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技術教育の比較研究:分野拡大と日本・フランス・ベルギーの現状と将来像について

「Universites 2000」計画の進行により、各地に学部が新設され大学の学部数や学生数が急増している。IUTも、78年に66校269学部であったのが95年迄に190学部が増設され、定員も5万人72。5%増となり、約100校517学部の規模となる。一連の改革も97年に技術教育を最後に完成の予定である。(2)国際化の進行ERASMUSによる相互交流による留学生の受け入れを行なっており、企業実習先を国外に求めたり、卒業語の進学先として米国、英国、カナダ、ドイツ、その他の国の大学と提携している場合が多い。(3)IUTの現状と教育改革66年に創設時から、工学系、商学系や法学、保険衛生、統計、社会、情報の学部を有していたが、物質工学と通信情報網の2学部が93年に新設され学部は21種類となる。2年次には専門的学習のために全体で42のオプションがある。また、講義(90人で実施)よりも実験実習(14人で実施)や演習(28人で実施)の時間を多く取っている。2年間で最小で10週の企業研修を課している。この点で、ディプロム社会のなかで、若年層の失業率が高く、以前の世代に比べ経済状況の悪化(貧困化)の中にあってDUT(IUTの卒業資格)の就職機会や条件の優位性は現在もある。しかし、半数がグランゼコールやIUP(Institut Universitaire Professionnalises)、大学に進学して、さらに、上の資格を獲得している。このように、IUTの学生は多様な進路の選択が可能であり、IUTは入学選抜(書類選考)を行ない、国により教育内容や授業時間数などの規定があるため、大学に比べ約8割と学生の卒業率が高く、他方で、BAC+2(バカロレアの後2年)で同基準の技術リセで卒業後2年学習し国家試験により与えられるBTSに比べ、教養や視野の広がりを持つと言われている。3.ベルギーの現状(1)多言語国家として、仏語とオランダ語の行政府を持ち、仏語地域、オランダ語地域、混合言語地域(ブリュッセル)、ドイツ語地域に分けて小学校から大学まで教育を行なっている。(2)親の教育権を大幅に認め、宗教的要因や公立・私立などの点で子供の学校を自由に選択できる。(3)伝統的大学観のためか、多様で多くの職業教育・生涯教育機関あるが、大学との区分が明確である。4.まとめと今後の研究計画技術教育の概要は掴めたが、さらに内実に迫って行くために、教育内容中心とした比較調査研究の継続が必要不可欠である。ただ、成熟した高度産業社会においては、技術教育を工業だけに限る必要はなく、分野の拡大と多様性を持たせた意味の拡張が必要であろう。また、多様な階層の高等教育への入り口であり、リフレッシュ教育および生涯学習の点からも短期高等教育は重要性をもつ、しかし、社会の成熟度により持つ意味が異なろう。この点を明確にするために、日本とヨーロッパに、アジアを加えた比較検討を行ない、一番共通性の多い技術教育に関する情報ネットワークとデータ・ベースの構築を試みたい。最後に、多忙ななか長時間にわたり学校や教育制度について説明をし、また、質問に丁寧に答え、必要資料を提供していただいた各地のIUTの学長、学科長、教務担当教員の方々に感謝を申し上げたい。
選択的蛍光可視化マウスを用いた腸炎疾患における筋層の障害と再生の分子基盤の解析

本研究の目的は、腸炎疾患の回復期における消化管運動調節性細胞(カハール介在細胞;ICC)の再生に関わる増殖・転写因子の作用機序の解明である。本年度はまずTNBS投与マウスの炎症期および回復期におけるICCの分布を調べ、さらに増殖マーカーであるKi67を用いて回復過程における筋層での細胞増殖とICCの関係について検討した。その結果、輪走筋最内層のKIT発現が早期に回復し、筋層間や各筋層内のKIT発現の回復は遅れる傾向が見られた。TNBS投与7日目では筋層内のKIT発現がコントロール群と同レベルにまで回復していることが確認された。次に、TNBs投与後の消化管筋層における増殖細胞を解析することで、ICCの回復過程について検討した。凍結切片による免疫染色の結果、TNBs投与2-3日目におけるKIT陽性反応の減少が確認された。同時期において、細胞増殖マーカーであるKi67陽性反応は、おもに筋層内に浸潤した白血球に認められた。TNBs投与4日目以降、筋層におけるKIT発現が徐々に回復し、一部のKIT陽性細胞の核にKi67陽性反応が観察された。BrdUを飲水投与したマウスの筋層全載伸展標本を用いた免疫染色の結果、KIT陽性細胞におけるBrdU標識は無処置マウスに比べTNBs投与マウスで有意に増加していた。また、回復期における因子の同定のため、TNBs投与5日目の筋層のリアルタイムPCRによる発現解析を行った。結果として、TNBS投与後5日目の筋層ではKIT及びその因子であるSCF発現の上昇が認められた。以上の結果から、TNBs腸炎の回復期におけるICCの回復の少なくとも一部はICCの増殖によることと、その回復にはKIT-SCFシグナリングが関与することが示唆された。30年度の結果から、腸炎疾患の急性期及び回復期をそれぞれTNBs投与2日目、TNBs投与5日目と定義し、マイクロアレイ解析を行っている。TNBS炎症期と回復期筋層における分子動態を検討する必要があった。本年度の研究によりTNBs投与後の適切な細胞採取時期について決定することができた。また、腸炎疾患の急性期及び回復期をそれぞれTNBs投与2日目、TNBs投与5日目と定義し、マイクロアレイ解析を行っている。研究の進行は順調である。上記の結果をもとに、TNBS投与マウスの炎症期および回復期における筋層及び粘膜の網羅的遺伝子解析を実施する。具体的には筋層及び粘膜より抽出したmRNAよりcDNAを合成後、サブトラクティブ・ハイブリダイゼイション法により、正常マウスのICCからのmRNAとの差次的遺伝子ライブラリーを作製し、マイクロアレイ化を行う。更に、上記2種類のcDNAから作製したプローブを用いて、炎症期から回復期で発現変化する遺伝子のスクリーニングを行ない、特異的遺伝子を特定する。また、同時にマイクロアレイを行って網羅的遺伝子発現解析を実施する。得られた遺伝子のうち、発現変化量の多い遺伝子について、シーケンスにより塩基配列を解読し、BLAST searchを用いて相同性検索を行うことで対象遺伝子の同定を行う。この解析については研究代表者、分担者ともに別の実験系で実施実績があり、問題なく進行すると思われる。その結果得られた遺伝子について、免疫染色法あるいはin situ hybridization法と定量PCR法により検定する。以上の実験から得られた候補遺伝子のうち、ICCやSMCの障害・再構築、あるいは病態時および回復期における両者の相互作用に関与する可能性が高いものについて機能解析を行う予定である。本年度の研究によりTNBs投与後の適切な細胞採取時期について決定することができ、研究の進行は順調である。

本研究の目的は、腸炎疾患の回復期における消化管運動調節性細胞(カハール介在細胞;ICC)の再生に関わる増殖・転写因子の作用機序の解明である。本年度はまずTNBS投与マウスの炎症期および回復期におけるICCの分布を調べ、さらに増殖マーカーであるKi67を用いて回復過程における筋層での細胞増殖とICCの関係について検討した。その結果、輪走筋最内層のKIT発現が早期に回復し、筋層間や各筋層内のKIT発現の回復は遅れる傾向が見られた。TNBS投与7日目では筋層内のKIT発現がコントロール群と同レベルにまで回復していることが確認された。次に、TNBs投与後の消化管筋層における増殖細胞を解析することで、ICCの回復過程について検討した。凍結切片による免疫染色の結果、TNBs投与2-3日目におけるKIT陽性反応の減少が確認された。同時期において、細胞増殖マーカーであるKi67陽性反応は、おもに筋層内に浸潤した白血球に認められた。TNBs投与4日目以降、筋層におけるKIT発現が徐々に回復し、一部のKIT陽性細胞の核にKi67陽性反応が観察された。BrdUを飲水投与したマウスの筋層全載伸展標本を用いた免疫染色の結果、KIT陽性細胞におけるBrdU標識は無処置マウスに比べTNBs投与マウスで有意に増加していた。また、回復期における因子の同定のため、TNBs投与5日目の筋層のリアルタイムPCRによる発現解析を行った。結果として、TNBS投与後5日目の筋層ではKIT及びその因子であるSCF発現の上昇が認められた。以上の結果から、TNBs腸炎の回復期におけるICCの回復の少なくとも一部はICCの増殖によることと、その回復にはKIT-SCFシグナリングが関与することが示唆された。30年度の結果から、腸炎疾患の急性期及び回復期をそれぞれTNBs投与2日目、TNBs投与5日目と定義し、マイクロアレイ解析を行っている。TNBS炎症期と回復期筋層における分子動態を検討する必要があった。本年度の研究によりTNBs投与後の適切な細胞採取時期について決定することができた。また、腸炎疾患の急性期及び回復期をそれぞれTNBs投与2日目、TNBs投与5日目と定義し、マイクロアレイ解析を行っている。研究の進行は順調である。上記の結果をもとに、TNBS投与マウスの炎症期および回復期における筋層及び粘膜の網羅的遺伝子解析を実施する。具体的には筋層及び粘膜より抽出したmRNAよりcDNAを合成後、サブトラクティブ・ハイブリダイゼイション法により、正常マウスのICCからのmRNAとの差次的遺伝子ライブラリーを作製し、マイクロアレイ化を行う。更に、上記2種類のcDNAから作製したプローブを用いて、炎症期から回復期で発現変化する遺伝子のスクリーニングを行ない、特異的遺伝子を特定する。また、同時にマイクロアレイを行って網羅的遺伝子発現解析を実施する。得られた遺伝子のうち、発現変化量の多い遺伝子について、シーケンスにより塩基配列を解読し、BLAST searchを用いて相同性検索を行うことで対象遺伝子の同定を行う。
植物のマグネシウムチャネルMRS2におけるアルミニウム阻害と輸送の分子機能的解明

植物のマグネシウム膜輸送を担うと考えられていたMRS2タンパク質について、シロイヌナズナ3種およびイネ2種類のMRS2タンパク質のMg2+の輸送とAlによる阻害効果およびAl輸送を、人工脂質二重層膜に再構成した精製タンパク質および変異大腸菌における機能相補実験により、解析した。その結果、MRS2タンパク質は、Mg2+輸送能をもつMg2+輸送タンパク質であるが、そのAl感受性は、MRS2タンパク質によって大きく異なることを明らかにした。シロイヌナズナおよびイネのMRS2タンパク質について、以下の解析を行った。1シロイヌナズナMg2+膜輸送ファミリータンパク質AtMRS2の調製とカチオン輸送活性測定液胞膜に存在するAtMRS2-1および葉緑体膜に存在するAtMRS2-11を大腸菌で発現し、単離精製した。精製したAtMRS2タンパク質をリポソームに組込み、リポソーム内のカチオン濃度を、蛍光指示薬を用いて測定した。これまで、シロイヌナズナの細胞膜に存在するAtMRS2-10のMg2+膜輸送活性が、Alによって阻害されることを明らかにしてきたが、AtMRS2-10と相同性の高いAtMRS2-1のMg2+膜輸送活性は、Alによって阻害されず、Alに対する感受性に大きな違いがあることが明らかとなった。2大腸菌Mg2+膜輸送多重変異株によるシロイヌナズナAtMRS2タンパク質の機能解析生育にMg2+要求性を示す大腸菌Mg2+膜輸送多重変異株(corA-、mgtA-、yhiD-)に、シロイヌナズナAtMRS2-10およびAtMRS2-11を発現させて、AtMRS2タンパク質の機能解析を行った。AtMRS2-10とAtMRS2-11はともに、変異株のMg2+要求性を相補して低濃度のMg2+でも生育が可能となり、培養外液のAlがその生育を阻害した。この方法によってMRS2のMg2+膜輸送活性とAlによるその阻害が解析可能となった。3イネMRS2タンパク質の調製とMg2+輸送活性測定イネはシロイヌナズナに比べて、Al耐性である。イネのMRS2タンパク質OsMRS2-1を大腸菌で発現し、はじめて単離精製した。リポソームに組込んで再構成したプロテオリポソームでのMg2+輸送活性を測定することができた。植物のマグネシウムチャネルMRS2について、シロイヌナズナでは3つのMRS2タンパク質AtMRS2-1、AtMRS2-10およびAtMRS2-11について、イネではOsMRS2-1について、申請書に記載した通り、研究が進展している。AtMRS2-1とAtMRS2-10は、相同性は高いものの、Alに対する感受性に大きな違いがあることを明らかにした。一方、イネのOsMRS2-1をはじめて単離精製し、シロイヌナズナのAtMRS2タンパク質との機能比較を可能とした。1シロイヌナズナMg2+膜輸送ファミリータンパク質AtMRS2の調製とカチオン輸送活性測定細胞膜に存在するAtMRS2-10を大腸菌で発現し、単離精製した。精製したタンパク質をリポソームに組込み、リポソーム内のカチオン濃度を、蛍光指示薬を用いて測定した。これまで、AtMRS2-10は、Mg2+に加えて、Alも輸送し、そのMg2+膜輸送活性が、Alによって阻害されることを明らかにしてきたが、AtMRS2-10は、Co2+、Ni2+、Zn2+はほとんど輸送せず、AtMRS2-10は、Mg2+を主に輸送するタンパク質であることが明らかとなった。2大腸菌Mg2+膜輸送多重変異株によるシロイヌナズナAtMRS2タンパク質の機能解析生育にMg2+要求性を示す大腸菌Mg2+膜輸送多重変異株(corA-、mgtA-、yhiD-)に、シロイヌナズナAtMRS2-1を発現させて、機能解析を行った。AtMRS2-1は、変異株のMg2+要求性を相補して低濃度のMg2+でも生育が可能となり、一方で、AtMRS2-1を発現させた大腸菌変異株の生育は、Alによって大きく阻害されず、AtMRS2-1は、AtMRS2-10よりも低いAl3+感受性を持つことが示された。3イネOsMRS2タンパク質の機能解析イネはシロイヌナズナに比べて、Al耐性である。イネのMRS2タンパク質OsMRS2-1およびOsMRS2-6を大腸菌Mg2+膜輸送多重変異株に発現させた。OsMRS2-1およびOsMRS2-6はともに、大腸菌変異株のMg2+要求性を相補したが、両者のMg2+輸送のAl3+感受性には大きな違いがあることが、示された。植物のマグネシウムチャネルMRS2について、シロイヌナズナでは2つのMRS2タンパク質AtMRS2-1およびAtMRS2-10について、イネではOsMRS2-1およびOsMRS2-6について、申請書に記載した通り、研究が進展している。AtMRS2-1とAtMRS2-10は、相同性は高いものの、Alに対する感受性に大きな違いがあることを、精製したタンパク質を組込んだプロテオリポソームおよび大腸菌Mg2+膜輸送多重変異株による機能解析により明らかにした。

一方、イネのOsMRS2-1およびOsMRS2-6も、大腸菌変異株のMg2+要求性の相補能をもつことをはじめて示し、Al3+感受性の比較を可能とした。最終年度は、シロイヌナズナおよびイネのMRS2タンパク質について、以下の解析を行った。1シロイヌナズナMg2+膜輸送ファミリータンパク質AtMRS2間のキメラタンパク質の作成相同性は非常に高いもののAl感受性が大きく異なるAtMRS2-10とAtMRS2-1に着目した。AtMRS2-10とAtMRS2-1に唯一存在する細胞外領域は、アミノ酸2残基のみが異なる。細胞外領域を互いに交換した細胞外領域をもつキメラタンパク質を作製し、それぞれのキメラタンパク質のMg2+輸送能とAl3+の阻害効果を、精製したタンパク質を組み込んだリポソームおよび大腸菌Mg2+膜輸送多重変異株を用いて解析した。その結果、AtMRS2-1とAtMRS2-10のMg2+輸送に対するAl3+の効果の違いに寄与するのは細胞外領域ではない事が示された。2イネOsMRS2タンパク質の機能解析イネはシロイヌナズナに比べて、Al耐性である。精製したOsMRS2-1を組み込んだリポソームを用いてMg2+の輸送とAlによる阻害効果を解析した。その結果、OsMRS2-1はAlを輸送せず、Al耐性のMg2+輸送タンパク質であることが示された。補助事業期間全体を通じて、シロイヌナズナ3種およびイネ2種類のMRS2タンパク質のMg2+の輸送とAlによる阻害効果、およびAl輸送を解析した。その結果、MRS2タンパク質は、植物におけるMg2+輸送タンパク質であるが、そのAl感受性は、MRS2タンパク質によって大きく異なることを明らかにした。今後、MRS2タンパク質分子内のAl感受性部位を特定することにより、世界規模で問題となっているAlによる植物の生育阻害に対する分子育種に貢献できる可能性を示した。植物のマグネシウム膜輸送を担うと考えられていたMRS2タンパク質について、シロイヌナズナ3種およびイネ2種類のMRS2タンパク質のMg2+の輸送とAlによる阻害効果およびAl輸送を、人工脂質二重層膜に再構成した精製タンパク質および変異大腸菌における機能相補実験により、解析した。その結果、MRS2タンパク質は、Mg2+輸送能をもつMg2+輸送タンパク質であるが、そのAl感受性は、MRS2タンパク質によって大きく異なることを明らかにした。シロイヌナズナのAtMRS2タンパク質については、精製タンパク質を組込んだリポソームおよび大腸菌多重変異株を用いて、Mg2+やAlをはじめとする他のカチオンの膜輸送活性およびAlによる阻害の分子機能解析を進める。細胞内局在の異なるAtMRS2ファミリータンパク質の精製、機能解析により、シロイヌナズナのAtMRS2タンパク質群全体の機能解明を進めたい。一方、イネのMRS2タンパク質については、先行するシロイヌナズナのAtMRS2タンパク質の結果を参考にして、Mg2+輸送活性とAlによる阻害に焦点を絞って解析を進める計画である。Al感受性に差があることが明らかとなったAtMRS2-1とAtMRS2-10のキメラタンパク質を作成し、分子内のAl感受性部位の解析を行う。一方、イネのMRS2タンパク質については、先行するOsMRS2-1およびOsMRS2-6の結果を参考にして、細胞内局在の異なるOsMRS2ファミリータンパク質の機能解析により、イネのOsMRS2タンパク質群全体の機能解明を進めたい。
光共振器内でのコンプトン散乱を用いた高エネルギー光源の開発研究

光共振器内での逆コンプトン散乱を用いた高エネルギー光源の開発研究を行った。基礎研究として波長1μm,パワー500mWのCWレーザーからの光を高性能光共振器に蓄積し(蓄積パワー1kW),75kV,10mAの電子ビームとを衝突させる実験行った。実験においては、電子ビームとレーザー光は150°の角度で衝突させた。これまでに定性的に散乱光の増倍が確認されていたが、今年度は測定器の較正実験を行い、定量的な散乱光の観測を進めた。散乱光の空間分布及び光量に関しては再現性あるデータが得られた。又、散乱光スペクトルを回折格子分光器で観測することにより、データの信頼性を向上させた。散乱光量、散乱光スペクトル共に理論との良い一致を見た。即ち、4000倍に光が蓄積された時は元のレーザー出力から計算される散乱光の4000倍の光量が観測された。また、散乱光スペクトルにおいても理論から予想される波長域に散乱光ピークが観測された。この実験により本方式の原理実証が確認された。又、実用化に向けて光蓄積の長時間安定化につとめ、11時間以上にわたる光蓄積を達成した。この技術を発展させ、従来のγ線発生装置に適用しうる共振器長数mの光共振器の検討及び予備実験を行った。共振器の安定化に必要な技術的な問題点が明かとなった。さらに、典型的な電子蓄積リングの性能を電子ビームとレーザー光とのフィリングファクターをパラメーターとして散乱光量の評価を行い、相互作用の最適化を検討した。
プラズマバイオプロセスのためのプラズマ液中反応場の構築と理解

大気圧低温プラズマによる生体への相互作用の反応素過程を探求するために、活性種と生体高分子の反応に関する研究を進めた。人体は濡れ環境であるので、溶液中に生成された活性種が重要であるため、液中に生成された活性種の測定をおこなった。アミノ酸、タンパク質、脂質に与える影響を分析すると共に、アルツハイマー病の原因となるアミロイドβに関しても不活化の研究を進めた。また細胞内酸化ストレスを評価するために、人工細胞として色素内包ミセルを合成し、低pH法による細胞内酸化ストレスの上昇を確認した。大気圧低温プラズマによる液中反応場を用いたバイオプロセスの研究の基礎過程を研究するために、プラズマ照射時条件の変更が可能な気密構造のプロセスチャンバー実験装置を用いて実験を進めた。一部は連携研究者の研究室に提供して、専門的な分析装置を用いて研究を進めた。液中誘起化学反応は、プラズマにより生成された気相中の活性種が、液中に浸透して、生体高分子などと反応するような基礎過程からなっており、それぞれを並行して研究を進めた。大気イオンを分析するために差動排気付きの質量分析装置を用いて、正イオンと負イオンのそれぞれを測定し、各種放電条件を変更させて測定を行った。液中活性種に関しては、液中での寿命が長い活性酸素であるスーパーオキシドアニオンラジカルに着目して、電子スピン共鳴法によって液中に生成される量の定量を行い、その中で、新しくスーパーオキシドの生成に特化した放電電極構造を発明して研究を進めた。また、気密構造チャンバーを用いて、アミノ酸、脂質、タンパク質に対する液体中での作用を評価するために、質量分析装置や円偏光二色性スペクトル装置などを用いた。それにより、化学構造のみならず、立体構造へ与える影響を評価した。プラズマ周囲のガスを変更したり、液面とプラズマを接触・非接触させたりすることなどの条件により、液中反応場を制御することを試みたが、それぞれ化学修飾が異なってきてくることから、液中へ供給される活性種のスペクトラムが異なっていることがわかり、今後の研究方向性の指針が得られた。特にタンパク質の評価としては、構造変化と共に、生理活性をもたらす酵素活性という観点から評価を行ったところ、1%以下の微少な化学修飾により、立体構造、ならびに酵素活性が70%程度と劇的に変化していることが判明した。大気圧低温プラズマによる液中反応場を用いたバイオプロセスの研究の基礎過程を研究するために、生体高分子との相互作用の評価を行っているが、本年度はアミロイドβ-とアミノ酸に着目した。プラズマ医療の反応素過程として、溶液中のタンパク質の酵素活性の失活がわずかな化学修飾によってもたらされることが重要であることが前年度までに判明したが、さらに酵素活性の低下がアミノ酸残基の化学修飾がもたらす立体構造配位の変化であることがわかった。このアミノ酸の化学修飾を評価するために、各種アミノ酸の酸化・ニトロ化に関して評価を進めた。20種類のアミノ酸を混合した溶液に対してプラズマ処理を行い、それぞれのアミノ酸の酸化の時間変化を評価した。アミノ酸の種類によって酸化速度の違いが明らかになり、SH基を有するアミノ酸が優先的に酸化されることが判明した。繊維状のタンパク質であるアミロイドβはアルツハイマー病の原因とされるが、溶液状態で大気圧低温プラズマ処理をすることでの変化を評価した。乾燥したアミロイドβに対してプラズマ照射を直接照射し、FTIRなどでその物質としての不活化の評価が行われているが、本研究では溶液中のアミロイドβ-に対して水溶液表面からプラズマ照射を行い、細胞毒性などといった生化学的な活性で評価を進めた。その結果、アミロイドβ-の直接的な不活化が進行する前に、タンパク質分解酵素であるプロテアーゼによる分解耐性が落ちていることがわかった。これらの手法を用いることで、今だ不明な点が多いアミロイドβ-とアルツハイマー病の関係に関して研究するための手段を提供することができ、今後の生化学的な研究への展開が期待される。大気圧低温プラズマによる液中反応場を用いたバイオプロセスの研究の基礎過程を研究するために、プラズマ処理水と液中ラジカルの細胞膜浸透に重点を置いて研究を進めた。プラズマ処理水とは、文字通りプラズマで処理した液体のことであり、類似する研究報告もあるが、それらはプラズマにより生成した過酸化水素や亜硝酸の効果を利用した物であり、プラズマを使う価値が低い物であった。それに対して、低pH法と呼ばれる効果的液体殺菌手法に適用可能なプラズマ処理水の研究を行ったが、室温では数分程度で失活することから過去の研究とは全く異なる化学反応系を利用している。殺菌力ならびに液中活性種の半減時間が液体の温度に依存することが新しく明らかになった。その半減時間はアレニウスの式にあてはまっており、液体の温度を下げれば下げるほど半減時間を伸張させることが出来、冷凍保存することで数ヶ月以上にわたり殺菌活性を保持できることがわかった。

低pH法による液体殺菌では液中のスーパーオキシドアニオンラジカル(O2-・)が重要であり、pHを下げることで酸解離平衡により電気的に中性なヒドロペルオキシラジカルに変化すること細胞膜の透過性が劇的に増して高い殺菌力が得られることがわかっている。このことを実証するために、細胞膜を模擬したミセルを作成し、ミセルに内包した色素の脱色反応を見ることで活性種の膜透過性を評価したところ、pHに依存して脱色が進むことが判明した。液中の不均化反応を考慮してヒドロペルオキシラジカルの濃度のpH依存を評価したところ、このミセルの脱色反応と各種細菌に対する殺菌力のpH依存が見事に一致していたことから、液中活性種の膜透過性が重要であるという知見が得られた。連携研究者の強いサポートが得られたこともあり、平成24、25年度に予定していた研究の一部を平成23年度に前倒しで進める事ができた。メールや電話に加えてミーティングを行うことで密に連絡を取っていることもあり、予定以上の知見が得られており、次年度以降にさらなる新しい研究展開が可能であることが期待できる。25年度が最終年度であるため、記入しない。連携研究者の強いサポートが得られたこともあり、予定外の新しい成果が得られ、学術的な成果のみならず、実用的な新技術を複数開発することにも成功した。本研究課題は、「プラズマバイオプロセスのためのプラズマ液中反応場の構築と理解」であり、反応基素過程を検証するのが目的であるが、研究代表者は、消毒や止血などのプラズマ医療に関する研究を専門の医師と共にin vivoのみならずin vivoで並行して進めており、それらの研究と相互に知見を交換することで、より適切な基礎研究を進められるものだと考えている。特に、気相中ではなく液体中でプラズマと生体高分子の反応を行い、液中で評価を行う研究は世界的にみてもほとんど行われていないが、プラズマの生体への適用を考えた場合重要な研究であり、今後も液体中での評価を主に研究を進めて行く予定である。我々の主張するプラズマ処理水の殺菌力は室温では数分程度で失活するが、同時に物理化学的な計測でもスーパーオキシドアニオンラジカルが同じように減衰することが実験的にわかっている。しかしながら、スーパーオキシドアニオンラジカルそのものの半減時間とは大幅に異なっていることから、より複雑な化学反応が関与していることが推察される。このため一連の化学反応を明らかにする必要がある。本研究課題は、「プラズマバイオプロセスのためのプラズマ液中反応場の構築と理解」であり、反応基素過程を検証するのが目的であるが、研究代表者は、消毒や止血などのプラズマ医療に関する研究を専門の医師と共にin vitroのみならずin vivoで並行して進めており、それらの研究と相互に知見を交換することで、より適切な基礎研究を進められるものだと考えている。
膜マイクロドメイン依存性新規アミロイド産生制御機構の解析

βアミロイド(Aβ)はアルツハイマー病の病理に中心的な役割を果たすとされる。膜マイクロドメインにおけるアミロイド前駆体蛋白質(APP)のBACE1による切断は、Aβ産生の重要な調節機序である。この分子機構を明らかにするため、APPを含むマウス脳由来の界面活性剤不溶性画分を得て解析した。APPはX11-Munc18-syntaxin 1を含むマイクロドメインを形成してBACE1を含むマイクロドメインを排除し、APP-BACE1結合と切断を抑制していた。蛋白質相互作用に基づくマイクロドメイン分離が関与し、cdk5リン酸化により制御される新しいAPP切断調節機構を見出した。アルツハイマー病病理に中心的役割を果たすとされるβアミロイド(Aβ)は、前駆体であるAPPがβ・γセクレターゼによる2段階切断を受けて産生される。一方、α切断はAβ配列内で起こるためAβ産生を抑制する。我々は、β切断にコレステロール・神経活動依存性が見られることから、コレステロールを主要構成成分としシナプス機能分子が集積する膜マイクロドメインに注目してβ切断の制御機構を研究してきた。これまでに新規のマイクロドメイン解析法を用いて、特殊なマイクロドメインがAPP-βセクレターゼ結合の制御によりβ切断を調節していることを明らかとし、今年度論文発表した。今後、マイクロドメイン解析結果をもとにAPP-セクレターゼ相互作用を調節する他の因子とその機序を明らかにしていく。さらに、β/α切断を受けるAPP以外の基質の切断調節機構をAPPと比較解析し、Aβ特異的な制御因子を見出すことを目的としている。上記に加えて、1.脳スライス培養または神経分散培養系において蛋白質を発現させ、蛍光イメージング及び電気生理学的解析を行うための準備、条件検討を行った。2.APP-βセクレターゼ結合調節蛋白質と相互作用し得るシナプス形成制御因子が最近報告された。APP切断調節系との関連を解析するため、RNA干渉による発現抑制実験を行っている。3.APPと同じくβ/α切断を受ける膜蛋白質についてin vitroにおける切断解析を行った。その結果をもとに抗体を作製し検討を行っている。今後、抗体を用いてAPPの切断調節系と比較しながら解析を行う予定である。アルツハイマー病病理に中心的役割を果たすとされるβアミロイド(Aβ)は、前駆体であるAPPからβ・γセクレターゼによる2段階切断により産生される。一方、αセクレターゼによる切断はAβ配列中の切断のためAβ産生を抑制する。我々は、β切断のコレステロール依存性から膜マイクロドメインの関与に注目してβ切断制御機構の解析を行ってきた。新規に開発したマイクロドメイン解析法を用いることでAPPを含む膜蛋白質複合体を核として形成される特殊なマイクロドメインがβセクレターゼを排除し、膜上でのβセクレターゼ-APP相互作用を抑制することでAPP代謝を調節している可能性を明らかとしてきた。今年度は、マイクロドメイン解析の過程で見出したβ・α切断調節因子候補のAβ産生制御への関与を明らかにするための実験を行った。シナプス前部におけるエンドサイトーシスがβセクレターゼ-APP相互作用に重要であり、β切断の神経活動依存性の機序であるとの仮説が提唱されていることから、β・α切断調節因子候補の中のエンドサイトーシス関連分子に注目した。候補蛋白質の関与を解析するため、培養神経細胞におけるエンドサイトーシスの可視化および電気生理学的解析を行うための準備・条件検討を行った。また、APPと同様にβ/α切断を受ける生理的基質の切断調節機構をAPPと比較解析し、Aβ特異的な制御因子を見出すことも目的としている。in vitroにおける切断解析結果をもとにβ/α切断を受ける膜蛋白質の解析に必要なアッセイ系の構築を行った。これを利用してAPPの切断調節系と比較しながらβ切断制御機構の比較解析を行い、APP特異的な調節機構を明らかにする実験を行う。新規に開発したマイクロドメイン解析法を用いることで、1)APPを含む膜蛋白質複合体を核として形成される特殊なマイクロドメインがβセクレターゼを排除し、膜上でのβセクレターゼ-APP相互作用を抑制すること、2)cdk5によるリン酸化が複合体を解離させ、APPのβセクレターゼ局在マイクロドメインへの移行を誘導し、β切断を促進することを明らかとしてきた。この解析過程で見出したβ/α切断調節因子候補のAβ

産生制御機構への関与を明らかにし、β/α切断を受ける他の生理的基質とAPPを比較しながらAβ特異的な調節制御因子を見出すことを目的とした。APP局在マイクロドメインの構成蛋白質として見出したAPP切断調節因子候補を株化細胞において発現させて解析することにより、Aβ産生を変化させる蛋白質を見出した。今後、これまでに構築した各種アッセイ系を利用して電位依存性ナトリウムチャネルβサブユニット、ニューレグリンなどAPPと同じくβ/α切断を受ける膜蛋白質とAPPの間で新規切断調節蛋白質の効果を比較検討し、APP特異的な切断調節機序を解析していく予定である。
スピン偏極パルスＴＥＭの開発とナノスピン解析への応用

世界で初めてスピン偏極電子線を用いたスピン-パルスTEM(SP-TEM)を実現させた。SP-TEMはビームエネルギー30keVにおいて、偏極度90%、輝度10-7A/cm2.sr以上、空間分解能1.6nm以下、エネルギー分散幅240meV以下を実現しており、これによるTEM像や回折図形の取得に成功した。またピコ秒パルス電子線生成も実現しており、時間・空間・スピンの5次元情報を得ることを可能とした。狭いエネルギー線幅、高い干渉性と高いスピン偏極度を同時に実現した透過電子顕微鏡は他に類を見ない装置であり、本性能は今後、分析装置として新たな物理の解明に役立つと思われる。(1)50-100kV透過光型偏極電子銃・スピン回転器の作製をした:前年度の設計に基づき、実際に電子銃の基本要素である極高真空チャンバー、フォトカソード装着支持台、高電界電極、ビーム軌道90°偏向用球形コンデンサーなどを含む装置を試作した。設計および模型作製などは、研究者グループのみで可能であるが、実際の真空部材の削りだしや表面処理などは、専門技術を有する企業との連携が不可欠となる。そこで、従来の電子銃開発において技術交流を行い、工作実績があるトヤマ社と連携して進めた。(2)フォトカソードの高輝度化:前年度に引き続き、フォトカソードの改良を行った。TEMにおける応用を考えた場合、輝度の向上は不可欠である。当該年度は半導体フォトカソードの結晶性改善により、実際に用いる励起用レ半導体レーザーで、TEM観察に必要と思われる輝度を超える値を達成した。(3)40-100kV透過光型偏極電子銃の性能確認と調整:開発した電子銃の基本性能を確認した。偏極度・輝度測定に関しては自ら開発したMott測定器により確認を行った。これにより、レーザー照射法、偏極度90%以上と輝度2.0×10^7Acm_<-2>sr^<-1>以上を達成していることを実証した。(4)磁性観察用レンズの開発:磁性体試料によっては、対物レンズ内の磁場(Tesla)によって磁性状態が変化してしまう恐れがある。そのため試料近傍でmT程度しか磁場がない特殊対物レンズを製作した。これはローレンツ電子顕微鏡用に商用化されているものであり、今回はその到達分解能が1nm以下になるよう設計した。(5)40kVの透過電子顕微鏡(TEM)の立ち上げと偏極電子銃と収束レンズ部の結合:平成21年度立ち上げた電子銃に結合して、偏極電子線をTEM内に通すことに成功した。(1)偏極電子銃と既存TEMとの結合テスト:既存のTEMの電子銃上部を改造し、試作したスピン偏極電子銃を取り付け基本性能テストを行った。課題となる10^<-10>Pa程度の真空度を必要とする電子銃部と10^<-7>Pa程度の真空度の通常TEMの間の結合は、細孔オリフィスによる差動排気機構で連結した。本結合テストでは、主に電子ビームの装置への輸送効率の評価を行い、90%以上の効率を実現することであり、本年度達成することに成功した。(2)40kV透過光型偏極電子銃の性能確認と調整:開発した電子銃の基本性能を確認する。レーザー照射法を種々試み、偏極度90%以上と輝度2.0×10^7Acm^<-2>sr^<-1>以上を達成していることを確認した。(3)磁性観察用レンズの開発:磁性体試料によっては、対物レンズ内の磁場(Tesla)によって磁性状態が変化してしまう恐れがある。平成22年度の設計を受けて、平成23年度はレンズの作製をした。(4)スピン偏極TEM用磁性試料:磁性ナノドット、磁性ナノワイヤのテスト試料を作製し、開発したTEMの中へ入れて予備観察を行なった。本研究では、スピン偏極電子線を用いた高分解能TEMを世界で初めて開発する。そして、新しいナノスピン解析技術の開発に本開発装置を役立てることを目的としている。本年度は下記の5項目について実施し、それぞれの項目について目標以上の成果を得た。(1)新TEMとの結合:電気的安定性10^-6、真空度10^-7Paの30kV-TEM鏡体に、差動排気系を介してスピン偏極電子銃を取り付けに成功した。(2)高感度CCDカメラ検出:透過電子回折図形や像は高感度、高時間分解能のCCDカメラで検出し、スピンの向きを変えた入射電子ごとの像や回折図形の取得を実現させた。(3)ロックイン検出:偏極電子銃の励起

光にパルス変調を行い、その変調を検出系に設けた偏向器や試料励起用ポンプレーザーと同期させることに成功した。これによりロックイン方式による像データのS/N比を上げることが可能となった。(4)超弱磁場対物レンズの装着:磁性ドット試料に電子顕微鏡のレンズに必要な強磁場をかけないため、レンズギャップ付近の磁場をミリガウスオーダーにしたローレンツレンズを納入した。これによりローレンツ像の取得ならびに磁壁観察を実現した。(5)ナノスピン注入・改質・解析技術の新開発:スピン偏極電子銃から取り出した高スピン偏極電子をパーマロイ薄膜、ハーフメタルナノ積層構造にパルス注入することに成功。さらにスピン偏極TEM像の取得を行った。また、アップスピンTEM像とダウンスピンTEM像の差分像抽出解析を実現した。これにより、本研究課題の目的であるスピン偏極パルスTEMの実現とその性能評価、物質観察への応用を達成した。(1)新TEMとの結合:電気的安定性を10-6に、真空度を10-7Paに、また差動排気系をより多段にした電圧可変20kV-100kVのTEMにスピン偏極電子銃を取り付けた。(2)高感度CCDカメラ検出:透過電子回折図形や像は高感度、高時間分解能のCCDカメラで検出し、スピンの向きを変えた入射電子ごとの像や回折図形を画像処理してスピン依存散乱過程を抽出した。(3)ロックイン検出:偏極電子銃の励起光にパルス変調を行い、その変調を検出系のCCDカメラにも同期させ、いわゆるロックインアンプ方式で検出像データのS/N比を10倍以上に増大させた。(4)超弱磁場対物レンズの装着:磁性ドット試料に電子顕微鏡のレンズに必要な強磁場をかけないためにも、レンズギャップ付近の磁場をミリガウスオーダーにしたローレンツレンズを用いた。(5)ナノスピン注入・改良・解析技術の新開発:スピン偏極電子銃から取り出した高スピン偏極電子をFe-Pt量子ドットやハーフメタルナノ積層構造にパルス注入することにより、磁場を用いないスピン注入磁化反転ダイナミクスをスピン偏極TEMで観察した。また、スピン偏極TEMを用いて各種ナノ構造磁性体のスピン構造解析を行った。当初計画からの遅れはほぼ無い状態である。さらにTEMとの結合については、「実機TEMとの結合」ならびに「スピン偏極電子線を観察室まで輸送する」ことが完了しており、平成24年度に行う内容について前倒しで進められている状況である。25年度が最終年度であるため、記入しない。(1)新TEMとの結合:電気的安定性を10-6、また差動排気系の採用により真空度10-7Pa台を実現したTEMにスピン偏極電子銃を取り付けることに成功。(2)高感度CCDカメラ検出:透過電子回折図形や像は高感度、高時間分解能のCCDカメラで検出し、スピンの向きを変えた入射電子ごとの像や回折図形を画像処理する事に成功。(3)ロックイン検出:偏極電子銃の励起光にパルス変調を行い、その変調を検出系にも同期させ、いわゆるロックインアンプ方式で検出像データのS/N比を増大させた。(4)超弱磁場対物レンズの装着:磁性ドット試料に電子顕微鏡のレンズに必要な強磁場をかけないために、レンズギャップ付近の磁場をミリガウスオーダーにしたローレンツレンズを開発した。
長期・非金銭・本業への効用を重視する農業参入企業の効用構造の解明と参入理論の構築

共同研究の2年度目として、6回の打合せと国内3回、海外1回の共同調査、学会大会での分科会の主催、オープンの研究会等を開催した。毎回の打合せでは研究内容についてのすりあわせを行うとともに、スケジュール調整等を実施した。共同調査は、6月に埼玉県、12月に岐阜県、2月に岡山県で実施した。さらに、3月にはベトナムで農業に参入した事例調査を行った。また、これまでの研究の成果について、筑波大学で開催された平成30年度日本農業経営学会研究大会において、「企業の経営戦略としての農業参入ー参入の効用に着目してー」と題する分科会を研究メンバー中心に開催した。この分科会では、研究メンバーの吉田、渋谷が共同座長を務めるとともに、メンバーの大仲、齋藤が報告し、外部の実務家や農林水産省担当者も含めて報告、議論を行った。さらに、12月に東京農業大学においてオープン参加による第2回農業参入研究会を開催し、産官学合わせて30名程度の参加があった。この他にも各研究メンバーが個別に研究を推進した。論文としては、前年度の研究報告に基づく学術論文(報告論文)が1編あり、査読のない投稿が3編となっている。学会報告は先述の日本農業経営学会大会での報告2本がある。2018年度に予定していた研究項目についての進捗状況は以下の通りである。「4.業種別規模別参入企業の効用構造の分析」については、各研究メンバーが担当する業種において共同調査、個別調査により、規模別の効用構造の分析を行うことができた。「5.従来型農業経営体の効用構造の分析」については、2017年度中に一定程度の調査を進めることができており、すでに実施済である。こうしたことから概ね順調に進んでいると言える。2019年度は各研究メンバーが分析を担当する業種についての分析結果のとりまとめを行い、共同で書籍の出版を行っていくことを予定している。そのために必要な調整や追加調査等を適切な時期に実施していくこととする。共同研究の初年度として、6回の打合せと2回の共同調査およびオープンの研究会を開催した。毎回打合せでは研究内容についてのすりあわせを行うとともに、スケジュール調整等を実施した。共同調査は8月に熊本県内で5社、3月に埼玉県内で1社実施し、研究メンバー間での問題意識の共有を図ることができた。また、12月には東京農業大学においてオープン参加による第1回農業参入研究会を開催し、産官学合わせて20名程度の参加があった。その他、各メンバーが個別の調査研究を実施した。研究成果としては、9月に九州大学で開催された日本農業経営学会研究大会にて研究代表者の渋谷が学会発表を行い、その成果について報告論文として受理された。他に、査読のない学術雑誌への投稿が3編となっている。2017年度に予定していた研究項目についての進捗状況は以下の通りである。「1.分析済事例による効用評価フレームの妥当性検討」については、9月に実施された学会で発表し、報告論文が受理されている。「2.業種別規模別調査分析対象企業の検討」については、共同調査等で多くの業種の実態を調査することができて検討が進んだ。「3.特定の参入事例に対する効用構造分析の予備調査」については、研究メンバーが担当する業種を決めて代表的な農業参入事例についての効用評価フレームを作成しており、予備的な調査が進んでいる。
タンパク質の細胞内局在に基づく糖鎖修飾糖種分布の作成

本年度は、タンパク質の細胞内局在に寄与する因子による分類と糖種の相関をもとに、タンパク質の細胞内局在性に応じた糖鎖修飾分布を明らかにした。加えて、バイオインフォマティクス解析の結果を実験的に明らかにするためにモデルタンパク質を選定し局在を人工的にコントロール可能な手法を構築した。[A]植物タンパク質を利用した、ヒト培養細胞内の様々なオルガネラに輸送可能な評価モデルの構築。植物由来のGPIアンカー型タンパク質CEBiPをもとに、局在性に関与するシグナル領域前後にAcGFPを導入し、最適な条件を検討した。GPI修飾に寄与するAS領域の前にGFPを導入することで、適切にオルガネラを経由し細胞膜に局在化することが本研究で示された。> 2018年7月にチェコ・プラハで行われたThe 43rd FEBS Congressにてポスター発表行った。また、当該論文を投稿準備中である。[B]膜タンパク質の膜貫通領域を用いてオルガネラ膜局在の構築。小胞体やゴルジ体に局在化する膜タンパク質を対象に、モデルタンパク質を選定し膜貫通領域をAcGFPに導入し、HeLa細胞を用いてオルガネラ局在性を確認した。その結果、膜貫通領域周辺を蛍光タンパク質に導入することで、Nativeタンパク質と同様に輸送されることが確認された。この結果により、細胞内の様々なオルガネラに目的のキメラタンパク質を輸送する基盤が構築できたことが示された。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
減圧流動層を用いる超微粉体のハンドリングとCVDによる表面改質

気相中で化学組成と結晶形状が厳密に制御された超微粉体を製造するプロセスは、最近注目を集めているものであるが、工学的には原料又は生成した粒子のハンドリング技術が重要なノウハウとなる。粉体処理には流動層が最適であることは知られており、超微粉体も流動化してハンドリングすることが極めて望ましい。本研究は、超微粒子の流動特性を定量的に把握するとともに、CVD反応に応用することを目的とし研究を行なった。1.常圧から1mmHgまでの圧力及び常温から200°Cまでの温度範囲で、結晶子サイズが30ー400nmのSi_3N_4、Sic、Al_2O_3、Tio_2などの微粒子を流動化し、気泡特性、粒子の飛び出し、粒子の混合などを測定した。流動化ガスは乾燥空気または窒素を用い、その圧力下での空塔速度は1cm/s以上とした。また、難流動性の粒子については、粗粒を用いた媒体流動層として流動化した。流動化状は層内に固定した複数個の光ファイバ-ブロ-ブと圧力センサ-によって検出した。気泡、スラッギング、あるいはチャネリングの大きさと安定性は、測定位置と流動条件の関数としてまとまめた。また、超微粉体の流動性に及ぼす粉体物性の影響を調べた。2.ベンチスケジュ-ル装置を用いて実際にCVD表面処理反応を行い、コ-ルドモデルでの実験結果と対照し、流動層CVD操作を総合的に評価した。すなわち、直径28mmのベンチスケ-ルの流動層で反応実験を行なった。熱化学CDV及び低温プラズマCDVを用いて、Si_3N_4およびAl_2O_3の微粒子を流動化し、NH_3とTiCl_4を吹き込み、電気伝導性のTiNをコ-ティングした。また、Al_2O_3粒子を流動化し、NH_3とAlCl_3との反応により生成する熱伝導性のAlNをコ-ティングした。いずれの系においても、超微粉のハンドリングとCVG反応を良好に制御することができた。本研究は超微粉体の流動特性を定量的に把握し、CVD反応装置としての流動化技術を確立することを目的とし、本年度は以下の成果を得た。1.直径7cm長さ2mのパイレックス製流動層を設置し、流動化粒子としてみかけの比重の小さいシラスバル-ン(径約300μm)を用い、常圧下と減圧下の流動化状態を比較した。流動化ガスは窒素ガスを用いた。層内の気泡特性を複数個の光ファイバ-プロ-ブによって検出し、気泡径及び気泡の上昇速度を測定した。シラスバル-ンは減圧下(600Pa)においても流動化した。減圧下の気泡径は常圧下に比べて大きく、また、層上部で巨大化する傾向にあった。気泡径の増大にともない上昇速度も増加した。結晶子のサイズが30-400nmのSi_3N_4、SiC、TiO_2、Al_2O_3についても数100μmの凝集体を形成し、良好に流動化した。2.直径4cmのベンチスケ-ルの流動層を用い、熱化学CVDにより、各種超微粉体の表面処理を行なった。

Si_3N_4あるいはAl_2O_3粒子を流動化し、Ticl_4を酸素で酸化した場合にはTiO_2、アンモニアで窒化した場合にはTiNを粒子表面に析出させ、Si_3N_4-TiN、Al_2O_3-TiO_2、Al_2O_3-TiN複合粒子を製造した。Si_3N_4-TiN複合粒子製造の場合、凝集粒子内のTiNの分布は反応温度700°Cでは均一であるが、900°Cまで上げると凝集粒子の周辺部のみに析出した。この現象は、凝集体内へのガスの拡散速度と反応速度の大小で決まるものであり、現在、エアロゾル反応器を用いて、TiN微粉の生成速度を測定中である。他の2種の複合粒子についても同様の結果を得た。3.現在、CVD反応装置は減圧下の熱CVD反応を行なうために改良中である。これとは別のRFプラズマ減圧流動層を用いて、Ti粒子の窒化及び炭素繊維の表面酸化を行なった。マイクロ波プラズマCVD装置を組み立て、RF-マイクロ波プラズマ流動層でCVD反応を行なう予定である。気相中で化学組成と結晶形状が厳密に制御された超微粉体を製造するプロセスは、最近注目を集めているものであるが、工学的には原料又は生成した粒子のハンドリング技術が重要なノウハウとなる。粉体処理には流動層が最適であることは知られており、超微粉体も流動化してハンドリングすることが極めて望ましい。本研究は、超微粒子の流動特性を定量的に把握するとともに、CVD反応に応用することを目的とし研究を行なった。1.常圧から1mmHgまでの圧力及び常温から200°Cまでの温度範囲で、結晶子のサイズが30ー400nmのSi_3N_4、SiC、Al_2O_3、TiO_2などをの微粒子を流動化し、気泡特性、粒子の飛び出し、粒子の混合などを測定した。流動化ガスは乾燥空気または窒素を用い、その圧力下での空塔速度は1cm/s以上とした。また、難流動性の粒子については、粗粒を用いた媒体流動層として流動化した。流動化状態は層内に固定した複数個の光ファイバ-プロ-ブと圧力センサ-によって検出した。気泡、スラッギング、あるいはチャネリングの大きさと安定性は、測定位置と流動条件の関数としてまとめた。また、超微粉体の流動性に及ぼす粉体物性の影響を調べた。2.ベンチスケ-ル装置を用いて実際にCVD表面処理反応を行い、コ-ルドモデルでの実験結果と対照し、流動層CVD操作を総合的に評価した。すなわち、直径28mmのベンチスケ-ルの流動層で反応実験を行なった。熱化学CVD及び低温プラズマCVDを用いて、Si_3N_4およびAl_2O_3の微粒子を流動化し、NH_3とTiCl_4を吹き込み、電気伝導性のTiNをコ-ティングした。また、Al_2O_3粒子を流動化し、NH_3とAlCl_3との反応により生成する熱伝導性のAlNをコ-ティングした。いずれの系においても、超微粉のハンドリングとCVD反応を良好に制御することができた。
フェレットの視覚神経科学研究への応用開発と環境整備

フェレットは、視覚系回路の発達過程の解析に優れた実験動物である。しかし、その入手は、米国からの輸入に100%依存していたため、たとえ小規模であっても国内で維持生産することが、今後の研究を遅滞なく進める上で重要と考えた。そこで、飼育ケージの改良等、飼育環境の整備を行い、飼育経験を蓄積しておこうというのが本研究の一番の目的である。主として以下の研究と作業を行い成果を得た。(1)国内の企業で維持されていたフェレットのコロニーを譲りうけ、繁殖を開始した。2000年春より数回にわたって繁殖に成功し、2002年2月の時点で、2施設合計で(♂13匹、♀30匹)が維持されている。岡山大学医学部では、ネコ用の飼育架台を改造してフェレット専用の流水架台を設置し、飼育環境の改善を達成した。その他いくつか問題点が残されてはいるが、国内での繁殖コロニーの樹立に成功した。(2)ネコ用定位台を部分的に改造し、フェレット用の脳定位台を試作した。ネコ用の口枷をフェレット左右canine(犬歯)間に収まるように細く削り、さらにear bar先端を削った。頭蓋骨標本をこの定位台に固定して基準面を定めた上で、固定したフェレット頭部を露出し、脳表面に目印をつけ、stereotaxic coronal sectionの作成を行なった。シオジリンE10により包埋し、嗅球前端から小脳後端までの連続切片を作成し、ニッスル染色を施した。画像は、CCDカメラにて取り込みphotoshopで組み写真とした。今後、sagittal、horizontalのsectionを作成するとともに、成果を順次公開の予定である。(3)出生直後の新生児に種々の操作を施す際の母親にるcannibalismを避けるために、ラット用の人工保育法をフェレット用に改良した。母親から新生児を引き離して、丸3日間人工哺乳器による哺育に成功した。ネコの代替動物としてのフェレットを視覚神経科学の研究に用いるため、岡山大学医学部付属の動物実験施設における専用飼育室の整備を中心に作業を進めた。まず、フェレット専用の飼育ケージを作成するため、ウサギ、ネコのケージの改造を試みた。ウサギの汎用ケージでは、フェレットは容易に逃亡することがこれまでの経験で判明していたので、扉に補強用鍵を取り付けることにより、ケージからの逃亡を防止することができた。現在、ネコ用の流水架台を改造中であるので、平成13年度には、フェレット用の流水架台として使用でき、さらに研究効率を高めることができる予定である。フェレット-頭の頭蓋標本を作製し、ナリシゲ製ネコ用脳定位台に定位し、基準面を決めた。その上でネコ用定位台がフェレットでも使用可能であることを確かめた。またネコ用口かせ、イヤーバーをそのままフェレットに使用するには大きすぎるので、現在、加工改造を設計中である。次に、フェレットを神経科学領域で使用するために不可欠な、stereotaxic atlasの作成について経過を述べる。飼育施設、定位台がほぼ準備できたので、フェレット成獣を麻酔下で還流固定し、頭部を離断した、定位台にイヤーバーにより固定し、頭蓋骨を開き脳を露出した。イヤーバーよりの前後への距離をマークして、脳を取り出し4つに分割して再度固定した。脱水後、パラフィンに包埋して連続切片を作成し。ニッスル染色を行った。パラフィン包埋による脳の横断面の連続切片作成では、切片の重なりや染色ムラが大きく、完全で情報量の多い切片作成には注意を要することが判明した。そこで、セロイジンによる包埋がこれらの問題を解決するという助言を頂いたので、現在セロイジン包埋し6ヶ月経過中である。平成13年度には、セロイジン包埋によるフェレット脳の横断と縦断切片にニッスル染色を施すことで連続切片作成の予定である。

今後、sagittal、horizontalのsectionを作成するとともに、成果を順次公開の予定である。(3)出生直後の新生児に種々の操作を施す際の母親にるcannibalismを避けるために、ラット用の人工保育法をフェレット用に改良した。母親から新生児を引き離して、丸3日間人工哺乳器による哺育に成功した。