hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シリコンナノ周期構造による熱電変換材料開発

シリコンからなる熱電変換材料を開発するため、単結晶シリコンの内部にフェムト秒レーザーを集光照射することで幅約100 nmの歪シリコンからなる領域が約240 nm間隔で自己組織化したナノ周期構造を光誘起させることにフェムト秒ダブルパルスを用いることで成功した。これは、第一到達パルスにより励起された電子と第二到達パルスとの相互作用によって構造変化が促進されたためと考えられる。一般に熱電変換の性能は、電気導率、高温側と低温側の平均温度、ゼーベック係数の二乗に比例し、熱伝導率に反比例する。結晶構造が歪むことで導電率が高く、熱伝導度は低下した領域がナノスケールの周期で光誘起されることを見出した。石英ガラス等の内部にフェムト秒レーザーを集光照射すると、その偏光方向に応じたナノ周期構造が自己組織化される。一方、単結晶シリコンの場合、偏光方向に平行にナノ周期構造が配列することをこれまでに明らかにした。また、利用したレーザー装置の最大レーザーエネルギー(200 uJ)では、内部を直接改質するには至らず、600 uJ以上の照射パルスエネルギーが必要であることがわかっている。本年度は、単結晶シリコンの内部に形成されるナノ周期構造とレーザー照射条件の関係を明らかにすることを目的に、フェムト秒ダブルパルスの遅延時間や偏光方向がナノ周期構造形成に及ぼす影響を体系的に調べた。ダブルパルスの遅延時間を変化させた結果、約40 psを超えると構造変化領域のサイズが小さくなった。これは、第一到達パルスにより励起されたキャリアの電子温度がフォノン緩和により低下し、第二到達パルスとの相互作用が十分に起きなくなったためと考えられる。また、遅延時間を800 psとしてもサイズに大きな変化は認められず、この結果はキャリア寿命が長いことに起因すると考えられる。さらに、ナノ周期構造の形成方向は、第二到達パルスの偏光方向に依存せず、常に第一到達パルスの偏光方向と平行に形成され、石英ガラスとは異なる形成メカニズムが関与していると考えた。さらに、シリコンと同様、間接遷移型半導体であるGaPについても同様の実験を行い、ナノ周期構造が自己組織化することを確認した。今後、ナノ周期構造の電気的・熱的な物性を詳細に評価する。このため、熱電変換材料の効率を上げるには、電気導率とゼーベック係数を上げ、熱伝導率を下げればよいが、これらの係数は互いに独立ではなく、それらはトレードオフの関係にある。さらに、材料の熱伝導率は、電子による熱伝導と,格子振動(フォノン)による熱伝導の和で表され、電子の動きは阻害させず(電気伝導にあまり影響を与えず)、フォノンだけを散乱させるような構造を作ることができれば、熱電変換効率を向上できることが示唆される。本研究では、単結晶シリコンの内部に結晶構造が歪んだいわゆる「歪シリコン」からなる数十nmの局所領域を数百nmの周期間隔で形成することに成功した。形成したナノ周期構造をFE-SEMおよびAFMにて評価した結果、幅約85 nmの歪シリコンの領域が周期間隔約220 nmで配列しており、さらに結晶構造の歪によって、導電率が高く、熱伝導度は低下していることを明らかにした。ナノ周期構造を30×50 mmに切り出したシリコンウェハ内部全面に形成し、光交流法により熱拡散率を評価した。ナノ周期構造を形成した試料は、熱拡散率がわずかに低下したが、その相違は小さく、奥行方向の形成領域がウェハ断面に対して小さいためと考えられた。今後、ナノ周期構造の形成領域を立体的に配置し、再度測定を試みる予定である。シリコン以外の間接遷移型半導体に着目し、GaPについても同様の実験を行った。シリコン同様、ナノ周期構造が照射レーザーの偏光方向に依存して自己組織化することを確認した。さらに、導電率についても、ナノ周期構造を形成したGaPは約20 %向上することをTHz分光測定により確認した。平成26年度に実施予定の項目(単結晶シリコン内部のナノ周期構造がどのようなレーザー照射条件で形成可能か、他の材料への応用の指針)を明らかにした。一方、不純物(BまたはP)のドープ量が異なるシリコン基板についても同様の実験を実施したが、不純物量が少なすぎるためか、無ドープの単結晶シリコンと同様のナノ周期構造が形成されることを確認した。今後、不純物に着目するのではなく、他の間接遷移型半導体材料(GaPやSiCなど)に着目して実験を進める。無機材料化学本研究の最終年度であるため、第一に、形成したナノ周期構造の電気的・熱的な物性を詳細に評価する。評価した物性から、熱電性能を求める。
GABA受容体の機能的構築に関わる新しい分子に関する研究

GABA_A受容体β1-3サブユニット結合蛋白質PRIP-1がGABA_A受容体のリン酸化にどのような役割を果たしているかを解明するために以下の研究を行った。GABA_A受容体のリン酸化レベルを比較するために野生型、PRIP-1ノックアウト(PRIP-1^<-/->)マウスの海馬スライス標本を用いてPKAによるリン酸化を検討した。フォルスコリンで刺激したところ、PRIP-1^<-/->マウスでβ3サブユニットのS408/9のリン酸化が著明に減少していた。この原因を探るために、PKA活性を測定したところ違いは認められなかったが、PP1cαの活性がPRIP-1^<-/->マウスで約30%高かった。そこでPP1/PP2A活性阻害剤であるカリキュリンAやオカダ酸存在下にβ3サブユニットのリン酸化を検討したところ、PRIP-1^<-/->マウスでリン酸化レベルが回復した。また電気生理学的実験においても同様の結果が得られた。さらにPKAでリン酸化されたβ3サブユニットはPP1により著明に脱リン酸化されることも確認された。PRIP-1のリン酸化が脳細胞中でも起きるかを検討したところ、海馬、大脳皮質のいずれにおいてもリン酸化が観察され、さらにリン酸化によりPP1cαの結合が抑制された。PRIP-1のリン酸化部位を検索し、94番目のスレオニン(T94)、96番目のセリン(S96)がリン酸化残基であることを明らかにすると共にT94のリン酸化がPP1cαとの結合を制御していることも解明した。このことから、GABA_A受容体のPKAを介したリン酸化による機能的な調節にPRIP-1がPP1cαを受容体にリクルートする足場蛋白として関与していることをつきとめた。PRIP-1のリン酸化、およびGABA_A受容体のリン酸化におけるPRIP-1の役割を解明するために以下の研究を行った。GABA_A受容体のリン酸化調節にPRIP-1が関与しているかを検討するために野生型、PRIP-1ノックアウト(PRIP-1^<-/->)マウスの海馬スライス標本を用いて、GABA_A受容体β2/3サブユニットのPKAによるリン酸化を検討した。PKAを活性化するためにフォルスコリンで刺激したところ、PRIP-1^<-/->マウスでβ3サブユニットのS408/9のリン酸化が著明に減少していた。この原因を探るために、PKA活性を測定したところ違いは認められなかったが、PP1cαの活性がPRIP-1^<-/->マウスで約30-40%高かった。そこでPP1/PP2A活性阻害剤であるカリキュリンA存在下にβ3サブユニットのリン酸化を検討したところ、PRIP-1^<-/->マウスでリン酸化レベルが回復した。また、PRIP-1はβ1-3サブユニットに直接結合することが判明した。PRIP-1のリン酸化部位を検索し、94番目のスレオニン(T94)、96番目のセリン(S96)がリン酸化残基であることを明らかにした。また、T94のリン酸化がPP1cαとの結合を制御していることも解明した。最後にPKAを活性化する神経伝達物質としてドーパミン1型受容体の作用薬(SKF81297)を用いてGABA_A受容体のリン酸化とI_<GABA>を調べたが、フォルスコリンと同様の結果を得た。

PRIP-1のリン酸化部位を検索し、94番目のスレオニン(T94)、96番目のセリン(S96)がリン酸化残基であることを明らかにすると共にT94のリン酸化がPP1cαとの結合を制御していることも解明した。このことから、GABA_A受容体のPKAを介したリン酸化による機能的な調節にPRIP-1がPP1cαを受容体にリクルートする足場蛋白として関与していることをつきとめた。
G蛋白共役型脂肪酸受容体の糖尿病・メタボリック症候群における病態的意義

本研究では、遺伝性肥満モデルKoletskyラット(fak/fak)(TakayaK, Hosoda K, et. al. Nat Genet. 14:130, 1996)の膵島でのGPR40遺伝子発現を定量し、肥満におけるGPR40の病態生理的意義を検討した。6週齢ではfak/fakと非肥満対照(+/+)の間で体重に有意な差がなかった。また、糖負荷試験(ipGTT)での血糖に2群間でほとんど差はなかった。このとき、fak/fakの膵島でのGPR40 mRNA発現レベルは+/+に匹敵していた。以後、体重は経時的に増加し、10、14週齢でfak/fakでは+/+と比べ体重が有意に増加していた(P<0.05)。これらの週齢でのipGTTの結果からfak/fakで耐糖能悪化の進展が示された。このとき、+/+の膵島でのGPR40 mRNA発現は6週齢から10週齢、14週齢の間でほとんど変化がなかった。一方、fak/fakの膵島でのGPR40 mRNA発現は10週齢、14週齢では+/+のそれぞれ約1/2、1/3と著明に低下していた(P<0.01)。膵島でのGPR40遺伝子発現低下の機能的意義を検討する目的で、fak/fakの膵島にて長鎖脂肪酸(オレイン酸)によるインスリン分泌増強作用を検討した。6週齢では膵島からのインスリン分泌はオレイン酸添加により用量依存的に増加した。一方、14週齢ではオレイン酸による分泌増強作用は著明に低下していた。今回の検討から、遺伝性肥満モデルKoletskyラットの膵島におけるGPR40遺伝子発現が、肥満や耐糖能悪化の進展に伴い低下することが示された。本研究の結果から、膵β細胞でのGPR40遺伝子発現低下とインスリン分泌調節異常との関連が示唆され、GPR40の肥満・インスリン分泌調節異常での病態生理的意義が示唆される。GPR40の肥満や糖尿病における病態生理的意義を明らかにする目的で、遺伝性肥満モデルKoletskyラット(fak/fak)および非肥満同胞(+/+)の代謝プロフィールを検討し、膵島でのGPR40遺伝子発現を定量した。fak/fakは6週齢で空腹時および自由摂餌下血糖に+/+と有意な差がなかったが、空腹時インスリンレベルは+/+の約8倍と著明に上昇していた(P<0.01)。fak/fakは+/+と比べ10、14週齢で著明に体重が増加し、14週齢で自由摂餌下血糖の有意な上昇を示した(P<0.02)。以上からfak/fakは6週齢から著明なインスリン抵抗性を有し、肥満・インスリン抵抗性の進行に伴い糖代謝異常を発症することが示された。次に、6-14週齢にて単離膵島でのGPR40 mRNA発現を検討した。膵島でのGPR40 mRNAレベルは+/+では6-14週齢でほとんど変化がなかった。一方、fak/fakの膵島でのGPR40mRNAレベルは6週齢では+/+に匹敵していたが、10、14週齢では+/+のそれぞれ約1/2、約1/3と著明な低下を認めた(P<0.01)。本研究により、遺伝性肥満モデルKoletskyラットにおいて、糖代謝異常の進展に伴い膵島におけるGPR40 mRNAレベルは著明に低下することが初めて明らかとなった。今回の結果から、肥満やインスリン抵抗性を基盤とした糖代謝異常の進展に伴うインスリン分泌調節異常や血糖上昇での膵島におけるGPR40遺伝子発現低下の病態生理的意義が示唆される。今回の検討から、遺伝性肥満モデルKoletsky

ラットの膵島におけるGPR40遺伝子発現が、肥満や耐糖能悪化の進展に伴い低下することが示された。本研究の結果から、膵β細胞でのGPR40遺伝子発現低下とインスリン分泌調節異常との関連が示唆され、GPR40の肥満・インスリン分泌調節異常での病態生理的意義が示唆される。
非熱的不可逆エレクトロポレーションによるインプラント周囲炎の低侵襲治療法

本研究は、チタン表面に培養したバイオフィルムに対する過硝酸の殺菌効果について検討を行うことを目的とした。チタンディスク上にStreptococcus gordonii(ATCC10558株)を培養し、NS、0.025%BZC、0.2%CHX、4.6mmol/L PNA、24h、25°Cで4.6mmol/LのPNAを静置し殺菌活性を失活させたPNAの7種類で薬液を用いて殺菌効果の比較を行った。CFU assayの結果、PNAでは、作用時間10秒で菌数が検出限界以下であった。他の消毒薬と比較し、PNAが、細菌汚染したチタン表面の殺菌に有用であることが示唆された。インフ&#12442;ラント上部構造装着後に、周囲の粘膜炎症と骨吸収を引き起こすインフ&#12442;ラント周囲炎か&#12441;問題視されている。骨吸収の大きな場合は、侵襲の大きな外科処置か&#12441;必要となることもあり、より低侵襲て&#12441;効果的な治療法か&#12441;求められている。そこて&#12441;、本研究て&#12441;は医科においてすて&#12441;に腫瘍の治療なと&#12441;て&#12441;使用されている不可逆エレクトロホ&#12442;レーションに注目し、不可逆エレクトロホ&#12442;レーションによってインフ&#12442;ラント周囲炎に関連した細菌を選択的に破壊することか&#12441;可能て&#12441;あるとの仮説のもとに、細胞実験およひ&#12441;動物実験を行い、インフ&#12442;ラント表面およひ&#12441;周囲粘膜の変化を組織学的・形態計測学的に検討することて&#12441;、より低侵襲なインフ&#12442;ラント周囲炎の治療方法を開発すること目的とする本年度はインプラントに最適な使用装置の開発を行っている。予定していた生体ファントムを用いた実験が行えていないためしたチタンディスクにコンディショニングフィルムを形成し、その後試験用唾液を除去した。BHI菌液300μlを加えて5%CO2大気下37°Cにて60分間静置した。BHI菌液の代わりに菌を含まないBHI(+1% glucose)300μlを加えたものをブランクとし、同様に5%CO2大気下37°Cにて60分間静置した。バイオフィルム形成後のチタンディスクをコンクール(クロルヘキシジン)、塩化ベンゼトニウム液、ポピドンヨード剤、生理食塩水、アクリノール、で処理し、PBSで洗浄後、固定液(2.5%グルタルアルデヒド、4%ホルマリン)300μl中に浸漬し、4°C冷蔵庫内に30分間静置後、50%エタノール、70%エタノール、100%エタノール、100%エタノール/t-ブチルアルコール等量混合液、t-ブチルアルコール中に各5分間浸漬、静置した。その後、t-ブチルアルコールを2回置換し、冷蔵庫内で凍結後、凍結乾燥機にてt-ブチルアルコールを昇華させ、SEMで菌叢パターンおよび付着総菌数の観察を行った。IREを口腔内で使用するための低電圧化が進んでいないためまた、研究分担者1名の一身上の都合により、予定していた研究が進められなかった目的:近年,大気圧低温プラズマの応用により生成された過硝酸(peroxynitric acid,以下PNA)の高い殺菌効果が報告されており,グルタールアルデヒド等の同等の殺菌力をもつものの体温では数秒程度で失活することから,感染したインプラント表面のみを殺菌する処置にとって最適な液体であるとの仮説を立て,細菌汚染したチタン表面に対する除染効果の検討を行うことを目的とした.材料と方法:機械加工(MS群)またはアルミナサンドブラスト酸処理(RS群)した直径12mm,厚さ1.5mmのTiディスク上でStreptococcus gordonii(ATCC 10558)の培養を行った.細菌培養したTiディスク表面を,生理食塩水(S群),0.025%ベンザルコニウム塩化物(B群),0.2%グルコン酸クロルヘキシジン(C群),またはPNA(P群)のいずれかの薬液にそれぞれ30秒ずつ浸漬し,走査電子顕微鏡(SEM)を用いた表面形態評価,real-time PCR法を用いた遺伝子定量解析およびcolony forming unit(CFU)を用いた生菌数の評価を行い,除染効果の検討を行った.結果:SEMによるTiディスクの細菌培養前,培養後,殺菌後の表面観察を行った結果,培養後は,培養前に明瞭に認められたTi表面のマイクロピットに細菌が密に付着しているのが観察された.殺菌後は,S群,B群においては細菌の付着が多く認められ,C群,P群では細菌がTiディスク表面を覆っているものの,その量は少なかった.次にreal-time PCR法による細菌付着数の測定を行った結果,すべての群と比較してP群で統計学的に有意な細菌付着数の低下を認めた.CFUによる薬液処理後の生菌数の比較を行った結果,すべての群と比較してP群で統計学的に有意な生菌数の低下を認めた.本研究は、チタン表面に培養したバイオフィルムに対する過硝酸の殺菌効果について検討を行うことを目的とした。

チタンディスク上にStreptococcus gordonii(ATCC10558株)を培養し、NS、0.025%BZC、0.2%CHX、4.6mmol/L PNA、24h、25°Cで4.6mmol/LのPNAを静置し殺菌活性を失活させたPNAの7種類で薬液を用いて殺菌効果の比較を行った。CFU assayの結果、PNAでは、作用時間10秒で菌数が検出限界以下であった。他の消毒薬と比較し、PNAが、細菌汚染したチタン表面の殺菌に有用であることが示唆された。今後、装置の開発を進め、生体ファントムを用いた細胞壊死領域およひ&#12441;面積の評価、電場解析による細胞壊死範囲のシミュレーション、熱伝導解析による温度上昇のシミュレーション、生体ファントムを用いた温度上昇と熱損傷の評価を行う予定であるIREの低電圧化を進めつつ、他のより低侵襲な方法による殺菌法の導入を検討中歯科補綴学予定していた生体ファントムを用いた実験が行えていないためIREを口腔内で使用するための低電圧化が進んでいないため、予定していた物品の購入にいたらなかったことから、また、研究分担者1名の一身上の都合により、予定していた実験を進められなかったため、次年度使用額が生じた今後、装置の開発を進め、生体ファントムを用いた細胞壊死領域およひ&#12441;面積の評価、電場解析による細胞壊死範囲のシミュレーション、熱伝導解析による温度上昇のシミュレーション、生体ファントムを用いた温度上昇と熱損傷の評価を行う予定であるIREの低電圧化をすすめ予定した物品の購入を行うとともに、消毒薬の違いによる細菌汚染インプラントの化学的な洗浄の効果についての検討も進めており、そちらは順調にすすんでいるため、全体として予定していた額を使用する予定である研究分担者1名が退職退職するため、次年度よりそれに代わる新たな研究分担者を追加し、実験をすすめる予定である
ビニル位炭素原子上での新しい求核置換反応の開発

炭素求核試剤を用いた、立体化学の反転を伴うビニル位炭素原子上でのS_N2型求核置換反応を開発するため、β位にアルキル基を導入した(E)-ビニル-λ^3-ヨーダンにシリルエノールエーテルを反応させた。室温で反応は起らなかったが、50度に加熱すると求核置換反応が進行した。ところが生成物は期待したβ,γ-不飽和ケトンではなく、共役不飽和ケトンが得られた。加熱により異性化が進行したと考えられる。我々は(E)-ビニル-λ^3-ヨーダンにハロゲン陰イオンやアミドなどの求核試剤を作用させると、ビニル位炭素上でのS_N2反応が進行して、(Z)-オレフィンが立体選択的に生成することを報告している。一方、(Z)-ビニル-λ^3-ヨーダンを用いた場合には、anti-β-脱離が優先し、目的とするビニル位S_N2反応は全く進行しない。ところが、今回著者はエチニル-λ3-ヨーダンから合成した(Z)-β-ベンゾイルオキシビニル-λ^3-ヨーダンとn-Bu_4NX(X=Cl, Br, I)との反応を検討したところ、ビニル位炭素上でのS_N2反応が進行することを見出した。(Z)体ビニル-λ^3-ヨーダンでの初めてのS_N2反応である。(Z)-β-ベンゾイルオキシビニル-λ^3-ヨーダンに大過剰のn-Bu4NXをTHF中65°Cで作用させると、ビニル位でのS_N2反応が専ら進行し、立体化学が反転した(E)-臭化ビニルが定量的に得られた。anti-β-脱離は全く進行しない。ところが、n-Bu4NXの濃度を減少させると、配位子結合反応(ligand coupling)が競争反応となり、(Z)-臭化ビニルや(Z)-ヨウ化ビニルも生成するようになることを見出した。
微表情の認知過程の解明

本年度は一定時間内に表出した表情の中に微表情が含まれる場合、微表情の情報が表情全体での認識に反映されるとするモデルを考え、その妥当性を検討する実験を実施しその成果を学会にて報告した。微表情は実際の情動を判断する手がかりになると考えられており(Ekman, 2003)、従来の研究では微表情の検出や認識に影響する要因が検討されてきた(Zhang, Fu, Chen, & Fu, 2018)。また検出や認識の意図を伴わない時でも微表情に対し何らかの処理がなされている可能性が示されているが(Stewart, Waller, & Schubert, 2009)、その具体的な認知過程は明らかにされていない。そこで経時的に呈示された複数表情の平均の表情を人は知覚できるという研究を踏まえ(Haberman, Harp, & Whitney, 2009; Ying & Xu, 2017)、微表情に関する情報は一定時間内に表出した他の表情の情報と統合され、その時間内の表情全体での認識に反映される形で利用されているというモデルを設定し、この妥当性を検討する実験を行った。微表情は通常いくつかの方略で隠蔽されると考えられるため(Ekman, 2003)、それらの隠蔽方法に対応する条件を設定した。また人工的に微表情に相当する画像を作成し条件毎に画像を実験参加者に呈示し、一定時間内の表情全体に関する判断をさせた。実験の結果隠蔽方法の違いに関わらず、微表情がそれを隠蔽する表情と類似している場合表情全体での認識に反映される傾向があると分かった。これは従来明らかにされていなかった、微表情の認知過程を説明する包括的なモデルの基盤となる成果である。研究の成果は日本心理学会の大会等で報告しており、今後は微表情の情報が反映される条件を特定しモデルの基盤を固めた上で論文にて発表することを目指す。研究の成果を学会にて報告した際、設定したものと異なる実験条件を追加しそれを操作した時にも当初想定していたモデルだけで説明するのは難しいのではないかという指摘を受け、実際に実験的に検討を行ったところ考慮すべき条件がいくつか存在する可能性があった。微表情の持続時間や課題が意図的な表情に対する評価であるか否かなど、一定時間内の表情の認識に微表情の情報が反映されるかどうかを左右する要因とその組み合わせが当初の想定以上に複雑であり、この組み合わせを特定し包括的なモデルを設定するのに時間を要した。次年度の計画で検討する予定だった微表情の持続時間等の要因は微表情の情報反映を左右することが本年度明らかになったので、先ずは持続時間のみを操作して実験を行い単独での影響の違いを検討する。微表情の持続時間の定義は近年再考がなされており(Matsumoto & Hwang、2018)、表情の情報が統合される表情表出の時間に上限があるのか否か、微表情の情報を収集する十分な時間がある場合表情全体での認識に反映することが容易なのかどうかを初めに検討する。この結果を鑑みた上で、微表情の持続時間を他の要因と組み合わせた時の影響を検討する。特に変化部位は表情の識別に影響し(Meaux & Vuilleumier、2016)、実際の微表情の変化が部分的であることを踏まえると(Porter & ten Brinke、2008)、変化部位と持続時間の条件と組み合わせ検討することで、実際の微表情に近い画像を用いて微表情の認識に重要な変化部位を注視するのにかかる時間が表情のカテゴリによって異なるかどうか、それが隠蔽方法によって左右されるかどうかなど検討することができる。実験後は結果を整理しモデルとの整合性を評価した上で、その成果を取りまとめ論文として発表することを目指す。

研究の成果は日本心理学会の大会等で報告しており、今後は微表情の情報が反映される条件を特定しモデルの基盤を固めた上で論文にて発表することを目指す。研究の成果を学会にて報告した際、設定したものと異なる実験条件を追加しそれを操作した時にも当初想定していたモデルだけで説明するのは難しいのではないかという指摘を受け、実際に実験的に検討を行ったところ考慮すべき条件がいくつか存在する可能性があった。微表情の持続時間や課題が意図的な表情に対する評価であるか否かなど、一定時間内の表情の認識に微表情の情報が反映されるかどうかを左右する要因とその組み合わせが当初の想定以上に複雑であり、この組み合わせを特定し包括的なモデルを設定するのに時間を要した。次年度の計画で検討する予定だった微表情の持続時間等の要因は微表情の情報反映を左右することが本年度明らかになったので、先ずは持続時間のみを操作して実験を行い単独での影響の違いを検討する。微表情の持続時間の定義は近年再考がなされており(Matsumoto & Hwang、2018)、表情の情報が統合される表情表出の時間に上限があるのか否か、微表情の情報を収集する十分な時間がある場合表情全体での認識に反映することが容易なのかどうかを初めに検討する。この結果を鑑みた上で、微表情の持続時間を他の要因と組み合わせた時の影響を検討する。特に変化部位は表情の識別に影響し(Meaux & Vuilleumier、2016)、実際の微表情の変化が部分的であることを踏まえると(Porter & ten Brinke、2008)、変化部位と持続時間の条件と組み合わせ検討することで、実際の微表情に近い画像を用いて微表情の認識に重要な変化部位を注視するのにかかる時間が表情のカテゴリによって異なるかどうか、それが隠蔽方法によって左右されるかどうかなど検討することができる。実験後は結果を整理しモデルとの整合性を評価した上で、その成果を取りまとめ論文として発表することを目指す。
カスケード型ヘテロ付加環化反応を基盤とする生物活性天然物の合成

本研究は,ヘテロ原子を含む環状化合物を,2価のパラジウム触媒を用い,効率的かつ立体選択的に合成する方法を開発し,さらに環化生成物より,生物活性なアルカロイド,環状エーテル構造を有する天然物及びスピロ環構造を有する天然物等の合成を行なう事を目的としている。まず初めに,合成標的化合物として,アザ糖類の一種であるfagomineと1-deoxynojirimycinを取り上げ,これらの天然物の基本骨格を2価のパラジウム触媒による環化反応を用いて合成した。すなわち,環化反応の基質であるアリルアルコールを有するウレタン体をそれぞれ設計・合成し,2価のパラジウム触媒で処理したところ,欲する立体化学を有する環化体を高収率で得る事ができた。さらに,これらの環化生成物から目的の天然物への変換にも成功した。また,同様の反応を,巧みに設計した基質に適用する事により,不安定なヘミアセタールを経由するにもかかわらず,高立体選択的にスピロケタール環を得ることに成功した。そこで,標的天然物として,種々の抗菌活性を示し,スピロ環構造を母核とするspirofungin A及びbistramideを取り上げ,それらの全合成を検討した。まず,設計・合成したアリルアルコールと2級アルコールを有するケトン体を2価のパラジウム触媒で処理することにより,spirofungin A及びbistramideの基本骨格であるスピロ体の高立体選択的な合成に成功した。現在,環化生成物から天然物の前駆体の合成まで進んでいる。これらの成果を4749回の天然有機化合物討論会で発表している。2価のパラジウム触媒を用いる環化反応は,水酸基がfreeでも,シリル基やTHP等で保護されていても反応が進行すること及び厳密な反応条件が不要であること等の利点がある。我々は,これまで,Pd(II)触媒を用いる分子内ヘテロ付加環化反応を見いだし,数種の生物活性天然物の合成への適用を行ってきた。今回、この反応のさらなる展開を目的として、新たなアザ糖類の合成を検討した。また、本反応を、糖類の合成やカスケード型の分子内ヘテロ環化反応に応用することによってスピロケタール構造の新規構築法の開発を検討した。また,分子内Heck反応を利用して大員環状天然物の合成も併せて検討した。結果として、(1)アリルアルコールを有するウレタンのPd(CH_3CN)_2による環化反応を行うことにより,環上に多くの官能基を有するピペリジン体を立体選択的に得ることができた。さらにこれより、強力なグリコシダーゼ阻害作用を有するアザ糖であるfagominの合成に成功した(Tetrahedron Asymmetry 2007 in press)。また、(2)カスケード型ヘテロ付加環化反応を行う事により、立体選択的にスピロ環体を得ることに成功した。現在、抗菌作用を有するspirofungin Aの合成を検討中である。本反応による糖類(R- or S- ribose)の簡易な合成にも成功した(第48回天然有機化合物討論会講演要旨集、2006、649、仙台)。さらに、(3)分子内Heck反応を利用して大員環構造を有するcembranoidの構築に成功した(Synlett, 2007, 2649)。
系統フレキシビリティ確保のための分散型リソースの貢献度評価と協調

自然エネルギーシステムが大量に導入された電力システムにおいては,これまで以上に系統のフレキシビリティを確保することが必要である.本研究では,電力系統を利用する新規参入事業者や需要家が,自身の小規模電源や負荷(分散型リソース)を,系統フレキシビリティの一部として積極的に提供するような環境を構築することで,系統電源と分散型リソースとが協調し,効果的に系統フレキシビリティを確保する新しい運用体系を開発した.自然エネルギーシステムが大量に導入された電力システムにおいては,これまで以上に系統のフレキシビリティを確保することが必要である.本研究では,電力系統を利用する新規参入事業者や需要家が,自身の小規模電源や負荷(分散型リソース)を,系統フレキシビリティの一部として積極的に提供するような環境を構築することで,系統電源と分散型リソースとが協調し,効果的に系統フレキシビリティを確保する新しい運用体系を開発した.太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーシステムが大量に導入された低炭素型電力供給システムにおいては,これまで以上に電力系統の柔軟性(系統フレキシビリティ)を確保することが必要である.本研究では,電力系統を利用する新規参入事業者や需要家が,自身の小規模電源や負荷(分散型リソース)を,系統フレキシビリティの一部として積極的に提供するような環境を構築することで,系統電源と分散型リソースとが協調し,効果的に系統フレキシビリティを確保する新しい運用体系を開発することを目的として実施した.(1)一般電気事業者の系統フレキシビリティ確保のシミュレーションまず,電力系統に太陽光発電が大量に導入されたときに,系統周波数変動,電圧変動,信頼度を評価し,ある規定レベルの周波数・電圧・信頼度のレベルを維持するために必要な一般電気事業者のとるべき方策を算定する手法を開発した.ここで得られた方策は,太陽光発電の大量導入に対応するために一般電気事業者が新たに確保しなければならない系統フレキシビリティであると考えられる.(2)分散型リソースの貢献度の算定手法の開発分散型リソースを活用して上記(1)と同じレベルの系統フレキシビリティを確保するとすれば,一般電気事業者のコストがどの程度軽減できるかを算定する手法を開発し,分散型リソースの貢献度を評価するアルゴリズムを明らかにした.特に,系統周波数の維持においては,がスタービン発電機などの分散型電源を,電圧変動の抑制においては,蓄電池を分散型リソースと想定し,その具体的な制御手法の開発を行った.本研究では,電力系統を利用する新規参入事業者や需要家が,自身の小規模電源や負荷(分散型リソース)を,系統フレキシビリティの一部として積極的に提供するような環境を構築することで,系統電源と分散型リソースとが協調し,効果的に系統フレキシビリティを確保する新しい運用体系を開発することを目的として実施した.特に,太陽光発電が大量に導入された電力系統における以下の3つの課題の観点から,系統フレキシビリティを確保するための運用体系について検討を行った.(1)周波数変動抑制について(田中が担当):系統周波数の変動の大きさに応じた報奨金を提示することで,新規参入事業者や需要家がこの報奨金を動機として自発的かつ自律的に分散型リソースを制御し,周波数変動抑制へ協力する枠組みを提案しその有効性を明らかにした.(2)電圧変動抑制について(原が担当):需要家側蓄電池の有効・無効電力制御によって,従来の静止型無効電力補償装置(SVC)よりも高い電圧制御効果が得られることを明らかにした.すなわち,需要家側の分散型リソース(この場合,蓄電池)を上手に活用できれば,高い系統フレキシビリティを確保できることを確認した.(3)余剰電力解消について(北が担当):出力が不安定な多数の太陽光発電を含む配電系統において,各需要家に設置されるスマートメータ並びにそれらを連携する双方向情報通信ネットワークを用いて,各家庭における家電機器を制御することで,PV大量連系に伴う電圧逸脱問題を解決しつつ,余剰電力を解消可能な運用管理システムを構築した.本研究では,自然エネルギーシステム,特に太陽光発電(PV)が大量に導入された電力系統において,まず系統運用上問題となり得る逆潮流による配電網の電圧上昇を取り上げ,一般電気事業者と多数の系統利用者とが協調して対処する新しい運用体系を確立した.開発した運用手法は,各需要家に設置されているスマートメータが受電点電圧をオンラインで観測し,その値の基準値からの偏差に応じてリアルタイムに価格を設定するものである.すなわち,PVの発電量が多く,大きな逆潮流が発生する時間帯では電圧の上限逸脱の危険度が高くなる.そこで,配電系統内での需要が増加するように価格を安く設定する.反対に,PVの発電量が少ない状態で需要量が増加すると,電圧の下限逸脱の危険度が高くなるため,需要量が減少するように価格を高めに設定する.その際,需要家の接続位置によって需要家の電気料金の支払額に差異が生じることを避けるため,各需要家位置によって価格決定時の基準電圧値を変更することを考慮した.シミュレーションにより,電圧逸脱を回避しつつ,需要家に与える経済的影響を最小にとどめるように価格を決定できることを確認した.次に,軽負荷時における余剰電力の発生を回避しつつ,低圧配電系統内で電圧逸脱が発生しないようにするために,自立的に各家庭における電力消費スケジュールを作成させる運用の枠組みを開発した.すなわち,各家庭に設置されているスマートメータが,系統運用者から配信される情報を基に,同一低圧配電系統内の他の需要家の電力消費スケジュールを考慮しつつ,電圧逸脱を回避するように自宅の翌日の電力消費スケジュールを作成するアルゴリズムである.シミュレーションにより,余剰電力を自家消費することで,PV出力抑制を回避することができ,無駄のないエネルギー利用が達成できることが明らかになった.

本研究では,自然エネルギーシステム,特に太陽光発電が大量に導入された電力系統において,系統運用上問題となり得る課題:1)出力変動による系統周波数の変動,2)逆潮流による配電網の電圧上昇,3)軽負荷時における余剰電力の発生を取り上げ,その各々に対して一般電気事業者と多数の系統利用者とが誘導価格に基づき協調して対処する新しい運用体系を確立することを目的としている.上記3つの項目に対して,研究代表者,研究分担者が,分担して実施してきており,いずれもおおむね順調に進展している.ただし,2)の電圧変動の抑制については,分散型リソースを活用することのメリットを評価するところまでは完了したが,誘導価格を算定するところまでには至っておらず,今後重点的に実施することが必要である.24年度が最終年度であるため、記入しない。一般電気事業者と多数の系統利用者とからなる電力系統モデルに対して,今年度までに開発された「誘導価格の算定手法」と「系統利用者の意思決定評価アルゴリズム」を用いて,マルチエージェントシミュレーションを実行し,最終的に大規模集中電源と分散型リソースとがどのように役割を分担するのが望ましいかを明らかにする.すでに,軽負荷時における余剰電力の発生については,シミュレーション実行してきており,同様の計算を,周波数変動抑制,電圧変動抑制についても実施する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
本邦の小児～若年成人骨髄異形成症候群における先天性素因と臨床像の解明

本研究は、本邦の小児から若年成人の骨髄異形成症候群において疾患の成り立ちに重要である先天性素因の同定と臨床像の解明を目的とする。平成30年度は研究対象の基盤を拡張するため、多施設で症例登録可能な研究計画書を倫理審査に諮り承認を得た。厚生労働科学研究費補助金難治性疾患等政策研究事業「特発性造血障害に関する調査研究」(三谷班)、AMED難治性疾患実用化研究事業「オミクス解析技術と人工知能技術による難治性造血器疾患の病因解明と診断向上に貢献する解析基盤の開発」(宮野班)との連携を進めた。家族性発症は先天性素因を疑う上で有用な手がかりであるが、家族が未発症である場合や、de novo変異による発端者の場合においてはそれらを疑うことは困難であり、小児から若年成人の骨髄異形成症候群を発症した症例の検体集積を広く行うこととした。2018年度の小児MDS治療研究会において「MDS-predisposing syndromes;オーバービューと最近の話題」のテーマで口頭発表を行い、原因疾患(種々の遺伝性骨髄不全症候群の鑑別)、臨床所見(無症状から重篤な先天形態異常まで)、血液所見(骨髄不全から白血病まで)、付加的異常(種々の染色体異常や体細胞変異)、時間経過(病状進行からreversion mosaicismなどによる自然軽快まで)などが多岐にわたる複雑な疾患群であること、これらを総合的に評価して診断治療する必要性を訴えた。また2018年度の臨床血液誌に「TP53変異と造血器腫瘍」と題して、重大ながん抑制遺伝子であるTP53遺伝子について,Leukemia-predisposing conditionの視点を中心に造血器腫瘍での状況や,TP53遺伝学的検査の課題について解説した。平成30年度は症例集積の拡大を目指し、多施設共同研究とするため新たな倫理審査の申請を行った。IRBの承認までの時間を要し全体的に研究の遂行は遅れているが、平成30年12月に承認を得ることができた。自施設を始めとして少しずつ症例集積が進んでおり、実際の解析を進めていく予定である。遺伝子解析に加えて、骨髄異形成症候群の免疫能の評価を行う表面マーカー解析についても準備を進めた。共同研究を進めて行くにあたり、学会や論文雑誌において、本研究の目的である、本邦の小児から若年成人の骨髄異形成症候群において疾患の成り立ちに重要である先天性素因の同定と臨床像の解明について積極的に発信を行った。今年度も引き続き、厚生労働科学研究費補助金難治性疾患等政策研究事業「特発性造血障害に関する調査研究」(三谷班)、AMED難治性疾患実用化研究事業「オミクス解析技術と人工知能技術による難治性造血器疾患の病因解明と診断向上に貢献する解析基盤の開発」(宮野班)との連携を進め、具体的な解析データを検討していく予定であり、また症例集積に伴いデータベースの作成を進める。遺伝性要因による疾患は創始者効果や人種差の影響が強いため、日本人における検討が必須となる。同時に海外学会参加または海外研究者の招聘を行って交流や共同研究をはかり、人種差の検討を進める。

今年度も引き続き、厚生労働科学研究費補助金難治性疾患等政策研究事業「特発性造血障害に関する調査研究」(三谷班)、AMED難治性疾患実用化研究事業「オミクス解析技術と人工知能技術による難治性造血器疾患の病因解明と診断向上に貢献する解析基盤の開発」(宮野班)との連携を進め、具体的な解析データを検討していく予定であり、また症例集積に伴いデータベースの作成を進める。遺伝性要因による疾患は創始者効果や人種差の影響が強いため、日本人における検討が必須となる。同時に海外学会参加または海外研究者の招聘を行って交流や共同研究をはかり、人種差の検討を進める。平成30年度は症例集積の拡大を目指し、多施設共同研究とするため新たな倫理審査の申請を行った。IRBの承認までの時間を要し全体的に研究の遂行は遅れた。平成30年度に予定していた解析を、平成31年度以降に行う予定であり、それに対する解析費用として使用する。新たに海外研究者の招聘を行って、先天性素因の人種差などについて検討を進める費用を考えている。
心臓手術後患者がICUで行う超早期リハビリテーションの安全性に関する研究

心臓手術後の早期リハビリテーション(以後,RH)は、立つ・歩くといった日常生活動作以前に,循環動態が安定しない時期に体位変換を行うことが必須であり,体位変換を安全に実施できて初めて標準化されている早期RHを開始できる.心臓手術後の体位変換は循環変動の危険が伴うにも関わらず,体位変換の開始時期を示唆する基準はなく,その開始判断および実施後の患者の循環動態を敏感に示すパラメーターについても明らかではない.本研究は心臓手術後初回体位変換前後の変動するパラメーターや身体症状を実証するものであり,看護師の臨床判断を支援するアセスメントツールおよびガイドラインの策定におけるエビデンスとなる.心臓手術後の早期リハビリテーション(以後,RH)は、立つ・歩くといった日常生活動作以前に,循環動態が安定しない時期に体位変換を行うことが必須であり,体位変換を安全に実施できて初めて標準化されている早期RHを開始できる.心臓手術後の体位変換は循環変動の危険が伴うにも関わらず,体位変換の開始時期を示唆する基準はなく,その開始判断および実施後の患者の循環動態を敏感に示すパラメーターについても明らかではない.本研究は心臓手術後初回体位変換前後の変動するパラメーターや身体症状を実証するものであり,看護師の臨床判断を支援するアセスメントツールおよびガイドラインの策定におけるエビデンスとなる.
成層圏突然昇温現象が熱帯対流圏に及ぼす影響評価-対流励起と成層圏対流圏交換過程-

気候変動の観点から成層圏と対流圏間の力学的結合関係を明らかにするため、成層圏循環場が数日間で強化される成層圏突然昇温(SSW)現象時の、熱帯域の雲及び成層圏対流圏間交換(STE)過程の変化を最新の衛星観測データを用いて調べた。結果、SSW時に熱帯対流圏内の積雲対流生成機構や循環場が変化し、STEが活発化していた。これまで対流圏の力学場に受動的であると考えられていた成層圏循環場が、能動的に対流圏に影響を与えていることを観測的に明らかにした。研究目的に沿い、主に以下の3つの研究項目を実施した。1)衛星観測データの蓄積用データサーバーの構築とデータ処理:光学的に薄い巻雲の解析に有効な衛星搭載ライダーCALIPSO/CALIOPの雲情報(雲頂高度、光学的厚さ等)とAura/EOS MLSの水蒸気量データ、積雲等の光学的に厚い雲の情報を得られるCloudSatの雲データ(レーダー反射強度等)をCALIPSOの運用が開始された2006年6月から約3年間分収集し、解析に利用できるように処理した。具体的には、データサーバーを構築後、日々公開される大容量の衛星データの自動取得ツールを開発し、データの蓄積を行っている。またデータ形式変換ツールを開発し、衛星データの提供形式(HDF)を解析ツールに適した形式(NetCDF)に変換し、解析に用いた。2)南半球成層圏突然昇温(SSW)の熱帯大気へ与える影響の経年変化の調査:2006、2007年南半球春・冬季に南半球で発生したSSW時の熱帯域での積雲対流と巻雲の変動を、衛星の雲データを用いて調査した。その結果、エルニーニョ・南方振動(ENSO)とアジアモンスーンの影響を強く受ける対流活発域でSSW発生後に対流活動が活発となり、巻雲発生頻度が増していた。さらに成層圏の準二年周期振動(QBO)が東風偏差の時(2007年)に熱帯対流圏界面がSSW後により冷え、巻雲が多く発生していた。対流圏と成層圏の力学場の経年変化によってSSWの影響の現れ易い場所とその影響度合いに経年変化が見られた。3)SSW発生前後の熱帯域での積雲・巻雲の特徴の変化:2007年SSW後に南米大陸等の陸域で雲頂高度が数km高くなり、その直上の限られた領域で巻雲が多く発生していた。一方、インド洋東部から西部太平洋上の海洋大陸域では積雲対流の雲頂高度の変化は顕著に見られなかったが、対流圏界面近傍の気温低下が数Kと著しく広範囲に及び、その低温域で巻雲が多く発生していた。巻雲の形成過程が地域によって異なることが示された。なお、上述の研究成果を国際学会等で発表し、項目2,3に関しては学術雑誌への投稿準備中である。研究目的に沿い、以下の2つの研究項目を実施した。1. 2007年南半球成層圏突然昇温(SSW)の熱帯域雲活動への影響:2007年南半球SSW発生時の熱帯対流圏界面遷移層(Tropical Tropopause Layer ; TTL)内の雲、水蒸気変動を、高鉛直分解能衛星観測データセットを用いて調べた。その結果、熱帯域の主要な対流活発域(アフリカ、南米、海洋大陸)でSSW前後に絹雲の形成過程に違いがあることがわかった。すなはち、大陸上では、SSW後にTTLに貫入する積雲が発達し、その周辺で絹雲が多く観測された一方、海洋大陸域では、組織的な積雲群が形成され、その潜熱加熱に伴うケルビン応答によってTTL内が低温化し、絹雲が広域に発生していた。またこの領域はアジアモンスーン域からの湿潤空気塊が常に供給され、低温域で絹雲が形成され、それによる脱水によって乾燥空気塊が生成されていることがわかった。2. 2009年北半球SSWの熱帯雲活動および成層圏対流圏間物質交換過程(STE)へ与える影響:2009年1月に北半球極域で発生した大昇温による熱帯への影響を調査した。その結果、SSW後に熱帯域の大規模な循環場が東西循環(Walker循環)から南北循環(Hadley循環)へと遷移し、かつ組織だった積雲対流雲システムからより小規模スケールの積雲システムへと移行していた。この積雲対流システムの変移により、TTL内の絹雲及び水蒸気等の微量気体成分分布が変化していた。さらにそれぞれ成層圏、対流圏起源であるオゾン、一酸化炭素の解析より、SSW後にSTEが活発化していたことがわかった。本成果は、学術誌への投稿準備中である。上述の成果を国際学会等で発表し、ホームページ上で公表している。
ワーキングメモリは情動の効果を受けるか?

本研究の目的は、情動評価をとりあげ、情動のフィルターを通したワーキングメモリの機能を、脳の神経基盤を基に解明することである。本年度は昨年度に続き、ワーキングメモリの中央実行系の機能を評価するリーディングスパンテスト(Reading span test)を用いて、その遂行に及ぼす情動の効果を、行動データとともに、fMRIによる神経基盤の検討を実施した。具体的には、RSTの刺激文に情動を喚起する文を用いて情動RSTを作成した。情動には肯定的情動(positive emotion)と、否定的情動(negative emotion)の2種類の情動を用いた。この2つのRSTと比較する統制群として情動の喚起の少ないRSTを作成して、遂行成績の比較を行なった。その結果、肯定的情動条件ではRSTの遂行成績に促進効果が認められた。一方、否定的情動条件では、成績の低下が認められた。また、このような情動が及ぼす影響は、若年者だけでなく、高齢者にも同様に認められた。その結果、fMRIによる神経基盤の検討の結果、肯定的情動は、脳の帯状回の活動を高めワーキングメモリの課題遂行に必要な注意の制御機能を促進することが、他方、否定的情動は、脳の扁桃体の活動を強め、帯状回を中心とする制御機能に干渉を起こして、課題遂行を妨害する知見を得た。このよう結果から、ワーキングメモリの神経基盤の核をなす前頭前野背外側領域や前部帯状回は情動制御とかかわりを持ち、注意の制御に関わる中央実行系の統御システムが、"うれしさ"や"怒り"などの情動の修飾を受けることがわかった。ワーキングメモリの中心を成す中央実行系は注意の制御系とも呼ばれるように、課題の遂行を進めるための制御システムであり、課題遂行への重要な役割を受け持つところであるが、反面人間の情動にも影響される可能性は十分に予想される。この一つの原因として考えられるのが、ワーキングメモリの神経基盤である。ワーキングメモリの神経基盤の核をなす前部帯状回は情動制御とかかわりを持つ。そのため注意の制御に関わる中央実行系の統御システムが、"うれしさ"や"怒り"、"かなしみ"などの情動の修飾を受けることは否めない。ここでは、中央実行系の機能を評価するテストとして、リーディングスパンテスト(Reading span test)を用いた。そして、その遂行に及ぼす情動の効果を検討した。具体的には、RSTの刺激文に情動を喚起する文を用いて情動RSTを作成し、情動の喚起の少ないRSTと遂行成績の比較を行なった。ここで得られた知見を基に、fMRIによる神経基盤の検討を試験的に実施した。その結果、肯定的情動は、脳の帯状回の活動を高めワーキングメモリの課題遂行に必要な注意の制御機能を促進することが、他方、否定的情動は、脳の帯状回を中心とする制御機能に干渉を起こして、課題遂行を妨害することが推察された。
血液幹細胞に特異的に発現される分子の発現調節とその機能解析

多分化能と自己複製能をもつと考えられる血液幹細胞は、単クローン抗体を用いたFACSによる分離によって、ほとんど1:1に純化できるようになった。昨年度からの解析により、マウス、ヒト血液幹細胞ともに、SCFの受容体型チロシンキナーゼであるc-kit分子を低発現していることが明らかとなった。また最近、flk-2も幹細胞に発現されていることが報告された。これらの他に未知のチロシンキナーゼ受容体が存在することは、十分に想像されることである。本年度は、幹細胞に発現される遺伝子のうち、この受容体型チロシンキナーゼについて検討した。FACSで分離したマウス血液幹細胞(分化抗原陰性、c-kit陽性、Sca-1陽性)5000個からRNAを調製し、チロシンキナーゼのサブドメインをプライマーとしてPCRを行い、約100個のクローンの塩基配列を検討した。このうち受容体型チロシンキナーゼは、10種13クローンで、eck,IGFR,c-kit,flk-1,flk-2,flt-4,jilの他に、metに類似した新規の遺伝子であった。このうち、結合因子が明らかなのはインスリン様成長因子とSCFだけである。今後、これらの結合因子を探索し、その血液幹細胞に及ぼす作用を検討していく必要があると思われる。更に、svc型遺伝子は8種37クローン得られた。その中には、最近、無ガンマグロブリン血症で異常のあることが明らかとなったatkも含まれており、幹細胞からB細胞へ分化する過程でいかなる役割を果たしているのか、興味がある。また、昨年度から引続き、幹細胞特異的抗原であるCD34の遺伝子発現調節を検討するために、genomic DNAをクローニングし、現在CATアッセイを行っている。今後、CD34分子の機能を個体レベルで明らかにするために、トランジェニックマウスの作成およびジーンターゲッティングを行う予定である。血液幹細胞は、多分化能をもつと同時に造血系を推持する自己複製能を有すると考えられる。このような幹細胞は、血液全有核細胞10^5個に1個の頻度で存在する。我々は、ヒト血液幹細胞の純化の研究を通して、CD34抗原が幹細胞の機能を相関することを見出してきた。今年度は、このCD34抗原の機能を実験医学的にアプロ-チするため、マウスCD34遺伝子のクロ-ニングを行なった。CD34抗原mRNAはcーkitmRNAと同様、骨髄、脾、胸線などの造血組織の他、脳、睾丸で高い発現を認めた。また、胎仔肝では胎生1214日目までその発現を認めた。さらに、Alternative splicingにより、細胞質内ドメインの長さの異なる二つのクロ-ンが存在し、その発現比が組織によって異なることを明らかにした。今後、in situ hybridizationや新たに作製したマウスCD34に対する抗体を用いて、細胞レベルでの分子の発現を検索していく予定である。一方、マウス血液幹細胞純化の研究においては、系統特異抗原(Lin)陰性cーkit分子陽性の細胞をさらに分画して、Scaー1陽性細胞か最も未分化な細胞であることを明らかにした。すなわち、Lin^ーScaー1^+cーkit^+細胞は、骨髄有核細胞の0.040.08%を占め、cloy12CFUーSなど未分化幹細胞だけを含む集団であった。

これらの細胞は,ILー3,ILー6に対しては数%しか反応しないが、Stem cell Factor(SCF)を含む条件では約半数の細胞が反応して、コロニ-を形成した。このことから、cーkit/SCFの系は最も未分化な幹細胞の増殖において重要と考えられた。来年度は、この未分化幹細胞集団から、RTーPCR法を用い、新しいチロシンキナ-ゼ型遺伝子のクロ-ニングを試みる予定である。多分化能と自己複製能をもつと考えられる血液幹細胞は、単クローン抗体を用いたFACSによる分離によって、ほとんど1:1に純化できるようになった。昨年度からの解析により、マウス、ヒト血液幹細胞ともに、SCFの受容体型チロシンキナーゼであるc-kit分子を低発現していることが明らかとなった。また最近、flk-2も幹細胞に発現されていることが報告された。これらの他に未知のチロシンキナーゼ受容体が存在することは、十分に想像されることである。本年度は、幹細胞に発現される遺伝子のうち、この受容体型チロシンキナーゼについて検討した。FACSで分離したマウス血液幹細胞(分化抗原陰性、c-kit陽性、Sca-1陽性)5000個からRNAを調製し、チロシンキナーゼのサブドメインをプライマーとしてPCRを行い、約100個のクローンの塩基配列を検討した。このうち受容体型チロシンキナーゼは、10種13クローンで、eck,IGFR,c-kit,flk-1,flk-2,flt-4,jilの他に、metに類似した新規の遺伝子であった。このうち、結合因子が明らかなのはインスリン様成長因子とSCFだけである。今後、これらの結合因子を探索し、その血液幹細胞に及ぼす作用を検討していく必要があると思われる。更に、svc型遺伝子は8種37クローン得られた。その中には、最近、無ガンマグロブリン血症で異常のあることが明らかとなったatkも含まれており、幹細胞からB細胞へ分化する過程でいかなる役割を果たしているのか、興味がある。また、昨年度から引続き、幹細胞特異的抗原であるCD34の遺伝子発現調節を検討するために、genomic DNAをクローニングし、現在CATアッセイを行っている。今後、CD34分子の機能を個体レベルで明らかにするために、トランジェニックマウスの作成およびジーンターゲッティングを行う予定である。