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ヘテロ原子ラジカル発生を鍵とした光触媒による官能基導入法の開発

本研究者はフォトレドックス触媒と呼ばれる分子性の光触媒を用いて、可視光照射下の穏和な条件で一電子酸化還元反応に基づくラジカル反応の開発を行っている。特に発生および反応の制御がより困難な窒素中心ラジカル種を用いた反応の開発に着手した。窒素や酸素分子は多くの天然物や医薬品に含まれるために、その新規な導入法の開発は創薬化学等の観点で重要である。これまでに有効なアミノ化試薬の設計に研究の余地があると考え、独自のアミノピリジニウム試薬を開発した。本試薬は安定で取り扱いが容易な試薬であるだけでなく、フォトレドックス触媒に有効な窒素中心ラジカル源として作用し、オレフィン類から一段階で医薬品などでよく見られるアミノアルコール骨格を構築できる事を見出した。以上の研究を背景として今年度では芳香族化合物に着目し、窒素中心ラジカルおよび酸素中心ラジカル種による芳香族アミノ化反応及び芳香族酸化反応を見出した。本反応は芳香環に予めハロゲン等の活性化基を導入することなく、直接窒素原子、酸素原子を導入できる手法であり、グリーンケミストリーの観点からも重要である。アミノ化反応においては様々な試薬の調整が同様の手法で可能であるという利点を活かし、アリールアミド類を有する試薬が本反応に適していることが示唆された。本結果は、以前のオレフィン類との反応性の結果と異なることから、反応相手によってどのようなラジカル種を出すべきかという知見につながる可能性がある。また、酸素中心ラジカルは更に反応性が高く、制御が困難であるだけでなく、過酸化物のような試薬は爆発性を有している問題がある。そこで、アミノピリジニウム試薬と類似構造を持つアロイルオキシルチジニウム試薬を新たに開発することで、実施が容易な芳香環の酸化反応を見出した。本反応は酸素中心ラジカル種の反応性を制御し、芳香環選択的に酸素原子を導入することが可能である。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究者はフォトレドックス触媒と呼ばれる分子性の光触媒を用いて、一電子酸化還元反応に基づくラジカル反応の開発を行っている。特にこれまでに新規なアミノピリジニウム試薬を設計、開発することで、効率的な窒素中心ラジカル発生を鍵としたオレフィン類のアミノヒドロキシ化反応を報告している。本年度はピリジニウム骨格を有するヘテロ原子ラジカル発生法を発展として、1ルイス酸触媒と組み合わせた窒素中心ラジカル種の発生及び2酸素中心ラジカルの一種であるアロイルオキシラジカル発生を鍵とした芳香族化合物の直接的な酸素原子導入法を見出した。ルイス酸触媒とフォトレドックス触媒を組み合わせた反応系では、様々な保護基を有する窒素中心ラジカルの発生が可能になり、対応するアミノアルコール骨格の構築法を見出した。以前までに見出した手法ではトシル保護基を有する試薬に限られており、生成物からトシル基を脱保護するのは難しいという問題があった。そこで、ブレンステッド酸により活性化されたアミノピリジニウム試薬の前駆体であるイミノピリジニウムイリド試薬に着目し、ルイス酸による活性化を検討した。その結果、スカンジウムトリフラートを用いると効率よく反応が進行しかつ以前の反応と同様の基質適用範囲を示すことが分かった。さらに、トリフルオロアセチル基やBoc基は適切な酸・塩基性条件下で容易に脱保護が可能になり、第一級アミンを有するアミノアルコールの合成が可能になった。更に、ピリジニウム骨格が窒素中心ラジカル種の発生に効果的であるという結果から、酸素中心ラジカル種の発生とその反応の開発へと展開した。実際に様々な酸素中心ラジカル種の発生が可能であることが判明したと同時に、芳香環を有するカルボキシラジカル(アロイルオキシラジカル)が芳香族化合物に直接付加する反応(アロイルオキシ化反応)を見出した。本年度はヘテロ原子ラジカル種の発生とその官能基化法として、新しい窒素中心ラジカル種の発生法及び、酸素中心ラジカル種を用いた芳香族化合物の直接的な官能基化反応の2つ新たな知見が得られたので、大いに研究が進捗したと考えられる。窒素中心ラジカル種の発生法では、ルイス酸触媒とフォトレドックス触媒を組み合わせることで窒素中心ラジカル種が発生し、オレフィン類への付加反応が進行することを見出した。本結果は、新しいラジカル種の発生法になるだけでなく、ルイス酸が窒素中心ラジカル上に配位していると考えられるため、ルイス酸による反応性の制御ができる可能性がある。また、ヘテロ原子ラジカル種として酸素中心ラジカル種の発生とその反応も見出した。本研究者が見出したピリジニウム骨格を中心とした試薬開発は窒素中心ラジカル種の発生だけでなく、酸素中心ラジカル種の発生にも適用可能であることも見出した。本手法はピリジンN-オキシド類から合成しているため、酸素中心ラジカル上の官能基を容易に変えることが可能であり、反応性を調査するのも簡便となる。そこで、芳香族化合物への酸素官能基導入法を目的として検討した結果、芳香族のカルボキシラジカル(アロイルオキシラジカル)が有効であり、かつ芳香環上に強い電子吸引性基を導入することで、脱炭酸及び水素引き抜き反応を抑制した直接的な酸素官能基導入法としてアロイルオキシ化反応が効率よく進行することを見出した。

ピリジニウム骨格を有する試薬は窒素中心ラジカル種の新たな制御法及び、酸素中心ラジカル種の発生にも効果的である知見が新たに得られた一方で、他のヘテロ原子ラジカル種、例えばホウ素ラジカル種の発生とその反応への適用はできなかった。反応の有用性や反応性、可能性を考慮し、窒素及び酸素中心ラジカル種を用いた反応の応用を拡げることが望ましいと判断した。本研究者はフォトレドックス触媒と呼ばれる分子性の光触媒を用いて、可視光照射下の穏和な条件で一電子酸化還元反応に基づくラジカル反応の開発を行っている。特に発生および反応の制御がより困難な窒素中心ラジカル種を用いた反応の開発に着手した。窒素や酸素分子は多くの天然物や医薬品に含まれるために、その新規な導入法の開発は創薬化学等の観点で重要である。これまでに有効なアミノ化試薬の設計に研究の余地があると考え、独自のアミノピリジニウム試薬を開発した。本試薬は安定で取り扱いが容易な試薬であるだけでなく、フォトレドックス触媒に有効な窒素中心ラジカル源として作用し、オレフィン類から一段階で医薬品などでよく見られるアミノアルコール骨格を構築できる事を見出した。以上の研究を背景として今年度では芳香族化合物に着目し、窒素中心ラジカルおよび酸素中心ラジカル種による芳香族アミノ化反応及び芳香族酸化反応を見出した。本反応は芳香環に予めハロゲン等の活性化基を導入することなく、直接窒素原子、酸素原子を導入できる手法であり、グリーンケミストリーの観点からも重要である。アミノ化反応においては様々な試薬の調整が同様の手法で可能であるという利点を活かし、アリールアミド類を有する試薬が本反応に適していることが示唆された。本結果は、以前のオレフィン類との反応性の結果と異なることから、反応相手によってどのようなラジカル種を出すべきかという知見につながる可能性がある。また、酸素中心ラジカルは更に反応性が高く、制御が困難であるだけでなく、過酸化物のような試薬は爆発性を有している問題がある。そこで、アミノピリジニウム試薬と類似構造を持つアロイルオキシルチジニウム試薬を新たに開発することで、実施が容易な芳香環の酸化反応を見出した。本反応は酸素中心ラジカル種の反応性を制御し、芳香環選択的に酸素原子を導入することが可能である。これまでの研究の進捗状況に記載した通り、ホウ素などの他のヘテロ原子ラジカル種の発生とその反応に展開するのではなく、窒素及び酸素中心ラジカル種の発生とその反応に発展できる可能性が拡がったため、フォトレドックス触媒によって発生可能なその2つのヘテロ原子ラジカル種を用いた反応に注力することとした。窒素中心ラジカル種を用いた反応では、オレフィン類に効率よく付加反応が進行することを見出している。一方で、窒素中心ラジカル種は芳香族化合物へ付加反応や水素引き抜き反応が進行することも知られている。しかし、これらの反応、特に芳香族化合物への付加反応は窒素上の官能基が限定されるために合成化学上での汎用性に問題がある。そこで、本研究で見出したルイス酸として作用する金属種を用いたラジカル発生法を用いれば、ラジカルの反応性を金属種によって制御し、様々な窒素官能基が導入可能になることが期待できる。具体的には窒素官能基及び、金属種を検討し、反応性に関する知見を得る。さらに本研究段階で、溶媒からの水素引き抜き反応が顕著に観測された反応に関しては、アルカン等の水素引き抜き反応を鍵とした直接的なアミノ基の導入法の検討を行う。
トキソプラズマ母子感染の機序の基礎的・臨床的検討

感染抵抗性の差違の機序の解明のため、マウス血清中サイトカインを測定した。感染7日後、妊娠マウスは有意に血清IFN-γ濃度が非妊娠マウスに比べ高値であった(p=0.0496,Student's t-test)。しかしそれ以外の血清サイトカインおよび脾細胞培養上清中のすべてのサイトカインは、妊娠、非妊娠マウス群で有意差を認めなかった。したがって腸管および子宮局所のリンパ球のサイトカイン産生能を今後検討する必要がある。(2)トキソプラズマIgG抗体のアビディティの初感染時期による推移(標準曲線)の作製短期間にトキソプラズマ抗体の陽転が確認された妊婦、あるいはトキソプラズマ抗体が4倍以上上昇した妊婦など、感染時期が推定される症例の血清28検体につき、アビディティを測定した。r=0.91で有意な強い正の相関を示した。感染4カ月以内と推定される13検体は全例AI (avidity index)が10%未満であり、これより、AIが10%未満を4カ月以内の初感染の可能性が高い急性感染状態とした。過去にトキソプラズマ抗体を測定し陽性と診断された別の28例につき陽性持続期間とAIの関係をみた。陽性持続期間は36.3±18.4カ月(平均±標準偏差、以下同様)で、範囲は1384カ月であった。AIは、横這いで持続期間と相関はなく、39.1±6.9%であった。最小持続期間の13カ月の症例のAIは23.1%であり、20%以上を慢性感染状態と定義した。現時点では、症例数が十分とはいえないため、AIが10%以上、20%未満を判定保留と定義した。(3)トキソプラズマIgM抗体陽性妊婦管理のガイドラインの作製自験例も含め、全国からご依頼いただいたトキソプラズマIgM抗体陽性妊婦147例につき、AIを測定した。トキソプラズマIgG抗体とAIは相関を認めず、トキソプラズマIgG抗体値と感染時期に相関がないことが示された。「プラテリアIIトキソIgM^<【○!R】>」とAIに強い相関を認めず、91.8%が慢性感染状態と診断され先天性トキソプラズマ症の可能性が非常に低いことを説明し、無用な中絶や薬剤投与、羊水診断を避けることができた。出生児も先天感染を認めなかった。1)子宮、卵巣のトキソプラズマに対する感染抵抗性の妊娠による変化(2)妊娠マウスの卵巣のparasitophorous vacuole数は6.1±11.3で、非妊娠マウスは0であった(p=0.0014,Fisher's exact test)。(3)トキソプラズマは経口的に感染すると、腸管から侵入し門脈を経て肝臓に到達し、次に血流を介し全身の臓器に播種する。すなわち、肺、心、子宮、卵巣は感染巣として同様の条件と考えられる。ところが妊娠マウスの肺、心のparasitophorous vacuole数は非妊娠マウスに比べ、それぞれ3.8倍、2.2倍で子宮に比し低値であった。

妊娠により子宮は、他臓器に比べ特異的に著明にタキゾイドが集積する。感染抵抗性の差違の機序の解明のため、血清中サイトカインを測定した。感染7日後、妊娠マウスは有意に血清IFN-γ濃度が非妊娠マウスに比べ高値であった(p=0.0496,Student's t-test)。しかしそれ以外の血清サイトカインおよび脾細胞培養上清中のすべてのサイトカインは、妊娠、非妊娠マウス群で有意差を認めなかった。したがって腸管および子宮局所のリンパ球のサイトカイン産生能を次年度に検討する必要がある。3)トキソプラズマIgG抗体のアビディティの測定感染時期の推定可能な症例のアビディティを測定したところ、感染後4カ月以内の10症例は、すべて10%未満であったが、感染後1年以上の症例のアビディティは平均30%と高値であった。アビディティの測定が妊婦のトキソプラズマ初感染時期の推定に有用であることが示された。(1)トキソプラズマIgG抗体のアビディティの初感染時期による推移(標準曲線)の作製短期間にトキソプラズマ抗体の陽転が確認された妊婦、あるいはトキソプラズマ抗体が4倍以上上昇した妊婦など、感染時期が推定される症例の血清28検体につき、アビディティと測定した。r=0.91で有意な強い正の相関を示した。感染4カ月以内と推定される13検体は全例AI(avidity index)が10%未満であり、これより、AIが10%未満を4カ月以内の初感染の可能性が高い急性感染状態とした。ところが、同一血清のトキソプラズマIgM抗体を『トキソIgM-EIA「生研」』を用い測定したところ、r=0.589,p=0.004と弱い負の相関を認めた。これは、図に示感染4ヶ月以内ではIgM抗体は2.010.4まで幅広く分布し、感染時期の推定が困難なことを示している。過去にトキソプラズマ抗体を測定し陽性と診断された別の28例につき陽性持続期間とAIの関係をみた。陽性持続期間は36.3±18.4カ月(平均±標準偏差、以下同様)で、範囲は1384カ月であった。AIは、横這いで持続期間と相関はなく、39.1±6.9%であった。最小持続期間の13カ月の症例のAIは23.1%であり、20%以上を慢性感染状態と定義した。現時点では、症例数が十分とはいえないため、AIが10%以上、20%未満を測定保留と定義した。(2)トキソプラズマIgM抗体陽性妊婦管理のガイドラインの作製自験例も含め、全国からご依頼いただいたトキソプラズマIgM抗体陽性妊婦147例につき、AIを測定した。トキソプラズマIgG抗体とAIは相関を認めず、トキソプラズマIgG抗体値と感染時期に相関がないことが示された。「プラテリアIIトキソIgM^<【○!R】>」とAIに強い相関を認めず、91.8%が慢性感染状態と診断され先天性トキソプラズマ症の可能性が非常に低いことを説明し、無用な中絶や薬剤投与、羊水診断を避けることができた。出生児も先天感染を認めなかった。
実用可能な非分割財配分メカニズムの設計

オークションやマッチングなど、非分割財配分の代表的な環境で、メカニズムデザインについて研究した。例えば準線形性の仮定を置かないオークションモデルで、公平性と耐戦略性に主に基づく第二価格オークションの特徴付けを行った。また、マッチングモデルで耐戦略性と安定性を満たすルールの特徴付けを行った。単峰性下での配分問題で、弱い耐戦略性に基づくユニフォームルールの特徴付けを行った。実用性を高めるべく様々な仮定や条件を弱め議論を展開した。非分割財を、金銭移転を通じて公平に配分する問題を、公平分担問題という。この問題においては、フェアメカニズムと呼ばれるメカニズム(経済制度)が、ゲーム理論的に優れたパフォーマンスを示すことが、私と共同研究者のこれまでの成果により知られている。この更なる性能を、当該年度においては明らかにした。例えば、均衡からの、コアリションによる逸脱が、きわめて困難であることを、強ナッシュ均衡およびそれより強い概念を用いて示した。また、この研究は、私が一般化グローヴスメカニズムと呼ぶ一般的なメカニズムのクラスを考察するための、基礎となるものでもある。なお、以上の研究成果は、共同研究者である藤中裕二氏(東京工業大学)とともに得たものである。基礎理論としては、公平分担問題の重要例である、迷惑施設の立地問題に応用するための土台が、当該年度においてはなされたものと考えている。なお、公平な結果を導くメカニズムの設計を考察するに際しては、何をもって公平と考えるかという、社会的順序についての研究はきわめて重要である。特に、迷惑施設立地問題など、利害の絡み合いが複数世代に関するものであれば、尚更である。この件について、世代間公平の理念を反映する社会的順序の厚生可能性問題を分析した。具体的には、割引因子を全く用いない社会的順序を、極限概念を用いて特徴付ける研究を行った。これは、世代間公平を考える必要のあるシチュエーションでメカニズムデザインを行う場合に、何を持って利得と考えるかの、規範理論に基づく判断基礎となるものである。オークションがその代表だが、非分割財を金銭移転とともに配分する問題のメカニズムデザイン研究において、選好に準線形の仮定を置くことは非常に多い。メカニズムの実用可能性を促進するためには、この仮定を落としたモデルで問題を考えることが重要であり、特にそれを本年度は実行した。その主要成果であるSakai,[T(2012)]"An equitycharacterization of second price auctions when prefbrences may not be quasilinear"では、準線形でない選好を扱えるオークションルールの設計問題を研究した。特に新しい点は、公平性の概念を満たす設計を考察したことである。メカニズムデザインでは効率性の方が公平性よりも扱われることが多いが、取引におけるフェアネスを考えれば、公平性の意義は効率性に劣るものではない。この論文では、新しい水平的公平性の条件を定義し、その条件・耐戦略性・弱い個人合理性条件を満たすオークションルールが、第二価格オークションの拡張版であると特徴付けた。この拡張版ルールは効率性を満たすので、公平性の条件を用いて効率的なオークションルールの特徴付けを行ったことになる。この定理はオークション環境を超えて、一般の環境における公平性と効率性の間に存在する論理関係を示唆しており、新たな研究の方向を切り開くものである。現在はフィールド代表誌であるReview of Economic Designからポジティブな内容の改訂要求が来ており、改訂作業中にある。また、本年度は関連研究で、分割可能財のケースで実用可能なメカニズムデザインについて論じたSakai,T.and Wakayama,T.(2012)がTheory and Decision誌に公刊された。
感覚統合能力評価インターフェイスの提案

感覚統合能力(視覚,聴覚,触覚などの感覚を適切に脳内で処理する能力)を定量的に評価可能なシステムを提案する.人の運動パフォーマンスを向上させるには,視覚,聴覚,触覚などの多くの感覚を適切に脳内で処理し,運動へと繋げることが非常に重要である.例えば,バランス能力においても単に下肢の筋力を鍛えたら良いのではなく,視覚情報や足部の触覚情報を適切に処理できているかを評価し,訓練する必要がある.そこで,本研究では,感覚統合能力を評価可能なシステムを実現する.提案するシステムでは,眼球運動や四肢運動をマーカレスで容易な測定を可能にする.そして,感覚情報と四肢運動や眼球運動の関係性を明らかにしていく.感覚統合能力(視覚,聴覚,触覚などの感覚を適切に脳内で処理する能力)を定量的に評価可能なシステムを提案する.人の運動パフォーマンスを向上させるには,視覚,聴覚,触覚などの多くの感覚を適切に脳内で処理し,運動へと繋げることが非常に重要である.例えば,バランス能力においても単に下肢の筋力を鍛えたら良いのではなく,視覚情報や足部の触覚情報を適切に処理できているかを評価し,訓練する必要がある.そこで,本研究では,感覚統合能力を評価可能なシステムを実現する.提案するシステムでは,眼球運動や四肢運動をマーカレスで容易な測定を可能にする.そして,感覚情報と四肢運動や眼球運動の関係性を明らかにしていく.
多種多様な並列プロセッサに適合する高速な画像対応付けに関する研究

計算機の発展に伴い、画像処理が幅広い分野や場面で応用されつつある。画像処理の中でも、画像対応付けは、与えられた画像間で共通する画素を見つける処理であり、さまざまな応用において重要となる基本処理である。これまでの応用では、高い精度で対応付けを行うアルゴリズムが求められていた。これに加えて、近年では、リアルタイムでの処理や、大量の入力画像に対する処理への要求の高まりにより、対応付けの速度についても高い性能が求められている。一方で、計算機の演算処理を司るプロセッサに着目すると、消費電力や発熱の観点から、並列プロセッサになることで性能を向上しつつある。このような背景のもと、高速・高精度な画像対応付けのためには、高精度な画像対応付けアルゴリズムを、並列プロセッサの性能を活かして実装することが重要である。しかしながら、さまざまな並列プロセッサが普及しつつある一方で、画像対応付けアルゴリズムをそれらのプロセッサに対してどのように実装するべきか、という方法論の確立はまだ満足に行われていない。本研究では、このような方法論の追求に向けて、高精度画像対応付けアルゴリズムとして知られている位相限定相関法に基づく画像対応付けアルゴリズムを、代表的な並列プロセッサの一つであるGPU (Graphics Processing Unit)に実装した。いくつかのアルゴリズムの改良や実装の工夫を行うことで、対応付けの速度が向上することを確認した。また、開発した実装を応用し、ステレオビジョンに基づく3次元計測システムを構築することで、高精度・高速な画像対応付けの有用性を実証した。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
非A非B型肝炎に特異的に発現する遺伝子の同定とその性状について

1.非A非B型肝炎に特異的に発現する遺伝子をみつけるために、以下に示す2つの方法でクローニングを行った。同一チンパンジーで、非A非B型肝炎ウィルス感染前、感染後の肝臓を得ることができなかったので、異なるチンパンジーから2種類の材料を得てmRNAを抽出した。(1)非A非B型肝炎ウィルス感染材料からのcDNAライブラリーの作製mRNAからcDNAを作成し、λファージにくみこみcDNAライブラリーを作成した。正常肝mRNAC感染肝mRNAから【^(32)P】標識のcDNAを各々作製し、現在cDNAライブラリーをスクリーニングしている。(2)非A非B型肝炎特異的なcDNAの分離とクローニング感染肝mRNAよりcDNAを作製し、正常肝mRNAとハイブリッドを形成するcDNAを除き、感染肝mRNAとのみハイブリダイズするcDNAを分離した。これを用いてクローニングを試みている。2.感染肝細胞初代培養によって、非A非B型肝炎ウィルス遺伝子が同定できるか否かを検討した。モデル実験系としてアヒル肝細胞初代培養を行い、アヒルB型肝炎ウィルス遺伝子の合成が検出できるか否かを検討した。【^3H】標識チミジンを用いると細胞内,細胞外共にウィルスDNAが確認できた。この方法を用いて、非A非B型肝炎ウィルス遺伝子を【^3H】標識チミジン或いは【^3H】漂識ウリジンで検出できる可能性がでてきた。現在、検出感度について検討し【^(32)P】漂識化合物の利用も考えている。
多自由度電子系における複合フェルミオン生成とその動力学

本研究では奇周波数超伝導と呼ばれる、特異な超伝導現象の解明を目的としてこれまで理論的研究を行ってきた。その超伝導状態は奇の時間(周波数)依存性をもつペア振幅によって特徴づけられる。本研究計画の一部ではこのような新しいタイプの超伝導について、1.トポロジカル欠陥(量子渦)の考察と、2.多軌道電子系における複合体秩序の可能性の検証を掲げた。まず1.に関して、超伝導量子渦は常伝導金属と超伝導体を接合した系(NS接合)の振る舞い、すなわち入射電子が正孔として反射される現象(アンドレーエフ反射)と密接な関係がある。そこで、我々は以前の研究で得られた奇周波数超伝導に対する有効平均場理論を駆使し、NS接合界面における反射・透過問題について解析を行った。通常の超伝導体と異なり、理想的極限(界面のバリアポテンシャルがゼロ)においてもアンドレーエフ反射だけでなく通常反射を必ず伴うことがわかった。この結果は量子渦内の束縛状態が形成されないことを示唆する。また、ペアを対称性の観点から分類・整理することにより、マイスナー効果やジョセフソン接合の振る舞いが見通しよく理解できることを示した。また2.に関連して、多軌道電子系を記述する有効模型である多軌道ハバードモデルも解析した。多軌道系特有の性質として、電子スピンを局所的に強磁性的に揃えようとするフント結合という電子間相互作用が存在する。本研究ではこれが誘起する(偶周波数)超伝導を理論的に見出し、さらにこれがフント金属もしくはSpin-Freezing現象というこれまで知られていた物理概念と密接に関係していることを数値計算結果に基づいて示した。これは奇周波数超伝導とは直接の関係無いが、多軌道系における超伝導の新しい可能性を提案した。27年度が最終年度であるため、記入しない。固体中で相互作用しあう電子の集団は、個々の粒子の持つ性質からは想像もできない多彩で興味深い性質を示す。本研究で対象とするのは低温で電気抵抗が消失する超伝導現象である。これは有効的な引力によって形成された電子対がボーズ凝縮することによって生じる。超伝導のタイプは電子対の時間構造に注目した場合、偶周波数超伝導と奇周波数超伝導に分類される。偶周波数超伝導は理論・実験両方からよく理解されている。一方で奇周波数超伝導については、最近でも熱力学的に安定に存在することが可能かどうか議論されている状況であり、偶周波数超伝導ほど研究が進展していなかった。この非自明な超伝導状態に対する理解の深化は、これまで謎であった超伝導状態の解明につながる可能性がある。本研究では奇周波数超伝導の理解をさらに進展させるために、正確な理論手法を駆使して具体例を確立し、それに基づいて超伝導の性質を議論することが重要であると考えた。そこで、実現可能性が指摘されていた2チャンネル近藤格子というモデルに注目した。これはPrやU元素を含む化合物の電子物性を記述するモデルのひとつである。この系において超伝導状態が実現するかどうかを明らかにするため、局所的な電子相関を正確に扱うことのできる動的平均場理論を駆使して解析した。研究計画当時では超伝導が出現するとは考えていなかったが、実際にペア感受率という物理量を計算して調べたところ、低温で奇周波数超伝導状態が実現することを見出した。さらにこの超伝導状態を記述する有効理論を構築することにも成功し、これを用いて超伝導特性のひとつであるマイスナー効果が得られることを微視的に導出した。このように本研究では奇周波数超伝導が熱力学的に安定に存在することを明らかにし、2チャンネル近藤格子という具体例を確立することができた。本研究では質的に新しい超伝導現象の発掘およびその解明を目指し、数値解析を駆使した理論的研究を行った。特に局所的な電子相関効果から生じる超伝導に関して、以下に記述するいくつかの知見を得ることができた。まず、Pr3+やU4+を含む化合物で実現すると考えられている2チャンネル近藤格子系について述べる。我々は既に、数値計算を駆使してこの系を解析し、奇周波数超伝導という風変わりな超伝導が実現することを明らかにした。この超伝導に対するわかりやすい平均場描像を構築することにも成功している。平成26年度はさらにこの研究を推し進め、この超伝導状態からの集団励起モードを平均場理論によって解析し、2チャンネル近藤格子特有の分散関係が現れること明らかにした。さらに本研究は、奇周波数超伝導体と通常金属やBCS超伝導体との接合系の議論にも発展しており、このプロジェクトは現在進行中である。また、クーロン斥力によって相互作用しあう遍歴電子系において、スピン三重項超伝導に関する新しい知見も得ることができた。通常、スピン三重項超伝導に対しては空間的に奇パリティ(p波)をもつ異方的な電子対が仮定される。一方で、電子の持つ軌道自由度を考慮するならば、等方的な(s波)スピン三重項超伝導も可能である。この機構はフント結合という異軌道電子間の強磁性的な相互作用に起因する。本研究ではどのような状況下でこのフント結合誘起超伝導が実現するのかを明らかにするため、軌道自由度と磁気異方性を考慮した遍歴電子系(多軌道ハバードモデル)を理論的に解析した。その結果、スピン三重項超伝導状態が実現することを示し、さらにこの超伝導はspin-freezing現象と呼ばれる、多軌道電子系特有の物理と密接に関係していることを明らかにした。

本研究では奇周波数超伝導と呼ばれる、特異な超伝導現象の解明を目的としてこれまで理論的研究を行ってきた。その超伝導状態は奇の時間(周波数)依存性をもつペア振幅によって特徴づけられる。本研究計画の一部ではこのような新しいタイプの超伝導について、1.トポロジカル欠陥(量子渦)の考察と、2.多軌道電子系における複合体秩序の可能性の検証を掲げた。まず1.に関して、超伝導量子渦は常伝導金属と超伝導体を接合した系(NS接合)の振る舞い、すなわち入射電子が正孔として反射される現象(アンドレーエフ反射)と密接な関係がある。そこで、我々は以前の研究で得られた奇周波数超伝導に対する有効平均場理論を駆使し、NS接合界面における反射・透過問題について解析を行った。通常の超伝導体と異なり、理想的極限(界面のバリアポテンシャルがゼロ)においてもアンドレーエフ反射だけでなく通常反射を必ず伴うことがわかった。この結果は量子渦内の束縛状態が形成されないことを示唆する。また、ペアを対称性の観点から分類・整理することにより、マイスナー効果やジョセフソン接合の振る舞いが見通しよく理解できることを示した。また2.に関連して、多軌道電子系を記述する有効模型である多軌道ハバードモデルも解析した。多軌道系特有の性質として、電子スピンを局所的に強磁性的に揃えようとするフント結合という電子間相互作用が存在する。本研究ではこれが誘起する(偶周波数)超伝導を理論的に見出し、さらにこれがフント金属もしくはSpin-Freezing現象というこれまで知られていた物理概念と密接に関係していることを数値計算結果に基づいて示した。これは奇周波数超伝導とは直接の関係無いが、多軌道系における超伝導の新しい可能性を提案した。研究計画では奇周波数超伝導の有効理論を弱相関極限から構築することを予定していたが、これは平均場描像の構築によって既に達成されている。また、もう一つの計画である多軌道ハバードモデルにおける超伝導の探索を行った結果、当初期待していた奇周波数超伝導を見つけることができなかったものの、フント結合が誘起する新しい超伝導を見出すことができた。この超伝導相は磁気秩序相と隣接しており、かつ転移温度はドーム形状を持つため、相図は一般によく知られている非従来型超伝導体のそれと酷似している。通常はこのような相図中の超伝導は磁気的量子臨界点まわりのコヒーレントな揺らぎ(マグノン)によるクーパー対形成が考えられていたが、本研究で見出された超伝導はspin-freezing現象に伴う局所的な磁気揺らぎが重要であり、量子臨界点とは直接の関係がない。よって、本研究は超伝導の転移温度ドーム形成に対する新しい機構を提案している。このように奇周波数超伝導とは異なる研究成果を挙げることができたことから、当初の計画以上の進展があったといえる。27年度が最終年度であるため、記入しない。超伝導機構を理解することは、学術的な興味はもちろんのこと、より高い転移温度を持つ超伝導物質やその機能を設計する上で重要である。通常、非従来型超伝導体では異方的な電子対形成がなされると考えられており、これを議論するためには空間相関を取り込む必要がある。しかしながら、現状の理論ではこれを正確に実行することは大変難しい。
細菌のリボソーマル　ＲＮＡ　修飾の病原性における機能に関する研究

本研究の目的は、rRNAの化学修飾の生理的意義の解明である。前年度までにおいて私は、rRNAのメチル化を担う酵素であるRsmH,Iが病原性細菌である黄色ブドウ球菌に置いて、酸化ストレス存在かにおけるリボソームの機能を維持することで増殖を維持し、これにより病原性に寄与することを見出している。しかしながら、このメカニズムについては不明であった。今年度において私は、このメカニズムの解明を試みた。RNAが酸化ストレスの存在下において酸化を受け、機能の異常を示す例が知られている。また、メチル基が電子供与基であるため、球核反応である酸化を抑制すると考えられる。さらに、RsmH,Iによるメチル化を受けるRNAの残基は、リボソームの機能において重要であると同時に、30Sサブユニットの表面に位置しており、タンパク質による保護を受けていない。以上の知見より私は、メチル化により、リボソームの機能において重要な塩基の構造と機能が維持されるために、RsmH,Iが酸化ストレス耐性に寄与すると考えた。黄色ブドウ球菌の野生株並びにメチル化酵素の破壊株からrRNAを単離し、酸化ストレスに暴露したのちにRsmH,Iによるメチル化を受ける部位の近傍が酸化を受けた程度を評価したところ、メチル化酵素の破壊株由来RNAでは酸化が亢進していた。さらに、メチル化酵素を失った株においても、rRNAを過剰発現することで、酸化ストレス感受性の回復が見られた。以上の結果は、上記の仮説を支持するものであると考えている。本研究は、生物種間で高度に保存されながらも未だ生理的意義の良く理解されていなかったRNAの化学修飾の生理的意義を明らかにしたものである。また、生物にとって重要なストレスである酸化ストレスに対する新規耐性機構を提示するものである。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、rRNA修飾が病原性に寄与するメカニズムの解明である。これまでにrRNA修飾の生理的意義はよくわかっていなかった。我々はこれまでにこrRNA修飾の生理的意義に迫る知見として、rRNAメチル化酵素が細菌の病原性に寄与するという結果を得ている。このメチル化酵素が病原性に寄与するメカニズムの解明により、これまで不明であったrRNA修飾の生理的意義の解明が期待できる。我々はこのメカニズムの理解に向け、活性酸素種に着目した。活性酸素種は、細菌が宿主環境に置いて免疫細胞から受けるストレスであるとともに、リボソームに対するストレスであるため、rRNAメチル化により、細菌の活性酸素種耐性が導かれると考え、これを検証した。その結果、rRNAメチル化酵素の破壊株が酸化ストレス感受性を示したため、rRNAメチル化が酸化ストレス耐性に寄与すると判断した。また、酸化ストレスを除去する薬剤の投与により、rRNAメチル化酵素の破壊株病原性低下はキャンセルされた。以上から、rRNAメチル化酵素は酸化ストレス耐性への寄与を介して病原性に寄与すると判断した。また、rRNAメチル化が酸化ストレス耐性に寄与するメカニズムの解明にも挑戦している。これまでに、酸化ストレスはRNAを酸化することでRNAの機能の異常を導くことが知られている。この知見から私は、rRNAのメチル化が酸化ストレス存在したに置けるリボソームの構造と機能の維持に寄与すると考えこれを検証した。そしてrRNAが、メチル化を失うと酸化ストレスによる異常な化学修飾を受けやすくなること、並びに酸化ストレスの存在下でメチル化酵素の破壊株において翻訳忠実性の異常が生じる頻度上昇したことを見出した。以上から私はrRNAメチル化による酸化ストレス存在下におけるリボソームの機能と構造の維持が細菌の病原性に寄与すると判断した。この結果は、rRNAメチル化の生理的意義を解明するとともに細菌の新規病原性発揮機構を解明した。

26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究において、細菌のrRNAメチル化が酸化ストレス耐性に寄与することで病原性に寄与することを見出した。また、rRNAメチル化が酸化ストレス耐性に寄与するメカニズムの一端を解明した。今後はこれまでに行った実験について、遺伝子再導入実験等を追加することで証明のレベルを高めるとともに、rRNAメチル化が酸化ストレス耐性に寄与するメカニズムの更なる解明を試みる予定である。
ＲＳウイルス複製におけるＥｐｈｒｉｎ－Ｂ２、ＲＡＲＲＥＳ２遺伝子の役割の解明

Ephrin-B2ノックアウト細胞について、いくつかのクローンが取れたと思われ、ウイルスの細胞侵入に関する実験を行っていたが、実験結果が極めて安定しないことに気づき、得られていたノックアウト細胞についてPCRによるバンド長確認、遺伝子配列の解析を行い、確実なノックアウト細胞のクローンが得られていないと判定した。このまま実験の継続を続けるのは意味がないので、再度ノックアウト細胞のクローンを得ることからやり直した。これまで使っていたシグマ社のCRISPR関連試薬では、3つのプラスミドを形質導入する必要があるが、肝心なCas9発現プラスミドの形質導入効率が極めて低く、形質導入条件の検討をいろいろ行ったが、十分な導入効率を得る条件が設定できなかったため、試薬そのものの変更を検討した。その結果、Thermo社の試薬が良さそうに思えたため、これらによるノックアウト細胞の最構築を行うことにした。ノックアウト細胞の作製が完了したと考えていたが、完全ではなかった。ノックアウト細胞の再調整を行っている。シグマ社のCRISPR関連研究試薬は形質導入効率が極めて低く、その後のセレクションもかなりの困難を極めることが分かってきた。今後はCas9およびガイドRNAをプラスミドで発現可能であり、その後CD4分子のtransient発現でセレクションが可能なThermo社の試薬に切り替え、ノックアウト細胞の作製から再度挑戦している。これまでの研究でEphrin-B2およびRARRES2がRSウイルス複製に関与している可能性が示唆されている(Virus Res. 2015. 210:213)。平成29年度は、まずこれらの遺伝子の役割を解明するために、CRISPRテクノロジーによるノックアウト細胞の作製から始める。RSウイルス高感受性細胞であるHEp-2、上記遺伝子ピックアップに用いたHeLa、呼吸器上皮由来のA549細胞を用い、Ephrin-B2、RARRES2のシングルおよびダブルノックアウト細胞を作製を行った。CRIPRはオフターゲット効果を抑えるために、SigmaのPaired nickasesを用い、さらに1つのターゲットについて2種のプラスミドを用いた。ノックアウトは標的配列をプライマーとしたRT-PCRで確認する。標的配列がノックアウトされていればPCRで増幅産物は見られなくなり、選択が可能であると考えられた。まずはEphrin-B2のシングルノックアウト細胞を用い、先の報告で確立しているウイルス感染実験を行った。先の報告の通り、ノックアウト前と比べてウイルス複製の減少が確認できた。次いでレポーター遺伝子を発現するLong株を用いて、細胞侵入についての感染実験を行った。結果としておそらく細胞侵入に関連している可能性も示唆されたが、対照として置いていたVSVでも細胞侵入の減少がみられることが分かった。細胞侵入経路の違いによってEphrin-B2のノックアウトの影響が変化している可能性も考えられるため、エンドソーム経由と細胞表面の2つの細胞侵入経路を持つことが明らかになっているヒトコロナウイルスを用い、この影響を調べる必要があると考えられる。ノックアウト細胞の作製が完了し、感染実験の実施が可能となっている。先に述べたように、Ephrin-B2遺伝子機能の有無が細胞侵入に影響する可能性があるため、2つの細胞侵入経路を持つことが明らかになっているヒトコロナウイルスを用いて、侵入経路の違いによる影響の検討を行う。HeLa細胞と膜型セリンプロテアーゼTMPRSS2細胞を発現するHeLa/TMPRSS2細胞と用い、両者のEphrin-B2遺伝子をノックアウトしたものを用い、さらにESTやCamostat等のプロテアーゼインヒビターを用いることで検討が可能である。当初作製予定のノックアウト細胞の作製がおおむね順調であったため、細胞の作製に関する費用があまりかからなかった。今年度は新たに細胞侵入経路の検討が必要となり、そのための費用として使用する予定である。順調に進んでいたと考えていたノックアウト細胞作製がうまくいっていなかったため、初年度からの繰り越しを含めてほぼ全額の費用を使うとこととなった。残金は7万円ほどで、目的の試薬を購入するには足りないので、次年度の予算と合わせて購入に使用される予定である。
II-VI-N_2多元窒化物単結晶の成長と基礎物性解明

III族窒化物半導体に格子整合可能なII-IV-N_2多元窒化物半導体の基礎物性解明を目指し,第1原理計算に基づき,ZnGeN_2を選択して,サファイア基板上へのヘテロエピタキシャル成長を試み,単結晶成長層を得ると共に,単結晶ZnGeN_2薄膜の基礎特性の評価を行った.その結果、以下のことが明らかとなった。2)光透過,反射測定よりZnGeN_2のバンドギャップが室温で約3.3eVであることを示した.3)フォトルミネセンス測定により,ZnGeN_2からの励起子発光を初めて確認した.また,この発光の温度依存性より,バンドギャップの温度依存性を決定した.4)Raman分光測定を行い,フォノン振動数について明らかにした.本研究では、ジエチル亜鉛(DEZn)、モノメチルゲルマン(MMGe)、マイクロ励起N_2を用いたリモートプラズマ励起有機金属気相成長法により、α-Al_2O_3(10-12)基板上にZnGeN_2をエピタキシャル成長させ、その結晶構造および光学的特性について検討を行った。その結果、基板温度775°C以上で単結晶ZnGeN_2薄膜を得ることに成功した。高速電子線回折法およびx線回折により決定したZnGeN_2とサファイア基板とのエピタキシャル方位関係は、ZnGeN_2(010)/α-Al_2O_3(10-12),ZnGeN_2[100]//α-Al_2O_3[11-20】,ZnGeN2[001]//α-Al_2O_3[10-11]であった。この単結晶ZnGeN_2薄膜のホトルミネセンス測定により、低温にて3.3eV付近に強い励起子発光が観測され、励起子発光ピークの温度依存性より、単結晶ZnGeN_2のバンドギャップの温度依存性を明らかにすることができた。2)光透過,反射測定よりZnGeN_2のバンドギャップが室温で約3.3eVであることを示した.3)フォトルミネセンス測定により,ZnGeN_2からの励起子発光を初めて確認した.また,この発光の温度依存性より,バンドギャップの温度依存性を決定した.4)Raman分光測定を行い,フォノン振動数について明らかにした.
磁気共鳴画像装置を用いた躯幹部動態及び機能評価についての研究

2004年度国際磁気共鳴画像学会において、シネMRにより嚥下障害を呈する食道癌患者では蠕動運動が障害されていることを発表したが、この演題に対して日本磁気共鳴医学会より国際飛躍賞を受賞し、論文として発表。またシネMRにおける子宮の蠕動運動に関するこれまでの研究成果を画像医学会のワークショップおよび2005年度日本磁気共鳴医学会にて講演。この内容は現在JMRI誌に投稿中である。さらにBlood Oxygen Level Dependent (BOLD) MR画像を応用により、月経周期に伴う子宮血流の変化を観察。その結果、月経期に血流が障害されていることが確認され、2005年度の国際磁気共鳴画像学会で発表し、現在JMRI誌に投稿中である。子宮体癌において、拡散強調画像のADC値が腫瘍の悪性度と良好に相関することを見出し、2006年度の国際磁気共鳴医学会にて発表が受理されている。また婦人科系の悪性腫瘍における拡散強調画像と従来のMR画像の融合画像の現時点での可能性と問題点に対する総説を2005年度欧州放射線学会において発表し、certificate of meritを受賞。また、この拡散強調画像を性腺の異常にも応用しAbdominal imaging誌に発表、他の方法では診断の困難な停留精巣の症例においても、有効な診断方法となりうることを2005年度欧州放射線学会において発表した。肺癌では、拡散強調画像のADC値が腫瘍の組織型によって異なる値を示し、さらに腺癌ではADC値が腫瘍の分化度(悪性度)と良好な相関を示すことを見出し、2005年度の北米放射線学会にて発表した。食道癌では、通常の画像診断では検出が困難な早期の癌が、拡散強調画像により描出されるうることを2005年度国際磁気共鳴医学会にて発表、さらに放射線化学療法が選択される症例においては、治療前のADC値が治療効果と良好な相関を示すことを見出し、2006年度の国際磁気共鳴医学会にて発表が受理されている。本研究の研究計画に沿って、まず食道癌の患者においてに、食道の蠕動運動の通過の有無と嚥下障害の相関を検討した。嚥下障害を呈する患者ではシネMR上においても食道癌によって蠕動運動が障害されていることが判明し、2004年度国際磁気共鳴画像学会で発表した。また蠕動運動の通過の有無と食道癌の病理的深達度の対比においては、蠕動運動の障害されている症例は食道癌による半周以上の筋層浸潤が認められることがわかり、2004年度日本磁気共鳴医学会にて発表した。シネMRにおける子宮の蠕動運動に関するこれまでの研究成果を画像医学会のワークショップで講演。その結果、月経期に血流が障害されていることが確認され、来年度の国際磁気共鳴画像学会で発表予定である。前立腺腫瘍の診断に対しても拡散強調画像を応用した。前立腺癌の診断において拡散強調画像は、従来のT2強調画像に比べて非常に高い感度で腫瘍を検出することが可能であり、かつ拡散強調画像における見かけの拡散係数(ADC値)は腫瘍の悪性度と良好な相関を示すことを2004年度日本磁気共鳴医学会において発表した。さらにこの拡散強調画像を性腺の異常や停留精巣の診断にも応用し、他の方法では診断の極めて困難な停留精巣の症例においても、極めて有効な診断方法となりうることを2004年度日本磁気共鳴医学会において発表した。
拡散接合した部材の疲労特性とその非破壊評価

拡散接合した軟鋼平板のせん断強さ及び疲労強さを測定するとともに接合部の寸法を超音波測定により推定し、両者の関係を調べた。次いで、斜角探傷法により測定される端部エコ-と疲労過程におけるき裂の発生・進展状況との対応を調べるとともに、スペックル干渉法による疲労過程の非接触測定の可能性を調べた。得られた成果は以下の通りである。1.せん断強さは接合部の面積に比例していた。また、超音波測定によって都合部寸法が推定されたことより、接合部寸法を推定することにより拡散接合材のせん断強さを評価出きることがわかった。2.疲労寿命に大きなばらつきが見られたが、これは接合状態の違いに原因していた。また、接合状態は接合部寸法と強い相関を示した。したがって、接合部寸法より接合状装を判定することにより、疲労寿命のばらつきを低下させることが可能であることを示した。3.疲労き裂は接合部端部から板厚方向に発生したが、その発生方向は数値解析より求めた主せん断応力の方向とほぼ一致していた。また、超音波測定により、深さ0.2mm(板厚の4%)以下のき裂が検出出きるとともに、端部エコ-強さによって伝播き裂の寸法が推定出きることがわかった。4.スペックル干渉に相互相関関数法を適用して振動物体の解析を行い、実時間で振動特性を記録し、解析することが出きた。この結果、試験片に荷重振幅を与えた状態で、疲労き裂の発生・伝播に伴って生じる変形を測定出きる見通しがたった。拡散接合した部材が繰り返し負荷を受ける場合、接合界面に応力集中を生じる結果、疲労強度は低下する。本研究では、拡散接合した部材の疲労特性を明らかにすること、及び繰り返し負荷に伴う材質劣化の過程を光学計測及び超音波試験により非破壊的及び非接振的に追跡することを目的としている。平成元年度は炭素鋼同士を拡散接合し、疲労強度の測定を行った。すなわち、炭素鋼を板状(幅30mm、長さ100mm、厚さ5mm)に加工し、接合装置により拡散接合を行った。この際、接合温度および接合圧力を変えて接合実験を行ない、良好に拡散接合する条件(定常接合条件)を調べた。次いで、この定常接合条件で拡散接合を行い、2030個の拡散接合材を得た。得られた接合材を超音波試験して接合部寸法が所定の大きさに達しているものを選別した。ついで、引張りせん断の疲労試験を行い、以下の結果を得た。(1)静的引張りせん断試験においては接合部を貫通するモ-ドII型(せん断)破壊を生じたが、疲労試験においては接合部周りの母材中をき裂が進行するモ-ドI部(垂直)破壊となった。(2)疲労破壊までの繰返し数と試験荷重の関係(SN線図)は、繰返し数を対数で取るとほぼ直線的となり、繰返し数が10^6を超えると一定の荷重に収斂する傾向を示した。(3)超音波試験により接合部寸法を推定して接合面積を一定にして実験を行った結果、SN線図におけるデ-タのばらつきはかなり抑えられた。以上の研究成果をもとにして、今後は疲労き裂の発生・進展過程を非破壊あるいは非接触で推定する方法の開発を目的とした研究を進めてゆく。

また、超音波測定によって接合部寸法が推定されたことにより、接合部寸法を推定することにより拡散接合材のせん断強さを評価出きることがわかった。2.疲労寿命に大きなばらつきが見られたが、これは接合状態の違いに原因していた。また接合状態は接合部寸法と強い相関を示した。したがって、接合部寸法により接合状態を判定することにより、疲労寿命のばらつきを低下させることが可能であることを示した。3.疲労き裂は二合部端部から板厚方向に発生したが、その発生方向は数値解析より求めた主せん断応力の方向とほぼ一致していた。また、超音波測定により、深さ0.2mm(板厚の4%)以下のき裂が検出出きるとともに、端部エコ-強さによって伝播き裂の寸法が推定出きることがわかった。4.スペックル干渉法に相互相関関数法を適用して振動物体の解析を行い、実時間で振動特性を記録し、解析することが出きた。この結果、試験片に荷重振幅を与えた状態で、疲労き裂の発生・伝播に伴って生じる変形を測定出きる見通しがたった。
癌進展の制禦に働く生体内機構の研究

癌という病気が人体にとって重篤な障害を引きおこしてくるのには、発癌という現象に引き続く癌の進展(Progression)が極めて重要なプロセスとなっていることが最近ますます明確となってきた。つまり細胞がイニシェーションを受けプロモーションを受けて癌細胞となっても、直ちに癌という病気を起してくるのではない。多くの場合、このあと極めて長い癌進展の時期が続くと考えられる。しかもこの進展の速度は極めて変異に富むらしい。時には、この期間が比較的短く、癌が急激に末期に突入する場合もある、と考えるひとも少くない。しかし、この進展が何によって制禦され、その速さがどのようにして定ってくるものであるか、現在では全く不明である。この問題を解明することは、癌の予防や予防的制圧を考えるうに重な意味をもってくるであろうと予想される。癌の進展を人為的に制禦してその速度を低下させることができれば、完全治療には至らずとも、癌によって人が苦しむことを防止できるのである。また、進展を促進している因子を除去あるいは抑制することは癌の予防的治療を可能とする。藤田(晢)と藤田(尚)はヒトおよび実験イヌ胃癌の早期印環細胞癌を対象とし、低浸潤型と高浸潤型の癌細胞と間質を電顕オートラジオグラフィ、電顕組織化学、蛍光DNA定量法でしらべ低浸潤型では非癌例と類似するのに対し高浸潤型スキルスでは癌細胞と間質細胞の形質膜接着による特異的なメカニズムが出現していること、これはDNAの3Cへの変化と高い相関のあることを明かにした。田代と村田はこの接着の分子機構を明にするためガラクトシルトランスフェラーゼの抗体を用いるアプローチをとりあげその癌細胞における局在をしらべた。深町はヒト大腸癌のin vitroモデルで浸潤のメカニズムを分析し中村はex vivoオートラジオグラフィを案出してヒト材料について発癌に到る腸上皮化生の動態を研究し土橋は血管系の関与を分析した。
失われた磯環境の回復-護岸壁潮下帯生物群集の再生要因の解明と環境修復

生物多様性が乏しい三陸沿岸の港護岸壁において、大型付着動物であるアカフジツボの存在がもたらす群集形成効果について検討した。その結果、アカフジツボ存在下では、1)藻類の被覆度が春期に高く、より長く維持される、2)生物多様性が高まる、ことが判明した。しかし、アカフジツボは護岸壁では比較的短命で、1年を超えて生き続けることはなかった。潮下帯の生物多様性を低くしている原因はキタムラサキウニにあり、ウニの高い摂餌圧の抑制が生物群集形成に必須であると判断された。1.潮下帯藻類群集再生に及ぼすフジツボの効果とウニの影響:アカフジツボの有無×ウニ排除網囲いの有無、の計4実験区を設定した試験板を護岸壁に設けて実験を行った。その結果、有網区では大型褐藻類がフジツボ殻に付着したのに対し、フジツボがない場合、大型褐藻類は少なかった。無網区では、フジツボの有無にかかわらず、藻類の生長は見られなかった。この結果は、ウニによる摂食圧の抑制が藻類の付着・生長に重要であり、フジツボの存在が群集形成に効果的であることを示唆している。現在、大型褐藻の生残と運移確認を目的に、観察時の昇温による大型褐藻類の斃死対策をとりながら、2回目の実験を実施中である。2.基盤の凹凸が生物群集形成に及ぼす影響:基盤表面の凹凸がもたらす生物群集形成効果を調べるために、4種の異なる凹凸試験板を用いて現場実験を行った。その結果、無網の場合は、凹凸の程度が大きいほど出現生物種数が増加する傾向が見られたが、いずれの試験板でも藻類が大きく生長することはなかった。現在、フジツボ型凹凸と対照×網囲いの有無、の計4実験区を設けて、群集形成・維持効果を検証中である。3.ウニの摂食阻害による藻類群集維持:上記の実験より、ウニの摂食圧抑制が、今後の主要課題であると考えられた。そこで、ウニの摂食阻害を目的として、試験板に剣山状の杭を種々の間隔で設けることによる藻類の残存効果を室内および現場にて調べた。その結果、杭が5cm以上の間隔ではウニの摂食を阻害することは難しかったが、杭間隔が3cmの場合には、摂食阻害効果が認められた。ただし、現場実験では、杭間隔3cmでアメフラシによると思われる藻類の摂食が明らかになった。現在、現場において、試験板の一番外側の杭間隔を2.5cm(杭間隔5cm実験区)または1.5cm(杭間隔3cm実験区)とすることで、垣根構造による摂食障害効果を検証中である。1.潮下帯藻類および動物群集に及ぼすフジツボの効果とウニによる影響:アカフジツボの有無×ウニ排除網囲いの有無、の計4実験区を設定した試験板を護岸壁に設けて昨年度と同様の実験を行った。その結果、2008年は晩冬からの水温低下により、マコンブが多数繁茂し、有網区の何れの試験板にも付着した。ただし、アカフジツボなしの試験板の方により多くのマコンブが付着した。観察時の昇温によるマコンブの斃死対策により、マコンブを自然死する8月まで観察することができた。一方、動物の多様性はアカフジツボ付着試験板で大きかった。この結果は、護岸壁においてもウニによる摂食圧の抑制が藻類の付着・生長に重要であり、生物多様性の向上にアカフジツボの存在が効果的であることを示唆している。一方、マコンブの付着は、マコンブ胞子の供給量に依存し、必ずしもアカフジツボがマコンブの付着を助長する訳では無かった。ンブの付着を助長する訳ではなかった。2.基盤の凹凸が生物群集形成に及ぼす影響:基盤表面の凹凸がもたらす生物群集形成効果を調べるため、フジツボ型凹凸と対照×網囲いの有無、の計4実験区を設けて、群集形成・維持効果を検証した。その結果、無網で凹凸のない試験板には、マコンブの付着はごくわずかだった。それ以外の実験区ではマコンブが付着したが、凹凸が存在する場合には、付着部や藻体がしっかりしており、網のある場合には、1ヶ月ほど長く残った。一方、凹凸の存在は動物の多様性が高く、網の有無より影響が大きかった。3、ウニの摂食阻害による藻類群集維持:昨年の屋内、屋外実験で、効果の認められた杭による摂食阻害について、試験板の一番外側の杭間隔を2.5cm(杭間隔5cm実験区)または1.5cm(杭間隔3cm実験区)とすることで、垣根構造による摂食阻害効果について2008年4月中旬から9月上旬まで現場実験を行った。