hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非線形波動方程式の外部問題

上記の方程式の境界条件としては斉次デイリクレ条件が課されているが、これをノイマン境界条件下で考察することは興味深く、数学的には超局所解析を退けることは出来ないという意味で大変困難な問題である。代表者はさらに、領域の一部がノイマン型摩擦条件の場合に線形波動方程式のエネルギー減衰評価を導くことに成功した。関連した問題とし、て有界領域における非線形波動方程式で局所的な摩擦項を含む場合の大域解の存在及び周期解の存在に関して昨年度から始めていた研究をまとめることが出来た。分担者川島は半空間における粘性的非線形保存則のインフロウ、アウトフロウ問題を考察し、大域解の存在とその漸近挙動について詳しい結果を得た。分担者柴田はナビエ・ストークス方程式の外部問題を考察し、付随するストークス作用素の精密なスペクトル解析をとおして、大域解の存在と安定性について多くの興味深い結果を得た。分担者小川は実解析的手法に基づき、非線形シュレヂンガー方程や線形摩擦項をもつ波動方程式の全空間問題について解の精密な評価を与えた。さらに、平均曲率流の熱伝解による近似に関して新しい結果を得た。研究協力者として伊藤一男(数理学研究院)は平均曲率流の自由境界値問題を考察し、解の境界付近の挙動についてさまざまな興味深い結果を得た。代表者中尾は局在的非線形摩擦項をもつ波動方程式及びキルヒホッフ型の準線形波動方程式のエネルギー減衰およびこれらを利用した大域解の存在について考察を続け、成果を得た。これらはいずれも、線形摩擦項の場合には領域の形状に制限を設けた上でいくつかの研究がなされており、さらにごく最近の代表者の研究により、一般の領域に対して示されていたものである。さらに、14年度においてこれらの結果を(1)波動方程式については「半分線形強摩擦項」の場合に、(2)キルヒホッフ型については「弱非線形摩擦項」の場合に拡張した。これらの結果を踏まえて、今年度は半分線形摩擦項をもつキルヒホッフ型準線形波動方程式に対する大域解の存在証明に成功した。さらに、上記の方程式の境界条件としては斉次デイリクレ条件が課されているが、これをノイマン境界条件下で考察することは興味深く、数学的には超局所解析を退けることは出来ないという意味で大変困難な問題である。代表者は共同研究者(JSPS博士論文研究生J.J.Bae)とともに領域の一部がノイマン型摩擦条件の場合に線形波動方程式のエネルギー減衰評価を導くことに成功していたが、今年度は摩擦項が非線形の場合について対応する結果を得た。これらをキルヒホッフ型に拡張することも興味深い問題であるが、それはJ.J.Bae氏の博士論文の課題として与えた。関連した問題とし、外部領域における周期解の存在を考察し、結果の一部をパリにおける研究集会で発表した。分担者川島は半空間における粘性的非線形保存則のインフロウ、アウトフロウ問題の考察を続け、大域解の存在とその漸近挙動についてさらなる結束を得た。分担者柴田はナビエ・ストークス方程式の外部問題のうち特に遠方で解が減衰しない場合を考察し、付随するストークス作用素の精密なスペクトル解析をとおして、大域解の存在と安定性について多くの興味深い結果を得た。分担者小川は実解析的手法に基づき、非線形シュレヂンガー方程式、ナビエ・ストークス方程式の他、走化性粘菌の挙動に関する方程式について興味深い結果を得た。
吸脱着交互運転により稼動する吸着式冷凍機の冷水出口温度一定化に関する研究

本研究の目的は、冷水出口温度が大きく変動する(45°C)吸着式冷凍機において、装置内部で冷却水流量やサイクルタイム(吸脱着の切替時間)を変化させることにより、冷水温度の一定化をはかるロジックを実験とシミュレーションにより確立し、吸着式冷凍機の出力制御法を確立することである。吸着式冷凍機の出力変動の要因は、吸脱着交互間欠運転に基づくもの(出力変動要因1)の他に、外気負荷変動によるもの(出力変動要因2)、建物熱負荷変動に基づくもの(出力変動要因3)がある。30年度は、変動要因1に基づく出力変動の最小化に関する検討を行った。温水温度、冷却水温度、冷水入口温度は一定値とし、試作機実験によって冷水出口温度変動最小化のための冷却水量増減パターンを把握した。その結果、冷凍能力が最大となるサイクルタイム4分及び熱COPが最大となるサイクルタイム8分において、1サイクル内での冷却水量をそれぞれ3段階及び6段階に調整することにより冷水出口温度の一定化を図れ、冷水出口温度の平均偏差をいずれも±0.2°C以内に改善できることが分かった。また、低温排熱駆動型の本吸着式冷凍機は脱着速度より吸着速度が大きい特性を有するため、冷水出口温度の一定化運転を行う場合、定格値であるサイクルタイム4分よりサイクルタイム8分の方が冷媒脱着量が増加し、効率的な運転を行えることが分かった。また、吸脱着シミュレーションによって冷水出口温度を一定化するための冷却水量増減パターンを理論的に把握し、理論値は実験値と概ね一致することを明らかにした。なお、熱交換器の熱容量による蓄熱分は吸脱着切り替え時の準備時間内に十分処理できていることが実験的に明らかになったため、蓄熱分の補正の必要が無いことも分かった。当初の予定通り、30年度の主目的である以下の項目について結果を得ることができた。1試作機実験による冷水出口温度変動最小化のための冷却水量増減パターンの把握2吸脱着シミュレーションによる冷水出口温度および冷凍能力の変化特性の把握3上記1、2の比較・検討により、シミュレーション中のパラメータを補正なお、シミュレーションで考慮できない容器、配管の熱容量による蓄熱の影響については実験値との偏差が出ることが予測されたが、吸脱着準備期間を設けている本実験装置の場合、その影響が極めて小さいことが実験的に明らかになったため、3については補正の必要が無いことが分かった。当初の予定通り、冷却水温度等が一定ではなく変動した場合にも冷水出口温度変動を最小化できる実機制御法を確立する。具体的には、冷水出口温度をフィードバックするPID制御を行った場合の制御の追従性を確認し、高精度自動制御法を確立する。実機使用を想定して制御を行った場合の課題を抽出し、検討する。また、30年度の理論解析結果に基づいて、気象条件に応じて変化する冷却水温度や温水温度を反映した年間シミュレーションを実施する予定である。

具体的には、冷水出口温度をフィードバックするPID制御を行った場合の制御の追従性を確認し、高精度自動制御法を確立する。実機使用を想定して制御を行った場合の課題を抽出し、検討する。また、30年度の理論解析結果に基づいて、気象条件に応じて変化する冷却水温度や温水温度を反映した年間シミュレーションを実施する予定である。電磁三方弁設置のための既設配管改造工事については、現調の結果、当初計上額を大きく下回ることが分かり、コントローラなどの機器類購入費も計上額より若干安価となった。差額分を国内学会発表の旅費に当てたが、若干残額が生じた。残額は、次年度の学会発表旅費の一部として使用する予定である。
一酸化炭素による虚血・中毒・感染症の病態・保護の分子機構に関する研究

虚血は一般に、細胞内にカルシウムを流入させ、カルシウム依存性プロテアーゼであるカルパインを活性化し、その結果、細胞骨格のフォドリンが分解され、ネクローシスを中心とした心筋細胞死を惹起するといわれている。私たちは、一酸化炭素(CO)が虚血細胞死を抑制することを、既に報告している。本科学研究費補助金による研究では、さらに、COによる虚血細胞死抑制の機構について研究している。(1)ラット胎児心筋由来のH9c2細胞について、虚血時、細胞内へのカルシウム上昇が認められ、ネクローシスが生起されたが、COは濃度依存的に、細胞内カルシウム上昇および細胞死を抑制した。(2)培養液中からのカルシウム除去、および、L-type Ca^<2+>チャンネル拮抗薬により、細胞内カルシウム上昇が抑制された。(3)L-type Ca^<2+>チャンネル刺激薬により、細胞内Ca^<2+>濃度が上昇した。(4)パッチクランプを用いたカルシウムチャンネル電流測定から、COはL-type Ca^<2+>チャンネル電流を抑制することが明らかとなった。(5)虚血により、DCF蛍光等で測定される細胞内の活性酸素種は増加したが。COは活性酸素種生成に影響を与えなかった。以上のことから、心筋細胞における虚血細胞死は、細胞外からのCa^<2+>流入が引き金となるが、COは虚血時、特にL-type Ca^<2+>チャンネルを介する細胞外からのカルシウム流入を抑制することにより、結果的に虚血細胞死を抑制することが明らかとなった。虚血は一般に、細胞内にカルシウムを流入させ、カルパイン活性化を引き起こし、その結果、ネクローシスを中心とした心筋細胞死を惹起するといわれている。私たちは、一酸化炭素(CO)が虚血細胞死を抑制することを既に報告している。ヘムオキシゲナーゼ-1(HO-1)は細胞に一般的に発現しているが、薬剤・ストレスなどにより、発現が増加し、細胞保護的に働くことが知られている。また、HOはヘムを分解して、CO、ビリルビンを生成する。本年度は、HO-1誘導による内因性COのカルシウム流入抑制効果について検討した。(1)ラット胎児心筋由来のH9c2細胞について、低酸素下、3μMヘミンで20時間処置することにより、HO-1誘導を行った。その結果、ウェスタンブロッティング法でタンパク質量を測定したところ、対照群と比較して、3.5倍のHO-1が誘導された。(2)虚血またはカルシウムチャンネルアゴニストによるカルシウム流入は、HO-1誘導群は対照群より低かった。(3)細胞死の評価法として代表的なMTT法を用いた虚血細胞死は、HO-1誘導群では低下し、その効果はHO-1阻害剤のZnPPによって阻害された。以上のことから、内因性COは心筋細胞において、カルシウム流入を抑制することにより、虚血細胞死を抑制することが明らかとなった。この結果は以前に報告した外来性COが虚血細胞死を抑制するという結果と符合し、COが心筋由来細胞H9c2細胞の虚血細胞死を抑制する機構が明らかとなった。

(2)培養液中からのカルシウム除去、および、L-type Ca^<2+>チャンネル拮抗薬により、細胞内カルシウム上昇が抑制された。(3)L-type Ca^<2+>チャンネル刺激薬により、細胞内Ca2+濃度が上昇した。(4)パッチクランプを用いたカルシウムチャンネル電流測定から、COはL-type Ca^<2+>チャンネル電流を抑制することが明らかとなった。(5)虚血により、DCF蛍光等で測定される細胞内の活性酸素種は増加したが。COは活性酸素種生成に影響を与えなかった。以上のことから、心筋細胞における虚血細胞死は、細胞外からのCa2+流入が引き金となるが、COは虚血時、特にL-type Ca^<2+>チャンネルを介する細胞外からのカルシウム流入を抑制することにより、結果的に虚血細胞死を抑制することが明らかとなった。
小胞輸送におけるタンパク質選別の分子機構

小胞体-ゴルジ体間の小胞輸送において、積み荷タンパク質が輸送小胞内に取り込まれる機構についてはほとんど未知である。本研究では、出芽酵母の小胞体において積み荷タンパク質を特異的に認識するようなレセプターの同定を試み、昨年度までにその候補となるEmp47pおよびEmp46pを同定した。Emp46/47pはレクチンと相同性の高い領域を膜内腔側に持つl型膜タンパク質で、ゴルジ体-小胞体間をリサイクルしている。本年度はEmp46pと小胞体内で相互作用しているタンパク質の同定を試みた。Emp46pを蓄積させた小胞体画分に化学架橋剤を反応させて、Emp46pに架橋されてくるタンパク質を質量分析によつて同定した結果、Emp47pが同定された。可溶化した小胞体画分中のEmp46pを免疫沈降すると、Emp47pが共沈してくることから、Emp46pは小胞体中でEmp47pと複合体を形成していることが示された。この複合体形成には、Emp46pおよびEmp47p中のコイルドコイル領域が重要であることが解った。この複合体形成のEmp46/47pの小胞体からの輸送への影響を調べたところ、Emp47pは単独でも小胞体から輸送されるのに対し、Emp46pはEmp47pと複合体を形成していないとCOPll小胞に取り込まれず、小胞体に蓄積してしまうことが解った。また、分画した小胞体、ゴルジ体、およびCOPll1小胞上でEmp46/47p複合体形成を調べたところ、小胞体およびCOPl1小胞上では複合体が保持されているのに対して、ゴルジ体画分にいてはこの複合体が解離していた。これらの結果から、Emp47pは小胞体においてEmp46pと複合体を形成することによりEmp46pをCOPll小胞に取り込み、ゴルジ体へと輸送して放すという、積み荷タンパク質レセプターとして機能していることが明らかとなった。ER-Golgi間の小胞輸送において、可溶性の積み荷タンパク質が輸送小胞内に積極的に取り込まれる機構についてはこれまでのところ全く未知である。申請者は、可溶性の積み荷タンパク質を特異的に認識するようなレセプタが存在すると予測しており、本研究は「可溶性積み荷タンパク質レセプタ」を同定することを目的とした。出芽酵母のゲノムサーチにょり、ER-Golgi膜に局在し、ER内腔に向けてレクチン様のドメインを持つと予測されるタンパク質が2つ(EMP46,EMP47)存在することが解った。輸送される多くの積み荷タンパク質は糖鎖修飾されることから、これらのタンパク質が可溶性積み荷タンパク質のレセプタとして機能している可能性が高いと考えた。Emp46pあるいはEmp47pの単独欠失株、およびEmp46pとEmp47pの2重欠失株の増殖能は野生株とほぼ同等であった。しかし、Emp47pを欠損させた酵母株は温度感受性となり、またCa2+を含む培地で生育が阻害されることがわかった。これらの感受性は、Emp46pの過剰発現によって相補されることから、Emp47pとEmp46pの機能は互いにオーバーラップしていると考えられる。Emp46/47pの細胞内局在を解析したところ、これらのタンパク質は定常状態で主にGolgi体に局在し、ER-Golgi間をリサイクルしていることがわかった。さらに、この細胞内局在にはC末端側の細胞質ドメイン中のtyrosineを含むモチーフとdi-lysineモチーフが必須であることを明らかにした。Emp46/47pを欠損させた株では野生株と比べて、いくつかの糖タンパク質の輸送が遅れていることが明らかとなった。これらの結果から、Emp46/47pは酵母のER-Golgi間の小胞輸送において糖タンパク質のレセプタとして機能している可能性が極めて高いという証拠を得ることができた。

この複合体形成のEmp46/47pの小胞体からの輸送への影響を調べたところ、Emp47pは単独でも小胞体から輸送されるのに対し、Emp46pはEmp47pと複合体を形成していないとCOPll小胞に取り込まれず、小胞体に蓄積してしまうことが解った。また、分画した小胞体、ゴルジ体、およびCOPll1小胞上でEmp46/47p複合体形成を調べたところ、小胞体およびCOPl1小胞上では複合体が保持されているのに対して、ゴルジ体画分にいてはこの複合体が解離していた。これらの結果から、Emp47pは小胞体においてEmp46pと複合体を形成することによりEmp46pをCOPll小胞に取り込み、ゴルジ体へと輸送して放すという、積み荷タンパク質レセプターとして機能していることが明らかとなった。
持続的な住宅地の維持管理システムの構築にむけた地誌学的手法による国際比較研究

本研究は,日本の郊外住宅地で持続的で良好な居住環境を維持する仕組みを構築するため,住宅地の維持管理システムで先進しているカナダの主要都市について,地誌学的な研究手法で調査を行い,日本の都市における住宅地の維持管理システムと比較する.これにより,日本に応用可能な住宅地の維持管理システムを明らかにすることを目的とした.初年度は,カナダでの現地調査と権威との議論を行った。翌年には,都市の居住環境の維持管理に関して,日本の都市とは異なるメカニズムで問題に直面する欧州都市を訪問し,関係団体へのインタビュー調査を実施した。翌年は,北米都市での居住環境の実態調査等を行った。一連の成果を国際学会で発表した。本年度は、日本国内における住宅地の維持管理システムや住宅地衰退の実態に関する調査を実施し、その成果を国際比較するために海外の研究者らとの議論を深めた。また、カナダでの現地調査を実施し、おおむね順調に研究計画を遂行できた。来年度は、カナダを中心に北米都市での視察や調査を実施して研究を深めていく予定である。具体的な研究業績については、まず、4月には北米の都市研究者らとの情報交換のため、アメリカ地理学会に参加した。5月には、博士論文とその後の研究成果を経済地理学会のフロンティセッションで発表し、それを日本地理学会の出版助成を受けて書籍として発表した。8月には、国際地理学連合の地域大会と同・都市地理学部会のプレコングレスに参加し、日本での調査結果について議論を深めた。10月にはカナダ日本研究学会で日本の都市における人口高齢化にともなう郊外住宅地の変化についてのセッションを組み現地の研究者らと議論を深めた。また、学会後にはトロントとバンクーバーにおいて住宅地の視察・調査を実施した。これらの成果として、書籍(単著・査読有)を出版したほか、書籍中の研究論文を3本(うち英語2本)、査読有論文を3本(うち2本は筆頭著者)、査読なし論文を4本(うち3本は筆頭著者)発表した。本年度は、海外都市で住宅地が抱える問題とその対策についての文献調査、ヨーロッパおよび北米都市における住宅地開発や住宅地の維持管理システムの現地調査、欧米の研究者らとの意見交換と学会発表を行った。また、国内都市についても、地方都市における中心部と郊外住宅地の居住環境悪化(高齢化にともなう地域コミュニティの弱体化や空き家の増加など)に対する地域住民の対応などについての調査を実施した。8月には国際地理学連合(IGU)都市地理コミッション大会に参加し、カナダおよびヨーロッパの研究者らと現地の都市開発、住宅地開発の視察を行うとともに、これまでの国内外での研究成果を発表し議論を深めた。その結果、日本の住宅地が直面している住宅地の維持管理システムの欠如による居住環境の悪化や空き家の増加などの、住宅地の持続性に関わる問題が顕在化している欧米都市の研究者(スペイン、アイルランド)と有意義な意見交換をすることができ、今後の共同研究につなげるように調整することとなった。また、9月にはアメリカのシカゴで開催された国際社会学会(ISA)RC43(Housing and the Built Environment)大会に参加し、住宅問題や公営住宅のコミュニティなどを専門とする現地の研究者と住宅地の維持管理に関する議論を行った。結果として、国際学会での研究発表を3回行い、査読無し論文を5本、単著と編著を各1冊のほか、書籍原稿を4本公表した。当初予定していたカナダの都市における現地調査は来年度以降に集中的に行うことになったが、欧米の研究者らとの議論を深める中で、日本の都市と同様の問題を抱えるスペイン、アイルランド、イギリス、アメリカの都市との比較研究を進めるための予備調査等を行うことができたため、全体としては順調に進行していると判断した。日本国内の都市(岐阜市、可児市、豊橋市等)における居住環境と住宅地の維持管理に関する実態調査や空き家等の高齢化やシュリンケージに伴う生活環境の変化に関する調査を実施した。さらに、カナダのトロント、バンクーバーに滞在して現地調査を実施した。カナダでは、住宅地の維持管理や住宅地の変化の様子を明らかにするため、都心再開発と郊外住宅地開発(トロント)、外国人の住宅取得税や空き家税等の導入(バンクーバー)に関して、現地の都市地理学者、都市計画家、不動産関係者、経済学者、行政関係者らへのインタビューを実施した。また、アメリカ合衆国ポートランドを訪問し、持続的な都市政策について現地の都市計画や人口学の学者らからレクチャーを受け、日本の都市に応用可能な要素について考察を深めた。今後は、行政、コミュニティ、一般住民等へのインタビューなどの現地調査を継続するとともに、論文や書籍の執筆を進める。さらに、現地視察の際に交流した現地の研究者らとの共同研究についても具体的に検討し、研究をより深めていく。なお、平成28年度には、地理空間学会から「学術賞」を授与された。カナダでの現地調査は予定より遅れているものの、アメリカやフランスの研究者らとの交流を通じて議論が深まり、本研究テーマを基盤にした共同研究計画が進むこととなった(Abe Fellow, Sakura project等二国間研究プロジェクトへの応募を検討中)。来年度は、こうした共同研究も具体化させ、論文や書籍の執筆も進めながら、カナダ大都市における現地調査を進め、国際比較研究にまとめる。本研究は,日本の郊外住宅地で持続的で良好な居住環境を維持する仕組みを構築するため,住宅地の維持管理システムで先進しているカナダの主要都市について,地誌学的な研究手法で調査を行い,日本の都市における住宅地の維持管理システムと比較する.これにより,日本に応用可能な住宅地の維持管理システムを明らかにすることを目的としている。

最終年度は、これまでの現地調査を踏まえ、モデル化に向けた理論面の構築と論文化に注力した。カナダに加え、イリノイ大学シカゴ校のJ.Smith教授らアメリカの住宅研究者との議論を深めるため、国際社会学会RC43ハウジング・建造環境コミティーの大会に参加した。大会では、アジアや北米の研究者とともに、高齢化やグローバル化、高度な都市化が進む現代都市において、どのような住宅問題、都市問題が顕在化しているのか、また住宅地の維持管理や都市の持続性に関する議論を行った。ここでの議論を踏まえ、都市空間の空虚化や人間居住の場としての都市をいかに実現するかという観点から、本研究の成果を整理した。さらに、カルガリー大学名誉教授のWayne K.D. Davies氏とともに、カナダ、英国、日本における、住宅の維持管理や都市部における空き家問題の現れ方を比較し、論文にまとめている。また、国内の郊外住宅地における高齢化の進展や空き家増加などに対する住民、地域コミュニティ、行政らの取り組みについて現地調査を行った(名古屋大都市圏:岐阜市、可児市、犬山市など)。これに加え、建築学や法社会学などの議論を取り入れ、日本の実態にあった住宅地の維持管理手法に関するモデル化に着手している。以上の成果については、国内外の学会で発表したほか、論文化や書籍化を進めており、今後は講演なども含め研究成果を広く社会に還元することも目標としたい。本研究は,日本の郊外住宅地で持続的で良好な居住環境を維持する仕組みを構築するため,住宅地の維持管理システムで先進しているカナダの主要都市について,地誌学的な研究手法で調査を行い,日本の都市における住宅地の維持管理システムと比較する.これにより,日本に応用可能な住宅地の維持管理システムを明らかにすることを目的とした.初年度は,カナダでの現地調査と権威との議論を行った。翌年には,都市の居住環境の維持管理に関して,日本の都市とは異なるメカニズムで問題に直面する欧州都市を訪問し,関係団体へのインタビュー調査を実施した。翌年は,北米都市での居住環境の実態調査等を行った。一連の成果を国際学会で発表した。日本国内と北米都心における現地調査を実施しているほか、国際学会での海外の研究者らと議論を深めることができ、国際比較を行うための理論面、ネットワークを構築することができた。来年度は、これまでに予備調査を実施した欧米の都市において、本格的な現地調査を実施する。当初予定していた住宅地の維持管理システムについての調査だけでなく、住宅地の持続性に関わる各都市の抱える諸問題とその対応を行政、地域社会、住民のレベルで整理し、日本の都市に応用できる点を導く予定である。(1)トロント、バンクーバー、カルガリーにおける住宅地の維持管理に関する現地調査を実施する(2)アメリカ、フランスの研究者らとの共同研究を進める(3)住宅地の持続的な維持管理システムについて、各国の成果を比較し日本に応用可能な仕組みを導く(4)国際学会での発表後、国内外の雑誌に成果を投稿する都市地理学
プリント手法を利用した高分子アクチュエータ/センサの開発とその応用

本研究では、「バッキーゲル素子」と呼ばれる、カーボンナノチューブとイオン液体、高分子材料で構成されるソフトアクチュエータ/センサ素子のプリント手法による作製法について基礎的検討を行った。バッキーゲル素子の成型過程において、プリント技術を適用することで、通常の手作業では実現が困難な精度で製作することが可能となる。小型素子や複雑な形状の素子、また、電極のパターニングによる新たな機能を持つ素子を作製し、応用の可能性を検証した。本研究では、高分子素材のアクチュエータ/センサのプリント技術を用いた素子作製法を確立し、小型ロボットなどの機械システムへの応用を目的としている。対象としている素子は、「バッキーゲル素子」と呼ばれるもので、カーボンナノチューブとイオン液体、高分子材料で構成される3層構造の素子である。材料を溶媒に分散させた溶液を各層ごとに重ねてフィルム状に成型し、溶媒を乾燥させることで作製できる。この製作過程において、プリント技術を適用し、通常の手作業では実現が不可能な小型素子や複雑な形状の素子、また、電極のパターニングによる新たな機能を持つ素子を作製し、応用の可能性を検証している。本年度は、従来から取り組んでいたディスペンサによるプリント手法の最適化と、インクジェットプリントの適用可能性の検証に取り組んだ。具体的には以下の通りである。1.ディスペンサを用いたプリント法の最適化:プリントを行う上で、一番の問題となるのは、ノズル先端での材料の目詰まりである。連続的で安定な塗布を実現するため、材料の粘度、塗布圧力の調整、また、揮発しづらい溶媒を選択するなど、塗布条件の調整を行った。さらに、サンプルを試作し、検証を行った。2.インクジェットプリントの検討:インクジェットプリントの適用可能性について検証を行うため、プリントシステムの選定と、材料の物性特性評価を行った。今後は、材料特性の調整をすすめ、インクジェットプリントの検証、サンプル試作・特性の検証を進める予定である。バッキーゲル素子は、電極/電解質/電極の3層構造をした素子であり、電極層と電解質層の材料を溶媒に分散させたそれぞれの溶液を各層ごとに重ねてフィルム状に成型し、溶媒を乾燥させることで作製できる。この製作過程において、プリント技術を適用することで、通常の手作業では実現が困難な精度で製作することが可能となる。具体的には、ディスペンサ装置を利用し、プリント手法により素子の成型が可能であることを示し、電極形状を任意にパターニングできることが確認した。ノズル径の大きな塗布装置においては、材料の選択、塗布条件の調整を行うことで、安定して塗布可能なことが確認できた。実際に、3次元的な電極を成型することができ、プリント手法の有用性が示された。インクジェットプリントのように、ノズル径が小さなシステムで塗布する場合には、現状では目詰まりが問題となっている。カーボンナノチューブを含む電極層溶液の粒径が大きくなるためであり、インクジェットプリント装置を用いて、安定的に塗布するためには、材料の選定を含めて、さらなる検討が必要である。
癌微小環境における細胞内シグナル制御因子O-GlcNAc糖鎖修飾の癌増殖への影響

本研究では、全身でグルコース代謝物を基質とするO-GlcNAc修飾が亢進するOgtトランスジェニック(Ogt-Tg)マウスへの癌細胞移植を行い、癌微小環境におけるO-GlcNAc修飾の機能を解析している。B16マウスメラノーマ細胞を皮下移植すると、野生型マウスと比べてOgt-Tgマウスでは移植癌細胞の増殖が速いことを見出しているが、今回、Pan02マウス膵癌細胞の皮下移植実験においても同じ結果、つまり、Ogt-Tgマウスでは移植癌細胞の増殖が速かったことから、Ogt-Tgマウスにおける腫瘍増殖の亢進はメラノーマに限らず他の癌腫にも共通した現象である可能性が高いことが確認できた。Ogt-Tgマウスにおける癌細胞の増殖亢進には、抗腫瘍効果を持つM1型の腫瘍組織浸潤マクロファージにおけるNF-κBの活性低下が関わっていることが、我々のメラノーマ細胞移植実験から示唆されている。今回、dimethyl hydrazine (DMH)とdextran sulfatesodium (DSS)を混合投与による炎症性大腸癌発癌モデルにおいても、Ogt-Tgマウス由来大腸組織においてNF-κBの活性低下および炎症性サイトカインの低下が認められたことから、O-GlcNAc修飾が炎症、特に急性炎症に対して抑制的に働いていると考えられた。また、NF-κBがO-GlcNAc修飾を受けること、細胞全体のO-GlcNAc修飾の亢進に伴ってNF-κBのO-GlcNAc修飾も亢進することを確認できた。癌微小環境におけるO-GlcNAc修飾の亢進が及ぼす癌微小環境の変化について、複数の実験動物モデルで同じ現象、つまり、NF-κBの活性低下および炎症性サイトカインの低下を観察することができて、また、O-GlcNAc修飾の標的分子としてNF-κBが存在することを確認できたので、おおむね予定通りに解析を進めることができたと判断している。癌微小環境におけるO-GlcNAc修飾の亢進が腫瘍の成長を促進する理由について、腫瘍組織浸潤M1型マクロファージにおける炎症性サイトカインの産生能低下以外の要因があるのか、引き続き解析を行う。腫瘍組織浸潤細胞のプロファイリングを進めて、野生型マウスとOgt-Tgマウス間での相違を見出していく。グルコース代謝物を基質とするO-GlcNAc修飾は、癌細胞内で異常に上昇して癌の成長を促進することが分かっているが、癌微小環境におけるO-GlcNAc修飾の機能は知見に乏しい。本研究では、全身でO-GlcNAc修飾が亢進するOgtトランスジェニック(Ogt-Tg)マウスに癌細胞の移植を行い、癌微小環境におけるO-GlcNAc修飾の機能を解析している。B16メラノーマを皮下移植すると、野生型マウスと比べてOgt-Tgマウスでは移植癌細胞の増殖が速い。今年度は、その原因の1つを明らかにした。B16メラノーマ移植12日後に形成された腫瘍組織を解析したところ、野生型マウスと比べて、Ogt-Tgマウスではp38のリン酸化(pT180/pY182)レベルが有意に低かった。p38阻害剤の存在下、B16メラノーマ細胞を培養すると、ERK1/2とAktの活性上昇を伴って細胞増殖が亢進し、それは、ERK1/2とAktに対するp38の負のフィードバックが抑制された結果と考えられた。また、Ogt-Tgマウスでは、炎症性サイトカインの産生量が有意に低かった。そこで、腫瘍組織浸潤マクロファージのサブタイプを解析したところ、両群において抗腫瘍効果を持つM1型マクロファージが大部分を占めることが分かり、野生型マウスに比べてOgt-Tgマウス由来の腫瘍組織浸潤マクロファージでは、炎症性サイトカインの産生時に働くNF-κBの活性状態が低いことが分かった。以上から、癌細胞移植初期では、癌微小環境におけるO-GlcNAc修飾の亢進は、腫瘍組織浸潤マクロファージにおけるNF-κBの活性低下を来たして炎症性サイトカイン産生を低下させる結果、腫瘍細胞では、炎症性サイトカイン刺激の減少に伴いp38の活性が低下し、細胞増殖シグナルが活性化して腫瘍の成長が促進されていると考えられた。平成29年度の実施目標に挙げていた、癌微小環境におけるO-GlcNAc修飾の亢進が及ぼす(A)癌組織内シグナル変化と癌細胞の挙動、および、(B)癌微小環境の変化、について、その1つ経路を同定することが出来たので、おおむね予定通りに解析を進めることができたと判断している。ただ、野生型マウスと比べてOgt-Tgマウスでは移植癌細胞の増殖が速い理由の1つとして、腫瘍組織浸潤M1型マクロファージにおける炎症性サイトカインの産生能低下の関与を明らかにしたが、その他サイトカイン・増殖因子や他の免疫細胞などの関与の有無については明らかにできていないので、今後の課題である。

B16マウスメラノーマ細胞を皮下移植すると、野生型マウスと比べてOgt-Tgマウスでは移植癌細胞の増殖が速いことを見出しているが、今回、Pan02マウス膵癌細胞の皮下移植実験においても同じ結果、つまり、Ogt-Tgマウスでは移植癌細胞の増殖が速かったことから、Ogt-Tgマウスにおける腫瘍増殖の亢進はメラノーマに限らず他の癌腫にも共通した現象である可能性が高いことが確認できた。Ogt-Tgマウスにおける癌細胞の増殖亢進には、抗腫瘍効果を持つM1型の腫瘍組織浸潤マクロファージにおけるNF-κBの活性低下が関わっていることが、我々のメラノーマ細胞移植実験から示唆されている。今回、dimethyl hydrazine (DMH)とdextran sulfatesodium (DSS)を混合投与による炎症性大腸癌発癌モデルにおいても、Ogt-Tgマウス由来大腸組織においてNF-κBの活性低下および炎症性サイトカインの低下が認められたことから、O-GlcNAc修飾が炎症、特に急性炎症に対して抑制的に働いていると考えられた。また、NF-κBがO-GlcNAc修飾を受けること、細胞全体のO-GlcNAc修飾の亢進に伴ってNF-κBのO-GlcNAc修飾も亢進することを確認できた。癌微小環境におけるO-GlcNAc修飾の亢進が及ぼす癌微小環境の変化について、複数の実験動物モデルで同じ現象、つまり、NF-κBの活性低下および炎症性サイトカインの低下を観察することができて、また、O-GlcNAc修飾の標的分子としてNF-κBが存在することを確認できたので、おおむね予定通りに解析を進めることができたと判断している。癌微小環境におけるO-GlcNAc修飾の亢進が腫瘍の成長を促進する理由について、腫瘍組織浸潤M1型マクロファージにおける炎症性サイトカインの産生能低下以外に存在するのか、他の癌微小環境について、引き続き解析を行う。腫瘍組織を用いたFACS解析や免疫組織染色によって、腫瘍組織浸潤細胞のプロファイリングを行い、また、種々のサイトカインや増殖因子など液性因子の発現をreal-time PCR解析を行うことで、野生型マウスとOgt-Tgマウス間での相違を見出していく。また、O-GlcNAc修飾の標的分子を同定する。Ogt-Tgマウスでは、腫瘍組織浸潤M1型マクロファージにおいてNF-κBの核移行が減少し、これが炎症性サイトカイン産生量低下の原因の1つになっている。まずは、NF-κBについて、M1型マクロファージにおいてO-GlcNAc修飾を受けてその活性は低下するのか、明らかにする。さらに、抗O-GlcNAc抗体による免疫沈降を用いた生体・細胞試料の質量分析により、Ogt-Tgマウスでの癌微小環境において、野生型マウスと比べてO-GlcNAc修飾が亢進する分子の同定を試み、その標的分子のO-GlcNAc修飾レベルが腫瘍の成長に与える影響を解析する。癌微小環境におけるO-GlcNAc修飾の亢進が腫瘍の成長を促進する理由について、腫瘍組織浸潤M1型マクロファージにおける炎症性サイトカインの産生能低下以外の要因があるのか、引き続き解析を行う。腫瘍組織浸潤細胞のプロファイリングを進めて、野生型マウスとOgt-Tgマウス間での相違を見出していく。全体としておおよそ予定通りに研究が進んでいるが、本年度に明らかにした点を中心に解析を進めたため、当初予定してた解析が部分的に遅れている。そのため、その解析に使用する予定であった抗体等の試薬をすべて購入できていないため、また、本年度は、学会への旅費に他の予算を充てたため、次年度への使用額が生じた。今年度に予定されていた共同研究施設への新規のFACS細胞解析機器の導入が大きくずれ込み、未だに導入されていない。結果、予定していた実験を先送りにしたため未使額が生じた。
生徒の学校づくりへの参加が持つ意義および機能に関する日独比較研究

研究成果の概要として次の3点を挙げる。第一に生徒の学校づくりへの参加の意義および機能の日独比較は「権利としての生徒参加」、「教育としての生徒参加」という観点から捉えることができる、第二にドイツでは1970年代以来の「権利としての生徒参加」を基盤とし、2000年代以降、民主主義教育の普及によって学校段階ごとに系化された「教育としての生徒参加」が拡大している、第三に日本では「権利としての生徒参加」は想定されておらず、「教育としての生徒参加」の体系化も見られないが、18歳選挙権時代を迎え、高等学校を中心にシティズンシップ教育や主権者教育において「教育としての生徒参加」が進展し始めている、である。平成26年度における研究実績として下記の2点が挙げられる。第一に、ドイツにおける生徒の学校づくりへの参加の実態を把握した上で、その意義および機能を分析するという課題についての成果として、ドイツでは民主主義教育の取組みが生徒の学校づくりへの参加に大きな意義および機能を果たしつつあることが明らかとなったことが挙げられる。さまざまな形で取り組まれている民主主義教育が生徒の学校づくりへの参加に多様な形で影響を及ぼしている。生徒の学校づくりへの参加に求められる基礎的能力を形成する上でも、実際に取り組まれている生徒の学校づくりへの参加をより充実した形に高めるためにも、民主主義教育として取り組まれている活動が貢献している事例を見出すことができた。今後、さらに民主主義教育の活動事例を詳細に分析することをとおして、生徒の学校づくりへの参加が有している意義および機能を明らかにしていきたい。第二に、日本における生徒の学校づくりへの参加の実態を把握した上で、その意義および機能を分析するという課題についての成果として、当該学校における<教員ー生徒>関係の改善やそれにともなう生徒の変革要求の低下により、生徒の学校づくりへの参加に対するモチベーションが低下するという現象が見出されたことが挙げられる。ある学校の事例において、これまでの生徒の学校づくりへの参加によって学校変革に一定の成果が得られたことから、<教員ー生徒>関係が改善された。これにより、生徒の変革要求が低下し、生徒の学校づくりへの参加に対するモチベーションも低下しているという現象が見出された。今後、さらに事例収集を重ね、分析を深める必要があるため、あくまでも仮説としてではあるが、これらの関係性を見出すことができたことは重要であると考える。平成27年度における研究実績としては下記の2点が挙げられる。第一に、ドイツにおける生徒の学校づくりへの参加の実態を把握した上で、その意義および機能を分析するという課題についての成果として、前年度の成果に引き続き、ドイツでは民主主義教育の取組みが生徒の学校づくりへの参加に多様な意義および機能を果たしつつあることが明らかとなったことが挙げられる。民主主義教育の何校かの事例分析をとおして、民主主義教育が多様な活動形態により多様な可能性を持っていることが明らかとなった。民主主義教育は学校により、その取組みは実に多様である。熱心に取組んでいる学校だけをみても、その取組み内容は多岐にわたっている。各学校が抱える独自の課題や諸条件との関連性が深いためである。今後、生徒の学校づくりへの参加に関わる民主主義教育の事例収集を続け、多様な意義および機能の内実を明らかにしていきたい。第二に、日本における生徒の学校づくりへの参加の実態を把握した上で、その意義および機能を分析するという課題についての成果として、直接的な生徒の学校づくりへの参加とは言えないものの、教科学習、総合的な学習の時間、等での成果発表、保護者や地域住民と意見交換をとおして生徒が間接的に学校づくりへ参加するという事例を知ることができたことが挙げられる。アクティブラーニングの実践として、あるは学力向上の取組みの一環として、学習活動と結びついた間接的な生徒の学校づくりへの参加の事例である。同校では直接的な生徒の学校づくりへの参加から間接的な生徒の学校づくりへの参加へと展開してきたという経緯があり、日本で求められる生徒の学校づくりへの参加の理念型を考える際の貴重な事例であるといえる。今後、さらに事例収集を続け、意義および機能に関する分析を深めていきたい。平成27年度に実施を予定していた2つの研究課題に取り組むことができ、順調にその成果を得ることができたということから、「おおむね順調に進展している」と評価する。平成28年度における研究実績としては下記の2点が挙げられる。第一に、ドイツにおける生徒の学校づくりへの参加の実態を把握した上で、その意義および機能を分析するという課題についての成果として、前年度までの成果に引き続き、ドイツでは民主主義教育の取り組みが生徒の学校づくりへの参加において重要な機能を発揮していることを確認できたことが挙げられる。いくつかの州における民主主義教育の実態に関する情報収集をとおして、民主主義教育が1970年代からの生徒参加の歴史を引き継ぎ、さらに発展した形で多方面にわたり拡大していることを確認することができた。たとえば、初等教育の学校においても生徒参加が活発に実践されるようになってきていること、経営活動への参加だけではなく、日常の教育活動への参加が活発に実践されるようになってきていること、などが具体的な変化として挙げられる。今後、さらに具体的な取り組みを数多くの事例をもとに詳細に把握していきたい。第二、日本における生徒の学校づくりへの参加の実態を把握した上で、その意義および機能を分析するという課題についての成果として、前年度に引き続き、教科学習、総合的な学習の時間、等での成果発表、保護者や地域住民との意見交換をとおして生徒が間接的に学校づくりに参加するという事例を参観する機会を得ることができたことが挙げられる。

同校の実践は前年度までの実践に引き続き、質の高い成果を挙げているといえ、成果発表や意見交換に対する生徒の意欲的な取り組みが印象的であった。こうした活動を手がかりとして、生徒の学校づくりへの参加を含むシティズンシップ教育が18歳選挙権時代に求められる質の高い主権者教育につながる可能性を有していることを見出すことができた。今後、日本における主権者教育の取り組みにも視野を広げながら、生徒の学校づくりへの参加が有している可能性を探っていきたい。平成28年度に実施を予定していた2つの研究課題に取り組むことができ、順調にその成果を得ることができたということから、「おおむね順調に進展している」と評価する。平成29年度は当初の計画どおり、日独両国の生徒の学校づくりへの参加の実態、意義、機能に関する比較研究を行うとともに、意義および機能のカテゴリーを整理したマップを作成するという本研究の第三の課題に取り組みながら、引き続き、ドイツにおける生徒の学校づくりへの参加の実態を把握した上で、その意義および機能を分析するという本研究の第一の課題、日本における生徒の学校づくりへの参加の実態を把握した上で、その意義および機能を分析するという本研究の第二の課題に取り組んだ。その成果として次の点が挙げられる。第三の課題の結論として、生徒の学校づくりへの参加に関するマップについて述べると、日独両国の生徒の学校づくりへの参加は「権利としての生徒参加」および「教育としての生徒参加」という2つの観点から捉えることができ、両国での各学校段階における取り組みは、その体系化や具体的な実践方法の点で構造的に大きく異なっている。第一の課題に関連づけて言えば、ドイツにおける取り組みの特色として、1970年代以来の生徒参加の制度を受け継ぎ、「権利としての生徒参加」を確固としたベースとしながら、2000年代以降に進展してきた民主主義教育により、初等教育段階、中等教育段階I、中等教育段階IIの各段階において体系化された「教育としての生徒参加」が進展しているという構造が明らかとなった。他方、第二の課題に関連づけて言えば、日本における取り組みの特色として、高等学校での新しい教科「公共」の導入準備が進む中で、シティズンシップ教育や主権者教育としての生徒参加の取り組みが拡大しつつある。日本においては「権利としての生徒参加」はほとんど想定されておらず、各学校段階での明確な体系化も見られないが、18歳選挙権時代を迎えたことで、高等学校を中心とした「教育としての生徒参加」が進展し始めているという構造が明らかとなった。研究成果の概要として次の3点を挙げる。
局在・遍歴電子共存系の磁気相関と電気伝導の協調・競争現象の研究

ホールドープ系と比べて研究が立後れている電子ドープ系銅酸化物超伝導体の電子相図の作成に重点を置き、2-1-4系と呼ばれるNd_<2-x>Ce_xCuO_4(NCCO)とPr_<1-x>LaCe_xCuO_4(PLCCO)の単結晶育成と無限層系と呼ばれるSr_<1-x>La_xCuO_3(SLCO)の高圧下合成を行った。育成あるいは合成された試料を、中性子回折とミューオンスピン回転法により、反強磁性転移温度と反強磁性相の体積分率を、また磁化測定、電気抵抗測定により、超伝導転移温度と体積分率を求め、それらの電子ドープ量依存性を研究した。その結果、3つの電子ドープ系銅酸化物超伝導体は類似の電子相図を示し、電子ドープ系の相図の共通点が初めて明らかになった。相図の特徴として、ホール系と比較して反強磁性相が高ドープ領域まで存在し、超伝導相と隣接している。相境界近傍では互いの相の体積分率は競争的に急激に変化しており、電子ドープ系では静的な反強磁性秩序は超伝導を壊すことがわかった。相境界近傍では、反強磁性相と超伝導相が空間的に不均一に分布している可能性を指摘した。超伝導と磁気励起の関係を調べるためPLCCOの単結晶を大量に作成し、イギリスラザフォード研究所でパルス中性子散乱実験を行った。予備的データ解析の結果では、ホールドープ系で見られるような、高エネルギー領域での明確な磁気励起がなく、エネルギーの増加と共に、磁気励起の強度が急激に減少していくことが明らかになってきた。この結果は、高温超伝導と磁気励起の関連、ひいては超伝導発現の機構解明に大きな波紋を投げかけると予想される。10年度は本研究のスタートの年で、本研究費により大型装置としてFZ法による長時間安定型大型単結晶育成装置(ニチデン機械)を購入した。9月から本格的な単結晶育成を行い、高温超伝導銅酸化物La_<2-X>Sr_XCUO_4を中心として、多くの単結晶を既に作成した。特に本装置は、長い原料棒を使用可能なため、従来作成された単結晶と比べて2倍近い長さの単結晶を作成出来、濃度の均一な大型単結晶が得られることがわかった。10年度後半は東海村の改造3号炉原子炉が停止したため、中性子散乱実験は予定通り行えなかった。しかしフランスのILL、米国NISTの原子炉、および英国ISISのパルス中性子源を用いての実験を行い、ある程度の成果を得ることが出来た。その主なものを以下に列挙する。1)電子ドープ型超伝導体Nd_<2-X>Sr_XCUO_4の超伝導相でのスピン相関の観測に世界で始めて成功した。観測されたスピン相関は従来ホールドープ系で知られていた、いわゆるインコメンシュレートピークを示さず、反強磁性体相と類似のスピン相関を示す。2)電子ドープ型超伝導体Nd_<2-X>Sr_XCUO_4の超伝導相でのスピン相関をISISの中性子分光装置MARIを用いて測定した。ホールドープ系とは異なり、高いエネルギーを持つ明確なスピン相関が残っていないことを示唆する結果が得られ、ホール型と電子型での共通の超伝導機構の有無に関して貴重な結果が得られた。3) La_<2-X>Sr_XCuO_4の下部超伝導臨界濃度近傍のスピングラス相で、超伝導相とは異なる対称性を持つ、スピンの空間変調が見つかった。

11年度は、3d電子系の銅酸化物超伝導体ではホールドープ型と電子ドープ型超伝導体の両方の単結晶をFZ電気炉で作成した。また5f電子系では、UNi_<>Al_3の大型単結晶を育成した。ホール系では、La_<2-x>Sr_xCuO_4の単結晶を用いて、いわゆるスピングラス相と3次元反強磁性、あるいは超伝導との境界近傍の磁気相関を中性子散乱で詳細に研究した。その結果、従来超伝導相で見いだされたのとは異なる長周期スピン相関が、スピングラス相で見いだされ、x=0.02の低濃度領域でも、ホールがストライプ的に分布していることがわかった。さらにスピングラス相と超伝導相の境界近傍の超伝導領域内では、スピングラス相に見られる磁気相関が、超伝導相の磁気相関と共存していることがわかった。電子ドープ系では、Nd_<2-x>Ce_xCuO_4の単結晶を用いて、還元処理効果を調べた。その結果、同じCe濃度x=0.15でも、熱処理によって、異なる超伝導転移温度を示す別の相が得られることがわかった。中性子散乱の結果からは、転移温度が高い相ほどドープ量の多いことが予想され、電子ドープ系にも、アンダードープ領域が存在する考えられる。5f系ではUNi_2Al_3の低温領域における比熱の測定を行った結果、バルク超伝導を示すことが明らかとなった。この試料を用いてグルノーブル・ILLの冷中性子源で中性子非弾性散乱実験を行い、反強磁性秩序状態のゾーン・センター付近に低エネルギー励起が存在することを発見した。また、ミューオン・ナイトシフトの測定を行い、その温度変化が局在モーメントの結晶場効果として説明可能であることを明らかにした。平成12年度は下記の内容を中心として研究を行った。(1)La214系でのスピン相関を、特に超伝導-スピングラス相境界近傍で研究した。その結果、超伝導相特有のスピン相関(スピン密度変調方向がCu-Oボンドと垂直または平行なので、「平行スピン相関」と呼ぶ)は、スピングラス相でのスピン相関(スピン密度変調方向がCu-Oボンドと45度斜め方向なので、「斜めスピン相関」と呼ぶ)との共存領域を持ちながら、1次相転移的に出現することがわかった。このことは、アンダードープ領域では、ホール濃度と共に超伝導が連続的に出現するのではなく、スピングラス相と境界で2相共存し、有限の転移温度から超伝導相が出現することを意味しており、電子ドープ系と同様な相図として解釈される。(2)電子ドープ系NCCO(Nd_<2-x>Ce_xCuO_4)とNdスピンを含まない、PLCCO(Pr_<1-x>LaCe_xCuO_4)に関して単結晶が順調に作成され、ミューオンや中性子実験により、超伝導-磁気相図が作成できた。その結果、3次元的磁気秩序と超伝導が共存あるいは相分離している領域が明らかなった。磁気相関はホール系とは異なり、コメンシュレートで、単純な電荷ストライプは存在していないと考えられる。また超伝導との境界近傍では磁気秩序は100オングストローム程度の領域に限定されており、しかもミューオン実験では揺らいだ秩序として観測され、理想的な静的長距離秩序とは異なっていることがわかった。(3)3種類のウラン超伝導化合物の単結晶育成を行い、それらにおける5f電子状態を明らかにすべく、中性子散乱実験や熱力学的物理量の測定を行った。これにより、UNi_2Al_3に対する5f電子磁気レスポンスが、本研究課題のウラン系の中心物質であるUPd_2Al_3と同様であることを観測した。特に、UPd_2Al_3に対する超伝導発現機構の解明の成果がネイチャー誌に掲載されたことを強調したい。
ヒト人工染色体を用いたセントロメアの高次調節機構の解析

本代表者らは、ヒト培養細胞中で人工染色体を高い頻度で形成させる系を開発した。この系を用いセントロメア由来アルフォイドDNA配列のCENP-B結合能に依存して、セントロメア構造形成に必須なCENP-Aクロマチンの集合が起こることを明らかにしている。さらに、人工染色体上の薬剤耐性遺伝子からの転写活性は人工染色体形成効率に大きな影響を与えることが解ってきた。そこで本研究では、転写とセントロメア機能との関連性や基本的な染色体機能装置相互間の高次調節機構を解明することを目的として、(1)セントロメア形成に必須な要素、(2)セントロメア形成に伴うクロマチン構造、(3)セントロメア不活性化とヘテロクロマチン化、に関する研究を進めた。人工染色体形成能とクロマチン免疫沈殿法を用いた解析の結果、(1)マウス細胞でもCENP-B/CENP-B boxの存在に依存して、新規CENP-Aクロマチン形成が起こること。(2)CENP-BとCENP-Cは直接相互作用すること。さらにCENP-Bと相互作用する新規クロマチンリモデリング因子が単離されてくること。(3)人工染色体上ではアルフォイド配列に隣接する薬剤耐性遺伝子は転写され、この開いたクロマチンに依存してCENP-Aクロマチンが集合すること。この領域のクロマチンがヘテロクロマチン化されることによってセントロメア機能は不活性化すること。逆に耐性遺伝子の転写活性化やTSAによるとヒストンの高アセチル化は、アルフォイド配列や隣接する薬剤耐性遺伝子のクロマチン構造を開き、不活性化アルフォイド配列上にCENP-Aを含むセントロメア・クロマチンの再形成(再活性化)を誘導できること、等を明らかにした。染色体の安定分配にはセントロメア・キネトコアとともに染色分体を接着させるヘテロクロマチン領域も必要であり、人工染色体上での両クロマチン構造のバランスをうまく保つことが今後の課題である。本代表者らは、培養細胞内でヒト人工染色体を高い頻度で形成させる系を開発し、導入ヒト特定DNAに依存してセントロメア・キネトコア蛋白群が人工染色体上に集合しセントロメアとして機能することを明らかにした。これまでセントロメア近傍のヘテロクロマチンは、この領域に挿入された遺伝子が不活性化される位置効果を示すことから、遺伝子発現のサイレント化と深く係わっていることもよく知られている。代表者らによる研究でも薬剤耐性の選択と人工染色体形成効率には密接な関連があることが判明した。そこで本研究では、哺乳動物の染色体・クロマチンレベルでの転写や複製装置とセントロメア機能との関連や基本的な染色体機能装置相互間の高次調節機構を解明することを目的として、ヒト人工染色体を用いながら、(1)セントロメア形成に伴うクロマチン構造の解析、(2)ヘテロクロマチン化と遺伝子のサイレント化に関する解析、(3)セントロメアクロマチンと複製装置との関連性の解析、(4)人工染色体のマウスヘの導入と個体組織での機能装置相互間の調節機構の解析、等の研究を進めた。その結果(1)セントロメア形成に関わる蛋白質間の相互作用の一つを明らかにした。(2)導入DNAのヘテロクロマチン化と耐性遺伝子のサイレント化がヒト人工染色体セントロメアの不活性化につながる結果を得た。(3)人工染色体を形成した場合としなかった場合で同じDM配列の複製に変化が生じるかどうか調べる研究を開始した。(4)マウス個体へ人工染色体を導入したときの識別に使えるマーカー遺伝子を人工染色体前駆体へ挿入した。本代表者らは、ヒト培養細胞内でヒト人工染色体を高い頻度で形成させる系を開発し、導入ヒトセントロメア由来DNAに依存してセントロメア・キネトコア蛋白群がこのDNA上に集合して機能することを明らかにした。代表者らによる研究でも人工染色体上の薬剤耐性遺伝子からの転写と人工染色体形成効率には密接な関連があることが解ってきた。そこで本研究では、哺乳動物の染色体・クロマチンレベルでの転写とセントロメア機能との関連や基本的な染色体機能装置相互間の高次調節機構を解明することを目的として、ヒト人工染色体を用いながら、(1)セントロメア形成に伴うクロマチン構造の解析、(2)ヘテロクロマチン化と遺伝子のサイレント化に関する解析、(3)人工染色体のマウスへの導入と個体組織での機能装置相互間の調節機構の解析、等の研究を進めた。その結果(1)セントロメア形成に関わる蛋白質問の相互作用の一つを明らかにした。逆に耐性遺伝子の転写活性がYAC上のクロマチン構造を変化させ、不活性化セントロメアを再活性化できることも明らかにした。(3)マウス個体へ人工染色体を導入したときの識別に使えるマーカー遺伝子を人工染色体前駆体へ挿入し、実際にマウス受精卵へ人工染色体前駆体DNAをインジェクションする研究を開始した。本代表者らは、ヒト培養細胞内でヒト人工染色体を高い頻度で形成させる系を開発し、導入ヒト染色体セントロメア由来DNAに依存してセントロメア・キネトコア蛋白群が人工染色体上に集合して機能することを明らかにした。