hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超マイクロキャピラリー流路内気液混相流の流動機構に関する研究

内径20μ、25μ、50μ、80μ、100μのsilica tubeまたはquartz tubeを用いた空気-水系(一部蒸気-水系)気液二相流実験とその可視観察を行った。可視観察では倍率150倍の実体顕微鏡、テレビモニター及び高速ビデオカメラを用い(空間解像度0.4μ)、更に超精密レーザー変位計(空間解像度0.4μ程度)を用いた確認実験も行った。以下は得られた研究成果である。1)100μ径以下の超微細マイクロチャンネルを含むキャピラリー管内気液二相流に共通する流動様式として気泡流、スラグ流、液塊流、リング状液膜流、環状液膜流、噴霧流等を観察した。中でも、リング状液膜流れは本研究によって始めてその存在が観察・報告されたもので、従来の知見にない新しい発見であった。2)微細マイクロ流路内の気液二相流挙動が管内壁の表面状態(汚れや濡れ性)に大きく依存することを明らかにした。特に、物理的、化学的に清浄処理した場合には、幾つもの気体スラグがstem状の気体柱によって焼き鳥状に串刺しされた流れが観察された。これは、従来全く観察例が報告されておらず、本研究ではこれをskewered slug flowと命名した。3)20μ径マイクロチャンネルにおける二相流流動様式遷移を纏めて線図として提案した。4)気液二相流の管断面平均ボイド率及び圧力損失実験結果等を検討し、夫々Ahmandの式及び修正Chisholmで近似できることを示した。5)マイクロ気泡運動に関する数値シミュレーション及び実験観察を行い、気泡間干渉に係わる近距離力と遠距離力を考慮した気泡干渉モデルを提案した。本年度は従来の経験を踏まえて、気液混合器及び試験部を含む実験装置の改良と精緻な観察を保証する測定系の改良を中心とした実験系の手直しと、圧力損失、ボイド率の測定と相関式の提案を目標にした。1)実験装置の改良と試験部製作超微細流路では圧損が大きく、流れも間欠的になり易いいため、安定した気液二相流動を可能とする気液混合器のデザインが重要となる。本年度は当初の予定を変更し、内径100ミクロン径の透明な石英管を試験部に用いて種々の気液混合部を製作し、気液二相流動の安定化を試行錯誤的に追求した。目下、極細のステンレス管に30ミクロン穴を4ヶレーザー加工した混合器を試作し、性能評価を行っている。2)可視化観察系の充実と流動様式とその機構の観察高精細マイクロスコープを購入し、内径100μmの透明石英管内空気-水二相流の流動様式を観察し、流動様式線図を求めた。特にマイクロスコープによる可視観察とともに、高精度レーザー変位計を用いた詳細観察から、スラグ流や環状流では通常口径管内二相流と全く異なり、壁面の乾き部分が存在することを始めて明らかにした。さらに、壁面の汚れが気液二相流流動様式に大きく存在することを明らかにした。超マイクロ流路では表面張力や粘性力及び慣性力が支配的であるため、重力場の影響しないマイクロ重力下での気液二相流挙動類似することを示した。3)ボイド率の測定本年度は気液混合器及び試験部を含む実験装置の改良と精緻な観察を保証する測定系の改良を中心とした実験系の手直しと、実験の再現性の確認及び圧力損失、ボイド率相関式の検討をおこなった。1)実験装置の改良と試験部製作超微細流路では圧損が大きく、流れも間欠的になり易いため、安定した気液二相流動を可能とする気液混合器のデザインが重要となる。

本年度は内径80ミクロン径の透明な石英管を試験部に用いて種々の気液混合部を製作し、気液二相流動の安定化を試行錯誤的に追求した。また、気相、液相導入部分を全てステンレス細管に替え、試験装置を新し、気体の圧縮性の影響を可能な限り排除した。2)可視化観察系の充実と流動様式とその機構の観察高精細マイクロスコープを用いて、内径80μmの透明石英管内空気-水二相流の流動様式を観察し、流動様式線図を求めた。前年度に25μm及び100μm径の試験部で観察した結果と比較検討し、流路径の影響を評価した。また、昨年度求めた流動様式線図と比較し、定性的に一致することを確認した。また、無重力状態下で観察される液リング流が100μm径以下のマイクロチャンネルに特徴的な流動様式であることを確認すると共に、表面張力支配型気液二相流固有の性質を有することを明らかにした。3)ボイド率及び圧力損失相関式の検討気液二相流動の基本特性であるボイド率及び圧力損失について自己及び他の研究者の測定結果をもとに検討を行い、前者についてはAhmand式または均質流モデルが、また、後者については修正Chisholm式が適用できることを明らかにした。
紫外線を併用する新規な放射線グラフト技術の開発

ポリマー表面への放射線グラフト重合で生じるグラフト鎖の高密度化をはかる目的で、紫外線照射を併用する新規な方法の可能性について検討した。ポリプロピレンを試料とし、X線照射によりラジカル生成させた後、紫外光を照射した上でモノマーを導入して所定時間グラフト重合を行った。同様に紫外線照射を行わない試料についてもグラフト重合を行い、紫外線照射の有無によるグラフト生成量の違いを調べた。その結果、紫外線照射を行った場合のほうがグラフト生成量が大きい傾向がみられた。このことは、放射線で生じるポリマーラジカルが紫外線により構造変化(異性化)し、グラフト重合に有利な構造に変わったためであると考えた。平成22年度にははじめに、本研究を遂行するにあたり必要な設備・備品を充実させることを目指した。具体的には、ポリマーへの放射線照射に際して起こり得る過酸化ラジカルの生成を回避するために、試料を高度に真空脱気することのできる真空系を構築した。この真空系の導入により、今後の放射線・紫外線照射実験を理想的な条件で行なうことが可能となる。研究の進捗状況としては、目下のところポリプロピレンを主とするアルキル側鎖を有するポリマー中のラジカル(放射線照射により生じる)の紫外線誘起異性化反応について検討している。具体的には、紫外線により励起したポリマーラジカルの異性化反応(分子内水素移動反応)の選択性、位置異性体の間の異性化効率の違い、ポリマーの固体構造(結晶性など)による異性化反応挙動の違いなどについて検討しており、現時点においても継続的に検討している。しかし、あいにく現時点では見るべき成果が得られていない。平成23年度においても、当初予定の内容を遂行しつつ、引き続き上記の点について明らかにすることを目指す。平成23年度には、放射線グラフト重合に対する紫外線照射の効果についての知見を得るため、ポリプロピレンを基材とした放射線グラフト重合におけるグラフト率を、放射線のみの照射の場合と放射線/紫外線の逐次的複合照射の場合で比較した。具体的な操作は、下記の通りである。(1)シンジオタクチックポリプロピレンを所定量ガラス管に入れて窒素置換したのち密封し、室温(20°C)にてガンマ線照射(コバルト60線源を使用、線量3.0kGy)を行った。(2)ガンマ線照射した試料のうちの1つに、更に波長253.7nmの紫外線を所定時間照射(低圧水銀灯を使用)した。(3)ガンマ線のみ照射した試料とガンマ線と紫外線を照射した試料のそれぞれに、モノマーであるメタクリル酸グリシジルのメタノール溶液(濃度:10v/v%)を所定量加えて浸漬し、室温にて反応させた。(4)反応後に容器からモノマー溶液を取り出し、メタノールにて試料を洗浄したのち乾燥させ、質量を測定した。反応前の基材の質量を基準とする、グラフト鎖の質量(反応前後での試料の質量差に相当する)の割合をグラフト率と定義し、紫外線照射の有無でグラフト率が異なるかどうかを調べた。その結果、紫外線を照射した場合のほうがグラフト率が高くなる(これまでの実験条件ではおよそ1.5倍)ことがわかった。従って、放射線/紫外線の複合照射は放射線グラフト重合の効率向上に対して有効であるといえる。ただし、この効果がポリマーラジカルの光反応による構造変化に起因するものなのか、それとも紫外線によるラジカル数そのものの増加によるものなのかは現時点では詳細に検討していないため、この点について更に詳しく調べる必要がある。本研究課題では、ポリプロピレンに代表されるアルキル側鎖を有するポリマーへの放射線グラフト重合に関して、グラフト鎖の高密度化をはかる目的で、紫外線照射を併用する方法について検討した。具体的には、ポリマーへの放射線照射による主生成物である2級・3級アルキルラジカルを開始点とするグラフト重合における立体障害を避けるために、紫外線照射による2級・3級アルキルラジカルの1級ラジカルへの異性化反応を利用して開始点の構造を変えた上で反応させることを考えた。基材となるポリマーにはポリプロピレンを用い、グラフトモノマーとしてメタクリル酸グリシジルを用いた。ポリプロピレンを試料管中に入れて窒素置換したのち、北海道大学に設置されているX線照射装置により室温にて白色X線を照射した。その後、メタクリル酸グリシジルのメタノール溶液を所定量加え、グラフト重合を行った。同様の操作を、X線照射後に波長254nmの紫外線を照射した試料についても行い、紫外線照射の有無によるグラフト生成量の違いを調べた。グラフト生成量は試料の重量変化に基づいて測定し、グラフト率(基材のポリマーの重量と生成したグラフト重量の比)を算出し比較した。実験結果の一例として、ポリプロピレン0.3g(照射X線量:約0.6kGy)に対してメタクリル酸グリシジルのメタノール溶液(10vol%)を加えた場合のグラフト率として、紫外線照射を行わなかった場合では約0.2%、紫外線照射そした場合では約0.5%となり、紫外線照射によるグラフト率の上昇がみられた。

このことは、高密度なグラフト生成に対して紫外線照射が有効であることを示唆する結果である。ただし、現状では低いグラフト率での比較となっていることから、実験条件については今一度の検討を要する。現時点までに放射線/紫外線の複合照射によるグラフト率の差異についてある程度のデータを得たが、その効果を説明するメカニズムを完全に明らかにするまでには至っていない。また、現状ではガンマ線の照射線量が小さく、低いグラフト率での比較となっているので、より大線量での照射を行い、グラフト率を高めた上で紫外線照射効果を比較する必要があると考えている。24年度が最終年度であるため、記入しない。上記11.に記載の通り、大照射線量・高グラフト率の条件下で紫外線照射効果を更に詳しく検討する。また、グラフト鎖を官能基修飾し、水中の溶存イオン捕集に利用する実験も行う。対象とする溶存イオンはCd2+イオンを予定しており、濃度測定のための装置を平成23年度のうちに調達している。その結果から、グラフト鎖の高密度化とイオン捕集効率の間に関連があるかどうかを確かめる。科学研究費による助成の最終年度となるため、一連の成果を総括し、公表する(学会講演、学術論文など)。
神経幹細胞の増殖・分化に作用するephrinーEphシグナルの解析

FGF受容体(FGFR)がEph受容体A4とヘテロ二量体として結合し、下流シグナルを増強することを発見したことを発端に、EphA4、FGFRおよび、FGFRの結合分子であるFRS2αを加えた3分子の相互作用を詳細に解明した。その結果、これらの3分子が三量体複合体を形成すること、また、複合体を介したシグナルが神経幹細胞の増殖・分化において非常に重要な役割を担っていることを発見した。さらに、FGFRがEphA4の下流分子であるephexin1に直接作用し、Rhoファミリーを活性化することで神経細胞の遊走および形態変化を調節していることを発見した。これらの研究は、EphA4-FGFRの相互作用を軸としたシグナルが神経系細胞の増殖・分化・遊走において重要な機能をもっていることを示している。私達はチロシンキナーゼ型受容体の1つであるEphA4が、異なるファミリーに属する受容体であるFGFRとヘテロ複合体を形成し、この複合体がそれぞれの受容体の下流シグナルを増幅・制御していることを発見した。このシグナルの下流にはRas-MAPK経路およびRho-family Guanine Nucleotide Exchange Factor(GEF)であるephexinを介する経路が存在する。Ras-MAPKは、受容体複合体とはFRS2というドッキング蛋白分子を介して繋がっており、ephexinは受容体複合体に直接結合している。これらの知見をもとに、複合体シグナルの詳細な分子メカニズムと幹細胞の増殖・分化・遊走における役割を解明することを目的とし、下記の研究計画を進めている。(1)従来FGFRのドッキング蛋白と考えられていたFRS2がEphA4と直接結合することが判明したため、これら3分子のそれぞれの結合部位を特定するための実験を施行する。(2) EphA4-FGFR複合体から下流へのシグナル伝達で重要な働きをするFRS2はリン酸化されるべき複数のTyrを保持しているが、EphA4とFGFRにより異なる部位のTyrのリン酸化を受けることが予備実験で判明している。このため、(1)の結果を用いて結合ドメインを阻害する分子を細胞内で発現させ、それぞれの分子の複合体への組み込みを特異的にブロックすることにより、下流シグナルへの影響を調べる。(3)ephexinがEphA4のみに結合してその作用を受けるという従来の考え方とは異なり、FGFRからも作用を受けることを発見したことからephexinがFGFRによりリン酸化を受けるTyrを決定し、そのリン酸化ephexinのRhoGTPaseへの作用を調べる。また、このシグナルは細胞の遊走および軸索の伸展に関係するため、その観点から神経系細胞への作用を調べる。(4)他のEph受容体とFGFRとの結合能および結合部位を、293細胞を用いた共発現実験等の手法で調べる。(5)神経幹細胞の増殖および分化におけるEphA4-FGFR複合体シグナルの作用を調べる。(6)EphA4がFGFR以外の増殖因子受容体との結合を示す結果が得られている事から、特にEGFRとのクロストークを調査し、これらの結合ドメインの決定と神経幹細胞の増殖・分化に及ぼす影響について調べる。「研究の目的」に基づきEph-FGFR複合体の下流シグナル分子との相互作用を詳しく調べた結果,以下の研究成果を得た。(1)「GEF(guanine nucleotide exchange factor)であるephexinは,EphA4の下流分子であるがFGFRに直接結合することで作用を受ける」という先の研究結果を起点に,ephexinの変異体を用いてFGFRによるTyrリン酸化部位を特定し,そのリン酸化ephexinのRhoファミリーGTPaseへの作用を調べた。その結果,FGFRを介したephexinの活性化がRho familyのうち,RhoAのみの活性を増強することを発見した。これは神経細胞の伸展における反発作用を示唆するが,神経様モデル細胞であるPC12を用いた変異体発現実験において,RhoAの活性化から予期できる形態変化が観察された。(JBC vol.282:31103-12, 2007)。(2)タイプA,Bで計16クラス存在するEphファミリーのうち,ヒト脳cDNAライブラリーより得られたEph(EphAl,A2,A3,A4,A5,A7,B4)と,FGFR1-4との結合を293T細胞での強制発現系で調べたところ,それぞれ異なる親和性で結合することが分かった。さらに不活性型変異体EphA4存在下では,その他のEphの各FGFRへの結合が阻害される組合わせが存在することを発見し,結合ドメインに相違があることが示唆された。

これらの研究成果にて,Eph-FGFR複合体によるシグナル伝達が,細胞の増殖に作用するだけでなく細胞の遊走や形態変化にも関与していることがわかり,さらに分化・増殖過程において,この複合体が複雑な多様性を秘めているということが示唆されることより,幹細胞研究の観点から非常に重要であると考えられる。「研究の目的」に基づきEph-FGFR複合体の下流シグナル分子との相互作用を詳しく調べた結果、以下の研究成果を得た。(1)昨年度の研究でEph-FGFRの結合能に多様性が存在すること、および活性型変異体EphA4によりそれらの結合が阻害されることがわかった。引き続き研究を進めた結果、活性型変異体EphA4がEph-FGFRの結合だけでなくこれらの相互リン酸化をも阻害することを発見した。(2) EphA4、FGFRの両方の下流にFRS2αが存在し、これらのFRS2αへの結合が一部競合的に独立していることを発見した。さらにそれら受容体によるFRS2αのリン酸化部位に相違があることを発見し、EphA4、FGFRによるFRS2αを介した独自のシグナル調節が行われている可能性を見出した。Eph-FGFR複合体を介したシグナル伝達は細胞の増殖・分化、さらに遊走や形態変化にも関与している非常に重要な現象であるが、これらの研究成果より、各受容体間の結合に多様性があるだけではなく関係する下流シグナルの調節にも複雑に関与していると示唆された。これらのシグナルの解析は幹細胞研究の観点から非常に重要であるため、引き続き研究を進めている。(1)昨年度までの研究でEphAとFGFRによる異なる受容体間のクロストークとそれらによる複合体の形成を見出した。さらに両方の受容体の下流にFRS2αが存在することも発見し、従来FGFRの下流分子として知られているFRS2αがEphAと直接的な相互作用を持つのかどうかを検討した。その結果、FRS2αはEphAと直接結合し、リン酸化を受けることを発見した。つまりこれはEphA、FGFR、FRS2αの3分子が複合体を形成する事を示唆している。(2)これら3分子の結合様式をYeast two-hybrid法とin vitro binding assayにて検討したところ、それぞれ異なる部位で結合を示し、さらに培養細胞をもちいた発現実験においても3分子が同時に結合する事を示した。(3)この3分子複合体を介したシグナルがもつ生物学的意義を調べるため、これら全てを発現しているマウス胚由来神経幹細胞をもちい、その増殖作用に及ぼす影響を検討した。両受容体のリガンドであるFGF2およびephrin-A1による刺激により増殖が亢進したが、EphAおよびFRS2αのドミナントネガティブ分子を発現させることでリガンド刺激の有無に関わらずその増殖が顕著に阻害された。以上より、EphA4、FGFR、FRS2αの3分子が複合体を形成することを明らかにし、この複合体を介したシグナルが神経幹細胞の増殖において重要な役割を担うという新たな知見を示した。また以上の研究結果をまとめ、学術誌「Genes to Cell」に発表した。
カーボンナノチューブ分子線源の開発と、これを用いた分光と気相反応機構の解明

カーボンナノチューブ(CNT)分子線源を開発して気相分光を行い、孤立CNTの物性および反応性を解明すること、およびCNTを電子材料等に応用することを試み、その結果から気相および凝縮相中での電子移動反応についての統一的理解を得ることを目的とした。分子線源設計のための予備実験を行い、気相分光用真空装置を設計・製作した。所期の実験結果はまだ得られていないが、CNT気相分光の基礎的準備を行うことができた。また、具体的応用として色素増感太陽電池(DSSC)のためのCNT電極を作成し、これを用いた電池の変換効率等を求めた。今後は気相分光を進展させ、凝縮相での結果とあわせて電子移動反応について考察する。気相における孤立したカーボンナノチューブ(CNT)の物性および反応性を、研究代表者らが開発した光分解生成物画像観測装置と、現在開発中のCNT分子線源とを組み合わせた装置を用いて解明すること、およびこの結果と関連付けながら、CNTの電子材料等への具体的応用を試みることを目的として本研究を実施している。25年度は、24年度に実施した予備実験の結果等に基づき、分子線源を含む真空装置の設計を主に行った。計画では製作および実験の実施まで行う予定であったが、装置の種々の改良の検討で時間を要し、製作は開始できなかった。CNTの応用は、24年度に色素増感太陽電池(DSSC)の正極(対極)への適用という形で具体化させ、実際に電池の作製と光電変換効率の測定を行った。25年度は、作製した電池の電流電圧特性について等価回路を用いたシミュレーション等を行った。これらの結果から、CNT溶液の電極基板への滴下あるいはスピンコートのような簡便な方法で、白金対極と比較しうるCNT対極の作製が可能であることが示唆された。以上をまとめて、CNTのDSSC正極への適用に関する学会発表も行った。26年度は、上記の真空装置を完成させ、これを用いてCNTの気相分光を試みる。まず極紫外吸収スペクトル、さらに光解離生成物収量スペクトル等の測定を目指す。これらの気相分光実験の結果より得られる基礎的物性に関する知見から、凝縮相における電子移動過程、さらに光電変換効率の向上に至るまでの関連を、同一のCNT試料という観点から統一的に理解することを目指す。気相における孤立したカーボンナノチューブ(CNT)の物性および反応性を、光分解生成物画像観測装置と、現在開発中のCNT分子線源とを組み合わせた装置を用いて解明し、CNTの実用に資することを目的として本研究を実施している。平成24年度は、上記分子線源の設計、およびその指針を得るための予備的実験を実施した。分子線源におけるレーザー蒸発の条件を見いだすため、市販のMALDI装置を用いてCNTのイオン化および質量分析を試みた。また、AFMによるCNTの長さ分布の測定を試みた。試料には市販の多層CNT粉末および単層CNT分散液を用いた。その結果、CNTはレーザー照射により、あまりイオン化や解離をせずに、主に中性種として元の長さを維持したまま飛散している可能性が高いことがわかった。本研究では、応募時点から、CNTの応用に役立つ結果を得ることを重要な目的と位置づけていたが、これを発展的に具体化し、よりCNTの実用に近い研究も開始した。気相でのイオン化等の観測に加えて、凝縮相での電子授受の観測、すなわち電気化学的測定を気相の場合と同一の試料で実施して、結果を比較することにより、CNTの電子材料への応用、特に太陽電池材料としての利用に直接役立つデータを取得することを追加の目的として設定した。実際にCNTを用いて、色素増感太陽電池(DSSC)用の正極を作成し、これを用いてDSSCを構成して、電池の光電変換効率等を求めた。その結果、よく用いられる白金正極と比較しうる程度の効率を、今回の実験で用いたCNTにより得ることができることがわかった。現状ではDSSCの実験はCNTの応用研究を例示的に実施したのみであるが、これを出発点として、気相分光の結果から光電変換効率の向上に至るまでの関連を、同一の試料という観点から統一的に理解することを目指す。気相における孤立したカーボンナノチューブ(CNT)の物性および反応性を、研究代表者らが開発した光分解生成物画像観測装置と、開発中のCNT分子線源とを組み合わせた装置を用いて解明すること、およびこの結果と関連付けながら、CNTの電子材料等への具体的応用を試みることを目的として本研究を実施した。昨年度までに、CNT分子線源を作成するために必要な予備実験を行い、これに基づいて真空装置の設計を行った。一方で、CNTの応用は、色素増感太陽電池(DSSC)の正極(対極)への適用という形で具体化させ、実際に電池の作製と光電変換効率の測定を行った。

さらに、作製した電池の電流電圧特性について等価回路を用いたシミュレーション等も行った。これらの結果から、CNT溶液の電極基板への滴下あるいはスピンコートのような簡便な方法で、白金対極と比較しうるCNT対極の作製が可能であることが示唆された。以上をまとめて、CNTのDSSC正極への適用に関する学会発表も行った。本年度は、昨年度までに検討した設計に基づき、真空装置を製作した。研究期間の終了時点では、この装置の立ち上げを行っている段階であり、並行して、性能試験の準備も進めている。装置の設計段階で非常に時間を要したため、作成が遅れ、期間内には所期の実験結果を得るところまでは到達できなかった。そこで、研究期間終了後も、この装置を用いてCNTの気相分光に向けて実験を継続し、得られた成果を発表していく予定である。一方、この真空装置の原形となった、従来の装置を改良して行ったフラーレン類の解離性光イオン化についての論文を発表した。この改良は、生成物の検出における質量分解能を向上させるものであり、今後行うCNTの分光にも必須の要素技術を開発できた。化学これまでの研究で、CNTへのレーザー蒸発法の効果が概ね明らかになり、また、真空槽の基本設計ができた。さらに発展的目的として、電気化学的測定も開始し、その結果の等価回路によるシミュレーションとの比較も行った。この結果について学会発表を行った。しかし、当初の計画では25年度末までに、気相に取り出したCNTの放射光による分光の基礎を固めた上で、これを発展させる計画であった。現状では分光装置の開発に時間がかかっており、放射光分光実験を試みるに至っていないため、達成度は「遅れている」と判断した。以下に述べるように、平成24年度の研究によりCNTへのレーザー蒸発法の効果が概ね明らかになり、また、真空槽の基本設計ができた。さらに発展的目的として、電気化学的測定も開始した。しかし、当初の計画では「気相に取り出したCNTの放射光による分光を行う」としているため、達成度は「やや遅れている」と判断した。24年度は、レーザー蒸発に適した条件を明らかにするために、市販のMALDI質量分析装置を用いてCNTの分子量分布の測定を試みた。また、同じ試料についてAFMによる長さ分布の測定も試みた。これらの結果から、CNTにMALDIのようなレーザー蒸発法を適用した場合、通常の質量分析装置で検出される程度の、短いCNT断片イオンを生成するような解離性イオン化反応はあまり起こらず、中性種として元の長さを保って飛散している可能性が高いと考えた。上記の結果は応募時点での予想とやや異なっているため、分子線源(真空槽)の設計を再検討する必要があると判断した。そこで24年度の予定であった工作の依頼を25年度に延期した。また、より広いエネルギー領域の放射光を利用できるように、各地の放射光施設のビームラインに容易に持ち込めることを意図して、設計の改善を試みた。24年度内に概要の設計は終了し、現在詳細を検討している。さらに、CNTを正極材料として用いたDSSCを作成し、その電流電圧特性を測定することにより、光電変換効率を求めることができた。前項の通り、初期の計画より遅れが生じているので、26年度の計画においては、優先順位を明確にし、主要な目的について着実に成果につなげる方策とする。
ACTパートナー薬剤耐性対策を目的とするマラリア原虫由来メフロキン耐性遺伝子同定

アルテミシニンとパートナー薬剤による併用療法(ACT)は熱帯熱マラリアに対する第一選択治療法である。近年、ACTの治療効果が低下し、その原因はアルテミシニン耐性にあるとされてきた。しかし現実には多くの患者においてパートナー薬剤に対する耐性により治療が失敗することが指摘され、既にタイ・カンボジアにおいてはパートナー薬剤の変更を余儀なくされている。現在、汎用されるパートナー薬剤はメフロキンとピペラキンである。ピペラキン耐性についてはクロロキンと同じく、PfCRTが耐性遺伝子として同定され、耐性機構の解明・耐性原虫対策が進められている。しかしメフロキン耐性については未だ耐性遺伝子が同定されておらず、有効な対策は講じられていない。一方、申請者はこれまでに(1)タイ由来メフロキン耐性株の獲得、(2)人工染色体技術に基づく新規耐性遺伝子同定法の開発を行ってきた。そこで本研究では上記成果を組み合わせ、メフロキン耐性遺伝子の同定と耐性機構の解明を試みる。昨年度までにタイーメーホンソン居住の患者より採取したメフロキン耐性原虫を使い、人工染色体を用いた遺伝子ラブリラりーを作製し、人工染色体を用いた遺伝子ライブラリーを作製した。その結果、ゲノム全体を約8ー9カバーするライブラリーを作製できた。そこで本年度はこの遺伝子ライブラリーをメフロキンによりスクリーニングし、薬剤耐性遺伝子の同定を試みた。その結果、新規なABCトランスポーターであるPfMDR7が同定された。次にこのPfMDR7を薬剤感受性を示す3D7株に導入した組換え原虫を作製したところ、明確なメフロキン耐性が付与されることを確認した。以上の結果よりPfMDR7はマラリア原虫のメフロキン耐性遺伝子であることが判明した。計画通りに薬剤耐性遺伝子の道程に成功した。同定した薬剤耐性遺伝子について機能解析を計画通りに進める。本年度はタイーメーホンソン居住の患者より採取したメフロキン耐性原虫を使い、人工染色体を用いた遺伝子ラブリラりーを作製することを試みた。それに先立ち、使用するゲノム解析と耐性試験を行った。その結果、使用する株は既知のメフロキン耐性遺伝子(PfMDR1の遺伝子重複)は持っていないことが示された。また、同時にSNPs解析を行い、今後の研究結果と比較するための情報を得た。さらに耐性試験ではIC50値で比較し、野生型の約3倍程度の耐性であることが明らかとなった。次にこれよりライブラリーを作製した結果、ゲノム全体を約8ー9カバーするライブラリーを作製できた。新規なメフロキン耐性遺伝子を同定することを目的とし、これまで得られていた原虫株のゲノム解析を行った結果、既知の耐性遺伝子を持たず、明確な耐性を示す株を得ることができた。また、遺伝子ライブラリーも順調に作製でき、目標としていたゲノムを10カバーするライブラリーとほぼ同等のものを作製することができた。

作製したライブラリーをメフロキンでスクリーニングすることにより耐性遺伝子の同定を試みる。また、同定できた場合は変異解析・組み換え原虫を用い耐性遺伝子の機能解析を進める。同定した薬剤耐性遺伝子について機能解析を計画通りに進める。
白血病における新規ＪＡＫ２関連融合遺伝子の同定とその分子病態の解明

研究の目的:t(9;17)(p24;q23)を持つ難治性急性リンパ性白血病(ALL)の発がん機構を解明し,その治療開発への糸口をつかむ2)ゲノムアレイ法による解析:高密度オリゴヌクレオチドアレイ(Affymetrix社製Human Mapping 250K Sty array)を行った.白血病細胞では9p24および17q23付近のゲノムコピー数に変化はなく,9番染色体上では9p21のp16,p15領域および9p13のPAX5遺伝子領域の欠失がみられた今後の研究実施計画:FISH法を用いたJAK2転座のスクリーニングシステムの構築と未知JAK2転座陽性白血病の抽出、新規融合遺伝子および転座相手遺伝子の細胞培養系を用いた機能解析、白血病検体を用いたマイクロアレイ解析を行いJAK/STAT経路のネットワークについて関連遺伝子を探索し分子標的治療法の可能性を探索する予定である研究の目的:本研究は、t(9 ; 17)(p24 ; q23)を持つ難治性急性リンパ性白血病(ALL)の発がん機構を解明し、その治療開発への糸口をつかむことである。今後の研究実施計画:引き続きJAK2遺伝子の転座相手の同定を行う。FISH法を用いたJAK2転座のスクリーニングシステムの構築と未知JAK2転座陽性白血病の抽出、新規融合遺伝子および転座相手遺伝子の機能解析、白血病検体を用いたマイクロアレイ解析を行い関連遺伝子を探索し分子標的治療法への応用の可能性を探索する。研究の目的:過去に報告のないt(9;17)(p24;q23)を持つ難治性急性リンパ性白血病(ALL)の発がん機構を解明し、その治療開発への糸口をつかむ.研究成果:前年度までの研究で,その切断点から染色体9p24上のJAK2遺伝子の関与をFISH解析で確認した.JAK2遺伝子は,一部の白血病で転座と骨髄増殖性疾患とダウン症ALLで,各々別の部位の点突然変異が存在することが知られている.また造血器腫瘍において次世代シークエンサー(NGS)の発展により新たな融合遺伝子も次々と報告されている.PCRを使った方法では転座相手を同定できなかったため、NGSを用いた.白血病細胞からRNAを抽出し,mRNAを分離し,NGSによるpair end RNAシークエンス(Illumina HiSeq2000)で解析した.得られた情報をヒト遺伝子へマッピングし,17q21上にある新規遺伝子とJAK2遺伝子の融合を検出した.得られた融合遺伝子の情報から切断点を挟むプライマーを作成し,RT-PCRを行い,ダイレクトシークエンスを行った.配列から融合遺伝子の存在を確認した.このALLにおいて,JAK2遺伝子と融合する血液疾患としては10番目,ALLとしては7番目の新規遺伝子(論文投稿中)を発見した.またこの白血病の予後不良を決定づける可能性のある他の遺伝子の解析も行った。MLPA法を用いて,IKZF1,PAX5,CDKN2A/2B,BTG1遺伝子において欠失を確認した.近年,本例のようなチロシンキナーゼの活性化とIKZF1遺伝子の欠失を持つB-ALLが,BCR-ABL-ALLと似た遺伝子発現を示し,BCR-ABL (Ph1) like ALLと分類され,BCR-ABL阻害薬では効果が限られ,予後不良のため新しい治療法が待たれている.この融合遺伝子の研究は治療開発に応用できると考えられる.小児科25年度が最終年度であるため、記入しない。FISH法で、JAK2遺伝子が切断されているということを証明した。転座の相手遺伝子の同定は、23年はAnnealing Control Primerを利用し既知配列近傍の未知領域をPCRで増幅するDNA Walking法を用い複数の候補遺伝子増幅産物を得たが、これまで行ったクローニングでは仮定している17q23上の遺伝子は同定できていない。残りのクローニングも行っていく。またCap構造に特異的に結合するCapFishing adaptorとoligo dT adaptorを使用して,RACE(Rapid Amplification of cDNA Ends)を行い5'末端を含む一本鎖cDNAを合成しクローニングする方法も準備中である。25年度が最終年度であるため、記入しない。
特異な構造を有する積層ファイバー酸化物触媒による環境調和型ケトン合成

Friedel-Craftsアシル化反応は、医薬品・農薬・香料などの中間原料として幅広い需要がある芳香族ケトンを得る上で重要な反応であり、工業的にはカルボン酸塩化物をアシル化剤とした均一系触媒上での反応が行なわれている。しかし塩酸などを副生することによる廃液処理や触媒の再利用が困難であることが問題となっている。アシル化剤にカルボン酸を使用して反応を進めることが出来れば水のみが副生するため、効率の良いプロセスが実現できる可能性がある。本研究では、オクタン酸とアニソールのFriedel-Craftsアシル化反応を結晶性および担持WO3触媒を用いて行った。まずNb含有WO3結晶での組成と構造、活性との相関を調べたところ、Nb/(W+Nb)=0.13程度の組成を持つ触媒が最も高い活性を示すことを見出した。さらに、さまざまな担体にWO3を担持し担体のスクリーニングを行ったところ、TiO2を担体とした触媒が最も高い活性を示すことを見出した。また担体のカチオンの電気陰性度が低いほど収率が低下する傾向が見られた.これは電気陰性度が低い担体では塩基性が強いため,WO3上のブレンステッド酸点の酸強度が弱められたためであると考えられる.CeO2のような強い塩基点をもつ担体では,WO3の酸性質が弱められるのに対し,TiO2のような弱い塩基点を持つ担体では酸-塩基相互作用が弱くWO3の表面で発現している強いブレンステッド酸性質が保持されたために,WO3/TiO2が高い活性を示したものと推察される.これまでの研究により、Nb-W酸化物触媒はカルボン酸をアシル化剤とした芳香族のアシル化反応に活性を示すことを見出している。しかし、Nbの役割については十分に分かっていなかった。2016年度では水熱合成法によってさまざまな組成のNb-W酸化物触媒を調製し、Nb濃度が構造・酸性質・触媒活性に与える影響を検討した。その結果、約1%という微量のNbの添加によってNb-W酸化物の構造は大きく変化し、ファイバー状のNb含有ヘキサゴナル酸化タングステン結晶が生成するこを見出した。微量のNbの添加によって、著しく物性が変化することから、Nbは水熱合成におけるファイバー状結晶の生成に影響を与えているものと推察される。このファーバー状の結晶は、オクタン酸をアシル化剤としたアニソールのアシル化反応に高い活性を示した。カルボン酸をアシル化剤としたフリーデル・クラフツ反応は副生成物が水のみであるため環境負荷が小さいため、Nb-W酸化物触媒が高い活性を示したことは重要な知見である。しかし、Nbをさらに添加するとファイバー結晶がさらに微細化し、表面積や酸量が増大するにもかかわらず、活性が低下した。現在のところ、この理由は分かっていないが、Nb濃度が増大することで酸点の種類が変化するものと推測している。一方で、Nb/(Nb+W)比が0.5を超えると酸量が5 mol kg-1に達することを見出した。この酸量は酸化物としては非常に大きい値であるので、Nb含有量の多いNb-W酸化物触媒は今後何らかの反応に適用できるものと期待される。2016年度では1%という微量のNbの添加によってNb-W酸化物触媒の物性や触媒活性が大きく変化すること、およびNb/(Nb+W)比が0.5を超えると5 mol kg-1という非常に多くの酸点が発現することを見出しており、おおむね順調に進展している。また、微量のNbの添加によってフリーデル・クラフツアシル化反応の活性を高めることができ、研究の進展があったと言える。一方、酸量の非常に多いNb-W酸化物結晶には強い酸点が存在していることが分かっており、今後すぐれた触媒として使用できることが期待される。平成28年度ではヘキサゴナル構造を有する結晶性酸化タングステンを水熱合成法で調製していたが、表面積が低いために活性が低いという問題点があった。そこで平成29年度ではタングステンを担体に担持し高表面積化を試みることにした。さまざまな担体(ゼオライト、シリカ、アルミナ、チタニア、ニオビア)をスクリーニングした結果、ルチル構造を有するチタニアを担体に用いた触媒がアニソールとオクタン酸によるフリーデル・クラフツアシル化反応に活性を示すことを見出した。また担持量について検討し、20重量パーセントを頂点として幅広い組成で活性を示すことが分かった。さらに雰囲気を変えて熱処理による前処理をおこなった結果、窒素中、400ー500 °Cで前処理をおこなった触媒が高い活性を示した。窒素中で熱処理をおこなった触媒を粉末X線回折およびX線吸収スペクトルによって構造解析したところ、凝集した酸化タングステン種が観察された。したがってチタニア表面上でクラスター状に凝集した酸化タングステンの表面の一部が窒素中で焼成する際に前駆体に含まれていたアンモニウムイオンまたはアンモニアによって還元され、4ー5価程度の低価数のタングステン種が生成し、これが酸性質を発現したものと推測した。現在、アンモニア昇温脱離法により酸性質を解析しており、なぜチタニアを担体としたタングステン触媒が特異的にアシル化反応に活性を示すのかという点を明らかにする予定である。

平成28年度は結晶性酸化タングステン触媒に注力していたが活性の向上が限界に達していたと考えらえたため、平成29年度は新たに担持タングステン触媒について検討し、チタニアを担体とした酸化タングステン触媒がフリーデル・クラフツ反応に高活性を示すことを見出した。この触媒の活性はタングステンあたりでは従来検討してきた晶性酸化タングステン触媒の活性よりも高いため、おおむね順調に進展していると判断される。Friedel-Craftsアシル化反応は、医薬品・農薬・香料などの中間原料として幅広い需要がある芳香族ケトンを得る上で重要な反応であり、工業的にはカルボン酸塩化物をアシル化剤とした均一系触媒上での反応が行なわれている。しかし塩酸などを副生することによる廃液処理や触媒の再利用が困難であることが問題となっている。アシル化剤にカルボン酸を使用して反応を進めることが出来れば水のみが副生するため、効率の良いプロセスが実現できる可能性がある。本研究では、オクタン酸とアニソールのFriedel-Craftsアシル化反応を結晶性および担持WO3触媒を用いて行った。まずNb含有WO3結晶での組成と構造、活性との相関を調べたところ、Nb/(W+Nb)=0.13程度の組成を持つ触媒が最も高い活性を示すことを見出した。さらに、さまざまな担体にWO3を担持し担体のスクリーニングを行ったところ、TiO2を担体とした触媒が最も高い活性を示すことを見出した。また担体のカチオンの電気陰性度が低いほど収率が低下する傾向が見られた.これは電気陰性度が低い担体では塩基性が強いため,WO3上のブレンステッド酸点の酸強度が弱められたためであると考えられる.CeO2のような強い塩基点をもつ担体では,WO3の酸性質が弱められるのに対し,TiO2のような弱い塩基点を持つ担体では酸-塩基相互作用が弱くWO3の表面で発現している強いブレンステッド酸性質が保持されたために,WO3/TiO2が高い活性を示したものと推察される.酢酸をアシル化剤としたトルエンのアシル化反応を実施し、水熱合成法で調製したNb-W酸化物結晶の可能性を追求する予定である。活性が十分に発現しない場合には、アンモニウムイオンを銀やスズイオンに交換し、ルイス酸性を高めた触媒を調製し、反応を実施する。また、Nb含有量の多い試料の酸量は非常に大きいことから、この試料が適用できる反応を見出すことを目的とする。一方で酸点のキャラクタリゼーションに関する知見が十分には得られていないことから、今後は赤外吸収スペクトルや昇温脱離法などのさまざまな手法によってキャラクタリゼーションを推進する予定である。アンモニア昇温脱離法により酸性質を解析し、なぜルチル構造を有するチタニアを担体としたタングステン触媒が特異的に活性を示すのかという点を明らかにする。調製した触媒の再利用性を検討することで、WO3/TiO2触媒の実用化の可能性を検討する。またWO3/TiO2を水素によって還元し、活性点の数を増やすことでのWO3/TiO2触媒の活性を高めた触媒を使用し、酢酸によるトルエンのアシル化反応を実施する。さらに水熱合成法によってWO3-TiO2触媒を調製し、高活性化を図る予定である。ケミストプラザcp-1000が予定よりも安価に購入できたこと、およびXAFS測定を比較的近距離にある高エネルギー加速器研究機構でおこない、旅費を抑制できたため。当初は触媒反応を実施するための反応装置の購入に充てる予定であったが、常圧で反応が実施可能なアニソールとオクタン酸による反応を中心に実施したため、反応装置を購入しなかったことが次年度使用額が生じた理由である。
データベースSHUUGEを使用した日本古代の令文解釈諸説の研究

本年度は、既に完成し運用しているデータベースSHUUGEを使って、古代の法律家(明法家)たちが『令』を解釈した注釈学説を集大成した『令集解』のなかから、個々の明法家の文章構造の特色を抽出する研究方法について研究した。特に、漢文表現に付随する助辞に注目し、そのなかから唐代に使われたと言われる口語・俗語を抽出して検討した。中国から日本に伝わった口語・俗語は、特に注釈文のような定型の漢文表現だけでは表現しえない分野に多く使用されている。国語学や中国文学の研究業績を参照し、その研究成果に立脚しながら、古代の明法家の文章表現法の特色を抽出することに努めた。特に、いくつかの口語・俗語表現に、明法家相互に顕著な差異をデータベースから抽出することができた。その結果、データベースを利用した文章構造の解析に一定の成果をあげることができたと考えている。
胃粘膜の表現型を示す腺癌（胃型腺癌）とその前癌病変の臨床病理学的診断法の開発

膵癌の前癌病変とされる膵管内乳頭粘液性腫瘍(IPMN)を免疫組織化学的表現型に基づいて分類し、その臨床的・病理組織学的特徴を解析した。特に、胃型と腸型のIPMNの比較を中心に解析を行った。33症例のIPMN手術切除材料を対象として、消化管上皮に発現するマーカーの免疫染色を行った。IPMNは胃型(n=17)、腸型(n=8)、胃腸混合型(衝突型=7,混成型=1)に亜分類された。胃型IPMNは胃幽門粘膜上皮の形質を呈し、一方、腸型IPMNは近位小腸(十二指腸)上皮の形質を呈しており、両者は組織発生が異なると考えられた。1.膵管内乳頭粘液性腫瘍(IPMN)の免疫染色による免疫表現型分類とその意義手術摘出されたIPMN33症例のホルマリン固定、パラフィン包埋組織を用いて、ムチンコア蛋白の免疫染色を行い、免疫表現型分類を試みた。腸杯細胞ムチンMUC2の発現程度により、IPMNはgastric immunophenotype, intestinal immunophenotype, mixed gastric and intestinal immunophenotypeの3群にIPMNは亜分類された。形態的には、従来の胃型、腸型、胃・腸混合型に相当するが、MUC2の発現を指標にすることにより、胃型の乳頭状構造と腸型の絨毛構造の鑑別が容易となり、また、胃型、腸型、胃・腸混合型の分類がより客観的に行えた。胃腺粘液細胞ムチンMUC6はいずれの表現型にも発現がみられたが、intestinal typeに比べgastric typeとmixed typeにおいて発現が亢進していた。一方、胃腺粘液細胞ムチンGlcNAcα1 →4Galβ→Rはgastric typeとmixed otypeのみに発現がみられた。Mixed typeはgastric immunophenotype部とintestinal type部が明瞭に堺されたcollision typeが主体で、両phenotypeが境界不明瞭に混在したcomposite typeは1例のみであった。3群の免疫表現型の間には性別および年齢に関して有為差はみられなかった。病理組織学的特徴として、intestinal typeではgastric typeに比べ、主膵管型が多く、細胞異型が高い症例が多くみられた。2.IPMN症例の膵液中のTFFの測定の基礎的条件検討を行った。33症例のIPMN手術切除材料を対象として、消化管上皮に発現する以下のマーカーの免疫染色を行った。胃表層粘液細胞マーカー(MUC5AC)、胃腺粘液細胞マーカー(MUC6、GlcNAcα1 →4Galβ→R)、胃幽門粘膜・十二指腸上皮細胞マーカー(PDX1)、腸上皮マーカー(MUC2、CDX2)、小腸上皮マーカー(CPS1)、大腸上皮マーカー(SATB2)。MUC2の発現により、IPMNは胃型(n=17)、腸型(n=8)、胃腸混合型(衝突型=7,混成型=1)に亜分類された。胃型IPMNは胃腺粘液細胞マーカー(MUC6およびGlcNAcα1→4Galβ→R)と胃幽門粘膜・十二指腸上皮細胞マーカー(PDX1)を発現しているが、腸上皮マーカー(MUC2およびCDX2)はほとんど発現していないことから胃幽門粘膜上皮の形質を有していると考えられた。腸型IPMNは腸上皮マーカー(MUC2およびCDX2)と小腸上皮マーカー(CPS1)を発現しているが、大腸上皮マーカー(SATB2)とGlcNAcα1→4Galβ→Rは発現していないことから、小腸粘膜上皮の形質を有していると考えられた。更に、腸型IPMNにはPDX1が発現していることから、腸型IPMNは近位小腸(十二指腸)上皮の形質を有していると考えられた。胃型IPMNと腸型IPMNの組織発生については、1)年齢の差が認められないこと、2)病変の主座が違うこと、3)胃腸混合型においては衝突型が多いこと、また、4)GlcNAcα1→4Galβ→Rの発現が腸型では確認できないこと、から両者は組織発生が異なると考えられた。1.胃型肺腺癌の病理組織像・臨床像の解析抗胃腺粘液細胞ムチン抗体HIK1083を用いた免疫染色により、HIK1083陽性の胃

粘液細胞の表現型を示す胃型肺癌症例を収集し、病理組織像の特徴とEGFR変異およびK-Ras変異の有無を検討した。胃型肺腺癌において、HIK1083陽性の胃腺粘液細胞型の腺癌細胞の割合は様々であった。胃型腺癌組織におけるHIK1083陰性の癌細胞はその細胞形態およびMUC5AC陽性所見から、胃の表層粘液細胞型の腺癌細胞である可能性が示された。また、胃型肺腺癌には種々の割合にMUC2陽性の腸杯細胞型の腺癌細胞が混在していた。胃型肺腺癌の組織型としては、従来報告されていた気管支肺胞上皮型に加え、乳頭状型や腺房型を示すものがあることが明らかにされた。これらの胃型肺腺癌はいずれもTTF1陰性であり、EGFR変異は認められず、高頻度にK-Ras変異が認められた。2.分泌液中のTFFの定量のためのELISA系を確立した。3.胃ムチンを発現する腺癌の症例報告眼瞼のアポクリン汗腺であるMoll腺は胃腺粘液細胞ムチンのコア蛋白であるMUC6陽性であるがHIK1083反応性糖鎖が陰性であり、他のアポクリン汗腺およびエクリン汗腺はいずれも陰性であることを見いだした。この基礎的検討を基に、従来、眼瞼発生の印環細胞癌として報告されてきた腺癌がMoll腺類似のムチンを発現していることを明らかにし、その症例報告を行った(American Journal of Dermatopathology, in press)。1.膵管内乳頭粘液性腫瘍(IPMN)の免疫染色による免疫表現型分類基準が定まり、より客観的に亜分類を行うことが可能となった。2.膵液中のTFFのELISAによる定量が可能であることを確認している。3.胃型肺癌の症例収集が順調に進んでおり、そのEGFR変異およびK-Ras変異の解析が順調に進んでいる。1.胃型肺癌の症例収集が順調に進んでおり、そのEGFR変異およびK-Ras変異の解析が順調に進んでいる。3.眼瞼原発の印環細胞癌とされている腺癌組織におけるMUC6を明らかにし、正常汗腺組織の免疫組織化学的検討による表現型解析との比較によりそのMoll腺起源を示した。1.IPMNのimmunophenotypeとTFFの免疫組織化学的発現様式を比較検討することにより、膵液中のTFF測定の診断マーカーとしての有用性を検証する。2.IPMNのimmunophenotype、TFFの免疫組織化学的発現様式と膵液中のTFF値の相関を調べ、膵液中のTFF値測定による、IPMNの亜型分類の可能性を検証する。3.胃型肺癌の症例収集を更に進め、胃型肺癌における胃腸上皮に発現している転写因子やTFFの発現様式を検討して、胃型肺腺癌のより有用な病理組織診断マーカーの探索を継続する。1.胃型肺癌の症例収集を更に進め、胃型肺癌における胃腸上皮に発現している転写因子やTFFの発現様式を検討して、胃型肺腺癌のより有用な病理組織診断マーカーを探索する。2.胃型病変(胃型肺腺癌、膵臓IPNMおよびPanIN、子宮頸部LEGHおよび悪性腺腫)におけるTFFの発現様式と胃型病変由来の分泌物中のTFF測定の診断マーカーとしての有用性を検討する。直接経費の請求額1,201,3210円は物品費101,3210円[膵管内乳頭粘液性腫瘍(IPMN)の病理・組織化学的解析関連4501,3210円、胃型肺癌の遺伝子解析関連および病理・組織化学的
ストレスによるテロメアの変化

精神的ストレスを含む様々なストレスによりテロメアの長さが短くなることが報告されている。この結果は、「精神的ストレスが寿命に関連する」ことを示唆しているが、メカニズムが不明なため、まだ一般には受け入れられていない。ATF-2ファミリー転写因子の一つであるATF-7がTNF-刺激により、ストレス応答性キナーゼp38でリン酸化されると、ATF-7とテロメラーゼがテロメアから遊離し、テロメア短縮が引き起こされることが示された。様々な精神的ストレスを受けているヒトでは、テロメアの長さが短いことが、報告されている。テロメアの長さは寿命や代謝制御に関連することが示されているので、この結果は、「精神的ストレスが寿命や代謝制御にも関連する」ことを示唆している。しかし、様々なストレスがテロメアの長さを調節するメカニズムが全く不明なため、「ストレスがテロメアの短縮を引き起こす」との認識は、まだ一般には受け入れられていない。私達は最近、ストレス応答性のATF-2ファミリー転写因子が、ストレスによるテロメアの短縮に関与することを示唆する結果を得た。そこで本研究では、ATF-2ファミリー転写因子を介した、ストレスによるテロメア短縮のメカニズムを明らかにし、「ストレスがテロメアの長さを制御すること」を証明することを目的とした。まず、野生型MEFs(mouse embryonic fibroblasts)をTNF-a処理するとテロメアが短縮するが、ATF-7 KO MEFsではテロメア短縮が見られないことを確認した。次に、ATF-7がテロメアに局在するメカニズムと、ATF-7を介したテロメア短縮のメカニズムを明らかにするため、ATF-7と結合する因子を精製し、Ku複合体を同定した。Ku70とKu80から成るKu複合体はテロメラーゼ(TERT)をテロメアにリクルートする役割を持っている。一連の解析の結果、ATF-7, Ku複合体、TERTは複合体を形成し、テロメアに局在することが示された。さらにTNF-a刺激で、ATF-7がストレス応答性キナーゼp38でリン酸化されると、ATF-7とTERTがテロメアから遊離し、テロメア短縮が引き起こされることが示された。