hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
形態形成機構の基本原理の解明を目指した,ニワトリに内耳の発生機構の解析

●ニワトリ胚内耳原基への遺伝子導入法の開発細胞トレーシングのためにGFP遺伝子を内耳原基である耳胞へ導入する必要がある.このため局所導入エレクトロポレーションを応用し,耳胞へGFP遺伝子を導入した.その結果,継時的に蛍光を観察することに成功した.さらにエレクトロポレーションの条件を検討し,導入効率は約20%程までに高まった.トレーシングには十分な値である.●耳胞(蝸牛)の発生運命系譜の解明蛍光色素の注入による細胞系譜のトレースを行った結果,予定リンパ管領域は,過去の報告より広いことが明らかになった.今後解析を進めることで,さらに詳しい細胞系譜が書けると期待できる.●長期間のトレース一般にエレクトロポレーションには一過性の発現ベクターが用いられるが,本課題の目的には,より長期間にわたって導入遺伝子の発現が持続する系が必要である.そこで,次の二つの改良を行った.一つは,導入するGFP自体の細胞に対する毒性を下げることで,汎用されるEGFPの代わりに,ウミシイタケ由来のphrGFPを用いた.第2はベクターの変更である.プラスミドベクターに換えて,ニワトリレトロウィルスベクターにphrGFPを組み込み,エレクトロポレーションすることにした.これらにより,長期間にわたり安定したGFPの発現を観察し続けることが出来るようになった.現時点で,導入後最長7日後までGFPの蛍光が観察できている.●ニワトリ胚内耳原基への遺伝子導入法の開発細胞トレーシングのためにGFP遺伝子を内耳原基である耳胞へ導入する必要がある.このため局所導入エレクトロポレーションを応用し,耳胞へGFP遺伝子を導入した.その結果,継時的に蛍光を観察することに成功した.さらにエレクトロポレーションの条件を検討し,導入効率は約20%程までに高まった.トレーシングには十分な値である.●耳胞(蝸牛)の発生運命系譜の解明蛍光色素の注入による細胞系譜のトレースを行った結果,予定リンパ管領域は,過去の報告より広いことが明らかになった.今後解析を進めることで,さらに詳しい細胞系譜が書けると期待できる.●長期間のトレース一般にエレクトロポレーションには一過性の発現ベクターが用いられるが,本課題の目的には,より長期間にわたって導入遺伝子の発現が持続する系が必要である.そこで,次の二つの改良を行った.一つは,導入するGFP自体の細胞に対する毒性を下げることで,汎用されるEGFPの代わりに,ウミシイタケ由来のphrGFPを用いた.第2はベクターの変更である.プラスミドベクターに換えて,ニワトリレトロウィルスベクターにphrGFPを組み込み,エレクトロポレーションすることにした.これらにより,長期間にわたり安定したGFPの発現を観察し続けることが出来るようになった.現時点で,導入後最長7日後までGFPの蛍光が観察できている.
DMAHP/Six5遺伝子の機能と筋緊張性ジストロフィーへの関与

DMAHP/Six5遺伝子が筋緊張性ジストロフィー(DM)の発症にいかに関与するのかを分子レベルで明らかにすることを最終目的として、次の点を明確にした。(1)骨格筋、心筋、マウス胚でのSix5の転写開始点を同定し、各組織に共通の開始点2箇所と初期胚(E11)特異的な開始点を明らかにした。これらの開始点はいずれもCTGリピートの下流であり、転写されたmRNA中のCUGリピートによる、スプライシングや翻訳の異常によって、DMの発症が起こり可能性を排除した。(2)P19細胞における転写制御エレメントを解析し、3箇所のSp1/Sp3が正の制御エレメントであること、ほかに2箇所の負の制御エレメントが存在し、そのうち1箇所は特異的な因子が結合することを見出した。(3)DMAHP/Six5遺伝子産物によって制御される標的遺伝子群の同定のため、強力な転写活性化ドメインVP16および転写抑制化ドメインEngを融合させた活性化型Six5および抑制化型Six5を作成した。活性化型Six5はよく機能したが、抑制化型は、期待した効果がみられなかった。現在、活性化型Six5をアデノウイルスに組み込み、P19細胞やC2C12細胞に導入した結果誘導がみられる遺伝子をマイクロアレーにて同定している。(4)Six1、Six4の標的遺伝子として同定されたMyogeninプロモーターはSix5によっても活性化される。SixのコアクチベーターEyaのうちEya3とSix5の組み合わせが、Myogeninプロモーターをもっとも効率よく活性化した。このことは、Six5の発現低下により転写コアクチベーターEyaとの共同作用が減弱し、Myogeninの発現低下を来した結果筋肉の未成熟が起きるというDMの新たな発症機序の可能性を示唆するものである。筋緊張性ジストロフィーの原因となるCTGリピート下流に存在するホメオボックス遺伝子DMAHP/Six5の病因へのかかわりを明確にするために、病変が観察される組織である骨格筋、心筋およびマウス胚において、マウスDMAHP/Six5転写開始点を決定した。初期胚(E11)特異的な最も下流に存在する開始点1箇所と各組織に共通な2箇所の開始点を同定した。これらの転写開始点はいずれも筋緊張性ジストロフィーの原因となるCTGリピートの位置よりも下流に存在するので、CUGリピート配列がDMAHPmRNAに含まれた結果スプライシングの異常を起こしたり、ポリグルタミン等を含む異常蛋白の翻訳が病因に関与する可能性が排除された。プロモーター領域の転写制御エレメントを、本遺伝子が効率良く転写されているP19EC細胞への一過性形質転換法にて解析した。3箇所の正の制御エレメントは、いずれもSp1/Sp3結合エレメントであり、2箇所の負の制御エレメントのうち、1箇所には新たな特異的な因子の結合が見い出された。これら転写開始点と転写制御エレメントはヒトとマウスとの間でよく保存されているので、ヒトの筋緊張性ジストロフィーの病態解明にマウス遺伝子を用いることの有効性が明かとなった。現在、DMAHP/Six5の標的遺伝子を明らかにするために、VP16や既知の転写抑制ドメインを有する蛋白質との融合Six5遺伝子を作成し、その過剰発現によって発現変動が観察される遺伝子の同定を進めている。DMAHP/Six5遺伝子が筋緊張性ジストロフィー(DM)の発症にいかに関与するのかを分子レベルで明らかにすることを最終目標として、次の点を明確にした。(1)骨格筋、心筋、マウス胚でのSix5の転写開始点を同定し、各組織に共通の転写開始点2箇所と初期胚(E11)特異的な開始点を明らかにした。

これらの開始点はいずれもCTGリピートの下流であり、転写されたmRNA中のCUGリピートによるスプライシングや翻訳の異常によって、DMの発症がおこる可能性が排除された。(2)P19細胞におけるDMAHP/Six5遺伝子の転写制御エレメントを解析し、3箇所のSp1/Sp3が正の制御エレメントであること、他に2箇所の負の制御エレメントが存在し、そのうちの1箇所には特異的な因子が結合することを見い出した。(3)DMAHP/Six5遺伝子産物によって制御される標的遺伝子群の同定のため、強力な転写活性化ドメインVP16および転写抑制化ドメインEngを融合させた活性化型Six5および抑制化型Six5を作成した。活性化型Six5はよく機能したが抑制化型は、期待した効果がみられなかった。現在、活性化型Six5をアデノウイルスに組み込み、P19細胞やC2C12細胞に感染させた結果誘導が見られる遺伝子をマイクロアレーにて同定している。(4)Six1、Six4の標的遺伝子として同定されたMyogeninプロモーターはSix5によっても活性化される。SixのコアクチベータEyaのうちEya3とSix5の組み合わせが、Myogeninプロモーターを最も効率良く活性化した。このことは、Six5の発現低下により転写コアクチベータEyaとの共同作用が減弱し、Myogeninの発現低下をきたした結果筋肉の未成熟がおきるというDMの新たな発症機序の可能性を示唆するものである。
生細胞内のグアニン四重鎖を可視化するライトアップ型リガンドの創製

グアニン四重鎖(以下G4)は、グアニンが豊富な核酸の1本鎖領域で可逆的に形成される核酸の高次構造である。近年、DNAの複製、遺伝子の転写調節などの生命現象を直接的に制御することが報告されている。また、がんなどの難治生疾患の分子標的としての研究も精力的に行われている。現在、G4を介した生命現象を明らかにするために、生細胞内でのG4形成の直接的な可視化に関して、精力的に研究展開されている。本研究では生細胞内でのG4形成を、リガンドを用いて直接可視化することを計画した。特に、G4構造を形成したときに相互作用し、同時に蛍光を発するライトアップ型リガンドの創製を目的とした。これまでに我々は、G4と選択的かつ強力に相互作用する大環状ヘキサオキサゾール化合物(以下6OTD)の創製を報告し、そのG4に対する相互作用様式も明らかにしている。そこでこれらの知見を基に、6OTDの側鎖にG4との会合により蛍光特性が変化する置換基候補としてナフチル基を設計し、これを導入した化合物の合成を行った。その結果、当該リガンドは、G4形成配列と選択的に相互作用し、かつその構造を安定化すること、また相互作用することで蛍光特性が大きく変化することがわかった。この蛍光特性の変化は、核酸との相互作用による疎水場効果によることもわかった。そこで、本結果をもとに、新たにナフチル基に電子求引基、電子供与基を置換したリガンドを系統的に合成した。その結果、その中の一つの化合物に、G4と相互作用することで蛍光を発するライトアップ型の特性を有するリガンドを見出すことができた。グアニン四重鎖(以下G4)は、グアニンが豊富な核酸の1本鎖領域で可逆的に形成される核酸の高次構造の1つである。G4を形成し得るDNA配列は、テロメア領域や、がん関連遺伝子(c-myc, c-kit等)のプロモーター領域を中心に、数万種見いだされている。近年G4形成がDNAの複製、遺伝子の転写調節などの生命現象を直接的に制御することが多数報告されている。一方、これまでに生細胞内でのG4形成を直接確認した例はなく、G4を介した生命現象は、現在in vitroでの観察にとどまっている。そこで本研究では、生細胞内でのG4形成を明らかにするために、G4構造を形成したときにこれと相互作用し、同時に蛍光を発するリガンド(ライトアップ型リガンド)の創製を目的とした。これまでにG4と選択的かつ強力に相互作用する化合物(大環状ヘキサオキサゾール、以下6OTD)の創製を報告している。また6OTDのG4に対する相互作用様式も明らかにしている。これらの知見を基に、6OTDの側鎖に励起会合により蛍光を発する置換基(ピレン)を導入した化合物を、ライトアップ型リガンドとして設計し、その合成を行った。リシン由来の側鎖を有する6OTD誘導体L2H2-6OTDを合成し、側鎖末端のアミノ基にピレンをアミド化反応を介して導入し、目的とするリガンドを得ることに成功した。現在、合成した化合物のG4形成能、安定化能、蛍光特性等の物性について調査をしている。本年度、設計を行った側鎖にピレンを導入した6OTDリガンドを計画通り合成することができた。合成した化合物は、G4と相互作用し、その複合体を安定化することがわかった。現在合成したリガンドの、G4形成時と非形成時とでの蛍光特性の変化について、測定を行っている。これらの基礎データは、次年度計画する生細胞内でのライトアップ機能評価の基盤となる。今後、更なるリガンドの構造展開を経て、ライトアップ型リガンドの創製を達成する予定であるが、今年度はリガンド創製の基盤を計画通り構築できたことから、現状の段階では研究が順調に進展していると判断した。一方、これまでに生細胞内でのG4形成を直接確認した例はない。そこで本研究では生細胞内でのG4形成を、リガンドを用いて直接可視化することを計画した。特に、G4構造を形成したときに相互作用し、同時に蛍光特性が変化するリガンド(ライトアップ型リガンド)の創製を目的とした。これまでに我々は、G4と選択的かつ強力に相互作用する大環状ヘキサオキサゾール化合物(以下6OTD)の創製を報告している。また6OTDのG4に対する相互作用様式も、明らかにしている。これらの知見を基に、6OTDの側鎖にG4との会合により蛍光特性が変化する置換基を導入した化合物を設計し、その合成を行った。即ちグリシンのα位にアリル基を有する6OTD誘導体を合成した。ついで当該アリル基とのメタセシス反応により側鎖末端にナフチル基が導入された、新規蛍光G4リガンドの創製に成功した。合成したリガンドについて種々物性を評価したところ、当該リガンドはG4形成配列と選択的に相互作用し、かつその構造を安定化すること、また相互作用することで蛍光特性が大きく変化することがわかった。この蛍光特性の変化は、核酸との相互作用による疎水場効果によることも明らかにした。

本年度は、側鎖にナフチル基を導入した新規6OTDリガンドを計画し、合成することができた。合成した化合物は、G4と相互作用し、その複合体を安定化することがわかった。さらにG4形成時と非形成時とでの蛍光特性が変化することを明らかにし、ライトアップ型リガンドの創製に成功した。またさらに細胞内でのG4検出に適応したところ、当該リガンド由来の蛍光を観察することができた。以上のことから、本研究が順調に進展していると判断した。グアニン四重鎖(以下G4)は、グアニンが豊富な核酸の1本鎖領域で可逆的に形成される核酸の高次構造である。近年、DNAの複製、遺伝子の転写調節などの生命現象を直接的に制御することが報告されている。また、がんなどの難治生疾患の分子標的としての研究も精力的に行われている。現在、G4を介した生命現象を明らかにするために、生細胞内でのG4形成の直接的な可視化に関して、精力的に研究展開されている。本研究では生細胞内でのG4形成を、リガンドを用いて直接可視化することを計画した。特に、G4構造を形成したときに相互作用し、同時に蛍光を発するライトアップ型リガンドの創製を目的とした。これまでに我々は、G4と選択的かつ強力に相互作用する大環状ヘキサオキサゾール化合物(以下6OTD)の創製を報告し、そのG4に対する相互作用様式も明らかにしている。そこでこれらの知見を基に、6OTDの側鎖にG4との会合により蛍光特性が変化する置換基候補としてナフチル基を設計し、これを導入した化合物の合成を行った。その結果、当該リガンドは、G4形成配列と選択的に相互作用し、かつその構造を安定化すること、また相互作用することで蛍光特性が大きく変化することがわかった。この蛍光特性の変化は、核酸との相互作用による疎水場効果によることもわかった。そこで、本結果をもとに、新たにナフチル基に電子求引基、電子供与基を置換したリガンドを系統的に合成した。その結果、その中の一つの化合物に、G4と相互作用することで蛍光を発するライトアップ型の特性を有するリガンドを見出すことができた。ライトアップ型リガンドの設計において、前年度検討した励起会合形成による設計に加えて、分子のねじれ解消を駆動力とする蛍光リガンドの創製を計画する。即ち、6OTDを2量体化したリガンドに、G-カルテットとの相互作用を駆動力とするねじれ解消蛍光基を導入することで、リガンドがG-カルテット平面と相互作用する際に蛍光が生じるような分子設計を行う。具体的には、ビアリール骨格を6OTD側鎖近傍に導入したリガンドを合成する。合成した化合物は、CD測定、DNA融解実験、蛍光発光観察を行いin vitroでの機能評価を行った後、生細胞でのライトアップ効果について検討を行なう。今年度、G4形成により蛍光特性が変化する新規リガンドの創製に成功した。現在、当該リガンドを用い、生細胞内での観察に関して予備的な知見が得られている。今後はこの知見の再現性の確認と、蛍光特性が変化した箇所の、より詳細な解析(G4形成の有無の確認)を検討していく。励起会合型グアニン四重鎖リガンドの合成法の確立について、当該リガンドの構造展開が、一部に留まった。これは当該化合物の合成法の確立に当初の予定より少し時間がかかったためである。これらの合成等に係る消耗品費、合成した化合物の分析に関する費用を次年度に使用することとする。in vitroのレベルで相互作用するDNAの環境の違いにより異なる蛍光特性を示すリガンドを創製することができた。
英語学習者音声コーパスの作成と利用に関する基礎的研究

本研究ではまずデータ収集の標準的な手順を定めることから始めた。被験者から一定の長さの発話を得ることは予想外にむずかしい。最初のひとこと、ふたことから先に進まない例が多い。(1)音声を引き出すためにはところどころ、あいづちを打ち、(2)被験者の反応を引き出しやすい話題、タスクを与えることを基本に、「これまで自分がいちばん楽しかった経験についてできるだけくわしく英語で話してください」といった課題を与えた。データの書式化にはCHILDESで使われているCHATとよばれる表記法を使った。その理由はなによりも標準化されて、広く利用されており、利用技術の蓄積がある点である。CHATフォーマットはヘッダーをはずせば、そのままプレーンなテキストファイルになるので、他のコーパス解析ソフトウェアでの利用も可能である。このコーパスの最大の特徴は音声を記録したという点だけでなく、音声をそのまま聞くことができ、また、音声を検索できるという点である。これを行うのに、音声をコンピュータファイルとして記録し、それをテキストからリンクさせて音声を再生するCHILDESの機能を利用した。母語と異なり、外国語コーパスでは音声が正しく発音されない場合が多い。このような学習者の音声上の特徴を体系的に探るには、特定の音を一括して検索できるしくみがあると便利である。このために作成したのが音素表記コーパスである。学習者が発話する音声は誤りも含めて何が現れるか予想がつかない。そこで、逆に「正しく発音したならば、このように発音されるはずだ」という音声を音素表記した。これならば最小限の記号で転写をすることができる。音素表記にはカーネギー・メロン大学が公開しているThe CMU Pronouncing Dictionaryの表記を利用した。
筋萎縮性側索硬化症に対するG-CSF療法の開発

1.変異SOD1^<G93A>遺伝子導入マウスへのG-CSF皮下投与による治療効果の検討。変異SOD1^<G93A>遺伝子導入マウスに、生後10週よりG-CSF製剤と対照コントロールとして生理食塩水の皮下投与(5日投薬、2日休薬)を死亡あるいは評価時期まで施行した。まず、臨床的評価では、G-CSF投与により、有意に生存期間の延長効果を認めた。次に、運動神経細胞死の抑制効果を調べるために、両群での発症前期(生後12週、14週)、麻痺症状出現期におけるL5前根の正常大径有髄線維数の変化を比較した。12週の時点から少数の神経線維の変性を認めた。14週では、さらに正常線維数の減少を認めたが、両群での有意差を認めなかった。しかし、麻痺症状出現期においては、G-CSF投与群で有意差をもって正常線維数の残存を認めた。また、G-CSFの作用機序の解明のために、麻痺症状出現期、死亡期において、抗アポトーシス蛋白(bcl-2タンパク)の発現量とその変化を検討した。両時期においても、G-CSF投与群で、bcl-2タンパクの発現量の増加を認めたが、死亡期では有意に増加していた。以上の結果から、変異SOD1^<G93A>遺伝子導入マウスに対して、G-CSF療法(皮下投与)は、bcl-2タンパクなどの抗アポトーシス蛋白の誘導により、運動神経細胞死の抑制や延命効果をおこすことが明らかにされた。2.G-CSFの長期間皮下投与による副作用の検討上記1同様にG-CSFを投与した。5日連続投与後でも、末梢血での白血球数増加、血小板数増加を認めた。生後10週から死亡するまで(約20週)投与したマウスでは、G-CSF投与による副作用死は認めなかったものの、全例で肝・脾腫を認めた。また、骨髄塗沫標本では、G-CSF投与による白血病細胞などの出現は認めなかった。1.運動ニューロン培養細胞系におけるG-CSFによる抗アポトーシス作用の検討。過酸化水素および血清除去培地を用いて細胞死を誘導させた運動ニューロンの培養細胞(NSC34細胞)にG-CSFを投与した。G-CSF投与により有意な生存活性が得られた。さらに、細胞からの抽出タンパクでは、カスパーゼ3の活性化が抑制され、G-CSFによるアポトーシス抑制作用が示された。2.変異SOD1^<G93A>遺伝子導入マウスへのG-CSF投与による治療効果の検討。変異SOD1^<G93A>遺伝子導入マウスに、生後10週よりG-CSF製剤と対照コントロールとして生理食塩水の皮下投与(5日投薬、2日休薬)を死亡するまで施行した。G-CSF投与により、有意な生存期間の延長を認めた(G-CSF投与群(141.3±7.1日)、対照群(133.7±8.1日)。組織学的検討では、G-CSFを投与した群では、発症早期において、新生細胞のマーカーであるnestin陽性細胞の増加を認めた。またG-CSF投与群では、摘出した脊髄のタンパクでbcl-2の上昇を認め、アポトーシス抑制作用が考えられた。3.G-CSFノックアウトマウスおよびG-CSFRノックアウトマウスと変異SOD1^<G93A>遺伝子導入マウスと変異SOD1^<G93A>遺伝子導入マウスの交配マウスの作成による機能解析。現在、G-CSFノックアウトマウス、G-CSFRノックアウトマウスを増産している。今後、変異SOD1^<G93A>遺伝子導入マウスとの交配を行い、ダブルトランスジェニックマウスを作成し、生存期間を検討する。2.G-CSFの長期間皮下投与による副作用の検討上記

1同様にG-CSFを投与した。5日連続投与後でも、末梢血での白血球数増加、血小板数増加を認めた。生後10週から死亡するまで(約20週)投与したマウスでは、G-CSF投与による副作用死は認めなかったものの、全例で肝・脾腫を認めた。また、骨髄塗沫標本では、G-CSF投与による白血病細胞などの出現は認めなかった。
四肢前後軸を形成する転写ネットワークの解析

多指症を含む四肢の形成疾患は、ヒトでは1000人に一人といった高頻度で生じ、ヒトの先天性疾患としては最も報告例の多い疾患である。現在までに多指症として221の症候群が報告されているが、原因遺伝子として記載されているのはわずかに15遺伝子のみであり、さらなる研究の進展が望まれている。我々はヒト多指症の原因遺伝子の候補としてIrx3に注目し、マウス胚を用いて解析を行った。Irx3ノックアウトマウスを作製し、その表現型を調べたところ、後肢特異的に多指を生じることが明らかになった。ここで観察された多肢形成の様式には、親指の前側に第一指様の多肢を生じるパターンと第二指様の多肢を生じるパターンの2つが同程度の割合で混在していた。次にこれまでに前後軸形成に関わることが知られている遺伝子についてqRT-PCR法を用いて解析を行ったところ、Irx3ノックアウトマウスにおいては、Alx4の発現量が半分程度に減少しており、またFGF4、Gremlin、dHand、Ptch1、Hoxd13、Hoxd10などの遺伝子について発現量が増加していることを明らかにした。Alx4は軸前多肢変異マウス(Strong's luxoid)の原因遺伝子であり、Alx4ヘテロマウスでは、後肢特異的に軸前多肢(第二指様)を生じることが知られている。In situハイブリダイゼーション法を用いてこれらの遺伝子の発現領域の変化を調べたところ、Shhについては、一部の肢芽において、前側領域に異所的に発現していることを確認した。またFGF4、Gremlinについてもその発現領域が前側まで拡大していることが確認できた。以上の研究結果を総合すると、新規転写因子Irx3は四肢前後軸形成に必須の分子ネットワークの一部を構成しており、またヒトの多指症の原因遺伝子の一つとなっている可能性を明らかにした。我々はこれまでにマウス転写因子1,520の胎仔期3ステージにおける発現データベースEMBRYSを構築し、各組織ごとの網羅的な発現情報を分類化した。その中で、四肢前後(AP)軸形成に関わると思われる転写因子群を新規に同定し、Shh,Gli3などのKOマウスを用いた解析により、Irx3遺伝子がこのAP軸形成に関わる新規の遺伝子ではないかと予想し、そのノックアウトマウスを作製した。その結果、後肢特異的な軸前多指症を有意に生じることを見出し、Irx3が四肢AP軸形成を担う新規の転写因子であり、ヒト多指症の原因遺伝子である可能性を強めた。本申請ではこれらの仮説を検証する研究計画を立案した。当該年においては、Irx3-KO胎仔を細かいステージごとに分けて採取し、四肢AP軸形成を担うShh、Fgf4,5'Hoxdなどの発現が肢芽前側に異所性に発現誘導されていないかを検討した。さらに、Irx3-KO肢芽を用いてDNAマイクロアレイを行ない、その下流標的遺伝子群を同定した。その次に、Irx3/Irx5、及びIrx3/Alx4のダブルノックアウトマウスを作製し、それが多指症に及ぼす影響を解析した。これらのKOマウスをツールとして、これまでEMBRYSデータベースにおいて同定しているAP軸に沿って特徴的に発現している転写因子群の発現を各々のノックアウトマウスにおいて調査し、Gli3,Shh-KOを用いた解析と合わせ、AP軸形成における新規の転写因子群の網羅的なネットワークの同定を試みた。以上の研究結果として、Irx3が四肢AP軸形成に必須の分子ネットワークを構築していることが明らかとなった。
バイオポリエステル生合成系酵素エノイル-CoAヒドラターゼの基質認識機構の解明

(R)-ヒドラターゼは、A. caviaeにおいてバイオポリエステル生合成に必須な酵素である。脂肪酸中間代謝物である2-エノイル-CoAに作用してバイオポリエステルモノマーである(R)-3-ヒドロキシアシル-CoAを作る。本酵素は2量体を形成し、サブユニットの分子量は約14,000である。結晶構造解析の結果、本酵素のサブユニットの主鎖骨格は5本のβストランドから成る1枚のβシートと、2本のαヘリックス、そして2つの短いヘリックスを含むループ領域から成る、いわゆる「ホットドッグ構造」であることが判った。活性部位は2つのサブユニットの間隙にあり、3つの極性残基Asp-31、His-36、Ser-62^*が配置されている。これら3つの残基の変異実験から、Asp-31とHis-36が触媒残基であることが判った。さらにD31A-クロトニル-CoA複合体を解析したところ、クロトニル-CoAがα位のリン酸基部分で折れ畳まれた形で結合することが判った。酵素はクロトニル-CoAのアデノシン3'-リン酸部分に対してSer-82、Lys-84、Arg-103、Lys-131を介した相互作用により特異的に結合する。活性部位近傍においては、Gly-54の主鎖アミド窒素がクロトニル-CoAのチオエステル結合のカルボニル酸素と水素結合しており、オキシアニオンホールを構成する。基質の脂肪鎖が結合する領域は疎水的な環境となっており、その周りは酵素の主鎖やLeu-65などの側鎖によって囲まれている。そこで、Leu-65、Val-130をアラニンやグリシンに変えて酵素の炭素鎖長特異性の変化を調べてみた。すると、L65A、L65G、V130Gにおいては野生型酵素ではほとんど見られなかったC8およびC10の基質に対する活性が増加し、C8、C10成分を含むバイオポリエステルの蓄積が確認された。ポリヒドロキシアルカン酸(PHA)は微生物が作る生体高分子の一つで、熱可塑性のみならず生分解性も有し、環境適合型材料(バイオポリエステル)として開発が期待されている。PHA生産菌Aeromonas caviaeが持つPHA生合成系酵素は物性改良に向けたPHAのエンジニアリングに有用である。本研究の目的は、モノマー供給に働く(R)-ヒドラターゼについて立体構造に基づいてその反応機構・基質認識機構を解明することにより、PHAエンジニアリングへ応用することにある。これまでに本酵素の結晶化・構造解析に成功し、分解能1.7Åの結晶構造を明らかにし、また活性に関与するアミノ酸残基を同定していた。本酵素は活性部位近傍にループ領域が挿入されたホットドッグ構造をしており、洞窟状の基質結合領域を持っている。洞窟の奥に活性残基Asp-31、His-36が配置されている。本年度はSPring-8放射光を用いてさらに高分解能のデータを収集し、分解能1.5Åにおいてモデルの精密化を行った。得られたモデルのFree R-factorは22.3%まで収束した。また、本酵素と基質との複合体の構造を明らかにするために変異体酵素D31Aの設計、発現系の構築、精製、結晶化を行った。変異体酵素について得られた結晶は野生型酵素の結晶とほぼ同じ結晶学的パラメータを持っていた。しかし、放射光を用いたX線回折において得られた反射点の最高分解能は3.0Åであり、活性部位における基質分子の結合モードを解析するにはデータ不足であった。一方、基質分子を含む複合体結晶については、分解能3.2Åまでしか反射が得られなかった。複合体結晶においては結晶学的パラメータは野生型酵素結晶のものと異なっており、基質結合の際に酵素が構造変化を起こしていることを示唆してる。

そこで、Leu-65、Val-130をアラニンやグリシンに変えて酵素の炭素鎖長特異性の変化を調べてみた。すると、L65A、L65G、V130Gにおいては野生型酵素ではほとんど見られなかったC8およびC10の基質に対する活性が増加し、C8、C10成分を含むバイオポリエステルの蓄積が確認された。
脳疾患に伴うコミュニケーション障害に対する定量的評価法の開発に関する研究

脳損傷に伴う語用論的コミュニケーション障害を定量的に評価するための尺度を開発した。観察式の評価法として、「日本語版Pragmatic Rating Scale(PRS)」を開発した。これは対象者のコミュニケーション行動の、プロソディ、顔の表情、話題の維持、結束性、冗長さ、話題の管理などの16項目について、それぞれ適度な水準であるかを5件法で評点するものである。日本語版PRSは十分な信頼性、妥当性、検査精度を備えていることを確認した。さらに検査式の評価法として、動詞の言語流暢性課題と新規比喩の理解課題を開発した。これらは脳損傷に伴うコミュニケーション障害の臨床の質の向上に大きく寄与するであろう。本研究の目的は、認知コミュニケーション障害を簡便かつ定量的に評価する新しい(日本で初めての)方法を開発・確立することである。25年度は、昨年度の研究で開発した観察方式の評価法である「日本語版PRS(Pragmatic Rating Scale)」について、研究の成果をまとめて学会誌に論文投稿した。その結果、いくつかの点において再検討を求められたので、それらについてデータの確認や評価用紙の修正を行い再投稿し、現時点で審査中である。また、これと並行して、検査方式の評価法について検討した。小規模のパイロット実験を繰り返した結果、比喩の理解課題が認知コミュニケーション障害を的確に測定できる可能性が高いことが明らかになった。その中で、その比喩が慣用句的か否かが成績に大きな影響を与えることがわかり、試行錯誤を繰り返しながら、課題文の慣用句性をコントロールした「比喩理解課題」を作成した。それを用いて健常高齢者、認知コミュニケーション障害のない脳損傷者、認知コミュニケーション障害のある脳損傷者(認知症者を含む)のデータを収集し、それがほぼ終了した段階である。さらに、24年度の研究で「言語流暢性課題」が認知コミュニケーション障害の評価に有効であることを発見した。25年度は、この成果を論文にまとめ学会誌に投稿し掲載された(高次脳機能研究33巻4号,pp.421-427)。さらにそれと並行して、脳損傷者のデータを収集し、現在解析しているところである。本研究は、認知コミュニケーション障害を簡便かつ定量的に評価する新しい(日本で初めての)方法を開発・確立することである。本年度は、まずは欧米においてすでに開発・発表されている認知コミュニケーション障害のテストバッテリーを取り寄せ、その特性や長所・短所について、研究代表者・研究分担者・研究協力者で検討した。そして、日本の文化に適合していて日本でも無理なく使えるであろう観察評価尺度を1つに絞り、まずは原版(The Pragmatic Rating Scale)の著者から使用許諾を得た。次にこれを日本語に翻訳し、さらに日本語・英語のバイリンガルに逆翻訳を依頼し、原版との照合を行った。また、このパイロット版を、本評価法の適用者として想定されている成人の認知機能障害者(高次脳機能障害者)の小集団に使用した。それらによって見つかった不具合に対し、パイロット版に若干の加筆・修正を行い、日本語版試案を完成させた。日本語版試案が完成したので、認知コミュニケーション障害を示す高次脳機能障害者24名の談話のようすを撮影・収録したビデオを作成し、3名の評価者に対して独立して、試案を用いてそのコミュニケーションのようすを評定するように求めた。評定値を統計学的に検定したところ、満足すべき一致係数が得られたので、本試案は十分な信頼性をもつ、臨床において使用可能な尺度として公表することが可能となった。ここまでの実績については、研究協力者の藤本憲正らと論文にまとめ、学会誌に投稿準備中である(平成25年4月に投稿済み)。また、上記の開発の過程で、認知コミュニケーション障害の評価法の1つとして「言語流暢性課題」が用いられることを発見し、第1段階として高齢者におけるデータを収集した。この成果についても、研究協力者の藤本憲正・李ダヒョンらと論文にまとめ、学会誌に投稿準備中である(平成25年5月に投稿済み)。脳血管疾患、脳変性疾患、脳外傷などに起因する認知機能障害者に生じるコミュニケーションの問題は、構音障害や失語症以外にも、まとまりのない脱線した発話、社会的手がかりを読み取ることの困難、暗示的意味の理解困難などの問題として現れることが多い。しかし、このような語用論的なコミュニケーション障害に対する評価の方法は確立していない。本研究の目的は、語用論的コミュニケーション障害を評価するための方法を、日本で初めて開発することである。臨床現場で容易に施行できるためには、それは比較的簡潔で、結果が量的に表現されるものである必要がある。まずは、欧米における語用論的コミュニケーション評価尺度を可能な限り収集し、内容を吟味した。

そしてMacLennanら(2002)のPragmatic Rating Scale(PRS)を選定し,翻訳と逆翻訳を経て日本語版(試案)を作成した。これは、「プロソディ」「顔の表情」「話題の維持」「結束性」「冗長さ」「話題の管理」など16項目の日常コミュニケーション行動が、それぞれ適度な水準であるかを5件法で評点するものである。評価法の信頼性を検証したところ、原版と同様の方法で算出した評定者間信頼性の値は原版と同等で、weightedκ係数による全項目平均は評定者間0.66、評定者内0.83と十分に高かった。また、妥当性に関しても十分な判別的妥当性と基準関連妥当性を備えていて、検査精度も高かった。本研究において、日本で初めての観察式の語用論的コミュニケーション障害評価尺度を開発した。また本研究では、語用論的コミュニケーション障害の評価のための言語流暢性課題と新規比喩の理解課題の有用性についても検討した。特に、日本で初めて動詞の言語流暢性課題を実施し、遂行機能の低下(語用論的コミュニケーション障害の背景)を検出するのに有用であることを示した。言語聴覚障害学25年度の計画は、1観察方式の認知コミュニケーション障害の評価法を1つ新たに発表すること、2それを認知症者に適用できるか確かめること、3検査方式の認知コミュニケーション障害の評価法を1つ新たに開発することであった。このうち1については、尺度の信頼性と妥当性は確認し、開発した尺度について論文としてまとめあげ学会誌に投稿している。学会誌での審査が長引き、現時点では受理され公表できる段階にない点が、予定より若干進行が遅れている部分である。しかしこれについては、ほぼ受理・掲載の目処がたち、深刻な遅れとはいえない。2については、3の試案とあわせて現在、データを収集している段階である。1の遅れに伴い予定より若干の遅れ(3ヶ月程度)があるが、今後取り戻せる範囲内である。3については、24年度の研究の過程で、「言語流暢性課題」が認知コミュニケーション障害の評価に有効なことがわかり、それについて学会誌に論文が掲載され公表することが出来た。さらに、「比喩理解課題」が認知コミュニケーション障害の評価に有効であろうことが小規模のパイロット実験の段階ではほぼわかり、現在大規模の対象群でデータを収集している段階である。このように、検査方式の尺度についてはすでに1つ開発し、さらに1つのものを開発途中である。3については当初の計画以上に進展しているといえる。以上の状況をあわせると、おおむね順調に進展している状況といえる。上記の通り、本年度はまず、認知コミュニケーション障害の簡便かつ定量的な評価法(観察評価尺度)を1つまとめあげることが出来た。当初の計画では、評価法の信頼性に関しての基礎データを得るところまでを今年度の計画としていたので、予定以上に早く研究が進展していることになる。この理由としては、われわれが選定した原版(英語における尺度)が予想よりも良質のものであり、日本語においても安定した測定が可能なものであったことが上げられる。
高速半導体光スイッチを用いた光パケットスイッチング用機能デバイスの開発

InAIGaAs/InAIAs高速半導体光スイッチについて、これまでに低電流動作が得られたマッハ・ツェンダ干渉計構造において実用上重要な偏光無依存動作の実現にまず取り組んだ。偏光依存性の原因の解明により、MM導波路はハイメサ構造、屈折率変調領域はミドルメサ構造というハイブリッド構造を採用することとし、また同時に導波路は完全単一導波路化とした結果、偏光無依存で-20dB以下の低クロストーク、約5mAの低スイッチング電流、数nsの高速動作という高性能なデバイスを実現した。これらの成果をIEEE Photonics Technology Letters誌に投稿した。偏光無依存動作の実現に時間を要し、10Gb/sでの誤り率測定及び4×4の多ポート化を実現することが出来なかったが、現在鋭意検討を進めている。また高速光スイッチと光ファイバ遅延線を用いた光バッファについて、まず低損失動作のためのスポットサイズコンバータ(SSC)の検討を行い、InP系光スイッチ上に高屈折材料であるが熱膨張係数の異なるSi膜をスパッタ堆積するためにGeをドープすることによりクラックのない良好な膜が形成出来ることを明らかにし、現在SSGへの適用を検討している。光パケットスイッチングでのインターコネクション用低コスト汎用光スイッチとしてポリマーを用いた熱光学(TO)効果変調マッハ・ツェンダ干渉計型光スイッチを作製し、導波路構造や電極構造などの最適化により、最小の3.5mWという低消費電力動作を実現すると共に、約100μsというTO効果用いたポリマー光スイッチとしては実用的な構造対して高速なスイッチング動作を実現した。また波長選択光スイッチング動作に適用可能なポリマー光フィルタ用回折格子付導波路を、量産性に向いたナノインプリント法で作製し、初期的な特性を得た。本研究の目的は、高速光パケットスイッチングシステム実現のためのキーデバイスである高速光スイッチと実用的な光バッファを主に開発することにあり、今年度は、申請者によりこれまでナノ秒での高速応答が示された半導体部分屈折率変調多モード干渉型光スイッチ(MlPS-P)を見直し、一層の高速応答化、低電流動作化、偏光無依存化、そしてコンパクト化を達成すべく、マッハツェンダ型(MIPS-MZ)に構造をシフトし、特性向上の検討を行った。また当該高速光スイッチを適用した、現実的なファイバ遅延型光バッファ実現のための基本構成並びに課題について検討を行った。さらに、高速光ネットワークに不可欠な光再生デバイスやシリコンフォトニックデバイスの検討も行った。主な実績は以下の通りである。1,キャリア閉じ込めに優れたInAIGaAs/InAIAsを用いたMIPS-MZ光スイッチによリ、3.5mAという低電流での動作が実現した。また数nsでの光スイッチングも実証し、低消費電力、高速光スイッチとして有望であることを示した。他方、若干の偏光依存性が残存したが、その解決方法について知見を得、現在検討中である。他方、多段化のために、コンパクトなデバイス構造について検討を行い、知見を得た。2,光ファイバ遅延線と半導体高速光スイッチを用いた現実的な光バッファを検討し、そのための基本課題として低損失な光ファイバ・導波路間の結合を達成すべく、新たなスポットサイズ変換器について考案した。作製行程について検討を進めている。3.光再生信号処理デバイスとして、周期構造装荷非線形結合導波路型デバイスを提案し、解析により光3R動作の可能性と、特性について評価を行った。現在鋭意素子作製を行っている。4,シリコンフォトニックデバイスとして、波長多重光ネットワークで有効なバンド選択インターリーバスイッチを実現した。
調和解析における線形作用素から多重線形作用素への拡張

本研究の目的は、調和解析における種々の結果を、線形の設定から多重線形の設定へと拡張し、その過程で様々な考察を行い、両者を比較検討することである。線形から多重線形へと拡張することにより、初めて応用可能となる偏微分方程式論への適用例も知られている等、この拡張は単なる一般化を意味しない。そして近年、調和解析の分野において、このテーマでの研究は盛んに行われている。本年度は、年次計画で述べていた研究内容のうち、「多重線形フーリエマルチプライヤー作用素の有界性」に関して主に研究を行った。フーリエマルチプライヤー作用素とは、偏微分方程式論の研究において重要な役割を果たす作用素である。本年度は、昨年度において未解決な部分があった問題について解決に至った。具体的には、多重線形の作用素が持つ積分核を、線形の手法を受け継ぐことが可能な部分と、そうではない部分に分解し、後者について解決に至った。次年度は、この問題の更なる一般化と精緻化を行うことを目標とする。また、情報収集のため、国内の研究集会に参加させていただき、研究に必要な書籍と備品も購入させていただいた。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、調和解析における種々の結果を、線形の設定から多重線形の設定へと拡張し、その過程で様々な考察を行い、両者を比較検討する事である。線形から多重線形へと拡張する事により、初めて応用可能となる偏微分方程式への適用例も知られている等、この拡張は単なる一般化を意味しない。ここに、このテーマの面白さがあると申請者は考えている。具体的な問題としては、フーリエマルチプライヤー作用素に関していくつかの問題に取り組んだ。その中で、多重線形の作用素が持つ積分核を、“線形の設定を受け継ぐ事が可能な部分"と“それが不可能な部分"に分解し、それぞれに対して考察を行った。後者では、線形の設定とは別の手法が必要となり、より多重線形らしさが要求される事が分かった。また、経費に関しては、情報収集を行う為、国内と海外の研究集会に参加させて頂いた。どれも調和解析の研究者が多数参加する活発な研究集会であった。また、研究に必要な書籍と備品も購入させて頂いた。具体的な問題について、これまでの手法で解決出来る部分と出来ない部分の見極めを行った。また後者に関しては、これまでに知られている方法では、どこが上手くいかないのかを、一つずつ確認をした。これらの考察を下に、次年度は新しい手法の開発等によって、問題を完全に解決させる。また、2014年度は海外の研究集会において、発表を1件行った。具体的な問題に関して、多重線形の作用素が持つ積分核を、“線形の設定を受け継ぐ事が可能な部分"と“それが不可能な部分"に分解し、後者に関しては、線形の設定とは別の手法が必要となるので、新しい手法の開発等によって、問題を完全に解決させる事を目標とする。その後、問題の更なる一般化と精密化を行う。また、情報収集と成果発表の為、国内と海外の研究集会への参加を予定している。
環境価値共創による自然環境保全活動の継続性向上効果に関する実証研究

地域の環境保全や防災力を高めるためには,住民主体の活動の活性化が欠かせない.しかし,それを継続させることは容易ではなく,リーダーの資質に頼っているのが現状である.そこで,「地域価値の共創」によって,地域の自然環境保全や防災などの活動の継続性が高まるという仮説をたて,調査研究を行った.その結果,誇りや信頼といった価値が活動意図に強く影響していることが示唆された.つまり,地域に誇りが持たれる,活動する仲間と相互の信頼関係があると,活動は継続されやすいということである.また,誇りと信頼を醸成させるためには,「協同の学び」が有効であることも提案することができた.本研究の目的は,「環境活動の主催者,参加者らによる新たな環境価値の共創が活動の継続性向上を高める」といった代表者らの仮説を実証し,それを社会技術化することである.本研究では,活動の継続性の問題をブレークスルーできる新たな社会技術を作ることとした.具体的には,文献調査,協働型環境活動の事例分析,社会実験を行い,1.共創が生じるために必要な条件を明らかにし,2.共創と活動継続性との関係の一般化と社会技術化を図る.本年度は,下記の4つのことを行い,研究成果を得ることができた.(1)活動の継続要因に関する文献調査:文献レビューを行った結果,郷土資源,教育,継承,楽しみ,興味・関心,情報発信,交流,信頼,情熱,無理しない,人的資源,財政的資源,地元住民の支持,連携,行政支援などのキーワードが得られたが,本研究での仮説である「環境価値」,「共創」といった言葉は見あたらなかった.(2)活動を行っている団体関係者へのヒアリング:文献調査以外に,1地域住民による工夫の余地があるか?,2技術手法の分かりやすさ,3環境改善効果が見える,わかる,4地域課題の解決に貢献できるか?,5多様な人の参加が可能か?などが得られた.(3)ホースセラピーを活かした海辺の学習事例:1時間のホースセラピーと1時間の体験型の海の環境ゲームを行った.乗馬体験ができるということで,約200名もの中学生が集い,そこで環境学習を行ったところ,短時間であったが,海辺での楽しく学習であったことも相まって,大半の中学生の環境意識が変化し,「楽しい,私たちの海」といった新しい価値観が海に付与された.【本研究の目的】「環境活動の主催者,参加者らによる新たな環境価値の共創が活動の継続性向上を高める」といった代表者らの仮説を実証し,それを社会技術化することである.【結果】1.「ふるさと」と呼ばれる環境が存在し,それは多数の人の関与によって創造される,環境価値の共創であると考えた.2.人口変遷,政治,学術,世相,定義が相互に影響しあっており,その時代ごとに「ふるさと」の扱われ方は移り変わっていた.また現代に近づくにつれて社会の「ふるさと」への関心は高まっていることが示唆された.さらに,近代に入り,ふるさとの意味に心情的,文化的な意味が付加され,より抽象化されていることも明らかになった.3.近年はふるさとに愛着,誇りを持たせる時代に入っていると考えられる.そのために,今後「ふるさと」に必要な要素は「愛着」,「誇り」,「帰属意識」であることがわかった.4.「ふるさと」への「愛着」や「誇り」また,「ふるさと」を維持することへの「責任」が強い学生ほど幸福度が高いことがわかった.つまり,ふるさとへの愛着を持つ学生ほど誇りを持っていて,ふるさとを守る意識や維持することへの責任を感じる.5.「ふるさと」の課題は,社会の関心は高まっているものの,依然「ふるさと」から離れたままになっている.今後はより「ふるさと」を具体的に定義し,「ふるさと」と関わる仕組みづくりが必要と考える.【考察】「ふるさと」は共創される価値であることがわかった.また「ふるさと」の意識が維持される限り,その環境とのかかわりは直接的間接的にも継続されると思われる.かかわりの要因は,「愛着」,「誇り」,「帰属意識」であり,それが醸成されると「責任」へとつながることが示唆された.「ふるさと」という広く社会に認識されるものが,環境に共創される価値の一つであることを指摘することができた.また「ふるさと」と認識されると,その環境への間接的,直接的なかかわりが増えるといった成果を挙げることができた.今後は「ふるさと」意識を醸成させるプログラムとその技術化が課題であるが,それには,「愛着」,「誇り」,「帰属意識」を持たせることが重要となることを指摘することもできた.

なお,本成果の発表論文はないが,平成28年度中に2編の論文を作成中で,土木学会に投稿する予定である.本研究の目的は,環境活動の参加者による新たな環境価値の共創が活動の継続性に及ぼす影響を明らかにすることである.新しい仮説として「活動の主催者と参加者の間で行われる,新たな環境価値やその形成プロセス(価値共創)が,参加意欲や活動の継続性を高める」ことを提案し,それを実証する.今年度は,地域に醸成される信頼価値に注目し,信頼が地域のために活動する意欲との関係について調査研究を行った.対象とする課題は,地域の防災活動と,環境とは異なるが,住民が主体的に取り組むべき地域課題である点は共通しており,一般性は高い.対象とした地域は,南海トラフ巨大地震で甚大な津波被害が想定されている,徳島市津田地区で,申請者らは,安価でかつ簡単に貼付できる想定津波浸水深表示シール(以下,津波シール)を考案し,地元の津田中学生,自主防災組織と一緒に,住民の目に付き易い住宅や店舗の壁に津波シールを貼付する活動を行った.その結果,貼付承諾率は8割をも越し,津波シールの認知率はハザードマップよりも2倍高く,自宅の防災対策を促す効果もあった.特に,対象とした住民にアンケートを取ると,「防災対策を充実させる人」は「中学生に対する責任」を強く感じていることを統計的に明らかにすることができた.津田中学生の防災活動は,「ぼうさい甲子園」で毎年表彰されるなどのレベルにあり,住民はその活動を高く評価,中学生を信頼し,また自身も信頼されたいと考え,自身の防災対策を進める動機になっていることがわかった.これは地域で継続的に活動する子ども世代がいると,成人や高齢者それを頼りにし,また彼らに信頼されたいと思い,それが自身の行動意図になることを示唆している.今回は防災の活動を対象に検討したが,地域の環境問題でも同様のことが期待でき,環境への関心や危機感の低い人へは,こうした働きかけも有効であると思われる.地域の環境保全や防災力を高めるためには,住民主体の活動の活性化が欠かせない.しかし,それを継続させることは容易ではなく,リーダーの資質に頼っているのが現状である.そこで,「地域価値の共創」によって,地域の自然環境保全や防災などの活動の継続性が高まるという仮説をたて,調査研究を行った.その結果,誇りや信頼といった価値が活動意図に強く影響していることが示唆された.つまり,地域に誇りが持たれる,活動する仲間と相互の信頼関係があると,活動は継続されやすいということである.また,誇りと信頼を醸成させるためには,「協同の学び」が有効であることも提案することができた.予定していた項目については,一定の成果を得ることができ,来年度の課題も整理することができた.1共創が生じるために必要な条件:継続をするために必要な要件とトップダウンで文献調査およびヒアリングを行ったが,「共創」という意識は見られないことがわかった.ただし,環境意識が変容し,それを共有することで共創が起こっていることを見出すことはできた.2共創と活動継続性との関係の一般化:継続性との関係については,この研究成果を受けて,来年度実施する予定である.昨年度の結果より,「ふるさと」という共創される価値を見出し.そのために必要な要素を抽出することができた.今後は,実際に長期間,地域活動が行われているグループにヒアリングを行い,「ふるさと」意識と活動継続とのかかわりについて検討する.また,プログラム化,技術化についても取り組む.環境工学昨年度の調査研究から,適切なプログラムを実施すれば,時間の多寡にかかわらず,新しい価値観が環境に付与され,それが多くの仲間で共有,認識されれば,価値の共創につながると期待された.今年度は,防災の要素も加えたプログラムを実施し,災害も自然の一面であることを教え,自然との共生の意味を理解させる.さらに,共創することによる「幸福度」を測定することを試み,幸福度と活動の継続性についても考察を加える.年度末に使用予定の調査出張が先方の予定で延期となったため.ヒアリング調査のための出張に使用する.
ブロックコポリマーテンプレート法によるスマート量子電極の開発

ブロック共重合体リソグラフィ(BCL)は、トップダウン・ボトムアップ融合型のナノパターニング手法として注目されている。本手法は、ブロック共重合体のミクロ相分離したナノドメインをリソグラフィのテンプレートとして用いることを特徴としている。本研究では、ブロックコポリマー(BCP)テンプレートプロセスによる電界放射、半導体光機能、圧電特性などを有する超高密度ナノワイヤーアレイ(ZnO、ZnO-Au、ZnO-ZnS)薄膜の作製とその構造特異的機能探索を目的とする。また、ナノワイヤーアレイのロッドの直径、長さおよび密度と電流効率の相対関係の評価、ナノセンサーアレイ、光電子デバイスとしての光電特性の評価を目指す。電子線・レーザーを使う加工技術やナノインプリントリソグラフィーは、プロセスが複雑で莫大なコストがかかり、作製効率が低いため、50nm以下のナノ配列体材料の作製は困難である。この点に関して、ブロックコポリマー(BCP)は溶融体、固体、溶液状態においても、組成などの要素パラメータを制御することにより、様々な形態を自己組織的に形成するため、強い注目を集めている。我々は、c軸が基板に垂直に配向した結晶系を有する純度の高いZnOナノ粒子のパターン化配列体を、BCPテンプレートを用いた簡便な合成法で作製した。また、PEOシリンダーと同サイズの純粋な結晶性単一ナノ粒子を、BCP膜中のそれぞれのシリンダーと完全に同じ場所に得られることを明らかにした。さらに、六方に配列したPEOドメインの周期構造(直径と中心間距離)がBCPの構成成分の体積分離を変化させることで制御できることを示した。結晶性のZnOナノロッドのパターン化配列体は、密度制御されたZnOナノワイヤの垂直生長の触媒となり、ナノ発電体、ナノ圧電体、ナノセンサー、太陽電池など幅広い応用が期待される。本研究では、ブロックコポリマーテンプレートプロセスによる圧電特性を有する超高密度ナノワイヤーアレイ(ZnO、ZnO-Au、ZnO-ZnS)薄膜の作製と、Smart Field Emission Electrodeの開発を目的とする。さらに、ナノワイヤーアレイのロッドの直径、長さおよび密度と電流効率の相対関係の評価、ナノセンサーアレイ、光電子デバイスとしての光電特性の評価を目指す。本年度は、垂直配向シリンダー構造を形成する両親媒性液晶ブロック共重合体PEOm-b-PMA(Az)nの合成と自立膜作製の技術を習得し、ZnOナノピラーアレイの作製法を検討した。ブロックコポリマーテンプレート法におけるプロセス適合性の検討課題を抽出した。さらに、垂直配向シリンダーの成長のためのブロック共重合体の構造周期のコントロールするために、分子量分布と共重合組成を制御した両親媒性液晶型ブロック共重合体PEOm-b-PMA(Az)nの相転移と相分離構造をDSC-SAXS同時測定を検討した。PEOm-b-PMA(Az)nはPEOシリンダー構造を選択的に形成すること、液晶形成と親水性シリンダー形成が関連していることが明らかとなった。