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グリア細胞と神経の相互作用を起点に髄鞘形成および破綻の機序を解き明かす

グリア細胞は神経細胞と互いに影響を及ぼし合いながら、ダイナミックな髄鞘構造を維持しているが、発生各時期にどのような分子が機能しているか、不明な点が多く残されている。そこで、髄鞘発生過程のメカニズムを明らかにするため、独自のグリア細胞と神経細胞の共培養システムを利用して発現分子の網羅的解析を行った。その結果、これまで主に免疫系で機能すると考えれてきた接着分子受容体がグリア細胞にも発現しており、特に髄鞘形成初期において、神経細胞との相互作用のもと中心的な役割を果たしていることを明らかとなった。「グリア細胞と神経の相互作用を起点に髄鞘形成および破綻の機序を解き明かす」ための研究初年度の目標は、インビトロでその相互作用に関与する分子群を明らかにすることである。このことは、本研究の最も重要な基盤の一つであり、次年度以降も継続的に研究される項目である。この目標を実現するために用いた手法が本研究の独創的な手法のひとつで、試験管内でミエリン形成過程を模倣できる、ミエリン形成グリア細胞と神経細胞の共培養技術である。この共培養系に、さまざまなライブラリー(細胞間相互作用に関与する可能性の高い分子を標的とした低分子性および蛋白性などの阻害剤やRNA干渉作用を有する核酸等)を添加することで、標的となる分子の探索を行う。これらの研究目的に沿い、当該年度は本アッセイシステムが細胞間相互作用に関与する分子群の探索研究に適合しているか否かの予備試験を行った。その結果、古くから知られている神経栄養因子受容体であるTrkC型受容体などのポジティブコントロールを用いたグループにおいて、過去の知見に一致する表現型が観察され、本システムが細胞外の分子に関しても良好に作動することが明らかとなった。したがって、現在このシステムを用いて新規分子のスクリーニングを継続している段階である。今後は、特に新規に見出される可能性のある細胞外分子に関しては、その細胞内で結合する分子の探索も並行して行っていく予定である。本研究では、末梢神経系の髄鞘発生過程の変遷をin vitroで忠実に再現できる独自のグリア細胞ー神経細胞共培養系を用いて、髄鞘発生メカニズムの解明を行い、その後、得られた結果をもとに髄鞘変性症の病態発症機構を明らかにすることを目的としている。当該年度は、ライブラリーを利用して髄鞘形成の促進または抑制に関与する分子のスクリーニングを開始した。その結果、髄鞘形成を促進するキナーゼ受容体が同定された。この受容体は、髄鞘発生の初期から後期にわたってグリア細胞膜上に特異的に発現しており、神経細胞からのシグナルを受容することにより、髄鞘発生過程を綿密に制御していることが判明した。また、この受容体下流には、以前申請者らが明らかとした末梢の髄鞘発生過程において中核を担うキナーゼが介在しており、髄鞘形成過程を担う分子機構の一端が明らかとなったと同時に、本スクリーニング法がグリア細胞と神経細胞の複雑な相互作用を研究にする上で適した手法であることが示された。さらに、これらの結果をマウス個体レベルで検証するためにキナーゼ受容体の遺伝子改変マウスを作製したところ、髄鞘形成に影響を及ぼす結果が得られ、in vitroでの結果が再現された。これらの結果を踏まえ、今後は本受容体が脱随時においても積極的な機能を果たしているか否かを新たな目標として研究を進めていく予定である。当該年度において以下の知見が得られた。1)キナーゼ受容体が末梢神経系の髄鞘発生に関与することを見出し、マウス個体レベルでもその普遍性を明らかにした。これは平成28年度以降に予定していた計画にも到達したことを意味している(Mol. Biol. Cell.2015)。2)Arf6とその制御因子であるcytohesin-2が末梢神経系の発生に関与することを、インビボレベルで明らかにした(Biochem. Biophys. Res. Commun. 2015)。3)インビトロで得られた結果を応用することにより、神経系の髄鞘変性疾患をインビトロレベルでモデル化することに成功し、その発症メカニズムの一端を明らかにした(Biochem. Biophys. Res. Commun. 2015)。以上、一部は当初の予定よりも早く研究成果を得ることができたため、本研究は計画以上に進展していると言える。今後、神経系の発生に関与する分子ネットワークを明らかにするとともに、それらの結果を病態研究へ応用したいと考えている。昨年度から行ってきた、グリア細胞の発生過程のmRNAマイクロアレイによる網羅的解析により、膜受容体の中に免疫細胞の遊走や接着に深く関わる接着分子受容体が、グリア細胞の発生初期に特異的に発現上昇していることをつきとめた。この受容体は、神経細胞上のリガンドとの相互作用によってグリア細胞の髄鞘形成初期を制御していた(宮本ら、Nat. Commun.7, 13478 (2016))。さらに、この神経細胞上のリガンドは、多発性硬化症の抗体治療薬ナタリツマブの分子標的でもあった。多発性硬化症は血液中の炎症細胞が血管内皮から脳へ浸潤し、脳の髄鞘を破壊し、神経変性を引き起こす炎症性の脱髄疾患で、抗体薬であるナタリツマブは炎症細胞にあるインテグリン受容体をブロックすることで、炎症細胞の脳内への浸潤を抑制している。しかし、ナタリツマブが病態を進行させる(神経変性を促進する)という重篤な副作用があることが知られている。

今回、ナタリツマブの分子標的であるインテグリン受容体が、脳の神経細胞にも存在し、それが神経細胞の成熟に重要な役割があることを明らかにした。また、インテグリン受容体の機能発現には脳内にある特異的分子(CD69)の活性化が必須であることが判明した。したがって、ナタリツマブの副作用は、脳内の神経細胞の成熟を阻害することで神経変性を促進すると考えられるが、これは脳内のCD69を活性化することで、この副作用を減弱させることができると期待された(宮本ら、Nat. Commun. 7, 13478 (2016))。グリア細胞は神経細胞と互いに影響を及ぼし合いながら、ダイナミックな髄鞘構造を維持しているが、発生各時期にどのような分子が機能しているか、不明な点が多く残されている。そこで、髄鞘発生過程のメカニズムを明らかにするため、独自のグリア細胞と神経細胞の共培養システムを利用して発現分子の網羅的解析を行った。その結果、これまで主に免疫系で機能すると考えれてきた接着分子受容体がグリア細胞にも発現しており、特に髄鞘形成初期において、神経細胞との相互作用のもと中心的な役割を果たしていることを明らかとなった。ミエリン形成グリア細胞と神経細胞を共培養システムが細胞間相互作用に関係する分子を探索することに適していることが証明でき、今後の研究の基盤を確立できているから。引き続き、共培養系を用いたスクリーニングを継続すると共に、現在までに明らかとなっている髄鞘形成に関与する分子を共培養系に還元し、神経細胞との相互作用の下でこれらの分子がどのように機能しているかを判定していく。その後、共培養系を用いて機能同定した分子のうち、分化や生存に深く関わるキナーゼの効果を検証するため、髄鞘形成グリア細胞特異的に標的キナーゼを阻害できるトランスジェニックマウスを作製する。マウス表現型の評価法は、神経の免疫染色と電子顕微鏡による髄鞘微細構造の観察によって行う。さらに、このマウスを髄鞘変性症のモデルマウスと交配させることにより、髄鞘変性症に対する治療効果の有無を検証する。以上、本研究により、末梢神経系の髄鞘発生、および髄鞘変性に関する知見が深まるものと期待される。神経化学当初の研究計画に沿って探索研究を継続するとともに、新しい分子群の同定研究を進めたい。また、新規分子群が獲得できた場合は、その全体像を掴むために相互作用分子をプロテオーム解析する予定である。スクリーニングに使用する消耗品に関しては、包装最小単位で購入が可能となり、スクリーニングに向けた単位で購入する必要がなくなった。また、実験動物の使用を極力抑える工夫をしたため、動物購入費が当初予定より減った。さらに、旅費に関しては国際学会(海外)や遠方で行われる国内学会への参加が難しい家庭状況のため、支出予定分が未使用となった。初年度行った探索研究に使用する消耗品に関しては、包装最小単位で購入が可能となり、探索研究に向けた単位で購入する必要性がなかったため。また、旅費に関しては、研究担当者が妊娠したため海外学会への参加が不可能になり、予定支出分が未使用となった。最終年度は計画と計画以上の結果を得るための研究を加速するため、消耗品を中心に使用していく予定である。次年度以降は計画に沿った研究を加速するため、消耗品を中心に使用していく予定である。
新しい重い電子系イッテルビウム化合物における超伝導と量子臨界現象

イッテルビウム系の重い電子系では初の超伝導体であるβ-YbAlB_4に見られる新しい量子臨界現象を理解するために、それと同組成で結晶構造の異なるα-YbAlB_4に鉄元素をアルミニウムサイトに置換し、その置換量を調節することにより磁気秩序を誘起することを試みた。その結果、磁気秩序の発見だけでなく、実際にSPring-8での測定に参加し、20Kにおけるイッテルビウムイオンの価数が、特に1%程度の鉄をドープした場合に大きく増加することを発見するという興味深い成果を上げることができた。室温における粉末X線回折から、価数の急峻な増加が起こる組成域において、格子定数も大きく減少することが分かり、その減少は価数の急峻な増加との関連が予想される。低温から室温にわたる温度範囲で価数が急激に増加することから、その価数の急劇な増加は非常に高いエネルギースケールを持っていることが分かる。また、このα-YbAlB_4の鉄ドープの詳細な極低温物性測定から、価数の急峻な変化が起こる組成域において、超伝導体であるβ-YbAlB_4でみられる振る舞いと酷似する量子臨界現象を発見した。これらの発見は、これらの系における量子臨界現象に反強磁性揺らぎのみならず、価数揺らぎが深くかかわっていることを示し、従来のスピン揺らぎによるものと異なり、質的に新しい量子臨界現象であることを示された。この成果から、量子臨界点の価数に関わる研究の発展が大いに期待される。Yb系の重い電子系では初の超伝導体であるbeta-YbAlB_4や、YbRh_2(Si_<0.95>Ge_<0.05>)_2、CeCu_<5.9>Au_<0.1>等で見られる新しい量子臨界現象を理解するために、beta-YbAlB_4と同組成で結晶構造の異なるalpha-YbAlB_4のAlサイトの一部をFeと置換し、量子臨界点に隣り合う2つの相を詳しく調べた。その結果、フェルミ液体の性質を示すalpha-YbAlB_4は、数パーセントのFe置換により磁気秩序が現れることを見出した。また、それに付随する量子臨界現象を極低温における電気抵抗、磁化、比熱の測定より明らかにし、それが量子臨界物質beta-YbAlB_4と類似していることが分かった。また、これらの現象が、大変興味深いことに、価数の変化に伴う可能性をSPring8での硬X線光電子分光実験から明らかにした。これらの成果は、量子臨界性と価数揺らぎを結ぶ可能性を世界で初めて明らかにするものであり、その発展が今後大いに期待される。また、ゼロ磁場で非フェルミ液体的な振る舞いを示すbeta-YbAlB_4のab面内に磁場をかけても非フェルミ液体状態が保持されたまま非フェルミ液体性が顕著になる。米国Tallahasseeにある国立強磁場研究所へ出張し、20Tまでの強磁場中で電気抵抗測定を行ったところ、非弾性散乱項が磁場により大きくなることが分かり、20T以上の高磁場に量子臨界点が存在する可能性が示唆された。
セルソーティングを実装したメタゲノミック診断法の開発

我々はメタゲノム解析を応用した感染症診断法の開発に取り組み、これまでにヒト検体の抽出核酸からインフルエンザやノロウイルス、また病原性細菌の直接同定に成功してきた。これらの取り組みの中で、臨床検体中のヒトゲノムやカビや細菌など様々な生物のコンタミネーション由来の無駄な遺伝情報が検出の効率や感度を下げていることが明らかとなった。本研究では、さらなる検出の効率化と精度を高めることを目的とし、このメタゲノミック診断法にセルソーティング技術を組み入れたプロトコル開発を行った。【目的】我々はメタゲノム解析を応用した病原体検出システム"メタゲノミック診断法"を開発し、ヒト検体の抽出核酸からインフルエンザやノロウイルス、また病原性細菌の直接同定に成功してきた。これまでの取り組みから、このメタゲノミック診断法の解決すべき課題として、ヒトゲノムや臨床サンプルに付着するカビや細菌など様々な生物のコンタミネーション由来の無駄な遺伝情報が検出の効率や感度を下げていることが明らかとなった。咽頭スワブや便検体などの臨床検体は雑多な混合物であり、この混合状態から病原体の候補細菌だけをあらかじめ分離することができれば、無駄な遺伝情報を省き、病原性細菌の有用な遺伝情報を多く得ることが可能である。本研究の目的は、この病原体の精製分離にマイクロ流路チップ搭載型のフローサイトメーターを用い、セルソーティング機能を実装したメタゲノミック診断法を確立することである。【結果】はじめに正常便からの細菌菌体抽出についての前処理法の検討を行った結果、緩衝液による懸濁とフィルタリングの処理によって便検体中の細菌を抽出し、その生死判定をマイクロチップ搭載型フローサイトメーターFISHMAN-Rを用いて解析する一連のプロトコルを確立した。便検体について凍結サンプルを解析した結果、細菌分布はほぼその全てがDEAD画分に移行し、便検体は1度の凍結で、生死判定には使えないことが明らかになった。今後は臨床検体の保存法と固定化法について検討する必要がある。マイクロチップ搭載型フローサイトメーターFISHMAN-Rにソーティングモジュールを搭載した世界初のモデルを導入し、ソーティングとメタゲノム解析を組み合わせた解析法の開発を行った。セルソーティング後の細菌数は数十から数百と非常に少量の細菌しか得ることができない。このソーティング後の菌体から核酸を抽出し、16Sディープシーケンシングによるメタゲノム解析法を試みた。PCR条件の検討を行った結果、目的のPCR産物を得ることができ、ソーティングとメタゲノム解析を組み合わせた検出法の基礎を確立した。
極限時空間分光法の開発と光誘起構造相転移研究への応用

本研究で用いる局所ラマン散乱分光システムでは、3軸駆動機構により光ファイバーケーブルをトンネル顕微鏡ステージ上に接近させ、ファイバーを通して超高真空排気システムの外に散乱光を導くよう設計されていた。しかしながら、ファイバー径や試料-ファイバー先端間距離との関係より、散乱光を効率的に集光することができなかった。そこで、新たに3軸駆動機構により両面レンズをトンネル顕微鏡ステージ近傍に接近させて散乱光を集光する機構を製作した。その結果、ファイバーに比べて格段の効率で散乱光を集光する事が可能となった。新たに製作した集光光学系を用いて、レーザー光を照射していないグラファイト試料を用いて通常のラマン散乱分光測定を行い、炭素原子の六角格子内振動由来のGバンドが検出できることを確認した。次に、トンネル探針を接近させることにより期待されるラマン散乱の増強効果や局所分光の条件設定を確認した。この段階において大阪北部地震に被災し、トンネル顕微鏡システムを搭載している光学除振台空気ばね式除振脚のレベル調整器及び入射及び集光光学系における光学素子の一部が破損するとともに、実験室内のレーザー光発生装置・トンネル顕微鏡・ラマン分光装置の配置が大きくずれた。破損部品の修理・各装置の再設置と調整・光学系の再構築等を行い、測定システムを震災前の状態まで回復させた。しかしながら、これにより計画に大きな遅延が発生した。更に、代表者が他大学へ異動する事となり、H31年年初より研究設備の移設作業を開始し、新しい研究機関への実験装置の移設を完了した。現状研究設備の設置が終了し、研究の再開に向けて実験室の整備と実験装置の調整を行っている。H30年6月に発生した大阪北部における直下型地震において、実験装置の配置が大きくずれた他、各種部品の破損等甚大な被害を受けた。この為、破損した部品の修理・実験装置の調整及び動作確認を再度おこなう必要が生じ、研究設備を原状復帰させるまでに2カ月以上の時間を要した。更に、代表者が大阪大学から大阪市立大学へ異動する事に伴い、H31年年初より研究設備移設の準備作業により、年度後半には研究を進めることができなかった。現在、新しい研究機関において実験室の整備、装置の配置・調整を進めているが、研究の再開には至っていない。上記の理由により、研究計画に大幅な後れが生じている。現勤務機関に移設した研究設備の設置を完了し、5月中に測定を再開できるよう実験室の整備及び装置の調整を行っている。準備が整い次第、昨年度から中断している、連続光源による空間分解測定を優先して進めると共に、時間分解測定の準備を開始する。1)グラファイト表面のナノ構造を対象とした空間分解ラマン分光測定を推進する。グラファイトにパルスレーザー光を照射し、サイズや密度を制御して新規ナノ構造相を創成し、その構造をトンネル顕微鏡により直接観察する。グラファイト構造が残る領域とナノ構造相が創成した領域上で探針の位置を変化させ、ラマン散乱における探針増強効果と空間分解能を評価する。更に、ナノ構造の局所ラマン分光測定を行い、sp3結合形成に由来する新規ピークの発現やGバンドのエネルギー位置や半値幅等のピーク形状変化を明確にする。スペクトル変化の特徴を、STMによるナノ構造の局所構造及びトンネル分光(STS)による局所状態密度分布との相関という観点より系統的に整理し、光創成新規ナノ構造の構造的・電子的物性を解明する。2)光励起直後からの局所ラマン分光あるいは反射分光の時間分解計測を行う。初年度に動作確認したパルス列時間遅延励起用の光学系を再構築し、ポンプ光とプローブ光を遅延時間を制御して試料に入射する。励起光からの遅延時間を制御して局所ラマン分光、反射分光測定を行い、構造相転移に関与する構造動力学の解明に取り組む。本研究では、トンネル顕微鏡とラマン散乱分光法を融合したトンネル顕微鏡・探針増強ラマン散乱分光システムに、ポンププローブ法による時間分解分光測定技術を導入する。本年度は、測定に用いるフェムト秒レーザー発生装置の調整、時間分解測定用光学系の構築、さらに、トンネル顕微鏡ステージに設置した試料近傍で反射光を効率的に集光するための光学系を超高真空中で駆動する機構の設計、製作、調整を行った。時間分解測定用の極短パルス励起・プローブ光として、チタンサファイアレーザーの再生増幅システムを備えたレーザー発生装置を用い、その調整を行った。基本波800nmのオシレーター光(出力1W,繰り返し80MHz)を再生増幅し、パルス時間幅100フェムト秒、出力700ミリワット,繰り返し1キロヘルツの光を得た。レーザー発生装置から出力された光を非線形結晶により2倍波、3倍波、更に4倍波を分離して得るための高調波発生システム、さらに、各波長の光について一軸自動駆動ステージを用いて光学長を変化させ、遅延時間を調整する光学系を構築し、ポンプ・プローブ測定の為の光学システムを完成させた。本手法開発における重要な点の一つは、検出感度を向上させることであり、試料からの散乱光を効率的に捕集する光学系の構築が必要である。超高真空トンネル顕微鏡の駆動ステージに置かれた試料近傍において捕集用光ファイバーの先端部を3次元で空間駆動できる機構を設計し、製作した。捕集した光は光ファイバーを通して排気チェンバーの光学窓に導かれ、大気側の分光測定システムへと効率的に導かれる。現在、He-Neレーザーによる参照光を試料表面に入射し、散乱光の捕集効率の最適化を行っている。

本研究を行うためには、極短パルス光発生装置、時間遅延調整用光学系、超高真空トンネル顕微鏡、光捕集機構、高分解能分光装置から構成される測定システムの構築が必須である。今後1)時間分間を伴わない探針増強ラマン散乱による局所分光測定、2)ポンプ・プローブ測定技術との融合による時間分解・局所分光測定の2段階で測定システムの完成につなげる計画である。初年度において測定システムを構成する各部分の構築は完了している。励起・プローブ用の極短パルス光発生装置については、研究に必要な励起強度・パルス時間幅を有する光の出力が可能であることが確認されており、また、現有のトンネル顕微鏡を用いて半導体・グラファイト試料表面構造の原子スケール観察も完了している。また、分光測定に用いるCCD検出器付き可視用分光器の動作確認も独立した分光測定を通して完了している。初年度の研究は計画通りに進展しており、各構成測定装置を融合したシステムとしての動作確認や測定条件の最適化に進展できる状況にある。本研究の研究対象である、グラファイト表面の新規ナノ構造相を創成する光励起条件の最適化を行った。フェムト秒励起パルス光の励起波長・強度・励起ドーズを変化させ、照射表面を温度可変トンネル顕微鏡により直接観察した結果、ナノ構造相の核形成過程やその後の新規構造相の成長過程に強い励起波長依存性がある事を明確にし、ナノ構造相のサイズや密度を光励起条件により制御できる事を確認した。もう一つの研究対象であるIV族元素単一原子層物質(ゲルマネン)の合成のため、基板アルミニウムの清浄化と共に、ゲルマニウム蒸着装置の設計・製作を行った。合成した試料をトンネル顕微鏡を用いて観察し、基板温度や蒸着スピード等の合成条件を最適化している。試料合成と並行して、時空間極限ラマン分光測定システムの光学系を構築した。シリコン基板を標準試料として、その表面で散乱したHe-Ne光を用い、初年度に製作した光ファイバによる集光系の調整を行うと共に、連続光源によるシリコンのラマン散乱分光測定を行い、分光光学系を調整を試みた。この段階において、当初使用予定であったインテンシファイア付きCCD検出器に異常がある事が判明し、電子冷却タイプCCD検出器に交換することにより集光及び分光光学系の調整を継続し、光学系の構築はほぼ完了した。さらに、グラファイト表面ナノ構造の創成とラマン分光測定をin situで行う為、フェムト秒励起パルス光を入射する光学系を追加整備した。本測定システムの試料ステージに設置したグラファイトに400nmパルスレーザー光を照射し、分担者が所有する通常のラマン分光システムを用いて照射スポットのラマン測定をおこなった。炭素原子の六角格子内振動由来のGバンドと欠陥由来によるDバンドの信号を検出し、照射によりD/Gピーク比が増大する事、Gバンドの半値幅が若干広がる事を確認した。光学系を構築し、標準試料によるラマン散乱分光測定を開始する段階に至って、本研究で使用する予定であったインテンシファイア付きCCD検出器の動作不良が判明した。本検出器は、広帯域波長域の散乱光を同時にかつ高感度で分光測定することが可能であり、計画の根幹の一つである時間分解パルス測定に必須の検出器である。本検出器を検査依頼したところ、信号読出機構に異常が見られることが判明した。
北陸における説話画-その機能と展示の変遷および現代に生きる意味-

北陸には特色ある中世の説話画が存し、しかも、現在においても絵解きがなされ、説話画の機能が生きている。また、近代的なミュージアム展示の前史たる、霊宝の御開帳、宝物展示が行われている。原口、太田、山崎は、これらの実態調査と所蔵品の悉皆調査を行い、調査報告書を刊行した。また、太田と原口は説話画の研究会を行ったほか、画家・石崎誠和の協力を得て、複雑な記号内容をもつ本法寺所蔵「法華経曼荼羅」の描き起こし図を作成し、知見を深めた。初年度にあたる本年度の研究は、調査に主眼をおき、下記の目程で、富山県南砺波市・城端別院善徳寺の虫干法会、同市・井波別院瑞泉寺の太子伝会における宝物展示の実態調査、善徳寺所蔵書画の悉皆調査、勝興寺の所蔵書画および工芸品の部分調査、研究会を行った。1.6月20日於・金沢美術工芸大学研究会の組織研究目的の確認調査の打ち合わせ2.7月25日第1回実地調査/富山県南砺市(旧・東礪波郡城端町)城端別院・善徳寺の虫干法会同市(旧・東礪波郡井波町)井波別院・瑞泉寺の太子伝会の実態調査3.7月29日第2回実地調査/富山県高岡市・勝興寺の所蔵品調査4.8月6日第3回実地調査/富山市(旧・婦負郡八尾町)・本法寺の風入法要の実態調査5.9月26日・27日・28日第4回実地調査/南砺市・善徳寺所蔵書画悉皆調査(1)6.11月3日第5回実地調査/高岡市・勝興寺の本堂修復記念展の見学-宝物形成の実態調査7.12月12目・13日・19目・20日・21日第6回実地調査/南砺市・善徳寺所蔵書画悉皆調査(2)8.2006年3月22日於・金沢美術工芸大学美術工芸研究所今年度研究成果の発表今年度の成果としては、原口は論文「江戸時代における瀟湘八景の作例紹介」における瀟湘八景図の受容の考察を通じて、勝興寺のコレクション形成の画期についての知見を深めた。また、善徳寺の所蔵書画のデータをデータベース化した。太田は、論文「花鳥の居場所」において考察した西本願寺書院における複合的イメージづけによる格差の可視化システムが、北陸寺社にいかに展開しかつ変容したかについての知見を深めた。次年度以降、これらの基礎的調査の成果をもとに、寺社において説話イメージがどのように使われたか、従来の単眼的説話画研究にとどまらない成果をあげうると考える。2年目にあたる本年度も継続して実地調査を行った。特に、本年度は新たに分担者に加わった山崎剛・金沢美術工芸大学准教授をリーダーとして、美術工芸品の調査も行った。今年度中には悉皆調査にまでいたらなかったが、寺社コレクションの全体像を明らかにする上で大きな成果である。調査月日および対象は以下の通りである。7月21日石川県金沢市・天徳院所蔵品調査(絵画・美術工芸品)8月23日・24日同上9月4日8日富山県南砺市・善徳寺所蔵品調査(美術工芸品)9月19日富山県高岡市・大法寺所蔵品調査(絵画)10月11日富山県高岡市・本陽寺所蔵品調査(絵画)2月15日富山県小矢部市・称伝寺所蔵品調査(絵画)3月23日には、金沢美術工芸大学において研究会を行い、本年度の実地調査によって得られたデータをもとに、寺社において説話イメージがどのように使われたのかを考察し、次年度の研究計画を立案した。本年度の主な活動内容は、2期の実地調査と、2回の研究会である。第1期の調査対象は、富山県南砺市・善徳寺所蔵工芸品である。調査・撮影には、山崎と原口があたった(平成19年度8月20日22日)。この調査と、平成17年度、18年度にすでに行った絵画、工芸品調査の知見によって、善徳寺所蔵品の一部についての伝来過程が明らかになった。第2期の調査対象は、富山県南砺市・瑞泉寺所蔵「聖徳太子絵伝」八幅である。調査・撮影には太田と原口があたった(平成19年度9月26日・27日)。この調査により、瑞泉寺所蔵「聖徳太子絵伝」八幅本が、極めて特異な図像をもつ貴重な作例であることが確認できた。また、補筆のない部分においては、絵画様式においても際だつ特徴をもつことが確認できた。

研究会は、本法寺所蔵「法華経曼荼羅」を対象にし、その説話イメージがどのように形成されたのか、どのように使われたのかを中心に検討を行った(平成19年度5月7日・12月17日)。絵を前にして語るという行為のもつ意味についての知見を深めた。あわせて、極めて複雑な図像をもつ本法寺所蔵「法華経曼荼羅」の内容を明らかにするために、描き起こし図を日本画家・石崎誠和氏に依頼した。描き起こし図を作成するという、描く行為の追体験を行う過程において得られた知見についての報告を行ってもらい、本作の理解を深めた。本科研においては、4カ年の研究期間のうち、3カ年を主に北陸における寺社所蔵書画美術工芸品の実地調査・写真撮影にあて、その調査報告書を作成してきた。本年度は最終年度にあたるため、実地調査・写真撮影は行わず、既調査分を検討し、研究を深化させることを主眼とした。その成果として、北陸の説話画のうち、とりわけ浩潮な富山市八尾町本法寺蔵「法華経曼茶羅」二十二幅の描き起こし図が得られた。描き起こし図作成にあたった日本画家・石崎誠和には、その作成手順と、作成過程から得られた知見をレポートしてもらった。描き起こし図作成は、本法寺本がどのような過程を経て作成されたのか、そしてまた見る者にどのように体験されたのかというという、いわば「絵の現場」を追体験することにほかならず、描き起こし図とともに得難いレポートが作成された。その成果は、報告書図版編として印刷された。また、金沢美術工芸大学教授・太田昌子が「法隆寺の聖徳太子絵伝を読み解く-絵の描かれた『宗教環境の総体』をテキストとして」(平成20年度研究成果参照)において提唱した空間細胞(cell)の概念は、複雑な記号内容をもつ説話画の読み取りにきわめて有効である。太田は、本法寺本の空間細胞配置図を作成し、その空間構造を正確に把握した。富山県立大学教授・原口志津子は、この概念を得て、本法寺本の記号内容の理解を深め、既刊の歴史的意義および伝来解明の論文を改訂して刊行する予定である。
衛星搭載X線SOI検出器を用いた太陽アクシオン地上探索

本研究の目標であるアクシオン探索実験においてSOIピクセル検出器素子XRPIXの実装基板に含まれる天然由来の放射性同位体からの放射線が主要なバックグラウンドとして観測され検出感度性能を決めてしまうことが前年度研究から分かった。従来の実装基板はガラスエポキシ基板を使用しており、抵抗やキャパシタなどの表面実装部品が載っている。本年度においては実装部品全ての放射線量をGe検出器で測定した。また、放射線と検出器のフルシミュレーションプログラムをGeant4を用いて開発し、Ge測定結果を入力して仮想実験を行い、アクシオン探索実験の予想到達感度を求めることが出来た。この結果を国際会議HSTD11&SOIPIX2017で発表し、論文雑誌Nucl.Instrum.Meth. Aで論文出版された。また更なる感度向上にも取り組んだ。測定からガラスエポキシ基板本体とある種の素材を使用したキャパシタが大きなバックグラウンド源になっていることが判明した。ガラスエポキシ基板はガラス繊維を使用しており、ガラスに天然鉱物が多く含まれることからバックグラウンドが多いことが分かっている。キャパシタに関してはバックグランドが少ない代替品を発見することができた。ガラスエポキシ基板に関してはリジッドフレキシブル基板を用いることでバックグラウンドを低減する方法を考案した。この基板はフレキシブルなポリイミド回路基板と通常のガラスエポキシ回路基板が合体した基板でコネクタを介さずに内部で電気的接合されたものである。ポリイミド基板はガラス繊維を含まず、実測においてもバックグラウンドが小さいことが確認できた。このポリイミド回路基板側にXRPIXを実装してガラスエポキシ基板から遠ざけ、その間に鉛の遮蔽体を置くことによりバックグラウンドを従来比で1/1000程度に低減することが可能になる。この基板の回路設計を完成することが出来た。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。(研究開発)・恒温槽を用いた低環境放射線BGと低温環境の実現...恒温槽内部の遮蔽体を恒温槽外部の構造体で支持できるようにし、低温環境と低環境放射線BGの両方を早期に実現することに成功した。・CdTe検出器を用いた環境放射線BG遮蔽の最適化への取り組み...CdTe検出器は半導体検出器としては原子番号が大きく、Siに較べ高いエネルギーの環境γ線のスペクトルが得られる。これを用いて鉛、銅、錫などを用いて遮蔽体の最適化を行った。これにより先行実験の環境放射線環境の3倍程度に迫る遮蔽環境を実現した。・スタックXRPIX検出器の開発...大型のXRPIX5素子を複数枚近接スタックし、それを一枚の読出しボードで制御する開発を行った。これにより大幅な性能向上が見込める。・Ge検出器を用いた更なる低バックグラウンド化への取り組み...更に低BG化を目指し、スタックXRPIX検出器で使用する部品の天然放射性元素の含有量をGe検出器で測定した。その結果、いくつかの部品から有意な放射線信号を検出することができた。この部品をより低BGなものに交換することで更に性能向上が見込める。恒温槽と支持構造体を用いることで当初よりも早い時期に低温環境と低放射線BG環境を実現することが可能になった。これにより遮蔽体の最適化についての理解が進み、先行実験との差を実測値で比較できるようになったことは大きな進展であった。また、これらの結果を元にして環境BGシミュレーションのチューニングが可能になった。またGe検出器でスタックXRPIX検出器の部品由来のBG量を測定ができるようになり検出器由来のBGも定量的に評価できるようになった。宇宙線反同時計数カウンタを設計、製造し、性能評価を行うことができるようになった。また、データ解析についても進展があった。γ線、β線、α線、宇宙線などの特徴ある信号をクラスタリングするアルゴリズム(Density-based algorithm)を採用し、柔軟性に富むクラスタリングが可能になった。更にこれらの形を抽出して機械学習で判断させることで、BGの粒子識別を行い、BGを効率的に排除することを目指して研究を進めている。

このポリイミド回路基板側にXRPIXを実装してガラスエポキシ基板から遠ざけ、その間に鉛の遮蔽体を置くことによりバックグラウンドを従来比で1/1000程度に低減することが可能になる。この基板の回路設計を完成することが出来た。スタックXRPIX検出器が完成させ、長期安定運用できるようにハードウェア、ソフトウェアなどで自動化を進める。また、宇宙線反同時計数カウンタを完成させ、読出しエレクトロニクスに組み込むことで低BG化を推し進める。これと同時に遮蔽環境の最適化し、またデータ解析においても機械学習による粒子識別を完成させ、先行実験を超える低BGなデータを取得できるようにする。その後、数週間程度の予備実験を実施し、細かな修正などを行った後に数か月による本実験を実施し、ハドロニックアクシオンの世界記録を更新する。その結果を国際会議で発表する。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
イオン伝導体ナノ構造による空間電荷と局所歪の制御

本研究は,燃料電池の固体電解質材料などに用いられるイオン導電性セラミクスの界面におけるイオンダイナミクスの新しい研究手法を探ることを目的とし,パルスレーザデポジション(PLD)法を用いてナノメータスケールで人工的な界面構造を構築し,界面での局所的な配列の変化がイオン拡散に及ぼす影響について研究を行った.モデル物質としてプロトン導電性ペロブスカイト型酸化物として知られるYをドープしたSrZr03を選択した.PLD法により(001)Mg0基板上にSrZr03層を成膜し,SrZr03層とYのドーパント層を交互に積層することでドーパント層を周期的に挿入した人工的な多層膜を作製した.結晶構造や電子構造がとプロトンダイナミクスに与える影響を調べるため,XRD,電子顕微鏡による構造解析,放射光を用いた電子構造の解析,複素インピーダンス法によるプロトン導電性の評価を行った.作製した多層膜は人工的に数原子層の酸化イットリウムが挿入された平坦な界面を持つエピタキシャルな構造であることがわかった.また,この人工的なヘテロ界面を有する構造がプロトン導電性を有していること,および,プロトン導電性が多層膜の周期に依存することを明らかにした.一方,多層膜のバンドギャップ付近の電子構造はバルク結晶とは異なり,バルク結晶の0lsのX線吸収スペクトルにおいて観測されるバンドギャップ内のアクセプター準位やホールの構造はほとんど存在しないことが明らかになった.本研究によって,多層膜ではバルク結晶とはプロトン伝導する温度領域,活性化エネルギーなどが異なり,プロトン導電性に大きな違いがあることがわかった.このような人工的な多層膜によるイオン導電性セラミクスの研究は,薄膜化によるイオニクスデバイスの高性能化の研究においても重要な役割を果たすことが期待される.本研究は,燃料電池の固体電解質材料などに用いられるイオン導電性セラミクスの界面におけるイオンダイナミクスの新しい研究手法を探ることを目的とし,パルスレーザデポジション(PLD)法を用いてナノメータスケールで人工的な界面構造を構築し,界面での局所的な配列の変化がイオン拡散に及ぼす影響について研究を行った.モデル物質としてプロトン導電性ペロブスカイト型酸化物として知られるYをドープしたSrZr03を選択した.PLD法により(001)Mg0基板上にSrZr03層を成膜し,SrZr03層とYのドーパント層を交互に積層することでドーパント層を周期的に挿入した人工的な多層膜を作製した.結晶構造や電子構造がとプロトンダイナミクスに与える影響を調べるため,XRD,電子顕微鏡による構造解析,放射光を用いた電子構造の解析,複素インピーダンス法によるプロトン導電性の評価を行った.作製した多層膜は人工的に数原子層の酸化イットリウムが挿入された平坦な界面を持つエピタキシャルな構造であることがわかった.また,この人工的なヘテロ界面を有する構造がプロトン導電性を有していること,および,プロトン導電性が多層膜の周期に依存することを明らかにした.一方,多層膜のバンドギャップ付近の電子構造はバルク結晶とは異なり,バルク結晶の0lsのX線吸収スペクトルにおいて観測されるバンドギャップ内のアクセプター準位やホールの構造はほとんど存在しないことが明らかになった.本研究によって,多層膜ではバルク結晶とはプロトン伝導する温度領域,活性化エネルギーなどが異なり,プロトン導電性に大きな違いがあることがわかった.このような人工的な多層膜によるイオン導電性セラミクスの研究は,薄膜化によるイオニクスデバイスの高性能化の研究においても重要な役割を果たすことが期待される.SrZrO_3(SZO)はY,Scなどの4価のZrサイトを3価の陽イオンで数%置換すると優れたプロトン伝導性を示すことが知られているが、ドーパントイオンはプロトンを導入するための電荷補償としての役割だけでなく、結晶内でのプロトンの挙動にも大きな影響があると考えられている。そこで、ドーパント層を周期的に挿入することによって、ドーパント-ドーパント間距離とプロトン導電性の考察やドーパントサイト周りのプロトンの挙動についての知見を得ることを目的として、本年度はパルスレーザデポジション(PLD)法を用いてドーパント層を周期的に挿入した人工格子の作製を行った。単結晶基板上でエピタキシャルなSZO薄膜の成膜条件を求め、SZO層とY_2O_3ドーパント層を交互に積層することで人工格子(SZO-Y)を作製した。Yの割合が5mol%程度となるように1周期の厚さがSZO 19nm/Y_2O_3 0.5nm (SZO-Y:0.5)のものとSZO 38nm/Y_2O_3 1nm (SZO-Y:1)のものを、全体の膜厚がおよそ200nmとなるように作製した。SrTiO_3(001)基板上ではSZO、SZO-Yの(002)面のXRDロッキングカーブの半値幅はどちらも0.1゚程度でY層を挿入してもエピタキシー、結晶性共に非常によい人工格子が作製されていることがわかった。また、面内方向ではY層がある場合もSZO単層のものと同じである一方、成長方向ではSZO-Y:1ではSZO単層との差はほとんど認められないがSZO-Y:0.5では0.4%格子が広がるという違いが見られた。また、高分解能電子顕微鏡により人工格子断面を観察し、Y層が周期性よく挿入された人工格子が作製されたことが確認できた。

本研究では,ドーパント分布がプロトン導電性に与える影響を明らかにすることを目的として,ペロブスカイト型酸化物のプロトン伝導体として知られるY_2O_3をドープしたSrZrO_3をモデル物質として,ドーパント層を周期的に挿入した人工格子を作製し,電気導電性の評価を行った.SrZrO_3は4価のZrサイトをY,Scなどの3価の陽イオンで数%置換すると優れたプロトン伝導性を示すが,ドーパントイオンはプロトンを導入するための電荷補償としての役割だけでなく,結晶内でのプロトンダイナミクスにも大きな影響を及ぼすと考えられている.PLD法によって(001)SrTiO_3および(001)MgO基板上にSrZrO_3(SZO)とY_2O_3を交互に積層して全膜厚が約200nm程度の人工格子を作製した.XRDの解析,電子顕微鏡像から,異なる結晶構造のY_2O_3を挿入してもSZOの構造がほとんど乱れていないことが確かめられた.人工格子はエピタキシーがよく,挿入したドーパント層が平坦な界面を有している.電気導電率の雰囲気依存性から,400°C以下では主にプロトンが伝導に寄与していることが確かめられた.この温度領域の人工格子のプロトン導電性を比較すると,SZO層の厚さが10nm程度で導電率が最も高く,活性化エネルギーが最小であることがわかった.一方,Y_2O_3層の厚さ,見かけのY_2O_3濃度に対する明確な依存性は見られなかった.Y_2O_3層がドーパント層としてプロトンが人工格子内に吸蔵されると考えると,Y_2O_3層はSZO層との界面でドーパントとしての役割を果たしているものと考えられる.本研究により,ドーパント分布をナノメータスケールで人工的に制御することで,ドーパント分布のプロトンダイナミクスへの影響を実験的に考察できる可能性が初めて示された.パルスレーザデポジション(PLD)法を用いて作製した,単結晶基板上にSrZrO_3(SZO)とY_2O_3を交互に交互に積層した非常に平坦な界面を有するSrZrO_3/Y_2O_3人工格子を作製し,人工格子の結晶構造および電子構造を調べ,プロトン導電性についての考察を行った.人工格子断面の高分解能電子顕微鏡像(HREM)から,基板界面付近では格子の乱れが存在するが,人工格子の成長と共に結晶性が向上し,平坦なY_2O_3層の界面が形成され,Y_2O_3層には原子配列の乱れなど,SZO層との構造的な違いは観測されなかった.XRD解析により求めたas-depositedの人工格子の基板面内方向の格子定数はバルク結晶の格子定数(約4.10Å)と比較するとバルクよりもかなり格子定数が小さく格子が歪んでいる.600°C,空気中で数十時間アニールするとこの歪は緩和され,バルク結晶の格子に近い状態になることがわかった.電子構造の観点からプロトン導電性について考察を行うため,Zr 4dのXPSスペクトル,およびO1s-XASスペクトルの観察を行った.その結果,Zrの価数はどの試料においても4価であることが確かめられ,バンドギャップ内ではSZO, SZY(5mol% Y-doped)薄膜ではバルク結晶と同様に,ドーパントの添加によってバンドギャップ付近にホール(525.5eV)とアクセプター準位(527eV)が観測されるが,人工格子ではこれらの構造がなく,バルク結晶と異なることがわかった.また,プロトン導電率,活性化エネルギーが大きく異なる人工格子でも電子構造の違いは観測されず,人工格子ではバルク結晶とは異なる機構でプロトン伝導が生じていることを示唆している.
渦鞭毛藻における麻痺性貝毒生産能の遺伝学的研究

(1)交配試験によるGymnodinium catenatumの麻痺性貝毒生産遺伝様式:毒組成の異なる有毒株または有毒・無毒株を交配した。形成したシストから栄養細胞を出芽させてF1株を得て、その麻痺性貝毒生産能をHPLCで分析した。日本とスペイン産の有毒株の組合せにおけるF1株は日本,スペインの両毒組成タイプに分けられ、その出現比率はほぼ1:1であった。また、両タイプともに(+),(-)の交配型が含まれることから母性伝達様遺伝が起きていないことが明らかになった。また、日本産(交配型-)またはオ-ストラリア産無毒株(+)に有毒株をかけあわせた実験でもF1株には有毒株と無毒株が出現し、交配型と毒生産能に関連は認められなかった。以上の結果から毒生産への細胞内共生バクテリアやプラスミドあるいは色素体遺伝子の関与が否定され、毒生産遺伝子は核DNA上に存在することが推定された。(2)無毒細胞の分布調査および生物群集内の毒組成変動:タスマニア島南部で1987ー1990年に分離した12株、山口県仙崎湾で分離した73株のG.catenatum単藻培養株の毒生産能を調べた。タスマニア産株は2株を除いてC1ーC4を主成分とするよく似た毒組成を示したが、1シストに由来する2株が全く毒を生産しなかった。仙崎産のほとんどはこれまで知られる日本型の毒組成を示したが1株のみが約5%のC3,C4を含むスペイン株と類似した毒組成を示し、異なる系群が1海域に混在する可能性を示唆した。なお、混合培養の播磨灘産株をクロ-ン化した1株は麻痺性貝毒を全く生産しなかった。無毒株の出現確率が極めて低いことから、培養中に起きた突然変異の結果とも考えられる。(3)麻痺性貝毒生合成酵素系の検索:G.catenatumとAlexandrium tamarenseの燐酸緩衝液抽出液をインキュベ-トし、毒量の変動を調べた。また、透析して得た粗酵素液に精製毒およびAPPSを添加して他成分の生成を追跡した。粗抽出物中の毒量は24時間後に約20%増加し、生合成系がin vitroでも働くことが明らかになった。また、A.tamarenseからは麻痺性貝毒のNーOHの酸化、G.catenatumからは側鎖硫酸付加に働く酵素が検出された。
光感受性化学構造をもつ金属蛋白質のX線自由電子レーザーを用いた常温無損傷構造解析

X線自由電子レーザー(XFEL)施設SACLAを利用して、亜硝酸イオン(NO2-)から一酸化窒素(NO)への一電子還元反応を触媒するタンパク質、銅含有亜硝酸還元酵素(CuNiR)の完全酸化型の立体構造を、銅原子の異常散乱効果を用いて世界で初めて決定し、CuNiRのプロトン共役電子移動の反応機構を解明することに成功した。これまで、金属タンパク質の真の酸化型構造を知ることは、長い間、不可能とされてきたが、本研究では、SACLAの実験技術の改良を進め、さらに、SACLAと大型放射光施設SPring-8の技術を融合することで、新しい酵素反応機構を明らかにした。金属蛋白質の真の酸化型構造を知ることは、長い間、不可能とされてきた。構造解明に必要なX線照射にともなう放射線損傷により、金属中心がきわめて迅速に還元され、構造変化を誘起してしまうためである。しかし近年、X線自由電子レーザー(XFEL)を用いた新しい解析手法、連続フェムト秒結晶構造解析(SFX)の登場によって、常温状態かつ放射線損傷の無い状態(常温無損傷構造)の解明が可能になりつつある。10フェムト秒以下のXFELの極短パルス光を用いると、放射線損傷で構造変化が誘起されるよりも早く、構造情報を記録して観察することができるためである。平成27年度は、X線自由電子レーザー(XFEL)施設SACLAを利用して、銅含有亜硝酸還元酵素の完全酸化型の立体構造を、銅原子の異常散乱効果を用いて世界で初めて決定し、本酵素のプロトン共役電子移動の反応機構を解明することに成功した。これまで、金属蛋白質の真の酸化型構造を知ることは、長い間、不可能とされてきたが、本研究では、SACLAとSPring-8の技術を融合することで、新しい酵素反応機構を明らかにした。一方、ミオグロビンおよび改変ミオグロビンのSFXデータの収集も行った。平成27年度に研究論文を2報国際誌に報告することができた(J. Biochem. 2016; PNAS 2016)。これは当初の計画を大きく超える進捗である。平成28年度は、X線自由電子レーザー(XFEL)施設SACLAを利用して、銅含有亜硝酸還元酵素の時分割SFXに向けた条件検討を進めた。また、ミオグロビンおよび改変ミオグロビンのSFX構造の精密化を行った。また、光感受性原子であるヨウ素を含む界面活性剤を合成し、SFXでタンパク質構造の位相を決定する手法の開発を行い学術論文に報告した(Nakane et al & Mizohata, PNAS, 2016)。この結果を昨年度報告した亜硝酸還元酵素の位相決定データと比較し、SFXによる位相決定法の最適化に関する検討を行った。亜硝酸還元酵素およびミオグロビンの研究は順調に進んでいるため。金属蛋白質は、その結晶構造の解明に必要なX線が照射されると、金属中心がきわめて迅速に還元され、構造変化が誘起される。そのため、金属蛋白質の真の酸化型構造を知ることは、長年、不可能とされてきた。しかしながら近年、X線自由電子レーザー(XFEL)を用いた新しい構造解析手法、連続フェムト秒結晶構造解析(SFX)の登場によって、常温状態かつ放射線損傷の無い状態(常温無損傷構造)の結晶構造の解明が可能になった。3年間に渡った本研究の成果を基礎として、今後は金属蛋白質の動的構造解析を時分割SFXにより進めてゆく計画である。時分割SFXの第一の特色は、タンパク質の「動き」を(近)原子分解能、高速時間分解能、常温無損傷状態で可視化できる唯一の計測技術である点にある。金属酵素で時分割SFXを実施するための基盤技術を確立し、酵素反応にともなう構造変化の全貌を観察することを目指す。ミオグロビンのSFXデータの解析を進める。また、亜硝酸還元酵素の時分割SFXに向けた検討を進める。ミオグロビンのSFXデータの論文化を進める予定である。構造生物学
Na.K-ATPaseおよびH.K-ATPaseの分布と細胞内輸送機序の解明

(1)H, K-ATPaseの精製,ブタ胃粘膜より本酵素の活性を保ったまま精製した.胃ミクロゾーム画分を0.1%エマルゲン可溶化後,ポリエチレングリコールにより分画,ブルーセファローズCL6B素通り画分をアミノヘキシルセファロースに結合させ, 0.2MKCl_2容出した.SDS-PAGEで94Kdの単一バンドを示し, K-ATPaseおよびP-NPPase活性を部分的に保持し,至過PHは7.0であった.次に精製標品に対する家免抗体を作製し,その特異性をイムノブロット法で確認した.またブタ胃よりmRNAを調製し, 110-120Kd, 94Kd, 32Kd,成分を検出した.(2)胃壁細胞内カルシウム分布とその変動胃壁細胞よりの胃酸分泌節にCa^+か重要であることはよく知られている.我々はオリンパスカラー画像解析システムを転用,胃壁細胞内Ca^+の分布とその動態を解析することに成功した.(1)分布ラット腎Na, ATPaseを精製し,ポリクローン抗体を作製した(Akayama et al.,Cell Struct. Funct.11,259(1986).この抗体を用い,ラット膵外分泌腺細胞ならびに唾液腺細胞におけるNa.K-ATPaseの分布について調べ,腺腔側細胞膜にも少量のNa.K-ATPaseが存在するという結果を得た.しかしその後我々の抗体には問題があることが判明した(交叉反応,あるいは非特異抗体の混在).そこでNa.K-ATPaseのαサブユニットを用い, α特異的抗体を調製し, αサブユニットの分布を調べた.この結果αサブユニットはこれらの細胞の底側面のみに存在することが明らかとなった.(2)βサブユニットの細胞内輸送遺伝子工学的手法を用いβサブユニット種々の人工変異分子を作製し,その細胞内輸送を解析中である.(1)H, K-ATPaseの精製,ブタ胃粘膜より本酵素の活性を保ったまま精製した.胃ミクロゾーム画分を0.1%エマルゲン可溶化後,ポリエチレングリコールにより分画,ブルーセファローズCL6B素通り画分をアミノヘキシルセファロースに結合させ, 0.2MKCl_2容出した.SDS-PAGEで94Kdの単一バンドを示し, K-ATPaseおよびP-NPPase活性を部分的に保持し,至過PHは7.0であった.次に精製標品に対する家免抗体を作製し,その特異性をイムノブロット法で確認した.またブタ胃よりmRNAを調製し, 110-120Kd, 94Kd, 32Kd,成分を検出した.(2)胃壁細胞内カルシウム分布とその変動胃壁細胞よりの胃酸分泌節にCa^+か重要であることはよく知られている.我々はオリンパスカラー画像解析システムを転用,胃壁細胞内Ca^+の分布とその動態を解析することに成功した.(1)分布ラット腎Na, ATPaseを精製し,ポリクローン抗体を作製した(Akayama et al.,Cell Struct. Funct.11,259(1986).この抗体を用い,ラット膵外分泌腺細胞ならびに唾液腺細胞におけるNa.K-ATPaseの分布について調べ,腺腔側細胞膜にも少量のNa.K-ATPaseが存在するという結果を得た.しかしその後我々の抗体には問題があることが判明した(交叉反応,あるいは非特異抗体の混在).そこでNa.K-ATPaseのαサブユニットを用い, α特異的抗体を調製し, αサブユニットの分布を調べた.この結果αサブユニットはこれらの細胞の底側面のみに存在することが明らかとなった.(2)βサブユニットの細胞内輸送遺伝子工学的手法を用いβサブユニット種々の人工変異分子を作製し,その細胞内輸送を解析中である.
光感応性ゲル膜の高感度・高解像度化と微細パターン形成

報告者らは、β-ジケトンで化学修飾した金属アルコキシドから作製したゲル膜が光感応性を示すことを見いだし、この光感応性利用してゲル膜の新しい微細加工プロセスを開発している。本研究では、高感度、高解像度の光感応性ゲル膜を創出するとともに、高性能光機能デバイスの開発を目指して研究を行い、以下の成果を得た。1)新しい化学修飾剤を用いた光感応性ZrO_2膜の作製とパターニングいくつかのβ-ジケトンおよび水酸基置換芳香族ケトンを化学修飾剤に用いてZrO_2ゲル膜を作製し、作製したすべてのゲル膜が光感応性を有することがわかった。また、マスクを通した紫外線照射によるパターニングを行つた結果、1μm程度の微細パタ-ンを作製できることがわかった。2)光感応性Nb_2O_5ゲル膜の作製とパターニングZr-、Ti-、A1-アルコキシドだけでなく、Nb-アルコキシドにおいても、ベンゾイルアセトンを加えて還流することによって、光感応性ゲル膜が得られることを見いだした。ベンゾイルアセトンで化学修飾したZr-アルコキシドと部分加水分解したSi-アルコキシドから生成するZrO_2-SiO_2二成分系ゲル膜の光感応性を検討し、光感応性を示すZrO_2ゲルを25mol%しか含まないゲル膜においても微細パターニング可能であることを明らかにした。4)選択着色コーテイングマスクを通して紫外線を照射した光感応性ゲル膜上に、色素を含むSiO_2ゲル膜を形成したのち、水でリンスを行うと、ZrO_2ゲル膜の紫外線未照射部分にのみ色素を含むSiO_2ゲル膜が残り、選択的に着色させることができた。5)化学修飾した金属アルコキシドの光吸収と電子状態様々な置換基を有するβ-ジケトンで安定化したチタンアルコキシドについて、DV-Xα分子軌道法を用いて計算を行った結果、光を吸収したときに電子が主に遷移すると思われるLUMO付近の軌道は、キレート環内のC-Oに関する反結合性の軌道であることがわかつた。申請者らは、β-ジケトンで化学修飾された金属アルコキシドのゲル膜が光感応性を示すことを見いだし、この光感応性ゲル膜に紫外線照射した後、リーチングを行うことにより、パターン化した薄膜を得るという新しい微細加工プロセスを開発している。本年度は、これまでの研究成果を基に、高感度、高解像度の光感応性ゲル膜を創出するとともに、高性能光機能デバイスの開発を目指して、1)新しい化学修飾剤を用いた光感応性ゲル膜の作製、2)微細パターンの形成について検討を行った。1)新しい化学修飾剤を用いた光感応性ゲル膜の作製溶解性の異なるゲル膜の形成が期待されるアルキル基置換β-ジケトンを用いて検討を行い、その中のいくつかのゲル膜が、これまで検討してきた光感応性ゲル膜よりも感度が高いことを見いだした。また、o-ヒドロキシアセトフェノンを化学修飾剤として用いて作製したゲル膜は、これまで検討してきた中で最も長波長に感度を示すことがわかった。2)微細パターンの形成上記で作製した光感応性ゲル膜に対して、マスクを通した紫外線照射によるパターニングを行った結果、1μm程度の微細パターンを作製できることがわかった。また、今回見いだした感度の高いゲル膜を用いると、紫外線照射時間が非常に短くてすむことがわかった。