hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
破骨細胞によるトランスサイトーシスを介したグルタミン酸分泌の制御機構と意義の解明

しかし、骨量には有意な差が無かった。16週齢では、骨形成速度及び骨形成速度に有意な差は認められなかった。骨量は、野生型に比べてVGLUT1遺伝子欠損マウスで1015%程度低下していた。卵巣摘出条件及び炎症性骨吸収誘導条件下でのL-Gluシグナルの意義については、時間が足りず検討できていない。
量子情報量による不確かさの特徴づけと量子系におけるロバスト制御理論の構築

本研究は量子系におけるロバスト制御理論の構築を目指すものである.既存の多くの手法は古典的なロバスト制御の手法を量子系に適用したものがほとんどであり,古典パラメータ変動等に対するロバスト性はあるが,量子系の状態遷移に対してロバストであるかどうかは試さなければ分からない状況である.本研究では,とくに量子情報処理における不確かさを定量化し,量子系に対して自然なロバスト制御理論を構築することを目標とする.本研究は量子系におけるロバスト制御理論の構築を目指すものである.既存の多くの手法は古典的なロバスト制御の手法を量子系に適用したものがほとんどであり,古典パラメータ変動等に対するロバスト性はあるが,量子系の状態遷移に対してロバストであるかどうかは試さなければ分からない状況である.本研究では,とくに量子情報処理における不確かさを定量化し,量子系に対して自然なロバスト制御理論を構築することを目標とする.
糖尿病合併症に対する新規ＰｈｙｓｉｃａｌＭｅｄｉｃｉｎｅの有用性検証

本年度,当研究員は昨年度までの検討で得られた特殊条件(0.1ms, 55pps)の微弱パルス電流(Mild Electrical Stimulation: MES)および温熱刺激(42°C, Heat Shock: HS)の併用処置(MES+HS)が2型糖尿病モデルマウスKKAyマウスにおいて皮膚の病態進行抑制作用を示すという結果を基に,ヒトケラチノサイトHaCaT細胞株および皮膚創傷モデルマウスを用いてMES+HSの皮膚組織に対する影響を検討した.細胞株を用いた検討において本検討で用いた条件下では対象群とMES+HS処置群に有意な差は認められなかった.しかしながら,皮膚創傷マウスを用いた検討ではMES+HSはマウス背部に作成した創傷の治癒期間に影響を与えない一方で,その治癒過程である肉芽形成期を遅延することが示唆された.今後さらなる検討が必要ではあるが,急速な肉芽形成による線維化が機能障害を引き起こす皮膚創傷においてMES+HSが新規治療法になる可能性を示した点で重要な知見である.また,過去の検討でMES+HSは様々な慢性疾患モデルにおいて,その病態に応じて種々の生体反応を引き起こし,病態改善作用を示すことが明らかになっている.この知見よりMES+HSが慢性疾患時の細胞ストレス応答に関与するという仮説を立て,マイクロアレイ解析の結果遺伝子発現変動が観察された細胞内タンパク質品質管理機構に着目した.そこでMES+HSの詳細な作用機序を明らかにすることを最終目的とし,膜上タンパク質CFTRの品質管理機構の世界的権威である研究室において関連技術の習得及び応用研究を行った.MES+HSの詳細な作用機序を明らかにすることは, MES+HSの臨床応用および今後の適応拡大に重要である.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の検討においては,特殊条件(0.1ms, 55pps)の微弱パルス電流(Mild Electrical Stimulation: MES)および温熱刺激(42°C, Heat Shock: HS)の併用処置(MES+HS)が2型糖尿病病態改善作用を示すこと,および長期間処置の安全性を明らかにした.本検討では,加齢に伴う肥満誘導性2型糖尿病モデルKKAyマウスを用いて, MES+HS処置を週2回10分間28週間または週4回10分間12週間行った.その結果, 28週間処置を行ったKKAyマウスで顕著な副作用は観察されず,さらにMES+HS処置群においてインスリン抵抗性が有意に改善された.また,代表的な糖尿病合併症である腎障害についてもKKAyマウスでみられる腎肥大が抑制され,さらにMES+HS処置群腎臓で原尿生成の責任細胞であるポドサイトの関連遺伝子mRNA発現が上昇していた.また, 12週間処置KKAyマウス腎臓におけるIl-6等の炎症性サイトカイン発現をMES+HSが有意に抑制していた.以上本研究は,肥満誘導性の糖尿病病態初期から合併症発症に至る2型糖尿病モデルKKAyマウスを用いて, MES+HSの長期間処置の安全性および糖尿病病態・腎障害改善作用を示した.本研究成果は学術雑誌に投稿し,受理された.本年度において,特殊条件の微弱パルス電流および温熱の同時印加療法(MES+HS)が2型糖尿病モデルKKAyマウスにおいて病態改善作用を示すこと,さらに糖尿病の代表的合併症である腎障害に対しても進行抑制作用を有することを示唆し,その結果を学術雑誌に投稿した.これは申請時本年度の予定としていたMES+HSの糖尿病合併症である腎障害に対する効果を明らかにし, MES+HSを2型糖尿病に対する包括的治療戦略として確立するための重要な知見を提案する検討であり,また当初の予定通り本検討の成果を学術雑誌に投稿した.また,糖尿病合併症としてさらに皮膚障害に対するMES+HSの影響を明らかとするため,基礎的検討の段階ではあるが皮膚創傷モデルマウスを用いてMES+HSの作用について検討を行った.また,皮膚障害に対するMES+HSの効果について当初想定していた仮説とは異なる結果が得られていることから, MES+HS処置皮膚組織のマイクロアレイの結果を再解析し, MES+HSの細胞内タンパク質品質管理機構に着目するに至った.以上の進捗状況からおおむね順調に進展していると判断する.本年度,当研究員は昨年度までの検討で得られた特殊条件(0.1ms, 55pps)の微弱パルス電流(Mild Electrical Stimulation: MES)および温熱刺激(42°C, Heat Shock: HS)の併用処置(MES+HS)が2型糖尿病モデルマウスKKAyマウスにおいて皮膚の病態進行抑制作用を示すという結果を基に,ヒトケラチノサイトHaCaT細胞株および皮膚創傷モデルマウスを用いてMES+HSの皮膚組織に対する影響を検討した.細胞株を用いた検討において本検討で用いた条件下では対象群とMES+HS処置群に有意な差は認められなかった.しかしながら,皮膚創傷マウスを用いた検討ではMES+HSはマウス背部に作成した創傷の治癒期間に影響を与えない一方で,その治癒過程である肉芽形成期を遅延することが示唆された.今後さらなる検討が必要ではあるが,急速な肉芽形成による線維化が機能障害を引き起こす皮膚創傷においてMES+HSが新規治療法になる可能性を示した点で重要な知見である.また,過去の検討でMES+HSは様々な慢性疾患モデルにおいて,その病態に応じて種々の生体反応を引き起こし,病態改善作用を示すことが明らかになっている.

この知見よりMES+HSが慢性疾患時の細胞ストレス応答に関与するという仮説を立て,マイクロアレイ解析の結果遺伝子発現変動が観察された細胞内タンパク質品質管理機構に着目した.そこでMES+HSの詳細な作用機序を明らかにすることを最終目的とし,膜上タンパク質CFTRの品質管理機構の世界的権威である研究室において関連技術の習得及び応用研究を行った.MES+HSの詳細な作用機序を明らかにすることは, MES+HSの臨床応用および今後の適応拡大に重要である.本年度は,当初予定していた通りMES+HSを2型糖尿病の包括的治療法として確立するための基礎的知見として,ヒトの病態発症プロセスを模した,加齢に伴う肥満誘導性2型糖尿病KKAyモデルマウスを用いて長期間および短期間のMES+HS処置を行い種々の検討を行った.本検討の中で,糖尿病病態改善効果に加えてKKAyマウスで観察される皮膚障害がMES+HS処置群で全く見られなくなることが示された.この結果および当初の皮膚組織におけるマイクロアレイ解析結果からMES+HSが皮膚病態を改善し,皮膚損傷の修復を早めることが予想された.その一方で,皮膚創傷モデルマウスを用いた予備的検討ではMES+HSが組織修復を早めるのではなく,線維化過程に作用することで修復皮膚の質に影響を与えることが示唆されている.これらの結果を鑑み, MES+HS処置皮膚組織のマイクロアレイ結果を再解析した結果, MES+HSがタンパク質品質管理機構に関与する遺伝子発現を制御している可能性が示された.以上の結果から, MES+HSの作用機序についてさらに解明するため,タンパク質品質管理機構について世界最先端の技術を有する研究室において関連技術を取得している.今後はさらにその関連技術の応用について行い, MES+HSの生体恒常性維持作用のメカニズムについて明らかにすることを目指す.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。
嵩高い軸不斉配位子の開発と高周期15族元素化合物の酸化剤としての利用

本研究は、0-(9-トリプチシル)フェニル基を開発し、フェニル基と9-トリプチシル基のsp^2-sp^3炭素結合周りの回転障壁を利用して軸不斉を発現させ、また9-トリプチシル基の2枚のベンゼン環が作り出す空間を利用して高周期15族元素の酸化物の中で初めてとなるアンチモンオキシドおよびビスマスオキシドの単量体を単離し、これらを利用したアルコールからケトンへの不斉酸化反応を行うことを目的とした。昨年度の研究成果より、フェニル基より立体障害の大きなナフチル基にすることで軸不斉発現に十分な効果を期待し、配位子の開発を行った。アントロンに対して2-メトキシ-1-ナフチルリチウムを作用させ、9-ナフチルアントラセンを合成した。その後、種々の発生方法でベンザインを室温または還流下で反応させたがDiels-Alder反応がナフチル基側で起こり、トリプチセン骨格を構築するまでには至らなかった。一方、フェニル基のΟ-置換基はリンおよびアンチモンの第3、5周期元素だけでなく第6周期元素のビスマスも低収率ながら導入することができた。原子半径が最も大きな元素の導入が可能であったことから、本研究で開発した配位子には、フェニル基を持つ一連の化合物群が合成できることを意味している。ビスマス化合物の場合に最も大きな回転障壁をsp^2-sp^3炭素結合周りで観測したため、昨年度明らかにした動的NMRの結果と一致した。また、多量化することなく安定に単離したアンチモンオキシドの単量体の一水和物を用いて、第一級および第二級アルコールをケトンへ導くことができたことから、アンチモンオキシドの単量体が酸化反応の活性種であると裏付けられた。本研究は、o-(9-トリプチシル)フェニル基を開発し、フェニル基と9-トリプチシル基のsp^2-sp^3炭素結合周りの回転障壁を利用して軸不斉を発現させ、また9-トリプチシル基の2枚のベンゼン環が作り出す空間を利用して高周期15族元素の酸化物の中で初めてとなるアンチモンオキシドおよびビスマスオキシドの単量体を単離し、これらを利用したアルコールからケトンへの不斉酸化反応を行うことを目的とした。入手容易なアントロンを出発物質として3段階で合成したo-(9-トリプチシル)プロモベンゼンをリチオ化し、クロロジフェニルホスフィンまたはフェニルエチニルスチビン類を加えることでリンおよびアンチモン化合物をそれぞれ簡便に合成することに成功した。その後、軸不斉発現の鍵となるフェニル基と9-トリプチシル基のsp^2-sp^3炭素結合周りの回転障壁を動的NMRの手法を用いて定量的に評価した。この結果からo-位に置換した15族元素が高周期になる程、またその元素周りの置換基の立体障害が小さい程回転障壁は大きくなることが分かった。また、合成した化合物群をそれぞれ最適な条件下でオキシドへ変換し、これらを用いたアルコールのケトンへの酸化反応を行った。9-トリプチシル基の2枚のベンゼン環がo-置換基を効果的に保護し、アンチモンオキシドの単量体の一水和物を多量化することなく安定に単離することができた。さらに、これを酸化剤として用いると第一級、第二級アルコールに関わらず対応するケトンへ導くことができた。これは、開発した嵩高い置換基が予想したとおりアンチモン原子周りを立体保護することで多量化を抑制し、かつアンチモンオキシドがアルコールに対して酸化活性があることを示した結果である。
特発性造血障害におけるNKG2D免疫の臨床的意義の確立

特発性造血障害を伴う患者に免疫抑制療法が奏功するが、適正治療にはその免疫分子病態の把握が必要である。本研究では、発作性夜間ヘモグロビン尿症患者にみられる特発性造血障害にNKG2D免疫の関与を確認した。この免疫は、造血幹細胞?を反映する顆粒球上のリガンド発現(診断)や免疫治療効果の作動から、特発性造血障害の免疫病態を直接反映する指標と考えられた。今後、治療中止の指標としての有用性も引き続き検証していく。特発性造血障害は、免疫機序の関与が指摘される骨髄不全症候群の致死的病態の一つであり、日本人に比較的多いことからその対策は急務である。近年、免疫抑制療法や造血幹細胞移植の開発により長期生存は可能となったが、依然として多くの問題を抱える。問題解決のキーポイントは、特発性造血障害における免疫分子病態の解明と考えた。我々は、以前にストレス誘導蛋白NKG2Dリガンドが特発性造血障害の発生に関与することを見出していた(Blood 2006;Br J Haematol 2009)。そこで本研究では、NKG2Dリガンドが特発性造血障害の免疫病態を直接反映する指標、特に免疫抑制治療中止の指標になることを確認し、その臨床的意義の確立を狙った。本研究では、特発性造血障害の代表疾患である発作性夜間ヘモグロビン尿症(PNH)患者の血球におけるNKG2DリガンドとNKG2D受容体の膜発現解析を行った。造血障害を伴う患者では、幹細胞を反映する顆粒球上にNKG2Dリガンド発現が、リンパ球上にその受容体が検出され(診断の指標)、免疫抑制療法の効果も認められた(治療の指標)(Blood 2012)。また、このPNH患者においてGPI結合型NKG2DリガンドULBPが欠損し、PNH型血球の比率増加が認められたことは(Br J Haematol 2013)、NKG2D免疫が造血障害のみならずクローン選択にも関与している可能性が示唆された。これらの結果より、NKG2D免疫が特発性造血障害の免疫病態を直接反映する指標である可能性が支持された。しかし、治療中止の指標として有用か、微少PNH型血球との比較によるNKG2D免疫が免疫病態の指標として優れているかの検証は、稀少疾患であるため症例数確保に時間が必要であり現在も継続中である。骨髄不全症候群の致死的病態の一つである特発性造血障害における免疫分子病態は未だに解明されていない。我々はこれまで、ストレス誘導蛋白NKG2Dリガンド発現が特発性造血障害の発生に関与することを見出しており、本研究では、このNKG2Dリガンド発現が特発性造血障害の免疫病態を直接反映する指標となり得るか確認することを目的としている。平成23年度は解析方法の確立を中心に研究を進めた。患者白血球や骨髄細胞におけるNKG2Dリガンドの血球膜発現検出法であるフローサイトメトリー法を最適化した。この方法を用いて標準的な治療を受けている特発性造血障害患者サンプルの経時的な解析も開始した。今後、臨床病態(汎血球減少の進行や免疫抑制療法の効果)との関連性を検証することによりNKG2Dリガンド発現が免疫病態を直接反映する指標であることを確認したい。しかし、対象となる特発生造血障害患者の集積が遅れており、必要なサンプルが確保できなかった。そのため、遺伝子発現や遊離リガンド発現解析の検出法が確立できなかった。よって、本研究は概ね順調に進展していると判断する。患者白血球や骨髄細胞におけるNKG2Dリガンドの血球膜発現検出法として最適なフローサイトメトリー法を確立した。この方法を用いて標準的な治療を受けている特発性造血障害患者サンプルの経時的な解析を開始した。今後、臨床病態(汎血球減少の進行や免疫抑制療法の効果)との関連性を検証することによりNKG2Dリガンド発現が免疫病態を直接反映する指標であることを確認できると考える。しかし、対象となる特発生造血障害患者の集積が遅れており、必要なサンプルが確保できてなかったため遺伝子発現や遊離リガンド発現解析の検出法が確立できなかった。本年度は、特発生造血障害患者の追加症例の解析を継続し、NKG2D免疫の臨床的意義の確立を目指す。昨年度未確立の遺伝子発現や遊離リガンド発現解析の検出法確立も試みたい。NKG2Dリガンド発現消失を免疫抑制療法の中止の指標にする試みも予定している。試薬、器具、培養液などの消耗物品、研究打合わせや国内外出張のための旅費、成果発表(論文投稿)に関連する諸経費などで直接経費1,200,000円を予定している。研究室の維持管理や事務経費などの間接経費は360,000円を使用する。
テラヘルツ帯ジャイロトロン対応ラミナー電子ビームの性能評価とエミッタの構造最適化

テラヘルツ帯ジャイロトロンの実用化,広範な応用展開に向け,重要課題である電子銃の高性能化に取り組んでいる.本研究では,熱陰極における熱絶縁構造を最適化し,含浸領域(エミッタ)以外の部分からの熱電子の不要放出を抑えて長寿命化を図った.エミッタの経時劣化を防止する為には,エミッタのみを熱絶縁する必要がある.しかし,その場合,電子ビームの速度拡がりが大きくなり,発振効率が大きく低下する恐れもある.熱絶縁構造の異なる電子銃を製作し,性能を比較することで,熱絶縁構造が電子ビーム特性へ与える影響を明らかとした.また,電子銃の運転領域を適切に選ぶことで,発振効率の低下を抑えられる場合がある事もわかった.テラヘルツ帯で動作する高周波ジャイロトロンの実用化を目標とし,重要な構成要素であるマグネトロン入射型電子銃の高性能化を進めている.本研究では,電子銃の含浸カソードにおいて,エミッタ部を他の部分と熱的に絶縁する構造に着目し,それが電子ビームの性能(ラミナー性,速度分散)へ与える影響を調べ,構造の最適化を目指す.まず,熱絶縁間隙の配置が異なる複数の電子銃を準備し,各々を搭載したジャイロトロンの発振特性を比較した.比較実験においては,電子銃の構造を除き,ジャイロトロンの運転諸量の全てを同一に制御する必要がある.特に電子ビーム電流は,他の設定量にも依存して変化しやすいため,PID制御する機構を新たに製作し,高精度で一定に維持できる様に工夫した.比較実験の結果,熱絶縁間隙がエミッタに近い場合,ジャイロトロンの発振効率が低下することがわかった.計算機シミュレーションの結果によれば,間隙部に生ずる静電ポテンシャルの歪みにより電子ビームのラミナー性が低下し,速度分散が増大したことで発振効率が低下したと説明できる.速度分散の増大に起因して磁気ミラー反射した電子ビームが,アノード電流として実験的にも観測された.また発振効率の低下に加え,発振の得られる領域(共振器磁場の範囲,カソードアノード間電圧の範囲)が狭くなることも判明した.以上の知見について,国内外の学会で報告した.一方,間隙の幅がエミッタ厚に比して充分小さい場合には,間隙の配置によらず静電ポテンシャルの歪みの影響は小さく,発振効率はほとんど低下しなかった.この電子銃は,0.3 THzのジャイロトロンへ搭載して発振効率30%を実現し,目標出力300 kWの達成に貢献している(国際学会,ならびに学術論文にて報告した).2016年に製作予定の電子銃では,上記の成果を踏まえて,エミッタ部の構造を最適化する.試作電子銃の準備が早い段階で完了したこと,製作したPID制御装置が期待通りに機能したことから,電子ビームの性能評価実験がほぼ計画通りに進捗した.また実験結果は,計算機シミュレーションの結果が示す電子ビーム特性から,合理的に説明可能であることが判った.エミッタの熱絶縁構造が電子ビーム特性へ与える影響が,当初の予測に近いものであったため,想定していた最適化の指針に基づき,予定通りに最適化電子銃の設計に着手することができている.テラヘルツ帯ジャイロトロンの実用化,広範な応用展開に向け,重要課題である電子銃の高性能化に取り組んでいる.本研究では,含浸カソードの昇温部の熱絶縁構造を最適化し,含浸領域(エミッタ)以外の部分からの熱電子の不要放出を抑えて長寿命化を図った.今年度は,昨年度までに行った電子ビーム特性評価実験,及び計算機シミュレーションとの比較の結果を踏まえ,熱絶縁構造が電子ビーム性能へ与える影響を明らかとした.この知見に基づいて熱絶縁間隙の配置を見直し,不要放出の危険性を大幅に低減した最適化電子銃を,複数のジャイロトロン(下記[1-2])に適用した.[1] 270420 GHz多周波数発振ジャイロトロン現在開発中の270420 GHz二次高調波多周波数発振ジャイロトロンへ搭載する専用電子銃を開発した.このジャイロトロンは,多用途で長時間の連続運転が求められるため,電子銃の長寿命化の意義は非常に大きい.まず,試作共振器と既存の電子銃を用いて発振試験を行い,電子ビーム特性を評価して改善すべき事項を明確化した.既存電子銃では,生成される電子ビームの性能が充分でなく,安定発振しない共振器モードが存在した.最適化電子銃の設計においては,長寿命化に加え電子ビーム性能の改善も図った.結果,全ての設計モードに対し,必要なビーム性能を与える電極構造の作成に成功した.[2] 303 GHz高出力パルスジャイロトロンこのジャイロトロンでは電子ビーム電流が非常に大きく,不要放出の影響が特に大きい.その為,エミッタ部のみを熱絶縁した構造を採用している.本管の電子銃では,エミッタ幅に比して熱絶縁間隙を可能の限り狭くすることで,熱絶縁間隙が電子ビーム特性へ与える影響を最小化した.当初の目標であった300 kWを大幅に超える出力を30 %以上の高効率で実現し,最適化電子銃の性能を実証した.テラヘルツ帯ジャイロトロンの実用化,広範な応用展開に向け,重要課題である電子銃の高性能化に取り組んでいる.

本研究では,熱陰極における熱絶縁構造を最適化し,含浸領域(エミッタ)以外の部分からの熱電子の不要放出を抑えて長寿命化を図った.エミッタの経時劣化を防止する為には,エミッタのみを熱絶縁する必要がある.しかし,その場合,電子ビームの速度拡がりが大きくなり,発振効率が大きく低下する恐れもある.熱絶縁構造の異なる電子銃を製作し,性能を比較することで,熱絶縁構造が電子ビーム特性へ与える影響を明らかとした.また,電子銃の運転領域を適切に選ぶことで,発振効率の低下を抑えられる場合がある事もわかった.当初の計画にしたがい,研究を遂行する.本年度の早い段階で,最適化電子銃の設計を完了し,製作に入る.電子銃の製作には数か月を要する為,その間に,これまでの成果をまとめた学術論文の作成も進める.新しい電子銃は,0.4 THz帯で複数の周波数にて発振させる事を目指したジャイロトロンへ搭載し,発振試験を行う予定である.実験の結果を計算結果と比較,吟味し,適切にまとめて報告する.高周波工学調達方法を工夫した事,効率的な使用に努めた事で残額が発生し,当初の計画より経費を節約できた為新しく製作する電子銃の機能向上に活用する.
DNAチップを用いた口腔細胞叢プロファイリングによる小児の口腔疾患リスク評価

齲蝕や歯周病などの口腔内細菌性疾患の発症は、口腔表面に形成されるバイオフィルム微生物叢によって惹起される。口腔バイオフィルムは、膨大な数と種類の微生物によって構成される微生物叢生態系であり、この微生物叢をコントロールすることがこれらの疾患を予防する一方法となる。本研究では、口腔疾患に深く関連するとされる口腔微生物種を選択し、その16S ribosomal RNA geneの塩基配列から、各種微生物種特異的DNAプローブを作成し、これらDNAプローブを特殊紙面上に固定し、DNAマイクロアレイ化を、共同研究企業とともに行った。複数の口腔疾患にそれぞれ対応できるDNAマイクロアレイの作成を目指し、う蝕・歯内疾患・口腔感染症に関連する菌群(20菌種)と歯周炎に関連する菌群(23菌種)という、2つのカテゴリーに大きく分け、微生物種特異性ならびに検出感度を検討した。PCR-ハイブリダイゼーション法の種々の実験条件(増幅cycle数ならびにプライマー濃度など)の改良によって、検出可能な菌種数ならびにシグナル強度を増加させることができた。現在、本格的な臨床応用・実用化に向けて、歯肉縁下プラークバイオフィルム(約100名)を用いて、従来法である、定性的な検出(Direct PCR)ならびに定量的な検出(Real-time PCR)結果との検討を進めている。本年度は、1.口腔細菌特異的プローブを作成し、DNAチップヘの搭載の可否(実用性)を検討し、2.口腔微生物叢プロファイリング用DNAチップを試作し、口腔微生物種特異性、方法論を検討した。さらに、3.上記の研究プロジェクトを効率的に推進する目的で嫌気性微生物培養用嫌気培養システムを構築し、4.DNAチップに関しては共同研究企業との特許取得の準備にかかった。1.DNAチップ搭載用口腔細菌特異的プローブの作成:プローブの特異性についてはGeneBankなどの既存のDNAデータベースから、プローブのDNAチップへの搭載の可否についてはDNAチップ作成手順などの実用性から検討し、その結果、24種の口腔微生物に対する特異的プローブが完成した。さらに、新たに入手した口腔微生物16S ribosomal RNA遺伝子配列データに基づき、新たなプローブを設計・作成中である。2.口腔微生物叢解析用DNAチップの試作と方法論の確立のための検討:DNAチップ作成共同研究企業にて、24種の口腔微生物特異的プローブを搭載したDNAチップを試作した。各プローブに該当する標準菌株由来DNAを用いて検討したところ、試作したDNAチップは24種の標準菌体由来DNAを特異的に検出することができることがわかった。さらに、DNAチップ上のスポットは肉眼で明瞭に判別でき、市販の可視光用透過型スキャナーで計測・記録することが十分可能であることが分かった。現在、実際の臨床サンプルを用いて検討中であり、臨床サンプルに含まれる24種の口腔微生物の従来法による検出(通常のnested PCR法での検出)を終え、DNAチップによる検出との照合を進めつつある。3.1.2.に記載した、新たなDNAチップ用プローブ作成、および口腔微生物叢解析対照手法としての培養法の効率化のために、嫌気性微生物培養用嫌気培養システムを新たに構築した。4.口腔細菌叢プロファイリング用DNAチップに関する特許取得の準備を共同研究企業とともに進めた。本年度は、DNAチップの実用化と、それを用いた口腔細菌叢プロファイリングを試みた。さらに、口腔細菌叢と口腔疾患に関する最新の知見から、DNAチップに搭載する検出対象微生物種の整理を行った。また、昨年度に引き続き、DNAチップに関する特許取得の準備を共同研究企業とともに進めた。1.口腔細菌叢プロファイリング用DNAチップの実用化の検討:昨年度作成した24種口腔微生物特異的プローブを搭載したプロトタイプDNAチップを用いて、個々の微生物種検出を試みた。その際、最良の検出状態を得るためにハイブリダイゼーション反応条件を種々検討した。その結果、本DNAチップの検出感度は極めて高いこと、さらに、スポットの濃淡からある程度の定量性が期待されることが明らかになった。2.DNAチップによる口腔細菌叢プロファイリングの試み:実際の口腔試料(プラーク)を用いてDNAチップによる口腔細菌叢プロファイリングを試みた。その結果、スポットの有無でプロファイリングが可能であることが分かった。

さらに、この口腔試料を、微生物特異的プローブを用いたnested PCR及びreal-time PCRで解析したところ、ほぼDNAチップで得られた結果と一致していることが確認された。3.口腔微生物特異的プローブの更新:最新の口腔細菌叢と口腔疾患に関する知見から、DNAチップに新たな微生物種を追加する必要性が生じ、昨年度の方法を用いて新たなプローブを作成しトータル40微生物種とした。さらに40種を「う蝕歯内疾患口腔感染症関連微生物」「歯周病関連微生物」の2群に大別し、DNAチップ上のプローブ配列を工夫した。4.口腔細菌叢プロファイリング用DNAチップに関する特許取得の準備を共同研究企業とともに進めた。う蝕や歯周病などの口腔内細菌性疾患の発症は、口腔表面に形成されるバイオフィルム微生物叢によって惹起される。口腔バイオフィルムは、膨大な数と種類の微生物によって構成される微生物叢生態系であり、この微生物叢をコントロールすることがこれらの疾患を予防する一方法となる。本研究は、微生物叢をコントロールするために必要な、口腔微生物叢プロファイリング(モニタリング)に関する研究で、本年度は、口腔疾患に深く関連するとされる口腔微生物種を選択し、その16S ribosomal RNA geneの塩基配列から、各種微生物種特異的DNAプローブを作成し、これらDNAプローブを特殊紙面上に固定し、DNAマイクロアレイ化を共同研究企業とともに行った。その際、う蝕・歯内疾患・口腔感染症に関連する菌群(20菌種)と歯周炎に関連する菌群(23菌種)という、2つのカテゴリーに大きく分け、微生物種特異性ならびに検出感度を検討した。さらに、完成したDNAマイクロアレイに対して、標準口腔微生物株を用い、検出可能な菌種数ならびにシグナル強度を増加させるために、PCR-ハイブリダイゼーション法の種々の実験条件を検討した。その結果、増幅cycle数を従来の40から50 cyclesに増やし、さらにプライマー濃度を従来の250nMから750nMあるいは1000nMに増加させることによって、検出可能な菌種数ならびにシグナル強度を増加させることが可能であることが判明した。
発作性夜間血色素尿症のPIG-A遺伝子異常出現機序についての研究

1.発作性夜間血色素尿症(PNH)におけるPIG-A遺伝子変異とクロナリティPNHにおける複数のクローンの存在を明らかにし、各クローンにおけるGPIアンカー型蛋白(GPI-AP)の発現や増殖の程度を知るため、PNH患者の末梢血顆粒球に加え、造血コロニーおよび患者から樹立した2種のGPI-AP欠損(完全欠損と部分欠損)B細胞株でPIG-A遺伝子異常を検索し、4個の異常クローンの存在を同定した。2つの変異はB細胞、顆粒球系、赤血球系のいずれにも検出され、1つは赤血球/顆粒球系細胞に、残りの1つは赤血球系細胞にのみ認められた。PNHでは詳細に検討すると、複数の異常クローンを持つ例や異常ローン数が従来報告されていたより多いことを示唆し、また各クローンでGPI-APの発現の程度や増殖の程度が異なることを示した。2. PNH phenotypeを有する再生不良性貧血(AA)におけるPIG-Aの解析PNHとAAの関係はよく知られ、AAでは高率にGPIアンカー型蛋白欠損血球の出現が見られる。de novo PNHとの間でPIG-A遺伝子変異パターンに違いがあるか否かを検討した。CD59欠損血球の存在を認めたAA 11例について,heteroduplex解析を行い、10例にPIG-A変異を認め、さらに6例で塩基配列を決定した。PIG-Aの変異は各症例で異なり、1例でオリゴクローン(3個)の存在を認めた。PNH phenotypeを示すAAでは、異常クローンのサイズが小さいことを除いて、de novo PNHとの間にPIG-A遺伝子変異のパターンの違いは認められなかった。3. PNHおよび再生不良性貧血(AA)における突然変異率PNHとAAにおける突然変異率をglycophorin A変異頻度測定法により検討した。PNH症例中MN型を示す9例について、血液型物質であるglycophorin Aの変異型の出現頻度を測定し、4例で有意に高い変異型の出現を認めた。この突然変異率の増加はCD59-赤血球のみならず、CD59+赤血球にもみられ、またAA患者の一部も高値を示した。PNHやAAでは突然変異率の増加がみられ、PIG-A異常の出現やPNHクローンの増殖への関与が示唆された。1.PNHにおけるPIG-A遺伝子の異常とクロナリティーの検討PNH患者1例において顆粒球以外に患者から得られた二種のB cell line骨髄造血コロニーを用いてPIG-A遺伝子を詳細に解析し、4個の異常クローンの存在を明らかにした。さらにPNH患者の顆粒球におけるPIG-A遺伝子の検討から2例に2種異常の変異を見出している。これらの症例のうち女性例についてはさらにX染色体上のHUMARA遺伝子およびPGK遺伝子の不活化パターンによりそのクロナリティーを検討中である。2.PNHにおける突然変異率および遺伝子不安定性の検討PNH血球における突然変異率をGlycophorin A変異頻度測定を用いて検討した。MN型の血液型をもつPNH症例9例中5例で高頻度に変異型を認め、遺伝子の突然変異率が高まっていることが明らかとなり、PIG-A遺伝子の発生や異常クローンの増殖への関与が示唆された。また、PNH細胞において5種のサテライトマーカーを用い、DNAミスマッチ修復異常の有無を検討したが現在まで異常は認めておらず、PNHクローンの増殖優位性に悪性腫瘍において認められるDNAミスマッチ修復異常の関与は少ないと思われる。

この突然変異率の増加はCD59-赤血球のみならず、CD59+赤血球にもみられ、またAA患者の一部も高値を示した。PNHやAAでは突然変異率の増加がみられ、PIG-A異常の出現やPNHクローンの増殖への関与が示唆された。1.PNH phenotypeを有するAAにおけるPIG-A遺伝子の解析PNHとAAの関連はよく知られ、AAでは高率にPNH phenotypeが出現する。de novo PNHとの間にPIG-A遺伝子変異パターンに違いがあるかを検討した。CD59欠損血球を認めたAA11例について,heteroduplex解析により10例にPIG-A変異を認め、6例で塩基配列を決定した。PIG-Aの変異は各症例で異なり、1例でオリゴクローン(3個)の存在が認められた。PNH phenotypeを示すAAでは、異常クローンのサイズが小さいことを除いて、de novo PNHとの間にPIG-A遺伝子変異のパターンの違いは認められなかった。2.PNHおよび再生不良性貧血(AA)における突然変異率PNHとAAにおける突然変異率をglycophorin A変異頻度測定法により検討した。PNH症例中MN型を示す9例について、血液型物質であるglycophorin Aの変異型の出現頻度を測定し、4例で有意に高い変異型の出現を認めた。3.急性白血病に移行したPNH例におけるPIG-A変異とクロナリティPNHの一部は白血病化をきたすことが知られている。AMLを発症したPNH患者のPNHクローンと白血病細胞クローンの異同を検討した。白血病細胞にGPI-APの欠損を認め、成熟好中球と同一のPIG-A遺伝子変異を見いだした。また染色体分析で、白血病細胞にトリソミ-8を認めた。白血病細胞がPNHクローンに由来することを遺伝子レベルで明らかにし、そのtransformationに染色体異常の関与が示唆された。
光子量子回路による量子サイバネティクスの実現

本研究では、光子を用いた量子サイバネティクスの実現に向け研究を行った。領域内外との積極的な共同研究を推進した結果、フィードバック制御を利用した「適応量子状態推定」の実現、光量子情報の鍵となる光量子回路の実現、ナノ光ファイバによる、量子ドットやダイヤモンド結晶欠陥などの異種量子と光子の高効率インターフェースの実現、量子もつれ光を用い標準量子限界を超えた感度の顕微鏡の実現などの成果を得た。光子はそのすぐれた制御性、ならびに自然原子や分子、人工原子とのインターフェイスの容易さなどの利点を有する。本研究では、この光子の特長を活かし、量子サイバネティクスの概念に基づき、光子を用いた量子制御テストベッドを構築する。具体的には、(1)現在幅広く用いられている「フィードバック制御」を利用した量子状態の完全制御、さらに、(2)フィードバック制御における「入力状態」や「検出信号」およびそれらの「比較」デバイスまでをも量子情報化した完全量子フィードバック制御の、光子量子回路による実現を目指す。また、学際融合の観点から、(3)異種量子間状態制御の実現を目標に、ナノフォトニクス技術を利用した光子と異種量子ビットを結合と制御について共同研究を推進する。今年度、(1)の既知入力量子フィードバックに関しては、平成21年度は、既知入力量子フィードバックテストベッドの設計を行った。量子もつれ合い発生部については、今後のフィードバック実験を鑑み、390nmのフェムト秒レーザー励起のパラメトリック下方変換を用いることにし、フォトンカウンタを購入した。また、(2)に関しては、今年度は線形光学制御ノットゲートにおいて発生するエラー量の詳細に検討して論文にまとめるとともに、未知入力に対する量子フィードバックの実現に向け、比較部で用いる量子フレッドキンゲートの設計を実施、サニャック干渉系を利用した草案を得ると共に、安定性などの評価を行った。また、(3)に関して、イオントラップを用いる占部グループと共同研究ミーティングを開催するとともに、異種量子の評価用に、近赤外域の応答感度を持つ光子検出器と時間相関測定装置を購入した。(1)の既知入力量子フィードバックに関しては、平成22年度、公募研究グループの大阪大学藤原彰夫教授との共同研究として、フィードバックの一種であるアダプティブな制御により、光子の量子状態を効率的に測定する新しい方法の実証実験に取り組んだ。その結果、1つのパラメータ推定に関して、強一致性などの初期的な確認に成功した。また、(2)に関しては、比較部で用いる量子フレッドキンゲートの実験系の設計および、実験の鍵である部分偏光ビームスプリッタの発注などをおこなうとともに、超伝導光子検出器(SSPD,Superconductor Single Photon Detector)の立ち上げを南京大学と共同で行った。また、光子検出器のジッター評価を行うと共に、同時計数測定を行った。(3)に関して、イオントラップを用いる占部グループと相互訪問など行った。具体的には、現在幅広く用いられている「フィードバック制御」を利用した量子状態の制御や推定を、光子量子回路などにより実現する。また、学際融合を目ざし、異種量子間状態制御の実現を目標に、ナノフォトニクス技術を利用した光子と異種量子ビットを結合と制御について研究を推進する。平成23年度は、公募研究グループの大阪大学藤原彰夫教授との共同研究として、フィードバックの一種であるアダプティブな制御により、光子の量子状態を効率的に測定する新しい方法の実証実験に取り組んだ。その結果、1つのパラメータ推定に関して、強一致ならびに漸近有効性の確認に成功した(論文投稿中)。また、光子量子回路に関して、Knillらが提唱した「制御ノット量子操作」を実現する、単一光子レベルの非線形光スイッチを組み合わせた光量子回路を、初めて実現した(PNAS2011)。さらに、未知入力の量子フィードバックの実現に向け、比較部で用いる量子フレッドキンゲートの設計構築に取り組んだ。これは、4つの量子ゲート、入力の2光子の他に3つのアンシラ光子を含む5光子の線形光学量子回路として提案されている。平成23年度までは、実験系の設計および、実験の鍵である部分偏光ビームスプリッタの設計、光量子回路の基本部分の構築などを行った。

また、学際融合を目ざした、異種量子間状態制御の実現に関して、平成23年度は、直径300nmのナノテーパ光ファイバに付着させた単一CdSe/ZnS量子ドットからの発光の、高効率(7.4%)での単一モード光ファイバへの結合に成功した(Nano Lett.2011)。平成25年度は、「量子サイバネティクスの概念に基づく、光子を用いた量子制御テストベッドの構築」という研究目的の観点から、引き続き、「フィードバック制御を利用した量子状態の推定」、「量子フィードバックの実現に向けた光子量子回路の実現」、「異種量子間状態制御の実現に向けた、ナノフォトニクス技術を利用した光子と異種量子ビットを結合と制御」について研究を推進した。まず「フィードバック制御を利用した量子状態の推定」に関しては、公募研究グループの大阪大学藤原彰夫教授と共同で、推定するパラメータ数を、実現した「1」から「3」に増やすことに成功した(物理学会2014春季大会)。これにより、任意の偏光状態の光子量子ビットの推定が可能になった。さらに、従来の量子トモグラフィーより高い効率で推定できることの検証にも成功した(論文準備中)。次に「量子フィードバックの実現に向けた光子量子回路の実現」に関しては、量子フィードバックの比較部で用いる量子フレッドキンゲート操作の可能な、4光子を用いた光量子回路実現を目指した。平成25年度中に系の構築を完了し、基本となる0,1基底での動作確認に成功した。最後に、「ナノフォトニクス技術を利用した光子と異種量子ビットを結合と制御」に関し平成24年度に我々が発見した、単一NV中心フォノンサイドバンドの抑制方法を発展させ、ファブリペロ型共振器を用いた高分解能フォトルミネッセンス測定装置により、ダイヤモンドナノ粒子中のNV中心から、1.2GHzという非常に狭い線幅のゼロフォノン線の発光の観測に成功した(Optics Express2013)。さらに、トラップされたイオンとナノ光ファイバの結合に向けて、計画班の占部グループと共同で、微粒子トラップを用いたナノファイバ表面電荷に関する知見を得た。本研究では、量子サイバネティクスの概念に基づき、光子を用いた量子制御テストベッドを構築する。具体的には、「フィードバック制御」を利用した量子状態の制御や推定の、光子量子回路などによる実現を目指すとともに、学際融合を目ざし、ナノフォトニクス技術を利用した光子と異種量子ビットを結合と制御について研究を推進する。平成24年度は、引き続き公募研究グループの大阪大学藤原彰夫教授と共同で、アダプティブな制御により光子の量子状態を効率的に測定する新しい方法の実証実験に取り組んだ。その結果、純粋状態の光子の直線偏光の角度推定に関して、強一致ならびに漸近有効性の確認に成功(Physical Review Letters 2012)、さらに混合状態の光子への適用も行った。また、光子量子回路に関し、量子フィードバックの比較部で用いる量子フレッドキンゲートの設計構築に取り組んだ。
高いＲＮＡｉ効果を示すカイコ系統の作出

RNAi効果を向上させることを目的として、SID-1を恒常的に発現するカイコを作出し、dsRNAによるノックダウン効果を検証した。Gal4/UASシステムによってSID-1を発現する遺伝子組換えカイコを作出した。このカイコを用いた皮膚の尿酸蓄積に関与するBmwh3遺伝子に対するRNAi実験から、より長いdsRNAは効果が高いことが明らかとなった。POUM2、Varp、BLOS2、og、Bmok、XDH2などのRNAi実験を行ったが、顕著な効果は見られなかった。アポトーシスに関わるiap遺伝子に対するRNAiでは、SID-1発現カイコのみに高いRNAi効果があることが明らかとなった。1)幼虫の体色(真皮細胞における尿酸顆粒の蓄積)に関わる遺伝子群の網羅的RNAiA3プロモーター制御下でGal4を発現するカイコとUAS下流にSID-1を持つカイコを交配し、Gal4/UASバイナリー発現システムによりSID-1を発現するカイコを系統化した。この2齢幼虫にdsRNAを注入する実験を行った。真皮細胞における尿酸顆粒の蓄積に関わる遺伝子Bmwh3、Varp、BLOS2、og、Bmok、XDH2に対するdsRNAを作製し、500 ng相当のdsRNA溶液をそれぞれ注入した。これらの遺伝子は油蚕の原因遺伝子として知られる。このうち、Bmwh3-dsRNA (2.3 kb)を注入して2日後のカイコの皮膚の一部が油蚕の表現型になった。この表現は5齢まで継続した。RT-PCRによってmRNAの発現量を調べたところ、顕著なBmwh3の発現抑制が観察された。Varp、BLOS2、og、Bmok、XDH2に対するRNAiでは油蚕は現れなかった。2) dsRNAの注入時期やdsRNAの長さと注入量を検討dsRNAの長さを検討した。2.3 kbと0.14kbのBmwh3-dsRNA、それとsiRNAを作製した。500 ng相当のdsRNAあるいはsiRNA溶液をそれぞれ10頭の2齢幼虫に注入した。2.3 kbのBmwh3-dsRNAでは、8頭の油蚕が出現した。0.14 kbのBmwh3-dsRNAでは、4頭の油蚕が出現した。siRNAでは油蚕は出現しなかった。次にdsRNAの注入量を検討した。2.3 kbのBmwh3-dsRNAを500ng、50ng、5gになるようにそれぞれ10頭の2齢カイコに注入した。500ngでは8頭、50ngでは9頭、5ngでは6頭の油蚕が出現した。カイコ由来のアクチンプロモーターとNPV由来のie1プロモーターを組み合わせることにより、従来のアクチンプロモーターの100倍程度高い活性を持つ人工プロモーターを作製した。このプロモーターによりSID-1を発現するプラスミドを作製した。GAL4-UASシステムの一体化ベクターによるSID-1発現プラスミドを作製した。コドンの最適化により塩基配列を変換したsid-1遺伝子を作製した。これらのベクターを用いて、SID-1を発現する組換えカイコを作出した。カイコの幼虫期におけるIAPノックダウン実験を行った。1μgのIAP-dsRNAをSID-1発現カイコ2齢幼虫に注入したところ、2日後には10頭中8頭が死亡した。SID-1を発現しないコントロールの幼虫にIAP-dsRNAを注入した場合は、10頭中1頭のみ死亡した。IAP-dsRNAを注入しないコントロールの幼虫では、死亡する個体は現れなかった。アポトーシスに関連すると考えられているIAP2に対するノックダウン実験を行った。しかしながら、IAP2-dsRNAを作製し、1μg相当を2齢幼虫に注入した。SID-1発現カイコにおいても死亡する個体は現れなかった。SID-1を発現するカイコ培養細胞においてIAP2ノックダウン実験を行った。IAP2-dsRNAを培地に添加し、細胞の状態を観察したが、特に変化は見られなかった。POUM2は幼虫から蛹への変態に関わる遺伝子である。POUM2のRNAiは蛹化を阻害させることが証明されている(Deng, 2012)。SID-1発現カイコにおいてPOUM2-dsRNAによって蛹化阻害が引き起こされるかどうか調べた。5齢7日の幼虫に1頭あたり10μgのPOUM2-dsRNAを注入した。しかしながら、dsRNAを注入した10頭のうち9頭は、正常に蛹になった。非組換えのDaizo系統を用いて同様に実験を行ったが、10頭中9頭は正常に蛹になった。

カイコ幼虫において協力な発現活性を持つhsp70プロモーターを利用してSID-1を恒常的に発現させるプラスミドを作製した。このプラスミドをカイコのゲノムDNA中に組込む実験を数回行ったが、現時点では組換え体は得られていない。分子生物学甲虫目や半翅目の昆虫と比較して、カイコにおけるlarval RNAiの効果は低いことが考えられる。そこで、SID-1のdsRNA輸送能力をカイコに付加することによりRNAi効果が向上されることが明らかになった。しかし、遺伝子の種類によってその効果にばらつきがあることも明らかになった。RNAi効果は遺伝子の発現部位や発現量に依存していると考えられた。dsRNAの長さや量によってRNAI効果が変化することが明らかになった。今回、siRNAはRNAi効果がなかったことから、SID-1はsiRNAを輸送できないことが推測できる。25年度の実験経過は予定通りである。SID-1を発現させるためのin vitro用とin vivo用の発現ベクターを数種類作製した。発現量を向上させるための工夫を組込むことができた。カイコ培養細胞を使ったin vitroでのRNAi実験を遂行するために、SID-1恒常発現細胞において、予備的なRNAi実験を遂行することができたことは高く評価できる。また、予定通り、SID-1を発現する遺伝子組換えカイコを作出することに成功しており、今年度の課題は達成できたと思われる。カイコにおけるRNAi成功例と失敗例の事例を蓄積するために、形態形成や成長ホルモンに関わる遺伝子群のRNAi実験を行う。SID-1発現量の改善を試みて、よりRNAi効果の高い遺伝子組換えカイコを作出する。得られたデータの論文化を進める。既に作出しているSID-1発現カイコを用いて、幼虫の体色(真皮細胞における尿酸顆粒の蓄積)に関わる遺伝子群の網羅的RNAiを行なう。物品においては、RNAi実験に必要な試薬と消耗品に当てる。成果が出た場合は、学会等などで発表するための旅費に当てる。
モデル系の構築による固体工業触媒のSTM研究

本研究は、STMによる工業用触媒などの実用固体触媒表面の研究を、STM観察可能な形態をした実用触媒の適切なモデル系を構築することにより推進し、もって他の手法にはないSTMの特徴を実用固体触媒研究に最大限に発揮させることを目的とした。その結果、実用的に最も多用されている固体触媒系として、酸化物と金属超微粒子とを複合させたいわゆる担持金属触媒のうち、担体系としては工業的に最も重要なシリカ、アルミナを、また金属触媒としては、これも工業的に重要な白金を対象としたモデル系を構築し、そのSTM像を得ることに成功した。シリカ、アルミナなどの絶縁性試料のSTM像観察は、それら試料を超薄膜化することにより初めて可能になった。このような絶縁性超薄膜の電子トンネル機構についても検討を加えた。さらにこれらモデル担体表面に金属を担持する方法として種々の調製法を検討した結果、STM測定用の試料としては真空蒸着法が最適であることを見出した。上に述べたような方法の開発により、これまで他の手法では得られなかった原子レベルでの原子配置や電子構造などの局所的な情報から、極めて局所的現象である固体触媒反応の原子レベルでの解明および理解がされるようになるものと期待される。本研究の目的の達成は、STMを実用固体触媒機能の原子レベルでの解明に応用する途を拓くものであり、化学工業において最も重要な分野の一つである触媒研究分野でのSTMの応用の推進に資するものである。1.本研究では、(1)ATM研究に適した適切なモデル触媒系の構築、(2)その調製方法の確立、さらに(3)その表面原子のトンネル物性の測定を通じて、(4)STMを実用固体触媒機能の原子レベルでの解明に応用する途を拓くことを目的とした。2.上の目的にしたがって、本年度は以下の研究を行った。(1)担持金属触媒のモデル系の構築:実用的に最も多用されている固体触媒系として、酸化物と金属超微粒子とを複合させたいわゆる担持金属触媒のモデル系を構築した。担体系としては工業的に最も重要なシリカ、アルミナを主な対象とした。金属触媒としては、これも工業的に重要な白金、パラジウムなどの貴金属系を主とした。(2)モデル担持金属触媒系の調製手法の確立:これらモデル担持金属触媒系の試料形態および担持条件を検討してその調製手法を検討し、これにより調製された各試料のSTMトンネル条件の最適化を行った。3.その結果、以下の成果を得た。(1)STMでは通常絶縁性物質の像は得られていたが、シリカのような誘導体においても厚さ1nm以下の薄膜にすると充分トンネル電流を検出することができた。(2)同様にしてアルミナ薄膜もSTM観察の対象となり得ることを示した。シリカ、アルミナなどの絶縁性試料のSTM像観察は、これら試料を超薄膜化することにより初めて可能になった。

上に述べたような方法の開発により、これまで他の手法では得られなかった原子レベルでの原子配置や電子構造などの局所的な情報から、極めて局所的現象である固体触媒反応の原子レベルでの解明および理解がされるようになるものと期待される。本研究の目的の達成は、STMを実用固体触媒機能の原子レベルでの解明に応用する途を拓くものであり、化学工業において最も重要な分野の一つである触媒研究分野でのSTMの応用の推進に資するものである。