hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
若年就業の促進策

本研究では,若年労働者のジョブサーチ意欲の決定要因を解析した.新規学卒者が求人と会するキャリアフェアにおける独自調査の結果,企業の自社アピールの方法により,求職者が求人に対して形成する印象や応募意欲は変化することが示された.とくに,フェア会場においての企業ブースの多様性(リクルーターの男女比等)が企業好感度を高めることがわかった.また,政府が行っている若年向けの求職者支援機関で行った独自追跡調査の分析の結果,2週間の集中トレーニングに参加した若年失業者は就業意欲だけでなく,健康状態などを高め,その結果実際の就業率が高まることが示された.平成27年度は,以下の3点について研究を進めた.第一に,大阪わかものハローワークにおいて,就業トレーニング(就活クラブ)に参加する若年求職者を対象に,毎月3日間の追跡調査を11か月にわたり行った.この調査に基づき,(1)若年就業トレーニングが労働意欲に与える効果の計測,(2)若年就業トレーニングが就業確率に与える影響の検証,(3)トレーニングへの参加が若者の経済厚生に与える影響の検証を行った.成果は現在論文にまとめている.第二に,日本の若者のジョブマッチングの問題点を洗い出すために,東南アジアにおける若者の求職活動の実態を調査した.具体的には,シンガポールで行われた日系企業の説明会・面接会において東南アジア諸国連合の大学生450名にアンケート調査を行い,求職活動について調査した.同時に,日系企業の人事課および総務課に若者の雇用問題についてヒアリング調査を行った.第三に,若年層の失業者および非正規労働者の経済厚生に関する分析成果を発表した.経済厚生(経済的な豊かさや貧しさ)は若年の労働意欲を削ぐ原因となるとともに,労働意欲が経済厚生を左右する結果にもなり得る.若年雇用の問題を分析するにあたり,彼らの経済厚生の分析は必要不可欠になる.論文“Effect of Unemployment on Infant Health"では,若年層の失業や非正規労働の増加が出生児の健康に悪影響を与えることを示した(Kohara, Matsushima and Ohtake,投稿中).「非正規労働者の増加と格差の拡大・貧困の増加」では,若年非正規労働者の増加が若年層の経済厚生格差を拡大していることを示した(小原,JP総研リサーチ).若年層の低廉な労働状態と経済格差の関係については,一般紙でも成果を公表した(小原,日本経済新聞経済教室;大竹・小原,中央公論).本研究は,3年間で「初職の定着率を高めるためにはどうすればよいか」および「学卒3年後の正規労働雇用率を高めるために有効な労働政策とは何か」を明らかにすることが目的である.これらの質問に答えるために,労働供給側である若年求職者へのアンケート調査と,労働需要側である企業へのヒアリング調査を行うことを予定している.平成27年度は,このうち前者の調査を行った.具体的には,大阪わかものハローワーク(大阪梅田)において行われている若者向け就業トレーニング参加者を対象に,平成27年5月から平成28年3月までの11か月間にわたって調査を行った.このようなトレーニング参加者に対するアンケート調査からトレーニングの効果を検証する方法は,参加を希望する(やる気のある者)だけが調査対象になるというサンプルセレクションが常に問題となる.そのため,調査の実施にはいくつかの工夫を施した.第一に,このトレーニングが毎月2週間にわたって行われることを利用して,同一個人のトレーニング期間中の変化を3日間にわたり追跡調査した.第二に,大阪わかものハローワーク来訪者の中でこのトレーニングに参加していない者についても調査を行い,トレーニング参加の意思決定をモデル化することで計量的にセレクションの問題を解決できるようにした.第三に,トレーニング参加者だけでなく,トレーニングを運営しているカウンセラー(4名)にもアンケート調査を行い,参加者の主観的な回答バイアスを取り除けるようにした.第四に,このトレーニングに参加した後についても追跡調査を行い,トレーニングの事後変化を評価できるようにした.第五に,このような日本の若者のジョブマッチングの問題を浮き彫りにするために,他のアジア諸国における若者の就職活動の実態について調査を行った.すでに,この調査を用いた計量分析を終了しており,現在論文として執筆しているところである.平成27年度に大阪わかものハローワークにて収集したデータ(当該科研費補助金を利用)を使って,平成28年度は2本の論文を執筆した.1本目は,「就職活動支援プログラムが求職者の意識や意欲に与える影響:大阪わかものハローワークにおける「就活クラブ」の事例」である.この論文では,大阪わかものハローワークで行われている就職支援プログラム(「就活クラブ」)が,プログラム期間を通じて労働意欲が高まること,その結果として就職見通しが高まり,実際の就職率も高まることを示した.2本目は,「就職支援プログラムと若年失業者の健康:大阪わかものハローワークにおけるトレーニング成果」としてまとめた.1本目と同じデータを使いながら,就職トレーニングが就業以外の若者の成果に与える影響を分析した.具体的には,健康状態の改善という副次効果が存在するのかどうかを検証した.分析の結果,就活クラブに参加することで若年失業者の健康状態を改善させることが示された.特に,ストレスや憂うつさ,孤独感が減少していた.さらに,就活クラブ終了後の追跡調査を用いた追加的な分析により,就活クラブを通じた健康状態の改善は,失業期間の短期化すなわち早期就職につながることが示された.このように,若年失業者に対する就職支援プログラムは、若者の働く意欲を高め、彼らを就職に向かわせる効果があるといえる.また,就職支援プログラムは,就業だけでなく精神的な健康状態の改善効果も持つといえる.2本の論文は,どちらも,プログラム参加者が無作為に選ばれていないことによるセレクションバイアスを取り除くために,調査データの設計を工夫している点,複数の計量分析の手法を用いている点が特徴となっている.

また,政府が行う就職支援のプログラム評価を,プログラム期間中の変化を追跡しながら行った日本で初めての研究である.1年目である平成27年度は,アンケート調査の実施を合計11か月間継続して行い(毎月3回を11か月間)行い,多くの標本を得た.2年目である平成28年度は,まず,この調査結果のデータクリーニングと,追跡調査を行った.追跡調査は,就職プログラムへの参加からある程度時間が経った時点で,プログラム終了後の健康状態の変化や就業状況の変化を尋ねたものである.調査は,前年度調査した大阪わかものハローワークで継続して行ったものだけでなく,前年度の調査時点で継続調査への協力を表明してくれていた方にメールを送る形で行った.その結果,多くの方に再調査することが可能となり,より深い分析が可能となった.これらすべての調査を完了した上で,以下の2つの仮説を検証し,2本の論文にまとめた.それらは,「就職プログラムへの参加は就業意欲や就業率を喚起させるか」「就職プログラムへの参加は就業に関する成果以外にも良い効果をもたらすか」である.後者の就業以外の効果としては,若者の精神的な健康状態の改善に注目した.平成28年度は,両論文について,複数の学会や研究会で報告を行った.そして,いずれの報告でも,聴衆の高い関心を集めることができた.とくに,若年の求職行動を分析している研究者らから発表後も結果への質問を多く受けた.そこで,報告等でいただいたコメントをもとに修正を行い,査読雑誌に投稿した.現在は査読結果を待っている状態である.また,政策担当者の関心も高く,厚生労働省での成果報告や,若者ハローワークや大阪府(しごとフィールド)など若年の求職支援を行っている団体から研究結果の問い合わせを受けた.いくつかの場所では実際に結果の報告も行っており,政策インプリケーションを社会に還元することにも役立てた.今年度はこの研究テーマに関しておもに4つの論文の執筆を進めた.第一の研究は,厚生労働省の機関であるわかものハローワークにおいて若者向け就職トレーニングの効果を検証したもので,論文「就職活動支援プログラムが求職者の意識や意欲に与える影響」としてまとめた(条件付採択).第二の研究は,同トレーニングの効果を就業以外について確認したもので,論文「就職支援プログラムと若年失業者のメンタルヘルス」としてまとめた(投稿中).これらの結果は,大阪わかものハローワークの協力の下,日本で初めてトレーニング期間中の求職者の追跡調査を実施したことで得られたものである.調査の実施には助成していただいた研究費を使用した.国の政策の効果検証を政府機関からの委託ではなく研究者からの働きかけにより実施することは珍しい.検証の結果トレーニング効果は大きいことが確認されたことに対しては,学術研究者のみならず政策担当者からの問い合わせも多く,社会的な関心の高さに答えられる結果となった.
被爆50年目の被爆者の歯科保健行動に関する調査

広島市はおよそ50年前の原爆投下で歴史上、類を見ない人的、物質的被害を受けた。本研究では広島市内某健康センターで被爆者定期健康診断を受診した5087歳の200名(男性42.6%、女性57.4%)を対象に歯科健診と歯科保健行動に関する質問紙調査(被爆50年後の歯科実態調査)を行なった。歯科健診の受診率は20%で、5054歳の女性の受診率はやや低かった(12%)。平均年齢は男性65.1歳、女性66.5歳で、被爆者全体の平均年齢とほぼ一致した。1.歯科保健行動:ブラッシング指導を希望すると答えた者は全体の56%を占めた。一方、約2/3の者が、老人になると入れ歯になるとは仕方ないと答え、歯ブラシだけで歯槽膿漏の予防はできないと思った。他の質問結果からも歯の健康保持には意欲的である反面、口腔清掃に関する知識の曖昧さがうかがわれた。2.口腔内自覚症状:冷水痛、歯の動揺、歯肉腫脹、噛みにくい等について全体の2530%が症状を自覚していた。歯と歯の間に食べ物が詰まるという症状を有する者は80%を占めた。男女間で差は認められなかった。3.口腔内状況:厚生省歯科疾患実態調査(H5年度)を元にした各年齢ごとの平均値と比べ、平均現在歯数は21.2本と多く、未処置歯数は1.2本と少なかった。無歯顎者は200名中6人であった。歯周疾患についてはほぼ全員が口腔清掃の改善と除石の処置を必要とした。なお被爆距離による口腔内状態の違いは男女ともにみられなかった。以上より、今回歯科健診を受診した被爆者においては健康管理意欲が高いが、一方では歯周処置を必要とする割合は高く、今後健康教育等により口腔に関する意識を高めていくことが大切と思われた。また今回の結果が被爆者の全体像を示すとは言い難い。今後の被爆者歯科保健医療を考える上で受診しなかった80%の者に対し,再度受診を促すなどの対応が必要と思われた。
干潟のメイオベントスと粘土鉱物の多様性に着目した環境修復生態学の提唱

干潟の濾過機能を参考に、酵素吸着能に優れた濾過材の作製を目的として、各種金属酸化物のアミラーゼ吸着能について調べた結果、酸化鉄、酸化アルミニウム及び酸化マンガンの吸着能が高いことが判明した。これらの金属酸化物及びこれら固化物に吸着したアミラーゼは、アルカリ性域の反応性が向上し、pH安定性や熱安定性も向上した。以上のことから、酸化鉄、酸化アルミニウム及び酸化マンガンは、優れた酵素吸着能力を有し、これらを用いることで微生物の増殖による溶存酸素濃度の低下を伴わない高機能な濾過材を作製できる可能性が示唆された。これまでの研究から、湿地帯底泥の土壌は酵素タンパク質を結合し、土壌バイオリアクターとして機能することが明らかとなっている。本研究では、土壌バイオリアクターの酵素吸着機構を明らかにする目的で、日本各地から特異的な組成を有する土壌を採集し、それらのタンパク質結合能を比較するとともに鉱物学的分析を行った。風蓮湖、網走湖、石狩川、沙流川、野付半島、大正池、マーレ川、小川原湖、有明海、永源寺、京大圃場、雄阿寒岳から採集した土壌をオートクレーブし実験に供した。タンパク質結合能は、ウシ血清アルブミン(BSA)とカゼイン、及び各種酵素(トリプシン、セルラーゼ、アミラーゼ)に対する結合能を調べることにより評価した。BSAとカゼイン量はLowry法で、トリプシン活性はカゼインを基質としてLowry法で、セルラーゼ活性は還元糖定量法で、アミラーゼ活性はヨウ素澱粉法で測定した。鉱物分析は質量分析法、粘土含量はピペット法、有機物含量は強熱減量試験により求めた。雄阿寒岳の土壌のいずれに対しても特に強い結合能を示した。風蓮湖、大正池、及びマーレ川の土壌も高い吸着能を示したが、永源寺、京大圃場、網走湖、石狩川、沙流川、野付半島、小川原湖、有明海の土壌の結合能は弱かった。鉱物分析の結果、粘土含量と有機物含量とタンパク質と酵素吸着能の間に相関性は見られなかった。しかし、雄阿寒岳の土壌は他のものと比べて、アルミニウム含量が高かく、風蓮湖、大正池、及びマーレ川の土壌は高い鉄含量が示した。これらの結果から、土壌バイオリアクターの酵素能にはアルミニウムと鉄が重要な役割を果たしていることが明らかとなった。土壌の酵素吸着機構を明らかにする目的で、風蓮湖、網走湖、石狩川、沙流川、野付半島、大正池、マーレ川、小川原湖、有明海、永源寺、京大圃場、及び雄阿寒岳から採集した土壌の鉱物学的分析とタンパク質吸着性実験を行った。各地の土壌中の血清アルブミン吸着力(mg/g)は雄阿寒岳(63.5)が最も高く、次に風蓮湖(56.6)、大正池(48.5)、マーレ川(44.2)が高かった。それ以降は永源寺(29.0)、京大圃場(28.5)、網走湖(22.3)、沙流川(21.6)、野付半島(19.7)、石狩川(17.5)の順であった。カゼイン吸着力(mg/g)は風蓮湖(87.3)が最も高く、次に雄阿寒岳(82.2)、大正池(78.9)、マーレ川(73.8)が高かった。それ以降は永源寺(36.8)、京大圃場(34.2)、石狩川(22.3)、野付半島(20.2)、網走湖(19.2)、沙流川(15.7)の順であった。セルラーゼ吸着力(u/g)は雄阿寒岳が最も高く(480.2)、次に大正池(392.1)、風蓮湖(378.9)、マーレ川(312.9)が高かった。それ以降は京大圃場(123.8)、永源寺(93.5)、石狩川(67.1)、野付半島(54.7)、沙流川(35.6)、網走湖(31.2)の順であった。アミラーゼ吸着力(u/g)は雄阿寒岳が最も高く(555.8)、次に風蓮湖(352.1)、大正池(291.9)、マーレ川(267.4)が高かった。それ以降は京大圃場(177.3)、永源寺(155.7)、石狩川(31.3)、沙流川(26.7)、網走湖(14.7)、野付半島(12.6)の順であった。これらの結果から、土壌成分中のタンパク結合能にかかわる成分の含有量を地域によって大きく異なることが明らかとなった。本研究ではこれまでに湿地帯における難分解性多糖類、特に地球上の有機物の80%を占めるといわれるセルロースの分解過程を研究してきた。研究当初はバクテリアやカビなどの微生物が分解に主力となっていると予想していたが、抗生物質で微生物の増殖を抑制しても高レベルの分解活性が長期間にわたって維持されたこと、また1mm以下の小型無脊椎動物であるメイオベントスをすべて除去してもこれらの生物に由来する酵素によって分解が進んでいることが明らかとなった。これらの結果は湿地帯に生息する微生物や無脊椎動物によって体外に分泌された酵素が土壌成分に吸着して非生物的な一種の土壌バイオリアクターとして機能していることを示唆していた。

自然界においてこのような土壌バイオリアクターが機能していることを証明する目的で、田中川河口干潟(三重県)においてヤマトシジミ由来酵素に注目し、調査を行った。その結果、ヤマトシジミが生息する土壌中にヤマトシジミ由来酵素が土壌に吸着してバイオリアクターとなって機能していることを、酵素的手法ならびに抗体を用いた免疫学的手法により証明することができた。ヤマトシジミ由来のセルラーゼ土壌中のどのような成分に吸着しているのかを知る目的で土壌成分を比重により分画したところ、多くは植物残渣からなる有機物質に吸着していることが分かったが、粘土分や金属酸化物への吸着も認められた。ヤマトシジミ由来のセルラーゼが植物成分に吸着することを確認する目的で、水槽で飼育したヤマトシジミが実際にセルラーゼを体外に分泌するのか、また分泌されたセルラーゼが植物の主要成分であるセルロースに吸着するのかを検討したところ、明らかに吸着することを酵素学的ならびに免疫学的に証明することに成功した。またこれらの成果を基に人工的な土壌バイオリアクターシステムの構築を行った。湿地帯におけるセルロース分解に関する研究の結果明らかとなった土壌バイオリアクターシステムの環境修復への応用を目的として、全国各地から集めた土壌に加えエビ養殖場ならびに市販のろ過材計22種類について、酵素吸着能を調べた。用いた酵素源として将来の養殖場などでの利用を考慮し、安心安全の観点から各種食品由来のものを、エビ餌の分解能を指標に比較検討した。その結果、タイの伝統的発酵食品であるガピ由来の酵素が最も強いアミラーゼならびにプロテアーゼ活性を示した。そこで、これらの酵素を用いて上記22種の土壌成分に対する吸着のを比較検討した結果、北海道の十勝山系に属する標茶(しべちゃ)から採集した土壌が、アミラーゼならびにプロテアーゼ両方に対して極めて強い吸着能を示した。標茶土壌が高い酵素吸着能を示す理由を知る目的で標茶土壌の成分分析を行ったところ、他の土壌と比較して結晶構造に組み込まれていない非晶質アルミニウムの含有量が高いことが分かった。土壌中では非晶質アルミニウムは空気酸化により酸化アルミニウムとして存在していると考えられる。このことを証明する目的で、酸化アルミニウムとガピ由来のアミラーゼ及びプロテアーゼを反応させることで作製した人工バイオリアクターのエビ餌の分解能を検討した。その結果、24時間以内に約70%のたんぱく質が、また72時間以内に85%のデンプンが分解されることを認めた。これらの結果から金属酸化物、特に酸化アルミニウムに注目したバイオリアクターを用いることで高性能なバイオリアクターの作成が可能であることが示された。酵素吸着能に優れた濾過材の作製を目的として、酸化鉄と酸化アルミニウムのアミラーゼ吸着能を調べた結果、酸化鉄0.96 units/g、酸化アルミニウム1.58 units/gであり、これは酸化マグネシウム0.29 units/g、市販濾過材であるサブストラットプロ0.22 units/gやメガリング0.18 units/g、モンモリロナイト0.57 units/gやカオリナイト0.55 units/gに比べて著しく高い活性であった。理論値(非吸着活性から算出される吸着したと予想されるアミラーゼの活性)を求めたところ、酸化鉄1.89 units/g、酸化アルミニウム1.87 units/gであり、酸化マグネシウムの2.10 units/g、市販濾過材であるサブストラットプロ1.65 units/gやメガリング1.74 units/g、モンモリロナイト2.18 units/gやカオリナイト2.14 units/gとほとんど差がみられなかった。吸着したことによる活性の変化率(実測値/理論値)は、酸化鉄は50.5%、酸化アルミニウムは84.3%、酸化マンガンは88.7%であり、酸化マグネシウムの13.9%、市販濾過材であるサブストラットプロ12.9%やメガリング10.0%、粘土であるモンモリロナイト26.0%やカオリナイト25.9%に比べて顕著に高い値であった。
膠芽腫の代謝変化に着目した個別化医療に向けた核医学的画像診断手法の開発

膠芽腫は極めて予後不良な脳腫瘍である。近年イソクエン酸脱水素酵素(以下IDH)遺伝子変異の有無により、生物学的特性が大きく異なる二群に大別されることになったが、画像による術前診断方法はまだ確立されたものがない。本研究では、IDH遺伝子変異がもたらす生物学的違い、特に代謝の差異に着目し、IDH遺伝子変異陽性であれば集積するような化合物を用いて、事前にIDHの変異の状態を診断する方法の開発を行い、膠芽腫の個別化治療の決定を可能とする放射性核種を利用したイメージング方法の確立を目指す。
ナノ多孔体における気液流動現象の分子論的解明及びマクロスケールモデルの構築

水分子と固体表面の相互作用は,電気化学,不均一触媒,更には腐食問題など様々な現象と密接に関連していることから,これまでに精力的に研究が行われてきた.また近年は,表面の影響が顕著に表れるナノ空間材料を用いた水分子輸送の制御などに関しても盛んに研究が行われている.例えば次世代のエネルギー生成デバイスとして期待される固体高分子型燃料電池では,マイクロボーラス層と呼ばれる細孔径10100nmの炭素系ナノ細孔を用いることで,電極で生成される水蒸気の輸送特性が向上することが報告されている.代表長さが数十nm程度のナノ空間においては,気体分子の衝突相手の大部分は固体表面となることから,気体-固体表面間相互作用,特に散乱挙動の理解は輸送特性の定量的な予測を行うためには必要不可欠である.そこで本研究では入射エネルギー35130meVの水分子線を使用し,入射分子線のベクトルと表面法線ベクトルを含むin-plane面内に加え,in-plane面外,即ちout-of-planeでも散乱計測を行っている.また,吸着,表面滞在,脱離という一連のプロセスの解析をMDシミュレーションによって行っている.分子線散乱実験では散乱分子の質量流束と並進エネルギーの角度依存性を計測した結果,入射エネルギーが64,130meVの場合はin-plane面内は10bular散乱となり,out-of-planeへの散乱の広がりは小さいことが示された.一方、吸着エネルギーと比較して低い入射エネルギー(35meV)の場合,表面法線方向,及びout-of-planeへの散乱分子が増加し,拡散的な散乱挙動になることが明らかになった.MDシミュレーションによる解析では,入射エネルギー35130meVの範囲で,大部分の分子は表面に長時間(1618ps)滞在した後に散乱すること,表面滞在中の適応過程や散乱分子の特性が,法線,接線方向,更にはそれら二つの方向に垂直な方向ごとに異なることが示された.本研究は固体高分子型燃料電池などの次世代エネルギーデバイス内や生体内のエネルギー生成過程において現れる,ナノスケールの多孔体におけるイオン輸送,気液流動現象の解明を目指している.ナノスケールの小空間では界面の影響が顕著になり,また分子レベルでの知見の集積が重要になる.そこで本研究は古典分子動力学シミュレーションを用いて,これらの現象解明を目指す.本年度はナノスケールに閉じ込められた水分子ネットワークが持つ特異なイオン(プロトン)輸送現象の解明を目標とし,文献調査を行い未解明の課題の抽出と手法の選定を行った.プロトン輸送は化学反応の一つであり,古典MDシミュレーション上に再現するためにEmprical Valence Bonde(EVB)法を使用した.固体表面には実験において多くの知見が得られている親水性のシリカを採用した,界面の影響を評価するために,バルクと界面近傍双方の計算系を構築し,計算を行い結果を比較した.まず動的特性の調査を行い,界面近傍で構造化された水分子ネットワークにおいて,プロトン輸送の大きな特徴であるGrotthuss機構が促進されることが確認された.またGrotthuss機構の促進により,壁面と平行な方向の輸送特性が向上する結果が得られた.次に界面近傍で構造化された領域における構造の評価を行った.壁面法線方向の水,オキソニウムイオンの密度分布や動径分布を測定した.オキソニウムイオンは親水性界面に局在化し,周囲の水分子の構造がバルクと大きく異なることが分かった.親水性界面近傍におけるプロトン輸送促進の要因を解明することで,高速プロトン伝導素材の開発が促進されることが期待される.ミクロスケールの熱流動,反応等の現象は,界面近傍における分子の挙動の影響を強く受ける.したがって,分子レベルの挙動を制御することでバルクでは実現できない機能を発現する新たなデバイスの創成が期待されている.本研究はナノ多孔体における気体流れの解明を目指している.ナノスケールでの流動現象は気体分子同士の衝突に加えて,固体表面に衝突した気体分子の散乱挙動が流れ全体に大きな影響を及ぼす.気体-固体表面間の相互作用を解析する実験的手法として分子線散乱実験がある.気体-固体間相互作用の解明を目的とした分子線を用いた研究はこれまでも多く行われているが,水分子と固体表面間相互作用,特に散乱挙動に関する知見は少なく,解明すべき点が数多く残されている.そこで本研究は水分子の固体表面での散乱挙動を通じて,水分子-固体表面間相互作用を解明することを目的とする.23年度は水分子を用いた分子線散乱実験の実験系の構築を行った.水分子は凝縮性が高いため,強度の高い分子線の生成の難易度は高いが,システム全体をくまなく加熱することで,強度の高い安定した分子線生成が可能となった.次に,水分子線を用いて分子線散乱実験を行った.固体表面には高配向性グラファイト(HOPG)を用いた.炭素系素材は固体高分子型燃料電池にも用いられており,ナノ多孔体の素材として期待されている.分子線の入射エネルギーは0.13eVとし,入射角度は40,60°,表面温度は300500Kとした.水分子は極性,分子内自由度を持つにも関わらず,グラファイトとの衝突によるエネルギー損失が非常に小さいことが分かった.今後はより広範囲な入射条件で実験を行い散乱現象の全貌の把握を目指す.また,分子動力学シミュレーションと組み合わせてより詳細な現象解明を行う予定である.水分子と固体表面の相互作用は,電気化学,不均一触媒,更には腐食問題など様々な現象と密接に関連していることから,これまでに精力的に研究が行われてきた.また近年は,表面の影響が顕著に表れるナノ空間材料を用いた水分子輸送の制御などに関しても盛んに研究が行われている.

例えば次世代のエネルギー生成デバイスとして期待される固体高分子型燃料電池では,マイクロボーラス層と呼ばれる細孔径10100nmの炭素系ナノ細孔を用いることで,電極で生成される水蒸気の輸送特性が向上することが報告されている.代表長さが数十nm程度のナノ空間においては,気体分子の衝突相手の大部分は固体表面となることから,気体-固体表面間相互作用,特に散乱挙動の理解は輸送特性の定量的な予測を行うためには必要不可欠である.そこで本研究では入射エネルギー35130meVの水分子線を使用し,入射分子線のベクトルと表面法線ベクトルを含むin-plane面内に加え,in-plane面外,即ちout-of-planeでも散乱計測を行っている.また,吸着,表面滞在,脱離という一連のプロセスの解析をMDシミュレーションによって行っている.分子線散乱実験では散乱分子の質量流束と並進エネルギーの角度依存性を計測した結果,入射エネルギーが64,130meVの場合はin-plane面内は10bular散乱となり,out-of-planeへの散乱の広がりは小さいことが示された.一方、吸着エネルギーと比較して低い入射エネルギー(35meV)の場合,表面法線方向,及びout-of-planeへの散乱分子が増加し,拡散的な散乱挙動になることが明らかになった.MDシミュレーションによる解析では,入射エネルギー35130meVの範囲で,大部分の分子は表面に長時間(1618ps)滞在した後に散乱すること,表面滞在中の適応過程や散乱分子の特性が,法線,接線方向,更にはそれら二つの方向に垂直な方向ごとに異なることが示された.23年度は新規に実験を立ち上げることになった.ナノスケールの流動では気体-固体表面間相互作用が重要となるが特に水分子と固体表面間の相互作用,特に散乱挙動に関する理解が必要となる.昨年度は分子線実験を行うための実験系の構築に多くの時間を要した.23年度までに水分子-固体表面間相互作用を調べるための実験系の構築が完了した.研究最終年度では,まず分子線散乱実験を行い基礎的な知見を集積する.固体表面としてはナノ多孔体材料の候補である炭素系材料(グラファイト)やシリコン系材料を用いる.また得られた実験結果と分子動力学シミュレーションを用いて,水分子-固体表面間相互作用について詳細な現象解明を行う予定である.
電極表面のSTM観察とナノオーダー加工に関する理論的研究

STMによる表面の観察は、これまで現象論的な理解が先行していた電極反応において、基礎的な理解を与える手段として期待されている。しかし、これらの解釈には、表面-探針間の相互作用を考慮する必要がある。そこで本研究では、電極表面のSTMシミュレーションを行い、正しい理解を理論的に与えることを目指した。まず、Bardeenの摂動論に基づくSTMシミュレーションプログラムを開発し、これを金表面に吸着した硫酸イオンに適応した。その結果、印加電圧が小さい場合には硫酸イオンに対応するSTM像が得られないが、ある電圧を境にSTM像が見えることがわかった。その場合、原子レベルの分解能はなく、硫酸イオン全体で一つのスポットとなることも示された。次に、電極表面反応の一つとして無電解鍍金を取り上げ、その反応機構を理論的に検討した。その結果、ジメチルアミンボランや次亜リン酸などの還元剤については、脱水素より水酸基の配位が先行して生成される5配位化合物を経由することが示された。還元剤の酸化反応は溶媒の誘導率が増加するとともに進行しにくいことも示された。これは、還元剤が極性溶媒中では自発的に酸化されないが、バルク溶液に比べ誘導率が小さい電気二重層中では酸化されやすくなっていることを示している。さらに、表面上では反応全体が発熱的であることより、析出金属の自己触媒作用により還元剤の酸化が起こりやすくなっていることが理論的に示された。
高温対応圧電アクチュエータを目指した高Tc及び高結合強誘電体単結晶の合成と評価

本研究はビスマス層状構造強誘電体(BLSF)の一つで、T_c=940°Cという高いキュリー温度を有するBi_2WO_6(以下、BWO)を、高温アクチュエータ用の圧電単結晶材料として期待し、その結晶作製や特性評価を行うことを目的とする。本年度はBWOの圧電特性評価を主に行った。まず、エッチピット形状及びインピーダンス周波数特性の違いから、結晶軸の同定を行い、さらにスクイズテストにより圧電d_<33>方位(自発分極方向)を決定した。これらの結果を基に共振子を作製し、室温におけるBWOのすべての誘電率、圧電定数、弾性定数を評価した。BWO結晶は点群mm2に属するため、それぞれ独立な材料定数が誘電率3個、圧電定数5個、弾性コンプライアンス9個、計17個存在する。点群mm2における材料定数を求める方法はNanamatsuらにより記されているが、BWO結晶は薄い板状であるためそのまま適用できない。そこで、必要なカット面を考慮しこれらの材料定数を求めることにした。Nanamatsuらの報告にある基板と振動モードにより独立に求められる定数は、弾性コンプライアンス6個、圧電定数3個である。誘電率を除く残り5個の定数は、本研究にて方位基板を新しく提案し、横効果長さ伸び振動ならびに横効果面内すべり振動を利用して求めることができた。本研究でBWO結晶の全ての材料定数が求まり、多くの化合物が報告されているBLSFの圧電特性において単結晶を用いた初の成果となった。圧電特性の温度依存性を調べた結果、BWO結晶の圧電特性は400°Cまで保つことが分かった。これはPZTセラミックスと比較して結合係数はPZTセラミックスの67%に及ばないものの、使用限界温度がPZTの200°Cに対し、BWO結晶は400°Cまで使用できることを示している。また、電気機械結合係数k_<33>が36%とBLSFの中でも大きな値を示した。このようにBWO単一分域結晶が大きい結合係数をもち、かつ圧電性が高温まで保たれることが明らかとなり、同結晶は高温対応圧電材料として有望である。本研究はビスマス層状構造強誘電体の一つで、T_c=940°Cという高いキュリー温度を有するBi_2WO_6(以下、BWO)を、高温アクチュエータ用の圧電単結晶材料として期待し、その結晶作製や特性評価を行うことを目的とする。このBWOは代表的な融液成長方法であるチョクラルスキー法に結晶作製した場合、冷却過程での相転移(T_c)に起因するクラック発生やマルチドメイン化等により良質な単結晶が得られない。本年度は単結晶作製に重点を置き、研究を行った。その成果として、本研究者らは良好なフラックス剤としてLi_2B_4O_7を見いだし、同フラックスを用いて、徐冷法およびブリッジマン法により単一分域結晶の作製に成功した。特に、ブリッジマン法にてc軸方向に対し厚さ4mm以上の単一分域結晶を得ることに成功している。さらに、徐冷法およびブリッジマン法で作製したBWO単結晶の成長様式およびその圧電的性質について調査した。徐冷法により作製したBWO結晶は、背面反射ラウエX線回折により{001}面が発達した板状結晶であり、強誘電特性評価から板状面内に自発分極軸が存在することがわかった。また、偏光顕微鏡により観察したところ、結晶表面に成長縞が見られたため、成長縞に対して平行、垂直および45°傾けてカットした基板試料の周波数インピーダンス特性を評価した。結果、カット方位の圧電モードの違いから結晶軸の同定を行うことができ、成長縞から自発分極方向の判断が可能となった。ブリッジマン法により作製したBWO結晶は、X線回折実験より<100>or<010>に成長していることが分かった。そこでこの結晶の成長方向に対して電極を形成し、周波数インピーダンス特性を調べた結果、as-grown結晶で共振・反共振ピークが観測された。これはas-grown結晶が単一分域結晶であることを意味し、作製したBWO結晶は強誘電体でありながらポーリング処理を行わず圧電結晶材料として利用可能であることがわかった。誘電率を除く残り5個の定数は、本研究にて方位基板を新しく提案し、横効果長さ伸び

振動ならびに横効果面内すべり振動を利用して求めることができた。本研究でBWO結晶の全ての材料定数が求まり、多くの化合物が報告されているBLSFの圧電特性において単結晶を用いた初の成果となった。圧電特性の温度依存性を調べた結果、BWO結晶の圧電特性は400°Cまで保つことが分かった。これはPZTセラミックスと比較して結合係数はPZTセラミックスの67%に及ばないものの、使用限界温度がPZTの200°Cに対し、BWO結晶は400°Cまで使用できることを示している。また、電気機械結合係数k_<33>が36%とBLSFの中でも大きな値を示した。このようにBWO単一分域結晶が大きい結合係数をもち、かつ圧電性が高温まで保たれることが明らかとなり、同結晶は高温対応圧電材料として有望である。
顎義歯装着者の発音機能訓練装置の開発と応用

顎義歯装着者の早期社会復帰を促すことを目的に,デジタル音声処理を応用した発音機能訓練装置の開発を試みた.被験者は成人男性5名とし,被験者は母音認識プログラムのために拗音と促音を除く66音,子音認識のために破裂音26音とした.音声を時定数3ms,低域通過フィルタ10kHzにて生体増幅アンプを通過させ,シグナルプロセッサを介してサンプリング周波数10kHzで量子化した.照合領域として音声波形の積分値および積分値の変化率を基準に先行子音の開始部,遷移部,後続母音安定部を設定し自動認識を試みた.分析フレーム長20ms,フレーム周期10msとし,先行子音開始部の40ms前から26フレームを分析対象区間とした.各分析フレームに対して1次の差分系を通したプリエンファシスを行い,線形予測法に基づく12次のPARCOR係数を度計算した.まず後続母音安定部における各次数ごとのPARCOR係数の平均値をテンプレートとし,認識対象音のPARCOR係数との絶対値距離が最小となる母音を認識第3位まで出力した.次に各破裂音ごとに最小先行子音フレーム数を算出し,遷移部から最小フレーム数だけ前を分析開始点とし,遷移部から後続母音にかけて3フレーム後までの区間を分析した.この分析区間における各破裂音ごとのPARCOR係数の平均値を求め,先行子音部のテンプレートを作成した.認識対象音の分析区間の時間軸を各テンプレートに合わせて線形に伸縮させ,絶対値距離を用いた類似計算でパターンマッチングを行い認識第5位まで出力した.その結果,母音の認識率は/a/100%,/i/95%,/u/95%,/e/97%,/o/90%で平均は95.4%であった.先行子音部の認識率は/k/84%,/t/80%,/g/84%,/d/80%,/b/72%,/p/72%であり,平均は78.5%であった.遷移部を中心とした本音声認識法は分析時間の短縮と認識率の点から発音機能訓練装置の音声認識方法として有効であると考える.顎義歯装着者の早期社会復帰を促すことを目的に,デジタル音声処理を応用した発音機能訓練装置の開発を試みた.被験者は成人男性5名とし,被験者は母音認識プログラムのために拗音と促音を除く66音,子音認識のために破裂音26音とした.音声を時定数3ms,低域通過フィルタ10kHzにて生体増幅アンプを通過させ,シグナルプロセッサを介してサンプリング周波数10kHzで量子化した.照合領域として音声波形の積分値および積分値の変化率を基準に先行子音の開始部,遷移部,後続母音安定部を設定し自動認識を試みた.分析フレーム長20ms,フレーム周期10msとし,先行子音開始部の40ms前から26フレームを分析対象区間とした.各分析フレームに対して1次の差分系を通したプリエンファシスを行い,線形予測法に基づく12次のPARCOR係数を度計算した.まず後続母音安定部における各次数ごとのPARCOR係数の平均値をテンプレートとし,認識対象音のPARCOR係数との絶対値距離が最小となる母音を認識第3位まで出力した.次に各破裂音ごとに最小先行子音フレーム数を算出し,遷移部から最小フレーム数だけ前を分析開始点とし,遷移部から後続母音にかけて3フレーム後までの区間を分析した.この分析区間における各破裂音ごとのPARCOR係数の平均値を求め,先行子音部のテンプレートを作成した.認識対象音の分析区間の時間軸を各テンプレートに合わせて線形に伸縮させ,絶対値距離を用いた類似計算でパターンマッチングを行い認識第5位まで出力した.その結果,母音の認識率は/a/100%,/i/95%,/u/95%,/e/97%,/o/90%で平均は95.4%であった.先行子音部の認識率は/k/84%,/t/80%,/g/84%,/d/80%,/b/72%,/p/72%であり,平均は78.5%であった.遷移部を中心とした本音声認識法は分析時間の短縮と認識率の点から発音機能訓練装置の音声認識方法として有効であると考える.1)デジタル信号処理による音声分折システムについて当初計画したケプストラムを変更し,線形予測法によりパワ-スペクトルを求めた。すなわち,音声を時定数0.003s,低域通過フィルタ10kHzにて生体増幅アンプを通過させ,シグナルプロセッサ7T18Aを用いて,サンプリング周波数10kHzにて量子化した。定状区間50msを対象に12次の自己相関法に基づく線形予測法にてパワ-スペクトルを求めた。ピ-クの検出を容易にするため,スペクトルの最小二乗直線を計算し,スペクトルの傾きを除去した後、三次微分を行い仮のピ-クを求めた。さらにピ-クの近傍において二次式による内挿法を行い,フォルマント周波数を自動認識させた。本システムの自動認識率は91.6%であった。2)日本語母親のフォルマント周波数分析システム開発の第一段階として母音のフォルマント周波数を自動認識した後,F1ーF2平面にプロットさせるプログラムを作製し,健常者102名の母音についての標準的パラメ-タ値を求めた。その結果,母音間に一部重なりはあるが,各母音に特徴的な棄却楕円(棄却率5%)が描かれ,本システムの有用性が示された。3)上顎欠損症例の音声の特徴

健常者に比較し,上顎欠損患者の母音がどのような特徴を有するのかを検討するため,上顎欠損患者24名を用いてHS分類に従って検討した。その結果,母音[a],[o]に比較し,[i],[u],[e]では健常者の棄却楕円からはずれる周波数を示すこと,欠損範囲の広いH3,H4症例では健常者の棄却楕円の外に位置するものが多いことが判明した。顎義歯装着者の早期社会復帰を促すことを目的に,デジタル音声処理を応用した発音機能訓練装置の開発を試みた.被験者は成人男性5名とし,被験音は母音認識プログラムのために拗音と促音を除く66音,子音認識のために破裂音26音とした.音声を時定数3ms,低域通過フィルタ10kHzにて生体増幅アンプを通過させ,シグナルプロセッサを介してサンプリング周波数10kHzで量子化した.照合領域として音声波形の積分値および積分値の変化率を基準に先行子音の開始部,遷移部,後続母音安定部を設定し自動認識を試みた.分析フレーム長20ms,フレーム周期10msとし,先行子音開始部の40msから26フレームを分析対象区間とした、各分析フレームに対して1次の差分系を通したプリエンファシスを行い,線形予測法に基づく12次のPARCOR係数を計算した.まず後続母音安定部における各次数ごとのPARCOR係数の平均値をテンプレートとし,認識対象音のPARCOR係数との絶対値距離が最小となる母音を認識第3位まで出力した.次に各破裂音ごとに最小先行子音フレーム数を算出し,遷移部から最小フレーム数だけ前を分析開始点とし,遷移部から後続母音にかけて3フレーム後までの区間を分析した.この分析区間における各破裂音ごとのPARCOR係数の平均値を求め,先行子音部のテンプレートを作成した.認識対象音の分析区間の時間軸を各テンプレートに合わせて線形に伸縮させ,絶対値距離を用いた類似度計算でパターンマッチングを行い認識第5位まで出力した.その結果,母音の認識率は/a/100%,/i/95%,/u/95%,/e/97%,/o/90%で平均は95.4%であった.先行子音部の認識率は/k/84%,/t/80%,/g/84%,/d/80%,/b/72%,/p/72%であり,平均は78.5%であった.遷移部を中心とした本音声認識法は分析時間の短縮と認識率の点から発音機能訓練装置の音声音声認識方法として有効であると考える.
悪性脳腫瘍の対する新しい化学・放射線治療の実用化と臨床応用に関する研究

悪性脳腫瘍とりわけグリオーマは、周囲正常脳組織に侵潤性に増殖するため治癒切除は困難であり、術後の科学・放射線療法を中心とした補助療法が重要と考えられてきた。しかしながら、こうした化学・放射線療法によってあげられた当初の成果には少なくも過去10年間見るべき進歩はない。そこで我々は、有効な新しい補助療法を実用化するために現在各種悪性腫瘍治療で注目されているCDDPによる補助化学療法およびMAP-1アンチセンスオリゴヌクレチオドによる補助遺伝子療法についてvivoでの抗腫瘍効果に関する検討をおこなった。ヒトグリオーマGL9を皮下移植した担癌ヌードマウスモデルをCDDP10mg/kg2回投与群と2mg/kg10日連続投与群に分け、腫瘍体積およびspleen細胞のNK活性をコントロール群と比較検討した。この結果、CDDPの少量連続投与は、大量少数回投与に比べ、腫瘍縮小効果を維持しつつ宿主の免疫能をより高い状態に維持できる投与法であることが確認された。ラットグリオーマC6を脳内移植した担癌ラットモデルを作成し、ミニ浸透圧ポンプを頭皮下に留置し腫瘍移植10日目から腫瘍内にMAP-1Aアンチセンスオリゴヌクレオチドとリポフェクチンを持続的に投与してセンスオリゴヌクレオチド等を投与したコントロール群と腫瘍体積を比較検討した。この結果、MAP-1Aアンチセンスアリゴヌクレオチド投与群ではコントロール軍に比較して有意に腫瘍増殖抑制効果のあることが確認された。これらの補助療法はいずれもin vivoで有効性が確認されたため、臨床応用で有力な補助療法となる可能性が示唆された。悪性グリオーマに対するCDDPを用いた新たな化学療法スケジュールの開発をすすめるために、まずヌードマウスin vivoモデルによるCDDPの至適投与法(投与量,投与間隔)について検討した。ヌードマウスにヒトグリオーマGL-9を移植した担癌モデルを作成し、移植11日目からCDDP投与を開始した。CDDP投与量は総量20mg/Kgとし、1回当たり10mg/Kgを11日目と16日目に腹腔内投与する2回分割投与群(A群)と、1回当たり2mg/Kgを10日間腹腔内投与する10日連続投与群(B群)に分け、生理食塩液10日連続投与コントロール群(C群)と腫瘍体積を比較検討した。また、上記の治療実験終了後の21日目に各マウスのspleen細胞のNK活性を測定した。腫瘍体積はA群、B群ではC群に比較し有意に増加率が低下していたが、A群とB群との間では有意差は認められなかった。NK活性はA群ではC群に比較して低値であったのに対し、B群ではC群に比較して有意に高値を示していた。この結果、CDDPの少量連続投与は、大量少数回投与に比べ、腫瘍に対する殺細胞効果を減ずることなく宿主の免疫能をより高い状態に維持できる投与法であることが確認され、今後この投与法を基本にした化学療法のスケジュールの開発が有利であると考えられた。現在の同調化放射線・化学療法で達成されているACNUの腫瘍到達濃度を有意に下回る濃度では、有効な腫瘍細胞の同調化が得られないため、現在の23回の分割投与以上の分割投与は困難と判断し、今年度は悪性グリオーマの集学的治療研究の一環として計画をしてきたMAP-1Aアンチセンスオリゴヌクレオチドによる遺伝子治療の研究についてのin vivoの研究を進めた。すでに、in vitroにおいて、MAP-1Aアンチセンスオリゴヌクレオチドを1mMの濃度でC6グリオーマにリポフェクチンと共に投与し、colony forming efficiencyで評価すると、コントロール群に比べ有意に腫瘍細胞の増殖が抑制されることを報告した(松野彰ほか)。今回は、ラットを用いて、C6グリオーマ脳内移植モデルを作成し、ミニ浸透圧ポンプを頭皮下に留置して腫瘍移植後10日目より腫瘍内にMAP-1Aアンチセンスオリゴヌクレオチドとリポフェクチンを持続的に投与した。

移植後20日目にラットを屠殺し、摘出した脳の切片を作成し腫瘍を観察した。その結果、MAP-1Aアンチセンスオリゴヌクレオチド投与群では、センスオリゴヌクレオチド等を投与したコントロール群に比べて肉眼的に腫瘍のサイズは小さく、in vivoでもMAP-1Aアンチセンスオリゴヌクレオチドに腫瘍の増殖抑制効果が認められた。
オイルエア潤滑下の高速玉軸受におけるEHL油膜生成に関する研究

オイル・エア潤滑のように微量の潤滑油を連続的に供給した場合、定常状態では供給油量と排出油量が平衡し、軸受内に残存する油量は一定に保たれている。この軸受内の残存油量と供給油量の定量化することと、その時のEHL油膜の厚さを評価することを試みた。1.予め定量した微量油剤を軸受内に供給し運転した場合の転動体自転挙動を測定し、そこから油膜厚さ(スタベーションの程度)を推定した。この結果とオイル・エア潤滑時の転動体挙動の測定結果を比較することで以下の知見を得た。(1)軸受内に残存する油量は単位時間に供給される潤滑剤の量の増加に伴い増加する。(2)潤滑油量が極端に少なくなると、自転滑べりはなくなり急激なコントロール面の復帰が生じる。すなわち、接触面摩擦が急増する。この時の軸受内の残存油量は、軸受内に均一に潤滑油が存在するとすれば約10μm程度である。連続供給時の転動体挙動がこの状態となる供給油量を調べれば、連続供給時の残存油量の絶対値と潤滑条件としての限界値が分かる。2.スタベーションによる油膜厚さの減少を、接触部前方に付着する油膜厚さをパラメーターとして計算できるようEHL解析理論にElrodのアルゴリズムを導入した。さらに、繰り返し転動に伴う油膜の減少を評価できるように、出口油膜形状を初期値とする張力による転送面への再流入の計算をEHL解析と結合した。この計算手法により以下の知見が得られた。(1)転送面への付着油量が少ないと油膜は薄くなるが、薄くなればなるほど圧力流れによる側方洩れは減少し、付着油膜厚さと中心部EHL油膜厚さの比は、密度化の逆数に漸近する。(2)付着油膜が薄ければ、張力による再流入の効果は実用軸受の速度範囲では、接触領域の端部にしか現れず、中心部油膜厚さにはほとんど影響を及ぼさない。また。この時の転送面中心付着油膜厚さと中心部EHL油膜厚さの関係は、張力による再流入を考えない場合の一様付着油膜厚さを中心部EHL油膜厚さの関係とほぼ同じである。1.オイルエア潤滑された軸受の定常運転時には、軸受への供給油量と軸受からの排出油量が平衡している。この平衡点における軸受内油量がメニスカスのサイズ、すなわち油膜厚さを決定している。この軸受内油量に影響を与える因子を実験的に調べ以下の知見を得た。(1)同一寸法の軸受ならば、球個数が多いほど潤滑油排出速度が大きいことから、球の転動が潤滑油排出に大きくかかわっている。(2)同一寸法、同一球個数であれば、運転速度が大きいほど潤滑油排出速度が大きいが、速度が小さくなると排出速度が急激に小さくなることから、潤滑油排出速度には遠心力が影響している。(3)球材質が窒化硅素の場合、軸受鋼に比べ排出速度が低下する。窒化硅素は軸受鋼製の軌道輪に比しぬれにくく、接触面後端で潤滑油が分離する際に、窒化硅素球側への流量は軌道面への流量に比べ小さくなることから、潤滑油排出には接触面後部の油膜形状(厚さ)が影響している。2.転動体と軌道輪の接触部前方の油膜厚さをパラメータとして、転動体のジャイロ滑べり量を、転動体に関する運動方程式とEHL油膜のトラクションから計算した。その結果は実際のジャイロ滑べりをよく表しており、実際の測定結果との対比より、供給油量とEHL油膜厚さの関係を得ることができる。これより、オイル・エア潤滑下の軸受におけるスターブなEHL油膜厚さは供給油量の約0.3乗に比例することがわかった。

(1)転送面への付着油量が少ないと油膜は薄くなるが、薄くなればなるほど圧力流れによる側方洩れは減少し、付着油膜厚さと中心部EHL油膜厚さの比は、密度化の逆数に漸近する。(2)付着油膜が薄ければ、張力による再流入の効果は実用軸受の速度範囲では、接触領域の端部にしか現れず、中心部油膜厚さにはほとんど影響を及ぼさない。また。この時の転送面中心付着油膜厚さと中心部EHL油膜厚さの関係は、張力による再流入を考えない場合の一様付着油膜厚さを中心部EHL油膜厚さの関係とほぼ同じである。
曲面としての細胞膜における膜の曲率依存的なシグナル伝達機構

Ferチロシンキナーゼのアミノ末端領域を用いて生体膜に対する結合アッセイを行ったところ、F-BAR/EFCドメイン(アミノ末端側300残基)よりもC末端側の270-445アミノ酸領域(ドメインX)において高い脂質結合能が見出された。直径の異なるリボソームを用いて結合アッセイを行ったところ、興味深いことに、F-BAR/EFCドメインは直径約1-10μm程度の大きなリボソーム(LMV)により強く結合したのに対し、隣接するドメインXは50-200nm程度の小さなリボソーム(SUV)に高い親和性を示した。すなわち、Ferのアミノ末端領域には二種類の異なる生体膜の曲率センサーが存在すると考えられた。次に、Ferのキナーゼ活性に対するリボソーム添加の影響を検討したところ、LMVは高濃度下でわずかにFerを活性化したのに対し、SUVは強い活性化能を有することが明らかとなった。この結果は、FerのドメインXを介した曲率の高い生体膜との相互作用がチロシンキナーゼの活性化に重要な役割を担うことを示しており、本課題が想定した「生体膜の曲率依存的なシグナル伝達機構」の存在を強く示唆するものであった。COS7細胞におけるGFP-Ferの過剰発現は、Vav2およびCortactinのチロシンリン酸化とそれに伴う葉状仮足(ラメリポディア)構造の形成を誘起した。F-BARドメインを欠損した変異体(Fer△F-BAR)、およびドメインXを欠損した変異体の過剰発現ではこのようなラメリポディアの形成は観察されなかった。以上の結果から、細胞膜の曲率依存的にFerが活性化され、Vav2(RacGEF)やCortactin(アクチン重合タンパク質)のチロシンリン酸化を通じたアクチン細胞重合を引き起こし、細胞の形態変化を誘導する分子モデルを打ち立てることに成功した。F-BAR/EFCドメインを持つチロシンキナーセサブファミリー、FesおよびFerの脂質結合能の詳細な解析を行った。まず、Fes、FerのF-BAR/EFCドメインを含むアミノ末端側445残基はウシ脳由来リン脂質から成るリポソームに強く結合した。さらに、各種リン脂質に対する結合特異性を調べた結果、この領域はPAおよびPI(3,4,5)P3に最も強く結合することが明らかとなった。一方で、F-BAR/EFCドメイン単独(アミノ末端側300残基)では非常に低い脂質結合能しか示さなかった。このことはF-BAR/EFCドメインによる膜変形において、隣接する約150残基からなる領域が協調的に作用していることを示唆している。特に、リン脂質に対する特異性(PA、PIP3)を決定しているのはこの150残基であることも明らかになった。またF-BAR/EFCドメインは直径約1-10・mのLMV(large multilamellarvesicle)により強く結合したのに対し、隣接する150残基領域は50-200nmのSUV(smallunilamellar vesicle)に高い親和性を示した。このことはFes、Ferのアミノ末端領域に二種類の異なる膜の曲率センサーが存在することを示唆している。現在、PAとの結合によってFes、Ferのチロシンキナーゼ活性が制御される可能性を検討するため、in vitro kinase assayの実験系を立ち上げている。また、PLD→PA情報伝達系がlamellipodia形成に関与する可能性、およびその過程へのFes、Ferの関与を明らかにするべく、RNA干渉実験を行っている。