hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
実地観測による森林キャノピー下部の乱流特性と輸送現象に関する研究

今年度も、北米オレゴン州中部のポンデローザマツ観測地の2004年のタワー観測データを中心に、次の3点に重点を置き、解析を行った。1)安定成層内における水平蛇行運動、2)温位場の時間変化の特性、3)森林樹幹(キャノピー)下部と上部の流れの場のカップリングについて。ここでは、1)について詳細を記す。森林樹幹上部、下部共において、横風風速の分散の摩擦風速に対する比(σ_v/u^*)は、安定度と共に上昇するが、この上昇はメソスケール成分によることを確認した。この比は、風向変化の度合いと正の相関もあり、安定度の上昇と共に、低周波の水平蛇行運動が森林環境においても卓越することが分かった。しかし、この安定度に対する、水平蛇行運動の上昇率は平地に比べて、森林環境では低くなり、森林には、摩擦速度に対して、水平蛇行運動を相対的に減少させる効果があることが分かった。又、水平蛇行運動は、安定度よりも風速に大きく依存し、水平蛇行運動が顕著になる風速臨界値は、樹幹下部においては、上部に比べ、オーダー小さくなる。水平蛇行運動は、横風方向の水平風速の自己相関関数に負の極大部分として表れる傾向があった。これは、横風方向に対して、正味質量輸送をゼロにするために、バックフローが必要なことを示している。又、極大値は風速と共に減少する傾向があった。風速が低い場合でも、重力流が樹幹下部、林床付近を流れる際は、水平蛇行運動が通常に比べ、減少する。重力流は、観測地点付近の地形によって生じ、特定の風向を伴って流入してくるため、この効果が水平蛇行を覆い隠す結果を生じていると考えられる。重力流の流入時は、樹幹上部、下部共に、風速が低い状態であるが、以上の理由で、いわば蛇行流の樹幹上下間での分離現象が起きることがある。つまり、蛇行流のパラメータ化には、風速だけでは不十分であることを例証した。当初、富士吉田観測地での観測予定をしていたが、予備的な調査を行った結果、溶岩の影響により、林床の起伏が激しく、想定したよりも水平方向不均一な状態であることが分かった。林床付近における風速、温位観測の代表性が不明確になり、解析結果に多くの不確定要素を含むことが予想された。その為、本研究の方法論を見直し、今年度は、北米オレゴン州中部のポンデローザマツ(平均高度15m)における2004年度のタワー観測データの解析を中心に本研究課題を遂行した。以下には、オレゴン観測地における夜間の温度成層や乱流特性について得られた知見をまとめる。この樹幹下部における安定成層場は大きく分けて、2つのモードがあることが分かった。このモードとは、観測地付近の林床の放射冷却によって発達する安定成層場(モード1)と、観測地の北西へ上昇する4、5度のスロープで発生した重力流が観測点に流入して生成される安定成層場(モード2)である。モード2は、樹幹上で観測された風速が小さく、正味放射が大きい状態(放射リチャードソン数が大)で発達する傾向がある。モード2は樹幹上に大きな鉛直温位勾配を伴うため、モード1に比べ、樹幹上と樹幹下の流れの場の分離を大きくする一方、重力流の流入に伴う林床との摩擦効果で、林床付近に乱流が発生し、林床付近の鉛直方向のスカラー量の混合を促す。樹幹上の風速の増加によって樹幹付近の安定度の減少は見られるものの、樹幹の運動量のダンピング効果が大きく、その影響は林床付近まで及ばない。つまり、早朝の日射以外に消散メカニズムがない為、重力流が一度発達すると、長い時間、モード2の流れが存続し、樹幹上下の流れの場の相互作用を支配する。以上の安定成層場のモードによって、特に樹幹付近、下部の安定度に、従って、乱流間欠度や乱流スペクトルに系統的な違いがでてくることも分かった。

重力流は、観測地点付近の地形によって生じ、特定の風向を伴って流入してくるため、この効果が水平蛇行を覆い隠す結果を生じていると考えられる。重力流の流入時は、樹幹上部、下部共に、風速が低い状態であるが、以上の理由で、いわば蛇行流の樹幹上下間での分離現象が起きることがある。つまり、蛇行流のパラメータ化には、風速だけでは不十分であることを例証した。
ヘパリン結合性成長分化因子ミッドカインのヒト胎盤形成における役割

ヒト胎盤形成において絨毛細胞(trophoblast; TB)の分化や浸潤は厳密に制御されているが、この機構は十分解明されていない。本研究では、胎児特異的蛋白で多彩な機能を有する成長分化因子midkine (MK)に着目し、TBにおけるMKの役割について検討した。本年度の研究により、胎盤のMK発現プロファイルについてはヒトとマウスとは異なる挙動を呈し、マウス胎盤ではMK mRNAレベルは妊娠中ほぼ一定であるのに対して、ヒト胎盤においてはMK mRNAは妊娠初期には高発現レベルであったが妊娠後期の発現レベルは劇的に減少することが明らかとなった。これは我々のこれまでの妊娠各時期の合胞体絨毛細胞(STB)の免疫染色の結果とも合致するものであった。MK局在はSTBの他、EVTにおける局在も認められるが、これらの細胞でのMKの機能は不明である。手がかりを得るため、EVTのモデル絨毛細胞株であるJEG-3細胞を用いて一過性にMKを強制発現させ、次世代シークエンサーを用いたRNAseq解析により網羅的解析を行った。MK強制発現群とコントロール群で5倍以上のRNA量増加があったのは、MKとmiRNAを含む17の遺伝子であり、産物が低酸素応答に関連する遺伝子も含まれていた。興味深いことに、今回増加したmiRNAは、以前の我々の検討で同細胞においてsiRNA添加によりMK蛋白発現を20%に発現抑制した際には、今回とは全く逆の挙動(すなわち減少)を示しており、MKシグナルのメディエーター候補の一つと考えられた。以上のように、絨毛細胞におけるMK機能の解明の端緒となる基礎的知見が得られた。
農地開発における土壌問題ー土壌悪化機構の解明と対策ー

第2年度の後半から主力を注いできた第三系泥岩地帯開拓地の土壌問題を第3年度にも引続き主題として取上げ検討を加えた。前年度の研究において、泥岩の風化によって生成する粘土の高い分散性が、和歌山県日置川開拓地における土壌悪化の主因であることが判明しているので、本年度はこの高い粘土の分散性が何に起因するかを解明するべく検討し、次の結果をえた。実験には珠洲開拓地土壌をも供試した。1.交換性陽イオン組成:交換性Mg飽和度と粘土の分散率の間には日置川、珠洲両土壌群ともかなり高い正相関が認められた。交換性Ca飽和度は分散性の高い日置川土壌において粘土分散率と正相関を示した。交換性Al飽和度は両土壌群とも粘土分散率と負相関を示し、これが両地区自然土壌の低分散性の一因であると考えられた。2.若干の試料について単一陽イオン飽和処理の粘土分散率に及ぼす影響を検討した。この結果Naの分散効果が最も高かったが、同一陽イオンに対する土壌間差異の大きいことが判明した。3.土壌間差を説明するために粘土鉱物組成を検討した。日置川の自然土壌(表層で風化・土壌化をうけている)と開拓地土壌(風化していない地質的下層を表面に露出させた)では、前者が風化の進んだAlーバ-ミキュライトを主体とするのに対し、後者ではイライトが主体であり、前者の負荷電量が小さいためにNa飽和後の分散性が低いものと思われた。4.上記のように風化過程における鉱物の変化、その荷電特性に及ぼす影響なども、土壌の分散性を支配する要因となっていると考えられるので、荷電ゼロ点(ZPC)やZPCにおける残存荷電量の値(σ_p)なども、分散性を考える際の有効な指標となることがわかった。以上のように、粘土の分散性に関与する幾つかの因子が判明したが、なお土壌の分散性を完全に制御するに至っていない。3年計画の初年度として,本年度は干拓造成農地における土壌問題,主として酸性化と塩害の問題をとりあげた.以下主要事項を箇条書きにする.1.酸性化問題:汽水環境下で底質中に蓄積したパイライト(FeS_2)が,干拓によって酸化され,硫酸を生ずるのが酸性化の理由であるが,この硫酸を洗滌する過程で,種々の養分元素の洗脱も起こる.したがって本研究では,酸性化過程の追跡と,その間の養分元素の挙動の解明を目的とする.(1)島根県中海干拓地損屋利区の下層土を供試した.ガラスカラムに充填した土壌を定期的に水で洗滌して,浸出液を捕集し,浸出後の土壌と共に各種分析に供試した.処理としては常時湛水区と,畑状態区とを設けた.(2)常時湛水区では洗滌によって水溶性塩類の洗脱が起こったほかは,ほとんど変化が認められなかった.畑状態区では水溶性塩の洗脱に続いてパイライトの酸化が進行し,浸出液,土壌とも強い酸性を示すとともに,ジャローサイト(KFe_3(OH)_6(SO_4)_2)が蓄積した.(3)この酸性化に伴ってCa,Mg,Kなどには再度洗脱のピークが出現した.またMn,Zn,Cuなどの微量必須元素も酸性化による溶出ピークを示した.(4)浸出液,土壌とも酸性化のピークを過ぎると緩慢にpHの上昇を示した.しかしジャローサイトの加水分解を伴っていると思われ,土壌pHは4以上に上らなかった.2.塩害問題:高塩分状態から洗滌により脱塩してゆく過程で,塩濃度が底下し,交換性Na含量(ESP)が高い時期を径過すると思われる.この時期には土壌粘土の分散性が高まり,その結果排水阻害など物理性不良が問題となる.(1)岡山県笠岡湾干拓利の下層上(パイライトを含有せず)を供試し,上記と同様カラム実験を行った.処理として石膏(CaSO_4)混含と上置区を設けた.(2)実験は目下進行中である.3年計画の第2年度は、当初の計画に従って、山地・丘陵地における大規模農地造成に伴う土壌問題を主体として研究を実施した。ただ初年度からの継続として一部干拓地の塩害問題も検討した。1.干拓地の塩害問題:高塩分状態から洗滌によって脱塩してゆく過程で、塩濃度が低下し、交換性Na含量(ESP)が高い時期を経過する。このアルカリ土壌化に伴う粘土分散とそれによる脱塩阻害を、カラム実験により追跡した。同時に石膏混合区と同上置区を設けてその効果を検討した。アルカリ土壌化による粘土分散は透水液のEC値が1ms/cm以下になると顕著になり、明瞭に透水阻害を来す。石膏は混合区でも上置区でもアルカリ土壌化と透水阻害の防止に有効であることを確めた。2.ケイ藻泥岩の酸性化問題:能登半島先端の珠洲開拓地の母材の一つは第三系中新統のケイ藻泥岩である。これは約12%のパイライト態硫黄を含有するため、開墾後酸化して硫酸を生ずる。この酸性化対策としては苦土石灰等中和資材の投入しかないが、泥岩の風化に伴う緩徐な酸性発現に対応した中和法が実際の営農上の因難となることを指適した。

3.第三系泥岩開拓地の土壌問題:和歌山県日置川町の開拓地では、造成当初ミカンを植栽したが、数年を経ずして樹勢が衰え、枯死に至るものが出現した。現地の観察からは短期間に土壌の固結化が進み、透水通気不良、根の貫入不良が顕著であった。そこで開拓地と自然林地で土壌調査とサンプリングを行い、その物理性、化学性、鉱物性等を詳しく調べ上記した土壌の不良性が何に起因するかを検討した。現在までのところ、粘土の水分散性の高さが主たる問題であると考えており、この粘土の分散を支配する要因としては土壌反応、交換性塩基組成、粘土鉱物性などが重要であることを推定している。なお対照として珠洲開拓地の第三系泥岩由来の開拓地土壌をも分析に供試した。第2年度の後半から主力を注いできた第三系泥岩地帯開拓地の土壌問題を第3年度にも引続き主題として取上げ検討を加えた。前年度の研究において、泥岩の風化によって生成する粘土の高い分散性が、和歌山県日置川開拓地における土壌悪化の主因であることが判明しているので、本年度はこの高い粘土の分散性が何に起因するかを解明するべく検討し、次の結果をえた。実験には珠洲開拓地土壌をも供試した。1.交換性陽イオン組成:交換性Mg飽和度と粘土の分散率の間には日置川、珠洲両土壌群ともかなり高い正相関が認められた。交換性Ca飽和度は分散性の高い日置川土壌において粘土分散率と正相関を示した。交換性Al飽和度は両土壌群とも粘土分散率と負相関を示し、これが両地区自然土壌の低分散性の一因であると考えられた。2.若干の試料について単一陽イオン飽和処理の粘土分散率に及ぼす影響を検討した。この結果Naの分散効果が最も高かったが、同一陽イオンに対する土壌間差異の大きいことが判明した。3.土壌間差を説明するために粘土鉱物組成を検討した。日置川の自然土壌(表層で風化・土壌化をうけている)と開拓地土壌(風化していない地質的下層を表面に露出させた)では、前者が風化の進んだAlーバ-ミキュライトを主体とするのに対し、後者ではイライトが主体であり、前者の負荷電量が小さいためにNa飽和後の分散性が低いものと思われた。4.上記のように風化過程における鉱物の変化、その荷電特性に及ぼす影響なども、土壌の分散性を支配する要因となっていると考えられるので、荷電ゼロ点(ZPC)やZPCにおける残存荷電量の値(σ_p)なども、分散性を考える際の有効な指標となることがわかった。以上のように、粘土の分散性に関与する幾つかの因子が判明したが、なお土壌の分散性を完全に制御するに至っていない。
ショットピーニングと自己き裂治癒を応用したセラミックスの高強度化

本研究の目的は,ショットピーニング(以下SP)とき裂治癒の併用によりセラミックス部材表面の高強度化手法を提案することである.使用中の異物衝突等によってセラミックス部材の表面に生じるき裂の発生を抑制するとともに,たとえ使用中にき裂が発生したとしても,セラミックス自己き裂治癒能力を活用することでそのき裂を治癒し信頼性を向上させる.本年度は供試材として優れた自己き裂治癒能力を持つ窒化ケイ素/炭化ケイ素複合材を用いた.昨年度見出した最適なSPを施した後,表面性状,残留応力分布,破壊靱性値,曲げ強度,接触強度および応力下のき裂治癒特性を評価した.得られた主な成果は以下のとおりである.1. SPを施すことにより,試験片表面に1000MPa程度の大きな圧縮残留応力を導入することに成功した.圧縮残留応力は熱処理により減少したが,熱処理温度が1100°C以下の場合には,その3割以上が残留した.2. SP後の試験片の破壊靱性値をIF法により評価した.その結果,SPにより破壊靱性値を最大で150%程度向上できることが明らかとなった.破壊靭性値は圧縮残留応力と良い相関があることを見出した.3. SP材の接触強度特性の評価として球圧子圧入試験を実施した.その結果,SPにより,供試材の接触強度特性が大幅に向上することが明らかとなった.4. SPと自己き裂治癒を併用したセラミックスの高強度化の手法として,応力下のき裂治癒を提案した.SP処理により,1100°C,大気中でき裂治癒が可能な限界応力を大幅に向上させた.本研究の目的は,ショットピーニングとき裂治癒を融合させることによって,構造用セラミックスの強度特性を低コストで大幅に向上させる方法を提案することである.本方法を申請者らが開発した窒化ケイ素およびアルミナに適用する.ショットピーニングを行うことにより,セラミックス表面に圧縮残留応力を導入することができる.しかし,同時に表面き裂が発生することが懸念される.そこで,ショットピーニング後にき裂治癒処理を行うことにより,発生した表面き裂を完全に治癒する.本年度の研究目的は,破壊靭性値および曲げ強度の向上に対する最適なショットピーニングおよびき裂治癒の条件を見出すことである.まず,導入したショットピーニング装置を用いて,窒化ケイ素とアルミナの曲げ試験片にショットピーニングを施した.ここでは,投射材の材質および粒径,投射速度等を変化させた.光学顕微鏡および走査電子顕微鏡を用いて,ショットピーニングを行った試験片(以下,ショット試験片と呼ぶ)の表面形状を詳細に観察した.続いて,ショット試験片を用いて,高温大気中において,任意の時間,き裂治癒のための熱処理を行った.熱処理後の試験片の表面形状の観察,表面粗さ・残留応力の評価を行い,熱処理前と比較した.ショットによって導入された傷が治癒されていることが確認できたショット試験片とき裂治癒を行ったショット試験片(ショット治癒試験片)を用いて,曲げ強度の評価を行った.また,圧子導入法によって,破壊靭性値と残留応力の推定を行い,ショットピーニングの効果を検討した.本研究の目的は,ショットピーニング(以下SP)とき裂治癒の併用によりセラミックス部材表面の高強度化手法を提案することである.使用中の異物衝突等によってセラミックス部材の表面に生じるき裂の発生を抑制するとともに,たとえ使用中にき裂が発生したとしても,セラミックス自己き裂治癒能力を活用することでそのき裂を治癒し信頼性を向上させる.本年度は供試材として優れた自己き裂治癒能力を持つ窒化ケイ素/炭化ケイ素複合材を用いた.昨年度見出した最適なSPを施した後,表面性状,残留応力分布,破壊靱性値,曲げ強度,接触強度および応力下のき裂治癒特性を評価した.得られた主な成果は以下のとおりである.1. SPを施すことにより,試験片表面に1000MPa程度の大きな圧縮残留応力を導入することに成功した.圧縮残留応力は熱処理により減少したが,熱処理温度が1100°C以下の場合には,その3割以上が残留した.2. SP後の試験片の破壊靱性値をIF法により評価した.その結果,SPにより破壊靱性値を最大で150%程度向上できることが明らかとなった.破壊靭性値は圧縮残留応力と良い相関があることを見出した.3. SP材の接触強度特性の評価として球圧子圧入試験を実施した.その結果,SPにより,供試材の接触強度特性が大幅に向上することが明らかとなった.4. SPと自己き裂治癒を併用したセラミックスの高強度化の手法として,応力下のき裂治癒を提案した.SP処理により,1100°C,大気中でき裂治癒が可能な限界応力を大幅に向上させた.
脳動脈瘤の成長・破裂に至るメカニズムと血管作動因子・成長因子・線溶系因子の役割

これまで破裂動脈瘤はそれまでに存在した未破裂動脈瘤が何らかのプロセスをたどり破裂にいたったものと考えられてきた.従って,破裂前に未破裂動脈瘤を発見しそれを治療することがくも膜下出血の予防につながると考えられてきた.しかし,1998年12月国際的医学誌New England Journal of Medicineに直径10mm未満の未破裂動脈瘤の年間破裂率は0.05%と極めて低いことが明らかにされた.一方,通常くも膜下出血を生じる破裂動脈瘤は大多数が直径10mm未満で上記の未破裂動脈瘤の報告とは大きな差を認める.こうしたdataの解釈をめぐり現在国内のみならず国際的な大問題となっているが,まったく明解な解答は得られていない.未破裂動脈瘤は成人人口の5-7%に存在すると考えられており,未我々は未破裂動脈瘤と破裂動脈瘤を病理的に比較検討しその細胞・組織レベルでの病態が異なっていることを明らかにした(Stroke 30:1396,1999).くも膜下出血および脳動脈瘤についての疫学的検討と動脈瘤の病態の検討により,くも膜下出血のかなりの例では動脈瘤が新たに形成され早期の段階で破裂に至ることを明らかにした(Lancet 355:203,2000)すなわち未破裂動脈瘤を持っていなくても動脈瘤が新生しくも膜下出血を生じうることが明かとなった.またすべての未破裂動脈瘤を治療したとしてもくも膜下出血をすべて予防しえないと考えられる.これまで破裂動脈瘤はそれまでに存在した未破裂動脈瘤が何らかのプロセスをたどり破裂にいたったものと考えられてきた.従って,破裂前に未破裂動脈瘤を発見しそれを治療することがくも膜下出血の予防につながると考えられてきた.しかし,1998年12月国際的医学誌New England Journal of Medicineに直径10mm未満の未破裂動脈瘤の年間破裂率は0.05%と極めて低いことが明らかにされた.一方,通常くも膜下出血を生じる破裂動脈瘤は大多数が直径10mm未満で上記の未破裂動脈瘤の報告とは大きな差を認める.こうしたdataの解釈をめぐり現在国内のみならず国際的な大問題となっているが,まったく明解な解答は得られていない.未破裂動脈瘤は成人人口の5-7%に存在すると考えられており,未我々は未破裂動脈瘤と破裂動脈瘤を病理的に比較検討しその細胞・組織レベルでの病態が異なっていることを明らかにした(Stroke 30:1396,1999).くも膜下出血および脳動脈瘤についての疫学的検討と動脈瘤の病態の検討により,くも膜下出血のかなりの例では動脈瘤が新たに形成され早期の段階で破裂に至ることを明らかにした(Lancet 355:203,2000)すなわち未破裂動脈瘤を持っていなくても動脈瘤が新生しくも膜下出血を生じうることが明かとなった.またすべての未破裂動脈瘤を治療したとしてもくも膜下出血をすべて予防しえないと考えられる.診断技術の進歩に伴い未破裂動脈瘤の治療の機会は増加している.未破裂動脈瘤の治療方針の確立のためには,動脈瘤壁が破綻にいたるメカニズムを解明しなければならない。脳動脈瘤手術時,動脈瘤を摘出し,動脈瘤壁の病態を抗平滑筋抗体,抗collagen抗体,抗macrophage抗体,抗白血球抗体,抗cathepsin D抗体,抗cathepsin G抗体を用いた免疫組織化学染色法にて検討した.さらに動脈瘤器官培養を行い,動脈瘤の血管生物学的特性を検討した.組織学的検討では約70%の破裂例では動脈瘤壁にcollagen層は認めるが均一ではなくirregularで平滑筋細胞も乏しい傾向を示した.しばしば,macrophageおよびcathepsin Dは広範に存在した.白血球・cathepsin Gも動脈瘤壁に存在する例も認めた.残りの破裂例では動脈瘤壁はhyaline like structureに置き換わり著しい壁脆弱化を認めた.一方,多くの未破裂動脈瘤では平滑筋細胞を認め,collagen層もregularで,macrophageおよびcathepsin D,白血球・cathepsin Gいずれも乏しく,存在しても限局的であった.未破裂,破裂例ともにしばしば動脈硬化所見を認めた.培養実験では脳動脈瘤の発生,成長に関与しうるNO産生は一定の傾向は示さなかったが,動脈硬化性変化・炎症反応と関係する,細胞接着因子ICAM-1産生は破裂動脈瘤で有意に高値を示した.破裂動脈瘤では壁の脆弱化とともに壁への炎症性細胞反応・動脈硬化性変化が認められ,これらの病態が動脈瘤壁脆弱化に関与しうる可能性が明らかとなった.破裂動脈瘤壁では組織学的に壁構造の脆弱化と共にマクロファージの侵入を認め,マクロファージ由来のプロテアーゼの発現を認めた.こうした炎症反応・構造の脆弱化は無症候性の未破裂動脈瘤壁では統計学的に有為に乏しかった.しかし,動眼神経麻痺を生じた内頸動脈瘤などの症候性未破裂動脈瘤では破裂動脈瘤と近似した病態を認めた.また動脈瘤培養実験では細胞接着因子の中で破裂動脈瘤においてVCAM-1の有意な発現を認め,炎症反応に関与していると考えられた.こうした炎症反応を生じうる物として慢性感染が考えられる.これまで動脈壁の動脈硬化巣に慢性感染を生じうるものとしてChlamydia pneumoniae,Cytomegalo virus,Hlicobacter pyloriが報告されている.

動脈瘤組織内でのChlamydia pneumoniae,Cytomegalo virus,Helicobacter pyloriのDNAの存在の可能性についてPCR法により検討を加えたが、破裂動脈瘤,未破裂動脈瘤ともに調べた範囲内ではnegativeであった.現在,引き続き動脈瘤壁への炎症反応を生じうる病態について検討中である.これまで破裂動脈瘤はそれまでに存在した未破裂動脈瘤が何らかのプロセスをたどり破裂にいたったものと考えられてきた.従って,破裂前に未破裂動脈瘤を発見しそれを治療することがくも膜下出血の予防につながると考えられてきた.しかし,1998年12月国際的医学誌New England Journal of Medicineに直径10mm未満の未破裂動脈瘤の年間破裂率は0.05%と極めて低いことが明らかにされた.一方,通常くも膜下出血を生じる破裂動脈瘤は大多数が直径10mm未満で上記の未破裂動脈瘤の報告とは大きな差を認める.こうしたdataの解釈をめぐり現在国内のみならず国際的な大問題となっているが,まったく明解な解答は得られていない.未破裂動脈瘤は成人人口の5-7%に存在すると考えられており,未我々は未破裂動脈瘤と破裂動脈瘤を病理的に比較検討しその細胞・組織レベルでの病態が異なっていることを明らかにした(Stroke30:1396,1999).くも膜下出血および脳動脈瘤についての疫学的検討と動脈瘤の病態の検討により,くも膜下出血のかなりの例では動脈瘤が新たに形成され早期の段階で破裂に至ることを明らかにした(Lancet355:203,2000).すなわち未破裂動脈瘤を持っていなくても動脈瘤が新生しくも膜下出血を生じうることが明らかとなった.またすべての未破裂動脈瘤を治療したとしてもくも膜下出血をすべて予防しえないと考えられる.
視覚障害者用白杖のための三次元計測用超音波センサ

前年度からの課題であったセンサ作製工程の安定化を目指し、下部電極Pt/Tiを一切パターニングせず、また上部電極にAuを用いてウェットエッチングでパターニングを行うプロセスを開発した。通常、酸化物上にAuを製膜する際には密着性を上げるために薄いCr層を形成するが、我々のPZT薄膜の場合はCr層により電気特性が劣化し、またCr層無しでも作製工程中およびその後の特性測定の過程でも電極の剥離が見られないことを確認したので、上部電極としてはAu単膜でセンサを作製した。これにより従来のプロセスに比べて、リフトオフ工程を含まない分時間が短縮でき、またプロセスが安定して歩留まりの向上を達成できた。センサ構造の改良として、ゾルゲルPZT薄膜の結晶化時の体積収縮による引張り応力を利用してダイアフラム撓みの軽減を試みた。従来から作製していたものに比べて約二倍の厚み(1.96μm)のPZT層をもつセンサを作製し、ダイアフラム撓みを計測したところ、最大撓み量で0.5μm程度と従来の約1/10に軽減できていることがわかった。このようにして静的撓みを軽減したセンサにおいて共振周波数分布を測定したところ、1チップ49素子のうち出力信号の得られた48素子の共振周波数が±3%の範囲内に収まり、また±1%以内に30素子が得られた。これにより、静的撓みの軽減が共振周波数ばらつきの低減に結びつくことが確認され、また実際に2μm程度の膜厚のPZT薄膜により実用上十分な数の素子について共振周波数が十分揃ったアレイを構成しうることがわかった。実際にアレイセンサシステムを白杖に取り付けることを考えると、実験段階で用いているオシロスコープ等の大型機器に頼る計測系では非現実的である。そこで、システム全体の小型化を考慮して、信号処理部分をADコンバータICとFPGAを用いて構成した。Verilog-HDLによりプログラムを記述してFPGAに書き込み、これまでPCのみで行っていた信号処理の大部分をFPGAで行うこととした。これによりPCへのデータ転送量を大幅に減らすことができ、リアルタイムに動く物体を検知することも可能となった。現状では最終的な物体位置表示としてPCを用いているが、回路規模的には全ての処理をFPGA内で行うことも十分可能で、将来、点字ディスプレイ等と組み合わせることにより視覚障害者用の補助具としての実用化も可能であると考えられる。シリコンの異方性エッチングによる薄いダイアフラム構造上にPZT薄膜を堆積し、超音波アレイセンサを作製した。ダイアフラム構造の作製には、歩留まり良く構造を作製できるSOIウエハを用い、2インチ(相当)のウエハ1枚あたり4チップ、また1チップ当たり7×7アレイの49素子、合計196個のダイアフラムを作製し、スパッタリングによりPt/Ti下部電極を製膜、パターニングした。そのような薄い構造上でも極端な電気特性の劣化をまねくことなくゾル・ゲル法によりPZT薄膜が作製可能であることを確認した。特に、ゾル・ゲル薄膜の結晶化時の収縮応力を考慮し、Pt上とSiO_2上での応力緩和の状態を予備実験より比較検討して、クラックによる素子のダメージを最小限にとどめるための、特殊な下部電極パターンを開発した。さらに、作製プロセスにおいて、異方性エッチングとPZT製膜の手順を最適化することにより、たわみの無い基板上に圧電層を形成することと、圧電層の保護なしに追加の異方性エッチングを行うことの両立に成功した。このように、作製プロセスの各工程において最適化を行うことにより、最終的に90%程度以上の歩留まりでセンサチップを作製することが可能になった。ただ、現状では電極のリフトオフ工程に若干再現性に欠ける問題があり、今後、原因の追求と平行してリフトオフを用いない工程の開発を行なってゆく必要がある。作製した素子の特性評価において、パルス音源を用いた超音波応答の測定により、12m程度の距離において充分なS/Nで距離計測が可能であることを確認した。またチップ上の複数素子を用いてアレイセンサを構成し、測定波形の電子的走査による測定を試みた。各素子には若干の周波数ばらつきがあり、これが三次元計測時に問題になることが分かった。これに対する対策として、電界ポーリングによる共振周波数の調整を試み、ある程度周波数を揃えることが可能であることが分かった。

このようにして静的撓みを軽減したセンサにおいて共振周波数分布を測定したところ、1チップ49素子のうち出力信号の得られた48素子の共振周波数が±3%の範囲内に収まり、また±1%以内に30素子が得られた。これにより、静的撓みの軽減が共振周波数ばらつきの低減に結びつくことが確認され、また実際に2μm程度の膜厚のPZT薄膜により実用上十分な数の素子について共振周波数が十分揃ったアレイを構成しうることがわかった。実際にアレイセンサシステムを白杖に取り付けることを考えると、実験段階で用いているオシロスコープ等の大型機器に頼る計測系では非現実的である。そこで、システム全体の小型化を考慮して、信号処理部分をADコンバータICとFPGAを用いて構成した。Verilog-HDLによりプログラムを記述してFPGAに書き込み、これまでPCのみで行っていた信号処理の大部分をFPGAで行うこととした。これによりPCへのデータ転送量を大幅に減らすことができ、リアルタイムに動く物体を検知することも可能となった。現状では最終的な物体位置表示としてPCを用いているが、回路規模的には全ての処理をFPGA内で行うことも十分可能で、将来、点字ディスプレイ等と組み合わせることにより視覚障害者用の補助具としての実用化も可能であると考えられる。
マイクロキメリズムから見た妊娠と自己免疫疾患の関連-分子遺伝学的アプローチ-

自己免疫疾患の多くは女性に多く、妊娠により症状が変化するが、そのメカニズムは不明である。本研究では妊娠中に胎児細胞が母体血中に混入して母児の融合細胞を生じる現象(マイクロキメリズム)に着目し、自己免疫疾患のひとつである全身性強皮症患者を対象として患者血中から胎児DNAの検出を試みた。全身性強皮症患者では、他の自己免疫疾患患者と比較して血中に胎児由来のDNAが高い割合で検出され、マイクロキメリズムが発症に関与していることが示唆された。目的:母体血漿中には胎児・胎盤由来のDNAが流入しており、自己免疫疾患との関連が報告されている。本年は母体血漿中DNAと自己免疫疾患の状態との相関について探求するため、自己免疫疾患例におけるY染色体特異的DNAマーカーの検出を行った。方法:輸血歴がなく妊娠既往のある強皮症患者12例を対象とした。まず、SRY特異的PCRプライマーを設計して、PCR法により患者血漿中にY特異的DNAを検出することによりマイクロキメリズムの有無を検討した。ついで、TaqManプローブセットを作成して、リアルタイムPCR法で同様にマイクロキメリズムの有無を検討した。結果:輸血歴がなく妊娠既往のある強皮症患者12例(非妊婦)のうちPCR法ではいずれの症例にもY特異的DNAは検出されなかった。一方、リアルタイムPCR法では4例においてY特異的DNAを検出し得た。また、自己免疫疾患の既往のない正常女性から抽出した血漿中にはいずれの方法でもY特異的DNAは検出されなかった。結論:自己免疫疾患とマイクロキメリズムの関連が示唆された。一方で、マイクロキメリズムの程度は妊娠中に母体血漿中へ流入している胎児DNAよりも少量であることが確認された。目的:妊娠によって生じるマイクロキメリズム、すなわち母体循環に混入した胎児細胞と母体細胞から生じるキメラ細胞が自己免疫疾患に関連することが示唆されている。全身性強皮症合併妊娠では母体血漿中比較的多量の胎児DNAが認められることから、母体血漿中の胎児DNA量は妊娠に合併した自己免疫疾患の活動性を評価する分子マーカーとなり得る可能性がある。本研究では母体血中に存在する胎児・胎盤由来のDNA量がマイクロキメリズムを反映すると仮定し、その定量値が自己免疫疾患と関連するか否かを検討した。方法:(1)男児を妊娠した既往のある自己免疫疾患患者(全身性強皮症、12例;その他、12例)を対象とした。輸血歴のある例は除いた。(2)血清中からcell-free DNA(cff-DNA)を抽出し、SRY遺伝子を標的としたPCRを行った。(3)TaqManプローブを用いたリアルタイムPCRを行い胎児由来のDNAを定量した。Y染色体上にあるSRYおよびDSY1遺伝子をPCRの標的とした。β-グロビン遺伝子を内部コントロールとした。結果:(1)SRY遺伝子を標的としたPCRでは、全身性強皮症12例あるいはその他の自己免疫疾患12例どの例からもSRY遺伝子は増幅されなかった。(2)TaqManプローブを用いたリアルタイムPCRでは全身性強皮症患者5/12例(42%)、その他の自己免疫疾患患者0/12例(0%)においてDSY1プローブでY染色体に特異的なDNAを検出、定量化することができた。結論:強皮症はその他の自己免疫疾患と比較してマイクロキメリズム関与の度合いが大きいことが示唆された。また今回SRYとDSY1とで検出感度が異なっていたことから、自己免疫疾患におけるマイクロキメリズムの検出には標的とする遺伝子領域およびプローブの選択が重要であると考えられた。
光容量法を用いたⅢ-V族系半導体結晶における深い欠陥準位の解明

平成30年度の研究課題は、GaN/絶縁膜界面に存在する深い準位の起源解明に関するものである。平成30年度において、GaNキャパシタを作製し、その界面における深い準位の測定を行った。GaN表面にO3ガスを曝露することによって表面に酸化層を形成し、界面準位の低減を試みた。加えて、原子層堆積法を用いた絶縁膜において、酸素欠損が深い準位に成り得る可能性があり、酸素欠損を終端する目的で不純物を絶縁膜中に導入することで、更なる界面準位の低減を試みた。試料作製プロセスに関しては、用いた基板はHVPE法を用いて成長させたn型GaN基板であり、MOVPE法を用いて実効ドナー濃度5E+16cm^-3程度のn型エピ層を成長させた。ウエハをRCA洗浄後、原子層堆積法(ALD法)を用いてAl2O3膜を50nm堆積させ、ゲート電極(Ni/Au)および裏面電極(Al)を蒸着し、GaN-MISキャパシタを作製した。O3曝露試料に関しては、ALD-Al2O3堆積前にUV-1を用いてオゾン曝露を行い、酸化層を形成した。不純物導入の実験に関しては、ALD中にホウ素原料を導入した。電気特性を評価した結果、オゾン曝露を行った試料に関しては、伝導帯下端から1eV程度のエネルギー領域において、界面準位密度が11乗から10乗台程度の低界面準位密度を達成することが出来た。O3曝露によって酸化層が形成され、GaOx/GaN界面が良好な界面特性を示すことが明らかになった。この成果は、ISGN-7(2018年8月9日、ワルシャワ)にて報告した。一方、ホウ素ドーピングを行った結果、ALD中に置いてTMAおよびホウ素原料のサイクル数を変化させることにより、Al2O3膜中におけるホウ素濃度を制御可能であることがSIMS測定から明らかになった。ホウ素導入行うことで、高電界印加時におけるリーク電流およびフラットバンド電圧の抑制を達成した。窒化ガリウム(GaN)を用いたパワーデバイス分野において、結晶欠陥や残留不純物に起因するデバイスの動作信頼性を低下させる現象が問題となっており、結晶欠陥の起源解明と抑制が必要不可欠である。これまでに半導体膜中や絶縁膜-半導体界面における深い欠陥準位を測定する手法にはDLTS法が広く用いられている。しかしながら、GaNデバイス中における欠陥のエネルギー準位と、その欠陥の起源に関しては完全に明らかになっていないのが現状である。この理由は、DLTS法などの熱でキャリアを発生させる測定手法では、およそ1eVまでのエネルギー深さの準位までしか測定することが出来ず、GaNの広いバンドギャップ全体に渡っての評価が困難であるためである。申請者は前述の問題点を解決するため、既存のDLTS法に加えて、光容量法の一つであるDLOS法を用いることにより、GaN膜中や絶縁膜-AlGaN界面における深い結晶欠陥を定量的に評価することを目的とする。平成28年度はDLTS・DLOSシステムの構築を行った。DLTS測定は、ホール測定用クライオチャンバーに試料を導入し、静電容量を高速容量メータにより測定した。静電容量はNI製16bitのDAQを用いてD/A変換を行った。測定に用いた試料はnタイプGaN基板上に5μmのエピを有するnタイプGaNショットキーダイオードである。78430Kにおける測定結果から、Ec-Et=570mVのE3センターを検出し、その密度は5E+14cm^-3であった。平成28年度は、DLTS装置の構築を行い、測定精度の向上、欠陥の検出を行った。用いたクライオはホール測定用のクライオチャンバーであり、縦型GaNショットキーダイオードをプリント基板にマウント後、チャンバーに導入した。用いた試料はnタイプGaN基板上に5μmのエピを有するnタイプGaNショットキーダイオードである。静電容量の過渡応答は高速容量メータ(Boonton 72B)により測定し、NI製16bitのDAQを用いてD/A変換を行い信号を取得した。測定精度を向上させるため、平均化を行いノイズの低減を行った。スペクトルをT1/T2法により準位深さ、密度を見積もった。GaN-MISキャパシタの界面準位に関しては、ショットキーダイオードと同じn-GaNエピ膜に菅製作所製原子層堆積装置(ALD)を用いてアルミナ膜を60nm堆積させた。電極蒸着後、Hi-Lo法を用いて界面準位を測定した結果、1E+11cm^-2・eV^-1と見積もられ、界面準位の少ないMISキャパシタの作製に成功した。以上の結果から、DLTS測定装置およびGaN-MIS構造における欠陥準位評価の進捗は順調であり、MCTS測定装置の構築、およびMCTS測定の計画を早めることが出来るので、当初の計画以上に進展していると結論する。本研究課題は、GaNエピタキシャル膜中およびGaN/絶縁膜界面に存在する深い準位の起源解明に関するものである。平成29年度において、GaN-SBDおよびGaN-MISキャパシタを作製した。GaN-SBDに関しては、c面およびm面のGaN基板上にドナー濃度1E+16cm^-3程度のn型GaNエピ膜を成長し作製した。c面およびm面GaN

基板上SBDの電気特性は理想係数が1.1程度であり、逆方向リーク電流も熱電界放出モデルと一致することが分かった。このGaN-SBDに対して、深い準位の測定を行った。DLTS測定で得られたm面GaN基板上SBDの結果はc面GaN基板上にて報告されているE3センター(Ec-Et=0.57eV)と非常に近く、同起源の点欠陥であると結論付けた。この成果は10th IWBNS(2017年9月18日、エスポー)にて報告した。GaN-MISキャパシタに関しては、ALD-Al2O3膜を有するGaN-MISキャパシタを作製し、Hi-Lo法を用いて界面準位を評価した。ALD-Al2O3膜をデポした直後においては、界面準位は10^12eV^-1・cm^-2程度であったが、400°C1時間の熱アニールによって10^10eV^-1・cm^-2以下まで低減可能であることが明らかになった。加えて、m面GaN基板上GaN-MISキャパシタに関してはa軸方向に0.5度のオフ角を設けた基板における試料が、Al2O3膜の高絶縁破壊電界強度および低界面準位密度を達成できることを明らかにした。以上の成果は、12th ICNS(2017年7月24日、ストラスブール)、ICMaSS 2017(2017年9月29日、名古屋)にて報告した。平成29年度においては、アニールを行った低界面準位密度のGaN-MISキャパシタ及びGaN-SBDにおける深い準位の測定を行い、m面GaN-SBDに関する点欠陥も明らかに出来た。以上のことからおおむね順調に進展しているとした。平成30年度の研究課題は、GaN/絶縁膜界面に存在する深い準位の起源解明に関するものである。平成30年度において、GaNキャパシタを作製し、その界面における深い準位の測定を行った。GaN表面にO3ガスを曝露することによって表面に酸化層を形成し、界面準位の低減を試みた。加えて、原子層堆積法を用いた絶縁膜において、酸素欠損が深い準位に成り得る可能性があり、酸素欠損を終端する目的で不純物を絶縁膜中に導入することで、更なる界面準位の低減を試みた。試料作製プロセスに関しては、用いた基板はHVPE法を用いて成長させたn型GaN基板であり、MOVPE法を用いて実効ドナー濃度5E+16cm^-3程度のn型エピ層を成長させた。ウエハをRCA洗浄後、原子層堆積法(ALD法)を用いてAl2O3膜を50nm堆積させ、ゲート電極(Ni/Au)および裏面電極(Al)を蒸着し、GaN-MISキャパシタを作製した。O3曝露試料に関しては、ALD-Al2O3堆積前にUV-1を用いてオゾン曝露を行い、酸化層を形成した。不純物導入の実験に関しては、ALD中にホウ素原料を導入した。電気特性を評価した結果、オゾン曝露を行った試料に関しては、伝導帯下端から1eV程度のエネルギー領域において、界面準位密度が11乗から10乗台程度の低界面準位密度を達成することが出来た。O3曝露によって酸化層が形成され、GaOx/GaN界面が良好な界面特性を示すことが明らかになった。この成果は、ISGN-7(2018年8月9日、ワルシャワ)にて報告した。
AMP活性化プロテインキナーゼによるタイトジャンクション機能制御の解析

AMP活性化プロテインキナーゼ(AMPK)がTight Junction (TJ)に局在する幾つかのタンパク質をリン酸化制御していることを示した。その一つのタンパク質であるcingulinはAMPKによるリン酸化を受け分子形態を変化させていることを示した。このAMPKによる分子形態制御機構を利用し、将来的にはFRETプローブを開発することで、細胞内のAMPKの活性を可視化するツールになる。上皮細胞シートは細胞接着装置であるタイトジャンクション(TJ)により外界と体内を隔てているだけでなく、TJは生体内の恒常性するためにその機能をダイナミックに変化させている。今日までTJのダイナミックな機能制御機構の詳細は不明であったが、申請者はAMP活性プロテインキナーゼ(AMPK)がTJの機能制御において重要な働きをしている事を明らかにした。これによりAMPKが恒常性の維持の制御機能を担っていることが示唆され、この制御機能を明らかにする事は生体の恒常性維持のメカニズム解明に向けて非常に重要であると思われる。よって、TJに局在するAMPKの基質タンパク質の機能を解析し、AMPKによるTJ制御機能を統合的に理解する事を目的とし、研究を進めてきた。新たなAMPKの基質としてTJP1とTJP2が予測として挙げられたため、本年度はTJP1とTJP2のノックアウト細胞を作成し、今後の研究に使用する計画であった。TJP1とTJP2のノックアウト細胞を作成するにあたり、CRISPR-Cas9システムを用いて作成した結果、何とかこのダブルノックアウト細胞を作成することに成功した。TJP2のノックアウト細胞は増殖率がワイルドタイプに比べて低い細胞が多かったため、クローニングに多くの時間を費やした。現在は、このダブルノックアウト細胞とワイルドタイプ細胞を比較し、TJだけに変化が起きていることを示す実験の最中である。よって、TJに局在するAMPKの基質タンパク質の機能を解析し、AMPKによるTJ制御機能を統合的に理解する事を目的とし、研究を行った。まずはじめに、TJに局在するタンパク質TJP1及びTJP2がAMPKの基質であることを見出した。その後、TJP2のAMPKのターゲット配列と考えられる様々な場所のリン酸化型変異タンパク質及び、非リン酸化型変異タンパク質を作成した。これらを大腸菌に発現させ、in vitroでAMPKと反応させることで1箇所のAMPKのターゲット配列を決定することができた。そしてTJP2のKO細胞をCRSPR DNA editing法を用いて作成し、TJP2の変異タンパク質及び、非リン酸化型変異タンパク質をKO細胞に発現させ、AMPK制御におけるTJP2の機能の解析行った。また、細胞内でのAMPKの活性を可視化するために、AMPKの基質であるタンパク質の蛍光共鳴エネルギー移動を利用したFRETプローブの作成を試みた。本研究はTJP1とTJP2のダブルノックアウト細胞を作成したところから研究がスタートするものであるが、そのダブルノックアウト細胞を作成するのに時間を費やしてしまったため遅れが生じている。ダブルノックアウト細胞の作成は成功したと思われるが現在はその細胞の性質の確認作業を行っている最中である。TJP2のAMP活性プロテインキナーゼ(AMPK)の標的配列は予測されたが、TJP1の標的配列は現在探索中であり、この点でも少々の遅れが生じている。TJP2のAMPKの標的配列に変異を起こしたリン酸化型/非リン酸化型TJP2を作成し、TJP2ノックアウト細胞に導入し、タイトジャンクション(TJ)に及ぼす影響を今後観察していく。細胞生物学まずはじめに、TJP2のリン酸型/非リン酸型変異タンパク質によるタンパク質相互作用への影響を解析する。TJP1、TJP2ともに相互作用するタンパク質が報告されている。よってリン酸型/非リン酸型変異タンパク質によるタンパク質相互作用への影響を観察する。具体的な方法としてまず、細胞のタンパク質画分を抽出し、精製したTJP1/TJP2の野生型及び変異型とタンパク質相互作用解析(pull-down assay)を行う。その後、電気泳動後、銀染色を行い、変化の見られたバンドを解析し、TJP1/TJP2の結合の変化を解析する。結合が認められるタンパク質とTJP1/2の結合部位を詳細に検定するためにドメイン解析を行う。さらに、この三次元培養をさまざまな手法を用いた電子顕微鏡観察を行うことで、より詳細にAMPKによってTJの機能制御が変化した際の上皮細胞シートの形態変化を観察していく。これらと並行して細胞間接着力に関与するタンパク質の解析を行っていく。研究計画に遅れが生じているために、生成タンパク質の購入やタンパク質の質量解析などに掛かる物品費が少額になっているため。

平成27年度は本申請の最終年度であるので、研究目標の達成を目指して、研究の発展と収束を行う。最終年度に繰り越した額は、生成タンパク質の購入やタンパク質分析など前年度分に必要であった物品を購入する。
脂肪組織におけるフォークヘッド転写因子の新規結合蛋白の同定と機能解析

本研究ではフォークヘッド転写因子FoxO1の核内転写調節メカニズムを分子レベルで明らかにする目的で、その結合蛋白の同定をYeast two-hybrid screeningにより試みた。用いたbaitはマウスFoxO1のN末端でpreyに3T3-L1成熟脂肪細胞のcDNAを用いた。このscreeningにより機能未知の分子量約13万kDaの蛋白(P13)を同定し、その機能解析を行った。P13はFoxO1標的遺伝子promoterを用いたluciferase assayまた5XGAL4luciferase assayにおいてFoxO1の転写活性を抑制し、肝細胞株において内因性のFoxO1標的遺伝子であるIgfbp1の発現を抑制した。以上からP13はFoxO1のrepressorとして働くと考えられた。P13は脂肪組織、3T3-F442A細胞の脂肪細胞への分化とともに発現が認められた。また、P13は脂肪組織において、摂食により発現が誘導され、絶食、インスリン抵抗性を有するLepr^db/dbマウスではその発現が低下していた。P13の機能を解析するため、P13のshRNAを発現するアデノウイルスベクターを作製し、分化誘導とともに3T3-F442A細胞に感染させた。内因性のP13のノックダウンにより脂肪細胞への分化が抑制され、P13は脂肪細胞への分化に必須であると考えられた。また、P13を脂肪組織において過剰発現させるトランスジェニックマウス(aP2-P13)を作製し、2ラインを解析した。白色脂肪組織で主に発現しているライン(WP13)では体重低下、脂肪組織量の低下、脂肪細胞サイズの小型化、インスリン感受性の上昇が認められた。また、褐色脂肪組織優位に発現しているライン(BP13)では、酸素消費量の増加、褐色脂肪組織におけるPGC1a、UCP-1の発現増加が認められた。以上から, P13は脂肪細胞、脂肪組織において、重要な働きをしうると考えられた。現在ノックアウトマウスはキメラの段階であり、作製完了次第、その表現型の解析を行う予定である。Yeasttwo hybrid assay法により、マウスFoxO1をbaitに、分化した3T3-L1細胞cDNAライブラリー、マウス膵島cDNAライブラリーをスクリーニングし、いくつかのFoxO1結合蛋白を同定した。このうち、本研究にて解析を進めていく蛋白(P13)は、unknown ESTであり、マウス脂肪組織にて特異的に発現しており、さらに、前駆脂肪細胞株である3T3-F442Aにおいて成熟脂肪細胞への分化とともにその発現が増加し、同組織、同細胞株において何らかの生理的な作用を有することが示唆された。さらに、詳細に発現パターンを解析すると、脂肪組織においては、摂食により発現が増加し、絶食により低下した。さらに、褐色脂肪組織において寒冷刺激により発現が増加した。また、インスリン抵抗性を示すLepr^<db/db>マウスの脂肪組織においてその発現の低下が認められた。さらに、膵α細胞においても発現が認められた。P13は、IGFBP-1およびG6Paseプロモーターアッセイにおいて、FoxO1の転写活性を抑制することが認められ、FoxO1のrepressorとなりうることが考えられた。最後に、脂肪細胞分化における働きを検討するために、P13を過剰発現させるアデノウイルス、およびノックダウンするアデノウイルスを作製した。P13アデノウイルスを脂肪細胞分化の誘導とともに感染させても、分化の程度には影響は無かった。しかし、ノックダウンアデノウイルスを感染させると、オイルレッド0染色および遺伝子発現パターンより、明らかに分化が抑制された。以上から、P13は脂肪細胞分化に必須であると考えられた。

以上から, P13は脂肪細胞、脂肪組織において、重要な働きをしうると考えられた。現在ノックアウトマウスはキメラの段階であり、作製完了次第、その表現型の解析を行う予定である。
肝臓におけるSTAT3/SOCS3経路の調節による新しい糖脂質代謝改善療法の開発

1.肝臓におけるSTAT3リン酸化の分子メカニズム(1)マウスに対するアディポネクチンの全身投与、及び培養管細胞に対するアディポネクチン添加により、刺激後10分より始まり1時間をピークとして4時間程度持続するSTAT3チロシンリン酸化を同定した。(2)このSTAT3のリン酸化は、アディポネクチン受容体AdipoR1を細胞に過剰発言させると増強し、AdipoR1shRNAを発言させAdipoR1の発言を抑制すると減弱した。AdipoR2の発現を変化させてもSTAT3のリン酸化に変化はなかった。(3)培養細胞や肝臓では、アディポネクチンによるSTAT3リン酸化に先立つJak1,Jak2のチロシンリン酸化は明らかではなかった。(4)アディポネクチンによるSTAT3のチロシンリン酸化とほぼ同時に肝臓でのIL-6やIL-10の発現の増加および血中濃度の上昇を認め、これらのサイトカインによるautocrine, paracrineの刺激もSTAT3のリン酸化に寄与していることが示唆された。(5)上記のサイトカインの発現は、肝臓でAdipoR1の発現を要請すると減弱した。以上から、肝臓で糖脂質代謝の維持に貢献していると考えられるSTAT3のリン酸化の少なくとも一部に、アディポネクチンによるリン酸化が寄与していることが示唆された。このアディポネクチンによる活性化はその受容体AdipoR1を介しているものと考えられた。Stat3のリン酸化の一部には、アディポネクチンにより誘導されたサイトカインによる活性化も貢献している可能性も示唆された。2.肝臓でのSOCS3発現のメカニズム我々は、肥満マウスの肝臓において、炎症性サイトカインやレジスチンなどで誘導されるSOCS3の発現が恒常的に増大していることをしめしてきたが、今回アディポネクチンによってもSOCS3の発現が一過性に誘導されることを見出した。この場合、SOCS3発現はアディポネクチンシグナルの自動終始シグナルとなっていると考えられた。