hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地域社会における総合選抜制実施と影響に関する実証研究

学区の生徒のほうが、成績とアスピレーションの関係が弱いという結果が得られた。また教育改革の制度変化に関する理論的検討を行い、それを調査結果の概要とともに報告書にまとめた。なお、データについては、当初の予定通り、クリーニングを行い、SSJデータアーカイブに寄託して、第三者にも利用可能な形に整備した。
PCNA/DNA ポリメラーゼδ補助蛋白遺伝子の異常と高発癌性遺伝性疾患

Proliferatingcell nuclear antigen(PCNA)はDNAポリメラーゼδ補助蛋白質としてDNA複製に重要な働きをしている。PCNA遺伝子に異常が生じた場合、突然変異率が上昇して癌およびその他の遺伝子異常疾患を生じやすくなると考えられる。そこで以下の症例でPCNAのcDNAをプロープにしてDNAの制限酵素断片の多型(RFLP)を指標としてその遺伝子の異常の有無を検索した。1)高発癌性遺伝性疾患:色素性乾皮症A群3例、F群1例。Bloom症候群1例。ataxia telangioectasia1例。これらの症例のうち色素性乾皮症A群の1例に異常なバンドが見出された。しかし新たに抽出したDNAで確認の実験を繰返したところ、この異常なバンドは見られなくなった。この原因は不明である。2)癌:肺癌、肝癌、胃癌、結腸癌等の剖検例10例で原発巣、転移巣および非癌組織からDNAを抽出しRFLPを調べた。Eco RI、Eco RV、Pvu II、Pst I等の制限酵素処理では異常なバンドは検出されなかったが、Hinf I処理で多型性が見出された。3)先天多発奇形:染色体異常を伴う症例と染色体異常の無い症例の計7例からDNAを抽出してRFLPを調べた。この中の1例にEco RI、Eco RV、Pvu II、Pst I消化でいずれの酵素処理でも異常なバンドが検出される症例が発見された。DNAポリメラーゼβのcDNAをプローブにもちいた場合にも同様の異常なバンドが検出された。従ってこの症例はPCNA(DNAポリメラーゼδ補助蛋白質)遺伝子とDNAポリメラーゼβ遺伝子の両方の異常を伴っていることが明らかになった。4)ヒトPCNA遺伝子の染色体座位の決定:in situ hybridizationによってPCNA遺伝子はヒト第2染色体長腕の2q33に存在することが明らかになった。
ワイヤレス3次元ネットワークオンチップの最適化

3次元ICでは、必要なチップを積層することで、新たにマスクパターンを作り直すことなく、様々なLSIシステムを構築できる。本研究では、各チップ内の部品同士をつなぐチップ内ネットワーク、および、チップ間無線技術を用いてパッケージ内のチップ同士をつなぐチップ間ネットワークを統合したワイヤレス3次元Network-on-Chipの最適化手法を研究した。具体的には、アプリケーションのトラフィックパターンに応じてルーティングに用いる木構造を最適化する手法を提案した。半導体チップを垂直方向に積み重ねる3次元チップ(3次元IC)が注目を浴びている。3次元ICでは、チップマルチプロセッサ(CMP)を構成するために必要なチップ(プロセッサ、メモリ)を積み木のように組み合わせることで、新たにマスクパターンを作り直すことなく、アプリケーションに合わせてCMPをカスタマイズできる。本研究の目的は、CMPを対象に、各チップ内の部品同士をつなぐチップ内ネットワーク、および、チップ間無線技術を用いてパッケージ内のチップ同士をつなぐチップ間ネットワークを統合したワイヤレス3次元Network-on-Chip(ワイヤレス3-D NoC)の最適化手法を提案することである。ワイヤレス3-D NoCにおいては積層されるチップの2次元ネットワークはチップ設計時には不明である。そのため、チップ積層時、もしくは、動作時に各チップのトポロジ情報の交換、および、ルーティングの計算が必要となる。また、ルーティングによって通信遅延が大幅に変動するため、ルーティングの最適化が必要である。まず、トポロジ情報の交換、および、ルーティング計算のために、既存の不規則トポロジ向けのルーティングであるUp*/down*ルーティングを応用することにした。Up*/down*ルーティングにおいてはスパニングツリーの根(ルート)の位置によって通信ホップ数が変動する。そこで、ワイヤレス3-D NoC向けのルーティング最適化手法として、複数のスパニングツリーを用い、かつ、トラフィックパターンに合わせてスパニングツリーの根の位置をスパニングツリーごとに最適化することで低い通信遅延、高いスループット性能が得られることを明らかにした。次に、ネットワークシミュレータ上に上述のワイヤレス3次元CMPのシミュレーション環境を構築し、ルーティングの最適化手法の有用性を確認した。現在は提案手法をワイヤレスCMPのフルシステムシミュレーション環境で評価を行っている。さらに、本研究に関連する研究トピックとして、ワイヤレス3-D NoCの電力制御、複数電源を用いた細粒な電力制御についても取り組んでおり、すでに研究成果が出ている。半導体技術の進歩により単一チップ上に多数のトランジスタを集積できるようになった。その一方でチップの開発コストが高騰しており、アプリケーションに合わせてチップをカスタマイズすることが難しくなってきている。そこで、半導体チップを垂直方向に積み重ねる3次元チップ(3次元IC)が注目を浴びている。3次元ICでは、必要なチップを積み木のように組み合わせることで、新たにマスクパターンを作り直すことなく、様々なLSIシステムを構築できる。本研究では、各チップ内の部品同士をつなぐチップ内ネットワーク、および、チップ間無線技術を用いてパッケージ内のチップ同士をつなぐチップ間ネットワークを統合したワイヤレス3次元NoCの最適化手法を研究する。具体的には、積層された平面ネットワークの形状(トポロジ情報)を交換し、チップ内・間でパケットルーティングを行うプラグアンドプレイ・ルーティングを提案する。本研究では、アプリケーションに応じてCPUチップ、SRAMチップ、DRAMチップ等を購入し積層することを想定している。異なるベンダによって開発されたチップを組み合わるため、各チップにおいて特定の平面トポロジを想定することはできない。そこで、up*/down*ルーティングと呼ばれる不規則網向けルーティングを用いる。up*/down*ルーティングは、あるルートノードを起点にスパニングツリーを構築し、ツリーにおけるdown方向からup方向へのターンを禁止する。ルーティングに使用するスパニングツリー(つまりルートノード)に応じて、ホップ数が大きく変化するため、最適なスパニングツリールートを選択する必要がある。本研究では最適なスパニングツリーの選択アルゴリズムを検討し、大幅な性能向上を実現した。成果はASP-DAC'13にて発表し、Best Paper Award(投稿数311件、受賞2件)を受賞した。本研究は「研究活動スタート支援」の支援を受けている。そのため、本格的に本研究を開始したのはH23年9月以降であるが、すでにルーティング最適化のためのプロトコルの検討を終え、シミュレーションを開始できるようになった。また、関連する研究成果としてすでに3件の研究発表を行うなど当初計画以上に進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。今年度の目標は、提案手法をより詳細に評価し、その成果をまとめて論文として発表することである。提案手法の有用性を示すには、実際のワイヤレス・チップマルチプロセッサ(ワイヤレスCMP)上でOSやアプリケーションを動作させて、本研究で提案するルーティングプロトコルをアプリケーション性能や消費電力の点で評価する必要がある。本研究では既存のCMPフルシステムシミュレータを拡張することで、ワイヤレスCMPを詳細に評価できるようにする。このための評価環境はすでに構築できており、今後、様々なベンチマークプログラムを動作させ、提案手法の有効性を検証していく予定である。
同変ホモトピー論とその応用

今年度の研究によって得られた新たな知見は以下のしおりである。1.同変バンドルの分類空間の構成:カテゴリー論的構成法を用いて、同変束の分類空間を函手的かつ極めて簡明に構成することに成功した。2.実性K理論の四元数的拡張:Atiyahの定義した実性K理論を拡張してKQ理論と称する新しいK理論を定義した。これは群Γ=Z/2×Z/2に関する同変コホモロジー理論であり,しかも,そのZ/2(=Z/2×0)固定点がAtiyahの実性K理論と一致するという面白い性質を持つ理論である。現在、この理論のスピン構造の研究等への応用に関する研究を行なっている。3.コンフィグレーション空間の一般化とホモロジー理論:コンフィグレーション空間は有限個の粒子が空間の中を衝突することなく動き回る様子を記述する空間と考えることができる。この概念を拡張して、複数の粒子が衝突して新しい粒子を生成したり、あるいは消滅したりする様子を記述する空間-ラベル付きコンフィグレーション空間と呼ぶ-の厳密な定義を与え、さらにその(ある種の)安定化と一般ホモロジー理論との関連を明らかにした。
未成熟蛋白質の小胞体内ダイナミクスとその制御

1.分泌系において構造形成が完了できない場合、蛋白質は小胞体に繋留される。これには、細胞毒性となる凝集体の分泌を防ぐと同時に、一時的にその凝集体形成を停止させて、foldabilityを維持するという役割も考えられる。チロシナーゼを40°Cで発現した場合には、分子はmisfoldして凝集体を形成するものの、分解はされず、しかも温度を下げた場合のfoldingの可逆性を維持する。この際に、小胞体に繋留された蛋白のダイナミクスをFRAPで測定すると、完全にmobileであり、シャペロンネットワークに固定されている訳ではない。しかし、これはある領域の分子群の平均移動度の計測になるので、個々の分子について蛍光相関分光法を用いて調べると、非許容温度では分子のランダムな動きは抑制されており、許容温度になるとその抑制が解除されることを示しmisfoldingの抑制がブラウン運動のレベルで起きることを示した。(投稿中)2.小胞体遷移領域に付着するCOPIIコートの動態解析を行い、浸透圧ストレスで小胞体からの輸送が阻害される機構について解明を行った。まずCOPIIコートの細胞質プールとの交換について調べると、Sec13はSec23よりも4倍以上早い交換反応を示し異なる制御を受けることが示唆された。更に、その交換反応は高浸透圧あるいは低浸透圧によりいずれも解離の過程が強く抑制され、その抑制はチオール基の阻害剤処理により解消した。これは燐酸化によるものではなく、細胞内Na^+イオンの変動によることを見いだし、細胞外環境の変化が直接小胞体の出口のレベルで調節することを示した。(投稿中)3.構造異常を起こした糖タンパクがプロテアソームに転移される場合、カルネキシンサイクルから解離してEDEMに受け渡され、両者は膜貫通部分を介して結合することを報告した。(Science,299:1394)1.分泌系において構造形成が完了できない場合、蛋白質は小胞体に繋留される。(Science,299:1394)
視床下部の軽度慢性炎症によるエネルギー代謝異常の誘発機構解析

本研究では視床下部に生じる軽度慢性炎症によるエネルギー代謝異常にストレス応答性転写因子ATF5が関与することを明らかにすることを目的とし、ATF5欠損マウスおよび視床下部不死化培養細胞を用いて検討を進めた。ATF5は、肥満によって視床下部のミトコンドリアに生じたストレスシグナルを核に伝える役目を果たした。ATF5欠損動物は通常食や高脂肪食給餌の何れでも低体重であった。また、視床下部不死化培養細胞への内分泌科学撹乱物質のTBT暴露は炎症性変化とミトコンドリア断片化を引き起こし食欲抑制因子αMSHの発現低下をもたらした。これらの結果は、軽度炎症や肥満の発症にATF5が関与することを示唆している。肥満と糖尿病を含む代謝性疾患、さらに、アルツハイマー病やうつ病のなどの精神疾患に共通した病態として軽度慢性炎症の存在が明らかになりつつある。しかし、炎症の発症機序および炎症と各病因との関連は必ずしも明らかではない。申請者は、高脂肪食による視床下部の軽度慢性炎症に注目し、「視床下部においてストレス応答性転写因子ATF5は神経新生制御因子として作用し、栄養素過剰による視床下部炎症を抑制し抗肥満因子として機能しているのではないか」という仮説を導いた。本仮説を検証するため、ATF5欠損マウスを用いてATF5の抗炎症作用を検証することを本研究の目的とした。本年度は、小胞体ストレス誘導剤のtunicamycinを投与し、摂食量と体重に及ぼす影響を検討した。軽度の小胞体ストレス誘導剤を成熟雄マウスに投与すると、体重の増加と摂食量の増加が認められた。この増加は、体重当たり0.1μgで観察されたが、0.5μgでは体重の有意な減少を認めた。この増加が神経細胞の小胞体ストレスおよび炎症に起因するかを検討するため形態的手法により検討を進めた。その結果、明確な結論には至っていない。さらに、高脂肪食と同様に、肥満を誘発することが報告されている有機スズ化合物のTributhyl tinを投与しマウスに肥満を誘発することを試みた。本薬剤はレチノイドX受容体のアゴニストとして働くことが知られているが、同時に、小胞体ストレスを誘導することも報告されている。有機スズを成熟雄マウスに投与すると体重が増加した。投与初期に神経細胞の小胞体ストレスおよび炎症の発症を予備的に観察したが、明確な結論には至っていない。やや遅れている理由は次の通りである。平成27年度に条件的ATF5欠損マウスを作成すべく、ヨーロッパEUCOMMに組換えベクターを注文したが、先方のベクター確認作業にトラブルが発生し、納入が終了していない。現在、状況を問い合わせをしているが、納入が延期になっている。速やかな対応を依頼中である。申請者は、視床下部を含めた神経系組織の軽度慢性炎症に注目し、ストレス応答性転写因子ATF5の機能解析を進めることを研究目的としている。本年度は、神経組織におけるATF5の標的遺伝子を探索することを目的に、マウス嗅上皮を材料にChIP実験を行うこととした。始めに、マウスの嗅上皮核クロマチンを用いたChIP実験で実績のあるH3K9me3抗体を用い、ChIP実験系の確立を試みた。成体マウスの嗅上皮から核クロマチンを調製し、H3K9me3抗体で免疫沈降を行いウエスタンブロット法により検出した。その結果、約16kDの位置にH3K9me3タンパク質のシグナルが確認された。次に、H3K9me3抗体を用いたChIP-qPCR実験を行った。嗅細胞におけるヘテロクロマチン領域であるZFP560遺伝子座と、活性型クロマチン領域であるMgat1遺伝子座に特異的プライマーを設計し定量PCRを行った。その結果、H3K9me3 ChIPにより、Mgat1遺伝子、IgGネガティブコントロールと比較し、ZFP560遺伝子DNA領域を有意に濃縮することが出来た。現在ATF5抗体を用いたChIP解析を次世代シーケンサを用いて行いデータ収集を終了し解析中である。ATF5欠損マウスを用いて視床下部神経幹細胞の分裂と分化におけるATF5の分子機能を明らかにするための、BrdU投与によるモデル実験を行い、Ki67とBrdUの共存を確認した。次に、視床下部軽度炎症モデル実験として有機スズ投与系を確立した。本研究は以下の3項目を設定し、次の状況でほぼ予定に準じて研究が進行している1視床下部神経新生へのATF5の関与:ATF5欠損マウスを用いて視床下部神経幹細胞の分裂と分化におけるATF5の分子機能を明らかにする。BrdU投与によるモデル実験が終了している。2栄養素過剰による軽度慢性炎症へのATF5の関与:主にATF5欠損マウスに高脂肪食を供して視床下部の軽度慢性炎症を誘発し、炎症発症抑制におけるARF5の分子機能を明らかにする。高脂肪食による軽度炎症に変えて、有機スズ投与による軽度炎症発症の実験系を作りつつあり、ほぼ予定に準じて進んでいる。

3神経再生及び炎症発症に関するATF5下流因子の同定:トランスクリプトーム解析を応用し炎症発症時においてATF5によって発現制御を受ける因子を同定し、ATF5による遺伝子発現調節機構と抗炎症作用の機序を明らかにする。研究実績に記したようにほぼ予定に準じて研究が進んでいる。肥満と糖尿病を含む代謝性疾患、さらに、アルツハイマー病やうつ病のなどの精神疾患に共通した病態として軽度慢性炎症の存在が明らかになりつつある。しかし、炎症の発症機序および炎症と各病因との関連は必ずしも明らかではない。申請者は、視床下部を含めた神経系組織の軽度慢性炎症に注目し、ストレス応答性転写因子ATF5の機能解析を進めることを研究目的としている。本年度は、視床下部由来の株化細胞mHypoA-POMC/GFP 1を用いて、Anti-α-MSHとATF5抗体で免疫細胞染色法を行った。α-MSHはPOMC/CARTニューロンから生産される摂食抑制ペプチドであり、陽性コントロールとした。結果、ATF5は視床下部株化細胞の細胞質に局在していた。さらに、小胞体ストレス誘導剤としてのパルミチン酸添加および低血糖状態をミッミックする低グルコース培養を行い、ATF5とα-MSHの発現をウエスタン・ブロッティング法により検討した。その結果、パルミチン酸刺激によりATF5の発現量の増加をみとめた。また、低グルコース培養によりPOMC発現量の低下を見いだした。さらに、低グルコース培養にパルミチン酸を添加すると、POMC発現の低下が有意に回復した。これらの実験結果から、ATF5が栄養欠乏時に発現が上昇して、下流の代謝因子を調節することを推定した。また、ATF5欠損マウスを用いて視床下部神経幹細胞の分裂と分化におけるATF5の分子機能を明らかにし、肥満時の視床下部軽度炎症や有機スズ暴露による視床下部への影響を検討し、特に、小胞体ストレスに起因する視床下部軽度炎症モデル系を用いて、視床下部におけるATF5発現がエネルギー代謝の調節因子として機能する可能性を明らかにした。本研究では視床下部に生じる軽度慢性炎症によるエネルギー代謝異常にストレス応答性転写因子ATF5が関与することを明らかにすることを目的とし、ATF5欠損マウスおよび視床下部不死化培養細胞を用いて検討を進めた。ATF5は、肥満によって視床下部のミトコンドリアに生じたストレスシグナルを核に伝える役目を果たした。ATF5欠損動物は通常食や高脂肪食給餌の何れでも低体重であった。また、視床下部不死化培養細胞への内分泌科学撹乱物質のTBT暴露は炎症性変化とミトコンドリア断片化を引き起こし食欲抑制因子αMSHの発現低下をもたらした。これらの結果は、軽度炎症や肥満の発症にATF5が関与することを示唆している。条件的ATF5欠損マウス、条件的ATF5強制発現マウスの作製:個体における機能を詳細に検討する目的で、Cre-lox系およびTet系より臓器及び時期特異的にATF5を欠損する、あるいは、強制発現するマウスを作製し実験に供する。このマウスの導入は米国のKOMPからES組換え済みのES細胞を導入し国内での欠損マウス作製を進める。また、条件的ATF5強制発現マウス作製のためのベクターの作製を進める。視床下部神経新生へのATF5の関与:野生型あるいはATF5欠損離乳マウスにコントロール食、あるいは、高脂肪食(脂質エネルギー比率45%;Research Diets社)を4から8週間与え、摂食量と体重変化を記録し基本データを取得する。
ルソーにおける国際関係論―１８世紀フランスの平和論の諸相を通して―

フランス18世紀の作家ジャン=ジャック・ルソーの『社会契約論』において定式化される国制理論を外交の側面から研究すした。ルソーの政治思想を研究するにあたって、ルソーが18世紀平和論の系譜のなかで同時代の著作家たちの思想の受容と転倒の過程を理論的基礎として結実させる経緯を探る余地が残されていると考えためである。国制理論と外交政策との密接な連関を明らかにすると同時に、作家の政治思想の生成過程を辿ることで、もっぱら内政の観点から研究されてきた『社会契約論』について、外交という観点から新たな解釈を提示することを目標とした。今年度はパリ国立図書館をはじめとする施設において資料の収集と分析を行うと同時に、昨年度に引き続きパリ第7大学のルソー研究者ヤニック・セイテ教授のもとで研究を進めた。主にフランス18世紀の旅行記及び、宣教師あるいは修道士によって書かれた著作において繰り返し論じられる未開人の「キリスト教化」と「文明化」の二つの軸からなる問題系が、ルソーの政治共同体設立と立法者の理論に、政治と宗教そして説得と音楽といった観点からどの程度影響を与えているのかを検証している。またディドロとダランベールによって編纂された『百科全書』のデータ化を進めている研究会に参加するなど、最先端のフランス18世紀研究に触れ知見を広めている。2017年10月に平凡社より出版された『〈ポスト68年〉と私たち:「現代思想と政治の現在」に収録されたガブリエル・ラディカによるルソーの所有権に関する論考を翻訳した。29年度が最終年度であるため、記入しない。フランス18世紀の作家ジャン=ジャック・ルソーの『社会契約論』で定式化される国制理論を外交という側面から研究した。ルソーの政治思想を研究するにあたって、18世紀平和論の系譜のなかでルソーの国際関係の考察を再構成し、外交の観点から国制理論を捉え直す余地が残されていると考えられるためである。この研究を遂行するにあたって、昨年の9月より渡仏し、パリ第7大学のヤニック・セイテ教授のもとで意見交換及び資料収集を行なっている。商業に道徳的頽廃の原因を見る否定的な記述が強調されてきているなか、『コルシカ国制案』やサン=ピエール関連のテキストにおいて外交の手段としての商業に両義的な価値が与えられていることに注目し、今年度はとりわけ『社会契約論』に付されたルソーによる原注のうち、地下出版で流通していたダルジャンソン侯の著作について言及されているものを分析した。なかでも第2編第3章の原注は一般意志の形成過程に関連しており、ハンナ・アーレントの『革命について』でも言及されている箇所だが、ここでダルジャンソン侯の商業による外交の理論がそのままルソーの内政理論に適用されているという事実に着目することで、所有と政治の問題系のなかで、商業の自立の問題が人民の(法的・精神的)自律の問題においてどのように際立ってくるかを詳しく検討した。その際、フランス国立図書館フランソワ・ミッテラン館及びアルスナール館において資料収集を行った。この成果については来年度、論文を提出する予定である。『社会契約論』において外交政策と内政政策が合流する接点を確定するための手がかりを得たため。またフランスにおいて今後の研究に有益な資料収集を行えたため。昨年度に引き続き、パリの国立図書館での一次資料・二次資料の収集及び分析を通じて、ルソーの国制理論を研究し、その成果を論文として発表する。
多目的総合統計データバンクに関する総合的研究

社会経済分析のための「多目的総合統計データバンタ・プロジェクト(略称MUSE)が特定研究領域として設定されて3年が経過し、昭和60年度は最終年度として研究の成果をとりまとめた。昭和61年度においては研究期間中の成果に基づき、シンポジウムの開催と報告書の刊行をおこなうこととなっている。本特定研究は次の7つの柱から成る。【◯!1】総括研究【◯!2】基本システム研究【◯!3】新SNAおよびマイクロ・データ研究【◯!4】政治・社会指標研究【◯!5】多部門計量モデル研究【◯!6】多地域計量モデル研究【◯!7】国際マクロ・産業連関分析。本年度は全体会議を11月に開催したほか、研究代表者会議、運用ルール委員会、ネットワーク委員会等の専門委員会を頻繁に開催した。また刊行物としては、STATISTICAL DATA BANK(Vol.3)4冊をジャーナル形式で発行しメンバーオヨび関心ある研究者に配布(700部を刊行)大学研究者の統計データベース蓄積状況に関するアンケート調査に関する報告書、ならびに年次報告書のとりまとめを行った。本年度の研究の特色は次の諸点である。【◯!1】大学間の統計データのコミュニケーションについて技術的目途を得たこと。【◯!2】統計データベースおよびプログラムの著作権について、文化庁における統計を基礎として、明らかにしたこと。【◯!3】学際的プロジェクトの相互関連を一層明確にしたこと。それにより、ユーザー開発によるソフトが公開されると同時に、統計データベースを提供する動きが共同利用センター間に現れたこと、これらについては更に大学間協議会を設置して制度化を図る必要性が参加メンバーおよび関係各方面から指摘されている。学際的実証研究、データベース研究、アプリケーションソフト研究カらなる本特定研究には、全国約30の大学・研究機関から100名をこえる参加者があり、成期の成果を挙げたと評価できる。
耐熱性フェライト鋼クリープ破断の陽電子消滅法による新しい非破壊検査法の開発

陽電子消滅法、特に陽電子消滅同時計数ドップラー広がり法と陽電子寿命法を組み合わせて用いることにより、耐熱性フェライト鋼の非破壊検査法の開発を目指し、かつそのメカニズムに迫ることが本研究の目的である。今年度は、改良9Cr1Mo鋼について、前年度に行った同時計数ドップラー広がり測定に加えて、陽電子寿命測定も行った。その結果、650°Cのクリープ試料中の陽電子寿命は、バルクFeにおける陽電子寿命よりも長く、陽電子の格子欠陥への捕獲が観測された。また、格子欠陥に対応する寿命成分の寿命値は、200ps程度以下であった。これは、650°Cのクリープによっては3個程度以上の空孔クラスターは生成されないことを示している。また、クリープの進行に応じて陽電子平均寿命は若干短くなったが、同時計数ドップラー広がりスペクトルに比べて大きな変化は見られなかった。このことは、同時計数ドップラー広がり法の敏感性を示している。熱時効とクリープの比較も行った。同時計数ドップラー広がりスペクトルのS-Wパラメータ相関を調べた結果、熱時効では700°Cの高温まで変化がなかったのに対して、クリープでは650°Cで大きく変化し(S-低下、W-増加)、S-W曲線は、ほぼ1つの直線になった。このことは、クリープによる転位密度の変化(密度の減少)に良く対応していると思われる。クリープ温度依存性についても調べた。その結果、650°Cでは欠陥密度が低下して破断するのに対して、500°Cでは逆に増加して破断することがわかった。また、欠陥密度は、破断面からの距離に関して強く依存し、破断面近傍で欠陥密度が急激に増加することも明らかになった。これは、材料のどの部分が破断するのかを予測する上で、陽電子消滅法は非常に有効であることを示唆している。以上のように、陽電子消滅法は耐熱性フェライト鋼の非破壊検査法として有望であることが確認された。本研究は、陽電子消滅法により耐熱性フェライト鋼のクリープ破断に対する非破壊検査法を開発し、そのメカニズムを明らかにすることを目的としている。本研究の特徴は、内殻電子の運動量分布を測定できる、陽電子消滅同時計数ドップラー広がり法を用いることである。これにより、陽電子が敏感な空孔型欠陥周囲の元素分析を行うことが可能になる。今年度の計画は、(1)現在、研究所にある同時計数ドップラー広がり測定装置の分解能を改良し、(2)その装置を用いて、数種類の耐熱性フェライト鋼の様々なクリープ損傷率の試料の運動量分布を測定することである。(1)に関しては、高性能の増幅器(SEIKO EG&G 572型)を用いることにより高分解能化を達成した。(2)に関しては、3種類の耐熱性フェライト鋼を測定した。その結果、空孔密度がクリープ損傷率によって変化することがわかった。また、その変化はクリープ温度によって異なり、複雑な振る舞いをすることがわかった。また、欠陥周囲の元素分析の結果、銅あるいはニッケル不純物が、欠陥に偏析している傾向が若干現れた。これについて、来年度は陽電子寿命法も組み合わせて、詳細を検討する予定である。本研究に付随して、改良を行った同時計数ドップラー広がり測定装置を用いて、ポリエチレンとエチレン/ビニルアセテートのブレンドの研究も行った。非極性高分子ポリエチレン中で、数密度でわずか0.1%以下の極微量なアセテート基(極性基)に陽電子が非常に敏感に捕獲されることを見いだした。成果は、既に雑誌に報告されている。
細胞周期制御因子による心筋再生療法の開発を目指した研究

哺乳類の心筋は生後終末分化すると増殖能を失う。哺乳類の心筋細胞がなぜ増えないのか解析する研究は、心筋細胞・神経細胞などの終末分化細胞の分化状態の維持機構の解明のみならず、未だ発展途上にある虚血性心疾患や特発性心筋症に対する心筋再生治療法の開発につながる可能性があり、重要性が高い。研究代表者はこれまでにラットを用いた実験で、細胞周期アクセル分子であるサイクリンD1が心筋の血清やGrowth刺激によって誘導されるものの核への局在が障害されており、実際には心筋の細胞周期は活性化されないことを見出し、サイクリンD1に核移行シグナル(NLS)を付加し強制的に核内に移行させることによってin vitro, in vivoにおいて心筋の細胞周期が廻ることを発見した。さらに、サイクリンD1の核局在障害の原因を、(1)核内への移行、(2)核内分解、(3)核外移行の亢進、について解析したところ核内への移行が障害されていることが明らかになった。本研究ではサイクリンD1の核内移行障害の責任領域(アミノ酸範囲)を明らかにするために、複数の欠失変異または点変異を有するサイクリンD1の蛋白質とアデノウイルスベクターを作成し、in vitroおよびin vivo核移行アッセイを行った。その結果C-末のわずか10アミノ酸前後の配列がサイクリンD1の核内移行を抑制的に制御している可能性があることを見出した。心筋細胞の再生能とサイクリンD1の構造とを動物の進化段階に応じて比較すると、我々が同定した責任アミノ酸領域は、心筋再生能を有するフグやZebrafishなどの魚類やXenopusなどの両生類では見られず高等動物に進化するにつれて現れてくるということを見出している。また、サイクリンD2・D3にはみられない。この構造の違いがサイクリンD1の核移行阻害・心筋終末分化に伴う分裂停止に深く関わっていると考えられ、今後再生医療へ大きく発展する可能性がある。哺乳類の心筋細胞がなぜ増えないのか解析する研究は、心筋細胞・神経細胞などの終末分化細胞の分化状態の維持機構の解明のみならず、未だ発展途上にある虚血性心疾患や特発性心筋症に対する心筋再生治療法の開発につながる可能性かおり、重要性が高い。研究代表者はこれまでにラットを用いた実験で、細胞周期アクセル分子であるサイクリンD1が心筋の血清やGrowth刺激によって誘導されるものの核への局在が障害されており、実際には心筋の細胞周期は活性化されないことを見出し、サイクリンD1に核移行シグナル(NLS)を付加し強制的に核内に移行させることによって心筋の細胞周期が廻ることを発見した。つまり、心筋の細胞周期はサイクリンD1の核内移行のアクセル段階とp27蓄積のブレーキの段階で強固に阻害されている。そしてこれらの知見に基づき、アクセル分子の核移行(サイクリンD1の核内発現)とブレーキ因子の分解(Skp2によるp27分解)との両方を組合せることによって、in vitroおよびin vivoで心筋が著明で安定した分裂を誘導できることを報告した。本研究では、サイクリンD1NLS・Skp2のラット心筋(in vivo)への導入が、細胞周期活性化マーカーであるKi67、分裂期マーカーであるリン酸化ヒストンH3、AuroraBキナーゼの発現とCytokinesis(細胞質分裂)を伴う完全な心筋細胞分裂を誘導し、ラット心筋梗塞心不全モデルの心機能・心不全を改善できることを見出した。また、サイクリンD2・D3はD1と違い、核内に発現するが、サイクリンD1NLSと比較すると、細胞周期活性化能が低いことも見出した。

以上の結果は、心筋細胞の増殖抑制メカニズムには、サイクリンD1の核局在障害とCDK阻害因子の蓄積が重要な鍵であることを示唆している。さらに、サイクリンD1の核局在障害の原因を、(1)核内への移行、(2)核内分解、(3)核外移行の亢進、について解析したところ核内への移行が障害されていることが明らかになった。哺乳類の心筋は生後終末分化すると増殖能を失う。哺乳類の心筋細胞がなぜ増えないのか解析する研究は、心筋細胞・神経細胞などの終末分化細胞の分化状態の維持機構の解明のみならず、未だ発展途上にある虚血性心疾患や特発性心筋症に対する心筋再生治療法の開発につながる可能性があり、重要性が高い。研究代表者はこれまでにラットを用いた実験で、細胞周期アクセル分子であるサイクリンD1が心筋の血清やGrowth刺激によって誘導されるものの核への局在が障害されており、実際には心筋の細胞周期は活性化されないことを見出し、サイクリンD1に核移行シグナル(NLS)を付加し強制的に核内に移行させることによってin vitro, in vivoにおいて心筋の細胞周期が廻ることを発見した。本研究ではサイクリンD1の核内移行障害の責任領域(アミノ酸範囲)を明らかにするために、複数の欠失変異または点変異を有するサイクリンD1の蛋白質とアデノウイルスベクターを作成し、in vitroおよびin vivo核移行アッセイを行った。その結果C-末のわずか10アミノ酸前後の配列がサイクリンD1の核内移行を抑制的に制御している可能性があることを見出した(論文作成中)。心筋細胞の再生能とサイクリンD1の構造とを動物の進化段階に応じて比較すると、我々が同定した責任アミノ酸領域は、心筋再生能を有するフグやZebrafishなどの魚類やXenopusなどの両生類では見られず高等動物に進化するにつれて現れてくるということを見出している。また、サイクリンD2・D3にはみられない。この構造の違いがサイクリンD1の核移行阻害・心筋終末分化に伴う分裂停止に深く関わっていると考えられ、今後再生医療へ大きく発展する可能性がある。
インフォーマルなサポートを活用した重度身体障害者地域生活支援システムに関する研究

重度身体障害者の地域生活を支えるインフォーマルなサポートが安定的に提供されるための地域生活支援のあり方を明らかにすることを目的とし、生活記録調査、地域活動団体の参与観察、地域生活支援の事例調査を実施した。結果、重度身体障害者の個人による自発的な行動の中で生じるインフォーマルなサポートや交流は地域生活の支える資源となっていること、この行動を支える一つの方策として重度身体障害者の地域生活についての価値観を共有する人的ネットワークの整備があること、が示唆された。現在、財政的制約や人的資源の不足、硬直的な運用等の問題から、障害者の生活課題を解決する上で、公的福祉サービスなどのフォーマルなサポートと併せて、ボランティア、友人、地域住民、などによる非制度的なインフォーマルサポートの活用が注目されている。本研究の目的は、重度身体障害者を対象とし、その主体的な地域生活を支えるインフォーマルなサポートの内容と提供方法を明らかにし、そうしたサポートがより多数の障害者に安定的に提供されるための地域生活支援システムを提案することにある。本年度は、重度身体障害者の地域生活の実像とインフォーマルサポートの受領実態を把握するために、日常生活に長時間の介助を必要とする重度身体障害者6名(脳性マヒ2名、頸髄損傷2名、他2名)に対して、毎日の行動を1週間分記録化する生活記録調査と、聞き取り調査を実施した。その結果、1)定期的な訪問看護や通院などの医療的ケアは重度身体障害者の生活スタイルに影響を与えていること、2)公的介助サービスは、重度身体障害者の生活の維持や社会参加に対して大きな役割を担っていること、3)介助サービスの不足をボランティアの活用により補っている場合や災害時に近隣住民による支援を活用している場合があること、4)重度身体障害者を取り巻く家族外の人間関係として主に、職場や作業所での日常的関係、情緒的サポートを交換し合う同じ障害者同士の関係、何らかの社会的役割を担う中で生じる一般の人との関係があること、把握した。併せて、安定的にインフォーマルサポートを生成させる地域生活支援ネットワークの形成方法を明らかにするために、調査対象地域として都市部と地方の2地域を選定し、文献調査ならびに福祉活動団体などに対する聞き取り調査を開始した。本研究の目的は、重度身体障害者の主体的な地域生活を支えるインフォーマルなサポートの内容と提供方法を明らかにし、そうしたサポートがより多数の障害者に安定的に提供されるための地域生活支援システムを提案することにある。本年度は、昨年度に引き続き重度身体障害者の地域生活の実像とインフォーマルサポートの受領実態を把握するために重度身体障害者5名(脳性マヒ3名、頸髄損傷1名、他1名)に対して、1週間の生活記録調査と聞き取り調査を実施した。併せて、地域生活支援ネットワークの形成方法を明らかにするために3地域を対象とした文献調査、福祉活動団体などへの聞き取り調査、参与観察などを実施した。調査の結果から、1)公的介助サービスは、重度身体障害者の地域生活や社会参加に対して大きな役割を担っているが、その不足をボランティアの活用や場合や近隣住民の自発的支援により補っている場合があること、2)外出の際、都市部では公共交通機関が、地方では自動車(自家用車や個別輸送サービス)が重度身体障害者の重要な移動手段となっていること、3)重度身体障害者を取り巻く家族外の人間関係として主に、職場での日常的関係、障害者同士の情緒的支援関係、社会的役割を担う中での一般の人との関係などがあり、また介助者と二人で過ごす時間が多い場合もあること、4)住民による地域活動と障害当事者による活動が盛んな地域では、障害者が健常者に近づくのではなく障害者のままで暮らすという価値観を共有し、支え合うネットワークが形成されていること、などが示唆された。
4リピートタウの質的違いに基づく病態診断と髄液診断への応用

本研究の当面目標は、疾患により異なるタウ沈着病態を反映するD279-4Rタウを髄液中で定量するELISA系を確立し臨床応用することである。すでにポリクローナル抗体でこのD279エピトープ発現がADに豊富で、PSPに乏しいことを明らかにしたが、安定したELISA系の確立のために、新たにD279-4Rモノクローナル抗体を作成する。現在特許出願中の方法を用いれば、D279への反応性は高いがN279への反応性は乏しいクローンを選定できる。並行して新たなD279ポリクローナル抗体も改めて作製し、このエピトープの特徴を複数の抗体で検証する。以上により4Rタウに対する抗体はi)N279特異的なRD4(市販品), ii)N279/D279両者に反応する4R(市販品), iii)D279特異的なD279-4R(モノクローナルおよび、ポリクローナル抗体一部作成済)が得られることを最初の目標とする。ADとPSP・CBD脳をD279-4R抗体(モノクローナルおよびポリクローナル)を用いて比較する。ADとPSP/CBD例の異なる部位でD279-4R陽性の病変を網羅的に検索する。これまでの検討ではD279-4R抗体はAD病変を陽性に染色するが、PSP例のタウ病変を陽性に染色しない。検索の範囲を基底核や脳幹へ拡大し、CBD例も加えて例数を増やし、包括的な検索を進める。並行して、剖検脳を用いたWestern blotを行いD279-4R抗体の特異性を生化学的にも確認し、ポリクローナル、モノクローナル抗体で比較する。ポリクローナル抗体の作成:D279を含む4Rタウ特異的ペプチドを用いて、3羽の家兎で抗体作成し高力価のポリクローナル抗体を得た。いずれも市販抗体と同様にN279/D279に反応するが、現在特許出願中の方法を用いてD279への親和性が高いが、N279への親和性に乏しい分画が同様に得られることを確認した。アルツハイマー病とPSP脳の比較:ADに特徴的な海馬NFTはD279陽性だが、PSPにみられる橋核のNFTはD279陰性でD279の親和性により疾患の背景が区別できることを確認した。複数のAD, PSP剖検脳を分担研究者より入手し,Western blotなどの生化学的検討を加えている。モノクローナル抗体の作成: D279に親和性の高いマウスハイブリドーマ樹立を試みたが成功しなかった。そこでD279抗原で免疫した家兎脾臓よりヒトIgG variableregionのみのcDNA libraryを作成し、大腸菌に発現させてD279抗体に反応する105クローンを樹立した。現在このうちでD279に対する親和性がN279より高いクローンを選別中である。特許出願:特願2017ー098795「4リピートタウの質的違いを検出する特異的結合試薬、これを用いた検査方法、検査キット、及び医薬のスクリーニング方法」【発明者内原俊記100%】を東京都医学総合研究所より出願した。髄液ELISAへの応用:上記により得られるD279特異的IgG variable regionの感度特異度を検討し、髄液診断へ現実的に応用可能かを検討する。Monoclonal IgGを用いた髄液ELISAの確立が最も望ましいが、既に実績のある家兎ポリクローナルIgGのD279特異的分画を用いたELISA系の確立を並行してめざす。両者の比較を行い臨床的応用可能性を検討した後実際にAD, PSP,正常者の髄液中のタウを検討する。既存の髄液タウ診断キットを用いて同様の検討を行い、D279に注目した我々の髄液ELISA系での診断特性と比較する。特許権の確立と拡大:現在特許出願段階の本発明を国内特許として実体化する。本発明の市場化を念頭に、秘密保持契約を締結し国内企業との相談を開始している。今後海外特許出願も念頭に関連手続きを進める本研究の当面目標は、疾患により異なるタウ沈着病態を反映するD279-4Rタウを髄液中で定量するELISA系を確立し臨床応用することである。

これまでの検討ではD279-4R抗体はAD病変を陽性に染色するが、PSP例のタウ病変を陽性に染色しない。検索の範囲を基底核や脳幹へ拡大し、CBD例も加えて例数を増やし、包括的な検索を進める。並行して、剖検脳を用いたWestern blotを行いD279-4R抗体の特異性を生化学的にも確認し、ポリクローナル、モノクローナル抗体で比較する。ポリクローナル抗体の作成:D279を含む4Rタウ特異的ペプチドを用いて、3羽の家兎で抗体作成し高力価のポリクローナル抗体を得た。いずれも市販抗体と同様にN279/D279に反応するが、現在特許出願中の方法を用いてD279への親和性が高いが、N279への親和性に乏しい分画が同様に得られることを確認した。アルツハイマー病とPSP脳の比較:ADに特徴的な海馬NFTはD279陽性だが、PSPにみられる橋核のNFTはD279陰性でD279の親和性により疾患の背景が区別できることを確認した。複数のAD, PSP剖検脳を分担研究者より入手し,Western blotなどの生化学的検討を加えている。モノクローナル抗体の作成: D279に親和性の高いマウスハイブリドーマ樹立を試みたが成功しなかった。そこでD279抗原で免疫した家兎脾臓よりヒトIgG variableregionのみのcDNA libraryを作成し、大腸菌に発現させてD279抗体に反応する105クローンを樹立した。現在このうちでD279に対する親和性がN279より高いクローンを選別中である。特許出願:特願2017ー098795「4リピートタウの質的違いを検出する特異的結合試薬、これを用いた検査方法、検査キット、及び医薬のスクリーニング方法」【発明者内原俊記100%】を東京都医学総合研究所より出願した。髄液ELISAへの応用:上記により得られるD279特異的IgG variable regionの感度特異度を検討し、髄液診断へ現実的に応用可能かを検討する。Monoclonal IgGを用いた髄液ELISAの確立が最も望ましいが、既に実績のある家兎ポリクローナルIgGのD279特異的分画を用いたELISA系の確立を並行してめざす。両者の比較を行い臨床的応用可能性を検討した後実際にAD, PSP,正常者の髄液中のタウを検討する。既存の髄液タウ診断キットを用いて同様の検討を行い、D279に注目した我々の髄液ELISA系での診断特性と比較する。特許権の確立と拡大:現在特許出願段階の本発明を国内特許として実体化する。本発明の市場化を念頭に、秘密保持契約を締結し国内企業との相談を開始している。今後海外特許出願も念頭に関連手続きを進める
筋肉の老化防止に、neuregulin(細胞増殖・分化因子)は関与するか?

骨格筋においてneuregulin(NRG)は神経筋接合部や筋管の発達、筋内の代謝、あるいは筋特有遺伝子の発現を調節する役割を果たすことが近年明らかとなってきた。このような筋内におけるNRGの重要な役割から、筋の老化にNRGが関与していることが考えられるが、これまでのところ明確になっていない。本研究では、加齢および運動により骨格筋内のNRGがどのような影響を受けるのか検討した。実験には、生後3ヶ月齢、12ヶ月齢および24ヶ月齢のC57black/6J系雄マウスを用い、腓腹筋の一部より7μmの横断切片を作成し、残りの筋よりRNAを抽出した。RT-PCR、免疫組織蛍光染色を行い、筋内におけるNRGのmRNAおよびタンパクの発現の様相を検討した。腓腹筋内のNRG mRNAは、生後3ヶ月齢と比較し、12ヶ月齢および24ヶ月齢において顕著な発現の減少が認められた。NRGタンパクは、生後3ヶ月齢では細胞膜および細胞内において多量に存在したが、12ヶ月齢および24ヶ月齢では、細胞内に存在するNRGタンパクが激減した。NRGの発現は、神経栄養因子のneurotrophin(NT)による制御を受けることがin vitroの研究より示唆されている。このことから、筋内のNRGとNT-4を二重染色して比較したところ、加齢に伴う局在変化の様相は両者で類似していた。これらの結果より、加齢に伴い骨格筋内のNRGはmRNA、タンパクレベルにおいて減少し、筋細胞内の局在も変化すること、加齢によるNRG発現の減少には、NT-4が関与している可能性があることが示唆された。さらに、一過性の運動により筋内のNRG mRNAの発現が増加することが観察されたことから、運動が加齢に伴うNRG発現の低下を抑制する効果を持つことが示唆された。上皮、神経、心臓および骨格筋などの多くの組織において、成長、分化、維持に関与する細胞増殖・分化因子であるneuregulin (NRG)は、特に骨格筋内では、筋線維の分化を活性化させ、蛋白の合成や神経筋接合部の機能を規定していると考えられている。このような筋細胞内におけるNRGの重要な役割から、筋の老化にNRGが関与していることが考えられるが、これまでのところ明らかとなっていない。本研究では、加齢により骨格筋内のNRGがどのような影響を受けるのか検討した。実験には、生後3ヶ月齢、12ヶ月齢および24ヶ月齢のC57black/6J系雄マウスを用いた。腓腹筋の一部より7μmの横断切片を作成し、残りの筋よりRNAを抽出した。生後3ヶ月齢と比較し、12ヶ月齢および24ヶ月齢において、筋重量および体重あたりの筋重量は顕著に減少し、筋細胞内に中心核が出現した。これらの結果より、加齢に伴い骨格筋内のNRGはmRNA、タンパクレベルにおいて減少し、筋細胞内の局在も変化すること、さらに加齢によるNRG発現の減少には、NT-4が関与している可能性があることが示唆された。

さらに、一過性の運動により筋内のNRG mRNAの発現が増加することが観察されたことから、運動が加齢に伴うNRG発現の低下を抑制する効果を持つことが示唆された。
キネシンは、なぜ40種以上もあるのか？

本研究では、キネシン頭部の運動活性のin vitro計測とマウス培養神経細胞および線虫C. elegansを用いたin vivo計測を組み合わせることで、「1つの細胞内に多種類のキネシンが発現する必要があるのは何故か?」という問いにアプローチする。まず、キネシンのin vivoでの運動特性を定量的に計測・解析するための方法論として、非平衡統計物理学の揺らぎの定理を用いた計測法を開発し、これを神経細胞に応用し、細胞内でのキネシンの力学測定が実現された。また、レーザー走査型共焦点顕微鏡の光学系を利用した多点相関FCS法を開発し、キネシン分子の2量体化でホモ2量体が選択的に形成されるのか、またキネシン全長分子を用いて、小胞に結合して輸送している(されている)状態と細胞質中を自由拡散する状態の定量化に成功した。これらの技術を用いて、kinesin-1とkinesin-3のキメラ分子について、in vitroおよび培養細胞においては、分子モーターとしての単体の運動活性およびカーゴとの結合・解離・輸送については、それぞれ頭部モータードメインおよび尾部ドメインの性質を反映した予想通りの挙動を示すことが確認された。しかし、線虫個体レベルでは致死となり、キメラ分子は、線虫個体レベルでは機能しないことが示された。この結果から、本研究計画の作業仮説である「頭部モータードメインと尾部ドメインが共進化している」が強く支持された。さらに、kinesin-1の中で、進化的に離れた異種動物の間でのアミノ酸配列比較と、それに基づく点変異導入を系統的に行い、運動の力学特性の異なるkinesin-1の構築に成功し、これを培養神経細胞に導入すると軸索輸送の速度が変化することが確認された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、キネシン頭部の運動活性のin vitro計測とマウス培養神経細胞及び線虫C.elegansを用いたin vivo計測を組み合わせることで、「1つの細胞内に多種類のキネシンが発現する必要があるのは何故か?」という問いにアプローチする。まず、キネシンのin vivoでの運動特性を定量的に計測・解析するための方法論として、非平衡統計物理学の揺らぎの定理を用いた計測法を開発し、in vitroで光ピンセット法を用いた力計測と比較することで方法論の検証を行った。更に、神経細胞内の軸索輸送の系に適用し、細胞内でキネシンおよびダイニンの運動特性特に力速度関係の計測が可能であることを実証し、in vitroでの計測結果との定量的比較を行った。また、kinesin-1の頭部とkinesin-3の頭部を入れ替えたキメラ分子を作成し、C.elegansに導入することで表現型検索を行う実験系が構築できることを確認した。これと並行して、kinesin-1で輸送される小胞の例として、アミロイド前駆蛋白(APP)輸送小胞を指標として、初代培養マウス海馬神経細胞を用いた軸索輸送の定量的評価の実験系を構築し、kinesin-1モータードメインへの点変異が輸送速度などにに与える影響の解析を行った。さらに、培養神経細胞におけるキメラ分子・変異kinesinを用いた解析を行うために、培養神経細胞でゲノム編集によって変異体をノックインする手法の開発を行った。異動に伴う研究環境整備のため、代表者所属機関における研究の進捗は多少予定より遅れているが、研究分担者・連携研究者の協力により、全体としてはほぼ予定通りに進めることが出来ている。昨年度まで、kinesin-1とkinesin-3をモデル分子としたproof-of-principle実験を行ってきた。また、キネシンのin vivoでの運動特性を定量的に計測・解析するための方法論として、非平衡統計物理学の揺らぎの定理を用いた計測法を開発し、その神経細胞への応用を進めてきた。その結果、kinesin-1とkinesin-3のキメラ分子について、in vitroおよび培養細胞においては、分子モーターとしての単体の運動活性およびカーゴとの結合・解離・輸送については、それぞれ頭部モータードメインおよび尾部ドメインの性質を反映した予想通りの挙動を示すことが確認された。この結果は、本研究計画の作業仮説である「頭部モータードメインと尾部ドメインが共進化している」を強く支持するものである。また、頭部モータードメインの運動活性の違いが細胞あるいは個体レベルで持つ意味をより詳細に検討するために、同じkinesin-1の中で、進化的に離れた異種動物の間でのアミノ酸配列比較と、それに基づく点変異導入を系統的に行い、運動の力学特性の異なるkinesin-1を検索した。すでに、最初の成果として、kinesin-1とkinesin-3のキメラ分子について、線虫個体レベルでの機能解析を実施し、in vitroあるいは培養細胞内での評価結果に加えて、個体レベルでの表現型も得られた。当初の予想以上に激しい表現型であり、頭部ドメインと尾部ドメインの間の協調的な機能調節が重要であるという本研究計画の作業仮説が示された。さらに、この結果を追求することで、キネシンの細胞内での機能調節における新しい視座が得られると期待される。

また、頭部モータードメインの運動特性の違いが細胞・個体レベルに及ぼす生理的意義についての検討をより詳細に行うための材料として、運動の力学特性の異なるkinesin-1を検索・同定することが出来た。本研究では、キネシン頭部の運動活性のin vitro計測とマウス培養神経細胞および線虫C. elegansを用いたin vivo計測を組み合わせることで、「1つの細胞内に多種類のキネシンが発現する必要があるのは何故か?」という問いにアプローチする。まず、キネシンのin vivoでの運動特性を定量的に計測・解析するための方法論として、非平衡統計物理学の揺らぎの定理を用いた計測法を開発し、これを神経細胞に応用し、細胞内でのキネシンの力学測定が実現された。また、レーザー走査型共焦点顕微鏡の光学系を利用した多点相関FCS法を開発し、キネシン分子の2量体化でホモ2量体が選択的に形成されるのか、またキネシン全長分子を用いて、小胞に結合して輸送している(されている)状態と細胞質中を自由拡散する状態の定量化に成功した。これらの技術を用いて、kinesin-1とkinesin-3のキメラ分子について、in vitroおよび培養細胞においては、分子モーターとしての単体の運動活性およびカーゴとの結合・解離・輸送については、それぞれ頭部モータードメインおよび尾部ドメインの性質を反映した予想通りの挙動を示すことが確認された。しかし、線虫個体レベルでは致死となり、キメラ分子は、線虫個体レベルでは機能しないことが示された。この結果から、本研究計画の作業仮説である「頭部モータードメインと尾部ドメインが共進化している」が強く支持された。さらに、kinesin-1の中で、進化的に離れた異種動物の間でのアミノ酸配列比較と、それに基づく点変異導入を系統的に行い、運動の力学特性の異なるkinesin-1の構築に成功し、これを培養神経細胞に導入すると軸索輸送の速度が変化することが確認された。ほぼ予定通りに進んでいるので、来年度以降も当初の予定に従って進めていく。所期の目的通りの結果が得られつつある。また、更に発展させるための新しい材料の検索にも成功した。2018年度は、既に得られた結果を発展させつつ、新しい材料を用いた研究を並行して推進する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
高分子薄膜修飾半導体電極を用いた光情報記憶素子の開発

n型半導体であるTi【O_2】電極の表面に、混合原子価錯体であるプルシアンブルー及びその類以体、さらには高分子マトリックスに静電的に捕促された各種のレドックス体の暗所及び光照射下での電子移動反応を検討した。プルシアンブルーで修飾したTi【O_2】電極の場合、濃青色のプルシアンブルーは暗所において電気化学的に還元され、無色透明体となるが、その再酸化はTi【O_2】がn型半導体であるために起らない。この状態で、光照射すると、光酸化反応が起り、無色透明な薄膜は再び、濃青色体であるプルシアンブルーとなる。この原理を利用すると、可逆的な光情報記憶素子を作る事が可能である。本研究においては、プルシアンブルーを始めとする多くの修飾電極の挙動を半導体電極上、さらには、電子移動過程の詳細を金属電極上において検討した。応用に際して最も重要である半導体と各種レドックス体のエネルギー位置関係を調べるために、酸化・還元電位の異なる多くのレドックス体修飾電極の暗所及び光照射下での電子移動反応を詳細に調べた。レドックス体の酸化・還元電位がフラットバンド電位の近傍に位置するRu(edta)錯体の場合は、錯体自体の酸化・還元が暗所で起るため、光情報記憶素子としては応用不可能であるが、フラットバンド電位より約0.20.3V貴な電位を有するレドックス体では、プルシアンブルーの場合と同様に光記憶素子に応用可能である事が判明した。