hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脂質メタボローム解析から展開するペルオキシソーム病の病態解明と臨床指標の探索

ペルオキシソーム病の副腎白質ジストロフィーではABCD1遺伝子の変異に伴い極長鎖脂肪酸レベルが上昇する。1患者サンプルのリン脂質の網羅的解析、2極長鎖脂肪酸含有リン脂質の合成酵素の同定、3患者サンプルのスフィンゴ糖脂質の網羅的解析の3つについて解析することにより、発症機構の解明と発症のマーカーを探索する事を目的とする。患者サンプルのリン脂質の網羅的解析では、患者試料に先立ちモデル動物であるABCD1ノックアウトマウスの脳と、モデル細胞としてABCD1遺伝子をノックアウトしたHeLa細胞を材料としてリン脂質の網羅的解析を行った。手法としてはLC-MSのMRMモードを用いて分子種ごとの定量を行い、分子量が大きい分子種はEPIモードを用いた構造解析で脂肪酸の種類と結合位置を特定した。その結果、どちらにおいても極長鎖脂肪酸を含有するホスファチジルコリンとホスファチジルエタノ-ルアミンなどのリン脂質分子種が数十種検出された。これらの多くは、グリセロール1位に飽和または1不飽和の極長鎖脂肪酸を有していた。さらにスフィンゴミエリンと代謝中間体であるアシルCoAについて、LC-MSで網羅的に測定する解析系を構築した。極長鎖脂肪酸含有リン脂質の合成酵素の同定では、上記のように極長鎖脂肪酸含有リン脂質の発現が確認されたABCD1ノックアウトHeLa細胞を用いて、リン脂質のグリセロール1位に極長鎖脂肪酸を導入する酵素の候補として、各種アシルトランスフェラーゼ遺伝子の発現を定量的RT-PCR法で調べた。発現している酵素について順次RNAi法を用いてノックダウンし、細胞のリン脂質を網羅的にメタボローム解析し、極長鎖脂肪酸含有分子種の変動を解析中である。患者サンプルのスフィンゴ糖脂質の網羅的解析では、患者試料に先立ちマウス脳とABCD1ノックアウトHeLa細胞を用いて、MRM法により定量解析中である。1患者サンプルのリン脂質の網羅的解析は、ほぼ予定通り進行中である。極長鎖脂肪酸含有リン脂質分子種に加え、網羅的に解析したことにより、患者に特有の分子種が存在することが示唆されつつある。2極長鎖脂肪酸含有リン脂質の合成酵素の同定については、主計画はほぼ予定通り進行中である。ABCD1遺伝子ノックアウト細胞で、各種アシルトランスフェラーゼをRNAi法を用いて順次ノックダウンし、細胞のリン脂質をLS-MS/MSを用いて網羅的に測定した結果、極長鎖脂肪酸含有リン脂質分子種が減少するものがあることを見出した。これをもとにABCD1とアシルトランスフェラーゼの2重欠損株の作製をほぼ完了した。副計画である極長鎖脂肪酸のアシルCoA合成酵素については、前述のアシルトランスフェラーゼを優先したため、あまり進行していない。極長鎖脂肪酸含有リン脂質合成酵素を明らかにする。3患者サンプルのスフィンゴ糖脂質の網羅的解析では、若干遅れている。患者サンプルに先立ちマウス脳とABCD1遺伝子ノックアウト細胞の解析を実施中である。ただしこれら天然由来サンプルの網羅的解析を通じて、膨大なデータの処理に専用の解析用ソフトウェアが必要であることが判明した。このソフトウェア開発に時間を要してしまった。1患者サンプルのリン脂質の網羅的解析は、引き続き実施していく。2極長鎖脂肪酸含有リン脂質の合成酵素の同定については、ABCD1とアシルトランスフェラーゼの2重欠損株の脂質代謝を詳細に解析すること、さらにその酵素の強制発現による機能解析により、極長鎖脂肪酸含有リン脂質合成酵素を明らかにしていく。3患者サンプルのスフィンゴ糖脂質の網羅的解析では、解析用ソフトウェアが間もなく完成する見通しであり、これを活用して患者サンプルの測定を行なっていく。1患者サンプルのリン脂質の網羅的解析、2極長鎖脂肪酸含有リン脂質の合成酵素の同定、3患者サンプルのスフィンゴ糖脂質の網羅的解析、の3つについて解析することにより、発症機構の解明と発症のマーカーを探索する事を目的とする。その結果、どちらにおいても極長鎖脂肪酸を含有するホスファチジルコリンとホスファチジルエタノールアミンなどのリン脂質分子種が数十種検出された。これらの多くは、グリセロール1位に飽和または一不飽和の極長鎖脂肪酸を有していた。患者サンプルのスフィンゴ糖脂質の網羅的解析では、患者試料に先立ちABCD1ノックアウトHeLa細胞を用いて、MRM法により定量解析中である。

申請時の計画に比べて、患者サンプルのリン脂質の網羅的解析では、患者サンプルに先立ち実施したノックアウトマウス脳とノックアウト細胞の測定は完了したものの、患者サンプルの解析は倫理委員会の審査も含めて準備が完了したところであり、若干遅れが生じている。極長鎖脂肪酸含有リン脂質の合成酵素の同定では、ほぼ予定通り定量的RTーPCRによる各種アシルトランスフェラーゼの発現を解析し、RNAi法を用いて順次ノックダウンして、それぞれの細胞におけるリン脂質の網羅的測定を行うことができた。患者サンプルのスフィンゴ糖脂質の網羅的解析では、患者サンプルに先立ちノックアウト細胞の測定は実施中であるものの、患者サンプルの解析は倫理委員会の審査も含めて準備が完了したところであり、若干遅れが生じている。ペルオキシソーム病の副腎白質ジストロフィーではABCD1遺伝子の変異に伴い極長鎖脂肪酸レベルが上昇する。1患者サンプルのリン脂質の網羅的解析、2極長鎖脂肪酸含有リン脂質の合成酵素の同定、3患者サンプルのスフィンゴ糖脂質の網羅的解析の3つについて解析することにより、発症機構の解明と発症のマーカーを探索する事を目的とする。患者サンプルのリン脂質の網羅的解析では、患者試料に先立ちモデル動物であるABCD1ノックアウトマウスの脳と、モデル細胞としてABCD1遺伝子をノックアウトしたHeLa細胞を材料としてリン脂質の網羅的解析を行った。手法としてはLC-MSのMRMモードを用いて分子種ごとの定量を行い、分子量が大きい分子種はEPIモードを用いた構造解析で脂肪酸の種類と結合位置を特定した。その結果、どちらにおいても極長鎖脂肪酸を含有するホスファチジルコリンとホスファチジルエタノ-ルアミンなどのリン脂質分子種が数十種検出された。これらの多くは、グリセロール1位に飽和または1不飽和の極長鎖脂肪酸を有していた。さらにスフィンゴミエリンと代謝中間体であるアシルCoAについて、LC-MSで網羅的に測定する解析系を構築した。極長鎖脂肪酸含有リン脂質の合成酵素の同定では、上記のように極長鎖脂肪酸含有リン脂質の発現が確認されたABCD1ノックアウトHeLa細胞を用いて、リン脂質のグリセロール1位に極長鎖脂肪酸を導入する酵素の候補として、各種アシルトランスフェラーゼ遺伝子の発現を定量的RT-PCR法で調べた。発現している酵素について順次RNAi法を用いてノックダウンし、細胞のリン脂質を網羅的にメタボローム解析し、極長鎖脂肪酸含有分子種の変動を解析中である。患者サンプルのスフィンゴ糖脂質の網羅的解析では、患者試料に先立ちマウス脳とABCD1ノックアウトHeLa細胞を用いて、MRM法により定量解析中である。1患者サンプルのリン脂質の網羅的解析は、ほぼ予定通り進行中である。極長鎖脂肪酸含有リン脂質分子種に加え、網羅的に解析したことにより、患者に特有の分子種が存在することが示唆されつつある。2極長鎖脂肪酸含有リン脂質の合成酵素の同定については、主計画はほぼ予定通り進行中である。
有機シリコン化合物を用いたプラズマCVDプロセスにおけるフリーラジカルの役割

1.有機シリコン化合物を原料として,誘導結合型高周波プラズマCVDおよびマイクロ波プラズマCVDにより,酸化シリコン薄膜を低温形成するプロセスにおいて,発光分光法および質量分析法により,プラズマ中のラジカルの挙動が解明でき,形成した酸化シリコン膜の性質との相関関係が判明した.2.原料の有機シリコン化合物として,4種類のメチル系原料,テトラメトキシシラン(TMOS),メチルトリメトキシシラン(MTMOS),ジメチルジメトキシシラン(DMDMOS),トリメチルメトキシシラン(TMMOS)を使用した.原料中に含まれるメトキシ基(OCH_3)およびメチル基(CH_3)の数を系統的に変化させた.これら原料の相違により,プラズマ中で解離したラジカルおよび分子の挙動が異なることがわかった.このことと関連し,膜の形成機構が解明された.3.発光分光によって、酸素を混合しない有機シリコンプラズマ中にCO,OH,CHおよびHのラジカルとH_2の存在を確認した.酸素に関連した化学種からの発光は観測されなかった.これらの発光種は酸素を混合させることにより変化し,酸素の添加効果が明らかになった.4.フーリエ変換赤外分光法(FT-IR)およびX線光電子分光法(XPS)によって,膜中の化学結合状態を解析した.この結果,プラズマ中でSiO-CH_3結合は解離され,Si-CH_3結合は解離されないことがわかった.このため,プラズマ中のCHラジカルはメトキシ基から作られるといえる.また,酵素を混合することにより,Si-CH_3結合は解離する.本研究により,原料の形成膜の組成との相関性が解明できた.5.有機シリコン化合物を原料としたプラズマCVDにおいて,Si-O-Siネットワークが形成されるのは,シラノール基の脱水縮合によると推定できる.6.発光分光法および質量分析法を使用し,プラズマ中のフリーラジカルの挙動を解析することにより,作製される酸化シリコン膜の組成,性質が予測可能となる.1.有機シリコン化合物を原料として,誘導結合型高周波プラズマCVDおよびマイクロ波プラズマCVDにより,酸化シリコン薄膜を低温形成するプロセスにおいて,発光分光法および質量分析法により,プラズマ中のラジカルの挙動が解明でき,形成した酸化シリコン膜の性質との相関関係が判明した.2.原料の有機シリコン化合物として,4種類のメチル系原料,テトラメトキシシラン(TMOS),メチルトリメトキシシラン(MTMOS),ジメチルジメトキシシラン(DMDMOS),トリメチルメトキシシラン(TMMOS)を使用した.原料中に含まれるメトキシ基(OCH_3)およびメチル基(CH_3)の数を系統的に変化させた.これら原料の相違により,プラズマ中で解離したラジカルおよび分子の挙動が異なることがわかった.このことと関連し,膜の形成機構が解明された.3.発光分光によって、酸素を混合しない有機シリコンプラズマ中にCO,OH,CHおよびHのラジカルとH_2の存在を確認した.酸素に関連した化学種からの発光は観測されなかった.これらの発光種は酸素を混合させることにより変化し,酸素の添加効果が明らかになった.4.フーリエ変換赤外分光法(FT-IR)およびX線光電子分光法(XPS)によって,膜中の化学結合状態を解析した.この結果,プラズマ中でSiO-CH_3結合は解離され,Si-CH_3結合は解離されないことがわかった.このため,プラズマ中のCHラジカルはメトキシ基から作られるといえる.また,酵素を混合することにより,Si-CH_3結合は解離する.本研究により,原料の形成膜の組成との相関性が解明できた.5.有機シリコン化合物を原料としたプラズマCVDにおいて,Si-O-Siネットワークが形成されるのは,シラノール基の脱水縮合によると推定できる.6.発光分光法および質量分析法を使用し,プラズマ中のフリーラジカルの挙動を解析することにより,作製される酸化シリコン膜の組成,性質が予測可能となる.
日本人英語学習者の論文の執筆支援のための基礎研究

本研究では、第1・第2言語としての英語と日本語データ・情報を倫理審査を経た後、120人の英語母語話者と79人の日本語母語話者による英語意見文と32人の英語母語話者による日本語意見文、合計231人分の意見文データを収集することができた。加えて、その意見文データの公開を実現し、またそのデータから抽出した言語形式について研究成果を国内外の学会で発表し、論文にもまとめた。2015年度に本研究期間は満了したが、2016年度にも2つの国際大会と1つの国内大会での研究成果発表が確定されている。英語と日本語の意見文の形式的特徴、特に、連体修飾節(あるいは、関係節)の使用の違いを比較・検討した。議論の中で、日本語の連体修飾節と英語の関係節は、言語的相違点が多すぎるため、単純比較することは困難であることがわかり、今後は連体修飾節を含む名詞節全体を検討する必要性があることが明らかとなった。その他、研究結果を言語教育に生かすためには、談話の流れも重要な要因であることが確認できた。今後は意見文章内における、主張やその根拠の位置、また主張文を言語的にどのようにマークするか(例:I thinkの使用・不使用など)についても重点的に調査することが、高等教育におけるアカデミックライティングに資するものであると考えられる。本研究の根幹ともなるコーパスデータ収集については、2013年度はアメリカと日本でパイロットデータを収集した。その際、データ収集における倫理審査及び有効なデータ収集についての課題を明らかにすることができた。さらにデータ収集の際、被験者に不利益が生じないようにするための同意書や個人データ保護などについての形式をまとめることができた。パイロットで収集できたデータは14ファイルと多くはないが、データ化する上でのタグ付けを統一することができたほか、意見文での主張の位置や言語形式を確認し、英語母語話者と日本語母語話者の英語意見文の言語比較分析もできた。2013年のもう一つの実績は、さらに多くのデータを収集するため、オーストラリアの3つの大学と接触をはかり、該当大学担当者との会議を重ね、協力の意思を得たことである。現在は倫理審査申請手続きなど、2014年度中のデータ収集実施実現に取り組んでいる。本研究の根幹ともなるコーパスデータ収集を重点的に実施した。実施場所はオーストラリアにある3大学である。実施前には研究代表者の所属する大学の倫理審査を経た後、オーストラリアの大学での承認も得た上で、被験者の匿名性を遵守しながら実施した。78人の英語母語話者の英語作文データを収集し、同時に比較データとして、32人の英語母語話者による日本語作文データも収集し、日英比較の重要性も検討した。オーストラリアの3大学との研究交流・情報交換が達成できたことも本研究の収穫である。データにおいては転記・確認・整理もほぼ終了し、2015年度はデータの公開に向けて作業を進める。研究実績の発表は、日本語用論学会第17回年次大会において、日本人英語学習者が英語意見文を執筆する際の論理展開を明らかにし、どのようなディスコースマーカーを用いて結束性を保とうとしているのかを、英語母語話者の執筆した意見文と比較・検討した。またその発表内容を発展させ、同学会第17回大会発表論文集に論文としてまとめることができた。2014年度の研究実施の結果、作文データの言語形式以外にも、作文教育(特にアカデミックライティング)の影響について、追加調査する必要性が明らかになった。本研究では、第1・第2言語としての英語と日本語データ・情報収集、そのデータのネット公開、またそのデータを利用した言語研究成果という3つの実績をあげることができた。データ収集は倫理審査を経た後、平成25年度から27年度の3年間で、合計231人からの意見文データを収集できた。内訳は、120人の英語母語話者と79人の日本語母語話者による英語意見文(合計199人)と32人の英語母語話者による日本語意見文(合計32人)である。また、豪国クィーンズランド大学では、アカデミックライティングを担当している教員2名とミーティングを実施したり、学生向けのアカデミックライティングワークショップに参加して、現地での教育方法・方針について情報を得ることができた。英語と日本語の意見文の形式的特徴と談話的分析をすることにより、連体修飾節の使用、“for example"と「例えば」の使用の比較、英語意見文での“I think"の使用とそのディスコースマーカーとしての機能について英語母語話者と日本語母語話者の異同を明らかにすることができた。その分析結果は英語アカデミックライティング教育に示唆を与えるものであり、特に日本語母語話者による英語ライティングでの“I think"の多用については他の研究者も指摘していたが、なぜ多用されるのかについて、本研究が初めてその理由を明らかにすることができた。

オーストラリアの3大学との研究交流・情報交換が達成でき、78人の英語母語話者の英語作文データと32人の英語母語話者の日本語作文データを収集することができた。またデータ転記とその確認も終了し、コーパスデータ公開に一歩近づくことができた。ただし、2014年度は日本人英語学習者の英語作文データを収集することができなかったので、2015年度に収集予定とする。2013年度と2014年度に収集したデータについては、論理展開と言語形式について分析し、日本語用論学会において発表した上、論文にまとめることができた。言語学、言語教育学2014年度の研究実施の結果、作文データの論理展開と言語形式の分析において、作文教育(特にアカデミックライティング)の影響について、追加調査する必要性が明らかになった。2015年度は、教育の影響を中心に調査を拡大する必要がある。また作文教育の影響を明らかにすることにより、グローバル教育の一環として、日本人英語学習者のアカデミックライティングのより良い教育の一助となることができる。2015年度は日本人英語学習者によるデータを収集し、英語母語話者との比較検討を拡大する必要もある。また、今までに本研究において収集した作文データを匿名化した後、将来の研究者の一助となるべく公開する予定である。2013年は、言語データ収集においてオーストラリアでの倫理審査通過等の課題がまだ残る上、14ファイルしか収集できなかった。しかし今後の研究の方向性や将来性等について、研究分担者ともコンセンサスがとれ、連携研究者からの協力も得ることができ、2014年にはまとまったデータ収集ができ、すぐに遅れは取り戻すことができると考えられる。日本人英語学習者の英語作文データ収集を実施できなかったため。現在までにアメリカと日本で収集した合計14ファイルを分析して、第149回日本言語学会(愛媛大学、2014年11月1516日予定)他にポスター発表投稿や口頭発表をする予定である。2014年度中には、オーストラリア各大学での倫理審査申請を行い、8月にオーストラリアで言語収集を実施する予定である。ここでまとまったデータを収集し、2015年度には国内外の学会で発表を行い、研究論文を執筆する。日本人英語学習者の英語作文データ収集のために使用する予定である。研究課題の紹介と作文データ収集の被験者登録のため
放射線照射による初期細胞応答反応におけるNBSI,ATMの相互作用の解析

本年度は、放射線高感受性遺伝病ナイミーヘン染色体不安定症候群(NBS)原因遺伝子NBS1と毛細血管拡張性運動失調症(AT)原因遺伝子ATMとの放射線照射によるDNA損傷発生後のDNA修復に至る機構における機能的相関を明らかにすることを目的として研究を行った。前年度研究で、NBS由来リンパ芽球様細胞ではDNA損傷(二重鎖切断)発生後のATM関連経路の活性化に異常が見られたことから、NBS1がATMの活性化に機能することが明らかにされていた。しかし、本年度研究ではAT細胞では放射線照射後のNBS1のリン酸化及び、NBS1のフォーカス形成に異常があることを明らかにした。このことから、NBS1がATMの活性化に関与するだけでなく、ATMがNBS1をリン酸化することにより、NBS1の機能を制御することが示唆された。また、ATMとNBS1は複合体を形成していることが免疫沈降法から示され、この複合体形成はDNA二重鎖切断損傷発生後には増加していた。ATMはin vitroでp53を基質としてタンパク質リン酸化活性を測定することができるが、あらかじめ抗体によりNBS1を除去してからATMの活性を測定すると活性は通常時より低下していた。また、活性測定時にN末端領域を欠く変異型NBS1タンパク質を添加すると、ATM活性を著しく低下させた。これらの結果から、NBS1はATMと結合することにより、ATMの活性の制御に機能することが示唆される。以上から、NBS1とATMは互いの機能を制御し合うことにより、DNA二重鎖切断損傷発生時のDNA修復を含めた細胞応答に機能することが考えられる。本年度は、放射線高感受性遺伝病ナイミーヘン染色体不安定症候群(NBS)患者由来の細胞においてATM-p53関連経路の異常の有無及びその機構を明らかにすることを目的として研究を行った。その結果、NBS由来リンパ芽球様細胞ではγ線照射によりDNA損傷(二重鎖切断)を誘発すると、細胞周期及びアポトーシスの制御因子であるp53の誘導が正常細胞と比べて著しく抑制されおり、p53により制御される放射線誘導早期アポトーシスにも抵抗性であることを明らかにした。また、p53により発現制御されるWaf1, Mdm2のγ線照射後の発現にも異常が見られた。p53は、NBSがバリアントとして考えられていた毛細血管拡張性運動失調症(AT)原因遺伝子ATMによって15番目のセリン残基がリン酸化されるが、NBS細胞ではγ線照射後にSer15のリン酸化レベルが正常細胞と比べて低く抑制されていた。ATMは正常細胞ではγ線照射後早期に活性化されるが、NBS細胞ではγ線照射後のATMの活性化は抑制されていた。また、p53と同様にATMによってリン酸化、活性化されるc-AblもNBS細胞ではγ線照射後に活性化は見られなかった。今年度のこれらの結果から、NBS細胞ではDNA損傷発生後のATMの活性化に異常があり、それにともないp53が正常に誘導されず、その結果として早期アポトーシスが誘導されないという機構が考えられ、NBSの原因遺伝子NBS1が、DNA損傷誘発時のATMの活性化を制御している可能性も示唆される。
接触回転系の多角形化現象における非線形特性の解明およびそれを利用した防止対策

粘弾性変形に基づく時間遅れ系を対象とした系に不可避的に存在する非線形性を考慮した解析モデルにより,多角形化現象が発生した後の系の挙動を確認することが可能となった.ゴムロールを使用した実験装置により検証を行い,ソフトスプリング的な振幅応答やジャンプ現象等の非線形振動の特性が一致していることを確認した.また,異なる遅れ時間を有する系に対しても,取り扱いができるように安定判別法の改良を行い,その有効性を確認した.粘弾性変形に基づく時間遅れ系を対象とした系に不可避的に存在する非線形性を考慮した解析モデルにより,多角形化現象が発生した後の系の挙動を確認することが可能となった.ゴムロールを使用した実験装置により検証を行い,ソフトスプリング的な振幅応答やジャンプ現象等の非線形振動の特性が一致していることを確認した.また,異なる遅れ時間を有する系に対しても,取り扱いができるように安定判別法の改良を行い,その有効性を確認した.接触回転系で発生する多角形化現象は,時間遅れに起因する不安定自例振動であり,線形解析による系の安定判別でも有用な防止対策が可能である.しかし,実際に発生する不安定振動の成長過程や十分成長した後の定常振動の特性を把握することで,その特性に応じた新たな対策が期待でき実用上有用な手段となり得る.そこで,本課題では,系に不可避的に存在する非線形性を考慮した解析手法を開発し,非線形振動特性の解明とそれを利用した防止対策法の確立を目指す.本年度の実施項目は次の通りである.1.粘弾性変形に起因する時間遅れ系の基本であるゴムロールの1自由度系を対象に,非線形特性を考慮したシミュレーションを可能とした.その際,自重による初期変形を考慮することで,本来ハードスプリングの特性をもつゴムロールの周波数応答がソフトスプリングの傾向を示す実際の現象との定性的に一致することが確認できた.2.非線形振動の代表的な定常周期解の解析手法である調和バランス法を,粘弾性モデルの時間遅れ系に適応し,振動現象の特性を詳細に検討可能な解析ツールを開発した.ただし,定常周期解の安定判別に変分方程式の特性指数を求める方法を採用しているため,解が加算無限個存在する時間遅れ系では高精度な解析を行うには膨大な計算が必要であり,計算効率で実用性があるとは言い難い.この問題点解決のため平成22年度以降も引き続き開発を進める予定である.3.既存の実験装置に鉄ロールを1個追加し,遅れ時間がゴムロールの半回転周期である2自由度系に改造した.その結果,2個のモードに応じた多角形化現象が発生し,1自由度系と同様に周波数応答のソフトスプリングの傾向や高調波共振を確認することができた.また,動吸振器を利用した防止対策の妥当性を検討するとともにし,主系のハンマリングのみでは同定不可能なパラメータの同定を,動吸振器を用いて行う可能性を見いだした.接触回転系で発生する多角形化現象は時間遅れに起因する不安定自励振動である.この現象の防止対策を検討するには線形解析でも十分可能であるが,実際に発生する不安定振動の成長過程や定常振動の特性を把握することでその特性に応じた新たな対策が期待できる.そこで,本課題では,系に不可避的に存在する非線形性を考慮した解析手法を開発し,非線形振動特性の解明とそれを利用した防止対策法の確立を目指す.本年度の実施項目は次の通りである1.1自由度系および2自由度系のそれぞれの実験装置の振動アーム取付け部分の構造を変更した.この変更に合わせて,解析モデルを軸受部分の軸曲げ剛性を考慮した2自由度系および4自由度系モデルとした.この結果,これまで両者間の系パラメータにあった矛盾を解消することができ,より精度の高い解析が可能となった.また,ゴムロールのゴムの材質を変更するとともに,ロール本体の構造を改良することにより,安定した非線形振動が得られるようになった2.2自由度系および4自由度系に関する実験を行い,パターン形成現象の応答がソフトスプリング特性を示すことや高調波共振の発生等の非線形強制時間遅れ系特有の現象が見られた.この非線形特性は主にゴム表面の非線形性に基づくものであり,強制振動はゴムロールの偏心による強制変位によること確認した.また,その振動特性を比較することによりパターン形成現象と高調波共振とでは,その成長速度や防止対策としての動吸振器の効果に差異があることを示した3.系の非線形性を考慮した1自由度系の運動方程式に,実機に存在するゴムロールの偏心による強制変位を考慮することにより,2.の実験結果で得られた高調波共振と定性的に一致するシミュレーション結果が得られた.また,動吸振器のパターン形成現象および高調波共振に対する効果も同様に実験結果と定性的にではあるが一致する結果が得られた接触回転系で発生する多角形化現象は時間遅れに起因する不安定自励振動であり,線形解析により防止対策を検討している.しかし,実際に発生する不安定振動の成長過程や定常振動の特性を把握するには,系の非線形性を考慮する必要がある.本課題では,非線形振動特性の解明とそれを利用した防止対策法の確立を目指した.1.本年度は,2個のゴムロール同士が接触回転する系を対象とした.この系は,3自由度系となるとともに2個のゴムロールで多角形化現象が発生する複雑な系となるが,安定不安定境界の存在条件に基づく安定判別法を適用することで発生領域の推定が可能となった.

併せて,この系に対する防止対策のための動吸振器の最適設計が,モード毎設計法を適用することで可能となった.2.1.で対象とした系の実験装置を製作した.実験装置の製作誤差による定量的な差はあるが,固有モード毎に発生する多角形化現象の発生領域(角形数)は理論とほぼ同様な結果が得られた.また,ゴムロールの非線形特性によるソフトスプリング特性や高調波共振が確認された.3.ゴムロールの直径が異なる場合は,それぞれの遅れ時間が異なるため,上述の安定判別法を直接適用することができない,そこで,遅れ時間項を二つに分割し基本的な概念は変更することなく安定判別を可能とした.この安定判別法を利用することで,適切な直径比であれば系の安定性が向上させ,防止対策の動吸振器の質量比を小さくすることが可能であることを理論的に確認した.4.ゴムロールの非線形特性を把握するために,静的荷重によるパラメータ同定を行った.その結果,ゴム表面の弾性を変形量の実数乗の項のみでモデル化することが適切であることが分かった.また,振動が大きくなる領域では接触が維持できなくなる現象が見られたためシミュレーションに取り入れた.以上の変更により,理論解析と実験とでより一致する結果が得られた.
食道癌に対する新規アジュバントＨＶＪ－Ｅ併用癌ワクチン療法の開発

我々は、癌患者に対するワクチン療法に有用な新規アジュバントの候補の一つとして、RIG-I/TLR-8を共刺激するHVJ-Eの癌ペプチドワクチンアジュバントとしての有用性を探索した。HVJ-Eにより樹状細胞は成熟活性化し、炎症性サイトカインの産生を誘導することが明らかとなった。一方で、これらのサイトカインを全身性に産生することは、むしろ抗腫瘍免疫応答を阻害することが示唆された。さらに、標準療法不応食道癌に対するペプチドワクチンの新規臨床研究を開始した。これまでに22例が登録され、これらの症例の免疫学的評価により、有用な新規アジュバントを併用したがんワクチン臨床試験の可能性を探索し準備を開始した。癌患者に対するワクチン療法はこれまで多くのアプローチが試みられてきたが、未だ臨床的有効性を示す明確なEvidenceは得られていない。現状を打破するためには強い免疫厳正を有した抗原遺伝子の選定とともに、癌患者の生体内における抗腫瘍免疫応答を増強して、癌細胞周囲のmicroenvironmentにおける抗腫瘍免疫エスケープメカニズムを打破する強力なadjuvantの選択が重要である。我々は、新規ワクチンアジュバントの開発を行っており、RIG-I/TLR-8を共刺激するHVJ-Eを含め、がんペプチドワクチンアジュバントとしての有用性を明らかにするべく、研究を行っている。HVJ-EはTLR-8の活性化を介したIFNの産生に加え、RIG-Iを介した炎症性のサイトカインを産生するが、これまでに腫瘍の局所環境においてはむしろ抗腫瘍免疫にnegativeな側面も示唆されている。一方、CpGおよび我々が現在開発中の改編型CpGは強力なIFN産生を介して腫瘍局所の免疫状態改善を介した強い抗腫瘍免疫応答を誘導している。特にこの新規アジュバントは腫瘍に対するDDS効果も示唆されており有望性が期待されるため、解析を進めていく方針である。今年度は、アジュバント薬の腫瘍内投与の臨床試験を始め、HVJ-Eを含め食道癌に対するがんワクチン療法の適切な新規アジュバントをヒトに応用するべく開発を継続推進していく予定である。癌患者に対するワクチン療法はこれまで多くのアプローチが試みられてきたが、未だ臨床的有効性を示す明確なevidenceは得られていない。現状を打破するためには強い免疫原性を有した抗原遺伝子の選定と共に、癌患者の生体内における抗腫瘍免疫応答を増強して癌細胞周囲のmictoenvironmentにおける抗腫瘍免疫エスケープメカニズムを打破する強力なadjuvantの選択が重要である。我々は、新規アジュバントの開発を行っており、その候補の一つとしてRIG-I/TLR-8を共刺激するHVJ-Eの癌ペプチドワクチンアジュバントとしての有用性を明らかにし、さらにHVJ-Eのアジュバント効果をもたらす作用機序を解明した上で、HVJ-Eを食道癌患者における癌ペプチドワクチン療法のワクチンアジュバントとして臨床応用することを目的に研究を行っている。これまで、HVJ-Eのヒトにおける自然免疫の活性化について検討を行った。結果、HVJ-Eは樹状細胞を直接活性化し、type-1IFNやIL-6などのサイトカインを産生することが示唆された。さらにNK細胞との相互作用についての解析を開始している。また、マウスを用いた抗腫瘍活性について、同じく抗腫瘍効果を有するCpG-ODNとともに腫瘍内投与による抗腫瘍効果、およびペプチドワクチンとともにマウスの皮下に投与することによるワクチンアジュバントとしての解析を開始している。がん患者に対するワクチン療法はこれまで多くのアプローチが試みられてきたが、未だ臨床的有効性を示せていない。現状を打破するためには強い免疫原性を有した抗原遺伝子の選定とともに、癌患者の生体内における抗腫瘍免疫応答を誘導し、癌細胞周囲のmicroenvironmentにおける抗腫瘍免疫エスケープメカニズムを打破する強力なadjuvantの選定が重要である。我々は新規ワクチンアジュバントの開発を行っており、RIG-I/TLR8を共刺激するHVJ-Eを含め、ワクチンやアジュバントのDDSを効率化することによるがんペプチドワクチンの効果を増強する戦略について研究を行っている。HVJ-EはTLR-8の活性化を介したIFNの産生に加え、RIG-Iを介した炎症性のサイトカインを産生するが、これまでに腫瘍の局所環境においてはこの炎症性サイトカインによりむしろ抗腫瘍免疫にnegativeな側面も示唆された。一方、現在開発中の改編型TLRagonistは腫瘍局所へのDDSを介した局所免疫環境の変化により強力な抗腫瘍免疫応答を誘導しワクチンアジュバントとしての有用性も示唆された。さらに、ペプチドワクチン自体をAPCにDDSするアジュバントシステムの構築も行っており、現在特許申請準備中である。消化器外科学我々は既にHVJ-Eなどワクチンアジュバントとして有望なsubjectについて、その自然免疫活性化を検討し、それぞれのアジュバントとの比較研究も施行している。

さらに、当初の計画通りURLC10特異的CTLをヒト末梢血から樹立することも成功しており、アジュバント添加によるメカニズムの解析を開始する段階にある。また、当初の計画にはなかったが、マウスを用いて腫瘍局所におけるアジュバントの機能解析も開始しており、これにより腫瘍局所におけるアジュバントの作用メカニズムも明らかになると期待される。したがって、本研究はおおむね当初の計画通りに進展しており、当初計画ののHVJ-Eの解析にとどまらず有用な新規アジュバントの開発研究に発展している。我々は、これまでに健常人PBMCにHVJ-Eを添加して培養し、51Cr-release assayでK562細胞に対する非特異的細胞障害活性を測定し、HVJ-Eによる非特異的細胞障害活性の増強効果をみとめた。そこで、MACSでsortingしたNK細胞、cDC、にHVJ-Eを添加して培養し、FACSを用いて活性化マーカーを測定することで、HVJ-Eの自然免疫担当細胞に対する直接効果を確認した。とくに樹状細胞については、FACSでmaturationおよびELISAでサイトカイン(IFN-α、IL-6)産生を確認した。また、NK/NKT細胞とを共培養下にHVJ-Eを添加し、同様にFACSを用いて活性化マーカーの測定およびサイトカイン産生を検討することで、自然免疫担当細胞のHVJ-Eによる活性化における相互作用の検討も開始している。さらに、マウスを用いた抗腫瘍効果、ワクチンアジュバント効果の検討も開始しており、概ね計画通りの検討を行えていると考える。しかし、新規のワクチンアジュバントを開発するという目的においては、さらに計画通り研究を遂行していくことが重要である。今年度は、当初計画通り樹立したURLC10特異的CTL誘導にアジュバント添加し、アジュバントのメカニズム解析を行う。アジュバントはHVJ-Eのみに固執せず、計画のコンセプトである食道癌に対するがんワクチン療法の適切な新規アジュバント開発を推進する。新規アジュバントとして、開発の途中でその有用性が明らかとなってきた改編型CpGは非常に有用であると考えられ、合わせて研究を進める。特に、ヒトに応用するべくアジュバントの腫瘍内投与による効果の基礎的解析も展開し、アジュバント開発を継続推進していく予定である。まず、我々が既に開始しているマウスを用いたHVJ-Eのワクチンアジュバント効果の検討を進めるとともに、ヒトin vtroにおける癌抗原ペプチドを用いた健常人末梢血からの特異的CTL誘導においてHVJ-Eがアジュバント効果を示すことを証明する。これにより、どのような環境でCTLが最も誘導されやすくなるかを検討、臨床応用におけるHVJ-Eの至適投与量を決定する目安とする。また、これまで行ってきたCpG-ODNのアジュバントとしてのdetaと比較検討し、HVJ-Eのワクチンアジュバントとしての有用性を総合的に検討する。その後、食道癌の担癌患者より採取した末梢血においても癌抗原
凝固反応制御によるアルミニウムリサイクル材中の不純物の無害化技術の開発

本研究では各種アルミニウム合金のリサイクル時に混入が予想される不純物およびそれらの除去に有効な添加元素の機械的性質に及ぼす影響を組織学観点から調べた。さらに、冷却速度を大きくできる電磁鋳造プロセスの適用およびマイクロアロイングにより晶出物の形態および大きさを変化させ、それらの手法が機械的性質に及ぼす影響を調べた。(1)6061Al-Mg-Si系合金にFe除去に有効なMnおよびZrを添加した場合,Mn添加量の増加に伴いSiを含む化合物が増加し、そのため時効硬化量が減少し、耐力および引張強さとも大きく低下する。JISに規定されている耐力を満足させるためには,Zr添加量が0.3mass%以下の範囲ではMn量を0.4mass%以下にする必要がある。(2)3003Al-Mn系合金にクラッド材から混入が予想されるSiおよびその除去に有効なCaを添加した場合、Si添加量の増加にともないAl-Fe-Si系化合物が増加し、そのため、引張強さおよび0.2%耐力は大きくなるが、伸びは減少する。Caを0.3%以上添加するとAl-Fe-Si系化合物が消失し、粗大なAl_6(Fe,Mn)が晶出するようになり、伸びが大きく減少する。(3)5052Al-Mg合金薄板スラブの製造に電磁鋳造法を応用することにより、晶出する化合物は微細に分散するようになる。そのため、Pe量の増加に伴い、化合物量が増加しても、それらが分散強化と焼なまし時の再結晶粒の微細化の役割を果たし、0.81%までのFe量であれば、伸びを低下させずに強度を向上させることが可能である。(4)0.7%Feを含む6N01Al-Mg-Si系合金にMn、Sr、Caを微量添加した結果、これらの元素の内、Srを0.005%まで添加することにより、Al-Fe-Si系化合物は微細になり、ベース合金と同様な時効特性を維持しながら、T4処理材の引張強さ、耐力ならびにT6処理材の伸びは向上し、引張特性のJIS規格値を満足するようになる。Al合金は、軽量で高耐食性を有し、加工性が良い等の優れた特徴を持つことから広範囲で使用されている。最近では、環境保全や省エネルギーの観点から、それらのリサイクルが注目を集めている。サッシ等に使用されている6061Al合金およびブレ-ジングシートとして自動車等の熱交換器へ使用されている3003Al合金をリサイクルする際にはそれぞれFeやSiが混入し、諸性質に様々な悪影響を及ぼす。本研究では、6061Al合金には熱力学的にFeの除去に有効と考えられるMnおよびZrを、3003Al合金にはSiおよび熱力学的にSi除去に有効であると考えられるCaを添加し、これらの元素が組織および諸性質に及ぼす影響について調べた。Al合金溶湯からのFeの除去にはMnおよびZrの複合添加が、Siの除去にはCaの添加が有効である。6061Al合金ではMn添加量の増加に伴いAl_8(Cr,Mn,Fe)_2Si晶出物および粒状のAl-Cr-Mn-Si系析出物が増加する。それにより、析出硬化に寄与するマトリックス中のSi量が減少するため、時効硬化量が減少し、耐力および引張強さとも大きく低下する。引張特性へのZr添加量の影響は認められない。

3003Al合金ではSi添加量の増加にともない3003Al合金中のAl_8(Fe,Mn)_2Si化合物が増加し、引張強さおよび0.2%耐力は大きくなるが、伸びは減少する。3003Al合金にCaを添加するとAl_8(Fe,Mn)_2Siが消失し、0.3%Caまでは微細なCaAl_2Si_2化合物およびAl-Ca-Cu-Si系化合物が、それ以上では粗大なAl_6(Fe,Mn)も晶出するようになる。その結果、Ca添加合金では0.3%Ca量までは伸びが大きくなるが、それ以上では伸びは減少する。なお、Si量0.55%、Ca量0.98%までの範囲内であれば成形性および耐食性への影響はほとんど認められない。本研究では晶出化合物の組織制御による無害化を目的として、缶材に使用されている5052アルミニウム合金への薄板スラブ製造用電磁鋳造プロセスの応用を試みるとともに、5052アルミニウム合金の引張特性のJIS規格値を満足する組成を探索した。そのため、0.34%Feおよび2.68%Mgを含む合金をベース合金とし、Fe量をJIS規格値の上限およびそれ以上の組成、すなわち0.45%、0.81%に、Mg量をJIS規格値の下限およびそれ以下の組成、すなわち2.33%、2.05%に変化させた。それらの合金の内部組織および圧延材の機械的性質に及ぼすFe量およびMg量の影響を組織的観点から検討した。得られた結果を要約すると以下のようになる。1.電磁鋳造プロセスでは鋳塊は水冷による2次冷却のみで凝固し、さらに製造した薄板スラブは約5mmと板厚が薄いため、冷却効果が大きく、内部組織は微細なデンドライト組織となる。デンドライトアームスペーシングは約10μmと非常に微細である。2. Fe添加量の増加および冷却速度の増大に伴い、晶出する化合物は増えるとともに、急冷効果により微細かつ均一に分散するようになり、それらが分散強化と焼なまし時の再結晶粒の微細化の役割を果たし、圧延後、O処理:およびH38処理した試料の引張特性は向上する。その結果、規格組成内のDC鋳塊を熱間圧延後、冷間圧延した板材の伸びとほぼ同等の値を維持しつつ、引張強さおよび0.2%耐力を大きくすることが可能となる。3. Mg量の減少により、O処理材およびH38処理材の引張強さおよび02%耐力は低下する。しかしながら、Feを多く含む5052アルミニウム合金でも、Mg量を2.05%とJIS規格の組成以下にし、直接冷間圧延後、O処理およびH38処理することにより、その引張特性は5052アルミニウム合金のJIS規格値を充分満足するようになる。近年、軽量性、成形性等の優れた特性を兼ね備えるアルミニウム合金の自動車への適用は、軽量化による燃費向上および環境保護に対して有効な方法として注目されている。しかしながら、自動車へのアルミニウム合金の用途の多様化は、回収時のアルミニウムスクラップの分別をほぼ不可能に近い状態にしている。そのため、種々の不純物が溶湯中に混入する可能性があり、不純物の影響を抑制または改善する方法を確立しなければならない。本研究では、不純物元素としてスクラップより混入する可能性の高いFeを取り上げ、6N01アルミニウム合金中のFeを含む金属間化合物をMnとSrおよびCa添加により微細化、球状化などの形態制御を行い、諸性質の改善を試みた。6N01アルミニウム合金には主にAl_8(Fe,Mn,Cr)_2SiおよびMg_2Si化合物が晶出し、それらは圧延後には圧延方向に配列し、LT方向の諸性質を劣化させる。
光合成・光化学系Ⅱ複合体の原子分解能における酸素発生機構の解明

我々は、光合成で水から酸素を発生させている光化学系II(PSII)の結晶構造を、2011年に1.9 Aの高分解能で報告した。これにより、酸素発生Mnクラスターのもっとも安定な状態とされるKokのS1状態の構造が明らかとなった。しかし、PSIIの酸素発生機構をより深く理解するためには、反応の進行とともに変化するPSIIの構造を知る必要がある。本研究では、4種類の除草剤の複合体、サブユニットの一つを失った変異体、ヨウ素イオンにより失活したPSIIなど多数の結晶構造を明らかにした。またS1状態の前後のS0、S2状態について研究を進め、PSIIの酸素発生機構に関する多くの新たな知見を得た。光化学系II複合体(PSII)の水分解・酸素発生機構を解明するためには、PSIIの酸素発生中心:Mn4CaO5クラスターの反応中間体(KokサイクルのSi状態、i = 0 ー4)に関する構造情報が必要不可欠となる。本研究では、S0状態を実現している可能性のある(1)PSIIのヨウ素または臭素置換体、(2)4種類の除草剤複合体、(3) PsbMサブユニット欠失変異体の、合計7種類のPSII試料に対してX線結晶構造解析を行うとともに、酸素電極を用いた酸素発生活性の測定、熱蛍光発光の測定を行うことにより、酸素発生の構造・機能の相関に関する研究を進める。また(4)同型性の高い結晶を多数準備することによりMn原子のX線還元を1%以下に低減してインタクトなMn4CaO5クラスターの酸化状態を明らかにするとともに、(5)フェムト秒レーザーの多光子吸収を利用してPSIIのS2状態を実現する技術を開発し、(4)と同様の方法によりS2状態を確認してその結晶構造を明らかにする。本年度は、まず(1)から(3)についてそれぞれの結晶構造解析を進め、(1)ではヨウ素の還元力によりMn4CaO5クラスターがよりS0状態に近づいている可能性が浮上した。また(2)では阻害剤が還元力のあるプラストキノンと入れ替わり、(3)ではPsbMの欠失がプラストキノンとの結合性を低下させていることにより、PSIIが相対的に酸化側にシフトして、よりS1状態の特性が顕著になっている可能性が浮上した。現在それぞれの構造解析を完了させ、本予算により導入した各種分光装置によりこれらの可能性を確証しようとしている。(4)については、まず、同型性の高い結晶を多数調製するための結晶化条件の検討を進め、(5)については、集光したレーザーをPSII結晶に照射してS2状態を実現するための装置を制作して実験系を確立した。本研究では、光化学系II複合体(PSII)の水分解・酸素発生機構を解明するために、PSIIの酸素発生サイクルにおけるMn4CaO5クラスターの中間体(KokサイクルのSi状態、i = 0 - 4)に関する構造情報を得る。まずS0状態を実現している可能性のある(1)PSIIのヨウ素または臭素置換体、(2)4種類の除草剤複合体、(3) PsbMサブユニット欠失変異体の、合計7種類のX線結晶構造解析を行うとともに、複数の測定法により酸素発生の構造・機能の相関を研究する。また(4)同型性の高い結晶を多数準備してMn原子のX線還元を低減しインタクトなクラスターの酸化状態を明らかにするとともに、(5)フェムト秒レーザーの2光子吸収を利用してPSIIのS2状態を実現する技術を開発し、(4)と同様の方法によりその結晶構造を明らかにする。本年度は、(1)についてヨウ素置換体の構造解析を完了させ、ヨウ素の還元力によりS0状態に近づいたクラスター構造を明らかにした(論文準備中)。(2)では1.92.1オングストロームの分解能を達成している阻害剤複合体3種類について結晶構造解析を完了させ、阻害剤がプラストキノンと入れ替わる際の認識機構を解明した。またNative結晶を含めて、PSIIのMn4CaO5クラスターやそれを取り巻く水のネットワーク構造を詳細に比較・検討した(論文準備中)。(3)では、PsbMの欠失によりプラストキノンとの結合性が低下する機構が明らかにされた。(4)では17個の結晶から回折強度データを収集し、従来の1割以下までX線還元を低減して構造解析を行った。(5)では昨年度に作成したレーザー照射装置を用いて、まず溶液試料に大強度フェムト秒レーザーを照射しS2状態が実現されていることをESR法により確認し、結晶試料に対するレーザー照射実験に目処をたてた。光化学系II複合体(PSII)の水分解・酸素発生機構を解明するために、PSIIの酸素発生KokサイクルにおけるMn4Caクラスターの中間体(Si状態、i = 0 - 4)に関する構造情報を得ることを目指している。これまでに、既に報告したS1状態の構造(PDB-ID:3ARC)を見直して、Mn4Caクラスター内の原子間距離の精度をX線結晶学の立場から検証した。また構造解析に用いる回折強度データを可能な限り少ないX線量で収集し、Mn原子のX線還元を低減した構造解析を進めた。これらの結果に基づいて以下の5項目について構造解析を進めている。

1酸素発生機構に関与する塩素イオンを臭素イオンまたはヨウ素イオンと入れ替えた2種類の置換体、2酸素発生に連動する電子移動を停止させる除草剤4種類との複合体、3遺伝子操作によりPSIIの小分子量サブユニットのひとつ、PsbMを欠失して電子移動速度が低下した変異体、4X線の異常分散効果を利用した、S1状態にあるMn4Caクラスターの4個のMn原子の価数の同定、5フェムト秒レーザーの多光子吸収を利用したS2状態の実現とその構造解析。本年度は、昨年度までに確立した同型性の高い結晶を多数調製する技術に基づいて、構造解析に用いる回折強度データを可能な限り少ないX線量で収集し、Mn原子のX線還元を低減した構造解析を集中して進め、合計17個の結晶から回折強度データを収集し、従来の1割以下までX線還元を低減し、かつ回折分解能を従来の1.9オングストロームから1.77オングストロームまで改善することに成功した。その結果、Mn4Caクラスターを構成するCaとそれに配位するアミノ酸残基、水の再配置構造を見いだすことができた。このCa再配置は過去15年に及ぶPSIIの結晶構造解析の歴史の中で初めて見いだされたものであり、大きな学術的インパクトをもっている。光化学系II複合体(PSII)の水分解・酸素発生機構を解明するために、PSIIの酸素発生KokサイクルにおけるMn4Caクラスター(OEC)の中間体(Si状態、i = 0 - 4)の内、S0、S1、S2状態に関する構造情報を得ることを目指している。これまでに、2011年に報告したS1状態の構造を見直して(当初のPDB-ID:3ARCを一部修正し、3WU2で再登録)、Mn4Caクラスター内の原子間距離の精度をX線結晶学の立場から検証した。また構造解析に用いる回折強度データを可能な限り少ないX線量で収集し、Mn原子のX線還元を低減した構造解析を進めた。本研究では以下の5項目について研究を進めている。[1]酸素発生機構に関与する塩素イオンをヨウ素イオンと入れ替えて化学的に還元されたOECをもつPSIIの構造解析、[2]酸素発生に連動する電子移動を停止させる除草剤との複合体PSIIの構造解析、[3]遺伝子操作によりPSIIの小分子量サブユニットのひとつPsbMを欠失して電子移動速度が低下した変異体PSIIの構造解析。[4]インタクトなPSIIの低X線量構造解析と、X線異常分散効果を利用したMn4Caクラスターの4個のMn原子の価数の同定。[5]フェムト秒レーザーの多光子吸収を利用したS2状態の実現とその構造解析。「研究実績の概要」の項に記述したように、本研究の目標の内S1状態の構造の見直しは既に完了している。本年度は、昨年度までに確立した同型性の高い結晶を多数調製する技術に基づいて、[1]と[2]については、結晶に照射するX線量を従来から1桁以上低減させてX線還元問題を克服し、[1]は論文投稿中、[2]は論文準備中である。[3]については、PsbMを欠失した変異体PSIIを再度調製するのに時間を要するため、既に獲得した高いX線量における結晶構造として報告することを検討している。[4]については、Mn4Caクラスターの4個のMn原子の価数の同定に成功し(論文準備中)、入射X線量を3WU2より1桁以上小さい0.03、0.12 MGyまで低減させ、1.87、1.85オングストロームの分解能で構造解析することに成功した(論文投稿中)。[5]についても、フェムト秒レーザーの多光子吸収を利用してPSIIのS2状態を実現させる技術の開発に成功し、多数のS2状態結晶を準備して低X線量での構造解析を開始した。光化学系II複合体(PSII)の水分解
シングルエレクトロン・トランジスタの開発

トンネル絶縁膜を介して形成された極微小容量におけるSingle Electron Tunneling現象は究極の「1電子スイッチ」への可能性を秘めている。従来、この現象は30KmKの極低温で観測されていたが、平面寸法10nmオーダーの極微小容量を再現良く形成できるならば、室温動作シングルエレクトロン・トランジスタの実現が可能である。本研究では、デジタル演算素子を目指したシングルエレクトロン・トランジスタを開発する。具体的には、申請者らが極微細加工技術として開発してきた「アトミックレジストプロセス」、「単結晶Al選択成長技術」を基礎として、(1)寄生容量を極力低減した300K77Kで動作するシングルエレクトロン・ボックス及びトランジスタ、(2)デジタル倫理回路の構成要素であるインバータ回路を開発する。研究計画に沿って研究は進展し、最終年度においては、インバータ回路形式について検討を行った。シングルエレクトロン・ボックスを縦続接続した従来形のシングルエレクトロン・トランジスタは十分な増幅率を持たないので、抵抗負荷形や容量負荷形インバータでは、デジタル倫理回路用インバータとして充分な「レベル回復機能と増幅率」の確保が困難である。デジタル倫理回路動作に必要不可欠な「レベル回復機能と増幅率」を持った回路形式として、新しく回路的にフィードバック(帰還)のかかるフリップフロップ形のインバータ回路構成を提案した。この新しい帰還形インバータ回路の動作について計算機によるモンテカルロシミュレーションを用いて検討した結果、従来形インバータに比較し安定な動作を確認した。以上最終年度において、シングルエレクトロン倫理回路を実現するための基本的なプロセス、デバイス、回路技術を確立した。トンネル絶縁膜を介して形成された極微小容量におけるSingle Electrontunneling現象は、究極の「1電子スイッチ」への可能性を秘めている。従来、この現象は30KmKの極低温で観測されていたが、平面寸法10nmオーダの極微小容量(1×10^<-18>Fオーダ)を再現性良く形成できるならば、室温動作シングルエレクトロン・トランジスタの実現が可能である。具体的には、申請者らが極微細加工技術として開発してきた「アトミックレジストプロセス」「単結晶Al選択成長技術」を基礎として、(1)寄生容量を極力低減した300K77kで動作するシングルエレクトロン・ボックス及びトランジスタ、(2)デジタル論理回路の構成要素であるインバータ回路を開発する。研究計画に沿って、本年度は、微小トンネル接合形成の基礎となる選択Al CVD技術を用いていて微小単結晶Alの形成を行った。また、単結晶Al選択成長の安定化のためには、その選択成長メカニズムの解明は必須であるが、従来より申請者が提案している「表面電気化学反応モデル」の実験的検証を行った。その結果、100nm以下の単結晶Alを選択的にかつ安定してい形成可能になった。また、クーロンブロケードの測定、シングルエレクトロントランジスタ特性評価に用いる極低温クライオスタット(温度変化範囲:0.3K300K)の導入と立ち上げを行った。研究計画に沿って研究は進展しており、次年度以降、微小トンネル接合を用いたシングルエレクトロンデバイスの開発を進める見通しは立っている。トンネル絶縁膜を介して形成された極微小容量におけるSingle Electron Tunneling現象は、究極の「1電子スイッチ」への可能性を秘めている。具体的には、申請者らが極微細加工技術として開発してきた「アトミックレジストプロセス」、「単結晶Al選択成長」を基礎として、(1)寄生容量を極力低減した300K77Kで動作するシングルエレクトロン・ボックス及びトランジスタ、(2)デジタル倫理回路の構成要素であるインバータ回路を開発する。研究計画に沿って、ますプロセス技術の確立に関して、単結晶Al成長前に下層金属層の表面をクリーニングする方法として、ClF_3を用いたプラズマレス・ドライクリーニング技術を確立した。