hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
近代中国領出身ムスリムの知的交流と歴史・地理認識の変容

しかし、ライフイベントによる研究中断のために、一部の資料は十分に読み込むことができていない状況である。採用2年目となる2018年度は、前年度に整理した中国領出身のムスリム知識人の思想的背景やネットワークの実態を踏まえながら、彼らの歴史・地理認識の変容過程を調べた。具体的には、ドゥンガン知識人がチャガタイ語で書いた歴史書『トゥンガンの歴史』、ウイグル人知識人がチャガタイ語で書いた『ハミード史』『タランチの歴史』などの史料を精読することによって、19世紀後半と20世紀前半における、中国領出身ムスリム知識人の歴史・地理認識の特徴、及びその違いを考察した。また、地域・言語・エスニシティ・宗派を超えたムスリムの知的交流や、当時のユーラシアの国際情勢に注目して、19世紀後半から20世紀前半に彼らの歴史・地理認識が変容した理由・経緯を検討した。その結果、以下2点が明らかになった。第一に、中国領出身のムスリム知識人は直接の面識があったわけではなかったが、それぞれの著作や民間伝承を相互に参照し合っていた。たとえば、ドゥンガン人は、テュルク系ムスリムの民間伝承を「史実」として引用して、ドゥンガン人はウイグル人の末裔であると主張した。一方のテュルク系ムスリムも、17世紀以降中国領内の回民のあいだで語られてきた回民の起源説話を引用して、回民とテュルク系ムスリムの関係を論じた。第二に、191020年代に中国領出身のムスリム知識人が書いた歴史・地理書の多くは、1917年のロシア革命や1920年代初めに中央アジアで行われた民族共和国境界画定工作を背景として、ドゥンガン人とウイグル人の民族的共通性や差異、ドゥンガン人を東トルキスタン出身者と見なすか中国内地出身者と見なすか否かについて議論を展開していた。つまり、中国領出身のムスリム知識人は、ロシア(後にソ連)領においてウイグル人としての政治的権利を主張するために、ドゥンガン人とウイグル人の歴史・地理的共通性を示そうとしたのだと考えられる。2018年度は、資料収集・文献精読を進めると同時に、研究成果を国内外の学会・研究会などで報告することにも努めた)。また、中国ムスリムの民間伝承に見る皇帝観、清末北京のムスリムとオスマン帝国やロシア帝国のムスリムの交流、2018年12月の河南省で行った調査のフィールドノートに関する論考を、それぞれ中国語・トルコ語・日本語で発表することができた。ただし、ライフイベントによる研究中断のために、十分に読み込めていない史料も少なくない。また、本来は新疆やカザフスタンに長期間滞在して研究を進めるはずであったが、海外情勢の変化があったため、在外研究先を台湾(国立政治大学)に変更することになった。来年度以降は、「ドゥンガン」と自称する漢語を話すムスリムの知識人が、1910年代にチャガタイ語で「ドゥンガン」民族の歴史や文化について書いた書籍などを分析し、先行研究で論じられているテュルク系ムスリム知識人の民族観や国家観と比較検証する。このことによって、漢語を話すムスリムとテュルク系ムスリムの相互認識や歴史認識、「中国」「東トルキスタン」「イスラーム世界」に対する地理認識などをよりくわしく調べる予定である。しかし、当初新疆で予定していた在外研究の計画は、海外情勢の変化により大幅に見直す必要がある。滞在先を別の国・地域(カザフスタン、または台湾)に変更することを考えている。
神経―骨芽細胞共培養系における細胞間シグナル伝達機構の解明

近年、神経系による骨代謝制御機構が明らかにされつつある。一方で、交感神経、感覚神経と骨芽細胞間のシグナル伝達については不明な点が多い。本研究ではin vitro共培養系を用いて、神経-骨芽細胞間の直接的な相互シグナル伝達の有無およびそのメカニズムを検討した。本研究により得られた結果から、交感神経はノルアドレナリンを、感覚神経はグルタミン酸を介して骨芽細胞に直接的なシグナル伝達を行う可能性が示された。また機械刺激やbradykinin刺激によって骨芽細胞からATPやグルタミン酸が放出され、ATPは神経細胞への求心性伝達に、グルタミン酸は自己に作用し、自己のCaシグナルを担う可能性が示された。平成24年度までの研究により、交感神経細胞-骨芽細胞および感覚神経細胞-骨芽細胞の両共培養系が確立された。また各細胞を選択的に刺激する方法として微小ガラスピペットを用いた電気刺激法、局所水流によるずり応力刺激法や各細胞の薬剤反応性の違いを利用した、ブラジキニンの潅流適用による骨芽細胞選択的な刺激法を確立した。平成25年度においてはこれらを利用して、細胞間の情報伝達について検討を行った。交感神経細胞-骨芽細胞および感覚神経細胞-骨芽細胞の両共培養系において局所電気刺激による神経選択的な刺激により神経細胞での細胞内Ca2+濃度上昇に続き、隣接する骨芽細胞でも細胞内Ca2+濃度上昇が確認された。骨芽細胞での細胞内Ca2+濃度上昇は交感神経細胞-骨芽細胞共培養系においてはα1-アドレナリン受容体遮断薬により阻害された。一方で感覚神経細胞-骨芽細胞共培養系においてはAMPA型グルタミン酸受容体遮断薬によって阻害された。これらの結果からin vitro共培養系において神経細胞と骨芽細胞が直接的な情報伝達経路を形成すること、その伝達物質として交感神経ではノルアドレナリン、感覚神経ではグルタミン酸が重要な役割を果たすことが示唆された。一方、ブラジキニンの潅流適用による骨芽細胞選択的な刺激によって骨芽細胞だけではなく交感神経および感覚神経細胞でも細胞内Ca2+濃度上昇が観察された。開口分泌阻害薬で処理した標本においては骨芽細胞の反応は影響を受けず、神経細胞における細胞内Ca2+濃度上昇は見られなくなった。以上のことから骨芽細胞から何らかの伝達物質が放出され、神経細胞への情報伝達を担っている可能性が示唆された。以上の結果より交感神経細胞-骨芽細胞および感覚神経細胞-骨芽細胞の両細胞間に直接的な情報伝達経路が形成され得ることが明らかとなった。本研究は神経ー骨芽細胞間のシグナル伝達機構の解明を目的としており、平成24年度の研究計画においては交感神経細胞ー骨芽細胞、感覚神経細胞ー骨芽細胞の両共培養系の確立および細胞選択的な刺激条件の確立を目指した。1.「共培養系の確立」新生仔マウスより交感神経細胞として上頸神経節を、感覚神経細胞として脊髄後根神経節を単離、初代培養し、そこにマウス由来骨芽細胞様細胞であるMC3T3-E1細胞を加えた。細胞濃度、培養日数を調節することで互いの細胞の定着および生育を阻害しない条件を定め、共培養系を確立した。2.「細胞選択的な刺激方法の確立」細胞選択的に刺激する方法として大きく分けて2つの方略が考えられる。1つはどちらか一方の細胞種しか反応しない刺激を、培養系全体に与える方法。もう1つは微小ピペットや電極を用いて、標的となる単一細胞にのみ刺激を与える方法である。またこれらの刺激は繰り返し行い、再現性を確認できるものが望ましい。(1)培養系全体への刺激を想定し、交感神経細胞、感覚神経細胞、MC3T3-E1細胞、それぞれの単一培養系を用いて各種薬剤への反応性をCaイメージング法にて検討した。交感神経伝達物質であるノルアドレナリンに対してはMC3T3-E1細胞が強い反応を示したが、交感神経および感覚神経は反応を示さなかった。また発痛物質であるブラジキニンに対してはMC3T3-E1細胞、感覚神経細胞が反応を示したが、交感神経は反応しなかった。これらの薬剤は細胞選択的な刺激方法として用いることが可能であることがわかった。(2)単一細胞への刺激方法として、微小ガラスピペットから空気圧により局所的に水流を作り標的細胞にずり応力を与える方法、また微小電極により電気刺激を与える方法を用いて刺激条件を検討した。両刺激において標的とした細胞のみが反応するような条件を確立することが出来た。

平成24-25年度に、交感神経細胞-骨芽細胞および感覚神経細胞-骨芽細胞の両共培養系を確立し、局所電気刺激による神経選択的な刺激により神経細胞での細胞内Ca濃度上昇に続き、隣接する骨芽細胞でも細胞内Ca濃度上昇が起こることを確認した。骨芽細胞でのCa上昇は交感神経細胞-骨芽細胞共培養系においてはα1-アドレナリン受容体遮断薬により阻害された。一方で感覚神経細胞-骨芽細胞共培養系においてはグルタミン酸受容体遮断薬によって阻害された。これらの結果から神経細胞と骨芽細胞間に遠心性の直接的な情報伝達経路が形成されること、その伝達物質として交感神経ではノルアドレナリン、感覚神経ではグルタミン酸が重要な役割を果たすことが示唆された。平成26年度の研究においては両共培養系を用いて、骨芽細胞から神経細胞への求心性情報伝達の有無について検討した。ブラジキニンの潅流適用による骨芽細胞選択的な刺激によって骨芽細胞だけではなく交感神経および感覚神経細胞でも細胞内Ca濃度上昇が観察された。神経細胞でのCa上昇は細胞外Caの除去、開口分泌阻害薬によって抑制され、gap junction阻害薬によっては影響を受けなかった。さらに神経細胞でのCa上昇はATP受容体であるP2X、P2Y受容体の非選択的阻害薬およびP2X7選択的阻害薬によって抑制される一方、グルタミン酸受容体阻害薬によっては影響を受けなかった。これらの結果からATPの放出を介して骨芽細胞から神経細胞への求心性の情報伝達が起こることが示された。以上の結果より交感神経細胞-骨芽細胞および感覚神経細胞-骨芽細胞が双方向性に直接的な情報伝達経路を形成し得ることが明らかとなった。他に、骨芽細胞に機械刺激を与えることでグルタミン酸放出が起こること、これは自己分泌的に作用し、自己の細胞内Ca上昇において重要な役割を果たしている可能性を見出している。薬理学、神経薬理学25年度の研究計画では1神経細胞-骨芽細胞間の情報伝達の確認、2情報伝達を担う分子の特定を目的とした。現在までの進捗状況は、交感神経-骨芽細胞および感覚神経-骨芽細胞の両共培養系において、神経細胞に電気刺激を与えた際に起こる神経から骨芽細胞への情報伝達、ブラジキニンの潅流適用による骨芽細胞選択的な刺激を与えた際に起こる骨芽細胞から神経への情報伝達が観察されており1神経細胞-骨芽細胞間の情報伝達の確認については達成されている。また2情報伝達を担う分子の特定については、交感神経から骨芽細胞への情報伝達はノルアドレナリンが、感覚神経から骨芽細胞への情報伝達はグルタミン酸が担っていることが示唆されている。骨芽細胞から神経への情報伝達について分子は特定できていないものの何らかの分子が開口分泌されていることが示唆されており、おおむね目標は達成できたと思われる。また、24年度、25年度に得られた結果をまとめて、学会発表を合計5件行っており、海外学術雑誌へ投稿中の論文が1件、26年度中にはさらにもう1件の論文投稿を計画している。本研究は神経ー骨芽細胞間のシグナル伝達機構の解明を目的としており、平成24年度の研究計画においては交感神経細胞ー骨芽細胞、感覚神経細胞ー骨芽細胞の両共培養系の確立および細胞選択的な刺激条件の確立を目指した。研究実績の概要において述べたとおり、この2つの目標については概ね達成できたと考えられる。細胞選択的な刺激条件において特に微小ガラスピペットを用いたプレッシャーシステムはピペット内に充填する液を変えることにより、ずり応力の他、様々な刺激に応用できる可能性があるため、引き続き検討を行っていく予定である。
ロバストかつスケーラブルな進化計算による超大規模最適化問題の解決

本研究においては、進化計算アルゴリズムの改良として混合分布モデルへの拡張を行ったBOA-MD、局所探索との融合を行ったBHCS、MINLP (Mixed-Integer Non-Linear Programming)のためのARGAおよびBRGAを開発するとともに、進化計算の大規模並列化としてメニーコアアーキテクチャにおける大規模並列実装を行うとともに、クラウド環境への展開も図った。現実の問題に対する適用例として、MINLP問題としてのクラウド資源最適化問題や、薬剤の構造を自動的に最適化することを目指したde novo Ligand Docking問題等へ適用し、その有効性を検証した。本年度においては、大規模かつ複雑な問題のための進化計算手法の開発、およびメニーコアアーキテクチャにおける大規模並列実装の両面から研究を行った。まず、組み合わせ最適化問題として有名な問題の一つである巡回セールスマン問題において、百万都市レベルの超大規模問題の解決を目指した手法の開発を行った。具体的にはZoning Crossoverと呼ばれる部分領域情報に基づく部分経路の生成手法を導入した交叉手法を開発することで、大規模な巡回セールスマン問題を進化計算による効率的に解くことを可能とした。さらに、現実の設計問題等を解くために必要となる、整数および実数の変数が混在した非線形計画問題の解法として、進化計算手法を適用するための研究を行った。具体的には、広範囲の実数空間を部分空間に分割し、その探索の精度をバイナリ型の遺伝的アルゴリズムにより動的に制御しながら探索をするBR-GAと呼ばれる手法、適応的に精度を制御するAdaptive Resolution GAと呼ばれる手法を開発し、各種の代表的なベンチマーク問題において従来手法と比較した優位性を検証している。メニーコアアーキテクチャの実装に関しては、GPGPUのフレームワークであるCUDAを用いた実装を試みている。具体例としては、薬剤の構造を自動的に最適化する手法であるde novo Ligand Dockingにおいて、そのエネルギー計算に大量の計算量を要するため、CUDAによる大規模並列実装を行うことで、従来のCPUによる実装では現実的な時間で解を得られなかったところ、数日程度で必要な薬剤の構造を得ることに成功したところである。本年度においては、進化計算アルゴリズムの改良を進めるとともに、大規模並列進化計算をメニーコアアーキテクチャとして現在主流となりつつあるGPGPU(Genelal-Purpose Graphic Processing Unit)上に実装することを中心とした研究を行い、多くの成果をあげることができた。進化計算アルゴリズムの改良については、確率モデル構築による進化計算アルゴリズムであるBayesian Optimization Algorithm(BOA)において、その確率モデルにおいて、複数のBayesian Networkを混合した確率モデルへの拡張を行った手法、BOA-MD(BOA with Mixture Distribute)を開発し、その有効性を複雑な問題構造を有する最適化問題において検証した。さらに、確率モデル構築において、スキーマ上での曖昧性を考慮しつつ局所探索を融合させる手法についても検討をすすめ、BHCS(BOA with Hill-Climbing on Schemeta)と呼ばれる手法を開発し、その有効性をテスト関数において検証した。本年度においては、進化計算アルゴリズムの開発および改良に加えて、混合整数計画問題など大規模かつ複雑な最適化問題への適用、多目的資源割当最適化問題への適用、クラウドシステムにおけるMapReduce実装などを中心に研究をすすめた。進化計算アルゴリズムに関する開発および改良については、整数と実数の変数が混在した場合を想定した進化計算アルゴリズムBRGR (Binary-Real Coded Genetic Algorithm)について、制約付き最適化問題への対応を行うための動的制約制御アルゴリズムの導入を行った。その探索性能について評価するため、CEC2010ベンチマーク問題での検証実験を行い、その有効性を確かめることができた。その応用として、クラウドコンピューティングにおける資源割当最適化問題への適用を行った。当該問題は、仮想化された計算資源をそのアプリケーションシステムの必要性に応じて物理資源上に最適配分する必要が有り、多数の仮想マシンについてその割当先となる物理マシンのIDや割当資源量など、数多くの整数および実数のパラメータが混在する混合整数計画問題として定式化される。そのような多数の整数、実数が混在した困難な最適化問題を解決する手段として、BRGAが有効であることを検証した。さらに、クラウドコンピューティング環境における進化計算の大規模並列化として、Classifier SystemのHadoopによるMapReduce並列化やCloudFoundryによる汎用PaaS環境におけるinteractive GAの大規模並列化の実現に向けた研究を行った。Classifier Systemに関しては侵入検知システムにおける大規模なログデータからの学習を行うための大規模並列化、interactive GAについては多数の利用者が利用できるシステムを実現した。本年度においては、昨年度に引き続き進化計算アルゴリズムの改良を進めるとともに、大規模並列進化計算のGPU上での実装をさらにすすめ、薬剤構造の探索を高速に行うシステムを実現した。アルゴリズムの改良としては、実数と整数が混在した困難な最適化問題である混合整数計画問題について実数値遺伝的アルゴリズム(Genetic Algorithm, GA)と2進数による通常のGAを混在させたBinary-Real GA (BRGA)を提案するとともに、GPUにおける各スレッドで並列に有望な薬剤構造に関する局所探索を行う手法を提案することで、並列化の効率を向上させることができた。

加えて、クラウドコンピューティング環境下における大規模並列実装についても検討進め、多数のバーチャルマシン、演算コアを利用できるInfrastructure as a Service (IaaS)環境を前提とした検討をすすめた。具体的にはクラウド環境におけるMapReduceによる大規模並列化について、進化計算を用いた代表的な機械学習アルゴリズムであるClassifier SystemのHadoopによる大規模並列実装を行い、不正侵入パターンを学習する侵入検知問題へ適用することで、大規模なデータを高速に学習するためのフレームワークを実現した。本年度においては、アルゴリズムの聞発においては、BOA-MDやBHCSをはじめとする複雑な問題構造に対応する手法の開発に成功するとともに、GPGPU上での大規模並列進化計算の実装においても成果を挙げ、MINLPなど現実の設計問題で多く見られる複雑かつ大規模な問題へ適用するとともに、自動的な薬剤構造の探索という有用性の高い分野での成果もあげることができたため。25年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画では、進化計算のGPUにおける大規模並列実装が中心であったが、その部分についてはおおむね十分な成果をあげたため、クラウドコンピューティングの環境を前提として、理論上無限のバーチャルマシンや演算コアを利用できる場合を想定した検討をすすめており、その部分についても成果をあげている。クラウドコンピューティングに関する検討について、Hadoopによる大規模並列データ処理環境における成果に加えて、CloudFoundryによる先端的なPaaS環境への実装についても検討を進めることができており、当初の計画を上回る成果をあげつつある。今後の方針としては、アルゴリズムのさらなる改良を図るとともに、その有効性を代表的なテスト関数、ベンチマーク問題において検証を行う。アルゴリズムの改良については、これまで研究代表者らにより開発が行われてきたリンケージ同定の考え方を導入した手法への展開を予定している。大規模並列化およびその実装に関しては、MapReduceなど近年クラウド環境において有力となっている大規模並列化手法への展開を予定しており、そのために必要となるアルゴリズムの条件や実装方針について検討をすすめている。
神経回路改変マウスを用いた扁桃体回路の機能解析

情動・摂食・生殖行動に中心的な役割を果たす扁桃体神経回路について、この回路を限定的に改変するためのマウス作出のため、条件付き遺伝子破壊マウスの作製を行った。既存の遺伝子破壊マウスにおいて扁桃体神経回路に異常を持つplexin-A4とSema6A, Sema6Bに対して標的遺伝子組換えベクターの作製を完了させ、plexin-A4については、相同組換えES細胞を2株単離した。また既存のplexin-A4遺伝子破壊マウスについて、生後発達期における成長不良を明らかにした。動物の神経回路網は発生発達過程において規則的かつ特異性を持って形成され、これらの特性により個体レベルでの行動発現が制御されると考えられている。我々は軸索ガイド分子セマフォリンとその受容体であるプレキシンが扁桃体神経回路形成を制御していることを明らかにしている。本研究では、これらの知見をもとに扁桃体神経回路に異常を有するプレキシン遺伝子変異マウスを用いて、個体レベルでの解析を行った。その結果、プレキシン遺伝子破壊マウスでは、成体期において野生型マウスに比べ有意に体重が軽いことを見出した。さらに、これらの体重異常は生後直後では認められず、生後一週齢で有意な差が認められ、1ヶ月齢では顕著な差が生じていた。これらの結果は、プレキシン遺伝子が生後の発育過程に関与していることを示唆している。プレキシン遺伝子破壊マウスは、神経回路形成や免疫系、骨形成などに異常が生じていることが明らかになっている。そこで、本研究で明らかにした成長異常が扁桃体神経回路異常に起因するか否かを明らかにするためには、扁桃体特異的にプレキシン遺伝子を破壊する必要がある。そのために、本年度はプレキシン遺伝子を条件的に破壊するためのマウス(コンディショナルノックアウトマウス)の作成を進め、ターゲティングベクターをもとにES細胞に対して標的組換えを行い、相同組換え体を2ライン作成した。現在、キメラマウスの作成を進めている。また、生後マウスにおいて扁桃体神経線維の接続を解析するための手法として、脂溶性蛍光色素を用いた軸索トレスー法と軸索線維を染色する抗体の選定を行い、解析系を確立させた。扁桃体神経回路は、情動行動や性行動、攻撃行動など様々な行動様式に関連することが知られている。扁桃体からの出力線維は脳内の多様な部位に投射していることが明らかになっているが、分界条床核と呼ばれる神経核に対しては、扁桃体から分界条床核に接続する線維にトポグラフィーが存在することが知られており、この扁桃体ー分界条床核接続様式が個体の多様な行動様式の適切な制御と関連していると推察されている。我々は軸索ガイド分子セマフォリンとプレキシンの遺伝子破壊マウスにおいて、このトポグラフックな接続様式に異常が生じていることを見出しており、現在、個体レベルでの異常の解析を進めている。昨年度までに、プレキシン遺伝子破壊マウスにおいて生後の成長(体重増加)に異常が生じていることを認めており、本年度はこの件について生後ステージでの解析個体数を増やすとともに、成体後期における体重について解析を行った。その結果、これまで解析したステージにおいては同様の結果が得られるとともに、成体後期においても遺伝子破壊マウスは野生型マウスよりも低体重であることが明らかとなり、生後ステージ全般にわたり低体重であることが判明した。この結果は、プレキシンが個体のサイズ制御に関連することを推察させる。一方、これらの異常がプレキシン遺伝子破壊マウスでの扁桃体と分界条床核との線維連絡に依存しているかを調べるため、条件的な遺伝子破壊マウスの作製を進めた。扁桃体は複数種の神経核ならなる神経核複合体であり、情動行動、生殖行動,攻撃行動、摂食行動など個体の様々な行動様式を制御している。これら神経核複合体からの出力線維はその由来に応じて、他の脳領域と特徴的な接続様式をとり、これらの接続により個々の行動様式が制御されると推察されている。我々は既に、軸索誘導関連分子の解析を行い、細胞外シグナル分子セマフォリンとその受容体であるプレキシンが、扁桃体とその接続先である分界条床核との特異的な接続を制御することを見出しており、この知見をもとに、神経接続の特異性と行動様式の特異性を示すことを試みている。これまでに、プレキシン遺伝子破壊マウスにおいて生後発達の異常(低体重)が生じていることを明らかにしている。この異常が扁桃体と分界条床核との線維連絡に依存しているかを調べるため、本年度はまず、昨年度より継続して回路特異的にプレキシン遺伝子を破壊する条件的遺伝子破壊マウスの作製を進めた。また、2種のセマフォリン遺伝子の役割についても個体(行動)レベルで解析するため、条件的破壊マウスの作成を行い、それぞれの遺伝子に対する標的遺伝子組換えベクターを構築した。さらに、情動行動制御について個体レベルでの解析を行うために、恐怖記憶と恐怖消去記憶の解析系の導入を行った。また、これらの記憶に関わる神経細胞と神経回路を明らかにするために、神経活動依存的に発現するc-fos遺伝子の発現解析系を構築させた。

既存の遺伝子破壊マウスにおいて扁桃体神経回路に異常を持つplexin-A4とSema6A, Sema6Bに対して標的遺伝子組換えベクターの作製を完了させ、plexin-A4については、相同組換えES細胞を2株単離した。また既存のplexin-A4遺伝子破壊マウスについて、生後発達期における成長不良を明らかにした。本研究の目的の達成には、特定の神経接続を改変したマウスを用いいる必要がある。現在、このマウスの作製を進めているが、計画よりやや遅れていることから達成度を上記のように判断した。神経発生学本研究課題に必要な特定神経回路を改変できる条件的遺伝子破壊マウスの作製に重点をおき研究を進めるとともに、その後の解析に必要な実験準備を完了させておくことで、現在やや遅れている研究を計画通りに進める。本年度は、プレキシン遺伝子の個体レベルでの異常について、異常の生じる時期をほぼ同定することができ、今後の解析に有用な情報を得ることができた。また、コンディショナルノックアウトの作成を進めることができ、さらに、解剖学的に神経線維走行を調べるための解析を確立できたため。予定していた実験がやや遅れ、使用消耗品費を購入しなかったため。これらの実験は次年度に行うために、消耗品購入費として使用する扁桃体神経回路が寄与しうる行動様式に着目して、行動学的な解析を進める。特に生後の成長に重要な哺乳行動や、母子間コミュニケーションを中心に解析を進めるとともに、成体マウスでの情動行動の解析を行う。また、コンディショナルノックアウトマウスの作成を進め、作成出来次第、扁桃体特異的な遺伝子破壊と遺伝子破壊による神経回路改変が生じているかを確認する。上記理由にかかる実験は次年度に行い、消耗品購入費として使用する。当該年度において、遺伝子改変動物の購入費及び施設導入費を予定していたが、この動物の納期が次年度にずれ込んだため、次年度使用額が生じた。年度前期に遺伝子改変動物の購入費、施設導入費を使用し、年度全般を通じて、実験動物購入費、分子生物学的解析用試薬、組織解剖学的解析試薬の購入費として使用する。さらに、年度前期に学会旅費を使用する。
ランダム媒質中の確率モデル

統計力学モデルとして有名な最適浸透問題及びスピングラスについて研究する。最適浸透問題では、最短移動時間と測地線の確率的な振る舞いを調べることが重要である。そこで、最短移動時間に関しては揺らぎの大きさの発散を確認すること、測地線に関しては合流性を中心に研究していく。スピングラスに関しては種々のモデルで高温領域の決定が未解決問題であり、それらの解決を目的に研究を行う。
高次ナノ構造の特性を活かした機能集積型触媒材料の精密設計と応用

球状高分子微粒子と界面活性剤を鋳型材料として併用し合成した高次ナノ構造を有する多孔性シリカ、すなわち、三次元規則的なマクロ細孔構造とメソ細孔構造を併せ持つ多孔性シリカを利用した機能集積型触媒材料の開発を行った。種々の遷移金属酸化物種の骨格内への導入や白金ナノ粒子の担持により、比較的サイズの大きな分子の関与する反応系での物質変換に適した触媒材料の調製に成功した。また、高次ナノ構造の有無による機能・特性の差異を明らかにした。本研究では、ナノ構造と触媒材料の反応性の関係に着目し、高次ナノ構造多孔性シリカ、すなわち、三次元規則的なマクロ細孔構造とメソ細孔構造を併せ持つ多孔性シリカを用いるエコロジカルな物質変換に適した機能集積型触媒材料の開発に取り組んだ。具体的には以下の研究を行った。(1)鋳型材料として用いる球状高分子微粒子のサイズの精密制御、種々のヘテロ原子を含有した前駆体溶液の組成・粘度の最適化を行い、Al、Ti、Cr、Fe種などの単核のヘテロ原子をシングルサイト触媒活性点としてシリカ骨格内に組み込んだ高次ナノ構造多孔性シリカの調製法を確立した。各種分光測定やガス吸着測定を通し、多孔性シリカのナノ構造と導入した金属種の局所構造を解析した。(2)各金属種に特徴的な反応(Al種では酸触媒反応、Ti、Cr、Fe種ではオレフィンやフェノール類の選択酸化反応)にて高次ナノ構造の有無による機能・特性の差異を評価し、比較的サイズの大きな反応基質が関与する系にて高い触媒活性を示すことを明らかにした。また、生成物の選択性にもナノ構造が大きく影響することを見いだした。(3)高次ナノ構造多孔性シリカのPtナノ粒子の担体材料としての応用を試みた。高次ナノ構造の導入により、Ptナノ粒子は小さな粒子径と狭い粒径分布にて分散担持でき、水素化反応などにおいて高い触媒活性を示すことを明らかにした。以上の様に、本研究では、高次ナノ構造多孔性シリカの構造・機能・特性に基づき、高活性な触媒材料の調製に成功すると共に、多孔性材料を用いる触媒材料設計におけるナノ構造制御の有効性を明らかにできた。本研究では、高次ナノ構造、すなわち、三次元規則的なマクロ細孔構造とメソ細孔構造を併せ持つ多孔性シリカの調製時に、鋳型材料として用いる球状高分子微粒子のサイズの精密制御、種々のヘテロ原子を含有した前駆体溶液の組成・粘度の最適化などを行うことで、エコロジカルな物質変換に適した機能集積型触媒材料の設計に取り組むと共に、ナノ構造と触媒・光触媒反応特性の関係について検討した。具体的には以下の項目を段階的に行った。(1)球状高分子微粒子の合成条件の検討とサイズの異なる粒子の鋳型材料としての利用、前駆体溶液の組成・粘度の制御による合成条件の最適化により、単核のヘテロ原子としてアルミニウム、チタン、クロム、スズ種などを骨格内に導入した高次ナノ構造多孔性シリカを調製した。窒素吸脱着、走査型電子顕微鏡および透過型電子顕微鏡測定より階層的なナノ構造の解析を、固体核磁気共鳴やX線吸収微細構造測定より骨格内に導入した金属種の局所構造の評価を行った。(2)導入した金属種の性質に基づき、酸触媒反応、オレフィンの選択酸化反応、光触媒反応などにおける触媒活性を評価した。いずれの反応系においても高次ナノ構造の構築により触媒活性が向上した。特に、サイズの大きな分子の関わる反応系にて高い活性を示すことを見いだした。高次ナノ構造は三次元規則的なマクロ細孔構造と、極めて厚みの薄いメソ多孔性シリカ骨格より構成されるため、比較的サイズの大きな反応基質や生成物の細孔内外への拡散性が向上し、触媒活性点が効率的に機能したと推察される。鋳型材料を用いたナノレベルでの構造制御は、多孔性材料をベースとする触媒の反応活性に影響を与える。得られた知見を基に、来年度はナノ構造触媒としての特性をより詳細に調べると共に、構造・機能を活かした触媒担体としての応用を進める。高次ナノ構造体、すなわち、三次元規則的なマクロ細孔構造とメソ細孔構造を併せ持つ多孔性シリカの『構造』、『機能』、『特性』を活かした機能集積型触媒材料の設計と応用に取り組んでいる。本年度は、特に、ヘテロ原子として高次ナノ構造多孔性シリカの骨格内に単核のアルミニウム、チタン、クロム、スズ種などを含有した試料の調製、キャラクタリゼーション、および各原子に特徴的な触媒・光触媒反応を実施した。調製法を確立すると共に、酸触媒反応や選択酸化反応において比較的サイズの大きな分子の関与する反応系にて高い反応活性を呈することを明らかにした。また、触媒・光触媒材料としての利用に留まらず、サイズの比較的大きな色素分子などの吸着除去剤としての応用についても同時に検討し、その有効性が明らかになりつつある。当初の目標に向けて概ね順調に、実験計画に従い研究が進展している。

継続して研究に取り組むことで、期待どおりの成果が達成できると見込まれる。これまでの研究より得られた知見をもとに、高次ナノ構造を利用した触媒材料、機能性材料の設計・開発と機能の探索に継続して取り組む。活性な金属触媒調製において各種担体上でのサイズ・形状制御は不可欠であり、担体の構造・機能も非常に重要な因子になると推察される。また、白金やパラジウムなどの金属ナノ粒子は自動車用排ガス処理触媒、医薬・農薬などの合成用触媒に用いられる実用性の高い触媒であることから、金属ナノ粒子の担体としての高次ナノ構造多孔性シリカの応用を進める。その機能・特性評価を通し、省金属に資する高活性な金属担触媒材料の開発に取り組む。また、各種分光学的手法による試料のナノ構造、触媒活性点の局所構造、金属ナノ粒子の電子状態、分散状態などの解析も併せて実施する。研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行したため当初の見込み額と執行額は異なったが、研究計画に変更はなく、前年度の研究費も含め、当初予定通りの計画を進めていく。
肝細胞選択的な遺伝子導入を可能にする新規ペプチド性核酸キャリアーの構築

これまで、アミノ酸であるリジン残基から構成される樹状高分子(デンドリマー)が、細胞内への遺伝子導入キャリアーとして利用可能であることを明らかにしてきた。本年度は肝細胞選択的遺伝子導入を実現させる遺伝子キャリアーとして期待されるガラクトース修飾デンドリマーの合成を行い、プラスミドDNAとの複合体形成および動物実験によって肝細胞への遺伝子導入能について評価した。ガラクトース修飾デンドリマーの合成のために、アセチル化ガラクトースを担持する乳酸や、べンジル化ガラクトースを担持したセリン等のいくつかのガラクトース誘導体を合成した。一方、デンドリマー側はその末端にFmoc-Lys(Boc)-0Hをカップリングし、表面アミノ基の保護基を2種類とし、デンドリマー末端アミノ基全てに糖修飾されないような設計とした。デンドリマーのFmoc基を除去後、ガラクトース誘導体をHBTU-HOBt法でカップリングし、最終脱保護後、糖修飾デンドリマーを得ることが出来た。上記ガラクトース修飾デンドリマーとプラスミドDNAとの複合体形成について、DAPI染色後、蛍光顕微鏡で観察した結果、ガラクトース修飾することによって形成される凝集体の大きさが、修飾していないものと比較して大きくなっていることが明らかになった。デンドリマー表面に親水性基であるガラクトースが結合することにより、DNAとの凝集体の形状の違いが生じることがわかった。マウスの尾静脈よりガラクトース修飾デンドリマーとプラスミドDNA複合体を投与し、8時間後の各臓器でのレポーター遺伝子の発現を評価した。その結果、十分な発現量とは言えないまでも、肝臓に有意な発現が認められた。さらにガラクトース修飾のパターンや投与条件を最適化することで、肝細胞選択的な遺伝子導入を可能にする核酸キャリアーが構築できることが示唆された。1、これまで、肝細胞への選択的な遺伝子導入を実現させるため、塩基性α-ヘリックスペプチドを数個のガラクトース基で修飾し、その有効性を培養細胞レベルで明らかにした。しかし、そのガラクトース修飾ペプチドの合成法は液相中で行っていたため、煩雑でかつ収率の低い問題点があった。そこで、本年度ではペプチドを固相担体上で伸長し、その後、直ちにガラクトース修飾することを目的として、いくつかのガラクトース誘導体(アセチル化ガラクトースを担持する乳酸)の合成を行った。本誘導体を用いることにより迅速にかつ簡便に目的とする糖修飾ペプチドが得られることがわかった。今後は培養細胞および動物を対象に本ガラクトース修飾ペプチドの肝細胞選択的遺伝子導入能を評価する予定である。2、細胞内への遺伝子キャリアーとしてアミノ酸であるリジンから構成されるデンドリマー分子が利用可能であることを昨年見いだし、その肝細胞へのデリバリーの新たなキャリアー基材として期待できる。本研究ではそのデンドリマー分子自身の遺伝子導入能を明らかにするために、様々な世代のデンドリマーを合成した。その結果、CHO(ハムスター卵巣),HeLa(ヒト子宮),HuH-7(ヒト肝臓),COS-7(サル腎臓)といった様々な培養細胞に対して血清存在下でも高い遺伝子導入能を示し、また、殆ど細胞毒性が無いことが明らかになった。今後、本デンドリマー分子を前項のガラクトース誘導体で修飾し、肝細胞への遺伝子デリバリー効率について動物実験を中心に評価する予定である。
要素抽出と再構築によるペプチドミメティック触媒の開発

本研究は,これまでに当研究室で見出されたターン+ヘリックス型ペプチド触媒の二次構造部位をミミックで置き換えてモジュール化することで,触媒の合成を容易にし,大スケールでの供給を可能にすることを意図したものである。しかしながら,前年の報告で示したように,まずターン部位の置き換えについて検討したところ,母体となるペプチド触媒がもつと思われるtypeII'のβ-ターンにきわめて似た構造をもつターンミミックのみが有効で,その他の例えばアントラニル酸,2-アミノシクロヘキサンカルボン酸といった比較的単純な構造の化合物では,触媒機能が著しく劣ることが分かった。このため,さらにヘリックス部分について同様なアプローチを行っても良好な結果を得ることは難しいと考えて,方針を変更することとした。それは,ターン部分にミミックを用いたもので触媒の配列最適化を行って,ミミックの導入による摂動を残りのペプチド鎖で吸収する仕掛けを作る,というものである。そのためにはまず,ペプチド触媒を高効率でスクリーニングする必要があるが,これに関して,申請者らはこれまでに,コンビナトリアル化学的方法を用いてペプチドライブラリから高活性の触媒を見出す方法を報告している。しかしながら,その系ではペプチド鎖中の構造を担わない2残基についてのみスクリーニングをしたに過ぎず,この程度ではミミックの導入の摂動を吸収しきれないと判断された。そこで,ミミック導入の前段として,よりスケールの大きな7残基の可変部をもつペプチドでこのようなライブラリ法によるアッセイの有効性を確かめることとした。その結果,確かにこの方法は大きなサイズのライブラリでも有効であることを見出すとともに,これまでのペプチド配列の延長上にはない,全く新しい配列を見出すことができた。今後は,これをミミックを導入したペプチドに拡張していく予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。これまで用いてきたターン+ヘリックス型のペプチド触媒では,N末端側のβターン構造Pro-D-Pro-Aib-Trp-Trpが反応中間体の一方の面を覆うことで,エナンチオ選択的反応が達成されている。このことから,まずこのターン部分を構成するD-Pro-Aibのミミックについて検討を行った。ターンミミックには多くの報告があるが,ここではまず,分子構造自体がターン要素をもっていて,TrpとN末端のProが強制的に近接した位置に来ると考えられ,かつできるだけ単純な構造をもつものを用いることとし,調製あるいは入手の容易さから,2-アミノシクロヘキサンカルボン酸の各立体異性体,ならびにキラル要素をもたないアントラニル酸を選んだ。これらのβ-アミノ酸をターンミミックとしてペプチド触媒のターン構造部分であるD-Pro-Aibと置き換えたものを調製し,それを水中でのフリーデルクラフツ型反応に適用した。しかしながら,いずれも,オリジナルのペプチド触媒と比較して著しく低い触媒能を示し,単純な折り返し構造を持つだけではミミックとはならないことが分かった。そこで次に,今後の分子設計の基礎とすべく,知られているジペプチド型のミミック分子を用いることとした。βターンにはいくつかのサブタイプがあり,D-Pro-Aibはそのうちのtype II'に該当する。そこで,type II'β-ターンミミックである化合物を用いて検討を行ったところ,転化率88%,80%eeとオリジナルのペプチド触媒に近い触媒能を示した。このように,単にβターンというだけでなく,type II'の構造をもつ必要もあることがわかった。なお,ターンミミックを用いたときにヘリックス部位が不要になる可能性も検討したが,ヘリックスのないものでは転化率13%でラセミ体が得られ,この場合でもなおヘリックスが重要な役目をしていることが分かった。

当初は1年以内にβターンのみでなくαヘリックスのミミックについても検討を進める予定でいたが,βターンミミックの合成に手間取ってしまい,αヘリックスミミックについては未着手に終わってしまったため。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後は,まずへリックスの役割の解明に向けて,当初計画していたようなヘリックスミミックを合成して,そのユニットをもつペプチドミメティック触媒の機能を詳細に調べる。へリックスの役割が分かった後,その立体的あるいは電子的な要素だけを抽出したより簡単な分子への置き換えを行う。さらに,βターン,αヘリックス双方のミミックをつなげた有機分子触媒の開発へも展開を図る。
フェムト秒レーザー照射によるバルク結晶金属の表層ガラス化

本研究の目的は、バルク結晶金属にフェムト秒レーザーを照射し、表層をガラス化することである。フェムト秒レーザー照射によるガラス化の報告はこれまでにはない。フェムト秒レーザーを金属表面に照射すると強度100-300GPa程度の衝撃波が駆動され固体内を伝播する。また、パルス幅が極めて短い為溶融層が極めて薄く、従つて冷却速度は10^<13>K/s程度と極めて大きい。これらはパルス幅が長い(ナノ秒以上)レーザーでは起こらない現象である。本研究では、超高圧および超急冷を同時に達成するフェムト秒レーザーを用いて、バルク結晶金属表層にこれまでにない金属ガラス合成を目指す。昨年度は、そもそもフェムト秒レーザー照射によってアモルファス化が可能かどうかを調べる為に、アモルファス形成能の高いγ-CuTi合金のフェムト秒レーザー誘起アモルファス化を調べた。その結果、表層約400nmがアモルファス化していることが確認された。アモルファス相が誘起された機構としては以下の2つが考えられた;1)フェムト秒レーザー駆動衝撃圧縮による力学的効果、2)レーザー誘起溶融層凝固時の急冷効果。今年度は、このどちらの因子が寄与しているかを確かめる為に、衝撃波の駆動されないナノ秒レーザーおよび連続波レーザーをγ-CuTiに照射し、照射部の結晶構造をTEM観察及び電子線回折によつて調べた。ナノ秒レーザー照射部の溶融再凝固部はアモルファス化しており、アモルファス相の中に結晶相が核生成していることがわかった。また、このアモルファス層は表層から2μm程度の厚みで形成されていた。おおよその冷却速度は、ナノ秒レーザー照射に対して10^9K/s、フェムト秒レーザー照射に対して10^<13>K/sである。この大きな冷却速度の違いがアモルファス形成に大きな影響を及ぼしており、フェムト秒レーザーは極めて大きな冷却速度を達成できるので、アモルファス形成に対して極めて優位であると言える。また、パルス幅が極めて短い為溶融層が極めて薄く、従って冷却速度は10^<13>K/s程度と極めて大きい。本年度は、そもそもフェムト秒レーザー照射によってアモルファス化が可能かどうかを調べる為に、アモルファス形成能の高いY-CuTi合金のフェムト秒レーザー誘起アモルファス化を調べた。波長800nm、パルス幅100fs、パルスエネルギー0.9mJのフェムト秒レーザーパルスを焦点距離70mmの平凸レンズで集光し、鏡面研磨したγ-CuTi合金の表面に空気中で照射した。スポットサイズは約50μmであり、集光位置におけるレーザー強度は約10^<14>W/cm^2である。これは、100-300GPaの衝撃波を駆動するのに十分なレーザー強度である。レーザー照射部分の縦断面を集束イオンビームを用いて薄片化し、TEMグリッドに取り付けた。その後、200-1000keVのArイオンを用いて薄片試料の最表面層のダメージを除去し、400kV高分解能電子顕微鏡を用いて、高分解能TEM観察を行った。アモルファス相が誘起された機構としては以下の2つが考えられる;1)フェムト秒レーザー駆動衝撃圧縮による力学的効果、2)レーザー誘起溶融層凝固時の急冷効果。今後、このどちらの因子が寄与しているかを確かめる為に、衝撃波の駆動されないナノ秒レーザーをγ-CuTiに照射し、形成されるアモルファス相を調べる。また、他の合金のアモルファス化も検討する。

今年度は、このどちらの因子が寄与しているかを確かめる為に、衝撃波の駆動されないナノ秒レーザーおよび連続波レーザーをγ-CuTiに照射し、照射部の結晶構造をTEM観察及び電子線回折によつて調べた。ナノ秒レーザー照射部の溶融再凝固部はアモルファス化しており、アモルファス相の中に結晶相が核生成していることがわかった。また、このアモルファス層は表層から2μm程度の厚みで形成されていた。おおよその冷却速度は、ナノ秒レーザー照射に対して10^9K/s、フェムト秒レーザー照射に対して10^<13>K/sである。この大きな冷却速度の違いがアモルファス形成に大きな影響を及ぼしており、フェムト秒レーザーは極めて大きな冷却速度を達成できるので、アモルファス形成に対して極めて優位であると言える。
プレシナプスにおけるカルシウムチャネル複合体集積機構に関する分子生物学的研究

私は、修士課程及び、博士課程一回生における研究で、RIM1タンパク質と電位依存性Ca2+チャネルの複合体が、プレシナプスにおける神経伝達物質の放出において、輸送段階と放出段階に重要な役割を持つことを証明した。さらに、博士課程二回生から三回生にかけての研究で、RIMファミリーに属するタンパク質(RIM2,RIM3,RIM4)が放出段階においては、RIM1と同様の効果を示す一方で、輸送段階においては、RIM1および2とRIM3およびRIM4の効果が全く逆であることを示した(論文リバイズ中)。さらに、この研究を発展させ、他研究室との共同研究で、分泌系組織におけるRIM2の役割を解析した。RIM2欠損マウスから単離した分泌組織細胞は、脱分極刺激に対する細胞内Ca2+濃度上昇が有意に減弱することをCa^<2+>蛍光イメージングにより証明した。さらに、電気生理学実験においても、RIM2の欠損によって、チャネルの機能が減弱することを明らかにした。これらの実験を通して、Ca^<2+>チャネルの制御を通して、分泌機能に重要な役割を持つことを示した(論文リバイズ中)。また、他研究室との共同研究で、網膜神経伝達に関してTRPM1チャネルが極めて重要な役割を持つことを示した。TRPM1チャネルは発見から10年にわたって、機能が未解明なチャネルであり、その電気生理学的特性も全く知られていなかった。TRPM1チャネルの機能を組み替え発現系で解析し、詳細な電気生理学的特性を明らかにするとともに、網膜双極細胞で、受容体応答に必須なチャネルであることを証明した。この成果は、Proceedings of the National Academy of Sciencesに報告したRIMタンパク質は、エキソサイトーシスに関わることが広く知られたタンパク質群であり、RIMIからRIM4まで4種類のタンパク質からなる。RIMタンパク質ファミリーに関する機能解析を行い、すべてのRIMタンパク質が電位依存性カルシウムチャネルと結合し、その機能を大きく変化させることを明らかにした。また、組織局在を解析した結果、これまで、報告のあった神経系だけでなく、消化器官などでも発現を認め、RIMタンパク質は、エキソサイトーシスに関する広範な機能があることが示唆された。これらの知見から、それぞれのRIMタンパク質独自の機能を電位依存性カルシウムチャネルとの相互作用の観点から研究を進めている。現在、論文作成に向け準備を進めている。同じく、プレシナプスでエキソサイトーシスに関するタンパク質であるMunc18に関しても解析をすすめ、電位依存性カルシウムチャネルに対するRIMIとは違った効果を発見した。今後はRIMの研究と結びつけ、プレシナプス電位依存性カルシウムチャネルの大きな複合体としての機能を明らかにする。プレシナプスの電位依存性カルシウムチャネルの機能変化が、相互作用タンパク質とのダイナミックな相互作用変化によって起こっていることを示し、そのメカニズムの解明を行うことは神経科学の発展に大きく寄与すると考えられる。また、エキソサイトーシスは、神経伝達物質放出、ホルモン放出等さまざまな生理現象に共通のメカニズムであり、分子機構の詳細な解明は、うつ病やアルツハイマー、ひいては糖尿病といった多くの疾患の原因解明、及び治療に大きく貢献することが期待される。神経細胞の伝達物質放出には複数の段階があることが知られている。シナプス小胞がプレシナプスのアクティブゾーンまで輸送される「小胞の輸送段階」、アクティブゾーンにおいて、小胞が膜直下にありながら放出装置の結合が完全でない「準備段階」、放出装置の結合が完全になって、Ca2+応答性の放出を起こす「放出段階」である。私は、これまでの研究で、RIM1タンパク質と電位依存性Ca2+チャネルの複合体がプレシナプスにおける神経伝達物質の放出に重要な役割を持つことを証明した。私が、解明した複合体は、「放出段階」で形成され、機能していると考えられた。しかし、小胞放出の準備段階から放出段階への移行が、どのように制御されているのかは未解明のままであった。私は、この問題に対し、以下のような戦略を立て、解明を試みている。私は、準備段階から放出段階への移行を制御する分子は、「放出機構に結合し、かつ、電位依存性Ca2+チャネルにも結合する」必要があると考えた。さらに、放出段階はRIM1によって制御されているとすれば、その分子は、RIM1と競合的にチャネルのβサブユニットに結合するタンパク質である可能性が極めて高いと考えた。酵母ツーバイブリット法によって単離されたβサブユニット相互作用分子の中から、このような条件を満たす分子を検索したところ、あるタンパク質Xが有力な候補となることがわかった。Xは、小胞放出装置に結合し、放出装置同士の結合を感知して、構造を変化させると考えらる。Xを電位依存性Caチャネル複合体形成させると、チャネルの不活性化は速くなり、Ca2+流入が負の制御を受けることがわかった。。このような新たな分子間相互作用の発見と、機能解析によって、伝達物質放出の分子機構を明らかにしつつある。

RIM2欠損マウスから単離した分泌組織細胞は、脱分極刺激に対する細胞内Ca2+濃度上昇が有意に減弱することをCa^<2+>蛍光イメージングにより証明した。さらに、電気生理学実験においても、RIM2の欠損によって、チャネルの機能が減弱することを明らかにした。これらの実験を通して、Ca^<2+>チャネルの制御を通して、分泌機能に重要な役割を持つことを示した(論文リバイズ中)。また、他研究室との共同研究で、網膜神経伝達に関してTRPM1チャネルが極めて重要な役割を持つことを示した。TRPM1チャネルは発見から10年にわたって、機能が未解明なチャネルであり、その電気生理学的特性も全く知られていなかった。TRPM1チャネルの機能を組み替え発現系で解析し、詳細な電気生理学的特性を明らかにするとともに、網膜双極細胞で、受容体応答に必須なチャネルであることを証明した。この成果は、Proceedings of the National Academy of Sciencesに報告した
大発光量無機シンチレータで目指す宇宙史研究

本研究の目的は、発光量の大きいヨウ化カルシウム(CaI2)結晶シンチレータを開発し、暗黒物質や二重ベータ崩壊探索実験に応用することである。宇宙の歴史を理解する上で欠かせないこれらの実験の高感度化には、一般的に「低閾値・高分解能、大型化、低バックグラウンド(BG)」の3本柱が重要となる。申請者は先行研究においてCaI2結晶作成に成功し、NaI(Tl)の2.7倍という大発光量を得て、低閾値・高分解能が達成可能なことを示している。本研究では3年間で残る低BGと大型化に道筋をつける。CaI2は融点と沸点が近く結晶育成中に材料が蒸発してしまうため、るつぼの両端を封じ切った特殊な育成法を必要とする。初年度はクライオポンプ式CaI2専用炉の構築を、分担の鎌田を中心に試みた。石英管内に原料投入後、高真空条件でベーキングの後高純度Arガスを導入し、ガスバーナーによりガラス管の封じ切りが可能な、封じ切り専用の炉を東北大学金属材料研究所に立ち上げた。また、CaI2は劈開性ゆえに結晶の加工や大型化が難しいことが分かっている。そこで、ヨウ素(I)の一部を臭素(Br)で置き換えた、CaBr_2-x,I_x固溶体を作成し発光量を調べた。その結果、ヨウ素の割合が大きいほど発光量が大きいが、臭素の割合が大きいほど劈開性が弱く加工しやすくなることを突き止めた。さらに臭素を入れた場合、Euを2%添加することで発光量が増すことも分かった。当初の計画通りCaI2専用炉を立ち上げることができ、それを用いた結晶育成速度の向上が達成できた。その結果、短いスパンで違う組成の結晶作成が可能となり、様々な組成での発光特性や加工性を詳細に調べることに成功した。今後、結晶の大型化や加工技術の確立に至る道筋が立てられ、計画は順調に進んでいるということが出来る。ヨウ素と臭素を1対1にして、Euを2%程度添加したEu:CaBrIが、加工性にも優れ75000 ph/MeVと有望であることが分かった。金属材料研究所では、今後、CaBrI結晶に絞って大型化と加工を進めていくことにしている。一方で、CaI2結晶は加工が困難であるものの、発光特性として他を凌駕する性能を持つため、結晶加工技術に優れた大阪の業者と共同で、開発を推進していくことにした。また、今年度はCaI2とCaBrIの粒子波形識別能を詳細に調査し、論文としてまとめる予定である。