hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
内集団ひいき行動の適応的基盤 －理論的研究と実証的研究を用いた検討－

本研究の目的は内集団ひいき行動の適応的基盤を探るである。内集団ひいき行動とは、自分とは異なる集団(外集団)の成員よりも、自分と同じ集団(内集団)の成員に対して、より利他的に振舞うことをさす。しかし、なぜ人々が内集団ひいき行動を行うのかという問いに対する解答はこれまで得られていない。本研究では、適応論的立場に立脚しこの問いの解明を試みる。本年度は、昨年度に引き続き、ランダムマッチング・ギビング・ゲームを用いた進化シミュレーションを実施した。このゲームは、ランダムに選ばれた資源提供者が同じようにランダムに選ばれた資源提供対象者に対し、資源提供するか否かを決定するゲームである。進化シミュレーションでは、複数の行為者から成る社会を想定し、各行為者がこのゲームを行う中で、資源の提供の仕方に応じてどれだけの利益を得るのかを明らかにすることが可能である。それにより、どのような行動パターンが適応的かを解明できる。昨年度の研究では、ランダムマッチング・ギビング・ゲームの行動ルールの組み合わせから想定できるすべての戦略を検討できていなかったため、本年度では、想定できるすべての戦略が適応的かどうかを検討した。その結果、昨年度の研究では想定されていなかった内集団ひいき戦略群が適応的となった。この内集団ひいき戦略群は、外集団成員よりも内集団成員に資源提供しやすいという意味で内集団成員をひいき的に扱う戦略群であるが、外集団成員にまったく資源提供しない戦略ではない。この戦略は、資源提供対象者が資源提供対象者自身と同じ集団成員に提供しているような「内集団ひいきをしている個人」であるならば、資源提供していた。ここから、ランダムマッチングのような状況で、内集団ひいき行動が適応的になるために必要なのは、外集団成員であっても「内集団ひいき」主義を持つ人ならばサポートすることである可能性が示唆されたといえる。本研究は内集団ひいき行動の適応的基盤を探ることを目的とする。内集団ひいき行動とは自分とは異なる集団(外集団)に属するメンバーよりも、自分と同じ集団(内集団)に属するメンバーに対してより利他的に振舞うことをさす。本研究では、なぜ人々が内集団ひいき行動を行うのかという問いに対する明確な解答を得ることを最終目的としている。報告者はこの問題に、なぜ内集団ひいき行動を行うことが高い利益をもたらすのかという適応論的視点からアプローチする。報告者と同様のアプローチを用いた先行研究(e.g., Bowles and Choi, 2004 ; Garcia and Bergh, 2010)では外集団との競争状況を想定しているが、本研究ではその想定をせずに内集団ひいき行動の適応的基盤を探ることを試みる。当該年度は、内集団ひいき行動に利益をもたらすメカニズムを理解するため、進化シミュレーションを行った。進化シミュレーションでは想定された状況下でどのような行動が高い利益を得ることができるのか、すなわち特定の行動が適応的となるのかを演繹的に導き出すことができる。ここでは、恣意的な集団ラベルを設けた状態において、各個人が他者の評判(過去の行動履歴)に基づいて利他行動を行う進化シミュレーションを行なった。その結果、内集団ひいき行動は適応的となったが、そのためには、内集団ひいき行動をとる者が"内集団ひいきを行っていない個人を排除すること"と"内集団ひいきをしていない者を許容する個人を排除すること"を行っていなければならないという厳しい条件が必要であることが示された。本研究の結果は、先の先行研究とは想定している状況が異なり、外集団との競争状況を想定せずとも、行動履歴による他者からの評判がつくことを想定すれば内集団ひいき行動が自発的に生起しうる可能性を示唆している。このような理論的インプリケーションを本研究はもっているといえる。当該年度では、分野に問わない国内・国際学会に参加することで、その想定状況の相違に対する意見や厳しい適応要件の解釈に対する意見を聞いた。本研究の目的は内集団ひいき行動の適応的基盤を探ることにある。本研究では、適応論的立場に立脚し、この問いの解明を試みる。本年度は、昨年度に引き続き、進化シミュレーションを実施した。昨年度は、選択的プレイ状況のギビング・ゲームを採用した進化シミュレーションを行っていた。これは、各個人が資源提供したい他者を選び出し、その個人に対して資源提供するゲームである。進化シミュレーションでは、複数の行為者から成る社会を想定し、各行為者がギビング・ゲームを行う中で、資源の提供の仕方に応じてどれだけの利益を得るのかを明らかにすることが可能である。それにより、どのような行動パターンが適応的か、またそのための条件は何かを解明できる。昨年度の研究では、内集団ひいき行動が適応的となり、その成立要件が示された。しかし、間接互恵性に関する先行研究(Nowak&Sigmund,1998)で想定されていた状況はそこで設定された状況とは大きく異なっており、ランダムマッチング状況(各個人がランダムに選ばれた個人に対して資源提供するか否かを決定する状況)が採用されていた。本年度は、そのような先行研究との比較を可能とするため、ランダムマッチング状況のシミュレーションを構築した。

その結果、内集団ひいき行動は適応的にはならなかった。この結果を昨年度の結果と比較すると、内集団ひいき行動が適応的となるためには選択的プレイという状況が重要である可能性が新たに示唆される。この発見は報告者の研究にとってはもちろん、内集団ひいき行動に関する研究にとって重要な発見の1つとなりうるだろう。本研究の目的は内集団ひいき行動の適応的基盤を探るである。内集団ひいき行動とは、自分とは異なる集団(外集団)の成員よりも、自分と同じ集団(内集団)の成員に対して、より利他的に振舞うことをさす。しかし、なぜ人々が内集団ひいき行動を行うのかという問いに対する解答はこれまで得られていない。本研究では、適応論的立場に立脚しこの問いの解明を試みる。本年度は、昨年度に引き続き、ランダムマッチング・ギビング・ゲームを用いた進化シミュレーションを実施した。このゲームは、ランダムに選ばれた資源提供者が同じようにランダムに選ばれた資源提供対象者に対し、資源提供するか否かを決定するゲームである。進化シミュレーションでは、複数の行為者から成る社会を想定し、各行為者がこのゲームを行う中で、資源の提供の仕方に応じてどれだけの利益を得るのかを明らかにすることが可能である。それにより、どのような行動パターンが適応的かを解明できる。昨年度の研究では、ランダムマッチング・ギビング・ゲームの行動ルールの組み合わせから想定できるすべての戦略を検討できていなかったため、本年度では、想定できるすべての戦略が適応的かどうかを検討した。その結果、昨年度の研究では想定されていなかった内集団ひいき戦略群が適応的となった。この内集団ひいき戦略群は、外集団成員よりも内集団成員に資源提供しやすいという意味で内集団成員をひいき的に扱う戦略群であるが、外集団成員にまったく資源提供しない戦略ではない。この戦略は、資源提供対象者が資源提供対象者自身と同じ集団成員に提供しているような「内集団ひいきをしている個人」であるならば、資源提供していた。ここから、ランダムマッチングのような状況で、内集団ひいき行動が適応的になるために必要なのは、外集団成員であっても「内集団ひいき」主義を持つ人ならばサポートすることである可能性が示唆されたといえる。交付申請書には、3年次には進化シミュレーション等で構築した内集団ひいき行動の適応的基盤に関するモデルと現実の人々の振る舞いとの乖離を検討する計画であり、実証研究すなわち実験研究を行うと記載した。本年度は、進化シミュレーションの精緻化を行い、内集団ひいき行動の適応的基盤に対する新たな発見に至ったといえる。これにより、検討すべき要件がより明確化され、実証研究のスムーズな推進に対して、その基盤を構築できたといえる。故に、おおむね順調に計画は進んでいるといえる。交付申請書に記載した、3年次に実証研究を行うという研究計画に変更はない。今後は、これまでに構築した内集団ひいき行動の適応的基盤に関するモデルと実際の人々の振る舞いとの乖離を実証研究によって検討する計画である。具体的には大人数から成る社会が2つの集団に分けられた状況を想定した心理学実験を行う。その状況において、人々が内集団ひいき行動をとるのか、さらには、どのような評判を持った個人に利他行動をとるのかを検討する。
超音波による難治性潰瘍の非侵襲的モニタリングシステムの研究開発

超音波による皮膚組織の組織構造評価に向けて,外科手術において摘出された正常ヒト皮膚および多種の病変組織(潰瘍,瘢痕,リンパ浮腫など)からの高周波超音波のエコー振幅包絡像の特徴を前年度まで新たに整理してきた.さらに,組織性状(炎症,線維化など)の差を指標化するために,後方散乱係数の解析法および統計分布を用いた振幅包絡の統計解析法を適用してきた.今年度においては,上記解析法により指標化した信号解析パラメータが生体組織の何に起因しているのかを考察するために,組織構造および音響特性との関連性を確認した.標本収集数の関係上,リンパ浮腫陽性および陰性組織を主に解析対象とした.具体的には,高周波エコー(15 MHz)において解析した散乱体の大きさ・密度・散乱体分布の均一性,超高周波エコー(80 MHz)において解析した音響インピーダンス,病理像から解析した膠原線維・弾性線維の数密度や数密度比との関連性である.結果,後方散乱波のパワー・音響濃度・散乱体分布の均一性に着目することで,リンパ浮腫陽性および陰性組織を弁別可能であり,これらの信号解析パラメータは音響インピーダンスの局所平均やばらつきと強い相関を示した.一方,信号解析パラメータや音響インピーダンスと病理像から解析した膠原線維・弾性線維の数密度および数密度比との相関は弱かった.以上から,皮膚組織(リンパ浮腫)において,特に音響インピーダンスの差がエコー信号解析結果に強く関連していると考えられ,上記の信号解析パラメータにより,病変組織の性状を評価可能であることが示唆できた.次年度以降,in-vivo撮像した臨床データへの応用を図る.次年度から,千葉大学付属病院において臨床試験を予定しており,in-vivo撮像した臨床データへの応用を図る.また,周辺組織における信号解析パラメータの短時間変動を詳細に解析すること,in-vivoでのモーションアーチファクトの影響を低減するための信号処理条件の最適化を目指すために,国内大学の研究室とも連携研究を始めており,システム改良を目指した基礎データ収集を並行して検討していく.超音波による皮膚組織のミクロな組織構造評価に向けて,外科手術にて摘出された正常ヒト皮膚および多種の病変組織(潰瘍,瘢痕,リンパ浮腫など)からの高周波超音波のエコー振幅包絡像の特徴を新たに整理した.組織性状の差を指標化するために,散乱特性を指標とした後方散乱係数の解析法および統計分布を用いた振幅包絡の統計解析法を適用した.高周波超音波(10-50 MHz)において,正常皮膚組織の真皮における数mm径の分泌腺や結合織などのテクスチャを観察することができた.潰瘍組織では,不良組織における炎症細胞浸潤に起因すると考えられるエコー像の不均一性などを観察できた.これまでに構築してきた自作の超音波スキャンシステムや臨床用の超音波診断装置での観察において,問題点の洗い出しを行った.そのために,皮膚潰瘍を有したラットモデルを用いた実験を実施した.臨床現場では,現実的には隔週での診察や損傷部位が様々であるなど,システムの最適化に制約を伴うためである.臨床用の超音波診断装置を用いたin-vivoでの観察では,信号解析法を適用するためのRFエコー信号を計測し,潰瘍部の血流の有無を可視化することができたが,解析手法を高精度に適用するためには,自作システムの構築が望ましいと考えられる.自作の超音波スキャンシステムによるex-vivo組織の評価では,複数の高周波超音波(10-50 MHz)による潰瘍の3次元的特徴を観察することができた.超音波エコー信号の特徴に大きく関わる音響インピーダンスなどの音響物性の解析についても,生試料を対象とした80, 250 MHzの超音波顕微観察により可能であった.散乱特性を指標とした信号解析法を適用することで,画像情報のみならず,真皮における炎症程度や真皮および真皮-皮下組織境界付近における線維化程度などを指標化できる可能性を得た.これにより,皮膚潰瘍組織のみならず,皮膚組織における他疾患への組織性状解析への応用も見込むことができた.動物モデルやヒト検体組織に対して,超音波エコー信号を中心とした総合的な実験を行うことができたため,散乱特性解析結果と組織性状および音響特性の関係性について相互理解可能な実験データを得られた.上述の実験から得られた知見を総合し,生体組織の形態・音響特性を反映した計算機モデルを構築できる.計算機モデルに対して,エコーシミュレーション法を検討することで,組織性状の指標化結果の妥当性を検証することができる.超音波による皮膚組織の組織構造評価に向けて,外科手術において摘出された正常ヒト皮膚および多種の病変組織(潰瘍,瘢痕,リンパ浮腫など)からの高周波超音波のエコー振幅包絡像の特徴を前年度まで新たに整理してきた.さらに,組織性状(炎症,線維化など)の差を指標化するために,後方散乱係数の解析法および統計分布を用いた振幅包絡の統計解析法を適用してきた.今年度においては,上記解析法により指標化した信号解析パラメータが生体組織の何に起因しているのかを考察するために,組織構造および音響特性との関連性を確認した.標本収集数の関係上,リンパ浮腫陽性および陰性組織を主に解析対象とした.具体的には,高周波エコー(15 MHz)において解析した散乱体の大きさ・密度・散乱体分布の均一性,超高周波エコー(80 MHz)において解析した音響インピーダンス,病理像から解析した膠原線維・弾性線維の数密度や数密度比との関連性である.

結果,後方散乱波のパワー・音響濃度・散乱体分布の均一性に着目することで,リンパ浮腫陽性および陰性組織を弁別可能であり,これらの信号解析パラメータは音響インピーダンスの局所平均やばらつきと強い相関を示した.一方,信号解析パラメータや音響インピーダンスと病理像から解析した膠原線維・弾性線維の数密度および数密度比との相関は弱かった.以上から,皮膚組織(リンパ浮腫)において,特に音響インピーダンスの差がエコー信号解析結果に強く関連していると考えられ,上記の信号解析パラメータにより,病変組織の性状を評価可能であることが示唆できた.次年度以降,in-vivo撮像した臨床データへの応用を図る.超音波エコー信号の特徴が生体組織の何を反映しているのかを理解するために,実信号計測のみならず,計算機ベースでのエコー信号シミュレーション法を検討している.今後,シミュレーションに用いる媒質モデルの三次元化を検討し,多種の組成および音響物性が異なる媒質(炎症や新生血管など)が混在した際のエコー信号の特徴を理解することを目指す.実信号計測・解析について,複数周波数により取得した超音波エコー信号の特徴を詳細に解析し,皮膚組織および病変組織の観察および組織性状の指標化に適したシステム系の送受信条件の最適化を目指す.組織学的特徴および信号解析法を適用した組織性状の指標化結果を比較検討し,in-vivoでの皮膚潰瘍の治癒経過の経時観察を目指す必要がある.そのため,引き続き動物モデルおよび臨床データの収集を行う.また,実信号計測用システムの改良なども計画している.次年度から,千葉大学付属病院において臨床試験を予定しており,in-vivo撮像した臨床データへの応用を図る.また,周辺組織における信号解析パラメータの短時間変動を詳細に解析すること,in-vivoでのモーションアーチファクトの影響を低減するための信号処理条件の最適化を目指すために,国内大学の研究室とも連携研究を始めており,システム改良を目指した基礎データ収集を並行して検討していく.
ラットを用いた膀胱発がん抵抗性遺伝子および抑制因子の検索

1)N-ブチル-N-(4-ヒドロキシブチル)ニトロサミン(BBN)の代謝活性物質であるN-ブチル-N-(3-カルボキシプロピル)ニトロサミン(BCPN)の尿中排泄量はBBN膀胱発がん低感受性のLECラットの方が膀胱発がん高感受性のF344ラットより多かった。両系統ラットで尿のpHには差がなかった。LECラットの尿中銅濃度は28週齢以降高値であったが,両系統ラットの鉄および亜鉛濃度には差がなかった。膀胱組織のウエスタン法によるメタロチオネイン発現はLECラットの方が低かった。従って,LECラットの膀胱発がん低感受性の原因として尿中銅の抑制作用が考えられた。2)そこで,D-ペニシラミンでLECラットの尿中銅を下げたところ,膀胱発がん促進効果がみられた。F344ラットに銅ニトリロ三酢酸を投与して尿中銅を上げたところ,膀胱発がん抑制効果がみられた。これらの結果は,尿中銅の膀胱発がん抑制作用を支持する。3)(F344xLEC)F2ラット肝からDNAを抽出し,多数のマイクロサレライトマーカーを調べた結果,F344とLECラットで多型を示すマーカー333個を見出した。4)0.1%BBNを5週間投与した183匹の雄(F344xLEC)F2ラット尾からDNAを抽出し,132個のマイクロサレライトマーカーを用いて解析を行っている。今までのところ,LECラットの膀胱発がん抵抗性がAtp7b遺伝子と直接的に関連しているとは言えない。5)今後,研究を継続し,膀胱発がん感受性(抵抗性)遺伝子座に関する原著論文の発表を行う。最近,LECラットの腎発がん感受性遺伝子座が5番染色体上にあることを見出した。大腸発がん感受性遺伝子座についても検索する。1)ラットの各染色体上のマイクロサテライトマーカーのうち,LECラットとF344ラット間で多型性を示すマーカーがわかったので(Mamm.Genome,1998に報告),凍結保存してある(F34xLEC)F2ラット,(LECxF344)F2ラット肝からDNAを抽出し,連鎖解析を行っている。膀胱腫瘍を含む膀胱重量を各個体の膀胱発がん感受性の指標としている。さらにラット数を増やして同様の連鎖解析を行う予定であり,現在(LECxF344)F2ラットの作成を行っている。2)6週齢,15週齢,24週齢のLECラットとF344ラットの膀胱をホモジネートし,メタロチオネイン発現量をWestern blot法で検索した結果,F344ラットの方がむしろメタロチオネインの発現量が多い結果になった。したがってLECラットの膀胱発がん低感受性はメタロチオネイン発現では説明できないことがわかった(論文作成中)。3)尿中銅濃度が高いLECラットの膀胱発がん低感受性の機構を解明するために,F344ラットに膀胱発がん物質N-ブチル-N-(4-ヒドロキシブチル)ニトロサミンを計4週間経口投与し,その後銅-ニトリロ三酢酸を長期間腹腔内注射し,銅がF344ラットの膀胱発がんに対して抑制作用を有するかどうかを検索している。血尿,体重減少を指標にし,動物を屠殺する予定である。4)LECラットに関しては,自然発生腎癌と腎組織中の銅,鉄の関係について報告した(印刷中)。LECラットはN-ブチル-N-(4-ヒドロキシブチル)ニトロサミン(BBN)誘発膀胱発がん低感受性である。

BBNの代謝活性物質であるN-ブチル-N-(3-カルボキシプロピル)ニトロサミン(BCPN)の尿中排泄量はBBN膀胱発がん低感受性のLECラットの方が膀胱発がん高感受性のF344ラットの1.7倍であった。両系統ラットで尿のpHには差がなかった。LECラットの尿中銅濃度は28週齢以降高値であった。メタロチオネインは膀胱発がん抑制作用があると報告されているが,膀胱組織のウエスタン法によるメタロチオネイン発現はLECラットの方が低かった。D-ペニシラミン長期投与によりLECラットの尿中銅を下げたところ,弱い膀胱発がん促進効果がみられた。逆に,F344ラットに銅ニトリロ三酢酸を長期投与して尿中銅を上げたところ,弱い膀胱発がん抑制効果がみられた。これらの結果は,尿中銅の弱い膀胱発がん抑制作用を支持するが,尿中銅だけではLECラットの膀胱発がん低感受性を説明できないと考えられた。(F344xLEC)F2ラット肝からDNAを抽出し,多数のマイクロサレライトマーカーを調べた結果,F344ラットとLECラットで多型を示すマーカー333個を見出した。0.1%BBNを5週間投与した183匹の雄(F344xLEC)F2ラット尾からDNAを抽出し,132個のマイクロサレライトマーカーを用いて膀胱腫瘍数と連鎖する遺伝子座の解析を行っている。今までのところ,LECラットの膀胱発がん抵抗性がこのラットで欠失しているAtp7b遺伝子と直接的に関連しているとは言えない。
溶融塩を媒体とした電析法による耐高温環境性表面の創製

本研究の目的は、溶融塩電解による希土類元素の電析と、同時に進行する基板金属との相互拡散を利用して、耐熱ステンレス鋼表面に希土類元素を添加し、耐高温環境性表面を創製することである。始めに、希土類元素の一つであるLaイオンについて、カソード還元挙動を調べた。これに基づき、LaをFe-Cr二元およびFe-Cr-Al三元合金基板上に電析し、合金表面層へLaの添加を試みた。その後、この処理を行なった合金の高温サイクル酸化挙動を調べた。得られた結果は次のようにまとめられる。1.Laイオンのカソード還元挙動1023Kの等モルNaCl-KCl溶融塩に4mol%La_2O_3と1224molNH_4Clを複合添加し、Ni板を試料電極としてカソード分極曲線の測定を行なった。この場合の溶融塩中へのLaイオンの添加は、添加塩のLa_2O_3とNH_4Clの化学反応によるLaCl_3の生成により行なった。-1.6V以下の電位域ではLa^<3+>イオンの還元反応が起こることがわかった。1023Kの等モルNaCl-KClに4mol%La_2O_3と24mol%NH_4Clを添加した溶融塩中、Fe-17mass%Cr,Fe-23mass%CrおよびFe-10mass%Cr-2mass%Al合金を基板試料として、-1.6および-2.0Vの電位に0.06および0.18ks間定電位分極を行い、Laの電析を行なった。その結果、各合金とも、1mass%前後のLaが50nm以内の表面層中に含まれることがわかった。3.Laを電析したFe-CrおよびFe-Cr-Al合金の高温サイクル酸化挙動Fe-17および23mass%Cr合金については1273Kで、またFe-10mass%Cr-2mass%Cr合金については1373Kで36ks,10サイクルのサイクル酸化試験を行なった。この結果、Fe-17mass%Cr合金においてはLa電析の有無により酸化増量に差は認められなかったが、Fe-23mass%Cr合金においてはLa電析により酸化増量が大きく低下した。これより、高Cr合金のCr_2O_3皮膜形成合金では表面層へのLa添加が有効であることがわかった。一方、Fe-10mass%Cr-2mass%Cr合金ではむしろ電析処理により酸化増量が増大した。これは、電析処理過程で合金中のAl濃度が低下し、Al_2O_3皮膜の形成が妨げられたことに起因した。以上のように、溶融塩を媒体とした電析法によりFe-Cr系合金に1mass%前後のLaの添加に成功し、これにより、Cr_2O_3皮膜形成合金においては著しく耐サイクル酸化性が向上することがわかった。

以上のように、溶融塩を媒体とした電析法によりFe-Cr系合金に1mass%前後のLaの添加に成功し、これにより、Cr_2O_3皮膜形成合金においては著しく耐サイクル酸化性が向上することがわかった。本研究では、溶融塩電解による希土類元素の電析と、同時に進行する電析金属と基板金属との相互拡散を利用して、耐熱ステンレス鋼表面に希土類元素を添加し、耐高温環境性表面の創製を試みるものである。平成10年度においては「1,希土類元素イオンのカソード還元挙動の調査」および「2,定電位分極法による希土類元素の基板表面への電析添加」の2項目について研究を行なった。得られた結果は次のとおりである。1,希土類元素イオンのカソード還元挙動の調査(1) Y^<3+>イオンのカソード還元挙動1073Kの等モルNaCl-KCl溶融塩に14mol%のYCl_3を添加し、Ni板を試料電極としてカソード分極曲線の測定を行なった。その結果、-1.8V(vs.Ag/AgCl(0.1))以下の電位域でY^<3+>イオンの還元反応が起こることが明らかになった。(2) La^<3+>イオンのカソード還元挙動1023Kの等モルNaCl-KCl溶融塩に4mol%La_2O_3と1224mol%NH_4Clを複合添加し、Ni板を試料電極としてカソード分極曲線の測定を行なった。この場合の溶融塩中ヘのLa^<3+>イオンの添加は、添加塩のLa_2O_3とNH_4Clの化学反応によるLaCl_3の生成により行なった。-1.6V以下の電位域ではLa^<3+>イオンの還元反応が起こることがわかった。2,定電位分極法による希土類元素の基板表面への電析添加(1) YのNi基板表面への添加1023KのNaCl-KCl-2mol%YCl溶融塩中、Ni板を試料電極として-1.8、-2.0および-2.2Vの各電位に1.8ks定電位カソード分極を行なった。試料断面を観察した結果、-2.0および-2.2Vの定電位分極においてNi試料表面にY添加層の生成が認められた。以上のように、基礎実験として、Niを基板試料とし、希土類元素であるYおよびLaイオンのNaCl-KCl溶融塩中でのカソード還元挙動さらには定電位分極による電析挙動を調べ、YおよびLaについては基板金属に電析し、基板金属と合金化することがわかった。平成11年度は、基板試料を耐熱ステンレス鋼に変え、同様の溶融塩と電析条件により鋼表面中へのYおよびLaの電析添加を行い、耐高温環境性表面の創製を試みる。本研究の目的は、溶融塩電解による希土類元素の電析と、同時に進行する基板金属との相互拡散を利用して耐熱ステンレス鋼表面に希土類元素を添加し、耐高温環境性表面を創製することである。平成11年度においては、前年度の「希土類元素イオンのカソード還元挙動」の結果に基づき、希土類元素の一つであるLaをFe-Cr二元およびFe-Cr-Al三元合金基板上に電析し、合金表面層へのLa添加を試みた。その後、この処理を行った合金の高温サイクル酸化挙動を調査した。1073Kの等モルNaCl-KClに4mol%La_2O_3と24mol%NH_4Clを添加した溶融塩中、Fe-17mass%、Fe-23mass%Cr合金およびFe-10mass%Cr-2mass%Al合金を基板試料として、-1.6Vおよび-2.0V(vs.Ag/Ag^+(0.1))の電位に0.06および0.18ks間定電位分極を行い、Laの電析を行なった。
グリオブラストーマ根治を目指すグリオーマ幹細胞研究総合戦略

本研究ではグリオブラストーマ幹細胞を非幹細胞に分化誘導できる薬剤の探索を行った。その結果、糖尿病治療薬であるメトホルミンがFoxO3a活性化によりグリオブラストーマ幹細胞を非幹細胞化することを見出した。また、グリオブラストーマ幹細胞維持にシグナルキナーゼJNKが必須の役割を果たしていることを見出し、JNK阻害薬がグリオブラストーマ幹細胞を非幹細胞化する作用を有することを明らかにした。これまでに我々は核内転写因子FOXO3が活性化するとグリオーマ幹細胞に対して分化を誘導するとともにその腫瘍形成能を抑制することを明らかにしてきた。そこでFOXO3活性化薬を探索したところ、我々は糖尿病治療薬であるメトホルミンがグリオーマ幹細胞のFOXO3を活性化する作用があることを見出した。まずin vitroにおいてグリオーマ幹細胞をメトホルミンで処理し、細胞内のFOXO3の局在を調べたところ、メトホルミンがFOXO3の核内移行を誘導すること、またFOXO3標的遺伝子の活性化を引き起こすことが確認できた。そこで次にメトホルミンがグリオーマ幹細胞の分化を誘導できるかについて調べたところ、メトホルミンがFOXO3依存的にグリオーマ幹細胞の分化を誘導することが明らかとなった。さらにメトホルミンがどのような分子機序でFOXO3を活性化するかについても検討を行ったところ、メトホルミンはAMPKの活性化を介してFOXO3活性化、分化誘導を引き起こしていることがわかった。また、in vitroでメトホルミン処理を行ったグリオーマ幹細胞が腫瘍形成能を失うことも確認した。そこで次にメトホルミンがin vivoにおいてグリオーマ幹細胞の腫瘍形成能を抑制できるかについて検討を行った。予めグリオーマ幹細胞の皮下移植により腫瘍を形成させたヌードマウスにメトホルミンを全身投与したところ、腫瘍中のグリオーマ幹細胞が顕著に現象することが明らかとなった。また、脳内に移植されたグリオーマ幹細胞による脳腫瘍形成もメトホルミン全身投与で効率よく抑制された。以上の結果はメトホルミンがグリオーマ幹細胞治療薬として有望であることを示唆している。さらにメトホルミンによるFOXO3活性化の機序についても検討を行ったところ、メトホルミンはAMPKの活性化を介してFOXO3活性化、分化誘導を引き起こしていることがわかった。予めグリオーマ幹細胞の皮下移植により腫瘍を形成させたヌードマウスにメトホルミンを全身投与したところ、腫瘍中のグリオーマ幹細胞が顕著に減少することがわかった。そこでさらに実際の臨床応用を想定して、メトホルミンとテモゾロミドの併用効果を脳腫瘍治療モデルを用いて検討した。その結果、それぞれの単独投与よりも併用で生存期間がさらに延長することが明らかになった。そこでFOXO3活性化薬を探索した結果、我々は糖尿病治療薬であるメトホルミンがグリオーマ幹細胞のFOXO3を活性化する作用があることを見出した。さらにメトホルミンを用いた一連の検討の結果からはメトホルミンがグリオーマ幹細胞治療薬として有望であることが示唆された。そこで実際の臨床応用を想定してメトホルミンとテモゾロミドの併用効果を脳腫瘍治療モデルを用いて検討したところ、それぞれの単独投与よりも併用投与で生存期間がさらに延長することが明らかになった。一方、これまでメトホルミン以外でFOXO3活性化を介してがん幹細胞治療効果を発揮しうる薬剤の探索も並行して行っていたが、我々は今回新たにFOXO3活性化効果をもち、臨床的安全性も確認されているある種の薬剤がグリオーマ幹細胞のstemnessを抑制しうる可能性を見出した。また、メトホルミンと並ぶもう一つのグリオーマ幹細胞治療薬候補であるJNK阻害薬については、現在、これまで用いて来た臨床的安全性が不明なJNK阻害薬SP600125に代わり既に臨床的安全性が確認されているJNK阻害薬がSP600125と同様にがん幹細胞治療効果を有することを示唆する知見を得つつある。そこでこの新たなJNK阻害薬に関する基本的検討が終了次第、テモゾロミドとの相互作用についても検討を行うことを考慮している。

これまでに我々は核内転写因子FOXO3が活性化するとグリオーマ幹細胞に対して分化を誘導するとともにその腫瘍形成能を抑制することを明らかにしてきた。そこでFOXO3活性化薬を探索した結果、我々は糖尿病治療薬であるメトホルミンがグリオーマ幹細胞のFOXO3を活性化する作用があることを見出した。さらにメトホルミンを用いた一連の検討の結果からはメトホルミンがグリオーマ幹細胞治療薬として有望であることが示唆された。そこで実際の臨床応用を想定してメトホルミンとテモゾロミドの併用効果を脳腫瘍治療モデルを用いて検討したところ、それぞれの単独投与よりも併用投与で生存期間がさらに延長することが明らかになった。こういった前臨床試験結果に基づいてメトホルミンについては国立がん研究センター脳脊髄腫瘍科とともにグリオブラストーマを対象とした臨床試験の準備を進めており、臨床試験プロトコールがほぼ承認される段階に至っている。一方、これまでメトホルミン以外でFOXO3活性化を介してがん幹細胞治療効果を発揮しうる薬剤の探索も並行して行っていたが、我々は今回新たにFOXO3活性化効果をもち、臨床的安全性も確認されているある種の薬剤がグリオーマ幹細胞のstemnessを抑制しうる可能性を見出した。また、メトホルミンと並ぶもう一つのグリオーマ幹細胞治療薬候補であるJNK阻害薬については、これまで用いて来た臨床的安全性が不明なJNK阻害薬SP600125に代わるものとして既に臨床的安全性が確認されているJNK阻害薬を探索してきた。その結果SP600125と同様にがん幹細胞治療効果を有する新たなJNK阻害薬を見出すことに成功した。本研究ではグリオブラストーマ幹細胞を非幹細胞に分化誘導できる薬剤の探索を行った。その結果、糖尿病治療薬であるメトホルミンがFoxO3a活性化によりグリオブラストーマ幹細胞を非幹細胞化することを見出した。また、グリオブラストーマ幹細胞維持にシグナルキナーゼJNKが必須の役割を果たしていることを見出し、JNK阻害薬がグリオブラストーマ幹細胞を非幹細胞化する作用を有することを明らかにした。本研究課題が目的とする臨床的妥当性のあるグリオーマ根治モデルの作成には臨床的安全性の高いGliostatsの開発が不可欠である。これまでに我々はGliostatsとしてFOXO3活性化薬としてメトホルミン、あるいはJNK阻害薬としてSP600125を見出してきたが、これらに加えて、すでに臨床で安全に使用されている薬物の中からFOXO3活性化薬、JNK阻害薬の候補を本研究課題において新たに見出すことができたため。27年度が最終年度であるため、記入しない。脳神経外科学、脳腫瘍学新たに見出されたGliostat候補薬のグリオーマ幹細胞標的治療薬としての有用性をin vitro, in vivoの各実験系においてさらに検証するとともに、これらの薬剤を用いてグリオーマ根治療法モデルの作成を目指す。一連の研究の基盤となるGliostatの同定、報告ができた。予定通り他の抗腫瘍薬剤との組み合わせ治療は現在検討中である。
標高に着目したダケカンバの集団動態の歴史推定および温暖化への適応予測

カバノキ属樹種は冷温帯亜寒帯を代表する先駆樹種である故に、今後の気候変動に鋭敏に反応し、分布をシフトすると考えられる。そのため、カバノキ属樹種は今後危惧される温暖化などの気候変動の影響評価に適した樹種であると考えられる(津田2018)。そこで本研究では国内では中部山岳等の高標高域から北海道の海岸低地にまで標高差約3000mに適応して分布するカバノキ科カバノキ属ダケカンバ(Betula ermanii)に着目している。具体的には本研究では本種を対象に最新の集団遺伝学的手法を用いて、ダケカンバの遺伝構造および集団動態の歴史を推定する。そして、これら情報からダケカンバの分布シフトおよび非適応リスクを評価し、環境変動が冷温帯林高山帯の生態系に与える影響に関するケーススタディとすることを目的としている。平成30年度には実験試料である日本国内のダケカンバの分布域を網羅するように採取を行い、全国44集団489個体について母性遺伝する葉緑体DNAのsimple sequence repeatマーカーを用いて、集団遺伝学的解析を行った。その結果、大きくは関東地方北部周辺を堺にその南北で南方系統、北方系統の2つの遺伝的グループがあることがわかった。但し、これらハプロタイプの分布は完全には南北で分化しておらず、集団分化程度は近縁種のウダイカンバ(Tsuda and Ide 2010)などはよりは低い値であった。これについてはダケカンバはその強い耐寒性のために最終氷期最盛期などの氷期の間も他樹種ほどは分布縮小せず、より連続的に分布できたためと考えられる。さらに独立峰である鳥海山や、栗駒山、四国などの隔離集団からは固有なハプロタイプが検出され、過去の局所的な逃避地の存在が示唆された。また同じ山での標高間の遺伝的分化はある山とそうでない山があることもわかり、これについては2019年度に詳細に評価する。これから結果は第130回日本森林大会において口頭発表した(加藤ら2019)。大学業務との兼ね合いで落葉時期前に調査予定だった地域への採取調査に行く時間が確保できず、また核DNAの解析を行う時間を確保できなかったため。2019年度は日本国内のダケカンバ分布域でこれまで採取できなった地域(紀伊半島、日光周辺、東北地方日本海側など)で追加採取を行う。これらサンプルを対象に遺伝的多様性の違いや最近の集団動態の歴史を葉緑体DNAだけでなく、両性遺伝する核DNAマイクロサテライト遺伝子座を用いて、遺伝構造を評価する。またこれらデータに申請者の先行研究データ(Tsuda et al. 2017)を追加し解析することで、ユーラシア大陸スケールでみた日本のダケカンバの遺伝的特徴も明らかとする。カバノキ属のゲノムデータ(Salojarvi et al. 2017)が公表されたことから、2019年度はリーシクエンス法あるいはRAD-seq法を用いて大量の一塩基多型(SNP, single nucleotide polymorphism)を取得し、集団ゲノミクス的な解析を行うことで、より長い時間スケールでのダケカンバの標高に着目した適応およびそれに関連した集団動態の歴史の推定を行う。ここで突然変異率が高いマイクロサテライトと突然変異率が低いSNPの両方を用いることで、過去から現在までの時空間スケールにおけるダケカンバが辿ってきた歴史および過去の気候変動との関係を詳細に評価できると期待できる。将来の気候変動の影響評価法の確立にも着手する。種の分布を推定するモデルにはこれまで実際の対象種の移住率などは考慮されていなかったが、最近ではこのような移住率も考慮し、よりフレキシブルに種の分布可能域について評価可能となってきた(Nobis and Normand 2014)。このようなアプローチに実際の遺伝データから推定した集団の移住率、生長率なども考慮できるように改変する予定である。これらデータを最終的に統合し、ダケカンバがこれまで辿ってきた歴史を推定するとともに、将来の気候変動下における挙動予測などを行う。具体的には本研究では本種を対象に最新の集団遺伝学的手法を用いて、ダケカンバの遺伝構造および集団動態の歴史を推定し、さらに環境適応した遺伝的変異の検出を行っている。平成29年度には実験試料であるダケカンバの採取を行った。日本国内のダケカンバの集団動態の歴史については申請者の先行研究(Tsuda et al. 2017)で公表された遺伝データ、最新の解析法(Navascues et al. 2017)を用いて再解析することにより、最近の集団拡大などの変動について詳細に評価できた。さらにヨーロッパシラカンバのゲノム情報に関する論文が発表されたため(Salojarvi et al. 2017)、これら情報の本研究の応用し、より大規模な遺伝データを用いる解析法について検討した。

また本申請の取り組み含めて、ユーラシア大陸日本におけるカバノキ属樹種の遺伝構造および集団動態の歴史推定に関する申請者のこれまでの研究の取り組みを日本森林学会の一般向け雑誌“森林科学"で紹介した(津田2018)。平成29年度に4か月の育児休業を取得したため。カバノキ属樹種は冷温帯亜寒帯を代表する先駆樹種である故に、今後の気候変動に鋭敏に反応し、分布をシフトすると考えられる。そのため、カバノキ属樹種は今後危惧される温暖化などの気候変動の影響評価に適した樹種であると考えられる(津田2018)。そこで本研究では国内では中部山岳等の高標高域から北海道の海岸低地にまで標高差約3000mに適応して分布するカバノキ科カバノキ属ダケカンバ(Betula ermanii)に着目している。具体的には本研究では本種を対象に最新の集団遺伝学的手法を用いて、ダケカンバの遺伝構造および集団動態の歴史を推定する。そして、これら情報からダケカンバの分布シフトおよび非適応リスクを評価し、環境変動が冷温帯林高山帯の生態系に与える影響に関するケーススタディとすることを目的としている。平成30年度には実験試料である日本国内のダケカンバの分布域を網羅するように採取を行い、全国44集団489個体について母性遺伝する葉緑体DNAのsimple sequence repeatマーカーを用いて、集団遺伝学的解析を行った。その結果、大きくは関東地方北部周辺を堺にその南北で南方系統、北方系統の2つの遺伝的グループがあることがわかった。但し、これらハプロタイプの分布は完全には南北で分化しておらず、集団分化程度は近縁種のウダイカンバ(Tsuda and Ide 2010)などはよりは低い値であった。これについてはダケカンバはその強い耐寒性のために最終氷期最盛期などの氷期の間も他樹種ほどは分布縮小せず、より連続的に分布できたためと考えられる。さらに独立峰である鳥海山や、栗駒山、四国などの隔離集団からは固有なハプロタイプが検出され、過去の局所的な逃避地の存在が示唆された。また同じ山での標高間の遺伝的分化はある山とそうでない山があることもわかり、これについては2019年度に詳細に評価する。これから結果は第130回日本森林大会において口頭発表した(加藤ら2019)。大学業務との兼ね合いで落葉時期前に調査予定だった地域への採取調査に行く時間が確保できず、また核DNAの解析を行う時間を確保できなかったため。平成30年度は日本国内のダケカンバ分布域を網羅するようなサンプリングを本格的に行う。具体的には四国の石鎚山などの分布西限地域から紀伊半島、中部山岳地域、東北地方、北海道の主要山脈・山地および独立峰を対象とする。これらサンプルを対象に遺伝的多様性の違いや最近の集団動態の歴史を簡易的に評価できる核マイクロサテライト遺伝子座を用いて、遺伝構造を評価する。またこれらデータに申請者の先行研究データ(Tsuda et al. 2017)を追加し解析することで、ユーラシア大陸スケールでみた日本のダケカンバの遺伝的特徴も明らかとする。
ショウジョウバエ培養細胞系を用いたリソソーム酵素局在化の分子機構の解析

細胞内における膜貫通型蛋白質のオルガネラ間の輸送は主に膜小胞を介して行われる。GGA, AP-1等のクラスリンアダプターと呼ばれる分子群は、膜蛋白質の選別輸送に必要なクラスリン被覆小胞形成において必須な役割を担っているが、その分子機能および調節機構の詳細は不明な点が多い。本研究に於いてはショウジョウバエの培養細胞系においてこれらの分子群の性状解析を行い、ショウジョウバエ細胞においても哺乳動物細胞と同様なメカニズムでクラスリンアダプターが膜蛋白質輸送において機能していることが示された。平成20年度に於いては、Lerp, dGGA, dCHC(clathrin heavy chain)及びAP47(API complex mu-subunit)に対する特異性の高いペプチド抗体を作製し,さらにこれらの遺伝子の安定発現株をS2細胞で作製しその局在解析をはじめとする性状解析を行った。その結果,これらの分子群がショウジョウバエにおいても哺乳動物と同様にトランス側のゴルジ体膜上に局在することが明らかとなった。また、リコンビナント蛋白質を用いた結合実験、ドミナントネガティブ型変異体の作製、酵母ツーハイブリッドアッセイ及び、生化学的手法を用いた試験管内再構成系を用いて、dGGAがクラスリンと膜蛋白質性カーゴ分子との両方に結合しこれらの分子のゴルジ体膜上での会合を媒介することが示唆された。更に、RNAi法を用いた遺伝子ノックダウン実験により、dGGAがLERPの細胞内輸送に関与していることが示唆された。以上の結果より、これらの因子が共同してゴルジ体膜上における膜蛋白質の選別輸送を行っていることが強く示唆された。一方、GFP-dGGAを用いた生細胞における分子イメージングによりdGGAが極めて速いスピードでゴルジ体膜と細胞質問をサイクルしており、この挙動がARFIGTPaseにより制御されていることが分かった。また、単離ヘモサイト(血球系細胞)におけるdGGAの局在解析によりdGGAが生体内では限られた膜蛋白質のアダプターとして機能していることが示唆された。本研究はショウジョウバエの培養細胞系を用いてリソソームへの蛋白質輸送経路、ひいてはリソソーム関連オルガネラ(Lysosome-relatedorganelles : LRO)の形成メカニズムを分子レベルで理解し、更にはリソソームの生理的意義を明らかにすることを目的にしている。(1)これまでに動物細胞のクラスリンアダプターGGAs,AP-1複合体のショウジョウバエホモログであるdGGA及びdAP-1複合体及び関連因子のクローニングと性状解析を行い、クラスリン被覆小胞の形成に於いてショウジョウバエが哺乳動物と非常によく似たメカニズムを有していることを示し、論文で報告した。また、(2) S2培養細胞系を用いて、リソソーム酵素の選別受容体Lerpの輸送を生化学的及び細胞生物学的にモニターするアッセイ系を確立し、クラスリンアダプター分子群及びその制御因子であるARF small GTPaseファミリーの分子が実際にLerpの輸送に関与していることを示すことに成功した。更に、(3)リソソーム酵素の輸送に関わる因子を同定する目的でRNAi法を用いた遺伝子ノックダウンを行い、Lerpの細胞内輸送に関わる因子の候補を挙げることが出来た。(4)同時にハエ個体を用いた実験をスタートさせ、shRNAを器官特異的に発現させる系統(IR-line及び各種GAL4-driver line)を導入しリソソーム酵素輸送に関わることが知られている約40遺伝子について検討した結果、これらの因子の中枢神経発生における重要性について知見を得ることが出来た。
非クラマース二重項結晶場基底状態をもつPr系化合物の量子多電子状態の微視的研究

低温で超伝導、四極子秩序、非フェルミ流体などの特異な振る舞いを示すPrT2Al20の物性を微視的な観点から明らかにするために核磁気共鳴実験を行った。これらの化合物ではPr-4f電子の結晶場基底状態が非磁性二重項基底状態、第一励起状態が磁気的三重項であることを明らかにした。PrNb2Al20の核磁気緩和率の温度依存性の測定から、伝導電子と4f電子の混成(cf混成)を表す特性温度が80ケルビン程度であると評価された。他のPrT2Al20でも同程度と見積もられ、PrT2Al20の多彩な基底状態はcf混成効果と非磁性二重項結晶場状態との拮抗による擬五重項により生じることを明らかにした。重い電子状態、非フェルミ流体状態、四極子秩序と超伝導の共存状態など多彩な基底状態を示すPr系重い電子化合物における伝導電子とf電子との相互作用がもたらす量子多電子状態を微視的に解明するため、結晶場基底状態が非磁性二重項をとると考えられるPrT2X20 (T=遷移金属、X=Zn, Al)に焦点を当て研究を行っている。H26年度は、PrNb2Al20のNb核の核四重極共鳴(NQR)実験ならびに核磁気共鳴(NMR)実験を主として行った。(1)PrNb2Al20のNb-NMR実験から、この系でははじめて遷移金属サイトのNb-NMR信号の検出に成功し、NQR信号を10MHz以下の低周波数領域に発見した。(2)この系の磁化率の解析から、基底状態が非磁性結晶場Γ3状態である事を明らかにし、四極子や八極子の自由度を持っている事を示した。(3)Nb-NQR核スピン格子緩和率1/T1の温度変化から、5ケルビン以下の極低温域で局在モーメント的な振る舞いを観測し、周波数依存性などからPr核による核増強磁性による効果である事を明らかにし、非磁性基底状態を確認するとともにヴァンブレック磁性を介した増強核磁性が生じていることを明らかにした。(4)Nb-NQRスペクトルの温度変化から、1ケルビン以下の低温で信号強度の減少を見いだし、Nb-NQR核スピンスピン緩和率(1/T2)の温度変化の測定から、極低温1ケルビン以下で1/T2が降温とともに増大することを発見した。これらのスペクトル強度の減少と1/T2の増大は、極低温でΓ3の自由度がもたらす何らかの相互作用が顕著になったためによるディフェーズ効果であることを明らかにした。以上より、PrNb2Al20の極低温における基底状態の理解には、非磁性基底状態に起因した多極子自由度が重要である。今後、この相互作用の起源を、NMR測定から解明する予定である。非クラマース2重項基底状態をもつ物質の多極子自由度が低エネルギー励起に与える影響を調べるために、PrNb2Al20と関連物質について193Nb、27Al核四重極共鳴実験(NQR)および核磁気共鳴測定(NMR)を行った。磁化率の測定から、ガンマ3非クラマース2重項が結晶場基底状態であることを明らかにし、193Nb-NQR緩和率の測定からはPrの増強核磁性による揺らぎを検出し、非磁性結晶場基底状態であることを確認した。また100mKまで磁気秩序がないことを明らかにした。一方、スピンスピン緩和率1/T2の温度依存性の測定から、1ケルビン以下で温度を下げるとともに1/T2が発散的振る舞いを示す事を明らかにした。これは、四極子による揺らぎかあるいは四極子グラス状態にあることを意味する。さらに、単結晶試料を用いた角度回転NMRをおこない、単結晶試料のNb, AlーNMR信号検出に成功し、Nbサイト、Al48f、Al96gサイトのNMR信号を同定分離し、各サイトでの四重極パラメータを決定することに成功した。核磁気緩和率は温度範囲で100 mKー200 K, 19テスラまでの温度・磁場依存性に関する実験を行った。その結果、Nb緩和率は磁場に全く依存せず、高温から低温まで1/T1が温度の2/3乗に従うことを明らかにした。この振る舞いは、PrNb2Al20に特異な低エネルギー励起が存在することを意味し、この系で報告されている非フェルミ流体状態の起源であると考えられる。また、比較物質として、PrTa2Al20や磁気的結晶場基底状態を持つSmTa2Al20のAl-NMR実験を行った。前者では2K以下の低温で四極子転移にともなう核磁気緩和率の変化を検出することに成功し、一方で後者のSmTa2Al20では、2K付近で磁気秩序によるNQRスペクトル線幅の急激な増大を見いだした単結晶試料のNbサイト、Al-48f, 96g, 16cサイトNMRスペクトルの帰属の決定に成功し,論文にまとめているところである。これにより各サイトでのナイトシフトや核磁気緩和率をそれぞれ測定できるようになった。Pr4f電子の示す多極子は配位子との局所対称性の違いにより結合がかわるため、サイトごとの測定から多極子に関する情報を得ることが出来ると考えている。現在までに単結晶を粉末化した試料のNb、AlーNMR緩和率の温度磁場依存性の測定に成功しており、現在は、単結晶試料を用いて48fサイトの緩和率、96gサイトの緩和率、Nbサイト緩和率の測定を行っているところである。

また、PrTa2Al20やSmTa2Al20の実験も進んでおり,期間内に非クラマース結晶場基底状態を持つ物質の性質を明らかに出来ると考えている。(1) PrNb2Al20の非フェルミ流体状態に関する研究:単結晶PrNb2Al20については、H15年度までに決定したNb, Al-96g、48f、16cサイトの超微細相互作用および四重極パラメータをもちい、緩和率およびスペクトルから結晶場に関する同定を行った。単結晶粉末化試料を用いた強磁場実験のスペクトル形状の磁気異方性解析から、結晶場基底状態は非磁性Γ3二重項であり、第一励起状態がΓ5であることを明らかにした。この結果は、中性子散乱の結果を再現する。また、19テスラまでのAl,NbサイトのNMR緩和率1/T1の磁場・温度依存性からは高温は局在結晶場モデルで説明できるが、低温ではこのモデルで説明できない低エネルギー励起を観測し、これが非フェルミ流体状態と関係している可能性を見いだした。(2) PrTa2Al20の基底状態の研究:Al(96g)サイトの緩和率の種々の磁場、温度での実験を行い、低温で緩和率の急激な減少を明らかにし、これより温度磁場相図を作成した。その振る舞いは比熱の結果と整合しており、Γ3による電気四極子秩序が起きている可能性を明らかにした。また、この特異な相図について磁場誘起磁気双極子相互作用、もしくは磁気八極子相互作用が重要であることを明らかにした。(3) PrT2Al20系の混成効果に関する研究:本研究で行ったT=Nb、Ta以外に、TiやV系の先行研究についても、高温での緩和率解析を行い、結晶場状態とcf混成に関する考察をおこなった。シングルイオンモデルを用いた解析から、cf混成と結晶場第一励起状態との拮抗が多彩な基底状態の起源であることを明らかにした。(4)比較物質単結晶SmTa2Al20のNMRによる研究:転移温度以下で横緩和率1/T2の急激な増大を観測し、多極子揺らぎの存在を見いだした。低温で超伝導、四極子秩序、非フェルミ流体などの特異な振る舞いを示すPrT2Al20の物性を微視的な観点から明らかにするために核磁気共鳴実験を行った。これらの化合物ではPr-4f電子の結晶場基底状態が非磁性二重項基底状態、第一励起状態が磁気的三重項であることを明らかにした。PrNb2Al20の核磁気緩和率の温度依存性の測定から、伝導電子と4f電子の混成(cf混成)を表す特性温度が80ケルビン程度であると評価された。他のPrT2Al20でも同程度と見積もられ、PrT2Al20の多彩な基底状態はcf混成効果と非磁性二重項結晶場状態との拮抗による擬五重項により生じることを明らかにした。PrNb2Al20では、これまで結晶場基底状態が明らかではなかったが、磁化率の解析や他の実験結果との考察により結晶場基底状態がΓ3であることをはじめて明らかにし、この物質の研究の土台を固めることが出来た。さらにNbサイトのNQR実験から、増強核磁性の定量的な評価に成功し、非磁性基底状態である事を確認するとともに、Nbスペクトルの温度依存性や核スピンスピン緩和率の測定から極低温で、Γ3のもつ自由度とリガンド電子の相互作用効果に起因すると考えられる異常を見いだした。これらの効果は、当初の目的であるPr化合物のcf混成効果を明らかにするための第一歩であり、NMR実験によりさらなる定量的な議論に結びつき、この物質の特異な電子状態の解明につながると考えられる。