hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
強誘電体薄膜を用いたReRAM型高機能不揮発メモリの開発と機構解明

NdをドープしたBiFeO3(BNF)強誘電体を用いた抵抗変化メモリ素子(Fe-ReRAM)の作製と評価を行った。リーク電流に影響されない特殊なパルス測定法(PUND)法を用いて強誘電特性を評価した結果、作製した試料の抵抗変化は主に強誘電体の自発分極に基づくことを確認した。作製した試料は30μsの書き込み時間でも約1000のON/OFF比を達成しており、書き込み時間のさらなる高速化が期待できる。保持特性及び疲労特性の結果より1万秒の保持時間、10万回の疲労サイクルにおいてON/OFF比が維持されていることを確認した。本研究では、元素置換法により組成を変えて強誘電体薄膜を合成し、新規強誘電体抵抗変化型不揮発メモリを作製し、その不揮発メモリ機構を解明すると共に、そのメモリ機構に基づいた新規不揮発メモリの高性能化を図ることを目的とする。具体的には、既存の不揮発メモリ素子であるReRAMやPRAMの抵抗層の替わりに強誘電体層を用い、現在の不揮発メモリの性能を超える抵抗変化型不揮発メモリを実現することを目指している。これまでに、レーザアブレーション堆積法(PLD法)により、Nb添加SrTiO3単結晶基板上にまずSrRuO3金属酸化膜を堆積し、さらにその上にNd添加BiFeO3強誘電体酸化膜を堆積し、最後に上部Au電極を堆積して、抵抗変型強誘電体メモリセルを構成し、そのメモリ特性を調べた。その結果、Nd添加BiFeO3酸化膜の強誘電性を確認すると共に、強誘電体のスイッチング電荷量と抵抗値が強い相関関係を有すること、30μ秒でデータ書き込み可能なこと、1万秒間のデータ保持が可能なこと、10万回の書き換え耐性を有することなどが明らかになった。なおこれらのメモリ特性評価にあたっては、キャパシタの充放電電流と書き込まれたON抵抗るいはOFF抵抗による定常電流を区別するため、PUND測定法を用いて時間分解測定を行っていることを付記する。本研究では、元素添加法により強誘電体薄膜を堆積し、新規強誘電体抵抗変化型不揮発メモリを作製し、その不揮発メモリ機構を解明すると共に、そのメモリ機構に基づいた新規不揮発メモリの高性能化を図ることを目的としている。具体的には、既存の不揮発メモリ素子であるReRAMやPRAMの抵抗層の替わりに強誘電体を用い、現在の不揮発メモリの性能を越える抵抗変化型不揮発メモリを実現することを目指している。Nb0.05 wt.%添加SrTiO3基板上にSrRuO3下部電極薄膜を堆積し、さらにその上にNd10wt.%添加したBi1.0Nd0.1Fe1.0O3(BNF)薄膜をPulsedLaser Deposition法により堆積し、最後に真空蒸着法によりAuを堆積し、MFM型キャパシタ構造を作製した。作製した試料の構造解析をXRD、電気特性評価を強誘電体評価システムFCE-3により行った。作製した試料は、100μsの書き込みパルスにおいてON/OFF比868と優れたメモリ特性を示した。また、30μ秒での書き込みや読み出しが可能であることも確認された。また、1万秒後もデータを保持が可能なこと、10万回の書き込みも可能であることも確認された。現行のReRAMと比較すると、このデータ保持特性や書き込み疲労特性はいずれもまだ及ばず、各特性の更なる改善が必要であるが、本メモリは大きな抵抗変化特性に加え、さらなる高速書き込みの可能性も有している。またこれらの特性は、我々の想定している強誘電体の反電界に起因する障壁高さ変調モデルにより、かなり説明されることもわかった。以上の結果より、BNF強誘電体薄膜を用いた抵抗変化型メモリは、さらなる書き込み・読み出し特性、保持特性や疲労特性を改善することで、将来のメモリとして応用可能と考えられる。作製した試料のメモリ特性を評価した結果、実験結果が想定している強誘電性分極反転による抵抗変化型メモリモデルにほぼ合致しており、我々独自のモデルがほぼ妥当であることが検証されつつある。また、書き込み時間、データ保持時間、書き換え耐性などのメモリ性能は、まだ目標値に達していないが着実に向上している。電子材料デバイス抵抗のON/OFF比増加のためには初期書き込み時のOFF電流を抑制すること、書き込み耐性の改善のためにはOFF電流の経時的な増加を抑制すること、保持特性改善のためにはON電流の低下を抑制することなどが、重要であることが明らかとなってきた。今後、その対策を進めていきたい。残った金額がごく僅かで、適切な支出項目が見当たらなかったため、次年度使用額としたものである。次年度予算と合わせて、研究に必要な消耗品等を購入する予定である。
“軟脆”特徴を持つ高機能材料の無欠陥表面創成加工技術と評価技術に関する研究

近年新開発された高機能半導体材料や光学素子用結晶などの多くは,軟らかくて脆い機械特性を持っている.生産加工の分野では,これまでこのような“軟脆"(Soft-Brittle)材料が未踏の物性領域で,その超精密加工技術が確立されていない.本研究では,携帯電話などの無線通信SAWフィルタに用いられるタンタル酸リチウム(LiTaO3 or LT)ウエハを対象に,その機械および物理特性を精査して,研削加工に対する影響を解明すると同時に,“軟脆"材料の形状精度と表面品位を両立した超精密・無欠陥加工技術及びその評価技術の開発,確立を目指す.近年新開発された高機能半導体材料や光学素子用結晶などの多くは,軟らかくて脆い機械特性を持っている.生産加工の分野では,これまでこのような“軟脆"(Soft-Brittle)材料が未踏の物性領域で,その超精密加工技術が確立されていない.本研究では,携帯電話などの無線通信SAWフィルタに用いられるタンタル酸リチウム(LiTaO3 or LT)ウエハを対象に,その機械および物理特性を精査して,研削加工に対する影響を解明すると同時に,“軟脆"材料の形状精度と表面品位を両立した超精密・無欠陥加工技術及びその評価技術の開発,確立を目指す.本研究では,半導体,光学素子用"軟脆"結晶の形状精度と表面品位を両立した超精密加工技術及びその評価技術の開発を行なっている."軟脆"材料の結晶システムには,イオン結合,配位結合,水素結合など複数の異なる結合形態が同居している.単一共有結合あるいはイオンからなる硬脆材料と異なり,"軟+脆"の特徴を持つが,機械特性を系統的に研究されていなく、また加工特性に与える結晶構造の影響がまだ十分わかっていないのが現状である.したがって,本年度には,"軟脆"材料の物性及び除去メカニズムに及ぼす機械的(応力場)と化学的(反応場)な影響を実験的,理論的に明らかにすることを重点に,次の研究項目を取り組んだ.(1)"軟脆"から"硬脆"まで対応できる3種類の単結晶=LiTaO3(LT), Si, Sapphireを選んで,荷重が10mN2000mNのマイクロインデンテーション実験を行った.延性材料を含む既知材料の機械特性(ヤング率E,硬さH,破壊靭性値K_<IC>)について比較検討した結果,延性材料と脆性材料の区分,さらに脆性材料については"軟脆""硬脆"を定量的に評価できる手法を確立した.また,上記3種類材料除去過程におけるクラック発生の臨界条件を明らかにした.(2)上記3種類の単結晶ウエハについて研削による除去実験を行った."軟脆"材料のLT, Siについては,き裂進展による破壊の形態および臨界条件を解明し,また"硬脆"材料のSapphireについては,材料除去の主体は砥粒の脱落によるラッピング効果であることを明らかにした.次年度に行う砥石の開発及び薄片化プロセスの指針を得た.(3)分子動力学(MD)シミュレーションにより,除去過程における個々のSi原子の挙動の解明,およびウエハ表層の加工変質層が仕上げ加工に及ぼす影響を調べた.その結果,除去時に排出される切りくずの挙動やSiのアモルファス変形挙動,加工変質層除去時の加工抵抗の低下などの現象が明らかになった.半導体,光学素子に用いられる結晶材料は,イオン結合,配位結合,水素結合など複数の異なる結合システムが混在しているため,異方性が極めて強く,単一な共有結合あるいはイオンからなる硬脆材料と異なり,このような結晶材料は“軟+脆"材料と特徴づけられる.しかし,その機械特性、また加工に与える結晶構造の影響がまだ十分わかっていないのが現状である.昨年度は,軟脆"から“硬脆"まで対応できる3種類の単結晶:LiTaO3(LT),シリコン,サファイアに対し,荷重が10mN2000mNのマイクロインデンテーション実験を行い,“軟脆"材料の機械特性を精査,比較し,定量的な評価手法を提案した.本年度には,“軟脆"材料の除去メカニズムに及ぼす機械的(応力場)の影響を解明することを目的に,LT,SiC,サファイアの3種類のウエハの研削実験を行い,研削抵抗,臨界圧力,臨界切込量,仕上げ面粗さなどの基礎データを収集し,昨年度で得られた機械特性と関連付けて考察した.また,LT加工における化学的(反応場)な影響を解明するために,CeO2を主成分とした数種類の砥石を開発し,CMG(Chemo-Mechanical Grinding),研削実験を行ったが,Siと異なり,LT研削中における固相反応がほとんど起こらなく,LTが化学的に極めて安定であることが明らかになった.一方,ダイヤモンド微粉(CD)を添加した砥石による研削加工では,僅かながら化学反応によるLT材料の除去が認められた.さらに,研削温度を5°Cまで下げて加工行うと,研削抵抗が大きな変化がないにもかかわらず,加工中におけるき裂の発生が効果的に抑制された.この発見は,LTのような強誘電体結晶のき裂発生に対し,材料の機械特性よりもむしろ圧電効果,あるいは焦電効果が主因であることを示唆している.1)おおむね実施計画に沿って,本研究を推進しており,また想定していた結果が得られている.2)次年度の研究課題がより明らかになった.25年度が最終年度であるため、記入しない。1)おおむね実施計画に沿って,本研究が進んでいること.2)得られた成果を学術誌や国際会議で発表できたこと.3)“軟脆"

材料の加工の支配要因として,これまで考えられてきた材料の機械特性ではなく,その物理特性(圧電効果,焦電効果など)である可能性が高いことを示唆し,次年度の研究課題がより明らかにした.本年度では,研究計画に沿って,加工・評価技術の確立を主目的に,次の3つの課題を取り組む.(1)昨年度のマイクロインデンテーションの実験では,10mNの荷重においてLTにクラックが発現した.そのため,10mN以下の押込み実験が必要になり,新規購入した装置で0.1mN10mNのナノインデンテーションを行い,結晶構造の変化を解明する.(2)昨年度の研削実験で得た破壊臨界条件をクリアできる研削砥石の開発および加工条件の最適化を行う.同時にCMGの基礎実験および検討を開始する.(3)分光よるOn-machine厚さ計測技術を確立しつつであり,その原理を応用して点計測から面計測への発展を図る.25年度が最終年度であるため、記入しない。“軟脆"材料の加工・評価技術の確立を主目的に,次の3つの課題を取り組む.1)LT材料が化学的に極めて安定であること,また加工工程を支配主因が材料の機械特性ではなく,その物理特性である可能性が高いことから,今後の加工技術の開発は,化学場から物理場に移行して優先的に行う.2)開発した分光よるウエハ面内厚さ測定技術を加工机上に実装して,On-machine化を図る.3)薄片化したウエハの反りや変形から,加工変質層の敦也や残留応力を推定・評価できる3Dモデルの構築に取り組む.
内分泌攪乱物質が核内受容体の標的遺伝子転写活性に与える影響の分子機構の解析

今年度は、各種核内受容体とGAL4のDNA結合領域(GAL4DBD)とのキメラプラスミドの構築を完成した。これらのプラスミドをGAL4-Luciferaseレポーター遺伝子(GAK-Luc)およびコントロールプラスミド(pRL-SV4,pRL-TK)とともに培養細胞(tsA201)に導入し、各種漢方薬生薬成分および化学物質ピスフェノールAを添加してレポーター活性(ルシフェラーゼ活性)の変化をルミノメーターにて検討した。その結果、培養細胞系において、いくつかの生薬に、エストロゲン受容体(Erα)、ビタミンD受容体(VDR)、PPARγに対して、疑似リガンドと成り得る成分が含まれている事が明らかになった。これらはいずれも培養細胞系において用量依存的にレポーター遺伝子の活性を上昇させた。これらの生薬成分に関してこれらに含まれる既知の化学物質について更に検討を加えて、内分泌作用を示す物質を同定する。このことは漢方薬の生薬成分にいわゆるpytoestogen(植物エストロゲン)様作用を有する成分が含まれている可能性を示すのみならず、種々の核内受容体に対して作用しうる成分が含まれている可能性を示唆するものである。一方甲状腺ホルモン受容体に対しては、甲状腺ホルモンに対してアンタゴニスチックに作用する生薬成分が存在した。またビスフェノールAはこれまで知られている、エストロゲン作用に加えて、甲状腺ホルモン受容体に対してアンタゴニスチックに作用する可能性が示唆された。
交互積層法を用いる高分子超薄膜ナノマテリアルの創製に関する研究

一般的に交互積層法は静電的相互作用を利用するが、当研究室では弱い高分子間相互作用を積極的に用いても超薄膜形成が可能であることを、世界に先駆けて報告している。当研究課題では、様々な材質・形状の基板を用いて、ファンデルワールス相互作用、疎水性相互作用、タンパク質特異的相互作用、イオン種の拡散と静電的相互作用などの種々の相互作用を適用することで、新しい分野を開くためにも学術的にも重要な基礎研究を充実させるとともに、多くのマテリアル創出を試みている。平成23年度では申請書に記載された通り、交互積層ナノ薄膜による細胞の界面構造など「超薄膜の構造解析」を行ない、側鎖にオリゴエチレングリコール鎖を導入した新規ポリカーボネート誘導体を合成することで新しい「積層用の高分子合成」を達成した。また、ステレオコンプレックス形成を利用した交互積層法では、異なる立体規則性ポリメタクリル酸を用いて比較することで「超薄膜形成メカニズム」を検討し、ファンデルワールス相互作用が大きく影響することを示した。さらに、平面基板やナノ粒子のほかに、ナノ・マイクロサイズのキューブを基板とした交互積層法を試みて、中空材料の創出を試みた。無機・有機材料ハブリッド材料創製を交互浸漬法により実践し、臨床応用研究に結びつけるハイドロキシアパタイトアガロースゲルの報告を行なった。また、次年度以降に計画していたインクジェット装置利用の交互積層法についても予備的実験を行ない、迅速に交互積層膜が形成可能であることを見出した。以上、交互浸漬法によって実現可能な薄膜形成について基礎研究からマテリアル創出について研究活動を実践し、これらは学術論文および学会において広く報告した。
プロスタノイドの血管平滑筋への作用機序に関する分子薬理学的研究

アラキドン酸カスケ-ドの発見以来数多くの生理活性物質(オ-タコイド)の存在について報告がなされてきた。しかしその生理作用とくに平滑筋に及ぼす生理作用の研究は充分に行われていない。本研究はプロスタグランジンE,F,(PGE_2、PGF_<2α>)、トロンボキサン(TXA_2の類似構造物STA_2を用いた)、プロスタサイクリン(PGI_2)およびロイコトルエンD_4(LTD_4)の作用機序について研究した。血管系および気管平滑筋ではPGE_2、PGF_<2α>は神経末端に作用してノルアドレナリン又はアセチルコリンの放出を抑制するが、消化管においてはアセチルコリン放出を促進する作用を持ち、部位特異性があることが分った。またPGE_2やPGF_<2α>の直接平滑筋にも高濃度で作用するが、それは膜電気現象を介するものと考察した。ヒト卵管においてもPGE_2およびPGF_<2α>は特異な作用を示し、PGE_2は排卵時は10^<-15>M-10^<-10>Mという低濃度で著明に電気現象と収縮を抑制し、PGF_<2α>は逆に興奮作用を示した。またPGE_2とPGF_<2α>の血中濃度は排卵時と排卵後で両者の比率が変化した。この結果は、排卵後の卵の卵管への滞留は卵管で産生されたPGE_2によって抑制され、その後に線毛運動によって子宮に輸送される機序と関連すると推測した。ウサギ冠動脈平滑筋に対してTXA_2は血管を収縮させるが、その分枝によってSTA_2に対する感受性が異なる事が明らかになった。TXA_2の収縮作用は電位依存性Caチャンネルと受容器活性化Caチャンネルの活性化によるCaの細胞内流入と共に細胞内貯蔵部からのCaの放出による事が分った。またモルモット脳底動脈においてLTD_4もTXA_2とほぼ同様の機序によって収縮促進作用があることが明らかとなった。イヌ大動脈標本においてPGI_2の産生を内皮細胞と平滑筋と比較すると共に収縮発生機序との関係から内皮で産生されるPGI_2よりも平滑筋で産生するPGI_2よが平滑筋の弛緩に直接関与することが分った。プライマリープロスタグランジン(PGE,PGF)の作用は神経末端に作用して神経伝達物質放出の抑制することを報告したが(血管や気管)、小腸においては【PGE_2】は神経末端や平滑筋でムスカリン受容器の感受性を高めることがわかった。この作用はトロンボキサン【A_2】(TX【A_2】)では観察できなかった。しかしTX【A_2】は直接平滑筋細胞に作用し、低濃度ではニフェジピン感受性Caチャンネルを活性化し、高濃度ではフォスファチジルイノシトール代謝を促進し、イノシトール3燐酸によって筋小胞体からのCa放出を促進し、収縮を発生することを証明した。またTX【A_2】の受容器はイヌ冠動脈においても部位差が著明で、左回旋技に最も密に存在することがわかった。血管内皮細胞から種々の化学物質刺激によって内皮

細胞依存性弛緩因子(EDRF)が放出される。このEDRFは血管平滑筋でcyclic GMPを産生し、細胞膜でのCa-Mg感受性ATPaseに作用しCaポンプを促進するが、同様な刺激によって、プロスタサイクリン(PG【I_2】)も内皮細胞で産生されると共に平滑筋でも産生される。PG【I_2】の産生量は内皮細胞で約5倍高い値を示し、インドメサシンの存在下で共に消失した。血管平滑筋に作用したPG【I_2】はcyclic AMPを産生し、その結果、筋小胞体に存在するCa-Mg-ATPaseを活性化し細胞内自由Ca量を減少させ、さらに形質膜におけるCaポンプも促進する。ロイコトリエン【D_4】(LT【D_4】)は血管平滑筋に作用して収縮を発生させるが、特に脳血管平滑筋では他のアゴニストよりも強い収縮作用を示し、モルモットで他の動物よりも強く作用する。収縮は外液Caを必要とし、phasic相とtonic相は明確に区別できる性質をもつ。後者はCa拮抗薬によって約1/3に減少する。今後はさらに精細に研究し、種々PG,LDの作用機序を解明する。
自律的に学び続ける教師の核となる資質・能力の解明と質保証に関する研究

教師という専門職を遂行するために、教員養成と現職教育を一連の専門性発達プロセスとして位置づけ、反省的実践家としての学び続ける教師の育成とその集団形成の条件の明確化を目指した.主な結果は、1教師の感情と学びの関係性および感情的側面を促す学びの方法に関する知見を整理し、教師の感情を彼らの学びを促す源泉あるいは契機として位置づけ得る4つの側面を明らかにした.2教師の経験学習を構成する要因をモデル化し、それに基づき、学校外のコミュニティや学校の異動、自らの実践を対象化することが鍵になること等を明らかにした.3教職大学院でのメンターとしての現職教員とストレートマスターとの関係の構築の重要性を指摘した.教師という専門職を生涯にわたり遂行するためには,教員養成と現職教育を一連の専門性発達プロセスとして位置づけ,反省的実践家としての学び続ける教師の育成とその集団形成の条件の明確化が重要な課題である。そこで,初年の平成25年度には,「自律的に『学び続ける教師』を規定する能力の解明」に主眼をおき,以下の4つの研究課題を遂行した。ア)「学び続ける教師」に関連する概念や信念を整理するために,基本文献にあたり,その検討をした。その結果,これまでの注目度の低かったレジリエンスあるいは効力感という教師の感情が今後重要なキーであることを見いだした。イ)教員養成をする立場から,教師の「資質・能力」をどのようにとらえ,その形成のための方略について,検討を行った。このア)及びイ)をもとに,教師個人の自己内意識と教師集団の中での個人としての状態から捉える一つの「教師が経験から学ぶ条件モデル(案)」を構築した。また,教師集団としての校内研修会における授業研の役割についてもリーダの重要性が示唆された。ウ)教職ポートフォリオの基本フォームの事例を教員養成大学学部から収集し検討をした。その結果,Web上でeポートフォリオを作成する大学と紙ポートフォリオを用いる大学はほぼ同数であり,Web上から紙媒体に移行した大学も見られた。リフレクションについては,学生間で相互閲覧や相互コメントが効果的に機能している事例を見いだせた。エ)実務家教員から見た教員養成について,とりわけ行政サイドからの意見交換を行った。研究代表者及び分担者による研究打合会を3回開催し,意見交換及び各進捗状況を確認した。また,国立大学教育実践研究関連センター協議会の教育実践部門会において,9/20及び2/17に進捗状況を報告すると共に意見交換を行った。さらに, 2/16に,キャンパス・イノベーションセンター東京において,全体の報告会を行った。教師という専門職を生涯にわたり遂行するために,教員養成と現職教育を一連の専門性発達プロセスとして位置づけ,反省的実践家としての学び続ける教師の育成とその集団形成の条件の明確化を目指し,以下の側面から研究を遂行した.(1)「学び続ける教師」に関連する概念や信念を検討し,整理を行った.その結果,これまで見出したレジリエンス等のキーワードの内でも,ネガティブな感情を伴う経験を学びの源泉として省察や自己研鑽へ動機づけていることを見いだした.(2)学校組織体の中での教師の成長を捉えるために,研究協力者の実務家教員のライフヒストリーを収集するとともに,学校改革に努めた校長等の聞き取り調査を行い,学びの源泉として省察や自己研鑽へ動機づけについて,検討を進めた.(3)これまでに構築してきた「教師が経験から学ぶ条件モデル(案)」を,上記の(1)及び(2)をもとに,「教師及び教師コミュニティの経験学習モデル」として新たな提案を行った.(4)現在使用されている教職ポートフォリオにおける「学びの記述」という視点からその比較検討を行い,教職に関する知識や考えの深化,教職課程の見通し等にはあまり役立たないと学生が捉えている実情を明らかにした.(5)授業力を手がかりに,学校現場と大学教育との捉えの違いに着目し,期待とその意識,ねらいのギャップ等をについて検討を試み,学部教育あるいは教職大学院における自律的に「学び続ける」ことの指導やその形成について,協議を深めた.研究代表者・分担者による研究打合会,あるいは研究メンバーと研究協力者による研究会等を4回開催し,意見交換及び進捗状況を確認した.また,国立大学教育実践研究関連センター協議会教育実践部門会において,9/18及び2/13に進捗状況を報告すると共に意見交換を行った.さらに, 2/12に東京において,全体の報告会を行った.教師という専門職を生涯にわたり遂行するために,教員養成と現職教育を一連の専門性発達プロセスとして位置づけ,反省的実践家としての学び続ける教師の育成とその集団形成の条件の明確化を目指し,研究を遂行し,以下のようなことを明らかにした.1教師の感情と学びの関係性および感情的側面を促す学びの方法に関する知見を整理し,教師の感情を彼らの学びを促す源泉あるいは契機として位置づけ得る4つの側面を明らかにした.2教育行政職として教員研修の企画運営に携わった経験のある校長を対象として面接調査を行い,教師の経験学習を構成する要因をモデル化した.また,それに基づき,若手,中堅,ベテラン教師のライフヒストリーを分析し,教師の学習の状態を開く上で,学校外のコミュニティや学校の異動,自らの実践を対象化することが鍵になること等を明らかにした.さらに,実務家教員のライフヒストリーからは自らが自律的に学び続けることが出来た主要な5つの要因を明らかにした.3学部及び教職大学院での授業の効果を,その実践の分析,あるいは聞き取り調査等を通して,ア)各講義での毎時の「学びの振り返り」の実践体験の重要性,

イ)教職大学院でのメンターとしての現職教員とストレートマスターとの関係の構築の重要性,ウ)現職大学院生の実践研究には俯瞰的視点を自分軸に取り入れ再構成することの重要性,エ)ストレートマスターに指導に果たす研究者教員と実務家教員の役割の検討の必要性,等を明らかにした.年度当初に研究代表者・分担者による研究打合会(5/910)で行い,最終的なまとめ(3/1516)を研究協力者も含めて,実施した.また,国立大学教育実践研究関連センター協議会教育実践部門会においては,9/24に進捗状況を報告すると共に意見交換を行い,さらに2/16には全体の報告会としてのシンポジウムを開催した.教師という専門職を遂行するために、教員養成と現職教育を一連の専門性発達プロセスとして位置づけ、反省的実践家としての学び続ける教師の育成とその集団形成の条件の明確化を目指した.主な結果は、1教師の感情と学びの関係性および感情的側面を促す学びの方法に関する知見を整理し、教師の感情を彼らの学びを促す源泉あるいは契機として位置づけ得る4つの側面を明らかにした.2教師の経験学習を構成する要因をモデル化し、それに基づき、学校外のコミュニティや学校の異動、自らの実践を対象化することが鍵になること等を明らかにした.3教職大学院でのメンターとしての現職教員とストレートマスターとの関係の構築の重要性を指摘した.3年間全体の研究計画に示した研究課題(1)「学び続ける教師」に関連する概念の整理とその構造化,研究課題(2)「学び続ける教師」の核となる資質・能力・信念の解明については,おおむね順調に進展しており,これらにもとづき,「教師及び教師コミュニティの経験学習モデル」として新たな提案が行え,「学び続ける教師」の関連概念の整理やその構造化については,計画以上に進展している。研究課題(3)教師の「学び」を記録するための教職ポートフォリオの標準化についても,学生の意識とズレが見いだされ,次年度の課題が見えてきた。研究課題(4)「学び続ける教師」の質保証の制度設計に関しては,国立大学教育実践研究関連センター協議会教育実践部門会の構成員の中から募った研究協力者(実務家教員)として意見交換を行い,学校現場と大学教育との捉えの違い等が今後の解決の糸口の一つであることが見いだせた。27年度が最終年度であるため、記入しない。教育工学次の5つの側面から研究を遂行する.(1)「学び続ける教師」の核となる資質・能力・信念の特性:専門職の成長に関する文献等の収集を図ると共に,現職教員や大学勤務の実務家教員に対して聞き取り調査を行い,教師が経験から学ぶ「教師及び教師コミュニティの経験学習モデル」を構築する.(2)「学び続ける教師」の質保証という側面から捉えた学校組織の特性:組織体の中での教師の成長を捉えると共に,学校内での指導・支援体制,校内研修等のあり方について,聞き取り調査を行い,管理職やサブリーダの役割について焦点化する.(3)教職ポートフォリオの標準化を目指した「学び続ける教師」に関連するキー概念の構造化とカリキュラム化:「学びの記述」という視点から,使用されている教職ポートフォリオの比較検討を行うと共に,電子化から再び紙媒体に移行した経緯を検討する.また,教師の学びを促す教師の感情的側面についても検討する.
平安時代における貨幣流通の研究

本研究では、平安時代社会経済の展開を貨幣流通の面から究明することをめざしたが、10世紀半ば以降、鋳造貨幣の消滅の後、奈良時代以前から民間に流通した物品貨幣が当代の貴族層の生活にも波及し、その経済生活ひいては、国家財政の運用をも規定してゆく実態の一端を明らかにしたと考える。人身支配を理念としていた律令体制の変質の顕著な現われは、土地別賦深に特徴的で、910世紀を通して、各地域の田堵百姓層の代納の形態をとりつつ、生産物地代は次第に代物貢納の一般化へと向い、より経済価値の高い物資へと貢納品自体が固着してゆくようになり、11世紀半ばになると米と絹が大きな位置を占めるに至る。本研究では、先ず、絹貢納の広がりに注目し、奈良朝の蚕業育成政策を通して畿内とその周辺に拡大した蚕糸生産が、平安貴族の絹への尨大な需要を背景に、経済価値を高め、京への交易において、貨幣の代用物としての役割を担うようになるとともに、地子や年貢の重要品目としての意味を有するようになると結論した。以上の論証過程をへて、(1)古代的税制の解体と、鋳貨流通の後退の中で、絹が新しい価値物として10世紀以降注目すべきこと(2)土地売買上の代物に示される如く、社会的に流通したこと(3)「准絹」の用語に見られるように、価値換算の基準としての位置を与えられたこと。(4)国や庄園の交易において絹貢納が、11世紀以降、大きな意味をもつようになること、(5)これらは、中世年貢へのいわゆる税の単一品化を促がす契機となり、古代から中世の貢納の変化を橋わたしする役割を有したと考えられることなどの諸点を明らかにしえた。しかし、なお、古代交易からの解明や、絹以上に平安期の社会経済にかかわりの深い米年貢の形成について論及が不十分で、今後の検討テーマとしてゆくつもりである。
完全性利益侵害をめぐる契約責任構造

本研究では、契約責任と不法行為責任の競合領域たる完全性利益侵害場面につき、どこまでを契約法の領域として取り込み得るのかという限界づけ、ないし不法行為との境界を接する義務のどこまでが契約法上の義務として捉えられるのかという完全性利益保護義務の射程範囲の解明をめざした。まず、ドイツ・日本における保護義務をめぐる理論的到達点とその問題性について分析を加えた。そこでは、被侵害利益(義務の目的方向性)という観点から、保護義務の特殊性が自覚され、他の契約義務(とりわけ給付義務)との峻別を徹底させる見解が有力視されるものの、なお保護義務の給付関係との連動を説く見解、さらには目的方向性において不法行為法上の義務との同質性が指摘され、保護義務領域の限定化の動向や、保護義務を不法行為上の義務そのものであるとする不法行為責任構成説がみられる。ここから、保護関係と給付関係の峻別可能性、不法行為法上の義務との異同、保護義務違反が問題となる給付実態の理解等が問題点として浮き彫りにされる。契約債務履行過程を分析対象とする限りでは、保護義務と給付関係との峻別は必ずしも徹底できないこと、また侵害態様の分析からは、義務の目的方向性だけから保護義務領域の限界づけは困難であることを解明した。これを受け、わが国裁判例の動向を、財産権譲渡型・財産権利用型・役務提供型契約事例に分け分析した。ここでは、裁判例自体に混乱がみられ、侵害態様の分析と関連づけて保護義務領域を確定すべきとの中間的結論に至った。今後、学説・裁判例の動向を踏まえ、完全性利益侵害場面を、給付義務違反による場合と保護義務違反のみによる場合に分け、それぞれの契約責任構造を解明することになる。
反応試薬仕込み順の違いによる立体選択性の逆転を実現するための金属錯体触媒系の開発

キラルなヒドロキシアミド置換基を有するエチレン((CH2)2)基架橋型N-ヘテロサイクリックカルベン(NHC)-Ag錯体共存在下、Cu触媒による共役付加反応において、反応基質の仕込み手順の違いによって立体選択性が反転することを発見した。NHC-Ag錯体とCuOTfを含むTHF溶液に、エノンを加えた後ジアルキル亜鉛を加える手法では、R体の1,4-付加物が得られた(Method A)。それに対し、Method Aと同一の触媒を含むTHF溶液に、ジアルキル亜鉛を加えた後、エノンを添加するMethod Bでは、S体の生成物を与えた。一般に、金属触媒反応において両エナンチオマー生成物それぞれをつくりわけるには、鏡像関係にある二種類の不斉配位子を用いる必要がある。もし、同一の不斉配位子を用いて両エナンチオマーをつくりわけることが可能になれば、有用な手法になると思われる。当研究室では、入手容易なα-アミノ酸から調製できるヒドロキシ-アミド置換アゾリウム塩を、N-ヘテロサイクリックカルベン(NHC)配位子の前駆体として用いたCu触媒不斉共役付加反応を開発し、共存させるCu触媒前駆体の違いによる立体選択性の逆転について報告してきた。本研究では、エチレン基架橋型ヒドロキシ-アミド置換アゾリウム塩を利用することにより、同一のCu触媒前駆体、同一の配位子前駆体ならびに反応溶媒の使用で、共役付加反応において立体選択性の逆転を達成することを目的に検討を行っている。本年度は『研究実施計画』に従いNHC-Ag錯体の合成ルートを確立した。ベンズイミダゾールとアクリル酸メチルのアザマイケル付加反応、続いてβ-アミノアルコールによるアミド化反応を行い、ヒドロキシアミド基をエチレン基リンカーで架橋したベンズイミダゾール誘導体を得た。さらにヨウ化アルキルとのカップリング反応により潮解性のあるペースト状のアゾリウム塩を合成した。アゾリウム塩からNHC-Ag錯体への変換は、酸化銀法を採用した。合成した一連のアゾリウム塩とAg2Oの反応は、ジクロロメタン中室温で進行し、目的の銀錯体を空気中で安定な白色固体として得た。NHC-Ag錯体は重DMSOに可溶であり、1H-NMRで10.0ppm付近に観測されたアゾリウム塩のC2上のプロトンシグナルが、NHC-Ag錯体では消失した。また、銀錯体の13C-NMRでは190ppm付近にカルベン炭素特有のシグナルが観測され、NHC-Ag錯体の生成が確認された。精密化学品を提供する有機合成化学において、しばしば両鏡像異性体のそれぞれが要求される。一般に、不斉触媒反応において、一つの配位子の使用で、両鏡像異性体のそれぞれをつくりわけることは困難である。本研究では、キラルなヒドロキシ-アミド置換基を有するエチレン基架橋型アゾリウム塩あるいは対応するN-ヘテロサイクリックカルベン(NHC)-銀錯体共存在下、銅触媒共役付加反応において、反応基質の仕込み手順の違いによって立体選択性が反転することを発見した。具体的には以下の通りである。アゾリウム塩から誘導したNHC-Ag錯体とCuOTfを含むTHF溶液に、エノンを加えた後Et2Znを加える手法では、R体の1,4-付加物が得られる(Method A)。それに対し、Method Aと同一の触媒を含むTHF溶液に、Et2Znを加えた後、エノンを添加するMethod Bでは、S体生成物が生成することを見出した。このような反応試薬仕込み順の違いによる、立体選択性のスイッチングに関する報告例はなく、本法がはじめての手法になる。さらに、この反応に関する詳細な知見を得ることを目的に、一連の配位子前駆体について検討を行った。その結果、アゾリウム塩を使用した触媒系では、カウンターアニオンであるハロゲン化物イオンは、反応成績に影響を及ぼさないのに対し、NHC-銀錯体を用いる系では、特にMethod Bにおいてハロゲン種の効果があらわれ、NHC-AgIの使用で最も効率よく反応が進行することを明らかにした。昨年度は、『研究実施計画』に従い、アゾリウム塩と酸化銀の反応によって、目的とするNHC-Ag錯体の合成に成功した。また、不斉配位子として利用するために、触媒反応に応じてチューニング可能な一連のNHC-Ag錯体の調製も行い、得られた新規化合物の同定に関する基本的なデータを得ることができた。本年度は、上述の『研究実績の概要』にあるように、調製したNHC-Ag錯体を利用して、銅触媒共役付加反応におけるエナンチオ選択性のスイッチング法を確立した。また、触媒反応条件の最適化や、配位子上の置換基が立体選択性に与える影響ならびに、種々の反応基質への本触媒系の適応を行い、それぞれ確実な結果を得ることができた。これらは、当初の研究計画に従っており、おおむね順調に進展していると判断した。銅触媒による不斉共役反応は、キラル化合物の合成において重要な合成ツールの一つであり、様々な天然物や薬理活性物質の合成に広く応用されている。一般に、不斉触媒反応において、両エナンチオマーを合成するには、キラル触媒の両エナンチオマーを調製する必要がある。従って、単一のキラル配位子から両エナンチオマー生成物の形成が可能になれば、極めて有用な手法となり得る。近年、単一のキラル触媒を使用したエナンチオマーのつくりわけが研究されている。

例えばZhangは、ホスホロアミダイト配位子を用いた非環状エノンとジエチル亜鉛の銅触媒共役付加反応において、反応溶媒の選択により生成物の立体化学を任意に逆転させることに成功している。本研究では、入手容易なアミノアルコールから簡便に誘導できるヒドロキアミド官能基化されたエチレン基架橋型N-ヘテロサイクリックカルベン(NHC)配位子を開発し、銅触媒不斉共役付加反応について検討した。特に、キラル配位子前駆体であるアゾリウム塩から酸化銀方法によって調製されるNHC-Ag錯体を利用した触媒反応に関する研究を行った。その結果、同一の銅種および配位子、ならびに反応溶媒を使用し、単に反応基質の仕込み手順の違いによって生成物の立体選択性が反転することを明らかにした。さらに、NHC-Ag錯体中のキラル配位子上の立体配向性置換基やハロゲンが、銅触媒共役付加反応の立体選択性に与える影響について系統的な検討を行い、反応メカニズムに関するいくつかの知見を得ることに成功した。キラルNHC配位子上の立体配向性置換基やハロゲンについて検討を行い、それぞれが立体選択性の反転を導くための重要な因子であることを明らかにすることができた。また、反応試薬の仕込み手順は、CuOTfとNHC-Ag錯体を含むTHF溶液に、エノンを加えた後にジエチル亜鉛を添加する手法(Method A)ならびに、CuOTf/NHC-Ag触媒を含む溶液に、先にジエチル亜鉛を加えてからエノンを添加する手法(Method B)を採用し、この手法により、確実に立体反転が起こる反応条件を確立することに成功した。さらに、Method AおよびMethod Bそれぞれに関して、Cu触媒前駆体とNHC-Ag錯体の仕込み比を精査した。その結果、Method Aではその仕込み比が1:1の場合が最適であるのに対し、Method BにおいてはCu:NHC-Ag=1:2の時最も良好な結果を与えることを見出した。特に、後者について、Bis(NHC)-Cu種の形成が考えられたが、詳細な検討を行った結果、そのような化学種の形成を経て触媒反応が生起しているのではなく、むしろMethod Aと同様、NHC-Cuが触媒活性種であるという知見を得た。Method Bにおいては、NHC-Cu種の形成に加えて、2倍当量のハロゲンイオンの存在が、反応の成功のための重要な因子であることを見出した。以上のように、本触媒反応について詳細に検討を行った結果、反応メカニズムに関する新たな知見を得ることに成功したことから、研究はおおむね順調に進展していると判断した。これまでの研究において、所定量のCu塩とNHC-Ag錯体をTHF中で1時間攪拌して生じる沈殿を含む溶液から、触媒活性を示さない沈殿物および触媒活性を示すろ液Yが得られることがわかっている。また、そのろ液Yを乾固した物質Zは、空気中で安定であり、不斉共役付加反応を促進することからCuを含む触媒活性種前駆体であると示唆されている。本研究では、従来キラル配位子として用いていたベンズイミダゾール由来のNHC-Ag錯体をイミダゾール誘導体1に変えることで、反応系中で生じるCu種の構造解析を容易にすることを期待して検討を行った。その結果、1を利用した場合Method Aにおいて不斉収率の低下が見られた一方で、Method Bでは高い触媒活性を示すことが確認された。また、先行研究において得られた知見からMethod AおよびBの両方において、触媒活性種前駆体はNHCとCuが1 : 1の割合で形成すると示唆されている。
小児固形腫瘍の分子病理

小児固形腫瘍、中でも胎児性組織を発生母地とする胎児性腫瘍の分化能分子レベルで明らかにし、その理論を応用して病態の解明、診断・治療法の改善を図るための研究を行い、以下の結果を得た。1、ヒト胎児性癌細胞の初期分化過程で新たに単離されたEATの構造と機能をin vitro、in vivo系で解析した結果、本遺伝子はPEST構造を有し、刺激によって誘導されるとともに、ターンオーバーが速やかであるという性格をもつことが明らかになった。また、in vitroおよびトランスジェニックマウスの系でシスプラチンが誘導するアポトーシスを抑制することが判明した。本分子はミトコンドリア外膜に局在することから、同部位の破壊によって生じるアポトーシス系を抑制する機能が明確となった。2、ウイルムス腫瘍については腫瘍組織、患者の白血球のWT1遺伝子の全exonの塩基配列決定を行い、散発性ウイルムス腫瘍で今まで明らかにされていない新たな変異を発見した。また、臨床症状などの病態の共通性で規定されてきたFrasier症候群がWT1遺伝子のsplicing isoformの量的不均衡によって生じる疾患群であることを、世界に先駆けて明らかにした。同時に今まで明確でなかった、WT1遺伝子splicing isoformsの器官形成、腫瘍発生機序などの生物学的機能が明らかになった。WT1exon7-10の変異パターンで腎不全の予後、ウイルムス腫瘍発生の予測可能な遺伝子診断を確立できた。3、病理診断が困難なEwing/PNET腫瘍群において、本腫瘍に特異なキメラ遺伝子をRT-PCR法で検出することによって、確定診断を得る方法を確立した。本法は日常検査レベルに至っており、既に60余例の診断を確定した。小児固形腫瘍,中でも胎児性組織を発生母地とする胎児性腫瘍の分化能分子レベルで明らかにし,その理論を応用して病態の解明,診断・治療法の改善を図るための研究を行い,以下の結果を得た.1,ヒト胎児性癌細胞の初期分化過程で新たに単離されEATの構造と機能をin vitro,in vivo系で解析した結果,本遺伝子はPEST構造を有し,刺激によって誘導されるとともに,ターンオーバーが速やかであるという性格をもつことが明らかになった.また,in vitroおよびトランスジェニックマウスの系でシスプラチンが誘導するアポトーシスを抑制することが判明した.本分子はミトコンドリア外膜に局在することがら,同部位の破壊によって生じるアポトーシス系を抑制する機能が明確となった.2, Wilms腫瘍については腫瘍組織,患者の白血球のWT1遺伝子の全exonの塩基配列決定を行い,散発性Wilms腫瘍で今まで明らかにされていない新たな変異を発見した.また,臨床症状などの病態の共通性で規定されてきたFrasier症候群がWTl遺伝子のsplicing isoformの量的不均衡によって生じる疾患群であることを,世界に先駆けて明らかにした.同時に今まで明確でなかった,WTl遺伝子splicing isoformsの器官形成,腫瘍発生機序などの生物学的機能が明らかになった.WT1exon7-10の変異パターンで腎不全の予後,Wilms腫瘍発生の予測可能な遺伝子診断を確立できた.3,病理診断が困難なEwing/PNET腫瘍群において,本腫瘍に特異なキメラ遺伝子をRT-PCR法で検出することによって,確定診断を得る方法を確立した.本法は日常検査レベルに至っており,既に50余例の診断を確定した.小児固形腫瘍は分化・成熟過程の胎児性組織を発生母地とし、個体や器官形成を模倣する。このような腫瘍群の生物学的特性や発症機構を解析し、器官形成機序と腫瘍化との関連を以下のように明らかにした。1.ヒト

胎児性癌細胞の初期分化過程で新たに単離されたEATの個体での機能を知るため、トランスジェニックマウスの作出に成功した。遺伝子導入マウスを用いて種々解析した結果、EATがシスプラチン投与に起因するアポトーシスによる腎尿細管壊死を阻止した。また、マウスEATをクローニングし、マウス初期胚でのEATの消長を解析した結果、EATは受精直後の4-8細胞期で最も発現が亢進することが明らかになった。以上の結果より、EATは初期発生の維持に重要な分子であることが明確になった。2.胎児性癌特異抗体4C4の認識する抗原を明らかにした。3.10余例の散発性肝芽腫を用いて、その発癌機序を11p11.5に集積するインプリンティング遺伝子の異常という見地から解析した。その結果、インプリンティング遺伝子H19のLOHまたはloss of expressionによる不活化が肝芽腫発生に最も重要であることが明らかとなった。4.散発性および形成異常を伴ったウイルムス腫瘍のWT1遺伝子変異を解析した結果、DrashおよびFrasier症候群に特徴的な変異を同定した。1.ヒト胎児性癌細胞の初期分化過程で新たに単離されたEATの個体での機能を明らかにするため,EAT-トランスジェニック(Tg)マウスを作成し,その全身諸臓器を詳細に解析した.その結果,6週令以降Tgでは膵ラ氏島の過形成が認められた.また,糖負荷試験を施行したところ,インシュリン値が高値を示し,この過形成が機能的であることが証明された.これはEATのアポトーシス抑制機能によって,β細胞の過形成が生じたものと考えられる.さらに,初期胚および細胞の分化・成熟へのEATの機能を明らかにするため,Cre-loxPシステムによるES細胞を用いたコンディショナルノックアウトの予備実験が終了した.2,ウイルムス腫瘍とWT1遺伝子変異今年度,わが国では初例の家族性ウイルムス腫瘍症例におけるWT1変異を新たに同定した.この変異はのWT1の機能発現に重要な的に重要な部位である。このことは家族性ウイルムス腫瘍の発症に関してもWT1変異が関与していることを明らかにするものである.ウイルムス腫瘍の腫瘍組織およびgermlineに相当する白血球のDNAを抽出しRT-PC法によって,11P15.5に位置するインプリンティング遺伝子H19,IGF2の発現を解析した結果,Drash症候群を含む10例中5例はH19の発現が認められなかった.この結果はウイルムス腫瘍の発生にWT1とともにH19の発現低下が関与していることを示す所見である.75例の小児進行性腎障害症例におけるWT1変異を解析した結果,Drash症候群ではWT1遺伝子の機能に重要な部位のミスセンス変異が同定され、Frasier症候群においては、そのすべてでintron 9 splicing donor siteの点突然変異が認められた。また腎障害単独症例においても、Drash-Frasier両症候群と同様なWT1遺伝子の変異を同定した。これらWT1変異症例の臨床像は、その変異様式によって腎障害の経過、性分化異常の程度、Wilms腫瘍発生の点で異なっていた.
ヒトフローラマウスを用いた発癌における食餌成分の発癌抑制効果の研究

腸内フローラは発癌に重要な役割を持つと考えられているにもかかわらず、ヒトの腸内フローラがin vivoで変異原物質に対してどのような作用を持つのかについてはほとんど解っていない。本研究ではヒトフローラ定着(HFA)マウスという特殊な実験系を用い、平成12年度までに腸内菌叢には変異原物質の代謝活性があり、その活性はヒトとマウスの腸内菌叢では異なることを示した。このHFAマウスに代表的な食餌性変異原物質のヘテロサイクリックアミンであるIQ、A.Cおよび環境変異原物質である2-nitrofluoreneを経口投与し、各臓器におけるDNAアダクトの生成を解析したところ、IQおよび2-nitrofluoreneによるDNAアダクトは腸内フローラを持つマウスでは観察されたが、無菌マウスでは非常に低かった。一方、ACによるDNAアダクトは無菌マウスでも腸内フローラを持つマウスでも高レベルに観察され、臓器によっては無菌マウスの方が高い場合も観察された。また、多くの臓器においてHFAマウスとマウスの腸内フローラを持つマウスの間でDNAアダクト形成に差が見られた。さらに、高度のDNAアダクトの生成が見られたA.C経口投与HFAマウスを用い、ビフィズス菌培養濃縮物を混和した食餌を給与して経時的にDNAアダクトを解析した。その結果ビフィズス菌培養濃縮物の給与により、形成されたDNAアダクトがより速やかに除去される現象が観察された。これらの結果から、ヒトの腸内菌叢は変異原物質の代謝やin vivoにおけるDNAアダクトの生成に重要な役割を果たしており、ビフイズス菌培養濃縮物の給与がDNAアダクトの除去に効果があることが示された。そのメカニズムは未だ不明であるが、プロバイオティクスやプレバイオティクスによる発癌の抑制の可能性を示唆している。複数の健康成人から採取した糞便の懸濁液に変異原物質である2-amino-3-methyl-3H-imidazo[4,5-f]quinoline(IQ)または2-nitrofluorene(NF)を加え、嫌気的に37°C、18時間反応させた後、エームス試験によって各試料の変異原性の変化を測定した。IQは肝S9分画の活性化なしでは弱い変異原性しか示さないが、ほとんどの糞便懸濁液はその直接変異原性を増強した。逆にS9分画依存変異原性は糞便との反応により減弱した。一方NFはS9分画の有無に係わらず変異原性を有するが、ヒト糞便懸濁液はその直接変異原性をほとんど完全に失わせ、S9分画依存変異原性については増強から減弱まで様々であった。これらの変異原物質の代謝は同一個体における日間変動が大きかったものの、個体によってその能力が異なっていた。この結果をもとに、変異原物質代謝能が高い個体を選択し、その糞便を無菌マウスに経口投与してヒトフローラ保持(HFA)マウスを作製したところ、ヒト糞便の持つ変異原代謝能は概ねマウス腸内に移植することできた。このHFAマウスと無菌マウス、マウス腸内菌叢を持つマウスを比較したところ、変異原物質の代謝には腸内菌叢の存在が必須であり、ヒトとマウスの腸内菌叢ではその活性が異なることが示された。さらにこれらのマウスに変異原物質を経口投与し、各臓器におけるDNAアダクトの生成を解析したところ、腸内菌叢の存在はDNAアダクトの生成に重要な役割を果たしており、その影響は臓器や投与された物質によって異なることが明らかとなった。また、ヒトの腸内菌叢はDNAアダクト生成においても実験動物の腸内菌叢とは異なる効果を持つことも示された。本研究はヒト腸内菌叢の発癌のプロセスにおける重要性を示唆し、HFAマウスがその役割の研究に有用なモデル動物となりうることを明らかにした。
核酸の分極ポテンシャルの開発

大型分子用の分極一電子最適化法プログラムPOPFITの開発を行い、核酸の分極モデルポテンシャルパラメータの決定を行った。使用したモデル分子は、三つのセグメントを含むシトシンヌクレオチドとグアニンヌクレオチド(pCpCpCとpGpGpG)である。分極モデルポテンシャルは、静電、分極、レナード・ジョーンズの三項からなる。原子電荷は静電ポテンシャル最適化法で、多中心分極率は分極一電子最適化法で求めた。モデル分子とNa+間の相互作用エネルギーを算出したところ、量子化学計算(B3LYP/6-31+G)結果を良好に再現することができた。(1)分極一電子ポテンシャル最適化法プログラムの拡張を行い、核酸セグメントに関して多中心分極率の決定を行う。(2)核酸セグメントの分極ポテンシャルを構築する。ヌクレオチドと水分子等の相互作用エネルギーを量子化学的に算出し、ポテンシャルエネルギー面を再現するパラメータセットを決定する。(3)決定した分極ポテンシャルを用い、核酸の水和モデルの分子動力学シミュレーションを実施し、作成したポテンシャルの評価を行う。分子シミュレーションでは、一般的にペアポテンシャルが利用されてきたが、核酸のような不均質な生体システムでは不十分で、多体相互作用を扱うことができる分極ポテンシャルの開発が望まれている。本研究では、巨大分子である核酸を対象として、分極力場の開発を行った。アデニン、チミン、グアニン、シトシンの各ヌクレオチドモデルについて、分極一電子ポテンシャル最適化法を用いて、多中心分極率の決定を行った。参照とする分子軌道計算を高い精度で実行する必要があるので、高速かつメモリが大きいコンピュータを導入して、非経験的分子軌道法プログラムGaussian03を稼働させた。ヌクレオチドは、核酸塩基、糖、リン酸基部分から構成されている。おのおのの部分を、セグメントとして扱い、セグメント分子の多中心分極率の決定を行った。また、各セグメントモデルが、より大きなシステムの分極を再現するかを検証する目的で、AAA、TTT、CCC、GGGの計算を試みた。計算モデルは、TTTAAAまたはCCCGGGの中央コア構造を持つDNA二重螺旋のX線結晶構造解析の原子座標を用い構築した。水素原子の座標は最適化計算によって決定した。3つのヌクレオチドを含む分子は、サイズが大きいので、MP2ではなく比較的計算の容易なB3LYP/6-31G^*レベルの計算に切り替えて行っている。多中心分極率を求める計算では、分子表面にテスト電荷を置いて、その位置を変えながら分子表面の分極一電子ポテンシャルを計算していく。3つのヌクレオチドを含む分子では、計算量が膨大であり、目下、参照とするデータを蓄積中である。セグメント化により、どの程度の影響があるかは、まだ結論が得られていない。生体システムを扱う分子シミュレーションでは、多体相互作用を含む分極ポテンシャルの開発が望まれている。本研究では、核酸を対象として分極力場の開発を行っている。核酸のヌクレオチドモデルについて、分極一電子ポテンシャル最適化法を用いて、多中心分極率の決定を行った。モデルが、より大きなシステムの分極を再現するかを検証する目的で、三つのヌクレオチドを含むモデルの計算を試みた。計算モデルは、CCCGGGの中央コア構造を持つDNA二重螺旋のX線結晶構造解析の原子座標を用い構築した。3つのヌクレオチドを含む分子では、計算量が膨大であり、現在、CCCに関する計算が終了したのみである。開発しているプログラムは、もともと小型の分子を想定して、コーディングを行っていたので、かなり細かなサンプリングを行っている。原子93個を含むCCC分子に適用した場合、テスト電荷を置く場所は809点に上った。比較的計算が容易なB3LYP/6-31+G^*を用いた計算でも、1点の計算を行うには、約4時間がかかる。初年度に購入したコンピュータは4台あり、同時に本計算に利用できるCPUの合計は8である。単純に計算しても計算を終えるには17日程度かかる。実際には経過時間もあるので、すべてのデータを揃えるのに一か月以上を要した。現在、分極一電子ポテンシャル最適化のプログラムを、CCCのような大きな分子に適用できるよう次元を上げるなどの改良を行っており、まだ多中心分極率の結果は得られていない。テスト電荷のサンプリング数の妥当性の検討も今後の課題である。