hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人間のオンライン文処理過程の研究

「原田が薬物をなんとか見つけ出した研究者にすぐさま送り付けた」のように曖昧性のある文の処理過程においては、その文の2義性を解消するための再分析を必要とする。前年度に引き続き、このような文を対象として全体の文構造の把握ができない初見時の朗読音声と全体の文構造が事前に知られている場合の朗読音声における韻律の相違について検討した。特に今回は文の構造決定に関与する韻律情報として、最も明瞭で強い影響を持つと考えられる「-ガ格」と「-ヲ格」の後のポーズに着目した分析を行った。この結果、初見における朗読においては漸進的意味理解と構造解析をしながら韻律が付与されること、それらは文頭主語が1語からなるか2語からなるか、などの局所的構造要因も反映したものとなっていることが分かった。この傾向が最終的な文構造解釈に影響を及ぼすことは10年度報告において明らかにしている(潜在的韻律情報)。全体構造が事前に知られている場合には、文構造をより強調するための韻律を生成することが認められた。また、日本語文中にしばしば現われる、連続同一母音を含む文の理解過程に密接に関係する連続同一母音の文節知覚における検討を進めた。別に、文中等の無声子音間に生ずる母音挿入知覚につき検討を進め、母音挿入知覚は語彙知識の利用により起こるのではなく、語彙レベルでの処理の前に既に起きていることも明らかとした。このことは、一つの言語に特有な音韻配列規則は、連続音声の知覚に強い影響を与え、それは単語知覚の前段階の処理であることを意味している。これまでに進めて来た母音挿入知覚に関する日本語話者と仏語話者との比較対象研究の成果をまとめて論文化した。潜在的韻律の文構造解析に果たす役割についても、その一部を成本の章とした(研究発表参照)。本年度は意味性と文法性がどの程度オンライン文処理に影響を与えるかを調べるために「老婆と子供らを急いで連れてきた神父にとうとう会うことになった」のような刺激文を作成し、意味性を制御した場合、主節や従属節の動作主、動作対象がどのように解釈されやすいかについての実験を開始した。刺激文の読みの選好をオフライン実験で調査した。引き続き、このような刺激文の文節を順次被験者のself paceな読みでディスプレイ上に提示したときの読みの時間的進行から文の漸次的処理の変更過程を明らかにする。また、今年度は、日本語文中にしばしば現われる同一連続母音を含む文の理解過程において、その適切な文節化がどの程度語彙や統語情報に依存しているかについて検討を行った。まず無意味単語内における連続母音のモ-ラ数知覚においては韻律情報(ピッチアクセント)が重要な役割をもつことを明らかにした。ついで文中における26モ-ラの同一母音連続部分を切り出し、そのモ-ラ数知覚を調べた。このとき韻律情報の影響を調べるために同一文であるが、対象とした同一母音連続部分において東京方言ではピッチアクセントがあるが、関西方言においてはピッチアクセントがないような刺激文を用いた。この結果、韻律情報の有無に関係なく、どのモ-ラ数でもほとんど正確な判定ができないことが明らかになった。しかし、文頭からの情報と韻律情報を与えることによりほぼ正確な判断ができることが分かった。このことから、連続音声を聴取する場合、その適切な分節化において、語法や統語の知識が重要な役割をはたしていることが示された。この結果を論文化した(研究発表参照)。今後、文頭の意味性等を制御した刺激文を用いることによってオンライン文処理過程の検討をさらに進める。前年度に進めた日本語文中にしばしば現われる、連続同一母音を含む文の理解過程における研究をまとめ国際会議(研究発表参照)で発表した。この成果をフランスのCNRS心理言語・認知研究所などでも発表し討論した。これらの発表・討論を通じ、同一母音連続に先行する部分の意味性の制御のほか、後続する部分の意味性の制御を行う実験構想を得た。発話速度の影響も含め次年度に実験的検討を進める。また、本年度は新たに「原田が薬物をなんとか見つけ出した研究者にすぐさま連絡した。」や「原田が薬物をなんとか見付け出した研究者にすぐさま送り付けた。」のように文処理過程において曖昧性の解消のために再分析が必要となるような文を刺激文として用いた実験を行った。この刺激文は、最後の動詞がmonotransitiveであるがditransitiveであるがが分かった時点で初めて最終的な分析が確定するように作られている。文頭がら情報が与えられたときどのように分析の過程が進行するかについて、i)文発声のポーズおよびピッチの変化(ダウンステップ)の解析、ii)文末の動詞が削除された文を黙読させ、削除された部分を補って文を完成させる課題によって調べた。その結果、文頭における局所的なphraseの構造を接続助詞トや副詞句によっ変化させると、それによって決まる韻律パターンが初見時の文分析の形を決めていることを見い出した。すなわち文を黙読する過程においても、人間は潜在的な韻律に影響を受けて文の分析が進められることが明らがとなった。これらの結果は言語学会大会と国際会議において発表した(研究発表参照)。上述のように潜在的韻律の文分析に対する効果は、黙読による文完成課題によって支持されたが、さらに文末の動詞が削除された文を朗読させたときの文発話を第三者に聴取させ文完成課題をさせることによっても検討するため準備を進めている。

「原田が薬物をなんとか見つけ出した研究者にすぐさま送り付けた」のように曖昧性のある文の処理過程においては、その文の2義性を解消するための再分析を必要とする。前年度に引き続き、このような文を対象として全体の文構造の把握ができない初見時の朗読音声と全体の文構造が事前に知られている場合の朗読音声における韻律の相違について検討した。特に今回は文の構造決定に関与する韻律情報として、最も明瞭で強い影響を持つと考えられる「-ガ格」と「-ヲ格」の後のポーズに着目した分析を行った。この結果、初見における朗読においては漸進的意味理解と構造解析をしながら韻律が付与されること、それらは文頭主語が1語からなるか2語からなるか、などの局所的構造要因も反映したものとなっていることが分かった。この傾向が最終的な文構造解釈に影響を及ぼすことは10年度報告において明らかにしている(潜在的韻律情報)。全体構造が事前に知られている場合には、文構造をより強調するための韻律を生成することが認められた。また、日本語文中にしばしば現われる、連続同一母音を含む文の理解過程に密接に関係する連続同一母音の文節知覚における検討を進めた。別に、文中等の無声子音間に生ずる母音挿入知覚につき検討を進め、母音挿入知覚は語彙知識の利用により起こるのではなく、語彙レベルでの処理の前に既に起きていることも明らかとした。このことは、一つの言語に特有な音韻配列規則は、連続音声の知覚に強い影響を与え、それは単語知覚の前段階の処理であることを意味している。これまでに進めて来た母音挿入知覚に関する日本語話者と仏語話者との比較対象研究の成果をまとめて論文化した。潜在的韻律の文構造解析に果たす役割についても、その一部を成本の章とした(研究発表参照)。
精子の形成と機能におけるカルシウム動員情報伝達系の役割

受精においては、Ca^<2+>の上昇が種々のステップで重要な役割を担っている。そこでCa^<2+>動員系の要の酵素であるホスホリパーゼC(PLC)の受精における機能解析を行なった。PLCδ4は、精子先体反応時に細胞内のCa^<2+>上昇のみならず、細胞外からのCa^<2+>流入も制御する可能性が示唆されている。そこで、どの様にPLCδ4がCa^<2+>流入を制御するのか、介在するチャネルなどの同定を試みた所、GRIPIがPしCδ4結合タンパク質として見出された。GRIPIはグルタミン酸受容体と結合し、チャネル活性を制御する。この結合が生理的なものであるかを免疫沈降法で検討した所、精子の成熟の段階依存的に結合することが判明し、PLCδ4とGRIPIの結合が精子形成に関与することが示唆された。次に受精時の精子由来Ca^<2+>上昇因子であるPLCzetaのPLC活性と卵でのCa^<2+>上昇誘導能との相関を検討した結果、EFハンドとC2ドメインがPLCzetaの機能に極めて重要であることが明らかになった。更にPLCzeta以外の精子由来Ca^<2+>誘導因子の同定をブタ精子から試みた結果、PLGzetaが検出されないカラム画分に強いCa^<2+>活性が検出された。更に詳細に検討した所、PLCzetaのXドメインとYドメイン間で切断された2つのフラグメントがこの活性画分に存在することが明らかになり、PLCzetaが生体内において2つのフラグメントとして存在し、Ca^<2+>誘導活性の制御を行っていることが判明した。本申請では、受精の種々のステップにおいて、どの様な酵素が、どの様にカルシウムの上昇を調節し、生理機能を制御しているのか、その分子メカニズムを解明することを目的とした。特に、カルシウム動員の第一ステップを制御し、進化的に種を越えて保存されているにもかかわらず、活性制御機構や生体内の役割が判明していないホスホリパーゼC(PLC)デルタタイプの生殖細胞の分化と受精における役割の解明を行った。PLCデルタタイプの一つPLCδ4は、精子先体反応時に細胞内のカルシウム上昇のみならず、細胞外からのカルシウム流入も制御する可能性が示唆されたので、第一にどの様にPLCδ4がカルシウム流入を制御するのか、介在するタンパク質の同定を試みた。PLCbタイプがTransient receptor potential (Trp)と結合することが最近報告されたので、まずPLCδ4のC2ドメインをベイトとして精巣のライブラリーを用いて酵母two-hybrid法により結合タンパク質を検索した結果、Glutamate receptor binding Protein 1 (GRIP1)をPLCδ4結合タンパク質として見出した。この結合が生理的なものであるかを抗PLCδ4抗体を用いて免疫沈降法で検討した所、精巣の可溶性画分からGRIP1が共沈することが判明した。抗PLCδ1抗体を用いた場合にはGRIP1が共沈しないことから、PLCδ4とGRIP1の結合は特異的であることが明らかになった。また、PLCδ4、GRIP1のそれぞれの結合部位を決定し、PLCδ4C2ドメインのC端の4つのアミノ酸が、GRIP1の6番目または7番目のPDZドメインと結合することが判明した。更に精巣でのPLCδ4、GRIP1のそれぞれの局在を組織染色によって検討した所、PLCδ4は精粗細胞に強く局在し、精母細胞にも存在した。一方GRIP1は精母細胞に強い局在が観察され、両者は精母細胞で共局在することが明らかになった。

以上のことから、PLCδ4とGRIP1が精巣において生理的に結合し、精子の分化に何らかの役割を担うことが示唆された。受精においては、カルシウムの上昇が種々のステップで重要な役割を担っている。そこでカルシウム動員系の要の酵素であるホスホリパーゼC(PLC)デルタタイプおよびデルタタイプと非常に構造が似ているゼータタイプの受精における機能解析を行なった。PLCδ4は、精子先体反応時に細胞内のカルシウム上昇のみならず、細胞外からのカルシウム流入も制御する可能性が示唆されている。そこで第一に、どの様にPLCδ4がカルシウム流入を制御するのか、介在するチャネルなどのタンパク質を同定することを目的として精巣のライブラリーを用いた酵母Two-hybrid法を行った所、glutamate receptor interacting protein 1(GRIP1)がPLCδ4と結合するタンパク質として見出された。GRIP1はグルタミン酸受容体と結合し、このチャネル活性を制御することが報告されている。そこでまず両タンパク質の結合部位の同定を行なった結果、PLCδ4のC2ドメインが、GRIP1のPDZ6もしくはPDZ7ドメインを介して結合していることが明かになった。また両者の結合は精子の成熟の段階によって変化することから、PLCδ4とGRIP1の相互作用が精子形成に関与している可能性が示唆された。次に受精時の卵での精子由来のカルシウム上昇因子と同定されたPLCzetaのPLC活性と卵でのカルシウム上昇誘導との相関を検討した。種々の構造的変異タンパク質を作成して解析した結果、N端のカルシウムセンサーとして働くEFハンドモチーフとC端の脂質結合ドメインであるC2ドメインを欠損させた場合、PLC活性の喪失と相関してカルシウム上昇活性も失われることが判明した。この結果は、EFハンドモチーフとC2ドメインがPLCzetaの機能に極めて重要であることを示している。さらにブタ精子から卵でのカルシウム上昇活性を指標に精子由来のカルシウム上昇因子の精製を行なった結果、PLCzeta以外の精子由来カルシウム上昇因子の存在が示唆された。そこでどの様にPLCδ4がカルシウム流入を制御するのか、介在するチャネルなどのタンパク質を同定することを月的として精巣のライブラリーを用いた酵母Two-hybrid法を行った所、glutamate receptor interacting protein 1(GRIP1)がPLCδ4と結合するタンパク質として見出した。両者の結合は精子の成熟の段階によって変化することから、PLCδ4とGRIP1の相互作用が精子形成に関与している可能性が示唆された。次に受精時の卵での精子由来のカルシウム誘導因子と同定されたPLCzeta以外に、精子由来カルシウム誘導因子が存在するかを検討した。
骨格筋におけるNa依存性glucose transporterの役割の解明

SGLTファミリーの骨格筋における役割を明らかにし、SGLT阻害薬が骨格筋に及ぼす影響について研究を行っている。実験にはマウスC2C12細胞株を用い、SGLT阻害剤として非選択的SGLT阻害剤であるPhlorizinを用いる。「1Phlorizinが成熟骨格筋細胞数に影響を与えるか」については、予備実験としてcell count、BrdU実験にて、Phlorizinは増殖抑制には影響しないことを明らかにしていた。続いて、成熟段階における各筋分化マーカーの発現をreal time PCR、Western blotで確認し、成熟障害の有無を検討している。しかしC2C12細胞においては、集簇傾向が強く細胞変性を来しやすいなどにより、成熟段階において細胞株の安定的な培養がやや難しく、実験結果にばらつきが生じている。この実験段階で難渋していたが、現時点ではPhlorizinによる明らかな筋分化マーカーの発現抑制は見られていない。これを受けて、データの信頼性を上げるための繰り返し実験や、SGLT-1とSGLT-2のsiRNAによるKnockdownにおいても同様のデータが得られるかという確認実験についても準備を行っている。上記1の実験で、Phlorizinによる筋芽細胞増殖・成熟への有意な影響が観測された場合には、「2Phlorizinは骨格筋細胞のglucose取り込みに影響するか」「3骨格筋へのSGLT作用は、SGLT-1/SGLT-2を介しているか」「4PhlorizinはIGF-1、インスリンによる筋増生、glucose取り込みに影響するか」といった実験を行う予定であった。まずは1の繰り返し実験を行い確実なデータを取ることを優先し、2以降の研究について再考予定である。研究実績の概要で示した通り、C2C12細胞株の安定的な培養にやや難渋している。このため、まず証明したいと考えていた計画1の実験データにばらつきが生じたことで、予定よりも多く繰り返し実験を要している。しかし、N数を増やして徐々にデータは安定しつつあり、今後はこの結果を受けて続きの実験を進行させていく予定である。前述のとおり、まず証明したいと考えていた計画1の実験データ収集に難渋したものの徐々にデータは揃いつつある。現段階では、PhlorizinはC2C12細胞株の増殖・成熟に有意な影響を与えていないと考える。このため、当初1で有意な変化が生じることを仮定して予定していた2以降の実験よりも、「siRNAを用いてSGLTファミリーをKnockdownしても同様の結果が得られるのか」といったnegativeデータの確認作業を優先して行うことで、研究の課題であるSGLTファミリーの筋芽細胞に与える影響について検討していく方針である。初期の計画段階における実験でのデータ収集に難渋したため、一部の繰り返し実験に時間を要し、この過程に続いて施行予定となっている実験が遅れている。このため、アポトーシス検出キットや各種抗体などの購入が予定よりも少なくなったため。

徐々にデータが揃いつつあるため、後続の実験を行うに際して来年度に使用予定である。また実験結果によって、negativeデータなど後続実験が一部不要となった場合にも、その確認のためのSGLTファミリー遺伝子のKnocdown実験等、追加でデータの信頼性を上げるための実験に使用する予定である。
放射線とブレオマイシンが誘導する不等張塩溶液感受性の損傷と修復

本研究では、X線での2種類のPLD修復が、ブレオマイシンのような薬剤でも誘導されるかどうかを検討する。薬剤の傷や修復機構が放射線に比べ明かであるだけに、PLD修復機構の解明の突破口になると期待される。方法:培養細胞としてV79細胞を、薬剤としてブレオマイシン、マイトマイシンC、シスプラチナ、mAMSA等の抗癌剤を用いた。早いPLD修復は、不等張塩溶液を処理した時の生存率の低下を指標にして測定した。遅いPLD修復は、条件づけた培養液(CM)で10時間処理をした時の生存率の上昇を指標にして測定した。薬剤は37°C、30分間処理した。処理後直ちに、不等張塩溶液(0.5MNaCl/PBS)で37°C、20分間処理か、CMで10時間処理した後、コロニ-形成をさせ生存率を求めた。結果:テストした薬剤の全てにおいて、遅いPLD修復は観察されたが、早いPLD修復は、ブレオマイシだけにしか観察されなかった。遅いPLD修復が傷の種類を問わず観察されたことは、この修復自体が特定の修復機構ではない可能性がある。遅いPLD修復とは、これまでの定説のようにPLDを致死障害にする過程を阻害するが、修復する過程は阻害せず、その結果生存率が上昇する現象であると考えられる。その致死障害にする過程とは何かが今後の研究の課題であろう。早いPLD修復は、紫外線では観察されず電離放射線特有の傷と考えれていた。この修復が、ブレオマイシンにのみ観察されたことは、これまでブレオマイシンが電離放射線の障害に似た傷を作ると言う定説を支持した。興味深いことには、X線に比べブレオマイシンの方が不等張塩溶液に数十倍も感受性であった。ブレオマイシンがリボフィリックなことから膜周辺の局在が考えられ、不等張塩溶液に感受性なPLDは、膜周辺(特に核膜)の傷であることが示唆された。
高分節型RNAウイルスにおけるパッケージング・シグナルの同定

日本では冬季に流行してヒトに重篤な風邪症状をひきおこすインフルエンザウイルスや乳幼児に下痢症状をひきおこすロタウイルスはゲノムが多数の分節にわかれており、異なるウイルス株間でゲノム分節を単位とした組換えをおこして新たなウイルス株を産生しパンデミックをひきおこすことが知られている。本研究では、これらのウイルスのゲノム塩基配列データを分子進化学的な手法や生命情報学的な手法をもちいて解析することにより、これらのウイルスにおけるゲノム分節を単位とした組換えのメカニズムを解明し、パンデミック株の産生の予測や抗ウイルス薬の開発に役立てることをめざす。
リンパ球運動能亢進の機序解析と免疫療法効果予測バイオマーカーとしての意義の検証

活性化リンパ球の運動能亢進に関与する分子Xをマイクロアレイによる網羅的解析で見出した。リンパ球は活性化すると、分子X発現が亢進する。活性化リンパ球において、この発現が亢進している分子Xを抑制すると、リンパ球の運動能、増殖能および細胞傷害活性(in vitroおよびin vivo)がさらに有意に亢進した。この結果は、分子Xが、免疫治効果予測のバイオマーカーになるのみならず、治療効果改善のための標的分子となり得ることを示唆している。今年度は、リンパ球の運動能制御に関与する候補遺伝子(分子)の同定を目標とした。1)患者における活性化前リンパ球と活性化後リンパ球における運動能の網羅的解析を行い定量的リンパ球運動能評価カルテを作成中である。2)2人のリンパ球を使用して、リンパ球活性化により変動する遺伝子、蛋白を活性化前リンパ球と活性化後リンパ球を用いてDNAアレイ解析を行い、網羅的に解析して、リンパ球運動能亢進に関与する候補遺伝子(分子)の選別を行った。2人ともに同じように変動(発現亢進)した遺伝子の中から、発現の多いものから順に20をピックアップした(遺伝子の詳細名は実験中のため掲載せず)。この20の遺伝子の中から、癌との関連が報告されている遺伝子を3つピックアップした。現在、これらの遺伝子のshRNAを作成し、リンパ球に遺伝子導入する準備中である。計画書に記載した当初の計画通りに進行出来ており、研究は順調に進展しているものと考えている。本年度は、昨年度、絞り込んだ候補遺伝子(分子)Xの阻害を行い、リンパ球運動能を抑制させ、活性化後リンパ球の細胞障害活性に及ぼす影響をIn vitroで検証することを予定していた。まず、候補遺伝子(分子)XのshRNAを作成して、リポフェクタミンにより遺伝子導入を試みたが、リンパ球に遺伝子導入することは困難であった。そこで、shRNAをレンチウイルスに組み込む方法により、遺伝子導入に成功した。候補遺伝子(分子)Xを抑制すると、驚くべきことに、ヒト活性化リンパ球の増殖、運動、細胞障害活性が有意に亢進するという結果が得られた。この結果を複数のヒトリンパ球を用いて再現性を確認した。この結果は候補遺伝子(分子)Xが、免疫細胞療法のバイオマーカーとなる可能性だけではなく、リンパ球の過活性化を制御する因子として作用している可能性が示唆された。続いて、この候補遺伝子(分子)X阻害によるリンパ球の更なる活性化が、どの経路を通るのかを確認するため、候補遺伝子(分子)Xを阻害したリンパ球とコントロールリンパ球を用いてマイクロアレイ解析を行った。その結果、候補シグナル経路Aおよび、因子Bを同定した。RT-PCR法およびwestern blot法を用いて、その経路を通っていることを確認した。さらに、活性化リンパ球をビーズを用いて、CD4およびCD8に分けて、候補遺伝子(分子)X阻害がどちらの分画に主に作用しているのかを検証した。その結果、CD4、CD8ともに、候補遺伝子(分子)X阻害により、増殖、運動能は亢進することが分かった。今後は、免疫不全マウスを用いた治療実験により、vitroでの抗腫瘍能亢進が、vivoでも再現できることを確認していく予定である。候補遺伝子(分子)Xを同定でき、レンチウイルスを用いて、shRNAをリンパ球に遺伝子導入でき、biological functionの変化を確認できたことより、研究は大きく進行したと考える。前年度までの研究で、候補遺伝子Xが、免疫療法効果予測バイオマーカーとなり得るのみならず、リンパ球活性化のための標的分子となり得る可能性を得たので、さらに研究を継続して行った。候補遺伝子Xは活性化リンパ球に発現し、活性化前のリンパ球には発現が極めて低いことが分かった。また、活性化前リンパ球に分子X shRNAを導入して、分子Xを抑制しても、リンパ球の増殖・運動能・傷害活性に変化は認められなかった。このことから、分子X抑制治療を開発した時、これは活性化リンパ球のみに作用し、活性化前リンパ球には作用せず、副作用が少ない可能性が示唆された。また、リンパ球活性化もIL-2のみでは分子Xは発現亢進しないが、CD3シグナルを介した活性化で分子X発現が亢進することがわかった。生体内では樹状細胞から抗原提示を受けてリンパ球が活性化されることが想定されているが、vitroの系でもCD3抗体を用いた刺激なしでも、樹状細胞との共培養で分子X発現が亢進してくることが確認できた。in vitroでは、活性化リンパ球の分子X発現をshRNAを用いて抑制することにより、リンパ球の増殖・運動能・傷害活性化が亢進することが再現性をもって確認できた。さらに、免疫不全マウスに腫瘍形成させた治療実験においても、活性化リンパ球の分子X発現をshRNAを用いて抑制することにより、抗腫瘍効果は有意に増強することが分かった。マウスに形成された腫瘍を免疫染色してみると、分子Xを抑制したリンパ球投与群で腫瘍浸潤CD8陽性リンパ球数が有意に亢進しており、腫瘍抑制効果が腫瘍浸潤リンパ球数の増加によるものであることが示唆された。

この結果は、分子Xが、免疫治効果予測のバイオマーカーになるのみならず、治療効果改善のための標的分子となり得ることを示唆している。現在作成中のshRNAを活性化リンパ球に遺伝子導入して、活性化リンパ球の運動能を中心として諸機能の変化の有無を検証する。さらに、その遺伝子抑制により、リンパ球の細胞障害活性に影響を及ぼすかを複数のリンパ球、および複数の標的細胞株を用いて検証する。想定通りの結果が得られれば、逆にその遺伝子の強制導入を行い、リンパ球の諸機能や細胞障害活性に変化が認められるかを検証する。今後は、vitroで得られた結果が、vivo(免疫不全マウスを用いた治療実験)でも再現性が得られることを確認して、阻害剤開発の方向に研究を進めたい。腫瘍免疫学研究に使用した消耗品や培地などの使用が、予想より少なくして結果が得られたため。今年度、免疫不全マウスを用いた実験を行う前にvitroで、繰り返し再現性を確認したために、マウスに使用する予定であった額を翌年に持ち越すこととなった。来年度は、リンパ球の諸機能を検証する実験が多いため、消耗品の使用量は増加することが予想される。したがって、予算を超過しないよう、綿密な計画のもとに実験を遂行する。今年度、マウスを用いて、治療実験を繰り返し行い、候補分子Xの治療薬としての可能性やバイオマーカーとしての意義を検証していく。
経験依存的神経可塑性におけるプロテオグリカンの認識機構

本研究は硫酸化糖鎖による神経機能制御機構を明らかにすることが目的であった。ケラタン硫酸は軸索再生を阻害し、眼優位性可塑性においては非遮蔽眼と同側の大脳皮質視覚野両眼領域のLTPを介して非遮蔽眼からの入力増強を制御していることが示された。また、コンドロイチン硫酸とその受容体PTPRシグマ、LAR(Type IIa受容体型チロシンフォスファターゼRPTPに属する)の下流でオートファジー制御を介して、軸索先端の特殊なボール様形状dystrophicendball形成を導き、軸索再生阻害に繋げることを見出した。神経細胞の発達や、学習・損傷後の可塑性においてプロテオグリカンなどが構成する細胞外微小環境が非常に重要な役割を果たすことが近年分かってきた。しかし神経細胞がどのように糖鎖シグナルを解読するのかについては謎であった。私たちはケラタン硫酸(KS)欠損マウスを作成し、脊髄損傷モデルやin vitro実験によってケラタン硫酸プロテオグリカン(KSPG)が重要な軸索再生阻害因子であることを発見した。一方、大脳視覚野において、細胞外微小環境のコンドロイチン硫酸(CS)を分解することにより、通常ならば発達期のみに観察される眼優位可塑性が成体においても獲得できることがこれまでに分かっている。私たちのデータは軸索再生と眼優位性可塑性の2つの制御に細胞外微小環境のKS鎖とCS鎖が独立した必要条件として作用するという新しい概念を示唆している。以上の背景を基に、KS鎖機能ドメインとその受容体の同定を通して、KSPGの作動原理を解明することが本研究の目的である。本年度、脊髄損傷モデルやin vitro実験によってKSはCSと同等の軸索阻害活性を有することが分かった。すなわち、脊髄損傷後の運動機能回復はKS消化によって促進されるが、この効果はCS消化と同等であり、KS消化とCS消化の組合せは相加・相乗効果を与えることはなかった。In vitroの神経突起伸長阻害の系でも同様の結果であった。このことはKSとCSは同じパスウェイで働くこと、両者は同等でありいずれも必要条件であることを示している。このことからKS、CSの両方の鎖を持つキメラ型プロテオグリカンが軸索再生阻害の本態である可能性が浮かび上がってきた。昨年度、眼優位性可塑性において、特に幼弱期(感受性期)においてKS欠損マウスで非遮蔽眼(同側)の反応性増大が起きないことを見出した。その本態となるLTPがT型カルシウムチャンネル依存性のものであることを明らかにした。さらに、この眼優位性可塑性の変化に関与するKSは低硫酸化KSであることが分かった。というのも低硫酸化KS特異的な抗体R10Gによって認識される低硫酸化KSがKS欠損マウスで減少が見られるのみならず、組織分布が脳間質に存在することが明らかになったためである。また、昨年度は軸索再生の阻害の責任分子として、フォスファカンを同定した。活性化したアストログリアにフォスファカンから産生され、精製したフォスファカンは軸索伸長阻害活性を示した。本年度は中枢神経の損傷軸索の特徴であるdystrophic endballとKS, CSおよびそれらの受容体の関係の解明を目標にした。フォスファカンはKSとCSの両方の糖鎖を有するプロテオグリカン(KS/CSPG)であるが、その濃度勾配を持たせたコーティングを施した基質上で後根神経節神経の軸索はdystrophic endballを形成した。KS, CS消化でこのdystrophic endball誘導はなくなった。また、KSの硫酸化の程度によらずフォスファカンは軸索伸長を阻害した。さらにdystrophic endballの内部ではオートファジーが盛んに起こることを明らかにした。そして、CS受容体であるPTPsigmaがフォスファカンと結合することも判明した。以上から、フォスファカン→PTPsigma→オートファジー→dystrophic endballという作用機構の仮説を想定することが可能となった。プロテオグリカンなどが構成する細胞外微小環境が学習・損傷後の可塑性や神経発達に重要な役割を果たすことが近年分かってきた。私たちはケラタン硫酸(KS)欠損マウスを作成し、脊髄損傷モデルなどを通して、ケラタン硫酸プロテオグリカン(KSPG)が重要な軸索再生阻害因子であることを発見した。一方、大脳視覚野において、細胞外微小環境のコンドロイチン硫酸(CS)を分解することにより、眼優位可塑性に大きな影響が起きることがこれまでに分かっている。本年度、眼優位性可塑性において、特に幼弱期(感受性期)においてKS欠損マウスで非遮蔽眼(同側)の反応性増大が起きないことが判明した。一方、脊髄損傷などの神経損傷時に発現の上昇する、軸索再生の阻害の責任分子として、フォスファカンを同定した。すなわち、in vitroでアストログリアを培養し、それをサイトカインで刺激することで活性化した時際立って発現が上昇するものがフォスファカンであった。さらに、大量発現によって精製したフォスファカンは軸索伸長阻害活性を示した。フォスファカンはKSとCSの両方の糖鎖を有するプロテオグリカンなので、これまでのKS, CS消化の効果を説明できる可能性が出てきた。また、これまで言われたCS受容体であるPTPsigmaを含めた受容体型チロシンフォスファターゼがフォスファカンの機能的受容体である可能性が出てきた。

これまでに、眼優位性可塑性において、特に幼弱期(感受性期)においてKS欠損マウスで非遮蔽眼(同側)の反応性増大が起きないことを見出した。その本態となるLTPがT型カルシウムチャンネル依存性のものであることを明らかにした。さらに、この眼優位性可塑性の変化に関与するKSは低硫酸化KSであることが分かった。本年度、さらに低硫酸化KSはKS/CSプロテオグリカンであるフォスファカン上にあることを見出した。電子顕微鏡による解析により、低硫酸化KSは特にシナプス周囲、シナプス後部に分布することが分かった。以上から、低硫酸化KSが片眼遮蔽後の非遮蔽眼の反応とLTPの発動に必須であることが明らかになった。また、これまで、軸索再生の阻害の責任分子としてフォスファカンを同定した。活性化したアストログリアからフォスファカンが産生され、精製したフォスファカンは軸索伸長阻害活性を示した。フォスファカンの濃度勾配を持たせたコーティングを施した基質上で後根神経節神経の軸索は、損傷軸索の特徴であるdystrophic endballをKS, CS依存的に形成した。さらにdystrophic endballの内部ではオートファジーが盛んに起こることを明らかにした。そして、CS受容体であるPTPsigmaがフォスファカンと結合することも判明した。以上から、フォスファカン→PTPsigma→オートファジー→dystrophic endballという作用機構の仮説を想定することが可能となった。本年度はさらに、オートファジー誘導がdystrophic endball形成の原因となることをSNAREタンパク質のノックダウンなどを通して証明した。加えてへパラン硫酸(HS)とCSの軸索伸長に対する差別化の分子機構の一部を明らかにすることができた。神経損傷が誘導する軸索再生阻害因子の中でも、コンドロイチン硫酸(CS)は最も強い阻害因子の一つである。ところが同じ硫酸化糖鎖でもヘパラン硫酸(HS)はむしろ軸索伸長を促進する。しかもCSとHSは同じ受容体PTPσ、LAR(受容体型チロシンフォホスファターゼ)を共有する。何故、HSは軸索伸長を促進し、CSは阻害するのか?この疑問にアプローチした。さらに、稀な硫酸化パターン(CS-E)でPTPσ, LARと結合するCSでは短い機能ドメインしか天然物には存在しえず、結合する受容体を単量体化に導くのに対して、多様な硫酸化パターンが結合するHSでは長い機能ドメインが天然物に存在し受容体を多量体化に導いた。すなわち、CSによる軸索再生阻害は、CS→RPTP単量体化→オートファジー中断→dystrophic endball形成→軸索再生阻害の軸で制御されることを明らかにした。本研究は硫酸化糖鎖による神経機能制御機構を明らかにすることが目的であった。
国際的買収・合併・合弁・全額出資の経営効果についての実証的研究

第1に、日本の米国への製造業子会社561社、ラテンアメリカへの120社および米国へのサービス企業961社とラテンアメリカにおける119子会社の東洋経済新報社による海外進出企業総覧のデータと親会社のデータを分析することにより、海外の子会社は地域別、業種別の経営特性に差があり、親会社の固有の優位性や内部化の優位性は子会社の業績に対して正の効果があること、しかし、子会社の業績と進出形態とは直接関係がないことが指摘できた。因子分析や順序付きロジット回帰分析により大量のデータを分析している。第2に、NAFTA3カ国、欧州13カ国、NIEs4カ国・地域で活動している日本の上場企業の製造子会社890社の1998年での分析をした。NAFTAでは進出形態が負で有意な関係があるが、欧州とNIEsにおいては、進出形態が業績とは有意な関係がないことが指摘され、全地域の集計変数では、進出形態は負の有意な関係、すなわち、合弁形態のほうが完全出資より業績が良くなることが示されている。総資産による企業規模や経験年数は業績に対しては、正の有意な関係が示されているものの、成長率に対しては有意な関係はなかった。第3に西ヨーロッパへ進出している日本の上場企業の製造子会社213社の1992-2000年までのデータを利用して分析した。親会社の規模が大きくなると完全所有より合弁形態を多く取るようになり、営業経験が長くなると合弁形態を取る場合が多くなる。また、親会社と同種類の製品を扱う子会社についは、完全所有形態が多くなる、さらに、現地の経営者が日本人であると同様の傾向を示すことが指摘できた。ダニングの折衷理論の実証研究の一環として、欧州での日本企業の海外製造子会社324社の1994年から98年までの東洋経済海外進出総覧のデータより、独立変数としての親会社の従業員数、無形固定資産、資源型産業、国際経験、子会社の営業年数、親会社の海外生産比率が従属変数としての子会社の海外への参入形態に影響しているかどうかを分析しいている。親会社の従業員数や子会社の営業年数は海外子会社が株式の共同所有を選択する事と正の関係があることが実証され、資源型の産業であることや海外の子会社数で代表される国際経験は逆の傾向を示していることが実証された。しかしながら、R&Dや広告比率で示される指標では参入形態とは統計的に有意な関係は得られなかった。わが国の1970年より94年までの合併企業の経営指標とその業種の中央値との比較により、1)合併が企業の効率を向上させるということはなく、むしろ経営成果を低下させる。2)合併企業で、系列関係がある場合には合併効果は負であるが、独立系の企業ではあまり変化がない。1981年より98年までの89社の場合では、合併の公表日の3日前後において、統計的に有意で1.01%の超過収益率を示しており、合併に負の効果があるこのことは、従来のいくつくかの研究と異なった結果となっている。また、金融機関、特に銀行の株式保有率とは負の超過収益率の関係であり、金融および非金融企業は企業のモニタリングに活発でなく、日本の株式の相互保有は株主の富の極大化をしているわけではないといえる。しかしながら、生命保険のような金融機関は1991年以降においてより積極的にモニタリングしつつある。

第2に台湾における1987年から1998年までの46件のM & Aの効果を分析している。そのうち21件は87から93年までで、25件が94年から98年までである。25件が市場の拡大を目的とし、6件が技術取得、垂直統合、7件が多角化を目指している。存続企業の株主にとって、発表日前後で若干の正の超過収益率があること、特に、技術志向のM & Aでは市場に好意的評価を受ける、しかし垂直的M & Aでは株主の富が減少することが指摘できた。第3に、1997年から1999年までの273社の我が国における外資系企業の業績を独立変数として、産業調整済み売上高経常利益率と親会社の売上高による規模により回帰させることにより、製造業でも非製造業でも完全所有子会社の方が合弁企業より業績が優れており、少数所有の合弁企業の業績が非製造業では最悪であることも指摘できた。第1に、NAFTA 3ヵ国、欧州13カ国、NIEs 4カ国・地域で活動している日本の上場企業の製造子会社890社の1998年での分析をした。経営成果を示す従属変数として、業績、成長率を採用し、進出形態、規模、派遣社員数、子会社の営業年数、産業変数、研究開発比率、広告宣伝比率、人口、インフレ率、そして、文化クラスターダミー、Kogut・Singhによる国の文化距離の変数を入れている。分析結果は、NAFTAでは進出形態が負で有意な関係があるが、欧州とNIEsにおいては、進出形態が業績とは有意な関係がないことが指摘され、全地域の集計変数では、進出形態は負の有意な関係、すなわち、合弁形態のほうが完全出資より業績が良くなることが示されている。総資産による企業規模や経験年数は業績に対しては、正の有意な関係が示されているものの、成長率に対しては有意な関係はなかった。文化クラスターからは、ゲルマン形とラテンヨーロッパ型のクラスターとKogut・Singhによる国の文化距離は業績に負の有意な関係があった。第2に西ヨーロッパへ進出している日本の上場企業の製造子会社213社の1992-2000年までのデータを利用して、進出形態にたいする、為替レート、企業規模、輸出比率、経営者の国籍、営業年数、子会社と親会社の相対的規模等の関係を分析した。親会社の規模が大きくなると完全所有より合弁形態を多く取るようになり、営業経験が長くなると合弁形態を取る場合が多くなる。また、親会社と同種類の製品を扱う子会社についは、完全所有形態が多くなる、さらに、現地の経営者が日本人であると同様の傾向を示すことが指摘できた。
RNaseによるRNA分解制御

<代表者>1.コリシンDのtRNase高活性ドメインをC末端103残基(D-CRD595)に特定し、D-CRD595単独およびImmDとの複合体の構造をX線結晶解析で決定し、先にImmDとの複合体構造を決定していたC末端94残基(D-CRD604)と構造と活性を比較した。D-CRD595に比べD-CRD604はN末端9残基を欠き、活性を大きく損なうが、ImmD複合体構造はほとんど同一なので、9残基の特異的重要性が示唆された。ImmDはD-CRD595の活性中心に結合し、またImmDの結合前後でD-CRD595は構造をほとんど変えていなかった。2.D-CRD595領域のさまざまな点変異体を作製して各残基の寄与を評価した。予想に反しN末端9アミノ酸は個別には重要でなかった。Hisと二つのLysが触媒中心と考えられ、先のコリシンE5とも異なる新しいRNase反応機構が推定できた。3.D-CRD遺伝子を出芽酵母に導入し、E5-CRDの場合と同様に、CRDの誘導発現に伴ってコロニー形成が停止した。しかし、大腸菌と異なり、tRNA感受性は同等なのに殺菌的でなく静菌的に見え、細胞毒としての作用が細菌と真核細胞とで異なる可能性が生じた。<分担者>1.植物のメチオニン生合成系の鍵酵素であるシスタチオニンγ-シンターゼ(CGS)の遺伝子発現制御では、S-アデノシルメチオニンに応答して翻訳伸長が停止し、それに引き続いてmRNAの分解が誘導され、その際に5'側を欠いたmRNA分解中間体を生じる。トープリント解析によってリボソームの停止位置を決定したところ、mRNA分解中間体の5'末端の位置は停止したリボソームに覆われる領域の5'側であることが明らかになった。2.停止したリボソーム内のペプチジルtRNAのtRNA分子種を同定したところ、ペプチジルtRNAがA部位に存在する状態でリボソームが停止していることがわかった。このことから、翻訳の伸長停止はtRNAの転座の段階で起こることが示唆された。このことは翻訳伸長阻害剤を用いた解析からも支持された。<代表者> 1.コリシンE5はtRNAアンチコドンを配列特異的に切断し大腸菌を殺す。活性ドメインE5-CRDのオリゴRNA基質に対する特異性はGpUpで必要十分だが、ループ様構造をとるとPypGpUpA配列が好まれる。E5-CRDと基質アナログの共結晶構造解析でE5-CRDはmRNAのコドンを、インヒビターImmE5蛋白はtRNAのアンチコドンを擬態している。2.コリシンDはArgのtRNAを切断して大腸菌を殺す。活性ドメインD-CRDは32,33,36位の他アンチコドンステムの一部を見て基質tRNAを多角的に識別する。酵素最小領域のC末端94残基ドメインとインヒビターImmD(87残基)の複合体の立体構造を予備的に決定した。3.E5-CRDを出芽酵母に導入すると誘導発現に伴う細胞死が見られ、ImmE5を共発現させると回避された。またE5-CRDは大腸菌におけるのと同じ種類のtRNAを特異的に切断していた。E5が真核を含め普遍的なtRNAアンチコドンを基質にすることを示唆する。<分担者> 1.Met生合成系のシスタチオニンγ-シンターゼ(CGS)の遺伝子発現がMetの代謝産物であるSAMに応答しmRNAの安定性レベルで負に制御される現象を解析し、CGS mRNA5'側を欠く分解中間体にリボソームが結合していることを見出した。mRNA分解中間体は小麦胚芽由来翻訳系では検出されウサギ網状赤血球の系では検出されないので、植物特有のRNaseの関与が示唆された。2.CGS mRNA安定性制御に関与する因子を遺伝学的手法で同定するため、CGS第1エキソン領域をレポーター遺伝子につないだ融合遺伝子をもつ形質転換植物を変異源処理し、レポーター遺伝子の発現を指標にして、CGS第1エキソンによる制御が働かなくなった変異株を探索し、これまでに70株の候補株を分離し解析を行っている。<代表者>1.コリシンE5はC末端活性ドメインE5-CRDの活性でTyr, His, Asn, AspのtRNAのアンチコドンを切断して大腸菌を殺すが、出芽酵母のtRNAにも作用して細胞毒性を発揮できる。タバコ葉肉より部分精製した、葉緑体由来ではなく細胞質由来と考えられるtRNA画分に対して反応させると、特異的な低分子RNAが新たに出現したので、少なくとも試験管内では植物の細胞質tRNAにも作用できることが示唆された。2.コリシンE3はリボソーム中の16S-RNAの3'末端に近いRNA配列を特異的に切断(rRNase活性)して大腸菌を殺すが、遊離の16S-RNAには作用しないので基質との相互作用は不明であった。活性ドメインE3-CRDに特異的結合するRNA配列をランダム配列から探索したところ、rRNase活性を阻害する一部が16S-RNAの切断部位近辺と相同性を持っていた。その典型配列をもとに更にランダム化したRNAの挙動を解析し、E3と16S-RNAとの相互作用を推定した。<分担者

>1.Met生合成系のシスタチオニンγ-シンターゼ(CGS)の遺伝子発現がMetの代謝産物であるSAMに応答しmRNAの安定性レベルで負に制御される現象を解析し、この制御においてmRNAの分解が誘導される前に開始コドンから94番目のコドンにおいて翻訳の停止が起こることを見いだした。また、5'側を欠くmRNA分解中間体の5'末端の位置は、リボソームの停止位置の5'側に生じるステムループ構造の根元に位置することを見いだした。2.CGS mRNA安定性制御に影響を与えるシロイヌナズナ突然変異について解析を行い、突然変異株の中からこの制御においてトランスに働く因子に変異が生じたと考えられる変異株を3株分離した。<代表者>1.コリシンDのtRNase高活性ドメインをC末端103残基(D-CRD595)に特定し、D-CRD595単独およびImmDとの複合体の構造をX線結晶解析で決定し、先にImmDとの複合体構造を決定していたC末端94残基(D-CRD604)と構造と活性を比較した。D-CRD595に比べD-CRD604はN末端9残基を欠き、活性を大きく損なうが、ImmD複合体構造はほとんど同一なので、9残基の特異的重要性が示唆された。ImmDはD-CRD595の活性中心に結合し、またImmDの結合前後でD-CRD595は構造をほとんど変えていなかった。2.D-CRD595領域のさまざまな点変異体を作製して各残基の寄与を評価した。予想に反しN末端9アミノ酸は個別には重要でなかった。Hisと二つのLysが触媒中心と考えられ、先のコリシンE5とも異なる新しいRNase反応機構が推定できた。3.D-CRD遺伝子を出芽酵母に導入し、E5-CRDの場合と同様に、CRDの誘導発現に伴ってコロニー形成が停止した。しかし、大腸菌と異なり、tRNA感受性は同等なのに殺菌的でなく静菌的に見え、細胞毒としての作用が細菌と真核細胞とで異なる可能性が生じた。<分担者>1.植物のメチオニン生合成系の鍵酵素であるシスタチオニンγ-シンターゼ(CGS)の遺伝子発現制御では、S-アデノシルメチオニンに応答して翻訳伸長が停止し、それに引き続いてmRNAの分解が誘導され、その際に5'側を欠いたmRNA分解中間体を生じる。トープリント解析によってリボソームの停止位置を決定したところ、mRNA分解中間体の5'末端の位置は停止したリボソームに覆われる領域の5'側であることが明らかになった。2.停止したリボソーム内のペプチジルtRNAのtRNA分子種を同定したところ、ペプチジルtRNAがA部位に存在する状態でリボソームが停止していることがわかった。このことから、翻訳の伸長停止はtRNAの転座の段階で起こることが示唆された。このことは翻訳伸長阻害剤を用いた解析からも支持された。
回転と磁場をもった星間雲の平衡形状とその進化

回転している磁気星間雲に対して、1)軸対称、2)ポロイダル磁場のみ、3)MHD近似、4)等温という4つの仮定を置くと、平衡解は、動力ポテンシャルと磁束に対する連立偏微分方程式によって決定される。解をスペシフィする量は、磁束に対する質量分布と角運動量分布という2つの任意函数ならびに1)中心密度、2)雲全体を貫く磁束の大きさ、3)雲全体の角運動量の4つのパラメーターになる。従って、解の性質を見るには、多くのパラメータに対して平衡解を求める必要があるが、今年度はこれを実行した。結果を整理しやすくするために、まず、回転していない場合を調べた。その結果、ガス圧と磁為圧の上〓を固定すると、雲の質量は、中心密度の関数として、はじめ増大するが、質量に最大値があって、その後は減少する。すなわち、与えられた磁束に対して支えることのできる質量に最大値が存在する事がわかった。質量が中心密度に対して減少関数になっている場合は、安定性から、重力不安定になる事がわかる。回転を入れた場合にも、この性質は基本的に変わらない。この結果は、磁場のある系に対する自由エネルギーを適当に定義してやると、自由エネルギーの一階微分と2階微分の性質として理解することができる。最大質量は、雲の磁束と全角運動量によって基本的に決まるので、磁束が抜けたり、角運動量が運ばれると、雲が重力的に不安定になることが以上より明らかである。その後の進化が今後の課題である。
第一原理シミュレーションによるハイエントロピー合金熱電変換デバイス設計

材料の熱電性能指数を原子レベルの単位格子を与えるだけで非経験的に評価するシミュレーション手法を確立し、ハイエントロピー合金による新規熱電変換デバイスの開発のための指針を与えることを目的に、その中期段階として平成30年度は下記の内容を実施した。1.平成29年度に開発したフォノン拡散関連物性値シミュレーション手法に単一モード緩和時間近似のルーチンを組み入れて、格子熱伝導率および熱電性能指数を予測するプログラムコードを完成させた。手法や計算精度、今後の改良点について、国内外の学会で発表した。2.大規模単位格子によるBiSbSeTeCu系ハイエントロピー合金モデルの第一原理計算を進め、力学特性値の解析を行うとともに、開発したプログラムコードを用いてこれらのハイエントロピー合金の熱電性能指数における組成依存・温度依存を導出し、とりわけ内部の乱雑さや銅の組成に対する影響について詳細に検討した。手法や結果の詳細について、国内外の学会で発表した。3. MEMSデバイスの設計・解析用ソフトウェア(IntelliSuite)を導入し、これまでに設計したp型ナノワイヤ材料とn型ナノワイヤ材料で構成されるナノ構造熱電変換素子にシミュレーションで得られたハイエントロピー合金の熱電特性値や力学特性値をパラメータとして設定し、有限要素法を用いて発生する電流や温度分布を解析することで構造最適化を検討した。4.平成31年/令和元年度に実施するハイエントロピー合金物性値シミュレーションの対象となるチタンベースの多元生体材料合金系について、実験による検証のための材料作製と評価をエジプト人研究者と協力して行った。詳細について1報の論文を出版した。若干遅れていたプログラムコードの開発については、平成30年度前半に単一モード緩和時間近似によるフォノン緩和時間の影響を加味できるように改良し、格子熱伝導率および熱電性能指数を予測するプログラムコードを完成させた。分子動力学計算・第一原理計算の進行やIntelliSuiteを用いたデバイス設計・解析の進捗はほぼ当初の予定どおりである。研究代表者の所属機関の異動の影響もあって論文出版等はやや遅れているが、実験による検証のための熱電変換材料作製と評価が先行して進んでおり、総合的に見ておおむね順調に進展していると判断した。大規模単位格子によるシミュレーションは、平成30年度までに取り扱ったBiSbSeTeCu系について改良したモデルを用いて熱電性能指数における組成依存・温度依存の解析を引き続き実行し、熱電性能指数が最大になるような最適な組成を探索する。平成31年度より採択された新学術領域研究(研究領域提案型)とも連動させて、新たにCrMnFeCoNi系およびTiZrNbHfTa系についても検討を開始し、得られた熱電特性評価の結果を取りまとめて成果の発表を行う。また、これまでに設計したp型ナノワイヤ材料とn型ナノワイヤ材料で構成されるナノ構造熱電変換素子について、シミュレーションにより導出された熱電特性値や力学特性値をパラメータとして利用した有限要素法による解析を引き続き実行する。さらに、熱電アクチュエータなどの熱電変換MEMS/NEMSデバイスを設計・解析用ソフトウェアIntelliSuiteにより新たに設計し、シミュレーションにより導出された熱電特性値や力学特性値を設定することによって変位・振動などのデバイス挙動を有限要素法により解析して、ナノ構造に基づく熱電変換デバイス設計を最適化する。材料の熱電性能指数を原子レベルの単位格子を与えるだけで非経験的に評価するシミュレーション手法を確立し、ハイエントロピー合金による新規熱電変換デバイスの開発のための指針を与えることを目的に、その初期段階として平成29年度は下記の内容を実施した。1.フォノン伝播に関するボルツマン輸送方程式と第一原理計算を結び付け、フォノン拡散関連物性値を演算する新しいシミュレーション手法を創出し、原子レベルの構造を単位格子の形で与えるだけでこれらのドープ濃度依存・温度依存を解析するプログラムコードを開発した。シンプルな単結晶材料モデルや遷移金属ダイカルコゲナイド単層モデルを用いて、新しいシミュレーション手法による結果を実測値や従来の慣習的なシミュレーション値と比較した。手法や結果の詳細について1報の論文を出版し、国内外の学会で発表した。2. AlCrFeMnMi系ハイエントロピー合金について原子数が18288個の周期系単位格子モデルを導入し、原子挿入法やレナード・ジョーンズなどの経験的な原子間ポテンシャルを利用して分子動力学シミュレーションを行った。構造を最適化するとともに、応力やひずみに対する応答を解析してハイエントロピー合金の力学特性を明らかにした。この手法をBiSbSeTe系やAlBiCuTe系ハイエントロピー合金にも適用し、その一部を切り取った周期系モデルの第一原理計算を行った。手法や結果の詳細について、国際学会で発表した。3.フォノン拡散関連物性値シミュレーションの対象となる系の1つであるBiSb/グラフェン系について、実験による検証のための材料作製と評価をエジプト人研究者と協力して行った。詳細について2報の論文を出版した。プログラムコードの開発は当初の予定から若干遅れているが、平成29年度中に第一原理電子状態計算とフォノン伝播に関するボルツマン輸送方程式を結びつけたフォノン拡散関連物性値シミュレーション手法を創出し、これらのドープ濃度依存・温度依存を出力するプログラムコードを完成させた。単一モード緩和時間近似によるフォノン緩和時間の影響の加味に関するシミュレーション手法の検討は終了し、プログラムコードの改良は平成30年度前半に終えることができる見込みである。分子動力学計算・第一原理計算の進行はほぼ当初の予定どおりである。また、実験による検証のための熱電変換材料作製と評価が先行して進んでおり、総合的に見ておおむね順調に進展していると判断した。