hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
広汎性発達障害児の語用論的能力へのエビデンスに基づいた支援に関する基礎研究

広汎性発達障害(PDD)児の語用論的能力に対するエビデンスに基づいた支援へとつなげていくことを目的として,かれらの語用論的能力を検討した。研究の結果,(1) PDD児が言語においては,情報を提供する構造や談話の語用論的な制約に対する感受性を定型発達(TD)児と同様に有することが示されたが(2) PDD児がTD児に比べ,非言語情報を対象特定のために有効に活用しないことが示唆された。このことは, PDD児における非言語情報の効果的でない使用が,不十分な語用論的能力をもたらすという見解と一致した。広汎性発達障害(PDD)児に対しては,さまざまな支援が試みられ,一定の効果が報告されているが,日常生活への般化に関するデータは少なく,十分な科学的検証に基づいた支援は必ずしも多いとはいえない(Rao, et al. 2008)。特に自閉症児において顕著な問題が見出されている語用論的能力(Wetherby & Prutting, 1984)への支援に関しては,日常のコミュニケーションでの効果の検討は欠かせない。本研究では,PDD児の語用論的能力に対するエビデンスに基づいた支援へとつなげていくことを目的として,かれらの自然発話と非言語行動の分析及び実験により,指示詞と新旧情報の区別の側面から語用論的能力の特徴とその関連要因の解明を行うこと,さらにかかわり手のかかわり方の相違がそれらの特徴へ及ぼす影響を検討する。当該年度は,母子の自由遊び場面の自然発話データを収集し,順次CHILDESのデータファイルを作成した。また,定型発達の成人及び対象となるPDD児と生活年齢をマッチングさせた定型発達児を対照群として,指示詞の指示対象を特定する際に言語情報と非言語情報をどのように活用するかを調べた。具体的には言語情報と非言語情報(視線・指さし)で異なる情報を与えた場合,どのような反応を示すかを指示詞の理解実験により検討した。その結果,PDD児は話し手の視線や指さしを非言語的手がかりとして使用する能力が弱いことが明らかとなった。理由として,(1)話し手の視線や指さしの方向を特定することに失敗したPDD児がいたこと,(2)視線や指さしから話し手のコミュニケーション意図を理解できないPDD児がいたことである。これらは適切な言語の学習を妨げ,語用論の問題とも関連する可能性がある。PDD児への支援に際し,その場に即した適切な言語の獲得といった表層的行動を扱うだけでは十分でなく,言語獲得の基礎になる社会性の育成に重点的に働きかけることの重要性が示唆された。広汎性発達障害(PDD)児に対しては,さまざまな支援が試みられ,一定の効果が報告されているが,日常生活への般化に関するデータは少なく,十分な科学的検証に基づいた支援は必ずしも多いとはいえない(Rao, et al, 2008)。当該年度は,前年度に引き続き,母子の自由遊び場面の自然発話データを収集し,順次CHILDESのデータファイルを作成した。また,前年度に実施した以下の指示詞理解実験結果を日本特殊教育学会第49回大会にて公表した。この実験においては,定型発達の成人及び対象となるPDD児と生活年齢をマッチングさせた定型発達児を対照群として,指示詞の指示対象を特定する際に言語情報と非言語情報をどのように活用するかを調べた。さらにこの研究結果を原著論文として,学会誌に投稿し,採択された。本研究では,広汎性発達障害(PDD)児の語用論的能力に対するエビデンスに基づいた支援へとつなげていくことを目的として,かれらの日常会話における自然発話の分析及び実験による指示詞理解と非言語行動の分析より,語用論的能力の特徴とその関連要因の解明を目指した。昨年度に引き続き,自然発話データを収集した。収集した発話データをパソコンでCHILDESのCHATフォーマットにより文字化したデータファイルを作成し,順次コーディングを行った。

これらのデータから指示詞,提供情報の適切性,相手の話題への反応,新旧情報の区別といった側面から分析を行い,PDD児の語用論的能力の特徴を検討した。その結果,他動詞の主語は旧情報を担うことが多く語彙化されにくく,他動詞の目的語と自動詞の主語は新情報を担うことが多く,語彙化される傾向が強いという「好みの項構造」が,日本のPDD児においても,定型発達児とほぼ同様に観察された。このことから,情報を提供する構造や談話の語用論的な特徴に対して,言語面においてはPDD児も定型発達児と同様に感受性を有していると推測された。だが,PDD児への支援を考えるうえでは,言語面のみでなく,非言語情報の処理に関するさらなる検討が今後必要と思われた。また定型発達の成人及び対象となるPDD児と生活年齢をマッチングさせた定型発達児を対照群として,指示詞の指示対象を特定する際に言語情報と非言語情報をどのように活用するかの実験を行った。具体的には,言語情報と非言語情報である視線・指さしで異なる情報を与えた場合,これらの対象児・者がそれぞれ,どのような反応を示すかを調べるための指示詞の理解実験を実施した。これらの実験結果から,言語の指示対象を的確に特定する上で,視線をはじめとする非言語情報による他者意図の読み取りにPDD児が多くの課題を有していることが明らかとなった。おおむね順調に進展しているが,研究に協力していただける対象人数が限られているため,「研究の目的」のかかわり方の相違がPDD児の語用論的能力へどのような影響を及ぼすかの検討が十分できない可能性がある。24年度が最終年度であるため、記入しない。上述したように,研究に協力していただける対象人数が限られているため,「研究の目的」のかかわり方の相違がPDD児の語用論的能力へどのような影響を及ぼすかの検討が十分できない可能性がある。対応策として,PDD児の語用論的能力に限定せずに,PDD児のコミュニケーション能力に範囲を拡大して,かかわり方の相違がどのような影響を及ぼすかを検討していくことを考えている。
社会的認知を支える意識と無意識の多層的処理過程の包括的検討

意識と無意識という人間の認知情報処理を担う二つのシステムの役割について、マウストラッキングを使用して情報が入力されてから極めて短時間のスパンの中で検討した。マウストラッキングとは、画面中央に呈示される情報(画像や単語など)を即座に該当する左右いずれかのカテゴリへコンピューターマウスを使って分類し、そのリアルタイムの軌跡を分析する方法である。この手法を用いることで、意識と無意識の並列的な情報処理の特徴を明らかにすることを試みた。実験では、画面中央に呈示される人物の表情が怒りか幸せのいずれに当てはまるかを、コンピューターマウスを使って画面左右への分類を求めた。ただし、分類を求める表情写真の呈示に先立って、閾下(10ms)で同じ人物の怒りか幸せの表情を呈示するという手続きを行った。したがって、閾下呈示する表情が直後に呈示される表情と一致する条件(例えば、閾下で幸せ表情を呈示し、分類でも幸せ表情を呈示)と、閾下呈示された表情が直後に呈示される表情と不一致な条件(例えば、閾下で怒り表情を呈示し、分類では幸せ表情を呈示)の2条件が設定された。参加者45名を対象として、そのマウスの軌跡をx軸とy軸の空間関係から分析したところ、以下の結果が得られた。第一に、一致条件の場合と比較して、不一致条件においては、分類画像が呈示されてからの初動段階(約500ms間)で、閾下呈示された表情へマウスの軌跡が引っ張られることが示された。第二に、不一致条件では上述のように初動段階では閾下呈示された表情に引っ張られるものの、分類の後期段階(約500ms後)からは分類対象の表情へと軌跡が修正された。すなわち、表情という社会的な情報の処理の初期段階においては、無意識が優勢となる。しかし、この初動段階の無意識の処理は、即座に意識的な処理によって修正されるという、意識と無意識の並列的な情報処理が示唆された。27年度が最終年度であるため、記入しない。
多孔性金属錯体を発光層に用いた発光電気化学セルの開発及び電流励起レーザーの実現

三重項励起子の動力学的な制御は、有機エレクトロニクスにおいて重要な課題である。一般に純粋な芳香族化合物においては三重項励起状態(T1)が関与した発光の室温での観測は困難である。前者は一重項励起状態(S1)とT1のエネルギー差を小さくすることで、後者は放射速度の増大や無放射失活の抑制により発光の観測が可能になる。既存の方法では三重項励起子の失活原因である発光材料の分子振動や濃度消光、エネルギー移動を抑制しているものの、発光材料の凝集や熱安定性が低い等の問題が存在する。本研究では発光材料の分子振動抑制を目的として、多孔性金属錯体(MOF)を用いることで有機配位子及び内包した発光材料のT1からの無放射失活抑制を試みた。加えて、三重項励起子の動力学的な制御を検討した。熱活性化遅延蛍光(TADF)を示すMOFは報告されていないため、TADFを示す新規有機配位子を合成し、ジルコニウムと組み合わせることで新規MOFの合成に成功した。新規MOFは室温で遅延発光を示し、その温度依存性の測定により、TADF特性を有することを明らかにし、世界で初めてTADF特性を示すMOFの合成に成功し、Chemical Communicationsに掲載された。T1の動力学制御の方法として酸素導入や温度上昇などが報告されているが、無放射失活の増大、可逆性に乏しい等の問題がある。既にZIF-8の細孔へのコロネンの内包により、内包したコロネンの無放射失活と濃度消光の抑制に成功し、室温での長寿命りん光を実現した。今回の研究では、大きなスピン軌道結合定数を有するキセノンをZIF-8に吸着させることで、コロネンのT1からの放射失活速度を可逆的に制御した。これにより三重項励起子を失活させることなく、可逆的に短い反応時間で三重項励起子の動力学な制御に成功し、Communications Chemistryに受理された。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
癌診断の補助手段としての新しい悪性腫瘍マ-カ-の開発

本研究の目的は通常の病理パラフィン切片上で特異的に癌細胞を固定して日常の癌診断の有力な補助手段とする新しい方法を開発一般化することであり、(1)癌細胞核DNAの不安定性(2)癌細胞特異性STA結合糖蛋白、及び(3)癌細胞から放出される活性酸素をマ-カ-として用いた。I癌細胞核DNAの不安定をマ-カ-とする病理切片標本上での癌細胞分染法の開発、1)Acridine Orange(AO)による癌細胞の蛍光分染法、人癌の生検(200例)、手術(50例)、培養(5例)癌細胞について塗抹標本、凍結切片標本、パラフィン切片標本を作製して固定条件及び単鎖化前処理条件の至適条件を検討した結果、(a)未固定細胞の塗抹標本ではエタノ-ル:アセトン(1:1V/V)4°C1624時間固定RNase37°C1時間処理後2NHCl30°C89分の加水分解条件が至適で美しい癌細胞の分染が得られた。(b)凍結切片、パラフィン切片では2NHCl30°C25分の加水分解が至適であったが分染不十分であった。2)抗単鎖DNA抗シチジン抗体による癌細胞核の免疫分染法150例の生検20例の手術癌組識を用いて通常の病理パラフィン切片を作製して検討した結果(a)10%衝ホルマリン4°C24時固定RNase処理2NHCl30°C15分の加水分解が至適で免疫染色による明瞭な分染が全例において達成された。正常細胞の一部に切片作製過程の人工単鎖化による偽陽性がみられたが明瞭に識別された。II癌特異的STA結合蛋白質をマ-カ-とする癌細胞の分染法、1)人甲状線癌のcDNAライブラリ-をλgtに組み込み大陽菌に導入してSTA結合糖蛋白を合成するプラ-クからそのcDNAを得るとともにSTA陽性変異大腸菌でマウスを免疫して抗体を得た。それらを用いてin situ hybrldization、免疫染色で人癌の分染に成功した。III癌細胞の活性酸素の放出をMCLAを浸み込ませたセルロ-スアセテ-ト膜上で高感度フィルム及びphoton counting imagingsystemを用いて検出することができた。癌細胞における1.細胞核DNAの不安定性2.STA(ジャガイモレクチン)陽性細胞質糖蛋白質の出現3.活性酸素の放出、の3つの新しい悪性腫瘍マ-カ-を癌診断の補助手段として実用化するための研究を行った。1.人癌の生検、手術組織の凍結切片、パラフィン切片標本および剥離細胞塗抹標本にRNase処理後、細胞核DNAを単鎖化する前処理を行い、アクリジンオレンジ(AO)により易単鎖化度の大きい癌細胞核DNAを赤色に、より安定な正常細胞核DNAを緑色に蛍光分染した。DNA単鎖化の前処理法として酸、熱、UV照射およびホルムアルデヒド処理の至適条件を決定した。2.ヒト甲状腺癌cDNAのライブラリ-をλgt11のベクタ-に入れたE.coliに移入し、STA陽性糖蛋白を産生するプラ-クと変異E.coliのコロニ-を得て純化クロ-ンをえた。このE.coliから抽出した糖蛋白でマウスを用いてポリクロ-ナル抗体を作製した。この抗体を用いた免疫染色により肝、前立腺等に見られたSTA偽陽性染色は消失した。一方STAによるレクチン染色による方法では70例の甲状腺癌、200余例の上皮性および非上皮性悪性腫瘍において全例陽性結果を得て、きわめて有効な癌診断の補助手段となり得ることが示された。現在ヒト癌手術組織からのSTA陽性糖蛋白の直接抽出を加え、モノクロ-ナル抗体作製に向けて研究遂行中である。さらに、STA陽性物質とアミノ酸および糖鎖配列の決定、遺伝子のクロ-ニングとその塩基配列の決定を準備中である。3.人癌培養細胞、人癌の生検、手術組織の凍結切片、マイクロスライサ-標本を用いフォトンカウンティングによるケミルミ測光を行って、ウミホタルルシフェリン増感により癌細胞からのO_2^-の発生を検出した。一方2'、7'-ジクロロフルオレセインの発蛍光により癌細胞からのH_2O_2発生をVIM(浜フォト)を用いて検出した。現在検出感度をさらに上げる努力を行うとともに試料作製条件を検討中である。

(b)凍結切片、パラフィン切片では2NHCl30°C25分の加水分解が至適であったが分染不十分であった。2)抗単鎖DNA抗シチジン抗体による癌細胞核の免疫分染法150例の生検20例の手術癌組識を用いて通常の病理パラフィン切片を作製して検討した結果(a)10%衝ホルマリン4°C24時固定RNase処理2NHCl30°C15分の加水分解が至適で免疫染色による明瞭な分染が全例において達成された。正常細胞の一部に切片作製過程の人工単鎖化による偽陽性がみられたが明瞭に識別された。II癌特異的STA結合蛋白質をマ-カ-とする癌細胞の分染法、1)人甲状線癌のcDNAライブラリ-をλgtに組み込み大陽菌に導入してSTA結合糖蛋白を合成するプラ-クからそのcDNAを得るとともにSTA陽性変異大腸菌でマウスを免疫して抗体を得た。それらを用いてin situ hybrldization、免疫染色で人癌の分染に成功した。III癌細胞の活性酸素の放出をMCLAを浸み込ませたセルロ-スアセテ-ト膜上で高感度フィルム及びphoton counting imagingsystemを用いて検出することができた。本研究の目的は3種類の新しい悪性腫瘍マ-カ-を癌の病理診断の補助手段として実用化することであり、平成2年度中に以下の成果を挙げた。1.癌細胞核DNAの不安定性:(1)20例の人癌の生検、手術および剖検組織、500例の剥離細胞塗抹標本でAcridine orange(AO)による癌細胞蛍光分染の至適条件を検討した結果、RNase,37°C,1h処理後、2NHCl,30°Cで凍結切片では5分、剥離塗抹標本では8.5分であることが判明した。(2)同じ組織のホルマリン、70%エタノ-ルあるいはエタノ-ル・アセトン混液で固定したパラフィン切片上で2NHCl,30°Cで加水分解を行い抗二重鎖DNA抗体(Chemicon MABO31)による免疫染色を行いホルマリン固定標本では1.5h、その他の固定標本では30分の至適加水分解時間が定められた。(3)抗シチジン抗体を作製して10例の人癌切片標本で分染条件を検討する予備実験の結果、RNase,37°C,30分、Protease,37°C,30分、2NHCl,30°C,30分の至適前処理条件が求められた。これらの条件下では全例において明瞭な癌細胞の分染が得られ、癌細胞核DNAの不安定性は全癌細胞に共通するマ-カ-であると結論された。2.ジャガイモレクチン(STA)結合糖蛋白:(1)人甲状腺癌のcDNAライブラリ-をλgt11のベクタ-に組込み、E.coli(Y1090)に導入し、STA結合糖蛋白質を合成するE.coliコロニ-とλgt11ブラ-クを得た。ついでこの変異E.coliを用いてマウスを免疫し、STA結合糖蛋白質に対するポリクロ-ナル抗体を得て免疫染色を行い20例の人癌全例で陽性所見を得た。(2)λgt11からSTA結合糖蛋白質のcDNAを精製し、in situ hybridizationにより10例の人癌組織全例で陽性結果を得た。3.癌細胞の活性酸素産生:マウス皮下に移植した扁平上皮癌の凍結切片上に1mMMCLAあるいは25mg/mlのLiciferaseーLuciferinを浸み込ませたセルロ-スアセデ-ト膜を密着させて癌組織から発生する活性酸素を高感度フィルムおよびVIMによるPhoton countingにより検出した。本研究の目的は、(1)癌細胞核DNAの不安定性(2)癌細胞
デジタルカメラRAW画像を用いた学校および市民向け天文学習プログラムの開発

本科研費によって、太陽系天体に関する学習プログラム(対象は月、惑星、ガリレオ衛星など)および恒星・星雲・銀河に関する学習プログラム(対象は変光星、散開星団、系外銀河など)の開発を行った。開発したプログラムについては研究協力者とともに実践テストを行い、アンケート等による評価を行った。学校の教員や博物館・科学館、公開天文台職員等を対象としたワークショップを開催し、開発したプログラムについて発表、広報を行った。物理・化学・生物分野の学習内容の理解において、実験は重要な役割を担っているが、天文分野においては、観察・観測がそれに対応する。本科研費では、近年急速な性能の発達を遂げたデジタルカメラを利用して、以前は難しかったさまざまな天体を精度よく観測し学習できるプログラムの開発を目指す。専門的な機材や知識を必要とすることなく、学校教員・生徒や一般市民の誰もが自分自身で観測を行い、宇宙に関する知識を実感として身につけることができる学習プログラムを開発する。初年度の今年は、さまざまなデジタルカメラのRAW画像を同じ方法で読み込み、データ解析をすることができるプラットホームソフトの開発に向けて、調査を開始した。また、上記の作業と並行して、太陽系天体に関する学習プログラムの開発を行った。今年度は当初、太陽系天体に関するプログラム1本に限って開発を進め、残りの太陽系天体プログラム1本、恒星・銀河プログラム2本については次年度以降に開発を行う予定であったが、それらについても開発を開始した。前者については彗星と太陽、後者については変光星と散開星団を対象に進めている。開発中のプログラムについては学校教員を含む研究協力者とともにテストを行い、来年度には単行本の一部として発表する予定をしている。これらの作業は、連携研究者や研究協力者とともに、電子メールやネットワーク会議システム等を活用しつつ、適宜会合を開いて進められた。学校教員の研究協力者が多いため、学校の夏休み期間中に合宿も開催して作業を行った。中間年度となる今年度は、当初予定していた太陽系天体プログラム(月、彗星、太陽)に加えて、惑星の動きとガリレオ衛星、恒星・銀河プログラム(変光星、散開星団)に加えて、日周運動、星団星雲の大きさや明るさ分布、系外銀河の傾きなどに関するプログラムの開発を行った。これらについては市民向けのテキストを作成し、単行本で紹介を行った。年度の終わりには学校教員や天文普及活動を行っている市民を対象としたワークショップを開催し、今後のプログラム開発に向けた検討を行った。また、さまざまなデジタルカメラのRAW画像を同じ方法で読み込み、天体画像データの解析を行っている活動団体、星空公団との連携を確立し、プラットホームソフトの開発やさまざまなカメラの特性の確認方法についても目処をつけることができた。データ解析を行うプラットホームソフトの開発やさまざまなカメラの特性評価について方針が明確になり、学習プログラムについては当初の計画を大きく上回る本数の開発が進んでいる。それらの実践や評価についても、ワークショップを開催し着実な進展が得られている。最終年度となる今年度は、これまで行ってきた(本研究で当初予定していた)太陽系天体プログラム(対象は月、惑星、ガリレオ衛星、彗星、太陽)、恒星・銀河プログラム(対象は変光星、散開星団、星雲、系外銀河)に加えて、スペクトルに関するプログラムの開発にも着手した。さまざまなデジタルカメラのRAW画像を同じ方法で読み込み、天体画像データの解析を行っている活動団体、星空公団と連携してソフトウェアの改良を行い、開発プログラムのテストを学校教員を含む研究協力者とともに行った。これらの作業は、電子メールやネットワーク会議システム等を活用しつつ、適宜会合を開いて進められた。10月には地学教育学会の全国大会でプログラムの実習を含めたワークショップを行い、1月には国立天文台を会場に学校教員や天文普及活動を行っている市民を対象とした最後のワークショップを開催した。開発プログラムの実習や今後の開発に向けた検討を行い、その内容は集録を作成して広く配布するとともに、インターネットでも公開を行っている。本研究によって、学習者が自ら天体の撮影を行い、定量的に科学的な探究を行うプログラムを開拓することができた。これらは学校関係者だけでなく、一般市民の関心も大きく呼び起こしている。

学校の教員や博物館・科学館、公開天文台職員等を対象としたワークショップを開催し、開発したプログラムについて発表、広報を行った。当初計画で予定のプラットホームソフト開発については進行が若干遅れ気味であるが、学習プログラムの開発については作業が非常に速く進み、計画よりも先に進展している。開発中のプログラムのテストについても順調で、評価についても適切な方向で方法が確立されつつある。最初に作成した学習プログラムは市民向けを意識して開発を行ったので、最終年度はそれらを学校教員・生徒向けに再構成したものを制作する。あわせてさらに多くの太陽系天体、恒星・銀河に関する学習プログラムについて開発を進める。それらは学校や社会教育施設等で実践を行うとともに、インターネット、講習会、ワークショップを通して普及をはかり、評価を行う。成果については理科教育関連学会や日本天文学会等で発表を行う。最終年度はより一層、研究協力者との連携を密にして開発を進める。天体物理学・天文情報処理今年度の作業をベースに学習プログラムの開発を完了させ、単行本やインターネット、講習会、ワークショップを通して広く普及をはかる。さまざまなデジタルカメラのRAW画像を同じ方法で読み込み、データ解析をすることができるプラットホームソフトについても開発を進め、必要なデータの収集・調査を継続する。それらの評価についても方法を確立する。研究代表者の日程の都合からワークショップが年度末の開催となり、予定していた集録の発行が年度内にできなかったため。学習プログラムの開発に有用と思われる教材の購入を考えて若干の金額を留保しておいたところ、最終的にその教材が年度内に販売されなかったため。次年度の助成金とあわせてワークショップの集録作成、講習会の配布資料作成等に使用する。学習プログラムの開発に必要な物品に今年度の助成金とあわせて使用する。
肝臓における免疫寛容成立機構分子メカニズムの解明

肝臓は免疫学的に寛容の状態にあり、その分子メカニズムは未だ不明な点が多く残されている。本研究では、肝臓において免疫抑制性のサイトカインの発現が脾臓に比して高いことを見出し、肝臓の免疫寛容を担う実体の一つである可能性を示した。さらに、肝臓特異的な細胞群の一種である類洞内皮細胞がサイトカイン刺激に応じて抑制性サイトカインの発現を上昇させることを見出し、肝臓の免疫寛容において重要な役割を果たす可能性を示した。本知見は、免疫寛容の理解ならびに様々な肝疾患の治療に繋がると考えられる。肝臓特異的な細胞群の一種である類洞内皮細胞(Liver sinusoidal endothelial cells : LSEC)はT細胞増殖を強力に抑制することが知られているが、その分子メカニズムの全容は明らかにされていない。そこで、「肝臓における免疫寛容の成立」と「正常な肝臓組織の機能維持」の分子メカニズムの解明を目指し、LSECについて免疫学的視点から検討を行った。さて近年、炎症性サイトカインの一つであるIL-17が、様々な疾患において重要な機能を担っていることが明らかにされてきている。しかし一方で、最近になって抑制性サイトカインとしての機能も発揮することが報告されてきたことから、様々な生体内環境におけるIL-17の生理的機能について精査する必要が生じてきている。そのような背景の下、本研究によってIL-17受容体がLSECに発現していることを見出した。そこで、IL-17がLSECに及ぼす影響を明らかにするため、初代培養LSECにIL-17を添加し、各種遺伝子発現に与える影響について検討を行った。その結果、IL-17によってLSECにおけるTGF-βの発現上昇が認められた。TGF-βはT細胞増殖を抑制する機能を有していることから、LSECによるT細胞増殖抑制にはIL-17の作用が必要である可能性が考えられる。一方で、TGF-βやIL-17は肝線維化を促進することが知られており、肝線維化過程にはLSECを介した、IL-17によるTGF-β発現誘導が重要である可能性が示唆された。以上のことから、IL-17産生を伴うような炎症病態下では、T細胞増殖抑制による炎症の鎮静化と肝線維化が同時に起こる可能性が示唆された。今後は、この詳細な分子メカニズムならびに生理的意義を明らかにしていきたい。「肝臓における免疫寛容の成立」と「正常な肝臓組織の機能維持」の分子メカニズムの解明を目指し、まず当該年度においては肝臓特異的な細胞群について、その単離方法の確立を試みた。肝星細胞は、従来の方法では肝臓をプロナーゼやコラゲナーゼで灌流した後、密度勾配法によって精製するものであるが、近年フローサイトメーターによる分取が報告された。そこで、当研究室でも高効率な肝星細胞の精製を試みたところ、精製度は十分に高いものであったが、回収率があまり高くなかった。現在、十分な細胞数の肝星細胞を精製すべく、プロトコールの最適化を行っている。一方で、肝実質細胞や類洞内皮細胞は十分な数を単離できたため、現在T細胞との共培養条件を最適化している。今後は共培養系により、T細胞の反応性について検討を進める。一方で、T細胞側からのアプローチとして、表面分子の発現ならびに各種サイトカインの遺伝子発現について検討を行った。表面分子の発現解析から肝臓のT細胞では脾臓のT細胞に比べてCD44の発現が高いことが分かり、活性化状態にあることが示唆された。また、抑制性サイトカインとして知られるIL-10の発現について検討したところ、肝臓と脾臓のT細胞で差が認められなかった。しかしながら、肝臓全体あるいは脾臓全体でのIL-10発現は、肝臓で顕著であったことから、肝臓の微小環境はIL-10産生性である可能性がある。今後、どの肝臓特異的な細胞群がIL-10を産生するのか明らかにする必要がある。新規に立ち上げた研究課題であるため、実験系の確立に予想以上に時間がかかった。特に、肝星細胞の単離が困難である。当初より、細胞数が多くは取れないことは予想していたものの、現状では残念ながら十分に解析ができない。正常な肝臓に存在するT細胞のマーカー分子、サイトカイン産生などをさらに評価し、T細胞の性質を同定する。特にCD4陽性T細胞(ヘルパーT細胞)とCD8陽性T細胞(細胞傷害性T細胞)について精査する。そして、肝臓特異的細胞群から受ける刺激によりT細胞に形質的・機能的変化がもたらされるのかを評価するため、脾臓やリンパ節から単離したナイーブT細胞を肝臓特異的細胞群と共培養することで、活性化マーカー発現量やサイトカイン産生能に及ぼす影響について解析する。また逆に、肝臓特異的細胞における変化、例えば細胞増殖や細胞死に影響が及ぶかどうか、について検討を行う。

これらの検討により、免疫寛容が成立している正常肝臓において肝臓特異的細胞群とT細胞とが相互に及ぼし合う影響を明らかにする。タンパク発現やmRNA発現について検討を行うため、関連する分子生物学関連試薬の購入に充てる。また、T細胞と肝臓特異的細胞群と共培養を行い、それぞれの細胞増殖や細胞死について検討を行うため、それらを評価可能な試薬類や培養関係試薬を購入する。また、免疫寛容成立に関わる候補遺伝子を同定した後は、それらのリコンビナントタンパクやsiRNA実験、発現ベクター構築を行うため、それらの関連試薬を購入する。
アンフィジニウム属渦鞭毛藻由来、抗がん剤リード化合物ポリケチドの探索

アンフィジニウム属渦鞭毛藻から得られる抗腫瘍性ポリケチド化合物は、既存の抗がん剤とは大きく異なる化学構造を有し、それぞれ異なる作用機序により活性を示すことから、新しいタイプの抗がん剤リード化合物として期待されている。これまでに、海洋産アンフィジニウム属渦鞭毛藻より、培養腫瘍細胞に対して殺細胞活性を示すポリケチド類や、脂溶性およびポリヒドロキシポリケチド類といった数多くのポリケチド様化合物を単離してきた。これらアンフィジニウム属渦鞭毛藻から得られる抗腫瘍ポリケチド化合物は、既存の抗がん剤とは大きく異なる化学構造を有し、それぞれ異なる作用機序により活性を示すことから、新しいタイプの抗がん剤リード化合物として期待されている。本研究室では、アンフィジニウム属渦鞭毛藻に関して、ポリケチド生産株に特異的な遺伝子プローブを用いた遺伝子分析、殺細胞活性スクリーニング、NMRとTLC/MSを用いた代謝産物マッピングを組み合わせることで、抗腫瘍性ポリケチドの高産生株を高効率的な探索法を見出している。本研究では、構築した探索法を生かして海洋産渦鞭毛藻を生物材料とした、より強力で且つ新たな作用機序を示す新規二次代謝産物の探索を目的とする。アンフィジニウム属渦鞭毛藻は新規二次代謝産物の宝庫であり、当該生物における天然活性物質を継続的にケミカル・バイオロジカルスクリーニングすることで、今後も新たな抗がん剤リード物質が続々と発見されるものと期待される。
脳血管障害リハビリテーションに対する鍼治療の構造化抄録作成を含むレビュー研究

【鍼治療のシステマティックレビューに関する研究】脳血管障害のリハビリテーションにおける鍼治療の有効性を明らかにすることを目的に、中国語・日本語、英語で出版された文献を収集し質の評価を行い、質の高い論文に関して構造化抄録を作成した。またこの中で中国のリソースを利用した論文が鍼治療の効果の報告に有利に働いている可能性を考え、Cochrane Systematic Reviewを用いて中国人のレビューアーによるレビュー、中国のデータベースの使用、中国におけるクリニカルトライアルが結果に与える影響を調査した。その結果、中国のリソースの利用の有無が有利な結果に関係していないことを明らかにし、Review of Cochrane reviews on acupuncture : how Chinese resources contribute toCochranereviews"のタイトルで英文論文として投稿中である。【進行性骨化性線維異形成症に関するレビュー研究】当初の計画では、脳血管障害のリハビリテーションにおける鍼治療の有効性を文献レビューを通じて明らかにすることのみが目的であったが、これをさらに発展させ、中国のリソースを利用した論文が鍼治療の効果の報告に有利に働いているに関する研究を行った。また、外傷により脳血管障害を生じる可能性が知られている進行性骨化性線維異形成症にも興味を持ち、東洋における本疾患の概要を調査し、欧米の報告と比べることを目的に、中国語および日本語の文献レビューも行った。現在投稿中の2つの論文について、出版されるまでの作業を継続する。鍼治療については、徐々にエビデンスレベルの高い研究が出てきており、レビューの更新を継続する予定である。【研究内容】【意義】中国では、鍼灸による脳卒中の治療が広く行われており、効果的かつ評判も良い治療の一つとされている。特に脳卒中リハビリテーションにおける鍼灸治療は広く使われている方法の一つであり、その効果を証明するRCTも多く存在するが、ほとんどが中国語で書かれているため、外国人の研究者や治療者にとっては理解が困難である。そこで中国語で書かれているRCTを整理、分析し、英語のシステマティックレビューにするとによって、中国だけではなく、海外でも科学的な根拠を持つ評価をすることを可能にする。【重要性】今日、鍼灸の有効性に対する国際的な意見は様々であり、鍼灸は有効だと唱える者いれば、鍼灸は一種のプラセボ効果に過ぎないと主張している人もおり、後者を示すRCTも存在する。中国、日本、韓国などといった東アジアの地域には長い鍼灸の歴史があり、多くの人は鍼灸の効果に対し強い信頼を寄せている。それゆえ、鍼灸は本当に経済的で有効性・安全性もある治療なのかどうかを証明する研究が必要とされる。
V_3SiおよびNb_3Snのマルテンサイト変態の極低温・超高圧電子顕微鏡による研究

本研究は、超電導化合物A-15型V_3Siおよび高温超電導酸化物K_2NiF_4型La_<2-x>SrxCuO_4低温構造相変態を極低温および低温電子顕微鏡'その場'観察により研究したもので、昭和58年度-59年度文部省科学研究費補助金試験研究により試作された超高圧電子顕微鏡低温ステージをれらに改良し、新しく開発した極低温ステージを主に用い、購入した温度制御装置をとり付けた200kv電顕用窒素冷却ステージを併用しておこなわれた。V_3Siは、立方晶-正方晶変態温度(20K)より50K近い高温より、せん断弾性定数が急速に減少するなどの顕著な前駆現象が出現する興味ある物質である。ここでは、その前駆現象の微視的構造ツィード(あるいはモットルド)模様をはじめて観察するとともに、その温度変化を明らかにした。さらに、モットルド模様が双晶に連続的にほぼ可逆的に変わっていく過程をVTRによりはじめて撮影し、その変態過程の構造モデルを提唱した。これらの結果をまとめて、Metall.Trans.19(A)(1988)797-801に報告した。La_<2-x>SrxCuO_4は、温度の低下とともに正方晶-斜方晶変態を起こすが、さらに斜方晶から単斜晶あるいは三斜晶への新たな相変態の可能性や相変態に前駆する<114>tに沿った熱散漫散乱が報告され、混迷の度を深めた。ここでは、8Kまでの観察より、相変態は正方晶-斜方晶変態だけであること、および<114>tストリークは{114}tに平行な面欠陥によるもので、それらの配列は相変態の前後で変化しないとこなどを明らかにした。また、双晶のコントラストの温度変化より、この変態はV_3Siと同様2次の相変態に近いことを明らかにした。Proc.MRSInt.Meeting on Advanced Materials,Tokyo(1989).以上の結果より、V_3SiとLa_<2-x>SrxCuO_4の相変態過程を比較・検討し、日本金属学会シンポジウムで発表した。約8Kから室温の温度範囲でV_3Siの電子顕微鏡'その場'観察をおこない,約20Kの温度で起こるマルテンサイト相変とその変態に前駆して現われるツイード模様の温度変化を'その場'観察した.それらをまとめてMetall Trans.に投稿した.(110)型双晶の発生に前駆して, V_3Siの場合と同じように,ツイードおよびモットルド模様が出現し,その様子は組成に依存することを見い出し,昭和62年10月,日本金属学会で発表した.また不整合構造を見い出しその二次元モデルを提唱した. (昭和62年9月,日本物理学会)昇・降温時ともに,約140Kで内部双晶を伴った(100)tを界面とする双晶の発生・消滅を'その場'観察するとともに,低温相の結晶構造モデルおよび双晶構造モデルを提唱し,それらをまとめてJpn.J.Appl.Phys.に発表した.本年度は, YーBaーCuーO系およびBiーCaーSrーCuーO系超電導酸化物の低温観察をおこない,その化合物の相変態を調べる.
耳石微細構造とミトコンドリアDNA塩基配列によるマアナゴ仔魚の集団構造と加入機構

【目的】マアナゴ(Conger myriaster)はわが国沿岸の浅海域に広く分布する水産要種であるが、産卵や初期生態に関する知見はほとんど無く、資源管理上重要な情報は皆無である。本研究は、アマナゴ葉形仔魚の耳石の微細輪紋構造からの仔魚の加入機構を明らかにし、さらに各地に加入した葉形仔魚を用いてmtDNAの塩基配列情報からアマナゴの集団構造を明らかにする。【結果】アマナゴ仔魚の微細構造を精査したところ、仔魚が沿岸域へ加入した際に形成されるチェックマークが認められ、これをCFマーク(Coastal front mark)と呼ぶことを提唱した。加入地域間でこのマークまでの日齢やマーク形成以降、変態開始までの期間等を検討することにより、内海のアマナゴ資源は外海由来であること、本種の産卵場が複数あること、変態開始日齢に100日以上の個体差がみられることなどが明らかになり、本種の加入機構の一端が解明された。また、孵化日組成から、本種が秋から冬に産卵していることが明らかにされた。熊本、宮崎、福島で採捕されたアマナゴ仔魚筋肉から全DNAを抽出し、ダイレクトシーケンス法によりチトクロムb62塩基、tRNA133塩基、D-loop領域396塩基、合計591塩基の塩基配列を決定した。チトクロムbおよびtRNAにおける変異サイトは5カ所とわずかであったが、D-loop領域では31カ所の変異サイトが認められた。D-loop領域における全個体間の塩基置換率は0.254.55%、同一採集地内での塩基多様度は、熊本で1.15%、宮崎で2.06%、福島で2.53%であった。各採集地内および採集地間の塩基置換率を比較したところ、いずれの組合せにも有意差は検出されなかった。また、それぞれの採集地を特徴づける塩基置換も検出されず、mtDNAのD-loop領域からみるとマアナゴ集団間には高頻度の遺伝的な交流があることが示唆された。【目的】マアナゴ(Conger myriaster)はわが国沿岸の浅海域に広く分布する重要魚種であるが、産卵や初期生態に関する知見はほとんど無く、いつ、どこで産卵し、葉形仔魚期をどのような海域で過ごし、沿岸域に加入してくるのか等、資源管理上重要な情報は皆無である。本研究は、マアナゴ葉形仔魚の耳石の微細輪紋構造とストロンチウムやカルシウム含量などの微量元素分析情報を組み合わせることにより、加入開始のタイミングをはじめとする初期生活史のイベントを日齢レベルで読み取り、仔魚の加入機構を明らかにすることを目的とする。【結果】マアナゴ葉形仔魚の耳石周辺部の内側にほとんどの個体で輪紋の不連続帯(チェックマーク)がみられた。このマークは外部形態からみた変態を開始する以前に形成され、このマークを境に耳石の成長方向が変化した。また、Sr/Ca比はこのマーク上で最大値を示し、仔魚に劇的な生理変化が生じたことが示唆され、このマークは仔魚が沿岸域へ加入した際に形成されたものと考えられた。地域間でこのマーク形成までの日齢を検討すると、瀬戸内海加入群は土佐湾のものと比較して有意に高齢であり、内海のマアナゴ資源は外海由来であることが示唆された。土佐湾と仙台湾で同時期に加入したものを比較すると、ほほ同じ成長履歴を示し、本種の産卵場が複数あることが示唆された。

また、熊本県八代海において、加入初期から終期にいたる個体の耳石解析を行ったところ、早期加入群ほど大型で、かつ日間成長率も良いことが明らかになった。日齢から逆算した孵化日組成から、八代海加入群の孵化日は1O月1月と推定された。来年度に行うDNAによる集団構造の解析に備え、本年度に購入したサーマルサイクラ-等の備品を用いて、葉形仔魚筋肉からのDNA抽出およびPCRの条件等を検討するために予備実験を行い、実験系のシステムを確立した。【目的】マアナゴ(Conger myriaster)は、わが国沿岸の浅海域に広く分布する重要魚種である。近年、本種は漁獲量の減少傾向が顕著となっているが、再生産や初期生態等の資源管理上重要な知見はほとんど無い。本研究は、各地に加入した葉形仔魚を用いてmtDNAの塩基配列情報からマアナゴの集団構造を明らかにする。【方法】供試魚は熊本県八代市、宮崎県延岡市、福島県相馬郡の各地先で採捕されもので、齢査定より10月12月に生まれた仔魚を用いた。マアナゴ仔魚筋肉から全DNAを抽出し、コイとウナギの塩基配列情報からチトクロムbの後端部からD-loop領域中央部までのプライマーを設計し、約700塩基を増幅後、ダイレクトシーケンス法により5'および3'末端双方から解析を行った。【結果】チトクロムb62塩基、tRNA133塩基、D-loop領域396塩基、合計591塩基の塩基配列が決定された。チトクロムbおよびtRNAにおける変異サイトは5カ所とわずかであったが、D-loop領域では31カ所の変異サイトが認められ、分析した16個体から16のハブロタイプが出現した。D-loop領域における全個体間の塩基置換率は0.254.55%、塩基多様度は1.88%であり、マアナゴのD-loop領域には多くの変異が蓄積していることが明らかになり、集団構造の解析に有効と考えられた。同一採集地内での塩基多様度は熊本で1.15%、宮崎で2.06%、福島で2.53%であった。各採集地内および採集地間の塩基置換率を比較したところ、いずれの組合せにも有意差は検出されなかった。また、それぞれの採集地を特徴づける塩基置換も検出されなかった。以上より、mtDNAのD-loop領域からみると集団間には高頻度の遺伝的な交流があることが示唆され、マアナゴの資源管理を遂行するに当たっては本種が全体に均質な遺伝的組成を有していることを念頭において行うことが必要と考えられた。
小児期悪性腫瘍の自家骨髄移植におけるex vivo purgingに関する研究

申請者は、これまで、採取した骨髄細胞を遠心分離法にて、単核球層に分離してパ-ジングをおこなってきた。この方法だと細胞の回収率は1030%にすぎない。そのため、今回は、赤血球存在下でのパ-ジングに至適のメロサイアニンの濃度と白色光照射時間を設定し、赤血球を除かないパ-ジング法を確立することにより、より細胞回収率をアップさせることを研究の目的とした。そのため、種々のメロサイアニン濃度において、また種々の時間の光照射の後、ヒト正常リンパ球や骨髄細胞、癌細胞株(HL-60、GOTO)細胞の殺細胞率を、MTTアッセイとメチルセルロースによるコロニーアッセイにて評価した。その結果、メロサイアニン30mug/ml、白色光60分間照射にて、癌細胞のコロニー形成は1/10^310^4になるが、正常細胞の生存率(リンパ球、骨髄細胞のMTTアッセイによる生存率、ならびに骨髄細胞のコロニー形成)は50%をこえる良好な成績であった。しかし、実際に、神経芽細胞腫の患者にこの条件下でパ-ジングをおこなうと、CFU-GMの回収はわずか1020%程度であった。そこで、実験系の半分の濃度のメロサイアニン15mug/mlにて実際の患者にはパ-ジングをおこなった。現在、この条件下でパ-ジングを施行した、神経芽細胞腫の患児2例、非ホジキンリンパ腫の患児1例の自家骨髄を冷凍保存中で、近く自家骨髄移植を施行予定である。なお、一昨年本法でパ-ジングを施行して、自家骨髄移植をおこなった前骨髄性白血病の2例のうち、1例は葉ら疾患が再発死亡したが、他の1例は移植後1年半を得た現在、無病生存中である。今後、さらに、本法によるパ-ジングを用いた、自家骨髄移植例を増やして、再検討していきたい。
人工足場の創製による大脳ニューロン潜在再生能の解明と発揮制御

我々哺乳類の脳は損傷しても再生しない組織の代表例として知られているが、潜在的な再生能も秘めている。したがって、損傷した脳の再生医療の実現化には、ニューロンの潜在再生能を知り、発揮させることが重要である。本研究では、生物学的なアプローチでニューロンの潜在再生能を明らかにし、工学的なアプローチでその潜在再生能を発揮させることを目指している。これまでに、ニューロンの潜在再生能力の中でも増殖能力に着目して、1)ニューロンが細胞周期のS期へと進行した後に細胞死を起こすin vitro病態モデルを確立し、2)ニューロン分裂のブレーキとして機能する細胞内シグナルの一端を明らかにし、3)その細胞内シグナルの機能を解除する低分子化合物を用いて、in vitro病態モデルのニューロンが分裂することを見出した。また、脳梗塞モデルマウスの再生を促進するためのインジェクタブル・人工足場ファイバーの作製にも成功した。具体的には、アミノ酸RADAの4回繰り返し配列からなるペプチドファイバーに、血管内皮細胞の増殖因子VEGFやニューロン・グリアの足場として機能する細胞外基質ラミニンを結合させたペプチドファイバーを作製した。本年度はin vivo病態モデルにおける作製した人工足場の効果を検討した。具体的には、VEGF結合人工足場を脳梗塞モデル作製1週間後に移植し、さらに1週間後に脳を固定化し血管内皮細胞のマーカーCD31で免疫染色行った。その解析の結果、VEGF結合群では対照群に比べ、CD31陽性細胞数が増加し、脳梗塞モデルにおいて血管新生能を発揮することを明らかにした。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、ニューロンの潜在再生能力の中でも増殖能力に着目して、1)ニューロンが細胞周期のS期へと進行した後に細胞死を起こすin vitro病態モデルを確立し、2)ニューロン分裂のブレーキとして機能する細胞内シグナルの一端を明らかにし、3)その細胞内シグナルの機能を解除する低分子化合物を用いて、in vitro病態モデルのニューロンを分裂させることに成功した。さらに、in vivo病態モデルを確立するために、マウス中大脳動脈梗塞モデルを確立し、ニューロン細胞死のメカニズム解明にも取り組んだ。また、脳梗塞モデルマウスの再生を促進するためのインジェクタブル・人工足場ファイバーの作製にも取り組んだ。以上から、来年度以降に計画している実験を遂行するための実験系及び実験材料の作製が順調に進められたと言える。予定通り、in vivoの実験系の立ち上げに成功したため我々哺乳類の脳は損傷しても再生しない組織の代表例として知られているが、潜在的な再生能を秘めていることが最近の研究で明らかにされつつある。したがって、損傷した脳の再生医療の実現化には、脳の潜在的再生能を知り、発揮させることが重要である。申請者らはこれまでに、細胞外マトリックス(ECM)ラミニンを材料にスポンジ型材料を作製し、損傷脳への移植で、ニューロンを損傷領域に配置させる技術を開発してきた。本研究では、人工足場を利用することで、脳の潜在的再生能を明らかにし、その潜在再生能を発揮させることを目的とした。本年度は血管誘引能を持つスポンジ型材料を作製するために、血管内皮細胞増殖因子(VEGF)がスポンジ表面から徐放するスポンジ型材料を作製した。具体的には、VEGFのC末端にヒスチジンを付加し、細胞の足場となるスポンジ材料にコバルトイオンを結合させ、金属イオンとの配位結合によってVEGFをスポンジ材料に固定化した。作製したVEGF徐放性ラミニンスポンジの血管新生能を評価するために、脳梗塞モデルマウスの大脳皮質にVEGF徐放性ラミニンスポンジを移植したところ、ラミニンスポンジのみの対照群や、溶液状のVEGF投与群に比べて、血管内皮細胞マーカーであるCD31陽性細胞がスポンジ材料内で顕著に認められ、VEGF徐放性ラミニンスポンジが生体内で血管新生能を持つことが明らかとなった。来年度は血管新生に伴う損傷脳の形態および機能的再生の有無を評価するとともに、損傷脳再生へと導く人工足場の作製も行う。予定通り、血管を誘引するバイオマテリアルを作製できたため我々哺乳類の脳は損傷しても再生しない組織の代表例として知られているが、潜在的な再生能も秘めている。

また、脳梗塞モデルマウスの再生を促進するためのインジェクタブル・人工足場ファイバーの作製にも成功した。具体的には、アミノ酸RADAの4回繰り返し配列からなるペプチドファイバーに、血管内皮細胞の増殖因子VEGFやニューロン・グリアの足場として機能する細胞外基質ラミニンを結合させたペプチドファイバーを作製した。本年度はin vivo病態モデルにおける作製した人工足場の効果を検討した。具体的には、VEGF結合人工足場を脳梗塞モデル作製1週間後に移植し、さらに1週間後に脳を固定化し血管内皮細胞のマーカーCD31で免疫染色行った。その解析の結果、VEGF結合群では対照群に比べ、CD31陽性細胞数が増加し、脳梗塞モデルにおいて血管新生能を発揮することを明らかにした。当初の計画通り、研究を推進する当初の計画通り、研究を推進する平成29年度が最終年度であるため、記入しない。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
新型低コスト太陽電池のエネルギー損失機構

「低コスト太陽電池」になり得る色素増感太陽電池において、色素分子と添加物の分子間相互作用が光励起状態および電荷分離/再結合過程に与える影響を示す新たなエネルギー損失機構を見いだした。高効率色素増感太陽電池の分子間相互作用は強化された分子内電子結合を誘発する可能性があり、電荷再結合を通じて光電流の余分損失を惹起する。本結果は、色素増感太陽電池の基本的機構の理解に重要で、現在、高効率色素増感太陽電池を改善する新規色素分子の開発や光起電力界面の制御に役立っている。色素増感太陽電池は典型的なクリーンで再生可能な低コスト太陽電池である。色素増感太陽電池の実用化には過去20年間でチャンピオンデータに7-10%という低いエネルギー変換効率に留まっていることが障害になっている。高効率色素増感太陽電池には高い短絡電流と高い開放電圧が必要である。しかしながら高い開放電圧には常に低い短絡電流が伴うため、現状では効率をさらに改善することが困難である。本研究ではまず、開放電圧の高い色素増感太陽電池と低いものをそれぞれ作製した。電流-電圧特性は、高い開放電圧をもつ色素増感太陽電池は低い開放電圧をもつものよりも短絡電流が低いことを示している。光電流効率も測定したが、光電流効率はあらゆる励起波長で高い開放電圧のものほど低いことが分かった。吸収スペクトルの測定結果には色素増感太陽電池の異なる試料間に明らかな差は無かった。このことは光電流の減少が電荷分離の量子効率が低いことによって起こっていることを示唆している。太陽電池の吸収と発光の時間分解スペクトルを測定した結果、色素増感太陽電池の発光の減衰は高いフォントエネルギーほど速いことが示された。このことは光電流が誘起されている間に励起状態の電荷分離と再結合が競合していることを示している。発光強度は高い開放電圧をもつ色素増感太陽電池の方が低いものよりも大きい。ATR-FTIRスペクトルの測定結果によれば、光電流の減少は電荷分離の量子効率の減少だけでなく、色素分子とイオンの結合に関係した再結合の増加によるものである。本研究から、色素分子とイオン間の結合が励起状態の発光再結合を増加させ、電荷分離を抑制していることが結論づけられる。これらの結果は新低コスト太陽電池のエネルギー損失機構の理解に重要な情報を与えるものであり、分子内の再結合過程が高い短絡電流と高い開放電圧をもつ新しい色素増感太陽電池を設計するために決定的に重要であることを示している。色素増感太陽電池(DSC)は代表的な低コスト太陽電池である。DSCの高効率化には短絡電流密度(JSC)と開放電圧(VOC)を高める必要があるが、VOCを高めると必ずJSCが低下するため、効率向上は困難な上、その原因となるエネルギー損失の仕組みも未解明である。そこで次のように研究を進めた。高VOCと低VOCの2種類のDSCを用意した。I-V特性を測定すると、高VOCのDSCは、低VOCのDSCよりも低いJSCを示した。光電子変換効率(IPCE)を測定すると、高VOCのDSCは各励起波長においてIPCEも低かった。吸光分子研究の結果、可視光領域で両DSCの間に明確な差は見られず、光電流の損失は電荷発生時の量子収率の低さに起因することが示唆された。この2種類のDSC及び色素溶液中における電荷再結合を、時間分解/時間積分発光スペクトル法で調べた結果、光励起した色素分子の分子内電荷再結合は、色素分子と4-tertブチルピリジン(tBP)の分子間相互作用で強められることが示された。tBPは、高効率DSCに広く使われている添加剤である。分子内電荷再結合が強まると、光電流の電荷発生は低下する。可視・紫外分光とフーリエ変換赤外分光の研究により、色素分子の明らかな脱プロトン効果を含む分子間相互作用を発見した。DSC内の色素分子とカチオン添加剤との間に働く分子間相互作用を研究し、これがプロトン化/脱プロトン化よりもはるかに複雑なプロセスであることを発見した。この分子間相互作用は色素分子の光励起状態を変化させ、この変化により電荷発生/再結合及びDSCの性能にも影響が及ぶ。本研究では、光励起状態及び電荷分離/再結合に対して色素分子と添加剤との分子間相互作用がどのように影響するかを示唆する新たなエネルギー損失の仕組みを発見した。これはDSCの基本的仕組みを理解する上で重要であり、このような仕組みは、斬新な色素分子や添加剤、さらには高JSCかつ高VOCの高効率DSCを設計する上で分子間相互作用が極めて重要であることを示唆している。
遺伝性脊髄小脳変性症の病的遺伝子の解明

本年度も昨年度に引き続き、新たに常染色体優性遺伝性小脳皮質萎縮症の家系・症例および対照としての健常人から採血しDNAの抽出を行い、これまでに蓄積したDNAと合わせて検索した。マイクロサテライト多型マーカーはこれまでの2塩基反復のもののみでなく、より精度の高い検索が可能な4塩基反復のものに切り替えて約200個を選択し、全染色体を1020センチモルガンの間隔でカバーできるようにした。FITCにより蛍光標識したオリゴヌクレオチド・プライマー・ペアを作製し、それを用いてPCRにより増幅したDNA断片を蛍光レーザー全自動DNAシークエンサーにより直接多型分析を行うことにより、連鎖解析を開始した。得られた結果については、プログラムのLINKAGEを用いてコンピューターによる解析を行い、ロッド値を計算した。まず、この蛍光標識・直接解析システムでは4塩基反復マーカーが2塩基反復のものに比較してきわめて有用であることを明らかにした。臨床的研究から、我々の優性遺伝性小脳皮質萎縮症家系は、成人発症で、ほぼ純粋な小脳失調症を呈し、促進現象は明らかでないことが判明した。これまで、約75%のマーカーについて検索を行ったが、まだ有意な連鎖を示すマーカーは見つかっていない。とくに米国で報告された臨床的には遺伝性小脳皮質萎縮症の範疇に入ると思われるSCA5の各マーカーならびに11番染色体のいずれのマーカーとも連鎖を示さなかった(Brain,in press)。このことにより、遺伝性小脳皮質萎縮症は優性遺伝型の中でさえheterogeneousであり、少なくとも二つ以上の遺伝子座を有することが明らかとなった。また、Machado-Joseph病の中に本症と同様の症状を呈するものがあることを明らかにし、鑑別上の注意点を指摘した(Neurology,in press)。なお、関連する研究として、そのε4アリルがAlzheimer病の遺伝性危険因子と考えられるapolipoprotein Eの受容体であるVLDLについて検索し、やはりAlzheimer病に有意に関連していることを明らかにするとともに(Nature Genetics,1995)、脊髄小脳変性症の一つである孤発性多系統萎縮症のグリア細胞質内封入体の構成成分としてαB-crystallinを免疫化学的に同定した(J Neurol Sci,1995)。