hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
異常甲状腺ホルモンレセプターの転写活性阻害機構に関する研究

我々がこれまでに甲状腺ホルモン不応症患者から同定した種々の異常T3レセプター(mTR)のうち、下垂体型不応症を生じたR338Wと、C末端側のアミノ酸がそれぞれ11、13、16個欠失したmTR(F451X,E449X,C446X)の機能を検討し、(1)下垂体型不応症の成立機序、(2)TR異常と臨床像の関連について、次の結果を得た。1.下垂体型mTR、R338W、の特徴。臨床的にほぼ同程度の不適切TSH分泌を示した全身型不応症患者から得たmTR(K443E)とR338Wを、それぞれ細胞に発現させ機能を比較検討した。T3結合能の低下はR338W、K443Eとも同程度であったが、種々のT3レスポンスエレメント(TRE)を組み込んだレポーター遺伝子を用いて調べた転写活性の障害の程度は、R338WはK443Eより軽微であった。また正常TRの転写活性能を阻害するドミナントネガチブ作用は、R338WはK443Eより有意に弱かった。ゲルシフトアッセイでレセプターのダイマー形成能を調べると、R338Wはホモダイマー形成が著明に低下していた。現在さらに、K443Eと不応性が極めて強いC端欠失mTR,F451X,にR338Wの点突然変異を人工的に導入してその機能の変化を調べているが、T3結合、転写活性はより一層障害されるのに対し、ドミナントネガチブ作用は逆に減弱する成績を得ている。R338Wの示すドミナントネガチブ作用の弱さが、臨床的に下垂体型不応症となる要因の1つであろうと考えられた。2.三種のC端欠失mTRの検討。いずれもT3結合能、転写活性能は殆ど認められないほど低下していた。ところがドミナントネガチブ作用はF451XのほうがE449X,C446Xより有意に強く、C端側11から13番めのアミノ酸になんらかの重要な機能が存在することをうかがわせた.in vitroで調べたE449XとC446Xの機能は殆ど同一であったが、臨床的にはC446Xの患者が重篤な不応症で精神障害をきたしていたのに対し、E449Xは甲状腺腫のみであった。このことから少なくとも中枢神経症状は、ドミナントネガチブ作用の強さのみに関連して生じるものではない、と結論づけられた。
企業の生産設備と資金調達に関する実証研究

本研究は、企業の生産設備が資金調達にどのような影響を与えているかを実証的に明らかにすることを目的とする。生産費用のうち固定費が大きな割合を占め、変動費の割合が小さな状況は、営業レバレッジが高い、といわれる。企業の過去の資金調達は、総資産に対する負債の比率である負債比率に反映されるが、負債比率は財務レバレッジともよばれる。企業は、大型設備により営業レバレッジを高くするとき、売上高等の変動による業績リスクが上昇し、それが倒産の可能性を高めるため、借入を減らして財務レバレッジを低くする、と考えられる。本研究では、このような関係を、データベースおよび計測方法を工夫しつつ、実証的に検証する。
耐振ヘッドの開発に関する研究

フロッピ-ディスクやハ-ドディスクドライブの磁気記録情報機器はパ-ソナルコンピュ-タやワ-ドプロセッサ本体の中に組み込まれて使用されるようになって来た。このためフロッピ-ディスクドライブやハ-ドディスクドライブは、電源、回路基板等の冷却用ファンの振動を受ける。さらに生産機器コントロ-ル用コンピュ-タ等に内臓されたり、自動車や列車等の走行体に搭載されて使用されたりするようになると、従来より高いレベルの振動を受けることになり、記録、再生の信頼性が阻害されることが起き易くなる。そこで本研究では、回転磁気ディスクヘッド連成系の振動現象を解明すると共に、振動が発生しにくいヘッド支持機構を開発し、耐振ヘッドの設計指針を作ることを目的とした。ディスク・ヘッド連成系を回転円板と質量、バネ系でモデル化し、ディスクカバ中の空気の効果をばね床でモデル化して理論解析した。その結果、ディスク・ヘッド速成系の危険回転数を最大にする、即ち振動が発生しにくい最適なヘッドの質量、ヘッドのバネ定数、ディスクカバ-の等価弾性係数、ディスクの曲げこわも、質量、内外半径、暑さが存在することが明らかになった。また外力加振に体して振動しにくい条件も明らかにした。従来と違う単純支持点周りのモ-メントのバランス効果を用いた比較的高い剛性を有するヘッド支持機構を提案し、板金加工のアルミニウム製ヘッド支持機構を試作した。その結果重量で3分の1、製造工程が半減し、製造の1部を自動化することが可能となった。ヘッド支持機構に圧電素子のアクチュエ-タを組み込むことにより、外乱に応じて、能動的にヘッドをメディアに追従させる方法の有効性が理論的ならびに実験的に明らかになり、将来の高耐振ヘッドの開発に体する指針が得られた。フロッピーディスクやハードディスクの磁気記録情報機器は、パーソナルコンピュータやワードプロセッサーに組み込まれ、それらが更に自動車や列車等の走行体に積載されて使用されることがある。そのため、フロピードライブ装置には、空冷ファンや走行体からの振動を受け、記録、再生の信頼性が阻害されることになる。そこで本研究では、回転磁気ディスク・ヘッド連成系の振動現象を解明すると共に、振動が発生しにくいヘッド支持機構を開発し、耐振ヘッドの設計基準を作ることを目的とし、本年度は以下の事柄を明らかにした。回転磁気ディスク・ヘッド連成系をばね・質量系でモデル化し、ディスクカバー中で上下を空気膜で支持されたディスクをばね床で全面支持されたディスクにモデル化し、理論解析した。その結果、磁気ディスク・ヘッド連成系の危険回転数を最大とする。即ち振動が発生しにくい最適なヘッドの質量、ヘッドのばね定数、ディスクカバーの等価弾性係数、ディスクの曲げこわさ、質量、内外半径、厚さが存在することを明らかにした。鉛直方向やピッチング加振を受けるフロッピーディスク・ヘッド系の振動と安定性を解析し、外力に対する応答性を明らかにすると共に、単純支持点周りのモーメントのバランス効果を利用した比較的高い剛性を有するヘッドケースを用いる方法の耐振性が最高になる条件を明らかにした。フロッピーディスクの変動に追従してヘッドが変形するように圧電素子をアクチュエータとして用いて能動制御する方法を究明して、その有効性を明らかにした。フロッピ-ディスクやハ-ドディスクの磁気記録情報機器は、パ-ソナルコンピュ-タやワ-ドプロセッサ-に組み込まれ、それらが更に自動車や列車等の走行体に搭載されて使用されることが多くなった。それゆえ、磁気記録情報装置には、走行体あるいは空冷ファン等から振動を受け、記録、再生の信頼性が阻害されることが起き易くなった。

更にフロッピ-ディスクやハ-ドディスクの小型、高精度化が一段と進み、それらの耐振動性が重要な設計目標となって来た。そこで本研究では、回転磁気ディスク・ヘッド連成系の振動現象を解明すると共に、振動が発生しにくいヘッド支持機構を開発し、耐振ヘッドの設計指針を作ることを目的とし、本年度は以下の事項を明らかにした。ディスク・ヘッド連成系は回転円板と質量・バネ系でモデル化し、ディスクのフラッタ-とダイバ-ジェンスの不安定現象を解明した。更にその不安定現象が起きにくくする方策や回避する方法を提案した。鉛直加振やピッチング加振を受ける場合の応答解析を行い、外力加振に対して振動しにくい条件を明らかにした。従来の板ばね支持のヘッド支持構造とは違う、単純支持点周りのモ-メントのバランス効果を利用した比較的高い剛性を有するヘッド支持機構を提案し、試作してその有効性を確めた。その結果、部品点数を半分に減らすことができ、アルミニウム製で板金加工で製作することにより重量を3分の1に減らすことができ、製造工程も半分に短縮できた。また製造の1部を自動化することが可能となった。ヘッド支持機構に圧電素子のアクチュエ-タを組み込むことにより、能動的に外乱に応じてヘッドをメディアに追従させる方法の有効性も理論的ならびに実験的に明らかにし、将来の高耐振ヘッドの開発に対する指針を示した。
光波利用センシング

昭和6163年度に行われた特定研究「光波利用センシング」の50分担課題すべての成果をまとめた報告書の作成を目的とし、編集委員会を2回開催して計画を進めた。3年間の特定研究で得られたオリジナルな研究成果を判りやすい形で執筆するだけでなく、各研究に共通した基盤となる基礎的重要事項についても成果との関連で総合的に記述することとし、後者の割合を約30%とした。以下に報告書の章立てと内容の概略を示す。1章総論(光波センシング技術の現状、干渉計測の原理、各種光計測トランスデュ-サ、光波センシングの信号処理)、2章光センシング用半導体レ-ザ(光源の基礎、半導体レ-ザ材料、新しい半導体レ-ザ技術、特性の改善)、3章光ファイバ(光ファイバと偏波保持光ファイバ、光ファイバコンポ-ネント、非線形光ファイバ)、4章超短光パルス(発生と計測、検出と応用、波形の制御、光サンプリング)、5章光ファイバセンサ(基礎、ヘテロダインファイバセンサ、偏波保持光ファイバの耐環境性、光ファイバジャイロ、光ファイバ分布センサ、干渉型温度センサ)、6章光集積回路センサ(光集積回路の基礎・材料と作成法、光ICセンサトランスデュ-サ、センサ用光回路の集積化)、7章新しい顕微鏡技術(現状、光CT顕微鏡、レ-ザ走査顕微鏡、癌細胞分析レ-ザ顕微鏡、顕微鏡画像処理)、8章光による生体センシング(生体センシングのための分光技術、レ-ザを用いる血流計測・眼底計測、細胞の電気活動測定・病理学における光センシングの利用、内視鏡画像処理)、9章新センサ・コンポ-ネント・材料(光温度センサ、積層型偏光子、軟X線用多層膜反射鏡、半導体レ-ザ応用センサ、双安定効果利用センサ、レ-ザ干渉計重力波観測、相関法による速度計)。総頁数は400頁で、大学および産業界で利用できる専門書である。
メタンハイドレートの採掘システムに関する調査研究

近年、石油に替わる新たなエネルギー資源として各所でメタンハイドレートの商業採掘に関するコンセプト案が提案されている。しかし、現実海面の気象状況の中でのメタンの貯蔵、採掘については殆ど研究がなされていない。メタンハイドレートの商業生産では、海中の中間貯蔵タンク、掘削リグやライザーの位置保持機能、掘削器近辺のモニタリング、ハイドレート腑存状況のモニタリングなどの技術は現実の風波の中での作業性と深く関連し、海洋工学の立場からのアプローチが必要である。本格的な商業生産の前には上記の技術課題を検討できる生産シミュレータが構築されると思われるが、本研究ではそのシミュレータに用いられる要素技術が現在どのレベルにあるのかを調査検討し、今後の重要研究課題を見出すことを主目的として文献調査及び生産シミュレータのテストバージョンの構築を行った。文献調査としては国内主要大学や研究所やインターネットを通して、メタンハイドレート分解の物性値データ、メタンハイドレート分解シミュレーションの手法とコマーシャルコード、メタンハイドレート輸送手法、メタンからメタノールや水素への改質法、天然ガス採掘ライザーとその設置法、掘削リグの位置保持法、CO2ハイドレートの生成法などの文献調査・収集を行なった。特に、平成15年9月に行われた、Hydroelasticity in Marine Technology 2003では採掘ライザーの流力弾性挙動や剥離渦に関する情報を、また、OCEANS 03では音響探査法、水中画像データ転送法、水中モニタリングシステムの情報を海外研究者たちから得ることができた。生産シミュレーションのテストバージョンとしては計算速度の高速化を狙って、東大などで開発されている3次元の複雑な生産シミュレータと同等な機能を持つ2次元軸対称計算法について検討した。また、このテストシミュレータを用いて海象が生産性に与える影響についても検討した。
大脳皮質形成期神経上皮細胞に特異的に発現する新規遺伝子の機能解析

大脳皮質形成初期、特に神経上皮(neuroepithelium)より神経細胞やグリア細胞が生み出される過程は、脳を構成するいわば基本要素が決定される過程である。申請者はこの時期の神経上皮に部位特異的・時期特異的に発現する分子群の中に中枢神経系の分化、形態形成に関わる分子が存在すると考え、differential display法とin situハイブリダイゼーション法を併用し目的の分子を検索することを試み、神経上皮に部位特異的に発現する新規遺伝子(neurepinと命名)を得た。現在までの実験結果によると、遺伝子neurepinは全長約6.5kbであり、翻訳される蛋白質はN末端にシグナルシークエンスと考えられる強い疎水性の領域を有することが判明している。遺伝子配列データベースでの解析によると登録されている遺伝子との間に高い相同性は認めておらず新規の遺伝子であると考えられた。in situハイプリダイゼーション法による検討では、胎生期の神経上皮に限局して発現しており、胎生期より成熟期にいたるまで他の組織、他の細胞にその発現を認めなかった。以上の結果はNeurepinが神経上皮内での現象に関わりが深く、分泌型の蛋白質もしくは特異的な細胞内小器官や細胞膜へ輸送される蛋白質である可能性を示唆している。加えて推測されるアミノ酸配列よりオリゴペプチドを合成しポリクローナル抗体を作成した。その免疫学的解析の結果は、Western blot解析では約70kDaの位置に陽性シグナルを認め、免疫細胞学的解析では神経上皮由来の培養細胞株MNSにおいて2種類の染色体が認められた。即ち核に強陽性反応を示すグループと核に染まらず細胞質に弱陽性反応を示すグループであった。以上の結果より、この分子Neurepinは神経細胞・グリア細胞の分化、分裂に関わる因子、その受容体、転写調節因子または神経上皮細胞の維持に関わる因子であることが期待された。現在更なる蛋白機能の解析をめざし発現実験等により解析を進めている。
AβのN末端構造に着目した新規分泌型APPおよび変異型Aβの解析

アルツハイマー病(AD)脳に蓄積するアミロイドβタンパク質(Aβ)には、N末端やC末端の形状が異なる、様々な分子種が存在する。本研究ではAD患者脳の、主に血管壁での蓄積が見られたN末端の短い分子種であるAβ5ー40/42に着目し、その生成機構と物性、AD発症への寄与について明らかにすることを目的とした。そこで新しく抗体を作製し、新規の分泌型APPを同定した。また変異型Aβを合成し、その物性解析を行った。アルツハイマー病(AD)脳に蓄積するアミロイドssタンパク質(Ass)には、N末端やC末端の形状が異なる、様々な分子種が存在する。本研究ではAD患者脳の、主に血管壁での蓄積が見られたN末端の短い分子種であるAss5-40/42に着目し、その生成機構と物性、AD発症への寄与にっいて明らかにすることを目的とする。Assはその前駆体であるアミロイド前駆体タンパク質(APP)より、プロテアーゼによるプロセシングを経て生成するが、一部に存在する家族性AD(FAD)の原因となる遺伝子変異は、その生成量や分子種に影響を与える。そこで、これらの変異がASS5-40/42の生成に与える影響について定量的に検討するため、新たな分泌型APP(sAPP)の定量システムの構築を試みている。このシステムで必要となる特異抗体を作製するため、目的タンパク質の一部領域に相当する抗原ペプチドを作製してマウスに免疫した。また抗体の評価用に、sAPPの全領域を培養細胞において発現させるためのベクターを構築した。免疫後、目的とする抗体が産生されたかどうか、血清を採取して、抗原ペプチドを用いたELISAおよび培養細胞で発現させた目的タンパク質に対する交差性をウェスタンブロット法(WB)、さらに免疫沈降法(IP)にて確認した。続いてモノクローナル抗体を得るため、抗体産生が見られたマウスの脾臓よりハイブリドーマを作製し、この培養上清中に分泌された抗体について上記と同様に確認しながら、スクリーニングを重ねた。未だ途中段階ではあるが、WBならびにIPに利用可能な抗体が得られつつある。またAss5-40/42の物性と、FAD変異が与える影響について解析を行うため、これらペプチドを合成した。現在、その凝集・線維化能についてチオフラビンTや電気泳動法などを用いて検討中である。本研究ではAD患者脳の、主に血管壁での蓄積が見られたN末端の短い分子種であるAβ5-40/42に着目し、その生成機構と物性、AD発症への寄与について明らかにすることを目的とする。Aβはその前駆体であるアミロイド前駆体タンパク質(APP)より、プロテアーゼによるプロセシングを経て生成するが、一部に存在する家族性AD(FAD)の原因となる遺伝子変異は、その生成量や分子種に影響を与える。そこで、これらの変異がAβ5-40/42の生成に与える影響について定量的に検討するため、新たな分泌型APP(sAPP)の存在を予測し、その定量システムの構築を試みている。昨年度より、抗原ペプチドを用いたELISAおよび培養細胞で発現させた目的タンパク質に対する交差性をウェスタンブロット法(WB)と免疫沈降法(IP)で確認しながら、目的タンパク質に対する特異抗体を産生するハイブリドーマをスクリーニングしてきた。最終的に3クローンを得て、これらが産生した抗体を用いて、APPを過剰に発現させた培養細胞より分泌されたsAPPを解析し、本研究の解析対象である新規のsAPPがAPPより実際に生成している事を確認した。そこでハイブリドーマを大量培養し、抗原カラムを作製して特異抗体の大量調製を行い、現在、試料の解析を進めている。またAβ5-40/42の物性と、FAD変異が与える影響について解析を行うため、合成したこれらペプチドを用いてその凝集・線維化能についてチオフラビンTや電気泳動法などを用いて検討を継続している。
腐食ひび割れによる鉄筋コンクリート部材中の圧縮耐荷機構の崩壊に関する研究

本研究は、鉄筋の腐食によって圧縮耐荷機構が崩壊する現象を解明し、評価することを目的とし、長期暴露試験体、電食試験体および模擬腐食試験体を用いて、影響因子と鉄筋腐食に伴う変状因子の関係を検討した。その結果、腐食に伴う圧縮耐荷機構の崩壊により曲げ耐力と変形能が低下する場合があること、長期自然暴露により劣化した場合のみならず、電食や、人為的に損傷を模擬することによっても圧縮耐荷機構の崩壊挙動を再現できること、三次元画像解析により圧縮耐荷機構の崩壊過程を把握できることを確認し、併せて鉄筋単体の最大応力以降の座屈挙動や、はり部材のモーメントー曲率関係を表現可能なモデルを求めることができた。本研究は、鉄筋の腐食によって圧縮耐荷機構が崩壊する現象を解明し、評価することを目的とする。平成25年度は、前年度実施した長期暴露RC梁を用いた載荷試験の3次元画像解析を行い、圧縮耐荷機構の崩壊過程を定量化した。また、電食によって圧縮鉄筋の断面欠損とコンクリート内部の腐食ひび割れを生じさせたRC梁を用いた載荷試験を行い、腐食に起因しない材料劣化の影響を排除した状態で、純粋に腐食により変形性能の低下が生じることを把握した。さらに、切削鉄筋単体の圧縮座屈試験およびRC単柱の中心圧縮試験を行い、鉄筋の腐食の影響のみによる圧縮耐荷機構への影響を把握した。まず、長期暴露RC梁を用いた載荷試験について3次元画像解析を行った結果、観測値の取扱いに注意が必要なものの、同時多点の任意方向の計測が可能で、挙動の大まかな傾向を把握するのに有用であることが確認できた。また、今回用いた長期暴露RC梁は、圧縮側コンクリートが横方向に膨み出しており、これがコンクリートの圧縮耐荷機構の崩壊につながった可能性があることが推察された。また、電食によって圧縮鉄筋に断面欠損を生じさせ、コンクリート内部に腐食ひび割れを生じさせたRC梁を用いた載荷試験を行った結果、腐食に起因しない材料劣化の影響を排除した状態で、部材の耐力低下とともに靭性の低下も生じ、脆性的に破壊する挙動を観察することができた。また、このRC梁について断面解析を行ったところ、コンクリートの終局歪を制御することで部材の耐荷特性の変化を表現できることが確認できた。さらに、鉄筋単体の圧縮座屈実験およびRC部材の中心圧縮実験を行った結果、弾性座屈範囲内で切削位置において降伏が先行しなければ座屈モードに変化は生じないこと、RC部材の中心圧縮時の最大荷重は切削率が大きくなると減少すること等を確認した。本研究は、鉄筋コンクリート(RC)部材中の鋼材の腐食が構造性能に及ぼす影響を明らかにするため、腐食鉄筋が周辺のコンクリートに損傷を生じさせる現象に着目して、これにより圧縮耐荷機構が崩壊する現象を解明し、評価することを目的とする。平成24年度は、既往の腐食したRC部材の曲げ載荷試験の事例を整理し、耐荷メカニズムの検討を行った。このうえで、長期暴露により腐食劣化が生じた試験体を用いて曲げ載荷試験を実施し、圧縮耐荷機構の崩壊過程の把握を行った。既往の事例の整理の結果、圧縮鉄筋が腐食した場合に靭性が小さくなる事例があったが、圧縮鉄筋が配置されていない場合はそのような例はなく、部材降伏後も荷重を保持したまま変形が進行し、靭性を発揮していることが確認された。これは、既往の研究が主に引張鉄筋の腐食にのみ着目されているためであり、本課題の重要性が再確認された。この結果を踏まえ、圧縮鉄筋の腐食によって靭性が低下する現象を再現するため、曲げ載荷試験を実施した。筆者らは過去に、塩分を導入し20カ月および12年の長期暴露を行って劣化させたRC部材を用いた実験を実施してきたが、今回新たに26年の長期暴露を行ったRC部材を用いて静的曲げ載荷試験を行った。載荷試験の結果、本試験体は、暴露12年時のどの試験体よりも耐力が小さかった。引張鉄筋は破断しなかったが、部材が降伏し最大荷重を示して以降、暴露12年時に最も変形能が小さい試験体と同等の変位時点で荷重低下が生じた。破壊状況については、等曲げ区間のコンクリートが圧縮側のみならず側面の大部分に至るまで剥落し、かつ圧縮鉄筋も座屈し、等曲げ区間に集中的して損傷を生じる結果となった。以上のように、圧縮鉄筋の腐食によって曲げ耐力が低下し、かつ靭性を著しく低下させる現象を再現することができた。平成24年度は長期暴露試験体の曲げ載荷試験を実施し、圧縮耐荷機構の崩壊過程を観察した。

平成25年度は前年度の試験体の三次元画像解析、電食したRC梁を用いた載荷試験、切削鉄筋単体の圧縮座屈試験ならびにRC単柱の中心圧縮試験を行い、腐食のみによって変形性能の低下が生じることを確認した。最終年度である平成27年度は、腐食とコンクリートの損傷の両方ではなく、いずれか片方のみを任意に変動させることを目的とし、切削とスリットを用いた模擬腐食試験体の載荷試験と三次元画像解析を行い、各因子の圧縮耐荷機構への影響を把握した。模擬腐食試験体の載荷試験では、切削がなくスリットが少ない(長さが対象区間長の1/2程度)試験体は、曲げ圧縮降伏の挙動を呈した後、せん断スパンの最も載荷点寄りの圧縮領域で破壊した。スリットが少ない場合、変形能に影響を与えないことが示唆された。その他の等曲げ区間の圧縮領域で破壊した試験体については、座屈時に膨み出す方向や変形能は、スリットの方向や切削の位置との関連が希薄な一方で、スリットの量の影響を受ける可能性が示唆された。また、三次元画像解析の結果から、切削のみの場合はその場所を起点として全体に盛り上がるモードで座屈を生じる一方、スリットがある場合はいずれかの点に集中して鋭角的に立ち上がるモードで座屈を生じることが示唆された。以上の研究期間全体を通じ、腐食に伴う圧縮耐荷機構の崩壊により曲げ耐力と変形能が低下する場合があること、スリットの設置や切削を行うことで人為的に圧縮耐荷機構の崩壊挙動を再現できること、三次元画像解析により圧縮耐荷機構の崩壊過程をトレースできること並びに断面解析により圧縮耐荷機構の崩壊を伴うはりの挙動を表現できることを確認した。工学本研究では、平成24年度、長期暴露RC梁を用いた載荷試験を行い、当初の計画どおり、圧縮鉄筋が腐食したRC部材の圧縮耐荷機構の崩壊過程を把握している。平成25年度は、この試験画像を用いて3次元変位分析を行った。圧縮側コンクリートの崩壊過程を数値化することができ、前年度に達成した内容の深度化を図ることができた。研究計画の2年目である平成25年度は、腐食RC部材を模擬した試験体を作成し、仮定した圧縮破壊モデルの検証を行って、長期暴露RC梁を用いた載荷試験の結果と照合を行うとしている。平成24年度に用いた長期暴露RC梁は、コンクリートの材料劣化が著しく、必ずしも腐食だけが耐荷性能に影響を与えたとは言えない点に課題があった。そこで、電食により鉄筋腐食だけをモデル化した試験体を用いた載荷試験を行った結果、腐食と腐食ひび割れによる影響だけを確認することができた。また、研究計画では、平成25年度以降、RC単柱試験体を用いた中心圧縮試験を行う研究計画としており、その第一段階として、まず腐食によって断面欠損が生じた場合の鉄筋単体の座屈挙動を一軸圧縮試験により確認し、ついでかぶりコンクリートのない状態のRC単柱試験体を作成し同様に一軸圧縮試験を行った。この結果、腐食した鉄筋の座屈挙動とRC単柱の中心圧縮性状について、座屈モードや座屈荷重ならびに軟化勾配に関する基礎的な知見を得ることができた。以上のように、平成25年度は、長期暴露RC梁の3次元変位分析、電食RC梁を用いた載荷試験、鉄筋単体の座屈試験ならびにRC単柱の中心圧縮試験を行った。前年度実施した長期暴露RC梁の座屈挙動の定量化を実現し、当初の計画どおり、腐食RC部材を模擬した試験体により圧縮破壊モデルの検証を実施できたので、総じて概ね順調に研究が進展していると判断する。研究計画では、研究の初年度である平成24年度は、腐食したRC部材の載荷試験を行い、曲げ力を受ける場合の圧縮耐荷機構の崩壊過程を把握することとしている。
放電点探索アルゴリズムによる放電加工のシミュレーション

本研究では,まず与えれれた工具電極形状と工作物形状から加工後の工具電極消耗と,加工の結果として得られる工作物形状を求めるための順方向のシミュレーション方法を開発した.この方法は,実際の放電加工現象に忠実に,以下のような単純なルーチンの繰り返しとして加工を計算機上でモデル化するものである.つまり,工具電極面に沿ってメッシュ分割し,メッシュ毎にギャップが狭く,加工屑濃度が高いほど放電確率が高くなる様に定義された評価関数を計算する.そして,工具電極面上を探索し,評価関数の最も大きなメッシュに放電を発生させる.次に,ギャップと曲率の影響を考慮して,そのメッシュで工具電極と工作物の除去を行なう.次に,新たに発生した加工屑を近傍のメッシュに配置し,すでに過去の放電によって各メッシュに蓄積されている加工屑を再配置する.そのあと電極を送り,次の放電点を探索するためにルーチンの最初にもどる.この順シミュレーションの精度が十分満足できることは,実際の加工実験から証明された.本研究ではさらに,順方向のシミュレーションとは逆に,加工前の工作物形状と加工後の所望の工作物形状が与えられた場合に,消耗前の工具電極をどの様な形状にすれば消耗した結果として所望の工作物形状が得られるか,という逆方向のシミュレーション手法を開発した.この方法は,上述の順方向シミュレーションのために開発したアルゴリズムをそのまま用いて,逆方向では加工後の所望の工作物形状から始めて順方向の場合と同じルーチンを繰り返す方法である.ただし,逆方向シミュレーションでは,順方向シミュレーションで用いる放電1回当たりの工具電極消耗体積と工作物の除去体積に関するデータベースを,工具電極と工作物とで逆転させてルーチンを繰り返す.この考え方が正しいことは,順方向のシミュレーション結果である工具電極形状を初期状態として逆方向シミュレーションを行ったところ,工具電極形状が順方向シミュレーションの初期形状に精確にもどったことから証明された.本研究では,まず与えれれた工具電極形状と工作物形状から加工後の工具電極消耗と,加工の結果として得られる工作物形状を求めるための順方向のシミュレーション方法を開発した.この方法は,実際の放電加工現象に忠実に,以下のような単純なルーチンの繰り返しとして加工を計算機上でモデル化するものである.つまり,工具電極面に沿ってメッシュ分割し,メッシュ毎にギャップが狭く,加工屑濃度が高いほど放電確率が高くなる様に定義された評価関数を計算する.そして,工具電極面上を探索し,評価関数の最も大きなメッシュに放電を発生させる.次に,ギャップと曲率の影響を考慮して,そのメッシュで工具電極と工作物の除去を行なう.次に,新たに発生した加工屑を近傍のメッシュに配置し,すでに過去の放電によって各メッシュに蓄積されている加工屑を再配置する.そのあと電極を送り,次の放電点を探索するためにルーチンの最初にもどる.この順シミュレーションの精度が十分満足できることは,実際の加工実験から証明された.本研究ではさらに,順方向のシミュレーションとは逆に,加工前の工作物形状と加工後の所望の工作物形状が与えられた場合に,消耗前の工具電極をどの様な形状にすれば消耗した結果として所望の工作物形状が得られるか,という逆方向のシミュレーション手法を開発した.この方法は,上述の順方向シミュレーションのために開発したアルゴリズムをそのまま用いて,逆方向では加工後の所望の工作物形状から始めて順方向の場合と同じルーチンを繰り返す方法である.ただし,逆方向シミュレーションでは,順方向シミュレーションで用いる放電1回当たりの工具電極消耗体積と工作物の除去体積に関するデータベースを,工具電極と工作物とで逆転させてルーチンを繰り返す.この考え方が正しいことは,順方向のシミュレーション結果である工具電極形状を初期状態として逆方向シミュレーションを行ったところ,工具電極形状が順方向シミュレーションの初期形状に精確にもどったことから証明された.放電加工では,放電パルス条件が同一であっても,電極の曲率や傾斜,ギャップ中の加工屑濃度などが電極消耗量やギャップ分布に影響し,加工精度を低下させる.また,放電位置の偏在は放電面に沿った電極温度分布に影響を及ぼし,温度の高い箇所で絶縁破壊強度を低下させる.これによって,加工精度が低下したり加工が不安定となる.そこで,加工の精度や安定性をシミュレーションするためのプログラムを作成した.また,放電点近傍の温度分布を測定し,温度が放電の発生箇所に及ぼす影響を調べた.シミュレーションプログラムの作成実際の放電加工現象に忠実に,以下のような単純なルーチンの繰り返しとして加工を表現した.つまり,電極面に沿ってメッシュ分割し,メッシュ毎にギャップが狭く,加工屑濃度が高く,電極表面温度が高いほど放電確率が高くなる様に定義された評価関数を計算する.そして,電極面上を探索し,評価関数の最も大きなメッシュに放電を発生させる.次に,ギャップと曲率の影響を考慮して,そのメッシュで電極と工作物の除去を行なう.次に,新たに発生した加工屑を近傍のメッシュに配置し,すでに過去の放電によって各メッシュに蓄積されている加工屑を再配置する.そのあと電極を送り,放電点からの熱流束を考慮に入れて差分法による電極表面温度の熱伝導解析を行なう.2.放電点のプラズマ温度と絶縁回復特性放電点の決定因子として,ギャップと加工屑濃度については筆者の過去の研究で調べられていた.そこで,本年度は前の放電により発生したプラズマの温度が,パルスの休止時間中にどの様に低下し,何度で近傍の絶縁が回復するかを調べた.方法としては,設備備品として購入した分光器を用いて相対強度法により放電中,ならびに放電終了後のプラズマの温度測定を行なった.

その結果,放電中のプラズマ温度は約7000Kであり,放電終了後約23μsで約5000Kに低下する.そして,5000K以下に低下した場合は次の放電点は他の場所に移動し得るが,それ以上の場合は同じ点で放電が生じることが明らかになった.このしきい値を評価関数に組み込み,電極面上の温度分布を考慮したシミュレーションが可能になった.本研究では,まず与えられた工具電極形状と工作物形状から加工後の工具電極消耗と,加工の結果として得られる工作物形状を求めるための順方向のシミュレーション方法を開発した.この方法は,実際の放電加工現象に忠実に,以下のような単純なルーチンの繰り返しとして加工を計算機上でモデル化するものである.つまり,工具電極面に沿ってメッシュ分割し,メッシュ毎にギャップが狭く,加工屑濃度が高いほど放電確立が高くなる様に定義された評価関数を計算する.そして,工具電極面上を探索し,評価関数の最も大きなメッシュに放電を発生させる。次に,ギャップと曲率の影響を考慮して,そのメッシュで工具電極と工作物の除去を行なう.次に,新たに発生した加工屑を近傍のメッシュに配置し,すでに過去の放電によって各メッシュに蓄積されている加工屑を再配置する.そのあと電極を送り,次の放電点を探索するためにルーチンの最初にもどる.この順シミュレーションの精度が十分満足できることは,実際の加工実験から証明された.本研究ではさらに,順方向のシミュレーションとは逆に,加工前の工作物形状と加工後の所望の工作物形状が与えられた場合に,消耗前の工具電極をどの様な形状にすれば消耗した結果として所望の工作物形状が得られるか,という逆方向のシミュレーション手法を開発した.この方法は,上述の順方向シミュレーションのために開発したアルゴリズムをそのまま用いて,逆方向では加工後の所望の工作物形状から始めて順方向の場合と同じルーチンを繰り返す方法である.ただし,逆方向シミュレーションでは,順方向シミュレーションで用いる放電1回当たりの工具電極消耗体積と工作物の除去体積に関するデータベースを,工具電極と工作物とで逆転させてルーチンを繰り返す.この考え方が正しいことは,順方向のシミュレーション結果である工具電極形状を初期状態として逆方向シミュレーションを行ったところ,工具電極形状が順方向シミュレーションの初期形状に精確にもどったことから証明された.
歪量子マイクロ構造を有する超高性能半導体レーザの基礎研究

本研究では、新たに「歪(ひずみ)」の効果を量子細線や量子ドットに導入することにより、半導体レーザの超高速化を図ることを目的として基礎研究を行う。そのために歪量子細線や量子ドットなどいわゆる「歪量子マイクロ構造」をMOCVD選択成長法を用いて実現する。さらにこれらの技術に基づき、電子・光物性を実験的に明かに歪量子マイクロ構造を有するレーザ(すなわち歪量子細線レーザおよび歪量子ドットレーザ)の実現を図り、このレーザが超高密度(時間的・空間的)次世代集積光システムの中心になり得ることを実証することをめざす。本研究により、次世代の超高性能レーザのあり方が浮き彫りになるとともに、ナノ構造デバイスの実現化の道が切り開かれることが期待できる。具体的効果は次のとおりである。(1)歪量子ドットをMOCVD法を用いた自然形成法を用いて作製し、その光物性を明らかにした。そのサイズは15nmであり、この手法によって作製されたものとしては世界最小である。特に、自然形成法の問題点である位置の制御、密度の制御について研究をすすめた。特にステップバンチング現象を用いてマルチステップエッジを直線的に形成し、この上に量子ドットを成長させる。これにより量子ドットの配列化が可能となった。(2)選択成長法を用いて歪量子細線を作製した。(3)微小共振器を有する歪量子細線レーザを世界で初めて作製し、77Kにおけるレーザ発振に成功ひた。本研究でえられた成果は次世代の半導体レーザの発展にきわめて有用である。21世紀は情報の時代であり、光が果たすべき役割に対する期待は大きい。大容量の情報の超高速光伝送や情報の処理を情報伝送や光情報処理の実現のためには、時間軸と空間軸の両方において高密度化を可能にする光源の開発が不可欠である。本研究では、新たに「歪(ひずみ)」の効果を量子細線や量子ドットに導入することにより、半導体レーザの超高性能化をはかることを目的として基礎研究を行ってきている。具体的には(1)歪量子細線や歪量子ドットなどいわゆる「歪量子マイクロ構造」の電子・光物性を明かにするとともに、(2)これらの構造をMOCVD選択成長法を用いて実現する。さらに、このようにして確立された技術にもとづいて、(3)電子・光物性を実験的に明らかにし、(4)歪量子マイクロ構造を有するレーザ(すなわち歪量子細線レーザおよび歪量子ドットレーザ)の実現をはかり、このレーザが超高密度(時間的・空間的)次世代集積光システムの中心になり得ることを実証することをめざす方向で研究を行っている。本研究により、次世代の超集積レーザのあり方が浮き彫りになるとともに、ナノ構造デバイスの実用化の道が切り開かれることが期待できる。本年度は、歪量子細線の作製技術の確立をまずはかり、10-15nm程度の幅を有する量子細線の作製に成功した。また、歪量子細線のバンド構造を強結合法を用いて理論的に明かにするとともに、レーザ特性の計算を行い、歪量子細線レーザにおいては通常の量子細線レーザと比べて大きく性能の向上をはかることが可能であることを示した。さらに歪量子細線レーザの作製を行い、低温において光励起実験を行った。これらの結果は、平成6年度の研究の基礎となるものである。21世紀は情報の時代であり、光が果たすべき役割に対する期待が大きい。大容量の情報の超高速光伝送や情報処理の実現のためには、時間軸上では100GHzあるいは1THzに近い速さで光情報を送り出すことが将来必要となるが、現時点ではきわめて困難である。そのために

(1)歪量子細線や量子ドットなどいわゆる「歪量子マイクロ構造」の電子・光物性を理論的に究明するとともに、(2)これらの構造をMOCVD選択成長法を用いて実現する。さらにこれらの技術に基づき、(3)電子・光物性を実験的に明かにし、(4)歪量子マイクロ構造を有するレーザ(すなわち歪量子細線レーザおよび歪量子ドットレーザ)の実現を図り、このレーザが超高密度(時間的・空間的)次世代集積光システムの中心になり得ることを実証することをめざす。本研究により、次世代の超高性能レーザのあり方が浮き彫りになるとともに、ナノ構造デバイスの実現化の道が切り開かれることが期待できる。本年度は歪量子ドットをMOCVD法を用いた自然形成法を用いて作製し、その光物性を明らかにした。そのサイズは15nmであり、この手法によって作製されたものとしては世界最小である。特に、自然形成法の問題点である位置の制御、密度の制御について研究をすすめた。特にステップバンチング現象を用いてマルチステップエッジを直線的に形成し、この上に量子ドットを成長させる。これにより量子ドットの配列化が可能となった。また同様な手法を用いてマルチステップエッジに歪み量子細線の形成にも成功した。さらに、この作製手法を用いて垂直型量子ドットレーザの作製を試みた。本研究で得られた成果は次世代の半導体レーザの発展にきわめて有用である。
光変調比熱測定と高圧技術を基盤とした、高分子結晶の相転移と臨界現象に関する研究

高分子結晶において、二次相転移、もしくは臨界点の存在が厳密に証明された例は私たちの研究以前にはなかった。私たちが初めてポリアミド結晶において二次相転移を見出した研究においては高温高圧下の構造解析実験が重要な役割を果たした。一方、相転移を議論するときに欠かすことのできない情報である定量的比熱測定が、国際的にみても、高圧下ではこれまでほとんどなされてこなかったことに私たちは気付いた。そのことが、本研究を開始した動機である。本研究の第一段階は、上記目的のために、高圧技術と光加熱式温度変調法を組み合わせることにより、高圧下光変調DTA(HPLMDTA)を作製することであった。装置作製に成功後、まずポリブタジエン結晶の相転移現象を利用して装置性能を検証し、相転移に伴う比熱変化とその動的過程の高圧下測定が可能であることを示した。本年度は、その試作装置と高圧X線構造解析システムを用いて二次相転移を中心に研究を行った。主要な研究対象は、ナイロン結晶とフッ化ビニリデン(VDF)-三フッ化エチレン(TrFE)共重合体結晶である。前者においては、すべてのナイロン結晶のうち、厳密な相転移はナイロン6Y(Y≦8))結晶にのみ生じ、二次相転移はナイロン66と68結晶のみに生じることを示した。後者においては、VDF分率が低い場合、放冷相(CP)から高温相(HP)への連続変化を示し、VDF分率あるいは圧力が高い場合、低温相(LP)からHPへの一次相転移が生じることを示した。詳細な検証の結果、高圧下の昇温過程では、相転移の起きる直前にCPからLPへの転移が生じ、引き続いてLPからHPへの一次相転移が発現する事が分かった。即ち、連続変化から不連続変化の途中段階で常に二次相転移が発現するとは限らないことを示した。さらにナイロン6非晶構造の熱的特性や強誘電性、光学顕微鏡観察、計算機シミュレーション等による研究を併せて遂行した。以上の結果は本装置の高い有用性を示している。今後さらに本装置を応用して、相転移、結晶・球晶の成長・融解、ガラス転移などの研究を展開していく予定である。高分子結晶において、二次相転移、もしくは臨界点の存在が厳密に証明された例はこれまでなかったが、私たちは最近、ポリアミドとフッ素系共重合体結晶において二次相転移を見出してきた。これらの研究において、高温高圧下の構造解析実験が重要な役割を果たしたが、一方、相転移を議論するときに欠かすことのできない情報である定量的比熱測定が、国際的にみても、高圧下ではこれまでほとんどなされてこなかったことに私たちは気付いた。本年度は、まず、高圧技術と新しい比熱測定法である光加熱式温度変調DSC法を組み合わせることにより、高圧下における定量的な比熱測定を簡便に行える装置の開発を第一の目的とした。今回製作した光加熱式温度変調DSCはハロゲンランプ照射光の変調周期を任意に変化できる。また、S/N比を上げるため、大口径の光ファイバーの使用、複数のレンズによる集光、7個のジャンクションを有する熱電対の作製、OPアンプによる2000倍の信号増幅、などの様々な工夫を行った。

装置性能の検証には、比較的低温で明瞭な吸発熱変化が観察されることから、1,4-トランスポリブタジエン結晶の低温相-高温相間の一次相転移現象を利用した。その結果、昇降温いずれの過程においても結晶相転移に伴う吸発熱に起因する明瞭なピークが高圧下で観察され、圧力の上昇とともに、(1)結晶相転移温度が、0.18°C/MPaの割合で上昇することや、(2)昇降温時の転移温度の熱ヒステリシスが増加することが分かった。これらの実験結果は、当初のもくろみどおり、本装置を用いることにより、高圧下における定量的比熱測定が簡便に行えることを示している。本年度は、上記装置作製と並行して、高分子の結晶相転移や結晶形成に関する基礎研究も行ってきた。次年度は、上記装置の耐熱性などの性能向上を図るとともに、相転移、結晶・球晶の成長・融解、ガラス転移などの研究に応用していく予定である。高分子結晶において、二次相転移、もしくは臨界点の存在が厳密に証明された例はこれまでなかったが、私たちは最近、ポリアミド結晶において二次相転移を見出した。この研究において、高温高圧下の構造解析実験が重要な役割を果たしたが、一方、相転移を議論するときに欠かすことのできない情報である定量的比熱測定が、国際的にみても、高圧下ではこれまでほとんどなされてこなかったことに私たちは気付いた。そのことが、本研究を開始した動機である。本年度は、昨年度作製した、高圧下光変調DTA (HPLMDTA:高圧技術と新しい比熱測定法である光加熱式温度変調法を組み合わせることにより、高圧下における比熱測定を行えるシステム)を用いて、本装置試作の本来の目的である、高分子結晶における相転移現象の熱測定解析を行った。さらに、誘電測定、光学顕微鏡観察、計算機シミュレーション等による研究を遂行した。試料としては、比較的低温で明瞭な強誘電相転移を示すフッ化ビニリデン(VDF)-三フッ化エチレン(TrFE)共重合体結晶を用いた。この結晶は、VDF分率が低い場合、放冷相(CP)から高温相(HP)への連続変化を示し、VDF分率あるいは圧力が高い場合、低温相(LP)からHPへの不連続変化、すなわち一次相転移を示すが、二次相転移の出現については議論があった。HPLMDTAを用いた解析の結果、高圧下における昇温過程では、相転移の起きる直前にCPからLPへの転移が生じ、引き続いてLPからHPへの一次相転移が発現する事が分かった。また、これまで報告されていたLP以外に、2種類の低温相の存在が明らかになった。これらの結果は本装置の高い有用性を示している。今後さらに、相転移、結晶・球晶の成長・融解、ガラス転移などの研究に本装置を応用していく予定である。高分子結晶において、二次相転移、もしくは臨界点の存在が厳密に証明された例は私たちの研究以前にはなかった。私たちが初めてポリアミド結晶において二次相転移を見出した研究においては高温高圧下の構造解析実験が重要な役割を果たした。一方、相転移を議論するときに欠かすことのできない情報である定量的比熱測定が、国際的にみても、高圧下ではこれまでほとんどなされてこなかったことに私たちは気付いた。本研究の第一段階は、上記目的のために、高圧技術と光加熱式温度変調法を組み合わせることにより、高圧下光変調DTA(HPLMDTA)を作製することであった。
外来物質との相互作用や外場による生体膜のトポロジー変化のダイナミクスとメカニズム

1.抗菌ペプチド-マガイニン2の脂質膜中でのポア形成のメカニズムを解明するために、脂質膜の表面電荷密度がポア形成に与える効果を単一巨大リポソーム(GUV)法により研究した。負電荷を持つジオレオイルホスファチジルグリセロール(DOPG)とジオレオイルホスファチジルコリン(DOPC)の混合膜のGUVを作成し、膜内でのDOPG濃度を変えることにより、GUV膜の表面電荷密度を制御した。ポア形成の速度定数K_pを求めた結果、同じ速度定数になる水溶液中のマガイニン2の濃度は膜の表面電荷密度が小さくなるにつれて、大きく増大した。蛍光分光光法と静電相互作用の理論を用いてマガイニン2の脂質膜への結合定数を求め(30%DOPGと40%DOPGのGUVのみ)、脂質膜界面に結合したマガイニン2の濃度(膜界面におけるマガイニン2と脂質のモル比)X_bを求めることに成功した。それを用いて上記の実験結果の水溶液中のマガイニン2濃度をX_bに変換したところ、膜の表面電荷密度にかかわらず、X_b=60-70mmol/molところから急激にK_pが増大することがわかった。このことは、X_bがポア形成に重要な役割を果たすことを示す。2. pHを低くすることによる20%ジオレオイルホスファチジルセリン(DOPS)/80%モノオレイン(MO)膜の一枚膜のリポソーム(LUV)からキュービック相への構造転移のメカニズムを解明するために、20%DOPS/MO-LUV間の膜融合が起こるかどうかを蛍光のエネルギー移動法を用いて研究した。その結果、pH2.7以下の酸性条件下では、10-15分程度でLUV間の脂質の混合が起こり、膜融合が起こることがわかった。この結果は、20%DOPS/MO-LUVが低いpHでキュービック相に構造転移を起こすときに、まずLUV間の膜融合が起こっていることを示している。我々は膜の表面電荷(負の電荷を持つ脂質の膜内濃度や電気的に中性の脂質膜界面に結合する荷電ペプチドの濃度で制御)に基づく静電相互作用によりキュービック相と2分子層膜の多重層リポソーム(MLV)の間の相転移が誘起されることを世界に先駆けて発見している。本研究では,短時間でキュービック相と2分子層膜の相転移を誘起する物質の候補としてH^+を考え,pH変化により2分子層膜からキュービック相への構造転移が生じるかどうかをX線小角散乱法(SAXS)を用いて研究した。まず,100mM NaClを含む20mM PIPES(pH7.0)中でのジォレオイルボスファチジルセリン(D0PS)とモノオレイン(MO)の混合膜の構造のDOPS濃度依存性を調べた結果,DOPS濃度が低いときはQ^<224>相(Pn3m,D曲面)であったが,16mol%以上のDOPS存在下ではL_α相になった。次に,弱い緩衝能を持つ中性のpHで20%DOPS/80%MO-MLVを作成し,その懸濁液に低いpHの緩衝液(100mMNaClを含む)を加えたときに,この膜の構造がどのように変化するかを調べた。その結果,水溶液の最終pHが2.9以下のときに,L_α相からQ^<224>相への相転移が1時間以内に起こった。また,相転移が終了後,水溶液のpHを中性に戻すとL_α相が再び出現したので,このpH変化によるL_α相からQ^<224>相への相転移は可逆的であることがわかった。さらに,20%D0PS/80%MO膜の一枚膜のリポソーム(LUV)(直径l00nm)が,pHを低くするとQ^<224>相へ構造転移することも見いだした。このpH変化によるL_α相からQ^<224>相への相転移のメカニズムを提案するとともに,相転移が起こる臨界のpHの値について定量的に解析した。このような相転移は細胞中で起こっている可能性が高い。

2. pHを低くすることによる20%ジオレオイルホスファチジルセリン(DOPS)/80%モノオレイン(MO)膜の一枚膜のリポソーム(LUV)からキュービック相への構造転移のメカニズムを解明するために、20%DOPS/MO-LUV間の膜融合が起こるかどうかを蛍光のエネルギー移動法を用いて研究した。その結果、pH2.7以下の酸性条件下では、10-15分程度でLUV間の脂質の混合が起こり、膜融合が起こることがわかった。この結果は、20%DOPS/MO-LUVが低いpHでキュービック相に構造転移を起こすときに、まずLUV間の膜融合が起こっていることを示している。
大腸癌進展に関与するエピゲノムおよびlncRNAの同定と診断・治療への応用

本研究は、癌進展に伴うエピゲノム変化を指標に大腸癌の進展・転移に関わるlncRNAを同定し、診断・治療法開発につなげることを目指す。その達成のため、以下の各段階の目標を設定する。1申請者らの研究室で培った解析手法を用いて、大腸癌臨床検体のエピゲノムとトランスクリプトームデータを得る。2大腸癌の臨床病理学的所見を評価し、病期・悪性度と相関するエピゲノム変化を抽出する。発現プロファイルとの統合解析により、エピゲノム変化と連動して発現変動するlncRNAを候補として抽出する。3in vitro・in vivoでの機能解析を行い、治療標的としての有用性を検証する。4多数の臨床検体を用いた解析を行い、診断マーカーとしての有用性を明らかにする。研究の1段階目として、大腸癌・大腸腺腫・正常大腸の遺伝子発現データならびにエピゲノムデータをパブリックデータベースより取得した。使用したデータセットはThe Cancer Genome Atlas(TCGA)大腸癌データセット、また、正常大腸組織と大腸腺腫の遺伝子発現データセットとしてGSE8671を取得、大腸癌とその対となる大腸腺腫組織のヒストンH3K4me2のChIP sequenceデータとしてGSE66216を取得。GSE66216はhg38リファレンスゲノムにbowtie2にてマッピング、macs2にてピークコールを行った後に、macs2のbdgdiffにて大腸癌・腺腫間で異なるピークを検出した。このデータにおいて複数の大腸癌にてピークが見られるlncRNAに着目し、TCGA並びに、GSE8671の解析を行い、正常大腸に比べ大腸癌・大腸腺腫において発現が亢進しているlncRNAを抽出した。これらのlncRNAの発現を大腸癌細胞株においてqPCRにて確認し、正常に比べ発現亢進している遺伝子についてさらに機能解析を行う予定である。現時点では大腸癌進展に関与する可能性のあるlncRNA候補の同定し、lncRNAの細胞株における発現状況の確認を確認した。現在、機能解析実験に向け遺伝子クローニングまたは合成発注によるによる発現ベクター構築を行っているところである。癌おいて増殖能・遊走能などに対して機能的なlncRNAであることが確認されたのちには、さらにそのlncRNAの機能についてその局在や相互作用するタンパク質、クロマチンとの相互作用などを詳細に検討する予定である。大腸癌・大腸腺腫において正常大腸上皮に比して発現が亢進しているlncRNAについて解析を進める。大腸癌細胞株における遺伝子発現状態の確認を行い、lncRNAに対する特異的なsiRNAによるノックダウン、またはlncRNAを発現するベクターの遺伝子導入によりlncRNAの機能を解析する。方法としては細胞増殖能、細胞遊走能・浸潤能を各種アッセイによりin vitro , in vivoにおいて評価する。腫瘍促進的機能が認められるlncRNAについてはRNAプルダウン法によりRNA・タンパク複合体を抽出し、質量分析法で結合タンパクを同定する。またmiRNAに対するcompeting endogenous RNA (ceRNA)としての機能している可能性を考え、lncRNAの発現変化に伴って発現変動するmiRNAを網羅的に探索する。

大腸癌細胞株における遺伝子発現状態の確認を行い、lncRNAに対する特異的なsiRNAによるノックダウン、またはlncRNAを発現するベクターの遺伝子導入によりlncRNAの機能を解析する。方法としては細胞増殖能、細胞遊走能・浸潤能を各種アッセイによりin vitro , in vivoにおいて評価する。腫瘍促進的機能が認められるlncRNAについてはRNAプルダウン法によりRNA・タンパク複合体を抽出し、質量分析法で結合タンパクを同定する。またmiRNAに対するcompeting endogenous RNA (ceRNA)としての機能している可能性を考え、lncRNAの発現変化に伴って発現変動するmiRNAを網羅的に探索する。本年度はpublic databaseより遺伝子発現データ並びにエピゲノムデータを取得し候補遺伝子の選択を行っているため、ChIP sequencingやgene expression arrayなどを行う事が無かったため次年度使用額が生じた。今後、臨床検体の取得に伴い、マイクロアレイを用いた網羅的な遺伝子発現解析やクロマチン修飾の解析のためにChIPシークエンスを行う必要があると考えている。その他のin vitro, in vivoにおけるlncRNAの機能解析についても今後進める予定であり、細胞実験・動物実験・ノックダウン・過剰発現系の構築のために使用する予定である。