hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超分子構造を利用した高強度・高弾性率を有する新規セルロース繊維の開発

セルロースを有効利用する目的で、再生セルロースの新規調製法および高性能化について取り組んできた。特にセルロースの可溶化に関して、既存の溶媒システムを放棄し、新たにエチレンジアミン、ヒドラジンなどとチオシアン酸塩を用いる新規溶媒系の開発を行った。前年度までに見出したエチレンジアミン/チオシアン酸ナトリウム溶媒を用いて、セルロースの繊維化を行った。まず、本溶媒中に溶解したセルロース溶液が異方性(液晶性)を示すよう、セルロースの分子量、濃度を調節し、-20°Cと室温への温度循環工程を経てセルロースを溶解した。異方性発現は、昨年のレオロジー測定から得られた条件をもとに達成された。この溶液を購入した紡糸用ノズルに封入し、窒素ガスで圧力をかけながら凝固水浴中に押し出すことにより、レーヨン様のセルロース繊維を得ることに成功した。得られた繊維は、回転数が制御可能なローラーで張力をかけながら巻き取ることによって、様々な力学物性を持つセルロース繊維を得た。例えば、引っ張り強度および弾性率はそれぞれ、3g/dおよび155g/dで、既存のビスコース法から得られるレーヨン繊維と比較してほぼ同程度のものが得られた。強度のみに関しては、高強度を掲げているNMMO/水系から得られる再生セルロース繊維よりも低い結果であったが、紡糸条件を最適化することによって向上すると推定され、今後の課題として示された。得られた繊維を透過型電子顕微鏡で観察すると、表面は滑らかな円筒状で特にフィブリル化が進行している様子は無かった。また、断面は潰れたハニカム状をしており、これはノズルの形状を変えることで変更可能と考えている。以上の結果は、平成16年に行われた第227回アメリカ化学会および第53回高分子年次大会にて発表し、国際誌Polymer Journalに発表した。セルロースは再生資源、生分解性を有する高分子であり、最近明らかにされつつあるセルロースの超分子構造を考えると、新規用途としての潜在力を秘めた材料であると言える。しかし、溶融性・溶解性が極めて乏しいことから成型加工が困難であり、用途が著しく限定されてきた。溶解性、即ちセルロースの溶媒が新たに見出されれば、これらの問題解決に大きく貢献出来ると思われる。当該のこれまでの研究で、アミン/チオシアン酸塩系が、セルロースの溶媒となることが見出された。アミンは、アンモニア・ヒドラジン・エチレンジアミンなど、低級アミンのみが有効であった。また、チオシアン酸塩は、チオシアン酸ナトリウム、カリウムの2つが効果が認められたが、カリウム塩の方が、セルロースの溶解度は高かった。これは、塩のイオンサイズがセルロース溶解性の重要な因子であることを示唆している。チオシアン酸塩およびセルロースの溶解度は、湿度の影響を受けるため、購入したドライボックス中で測定した最終的にセルロースの溶解度は、偏光顕微鏡を使用して複屈折が観測されなくなった点とし、恒温槽を備えたレオメータにて粘度を測定し決定した。セルロース溶解に伴う粘度の上昇はセルロースの拡散を阻害し、溶解時間に大幅に遅延をもたらす。このことを改善するために、系に温度循環工程を与えて溶解時間の短縮を試みた。即ち、-20°Cと50°Cの低温-高温状態を系に与えることを繰り返し、溶媒分子とセルロースの分子間結合を熱力学的に有利になるよう促進させた。この現象をエンタルピー-エントロピー効果によって説明した。以上の結果、およびその一部は、平成14年に行われた第1回セルロース国際会議、第224回アメリカ化学会および国内2つの学会にて発表し、米国の科学辞典に、セルロースの節として共著で出版した。セルロースを有効利用する目的で、再生セルロースの新製法および高性能化を詳細に検討してきた。特にセルロースの可溶化に対して、既存の溶媒システムを放棄し、新たにエチレンジアミン、ヒドラジンなどとチオシアン酸塩を用いる系の開発に取り組んできた。前年度までに行ったエチレンジアミン/チオシアン酸ナトウム溶媒を用いるセルロースの溶解において、溶解機構と溶解速度の向上を検討した。溶解速度は、前述の溶媒-セルロース混合物を-20°Cと50°Cの環境に交互に繰り返しおくことで、エントロピー効果増大と、セルロース-アミン間の水素結合によるエンタルピー効果増大が協同的に働き、溶解が著しく促進することを見出した。この時のセルロースの溶解挙動をCP/MAS固体^<13>C NMRで追跡した。天然のセルロースI型を溶解に用いた場合、溶解が進行するに従いセルロースの結晶多形が変遷し、III型を経由して無定形となり、遂には溶媒和していく様子が、吸収ピークの特徴的な位置によって明らかとなった。さらに、ピラノース環4位と6位の化学シフトが溶解とともに高磁場側に移動することから、4位と6位の水酸基の環境が変化していくことが分かった。これらの水酸基は、セルロースI型においてそれぞれグリコシド結合酸素および2位の水酸基と水素結合していることが知られている。すなわち、I型のセルロースが溶解するに連れてこれらの水素結合が選択的に切断され、結晶形が崩壊し溶解していくことが明らかとなった。また、これらのセルロース溶液を購入した紡糸用ノズルを用いて水中に押し出すことにより、レーヨン様のセルロース繊維を得ることに成功した。前年度のレオロジー的性質を考慮し、異方性溶液から紡糸条件の最適化を計ることで、強度の高いセルロース繊維が得られることが期待させる。以上の結果は、平成15年に行われた第227回アメリカ化学会および国内2つの学会にて発表し、国際誌Polymer Journalに投稿し受理された。

セルロースを有効利用する目的で、再生セルロースの新規調製法および高性能化について取り組んできた。特にセルロースの可溶化に関して、既存の溶媒システムを放棄し、新たにエチレンジアミン、ヒドラジンなどとチオシアン酸塩を用いる新規溶媒系の開発を行った。前年度までに見出したエチレンジアミン/チオシアン酸ナトリウム溶媒を用いて、セルロースの繊維化を行った。まず、本溶媒中に溶解したセルロース溶液が異方性(液晶性)を示すよう、セルロースの分子量、濃度を調節し、-20°Cと室温への温度循環工程を経てセルロースを溶解した。異方性発現は、昨年のレオロジー測定から得られた条件をもとに達成された。この溶液を購入した紡糸用ノズルに封入し、窒素ガスで圧力をかけながら凝固水浴中に押し出すことにより、レーヨン様のセルロース繊維を得ることに成功した。得られた繊維は、回転数が制御可能なローラーで張力をかけながら巻き取ることによって、様々な力学物性を持つセルロース繊維を得た。例えば、引っ張り強度および弾性率はそれぞれ、3g/dおよび155g/dで、既存のビスコース法から得られるレーヨン繊維と比較してほぼ同程度のものが得られた。強度のみに関しては、高強度を掲げているNMMO/水系から得られる再生セルロース繊維よりも低い結果であったが、紡糸条件を最適化することによって向上すると推定され、今後の課題として示された。得られた繊維を透過型電子顕微鏡で観察すると、表面は滑らかな円筒状で特にフィブリル化が進行している様子は無かった。また、断面は潰れたハニカム状をしており、これはノズルの形状を変えることで変更可能と考えている。以上の結果は、平成16年に行われた第227回アメリカ化学会および第53回高分子年次大会にて発表し、国際誌Polymer Journalに発表した。
熱帯性大型底生有孔虫の産出状況から読み解く日本海の海水温上昇

石川県能登半島九十九湾で採取された柱状試料を用いて底生有孔虫群集を調査したところ,大型有孔虫Amphistegina radiataが1900年代初頭から現在まで継続的に産出することが明らかとなった.九十九湾から得られたAmphistegina radiataの初室サイズがどの世代に該当するかを調査した.無効分散であればSchizontやGamontの世代が欠如していると考えられる.その結果,九十九湾に産出するAmphistegina radiataの世代はAgamontとSchizontであり,生殖活動を行ってはいるが三形性生活環は完結していないと判断される.石川県能登半島九十九湾で採取された柱状試料を用いて底生有孔虫群集を調査したところ,大型有孔虫Amphistegina radiataが1900年代初頭から現在まで継続的に産出することが明らかとなった.九十九湾から得られたAmphistegina radiataの初室サイズがどの世代に該当するかを調査した.無効分散であればSchizontやGamontの世代が欠如していると考えられる.その結果,九十九湾に産出するAmphistegina radiataの世代はAgamontとSchizontであり,生殖活動を行ってはいるが三形性生活環は完結していないと判断される.能登半島九十九湾より産出した大型底生有孔虫Amphistegina radiateが,九十九湾で三形性の生活環を完成させているか否かを明らかにするために,初室サイズの世代毎の変化を知る必要がある.このため,断面を作成し初室サイズと殻サイズを測定した.また,その基準となるものとして,生活環を完成させていると考えられる鹿児島県喜界島で採取したA.radiataについても同様に初室サイズと殻サイズの分布を調査した.喜界島産の殻サイズは209μmから2100μmまでの幅があり,九十九湾産では247μm1119μmの幅があった.分布には顕球型,微球型と見られるピークは無かった.これは,成熟前の個体も含まれていたためである,と考えられる.一方,初室サイズに関しては,喜界島産では13.2μm101μmの幅があり,18μm20μm,50μm65μm,80μm90μm付近に三つのピークが見られた.それぞれ微球型(Agamont),顕球型(Schizont),顕球型(Gamont)に対応するものと考えられる.これに対して,九十九湾産では,9.7μm47.9μmの幅があり,20μm25μmと40μm45μm付近に二つのピークが見られた.これらは,それぞれ微球型(Agamont)と顕球型(Schizont)に対応するものと考えられる.これらの結果から,九十九湾においてAmphistegina radiateは生活環を完結しないと考えられる.すなわち,南方で形成された配偶子や接合子が海流に乗って,九十九湾にたどり着き,顕球型(Schizont)の形成までは至ったものの,顕球型(Gamont)の形成には至らなかったと考えられる.したがって,能登半島九十九湾に産出する大型底生有孔虫、Amphistegina radiataは,無効分散の結果であると判断される。熱帯性大型有孔虫は無性生殖と有性生殖を繰り返す三形性生活環を有しているが,生息不可能と思われる水温下にある能登半島沿岸で採集された個体が,どの世代のものであるかを識別する基準を作成するため,生活環が完結している沖縄で試料を採取し,薄片を作成して初室サイズを計測した.その結果,初室サイズ分布に数十ミクロンの違いのある二つのピークを見いだした.二つのピークのうち小さなピークを示す個体数が,大きなピークを示す個体数よりも多かった.このことから,大きな初室を持つ個体が,配偶子を放出する世代であり,小さな初室を持つ個体が無性生殖(細胞分裂)を繰り返す世代であると判断された.また初室の他に第2室の形態に注目することで,配偶子から生長し無性生殖を行う三つめの世代の識別も可能となった.これは,対象としている大型有孔虫Amphistegina radiateの世代識別基準を,初めて見いだしたものである.能登半島九十九湾で採取された個体について,沖縄の個体で確立した識別基準に基づいて世代決定を行った結果,九十九湾の個体は配偶子の接合によって生長した世代と,その世代が無性生殖で生み出し,さらに無性生殖を繰り返す世代しか存在しないと判断された.すなわち九十九湾には三形性の世代のうち二世代しか生息しておらず,大型有孔虫の生活環は完結していないことが明らかになった.初年度には日本海が温暖化する以前から九十九湾に大型有孔虫が生息していたことを明らかにしたが,昨年度の結果は,生息理由が無効分散の結果として夏季にのみ生息していることを明らかにし,生息域を拡大したとはいえないことが明確になった.日本海において,原生動物の無効分散を確認したのは初めてのことと思われる.熱帯性大型有孔虫Amphistegina radiataは配偶子の合体による世代,個体数を増加するための分裂を行う世代,配偶子を放出する世代の三形性の生活環を持っており,それぞれの世代間で殻の直径,最初に形成される初室の直径,産出個体数が異なっている.これらについて沖縄県で採取したA. radiataの殻の薄片を作成して詳細な測定を行い,三つの世代を区別する基準を作成した.

従来あまり注目されていなかった第二室の形態で配偶子の合体による世代を区別し,次いで初室の直径で個体数を増加するための分裂を行う世代と配偶子を放出する世代とを区別した.この区別基準は,初めて明らかにしたものである.上記の区分基準を用いて能登半島九十九湾の遺骸殻を調査した結果,配偶子の合体による世代と個体数を増加するための分裂を行う世代の2世代は確認できたが,配偶子を放出する世代は存在しないことが明らかとなった.このことは能登半島では大型有孔虫Amphistegina radiataの生活環が完結していないことを示しており,生息域を能登半島まで拡大したとはいえないことが明らかとなった.さらに,高浜原発稼働中には魚類・貝類の熱帯性生態系が認められていた島根県内浦湾では大型有孔虫殻は確認されなかった.なお,この熱帯性生態系は原発停止の数ヶ月後には消滅したとの報道がある.このように,現在日本海で産出が報告されている熱帯性大型有孔虫は,無効分散の結果日本海で認められるのであって,分布を広げているとはいえない.大型有孔虫の日本海における北限は水温情報から対馬であると判断される.以上の成果を,2012年5月23日に地球惑星科学連合2012年連合大会(千葉県幕張メッセ国際会議場)で発表し,三世代を区別する基準を明らかにしたこと,原生動物の日本海への無効分散について言及したことに大きな反響があった.大型有孔虫の三形性生活環の世代識別基準を作成し,生息可能水温よりも低くなる日本海中部沿岸域では,無効分散の結果として夏季にのみ生息することを明らかにした.日本海における原生動物を対象とした無効分散を論じることは,初めてのことと考えられる.24年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度までの成果を5月の学会で公表するとともに,英文論文を投稿する計画である.配偶子や接合子の寿命を知ることで,日本海で三形性生活環の完成している海域(生息域)はどこかを知ることが可能になると判断される.確立した世代識別法を用いて,能登半島と対馬の間の沿岸域で同様の調査を進めることで,この問題は解決できるものと考える.24年度が最終年度であるため、記入しない。
機能圧を付与したインプラント周囲の歯周靱帯様組織の構築に関する基礎的研究

本研究は生体親和性に極めて優れるハイドロキシアパタイトの歯内骨内インプラントへの応用に関する基礎実験であるが最終的には歯周靭帯(歯根膜)を有するデンタルインプラントを開発することを目標としている。そのためのまず手始めとして動物実験でインプラントを元来の歯根より突出させた状態を設定し、歯根外部のインプラントの表面ならびに周囲について病理組織学的に検討した。まず当該歯を抜歯し口腔外で根尖よりインプラント挿入のための窩を形成した。用いたインプラントはハイドロキシアパタイトの緻密体で長さ10mm、最大直径が2mm、テーパーが1/20であった。インプラント挿入後直ちに歯を再植し、1カ月間隣接歯と固定した。5カ月後、歯を周囲の組織とともに摘出し、10%ホルマリンにて固定後樹脂包埋した。切片は所定の染色を施した後、光学顕微鏡および電子顕微鏡で観察を行った。その結果、元来の歯根が周囲の骨と骨性癒着している部分は見られなかった。また、歯根外部のインプラント表面には歯根セメント質から連続する新生硬組織の形成が認められた。さらに歯根外部のインプラント周囲の線維性結合組織ではインプラント表面の新生硬組織と周囲の骨とを連絡する線維束が確認された。これらの新しい組織は病理組織学的観察により、天然歯のセメント質、歯根膜に極めて類似していることが理解された。本実験から得られた所見はある条件の下ではハイドロキシアパタイトの周囲に歯周組織が分化する可能性があることを示しており、本素材を歯内骨内インプラントに用いることにより真に歯根を延長させることができると考えられる。周囲に歯周靭帯を有するインプラントを開発することを最終目的として、動物実験を行った。用いたインプラントの素材は骨伝導能を有するハイドロキシアパタイトとし、成犬の下顎小臼歯の根分岐部よりテーパーのついた円柱状のハイドロキシアパタイトインプラントを貫通させ、その一部を周囲の歯周組織に突出させ病理組織学的観察を行った。その結果、歯根外のインプラント表面には元来の歯根から連続する硬組織の形成がみられた。また、この硬組織の周囲の一部の領域には歯周靭帯に類似したコラーゲン線維の配列も確認された。今回の実験に先立ち、成猿の歯を一旦抜歯した後同様のインプラントを根尖側より歯根に挿入し元の歯槽へ再植したところインプラントの表面、周囲に歯周靭帯様の組織を確認した標本について新生硬組織部分を透過電子顕微鏡にて観察した。その結果同部にはシャーピー線維の封入が認められ、このセメント質様の新生硬組織には咬合機能の負担能力が備わっていることがうかがえた。今後、咬合機能下でインプラント表面の新生硬組織およびその周囲組織がいかに変化してゆくか経時的にさらに詳細に観察し、また元来顎骨であった領域に突出させたインプラント周囲組織におけるアポトーシスを観察することにより同領域の組織構築がいかになされるかをより詳細に検討する予定である。周囲に歯周靭帯を有するインプラントを開発することを最終目標として、動物実験を行った。用いたインプラントの素材は骨伝導能を有するハイドロキシアパタイトとした。テーパーのついた円柱状のハイドロキシアパタイトインプラントを成犬の下顎小臼歯の根分岐部に貫通させたものおよび成猿の上下前歯の根尖部を貫通させたものを用意した。術後5カ月で歯根およびインプラントを周囲の組織とともに摘出し、歯根から突出させたハイドロキシアパタイトインプラントの表面ならびに周囲について光学顕微鏡、電子顕微鏡を用いて病理組織学的に観察した。その結果、歯根から突出させたインプラントの表面には元来の歯根セメント質から連続する新たな硬組織の形成がみられた。また、この新生硬組織の周囲には歯槽骨との間に結合組織が形成され、その一部の領域には歯周靭帯に類似したコラーゲン線維の配列も認められた。

インプラントが周囲の骨組織とアンキローシスを起こしている部位はみられなかった。特にインプラント表面の新生硬組織を透過電子顕微鏡で観察したところ、同組織にはシャーピー線維の封入が認められ、このセメント質様の新生硬組織には咬合機能の負担能力が備わっていることがうかがえた。
高速・高精度・大ストロークを有する，放電加工用５自由度制御型アクチュエータの研究

本研究では,ミリメートルオーダーのストロークを有する,高速・高精度な3自由度制御型磁気駆動アクチュエータの構成と駆動原理を検討し,大ストロークを実現する可能な磁気軸受を設計した.また,高速,高精度な位置決め・軌跡制御を実現する可能な,アクチュエータの制御系・電気系を検討し,その性能評価を行った.試作した磁気浮上アクチュエータは,1.0μm以下の位置決め分解能,2mmのフルストロークを実現した.また,スラスト方向には100Hz以上のバンド幅,ラジアル方向には50Hz程度のバンド幅を有した.また,試作アクチュエータを従来放電加工機に取り付け,放電加工システムを構築した.本研究では,ミリメートルのストロークを有する,高速・高精度な多自由度制御型磁気駆動アクチュエータの開発,およびそれを用いた放電加工の高速化,高精度化,高機能化,微細化の実現を目的としている.昨年度では,多自由度磁気駆動アクチュエータを提案・試作し,その制御系を設計した.本年度では,まず,電極の高速・高精度な位置決め,軌跡制御を実現できるアクチュエータ駆動・制御系を構築した.アクチュエータの制御は,DSP(Digital Signal Processing)によるデジタル制御で行い,サンプリング周波数は10kHzである.電極の軸方向と径方向の変位を測定する変位センサで取得したアナログ信号を16ビットのA/Dコンバータを介して,DSPボードに取り込まれ,演算処理が行われる.演算後の制御信号は14ビットのD/Aコンバータを介して,リニアアンプで増幅され,電磁石に印加される.それから,試作アクチュエータの位置決め性能の評価を行った.電極を回転させない状態で,磁気駆動アクチュエータの軸方向と径方向にそれぞれ10μmのステップ信号を与えた場合,オーバーシュートがゼロになった.このため,試作アクチュエータを用いて放電加工のとき,電極が加工物との衝突を回避することが可能となる.また,アクチュエータの軸方向と径方向には,2mmのストロークを実現した.放電加工のとき,電極を高速にジャンプさせて加工屑の排出が可能となり,微細楕円穴などの創成加工も可能となる.さらに,アクチュエータの位置決め分解能は,軸方向1μm,径方向0.75μmを,バンド幅は,軸方向101Hz,径方向55Hzを実現した.本研究では,ミリメートルのストロークを有する,高速・高精度な多自由度制御型磁気駆動アクチュエータの開発,およびそれを用いた放電加工の高速化,高精度化,高機能化,微細化の実現を目的としている.平成24年度までに,まず磁気軸受と静圧空気軸受を併用したロータの案内機構を検討し,多自由度磁気駆動アクチュエータを提案・試作した.また,アクチュエータの制御系を設計し,その位置決め性能の評価を行った.試作アクチュエータは,2mmのストローク,1μm以下の位置決め分解能,軸方向には100Hz以上,径方向には50Hz以上のバンド幅を実現した.平成25年度は,試作したアクチュエータを従来放電加工機に取り付け,加工制御システムを構築した.この制御システムでは,電極,加工物間の電圧を検出し,これが予め設定した目標値電圧となるよう,放電に適した電極と加工物間の距離を維持するために電極位置を調整する.電極,加工物間の極間電圧を加工中モニタリングし,これを増幅,フィルタリング処理する.また,穴径の補正を行うために,アクチュエータの径方向には制御目標値に追加し,電極を揺動させる.さらに,加工穴に滞留した加工屑,気泡の排出性を向上させるため,本研究では電極を加工物から一旦高速に退避させ,再度接近させるジャンプ動作を付加する.ジャンプ軌道は,電極のオーバーシュート,ジャンプ終了直後の残留振動を防止するため,三角形状の波形とした.このような加工制御システムを用いて,放電加工実験を試みた.本研究では,ミリメートルオーダーのストロークを有する,高速・高精度な3自由度制御型磁気駆動アクチュエータの構成と駆動原理を検討し,大ストロークを実現する可能な磁気軸受を設計した.また,高速,高精度な位置決め・軌跡制御を実現する可能な,アクチュエータの制御系・電気系を検討し,その性能評価を行った.試作した磁気浮上アクチュエータは,1.0μm以下の位置決め分解能,2mmのフルストロークを実現した.また,スラスト方向には100Hz以上のバンド幅,ラジアル方向には50Hz程度のバンド幅を有した.また,試作アクチュエータを従来放電加工機に取り付け,放電加工システムを構築した.本研究では従来の放電加工機に取り付け可能な,高速,高精度,大ストロークを有する磁気駆動アクチュエータを開発し,放電加工の高速化,高精度化,高機能化を目指す.このため,本年度では,まず磁気軸受と静圧空気軸受を併用したロータの案内機構を検討した.有限要素法を用いた磁場解析ソフトを用いて,ラジアル磁気軸受とスラスト磁気軸受の構造を探索して設計した.また,有限要素解析ソフトを用いて静圧空気軸受の設計を行った.それから,高速・高精度・大ストロークを有する多自由度制御型,放電加工用アクチュエータを設計して試作した.提案するアクチュエータでは,ロータの軸方向の運動は,ミリメートルオーダのストロークを実現することが可能なボイスコイルモータ型のスラスト磁気軸受より制御され,その径方向と傾き方向の運動は,ロータを支えているパーツ(可動部)に取り付けたラジアル静圧空気軸受より拘束されている.

また,ロータ及びロータを支えている可動部の軸方向と傾き方向の運動は,スラスト静圧空気軸受で拘束される.それらの径方向の運動は,大ストロークを実現することが可能なラジアル磁気軸受により制御される.ロータの軸方向と径放向の運動は,測定範囲2mm,分解能0.5μmの変位センサで測定される.試作アクチュエータの寸法は高さ151mm,幅179mm,重さ9kg程度である.最後,試作したアクチュエータの制御系を検討した.アクチュエータのコントローラには,定常誤差を取り除くための積分器と制御系を安定させるための分母2次分子2次のレギュレータを採用した.また,電磁石のバンド幅を拡大するため,PIコントローラを適用した電流フィードバックループを導入した.本研究では,ミリメートルのストロークを有する,高速・高精度な多自由度制御型磁気駆動アクチュエータの開発,およびそれを用いた放電加工の高速化,高精度化,高機能化,微細化の実現を目的としている.平成23年度には,磁気軸受と静圧空気軸受を併用したロータの案内機構を検討し,高速・高精度・大ストロークを有する多自由度制御型放電加工用アクチュエータを設計して試作した.また,試作したアクチュエータの制御系を検討した.平成24年度には,電極の高速・高精度な位置決め,軌跡制御を実現できる,試作アクチュエータ駆動・制御系を構築し,その位置決め性能の評価を行った.試作アクチュエータは,2mmのストローク,1μm以下の位置決め分解能,軸方向には101Hz,径方向には55Hzのバンド幅を実現した.そこで,本年度の研究開発はおおむね順調に進展していると考えている.本研究では,電極の位置・姿勢を高速・高精度に補正可能な,大ストローク5自由度制御型アクチュエータの研究開発を一つの目的としている.平成23年度には,磁気軸受と静圧空気軸受を併用したロータの案内機構を検討し,高速・高精度・大ストロークを有する多自由度制御型放電加工用アクチュエータを設計して試作した.また,試作したアクチュエータの制御系を検討した.そこで,本年度の研究配開発はおおむね順調に進展していると考えている.まず,多自由度制御型アクチュエータを従来放電加工機に取り付け,放電加工速度の向上への有効性の確認,ならびに,加工精度や加工表面あらさの検証を行う予定である.直径100μm以下の細穴が必要な自動車用燃料噴射ノズル,航空用タービンブレードをはじめ,医療機器,光通信機器,精密機器などにおいて,環境への配慮やエネルギー効率の向上といった高性能化のため,さらに小さく精密な微細穴が要求されている.このため,開発した多自由度制御型アクチュエータを用い,直径が100μm以下,アスペクト比が10以上の微細穴の高速・高精度な放電加工方法を検討していく.さらに,電極の多自由度制御による創成加工や,微動動作によるマイクロ加工方法を検討し,放電加工の高速化,高精度化,高機能化,微細化の実現を目指す.まず,電極の大ストロークの高速・高精度な位置決め・軌跡制御を実現できる制御系を構築する.本研究では,試作するアクチュエータはDSP(Digital Signal Processing)によるデジタル制御で行う予定である.制御プログラムはMathwork社のMATLAB/Simulinkで作成する.ロータの軸方向と径方向の変位を測定する変位センサの出力をアンプで増幅した後,16ビットのA/Dコンバータを介してDSPボードに取り込まれる.
肝細胞増殖因子による癌遺伝子ID1の発現抑制と癌細胞の不可逆的増殖停止誘導の関係

癌遺伝子ID1は、ヒト肝癌細胞株HepG2において肝細胞増殖因子HGFにより発現量が減少する。本成果により、ユビキチン転移酵素E3の構成因子Skp2のHGFによる発現減少が、ID1量を制御することを見出した。一方、Skp2によるID1量の制御はユビキチン化とは関係がなく、Skp2による転写因子Mycの活性化により転写レベルで制御されていた。また、HGF刺激によりHepG2細胞は不可逆的増殖停止に至るが、この時に発現遺伝子群が大きく変化すること、ヒストンH3K9me3の核内局在部位が変わること、その制御にH3K9メチル化酵素G9aが係わること、HGFによりG9aが増加することを見出し、Skp2/Myc/ID1が癌細胞の不可逆的増殖停止に係わる可能性を得た。ID1は、正常細胞の分化・老化阻止因子として、また、乳癌等の原因癌遺伝子として考えられているが、その発現制御機構には不明な点が多い。本研究では、肝細胞増殖因子HGFが有する肝癌細胞株HepG2の増殖抑制作用の解析により、ID1存在量のHGF依存的な減少、およびHGFの癌細胞増殖抑制作用おけるID1の重要な役割を見出した。さらに近年、HGF刺激時間依存的にHepG2細胞の増殖停止が不可逆的に変化する新しい現象を見出した。本研究は、HGFによるID1の発現抑制機構を明らかにし、癌細胞がHGFにより不可逆的増殖停止に至る機構の解明に手がかりを得ることを目的とする。平成22年度は、HepG2細胞におけるHGFによるID1の発現抑制機構の解析に取り組んだ。ID1の発現制御が転写レベルである結果を基に、転写開始点上流1.38Kbpまでの領域の転写活性をレポーターアッセイで調べた結果、この領域はHGFで発現抑制されず、むしろHGFで一過的に活性化されることが分かった。この1.38Kbpの領域には、乳癌細胞でID1の発現抑制を担う領域が含まれることから、HepG2細胞のID1遺伝子制御は、乳癌細胞の制御とは異なることが示された。次に、この1.38KbpにID1遺伝子の5'非翻訳領域を付加したところ、活性が1/10以下に抑制された。この5'非翻訳領域にはE-box様配列が存在したことから、ID1の発現抑制にE-boxタンパク質が係わることが示唆された。一方、この5'非翻訳領域による転写抑制はHGFの有無で変化しなかったことから、HGF応答性の制御部位が他に存在する可能性が考えられた。これらに加え、培養細胞の結果を個体レベルに展開する基礎として、ヌードマウスでのHepG2細胞による癌形成を試みたところ、炎症による癌の退縮が生じた。今後、SCIDマウスに変更して研究を進める計画である。ID1は、正常細胞の分化・老化阻止因子、あるいは乳癌等の原因癌遺伝子と考えられるが、その発現制御機構には不明な点が多い。本研究における、肝癌細胞株HepG2でのHGF依存的なのID1量の減少、および、その後の不可逆的細胞増殖停止への移行の発見を基に、本研究はID1の発現制御機構を明らかにし、HGFにより癌細胞が不可逆的増殖停止に至る機構との関係に手がかりを得ることを目的とする。平成23年度においては、以下4項目について結果を得た。1.HepG2細胞においてHGF依存的な発現量減少を見出していたプロテアソーム構成因子Skp2が、タンパク質分解の制御とは別に、転写因子Mycの活性を上昇させること、さらに、Skp2の過剰発現がp16Ink4aの遺伝子プロモーターを抑制することを見出した。これらにより、Skp2によるMyc活性の制御が、p16発現抑制を担うID1の発現制御に係わる可能性を得た。2.HGFによるID1発現量減少において、MEK-ERKの強活性化が「必要条件」となっているが、MEK活性化だけではp16の発現が上昇しなかったことから、MEK-ERKの強活性化は「十分条件ではない」ことが明らかとなった。3.HGFによるHepG2細胞の不可逆的増殖停止時におけるエビゲノム状態を調べた結果、ゲノムからの転写不活性化に係わるピストンH3K9me3の核内局在が大きく変化することを見出した。4.培養細胞の結果を個体に展開する基礎として、SCIDマウスにHepG2細胞を移植したところ、再現性良く癌が形成された。形成された癌に対しコラーゲンマトリゲル除放剤(製品名MedGel)によりHGFを投与したが、癌の増殖抑制は見られなかった。

この際のマウス血中のHGF濃度から、除放剤からのHGF放出不良が原因であると考えられ、個体における癌へのHGF適用のために新たな投与手法開発が必要となった。ID1は乳癌などに係わる癌遺伝子であるが、その発現制御には不明点が多い。本研究では、肝癌細胞株HepG2におけるHGFによるID1の発現量減少が、ユビキチン転移酵素E3の構成因子Skp2によるユビキチン非依存的なMyc転写活性の制御による可能性、および転写抑制に係わるヒストンH3K9me3のHGFによる状態変化と係わる可能性を得た。これらを基に下記項目について結果を得た。1. HGF非存在下においてSkp2またはMycのノックダウンを行い、これらがID1発現を制御することを明らかにした。2. HGF刺激細胞ではp16プロモーターが活性化するが、Skp2過剰発現がこれを抑制し、この抑制をID1ノックダウンが回復させた。3. Skp2過剰発現がMyc活性を上昇させることから(H23年度実績)、1,2の結果より、Skp2はMyc活性の制御によりID1発現を正に制御することを明らかにした。4.ヒストンH3K9メチル化酵素G9aを薬剤で特異的に阻害したところ、HGF刺激48時間以後のp16発現上昇の抑制および細胞増殖停止の解除が見られたことから、HGF刺激48時間以後の細胞変化にG9aが係わることが分かった。5.増殖状態が異なるHepG2細胞間の遺伝子発現をマイクロアレイで比較した結果、増殖中と不可逆的増殖停止前の細胞間では発現遺伝子は近いが、それらと不可逆的増殖停止した細胞間では有為に異なっていた。今後の詳細な解析により癌細胞が不可逆的増殖停止に至る機構解明が期待できる。6. HGF刺激48時間以後に変化するヒストンH3K9me3の特異的抗体によるChIP-Seq解析を行ったところ、増殖中と不可逆的増殖停止した細胞間で小差はあるものの、統計学的有為な違いがあるゲノム部位は見つからなかった。この原因の1つとしてシーケンスのリード数不足が考えられたため解析の継続が必要となった。H23年度交付申請書に記載の4項目の内、2項目((1)(4))について結論を得ており、1項目((1))は試料調製が完了し解析が進行中、残る1項目は(2)の結果を得て展開する研究内容であることから、おおむね当初の予定通りに進展していると言える。24年度が最終年度であるため、記入しない。H24年度の研究においては、マイクロアレイ実験およびChIP on Chip実験といった特別な技術および機器を使用する実験を行う必要があるため、これらを速やかに遂行することを目的として、実験に習熟した外部機関との共同研究を進めている。また、得られた結果からバイオインフォマティクスによる解析を進めるため、H24年度より共同研究者を加えた。
対内的機能に焦点を当てた終末期がん患者の家族機能に関する研究

終末期がん患者の家族機能評価を作成することを目的に、終末期がん患者を抱える家族、10人へインタビューを行った。インタビュー内容の逐語録を作成し、類似する内容を集め整理し、カテゴリーを抽出した。さらに文献検討等から項目を追加し、30項目のアイテムプールを作成した。その後、終末期看護や家族看護に精通するエキスパートナースや研究者3名に対し、尺度原案の適切性を問う質問紙調査を実施し、適切性が確保できなかった項目の修正や削除を行い、最終的に27項目の家族機能評価尺度原案修正版が完成した。今後、妥当性や信頼性の検証を行っていく予定である。本研究の目的は、終末期がん患者の家族がより良い最期を向かえ、家族が成長へと向かうような看護ケアを提供するために有用となる評価尺度を作成することである。それを達成するため本年度は、1)国内外で発表されている終末期患者、がん患者、家族機能に関する文献の検討、2)文献検討した内容を基にしたインタビューガイドの作成、3)病院に入院している終末期がん患者の家族を対象とした面接調査を計画した。実施した内容は以下の通りである。1)終末期患者・がん患者・家族機能に関する文献検討海外では、家族機能に関する研究が多くされており、家族機能の関連要因等を明らかにしたものや、家族の適応を促進するための治療介入プログラムの構築などが見られる。国内では、家族機能の研究はほとんど無いが、家族を対象とした研究は近年増加傾向にある。とくに、近年では家族の相互作用、家族の絆、家族のゆらぎ等、家族員間の関係に焦点を当てた研究が見られ、苦悩を抱えながらも家族は互いを支えあい、絆を深めていることがわかった。また、家族員間のコミュニケーション状況が家族の健康に大きな影響を与える可能性が高いことがわかった。2)インタビューガイドの作成文献検討の結果を基にインタビューガイドを作成した。終末期看護領域の学識研究者、終末期看護のエキスパートナースの意見を基にインタビューガイドを完成した。しかし、本年度は終末期がん患者の家族を対象とした面接調査は実施にいたらなかった。3)オーストラリアでの情報収集家族看護・終末期看護の理解を深め研究に活かすために、2011年3月オーストラリアの病院、老人ホーム、大学を視察し、関係者から家族ケア、終末期ケアについて情報収集と意見交換を行った次年度の課題は、インタビューガイドを用いた面接調査の実施と尺度原案を作成することである。それを達成するため本年度は、1)病院に入院している終末期がん患者の家族を対象とし半構成的インタビューを実施すること、2)逐語録より類似する内容を集めてコード化し、さらに抽象度を上げてカテゴリを抽出すること、3)データから抽出されたカテゴリに基づき、家族機能評価尺度(原案)を作成することを目標とした。1)病院に入院している終末期がん患者の家族を対象とした半構成的インタビューの実施近畿県内の病院に入院している終末期がん患者の家族6名に対し、インタビューガイドに基づいた半構成的インタビューを実施した。インタビューを20名の対象に実施することを目標としているが、目標には届いておらず、来年度も引き続きインタビュー調査を実施する予定である。2)逐語録より類似する内容を集めてカテゴリを抽出する6名に実施したインタビュー内容の逐語録を作成した。現在、類似する内容をまとめカテゴリ化を進めている段階である。来年度、引き続きインタビュー調査を実施し、カテゴリの抽出作業を進めていく予定である。3)データから抽出されたカテゴリに基づき家族機能評価尺度(原案)を作成するインタビュー数が少なく、本年度内に家族機能評価尺度(原案)を作成するに至らなかった。来年度、引き続きインタビュー調査を実施し、家族機能評価尺度(原案)を作成する予定である。本研究の目的は、終末期がん患者の家族がより良い最期を迎え、家族が成長へと向かうような看護ケアを提供するために有用となる評価尺度を作成することである。それを達成するため、本年度は以下を目標として挙げた。1)データの分析:逐語録より類似する内容を集めてコード化し、さらに抽象度を上げてカテゴリーを抽出する。2)尺度原案の作成:データから抽出されたカテゴリーに基づき、家族機能評価尺度(原案)を作成する。3)尺度の妥当性の検討:主に、終末期看護および家族看護に精通する研究者等に対し、尺度原案の適性性を問う質問紙調査を実施し、内的妥当性・表面妥当性を検討する。昨年度に加え、2家族へのインタビューを行い、合計10家族のインタビュー結果を得た。逐語録を作成し、類似する内容を集め、さらに抽象度を上げてカテゴリーの抽出作業を実施した。

終末期看護に精通するエキスパートナース、質的研究に精通している研究者に分析内容についてスーパービジョンを受け、修正している段階である。それを基に、次年度は家族機能評価尺度の作成に向け取り組んでいく予定である。本研究の目的は、終末期がん患者の家族がより良い最期を向かえ、家族が成長へと向かうような看護ケアを提供するために有用となる評価尺度を作成することである。それを達成するため本年度は、1)終末期がん患者の家族へのインタビューの実施。2)対象者の許可を得てインタビュー場面を録音し、逐語録を作成する。逐語録より類似する内容を集めてコード化し、さらに抽象度を上げてカテゴリを抽出する。3)データから抽出されたカテゴリに基づき、家族機能評価尺度(原案)を作成することを目標とした。現在、計8名の家族へインタビューを実施、逐語録より類似する内容を集めてコード化し、さらに抽象度を上げてカテゴリの抽出作業を行っている段階である。家族機能評価尺度(原案)の作成には至っておらず、来年度は、家族機能評価尺度の作成に向け取り組んでいく予定である。本研究の目的は、終末期がん患者の家族がより良い最期を迎え、家族が成長へと向かうような看護を提供するために有用となる評価尺度を作成することである。それを達成するために本年度は以下の目標を挙げた。1)データの分析:家族機能評価尺度(原案)を、主に終末期看護および家族看護に精通する研究者に対し、尺度の適切性を問う質問紙調査を実施し、内容妥当性・表面妥当性を検討する。その後、構成概念妥当性や信頼性を検討する。2)報告書の作成10家族へのインタビュー結果を逐語録に起こし、類似する記述内容を集め整理し、家族機能に関する25項目を抽出した。次に、文献検討や他の研究者とのブレインストーミングにより5項目追加し、合計30項目のアイテムプールを作成した。その後、項目間の重複や表現等について再度検討、修正し、最終的に28項目の家族機能評価尺度の原案を作成した。終末期看護、家族看護に精通するエキスパートナース、研究者計3名に対して尺度原案の適切性を問う質問紙調査を実施した。適切性が確保されなかった項目の修正や削除を行った結果、合計27項目の家族機能評価尺度原案修正版が完成した。しかし、家族機能評価尺度原案修正版の妥当性・信頼性の検証には至っておらず、今後、取り組んでいく予定である。26年度が最終年度であるため、記入しない。終末期看護26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度、終末期がん患者の家族を対象に面接調査を実施し、家族機能評価尺度(原案)を作成することを目標としていたが、面接調査が途中であり家族機能評価尺度(原案)の作成にまで至らなかった。身体的・精神的負担が大きいであろう終末期がん患者の家族を対象としていること、また家族のプライベートな内容を含む質問であること等の理由により、研究に参加していただくことが難しい状況がある。そのため、来年度は、協力施設を増やし参加協力の依頼を行っていく必要があると考えている。当初の計画より遅れている理由として、以下の点が挙げられる。1)インタビュー調査に時間がかかったこと。
成熟市場における新規参入ブランドの属性削減および属性価値低減の効果

本研究の目的は、成熟市場に新規に導入された製品やサービスにおける既存属性削減、および既存属性が提供する便益水準の低減が消費者の選好に与える影響を明らかにすることである。本研究では、先行研究のレビューを行い、その結果にもとづいて、「削減属性の重要性」、「既存の製品またはサービスの複雑性」、「選択肢の数」といった要因に関する仮説を構築し、実験によってそれらの検証を行った。本研究の目的は、新規に市場導入されたブランドにおける属性削減および属性価値の低減の効果を明らかにすることである。属性削減とは、-例えば当初多種多様な属性の追加が見られた携帯電話市場において、近年、通話機能とメール機能以外の諸機能(既存属性)を排除した「シンプルな」機種が導入されているように-あるカテゴリーにおける既存属性が新規に市場導入されたブランドに付与されないことを指す。属性価値の低減とは、あるカテゴリーにおける既存属性の価値水準が新規のブランドにおいて低減していることを意味する。こういった現象は、成熟市場においてしばしば観察される現象であるが、マーケティング研究においてその効果が検証されたことはほとんどない。本年度は、本研究の理論的基礎を提供するべく、先行研究のレビューを行った。属性削減および属性価値低減の効果に直接的に関係する先行研究はきわめて少ない。そこで、消費者のブランド選好、ブランド選択、構造整列理論、「市場の効率性(market efficiency)」などをキーワードとして先行研究を中心にレビューを行った。この成果の一部は、論文『イノベーションおよび革新性をめぐる実体論と関係論-採用研究の系譜と展望-』にまとめた。次に、理論仮説の構築を行った。「研究目的」に記載した基本的な仮説(新規ブランドにおける属性削減の有無と当該ブランドに対する消費者の評価との関係についての仮説)に加え、いくつかの新たな仮説(モデレータ変数として製品の複雑性を組み入れたものなど)を構築した。また、次年度に実施予定の実験の準備として、小規模な予備的実験を行い、構築した仮説の一部の検証を行った。来年度、この結果を踏まえて再度仮説を見直し、修正、追加、削減を行ったうえで、それを検証するべく本格的な実験を実施する予定である。本年度は、前年度に設定した理論仮説(新規ブランドにおける属性削減の有無と当該ブランドに対する消費者の評価との関係についての仮説)を検証するべく、実験を実施し、データの収集、集計、分析を行った。当初の予測どおり、一部の理論仮説はデータによって支持されたが、一方で、一部の仮説については予測どおりの結果を得ることができなかった。来年度、この結果を踏まえて部分的に仮説を見直し、修正、追加、削減を行ったうえで、それを検証するべく再度必要な実験を実施する予定である。また、本年度においても先行研究のレビューを継続した。前年度から本年度にかけてのレビューを踏まえ、当該テーマについての新たな理論的整理を行うことができた。この結果は、論文「マーケティングにおける製品またはサービスの「革新性」概念-「差異」としての革新性-」にまとめた。本年度は、前年度までの研究成果のうち、特に理論的整理の結果をまとめ、書籍(秋本昌士(2012),『イノベーションの消費者行動』,成文堂)にて公表した。上記著作では、消費者情報処理パラダイムにもとづくイノベーション理解のための視座を提示し、新旧市場提供物間の「差異」の形式(例えば、属性削減による差異、便益低減による差異など)と消費者の相対的情報処理との関係について論じた。また、本年度、前年度の予備的実験の結果にもとづいて、仮説の再構築、およびその検証のための実験を行った。この実験では、「属性の重要性」、「既存の製品またはサービスの複雑性」といった変数が属性削減の効果に与える影響などを検証した。その成果については、今後、論文としてまとめ、学術誌などに投稿する予定である。
キラル硫黄原子を不斉配位子とする遷移金属による触媒的不斉合成

キラル硫黄化合物を不斉源とする不斉合成がその効率の高さから広く知られているが、これを遷移金属触媒反応に利用した例は極めて少ない。特に触媒的不斉合成において、キラル硫黄グループを唯一のキラル配位子とする例は殆んどない。そこで、キラルスルフィニル基を唯一の不斉源とする不斉配位子の開発を目的に、種々のキラルスルホキシド類を合成し、その不斉触媒反応への適用を調べた。併せて、キラルスルフィニル基の遷移金属触媒への関わりについて検討した。1.キラルスルフィニル基を有するアミン類として、β-aminoethyl sulfoxide類、およびo-(dialkylamino)phenyl sulfoxideを合成し、これを不斉配位子とする新たな不斉炭素-炭素結合形成反応を行い、これらのsulfoxideが不斉配位子として機能することを認め、顕著な溶媒効果があることがわかった。2.キラルスルフィニル基を有するホスフィン類を合成し、その不斉配位子としての影響を調べた。キラルo-(diphenylphodphinsmido)phenyl sulfoxideを合成し、その不斉配位子としての効果を調べたところ、高いエナンチオ選択性で不斉炭素-炭素結合形成反応を行うことを認めた。3.キラルスルフィニル基を有するホスフィンアミド類を合成し、その不斉配位子としての影響を調べた。キラルo-(diphenylphosphinamido)phenyl sulfoxideを合成し、その不斉配位子としての効果を調べたところ、不斉触媒反応に有効であることを認めた。4.上記の各反応の立体化学を基礎に、各反応の不斉誘起機構を確立した。以上のように合成した各キラルスルフィニル体を不斉配位子として、その他の触媒反応(例えば、Lewis酸触媒反応)へ今後応用する計画である。
神経回路網形成のための細胞結合タンパク因子

神経系におけるシナプス形成のメカニスムを探るためには、神経細胞をつなぎとめる細胞結合分子の本体を明らかにすること必要である。N-カドヘリンは神経系に分布する細胞結合因子で、その発現パターンが発生とともに変化する。この分子の機能を以下のように研究した。1.14日目ニワトリ胚の小脳細胞を単層培養すると、細胞集合塊と分散する細胞との二群に分かれる。このような培養に、N-カドヘリンに対する坑体を加えると、集合塊における細胞の結合がゆるみこれも分散してしまう。同じ培養をアストログリアのマーカーであるGFAPの抗体で染めると、集合塊の細胞だけが反応することがわかった。このような観察から、分化が進んだ神経系ではグリア系の細胞がとくにN-カドヘリンを発現していることが示唆された。N-カドヘリンが神経組織の形成に実際どのような役割を果たしているかを探るため神経組織の器官培養を行い、N-カドヘリン抗体の効果を調べた。小脳は器官培養系では生存しにくいことがわかり、他の組織を調べた結果、網膜がこのアッセイには適していることがわかった。ニワトリ5日目胚の網膜は、N-カドヘリン抗体下で培養すると完全に分散してしまう。6日目以後からは抗体に抵抗性を示すようになるが、外見は異常な形態になる。現在、このような抗体処理網膜の組織標本を作成し、その観察の結果から、N-カドヘリンの役割を推察する研究が進行中である。2.これまでニワトリN-カドヘリンの研究を行ってきたが、遺伝的解析の容易なマウスを用いての研究を可能にするため、ニワトリN-カドヘリンCDNAがマウスDNAとハイブリダイズするかどうかを調べた。その結果、マウスにも同様な遺伝子が存在することが確かめられ、次期にはマウスのN-カドヘリンの解析が可能になった。
筋萎縮性側索硬化症の病態とストレス顆粒との関連性の解明と、新規の病因遺伝子の探索

筋萎縮性側索硬化症(ALS)の病態とストレス顆粒(stress granule: SG)の形成との関連性の解明,およびALSの新規の病因遺伝子の同定を目指した研究に取り組んだ.多因子疾患としてのALSの側面から,網羅的exome解析からALSの病因遺伝子上に複数のレアバリアントを持つ症例が見られることに着目し,臨床病型を修飾する可能性について検討した.ALSの病因遺伝子における,既知の病原性変異として報告のあるバリアントおよびdeleterious (機能予測から有害)と考えられるレアバリアント(アレル頻度1%未満)を解析対象とした.その結果,レアバリアントを複数もつ症例では1個の症例よりも発症年齢が有意に早い(p=0.0002)ことを日本人ALS集団で示した.さらに既知の病原性変異を含む症例を除いた解析でも,レアバリアントの重複症例で発症年齢が早期化することを初めて確認した(p=0.0014, Wilcoxon rank sum test).病原性変異が同定されないALSに多因子遺伝が関与する可能性を示した(論文1).ALSの病態とSGの過剰形成との関連性の解明のため,SG形成に関わる疾患感受性候補遺伝子の抽出と,機能解析実験の対象とする遺伝子とレアバリアントの絞り込みを進めた.ALSの病態に関連する遺伝子とそのレアバリアントを複数同定しており病原性についての検討を進めている.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。FALS症例では,HNRNPA1,TBK1,VCPの各遺伝子の新規変異を同定した.臨床病型の検討に加え,変異の健常対照例での頻度,変異の部位,機能予測による変異の有害性の評価,培養細胞を用いた機能解析実験での病原性の評価を検討し,いずれも病原性変異の可能性が高いと考えられた.特にHNRNPA1の新規変異から,核局在シグナルの機能とALSの病態に関わるSGの形成との関連を明らかにした(Naruse H, et al. Neurobiol Aging. 2018;61:255).SALS症例では,SALSの12例(3%)に病原性変異を検出した.欧米の大規模exome関連解析により,LoF (機能喪失型)バリアントとSALS症例との関連が見出されたNEK1, TBK1遺伝子に着目した.日本人のSALS症例でも同様に関連が見られるかを検討し,SALS群で健常対照群よりも有意に多くのNEK1遺伝子のLoFバリアントが検出された.ALSの病因遺伝子上の複数のバリアントが臨床病型を修飾するかをexome解析データから検討した.ALSの病因遺伝子(17個)の,病原性変異と考えられるバリアントおよびdeleteriousと考えられる稀なバリアントは,FALS症例の56例(64.4%),SALS症例の78例(20.7%)に検出された.FALSの7例,SALSの6例で稀なバリアントが2個以上検出され,これらの症例の臨床病型についてまとめた.筋萎縮性側索硬化症(ALS)の病態とストレス顆粒(stress granule: SG)の形成との関連性の解明,およびALSの新規の病因遺伝子の同定の研究を進めた.さらにexome解析を含む網羅的ゲノム解析を孤発性ALSについても併せて実施し,孤発性ALSで特定遺伝子の機能喪失型バリアントが多く見られること,病因遺伝子の稀なバリアントの重複と臨床病型との関連について,日本人ALS集団で初めて示した.以上のように,ALSの病因遺伝子の同定からALSの病態の解明に向けた研究が進展しており,今後はSGの形成に関わる新規の病因遺伝子の同定など,更なるALSの病態の解明が期待される.筋萎縮性側索硬化症(ALS)の病態とストレス顆粒(stress granule: SG)の形成との関連性の解明,およびALSの新規の病因遺伝子の同定を目指した研究に取り組んだ.多因子疾患としてのALSの側面から,網羅的exome解析からALSの病因遺伝子上に複数のレアバリアントを持つ症例が見られることに着目し,臨床病型を修飾する可能性について検討した.ALSの病因遺伝子における,既知の病原性変異として報告のあるバリアントおよびdeleterious (機能予測から有害)と考えられるレアバリアント(アレル頻度1%未満)を解析対象とした.その結果,レアバリアントを複数もつ症例では1個の症例よりも発症年齢が有意に早い(p=0.0002)ことを日本人ALS集団で示した.さらに既知の病原性変異を含む症例を除いた解析でも,レアバリアントの重複症例で発症年齢が早期化することを初めて確認した(p=0.0014, Wilcoxon rank sum test).病原性変異が同定されないALSに多因子遺伝が関与する可能性を示した(論文1).ALSの病態とSGの過剰形成との関連性の解明のため,SG形成に関わる疾患感受性候補遺伝子の抽出と,機能解析実験の対象とする遺伝子とレアバリアントの絞り込みを進めた.ALSの病態に関連する遺伝子とそのレアバリアントを複数同定しており病原性についての検討を進めている.筋萎縮性側索硬化症(ALS)の病態とストレス顆粒(stress granule: SG)の形成との関連性の解明,およびALSの新規の病因遺伝子の同定のための研究を継続する.ALSの新規の病因遺伝子の同定のため,ALS症例の収集に努める.同時に,87例の家族性ALS (FALS)症例(家系発端者)と377例の孤発性ALS (SALS)症例のexome解析データを活用して,ALSの疾患関連遺伝子のバリアントについて検討する.今回網羅的exome解析により得られた情報を用いて,ALSの病因遺伝子上の複数のバリアントが臨床病型を修飾するかどうかの検討を行った.