hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高分解能しきい値分光装置による希土類金属薄膜-Si界面形成過程

1,研究成果,(1)高性能電子線銃による高分解能しきい値分光装置の製作、励起用入射電子線源として高性能電子線銃(当該研究の購入品)を用いたしきい値分光装置を製作した。この電子銃により電子ビームの収束性が良くなり、ターゲット(試料)上での測定領域がO.2mmφ程度にまで精密に決定できるようになったと同時に、高輝度の電子ビームが得られ、しきい値分光(DAPS,AEAPS,SXAPS)法の高感度化が容易となった。特に従来SXAPSは測定感度が低かったが、励起電子電流が200μAと従来の1/10に低減しても高エネルギー分解能(相対エネルギー分解能で0.1eV)が得られた。またDAPS,AEAPS測定においても、励起電子電流0.7μAで希土類金属ランタンLaに対する各スペクトルで同じく高エネルギー分解能0.1eVが得られた。(2)希土類金属-Si界面反応と電子構造変化の測定。クヌーセン型の希土類金属用蒸着源を開発した。これを使って薄膜の希土類金属-Si化合物を形成し、しきい値分光法で調べた。BaやLaの【N_(4,5)】準位でのスペクトルは4f-5d電子状態により変化するので上記高分解能しきい値分光法で、そのピーク形状、ピークエネルギー値、およびそれらの測定感度について最適な実験条件の設定と標準スペクトルの作成を行った。また、BaやLaのシリサイド形成におけるスペクトル形状の変化、および化学シフトを適確に理解するため、その化学的性質が似ているTiシリサイド形成との場合と比較し、その類似性を調べた。2,研究の孝察・反省,当初の目的を概ね達成したので、今後は本研究によって得られた各成果を基礎に、その他の希土類金属へと数をふやし系続的に、希土類金属シリサイドの性質を調べたい。
スリップ回避のためのＭＥＭＳ２次元摩擦係数センサ

本研究では、対象の滑りやすさを計測するため、柔らかな弾性体構造を用いた局所滑り生成構造を実現し、圧力と2方向のせん断力を検出する3軸触覚センサと組み合わせて、接触面内の2軸方向の摩擦係数を計測する摩擦係数センサの開発を行った。ナイロンテグスの細毛構造による摩擦係数センサ、弾性体の局所滑りによる摩擦係数センサを開発し、摩擦係数の検出が可能であることを確認した。非線形な感度特性を持つ検出構造として、ローレンツ力により剛性可変のカンチレバー検出構造を評価した。さらにアプリケーションとして、摩擦係数を検出できるロボット用の足構造や、路面との摩擦係数やスリップを検出できるタイヤの研究開発を行った。本研究課題では、人の触覚受容器の構造を規範とし、接触面との摩擦係数を接触した瞬間に検出できる摩擦係数センサを、MEMS技術を用いて創出することを目的とする。平成27年度は、対象との接触時に摩擦方向への力を発生させる局所滑り生成構造の探索、幅広いダイナミックレンジの力に対応するための非線形変形構造の探索、の2項目に関して研究を行う。局所滑り生成構造の探索に関して、シリコンゴムを平面に押しつけた際の、変形の異方性を用いる構造を検討した。凸状のシリコンゴムを平面に押下し圧力を加えていくと、初めは全面が固着しているが、徐々に周囲から剥離し、スリップ領域が広がってくる。シリコンゴムの中央と偏心した部分に圧力センサとせん断力センサを配置することで、局所滑り発生部での、圧力とせん断力の検出、および摩擦係数の算出が可能であることを確認した。幅広いダイナミックレンジの力に対応するための非線形変形構造の探索に関して、非線形な感度特性を持つ、カンチレバー型検出構造を検討した。従来型のピエゾ抵抗カンチレバー構造に、電流を流すことのできる電路を付加する。外部から磁場を印加して電路に電流を流すと、ローレンツ力による力が発生し、カンチレバーの剛性を変化させることができる。実験により、バネ剛性を元の10倍の範囲で変化させることが可能であることを確認した。前述の研究成果の他に、高感度なカンチレバー型検出構造の研究を行い、微小液滴の衝突時の液圧分布や界面振動の様子の計測を行った。またカンチレバー型検出をCFRP部材中に埋め込み、部材内の応力や振動を検出する実験も行った。これらの技術は、本研究の検出構造への適用も可能である。以上より、研究は概ね順調に進展していると考える。平成28年度は、対象との接触時に摩擦方向への力を発生させる局所滑り生成構造の探索を継続すると共に、センサ信号のリアルタイム計測処理技術の探索、ロボットを用いた評価実験およびアプリケーションの探索を開始した。局所滑り生成構造の探索に関して、斜状突起を平面に押しつけた際の、変形の異方性を用いる構造を検討した。斜状突起を平面に押下し圧力を加えていくと、加圧に従って反力がせん断方向の力を持つようになり、やがて圧力よりせん断力が勝って横滑りをおこす。原理検証モデルとして、歪みゲージを貼付したリン青銅板をシリコンゴム製の斜状突起に埋め込んだセンサ構造を試作した。さらに小型モデルとしてMEMS3軸触覚センサ上に樹脂による毛状構造を斜めに埋め込んだセンサ構造を試作した。どちらのセンサとも、圧力とせん断力の検出、および摩擦係数の算出が可能であることを確認した。センサ信号のリアルタイム計測処理技術の探索に関し、センサ信号を増幅し、ワイヤレスで伝送するシステムを構築した。評価実験およびアプリケーションの探索として、踏み込んだ時に前足部が微小滑りを起こすことを利用した、ロボット用の摩擦係数検出足機構を開発した。前足部に微小滑り構造と3軸触覚センサ組み合わせた足機構を試作し、摩擦係数計測を行った。また、表面に摩擦力検出機構を組み込んだ、摩擦係数検出タイヤを考案した。1/8スケールのラジコンモデルのタイヤに3軸力検出機構を組み込み、走行時の検出信号をワイヤレスで伝送した。スリップ発生の検出、およびその時の圧力とせん断力の比から、摩擦係数の導出が可能であることを確認した。前述の研究成果の他に、前年度に継続して高感度なカンチレバー型検出構造の研究を行い、微小液滴の衝突時の液圧分布や界面振動の様子の計測を行った。MEMS3軸触覚センサと毛状構造組み合わせたセンサにおいて、毛状構造が引っかかり滑りが発生しない事例が合ったが、先端部を丸くすることにより解決できる見通しを得ている。平成29年度は前年度に引き続き、対象との接触時に摩擦方向への力を発生させる局所滑り生成構造の探索、センサ信号のリアルタイム計測処理技術の探索、ロボットおよびラジコンカーを用いた評価実験およびアプリケーションの探索を行った。局所滑り生成構造の探索に関して、斜状突起を平面に押しつけた際の、変形の異方性を用いる構造を改良した。MEMS3軸触覚センサ上に樹脂による毛状構造を斜めに埋め込んだセンサ構造について、先端部をなめらかな球状に加工し、被測定面への引っかかりをなくした。

このセンサを用いて、測定対象についての、面内で直交する2方向の摩擦係数の算出が可能であることを確認した。センサ信号のリアルタイム計測処理技術の探索に関し、摩擦係数センサや加速度センサ等の複数のセンサ群に対し、信号を増幅しワイヤレスで伝送するシステムを構築した。評価実験およびアプリケーションの探索として、踏み込んだ時に前足部が微小滑りを起こすことを利用した、ロボット用の摩擦係数検出足機構の改良を行った。アルミ板とアクリル板を用いて実験を行った結果、理論値に近い摩擦係数を導出することができた。また、摩擦係数検出タイヤを用いた実験では、ラジコンカーの前後のタイヤそれぞれ4カ所に摩擦係数検出を組み込み、走行実験を行った。スリップ発生の検出および摩擦係数の算出とともに、定常走行時にも路面状態の把握がある程度可能であることを確認した。本研究では、対象の滑りやすさを計測するため、柔らかな弾性体構造を用いた局所滑り生成構造を実現し、圧力と2方向のせん断力を検出する3軸触覚センサと組み合わせて、接触面内の2軸方向の摩擦係数を計測する摩擦係数センサの開発を行った。ナイロンテグスの細毛構造による摩擦係数センサ、弾性体の局所滑りによる摩擦係数センサを開発し、摩擦係数の検出が可能であることを確認した。非線形な感度特性を持つ検出構造として、ローレンツ力により剛性可変のカンチレバー検出構造を評価した。さらにアプリケーションとして、摩擦係数を検出できるロボット用の足構造や、路面との摩擦係数やスリップを検出できるタイヤの研究開発を行った。引き続き、対象との接触時に摩擦方向への力を発生させる局所滑り生成構造の探索、幅広いダイナミックレンジの力に対応するための非線形変形構造の探索、をおこなうとともに、摩擦係数を導出するためのセンサ信号のリアルタイム計測処理技術の探索、ロボットを用いた評価実験およびアプリケーションの探索についても検討を開始する。引き続き、対象との接触時に摩擦方向への力を発生させる局所滑り生成構造の探索を進めるとともに、摩擦係数を導出するためのセンサ信号のリアルタイム計測処理技術の探索、ロボットを用いた評価実験およびアプリケーションの探索について、さらに研究を深めてゆく。知能機械システム外部施設での摩擦力評価実験を3回行う予定であったが、2回で実験データの取得を完了したため、ほぼ1回分の評価実験費用が繰り越しとなった。ロボット用の摩擦係数検出足構造の開発において、機構部材の加工を外部業者に外注する予定であったが、3Dプリンタを活用することにより外注の必要がなくなった。また。国外での学会発表を予定していたが、不参加となった。そのため、これらの費用が繰り越しとなった。次年度の実験装置の試作費に充当し、有効に使用する。次年度の実験装置の試作費に充当し、有効に活用する。
遺伝学とプロテオミクス解析の融合によるコヒーシン制御ネットワークの解明

本研究はコヒーシン複合体及び関連タンパク質の機能とその制御因子の探索を行おうとするもので、多重遺伝子欠損細胞を用いた遺伝学、質量分析を用いたプロテオミクスの二つのアプローチを用いた。1)遺伝学解析;遺伝学的な解析としてはDDX11/CTF18/WAPLの三重条件欠損細胞を作製することで、DDX11/CTF18二重欠損細胞の致死性がWAPLの欠損によって抑制されることを見出した。2)プロテオミクス解析;新規コヒーシン結合タンパク質として見出したクロマチンリモデラータンパク質の解析を進めた。この遺伝子欠損細胞では姉妹染色分体間接着に異常が観察された。ESCO1/ESCO2/WAPL三重条件欠損細胞の解析で高等真核生物に特異的なESCO1/ESCO2の機能を示すことが出来たことから、次に他のコヒーシン制御因子の遺伝学的解析を進めた。具体的にはDDX11/CTF18/WAPLという新たな三重条件欠損細胞を作製することで、DDX11/CTF18二重欠損細胞の致死性がWAPLの欠損によって抑制されることを見出した。このような三重条件欠損細胞の作製には非常に時間がかかり進捗の遅れにつながった。時間のかかる細胞株の作製には既に成功しているため、今後はできた細胞株を用いて予定通り実験を進めていく。1)遺伝学解析;遺伝学的な解析としてはESCO1/ESCO2/WAPLの三重条件欠損細胞を作製することで、ESCO1/ESCO2二重欠損細胞の致死性がWAPLの欠損によって抑制されないことを見出した。これは酵母のホモログであるECO1/WPLで得られていた知見とは異なるものであり、高等真核生物のESCO1/ESCO2の機能が単にWAPLに対する拮抗だけではないことを明確に示すことができた。本研究結果は2017年11月にGenes & Development誌で発表した。2)プロテオミクス解析;平成29年度はニワトリDT40細胞のコヒーシンサブユニット、RAD21にMyc-FLAG-HAタグを付加し、2段階の免疫沈降によりコヒーシン複合体を精製した。質量分析装置を用いてコヒーシン結合タンパク質の同定を行ったところ、新規コヒーシン結合タンパク質として、クロマチンリモデラータンパク質を同定した。さらに、オーキシンデグロンシステムによって、そのクロマチンリモデラーの条件欠損細胞を作製することに成功した。今後、この条件欠損細胞の解析を行っていく。ESCO1/ESCO2/WAPL三重条件欠損細胞の解析で高等真核生物に特異的なESCO1/ESCO2の機能を示すことが出来た。しかしながら、申請書で記述したコヒーシンとインナーセントロメア因子の関係に関しては様々な遺伝子変異細胞を用いて関係性を証明しようとしたものの、現在までにポジティブな成果は得られていない。またプロテオミクス解析においては、新規コヒーシン結合タンパク質の同定には成功したものの、コヒーシン制御因子の欠損細胞でコヒーシン複合体の構成がどのように変化するか、という当初の目標に関してはポジティブな結果が得られていない。実験の進捗自体は順調であるものの予想通りの結果が得られていないというのが現状である。ESCO1/ESCO2だけでなく、様々なコヒーシン制御因子の欠損細胞の表現型(コヒーションの異常や致死性)がWAPLの欠損によって抑制されるのかどうかを確認していく。また新規コヒーシン結合因子の欠損細胞の解析を進めていく。これまでの実験はニワトリDT40細胞で行ったものであるが、得られた結果がヒト細胞でも同じであるかどうかをヒトTK6細胞を用いて検証する。本研究の「遺伝学を用いたコヒーシン制御因子の相互作用の解析」において、重要な役割を果たす、DDX11/CTF18/WAPL三重遺伝子欠損細胞の作製に想定以上の時間がかかってしまったため、計画していた実験の一部が完了していない。細胞培養関連試薬、分子生物実験試薬に使用する。
統合失調症における認知機能障害への歯状回苔状細胞の関与

本研究の目的は、統合失調症が引き起こす海馬内神経伝達異常のメカニズムの解明である。私は、in vitro海馬急性スライス標本において苔状細胞の神経活動がsharp wave(以下、SW)の活動を反映することを示し、その苔状細胞が統合失調症による神経伝達異常のメカニズムに寄与すると仮説を立てて研究を進めている。In vitro標本における結果を裏付けるため、生体マウスからSWを記録すると同時に苔状細胞からのin vivoパッチクランプ記録法の確立に取り組んだ。苔状細胞が海馬の深部に低密度に存在していること、脆弱であること、近傍に位置する他の細胞との区別が困難であることから、この実験を再現性良く成功させた知見はなかった。本研究では、脳表から標的である苔状細胞までの深さ・座標や、電極の刺入速度や刺入時に電極先端にかける圧力等の検討を行うことで安定して記録を取ることに成功し、これまでに合計9個の苔状細胞の膜電位とSWの同時記録のデータを取得した。現在、in vitroと同様の結果が得られるか解析を進めている。In vivoの膜電位記録はin vitro急性スライス標本における記録とは異なり、切断される神経線維や結合が少なく、様々な領域からの入力が複雑に混ざるため、in vivoにおける正味の膜電位変動を測定するのは容易ではない。そのため、in vivoの膜電位記録に対して最適な解析手法を検討している。検討段階だが、in vitroの結果と同様にin vivoにおいても苔状細胞はSWに応答した活動を示すと見込んでいる。本研究を進める上で、in vitro標本の結果との整合性を図るために苔状細胞からのin vivoパッチクランプ記録と局所場電位同時記録の手法を世界に先駆けて確立した。また、第48回北米神経科学学会では本研究成果を含めた内容が高く評価され、JNS-SfN Exchange Travel Awardを受賞した。統合失調症モデルマウスを作製し、統合失調症モデルとしての妥当性の検討を行う予定である。また、光遺伝学的手法を適用することで、統合失調症における苔状細胞の神経伝達異常および認知機能障害への寄与を明らかにする。
microRNAを切り口とした口腔癌発癌メカニズムの解明

口腔白板症の摘出標本(ホルマリン固定パラフィン包埋組織(FFPE))よりmicroRNAを抽出し、網羅的発現解析(マイクロアレイ)を行った。そして、正常口腔粘膜上皮と口腔癌におけるmicroRNAの網羅的発現解析結果と比較し、白板症病変におけるmicroRNAの発現パターンを明らかにした。すなわち、発癌に必要となる(高発現する、もしくは発現抑制される)スイッチ役のmiRNA候補を同定することができた。本研究では、白板症において特徴的な発現動態を示すmiRNAを明らかにして、既にある口腔がん関連miRNAの発現動態と比較し、癌化に関連するmiRNAを同定すること、さらには、白板症症例で癌化した症例に注目し、miRNAを切り口とした発癌のメカニズムを解明することを目的とするものである。しかし、研究実施計画の初年度の予定であった、白板症のFFPEからの抽出RNAの品質が悪く、miRNAの網羅的発現解析が遂行できていない。そこで、口腔白板症におけるp62の発現に関する病理組織学的・臨床的検討を行った。これは、「口腔がんにおける新しい予後予測マーカーとしてのp62」という当科で特許を取得している発明があり、口腔がん切除断端組織においてp62の発現が高いと予後が不良となるというものである。結果は、白板症組織においてp62タンパクの発現が陽性であると悪性化のリスク因子となる上皮異型が有意に多くなることが明らかになった。このことから、口腔白板症におけるp62の細胞内蓄積が悪性化のマーカーとしての可能性を有しているとが示唆された。この結果より、p62が前癌病変である白板症の発癌に関与している可能性が明らかとなったため、p62の発現を制御しているmiRNAに着目することが本研究の目的達成に繋がると考えている。miRNAは非常に小さく安定であり切除標本(FFPE組織)から抽出可能であるとされていたが、実際のFFPEからの抽出RNAの品質が悪く、miRNAの網羅的発現解析が遂行できていない。そのため、実験計画を変更してp62というタンパクの発現状態の評価を行った。従来の研究計画通り、口腔白板症よりマイクロアレイに用いるのに十分な品質も確保できた。正常口腔粘膜上皮と口腔白板症、そして口腔癌標本からそれぞれ抽出したmicroRNAをサンプルとし、マイクロアレイを行った。その結果正常口腔粘膜上皮と白板症で比較すると発現が2倍以上のmicroRNAが4個検出できた。さらに、口腔白板症と口腔癌とで比較すると発現が2倍以上のmicroRNAが244個検出できた。また、正常口腔粘膜上皮と白板症で比較すると発現が1/2以下に低下していたmicroRNAが157個検出できた。さらに、口腔白板症と口腔癌とで比較すると発現が1/2以下に低下していたmicroRNAが5個検出できた。今後の研究計画として、今回抽出したmicroRNAをターゲットとし発癌にかかわるメカニズムの解析を進めていきたい。白板症のFFPEからではなく、新鮮凍結切片を作製しmiRNA抽出を行うこととする。症例数が予定数より減少するが、抽出miRNAの品質は良くなり、網羅的発現解析に用いることができると考えられる。そして、当科の口腔がん組織におけるmiRNAの網羅的発現解析結果と比較し、発癌に関与するmiRNAの同定を行う。また、白板症におけるp62の発現を制御するmiRNAの発現動態を明らかにし、p62の異常蓄積と白板症組織の悪性化についてのメカニズムを解明する予定である。外科系歯科学
戦前期日本におけるキャピタルクランチの検証

本研究は、預金保険制度が存在しなかった戦前日本の銀行産業のデータを用いて、金融危機下における銀行のポートフォリオ選択について考察を行うものである。実証分析の結果、預金の引き出しや伝染効果などによる預金ショックに対して、銀行が流動性マネージメントを行う際に、証券市場の役割が非常に大きかったことが明らかになった一方で、日本銀行の最後の貸し手機能が、民間銀行の流動性の調整を緩和する効果については、強い確証を得ることはできなかった。本研究は、預金保険制度が存在しなかった戦前日本の銀行産業のデータを用いて、金融危機下における銀行の貸出行動やポートフォリオ選択について考察を行うものであり、特に、資本毀損に陥った銀行が資産ポートフォリオ選択において貸出債権などの危険資産から安全資産へシフトさせるキャピタルクランチと呼ばれる現象を検証することに焦点を当てるものである。その際、銀行資本を正しく計測するために株価データを利用して市場評価による資本水準を算出し、それらを銀行のリスク指標として用いて分析を行うことが本研究の特徴である。まず、本年度は、分析対象となる銀行群を選別するために、1920年から1936年の『株式年鑑』(野村商店調査部・大阪屋商店調査部)を用いて、株式市場に上場していた銀行をピックアップした。期間の選別に関しては、1920年は対戦ブームによるバブルが崩壊した年であり、1937年以降は日中戦争開始による戦時経済統制の影響を受ける可能性に配慮したものである。そして、それらの銀行について同資料から財務諸表に関するデータベースを完成させた。ただし、同資料の財務諸表は勘定項目が銀行間で必ずしも統一されておらず、情報が不十分な箇所が散見されたため、これらについては営業報告書などを用いて補完する予定である。また、株価の情報に関しては、各年の最高値と最低値の情報しか得られておらず、来年度に国立国会図書館もしくは日経テレコム21からより詳細なデータを入手する予定である。特に、資本殿損に陥った銀行が資産ポートフォリオ選択において貸出債権などの危険資産から安全資産へシフトさせるキャピタルクランチの検証と預金取り付けなどの預金ショックに伴う、流動性マネージメントに焦点を当て分析を行った。まず、流動性マネージメントの分析については、銀行のポートフォリオとして、保有有価証券、貸出の3つの資産の構成に焦点を当て、前者2つを流動的な資産、後者を非流動的な資産と考え、負の預金ショックが銀行の手元資金比率や有価証券比率に与えた影響について統計的に検証を行った。実証分析の結果、預金ショックの変数は有価証券比率には正、手元資金比率には負の影響を与えていることが確認され、負の預金ショックに直面した銀行は、保有有価証券を市場で売却して手元資金を確保した可能性を示す強い結果を得た。さらに、広義のポートフォリオの流動性(手元資金+保有有価証券)比率については、預金ショックの変数が強い効果を持たなかったことから、負の預金ショックに対して、広義のポートフォリオの流動性は大きく減少することがなかったことが明らかになった。さらに、伝染効果の影響や日本銀行の最後の貸し手機能(Lender of last resort)の影響について分析を行った。実証分析の結果、伝染効果などによる一時的な預金ショックに対して、銀行は保有有価証券を機動的に売買することでポートフォリオの流動性を調整していた可能性について、強い確証を得たのに対し、日本銀行の最後の貸し手機能が、民間銀行の流動性の調整を緩和する効果については検出されなかった。資本ショックの影響については、銀行資本を正しく計測するために1920年から1936年の『株式年鑑』(野村商店調査部・大阪屋商店調査部)を用いて、財務諸表に関するデータベースを完成させ、現在分析を行っている。
核融合生成中性子照射下での半導体計測器の感度変化比例則と定式化並びにその実証実験

本研究では、シンクロトロン放射光を用いた半導体感度変化と中性子照射量の相関、並びに半導体検出器感度変化対照射中性子量の比例則・定式化を行った。即ち、中性子照射に拠る半導体検出器量子効率の変化を、シンクロトロン放射光を用いた、これまでの一連の研究で確立してきたX線解析手法を用いて求めた。また、表面付近の中性子損傷構造は軟X線を用いて解析した。以上により、中性子損傷の主因となる生成物理機構の考察を行い、中性子生成欠陥構造による信号電荷捕捉に基づく「信号電荷三次元拡散長の変化」として、現象の解明を行った。また種々の中性子入射量、及び種々の電荷三次元拡散長に対する実験データを収集・解明した。更に、「半導体新感度理論」のもう一つのキー・パラメータの「空乏層厚」対中性子照射量の比例則・定式化は、「半導体静電容量-印加電圧特性計測装置」を用いて、中性子照射前後の変化を計測し、その関係を明らかにした。更に欧州連合のJETトカマク装置のDT実験で使用後、筑波大に搬入済みの半導体X線検出器を調査し、その感度劣化を放射光の実験にて同定するとともに、これらの感度劣化が外部バイアス印加により、回復効果を示すことを見出し、その物理機構を新感度理論を用いて明らかにした。以上、我々の「半導体新感度理論」の二つのキー・パラメータを用いて、中性子損傷に拠る感度劣化を受けた検出器の、感度変化物理機構、並びにその感度回復物理機構を、統一的に解明した。本年度は先ず、研究の基盤となる、半導体検出器の準備の為に、我々の提唱した半導体X線計測器新感度理論に基づく、半導体検出器の設計・製作・準備、並びに中性子の半導体検出器への照射実験を行った。即ち、中性子照射基礎実験のためのターゲット半導体検出器の準備として、(i)これまでに行なった予備実験から、「半導体検出器新感度理論」の2つのキー・パラメータである「三次元信号電荷拡散長、並びに空乏層厚」が、中性子損傷に対しても主要な・本質的パラメータであることが分かってきた。これを明確にするために、「半導体検出器新感度理論」に基づき、この重要なパラメータである「三次元信号電荷拡散長」の異なる半導体検出器を設計し、依存性を調べる為に半導体を製作した。更にJET tokamak及びWendelstein VII ASで用いられているn型半導体(n型は廉価でプラズマ計測に現在広く用いられている)の中性子照射効果のp型半導体との差異、及び今後の中性子環境下での実用性を調べるために、中性子の影響データ収集を行った。以上、初年度に(I)本研究を支える、自ら科研費により開発してきた計算手法・特許技術にて半導体検出器の設計・製作を行い、物理組成が明確で中性子効果に本質的なパラメータを制御した半導体を用いて、それらの特性試験も含め準備を完了した。(II)また、中性子入射実験を実施し、本研究目的の「半導体感度変化と中性子照射量の関係の定式化」の系統的データ収集を実施した。

更に欧州連合のJETトカマク装置のDT実験で使用後、筑波大に搬入済みの半導体X線検出器を調査し、その感度劣化を放射光の実験にて同定するとともに、これらの感度劣化が外部バイアス印加により、回復効果を示すことを見出し、その物理機構を新感度理論を用いて明らかにした。以上、我々の「半導体新感度理論」の二つのキー・パラメータを用いて、中性子損傷に拠る感度劣化を受けた検出器の、感度変化物理機構、並びにその感度回復物理機構を、統一的に解明した。
非小細胞肺癌におけるEGFR遺伝子変異異常解析を用いたオーダーメイド治療

肺癌におけるEGFR遺伝子変異の検索を進め、exon20の挿入変異はgefitinib抵抗例であった。Exon20、およびexon13のpolymorphismと臨床病理学的因子との相関を検討した。EGFR遺伝子増幅の検討はパラフィン切片を用いてFISHによる解析を行った。肺癌におけるEGFR遺伝子変異については、特にエクソン20の挿入変異に着目して解析をすすめた。この挿入変異は、検索した322例中7例、2.17%と無視できない頻度で存在していた。うち2例に於いて再発後にゲフィチニブの投与がなされたが、無効であった。すなわち、エクソン20の挿入変異は、むしろゲフィチニブ耐性に関与している可能性がある。以上の結果はLung Cancer誌に報告した。エクソン20には一定の頻度でpolymorphismが存在することもわかり、様々な臨床病理学的因子や、ゲフィチニブ感受性との相関検討を行っている。一方EGFR遺伝子増幅と、ゲフィチニブ感受性との相関については、FISHを用いた解析を行った。この結果、EGFR遺伝子変異はゲフィチニブ投与後の予後と相関するものの、EGFR遺伝子増幅は、予後と相関しなかった。この結果はJ Cancer Res Clin Oncolに掲載の予定である。肺癌におけるEGFR遺伝子変異については、特にpolymorphismに着目して解析を進めた。エクソン13におけるR497K変異は検索した316例中86.1%(GG+AA)にpolymorphismが存在していた。年齢、性別、喫煙、組織型との相関なく、リンパ節転移陽性肺癌における予後因子となっていた。特に手術関連補助化学療法施行群の予後因子となった。Kinase domainのエクソン20にも一定の頻度でpolymorphismが存在し臨床学的因子との相関を検討した。一方EGFR遺伝子増幅と、肺癌そのものについての予後検討をFISHを用いた解析を行った。この結果、増幅が肺癌予後と相関しており、この結果はLung Cancerに掲載の予定である。
低周波微小地震の発生機構の研究-中帯域地震計による連続記録の解析-

本研究では下北半島地域と岩手山の南の地域において,中帯域地震計を用いて連続記録を収録し,それをもとに低周波微小地震の発生機構について研究した.下北半島地域では大畑沖と渡島半島戸井沖で発生した低周波微小地震の震源決定を行い,下部地殻からモホ面にかけての領域で発生していることを確認し,震源が深さ方向に細長く延びた分布をしていることが有意であることを明らかにした.また,1Hzよりも低周波数の波がノイズレベルを超えるようなレベルでは含まれていないことが,本研究によって初めて明らかになった.particle motionの解析では,後続波群に実体波的な振動をする部分が含まれていることがわかった.S波とP波の振幅比と調和的な具体的な発生メカニズムとして,マグマだまり間をつなぐ管が開くことによって開口クラック型の振動が生じ,開いた管内をマグマ流が間欠的に流れることによってsingle force型の力が働くというモデルを考えた.岩手山地域では,1998年岩手山内陸北部地震の余震のセンブランス解析やparticle motion解析の結果,この低周波後続波を伴う余震は地殻浅部低周波地震であることがわかった.低周波地震発生の時系列を調べると,低周波地震は本震発生直後には比較的多く発生していたが,時間とともに発生頻度が低下したように見える.また,アレイで記録した余震のPコーダ波には,コヒーレントな位相が多数含まれていた.本震発生前に生じた岩手山周辺での地震活動・地殻変動・超長周期地震の震源過程の研究から,岩手山の山体下にはマグマの貫入があったものと考えられている.まだ定性的な段階ではあるが,マグマから派生した地殻内流体の関与を考えると,低周波地震の発生が過渡的な現象であったことや,多くの散乱源が存在することを説明することができる.本研究では下北半島地域と岩手山の南の地域において,中帯域地震計を用いて連続記録を収録し,それをもとに低周波微小地震の発生機構について研究した.下北半島地域では大畑沖と渡島半島戸井沖で発生した低周波微小地震の震源決定を行い,下部地殻からモホ面にかけての領域で発生していることを確認し,震源が深さ方向に細長く延びた分布をしていることが有意であることを明らかにした.また,1Hzよりも低周波数の波がノイズレベルを超えるようなレベルでは含まれていないことが,本研究によって初めて明らかになった.particle motionの解析では,後続波群に実体波的な振動をする部分が含まれていることがわかった.S波とP波の振幅比と調和的な具体的な発生メカニズムとして,マグマだまり間をつなぐ管が開くことによって開口クラック型の振動が生じ,開いた管内をマグマ流が間欠的に流れることによってsingle force型の力が働くというモデルを考えた.岩手山地域では,1998年岩手山内陸北部地震の余震のセンブランス解析やparticle motion解析の結果,この低周波後続波を伴う余震は地殻浅部低周波地震であることがわかった.低周波地震発生の時系列を調べると,低周波地震は本震発生直後には比較的多く発生していたが,時間とともに発生頻度が低下したように見える.また,アレイで記録した余震のPコーダ波には,コヒーレントな位相が多数含まれていた.本震発生前に生じた岩手山周辺での地震活動・地殻変動・超長周期地震の震源過程の研究から,岩手山の山体下にはマグマの貫入があったものと考えられている.まだ定性的な段階ではあるが,マグマから派生した地殻内流体の関与を考えると,低周波地震の発生が過渡的な現象であったことや,多くの散乱源が存在することを説明することができる.平成10年5月中旬11月下旬の期間,下北半島において臨時地震観測を実施した.観測点数は期間によって若干変更したが,11点15点である.地震計は中帯域地震計(5秒計,20秒計,30秒計)を主体に,一部1秒計を用いた.記録はサンプリング周波数100Hz,分解能16ビットでA/D変換し,DATテープを用いたレコーダに連続収録した.観測期間中の下北半島での地震活動度はそれほど高くはなかったが,10月18日に川内町でマグニチュード4.0の地震が発生し,その前後での地震活動はやや活発であった.ルーチン処理による震源要素を使って連続記録から波形の切り出しを行い,イベント波形ファイルを作成した.震源要素の深さを基に波形を調べた結果,渡島半島南部で発生した低周波微小地震を見いだした.この地震の波形は,複雑な震源時間関数を持つ地震であることを示唆する.これ以外の,ルーチン観測によっては震源が決定されなかった低周波地震については,連続記録を再験測して探す必要があるため,験測プログラムを開発中である.岩手山周辺で発生する低周波地震の観測を目的に,岩手県雫石町でのアレイ観測も実施した.観測期間中に発生した岩手県内陸北部の地震(マグニチュード6.1)の余震に,顕著な低周波地震が含まれていた.この余震の波形解析とアレイ解析を行った結果,低周波地震動の生成機構としては,流体を含んだクラックの振動や,震源から放出された地震波と地下構造(この場合は雫石盆地やその南部のカルデラ構造)と効果的にカップリングを起こしたこと,等が考えられる.このことは,地殻深部での低周波地震の発生機構として,マグマに関連する特異な震源メカニズムの他に,震源近傍の特殊な構造の影響も考慮する必要があることを示す.1.下北半島および渡島半島の深部低周波微小地震の発生機構

昨年度に引き続き下北半島において実施した臨時地震観測による波形データを基に,下北半島大畑沖・渡島半島戸井沖の地殻深部で発生した低周波微小地震について解析を行い,以下のような知見を得た.(1)観測において中帯域地震計を用いたことにより,深部低周波地震の波形には1Hz以下の信号は有意に含まれていないことを初めて明らかにした.(2)低周波後続波の性質をparticle motionから詳細に検討し,後続波群がS波である可能性を示した.これは震源において低周波振動を励起するような力が繰り返し働いた結果と解釈できる.(3)直達波部分の低周波域・高周波域それぞれについてS/P振幅比を求め,力源のタイプを見積った.それぞれのS/P値に対応する力源モデルはsingle force型,開口クラック型であることから,震源にはまず開口クラックを生じるような力が働き,その後,低周波後続波群を形成するsingle force型の力が繰り返して働くと考えられる.2.岩手県内陸北部の地震に伴う浅部低周波地震1998年9月3日に発生した岩手県内陸北部の地震(M=6.1)に伴って顕著な低周波余震が発生した.この余震の解析から以下のような知見を得た.(1)低周波の波は盆地生成表面波と考えられることがわかったが,このことは低周波地震波の成因として2次的励起(地殻深部低周波地震の場合にはマグマだまりの振動など)が重要な役割を果たす場合もあることを示す.(2)2次的表面波を効率的に生成した地震そのものが,低周波地震であったことが判明した.この地震の発生には地殻流体の存在が関与していると考えられる.12年度は主に岩手山地域の低周波地震を取り扱った.この低周波後続波は2秒程度の卓越周期,S波よりも大きな振幅,20秒以上の長い継続時間で特徴づけられる.センブランス解析やparticle motion解析の結果,この後続波は盆地生成表面波と考えられることがわかった.ただしそのためには,入射波が低周波成分に富むことが必要である.実際,低周波余震の実体波スペクトルは,高周波余震のスペクトルに比べて高周波成分が欠落していることがわかった.従って,低周波後続波を伴う余震は地殻浅部低周波地震であることになる.低周波地震発生の時系列を調べると,低周波地震は本震発生直後には比較的多く発生していたが,時間とともに発生頻度が低下したように見える.このことは,低周波地震の発生が過渡的な現象であったことを示唆する.また,アレイで記録した余震のPコーダ波には,コヒーレントな位相が多数含まれていた.P-P散乱を仮定し,簡単なペナルティ関数を用いて散乱体の位置を推定したところ,低周波余震の震源域よりも南西の地殻中部に求められた.本震発生前に生じた岩手山周辺での地震活動・地殻変動・超長周期地震の震源過程の研究から,岩手山の山体下にはマグマの貫入があったものと考えられている.まだ定性的な段階ではあるが,マグマから派生した地殻内流体の関与を考えると,低周波地震の発生が過渡的な現象であったことや,多くの散乱源が存在することを説明することができる.
高血圧自然発症ラットに発生する大腿骨頭壊死の病理及び薬理学的研究

平成13年度生後14週齢の牡SHRSP/Izmを約10匹SHR等疾患モデル共同研究会(SHRラット共同研)から購入し、長崎大学医学部附属実験動物施設で15週齢からNOS阻害薬(NG-nitro-L-arginine)含有飼料を与え、17週齢にてエーテル麻酔下に屠殺し、血中脂質濃度電解質濃度測定、大腿骨を摘出し、10%ホルマリン固定し、脱灰切片を作製した。体重と血圧:増加傾向がみられ、血液生化学検査:総コレステロール値やトリグリセライド値が対照群の倍値に上昇し高脂血症を呈したが、電解質は正常であった。大腿骨頭の壊死の頻度は対照群が0%に比して75%であった。大腿骨頭血管の光顕観察(H&E染色)ではNOS阻害薬投与による影響は見出せなかった。B)ステロイドホルモン皮下注射の条件設定SHRSP/Nagasaki牡ラットに酢酸メチルプレドニゾロン10mgを1shotで背部に筋肉内注射すると対照群に比較して総コレステロール値やトリグリセライド値がほぼ倍で、骨頭壊死の発生頻度が総じて50%であった。しかし体重の減少即ち、異化の亢進は体重200gのラットにメチルプレドニゾロン10mgを1shot投与が過多と考えられ、減量投与や投与時期などの検討が必要である。本研究の結果は平成13年第37回高血圧自然発症ラット(SHR)学会総会で発表した。平成14年度平成13年度のA),B)についてその再現、発展を目指し、研究した。長崎大学医学部附属実験動物施設で牡SHRSP/Nagasakiを約100匹使用し、生後15週齢で処置を開始し19週齢にてエーテル麻酔下に屠殺し、血中脂質濃度電解質濃度測定、大腿骨を摘出し、10%ホルマリン固定し、脱灰切片を作製観察した。15週齢からNOS阻害薬(NG-nitro-L-arginine)含有高コレステロール飼料(HFC食)投与群(HFC食群)Steroid Hormone皮下注射を加えたHFC食投与群(Steroid Hormone投与+HFC食群)Steroid Hormone皮下注射を加えた通常SP飼料で飼育する群(Steroid Hormone投与群)control群は通常SP飼料で飼育した。以上からSHRSPの大腿骨頭壊死に発生機序に血管内皮特にNOや高脂血症及びSteroid Hormoneの関与が考えられた。本研究の結果は2002年国際整形外科基礎学術集会(SIROT)及び第17回日本整形外科基礎学術集会で発表した。今年度の本研究の具体的な目標は下記のA)とB)の確立、大腿骨頭壊死の検討することである。(1)生後14週齢の牡SHRSP/Izmを約10匹SHR等疾患モデル共同研究会(SHRラット共同研)から購入し、長崎大学医学部附属実験

動物施設で15週齢からNOS阻害薬(N^G-nitro-L-arginine)含有飼料を与え、17週齢にてエーテル麻酔下に屠殺し、血中脂質濃度電解質濃度測定、大腿骨を摘出し、10%ホルマリン固定し、脱灰切片を作製した。2)比較対照群として通常SP飼料で飼育する群を設定した。体重と血圧:増加傾向がみられ、血液生化学検査:総コレステロール値やトリグリセライド値が対照群の倍値に上昇し高脂血症を呈したが、電解質は正常であった。大腿骨頭の壊死の頻度は対照群が0%に比して75%であった。大腿骨頭血管の光顕観察(H&E染色)ではNOS阻害薬投与による影響は見出せなかった。B)ステロイドホルモン皮下注射の条件設定SHRSP/Nagasaki牡ラットに酢酸メチルプレドニゾロン10mgを1 shotで背部に筋肉内注射すると対照群に比較して総コレステロール値やトリグリセライド値がほぼ倍で、骨頭壊死の発生頻度が総じて50%であった。しかし体重の減少即ち、異化の亢進は体重200gのラットにメチルプレドニゾロン10mgを1shot投与が過多と考えられ、減量投与や投与時期などの検討が必要である、本研究の結果は平成13年第37回高血圧自然発症ラット(SHR)学会総会で発表した。感染症発生のためにSHRラット共同研からSHRSP/Izmを購入不可能となり、実験が途中停滞した。今後実験遂行、進展予定である。通常及び免疫染色の為の永久薄切切片作製の為パラフィン封埋器も購入した。平成14年度の研究実施計画:平成13年度の研究実施計画であるB)Steroid Hormone皮下注射の条件設定A),B)についてその再現、発展を目指し、研究した。長崎大学医学部附属実験動物施設で牡SHRSP/Nagasakiを約100匹使用し、生後15週齢で処置を開始し19週齢にてエーテル麻酔下に屠殺し、血中脂質濃度電解質濃度測定、大腿骨を摘出し、10%ホルマリン固定し、脱灰切片を作製観察した。(4)control群として通常SP飼料で飼育する群を設定した。以上からSHRSPの大腿骨頭壊死に発生機序に血管内皮特にNOや高脂血症及びSteroid Hormoneの関与が考えられた。本研究の結果は2003年国際整形外科基礎学術集会(SIROT)及び平成14年第17回日本整形外科基礎学術集会で発表した。
ウイルス感染に対する有性・無性繁殖の抵抗性：森林に自生するヤマノイモにおける検証

遺伝的多様性の高いヤマノイモ集団ほどCYNMVやJYMVの感染率が低いという仮説は棄却され、病原体=赤の女王モデルが野外において単純に成り立つわけではないことが示された。アブラムシのウイルス保有は30分程度で検出できなくなるため、ヤマノイモが高密度絵存在するかどうかが感染率に影響を与える可能性がでてきた。ウイルス感染株の地下部への資源配分はウイルス感染株よりもむしろ大きいことが明らかとなった。温帯植物の約7割は有性繁殖と無性繁殖の両方の繁殖戦略を保持している。有性繁殖は無性繁殖に比べて2倍のコストがかかる。しかし、病原体や寄生者に対抗進化できるために無性繁殖と比べて有利であるという説(病原体=赤の女王モデル, Parasite Red Queen model; Hamilton 1990)が存在する。この説では稀な対立遺伝子を持つ植物個体ほど有利になるため、有性繁殖によって遺伝的変異が生み出される状況がウイルスに抵抗性のある状態となる。この説の信憑性は高いが野外集団における検証例は少ない。そこで、森林に自生するヤマノイモとヤマノイモえそモザイクウイルス(Chinese yam necrotic mosaic virus: CYNMV)、ならびにヤマノイモモザイクウイルス(Japanese yam mosaic virus: JYMV)を用いて、ヤマノイモの種子とムカゴを介したウイルスの感染拡大メカニズムを明らかにするとともに、ウイルスの感染の有無がヤマノイモ個体の適応度に与える影響を評価することにした。こうした研究は、生息地の劣化や個体群の縮小に伴い、無性繁殖のみで個体群が維持されている植物におけるウイルス感染拡大リスクの危険性を明らかにできる。本年度は、課題の主たる実行者が半年間、育児休業中であったため、野外調査が十分実施できなかった。ただし、ヤマノイモの遺伝的多様性とウイルスの遺伝的多様性および感染率の集団間変異を明らかにするための葉のサンプリングおよびムカゴ採取を行なった。今後、これらの葉を遺伝解析する予定である。また、共同実験者と研究課題について議論し、野外調査の遅れを取り戻す方法について相談した。しかし、病原体や寄生者に対抗進化できるために無性繁殖と比べて有性繁殖は有利であるという説、病原体=赤の女王仮説が存在する。そこで、種子繁殖とは別に、ムカゴでクローン繁殖するヤマノイモ4個体群(秋田、つくば、京都、岡山)の遺伝的多様性とウイルス感染率の関係を明らかにする。ウイルスについてはJYMVとCYNMVを対象とした。200平方メートルに存在する全てのヤマノイモ個体の葉をサンプリングし、状態(種子実生、実生、ツル)、性(オス、メス、非開花)、ウイルス病徴の有無を野外にて記録した。ヤマノイモの遺伝的多様性はマイクロサテライト8遺伝子座の多様性に基づいて算出し、ウイルスの感染率はRT-PCRやLAMP法による判定に基づいて算出した。感染率には個体群間で大きな変異があり、高いところでは、8割を超えていた。現在のところ、病原体=赤の女王仮説を支持する結果は得られていない。今後、解析個体群を増やすとともに、アブラムシの水平感染率についても考慮する必要があると考えられた。本年度は、ヤマノイモの遺伝的多様性とウイルスの遺伝的多様性および感染率の集団間変異を明らかにする予定であったが、課題の主たる実行者が妊娠中であったため、調査地の選定は行なえたものの、野外調査が十分実施できなかった。そこで、葉へのウイルス感染を野外にて簡易に判定できる手法の確立を行なった。

野生植物の個体群動態に影響する主要な要因の1つであるウイルスの感染拡大メカニズムを理解することは重要であるが、研究は不十分である。特に、温帯植物の約7割が行なっている無性繁殖による感染拡大に関する知見は少ない。森林に自生し、種子による有性繁殖とともにムカゴによる無性繁殖を行なうヤマノイモ自生個体群を用いて、JYMV,ChyNMVの両ウイルスが有性繁殖と無性繁殖を介して広がるメカニズムを明らかにするとともに、ウイルス感染によるヤマノイモの適応度の減少程度を評価することが目的である。ヤマノイモのウイルス感染経路にはムカゴを通じた垂直伝播経路とアブラムシの吸汁による水平伝播経路(ウイルス葉で吸汁したあとにウイルスフリー葉に吸汁することで感染が広がる経路)が想定されていた。とくに、水平伝播経路では移動能力が高く探索吸汁を繰り返す有翅アブラムシの寄与が大きいと考えられている。本研究結果から、8月から10月の間にわずかであったが、新規感染が発見され、ヤマノイモ野生個体群においてもウイルスの水平伝播経路が確認された。一方でウイルスに感染したヤマノイモ個体は弱光条件、低養分条件下では、ウイルスに感染しなかった場合に比べて遜色ない成長を行ったことから、野生植物の個体群動態に与える影響はウイルス種やウイルスとの共進化の歴史を再考するべきかもしれない。森林生態学課題の主たる実行者が半年間、育児休業中であったため十分な野外調査が困難であった。また、実験についても育児休業中であったこと、職場復帰後しばらくは常に子から絶え間なく風邪をもらい、十分に行なうことが出来なかった。課題の主たる実行者が半年間、育児休業中であったため十分な野外調査が困難であった。しかし、H25年度は遅れを取り戻すべく、調査と実験をすすめ、研究が進展した。ただし、ウイルス判定の試薬にコンタミが生じ、原因究明のため、若干、実験の遅延がまだ生じている。また、想像以上に地元サイトでウイルス罹病率が高く、操作実験がしにくい状況となっている。課題の主たる実行者が妊娠中のため、十分な野外調査が困難であった。また、実験についても産休に入ったため、予備実験以外、行なうことが出来なかった。課題の主たる実行者が育児休業中であったため、十分な野外調査や実験が困難であったが、今年度は調査・実験等も推進可能であり、予定よりもエフォートを割いて研究を行ないたい。今年は学生を一人、科研研究のために確保しており、また子育て環境も整いつつあり、研究の進展が期待できる。さらに実験や調査に時間の確保をしていきたい。また、論文作成も行うために、関連分野の論文も読み進めているところである。
糖尿病の新規時間治療開発に向けた視床下部オレキシンによる体内時計の同調機構の解明

体内リズムの維持が糖尿病を防止する機序を解明するため、睡眠・覚醒リズムを調節する視床下部オレキシン系の意義を検証した。その結果、マウスにおいてオレキシンが自律神経系を介して肝糖新生を二方向性に調節し、覚醒期のエネルギー供給と休息期の血糖降下の両者に寄与することを見出した。また肥満病態において、オレキシンは投与時刻依存的に高血糖を改善した。したがって、オレキシンは糖尿病に対する時間治療の標的と考えられる。体内時計を基盤とした概日リズムは生体のグルコース恒常性の維持に必須である。本研究では糖代謝リズムの統合機構を解明するため、睡眠・覚醒リズムとエネルギーバランス調節の両者に関わる視床下部オレキシンの役割に着目した。6か月齢のオレキシン欠損(OXKO)マウスでは血糖値の日内リズムの消失と肝インスリン抵抗性の増大が誘発されるので、本年度はこれらの異常の因果関係を検討した。その結果、3か月齢のOXKOマウスでは肝インスリン抵抗性の増大に先行して、血糖値の日内変動の振幅が減少すること、肝臓における時計制御遺伝子(Rev-erbα, RORα)および糖新生律速酵素(Pgc1α, glucose-6-phosphatase)の発現量の日内変動が異常を呈することを認めた。代謝測定システムを用いた検討では、3か月齢のOXKOマウスの摂食、飲水、自発運動、およびエネルギー消費の日周リズムには異常は認められなかった。また血清インスリン、グルカゴンおよびコルチコステロン値にも血糖リズムを破綻させる異常は認められなかった。したがって、視床下部オレキシンは肝糖新生の日内リズムの制御に重要であり、その機構には自律神経系の介在が示唆された。一方、2型糖尿病db/dbマウスは定常的な高血糖を示すが、オレキシンAを覚醒期(暗期)に1日1回連続的に脳室内投与すると血糖値の日内リズムが形成され、明期の血糖値が低下した。休息期(明期)にオレキシンAを連続投与した場合では高血糖の改善効果は限定的であった。このように、オレキシンAによる中枢性の糖代謝調節作用は投与時刻依存的であることが示された。以上より、視床下部オレキシン神経系は睡眠・覚醒リズムに加えて肝糖新生の日内リズムの調節にも関与しており、本機構の破綻は休息期の血糖上昇や肝インスリン抵抗性の増大の誘発要因となる可能性が示唆された。体内時計による概日リズムは生理機能の維持に必須であり、体内時計の撹乱は肥満や2型糖尿病のリスク要因である。そこで糖代謝に関わる各臓器の日内リズムを調節する機構を明らかにするため、睡眠・覚醒リズムやエネルギーバランス調節に関わる視床下部オレキシン神経系の生理的意義を検討した。まず、6ヶ月齢の野生型(WT)マウスとオレキシン欠損(OXKO)マウスの血糖値の日内変動を解析した結果、WTマウスの血糖値は暗期(覚醒期)で増加し明期(休息期)で低下する日周リズムを示したが、OXKOマウスでは日内変動が消失し、特に明期において高血糖と高レプチン血症が認められた。なお血清インスリン値やコルチコステロン値には異常は認められなかった。小動物代謝測定システムを用いてOXKOマウスの摂食量、飲水量、自発運動量、酸素消費量およびエネルギー消費量の日内変動を解析した結果、これらの日内変動の振幅はWTマウスよりも低下したが、日内リズムの周期には異常は認められなかった。したがって、オレキシンは食事性リズムとは独立した機序で糖代謝調節に影響を与えると考えられる。また、恒明条件下ではWTマウスの血糖値の日内変動のみ障害されたことから、OXKOマウスにおける血糖リズムの異常はオレキシン欠損に伴う光同調機構と糖代謝調節機構の間の機能的連係の破綻により誘発されると考えられる。さらに、OXKOマウスの末梢組織における時計遺伝子および時計制御遺伝子の発現量をRT-PCR法で解析した結果、OXKOマウスの骨格筋では異常は認められなかったが、OXKOマウスの肝臓では暗期におけるPer2, PPARγ, PGC1αおよびNAMPTの発現に異常を認めた。以上より、内因性のオレキシンは少なくとも肝臓の日内リズムの形成を促進し、肝機能のリズムを睡眠・覚醒リズムと同調させることでグルコース恒常性の維持に寄与することが示唆された。体内時計を基盤とした生体リズムは糖尿病の発症防止に重要な役割を果たしているが、その機序は不明である。そこで本研究では、体内時計の支配下で睡眠覚醒リズムやエネルギー代謝を制御する視床下部オレキシン神経系に着目し、グルコース恒常性の維持機構における役割を検討した。まず、オレキシンの作用不全が糖代謝に与える影響を検討した結果、オレキシン欠損マウスでは3ヶ月齢の段階で血糖値の日内リズムが消失し、6ヶ月齢に加齢すると明期(休息期)で高血糖を呈した。

これらの異常は摂食、自発運動およびホルモン(インスリンなど)の日内リズムとは独立であり、肝臓の時計遺伝子(Per2など)、インスリンシグナル伝達因子IRS2、および糖新生律速酵素の日内変動の異常との関連を認めた。また(骨格筋よりも早期に)肝臓のインスリン抵抗性の増大を認めた。その機序を解析した結果、オレキシン、オレキシン1型受容体およびオレキシン2受容体欠損マウスのいずれにおいても肝臓のインスリン抵抗性に関わる小胞体ストレスのマーカー(CHOPなど)が増加し、電子顕微鏡解析においても小胞体の異常な膨潤を認めた。一方、2型糖尿病db/dbマウスに対してオレキシンを生理的分泌様式に即して暗期(活動期)に投与すると血糖リズムが形成され、特に明期(休息期)においてインスリン抵抗性促進因子(JNK活性化など)や糖新生律速酵素の低下により高血糖が改善された。この血糖改善効果は投与時刻依存的であった。副交感神経肝臓枝切除および自律神経作動薬・遮断薬を用いた検討により、オレキシンは自律神経バランスの日周性調節を介して肝糖新生を制御し、血糖リズムの形成や休息期の過剰な糖新生の防止に寄与することが示された。以上より、視床下部オレキシン系は、体内時計や睡眠覚醒リズムと糖代謝リズムを同調させることで、グルコース恒常性を維持する役割を果たしていることを明らかにした。医歯薬学平成24年度科学研究費助成事業(学術研究助成基金助成金)交付申請書において、平成25年度以降の研究実施計画に記載した通り、本年度は、「末梢時計の破綻した糖尿病マウスに対するオレキシンの治療効果の時間薬理学的解析」を行った。その結果、研究開始時点で予測した通り、2型糖尿病モデルdb/dbマウスにオレキシンを投与すると抗糖尿病効果が認められ、しかもその効果は投与時刻依存的であることを見出した。またオレキシンの欠損により、まず血糖リズムが消失し、その後肝インスリン抵抗性が生じることを実証した。このように本年度までの研究により、オレキシンが生体リズムに合わせて糖代謝リズムを制御することでインスリン感受性の維持に寄与することを突き止めた。これらの結果は当該助成事業の中核となる成果であり、平成26年度では本年度までの成果をさらに発展させるための解明研究を計画通り実施することが可能となった。平成24年度科学研究費助成事業(学術研究助成基金助成金)交付申請書において、平成24年度の研究実施計画に記載した通り、本年度は、オレキシンの欠損に伴う末梢時計遺伝子の発現変化の解析を行った。その結果、研究開始時点で予測した通り、オレキシン欠損マウスでは末梢組織(特に肝臓)の時計遺伝子の発現様式に異常が生じ、血清パラメータの日内変動にも異常を来すことを実証した。また、オレキシン欠損に伴うこれらの異常と明暗サイクルおよび食事リズムの関係を明らかにした。このように本年度の研究により、内因性のオレキシンが糖代謝に関わる末梢組織のリズム制御に必須であることが示されたことから、平成25年度以降も引き続き、糖尿病の新規時間治療の開発に向けた視床下部オレキシンによる体内時計の同調化機構の解明研究を計画通り実施することが可能となった。平成24年度科学研究費助成事業(学術研究助成基金助成金)交付申請書に記載した通り、平成26年度においては、オレキシンによる交感神経/副交感神経のバランス変換を介する末梢時計の制御機構の解明研究を実施する。