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PTH による骨折治癒促進効果と末梢血由来骨前駆細胞関与のメカニズムに関する研究

マウス大腿骨骨折モデルに対し副甲状腺ホルモン(PTH)を間欠投与すると、骨癒合が促進し、末梢血由来骨前駆細胞の骨折部へのホーミングが確認された。末梢血由来骨前駆細胞ホーミングのメカニズムとしてSDF-1/CXCR4システムが関与していることが示唆された。このメカニズムを増強することは、骨折治癒過程や骨移植時の骨形成等に対し、治療効率を向上させるポイントになると考えられる。骨折治癒や骨欠損に対する骨再生には、骨を形成するための細胞供給が不可欠である。骨折治癒過程における末梢血由来細胞関与のメカニズムは我々がこれまでに示した最新の知見であるが、この点に焦点を絞り、「PTHによる骨形成促進作用のメカニズムの一つとして末梢血由来細胞のホーミングがある」という仮説のもと、PTH間欠投与による骨形成促進効果との関連について検討を行った。昨年度はGFPマウスと野生株マウスを外科的に結合し、末梢循環を共有するparabiosisモデルを用いて、骨折治癒過程における末梢血由来骨前駆細胞の関与はPTHの間欠投与に影響され、骨形成が促進されることを確認した。この結果を踏まえ、PTH間欠投与による末梢血由来骨前駆細胞のホーミングを促進させる因子について検討を行った。昨年度と同様に、parabiosisマウスの大腿骨を骨幹部で骨切りし、連日でhPTH(1-34)を皮下投与した。ホーミングのメカニズムに直接作用する因子として注目されているStromal Derived Factor-1 (SDF-1)の発現率はPTH投与群が非投与群より有意に高かった。SDF-1の受容体であるCXCR4の発現もPTH投与群が非投与群より有意に高い結果となった。また、SDF-1およびCXCR4の発現増加は、GFP陽性細胞のホーミングや骨形成促進と関連していた。これらのことより、1)PTHの間欠投与により、末梢血由来細胞のホーミングが増強され、骨形成が促進されること、2)末梢血由来骨前駆細胞ホーミングのメカニズムとしてSDF-1/CXCR4システムが関与していることが示唆された。骨粗鬆症治療薬として副甲状腺ホルモン(PTH)製剤が本邦で承認され、実際の臨床で使用可能となった。PTHは間欠投与により骨形成作用を示し、骨折治療への応用も期待されている。最近の研究では、副甲状腺機能低下症患者に12ヵ月間のPTH投与を行い、末梢血中の骨前駆細胞が増加し、骨形成率と相関することが報告されている。我々は新しい細胞供給のメカニズムとして末梢血由来骨前駆細胞のホーミングに着目し、PTH間欠投与による骨形成促進効果との関連について検討を行った。骨折作製前にGFPマウスと野生株マウスを外科的に結合し、末梢循環を共有するparabiosisを作製した。末梢血においてGFP陽性細胞のキメラを形成後、野生株マウスの大腿骨を骨幹部で骨切りし、骨折モデルとした。この時、骨切り部から2mmのみ骨膜を除去した。骨折作製後、翌日より連日でhPTH(1-34)をGFPマウスと野生株マウスの両方へ皮下注射を行った。2週および4週で検体を採取し、X線および組織標本にて評価を行った。骨折部周囲の外仮骨形成量は、PTH投与群が非投与群に比べ有意に多かった。アルカリフォスファターゼ活性陽性率もPTH投与群が非投与群より有意に高かった。PTH投与群の骨折部においてはアルカリフォスファターゼ活性を示すGFP陽性細胞が多数確認された。このことより骨折治癒過程において、末梢血由来骨前駆細胞の関与はPTHの間欠投与に影響され、骨形成が促進されることが示唆された。研究モデルの作製が予定通り行われ、当該年度に予定していた解析をほぼ行うことができ、一つの結論を導くことができた。前年度の結果を踏まえ、PTH間欠投与による末梢血由来骨前駆細胞のホーミングを促進させる因子について検討を行う。実験動物、抗体等の試薬、その他消耗品、学会発表のための旅費に使用する。
食道癌化学放射線療法後に誘導されるT細胞クローン多様性解析と臨床効果に関する研究

本研究ではCRTを施行された食道癌患者での末梢血および切除後の標本でのTCRレパトア解析研究を行った。対象としては、食道癌に対して一次治療として化学放射線療法(CRT)が施行された68例については、末梢血由来のgenomic DNAを対象とし、multiplex法によりTCRレパトア解析を行った(iRepertoire)。CRT施行後に根治切除手術を施行された4例については凍結された切除標本の腫瘍部および正常粘膜部からRNAを抽出し、adopter法によってTCRレパトア解析を行った。この理由として、1;根治的CRT後に救済手術になる症例が限られたこと、そのために多くの例で末梢血由来のサンプルで解析する必要があったこと、2;末梢血由来のgenomic DNAがすでに抽出済みであったこと、3;本研究開始後、genomic DNAよりRNAを対象として、特にadopter法によるrepertoire解析での定量性の優位性が指摘されたこと、などがある。上記の結果として、現時点ではCRTを施行せずに切除手術を施行した症例は1例のみの解析であるが、CRT後の切除例にクローナリティが高いという結果が得られている(Shannon 3.12±0.47, Simpson 14.9±5.77いずれも平均±標準偏差;コントロールとして手術先行例ではShannon 5.72, Simpson 97.3)。この結果は今後、手術先行例での解析を追加し、論文とする予定である。CRTを施行された食道癌患者で腫瘍部と正常粘膜部に共通するユニークなT細胞クローンが存在すること(図1;CRT後の切除標本でのTCRβ遺伝子。腫瘍への浸潤が少ないもので予後が8.5か月と不良)、特定のクローンが末梢血中に多く確認された症例では、CRT後の予後が良好である可能性が示唆された(図2;末梢血でのTCRβレパトア解析とCRT後の生存。症例数が少ないためにp=0.103であるが、ある指標により完全奏効(CR)例を抽出の可能性)。このように、化学放射線療法の治療効果には腫瘍免疫が強く関与していることが示唆されている。初年度(平成28年度)は一次治療として化学放射線療法を施行した食道癌患者38名の末梢血由来のgenomic DNA、および年齢と性別を一致させた健常人由来のgenomic DNAを解析した。研究計画にある通りの方法に従って、TCR β鎖遺伝子のCDR3領域を増幅し、次世代シークエンサーにより解析、シークエンス結果から同定されるTCRクローンの全体における50%量をしめるクローンの割合(従って最高値は50であり、値が低いほど特定のTCRクローンが増幅していることが示唆される)であるCD50値を算出した。その結果、健常人は43と35であり、これは既報告(ほぼ40前後)と一致した。また、食道がん患者では全体的にCD50値は低下する傾向があった(最初7.3;最大31.3)。さらに治療効果と治療後の生存期間や採血時期について検討したところ、(1)治療後に長期的にCRを継続している症例では遠隔期でのCD50値はほぼ健常人に近い値をとること(30前後)、(2)治療後早期(8ヶ月以内)にCD50値が極めて低値(現時点では12以下)をとる症例では長期のCRを得ていること、(3)治療後に再発をきたすとCD50値は担がん状態と同様の値(20前後)をとる傾向があること、という結果が得られている。このため、現時点での結果ではあるが、化学放射線療法直後に特異的なTCRクローンの増幅が得られた症例では高い治療効果が得られる可能性が示唆されている。また、上記を検証するために、同一症例で時系列的に解析することを今後予定することとした。このため、進行期2ー3の症例で一次治療に根治的化学放射線療法を選択した患者6名について、治療前、治療終了直後、終了後3ヶ月、終了後6ヶ月、について採血しgenomic DNAを抽出し、今後の解析に備えた。上記にように初年度は予定以上に進行していると考えている。すでに38名の解析を終えており、2年目は残り約60例と上記のように時系列的に採血した6例について解析を予定している。特に解析での問題もなく、2年目以降も予定通りの進行を予想している。

上記の結果として、現時点ではCRTを施行せずに切除手術を施行した症例は1例のみの解析であるが、CRT後の切除例にクローナリティが高いという結果が得られている(Shannon 3.12±0.47, Simpson 14.9±5.77いずれも平均±標準偏差;コントロールとして手術先行例ではShannon 5.72, Simpson 97.3)。この結果は今後、手術先行例での解析を追加し、論文とする予定である。CRTを施行された食道癌患者で腫瘍部と正常粘膜部に共通するユニークなT細胞クローンが存在すること(図1;CRT後の切除標本でのTCRβ遺伝子。腫瘍への浸潤が少ないもので予後が8.5か月と不良)、特定のクローンが末梢血中に多く確認された症例では、CRT後の予後が良好である可能性が示唆された(図2;末梢血でのTCRβレパトア解析とCRT後の生存。症例数が少ないためにp=0.103であるが、ある指標により完全奏効(CR)例を抽出の可能性)。このように、化学放射線療法の治療効果には腫瘍免疫が強く関与していることが示唆されている。2018年3月の時点で、末梢血白血球から抽出したgenomic DNAを対象としたTCR βCDR3領域のrepertoire解析は68症例(性別と年齢をマッチさせた健常対象6名を含む)について完了した。治療効果(再発の有無と生存期間)とD50値『値に相当する割合のシークエンス配列パターンがシークエンスリード総数の50%相当に占める割合;すべてのシークエンスパターンが同じコピー数であれば50となり(50%のシークエンスパターンが50%のリード数に相当するという意味)最大値、特定のシークエンスパターンが多くなるほど値は小さくなる』の関係について検討した。なお、repertoire解析(D50算出)は臨床情報をマスクされた状況で行い、研究統括者が最後に予後情報とリンクさせて検討した。CRT後の予後を1、5年以上生存した予後良好群;2、2年以上5年未満で癌死した中間群;3、2年未満で癌死した予後不良群、に基本的に分類した。5年未満の他病死は解析の対象外(「その他」)とした。5年以上経過し他病死した症例は経過良好群に含まれる。それぞれ、予後良好群n=30、中間群n=9、不良群n=7、その他n=11、治療前n=5、健常対象n=6、である。その結果、健常対象者と、その他の各群(いずれも食道癌患者、治療前と治療後)間では統計学的有意差(p<0.001)を持って健常対象者の方がD50値は高い値、つまりより多様なTCR βCDR3クローンが存在していることが示唆された。一方、食道癌患者の予後による各群間には有意差は認めなかったが、予後良好群にのみ、D50値が12以下となる症例が存在した。これらについては治療後に少数の特定のクローンが増大したために低いD50値を取った可能性がある。採血時期の時間軸で検討すると、これらのD50低値例はいずれもCRT開始直後にD50低値を示した。計画通りに研究は進捗している。現時点での結果からは1、年齢と性別を適合させた健常対象者と比較すると、食道癌患者では放射線化学療法(CRT)治療前後のいずれでもTCR βCDR3の多様性は有意に低い2、多様性が極めて低い、つまりD50値が極めて低い症例(現時点では<12と想定)はCRT治療直後から出現する症例がある。これらはいずれも、その後再発なく長期間生存した症例であった以上の結果が得られている。
ビタミンD第2相代謝物の合成と骨粗しょう症診断への応用

骨粗しょう症診断への適用を究極の目的としてビタミンD第2相代謝物を合成し,それを指標として生体内における存否を明らかとした.ついてその定量法を開発し,実試料への適用を試みた.まず,各種抱合型代謝物の中でも主要なものと推測される25-hydroxyvitamin D_3[25(OH)D_3]及び25(OH)D_2各々のsulfate(S体),glucuronide(G体)を以下のルートで合成した.すなわち,G体はいずれも対応する原料より約20工程を経てプロ体を合成し,これをKoenigs-Knorr反応に付し,G体となした.なお,目的物には3位及び25位の位置異性体が存在するため,25位又は3位を事前に保護したプロ体を基質とした.成績体を各々光,熱異性化反応に付し9,10-セコステロイドへ導き,その後,保護基を除去して目的とするG体,計4種を得た.S体は対応するD体又は3位を保護したD体をスルホン化し,HPLC等で精製した.いずれの構造も各種機器データや酵素水解の知見を基に確認した.上記の方法で得られた標品を用いてHPLCによる位置異性体相互の分離を検討し,満足すべき結果を得た.さらに,先に開発したCookson型プレラベル化剤であるMBOTADによる誘導体化を行い分離の改善と高感度化を達成した.これらの知見を基にその存在が疑問視されていたヒト血中25(OH)D_33Sの存在を明らかとし,UV検出HPLC法による定量法を確立した.さらに,本法を腎不全患者血中濃度測定に適用し,健常人のそれに比し著しい低値を示す場合のあることを見い出した.また,G体の標品を用い胆管ろうラットにおいて3位又は25位にglucuronidationされることを示唆する知見を得た.骨粗しょう症診断への適用を究極の目的としてビタミンD第2相代謝物を合成し,それを指標として生体内における存否を明らかとした.ついてその定量法を開発し,実試料への適用を試みた.まず,各種抱合型代謝物の中でも主要なものと推測される25-hydroxyvitamin D_3[25(OH)D_3]及び25(OH)D_2各々のsulfate(S体),glucuronide(G体)を以下のルートで合成した.すなわち,G体はいずれも対応する原料より約20工程を経てプロ体を合成し,これをKoenigs-Knorr反応に付し,G体となした.なお,目的物には3位及び25位の位置異性体が存在するため,25位又は3位を事前に保護したプロ体を基質とした.成績体を各々光,熱異性化反応に付し9,10-セコステロイドへ導き,その後,保護基を除去して目的とするG体,計4種を得た.S体は対応するD体又は3位を保護したD体をスルホン化し,HPLC等で精製した.いずれの構造も各種機器データや酵素水解の知見を基に確認した.上記の方法で得られた標品を用いてHPLCによる位置異性体相互の分離を検討し,満足すべき結果を得た.さらに,先に開発したCookson型プレラベル化剤であるMBOTADによる誘導体化を行い分離の改善と高感度化を達成した.これらの知見を基にその存在が疑問視されていたヒト血中25(OH)D_33Sの存在を明らかとし,UV検出HPLC法による定量法を確立した.さらに,本法を腎不全患者血中濃度測定に適用し,健常人のそれに比し著しい低値を示す場合のあることを見い出した.また,G体の標品を用い胆管ろうラットにおいて3位又は25位にglucuronidationされることを示唆する知見を得た.ビタミンD(D)抱合型代謝物の中でも主要なものと推測される25-ヒドロキシビタミンD_3[25(OH)D_3]及び25(OH)D_2各々のsulfate(S)体,glucuronide(G体)を以下のルートで合成した。すなわち,G体はいずれも対応する原料より約20工程を経てプロ体を合成し,これをKoenigs-Knorr反応に付し,G′体となした。この際にステロイドの3位の他,25位にも反応がおこるが,HPLCなどにより分取,精製あるいは3又は25位を保護してから反応に付した。これら位置異性体を各々光,熱異性化反応に付し9,10セコステロイドへ導いた。その後,保護基を除去して目的とするG体を得た。S体は対応するD_2又はD_3体を直接スルホン化し,生じた位置異性体をHPLCで分取,精製した。なお,新規合成法についても検討中である。各々の構造は各種機器データや酵素水解による知見をもとに確認した。さらに,分離の改善と高感度化(蛍光検出)を目指して,先に開発したCookson型プレラベル化剤であるMBOTADにより,合成した標品を誘導体化した。これは,同定を確実にする目的の他,定量法を開発する際の内標としての有用性にも検討を加えるためである。以上の標品及び誘導体を用いてクロマトグラフ的挙動に検討を加え,分析法開発のための基礎知見を得た。昨年度合成した抱合体[glucuronide(G),sulfate(S)]の標品(計8種)を用いてそれらのHPLCにおけるクロマトグラフ的挙動を精査した.これを基に,疑問視する意見もあったヒト

血中25-hydroxyvitamin D_33-S[25(OH)D_33S]の存在を明らかとした.これには,各種クロマトグラフ的挙動の解析の他,電気化学検出器を含む各種検出器の特徴も有効に活かした.また,先に開発したCookson型プレラベル化試薬であるMBOTADにより誘導体化し同定をより確実なものとした.次いでヒト血中の25(OH)D_33Sの定量法を確立した.分離検出手法としてはUV/HPLCを,前処理にはイオン交換Sephadexを用いた簡便なものである.また,遊離型である25(OH)D_3の定量法も開発した.分離検出手法としてはUV/HPLCを,前処理には固相抽出カートリッジを用い,従来法より簡便化をはかった.上記の分析法を基に,ヒト血中における25(OH)D_3の抱合型と遊離型の存在比を求め,病態との関係に検討を加えた.その結果,腎不全患者のそれにはほとんどS体が見られない場合のあることや,健常人のそれでは逆にS体が遊離型の2倍近く存在する場合のあることが判明した.一方,G体についてもD_3あるいは25(OH)D_3投与胆管ろうラット胆汁より3G及び25G体を単離同定した.従来,実試料におけるG体の存在を示唆する知見は得られているが,このように直接標品との比較で確認された例はなく,今後の発展が期待される.
口腔扁平上皮癌における浸潤・転移機序の解明

従来のJakobssonらの提唱した浸潤様式分類の4型を4C型と4D型に細分類したわれわれの浸潤様式分類は、口腔扁平上皮癌の臨床での重要な予後因子となっている。本研究ではin vitroおよびin vivoの両方の浸潤モデルを用いた浸潤増殖像の検討、およびin vivoでは浸潤モデルにおける浸潤像とリンパ節転移との関係についてそれぞれ検討した。また、口腔癌の臨床組織を用いた免疫組織化学的研究も行った。免疫染色の結果では浸潤様式が高度になるにつれて、癌胞巣周囲の基底膜の4型コラーゲンの連続性の消失と細胞間接着分子のE-cadherinの消失を認めた。また高度浸潤癌では各種のMMPの発現亢進と低酸素で発現するHIF-1αの発現の更新を認めた。In vitroの浸潤モデル実験には3種類の口腔扁平上皮癌細胞株OCS-20細胞(浸潤様式3型), OSC-19細胞(浸潤様式4C型), HOC-313細胞(浸潤様式4D型)を用いた。その結果、コラーゲンゲルを用いたin vitro浸潤モデルにおいて各癌細胞の浸潤能に応じた浸潤像を再現することに成功し、浸潤様式が高度になるにつれゲル中へのび漫性の浸潤を認めた。また、浸潤様式4D型のHOC-313細胞ではコラーゲンゲル中に線維芽細胞を入れない状態でも、同様にび漫性の浸潤を認めた。これらの細胞の運動能を検討した結果、浸潤能の高い細胞で浸潤時にAMFの高い発現を観察した。In vivoの浸潤実験では、マウスの舌に正所性移植するとOSC-20細胞とOSC-19細胞では、臨床で観察される浸潤像を再現することが可能であった。また、OSC-19細胞ではリンパ節転移も再現できた。HOC-313細胞では移植にmatrigelを使うことで一時的には移植が可能であった。さらに、OLC-01細胞を用いることで浸潤様式4D型の浸潤像を再現できることが判明した。22年度はin vitroおよびin vivoの両方の浸潤モデルを用いた浸潤増殖像の検討、およびin vivoでは浸潤モデルにおける浸潤像とリンパ節転移との関係についてそれぞれ検討した。その結果、浸潤様式4D型の癌細胞ではコラーゲンゲル中に線維芽細胞を入れない状態でも、同様にび漫性の浸潤を認めた。これらの細胞の運動能を検討した結果、浸潤能の高い細胞で浸潤時に自己分泌型の運動促進因子の高い発現を観察し、高浸潤細胞では線維芽細胞の産生するHGF等に頼らず自ら産生する運動因子で浸潤する能力があることが証明された。接着能では細胞間接着分子であるE-cadherin, SS-catenin, CD44v3の発現について検索したところ、浸潤能の低い細胞の浸潤像では細胞間接着が強固に観察されたが、浸潤能の高い細胞の浸潤像では両者の接着分子はいずれも高度に消失していた。インテグリンの発現についても同様の傾向が観察された。また、癌細胞周囲の間質反応を検索した結果では浸潤様式4D型において周囲に強い結合織造成が認められた。それらの間質細胞ではa-SMAとビメンチン陽性がであることから、筋線維芽細胞の存在が示唆された。また、高度に浸潤する癌ではFGF-2およびFGF-R1の発現が間質において亢進していることが判明した。

以上より口腔扁平上皮癌の浸潤像の形成には運動能、基質分解能、接着能が密接に関係していることが示唆された。また、最も高度な浸潤様式4D型では顕著な間質反応を伴いながら浸潤して行く様相が観察された。23年度もin vitroとin vivoでの双方の浸潤モデルにおける浸潤増殖像の検討およびin vivoでの浸潤モデルにおける浸潤と転移との関係についてそれぞれ検討した。すなわち、in vitro中で24時間癌細胞を培養し、その培養液中に放出されるMMP-1、MMP-2、MMP-3、MMP-9、MT1MMP、MT3-MMPの各酵素を検索した結果、特にMMP-2、MMP-9、MT1-MMPが高悪性の癌細胞での発現量が上昇していた。これらは、基底膜成分の4型コラーゲンを分解する酵素であった。そこでさらに免疫組織学的に4型コラーゲンとMMP-2、MMP-9、MT1-MMPについて同一切片内にダブルステインを行い、局所において実際に間質の破壊が行われている様子を観察した。その結果ではMMP-2が発現する部分に基底膜の断裂がみられ、MMP-2が基底膜の破壊や浸潤に特に重要であることが示された。また、これらのコラーゲンと接着する分子についても検索を行った。その中では、インテグリンβ1とインテグリンα3が重要であった。また、細胞間接着分子であるE-カドヘリンは癌細胞の悪性度と密接な関係を認め、特に浸潤様式4D型の細胞でE-カドヘリンの発現が消失していた。さらに、腫瘍の浸潤・増殖と血管構築との関係について検討した。すなわち、CD34抗体とD2-40抗体を用いた2重免疫染色を行い浸潤や転移と血管・リンパ管の役割について検索した結果、癌の浸潤や転移と血管密度・リンパ管密度は相関しないことが判明した。しかし、血管密度は癌細胞の増殖には密接に関連することが示唆された。本研究課題ではin vitroおよびin vivoでの各浸潤モデルにおける口腔扁平上皮癌細胞の浸潤増殖像の検討およびin vivoでは浸潤モデルにおける浸潤像と転移との関係についてそれぞれ検討した。その結果、4型コラーゲンゲルを用いたin vitroの浸潤モデルにおいて各癌細胞の浸潤能に応じた浸潤像を再現することに成功し、浸潤様式が高度になるにつれゲル中へのび漫性の浸潤を認めた。また、浸潤様式4D型の癌細胞ではコラーゲンゲル中にSwiss 3T3線維芽細胞を入れない状態でも、同様にび漫性の浸潤を認めた。またこれらの細胞の運動能を検討した結果、浸潤能の高い細胞で浸潤時に自己分泌型の運動促進因子(autocrine motility factor)の高い発現を観察し、高浸潤細胞では線維芽細胞の産生するHGF等に頼らず自ら産生する運動因子で浸潤する能力があることが証明された。基質分解能では各種のマトリックスメタロプロテナーゼ(MMP)を検討したところ浸潤能の高い細胞でMMP-2, MMP-9, MT1- MMPの過剰発現を認めた。接着能では上皮細胞間接着分子であるカドヘリンと上皮細胞と間質の接着分子であるインテグリンについて検索したところ、いずれも浸潤能の低い細胞の浸潤像では細胞間接着が強固に観察されたが、浸潤能の高い細胞の浸潤像では両者の接着分子はいずれも高度に消失していた。癌細胞周囲の間質反応を検索した結果では浸潤様式4D型において周囲に強い結合織造成が認められた。また、癌組織の低酸素状態を検討したところ、低酸素で誘導されるHIF-1αが高度浸潤癌で発現が多いことが判明した。従って口腔扁平上皮癌の浸潤像の形成には癌細胞の運動能、基質分解能、接着能が関係していることが示唆された。また癌間質の反応も癌細胞の浸潤と密接に関連することが示唆された。
マイクロ位置決めシステムのための大きな発生力めっきアルミニウム熱アクチュエータ

MEMSを実用化するためには、小さな面積を占有しながら低電力消費で大きな撓みと発生力を提供できるマイクロアクチュエータが必要とされる。アルミニウムは本来の熱アクチュエータとして使用されるシリコンより10倍膨張率を持つ。本研究では、大きな発生力を有するめっきアルミニウムを用いてマイクロ熱アクチュエータを開発する。そのため、まずは熱アクチュエータとしてのさらなる応用のために、めっきしたアルミニウム膜の結晶性、応力および疲労特性を分析する。分析した機械特性をもとにし、マイクロ熱アクチュエータを作製する。
海外専門家団体との共同開発・共同実施によるグローバルなＦＤプログラムの開発と実践

大学教員の能力開発や資格証明の進展に資するため、本研究においては、FDプログラムの国際的な共有枠組みの構築・試行をめざした。1大学教員の「教師」としての専門性の開発を支援し、高等教育レベルの「教育プログラム」としてその学術性や正当性を明示するための仕組としてのFDプログラム認証の開発、2FD担当者として共有すべき価値観や倫理観やその決定プロセスからのアカデミックシチズン探究、3未来社会において求められる大学教員の資質・能力、において研究を進め、FDプログラム認証の試行トライアルや日本版FD担当者向け倫理綱領のベータ版の作成などを行い、大学教員の将来像についての知見をまとめた。本研究においては、海外のFD(Faculty Development)専門家団体との共同作業によって、グローバルな通用性を備えた体系的なFDプログラムを構築すること、及び、それを我が国の文脈において実践的に検証して我が国高等教育の質向上に貢献する。この目的の達成は、各学問分野における、大学教員の専門性担保に係る分析等を通して、高等教育質保証の重要な要素である「大学教員の職能」のグローバル質保証のための、方法的枠組(体系的な参照枠組みやモデル研修プログラム)を形成するというアプローチによって試みる。そのことによって、欧米に比して遅れているとされる、我が国FDの水準を高めるという、より高次の課題に繋ぐことをめざす。わけても、教育面の能力については教育振興基本計画(2013年6月、閣議決定)に盛り込まれた「大学教員の教育能力の整理・検討」を具体的に進める上で、基盤的かつ極めて有用な知見を提供できると考えられる。問題認識と研究の枠組みについては、メンバー間で共有ができている。各グループでの作業は順調に進捗している。・主要なFDの海外専門家団体(英国のSEDA、米国のPOD、カナダのSLTHEの3団体)が、自らの専門職能の能力証明やその専門職能開発プログラム設計の基準として開発している専門職能基準等について、資料情報を収集し、翻訳して参考資料を作成した。特に、SEDAについて、そうした基準に基づき企画実施された主に経験のある団体会員の能力向上を目的とする年次セミナー(11月実施のSEDA Conference)に参加し、実際のプログラム内容や運営、参加者状況について調査を行った。・FDの専門職開発プログラムのフォーマル化に関して先進的な英国においてFD専門家の主要な活動となっている「大学教師の教育職能開発プログラムの認証活動」をベンチマークに、日本における主要なプログラムの事例について、プログラム実施の実効性の観点から、プログラムの内容のほか大学組織の位置づけやサポート体制との関係などについて訪問調査(面接ヒアリング調査)を行った。その成果の一部を、大学教育学会ラウンドテーブルにおいて発表した。・本科研で開発するFDer養成講座の中に専門職倫理や価値観を共有する内容の活動を組み込むため,FDerの専門職倫理等について検討した。1FD担当者が共有すべき倫理や価値観を検討した。2専門職の育成教育プログラムにおいて,価値観や倫理などがどのように組み込まれているのかを,医学教育や看護学などを参考にして分析した。3FD担当者間での価値観共有方法については,海外FD担当者団体の事例から考察する予定。・米国の大学におけるカリキュラムの編成や実施に携わる専門家(ミドルレベルのFDer)の職務及びその職務を遂行するにあたって必要とされる専門性、その専門性の養成過程について調査した。大学教育を取り巻く環境の変化は、ディシプリンに基づく大学教育の先験的正当性をも問い直す状況になってきている。その中で、大学教育改善のアプローチはFDの進展やFDerの養成のみで達せられるものではなく、よりトータルな視点が求められるようになってきており、本科研の活動もそのような条件を踏まえ、柔軟に対応していく必要があり、課題が複雑化してきた。また、昨年3月に研究代表者が手術入院し、その後半年ほど体調が芳しくなく、研究のリーダーシップを十全にとることが出来なかった。平成28年度は、昨年度の調査・研究を踏まえつつ、イギリス、オランダ、フィンランド等の海外のFD動向の調査、個別大学への調査、国内のFDプログラムについての調査等を、研究全体での位置づけに配慮しつつ展開した。また、急速に変化する社会に連動して、未来の大学教員の姿がどのようなものであるのか、シンポジウム「2030年の大学教育を予測して行動する社会変化の意味を我々はどこまで読み解けるのか?」を開催してその在り方を探った。1.海外調査アクティブラーニングの普及やITの拡大は、大学教育を取り巻く環境を一変させ、大学教育改善のアプローチも、FDの進展やFDerの養成のみが主流とは言い難くなってきている。複雑化してきている課題に対応するために、よりトータルな視点に基づくモデルの構築が求められており、本科研の枠組もそのような条件を踏まえて、改良が必要になってきた。2013年の第二期教育振興基本計画において「大学教員の教育能力の整理・検討」が謳われたが、具体的な方向性が示されるには至ってはおらず、残された課題となっている。本研究では、FDプログラムの国際的な共有枠組みを構築するため。1FDプログラム認証の試行、2大学教員の在り方に関わるアカデミックシチズン、3未来社会の大学教員の資質・能力、において研究を進めた。FDプログラム認証については、「教師」としての大学教員の、継続的な専門職能開発を成熟させる高等教育レベルの「教育プログラム」として、その学術性や正当性を明示する仕組としての「FDプログラム認証」に着目した。試行モデルの開発においては、「認証手続きおよびそのメンタリングのプロセス自体が、各大学の置かれた背景やFDの目的・方法等の自覚化、実質化につながる可能性が垣間見られた」など、実質的な意義のある実行可能性も明らかになった。

アカデミックシチズンは、FDプログラムやそれを担うFDerの在り方についての理念的基盤の共有である。海外FD専門職団体が持つValuesやEthical Guidelinesを手掛かりとして,担当者として共有すべき価値観や倫理観やその決定プロセスを探った。抽出した共通項を用いて,日本版FD担当者向け倫理綱領のベータ版の作成などを行い、社会的に実践化するための枠組みを構築しつつある。未来の大学教員に求められる能力の育成については、国際的FD団体であるICEDへの参加や海外諸大学の実情調査、さらには先進的イノベーターからのヒアリング等を通して、FDの内容や方法の多様化や、多様な専門領域の大学教員や民間・NPOなどからのFD担当者への参入という知見を得た。上記の成果から、国際的な枠組みの共有をさらに図られよう。当初購入予定の書籍等については、WEBによる情報取得により不要となったため、未使用金が生じた。大学教員の能力開発や資格証明の進展に資するため、本研究においては、FDプログラムの国際的な共有枠組みの構築・試行をめざした。1大学教員の「教師」としての専門性の開発を支援し、高等教育レベルの「教育プログラム」としてその学術性や正当性を明示するための仕組としてのFDプログラム認証の開発、2FD担当者として共有すべき価値観や倫理観やその決定プロセスからのアカデミックシチズン探究、3未来社会において求められる大学教員の資質・能力、において研究を進め、FDプログラム認証の試行トライアルや日本版FD担当者向け倫理綱領のベータ版の作成などを行い、大学教員の将来像についての知見をまとめた。大学教育改革のフェイズが急変し、狭義でのFDのプレゼンスが相対的になってきていることを踏まえ、広義での大学教育開発への視点を加え、その関係のアクターとの連携の可能性を探る。ICEDとの連携の強化を図る一方で、状況の大きな変化を受けた新しいFD像の構築を目指し、大学教育改革の最先端に貢献する方針で臨む。年度早々に各チームのメンバーで研究の進捗状況を点検する。状況の変化に応じた新しいFD像を踏まえつつ、海外のFD担当者の知見を、直接訪問やメールによる間接的交流を適宜取り入れ、FDプログラムの在り方についてのモデル的な知見を構築する。その際には、日本のFD専門家団体である日本高等教育開発協会と連携協力し、将来的に社会実装されるような、プログラム作成枠組や認証手続きモデルを視野に入れて開発研究を進める。具体的な作業としては、FDプログラム、プログラム認証モデル、アカデミックシチズンの各班でその作業を進め、年度末に全体としてまとめる。29年度が最終年度であるため、記入しない。高等教育論29年度が最終年度であるため、記入しない。
水疱形成による瘢痕型脱毛症の新規モデル作製と病態解明

野生型マウス背部皮膚に微小創傷を作成し、これにともなう毛包の変化から瘢痕型脱毛症の発症機序に結びつける実験系を構築している。創傷のレベルを、真皮内に毛乳頭が残りつつ、表皮全層が選択的に除去されるような深さで一定に保つことに成功した。免疫蛍光抗体法による染色で、基底膜の主要構成分子である4型コラーゲンは創傷底面に残存していたが、表皮ヘミデスモソームのalpha6インテグリンは創傷底面から喪失していた。毛包の器官形成(発生)はstage 1から8までに分類される。新生仔マウス背部皮膚にこの微小創傷を作成し、上皮化時点での組織像を解析した。すると、創傷から上皮化した皮膚においては、hair canalと呼ばれるstage 6から8でのみ認められる表皮内の毛根支持組織の単位長あたりの個数が、周囲の正常皮膚や同腹仔マウス皮膚と比較して減少しており、微小創傷による毛包の器官形成の遅延を示していた。さらに詳しく創傷から上皮化した皮膚、周囲の正常皮膚、同腹仔マウス皮膚の毛包をステージングしたところ、通常stage 6とstage 7のみが認められる器官形成期において、創傷からの上皮化した皮膚ではstage 7が著明に減少し、stage 5とstage 6の毛包が主に認められた。以上の結果から、新生仔マウス背部皮膚における微小創傷は、毛包の器官形成を遅延させることが解明された。同時に、微小創傷を作成した後の炎症細胞浸潤を免疫蛍光抗体法で評価した。創傷作成から24時間後では、好中球・マクロファージ・リンパ球の浸潤は、創傷部位と周囲の正常部位とで、細胞数の違いは認められなかった。これに対して、観察時点では創傷部位で既に2層程度の再上皮化が見られていることから、浸潤する免疫細胞は創傷の上皮化そのものに大きな影響を与えないと示唆された。野生型マウス新生仔背部皮膚へ、シリンジを用いて陰圧をかけることで水疱形成を誘導した(suction blister)。その後の治癒過程を詳細に解析したところ、以下の結果が得られた。1) suctionblister作成部は、基底板の直上で表皮と真皮が離開し、その際に毛包漏斗部以下の組織は真皮側に残っている。2)水疱形成1日後から汎サイトケラチンの染色で認められる再上皮化が開始する。3)これにあわせて表皮基底細胞を支持し、幹細胞マーカーとして知られるインテグリンalpha6も水疱形成1日後から再上皮化した上皮層で発現がみられる。4)水疱形成2日後には再上皮化した上皮層の重層化がほぼ完了するが、ロリクリンに代表される分化マーカーの発現がまだみられない。5)水疱形成3日後には、ロリクリンの発現も完成し、完全に上皮化が終了する。6)その後さらに2週間程度の観察では、周囲の皮膚と比較してsuction blister作成部位の毛周期に変化は生じない。これに対して、表皮基底膜蛋白17型コラーゲン(COL17)のノックアウト(KO)マウス皮膚でのsuction blisterでは、以下の点が相違していた。1) suctionblister作成部では、毛包下部に位置する毛乳頭も含めて真皮側から離れて表皮側へと移行する。2)水疱形成1日後には汎サイトケラチンやインテグリンalpha6の発現はみられず、再上皮化ははじまらない。3)水疱形成2日後になって上記の再上皮化が開始される。4)水疱形成3日後では上皮化は完了しない。5)suctionblister作成部位の毛周期は、周囲の皮膚と比較して数日程度ずつ遅延する。当初の研究計画予定の通り、野生型マウスとCOL17KOマウスの水疱形成部位について、幹細胞マーカーや分化マーカーの発現の比較を経時的に行い、それぞれの発現時期やパターンの詳細について研究実績の概要に記したとおりの内容を得ることができた。さらに、COL17KOマウスにおいて、suction blister作成部位で毛乳頭を含めて真皮側から喪失することで、再上皮化の遅延とともに毛周期の遅延も同時に見出すことができた。これらの結果は、研究計画書に記した内容を発展させる内容となっており、最終ゴールである瘢痕型脱毛の形成メカニズム解明へと着実に進んでいることを示すものと考える。野生型マウス背部皮膚への創傷部位における病変部と周囲皮膚の毛周期への影響を観察している。創傷と毛周期の関係の詳細を解明するために、創傷の程度として、毛乳頭が創傷の真皮内に残るような微小創傷を作成した。この微小創傷においては、毛乳頭が真皮側に残されていることを、アルカリフォスファターゼの染色によって評価し、全ての毛乳頭は創傷部位の真皮に残存していることが判明した。この方法によって微小創傷を作成した際には、その後も問題なく毛包は成長し、毛周期のサイクルは回る。しかしながら、周囲の正常皮膚と比較した場合には毛周期は1ステップごと遅れ、周囲の正常部位が成長期のときは病変部が休止期、退行期のときには成長期、休止期のときには退行期に至ることをHE染色による組織学的観察ならびにパンサイトケラチンの染色によって確認した。創傷部位の毛包においてはBrdUの取り込みで評価される増殖細胞が多数見られた。

毛包の成長や維持において重要なWntシグナリングを可視化するレポーターマウスである、ins-TOPGALマウス(理化学研究所RIKENBRCより入手;Wntシグナリングの活性化部位にLacZが発現する)に同様な微小創傷を作成したところ、病変部の毛包部位に強くLacZの発現(ベータガラクトシダーゼの染色)を認めた。同様に、Wntシグナリングが活性化していることを示すLEF1陽性細胞も毛包に多数認めた。これらのことから、Wntシグナリングが微小創傷部位における毛包の成長にも寄与していると示唆された。当初の研究計画予定のとおり、野生型マウスの微小創傷部位に関して経時的に毛周期を観察し、研究実績の概要に記したとおりの内容を得ることができた。また、微小創傷部位の毛包上皮細胞における増殖能の評価や、Wntレポーターマウスの結果でも興味深い知見が得られていることから、最終ゴールである瘢痕型脱毛の形成メカニズム解明へと着実に進んでいることを示すものと考える。野生型マウス背部皮膚に微小創傷を作成し、これにともなう毛包の変化から瘢痕型脱毛症の発症機序に結びつける実験系を構築している。創傷のレベルを、真皮内に毛乳頭が残りつつ、表皮全層が選択的に除去されるような深さで一定に保つことに成功した。免疫蛍光抗体法による染色で、基底膜の主要構成分子である4型コラーゲンは創傷底面に残存していたが、表皮ヘミデスモソームのalpha6インテグリンは創傷底面から喪失していた。毛包の器官形成(発生)はstage 1から8までに分類される。新生仔マウス背部皮膚にこの微小創傷を作成し、上皮化時点での組織像を解析した。すると、創傷から上皮化した皮膚においては、hair canalと呼ばれるstage 6から8でのみ認められる表皮内の毛根支持組織の単位長あたりの個数が、周囲の正常皮膚や同腹仔マウス皮膚と比較して減少しており、微小創傷による毛包の器官形成の遅延を示していた。さらに詳しく創傷から上皮化した皮膚、周囲の正常皮膚、同腹仔マウス皮膚の毛包をステージングしたところ、通常stage 6とstage 7のみが認められる器官形成期において、創傷からの上皮化した皮膚ではstage 7が著明に減少し、stage 5とstage 6の毛包が主に認められた。以上の結果から、新生仔マウス背部皮膚における微小創傷は、毛包の器官形成を遅延させることが解明された。同時に、微小創傷を作成した後の炎症細胞浸潤を免疫蛍光抗体法で評価した。創傷作成から24時間後では、好中球・マクロファージ・リンパ球の浸潤は、創傷部位と周囲の正常部位とで、細胞数の違いは認められなかった。これに対して、観察時点では創傷部位で既に2層程度の再上皮化が見られていることから、浸潤する免疫細胞は創傷の上皮化そのものに大きな影響を与えないと示唆された。1)毛包形成に関連するシグナリングの動態の検討休止期で維持されている毛包表皮幹細胞が増殖のphaseに入る際、Wntシグナリングの活性化は必須であり、逆にBMPシグナリングは抑制的に作用する。水疱形成後のWntシグナリングの活性を、構成因子であるβ-cateninやLEF1の局在によって評価する。同様に、WntシグナリングのレポーターマウスであるTOPGALマウスにも、陰圧による水疱を形成させてWntシグナリングの活性を可視化する。BMPシグナリングでは、毛包組織において活性化すると下流でSMAD1/5がリン酸化されて核内に移行する。
IV族半導体ヘテロ構造におけるホットキャリアの挙動に関する研究

従来形Si CMOSの性能限界を打破する手法として,Si/SiGeヘテロ構造をチャネル部に導入し,キャリア移動度を高める方法が有望である.本研究は,Si/SiGeヘテロ構造の安定性や,ヘテロ界面におけるホットキャリアの挙動に関するものであり,ヘテロ界面付近でのキャリアの捕獲・放出やホットキャリアによる界面準位の発生が,どのように,どの程度に起こるのかといった問題を明らかにすると共に,界面特性の変化を有効に検出するための評価法の確立を目的としている.そこで,Ge比率やSiGe膜厚などを変化させたSi/SiGe/Siヘテロ構造を縦積みで製作し,これを用いてMOSキャパシタやMOSFETを製作した.有効なヘテロ界面特性の評価法を検討するため,測定温度も変化させて種々の容量,電流測定を実施した.これまでの結果から,MOSキャパシタのコンダクタンス測定が感度良く界面特性を評価できそうであることがわかったが,測定結果の解釈にはまだ不明点があり検討を継続中である.また,極めてわずかであるが,MOSFETのドレイン電流が時間と共に減少傾向を示すことを見出した.この現象は,Si/SiGeヘテロ界面におけるキャリアの捕獲に関連しているものと考えて検討を進めている.今後さらに,MOSFETの低周波雑音測定による評価を加え,ヘテロ界面特性の有効な評価法の確立を目指す.Si/SiGeヘテロ構造におけるホットキャリアの挙動については,今回製作したMOSFETのソース・ドレイン抵抗が大きく,チャネルホットキャリア生成に不都合が生じたため,縦方向電界による基板ホットキャリアの実験を実施した.ホットキャリア注入によるデバイス特性変動は,主に,ゲート酸化膜中に注入されたキャリアによるものであり,Si/SiGeヘテロ界面特性の変化を反映したものとは考えにくいことがわかった.上記のコンダクタンス測定によるヘテロ界面評価においても変動は観測されなかった.今後,低寄生抵抗のMOSFETを再製作し,より高エネルギーキャリアが得られるチャネルホットキャリアを用いた実験を行う予定である.従来形Si CMOSの性能限界を打破する手法として,Si/SiGeヘテロ構造をチャネル部に導入し,キャリア移動度を高める方法が有望である.本研究は,Si/SiGeヘテロ構造の安定性や,ヘテロ界面におけるホットキャリアの挙動に関するものであり,ヘテロ界面付近でのキャリアの捕獲・放出やホットキャリアによる界面準位の発生が,どのように,どの程度に起こるのかといった問題を明らかにすると共に,界面特性の変化を有効に検出するための評価法の確立を目的としている.そこで,Ge比率やSiGe膜厚などを変化させたSi/SiGe/Siヘテロ構造を縦積みで製作し,これを用いてMOSキャパシタやMOSFETを製作した.有効なヘテロ界面特性の評価法を検討するため,測定温度も変化させて種々の容量,電流測定を実施した.これまでの結果から,MOSキャパシタのコンダクタンス測定が感度良く界面特性を評価できそうであることがわかったが,測定結果の解釈にはまだ不明点があり検討を継続中である.また,極めてわずかであるが,MOSFETのドレイン電流が時間と共に減少傾向を示すことを見出した.この現象は,Si/SiGeヘテロ界面におけるキャリアの捕獲に関連しているものと考えて検討を進めている.今後さらに,MOSFETの低周波雑音測定による評価を加え,ヘテロ界面特性の有効な評価法の確立を目指す.Si/SiGeヘテロ構造におけるホットキャリアの挙動については,今回製作したMOSFETのソース・ドレイン抵抗が大きく,チャネルホットキャリア生成に不都合が生じたため,縦方向電界による基板ホットキャリアの実験を実施した.ホットキャリア注入によるデバイス特性変動は,主に,ゲート酸化膜中に注入されたキャリアによるものであり,Si/SiGeヘテロ界面特性の変化を反映したものとは考えにくいことがわかった.上記のコンダクタンス測定によるヘテロ界面評価においても変動は観測されなかった.今後,低寄生抵抗のMOSFETを再製作し,より高エネルギーキャリアが得られるチャネルホットキャリアを用いた実験を行う予定である.
近赤外高分散分光観測による早期型星周りの惑星検出

本研究では、発見が困難である早期型星(BA型星;>1.5太陽質量)周りの惑星を検出するための新たな手法を開発することを目的としている。具体的には、従来の視線速度法のように惑星による中心星の視線速度変化を検出するのではなく、周囲を回る惑星の放射スペクトルを近赤外高分散分光観測によって直接検出することを試みる。早期型星のスペクトルには吸収線がほとんど見られないため中心星の視線速度を精度よく測定することはできないが、逆に中心星のスペクトルに埋もれた惑星のスペクトルは検出しやすくなると考えられる。今年度は、前年度に引き続き理論的な惑星放射スペクトルの作成と解析手法のシミュレーションに取り組んだ。共同研究者が開発したTauREx codeを用いてMバンド(4.4-5ミクロン)での惑星放射スペクトルを作成し、これに地球大気吸収線の影響を加味して、すばる望遠鏡の赤外分光器IRCSでの観測を念頭においた模擬スペクトルを作成した。これを用いて解析方法のシミュレーションを行った結果、地球大気の吸収線をきれいに取り除くことができれば、信号ノイズ比1000程度を達成できれば惑星スペクトルの検出が可能であることが分かった。しかし、想定される波長分解能(R=20000)では地球大気吸収線の完全な除去が困難であることも同時に分かった。シミュレーションと並行して、岡山188cm望遠鏡を用いたトランジット観測によって、惑星放射検出に適した新たな早期型星周りの惑星サンプルの選定観測を実施しようとしたが、観測機器の不調のため十分なデータを得ることはできなかった。今年度は、Mバンド(4.4-5ミクロン)における惑星放射の検出可能性をシミュレーションをもとに定量的に評価することと、これを実証するための観測時間の獲得を目標として掲げていた。シミュレーションについては、地球大気の影響までを加味した模擬スペクトルを作成し、定量的に検出可能性を評価することができた。結果としては、Mバンドでの惑星放射検出は原理的には可能だが、想定していたすばる望遠鏡の現行の観測装置では波長分解能が足りず検出が難しいということが分かった。しかし、より高い波長分解能を実現することができる装置を用いれば可能性があることも分かった。一方、実際の観測時間は今年度は得ることができなかった。以上のように、今年度は実際の観測時間を得ることはできなかったが、Mバンドにおける惑星放射の検出可能性を定量的に評価し、今後の観測へ向けた見通しを得ることができたため、全体としては概ね順調に進展していると判断した。今年度の研究で、すばる望遠鏡の現行の観測装置では波長分解能の不足からMバンドにおける惑星放射検出は困難であることが分かった。しかし、他の大望遠鏡には同波長域でより高い波長分解能を達成できる観測装置があるので(例えばESO/VLTのCRIRESなど)、今後はこれらの観測装置での観測を念頭においた観測シミュレーションを実施する。また、最近地上およびスペースからのトランジット探索観測が進展し、数年前に比べて早期型星周りの惑星発見数が増加している。昨年打ち上げられたTESS衛星の観測も本格化しており、これから多数の同様の惑星が発見されることが期待される。今後は、これらの中から惑星放射検出に適した天体を選定する観測も並行して行っていく。今年度は、理想的な疑似観測データに基づいた解析手法のシミュレーションと、惑星の理論スペクトルの作成に取り組んだ。前者では、まずケック望遠鏡のNIRSPEC分光器での観測を想定し、トランジット観測によって惑星が見つかっている早期型星WASP-33系の観測を模した疑似データを作成した。主星と伴天体のスペクトルを所定のフラックス比で足し合わせて規格化し、分光器の波長分解能に相当する幅をもつガウシアンを畳み込んで模擬データを作成した。作成した模擬データとCO吸収線のデータの相互相関関数を計算することで、現実的なS/N比のもとで伴天体のシグナルを検出できることを確認した。後者の理論スペクトルについては、WASP-33を周回するホット・ジュピターを想定したモデル計算を行った。先行研究により得られている同惑星の大気構造に基づいて、Kバンドでの惑星放射スペクトルを計算することができた。これらの取り組みにより、次年度にさらに詳細な観測シミュレーションを行う素地を整えることができた。今年度の当初計画では、疑似観測データの作成とそれを用いた解析手法のシミュレーションを優先的に取り組む事項として挙げた。さらに、データアーカイブから同様の観測を行ったデータを入手し、また、自らも観測を実施することで、これらを利用してデータ解析の手法を検証する計画であった。シミュレーションについては、基本的な部分は今年度中に実施することができた。ただし、現時点の疑似観測データは地球大気スペクトル等を取り込んでいない、ある種の理想的な状況下での疑似観測データであるため、次年度はより現実的なものに進化させていく。また、今回新たに計算した惑星放射スペクトルもまだ観測シミュレーションに取り込んでいないので、これも次年度の課題である。

上記の2点目については、ケック望遠鏡のデータアーカイブからホット・ジュピターを有する太陽型星について同様の観測をしたデータを取得し、当初これを解析してみることを試みた。しかし、太陽型星の場合は、恒星のスペクトルを観測スペクトルから取り除く過程が非常に難しい。一方本研究では、恒星の吸収線がほとんど現れない早期型星を対象としているため、この過程の手法を構築することに現時点で時間を費やすのは得策ではないと判断した。また、自ら観測を実施しデータを取得する機会は今年度はなかった。以上のように、今年度は主として予定していたシミュレーションの基本的な部分を実施することができたため、全体としては概ね順調に進展していると判断した。本研究では、発見が困難である早期型星(BA型星;>1.5太陽質量)周りの惑星を検出するための新たな手法を開発することを目的としている。具体的には、従来の視線速度法のように惑星による中心星の視線速度変化を検出するのではなく、周囲を回る惑星の放射スペクトルを近赤外高分散分光観測によって直接検出することを試みる。早期型星のスペクトルには吸収線がほとんど見られないため中心星の視線速度を精度よく測定することはできないが、逆に中心星のスペクトルに埋もれた惑星のスペクトルは検出しやすくなると考えられる。今年度は、前年度に引き続き理論的な惑星放射スペクトルの作成と解析手法のシミュレーションに取り組み、さらに新たにすばる望遠鏡での観測提案と実施にも取り組んだ。理論スペクトルの作成においては、共同研究者が開発したTauREx codeを用いてより信頼性の高いスペクトルを計算することができるようになった。これにもとづいて実際に発見されている系外惑星について放射スペクトルの観測可能性を検討し、KELT-17という早期型星を周回する惑星についてMバンド(4.4-5ミクロン)での惑星放射検出を目的とする観測課題をすばる望遠鏡に提案した結果、高い評価で採択された。しかし、残念ながら観測自体は悪天候のため実施することができなかった。現在、別の惑星について新たに観測提案を行っているところである。KELT-17については、すばる望遠鏡での観測を補助する目的で岡山188cm望遠鏡のMuSCATを用いた多波長トランジット観測を実施し、これについては良好なデータを得ることができた。今後、同惑星の軌道・物理パラメータを精度良く決定し、さらに惑星大気の情報などを得ることを試みる。今年度の計画では、より現実に即した疑似観測データの作成と、実際の観測データを用いた解析手法の検証を行うことを目標として掲げていた。疑似データの作成については、より信頼性の高い理論的な惑星放射スペクトルを得ることができるようになった。また、これに基づいていくつかの系外惑星について観測可能性を検討した結果、従来よく利用されていたKバンドではなく新たにMバンド(4.4-5ミクロン)での観測を試みることにした。Mバンドでは惑星放射は強くなるがKバンドに比べて地球大気の熱放射の影響が大きいため、この影響を除去する方法をアーカイブデータを用いて現在検討しているところである。