hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ポスト震災社会における科学・技術政策分野のローカル・ガバナンス構築とジェンダー

2010年度から継続実施してきた原子力意識に関するアンケート調査結果のデータを整理し、活用することが中心となってしまい、追加調査としてつくば市民へのアンケートを実施することができなかった。茨城県は、つくば研究学園都市に加えて東海村を中心とした原子力関係研究機関の集積を活かした新たな科学・技術の拠点形成を、「サイエンスフロンティア21構想」(2002年3月策定)を軸に展開してきた。このような科学・技術の研究開発拠点形成を地域活性化の有力な柱とする政策は、震災と福島第一原発事故を経て2016年3月に策定された、「第三期いばらき科学技術振興指針」にも引き継がれ、現在に至っている。他方で、震災と原発事故は、科学・技術が産業を中心とした地域活性化の原動力となるだけではなく、地域社会の存続を根底から脅かす巨大なリスクを生み出すものでもあることをさらけ出した。そこで、つくば研究学園都市と東海村を中心にした原子力関係事業所、研究機関が集中する地域住民を対象に、震災と原発事故後の地域社会における科学・技術や科学・技術の研究者、専門家の役割についてどのような期待や考えを持っているのかを明らかにすることを目的にして、両市在住の4000名の有権者を対象にアンケート調査を実施した。原子力の研究および原子力発電の問題も含めて、これまで一般であった、科学・技術の問題は科学者、技術者などの専門家にまかせておけば間違いはないという考え方および態度は、今回の福島第一原発事故など、科学・技術の発展自体が一般市民に巨大な危害をもたらすという歴史的経験を経て、大きく変化してきたと言える。今回の調査では、福島第一原発事故由来の放射性物質の健康影響などの問題について、行政や専門家集団などが十分な情報提供、説明を一般市民、住民に対して行ってきていないと評価していることが明らかになった。また、多くの回答者が、研究者や専門家が地域社会や地域住民とより積極的な交流や対話を行う努力をすべきであると考え、科学・技術と地域社会の関係についての建設的かつ熟慮された意見を持っていることが明らかになった。一般住民を対象にしたアンケート調査は実施することができたが、女性が多数を占める生活協同組合員などの市民グループに焦点を当てたアンケート調査や個別インタビュー調査などがまだ実施できていない。ジェンダーの視点での質的調査がまだ不十分であり、その点で計画よりも遅れが生じている。われわれのこれまでの研究で、地域住民の考え、意識は震災と福島第一原発事故を境にして大きく変化したこと、中でも女性たちの意識が男性以上に大きく変化し、脱原発市民運動でも女性たちのグループが先導的役割を果たしていることが明らかになった。今回、2018年11月に原子力規制委員会が東海第二原発の20年間運転延長を認可したこと、東海第二原発の再稼働に関する「地元」自治体の「事前了解」に関する問題が喫緊の政治的争点となったことを踏まえて、2018年12月9日に行われた茨城県議会議員選挙に合わせて、「地域社会と原子力に関するアンケート2018」をわれわれは企画した。
窒化インジウムの貫通転位低減化に関する研究

前年度にGaN/InN界面におけるInとGaのインターミキシングについて報告した。GaNの堆積温度が高くなるに従い、形成されるInGaNのIn組成が高くなることが明らかとなった。今年度は、GaN/InN界面で起こるInとGaのインターミキシングの抑制方法について検討を行ったので報告する。始めに、GaN/InN界面におけるインターミキシングのメカニズムを調べるために、GaN/InNサンプルの熱的耐性について調べた。GaN/InNサンプルをRF-MBE法を用いて作製し、これらサンプルを窒素ラジカル照射しながらアニールした。その結果、アニール処理を行ったサンプルと、処理を行わなかったサンプルでは、InN上に形成されるInGaNの組成に変化がないことがわかった。この結果は、GaN堆積中にのみInとGaのインターミキシングが起こっていることを示している。このことから、GaN/InN界面におけるインターミキシングを抑制するにはGaN堆積条件が大きな鍵を握っていることがわかった。そこで次に、GaNの堆積速度変え、InN上に形成されるInGaNの組成を調べた。その結果、GaNの堆積レートを上げるに従い、インターミキシングによって形成されるInGaNのIn組成比が低くなることが明らかになった。この結果は、InとGaの拡散速度が堆積温度に依存しており、GaNの堆積時間を短くすることにより、GaN/InN界面で拡散するInとGaの量が少なくなったことに起因していると考えている。GaN/InN界面でのInとGaのインターミキシングを低く抑えるには、GaNの堆積温度を下げること、またGaNの堆積温度が高い場合においても、堆積レートを上げ堆積時間を短くすることにより可能であることがわかった。1.凹凸加工InNテンプレートを用いたInN再成長に関する研究転位などの結晶内部の欠陥は、一般にデバイス特性に悪影響を与えると考えられている。InN系デバイスにおいても同様であると考えられている。本研究は、凹凸加工InNテンプレート上InNの転位抑制メカニズムについて研究を行った。透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて転位を調べた。凹凸加工InNテンプレート中には10^<10>cm^<-2>台の密度で刃状転位が存在しているが、これらが再成長界面付近でテンプレートの凸部方向へ曲がり収束されることで、再成長InN中へ伝搬する刃状転位密度が一桁程度減少していることがわかった。2.MgドープInNの結晶成長特性に関する研究InN系のLEDや半導体レーザなどのデバイスを実現するには、P型のInNが必要不可欠である。しかしながら、P型InNの作製報告はごくわずかである。これは、InNにマグネシウム(Mg)などのドーパントをドーピングしてもP型にならないためである。そこで本研究では、InNにMgドーピングを行い、その結晶の成長機構や電気的特性などについて研究を行った。InN結晶へのMgドープ量が増えるにつれて、グレインサイズが小さくなることがわかった。また、XRD ω-2θ測定の結果、MgをドーピングしなかったInN試料からは六方晶InNの回折ピークのみが得られたのに対し、MgドープInNでは、六方晶InNが支配的に得られているものの、わずかに立方晶InNの混在が確認された。これらの結果は、Mgドーピングにより、InNのマイグレーション長が小さくなったことが起因していると思われる。また、Mgドーピングを行った試料のキャリア濃度は、補償効果によって低減化することを確認した。1. MgドープInNの結晶成長特性及び電気的特性評価に関する研究InN系のLEDや半導体レーザ、高効率太陽電池などのデバイスを実現するには、p型のInNやInGaNなどが必要不可欠である。そこで本研究では、InNにMgドーピングを行い、p型InNの作製を目指した。C面のN極性InN及びA面InNにMgドーピングをした。ホール効果測定を用いて伝導性を評価した結果、すべての試料でn型を示した。これは、InNに表面電荷蓄積層があるため、その影響を強く受けn型を示したと思われる。そこで、ECV測定を用いて各試料のバルク内部の電気的特性を調べた。その結果、Mgを高濃度にドーピングした試料はp型を示唆する結果が得られた。透過型電子顕微鏡を用いてc面InNの結晶内部の転位を調べた結果、Mgのドーピング濃度が高くなるに従い、転位が増えることがわかった。InN系デバイスを作製する上において、InN、GaN及びInGaNなどで形成するヘテロ界面が急峻であることが求められる。そこで、GaN/InN界面におけるInとGaのインターミキシングについて検討を行った。N極性InN上にInNの分解温度以下でGaNを堆積させた。そして、これら試料を、XRD測定を用いて評価した。その結果、堆積温度が高くなるに従い、In組成の高いInGaNが形成されることがわかった。この結果から、GaNの堆積温度が高くなるに従い、InとGaのインターミキシングが強く起こることがわかった。

GaN/InNサンプルをRF-MBE法を用いて作製し、これらサンプルを窒素ラジカル照射しながらアニールした。その結果、アニール処理を行ったサンプルと、処理を行わなかったサンプルでは、InN上に形成されるInGaNの組成に変化がないことがわかった。この結果は、GaN堆積中にのみInとGaのインターミキシングが起こっていることを示している。このことから、GaN/InN界面におけるインターミキシングを抑制するにはGaN堆積条件が大きな鍵を握っていることがわかった。そこで次に、GaNの堆積速度変え、InN上に形成されるInGaNの組成を調べた。その結果、GaNの堆積レートを上げるに従い、インターミキシングによって形成されるInGaNのIn組成比が低くなることが明らかになった。この結果は、InとGaの拡散速度が堆積温度に依存しており、GaNの堆積時間を短くすることにより、GaN/InN界面で拡散するInとGaの量が少なくなったことに起因していると考えている。GaN/InN界面でのInとGaのインターミキシングを低く抑えるには、GaNの堆積温度を下げること、またGaNの堆積温度が高い場合においても、堆積レートを上げ堆積時間を短くすることにより可能であることがわかった。
頭頸部扁平上皮癌におけるシクロオキシゲナーゼ-2の発現と増殖および転移活性

頭頚部扁平上皮癌組織を用いて、シクロオキシゲナーゼ(COX)系代謝について検討した。すなわち、構成酵素であるCOX-1、誘導酵素であるCOX-2およびその下流酵素であるプロスタグランジン(PG)合成酵素(H-PGD合成酵素、L-PGD合成酵素、mPGE合成酵素)について検討した。対象は手術的に摘出した喉頭癌組織(27例)および正常組織あるいはDysplasia組織を対象に、免疫組織学的に検討した、それぞれの特異的抗体を用い、peroxidaseを反応させたあと、DABで発色させた。その後、ヘマトキシリンにて核染色を施行した。COX-1は正常粘膜と癌細胞の両方に発現していたが、癌組織に特異的な所見は認められなかった。一方COX-2は正常細胞にはほとんど発現せず、癌細胞に強く発現した。H-PGDSは癌細胞、筋線維や炎症性細胞(好中球、マクロファージ)に発現がみられたが、炎症性細胞への発現は、コントロールとして検討した炎症組織と比較すると染色性は低かった。L-PGDSの発現はほとんど認められなかった。mPGESはCOX-2と同様に癌細胞に強く発現していた。COX-2、mPGESはともに癌細胞、特に核周囲の細胞質に強く発現し、その連関が示唆された。これまで癌組織の主な産生PGがPGE2である事実からも、COX-2-mPGE-PGE2の連関が重要であると考えられた。組織学的分化度の違いの検討から、COX-2は高分化癌ほど強い発現がみられた。またリンパ節転移に有無の検討では、転移がないほうがCOX-2が強く発現する傾向がみられた。腫瘍の大きさ(T分類)とCOX-2およびmPGESとの有意な関係はなかった。COX-2-PGES-PGE2系は癌細胞の分化誘導に関与している可能性が示唆された。大腸癌ではすでにNSAIDsのchemopreventionが証明されているが頭頸部癌においてもその可能性が示唆された。頭頚部扁平上皮癌組織を用いて、シクロシキゲナーゼ(COX)-2をはじめとしたCOX代謝について検討した。手術的に摘出した頭頚部扁平上皮癌組織(25例)を対象に、免疫組織学的にプロスタグランジン(PG)合成酵素について検討した。検討した酵素はCOX-1、COX-2、H-PGD合成酵素、L-PGD合成酵素、mPGE合成酵素である。それぞれの特異的抗体を用い、peroxidaseを反応させたあと、DABで発色させた。COX-1は正常粘膜と癌細胞の両方に発現していた。一方COX-2は癌細胞のほかに血管内皮細胞や筋線維、血管平滑筋にも発現がみられた。H-PGDSは癌細胞、筋線維や炎症性細胞(好中球、マクロファージ)に発現がみられた。しかし炎症性細胞への発現は、コントロールとして検討した炎症組織と比較すると染色性は低かった。mPGESは癌細胞に強く発現していたが、癌間質の細胞には発現が認められなかった。正常粘膜にも発現がみられ、血管内皮細胞、炎症性細胞にも発現が認められた。

扁平上皮癌を原発別にみたが、大きな特徴は認められなかった。分化度の違いでは、高分化なものほどmPGESの発現が強い傾向が認められた。リンパ節転移との関係について現在検討中である。PG合成酵素のうち、COX-2、mPGES、H-PGDSが転移・浸潤と関わっている可能性があり、さらに検討を重ねていく予定である。アプローチ法として今後RT-PCRを用いてmRNAレベルで、およびウエスタンブロット法でタンパクレベルの検討を行なう予定である。喉頭癌患者27症例を対象とした。サンプルは他の治療、すなわち化学療法や放射線療法を施行していない、生検あるいは手術で得られた組織とした。対象としてdysplasiaの組織を用いた。シクロキシゲナーゼ(COX)系の酵素をターゲットに検討を行った。すなわち、COX系の律速酵素であるCOX-1およびCOX-2、さらにその下流の酵素であるプロスタグランジンE合成酵素(microsomalPGES;mPGES)、プロスタグランジンD合成酵素(PGDS)について免疫組織学的に検討した。Dysplasia組織では、COX-2の発現が、ほとんどみられなかったのに対して、癌組織では約70%の症例で強い発現が認められた。COX-2の発現は核周囲の細胞質にとくに強くみられた。それに対してCOX-1は、びまん性に染色され特異的な像は認められなかった。COXの下流の酵素であるmPGESは、COX-2と同様に癌細胞の核周囲の細胞質に強い発現が認められた。一方、PGDSにも染色されたが、mPGESほど強くなくしかも癌細胞に特異的に発現していなかった。以上から喉頭癌細胞のCOX系代謝を考えると、アラキドン酸からCOX-2の触媒によってPGH2に代謝され、さらにmPGESの働きによりPGE2が産生される経路が重要であると考えられた。COX-2阻害薬によるchemopreventionがこれまで多数報告されているが、より下流でのchemopreventionの可能性が示唆された。組織学的分化度とCOX-2の関係をみたとき、高分化なものほどCOX-2の発現が強くみられた。しかし、リンパ節転移、ステージ分類と、COX-2あるいはmPGESとの関係については有意な差を認めなかった。
造血幹細胞と血管幹細胞の分化決定の転換

本基盤研究の最終年度においては、今までの研究代表者の須田年生が、平成16年度から特別推進研究に移行したため、尾池雄一が代表者となり、血管新生研究を中心に続行した。アンジオポエチン(Ang)およびアンジオポエチン様分子(Angptl)の生理機能の解析を進め、以下のことを明らかにした。1)我々がマウス及びヒトでクローニングし報告したオーファンリガンドであるアンジオポエチン様分子のうちAngptl1とAngptl2のゼブラフィッシュホモログをクローニングし、その発現及び血管内皮細胞において抗アポトーシス作用を有することを示した。両者の間に協調作用があることがモルフォリーノの結果から分かり、血管新生因子のネットワークが示唆された。2)我々が血管新生因子として報告したオーファンリガンドであるAGF/Angptl6がエネルギー代謝調節、糖代謝調節にも重要な役割を果たしていることが、ノックアウトマウス、トランスジェニックマウスの解析結果から明らかにされた。これは、全く予期しない発見ではあったが、血管新生とエネルギー代謝の連関という新しい領域を切り開く結果となった(Oike Y. et al. Nature Medicine,2005)3)成体骨髄における造血幹細胞ニッチの同定静止期造血幹細胞(KSL-SP細胞)の70-80%は、TIE2陽性であることを見出し、我々は成体骨髄における造血幹細胞の存在位置を検討した。その結果、骨髄組織の免疫染色により、幹細胞は骨芽細胞の近く、あるいは、それに接して存在することを明らかにした。さらに、アンジオポエチン-1は、TIE2受容体を介して幹細胞がニッチと接着するのを誘導することを示した(Arai F. et al. Cell,2004)。4)成体骨髄における造血幹細胞と血管内皮細胞の関係我々は、胎生期と同じように造血幹細胞と血管内皮細胞に分化するHemangioblastが、成体骨髄において存在するかいなかを検討した。その結果、i)造血幹細胞、ii)血管内皮前駆細胞、さらにiii)造血幹細胞と血管平滑筋細胞には分化するが、内皮細胞には分化しない細胞集団の純化に成功した。しかしながら、Hemangioblastをクローナルに証明することはできなかった。本研究では、幹細胞の分化転換のなかで最も生理的で、実験系として優れている「造血幹細胞・血管幹細胞の相互転換と相互作用」に焦点を絞って研究を進めている。胎生期では背側大動脈の内腔に配列した腹側の血管内皮細胞が、その形質を失い造血細胞に分化転換する。しかしながら、この現象の分子機構をin situで明らかにするのは難しいため、我々はES細胞から造血・血管幹細胞を誘導し、その分子機構を明らかにしようとした。ES細胞をストロマ細胞上で培養するとTIE2受容体陽性の細胞が誘導され、そのうち発現の高い細胞が、造血細胞および血管内皮細胞に高率に分化することが明らかとなった。AML1転写制御因子欠損ES細胞からは、このような細胞の出現は認められず、AML1が造血細胞分化に必須であることが支持された。現在、TIE2/Ang-1シグナルが造血細胞の分化に必要不可欠か否かを検討している。

我々は、骨髄細胞より蛍光色素排出率の高いSide Population(SP)、いわゆる幹細胞集団を多種類の抗体を用いて分離支、検討することにより、造血幹細胞と血管平滑筋細胞には分化するが、内皮細胞には分化しない集団が存在すること、一方、血管内皮前駆細胞は、特定の受容体(VEGFR2)の発現と強く相関することを見いだしている。これにより、ヘマンジオブラスト(造血細胞/血管内皮細胞共通祖先細胞)と間葉系幹細胞由来の平滑筋細胞に大別するという図式は通用しなくなっている。今後、試験管内での、血管内皮細胞から造血細胞への分化転換あるいはその逆の再現、造血細胞分化遺伝子と血管内皮細胞分化遺伝子の異同を検討する。本研究では、幹細胞の分化転換のなかで最も生理的で、実験系として優れている「造血幹細胞・血管幹細胞の相互転換と相互作用」に焦点を絞って研究を進めている。胎生期では背側大動脈の内腔に配列した腹側の血管内皮細胞が、その形質を失い造血細胞に分化転換する。この発生のスキームが成体における造血や血管新生でも通用するのか否かは明らかにされていない。本研究は、造血幹細胞と血管幹細胞の分化決定の機構を解析することを目的としている。1)血管内造血発生の分子機構をin situで明らかにするのは難しいため、我々はES細胞から造血・血管幹細胞を誘導しその分子機構を明らかにしようとしている。ES細胞をストロマ細胞上で培養するとTIE2受容体陽性の細胞が誘導され、そのうち発現の高い細胞が、造血細胞および血管内皮細胞に高率に分化することが明らかとなった。TIE2欠損マウスES細胞を用いて、分化誘導をはかると、造血細胞は出現したが、血管細胞の出現は著しく低下した。このことは、TIE2が、胎生期造血には必須ではなく、血管新生には不可欠であるというin vivo dataと一致する。2)蛍光色素排出率の高い成体骨髄Side Population (SP)細胞、いわゆる幹細胞集団を多種類の抗体を用いて分離し検討することにより、これらはGo期にある幹細胞であることが明らかとなった。さらに細胞周期制御遺伝子の一つであるAtaxia Telangiectasia Mutated (ATM)の遺伝子破壊マウスの骨髄ではこのGo期幹細胞が存在せず、一見、造血は正常であるものの、移植すると骨髄再建能がないことがわかった。これにより、幹細胞は、静止期と活動期の2相にあり、ATMは、細胞周期にある細胞をGoに入れるのに必要であることが示唆された(Ito K, Hirao A et al, in preparation)。3)血管幹細胞の前駆細胞はFlk-1陽性である他に、TIE2受容体を発現していることを明らかにした。そのリガンドであるアンジオポエチンからのシグナルが幹細胞から内皮細胞への誘導に重要であることがわかった(Hamaguchi I et al, in preparation)本基盤研究の最終年度においては、今までの研究代表者の須田年生が、平成16年度から特別推進研究に移行したため、尾池雄一が代表者となり、血管新生研究を中心に続行した。アンジオポエチン(Ang)およびアンジオポエチン様分子(Angptl)の生理機能の解析を進め、以下のことを明らかにした。
新しい肝細胞アポトーシスと肝癌発生のマウスモデルの研究

遺伝性高チロシン血症(フマリルアセト酢酸ヒドラーゼ欠損症)では高率に肝細胞癌が発生する。そこで、本疾患における肝癌発生の機序を明らかにする目的で、その遺伝的マウスモデルを作成し、チロシン代謝異常と細胞における変化の関連について観察した。マウスではFAHが欠損すると周産期に死亡するために、チロシン分解系でFAHよりも上位に位置するHPDの欠損を導入し、FAHとHPDの双方を欠損するマウスを作成したところ、この2重欠損マウスは無症状で生存した。そこで、HPD発現組み換えアデノウイルスを用いてチロシン分解系を再開通する、肝では急激なアポトーシスが生じ、肝細胞死が生じるることが判明した。同時に腎近位尿細管上皮細胞においても同様にアポトーシスが生じた。またこのアポトーシスはカスパーゼ阻害剤でほぼ完全に阻止できた。2重欠損マウス由来培養肝細胞を用いてin vivoと同様にチロシン分解系を再開通するとアポトーシスが生じた。次にカスパーゼの前投与によってアポトーシスを免れ生存した肝細胞を長期間観察したところ、細胞の一部は異常な形態を示したが、癌化の確認には至らなかった。これはNTBCを投与してHPDを酵素学的に阻害した状態で生存させたFAH欠損マウスにおいては肝細胞癌の発生することと比較すると対照的であった。一方、アポトーシスにいたらしめた臓器およびマウスにおいて尿中8-oxoguanineレベルを検討したが有意の増加は無かった。今後は、発癌にいたる過程での染色体の異常やDNAの変化を検討する予定である遺伝性高チロシン血症(フマリルアセト酢酸ヒドラーゼ欠損症)では高率に肝細胞癌が発生する。今後は、発癌にいたる過程での染色体の異常やDNAの変化を検討する予定である
野生植物の地域適応における遺伝的基盤の解明：次世代シーケンサーによる新展開

本研究は、東アジアに広く分布するアブラナ科の野生植物コンロンソウに着目し、種内の地域適応についての遺伝的基盤の解明や、その地域適応パターンにおける時空間変動の推定を目的として、3年間の計画で開始された。平成25年度は、北海道や中部地方でサンプリングを行い、これまでに極東ロシアや日本列島、韓国で採集したサンプルと合わせた204地点のサンプルについて、次世代シーケンサーを用いたRAD-Seq法による遺伝解析を行った。新たに導入したワークステーションや次世代シーケンサー用ソフトウェアなどを用いてデータ解析を行った結果、1873遺伝子座についてその後の解析に使用可能な種内多型を検出できた。そのうちの507遺伝子座を用いてSTRUCTURE解析などの集団遺伝学的解析を行ったところ、北海道の札幌付近を境にして南北の強い遺伝的分化があること、更にその南北集団内でも地理的にまとまった多数の遺伝子集団が存在していることなどが明らかになった。これは、過去の氷期において、互いに隔離された逃避地が各地に多数存在していたことを示唆している。更に現在、検出できたこの中立な遺伝的分化のパターンを元にし、このパターンから大きく外れる非中立な分布・挙動を示すような遺伝子座の探索を進めている。ここで探索できた遺伝子座の近傍にある機能遺伝子は、この植物における地域適応を担う適応遺伝子である可能性が高いと考えられる。今後はさらに研究を進め、より詳細な適応遺伝子の探索や、GISを用いた地域適応における時空間変動の推定などを行っていく予定であった。しかし、本研究テーマと一部重複する内容で、研究代表者が平成26年度からの日本学術振興会特別研究員に採用されたため、科学研究費補助金の重複受給の規定に従い、平成25年度末で廃止することとなった。今後は、特別研究員奨励費の研究の中で、このテーマについて更に継続して研究を進める。
Aβ依存性の神経活動亢進によるアルツハイマ－病の病態促進機序の解明

アルツハイマー病(AD)の主要な病理変化の一つは神経細胞外に沈着するβアミロイド(Aβ)から構成される老人斑である.Aβはアミロイド前駆体タンパク(APP)からβ-secretaseおよびγ-secretaseにより産生される.本研究では興奮性神経伝達物質であるグルタミン酸による持続的な神経細胞興奮がAβ産生を含むAPP processingに及ぼす影響について検証した.神経細胞興奮の程度と興奮の持続時間に依存したAPP processingの変化を捉えるため,ラット大脳皮質由来初代神経培養細胞(胎生17日)をもちいて検討した.グルタミン酸の添加濃度及び時間を段階的に設定し薬剤添加後に細胞溶解液及び培養上清を回収し,発現タンパクについてウエスタンブロット法あるいはsandwich ELISA法による解析を行った.グルタミン酸100 μMでは添加2時間で全長型APPの発現が一過性に低下し,これに伴いAPP C末端断片β(APP-CTFβ)も発現が抑制された.一方,グルタミン酸0.1 μMでは添加2時間でAPP-CTFβの発現亢進,添加24時間で可溶性APPβ(soluble APPβ,sAPPβ)の発現亢進およびAβ増加がみられた.これらの結果から,高濃度のグルタミン酸による神経細胞興奮はAβ産生に抑制的に,一方,低濃度のグルタミン酸による持続的な神経細胞興奮はAβ産生に促進的に働くと考えられた.本研究は,持続的な神経細胞の興奮がAβ産生亢進を介しAD病態に関与することを示唆し,持続する神経興奮の抑制がADの新たな治療ターゲットとなる可能性を支持する.アルツハイマー病(以下AD)の早期病態では、アミロイドβ(以下Aβ)の蓄積部位からシナプス投射を受けるニューロンの活動が亢進しており、過剰な神経活動の亢進はその後の認知機能障害の進行と相関する。本研究は、早期ADの脳内を模倣したin vitroのアッセイ系を新規に構築し、ADの治療開発への研究基盤を確立することが目的である。本研究では1Aβ依存性の神経活動の亢進を来す条件の検討、2アルツハイマー病の脳内を模倣するin vitroアッセイ系の構築、3神経活動依存性のmRNAの変動の解析および治療候補薬剤の探索を計画している。H28年度は、マウス神経芽細胞腫由来培養細胞(Neuro2a)、ヒト神経芽細胞腫由来培養細胞(SH-SY5Y)、およびラット大脳皮質初代培養神経細胞をもちいて、培養液へのグルタミン酸添加による神経活動刺激の至適条件の検討を行った。まずグルタミン酸添加前の培養液を、ウシ胎児血清(FBS)を含む従来のものからFBS添加のないものへと交換し、0-16時間後にそれぞれ細胞溶解液を回収し蛋白発現を確認した。これにより培地からFBSを除くと、時間依存性に神経活動の指標であるEGR-1の発現は低下し、一方アミロイド前駆体蛋白(APP)の発現は増加した。このことからFBSを含む細胞培養液下では培養細胞は恒常的に神経活動が亢進しており、またAPPの発現は低下することが明らかとなった。これを踏まえNeuro2a細胞およびSH-SY5Y細胞を、FBSを含まない培養液に交換し4時間培養することで恒常的な神経活動亢進をリセットし、その上でグルタミン酸による神経活動刺激を行った。この条件ではグルタミン酸刺激後にAPPの発現は有意に低下することが明らかとなった。現在、ラット大脳皮質初代培養神経細胞をもちいてグルタミン酸刺激による神経活動依存性にAPP発現減少の再現性を確認中である。グルタミン酸を用いた培養細胞の刺激条件の検討に時間を要したため、当初の計画より進捗がやや遅れている。特にマウス神経芽細胞腫由来培養細胞(Neuro2a)およびヒト神経芽細胞腫由来培養細胞(SH-SY5Y)では、腫瘍細胞のためか再現性のある刺激条件を得るために時間を要した。またラット大脳皮質初代培養神経細胞を用いた検討に関しては、複数回分散に失敗し、原因の特定を行ったところ供給元での搬送時の温度管理が不適切であったためと判明した。供給元に原因があったため特定までに時間を要し、進捗が遅れることとなった。尚、安定してラット大脳皮質初代培養神経細胞が供給されるようになってからは、Neuro2a細胞やSH-SY5Y細胞と比較し、より再現性の高い結果が得られるようになり、研究が推進している。アルツハイマー病(Alzheimer's disease、以下AD)の早期病態では、アミロイドβ(以下Aβ)の蓄積部位からシナプス投射を受けるニューロンの神経活動が亢進しており、過剰な神経活動の亢進はその後の認知機能障害の進行と関連する。本研究は、早期ADの脳内を模倣したin vitroのアッセイ系を構築し、ADの治療開発への研究基盤を確立することが目的である。本研究では1Aβ依存性の神経活動の亢進を来す条件の検討、2アルツハイマー病の脳内を模倣するin vitroアッセイ系の構築、3神経活動依存性のmRNAの発現変動解析および治療候補薬剤の探索を計画している。H28年度は、マウス神経芽細胞腫由来培養細胞およびヒト神経芽細胞腫由来培養細胞をもちいて、培養液へのグルタミン酸添加による神経活動刺激の至適条件の検討を行った。

これらの条件を踏まえてH29年度は、ラット大脳皮質神経活動の初代培養をもちいて、グルタミン酸刺激による神経活動依存性のアミロイド前駆体蛋白(Amyloid precursor protein、APP)のプロセッシングを解析した。APPのプロセッシングは、βセクレターゼの切断に続くAβ産生経路と、αセクレターゼの切断に続くAβ非産生経路に大別される。グルタミン酸の持続刺激を低濃度で行うと、APPがβセクレターゼにより切断され生じる断片が増加することを確認した。一方、グルタミン酸の持続刺激を高濃度で行うと、APPがαセクレターゼによる切断を受けることで産生される断片が増加することを見出した。これらの結果から神経細胞をグルタミン酸で刺激する際、低濃度ではAβ産生経路を、高濃度ではAβ非産生経路を活性化することが示唆された。H28年度は、マウス神経芽細胞腫由来培養細胞およびヒト神経芽細胞腫由来培養細胞を用いた条件検討を行ったが、腫瘍細胞のためか再現性のある刺激条件を得るために時間を要した。またラット大脳皮質神経細胞初代培養に際しては、供給元での搬送時の不適切な温度管理のため、複数回に渡り神経細胞の分散に失敗し、その原因の特定に時間を要した。H29年度は、研究実績の概要にも記載した通り、グルタミン酸による神経活動刺激は低濃度と高濃度でアミロイド前駆体蛋白のプロセッシングに対する効果が相反することを想定していなかったため、条件検討に時間を要している。一方、想定外の結果であったが、グルタミン酸によるシナプス刺激、シナプス外刺激の概念に当てはめると、低濃度と高濃度で相反した挙動を示すことは生理学的に興味深く、今後さらに解析を進める方針である。アルツハイマー病(AD)の主要な病理変化の一つは神経細胞外に沈着するβアミロイド(Aβ)から構成される老人斑である.Aβはアミロイド前駆体タンパク(APP)からβ-secretaseおよびγ-secretaseにより産生される.本研究では興奮性神経伝達物質であるグルタミン酸による持続的な神経細胞興奮がAβ産生を含むAPP processingに及ぼす影響について検証した.神経細胞興奮の程度と興奮の持続時間に依存したAPP processingの変化を捉えるため,ラット大脳皮質由来初代神経培養細胞(胎生17日)をもちいて検討した.グルタミン酸の添加濃度及び時間を段階的に設定し薬剤添加後に細胞溶解液及び培養上清を回収し,発現タンパクについてウエスタンブロット法あるいはsandwich ELISA法による解析を行った.グルタミン酸100 μMでは添加2時間で全長型APPの発現が一過性に低下し,これに伴いAPP C末端断片β(APP-CTFβ)も発現が抑制された.一方,グルタミン酸0.1 μMでは添加2時間でAPP-CTFβの発現亢進,添加24時間で可溶性APPβ(soluble APPβ,sAPPβ)の発現亢進およびAβ増加がみられた.これらの結果から,高濃度のグルタミン酸による神経細胞興奮はAβ産生に抑制的に,一方,低濃度のグルタミン酸による持続的な神経細胞興奮はAβ産生に促進的に働くと考えられた.本研究は,持続的な神経細胞の興奮がAβ産生亢進を介しAD病態に関与することを示唆し,持続する神経興奮の抑制がADの新たな治療ターゲットとなる可能性を支持する.上記の通りこれまでラット大脳皮質初代培養神経細胞をもちいてグルタミン酸刺激を行ったところ、アミロイド前駆体蛋白(APP)の発現低下を確認しているが、APPのプロセッシングが亢進するためか、APPの産生が低下するためかを確認する必要がある。前者の場合、プロセッシング亢進に伴いAβ産生が亢進しているとすれば、in vivoでの既報と矛盾せず、研究計画の通り
実空間測定を用いた磁性トポロジカル絶縁体の物性解明

[1]量子異常ホール状態のカイラルエッジ状態における非相反伝導磁性トポロジカル絶縁体の量子異常ホール状態において、磁場・電流方向に依存した抵抗である非相反伝導の観測に成功した。非相反伝導の大きさはこれまで発見されている物質に比べて極めて大きく、電流方向に依存して30 %程度も抵抗が変化することが分かった。また、従来議論されていた非相反伝導とは異なり、電圧端子の位置によっても非相反伝導の符号が反転することが分かった。加えて、ゲート電圧依存性において、バルクのキャリアの符号に依存して非相反伝導の符号が反転することが明らかになった。これらの結果から、カイラルエッジ状態とバルクの電子との間での散乱がその起源であることが示唆される。詳細な起源については、現在理論的解析を進めている。本研究課題全体を通して、これまでほぼ全くと言ってよいほど注目されていなかった量子物質におけるダイオード効果である非相反伝導の観測に成功してきた。特に本研究課題で発見した、磁性トポロジカル絶縁体の面内磁場下における非相反伝導、超伝導・トポロジカル絶縁体接合における非相反伝導並びに、量子異常ホール状態におけるカイラルエッジ伝導は、いずれも既存の物質系に比べて極めて巨大であり、またそれぞれ全く異なる機構で発現していることが明らかになった。これらの発見は今後の新たな機構による非相反伝導の発見並びに、さらなる巨大化への礎となると期待できる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。[1]磁性トポロジカル絶縁体における巨大な非線形電気伝導分子線エピタキシー法を用い磁性/非磁性トポロジカル絶縁体積層構造Crx(Bi1ーySby)2ーxTe3/(Bi1ーySby)2Te3 (CBST/BST)の作成方法を確立した。作成した積層構造に対し、面内磁場下で、DC電流により抵抗を測定したところ、電流印加方向により、抵抗値が大きく異なるダイオード効果(非相反電気伝導)を観測した。この非相反電気伝導はPt/Coなど、他の物質系のものに比べ、数桁以上大きいことが分かった。また、同様の機構で生じる非線形ホール効果(第2高調波ホール電圧)の観測にも成功した。[2]磁性トポロジカル絶縁体における電流誘起磁化反転と非線形ホール効果[1]で作成した積層構造CBST/BSTにおいて、表面状態でのスピン蓄積に由来して、スピン軌道トルクによる電流パルス誘起磁化反転を実現した。必要な電流密度は2.5 ×10^10 A / m^2であり、従来の通常の金属/強磁性体ヘテロ構造に比べ小さいことがわかる。これは、トポロジカル絶縁体表面での巨大なスピンホール角に由来し、トポロジカル絶縁体のスピントロニクス材料としての有用性を示した。[3]磁性トポロジカル絶縁体における磁壁上のカイラルエッジ状態の観測量子異常ホール状態においては、磁壁においてチャーン数が変化することからカイラルエッジ状態の存在が理論的に予言されていたが、実験的には実証されていなかった。そこで量子異常ホール効果を実現するCr変調ドープトポロジカル絶縁体に対し、磁気力顕微鏡MFMを用いて磁区の書き込みを行い、同時に電気伝導測定を行うことで、理論的に提唱されていた磁壁でのカイラルエッジ伝導の存在を初めて明らかにした。さらに、デバイス上に様々な磁気構造を書き込むことによって、カイラルエッジ状態を用いた記録、演算素子を実証した。特別研究員は当該年度磁性トポロジカル絶縁体における磁性による電流の制御、電流による磁性の制御という観点から盛んに実験を行ってきた。まず、特別研究員は磁性/非磁性トポロジカル絶縁体積層構造において、巨大な非相反電気伝導を観測した。これは、磁化の方向によって抵抗値が変化することを意味しており、磁性による電流の制御に他ならない。また、特別研究員はホール抵抗においてもこれと同様の現象(非線形ホール効果)を見出した。さらに電流パルスを積層薄膜に印加することで、比較的低電流で電流誘起磁化反転を起こせることも明らかにした。これは、電流による磁性の制御である。最後に、磁気力顕微鏡を用いた磁区書き込みと、電気伝導測定によって、理論的に予言されていた磁壁でのカイラルエッジ状態の存在を明らかにした。特別研究員は、3本の論文執筆に加え、国内外で盛んに研究発表も行っており、期待以上の研究の進展があったといえる。[1]磁性トポロジカル絶縁体におけるスキルミオンの実空間観測と電流駆動磁性/非磁性トポロジカル絶縁体積層構造Crx(BiySb1-y)2-xTe3/(BiySb1-y)2Te3においては、表面状態でのジャロシンスキー・守谷相互作用に由来してスキルミオンが形成される。このようなスキルミオンの発現は、特別研究員が先行研究において輸送測定から明らかにしていたが、磁気力顕微鏡を用いることで今回これの実空間観測に成功した。また、このようなネール型スキルミオンにおいては、表面状態でのスピン蓄積に由来して、電流印加による駆動が可能であると期待される。そこで、磁気力顕微鏡の実空間観測とともに、電流を印加したところ、電流印加によってスキルミオンの駆動を観測することに成功した。

[2]トポロジカル絶縁体界面超伝導における巨大な非相反電流分子線エピタキシー法を用い、トポロジカル絶縁体と鉄系超伝導母体の積層構造Bi2Te3/FeTe (BT/FT)の作成方法を確立した。作成した積層構造に対し、抵抗測定を行ったところ超伝導が観測された。BT, FTそれぞれの単層膜では超伝導は観測されないことからこれは界面で生じている現象であることがわかる。特に、界面ではトポロジカル絶縁体表面状態が現れていることから、このとき表面状態と超電導状態の強い相互作用が期待される。そこで、面内方向に磁場を印加し抵抗を測定した。その結果、電流印加方向によって抵抗の値が大きく異なるダイオード効果(非相反電気伝導)を観測した。また、この効果は超伝導転移温度以下で急激に上昇することが明らかになった。このことは、超伝導によって磁場と表面状態の相互作用が実効的に大きくなることを示唆しており、今後のスピントロニクスの展開の上で重要な知見である。特別研究員は当該年度トポロジカル絶縁体におけるスピントロニクスの観点から盛んに実験を行ってきた。まず、特別研究員は磁性トポロジカル絶縁体における磁気力顕微鏡を用いた磁区書き込みと電気伝導測定によって、理論的に予言されていた磁壁でのカイラルエッジ状態の存在を明らかにし、さらにこれを用いた記録、演算素子を実証した。また、磁性/非磁性トポロジカル絶縁体積層構造において、磁気スキルミオンの形成を観測し、これを電流によって駆動できることを確認した。これらの実験に加え、特別研究員は今年度よりトポロジカル絶縁体と鉄系超伝導母体の積層構造を作成し、界面で生じる超伝導の観測に成功した。さらに、輸送測定において、非相反伝導が超伝導領域において顕著に増大することを確認した。特別研究員は、論文執筆に加え、国内外で招待講演を含む多くの研究発表も行っており、期待以上の研究の進展があったといえる。[1]量子異常ホール状態のカイラルエッジ状態における非相反伝導磁性トポロジカル絶縁体の量子異常ホール状態において、磁場・電流方向に依存した抵抗である非相反伝導の観測に成功した。非相反伝導の大きさはこれまで発見されている物質に比べて極めて大きく、電流方向に依存して30 %程度も抵抗が変化することが分かった。また、従来議論されていた非相反伝導とは異なり、電圧端子の位置によっても非相反伝導の符号が反転することが分かった。加えて、ゲート電圧依存性において、バルクのキャリアの符号に依存して非相反伝導の符号が反転することが明らかになった。これらの結果から、カイラルエッジ状態とバルクの電子との間での散乱がその起源であることが示唆される。詳細な起源については、現在理論的解析を進めている。本研究課題全体を通して、これまでほぼ全くと言ってよいほど注目されていなかった量子物質におけるダイオード効果である非相反伝導の観測に成功してきた。特に本研究課題で発見した、磁性トポロジカル絶縁体の面内磁場下における非相反伝導、超伝導・トポロジカル絶縁体接合における非相反伝導並びに、量子異常ホール状態におけるカイラルエッジ伝導は、いずれも既存の物質系に比べて極めて巨大であり、またそれぞれ全く異なる機構で発現していることが明らかになった。これらの発見は今後の新たな機構による非相反伝導の発見並びに、さらなる巨大化への礎となると期待できる。
Major Basic Protein (MBP)と細胞障害機構に関する研究

血管内皮上に発現するトロンボモジュリン(TM)はトロンビン(IIa)と結合することによってproteinCの活性化を促進しVa,VIIIaを不活化する。この作用によって、TMは抗凝固的に機能する膜蛋白である。我々は、好酸球増加に伴って見られる凝固亢進病態におけるMBPの役割を検討した。好酸球由来のmature MBP(pI10.9)はTM(rabbit or human)に結合しそのcofactorとしての活性を阻害した。一方、MBPのproproteinであるpro-MBP(pI6.3)はTMへの結合能はなくTMのcofactor活性も阻害しなかった。このことからMBP-TMの結合は静電気的な結合によると考察された。好酸球増多症患者血清にはmature MBPが増加しており、この増加の程度に比例して患者血清はTMのcofactor activityを抑制した。以上の検討から、i)好酸球顆粒蛋白であるMBPは血管内皮に発現し生理的に重要な好凝固因子であるTMに対して静電気的に結合することによって血管内皮の果たす抗凝固的機能を阻害する、ii)この機序が好酸球増多症においてみられる凝固亢進状態の機序にとって重要な意義を有すると考察された。MBPの前駆蛋白は25-30kDの蛋白として顆粒球系の幼若細胞に発現するが、分化に伴って消失し、好酸球への分化時のみmature MBPが顆粒内に蓄積される。我々は、pro-MBPとmature MBPを測定することによって好酸球の増加病態と未熟な顆粒球系細胞の増殖の旺盛な状態とを識別できるのではないか、特に、pro-MBPの測定が骨髄移植の生着に伴う血清のマーカーとして有用ではないかと考え4例のallogeneic BMT患者の骨髄生着と血清pro-MBPの関連を検討した。すべての移植患者で末梢血において顆粒球が出現するよりも早く血清中にpro-MBPが増加し、骨髄における幼若顆粒球の増加と平行していることが明らかとなった。好酸球増多症では特異的にmature MBPが産生されており、pro-MBP,mature MBPの測定は2つの病態の解析にとって有用な手段となりうると考察された。
コンビナトリアル手法を取り入れた照射環境下での経年劣化現象の解明・評価技術研究

我々は照射損傷研究において新しい研究手法を提案する.組成勾配を有するFe-Cr単結晶薄膜を超高真空中で電子ビーム蒸着により作製し, 475°Cで2.4MeVのCu2+イオンを照射した。カー効果顕微鏡を用いて磁化過程に与える照射効果を調べた.照射領域と未照射領域の境界でスパイク磁区が観察され,スパイク磁区が消滅する臨界磁場は, 9%Cr組成以上で増加した.本研究により,照射関連研究へのコンビナトリアル手法の有用性と,磁気計測に基づく非破壊脆化評価の可能性を示すことができた.我々は照射損傷研究において新しい研究手法を提案する.組成勾配を有するFe-Cr単結晶薄膜を超高真空中で電子ビーム蒸着により作製し, 475°Cで2.4MeVのCu2+イオンを照射した。カー効果顕微鏡を用いて磁化過程に与える照射効果を調べた.照射領域と未照射領域の境界でスパイク磁区が観察され,スパイク磁区が消滅する臨界磁場は, 9%Cr組成以上で増加した.本研究により,照射関連研究へのコンビナトリアル手法の有用性と,磁気計測に基づく非破壊脆化評価の可能性を示すことができた.本研究では、原発機器構造物の照射環境下での経年劣化現象の機構解明と非破壊評価技術開発を目指し、高効率・高精度にデータ取得できる"コンビナトリアル型研究"を新しく提案する。初年度は、同時多条件試料の作製が可能な単結晶合金作製装置の開発・導入と、それを活用した準備実験に集中的に取り組んだ。エイコーエンジニアリング(株)と協力し、超高真空3連電子ビーム蒸着装置を開発・導入した。この装置を用いて、MgO(001)基板上に純鉄単結晶薄膜を作製し、また、メタルマスク及びフォトリソ加工を活用し、磁区観察に適した微小磁性体を作製することに成功した。さらにコンビナトリアル型研究の第一歩として、膜厚の異なる微小磁性体を同一基板内に作製することに成功した。磁気光学カー効果顕微鏡を用いて磁場印加下での磁区観察を実施し、磁化挙動の膜厚依存性を明らかにした。一部の試料について、Cu^<2+>イオンの室温照射を実施し、純鉄微小磁性体の磁気特性に与える照射効果について検討した。以前に実施した薄膜照射と同様の結果が得られ、純鉄の場合、磁化過程に顕著な違いが生じないことが確認された。並行して既存の薄膜試料を用いて、Fe-Cr合金の磁気特性に与える照射効果について検討した。475°Cでのイオン照射により磁化反転の磁場が増加することを確認し、Fe-Cr二相分離の照射促進現象を示唆する結果が得られた。この現象の研究に対し、今後、コンビナトリアル型手法を取り入れ系統的な実験を進めることで、Fe-Cr系での照射効果の詳細が明らかにされると期待できる。本研究では、原発機器構造物の照射環境下での経年劣化現象の機構解明と非破壊評価技術開発をめざし、高効率・高精度にデータ取得できる"コンビナトリアル型研究"を照射損傷研究で新しく提案している。H23年度に開発したコンビナトリアル型単結晶合金作製装置と、H24年度に開発・設置したタンデム型加速器用の直線駆動シャッター及び温度制御試料ステージを駆使して、本年度は濃度勾配を有するFe-Cr二元合金単結晶薄膜の磁気特性の重イオン照射効果について重点的に実験を行った。Cr濃度を0%から13%の範囲で連続的に変えたFe-Cr単結晶を475°CでCuイオン照射し、照射後に磁化過程を磁気光学カー効果顕微鏡で調べた結果、照射・未照射境界でスパイク状磁区が生じることを明らかにした。さらに、約9%以上のCr濃度で単磁区化の際の臨界磁場が急増することを明らかにした。この結果は、最近報告されている低Cr濃度側のFe-Cr合金の最新二元系状態図と一致している。並行して、材料試験炉を用いてFe-20%Cr合金バルク材を290°Cで中性子照射し、ホットラボで硬度・磁気特性を調べたところ、硬度と磁気ヒステリシス曲線の保磁力の増加を確認した。これらの結果は、照射と熱の複合環境下で生じるFe-Cr系合金の脆化を磁気計測で捉えられることを示唆しており、イオン照射と単結晶薄膜を利用したコンビナトリアル型の照射損傷研究の有用性を示すことができた。本研究では、原発機器構造物の照射環境下での経年劣化現象の機構解明と非破壊評価技術開発を目指し、高効率・高精度にデータ取得できる“コンビナトリアル型研究"を新しく提案する。H24年度は既存のタンデム型加速器に、直線駆動シャッターと温度制御試料台を新しく据え付け、コンビナトリアル型照射研究が可能となる実験システムを構築した。試料としてCr濃度を変えた鉄クロム単結晶の薄膜および微小磁性体を準備し、照射温度および照射量を変えてCu2+イオン照射を実施した。照射・未照射試料の磁化測定および磁区観察を行い、磁化挙動に与える照射効果を調べた。Fe-20%Cr合金の475°C照射実験において、磁化曲線から得られる飽和磁化の照射による変化は見られなかったが、照射量とともに保磁力が増加することを確認した。Fe-20%Crバルク合金の熱時効材では2相分離により保磁力が増加することが知られている。このことを考慮すると、照射による過剰空孔の形成で2相分離が促進してCrリッチ析出物が形成・成長した結果、保磁力が増加したと推察される。

保磁力の増加挙動は、カー効果顕微鏡を用いた磁場印加下での磁区観察によっても確認できた。一方、5%Crから15%Cr合金については、475°C、0.14dpaの照射条件で、測定誤差の範囲で保磁力に変化は見られなかった。この照射条件では二相分離がほとんど進行していない可能性がある。以上のように、鉄クロム合金の照射劣化挙動と磁気特性変化の、Cr濃度および照射条件依存性の一部を明らかにできた。コンビナトリアル型手法を取り入れた高照射量実験をさらに進めることで、照射効果の詳細が明らかにされると期待できる。計画通りに、初年度にコンビナトリアル型の単結晶合金作製装置を導入して運転を開始することができ、研究は順調に進んでいると考えられる。25年度が最終年度であるため、記入しない。照射量傾斜をつけるための直線駆動シャッター機構、および、照射温度効果を効率的に調べるための温度制御ステージを開発し、既存タンデム型加速器(九大)に新たに設置して動作することを確認した。これにより、高温環境下でコンビナトリアル型の照射実験が可能となり、研究は順調に進んでいると言える。計画に従い、次年度は照射実験のコンビナトリアル化を実施し、その上で具体的な個別課題(Fe-Crの二相分離の照射促進効果など)に関するコンビナトリアル型実験を進める。1、2年目に立ち上げたコンビナトリアル型単結晶合金作製装置および直線駆動シャッター機構・温度制御ステージ付の重イオン照射装置を用いて、試料条件・照射条件を系統的に変え実験を進める。特にFe-Cr合金の二相分離現象を中心に、各物理特性に与える照射効果について明らかにする。
[3]スーパーファン類の合成,構造,および物性

1. [3]スーパーファン1の合成は、[3_3](1,3,5)シクロファンから出発する従来のルートではグラム単位の合成は困難であった。我々は、まず、[3_4](1,2,4,5)シクロファンの高収率・大量合成法を開発し、この四架橋体のアルドール環化により[3_5](1,2,3,4,5)シクロファンが高収率で得られることを見出した。また、[3]スーパーフェロセノファンの合成も行っており、現在、三架橋体のアルドール環化反応により四架橋体の合成を進めている。2.多架橋[3_n]シクロファン類(n=3-6)とTCNQとの電荷移動錯体のX線結晶構造解析を行い、これらの錯体の組成比と構造を明らかにした。[3_3](1,3,5)シクロファン-TCNQ(4:1)錯体および1-TCNQ(1:1)錯体の単結晶の伝導度は半導体と絶縁体の境界値を示し、これは、錯体が交互積層構造をとるためであると結論されたので、現在、ドナーであるシクロファンの分子設計と結晶構造制御法について検討している。3. [3_3](1,3,5)シクロファンを含水ジクロロメタン中、低圧水銀灯で照射すると、ビスホモペンタプリズマン骨格を持つアルコール(5.4%)が単離される。一方、[3_4](1,2,4,5)シクロファンは、同条件下で6個の六員環と4個の五員環で構成され、二個の水酸基を持つ複雑で新奇なかご型化合物に変換する(X線結晶構造解析)。生成の機構としては、ヘキサプリズマン誘導体が生成した後でプロトン化が起こり、生成したカルボカチオンが次第に安定なカチオン種に変化して最終的に水酸基で補足されたものと考えている。現在、ヘキサプリズマン誘導体を単離するための光反応条件を検討している。
前立腺特異抗原のアイソザイム・パターン分類による前立腺癌の早期診断法の確立

2.ACT-PSAの測定:一次抗体として抗PSA抗体、二次抗体として抗ACT抗体を使用し、サンドイッチ法により血清ACT-PSA値を測定し、特異性について検討している。ROC curveではPSA単独よりも若干向上しているが、もう少し検討を要すると思われる。我々は早期前立腺癌を効率よく診断し、適切な治療を早期に行うため、前立腺特異抗原(PSA)のアイソザイム・パターンの分析を行った。PSAにはα1-アンチキモトリプシン(ACT)と結合した結合型PSAと蛋白とは結合していない遊離型PSAが存在する。我々はPSAの存在パターンにより早期前立腺癌と前立腺肥大症をPSA単独の値によるよりも正確に鑑別する事ができた。以下にその概要を報告する。我々は結合型PSAと遊離型PSAの存在パターンを表するためにFree/total PSA indexを用いた。Free PSAは抗γ-セミノプロテイン抗体(遊離型PSAのみを確認する抗体)を用いて酵素抗体法により測定した。total PSAは結合型PSAと遊離型PSAのいずれをも認識するPSA抗体を用い、radioimmunoassay法により行った。Free/total PSA indexはfreePSA値をtotal PSA値で割って求めた。PSA値が10ng/ml以下の早期前立腺癌と前立腺肥大症患者のPSAを比較すると、A2の前立腺癌と前立腺肥大症との間にはPSA値に有意差はなかったがFree/total PSA indexは有意にA2前立腺癌の方が低い値であった。A1前立腺癌と前立腺肥大症との間にはPSA、Free/total PSA indexともに有意差を認めなかったが、A1前立腺癌については治療の必要がないとされているので診断する価値は少ないものと思われる。PSAとFree/total PSA indexの診断効率を比較すると、Sensitivityは両者ともほぼ等しくなるが、その時のSpecificity、Positive predictive value、Oveall accuracyはFree/total PSA indexの方がPSAに比べ1520%高い値を示した。このように、アイソザイムであるPSAの存在パターンにより前立腺癌を診断しようとする試みはSensitivityを犠牲にすることなくSpecificityを向上させる事ができた。今後はさらにアイソザイム・パターンを詳細に分類してより正確に前立腺癌を診断してゆく予定である。