hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
CKAP4のエクソソームへの輸送機構と生理的意義の解明

本研究では、分泌タンパク質DKK1の新規受容体であるCKAP4のエクソソームへの移行機構を解析した。CKAP4はがん細胞株特異的にエクソソームに発現しており、さらに、がん細胞株において細胞膜上のCKAP4の発現量とエクソソーム中のCKAP4の発現量は比例していた。また、DKK1およびクラスリン依存性のエンドサイトーシスによりエクソソーム中CKAP4の発現量が増加することを明らかにした。以上の結果から、がん細胞の細胞膜上でDKK1の受容体として機能しているCKAP4がエクソソームに移行することが示唆され、エクソソーム中CKAP4が新規腫瘍マーカーになりうると考えられた。細胞膜上のCKAP4の発現量とエクソソーム中のCKAP4の発現量に相関があるか否かを評価した。ヒト由来の膵癌細胞株3種類、大腸癌細胞株4種類、胃癌細胞株5種類、肝癌細胞株3種類の合計15種の細胞株において、細胞膜上CKAP4の発現量とエクソソーム中CKAP4の発現量をウェスタンブロットにて確認した。コントロールとして膵癌細胞株S2-CP8細胞を用いた。S2-CP8細胞の細胞膜上CKAP4およびエクソソーム中のCKAP4のband intensityをそれぞれ1とし、他の14種類の細胞株におけるband intensityを定量し、細胞膜上CKAP4とエクソソーム中のCKAP4の相関係数を算出した。R = 0.54で正の相関を認めており、相関が非常に強いとはいえないが、細胞膜上CKAP4の発現が高ければ、エクソソーム中CKAP4の発現量が高くなるという傾向を認めた。癌種別では、検索した範囲内では、膵癌細胞株および肝癌細胞株のエクソソーム中CKAP4の発現はいずれの細胞株においても高いという結果であった。ついで、エクソソームの精製方法により、上述の細胞種ごとのエクソソーム中CKAP4の発現量の傾向に差異が生じないか否かを3種類の細胞株を用いて検討した。培養上清を遠心後、100 k gにて超遠心したpelletをエクソソーム分画とする方法、およびエクソソーム膜表面に存在するホスファチジルセリンに対するアフィニティー法であるMagCaptureTM Exosome IsolationKitPSを使用した方法の2種類の方法を用いた。細胞株ごとのエクソソーム中CKAP4の発現量に関して、2種類の方法で同様の傾向を示した。二年間の研究期間のうち、初年度は、複数種類の細胞株の細胞膜上CKAP4およびエクソソーム中CKAP4の発現量を定量することで、細胞膜上CKAP4の発現が高ければ、エクソソーム中CKAP4の発現量が高くなる傾向を認めるということを確認できた。また、すでに癌細胞株特異的にエクソソーム中にCKAP4が発現することを確認している。以上の結果は、癌患者血清でCKAP4高値が認められれば、腫瘍部の細胞膜上にCKAP4が高発現する可能性を示唆する結果である。ついで、細胞株ごとのエクソソーム中CKAP4の発現量が異なるという傾向が、2種類のエクソソームの精製方法(培養上清を遠心後、100 k gにて超遠心したpelletをエクソソーム分画とする方法、およびエクソソーム膜表面に存在するホスファチジルセリンに対するアフィニティー法であるMagCaptureTM Exosome Isolation Kit PSを使用した方法)で、同様の結果となることが確認できた。。また、ヒト膵癌細胞株S2-CP8細胞のDKK1ノックアウト細胞およびそれに対するレスキュー細胞を樹立した。今後DKK1の発現とCKAP4のエクソソームへの分泌に相関があるか否かの解析が可能となった。以上より、当初の計画通りではないものの、エクソソーム中へのCKAP4の分泌機能の解明へ向けた端緒となる知見を見出しており、おおむね順調に進展していると判断した。細胞膜上に発現するCKAP4のエクソソームへの移行にClathrinおよびDKK1依存性のエンドサイトーシスが関与するか否かを解析した。膵がん細胞株S2-CP8細胞(細胞膜上およびエクソソーム中にCKAP4が高発現し、かつDKK1が高発現)において、Clathrinの発現抑制により、細胞膜上のCKAP4の発現は増加し、エクソソーム中のCKAP4の発現が低下した。また、Clathrin依存性エンドサイトーシス阻害剤であるmonodansylcadaverine(MDC)処理でも同様の結果となった。さらにS2-CP8細胞において野生株(以下WT)、DKK1ノックアウト(KO)株(以下DKK1 KO)、DKK1 KO株にDKK1を発現させた株(以下DKK1 KO/DKK1)、DKK1 KO株にCKAP4への結合に必要なドメインCRD1を欠損したDKK1を発現させた株(以下DKK1 KO/DKK1-ΔCRD1)におけるエクソソーム中のCKAP4の発現量を比較した。WTに比較して、DKK1 KOではエクソソーム中CKAP4の発現は減少し、DKK1 KO/DKK1では回復した。一方で、DKK1 KO/DKK1-ΔCRD1では発現量は回復しなかった。さらに、イヌ腎尿細管上皮細胞株MDCK細胞(細胞膜上にCKAP4が発現しているが、S2-CP8細胞に比べエクソソーム中CKAP4は低発現かつDKK1低発現)の野生株、DKK1過剰発現株、DKK

1-ΔCRD1過剰発現株で、エクソソーム中CKAP4の発現量を比較した。野生株に比べて、DKK1過剰発現株で発現が増加し、DKK1-ΔCRD1過剰発現株では増加を認めなかった。以上の結果から、細胞膜上に発現するCKAP4のエクソソームへの移行に、DKK1依存性ならびにClathrin依存性のエンドサイトーシスが関与していることが明らかとなった。本研究では、分泌タンパク質DKK1の新規受容体であるCKAP4のエクソソームへの移行機構を解析した。CKAP4はがん細胞株特異的にエクソソームに発現しており、さらに、がん細胞株において細胞膜上のCKAP4の発現量とエクソソーム中のCKAP4の発現量は比例していた。また、DKK1およびクラスリン依存性のエンドサイトーシスによりエクソソーム中CKAP4の発現量が増加することを明らかにした。以上の結果から、がん細胞の細胞膜上でDKK1の受容体として機能しているCKAP4がエクソソームに移行することが示唆され、エクソソーム中CKAP4が新規腫瘍マーカーになりうると考えられた。初年度の計画を継続しながら、得られた研究成果を基に以下の解析を行っていく。1)CKAP4のエクソソームへの分泌に細胞膜上CKAP4のエンドサイトーシスが関与するか否かを、S2-CP8細胞のDKK1ノックアウト細胞およびそのレスキュー細胞を用いて検討する。さらにクラスリンノックダウン細胞でも検討する。また、エクソソーム中への分泌に関与すると報告されているCD9、CD63、CD81、TSG101などの既知の因子のノックダウンがCKAP4のエクソソーム中への分泌に関与するか否かを検討する。2)エクソソーム中のCKAP4に生理活性があるか否かを解析する。S2-CP8細胞の野生株とCKAP4ノックアウト株を用いて、野生株のエクソソーム(CKAP4存在エクソソーム)とCKAP4ノックアウト株のエクソソーム(CKAP4非存在エクソソーム)をMagCaptureTM Exosome Isolation Kit PSを用いて精製する。精製したエクソソームによりCKAP4ノックアウト株を刺激することで、CKAP4存在エクソソームが有意に遊走能(トランスウェルを用いたアッセイ)、浸潤能(マトリゲルコートされたトランスウェルフィルターを用いたアッセイ)、及び増殖能を亢進しないか否かを検討する。培養細胞において、CKAP4存在エクソソームに生理的意義が見いだせれば、ヌードマウスでの腫瘍形成及び転移に影響があるか否かを解明する。具体的には、S2-CP8細胞のCKAP4存在エクソソームおよびCKAP4非存在エクソソームを4週間2日毎にヌードマウスに静注する。S2-CP8細胞のCKAP4ノックアウト株を腹腔内投与し、CKAP4存在エクソソーム投与が腹膜播種に対して影響するのか否かを確認する。29年度が最終年度であるため、記入しない。腫瘍医学29年度が最終年度であるため、記入しない。
実システムの同定と制御・診断への応用

本研究では、実システムに適用可能なシステム同定法について、さまざまな角度から考察をおこなった。取得された入出力データからモデルを構成するには、まず第一に、その取得状況や同定目的に応じてモデル構造を選ぶ必要がある。一般に同定対象はフィードバックの伴わない線形システムと仮定されるが、閉ループ系や非線形システムとした場合を扱っており、モデル構造の中でも特に、その次数・むだ時間をデータから適切に推定する手法について検討した点に本研究の独自性がある。研究成果を要約すると以下のようになる。1.プロセスの制御系において、フィードバックを伴った状態で取得された入力データから次数・むだ時間を推定する問題について考察し、体系化して選定手順を提案した。手順ではまず、スペクトル比から雑音の特性を見積り、その結果に応じて推定モデルを使い分けることによってパラメータを得た。提案法の有効性は数値例によって確かめられた。2.部分空間法を用いた次数・むだ時間推定法について検討した。観測雑音が得意値に与える影響について考察し、従来は適用が困難とされていたデータ数が多い場合も、部分空間法が適用可能となるように手法を再構築した。また、推定された状態空間モデルから伝達関数モデルの次数が推定できることを示した。構造内部にフィードバックを持つことで、ネットワーク自体がダイナミクスを持つことのできるリカレントニューラルネットワークを、システム同定に適用することを試みた。対象の次数とモデル次数との関係を慎重に検討し、入力層や中間層を試行錯誤的に決定するなど種々の問題点が生じていた従来のフィードフォワード型のネットワークに比べ、適切な構造を決定できることを示した。対象をファジィモデルによって表し、ファジィ制御する手順について検討した。特に制御系構成の際に問題となるモデル次数・むだ時間の設定と、システムに雑音が重畳した場合の対応について検討した。1.閉ループ系の同定化学プラントなどで実際に同定のためのデータを取得しようとすると、フィードバックを伴った閉ループ系においてしか取得することができないことが多い。このようなプラントの制御の高度化を目指して正確なシステム同定をおこなう手法の開発に取り組んだ。最も必要となることはプラントの次数とむだ時間の決定であり、これを対話的に求めていく手法を明確にした。本手法は、入出力雑音のレベルを入出力信号から得られるプラントの周波数特性との関係を明らかにして、入出力雑音のいずれが支配的であるかを定め、次のプラントの次数あるいはむだ時間が真の値と異なるときに同定結果がどんな変化を示すかを明らかにすることによって、適切な値を対話的に求めていく手法である。2.ニューロ,ファジィ同定ニューロ、ファジィ同定の効率化に向けて、初期値、入力層、中間層ユニット数を選定していく手法について検討し、適切なニューロシステムあるいはファジィシステムとして同定できる手順を明白にした。3.実システムの同定開発した閉ループ系の同定手法を、実際の化学プラントで取得したデータに適用し、適切な同定結果が得られることを示した。4.システムの異常診断ダイナミカルシステムのモデリングとシステム同定にもとづく異常診断手法を広くサーベイし、次年度への研究課題を明らかにした。平成9年度は、現在までの研究課題に対する成果を実システムへ応用するうえで必要となる個々の技術の開発とその体系化につとめた。(1)閉ループシステム同定手順の体系化閉ループ系内のプロセスから得られた入出力データより次数・むだ時間を推定する手法について、研究代表者らが従来おこなってきた研究を、実システムから得られたデータに適用可能な形に再検討を加え、さらに同定手順の体系化をおこなった。

(2)部分空間同定法による次数推定取得された入出力データから直接、対象の状態空間表現を求める方法として知られている部分空間同定法について詳細に検討し、次数推定への有効性について考察した。(3)リカレントニューラルネットワークの構造決定実システムをリカレントニューラルネットワークを用いて同定する際に重要となるネットワーク構造の決定法について検討をおこない、実システムから得られたデータに適用してその有効性を示した。(4)ファジィ制御系設計手順の体系化未知システムをファジィモデルを用いて表現し、ファジィ制御する手法について検討し、制御系設計手順の体系化をおこなった。
腫瘍免疫誘導におけるリンパ系樹状細胞活性化の意義に関する研究

術前化学療法によるヒト乳癌の腫瘍縮小効果と治療抵抗性を評価するため、樹状細胞の活性化とautophagyに注目して乳癌細胞の質的変化を客観的に検討することを試みた。本学外科で術前化学療法を施行された56例を対象として、化学療法による細胞内恒常性の破綻のため蓄積する不要な蛋白質の分解に先立ってautophagosomeの形成に必須なLC3, GABA受容体関連蛋白質、Golgi-associatedATPase enhancer(GATE-16)またAtg3, Atg4B, Atg7, Atg16Lなどの因子の発現を免疫組織化学的染色法により検討した。その結果、Grade2と判定した16例中4例にLC3、GATE-16、Atg4B、Atg7、Atg16Lの発現を認めた。胞体内に空胞変性を伴い核の膨化を示す高度の変性像と判定した乳癌細胞でもautophagyにより生存の可能性があることが示されたが、今回対象とした56例では未だ再発例や遠隔転移を伴う死亡例はなく、無病再発や生存を指標とした評価は困難であった。一方、未成熟・成熟樹状細胞(pDC, mDC)の発現をCD1a、CD11c、CD123、CD80、CD83、CD86をマーカーとして検討したが、これらを発現する細胞は殆どなく、pDC, mDCの関与を検討するためには化学療法開始後4週間後あるいは8週間後の生検標本を用いるべきであろうと考えた。術前化学療法によるヒト乳癌の腫瘍縮小効果における腫瘍免疫の誘導を検討するため、autophagyに着目して腫瘍細胞の質的変化を客観的に評価する系の確立を試みた。autophagyは細胞の飢餓状態において、細胞内恒常性の破綻のため蓄積する不要なタンパク質の分解反応として注目されてきたが、細胞死や癌化との関連も指摘される過程であり、化学療法後のがん細胞ではautophagyによる延命効果が想定される。そこで術前化学療法後切除されたヒト乳癌組織あるいはヒト胃癌組織を用いて、蛋白分解に先立つautophagosomeの形成に必須なLC3,GABARAP(GABA受容体関連蛋白質),GATE-16(Golgi-associated ATPase enhancer)などの因子の発現を検討した。その結果、胞体内に空胞変性を伴い核の膨化を示す種々の程度の変性像を示す乳癌細胞にLC3、GABARAP、GATE-16の発現を認め、高度の変性像と判定した乳癌細胞でもautophagyにより生存の可能性が残ることが示された。このような結果を踏まえ来年度は免疫組織化学的にautophagyに関連するその他の因子としてAtg3、Atg4B、Atg3、Atg7、Atg16Lなどの蛋白を網羅的に検索し、その生物学的意義を検証する。また未成熟・成熟樹状細胞(pDC、mDC)の発現をCD1a、CD11c、CD123、CD80、CD83、CD86を指標として解析し腫瘍免疫誘導との関連を検討する。更に変性した乳癌細胞の生存可能性を予測することで客観的な評価の可能性を探索し、多数症例でその有用性を検討したい。術前化学療法によるヒト乳癌の腫瘍縮小効果と治療抵抗性を評価するため、autophagyに注目して乳癌細胞の質的変化を客観的に検討することを試みた。本学外科で術前化学療法を施行された56例を対象として免疫組織化学的染色を行なった。症例の内訳は組織学的治療効果判定Grade0:5例、Grade1:24例、Grade2:16例、Grade3:11例であった。一般的にGrade2とGrade3では予後が異なるが、この中で変性した乳癌細胞の評価によってGrade2とGrade3の評価が分かれることが大きな問題である。

このため化学療法による細胞内恒常性の破綻のため蓄積する不要な蛋白質の分解に先立ってautophagosomeの形成に必須なLC3,GABA受容体関連蛋白質、Golgi-associated ATPase enhancer(GATE-16)またAtg3, Atg4B, Atg7, Atg16Lなどの因子の発現を検討した。その結果、Grade2と判定した16例中4例にLC3、GATE-16、Atg4B、Atg7、Atg16Lの発現を認めた。胞体内に空胞変性を伴い核の膨化を示す高度の変性像と判定した乳癌細胞でもautophagyにより生存の可能性があることが示されたが、今回対象とした56例では未だ再発例や遠隔転移を伴う死亡例はなく、無病再発や生存を指標とした評価は困難である。今後は乳癌学会班研究の一環として更に大きな症例群を対象に検討を継続する。なお、未成熟・成熟樹状細胞(pDC, mDC)の発現をCDla、CDllc、CD123、CD80、CD83、CD86をマーカーとして検討したが、これらを発現する細胞は殆どなく、pDC, mDCの関与を検討するためには化学療法開始後4週間後あるいは8週間後の生検標本を用いるべきであろうと考えた。一方、乳癌細胞のLapatinibに対する抵抗性はPhosphatase and Tensin Homolog Deleted from Chromosome10(PTEN)/phosphatidylinositol-3kinase(PI-3K)の高値と相関することが報告されているが、これらの因子はautophagyを促進することも知られており、治療抵抗性におけるautophagyの関与を示唆する可能性がある。今後はPTENやPI-3Kの発現も検討する予定である。
プラズモン導波路を用いる光配線用超小型光検出器の研究

半導体導波路型光デバイスにプラズモニクスの概念を融合することによって、高速性と微細性を兼ね備える導波路型フォトディテクタおよび変調器に関する研究を行った。プラズモン受光器については、有限要素法解析を用いて500nm幅の細線導波路への結合効率および伝搬損失を求めると共に、実際に構造を試作した。電界吸収型プラズモン変調器について、キャリア解析および有限要素法を用いたモード解析の結果、バイアス印加時の変調効率4.5 dB/micronmeter、無バイアス時の損失は1.5 dB/micronmeterが得られ、性能指数としては世界の他のプラズモン変調器に比べて2ー3倍程度良い値が得られた。従来の化合物半導体をベースとした光集積回路に、金属ナノ構造を利用したプラズモニクスの概念を融合することによって、高速性と微細性を兼ね備えるオンチップ光配線へ向けたプラズモン集積素子の実現を目指す。これにより、本研究ではプラズモンを用いた導波路型受光素子と変調素子についての研究を行った。開発予定の素子は「プラズモン集積回路への接続導波路」「導波路型ナノスケールプラズモン変調器」「導波路型ナノスケールフォトディテクタ」の3領域から構成される。初年度の段階で、プラズモン集積回路への接続導波路の特性を解析・測定することで、接続導波路はプラズモン集積回路における各種デバイスの特性を律速する要因にはならないことを評価した。次に当該年度の研究として、プラズモン集積回路側の素子である受光器と変調器の設計を行った。素子構造としては、コア層の両側にサイドエッチを入れたハイメサ導波路を、ITO薄膜(変調部のみに存在)およびAl2O3薄膜を介して金属(Ti/Au)で挟むことで、ギャッププラズモン(Gap Plasmon Polariton: GPP)モードが励振されるようにした。GPPによりコア層およびITO薄膜層に効率的な光閉じ込めを実現でき、これにより各種素子性能を上げることが可能となる。半導体デバイスシミュレータ(TCAD)によるキャリア解析および有限要素法を用いたモード解析によって素子特性を計算した結果、受光器については、必要素子長(20 dBの吸収必要長)が2 μm程度で済むことが分かり、変調器については、ITOキャリア濃度による1.55 μm帯における複素屈折率の大幅な変化を利用することで、バイアス印加時に4.5 dB/μmの変調効率を得られることが示された。また、無バイアス時の損失は1.5 dB/μmという値を示しており、性能指数としては世界の他のプラズモン変調器に比べて2ー3倍程度良い値を示している。従来の化合物半導体をベースとした導波路型光通信デバイスに、金属ナノ構造を利用したプラズモニクスの概念を融合することによって、高速性と微細性を兼ね備えるオンチップ光配線へ向けた導波路型ナノスケールフォトディテクタの実現を目指す。プラズモンを用いた導波路型受光素子における感度と高速性は、光配線時の「消費電力」と「動作速度」を律速する要因になっており、これらの性能を上げることが必要不可欠である。開発予定の素子は「通常のハイメサ導波路」「受光器への接続導波路(側面金属層を有するテーパーと細線導波路)」「導波路型ナノスケールフォトディテクタ」の3領域から構成される。本素子において、受光器直前の接続導波路における伝搬損失および高速伝送特性は、そのままデバイスの感度・高速性を律速する可能性がある。そこで本研究では、側面金属層を有するテーパー導波路と細線導波路の特性評価に焦点を当て、構造作製・評価を行った。素子性能を向上させるためには、吸収係数の大きな金属層への漏れをできるだけ減らし、コア層への光閉じ込めを大きくする必要がある。実験の結果、導波路幅約500nm、SiO2膜厚約100nmの素子において、伝搬損失0.25 dB/μmを実現した。この伝搬損失は業界最大手であるシンガポールのA*starが出している値とほぼ同じとなっており短距離光配線では十分な値であるといえる。また、同一断面構造で曲げ損失の測定も行っており、曲率半径20μmのS字導波路に対する伝搬特性から、曲げ損は5.8dB/bendと求められた。これらの動作特性評価を踏まえ、今後は、再成長によるButt-Jointによって「通常のハイメサ導波路」「受光器への接続導波路(側面金属層を有するテーパーと細線導波路)」「導波路型ナノスケールフォトディテクタ」を接続し、ナノスケールフォトディテクタの実現を目指す。

初年度に導波路幅約500nm、SiO2膜厚約100nmのプラズモン導波路において、伝搬損失0.25 dB/μmを実現に成功しており、今後、再成長によるButt-Jointによってモノリシックに各種プラズモン素子を集積することが可能となる。最終的には、オンチップ光配線の要求を総合的に満たすデバイス開発への展開が期待される。受光器前段の接続導波路の作製・評価、再成長によるモノリシック集積技術などが確立された後、研究目標であるナノスケール受光素子の開発に移る。まず、FDTDによる理論解析により受光素子内における伝搬光の吸収特性を計算、それに基づいた素子設計を行う。最終的な素子を作製後、10-40G高速信号伝送実験を行い、本素子が高速域で動作することを確認すると同時に、感度についても併せて議論する。なお、同一基板上に通常のInP系ハイメサ導波路をベースとする通常サイズの受光器を用意し、本デバイスとの比較も行う予定である。「該当なし」
風力発電の出力平滑化のためのウラン・レドックスフロー電池～活物質と隔膜の開発～

本研究は、風力発電の出力平滑化を用途としたウラン電池の実用化に向けた基礎研究として、ウランのV価とIII価のβージケトン錯体、テトラアミド錯体の合成と物性化学の検討、小型レドックスフロー電池方式の電解試験によるこれら錯体調製時のイオン交換膜の検討を目的とする。活物質候補として種々の安定なウランV価、III価錯体の調製法を確立し、配位子と物性の関係を検討した。平成19年5月中旬に、ウラン電池の放電時正極活物質であるウランV価錯体について、「不均化により分解し安定な単結晶を得られない」という従来の知見を覆し、ウラン電池の電池セルを用いて調製した溶液から、容易に単結晶を得ることができることが判明した。この端緒的な発見は、不安定なウラン電池活物質錯体の単離とその錯体構造検討を通じた安定性向上に新概念をもたらし、本研究の成果を飛躍的に高めるだけでなく、当該研究分野の発展に対する革新的な寄与を期待させる潜在的可能性を持つものと考えられる。この理由からウランV価錯体が安定化された原因を究明するために、新たな知見である錯体の詳細分析を優先することとした。このように、ウラン錯体の設計合成(H19年4月5月)、新たな知見である錯体の詳細分析(H19年6月H20年3月)、ウラン錯体の再設計合成(H19年12月H20年5月)、ウラン錯体の単離・電極反応・構造の検討(平成20年4月H20年9月)を行った。ジベンゾイルメタン(DBM)、ジピバロイルメタン(DPM)を配位子とするウランVI価錯体についてウラン電池セルを用いてウランV価錯体単結晶を育成し、結晶構造の決定を行った(Fig.1、2)。DBM錯体では二重架橋で平行な陽イオン・陽イオン錯体という珍しい構造を示す。これは、UO2+の陽イオン間相互作用に、配位子であるDBMのベンゼン環に働くπ-π相互作用が協調するためであると推察できる。配位子がDPMでは単核錯体が得られた。これら錯体の磁化率の温度変化測定(Fig.3)を行った。DPM錯体の有効磁気モーメント(0.74μB)は温度に依存しない。DBM錯体は温度依存性を示しており、DBM錯体において配位子場によるクラマース縮重と軌道角運動量の消失による2F5/2項の上昇を示唆する。いずれもμeffがU5+の自由イオンの理論値(2.54μB)より小さいことから、f電子の結合への関与が示唆される。さらに、DBM錯体の反強磁性的パラメータΘが負に大きく、二量体構造のために最近接ウラン間距離(3.48Å)がDPM錯体(8.52Å)より短いためであろうと推察できる。このように、配位子によりウランV価錯体の物性を制御できる可能性を示した。電池活物質として優れたウラン・アミド錯体を創製するため、テトラアミド配位子の分子設計、合成、電気化学的検討という一連の過程を繰り返しながら、速い電極反応速度をもつウランの新規テトラアミド錯体を探索した。テトラケトン配位子を合成した実績に基づいて、2つのジアミド配位子を分子設計の出発点とした。配位子の数グラムずつの合成を行った。ウラン(VI)錯体、ウラン(IV)錯体を調製し、CHNSO元素分析装置(既存)およびICP発光分光装置(既存)を用いて錯体の同定を行う。グローブボックスに併設して設置されている単結晶X線構造解析装置に試料吹付低温装置を設置し、大気中で必ずしも安定でないウラン・ジアミドウランV価錯体が溶液の中での安定性は、f1配置の遷移に基づく1500-1800nm領域の吸収帯強度の測定、f1配置の遷移を電子スピン分光装置で測定、フェリセニウム(Fc+)を酸化剤として酸化滴定により確認する。ウランIII価錯体についても同様である。ウラン3価錯体は非ウェルナー型錯体が多数知られており、本質的特徴がU3+の軟らかさにあることを示唆している。我々は、ウラン3価錯体の出発物質であるUC13(thf)nの簡便な調製法を開発し、ウラン3価および希土類3価、2価とマロンアミド誘導体との錯体について分光、磁性、電気化学の検討を進めてきた。なかでも、UL4×3(L=N, N, N', N'-テトラメチルマロンアミドorN,N'-ジメチルマロンアミド、X=BPh4 or Cl)についてはウランIII価錯体の有効磁気モーメント(195μB)はフリーのU3+の理論値より相当小さく、この錯体におけるウランIII価の遍歴的性質を示唆する。自然エネルギーである風力発電は事実上枯渇がないことから注目されるが、これ以上の風力発電の導入には出力の平滑化が課題であり、レドックスフロー電池はこの方策を担う電力貯蔵用電池の1つである。

この電池は常温で作動し、構造が単純で長寿命、電池反応はイオン間の反応であるため充放電に伴う固相の析出はない等の優れた特徴を有している。我が国でも、バナジウム・レドックスフロー電池が1996年より実用化されているが、この電池のエネルギー効率は良好とは言い難い。一方、ウランは2組の等構造イオン対を有しており、この速い2組の酸化還元対を電池の両極反応として利用すれば、エネルギー効率の優れた電池が期待できる。エネルギー効率の高い電池を創るためには、ウランV価とIII価の錯体に着目しながら、V価/VI価、III価/IV価の対で等構造の安定なウェルナー型錯体を利用する必要があり、陰イオン性のジアミド配位子を二量化したテトラアミド配位子が最も成功に近い位置にあると期待できる。本年度は、ウランV価の安定性の検討のため、ウランV価の磁性について配位子場効果に基づく議論を行い、種々の配位子の錯体について統一的な検討を進めた。ウランIII価について従来簡単に入手可能な出発物質が無かったことから電解による簡便な出発物質の調製法を開発し、実際このIII価は安定であり、安定な活物質のIII価錯体の調製に有用であることを示した。以上により、安定なウランV価、III価の活物質の開発に見通しを付けた。
「犠牲結合原理」の普遍性の証明と多様な犠牲結合による高靭性ゲルの創製

本研究では、高靭性ゲルの力学挙動(引張試験で見られる降伏現象、弾性率の低下を伴うヒステリシス現象、および引裂試験で見られる亀裂周辺の降伏領域(内部破壊領域)の形成)の三つの特徴を評価することによって、ゲルの靭性及びその高靭性化機構を解明することを目的とする。具体的には、多様な犠牲結合構造を導入したゲルに対して、引張試験で降伏応力、ヒステリシス面積および変形前後の弾性率の変化、引裂試験で破壊エネルギーを測定し、ゲルに導入した犠牲結合の密度との関係を定量化した。さらに、引裂試験時における亀裂周辺の降伏領域の厚さをレーザー顕微鏡で測定し、破壊された犠牲結合と破壊エネルギーとの相関を調べた。
雪崩・融雪制御による雪ダムの設計と水資源開発

本研究は雪ダムの実現性を追求したものであり、その成果は将来の雪ダム構想の具体化に資するものである。まず、雪ダム計画に必須の集雪技術と融雪制御技術について、特に集雪技術の内で有望視されるガセックスについて現地実験により、その効果を明らかにした。しかしながら、集雪融雪制御技術のいずれにおいても、その効果を定量的に評価することは困難であり、大規模な現地実験の積み上げが望まれること、また実際には現地の状況を詳細に調査した上で複数の技術を注意深い管理の下で適用されるべきこと、が指摘された。さらに、本研究では集雪量と融雪流出量算定のために、二つのモデルが提案された。集雪量算定については、従来きわめて困難とされてきた粉雪雪崩の運動に関する数値シュミレーション技術を、流体力学の手法を用いて展開し、実際の雪崩を良く再現することを示した。本モデルは地形情報を入力すれば雪崩走路を出力する三次元モデルであり、既往の雪崩走路に関する情報を必要としないのが特長である。本モデルを用いれば雪崩による集雪区間と堆積区間、また堆積量も計算することが出来ることを示した。融雪流出量算定については、新潟県新井市の中野川流域を例に取り、人工雪崩による集雪量を仮定した場合に期待される開発推量の計算を行った。開発水量の計算に当たっては、現象が渓谷内部で起こること、また小さいスケールの現象までも再現する必要があること、の二点を考慮して、熱収支型の融雪計算モデルと分布型流出モデルを開発した。その結果、特別な融雪抑制装置を行わなくとも8月まである程度の利用水量を開発できることを示し、雪ダム構想が極めて現実性が高いことを明らかにした。技術的側面の事前評価および経済性評価は現時点では困難であり、具体的な地点を選定した上での雪ダム事業計画実施を持たなければならないが、本研究の成果によれば、雪ダム開発は充分に現実性が高い計画であることが示された。本研究で対象とする新潟県矢代川地域は,需要量の増大に対して地形・地質などの条件よりダムの建設適地に乏しいことから,水需給バランスのとれず,新たな水資源開発手法が望まれている。そこで本研究では,雪崩による集雪技術,融雪量と必要涵養量の推定,流出量の推定を目的として,現地調査,モデル化,シミュレ-ションからなる。1)航空写真および地形図より雪崩発生ヶ所の推定を行うとともに,ガス砲を用いた雪崩発生実験に参加した。2)塩水を用いた密度フロント発生実験より,粉雪雪崩の3次元的性質を把握し,数値モデルを構成するとともに,現地地形を想定した粉雪雪崩の3次元数値シュミュレ-ションにより,雪崩による雪の堆積地点を推定した。3)雪ダムにおける融雪特性の調査のために,矢代川支流中野川流域の谷部において融雪観測を5月6月に実施した。計測項目は,気温・湿度・風向・風速・日射量・反射量・散乱日射量・放射収支量・積雪深(カメラ方式による6時間毎)で,融雪の進行とともに観測地点を上流地区に移設した。観測の結果,平地部に比較して融雪熱量に占める放射収支量の割合が小さく,おもに斜面風による潜熱交換量の割合が大きいことが示された。4)中野川流域2500分の1の地形図より25mメッシュ標高デ-タを作成し,地形量(斜面向き,勾配,流路網)を計算し,ファイル化した。

また,1989年,1990年,1991年における航空写真デ-タから判別される積雪域に分布型融雪流出モデルを適用し,融雪期のハイドログラフを再現した。さらに,雪ダム候補地点に仮想堆雪域を設定し,分布型融雪流出モデルを適用して,雪ダムによるハイドログラフの変化を抽出して,その効用を推定した。本研究で対象とする新潟県矢代川地域は,需要量の増大に対して地形・地質などの条件よりダムの建設適地に乏しいことから,水需給バランスのとれず,新たな水資源開発手法が望まれている.そこで本研究では,雪崩による集雪技術,融雪量と必要涵養量の推定,流出量の推定を目的として,現地調査,モデル化,シミュレーションからなる.1)塩水を用いた密度フロント発生実験より,粉雪雪崩の3次元的性質を把握し,数値モデルを構成するとともに,現地地形を想定した粉雪雪崩の3次元数値シュミュレーションにより,雪崩による雪の堆積地点を推定した.2)ガス砲を用いた雪崩発生実験結果と航空写真および地形図を基に,雪崩発生ヶ所の推定と集雪量のシミュレーションを行い,雪ダム候補地点を定めた.3)雪ダムにおける融雪特性の調査のために,矢代川支流中野川流域の谷部において融雪観測け5月6月に実施した.計測項目は,気温・湿度・風向・風速・日射量・反射量・散乱日射量・放射収支量・積雪深(カメラ方式による6時間毎)で,融雪の進行とともに観測地点を上流地区に移設した.4)雪ダム特有の熱収支特性を考慮した融雪モデルを構築し,観測データによりその適合性を確認した.また,モデルの実用性を考慮して,近傍に気象測候所データを用いた融雪両算定手法の開発を行い,妥当性を確認した.5)2)で想定した雪ダムに対して,4)の融雪モデルを適用し,雪ダムの組合せによる水資源の開発量のシミュレーションを行い,必要な開発水量をを確保するために必要な雪ダムの形態と融雪抑制技術について検討した.本研究で対象とする新潟県矢代川地域は、需要量の増大に対して、地形・地質などの条件によりダムの建設適地に乏しいことから、水需給バランスが取れず、新たな水資源開発手法が望まれている。そこで本研究では、雪崩による集雪技術、融雪量と必要涵養量の推定と流出量の推定を目的として、現地調査、モデル化及びシミュレーションからなる。1.平成3年から平成5年の観測資料により、積雪、降雪、融雪の分布量の算定を行った。2.平成4年度航空写真解読により、雪崩の発生箇所、発生原因、規模とデブリの体積の計量を行った。3.人工発生表層雪崩による集雪効果に関する実験及びシミュレーションを行った。4.雪ダムの為の融雪モデルの一般化を行った。5.シートによる表面融雪抑制効果の観測と評価を行った。6.集雪・融雪抑制技術の統合による開発水量の定量的に評価した。7.雪ダムの経済効果を計量した。
リグノセルロースの酸化による新規木材接着性物質の合成法の開発

リグニン有効利用法の一つとして熱硬化性樹脂のフェノール代替用途が注目されて久しいが、リグニンの低反応性のため良好な結果は得られていない。本研究では、リグニン構造中に存在する芳香族メトキシル基の水酸基への変換による反応性向上に着想し、基礎研究として金属錯体触媒によるアニソールの酸化的O-脱メチル化反応について、最適条件および反応機構を検討した。触媒は、O-脱メチル化を行う生物酸化系を模してヘム鉄類似の金属錯体を、また酸化剤は、分子状酸素-還元剤系および過酸化物系を用いた。酸素系では、汎用溶媒中で反応が進まなかったが、ピリジンの存在下触媒反応が進行し,ピリジン溶媒対中で最も高い収率が得られた。還元剤にはヒドロキノン類を用いたが、反応性は還元力に比例した。鉄、マンガン、クロムの三価金属錯体触媒中では鉄錯体が最も優れた活性を示し、最高約70回の触媒効率が得られた。過酸化物系でもリジン溶媒中で最も反応が促進されが、ピリジン以外の溶媒を用いたときも反応は観察された。ピリジンは促進剤として働くと考えられる。過酸化物はt-ブチルヒドロペルオキシドを用いたとき最も反応がよく進んだ。ピリジン溶媒中で鉄錯体触媒およびt-ブチルヒドロペルオキシドを用いて反応を行った場合900回以上の触媒効率が観察された。反応の機構は、(a)メトキシル基のα位の水素引き抜き、(b)一電子移動、(c)メトキシル基のipso置換が考えられる。しかし速度同位体効果から律速段階がC-H開裂を含むことが明かにされ、(c)の機構は否定された。また、塩基性物質による反応促進が見られなかったため(b)の機構も除外され、(a)の機構が提案される。酸素系の結果は、既に速報紙に掲載ずみであり、過酸化物系は投稿準備中である。
前立腺癌におけるアンドロゲン応答機構の解明とそれを制御する新規治療薬の開発

前立腺がんの発生・進展はアンドロゲンシグナルに依存するため、アンドロゲン受容体(AR)およびその活性を調節する転写協調因子が重要な役割を持つ。これまでに我々は、網羅的ゲノム解析により、新規アンドロゲン応答遺伝子および転写協調因子を同定してきた。本研究ではそれらについて機能解析と、それらを標的とした薬剤の開発を試みた。解析の結果、アンドロゲン応答遺伝子であるACSL3, ABHD2, G3BP2遺伝子が前立腺癌の増殖・浸潤に促進的に働くことを見いだした。さらにAR転写協調因子OCT1を標的とするピロール・イミダゾール・ポリアミドを合成し、抗腫瘍効果を示すことを確認した。本年度は前立腺癌細胞増殖とドセタキセル抵抗性に関与する遺伝子として我々が既に同定しているAbhydrolase domain-containing protein 2 (ABHD2)遺伝子につき、ゲノム構造解析およびこの遺伝子がコードしている蛋白質の機能解析を行った。アンドロゲン受容体(AR)陽性前立腺癌細胞株LNCaPを用いたChip-sequenceの結果、ABHD2の2か所のイントロン内にアンドロゲンによってアセチル化ヒストンのシグナルが増強する領域が確認され、その近傍にアンドロゲン応答領域が存在することを見出した。さらにLNCaP、AR陽性前立腺癌細胞株VCap並びにAR陰性前立腺細胞株PC3にアンドロゲンを投与して刺激を行い、ABHD2の発現量を定量したところ、PC3以外の細胞においてアンドロゲン依存性に発現が上昇することが確認できた。これらの結果より、同領域が機能的なアンドロゲン応答配列であることが示唆された。そこで、ABHD2を安定発現するLNCaPを樹立し、細胞機能についての検討を行ったところ、LNCaP細胞はコントロール細胞と比較して遊走能並びに増殖能が有意に亢進することが確認できた。さらに、我々が新規に開発したABHD2特異的siRNA(国際公開番号: WO2016/027701)を用いて、LNCaP並びにVCaPにおけるABHD2の発現抑制を試みたところ、アポトーシスの誘導、遊走能・浸潤能の低下が認められた。以上の結果より、ABHD2は前立腺癌の悪性化に関与していること、加えて前立腺癌の治療標的として非常に期待できることが示唆された。前立腺癌細胞増殖とドセタキセル抵抗性に関与する遺伝子として我々が既に同定している新規アンドロゲン応答遺伝子ABHD2が、実際にそのゲノム中にアンドロゲン応答配列を持つ事を確認し、さらにABHD2が前立腺癌の増殖、遊走・浸潤、抗癌剤耐性の維持において重要な役割を果たすことが証明できたため、本研究は順調に進展したと言える。アンドロゲン応答遺伝子ABHD2が、前立腺癌細胞のドセタキセル抵抗性獲得およびアンドロゲン応答機構にどのように関与するか詳細な分子メカニズムを解明するために、前立腺癌細胞におけるABHD2遺伝子の発現をsiRNAにより抑制し、コントロールと比較して変化する遺伝子群を網羅的に解析した。この際、ドセタキセル存在下および非存在下の両方で実験を行うことで、「ABHD2の発現抑制により発現量が変化する遺伝子」のみならず、「ABHD2の発現抑制によってドセタキセル投与後の発現変化のパターンが、ABHD2を抑制していないコントロール細胞と異なる遺伝子」を絞り込んだ。これらの遺伝子のうちの一つは、AKT pathwayに関係するものであり、その発現抑制により、AKTのリン酸化状態、ひいては細胞の生存状態の変化が確認できた。また、ABHD2を強制発現させて、同様の実験を行うことを試みたが、現時点では安定発現株が樹立できておらず、今後は今回の発現抑制実験において得られた候補遺伝子の機能解析を行う方針である。続いて、ABHD2の転写調節領域に対し、配列特異的DNA結合能を持つピロール・イミダゾール(PI)ポリアミド分子を設計し、ABHD2遺伝子の発現を抑制する転写制御薬の開発を試みた。複数のABHD2標的PIポリアミドを合成し、標的DNA配列に対し特異的結合能があることをゲルシフトアッセイにより確認したが、ABHD2特異的な発現抑制が確認できていなかったため、今後更に近傍の領域に、さらに複数のPIポリアミドを設計し、効果を確認する準備を始めている。前立腺癌細胞増殖とドセタキセル抵抗性に関与する遺伝子として我々が既に同定している新規アンドロゲン応答遺伝子ABHD2の発現抑制によって、前立腺癌細胞において発現量の変化する遺伝子群を同定した。さらに、ABHD2の発現抑制の有無によってドセタキセル投与後の発現パターンが異なる遺伝子についても絞り込めた。これらの遺伝子は、前立腺癌細胞のドセタキセル抵抗性獲得およびアンドロゲン応答機構に関連する遺伝子の重要な候補と考えられることから、本研究は順調に進展したと言える。また、治療薬候補としてABHD2の発現抑制機能を持つPIポリアミドの合成も進行中である。これについては、まだ有望な化合物が出来上がっていないが、我々の研究室内でPIポリアミドの合成系やゲルシフトアッセイ等の実験系が確立できたことから、次年度に大きく前進できると考えている。前年度までに、アンドロゲン応答遺伝子adhydrolase domain containing 2 (ABHD2)が、前立腺癌細胞の増殖能や浸潤能を促進する機能を持つこと、抗癌剤ドセタキセル抵抗性の獲得に関与することを確認したため、本年度はその分子機序の解明および、ABHD2の発現を阻害する転写標的薬の開発を中心に研究を進めた。

網羅的発現解析により「ABHD2の発現抑制により発現量が変化する遺伝子」または「ドセタキセル投与後の発現変化のパターンが、ABHD2を抑制した場合と、していない場合で変化する遺伝子」を絞り込み、選んだ候補遺伝子いくつかについて、前立腺癌細胞における役割を検討している。また、配列特異的DNA結合能を持つピロール・イミダゾール(PI)ポリアミド分子を用いて、ABHD2遺伝子の転写を阻害する化合物の合成を試みているが、ABHD2の発現を顕著に抑制する分子を得ることができなかった。これらのPIポリアミドはABHD2の転写調節領域を認識しブロックする設計になっていたが、ABHD2の転写をほとんど阻害しなかったことから、現在、ABHD2のcoding sequenceを標的としたアルキル化剤付加PIポリアミドの合成を試みている。さらに、最終年度はABHD2と平行して、網羅的発現解析によりABHD2と同様に前立腺がんの進行に影響を与える新規アンドロゲン応答遺伝子、G3BP2ならびにCLDN8の機能解析を行った。まずG3BP2アンドロゲン応答性について、前立腺がん細胞株を用いたRNA発現解析にて確認した。さらにG3BP2は細胞増殖ならびにアポトーシスに関与している遺伝子であることを見出し、関連する因子について解析を進めた。CLDN8に関してはG3BP2同様アンドロゲン応答性を確認し、前立腺がん組織内で良性組織と比較して有意にその発現が亢進していることを見出した。前立腺がんの発生・進展はアンドロゲンシグナルに依存するため、アンドロゲン受容体(AR)およびその活性を調節する転写協調因子が重要な役割を持つ。これまでに我々は、網羅的ゲノム解析により、新規アンドロゲン応答遺伝子および転写協調因子を同定してきた。本研究ではそれらについて機能解析と、それらを標的とした薬剤の開発を試みた。解析の結果、アンドロゲン応答遺伝子であるACSL3, ABHD2, G3BP2遺伝子が前立腺癌の増殖・浸潤に促進的に働くことを見いだした。さらにAR転写協調因子OCT1を標的とするピロール・イミダゾール・ポリアミドを合成し、抗腫瘍効果を示すことを確認した。アンドロゲン応答遺伝子ABHD2が前立腺癌細胞のドセタキセル抵抗性獲得およびアンドロゲン応答機構にどのように関与するか詳細な分子メカニズムを解明するために、下記の通り、網羅的発現解析を用いて、この遺伝子の下流を探索する。siRNAによる発現抑制もしくは過剰発現により、前立腺癌細胞におけるこの遺伝子の発現レベルを変化させ、その結果発現状態が変化する遺伝子群をマイクロアレイにてスクリーニングする。オントロジー解析等から、重要であると予想される遺伝子についてはqRT-PCRにより発現レベルを再確認後、そのアンドロゲンシグナル伝達系における役割や、相互作用について解析を行う。続いて、ABHD2の転写調節領域に対し、配列特異的DNA結合能を持つピロール・イミダゾール(PI)ポリアミド分子を設計し、これらの転写抑制を試みる。また、すでに我々が開発したAR転写調節領域に作用するポリアミドの同遺伝子への効果も検討する。
骨格筋メカニカルストレス適応におけるマイクロRNAの役割

ほぼすべてのmiRNAを欠損する遺伝子改変マウス(Dicer1 KO)を対象に,メカニカルストレス除負荷/過負荷による骨格筋の変化を解析することにより,メカニカルストレス適応におけるmiRNAの役割を概観した.その結果,このマウスは心筋と横隔膜の異常により,6週齢までにすべて死亡する事が分かった.これは筋中のマイクロRNAが生後の生体恒常性維持機構に重要な役割を果たしていることを示唆する結果であると考えられた.まず,骨格筋のメカニカルストレス適応おけるmiRNAの関与を概観するため,ほぼすべてのmiRNAを欠損するマウス(Dicer1 KO)を対象に,メカニカルストレス除負荷/過負荷による骨格筋メカニカルストレス適応を解析を試みた.Dicer1の欠損マウスは胎生致死であるため,本年度はDicer1 floxedマウスを用いたコンディショナルノックアウトマウスを実験に供した.しかし現在のところ,骨格筋特異的Dicer1欠損マウスは交配効率が悪く,また4週齢程度で突然死の傾向があるため,同時にタモキシフェン誘導性にCreリコンビナーゼ活性を発現するCAG-cre/Esr1*マウスとDicer1 floxedマウスを交配し,成熟後タモキシフェンでDicer1を欠損させ,実験に供している.まず,タモキシフェン誘導性に骨格筋中miRNAが顕著に減少するかどうかを調べた.様々なタモキシフェン濃度,投与期間を試行したが,現在のところ,骨格筋で発現の高いmiRNAでは約70%,骨格筋特異的でないmiRNAは30ー50%程度の発現低下しか認められていない.一方,miR-23を強発現させたマウスでは,遅筋型骨格筋においてミトコンドリア新生の抑制が観察された.その後の解析で,miR-23がミトコンドリア新生のマスターレギュレーターであるPGC-1aの翻訳を抑制することで表現型が誘導されていることが明らかになった.筋特異的Dicer欠損マウスでは,心筋の異常により生後3ー6週齢でほぼすべてのマウスが死亡する事が分かった.この結果は,マイクロRNAの産生機構が生後の心筋の調節に重要な役割を果たしている事を示唆するものであると考えられた.一方,薬剤依存性にDicerを欠損するマウスでは,7日間のタモキシフェンの投与により,骨格筋中のマイクロRNAレベルを低下させる事が可能となった.今後,このモデルマウスを用いて,骨格筋にメカニカルストレスを負荷した際の表現型の変化を解析する.さらに,miR-23クラスターを骨格筋特異的に欠損させたマウスを作製した.このマウスはメンデル比にしたがって生まれ,少なくとも成長に異常はない.現在このマウスの骨格筋表現型を解析している.本研究では骨格筋メカニカルストレス適応におけるマイクロRNAの役割について,主にマイクロRNAのほとんどを欠損するDicer欠損マウスとメカニカルストレス応答性マイクロRNAであるmiR-23の遺伝子改変マウスを用いて検討した.その結果,筋においてほとんどのマイクロRNAを欠損するマウスでは心筋および横隔膜の不全により生後6週までにすべて死亡する事が分かった.これはこれらの筋の恒常性維持においてマイクロRNAが重要な役割を果たしていることを示唆するデータであると考えられた.今後,この筋恒常性維持の破綻に関する責任マイクロRNAを同定し,その詳細なメカニズムを解明する事が期待される.ほぼすべてのmiRNAを欠損する遺伝子改変マウス(Dicer1 KO)を対象に,メカニカルストレス除負荷/過負荷による骨格筋の変化を解析することにより,メカニカルストレス適応におけるmiRNAの役割を概観した.その結果,このマウスは心筋と横隔膜の異常により,6週齢までにすべて死亡する事が分かった.これは筋中のマイクロRNAが生後の生体恒常性維持機構に重要な役割を果たしていることを示唆する結果であると考えられた.Dicerコンディショナルマウスを用いた実験条件の設定が完了したため.27年度が最終年度であるため、記入しない。筋生物学floxマウスとCreマウスの交配を加速し,研究計画を達成する.Dicerコンディショナルノックアウトマウスを用いた実験条件の設定が完了していない.27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度予算は使用したが,初年度の残額があったため,次年度使用額が生じた.27年度が最終年度であるため、記入しない。コンディショナルノックアウトの作製に現在は,CAG-Cre-Esr1*マウスを用いているが,他の系統のマウスとの交配で,miRNA発現の更なる低下が期待できると考えている.マウスの交配を加速させ,研究計画を達成する.27年度が最終年度であるため、記入しない。前述のようにコンディショナルノックアウトマウスを用いた実験に遅延が生じたため,それに関わる予算に違いが生じた.次年度,他の系統のマウスを導入し,当該実験を加速する予定である.
クラスターイオンビームによる材料プロセスの研究

昨年度に引き続きクラスターイオンビームの持つ特異な照射効果について検討を行った。クラスターイオンビーム法とは、数百から数千個の原子・分子からなるクラスターをイオン化・加速して、固体表面に照射するという手法である。この手法では表面のナノメートルオーダーの領域に超高密度の高速粒子が同時に入射するので、従来のプロセス技術では達成できない表面改質が可能となる。本研究では、京都大学のクラスターイオン照射と米国の大学が持つ高精度の結晶構造・表面界面および励起反応の評価技術を駆使して、基本的なクラスターイオンの固体への照射プロセスを明らかにして、材料プロセス技術を研究するこれらの衝突による基礎材料プロセス素過程を明らかにする。京都大学の保有している高エネルギークラスターイオン注入装置、汎用ガスクラスター照射装置を用いて作成した試料を米国側において解析評価した。今年度は特に応用面でも注目されているホウ素クラスターイオンをシリコンに注入した試料について集中して研究をおこなった。注入されたホウ素クラスターはシリコン中でアクセプタとなり、クラスターを用いることで容易に浅い注入層を形成できる。このため、クラスター注入法は、大規模集積回路の形成に適した新しい技術として注目されている。注入時に問題となるシリコン中の欠陥について透過型電子顕微鏡を中心とした評価を行った。その結果、数keVと低いエネルギーで注入したときには、注入時に形成された結晶欠陥がすべて800度という低温で回復することが明らかになった。このことはイオン散乱法からも確認されている。クラスター衝突特有の多体衝突効果や超高密度照射効果が起こる領域が完全なアモルファスとなり容易に低温アニールで回復するためと結論づけられた。また、注入時に形成される欠陥量はモノマーイオン注入に比べて格段に大きことが明らかになった。同様の結果は、昨年度まで行ってきた高エネルギーの炭素クラスター注入時にも見られ、応用上も注目すべきクラスター固有の現象である。現存のイオンビーム技術が直面している技術的限界を打開すべき新技術として、クラスターイオンビーム技術を提案し、基礎と応用技術に関する研究を行っている。ガスクラスターイオンビーム法とは、数百から数千個のガス原子からなるクラスターをイオン化・加速して、固体表面に照射するという手法である。従って、ガスクラスターイオンビームによる表面改質法は、従来の単原子・分子イオンの照射による改質とは本質的に異なった効果を用いる表面改質の手法であるといえる。京都大学の保有している高エネルギークラスターイオン注入装置、汎用ガスクラスター照射装置を用いて実験装置を用いて作成した試料を米国側において解析評価した。具体的には、クラスター衝突によって形成される固体表面界面反応および結晶構造変化と物性を透過型電子顕微鏡、電子励起やイオンビーム散乱法を駆使して評価した。その結果、サイズ10のホウ素クラスターを注入したときに形成される欠陥が、極めて浅く特異であることが明らかになった。この結果は、シリコン中の格子間原子による増速拡散の抑制に関する欠かすことのできない知見である。また、サイズ数千のArクラスターが金属に衝突したときに形成される大きな衝突痕が電子顕微鏡の観察によって見出され、京都大学で行ったSTM観察と良い対応を示した。