hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低周波超音波顕微鏡の開発

本研究では,50MHz以下の広帯域パルス波を用いて水浸集束型超音波センサーを励起し,固体内部欠陥あるいは微視構造からの散乱波,または各種表面波波形を時間領域にてデジタル収録し,それらにデジタル信号処理を施し,固体内部の微細欠陥・構造の可視化,ならびに表面波速度・減衰を用いた表面層の特性評価及び応力測定を目的として研究を行い,以下の成果を得た.1.微小内部欠陥からの反射波強度をその深さでの無限平面からの反射強度で除た反射率を用いれば,焦点ビーム径よりかなり微小な欠陥寸法を評価できる.2. Cスキャン超音波顕微鏡画像により,繰返し衝撃によって材料内に発生した数十ミクロン以上のボイドあるいは微視き裂の分布を観察し,履歴に依存した損傷の成長あるいは減少を非破壊で追跡できる.3.漏洩レイリー波,クリーピング波,SV波波形を時間領域にて収録し,それらの伝播速度及び減衰を高精度で測定するシステムを構築した.4.漏洩レイリー波,クリーピング波,表面SV波速度及び漏洩レイリー波の減衰を用いて,溶融石英・アルミニウム合金の表面層の密度を10%以内の誤差で非破壊的に推定した.5.有限要素法を用いて,線集束超音波センサーで励起された各種裏面波の伝播シミュレーションを行い漏洩レーリー波速度及びクリーピング波速度が2%以内で測定値と一致することを確かめた.6.線集束型表面波センサーを用いて,Ni/Al_2O_3傾斜機能セラミックスの表面波速度及び板厚方向に伝搬する縦波速度を測定し,位置(1mm毎)による弾性係数の変化を測定した.本研究では,50MHz以下の広帯域パルス波を用いて水浸集束型超音波センサーを励起し,固体内部欠陥あるいは微視構造からの散乱波,または各種表面波波形を時間領域にてデジタル収録し,それらにデジタル信号処理を施し,固体内部の微細欠陥・構造の可視化,ならびに表面波速度・減衰を用いた表面層の特性評価及び応力測定を目的として研究を行い,以下の成果を得た.1.微小内部欠陥からの反射波強度をその深さでの無限平面からの反射強度で除た反射率を用いれば,焦点ビーム径よりかなり微小な欠陥寸法を評価できる.2. Cスキャン超音波顕微鏡画像により,繰返し衝撃によって材料内に発生した数十ミクロン以上のボイドあるいは微視き裂の分布を観察し,履歴に依存した損傷の成長あるいは減少を非破壊で追跡できる.3.漏洩レイリー波,クリーピング波,SV波波形を時間領域にて収録し,それらの伝播速度及び減衰を高精度で測定するシステムを構築した.4.漏洩レイリー波,クリーピング波,表面SV波速度及び漏洩レイリー波の減衰を用いて,溶融石英・アルミニウム合金の表面層の密度を10%以内の誤差で非破壊的に推定した.5.有限要素法を用いて,線集束超音波センサーで励起された各種裏面波の伝播シミュレーションを行い漏洩レーリー波速度及びクリーピング波速度が2%以内で測定値と一致することを確かめた.6.線集束型表面波センサーを用いて,Ni/Al_2O_3傾斜機能セラミックスの表面波速度及び板厚方向に伝搬する縦波速度を測定し,位置(1mm毎)による弾性係数の変化を測定した.本研究では,10ないし50MHzのパルス波を用いて水浸収束型超音波センサーを励起し、固体内の欠陥からの反射波強度の測定及び時間領域での漏洩表面波信号を用いて表面波音速、減衰を測定し,それらの結果を画像化するとともに,漏洩表面波の音弾性法則を用いて表面層の応力を評価することを目的とする.初年度(本年度)の研究で得られた新たな知見を以下に示す.1.窒化硅素セラミックス内の直径50-500ミクロンの球状人工欠陥からの反射波に基づくCスキャン画像寸法は,収束超音波センサーの焦点面ビーム径以上の欠陥についてはその寸法と一致するが,それより小さい場合は拡大される.微小欠陥からの反射強度をその深さの無限平面からの反射強度で割った反射率を用いれば微小欠陥の寸法を測定できる.2.高周波(200,400MHz)と低周波(30MHz)超音波顕微鏡によりセラミックスの漏洩表面波速度を測定した結果,前者が300m/s程後者より大きく,厚さ数十ミクロンの表面層は内部より高い弾性係数を持つ.3.線収束超音波センサーを用いて引張応力を加えた状態で漏洩表面波速度を測定した結果,応力方向で-1.1x10^<-5>/MPa,それと垂直方向で0.9x10^<-5>/MPaのアルミニウム合金の音弾性係数が得られた。4.有限要素法による固液連成場での超音波伝播シミュレーションを行ない,実験値とほぼ等しい縦波,横波,漏洩表面波速度が得られた.本研究では,50MHz以下の短パルス波を用いて水浸集束型超音波センサーを励起し,固体内部欠陥あるいは微視構造からの散乱波あるいは時間領域での各種表面波信号をデジタル収録し,それらにデジタル信号処理を施して固体内部の微細欠陥・構造の解明,ならびに表面波速度・減衰を用いて表面層の特性評価及び応力を測定することを目的とする.平成9年度の研究で得られた主な知見を以下に示す.(1)低周波音波顕微鏡を用いて,高速衝撃によってアルミニウム板内に発生したスポール損傷(直径10-100μmの空孔)の最大3回までの繰り返し衝撃による変化を非破壊的に観察し,後続の衝撃応力が大きくなるとそれらが成長し,逆の場合には空孔が再接合することを明らかにした.

(2)表面に窒化チタニウム薄膜コーティングした炭化タングステンの漏洩表面波速度分散を測定し,2層構造を伝播する波動理論を用いて薄膜の弾性係数を推定した.(3)有限要素法を用いて,線集束型超音波顕微鏡における波動伝播シミュレーションを行い,漏洩レーリー波速度及び減衰,グリーピング波速度等について2%以内で測定結果と一致する結果を得た.(4)従来のCスキャン装置と異なり予め規定した多数の測定点に順次移動でき,x,y,z3軸の並進及びx,y,z軸回りの回転の6自由度を持つ精密スキャナーを制作し,各測定点で内部からの散乱波形,あるいは超音波センサーと試料表面間距離を変えて表面波信号を収録するシステムを構築した.これにより,従来のCスキャン画像による内部欠陥からの反射強度以外の,音速・減衰・背面散乱強度糖の各種超音波特徴量の2次元分布を測定することが可能となる.本研究では,50MHz以下の短パルス波を用いて水浸集束型超音波センサーを励起し,固体内部欠陥あるいは微視構造からの散乱波あるいは時間領域での各種表面波信号をデジタル収録し,それらにデジタル信号処理を施して,固体内部の微細欠陥・構造の解明,ならびに表面波速度・減衰を用いて表面層の特性評価及び応力を測定することを目的とする.平成10年度の研究で得られた主な知見を以下に示す.1セラミックス内部に存在する集束超音波ビーム径の数分の1以下の微小空孔からの散乱波強度を,その深さでの無限平面からの反射強度で無次元化することにより,直径50μmの空孔の寸法を測定する方法を確立した.2低周波超音波顕微鏡を用いて,高速衝撃によってS45C炭素鋼及び純鉄内に発生したスポール損傷(S45Cでは長さ10-200μmき裂,純鉄ではボイド)の最大3回までの繰り返し衝撃による変化を非破壊的に観察し,後続の衝撃応力が大きくなるとそれらが成長し,逆の場合にはき裂開口量が減少することを明らかにした.3線集束型表面波センサーを用いて,漏洩レーリー波の減衰に及ぼす表面粗さの影響を解析し,アルミニウム合金表面を#1500の研磨紙で研磨すれば鏡面とほぼ同一の減衰が得られることを明らかにした.4動的有限要素法により漏洩表面波の減衰に及ぼす表面粗さの影響を解析し,上記実験結果と対応する結果を得た.5線集束型表面波センサーを用いて,Ni/Al_2O_3傾斜機能セラミックスの表面波速度及び板厚方向に伝搬する縦波速度を測定し,位置(1mm毎)による弾性係数の変化を測定した.
新固体電解質・新電極材料を用いた低温作動固体酸化物型燃料電池の開発

新たな燃料電池の固体電解質としてBa_2In_2O_5、La_<1-x>Sr_xGa_<1-y>Mg_yO_<3-δ>、空気極としてLa_<0.6>Sr_<0.4>Co_<1-y>Ga_yO_<3-δ>、インターコネクター材料としてLa_<1-x>Ga_xCrO_<3-δ>の各種ガス中での安定性および電気的性質を調査、可能性を評価した。また実際に新たな燃料電池を作製し、低温で作動するか否かを評価した。Ba_2In_2O_5については1070°C以上の相は、酸素分圧110^<-4>気圧程度のガス中では高い安定性および酸化物イオン導電を示すが、燃料ガス中、酸素分圧10^<-17>気圧程度では分解してしまい燃料電池材料としては不適であることが明らかになった。La_<1-x>Sr_xGa_<1-y>Mg_yO_<3-δ>は酸素分圧110^<-22>気圧の範囲で安定であり、高い酸素イオン導電率を示すため、新たな燃料電池の電解質として適していることが判明した。またGaサイトに10%程度のAlを部分置換させると安定性が向上し、問題となっている構造相転移が観測されなくなった。空気極材料としてはLa_<0.6>Sr_<0.4>Co_<1-y>Ga_yO_<3-δ>を評価した。本物質は110^<-4>気圧で高い安定性および電気伝導特性を示し、実際に固体電解質としてLa_<1-x>Sr_xGa_<1-y>Mg_yO_<3-δ>、空気極としてLa_<0.6>Sr_<0.4>Co<1-y>Ga_yO_<3-δ>、燃料極としてNiを用いて小型燃料電池を試作したところ、600°Cでの作動が観測された。燃料電池セルを直列に繋ぐインターコネクター材料としてはLa_<1-x>Ga_xCrO_<3-δ>が有望とされているが、本物質は700°C以上・酸素分圧10^<-17>以下で還元膨張および電子伝導の低下を示すこと、本還元膨張の原因は酸化物イオン欠陥であること、およびその熱力学的な挙動を明らかにした。また酸化物イオン欠陥発生防止のためには600°C以下での電気伝導率向上が必要である事を明らかにした。燃料電池セルを直列に繋ぐインターコネクター材料としてはLa_<1-x>Ga_xCrO_<3-δ>が有望とされているが、本物質は700°C以上・酸素分圧10^<-17>

以下で還元膨張および電子伝導の低下を示すこと、本還元膨張の原因は酸化物イオン欠陥であること、およびその熱力学的な挙動を明らかにした。また酸化物イオン欠陥発生防止のためには600°C以下での電気伝導率向上が必要である事を明らかにした。Ce_<1-x>M_xO_<2-δ>(M=Gd,Sm,Y)については700°C以上の強還元条件では還元膨張が起こること、また本膨張は酸素欠損発生が原因であり、欠損濃度の大小で相が変化することを明らかにした。還元膨張および欠損発生による電子伝導発現を抑制するためには600°C以下での使用が望ましいことを明らかにした。Ba_2In_2O_5については1070°C以上の酸素欠損ペロブスカイト構造をとる相が最も酸化物イオン伝導が高く、活性化エネルギーが低いことを明らかにし、本相の低温安定化にはInサイトのGa部分置換が有効であることを明らかにした。La_<1-x>Sr_xGa_<1-y>Mg_yO_<3-δ>についてはSr置換およびMg置換に伴う結晶構造の変化および構造相転移挙動の変化を初めて確定し、SrとMg同時置換すると室温900°Cまで構造相転移がなく、安定性に優れた固体電解質となることを明らかにした。空気極材料であるLa_<0.6>Sr_<0.4>Co_<1-y>Ga_yO_<3-δ>についてはGa置換量0.00.4まで作製可能であり、La_<0.6>Sr_<0.4>CoO_<3-δ>系で問題となっている非常に大きい熱膨張がGaの部分置換により電気伝導を低下せずに抑制可能であることを明らかにした。ハーフセルの特性を測定したところ700°Cで過電圧が小さいことが観測され、本系が低温作動型固体酸化物型燃料電池として高いポテンシャルを持つことを明らかにした。固体電解質としてBa_2In_2O_5、La_<1-x>Sr_xGa_<1-y>Mg_yO_<3-δ>、空気極材料としてLa_<0.6>Sr_<0.4>Co_<1-y>Ga_yO_<3-δ>、インターコネクター材料としてLa_<1-x>Ca_xCrO_<3-δ>の主に燃料ガス中での安定性および電気的性質を調査し、固体酸化物型燃料電池材料としての可能性を評価した。Ba_2In_2O_5については1070°C以上の結晶構造対称性の高い相は、酸素分圧10^<-4>気圧程度の窒素ガス中では高い安定性および酸化物イオン伝導を示すが、燃料ガス中、酸素分圧10^<-17>気圧程度では分解し、電解質としては不適であることが解った。La_<1-x>Sr_xGa_<1-y>Mg_yO_<3-δ>は酸素分圧10^010^<-22>気圧の範囲で高い安定性および酸化物イオン伝導を示し、低温作動型固体酸化物型燃料電池の電解質として適していることが判明した。
希土類錯体と貴金属錯体を前駆物質とする電気伝導性複合酸化物の合成と物性の解明

1.塗布法による希土類-貴金属複合酸化物被覆電極の作製酸化ルテニウム電極に対する一連の希土類元素の添加効果を調べるため、RuO_2(70%)-LnO_2(30%)/Ti(Ln=Y,La,Ce,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Yb)の組成で電極を作製し、続いて興味深い特性を示したRuO_2-La_2O_3/Ti系電極(下記)についてランタンの添加割合を変化させた電極を8種類作製した。2.希土類-貴金属複合酸化物被覆電極の構造解析上記のRuO_2(70%)-LnO_2(30%)/Ti系電極12種類及びRuO_2-La_2O_3/Ti系電極についてXRD分析したところ、RuO_2-La_2O_3/Ti系電極のLa-rich組成の電極以外は、全てRuO_2の回折ピークのみが得られた。このことは、添加した希土類は、酸化ルテニウムの結晶化を抑制し、酸化ルテニウムと非晶質相を形成していることを示している。SEMにて電極表面を、EPMAにて組成を観察したところ、いずれの組成の電極においても、酸化ルテニウムの一部が単独の結晶粒子となって所々に析出していることが判明した。希土類錯体の添加効果のより詳細な解明については、目下検討中である。3.希土類-貴金属複合酸化物被覆電極の触媒特性の評価4.ゾル-ゲル法による希土類-貴金属複合酸化物超微粒子の合成塩化ルテニウムと塩化ランタンを出発物質として、ゾル-ゲル法により酸化物超微粒子を合成する予備的実験を行っている。5.希土類-貴金属複合酸化物超微粒子のチタン基板への被覆酸化物超微粒子をチタン基板に被覆する方法を種々検討し、酸化物超微粒子をSnCl_4とSbCl_3のブタノール溶液(95:5)に懸濁させて焼成すると、電気伝導性を有するアンチモンドープド酸化スズSnO_2(Sb)をマトリックスとした被覆層が形成され、電極として十分に機能し得ることを確認した。
膜内タンパク質切断に着目した表層ストレス応答システムの細胞内可視化と新規機能探索

本研究では細菌の生存戦略に関わるσE経路表層ストレス応答の中心因子である膜内切断プロテアーゼRsePの研究を進めることで表層ストレス応答システムを総合的に理解することを目的とした。大腸菌RsePの機能解析を通して、基質認識・切断制御機構に関わる新規機能調節領域としてMREβループ領域、C1N領域を発見した。これはヒトまで保存される膜内切断プロテアーゼ研究において新たな知見を与える。またRsePの未知の機能に関わりうるいくつかの新規切断基質を同定した。また、RsePによるモデル基質切断のリアルタイム蛍光顕微鏡観察系を確立し、今後の表層ストレス応答システムのダイナミクス解析の基盤を構築した。本年度の主な研究成果は以下の通りである。項目は研究実施計画と対応してある。【1】新たなσE活性化経路の探索(1) DegS非依存的な新規σE活性化ストレスの網羅的探索と解析: ■今年度は大きな進展はなかった。(2)サルモネラ菌を用いたDegS非依存的σE活性化ストレス応答の解析:■先行研究で報告された酸性ストレス添加によるストレス応答(Muller et al., 2009)の再現を試みた。サルモネラ菌を用いて様々な培養条件や背景株、発現系を検討し、特定の条件下で酸性ストレス添加を行った時にDegS非依存的に全長RseAの切断が起きることを定量化により示した。【2】蛍光観察による表層ストレス応答システムの膜ダイナミクス解析■大腸菌において蛍光顕微鏡観察系の確立を試みた。RseP及びRseAに緑色蛍光タンパク質EGFPを融合させた蛍光融合体をいくつか作製し、分解が少なく安定で蛍光強度の強い蛍光顕微鏡観察に適した融合体を得た。RseP-GFP融合体はモデル基質の切断能を有していた。作製した融合体は細胞膜上に蛍光局在した。またEGFPよりも蛍光効率の良い改変体であるmsfGFP(monomeric super-folder GFP)を導入し、より効率よく蛍光を発するGFP-RseA融合体を取得した。■rseP欠失株中でGFP-RseA融合体を発現させ、そこにRsePを発現誘導させたところ、時間経過とともに細胞膜上に蛍光局在を示す菌体の割合が減少し、細胞質内に蛍光局在を示す菌体が増加することを示した。さらに、アガーで作製したパッド上に菌体を固定し、同一の菌体をタイムラプスで長時間観察したところ、RsePの発現誘導に依存して細胞膜上から細胞質内へ蛍光局在シフトしていく様子を観察した。これはRsePによるRseAの膜内切断反応を一細胞でリアルタイム観察した初の例である。【1】新たなσE活性化経路の探索大腸菌の持つσE経路ストレス応答における新規のσE活性化経路の探索を目的とし、σE活性化の中心的役割を果たす膜内切断プロテアーゼRsePの機能解析を試みた。その過程で当初の研究実施計画にはないアプローチから興味深い結果が得られた。(1)'RsePの新規切断基質SMPの網羅的スクリーニングと解析:RsePの新たな切断基質の探索を目的とし、42種の分子量の小さな推定一回膜貫通タンパク質SMP(small membrane protein)を対象としてスクリーニングを行った。その結果、12種のSMPモデル基質においてRsePのプロテアーゼ活性依存的に切断断片を生じることを見出した。これらのSMPの中には機能未知のものも多く、RsePの新規機能の解明につながる可能性がある。(2)'RsePの新規機能調節領域に関する解析:(2)'-(A)PCT領域:RsePのペリプラズム領域に位置する機能未知の領域(PCT領域と命名)の欠失変異や点変異体解析から、この領域が基質の切断制御に関与することを見出した。(2)'-(B)MREβループ領域:RsePの細胞質領域に位置するβループ領域(MREβループと命名)の点変異体解析や相互作用解析から、このループ領域が基質と直接相互作用し、二次構造を変化させるとともに触媒部位へと提示する役割を持つ重要な領域であることを明らかにした。この内容を学術雑誌eLifeにおいて報告した。【2】蛍光観察による表層ストレス応答システムの膜ダイナミクス解析昨年度に確立したRsePによるモデル基質切断のリアルタイム蛍光顕微鏡観察系を用いて、新規に見出された基質候補であるSMPの挙動を解析した。いくつかのSMPで興味深い知見が得られつつある。【1】新たなσE活性化経路の探索においては、当初の研究実施計画で挙げていた(1)DegS非依存的な新規σE活性化ストレスの網羅的探索と解析では大きな進展が見られなかったものの、新たなアプローチとして行った(1)'RsePの新規切断基質SMPの網羅的スクリーニングと解析によってRsePの新規切断基質候補として12種ものSMPを同定できた。これらの新規切断基質候補はそれぞれが独立の解析対象となりうるため、当初の研究目的である新規のσE活性化経路の解明につながるだけでなく、σE活性化ストレス応答の全容解明に向けてより多面的な解析へと発展させることが可能である。そのため本研究課題の進捗状況としては大きな前進と言える。

また当初の研究計画にはなかった(2)'RsePの新規機能調節領域に関する解析において(2)'-(A) PCT領域の解析が進行していること、(2)'-(B) MREβループ領域の解析を完了し、学術論文として発表したことも研究の進捗という点で評価できる。一方、(2)サルモネラ菌を用いたDegS非依存的σE活性化ストレス応答の解析では大きな進展は見られなかった。【2】蛍光観察による表層ストレス応答システムの膜ダイナミクス解析では、【1】で新たに同定されたRsePの新規切断基質SMP群のいくつかで蛍光顕微鏡観察・生体内イメージングを行い、研究計画で挙げた(1)蛍光観察による細胞内局在性、因子間共局在性等の解析及び(5)細胞分裂と表層ストレス応答因子との相関においては前進した。一方(2)ストレス応答時のダイナミクス解析(3)全反射蛍光顕微鏡(TIRFM)による膜ダイナミクス解析(4)RseA二段階切断の完全可視化においては大きな進展は見られなかった。以上の観点から総合的に考慮し、ここまでの研究計画はおおむね順調に進展していると判断する。本研究では大腸菌のσE経路表層ストレス応答の中心因子である膜内切断プロテアーゼRsePの研究を進めることで表層ストレス応答システムの総合的理解を得ることを目的とした。本年度は以下の成果を得た。(1)RsePの新規切断基質候補SMPの解析:RsePの基質候補として見出したSMP群に対し、生体中に近い小タグを付加した状態でRsePによる切断能を解析した。その結果一部のSMPがin vitroにおいても確かにRsePに切断を受けることを示した。(2)RsePの新規機能調節領域の解析:(2)-(A)RseP PCT領域の二次構造予測からこの領域に特徴的な両親媒性Helixが含まれることが明らかとなった。このHelixの点変異体解析を行い、いくつかの変異体でプロテアーゼ活性や安定性の低下が見られることを見出した。(2)-(B)RseP MREβループの上流に高度に保存された配列を見出した。この領域(C1N領域)がMREβループと協調して基質認識や切断を制御すること、MREβループとは独立に基質と直接結合することなどを示し、学術雑誌Molecular Microbiologyに発表した。本研究全体を通じてRsePの基質認識・切断制御機構に関わる新規機能調節領域としてMREβループ領域、C1N領域を発見し、それぞれ学術雑誌に発表するとともに、さらにPCT領域という新たな領域も見出した。これはヒトまで保存される膜内切断プロテアーゼ研究において新たな知見を与える重要な成果である。また新規切断基質として同定されたSMP群はRsePの未知の機能に関わる可能性があり、細菌表層ストレス応答の枠組みを越えた新たな研究への展開が期待される。また、RsePによるモデル基質切断のリアルタイム蛍光顕微鏡観察系を確立し、今後の表層ストレス応答システムのダイナミクス解析の基盤を構築したと確信している。本研究では細菌の生存戦略に関わるσE経路表層ストレス応答の中心因子である膜内切断プロテアーゼRsePの研究を進めることで表層ストレス応答システムを総合的に理解することを目的とした。
知的障害者の自立生活を支える権利擁護システムのモデル構築

本研究の目的は、知的障害者の自立生活を支える権利擁護システムの実態分析を通して、そのあり方を検討し、権利擁護システムのモデルを構築することである。最終年度では、研究のまとめとして以下3点を行なった。第1に、日本における権利擁護システムの整理と、権利擁護に基づくアセスメントと支援計画について提言した。具体的にはまず、療育手帳での知的障害の判定、障害者総合支援法におけるアセスメントと支援計画の課題を検討した。課題への対策として、1機能的アセスメント、2パーソン・センタード・プランニングによるアセスメント、3意思決定支援におけるアセスメントについて取り上げた。つづいて、123を取り入れた支援の実施には、制度やハード面の見直しと改善が必要不可欠であると論じた。第2に、本研究での文献研究及びフィールドワークを遂行中、とくに成年後見制度の利用が重要課題であると分かったため、その現状と課題について検討を行なった。知的障害者の後見制度利用の特徴として、1後見人が被後見人より高齢である親が担っているケースが多い、2後見類型が約90%を占めている、3後見人が知的障害者を直接訪問する回数は親族後見及び専門職後見ともに月1回が一番多い、ことを確認した。これら3点を踏まえ、知的障害者の地域生活の場であるグループホームでの後見制度の利用実態を明らかにすることが、権利擁護における今後の重要課題であると問題提起した。第3に、今後、権利擁護の研究を進めていく上で必要なこととして「新しいレイシズム」への対応を述べた。これは「差別はすでに存在していないにも関わらず、差別に対する抗議を行うことで、不当な特権を得ている」といった考えのことをいう。以上の本研究の成果は、国連障害者の権利条約の批准以降の知的障害者の権利擁護に関する理論的考察及び実践に必要な示唆を与える上で意義があると考えられる。平成27年度は、国内外の先行研究の分析及びケーススタディを行った。先行研究の分析の結果、知的障害者の権利擁護の観点として以下の4点を抽出することができた。1.尊厳あるケア、2.本人の参画、自己決定の尊重、3.プライバシーの尊重、4.障害のない者との平等である。さらに、これら4つの観点の具体的内容について、権利擁護システム各構成要素(障害者相談支援事業所、グループホーム、就労・日中活動支援事業所、ホームヘルプ派遣事業所、第3者機関、当事者活動機関、成年後見人、行政機関)毎に整理した。以上を通して、これまでの研究では、支援者が障害者を支援する際の権利擁護について中心に議論されてきたが、今後、知的障害者が地域の人々や支援者の権利を守るための支援や、障害者どうしがお互いのプライバシーを尊重するための支援といった内容についても検討を深めていく必要があると課題提起を行った。ケーススタディでは、グループホーム職員が、居住者の後見人に対して、居住者の生活文脈や希望・ニーズについて、個別計画に基づいて十分な説明をしていく必要があると考えていることが分かった。例えば、居住者の金銭管理について、居住者本人とグループホーム職員は、居住者の生活を支える重要なもの(例:趣味の物)と理解しているが、普段関わりのない人には一見して金銭をかける必要性が感じられないものである、といった場合が挙げられる。居住者各々の生活文脈に沿った権利擁護のプロセスについて、システムの各構成要素が共通認識をもつ仕組みが求められる。この点については、これから成年後見人の利用を促進していく日本において実態把握をする必要性のある重要課題であると考えられる。研究計画の通り、知的障害者の権利擁護に関する国内外の先行研究の分析を行うことができ、その成果を学会で発表することができた。また、ケーススタディを行う機関で継続的にフィールドワークも行っている。さらに、本研究での検討事項を踏まえ、これまでの研究の成果を単著として公刊することもできた。ただ、本年度に計画していた海外でのフィールドワークについては、日程調整が困難であり延期せざるをえなかったものの、想定の範囲内であり、研究の進捗状況に合わせ、行き先の検討も含め再度計画する。平成28年度は第1に、前年度に引き続いて、国内外における権利擁護に関する先行研究の分析を行った。その結果を「特別支援教育や障害者福祉における知的障害及び発達障害のある人のニーズに基づいた合理的配慮」として論文化し、公表した。そこでは、知的障害者の権利擁護のためには「合理的配慮」の項目を個別支援計画に明確に位置付けることが重要であると述べた。そのことによって、障害者本人と支援者双方が合理的配慮とその必要性について認識することにつながる。さらに計画作成過程そのものが、承認ニーズ(本人顕在・支援者顕在)の確認の場になるのに加え、本人による要求ニーズ(本人顕在・支援者潜在)、支援者による庇護ニーズ(本人潜在・支援者顕在)が表明される機会となる。両者の相談・交渉によって、各々のニーズの調整が行われ、より現実的な承認ニーズに変化し、合理的配慮の実現につながる可能性も見いだせる。第2に、本研究の対象機関であるAの会の権利擁護システムに対するケーススタディを継続して行った。

前年度、権利擁護システムの構成要素のうち、成年後見制度に焦点を当てて、各構成要素の関連を検討することが現在の社会的要請にも応える優先課題であると確認できた。それを受け、本年度はグループホーム(GH)で生活する知的障害者の成年後見人の利用についてGH職員に対する聞き取りや現状把握を行なった。日常生活の支援を担うGH職員と成年後見人、その他の支援者が協働で、障害者本人の最善の利益のために行う意思決定支援の在り方について、パーソン・センタード・プランニングを実践することが権利擁護システムの促進要因につながると検討することができた。研究計画に則り、先行研究の整理・分析及びケーススタディをおおむね遂行できている。さらに、ケーススタディによって「パーソン・センタード・プランニング」「意思決定支援」が、権利擁護システムのモデル構築に向けて重要な条件であると確認することができた。本研究の目的は、知的障害者の自立生活を支える権利擁護システムの実態分析を通して、そのあり方を検討し、権利擁護システムのモデルを構築することである。平成29年度は、国内外の先行研究の分析を行うとともに第1に、本研究の対象機関であるAの会の権利擁護システムに対するケーススタディを継続して行った。その一環として、Aの会が開催する成年後見勉強会に講師として参加した(計4回)。勉強会では、権利擁護システムのうち、とくに成年後見制度の課題について、文献輪読及びグループホームでの現状報告をもとに話し合われた。おもに、親族後見人の高齢化、第3者後見にかかる費用と後見の内容、利用者の意思決定支援、日常のケアスタッフの関与の在り方、が課題として浮かび上がった。第2に、B社会福祉法人でのグループホームスタッフを対象にグループインタビューを行った。グループホーム居住者は、後見人と日常的な接触はないものの、スタッフは居住者の法的行為の際に後見人の存在意義を認めていた。インタビュー結果より、成年後見制度並びに日常生活自立支援事業の利用にも関わる、居住者の「生活の質」の向上につながる金銭の使用、金銭管理に関する意思決定支援の課題について考察することができた。第3に、ニュージーランド・オークランドでの知的障害者グループホーム、障害者センターでのフィールドワーク及び文献収集を行った。訪問したグループホームでは、個別の支援計画作成はパーソン・センタード・プランニングですすめられており、終末期にある居住者のケアも実施されていた。さらに、グループホームでの意思決定支援については「power of attorney」との関連について課題とされていることがわかった。研究計画に則り、先行研究の整理・分析及びケーススタディをおおむね遂行できているものの、研究計画にある実態調査の準備と実施が予定よりやや遅れている。これは、研究目的を達成するために必要な対応として、当初の計画と関連づけた上で、研究対象機関であるAの会以外の支援組織での権利擁護システムの実態について聞き取り調査をしたため、またニュージーランドでの知的障害者グループホームでのフィールドワークを実施したためである。最終年度では、研究のまとめとして以下3点を行なった。
国語科における国際バカロレア・ディプロマプログラム導入の有効性と課題

1、本研究の目的は、国際バカロレアディプロマプログラム(以下「DP」)における「言語A :文学/言語と文学(日本語)」(以下「DP『文学/言語と文学』」)を一条校で導入する際の可能性と課題、担当教師の専門性について実証的な知見を提示し、今後の研究や実践に資することである。2、本研究の意義は、DP「文学/言語と文学」の有効性と課題を、従来の国語科教育との比較、担当教師の意識と実践知から実証的に明らかにしたことである。3、研究方法は以下の通りである。(1)文献研究からDP「文学/言語と文学」と「国語」のカリキュラムや学習方法、評価などを比較・検討した。(2)国内外のDP「文学/言語と文学」担当者を対象に半構造化面接、フィールドワークを実施し、担当教師の背景や指導方法、教育観、教師としての成長について分析・検討した。(3)報告者の授業実践をポートフォリオやプロトコル分析などにより検討した。4、研究成果は以下の通りである。(1)DP「文学/言語と文学」は、学習目的から学習内容と方法、評価までの一貫性や、生徒のアイデアや解釈の発展のさせ方、言語表現の分析の仕方、獲得したスキルのメタ認知や応用、異文化理解などに特徴が見られた。一方で古典作品や日本語独自の言語表現の扱いには課題もある。(2)長年の経験を持つインター校の担当者や、国語科教師からDP「文学/言語と文学」担当になりまだ経験の浅い教師の語りからは、文学・日本語の専門的知識に加え、どこまで教え込むかの見極めや、議論やアイデアを発展させるファシリテーターとしての力量、マニュアル化に陥ることなく自ら学習者に応じて学習を創造する能力がDP「文学/言語と文学」担当者に求められることが明らかになった。(3)授業実践分析からは、生徒が主体的に学び合うことで論理性に基づいた独自の解釈を発展させる、学んだ概念やスキルを他の学習に積極的に転移する、TOKの要素を意識することによって相対的に言語文化を捉え直す、などの成果が見られた。
部位特異的光架橋による葉緑体タンパク質前駆体-トランスロケータ相互作用の解析

葉緑体包膜のタンパク質膜透過装置と葉緑体タンパク質前駆体との相互作用の詳細を明らかにするため、低濃度ATP条件下で形成される膜透過反応中間体どの部分が外膜より内側に到達しているかを調べた。葉緑体チラコイドに局在するプラストシアニンを基質として中間体を形成させ、外包膜外のタンパク質を消化するサーモライシン、または外膜を越えて膜間部までを消化するトリプシンを作用させた。この結果、低濃度ATP条件下での膜透過反応中間体では、前駆体のN末端約100残基程度が膜間部に、残りのC末端部分がサイトゾル側に露出していることが示唆された。すでに行った前駆体とタンパク質膜透過装置との架橋実験の結果との比較から、この膜透過反応中間体において前駆体は、トランジットペプチド部分が膜間部にあるものの特定の膜透過因子とは相互作用していないことが明らかとなった。また成熟体部分はToc75、Toc159といった因子と相互作用している、ということを見いだした。包膜ランスロケータ、特に、タンパク質輸送チャネルの特性を理解するために、包膜のタンパク質輸送チャネルの直径の推定を行った。葉緑体ストロマのタンパク質であるRubisco small subunit (SSU)の二つのシステイン残基をアラニン残基に置換し、C末端170残基以降を欠失することでC末端に唯一のシステインを持つ変異SSUを作成した。その変異SSU前駆体にシステイン残基と結合する立体障害分子を結合させ、輸送が阻害されるかどうかを検討した。その結果、分子の長軸が約13ÅのTexas Redを結合させたとき葉緑体への輸送が阻害され、約10Åのfluoresceinでは阻害されなかった。しかし、立体障害分子を結合させる際タンパク質の一部が凝集体を形成しておりさらなる検討が必要である。
光学活性な含窒素ヘテロ環カルベンを触媒とするエナンチオ場選択的不斉環化反応の開発

イミダゾール、チアゾール、トリアゾールの窒素原子をアルキル化して得られる塩を塩基で処理すると対応する含窒素複素環カルベンが生成する。一重項カルベンであるこれら分子は高い求核性を持ち、特にアルデヒド基に求核付加することで生成するzwitter ionがα,β-不飽和カルボニルに1,4-付加するMichael-Stetter反応の触媒として用いられている。代表者はこの触媒的Michael-Stetter反応をエナンチオ場選択的不斉環化反応へ展開すべく本年度は効果的なカルベン触媒と最適な反応条件の探索を行なった。まずmethyl 1,4-dihydrobenzoateを出発原料として基質である4-oxo-1-(3-oxopropyl)cyclohexa-2,5-dienylmethyl acetateを合成したが、本化合物は酸及び塩基に対して不安定で容易にretro-Michael型反応が進行しフェノール誘導体が脱離することが明らかになった。そこで基質として4-oxo-1-(4-oxobutyl)cyclohexa-2,5-dienylmethyl acetateを新たに合成し、最適反応条件を検討した。まず3-benzyl-5-(2-hydroxyethyl)-4-methylthiazolium chlorideを塩基で処理して得られるチアゾリウムカルベンを触媒として最適条件の検討を行なったが目的とする生成物は得られなかった。そこで、2-phenyl-6,7-dihydro-5H-pyrrolo[2,1-c][1,2,4]triazol-2-ium tetrafluoroborateから調製されたカルベンを用いたところ低収率ではあるものの目的とする二環式化合物が得られた。このように本反応系では触媒と反応条件により収率が大きく左右されることが明らかとなった。
アルツハイマー病原因因子APPと代謝制御因子X11Lの結合・解離制御機構の解析

アルツハイマー病患者脳に特徴的な老人斑は、APPが2段階の切断をうけ産生されるAβが主成分である.X11LはAPPに結合し、その代謝および輸送を抑制することでAβ産生量を減少させると考えられおり、APP代謝を制御するタンパク質として重要である。これまでの研究により、高浸透圧ストレスよりAPPに結合するX11L量が劇的に増加すること、X11LのN末部位にあるSer236およびSer238がAPP-X11Lの結合量変化に重要であることを示してきた。X11Lと同様にAPPと結合するファミリータンパク質のX11はX11LのSer236,Ser238に相当するアミノ酸が保存され、X11L2では相同部位が存在しない。これらX11ファミリータンパク質とAPPとの高浸透圧ストレスによる結合変化を検証したところ、X11は結合の増大が見られ、X11L2は変化しないことを見出した。これはX11LにおけるSer236,238に相当する領域が高浸透圧ストレス下における結合変化に重要であることを強く示唆するものである。X11Lはリン酸化タンパク質であり、主なリン酸化部位はAPPとの結合部位であるPTBドメインよりもN末側に集中している。さらに、APPとの結合にはPTBドメインだけではなくN末側領域により劇的に結合量が増加することがわかっている。これらのことから、in vivoにおいてのX11Lのリン酸化がAPPとの結合親和性に影響を与えているのではないかと考え、マウス脳サンプルを脱リン酸化し、APP細胞質領域との結合を検証したところ、X11Lの脱リン酸化によりAPPとの結合が減少することを見出した。これはX11Lのリン酸化状態によりAPPとの結合が制御されうることを示唆しており、結合領域外のN末側リン酸化による構造変化がPTBドメインへ影響を及ぼすことが推測された。アルツハイマー病患者脳に特徴的な老人斑は、APPが2段階の切断をうけ産生されるAβが主成分である。X11LはAPPに結合し、その代謝を安定化することでAβ産生を抑制すると考えられており、APP代謝を制御するタンパク質として重要である。これまでの研究により、高浸透圧ストレスによりAPPに結合するX11L量が劇的に増加すること、X11L,のN末部位のセリンを多く含む領域を欠失、変異させることでストレスによる結合の変化が見られなくなることを示している。そこでこの領域中の236番目のセリン(Ser 236)および238番目のセリン(Ser 238)にリン酸を付加したペプチドを用い、それぞれの抗リン酸化X11L特異的抗体を作製した。その結果、Ser236およびSer238はHEK293細胞内で定常状態においてもリン酸化修飾を受けていること、Ser236は0.5Mソルビトールによる高浸透圧処理後2時間をピークにリン酸化比活性が上昇することがわかった。しかしながら、APPに結合しているX11Lに対するそれらのリン酸化X11Lの割合に変化はなかった。また、リン酸化修飾によるチャージ変化を模すと考えられるアスパラギン酸にセリンを置換したコンストラクトS236D/S238Dにおいてもアラニンに置換したS236A/S238Aと同様のストレス応答を示した。このことから、Ser236およびSer238のリン酸化が直接APPとの結合変化を引き起こしているのではなく、高浸透圧ストレスによる他の部位のリン酸化などが引き金となり、その後Ser236およびSer238を中心とした立体構造変化を引き起こすという複数の制御部位の存在が示唆された。これまでの研究により、高浸透圧ストレスによりAPPに結合するX11L量が劇的に増加すること、X11LのN末部位のセリンを多く含む領域を欠失、変異させることでストレスによる結合の変化が見られなくなることを示している。また、特に重要と考えられるSer 236およびSer 238の抗リン酸化抗体により、この部位のリン酸化が直接APPとの結合変化を引き起こしている可能性は低いことが示唆されている。ストレスに応答したX11Lが定常状態とは異なるタンパク質と相互作用する可能性を考え、共役免疫沈降、質量分析によりストレス依存的な結合タンパク質を同定した結果、その中にX11L自身が含まれていることを見出した。そこで、ストレス依存的なX11L同士の結合を検証した結果、X11L N末同士によるストレス依存的な結合が確認され、APPとの結合量変化に重要な部位を欠失、変異させたN末ではX11L同士の結合増大がほぼ消失することが明らかとなった。また、定常状態においてはX11LはC末同士により結合しうることを新たに見出した。これらのことから、X11Lは通常状態とストレス状態で異なる会合様式をとりうることが考えられた。また、APPとのストレス依存的な結合量の変化はX11L同士の会合による見かけの結合量変化と結合親和性の変化の総和を検出している可能性が高いことが示唆された。

これまでの研究により、高浸透圧ストレスよりAPPに結合するX11L量が劇的に増加すること、X11LのN末部位にあるSer236およびSer238がAPP-X11Lの結合量変化に重要であることを示してきた。X11Lと同様にAPPと結合するファミリータンパク質のX11はX11LのSer236,Ser238に相当するアミノ酸が保存され、X11L2では相同部位が存在しない。これらX11ファミリータンパク質とAPPとの高浸透圧ストレスによる結合変化を検証したところ、X11は結合の増大が見られ、X11L2は変化しないことを見出した。これはX11LにおけるSer236,238に相当する領域が高浸透圧ストレス下における結合変化に重要であることを強く示唆するものである。X11Lはリン酸化タンパク質であり、主なリン酸化部位はAPPとの結合部位であるPTBドメインよりもN末側に集中している。さらに、APPとの結合にはPTBドメインだけではなくN末側領域により劇的に結合量が増加することがわかっている。これらのことから、in vivoにおいてのX11Lのリン酸化がAPPとの結合親和性に影響を与えているのではないかと考え、マウス脳サンプルを脱リン酸化し、APP細胞質領域との結合を検証したところ、X11Lの脱リン酸化によりAPPとの結合が減少することを見出した。これはX11Lのリン酸化状態によりAPPとの結合が制御されうることを示唆しており、結合領域外のN末側リン酸化による構造変化がPTBドメインへ影響を及ぼすことが推測された。
C型慢性肝炎のCTL免疫モニタリングシステムの開発

C型肝炎ウイルス(HCV)は、日本における慢性肝障害の原因の大部分を占めるが、進行して肝硬変や肝細胞癌を引き起こす。HCV排除を目指す治療としてインターフェロン(IFN)による治療法が確立されているが、IFN治療時のウイルス排除における、HCVの動態に関してはウイルス量やウイルスのgenotypeの視点から数多く解析されている。一方宿主側因子では、IFN治療の効果予測因子として確立されたものはない。本研究では、IFN-γELISPOT法を用いてIFN治療における細胞傷害性T細胞(CTL)のHCV蛋白に対する免疫反応を解析することを目的としている。HCV蛋白由来のHLA-classI結合ペプチドを合成し、このペプチドに対するCTLの免疫反応をIFN-γELISPOT法によって検討した。基礎実験として生体より採取したCTLはin vitroでの再刺激は必要なしでELISPOT法での検出が可能であることを確認した。次にペグインターフェロン及びリバビリン併用による治療を受けるC型慢性肝炎患者を対象に治療前、治療開始2週間後、4週間後にCD8陽性Tリンパ球を採取し、HCV由来ペプチド(HCV-Core35,-Core131,-NS3-1073,-NS3-1406)に対する免疫反応をIFN-γELISPOT法にて評価した。ほとんどの症例において治療前のHCVペプチドに対するIFN-γ産生は非常に低かった。IFN治療後IFN-γ産生の増大は、4種類いずれのHCV由来ペプチドに対しても、SR症例では多く認められたが、TR症例、NR症例ではIFN-γ産生の増大は、低い傾向であった。以上よりHCV排除にHCV特異的CTLが関与しており、HCVの排除にIFN投与早期のCTL免疫反応が関与していることが示唆された。以上の結果よりIFN-γELISPOT法はC型慢性肝炎患者のCTL免疫反応を評価するのに有用な方法であることが明らかとなった。C型肝炎ウイルスは、日本における慢性肝障害の原因の大部分を占めるが、進行して肝硬変や肝細胞癌を引き起こす。C型肝炎ウイルス排除を目指す治療としてインターフェロンによる治療法が確立されている。C型慢性肝炎に対するインターフェロン治療における効果予測因子として、ウイルス側の因子は、ウイルス量やウイルスのgenotypeが重要な因子であることが明らかとなっている。一方宿主側の因子ではインターフェロン治療の効果予測因子として確立されたものはなく、宿主側因子の解明により、より効率の良いC型肝炎治療の確立が期待される。本研究ではインターフェロン治療における細胞傷害性T細胞(CTL)のC型肝炎ウイルス蛋白に対する免疫反応を解析することで、新たなインターフェロン治療効果予測因子を確立することを目的としている。本研究の内容に同意したインターフェロン治療を受けるC型慢性肝炎患者よりCTLを採取し、C型ウイルス蛋白由来HLA class I結合ペプチドに対するCTL免疫反応をELISPOT法により検討した。基礎実験として生体より採取したCTLの免疫反応はin vitroでの再刺激は必要なしでELISPOT法にて検出可能であること明らかにした。現在患者試料の収集を継続中であり、順次ELISPOT法にて解析中である。最終的なインターフェロン治療効果が決定されてないので、preliminaryな結果ではあるが、治療初期のCTL反応とウイルス排除との相関が示唆されている。今後症例数を増加させ、C型肝炎の病態とCTL免疫反応の相関を解析予定である。HCV排除を目指す治療としてI型インターフェロン(IFN)による治療法が確立されているが、IFN治療時のウイルス排除における、HCVの動態に関してはウイルス量やウイルスのgenotypeの視点から数多く解析されている。

一方宿主側因子では、IFN治療の効果予測因子として確立されたものはない。本研究では、IFN-γELISPOT法を用いてIFN治療における細胞傷害性T細胞(CTL)のHCV蛋白に対する免疫反応を解析することを目的としている。HCV蛋白由来のHLA-classI結合ペプチドを合成し、このペプチドに対するCTLの免疫反応をIFN-γELISPOT法によって検討した。基礎実験として生体より採取したCTLはin vitroでの再刺激は必要なしでELISPOT法での検出が可能であることを確認した。次にペグインターフェロン及びリバビリン併用による治療を受けるC型慢性肝炎患者を対象に治療前、治療開始2週間後、4週間後にCD8陽性Tリンパ球を採取し、HCV由来ペプチド(HCV-Core35、-Core131、-NS3-1073、-NS3-1406)に対する免疫反応をIFN-γELISPOT法にて評価した。90%の症例において治療前のHCVペプチドに対するIFN-γ産生は非常に低かった。IFN治療後IFN-γ産生の増大は、2週間後で約50%の、4週間後で約70%の症例で認められた。4週間後にHCV-RNAが血中より消失した症例では、IFN-γ産生の増大は約80%の症例で認められた。以上より早期のHCV排除にHCV特異的CTLが関与していることが示唆された。HCV由来ペプチド中でも、コア蛋白由来のペプチドに対する免疫反応の方がNS3蛋白由来のペプチドに比して強い傾向があることから、HCV蛋白による免疫原性に違いがあることも示唆された。以上の結果よりIFN-γELISPOT法はC型慢性肝炎患者のCTL免疫反応を評価するのに有用な方法であることが明らかとなった。
イネの体内リンリサイクリングに関連する遺伝子の新規同定

リンは植物の生育に最も重要な多量必須元素の一つであり、肥料として施与することにより作物の生産性を維持している。将来に向けた省エネ省コストで持続可能な農業の実現のため、リンの利用効率の高い作物の作出が求められている。リンは土壌から吸収される他、植物体内での古い組織から新しい組織への再分配の寄与が比較的多いとされるが、その再分配のメカニズムに関しては多くが未解明である。本研究ではリンの再分配に焦点を当て、リンの体内リサイクリングの分子メカニズムを解明することを目的とする。本研究によって得られる知見はリンの利用効率の高い作物の作出、さらには持続可能な農業の発展に貢献する。肥料の三大要素の一つであるリンは、土壌から吸収される他、植物体内での古い組織から新しい組織への再分配の寄与が比較的多いとされる。しかしその再分配のメカニズムに関しては多くが未解明であることから本研究ではリンの再分配に焦点を当て、リンの体内リサイクリングの分子メカニズムを解明することを目的としている。本年度はイネの葉身の組織別マイクロアレイデータや、葉位別養分欠乏別マイクロアレイデータから二つの候補遺伝子OsSultr3;3とVPE2を選抜し機能解析等を行った。発現解析の結果、OsSultr3;3は展開葉の主に葉身でリンに応答せず恒常的に発現していた。pOsSultr3;3-GUSを導入した形質転換イネを作成し組織局在を調べた結果、主に維管束に高発現していた。細胞内局在を明らかにするため、GFP融合タンパク質をタマネギの表皮細胞あるいはイネのプロトプラストに発現させたところ、GFPのシグナルは細胞膜に検出された。さらにこの遺伝子の破壊株は玄米へのリンの蓄積が野生株に比べて著しく低下することを見出した。また、VPE2に関して発現解析を行った結果、根から地上部まで植物体全体で発現しており、リン欠乏に応答しその発現が数倍上昇した。また上述と同じ手法で細胞内局在を調べるとVPE2は液胞膜に局在していた。さらにこの遺伝子の破壊株は古い組織から新しい組織へのリンの移行が減少しており、収量生育ともに抑制される傾向を見出した。研究実施計画に書いた通り、当該年度は変異体を用いた生理機能の解析や定量PCRをもちいたイネの器官および生育時期別に詳細な発現解析、また組織あるいは細胞内局在の解析を遂行し、候補遺伝子の機能を証明する大事な知見を得られたことから、概ね順調に進展していると考える。これまでの結果を受け、今後は二つの候補遺伝子に関してまだ明らかにされていない輸送基質の解析をアフリカツメガエル卵母細胞あるいは酵母を用いて行うとともに、栄養成長期における各候補遺伝子の働きについても変異体を用いた詳細な解析によって明らかにしていく。
精神疾患のプレシナプスエンドフェノタイプの形成・維持機構の解析

1.これまでに解析したプレシナプスエンドフェノタイプを示す複数のモデルマウス(αCaKII+/-、Shn2-/-、抗うつ薬投与、電気痙攣刺激)を用いて、歯状回又は海馬の遺伝子発現変化を比較検討したところ、これらの間で有意な相関が見られた。GO解析の結果、共通して変化する遺伝子にはコレステロール代謝経路、神経発達に関連するものが多く見られた。全てのモデルに共通し、発現変化が顕著なものとしてFrzb、Batf3、Grpが新たに同定され、これらがプレシナプスエンドフェノタイプのバイオマーカーとなる可能性が示された。2.電気痙攣刺激によって作製したモデルの詳細な解析によって、プレシナプスエンドフェノタイプの形成にはNMDA受容体の活性化とタンパク質合成が必要なことが示された。さらに、エンドフェノタイプの維持には、入力シナプスにおける興奮抑制バランスの変化による興奮性上昇と、NMDA受容体の活性化が必要なことが示された。また、同モデルではプレシナプスエンドフェノタイプの形成と関連して、ドパミンによるシナプス修飾が顕著に増強されることが明らかになった。3.前年度の解析によって、発達期の興奮性上昇によって、24週齢の間でプレシナプスエンドフェノタイプの誘導効果が出現することが明らかになった。そのメカニズムを解析するため、24週齢での変化を検討したところ、シナプス伝達に対するTrkB受容体アゴニストの効果が大きく変化することが示された。さらに、モデルマウスにおける遺伝子発現変化と通常のマウスの24週齢での発現変化を比較したところ、TRPチャネル等が共通して変化することが示された。これらが、プレシナプスエンドフェノタイプの形成能獲得に関与する可能性が示唆された。28年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は主にプレシナプスエンドフェノタイプ(プレシナプス機能の障害)を示す新たなモデルマウスのスクリーニングを行った。生後3日28日齢のマウスに薬物投与又は電気痙攣刺激を用いて神経興奮を増強又は抑制する処置を行い、その後に海馬スライス標本を作製して電気生理学解析を行った。電気生理解析においては、歯状回顆粒細胞を刺激して顆粒細胞-CA3錐体細胞間シナプスにおけるシナプス前機能を検討した。1. GABA受容体及びAMPA受容体のアロステリックモジュレーターを用いて、薬物投与による発達期の神経興奮増強の効果を検討したが、明らかな効果が見られない、もしくは毒性が強過ぎてモデル作製には適さなかった。2. 2週齢以上のマウスでは電気痙攣刺激が可能であることが分かったため、処置の時期をシステマティックに変化させたところ、プレシナプスエンドフェノタイプの誘導効果が3週齢から出現することを示唆する結果を得た。エンドフェノタイプの形成メカニズムを検討するため、3週前後における顆粒細胞の入出力シナプス伝達及びその修飾について詳細に検討したところ、入力シナプスにおける長期増強の誘導、出力シナプスにおけるモノアミン等の修飾作用などに変化が見られた。入力シナプスにおけるグルタミン酸受容体のサブユニット構成や発現量の変化を予想したが、現時点では明らかな変化は見られていない。3.塩素イオントランスポーターの阻害薬を用いて、より幼若な発達段階におけるGABAシナプス機能の変化の効果を検討したが、現時点では明らかな結果は得られていない。当初の計画通り、薬物投与や電気痙攣刺激などを用いて、発達期の興奮性操作の効果を検討し、臨界期と予想した24週齢の間で処置の効果が検出された。この時期に効果が検出されるかどうかが本研究の重要なポイントだったため、おおむね予定通りに進んでいると言える。効果が検出されなかった処置もあるが、本研究はモデルのスクリーニングからスタートしているため、全ての効果が検出される必要はない。