hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
メソポーラス半導体膜の低温製膜技術を用いるフィルム型色素増感光電池の開発

本研究ではプラスチック型色素増感光電池の変換効率を7%代に向上させることを目標としている。酸化チタンメソポーラス膜の低温成膜法として、泳動電着法を用いて酸化チタン多孔膜を室温にて成膜し、オルトチタン酸テトライソプロピル[(CH_3)_2CHO]_4Tiを気相蒸着(CVD)を行うことで光電変換効率を向上させることに成功した。さらに紫外線を照射することで活性酸素処理を行い、アルコキシドのプロピル基を分解し、酸化チタン微粒子間の結合を強化することでさらに光電変換効率が向上することが明らかとなった。そこで、CVD処理における効果をより詳しく検討した。CVD処理により生成した酸化チタンと多孔膜として使用した酸化チタン微粒子(昭和タイタニウム、F5)の結晶性をXRDにより調べた。その結果、酸化チタンF5粒子ではアナターゼ型に帰属される強いピークが確認されたのに対して、CVDにより生成した酸化チタンでは回折ピークは確認されず、アモルファスであることがわかった。さらにCVD処理で得られた酸化チタンの電気的特性を調べるためにITO表面にCVDで酸化チタン膜を成膜したものを電極基板とし、その上に酸化チタンF5粒子による多孔層を成膜させた後に色素増感させ光電池を作製した。すなわち通常の光電池の酸化チタン多孔層とITOの界面に新たな酸化チタン薄層を導入させた構成となる。光電流電圧特性により検討した結果、CVDによりITOと酸化チタン多孔層界面に新たな酸化チタン層を導入することで光電流値が極端に減少した。また、CVD処理後、色素増感させた光電極の可視反射スペクトルを測定したところ未処理のものより吸光度が小さかった。これら結果から、CVDによって得られた酸化チタンは導電性が低く、色素の吸着能も低いと考えられる。以上よりCVD処理による変換効率の向上は、酸化チタン微粒子間の結合を強化することに加えて色素から酸化チタンへ注入された電子が酸化チタン/電解液界面において電解液中のヨウ素への逆電子移動を防ぐ効果があると考えられる。本研究ではプラスチック型光電池の変換効率を7%代に向上させることを目標としている。その新たな手段として、電気泳動により導電性プラスチック基板表面に製膜した酸化チタン多孔膜に対して、オルトチタン酸テトライソプロピル[(CH_3)_2CHO]_4Tiを気相蒸着(CVD)させ、さらに紫外線を照射することで活性酸素処理を行い、アルコキシドのプロピル基を分解し、酸化チタン微粒子間の結合を強化することで光電変換効率の向上を試みた。その結果、CVD単独処理について処理時間の増加に伴い短絡光電流(Jsc)が2.8mAcm^<-2>から4.3mAcm^<-2>まで増加し、開放光起電力(Voc)も50mVの増加が見られた。これは、CVD処理によりTiO_2多孔層のTiO_2表面ヘチタンアルコキシド由来の新たなTiO_2が生成し、TiO_2微粒子間の結合を強化することで光電流が上昇し、それに伴ってVocも上昇したと考えられる。一方、紫外線照射単独処理についてもVocを維持して約1mAcm^<-2>のJscの向上が確認された。紫外線単独処理では新たなTiO_2の導入は起こらないため、Jscの向上は酸化チタンの光触媒作用による多孔膜表面の洗浄効果によると考えている。CVD/UV処理ではJscの向上Vocの向上が最も顕著に表れ、20分の処理でJscは7mAcm^<-2>に、Vocは750mVに到達した。CVD/UV処理ではCVDにより多孔膜表面に付着したアルコキシドに対してUV照射によりアルコキシドのプロピル基を分解し、酸化チタンの生成を助長するものと考えられる。さらに、炭素材料を活用することで光電変換効率を向上させるための新たな光電気化学素子の開発も行った。

また、CVD処理後、色素増感させた光電極の可視反射スペクトルを測定したところ未処理のものより吸光度が小さかった。これら結果から、CVDによって得られた酸化チタンは導電性が低く、色素の吸着能も低いと考えられる。以上よりCVD処理による変換効率の向上は、酸化チタン微粒子間の結合を強化することに加えて色素から酸化チタンへ注入された電子が酸化チタン/電解液界面において電解液中のヨウ素への逆電子移動を防ぐ効果があると考えられる。
脳内免疫担当細胞ミクログリア活性化の電気生理学的解析

Balb/c mouseの新生仔脳を取り出し、ホモジネートしてから培養フラスコで14日間培養することにより、アストログリア、オリゴデンドロサイト、ミクログリアの三種類のグリア細胞は増殖した。振盪培養(100rpm,3時間)でミクログリアのみを回収し、電気生理学的研究に供する標本を作製する方法を確立することができた。この細胞にpatch-clamp法を適用して、電気生理学的解析を行った。あらかじめ、生理活性のある神経ペプチドあるいは、免疫調節性物質を検索するために、末梢系の免疫担当細胞の1つであるマクロファージの貪食能に及ぼす種々の物質の作用を調べたところ、コルチコスチン(デイフェンシンNP-3A)、ダイノルフィンAとペ-キャップ38に強力な修飾作用を見い出した。コルチコスチンはマクロファージ貪食能を抑制しダイノルフィンAは促進した。ペ-キャップ38でも同様に促進した。この内、ペ-キャップ38についてミクログリアの電気生理学的作用を調べたところ、ホールセルクランプ下で、外向き電流を発生することが明かとなった。外液のカリウムイオンを2、5、20mMに調製した溶液で逆転電位が-110、-87、-51mVであったために、この外向き電流は、カリウムイオン浸透性増大によるものであることが明かとなった。マクロファージにおいて、ペ-キャップ類似物質の作用はすでに分析しており、電気生理学的にも同様の現象が生ずるのか今後明かにされる。ミクログリアの貪食能に対する修飾物質の作用について、報告がなく、本研究の発展により脳内免疫担当細胞ミクログリアの活性調節機構が明かとなるであろう。
トスカーナにおける歴史的小都市と地域の形成に関する研究

1.トスカーナにおいて、明確な特徴をもつ固有の地域を地形、経済、政治、宗教の要因から特定した。地形的要因は本流と支流の谷、尾根、丘陵、台地、盆地、平地がつくる物的かつ空間的な構造である。経済的要因には陸路と河川交通路の位置と方向、政治的要因には教皇派と皇帝派ならびに大都市国家間の闘争と領域支配の構造がある.また宗教的要因としては司教区の糊、教皇との関係、修道院の活動が重要である.以上の要因からトスカーナの14の地域を調査・研究の対象として選定した。2.そのうちの8地域:1マグラ川流域・ルニジアーナ地方、2ヴェルシリア地方、3セルキオ川流域・ガルファニャーナ地方、4ヴァル・ディ・ニエヴォレ地方、5アルノ川下流域、6フィレンツェ西方域、17アルノ川最上流域・カゼンティーノ地方、8テヴェレ川最上流域、ならびに各地域を構成する計43小都市を現地において調査した。対象とする複数の小都市を、固有の地域を形成させる核として捉え、各都市と地域の特性を、特に中世後期における史的形成過程の中で分析した。その結果、小都市は単一の都市として独自の形成をするだけでなく、隣接する同一地域の小都市との関係性の中で成立し発展していくことが明らかになった。3.今後は特定した14地域のうち未調査の6地域:1ムジェッロ地方、2アルノ川上流域・ヴァルダルノ地方、3ヴァル・ディ・キアナ地方、4エルサ川流域、5クレーテ地方・ヴァルドルチャ地方、6メタリフェレ丘陵地方・エルバ島について、同様の方法で現地調査を行い、今回、調査が終了した8地域と共に、都市の分析図面、課税用不動産登記台帳の地籍図、写真資料を作製し、トスカーナの地域と小都市の総体を系統的に分析し、その特質と形成過程を解明したい。平成13年度は以下の2回にわたり、トスカーナにおける現地調査と資料収集を行った。実績の概要を示す。1.マグラ川流域のルニジアーナ地域の調査(平成13年9月8日17日)対象とした小都市は、(1)ポントレーモリ(2)フィヴィザーノ(3)ヴェルコラ(4)アルビアーノ(5)カプリリオーラ(6)フォスディノヴォである。中世後期の11世紀以降、マグラ川上流に沿ってアペニン山脈を超えフランスに至る遠隔地商業ルートであるフランチジェナ街道がこの地域の形成に多大な影響を与えていること、また、この地域の封建領主マラスピーナ家がマグラ川流域に築いた数多くのカスデロ(城砦都市)が、14世紀末までの中世後期の地域形成の核となったことが明らかになった。2.セルキオ川流域ガルファニャーナ地域の調査(平成14年2月9日26日)対象とした小都市は、(1)カスティリオーネ・ガルファニャーナ(2)カステルヌオヴォ・ガルファニャーナ(3)バルガ(4)コレリア・アンテルミネッリ(5)ノッツァーノである。11世紀以降、トスカーナのルッカ共和国とアペニン山脈の北側のエステ家がこの上流域に介入し、その後フエレンツェ共和国も複雑に絡んでこの流域の形成が進んだことが明らかになった。本年度は9月1日18日に「アルノ川流域のカセンティーノ地域」と「シエヴェ川流域のムジェッロ地域」を調査し、1114世紀の都市組織と地域組織の形成過程を明らかにした。両地域とも中世後期の小都市(自治都市)が、次第にフィレンツェのような大都市の領域支配下に置かれる過程で、市壁、聖堂、市庁舎、貴族の邸館などの形態と空間が変容することを各小都市の史料と実地調査により、具体的に把握することができた。研究によって得られた知見は以下の通りである。

1.トスカーナ州北部のカセンティーノ地域は、エミリア・ロマーニャ州に接するため、アペニン山脈の北の文化圏との街道を介した流通が、小都市の交易と深く関わっていること。2.川の上流域に行くほど、地理的に山で両側を囲まれる環境となるため、中世後期の地域組織の形成過程における、小都市間の政治的、軍事的ネットワークは親密となり、カステッロ(城砦都市)の居住形態と都市形態に大きな影響を及ぼす。3.フィレンツェ周辺には中世後期に計画された新都市(テッラ・ヌオヴァ)が複数存在するが、ムジェッロ地域のスカルペリアは、エミリア・ロマーニャ州からの軍事介入に対しての防衛拠点としてフィレンツェ共和国が建設したもので、地域形成に貢献する人工的手段として意義があった。4.各小都市でしか入手できない貴重な文献・史料を読み解くことで明らかになった事は多い。本年度は9月1日18日に「シエナ南東部のクレーテ地方」と「エミリア・ロマーニャ州に接する2つの山岳地域」を対象とし,実施調査と資料・史料の収集を行なった。調査の概要と研究によって明らかになった点は以下のようなものである。1シエナ南東部のクレーテ地方は,トスカーナ州では極めて特異な風景を形成している。ラポラーノ・テルメ等に代表される歴史的温泉保養地域,ヴェネディクト会の総本山モンテ・オリヴェート修道院,サンタンティモ修道院等の宗教的拠点も,中世以降成立した小都市が形成する地域の核をなしていることが明らかになった。2エミリア・ロマーニャ州に接するセルキオ川上流域のガルファニャーナはアペニン山脈の北の国,フェラーラのエステ家領の小都市と,フィレンツェ協和国領の小都市,ルッカ共和国,ピサ共和国の所領の小都市などが,近接している点に特徴がある。カステルヌオヴォ,バルガ,カステルヴェッキオ等の小都市は,個々の政治的支配の構造が建築の形態・空間,都市構造に反映されている。3エミリア・ロマーニャ州,リグーリア州に接するマグラ川流域のルニジアーナは,ティレニア海とフランチジェナ街道が歴史的な地域形成に大きな影響を及ぼしてきた。政治的側面からは,マラスピーナ家,フィレンツェ共和国の対決が最も重要であるが,加えてルーニの司教勢力,街道の関税など,宗教的,経済的側面の地域形成の決定要因になっていることが明確になった。
分子性ポーラス結晶で安定化された水ナノチューブの構造とダイナミクス

私たちは分子で作られたナノポーラス結晶の中に水分子を閉じこめて、ナノサイズの3層構造をもつ水クラスターチューブを構築した。このクラスターチューブは1.6nmの直径をもつ空孔に閉じこめられているため、中心付近の水分子が水-氷に関係する転移挙動(Fig.3)を明らかにしつつある。生体分子と水分子との相互作用は理論科学を中心に発展したきたが、このような分子結晶の水素結合骨格に捉えられた3層系の水クラスターは、生体分子の水との関わり合いを研究する上で、過冷却や構造水などの重要なモデルを提供することができる。我々が現在まで得ている結果は、このクラスターの水-氷転移に関係する一次転移が-40°C付近で起こる。0-40°Cまでの間で重水置換結晶に関する固体の^2H-NMR測定の結果、この過冷却領域で分子レベルまで空孔が狭められたことによる連続的な相変化が観測され、単純な理論でのフィッテングできる動きを持つことが判明した。さらに、低温での熱測定による結果は、完全に氷化するのに-120°Cであることが判り、その固化の仕方は転移ではなく不整合であった。また、-220°C付近ではプロトンのオーダーと思われる弱い発熱ピークが観測された。さらに、一次転移温度以下でのX線結晶構造解析と比較した結果(Fig.2)、-120°Cの固化温度では、恐らく、氷の二配位の水素結合構造でディスオーダーしている特殊な水分子部分が局在化するものと考えている。この研究では、過冷却部分と一次相転移温度以下-150°CでのX線結晶構造解析を行おうとしている。また、茨城大学の新村先生との共同研究によって、中性子線を用いた実験を行い、プロトン情報に関係するデータの収集を行っている最中である。また、このような相転移挙動を持つ新しい分子性ナノポーラス結晶を見出すことに成功した。この結晶についても水分子の構造学的な転移挙動を明らかにすると共に、水分子クラスターのもつ、プロトン移動度の構造活性相関を研究していきたいと考えている。本研究は合成化学的なアプローチによって、細孔内に取り込まれた水クラスターの科学を研究した。従来の水の科学はバルクのや氷を使った研究が主流であり、物性科学的な面からもあらゆる物理化学的な測定がなされている。しかし、液体としての水の構造がどのようなものなのか、あるいは水から氷になるときの相転移の臨界点やどの水分子から氷核を作っていくのか、また氷中のプロトンの長距離秩序化など、氷の多形の物性も含めて残された水分子の集合体に関する多くの課題が残されている。平成16年度は主に、現在我々が得ている結果をさらに発展させて、共同研究により、さらに低温での相転移はないのか、あるいは極低温での結晶構造解析を行うことにより、精密なIce-Nanotubeの構造を明らかにすることを目指す。特に、0°Cから相転移温度の-38°Cまで、できる限り精密なX線結晶構造解析を行い、相転移の挙動を解析し、細孔内の水分子がどのような動きをして相転移が起こっているのか、映像化したいと考えた。しかし、室温でのX線解析の精度が悪いため、低温のみに限って研究を行った。特に共同研究によって極低温領域までの熱測定を行った結果、-38°Cでの細孔中での水分子の転移は不整合であることが判った。そして、この動きが-120度まで続き、恐らくこの温度で実質的な「氷」の状態になることが判った。また、-220度でも恐らくプロトンの局在化に関するピークが観測しており、この温度でプロトンが完全に停止するものと考えている。また、プロトンの位置を決めるために中性子線回折を行った。試料は2mm各程度のものを作成し、ある程度の反射が観測され、測定できることが判ったが、本測定は17年度になりそうである。このナノチューブの-75度での構造は明らかになり、速報にてアクセプトされる予定である。水が物性科学で注目されているのはプロトン移動による半導体的な性質を持つことである。一般的に液体である水は水分子の4量体であるH_9O_4^+を構成単位として、この水クラスター間をトンネルジャンプ機構によってプロトンを伝達するものとされている。一方、氷では水分子が並進運動できないため、結晶内ではトンネルジャンプ機構よりも欠陥を介した分子回転によるプロトン伝達機構が優勢であるものとされている。我々の合成したWater-Nanotubeも単結晶であるが、水クラスターを介したプロトンの良導体であるものと考えられた。そのため、交流誘電率を用いた擬似4端子法によるプロトン伝導を測定した。その結果、湿度100%でペレット錠剤の測定を行うと1.70x10^<-5>S・cm^<-1>のプロトン伝導度をもつことが分かった。この室温のプロトン伝導度は、バルクの水では5.7x10^<-8>S・cm^<-1>、氷では1.0x10^<-9>S・cm^<-1>を示すのに比べて、2桁もそのプロトン電導度が高くなっていることが分かった。

このクラスターチューブは1.6nmの直径をもつ空孔に閉じこめられているため、中心付近の水分子が水-氷に関係する転移挙動(Fig.3)を明らかにしつつある。生体分子と水分子との相互作用は理論科学を中心に発展したきたが、このような分子結晶の水素結合骨格に捉えられた3層系の水クラスターは、生体分子の水との関わり合いを研究する上で、過冷却や構造水などの重要なモデルを提供することができる。我々が現在まで得ている結果は、このクラスターの水-氷転移に関係する一次転移が-40°C付近で起こる。0-40°Cまでの間で重水置換結晶に関する固体の^2H-NMR測定の結果、この過冷却領域で分子レベルまで空孔が狭められたことによる連続的な相変化が観測され、単純な理論でのフィッテングできる動きを持つことが判明した。さらに、低温での熱測定による結果は、完全に氷化するのに-120°Cであることが判り、その固化の仕方は転移ではなく不整合であった。また、-220°C付近ではプロトンのオーダーと思われる弱い発熱ピークが観測された。さらに、一次転移温度以下でのX線結晶構造解析と比較した結果(Fig.2)、-120°Cの固化温度では、恐らく、氷の二配位の水素結合構造でディスオーダーしている特殊な水分子部分が局在化するものと考えている。この研究では、過冷却部分と一次相転移温度以下-150°CでのX線結晶構造解析を行おうとしている。また、茨城大学の新村先生との共同研究によって、中性子線を用いた実験を行い、プロトン情報に関係するデータの収集を行っている最中である。また、このような相転移挙動を持つ新しい分子性ナノポーラス結晶を見出すことに成功した。この結晶についても水分子の構造学的な転移挙動を明らかにすると共に、水分子クラスターのもつ、プロトン移動度の構造活性相関を研究していきたいと考えている。
フランスの新人ロセンサス計画に関する調査研究

(1)フランスの新人口センサス計画策定の契機は、当初1997年に予定されていた人口センサスの延期である。それは1994年10月頃に政府によって決定されたもので、その時期から人口センサスの再設計の方針として、調査実施の分散化、したがって予算の平準化に対応するセンサスシステムの構築が課題となった。(2)調査に関しては、コミューン(市町村)について、人口1万人を境界に、それ以上の大コミューンとそれ未満の小コミューンでは、調査方法が異なる。小コミューンについては、5年周期のローテーションとして、毎年、1/5の割合で、悉皆的に調査する。5年間で、小コミューンの全体を調査する。大コミューンについては、各コミューンの中で、5年周期のローテーショングループの一つについて、毎年、建物登録簿に基づき住所を抽出単位とする標本調査を実施する。5年間で、大コミューン人口の約40%を調査する。(3)調査の設計に関しては2002年段階でその基本方針がほぼ確定する。他方、最初の詳細な統計結果は5年間の調査(200408年)に基づき08年末に推計値として公表の予定である。しかし、推計方法に関しては、02年段階で確定したとはいえない。(4)新センサス計画のもう一つの軸は、従来フランスには存在しなかったセンサス実施を根拠付ける法律の制定である。1998年7月のコンセイユ・デタの意見によって当該法律の必要性が認められ、2001年6月、国民議会において審議が開始され、2002年2月末に新センサス関連法が成立することになった。(5)2004年1・2月に、新センサスシステム下での最初の年次調査が実施されたが、その前後の時期に、新センサスによって提供される統計結果の検討委員会や人口センサスの調査過程に関する評価機関が設置された。それらにおける議論は今後の検討課題である。フランスの新人口センサス計画は、1999年以降、本格的に協議されてきている。2002年2月末に、新人口センサス関連法(隣接民主主義に関する2002年2月27日、第2002-276号法律の第V編「センサス実施作業」)が成立・公布され、新人口センサス実施作業の枠組みが法的に根拠づけられることになった。ただし、標本調査法の具体的適用に関して、特別委員会による検討が決められた。現在の計画では、2004年初頭からデータ収集が開始され、2008年末に、コミューンの法定人口及び最初の詳細な結果が公表される予定である。平成14年度は、主として、2002年前半までに、収集した資料を利用して、「計画の基本構成」、「調査方法と推定方法の基本方針」を作成した。さらに、新人口センサス計画の基本方針を爪す文献(3編)・新人口センサス関連法の翻訳を行った。これらは、法政大学日本統計研究所『統計研究参考資料』No.81(2003年2月)、大分大学経済学会『大分大学経済論集』第54巻第4・5・6合併号(2003年2月)に掲載・公表することができた。また、パリ出張等により、資料収集を行った。その結果、新人口センサス関連法成立後の計画作業の進展を反映するような資料を収集することができた。平成15年度に向けての研究の準備がほぼできたところである。平成15年度も、前年度と同様に、フランスの新人口センサス計画に関する諸文献の収集・整理とともに分析を行い、以下のような成果を得た。まず、"L'actualite sur leprogramme derenovation du recensement de la

population"(大分大学経済学会『大分大学経済論集』第55巻第1号、2003年5月)の作成・公表である。これは、その時点での最新入手資料にもとづき、当該計画の現状、目的、調査方法、推計方法、課題をまとめたものである。さらに、「フランスの新人口センサス計画に関する最初の構想」(大分大学経済学会『大分大学経済論集』第55巻第5号、2004年1月)を作成・公表した。これは、当該計画の最初の構想を示す論文にもとづいて、計画の基本的な特徴を検討したものである。その結果、当該計画がどのような問題あるいは制約のもとに構想されたのかをある程度、明らかにできたように考えられる。具体的には、予算制約に対する対応策として、構想されていることが明確になった。さらには、データ保護法による制約が強いことを確認することができた。ただし、この点に関しては、今後、更に検討を続ける予定である。ところでフランスの新人口センサス計画は、2004年1月に、これまでの予定どおり、最初の情報収集が開始され、実施段階に移行した。これに必要な行政法令が、2003年6月以降、公表され、そのなかで最も重要と思われるデクレを翻訳した(これは平成16年度に公表の予定である)。調査方法についても最新資料を入手し、分析を始めた。パリ出張時(2004年3月)には、こうしたデクレに関して、当地の研究者と意見交換を行い、いくつかの疑間点を解消することができた。また日本では、入手できない諸資料に関しても、入手のメドをつけることができた。昨年度に引続き、収集文献・資料の分析と情報収集を行った。新人口センサス関連法が2002年2月末に成立後、2003年の中頃以降、センサスを実施するための行政命令が作成・施行されたことが分かった。たとえば、「人口センサスに関する2003年6月5日デクレ第2003-485号」、「人口センサスに必要なコミューンの配分に関する2003年6月23日デクレ第2003-561号」、「2003年8月5日アレテ-人口センサスに関する2003年6月5日デクレの第23・24条の適用」がある。なかでも2003年6月5日デクレ第2003-485号には、新たな法定人口の規定が盛り込まれており、行政命令の中では、最も注目されるものと考えられたので、その翻訳を公表した。その他の行政命令に関しても、今後、公表の予定である。他方、新人口センサスの調査・推計に関する方法論の展開に関しては、「人口センサスの革新に関するINSEE-SFdS方法論セミナー」における研究会の動向(第1回:2000年10月、第2回:01年10月、第3回:02年6月)が注目され、私は、昨年度まで、主として第1回目の研究会までの資料をもとに当該方法論を分析・把握していた。本年度、第2、3回の資料の主要論文を分析した結果、調査方法論に関しては、小コミューンの場合は変更がないこと、大コミューン場合はサンプリング手続きについて住所単位の抽出への変更が大きな意義をもつことが分かった。推計方法に関しては、第1回の研究会において行政データと調査データの結合を基にした推計方法が提示され、第2回の研究会では、それがさらに発展されていることが分かった。
地理情報システムを用いた歴史的地域景観復元のための技術的検討

1古代の土地利用の状況がわかる「額田寺伽藍並条里図」と、中世の「備中国賀陽郡服部郷図」の現地比定がすでに完了しているため、古代から中世にかけての土地利用の変化および条里制の変化について集中的に検討を実施した。2当該地域における現在の用水の体系を詳細に検討することと、地理情報システムを用いた河川流路の復元などを通じて、古代から中世にかけて灌漑システムに飛躍的な発達があることを確認できた。また、条里制の実施にあたっても、そうした灌漑システムの発達に即した形で運用の変化が生じていることを明らかにした。3服部郷図の新しい現地比定にもとづいて、既存の発掘調査の成果について再検討を行った。また、郷図を理解する上で重要な意味をもつ総社市御所遺跡の発掘調査成果について、詳細な時期の検討などを行った。4地理情報システムを利用した空間復元について、古代戸籍の残る「美濃国賀茂郡半布里」や二つの絵図の地域について解析を行い、イギリスのヨーク地域との比較も実施した。同一縮尺における地形の対比や、イギリス中世のドゥームズデイブックによる集落分布と比較し、歴史的景観の著しい違いを示した。5絵図などに示された比較的狭い範囲の地形について解析しシミュレーションを実施するには、現状の数値地図のデータでは不十分であることがわかってきたので、フリーの地理情報システムソフトウェアであるGRASSを用いてデータの補間を行うことを試み、一定の成果が得られた。しかし、こうした目的にはより詳細な数値標高データが必要であることが明らかになった。6研究成果について、『地理情報システムを用いた歴史的地域景観復元のための技術的検討』と題した報告書を刊行した。ここには、これまでに開発を行ってきた、GISmapやDrawGrid、ShadeViewのプログラムのマニュアルも含まれている。2当該地域における現在の用水の体系を詳細に検討することと、地理情報システムを用いた河川流路の復元などを通じて、古代から中世にかけて灌瀧システムに飛躍的な発達があることを確認できた。また、条里制の実施にあたっても、そうした灌潮システムの発達に即した形で運用の変化が生じていることを明らかにした。しかし、こうした目的にはより詳細な数値標高データが必要あることが明らかになった。
H.pylori感染胃炎の病態形成・疾患予後に関わる宿主側因子の研究

消化管で惹起される管腔内抗原に対する粘膜の免疫反応を解析した。標的抗原を産生する遺伝子組み換えH. pyloriを作成して、標的抗原特異的なT細胞抗原受容体を強制発現するマウスに感深させた。感染宿王マウスにIL-4, IFN-g. IL-12p40の遺伝子の欠失を導入し、胃粘膜の細胞回転、細胞死、浸潤細胞、胃炎の組織病理を定量的に解析した。標的抗原に特異的な抗原受容体を有するマウスを用いることにより、H._pyloriの胃炎モデルをマウスで作成可能とした。宿主のCD4T細胞の産生するサイトカインが胃炎粘膜の細胞浸潤と細胞回転、胃粘膜萎縮を制御調節している可能性がしめされ、これはヒトのH. pylori胃炎の結果起こる組織病理の多様件を説明する機序の一端を示唆していた。H. pylori胃炎患者で起こる細胞浸潤はT細胞が最多で好中球、形質細胞がこれに次ぐ。組織中ではTh1型の免疫反応か惹起されており、これほUrease Bに対する患者血清甲得意抗体のアイソタイプの分布からも支持された。次にTh1免疫応答に欠失のあるマーウスでは胃粘膜上皮の細胞回転の低下と粘膜上皮細胞の細胞死が惹起されていることより、加齢宿主で認められる委縮性胃炎と宿主免疫反応との関係が示唆された。Th1細胞の欠失は過剰の好中球浸潤を惹起することから細胞障害機序としてほ好中球による組織障害機序が関与するものと思われる。消化管で惹起される細菌性抗原に対する宿主の免役応答を解析した。消化管でおこる免疫反応のうち、特に自然免疫に関わるサイトカインと受容体をDSS腸炎を用いて解析した。大豆由来のイソフラボン成分が炎症反応を抑制すること、その機序として、LPS刺激でおこるIL-6,IL-8産生を抑制し、炎症組織での細胞浸潤を抑制し、組織浸潤T細胞のインターフェロンγ産生も抑制していることを見いだした。その機序はCD80,CD86各陽性樹状細胞の活性化の阻止と供役していた。従来より、炎症性腸疾患の地球上、人種上の偏在が知られていたがその理由は不明である。アジア地域には欧州・北米に比較して少ない。本研究のこれまでのデータによれば、アジアで多食されている発酵大豆食品の一部に腸管での炎症反応を抑える物質が含まれていることから、食生活を中心とする環境因子の中に疾患感受性を制御する因子が存在することが示唆された。NOD-1,NOD-2分子が、細菌性抗原の刺激により起こるサイトカイン産生をどのように制御しているか、主に培養細胞を用いて解析した。
審美的歯科矯正用ワイヤーの開発

強化繊維としてCPSA系ガラス繊維を、マトリックス材としてPMMA(三菱レイヨン製VH種)を用い、引抜き成形法を利用して繊維強化複合材型の線材料を加工し、それらの3点曲げ試験を行った。実験結果から、試作線材料のヤング率はその繊維体積分率に比例して約20から40GPaまで可変で、たわみ2.0mmまでの範囲で発揮される荷重値はNi-Ti基、Co-Cr基の0.016"φ線材料にほぼ相当することがわかった。さらに、試作線材料の荷重-たわみ曲線にはたわみ2.5mm付近で破断に類似した挙動が生じ、アクションレンジが小さいことがわかった。この破断の原因を解明するために、さらに実験を進めた。試料には従来のVH種を用いた線材料に加え、可塑剤添加によって可撓性を増したPMMA(三菱レイヨン製IR-D-70種)を用いた線材料を試作した。その結果、荷重-たわみ曲線上の破断に類似した挙動はIR-D-70種を用いた試料のほうでより顕著に認められることがわかった。破断の原因として、(1)内部応力の過剰負担によるガラス繊維の破断、(2)ガラス繊維-マトリックス材界面におけるすべりによる層間剪断、(3)マトリックス材の成形性の良否に起因する気泡混入などの欠陥、が仮定された。(1)の点から、マトリックス材にはVH種以上の強さが必要であると考えられた。(2)からは、界面の接着強度ならびにマトリックス材とカップリング材との相性についてさらに実験を行う必要がある。(3)に関しては、予備試作を行い成形性を十分に把握することで対応することを考えている。これらの問題はアクションレンジの拡大を含む複合材料の機械的特性の向上にも影響を与えるものなので、今後さらに詳細な検討を必要とすると考えられる。CPSA系ガラス繊維は、リン酸塩溶液で処理することによってリン酸カルシウム質化合物で被膜された生体材料用ガラスとなる。この処理を行ったガラス繊維を用いて線材料を試作したところ、未処理での機械的特性を損なうことなく生体親和性を増すことが可能であった。
持続可能性に対する気候変動の影響評価：都市・農業生態系

本研究は主に都市と近代生産システムにおけるサステイナビリティについて焦点を当てる。本研究成果は、急速な経済発展に伴う対象地域の土地利用と土地被覆地図変化、都市部緑地の地図化、居住地の発展と植生変化の相互関係、また、それが生物多様性変化と環境へ与える影響を明らかにすることを目的としている。本研究は国連大学サステイナビリティ高等研究所(UNU-IAS)の共同研究パートナーに関与するパートナー都市(中国・スリランカ・インド)とその農業生産システムにおいて実施された。1992年にリオ・デジャネイロで開催された「環境と開発に関する国際連合会議」での議論を経て、持続可能な開発に対する指標の重要性が国際的に認識されたが、世界の気候は過去数年間で変容を遂げている。そして科学的にも今後気候変動の傾向は続いていくと報告されている。このような背景から、気候変動緩和に対するグローバル政策を提言するための国家間の努力が行われてきている。気候変動は、災害がもたらす高リスクと関連性があり、これがビジネスにおいては高コストへつながり、政策決定の複雑化、またとりわけ懸念されているのが、世界中の脆弱な人々の生活の質を脅かすことである。レジリエントなコミュニティーを作り上げていくには、公的・民間部門両方の参画が不可欠である。上記を踏まえて、本年度は持続可能な開発指数についての研究のまとめとスリランカにおける応用を行った。また、6月にアメリカ・カリフォルニア州で行われたiEMSs : 7th International Congress on Environmental Modeling and Softwareにおいて論文発表を行った。平成26年度が最終年度のため記入しない平成26年度が最終年度のため記入しない本研究は農業生態系と都市部における生物多様性の保全とニーズの不一致について焦点を当てる。最も明確に可視できる都市化と農園の拡大の影響は、土地利用と土地被覆の変化である。農業の近代化は多様な農業生産システムから単一作物栽培への変貌に導いており、このことは種の絶滅や水・原料サイクルの変化を招く生物多様性に影響を与えている。本研究は地方の生産システムと都市部居住におけるレジリエンスのシステムへの影響を観察・予測することで土地被覆変化の量的評価に焦点を当てる。また、環境意識はいかなる分析においても重要である。本研究は緑地と生物多様性の減少と居住地と生産システムの持続可能性にかかわる開発の影響を露わにする。本年度の研究の詳細は以下の通りである。1.研究分野の特定:本研究の初期段階は研究地域の特定であった。農業生産システムにおける変容を評価するため、中国雲南省のハニ棚田とフィリピンのイフガオ棚田を選定した。2.データ収集:土地利用・土地被覆の変化を分析するため、衛星画像を収集した。1997年から2011年に渡るランドサット衛星画像をダウンロードした。研究地域のより明確な観測を行うため、雲の無い衛星画像を選定した。3.データ分析:特殊化されたソフトウェア(Arc Info,Erdas Imagine and ENVI)を使用して、衛星画像にデジタル処理を行った。10セットの衛星画像から、年代別(1999年と2011年)の2つの画像における観察を行った。これらのデータセットは初期分析のため分別し、これによって10年以上を経た変容が観測できることになった。4.現地調査:中国南西部の雲南省のハニ棚田において現地調査を行った。現地調査によって、農業生態系の観測を実際に行うことができた。また、森林と棚田に隣接する境界の生態系の特定に役立った。加えて、地域の水塊、灌漑システム、社会経済、現地の文化、生息する様々な種の特定にも役立った。今回の現地調査は衛星画像から得た結果のより良い分析に役立つであろう。研究成果:1.高地地域における植生変化の研究のためにはリモートセンシングが効果的に活用できる。2.ランドサットデータは一時的な変化を研究する際に使用できる。3.研究地域において、植生と居住地に顕著な変化が見られた。上記の研究に加えて、国連大学サステイナビリティと平和研究所において研究発表を行った。世界の気候は過去数年間で変容を遂げており、科学的にも今後気候変動の傾向は続いていくと報告されている。グローバル適応指標(Galn)は政策立案者が行動計画の優先順位の決定を行い、民間セクターに気候・生態系変動の影響に適応する機会をもたらすナビゲーションツールとしてGlobal Adaptation Instituteによって開発されたものである。本研究では次の項目を達成することを目的とする。1.スリランカ各地における持続可能性農業指数を開発する。2.スリランカ各地における持続可能性水指数を開発する。3.上記の指数とCECAR-ASIA(アジア農村地域における伝統的生物生産方式を生かした気候・生態系変動に対するレジリエンス強化戦略の構築)プロジェクトからの結果の相関性を検証する。本年度の研究では特に「緑」と「青」色の環境要素について、衛星画像を応用して持続可能性指標をモデルすることが可能であることを確認した。本研究で使われたサステイナビリティ指標は、多くの変数から統計的に抽出されたものである。例えば、環境持続可能性指標(ESI : Enviromental Sustainability Index)は20のインジケータと68の変数から成り、変数分布における大体の異常値は希薄され、さらにZ値に変換される。

インドではインディラ・ガンディ開発研究所(IGIDR)が作成した都市の持続可能性指数があるが、この研究は持続可能な開発指標の空間的要素について焦点を合わせたものである。これらの空間的要素は国レベル・地方レベルにおけるいかなる空間スケールにも適応することができる。つまり、開発指標の変容を評価するにあたり、使い勝手に優れていて、管理者や政策立案者にとって役立つものである。本研究は主に都市と近代生産システムにおけるサステイナビリティについて焦点を当てる。本研究成果は、急速な経済発展に伴う対象地域の土地利用と土地被覆地図変化、都市部緑地の地図化、居住地の発展と植生変化の相互関係、また、それが生物多様性変化と環境へ与える影響を明らかにすることを目的としている。本研究は国連大学サステイナビリティ高等研究所(UNU-IAS)の共同研究パートナーに関与するパートナー都市(中国・スリランカ・インド)とその農業生産システムにおいて実施された。1992年にリオ・デジャネイロで開催された「環境と開発に関する国際連合会議」での議論を経て、持続可能な開発に対する指標の重要性が国際的に認識されたが、世界の気候は過去数年間で変容を遂げている。そして科学的にも今後気候変動の傾向は続いていくと報告されている。このような背景から、気候変動緩和に対するグローバル政策を提言するための国家間の努力が行われてきている。気候変動は、災害がもたらす高リスクと関連性があり、これがビジネスにおいては高コストへつながり、政策決定の複雑化、またとりわけ懸念されているのが、世界中の脆弱な人々の生活の質を脅かすことである。レジリエントなコミュニティーを作り上げていくには、公的・民間部門両方の参画が不可欠である。上記を踏まえて、本年度は持続可能な開発指数についての研究のまとめとスリランカにおける応用を行った。また、6月にアメリカ・カリフォルニア州で行われたiEMSs : 7th International Congress on Environmental Modeling and Softwareにおいて論文発表を行った。平成26年度が最終年度のため記入しない平成26年度が最終年度のため記入しないデータ収集、データの質の問題、研究地域の評価、現地調査等初期の計画通りに研究が進んでいる。次年度の計画:1.高画素の衛星・航空画像を選定し、作物と土地利用パターンの変化を調査する。データセット収集し、分析を行う。2.研究地域における頻度の高い一時的変化検出を行う。3.ランドサットデータにおけるストライピングエラーを無くすための研究を行う。この研究過程で主なデータ分析を行う。4.数値標高モデルの産出と勾配解析を行う。5.気候の生態系への影響を評価するため、気候と降水データを統合する。6.研究地域において地滑りが起こりやすい地域の特定と分析を行う。7.中国とフィリピンにおける社会経済データと米生産データを分析する。
精子における糖輸送体動態の分子細胞形態学的研究

糖と水はほ乳動物細胞が生命活動をいとなむ上で必須の成分である。アクアポリン水チャネルは、水やグリセロールなどの低分子量の溶質の細胞膜通過に関与する膜タンパク質である。そこで、精巣におけるアクアポリン水チャネルの分布と発現についてさらに検討を加えた。合成ペプチドを抗原としてウサギやモルモットを免疫して特異抗体を作製した。これらの抗体は、アフィニティー精製をおこなうとともに、発現している組織でのウエスタンブロッティングや免疫組織化学によりキャラクタリゼーションを行った。アクアポリンスーパーファミリーに属するアクアポリン11については、ノーザンブロットで強いメッセージの発現が精巣みられるが、抗体を用いた免疫組織化学やウエスタンブロッティングでは陽性反応がみられなかった。なおアクアポリン11ノックアウトマウスでは、強い発現のみられる腎臓では生後すぐに近位尿細管での空胞形成や変性とそれに続く嚢胞の形成がみられるが、精巣では顕著な所見は得られていない。この結果は、精巣においては、アクアポリン11蛋白は発現していない可能性を示唆している。一方アクアグリセロポリンのアクアポリン7は、ラット精巣の精細管では内腔に近い部位が陽性であり、高倍観察により、伸張した精子細胞がその局在部位であるのが判明した。アクアポリン8については、メッセンジャーの発現が示されているが、蛋白質は検出されなかった。マウス精巣上体より調製した単離成熟精子、あるいは精巣の精細管内における分化の途上にある精母細胞、精子細胞、精子などについて、糖輸送体GLUT8の局在を蛍光抗体法により検索した。抗体の特異性は、ウエスタンブロッティングにより単一バンドとして確認した。成熟精子では、GLUT8は頭部のアクロゾーム部ないしは細胞膜に局在した。カルシウムイオノフォアA23187によりアクロゾーム反応を誘起させ、クマーシーブルー染色によりアクロゾーム反応を確認した。アクロゾーム反応の進行に伴って、頭部のGLUT8陽性率は減少した。次にアクロゾームマーカーのひとつであるMN7と二重標識したところ、精巣上体では完全に一致していて、GLUT8がアクロゾームに局在するのが判明した。精巣において、GLUT8は精細管内に、小さな点状に分布した。アクロゾームマーカーのMN7は、ごく一部の細胞に限局して陽性で、これらはGLUT8と共局在した。一方ゴルジ装置のマーカーであるGolgi58K蛋白はほとんどの細胞において細胞内に点ないし線状に陽性であった。GLUT8とは、丸い精子細胞では部分的にしか共局在しなかった。一方、伸長しつつある精子細胞では、Golgi58KとGLUT8は良く一致して局在していた。さらに精子形成が進むと、Golgi58Kの分布は限局されたものとなった。精巣上体中の成熟した精子ではGolgi58Kは消失し、GLUT8のみがアクロゾーム部に検出された。以上の結果から、GLUT8は精子の形成に伴って出現し、ゴルジ装置を通過して、MN7陽性のアクロゾーム部に蓄積し、アクロゾーム反応に伴って消失するのが明らかとなった。アクロゾーム反応時のGLUT8の動態について検討が必要である。マウス精巣を用いて、細胞膜の糖輸送体GLUT8の局在を蛍光抗体法で観察した。また精巣や精巣上体より調製した精子についても同様に局在を検討した。GLUT8は、精巣内や精巣上体内の精子の頭部に局在した。これらのGLUT8染色性は、カルシウムイオノフォアによる刺激によるアクロソーム反応により減少ないしは消滅した。GLUT8の局在は、精子形成時の分化度によっても大きく変化するので、さらに、精子の膜蛋白質で本研究の解析に適するものの検討をおこなった。このなかで、水の透過に関係する水チャネルのアクアポリン(AQP)について調べるために、様々なAQP抗体を使って、ラット精巣についてその発現と局在の検討を試みた。ラット精巣クリオスタット切片を作製し、抗AQP抗体を使い蛍光抗体法によって検索をおこなった。ラット精巣からクローニングされたAQP7は、水とグリセロールの透過能を有するアクアグリセロポリン一種である。抗AQP7抗体は、ラットAQP7末の特異的アミノ酸配列に注目して合成し、抗ペプチド坑体法で作製した。得られた抗AQP7抗体により、ラット腎臓の蛍光抗体染色をおこなったところ、近位尿細管、なかでも髄質外帯にみられる直近位尿細管S3の頂部細胞膜を特異的に標識した。AQP7は脂肪細胞では細胞内の小胞にあり、糖輸送体GLUT4と同様に細胞内小胞(TGN、ゴルジ装置、エンドソームとその関連小胞)に蓄えられていて、刺激により細胞表面に移行するとされる。そこで脂肪細胞で蛍光抗体染色をおこなったが、陽性反応は得ていない。栄養状態により発現が変化する可能性があり、現在さらに検討中である。この様な性質を持つ抗AQP7抗体を用いて精巣を免疫標識したところ、精細管の内腔に近い部位にあるspermatidsなどが陽性であった。現在この抗体と糖輸送体抗体を用いてGLUT8との関係を含めて解析中である。

そこで、精巣におけるアクアポリン水チャネルの分布と発現についてさらに検討を加えた。合成ペプチドを抗原としてウサギやモルモットを免疫して特異抗体を作製した。これらの抗体は、アフィニティー精製をおこなうとともに、発現している組織でのウエスタンブロッティングや免疫組織化学によりキャラクタリゼーションを行った。アクアポリンスーパーファミリーに属するアクアポリン11については、ノーザンブロットで強いメッセージの発現が精巣みられるが、抗体を用いた免疫組織化学やウエスタンブロッティングでは陽性反応がみられなかった。なおアクアポリン11ノックアウトマウスでは、強い発現のみられる腎臓では生後すぐに近位尿細管での空胞形成や変性とそれに続く嚢胞の形成がみられるが、精巣では顕著な所見は得られていない。この結果は、精巣においては、アクアポリン11蛋白は発現していない可能性を示唆している。一方アクアグリセロポリンのアクアポリン7は、ラット精巣の精細管では内腔に近い部位が陽性であり、高倍観察により、伸張した精子細胞がその局在部位であるのが判明した。アクアポリン8については、メッセンジャーの発現が示されているが、蛋白質は検出されなかった。
単層カーボンナノチューブ薄膜ガスセンサーの開発と環境汚染ガス検知への応用

環境基準で定められた大気汚染物質を超高感度で検知する技術の開発を目的として、単層カーボンナノチューブ(SWNT)をセンシング材料に採用し、SWNTガスセンサーの高感度化、機能性付与、長寿命化と劣化機構の解明、実用化に向けた大気環境への適用を目標にし、SWNTによる超高感度ガス検知システムを構築することを目指している。本年度は、SWNT上NO_2ガス分子の吸着特性について調べた。同センサーに分子認識の機能を付与するために、Pt触媒金属微粒子でSWNTを修飾した。また、SWNTガスセンサーの安定性を向上させるために、SWNTに保護膜を被膜し、性能評価をおこなった。まず、大気中での外乱を避け、真空中下でSWNT上のNO_2ガス分子の吸着特性の解析をおこなった。SWNTへのガス吸着について、Langmuirの吸着等温式を用いて解析した結果、ガス濃度とセンサー応答の相関が得られた。さらに、Langmuirの吸着等温式から得られた平衡定数および付着係数の解析から、SWNT上のNO_2の吸着エネルギーを求めた。次に、Pt修飾SWNT(Pt-SWNT)のCO検知メカニズムを考察した結果、Pt-SWNTのCO検知はPt微粒子上のCO酸化反応によるSWNTへの電子供給であり、Langmuir Hinshelwood機構にしたがうことを明らかにした。また、SWNTに酸化膜を保護膜として被膜し、センサー応答の安定性と再現性の評価をおこなった。測定回数が増えるにつれて、as-grown SWNTのセンサー応答のばらつきが大きくなっているのに対して、酸化膜被膜のものはセンサー応答が安定していることがわかった。酸化膜被膜により安定性が向上した要因として、大気分子やNO_2によるSWNTへの欠陥導入が低減されたことが挙げられる。本研究では、環境基準で定められた大気汚染物質を超高感度で検知する技術の開発を目的として、単層カーボンナノチューブ(SWNT)をセンシング材料に採用し、高感度化、機能性付与、長寿命化と劣化機構の解明、実用化に向けた大気環境への適用を目標に研究開発を進めている。本年度は、SWNT成長形態とセンサー応答特性の相関を調べた。また、SWNTへのガス吸着機構を解明するために、大気中での外乱を避け、規定された条件下でSWNT薄膜ガスセンサーの応答特性を評価した。さらに、特定のガス種検知に向けて金属触媒修飾SWNT薄膜ガスセンサーを作製し応答特性を評価した。SWNT薄膜の成長温度を変化させることによって、SWNTの密度、直径分布と成長方向が変化した。応答特性を測定した結果、SWNT密度の低い試料の方が高感度であった。また、触媒膜厚を変えることによりSWNT密度を変化させた場合も、同様の結果が得られた。この要因として、SWNTの低密度化により、SWNTのバンドル化が抑制され、孤立SWNTでの吸着確率、およびそれに伴う電荷移動の効率が増大したことやnarrow-band-gap伝導経路が減少し、ガス吸着による化学ゲート効果が向上したことが考えられる。これらの結果から、SWNTの密度制御により、センサーの感度向上が可能であることがわかった。次に、真空中においてNO_2に対する応答特性の評価をおこなった。その結果、大気中と比べ、センサー感度がおよそ1.4倍高くなった。この要因として、真空中では検知対象ガス以外のガス分子の影響を受けにくいことやSWNTの表面が清浄であることから、SWNT本来の性能が得られと考えられる。次に、SWNTにPt触媒金属微粒子を修飾したガスセンサーを作製し、従来のSWNTでは機能しないとされていたCOに対してセンサー応答が得られることを見出した。
先天性正常圧水頭症の原因遺伝子の探索と水頭症の発現機序の解明

研究成果の概要:正常圧水頭症の臨床的特徴を示し、全脳室拡大、Magendie孔開大と大槽拡大の形態的特徴を有する水頭症を新たな病態PaVMとして提唱した。この病態の病因となる遺伝子変異を同定し、水頭症の発症機序を分子レベルで解明した。家族性PaVMと正常例を対象として、コピー数多型解析を行った。PaVMにのみ認められるコピー数欠失を1家系に1カ所同定した。この部位は1q42,12の位置で、軸糸ダイニン重鎖タンパク(DNAH14)をコードしている。DNAH14がコードする蛋白は線毛に存在するダイニン内腕を構成する蛋白であり、線毛の機能障害がこの水頭症の原因として推定される。家族性正常圧水頭症のゲノムを解析し、病因となる遺伝子変異を同定し、正常圧水頭症の発症機序を分子レベルで解明することを目的として以下の実験を行った。1) DNAH14の欠失の検証:家族性正常圧水頭症の3家系男性5例女性4例と正常対照5例を対象として、Cytoscan HD arrayによるcopy numbervariation (CNV)の探索を行った。データベースよりcommon variationを除外して、水頭症例にのみ認められるCN lossを1家系に1カ所同定した。この部位は1q42,12の位置で、遺伝子DNAH14をコードしている。次にCopy Number Assay法により、本家系の発症者と非発症者のDNAを用いて、同定されたDNAH14の欠失が発症者にのみ存在し、非発症者には存在しないことを検証した。更に本家系の発症者と非発症者のRNAを用いて、RT-PCR法によりDNAH14の血液での発現量を定量した。その結果本家系の発症者にのみDNAH14の発現の低下を認めた。DNAH14がコードする蛋白はCiliaに存在するdyneinを構成する蛋白であり、Ciliaの機能障害がこの水頭症の原因として推定される。しかし、DNAH14のCN lossとこの型の水頭症との関連を証明するには、更なる解析が必要である。2) DNAH14以外の遺伝子変異の探索:5家系及び弧発例を対象に次世代シークエンサーによる全エクソーム解析を行ったが、新たな候補遺伝子は現在まで同定できていない。昨年度に引き続き、家族性正常圧水頭症のゲノムを解析し、病因となる遺伝子変異を同定し、正常圧水頭症の発症機序を分子レベルで解明することを目的として以下の実験を行った。DNAH14の欠失の検証:昨年度の研究より、1家系に線毛の運動に関係するDNAH14の欠失を認め、dilation PCR法により、欠失ポイントを同定した。DNAH14と水頭症との関連:ヒトDNAH14特異抗体による免疫組織染色により、DNAH14は上衣細胞及び脈絡叢上皮細胞に発現しており、胎児期の脳室拡大との関連が示唆された。DNAH14以外の遺伝子変異の探索:昨年に引き続き、その他の家系および弧発例を対象に次世代シークエンサーによる全エクソーム解析を行ったが、新たな候補遺伝子は同定できなかった。そこで、新たに先天性中脳水道狭窄による水頭症家系(水頭症2例、非水頭症4例)について次世代シークエンサーによる全エクソーム解析行った。しかし、現在まで、新たな水頭症の原因遺伝子は同定できていない。ヒトの正常圧水頭症の原因として、ciliaを構成する蛋白の遺伝子異常が初めて同定された。ヒト家族性正常圧水頭症のゲノムを解析し、病因となる遺伝子変異を同定し、水頭症の発症機序を分子レベルで解明することを目的として以下の実験を行った。初年度は家族性正常圧水頭症の3家系男性5例女性4例と正常対照5例を対象として、copy number variation (CNV)の探索を行った。水頭症例にのみ認められるCN lossを1家系に1カ所同定した。次にCopy Number Assay法により、同定されたDNAH14の欠失が水頭症発症者にのみ存在し、非発症者には存在しないことを検証した。更にdeletion PCR法により、欠失ポイントを同定した。次年度は、その他の家系および弧発例を対象に次世代シークエンサーによる全エクソーム解析を行ったが、新たな候補遺伝子は同定できなかった。そこで、新たにヒト先天性中脳水道狭窄による水頭症家系について次世代シークエンサーによる全エクソーム解析行ったが、水頭症の原因遺伝子は同定できなかった。最終年度は、先天性水頭症ラットH-Txの原因遺伝子の同定を目的に、CNV解析を行った。その結果水頭症に共通して欠失がある遺伝子として、Hrg, Trpv1, Ptpn20が同定された。Hrgは糖蛋白、Trpv1は胎生期の脳室上衣と脈絡叢上皮に発現する浸透圧センサー分子として報告されている。Ptpn20は脳に発現し、細胞の伸縮を制御する蛋白である。これらの蛋白の異常が複合して、水頭症の発現に関与している可能性が示唆される。

この病態の病因となる遺伝子変異を同定し、水頭症の発症機序を分子レベルで解明した。家族性PaVMと正常例を対象として、コピー数多型解析を行った。PaVMにのみ認められるコピー数欠失を1家系に1カ所同定した。この部位は1q42,12の位置で、軸糸ダイニン重鎖タンパク(DNAH14)をコードしている。DNAH14がコードする蛋白は線毛に存在するダイニン内腕を構成する蛋白であり、線毛の機能障害がこの水頭症の原因として推定される。初めてヒトの正常圧水頭症の原因として、ciliaを構成する蛋白の遺伝子異常が確認された。先天性水頭症ラットH-Txのcopy number解析を行い、そこで同定された原因遺伝子を、ヒトの先天性水頭症において確認する。医学1)DNAH14と水頭症との関連:ヒト脳組織内でのDNAH14の発現を特異抗体により免疫組織学的に同定する。上衣細胞及び脈絡叢上皮細胞での細胞内局在を免疫電顕にて同定する。更に、DNAH14のknock outマウスを作製し、水頭症の発現のメカニズムを解析する。2) DNAH14以外の遺伝子変異の探索:新たな1家系を追加して、次世代シークエンサーによる全エクソーム解析を行い、DNAH14以外の家族性正常圧水頭症の原因となる新たな遺伝子変異を明らかにする。