hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
幹細胞制御分子Lgr4によるCML幹細胞の抗がん剤抵抗性機構の解明

cateninシグナルが重要な役割を担うことが報告されているが,その活性を制御するメカニズムは明らかでない.研究代表者は,RNAシークエンスによりCML幹細胞において高発現している遺伝子の探索を行い,Wnt/beta-cateninシグナルの活性制御に関わるLgr4が高発現していることを発見した.本研究では,CML幹細胞の未分化性やTKI抵抗性の制御における幹細胞制御分子Lgr4の役割の解明を目的とした研究を実施している.H29年度,Lgr4の発現を抑制するshRNAの導入によりCML幹細胞のin vitroでのコロニー形成能が低下することを見出した.H30年度,生体内でのCML幹細胞の制御におけるLgr4の役割を明らかにするため,Lgr4遺伝子の発現レベルが10%に低下しているLgr4遺伝子トラップマウスとテトラサイクリン制御型CMLモデルマウス(Scl-tTAマウス・tetO-BCRABL1マウス)との交配を行なって,Lgr4遺伝子トラップCMLマウスモデルを樹立した.今後,Lgr4遺伝子トラップCMLマウスモデルを用いて,CML幹細胞の未分化性の維持,並びにTKI治療抵抗性におけるLgr4の役割を解析する.また,Lgr4を標的とすることでCML幹細胞を根絶する新規治療薬の開発を目指す.H30年度,熊本大学荒木喜美博士よりLgr4遺伝子の発現レベルが10%に低下しているLgr4遺伝子トラップマウスの供与を受け,CMLマウスモデルの構築を試みた.従来のLgr4遺伝子のノックアウトマウスは胎生期成長遅延や出生後致死となるため,in vivoでの機能解析が困難である.そこで, Lgr4遺伝子の発現レベルは低下しているが生存可能であるLgr4遺伝子トラップマウスを用い,テトラサイクリン制御型CMLモデルマウスとして知られているScl-tTAマウスとtetO-BCRABL1マウスとの交配を行なって,Lgr4遺伝子トラップCMLマウスを樹立した.テトラサイクリン制御型CMLモデルマウスはテトラサイクリンの誘導体であるドキシサイクリンDoxの投与によってCMLの発症を抑え,投与を中止することでCML幹細胞の発生を誘導できるCMLマウスモデルである.今後,Lgr4遺伝子トラップCMLマウスモデルを用いて,in vivoでのCML幹細胞の制御におけるLgr4の役割を解析する計画である.一方,Wnt-beta-catenin経路を阻害することでCML幹細胞を抑制する化合物のin vitroでの探索を実施した.CMLマウスモデルより骨髄単核細胞を分離し,マウスCML幹細胞をソーティングした.このCML幹細胞を,生体内環境を模倣した低酸素環境下メチルセルロース培地中で培養して,Wnt-beta-catenin経路を阻害する化合物の処理を行なった.その結果,LGK974がCML幹細胞のコロニー形成能を抑制できることを見出した(LGK974は,Wnt3aのSer209のパルミトイル化により活性化を行なうPorcupinを阻害することが知られている化合物である).1) Lgr4遺伝子トラップCMLモデルマウスを用いたCML幹細胞の機能解析上記のLgr4遺伝子トラップCMLマウスへのDox投与を中止し,CMLの発症誘導の有無,並びに生存期間を解析する.
転移性遺伝因子による病原細菌の多剤耐性化機構

本研究では,病原細菌における薬剤耐性遺伝子の分布状況を調べ,耐性遺伝子を詳細に解析することによって耐性遺伝子の進化と伝達のメカニズムを解明することを目的とした。そして,本研究の結果,以下の成果を得ることができた。(1)広島県内で分離された赤痢菌臨床株の多剤耐性化機構を遺伝子レベルで明らかにした。(2)パレスチナの糖尿病患者より分離した多剤耐性のProteus mirabilisが複数の薬剤耐性遺伝子を含む可動性遺伝因子であるSalmonella genomic island 1(SGI1)を保有していることを明らかにした。これは,Salmonella以外の菌種では初めての報告である。(3)広島市安佐動物公園の動物より分離した株の薬剤耐性遺伝子保有状況を調べ,耐性化機構を明らかにした。今回発見した薬剤耐性遺伝子の中には,新たなタイプのβ-ラクタマーゼであるCMY-26やプラスミド性キノロン耐性遺伝子であるqnr,aac(6')-Ib-crなどが含まれていた。(4)パレスチナの患者より分離したCitrobacter freundiiが新しいタイプの染色体性AmpCβ-ラクタマーゼ遺伝子を保有していることを明らかにし,CMY-37と命名した。このβ-ラクタマーゼは,第4世代のセファロスポリン薬であるセフェピムとセフピロムを分解する活性を有しており,臨床上重要な意味を持っている。本研究では,病原細菌における薬剤耐性遺伝子の分布状況を調べ,耐性遺伝子を詳細に解析することによって耐性遺伝子の挿入と伝達のメカニズムを解析することを目的としている。本研究では,広島県内で2000年から2004年にかけて分離された赤痢菌(Shigella spp.)の薬剤耐性化機構を遺伝子レベルで明らかにした。26株のShigellaについてクラス1とクラス2インテグロン,基質拡張型β-ラクタマーゼ(ESBLs, estended-spectrum β-lactamases)の保有状況を調べた。その結果,クラス1インテグロンは,1株のS.sonneiのみから検出され,estX遺伝子とストレプトマイシン・スペクチノマイシン耐性を付与するaadA1遺伝子が含まれていた。また,クラス2インテグロンは,2種類検出された。1つは,一般的な3つの遺伝子カセット(dfrA1-sat2-aadA1)を含むタイプであり,S.sonnei14株とS.flexneri5株から検出された。もう1つは,2つのみの遺伝子カセット(dfrA1-sat2)を含んでおり,1株のS.sonneiのみから検出された。また,調べたほとんどのS.flexneriは,ESBL遺伝子であるblaOXA-30遺伝子を含んでいた。この遺伝子は,S.flexneriの染色体DNA上に存在していることがサザンハイブリダイゼーションの結果より明らかになった。パルスフィールドゲル電気泳動の結果は,耐性遺伝子の保有状況と試験菌の類縁関係にある程度の相関が認められた。本研究によって,Shigellaでは,かなり広範囲に薬剤耐性遺伝子が広がっていることが明らかになった。近年,細菌の薬剤耐性化が大きな問題となっており,感染症の治療を困難なものとしている。インテグロンは,グラム陰性細菌に広く存在している可動性遺伝因子であり,薬剤耐性遺伝子の細菌間の伝播に関与していることが知られている。また,広範囲のβ-ラクタム剤を分解することで問題となっている基質拡張型β-ラクタマーゼ(extended-spectrum β-lactamases, ESBLs)遺伝子も多くの病原細菌で発見されている。その他に,キノロン剤耐性の原因となるプラスミド性のqnr遺伝子やaac(6')-Ib-cr遺伝子なども病原細菌の多剤耐性化に重要な役割を果たしている。本研究では,病原細菌における薬剤耐性遺伝子の分布状況を調べ,耐性遺伝子を詳細に解析することによって耐性遺伝子の進化と伝達のメカニズムを解明することを目的としている。今年度の研究では,広島市安佐動物公園の動物より単離したグラム陰性細菌の中から薬剤耐性菌の同定と耐性化機構の解析を行った。

232株の分離株の中で49株が多剤耐性株であり,これらの菌株からインテグロン(クラス1,クラス2),β-ラクタマーゼ遺伝子,プラスミド性キノロン耐性遺伝子(qnr, aac(6')-Ib-cr)などの種々の薬剤耐性遺伝子が検出された。aac(6')-Ib-crの検出は,おそらく日本で初めてであると考えられる。また,カケスより単離したKlebsiella oxytocaが新たなAmpCタイプのβ-ラクタマーゼであるCMY-26を保有していることを明らかにした。また,その他の研究として,食肉,水産食品由来の細菌の薬剤耐性化機構の解析も行った。食品に由来する細菌より種々の薬剤耐性遺伝子を検出したことは,食品が薬剤耐性遺伝子の潜在的なリザーバーとして公衆衛生上のリスクを持っていることを明らかにしており,興味深い。
腹部大動脈破綻におけるＭａｆＢの役割解明及びＰＥＴ／ＣＴを用いた画像化の試み

10週齢のアポE欠損マウスとDN-MafB/アポE欠損マウスにアンジオテンシンII 1000 ng/kg/minを4週間皮下投与した。アンジオテンシン投与により有意に大動脈径が拡大し、約半数で大動脈瘤形成を認めた。しかしアポE欠損マウスとDN-MafB/アポE欠損マウスでは、大動脈瘤の形成率に有意差を認めなかった(45.5% vs 50.0%)。大動脈瘤破裂に差がないか検討を行っている。腹部大動脈瘤は近年増加し全死亡原因の1-2%を占める。瘤破裂が生じると死亡率は60%に上る。大動脈瘤は単なる動脈硬化の晩期退行病変ではない。危険因子は喫煙や高血圧など動脈硬化と共通するが、コレステロール値と大動脈瘤による死亡率は相関せず相違点がある。MafBは大Maf群に属する転写因子で単球の分化やマクロファージ活性化に関係する。我々はアポE欠損マウスとDN-MafB/アポE欠損マウスにアンジオテンシンIIまたはニコチンを皮下投与し、大動脈瘤モデルを作成した。MafBが腹部大動脈瘤破裂に与える影響を検討しているが、まだ一定の傾向は明らかとなっていない。さらに例数を増やし、検討を行う予定である。またアポE欠損マウスの骨髄照射後に野生型およびDN-MafBマウスの骨髄移植を行い大動脈瘤破裂について検討する。DN-MafBマクロファージおよびMafB恒常的発現抑制細胞にTNF-α、interferon-γやleukotriene LTD4などのサイトカイン刺激や低酸素刺激により、大動脈瘤形成に関係するMMP-9やcathepsinなどのメディエーターの発現変化を検討している。腹部大動脈瘤に対する手術予定患者を対象にFDG PET/CTを行う。症候性と無症候性でFDG集積に差があるか、血中MMP-9との相関、手術標本におけるMMP-9やMafBとの関係を検討する。さらに薬剤投与前後でFDG PET/CTを撮像し、FDG集積低下と血中メディエーター低下や手術標本におけるMMP-9発現との関係を検討する。腹部大動脈瘤モデルマウスには、複数報告がある。我々はscavenger receptor enhancer-promoterを用いてマクロファージ特異的DN-MafBマウスを有している。アポE欠損マウスと交配し、アンジオテンシンII(500-1000 ng/kg/min)を浸透圧ミニポンプで、皮下投与するモデルをまず検討している(Arterioscler Thromb vasc biol 2004;24:429-434)。近年、腹部大動脈瘤の形成にニコチンが関与していることが報告されており、ニコチンによる腹部大動脈瘤モデルも検討する。DN-MafB単球由来マクロファージおよびMafB恒常的発現抑制細胞を用いた検討では、ニコチン、低酸素、PM2.5粒子投与などを行い、大動脈瘤形成に関係するメディエーター(MMP-3, MMP-9, MMP-12, macrophage inflammatory protein 1α, interleukin-8)の発現について、検討している。マクロファージ特異的DN-MafBマウスの腹腔マクロファージを用いて、cathepsins, MMP産生能について、検討している。FDG PET/CTを用いた臨床研究は、ステントグラフトを用いた治療が普及しており、対象となる患者の選定に難渋している。倫理委員会の承認を得て、症候性と無症候性でFDG集積に差があるか、血液検査上のMMP-9、MIP-1αとの相関、外科切除標本におけるMMP-9やMafBとの関係を検討する。腹部大動脈瘤の形成には、大動脈外膜に浸潤するマクロファージが重要な役割を果たすことが報告されている。そこで、マクロファージ特異的MafB優性阻害(DN-MafB)マウスを用い、腹部大動脈瘤破裂に与える影響を検討した。8週齢のアポE欠損マウスとDN-MafB/アポE欠損マウスにアンジオテンシンII 1000 ng/kg/minを4週間皮下投与し、大動脈瘤モデルを作成した。大動脈の外径が50%増加したときに大動脈瘤と評価した。定期的にエコーで確認し、4週後に大動脈を取出し評価した。当初、大動脈瘤の形成率が低く、評価が困難であったために、10-12週齢のマウスを用いることとした。

35-40%程度に腹部大動脈瘤形成が見られた。アポE欠損マウスに比べ、DN-MafB/アポE欠損マウスでやや大動脈瘤径が大きかったが、有意差が見られなかった。我々の教室では、エラスターゼ投与マウス閉塞性肺疾患(COPD)モデルにおいて、DN-MafBがCOPD発生を抑制することを報告した(Int J Biol Sci 2014: 10: 882-894)。この中でDN-MafBはmatrix metalloproteinase 9を抑制することが報告され、腹部大動脈瘤もDN-MafBは抑制的に働く可能性がある。現在、例数を増やしながら、腹部大動脈瘤の組織学的な検討を行っている。また当初の実験計画の通り、ニコチンによる大動脈形成モデルの作成を試みている。循環器内科学動物実験及び細胞実験に関しては、例数を増やしながら順調に進んでいる。しかし臨床研究が遅れている状況にある。これは、近年腹部大動脈瘤の治療が大きく様変わりし、開腹手術よりステントを用いた血管内治療が主流になっていることと関係している。当院ではステント内挿術が手術の大半を占めるに至り、症例の蓄積が進んでいない状況にある。FDG PET/CTを用いた臨床研究で、外科切除標本におけるMMP-9やMafBの発現と症候性と無症候性大動脈瘤におけるFDG集積との関係を検討する予定であるが、近年ステントグラフトを用いた手術が普及し、開腹手術が激減している。このため対象となる患者の選定に難渋している。動物実験及び細胞実験は当初の計画のとおりに進行する予定である。臨床研究に関しては、手術標本との対比が難しいことより、血中単核球を採取し、フローサイトメトリーでMafBの発現量と腹部大動脈瘤の進展との関係を検討する。FDG PET/CTに関しては、心臓血管外科との協力の下、症例数を伸ばす予定である。動物実験及び細胞実験に関しては、DN-MafBマウス、DN-MafB単球由来マクロファージなど実験環境は整っており、引き続き実験を進める予定である。腹部大動脈瘤マウスモデルの作成には、時間を有する。アポE欠損/マクロファージ特異的MafBドミナントネガティブマウスにアンギオテンシンIIまたはニコチンを腹腔内投与し、大動脈瘤の形成および破裂を観察するのに、例数がまだ不十分である。臨床研究の分野でも腹部大動脈瘤の手術症例が減少しており、症例蓄積に時間を要する。上記腹部大動脈瘤モデルマウスの解析を追加する。さらに骨髄移植を用いた実験を行う。アポE欠損マウスの骨髄照射後に野生型およびDN-MafBマウスの骨髄移植を行い、MafBが大動脈瘤形成・破裂に与える影響を検討する。腹部大動脈瘤患者のPET/CTによる集積と単核球内のMafB発現の関係を調べる。複数種の腹部大動脈瘤モデルを作成し、マクロファージ転写因子MafBの病態形成に関する役割を検討する。MafBはCOPD患者の気管支肺胞洗浄液中のマクロファージで増加しており、COPD発症に関与が示唆されている。喫煙など酸化ストレスによりMafBは増加することより、大動脈瘤形成にも関与する可能性が高い。ニコチンによるMafB活性化などについて、さらなる検討を行う予定である。
上皮細胞間T細胞による生体上皮細胞層恒常性の統御機構解明

マウス表皮内に分布する樹状のT細胞のほぼすべては単一のT細胞抗原レセプターを発現するγδT細胞である(γδ-dEC).γδT細胞のみを欠損するミュータント(δ^<-1->)マウスに表皮内移植片対宿主反応(GvHR)を誘導し免疫防御反応を精査した結果以下のことが明らかとなった.ミュータントでない通常(WT)マウスではGvHRが自然治癒した同局所に再びGvHRを引き起こすことが出来ない(GvHR抵抗性の獲得)にもかかわらず,δ^<-1->マウスはこのGvHR抵抗性を獲得できなしことが判明した.GvHR抵抗性は局所に集積して来るαβT細胞によって担われるが,γδ-dECはこのαβT細胞機能をup-regulateし表皮免疫防御に参画することを示している.マウス腸管上皮細胞間に分布するT細胞(IEL)はαβ-IEL(5060%)とγδ-IEL(4050%)で構成されるが,その大多数は胸腺を通過することなく腸管局所で発達分化することが明らかにされている.腸管粘膜にc-kit^+,IL-7R^+,Thy1^+でCD3-,B220^-の未分化リンパ球の小集積を見出し,それらが陰窩の粘膜固有層に分布することからcryptopatch(CP)と命名した.集積するリンパ球の細胞表面マーカーからCPがB細胞系よりT細胞系に分化した幹細胞であることが示唆された.CPがIELの発達分化局所である可能性は極めて高く,CP由来リンパ球がCP周辺の基底膜から上皮細胞層に侵入することはほぼ確実である.マウス表皮内に分布する樹状のT細胞のほぼすべては単一のT細胞抗原レセプターを発現するγδT細胞である(γδ-dEC).γδT細胞のみを欠損するミュータント(δ^<-1->)マウスに表皮内移植片対宿主反応(GvHR)を誘導し免疫防御反応を精査した結果以下のことが明らかとなった.ミュータントでない通常(WT)マウスではGvHRが自然治癒した同局所に再びGvHRを引き起こすことが出来ない(GvHR抵抗性の獲得)にもかかわらず,δ^<-1->マウスはこのGvHR抵抗性を獲得できなしことが判明した.GvHR抵抗性は局所に集積して来るαβT細胞によって担われるが,γδ-dECはこのαβT細胞機能をup-regulateし表皮免疫防御に参画することを示している.マウス腸管上皮細胞間に分布するT細胞(IEL)はαβ-IEL(5060%)とγδ-IEL(4050%)で構成されるが,その大多数は胸腺を通過することなく腸管局所で発達分化することが明らかにされている.腸管粘膜にc-kit^+,IL-7R^+,Thy1^+でCD3-,B220^-の未分化リンパ球の小集積を見出し,それらが陰窩の粘膜固有層に分布することからcryptopatch(CP)と命名した.集積するリンパ球の細胞表面マーカーからCPがB細胞系よりT細胞系に分化した幹細胞であることが示唆された.CPがIELの発達分化局所である可能性は極めて高く,CP由来リンパ球がCP周辺の基底膜から上皮細胞層に侵入することはほぼ確実である.
言語発達および認知発達障害の成因-運動発達の関与について

自閉症の成因を自閉性の程度と運動障害との関連性をもとに考察した.〈対象〉言語発達遅滞と自閉性を訴えて来院した小児200名について対象とした.男児172名,女児28名で,年齢は2.2-5.8歳であった.〈方法〉1)幼児自閉性障害チェックリストを作成して自閉性の程度をみた.2)神経学的診察を行った.〈結果〉1)運動障害のあるものは,軽微運動障害14名,不器用10名であった.2)精神発達の程度について,精神遅滞は100名であった.3)軽微運動障害のある14名では自閉スコア20未満のものが有意に多かった(p<0.05)4)運動発達歴の異常がみられた15名では自閉スコア20未満のものが有意に多かった(p<0.025).これは3)の結果と同様の事態を示している.〈考察〉従来の我々の臨床経験,「運動障害があると自閉性が低い」が統計学的に確認された.染色体異常症では脳性麻痺などの運動障害を呈さない.これに対して,脳性麻痺の成因として,遺伝子異常や染色体異常はなく,胎児期中期ないし後期以降である.以上から,運動障害がある場合の障害発生時期は,胎生の中,後期以降の成因である可能性が高い.自閉症の成因(遺伝性か否か)や症状(程度の差)については実際には均質ではない.以上より,遺伝子の関与が強い,"より定型的な自閉症"では,自閉性は著しく,発生時期は受精前か胎生のごく初期で,ドパミン系を主体とした系統的な障害であり,したがって錐体路障害を伴わず,他方,胎生中,後期以降の成因による"定型的ではない自閉症"では,自閉性は低く,障害部位は系統的ではなく,錐体路主体の障害の可能性が増加する,と考えられた.自閉症の成因を自閉性の程度と運動障害との関連性をもとに考察した.〈対象〉言語発達遅滞と自閉性を訴えて来院した小児200名について対象とした.男児172名,女児28名で,年齢は2.2-5.8歳であった.〈方法〉1)幼児自閉性障害チェックリストを作成して自閉性の程度をみた.2)神経学的診察を行った.〈結果〉1)運動障害のあるものは,軽微運動障害14名,不器用10名であった.2)精神発達の程度について,精神遅滞は100名であった.3)軽微運動障害のある14名では自閉スコア20未満のものが有意に多かった(p<0.05)4)運動発達歴の異常がみられた15名では自閉スコア20未満のものが有意に多かった(p<0.025).これは3)の結果と同様の事態を示している.〈考察〉従来の我々の臨床経験,「運動障害があると自閉性が低い」が統計学的に確認された.染色体異常症では脳性麻痺などの運動障害を呈さない.これに対して,脳性麻痺の成因として,遺伝子異常や染色体異常はなく,胎児期中期ないし後期以降である.以上から,運動障害がある場合の障害発生時期は,胎生の中,後期以降の成因である可能性が高い.自閉症の成因(遺伝性か否か)や症状(程度の差)については実際には均質ではない.以上より,遺伝子の関与が強い,"より定型的な自閉症"では,自閉性は著しく,発生時期は受精前か胎生のごく初期で,ドパミン系を主体とした系統的な障害であり,したがって錐体路障害を伴わず,他方,胎生中,後期以降の成因による"定型的ではない自閉症"では,自閉性は低く,障害部位は系統的ではなく,錐体路主体の障害の可能性が増加する,と考えられた.
人工分子デバイス援用による新世代人工細胞

本課題では,DNA/RNAを用いて機能性分子デバイスを開発し,新規機能を示す新世代人工細胞の実現を目指した.人工分子デバイス群のデザインと機能評価を行い,さらにデバイスを実際に細胞内に導入するための手法の開発を行った.その結果,人工RNP(RNAとタンパク質の複合体)ナノ構造体を哺乳類細胞内で構築し機能させるという目標を達成した.また,脂質膜との連結をON/OFF制御するDNA複合体分子システム(分子クラッチ)を用いて,運動と静止が切り替わる人工細胞を構築した.その他構築された分子デバイスの成果も論文にて公表しており,本課題の成果は新世代の人工細胞構築に向けた基礎として利用されるだろう.本年度は,生きた細胞に導入され機能しうる以下4種の人工分子デバイス群のデザインと評価を行い,これらデバイスを実際に細胞内に導入するための手法の開発を行った.具体的には,1)膜チャネル:デザインされた人工DNAチャネルについて,その構造に依存したチャネル電流のON/OFF挙動が確認された.2)座標制御デバイス:齋藤Gで新規な立体構造を示すRNAナノデバイスの設計と開発を進め,構造の評価を行った.3)膜造形:DNAオリガミ製デバイス単体での改良では変形挙動が予想より小さく,脂質膜の変形効果を得るために強固なデザインへと変更を行った.4)膜リンカー:リポソームを用いた脂質膜内外からの合体デバイスを構築し,その評価を行った.そして,これら開発中の分子デバイスを一括して生きた細胞内部に導入可能とする手法として,細胞サイズ巨大巨大リポソーム(GUV)-細胞融合法の開発を進めた.GUVに内包させたマイクロメートルサイズにおよぶ人工物質を,生きた細胞内に導入するための条件として,その物理化学的特性と受け手の細胞側の条件を調査した.その結果,人工物のみならず,細胞内小器官をも導入することが可能であることを示す事ができ,現在論文作成中である.DNAナノテクノロジーにより設計された人工分子デバイスのモデルとして,破壊によって蛍光強度の増大を示すDNAデバイス分子を構築し,細胞内に導入し評価を行った.その結果,分解に至る時間を見積もることができた.一方で,分解のメカニズムについては精査が必要であることから,引き続きモデルを用いた評価を行う予定である.評価系は装置含めて確立しており,分子デバイスの設計・改良は順調に進んでいる.肝心の生きた細胞内への分子デバイス導入に関して,GUV-細胞融合法で導入されたデバイスを蛍光ラベルによって細胞内トラッキングした結果,分解されるまでの時間を見積もることが出来た.また,この際の分子修飾によって局在先を規定可能であることが示唆されている.これらの結果より,本課題はおおむね順調に進展していると考えている.本研究では、新世代人工細胞の構築に向けた基盤技術を創出する.DNA/RNAナノテクノロジーによる新規な分子デバイスを設計して細胞に導入し,本来細胞が有しない新機能を付与することを目指している.本年度も引き続き,細胞に導入するための人工分子デバイス群のデザインと評価を行った.1)膜チャネル:デザインされた人工DNAチャネルについて,その構造に依存したチャネル電流のON/OFF挙動が確認され,学会発表で議論を深め,論文投稿準備中である.2)座標制御デバイス:齊藤Gで新規な立体構造を示すRNAナノデバイスの設計と開発を進め,構造と機能の評価を行った.3)膜造形:DNAオリガミ製デバイス単体での改良では変形挙動が予想より小さく,他のデバイスに注力するものとした.この知見は,次項目・膜リンカーの構築に生かされている.4)膜リンカー:リポソームを用いた脂質膜内外からの合体デバイスを構築し,その評価を行った.その改良版をリポソーム内部に導入し,タンパク質製分子モーターを強固にリポソーム膜内側にリンクすることを試みた結果,運動性を示す構造を得ることが出来,さらに膜リンカーの結合をON/OFFする分子システムをDNAによって組み上げ,実際に働くことが示された.その成果を論文発表した.これら開発中の分子デバイスを一括して細胞内部に導入可能とするGUV-細胞融合法の開発を進め,実用面での進展があった.以上の研究内容に関して雑誌論文発表2件,国際会議論文発表2件,招待講演5件を行った.膜チャネル,膜リンカー型分子デバイスの構築について進展があった.特に,細胞内での機能検証の前段階として,膜リンカー型分子デバイスを人工細胞構造内で働かせる試みを行い成功した.具体的には,膜リンカーと結合した分子モーターが細胞様構造の膜を内側から変形させる挙動のON/OFFをDNA分子信号によって制御することを可能にし,ScienceRobotics誌に報告した.この分子ロボットとも呼ぶべきシステムは凍結して輸送することが可能であるため,研究機関に配布して改良や発展させることも可能であるという特色がある.本成果はIEEESpectrumをはじめ各国のTech系メディアによって注目されている.さらに,人工分子デバイスを細胞内に導入する手法について,実用性の向上に関わる進展があった.これについても論文投稿準備中である.本研究では、新世代人工細胞の構築に向けた基盤技術を創出する.DNA/RNAナノテクノロジーによる新規な分子デバイスを設計して細胞に導入し,本来細胞が有しない新機能を付与することを目指した.本年度も引き続き,細胞に導入するための人工分子デバイス群のデザインと評価を行った.1)膜チャネル:デザインされた人工DNAチャネルについて,細胞サイズリポソーム膜に埋め込んで活性測定を行った.物質透過に関してサイズ依存性が期待される結果が得られ,論文投稿準備中である.

2)座標制御デバイス:齊藤グループで細胞内タンパク質の集積を制御するために,人工RNPナノ構造体を哺乳類細胞内で構築するという目標を達成し,論文発表と特許申請を行った.標的細胞内でナノサイズの人工RNP構造体を構築し,この細胞内で発現する特定のタンパク質をRNA構造体上に精密に集積・活性化させることで,シグナル伝達を特異的に制御する技術を開発できた.3)膜造形:DNAオリガミ製デバイスは形状を平面様に設計変更し,細胞サイズリポソームの相分離膜の特定の構造に選択的に吸着するという挙動が確認され,その塩濃度依存性も示された.これらの結果をまとめた論文が受理されて現在印刷中である.4)膜リンカー:リポソームを用いた脂質膜の合体/融合分子デバイスとして再設計を行い,その機能評価を行っている.人工DNA配列で膜融合を実現する結果が出ており,論文投稿用のデータを収集している.以上の他に,オリガミのねじり構造の違いによって重合度数が変化するという柱状超分子構造ユニットや,ステッピングモータ機構をDNAオリガミで設計し,設計通りに働くことを示して論文発表を行った.これらの成果は,新規な細胞機能を追加することのできる分子基盤の構築に貢献するものと考えらえる.雑誌論文発表9件,招待講演10件を行った.本課題では,DNA/RNAを用いて機能性分子デバイスを開発し,新規機能を示す新世代人工細胞の実現を目指した.人工分子デバイス群のデザインと機能評価を行い,さらにデバイスを実際に細胞内に導入するための手法の開発を行った.その結果,人工RNP(RNAとタンパク質の複合体)ナノ構造体を哺乳類細胞内で構築し機能させるという目標を達成した.また,脂質膜との連結をON/OFF制御するDNA複合体分子システム(分子クラッチ)を用いて,運動と静止が切り替わる人工細胞を構築した.その他構築された分子デバイスの成果も論文にて公表しており,本課題の成果は新世代の人工細胞構築に向けた基礎として利用されるだろう.引き続き,人工分子デバイスセットの設計と評価(1-4):細胞環境での動作が確認されたものから,分子デバイス間の連携をすすめる.本年度の研究の結果,DNAナノ構造の細胞内での安定性が低いため,架橋および機能性分子修飾による安定化を試みる.また,分子デバイス間の連携を進め,効果をより明確化するための大規模集積化を行う.細胞の特徴的な構造との局所的な相互作用を強化するための設計を調査する.具体的には微小管アプタマーを調査したが,安定して動作しなかったことから,引き続き細胞内局在安定化を実現するための設計を調査する.また生きた細胞内部へ導入する前段階として,細胞モデルとしてGUVを用い,分解を抑えた状態で人工分子デバイスを導入して機能試験を行う.前年度に引き続き,分子デバイス(膜チャネル,座標制御,膜リンカー)の開発を進める.前年までの検討の結果,膜造形については,期待した出力が得られなかったため,他のデバイスに注力する.GUV-細胞融合の技術開発の進捗について論文投稿を行う.分子デバイスの細胞内標的指向性の向上を行う.本年秋に開催される「細胞を創る研究会9.0」において,本課題成果の一部を発表し,議論を行う予定である.
脳外傷におけるmiRNAのバイオマーカーとしての有用性の検討

血漿および脳脊髄液中のmiRNA発現パターンやレベルが、非脳外傷患者と異なることを明らかにし、その発現が予後予測因子あるいはバイオマーカーとなる可能性を検討した。頭部外傷患者の血漿をmicroRNAmicroarrayで測ったところ、絶対的発現量の多いものはmiR-451、miR223、miR-16の3種類であった。髄液中のmicroRNAの変化についてはmiR-451a、miR-21、miR-16の3種類の発現量が多かった。miR-451は全てのmicroRNAのなかで最も発現量が多かった。今後これらのmicroRNAが脳外傷のバイオマーカーになるかどうかはさらなる検討が必要である.平成26年度に当院で行った低体温療法は3例のみであり、そのうち重症頭部外傷例は1例であった。その1例も強い脳浮腫のため腰椎穿刺による髄液採取が困難であったため今研究の主なテーマである髄液中のmiRNAの測定ができていない。外傷性脳損傷におけるバイオマーカーとしてS100Bが重要なバイオマーカーの一つとして考えられており、miRNAによって発現調整をしているとも考えられている。頭部外傷後の低体温療法の症例が集まらなかったため、外傷以外の(くも膜下出血による)脳損傷後のCSFを採取し、ELISAを用いてS100Bの測定を行った。くも膜下出血での髄液は血液が混在してしまうため、髄液採取後、遠沈にかけて髄液の上澄み液を使用した。髄液採取は発症から02日以内で行った。また脳損傷の重症度分類の指標としてWFNS分類を用いた。WFNS分類のgrade 13をlow grade群(8例)、grade45をhigh grade群(13例)として比較した。結果CSF内のS100B濃度はlow grade群:4.408、high grade群:5.877とhigh grade群が高かったが2群間に有意差は認めなかった。しかし、文献上はcontorol CSF内のS100B濃度は0.331.22となっており、くも膜下出血による脳損傷によりS100B濃度は上昇しているものと考えられた。実験計画では、重症脳外傷(GCS8以下)患者を対象に脳低体温療法開始前と開始2448時間後に血液と脳脊髄液を採取しなければならない。しかし昨年の脳外傷に対する低体温療法を行った症例は無かった。また重症脳外傷患者では基本的に著名な脳浮腫が出現してくることが予想され、腰椎穿刺などの方法で髄液を採取することは、下降性ヘルニアを誘発する恐れがあり検体採取ができなかった。そのため、当初の計画である重症脳外傷患者における低体温開始前後の血漿と脳脊髄液が採取できていない。そのため、今後も研究が当初計画どおりに進まないと考えられたため、27年度半ばごろから、対象をくも膜下出血後に脳低温療法を行った症例に変更した。現在2例ほどの症例が集まっており、さらに数例ほど集まればmiRNAの発現をmiRNAマイクロアレイ法にて行う予定である。今回我々は血漿および脳脊髄液中のmiRNA発現パターンやレベルが、非脳外傷患者と比較して異なることを明らかにし、その発現パターンやレベルの変化が脳外傷患者の転機や後遺障害と関連するか否かを調べ、予後予測因子またはバイオマーカーとなる可能性を検討した。頭部外傷患者の血漿および髄液を採取しそのmicroRNAの発現を詳細に検討した。頭部外傷患者のday0、day1、day2、day5の血漿を用い、microRNAの発現量をmicroRNAmicroarrayで測定すると、変動のあったmicroRNAは55種類であった。その中で特に絶対的発現量の多いものはmiR-451、miR-223、miR-16の3種類であった。また変動のあったmicroRNAはday5でほとんどday0と同等あるいは減少傾向にあった。次に髄液中のmicroRNAの変化についてmicroRNAassayを行いmicroRNAの変動を調べた。対象に正常圧水頭症患者の髄液を用いた。外傷後経過中(day2、day5)に髄液中で変動のあったmicroRNAは87種類あり、そのうちmiR-451a、miR-21、miR-16の3種類は他のmicroRNAと比較して圧倒的に発現量が多かった。変動のあったmicroRNAの数は血漿中よりも髄液中のほうが多く、day5においてmiR-124以外のmicroRNAはすべて増加しており、血漿中の全てのmicroRNAがday5においてday0より減少していた変動とは正反対であった。miR-451はすべてのmicroRNAのなかで最も発現量が多く、血液中ではday1で減少しday2以後で上昇したが、髄液においてはday2、day5ともに増加していた。今後これらのmicroRNAが脳外傷のどの状態を反映しているのか、またバイオマーカーになりえるかどうかさらなる検討が必要である。

頭部外傷患者の血漿をmicroRNAmicroarrayで測ったところ、絶対的発現量の多いものはmiR-451、miR223、miR-16の3種類であった。髄液中のmicroRNAの変化についてはmiR-451a、miR-21、miR-16の3種類の発現量が多かった。miR-451は全てのmicroRNAのなかで最も発現量が多かった。今後これらのmicroRNAが脳外傷のバイオマーカーになるかどうかはさらなる検討が必要である.平成26年度に当院において行った低体温療法は3例であった。その内訳は、1:心停止後脳症2例、2:重症頭部外傷1例であり、特に外傷例は脳浮腫が出現していたために、腰椎穿刺によるCSF採取が困難であったため検体採取ができていない。対象を重症脳外傷患者から、くも膜下出血後に脳低温療法を行った症例に変更した。現在2例ほどの症例が集まっており、さらに数例ほど集まればmiRNAの発現をmiRNAマイクロアレイ法にて行う予定である。脳神経外科重症頭部外傷に限らず、重症くも膜下出血、心停止後脳症など他の疾患で脳低体温療法を行った症例も対象とし、それらのCSFを採取し、それぞれの障害でのmiRNAの発現を調べていく。miRNAの発現解析を行うためのmiRNAマイクロアレイ購入費用と、情報収集のための学会出張、薬剤などの費用が生じるため。5人分10検体(血液と脳脊髄液、脳低体温療法前後)のmiRNAの発現解析を行うためのmiRNAマイクロアレイの購入費用、薬剤・消耗品費用、qPCRによるmiRNA定量解析のTagman®probe費用。国内外への研究成果発表や情報収集などにかかわる費用(神経外傷学会、高次脳機能障害学会、脳循環代謝学会など)
テザーを利用した宇宙用モビリティに関する研究

本研究では,宇宙における生活空間での人の移動手段となり得るテザースペースモビリティデバイス(TSMD)を提案している.20092011年には,マルチボディダイナミクスを用いた数値シミュレーションモデルを作成した.その知見から,TSMDの試作機を作成し,理論的・実験的な両面から検討を行い,TSMDが宇宙空間におけるモビリティとして有用であることを示した.本研究では,宇宙における生活空間での人の移動手段となり得るテザースペースモビリティデバイス(TSMD)を提案している.20092011年には,マルチボディダイナミクスを用いた数値シミュレーションモデルを作成した.その知見から,TSMDの試作機を作成し,理論的・実験的な両面から検討を行い,TSMDが宇宙空間におけるモビリティとして有用であることを示した.本研究の目的は、宇宙における生活空間でのモビリティシステムの開発である。平成21年度は、以下の検討を行った。1.マルチボディ・ダイナミクスの観点から、テザー(ひも)を用いたモビリティシステムのモデリングを行った。この時、無重力状態では、ひものような部材は大変形・大回転を伴った運動を行うため、そのような状態を表現可能な柔軟体要素を用いた。また、大気などの流体力に関する検討を行うため、テザー(ひも)に作用する流体力の効果を考慮した。構築したモデル、および数値解析環境を活用し、テザーを利用した移動方法、及びその制御方法について調べた。また、次年度へ向け上記のモビリティシステムの実機製作のため、実験装置の仕様についても数値シミュレーション結果を基に、仕様決定を行った。開発したシミュレータを用いた数値計算結果から、無重力状態における、テザー(ひも)を用いたモビリティシステムは、重力が作用する地上で用いたシステム(例えばクレーン車で利用されているような荷を移動させるシステム)とは異なり、テザー(ひも)を巻き取るだけでは安定して、物や人間を移動させることはできず、安定化のための制御システムを考慮した設計を行わなければならないことを示した。これらの成果は、国内の講演会における発表に加え、また、平成22年度に開催される、マルチボディダイナミクスに関して、最も大規模な国際会議となる、the 1st Joint International Conference on Multibody System Dynamicsにおいて成果を発表予定である。本研究の目的は、宇宙における生活空間でのモビリティシステムの開発である。平成22年度は、以下の検討を行った。マルチボディ・ダイナミクスの観点から、テザー(ひも)を用いたモビリティシステムのモデリングを行った。また、上記のモビリティシステムの実機製作を行った。実験装置の仕様についても数値シミュレーション結果を基に、仕様決定を行った。さらに,実機による検証によっても同様の傾向を示し,提案のシステムが制御デバイスを搭載することでモビリティシステムとしての可能性を有することを示した。
発展途上国におけるガバナンスと経済自由化のインパクト

前年度の基礎研究を踏まえて、今年度も引き続き「ガバナンス・自由化・貧困」をキーワードとする理論・実証研究を特にインドを対象に推進すると同時に、特に国際的な学会での報告に取り組んだ。個別研究の内容は以下の通りである。第一に、インド州議会における政党の乱立が、財政政策に及ぼす影響に関する理論・実証分析を行った。その結果、近年の多党化が州政府によるポピュリスト的財政政策の採択を招いている可能性が示唆された。この研究は「インド州政府財政政策の政治経済学的分析」とのタイトルで2007年に社会思想社より刊行予定である「インド経済のマクロ分析」に所収される。第二に、インド経済のボラティリティが貧困層に与える影響に関する実証分析を、州別パネルデータを用いて行った。その結果、後進州においてはリスクシェアリングの機能が弱く、社会的発展の度合いの重要性が示唆された。この研究については、佐藤隆広大阪市大助教授との共同研究「インドの貧困とリスク:リスクシェアリングと異時点間消費平準化の統合モデルによる検証」として大阪市立大学経済格差研究センター・ディスカッションペーパーとして公刊予定である。基礎研究にあてられた平成十七年度は、ガバナンス・自由化・貧困をキーワードとする理論・実証的な先行研究の理解とともに、自由化指標・制度能力指標・民主化指標などデータの収集と加工、パネル同時推定など計量経済分析手法の習熟に研究の重点が置かれた。同時に、以下の個別研究を推進した。第一に、「ラテンアメリカにおける制度能力と直接投資(西島章次神戸大学副学長との共同論文)」においては、同地域における資本自由化政策が直接投資の誘致に効果的であると同時に、汚職、官僚効率性といった公的な制度能力の改善に寄与することが明らかにされた。この研究については、国際協力銀行開発金融研究所におけるセミナーをはじめ、ラテンアメリカ政経学会第四十二回全国大会、国際開発学会第十六回全国大会で報告する機会を得た。この研究は「開発金融研究所報」第二十六号にて公刊されており、また改訂版を国際ジャーナルに投稿中である。第二に、現在英文校閲の最終段階にある論文"Democracy, Institutional Quality, Economic Growth"は、政治的自由化の効果に関する実証研究であり、多くの宗教や民族によって構成される多様性国家においては、民主化は必ずしも経済成長に寄与しないことが明らかにされた。この研究については年度内に公刊することは叶わなかったが、近日中に国際ジャーナルへ投稿する予定である。第三に、新たな研究課題として、経済の不安定性(ボラティリティ)と貧困に関する実証研究を推進中である。議論の中心となるのは、途上国のガバナンス能力によって、外生的な経済ショックによる貧困層へのダメージが異なってくるとのアイディアである。すでに基礎的な統計分析を開始しており、次年度前半での完成を目指している。
小学校英語教育におけるICTを活用した指導法の研究

計画していたMoodleの活用が困難であったため同じラーニング・マネジメント・システム(LMS)の一つであるGoogle Classroomを活用して、小学校での実用につなげられるか検討することとした。大学で実践を行い、その成果を確かめることとした。オンライン学習と対面授業を組み合わせたブレンド型授業(反転授業)を展開した。この授業を受けたグループを介入群、通常の授業を受けたグループを統制群として、動機付け質問紙調査の前後差を比較した。介入群では自己決定理論に基づき、自律性、有能性、関係性の欲求を満たすべく、学生の自主性を尊重し、達成感を得られるような工夫を加え、関係性を重視した。介入群が行ったe-ラーニングが、3つの欲求にどのように影響するのか分析したところ、介入群に負の効果が現れた。その結果の背景には、習熟度、負荷、交流不足、PCの操作性の問題があったと推測する。操作性の問題は、学年が上がりPCの扱いに慣れるにつれ軽減すると思われる。自己決定理論においては、3つの心理的欲求(自律性、有能性、関係性)が満たされたときに内発的動機が高まり、それが学習効果にも関係するとされている。インターネット環境があればいつでもどこでも学習ができる環境を用意することは、自律性の欲求を満たし、それにより実力を身に着けることで有能性の欲求も満たされることが期待できる。このことは小学生にも当てはまると考えられる。今回の研究の問題点は一連の結果が介入群に対するe-ラーニングに伴うものか、それに伴う反転授業が影響したものかがはっきりと区別できない点であった。これまで地域の小学校でICTの教育実践をさせていただいたが、勤務校の授業との兼ね合いで日程が合わず、小学校での実践、調査が滞っている。大学生に対して、小学校国際交流、文字学習に対する意識についてのアンケートと、小学校におけるICT利用に関する経験を含めた自由記述を内容分析しているところである。また、小学校でGoogle Classroomを活用している小学校に出向き、操作性についての調査を行う予定である。小学校でのICTを利用した英語指導の実践が、今年度は困難であったことと、利用する予定であったコンテンツがまだ完成していないため、パイロットスタディとして、大学生を対象にしてデータをとった。小学生に対して行う予定であったICTを利用した指導方法、指導内容を大学生向けに作成し実践を行った。現在、動機付けを高める教育的介入に関する実践についての論文を投稿し審査を受けているところである。そのうちの一本では動機付けの面でICTを利用した学習では負の効果をもたらしたが。その負の効果の背景にあるさまざまな要因が明らかにした。また自律性の欲求と内発的動機は、相対的に強い関連性を示した。「不得意感を持っている学習者」でも、介入の方法次第で内発的動機が上がることをデータで示した。もう一本では介入の事前事後の質問紙調査結果を探索的・確証的因子分析で比較した。大枠ではシンプレックス構造を含め、自己決定理論にあてはまった。事前・事後とも有能性と自律性の欲求の結びつきが最も強く、有能性と関係性の結びつきが最も弱いことを明らかにした。全体的に内発的動機が高まった要因の一つとして、3つの心理的欲求の中でも特に、自律性の欲求が満たされたことがあげられる。これらの研究の概要を論文にまとめるとともに、The Seventh CLS International Conference CLaSIC 2016(シンガポールの英語教育学会)で発表した。小学生を対象としたICT教材を活用した実践を行い、動機づけの変化を調査する予定であったが、研究に参加した小学生の人数が8人と少なく統計をとることができなかった。教材の有効性を調べるため、内容を大学生向けにして実践を行いデータを取ったところ、ICT教材を利用した場合、成績の低い群で有意差がでた。同様の結果が得られるかどうか、内容をフォニックスを中心とした指導にして、今年度は何校かの小学校に依頼し実践を行う。各学年の児童が楽しく意欲的に取り組めるために,それぞれの発達段階に合うさまざまなICT教材の開発を行った。その一例として,小学校での実施の可能性を探るため,ラーニング・マネジメント・システム(LMS)の一つであるGoogle Classroomを試験的に大学生に利用して,オンライン学習と対面授業を組み合わせたブレンド型授業(反転授業)を展開した。その結果,介入群に負の効果が現れた。その結果の背景には,習熟度,負荷,交流不足,PCの操作性の問題があったと推測する。小学校の現場では,それらの問題に加え,PC環境に地域差があることから,近い将来での実施は困難であるという結論に達した。ネット環境が整わない状態でのICT利用学習の実現を目指し,研究協力者とともにアプリの開発を行った。小学校でも英語が教科化される見通しの中,四技能を伸ばすことができる当該アプリを普及させる意義はあると考えられる。大学生を対象とした実践においてICTを使った実践においては,自律性の欲求が高まり,動機付けの向上もみられた。関係性の欲求については,教員との関係で肯定的なつながりを図示できたが,学生同士の関係性において変化はなかった。この結果を参考として,小学校の現場での実践においてはペア活動,グループ活動を通して互いに教え合ったり情報を分かち合ったりすることができるよう,工夫を加える。ICTを適切に活用した場合,アクティブラーニングが進み,学びの量,質とも向上することが,実験結果から導くことができた。このパイロット研究の結果を基に,小学生を対象としたICTを活用した実践を進める。

今年度は,小学校での実践は,10人未満の放課後教室でしか行うことができず,量的研究のためのデータをとることができなかった。また,学校の行事などで一ヶ月に一回しか指導を行うことができず,効果を上げることができなかった。計画していたMoodleの活用が困難であったため同じラーニング・マネジメント・システム(LMS)の一つであるGoogle Classroomを活用して、小学校での実用につなげられるか検討することとした。大学で実践を行い、その成果を確かめることとした。オンライン学習と対面授業を組み合わせたブレンド型授業(反転授業)を展開した。この授業を受けたグループを介入群、通常の授業を受けたグループを統制群として、動機付け質問紙調査の前後差を比較した。介入群では自己決定理論に基づき、自律性、有能性、関係性の欲求を満たすべく、学生の自主性を尊重し、達成感を得られるような工夫を加え、関係性を重視した。介入群が行ったe-ラーニングが、3つの欲求にどのように影響するのか分析したところ、介入群に負の効果が現れた。その結果の背景には、習熟度、負荷、交流不足、PCの操作性の問題があったと推測する。操作性の問題は、学年が上がりPCの扱いに慣れるにつれ軽減すると思われる。自己決定理論においては、3つの心理的欲求(自律性、有能性、関係性)が満たされたときに内発的動機が高まり、それが学習効果にも関係するとされている。インターネット環境があればいつでもどこでも学習ができる環境を用意することは、自律性の欲求を満たし、それにより実力を身に着けることで有能性の欲求も満たされることが期待できる。このことは小学生にも当てはまると考えられる。今回の研究の問題点は一連の結果が介入群に対するe-ラーニングに伴うものか、それに伴う反転授業が影響したものかがはっきりと区別できない点であった。これまで地域の小学校でICTの教育実践をさせていただいたが、勤務校の授業との兼ね合いで日程が合わず、小学校での実践、調査が滞っている。Google Classroomを使った反転授業のプログラム及び、児童が覚えたい単語を録音したり再生したりできるソフトウエアを完成させる。後者については、デジタル音楽プレイヤーで稼動させ、児童に学習させ、その様子を記録する。それらとデジタル黒板を利用したアクティブラーニングを組み合わせ、指導の効率化と児童の動機付けを高め、好奇心を引き出す実践を行い、データを分析する。ICTは,先行研究からも明らかなように,適切に活用した場合,アクティブラーニングが進み,学びの量,質とも向上すると考えられる。小学校現場で活用するにあたり,大学生対象の実践で得られた動機付けの学習モデルを参考にして,心理欲求を満たすことのできる実践内容となるよう計画を立てていく。また,動機付けは抽象的で直接観察できない多次元,流動的な概念であることを念頭に多角的な方法でデータを集めて分析していきたい。
モデルポテンシャル法による金属およびイオン結晶表面への吸着反応の理論的研究

(1)私たちは、ここ数年来、信頼度の高いモデルポテンシャル法を開発し、遷移金属元素をはじめいくつかの典型元素に対して,モデルポテンシャルと原子価電子のための基底関数のセットを提出してきた。本研究の第一の目的は周期表のすべての元素について,高品位のモデルポテンシャルを開発することであり,第2の目的は,これらを用いて吸着反応の理論的研究をすることである.(2)得られたモデルポテンシャルを用いて,アルカリ土金属のハロゲン化物(MX_2,M=Sr,Ba,X=F1)の平衡構造の決定を行い,また,クラスターモデルAs_2(GaH_2)_4系に適用し,Gaダングリング結合サイトからのAs_2分子の解離反応の機構を調べ,それぞれ,発表した.現在,Cu表面上でのLiOHの生成についてのクラスター計算,SO_2分子の金属表面への吸着のクラスター計算が進行中である.(3)甲木はスペクトル表示を用いたモデルポテンシャル法を,他のモデルポテンシャル法と比較し,スペクトル表示を用いたモデルポテンシャル法がよい近似法の1つであることを示した.現在,この近似法が電子相関を取り扱う理論計算で有効であるかどうかの研究が進行中である.(1)私たちは、ここ数年来、信頼度の高いモデルポテンシャル法を開発し、遷移金属元素をはじめいくつかの典型元素に対して,モデルポテンシャルと原子価電子のための基底関数のセットを提出してきた。本研究の第一の目的は周期表のすべての元素について,高品位のモデルポテンシャルを開発することであり,第2の目的は,これらを用いて吸着反応の理論的研究をすることである.(2)得られたモデルポテンシャルを用いて,アルカリ土金属のハロゲン化物(MX_2,M=Sr,Ba,X=F1)の平衡構造の決定を行い,また,クラスターモデルAs_2(GaH_2)_4系に適用し,Gaダングリング結合サイトからのAs_2分子の解離反応の機構を調べ,それぞれ,発表した.現在,Cu表面上でのLiOHの生成についてのクラスター計算,SO_2分子の金属表面への吸着のクラスター計算が進行中である.(3)甲木はスペクトル表示を用いたモデルポテンシャル法を,他のモデルポテンシャル法と比較し,スペクトル表示を用いたモデルポテンシャル法がよい近似法の1つであることを示した.現在,この近似法が電子相関を取り扱う理論計算で有効であるかどうかの研究が進行中である.