hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低欠陥密度GaAs/Siの開発と高効率太陽電池への応用

高効率太陽電池材料の開発には,格子不整合系の化合物半導体ヘテロエピタキシ-技術の確立が必要不可欠である.しかし最も可能性の高いGaAs-on-Si材料系では,エプタキシャル成長機構に関する基本的な点で不明な部分が多く,実用に十分耐えうるものはまだできていないのが現状である.その問題点はGaAs中の高密度の貫通転位と残留応力とに大別される.前者の主要原因は格子不整合に起因したものであるか,同時に約2.6倍の熱膨脹係数の差による熱歪が,新たな貫通転位を発生させることが分かってきた.残留応力もまた熱歪が原因である.従って,格子不整合によるミスフィット転位をGaAs/Si界面に閉じ込めると同時に,熱歪が少ない低温成長技術の開発が必要であると考えられる.本研究では,以上のような問題に対する基本的解決策として,原子状水素を援用した分子線エピタキシ-(MBE)法の開発を進め,GaAs薄膜の品質が大幅に改善されることを示した.これは原子状水素によって,(1)成長表面に吸着した不純物の除去,(2)表面拡散過程の制御,(3)表面エネルギーの修飾による二次元成長モードの促進,などの諸効果が現れるためである.そして,Si基板上のGaAsヘテロエピタキシャル膜の残留転位密度を10^4cm^<-2>台まで抑えること成功した(以上,平成7年度研究分).しかし高効率太陽電池材料として使用する場合には,転位も含めて少数キャリア寿命を短くする深い準位の欠陥を全体的に低減する必要がある.そこで平成8年度は,GaAs-on-Siにおける深い準位の導入と水素原子による欠陥の不活性化に関して研究を行った.DLTS法などによる電気的評価から,深い準位が水素原子によって大幅に低減されること,また水素によって新たな欠陥準位は導入されないことなどが分かった.これと平行して,GaAs-on-Ge系のヘテロエピタキシャル成長について研究した.本年度は,これまでの結果と解析を踏まえて,GaAs系太陽電池デバイスの試作を行った.当初の予想どおり,原子状水素援用MBE法により作製した試料の方が,水素なしの通常のMBE法で作製したものより,分光感度特性,エネルギー変換効率ともに向上した.したがって,原子状水素援用の効果とこのエピタシ-法の有用性を十分に示すことができた.高効率太陽電池材料の開発には,格子不整合系の化合物半導体ヘテロエピタキシ-技術の確立が必要不可欠である.しかし最も可能性の高いGaAs-on-Si材料系では,エプタキシャル成長機構に関する基本的な点で不明な部分が多く,実用に十分耐えうるものはまだできていないのが現状である.その問題点はGaAs中の高密度の貫通転位と残留応力とに大別される.前者の主要原因は格子不整合に起因したものであるか,同時に約2.6倍の熱膨脹係数の差による熱歪が,新たな貫通転位を発生させることが分かってきた.残留応力もまた熱歪が原因である.従って,格子不整合によるミスフィット転位をGaAs/Si界面に閉じ込めると同時に,熱歪が少ない低温成長技術の開発が必要であると考えられる.本研究では,以上のような問題に対する基本的解決策として,原子状水素を援用した分子線エピタキシ-(MBE)法の開発を進め,GaAs薄膜の品質が大幅に改善されることを示した.これは原子状水素によって,(1)成長表面に吸着した不純物の除去,(2)表面拡散過程の制御,(3)表面エネルギーの修飾による二次元成長モードの促進,などの諸効果が現れるためである.そして,Si基板上のGaAsヘテロエピタキシャル膜の残留転位密度を10^4cm^<-2>台まで抑えること成功した(以上,平成7年度研究分).しかし高効率太陽電池材料として使用する場合には,転位も含めて少数キャリア寿命を短くする深い準位の欠陥を全体的に低減する必要がある.そこで平成8年度は,GaAs-on-Siにおける深い準位の導入と水素原子による欠陥の不活性化に関して研究を行った.DLTS法などによる電気的評価から,深い準位が水素原子によって大幅に低減されること,また水素によって新たな欠陥準位は導入されないことなどが分かった.これと平行して,GaAs-on-Ge系のヘテロエピタキシャル成長について研究した.本年度は,これまでの結果と解析を踏まえて,GaAs系太陽電池デバイスの試作を行った.当初の予想どおり,原子状水素援用MBE法により作製した試料の方が,水素なしの通常のMBE法で作製したものより,分光感度特性,エネルギー変換効率ともに向上した.したがって,原子状水素援用の効果とこのエピタシ-法の有用性を十分に示すことができた.現在、GaAs/Si, Geタンデム太陽電池は次世代太陽電池として広く研究されている。しかし、SiとGaAsには約4%の格子定数差と2.5倍の熱膨張係数差が存在し、GeとGaAsには原子の相互拡散といった問題が存在しどちらもデバイス化の大きな妨げとなっている。そこで、我々は、原子状水素援用分子線エピタキシ-(H-MB)法を用いてSi及びGe上のGaAs薄膜の膜質を改善を行った。Si上GaAsにおいて、熱膨張係数差による応力緩和転位の発生を抑制するためには、原子状水素援用低温成長が有効であることを示した。低温成長GaAsの電気的特性を調べるために原子状水素照射330°Cで作製したGaAs/GaAs薄膜のI-V特性を調べ、580°Cの通常成長温度のGaAs薄膜とほとんど同程度のn値及び飽和電流密度であることを明らかにした。

Si基板上に原子状水素照射により低温で作製した試料においては、n値は2.0であった。DLTS測定から原子状水素照射になりトラップ密度が減少することが確認できた。このことがI-V特性の向上の原因と思われる。原子状水素照射によりスペクトル感度の向上が見られ、変換効率も改善が見られた。Ge上GaAsに関しては、SIMS測定から原子状水素照射によりGeとGaAsの相互拡散の抑制が確認された。400°C水素照射した試料は、Geの膜内への拡散が30nmで560°C水素未照射の5分の1以下の値になった。また、PL測定により560°CGaAs薄膜の光学特性の評価を行ったところ、原子状水素照射による発光の強度の増加や半値幅の減少とGaAs中のGeアクセプターの準位の存在が確認された。以上のことからH-MBE法によりGaAsの低温成長の可能性と、Si, Ge基板上のGaAs薄膜の膜質の向上が確認された。高効率太陽電池材料の開発には、孔子不整合系の化合物半導体ヘテロエピタキシ-技術の確立が必要不可欠であるが、現時点で技術的課題が幾つか残されている。特にGaAs-on-Si材料系においては、エピタキシャル成長過程に関する基本的な点で不明な部分が多く、初期の研究から十数年の歳月が経過した今日において、実用に十分耐えうるものはまだできていない。その問題点は、GaAs中の高密度の貫通転位と残留応力とに大別される。前者の主要原因は格子不整合に起因したものであるが、同時に約2.6倍の熱膨張係数の差による熱歪が新たな貫通転位を発生させることが分かってきた。残留応力もまた熱歪が原因である。従って、格子不整合によるミスフィト転位をGaAs/Si界面に閉じ込めると同時に熱歪が少ない低温成長技術の開発が必要である。以上のような問題に対する基本的解決策として、原子状水素を援用した分子線エピタキシ-(MBE)法の開発を独自に進めており、これまでGaAsの品質が大幅に改善されることを示してきた。これは原子状水素によって、(1)成長表面に吸着する不純物原子の除去、(2)表面原子の拡散過程の制御、(3)表面エネルギーの修飾による二次元核成長モードの促進、などの諸効果が得られることによる。Si基板上のGaAsエピタキシャル膜の残留転位密度としては10^4cm^<-2>台まで抑えることに成功し、このエピタキシ-法の有用性を示すことができた。しかし高効率太陽電池材料として使用する場合には、転位も含めて少数キャリア寿命を短くする深い準位の欠陥を全体的に低減する必要がある。そこで本年度は、GaAs/Siにおける深い準位の導入と水素原子による欠陥の不活性化機構に関して研究を行った。DLTS法などによる電気的評価から、深い準位が水素原子によって大幅に低減されることを、また水素によって新たな欠陥準位は導入されないことなどが分かった。これと並行して本年度は太陽電池デバイスの試作に着手し、高効率化へ向けた層構造の設計やプロセス技術(電極構造、表面反射防止膜など)の検討と準備を進めた。高効率太陽電池材料の開発には、格子不整合系の化合物半導体ヘテロエピタキシ-技術の確立が必要不可欠である。
細胞膜を介した組織深部へのタンパク質輸送システムの開発

癌組織は大きくなるにつれて、その癌組織の中心部分に薬が届きにくくなる。特に、比較的大きな分子量を持つタンパク質医薬品は、その大きさから癌組織の中心部分への到達率が低く、治療効果の妨げになっている。そこで、本研究は、癌組織の深部(中心部分)に効率よく治療用タンパク質を輸送する新しい技術の開発をおこなった。その結果、ウイルスタンパク質を利用し治療用タンパク質を癌組織深部に届けることに成功した。しかしながら、癌組織だけでなく正常な組織へも輸送してしまったことから、癌組織にのみ輸送可能な機能の付与が今後の課題として挙げられた。研究計画で示したように、初年度においては申請者が同定した細胞膜を拡散するウイルスタンパク質の基礎的機能評価として、ウイルスタンパク質と細胞側親和性分子との関係について検討を行った。その結果、ウイルスタンパク質の親和性分子としてこれまで報告されている細胞側分子が、ウイルスタンパク質の細胞膜拡散に必須であること、さらに本分子との結合能を欠損させたウイルスタンパク質は細胞膜への拡散能が欠損されることを確認した。これより、ターゲティングキャリアーとして本ウイルスタンパク質を利用するには、2つの方法が考えられる。1つは、細胞側の分子との親和性を維持し、新たなターゲティング標的分子との親和性を付与する方法、または、細胞側の分子との親和性アミノ酸を改変し、新たな標的分子のみに親和性を持って拡散させる方法がある。後者の方法には、タンパク質の立体構造的な解析が必須と考えられることから、まずは前者の方法でターゲティング能を付与した改変ウイルスタンパク質の創製を試みた。その結果、癌細胞に発現上昇が報告されているαvインテグリンに親和性を持つことが知られているRGD配列を付与したウイルスタンパク質を作製したが、インテグリン高発現細胞への特異的集積は非常に少なかった。このことから、特定の細胞分子へのターゲティング能を付与するには、既存の分子との親和性を減弱させ、より高い親和性を持つターゲティングペプチドの付加が必要であることが明らかとなった。また、担癌マウスでの癌組織中のウイルスタンパク質拡散についても確認できたことから、次年度においては、既存の細胞分子との結合性を減弱させた変異型ウイルスタンパク質の作製、および高い親和性を持つターゲティングペプチドの付与を行い、in vitroおよびin vivoでの機能評価を行っていく。本研究課題は、新たに同定した細胞膜を拡散するウイルスタンパク質を用い、隣接する細胞の「膜」を介した機能性タンパク質の組織深部への輸送システムの開発を行うことを目的とし検討を行った。これまでの検討において、キャリアー分子として用いるウイルスタンパク質が相互作用する細胞膜タンパク質を同定し、本膜タンパク質との結合性が、ウイルスタンパク質の細胞膜移動に必須であることを明らかとした。さらに、マウスを用いた検討において、本ウイルスの細胞膜移動がin vivoにおいても機能することを明らかとした。そこで、最終年度においては、組織深部への移行能を確認すると共に、特定の標的分子への親和性ペプチドを融合し、ターゲティング能を付与した分子の創製をおこなった。その結果、担癌マウスを用いた検討において、マウス癌組織中でのウイルスタンパク質の拡散は、組織表面だけでなく、組織深部方向への拡散も確認できたことから目的とする移行能を持っていることが明らかとなった。しかしながら、ウイルスタンパク質の拡散は癌組織にとどまらず、隣接する正常組織へも見られたことから、特定分子へのターゲティング能の付与が必要であることも示された。一方、数種類の分子親和性を持つペプチドとの融合タンパク質を作製したが、細胞膜移動能は保持されても、特定の分子を標的とした特異的集積性は観察されなかった。このことより、ウイルスタンパク質が元来保持する細胞膜タンパク質との親和性を低下させた改変体の作製を試み、親和性を10分の1まで低下させたアラニン置換体の作製に成功した。本成果を元に、細胞膜を移動相とし、任意の標的分子へのターゲティングが可能な新規デリバリー技術の開発につなげたいと考えている。薬物ターゲティングターゲティング能を付与するための変異型ウイルスタンパク質の作製と標的分子への親和性ペプチドの付与については、研究計画当初から課題になると考えていたため、すでに問題解決にむけて検討が進んでいる。初年度の計画はおおむね進展しており、次年度に向けてin vivoでのターゲティング能を証明していきたい。初年度で研究の方向性が明らかになったことから、ターゲティング能を付与した新規ウイルスタンパク質の作製を行う。また、標的分子への親和性を持たせた改変型細胞膜移動タンパク質を用い、in vivo実験を行うことで、新たなターゲティングシステムの構築が可能であるか検討を行う。in vivo実験では機能性評価と共に安全性の評価も行う予定であり、マウスとヒトとの違いにも着目しながら有用性の評価を行っていきたい。
運動+食事制限プログラムが肥満者の血液流動性に及ぼす影響

運動を実践することによって、血漿粘度の低下、赤血球変形能の亢進、血小板の過剰な活性化の抑制などが起こり、血液流動性が改善されることが推察できる。生体内の毛細血管を流れるのは全血であるが、近年、毛細血管と同じ径を持つ流路に全血を流して血液流動性を測定する新たな装置(毛細血管モデル:MC-FAN)が開発され、そこで得られた研究成果が注目を浴びている。健康情報が氾濫する中、血液流動性、いわゆる血液のサラサラ度が運動によって改善されるとの情報が一般に広がりつつあるが、実際のところ、全血での血液流動性について運動の影響を縦断的に検討した報告は少ない。全血での血液流動性と食事に関する先行研究は、特定の食品に焦点を当てた研究が多く、栄養バランスのよい食習慣についての検討はなされていない。本研究では肥満者を対象に3ヵ月間の減量プログラム(運動+食事制限プログラム)を実施し、バランスよい食習慣や運動の実践、さらには運動の種類の違いがMC-FANで測定した血液流動性に与える影響について検討した。食事制限のみの群(31名46.7±9.9歳)、ウォーキングと食事制限群(25名46.8±9.0歳)、レジスタンストレーニングと食事制限群(14名45.0±4.1歳)の結果、血液通過時間(血液流動性)は各群とも減量プログラム前に比べて有意に短縮した(それぞれ-4.4±8.6秒、-7.4±5.0秒、-7.2±10.7秒)。また、食事制限のみに比べて、運動実践を併用した方が有意に短縮した。運動の種類による違いはみられなかった。本研究の結果から、栄養バランスのよい食習慣や運動の実践は血液流動性を改善すること、さらに、食事と運動の併用が有用であることが示唆された。血液の流動性の低下は心臓血管障害のリスクファクターであることはこれまでの先行研究から明らかである。一方、日常的に運動トレーニングを実践している持久性競技者の血液粘度の低下や赤血球変形能の亢進が報告され、運動が血液流動性に寄与する可能性が考えられる。運動を実践することによって、血漿粘度の低下、赤血球変形能の亢進、血小板の過剰な活性化の抑制などが起こり、血液流動性が改善されれば、心血管系への負担を軽減することが推察される。全血での血液流動性と食事に関する先行研究は、特定の食品(例えば海洋深層水、黒大豆の煮汁、魚油など)に焦点を当てた研究が多く、その食品を摂ればあたかも健康になるかのような誤解を招きやすいものであった。栄養バランスのよい食習慣についての検討はなされていない。本研究では運動の実践や運動の種類の違いが血液流動性に与える影響について検討する。また、特定の食品ではなく、栄養バランスの良い食習慣が血液流動性に与える影響を縦断的に検討する。肥満者を対象に3ヵ月間の減量プログラム(運動+食事制限プログラム)を実施し、減量の程度(内臓脂肪量、体重、体脂肪率の減少)と血液流動性の関係や食事制限のみを実施した群と運動を併用した群の血液流動性および健康関連指標、体力関連指標を比較検討する。また、有酸素性運動を併用した群とレジスタンス運動を併用した群の血液流動性および健康関連指標、体力関連指標を比較検討し、運動種目の違いによる影響も確認する予定である。16年度は減量プログラム実施のための準備を中心に取り組んだ。17年度4月から実際に介入がスタートする。現在、食事制限のみの群(18名40.3±6.4歳)、ウォーキングと食事制限群(20名42.2±7.4歳)、レジスタンストレーニングと食事制限群(20名43.2±7.4歳)の介入前のデータ収集が終わったところである。血液流動性については、それぞれ44.4±9.8秒、44.3±4.7秒、45.3±9.0秒であった。介入における血液流動性および健康関連指標、体力関連指標の変化については17年度報告できる予定である。17年度は16年度に引き続き減量プログラムを実施し、血液流動性のデータを収集した。

食事制限のみの群(31名46.7±9.9歳)、ウォーキングと食事制限群(25名46.8±9.0歳)、レジスタンストレーニングと食事制限群(14名45.0±4.1歳)の介入前のデータ収集が終わったところである。血液通過時間(血液流動性)は各群とも減量処方前に比べて有意に短縮した(それぞれ-4.4±8.6秒、-7.4±5.0秒、-7.2±10.7秒)。その他の項目については現在解析中である。介入における血液流動性および健康関連指標、体力関連指標の変化については18年度で報告できる予定である。運動を実践することによって、血漿粘度の低下、赤血球変形能の亢進、血小板の過剰な活性化の抑制などが起こり、血液流動性が改善されることが推察できる。生体内の毛細血管を流れるのは全血であるが、近年、毛細血管と同じ径を持つ流路に全血を流して血液流動性を測定する新たな装置(毛細血管モデル:MC-FAN)が開発され、そこで得られた研究成果が注目を浴びている。健康情報が氾濫する中、血液流動性、いわゆる血液のサラサラ度が運動によって改善されるとの情報が一般に広がりつつあるが、実際のところ、全血での血液流動性について運動の影響を縦断的に検討した報告は少ない。全血での血液流動性と食事に関する先行研究は、特定の食品に焦点を当てた研究が多く、栄養バランスのよい食習慣についての検討はなされていない。本研究では肥満者を対象に3ヵ月間の減量プログラム(運動+食事制限プログラム)を実施し、バランスよい食習慣や運動の実践、さらには運動の種類の違いがMC-FANで測定した血液流動性に与える影響について検討した。食事制限のみの群(31名46.7±9.9歳)、ウォーキングと食事制限群(25名46.8±9.0歳)、レジスタンストレーニングと食事制限群(14名45.0±4.1歳)の結果、血液通過時間(血液流動性)は各群とも減量プログラム前に比べて有意に短縮した(それぞれ-4.4±8.6秒、-7.4±5.0秒、-7.2±10.7秒)。また、食事制限のみに比べて、運動実践を併用した方が有意に短縮した。運動の種類による違いはみられなかった。本研究の結果から、栄養バランスのよい食習慣や運動の実践は血液流動性を改善すること、さらに、食事と運動の併用が有用であることが示唆された。
シンクロトロン放射光による遮熱コーティング膜の残留応力分布解析と強度評価

本研究において,高エネルギー放射光の大きなX線侵入深さを用い遮熱コーティングの残留応力解析方法の確立を行った.対象とした材料は,Ni基耐熱超合金の基材にNiCoCrAlYボンドコートをプラズマ溶射し,その上にトップコートとして8mol%イットリア安定化したジルコニアを大気プラズマ溶射して,成膜された遮熱コーティングである.まず,波長72keVの高エネルギー放射光の強い透過力を利用し,トップコートを介して非破壊的にボンドコートの内部応力を測定した.SPring-8のBL02B1に高温加熱炉を試作して,室温から1373Kでのボンドコートの内部応力の変化をその場測定した.ボンドコートの内部応力は,1073K以上では軟化により消失し,1073Kと室温の範囲でトップコートとの熱残留応力がボンドコートに発生することがわかった.次に,トップコートの表面からボンドコートとの界面に至る残留応力分布をラボX線および高エネルギーX線の両方法で測定した.高エネルギーX線応力は平面応力成分と面外応力(はく離応力)を含み,ラボX線は低エネルギーのためにX線侵入深さが浅く平面応力のみを測定できる.両応力の差異から,はく離応力を解析するハイブリッド法を提案した.本方法により,非破壊的にはく離応力を評価でき,トップ界面の粗さがはく離応力を発生させていることがわかった.さらに,遮熱コーティングに1373Kの大気中にて500時間,1000時間および2000時間の高温酸化損傷を与えた.その界面には高温酸化層が生成し,アルミナ酸化層と混合酸化層の各成分の成長挙動およびはく離応力,平面応力を評価し,酸化物の生成がはく離応力を発生することを明らかにした.以上研究の結論として,トップコーティングとボンドコートとの界面の粗さは,アンカー効果によりトップコーティングの密着性を向上させるが,はく離応力および高温酸化物の生成にも影響するので最適な設計を検討しなければならない.本研究の遂行を遂行するために大型放射光施設SPring-8の利用を申請した.その結果,「高エネルギーを利用した遮熱コティング(TBC)の内部応力評価」(2001B,実験責任者:鈴木賢治)および「遮熱コティング膜の酸化損傷の検出と残留応力測定」(2002A,実験責任者:鈴木賢治)が採択された.また,2001Bの課題は高輝度光科学研究センターのトライアルユースの指定を受け,試料の高温装置を放射光施設に設置して,本研究課題の実現に向けて実験を進めている.これまでの研究から,高エネルギーX線(72keV)を利用することで厚さ0.2mmのトップコートを透過してボンドコート回折を測定でき,残留応力を十分に測定できることが実証され,本研究の目的の第一を達成できた.ボンドコートの組織観察と成分分析から,ボンドコートはCr相とNi_3Al相の2相になっていることがわかった.これらの実験結果を基にしたリートベルト解析は,72keVの回折結果とよく一致しており,ボンドコートの結晶の正確な同定ができた.ボンドコートおよびトップコートの干渉のないピーク条件は,72keVの波長レベルでは,ZrO_2 511+333およびNi_3Al311回折が残留応力測定に適していることも分かった.これらの結果と,ダイヤモンドスラリーを用いてバフ研磨しながら逐次X線応力測定して残留応力分布を解析した結果と比較を行った.一方,熱サイクルを与えた試験片を準備しており,それらの実験結果の知見を得るための準備も進めている.これらの研究成果については,3月9日に開催される日本機械学会材料力学部門春のシンポジウムで報告した.本研究において,高エネルギー放射光の大きなX線侵入深さを用い遮熱コーティングの残留応力解析方法の確立を行った.対象とした材料は,Ni基耐熱超合金の基材にNiCoCrAlYボンドコートをプラズマ溶射し,その上にトップコートとして8mol%イットリア安定化したジルコニアを大気プラズマ溶射して,成膜された遮熱コーティングである.まず,波長72keVの高エネルギー放射光の強い透過力を利用し,トップコートを介して非破壊的にボンドコートの内部応力を測定した.SPring-8のBL02B1に高温加熱炉を試作して,室温から1373Kでのボンドコートの内部応力の変化をその場測定した.ボンドコートの内部応力は,1073K以上では軟化により消失し,1073Kと室温の範囲でトップコートとの熱残留応力がボンドコートに発生することがわかった.次に,トップコートの表面からボンドコートとの界面に至る残留応力分布をラボX線および高エネルギーX線の両方法で測定した.高エネルギーX線応力は平面応力成分と面外応力(はく離応力)を含み,ラボX線は低エネルギーのためにX線侵入深さが浅く平面応力のみを測定できる.両応力の差異から,はく離応力を解析するハイブリッド法を提案した.本方法により,非破壊的にはく離応力を評価でき,トップ界面の粗さがはく離応力を発生させていることがわかった.さらに,遮熱コーティングに1373Kの大気中にて500時間,1000時間および2000時間の高温酸化損傷を与えた.その界面には高温酸化層が生成し,アルミナ酸化層と混合酸化層の各成分の成長挙動およびはく離応力,平面応力を評価し,酸化物の生成がはく離応力を発生することを明らかにした.

以上研究の結論として,トップコーティングとボンドコートとの界面の粗さは,アンカー効果によりトップコーティングの密着性を向上させるが,はく離応力および高温酸化物の生成にも影響するので最適な設計を検討しなければならない.X線侵入深さを大きい高エネルギー放射光X線を利用することで,遮熱コーティングのジルコニア・トップコートを透過して,ボンドコートの回折を十分に測定できることが実証できた.これを応用して,ボンドコートの内部応力と温度の関係を実際に試みた.遮熱コーティング試験片を1473Kまで加熱できる高温加熱装置を試作した.室温,773,1073および1373Kにて大気中で加熱してボンドコートの内部応力を測定した.その結果,室温では,500MPaを越える引張りが生じるが,加熱温度が1073Kを越えるとボンドコートの軟化により内部応力が緩和した.ゆえに,ボンドーとの内部応力は,室温から1073Kの熱ひずみによる応力が支配的なものと考えられる.また,ボンドコートの応力測定には,72keVの波長でNi3Alの311回折を使用するのが好適であることがわかった.一方,高エネルギー放射光により深い領域の応力が測定できる.そのため,面外応力成分(応力1-応力3)を含めた測定が可能である.また,ラボX線(低エネルギーX線)においては,X線侵入深さがごく浅いので,面内応力のみを測定できる.高・低エネルギーX線を併用することで,トップコートのはく離応力が測定できるバイブリッド法を提案した.表面研磨除去しながらラボX線によりジルゴニア・トップコートの面内応力分布を測定した.72keVの高エネルギーX線により,トップコート膜厚を種々に調整した試料で面外応力分布を測定した.両者の分布からトップコートはく離応力の分布を求めることができた.その結果,トップ・ボンド界面に近づくに従いはく離応力が大きくなることが,明らかとなり,トップコートのはく離現象と一致した.高エネルギーおよびラボX線を利用したハイブリッド法を用いた研究の成果を基礎としながらより、この新しい手法を高温酸化による損傷の評価に研究を進めることができた.NiCoCrAlYボンドコートに大気プラズマ溶射したジルコニアトップコートの遮熱コーティング試験片を用意した.これらの試験片を1373Kの大気中にて500時間,1000時間,2000時間の酸化損傷を与えた.各試験片の断面を金属顕微鏡および走査電子顕微鏡にて観察した.高温酸化により,トップコートとボンドコートの界面には,高温酸化層(TGO)が形成された.高温酸化層は,アルミナ酸化層と混合酸化層からなり,500時間を過ぎるとアルミナ酸化層の成長が停止するが,混合酸化層は2000時間に至るまで,単調に増加した.2000時間の試験片では,明瞭なはく離き裂の発生進展が見られ,2000時間の試験片のほとんどがはく離を起こした.一方,1000時間までの試験片では,はく離を生じることがなかった.基材を電解研磨したとき,0時間の非酸化試験片はトップコートのはく離破壊を生じないが,500時間以上の試験片ではすべて電解研磨中にはく離破壊を発生した.TGOの成長がはく離の原因であることがわかった.各試験片の深さ方向への面内応力分布をラボX線にて測定した.また,高輝度光科学研究センター放射光施設(SPring-8)において面外応力分布を高エネルギー放射光X線(72keV)により測定した.これらの測定結果を基にハイブリッド法により,はく離応力分布を解析した.はく離応力は表面付近では小さいが,ボンドコートとの界面付近で急激に大きくなった.
正方対称場における2電子t2g電子系のスピンと軌道秩序

La(n)SrCr(n)O(3n+1)の合成条件を探索した。n = 1, 2については大気中では合成出来ないことが判明した。アルゴン流中など不活性雰囲気下での合成が必要であった。合成には1600度程度のかなりの高温が必要である。一方、存在すると言われていたn = 3の相は1600度でも得られない事が分かった。これ以上の高温では各元素の蒸気圧が高くなるため合成が実質的に不可能であると言える。n = 1, 2については低次元的な磁気相関のために帯磁率に極大が現れた。これはLaSrVO4に見られる振る舞いである。これらの結果を粉体粉末冶金協会の秋季大会にて発表した。また正方格子との比較のために立方格子となる新物質BiCu3Cr4O12の合成、結晶構造、磁性等を報告した。Tc = 190 Kで構造相転移を伴うフェリ磁性転移を起こす。転移の前後で金属的性質は変わらない。その構造相転移を詳しく解析することによりCr4+イオンには不均化の傾向があることなどが分かった。通常この傾向は目立たないがBiの不対電子のために顕在化したものと考えられる。前年度発見したSr3W2O9の逐次相転移について詳細な解析を行い論文にて発表した。この転移はSr3Re2O9と様相が異なる。t2g電子の有無によるものと思われる。中性子回折とミューオンスピン回転の両測定により決定したNaCr2O4の磁気構造を報告した。中性子回折には124 K以下で伝搬ベクトル(1, 0, 1)に対応する磁気ブラッグピークが現れた。その磁気構造はc軸に沿ったzig-zag鎖中は強磁性的であり、a軸方向のzig-zag鎖間は反強磁性的であった。当初計画通りA(n+1)Cr(n)O(3n+1)の合成と物性評価に取りかかることが出来たため。当初計画通りA(n+1)Cr(n)O(3n+1)の巨視的物性測定を完了し必要に応じて微視的物性測定を行う。比較物質として研究対象に含めることとなったRe酸化物等の物性測定結果も含めて総合的に2電子t2g電子系の特徴をまとめる。Ca2CrO4の合成条件を探索した。予想通り3 GPa程度の低圧にする必要があった。反応速度が著しく遅くなるため容易に単相試料は得られないことが分かったが、繰り返し高圧処理することにより単結晶が成長した。これを用いて結晶構造解析を行った。室温での結晶構造を決定した。CrO6八面体が回転している。Ca2CrO4の磁気測定結果によりSr2CrO4で想定されているt2g軌道の結晶場分裂の逆転はCa2CrO4においては生じていない可能性が高いことが分かった。2つの物質の結晶構造の違いから結晶場分裂の逆転はCr-O-Crの角度が180度の時に生じるのだろうとの解釈に至っている。2電子t2g電子系の軌道状態の理解に対する重要な知見である。またスピン軌道相互作用と格子系の違いがどのように影響するかを調べるべきと考え、t2g電子系となる4d, 5d遷移金属酸化物群を2種類合成しその物性を調べた。一つは立方格子系となるCaCu3Ru4O12などである。RuをTiで置換することでRuの4d電子軌道とCuO4分子軌道との混成が減少しMott転移を生じることが分かった。またCaイオンを置換してRuの4d軌道上の電子数が増やすと、強磁性揺らぎが支配的な磁気的振る舞いから近藤効果的な振る舞いへ変化することが分かった。このような振る舞いは未だ知られておらず非常に意義深い。もう一つの物質群は六方晶系のA3M2O9 (A = Sr, Ba; M = W, Re)である。現在5d軌道に電子を持たないWの場合について結晶構造解析を終えたところである。5d電子をもつReの場合と比較することでt2g電子の役割を調べられる。なおA3W2O9は新物質である。A = Srでは珍しい逐次構造相転移が見つかっており、これら新物質の発見は結晶構造化学の観点からも重要な結果である。進捗状況はやや遅れている。その理由は本研究課題遂行に必須である高気密性超高温電気炉のガス流量制御装置が故障して修理に手間取ったこと、Ca2CrO4の合成条件が単純に温度と圧力で決まらなかったことによる。高圧合成には珍しく反応速度の影響が大きいのだが、それに気付くのに時間がかかった。

また正方格子との比較のために立方格子となる新物質BiCu3Cr4O12の合成、結晶構造、磁性等を報告した。Tc = 190 Kで構造相転移を伴うフェリ磁性転移を起こす。転移の前後で金属的性質は変わらない。その構造相転移を詳しく解析することによりCr4+イオンには不均化の傾向があることなどが分かった。通常この傾向は目立たないがBiの不対電子のために顕在化したものと考えられる。前年度発見したSr3W2O9の逐次相転移について詳細な解析を行い論文にて発表した。この転移はSr3Re2O9と様相が異なる。t2g電子の有無によるものと思われる。中性子回折とミューオンスピン回転の両測定により決定したNaCr2O4の磁気構造を報告した。中性子回折には124 K以下で伝搬ベクトル(1, 0, 1)に対応する磁気ブラッグピークが現れた。その磁気構造はc軸に沿ったzig-zag鎖中は強磁性的であり、a軸方向のzig-zag鎖間は反強磁性的であった。当初計画通りA(n+1)Cr(n)O(3n+1)の合成と物性評価に取りかかることが出来たため。2電子の場合との比較に用いる予定だった1電子t2g電子系のCa2VO4の合成が困難であることが分かったのでそれには拘らない。代わりに(Sr,La)3V2O7, (Sr,La)4V3O10, (Ba,Sr)3Re2O9を比較対象に加える。その他はほぼ元の計画通り。すなわち平成30年度は(Sr,Ca)2CrO4の巨視的物性測定及び光電子分光等の微視的測定を行う。翌年度は(Sr,Ca)3Cr2O7, (Sr,Ca)4Cr3O10を対象に同様の測定を行う。当初計画通りA(n+1)Cr(n)O(3n+1)の巨視的物性測定を完了し必要に応じて微視的物性測定を行う。比較物質として研究対象に含めることとなったRe酸化物等の物性測定結果も含めて総合的に2電子t2g電子系の特徴をまとめる。次年度使用額が生じた理由は進捗状況がやや遅れているためである。使用計画については前年度分を今年度に繰り込んで使用する予定である。すなわち高圧合成にかかる消耗品購入や金、白金カプセルの改鋳を行うが、その量を今年度は前年度の分を含める量とする。予定していた高圧合成用の金及び白金カプセルの改鋳を行わなかったため。その分は次年度行う予定である。
東南アジア型都市文明の形成ー外文明からの変容と内発的展開ー

相互に関連する二つの事項を調査することが本研究の目的である.第一は,東南アジアの都市形成に及ぼした「外文明」の役割りを古文書研究,碑文研究のような歴史学的調査に現地調査の成果をつみ重ねることによって明らかにすることである.具体的には,東南アジシと「外文明」世界を総合するネットワークの形成,このネットワークに沿って展開する宗教と法観念の受容と変容,都市を中心に成立する新たな文化圏や新たなアイデンティティなどについて,現地実態調査を通じて明らかにする.第二は,現在東南アジアの各地域において拡大しつつある都市を都市圏域の拡大としてとらえつつ,この圏域における都市的世界と農村的世界との間の相互浸潤の状況の具体相を,生産体系,人口移動,文化シンボル等について明らかにすることである.本計画は本年度を第一次として再度の海外調査を槁想している.予備的な考察を含めて得られた研究実績の概要は次の通りである.(1)大陸部東南アジアとくに上座仏教圏の宗教体系と王権秩序に及ぼした南インド文明の影響を考察する際に,その伝播のチャンネルとして,ビルマやタイのモン族とモン語文化の果たした役割は,従来考えられていた以上に大きい.そこではまた,東南アジア的変容が生じたことが認められ,モン語碑文・モン語文献の本格的研究は東南アジア文明圏成立の過程における「失われた環」を復原するものとして今後益々重要な課題となるだろう.(2)東南アジアにおける都市と農村の関係は,上述の上座仏教の東南アジア化の例に限らず,ヒンドゥやイスラムなどの世界宗教の東南アジアにおける拠点(王都=都市)と土着の基層社会(農村)の関係としてとらえることができる.両者の相互浸潤の様相は,現在進行中の近代化の過程である場合には反発し別の場合には親和性をましつつ,一層緊密となっている.この親和性ないし反発性を招来する条件を探ることは,今後の課題である.この点に関連して,カトリシズムの到来迄世界宗教の影響から自由であったフィリピンの都市圏域の特質及びそこでの都市と農村の関係を明らかにすることも今後の重要な課題である.(3)バンコク,ジャカルタ等の巨大都市は経済開発の拠点として同質的な発展をとげているかにみえるが,都市文明を支える「市民」の性格や都会的な民衆文化のあり方は,実際にはますます異質性をきわだたせてきている.すなわち各国ごとの「国民文化」がそれぞれに内向化しつつあることが認められるのであるが,これについてもさらに東南アジアのさなざまな大都市との比較研究が必要である.(4)首都が肥大化するのに呼応して,地方の中小都市が第二次人口集中センターとしての役割を強めてきている.その発展のパターン及び辺渡社会との関係のあり方を探ることが今後必要とされる.相互に関連する二つの事項を調査することが本研究の目的である.第一は,東南アジアの都市形成に及ぼした「外文明」の役割りを古文書研究,碑文研究のような歴史学的調査に現地調査の成果をつみ重ねることによって明らかにすることである.具体的には,東南アジシと「外文明」世界を総合するネットワークの形成,このネットワークに沿って展開する宗教と法観念の受容と変容,都市を中心に成立する新たな文化圏や新たなアイデンティティなどについて,現地実態調査を通じて明らかにする.第二は,現在東南アジアの各地域において拡大しつつある都市を都市圏域の拡大としてとらえつつ,この圏域における都市的世界と農村的世界との間の相互浸潤の状況の具体相を,生産体系,人口移動,文化シンボル等について明らかにすることである.本計画は本年度を第一次として再度の海外調査を槁想している.予備的な考察を含めて得られた研究実績の概要は次の通りである.(1)大陸部東南アジアとくに上座仏教圏の宗教体系と王権秩序に及ぼした南インド文明の影響を考察する際に,その伝播のチャンネルとして,ビルマやタイのモン族とモン語文化の果たした役割は,従来考えられていた以上に大きい.そこではまた,東南アジア的変容が生じたことが認められ,モン語碑文・モン語文献の本格的研究は東南アジア文明圏成立の過程における「失われた環」を復原するものとして今後益々重要な課題となるだろう.(2)東南アジアにおける都市と農村の関係は,上述の上座仏教の東南アジア化の例に限らず,ヒンドゥやイスラムなどの世界宗教の東南アジアにおける拠点(王都=都市)と土着の基層社会(農村)の関係としてとらえることができる.両者の相互浸潤の様相は,現在進行中の近代化の過程である場合には反発し別の場合には親和性をましつつ,一層緊密となっている.この親和性ないし反発性を招来する条件を探ることは,今後の課題である.この点に関連して,カトリシズムの到来迄世界宗教の影響から自由であったフィリピンの都市圏域の特質及びそこでの都市と農村の関係を明らかにすることも今後の重要な課題である.(3)バンコク,ジャカルタ等の巨大都市は経済開発の拠点として同質的な発展をとげているかにみえるが,都市文明を支える「市民」の性格や都会的な民衆文化のあり方は,実際にはますます異質性をきわだたせてきている.すなわち各国ごとの「国民文化」がそれぞれに内向化しつつあることが認められるのであるが,これについてもさらに東南アジアのさなざまな大都市との比較研究が必要である.(4)首都が肥大化するのに呼応して,地方の中小都市が第二次人口集中センターとしての役割を強めてきている.その発展のパターン及び辺渡社会との関係のあり方を探ることが今後必要とされる.
Chase & Run：間質の基質変化を追いかける癌の進展機構

当課題は「癌細胞または癌組織が広がる時、それらは何を目指して、何に惹かれ移動し拡大してゆくのか」という根本的命題に対しての研究である。癌細胞周辺には特異な基質を含む間質組織が作られる。癌が周囲に進展する際、間質基質の変化が先行して広範囲に生じ、それを追うように癌細胞が広がってゆき、さらに基質変化の領域は先進拡大する自律的な癌の進展機構:Chase & Runの仮説を立て、それを検証している。H30年度は、1宿主の間質応答からASPNを排除して腫瘍の組織形成に与える影響を評価する目的で、H29年度に準備したASPN遺伝子欠損マウスをもとに、さらにヒト胃癌細胞を移植可能な免疫抑制マウス化を進めASPN-/-nu/nuマウスの系統を樹立した。これとASPN野生型nu/nuマウスの胃にヒト胃癌細胞を移植して両者の胃癌組織を比較したところ、予想通りにASPN-/-nu/nuマウスでは胃癌の局所浸潤が弱く、広がりが小さく播種も抑制される傾向が見られた。2また前年度にヒト胃癌組織の検討で、間質よりむしろ胃癌細胞自体での発現が高い群があったため、癌細胞側でASPN発現量を調節し、ASPN-/-nu/nuマウス胃に移植して比較検討した。3胃癌細胞由来の細胞外小胞を移植したマウス胃壁の経時的サンプルからRNAシークエンスを行い、発現差異解析結果から有意に発現上昇のある癌間質の基質遺伝子リストを作成した。その中から、EFEMP1を解析候補分子に選び、ASPN同様にEFEMP1欠損マウス(C57B6J系統)をCRISPR/Cas9により作成した。これも現在免疫抑制マウスとの交配でヒト胃癌細胞を移植可能な状態に進めている。4前年度進めたマクロファージを媒介した腫瘍組織細胞外小胞の間質伝搬機構については論文が採択された。ASPN欠損マウスや、新規EFEMP1欠損マウスの作成が予定通りに完成し、その免疫抑制マウス化もおおむね順調に進められている。また昨年までの目標の1つであった、細胞外小胞の間質伝搬に関する論文掲載が予定通りにできた。その他の分子解析は進行中で、市販抗体の特異性の不正確さが懸案になったものもあったが、その後複数の中から実験に使用可能な抗体の選別ができ、解析を進められている。前年度までに検討したASPN-/-nu/nuマウスを用いたホストの間質細胞におけるASPN発現と、癌細胞側におけるASPN発現の腫瘍進展における意義、重要性をそれぞれまとめる。胃癌細胞外小胞を移植したマウスの胃壁サンプルのRNAシークエンスから抽出した分子EFEMP1についての間質細胞での機能解析と、EFEMP1-/-nu/nuマウスへの胃癌細胞移植の実験を進め、その腫瘍進展における意義を明らかにしてゆく。EFEMP1および他の候補分子については、ヒト胃癌の病理標本を用いた腫瘍の進行度、予後相関の検討を進める。また、ASPNなどの候補分子はコラーゲンの構造を修飾する事で基質の硬度に影響を及ぼすと考えられるため、基質硬度を感知した癌細胞の動態解析について、センサープローブの作成を進める。「癌細胞または癌組織が広がる時、それらは何を目指して、何に惹かれ移動し拡大してゆくのか」という根本的命題に対しての研究である。癌が周囲に進展する際、間質基質の変化が先行して広範囲に生じ、それを追うように癌細胞が広がってゆき、さらに基質変化の領域は先進拡大するChase & Runの可能性を検証している。H29年度は、胃癌の新規基質である事を見出したAsporinを含む低分子プロテオグリカンが癌組織侵入を誘導する機構についてと、細胞外小胞を介した形質伝搬により基質の変化が先行して拡大する機序について解析を進めた。Asporin(ASPN)の癌組織の浸潤に対する作用を調べようと、1基質成分としての働きを観察する培養実験系の作成と、2宿主の間質応答からASPNを排除して癌組織に与える影響を評価するためのASPN遺伝子欠損マウスの準備、および3ヒト胃癌組織における発現解析を行った。その結果、1これまでにも解析方法として用いてきた3次元ゲル浸潤アッセイを応用した、様々なASPN濃度を含む細胞外基質ゲルを作成し、胃癌細胞の浸潤テストで差が見られる条件を確立できた。2ASPNノックアウトマウスを導入し、交配実験を進めホモ欠失マウスの系統維持は完了した。さらにヒト胃癌細胞を移植可能な免疫抑制マウス化を進めている。3ヒト胃癌組織でASPNの発現検討を免疫染色で施行した。進行癌では腫瘍間質細胞での発現が予想どおり高頻度にみられたが、少数例ではむしろ胃癌細胞自体での発現が高い群があり、その特徴の抽出を進めている。細胞外小胞(EV)による形質伝搬の解析では、癌細胞由来のEVがマクロファージを経て間接的に周辺の線維芽細胞等に伝搬する機構を見出した。予定していたAsporin濃度依存性の細胞外基質浸潤アッセイの基礎実験から、至適条件の設定が完了し、またAsporin遺伝子欠失マウスの導入も予定通りに行った。新規知見として細胞外小胞の新たな組織内伝搬様式を見出し、それを基に課題の目的である間質組織の変化が癌の進展を促す機構について、解析過程に入っている。

癌細胞周辺には特異な基質を含む間質組織が作られる。癌が周囲に進展する際、間質基質の変化が先行して広範囲に生じ、それを追うように癌細胞が広がってゆき、さらに基質変化の領域は先進拡大する自律的な癌の進展機構:Chase & Runの仮説を立て、それを検証している。H30年度は、1宿主の間質応答からASPNを排除して腫瘍の組織形成に与える影響を評価する目的で、H29年度に準備したASPN遺伝子欠損マウスをもとに、さらにヒト胃癌細胞を移植可能な免疫抑制マウス化を進めASPN-/-nu/nuマウスの系統を樹立した。これとASPN野生型nu/nuマウスの胃にヒト胃癌細胞を移植して両者の胃癌組織を比較したところ、予想通りにASPN-/-nu/nuマウスでは胃癌の局所浸潤が弱く、広がりが小さく播種も抑制される傾向が見られた。2また前年度にヒト胃癌組織の検討で、間質よりむしろ胃癌細胞自体での発現が高い群があったため、癌細胞側でASPN発現量を調節し、ASPN-/-nu/nuマウス胃に移植して比較検討した。3胃癌細胞由来の細胞外小胞を移植したマウス胃壁の経時的サンプルからRNAシークエンスを行い、発現差異解析結果から有意に発現上昇のある癌間質の基質遺伝子リストを作成した。その中から、EFEMP1を解析候補分子に選び、ASPN同様にEFEMP1欠損マウス(C57B6J系統)をCRISPR/Cas9により作成した。これも現在免疫抑制マウスとの交配でヒト胃癌細胞を移植可能な状態に進めている。4前年度進めたマクロファージを媒介した腫瘍組織細胞外小胞の間質伝搬機構については論文が採択された。ASPN欠損マウスや、新規EFEMP1欠損マウスの作成が予定通りに完成し、その免疫抑制マウス化もおおむね順調に進められている。また昨年までの目標の1つであった、細胞外小胞の間質伝搬に関する論文掲載が予定通りにできた。その他の分子解析は進行中で、市販抗体の特異性の不正確さが懸案になったものもあったが、その後複数の中から実験に使用可能な抗体の選別ができ、解析を進められている。前年度設定した条件により、ASPN濃度と細胞外基質ゲルへの癌細胞浸潤の相関を検討する。ASPN遺伝子欠失免疫抑制マウスを用いて、移植胃癌細胞の形成する腫瘍組織の構造、成分と腫瘍の進展度を野生型マウスと比較し、腫瘍の間質におけるASPNの影響を明確にしてゆく。マクロファージを媒介した腫瘍組織細胞外小胞の伝搬機構についての論文化と、その機構により周辺間質の変化が先行して、癌組織の浸潤を迎えるニッチを形成する分子解析を進めてゆく。また、胃癌間質基質関連遺伝子の時系列解析を進めるために、平成30年度は胃癌細胞を移植したマウス胃壁の経時的サンプルからRNAシークエンスを行い、発現差異解析結果から各タイムポイントで有意に発現上昇のある基質遺伝子リストを作成する。確認のとれた候補分子については、ヒト胃癌の病理標本を用いた検討準備を進め、症例のピックアップと標本準備を進める。前年度までに検討したASPN-/-nu/nuマウスを用いたホストの間質細胞におけるASPN発現と、癌細胞側におけるASPN発現の腫瘍進展における意義、重要性をそれぞれまとめる。
臨床応用に向けた喘息におけるアクアポリン３の役割の解析

2018年度は、主体であったヒト喀痰サンプルでのAQP3の測定系を確立したうえで、臨床試験を実施して、実際に健常人、非重症喘息、重症アトピー型喘息例で採取した誘発喀痰上清中のAQP3濃度を測定し、成功した。加えて、各種サイトカイン・メディエーターについて、網羅的な解析を行った。喀痰中のAQP3濃度については、3群間で有意な差は認めなかったが、AQP3と各種サイトカイン・メディエーター濃度との関係は各群で特徴的なパターンを認めた。全体解析でAQP3と関連の強いサイトカインはIL-7, IL-12, IP-10 (rho=0.540.41, p<0.0001)であった。健常人ではIP-10, IL-12, G-CSF, IL-8 (rho=0.670.54, p <0.03)、非重症喘息例ではIP-10, IL-7, MIP-1b, IL-9, MCP-1, IL-12 (rho=0.560.39, p<0.005)、重症アトピー型喘息例ではIL-12, IL-13, IL-10, IL-7, VEGF, Eotaxin, MCP-1 (rho=0.590.37, p<0.03)の各濃度がAQP3濃度と関連した。生理的環境下・非重症喘息例ではAQP3と2型炎症との関係は乏しいが、重症アトピー型喘息例ではIL-13やeotaxinなどとの関係が認められ、2型炎症への関与も示唆される結果を得た。今後、臨床指標との関連も検討していく予定である。健常人、非重症喘息、重症アトピー型喘息例を登録し、誘発喀痰上清中のAQP3の測定系を確立して、測定することができた。今、他のサイトカイン・メディエーターについて網羅的な解析を行っているところで、研究自体は、おおむね順調に経過することができた。症例登録も完了し、研究の一番の主体であった誘発喀痰上清中のAQP3の測定も終了した。現在、いろいろなサイトカイン、メディエーターや臨床指標との解析を行っている。AQP3との関連について、重症アトピー型喘息例では、生理的環境下・非重症喘息例と異なり、IL-13やeotaxinなどとの関係が認められ、2型炎症への関与も示唆される結果を得ており、今後、さらに解析をすすめてsupportiveなデータがあれば追加して、2019年度にまとめて論文投稿ができるようにすすめていきたいと考えている。喘息は、咳、喘鳴、息切れなどを主症状とし、世界でも約3億人以上が罹病していると推定され、日本での有症率も約3-9%で年々増加している。吸入ステロイド薬(ICS)を中心とした治療により、気管支喘息患者の管理は顕著に改善したが、長期の喘息患者の検討でも、完治は困難で、長期的には呼吸機能の低下(Oga T, et al. Ann Allergy Asthma Immunol 2002)やQOLの悪化(Oga T, et al. J Clin Epidemiol 2005)がみられ、一部には複数の長期管理薬使用下でもコントロール不良な重症喘息患者も存在する。重症例には抗IgE抗体や抗IL-5抗体といった生物製剤が必要となるが、これら生物製剤は高額であり、新たな小分子薬の開発が望まれている。我々は、細胞膜に存在する水チャネルの一つであるアクアポリン3(AQP3)に着目し、AQP3欠損マウスに喘息モデルを適用し、AQP3がアレルギー性炎症の惹起に重要であることを明らかにし(Ikezoe K, Oga T, et al. Sci Rep 2016)、喘息の新たな治療標的分子となりうる可能性を証明し、提唱した。そこで、本研究においては、ヒト喘息患者でのAQP3の役割を検討し、創薬の基盤となる研究を展開することを目的とする。2017年度の主要目的としては、ヒト喘息肺サンプルを用いたAQP3の分布の検証、ならびに、ヒト喘息患者における喀痰上清中AQP3濃度を測定し、他の炎症指標・臨床指標との関連を解析し、新規バイオマーカーとしての可能性を探索することである。倫理委員会において承認済みの、「アクアポリン3の各種自己免疫疾患・炎症性疾患への寄与に関する解析」に基づいて、ヒト喘息肺サンプルを用いて、AQP3の分布について検証し、マウスの分布と比較し、その相同性・相違性について検証した。また、ヒト喘息患者における喀痰上清中AQP3濃度の新規バイオマーカーの可能性に関する検証においては、臨床試験実施のため、「気管支喘息患者における喀痰AQP3の役割の解明」を提出し、新たに京都大学医の倫理委員会において承認された。またヒト誘発痰を用いての、AQP3測定系を樹立した。症例登録し、測定をし、また、他の臨床データや喘息の増悪との関係について検討を始めている。倫理委員会も承認され、今後は、症例登録・測定・解析について2年目の研究で進めていく。