることがわかった。また、空隙生成率が十分に大きい場合、非火山性の微動がモデル化できる。最近の観測で明らかになりつつある、10-100km/h程度の微動の逆伝播速度をモデル化するには、断層に沿う流体の流れが必要であることも明らかになった。熱多孔質弾性体中に置かれた断層の1次元動的挙動について理論的な考察を行った。なお、摩擦発熱、流体拡散および、断層滑りに比例した空隙生成を考慮に入れた。解析の結果、系の挙動は、三つの無次元パラメタSu,Su'およびP_0により決まることがわかった。なお、Suは空隙生成率に比例するパラメタ、Su'は透水率に比例したパラメタ、P_0は初期流体圧に比例したパラメタである。Su>P_0の関係がみたされる場合は、空隙生成が卓越して滑り強化が起き、Su<P_0がみたされる場合は摩擦発熱が卓越して滑り弱化が起きることがわかった。従って、Su<P_0の場合は、断層溶融を伴うような高速断層破壊のモデルとなりうる。これとは、対照的にSu>P_0の場合、大きな破壊はお越し得ない。しかし、滑りにより効果的に空隙が生成するため、Su'が十分に大きい場合、周囲から断層に対して流体の流入が起きる。この流入は、すべり強化の度合いを時間とともに減少させ、流入速度に比例したゆっくりとした滑りを起こしうる。すなわち、Su>P_0をみたし、Su'が十分に大きい場合、近年関心の高まっている「ゆっくり地震」をモデル化しうることがわかった。1次元モデルという簡単なものではあるが、三つの無次元パラメタにより多様な地震現象が理解しうることがわかった。従来、「ゆっくり地震」のモデル化は、準静的研究に留まっていたが、本研究により初めて動的なモデルの枠内で詳細な解析が行われた。今年度は、ゆっくり地震の多様性を深く理解するために、微動と同期するスロースリップおよび微動と同期しないスロースリップを同一の枠組みでモデル化を行った。微動は、わずかながらも地震波を放射するため、このような研究では動的枠組みでのモデル化が必要である。また、スロースリップは長時間継続するため、長時間計算が必要となる。一般に、完全に動的な枠組みで長時間計算を実行するのは困難がともなうが、高速計算可能な境界積分法を用い、さらに、流体・温度拡散を1重積分で表すことにより、効率的計算を可能とした。これにより、10分程度の完全に動的な計算が可能となった。断層モデルとしては、前年度と同様、流体でみたされた熱多孔質媒質中の2次元平面断層を仮定した。これにより、静止摩擦係数が十分に小さい場合、微動を伴わない長時間継続するスロースリップが起こりうることがわかった。また、静止摩擦係数が比較的大きな場合は、微動を伴うスロースリップが起こりうる。いずれの場合とも、ゆっくりとしたすべりが継続するためには、すべりによる空隙生成が摩擦熱変化よりも卓越することが必要である(dilatancy strengtheningと呼ばれる)。しかし、断層周辺に流体が存在するため、断層上に生成した空隙に徐々に流体が流れ込み、すべり強度を低下させる。これが、微動を発生させるメカニズムであると理解された。さらに、様々なモデルパラメタを仮定して地震モーメントの時間変化を調べたが、二つの独立なグループに分類されることがわかった。すなわち、ゆっくり地震および高速地震に対応するものの二つであるが、ゆっくり地震に対応するものは、高速地震よりもモーメント変化率が著しく小さいこともわかった。まずは、22年度の研究を継続し、微動と同期するスロースリップのモデル化・および数値計算を実行し、その成果を論文としてまとめた。スロースリップや微動の諸特徴をうまくモデル化できたが、微動の逆伝播(断層端から、すでに滑りが生じた領域に向かって伝播するということ)速度が、媒質のS波速度となる。これは、観測事実よりもはるかに大きく、問題として残った。23年度は、これを解決するために、モデルの高度化を図った。22年度までは、数学的取り扱いの簡単化のため、流体は断層に直交方向のみに流れると仮定してきた。しかし、断層の露頭観測などによると、断層に平行方向の透水率は直交方向のものよりはるかに大きいことが知られている。これは、断層に平行な方向へ流体拡散が卓越的であることを示唆している。そのため、23年度には、断層に平行方向への流体の流れを仮定して、新たな数値計算手法を開発し、微動と同期するスロースリップのモデル化と数値計算を実行した。

仮に、断層に平行方向の流体拡散がきい大きいとすると、断層上での流体圧の上昇の程度は非一様となり、微動の逆伝播に対して抵抗を与える。そのため逆伝播速度はS波速度に比べてずっと小さくなりうると想像される。数値計算によると、この想像が正しいということが確認された。実際、計算された微動の逆伝播速度は、10-100km/h程度であり、観測事実と大まかな一致を示す。また、スロースリップと微動の諸特徴も包括的にモデル化ができた。
交流電場を用いたタンパク質核形成速度の制御

新薬創製や生体機構の解明という観点から、新しいタンパク質結晶育成技術の確立は重要である。我々はこれまで交流電場印加による卵白リゾチーム結晶の核形成速度の制御に成功し、さらに、交流電場を利用した本育成技術において界面で形成される電気二重層が重要な役割を果たしていることを示してきた。そこで、本課題では、その形成された電気二重層の厚さを用いる沈殿剤の種類や濃度によって操作することにより、核形成速度への電場印加効果を自在に制御できることを示した。さらに、卵白リゾチーム以外のタンパク質においても、本育成技術が応用可能であることを示した。ゲノム創薬やテーラーメイド医療を現実にするためには、「タンパク質の核形成をどのように促進させるか」という困誰な問題を解決しなければならず、このような問題を解決することのできる新しい結晶育成技術の開発が望まれている。そこで、本研究は、申請者が最近報告した交流電場印加による卵白リゾチーム結晶の核形成速度の制御(H. Koizumi et al., Cryst. Growth & Des. (2009).)において明らかとなった実印加電界強度(860V/cm)と熱力学的に算出される制御に必要な電界強度(10^4V/cm)の二桁にも及ぶ差を異種界面において形成される電気二重層の存在により説明し、交流電場印加によるタンパク質結晶の新しい育成技術を開拓することを目的とした。本年度は、沈殿剤による電気二重層の厚さの変化による核形成速度への影響を調べた。結果として、用いる沈殿剤のイオン強度の増加にしたがって核形成速度への電場印加の効果が大きくなることが観察された。これは、用いる沈殿剤のイオン強度の増加と共に電気二重層の厚さが薄くなり、電気二重層によって発生する電界強度が大きくなったためと考えられる。また、異なる沈殿剤により得られた核形成速度への電場印加の効果の大きさは、イオン強度よって見積もられる電界強度から期待される効果の大きさとよく一致しており、このことは電気二重層の存在を示しているものと考えられる。ゲノム創薬やテーラーメイド医療を現実にするためには、「タンパク質の核形成をどのように促進させるか」という困難な問題を解決しなければならず、このような問題を解決することのできる新しい結晶育成技術の開発が望まれている。しかしながら、これまでの実験で用いてきた卵白リゾチームというタンパク質は、比較的核形成が起こりやすいタンパク質であるため、核形成が起こりにくいタンパク質を用いて、本研究課題で確立してきた育成技術が適応できるか確かめなければならない。そこで、本研究は、インシュリンという核形成が困難なタンパク質を用いて、交流電場印加による本結晶育成技術が応用可能かどうか調べることを目的とした。結果として、インシュリンを用いた場合においても交流電場印加による核形成速度の制御は可能であることが示された。さらに、インシュリンにおいても電場印加の効果を生じさせるためには、界面において形成されている電気二重層が重要な役割を果たしていると示唆されたため、その電気二重層の厚さを操作することにより電場印加効果の制御が可能であることが期待される。以上のように、本研究で確立した育成技術は様々なタンパク質に応用が期待でき、タンパク質結晶の核形成問題のブレークスルーとして期待できる。
ダイヤモンド金型を用いた超高圧下でのセラミック粉末の常温焼結メカニズムの解析

一般的なセラミック部品は,粉末冶金で製作するのが基本的な工程である.しかしながら,この過程で焼結により体積が変化してしまう.本研究では,焼結によるセラミックの体積の変化をなくすため,アルミナ粉末へ対し常温中での圧縮のみによるアルミナ粉末の焼結体の製作を目的とする.その後,製作したマイクロ金型を用いて無潤滑かつ常温下でアルミナ粉末に対して上下方向より高圧圧縮加工を行った.圧縮体をSTEMによる断面の組織観察を行った.圧縮されたセラミック粉末は塑性変形しており,さらに空隙が無いことから焼結していると判断した.一般的にセラミックを焼結するためには、加圧した粉末成形体を作製し、これを高温に加熱する必要がある。一方、真空中でセラミック粉末を高速に衝突させることで、セラミック膜の形成に成功している(エアロゾルデポジション法)。本研究では、一番剛性の高い単結晶ダイヤモンドアンビルに、集束イオンビーム加工装置を用いて凹形状に金型加工し、ダイヤモンド金型が座屈する限界付近の300GPa程度の超高圧でセラミック粉末材料を常温下で圧縮成形のみで焼結させ、世界初のダイヤモンド金型による「セラミックのマイクロ3次元常温焼結体」を製作することを目的に実験を行っている。初年度は、無加工の単結晶ダイヤモンドアンビルのキュレット平面を対向させてセラミック粉末を単純圧縮する基礎実験を主に行った。その結果、キュレット部にセラミック粉末を乗せるだけでは粉末材料を均一に加圧することは困難なことから、金属薄の上にセラミック粉末を乗せることで加圧することができるものの、この場合は金属箔が横断方向に塑性流動してしまうため、セラミック粉末の加圧成形体にクラックが発生してしまった。この結果を踏まえ、金属箔に微細穴を空け、この穴にセラミック粉末を充填した状態で加圧する工夫を行った結果、加圧されるセラミック粉末は横断方向に多少は広がるものの、金属箔により拘束されることにより、立ておよび横方向から加圧されたため、成形体中に空孔が全くない成形体をえることに成功した。この試料をSTEMによる透過像で観察した結果、セラミック粒子が塑性変形して、粒子同士は空孔がなく接触しているが、一般的なセラミック焼結体に見られる粒界内の結晶方向が揃った単結晶になってはいないことが判明した。1.セラミック焼結体を製作するには、セラミック粉末の圧縮成形体を金型等で加圧成形した後、加熱焼結して焼結体を得る。しかし、一方では真空中でセラミック粉末を高速度で衝突させることでセラミックの薄膜成形に成功している(エアロゾルデポジション法)。また本研究代表者は、エアロゾルデポジションの際に気流をパルス状にすることで、空気中でもセラミック膜が形成できることを見いだし論文投稿をしている。2.平成26年度では、単結晶ダイヤモンドアンビルを対向させて金属薄膜に設けた穴にセラミック粉末を充填した試料を圧縮することで、無欠陥(空孔の無い)のセラクック成形体に得ることに成功した。しかし、この成形体は透明体であるが、結晶粒径の寸法は供試材のセラミック粉末の粒径を縦につぶした形状のサイズで、結晶成長をさせることはできなかった。これは圧縮による成形体自体が受ける変形量は僅かで有り、エネルギーの大きさが小さいため結晶成長が起こらなかったと考察している。3.そこで、セラミック粉末供試材料のアルミナセラミック系の焼結助剤である酸化マグネシウム等をアルミナセラミック粉末に添加することで焼結を助成する実験を行ったが、酸化マグネシウムの粒径が大きいことなどから、適切な添加量や予備混合の方法が見いだせていない。一般的なセラミック部品は,粉末冶金で得られた成形品を焼結して製作するのが基本的な工程であるが,この過程で焼結により体積が収縮してしまう.さらに,材料高度が高いため,焼結後の加工は非常に困難である.本研究では,超高圧に耐えられるダイヤモンド工具やダイヤモンド製金型を製作し,製作した工具・金型を用いてアルミナ粉末に対し,無潤滑下での単軸圧縮のみにより,常温中でアルミナ粉末を焼結させることを目的としている.高い圧力は発生させるにはその圧力に耐えられるだけの硬くて丈夫な装置が必要となる.そこで本研究では,ダイヤモンドの耐圧性および離形性に着目し採用している.前年度までの報告では,アルミナ粉末に対し常温および無潤滑下での単軸圧縮加工を行った結果およびダイヤモンドアンビルに三次元型彫り形状加工を行い,単軸圧縮実験で使用した結果について報告した.集束イオンビーム(FIB)加工後の金型部の強度の低下や成形品のクラックなどの問題点があり,ダイヤモンド金型を加熱することでダイヤモンド中に侵入したガリウムを型の外に抽出する取組を行い,金型の離型性の改善に効果があった.ダイヤモンド金型で高圧縮したセラミック粉末は,塑性変形しており,圧縮変形した粉末間には空隙は見られず,成形体は透明体を呈していた.しかし,これまで行った高圧圧縮加工だけではアルミナ粉末自体の粒成長は起こっていなかった.最終年度では,ダイヤモンド金型を加熱して100°Cおよび200°Cでの温間中で圧縮実験を行った.その結果,圧縮成形体中の一部ではあるが,粒成長したであろう球形の粒成長体を認めることができた.一般的なセラミック部品は,粉末冶金で製作するのが基本的な工程である.

しかしながら,この過程で焼結により体積が変化してしまう.本研究では,焼結によるセラミックの体積の変化をなくすため,アルミナ粉末へ対し常温中での圧縮のみによるアルミナ粉末の焼結体の製作を目的とする.その後,製作したマイクロ金型を用いて無潤滑かつ常温下でアルミナ粉末に対して上下方向より高圧圧縮加工を行った.圧縮体をSTEMによる断面の組織観察を行った.圧縮されたセラミック粉末は塑性変形しており,さらに空隙が無いことから焼結していると判断した.1.単結晶ダイヤモンドアンビルに3次元形状の集束イオンビーム加工により型彫り加工は行えているが、加工の角部よりクラックが生じる現象には、FIB加工後に加熱することでダイヤモンド中のガリウムを排出させることができ、強度の劣化が起こらない対応策が見いだせた。2.加圧時に単結晶ダイヤモンドアンビルのエッジ部に応力集中が生じてしまい、角部が欠けてしまうことが生じたが、面取り加工(ダブルベベル)を行うことでエッジ部の欠けを防止できた。3.セラミック粉末が塑性変形できる圧力を付加できており、平面部では透明な成形体の作成に成功している。単結晶ダイヤモンドアンビルにFIBにより型彫り加工されたキャビティーに完全に充満させるためには、上記の欠けの問題は解決できているが、金型に振動を付与することで対応できると考えている。マイクロ加工セラミック焼結体にはセラミックの機能性を向上させるために様々な添加物を混合しているものも多い。しかし、添加剤の耐熱性の問題のため、焼結温度でも耐えることができる添加物しか利用できていない。そこで、本常温圧縮により焼結体(正確には焼結はしていないが)を作成している本方法は、耐熱性の低い添加剤の混合ができる方法であり、さらに粉末を直接混合して加圧するため、複数の添加剤も同時に混合して圧縮成形することができる。また、セラミック半導体やエアロゾルデポジション法のように、薄膜は製作できても3次元成形体は製作できないため、薄膜成形技術では立体成形は製作できない。このため、本方法により立体物の高機能セラミック成形体ができれば、単にセラミック微小成形体を製作する事よりも発展性があり有用な技術になり得るであろう。ダイヤモンドアンビルでセラミック粉末を加圧する場合において、金属箔に微細穴を空け、この穴にセラミック粉末を充填した状態で加圧する方法を採用したことにより、常温加圧したセラミック成形体には空孔は全くないことから、初年度の研究計画で設定した以下の3つの項目である1.ダイヤモンド金型の製作として集束イオンビームによるマイクロ形状加工の実施2.ダイヤモンドアンビル加圧装置の製作3.圧縮焼結体の解析実験(STEN観察を実施した)以上は年度内に完了したといえる。平成26年度の旅費に対する学会発表の件数が1件と少なくなってしまった。この理由は学会開催期間に担当の授業がある場合には、補講を行わなければならないが、補講日の確保が難しいことから、春の学会申込を行わなかった理由によるためで、早い時期からの計画的に発表できる学会の選択が必要であった。また、次年度に繰越ができるため、31,904円の残額があったものの、使い切らないで次年度繰越にしてしまったことによる。アルミナセラミック粉末を単結晶ダイヤモンドアンビルのキュレット部を用いて、金属箔の穴に予備成形したセラミック粉末を充填し、これを圧縮することで、無欠陥(空孔が無い)のセラミック成形体を得ることに成功した。
薬物トランスポータ分子認識を利用した薬物動態制御システムの構築

本研究では、臓器特異的に発現する薬物トランスポータ群の分子認識能に基づき、薬物の生体内利用率を高めるドラックデリバリーの開発、あるいは薬物相互作用発現機構の分子的解明について検討を加えた。1.H^+駆動型ペプチドトランスポータ(PEPT)とエステル型化合物との相互作用従来ペプチド結合を待つ化合物のみPEPTの基質になると考えられてきたが、ペプチド結合をエステル結合にした化合物も、PEPTの基質になることを明らかにした。これらの結果より、経口吸収性の低い薬物をアミノ酸でエステル化し、小腸に発現するPEPT1の基質とすることによって、消化管吸収の改善が可能になった。従って、PEPTの分子認識能を利用した、新規薬物送達システムの実用化に向けて大きく前進したと考えられる。2.PEPTと糖尿病治療薬との相互作用新規経口血糖降下剤nateglinideは、D-フェニルアラニンを有するジペプチド様構造をしている。また、臨床上繁用されている経口血糖降下剤glibenclamideは、構造的に多様なイオンチャネルやトランスポータを阻害することが知られている。そこで、これら糖尿病治療薬とPEPTとの相互作用について検討した結果、両薬物ともPEPTの機能を非競合的に阻害すること、並びにPEPTを介して輸送されないことが判明した。従って、これら経口血糖降下剤がPEPTの生理及び薬物動態学的機能を阻害し、臨床的問題を引き起こす可能性が示唆された。3.有機イオントランスポータを介する薬物相互作用発現機構の評価・解析新規腎局在性有機アニオントランスポータOAT-K2のcDNAクローニングに成功し、OAT-K1並びにOAT-K2の機能的異同について検討した。その結果、両トランスポータは互いに異なる薬物認識特性を有することがわかった。また、有機カチオントランスポータOCT1及びOCT2の機能特性について比較したところ、両トランスポータは互いに類似した薬物認識能を有するものの、その発現調節において異なる調節を受けることが判明した。これらの分子的情報をもとに、現在、薬物相互作用発現機構の予測システムを構築中である。
有機金属化合物によるスズ-ケイ素インターエレメント結合の選択的切断反応

当該研究において予備的知見をもとに遷移金属錯体及び有機金属化合物を用いたスズ-ケイ素インターエレメント結合の選択的な切断反応並びにスズ-ケイ素結合の再配列反応を検討した。その得られた成果を以下にまとめた。1)遷移金属錯体および有機金属化合物によるスズ-ケイ素インターエレメント結合の切断反応の検討a)遷移金属錯体によるスズ-ケイ素インターエレメント結合の切断反応の解明:円錯体-P(OR)_3による切断反応の検討及び種々の遷移金属錯体-配位子による切断反応の検討Pd錯体-P(OR)_3を触媒に用いるとジメチルフェニルシリルトリメチルスタナンの不均化反応が進行することが分かった。PdCl_2(PhCN)_2-P(OPh)_3の組み合わせが最も活性が高かった(ジシランの収率90-100%)。この触媒系を用いて種々のシリルスタナンの不均化反応を検討した結果、ジシランが収率良く生成するが、ケイ素原子上の置換基が嵩高いときにはスズ原子上のメチル基が転位することが明かとなった。Me_2PhSiSnMe_3:SiSi:SiMe=79:0;MePh(H_2C-CH)SiSnMe3:74:0;Ph-PhMe_2SiSnMe_3:81:0;1-NapMe_2SiSnMe_3:20:42;MePh_2SiSnMe_3:18:53;Me_3SiMePhSiSnMe_3:0:19;Me_3SiPh_2SiSnMe_3:0:22.b)有機金属化合物によるスズ-ケイ素インターエレメント結合の切断反応の解明:有機リチウム化合物による切断反応の検討及びジシランの合成種々の有機リチウム化合物を用いてジメチルフェニルシリルトリメチルスタナンからジシラン(Me_2PhSiSiPhMe_2)を得た。n-BuLi:86%;s-BuLi:84%;t-BuLi:78%;MeLi:83%.2)スズ-ケイ素インターエレメント結合の切断反応の応用:オリゴシランの新合成法の開発1b)の知見を基にオリゴシランの新規合成反応について検討し、テトラシラン、ヘキサシラン及びオクタシランの合成に成功した。何れもトリメチルスタニル基をもつシリルスタナンを用いた。Me_3SiMePhSiSiPhMeSiMe_3(76%),Me_3SiPh_2SiSiPh_2SiMe_3(70%),Me_3SiMe_2SiMePhSiSiPhMeSiMe_2SiMe_3(80%),Me_3SiMe_2SiMePhSiMePhSiSiPhMeSiPhMeSiMe_2SiMe_3(71%).当該研究において予備的知見をもとに遷移金属錯体及び有機金属化合物を用いたスズ-ケイ素インターエレメント結合の選択的な切断反応並びにスズ-ケイ素結合の再配列反応を検討した。

Me_3SiMePhSiSiPhMeSiMe_3(76%),Me_3SiPh_2SiSiPh_2SiMe_3(70%),Me_3SiMe_2SiMePhSiSiPhMeSiMe_2SiMe_3(80%),Me_3SiMe_2SiMePhSiMePhSiSiPhMeSiPhMeSiMe_2SiMe_3(71%).
フッ素イオンの有機化合物への微生物的導入機構に関する研究

高濃度のフッ素イオンの存在下で生育する微生物を多数分離した。細菌の他、放線菌多数が分離された。培養液のFー19ーNMRを測定したところ、放線菌、Stereptomyces cattleyaがモノフルオロ酢酸のほか、モノフルオロエタノ-ル及びモノフルオロスレオニンを生成することが見いだされた。本菌を各種の条件下にて数回変異処理することによって高濃度のモノフルオロ酢酸を蓄積する変異株を得た。本変異株を用いて培養法を検討すると共に、再現性よく培地中にモノフルオロ酢酸を生成させる条件を確立した。本菌によるフッ素代謝をFー19ーNMRを用いて追跡したところ、最初にモノフルオロ酢酸が生成し、次いでモノフルオロエタノ-ルに転換され、さらにモノフルオロスレオニンに変換されることを見いだした。モノフルオロ酢酸の生合成経路を解明するために、Cー14で標識したグルコ-ス、アセチルCoA、Lーアスパラギン酸、コハク酸、ピルビン酸、セリン、ヒドロキシピルビン酸を本菌の培養液または休止菌体懸濁液に投与し、モノフルオロ酢酸への取り込み率を測定した。その結果、解糖系からグリセリン酸を経て、ヒドロキシピルビン酸を経由してモノフルオロ酢酸が生合成されることを明らかにした。特定標識ヒドロキシピルビン酸を用いた取り込み実験から、ヒドロキシピルビン酸の2位と3位の炭素がモノフルオロ酢酸に取り込まれること、ヒドロキシピルビン酸の水酸基がフッ素に置換されてモノフルオロ酢酸が生成することを明らかにした。ヒドロキシピルビン酸からモノフルオロ酢酸への変換反応はピルビン酸の酸化的脱炭酸反応に類似することから、Cー14標識グリコ-ル酸のチオエステル体、SーグリコリルーNーアセチルシステアミンを合成し、モノフルオロ酢酸への取り込みを調べたところ、Sーグリコリルーチオエステルを中間体として経由する可能性が高いことを明らかにした。天然界にはモノフルオロ酢酸をはじめとする各種の有機フッ素化合物が存在する。モノフルオロ酢酸をグリオキシル酸とフッ素イオンに分解するハロ酢酸デハロゲナ-ゼは細菌から精製結晶化され、酵素化学的諸性質も解明されている。しかし、これらの有機フッ素化合物がどのような機構で生合成されるのか明らかではない。これまでに単離されたハロペルオキシダ-ゼはいずれもフッ素イオンにはまったく作用しないので、フッ素イオンの有機フッ素化合物への取り込みには新しい酵素系が関与していると考えられる。本研究ではフッ素イオンを有機フッ素化合物に取り込むことのできる微生物を広く天然界から検索し、合成されるフッ素化合物の単離同定、生合成に関与する酵素の精製、酵素化学的諸性質並びに酵素反応機構を解明することを目的としている。Cー14で標識した各種の化合物を用いてトレサ-実験を行った結果、ヒドロキシピルビン酸がモノフルオロ酢酸の前駆体であることが明らかになった。現在、無細胞系でモノフルオロ酢酸を生成させるための反応条件を検討している。

細菌の他、放線菌多数が分離された。培養液のFー19ーNMRを測定したところ、放線菌、Stereptomyces cattleyaがモノフルオロ酢酸のほか、モノフルオロエタノ-ル及びモノフルオロスレオニンを生成することが見いだされた。本菌を各種の条件下にて数回変異処理することによって高濃度のモノフルオロ酢酸を蓄積する変異株を得た。本変異株を用いて培養法を検討すると共に、再現性よく培地中にモノフルオロ酢酸を生成させる条件を確立した。本菌によるフッ素代謝をFー19ーNMRを用いて追跡したところ、最初にモノフルオロ酢酸が生成し、次いでモノフルオロエタノ-ルに転換され、さらにモノフルオロスレオニンに変換されることを見いだした。モノフルオロ酢酸の生合成経路を解明するために、Cー14で標識したグルコ-ス、アセチルCoA、Lーアスパラギン酸、コハク酸、ピルビン酸、セリン、ヒドロキシピルビン酸を本菌の培養液または休止菌体懸濁液に投与し、モノフルオロ酢酸への取り込み率を測定した。その結果、解糖系からグリセリン酸を経て、ヒドロキシピルビン酸を経由してモノフルオロ酢酸が生合成されることを明らかにした。特定標識ヒドロキシピルビン酸を用いた取り込み実験から、ヒドロキシピルビン酸の2位と3位の炭素がモノフルオロ酢酸に取り込まれること、ヒドロキシピルビン酸の水酸基がフッ素に置換されてモノフルオロ酢酸が生成することを明らかにした。ヒドロキシピルビン酸からモノフルオロ酢酸への変換反応はピルビン酸の酸化的脱炭酸反応に類似することから、Cー14標識グリコ-ル酸のチオエステル体、SーグリコリルーNーアセチルシステアミンを合成し、モノフルオロ酢酸への取り込みを調べたところ、Sーグリコリル-チオエステルを中間体として経由する可能性が高いことを明らかにした。
地域の固有資源を活かした参画型建築教育・デザイン教育プログラムの創出と評価

本研究では,実際のまちづくり活動に参画し,地域住民との交流を通して,地域の自然や歴史などの固有資源を発掘し,「そのまちらしさ」のあるまちづくりを提案した。まちづくりで最も重要なことは人づくりであり,地域住民とともにワークショップやデモンストレーションを実践するなどの啓発活動も積極的に行った。1.佐世保市早岐地区再生プロジェクト安土桃山時代からの歴史を有する早岐茶市で著名な佐世保市早岐地区は,かつて水運および陸運の拠点として栄えたが,近年は若年層の流失が著しく,寂れ様は誰も否めない。本研究では地域住民から早岐再生めための提案を要請された。本研究ではまちづくりを考える基本として,早岐の文化や自然などの地域の固有資源の調査を行い,早岐地区での報告会、意見交換会を行った。2.旧下関英国領事館活用プロジェクト旧下関英国領事館は赤レンガ造りの外観が美しい洋風建築であり,下関の歴史的固有資源である。下関南部町郵便局や旧秋田商会など,周辺にも洋風建築がある。個々はよいものであるがまとまりがなく,地域の魅力が半減していると思われる。領事館は外観だけでなく内観も魅力的で,建具のデザインも特徴的である。本研究では地域住民を集め,活用検討ワーキングを行った。以上のような活動を通して構築した教育プログラムを,平成20年度研究成果の社会還元、普及事業「ひらめきときめきサイエンスようこそ大学の研究室へKAKENHI」として,平成20年8月に実践し,成果を公開する。1.まちづくり学習の検証、評価まちづくり学習のうち「那珂川流域を対象としたまちづくり学習の実践」について、学習者に成長や変化が認められるかインタビュー等により検証した。また地域住民の意見や学習者の感想から、学習者が考えたことや作ったものが地域社会の役に立つことを学習者自身が実感できたか考察した。2.郷土建築史学習の検証、評価長崎市および福岡市における郷土建築史学習の効果について、学習者に対するインタビュー等により検証した。また地域社会がもつ多様な価値観のうち歴史・文化的環境に焦点をあて、古写真等の画像情報を素材とした教材が、学習者の関心に充分対応できたか評価した。3.新たな教育プログラムの創出「千早駅前多目的広場のデザイン」等を課題として、地区の現地踏査、建築・環境デザインの見学、アイデア抽出とデザイン、地域住民へのヒアリング・アンケート調査の分析、景観シミュレーション、スタディ模型・プレゼンテーション模型の製作、展示会開催による地域社会への提言等に取り組む学習を行った。4.大学生による学習ワークショップの企画都市景観をテーマに子どもたちへの学習ワークショップを企画し実践した。建築が建築相互あるいは造園、土木、都市計画等他分野と調和しながら、自分たちの生活環境をどのように形成しているかについて考えることを目的とし、環境教育と建築教育を有機的に関連付けながら同時並行させた。5.研究成果発表研究成果を日本建築学会、日本デザイン学会、日本産業技術教育学会等で行った。3.新たな教育プログラムの創出については、香椎副都心地区・都市の記憶デザイン展において地域社会への提案を行った。4.大学生による学習ワークショップの企画については、日本建築学会教材事例公開プラットフォーム採用や日本産業技術教育学会発明工夫・作品コンテスト特別賞受賞等、優れた学習として評価を受けた。
ペロブスカイト誘電体における電気光学効果の理論的解析と発現機構の解明

強誘電体光変調器の駆動原理である電気光学効果の解析を行った.光変調器は基幹ネットワークに応用される強誘電体系,Siフォトニクスなどで応用される半導体系などがあり,一般に強誘電体系は半導体系に比べ高速変調が可能であるという特徴を持っている.しかしながら全ての強誘電体が高速変調可能ではなく,材料によって変調効率や高速変調特性は異なる.本研究ではなぜ高速変調が可能なのか,どういった材料が高特性を示すかを明らかにすることを目的とした.電気光学効果による変調を支配する要素として本研究では誘電分極に着目し、誘電分極と電気光学効果の関係を導いた.具体的には、高速駆動時に電気光学定数の緩和を示したランタン添加チタン酸ジルコン酸鉛(PLZT)と示さなかったニオブ酸リチウム(LN)についてインピーダンスアナライザ、ネットワークアナライザ、FT-IRを用いて広帯域の誘電率周波数特性を測定した。PLZTは周波数に対し誘電率を大きく緩和させたが、LNの誘電率は周波数に対してほとんど変化しなかった。これはPLZTの誘電分極が周波数に対し大きく緩和するが、LNの誘電分極はほぼ緩和しないことを意味する。さらにPLZT、LN変調器の高周波駆動時の特性から、各材料の電気光学効果の周波数依存特性を予想した。加えて誘電分極と電気光学定数の関係式を構築し、各周波数における電気光学定数を計算した。この結果、測定値と計算値は一致し、周波数に対する誘電分極の変化が電気光学効果の緩和に影響を与えていることが明らかとなった。すなわち、光変調器の高速駆動時の特性緩和は誘電分極の緩和によって決定されることが明らかになった。本研究では電気光学定数の理論化を行い、光学素子の材料選定の指針を打ち出すことを目的とした。研究実施計画では今年度は1)リラクサー強誘電体の電気光学効果の温度特性の測定2)Bi系リラクサー単結晶の電気光学効果の測定の二件を達成要件としていた。以下これらの要件について述べる。1)リラクサー強誘電体の電気光学効果の温度特性の測定開発した測定装置に温度を変化させる機構がなかったため、装置の改造を行い、温度を変化させながら電気光学効果を測定できる機構を開発した。また、試料に代表的なリラクサー強誘電体である(Pb0.9La0.1)(Zr0.65Ti0.35)O3(PLZT)を用いて、温度ごとの試料の誘電特性を決定するために、ネットワークアナライザや赤外分光器を用いて光学周波数までの誘電率を測定した。この結果、PLZTの電気光学効果の温度特性の測定に成功し、誘電特性との対比から誘電分極と電気光学効果が相関関係を持つことが明らかになった。2)Bi系リラクサー単結晶の電気光学効果の測定温度特性の測定から電気光学効果が誘電分極と関係を持つことが明らかとなったため、室温で誘電分極が最大となる材料を作製できれば、室温で高い電気光学効果を示すことが予想される。そこで温度特性の測定によって得た最適条件を室温で再現するために、Bi系リラクサー単結晶を作製した。現時点では材料の作製が完了した段階であり、特性の評価までは行っていない。以上のように電気光学効果の温度依存特性を測定できる機構を開発し、リラクサー強誘電体の特性を測定することによって、誘電分極が電気光学効果と関係を持つことが明らかとなった。また、Bi系単結晶の作製を達成した。これらは計画どおり目標を達成できたという意義があり、光学材料選定の際に誘電分極という新しい視点をもたらしたといった点で材料開発の観点において重要性を持つ。
先天性心疾患をもつ学童期の子どもに対して母親が行う病気説明の構造

本研究の目的は、先天性心疾患をもつ学童期の子どもに対して母親が行う病気説明の構造を明らかにすることである。本研究は第一研究と第二研究で構成している。第一研究では、小児科病棟へ検査入院をする先天性心疾患をもつ学童期の子どもの母親を対象として、幼児期・学童期までの発達段階ごとの子どもに行ってきた病気説明の内容、病気説明の内容選択に影響した要因について半構成的面接により調査した。平成30年度までに、調査を計画通り終了し、SCATの手法を用いて分析を開始した。SCATは、大谷によって開発された分析方法で、マトリクスの中にセグメント化したデータを記述し、そのそれぞれに4ステップのコーディングと4ステップ目から導いたテーマ・構成概念から理論記述を行っていく分析手法である。言葉の背景や独自性を反映できること、言葉の意味(裏側)を構造化できることがこの手法の特徴であり、医学教育学・教育社会学等、多様な研究分野で用いられている。その結果から、学童期までの子どもに対して母親が行う病気説明について、発達に応じた特徴と病気説明の内容を選択することに影響を及ぼす要因からそのプロセスを明らかにし、子どもに対して母親が病気説明を行う上での支援方法を示した。この成果について、途中経過を平成30年度開催の日本小児看護学会第28回学術集会にて学会発表し、現在最終的な成果を日本小児看護学会誌へ論文投稿し、査読中である。現在、この第一研究の結果をもとに第二研究の研究計画を立案中である。研究計画において、平成29年度中に第一研究のデータ収集を終了し、分析、および学会誌投稿を行う予定であった。しかし分析に時間がかかった関係で、分析の途中までの進行となっていたため、分析の残りおよび学会投稿に関しては平成30年度に行った。また平成30年度中に第二研究を立案し、令和1年度の前期中には調査を開始する予定であった。第一研究の分析と成果発表に関しては、やや進行が遅れた状況であるが、第二研究の調査に関しては、令和1年度の前期中には開始できる予定であり、全体として研究計画からの遅れは発生していない状況である。第二研究として、「先天性心疾患をもつ子どもに対して母親が行う病気説明における選択要因の変容」を明らかにする。研究方法は患者会に所属する先天性心疾患をもつ学童期の子どもの母親を対象とした質問紙調査を行う。10人程度の母親にプレテストを行った後、調査協力を患者会に依頼し、無記名自記式質問紙調査を行う。質問内容は母子の属性、母親の病気の理解度、第一研究で明らかにした病気説明の選択要因の重要性についてとして、得られたデータを量的に分析する。分析には統計処理用ソフトIBM SPSSおよびAmosを用いる。因子分析により、設定した質問項目から病気説明の選択要因の因子を抽出し、各質問項目を観測変数、因子を潜在変数と設定し、共分散構造分析を行い、子どもに対して母親が行う病気説明モデルを作成する。そこから子どもに対して母親が病気説明を行うための支援を示唆することを目指す。令和1年度には、研究計画の立案、調査の実施をして分析を開始する予定である。また並行して、第一研究の日本小児看護学会誌における論文査読の修正を行う。第一研究では、小児科病棟へ検査入院をする先天性心疾患をもつ学童期の子どもの母親を対象として、子どもに対して行っている病気説明の具体的な内容と、その内容の選択要因について半構成的面接により調査する。第二研究では、第一研究の結果をもとに、患者会に所属する学童期の子どもの母親を対象とした無記名自記式質問紙調査を行い、先天性心疾患をもつ学童期の子どもに対して母親が行う病気説明モデルを作成することでその構造を明らかにする。この二段階の研究結果を複合することで、より詳細な概念構造を目指している。平成29年度は、第一研究の調査を計画通り終了し、SCATの手法を用いて分析を開始した。言葉の背景や独自性を反映できること、言葉の意味(裏側)を構造化できることがこの手法の特徴であり、医療、社会学、教育学など、様々な研究分野で用いられている。研究者は開発者である大谷氏が主催するSCATのワークショップ(於:日本質的心理学会第13回大会)に参加し、かつ分析においてもSCATによる分析の実績をもつ研究者に助言を受けながら実施することで、分析の信頼性を担保した。分析の途中経過については、平成30年度開催の日本小児看護学会第28回学術集会の学会発表に投稿し、採択を受けたため発表を行う予定である。研究計画において、平成29年度中に第一研究の調査を終え、分析を行う予定であった。実際の研究の進捗状況として、年度内に調査を終了し、予定通り分析に取り掛かることができている。また分析を、当初の分析方法から変更することなく、SCATによる分析の実績をもつ研究者に助言を受けながら実施することで、信頼性の担保された分析を行うことができている。

当初の予定では、「子どもに対して母親が行っている病気説明は具体的な内容」および「病気説明を行う、行わないを決定した選択要因」を明らかにすることを想定していたが、分析の過程において関連要因も含めて、病気説明構造そのものへの考察が進められていることも進捗が順調である要因の一つと考える。また進行中の分析を継続することで、平成30年度中に予定通り、学会誌への論文投稿および平成30年度中の第二研究への取り組みを行う見込みである。本研究の目的は、先天性心疾患をもつ学童期の子どもに対して母親が行う病気説明の構造を明らかにすることである。本研究は第一研究と第二研究で構成している。第一研究では、小児科病棟へ検査入院をする先天性心疾患をもつ学童期の子どもの母親を対象として、幼児期・学童期までの発達段階ごとの子どもに行ってきた病気説明の内容、病気説明の内容選択に影響した要因について半構成的面接により調査した。平成30年度までに、調査を計画通り終了し、SCATの手法を用いて分析を開始した。SCATは、大谷によって開発された分析方法で、マトリクスの中にセグメント化したデータを記述し、そのそれぞれに4ステップのコーディングと4ステップ目から導いたテーマ・構成概念から理論記述を行っていく分析手法である。言葉の背景や独自性を反映できること、言葉の意味(裏側)を構造化できることがこの手法の特徴であり、医学教育学・教育社会学等、多様な研究分野で用いられている。その結果から、学童期までの子どもに対して母親が行う病気説明について、発達に応じた特徴と病気説明の内容を選択することに影響を及ぼす要因からそのプロセスを明らかにし、子どもに対して母親が病気説明を行う上での支援方法を示した。この成果について、途中経過を平成30年度開催の日本小児看護学会第28回学術集会にて学会発表し、現在最終的な成果を日本小児看護学会誌へ論文投稿し、査読中である。現在、この第一研究の結果をもとに第二研究の研究計画を立案中である。研究計画において、平成29年度中に第一研究のデータ収集を終了し、分析、および学会誌投稿を行う予定であった。しかし分析に時間がかかった関係で、分析の途中までの進行となっていたため、分析の残りおよび学会投稿に関しては平成30年度に行った。また平成30年度中に第二研究を立案し、令和1年度の前期中には調査を開始する予定であった。第一研究の分析と成果発表に関しては、やや進行が遅れた状況であるが、第二研究の調査に関しては、令和1年度の前期中には開始できる予定であり、全体として研究計画からの遅れは発生していない状況である。第一研究における分析を平成30年度前期中に終了し、学会誌への論文投稿を行う。また途中経過について、平成30年度開催の日本小児看護学会第28回学術集会にて発表予定であるため、他の研究者との意見交換を行い、新たに得た知見を研究内容に反映する機会を得ていく。また第一研究の論文投稿とともに、第二研究の準備および調査を進めていく。第二研究は患者会に所属する先天性心疾患をもつ学童期の子どもの母親、200人程度を対象とした質問紙調査である。10人程度の母親にプレテストを行った後、調査協力を患者会に依頼し、郵送による無記名自記式質問紙調査を行う。回収率を上げるため、質問紙による回答に加えてWEBを使用した回答の併用も検討している。調査内容の回収後は、分析を行う。分析には統計処理用ソフトIBM SPSSおよびAmosを用いる。
膜結合型増殖因子と受容体型チロシンキナーゼを介したがん細胞の浸潤制御機構

代表者の東山らは、松原、森本とともに膜結合型増殖因子HB-EGFのプロセシング酵素ADAM12の細胞内ドメインに結合する蛋白質としてPACSIN3とEve-1を同定した。SiRNAによるPACSIN3とEve-1のノックダウンは共にTPAとAngIIによるHB-EGFのプロセシング誘導を効果的に抑制した。一方、HB-EGFのプロセシングによるカルボキシ末端断片(HB-EGF CTF)の産生は細胞周期のG1後期に起こり、PLZFの核外移行はS期後期に起こることをLasar scanning cytometry (LCS)を用いた解析により明らかにし、HB-EGF-Cシグナルが細胞周期の進行と深く関わることを示唆した。今後、これらの分子の解析からより詳細なADAM12を含むADAMの活性化機構が明らかにできるものと期待できる。またHB-EGF CTFシグナルによる細胞周期制御機構の解析は、今後新たな細胞増殖制御の分子機構の側面を明らかにできると考えている。研究分担者の佐々木らは、がん細胞の浸潤・転移機構について、膜蛋白質である細胞間接着分子の細胞内小胞輸送に注目した解析を行った。これまでに、上皮細胞のタイトジャンクション(TJ)を構成する接着分子claudinがゴルジ体から細胞膜に運ばれる過程や今一つのTJ接着分子occludinが細胞膜から細胞内に取り込まれ、再び細胞膜へリサイクリングされる過程をRab13低分子量G蛋白質(Rab13)が制御することを明らかにしてきた。本研究では、TJ接着分子の輸送を制御するRab13の標的蛋白質としてJRABを同定した。私どもはこれまでに、HB-EGF/EGFR系ではリガンドが細胞膜に結合した状態で受容体に結合するジャクスタクリン作用とリガンドが遊離型となって結合するパラクリン/オートクリン作用の2つの作用様式が機能し、癌細胞の特性を制御している可能性を示唆してきました。ジャクスタクリン作用は宿主からの攻撃に対して癌細胞自身に抵抗性を賦与する生存活性を示し、パラクリン/オートクリン作用は癌細胞自身の増殖および運動を亢進させる活性を示しすことを明らかにしてきた。この2つの特性を制御するのがHB-EGFを膜結合型から遊離型へと変換するshedding機構で、shedding酵素が中心的役割を果たす。そこで本年度はHB-EGF shedding酵素の同定を行った。従来報告されている膜結合型メタロプロテアーゼADAM9によるHB-EGFプロセシングをADAM9ノックアウトマウス由来線維芽細胞を用いて検証した。その結果、ADAM9+/+線維芽細胞およびADAM9-/-線維芽細胞ともに、HB-EGFプロセシングはTPA刺激により一過性に誘導され、両者に有意な差は認められなかった。そこで新たなHB-EGF shedding酵素を同定するために,HB-EGF sheddingの制御因子であるPKCδに結合する膜型メタロプロテアーゼを酵母two-hybrid法でスクリーニングし、得られた膜型メタロプロテアーゼの野生型及びドミナントネガテイブ型によりTPAによって誘導されるHB-EGF sheddingが各々増幅および抑制するかどうかを検討した。その結果、ADAM12がHB-EGFのプロセシング酵素であることを明らかにした。本年度はHB-EGFプロセシングを中心に解析し、以下の結果を得た。1)HB-EGFプロセシングはADAM12ノックアウトマウス由来線維芽細胞では全く認められなかった。この結果よりADAM12がTPA刺激依存性HB-EGFのプロセシング酵素であると結論付けた。2)胃がん細胞株KATO III細胞でのIL-8依存性EGFRのトランス活性化にはHB-EGFならびにamphiregulinのプロセシングが大きく関与していることが示唆された。さらに、このIL-8依存性のHB-EGFならびにamphiregulinのプロセシングにはADAM12ではなくADAM10が関与していることが強く示唆された。3)ADAM12の細胞内ドメインに結合蛋白するを酵母two-hybridでスクリーニングし、その結果2つのSH3蛋白質PACSIN3と新規蛋白質Eve-1を同定した。PACSIN3は416アミノ酸からなりC-末端側に3つのSH3ドイメインを持つ。また、Eve-1は767アミノ酸からなりC-末端側に4つのSH3ドイメインを持つEve-1aと23アミノ酸の挿入配列を持ちその結果C-末端側に5つのSH3ドイメインを持つEve-1bの2つのアイソフォームを同定した。以上の結果から、TPAとIL-8依存性のHB-EGFプロセシングは異なる酵素によって制御されていることが示唆された。また、酵素の活性化制御には複数のSH3蛋白質が関与している可能性が示唆された。HB-EGFのプロセシング後に細胞膜表面に残るHB-EGF-Cに何らかの機能があるかどうかを解析するため、HB-EGF-Cのプロセシング後の局在、ならびに結合タンパク質の同定を試みた。以上のことから、HB-EGFのプロセシングにより産生されるHB-EGF-Cは核に移行し転写リプレッサーPLZFと結合しこれを核外に汲み出す反応を誘導することを明らかにした。