hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
面積選択MOCVDを活用したInGaAsP化合物半導体結晶成長機構の解析とマイクロレーザアレイの作製

化合物半導体のMOCVDプロセスは,通常は拡散律速下で成長するため,表面反応の情報を成長速度から引き出すことができない。しかし,SiO_2などのマスクを用いて部分的に選択成長をさせ,その成長領域の製膜速度分布から表面反応速度定数などを抽出することが可能となる。前年度までにGaAs系の選択成長において,表面反応速度定数の温度依存性,原料濃度依存性,基板面方位依存性,および反応器内の基板設置位置依存性についての検討を行い,GaAs-MOVPE成長における表面反応機構についてかなり詳細なデータを得ることができた。特に原料濃度依存性からはラングミュア型のような非線形な現象があることを初めて確認することができた。その結果を踏まえて,平成17年度は非線形反応速度定数の解析を行った。具体的には,製膜種の吸着平衡定数Kと吸着種の反応速度定数kをシミュレーションによるフィッティングから求めた。実際には2つのパラメータがあるため,異なる5つの原料濃度による製膜速度分布を1組のパラメータで無理なく説明できる値の抽出を行った。また,これらの解析をGaAs(100)面に対して(011)方向に015°の傾斜角を持つ基板に対して行った。その結果,吸着種の表面反応速度定数は,結晶の傾斜角に対して依存せず,ほぼ同じ値であったのに対し,吸着平衡定数は角度の増大に伴い,大きな値を示した。このことは,吸着種の反応性は下地に依存しないが,吸着状態はステップが多い傾斜角の大きな基板ほど吸着種の被覆率が高くなることを示している。これらの結果は,化合物半導体のMOCVDにおける表面反応機構解析としては初めての知見である。このほかに,p型,n型の不純物制御をするために導入するガスの表面反応への影響なども系統的に検討を行い,選択MOCVDを活用したデバイス合成への基礎的知見の取りまとめを行った。化合物半導体のMOVPE単結晶エピタキシャル成長において,SiO_2などをマスクとして部分的に単結晶基板表面を覆うと,マスク上には成長せず,単結晶表面にのみエピタキシャル成長が選択的に起こる。このとき,気相からマスク上に拡散した製膜種は隣接する単結晶表面へと流れ込み,成長を加速する。この流れ込みの量は,マスクのパターンおよび大きさによって人為的に変化させることが可能であるため,多重量子井戸構造を作製する際には,その井戸幅をマスクパターン・面積によって平面内において部分的に変化させることが可能となる。したがって,アクティブな素子とパッシブな素子をモノリシック集積でき,化合物半導体光集積回路の効率良い作製手段として期待できる。本研究では,このような面積選択MOVPEプロセスによるデバイス作製の高度化を目指し,マスクパターンによる結晶成長への影響を定量的に予測できるTCADツールの開発を検討している。今年度は,選択成長幅380μmの広幅選択成長の成長速度分布を解析することにより,GaAs成長における表面反応速度の解析を行った。特に,GaAs結晶面方位が成長速度に与える影響について,系統的かつ定量的検討を行い,表面反応速度は結晶面Off角が大きくなるにつれて大きくなること,また表面反応速度定数は625°C以下では80kJ/mol前後の活性化エネルギーを持つが,それ以上の温度では温度依存性がほとんどなくなること,III族およびV族原料分圧などによって表面反応速度定数が変化することなどを明らかにした。また,マスク端での成長では表面拡散による異常成長が確認されたが,これもGaAs結晶面のOff角に依存した。来年度以降は同じような検討をInP系においても展開し,最終的には光通信デバイスに多用されるInGaAsP系四元混晶選択成長における組成・膜厚制御を精緻化する。これにより,光集積回路作製に最適な選択成長マスクパターンおよび成長条件を論理的に設計できる環境を構築していく。
放射光および電子衝突による分子の超励起とその緩和

1.放射光励起による多原子分子2電子励起状態の解明放射光励起に伴い生成する中性解離断片からの、可視・紫外けい光放出断面積絶対値を、入射光子エネルギーの関数として測定した。入射光子エネルギーの範囲は、10-40eVである。メタン、アンモニア、水およびエチレンにつき、実験を行った。メタン、アンモニア、水においては、最も深い価電子のイオン化エネルギー付近にある、2電子励起状態に由来する励起水素原子生成の振動子強度が、その近傍の1電子励起状態に由来する、それに匹敵するという、きわめて興味深い結果を得た。この結果は、1電子平均場近似が、破綻していることを強く示唆している。さらに、これらの2電子励起状態を詳細に研究し、その実体を解明した。またエチレンについても、2電子励起状態の大きな役割を明らかにした。2.コインシデンス電子エネルギー損失分光法による超励起分子の解明電子衝突により分子を励起し、解離断片が放出する真空紫外光子で標識しつつ、電子エネルギー損失スペクトルを測定する、コインシデンス電子エネルギー損失分光法は、本研究代表者らが開発した手法である。この手法により、窒素分子、酸素分子、メタンのコインシデンス電子エネルギー損失スペクトルを、価電子のエネルギー領域にて、様々な入射電子エネルギー、散乱角にて測定した。窒素分子においては、興味深いことに、光学的禁制2電子励起状態が、大きな寄与を示していることを明らかにした。酸素分子については、時間分解コインシデンス電子エネルギー損失スペクトルにより、その超励起状態を詳細に研究した。メタンについては、25eV以上の領域に2電子励起メタンに起因する強いピークを見出した。また、測定時間の短縮を目指して、位置敏感型電子検出器を装備した第2世代システムを開発した。1放射光励起による2電子励起型超励起炭化水素分子の解明基本的な炭化水素分子としてメタンを選んだ。放射光励起によりメタン分子を励起し、その後の中性解離により生成する励起フラグメントの放出する可視・紫外けい光を分光し、CH(A, B→X)及びH(n'=4-7→n=2)けい光を検出した。得られたけい光スペクトルを注意深く処理することにより、これらのけい光ごとに、けい光断面積を入射光子エネルギーの関数として、13-41eVの広い範囲にわたり求めた。その結果、2つの1電子励起型超励起状態と3つの2電子励起型超励起状態を見出すことができた。きわめて面白いことに、2電子励起型超励起状態経由のH(n'=4-7)生成の振動子強度は、1電子励起型超励起状態経由のそれの2倍にも達することがわかった。1電子平均場近似のもとでは、2電子励起は、禁制遷移であるので、2電子励起型超励起状態が存在する高いエネルギーの領域においては、電子相関が基底電子状態及び低い励起状態に比べてずっと強くなっている可能性がある。2電子衝突による2電子励起型超励起窒素分子の解明基本的な分子として窒素分子を選び、本研究代表者らにより開発されたコインシデンス電子エネルギー損失分光法により、2電子励起型超励起窒素分子の研究を行った。この方法は、電子衝突により窒素分子を励起し、その後の中性解離によって生じる励起窒素原子の放出する真空紫外光子で標識しつつ、電子エネルギー損失スペクトルを測定する方法である。従来法では、直接イオン化の寄与に妨害されて見えにくかった2電子励起型超励起状態の姿を20-35eVの領域で、明瞭に観測することができた。

その結果、これまで知られていなかった光学的禁制の2電子励起型超励起状態を発見し、その中性解離の分岐比が、縮重して存在する光学的許容の2電子励起型超励起状態よりもずっと高いことを見出した。1放射光励起による多原子分子2電子励起状態の解明放射光励起に伴い生成する中性解離断片からの可視・紫外けい光を、分光器と冷却CCDにより検出し、けい光放出断面積絶対値を放射光エネルギーの関数として得る実験を今年度も継続して行った。13年度に行ったメタンの実験において、2電子励起状態経由の励起水素原子生成振動子強度が1電子励起超励起状態経由のそれの2倍にも達するという興味深い事実を見出した。14年度は、この結果を踏まえ、多原子分子2電子励起状態の普遍性をつかむことを目的に、メタンと同じ10個の電子をもつアンモニアについて実験を行った。その結果、メタンと同じく、1電子超励起状態の他に2電子励起状態が励起水素原子生成に大きな役割を果たしていることを明らかにした。2時間分解コインシデンス電子エネルギー損失スペクトル法による酸素分子超励起状態の解明電子衝突により分子を励起し、その後の中性解離により生成する解離断片の放出する真空紫外光子で標識しつつ、電子エネルギー損失スペクトルを測定する、コインシデンス電子エネルギー損失スペクトル法は、本研究代表者らが開発した方法であり、これまで2電子励起分子の研究に威力を発揮してきた。14年度はこの手法をさらに進化させ、散乱電子と解離断片からの真空紫外光子の時間相関情報を取り入れた、時間分解コインシデンス電子エネルギー損失スペクトル法を確立することに成功した。この手法を酸素分子超励起状態に適用し、3s励起酸素原子を生成する解離過程の断面積を、カスケード成分と非カスケード成分に定量的に分けることに成功した。損失エネルギー16eV以上では、カスケード成分の寄与がほとんどであることを初めて見出した。1放射光励起による多原子分子2電子励起状態の解明放射光励起に伴い生成する中性解離断片からの、可視・紫外けい光放出断面積絶対値を、入射光子エネルギーの関数として測定した。入射光子エネルギーの範囲は、10-40eVである。13,14年度においてメタンとアンモニアにつき、実験を行い、2電子励起状態に由来する励起水素原子生成の振動子強度が、その近傍の1電子励起状態に由来する、それに匹敵するという、きわめて興味深い結果を得ている。そこで15年度では、水(H_2O)につき、実験を行った。その結果、メタン、アンモニアと同じく、2電子励起状態の非常に大きな役割が、明らかとなった。2コインシデンス電子エネルギー損失分光法による2電子励起分子の解明電子衝突により分子を励起し、解離断片が放出する真空紫外光子で標識しつつ、電子エネルギー損失スペクトルを測定する、コインシデンス電子エネルギー損失分光法は、本研究代表者らが開発した手法である。15年度では、以下の研究を行った。(1)2電子励起メタンの研究Lyman-α光子で標識した、メタンのコインシデンス電子エネルギー損失スペクトルを、入射電子エネルギー80eV、電子散乱角10degにて、測定した。損失エネルギー22eV付近に、1電子励起メタンに起因するピークを、29および40eV付近に、新たに2電子励起メタンに起因するピークを見出した。(2)第2世代コインシデンス
薄膜構造制御による新規圧電マイクロデバイス創成に関する研究

PZTは電界を印加した際,逆圧電効果によりひずみが発生するが,PZT薄膜の場合基板による拘束や配向制御等の影響によりバルクPZTセラミックスとは異なる圧電ひずみが生じることが報告されている.一方,その圧電ひずみの詳細,特に微視的な結晶ひずみと圧電素子として出力される圧電ひずみおよび圧電定数との関係を明らかにすることで,PZT薄膜の圧電定数向上および応用に即した結晶配向についての指針を示すことができる.H30年度は昨年度に引き続き,スパッタ法で作製したエピタキシャルおよび多結晶PZT薄膜に電界を加えながらXRD(X-ray diffraction)パターンの測定行い,圧電ひずみの微視的な観測を行った.シンクロトロン放射光によるOut-of-plane測定で得られた圧電ひずみから圧電定数d33,fを算出し,格子定数の変化から得られる圧電定数を算出した.一方,圧電薄膜と基板から構成されるユニモルフカンチレバー法により圧電定数e31,fを測定し,放射光測定によるd33,fと比較した.これらの圧電定数について,特に電圧依存性の比較によりPZT圧電薄膜の圧電性の起源を明らかにすることができる.PZT圧電薄膜の微視的な結晶構造変化と,カンチレバー法による巨視的な圧電定数との関係を明らかにすることができた.Pt/MgO基板上の(001)PZTエピタキシャルPZT圧電薄膜およびPt/Si基板上多結晶PZT膜の圧電ひずみをSPring-8の波長1Åのシンクロトロン放射光を用いた.圧電ひずみの測定は,PZT圧電薄膜の上下電極間にDC電圧印加ながらOut of PlaneおよびIn-Planeの2θ/θX線回折測定により評価した.エピタキシャルPZT薄膜において,Out-of-planeおよびIn-planeの放射光XRD測定の結果,負バイアスの電圧印加で面外方向に格子が伸びている一方で面内では縮んでいることが確認できた.一方,多結晶PZT膜においても同様に電圧印加による結晶ひずみが明瞭に観察できた.シンクロトロン放射光によるOut-of-plane測定で得られた圧電ひずみから圧電定数d33,fを算出し,この結果とカンチレバー法により測定した圧電定数e31,fとを比較検討した.カンチレバー法で測定した圧電定数e31,fの印加電圧依存性は,エピタキシャルPZT薄膜ではほぼ一定の値を示し,結晶ひずみから算出したd33,fもほぼ同様の傾向を示した.一方,多結晶PZT薄膜では,e31,fが印加電圧とともに増加し,d33,fも同様の傾向を示した.これらの結果は,圧電ひずみが結晶構造の変化と密接に関連していることを示しており,結晶構造の変化を詳細に観察することにより,圧電薄膜の圧電性の特徴を把握することができ,更にその向上の指針を得ることができるものと期待される.PZT圧電薄膜で得られた圧電ひずみの微視的な評価技術を非鉛圧電薄膜に適用することにより,その圧電性の特徴を明らかにするとともに圧電定数向上の指針を明らかにする.特に今年度はSi基板上にPZT薄膜のエピタキシャル成長技術に取り組み、組成およい配向が圧電定数に与える影響を明らかにする。PZTは電界を印加した際,逆圧電効果によりひずみが発生するが,PZT薄膜の場合基板による拘束や配向制御等の影響によりバルクPZTセラミックスとは異なる圧電ひずみが生じることが報告されているがその詳細は明らかではない.H29年度は,エピタキシャルPZT薄膜に電界を加えながらXRD(X-ray diffraction)パターンの測定行うことで,圧電ひずみの微視的な観測することを目的とした.測定では基板からの拘束力を考慮し,転写を行った試料と行っていない試料を用いた.Pt/MgO基板上の(001)PZTエピタキシャル薄膜およびその転写膜の比誘電率を測定したところ,約170260の値となった.圧電ひずみの測定は,SPring-8のBL19B2ビームラインにおいて波長1Åのシンクロトロン放射光を用いた.圧電ひずみの測定は,PZT圧電薄膜の上下電極間にDC電圧印加ながらOut of PlaneおよびIn-Planeの2θ/θX線回折測定により評価した.スパッタ法で作製したPt/MgO基板上エピタキシャルPZT薄膜は通常基板側から表面方向に向かって分極がされているが,今回Out-of-planeおよびIn-planeの放射光XRD測定の結果,負バイアスの電圧印加で面外方向に格子が伸びている一方で面内では縮んでいることが確認された.転写PZT薄膜ではMgO基板上Pt電極がひょうめんに露出し上部電極となるため,分極方向もPt/MgO基板上のPZTエピタキシャル薄膜と逆方向になるため,面外方向と面内方向の伸縮がPt/MgO基板上PZT薄膜と逆の傾向を示した.

一方,転写膜は耐電圧が低くなり,また結晶軸も転写時の接着剤の均質性に影響されるため今回高精度の評価はできなかったが,今後PZT圧電薄膜の転写技術を安定化させることにより基板の有無による圧電性の比較を行う予定である.今年度の研究では,PZT圧電薄膜の微視的な圧電ひずみをSPring-8の放射光XRDにより高精度に評価することに成功した.c軸配向PZT圧電薄膜のOut of PlaneおよびIn-Plane測定により,分極軸であるc軸がDC電圧印加によりどのように変化するか,明瞭に観察することで,格子定数変化から圧電定数の算出にも成功した.今回の結果では,Out of Planeで明瞭なピークシフトが見られた一方,In plane測定ではシフトが小さく,基板拘束の影響であると考えられる.そのため,PZT圧電薄膜をガラス基板に転写し,基板拘束を解放した試料を作製し,放射光による圧電ひずみ評価を試みた.電圧印加による明瞭なピークシフトが確認できた一方,耐電圧が低く詳細な観察はできなかったが,今後転写PZT圧電薄膜の測定試料の作製を継続し,基板の有無による圧電性の相違,特に分極軸との関係について検討を進める予定である.PZTは電界を印加した際,逆圧電効果によりひずみが発生するが,PZT薄膜の場合基板による拘束や配向制御等の影響によりバルクPZTセラミックスとは異なる圧電ひずみが生じることが報告されている.一方,その圧電ひずみの詳細,特に微視的な結晶ひずみと圧電素子として出力される圧電ひずみおよび圧電定数との関係を明らかにすることで,PZT薄膜の圧電定数向上および応用に即した結晶配向についての指針を示すことができる.H30年度は昨年度に引き続き,スパッタ法で作製したエピタキシャルおよび多結晶PZT薄膜に電界を加えながらXRD(X-ray diffraction)パターンの測定行い,圧電ひずみの微視的な観測を行った.シンクロトロン放射光によるOut-of-plane測定で得られた圧電ひずみから圧電定数d33,fを算出し,格子定数の変化から得られる圧電定数を算出した.一方,圧電薄膜と基板から構成されるユニモルフカンチレバー法により圧電定数e31,fを測定し,放射光測定によるd33,fと比較した.これらの圧電定数について,特に電圧依存性の比較によりPZT圧電薄膜の圧電性の起源を明らかにすることができる.PZT圧電薄膜の微視的な結晶構造変化と,カンチレバー法による巨視的な圧電定数との関係を明らかにすることができた.Pt/MgO基板上の(001)PZTエピタキシャルPZT圧電薄膜およびPt/Si基板上多結晶PZT膜の圧電ひずみをSPring-8の波長1Åのシンクロトロン放射光を用いた.圧電ひずみの測定は,PZT圧電薄膜の上下電極間にDC電圧印加ながらOut of PlaneおよびIn-Planeの2θ/θX線回折測定により評価した.エピタキシャルPZT薄膜において,Out-of-planeおよびIn-planeの放射光XRD測定の結果,負バイアスの電圧印加で面外方向に格子が伸びている一方で面内では縮んでいることが確認できた.一方,多結晶PZT膜においても同様に電圧印加による結晶ひずみが明瞭に観察できた.シンクロトロン放射光によるOut-of-plane測定で得られた圧電ひずみから圧電定数d33,fを算出し,この結果とカンチレバー法により測定した圧電定数e31,fとを比較検討した.カンチレバー法で測定した圧電定数e31,fの印加電圧依存性は,エピタキシャルPZT薄膜ではほぼ一定の値を示し,結晶ひずみから算出したd33,fもほぼ同様の傾向を示した.一方,多結晶PZT薄膜では,e31,fが印加電圧とともに増加し,d33,fも同様の傾向を示した.これらの結果は,圧電ひずみが結晶構造の変化と密接に関連していることを示しており,結晶構造の変化を詳細に観察することにより,圧電薄膜の圧電性の特徴を把握することができ,更にその向上の指針を得ることができるものと期待される.今年度評価したPZT薄膜はMPB組成のc軸配向エピタキシャル薄膜を用いたが,実用的にはSi基板上多結晶薄膜がMEMSデバイスとして用いられている.次年度以降はエピタキシャル薄膜に加えSi基板上の多結晶PZT薄膜についても評価を継続する予定である.
アドレノメデュリン受容体の役割の解明と臨床応用を目指した新たな手段の確立

(1)アドレノメデュリン(AM)受容体を選択的かつ強力に抑制する手段の確立:AM受容体は3種の受容体活性調節蛋白(RAMP)とカルシトニン受容体様受容体(CRLR)とで構成される。我々はその構成蛋白の遺伝子をHEK-293細胞に共発現させ、受容体複合体の良質な安定発現系を3種樹立した(CRLR/RAMP1,CRLR/RAMP2,CRLR/RAMP3)。これらの安定発現系に添加すべく循環系の組織抽出液(ブタ左心房、左心室、肺、腎臓、副腎)大量に獲得した。今後、1251-AMの結合を抑制する分画を順次精製し、最終的にAM受容体のペプチド性アンタゴニスト(新規)を同定したい。さらに、AMの受容体への結合を抑制するブロッキング抗体や各RAMPの構成蛋白の合成を阻害するsiRNA(低分子干渉RNA)を作製中である。(2)AMの細胞内シグナル伝達を特異的に増強かつ持続させる手段の確立:CRLRの細胞内シグナリングを著明に増加させるヒトRAMP1の1塩基置換体の同定に成功した。他のRAMPやCRLRでも検討中である。我々は、リガンド依存性に細胞内移行したAM受容体がいずれも細胞膜に再分布せずにライソゾームに集積することを見出した。AM受容体の分解系への誘導を強力に抑制する受容体構成蛋白の変異体を同定すべく、各RAMPの細胞内領域を欠如させて検討したが、CRLRの分解系への誘導は解除されなかった。現在、CRLRの細胞内領域(3つの細胞内ループおよびC末端領域)を標的にした系統的な変異体を多数作製して、AM受容体を分解系に誘導するCRLRの責任領域を絞り込みつつある。加えて、ライソゾームと深く関わっているRab7蛋白の機能をほぼ完全に抑制するドミナントネガティブ遺伝子を2種作製して、それらの安定発現系を樹立した。今後、この系を用いて、各CRLR/RAMP複合体の細胞内動態に及ぼす影響を詳細に検討する予定である。(3)新規AM受容体の系統的探索:まず、上記のAM受容体を抑制する手段を用いてもAMの効果が抑制されない摘出血管や培養細胞を系統的に探索する。
DNA中の疎水場空間を利用した分子スピン演算システムの開発

本研究課題における「テンプレートとしてのDNA二重鎖」をさらに拡張するため、DNA Origamiの基礎となる考え方を初めて提示したHarvard大学William Shih博士のもとに渡航した。DNAナノ構造体の設計・構築・観察手法等の様々な技術・ノウハウを学ぶとともに、自身の研究課題との融合・発展を試みた。まず、DNA Origamiの技術・手法を学ぶ一環として、3D DNA Origamiに基づいたタンパク質アレイの構築に取り組んだ。Square latticeを基本骨格とし、二種のナノ構造体を設計した。一つは、その中心部にターゲットたんぱく質としてのActin四量体の外形にフィットするよう設計されたCavity部を有する構造を持つ。もう一方は、よい対象実験となりうるRaft構造である。これらのDNA Origamiの設計を行い、それぞれの構造に対応するStrand diagramを得た。これにより生成される一連のStaple strandsと、Scaffold strandとしてのCircular single-stranded DNAを混ぜ合わせ、適切なアニーリングプロセスを経ることで、二種の構造体のFoldingを行った。透過型電子顕微鏡(TEM)を用いたナノ構造体観測の結果、そのマイクログラフ上でモデリングにて設計したCage、Raft構造ともにWell-foldされていることを明らかにした。その次元の長さは当初の設計と首尾一貫するものであった。また、Actinのオリゴヌクレオチドラベル化を行った。これは、上述のナノ構造体上へのActinの配置の際に、オリゴヌクレオチド間のハイブリダイゼーションによりそれを達成しようとするものである。Actinのための非変性ゲル電気泳動条件のもとで、ラベル化反応の評価を行った。その結果、40%の収率でオリゴラベル化が達成されていることを明らかにした。また、ラベル化されたアクチンのPolymerization activityはTEMを用いることで評価し、多数のフィラメント状態を観測する事ができた。本研究課題達成のための第一段階として、位置特異的にDNAに結合するラジカル分子の設計・合成を試みた。DNA二重鎖中のG-Gミスマッチを認識する分子として開発されたナフチリジンカーバメートダイマー(NCD)に、安定有機ラジカルであるニトロニルニトロキシドラジカルを導入することを分子設計指針とした。NCD分子は二重鎖DNA中の5'-CGG-3'/5'-CGG-3'配列に対し、量論比NCD:DNA=2:1で位置特異的に結合することが知られている。これによりNCD置換ニトロニルニトロキシドラジカルも上記の配列に対し結合することが期待される。NCD置換ラジカルとしては、三種のラジカル分子(NCDPhNN,NCDMeNN,NCDamideNN)を合成した。これらの分子のDNAに対する結合定数K_aを評価するためにDNAの融解曲線、CDスペクトルの測定を行い、NCDPhNNがK_a10^5M^<-1>のオーダーでCGG/CGG配列に結合することを明らかにした。この結果から、NCDは安定ラジカル部位導入後もDNAに結合することを見いだした。cw-ESRの測定ではNCDPhNNのみのスペクトルと比べ、DNA-NCDPhNN複合体のスペクトルでは劇的な線幅の変化を示した。これは非対称な線幅の広幅化であり、ラジカル分子がCGG/CGG配列に結合することによるDNAの回転拡散運動を反映したものであると考えられる。スペクトルシミュレーションから、回転相関時間τ_cはNCDPhNNのみでは10-^<11>sであるのに対し、DNAとの複合系では10^<-10>sという結果が得られ、定性的な解釈と一致した。また、凍結溶液でのpulsed ESRの測定から位相記憶時間T_2^*は、ラジカル分子のみの系と比較し短くなっていることを明らかにした。これは、ラジカル分子がDNAに2分子結合することにより、スピン-スピン緩和がeffctiveになったことによるものと考えられる。これらの成果については、日本化学会第89春季年会で発表すると共に、現在投稿論文として準備中である。初年度では、本研究課題のための第一段階として位置特異的にDNAに結合するラジカル分子の設計・合成を達成し、種々の分光学的測定によりニトロニルニトロキシドラジカル置換ナフチリジンカーバメートダイマー(NCDNN)をDNA上に配置させることが可能であることを見いだした。これはDNA:NCDNN=1:2の結合であり、その電子スピン間には相互作用が働くことが期待される。今年度はスピン間相互作用・スピン間距離についての新たな知見を得るために、液体ヘリウムを用いた低温でのcw-ESR測定を行うと共に、アドバンスな電子スピン磁気共鳴法であるPulsed-ELDORを用いることでそのスピン間距離に関する情報を抽出した。低温(3K)でのESRからは、その禁制遷移領域にΔMs=±2に相当するシグナルを観測し、そのスピン間に交換相互作用が有効的に働いていることを示唆する結果を得た。またPulse-ELDORを用いた実験により、DNA上に配置されたラジカル間距離に関して、1.8mm及び2.0mmに二大分布を有することを明らかにした。これはニトロニルニトロキシドがbulkなラジカル部位であることから、その構造に分布を与える結果に至ったと考えられる。なお、この成果はChemical Communications誌に掲載された。

DNAナノ構造体の設計・構築・観察手法等の様々な技術・ノウハウを学ぶとともに、自身の研究課題との融合・発展を試みた。まず、DNA Origamiの技術・手法を学ぶ一環として、3D DNA Origamiに基づいたタンパク質アレイの構築に取り組んだ。Square latticeを基本骨格とし、二種のナノ構造体を設計した。一つは、その中心部にターゲットたんぱく質としてのActin四量体の外形にフィットするよう設計されたCavity部を有する構造を持つ。もう一方は、よい対象実験となりうるRaft構造である。これらのDNA Origamiの設計を行い、それぞれの構造に対応するStrand diagramを得た。これにより生成される一連のStaple strandsと、Scaffold strandとしてのCircular single-stranded DNAを混ぜ合わせ、適切なアニーリングプロセスを経ることで、二種の構造体のFoldingを行った。透過型電子顕微鏡(TEM)を用いたナノ構造体観測の結果、そのマイクログラフ上でモデリングにて設計したCage、Raft構造ともにWell-foldされていることを明らかにした。その次元の長さは当初の設計と首尾一貫するものであった。また、Actinのオリゴヌクレオチドラベル化を行った。これは、上述のナノ構造体上へのActinの配置の際に、オリゴヌクレオチド間のハイブリダイゼーションによりそれを達成しようとするものである。Actinのための非変性ゲル電気泳動条件のもとで、ラベル化反応の評価を行った。その結果、40%の収率でオリゴラベル化が達成されていることを明らかにした。また、ラベル化されたアクチンのPolymerization activityはTEMを用いることで評価し、多数のフィラメント状態を観測する事ができた。
非線形サンプル値制御理論による加速度センサーを用いた高度な制御系設計法の開発

対象の加速度を計測可能な加速度センサーは安価かつ小型化可能なため、高精度の計測制御を必要としない小型移動体や産業機器等に利用されている。加速度センサーの計測値の積分による速度と距離計測への可能性を秘めているが、加速度計測は外部外乱の影響を受けやすいため、実用レベルの速度と距離計測と高度な制御系設計への応用にはほど遠い状況である。これまで、オイラーモデルに基づく非線形サンプル値系のオブザーバ設計法を利用して、加速度センサーのサンプル点での加速度計測から、実用的な制度での速度と位置推定を行うためのオブザーバ設計の枠組みを考えた。加えて、オイラーモデルの特徴を生かした加速度計測から速度と位置情報を推定する外部外乱にロバストなオブザーバの具体的な設計法の開発を試みた。観測情報の利用法やダイナミクスの状態変換法の拡張に取り組んだが、位置観測と異なる観測情報(加速度)の有効な使用ができず、オイラー近似モデルの具体的なオブザーバ設計には難航したため、本研究計画終了後も高ゲインオブザーバのアイデアの利用に加えて、加速度観測の特徴に基づく状態変換法の開発から具体的なオブザーバの設計法の開発を目指す。今回の研究の双対に当たると思われる位置計測から速度情報を推定するオブザーバの設計も同時に進めており、そちらに関しては今回の研究での知見を生かし、従来のオブザーバ設計法の高ゲイン化の拡張による提案オブザーバ設計法のロバスト性の解析を行い、モデルの不確かさ等に対しロバストなオブザーバ設計法を開発した。GPSによる位置計測と異なり、外部機器との通信を利用することなく対象の加速度(それゆえ、対象に働く力)を計測可能な加速度センサーは安価かつ小型化可能なため、小型移動体の傾きの計測とそれに基づく制御などに産業応用されている。また、加速度センサーの計測値の積分による速度と距離の計測への可能性を持つ。しかし、対象に加わる不可観測なノイズの影響を受けやすいため、加速度センサーによる実用レベルの速度と距離計測と移動体の制御系設計への応用にはほど遠い状況である。これまで、オイラーモデルに基づく非線形サンプル値系のオブザーバ設計法を利用して、サンプリング時刻での加速度センサーの観測ノイズを含む計測値(加速度)から、実用的な精度で速度と位置推定を行うオブザーバの設計の枠組みを考えた。次に、オイラーモデルを利用した加速度から速度を推定するためのロバストなオブザーバの具体的な設計法の開発と従来手法(拡張カルマンフィルターによる推定器)との比較のための準備を行った。特に、加速度センサーに基づくオブザーバや出力フィードバック制御器設計問題の一般化であるサンプル値厳密フィードフォワード系に対するオブザーバと制御器設計問題への理論の拡張を進めている。特に、加速度センサーによるサンプル点観測を想定した出力変数を持つ厳密フィードフォワード系のオイラーモデルによる制御系設計の具体的な手法の開発に取り組んでいる。また、簡単な実機試験による理論検証のための準備も平行して進めている。オブザーバ設計の枠組みは開発できたが、オイラーモデルに対するロバストかつ具体的なオブザーバ設計法の開発のために、非線形厳密フィードフォワード系に対する制御器設計理論のより深い理解等が必要になったため。外部通信機器に依存することなく対象の加速度を計測可能な加速度センサーは安価かつ小型化可能なため、高精度の計測制御を必要としない小型移動体や産業機器等に利用されている。また、加速度センサーの計測値の積分による速度と距離計測への可能性を秘めている。しかし、加速度計測は外部外乱の影響を受けやすいため、実用レベルの速度と距離計測と高度な制御系設計への応用にはほど遠い状況である。現在、観測情報の利用法やダイナミクスの状態変換法の拡張に取り組んでいるが、位置観測と異なる観測情報(加速度)の有効な使用ができず、オイラー近似モデルの具体的なオブザーバ設計には難航している。そこで、高ゲインオブザーバのアイデアの利用に加えて、加速度観測の特徴に基づく状態変換法の開発により、具体的なオブザーバの設計法の開発を目指している。今回の研究の双対に当たると思われる位置計測から速度情報を推定するオブザーバの設計も同時に進めており、そちらに関しては今回の研究での知見を生かし、従来のオブザーバ設計法の拡張とカオス秘匿通信に有効な伝送信号の復元に利用への提案オブザーバの利用法を検討している。サンプル点観測の加速度情報を利用して速度と位置を推定する具体的なオブザーバ設計法を非線形サンプル値系のオブザーバ設計の枠組みを利用して開発している。サンプル値系のオイラー近似モデルに対し具体的なオブザーバを設計できれば、研究目的を達成可能となることは示せた。その後、オイラー近似モデルに対する具体的なオブザーバ設計のため観測情報の利用法やダイナミクスの状態変換法の拡張に取り組んだが、位置観測による速度推定と異なり観測情報(加速度)の有効な使用方法の開発の困難さのため、オイラー近似モデルに対する具体的なオブザーバ設計法の開発に難航している。

加速度センサーの計測値の積分による速度と距離計測への可能性を秘めているが、加速度計測は外部外乱の影響を受けやすいため、実用レベルの速度と距離計測と高度な制御系設計への応用にはほど遠い状況である。これまで、オイラーモデルに基づく非線形サンプル値系のオブザーバ設計法を利用して、加速度センサーのサンプル点での加速度計測から、実用的な制度での速度と位置推定を行うためのオブザーバ設計の枠組みを考えた。加えて、オイラーモデルの特徴を生かした加速度計測から速度と位置情報を推定する外部外乱にロバストなオブザーバの具体的な設計法の開発を試みた。観測情報の利用法やダイナミクスの状態変換法の拡張に取り組んだが、位置観測と異なる観測情報(加速度)の有効な使用ができず、オイラー近似モデルの具体的なオブザーバ設計には難航したため、本研究計画終了後も高ゲインオブザーバのアイデアの利用に加えて、加速度観測の特徴に基づく状態変換法の開発から具体的なオブザーバの設計法の開発を目指す。今回の研究の双対に当たると思われる位置計測から速度情報を推定するオブザーバの設計も同時に進めており、そちらに関しては今回の研究での知見を生かし、従来のオブザーバ設計法の高ゲイン化の拡張による提案オブザーバ設計法のロバスト性の解析を行い、モデルの不確かさ等に対しロバストなオブザーバ設計法を開発した。主に、非線形サンプル値厳密フィードバック系に対し開発したオブザーバや出力フィードバック制御器の設計理論をサンプル値厳密フィードフォワード系に拡張することにより、加速度センサーに基づくオブザーバや出力フィードバック制御器設計をより広いクラスに対する設計法の特別な場合として開発する方向で対処したい。オイラー近似モデルの構造上の特性、高ゲインオブザーバのアイデアの利用等に加えて、加速度観測の特徴に基づく状態変換法の開発により、オイラー近似モデルに対する具体的なオブザーバの設計法の開発を目指す。以上のアイデアの利用の後も具体的なオブザーバ設計が困難な場合には、考えているモデルのクラスをさらに限定することも視野に入れている。共同研究費を利用して、1回分の海外出張(国際会議での研究発表)を行ったことと、理論検証のための加速度センサー等の装置と低価格なコンピュータの購入を1年遅らせたため。理論検証のための加速度センサー等の装置と低価格なコンピュータの購入を1年遅らせたため。2017年度購入予定の速度センサー等の装置と低価格なコンピュータの購入に使用する。
情報系学生のプログラム学習及び開発のための遠隔学習支援システムの研究

ソフトウェア開発を、遠隔教育システムを使って体系的に学ぶとともに、企業で役立つ仕様書の作成やグループ学習の仕方を学んで種々応用が可能な学習者の支援をするシステムを提供できた。また、言語はWebプログラムの代表的な言語であるPERL言語を自学自習できるシステムを支援し効果的に学ばせることができた。表題の統合インターフェイス機構の仕様を作成し、知識・支援・履歴情報データベース間とのやり取りの仕様を設計し、基本的な機能は動作してきた。そして、ソフトウエア開発支援機構をベースに、メールやチャット、コミュニケーション機能をメール、チャット、コミュニケーション支援機構及びグラフ作成機能をグラフ作成支援機構は動作できるようになってきた。一方、プログラムの初心者が取り組める機能とPERL言語を遠隔教育により自学自習で学ぶ機能を実現した。まだ、種々機能充実を図る必要があるが、ゼミ等で使用し実績の効果は出ている。これらの機能を充実し、PERL言語だけでなく、C言語やJAVA言語も統一的に自学自習できるシステムにしていく。次に、これらを通して、効果的な推論機構やアルゴリズムの確立を目指す。そして、試作システムを種々学生に使用し、問題点やユーザーインターフェイスの整合性を確認する。次に、ソフトウエア開発支援機構は、仕様書作成支援、モジュール結合作成支援の機能を実現し、学生が基本的なソフトウエア開発で学ぶべき事項を体系的に学べるよう支援する。そのために、設計から仕様書を書いて、その後グループワークとコミュニケーションを学ぶ機能を検討中である。やはり、この機能は、遠隔教育で支援できる部分と人がうまく介在した方が良い部分とがあり、この切分けをうまく考えて行きたい。19年度は、2年目でありソフトウエア開発を学ぶコンテンツにも取組み、実践的でWWWのデータやコンテンツの内容を充実し、WWW上のデータをアクセスしたトレース情報により学習者に対して、きめ細かいフォローができる遠隔教育システムの開発と実験に取り組んでいく。また、プログラムの初心者が取り組める機能とPERL言語を遠隔教育により自学自習で学ぶ機能も実現できた。そして、ロゴ的な言語によりプログラミングのイメージを初心者がつかめる機能も実現できてきた。そして、ゼミ等で使用し自学自習に良い効果は出ている。一方、次に、ソフトウエア開発支援機構は、仕様書作成支援、モジュール結合作成支援の機能を実現し、学生が基本的なソフトウエア開発で学ぶべき事項を体系的に学べるよう支援する機能も実現しているが、それを効果的に支援することが難しい面もある。そのために、設計から仕様書を書くのは、人の介在の比率も考慮にいれる必要も考える。また、グループワークとコミュニケーションは、実際でのゼミでのコミュニケーションを使い、遠隔教育で支援できる部分と人がうまく介在した方が良い部分とがあり、この切分けを種々実験している。20年度は、3年目の年でありソフトウエア開発を学ぶコンテンツの充実にも取組み、実践的な内容も充実し、WWW上のデータをアクセスしたトレース情報により学習者に対して、きめ細かいフォローができる遠隔教育システムの開発と実験に取り組んでいく。20年度は、ソフトウエア開発を学ぶコンテンツの充実にも取組み、実践的な内容も充実してきた。また、ソフトウエア開発を学ぶグループワークによる手法を取り入れた遠隔教育システムを作成し、ゼミ等で使用することにより、プログラムの構造やデータ構造の決定や文書化も取り組めた。また,グループメンバーによる合意形成サポート及びプログラム作成の実行を行い,プログラム結合からデバッグ、プログラムの完成までを学べるシステムとした。またデータベースを使える機能も付加し、SQL等による検索が可能となり、複雑な検索機能がサポートできるようになり効果があった。次に、WWW上のデータをアクセスしたトレース情報により学習者に対して、きめ細かいフォローができるシステムの開発と実験を進めている。そして、FLASH等によるアニメーション機能も使用し、複雑な内容を分かり易くする工夫も行った。
不妊症治療の創薬分子標的の発掘をめざした糖鎖修飾シグナルトランスダクションの検討

現在の不妊治療の治療効率を向上するためには現在ブラックボックスである受け入れ側の子宮の着床能を前方視的に評価しその周期ごとの治療方針に反映させなければならない。我々はマウス子宮局所で遺伝子の発現を一過性に増減するシステムを開発した。これを用いて、ヒト着床不全モデルマウスを作成し、このモデルマウスを用いて、着床能を前方視的に評価する事ができるパラメータを発見した。臨床研究においてヒトにおいても基礎概念と安全性を確認した。本研究では、マウスを用いてこのパラメータの測定原理における物質的基盤の検討を行う。これにより、診断機器としての機序を解明するだけでなく将来的な治療の分子標的の検索に応用する。
日本とアメリカにおける学校指導者層の養成・研修施策の比較研究

1.アメリカ研究:校長、教育長の免許・養成・研修制度を考察した。例えば、校長、教育長の免許状の取得として実質的に修士号あるいはそれ以上の専門教育を要求している。また修士号得との関連にかかわりなく、教育行政学校経営にかかわるコースを大学のカリキュラムで必修としている州が多くみられる。ただ、免許資格基準のみならず、多くの州は、雇用、カリキュラム開発、職能成長、個々の志願者の能力評価といった側面に対しても、充実策を意図している。2.日本研究:教育委員会・教育センター所管の研修が主導であった。大学院における中間指導者を主にした管理職養成的プログラムの開発によって、指導組織・運営面からの大学と教育委員会における協働関係が重要となってくる。東京都における任用前研修は今後のあり方を考える上で示唆を得る。またオープンな受験制度が確立されている場合は、任用前研修の充実を図ってもよいである。3.大学院のあり方:わが国でも研修休暇、休業制度の導入によって、全国的なレベルでの教育系大学院への入学の弾力化(パートタイム学生の受け入れ)、カリキュラムの弾力化を積極的に行う必要がある。実践的キャリアを十分に備え、しかも高度の研究能力を有した人材が、研究機関に就くのがアメリカの特徴だからである。1、日本対象の研究として特に教育センター(62の都道府県・指定都市教員センター)における中堅層教員への学校経営関連研修の全国的動向について分析を行った。また,管理職に対する任用前研修(平成9年度東京都の事例)の実態と指導者養成の課題を検討した。知見として,これまで,わが国の場合,教育委員会・教員センター所管の研修が主導であった。大学院における中間指導層を主にした管理職養成的プログラムにおいて,指導組織・運営面からの大学と教員委員会における協働関係が今後さらに不可欠となってこよう。2、アメリカ対象の研究として,校長(学校管理職,School administrator)の養成,免許制度を考察した。具体的な内容分析は次年度に研究するが,得られた日本への示唆として,次の点が指摘できる。わが国においても研修休暇制度(有給・無給を問わず)の導入,従来の研究者養成大学院を含む全国的なレベルでの教育系大学院(修士・博士課程)への入学の弾力化(パートタイム学生の受け入れ),カリキュラムの弾力化(夕方・夜間講座)等を積極的に行う必要がある。ハーバード大学教育学大学院にみるように,実践的キャリアを十分に備え,しかも高度の研究能力を有した人材が,大学,研究機関に就き,指導にあたる可能性が聞かれている。1.わが国の場合、教育委員会・教育センター所管の研修が主導であった。この点、東京都における任用前研修は今後のあり方を考える上で示唆を得る。また、オープンな受験制度が確立されている場合は、任用前研修の充実を図ってもよいのではないだろうか。管理職になってからの職務の多忙を考えてみても肝要である。2.アメリカ対象の研究として、校長職(学校管理職、school administrator)の免許・養成・研修制度を考察した。また一般教育の免許状更新・上進制、教育長の免許制度を資格要件の比較の視点から検討した。例えば、アメリカでは、すべての州が最初の校長免許状の取得として実質的に修士号あるいはそれ以上の専門教育を要求している。しかも校種によってこれらの要件が異なることはほとんどない。また修士号取得との関連にかかわりなく、教育行政・学校経営にかかわるコースを大学のカリキュラムで必修としている州が多くみられる。わが国でも研修休暇、休職制度の導入、従来の研究者養成大学院を含む全国的なレベルでの教育系大学院への入学の弾力化(パートタイム学生の受け入れ)、カリキュラムの弾力化(夕方・夜間講座)等を積極的に行う必要がある。実践的キャリアを十分に備え、しかも高度の研究能力を有した人材が、大学、研究機関に就くのがアメリカの特徴だからである。
ヒトNK細胞レセプター様分子に対する単クローン抗体の作製

NK、及びLAK細胞は生体の腫瘍、ウィルス感染細胞への防御に重要な役割をもつが、その標的細胞抗原認識機構の多くは解明されていない。本研究の目的はNK、LAKレセプター候補の一つであるヒトNKG2ファミリー分子の構造、機能を明らかにするために抗NKG2単クローン抗体を作製することである。免疫源として以下のものを作製、準備した。1)NKG2A細胞外領域部分を組込んだpET3ベクターを導入、発現させた大腸菌タンパク。2)NKG2A及びDの推定アミノ酸配列より親水性部分を2ヶ所ずつ選び作製した合成ペプチド。3)NKG2A及びDcDNAを発現ベクターBCMGSNeoに組み込み、NIH3T3、L、CHO、CTLL2細胞へ導入したトランスフェクタント。4)ヒトNK細胞株YT。各マウスは免疫後血清採取し抗NKG2抗体の存在を確認後、細胞融合法にてハイブリドーマを作製、培養上清をチェック後陽性ウェルから限界希釈法でクローニングし、マウス腹腔へ投与、腹水より単クローン抗体を精製した。各免疫マウスより数種類の単クローン抗体を得た。抗組換え体抗体はEISA、ウェスタンブロッティングで組換え体G2A(20kd)と反応した。抗ペプチド抗体のうち抗Aペプチド抗体は組換え体G2Aとも反応した。いずれの抗体もFACS解析では未反応だった。一方抗Dペプチド抗体はNK細胞を染めたがNKG2陰性の細胞とも反応してしまった。抗トランスフェクタント抗体はいずれも反応性が弱く再現性が得られなかった。YT免疫マウスから得られたEC5抗体は、NK細胞株、NKG2トランスフェクタント、末梢血NK細胞、LAK細胞とFACS解析にて反応した。免疫沈降でYTの40kd、24kdバンドと反応した。またEC5はLAK細胞障害活性を上昇させた。今後さらに各NKG2サブタイプを識別する抗体、NKG2機能を阻害する抗体作製を試みる予定である。
子宮内膜の増殖及び発癌機構の解明と治療法の開発

変異型Rasにより誘導されるNIH3T3細胞の形質転換にERがRasの下流で必須であることを直接証明するため、ERのdominant negative変異体(コドン554番目のセリンがFrame shiftを起こしている変異体S554fs)(以下DNERと記述)をsite directed mutagenesis法により作成し、哺乳類発現ベクターに組み込みNIH3T3細胞に形質導入した。DNERの単独発現ではmock細胞と比べ有意な変化は起こらなかったが、変異型K-Rasと共発現させたK12VDNER細胞は細胞が大型化、多核化した。細胞増殖能は抑制されFACSによる解析でG1期に集積していた。また、造腫瘍能は完全に消失した。形態より細胞老化を疑い、細胞老化特異的βal染色を行ったところ、強く染色された。以上変異型K-Ras下流で作用するER機能をDNERにより阻害すると、細胞老化が誘導されることが明らかになった。老化細胞においてp21及びp16の発現増加が報告されているがK12VDNER細胞においてもp21の発現増加が認められた。NIH3T3細胞はp16をコードするINK4a領域が欠失していることが報告されている。我々が樹立した細胞株でもp16の発現は認められず、K12VDNER細胞で誘導された細胞老化はp21依存性、p16非依存性であることが示された。K12V細胞ではmdm2 mRNAの発現はmock細胞に比べ増加していたが、DNERの発現によりこの亢進は抑制された。p53とMDM2の結合は、mock細胞に比べK12V細胞では亢進していたが、K12VDNER細胞では低下していた。ER過剰発現細胞ではmock細胞に比べmdm2のmRNA、蛋白、p53との結合能のいずれも約2倍に亢進していた。K12VDNER細胞にc-Junを過剰発現させるとMDM2の発現の増加とp21の発現低下並びに老化細胞数の減少を認めた。以上よりRasを介する造腫瘍能獲得機構にERの関与が示された。本過程にはER-AP-1によるmdm2発現の増加及びp53-mdm2結合を介したp53機能抑制が関与することが示され、この経路のホルモン依存性癌の発生機構への関与が示唆された(K.Kato et al.2002)。子宮体癌の発癌機構とRas、エストロゲンレセプターの関与を解析するために、NIH3T3細胞に哺乳類発現ベクターpZIOneoSV(X)ベクターに組み込まれた[12Val]K-Ras 4BcDNAとpSG5に組み込まれたえRのAF-2機能を阻害しdominant negative作用をもつS554fsER(DNER)を形質導入し、それぞれがコードする蛋白を単独にまたは共に発現する細胞株を樹立した(K12V細胞、DNER細胞、K12VDNER細胞とする)。K12V細胞造腫瘍能を持ち、ERの発現の増大とERの転写因子の亢進がみられた。

DNER細胞に発現させた細胞はmock細胞と比べて形態学的にも、細胞造腫瘍能にも変化なかったが、活性化型K-RasとDNERを共に発現させた細胞(K12VDNER細胞)は細胞の大きさの増大と、多様細胞の数の増加が観察された。細胞増殖能は、著明に抑制され造腫瘍能は完全に消失した。K12VDNER細胞においてアポトーシスは誘導されなかった。形態学的に細胞老化を疑い、細胞老化特異的β-ガラクトシダーゼ染色を各細胞株に行ったところ、mock細胞、DNER細胞、K12V細胞はほとんど染色されなかったが、K12VDNER細胞は肥大化した多核細胞を中心に強く染色された。細胞老化で発現誘導の報告のあるp21発現を解析したところ、K12VDNER細胞で有意に発現の亢進がみられた。同じく、細胞老化で重要とされるp16に関しては、NIH細胞では、INK4a geneが欠失していることが報告されており、我々の使用した全ての細胞においてもp16蛋白の発現は見られなかった。以上より、K12VDNER細胞において誘導された細胞老化は、p21-依存性、p16-非依存性であることが示された。細胞老化におけるRas-エストロゲンリセプターα(ERα)シグナル伝達路の意義:我々はERαはRas下流に位置し、活性型[12Val]K-Rasにより転写因子としての機能を亢進させ細胞形質転換を誘導することを明らかにした。本研究ではERαがいかなる分子機構の介在のもとにRasによる細胞癌化に関与するかを研究した。NIH3T3細胞を場として活性型[12Val]K-Ras発現K12V細胞を樹立した。K12V細胞は完全に形質転換し、造腫瘍能も保持していた。さらにK12V細胞へERドミナント・ネガティブ変異体を遺伝子導入したところ、再構成細胞は細胞増殖特性の抑制とともに細胞老化に伴い死滅した。再構成細胞ではp53依存性p21CDKインヒビター発現が亢進していた。p53抗体で免疫沈降し、MDM2抗体でウエスタンブロットを行ったところ、p53結合MDM2蛋白はK12V細胞で増大し、ドミナント・ネガティブER発現に伴い顕著に減少した。以上からRas/MAPK下流にERαは位置し、MDM2転写亢進に関与すると推測しERα強制発現細胞を樹立した。ERα高発現系はMDM2転写及び翻訳共に亢進することが判明した。MDM2発現はEts或いはc-Jun転写因子により制御されるため、ドミナント・ネガティブER変異体発現K12V細胞へc-Junを遺伝子導入した。c-Jun発現に伴いMDM2の発現増大を観察したためERαはMAPK-c-Junの中間に位置すると想定された。ヒト癌の多くでRas/ERα/p53シグナル伝達路の存在は癌分子標的療法の有効なターゲットと示唆された。活性化型K-Rasにより造腫瘍能を獲得したNIH3T3細胞をモデルに、発癌に重要なシグナル伝達を明らかにし、子宮体癌、卵巣癌の分子標的治療への応用を試みた。以上の解析により以下の結果を得た。1)造腫瘍能を獲得したK12V細胞はERαの機能が亢進していた。K12VDNER細胞では造腫瘍能は消失しp53依存性、p21依存性、p16非依存性の細胞老化が誘導された。