hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リン酸化情報ハブに着目した機能性食品・栄養成分の作用メカニズムの解析

野菜や果物を多く摂取ることによりがんをはじめとしたいくつかの疾患のリスクが低減する。本研究では、食用植物由来の抗がん作用物質の作用機構を明らかにする目的で、細胞内の様々なストレスを受容して、そのストレスをタンパク質のリン酸化を介した情報へと変換するリン酸化情報ハブタンパク質に着目した。Apoptosis signal-regulating kinase 1(ASK1)はストレス応答キナーゼSAPK/JNKの上流に位置し、ストレス刺激をリン酸化シグナルに変換するMAPKKキナーゼの一種である。ASK1は細胞内ではthiredoxin(Trx)と結合して不活性化されているが、酸化ストレスによりTrxのシステイン残基が酸化されるとTrxがASK1から解離し、活性化する。ガーリック由来の抗がん作用物質diallyltrisulfideは、Trx分子内にジスルフィド結合を形成してASK1から解離させてASK1を活性化し、シグナルソームの形成を介してアポトーシスを誘導することを明らかにした。近年、食品の機能性成分に関する研究が活発に展開されている。しかし、その作用にかかわる分子メカニズムを解明した研究は未だ少ない。そこで本研究では、未だ解明されていないROS産生以降アポトーシス誘導シグナル以前の細胞内情報伝達システムを明らかにする。特に、細胞内の様々なストレスを受容して、そのストレスをタンパク質のリン酸化を介した情報へと変換するリン酸化情報ハブタンパク質に着目して機能性成分の作用起点を明確にする。すなわち、これらのハブタンパク質の機能制御にかかわる因子と機能性植物成分との相互作用、シグナル伝達について分子細胞レベルで明らかにする。さらに、これまでに解明されていない機能性食品成分による抗がん作用(アポトーシス誘導)メカニズムを新しい切り口から分子レベルで解明することを目的とする。これらの基礎的な知見を応用して、炎症・免疫、記憶・学習など、ハブタンパク質の下流に位置する生命現象を制御する新たな食品機能の開発が期待される。本年度は、MAP3Kの一種ASK1について基礎的な発現量や複合体の形成状況について各種がん細胞を用いて検討した。ASK1は細胞内で1500kDaをこえる高分子量複合体シグナルソームを形成する。ASK1,ASK1とcomplexを形成するthioredoxin(trx),TRAF2/6の抗体を用いてこれらの因子の発現状態について検討し、各種がん細胞でのMAP3Kの発現動態について明らかにした。本研究では、リン酸化情報ハブタンパク質に着目し、これまでに解明されていない機能性食品成分によるアポトーシス誘導メカニズムを新しい切り口から分子レベルで解明する。本年度は特にROS産生以降のアポトーシス誘導シグナル以前の細胞内情報伝達システムを明らかにする目的で、細胞内の様々なストレスを受容して、そのストレスをタンパク質のリン酸化を介した情報へと変換するリン酸化情報ハブタンパク質に着目し、redox western分析などを駆使、応用して機能性成分の作用起点を明確にしようとした。これまでに我々がニンニク由来の強力な抗がん作用物質として同定したジアリルトリスルフィドがヒト単球性白血病細胞株U937細胞タンパク質内でジスルフィド結合を形成させるかをredox 2D-PAGEを用いて解析した。その結果、ジアリルトリスルフィド処理により特異的に出現する約27kDaと約50kDaの2つのスポットを検出した。これらのスポットは2D-PAGEにおいて対角線よりも下に現れたことから、ジアリルトリスルフィドによりタンパク質分子間でジスルフィド結合が形成されたものと判断した。これらのタンパク質についてLC-MS/MSを用いて解析したところ、50kDaについては未同定の新規タンパク質であり、27kDaのタンパク質はheat shock proteinの一種と同定された。これらのタンパク質の機能について現在解析中である。ガーリック由来のジアリルトリスルフィドは、各種白血病細胞にアポトーシスを誘導して強力な抗がん作用を示す。これまでにアリルスルフィド類の中でもジアリルトリスルフィドが細胞内の分子標的のシステイン残基と反応して機能する可能性を明らかにしている。そこでシステイン残基が機能制御に重要な役割を担っている分子を中心に分子修飾と機能性について関連付けて解明を試みた。これまでに、レドックス二次元電気泳動によりジアリルトリスルフィドの分子標的候補分子をいくつか見出している。本年度は、これまでに検出・同定されたタンパク質のうち、heat shock protein27(HSP27)の細胞内の発現動態について検討を行った。ヒト単球性白血病細胞U937を2×105cells/mlで播種して24時間前培養した。

終濃度20μMのDATSを添加して10分、1,4,8時間後にそれぞれ回収し、Hsp27に対するポリクローナル抗体を用いて検出した。その結果、DATS添加後10分において、Hsp27の二量体の形成が確認された。また、Hsp27の二量体はDATS添加1時間後でも観察されたが、4時間後以降では減少していた。Hsp27は分子内に1つのシステイン残基を有する。これまでにジアリルスルフィドが、βチューブリン、CYP2E1のシステイン残基をS-アリル修飾することによりこれらのタンパク質の機能を改変することを明らかにしたが、Hsp27に対しては、安定なS-アリル誘導体を形成することなく、同分子を酸化的に修飾してダイマーを形成することを明らかにした。さらに現在RNA干渉法を用いてジアリルトリスルフィドによるアポトーシス誘導におけるHSP27の機能について追究している。
インピーダンス3次元イメージング法による新しい呼吸器疾患診断装置の開発と臨床応用

本年度は、昨年度までに開発を完了しているインパルスオシレーション法によるヒトの呼吸インピーダンス測定装置の臨床応用を中心に、解析用ソフトウェアなどを購入し研究を進めた。近年罹患率が増大している慢性閉塞性肺疾患(COPD)におけるこれまでの測定データを中心に解析を進め、重症度別に症例を分類することで、疾患の重症度に関する以下の知見を得た。COPDが軽症から重症になる程、呼吸インピーダンスの成分であるレジスタンス(Rrs)は上昇し、リアクタンス(Xrs)が陰性化する。呼吸周期内の解析(吸気中と呼気中を比較した場合)では、呼気中にそれらの特性が強く出るが、レジスタンスおよびリアクタンスの両者の変化が必ずしも一致しない例が多くみられ、COPDの病型などとの関連が注目された。このことから、CTスキャン結果によるPhenotype分類を試みたが、重症症例において巨大ブラが認められる以外は特に目立った所見は見られなかった。本研究で開発した呼吸インピーダンス測定装置はCOPDの重症度評価に有用であるが、今後はレジスタンスとリアクタンスそれぞれの呼吸周期内の変動を特徴づける因子を同定する必要があると結論づけ、これらの結果を学会で発表し、研究論文としてまとめた(投稿中)。研究の結果、3次元イメージングによる呼吸機能評価を可能とする装置を開発し、臨床応用に関するいくつかの知見を得ることができた。今後は各種呼吸器疾患の分類やスクリーニング、治療効果の判定などのツールとなるものと期待できる。本研究の目的は、生体外部から圧力波を入力したときの換気特性を評価する新しい装置を開発し、臨床応用を行い、呼吸器疾患の診断や病態に関する知見を得ることである。今年度は機器の開発から研究を開始した。圧力波発生用の小型スピーカや圧力センサ等必要な物品を購入し、機器の製作を行った。同時に信号解析用ソフトウェアを開発し、呼吸抵抗(Rrs)や呼吸リアクタンス(Xrs)といった生理学的指標の自動解析システムを機器に搭載した。生体での最初の実験結果は、予想とはかけ離れた極めてランダムな結果であり、ノイズによる影響であることが示唆され、S/N比向上が課題であると考えられた。そこで独自のアルゴリズムを考案し雑音成分の除去を行うことで、その精度を向上させることに成功した。その後、RrsとXrsを3次元カラー表示することで色鮮やかに表現する方法を考案した。大学倫理委員会の承認を得た後、臨床試験を開始した。開発した機器は非努力性の検査を行うことが可能であり、小児や高齢者への応用が期待される。これまでの症例では、慢性閉塞性肺疾患(COPD)の呼気時の気道狭窄を反映した結果が得られ、それらのパターンが気管支喘息などとはっきりと異なることを確認した。今年度は日本呼吸器学会、米国胸部疾患学会、欧州呼吸器学会等で研究成果を発表し、他の研究者から意見を伺うことができた。現在臨床試験の継続中であると共に、国際誌への投稿準備中であり、次年度に継続するものとしたい。本年度は、昨年度開発したヒト生体の呼吸インピーダンス測定装置の臨床現場への応用を中心に研究を進めた。健常者、COPD(慢性閉塞性肺疾患)患者や喘息患者などの呼吸器疾患患者を中心に、換気抵抗の指標である呼吸抵抗(Rrs)と呼吸リアクタンス(Xrs)を測定し、気道の生理学的評価、解析を行った。解析には市販のコンピュータおよび解析用ソフトウェアを購入し、使用した。被験者を伴う実験に関しては、事前に被験者に対し研究の主旨を十分に説明し、インフォームドコンセントを得た(大学倫理委員会による承認済)。被験者の情報については厳重な管理を行い、被験者のプライバシーに配慮した。実験の結果、多くのCOPD患者では肺内換気不均等の指標とされるRrsの顕著な周波数依存(主に5Hzから20Hzにかけた抵抗値の勾配)および気流制限の指標とされるXrsの陰性化とともに、呼吸周期依存(安静換気の吸気や呼気の相での違い)が大きいことを認めた。しかしながら、呼吸機能(主に一秒量)が低下していた症例においても、RrsとXrsは正常パターンとなる例が何例か見られた。RrsとXrsのパラメータと呼吸機能は有意な相関関係にあったが、重症例においては分布幅が広く、COPDの病態、病型などとの関係が注目される結果が得られた。喘息患者においては、症例数がまだ少なく十分な解析ができる段階ではないが、COPDでよく見られるRrsの周波数依存はなく、疾患による違いを示しているものと考えられた。実験結果の解析および論文作成は次年度に継続するものとしたい。

本研究で開発した呼吸インピーダンス測定装置はCOPDの重症度評価に有用であるが、今後はレジスタンスとリアクタンスそれぞれの呼吸周期内の変動を特徴づける因子を同定する必要があると結論づけ、これらの結果を学会で発表し、研究論文としてまとめた(投稿中)。研究の結果、3次元イメージングによる呼吸機能評価を可能とする装置を開発し、臨床応用に関するいくつかの知見を得ることができた。今後は各種呼吸器疾患の分類やスクリーニング、治療効果の判定などのツールとなるものと期待できる。
ニッケルチタンファイルとニッケルチタン合金原線間における各種特性の変化

Ni-Tiファイルは、合金自体に施す熱処理の条件によって機械的特性、特に曲げ特性に関して影響を及ぼすことが確認できた。近年、歯内治療領域において、Ni-Tiファイルは湾曲根管における従来の根管形態に沿った根管形成が行えるなどの利点の基に数多くの製品が臨床応用されてきている。これに伴い各種実験が行われてきているが、Ni-Tiファイルの原材料であるニッケルチタン合金の特性に言及したものは少なく、また合金自体の相変態挙動についても未だ不明な点が多い。ニッケルチタン合金は超弾性特性および形状記憶特性とよばれる他の金属には見られない特性と持つことで知られており、これらの特性は相変態挙動により発揮されるものである。本研究では、製品化された市販Ni-Tiファイルと原材料であるニッケルチタン合金原線との間における相変態挙動の検討を行った。ニッケルチタン合金原線およびNi-Tiファイルそれぞれの試料を作製し、示差走査熱量分析(DSC)を行うことにより、それぞれの相変態温度および相変態に伴う熱量を測定し、合金原線と市販Ni-Tiファイル間での相変態の変化について評価した。この相変態温度および相変態に伴う熱量に着目した研究は皆無に等しい。またNi-Tiファイルのデザインではなく、用いられている金属材料そのものの性質に着目することは意義深いと考えられる。これは、効率化された根管形成中に起こるNi-Tiファイルの破折やレッジ形成、根管穿孔といったような事故を未然に防止するという観点からも重要であると考えられ、ニッケルチタン合金原線および市販Ni-Tiファイル間での構成原子成分の比較検討と行うことにより、臨床応用への基礎となるものである。また、今後も実験をさらに行う予定である。これは、効率化された根管形成中に起こるNi-Tiファイルの破折やレッジ形成、根管穿孔といったような事故を未然に防止するという観点からも重要であると考えられ、ニッケルチタン合金原線および市販Ni-Tiファイル間での構成原子成分の比較検討と行うことにより、臨床応用への基礎となるものである.
ナノキャリア腫瘍集積を支配するEPR効果の検証とその能動的制御による革新的DDS

ナノキャリアの腫瘍への移行はEPR効果(enhanced permeability and retention effect)によることが知られている。しかし、EPR効果を利用したナノキャリアによる抗がん剤デリバリーには限界があり、腫瘍への到達率を向上しうる優れた戦略の構築が求められている。本検討から、抗がん剤の低用量繰り返し投与が腫瘍内の微小環境に影響を与え、腫瘍内の血流を改善し、また腫瘍実質内の細胞間隙を拡大することで、ナノキャリアに対するEPR効果を亢進させ、結果としてナノキャリアの腫瘍移行性と腫瘍内拡散性を改善することを明らかにすることができた。本成果は、抗がん剤デリバリーの限界を打破する戦略を構築する上で有用な情報である。本研究では、(1)ナノキャリアに対するEPR効果について詳細に再検討するとともに、(2) low dose metronomicchemotherapy(LDM)などの腫瘍内血管系に影響する薬剤投与時のEPR効果の変化について詳細な検討を行い、抗がん剤デリバリーの限界を打破する戦略を構築することを最終目的とする。我々が示したLDMの併用を含め、TNF-αやTGF-βなどを併用することでナノキャリアの腫瘍移行性を高めた報告は既にある。しかしながら、EPR効果とこれら薬剤投与による腫瘍内環境変化との関連は全く明らかではなく、これらの解明を通じてこれまでなかった腫瘍内環境の能動的制御による革新的DDSの確立につなげる。当該研究期間において、種々のがん細胞を移植したモデルマウスを用い、ナノキャリア(リポソーム)の腫瘍集積性に関して検討を行うと共に、種々の事なる物理化学的性質を有するナノキャリアの腫瘍移行性に関して検討を行った。結果として、明らかにがん種によってナノキャリアの集積性に変化が見られ、これはがん種によって形成される血管ネットワークの違いに起因する可能性が高いことが示唆された。また、腫瘍内に結合部位を持たない(リガンドで修飾されていない)ナノキャリアの腫瘍移行性はその血中滞留時間に依存するものの、血管内皮や腫瘍実質内に結合部位を有するキャリア(カチオニックリポソームやトランスフェリン修飾リポソーム)では必ずしも滞留時間によらない事が明らかとなった。これらの結果から、ナノキャリアの腫瘍集積に寄与するEPR効果に関して、これまでの説明とは異なる新たな解釈が成り立つ可能性が高い事が示唆された。本研究では、(1)ナノキャリアに対するEPR効果について詳細な再検討を行うとともに、(2)low dose metronomicchemotherapy (LDM)などの腫瘍内血管系に影響する薬剤投与時のEPR効果の変化について検討を行い、抗がん剤デリバリーの限界を打破する戦略を構築することを最終目的としている。当該研究期間において、LDMによって腫瘍内微小環境がどのように変化し、結果としてナノキャリアに対するEPR効果が改善されるのか解明を試みた。その結果、まずLDMによって腫瘍血管内皮細胞および腫瘍血管近傍のがん細胞が障害を受ける事が分かった。このような障害の結果、血管透過性が亢進されると同時に腫瘍細胞が排除されることによって腫瘍内圧が軽減され、血流の改善がみられる事が分かった。このように腫瘍内微小環境が変化している中でナノキャリアを投与すると、血流の改善によって腫瘍内へ流入するナノキャリアの量が増加すると同時に、腫瘍細胞の死に伴った血管外スペース(腫瘍細胞間隙)の拡大により、ナノキャリアが貯留可能な領域が拡がったため、より多量のナノキャリアが比較的均一に腫瘍内に分布するようになるという機構を明らかにする事ができた。さらに、EPR効果によるナノキャリアの腫瘍移行に関して興味深い結果を得た。EPR効果によるナノキャリアの移行は、血管透過性の亢進(input)とリンパ系(排泄系)による排除が乏しい(output)事によるinputとoutputの差に基づくとされている。この理論によれば、ナノキャリアの短期間繰り返し投与は先に投与したナノキャリアが腫瘍内に留まっているため、デリバリー量の改善による効果向上ではなく、むしろ正常組織への薬剤の移行による副作用の発現に繋がるものと考えられてきた。しかし、3日間の投与間隔で3回ナノキャリアを繰り返し投与した場合、ナノキャリアは投与毎に腫瘍内の異なる領域に分布している事が確認され、以前に投与したナノキャリアは次に投与されたナノキャリアの腫瘍移行性を妨げない事が明らかとなった。この結果は、ナノキャリアを用いた新たな治療戦略を考える上で有用な知見である。本研究では、(1)ナノキャリアに対するEPR効果について詳細に再検討するとともに、(2)腫瘍内血管系に影響する薬剤投与時のEPR効果の変化について詳細な検討を行い、抗がん剤デリバリーの限界を打破する戦略を構築することを最終目的とした。3種類のがん細胞をそれぞれマウスに移植し、PEG修飾リポソームの腫瘍移行性と腫瘍内分布性を定性的および定量的に評価した。その結果、透過性の高い血管系を有する腫瘍においてPEG修飾リポソームの腫瘍移行量および腫瘍内拡散性が大きい事が明らかとなった。

血管の透過性を支配する要因に関しては未だ不明であるが、腫瘍の増殖状況と密接に関係する可能性が示されており、興味深い。本検討で得られた結果は、腫瘍の状態がナノキャリアの腫瘍移行性を支配している事を示唆するものであり、腫瘍へのDDSを開発するにあたり、研究代表者が提唱する"腫瘍内微小環境の能動的制御"が重要である事を改めて支持するものである。Vaso-activedrugとして知られるAvastinを併用した際のPEG修飾リポソームの腫瘍移行性に関しても検討を行った。研究代表者は既にフッ化ピリミジン系抗がん剤であるS-1を連日経口投与するとPEG修飾リポソームに対するEPR効果が:亢進され、腫瘍移行性が高まる事を報告している。また、このような現象はリポソームをキャリアとした核酸デリバリーにも応用できる事を明らかにする事ができている。これに対して、Avastinを投与した場合、むしろPEG修飾リポソームの腫瘍への移行性は抑制される事が明らかとなった。これは、Avastinが有する血管阻害作用が強すぎ、血行性で移行するリポソームの腫瘍への流入を阻害してしまったからであると考えられた。以上の結果から、vaso-activeな薬剤投与により、ナノキャリアの腫瘍内移行性が改善される場合があるものの、一方でその作用が強い場合にはむしろ移行性が抑制させる可能性もある事が分かった。この事は、ナノキャリアの腫瘍移行性を高める最適な投与レジメンがある事を示唆しており、抗がん剤デリバリーの限界を打破する戦略を構築する上で有用な情報であると言える。
ネクロトロフ病原菌の二次代謝産物生産に依存した腐生・寄生・共生戦略の解明

植物病原糸状菌による植物毒素などの生理活性物質生産は、菌の発病ストラテジーにおいて極めて重要な位置を占める。そのため、一般的に病原菌は、腐生菌(非病原菌)と比較して多種多様な生理活性・化学構造を有する二次代謝産物(secondary metabolite、SM)を生合成する。さらにSMは、宿主植物を加害するためだけではなく、宿主不在期間は、土壌中などにおける他者との競合と生存のため活用されている。また、エンドファイトでは、宿主との共生関係確立にSMが重要な役割を果たす。すなわち、SMは、腐生菌(非病原菌)、共生菌および病原菌を分かつ要因のひとつとなり、さらに病原菌においてはエフェクター分子として病原性の分化に大きく寄与してきたと考えられる。本計画では、糸状菌が生産する多様なSMに焦点を当てるが、特に毒素などのSM生合成を菌の生存・発病ストラテジーの一つとしてとらえ、生合成の分子機構と多様性、また生合成系の進化について検討した。研究においては、世界的にもメジャーなネクロトロフ(necrotroph)植物病原菌であるAlternaria属菌を主として使用した。本菌は、病原菌のみならず、腐生菌およびエンドファイト(共生菌)も含んでおり、菌の多様なライフスタイルを決定する分子機構解明の優れたモデル糸状菌である。さらに、比較検討のため、他のネクロトロフ病原菌(毒素生産菌)として、Corynespora属およびCochliobolus属病原菌を使用した。また、典型的なエンドファイト菌として、Epichloe属エンドファイトも対象に加えた。これらライフスタイルの異なる各種菌を用いた比較・系統ゲノミクスにより、SM生合成が介在するネクロトロフ菌の生存・発病戦略、多様性形成および進化の分子機構を明らかにした。本年度は、Alternaria属病原菌・腐生菌に加え、Corynespora属およびCochliobolus属病原菌を用いて、比較ゲノミクスに基づくSM生合成遺伝子クラスターと病原性の進化機構について検討した。宿主特異的毒素(HST)を生産するAlternaria属菌において、それぞれのHST生合成遺伝子クラスターは、各病原型が保有する付加的小型染色体に座乗している。これら染色体は、病原性染色体またはconditionally dispensable chromosome (CDC)と呼称されている。一方、非病原性AlternariaにおいてCDCは見出されていなかったが、PFGE解析等を通して、世界各地で分離した非病原性Alternaria株のうち一部の菌株が、小型染色体を保有することが示された。さらに、ペルー由来の小型染色体保有菌株が、トマト病原型CDCと相同性を示すCDC様染色体(proto-CDC)を保有することが明らかとなった。本染色体上にAAL毒素生合成遺伝子クラスターは座乗していなかった。さらに、リンゴおよびイチゴ病原型CDCと相同性を示すproto-CDCの保有株も見出された。これらの結果から、Alternaria病原型の病原性染色体は、proto-CDCに由来する可能性が示唆された。以上の結果から、トマト菌の進化の過程において、腐生菌が保有するproto-CDC上に、病原性を支配するSMクラスターが形成される過程が重要であること、さらのその形成過程に、クラスター単位の遺伝子水平移動が関与する可能性が示唆された。また、エンドファイトEpichloe属菌が保有するSM生合成遺伝子クラスターの比較解析も進めた。以上の結果から、研究計画は順調に進展していると判断された。比較対象菌株において、SM生合成遺伝子クラスターの同定とカタログ化をさらに進めるとともに、SM生合成遺伝子群の網羅的機能解析、代謝産物の同定を通して、進化・多様性形成過程の推定を行う。対象とする病銀菌、腐生菌および共生菌菌株の保有する各種遺伝子クラスターにおいて、より多数のデータをカタログ化し、比較することにより、オーファンクラスター(生合生産物が未同定のクラスター)を含む、腐生菌・病原菌・共生菌に特徴的なクラスターをピックアップする。その後、個々のSMクラスターをターゲットにした機能解析に基づく、菌の生存・発病戦略を決定する実行因子同定のステップに移行する。その具体的手順は以下である。1.ターゲットクラスターのノックアウト(KO、遺伝子破壊)・異種発現:まず、クラスターの中心となるPKS、あるいはNRPS遺伝子のKOを遂行し、各クラスターの特異的欠失系統シリーズの作成を完了する。また、ターゲットクラスターの人為的な移入と発現を試みる。2. SM生合成遺伝子クラスター欠失・移入系統の腐生・寄生・共生生活能力の検定:クラスター欠失・移入系統の各種宿主植物に対する病原力、また定着能を接種実験により検定する。3.クラスター欠失・移入系統における代謝産物の化学的同定と進化・多様性形成過程の推定:機能が推定可能なクラスターに加え、機能未知クラスターに関して、クラスター構造からの産物予測や実際のLC-MS解析などを通して、SMの同定を目指す。これにより、SM遺伝子クラスターから最終産物までの対応が明確となる。以上より、菌の生存・発病戦略における実行因子を明らかにするとともに、腐生菌(非病原菌)、共生菌および病原菌を分かつ要因となるSM/クラスターを同定する。さらに、比較・系統ゲノミクスにより、ネクロトロフ菌のライフスタイルの進化と多様性形成の仕組みを推定する。植物毒素など多様な生理活性物質生産は、植物病原糸状菌の発病ストラテジーにおいて、極めて重要な位置を占める。そのため、一般的に病原菌は、腐生菌(非病原菌)と比較して多種多様な生理活性・化学構造を有する二次代謝産物(Secondary metabolite、SM)を生合成する。

また、エンドファイトでは、宿主との共生関係確立にSMが重要な役割を果たす。すなわち、SMは、腐生菌(非病原菌)、共生菌および病原菌を分かつ要因のひとつとなり、さらに病原菌においてはエフェクター分子として病原性の分化に大きく寄与してきたと考えられる。本計画では、糸状菌が生産する多様なSMに焦点を当てるが、特に毒素などのSM生合成を菌の生存・発病ストラテジーの一つとしてとらえ、生合成の分子機構と多様性、また生合成系の進化について検討する。研究においては、世界的にもメジャーなネクロトロフ(necrotroph)植物病原菌であるAlternaria alternataを主として使用する。Alternaria属菌は、病原菌のみならず、腐生菌およびエンドファイト(共生菌)も含んでおり、菌の多様なライフスタイルを決定する分子機構解明の優れたモデル糸状菌である。本計画では、以下の3点を通して、SM生合成が介在するネクロトロフ菌の生存・発病戦略、多様性形成および進化の分子機構を明らかにする。1. Alternaria属の病原菌・腐生菌および共生菌間における比較・系統ゲノミクス、2. SM生合成遺伝子クラスターの同定とカタログ化、3. SM生合成遺伝子群の網羅的機能解析、代謝産物の同定および進化・多様性形成過程の推定本年度は、主に、Alternaria属の病原菌および腐生菌間における比較ゲノミクスとSM生合成遺伝子クラスターの同定・比較について検討した。これまでに、トマト茎枯病菌(A. alternata tomato pathotype)1菌株においては、ほぼ完全なゲノムデータを得ることに成功し、リファレンスデータとして活用した。さらに、従来、解析対象となる機会の少ない腐生性(非病原性)系統についても十分な解析を行う点が、本計画のポイントのひとつである。腐生性A. alternataターゲット株の一つは、申請者らがペルー共和国のトマト野生種より分離した系統である。比較病原菌であるトマト茎枯病菌はAAL毒素生産菌であり、毒素生合成遺伝子(ALT)クラスターは本菌が保有する1 MbのCD染色体に座乗している。本染色体の解析から、宿主特異的毒素に依存する植物病原菌における病原性の進化と多様性形成過程に、CD染色体の水平移動が関与しているとの作業仮説(染色体水平移動説)を提唱している。本小型染色体はA. alternata病原性系統に特徴的であり、従来、腐生性系統からは見出されず、その起源、由来は不明であったが、スクリーニングの結果、ペルー産株で構造類似の小型染色体保有腐生性系統を見出した。本菌はプロト病原性染色体を保有する、現在のトマト菌のプロト病原菌株である可能性が高い。本菌株におけるゲノム解析の結果、病原菌株と同様に複数のSMクラスターを保有しているが、ALTクラスターを欠失していることが明らかとなった。
脳型コンピューティング向けダーク・シリコンロジックLSIの基盤技術開発

脳型コンピューティング向けダーク・シリコンロジックLSIの基盤技術を開発するために,初年度であるH28年度は,ダーク・シリコン非同期基本論理ゲート構成とその小規模演算回路の設計,並びにCMOS等価回路による原理動作検証を計画していた.提案のダーク・シリコン非同期基本ゲートを検討し,いくつかの回路で動作シミュレーションを行った.シミュレーション環境としては,不揮発性素子であるMagnetic Tunnel Junction (MTJ)素子とCMOS回路を用いて,SPICEによるトランジスタレベルシミュレーションを行った.シミュレーションにより,基本的なパワーげティング動作までを確認した.また研究資料収集として,多値論理及びそのハードウェア実現に関する国際会議であるInternational Symposium on Multiple-Valued Logic (ISMVL)2016に出席をし,アルゴリズムからシステムレベルに至る脳型コンピューティグに関する知見を得た.上記の提案回路の検討中に,重複応募中の基盤研究(S)が採択となったため,本基盤研究(A)としての研究はその時点で終了となった.ただし,基盤研究(S)と本基盤研究(A)の課題として,共通に「脳型コンピューティング向けダーク・シリコンロジックLSIの基盤技術の開発」としていたため,本基盤研究(A)での研究進捗は,そのまま基盤研究(S)に引き継ぐ形となった.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。
がん関連疼痛に対する精密医療（プレシジョンメディシン）の実現に向けた研究

網羅的ゲノム(DNA)情報と疾患コントロールを結びつけ病態解明と治療の最適化を図るPrecision Medicine(精密医療)を展開する。1.疼痛重症化因子のP2Y12受容体ついて、血小板P2Y12受容体機能とがん開腹術後痛の重症度および鎮痛薬必要量の関連解析から術後疼痛管理の最適化予測指標の開発。2.神経障害性疼痛の発症・重症度規定因子であるリゾリン脂質(LPA)について遺伝子多型解析からがん化学療法誘発性末梢神経障害の発症・重症化機序を解明。3.網羅的遺伝子解析によるがん関連疼痛(特にがん化学療法誘発性末梢神経障害)の新たな疼痛重症化因子および治療反応性規定因子について探索。
第一原理バンド計算に基づく無機結晶の誘電・弾性物性の計算手法の確立と特性の評価

本研究では、格子定数と原理配置を変化させながら第一原理バンド計算による全エネルギー計算を行い、結晶の物性を計算する手法を確立することを目的とした。圧電体であるAIN,ZnOについて、TOフォノンモードおよび誘電率、圧電定数、電気機械結合係数の計算を行った。計算には、結晶の第一原理計算で全エネルギーを正確に計算できるCrystal88^<1)>を用いた。陽イオンを陰イオンに対してz軸方向に変位させ、分極状態を作り、各状態についての全エネルギーを計算した。イオン変位に伴うエネルギー変化から、Frozen phonon近似を用いてTOフォノンモードの振動数を計算することができ、また、Szigeti式^<2)>によって定歪み条件での比誘電率ε^e_<33>を計算することが出来る。イオン変位に伴う結晶格子の歪みを考慮することで、定応力条件における誘電率ε^x_<33>、電気機械結合係数k_<33>と圧電定数d_<31>を計算できる最後に計算結果を示す。結晶構造の計算結果は省略したが、第一原理法でウルツ鉱型の結晶構造を1%以内の誤差で精度良く計算できることが確かめられた。また、表1のように、誘電率は実測値とよい一致を示していることが分かる。また、圧電定数や電気機械結合係数も34%以内の誤差で計算できることも確認された。しかしながら、ZnOでの誤差の原因の一部は分極関数の欠落による基底関数の精度が不十分なことに起因すると考えられた。また、有効電荷の精度が誘電率・圧電特性の計算結果に大きく影響を与えるため、有効電荷の評価精度を上げることが必要であることが明らかとなった。
IgA腎症におけるメサンギウム細胞へのIgA沈着メカニズムの解明と治療への応用

IgA腎症は原発性糸球体腎炎のなかでは最も多くみられる病型であり、腎糸球体構成細胞であるメサンギウム細胞への免疫グロブリンA1(IgA1)の沈着を特徴とする。しかしIgA1がどのような機序によりメサンギウム細胞に沈着するかは不明な点もあった。そこでIgA1をプローブとしてメサンギウム細胞上の受容体の同定を試みたところ、インテグリンα1/β1ならびにα2/β1ヘテロダイマーがIgA1との結合に関与していることが明らかとなった。IgA腎症の病因として考えられている糖鎖不全IgA1に着目し、メサンギウム細胞上にはこの糖鎖不全IgA1に強い親和性を持つ受容体があると想定して、糖鎖不全IgA1をプローブとして用いることにより受容体を同定することを本研究の目的とした。培養ヒトメサンギウム細胞とFITC標識糖鎖不全IgA1との結合をスクリーニングしたところ、TNF-αおよびTGF-β1の存在下に3日間培養することにより、ヒトメサンギウム細胞に糖鎖不全IgA1の受容体が誘導され、さらにTNF-αまたはTGF-β1にデキサメタゾンを加えることにより、この糖鎖不全IgA1の受容体の誘導作用が打ち消されることが明らかとなった。そこでこれら各々の培養条件で培養したヒトメサンギウム細胞からRNAを抽出し、DNA chipを用いて網羅的発現遺伝子解析を行い、TNF-αおよびTGF-β1の単独処理にて発現増強し、デキサメタゾンの添加により発現増強が打ち消される遺伝子をピックアップした。これら候補遺伝子群のなかからインテグリンβ1に着目した。インテグリンβ1も同様にTNF-αおよびTGF-β1の存在下に3日間培養することにより、ヒトメサンギウム細胞に発現が誘導され、さらにTNF-αまたはTGF-β1にデキサメタゾンを加えることにより、誘導作用が打ち消されることが明らかとなった。さらにインテグリンβ1がIgAとメサンギウム細胞との結合にかかわっているかを検証するため、siRNAによる遺伝子ノックダウンの手法を用いた。ヒト肺腺癌の株細胞であるPC14は、細胞表面に各種インテグリンα鎖およびβ1鎖を発現し、培養ヒトメサンギウム細胞と同様FITC標識したIgAと結合することが確認されている。この細胞にインテグリンβ1に対するsiRNAを導入し、フローサイトメトリー法にて受容体発現とIgAとの結合を確認したところ、インテグリンβ1陽性細胞群にはIgAの結合が認められるのに対し、インテグリンβ1がノックダウンされた細胞群にはIgAの結合は認められなかった。この結果から培養ヒトメサンギウム細胞とIgAの結合はインテグリンβ1依存的であると考えられた。IgA腎症の病因としての糖鎖不全IgA1に着目し、糖鎖不全IgA1をプローブとして用いることによりメサンギウム細胞上の受容体を同定することを本研究の目的とした。培養ヒトメサンギウム細胞とFITC標識糖鎖不全IgA1との結合を、各種サイトカインや増殖因子を用いてスクリーニングしたところ、TNF-αおよびTGF-β1の存在下でヒトメサンギウム細胞に糖鎖不全IgA1の受容体が誘導され、さらにデキサメタゾンの添加により、この糖鎖不全IgA1の受容体の誘導作用が打ち消されることが明らかとなった。そこでこれら各々の培養条件で培養したヒトメサンギウム細胞からRNAを抽出し、DNA chipを用いた網羅的発現遺伝子解析からインテグリンβ1に着目した。インテグリンβ1も同様にTNF-αおよびTGF-β1の存在下でヒトメサンギウム細胞に発現が誘導され、デキサメタゾンを加えることにより、誘導作用が打ち消された。この細胞にインテグリンβ1に対するsiRNAを導入し、フローサイトメトリー法にて受容体発現とIgAとの結合を確認したところ、インテグリンβ1をノックダウンした細胞ではIgAの結合が著しく低下した。インテグリンβ1鎖は数種類のα鎖とヘテロダイマーを形成し、各々特異的な細胞外基質と結合するが、ヒトIgA腎症患者の腎生検組織上の分布ならびにsiRNAによる実験から、インテグリンα2/β1ヘテロダイマーが糖鎖不全IgA1との結合に関与していると考えられた。IgA腎症の病因としてのメサンギウム細胞へのIgA1沈着に着目し、IgA1をプローブとしてメサンギウム細胞上の受容体を同定することを本研究の目的とした。培養ヒトメサンギウム細胞とFITC

標識IgA1との結合を、各種サイトカインや増殖因子を用いてスクリーニングしたところ、正常の糖鎖を持つIgA1ならびに糖鎖不全IgA1のいずれにおいても、TNF-αおよびTGF-β1の存在下でヒトメサンギウム細胞にIgA1の受容体が誘導され、さらにデキサメタゾンの添加により、このIgA1の受容体の誘導作用が打ち消されることが明らかとなった。そこでこれら各々の培養条件で培養したヒトメサンギウム細胞を対象とした網羅的発現遺伝子解析からインテグリンβ1に着目した。インテグリンβ1も同様にTNF-αおよびTGF-β1の存在下でヒトメサンギウム細胞に発現が誘導され、デキサメタゾンを加えることにより、誘導作用が打ち消された。インテグリンβ1鎖は数種類のα鎖とヘテロダイマーを形成するが、ヒトIgA腎症患者の腎生検組織上の分布から、インテグリンα1/β1ならびにα2/β1ヘテロダイマーがIgA1との結合に関与していると考えられた。そこで培養ヒトメサンギウム細胞の細胞成分をインテグリンα1,α2,およびβ1に対する特異抗体を用いて免疫沈降させたところ、IgA1とこれらインテグリンが複合体を形成していることが明らかとなった。さらに培養ヒトメサンギウム細胞にインテグリンα1,α2,およびβ1に特異的なsiRNAを導入し、フローサイトメトリー法にてIgA1との結合を確認したところ、これらインテグリンをノックダウンした細胞ではIgA1の結合が有意に低下した。この結果から培養ヒトメサンギウム細胞とIgA1の結合はインテグリンα1/β1ならびにα2/β1ヘテロダイマー依存的であると考えられた。
多様体の無限変換群の研究

曲面の基本群の円周への滑らかな作用について、面積汎関数を介してGodbillon-Vey不変量が定義されることは知られていたが、坪井俊は、この不変量がもっと弱い作用の滑らかさの仮定のもとで定義されることを示し、その諸性質を調べた。微分位相同型群の分類空間と葉層の分類空間の研究成果により、坪井俊は、向きづけられた3次元多様体M上の向きづけられた余次元1葉層FのGodbillon-Vey不変量が0であることと(M,F)が零同境の葉層構造の極限と同境になることの同値性を示した。離散群の研究に関しては、次のような成果が得られた。砂田利一は離散群の正則表現の性質をスペクトル幾何学に応用し、多様体のラプラシアンの性質を明らかにした。深谷賢治は概非負曲率多様体の基本群について研究し、その性質を明らかにした。坪井俊は、直線の台がコンパクトな区分線型同相群の研究をおこない、そのホモロジー群をすべて決定した。このような群の有限型部分群の幾何学的研究もおこなった。これに関連して余次元1横断的区分線型葉層のGodbillon-Vey類の有理性を示した。松本幸夫は、曲面の同相写像の分類について研究し、擬周期的同相写像の分類を行い、これをタイヒミューラー空間の境界の研究に応用した。
マルチメディア表現における子どものシンボル操作能力に関する基礎研究

本研究の最終年度にあたる平成10年度は、子どものマルチシンボル操作能力を彼らのメディアに対する先有知覚と固有の情報処理である認知スタイルとの関係で抽出し,その特徴を明らかにした。メディアに対する先有知覚の尺度を構成した後、マルチメディアを組み込んだ授業を単元レベルで設計し、その実施の後、子どもの先有知覚を測定することで、1)子どもに占有的なシンボル操作の特徴と個人差、2)シンボル操作と子どもの情報処理の相互作用、3)シンボル操作とメディアの先有知覚との関係を検討した。その結果、メディアに対する好意的態度の子どもはそうでない子どもに比べてメディア行動が広いこと、多メディアを駆使し多シンボル活動を行う子どもは情報収集メディアと情報発信メディアに対する態度は類似しているが、そうでない子どもは、発信メディアと受信メディアに対する態度に大きな違いがみられた。また、一般にメディアに対する好みとメディアに対する容易性は強い関係があるが、マルチメディアとしてのコンピュータは、好むメディアであるが困難度が高く、他のメディアとは異なることが示された。以上、本研究により、シンボル操作とメディア行動に関する基礎的知見を得ることができた。今日のコミュニケーション形態は、単一のメディアを媒介とするコミュニケーションから、多媒体を融合するマルチメディアによるネットワークを介してのコミュニケーションの形態に移行しつつある。そこでは、膨大な情報ネットワークでのコミュニケーションと関わり多様なシンボルの読み書き能力を必要とする。伝統的な文字の読み書き能力としてのコミュニケーションリテラシーから、複合的なシンボル操作能力としてのコミュニケーションリテラシーが必要となってくる。本研究では、子どものマルチシンボル操作能力を彼らのメディアに対する先有知覚と固有の情報処理である認知スタイルとの関係で抽出し,その特徴を明らかにすることを本年度の目的とした。仮説的には,1)対象とする主題に関わり「テーマを文脈を強調する中で多様に表現する」場合にはマルチシンボルの交差を中心とするシンボル操作が要請され,そこではメディアの先有知覚のうち複合的メディア特性が関与し,2)「テーマを文脈から独立したそれ固有で特徴的に表現する」場合にはメディアに対する先有知覚の優先的知覚特性が関与し,特定シンボルの操作が特に要請される,と想定される。そこで,社会科の課題解決学習を対象に、課題解決に必要とされる学習者個人の情報活動を手がかりに、シンボル操作に関わる特徴を把握した。具体的には、情報の受信に関わるメディア活動と、情報の発信に関わるメディア活動を区分し、特徴を分析したところ、メディア行動が活発な子どもとそうでない子どもでは、受信と発信におけるメディアにおいて、対照的な特徴のあることが把握された。
非放射性in situハイブリダイゼーション法によるオステオポンチンの内耳の局在

内耳組織は骨に囲まれており,脱灰操作の必要なこと、多量の細胞外液を有すること、膜迷路は2、3層の細胞からのみ構成されていることなどにより、従来の放射性(RI)in situハイブリダイゼーション法を内耳に応用することは困難であった。我々は平成6、7年度に以下の成果を得た。(1)in situハイブリダイゼーション法のうち、解像力に優れた非放射性(non-RI)法の手法を内耳において確立した。(2)骨形成に関与するオステオポンチン(OPN)mRNAが内耳において前庭感覚細胞において発現し、OPNが耳石の生成に関与することがわかった。(3)OPNmRNAが血管条辺縁細胞、前庭暗細胞領域に発現し、OPNが内リンパイオン産生に関与することがわかった。(4)OPNmRNAは胎生期マウスにおいても成熟マウスと同様、内耳の血管条辺縁細胞、前庭暗細胞、前庭I型間隔細胞、ラセン神経節、内リンパ節嚢に発現していた。(5)オステオネクチンmRNAは、胎生期マウスの有毛細胞以外のコルチ器構成細胞に発現していたが、その役割は不明である。内耳組織は骨に囲まれており、脱灰操作の必要な事、多量の細胞外液を有する事、膜迷路は、2,3層の細胞からのみ構成されている事などにより、従来の放射性(RI)in situハイブリダイゼーション法を内耳に応用することは困難であった。平成6年度の結果は以下の通りである。(1)in situハイブリダイゼーション法のうち、解像力に優れた非放射性(non-RI)法の手抜きを内耳において確立した。骨形成に関与するオステオポンチンが内耳において前庭感覚細胞に発現し、オステオポンチンが耳石の生成に関与する事がわかった。オステオポンチン血管条辺縁細胞、前庭暗細胞領域に発現しオステオポンチンが内リンパイオン産生に関与する事がわかった。平成6年度に骨組織に囲まれた内耳組織において、解像力の優れた非放射性(non-RI) in situハイブリダイゼーション法を確立した。平成7年度はこの手法を用いて以下の事を明らかにした。(1)オステオポンチン(OPN)mRNAは胎生期マウスにおいて成熟マウスと同様、内耳の血管条辺縁細胞、前庭暗細胞、前庭I型感覚細胞、ラセン神経節、内リンパ嚢に発現していた。(2)OPNは胎生期マウスにおいて前庭感覚細胞から分泌されており、前庭感覚細胞が耳石の生成に関与している事が示唆された。(3)オステオネクチン(ON)mRNAは胎生期マウスの有毛細胞以外のコルチ器構成細胞に発現していたが、その役割は不明である。(4)骨形成蛋白4(BMP4)mRNAは胎生期マウスにおいてクラウディウス細胞と思われる部位に発現していた。BMP4は、基底板の形成に関与していると推測される。
生態系における生物間化学情報ネットワーク : 植物者-植食者-捕食者系での解析

(A)アブラナ科雑草であるイヌガラシ,モンシロチョウ,アオムシコマユバチ三者系で,モンシロチョウ成虫が同種の食害したイヌガラシ株を避けて産卵することを明らかにした.これは,モンシロチョウ幼虫が食害した株での寄生蜂の密度が高いことが原因の一つであると考えられる.この結果は,Pieris rapae females avoid oviposition on Rorippa indica plants infested by conspecific larvaeにまとめApplied Entomology and Zoology誌に投稿し受理された。(E)植物-害虫-天敵三者相互作用系について,植物のSOSシグナルを学習するチリカブリダニ(昆虫と自然)及び,植食者誘導性の植物匂い物質の化学生態学(比較生理生化学雑誌)にまとめ発表した.(A)アブラナ科雑草であるイヌガラシ,モンシロチョウ,アオムシコマユバチ三者系で,モンシロチョウ成虫が同種の食害したイヌガラシ株を避けて産卵することを明らかにした.これは,モンシロチョウ幼虫が食害した株での寄生蜂の密度が高いことが原因の一つであると考えられる.この結果は,Pieris rapae females avoid oviposition on Rorippa indica plants infested by conspecific larvaeにまとめApplied Entomology and Zoology誌に投稿し受理された。(E)植物-害虫-天敵三者相互作用系について,植物のSOSシグナルを学習するチリカブリダニ(昆虫と自然)及び,植食者誘導性の植物匂い物質の化学生態学(比較生理生化学雑誌)にまとめ発表した.(2)アブラナ科植物-モンシロチョウ幼虫-アオムシコマユバチ三者系において、直物と寄生バチとの相互作用を検出し、その結果をCotesia glomerata use fatty acids from plant-herbivore complex in host searchingにまとめ、Journal of Chemical Ecologyに投稿し、掲載が採択された。(3)植物が加害に反応して生産する天敵誘引物質については、これまで室内操作実験で検討してきた。そこで、実際野外でも,誘引物質が有効に機能しているかどうかについて,調査した。その結果,野外条件下でも加害マメ植物の匂いに反応して,ナミハダニの天敵(ハネカクシとカブリダニ)が誘引される事を明らかにした。その結果を、Respeonse of predatory insects Scolothrips takahashii toward herbivore-induced plant synomone in both laboratoryand field conditions.にまとめ、Journal of Chemical Ecologyに投稿した。(4)植物と捕食者との共進化モデルを構築し、それに実際のパラメーターを当てはめる作業を継続している。(5)植食者の唾液成分中にあるエリシター(植物に天敵誘引物質生産を引き起こす刺激)の検定方法を確立し、精製を進めている。(1)アブラナ科-モンシロチョウ幼虫-アオムシコマユバチ三者系において,植物と寄生バチの相互作用を検出した.その結果はJournal of Chemical Ecology,Biological Contorolの2誌に掲載された.(2)植物が加害に反応して生産する天敵誘引物質は,これまで室内操作実験でのみ検討されてきた.野外でも天敵誘引物質が有効に機能しているかどうかについて,ミカン園で実験を行った.その結果,野外条件下でもハダニ被害マメ葉が生産する匂い物質に反応して捕食性ハネカクシが誘引される事を明らかにした.この結果は,Journal of Chemical Ecology誌に掲載された.(3)アブラナ科植物-コナガ-コナガコマユバチ三者系において,植物とコナガコマユバチとの間の相互作用を検出した.(4)トウモロコシ-アワヨトウ-カリヤコマユバチ三者系において,アワヨトウの唾液成分の中に含まれるエリシターが,植物の傷害応答シグナル伝達系の一つであるジャスモン酸系を活性化することを明らかにした.(5)マメ-ナミハダニーチリカブリダニ三者系において,ナミハダニの唾液中に含まれているエリシターは,ジャスモン酸経路とサリチル酸経路の2つを活性化する事が示唆される結果を得た.(A)アブラナ科雑草であるイヌガラシ,モンシロチョウ,アオムシコマユバチ三者系で,モンシロチョウ成虫が同種の食害したイヌガラシ株を避けて産卵することを明らかにした.これは,モンシロチョウ幼虫が食害した株での寄生蜂の密度が高いことが原因の一つであると考えられる.この結果は,Pieris rapaefemales avoid oviposition on Rorippa indica plants infested by conspecific larvaeにまとめApplied Entomology and Zoology誌に投稿し受理された.(E)植物-害虫-天敵三者相互作用系について,植物のSOSシグナルを学習するチリカブリダニ(昆虫と自然)及び,植食者誘導性の植物匂い物質の化学生態学(比較生理生化学雑誌)にまとめ発表した.
イオン注入ボイドを用いた新しいSOI作製法(ボイドカット法)に関する基礎的研究

水素イオン注入によるシリコンおよび炭化珪素結晶の薄膜デラミネーションの基礎的な現象について実験を行い、期間内に下記の点を明らかにした。1)水素イオン注入によりシリコンおよび炭化珪素結晶中に導入されるダメ-ジ濃度および深さ分布をRBS(ラザフォードバックスキャッタリング)、透過電子顕微鏡などによる測定とモンテカルロシミレーションから求め、以下のデラミネーション現象との関係を明らかにした。2)この結果をもとにシリコンへの水素イオン注入を異なったエネルギー、注入量で行い、薄膜デラミネーションが発生する深さおよび注入条件を明らかにした。デラミネーションには5×10^<16>イオン/cm^2以上の水素注入量が必要で、この注入量は加速電圧には強く依存しないことを明らかにした。この実験結果は論文に発表され、デラミネーション法によるSOI (Silicon on insulator)ウエーファ作製に必要なデータとして広く活用されるようになった。3)この水素イオン注入シリコン層のアニールを行い、薄膜のデラミネーション発生に必要なアニール条件を明らかにした。この結果は短時間のアニールでは500°C以上のアニールが必要であるが、アニール時間を長くすることにより、デラミネーション温度を400°Cまで低減できることを明らかにした。またこのデラミネーションの発生に必要な、欠陥、ひずみの集中、緩和現象についても明らかにした。4)水素イオン注入による炭化珪素のデラミネーション現象についても観測を行い、この結晶はシリコンに比べ高い2×10^<17>イオン/cm^2以上の注入量が必要なことを明らかにした。5)これらの研究成果はSOIウエーファ作製の基礎データとして広く活用され、工学的な成果も大きい。特にHイオン注入により、欠陥SiとH結合が形成される機構とこの結合形成に関連したSi薄膜のデラミネーションに関する研究を行った。トライオゴナル結合からテトラゴナル結合に変換される際に、過剰Hが排出され、Si結合が切断されることを明らかにした。この研究の成果として、この0.7μmの厚さを有したSi薄膜が表面から剥離する詳細とこの剥離(デラミネーション)が生じるイオン注入、アニール条件(温度、時間)を初めて明らかにした。またこのデラミネーション現象を透過型電子顕微鏡と走査型電子顕微鏡で初めて観察できたのが今年度の研究実績である。新らしいSOI(Silicon on insulator)作製法として提案された水素イオン注入法は従来法に比べ全ての点ですぐれている.しかしこの薄膜のはく離(デラミネーション)現象はほとんどわかっていなかった.本研究ではこのデラミネーションの詳細、原理、およびデラミネーションの発生に必要なアニール温度、時間をはじめて明らかにした.またこのデラミネーションに必要な注入水素とこの注入により導入されたシリコン欠陥との強い結合形成の詳細も明らかにした.
質量分析装置バイテックMS測定における抗酸菌前処理の検証と同定精度の向上化

2016年後期にシスメックスビオメリュー社から抗酸菌用前処理キットが販売された。キットの組成は我々が開発途中であった前処理法とほぼ同様であるが、ジルコニアビーズではなく、ガラスビーズであった。同定成績を標準菌株9株、臨床分離株80株に対して検証した。前培養に用いたMiddlebrook7H11と小川培地ごとの同定率は、標準菌株はそれぞれ100%であった。同じく、臨床分離株は全体では90.0%(72/80)と91.3%(73/80)、M. bovisBCGは両培地で100%(2/2)、M. aviumが100%(30/30)と96.7%(29/30)、M. intracellulareは87.5%(14/16)と100%(6/16)であった。さらに、M. kansasiiは両培地とも100%(6/6)、M. gordonaeも両培地ともに80%(8/10)、M. abscessusが75%(3/4)と100%(4/4)、M. kansasii/M.gastriは両培地ともに100%(9/9)であった。Tapman法でM. lentiflavumがM. intracellulareに誤同定を示した2株は正しく同定できた。また、前処理後M. bovisBCGは、小川培地8週間、MGIT培地6週間の培養で菌の発育陰性で菌の死菌化を確認した。本前処理法は同定率が高く、簡便なことから日常検査での有用性が示された。DDHでM. scroflaceumとなった3株は同定不能となった。しかし、本検討で標準菌株の測定では同定できたことから、DDHの誤同定の可能性がある。この3株はrpoB、hsp65、16SrRNA遺伝子の塩基配列を決定し、BLAST解析したが菌名を明らかにできなかった。よって、本研究で菌名を確定できなかったが、今後追加試験で他の遺伝子も解析し、VMSデータベースの登録、同定性能の向上を確認する。