hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ローカルアイランドダイバータを用いたプラズマ閉じ込め改善

4年間にわたって行われた本研究は,内部拡散障壁(IDB)の発見と,それに伴う超高密度プラズマの生成という大きな成果を上げた.IDBは,ペレット入射による中心粒子供給と,ローカルアイランドダイバータ(LID)の強力な周辺排気を組み合わせで形成されることが明らかになったが,その後,真空容器壁の徹底的な放電洗浄による壁排気の促進で,通常のヘリカルダイバータ配位(HD)でも形成されることが示された.熱処理能力の点で有利なHDにおいて,LID同様,中心電子密度1x10^<21>/m^3,中心圧力1気圧以上を有する高性能プラズマの生成に成功したことは,今後,本研究を新たな展開へと導くものと思われる.平成19年度は,上述したHDにおける超高密度プラズマの放電特性に関する物理実験を中心に行った.IDBが形成される運転領域の詳細なパラメータ・サーベイの後,放電の最適化を行ったところ,圧力の上昇が進むと,ある時点でプラズマ中心部の粒子が一気に吐き出される現象(中心密度崩壊現象,CDC)が起こることが明らかになった.CDC発生原因の解明に関しては,シミュレーション研究とともに,現在鋭意データ解析が進められているところであるが,並行してCDCを回避する方策の検討も行われた.その1つとして,閉じ込め磁気面形状(楕円度)を変化させて,プラズマの半径方向の移動を抑制したところ,CDCの回避に一定の効果があることが示された.上述の研究活動とともに,研究最終年度にあたる本年度は,多くの論文ならびに学会で研究成果の発表を行った.特に年度末に行われた日本物理学会・年会では,本研究の総括発表が招待講演として採用されるなど,その研究成果は高い評価を得た.4年間にわたって行われた本研究は,内部拡散障壁(IDB)の発見と,それに伴う超高密度プラズマの生成という大きな成果を上げた.IDBは,ペレット入射による中心粒子供給と,ローカルアイランドダイバータ(LID)の強力な周辺排気を組み合わせで形成されることが明らかになったが,その後,真空容器壁の徹底的な放電洗浄による壁排気の促進で,通常のヘリカルダイバータ配位(HD)でも形成されることが示された.熱処理能力の点で有利なHDにおいて,LID同様,中心電子密度1x10^<21>/m^3,中心圧力1気圧以上を有する高性能プラズマの生成に成功したことは,今後,本研究を新たな展開へと導くものと思われる.平成19年度は,上述したHDにおける超高密度プラズマの放電特性に関する物理実験を中心に行った.IDBが形成される運転領域の詳細なパラメータ・サーベイの後,放電の最適化を行ったところ,圧力の上昇が進むと,ある時点でプラズマ中心部の粒子が一気に吐き出される現象(中心密度崩壊現象,CDC)が起こることが明らかになった.CDC発生原因の解明に関しては,シミュレーション研究とともに,現在鋭意データ解析が進められているところであるが,並行してCDCを回避する方策の検討も行われた.その1つとして,閉じ込め磁気面形状(楕円度)を変化させて,プラズマの半径方向の移動を抑制したところ,CDCの回避に一定の効果があることが示された.上述の研究活動とともに,研究最終年度にあたる本年度は,多くの論文ならびに学会で研究成果の発表を行った.特に年度末に行われた日本物理学会・年会では,本研究の総括発表が招待講演として採用されるなど,その研究成果は高い評価を得た.前年度までに行われた初期実験の結果をもとに、LIDヘッド表面のタイルの補修、工学的不具合の改修および計測系の調整の後、平成16年度はLID機能の実証を目的とした実験を中心に行い、実験期間の終盤からは閉じ込め改善を目指した実験も開始した。LIDでは、磁気島に沿った粒子フローの形成がLID機能を働かせるための必要不可欠な要素となっている。粒子フローの検証実験は、排気ダクト内に設置したイメージガイド付CCDカメラとLIDヘッド上に埋め込んだ静電プローブアレイを用いて、ヘッド上の粒子束分布を計測することにより行われた。静電プローブアレイは、本補助金で購入した電源システムにより、多くのチャンネルを同時に駆動することが可能となった。これにより詳細な粒子束分布が得られ、期待通りに粒子フローが形成され、粒子がヘッドに集められていることが明らかになった。本実験と平行して行われた数値シミュレーションでも同様な粒子フローの形成が確認された。また、本年度は、粒子フロー、粒子収集とともに重要な、排気に関する定量計測システムを構築し、排気効率50%以上という初期結果を得ることができた。これは物理設計の段階で予測した値と同程度かそれ以上の値であり、LIDが高排気効率のダイバータとして機能することが確かめられた。平成16年度の実験期間の終盤からは、LIDが閉じ込め特性に与える影響を評価する実験も開始した。その結果、磁気軸を外側にシフトさせた配位にすると、通常のヘリカルダイバータ配位より閉じ込め特性の良い放電が得られることが見出された。トムソン散乱システムによる計測で、LID配位では、局所的な閉じ込めの改善を示唆する急峻な電子温度勾配が、磁気島のセパラトリックスから立ち上がっていることも明らかになった。しかし、電子密度勾配は依然緩やかで、この点を改善してゆくことが来年度以降の課題である。昨年度までに行なわれた原理実証実験で,LIDはダイバータとして有効に機能することが確かめられている.この成果を踏まえ,平成17年度は「LIDの強力な周辺制御能力を用いた閉じ込め改善実験」を精力的に行った.特に,LIDの強力な周辺排気効果と,水素ペレットによる中心燃料供給の組み合わせによる「粒子制御の最適化研究」に大半の実験時間を配分した.

その結果,閉じ込め領域内側に粒子の輸送障壁が形成され,密度分布が極端に尖頭化する高性能放電モードの発見に至った.この時,中心部の電子密度は5x10^<20>/m^3,プラズマの圧力は1気圧に達し,両者ともこれまでのLHDにおける最高記録を大きく更新した.輸送障壁の形成により閉じ込め性能自体の改善も確認されており,国際ステラレータスケーリング則(ISS95)からの改善度が20%以上の放電を,再現性よく得ることができた.さらに輸送障壁の形成は過渡的な現象ではなく,ペレットの連続入射により,1秒以上の定常維持が可能であることも実験的に示すことができた.現在データの解析を進めており,障壁形成時のエネルギー輸送係数および粒子閉じ込め時間等の評価を行なっている.3次元流体コードによるフローの解析も進んでおり,実験では導出困難なアイランドに沿った粒子束分布の情報等,LIDの輸送機構の解明に必要な初期結果が出始めている.また,周辺部における詳細な2次元電子密度分布獲得のために計測器の整備も進めており,本年度は本補助金で購入した部品を使用して,光学検出部の2次元化を行った.こちらも初期データの取得に成功しており,次年度以降チャンネル数の増強を行い,本格的な実験に備える.昨年度までに行われた研究で,ペレット入射による中心粒子供給にLIDの強力な周辺排気を組み合わせることにより,内部拡散障壁(IDB)の形成を伴う高中心密度モード(SDCモード)を再現性良く得ることが可能となった.IDB-SDCモードは将来燃焼プラズマへ発展する可能性を有しており,この点において,それがヘリカル装置で発見された意義は大きい.この新たな閉じ込め改善モードの発見を受けて平成18年度は,IDB-SDCモードの更なる高性能化とIDB形成の物理機構の解明を目指した実験研究ならびに理論研究を行った.今年度の実験では柔軟な磁場配位の選択による運転領域の拡大が図られ,磁気軸位置に関しては,3.70m<Rax<4.00mの領域でIDB-SDCモードが達成されることが明らかになった.一連の実験で特筆すべき点は,ヘリカルダイバータ(HD)配位でもIDB-SDCモードが得られたことである.これはLIDによる周辺排気を,十分にコンディショニングを行った真空容器壁で肩代わりさせることによって可能となった.周辺中性粒子圧力がIDB形成に与える影響は,本年度の補助金により購入した高速真空計(ASDEXゲージ)を用いた実験で詳細に調べられた.今後詳細な定量解析を行い,両者の関係を明らかにする予定である.HD配位におけるオペレーションの確立でIDB-SDCモードの運転領域が一気に広がり,これまでに中心電子密度1x10^<21>/m^3,プラズマの圧力は1気圧以上を達成し,昨年度までの自己記録を更新した.今後はベータ値の上昇がIDBに与える影響を磁場構造の変化,MHD現象に着目し,理論計算との比較を行いながら調べてゆく予定である.4年間にわたって行われた本研究は,内部拡散障壁(IDB)の発見と,それに伴う超高密度プラズマの生成という大きな成果を上げた.
認知症高齢者の日常生活支援におけるアドボカシー実践向上プログラムの実施と評価

認知症高齢者が人生の最期まで尊厳ある生活を送るためには、援助が必要な状況になっても食事や排せつなどの日常生活のひとつひとつにおいて尊厳を尊重される支援を受けることが、第一義的に重要な課題であるといえる。申請者らは、先行研究によって高齢者施設での日常生活支援において認知症高齢者の権利を護り意思決定を支援するためのアドボカシー実践ガイドラインの開発に取り組んだ。本研究では、アドボカシー実践ガイドラインを活用し、高齢者施設で働く専門職がアドボカシー実践力を向上することができるような教育プログラムを開発、実施し、その効果を検証することを目的とする。
グローバル市場に適応するためのエンジニアリングおよびサプライチェーンに関する研究

2018年度(平成30年度)は、当初の計画通り昨年度に引き続き国内外の製造企業のエンジニアリングおよびサプライチェーンの実態把握をフィールドリサーチをベースに行った。主な調査概要は以下の通りである。トヨタ自動車の本社(豊田市、2018年10月)とアメリカ現地車両工場(ケンタッキー州ジョージタウン、2019年3月)にて、同社の最新のグローバル・サプライチェーンマネジメントに関する聞き取り調査を実施。本田技研工業の浜松製作所(浜松市、2019年3月)とアメリカ現地車両工場(オハイオ州メアリーズビル、2019年3月)にて、同社の最新のグローバル・サプライチェーンマネジメントに関する聞き取り調査を実施。アパレル企業である寺田ニット(甲府市、2019年5月)にて同社のホールガーメント生産に関する聞き取り調査を実施。パナソニックの上海工場(上海、2019年3月)にて、同社のある製品のエンジニアリングチェーン(製品開発の詳細なプロセス)に関する聞き取り調査実施。その他にも、自動車系の部品メーカー数社の調査を実施した。当初の計画通り順調に研究データを収集することができているため、おおむね順調に進んでいると言える。また、上記実績欄にも書いたとおり研究成果の学会発表がきっかけとなり、国際ジャーナル投稿(Q1ジャーナル)への足がかりを得ることができた。とても大きな成果である。今年度も引き続き国内外での実態調査を行うが、それと並行してこれまでの調査から得られたデータの本格的な分析を開始し、日本企業のエンジニアリグおよびサプライチェーンマネジメントが抱えている課題抽出と理論構築作業に着手する。そのため、研究メンバーが一同に介するミーティングの回数も増やす予定である。その他にも、2019年6月に行われるEurOMA2019(於ヘルシンキ)、東京大学ものづくり経営研究センター(研究分担者が運営)が主催している研究会でも成果の一部を発表する予定である。以上のように、今年度は最終成果のとりまとめに向けた本格的な作業が中心となる。平成29年度は研究初年度ということで、第1にグローバルSCMとECM研究に関連する先行研究の整理と資料集を行った。第2に、製造企業の上記の実態把握を行うため、企業調査を国内外で実施した。具体的には、10月にパナソニック(上海・厦門)、12月に本田技研工業(日本本社)、3月に本田技研工業(イギリス・欧州本部)、パナソニック(滋賀県南草津)を訪問した。自動車メーカーの方を交えたミーティングも東京大学ものづくり経営研究センターにて2018年2月に実施した。これらの調査から、我々の当初の仮説どおり、近年グローバルに拡大しつつある部品調達状況が調達リードタイムの長期化を促し、そのことが需要変動に応じたフレキシブルな完成品生産を難しくしているという現実が概ね確認できた。これは本研究が対象としている自動車産業、家電産業、アパレル産業に共通した傾向であった。つまり各企業は今日、現地市場立地・最適生産立地混合型のグローバルネットワーク構築の壁に直面しているのである。2000年頃まで、日本の製造企業は生産コストを重視したグローバル最適生産分業(地産地消化)を積極的に展開していたが、リードタイム基準を重視すると現在では必ずしも最適なグローバル生産ネットワーク構造にはなっていないという構造が浮かび上がってきた。今後は、こうしたネジれ現象に対して、各企業がどのように対処しようとしているのかの解明にあたる。第3に、各研究者が著作・論文・国内外の学会発表を通じて上記の研究成果の対外発信を逐次行った。研究代表者である富野が急遽、勤務先の学内役職業務(学部教務主任)に従事することになり、自身の研究遂行が少し遅れてしまった。しかしながら、研究分担者のサポートもあり最小限の遅れで済ますことができた。今年度は、昨年度に引き続きフィールドリサーチを行い、企業のグローバルSCMとECMの実態についての情報を収集する。研究者が集まるミーティングも定期的に行なう予定である。6月に行われる2018EurOMA Conferenceでの研究発表も予定している(富野・新宅・永島が参加予定)。

その他にも、2019年6月に行われるEurOMA2019(於ヘルシンキ)、東京大学ものづくり経営研究センター(研究分担者が運営)が主催している研究会でも成果の一部を発表する予定である。以上のように、今年度は最終成果のとりまとめに向けた本格的な作業が中心となる。
星間塵モデル物質の衝突実験から探る彗星核の形成過程

平成30年度は4月1日から8月31日まで出産・育児により研究を中断した。9月の研究再開後は,前年度と同様に星間塵モデル物質の基本となる含水非晶質MgSiO3の合成とそれらについての衝撃圧縮実験,および衝撃圧縮実験後に回収した試料の解析を中心に行った.含水非晶質MgSiO3の合成は,昨年度までに確立している金属アルコキシドと硝酸マグネシウム6水和物を用いた合成手法により合成を行った.合成した試料は赤外分光測定や粉末X線回折測定により非晶質構造を有することを確認し,さらに示査熱ー熱分析測定による含水量の測定で試料には8.8wt%の水が含まれていた.衝撃圧縮実験はこれまでと同様に熊本大学において,22.2 GPaまでの圧力で衝撃圧縮実験を行った.また,衝撃圧縮実験の結果を精密化するために,合成した試料について1,000°CまでのTG-DTA測定を行うと共に,800°Cまでの温度で1時間の加熱処理も行った.衝撃圧縮実験及び加熱実験より回収した試料について,粉末X線回折測定及び赤外分光測定により解析した.X線回折測定の結果から,800°Cでの加熱により非晶質試料がenstatiteに結晶化することを明らかにした.他方,13.6 GPaで衝撃圧縮した試料のX線回折曲線は試料がenstatiteに結晶化したことを示した.また,衝撃圧縮後も試料に含まれる水分子がわずかに残存していたが,これは結晶化に至らなかった構造部分に残存したものと推測される.結晶化に与える衝撃圧と残留熱の影響を明らかにするためには,今後詳しい残留熱の推定を試みる予定である.平成30年度の4月から8月まで出産・育児による研究の中断があった.復帰後も育児等の問題からなかなか計画通りに研究を遂行することが難しかった.しかし,研究中断前までに合成手法等を確立しており,熊本大学との共同研究の手はずも整えていたため,実験準備や実施については再開後も比較的スムーズに行うことができた.3年目となる2019年度は,合成した含水非晶質MgSiO3の構造解析の1手段として,試料の形態観察や微結晶の形成有無の観察のために、北陸先端科学技術大学院大学のFE-SEM等の共同利用を実施する.また試料の空隙率の測定も実施予定である.含水非晶質MgSiO3の衝撃圧縮実験についての研究成果を取りまとめ,学術論文として発表するための原稿の作成を行う.また,2019年度は無水の非晶質MgSiO3,さらに含水非晶質Mg2SiO4の作成を行う.これにより,実際の星間塵や彗星核に合わせ,幅広い組成,状態のモデル物質を準備できることとなる.無水の非晶質MgSiO3については衝撃圧縮実験も実施する.4年目となる2020年度は無水の非晶質MgSiO3の衝撃圧縮実験後の試料の解析と結果の取りまとめ,さらにMgSiO4の衝撃圧縮実験,及び実験後の試料の解析を実施する.平成29年度は星間塵のモデル物質となり得る非晶質MgSiO3の衝撃挙動を明らかにするため、以下の2つのサブテーマの研究を実施した。(1)含水率を6.2wt%とした非晶質MgSiO3を合成し、15.8および19.4GPaで衝撃圧縮実験を実施した。衝撃圧縮実験は熊本大学のパルスパワー科学研究所の川合信明博士のもとで行った。圧縮前の試料は非晶質構造を持ち、水分子とOH基をあわせて6.2wt%ほど含む。粉末状の合成試料を衝撃圧縮カプセルに厚さ2mmになるように封入して衝撃圧縮実験を実施した。未衝撃および衝撃圧縮実験後の試料には粉末X線回折測定、赤外分光法測定、示差熱-熱重量測定などを実施し、衝撃圧縮による試料の構造変化を解明した。この結果、試料は15.8GPaの圧力で結晶化しており、その粉末X線回折パターンから大部分がMgSiO3の結晶相に結晶化したことが明らかとなった。他のシリケイト鉱物の衝撃圧縮の先行研究では非晶質から結晶相への構造変化は見られず、本研究で見られた構造変化は非常に特異的と言える。(2) (1)の衝撃圧縮実験で発生する熱の影響を考慮するため、(1)で使用した含水率6.2wt%の非晶質MgSiO3について電気炉を用いた600-1000度までの加熱実験を実施した。試料は800度1時間の加熱で結晶化しており、そのX線回折パターンと赤外スペクトルは15.8GPaで衝撃圧縮した試料のものに一致した。なお、研究費の大部分は試料の合成に関する備品や薬品の購入、成果発表に関する旅費に使用した。平成29年度は本研究課題の核となる含水の非晶質MgSiO3の合成と衝撃圧縮実験を実施、その圧縮による構造変化を解明できており、研究はおおむね計画通り進展している。非晶質MgSiO3試料を合成するための技術を既に獲得しているため、衝撃圧縮実験の他に、その議論を補うために必要と考えられる加熱実験も実施できた。衝撃圧縮実験の成果については計画どおり順調に得られたほか、衝撃圧縮実験の議論をさらにハイレベルにするための加熱実験も実施できており、衝撃圧縮実験の議論では必須となる熱の影響についても早い段階から議論を開始できた。

また、本研究の予備的な実験として既に実施済みであった14.9wt%の含水率をもつ非晶質MgSiO3の衝撃圧縮実験の成果も含めて、今年度の成果について平成30年2月に行われた宇宙航空研究開発機構の宇宙科学に関する室内実験シンポジウムにて招待講演として発表した。また、平成29年度に得られた成果については国際学術誌に発表するために原稿を作成中である。平成30年度は4月1日から8月31日まで出産・育児により研究を中断した。9月の研究再開後は,前年度と同様に星間塵モデル物質の基本となる含水非晶質MgSiO3の合成とそれらについての衝撃圧縮実験,および衝撃圧縮実験後に回収した試料の解析を中心に行った.含水非晶質MgSiO3の合成は,昨年度までに確立している金属アルコキシドと硝酸マグネシウム6水和物を用いた合成手法により合成を行った.合成した試料は赤外分光測定や粉末X線回折測定により非晶質構造を有することを確認し,さらに示査熱ー熱分析測定による含水量の測定で試料には8.8wt%の水が含まれていた.衝撃圧縮実験はこれまでと同様に熊本大学において,22.2 GPaまでの圧力で衝撃圧縮実験を行った.また,衝撃圧縮実験の結果を精密化するために,合成した試料について1,000°CまでのTG-DTA測定を行うと共に,800°Cまでの温度で1時間の加熱処理も行った.衝撃圧縮実験及び加熱実験より回収した試料について,粉末X線回折測定及び赤外分光測定により解析した.X線回折測定の結果から,800°Cでの加熱により非晶質試料がenstatiteに結晶化することを明らかにした.他方,13.6 GPaで衝撃圧縮した試料のX線回折曲線は試料がenstatiteに結晶化したことを示した.また,衝撃圧縮後も試料に含まれる水分子がわずかに残存していたが,これは結晶化に至らなかった構造部分に残存したものと推測される.結晶化に与える衝撃圧と残留熱の影響を明らかにするためには,今後詳しい残留熱の推定を試みる予定である.平成30年度の4月から8月まで出産・育児による研究の中断があった.復帰後も育児等の問題からなかなか計画通りに研究を遂行することが難しかった.しかし,研究中断前までに合成手法等を確立しており,熊本大学との共同研究の手はずも整えていたため,実験準備や実施については再開後も比較的スムーズに行うことができた.平成30年度も平成29年度に引き続き非晶質MgSiO3試料を合成し、衝撃圧縮実験を実施することで、本研究をさらに推進させる予定である。含水率をコントロールした試料の安定的な合成については、すでにその合成技術を習得しているため問題なく実施できる。さらに衝撃圧縮実験については、本実験の共同研究先である熊本大学の川合信明博士とすでに平成30年度の実験計画について調整を行っており、実験実施には何の問題もない。また、平成30年度後半からはMgSiO3に加え、彗星核のシリケイトの主要構成鉱物の一つであるオリビン(Mg2SiO4)の合成も行う予定で、その衝撃圧縮実験についても計画している。3年目となる2019年度は,合成した含水非晶質MgSiO3の構造解析の1手段として,試料の形態観察や微結晶の形成有無の観察のために、北陸先端科学技術大学院大学のFE-SEM等の共同利用を実施する.また試料の空隙率の測定も実施予定である.含水非晶質MgSiO3の衝撃圧縮実験についての研究成果を取りまとめ,学術論文として発表するための原稿の作成を行う.また,2019年度は無水の非晶質MgSiO3,さらに含水非晶質Mg2SiO4の作成を行う.これにより,実際の星間塵や彗星核に合わせ,幅広い組成,状態のモデル物質を準備できることとなる.無水の非晶質MgSiO3については衝撃圧縮実験も実施する.
法歯学的資料からのDNA多型による個人識別と人種推定のデータベースの作成

近年国際化している日本の犯罪において、DNA鑑定は個人識別に留まらず、人種の推定も求められている。実際の鑑定でも行っているミトコンドリアDNAを用いて日本人の頻度を調べさらに日本人における系統樹を確立した。さらにマレー人のミトコンドリアDNAおよびSTR多型を調べることにより、アジアにおける人種識別にも応用できるようになった。実際の事例ではDNAの殆が変性しているため、今回は変性DNAを用いてより実践に近い状況で行った。1. mtDNAの多型・系統検査:日本人211人、マレー人122人のmtDNA全領域16.569bpの塩基配列を決定し、日本人のより詳細な系統樹の作成を目指している。日本人については現在50サンプルの全塩基配列が決定しており、あと数ヶ所を残すのみのサンプルも多い。Coding領域における変異から新たなハプロタイプが認められ、より細分化された系統樹を作成しつつある。またマレー人については53サンプルの全塩基配列が決定しており、あと数ヶ所を残すのみのサンプルも多い。しかしマレー人サンプルにはDNAが変性しているため増幅が困難なサンプルも存在し、場合によってはDNA抽出からやり直さなければならない。マレー人にはM21, M22, N21, N22, R22, M*系統のようにマレー人特有の系統と東アジアと共有する系統から成り立っており、マレー人の系統はユーラシアにおけるヒトの移動に関する非常に重要な位置を占めているものと考えられた。現在、既に実際の鑑定においてこれらのデータを参考に人種の推定を行っている。2.常染色体STR多型検査:マレー人110人における常染色体STR多型を求め、日本・韓国・中国・東南アジア地方のデータと比較しNeighbor-joiningtreeを作製したところ、マレー人は日本・韓国・中国などの東アジアとは遺伝学的に離れており、日本・韓国・中国系、マレー・インドネシア系、バングラディシュ系のクラスターに分かれ地域ごとの系統が認められた。常染色体上のSTRマーカーによる比較においてもallele分布に東アジア集団のそれぞれの特徴が表れていた。1.日本人およびマレー人のmtDNA多型解析日本人およびマレー人ともに殆どの試料において、全塩基配列を決めることができ、日本人おいては末端まで分類された系統樹が作製された。さらに他の日本人データと総合、比較検討することでより膨大な日本人データとして、今後法医学的事例に対し非常に有用なものとなった。また、今回の塩基配列をDDBJ(DNA Data Bank of Japan)に登録することにより、法医学領域のみならず、遺伝学・人類学等の他分野の研究者にも活用されると考えられる。マレー人においては、系統分類し他のアジア集団との比較を行ったところ、東南アジアの中でもマレーに特徴的な系統や分布が認められ、東南アジア、日本を含む東アジアや他のアジア地域との地理的かかわりや民族の移動の解明にも役立つと考えられる。今年度はこの結果を学会や論文として発表した。2.マレー人のSTR多型マレー人のSTRの16座位について検査を行った。用いた試料は実際の鑑定試料を想定し、歯牙及び血痕から抽出したDNAを変性DNAとした。様々な条件を設定することで、変性DNAからの検査が可能となった。さらに対立遺伝子頻度を算出し、他のアジア地域との近縁性の推定(Neigbor-joining tree)を行ったところクラスターを形成し、それぞれの特徴が表れていた。また今年度はこの結果を学会や論文として発表することができた。今回、変性試料からのDNA抽出、そのDNAを用いての実験により得られたプロトコール、さらに日本人及びマレー人のmtDNAやSTR解析の結果は、実際の鑑定作業における個人識別から地理的由来の推測にも実用的で精度の高い情報となるばかりでなく、様々な分野に応用が可能となる。
白血病細胞抗原遺伝子の解析と発現機序の解明

T細胞の腫瘍化に伴う膜抗原の発現機序を明らかにする目的で以下の実験を行い成果を得た。まず、ハイブリドーマ作製技術を駆使してマウスT白血病細胞抗原、FT-1、FT-2を同定した。特にFT-1抗原は多くの白血病細胞株(17株中9株)表面に発現され白血病細胞関連抗原の性質を示した。また両抗原とも白血病細胞以外にマウス胎齢期胸腺細胞に発現され、胸腺発生初期の細胞群を分類する上で有用であることが判明した。次に抗原の生化学的解析のために各種アイソトープラベルを行い分子量を決定し、糖鎖の有無やその結合様式を明らかにした。その結果、FT-1抗原は分子量10万の糖蛋白でありNグリコシレーションよりむしろOグリコシレーション型の糖鎖を保有していた。さらにFT-1抗原遺伝子をクローニングするために以下の実験を試みた。T白血病細胞からmRNAを単離してcDNAを作製しpUC8発現ベクターに組み込んだ。このベクターを大腸菌に感染させFT-1抗体と【^(125)I】2次抗体でスクリーニングを行ったが、抗原を発現する明確なコロニーを同定できなかった。このことはcDNA作製時に用いた【S_1】-nucleaseによりcDNAを切断し、抗原エピトープの合成が不完全である可能性が考えられるためSV-40プロモーターを含むOkayama-Bergベクターを作り、哺乳動物細胞で発現させポリクローナル抗体によるスクリーニングを行っている。同時に抗原のN末端アミノ酸の解析から合成プローブの作製も試みている。FT抗原はT細胞の分化とともに消失し腫瘍化に伴って再び出現することからT細胞の癌胎児性抗原と考えることができる。その機能は不明であるがT細胞が著しい増殖を示す時期に対応して発現されることからT細胞の増殖に関与するレセプターや発癌遺伝子産物との関連も否定できない。今後、T細胞の腫瘍化を考える上でFT抗原のより詳細な解析とそれらの発現機序や生物学的役割を解明することが急務であると考えられる。
収束イオンビームを用いたナノワイヤー熱電変換素子へのナノ電極形成・輸送特性の解明

高圧圧入法を用いて長さ1mm以上の単結晶Biナノワイヤー熱電変換素子の開発を行った。収束イオンビームのナノ加工とその場電極形成により、ワイヤー直径4μm,700nmのワイヤー両側面に局所電極の形成に成功した。これによって、4端子抵抗測定ならびにホール測定を行うことが出来た。抵抗測定から、ナノワイヤーの抵抗が数kΩであったとしても、電極とワイヤー間との接触抵抗が無視できないことが明らかになった。ホール測定から、電子・ホールの各移動度の温度依存性を実験的に明らかにした。その結果、低温領域での抵抗率の上昇は、キャリアの平均自由行程の制限によるものであると結論づけられた。申請者が作製しているナノワイヤー熱電変換素子は、素子全体が石英ガラスで覆われており1)FIBからのGaイオンビームが直接Biナノワイヤーに照射されず,2)ワイヤー表面の酸化膜の影響を無視できる。そこでFIBを利用してナノワイヤー側部にナノ加工を行い、従来不可能であったナノワイヤー側面へ局所的な電極を取り付けることが該当年度の目標であった。基本的に石英ガラス中に埋め込まれた形をとるナノワイヤー熱電変換素子に電極を取り付けるためには、ミリスケールの石英部分を除去し、さらにナノスケールでBi上へ加工が必要である。FIBによるGaイオンビームをBi上に照射すると昇華することが知られており、プロセスの開発は困難であることが予想されたものの、石英ガラスをバリア層として利用する手法をとり、局所的に石英ガラスを取り除き、その部分に電子ビームデポジションによる方法でカーボンもしくはタングステン電極の取り付けに成功した。この手法を用いて、直径4μmのBiワイヤーを使ってホール測定を行うことに初めて成功した。直径がまだマイクロサイズであるために、常温付近で評価された移動度についてはバルク素子と同様であったものの、測定が問題なく行えていることの証明にもなった。その結果を受け、直径521nmのナノワイヤー熱電変換素子を用いて、4端子測定電極の作製を行った。ワイヤー直径が小さくなると、素子自体の持つ抵抗が数kΩになるため、2端子法でも測定が問題ないと予想されていたものの、4端子法との比較によって、接触抵抗が無視できないことが明らかになった。ワイヤー直径数十数百nmのBiナノワイヤー熱電変換素子では、ワイヤー側部に局所的に電極を取り付けることが困難でありホール測定が行われなかったため、未だにキャリア密度・移動度などの物性測定が行われていない。本研究で収束イオンビーム(FIB)を使ったナノ加工を利用してワイヤー側部へ局所的なナノ電極形成・接合技術を開発し、ナノワイヤー熱電変換素子のキャリア密度・移動度測定を試みた。ナノワイヤー熱電変換素子は石英ガラスに覆われているために、どうやってその位置を正確に知るかが大きな課題であったが、ワイヤー表面ぎりぎりまで研磨作業を行い、FIBのGaイオンビームと石英中Bi表面からの二次電子放出率の違いを利用して、正確に位置特定が可能となった。その後、GaイオンビームをBiワイヤーに当てないような加工を施し、Biを局所的に露出させ、その場蒸着によって電極形成に成功した。このサンプルを利用してホール測定を行ったところ、Biナノワイヤーで世界で初めてのホール測定に成功した。ナノワイヤー全体が石英ガラスで覆われていることから、考えられていた電流密度よりも大きな電流を流しても温度上昇しないことから、比較的S/Nのよりホール信号が得られ、このホール測定から、移動度の温度依存性を求めることができた。この結果より、従来からナノワイヤー熱電変換素子において低温領域で抵抗率の上昇が確認されていたが、ホール測定の結果より、キャリアの平均自由工程がワイヤー側面で散乱され、結果として移動度が実効的に減少することによって抵抗率が上昇するという結果を実験的に説明できるようになった。そこでFIBを利用してナノワイヤー側部にナノ加工を行い、従来不可能であったナノワイヤー側面へ局所的な電極を取り付ける。具体的な加工手順として、(1)円筒形の石英ガラスの片側をワイヤーとの距離3μm程度まで研磨によって削り落とす。(2) FIBを照射しつつ石英ガラスをスパッタリングしていく。ワイヤーと石英ガラスの厚さが約300nm程度になるとBiとガラスの二次電子放出率の違いにより、ワイヤーを全く露出させずワイヤー位置を予測することが可能となる。(3)予測したワイヤー位置の脇の石英ガラスをFIBによって除去し、(4)傾斜をかけ非常にゆっくりとFIBを照射する。(5)その結果、ワイヤーの側面が局所的に露出する。

(6)局所的にワイヤー側部を露出させた後、FIBを用いてカーボン薄膜を蒸着し、電極接合を行う。(7)石英上部に予め電極パッドを成膜しておき、最終的にワイヤー側面部との配線を行う。以上の加工を収束イオンビームを用いて行い、電極接合を確認した。当初、FIB中の電極材料としてカーボンを選択して、カーボン配線を用いて導通を撮ろうとした所、予想以上に抵抗が大きくなり、電気測定を行う上では問題が残った。そのため、FIB加工後、局所的にカーボン電極を蒸着し、Bi表面が酸化しないようにし、大気解放してタングステン蒸着が扱えるFIBを用いて、タングステン配線を行った上で問題なく導通が得られることを実験的に確認した。平成23年度は、米国の大学に渡航し集中して装置を利用し以上の加工プロセスを確立した。直径4μmのマイクロワイヤーではあるものの、その場電極形成やホール測定に成功しており、同様のその場電極形成は直径521nmのナノワイヤー熱電変換素子にも適応済みである。その場電極形成中に問題点が明らかになっているが、それは使用している装置の特性であり、他の装置を利用することによって問題を解決することも明らかになっている。当初予定したとおりに電極加工ができ、通電の確認も行った。電極接合手法の確立については、平成24年度を予定していたものの、前倒しで計画が実行できた。今年度はナノワイヤーを用いたホール測定を行っていく予定である。昨年度はナノワイヤー上への局所電極形成にカーボン電極を用いていたが、アモルファス上であることから接触抵抗が極めて大きく問題であった。このため、局所電極形成にタングステンを用いて、接触抵抗を減らすことを計画している。既に何本かのナノワイヤーで接触抵抗が2桁程度減少可能であることが明らかになっている。また、ワイヤー直径が小さくなると得られるホール電圧が少ないことから、電流と磁場の変調を用いてホール電圧をS/N良く得るための準備を進めている。電極接合が可能となったため、平成24年度は実際にホール測定などを行う予定である。ここで、単結晶Biの物性値を使って評価すると、ナノワイヤー熱電変換素子を用いたホール電圧はワイヤーの直径に反比例するため、直径1μmでは数nV,直径100nmでは数十nVの電圧を測定する必要がある。通常の直流法では測定が困難であるため、直流磁場と数数十ガウス程度の交流磁場を印加し、ロックインアンプを使った高感度交流磁場測定システムの開発を行い、サブnVの感度で電圧を測定するシステムを整備する。どうしてもナノ加工に時間と予算が取られてしまうことになる。研究中で使用している収束イオンビームは物資材料研究機構ならびに東京大学のものを利用しており、装置利用料として多く予算を確保したいと考えている。またホール測定用のロックインアンプを購入することを想定して、平成24年度の予算の大部分を持ち越した経緯がある。加工プロセスが確立したことから、月に1度程度、物質・材料研究機構,理化学研究所,東京大学が所有する収束イオンビームを利用することを予定しており、平成24年度の予算については、この装置利用料などに当てる予定である。
動脈硬化における血管壁細胞活性化のin vitro混合培養モデルによる解析

今回の研究はLDLの沈着から引き起こされるアテローム性病変の初期発症機構について、1)酸化脂質などが血管細胞の転写制御を変える機序、2)血管細胞の活性化により単球が集積する機序を明らかにし、3)血管壁への白血球集積を抑える新規治療薬を開発することを目的に平成15,16年度に行われ、以下の結果をえた。(1)変性LDLと酸化脂質の形成過程を追跡する標識を開発し(文献18,21)アミロイド前駆体タンパクと結合したLDL変性を発見し解析した(文献10,14)。酸化脂質によるトランスクリプトーム解析を系統的に行い、リゾPCがアミノ酸トランスポーター等様々な遺伝子転写活性化に作用すること、それがEGR, GATAなどの転写因子を介していることを発見した(文献7)。(2)混合培養系での流れによる転写調節機序のトランスクリプトーム解析からNRF2の活性化が重要であることを発見した(文献5,15)。(3)炎症性サイトカイン、増殖因子、凝固因子の血管細胞への転写制御をトランスクリプトームを用いて系統的に解析し、ウェッブで世界に開示した。そこからEts, GATA, Hexの関与を証明した(文献11,16,20,24)。さらにNFATcの血管壁細胞での増殖と凝固シグナルにおける役割を発見しその終息シグナルとしてDSCR1が重要なことを発見した。DSCR1過剰発現はNFATcシグナルを抑制した、腫瘍血管新生なども抑制でき、治療にも有効である(文献4)。高柳らとNFATcシグナルが様々な細胞で重要で免疫、骨疾患にかかわることを証明した(文献12)。(4)内皮細胞活性化時に単球の接着抑制する薬物を混合培養系でスクリーニングし、新規化合物群を発見しこれが、新しい炎症抑制剤として臨床上有用であることを発見している(文献6,17)。この薬はpsoriasis治療にも著効を示しており作用機構が注目されるとともに臨床応用が期待される(未発表)。動脈硬化発症の機序をin vitro系で構築するには、流れ、炎症性因子の存在、及びこれらの刺激に応答する血管内皮細胞での遺伝子発現制御機構を綿密に再現し組み立てることが重要である。そこで我々は内皮細胞における刺激応答を包括的に理解するためマイクロアレイを用いてトランスクリプトーム解析を進めた。まず、凝固炎症性因子であるトロンビンが系内に加わった場合、動脈硬化促進に寄与するintercellular adhesion molecule (ICAM)-1, vascular cell adhesion molecule (VCAM)-1が誘導されるが、さらに1,4,18時間の時系列でもって詳細に解析した結果、全8794遺伝子のうち74(1時間で34, 4時間で21, 18時間で19)の遺伝子発現が上昇し、一方20の遺伝子が減少すること。この制御には転写因子群SRF, Egr-1, NF-AT, NF-κB, GATAを含む転写因子のカスケードが深く関わっていることを発見し、報告した。同じく炎症性因子であるtumor necrosis factor (TNF)-α,インターロイキン-1を系内に添加した場合、同様にICAM-1, VCAM-1の強い誘導が生じるが、これらの刺激のうち、TNF-αが最も強く、また長時間VCAM-1の誘導が励起されること、ICAM-

1, VCAM-1の発現誘導機構は大きく異なっていて、VCAM-1誘導にはNF-κBの結合のみならず、PI3-キナーゼ、p38MAPキナーゼ経路やGATA-2の結合が必要でかつ二次的な転写産物が深く関わっていること(シクロヘキシミド添加に感受性があること)を新たに見いだした。一方、弱いずり応力で層流を系内に加えた場合、動脈硬化抑制に働くヘモオキシゲナーゼ-1の遺伝子発現が顕著に増大すること、その際には転写因子NRF-2の核内での活性化がkeyになっていることを見いだした。さらに血管内皮細胞におけるin vivoでの遺伝子発現に必要なプロモーター領域を探索するhprt-targetトランスジェニックマウスモデルを新たに構築し、内皮細胞特異的発現を示すTie-2遺伝子の転写に必要不可欠な領域及び転写因子Etsファミリー結合領域の重要性を見いだし報告した。これらの包括的な取り組みを介して、in vitroモデル系への応用性、有効性が確かめられた。新たに構築された血管壁細胞の混合培養系でのトランスクリプトーム解析をすすめ、動脈硬化発症をひきおこす内皮細胞の活性化機序の解明を進め、治療法の開発を進めた。混合培養系では初代培養細胞が、活性化機序を比較的in vivoに近い形で再現できることを確認している。そこでHUVECやHCASMCでのシステムに加え、マウスでの細胞培養系の樹立を進め安定的なマウス血管内皮細胞培養系を樹立した。このシステムで、下記の内皮細胞活性化機序を解析した。1)流れを加えるとNRF2の安定化がおこり転写制御が変化することを発見し、NRF2ノックアウトマウスではこの活性化がおこらないことを証明した。2)炎症性サイトカイン刺激ではNFkBとGATAが重要な役割をはたしていること、新規のGATA経路阻害剤が炎症やそれにともなう貧血治療に有効なことを証明した。クロマチン免沈からVCAM1の誘導にはクロマチン構造の改変が重要であることが示唆された。3)血管新生(VEGF)や凝固(トロンビン)刺激での内皮細胞活性化においてはトランスクリプトーム解析からNFATc経路が重要でその自己抑制シグナルとしてDSCR1があることを発見、adenoDSCR1でガン血管新生などが抑制されるという予想外の発見につながった。4)コレステロール合成阻害剤で、炎症、凝固、血管収縮を抑制する転写変動がおこる。そのトランスクリプトーム解析からラフトを介するRac1の機能抑制が考えられた。上記の結果から内皮細胞の活性化においてコレステロールなどの脂質変動はラフトからのシグナル伝達を活発化させ、転写調節の変動を進めている可能性が発見された。適切な流れが加わると、NRF2の活性化などでこのシグナル伝達活性化を抑制する可能性がある。今後さらにこれらのシグナル経路の解明、ときにVCAM1などの誘導につながるクロマチン変動の解析が、新規治療法を開発する上での課題となるであろう。
複数遺伝子の発現に協調性と組織特異性を与える因子の解析

1)グリシン脱炭酸酵素遺伝子の構造:鶏の本遺伝子は約45kb長で約3.5kbのcDNAの塩基配列を25のExonに分割してコ-ドしていた。cDNA及び遺伝子上の塩基配列を使って調べると、翻訳開始コドンの上流180塩基を5端とするExonに加え、更に約60塩基長の第1Exonが存在していた。ヒトの本蛋白遺伝子も同様の構造を示し、翻訳開始コドンを含むExonはその上流168塩基迄であり、更に56塩基長のExonが存在する。2)Hー蛋白遺伝子の構造:ヒトの本遺伝子はcDNAの5端から2塩基上流迄の第2Exonに加え74塩基長の第1Exonが存在し、鶏Hー蛋白遺伝子もほぼ同様の構造をとる。3)4種の遺伝子は共に短い第1Exonを持っていた。クロ-ン化したゲノムDNA断片上でのそれぞれの局在と、及び転写開始点の上流の構造決定を試みている。4)非ケト-シス型高グリシン血症患者が持つ変異遺伝子:ヒトHー蛋白cDNAをプロ-ブとすると、非ケト-シス型高グリシン血症患者ゲノムには5.0kbか5.5kbのSacl断片の欠失で判定される変異構造が検出された。本疾患はてんかん様の痙攣を伴う。我々が発見した異常な染色体構造と痙攣の原因になる中枢神経系の異常との関連の解析を行いつつある。
うつ病に対する反復経頭蓋磁気刺激の有効性と効果予測に関する研究

現在、うつ病症例を収集し、結果を検討中である。結果の一部について平成29年6月に開催された第113回日本精神神経学会学術総会にて「うつ病に対する反復経頭蓋磁気刺激法の効果の検討」を発表し、優秀演題賞を受賞した。発表内容は、うつ病患者に対して反復経頭蓋磁気刺激法を施行し、その前後で各種心理検査を施行したところ、反復経頭蓋磁気刺激法が抑うつ気分よりもむしろ不安感や恐怖感といった面により効果を発揮することが明らかになり、反復経頭蓋磁気刺激法が扁桃体への作用と関連した機序を有する可能性が示唆されたというものである。この結果は、反復経頭蓋磁気刺激法の作用機序を解明する一助となり、ひいては反復経頭蓋磁気刺激法の効果の予測、さらには反復経頭蓋磁気刺激法のうつ病以外の精神疾患への適応を考える一助となった。今年度までにうつ病症例の収集を約40例以上見込んでいたが、現在20例強に留まっている。初年度の遅れに加え、近年、rTMSが近隣の他の施設でも試験的に行われていることが一つの要因と考えられる。また、うつ病患者は恐怖心が強い傾向にあり、脳の直接的な刺激という介入研究に同意を得られないこともある。学内でのうつ病患者のリクルート態勢は整っており、今後さらに被験者のリクルート活動を強化する予定である。初年度のうつ病症例の収集を約20例以上見込んでいたが、現在10例強に留まっている。人員の問題に加え、近年、rTMSが近隣の他の施設でも試験的に行われていることが一つの要因と考えられる。平成30年4月から人員が強化されることに加え、さらに被験者のリクルート活動を強化する予定である。rTMS用プローブコイルが当初の予定より高予算であり、次年度以降の予算を繰り上げて購入する予定であるため。
アモルファス・シリコンの中距離構造の制御と光電流増倍効果

水素化アモルファス・シリコン(a-Si:H)薄膜作成時の表面、および表面近傍における構造形成化学反応プロセスを水素原子、あるいは電子励起希ガス(Ar^*)のような科学活性種にて変調し、シリコン網目構造における中距離構造を制御することによって、a-Si:Hの基本的性質であるバンドギャップ(Eg)を広い範囲(1,5eV-2.1eV)で制御する新しい技術を開発した。SiH_4をプラズマ中で分解し生成したフリーラジカル(SiH_3)を堆積前駆体として1-3nm圧の超薄膜の堆積と、その表面を水素原子にて処理する過程を繰り返すことにより、Eg=2.1eVに達するワイドギャップa-Si:H膜の作製に成功した。また、水素原子の替わりにAr^*による表面処理を行うことにより、Eg=1.52eVのナロ-ギャップa-Si:H膜の作製にも成功した。水素原子処理では、表面近傍のシリコン網目中に水素が浸透することによって、構造緩和が促進され、中距離構造が異なる網目が形成される。一方、Ar^*処理では、表面水素の離脱に起因する網目中水素の拡散・離脱反応が促進され、シリコン網目構造が離密化することを、エリプリメトリーを用いたその場観測結果から推定した。これらのワイドおよびナロ-ギャップa-Si:H膜はいずれも、欠陥濃度が<10^<16>m^<-3>と低く高品質で優れた光伝導を示し、また、原子間距離、結合角などの短距離構造に差異は認められず、バンド端における局在単位の分布にも変化は認められなかった。したがって、キャリア輸送、緩和特性を損なうことなく、a-Si:H膜のバンドギャプを1.5eV-2.1eVまで自由に変調できる新しい製膜法を開発できた。次に高品質ワイドギャップa-Si:H膜を用いて、高電界印加下で誘起されることが期待される光電流の増倍効果(アバランシェ増幅)の実現を目指したデバイス開発研究を行った。まず、n-type a-Si:H/ワイドギャップ膜/p-type a-Si:H/金属の順序に堆積したダイオード構造デバイスを作製した。n/p層の作製条件、膜厚を最適化したデバイスの一次光電流、ダイオード特性の評価から、優れたデバイス性能が得られ、10^5V/cmの電界印可下でも漏れ電流を低い値に保つことに成功した。しかし、それでも>10^5V/cmの印加電界下では、電圧の増加と共に、漏れ電流が指数関数的に増加した。そこで、p-type a-Si:H層の替わりにSb_2S_3薄膜層を堆積したVidicon型撮像デバイスを作製し、ビデオ信号にて測定した。その結果、漏れ電流は印加電界<6x10^5V/cmまで低い値を保持することが出来、また、光電流は低電界印可で飽和する傾向を示し、ワイドギャップa-Si:H膜が優れた光伝導性を示した。ただ、得られたビデオ信号をテレビ画像として再生すると、>4x10^5V/cmの印可電界下では白キズが現われ、電極から局所的に漏れ電流が注入されていることが分かり、さらにプロッキング電極構造の改善が必要であることが明かになった。

n/p層の作製条件、膜厚を最適化したデバイスの一次光電流、ダイオード特性の評価から、優れたデバイス性能が得られ、10^5V/cmの電界印可下でも漏れ電流を低い値に保つことに成功した。しかし、それでも>10^5V/cmの印加電界下では、電圧の増加と共に、漏れ電流が指数関数的に増加した。そこで、p-type a-Si:H層の替わりにSb_2S_3薄膜層を堆積したVidicon型撮像デバイスを作製し、ビデオ信号にて測定した。その結果、漏れ電流は印加電界<6x10^5V/cmまで低い値を保持することが出来、また、光電流は低電界印可で飽和する傾向を示し、ワイドギャップa-Si:H膜が優れた光伝導性を示した。ただ、得られたビデオ信号をテレビ画像として再生すると、>4x10^5V/cmの印可電界下では白キズが現われ、電極から局所的に漏れ電流が注入されていることが分かり、さらにプロッキング電極構造の改善が必要であることが明かになった。
オーファントランスポーターの細胞内代謝調節機構解明と破綻による腫瘍形成への関与

がん組織においてオーファントランスポーターであるSLC22A18の発現低下が悪性度を増加させることが報告されている。そこで本研究では、ヒト肝臓がん細胞であるHepG2細胞においてSLC22A18発現低下ががん細胞特性にあたえる影響を解析した。HepG2細胞はSLC22A18のノックダウンによって細胞増殖および遊走性は低下したが、浸潤性は増加した。網羅的定量プロテオミクス解析から、SLC22A18発現低下が細胞増殖に関与するタンパク質の発現を低下させた。以上の結果から、SLC22A18は細胞内タンパク質発現変動を介して肝臓がん細胞の特性を変化させることが示唆された。本研究の目的は、申請者の仮説「がん抑制遺伝子でかつオーファントランスポーターであるSLC22A18の機能低下は細胞内代謝調節機構破綻によるシグナル伝達異常によって腫瘍形成を促進させる」の解明である。本年度はヒト肝臓がんモデル細胞であるHEPG2細胞を用いてSLC22A18の腫瘍形成機構への関与を検討した。まず、ヒト肝臓ミクロソームにおけるSLC22A18タンパク質発現をWestern blot法を用いて解析したところ、SLC22A18が35 kDaに検出されたことから、ヒト肝臓にSLC22A18タンパク質が発現することが示唆された。次に、SLC22A18特異的shRNA遺伝子導入によってSLC22A18ノックダウンHEPG2細胞を構築した。この細胞の形態はHEPG2細胞に比べて細長い形をしていた。SLC22A18による細胞増殖への影響を検討したところ、SLC22A18ノックダウンによって細胞増殖速度は減少した。一方、遊離脂肪酸や高グルコース処理によって細胞増殖速度は顕著に増加した。細胞内脂肪滴検出に優れたOil red O染色によって細胞内脂肪蓄積量を検討したところ、SLC22A18ノックダウンHEPG2細胞では細胞内脂肪蓄積量が増加していた。肝臓がん発症過程において脂肪肝から肝炎、肝硬変を得て肝臓がんを引き起こすことが考えられている。そこで、網羅的タンパク質定量解析が可能であるSWATHを用いてSLC22A18発現変動による細胞内タンパク質発現変動を解析した結果、複数のシグナル経路に係わるタンパク質発現変動が明らかになった。以上の結果から、SLC22A18が細胞内タンパク質および代謝物の発現変動によって細胞機能制御に関与することが示唆された。本年度はヒト肝臓がんモデル細胞であるHEPG2細胞を用いてSLC22A18のがん悪性化への関与を検討した。まず、SLC22A18発現低下による細胞質画分におけるタンパク質発現変動をSWATHを用いて定量的解析した結果、発現が有意に増加したタンパク質が241個および有意に低下したタンパク質が257個同定された。これらタンパク質定量情報を基にKeymolnetを用いて分子間ネットワーク解析を行ったところ、腫瘍形成や悪性化に直接関与するネットワークの同定には至らなかった。次に、変動タンパク質の中で肝臓がんと関連がある分子を文献情報を基に探索したところ、肝臓がんにおいて発現量低下が生存率低下に関連が報告されているインスリン様成長因子結合タンパク質-1 (IGFBP-1)タンパク質発現量が低下していた。このIGFBP分解に関与するCathepsinD発現量は有意に増加していたことから、細胞内における分解系の亢進がIGFBP-1発現低下に関与することが推察された。IGFBP-1は細胞増殖促進に関与することから、SLC22A18発現低下によって細胞増殖が低下する原因の1つと考えられる。一方、肝臓がんマーカーであるα-fetoprotein (AFP)発現は有意に増加した。肝臓がん細胞は分化によってIGFBP-1が増加し、AFPが低下する。従って、SLC22A18発現低下によって肝臓がん細胞が低分化状態になることで、がんの悪性度が増加することが示唆された。以上の結果から、SLC22A18発現低下は肝臓がん細胞の悪性化を誘導する分子であることが示唆された。平成26年度の研究計画のうち、1 . shRNA遺伝子導入によるSLC22A18ノックダウンがん細胞の構築、4. SWATHを用いたSLC22A18タンパク質発現低下による網羅的タンパク質変動解析および5. SLC22A18の細胞内局在解析に関しては検討を行い、成果が得られている。

特に、4.の成果から、次年度の研究計画である6.トランスオミクスと局在解析データに基づくSLC22A18によって制御されるシグナル伝達パスウェイの同定とin vitro細胞系における検証のうち、タンパク質発現定量解析からSLC22A18が関与するシグナル伝達パスウェイを解明することを先行して行った。2.メタボロミクスによるSLC22A18発現低下による細胞内代謝産物変動の解析に関しては共同研究計画であり、共同研究先の神戸大学吉田優先生とともに順調に研究を進めている。3.免疫沈降法と標的プロテオミクスによるO-GlcNAc化タンパク質の同定と定量解析に関してはHEPG2細胞では検討を行っていないが、他の細胞株において検討しており、準備段階である。分子薬剤学平成27年度は予定通り研究計画を実施し、さらに平成26年度に準備段階にあったメタボロミクス解析とタンパク質のO-GlcNAc化翻訳後修飾解析を行い、SLC22A18が腫瘍形成に関与するメカニズムを解明する。交付申請書提出時の旅費の申請額よりも実際に出張等にかかった経費が下回ったため。今年度の消耗品購入費に充当する。