hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
配位高分子/半導体ヘテロ接合ナノ薄膜の創製とその電子/ホール制御機能

本研究では、プルシアンブルー(PB)のFeをCoに一部置換したCo-PBAナノ結晶薄膜の低過電圧OER(水の4電子酸化によるO2発生)活性の発現機構を明らかにするため、n型半導体であるZnO膜とのヘテロ接合によって生じるホールブロッキング機構に着目した。ITO電極基板に積層したZnO半導体膜の構造が、そのOER特性に影響することが分かった。独自の低温・溶液塗布法で作製した多孔質ZnO薄膜と真空スパッタ法で作製した緻密ZnO薄膜を使って、Co-PBAナノ結晶膜のOER活性を比較した。いずれのZnO薄膜でも、還元側では、ヘテロ接合によるホールブロッキングが働き、Co-PBA薄膜への不可逆な電子移動が生じ、酸化側では、低過電圧でOER活性を示した。触媒電流を比較すると緻密ZnO薄膜は多孔質ZnO薄膜に比べて小さいことが分かった。緻密ZnO薄膜では、OER触媒開始電圧には大きな変化がないが、触媒電流が膜厚に依存し、膜厚が大きくなると小さくなった。ZnO薄膜の多孔質構造と緻密構造でのOER触媒活性の違いを理解する上で、ZnO薄膜の結晶成長の異方性、表面積、電解質のイオンの出入りに基づき、OERに伴う酸化リーク電流の発生の検証を進めた。また、Co-PBAの金属種の酸化状態と印加電位依存についても、紫外可視吸収スペクトルやIRスペクトルから明らかにすることができた。一方、このITO/ZnO/Co-PBAヘテロ接合膜のOER触媒活性の耐久性が低いことが分かった。ZnO薄膜のITOからの剥離することがその原因の1つであることが分かった。そこで、本研究では、各種遷移金属イオン種のOER活性に与える電極基板依存性について明確化することを新たな方針として定め、電極基板は、特に、OER活性触媒で利用価値が高く金属ー空気電池で実用化に直結する炭素多孔質膜(カーボンペーパー)を中心に研究を開始した。研究実績で示したように、ZnO薄膜を用いて、そのCo-PBA薄膜とのヘテロ接合によるホールブロッキングが働き、Co-PBA薄膜への不可逆な電子移動が起こり(整流性の発現)、それが、低過電圧でOER活性に繋がったことを、Co-PBAの金属種の印加電位に対する酸化状態の変化から明らかにすることができた。一方、このITO/ZnO/Co-PBAヘテロ接合膜のOER触媒活性の耐久性が低いことが分かってきた。これらの研究結果と知見は、新たな高耐久性・低過電圧OER触媒の開発に向けて、申請者らが独自に開発した「金属種の組み合わせと組成比を自在に制御したPBAナノ結晶の作製」と「それらが溶剤に独立分散したインクの作製」技術を利用・発展させる新たな研究戦略へと繋げることができた。そこで、遷移金属イオン種とその組み合わせによるOER活性に対する電極基板依存性を明確化し、その基礎的データを、現在、集積している。また、電極基板として、特に、OER活性触媒で利用価値が高く金属ー空気電池で実用化に直結する炭素多孔質膜(カーボンペーパー)を中心に研究を開始している。OER触媒では、「低過電圧」・「高耐久性」・「ユビキタス金属種とその組み合わせ」が必須である。これまでの研究経過を踏まえ、複数のユビキタス金属種を任意の比率で均一に取り込むことができ、且つ、そのナノ結晶を分散液として扱うことができるPBAに着目する。具体的には、カーボンペーパーを中心に、PBAの金属種の組み合わせ、その金属組成比に依存したOER触媒能を系統的に評価・集積するため、研究計画を策定した。(1) PBAと比較するため、単純な金属イオン種を含む希釈溶液(単原子から三元系まで)を用いて、カーボンペーパー上に塗布し、そのOER触媒活性・耐久性・再現性を明らかにし、これを基礎データとする。(2) (1)に基づき、有望な金属種とその組み合わせを選定し、それらの組成を再現するPBAナノ結晶を作製し、そのキャクタリゼーションを行う。(3)作製したPBAナノ結晶の分散液を作製し、カーボンペーパーにこれを担持し、その担持状態を電子顕微鏡観察などを通じて明らかにする。(4)担持したPBAナノ結晶のOER触媒能を評価する。OER触媒評価において、電解質をKOHアルカリ水溶液とした場合、PBAが加水分解し、アモルファス水酸化物化することが想定されるため、その構造変化について明らかにしていく。また、大気加熱分解により複合酸化物化し、そのOER触媒能とも比較する。(5)カーボンペーパー上で最適化されたPBA及びPBA由来のOER触媒を見出した時点で、Znー空気電池を作製し、その二次電池特性を評価する。これらの結果に基づき、更なる、OER機能の向上を目指し、カーボンペーパー上で、ホールブロッキング機能を有する無機半導体材料とPBAナノ結晶をヘテロ接合した触媒系を構築し、そのキャクタリゼーションと酸化還元特性(整流性)の発現やOER特性に与える効果を明らかにする。

独自の低温・溶液塗布法で作製した多孔質ZnO薄膜と真空スパッタ法で作製した緻密ZnO薄膜を使って、Co-PBAナノ結晶膜のOER活性を比較した。いずれのZnO薄膜でも、還元側では、ヘテロ接合によるホールブロッキングが働き、Co-PBA薄膜への不可逆な電子移動が生じ、酸化側では、低過電圧でOER活性を示した。触媒電流を比較すると緻密ZnO薄膜は多孔質ZnO薄膜に比べて小さいことが分かった。緻密ZnO薄膜では、OER触媒開始電圧には大きな変化がないが、触媒電流が膜厚に依存し、膜厚が大きくなると小さくなった。ZnO薄膜の多孔質構造と緻密構造でのOER触媒活性の違いを理解する上で、ZnO薄膜の結晶成長の異方性、表面積、電解質のイオンの出入りに基づき、OERに伴う酸化リーク電流の発生の検証を進めた。また、Co-PBAの金属種の酸化状態と印加電位依存についても、紫外可視吸収スペクトルやIRスペクトルから明らかにすることができた。一方、このITO/ZnO/Co-PBAヘテロ接合膜のOER触媒活性の耐久性が低いことが分かった。ZnO薄膜のITOからの剥離することがその原因の1つであることが分かった。そこで、本研究では、各種遷移金属イオン種のOER活性に与える電極基板依存性について明確化することを新たな方針として定め、電極基板は、特に、OER活性触媒で利用価値が高く金属ー空気電池で実用化に直結する炭素多孔質膜(カーボンペーパー)を中心に研究を開始した。研究実績で示したように、ZnO薄膜を用いて、そのCo-PBA薄膜とのヘテロ接合によるホールブロッキングが働き、Co-PBA薄膜への不可逆な電子移動が起こり(整流性の発現)、それが、低過電圧でOER活性に繋がったことを、Co-PBAの金属種の印加電位に対する酸化状態の変化から明らかにすることができた。一方、このITO/ZnO/Co-PBAヘテロ接合膜のOER触媒活性の耐久性が低いことが分かってきた。これらの研究結果と知見は、新たな高耐久性・低過電圧OER触媒の開発に向けて、申請者らが独自に開発した「金属種の組み合わせと組成比を自在に制御したPBAナノ結晶の作製」と「それらが溶剤に独立分散したインクの作製」技術を利用・発展させる新たな研究戦略へと繋げることができた。そこで、遷移金属イオン種とその組み合わせによるOER活性に対する電極基板依存性を明確化し、その基礎的データを、現在、集積している。また、電極基板として、特に、OER活性触媒で利用価値が高く金属ー空気電池で実用化に直結する炭素多孔質膜(カーボンペーパー)を中心に研究を開始している。OER触媒では、「低過電圧」・「高耐久性」・「ユビキタス金属種とその組み合わせ」が必須である。これまでの研究経過を踏まえ、複数のユビキタス金属種を任意の比率で均一に取り込むことができ、且つ、そのナノ結晶を分散液として扱うことができるPBAに着目する。具体的には、カーボンペーパーを中心に、PBAの金属種の組み合わせ、その金属組成比に依存したOER触媒能を系統的に評価・集積するため、研究計画を策定した。(1) PBAと比較するため、単純な金属イオン種を含む希釈溶液(単原子から三元系まで)を用いて、カーボンペーパー上に塗布し、そのOER触媒活性・耐久性・再現性を明らかにし、これを基礎データとする。(2) (1)に基づき、有望な金属種とその組み合わせを選定し、それらの組成を再現するPBAナノ結晶を作製し、そのキャクタリゼーションを行う。
多孔質材料中の音波の屈折現象の検証と軽量2重壁への多孔質材挿入効果の解明

代表的音響材料である多孔質材料中での音波の速度は空気中よりも低く、多孔質材料に音波が斜め入射する場合に屈折現象が生じると推測されるが確認されていない。この検証を本研究の課題として屈折現象を実験実証した。また、軽量2重壁への多孔質材料の挿入による遮音性能の向上効果に関し、効果の定量的把握方法の確立を2つ目の課題として屈折透過する音波の伝搬経路の距離に応じた透過減衰値が効果に対応することを確認した。空気中よりも音波の伝搬速度が遅くなる特性を持つグラスウールやロックウールで代表される多孔質材料中に音波が入射した場合に、音波屈折が予想されるがこれまで検証例がなく、軽量2重壁への多孔質材挿入効果のモデルも確立されていない。この状況に対し、一軸指向感度特性を有する粒子速度センサーを利用して実態解明することを研究目的とした。まず、床面にグラスウール(密度32kg/m^3)を厚く積層配置して、試料から1m程度上部に5個のスピーカを離散配置して垂直条件から水平条件まで10度程度の間隔で音波を空気中からグラスウール試料へと斜めに入射させ、試料表面から0(試料無),25,50,75mm下部にセンサーを直交2方向ごとに配置、2次元伝搬特性を観測して、各成分ごとの伝搬強度と音波の進行方向を分析し、試料の無い場合と比較して屈折現象の有無を検証した。得られた結果の主なものとして、5スピーカ全駆動による疑似平面波入射と1個のみ駆動した点音源入射とも、水平成分の方がより減衰する傾向があり、音波は法線方向に近づくように進行方向が変化、光と同様に屈折現象が低い周波数から高い周波数まで認められ、例えば水平に近い80度入射の場合でも60度方向に進む結果が確認できた。グラスウール内の音波伝搬に伴う減衰は周波数が高い程、入射角度が水平に近いほど減衰が認められた。試料厚さが50mmで2kHz程度の周波数では垂直入射で数dB、80度入射条件で10数dBの減衰が認められ、軽量2重壁中空部へのグラスウール挿入効果はこの減衰値程度と想定できる。また、音波が板材料とグラスウール層を透過して透過側の2枚目へ到達するとコインシデンス周波数は高い側に僅かつれる効果も加わり、コインシデンス効果による遮音低下が抑制され、見掛け上の遮音性能向上効果も加わる様に推測される。これらの考察から定量的モデルの構築が期待できる。音波の伝搬速度が空気中よりも遅いグラスウールやロックウールで代表される多孔質材料へ音波が斜め入射した場合には音波屈折が予想されるが、これまで検証例がなく、軽量2重壁への多孔質材挿入効果の定性的定量的モデルも確立されていない。この状況に対し、一軸指向感度特性を有する粒子速度センサーを利用して実態解明することを研究の目的とした。空気中から積層したグラスウールへ音波を入射させ、粒子速度センサーの指向感度を水平・垂直の直交2方向に向けて音響観測して屈折現象の生じることを確認してきた。ただし、屈折後の音波が透過側板材料に生じるコインシデンス効果やグラスウール付加による減衰の影響を正確には把握できなかった。屈折で垂直に近づく伝搬でもコインシデンス周波数の移動の有無について確証が得られない原因は、代表的な石こうボードのコインシデンス効果のピーク周波数が鋭くないと判断し、本年度は顕著に振動励振されるガラス板を対象に変更した。水平配置のガラス板上の強く励振される周波数を質量負荷が無視できるレーザー振動計を用いて把握する実験を行った。この結果、4mmガラス板に音波が水平入射した場合、理論コインシデンス周波数の2880Hzに対して、3100Hzに励振振動が観測され、さらにガラス前面をグラスウールで覆うと3500Hzに励振振動が移り20dB程度の振動の減衰低下が観測された。これは、グラスウールの複素伝搬定数の観測値から屈折角やその角度方向での伝搬減衰値を推定した結果と概ね対応する。すなわち、グラスウールを透過後にコインシデンス周波数はやや高周波数側に、付加搬減衰は屈折後の斜透過方向の減衰と推定できると示唆された。以上によりコインシデンス効果による遮音低下は多孔質材料の挿入により抑制され、見掛け上の遮音性能向上効果も加わる様に推測される。これらの考察から軽量2重壁の定量的モデルの構築が期待できる。
ヒト主要組織適合抗原複合体の総合的研究

本研究組織はヒト主要組織適合抗原複合体の構造、発現調節、生物学的機能および臓器移植における拒絶反応の機序を解析することにより集団遺伝学、進化遺伝学、免疫遺伝学、臨床遺伝学および臓器移植学の分野でHLAを総合的に研究するために編成され、補助金は以上の目的を達成するための会議費として使用された。2回の会議により、以下のような研究支援体制が整備された。(1)人類集団中に存在する、ほとんどすべてのHLAクラスII遺伝子に関するホモ接合体Bリンパ芽球様細胞株が全世界の研究室より収集され、これを必要とする研究者に供給する体制ができた。(2)HLA遺伝子およびこれをマウスL細胞に発現させたトランスフェクタントを全世界より収集し利用可能とした。(3)HLAアロ抗原に特異的な単クロ-ン抗体を収集し利用可能とした。(4)HLAトランスジェニックマウスを収集中である。この他、会議では、1991年国際組織適合性ワ-クショップの役割分担と相互間の連系について討議し、さらにHLA研究の最新情報および今後の研究方針について活発な討論を行った。
会計情報と企業価値-利益調整と資本市場の観点から

本研究では、日本企業の会計情報と企業価値の関連について実証分析を行った。その結果、次の3点が明らかになった。第1に、独立性の高い社外役員は企業価値を高めることが確認された。第2に、アナリストが増えるほど、利益減少型の利益操作が行われることが明らかになった。第3に、日本企業は他の先進国の企業よりも、近視眼的な投資行動が行われていることが示された。平成20年度には、(1)保守主義会計、(2)社外役員と企業価値、(3)アナリストと研究開発投資、という3つについて研究を行い、論文を公表した。まず、保守主義会計(「保守主義の実証研究-経済的合理性を中心に」)では、保守主義の定量化と経済的合理性という2つの論点を議論の俎上にあげた実証研究に的を絞り、保守主義をめぐる実証研究を俯瞰した。そのうえで、会計基準設定に対するインプリケーションについて議論を行った。次に、社外役員と企業価値(「社外役員の独立性と企業価値・業績」)については、2006年5月より公表されるようになったコーポレート・ガバナンス報告書で開示された情報を用い、社外役員の独立性と企業価値・業績に関する実証分析を行った。分析の結果、次の2点が明らかになった。1つは、社外取締役は親会社など特定の利害関係者ではない独立性のある者のみが、高い企業価値をもたらすことである。いま1つは、企業業績には独立性はなくとも事業理解度の高い社外監査役が正の影響を与えることである。最後に、アナリストが利益調整に与える影響(「アナリスト・カバレッジと利益調整」)については2つの仮説を設定し、実証研究を行った。1つは利益調整抑止仮説であり、いま1つは増益型利益調整支援仮説である。実証分析から、いずれの仮説も支持されず、減益型利益調整支援仮説という新たな仮説が導かれた。すなわち、アナリストが多い企業ほど、異常会計発生高が小さいのである。こうした結果について、本研究ではアナリストは保守的な会計処理方法を選好するという解釈を提示した。平成21年度の研究では、次の3つの成果があった。第1に、FASBが07年11月に公表した予備的見解「資本の特徴を有する金融商品」について検討した。この見解は、金融商品の経済的実態を変えずに法形式を変更することで会計上の区分を操作すること、すなわちストラクチャリングを防止する必要性が挙げられている。しかし、経営者による会計上の操作の余地という意味でのより広義のストラクチャリングには、FASBが懸念しているストラクチャリング以外にもさまざまな次元のものがあり得る。そして、そうしたものの一部は、FASBが提案する基本的所有アプローチによっては改善されず、別途の会計基準の整備が必要であることを指摘した。第2に、アナリスト・カバレッジが利益調整に与える影響について分析を行い、アナリストが多い企業ほど、異常会計発生高が小さいことを明らかにした。こうした結果について、本稿ではアナリストは保守的な会計処理方法を選好するという解釈を提示する。第3に、研究開発投資と業績予想の頻度について分析し、上方修正の頻度が多いほどR&D投資に対して消極的になり、下方修正の頻度が多いほどR&D投資に対して積極的になる、というトレードオフ仮説を支持する結果が得られた。経営者による業績予想によって、R&D投資をめぐる近視眼的もしくは短期的行動を助長されている可能性がある。平成22年度の研究では、次の2つの成果があった。第1に、投資政策と配当政策の国際比較を実施した。具体的には、日本、アメリカ、カナダ、イギリス、フランス、韓国の上場企業について約20年間の分析を行った。投資政策に関する分析からは、日本企業は諸外国に比べて、設備投資や研究開発投資を削減する傾向が強いことが確認された。配当政策に関する分析から、諸外国では配当を支払う企業が減少傾向にあるのに対して、日本では配当を支払う企業が多いことが判明した。他のデータも考慮すると、日本企業の経営者は近視眼的行動をとっていると解釈することができ、日本企業の競争力回復のためには経営者に長期的視野が求められるという示唆が得られた。第2に、ディスクロージャーに優れた企業の経営者予想について、期初の予測誤差と期中の業績修正行動の特徴を分析した。実証分析から、ディスクロージャーに優れた企業は、期初に保守的な業績予想を開示し、期中において経営者予想を小幅上方修正し、その修正幅は相対的に小さいことが明らかになった。期初予想を保守的に公表し、期中に小幅上方修正する経営者予想のマネジメントは、投資家の期待を上方へ誘導する効果を持つと考えられる。このことから、ディスクロージャーに優れた会社は、予想を公表することで投資家にサプライズを与えることを防ぐだけでなく、より戦略的に投資家の期待をマネジメントしているといえる。これに対し、ディスクロージャーが優良でない企業は、期初予想の修正幅は大きく、期初予想を実績が下回り、期中に大幅下方修正を行う傾向があることも明らかになった。
子どもの学校適応に必要な行動および感情コンピテンスについての実証アセスメント研究

大對は学校適応を「個人の行動と学校環境とのポジティブな相互作用」と定義し、学校適応に関する先行研究から得られた知見をまとめ、「学校適応アセスメントのための三水準モデル」を構築した(大対・大竹・松見,印刷中)。三水準モデルでは、水準1として子どもの個人的行動特徴、水準2として子どもの行動の学校環境における機能性、水準3として子どもの主観的学校適応感という三つの水準から学校適応をアセスメントすることを提案している。このように複数の水準からアセスメントを行う理由は、学校適応が子どもの行動特徴のみによって決定されるものではなく、その行動へ環境からどのような働きかけがあるかという行動と環境との相互作用から決定されるものであると考えているからである。本年度は特に幼児期から小学校入学への移行に伴う適応について、水準1と水準2に焦点をあてた行動アセスメントを実施した。幼児期は社会性に関わる行動面、感情面、認知面の発達が著しい時期であり、その個人差も大きいことが分かっている(大対・松見,印刷中)。まず幼児に認知発達および社会性発達のアセスメントを実施し、その中から年齢相応の発達段階よりも発達が遅い子どもを「スクールレディネス低児」として選定した。これらの幼児を小学校入学後に追跡し、レディネス低児と同じ学級の仲間との相互作用について行動観察を行った。レディネス低児1名と仲間6名の7名からなるグループを作り、そのグループで1つのおもちゃを使って遊んでいる様子をビデオカメラで記録した。結果、レディネスの低い子どもは仲間との遊び場面において社会的に不適切な働きかけが多いことが明らかになった。しかし、そのような子どもでも仲間からの効果的な声かけや援助があれば、適応的に遊ぶことができることも示唆される結果が得られた。本研究は、日本行動分析学会第24回大会およびAssociation for Behavior Analysisの第32回会議でポスター発表をした。大対・大竹・松見(投稿中)の「学校適応アセスメントモデル」では、子どもの学校適応を3つのレベルでアセスメントすることを提唱している。レベル1は子どもの行動特徴についてのアセスメント、レベル2は子どもの行動が環境の中でどれほど適応的に機能しているかのアセスメントであり、一般的に教師の評価や仲間からの受容により測定される。レベル3は、子どもが学校を楽しいと感じる程度に関する包括的かつ主観的な評価のアセスメントである。このモデルに基づくアセスメントによって、子どもの学校適応を的確に捉えられるかについて、以下の3つの研究から検証を行った。研究1では、レベル3の指標としてLadd & Price(1987)のSchool Liking and Avoidance Questionnaire(SLAQ)の日本語版を開発し、子どもの学校肯定感に「友人との関係」「教師との関係」「学業」がそれぞれどのように影響を及ぼしているかを検討した。その結果、これら3つの中で「友人との関係」が学校肯定感に最も強い影響を与える要因であることが明らかになった。そこで、研究2では仲間関係に注目し、レベル1のアセスメントとして社会的スキル、レベル2のアセスメントとして仲間からの受容を指標とし、社会的スキルの高い子どもほど仲間に受容され、その結果学校への肯定感も高まるのかどうかを検討した。この結果については現在分析中である。また研究3では、小学3年生の児童を対象に学級単位の社会的スキル訓練(SST)を実施し、介入によって子どもの社会的スキルを高めた結果、仲間関係に改善が見られ、学校肯定感も高まったかを検討した。結果、SSTにより社会的スキルを獲得した児童は仲間関係にも改善が見られ、また学校肯定感の低かった児童に介入後、特に顕著な学校肯定感の向上が見られた。これらの研究は未発表であり、今後学会や論文での発表を計画している。
寝たきり者・高齢者の室内環境を快適にする照明装置の開発

寝たきり者や外出を控える傾向にある高齢者にとって,室内居住空間を快適に保つことは心理的・生理的な観点からも重要である.また,寝たきり者などにとって快適な室内環境を提供する技術は,彼らだけでなく全ての人々に対しても応用できる有用な技術となり得る.そこで,本研究では,寝たきり者に快適な照明を提供するために姿勢にあわせて点灯箇所が変化する照明装置を開発し,その生理的・心理的効果を明らかにすることを目的とする.また,音響などにあわせて光が変化する照明装置を開発し,楽しさなどの感性量向上効果も明確にする.本年度は,研究目的で示した実施内容のうち,時間帯や雰囲気,音響などにあわせて光が変化する照明装置を開発し,それによる楽しさなどの感性量向上効果の明確化を中心に検討を行った.そして,高齢者の精神的支援(楽しさなど)における効果について明確にした.具体的な実施項目は以下の通りである.(1)コンピュータ制御によって照明の強さや光の色,点灯・点滅箇所,数などが時間的に変化する照明装置を開発した.この装置には,音響信号などに応じて変化する機能を持たせている.(2)朝夕などの時間帯により変化する照明に対する疲労感や雰囲気などの感性量を,ポテンショメータなどで時系列データとして測定し,併せてSD法による感性調査も実施した.(3)音響に応じた照明変化に対する感性量を,ポテンショメータなどで時系列データとして測定し,併せてSD法による感性調査も実施した.(4)(2),(3)と同様の照明提示に対し,脳波,脈波,および眼球運動による生体機能を測定し,疲労や感性向上効果との関係を明確にした.寝たきり者や外出を控える傾向にある高齢者にとって,室内居住空間を快適に保つことは心理的・生理的な観点からも重要である.また,寝たきり者などにとって快適な室内環境を提供する技術は,彼らだけでなく全ての人々に対しても応用できる有用な技術となり得る.そこで,本研究では,寝たきり者に快適な照明を提供するために姿勢にあわせて点灯箇所が変化する照明装置を開発し,その生理的・心理的効果を明らかにすることを目的とする.また,音響などにあわせて光が変化する照明装置を開発し,楽しさなどの感性量向上効果も明確にする.本年度は,研究目的で示した実施内容のうち,寝たきり者の姿勢にあわせて点灯箇所が変化する照明装置を開発し,その快適性向上効果の定量化および生体機能特性との関係の明確化を中心に検討を行った.様々な姿勢に対する照明の方向や個数などの物理的な提示条件と人の快適性および生体機能との関連付けを行い,照明-快適性-生体機能の三者の関係を明確にした.具体的な実施項目は以下の通りである.(1)居室内に複数の照明装置を設置し,位置や姿勢を検出してコンピュータによって自動的に照明の点灯箇所および数を制御する装置を開発した.(2)仰向けなどの様々な姿勢に対して読書やテレビ視聴時の最適な照明方向および点灯数を決定した.(3)(2)で決定した各姿勢に対する最適照明提示下において,実際に読書やテレビ視聴を行った場合の疲労度や快適性をアンケート(SD法)により調査した.現在も,継続して調査中である.(4)(3)と同様の最適照明の提示に対し,脳波,脈波,および眼球運動による生体機能を測定し,疲労度との関係を明確にする.脳波および脈波は,現有の設備を使用して測定し,本購入品の眼球運動システムは,読書をする場合などにおける眼球運動を知ることで注視部位や疲労との関係を知るために使用する.現在,測定の一部が終了している.寝たきり者や外出を控える傾向にある高齢者にとって,室内居住空間を快適に保つことは心理的・生理的な観点からも重要である.また,寝たきり者などにとって快適な室内環境を提供する技術は,彼らだけでなく全ての人々に対しても応用できる有用な技術となり得る.そこで,本研究では,寝たきり者に快適な照明を提供するために姿勢にあわせて点灯箇所が変化する照明装置を開発し,その生理的・心理的効果を明らかにすることを目的とする.また,音響などにあわせて光が変化する照明装置を開発し,楽しさなどの感性量向上効果も明確にする.本年度は,研究目的で示した実施内容のうち,時間帯や雰囲気,音響などにあわせて光が変化する照明装置を開発し,それによる楽しさなどの感性量向上効果の明確化を中心に検討を行った.そして,高齢者の精神的支援(楽しさなど)における効果について明確にした.具体的な実施項目は以下の通りである.(1)コンピュータ制御によって照明の強さや光の色,点灯・点滅箇所,数などが時間的に変化する照明装置を開発した.この装置には,音響信号などに応じて変化する機能を持たせている.(2)朝夕などの時間帯により変化する照明に対する疲労感や雰囲気などの感性量を,ポテンショメータなどで時系列データとして測定し,併せてSD法による感性調査も実施した.(3)音響に応じた照明変化に対する感性量を,ポテンショメータなどで時系列データとして測定し,併せてSD法による感性調査も実施した.(4)(2),(3)と同様の照明提示に対し,脳波,脈波,および眼球運動による生体機能を測定し,疲労や感性向上効果との関係を明確にした.
予測と意思決定の神経回路ダイナミクスの解明

聴覚仮想ナビゲーション課題を実行中のマウスの頭頂連合野の二光子顕微鏡による記録実験を行い、ニューロン活動から音源位置を推定するベイズデコーダーにより、音が提示されない期間にも音源位置の予測が更新され、音提示により不確かさが減少するという動的ベイズフィルターを特徴づける振る舞いが確認された。確率報酬による意思決定課題中のラットの線条体ニューロン活動の記録と解析により、背内側線条体に行動価値を表現するニューロンが存在することを明らかにした。また内視鏡型超小型顕微鏡による海馬および線条体の神経活動の光学記録を行い、線条体では報酬予測に応じた活動が条件付学習にともない形成されることを明らかにした。1)頭部を固定したマウスがトラックボール上で歩行運動を行える装置を作製し、間欠的な音刺激の位置が、マウスの歩行方向と距離に応じて移動する仮想ナビゲーション環境の構築を行った。まず、前方からの音刺激に対してマウスが前進運動を行うと水報酬が得られるという課題、次に左右のスピーカーからの音刺激に対して旋回運動を行い、音源が正面に来た状態で停止すると水報酬が得られるという課題の学習に成功した。そのために適切な音刺激の種類の選択、12個のスピーカーからの音量と残響成分により仮想的な音源定位を行うアルゴリズムの開発を行った。さらに、音刺激に対して定型的な行動で報酬に到達できる状況と、音源の推定位置のモデルベースの更新が必要な状況を実現するための条件の検討を進めた。2)行動中のマウスの神経活動の光学計測のため、新たな二光子顕微鏡の作成を行った。また、光学計測のため頭蓋骨を除去しガラス板を埋め込む手術、錐体細胞特異的にカルシウム感受性蛍光色素を発現させるアデノ随伴ウイルスの導入の手術のトレーニングを進めた。その結果、2次運動皮質のII/III層の錐体細胞に蛍光色素を発現させ二光子励起により観測できることを確認した。3)これまで行ったラットの行動データと、大脳基底核ニューロンの多電極記録データの解析を進めた。行動解析により、ラットの行動は単純なモデルフリーの強化学習では捉えきれず、報酬期待値の不確かさに応じて行動選択と学習速度が変化すること、また線条体の腹側部、背内側部、背外側部のニューロンが、報酬予測と行動選択、また行動を変化させる内部状態に関して異なる情報を表現することを明らかにした。1)脳内シミュレーション過程の可視化二光子顕微鏡によるマウスの頭頂連合野および運動前野のニューロン活動の光学記録実験を引き続き行った。特に、マウスが前進すると音源位置が接近し、音源に最接近した時点でリッキングを行うと水報酬が得られるという行動課題に注力した。音を間欠的に与えた場合でも、報酬地点への接近に応じたリッキングの増加が見られることから、マウスは自らの運動と内部モデルにより報酬位置の予測を行っていることが明らかになった。またニューロン活動の解析により、報酬位置に応じて発火するニューロンの一部は、音が与えられない期間にも活動を上昇させることから、これが内部モデルによる状態推定に関連する活動であることが示唆された。2)モデルべースとモデルフリーの意思決定の神経回路意思決定における状態と行動の表現空間を明らかにするため、3次元モーショントラッキング装置によりラットの運動を記録しながら、確率報酬による意思決定課題実験を行った。線条体、運動野、前頭前野の神経活動を多電極記録し解析した結果、それぞれの領野で「右の穴を選ぶ」といったタスクレベルの表現と、「右に旋回する」といった運動レベルの表現が混在していることが明らかになった。今後さらに記録と解析を行い、それぞれの領野における状態と行動の表現の違いを明らかにする予定である。1)脳内シミュレーション過程の可視化:前進すると音源位置が接近し、音源に最接近した時点でリッキングを行うと水報酬が得られるという「聴覚仮想ナビゲーション課題」を実行中のマウスの、頭頂連合野および第2次視覚野のニューロン活動の二光子顕微鏡による記録実験を行った。音信号を連続的に与える条件と間欠的に与える条件を設け、連続音提示条件下での音源位置に応じた各ニューロンの活動特性をまず同定し、ニューロン活動データから音源位置を推定するベイズデコーダーを構成した。その結果、連続音条件だけでなく、間欠音条件においても、頭頂葉のニューロン活動から音源位置のデコーディングが可能なことが明らかになった。このことは、頭頂葉の神経回路で自身の行動をもとに音源位置の変化を予測する内部モデルが動作していることを強く示唆している。2)モデルベースとモデルフリーの意思決定の神経回路:意思決定における状態と行動の表現空間を明らかにするため、確率報酬による意思決定課題中のラットの運動を3次元モーショントラッキング装置により記録しながら、線条体、運動野、前頭前野の神経活動を多電極記録した。その解析の結果、特に選択行動開始時と完了時の加速度は報酬期待値と相関し、背外側線条体の神経活動はそのタイミングでの加速度と強く相関することが明らかになった。この新たな知見とこれまでの結果は、報酬予測をもとにした行動選択には背内側線条体が、運動パラメタの制御には背外側線条体が関わることを示している。さらに、モデルベースとモデルフリーの意思決定を区別する実験課題のラットでのトレーニングを進め、海馬および線条体での神経活動を記録するための内視鏡型超小型顕微鏡での光学神経活動記録の予備的な実験を行った。

1)脳内シミュレーション過程の可視化:前進すると音源位置が接近し、音源に最接近した時点でリッキングを行うと水報酬が得られるという「聴覚仮想ナビゲーション課題」を実行中のマウスの、頭頂連合野および第2次視覚野のニューロン活動の二光子顕微鏡による記録実験とデータ解析を行った。ニューロン活動データから音源位置を推定するベイズデコーダーにより、音が提示されない期間にも音源位置の予測が更新され、音亭提示によりその不確かさが減少するという、動的ベイズフィルターを特徴づける振る舞いが確認された。この結果を論文にまとめ投稿した。2)モデルベースとモデルフリーの意思決定の神経回路:確率報酬による意思決定課題中のラットの行動系列は有限状態マシンとしてモデル化し予測できること、その特定の状態遷移に関わるニューロンが背内側線条体に存在することを明らかにし、論文を出版した。内視鏡型超小型顕微鏡による海馬および線条体の神経活動の光学記録とデータ解析を行い、海馬には場所だけでなく歩行の停止に関連する活動成分が強く見られること、線条体のストライオソームでは報酬予測に応じた活動が条件付学習にともない形成されることを明らかにした。聴覚仮想ナビゲーション課題を実行中のマウスの頭頂連合野の二光子顕微鏡による記録実験を行い、ニューロン活動から音源位置を推定するベイズデコーダーにより、音が提示されない期間にも音源位置の予測が更新され、音提示により不確かさが減少するという動的ベイズフィルターを特徴づける振る舞いが確認された。確率報酬による意思決定課題中のラットの線条体ニューロン活動の記録と解析により、背内側線条体に行動価値を表現するニューロンが存在することを明らかにした。また内視鏡型超小型顕微鏡による海馬および線条体の神経活動の光学記録を行い、線条体では報酬予測に応じた活動が条件付学習にともない形成されることを明らかにした。1)脳内シミュレーション過程の可視化H23年度に立ち上げたマウスの行動実験系と二光子顕微鏡を用いて、大脳皮質ニューロン活動の光学記録実験を開始した。行動課題としては以下の3つを用いた。1)左右からの音刺激のうち片方の後に水報酬を与え、予測的リッキングの有無で報酬予測を評価する課題。2)音源がマウスのまわりを異なる速度で周回し、一定位置に到達すると水報酬を与え、予測的リッキングから外界の状態予測を評価する課題。3)マウスが前進すると音源位置が接近し、音源に最接近した時点でリッキングを行うと水報酬を与え、行動による状態変化の予測を評価する課題。錐体細胞に選択的にカルシウム感受性色素GCAMP5を発現させるアデノ随伴ウイルスを頭頂連合野(PAC)および運動前野(M2)に注入し、各課題実行中の神経活動を異なる深さで計測した。音刺激とその方向、歩行、リッキングなどに相関した神経活動が記録されており、それらの特性を解析中である。2)モデルベースとモデルフリーの意思決定の神経回路ラットにおけるモデルベース意思決定課題として、音Aに対して左の穴のポーキングで音Bが、右のポーキングで音Cが提示されるという状態ー行動ー状態の遷移モデルをまず学習させ、次に音Bと報酬、音Cと無報酬を連合させた後で、音Aに対する左右の選択を行う課題のトレーニングを行った。その結果、この課題はラットにとっては困難なものであることがわかり、ラットにとって自然な状態や行動の単位は何なのかを再考する必要に迫られた。
ランタニドを含む混合金属錯体の格子構造とランタニド-配位子間結合

前年度の研究で、一連のランタニドヘキサシアノコバルト(III)酸錯体水和物は、LaNd錯体では5水和物、SmLu錯体では4水和物となることを明らかにした。本年度はこれら水和物の脱水挙動を熱分析を中心に検討した。4水和物の脱水反応は2段階で進行することが分かった。第1段(3分子の水)の脱水開始温度は原子番号の増加に連れて、LaNd錯体では徐々に330から350°Cに上昇し、さらにSm錯体では400°Cに上昇した後、緩やかに低温側に移動する傾向が認められた。これは、希土類金属のイオン半径の減少によるランニドイオンと配位水の相互作用の増加と、イオン半径の減少で配位圏が縮小し、それに伴って配位構造の不安定化が増加するという二つの効果によって説明できる現象と考えられた。第2段(1分子の水)の脱水反応に伴うΔHおよびΔSは原子番号と共に増加する結果を得た。これら1水和物のX線回折パターンは類似しているが、希土類イオンのイオン半径の減少と共に面間隔の縮小が認められた。従って、上記のΔHおよびΔSの挙動は、格子空間の縮小に伴い水分子に対する水素結合が強くなるためと考えられた。5水和物の脱水反応は、まず1分子の水が脱水して4水和物が得られ、これ以降の脱水挙動は4水和物のそれと類似した。また、1個の水分の脱水により生成される4水和物には準安定相の存在を示唆する結果が得られた。結晶構造解析によると、LaPr錯体5水和物では水3分子が希土類イオンに配位しているのに対し、Nd錯体では3分子の内の水1分子の配向には二つの可能性が存在することが示唆されている。脱水反応のΔHおよびΔSの詳細な解析結果は、この可能性の存在を支持する結果を与えた。
日常生活経験を通じて獲得される「生物学」と学校で学ぶ生物学との相互作用

幼児が日常生活経験を通じて獲得する生物に関する知識の特徴を明らかにすることを中心に、この知識が学校で学ぶ生物学とどの様に関わるのかを、小学校教師や幼稚園教師が飼育栽培などの場面で行う説明やフィードバックの特徴を調べ、それらの説明が幼児にどう理解されるかの観点から検討した。その結果、生物に関する日常生活経験の主要なソースとしての動物飼育経験(具体的には金魚の飼育をとりあげた)を通じて、幼児は、人間を中心とした狭い動物概念から、より広い動物概念をもつようになる(人間との類似性が低い動物へも動物が共通に持つ属性を付与できる)ことが明らかにされた。また人間の体内の器官の働きが本人の意志では制御できないことに幼児が気づいており(一般的には4歳台だが、項目によっては3歳台から)、心と体の働きが異なることを理解していることも明らかにされ、幼児が「日常的生物学」ともいうべきものを小学校入学前に持っていることが示唆された。学校という機関で学ぶ知識を伝達する役目を担っている者としての小学校教師や幼稚園教師の飼育栽培場面での指導に際しての説明やフィードバックの検討から、幼稚園教師だけでなく、小学校教師も低学年の子どもに対しては、かなり擬人的な説明やフィードバックをすることが多く、生物が本来持っていない特性にまで人間の持つ属性を付与するような擬人化しすぎの傾向も見られた。これは子どもを本来よりも幼いものとみる傾向からくるらしい。こうした大人の与える擬人的説明のなかには、子どもの生物学的理解を抑制することもあること、動物飼育の手続きの理解を促すにはむしろ、子どもの持つ人間についての知識を使いやすいようなヒントを与えることが重要であることが示唆された。子どもの日常的生物学を生かしながらそれをさらに精緻化していくさらなる教育的働きかけの具体化は今後の問題として残されている。今年度は、子どもが日常生活経験を通じて獲得する知識の本質を明らかにすることを目指し、次の2つの実験を行なった。実験1:子どもの生物に関する日常生活経験の主要なソ-スのひとつとして動物飼育経験をとりあげ、この経験を通じて獲得する知識の特徴を調べた。幼稚園年長組の幼児約180名に個別面接をし、そこから家庭で長期間金魚の積極的飼育経験のある子どもと動物の飼育経験のほとんどない子どもを各20名、および飼育経験はあるが、自分で世話をしないという意味で、消極的飼育経験の子ども13名を選出し、金魚の生態や飼育手続きについて質問するとともに、金魚を含む種々の“水生動物"(コイ、カエル、カメ)、陸生動物を提示し、動物が共通に持つ属性(呼吸、心臓等)や心的属性の付与を求めた。その結果、積極的飼育経験のある子どもは、そうでない子どもに比べて、金魚についての個別的・手続き的知識や概念的知識の獲得に優れていただけでなく、動物一般の持つ属性を、金魚を含む他の発生学的に人間から遠い水生動物にも付与することが多く、金魚飼育経験を通して、幼児が一般的に持つとされる人間を中心とした狭い動物概念が拡張されることが示唆された。実験2:心と体の働きの分化の理解がいつ頃から生じるのかを調べるために、35歳の幼児60名に身体内部で起こる現象(満腹、心臓の鼓動)や心理的な現象(物忘れ等)を自分の意志で制御できると考えているを尋ねた。その結果、3歳から5歳にかけて、身体内部の諸器官の働きを自分の意志で制御できないとすることが多くなり、少なくとも4歳児では、心と体の働きを区別していることが明らかになった。しかし3歳児でも、まったくその区別ができないわけではなく、心と体の働きの分化は、かなり早くから始まっていることが示唆された。

今年度は、学校という教育機関で学ぶ生物学の特徴を明らかにするために、幼稚園や小学校の教師が、生物学的現象の指導に際して、どのような説明やフィ-ドバックを子どもに与えるのかを検討した。〈観察〉幼稚園年長組で貝われ大根の種を蒔く(但し土の上でなく水を含ませたスポンジの上)場面、小学校1年生のクラスにおいて、ミニトマトの栽培での植え替えの場面で、それぞれ教師がどのような説明をするのか、そこで子どもが示す疑問や不適切な行動に、教師はどのようなフィ-ドバックを与えるのか、などを実際に観察した。その結果、幼稚園教師だけでなく、小学校教師もかなり擬人的な説明をすることが見いだされた。植物が本来持っていない特性にまで人間の持つ属性を付与するような擬人化しすぎの傾向もあった。〈実験〉幼稚園教師と小学校教師、各約50名に対して、飼育栽培場面でどのような説明や言葉かけをするかを質問紙調査により調べた。飼育栽培の場面に関して子ども(幼稚園の5歳児または小学1年生)が適切でない行動や発言をしている仮設的場面を設定し、このような場面で幼稚園教師と小学校教師が、それぞれこの幼児、小学生に対してどの様な説明をするかを記述させ、その説明を「擬人的な説明」「科学的な説明」「不適切行動を止めるだけで説明はしない」の観点から分類した。さらに5種類の説明ー生理的機構に基づいた科学的説明2種、擬人的説明2種、事実の記述のみ1種ーを提示して、幼児、小学生に最も適切な説明を順番をつけて選択させた。その結果、幼稚園教師、小学校教師ともに、擬人的な説明を多用することが見いだされた。小学校教師は、小学1年生を幼いものと見る傾向が強く、これが擬人的説明への選好につながっている可能性が示唆された。〈実験1〉学校での生物学(いわゆる科学的生物学)と日常生活経験を通じて獲得される「生物学」との相互作用を見るために、幼稚園や小学校の生活科でよくみられる植物栽培や動物飼育の場面で、幼稚園の教師や小学校低学年の教師がしばしば用いる、植物を過度に擬人化した説明が子どもの生物学的理解に及ぼす効果を検討した。具体的には、幼稚園年中組(4歳児)の幼児に紙芝居形式で、キンセンカの栽培の手続きを教える際、植物を人間化し、植物が感情を持ったり話をしたりする形での説明をする場合と、栽培手続きを事実に即して述べる形での説明を与える場合を設定し、この説明の理解の程度を比較した。その結果、擬人的説明を与えることは、少なくとも4歳の幼児においては、生物学的理解を抑制する時も、逆に促す時もあることが示された。初めに予測したように、植物の種に人間のようにしゃべらせる形を取った説明が即、過度の擬人化であり、子どもをファンタジーの世界に誘い、現実生活で必要な生物学的知識を学びにくくする、と単純にいうことはできない。重要なことは、植物と人間との間の適切なマッピングができているかどうかであることが示唆された。〈実験2〉動物の飼育場面における大人の与える説明として、子どもの持つ「日常的生物学」での推論を引き出すようなものは、子どもの生物学的理解を促進するといえるかを検討した。幼稚園の年中組(5歳児)と年長組(6歳児)の子どもを用いて、リスの飼育の仕方を紙芝居を使って説明するという場面において、ヒントとして人間との対比を示唆する記述(○○ちゃんだったらだけど、リスどうかな?)を付加した説明を与える群と、そうした記述のない説明を与える群における生物学的理解を比較した。
免疫誘導機能の統合による高活性抗原ナノキャリアの創製と免疫治療への展開

本研究では、細胞内へ抗原を送達するための機能性分子・免疫細胞を活性化する機能性分子・免疫抑制を解除するための機能分子を、がん抗原封入リポソームに多重集積化したナノキャリアシステムを構築した。免疫療法に必要な合目的機能分子の集積・統合化によって、抗原特異的免疫が強力に誘導され、担がんモデルマウスの腫瘍が縮退するほど強力な治療効果が得られたことから、本ナノキャリアシステムは、がん免疫療法用の免疫誘導システムとして有用である。本年度は、pH応答性高分子の構造を最適化することでその抗原デリバリー機能を高めるとともに、アジュバント分子を導入することで、免疫誘導と活性化を同時に実現する高活性抗原キャリアシステムの設計を行った。さらに、免疫抑制状態を解除する低分子薬剤を包埋したリポソームの併用によって、免疫誘導機能の向上に成功した。また、ヒト由来がん抗原ペプチドを用いても抗原特異的な免疫の誘導に成功した。微生物由来多糖であるカードランやマンナンを用いてpH応答性高分子を合成し、デキストランや、合成高分子であるポリグリシドール誘導体との比較を行ったところ、カードラン誘導体を修飾したリポソームが、樹状細胞へ特に効率良く取り込まれ、封入した抗原タンパク質を細胞質にデリバリーした。また、より疎水性の高いpH応答官能基を多糖に導入することで、リポソームの取り込み量を10倍以上増加させることができた。これらの多糖誘導体修飾リポソームを担がんマウスに皮下投与したところ、脾臓において抗原特異的な細胞傷害性T細胞が誘導され、抗原を発現した腫瘍が縮退した。また、pH応答性高分子修飾リポソームに、カチオン性脂質や、トル様受容体リガンド(CpG-DNAなど)を複合化すると、その免疫誘導機能が向上することが分かった。また、免疫抑制に関わるTGF-βシグナルを阻害する低分子薬剤であるSB505124を包埋したリポソームを、pH応答性高分子修飾リポソームと併用すると、腫瘍内に大量の細胞傷害性T細胞が誘導され、抗腫瘍免疫が増強された。さらに、モデル抗原タンパク質だけでなくヒト由来がん抗原ペプチドを封入したリポソームを用いて、ヒト樹状細胞への抗原デリバリーに成功した。抗原ペプチド封入リポソームの検討においては、ThおよびCTL誘導に最適なリポソームの組成を探るため、マウスを用いた比較免疫実験を行った。本年度は、pH応答性高分子の構造最適化による抗原デリバリー機能の向上と、アジュバント分子の複合化による免疫活性化機能の向上を目的として検討を行った。微生物由来の多糖であるカードランを主鎖とするpH応答性高分子を修飾したリポソームによって、樹状細胞に最も効率良く抗原をデリバリーすることができた。さらに、CpG-DNAなどのアジュバント分子の組み込みによって、その免疫誘導機能の増強にも成功している。平成28年度に予定していた、免疫抑制状態を解除する低分子薬剤を包埋したリポソームとの併用についても検討を行い、pH応答性高分子修飾リポソームとの併用によって、腫瘍内に大量の細胞傷害性T細胞が誘導され、抗腫瘍効果が高まることを明らかにした。低分子薬剤包埋リポソームを尾静脈投与した時、特に高い免疫誘導機能が得られている。この現象の詳細なメカニズムは明らかになっていないが、免疫抑制解除試薬によって、制御性T細胞などの免疫抑制細胞が排除された結果、細胞傷害性T細胞を中心とする細胞性免疫の活性化状態が維持されたものと考えられる。このように、本年度予定していた実験がほぼ完了したことに加えて、平成28年度に予定していた実験にも取り掛かっており、当初の計画以上に進んでいる。本年度は、前年度までに構築したpH応答性多糖やポリグリシドール誘導体を固定化したリポソームによる免疫誘導システムに、アジュバント分子を導入することで、そのがん免疫誘導機能の向上を目指した。さらに、免疫抑制状態を解除する低分子薬剤を包埋したリポソームとの併用に関しては、腫瘍組織内のリンパ球を解析することで、その免疫誘導メカニズムを調べた。前年度までに強力な抗原デリバリー機能を持つことが明らかとなったカードラン誘導体修飾リポソームに、カチオン性脂質を導入すると、カチオン性脂質を含まない場合に比べて免疫細胞の活性化機能が100倍以上向上することを発見した。カードラン以外の多糖誘導体やカチオン性脂質の種類・導入量についても検討したところ、特定の多糖とカチオン性脂質の組み合わせが、免疫細胞の劇的な活性化に重要であることが明らかになりつつある。ポリグリシドール誘導体を修飾したリポソームにMPLA、CpG-DNAなどのトル様受容体リガンドを導入するとそのがん免疫誘導効果を増強でき、担がんマウスにおいてその治療効果を確認した。特に、モデル抗原オボアルブミン(OVA)由来のペプチドを用いても強力ながん免疫の誘導に成功しており、ペプチドワクチンの効果を増強できる抗原キャリアとして期待される。免疫抑制に関わるTGF-βシグナルを阻害する低分子薬剤・SB505124を包埋したリポソームを尾静脈投与し、pH応答性多糖修飾リポソームを皮下投与した後、腫瘍内のリンパ球の割合を解析したところ、免疫抑制に直接関わる制御性T細胞の割合は変化していなかったのに対し、細胞傷害性T細胞の割合が大幅に増加しており、その結果、抗腫瘍免疫が増強された。ヒト由来がん抗原ペプチドのスクリーニングを行うとともに、モデルペプチドを用いてペプチド特異的な免疫を効果的に誘導するためのリポソーム組成の最適化を行った。

本年度は、前年度までに最適化したpH応答性多糖(カードラン)修飾リポソームに、カチオン性脂質を導入することで、極めて強力な免疫活性化システムの開発に成功した。これまでに、特定の多糖とカチオン性脂質の組み合わせによって、相乗効果が得られることが明らかとなっている。また、MPLA、CpG-DNAといったアジュバント分子の組み込みによって、pH応答性高分子修飾リポソームのがん免疫誘導機能の増強に成功した。これらの成果は、免疫誘導に必要な機能を統合化することの重要性を示す根拠となる。免疫抑制状態を解除する低分子薬剤を包埋したリポソームとの併用に関しては、その免疫誘導メカニズムを調べた。リポソームを用いて低分子薬剤を全身に分布させ、TGF-βシグナルを抑制することで、細胞傷害性T細胞を効果的に活性化できることを明らかにしている。また、モデル抗原ペプチドによる免疫誘導システムを確立するとともに、次年度検討予定のヒト腫瘍由来の抗原ペプチドのスクリーニングを行い、特許出願を行った。このように、本年度予定していた実験が完了したことに加え、特定の多糖とアジュバントの組み合わせによる効果的な免疫誘導システムの発見にも成功しており、当初の計画以上に進んでいる。本年度は、これまでに構築したpH応答性キャリアの機能をさらに高めるために、多糖構造の最適化や、アジュバント分子の選択、免疫抑制状態解除のための低分子薬剤との併用を行い、そのDDS機能やがん免疫誘導機能に及ぼす影響について検討を行った。またヒト由来がん抗原ペプチドのスクリーニングを行いpH応答性キャリアによる免疫誘導についても検討を行い、がん免疫療法への展開につながる重要な知見を得た。デキストラン誘導体の側鎖スペーサー構造の改変によって、免疫担当細胞へのリポソームの取り込みを劇的に増加させることに成功した。しかも、疎水性の高いスペーサー構造を持つデキストラン誘導体が、従来のものよりも数百倍高いアジュバント作用を示すことを明らかにした。また、ヒアルロン酸をベースにしたpH応答性高分子の開発にも成功し、これを修飾したリポソームが、高い細胞内デリバリー機能を持つことを明らかにした。また、前年度までに強力な抗原デリバリー機能を持つことが明らかとなったカードラン誘導体修飾リポソームに、抗原提示細胞への特異性を持たせるために、マンノース残基を導入すると、従来に比べて免疫細胞によるリポソームの取り込みを有意に高めることに成功し、特許出願を行った。カチオン性脂質、CpG-DNA、ガラクトシルセラミドなどのアジュバント分子をpH応答性キャリアに導入することで、そのがん免疫誘導効果を増強することができ、担がんマウスにおいてその治療効果を確認した。免疫抑制に関わるTGF-βシグナルを阻害する低分子薬剤・SB505124を包埋したリポソームとの併用によっても、そのがん治療効果を高めることに成功している。ヒト前立腺がん由来、またはヒト膀胱がん由来がん抗原ペプチドのスクリーニングを行い、pH応答性キャリアに封入してマウスに免疫することで、ペプチド特異的な免疫の誘導に成功した。
匂い学習の分子機構

記憶・学習という高次の脳機能の解明は、脳科学に課せられた重要課題の一つである。われわれが解析してきた、新生仔ラットにおける匂い学習は、以下の理由により記憶学習研究の優れたモデル系である。ラットは就巣性の哺乳動物なので、生まれたときは耳も聞こえないし、目も見えない。仔はおもに嗅覚と体性感覚に頼って外部環境との関係を発達させる。言い換えると、この時期は匂いの条件付けが強く成立する感受性期なのである。事実、匂いと電撃を30分間1回対提示するだけで、この匂いに対する嫌悪学習が成立する。すなわち、学習成立に明確なtime windowがあるということである。また、匂い情報処理系の最初の中継部位である嗅球に生ずるシナプスの可塑的変化とこの学習が直接に対応している。体性感覚刺激により賦活された青斑核ノルアドレナリン神経の働きを引き金として、嗅球の僧帽細胞から顆粒細胞への興奮性シナプス伝達の増強が深く関わり、この匂い学習が成立すると考えている。最近、転写因子CREB(cyclic AMP response element-binding Protein)が短期記憶を長期記憶へ移行させるmolecular switchとして機能していることが、ノックアウトやドミナントネガティブ動物の解析から判明している。われわれはアンチセンステクノロジー、行動薬理学的手法、生化学的手法を組み合わせて、CREBの合成とリン酸化が匂いの嫌悪学習に不可欠であることを明らかにした。さらに、CREBリン酸化へと導くキナーゼとしてMAPキナーゼが関わることを明らかにした。また、嗅球のGABA_B受容体が匂いの嫌悪学習の制御に関わっていることも明らかにした。