hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人間の筋特性(大きさ・力強さ・しなやかさ)の加齢に伴う変化と身体活動能力との関係

・平成11年度筋形状の加齢変化に関する横断的研究超音波法を用いて上肢(上腕部)および下肢筋(大腿部・下腿部)の筋形状(筋厚、羽状角)を計測した。被験者は健常青年、中高年を含む集団であった。その結果、筋形状の加齢変化は筋によって異なり、萎縮の少ない筋(特に上肢)と多い筋(特に下肢)が存在することが明らかになった。また、全ての筋において、筋厚と羽状角の間に正の相関関係が認められ、筋肥大は羽状角の増加、筋萎縮は羽状角の減少を伴うことが明らかになった。しかし、筋厚と羽状角の変動範囲は筋によって異なり、筋形状の可塑性に筋による違いがあることが示唆された。・平成12年度筋特性の加齢変化に関する研究健常な高齢者男女6名および健常な大学生男女11名について、最大努力で等尺性足関節底屈動作を行ったときの底屈トルクを測定し、電気刺激を用いて最大随意筋活動時の神経系の興奮水準を定量化した。また,下腿三頭筋よりH反射を誘発した。さらに、Bモード超音波法を用いて、腓腹筋内側頭の筋厚と羽状角を、安静時および最大等尺性底屈運動中に測定した。運動中に筋束の短縮が認められたが、これより筋収縮時の腱組織の伸張量を推定した。随意最大トルクと神経系の興奮水準はともに高齢者群が青年群よりも低い値であった。また、H反射はヒラメ筋、腓腹筋ともに高齢者群が青年群を下回った。腓腹筋の筋厚は高齢者群が青年群を下回る傾向であったが有意差はみられなかった。また、筋束長や羽状角にも有意な違いは認められなかった。高齢者群青年群よりも最大随意筋力が低く、これは主として神経系の興奮水準の低下(大脳レベル・脊髄レベル双方で)に起因していることが示唆された。高齢者群の特徴としてどの測定項目にも大きな個人差がみられた。腱組織伸張量に有意差が認められず、腱組織の弾性は加齢によって必ずしも低下するわけではないこと示唆された。・筋形状の加齢変化に関する横断的研究一般成人について、超音波法を用いて上肢(上腕部)および下肢筋(大腿部・下腿部)の筋形状(筋厚、羽状角[pennation angle])を計測した。測定データを申請者らがこれまでに蓄積してきた幼児から青年の横断的データと合わせて、加齢に伴う筋形状の変化について検討した。・最大随意発揮筋力犠牲に関する研究青年被験者について、最大随意筋力発揮レベルを随意筋活動と電気刺激を併用した方法を用いて調べた。刺激強度や持続時間などの条件を調べ、安全性を確認した後、高齢被験者に応用した。その結果、高齢者における筋力低下は神経系の興奮水準の低下よりも筋萎縮の影響の方が大きいことが明らかになった。・筋腱複合体の力学的特性と柔軟性との関係超音波法と筋力計を用いた筋・腱の物理的性質の測定手法を開発した。この手法を青年被験者および高齢被験者に適用し、筋・腱の力学的特性の特徴を明らかにし、柔軟性(間接可動域)との関連性について検討を加えた。得られた結果から、柔軟性の簡便で客観的な評価方法について検討した。

腓腹筋の筋厚は高齢者群が青年群を下回る傾向であったが有意差はみられなかった。また、筋束長や羽状角にも有意な違いは認められなかった。高齢者群青年群よりも最大随意筋力が低く、これは主として神経系の興奮水準の低下(大脳レベル・脊髄レベル双方で)に起因していることが示唆された。高齢者群の特徴としてどの測定項目にも大きな個人差がみられた。腱組織伸張量に有意差が認められず、腱組織の弾性は加齢によって必ずしも低下するわけではないこと示唆された。
構成式を活用したクリープ強度に優れる0.3mass%まで低Ag化したはんだの開発

本研究ではSn-3mass%Ag-0.5mass%Cu(以下SAC305、以下合金組成のmass%は省略)の価格低減を目的とした低Ag化による耐クリープ性の低下を、固溶強化により向上させ、SAC305と同等以上の耐クリープ性を有するはんだ合金の開発を目的としている。本年度は、Sn基二元合金(以下Sn-X合金)の種々の試験条件での流動応力の測定と、昨年度見出したSn-1Bi-0.05Auの低Au化に取り組んだ。Sn-X合金の合金元素は、X=Au、Bi、In、Sb、Gaとした。温度25°C、125°C、真ひずみ速度が1.0×10-41.0×10-2s-1の範囲の複数条件で流動応力を測定した。測定結果から変形機構を解析した結果、当初予想していた転位の上昇運動律速のクリープ変形と考えられたのは、125°Cで一部の合金のみであった。そこで、本年度予定していた積層欠陥の観察は中止した。Sn-2Bi-0.01Au、Sn-3Bi-0.01AuおよびSAC305の糸はんだを試作し、実装基板を製造した。製造した実装基板に-40°C⇔125°Cの熱衝撃を1000サイクル付与した後のクラックの発生率を評価した。その結果、Sn-3Bi-0.01AuがSAC305と同等のクラックの発生率で、Sn-2Bi-0.01AuはSAC305よりもクラックの発生率が高くなった。以上より、低価格でかつSAC305と同等以上の流動応力を有し、熱衝撃試験後のクラックの発生率がSAC305と同等のSn-3Bi-0.01Auを開発することができた。本年度は、Sn-X二元合金におけるXの含有量と耐クリープ性の指標となる流動応力(定常状態での変形応力)の関係を高温引張試験により調査し、低Ag化による流動応力の減少を補完するための最適添加元素の選定を目標にした。最適添加元素は3元素(Bi、In、Sb)の中から選定する計画であったが、研究協力者らと実施した第一原理計算を用いた解析を考慮してAuも追加した。最大固溶限以下の含有量の二元合金を準備し、温度25°C、ひずみ速度0.001s-1で流動応力を測定した結果、Sn-Au合金とSn-Bi合金でSAC305と同等以上の流動応力を示した。特にSn-0.15mass%Auでは、組織観察の結果からAuの固溶強化が強く寄与していると推定された。主たる強化機構が固溶強化であるSn基合金で、SAC305と同等以上の流動応力を示す合金はこれまでに報告されておらず、新規性の高い合金であると考えられた。そこで、Sn-Au合金が特許出願の価値を有するか判断するために、当初計画を変更してはんだ合金としての基本特性(融点、広がり率、高温時効前後の流動応力、組織観察)を調査した。調査結果から「融点と広がり率は実用上問題ない」、「Au添加量が0.05と0.15mass%のSn-Au合金では、高温時効(125°C、500時間)による流動応力の減少がない」ことが明らかになった。高温時効前後の流動応力がほぼ一定というSAC305等の従来の鉛フリーはんだにない特性を有していることから、特許出願することにした(2016年6月末までに出願予定)。本年度は、SAC305と同等の流動応力を有し高温時効(125°C、500時間)前後の流動応力がほぼ一定となるSn-0.15mass%Auを見出すことができた。研究目標の観点からは、SAC305と同等の流動応力を有した上でAgレス化(研究目標では0.3mass%までの低Ag化)まで達成することができた。研究初年度の成果としては十分であると考えている。本年度の当初計画では、低Ag化による流動応力の減少を固溶強化で補完するための最適添加元素を選定するためにSn-Au、Sn-Bi、Sn-In、Sn-Sbの各合金について、6条件(温度25、125°C、ひずみ速度:0. 01、0.001、0.0001s-1)で高温引張試験を実施し、ひずみ速度と流動応力の関係を解析する計画であった。しかしながら、Sn-Au合金のはんだ合金としての基本特性評価を優先したため、最終的には1条件(温度25°C、ひずみ速度0.001s-1)でしか高温引張試験を実施することができなかった。1条件のみであっても「Bi添加は流動応力の上昇に顕著に寄与し、InおよびSbの添加は流動応力の上昇にあまり寄与しない」ことが明らかになり、最適添加元素はBiであると推定できたことから、現在までの進捗状況はおおむね良好と判断した。材料工学今後の課題はSn-Au合金の低価格化であるが、まずはSAC305未満の価格となることを目標とする。目標の達成には、Au含有量を0.15mass%から0.05mass%以下まで低減(低Au化)させる必要があるが、低Au化すると当然流動応力も減少する。そこで、次年度は低Au化による流動応力の減少を元素Yで補完したSn-Au-Y三元系合金の研究を進める予定である。

本年度は、Auを添加した多元系(Sn-Ag-Cu-Au等)の高温引張試験も実施したが、多元系合金ではAu含有量が同量のSn-Au合金よりも流動応力が低くなった。多元系合金中に存在するAuCu系金属間化合物の形成にAuが消費されることにより、Sn相中のAu固溶量が減少することが原因と考えられた。以上の結果から、「多元系合金での固溶強化では合金元素間の相互作用も考慮すべき」という知見が得られた。次年度はこの知見を踏まえて、Sn-Au-Y合金におけるAuとYの相互作用をあらかじめ第一原理計算により解析し、Auとの相互作用が強い元素を除外して合金設計することで効率的に実験を進めたいと考えている。また、今年度の高温引張試験でSAC305より高い流動応力を示したSn-Biおよび今年度計画していたSn-In、Sn-Sbの各二元合金については、次年度以降に詳細調査を実施する予定である。本年度は高温引張試験により流動応力の測定を実施したが、試験片作製にかかる経費が高いうえ、1試料で1データしか取得できないことがわかった。そこで、次年度からは試験片形状が単純で作製費を抑制でき、かつ1試料で複数データを取得できる圧縮試験を導入し、効率的な研究推進を目指す。
確率的生成モデルの合成による情報アライメントの研究

本研究は潜在トピックモデルを用いた情報の多様な分析法の構築を目的とし、情報に付与された時間や情報間の関連性も考慮した分析モデルを構築した。まず、時間情報とテキスト情報を同時に用いるために、文書にタイプスタンプを付与し、テキストとタイムスタンプを同時に生成するトピックモデルを考案した。さらに論文の引用のように相互にリンクされた文書を生成するトピックモデルに拡張した。本研究の応用として、研究者推薦システムを試作し、多様な情報を活用することにより、共同研究者の推薦精度の向上をはかれることを実験的に示した。本研究はテキストの構造情報および時間情報を考慮した情報アライメント法を構築するとともに利用者の利便性を高めるpush型の情報システムへの適用を通してその有効性を評価することを目的としている。本年度は、テキストの時間情報を活用するアライメントモデルの研究を行った。ここでは、テキストの特徴を比較的少数の潜在トピックを用いて表現することによって、効果的にテキスト情報を活用することを目指している。テキストの背景にあるトピックは時間とともに大きく変化することが予想される。そこでトピックの集合はすべての時間に共通であるが、その流行は時間とともに変化すると考えてモデルを構築した。このモデルはトピックの比率を表す多項分布と、トピックと実際のテキスト中に現れる語との関係を表す多項分布を用いて構成される。ここで、トピックの比率を表す多項分布を時間の関数と考えモデルのパラメタを推定するベイズ推定法を開発した。学術論文や新聞記事などのテキストを用いて評価実験を行い、確率モデルの評価指標の一つであるperplexityを用いて他のモデルと比較をしたところ、高いperplexityを持つモデルが得られることが実験的に示された。潜在トピックモデルの情報推薦システムへの適用を図った。推薦システムでは、利用者の嗜好性を表すratingデータより、各利用者のモデルを得る必要がある。しかし、利用者から得られるratingのデータは非常に限られており、結果としてモデルの推定に利用できるデータには多くの欠損値が含まれることになる。そこで、比較的少数の潜在トピックを用いることによって、限られたデータから各利用者の嗜好性の特徴を得ることを試みた。映画のデータを用いた評価実験によって、潜在トピックは特にrating数が少ない場合に他の方法と比較して効果的な利用者の特徴が得られることを示した。平成24,25年度は、昨年度検討を行った時間情報を活用するアライメントモデルを効率良く推定するための並列処理アルゴリズムの研究を行った。GPUを用いた並列推定アルゴリズムを実装し、学術論文で論じられているトピックの変遷を抽出する実験を行ったところ、単一プロセスでの処理と比較して100倍程度の高速化をはかれることがわかった。また、文書要約を目的としたニュース記事のトピックおよび主題検出問題に取り組み、語の出現頻度の時間変換に基づいたトピック抽出法を考案した。push型情報システムとして平成23年度に引き続き情報推薦システムへの応用を試みた。情報推薦システムでは、利用者とアイテムの2種類のデータを中心に利用者の嗜好という観点からその相互関連性を抽出することが必要になる。平成24,25年度は、利用者、アイテムそれぞれに潜在トピックを用い、それぞれの特性をトピック集合上の確率分布として表すモデルを提案した。これにより限られたデータから多数の利用者とアイテムの関係性を記述することが可能になる。推薦システムでは、利用者とアイテムの組が与えられたときに、利用者がアイテムに与える評価スコアを予測することが必要になる。平成24,25年度は潜在トピックの確率分布から多項分布および非線形回帰分析を用いてスコアに変換する統計モデルを導入した。映画の推薦システムの評価に用いられるコーパスを用いてその効果を比較したところ、スコア予測精度はこの変換モデルにはあまり依存しないことが判明した。本研究はテキストの構造情報および時間情報を考慮した情報アライメント法を構築することを目的する。本研究では情報アライメントを実現するために確率的なモデルを用いるが、問題に適したモデルを求める作業は、これまで主に研究者や技術者の経験に基づいてアドホックに定義されることが多かった。本研究では個別モデルの構築からモデル構築法へ視点を変えることによって、系統的なモデル設計法の実現を目指す。本研究で用いる潜在トピックモデルは、テキストなどの離散的な情報を扱うことが多い。一方、本研究の主要な応用である推薦システムでは利用者の評価スコアなどの連続値も扱う必要がある。これまでも、実数値を扱う潜在トピックモデルの研究は行われてきたが、本研究では回帰分析とトピックモデルの融合を試みた。具体的には、support vectorregressionと利用者およびアイテムを生成する潜在トピックモデルを組み合わせる方法を考案し、映画に関する大規模評価用コーパスを用いた評価実験を行った。評価スコアの予測精度については若干ではあるが性能向上をはかることができた。

次に、学術情報固有の課題として、この研究の成果を共同研究者の推薦問題に応用した。この研究では、研究者が新たな研究をスタートする際に適切な共同研究グループを推薦することを目的とした。研究者および研究グループがこれまでに発表した論文から潜在トピックを抽出し、研究者および研究グループ間の特徴の類似度に基づいて推薦を行うものである。このモデルは、論文に含まれるテキスト情報だけでなく、共著ネットワークも用いた点に特徴がある。大規模学術論文データセットを時間軸に沿って2つのグループに分割し、古いデータセットでモデル推定し、新しいデータセットにおける共著の予測を行ったところ共著ネットワークおよび研究者の所属情報が推薦に有効であることがわかった。26年度が最終年度であるため、記入しない。情報工学26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度計画していたアライメントモデルの構築の課題、特に、時間の情報を活用したモデルについては、当初計画どおりにモデルの構築を行うことができた。また、push型の情報システムへの応用として、推薦システムをとりあげ、その課題の一つである欠損値を補うのに提案の枠組みが有効であることを示すことができ、この点についても計画通りに研究を進めることができた。評価に当たっては、当初計画以上に大規模データを収集することが必要であることが判明したため、平成24年度もデータの収集を継続した。評価用実験データの収集に当初の計画以上の時間を要したため研究計画に遅れたが生じたが、平成25年度に繰越すことによって当初の研究目標を達成した。平成23年度と同様に、基本的なモデルの構築・展開とプッシュ型情報システムへの応用を通した評価を研究分担者とともにすすめる。データの収集、評価実験については、大学院学生等による研究補助を強化する。最終年度の取り纏めに向けて、これまで行ってきた研究を統合し、push型情報提供システムを試作する。
微小粒子は、関節リウマチの形質細胞様樹状細胞を刺激し自然免疫反応を引き起こすか

内因性物質の微小粒子は種々の細胞に作用し、リウマチ性疾患や、感染、心疾患、血栓症の病態形成に深く関与するとされる。本研究ではリウマチ性疾患の病態形成に深く関与する形質細胞様樹状細胞に対し、微小粒子がどのように作用するか検討した。ヒト唾液腺細胞株にアポトーシス(自己細胞死)を誘導し、微小粒子を遠心分離法により抽出した。抽出した微量粒子を形質細胞様樹状細胞と反応させ、Toll様受容体発現をqRT-PCR、ELISA法により測定した。Toll様受容体の発現は、微小粒子の添加で約2-3倍に増加した。微小粒子は形質細胞様樹状細胞を刺激し、Toll様受容体の発現を増加させた。リウマチ性疾患患者から採取したapoptotic bodiesと微小粒子をそれぞれ形質細胞様樹状細胞の細胞株、GEN2.2から継代した細胞と共培養し、その上清を経時的に採取し、炎症性サイトカインであるTNF、IL-6、IL-8、抑制系サイトカインであるIL-4、IL-10活性をサンドイッチ法によるELISA (Quantikine, R&D)により測定した。炎症性サイトカインであるTNF-αはapoptotic bodies添加により10倍、微小粒子添加により18倍であった。IL-6は、apoptotic bodies添加により24倍、微小粒子添加により65倍であった。また、生物学的製剤(抗TNF製剤,抗IL-6受容体製剤)使用と非使用群の関節リウマチ滑膜組織におけるtoll様受容体陽性細胞の局在とその発現様式を明らかにした。微小粒子とtoll様受容体の反応に代表される一連の自然免疫反応が、生物学的製剤投与後も関節リウマチ滑膜組織において炎症が残存していることに関与している可能性が示された。内因性物質の微小粒子は種々の細胞に作用し、リウマチ性疾患や感染、血栓症の病態形成に深く関与するとされる。最終年度は、リウマチ性疾患の病態形成に深く関与する形質細胞様樹状細胞(pDC)に対し、ヒト唾液腺細胞株から分離した微小粒子がどのように作用するか検討した。ヒト唾液腺細胞株にアポトーシスを誘導し、アポトーシス小体(AB)と微小粒子を遠心分離法により抽出した。遠心法は、1) 750 rpm、10分間、2) 1,500 rpm、10分、3) 3,000 rpm、10分、4) 11,500 rpm、20分、5) 242,000 rpm、10分の順に行った。1)と2)により、死細胞と大きな細胞片が除去され、3)の遠心後の沈査内は、AB-rich (P1)となった。4)により沈査内はABと微小粒子(P2)となり、5)により沈査内は微小粒子-rich (P 3)となった。抽出したP1-3をpDCと反応させ、Toll-like receptor (TLR)発現をqRT-PCR、ELISA法により測定した。TLR7の発現は、P1添加によりコントロール群の2.1倍、P3添加で2.5倍に増加した。P2では、増加しなかった。TLR9は、P1添加によりコントロール群の4.2倍、P2添加で11.6倍、P3添加で3.9倍に増加した。昨年度までに、生物学的製剤(抗TNF製剤,抗IL-6受容体製剤)使用と非使用群の関節リウマチ滑膜組織におけるTLR陽性細胞の局在とその発現様式を明らかにした。pDCsを刺激し、TLR 7、TLR 9の発現を増加さた微小粒子によっておこる自然免疫反応が、生物学的製剤治療後も関節リウマチ滑膜組織における慢性炎症の残存に関与している可能性を示した。関節リウマチ微小粒子と形質細胞様樹状細胞を共培養し、サイトカイン産生を計測できたこと。生物学的製剤使用と非使用群の関節リウマチ滑膜組織におけるtoll様受容体陽性細胞の詳細な検討が行えたことから、おおむね順調に進展していると思われる。関節リウマチ患者の関節液から微小粒子を採取し、その同定を行うことができました。また、関節リウマチ患者の関節液、末梢血、健常人末梢血からFicoll-Paquによりmononuclear cellを分離し、plasmacytoid DC (pDC)を採取できたことより、おおむね順調に進展していると考えます。今後、微小粒子により刺激された形質細胞様樹状細胞におけるtoll様受容体の発現を確認し、サイトカインプロファイル、関節リウマチの疾患活動性、採取した滑膜組織における滑膜炎のグレードとの関連を詳細に検討する。

自己細胞のアポトーシスやネクローシスによって生成する内因性物質、微小粒子(microparticle)を関節リウマチ患者から採取した形質細胞様樹状細胞に反応させ、微小粒子がどのように作用するかその反応機構を明らかにします。本年度余剰額50円は、購入物品の予算の関係上発生しました。本年度余剰額50円は、次年度計画にあわせて使用します。該当なし
構造物の振動を利用した能動的音響制御

まず,実験装置としてL字形の金属製ダクト(断面が一辺200mmx200mmの正方形,入り口からコーナーまで1000mm,コーナーから出口まで2810mm)を試作した.ダクトの入り口に騒音源としてラウドスピーカーを置き,ダクト壁(厚さ10mm)の一部(3カ所)に開口部を設け,そこにステンレス製薄板(厚さ0.5mm)をボルトにより固定する.この薄板の振動を加速度計によって測定することで,ダクト内部の音場を検出する.また,板を加振することで制御音源として用いる.3カ所の薄板は,入り口から出口に向かって,入力センサ,制御音源,誤差センサの順である.実験装置の振動特性および,ダクト内部の音響特性を測定し,有限要素法,境界要素法の解析結果と比較したところよく一致した.さらに,構造系と音響系の連成解析も行ったところ,薄板の固有振動数付近では,連成の影響が無視できないことがわかった.これらの,実験および解析の結果から得られた伝達特性を用いて,音響制御のシミュレーションおよび実験を行った.本研究課題に関連して新たに,周波数領域での適応アルゴリズムを考案し,シミュレーションを行ったところ,従来広く用いられているFiltered-XLMSアルゴリズムに比べ,1.計算量が少ない2.ステップパラメータの選定が不必要である3.初期収束性に優れているという利点がある一方で,1.最終的な収束が若干劣る2.ハウリングの影響を受けやすいといった欠点も有していることがわかった.このことは,実験的にも確認し,欠点の1.についてはそれほど大きな差がないこと,2.については十分な対策が必要であることがそれぞれわかった.今後は,アルゴリズムに改良を加えることで,ハウリングの対策が可能であるかどうかと,ハードウェア的にハウリングを回避することについての検討を行う.まず,実験装置としてL字形の金属製ダクト(断面が一辺200mmx200mmの正方形,入り口からコーナーまで1000mm,コーナーから出口まで2810mm)を試作した.ダクトの入り口に騒音源としてラウドスピーカーを置き,ダクト壁(厚さ10mm)の一部(3カ所)に開口部を設け,そこにステンレス製薄板(厚さ0.5mm)をボルトにより固定する.この薄板の振動を加速度計によって測定することで,ダクト内部の音場を検出する.また,板を加振することで制御音源として用いる.3カ所の薄板は,入り口から出口に向かって,入力センサ,制御音源,誤差センサの順である.実験装置の振動特性および,ダクト内部の音響特性を測定し,有限要素法,境界要素法の解析結果と比較したところよく一致した.さらに,構造系と音響系の連成解析も行ったところ,薄板の固有振動数付近では,連成の影響が無視できないことがわかった.これらの,実験および解析の結果から得られた伝達特性を用いて,音響制御のシミュレーションおよび実験を行った.本研究課題に関連して新たに,周波数領域での適応アルゴリズムを考案し,シミュレーションを行ったところ,従来広く用いられているFiltered-XLMSアルゴリズムに比べ,1.計算量が少ない2.ステップパラメータの選定が不必要である3.初期収束性に優れているという利点がある一方で,1.最終的な収束が若干劣る2.ハウリングの影響を受けやすいといった欠点も有していることがわかった.このことは,実験的にも確認し,欠点の1.についてはそれほど大きな差がないこと,2.については十分な対策が必要であることがそれぞれわかった.今後は,アルゴリズムに改良を加えることで,ハウリングの対策が可能であるかどうかと,ハードウェア的にハウリングを回避することについての検討を行う.
第一原理分子動力学計算を用いた白金族希少元素フリー耐熱コーティングの開発

第一原理分子動力学法で化合物の添加による界面における誘起反応を評価し、白金の添加により界面の結晶構造が大きく変化することがわかった。特に結晶構造が添加元素の価電子濃度に大きく依存することを証明し、この研究成果はMaterials Research Innovations誌に掲載されることになった。さらに、火山灰と反応させる強い結合エネルギーを持つ酸化アルミニウム系化合物を用い,遮熱コーティングの損傷機構を深く解明し,今まで防止できなかった火山灰の高温融解による遮熱コーティング材への浸透を融点制御機構によって,火山灰がエンジンの燃焼温度まで安定な固体として存在できることを証明した。発電用ガスタービン及び航空機エンジンの熱効率向上によるCO2削減に最も期待される次世代の耐熱コーティング材にPt、Ir、Re、Ruなどの白金族希少元素を添加することにより耐酸化性を著しく向上させることは近年の傾向である。しかし、特定の地層にppmオーダーしか含まれない白金資源の採掘には、大きな環境破壊が伴い、自給率が乏しい日本にとって、基幹産業を支える高付加価値な部材の原料供給リスクという問題がある。本研究では、現実に近い高温酸化界面(Ni,Pt)3Al/Al2O3のモデルを構築し、第一原理分子動力学法に基づく白金族元素添加の効果を解析すると共に、実験を行い酸化界面において白金族元素と同様な誘起反応が再現できる代替元素の探索を行っている。研究代表者は第一原理計算プログラム採用し、NoseーHoover法に基づいて化合物の添加による界面における誘起反応を評価し、白金の添加にり(Al原子をPt原子と置換する)界面の結晶構造が大きく変化する。特に結晶構造が添加元素の価電子濃度に大きく依存することが分かってきた。価電子が原子間で共有され、原子と空孔などの結合エネルギーの源であり、酸化に必要とされる原子の拡散は結合エネルギーに強く依存することから、価電子濃度が高いほど、結合エネルギーが大きく、原子の拡散現像が遅くなり、酸化物の成長を抑えることができる。この材料の高温特性を決める稀金属及び白金資源の役割を理解し、価電子濃度などの構築による代替元素が創出されると、稀金属及び白金資源の完全代替材料や使用量の大幅低減技術開発を加速することができ、大きな学術的な波及が確立できる。発電ガスタービンやジェットエンジンの運航時の高効率化で、大幅に燃料消費抑制、CO2排出削減の両観点から、従来よりも耐酸化性の高いコーティングが求められ、希金属・白金元素を更に添加することが要求されている。代替材料の最適な組成を決定する。材料の高温特性を決める稀金属及び白金資源の役割を理解し、価電子濃度などの構築による代替元素が創出されると、稀金属及び白金資源の完全代替材料や使用量の大幅低減技術開発を加速することができ、大きな学術的な波及が確立できる。研究代表者はNoseーHoover法に基づいて、第一原理分子動力学法で化合物の添加による界面における誘起反応を評価し、白金の添加にり(Al原子をPt原子と置換する)界面の結晶構造が大きく変化する変わる。白金系耐熱機能コーティングに比べてHf、Pt、Irなどの高価な金属の使用量の大幅低減したコストパフォーマンスの高い新たなコーティング材料が実用化すれば、このような従来の先端コーティング材料を民間産業に応用し、その普及による燃費向上・CO2削減効果を拡大させることが可能となる。航空機エンジンの熱効率向上に最も期待される次世代の遮熱コーティング材に白金族希少元素を添加するによりエンジンの耐熱能力を著しく向上させることは近年の傾向である。本研究では、可能な限り現実に近い高温酸化界面(Ni,Pt)3Al/Al2O3のモデルを構築し、第一原理分子動力学法に基づく白金族元素添加の効果を解析すると共に、実験を行い酸化界面において白金族元素と同様な誘起反応が再現できる代替元素の探索を行う。この新たな計算科学的手法を用いて、対象とする代替元素の組成を検証し、有効と判断された代替材料について更に実証試験を行う。これによって白金族希少元素を含有しないコーティング材を開発し、資源、環境問題の解決に寄与することを目指す。従来、他の材料分野に比べ、巨視的な視点で研究されている材料の高温特性を決める白金族希少元素の役割を高い信頼性が確認された第一原理分子動力学計算法を用いて電子レベルでより深く解明し、価電子濃度の観点から有効と計算された材料のみ、実験で検証し、代替材料が創出されると、大きな学術的な波及効果がある。発電ガスタービンやジェットエンジンの運航時の高効率化で、大幅に燃料消費抑制、CO2排出削減の両観点から、従来よりも高いガス燃焼温度が求められ,高温部品を高温の燃焼ガスから守るために用いられる欧米で開発された耐熱コーティング材(GE:Pt-Al, RR:Pt-diffusion)に白金族希少元素を更に添加することが要求されている。

本研究では、可能な限り現実に近い高温酸化界面(Ni,Pt)3Al/Al2O3のモデルを構築し、第一原理分子動力学法に基づく白金族元素添加の効果を解析すると共に、実験を行い酸化界面において白金族元素と同様な誘起反応が再現できる代替元素の探索を行う。代替元素の探索の指標として、価電子濃度(電子の足し算の性質)を用いる。これは、元素の化学反応性は原子内の核外電子の状態で決まるという理論に基づいており、原子をいくつか組み合わせた化合物は、白金族元素と相似の化学的な性質をもつと考えられる。研究代表者はNoseーHoover法に基づいて、第一原理分子動力学法で化合物の添加による界面における誘起反応を評価し、白金の添加により界面の結晶構造が大きく変化することがわかった。特に結晶構造が添加元素の価電子濃度に大きく依存することを証明し、この研究成果はActa Materialia、Materials Research Innovations誌に掲載されることになった。さらに、第一原理分子動力学法で火山灰と強い結合エネルギーを持つと予測された酸化アルミニウム系化合物を遮熱コーティングシステムの一部として作製し、今まで防止できなかった火山灰の高温融解による遮熱コーティング材への浸透や腐食などを融点制御機構によって、火山灰がエンジンの燃焼温度まで安定な固体として存在できることを証明した。第一原理分子動力学法で化合物の添加による界面における誘起反応を評価し、白金の添加により界面の結晶構造が大きく変化することがわかった。特に結晶構造が添加元素の価電子濃度に大きく依存することを証明し、この研究成果はMaterials Research Innovations誌に掲載されることになった。さらに、火山灰と反応させる強い結合エネルギーを持つ酸化アルミニウム系化合物を用い,遮熱コーティングの損傷機構を深く解明し,今まで防止できなかった火山灰の高温融解による遮熱コーティング材への浸透を融点制御機構によって,火山灰がエンジンの燃焼温度まで安定な固体として存在できることを証明した。Ni-Al-(0%, 5%, 10%, 15%Pt)三元系材料を評価し、白金元素の添加により、生成した酸化層のミクロ組織から界面の原子配列至るまで、耐酸化性機能向上メカニズムを解明してきた。そして、繰返し酸化試験でトップコート/基材界面の密着性、およびコーティングシステムの耐久性も調査しました。第一原理分子動力学シミュレーションの結果では、白金の添加により(Al原子をPt原子と置換する)界面の結晶構造が大きく変化する。高温酸化界面(Ni,Pt)3Al/Al2O3の密着性などの変化も計算し、酸化界面における添加元素(白金)の誘起反応を解明してきた。特に結晶構造が添加元素の価電子濃度に大きく依存することが分かってきた。この研究成果はMaterials Research Innovations誌に掲載されることになった。
肺気腫におけるテロメラーゼ解析と新規治療への応用

慢性閉塞性肺疾患(COPD)は,喫煙などの有害物質による肺胞マクロファージを中心とした持続炎症が特徴である.我々はCOPDにおける肺胞細胞のtelomerase解析を行い,慢性炎症との関与を検証した.喫煙肺気腫マウスにおいて,肺胞マクロファージではtelomerase活性が上昇しtelomere短縮が抑制されて,II型上皮細胞ではtelomerase活性の低下が確認された.また,肺胞マクロファージにおけるTERT発現が上昇していた.喫煙により,肺胞マクロファージではtelomerase活性の上昇により細胞寿命の延長が確認され,COPDにおける慢性持続炎症の一因と考えられた.本研究では肺気腫モデルマウス及びCOPD患者の肺胞マクロファージでのテロメラーゼ活性を解析し,COPDの慢性炎症のメカニズムを検証しさらにはテロメラーゼ活性阻害剤を用いた新たな治療法の開発を検討することを目的としている.慢性閉塞性肺疾患(COPD)は肺の炎症反応による進行性の気流制限を呈する疾患である.COPDの病態は肺胞マクロファージを中心とした気道・肺実質・肺血管構造における炎症反応である.喫煙の持続により,肺胞上皮細胞や血管内皮細胞ではテロメラーゼの活性が抑制され細胞老化に至る.COPDにおける肺胞マクロファージは寿命が延長して肺胞内に停滞する期間が長く,慢性炎症の原因となると考えられている.また,動脈硬化領域でも,動脈硬化巣のマクロファージにおけるテロメラーゼ活性が高く,動脈硬化の進行に関与していると報告されている.また,telomerase reverse transcriptase(TERT)の誘導がマクロファージ自体の老化を抑制すると報告されている.COPDでは同じ肺胞内で細胞の種類により喫煙による影響が異なり,肺胞マクロファージのテロメラーゼ活性を解析することで,持続する慢性炎症と病態の進行を解明できる可能性が期待される.本研究では肺気腫モデルマウス及びCOPD患者の肺胞マクロファージでのテロメラーゼ活性を解析し,COPDの慢性炎症のメカニズムを検証しさらにはテロメラーゼ活性阻害剤を用いた新たな治療法の開発を検討することを目的としている.慢性閉塞性肺疾患(COPD)は肺の炎症反応による進行性の気流制限を呈する疾患である.COPDの病態は肺胞マクロファージを中心とした気道・肺実質・肺血管構造における炎症反応である.喫煙の持続により,肺胞上皮細胞や血管内皮細胞ではテロメラーゼの活性が抑制され細胞老化に至る.COPDにおける肺胞マクロファージは寿命が延長して肺胞内に停滞する期間が長く,慢性炎症の原因となると考えられている.また,動脈硬化領域でも,動脈硬化巣のマクロファージにおけるテロメラーゼ活性が高く,動脈硬化の進行に関与していると報告されている.また,telomerase reverse transcriptase(TERT)の誘導がマクロファージ自体の老化を抑制すると報告されている.COPDでは同じ肺胞内で細胞の種類により喫煙による影響が異なり,肺胞マクロファージのテロメラーゼ活性を解析することで,持続する慢性炎症と病態の進行を解明できる可能性が期待される.平成27年度までの研究実績より, COPDでは同じ喫煙による影響でも,テロメラーゼ活性は肺胞マクロファージで亢進し, II型肺胞上皮細胞では低下していた.そして,肺胞マクロファージではTERT活性が上昇し,テロメアの短縮を抑制することで寿命が延びていることが証明され,慢性炎症の病態の原因と示唆された.平成26年度27年度に実施した研究成果としては,肺気腫マウスモデルの標準的なプロトコールである,1日4本・週6日の6ヶ月間の喫煙曝露をC57BL/6マウスに行い,肺気腫マウスモデルを作成した.肺気腫モデルマウスより,肺胞細胞(肺胞マクロファージ, II型肺胞上皮細胞)を抽出した(primary cell). A群:肺気腫(6ヶ月喫煙曝露)B群:コントロール(6ヶ月空気曝露).細胞の寿命に関しては,肺胞細胞におけるテロメラーゼ活性(TeloTAGGG Telomerase PCR ELISA)を測定し,肺胞マクロファージと他の細胞とのテロメラーゼ活性の比較を喫煙の有無で行った.その結果,喫煙モデルマウス群において,肺胞マクロファージではテロメラーゼ活性が上昇し, II型肺胞上皮細胞では低下していた.また,テロメラーゼを構成するTERT遺伝子の発現を確認したところ,喫煙誘導モデルマウスの肺胞マクロファージにおいてPCRでTERT mRNAの発現上昇を確認した.免疫組織染色でも,肺胞マクロファージでTERT発現が上昇していた.肺胞マクロファージの寿命を確認するため, telomereをFISH法(Telomere PNA Kitを使用)を用いて計測したところ,喫煙誘導モデルにおける肺胞マクロファージでtelomereの短縮抑制を確認した.COPD患者の肺組織において免疫染色をおこなったところ,肺胞マクロファージでTERT発現が上昇していた.C57BL/6マウスから肺胞細胞(肺胞マクロファージ, II型肺胞上皮細胞)を抽出して,タバコ抽出液(cigarette smoke extract(CSE))で24時間刺激を行ったところ,肺胞マクロファージではCSEの濃度依存性にテロメラーゼ活性が上昇したが, II型肺胞上皮細胞では変化が認められなかった.これらの結果により,COPDでは肺胞マクロファージにおけるTERT活性が上昇し,テロメラーゼ活性が亢進し,テロメアの短縮を抑制することで寿命が延びている可能性が示唆された.本研究では肺気腫モデルマウス及びCOPD患者の肺胞マクロファージでのテロメラーゼ活性を解析し,COPDの慢性炎症のメカニズムを検証しさらにはテロメラーゼ活性阻害剤を用いた新たな治療法の開発を検討することを目的としている.

慢性閉塞性肺疾患(COPD)は肺の炎症反応による進行性の気流制限を呈する疾患である.COPDの病態は肺胞マクロファージを中心とした気道・肺実質・肺血管構造における炎症反応である.喫煙の持続により,肺胞上皮細胞や血管内皮細胞ではテロメラーゼの活性が抑制され細胞老化に至る.COPDにおける肺胞マクロファージは寿命が延長して肺胞内に停滞する期間が長く,慢性炎症の原因となると考えられている.また,動脈硬化領域でも,動脈硬化巣のマクロファージにおけるテロメラーゼ活性が高く,動脈硬化の進行に関与していると報告されている.また,telomerase reverse transcriptase(TERT)の誘導がマクロファージ自体の老化を抑制すると報告されている.COPDでは同じ肺胞内で細胞の種類により喫煙による影響が異なり,肺胞マクロファージのテロメラーゼ活性を解析することで,持続する慢性炎症と病態の進行を解明できる可能性が期待される.平成28年度までの研究実績より, COPDでは同じ喫煙による影響でも,テロメラーゼ活性は肺胞マクロファージで亢進し, II型肺胞上皮細胞では低下していた.そして,肺胞マクロファージではTERT活性が上昇し,肺胞マクロガージのテロメアの短縮を抑制していた.喫煙により肺胞マクロファージにおけるテロメラーゼ活性が上昇し,寿命の延長することが確認され,慢性炎症の病態の一因であることが示唆された.慢性閉塞性肺疾患(COPD)は,喫煙などの有害物質による肺胞マクロファージを中心とした持続炎症が特徴である.我々はCOPDにおける肺胞細胞のtelomerase解析を行い,慢性炎症との関与を検証した.喫煙肺気腫マウスにおいて,肺胞マクロファージではtelomerase活性が上昇しtelomere短縮が抑制されて,II型上皮細胞ではtelomerase活性の低下が確認された.また,肺胞マクロファージにおけるTERT発現が上昇していた.喫煙により,肺胞マクロファージではtelomerase活性の上昇により細胞寿命の延長が確認され,COPDにおける慢性持続炎症の一因と考えられた.平成26年度に実施した研究成果としては,肺気腫マウスモデルの標準的なプロトコールである,1日4本・週6日の6ヶ月間の喫煙曝露をC57BL/6マウスに行い,肺気腫マウスモデルを作成した.肺気腫モデルマウスより,肺胞細胞(肺胞マクロファージ, II型肺胞上皮細胞)を抽出した(primary cell). A群:肺気腫(6ヶ月喫煙曝露)B群:コントロール(6ヶ月空気曝露).細胞の寿命に関しては,肺胞細胞におけるテロメラーゼ活性(TeloTAGGG Telomerase PCR ELISA)を測定し,肺胞マクロファージと他の細胞とのテロメラーゼ活性の比較を喫煙の有無で行った.その結果,喫煙モデルマウス群において,肺胞マクロファージではテロメラーゼ活性が上昇し, II型肺胞上皮細胞では低下していた.また,喫煙誘導モデルマウスにおいてTERT免疫染色を行ったところ,肺胞マクロファージで発現が上昇していた.
衛星SBUV観測のもとづく成層圏オゾンの長周期変動に関する研究

FGGE年(1978ー79)以降、Nimbus7号に塔載されたSBUV(Solar Backscatter Ultraviolet)は1987年まで8年以上にわたって成層圏オゾンの鉛直プロファイルに関する観測をおこなったのをはじめ、TOMS(Total Ozone Mapping Spectrometer)は現在もなお、グロ-バルなオゾン全量分布のデ-タを我々に提供している。本研究ではこれら衛星からのオゾン観測デ-タにもとづいて、オゾン量の時間・空間変動について調べた。まずSBUVオゾンデ-タを用いた解析から、赤道域中・上部成層圏においては簡単な光化学理論(チャップマン理論)から予想されるように、オゾン量と温度の逆相関関係が見い出された。この関係にもとづき、オゾン場の日々の変動について調べたところ、力学的によく知られている赤道ケルビン波を検出することに成功した。統計的にこのケルビン波の活動性を定量化したところ、その活動性は半年周期で変動していることがわかった。さらに、その半年周期変動自身が赤道域下部成層圏で卓越する準2年周期振動(QBO)のモジュ-レ-ションを受けている可能性も示唆された。またTOMSオゾン全量デ-タについても赤道域に重点をおきオゾン全量の変動を調べた。その結果、赤道域においては東西波数が1の偏差が1年を通して卓越していること、帯状平均値および波数1の振幅が1年周期で変動していることがわかった。さらに1年周期の変動を除去すると、東西方向に一様なオゾン全量のQBOが見られる。また東西の非一様成分はENSO(エルニ-ニョ・南方振動)サイクルと密接に関連していることもわかった。
金融危機時における銀行バランスシートリスクと貸出行動の誤認識問題

本研究の目的は,金融危機時における銀行のバランスシートリスク(倒産リスク)に対する誤認識が,銀行行動の誤認識をもたらすことの可能性を実証的に分析することである.初年度である平成30年度においては,バブル崩壊後1990年代後半の我が国の金融危機時における銀行行動に着目した.まずはじめに,1銀行のバランスシートリスクを簿価情報で測定するのが適切なのか,もしくはマーケット情報で測定するのが適切なのか,という点について,90年代後半に破綻した邦銀に関してケーススタディ分析を試みた.その結果,多くの破綻銀行において,破綻する数年前からマーケット情報であるマーケットキャピタルレシオは低迷していたのに対して,簿価情報である規制資本比率は上昇していた.この結果から,銀行のバランスシートリスクをより反映しているのは簿価情報ではなく,マーケット情報であるという示唆を導くことができる.その要因として,我国の自己資本比率規制が制度上内包している問題がある.本研究の貢献として,銀行政策の制度設計へのインプリケーションを挙げることできる.次に,2そうした各指標によって銀行のバランスシートリスクを規定した際に,金融危機時における銀行の貸出行動は個別の指標ごとにどのように概念化されるのか,という点について,ローンレベルデータを用いた実証分析を試みた.その結果,銀行のバランスシートを規定する変数として簿価情報を用いた場合には「追い貸し」仮説が支持されるが,銀行のバランスシートリスクをより反映していると考えられるマーケット情報を用いた場合には「貸し渋り」仮説が支持された.上述の1の結果を踏まえれば,金融危機時の銀行行動は「追い貸し」ではなく「貸し渋り」であったことが示唆される.上述の分析結果を英語論文に取りまとめ,日本ファイナンス学会,Econometric Societyなど国内外で学会報告を行った.研究代表者・分担者ともに研究時間を確保し,当初の研究計画に沿って順調に進展している.今後の研究の方向性として2点挙げられる.これまでの本研究の研究成果から,金融危機の時期において,銀行の簿価情報や規制資本比率が銀行のバランスシートに関して真の情報を有しない一方,マーケット情報であるマーケットキャピタルレシオが真の情報を有していることが示唆される.さらに,誤った指標である簿価情報を用いることで,本来は観察されないはずの誤った仮説が支持される実証結果が誤って得られてしまう.このような銀行のバランスシートリスクの誤認識とそれに付随する貸出行動の誤認識が銀行政策に与える影響は大きく,金融危機時における貸出行動に対する誤った認識を基に間違った政策が実行されることにもなりかねない.本研究が今後の銀行政策においてどのような洞察を与えることができるのかを模索することが1点目の方向性である.また,これまでは90年代後半の金融危機に着目してきたが,より最近の2000年代後半のグローバル金融危機の時期においても同様の分析が可能である.これら2つの金融危機時において同様の現象が観察されるのか,それとも異なった現象が観察されるのか,異なるのであればなぜ異なるのか,といった疑問への回答を模索することが2点目の方向性となる.本研究の目的は,金融危機時における銀行のバランスシートリスク(倒産リスク)に対する誤認識が,銀行行動の誤認識をもたらすことの可能性を実証的に分析することである.初年度である平成30年度においては,バブル崩壊後1990年代後半の我が国の金融危機時における銀行行動に着目した.まずはじめに,1銀行のバランスシートリスクを簿価情報で測定するのが適切なのか,もしくはマーケット情報で測定するのが適切なのか,という点について,90年代後半に破綻した邦銀に関してケーススタディ分析を試みた.その結果,多くの破綻銀行において,破綻する数年前からマーケット情報であるマーケットキャピタルレシオは低迷していたのに対して,簿価情報である規制資本比率は上昇していた.この結果から,銀行のバランスシートリスクをより反映しているのは簿価情報ではなく,マーケット情報であるという示唆を導くことができる.その要因として,我国の自己資本比率規制が制度上内包している問題がある.本研究の貢献として,銀行政策の制度設計へのインプリケーションを挙げることできる.次に,2そうした各指標によって銀行のバランスシートリスクを規定した際に,金融危機時における銀行の貸出行動は個別の指標ごとにどのように概念化されるのか,という点について,ローンレベルデータを用いた実証分析を試みた.その結果,銀行のバランスシートを規定する変数として簿価情報を用いた場合には「追い貸し」仮説が支持されるが,銀行のバランスシートリスクをより反映していると考えられるマーケット情報を用いた場合には「貸し渋り」仮説が支持された.上述の1の結果を踏まえれば,金融危機時の銀行行動は「追い貸し」ではなく「貸し渋り」であったことが示唆される.上述の分析結果を英語論文に取りまとめ,日本ファイナンス学会,Econometric Societyなど国内外で学会報告を行った.研究代表者・分担者ともに研究時間を確保し,当初の研究計画に沿って順調に進展している.今後の研究の方向性として2点挙げられる.これまでの本研究の研究成果から,金融危機の時期において,銀行の簿価情報や規制資本比率が銀行のバランスシートに関して真の情報を有しない一方,マーケット情報であるマーケットキャピタルレシオが真の情報を有していることが示唆される.さらに,誤った指標である簿価情報を用いることで,本来は観察されないはずの誤った仮説が支持される実証結果が誤って得られてしまう.このような銀行のバランスシートリスクの誤認識とそれに付随する貸出行動の誤認識が銀行政策に与える影響は大きく,金融危機時における貸出行動に対する誤った認識を基に間違った政策が実行されることにもなりかねない.

本研究が今後の銀行政策においてどのような洞察を与えることができるのかを模索することが1点目の方向性である.また,これまでは90年代後半の金融危機に着目してきたが,より最近の2000年代後半のグローバル金融危機の時期においても同様の分析が可能である.これら2つの金融危機時において同様の現象が観察されるのか,それとも異なった現象が観察されるのか,異なるのであればなぜ異なるのか,といった疑問への回答を模索することが2点目の方向性となる.本研究テーマに関連する国際カンファレンスが2019年3月ドイツにおいて開催されることが決まったため,当該カンファレンスで報告できることを当初期待して前倒し支払請求を行った.しかし,提出した論文が残念ながら不採択となったため,カンファレンス参加費と交通宿泊費として確保していた資金が不使用となった.次年度使用額は,2019年度すでに採択が決定している国際学会(カナダおよびオーストラリア)に参加報告するための費用として使用する.
熱ショック転写因子を介した蛋白質ホメオスターシスの維持機構の解明

細胞内蛋白質のミスフォールディングに対する緩衝作用の容量は蛋白質ホメオスタシス容量とよばれ、その減少は老化や老化と関連する蛋白質ミスフォールディング病の発症と関連している。蛋白質ホメオスタシス容量の重要な調節機構の一つが熱ショック応答であり、それを転写のレベルで制御するのが熱ショック因子(HSF)である。本研究では、HSF1が蛋白質フォールディングを介助する熱ショック蛋白質(HSP)の経路だけでなく、蛋白質分解等に関連する非HSP経路を介して蛋白質ホメオスタシス容量を調節することを初めて明らかにした。蛋白質ホメオスタシスの維持機構として重要なものの1つが熱ショック転写因子HSF1を介する熱ショック応答である。HSF1は蛋白質の変性を感知し、熱ショック蛋白質群を誘導することで蛋白質ホメオスタシスを維持しているが、近年、個体発生や老化、老化と関連した変性疾患、さらにがんなどに重要な役割を担っていることが分かってきた。その分子機構として、熱ショック蛋白質を介さない経路の存在が示唆されていた。我々は、HSF1ターゲット遺伝子の網羅的解析と、その機能スクリーニングにより、蛋白質ホメオスタシスに重要な新しい経路を明らかにした。HSF1を高発現する細胞のDNAマイクロアレイ解析から29個の新たなHSF1のターゲット遺伝子を同定し、レトロウイルスを用いてマウス胎児線維芽細胞(MEF)に発現させた。異常に伸長されたポリグルタミン蛋白質(PolyQ)の凝集体形成に対する抑制能を形態学的、そして生化学的に調べたところ、8個の遺伝子群が単独で強い凝集体抑制活性を持つことが分かった。HSF1欠損MEFは野生型細胞に比較してpolyQ凝集体形成が2倍に増強されるが、新たに同定したいくつかのターゲット遺伝子群の発現が減少していた。これらの遺伝子群をHSF1欠損MEFで発現させると、polyQの凝集体は野生型と同程度に抑制された。その中で、転写因子NFATc2に焦点を絞って解析したところ、HSF1はその遺伝子発現を直接制御すること、HSF1の凝集体抑制活性にはNFATc2が必要であることがわかった。さらに、ハンチントン病モデルマウスR6/2をHSF1欠損マウス、あるいはNFATc2欠損マウスと交配させると神経細胞の凝集体形成が亢進し、寿命が劇的に短縮することがわかった。以上の結果から、HSF1-NFATc2経路が蛋白質ホメオスタシスに重要であることが明らかとなった。HSF1は蛋白質の変性を感知し、蛋白質フォールディングを介助する熱ショック蛋白質(HSP)群を誘導することで蛋白質ホメオスタシスを維持していることが知られている。近年、HSF1が、個体発生や老化、老化と関連した変性疾患、さらにがんなどに重要な役割を担っていることが分かってきており、その分子機構として、非HSP経路の存在が示唆されていた。我々は、HSF1ターゲット遺伝子の網羅的解析と、その機能スクリーニングにより、前年度までに、HSF1のターゲット遺伝子のうち、8個の遺伝子が異常に伸長されたポリグルタミン蛋白質(PolyQ)の凝集体形成に対する抑制効果を持つこと、そのうちの1つが転写因子NFATc2であることを明らかにした。さらに、NFATc2を欠損するハンチントン病モデルマウスR6/2の寿命は劇的に短いことから、HSF1-NFATc2経路が蛋白質ホメオスタシスに重要であることが明らかとなった。今回、この経路が制御する遺伝子群とその役割を解明した。HSF1のターゲットで、なおかつ蛋白質凝集体形成の抑制効果を認める7つの遺伝子のうち、PDZK3とCRYAB遺伝子はNFATc2のターゲット遺伝子でもあることを明らかにした。それらの発現は、NFATc2高発現HeLa細胞で増加し、HSF1欠損MEF細胞で低下しており、HSF1とNFATc2の両方が存在することが誘導に必要であることが分った。PDZドメインを持つ蛋白質は、蛋白質分解の足場になりうること、CRYABはユビキチンリガーゼ複合体の1つであることなどが知られているが、PDZK3あるいはCRYABのノックダウンは、凝集体を形成するpolyQ蛋白質の分解を抑制することが分った。以上の結果は、HSF1-NFATc2経路が異常な構造をもつ蛋白質の分解を介して蛋白質ホメオスタシスを維持することを初めて示した。蛋白質ホメオスタシスの維持機構の1つが熱ショック因子(HSF1)を介する熱ショック応答である。これまでに、HSF1は蛋白質の変性を感知して蛋白質フォールディングを介助する熱ショック蛋白質(HSP)群、及び分解と関連する因子群を誘導することで蛋白質ホメオスタシス容量の調節を担うことを明らかにしてきた。