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有機局在スピン-伝導電子共存系を基盤とした新規物性の開拓

電子の電荷に加えて、スピンの性質を利用する次世代のエレクロトニクスに関心が集まっている。本研究では、我々が世界に先駆けて開発した磁性と導電性を併せ持つ有機ドナーラジカルを改良することで、低温・圧力下(2K,15kbar)ではあるが、磁場(12T)を掛けると抵抗が99.5%も低下する物質を創り出した。さらに、2個の臭素原子を導入したドナーラジカルの単成分結晶を用いて、負性磁気抵抗を示す素子を作製することにも成功した。スピンエレクトロニクスとの分子基盤を確立したといえる。本年度は、2008年度中に合成されたハロゲン置換のテトラチアフルバレン型スピン分極ドナー(X=Cl, Br, I)に関し、サイクリックボルタモグラムや、一電子酸化種のESR測定を行ない、3種のハロゲン置換体の中でもジブロモ体(BTBN)が最も安定性に富み、詳しい物性実験に適していることを明らかにした。大量合成したBTBNを用いて、電界結晶化によるイオンラジカル塩の調製を目指したが、単結晶は得られなかった。しかし、BTBNの中性結晶が黒色をしていることに注目し、吸収スペクトルを測定したところ、1,400cm-1から10,000cm-1にかけて幅広な吸収体が観測され、分子間でCT相互作用が起こっていることが示唆された。実際、BTBNは単成分中性結晶であるにも関わらず、室温で□RT=9.0x10-4(Ea=0.28eV)と極めて高い伝導度を示す。また、この結晶の磁化率の温度依存性は、鎖間に弱い反強磁性的相互作用が働く擬一次元強磁性鎖モデル(Jintra=+6.5K, Jinter=-1.1K)で解析できることが分かった。中性結晶で磁性・導電性が発現し得るスピン分極ドナーが誕生したことになる。一方、ジセレナベンゾTTF型スピン分極ドナー(ESBN)のラジカル塩の電気伝導度を向上させる目的で設計したテトラセレナフルバレン型スピン分極ドナー(TSBN)を、ポリジセレニドを利用した合成法で合成した。さらにESBN中性結晶の結晶構造を解明し、磁化率の測定を行なった(Polyhedron 28, 1996、2009)。経費繰越のお陰で、所定のドナーラジカルを一通り合成し、それらの基本的性質を明らかにすることが出来た。本年度は以下に述べる2つの大きな成果が得られた。テトラチアフルバレン骨格に2個の臭素原子を導入したスピン分極ドナーBTBNの単成分中性結晶を、櫛形電極(間隙2・m)上で作製し、電場(E=5x104V/cm)を印加したところ、電場誘起の非線形伝導が観測された。この伝導が空間電荷制限電流機構に基づくことは、BTBN中性結晶のI-V特性におけるVのべき数の温度依存性(特性温度がTC=20K)、電流密度が一定となる電圧と電極間隔の二乗との間に、線形関係が認められることより証明された。また、この結晶は30K下の温度領域で、顕著な負性磁気抵抗(-76%,T=2K,H=5T)を示す(J.Am.Chem.Soc, 2010, in press)。すなわち単成分中性結晶に団場を印加することで導電性が発現し、その抵抗を磁場で制御できることを見出した。さらに、この結晶用いて作製した電界効果トランジスタは、両極性に固有のV字型の伝達特性を示した。一方、テトラセレナフルバレン骨格を有するスピン分極ドナーTSBNも合成された。電界結晶化法で作製されたTSBN 2ClO4塩は、良好な伝導性を示し(・・・・・=・・Scm-1)、4端子法により、伝導度の温度依存性が5Kまで測定でき、5Kおける負性磁気抵抗は-53%(H=5T)と求まった。以上の結果より有機分子がスピンを担った分子性結晶における磁性導電性連動系という新しい物性が確立したといえる。研究成果の概要(和文)1.TSBN_2ClO_4塩の単結晶試料をクランプセルで加圧し、圧力下における導電挙動およびその磁場応答性を直流四端子法により測定したところ、15kbarでは室温から約70Kまでの温度範囲において、抵抗が温度の低下に伴い減少する導電挙動が見られた。さらに、2K,12Tの磁場を印加した際の抵抗率は、ゼロ磁場の場合より二桁も減少し(ρ_<12T>/ρ_<0T>=1/200)、99.5%に及ぶ負性磁気抵抗(1.5K,12T,15kbar)を示すことを見出した。

2、TSBN_2ClO_4塩のESR測定において、それぞれ伝導電子と有機ラジカルスピンに帰属されるシグナルの温度依存性より、両者の相互作用を解明する共同研究(東北大金材研・野尻浩之教授)が進行しており、当該基盤研究終了後も継続される見通しである。3.BTBNの針状晶を基板上に配向させた試料を用いて,真空紫外光電子スペクトル(UPS)の測定を行なった(千葉大石井久夫教授、中山泰生博士との共同研究)。BTBNのUPSスペクトルには、HOMO由来のバンド端からE_F近傍に向かった裾が認められる(I_p=4.85eV)。この裾は対照化合物では観測されないことから、半占有のSOMO軌道由来に帰属されると考えられ、スピン分極した電子構造を支持することが分かった。4.TSBN_2ClO_4塩、およびBTBNの単成分結晶は、磁性金属元素を含まない有機分子系でありながら、局在スピシと伝導電子とが互いに相互作用する磁性・導電性連動系であることが明らかになった。πドナーとπラジカルが交差共役で繋がれたスピン分極ドナーにおいては、その一電子酸化種が、特定のスピンをもつ伝導雷子のみを通渦させる"分子はすピンフィルター"として機能することで、右機磁性・導電性連動系を実現している。以上の成果より、スピンエレクトロニクスの分子基盤が確立されたといえる。
戦後日本の理科カリキュラムデザインに関する研究

本研究の目的は戦後日本における小学校理科カリキュラムデザインの理念と実践を明らかにすることであった。関係する文献資料を分析検討したところ,文部省教科書局の岡現次郎(1901-84)は,連合国軍最高司令官総司令部(GHQ/SCAP)の民間情報教育局(CIE)係官から提供されたヴァージニア州のコース・オブ・スタディ(1943)やワシントン州スポケーンのコース・オブ・スタディ(1943)などのアメリカ側科学教育情報を取り入れながら,新しい理科カリキュラムの枠組みづくりを行ったことが明らかになった。小学校理科カリキュラムは大きく分けると,顕在的カリキュラムと潜在的カリキュラムに分類することができる。本研究では顕在的カリキュラムとして小学校理科学習指導要領や理科教科書などを取り上げ,潜在的カリキュラムとしては科学読み物を取り上げ,これらのカリキュラムの成立・発展過程を分析・検討することを目的としている。具体的には以下の研究計画に従って,理科カリキュラムデザインの分析・検討を進めている。(1)昭和22年版小学校理科学習指導要領は文部省によって,どのような理念のもとに構想され,具体化されたのか,その成立過程において,GHQ/SCAP/CIEによる関与はどのような形で行われたのかを明確にすること。(2)理科研究中央委員会及び地方委員会が昭和22年版小学校理科学習指導要領の改訂や『小学生の科学』の編纂,地方での理科カリキュラム作成などに果たした役割を明示すること。(3)占領期において小学校理科教科書が墨塗り教科書から暫定教科書を経て,検定教科書に至るまでの編纂プロセスを明らかにすること。(4)B.M.パーカーの翻訳書『基礎科学教育叢書(Basic Science Education Series)』や『銀の鈴文庫』などの広島図書刊行の科学読み物が戦後の理科教育改革に及ぼした影響について明らかにすること。今年度は5カ年にわたる本研究の初年度であり,極力,戦後日本の理科カリキュラムに関係する文献資料の収集に努めた。その一方で,収集した文献資料を分析検討し,戦後の理科カリキュラムデザインに関する研究を進める目的で,次のような研究を実施した。1.昭和22年版学習指導要領理科編の第13学年の内容構成を分析し,同学習指導要領理科編が作成過程において,GHQ/CIE係官からもたらされた米国ワシントン州コース・オブ・スタディの影響を受けていたことを明らかにした。従来の先行研究では,同学習指導要領理科編は戦前の『自然の観察』(1941・42)の内容を踏襲して作成されたと指摘されていたが,今回新たな知見が得られた。2.文部省は昭和22年版学習指導要領理科編を作成した直後から,同学習指導要領理科編の改訂作業に着手するが,その過程において,東京第一師範学校男子部附属小学校や東京都教育委員会などによって作成された理科カリキュラムが昭和27年版学習指導要領理科編の成立に及ぼした影響について論究した。3.現行の検定教科書のモデルとして,昭和24年に発行された第5・6学年用理科教科書である『小学生の科学』の成立過程について論究した。教科書原案は理科研究地区委員会によって作成され,その後,理科研究中央委員会によって採択され,修正されたが,原案の作成・修正段階において米国科学教科書が影響を及ぼしていた。今年度は5ヵ年間にわたる本研究の第2年次である,戦後日本の理科カリキュラムテザインに関する文献資料の収集に努める一方,収集した文献資料を分析検討し,戦後の理科カリキュラムの成立と展開を明確にすると共に,カリキュラムデザインの日本的特徴を明らかにする目的で,次のような研究を実施した。1.戦後日本の理科カリキュラムの成立と展開存解明するに当たって,理科研究中央・地区委員会によって作成された第5・6学年用『小学生の科学』の成立過程を明らかにすることは重要である。既に同書の執筆原案を大部分入手しており,地区委員会作成原案の中でも,とりわけ九州地区委員会作成の原案が中央委員会によって採択された要因について分析検討を行っている。2.上述の研究と関連して,理科研究地区委員会は第5・6学年用『小学生の科学』(1949)の原案を作成するに当たって,理科研究中央委員会作成め第4学年用『小学生の科学』(1948)を参考にしたが,それでは第4学年用の『小学生の科学』の何が原案作成で参考にされたのか。文部省が昭和20年版墨ぬり教科書,昭和21年版暫定教科書,昭和22年版『理科の本』のいずれの教科書においそ,戦前の『初等科理科・一・二・三』(1942・43)からの転換を図ったのか分析検討を行い,昭和22年版『理科の本・第四学年用』が第4学年用『小学生の科学』作成に繋がる新しい視座を提示したことを明らかにした。今年度は5ヵ年間にわたる研究期間の第3年次であり,戦後日本の理科カリキュラムデザインに関する文献資料の収集に努める一方,収集した文献資料の分析・検討を行った。戦後の理科カリキュラムの成立と展開,及び理科カリキュラムデザインの日本的特徴を明確にする目的で研究を実施したところ,次のような点が明らかになった。現行の検定教科書のモデルである第5・6学年用

『小学生の科学』(1949)の原案は理科研究中央委員会によって採否が決定され,中央委員会及びGHQ/SCAP/CIEによって修正が行われていた。採択された19単元のうち,17単元が全国9地区に設置された理科研究地方委員会の1つである九州地区委員会によって作成されていた。理科研究中央委員会は『小学生の科学』の原案採択に当たって,次のような基準を設けていた。(1)児童が行う実験数が多いこと,(2)学習に適した種類の動植物を取り上げること,(3)児童にとって理解困難と思われる内容を削除すること,(4)暫定教科書(1946)と同一の内容を削除すること,(5)B.M.パーカー(Parker,Bertha Morris)著『基礎科学教育叢書(The Basic Science Education Series)』を参考にすること,等々。理科研究中央委員会と地方委員会による共同での教科書づくりは,学校現場の声を教科書内容に反映させる地方分権的,民主的システムであり,他の教科には見られない理科独自のやり方であった。本年度は5ヵ年間にわたる研究期間の第4年次であり,戦後日本の理科カリキュラムデザインに関する文献資料の収集に努めると共に,収集した文献資料の分析検討を行った。従来の先行研究では,戦後から1950(昭和25)年に検定教科書が発行されるまでの低学年理科カリキュラムの実態が明確ではなかった。そこで,本年度は理科研究関東地区委員会発行の代用教科書『かんさつときろく』等の一次資料を入手し,戦後の理科カリキュラムの成立と展開,及び理科カリキュラムの日本的特質を明確にする目的で考察を行ったところ,次のような点が明らかになった。(1)1947(昭和22)年に発足した理科研究関東地区委員会によって作成された第13学年用代用教科書『かんさつときろく』(新教育協会)(1948)において,戦前からの『自然の観察』(1941・42)と同一単元は約3261%であった。残りの単元は同委員会によって新しく盛り込まれていた。(2)1951年に発行された検定教科書『しんたのしいかがく』(日本書籍)は代用教科書『かんさつときろく』の内容をそのまま踏襲するのではなく,1949年2月に告示された教科書検定基準である「理解の目標」に基づいて修正されていた。(3)単元「しゃぼんだま」は『自然の観察』,『かんさつときろく』及び『しんたのしいかがく』においても取り上げられていたが,その内容は変化していた。その背景として,戦後の教科書内容基準としての「理解の目標」が影響していた。(4)このように検定制度に基づく教科書編纂が始まる以前から,理科においては理科研究地方委員会に参画した多くの教師によって,民主的な教科書作成が行われていた。本年度は5カ年間にわたる研究期間の最終年度に当たり,戦後日本のカリキュラムデザインに関する文献収集に努めるとともに,収集した文献資料の分析検討を行った。
アパタイトによる顎骨構造の改善後におけるインプラントの応用について

apatite人工歯根の開発研究を、十数年来行なってきた結果、apatite人工歯根の臨床応用に際し、適応の可否を決定する最も重要な局所的基準は相当部の顎堤構造の維持の程度であることが明らかになった。したがって従来は、顎骨の高さがかなり減少している顎骨に対しては、apatite人工歯根の応用は困難であった。そこで,そのような顎骨に対し骨形成が良好なマイクロポアを有する多孔質apatite夥粒を用いて顎堤を挙上するとともに、挙上域に骨形成を促し、それによりapatite人工歯根の適用を可能とすることを目的とした動物実験を行ない以下の知見を得た。実験方法は、下顎両側P_3、P_4およびM_1の抜歯窩が完全に治癒した雑種成犬の下顎骨に対し、多孔質apatite夥粒5cc6ccを用いて近遠心的に約4cmの範囲で顎堤挙上を行なった。挙上4ヵ月後、挙上域において、apatite人工歯根の歯根部(径5.5mm、長さ11.0mm)を片側あたり3本完全埋入した。歯根部埋入後一定期間で相当部顎骨組織を摘出し、樹脂包埋による未脱灰薄切標本を作製し、トルイジンブルー染色を施した後、光学顕微鏡により観察を行ない以下の結果を得た。挙上域では顎堤粘膜に隣接する部分を除き、殆どの領域で良好な骨形成がみられた。元来の顎骨頂に近い頬側面および舌側面では添加されたapatite顆粒の密度が高く骨形成量も多いが、顆粒によって挙上された顎骨頂側においては顆粒が拡散し、太い骨梁が網目状に形成され、それら骨梁内に顆粒が散在状に封入された状態となっていた。また、顎堤挙上の高さが約10mm程度におよび領域に適用された人工歯根は、その中層以深において人工歯根表面周囲に良好な骨が形成されるとともに、挙上域に形成された骨と連絡している部分が各所にみられた。以上の結果から、顎堤が吸収した部位にapatite顆粒で顎堤挙上を行ない骨形成を促した後、人工歯根を適用することの可能性が示唆された。
アーバスキュラー菌根菌の生産する共生シグナルMyc factorの解明

「菌根」とは菌類と植物根との共生形態であり、菌根を形成する菌類を菌根菌と呼ぶ。本課題で取り上げるアーバスキュラー菌根菌(AMF)は80%以上の陸上植物と共生する自然生態系で最も広く見られる菌根菌であり、植物と相利共生の関係にある。菌根形成における相互認識シグナルのうちで植物の分泌するシグナル物質を最近我々は単離・構造決定することに成功し、活性物質がストリゴラクトンであることを明らかにした。一方、菌根菌が分泌し、植物が認識するシグナル物質はMyc factorと呼ばれ、その化学的同定が熱望されている。我々が開発に成功したMyc factorアッセイ系を用いて、菌根菌の一つであるGlomus intraradicesの胞子メタノール抽出物から活性物質の精製を進めた。すなわち、このメタノール抽出物を溶媒分画およびHPLCで分取したところ、幾っかの画分に活性が認められた。これらの中で最も収量の多い化合物について構造解析を行い、本化合物がcis-11-hexadecanoic acidであることを推定した。そこでcis-11-hexadecanalを出発物質とする合成により本化合物を調製し、活性試験に供したところ、活性が認められた。次に本化合物をアシル部分とするボスファチジルコリンの合成を行い、1,2-di(cis-11-hexadecanoy1)-sn-glycero-3-phosphocholineを得た。本化合物も活性試を示しとことから、胞子中で存在するか否かの検討を今後行う予定である。AMFが感染する極初期に植物根において発現が誘導される遺伝子群の中で、シグナル伝達に関わることが示唆されているカルシウム結合タンパク質ホモログ遺伝子に着目し、その遺伝子プロモーターの活性を指標にしたMyc factorアッセイ系の開発に我々は成功した。すなわち、LjCbp1遺伝子のプロモーター領域にGUS遺伝子が挿入されたミヤコグサT90形質転換体をチューブ管の中で,23週間生育させた後、根の近傍に試料を含むペーパーディスクを置いて,GUS染色を行った。この結果,菌根菌に一つであるGigaspora margaritaの胞子メタノール抽出物にGUS反応を示す物質の存在が示唆された。このメタノール抽出物を溶媒分画およびHPLCで分取したところ、幾つかの画分に活性が認められ、Myc factorには数種類の物質が存在するものと考えられた。
数式微分を利用した高精度数学ソフトウエアの構築

1.グラフ理論による数式微分の手法により関数の偏導関数を求めるプリプロセッサをC言語を用いて作製した。2.上記1.のプリプロセッサを用いて高速に計算機上で関数の偏導関数を計算でき、これが高精度数学ソフトウエア開発の道具として有用であることが確かめられた。3.非線型連立方程式の解をニュ-トン法で計算するためのプログラムを作製した。このとき実際に数式微分のためのプリプロセッサを用いることにより、テスト問題に対して高精度かつ高速に解に収束した。4.関数の数値計算結果に必然的に含まれる誤差(丸め誤差の累積に帰因する)の推定を行うプログラムを作った。数式微分と区間解析の手法を組合わせることにより、計算結果の精度を精密に推定できる。5.激しく振動する関数の積分の近似値を高精度で能率的に求める自動積分のためのプログラムを作った。要求精度を満足するまで近似値の列を再帰的に作る。このために、積分区間を関数の変化に対応して適応的に分割してゆく、各小区間の積分値は、関数の1階微分係数の知識を利用したエルミ-ト補間に基づいて求められる。数値実験の結果、使用するエルミ-ト補間多項式は低次式である方が能率的であることがわかった。6.今後、数式微分を利用して積分区間内に発散する点をもつ特異関数の一次元積分や多重積分のための高精度プログラムを開発したい。1.グラフ理論による数式微分の手法により関数の偏動関数を求めるプリプロセッサをC言語を用いて作製した。2.上記のプリプロセッサを用いて高速に計算機上で関数の偏導関数を計算でき、これが高精度数学ソフトウェア開発の道具として有用であることが確かめられた。3.非線型連立方程式の解をニュートン法で計算するための予備的なプログラムを作製した。このとき実際に、数式微分のためのプリプロセッサを用いることにより、テスト問題に対して高精度かつ高速に解に収束した。4.今後、上記3つのプログラムを整備すると共に、数値積分の高精度計算用プログラムを作る。昨年度、グラフ理論による数式微分の手法により関数の偏導関数を求めるプリプロセッサをC言語を用いて作製した。このプリプロセッサにより科学技術計算のための高精度数学ソフトウェアの開発を、以下のように行った。2.積分区間の中に発散する点をもつ関数や、激しく振動する関数の一次元積分の近似値を求めることは困難な問題である。これらの積分のうち、特に振動積分に対して関数の微分計数の知識を利用することにより、高精度でかつ能率的に近似値を計算する自動積分プログラムを作製した。数値実験の結果、1階微分係数を利用したエルミ-ト補間多項式の低次式を基本にして、積分区間を関数の変化の激しさに応じて適応力に分割してゆく手法が効果的であることがわかった。3.今後、数式微分を利用して他の特異関数の一次元積分および多次元数値積分のための高精度数学ソフトウェアを開発したい。
我が国ののれんの減損処理の開示実態と会計基準の遵守の程度と範囲について

本研究の目的は、固定資産の減損会計基準の適用以降にのれんの減損処理を実施した我が国企業を対象とし、減損基準の遵守の実態について明らかにすることである。まずは、のれんの減損テストの過程のなかで減損の認識に大きな影響を与えるポイントはどこにあるかを減損手続きの過程を理論的にモデル化することで明らかにした。次に、我が国の企業はそのポイントに関連する規定に遵守しているかについて、公表されたデータを用いて調査・分析を行った。その結果、のれんの減損会計が不完全な形でしか適用されていないことが明らかとなった。研究期間内では、のれんの減損テストのプロセスの「資産のグルーピング」に焦点を当てた調査・分析を行った。資産のグルーピングは、企業が適用する方法により、その後に続く減損の認識の判定及び減損損失の測定額に大きく影響を与えることから、減損手続きの中でも重要性が高い。本研究では、実態調査に先駆け、資産のグルーピングの方法に着目し、企業の管理会計や投資意思決定と整合性のある資産のグルーピングついて業種別に検証を行った。その結果、業種ごとに組織構造に特徴があり、その違いが資産のグルーピングに大きな影響を与えることが明らかとなった。上記についてはワーキングペーパーの形でまとめることができた。昨年度は資産のグルーピングを中心に研究を行ったが、減損の兆候の識別以降の手続きに与える影響について考えざるを得ない。のれんの減損テストは、資産のグルーピング、減損の兆候の識別、減損損失の認識、測定と手続きを踏んでいくが、最初の資産のグルーピングの段階で、減損の有無やその金額をイメージできてしまう。よって、企業の管理会計や投資意思決定との整合性を重視して資産のグルーピングを行うべきであるが、最終的な減損損失から逆算して意図的なグルーピングが行われる可能性は否めない。上場企業を対象とし、EDINET等の公的な開示情報から資産のグルーピングの実施状況について実態調査を目下実施中である。本年度は、のれんの減損手続きにおける「資産のグルーピング」と「減損の認識に係る回収可能価額の計算方法」に焦点を当て、開示情報をもとに会計基準の適用実態の調査を行った。調査に先立ち、日本企業をIFRS適用企業と日本基準適用企業に分け、各基準に基づくのれんの減損処理に係る規定を整理した。その結果、両基準共にのれんを配分する資産グループ(資金生成単位)の設定方法、回収可能価額の計算方法が減損判定と減損損失額に影響を与えるポイントである事が明らかとなった。それらのポイントに関連する規定を企業がどのように適用しているのかについて、公表されるデータを用いて調査を行った。IFRS適用企業の調査結果として重要な部分の一つ目は、資金生成単位の設定方法についてであった。ほぼ全ての企業において資金生成単位の規模が事業セグメントの規模を上回らないという規定を遵守していたが、規定を遵守していない企業が存在し、いずれの企業ものれんの減損損失を計上していなかった。これは資金単位を意図的に大きく設定し、減損損失計上を回避した可能性を示している。二つめは、のれんの減損損失を計上していたとはいえ、注記において開示すべき情報をほとんど開示していない企業が存在したことである。日本基準適用企業の調査の結果としては、日本基準が原則として規則的償却を実施していること、開示規定自体が開示内容に具体的に踏み込んでいないという事情もあり、のれんの減損処理に関する開示の質はIFRS適用企業に劣るものとなった。これについて、日本基準適用企業は、資産グループの名称や住所、減損の原因が特定できるほど詳細な情報を開示している企業から、項目を埋めるだけで情報になっていない、または全く開示していない企業まで開示情報の質に大きなバラツキがあり、現状ではのれんの減損処理が不完全な形でしか定着していないことが明らかとなった。会計学現在までの達成度を、文献調査、実態調査について評価する。文献調査については、のれんを含む無形固定資産の減損に関連した領域から豊富に文献を得ることができた。中でも企業の管理会計や投資意思決定との整合性の観点から目安となる資産のグルーピングの方法を業種別に検討することができたことが大きな成果である。開示実態の調査については、EDINET等で公表されている情報から必要な情報(次年度の研究に必要なデータも含む)を収集している最中であり、分析後、何らかの形で公表していく所存である。昨年度は「資産のグルーピング」に焦点を当て、調査・分析を行ったが、実態調査に関しては本年度も継続的に実施する。また、今後は、減損テストの次のプロセスである、「減損損失の認識と測定」に焦点を当て、調査・分析を行う。

減損損失の認識は、のれんを含む資産グループの割引前将来キャッシュフローと帳簿価額の比較にその判定を行う。また、減損損失の測定はのれんを含む資産グループの回収可能価額と帳簿価額の差額で行われる。減損損失の認識と回収可能価額の計算における使用価値の算定には将来キャッシュフローの見積もりが必要となる。将来キャッシュフローは割引率、成長率、見積期間といった企業に固有の事情を反映した合理的で説明可能な仮定および予測に基づいて見積もるとされている。本研究では、まずこれらの計算要素に関する開示情報を調査することにより、情報開示の質を判断する。質の判断については、割引率と成長率に関して評価基準を設ける。次に、開示された割引率及び成長率、見積期間の数字を分析し、その妥当性に疑いのある企業が存在するかを確認する事とする。
分子生物学的手法を用いてのニコチン受容体チャネルに対する細胞外ATPの作用の検討

ニコチン様アセチルコリン受容体チャネルのcDNAをイギリスおよびアメリカの研究グループより入手し,アフリカツメガエル卵母細胞に2種類の方法を用いて発現させた.一方はcDNAより転写したRNAの細胞内への注入であり,他方は真核細胞発現型プラスミドを用いたcDNAの核内注入である.いずれの方法でも機能的なアセチルコリン受容体チャネルは発現したが,RNAを用いる方が安定した発現が得られた.以下,この方法でATPの作用を検討した.ATPはこの卵母細胞において100fM-1μMという低濃度でアセチルコリンにより惹起される電流を抑制した.この抑制は受容体チャネルを構成するサブユニットの組合せを変化させた場合でも観察された.抑制の度合は膜電位変化には影響されなかったが,アセチルコリンの濃度を上昇させることにより減弱した.ADP,UTPのようなATPの関連化合物も同様にアセチルコリンによる電流を1μM以下で抑制した.一方,ドパミン受容体あるいはセロトニン受容体といった他の神経伝達物質の受容体に影響する薬物でもアセチルコリンによる電流は抑制されたが,抑制に必要な濃度は3-1001μMとATPより高いものであった.以上のことから,アセチルコリン受容体に高親和性のATP結合部位があること,そしてこの結合部位が受容体チャネル抑制を惹起することが初めて示された.この様な抑制は並行した行った神経細胞様培養クローンPC12細胞でも観察されており,生体内でのATPによるニコチン様神経伝達の抑制性調節を示唆するものである.ニコチン様アセチルコリン受容体チャネルのcDNAをイギリスおよびアメリカの研究グループより入手し,アフリカツメガエル卵母細胞に2種類の方法を用いて発現させた.一方はcDNAより転写したRNAの細胞内への注入であり,他方は真核細胞発現型プラスミドを用いたcDNAの核内注入である.いずれの方法でも機能的なアセチルコリン受容体チャネルは発現したが,RNAを用いる方が安定した発現が得られた.以下,この方法でATPの作用を検討した.ATPはこの卵母細胞において100fM-1μMという低濃度でアセチルコリンにより惹起される電流を抑制した.この抑制は受容体チャネルを構成するサブユニットの組合せを変化させた場合でも観察された.抑制の度合は膜電位変化には影響されなかったが,アセチルコリンの濃度を上昇させることにより減弱した.ADP,UTPのようなATPの関連化合物も同様にアセチルコリンによる電流を1μM以下で抑制した.一方,ドパミン受容体あるいはセロトニン受容体といった他の神経伝達物質の受容体に影響する薬物でもアセチルコリンによる電流は抑制されたが,抑制に必要な濃度は3-1001μMとATPより高いものであった.以上のことから,アセチルコリン受容体に高親和性のATP結合部位があること,そしてこの結合部位が受容体チャネル抑制を惹起することが初めて示された.この様な抑制は並行した行った神経細胞様培養クローンPC12細胞でも観察されており,生体内でのATPによるニコチン様神経伝達の抑制性調節を示唆するものである.
生体活性を有する多孔体チタンの運動器再建への応用

われわれは運動器機能再建に用いる人工骨として生体活性能を有する多孔体チタンを開発した。腰椎椎間板変性にともなう腰痛治療への応用を目指して作製した独自のデバイスを用いた臨床試験プロトコルを作成し、2008年9月に京都大学倫理委員会の承認を得た後に5例の臨床試験を行った。いずれの症例も術後6ヶ月の時点で骨癒合が得られ、有害事象の発生も無く、臨床試験は順調に進んでいる。医師が中心になり行う新しい形の臨床試験システムの確立とともに新規治療の開発を予定通り行うことが出来た。1.選択的レーザー焼結法による純チタン製インプラントを用いた動物実験動物実験モデルとして兎大腿骨、ビーグル犬上腕骨、大腿骨の骨欠損モデルを作製した。それぞれの骨欠損の形状に適したインプラントを三次元CADにてデザインし、選択的レーザー焼結によるラピッドプロトタイピング法でインプラントを作製した。動物埋入後3週、6週、12週で摘出、内部構造、生体活性処理の違いによる骨組織形成能について組織学的評価を行った。その結果、選択的レーザー焼結法で作製した純チタン製インプラントにおいても従来の製法で作製した多孔性チタンと同様の骨親和性を有することが確認された。2.インプラントのデザイン実際の患者における脊椎の形状をMDCT画像データから解析を行った。また、ヒト死体骨脊椎のマイクロCT撮影を行って、内部構造の評価を行った。これらの情報を元に生体活性チタン多孔体製の脊椎固定術用インプラントの開発を行った。実際に臨床で使用されている脊椎固定術用インプラントの形状を参考にして、圧縮強度で10,000N以上、内部は連通率99%以上の多孔構造を有する臨床試験用生体活性チタン製インプラントを作製した。さらに、手術に必要なインプラント挿入器具のデザインと製作を併せて行った。3.臨床研究に向けてのシステム作り、プロトコール作成京都大学医学部附属病院探索医療センターの支援を受け、生体活性チタン多孔体を使用した脊椎固定術の臨床試験を行うためのプロトコールを作製した。具体的には、研究計画の倫理的・科学的妥当性、実施可能性などについて探索医療センターの各部門から客観的な評価を受けながら、試験実施計画書、患者説明・同意書、クリティカルパス、症例報告書の作製をおこなった。今後は、医の倫理委員会への提案さらには承認を得て臨床研究を実施する予定である。平成20年度は臨床試験用インプラントの最終デザインを確定した。腰椎後方椎体間固定手術を安全で低侵襲に行うための外形状、荷重部で破損しない力学的強度と骨新生を促進する内部微細構造および化学処理の条件を確定した。最終インプラントは純チタン製、疲労強度10000N以上、気孔率60%、気孔径300ミクロンでアルカリ加熱処理を施した。同時に手術の際にインプラントを腰椎に挿入するための器械の作製、滅菌および梱包方法のバリデーション、不純物検出試験や破壊試験などでの安全性評価を行った。臨床試験プロトコールは厚生労働省の認可を受けて行う企業治験のプロトコールに準じた内容で作成した。5月14日に京都大学探索医療センターの協力を受け「生体活性チタン多孔体の腰椎固定術における椎間固定用の人工骨としての有効性、安全性についての臨床試験」プロトコールが完成し、京都大学倫理委員会に提出し、9月19日に承認を受けた。同時に独立データモニタリング委員会や効果判定評価委員会などの設置、インプラント管理などの研究体制の整備を行った。登録センターを設置し、10月から患者リクルートを開始し、11月に第1例に手術を行い、現在までに合計3例の手術を終了している。今後は3例の術後の追跡調査とデータ管理を行い、目標である5例の臨床試験を本年度中に終了し、臨床成績および有害事象を評価するとともにインプラントの製品化と医用材料としての認可を得るための研究体制の整備と市場調査、製品化に向けてのデザイン変更などを行う予定である。生体活性チタン多孔体の腰椎固定術における椎間固定用の人工骨としての有効性、安全性についての臨床試験は、平成20年9月19日京都大学倫理委員会の承認を受け、独立データモニタリング委員会、効果判定評価委員会、登録センターなどの設置、インプラント管理などの研究体制の整備が完了、京都大学病院・病院負担患者審査委員会を通過、10月から患者リクルートを開始し、11月に第1例の登録が行われたことにより臨床試験が開始された。平成21年6月22日に目標の5例の手術を終了し、その後、追跡調査およびデータ管理を行っている。現時点ではいずれの症例も経過は良好であり、有害事象の発生なども報告されていない。平成22年9月3日にはデータの品質管理を強化する目的でデータセンター(統計解析責任者、データマネージメント責任者)を設置し、プロトコルの修正が行われた。

平成22年1月30日に術後6ヶ月の効果判定委員会が行われ、全例で目標としていた骨癒合が画像的に確認されたと同時に、有害事象、問題点などの指摘も無く、予定通り追跡調査を継続して行うこととなった。平成22年6月に術後1年の経過観察期間が全例で終了し、術後1年の効果判定委員会が開催される予定である。平行して行われているインプラントの製品化に向けた産官学連携体制の整備、インプラントや周辺機器のデザインの修正、品質試験、非臨床試験の実施などについての交渉も順調に進んでいる.
粘液型脂肪肉腫の多段階腫瘍関連メカニズムの解明と臨床応用に向けた基礎研究

本研究は、粘液型脂肪肉腫特異的キメラがんタンパクTLS-CHOPによる多段階の腫瘍関連メカニズムの解明を行い、その知見をもとに臨床応用につながる基礎研究を展開するものである。1. TLS-CHOPの新規下流分子群の同定と機能解析、及び他の分子との機能的相互作用の検討2. TLSに結合する機能性RNAの機能発現の変化と腫瘍機能との関わりの検討正常のTLSはRNA結合タンパクで、RNAの転写後調節にも関わるため、そのN末部分しか含まないTLS-CHOPの存在によりRNAの機能調節に変化が生じ、それが、腫瘍化や腫瘍細胞維持に寄与している可能性が十分に考えられる。本項目の研究では、前年度に行ったRNA-seq analysisの結果の中からnon-coding RNAに着目してピックアップしたが、多数の機能未知のものを含むlncRNAが挙がってきており、現在は、それらのlncRNAに関する既報文献の検索、及びその塩基配列の精査を行っている。また、前年度の研究から新たに浮上してきたテーマとして、粘液型脂肪肉腫の治療を視野に入れた「粘液型脂肪肉腫の脂肪分化を誘導する分子標的の検討」があり、その標的分子として新たにMKL1を見出した(投稿準備中)。研究項目1の「TLS-CHOPの新規下流分子群の同定と機能解析、及び他の分子との機能的相互作用の検討」に関しては、当初、粘液型脂肪肉腫特異的キメラがんタンパクTLS-CHOPの機能に関連するnon-coding RNAの検出を目的としたRNA-seq analysisによる粘液型脂肪肉腫細胞の全RNAの発現比較において、TLS-CHOPの存在により発現増加または発現減少することが知られていなかったcoding RNAを多数検出した。まだ論文として未発表なため、ここではその詳細は提示しないが、いくつか興味深い分子も含まれており、さらに検討を進めているところである。また、粘液型脂肪肉腫細胞内におけるがん抑制性タンパクMDA-7の機能抑制の多元的な分子経路についても、あと少し決定的な実験的証拠を提示できれば論文として報告できる段階まで来ている。従って、順調に進んでいると考える。また、研究項目2の「TLSに結合する機能性RNAの機能発現の変化と腫瘍機能との関わりの検討」に関しても、上記のRNA-seq analysisにおいて、TLS-CHOPの影響で存在量が変化するnon-coding RNA、特にlncRNAが多数検出されており、それらの多くが機能未知であったため時間はかかるが、解析を精力的に進めており、こちらも順調であると考えている。さらに、前年度に新たに始めた「粘液型脂肪肉腫の脂肪分化を誘導する分子標的の検討」においては、完全に脂肪分化を完了するまでには至らなかったものの、その標的分子の一つとしてMKL1を見いだすことができた(投稿準備中)。他の分子についても鋭意検討中である。以上の状況から、おおむね順調に進展している、と考える。次年度は、研究期間の最終年度であるため、基本的にこれまで進めてきた研究について、少なくとも一定段階までの完成を目指す。具体的には、まず、研究項目1の「TLS-CHOPの新規下流分子群の同定と機能解析、及び他の分子との機能的相互作用の検討」では、RNA-seq analysisから示唆されたTLS-CHOP下流のmRNA群の確定と、さらに、それらにコードされるタンパク群のうちで粘液型脂肪肉腫細胞内において腫瘍特異的な機能を持つものの同定を進めていく。また、がん抑制性タンパクMDA-7の発現抑制に関わる新規分子経路については、現在、予備的な実験結果からその輪郭が明らかになって来たため、それを可及的速やかに論文化できるよう、必要なデータを揃えることを急いでいく。次に、「2. TLSに結合する機能性RNAの機能発現の変化と腫瘍機能との関わりの検討」については、RNA-seq analysisから得られた全RNA分子のうちTLS-CHOPの影響を受けて発現量が変動するnon-coding RNA群について、それらの解析を進めることにより腫瘍関連メカニズムに寄与するものの同定を目指す。また、交付申請書には記載していなかったものの、関連するテーマの発展型として昨年度から行なっている「粘液型脂肪肉腫の脂肪分化を誘導する分子標的の検討」という課題では、現在、MKL1のノックダウンによる脂肪分化誘導についての論文を投稿準備中であり、その論文を出来るだけ早く掲載決定に持っていく。それとともに、その他の粘液型脂肪肉腫細胞の脂肪分化を効率的に進める新規標的分子の同定も継続して行なっていく。1. TLS-CHOPの新規下流分子群の同定と機能解析、及び他の分子との機能的相互作用の検討これまでの研究により、TLS-CHOPがDOL54の予定外の高発現を誘導し、それががん抑制遺伝子MDA-7の転写を抑制することが、粘液型脂肪肉腫細胞の増殖維持に重要な役割を果たしていることが判明したが(Oikawa et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 2017)、本研究により、やはりTLS-CHOPの下流分子であると想定されていたPAI-1もMDA-7を抑制する可能性が示された。しかも、PAI-1は転写ではなく、MDA-7タンパクの発現または機能を抑制している可能性が浮上した。従って、2つの異なる分子機構によるMDA-7の強力な機能抑制が腫瘍維持に重要と考えられ、これらの分子経路に関わる分子群は治療の新規標的分子として有用と想定される。現在、その詳細を確認・検討している。

2. TLSに結合する機能性RNAの機能発現の変化と腫瘍機能との関わりの検討TLSはRNA結合タンパクであるため、TLS-CHOPの存在が、TLSと結合するRNAの機能に影響を与え、それが腫瘍化や腫瘍増殖などに寄与している可能性が高い。本研究では、粘液型脂肪肉腫由来の培養細胞を用い、特異的siRNAによりTLS-CHOPをノックダウンした細胞とコントロールの細胞からRNAを抽出し、次世代シークエンサーを用いてRNA-seq analysisを行なった。現在、その解析結果を精査し、発現量の差が大きいmRNA群、lncRNA群について、さらに詳細な検討を進める分子の選定を行なっている所である。研究項目1の「TLS-CHOPの新規下流分子群の同定と機能解析、及び他の分子との機能的相互作用の検討」に関しては、現在特に、液型脂肪肉腫細胞の増殖維持のために極めて重要ながん抑制性タンパクMDA-7の機能抑制について、そのメカニズムの解明が進展してきており、論文になっていない現時点では詳細を開示しないが、そこで働く分子経路の輪郭が見えてきた。今後、この部分にさらに優先的に注力してデータを確定していくことでその全容の解明に近づくと期待される。また、研究項目2の「TLSに結合する機能性RNAの機能発現の変化と腫瘍機能との関わりの検討」に関しては、粘液型脂肪肉腫由来の培養細胞において、TLS-CHOPをノックダウンした細胞とそのコントロール細胞から抽出したRNAに対して次世代シークエンサーを用いたRNA-seq analysisを行なった。現在その解析から得られた結果について精力的に検討しているところであり、順調に進展していると考える。さらに、本研究申請の際にはあまり重視していなかったものとして、粘液型脂肪肉腫の脂肪分化を誘導する分子標的の検討を始めた。これについては、まだはっきりしたデータは得られていないが、近年の新規抗癌剤ET-743 (trabectedin)が粘液型脂肪肉腫の脂肪分化を誘導するという報告や、また、本研究に関連したTLS-CHOPのノックダウンが粘液型脂肪肉腫細胞の脂肪分化経路を促進する(Oikawa et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 2017)というデータなどの状況から、今後充分に進展が期待される課題である。以上の状況から、おおむね順調に進展している、と考える。本研究は、粘液型脂肪肉腫特異的キメラがんタンパクTLS-CHOPによる多段階の腫瘍関連メカニズムの解明を行い、その知見をもとに臨床応用につながる基礎研究を展開するものである。1. TLS-CHOPの新規下流分子群の同定と機能解析、及び他の分子との機能的相互作用の検討2. TLSに結合する機能性RNAの機能発現の変化と腫瘍機能との関わりの検討正常のTLSはRNA結合タンパクで、RNAの転写後調節にも関わるため、そのN末部分しか含まないTLS-CHOPの存在によりRNAの機能調節に変化が生じ、それが、腫瘍化や腫瘍細胞維持に寄与している可能性が十分に考えられる。
血管新生における分子基盤の解明とその制御

がんの悪性化は腫瘍内の血管形成と密接に関わる。そこで腫瘍血管新生の分子メカニズムを明らかにすることを目的として、血管形成に関わる血管内皮細胞と血液細胞および壁細胞の細胞間相互作用の解析を行なった。今回、特定の腫瘍モデルにおいては、造血幹細胞は新生された血管の内皮細胞を裏打ちして血管構造の安定化および血管拡張を誘導することが判明した。これら造血幹細胞の内皮細胞への裏打ちを抑制すると、腫瘍周囲に形成されるfibrous cap内の血管床の形成が未成熟となり、腫瘍の増大も抑制することが判明した。この造血幹細胞による血管の安定化、拡張においては造血幹細胞の分泌する血管内皮細胞に発現するレセプター型チロシンキナーゼTie2のリガンドであるアンジオポエチン-1が関与することに加え、造血幹細胞の血管壁細胞への分化が一因となっていることが判明した。そこで、Tie2の活性化により誘導され、血管成熟に関わる遺伝子の候補のスクリーニングを行った。Tie2の活性化により内皮細胞よりACEの分泌抑制がもたらされることが判明した。正酸素状態では内皮細胞は壁細胞の分泌するアンジオポエチン-1により常に活性化した状況であり、この際にはACEの分泌は抑制されている。しかし低酸素ではTIE2の不活性化に伴い、ACEの分泌が上昇する。局所において、AngiotensinIがACEにより活性化型のAngiotensinIIに変換されるとAngiotensinII受容体とVEGF受容体VEGFR2のクロストークによる血管透過性亢進することが判明した。低酸素状態における血管透過性の亢進が血液細胞の腫瘍内への浸潤を誘導し、腫瘍血管新性を促進する機構にTIE2の不活性化によるACEの分泌が亢進することが起因していると考えられた。がんの成立機構に重要と考えられる腫瘍血管形成の分子メカニズムを明らかにすることを目的として、血管形成に関わる血管内皮細胞と血液細胞および壁細胞の細胞間相互作用の解析を行なった。VEGFとの結合能が判明したneuropilin-1(NP1)は胎児では血球成分の骨髄球系、赤芽球系、Bリンパ球に発現しており、また成体ではT、Bリンパ球、造血幹細胞分画に発現していた。NP1は血球分化や増殖など造血には関与しないが、血液細胞上で形成されたNP1とVEGFの複合体は血管内皮細胞上のVEGFR2に結合し、VEGF単独に比しVEGFR2に強力なリン酸化を誘導し、血管形成を極めて促進することが判明した。また血管構築において血管内皮細胞と血管壁細胞との接着や解離に関わるTIE2-Angiopoietinシステムでは、TIE2の活性化がこれら両者の細胞間の接着を誘導し血管構造の安定化を誘導する。本システムを利用し恒常的な血管安定化が血管新生の抑制に繋がるかいなかを恒常的活性化型TIE2遺伝子をTIE2プロモーター制御下で発現するトランスジェニックマウスを作成し解析した。まず、TIE2の細胞内領域で、膜貫通領域直下に点突然変異を導入し、本受容体の2量体化を誘導し、Angiopoietin-1の非存在下でもTIE2が恒常的に活性化する変異TIE2遺伝子を構築した。本活性化型TIE2遺伝子の高発現が誘導されたマウスでは胎生12日目までに血管新生の抑制にて致死となった。今後本マウスの血管内皮細胞の性質に関し、細胞周期、細胞接着性、細胞死の抑制などにつき分子レベルで詳細にし、TIE2の恒常的活性化を誘導することにより腫瘍血管新生を抑制することができるかどうかを、アデノウイルスを用いたin vivoの感染系を用い、腫瘍近傍への本活性化型TIE2遺伝子の導入によって解析する。血管内皮細胞上のTIE2は壁細胞から分泌されるTIE2のリガンド、アンジオポエチン-1(Ang1)により恒常的に活性化され、内皮細胞と壁細胞の接着が誘導され血管内皮細胞の運動能は抑制され、血管新生は負に制御されている。しかし、低酸素などで主に血管内皮細胞から分泌されるAng2はAng1に拮抗して、壁細胞を内皮細胞から解離させることで血管新生を開始させるという仮説が立てられている。我々はこれら仮説を立証する目的で、TIE2の恒常的な活性化が血管新生を抑制するかを解析してきた。まずTIE2の細胞膜の直下に点突然変異を挿入することにより、TIE2受容体が恒常的に活性化する変異cDNAを作成した。そこでこの遺伝子を血管内皮細胞に発現するコンディショナルトランスジェニックマウスを作成したところ、本マウスは胎生11日目までに致死となり、全身の血管新生が抑制されることが判明した。胎生9.5日目の組織学的解析では、心臓において心内膜と心筋細胞の強固な接着による心内膜の進展不良が観察され恒常的なTIE2の活性化による血管新生の抑制が確かに生じることが確認された。しかし、その他の領域では正常マウスと同様壁細胞はまだ充分発達しておらず、壁細胞が存在しなくてもTIE2の活性化単独で血管新生の抑制が誘導されることも判明した。この原因を試験管内で観察したところ、TIE2の強い活性化は細胞周期の遅延化を誘導しており、これが血管新生の抑制の主因であると考えられたが、TIE2が強く活性化した血管内皮細胞では細胞接着面においてFAKの過剰集積がランダムに現れ、過度の足場形成が細胞移動を抑制している可能性も考えられた。

以上のことから血管新生が生じる際にはまずTIE2の不活性化が必要であることが確かめられた。この現象を利用して、壁細胞機能制御により血管新生を制御する新しい血管治療概念が発生すると考えられる。がんの悪性化は腫瘍内の血管形成と密接に関わる。そこで腫瘍血管新生の分子メカニズムを明らかにすることを目的として、血管形成に関わる血管内皮細胞と血液細胞および壁細胞の細胞間相互作用の解析を行なった。今回、特定の腫瘍モデルにおいては、造血幹細胞は新生された血管の内皮細胞を裏打ちして血管構造の安定化および血管拡張を誘導することが判明した。これら造血幹細胞の内皮細胞への裏打ちを抑制すると、腫瘍周囲に形成されるfibrous cap内の血管床の形成が未成熟となり、腫瘍の増大も抑制することが判明した。この造血幹細胞による血管の安定化、拡張においては造血幹細胞の分泌する血管内皮細胞に発現するレセプター型チロシンキナーゼTie2のリガンドであるアンジオポエチン-1が関与することに加え、造血幹細胞の血管壁細胞への分化が一因となっていることが判明した。そこで、Tie2の活性化により誘導され、血管成熟に関わる遺伝子の候補のスクリーニングを行った。Tie2の活性化により内皮細胞よりACEの分泌抑制がもたらされることが判明した。正酸素状態では内皮細胞は壁細胞の分泌するアンジオポエチン-1により常に活性化した状況であり、この際にはACEの分泌は抑制されている。しかし低酸素ではTIE2の不活性化に伴い、ACEの分泌が上昇する。局所において、AngiotensinIがACEにより活性化型のAngiotensinIIに変換されるとAngiotensinII受容体とVEGF受容体VEGFR2のクロストークによる血管透過性亢進することが判明した。低酸素状態における血管透過性の亢進が血液細胞の腫瘍内への浸潤を誘導し、腫瘍血管新性を促進する機構にTIE2の不活性化によるACEの分泌が亢進することが起因していると考えられた。
柔らかな分子のゆらぎと外場応答：非平衡統計力学関係式の応用

ゆらぎは柔らかな分子の特徴である。本研究では柔らかな分子としてタンパク質のゆらぎを非平衡統計力学関係式から調べた。特に細胞内で分子モーターキネシンとダイニンに輸送される小胞輸送のゆらぎを調べた。ゆらぎを用いた非侵襲な力測定の結果、小胞は複数分子モーターに協同で輸送されていることが分かった。ゆらぎは相関関数で特徴付けられるが、非平衡統計力学の線形応答理論では相関関数は応答関数と関連する量であった。そこで本研究では小胞輸送をゆらぎからだけでなく外部刺激への応答から調べることを目指した。柔らかな分子の機能をゆらぎからだけでなく、応答から理解しようとした。応答からも複数分子モーターによる協同輸送を調べようとした。具体的には細胞内(マクロファージ)に磁気ビーズを導入し、分子モーターによる磁気ビーズ輸送を実現しようとした。電磁石を用いて輸送される磁気ビーズに外部刺激を入れる予定であった。その準備として、磁気ビーズを電磁石で操作する実験を行ったり、ファゴサイトーシスを利用してマクロファージに磁気ビーズの導入を行ったりした。電磁石を用いて1ミクロンの磁気ビーズに一定外力を高精度で印加することができるようになった。またマクロファージの培養に成功した。しかしながら、電磁石の力が弱く、1ミクロン程度の大きさの磁気ビーズに1ピコニュートン以下の力しか働かない、またファゴサイトーシスで導入された磁気ビーズが分子モーターにあまり輸送されないなど、実験がうまくいかなかった。今後、磁気ビーズと電磁石の改良を行いたい。29年度が最終年度であるため、記入しない。タンパク質は代表的な柔らかな分子の一つである。熱ゆらぎの中でゆらぎながらも効率よく機能を発揮する分子機械である。私たちは細胞内で、微小管に沿って細胞小器官を輸送するタンパク質モーターキネシン・ダイニンのゆらぐ運動に注目してその運動メカニズムを研究した。柔らかな分子の特徴であるゆらぎから、どのような情報が得られるかを研究した。物理学では、ゆらぎはエネルギーや力と関連する。私たちはタンパク質モーターに輸送される細胞小器官のゆらぎから細胞小器官にかかる力を計測した。揺動散逸定理では相関関数(ゆらぎ)と応答関数は比例する。(比例係数は環境の温度である。)ここで、応答関数は外場に対する系の応答を示す。これまでゆらぎをpassiveに観察してきたが、本研究では系に摂動を加え、その応答を観察することから細胞小器官輸送のメカニズムを探ろうとした。具体的には、磁気ビーズを細胞に取り込み細胞小器官に代わって、磁気ビーズをタンパク質モーターに輸送させる計画である。輸送中の磁気ビーズに電磁石を用いて力を加え、摂動力を加える。その応答と上記のゆらぎを用いて計測した力の関係を調べる。本年度、磁気ビーズを細胞に取り込む実験を行なったところ、100um程度の小さいビーズしか取り込めなかった。一方で、電磁石で十分な力を加えるためには1um程度の磁気ビーズを導入する必要がある。本年度は、大きな磁気ビーズを細胞内に取り組む方法を検討したい。細胞小器官に代わって磁気ビーズを導入しタンパク質モーターに輸送させる必要があるが、磁気ビーズの細胞内への導入が上手くいっていない。大きな磁気ビーズを細胞内に導入する方法を開発する必要がある。タンパク質モーターによる輸送で、電磁石を用いて外場を加える計画であったが磁気ビーズの細胞内への取り組みが上手くいっていない。そのため、本年度は光操作を用いて系に摂動を加える実験も並行して行いたい。