hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電解活性水の臨床応用への基礎的研究

超純水を流水式電解水生成装置に供給して陽極水を得た。これにより以下の基礎実験を施行した。1)皮膚全層欠損ラットモデルでの治癒促進の機序を示唆する証拠を得る追加実験を行った。電子スピン共鳴法で創傷治癒を初期より促進させる酸性ならびに中性陽極水にOHラジカルが発生していることを確認した。これにより創傷治癒の初期における白血球およびそれに続く繊維芽細胞の活性化、増殖を促進したと推察された。3)創傷治癒促進機序のさらなる解明のための予備実験として中性陽極水が代表的培養細胞系の一つであるmonocyte系のU937cell line(培養液はRPMI1640+10%FCS)に対して育成障害をきたさないかどうか検討した。その結果培養液の水を50%まで中性陽極水に置換しても発育にまったく変化がないことがわかった。4)敗血症ラットモデルの作成を行った。当初予定していたlipopolysaccharideよりより実際の敗血症に近づけるようE coli(10^9CFU/ml)を静脈内投与をし、半日後もかろうじて死亡しないような投与量を検討した。その結果2mlの投与で目的が達成できることを確認した。(2)殺菌性に及ぼす血液成分の影響(in vitro)
励起子のアンダ-ソン局在に伴う光非線形応答の異常

前年度に引き続き、各サイトにランダムな2準位系をもつフレンケル型励起子に関し、ランダムポテンシャルが生み出す局在効果と3次の光非線形感受率との関係を調べた。フレンケル型励起子が持つ光非線形性の起源は、同じサイトにある2準位モデルに起因するもの(intramolecular nonlinearity)と2励起子状態に起因するもの(intermolecular nonlinearity)に大別され、前者は局在効果の妨げとはならないが後者は局在効果を抑制する。まず、前者の非線形性のみを考慮して繰り込み群による取り扱いを行なうと、3次の光非線形感受率χ^<(3)>は易動度端の近付で、χ^<(3)>ξ^3|ω_c|^<-3ν>というかたちで最大値を持つことがわかった。(ξは局在一非局在転移に伴う励起子の相関長.νは相関長の臨界指数.ω_cは励起子の易動度端。)現在、2励起子状態に伴う光非線形性を考慮したときにこの局在効果がどのように抑制されるかに関して調べている。また、このような解析的手法によるアプロ-チと並行して、不純物の効果および系のサイズ依存性を調べる為に、擬1次元フレンケル型励起子系に対し数値計算により3次の光非線形感受率χ^<(3)>を評価することも現在行なっている。アンダ-ソン局在は起こらないが,ランダムポテンシャルが時間的に変動する場合に関しても励起子の拡散運動が光非線形性に与える影響を調べる目的で、本年度は特に拡散係数を数値的に求めた。さらに興味深い問題として、励起子の超放射現象がランダムポテンシャルのもたらす局在効果がどのような影響を与えるかについても考察してみたい。以上の理論的考察に加えて、サンプルとして窒素および塩素をド-プしたZnSe MBE膜を用い、反射型偏光分光法および4光波混合法によって3次の非線形感受率の不純物濃度依存性の評価を行なった。その結果、ノンド-プの試料と同様に励起子共鳴領域で大きな非線形性を示すことがわかった。特に塩素を10^<15>cm^<-3>低濃度ド-プしたサンプルでは大きな非線形性を示すことがわかった。これは不純物ド-プによる非線形性の増大効果の可能性を示唆している。
リボソームによる配列制御型合成系の拡張に向けた非天然基質の合理的設計

細胞が利用する翻訳システムは配列が制御された生体分子(蛋白質)を合成できる画期的な分子機械である。本課題では、この蛋白質翻訳システムを利用した人工分子合成に向け、使用できる基質の拡張に向けた有機化学的アプローチを実施した。その結果、基質拡張に向けた指針を得るとともに、非天然基質の効率的利用に向けた新しい手法の開発に成功した。リボソームディスプレーを用いたイメージングリガンドの進化的探索に向け、ペプチダーゼ耐性を有する主鎖伸長型、N-メチル化基質等へのリボソーム基質拡張に向けた下記2テーマを実施した。[主鎖伸長型基質]:主鎖伸長型基質導入を決定する要因の探索を実施。実施者は化学的アミノアシル化tRNAを用いて主鎖伸長型基質導入効率を見積もり、その適合性を検討してきた。しかし、本系ではEF-Tuとの結合、ペプチジル転移反応への適合性など複雑なパスを混合した解析となる。そこで、ファクターを分割した実験系を構築した。(1)ペプチド転移反応:Aサイトにおけるaa-tRNAミミックであるPuromycin誘導体を用いた研究を実施した。一連の主鎖伸長型基質で誘導体化したPuromycin aminonucleosides(PANS)、更には、よりtRNAに近づけたCCPANSを用いることを計画した。本化合物群合成に当たっては固相合成法を選択し、その合成ルートを確立、幾つかの化合物に関しては合成を終了している。引き続き、残りの目的化合物を合成し、蛋白質翻訳阻害実験を行う。(2)さらにEF-Tuとの相互作用に関する主鎖伸長型基質の効果を検討するため、主鎖伸長型基質でアシル化されたtRNAとEF-Tuとの相互作用強度を比較検討した。[N-メチル化基質]化学的アシル化AMPを基質とすることで、非天然基質の酵素的アシル化を目指した。まず、N-Me-Phe/Phe RS系に着目した。不安定なアシル化体はNVOC-N-Me-Phe-AMPとして安定に単離できることを見出した。結果、大腸菌PheRSが化学ミスアシル化N-Me-Pheを基質として使用でき、かつ、アシル化効率が天然系に比することが示唆された。リボソームディスプレーを用いたイメージングリガンドの進化的探索に向け、有機化学的に最も興味深いのはリボソームが重合できる基質・結合の多様性、すなわち、"リボソームを用いて複雑な人工分子を合成するための手法論・合理的な基質の設計指針"である。本課題では、主鎖伸長型、N-メチル化基質等へのリボソーム基質拡張に向けた下記2テーマを昨年度に引き続き実施した。(第1課題:主鎖伸長型基質)β-ヒドロキシ酸のリボソーム適合性を確認し、更なる基質拡張に向け、主鎖伸長型基質導入を決定する要因の確認に向けた研究を引き続き実施した.(1)リボソーム適合性、すなわち、Aサイトでの基質適合性のみを抽出して検討するため、リボソームAサイトにおけるaa-tRNAミミックであるピューロマイシン誘導体を用いた研究を実施している。既に(固相)合成手法は確立し、一連のβ-ヒドロキシ酸、β-アミノ酸で誘導体化したPuromycin aminonucleosides(PANS)、更には、よりtRNAに近づけたCCPANS誘導体の合成を計画し、主要分子に関しては完了した。また、これを用いた蛋白質翻訳阻害実験を一部実施した。(2)さらにEF-Tuとの相互作用に関する主鎖伸長型基質の効果を検討するため、再現性確認を含め、主鎖伸長型基質でアシル化されたtRNAとEF-Tuとの相互作用強度を昨年度に引き続き、比較検討した。(第2課題:化学的ミスアシル化AMP法)化学的アシル化AMPを基質とすることで、非天然基質の酵素的アシル化を目指した。昨年度、Phe-RSがN-Me-Phe-AMP体を基質として用い、N-Me-アミノ酸をtRNAに付加できることを見出した。本年度は、更なる基質の拡張と応用に向けた新しい脱保護基の検討、系の最適化を実施した。リボソームディスプレーを利用したリガンド・阻害剤の進化的探索に向け、有機化学的に最も興味深いのはリボソームが重合できる基質・結合の拡張、すなわち、"リボソームを用いて複雑な人工分子を合成するための手法論"の開拓である。本課題では、リボソーム基質拡張に向けた下記2テーマを昨年度に引き続き実施した。(課題1:主鎖伸長型基質)リボソームAサイトでの基質適合性を検討するため、リボソームAサイトにおけるアミノアシル化tRNAミミックであるピューロマイシン誘導体を用いた研究を実施した。一連のβ-ヒドロキシ酸、β-アミノ酸で誘導体化したPuromycin aminonucleosides (PANS)、更には、よりtRNAに近づけた種々のCCPANS誘導体の合成、及び、精製を昨年度に引き続き完了させた。また実際、これら一連の阻害剤によるリボソーム翻訳機能阻害効果を無細胞翻訳系におけるレポーターたんぱく質翻訳活性から定量し、その基質選択性をに対する考察を行った。(課題2:化学的ミスアシル化AMP法)

昨年度までに、化学的アシル化AMPを基質とすることで、N-メチル化アミノ酸などの非天然基質を、天然系に比する速度で酵素的(PheRS)にtRNAに付加できることを見出している。使用できる基質の拡張に向け、N-メチル化体だけでなく、様々な非天然アミノ酸への適応、また、PheRS以外のアミノアシル化酵素への展開を検討した。また、従来は、NVOC化した安定なアミノ酸-AMP体を系外で光脱保護し、これをアシル化反応に用いていたが、NVOC基に変わる脱保護基として、中性条件下でも効率的な脱保護が期待できるBhc保護基などの利用を検討した。種々のBhc保護アミノ酸-AMP体を合成し、安定性・脱保護効率の検討、系中光脱保護アミノアシル化を実施した。
バグフィルターによる窒素酸化物の低減に関する基礎的研究

本研究はバグフィルターにおける微量有害物質を同時除去することを目的に、金属担持活性炭での窒素酸化物除去実験を行った。対象とした窒素酸化物はごみ焼却排ガスでは90%以上を占める一酸化窒素とし、濃度は150200ppm程度のものを用いた。実験条件は実機のバグフィルターの条件に合わせて、温度は100°C200°C、ろ過風速1m/min、層厚5mmを基本とし、粉粒体および雰囲気ガスの条件を変化させた。今回供試した粉粒体は活性炭および金属を担持させた活性炭を用いた。選択した金属は文献調査等から銅およびカリウム、カルシウムとした。担持されている金属の形態も窒素除去に影響があることが考えられたので、900°C、ヘリウム気流中で焼成したものとしなかったものの両方について行った。雰囲気は窒素雰囲気をベースにアンモニアおよび酸素を混合した。アンモニアの混合比はモル比でNO:NH3=1:1で酸素は5%とした。以下に得られた知見をまとめた。(1)窒素雰囲気下では、活性炭のみによる除去効果は小さく、酸素を混合すると大きく除去率は向上した。これは活性炭中の微量なカリウムが触媒効果を示したものと考えられた。アンモニアの注入効果はみられなかった。(2)カリウムを担持させた活性炭では焼成することによりNO除去効果が現れた。温度の上昇とともに、また担持量の増加とともに除去率は高くなった。酸素を混合した場合、200°Cで73%の除去率を示した。この除去機構は一酸化窒素のカリウムおよび酸化カリウム上への解離吸着によるものと考えられた。(3)銅を担持させた活性炭では、アンモニアを混合すると温度の上昇とともに大きく除去率は向上した。このことからアンモニアによる水素脱離反応が生じたと考えられた。(4)塩化カルシウムを混合した場合、温度を低下させ酸素を混合すると除去率が向上したことから、主たる反応は一酸化窒素の酸化による除去であると推測された。
上皮細胞の極性輸送における細胞小器官内選別輸送ゾーンの有無とその意義

上皮細胞の極性の形成や維持は細胞内の極性を持つ輸送(極性輸送)に依存するが、その詳細な機構や経路は不明である。原田は哺乳類上皮細胞で、頂上面に向かう異なる分子が、ゴルジ体で異なる選別輸送ゾーンを通るか遺伝子ノックイン法と光学・電子顕微鏡を用いて観察した。その結果、従来ゴルジ体のtrans槽に局在すると考えられている2つの分子が全く異なる分布を示すことを超解像顕微鏡と電子顕微鏡で観察した。GPIアンカー生合成の量的制御機構はこれまで殆ど分かっていなかった。木下は、GPIをタンパク質に付加するGPIトランスアミダーゼが欠損した細胞では、小胞体関連分解(ERAD)によってGPI生合成が強く抑制されていることを見出した。これはGPI生合成を正に制御する未知の成分をERADが分解し、GPIの蓄積を防いでホメオスタシスを維持するメカニズムであると考えられる。西野は、領域横断的な電子顕微鏡および電子線トモグラフィー解析支援を担当し、これまでに今泉班の斎藤敦氏と公募班の鈴木邦律氏より提供された試料を解析した。斎藤氏の支援において、マウス海馬組織や海馬初代培養細胞の神経樹状突起スパインにおける小胞体の電子顕微鏡観察を行い、電気刺激または薬剤刺激を与えて神経を興奮させ、小胞体の形態が変化するかについて解析をした。その結果、カイニン酸刺激により海馬組織のスパイン小胞体が形態変化する可能性が示唆された。また鈴木氏の支援では、出芽酵母のオートファジー膜(隔離膜)と小胞体のコンタクトサイトを観察するための固定法を検討した。酵母の電子顕微鏡観察は、急速凍結固定法が広く用いられており、細胞内構造の保持が良い反面、小胞体や隔離膜のコントラストが得にくく観察が困難であった。そこで今回、過マンガン酸カリウムを用いた固定法を試みた結果、良好な膜コントラストが得られ、小胞体や隔離膜様構造体が明瞭に認められた。原田は従来ゴルジ体のtrans槽に局在すると考えられている蛋白質の遺伝子にtagをノックインすることに成功し、異なる糖修飾を行う酵素が異なる分布を示すことを超解像顕微鏡、電子顕微鏡で観察することが出来た。木下はERADによってGPI生合成が制御されていることを発見したが、これは全く予期しない発見である。西野は依頼者との綿密な打ち合わせを行うことで、支援を効果的に進めることができている。既に局在が異なることを示したタンパク質については、それら2つのタンパク質が共にゴルジ体の同じ槽に局在するか、超解像顕微鏡、免疫電顕法と電顕トモグラフィー法を用いて確認する予定である。また異なる糖修飾酵素に異なるtagをknockin法によって導入してそれらの局在の比較を行うが、現在使用できるtagが9xc-myc, 3xPAの2つだけであることから、他のtagの導入を試みる。木下と共同でGPIアンカータンパクの生合成に関与する遺伝子のゴルジ体での局在を数を増やしたtagを用いて観察し、GPIアンカータンパクがその遺伝子産物が局在する部位を通過するか、Rush systemを用いてGPIアンカータンパクをERから細胞膜に輸送させ、ゴルジ体における通過部位が酵素の局在と一致するか比較する。GPI生合成抑制に関与しているERAD関連因子を確定するとともに、ERADの標的になっている未知の因子を同定し、GPIの量的制御機構を解明する。神経樹状突起スパインの小胞体が神経興奮により確かに形態変化を起こすのか、再現性を確認する。酵母の小胞体と隔離膜のコンタクトサイトを検出する。これら試料について電子線トモグラフィー解析に発展させる。さらに、他の研究者からの支援依頼があれば柔軟に対応していく。上皮の頂上(アピカル)面への極性輸送に重要なGTP結合タンパクRab8等の欠損マウスでは頂上面に局在する異なる分子が異なる部位に蓄積した。そこで本研究では、哺乳類上皮細胞で、頂上面に向かう異なる分子(GPIアンカー型タンパク質や糖タンパク質)が、細胞小器官内で異なる選別輸送ゾーンを通るか否かを遺伝子ノックイン法と光学・電子顕微鏡を用いて観察した。その結果、従来ゴルジ体のtrans槽に局在すると考えられている2つの分子が全く異なる分布を示すことを共焦点レーザー顕微鏡で観察した。また、GPIアンカー型タンパク質(GPI-AP)は、スフィンゴ糖脂質とコレステロールとともにマイクロドメインを形成する典型的なタンパク質群である。GPI-APはゴルジ体においてGPIアンカー部分が順次構造変化を受け成熟する。一方、スフィンゴ糖脂質もゴルジ体で生合成される。GPI-APとスフィンゴ糖脂質がどの構造段階で、またどこで出会うのか不明であった。木下らはGPIアンカーの側鎖にガラクトースを付加する酵素が、GM1ガングリオシド合成酵素と同一であること、さらに、GPI側鎖へのガラクトース付加には、ラクトシルセラミドが必要であることを発見した。この結果は、GPI-AP成熟経路とスフィンゴ糖脂質生合成経路は、GM1合成酵素のステップで交差すること、ともに基質であるGM2とGPI-APおよびラクトシルセラミドが、GM1合成酵素が存在するゴルジ槽で出会うことを示している。29年度に、原田は従来ゴルジ体のtrans槽に局在すると考えられている2つの蛋白質の遺伝子にtagをノックインすることに成功し、これらが全く異なる分布を示すことを共焦点レーザー顕微鏡で観察することが出来た。

木下らはGPIアンカーの側鎖にガラクトースを付加する酵素が、GM1ガングリオシド合成酵素と同一であること、さらに、GPI側鎖へのガラクトース付加には、ラクトシルセラミドが必要であることを発見した。この結果は、GPI-AP成熟経路とスフィンゴ糖脂質生合成経路は、GM1合成酵素のステップで交差すること、ともに基質であるGM2とGPI-APおよびラクトシルセラミドが、GM1合成酵素が存在するゴルジ槽で出会うことを示している。上皮細胞の極性の形成や維持は細胞内の極性を持つ輸送(極性輸送)に依存するが、その詳細な機構や経路は不明である。原田は哺乳類上皮細胞で、頂上面に向かう異なる分子が、ゴルジ体で異なる選別輸送ゾーンを通るか遺伝子ノックイン法と光学・電子顕微鏡を用いて観察した。その結果、従来ゴルジ体のtrans槽に局在すると考えられている2つの分子が全く異なる分布を示すことを超解像顕微鏡と電子顕微鏡で観察した。GPIアンカー生合成の量的制御機構はこれまで殆ど分かっていなかった。木下は、GPIをタンパク質に付加するGPIトランスアミダーゼが欠損した細胞では、小胞体関連分解(ERAD)によってGPI生合成が強く抑制されていることを見出した。これはGPI生合成を正に制御する未知の成分をERADが分解し、GPIの蓄積を防いでホメオスタシスを維持するメカニズムであると考えられる。西野は、領域横断的な電子顕微鏡および電子線トモグラフィー解析支援を担当し、これまでに今泉班の斎藤敦氏と公募班の鈴木邦律氏より提供された試料を解析した。斎藤氏の支援において、マウス海馬組織や海馬初代培養細胞の神経樹状突起スパインにおける小胞体の電子顕微鏡観察を行い、電気刺激または薬剤刺激を与えて神経を興奮させ、小胞体の形態が変化するかについて解析をした。その結果、カイニン酸刺激により海馬組織のスパイン小胞体が形態変化する可能性が示唆された。また鈴木氏の支援では、出芽酵母のオートファジー膜(隔離膜)と小胞体のコンタクトサイトを観察するための固定法を検討した。酵母の電子顕微鏡観察は、急速凍結固定法が広く用いられており、細胞内構造の保持が良い反面、小胞体や隔離膜のコントラストが得にくく観察が困難であった。そこで今回、過マンガン酸カリウムを用いた固定法を試みた結果、良好な膜コントラストが得られ、小胞体や隔離膜様構造体が明瞭に認められた。原田は従来ゴルジ体のtrans槽に局在すると考えられている蛋白質の遺伝子にtagをノックインすることに成功し、異なる糖修飾を行う酵素が異なる分布を示すことを超解像顕微鏡、電子顕微鏡で観察することが出来た。木下はERADによってGPI生合成が制御されていることを発見したが、これは全く予期しない発見である。西野は依頼者との綿密な打ち合わせを行うことで、支援を効果的に進めることができている。既に局在が異なることを示したタンパク質については、それら2つのタンパク質が本当にゴルジ体のtrans槽に局在するのか、免疫電顕法と電顕トモグラフィー法を用いて確認する予定である。さらにこれら局在が異なるタンパク質を共局在できるか、薬剤投与などを用いて調べる。
分子系統樹推定に用いるモデルの開発-哺乳類の多様性解明への応用-

本研究は哺乳動物の系統進化における生物学の具体的な問題を解決しながら、データ解析法の開発を進めている。昨年末世界中多くのメディアで「揚子江カワイルカ絶滅」が報じられた。私はこの貴重な生物の全mtDNA塩基配列決定に成功し、アマゾンカワイルカ、ガンジスカワイルカを含むカワイルカの系統関係および分岐年代の推定を行った。最尤法による解析を行う際に、扱う生物種の数が多いと可能である系統関係を表す系統樹の数は爆発的に増え、トポロジー空間を網羅的に探索することは困難になる。MCMC法の過程で生成されるトポロジーを保存しておくことを考えた。最終的に収斂されたそのトポロジー・セットについて最尤法解析を行なうことによって、不可能であった系統樹トポロジー探索を可能にした。新しい提案はクジラ目におけるカワイルカの系統関係の推定に用いられ、最尤系統樹の候補になるトポロジーの数を絞ることができた。また蛋白質をコードする遺伝子の塩基配列の解析において、コドン内の塩基間の相関を無視した解析の欠陥を指摘し、コドン置換モデルの有効性を明らかにした。結果として:カワイルカ類は多系統であり、南米に生息するアマゾンカワイルカとラプラタカワイルカが単系統群を形成し、ガンジスカワイルカがほかのカワイルカや海洋性イルカから先に分かれたことがミトコンドリアDNAによる解析で確認され、共同研究でSINE insertions法によって構築されたクジラ類の系統樹と一致になった。更にカワイルカの分岐年代を推定した。複数の化石証拠によるcalibrationを取り入れ、各系統で異なる進化速度などの考慮を認識する解析法を用いたため、安定した結果が得られた。マッコウクジラに続いて、ほかの歯クジラから先に分かれたガンジスカワイルカの分岐年代は3000万年前で、南米に生息するアマゾンカワイルカとラプラタカワイルカの分岐年代は1600万年2300万年だったとの結論になった。また東工大のグループとの共同研究でヒゲクジラ内部系統やペンギン目に関する系統解析も行って、その結果を国際学会誌に掲載した。更に中国上海復旦大学生命科学院の研究グルプと共同でSARSの伝播機構を探る研究を行い、その研究結果は学術論文で発表した。哺乳類の系統関係について、従来の比較形態学からは思いもかけなかったような新しい説が近年分子系統学によって次々と提唱されている。そのうち最も有名になったのはクジラが系統的には偶蹄類の内部系統に位置し、カバと最も近縁だということである。しかし、クジラ類についてまだ多くの解明すべき問題が残っている。例えば歯クジラとヒゲクジラの関係やカワイルカは単系統であるか或いは多系統であるかなどである。後者の問題の解明については、カワイルカのサンプルの入手が必須である。現在野生の揚子江カワイルカは中国にのみ生息するが、すでに数十頭までに減少しており、絶滅の危機に迫られているのが現状である。本研究では、その貴重な揚子江カワイルカの全ミトコンドリアDNAの塩基配列を決定し、アマゾンカワイルカ、ラプラタカワイルカ、ガンジスカワイルカなどのミトコンドリアDNA配列データも含め、クジラ目に置けるカワイルカの系統的位置、および他のクジラから分岐した年代を推定した。カワイルカの系統的位置の推定においては、最適なトポロジー探索をベイズのMCMC法活用により、より有効で実現的なトポロジー探索法を試みた。扱ったミトコンドリア・ゲノムデータに関しては、最尤法における塩基モデル、アミノ酸モデル、codonモデルをそれぞれについて解析し、それらの解析結果を比較した。分岐年代推定については、複数の化石証拠によるcalibrationを取り入れ、生物種によって異なる進化速度も考慮した解析法で行った。生物学の発見のほとんどは、理論的には予想の付かないことの連続であって、役立つデータ解析法を開発するためには、具体的な問題解決を通して行うべきと考える。生物学の具体的な問題を解決しながらデータ解析法の開発を進めている。本年度は中国にのみ生息する絶滅の危機に迫られている野生の揚子江カワイルカのミトコンドリア・ゲノムを決め、"クジラ目におけるカワイルカの系統関係および分岐年代の推定"に関する研究を具体的な問題解決の対象に、研究を進めてきた。クジラ目に置けるカワイルカの系統関係の推定に至って、最尤法による解析を行う際に、扱う生物種の数が増えることによって、可能である系統関係を表す系統樹の数は爆発的に増加し、トポロジー空間を網羅的に探索することは困難になった。そこで、ベイズのMCMC法を用い、その過程で生成されるトポロジーを保存しておくことを考えた。最終的には、収斂されたそのトポロジー・セットについて最尤法で解析を行い、カワイルカに関する研究結果をまとめた。扱う生物種の数の増加で最尤法だけでは不可能だった最適なトポロジー探索を、ベイズのMCMC法の活用によって、系統樹トポロジー探索法を生み出した。最尤系統樹の候補になるトポロジーの数を絞ることができた。また蛋白質をコードする遺伝子の塩基配列の解析においては、コドン(codon)内の塩基間の相関を無視した解析の欠陥を指摘し、コドン置換モデルの有効性を明らかにした。分岐年代推定に関しては、multiple referencesによるcalibrationを取り入れ、生物の各系統で異なる進化速度などの考慮を認識する解析法を用いた。その他、中国上海複旦大学生命科学院の研究グループと共同で、SARSの伝播機構を探る研究を行い、その研究結果は学術論文で発表された。

本研究は哺乳動物の系統進化における生物学の具体的な問題を解決しながら、データ解析法の開発を進めている。昨年末世界中多くのメディアで「揚子江カワイルカ絶滅」が報じられた。私はこの貴重な生物の全mtDNA塩基配列決定に成功し、アマゾンカワイルカ、ガンジスカワイルカを含むカワイルカの系統関係および分岐年代の推定を行った。最尤法による解析を行う際に、扱う生物種の数が多いと可能である系統関係を表す系統樹の数は爆発的に増え、トポロジー空間を網羅的に探索することは困難になる。MCMC法の過程で生成されるトポロジーを保存しておくことを考えた。最終的に収斂されたそのトポロジー・セットについて最尤法解析を行なうことによって、不可能であった系統樹トポロジー探索を可能にした。新しい提案はクジラ目におけるカワイルカの系統関係の推定に用いられ、最尤系統樹の候補になるトポロジーの数を絞ることができた。また蛋白質をコードする遺伝子の塩基配列の解析において、コドン内の塩基間の相関を無視した解析の欠陥を指摘し、コドン置換モデルの有効性を明らかにした。結果として:カワイルカ類は多系統であり、南米に生息するアマゾンカワイルカとラプラタカワイルカが単系統群を形成し、ガンジスカワイルカがほかのカワイルカや海洋性イルカから先に分かれたことがミトコンドリアDNAによる解析で確認され、共同研究でSINE insertions法によって構築されたクジラ類の系統樹と一致になった。更にカワイルカの分岐年代を推定した。複数の化石証拠によるcalibrationを取り入れ、各系統で異なる進化速度などの考慮を認識する解析法を用いたため、安定した結果が得られた。マッコウクジラに続いて、ほかの歯クジラから先に分かれたガンジスカワイルカの分岐年代は3000万年前で、南米に生息するアマゾンカワイルカとラプラタカワイルカの分岐年代は1600万年2300万年だったとの結論になった。また東工大のグループとの共同研究でヒゲクジラ内部系統やペンギン目に関する系統解析も行って、その結果を国際学会誌に掲載した。更に中国上海復旦大学生命科学院の研究グルプと共同でSARSの伝播機構を探る研究を行い、その研究結果は学術論文で発表した。
リーマン空間内の部分多様体の研究

リーマン空間内の部分多様体の研究に付いて研究結果を,各分野毎に以下の様に報告致します。(1)「微分幾何学」の分野では,研究代表者と荻上紘一が複素射影空間内の実超曲面に付いて共同研究を行った。既に,「正則曲率が正で且つ,その最大値をある主曲率方向で取っていれば,既知のA1型実超曲面である」(I.T.U.で出版予定)と言う結果を得ていたが。さらに,「正則曲率が正で且つ,その最大値を何処かで取っているような実超曲面の分類」に付いて研究を行い,現在,その結果をまとめているところである。また,我々二人に加えて,原田実氏(東京学芸大学)の協力を得て,数学教育において問題となっている幾つかの事象について数学的解釈を与えた(信州大学と東京学芸大学の起要に掲載)。研究代表者はエルドガン氏(トルコ・フィアット大学)とアダマール空間内の凸超曲面の特徴付けの研究も行った(論文作成中)。(2)「代数学」の研究では,岩永恭雄が佐藤英男氏,若松隆義氏とn-Gorenstein環の構造に付いて共同研究を行った。佐藤氏との研究では,極小移入分解における最終項の特異な性質を発見した。若松氏との研究では,n-Gorenstein環が3角行列環に遺伝する事を示した。(3)「ゼータ関数」に関する研究では,松岡楽が,マクローリン級数の係数評価からこの級数の漸近展開を得ようとして,この係数を数列と考えて,それをハウスドルフ変換した数列と比較して,この2つの数列の間の興味ある関係式を得た。
超高温用酸化物水素イオン(プロトン)導電性固体電解質の開発

まず、従来から開発されていたペロブスカイト型プロトン導電体であるInをドープしたCaZrO_3について、高温での欠陥構造を調べ、その結果を用いて水素濃淡電池の起電力に及ぼす酸化物イオン伝導の効果を補正する方法を開発した。また、この方法を用いた水素センサーを試作し、実験室および金属溶解現場において溶融銅中の水素ポテンシャルの測定を行い、プロセス制御に利用可能であることを確認した。ついでさらに高温で使用できるプロトン導電体の開発をめざして、まずマグネシウムアルミネートスピネル(MgAl_2O_4)中の水素の挙動について調査した。Al過剰のスピネルについてはIR吸収の測定よりOH伸縮振動の存在が認められ、水素がプロトンとして溶解することが確認された。IR吸収強度から水素量の溶解速度を測定し化学拡散速度を求めたところ従来のペロブスカイト型プロトン導電体に比べかなり動きにくいことが明らかとなった。電気伝導度の測定においてもH/D同位体効果が認められず、プロトンが優勢な電荷担体ではないことが明らかとなった。直流分極による実験からスピネル中では主要な電荷担体はマグネシウムイオンであることが明らかとなった。大気中に溶解したアルミニウムには以上に高い濃度の水素が溶解するが、この現象は表面にできたアルミナの酸化膜による電気化学現象であることを確認した。この事実から、Mgをドープしたアルミナがプロトン導電性固体電解質として働いていることが予測された。そこでMgをドープしたα-アルミナ中の水素の挙動について調査した。IR吸収から、水素が可動のプロトンとして溶解していることが確認された。また、電気伝導度にも明確なH/D同位体効果が認められ、ある水素ポテンシャル領域においてプロトンが主要な電荷担体となっていることが確認された。IRで求めた溶解速度から決定した化学拡散係数と電気伝導度から推定したプロトンの濃度はMgのドープによって二桁以上増加していることが明らかとなった。偏光赤外線を用いて結晶の方向と吸収強度を調べた結果プロトンは酸素-酸素の距離が272pmの酸素八面体の稜に存在していることが明らかとなった。ついでMgを過剰に含む多結晶焼結体を用いて水素透過量、および水素濃淡電池の起電力測定を行った。その結果水素雰囲気においてMgドープのアルミナ中の水素の輸率は、1200°Cの高温においても0.5以上であり、プロトン導電性固体電解質のなかで最も高温特性が良いことが明らかとなった。超高温での結晶欠陥型プロトン導電体を開発するには、酸素イオン電導の小さい母材を選択することが重要である。本年度は酸素イオンが動きにくいと考えられるMgO-Al_2O_3スピネルを選び、そのプロトン導電性について調査した。試料は水酸素火炎溶融法(ベルヌ-イ法)で単結晶に育成した。まず、水素の溶解を確認するため異なる水蒸気アニール条件下で急冷した試料について透過法にてIR吸収測定を行った。その結果アルミニウム過剰の組成領域すなわち、Mg_<1-

x>Al_2O_<4-x>(x=0-0.3)において3370cm_<-1>付近にOHの伸縮振動に起因すると見られるIR吸収が観察され、アニールの条件によって可逆的にその強度が変化すること、および重水素を用いた場合にはその吸収波数が理論的に予測される位置にシフトすることによって水素が実際に溶解していることが認められた。次にその吸収係数がアニール時の平衡水蒸気分圧のI/2乗に比例することが確認され、反応H_2O+V^.._o→2H^・_i+O^×_oの平衡が存在することが推定された。この系においてはイオンの大きさからAlはMg位置に侵入できるが逆の置換は不可能なため、アルミニウム過剰の組成ではアルミニウムイオン空孔が生じ、その歪みを緩和するため、酸素イオン位置にも空孔が生じ、上の反応によって水素が取り込まれるものと考えられる。次にプロトン電導の大きさを調べるために、電気伝導度のH/D同位体効果について調査を行った。電気伝導度は1200°C付近で10^<-6>Scm^<-1>程度の値を示したが、酸素分圧の高い状態及び低い状態についても同位体効果は認められず、観察された電気伝導はプロトンが主体ではないことが明らかとなった。来年度に向けて他のスピネル型酸化物について調査するほかコランダム型酸化物についても現在調査中である。本研究の目的のためには酸素イオン伝導の小さい母材の選択が重要である。昨年度のスピネル酸化物型酸化物に続いて本年はコランダム型酸化物であるアルファアルミナを母材に選び、そのプロトン導電性について調査した。アルファ・アルミナをホスト材料としMg、Ca、Sr、Fe、Si等をドーパントとして水酸素火焔溶融法(ベルヌーイ法)で単結晶試料を作製し、赤外吸収スペクトル分析を行った。その結果Mgをドープした試料については3000カイザー付近に幅の広い吸収を認めたのでこの材料について詳細な検討を行った。まずアニール条件と赤外吸収の強度の関係および吸収位置にみられるH/D同位体効果からこの吸収をOH伸縮振動によるものと同定した。また、吸収量から水素の溶解度を、溶解現象の緩和時間から水素の拡散係数を求めた。また、電気伝導度とそのH/D同位体効果を調べ、高温において従来のプロトン導電体よりも高いプロトン輸率を示すことを確認した。以上の結果からMgをドープしたアルミナでは純粋な状態に比べプロトンの移動度は殆ど変化しないが、溶解量が1001000倍に増加し、プロトン伝導を現出させることを解明した。また、偏光を用いた赤外吸収測定から水素の存在位置についても検討をおこなった。これらの結果、Mgドープのアルファ・アルミナは現時点で最も高温度で用いることができる高温用プロトン導電体であることが明らかとなった。さらにこのような組成を持つ市販の多結晶焼結体の一端閉管を選び、その内外面に多孔質白金電極を設けて水素濃淡電池を構成し、その起電力特性を調べた。その結果、従来の最も高温特性の良いプロトン導電体に比べて約100度高温側において同等のプロトン輸率を示すことが確認された。現在単結晶試料についてさらに詳しい伝導のパラメータの決定を進めている。
好中球ネットーシス上のマイクロ血栓形成メカニズム解明とARDS治療法開発

敗血症は感染症に伴う重篤な臓器障害の病態であり、世界的に死因の上位を占め続けている。敗血症の新規開発薬物は過去数十年継続されてきたが、有効な薬物は何一つ見出されることがなかった。本研究では、申請者が見出した敗血症時の血漿タンパクHistidine-rich glycoprotein (HRG)の低下を原因とする免疫血栓の形成の機序を解明し、HRGの補充療法が如何にしてその病態を改善するかを明らかにした。敗血症病態に関与する細胞として、好中球や血管内皮細胞に加え、赤血球の重要性を実験データに基づき指摘した。マウスモデルにおいてHRG補充療法は、敗血症性ARDS病態に対し有効である。研究代表者は、敗血症モデルマウスの血漿で著明に低下するタンパク因子をHistidine-rich glycoprotein (HRG)であると同定し、これを補充する治療法がマウスの敗血症による致死性を劇的に改善することを世界に先駆け明らかにしてきた(Sepsis Symp 2014)(特願2012-129232)。HRGの効果は、血管内微小血栓形成の抑制によりもたらされていた。本研究の目的は、敗血症性ARDS肺における血漿HRG低下を起点とする好中球ネットーシスと微小血栓形成メカニズムを解明し、ARDS治療法を新規に提案することにある。平成27年度は、1.マウス敗血症・腹膜炎モデルを盲腸結紮穿刺CLP(cecal ligation and puncture)により作製した。また、敗血症マウスの肺病理標本を検討した。好中球、NETosis好中球、血小板、フィブリンをそれぞれ特異染色するとともに、NETosisと血小板凝集反応、TF陽性単球の接着および凝固反応の時空間的関連性を明らかにした。2.敗血症性ARDSの進行と並んで致死性を高めている原因は、播種性血管内凝固症(DIC)である。肺ARDSが進行する時間帯を含んで、どのような時間経過でDICが進展しているかを、血小板数、プロトロンビン時間、部分トロンボプラスチン時間の測定で評価した。3.上記で明らかになった肺微小血栓形成とDIC進展の時間経過と血中サイトカインIL-6、TNF-α、IL-1β、IL-18等の上昇経過の関係を明らかにした。4.マウスCLPモデルを作製し、0、3、6、12、24時間後にELISA法を用いて血漿中HRG濃度を経時的に測定し、その低下の時間経過を明らかにした。5.マウス肝実質細胞の初代培養系を用いて培養条件下での培養上清を回収し、HRGタンパクの分泌についてウェスタンブロットで確認した。その結果、微量分泌を検出した。敗血症モデル(CLP)マウスの血漿HRG低下から、好中球の血管内皮細胞への接着、好中球上での血小板凝集反応と凝固塊の形成過程を、敗血症性ARDS肺の病理学的検索でほぼ明らかにすることができた。つまり、CLPマウスの肺組織薄切々片上で、好中球(Gr-1)、血小板(CD24d)、フィブリン、MPO、HRGの多重染色を実施し、これらのマーカーがいずれも高頻度に重なっていること(Immunothrombosis)、外因性HRGの投与がImmunothrombusを抑制することを証明した。随伴する播種性血管内凝固症の進展と、高サイトカイン血症の進行も同時に検出し、それらの異常値に対する外因性HRGの補充効果を明らかにすることができた。このように、血漿HRGの低下を起点とし、Immunothrombosis免疫血栓形成に至る過程をかなりの程度解明したことによって、本研究の目的は、順調に達成されているといえる。血漿中HRGの低下の原因として、Immunothrombus上へのHRGの沈着をすでに見出しているが、その他に、肝実質細胞における発現低下が関与していることも検出している。肝実質細胞における転写制御の問題にアプローチするために、マウスの初代肝実質細胞培養の系を立ち上げたが、HRGmRNA発現量が極めて低く、HRGタンパクの分泌も微量にとどまることがわかり、解析系として利用することは困難であると判定した。敗血症時に亢進する凝固系最終産物として産生されるトロンビンは、HRGを効果的に分解することを示し、この機序が急速な血漿HRG低下の一因となることを明らかにした。高サイトカイン血症の治療薬としてのHRG投与法は特願2015-154972、PCT/JP2015/85693として知財化した。さらに効果的な組換え体HRG製造法は、特願2015-198160として出願した。CLP敗血症マウスの肺血管内免疫血栓Immunothrombosisの定量的評価を好中球抗原Gr-1、血小板上抗原CD42d、フィブリンの免疫多重染色で実施した。その結果、敗血症マウスの肺血管床内のGr-1陽性好中球上には、血小板凝集が高率に認められ、同時にフィブリン沈着が存在した。つまり、敗血症ARDSの肺血管床内では、典型的な免疫血栓の形成があることが強く示唆された。精製ヒト血漿HRG静脈内投与による治療は、免疫血栓の絶対数を著明に低下させた。トロンビンによるHRGの試験管内分解反応は、高分子ヘパリンあるいは低分子ヘパリンの存在によって数倍促進された。

この機序は、Heparin-induced thrombocytopenia(HIT)の原因の一つである可能性が示唆された。EAhy926血管内皮細胞を用いたin vitro実験で、LPSやTNF-α刺激によるICAM-1やE-selectin発現、さらに細胞アポトーシスはHRG添加で有意に抑制された。CHO細胞で産生された組換えヒトHRGの活性をヒト好中球の正球化、ROS産生抑制、CLP致死抑制で評価した結果、ほぼ同効力であることを確認した。CLPマウスの血漿HRGの有意な低下が発症後12時間から生じることを経時的な採血で明らかにした。このタイムコースは、LPSの投与によって生じるHRGの低下よりも早い経過であった。肝臓におけるHRGmRNAの低下は両者で大きな差がなかったので、CLPマウスでの急激な血漿HRGの低下には、トロンビンによる分解と、血管内血栓へのHRGの沈着が寄与するものと推測した。CLP敗血症モデルマウスの肺血管床内における血栓の形成が、免疫血栓Immunothrombosisの特徴を有していることを明確に示した。特に肺血管床内の血栓内に存在する好中球の形態的特徴がシトルリン化ヒストンを細胞外に放出したNETosisの形態であることを共焦点レーザー顕微鏡画像の三次元再構築により明確に示すことに成功した。さらに、HRGの低下を起点とし、循環好中球の形態変化、好中球上での血小板凝集と凝固反応の亢進を一連の敗血症病態カスケードとして描き出すことに成功した。これらのカスケードの中に、好中球の強い接着を介した血管内皮細胞の障害と、低HRG下における強い内皮細胞の活性化が存在することを示唆した。CHO細胞で作製した組換え体ヒトHRGがNativeタンパクと同等の生物活性を有していることを好中球正球化活性、活性酸素分子種産生抑制活性(in vitro)、CLP致死性抑制活性(in vivo)の評価系で明らかにすることができた。CLPとLPS注射における血漿HRG低下タイムコースの違いが、肝臓におけるHRG産生抑制の違いではなく、血中での分解速度や、血管内血栓への沈着の差によるものであることを明らかにした。マウスの盲腸結紮穿刺モデル(CLP)で肺血管床における血栓形成を、ホルマリン灌流固定のパラフィン包埋切片を用いて、Anti-Gr-1(好中球)、Anti-Citrullinated histone (Netosis)、Anti-CD42d (血小板)、Anti-fibrin (フィブリン)で多重染色することで評価した。その結果、CLPマウスの血管内血栓部位には、NETosis陽性の好中球、血小板凝集が認められることが分かった。NETosisはシトルリン化ヒストンの存在の他に、細胞外DNAネット並びにネット上MPOの存在でも確認された。以上のCLPマウスの肺内血管床で観察された免疫血栓Immunothombusの像は、精製ヒト血漿HRGで治療したマウス群では、有意にその数が減少していた。さらに、Immunothrombosisをin vivoで観察するため、CLPマウスの好中球と血小板をそれぞれAlexa Fluor 594標識Anti-Gr-1とDyLight 488標識Anti-CD42dでマークし、腸間膜血管における細胞流動態を観察した。その結果、CLPマウスの血管壁内皮細胞には、変形した好中球の接着が多数認められ、接着部位に同時に血小板凝集を伴っていた。HRGの静脈内投与は、血管内血栓形成を著明に抑制した。ヒト血管内皮細胞培養系で、HRGはLPS,TNFによる組織因子発現の上昇と組織因子経路阻害因子の発現低下をともに抑制した。
重い電子の人工制御

重い電子系化合物の人工制御、特に重い電子系化合物CeCoIn5、CeRhIn5を含む様々な人工超格子を作製し、量子臨界点の研究や新奇な超伝導状態の研究を行った。特にd波超伝導体CeCoIn5を含むトリコロール超格子により、空間反転対称性の破れを人工的に制御することに成功し。さらにCeCoIn5とスピン密度波化合物CeRhIn5を原子層単位で、積層成長させた人工超格子を作製し、圧力をかけることにより、界面を通して磁気揺らぎを超伝導状態に注入することに成功した。また超高真空中でエピタキシャル成長し清浄表面を持つ、CeCoIn5とCeRhIn5薄膜のトンネル顕微鏡による分光にも成功した。f電子を含む重い電子系化合物は、新奇超伝導状態や量子臨界現象など未解明の興味ある電子状態の宝庫である。我々はこれまで希土類原子を原子1層単位で制御した人工超格子や超薄膜を作製する技術を世界で初めて確立した。我々は、この独自の技術を用いて、自然界には存在しない強相関電子状態を創製すること、そしてさらにバルクの結晶では実現できなかった原子レベルで平坦かつ清浄な表面を実現し、世界最高レベルのエネルギー分解能をもつ極低温走査トンネル顕微鏡でその電子状態を「その場観察」することを目指している。本年度はこの目的のために、重い電子系超伝導体CeCoIn5と従来型の金属であるYbCoIn5を原子層単位で積層成長させた人工超格子を作製した。特にCeCoIn5の膜圧を固定したまま、上下のYbCoIn5の膜圧を変化させ、人工的に空間反転対称性の破れを導入した人工超格子を作製した。空間反転対称性の破れの度合いは、超伝導上部臨界磁場の角度変化により定量的に見積もることができる。その結果YbCoIn5の膜圧を変化させることにより、空間反転対称性の破れの度合いを大きく人工的に変化させることが出来ることを発見した。このことにより、従来のバルクの超伝導体では不可能であった新しい超伝導状態の創成が可能になることを初めて明らかにした。当該研究は、これまで不可能であった重い電子の人工制御により自然界には存在しない2次元重い電子系物質を人工創製し、新奇な電子状態やエキゾチックな超伝導状態の創出と解明、更には、関連する重い電子系物質や鉄系超伝導体などの非従来型超伝導における電子状態、超伝導状態の包括的な解明を目的とする.1本プロジェクトでは、重要課題の一つとして、独自の希土類分子線エピタキシー(MBE)装置と走査型トンネル顕微鏡(STM)装置を結合させたMBE-STM一体装置の開発を行い、バルク結晶では不可能であった原子レベルで平坦かつ清浄な表面における重い電子状態の「その場観察」と解明に取り組んでいる.本年度は、初年度に引き続き、同装置の立ち上げに取り組んだ.MBE装置では原子レベルで平坦な高品質の重い電子系エピタキシャル薄膜が再現性良く得られていることが高速電子線回折像とX線回折から確認された.また、STM測定においては特に種々のノイズ対策と鉄系超伝導体バルク単結晶を用いた試験測定を行い、原子の鮮明なトポグラフ像とトンネルスペクトルが得られるようになった.2現有のMBE装置を用いて、様々な人工超格子の作製に取り組んだ。特に、層状重い電子系化合物であるCe115系に関して、重い電子系超伝導体と通常金属の積層構造(CeCoIn5/YbCoIn5)、重い電子系反強磁性体と通常金属の積層構造(CeRhIn5/YbRhIn5)、重い電子系超伝導体のトリコロール格子(YbRhIn5/CeCoIn5/YbCoIn5)、更には重い電子系超伝導体と重い電子系反強磁性体のハイブリッド超格子(CeCoIn5/ CeRhIn5)の作製に成功した.これらの重い電子系人工超格子について、その電子状態および超伝導特性に関する詳細を調べている.様々な人工超格子の作製に取り組み、特に、層状重い電子系化合物であるCe115系に関して、重い電子系超伝導体と通常金属の積層構造(CeCoIn5/YbCoIn5)、重い電子系反強磁性体と通常金属の積層構造(CeRhIn5/YbRhIn5)、重い電子系超伝導体のトリコロール格子(YbRhIn5/CeCoIn5/YbCoIn5)、更には重い電子系超伝導体と重い電子系反強磁性体のハイブリッド超格子(CeCoIn5/ CeRhIn5)の作製に成功した.現在、各々の人工超格子について電子状態および超伝導特性について研究を進めている.これに加えて、核磁気共鳴実験グループやTHz応答研究グループとの共同研究により、人工超格子における異常な電子状態の研究に取り組み、バルク物質にはない興味深い電子状態の研究が着実に進んでいる.当該研究は、これまで不可能であった重い電子の人工制御により、自然界には存在しない2次元重い電子系物質を人工創製し、新奇な電子状態やエキゾチックな超伝導状態の創出と解明、更には、関連する重い電子系物質や鉄系超伝導体などの非従来型超伝導における電子状態、超伝導状態の包括的な解明を目的とするものである.

1本プロジェクトでは、希土類化合物に特化した独自の分子線エピタキシー(MBE)装置と、3He冷凍機、及び11 Tまでの強磁場印加が可能な走査トンネル顕微鏡(STM)装置を融合したMBE-STM一体システムの開発を行ってきた.本年度の研究では、これを用いて重い電子系化合物CeCoIn5のエピタキシャル薄膜において世界初のSTM観測を行ない、近藤混成ギャップと超伝導ギャップの明瞭な観測を行った.更に、MBE法の特徴を活かしてCeCoIn5に微量なLa元素を不純物として人工的に導入し、制御された不純物周りでの近藤ホールの観測を行った.2現有のMBE装置を用いて、様々な人工超格子の作製に取り組んだ。特に、層状重い電子系化合物であるCe115系に関して、重い電子系超伝導体と通常金属の積層構造(CeCoIn5/YbCoIn5)、重い電子系反強磁性体と通常金属の積層構造(CeRhIn5/YbRhIn5)、重い電子系超伝導体のトリコロール格子(YbRhIn5/CeCoIn5/YbCoIn5)、更には重い電子系超伝導体と重い電子系反強磁性体のハイブリッド超格子(CeCoIn5/ CeRhIn5)の作製を行い、各々の電子状態および超伝導特性について研究を行った.これに加えて、核磁気共鳴実験グループやTHz応答研究グループとの共同研究により、人工超格子における異常な電子状態の研究に取り組んだ.本プロジェクトでは、当初の研究目標を予定通り達成しており、個々の課題について掲げた研究目標に関して着実に研究成果を得ている.これに加えて本プロジェクトでは、当初の研究目的を超える予期せぬ研究の進展を複数得ており、このことから、本プロジェクトでは当初の計画以上に進展していると考える.本年度は、重い電子系超伝導体の人工超格子の量子臨界制御の実験に成功した。CeRhIn5は常圧でスピン密度波転移を示す重い電子系物質であるが、これをf電子を含まない通常金属であるYbRhIn5でサンドウィッチし、原子層の厚みまで薄くすることに成功した。このような系では、スピン密度波転移の温度が厚みを薄くすることに夜2時原価により、減少して行き、3原子層程度の厚みでほぼ消失した。さたに3原子層人工超格子に対し磁場を印加することにより、精密な量子臨界性の制御を行えることを示した。この結果は、Phys. Rev. Lett誌に掲載され、いくつかの国際会議で招待講演になった。また、人工超格子の長文のレビュー"From Kondo Lattices to Kondo Superlattices"をRep. Prog. Phys.誌に発表した。さらに重い電子系超伝導体CeCoIn5を2種類のことなる化合物YbRhIn5とYbCoIn5でサンドウィッチした、重い電子系トリコロール超格子の作製に初めて成功した。この系では、空間反転対称性をグローバルに破ることが出来、いわゆるラシュバ相互作用を導入できることを、上部臨界磁場の測定から示した。さらにこの系では磁場を面に平行にかけたときに、上部臨界磁場の異常な振る舞いが観測され、これが理論的に予測されていたヘリカル超伝導相の可能性があることを指摘した。またMBEで成長した薄膜のSTM観察にも成功している。これらとは他に、本年度はFeSe系超伝導体における、高磁場相、超高圧力相、BiS2二次元層を持つ超伝導体に関する研究の他に、パイロクロア構造を持つ量子スピン系酸化物における、極低温婦ピン励起におけるフェトン、モノポール励起の研究でも大きな成果をあげた。当初の予定であった、バルクでは作製が不可能であった重い電子系化合物の人工超格子の作製に成功し、量子臨界性の人工制御やエキゾチック超伝導の実現に成功した。さらに分子線エピタキシー法(MBE)とトンネル顕微鏡(STM)を結合させた薄膜における研究では、清浄かつ平坦な表面の作製に成功し、STMによる局所的な電子状態の観察にも成功した。
膵癌の浸潤・転移に関与する接着因子の機能解析、癌-間質相互作用との関連

浸潤・転移能の異なるヒト膵癌細胞株6種類からmRNAを抽出し、thrombinのreceptorであるPAR-1 mRNAの発現をRT-PCR法で調べたところ、全ての膵癌細胞株でPAR-1の発現を認めた。Thrombinの添加により、ほとんどの細胞株の増殖が促進された。Thrombin刺激でのG1→S期移行に関わるPAR-1下流の遺伝子の発現を調べると、cyclin D3のup-regulationが関与していることが示唆された。膵癌細胞の細胞外基質への接着能に対するthrombinの作用を調べた。転移能の高い細胞株ほど細胞外基質への接着が良好であるという傾向が見られた。Thrombin刺激による膵癌細胞の細胞外基質への接着能と膵癌細胞の転移能との間に相関は認められなかった。Thrombin刺激により細胞外基質の中でVitronectin、Fibronectinへの膵癌細胞の接着が亢進した。膵癌細胞のVitronectinへの接着はPAR-1 agonistであるTRAP-6の刺激で亢進した。一方、thrombinによる接着亢進作用はPAR-1 antagonistであるSCH79797で抑制された。膵癌細胞の細胞外基質への接着はthrombin-PAR-1系が関与していると考えられた。Thrombinによる膵癌細胞の細胞外基質への接着反応に細胞接着分子であるIntegrinが関わっているのかについて調べた。Integrinのサブユニットであるαvβ3、αvβ5、β1の中和抗体を用いて、Thrombin刺激による膵癌細胞のVitronectinへの接着亢進が抑制されるかを調べると、抗Integrinβ1にて抑制された。Vitronectinへの接着亢進は、Integrin αvβ1-dependentであると考えられた。浸潤・転移能の異なるヒト膵癌細胞株6種類(S2-007、S2-013、S2-020、S2-028、S2-CP9、S2-VP10)からmRNAを抽出し、thrombinのreceptorであるPAR-1 mRNAの発現をRT-PCR法で調べた。全ての膵癌細胞株でPAR-1の発現を認めたが、膵癌細胞の浸潤・転移能とPAR-1 mRNAの発現の強さに相関はなかった。Thrombin刺激でのG1→S期移行に関わるPAR-1下流の遺伝子、p21,p27,cyclin D1,cycline D3の発現を調べると、thrombin刺激による細胞増殖にはcyclin D3のup-regulationが関与していることが示唆された。膵癌細胞の細胞外基質(laminine, fibronectin, vitronectin, collagen IV)への接着能に対するthrombinの作用を調べた。それぞれの細胞外基質をコーティングしたプレート上で膵癌細胞を培養し、接着した細胞数をMTT法で測定した。Thrombin刺激による膵癌細胞の細胞外基質への接着は細胞株間で反応に差異が見られたが、転移能との相関は認められなかった。Thrombin刺激により細胞外基質の中で特にvitronectinへの膵癌細胞の接着が亢進した。膵癌細胞のvitronectinへの接着はPAR-1 agonistであるTRAP-6の刺激で亢進した。-方、thrombinによるvitronectinへの接着亢進作用はPAR-1 antagonistであるSCH79797で抑制された。現在、膵癌細胞のvitronectinへの接着を仲介しているintegrinの発現変化をWestern Blottingにより解析中である。