hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
血管の細胞生物学的,分子生物学的ならびに代謝学的研究

総括班を中心として、従来の循環研究に全く存在しなかった遺伝子工学的アプローチを導入する目的の研究グループが結成され、中西班員はレニンアンギオテンシン系、カリクレイン・キニン系の分子生物学的研究を行ない、それぞれの蛋白、mPNA及び遺伝子構造を明らかにすべくcDNA及び遺伝子をクローン化しその構造決定を行った。その結果、これらのペプチド前駆体が単に血圧調節系のペプチド前駆体として機能するだけでなく炎症反応とも密接に関係することが明らかとなった。深沢班員はラットのアポリポタンパク質の遺伝子構造を解明し、高脂肪食負荷ラットでのアポリポタンパク質mRNA量の変動を種々の臓器について測定する準備を行った。更に藤井班員はステロイドホルモン合成に関与するチトクロムP-450のcDNAクローンを単離した。そして各々のcDNAの構造解析よりP-450のアミノ酸配列を決定し、一時構造上の特徴を明らかにした。鍋島班員は血管平滑筋の収縮に関与している収縮蛋白質をコードしている遺伝子の構造の解明とその発現調節機序の解明を通して、血管系の基本的問題に取組み、今年度はミオシン軽鎖のcDNA構造を明らかにした。野田班員は電気ウナギ発電器管、ラット脳等のNaチャネルを単離し、その塩基配列から蛋白の一時構造を明らかにし細胞膜における4個のサブユニット構造モデルを提唱した。これらの班員の他更に数名の演者を加えてワークショップを催したが、これとは別に永井班員を中心とする脂質研究のシンポジウム、武田班員を中心とする血管基礎研究のシンポジウム等が開かれ盛会を極めた。さらに、総括班では全研究班員による和文総説論文集を刊行したが、この刊行により研究班員の研究企画に資するところが大きく、現時点における血管研究の全貌を見ることができ、今後心血管研究の発展に寄与する所が大きいと期待されている。
移植腎・拒絶反応におけるアポトーシス発現とその防御の分子制御

移植腎の拒絶反応におけるアポトーシスの関与を解明するため、アポトーシス遂行分子であるFas ligand(FasL)/Fasの発現性をin vitroで検索した。用いた細胞は培養ヒト正常尿細管上皮RPTEC2601とメサンギウム細胞NHMC5155を用いて検索した。両細胞株では定常状態ないしはINF-γ刺激下でRT-PCRにてFasmRNAの発現が確認できたが、FasLは発現がなかった。さらにFas抗原を刺激しアポトーシスを誘導する抗Fas抗体を投与したところ、両細胞株のうちINF-γ刺激下のRPTEC2601のみにアポトーシスが誘導された。したがってINF-γ刺激によりRPTEC2601は機能的なFasを発現誘導することが証明された。以上の結果から移植腎の急性拒絶反応ではINF-γ等のサイトカインにより機能的なFasが発現誘導され、このFasに浸潤リンパ球に発現するFasLが作用し尿細管アポトーシスが誘導されると推定された。移植腎の拒絶反応におけるアポトーシスの関与を解明するため、アポトーシス遂行分子であるFas ligand(FasL)/Fasの発現性を検索した。当大学腎センターで採取された移植腎生検材料42例をBanff分類からAcute rejection(AR)13例、Acute/chronic rejection(ACR)9例、Borderline rejection(BR)8例、No rejection(NR)12例に分類し、FasL/Fasの発現性を免疫組織化学的に検索した。両分子ともに浸潤リンパ球に発現しており、またFasは主に尿細管上皮に発現していた。FasLの浸潤リンパ球における発現頻度はBRやNRに比してARで有意な発現様式を示し、またFasの尿細管上皮における発現頻度もBRやNRに比してARで有意な発現様式を示した。さらにTUNEL法によるDNA断片化の組織学的検索ではBRやNRに比してARでDNA断片化を示す尿細管上皮の有意な増加がみられ、ARにおける尿細管アポトーシスの発現を確認した。この結果、両分子の発現と尿細管アポトーシスの密接な関係が示唆された。そこでFasの機能性を培養ヒト正常尿細管上皮とメサンギウム細胞を用いて検索した。両細胞株では定常状態ないしはINF-γ刺激下でFas mRNAの発現がRT-PCRにて確認できたが、FasLは発現していなかった。さらにFas抗原を刺激しアポトーシスを誘導する抗Fas抗体を投与したところ、両細胞株のうちINF-γ刺激下の尿細管上皮のみにアポトーシスが誘導された。したがってINF-γ刺激により尿細管上皮は機能的なFasを発現誘導することが証明された。以上の結果から移植腎の急性拒絶反応ではINF-γ等のサイトカインにより機能的なFasが発現誘導され、このFasに浸潤リンパ球に発現するFasLが作用し尿細管アポトーシスが誘導され、その細胞障害が惹起されると考えられた。尿細管細胞障害におけるアポトーシス誘導性FasL/Fas機構とその抑制機序解明のためICEプロテアーゼの発現性、特にcaspase-3と8の活性化を上記の実験系で解析した。方法としては細胞抽出中のCaspase-3と8の活性を蛍光基質を用いて測定するFluoro-metric protease assay kit(MBL)を用いた。またCaspase-3阻害剤としてはAc-DEVD-CHO(ペプチド研)を用いた。その結果、INF-γ刺激下RPTEC2601細胞に抗Fas抗体を投与しアポトーシス誘導した際、caspase-8と3の活性が抗体投与後3時間目から上昇し5時間目でピークを示した。このcaspase-3の活性特異性を確認するためcaspase-3阻害剤DEVD-CHOを投与実験を行った。その結果DEVD-CHO25μMから抑制効果が生じ100μMにてcaspase-3の活性が完全に抑制された。したがってRPTEC2601細胞のアポトーシス誘導性FasL/Fas機構にはcaspase-3の活性化が重要であることが証明された。この結果は実際の移植腎・拒絶反応のアポトーシス発現にcaspase-3活性化の重要性を示し、caspase-3阻害剤によるアポトーシス発現抑制が拒絶反応の予防や治療法の開発に有用である可能性を示唆した。
キネシンモーター分子群による脳神経機能および発生の制御の統合的研究

2) KIFsの神経可塑性、記憶・学習等の高次機能、及びその制御機構の解明:A) a) KIF21BのKOマウスは心的外傷後ストレス障害(PTSD)様の恐怖記憶消去過程の失調を生じた。海馬神経細胞でRac1活性の異常な上昇が生じLTDの形成が障害され、分子機構としてKIF21BがRac1GEF蛋白質と結合し機能を阻害し、LTD刺激時のRac1活性化を終息させ樹状突起スパインの形態・機能変化を生じる。Rac1活性化阻害剤の投与により恐怖記憶消去が回復し、KIF21B系によるPTSD防御の薬剤開発の可能性が示された。(Morikawa M. et. al. Cell Rep2018,in revision)3) A)KIF2Aの出生後の海馬神経回路形成及びその障害による癲癇の分子機構の解明: KIF2Aが生後の海馬で、歯状回顆粒細胞の軸索の側枝抑制だけでなく、樹状突起の側枝伸長も抑制、海馬の回路形成に重要である事を解明した。生後にKIF2Aを欠損した顆粒細胞は、異常に分岐伸長した軸索及び、細胞体から異常伸展した軸索様の突起を多数形成し異常な神経回路を形成した。この為、海馬に異常な回帰性神経回路が形成され重篤な癲癇発作を呈する機構を解明した。(Homma et al. eLife 2018)1) KIFsの機能と制御機構の解明:A)KIF5の運動を抑制するPKA、PAK等を同定し、脳のKIF5のリン酸化部位を決定し、その機能的意義を検証している。KIF5/KLCのカーゴの認識に関わるKLCにつき、リン酸化地図を作成し輸送制御を解析している。又、神経活動に基本的な軸索起始部(AIS)の構成因子の輸送を担うKIF3/KAP3制御機構についてkinasesを同定し解析を進めている。2)KIFsの神経可塑性、記憶・学習等の高次機能、及び制御機構の解明: A)b) KIF3BのヘテロKOマウスは、統合失調症及び自閉症様の症状を示し、分子機構としてKIF3BがNR2A/APC/PSD95複合体を輸送し、シナプス形成及び神経可塑性に必須である事を解明した。(投稿準備中)A)c), d)については順調に研究進行中で、研究推進方策の項で進捗状況を含め延べる。B)b) KIF26AのKOマウスは痛覚過敏を生じた。末梢感覚神経軸索が顕著に増加し、一次感覚Neuronのカプサイシン感受性が延長した。この分子機構として、KIF26AがIntegrin signal伝達機構を阻害し、神経軸索の分枝・伸長を抑制し、Caの細胞外排出を促して神経細胞の興奮を終息させる機構を解明した。(投稿中)3)KIFsの発生制御機構の解明: B)KIF3BのヘテロKOマウスは高頻度に多指症を生じた。Limbbudの免疫細胞化学から、形態形成因子sonic hedgehog (Shh)の前後濃度勾配の顕著な障害を認めた。この分子機構としてKIF3BがPI3K signalingを阻害し、Shhエクソソームの分泌を抑制し、適度な濃度勾配を形成する事が示された。(投稿中)以上、課題1)B)、2)B)a)は既に発表し、残る課題も大半が投稿中ないし投稿準備中である。1) A) KIFsのリン酸化による制御機構の解明については、進捗状況の項のごとく推進する。2) A)c)視覚野の臨界期神経可塑性とKIFsの機能の解明:視覚野における神経可塑性の優れたモデル系とされる臨界期に、マウスに暗黒飼育を施し、臨界期終了前で明環境暴露による光刺激を与え、分子細胞生物学的解析及びGCaMP6sマウスを用い二光子顕微鏡観察を行った。臨界期中の暗黒飼育により視覚野での神経活動が減衰し、方位選択性の精度も落ち、光刺激により神経活動、方位選択性精度の両方が回復した。さらに神経可塑性に重要なKIFsとその積荷のグルタミン酸受容体の発現量が暗黒飼育により減少し、光刺激により回復する事を解明した。詳細な解析の為、分子遺伝学的手法と二光子顕微鏡観察を駆使し視覚野機能または方位選択性におけるKIFs動態の重要性を検証する実験を進めている。2) A)d)記憶想起過程におけるKIF17の機能の解明:KIF17が、記憶獲得・保持・想起という流れの中で担う役割はまだ未解明である。これまでの私達の解析から、記憶想起の際、神経活動を契機にユビキチン・プロテアソームシステムによるKIF17の分解が起こり、その後樹状突起内での局所翻訳により発現量が回復する事を解明した。さらに詳細な解析によりKIF17分解がPSD内で行われる事と、局所翻訳が樹状突起シャフト内で行われ、KIF17 3'UTR領域を必要とする事を示す実験結果を得た。現在、局所翻訳されたKIF17による細胞内輸送の時空間的挙動の解析とKIF17新規分子メカニズムの記憶想起への寄与を検証するため、3'UTR領域欠損マウスをCRISPR/Cas9を用いたゲノム編集によって作製している。今後このマウスを用いて解析を深める。

1)KIFsの機能と制御機構は、A) KIF5のモーター活性に関わるリン酸化部位と責任kinasesを同定し、KIF5/KLC系のカーゴの認識に関してKLCの全リン酸化を解明。KIF3が軸索基部AISの構成因子輸送・局在に重要でその制御機構についてMARKキナーゼが重要である事を同定した。B)微小管脱重合能のあるKIF2AとKIF19Aによる微小管脱重合機構、KIF2AがATPを加水分解により微小管を脱重合する仕組みを解明した。(論文準備中)微小管上での歩行と脱重合微小管機能の両方を持つKIF19Aの作動機構を解明した(Wang, et al. eLife, 2016)。2)KIFsの神経可塑性、記憶・学習等及び神経機能の制御機構A) KIF21Bの記憶の素過程及びその障害による心的外傷ストレス(PTSD)に於ける役割を解明した。(投稿中)又KIF3Bの神経可塑性における役割とその障害による自閉症様症状発症の機構を解明した。(論文準備中)視覚野臨界期で単眼遮蔽を行い、神経可塑性において特定のKIFの発現レベルの変動がある事を解明した。又、記憶想起の際、神経活動を契機として一度KIF17の分解が起こり、その後既存のKIF17mRNA翻訳によりKIF17発現量が回復する事が分かった。B) KIF1AのヘテロKOマウスの行動解析により顕著な温痛覚の障害を認め、KIF1AがNGF受容体TrkAを輸送しPI3K情報伝達を増強し温痛覚を感受する一次感覚神経細胞の生存と機能に必須である事を解明した。(Tanaka etal. Neuron, 2016)又、KIF26の疼痛持続期間制御における機能と其の欠損による痛覚過敏の分子機構としてKIF26Aがインテグリン情報伝達機構を阻害し、Ca++の細胞外排出を促して神経細胞の興奮を収束させる機構を解明した。(論文投稿中)3)KIFsによる発生制御の分子機構としてKIF2Aの出生後の海馬神経回脳形成及びその障害による癲癇の分子機構を解明した。(revision中)又、KIF3Bの形態形成因子(Morphogen)勾配形成における新しい役割を解明した。(論文準備中)研究業績の概要で述べたように申請した課題のかなりの部分が論文発表あるいは論文投稿中、論文準備中であり大部分の成果を研究期間内に達成できる速度で研究が進展している。又、当初予定した課題以外にも予期せぬ新しい優れた成果が出つつあり、研究は当初予定した以上の成果が見込まれる。2) KIFsの神経可塑性、記憶・学習等の高次機能、及びその制御機構の解明:A) a) KIF21BのKOマウスは心的外傷後ストレス障害(PTSD)様の恐怖記憶消去過程の失調を生じた。海馬神経細胞でRac1活性の異常な上昇が生じLTDの形成が障害され、分子機構としてKIF21BがRac1GEF蛋白質と結合し機能を阻害し、LTD刺激時のRac1活性化を終息させ樹状突起スパインの形態・機能変化を生じる。Rac1活性化阻害剤の投与により恐怖記憶消去が回復し、KIF21B系によるPTSD防御の薬剤開発の可能性が示された。(Morikawa M. et. al. Cell Rep2018,in revision)3) A)KIF2Aの出生後の海馬神経回路形成及びその障害による癲癇の分子機構の解明: KIF2Aが生後の海馬で、歯状回顆粒細胞の軸索の側枝抑制だけでなく、樹状突起の側枝伸長も抑制、海馬の回路形成に重要である事を解明した。
電位感受性色素を用いた昆虫ニューロン電気活動の長時間記録法の確立

本研究では、電位感受性色素を利用して、昆虫神経系の多数のニューロンの電気活動を少なくとも72時間にわたって記録する方法を確立した。電位感受性色素としてはRH414を用い、組織内への直接注入により良好な染色を行うことが可能となった。光学系としては、Olympus落射実体顕微鏡(BX30MF)を用い、対物レンズには作動距離が長く、開口数の大きい蛍光用UMPlanFIを採用することで、安定した光学測定が行えるようになった。長時間記録用ソフトウエアとしては次ようなものを作成した。制御用パソコンからGPIBにより光量差分増幅装置(Deltaron)を駆動させ、データの収録、さらにパソコンハードディスク状へのデータの書き込みを行う。1度の計測で約50MBのデータが生ずるため、この作業には約8分程度を必要とする。大量のデータへの対応は大容量のハードディスクを使うことで対応した。また、記録時のカメラ利得、アンプ利得、露光時間、等の細かい設定は、光量差分増幅装置(Deltaron)側で設定する。これら一連の動作を電気刺激装置からの外部トリガーパルスをパソコンに与えることで繰り返し行うこととし、原理的にはGPIBを介してデータを書き込む時間を除けば、ほぼ無限に実験の自動継続が可能となった。膨大なデータを解除するために、2種のプログラムを作成した。一つは、各画素にごとの平均明度を記録された全フレームについて求めるもの。他の一つは、各画素ごとに閾値を超えて変化した場合の数を、記録された全フレームについて求めるものである。これらの結果は、各計測点ごとに1フレームずつ画像データとして書き込み、疑似カラー表示するようにした。これらの解析法により、神経系のある領域の電気的活動性の時間的変化を捕らえることができるようになった。本研究は,電位感受性色素を利用して,多数のニューロンの電気活動を少なくとも72時間にわたって記録する方法を確立することを目的としている。本年度は,(i)毒性が少なく退色しにくい,長時間記録に適した色素を割り出し、(ii)長時間にわたって、安定した励起光を供給する光源システムを作製する、さらに(iii)長時間記録のための画像処理のソフトウェアの作製にとりかかることを計画した。A:長時間記録に適した電位感受性色素の検討は富岡が担当しており、最適な電位感受性色素を選定するため、RH795、RH414などこれまでに知られている各種電位感受性色素について、昆虫神経細胞への取り込みや毒性などを現在検討中である。少なくともRH414では染色後も、1週間以上に亘って良好な状態を保てることがわかった。B:記録システムの構築:昆虫組織に十分な光量の励起光を照射するため、種々の検討を加えた結果、オリンパス社製の金属顕微鏡(BX30)に生物顕微鏡の落射照明装置を取り付けることで、測定に十分な光量を得ることができた。C:光源の安定化については浜岡が担当し,長時間にわたって安定な照射光量を得ることのできる照明装置を作成した。今後、安定性についてテストする予定である。D :長時間記録用ソフトウエアの開発については富岡と浜岡が共同で行っており、HR Deltaronで取り込んだ128x128ピクセルの光量データをから、各ピクセルでの任意の光量を越えた場合の数(インパルス発射数)をカウントしディスクに書き込む、長時間にわたる記録方法のアウトラインを作成した。今後、このラインに沿って、プログラムを開発する計画である。本研究は、電位感受性色素を利用して、多数のニューロンの電気活動を少なくとも72時間にわたって記録する方法を確立することを目的としている。本年度は、(1)HR-Deltaronを用いて取り込んだ128x128ピクセルの光量データの、長時間にわたる記録に適した処理方法を検討し、ソフトウエアーの開発に取り組むこと、さらに(2)光源システムの安定性の試験と必要に応じた光学系の改良を計画した。

1.長時間記録用ソフトウエアの開発については富岡と浜岡が共同で行っており、実際にDeltaronを使って得た昆虫脳神経系の活動の光学的計測データを使ってデータ処理の具体案を検討し、ソフトウエアーの制作に取り掛かっている。1画面あたりの画素数が16384個であり512フレームx6ページでは約50MBとなるため、この膨大なデータをどの様に処理してデータ量を削減するか、また、各ピクセル、各計測時間ごとに光量が異なるため、変化分測定の基準値をどの様に設定すれば最も効率よく測定できるかなどを試行錯誤的に検討している。2.記録システムの改良:平成7年度に構築したシステムでは、励起光量およびそれによって励起される蛍光の受光量が充分ではなく、受光素子による感度が充分には得られなかった。そこで、顕微鏡側の光学系を種々検討した結果、より開口数の大きい対物レンズを採用することで、充分な感度を得ることができた。光源の安定性については富岡が検討中であるが、少なくとも現在計画中の記録方法に関しては問題がないことがわかった。本研究は、電位感受性色素を利用して、多数のニューロンの電気活動を少なくとも72時間にわたって記録する方法を確立することを目的としている。本年度は最終年度であり、実際の昆虫神経組織を用いた実験を通して、長時間記録・解析用ソフトウエアーの開発を計画した。1.長時間記録用ソフトウエアは次のようなものを作成した。制御用パソコンからGPIBにより光量差分増幅装置(Deltaron)を駆動させ、データの収録、さらにパソコンハードディスク状へのデータの書き込みを行う。1度の計測で約50MBのデータが生ずるため、この作業には約8分程度を必要とする。大量のデータへの対応は大容量のハードディスクを使うことで対応した。また、記録時のカメラ利得、アンプ利得、露光時間、等の細かい設定は、光量差分増幅装置(Deltaron)で設定する。これら一連の動作を電気刺激設置からの外部トリガーパルスをパソコンに与えることで繰り返し行うこととし、原理的にはGPIBを介してデータを書き込む時間を除けば、ほぼ無限に実験の自動継続が可能となった。2.膨大なデータを解析するために、2種のプログラムを作成した。一つは、各画素ごとの平均明度を記録された全フレームについて求めるもの。他の一つは、各画素ごとに閾値を超えて変化した場合の数を、記録された全フレームについて求めるものである。これらの結果は、各計測点ごとに1フレームずつ画像データとして書き込み、疑似カラー表示するようにした。これらの解析法により、神経系のある領域の電気的活動性の時間的変化を捕らえることができるようになった。
高等学校物理科および情報科でのアクティブ・ラーニングのための教材開発

研究目的:本研究では、高等学校の物理科や情報科の授業で活用できる、オンデマンド・デジタル教材の分析と作成を目的とした。これらのデジタル教材を反転授業やアクティブ・ラーニングの活動に生かすことができれば、授業を効率よく行える。特に、情報科の科目は2単位で、この少ない時数内で学習効率を向上させることが、どの高等学校でも求められている。研究方法:本研究の活動は以下のようなものである。1マイコンの教材化を進め実践活動をしている研究者からの情報提供を受けて、プリント基板に電子素子をはめ込む簡単なプログラミング教材を試作した。2(CIEC)コンピュータ利用教育学会の北海道支部研究会で、いくつかの実践的な研究の情報を入手した。プログラミング教育やデジタル教材の実践について現状分析を行った。3本研究代表者の勤務する高等学校の情報科で使用するテキスト(平成29年度用)の作成を行った。特に高等学校2年生に対して、プログラミング教育を新たに導入した。4韓国の情報教育・プログラミング教育の状況視察を行った。現地では、韓国教育学術情報院(KERIS)の研究者および高麗大学教授との小規模な研究シンポジュウムを開催し、情報交換を通して、デジタル教材の活用状況を分析した。この視察で交流できた韓国の研究者および教授が、平成29年夏に来日することとなり、日本で研究会を開催する。研究成果:上記の活動を通して、デジタル教材の活用状況と問題点、つまり生徒のレベルに合った内容を提供することの難しさ、学習の動機付けの工夫も必要である点などを明らかにすることができた。プログラミング教育に於いては、問題解決にどのように生かすがが重要であることも明らかになった。また、物理科の力学分野で実験をまとめた教材や、レポート作成の説明をする教材作製に入った。情報科においても、オンデマンド教材の改訂版作成に着手することができた。
微小重力、閉鎖空間における農作物生産を支える要素基盤の形成

国際宇宙ステーション(ISS)において栽培したシロイヌナズナについて、栽培開始から10日の時点でRNAlaterを用いて固定、帰還後にRNAを抽出し、マイクロアレイ解析を実施した。地上対照区を基準とした発現変動解析を行ったところ、軌道上1Gにおいて2倍以上の発現変動が224遺伝子において示されており、実施時のISS大気中CO2濃度(約3000-4000 ppm)の影響、試料固定時のハンドリングにおいて30-60分程度マイクロGに暴露されることで生じる、「微小重力刺激」の影響を考慮すべきであると考えられた。そこで、栽培時の重力環境および大気環境、固定時の微小重力刺激の3要素を主たるストレスであると仮定して、まずは栽培開始から固定に至るまで恒常的な条件にある、高濃度CO2(4000 ppm)の影響を抽出して解析することとした。ISSにおいて使用した植物栽培ユニットと同型の地上機を用いた高濃度CO2環境で同期間栽培した試料を用いた遺伝子発現解析を行い、宇宙栽培試料と共通して発現変動が見られる遺伝子を探索したところ、3遺伝子の発現が亢進、4遺伝子の発現が抑制されることが明らかになった。高濃度CO2環境では宇宙実験と同様の徒長がみられ、生重量が20%低下した。発現変動がみられる遺伝子には窒素栄養に関わるもの、生殖成長に関わるものが含まれることから、高濃度CO2環境では炭酸固定量が増加することで、相対的に窒素量が低下する、これにより徒長が誘導される、との仮説に到達した。すなわち、宇宙閉鎖環境における農作物生産には、窒素施肥の強化が必要であることが明らかになった。また、高濃度CO2環境で栽培したシロイヌナズナでは、耐病性の亢進を示す結果が得られるとともに、抗酸化物質の蓄積が起こることを明らかにした。このことは、植物工場での栽培管理、品質向上において活用しうる、新たな知見である。29年度が最終年度であるため、記入しない。
ニューラルネットワークを用いた多値論理回路設計CADの開発

多値論理回路を実現するためのハードウエアとして、TゲートやCPゲート等の単一モジュールを用いて構成するものや、多値PLAに代表されるMAX、MIN、Literal論理式あるいはTSUM、MIN、Literal論理式を用いるものなど多くの種類が存在する。現在まではこれら全ての回路構成個々に対して専用の簡単化CADが必要であった。本研究は、これら全ての回路の簡単化に使用できる不変的な多値論理回路簡単化CADをニューラルネットワーク技術を用いて構築する。これによって、1つの簡単化アルゴリズムで全ての回路の簡単化が可能になり、回路簡単化CADの開発の単純化、容易化が図れる。更に、多値論理回路設計が非常に容易になり、多値ハードウエアを使用したシステムの実現が可能となる。このようなCADを開発することを考えるとき、多値論理回路を実際に構築する個々の回路構成の基礎素子の性質を解析しなければならない。IIL或いはCCDデバイスで簡単に実現できるTSUM、MIN、素子は様々な回路を構成する上で重要な意味をもつ。そこで本研究ではまず、TSUM、MIN、NOTのみからなる多値論理集合を考え、この集合について解析を行った。その結果、TSUM、MIN、NOTからなる論理集合は、完全ではなく定数付き完全であることが明らかになった。またこの集合がMAX、MIN、NOTの集合を包含すること、及び、その数のspeculationを明らかにした。この成果を電子情報通信学会論文としてまとめ、その掲載は決定している。この結果を踏まえて、多値論理設計簡単化CADをニューラルネットのBPアルゴリズムで構築し、現有のワークステイション(IRIS,DECstation)上で使用可能なCADとして現在良好に動作している。
一側肺換気が急性肺損傷に及ぼす影響についての検討

一側肺換気を行った場合にALI/ARDSが惹起される原因を、虚脱肺とその再換気の影響から検討した。ラットの一側肺換気モデルで、左肺を虚脱させ再換気を行った。両肺での人工呼吸を行った群を対象とした。組織学的所見では対照群はほぼ正常組織であったのに対し、一側肺換気群では虚脱肺には強い肺出血と炎症を伴い急性肺損傷の所見が見られた。換気肺では、人工呼吸関連肺損傷(VILI)の所見が見られた。また、対照群に比べ、一側肺換気群では血中、気管支肺胞洗浄液(BALF)中の炎症性サイトカイン(TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8)、HMGB1が高い傾向を示した。また、一側肺換気群のBALFでは、虚脱肺が換気肺に比べて、HMGB1が高値である傾向を示した。これらから、一側肺換気に引き続いて生じるALI/ARDSの原因は、換気肺の障害だけでなく、虚脱、再換気も強く関与していることが示唆された。本年度の課題は、一側肺換気を行ったときの虚脱肺で起こる変化の解明であったが、一側肺換気モデルの作成に終始した。当初は、マウスを用いて片肺換気を行うモデルを作成する予定であったが、片肺換気の確実性が低く、血液ガスなどの血液データを経時的に測定できないため途中で断念し、ラットを用いてモデル作りを行うこととした。ラットに全身麻酔を導入した後、気管切開を行い、気管切開口よりプラスチックカニューレを挿入し、その深さを調節することで両肺換気と左一側肺換気を同一個体で行うことが可能となった。人工呼吸器を用いて最初に両肺換気を行った後、約1時間左一側肺換気を行い、その後両肺換気に戻し約1時間人工呼吸を行った。実験中は動脈にカニュレーションを施し、観血的動脈圧測定および経時的に動脈血採取による血液ガス分析を行った。結果としては、左肺一側換気時の動脈血酸素分圧の値が非常に低値であり、pHの値も低く著明なアシドーシスを来たし、臨床麻酔時にヒトで見られるような低酸素性肺血管収縮(HPV)の効果が非常に弱い結果となった。これは、動脈の確保を腹部大動脈で行うため、ラットに与える生体侵襲が大きすぎることや出血過多による貧血の進行が原因となってHPVが妨げられている可能性を示唆すると考えている。このため、現在実体顕微鏡下にラットの大腿動脈にカニュレーションを行い、出血と生体侵襲を大幅に減少させたモデルに変更しそのモデルの確立を急いでいるところである。なお、腹部大動脈カニューレ-ションによるモデルで、HPVが比較的良好に得られた検体については、左右の肺組織を採取しその組織学的検討を行っているところである。しかし、血液、肺胞洗浄液中の炎症性メディエーターの測定までには至っておらず、今後速やかにこれらの課題を行っていく予定である。本年度の課題は、虚脱肺の再換気が肺および全身に及ぼす影響の解明であったが、モデル作りに難渋したため、研究予定に遅れを生じ、昨年度の課題であった一側肺換気を行ったときに虚脱肺で起こる変化の解明に時間を費やした。昨年度同様モデル動物をマウスからラットに変更して実験を行った。一側肺換気自体は安定して行えるようになったが、生理的パラメーターである血圧や血液ガスの測定を確実に行うために、動脈のカニュレーション手技を腹部大動脈から、大腿動脈に切り替えて実験を行った。大腿動脈のカニュレーションは繊細な手技であり、顕微鏡下に行ったが手技の安定に多くの時間を費やした。モデル作成がようやく整ったというのが現時点での成果である。今後、このモデルを用いてデータ採取・解析を進めていく予定である。また、並行して、昨年度に腹部大動脈カニュレーションモデルから得られた検体の肺の組織解析、血液および肺胞洗浄液中の炎症性メディエーターの測定を行ったが、虚脱肺に炎症を伴った急性肺損傷像は見られたものの、炎症性メディエーターのデータは安定した結果を得ることはできなかった。研究予定期間も1年程度であるため、今後は一部研究計画を変更して行く必要がある。虚脱肺に急性炎症性変化が生じることは確実となったので、原因となる炎症性メディエーターの解明を急ぎ、それに対して抗体などでのブロックを行い肺損傷の軽減させる方法を探求する予定である。

また、当初予定していた実際の臨床で一側肺換気を用いて行う手術症例からの検体採取、解析に関しては時間的余裕がなく施行できない可能性がある。この場合は再度研究費の申請依頼を行い遂行していきたいと考えている。本年度の課題は、「片肺換気を必要とする手術の周術期にALI/ARDSの発症を予防する具体的手法の開発」であったが、ラットを用いた一側肺換気モデルを用いて、虚脱肺で起こる変化とそのメカニズムの解明に時間を費やした。このため、実際の臨床で一側肺換気を用いて行う手術症例からの検体採取および解析を行うことはできなかった。ラットの一側肺換気モデルでは、全身麻酔下に人工呼吸器を用いて一側肺換気を1時間施行し、その後、虚脱肺を再換気し1時間程度の人工呼吸を施行したモデルを使用し、虚脱させた肺と対側肺について検討を行った。また、対象として2時間両肺換気で人工呼吸を行ったラットの肺を用いた。組織学的検討では、対照群の肺はほぼ正常な肺組織であるのに対し、一側肺換気モデルでは、虚脱させた肺では、肺出血、肺胞構造の破壊像、好中球の浸潤がみられ、LPSを気管内投与して急性肺損傷を惹起させた像と類似していた。また、虚脱肺の対側肺では肺胞構造は比較的保たれるが、好中球浸潤、肺出血がみられる検体もあり、人工呼吸関連肺傷害(VILI)との関連が強く示唆された。また、それぞれのモデルにつき、血漿中および気管支肺胞洗浄液(BALF)中の炎症性メディエーターの測定をELISA法を用いて行った。それぞれにつき、TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8、HMGB1を測定した。その結果、それぞれにつき、対照群に比べて、虚脱肺で高い傾向が見られた。また、虚脱肺の対側肺のBALF中の炎症性メディエーターも対照群より高い傾向を示した。また、一側肺換気中の血液ガス分析の結果からは、低酸素性肺血管収縮(HPV)による酸素化の代償機構はあまり認められず、低酸素血症が持続したモデルを多く認めた。今後、別の課題でさらに詳細な検討と臨床でのデータ採取、解析を行っていく予定である。
余剰汚泥脱水ケークの細胞破壊処理ならびに固体培養による二次代謝産物の生産

余剰汚泥スラリーと脱水処理工程の異なる二種類の脱水ケークを対象として、気泡析出処理、凍結融解処理、オートクレーブ処理、過酸化水素処理、オゾン酸化処理、超音波処理、マイクロ波加熱処理を行い、それぞれの処理による可溶化特性を検討した。可溶化の特性を、MLVSSあたりの可溶化有機物量で定義した可溶化率から評価した。また、機械的前処理方法については可溶化のエネルギー効率も合わせて評価した。オートクレーブ処理、オゾン酸化処理、マイクロ波加熱処理では可溶化率が比較的高かった。これに対して、気泡析出処理の可溶化率は他の細胞破壊を目的とした前処理よりの値より小さかったが、エネルギー当たりの可溶化率は最も高くなった。余剰汚泥ならびに汚泥脱水ケークを基質としてBacillus thuringiensisの固体培養を行った。無機凝集剤による凝集脱水操作を行ったケークではB.thuringiensisの増殖が阻害された。この理由として、石灰の添加によるpH上昇が考えられた。一方、高分子凝集剤による凝集脱水操作を行ったケークでは増殖の阻害は認められなかった。脱水ケークを対象とした前処理方法として、凍結融解、マイクロ波加熱処理が効果的であることを、菌体胞子濃度より確認した。また、超音波処理、オゾン酸化処理では可溶化率は高いものの、菌体胞子濃度は低く、バイオ殺虫剤の生産には適して着ないことが明らかになった。この理由として、酸化的条件の強い前処理ではB.thuringiensisの増殖を阻害するような物質が生成したことが考えられる。有機物の可溶化を目的とした細胞破壊処理を行うことにより、下水処理場から排出される脱水ケークをバイオ殺虫剤生産用固体培地として利用できることが示された。また、そのための細胞破壊処理としては、凍結融解、マイクロ波加熱処理が有効であることが分かった。余剰汚泥の濾過ケークならびに下水処理場の脱水ケークを対象として、オートクレーブ処理、気泡析出処理、凍結融解処理を行い、細胞壁の破壊処理の効率を有機物の可溶化率により評価した。含水率90%以上の脱水ケークを用いた場合、オートクレーブ処理による可溶化率は1014%であった。無機凝集剤を含む脱水ケークの場合、含水率52%程度のケークは可溶化率が約1%に低下した。余剰汚泥を沈降濃縮したスラリーを用いて凍結融解処理を行った場合、凍結温度-3-5°Cの範囲で可溶化率にピークが見られた。しかし、含水率95%の濾過ケークを用いた場合には-5°C以上の温度ではケークの凍結を確認できず、可溶化率は凍結温度が下がるとともに増加した。凍結温度-20°Cにおける可溶化率は、スラリーと濾過ケークで同程度であった。脱水ケークを対象とした場合の気泡析出処理による可溶化率は、スラリーを対象とした場合の約50%であった。可溶化率の値も0.3%程度とかなり低いことが分かった。これらの結果より、オートクレーブ、凍結融解、気泡析出いずれの方法もケーク含水率の低下に伴って可溶化率が低下した。すなわち、細胞内自由水の存在を前提とする細胞壁破壊処理は、脱水汚泥ケークには適さないと考えられる。脱水ケークを対象とする場合には、細胞壁により直接的に作用すると期待されるオゾン処理等を検討する必要がある。可溶化処理とともに、二次代謝産物の生産を目的としたモデル微生物培養系を検討した。その結果、Bacillus thuringiensisによるバイオ殺虫剤の生産を取り上げることにした。

この菌が生産するバイオ殺虫剤は、芋虫や毛虫に有効な従来のものとは異なり、土中のコガネムシ幼虫に有効である。すなわち、余剰汚泥を原料として施肥効果、害虫防除効果の高いコンポストを生産する上で有効なモデル培養系であると期待される。1.汚泥ケークの可溶化処理余剰汚泥ケークならびに下水処理場より排出される脱水汚泥ケークを対象として、気泡析出処理、凍結融解処理、オートクレーブ処理、過酸化水素処理、オゾン処理を行い、それぞれの可溶化特性を、MLVSS単位質量当たりの可溶化TOC質量で定義した可溶化率により評価した。(1)脱水汚泥ケークの含水率は約50%、余剰汚泥ケークの含水率は約90%であった。脱水汚泥ケークを対象とした場合、過酸化水素およびオートクレーブ処理の可溶化率はいずれも5%、オゾン、気泡析出、凍結融解の可溶化率はいずれも1%以下であった。(2)余剰汚泥ケークを対象とした場合、過酸化水素およびオートクレーブ処理の可溶化率は脱水汚泥ケークの場合の約2倍に増加した。オゾン、気泡析出処理の可溶化率は脱水ケークの場合と同程度であった。凍結融解処理の可溶化率は約3%であった。過酸化水素、オートクレーブ、凍結融解処理の可溶化率はケーク含水率の影響を受けやすいこと、気泡析出、オゾン処理は含水率の影響を受けにくいことを明らかにした。2.汚泥ケークを基質とした固体培養によるBacillus thuringiensisの胞子形成(1)脱水汚泥ケークを基質としたBacillus thuringiensisの固体培養が可能であり、胞子濃度の変化より殺虫性毒素の生産が可能であることが示唆された。(2)凍結融解、過酸化水素処理ケークを用いた場合の最大胞子濃度はオートクレーブ処理ケークの場合と同等であった。これらの処理では可溶化処理の有効性を明らかにすることはできなかった。(3)気泡析出処理ケークの最大胞子濃度はオートクレーブ処理の場合に比べ2オーダー程度高かった。(4)オゾン処理ケークの最大胞子濃度はオートクレーブ処理の場合に比べ低かった。(5)汚泥ケークの前処理の可溶化率と最大胞子濃度の間には相関関係が認められなかった。余剰汚泥スラリーと脱水処理工程の異なる二種類の脱水ケークを対象として、気泡析出処理、凍結融解処理、オートクレープ処理、過酸化水素処理、オゾン酸化処理、超音波処理、マイクロ波加熱処理を行い、それぞれの処理による可溶化特性を検討した。可溶化の特性を、MLVSSあたりの可溶化有機物量で定義した可溶化率から評価した。また、機械的前処理方法については可溶化のエネルギー効率も合わせて評価した。オートクレーブ処理、オゾン酸化処理、マイクロ波加熱処理では可溶化率が比較的高かった。これに対して、気泡析出処理の可溶化率は他の細胞破壊を目的とした前処理よりの値より小さかったが、エネルギー当たりの可溶化率は最も高くなった。汚泥脱水ケークを基質としてBacillus thuringiensisの固体培養を行った。無機凝集剤による凝集脱水操作を行ったケークではB.thuringiensisの増殖が阻害された。この理由として、石灰の添加によるpH上昇が考えられた。一方、高分子凝集剤による凝集脱水操作を行ったケークでは増殖の阻害は認められなかった。
概日時計リズムと選択的スプライシング異常によるメタボリック症候群発症病態の解明

近年私達は、核内受容体PPARγに結合する転写共役因子HELZ2を同定し、その欠失マウスが高脂肪食誘導性肥満症抵抗性を示すことを報告した。また免疫沈降法を用いてHELZ2に結合する蛋白として、THRAP3およびSFPQを同定した。本研究において、3T3-L1細胞においてTHRAP3ノックダウンすると、脂質代謝に関連する遺伝子の選択的スプライシング(AS)が変化することを見出した。更にSFPQノックダウンにより、転写因子のASが変化することにより、脂肪細胞分化が抑制される可能性が示唆された。以上の結果、HELZ2結合蛋白がASを調節して白色脂肪細胞の分化に重要な働きを示すことが明らかとなった。白色脂肪細胞分化過程におけるprecursor messenger RNA (pre-mRNA)の選択的スプライシングの重要性を網羅的に検討する目的で、私達が以前同定した転写共役因子PDIP1に会合するスプライシング因子THRAP3 (Katano-Toki A, et al. Mol Endocrinol 2012)に対するshort interfering RNAをエレクトロポレーション法で導入し、分化誘導因子添加後4日目にtotal RNAを抽出し、Affimetrix社マウスエキソンアレイを用いて解析を行った。その結果、THRAP3ノックダウンにより、splicing indexが3以上に増加するexon数が約600個(遺伝子数約400)が同定され、逆にsplicing indexが3未満に減少するexonが約800個(遺伝子数約600)が同定された。このうち、大変動しているエキソン群についてRT-PCR法を用いて実際にスプライシング変化が起こっているか検証を行った。またエキソンアレイデータのGene ontology解析を行い、機能的にどのような遺伝子群のスプライシングに多く変化が起こっているか検証を行った。以上の成績より、3T3-L1脂肪細胞分化過程においてTHRAP3が多くの遺伝子の転写のみならず、選択的スプライシングを調節して脂肪細胞分化を制御する可能性が示唆された。現在、内因性スプライシング因子を臓器特異的に欠損する遺伝子改変マウスの作成を進めており、樹立に成功すれば脂肪細胞分化におけるスプライシング因子の生体内における機能解析が可能となる。前年度実施報告書に記載した研究内容に関して、研究をおおむね遂行し、次年度研究に向けてスプライシング因子欠損マウスの作成も順調である。本研究計画調書に記載した平成26年度研究計画におけるマウス脂肪組織や肝臓におけるPDIP1の概日周期に関する解析およびエキソンアレイ解析が遂行できなかった。今後更なる3T3-L1細胞エキソンアレイ解析データの検証および同定された標的遺伝子の選択的スプライシングミニ遺伝子の構築とそのスプライシング解析を行う。更に脂肪細胞特異的にスプライシング因子を欠損した遺伝子改変マウスを用いて、白色脂肪細胞分化や機能における当該選択的スプライシング因子の生理学的な重要性についてin vinoにおける解析を進める。内分泌代謝学マウス脂肪組織や肝臓におけるPDIP1の概日周期変化に関するインビボ解析を行う。また白色脂肪細胞や肝臓においてTHRAP3やPSFによって選択的スプライシングが調節される標的遺伝子についてエクソンアレイを用いて網羅的に解析を行う。更にPDIP1ノックアウトマウスにおいて、前述の方法で同定した遺伝子群に関して該日時計調節機構と選択的スプライシングの異常がないか詳細な解析を行い、PDIP1ノックアウトマウスにおける糖、脂質代謝異常がこれらの異常によって説明可能か検討する。2014年度使用予定額の一部が2015年度に繰り越したため。種々の理由により、研究エフォートを年度を通じて達成できなかったため。翌年度分として請求した助成金と合わせて2016年度は、主に臓器特異的選択的スプライシング因子欠損マウスを用いたin vivo解析に必要な消耗品費およびエキソンアレイ解析費として使用予定である。平成26年度の実績を踏まえ、平成26年度分次年度使用額と平成27年度配分額を併せて、平成26年度に実践できなかったインビボ解析とエキソンアレイ解析を含めて、平成27年度研究計画を実行する。
超臨界流体反応を用いた化合物半導体モノレイヤの量産法の構築と光学特性制御

近年、二次元金属カルコゲナイド材料が太陽電池や二次電池を始めとした多様なエネルギーデバイスに用いられている。持続可能な社会の構築のためには、デバイスそのものの特性も重要であるが、材料合成プロセスにおいても環境調和性に優れたものに置き換えていくことが重要である。一般的に、これらの金属カルコゲナイドの合成のためには、猛毒ガスである硫化水素・セレン化水素を原料として用いた硫化・セレン化プロセスが適用される。本研究では、環境調和性に優れた安全・安価な二次元金属カルコゲナイド合成プロセスの構築のために、還元雰囲気である超臨界エタノールを反応場として用いることを提案した。溶解性と拡散性に優れた超臨界流体を用いることで、300400°Cにおいて液体である硫黄とセレン単体を、流体中に溶解させながら高い拡散性を有することを可能にした。また、超臨界エタノールの還元性を用いることで、金属酸化物から二次元金属カルコゲナイドへの低温・高速でのコンバージョンを実現した。この高温・高圧還元場における金属酸化物から金属カルコゲナイドへの変換反応は、海底熱水場の条件を参考にしている。さらに、原料の硫黄とセレン単体の投入量を変化させることで、金属カルコゲナイドの硫黄/セレン組成の制御を可能にした。当該年度の前半は、本プロセスで合成されたサンプルの光学物性の測定を行った。その結果、合成されたサンプルの硫黄/セレン組成の変化により、光学物性の変化が見られた。本年度の後半は、研究課題の総括を行うとともに、国際学術論文の執筆を行った。現在、国際学術誌に投稿中である。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題の予備実験として、修士課程で研究対象としていたCu2ZnSnS4 (CZTS)薄膜をアモルファス酸化物薄膜から超臨界流体硫化法により作製した。その結果、良好な発光特性を得ることに成功した。また、反応場である超臨界流体の密度を変化させることにより、CZTS薄膜の粒径を制御することにも成功した。これらの成果を基に学会発表(国内2件,国際3件)を行い、二件の受賞を頂くことができた。現在、学術論文を執筆中である。これらの実験と並行して本研究課題であるMoS2およびWSe2の作製を行った。反応条件としては、CZTS薄膜の作製と類似条件から試行した。しかし、MoO3およびWO3の還元が進行しなかったため、還元剤としてNaBH4を超臨界アルコール中に溶解させることによって、還元を進行させた。その結果、それらの還元反応および硫化/セレン化反応が進行し、ナノシートフラワー状のMoS2およびWSe2の作製に成功した。現在、これらの固溶体の作製および二次電池の電極への応用を試行中であり、本年度の秋の学会で発表する予定である。これらの反応諸条件を検討する上で、海底での化学反応を参考にした。海底において海水は超臨界状態となっており、特定の場所において硫化物が析出する。通常、含有酸素が多い海中では酸化物が生成するはずであるが、その領域ではある一定以上の有機物が混入しており、酸素は有機物と反応することによって、消費される。さらに、海底火山から噴出した二酸化硫黄や水中に溶解した硫酸は硫黄還元微生物によって還元され、硫化物イオンとなる。この硫化物イオンと海中の金属イオンが反応することによって、金属硫化物が生成する。本反応では、大気中の酸素が必ず含まれてしまうことを考慮し、反応溶媒を最初から有機物のみとし還元微生物の代替としてNaBH4を用いることによって、酸素含有の無いMoS2を作製することに成功した。これらの詳細な反応機構も今後は追っていく予定である。当初の計画案通り、超臨界流体還元反応場を用いることによりMoO3およびWO3から硫化・セレン化に成功し、MX2 (M:Mo,W X:S,Se)の作製に成功した。現在、固溶体の作製/評価およびLiイオン電池の負極として応用を行っており、秋の学会で発表予定である。本年度は、超臨界流体プロセスを用いることで、MoO3からMoS2およびMoSe2の短時間合成、さらに、原料の硫黄とセレンの投入量を変化させることで、組成制御されたMo(S,Se)2の短時間合成にも成功した。MoS2, MoSe2, Mo(S,Se)2は、エッジが露出したフラワー状の構造をしており、水素発生反応触媒の応用に適している。そこで、CV測定による触媒活性の評価を行ったところ、高い触媒活性を得ることに成功した。このとき、MoS2およびMoSe2と比較し、Mo(S,Se)2は過電圧が小さく、より高い触媒活性を発現することが確認された。また、さらなる触媒活性の向上ために、超臨界流体プロセスを用いてMo(S,Se)2/Graphene複合体の合成を行いCV測定を行ったところ、触媒活性の向上が確認された。また、本合成プロセスにおけるフラワー状粒子の生成過程を追求した。まず、反応後のリアクターを、急冷または徐冷の二条件で冷却し、合成されたMoS2を比較した。その結果、どちらの条件においても同様のフラワー状粒子が生成しており、粒径の違いも見られなかったため、フラワー粒子は冷却過程ではなく、カルコゲン化反応中に形成されることが確認された。

さらに、生成物の時間依存性を検討するため、反応時間を変化させてMoS2の合成を試みたところ、3 minという極短時間でフラワー状の粒子が生成していることが明らかとなった。一方、XRDスペクトルにおいて8 min未満の条件ではMoS2のピークが観測されなかったことから、3-8 minで観察されたフラワー粒子はアモルファス状であり、8 min程度で結晶化していることが確認された。それ以降は粒成長・結晶成長せずに超臨界流体中に定常状態で存在していると考えられる。昨年度の「今後の研究の推進方策」に記載した通り、反応機構の解明、詳細な構造評価および水素発生触媒への応用を達成したため、概ね順調に進展している。近年、二次元金属カルコゲナイド材料が太陽電池や二次電池を始めとした多様なエネルギーデバイスに用いられている。持続可能な社会の構築のためには、デバイスそのものの特性も重要であるが、材料合成プロセスにおいても環境調和性に優れたものに置き換えていくことが重要である。一般的に、これらの金属カルコゲナイドの合成のためには、猛毒ガスである硫化水素・セレン化水素を原料として用いた硫化・セレン化プロセスが適用される。本研究では、環境調和性に優れた安全・安価な二次元金属カルコゲナイド合成プロセスの構築のために、還元雰囲気である超臨界エタノールを反応場として用いることを提案した。溶解性と拡散性に優れた超臨界流体を用いることで、300400°Cにおいて液体である硫黄とセレン単体を、流体中に溶解させながら高い拡散性を有することを可能にした。また、超臨界エタノールの還元性を用いることで、金属酸化物から二次元金属カルコゲナイドへの低温・高速でのコンバージョンを実現した。この高温・高圧還元場における金属酸化物から金属カルコゲナイドへの変換反応は、海底熱水場の条件を参考にしている。さらに、原料の硫黄とセレン単体の投入量を変化させることで、金属カルコゲナイドの硫黄/セレン組成の制御を可能にした。当該年度の前半は、本プロセスで合成されたサンプルの光学物性の測定を行った。その結果、合成されたサンプルの硫黄/セレン組成の変化により、光学物性の変化が見られた。本年度の後半は、研究課題の総括を行うとともに、国際学術論文の執筆を行った。現在、国際学術誌に投稿中である。今後は、以下の3点について進めていく。1超臨界流体中での反応機構の解明。特に原料は超臨界流体中に溶解しながら反応しているか否かを吟味する必要がある。2より詳細な材料の構造・光学特性評価3Liイオン電池の負極、水素発生触媒への応用今後は、合成された材料の光学特性評価、および光触媒への応用を行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。