hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
双晶～転位間相互作用の体系化に基づく高加工性マグネシウム合金の創出

マグネシウム(Mg)合金の冷間加工性向上を目的に、添加元素が双晶転位間相互作用に及ぼす効果を明らかにした。商用Mg合金を室温で多方向に圧縮し、高密度で双晶を導入した試料の組織観察から、双晶の幾何学的な適合性が変形を担うバリアントの選択性を決めること、{10-11}双晶内で室温でも動的再結晶が起こることを見出した。また、高い冷間加工性を示す元素組成と第一原理計算の結果を照合し、加工性の優劣が底面/柱面の転位すべりのしやすさの比で大まかに整理できること、さらに、元素を添加したMgの双晶界面・二重双晶の原子モデルを計算し、界面の偏析元素が転位双晶の相互作用に大きく影響することがわかった。マグネシウム合金の変形を担う双晶を高密度で導入する目的で、商用マグネシウム合金(AZ31)押出し材を室温で多方向に圧縮した。光学顕微鏡のみならず、走査型電子顕微鏡(SEM)、SEM内での電子線後方散乱回折法(EBSD)、さらに透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、多方向圧縮材に生じた双晶を詳細に観察・分析した。圧縮回数が増えるにしたがって双晶は増加した。押出し方向に圧縮した際には{10-11}-{10-12}二重双晶が形成されたが、押出し方向と垂直な方向に圧縮した際にはほとんど生じなかった。また、一方向にのみ圧縮した場合と異なり、多方向に圧縮した際には、二重双晶が、{10-11}双晶の外側で生じた{10-12}双晶が{10-11}双晶内の{10-12}双晶を誘起することで形成されていた。したがって、{10-11}双晶の内外の{10-12}双晶の幾何学的な適合性が変形を担うバリアントの選択性を決めていることがわかった。加えて、{10-11}双晶内で室温でも動的再結晶が起こること、また、この再結晶構造が多方向圧縮材の延性を補強することがわかった。また、Mg-Zn系合金板材に微量の添加元素を加えた場合の冷間加工性を引張試験やエリクセン試験により実験的に評価し、第一原理計算による一般化積層欠陥エネルギー(GSFE)計算と照合した。集合組織だけではなく、底面すべりと非底面すべりのGSFEの比が重要であることが示唆された。マグネシウムに微量元素を添加することにより強度や延性等の機械的特性が変わるが、この機構を分子動力学計算により考察した。具体的には、らせん部分転位とマグネシウムの{10-12}双晶ならびに{10-11}双晶とおよぼす相互作用を調べたるために、2種の双晶界面のいずれかを含む純マグネシウムおよび添加元素(スカンジウム・イットリウム・ネオジウム)を偏析させたマグネシウム合金の原子モデルを構築し、せん断させた。その結果、転位は全ての原子モデルにおいて{10-12}双晶界面を貫通した。貫通に必要なせん断ひずみは、添加元素を含んだモデルのほうが純マグネシウムのモデルよりも大きく、イットリウムを添加した試料で最大となった。このことは、マグネシウムにイットリウムを微量添加させた合金の圧縮試験において、加工硬化率が純マグネシウムより大きくなること、また圧縮試験後の組織観察結果とも符合している。また、{10-11}双晶について同様の分子動力学計算を行った結果、スカンジウムの偏析元素原子が双晶界面からの転位放出を促す一方で、イットリウムおよびネオジムは転位を双晶界面に固定・吸収すること、また、これらを総合すると、転位と{10-11}双晶界面の相互作用は5種類に区別されるということがわかった。以上の計算および実験より、マグネシウム合金の双晶界面への添加元素偏析が、機械的な特性に決定的な影響を与えることが示された。分子動力学計算により、双晶と転位の相互作用を明らかにすることができ、また実験事実とも一致させることができた。マグネシウムを変形させると変形後期に{101-1}-{101-2}二重双晶が形成され,{101-1}双晶界面と{101-2}双晶界面が交差する粒界3重点がクラック生成の起点となり,破壊が助長されることが知られている.一方,アルミニウム(Al)やイットリウム(Y)などで合金化することによって,マグネシウムの延性が向上することは古くから知られている.そこで今年度は,YあるいはAlを偏析させた二重双晶と転位の相互作用を分子動力学計算で調べた.{101-1}双晶,{101-2}双晶,3重点,{303-4}界面で構成される純Mg二重双晶モデルを作製し,モンテカルロ法によりYおよびAlを偏析させた.得られた偏析二重双晶セルに局所的にせん断変形を与え,らせん転位を生成させ安定化計算を行うと,二つの部分転位に拡張した.安定化計算後セル全体にせん断ひずみを加え,部分転位を二重双晶方向に滑らせ,転位を二重双晶と衝突させた.純Mg二重双晶では,先頭,後続の転位ともに双晶転位となり最終的に3重点に到達した.Y偏析二重双晶では先頭転位は双晶転位とならず,また双晶転位となった後続転位も3重点で堆積しなかった.Al偏析

二重双晶では先頭転位が双晶転位となり界面に沿って移動した後,後続転位が界面に到達し吸収された.このようにY偏析とAl偏析で転位が二重双晶から受ける影響に違いは見られたが,結果を総括すると,Y,Alいずれも偏析によって3重点での転位堆積が抑制される傾向にあった.これがマグネシウムの合金化による延性向上の一因と考えられる.マグネシウム(Mg)合金の冷間加工性向上を目的に、添加元素が双晶転位間相互作用に及ぼす効果を明らかにした。商用Mg合金を室温で多方向に圧縮し、高密度で双晶を導入した試料の組織観察から、双晶の幾何学的な適合性が変形を担うバリアントの選択性を決めること、{10-11}双晶内で室温でも動的再結晶が起こることを見出した。また、高い冷間加工性を示す元素組成と第一原理計算の結果を照合し、加工性の優劣が底面/柱面の転位すべりのしやすさの比で大まかに整理できること、さらに、元素を添加したMgの双晶界面・二重双晶の原子モデルを計算し、界面の偏析元素が転位双晶の相互作用に大きく影響することがわかった。双晶を高密度で導入したマグネシウム合金試料を作製し、双晶の種別等をTEM観察等により明瞭に区別することができた。また、添加元素を考慮した第一原理計算の計算手法を確立でき、これを冷間加工性と結びつけることに成功した。分子動力学計算により転位と双晶界面の相互作用を適切に記述できる可能性が見出されたため、分子動力学計算に注力する。28年度が最終年度であるため、記入しない。金属学第一原理計算においては底面すべり/非底面すべりについての計算を行っているが、これに加えて双晶についても計算できるようなモデルを構築する。また、多数の原子を扱える分子動力学計算の利用環境も確立し、転位と双晶の相互作用を扱う。実験的には引き続き微量元素添加マグネシウム合金の冷間加工性を追求する。
植物細胞の細胞質分裂に関与するキネシン様蛋白質群の解析

タバコ培養細胞で発現するキネシン様蛋白質TBK5とTBK10の全長をコードするcDNAをクローニングし、配列決定を行ない、さらに各蛋白質の性質、細胞内局在を解析した。TBK5とTBK10は、それぞれ63残基と703残基のアミノ酸からなり、共にキネシン様のモータードメインを中央領域にもつことが推定された。TBK10のモータードメインのアミノ酸配列はそれらのキネシン様蛋白質のモータードメインのアミノ酸配列に対して高い相同性を示す。一方、TBK5のモータードメインのアミノ酸配列は既知のキネシン様蛋白質のモータードメインのアミノ酸配列に対して高い相同性を示さず、いずれのサブファミリーにも属さないことが分った。微小管に結合したTBK5は、ATP存在下でも微小管から解離しない性質をもつことが微小管共沈殿法を用いた実験により明らかになった。TBK5のモータードメインが他のキネシン様蛋白質のモータードメインにはない特異な性質をもつ可能性やモータードメイン以外のドメインがATP感受性をもたない微小管結合部位を含む可能性が考えられる。ポリクローナル抗体を用いた間接蛍光抗体法観察によって、BY-2細胞におけるTBK5とTBK10の局在を調べた結果、TBK5は、間期の細胞表層微小管、前期前微小管束、分裂期の紡錘体微小管、隔膜形成体微小管と細胞内局在を共にすることが明らかになった。一方、TBK10は微小管とは共存せず、円盤状の細胞小器官に局在することが分った。植物細胞における細胞小器官の輸送、局在化には、ミオシンが働くことが古くから知られているが、TBK10が細胞小器官に局在することは、微小管モーターも細胞小器官の輸送や局在化に関わる可能性を示している。本年度の解析結果は、TBK5とTBK10がともに植物微小管の機能発現(細胞形態形成、分裂面制御等)に関わる新規モーター分子であることを示している。
欠損値データ解析の新展開: NMARness and APB

本研究は,研究代表者と研究分担者である岩崎学教授(成蹊大学)を中心とする二つの研究グループによる共同研究として進められた.小規模および中規模の研究集会を各年度数回開催した.研究目的は欠損値データ解析の理論再構築とその応用である.具体的な研究成果としては,条件MARの数学的緩和,NMARnessの定義,APBの導出と理論的性質の検討である.これらの理論を応用し,いくつかの統計モデルにおいて補助変数導入の有効性を検討した.具体的なモデルとして,エンドポイントに欠損がある場合,代替特性を補助変数として取り入れることによって,興味あるパラメータの推定バイアスが減少するための数学的条件が導かれた.1.既存の欠損値データ解析の方法論に関してサーベイと理論の再整備を行った.その結果を「NMARの下での尤度法」として出版した.2.欠損メカニズムの指定をせずとも一致推定を可能にするためのより弱い条件,すなわち数学的に緩和されたMAR条件を整理し,それらの数学的・統計学的性質を検討した.3. MARでない程度を量的に表現するNMARnessの統計的性質を検討した.それは不偏性が成立しない程度と定義することができる.5.平成25年9月に大阪大学で開催された統計関連学会連合大会において「不完全データ解析と潜在変数モデル」なる演題で研究成果を招待講演として発表した.1.欠損原因がユニットごとに異なる状況における統計的推測を発展させた.本研究成果を平成26年7月に台湾で開催された国際会議IMS-APRM2014において口頭発表した.2.経時観測データにおいてエンドポイントに欠損がある場合,その代替特性を観測することがある.代替特性導入の有効性についての理論研究を進め,数値実験により結果を補強した.本研究成果を平成26年9月に東京大学で開催された統計関連学会連合大会(口頭)および,平成26年11月に京都で開催された国際会議Kyoto International Conference on Modern Statistics in the 21st Century(ポスター)において発表した.3.二値の結果変数をもつ経時測定データにおける欠損値問題(ドロップアウト)の識別性の数学的構造を明らかにし,識別可能で且つ現実的な統計モデルを複数提案した.この理論結果を実際のデータの解析に応用した.本研究成果を平成26年11月にマレーシアで開催された国際会議ISI Regional Statistics Conference 2014において口頭発表した.1.麻生英樹氏(産業技術総合研究所研究員)を招へいし大阪大学にて小規模講演会を開催した.3.欠測がNMARのとき,欠測メカニズムを用いない尤度に基づく最尤推定量のバイアスの公式を明示的に導出し,それが減少するための数学的条件を提出した.臨床統計においてエンドポイントのデータが得られないとき(欠測)しばしば代替特性が用いられる.代替特性を補助変数とした最尤法のバイアスを評価することに成功し,バイアスが減少するための十分条件を提出した.4.欠測がNMARのとき,逆回帰のアイデアに基づく最尤法において,共変量の分布をノンパラメトリックに推定する新たな推定方法を提案し,対応する推定量(MLE)の漸近的性質を検討した.統計的に望ましい性質であるMLEの一致性と漸近正規性を証明した.5.脱落は欠測の代表例である.脱落の伴う経時カテゴリーデータに対する多重代入法の有効性を数値的に検討した.6.統計的因果推論は欠測値問題の応用分野である.統計的因果推論における傾向スコアマッチング後の個体差の評価方法を提案した.本研究は,研究代表者と研究分担者である岩崎学教授(成蹊大学)を中心とする二つの研究グループによる共同研究として進められた.小規模および中規模の研究集会を各年度数回開催した.研究目的は欠損値データ解析の理論再構築とその応用である.具体的な研究成果としては,条件MARの数学的緩和,NMARnessの定義,APBの導出と理論的性質の検討である.これらの理論を応用し,いくつかの統計モデルにおいて補助変数導入の有効性を検討した.具体的なモデルとして,エンドポイントに欠損がある場合,代替特性を補助変数として取り入れることによって,興味あるパラメータの推定バイアスが減少するための数学的条件が導かれた.予定通り進行している.統計科学1.今年度までに発展させられたApproximate Population Biasを応用し,欠測メカニズムや補助変数法など理論的な性質を研究し,欠測データ解析の理論を進歩させる.2.平成26年度までの理論研究を継続する.特に,欠測指標Rを(0,1)-分布から(0,1)上の連続分布へと拡張する.対応する観測変数に重みを導入する.3.ロバスト推定法の開発.前年度に発展させられた理論の重要な応用はロバスト推定である.たとえば,あるYijを外れ値と判断する場合Rij = 0,そうでない場合Rij = 1と定義し,外れ値はサンプルから除去することを考える.外れ値がYijによって明示的に定義されていれば,(Y;R)の同時分布が導出でき,欠損値データの最尤法が実行できる.この方法の第一のメリットはロバスト推定と観測変数Yのモデリングが独立に行えることである.二つ目は,各データポイント(1次元)ごとに外れ値の判定ができることである.もちろん,通常のように各オブザベーション(ユニット)ごとに外れ値判定をすることもできる.4.研究成果の公表

.統計関連学会連合大会を始めとする国内外の学会大会やシンポジウムにおいて研究成果の実績報告を行う.予定通り進行している.本務校の業務により,当初予定していた国際会議での研究発表を中止したため,旅費等に残が出た.1.平成25年度の理論研究を継続する.特に,欠測指標Rを(0,1)-分布から(0,1)上の連続分布へと拡張する.対応する観測変数に重みを導入する.2.補助変数導入の有効性の検討.MARが成立せず,かつ,欠損メカニズムを容易に特定できないという状況は多い.このような状況に対する一つの処方箋は,分析目的には直接必要ではないが,分析変数と関連する外部変数をモデルに導入し最尤推定量のバイアスを減少させることである.数値実験等でその有効性が確認されている.ところがこの接近法の理論的な性質は何一つ分かっていない.本研究課題の理論研究において定義されるNMARnessとAPBの関係を応用することによって,理論的に,バイアスが減少するのか,どのような条件の下でそれが期待できるのか,どのような補助変数を選択すべきか,そして,結論として,補助変数法は有効な手法なのか.以上を解明する.3.ロバスト推定法の開発.前年度に発展させられた理論の重要な応用はロバスト推定である.たとえば,あるYijを外れ値と判断する場合Rij = 0,そうでない場合Rij = 1と定義し,外れ値はサンプルから除去することを考える.外れ値がYijによって明示的に定義されていれば,(Y;R)の同時分布が導出でき,欠損値データの最尤法が実行できる.この方法の第一のメリットはロバスト推定と観測変数Yのモデリングが独立に行えることである.二つ目は,各データポイント(1次元)ごとに外れ値の判定ができることである.もちろん,通常のように各オブザベーション(ユニット)ごとに外れ値判定をすることもできる.4.研究成果の公表.統計関連学会連合大会を始めとする国内外の学会大会やシンポジウムにおいて研究成果の中間報告を行う.前年度キャンセルした研究発表を次年度,別の会議であるが,発表する予定である.本務校の業務により,当初予定していた国際会議での研究発表を中止したため,旅費等に残が出た.前年度キャンセルした研究発表を次年度,別の会議であるが,発表する予定である.
音響キャビテーションノイズに基づく液体の粘度・密度の新規計測法の開発

本研究の目的は,音響キャビテーションノイズに基づいて液体の物性値を計測する手法の原理を確立することである.音響キャビテーションとは強力な超音波によって液中に生じ振動する多数の微細な気泡が生じる現象である.この気泡は振動に伴って音響キャビテーションノイズと呼ばれる放射音を生じる.音響キャビテーションノイズは広い分野で計測が求められる液体の粘度や密度といった物性値に依存して,その周波数スペクトルを変化させることが知られている.本研究ではこの周波数スペクトルに基づいて物性値を推定するための音響キャビテーションノイズの測定及び解析手法,周波数スペクトルに基づく粘度推定手法の開発を行なった.まず音響キャビテーションノイズと液体物性値の関係を調べるために,液中にただ一つの気泡が捕捉され,超音波の圧力変動によって振動する単一気泡振動系について数値解析と実験による検討を行なった.その結果,気泡振動の非線形性が小さくなる低音圧振幅,気泡が大きく膨張する大音圧振幅において,放射音の周波数スペクトルの物性値に依存する変化は小さくなることがわかった.一方で,入射超音波の音圧振幅を音響キャビテーション閾値程度とする時,周波数スペクトルは,物性値に依存して大きく変化することがわかった.次に,多数の気泡が同時に生じ振動する一般的な音響キャビテーション系において音響キャビテーションノイズを測定し,その周波数スペクトルと液体の物性値の関係を検討した.入射する超音波の音響パワーを掃引しながら計測を行ったところ,単一気泡系の場合と同様に入射超音波の過小あるいは過大でない音圧振幅において物性値に応じた音響キャビテーションノイズの周波数スペクトルの変化が強く見られることを確認した.特にこの音圧振幅において,周波数スペクトルの分数調波,高調波成分に着目することで液体の粘度推定が可能であることを示唆した.本研究の目的は,音響キャビテーションノイズの周波数スペクトルに基づき,簡便かつ瞬時に粘度と密度の同時計測を実現する手法の原理を確立することである.音響キャビテーションノイズは,強力な超音波によって液中に生じる音響キャビテーションが体積振動することで発生し,その周波数スペクトルは液体の粘度や密度といった物性値に依存して変化することが知られている.平成29年度は,まず液体の粘度と音響キャビテーションノイズの周波数スペクトルとの関係を明らかにするために,ただ一つの気泡が安定に振動する単一気泡振動の数値解析を行なった.数値解析には単一気泡振動の実験結果と最も一致することが知られているKeller-Miksis方程式を用い,気泡を駆動する超音波の音圧振幅,液体の密度,粘度,表面張力と気泡の初期半径を変化させてこれらのパラメータと気泡振動態様(気泡の半径変化)の関係を検討した.また,気泡の半径変化から,気泡からの放射音(音響キャビテーションノイズに相当)の音圧を求めた.その結果,気泡急収縮後に見られるリバウンド振動と液体の物性値に強い相関があることがわかった.特に,超音波の音圧振幅を気泡振動が強い非線形性を示す最低程度とするとき,液体の粘度が高くなるほどリバウンド振動が抑制されることが明らかとなった.一方で,この駆動条件では液体の密度や気泡の初期半径といったパラメータはリバウンド振動には大きな影響を与えないことがわかった.リバウンド振動は気泡の共振周波数程度の中心周波数を持つため,粘度の増加に伴って気泡からの放射音の共振周波数近傍の帯域の周波数成分が低下する.そこで,この帯域の周波数スペクトルの平均値と粘度の関係をサポートベクター回帰によってモデル化した.その結果,気泡の放射音スペクトルから粘度を推定できるモデルが得られ,提案手法による粘度測定の可能性が示唆された.平成29年度は計画通り,単一気泡振動の数値解析と実験系の構築,音響キャビテーションノイズの計測を行った.単一気泡振動の数値解析の結果,28 kHzの超音波で気泡を駆動する場合,気泡放射音の10次から20次までの高調波成分の平均と2次高調波成分の比をとった高調波歪率は,入射超音波の音圧振幅が特定の値をとるときに最大となることがわかった.この高調波歪率の最大値は概ね粘度のみに依存しているため,この関係を用いて粘度を推定するモデルをサポートベクター回帰によって構築した.その結果,取得した気泡放射音の信号対雑音比が20 dB以上であれば,1 -20(mPa・s)の粘度範囲において0.89 mPas・sの自乗平均平方根誤差で粘度を推定できることを示した.また,数値解析と並行して,単一気泡振動の実験系および通常音響キャビテーションを発生させ音響キャビテーションノイズの計測を行う実験系を作成した.両実験系において,単一気泡振動や音響キャビテーションを発生させる液体の粘度を変化させながら音響キャビテーションノイズを計測し,その周波数スペクトルの解析を行った.当初の予定通り,数値解析による検討を完了しており,実験に着手しデータの取得を開始していることから,本研究は概ね順調に進捗していると考える.本研究の目的は,音響キャビテーションノイズに基づいて液体の物性値を計測する手法の原理を確立することである.音響キャビテーションとは強力な超音波によって液中に生じ振動する多数の微細な気泡が生じる現象である.この気泡は振動に伴って音響キャビテーションノイズと呼ばれる放射音を生じる.音響キャビテーションノイズは広い分野で計測が求められる液体の粘度や密度といった物性値に依存して,その周波数スペクトルを変化させることが知られている.本研究ではこの周波数スペクトルに基づいて物性値を推定するための音響キャビテーションノイズの測定及び解析手法,周波数スペクトルに基づく粘度推定手法の開発を行なった.

まず音響キャビテーションノイズと液体物性値の関係を調べるために,液中にただ一つの気泡が捕捉され,超音波の圧力変動によって振動する単一気泡振動系について数値解析と実験による検討を行なった.その結果,気泡振動の非線形性が小さくなる低音圧振幅,気泡が大きく膨張する大音圧振幅において,放射音の周波数スペクトルの物性値に依存する変化は小さくなることがわかった.一方で,入射超音波の音圧振幅を音響キャビテーション閾値程度とする時,周波数スペクトルは,物性値に依存して大きく変化することがわかった.次に,多数の気泡が同時に生じ振動する一般的な音響キャビテーション系において音響キャビテーションノイズを測定し,その周波数スペクトルと液体の物性値の関係を検討した.入射する超音波の音響パワーを掃引しながら計測を行ったところ,単一気泡系の場合と同様に入射超音波の過小あるいは過大でない音圧振幅において物性値に応じた音響キャビテーションノイズの周波数スペクトルの変化が強く見られることを確認した.特にこの音圧振幅において,周波数スペクトルの分数調波,高調波成分に着目することで液体の粘度推定が可能であることを示唆した.平成29年度までに数値解析の結果に基づく放射音スペクトルからの粘度推定モデルを構築し,また実験系の構築を完了して音響キャビテーションノイズの測定実験を行っている.平成30年度は,実験によって取得した音響キャビテーションノイズの解析を進め,すでに構築した粘度推定モデルと比較することで,本研究の目的である音響キャビテーションノイズに基づく粘度測定の原理確立を目指す.また,同様の手法を密度の推定モデル構築に適用し,粘度・密度の同時計測を実現する.本年度の経費執行は概ね完了しており,中間年度であるため未使用額を次年度に繰越すこととした.繰越分は平成30年度の消耗品購入に使用する.
単分子接合の原子・電子構造決定手法の開拓

本研究では、単分子接合の表面増強ラマン散乱,非弾性電子トンネル分光,熱起電力計測を行うことで、単分子接合の原子・電子構造解析法の開発に成功した。さらに多段階の抵抗値を示す単分子スイッチや機能を自由に取り替えることの出来る単分子素子の作製にも成功した。開発した計測法を適用することで、単分子素子における機能発現機構を解明した。主に、室温での単分子ダイナミクスの解明、イオンワイヤの電子伝導特性を単分子レベルで解明すること、および単分子スイッチに関する研究を展開した。室温で適用可能な単分子接合の振動分光計測の開発を行った。単分子接合では分子が金属ナノギャップ電極に捕捉されており、光増強場を利用するには最適な構造となっている。電気伝導度とラマンの同時計測システムを構築し、ギャップに捕らえられた単分子からのラマンシグナルを室温溶液中で観測することに成功した。電気伝導度と同期したラマンシグナルの強度変化、振動数シフトから、単分子接合における分子のダイナミクスを実時間in-situで観測することに世界で初めて成功した。イオンワイヤの電子輸送特性については溶液中電気化学STMを用いて研究を行った。かご分子を用いることでイオンを狙った数、制御された形で積層出来ることに注目した。そこで、イオンを含む分子をかご内部に積層させた分子について、申請者の確立した単分子計測を適用した。詳細な電気伝導度計測と理論計算を組み合わせることで、イオンワイヤの電子輸送特性を単分子レベルで解明することに成功した。単分子スイッチに関連し、共役分子のピラジンを用いた単分子接合の伝導度と電極間距離の変化を検討した。その結果、電極間距離を変調することで可逆的に2値の値をスイッチできることが明らかとなった。特にon状態ではdirectパイ-binding法の適用により、抵抗のほとんどない状態を達成した。さらに、電極金属と複数の接続部位を有するオリゴチオフェンを用いることで、3つの値を可逆的に示す多段階スイッチの開発にも成功した。また、単分子接合の電子状態解明に向けて、熱起電力計測装置およびショットノイズ計測システムの立ち上げも行い、性能の評価などを行った。今年度は単分子接合の熱起電力計測システム、ショットノイズ計測システムが無事に立ち上げることができた。また、電気伝導度とラマンの同時計測により、単分子接合の構造揺らぎを実時間でとらえることに成功した。そして、電気伝導度計測と非弾性トンネル分光を組み合わせることで、ピラジンを用いた単分子スイッチの計測にも成功した。ピラジン単分子スイッチの研究では、電極金属としてPtを用い、極低温超高真空下において自作のMechanically Controllable Break Junction装置を用いて実験を行った。MCBJにより分子存在下でPt電極線の破断を行い、破断直後に形成されるナノギャップにN2、ピラジンを導入することで、単分子接合を作製した。作製した単分子接合の電気伝導度及び、電気伝導度の電極間電圧依存性をin-situで測定した。ピラジンを導入した場合にはコンダクタンストレースにおいて1 G0と0.3 G0にプラトーが観測された。1 G0と0.3 G0の電気伝導度を示す構造が優先的に形成されることが示された。それぞれの電気伝導度領域でスペクトルを計測した。1 G0付近の電気伝導度領域では60meVの振動のモードが、0.3 G0付近の領域では40 meVの振動モードが観測された。1 G0付近の電気伝導度を示す接合では分子-電極間の相互作用が強いため、0.3 G0付近の電気伝導度を示す接合に比べて振動エネルギーが大きくなったと考えられる。また、電極間距離を一定に保った場合、二つの電気伝導度領域を揺らぐ様子が観測された。二つの配向の間の構造相転移に対応していると考えられる。今年度は特に、SERSと伝導度の同時計測により顕著な成果が得られた。単分子接合形成時にはBDT分子振動に由来するラマンシグナル強度の局所的な増強が観測された。ラマンシグナル強度の増強は、局在表面プラズモン共鳴による電場増強と、分子ー電極金属間の電荷移動による共鳴によって説明できる。単分子接合における環の収縮振動は、片側のチオール基がAu表面に吸着した場合と比べて20 cm-1程度レッドシフトした。振動モードのレッドシフトは、両側のチオール基が吸着した事で電極からBDTの反結合性軌道への電子移動量が増え、分子内結合の結合次数が低下した事を示している。SERS計測により、BDTが両端のチオール基を介してAu電極に吸着した構造で単分子接合を形成している事が明らかとなった。電流電圧特性をBreit-Wignerの共鳴伝導モデルを用いてフィッティングする事により、分子ー金属間のカップリングの強さと、Auフェルミ準位ー伝導軌道間のエネルギー差を求めた。これによりAu-BDT接合のE0は0.86 eV, Γは0.14, 0.052, 0.015 eVの3種類の値を取る事が分かった。先行研究との比較により3つのカップリング強度の差はAu表面におけるBDT分子の吸着サイトの違いによって説明出来る。ここで興味深いことに、最もカップリングの大きな接合でのみ分子接合のSERSが観測された。単分子接合形成時におけるカップリングと電気伝導度は正の相関を示し、分子内振動の波数はカップリングに対して負の相関を示した。カップリングと電気伝導度の正の相関は共鳴伝導モデルで明らかなように、大きなカップリング値が大きな電子透過率を与える事に由来している。

カップリングと振動数の負の相関は、カップリングが強くなるほどAu電極からBDTの反結合性軌道への電子移動量が増える事で分子の結合次数が低下したためと考えられる。本研究では、単分子接合のSERS, IETS,熱起電力計測法の開発に成功した。まず光増強場を利用した表面増強ラマン散乱(SERS)と電気伝導度の同時計測装置を新たに構築した。電極を電子線微細加工で作製することで、単分子接合の安定性の向上、リーク電流の低減、電極の中空ブリッジに酸化物を使うことで、SERS計測で妨害となる蛍光シグナルの低減を行うなどの工夫を行い、世界で初めて単分子接合のSERS計測に成功した。単分子接合は分子存在下、ナノ電極を破断することで作製した。多数の接合についてI-Vを計測した所、3つの状態(H, M, L)が優先的に形成されていることが明らかとなった。I-V特性を解析し、金属と分子の波動関数の重なり(Coupling)、電極と分子軌道のエネルギーの差、伝導度と3つの情報を得た。並行して理論計算を行い、coupling,エネルギー差、伝導度と3つのパラメータを実験値と比較することで、Hがbridgeサイト、Mがhollowサイト、Lがatopサイトに帰属された。SERS強度とI-V計測の関係性を検討した所、BDT単分子が特定のBridgeサイトに吸着した時だけSERSが観測されることが明らかとなった。逆に言えば、SERSが観測された単分子接合では、吸着サイトはBridgeである。サイト選択的な分光法の開発に初めて成功した。同時計測によりSERS強度とcoupling強度の間に、よい相関があることが明らかになった。Bridgeサイトでは金属と分子の間の波動関数の重なりが大きい。従って、光誘起の電荷移動遷移が促進されるためSERSが化学効果により増強され、Bridgeサイトが選択的に観測されたと考えている。また開発したdirectπ-binding法および単分子接合の分光法を用いて、単分子素子の開発にも成功し、その機能発現機構を解明した。本研究では、単分子接合の表面増強ラマン散乱,非弾性電子トンネル分光,熱起電力計測を行うことで、単分子接合の原子・電子構造解析法の開発に成功した。さらに多段階の抵抗値を示す単分子スイッチや機能を自由に取り替えることの出来る単分子素子の作製にも成功した。開発した計測法を適用することで、単分子素子における機能発現機構を解明した。今年度までに単分子接合の熱起電力計測装置、単分子接合の伝導特性とSERSの同時計測装置を構築し、単分子接合に適用することに成功しているから。27年度が最終年度であるため、記入しない。単分子化学最終年度は、ショットノイズの計測装置の完成を目指す。ショットノイズ計測により、単分子接合の電子状態を解明することができる。室温における単分子ダイナミクスの解明、イオンワイヤの電子輸送過程を単分子レベルで解明、また、多値の伝導度を示す単分子スイッチの作製に成功するなどの成果が得られたから。単分子接合の熱起電力計測システム、ショットノイズ計測システムが無事に立ち上げることができた。
突然変異と発がんの制御機構

細胞内の代謝過程で生じる活性酸素は細胞の種々の成分を傷つけるが、中でもグアニンの酸化は突然変異をひき起こし、発がんや老化の原因になると考えられる。細胞はそのようなDNAの傷を修復し、あるいは傷の生じるのを防ぐ機構をもっている。大腸菌を用いた先駆的な研究から我々は防御機構を担うと考えられる酵素の遺伝子を同定することができたので、それを手がかりとして哺乳動物の対応する遺伝子MTH1をクローニングすることに成功した。遺伝子ターゲティングの手法を用いてMTH1遺伝子を欠くマウスを作製したところ、そのようなマウスでは確かに正常のマウスよりも高い頻度で肝や肺にがんが生じることがわかった。グアニン塩基の酸化はRNAやその前駆体においても起こるので、それを防ぐ機構についても研究を進めた。その結果大腸菌のMutTタンパクが酸化されたGTP(8-oxoGTP)を分解し、それによって酸化されたグアニンのRNAの転入を抑えていることがわかった。さらにRNA分子中のグアニンが酸化された場合について研究を行い、8-オキソグアニンをもつRNAと特異的に結合するタンパクを同定することに成功した。同様な機構が哺乳動物細胞にも存在するかどうかは興味深いところであり、大腸菌で同定されたタンパクのホモログを分離して調べている。これらの研究はフランスのパリ大学およびナント大学の研究者との討議を通じ共同研究のためフランスと日本の研究者がそれぞれ相互訪問した。大腸菌を用いた先駆的な研究から我々は防御機構を担うと考えられる酵素の遺伝子を同定することができたのでそれを手がかりとして哺乳動物の対応する遺伝子MTH1をクローニングすることに成功した。遺伝子ターゲティングの手法を用いてMTH1遺伝子を欠くマウスを作製することに成功したので、そのマウスの発がんを調べたところ確かに正常のマウスよりも高い頻度で肝や肺にがんを生じることがわかった。果たしてそれが細胞レベルの変化に基いているかどうかを知るため、細胞株の樹立をはかるべく研究を進めている。グアニン塩基の酸化はRNAやその前駆体においても起こるので、それを防ぐ機構としてMTH1遺伝子産物が働くかどうか、さらに酸化されたRNAをとり除く機構があるかどうかについても検討した。これらの研究のために本年度は早川がフランスを訪れ、またRadmanとTaddeiが福岡を訪問して共同研究を行った。グアニン塩基の酸化はRNAやその前駆体においても起こるので、それを防ぐ機構についても研究を進め、その結果大腸菌のMutTタンパクが酸化されたGTP(8-oxoGTP)を分解し、それによって酸化されたグアニンのRNAへの転入を抑えていることがわかった。これらの研究はフランスのパリ大学およびナント大学の研究者との討議を通じて行ったが、本年度はナント大学の研究者が福岡を訪れ共同研究を実施した。
人工内耳の基礎的及び臨床的研究

人工内耳は高度灘聴者に対し、音を電気信号に変換し、聴覚および言語理解平を回復せしめようとするものである。これまで欧米ではすでに臨床応用されているが日本語の特殊性もあり、又臨床応用が先行して実際に脳内の活動状況がどうかという基礎的研究はあまり報告されていなかった。我々の研究では、まず初年度に日本語の特殊性について臨床的に検討した。この人工内耳では日本語の母音の弁別は良好であるが、子音の弁別は不十分である事が判明した。人工内耳を装着する患者の蝸牛は機能的には廃絶しており、いわゆる音による進行波は生じない状態である。それにもかかわらず人工内耳装着者は周波数の弁別は可能である。これは聴神経を含め上位中枢に周波数弁別機能が一応揃っている事が予測される。又人工内耳から中枢に送られる情報は比較的単純な情報であるが患者は人工内耳装着後23ケ月で言語理解がかなり可能となる。これは上位中枢の働きが大であると考えられ、聴覚中枢だけでなく連合野と呼ばれる中枢の活動の関与が予測される。次年度では脳内の活動を探る手段としてポジトロンCT(PETと略す)の応用を高度難聴者及び人工内耳装着者に行った。その結果大脳聴覚領野の活動は高度難聴者では、残存聴力が残っていると低下はそれ程著明でなく、聾に近い程低下して行く傾向が認められた。又失聴期間が長い程活動の低下が認められた。一方人工内耳を装着する前後の聴覚領野の活動を調べると、装着前は第一次、二次聴覚領野の活動低下が認められる例でも、装着後、第一次及び聴覚連合野の活動上昇も認められた例があり、人工内耳からの情報を言語として判明しようとする活動が脳内に生じている事が判った。人工内耳は聾者に対し、音刺激を電気刺激に変換し、聴覚を再獲得せしめようとするものであり、欧米ではすでに広く臨床応用されている。しかし機能廃絶した内耳から電気信号がどのように脳内に送り込まれるのか、又実際人工内耳を使用している患者の音成、満足度などはどのようなものであるかなどこれから解明されなくてはならない課題も多い。本研究では、人工内耳埋め込み手術を施行した症例の術後のリハビリテ-ションを通じて、電気信号がどのように音成として得られ、言語として認識されて行くかなどを調査し、更に動物実験を通じ、電気信号の聴覚経路への伝達の仕方などを研究した。本年度の結果としては、現在の人工内耳では母音の弁別は可能であるが、子音の弁別は不十分であり、装置の改良が必要であると考えられた。蝸牛が機能的に廃絶し、基底膜の振動による進行波が生じない状態でも、蝸牛神経を含め、更に上位の聴覚中枢に周波数の特異性があり、電気信号でも、音信号と類似した処理が聴覚路にて可能である事が判明した。一方人工内耳から中枢に送り込まれる信号は正常な蝸牛からの信号にくらべ、非常に単純なものにもかかわらず、人工内耳埋め込み患者は、手術後23ヶ月経過すると単純な会話の聴取が可能になり、手術後6ヶ月位経過すると更に複雑な言語理解が可能となる。これは上位聴覚中枢の働きが大であると考えられる。即ち、一度中枢神経に言語理解の回路が組み込まれると、それが一担廃絶しても、再び単純な信号を与える事により、休止していた回路が活動を再開し、言語として認識していくものと思われる。人工内耳は聾患者に対し、ある特殊な電極を内耳の蝸牛に埋め込み、音を電気信号に変換し、聴覚を回復せしめ、言語としての理解を可能にしようとするものである。

前年度までの研究で人工内耳が実際の聾患者に応用され、臨床的に応用可能なものである事は判明して来た。今年度は特に、人工内耳で得られた音が実際に脳の聴覚領野に明確な影響を与えているかどうかを研究した。近年脳内の活動状況を知る手段としてポジトロンCT(以下PETと略す)が開発され、様々な情報が得られるようになった。まず内耳の病変が原因と思われる高度感音難聴者の大脳聴覚領野の活動をPETを用いて検索した。その結果残存聴力が残っておれば聴覚領野の活動低下はそれ程顕著ではなく、聾に近い難聴者の場合は活動が低下するが、その程度は症例により異なる事が認められた。また失聴期間が長い程活動の低下は顕著であり、特に言語習得失聴者では第一次聴覚領野だけでなく、聴覚連合野に至る活動の低下が認められた。一方PETを用いて、言語習得前の失聴者で人工内耳を装用した症例の大脳聴覚領野の活動を調べたところ、音信号入力前では聴覚領野の著しい活動の低下が認められたが、音信号入力後PETで第一次聴覚領野及び聴覚連合野の活動が上昇し、言語認識機構の活動開始を示唆する所見が得られた。このように人工内耳は臨床的に有用であるとの結果があるのみならず、実際に大脳聴覚領野、聴覚連合野の活動が上昇が得られる事が確認され、基礎的にも有用である事が認められた。
２型糖尿病膵島アミロイドの病因解析とそれを標的とした新規治療法の開発

2型糖尿病の膵島アミロイド沈着について検討した。アミロイド沈着は欧米人では90%以上の患者にみられるが、日本人では28%と低く、膵島内占有面積も17.5%と軽度であった。アミロイド沈着はBMI高値群で頻度が高く、インスリン抵抗性と関連し、今後わが国でも頻度が高くなる可能性がある。アミロイド沈着群では、非沈着群に比し、より高度の膵β細胞容積の減少がみられ、アミロイドがβ細胞の脱落を促進していることが示された。さらに、アミロイド沈着は活性化マクロファージの浸潤を伴い、催炎症反応によってβ細胞の脱落を促進している可能性が示された。この機構を制御することは新しい糖尿病治療の標的となるものと考えられる。(研究の目的)2型糖尿病の特徴的病理所見として膵島アミロイド沈着がいわれているがその意義は不明のままである。今回、アミロイド沈着の機序、意義を明らかにし、それに基づく新しい糖尿病発症、進展抑制に供する治療法を探索した。とくに、アミロイド沈着とβ細胞脱落との相関や、炎症反応との関連を検討し、アミロイド沈着がいかに膵島病理変化に影響を与えているかを評価した。(研究方法と結果)1.ヒト2型糖尿病の膵島アミロイドの検討。日本人2型糖尿病118例を用い、Thioflavin染色を用い膵島アミロイド沈着の頻度、程度を形態計測法を用いて評価した。その結果、日本人では欧米人に比しアミロイド沈着の頻度は28%(118名中27名)と低く(欧米人では90%以上)、またその程度も軽かった(膵島内平均17.5%)。2.臨床病態とアミロイド沈着の関連の検討。アミロイド沈着群は有意にBMI高値であり、肥満、インスリン抵抗性がアミロイド沈着と関連した。3.アミロイド沈着と膵島β細胞容積との相関の検討。免疫4重染色切片を用い、膵島α、β、δ、PP細胞の形態計測を施行した。糖尿病アミロイド沈着群では非沈着群に比しより高度のβ細胞脱落がみられ、アミロイドがβ細胞脱落を促進していることが示された。またα細胞容積もアミロイド沈着群でより高度の減少を示した。4.アミロイドの膵島催炎症作用の検討。アミロイド沈着と膵島内マクロファージ浸潤の関連を検討する。アミロイド沈着膵島では高度の活性化マクロファージの浸潤を認め、催炎症反応によりβ細胞脱落が促進されると考えられた。(結論)今回の研究から、膵島アミロイド沈着はインスリン抵抗性と関連し、より高度のβ細胞脱落をその催炎症反応によってもたらすものと考えられた。この機構の抑制が新しい糖尿病治療の方向性となる可能性がある。ヒト2型糖尿病膵島での最も特徴的な病理所見としてアミロイド沈着がある。このアミロイド沈着は膵島β細胞からインスリンとともに細胞外に分泌されるアミリンというペプチドからなっている。膵島アミロイド沈着と糖尿病の特徴であるβ細胞脱落との関連についてはいまだ不明のままである。そこで、日本人2型糖尿病膵島でのアミロイド沈着の実態について、これまで蓄積された糖尿病剖検症例の膵49例、対照として非糖尿病50例を病理学的に観察した。免疫4重染色を用いて、膵島占有容積比(Vi)、膵島β、α細胞占有容量比(Vβ,Vα)等について検討した。その結果、日本人2型糖尿病でのVβは対照非糖尿病に比して有意の減少を示した。とくに、アミロイド沈着のない症例ではVβの軽度減少に留まっているが、アミロイド沈着のある例では、Vβの高度減少を示した。すなわち、アミロイド沈着がβ細胞死を促進し、β細胞量の減少に拍車をかけている病態が示された。次に、アミロイド沈着膵島とアミロイド沈着のない膵島とを比較検討した。アミロイド沈着にはアポプロテインEの蓄積が高度であり、同時に膵島内でのマクロファージ浸潤を高度に伴っていた。このことは、脂質代謝異常がβ細胞脱落を促進すること、また膵島内での催炎症反応を亢進させ、究極的なβ細胞脱失をもたらすことを考えさせた。実際、マクロファージ浸潤の高度な膵島では、残存β細胞での酸化ストレス誘導細胞傷害マーカーであるγH2AX発現を高度に認めている。確認のため、剖検膵パラフィン標本からマイクロダイセクションによりDNA, RNA抽出を試みサイトカインmRNA発現のRT-PCRを試みたが、これまでRNA変性のため成功していない。DNA採取は一部の症例で可能であり、今後、β細胞死、β細胞再生因子の遺伝子のエピジェネティックな変化の検討する予定である。

2型糖尿病での剖検例を用いたアミロイド沈着の意義については、膨大な標本と詳細な形態計測結果から、当初予想したように膵島β細胞傷害に促進的に作用することが示された。また、そこでは局所におけるマクロファージを介した催炎症反応が重要な役割をもつことも示され、アミロイドのβ細胞傷害機構の概要は説明可能となった。欧米の文献との比較では、わが国での2型糖尿病でのアミロイド沈着は軽微に留まっていた。しかしながら、最近の傾向では、わが国でも次第にアミロイド沈着例が増加している傾向がある。この点も、はっきりとした数値で表現する必要性が求められている。分子機構をさらに明らかにする目的、また新規治療法へのアプローチのためにはヒト糖尿病から動物モデルへのトランスレーションを試み、実験的治療を試みる必要がある。そのためには、現在勢力をそそいで実施している、膵島マイクロダイセクションによってヒト2型糖尿病での主要な分子変化を、さらに明らかにする必要がある。また、アミロイド沈着のみられない膵島でもβ細胞脱失はみられることから、その違いについても検討する必要がある。1.ヒト2型糖尿病でのアミロイド沈着がもたらす膵島催炎症反応の病理学的解析:アミロイド沈着により膵島では催炎症反応が亢進する。その内容をさらに明らかにするため、M1,M2マクロファージに種類、リンパ球サブセット同定など、「2型糖尿病での膵島炎」病理をより体系化する。また、これらの炎症反応とβ細胞脱落との相関について検討する。2.2型糖尿病膵島での炎症反応とβ細胞脱落との相互関連の分子解析:ヒト2型糖尿病アミロイド沈着例を欧米でのBMI高値、脂質異常のあるアミロイド沈着例と比較検討し、アポEの意義、マクロファージ機能との関連をみる。またβ細胞傷害のレベルをマイクロダイセクションによって、サイトカインmRNA発現、あるいは膵β細胞増殖、傷害因子遺伝子(p16, p52 pdx-1 etc)についてメチル化などエピジェネティック変化について検討する。3.2型糖尿病動物モデルGKラットを用いた膵島炎症反応の検討:ヒト2型糖尿病で検討すると同じく、自然発症2型糖尿病モデルであるGKラットを用い、膵島でのマクロファージ、リンパ球サブセット解析、サイトカイン遺伝子発現などを検討する。4.2型糖尿病動物モデルGKラットでの膵島炎抑制による糖尿病治療の試み:膵島炎がβ細胞脱落を促進する可能性は高いことから、膵島での炎症制御による糖尿病への影響をみる。抗サイトカイン薬剤(mTOR阻害薬、SIP薬など)を投与し、耐糖能への影響をみる。また、アミロイドオリゴマー抗体を投与し、膵島病変が改善するかをみる。該当なし
口腔顔面領域の慢性疼痛に対するテーラーメイド治療に向けた遺伝的リスク予知法の開発

口腔顔面領域の疼痛を主徴とする疾患は少なくないが,圧倒的に発症頻度の高い疾患は顎関節症である.従来,診断および治療が困難な疾患として敬遠されがちであった顎関節症は,臨床エビデンスの確立により近年になってその診断法および治療法が進歩し,ようやく`治せる'疾患になった.その一方で,適切と思われる治療を行っても思うような治療効果が得られない難治性の顎関節症患者がいることも臨床上の事実である.顎関節症患者が治療計画通りに治癒に向かうか,慢性化・難治化するかの分かれ道には,遺伝学的要素が少なからず関連しているとの指摘があるが,その詳細は不明である.本研究は,遺伝学的見地から術前に顎関節症の慢性化のリスクを予知する方法の探索を試みることを目的とする.平成29年度は,遺伝学的アプローチにおいて,過去に来院した顎関節症患者において症型分類を行い,来院患者の特異性を検討した.その結果,非復位性関節円板転移が全体の35.7%を占め,非復位性関節円板転位において変形性顎関節症を随伴しているものが多い傾向が認められた.さらに,82名の若年成人を対象に起床時の顎・頭部の痛み・口渇感をvisual analog scaleで評価し,さらに睡眠検査の結果との関連を調べた.VASで10mm以上をカットオフとしたところ,7%が顎の痛みを,9%が起床時に頭部の痛みを、73%が口渇感を訴えた.全体的な睡眠の状態は正常範囲内と考えられたが,軽度の頭の痛みと口渇感を有する被験者と,そうでない群と比較すると,Chicago criteriaで判定した無呼吸低呼吸指数は高い傾向を示した.また,これまでに睡眠検査を実施した5名の慢性的な顎関節症患者の睡眠は,質や安定性が低い傾向を認めた.また,バイオロジー的アプローチにおいて,動物実験計画について倫理委員会からの承認を受け,セットアップまで行っている.現在,来院患者の症型分類を含めた特異性を探索しているいっぽう,口腔粘膜試料を採取するにあたり,ヒトに関するゲノム研究のため,倫理委員会の承認を得る必要があるが,その承認が遅れている.また,動物モデルにおいても,三叉神経節からの神経細胞の分離培養の手法と神経細胞の適切な培養方法にさらなる検討が必要であるため.今後は,引き続き来院患者のフェノタイプを含めた特異性の探索を進めるとともに,早急にヒト倫理委員会から承認を得て,口腔粘膜試料の採取を進めて遺伝学的アプローチを進めていく.バイオロジー的アプローチでは,ラット三叉神経節由来神経細胞を用いた慢性疼痛評価モデルの確立を目指していくが,モデルの確立にはまだ時間を要するため,遺伝学的アプローチを優先して行っていく.口腔顔面領域の疼痛を主徴とする疾患は少なくないが,圧倒的に発症頻度の高い疾患は顎関節症である.従来,診断および治療が困難な疾患として敬遠されがちであった顎関節症は,臨床エビデンスの確立により近年になってその診断法および治療法が進歩し,ようやく`治せる'疾患になった.その一方で,適切と思われる治療を行っても思うような治療効果が得られない難治性の顎関節症患者がいることも臨床上の事実である.顎関節症患者が治療計画通りに治癒に向かうか,慢性化・難治化するかの分かれ道には,遺伝学的要素が少なからず関連しているとの指摘があるが,その詳細は不明である.本研究は,遺伝学的見地から術前に顎関節症の慢性化のリスクを予知する方法の探索を試みることを目的とする.平成29年度は,遺伝学的アプローチにおいて,過去に来院した顎関節症患者において症型分類を行い,来院患者の特異性を検討した.その結果,非復位性関節円板転移が全体の35.7%を占め,非復位性関節円板転位において変形性顎関節症を随伴しているものが多い傾向が認められた.さらに,82名の若年成人を対象に起床時の顎・頭部の痛み・口渇感をvisual analog scaleで評価し,さらに睡眠検査の結果との関連を調べた.VASで10mm以上をカットオフとしたところ,7%が顎の痛みを,9%が起床時に頭部の痛みを、73%が口渇感を訴えた.全体的な睡眠の状態は正常範囲内と考えられたが,軽度の頭の痛みと口渇感を有する被験者と,そうでない群と比較すると,Chicago criteriaで判定した無呼吸低呼吸指数は高い傾向を示した.また,これまでに睡眠検査を実施した5名の慢性的な顎関節症患者の睡眠は,質や安定性が低い傾向を認めた.また,バイオロジー的アプローチにおいて,動物実験計画について倫理委員会からの承認を受け,セットアップまで行っている.現在,来院患者の症型分類を含めた特異性を探索しているいっぽう,口腔粘膜試料を採取するにあたり,ヒトに関するゲノム研究のため,倫理委員会の承認を得る必要があるが,その承認が遅れている.また,動物モデルにおいても,三叉神経節からの神経細胞の分離培養の手法と神経細胞の適切な培養方法にさらなる検討が必要であるため.今後は,引き続き来院患者のフェノタイプを含めた特異性の探索を進めるとともに,早急にヒト倫理委員会から承認を得て,口腔粘膜試料の採取を進めて遺伝学的アプローチを進めていく.バイオロジー的アプローチでは,ラット三叉神経節由来神経細胞を用いた慢性疼痛評価モデルの確立を目指していくが,モデルの確立にはまだ時間を要するため,遺伝学的アプローチを優先して行っていく.
新規Myc結合蛋白質のがん抑制遺伝子としての機能解析

c-Mycがん遺伝子に結合するLeucine Zipperを持つ新規因子Eigを単離し、その生理機能を解析した。1)Myc-Max複合体形成のEigによる阻害を、大腸菌で作成したMyc、Max、Eigを用いてゲルシフトアッセイで解析した。GST-Mycにin vitretranscription-translationでラベルを入れて作成した蛋白質の結合実験も併せて行い、結合が確認できた。2)次に誘導発現した細胞と増殖している細胞からの核抽出液でMyc-Eig、Myc-Max、Max-Max、Mad-Max等の複合体形成とその阻害をIP-westernで調べた。ゲルシフトアッセイも試みた。3)上記の細胞にE-boxを持ったプロモーター遺伝子をレポーターとして導入し転写活性化を調べ、活性が上がることが確認できた。4)他のMyc結合因子Max、Mizl、Nmi、YY-l、p107、Binl、TBPとの競合性や相乗効果を解析したが、効果は観察されなかった。5)種々の癌細胞でのEigの発現量の減少やEig分子の欠失や変異の有無を解析したが優位な差異は見いだされなかった。6)Eigのリン酸化による複合体形成やtransformationに及ぼす効果を解析した。JNKp38、ERKによってEigがリン酸化された。in vivoで実際にリン酸化されているかどうか^<32>Pラベルした細胞から免疫沈降で調べた。IP-westernにより複合体形成にリン酸化が影響しているかどうか調べた。
ジストロフィン類似蛋白質の発現と病態

重症の筋ジストロフィー症罹患筋ではジストロフィンの欠損を補うと考えられている常染色体由来のジストロフィン類似タンパク質(DRP)が過剰に発現している。DRPはジストロフィンの機能を補うと考えられているので、このDRPの機能や発現量と病態の相関を明らかにすることは極めて重要である。本研究とその第一歩として、DRPの量を解析するためPCR法を検討した。まず、ジストロフィンとDRPの一次構造を比較し、両者の相同性が少いC未端側の配列をもとに2種類のプライマーを作り、これを用いてPCR法でDRPの定量を試みた。同時にジストロフィンやこれらのタンパク質を切断すると思われるカルパインについても同じくPCR法で定量を試みた。基本的な実験条件を検討したところ、DNAは10fg、25サイクル以上で明瞭なバンドが検出できた。この条件を用いて筋ジストロフィー症におけるジストロフィンとDRPおよびカルパインの発現状況を調べた。ジストロフィー症3例では正常コントロールに比べカルパインが明らかに多量に発現していたが、ジストロフィンとDRPについてはコントロールと罹患筋で明確な差は見出されなかった。カルパインが筋ジストロフィー症で多量に発現している事実は極めて興味ある現象で、さらに検体数を増やして定量化を試みている。ジストロフィンとDRPについても同様にさらに検体数を増やし、統計的な取扱いをする予定である。また、実験が行いやすいマウスについても、maxマウスを用いてPCR法、ウエスタンブロフト法でDRPの定量を行っている。