hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
鶏伝染性ファブリキウス嚢病ウイルス感染における致死的病態機構の解明

伝染性ファブリキウス嚢病ウイルス(IBDV)感染における致死的病態機構を明らかにするため,致死的病原株および非致死的病原株を用い,構造タンパク質VP2,VP3およびVP4と非構造タンパク質であるVP5の単独発現による細胞への影響を比較・解析した。VP2,VP3およびVP5については,感染細胞内における動態についても検討した。また,VP2およびVP5については,宿主細胞側分子との相互作用を明らかにするため,bacterial 2-hybrid systemによる探索を行った。ウイルス感染細胞における各ウイルスタンパク質の動態解析では,構造タンパク質の局在および動態と細胞毒性に差異は認められなかったが,非構造タンパク質であるVP5ではウイルス感染後の経時的な局在の変化が超強毒型と従来型で異なっていた。また,VP5の単独発現ではVP5と細胞内で同時発現したGFPの蛍光強度が超強毒型と従来型由来VP5発現細胞で異なった。この差異は,VP5の細胞膜への移行阻害により抑制されたことから,病原性が異なるウイルスに由来するVP5は細胞膜への局在による細胞毒性が異なることが示唆された。ウイルスタンパク質との相互作用する宿主細胞因子について有意な分子の検出には至らなかった。以上のことから,IBDVの致死的病原性にVP5が関与する可能性が推察された。超強毒型と従来型株ではVP5に共通した4アミノ酸残基の相違が報告されており,この僅かな相違がVP5の細胞毒性に影響していることが推察された伝染性ファブリキウス嚢病ウイルス(IBDV)感染における致死的病態機構を明らかにするため,致死的病原株および非致死的病原株を用い,構造タンパク質VP2,VP3およびVP4と非構造タンパク質であるVP5の単独発現による細胞への影響を比較・解析した。超強毒型と従来型株ではVP5に共通した4アミノ酸残基の相違が報告されており,この僅かな相違がVP5の細胞毒性に影響していることが推察された鶏伝染性ファブリキウス嚢病ウイルス(IBDV)感染における致死的病態機構を解明するため、病原性が異なる超強毒型および従来型株のキメラウイルス作出とウイルスタンパク質VP5と相互作用する宿主細胞因子の検索を行った。致死的感染を起こす超強毒株と非致死的従来型病原株のキメラウイルスを作出するため、超強毒型OKYM株全ゲノムと従来型GBF-I株の分節AをcDNAクローニングした。これらをもとにリバースジェネティクス技術によるウイルス粒子構築に必要なコンストラクトを作出した。ウイルスタンパク質と相互作用する細胞側分子を明らかにするため、IBDV非馴化病原株が増殖可能な鶏B細胞を起原とするLSCC-DT40細胞mRNAを用い、Bacterial two-hybrid systemによる分子間相互作用検出用cDNAライブラリーを作出した。作出したcDNAライブラリーのクローン数は約60,000、挿入cDNA平均長は900bpであった。鶏伝染性ファブリキウス嚢病ウイルス(IBDV)感染における致死的病態機構解明を目的に、病原性との関連が報告されている非構造タンパク質VP5とカプシドタンパク質VP2について、各タンパク質と相互作用する宿主細胞因子の検索を行った。相互作用の検索には大腸菌内で分子間の相互作用を検出するBacterial two-hybrid systemを用いた。IBDV病原株が増殖可能な鶏B細胞を起原とするLSCC-DT40細胞のmRNAを用い、分子間相互作用検出用cDNAライブラリーを作出した。VP5全領域、VP5の中央に位置する疎水領域を除いたVP5C末端領域およびN末端領域をそれぞれベイトタンパク質としてβガラクトシダーゼ産生を指標に相互作用の検索を行った。陽性クローンについて、より特異性の高いHis要求性を指標に相互作用の確認を行ったところ、すべてのクローンが陰性となった。次に、VP2について病原性関連アミノ酸が位置するVP2中央のアミノ酸可変領域とN末端領域およびC末端領域の3領域に分割し、それぞれをベイトタンパク質としてライブラリーの検索を行った。しかし、これまでのところ相互作用を示す宿主細胞因子は見つかっていない。これまでにVP2およびVP5と相互作用する宿主細胞因子は検出されていない。今回用いたcDNAライブラリーは、計算上必要な規模の約30%であったことから、cDNAライブラリーを再構築し検討を継続している。また、VP5については発現後の細胞内動態を明らかにするため、GST-VP5融合タンパク質の発現・精製を行い、抗VP5抗体の作出を試みている。

超強毒型鶏伝染性ファブリキウス嚢病ウイルス(IBDV)感染における致死的病態機構解明のため、超強毒株と致死的病原壊死を示さない従来株を用い、感染細胞における非構造タンパク質VP5とカプシドタンパク質VP2およびVP3の動態を蛍光抗体法により比較・解析した。また、病原性発現における各ウイルスタンパク質の機能解明を目的として、各ウイルスタンパク質の単独発現による宿主細胞の変化を観察した。超強毒株および従来株共にウイルス感染3時間後から感染細胞の核周囲にVP5が顆粒状に認められた。感染7時間後には超強毒株および従来株感染細胞でVP5の局在に相違が認められ、従来型株感染細胞では細胞全体に網目状に、超強毒株感染細胞では細胞膜に局在する像が認められた。VP2およびVP3の動態に、株による相違は認められなかった。超強毒株および従来株からクローン化したVP5と緑色蛍光タンパク質(GFP)をそれぞれ同一細胞内で独立に発現させたところ、従来株由来VP5発現細胞では共発現したGFPの蛍光強度に変化は認められなかったが、超強毒株由来VP5発現細胞では蛍光強度が有意に減少した。VP3単独発現細胞では、アポトーシスの誘導が検出された。株の病原性によりVP5の細胞内での動態が異なり、超強毒株では細胞膜に速やかに移行することが明らかになった。超強毒株由来VP5発現細胞でGFPの蛍光強度が減少する理由は不明だが、VP5は細胞膜の透過性に傷害を与えることが報告されており、蛍光強度の減少が細胞膜に対する傷害性の相違を反映している可能性が推察された。また、VP3の単独発現によるアポトーシスの誘導が示され、VP5およびVP3がIBDVの致死的病原性に関与する可能性が示唆された。
野菜畑土壌-地下水系における投入窒素フローの解析とゼロエミッション化

本研究は畑土壌に投入された肥料Nのフロー,特に硝酸態Nの溶脱量とN_2Oの発生量を解析し,そのゼロエミッション化に向けた基礎的知見を得ることを目的とした.大学構内に試験地を設置し,化学肥料区,緩効性肥料区および牛ふん堆肥区を設け,それぞれに標準施用区と2倍施用区を設けた(合計6試験区).圃場にはニンジンを栽培した(7月12月).各試験区に採水管を埋設し,土壌水中の硝酸態N濃度を深度別に測定した.また各試験区のN_2O発生量をチャンパー法で測定した.得られた結果は以下のとおりである.1.施肥前における各試験区の硝酸態N濃度は全て5mgL^<-1>以下であったが,施肥後深度20cmと40cmの値が増大した.濃度ピークの移動速度から全試験区の硝酸態Nの溶脱速度はほぼ10cm月^<-1>程度であると考えられた.いずれの肥料区とも2倍施用区の濃度は標準施用区を上回った.収穫期における硝酸態N濃度は,標準施用区では緩効性肥料区>化学肥料区>牛ふん堆肥区であったが,2倍施用区では化学肥料区>緩効性肥料区>牛ふん堆肥区であった.2.N_2Oはまず施肥直後に高い発生量を示し,その後は土壌が一旦乾燥し,再び湿潤化した時に高い発生を示した.栽培期間中におけるN_2Oの積算発生量は,標準および2倍施用区ともに化学肥料区>緩効性肥料区>牛ふん堆肥区であった.3.標準施用区におけるニンジンのN吸収量は牛ふん堆肥区>化学肥料区>緩効性肥料区であったが,2倍施用区では緩効性肥料区>化学肥料区>牛ふん堆肥区であった.以上の結果より牛ふん堆肥は環境中へのNエミッション量が低く,かつニンジンのN吸収量も高いことから,最もゼロエミッション型の肥料であると考えられた.本研究は畑土壌に投入された肥料Nのフロー,特に硝酸態Nの溶脱量とN_2Oの発生量を解析し,そのゼロエミッション化に向けた基礎的知見を得ることを目的とした.大学構内に試験地を設置し,化学肥料区,緩効性肥料区および牛ふん堆肥区を設け,それぞれに標準施用区と2倍施用区を設けた(合計6試験区).圃場にはニンジンを栽培した(7月12月).各試験区に採水管を埋設し,土壌水中の硝酸態N濃度を深度別に測定した.また各試験区のN_2O発生量をチャンパー法で測定した.得られた結果は以下のとおりである.1.施肥前における各試験区の硝酸態N濃度は全て5mgL^<-1>以下であったが,施肥後深度20cmと40cmの値が増大した.濃度ピークの移動速度から全試験区の硝酸態Nの溶脱速度はほぼ10cm月^<-1>程度であると考えられた.いずれの肥料区とも2倍施用区の濃度は標準施用区を上回った.収穫期における硝酸態N濃度は,標準施用区では緩効性肥料区>化学肥料区>牛ふん堆肥区であったが,2倍施用区では化学肥料区>緩効性肥料区>牛ふん堆肥区であった.2.N_2Oはまず施肥直後に高い発生量を示し,その後は土壌が一旦乾燥し,再び湿潤化した時に高い発生を示した.栽培期間中におけるN_2Oの積算発生量は,標準および2倍施用区ともに化学肥料区>緩効性肥料区>牛ふん堆肥区であった.3.標準施用区におけるニンジンのN吸収量は牛ふん堆肥区>化学肥料区>緩効性肥料区であったが,2倍施用区では緩効性肥料区>化学肥料区>牛ふん堆肥区であった.以上の結果より牛ふん堆肥は環境中へのNエミッション量が低く,かつニンジンのN吸収量も高いことから,最もゼロエミッション型の肥料であると考えられた.
前立腺液中マクロファージによる前立腺炎の慢性化

慢性化した前立腺炎患者6名から得た前立腺液中のマクロファージと同一患者から得た末梢血中の単球をプラスチック板上で2週間培養したところ、末梢血中の単球のみを培養した場合に比し、平均11.3倍の単球・マクロファージ系の細胞が生き残った。また培養2週間目の培養上清中のサイトカインを測定したところ、1L-1Bのみが実験群(前立腺液中のマクロファージと末梢血中の単球を混合して培養)はコントロール群(末梢血中の単球のみを培養)の平均2.11倍と高値であった。前立腺液中のマクロファージのみを培養した際に、培養2週間後に生存する細胞数は極めて少ないことから、末梢血中の単球に前立腺液中のマクロファージを加えた際の培養2週間後における生存する細胞数の増加は、単に前立腺液中のマクロファージの数が加わったためでないことは明らかである。以上の結果から前立腺液中のマクロファージが前立腺炎を長期慢性化させていることが示唆され、その機序として前立腺液中のマクロファージが直接か、あるいは培養液中に少量含まれる自己リンパ球を介して分泌されるサイトカインが考えられる。今回実験群でlL-1Bが高値であったが、これが単球・マクロファージ系の細胞を刺激する原因か結果かは今後の検討課題である。慢性化した前立腺炎患者で前立腺液中のマクロファージが多数認められる症例が少いため、統計学的有意差の検討を行える症例数を集めるのには、さらに時間を要するが、単球マクロファージ系の細胞の刺激を抑制することで前立腺炎を治療させることを目指して、本研究を継続中である。
高効率スピン注入によるスピン偏極超伝導電流生成の実現

本研究の目的は、超伝導近接効果によりクーパー対が形成された非磁性体中へのスピン中を行い、それによるスピン偏極超伝導電流を実現することである。そのうち当該年度は、超伝導体中におけるスピン偏極クーパー対形成過程に関する知見を得るとともに、スピン偏極超伝導電流の観測を行う目的に集中して研究を推進した。具体的には、スピン偏極超伝導電流を用いて実験を行っているイギリスのグループと共同研究を行うことで、以下のような実験を行った。1.スピン軌道相互作用を用いたスピン偏極超伝導電流の形成に着目し、強いスピン軌道相互作用による近接効果下にある超伝導体に対して、非局所スピン注入を試みた。これにより、その温度変化からスピン偏極超伝導電流の形成およびその観測が可能となり、スピン偏極クーパー対の形成に交換相互作用に加えてスピン軌道相互作用が有効であることが示せる。2.強磁性金属多層膜において生成されたスピン偏極超伝導電流を用いてスピンバルブ測定を行うことにより、スピン偏極超伝導電流の観測を試みた。とくに面内構造に応用し、非局所測定と局所測定の比較を行うことにより、スピン偏極率の測定を目指した。3.理論的な面から実現可能性を示すため、理論グループを含む他の研究グループとのディスカッションを積極に行った。その結果、非磁性対中に形成された磁性体クラスタへのスピン注入を用いるなど、スピン注入を実効的な交換相互作用として用いる以外の方法について、着想を得た。また上記以外に、スピン注入による超伝導状態制御に関する研究についての論文を出版するとともに、招待講演・国際研究会を含めた発表を積極的に行った。当該年度は、より大きなスピン偏極エネルギーを誘起することにより、スピン偏極超伝導電流の生成を実現する予定であった。しかしながら、イギリスのグループとの共同研究のなかで、スピン軌道相互作用を用いた生成手法が有効であるとの考えに至り、研究を進めた。またスピン偏極超伝導電流の測定方法についても、強磁性金属の多層膜を用いて生成されたスピン偏極超伝導電流を非局所手法で測定することにより観測可能であることがわかってきた。以上のことから、当初の予定とは異なる手法ではあるが、スピン注入によるスピン偏極超伝導電流の生成やそのスピン偏極率測定に向けて着実に研究を進めており、概ね順調に進んでいると考えられる。引き続き、先駆的な研究を行っているイギリスのグループとの共同研究を進めるとともに、研究代表者の有する非局所測定手法を駆使したスピン偏極超伝導電流の測定を目指す。とくに概要においても述べた非局所測定と局所測定の比較により、スピン偏極超伝導電流の明確な証拠を得ることができると考えている。本実験は、成膜は実績のあるイギリスのグループで行い、試料加工および測定を研究代表者の所属大学にて進める予定である。また次年度が最終年度となるため、これまでの成果を論文にまとめるとともに、研究成果の国内外での発表をより積極的に行う予定である。そのうち昨年度は、以下のような成果を得た。1.スピン注入によって生成された非平衡状態にあるスピン偏極電子による超伝導状態の変化を確認した。具体的には、超伝導体/常伝導体二層膜上に3つの強磁性体ピラーを作製し、そこに電流を流すことでスピン注入を行い、同時に、常伝導体層の抵抗を測定することにより超伝導近接効果の変化を見積もった。ここで、複数の強磁性体ドットを用いてその磁化配列を制御することにより、ジュール熱による影響をスピン偏極電子による影響をそれぞれ解析可能とした。その結果、スピン偏極電子によって超伝導近接効果が抑制される様子を抵抗変化から観測できた。2.高スピン偏極材料であるCoFeAlを用いて作製したナノピラー型スピンバルブ構造において、CoFeAlの有効性を確認した。NiFeを用いた同様の構造と比較して、より小さいジュール熱でスピン注入が可能となったことから、温度依存性および励起電流依存性の測定が可能となった。その結果、超伝導体/常伝導体界面に形成する超伝導ギャップが超伝導転移温度以下において緩やかに形成される様子を、スピン信号で観測することに成功した。また、転移温度近傍において、非局所スピンバルブ測定のベース抵抗が、温度および外部磁場に非常に強く影響を受ける様子も確認できた。これらの成果は、論文にまとめ、掲載許可済みである。当該年度は、スピン偏極超伝導電流を誘起するためのスピン偏極エネルギー増加をおもな目的として、CoFeAlの最適化から着手する予定であった。実際にはまず、多端子のNiFeピラー構造を用いたスピンバルブ構造により、スピン注入によって超伝導状態を変調可能であることを示した。その後、CoFeAlを用いたスピンバルブ構造では高効率なスピン注入が可能であることを示した。しかしながら、所属するグループにおいて並行して行われていた実験において、CoFeAlの組成の最適化のみでは目標としていた1meVには到達できないことが予想されたため、翌年度に導入予定であったNbNの成膜を進めることとした。これは、これまで用いてきたNbよりも高い転移温度を有するNbNを用いることにより、より高い励起電流によるスピン注入を実現するためである。NbNの成膜はこれまでNbのスパッタを行っていた装置に窒素ガスを導入することで行い、その分圧を制御することで、高い超伝導転移温度を有するNbN薄膜の成膜を可能とした。

その結果、超伝導体/常伝導体界面に形成される超伝導ギャップの飽和に対応するスピン信号の変化を初めて観測するなどの結果が得られており、それらは現在、論文にまとめているところである。以上のことから、概ね順調に進んでいると考えている。本研究の目的は、超伝導近接効果によりクーパー対が形成された非磁性体中へのスピン中を行い、それによるスピン偏極超伝導電流を実現することである。そのうち当該年度は、超伝導体中におけるスピン偏極クーパー対形成過程に関する知見を得るとともに、スピン偏極超伝導電流の観測を行う目的に集中して研究を推進した。具体的には、スピン偏極超伝導電流を用いて実験を行っているイギリスのグループと共同研究を行うことで、以下のような実験を行った。1.スピン軌道相互作用を用いたスピン偏極超伝導電流の形成に着目し、強いスピン軌道相互作用による近接効果下にある超伝導体に対して、非局所スピン注入を試みた。これにより、その温度変化からスピン偏極超伝導電流の形成およびその観測が可能となり、スピン偏極クーパー対の形成に交換相互作用に加えてスピン軌道相互作用が有効であることが示せる。2.強磁性金属多層膜において生成されたスピン偏極超伝導電流を用いてスピンバルブ測定を行うことにより、スピン偏極超伝導電流の観測を試みた。とくに面内構造に応用し、非局所測定と局所測定の比較を行うことにより、スピン偏極率の測定を目指した。3.理論的な面から実現可能性を示すため、理論グループを含む他の研究グループとのディスカッションを積極に行った。その結果、非磁性対中に形成された磁性体クラスタへのスピン注入を用いるなど、スピン注入を実効的な交換相互作用として用いる以外の方法について、着想を得た。また上記以外に、スピン注入による超伝導状態制御に関する研究についての論文を出版するとともに、招待講演・国際研究会を含めた発表を積極的に行った。当該年度は、より大きなスピン偏極エネルギーを誘起することにより、スピン偏極超伝導電流の生成を実現する予定であった。しかしながら、イギリスのグループとの共同研究のなかで、スピン軌道相互作用を用いた生成手法が有効であるとの考えに至り、研究を進めた。またスピン偏極超伝導電流の測定方法についても、強磁性金属の多層膜を用いて生成されたスピン偏極超伝導電流を非局所手法で測定することにより観測可能であることがわかってきた。以上のことから、当初の予定とは異なる手法ではあるが、スピン注入によるスピン偏極超伝導電流の生成やそのスピン偏極率測定に向けて着実に研究を進めており、概ね順調に進んでいると考えられる。二層膜構造の細線化など、構造の最適化を行うことで、より大きなスピン偏極エネルギーの生成を実現する。また同時に、本年度から強磁性体の磁化構造によってスピン偏極超伝導電流を実現していているイギリスの研究グループとも共同研究を開始しており、生成されたスピン偏極超伝導電流の測定方法についての検討も並行して進める。具体的には強磁性体を流れる際の磁化方向依存性を測定すると同時に、ジョセフソン接合構造などを用いて位相変化を観測する。これらの相関から、スピン偏極超伝導電流の観測手法を確立する。
強誘電体の電気特性の発現機構の基礎的解明

強誘電体薄膜のモデルとしては、Tilley-Zeksモデルが数学的に最もよく定義されているので、同モデルの徹底的な解析を行った。非対称表面の場合にも拡張できることを見出し、相転移点の外挿長依存性を求めた。特に2つの外挿長が異符号の場合、仮想的な秩序変数を導入することにより、相転移点や分極プロファイルが簡単に求められることを示した。Tilley-ZekSモデルの特徴は外挿長の導入であるが、その物理的根拠に不明確な点がある。そのため、界面近傍にある双極子間の相互作用の結果として、自然に外挿長が得られるようなモデルを考案し、提案した。このモデルは層状構造強誘電体に適用できる。解析の結果、分極が相互に浸透していることが分かった。現在このモデルにより層状構造強誘電体における電場効果を検討している。強誘電体の伝導現象や膜厚依存性を解明するためには、強誘電体表面の電子状態を知ることが重要であると考え、この理想モデルとして、十分制御された清浄で欠陥の少ない強誘電体と他物質界面の基本特性を解明している。今年度は、強誘電体を半導体の界面の特性を再検討し、強誘電体/絶縁体界面の電子状態の理解のため、(1)Pb(Zr, Ti)O_3/SrTiO_3:Nbの極低温でのトンネル電流の真偽と光照射効果,(2)Pb(Zr, Ti)O_3はn型であるという説の吟味((1)に付随),(3)BaTiO_3/La_2CuO_4の抵抗の温度依存性異常,(4)BaTiO_3単結晶の分域伝導,(5)BaTiO_3単結晶表面のAFM観察を行った。特に、(1)では、低温での光起電力と伝導性のパルス制御を初めて示した。(4)では、BaTiO_3単結晶の内部伝導が相転移温度に向けて急増し、また、分域状態に強くよることを見出し、この原因を様々な測定により検討している。強誘電体薄膜の物性を、組成と界面から理解するため以下の研究を行った。強誘電体薄膜の応用においては、反電場効果を考慮すべきであることは言をまたない。また、薄膜においては、酸素欠損等の組成ずれが不可避であり、最終的にはそれらをとりいれた理論の構築が必要である。その第1段階として、バルク強誘電性材料における組成と物性の関係をペロヴスカイト型酸化物PbTiO_3-PbZrO_3混晶を例にとり、理論を展開し、モルフォトロピック相境界近傍における材料の有用性は自由エネルギの秩序変数空間における等方性に由来すること、組成は自由エネルギの4次項のパラメーターとしてとりいれることが可能であることを明らかにした。実験面では強誘電体薄膜における酸素欠損等の組成ずれの影響を、従来になく酸素欠損を低く制御し、薄膜と同程度にしたバルクBaTiO_3単結晶を用いて調べた。酸素欠損自体は特性を劣化させず、むしろリラクサー的な誘電率の増大をもたらすことがわかった。今後、組成理論の立場から、実験結果を解析し、強誘電性の発現機構の理解につとめる。これまでの研究で、強誘電体素子の理解には、厚み方向nmスケールでの半導体との接合面、金属との接合面の物性の解明の重要性が、またFET型の強誘電体メモリーでは、強誘電体自由表面の理解の重要性が指摘されている。これらの問題については、1)強誘電体薄膜の界面でのバンドの曲がりの程度を光電子特性を通して調べ、また2)強誘電体表面を観察し、1格子ステップを発見した。1)、2)の結果の定性的・定量的な解釈は今後の課題である。昨年度に引続き、強誘電体薄膜の物性を組成と界面の両観点から理解するために以下の研究を行った。組成と強誘電性および圧電生の問題に関しては、酸化物強誘電体混晶系のモルフォトロピック相境界の理論が国際的にも一定の評価を得圧電定数の大きな物質をつくり出すための指導原理としての役割を果たすようになった。また、自由エネルギーの秩序パラメター空間における異方性と、分極反転過程の関係を解析し、モルフォトロピック相境界近傍の組成では、分極反転は分極の"回転"によって起ること等を明らかにした。実験研究として、強誘電体理想界面と表面を研究した。とくに、BaTiO3,SrTiO3単結晶の表面の物性の解明に注力した。BaTiO3は大気以外の様々な雰囲気下で表面電気伝導を示すが、SrTiO3では電気伝導は全く見られなかった。また,SrTiO3単結晶を用いて、試料中を流れる電流(薄膜ではリーク電流)の検討を行っ多。電子注入により、百万倍程度の伝導変調をともなう金属-絶縁体転移を見出した。この現象には記憶性があり、10ケ月以上記憶が保持され多。記憶消去特性は1千万回以上劣化がなく、安定であった。さらに、このような特性はnmサイズの電極でも確認され、記憶可能な可逆的伝導変調がスケールダウンできることを実証した。上記の実験的研究にもとづく集積強誘電体の理論研究としては、nmスケールの強誘電体表面の理解の仕方について新しい強誘電体ヘテロ構造の理論の一部を提案した。応用上重要視されているリラクサー強誘電体をミクロにみた場合、分極方位の異なる領域がランダムに接して存在する。

従って、それらの間の柑互作用は個々に検討する必要があるが、分極変調が縦波型、従って反電場の考慮が不可欠な典型的なケースとして、90度分域壁を考察し、理論を発表した。実際に多くの薄膜で90度分域壁が観測されており、この理論の応用範囲は広く、現在歪みの効果を取り入れて理論の拡張を試みている。また、ナノスケールの強誘電体表面の理論の基礎検討を行った。これにより、様々な条件下で表面電子系が発生する可能性が分かった。これを支持する電気伝導特性を、単結晶と薄膜で検討した。この現象の理解のため、実験を続行中である。また、強誘電体が本質的に半導体的な特性を示す証拠として、極低温の光起電力等の測定を行った(投稿中)。本研究の遂行には、微細加工技術が重要であるが、この技術で特に有用であるイオンビームエッチングの検討を行い、損傷を少なくし且つエッチング効率を高める一般的な実験結果と理論を提出した。BaTiO_3表面電子系の確認では、低温での実験では従来の結果以上のものは得られなかったが、室温からキュリー点の温度範囲の準超高真空中の表面電気伝導に、特異な温度特性が見出された。さらに、室温大気中の原子力間顕微鏡(AFM)測定では、1格子の原子ステップ像に重畳して、蛇行ストライプパターンが発見された。考察と計算の結果、表面電子系の静電遮蔽効果により可視化された180°ドメインであること結論し、原子分解能をもつ新しいドメイン検出法を提案できることが分かった。また、表面伝導に関連して新しい正温度係数抵抗変化異常(PTCR効果)と思える現象が発見された。強誘電体薄膜のモデルとしては、Tilley-Zeksモデルが数学的に最もよく定義されているので、同モデルの徹底的な解析を行った。非対称表面の場合にも拡張できることを見出し、相転移点の外挿長依存性を求めた。特に2つの外挿長が異符号の場合、仮想的な秩序変数を導入することにより、相転移点や分極プロファイルが簡単に求められることを示した。Tilley-ZekSモデルの特徴は外挿長の導入であるが、その物理的根拠に不明確な点がある。そのため、界面近傍にある双極子間の相互作用の結果として、自然に外挿長が得られるようなモデルを考案し、提案した。このモデルは層状構造強誘電体に適用できる。解析の結果、分極が相互に浸透していることが分かった。現在このモデルにより層状構造強誘電体における電場効果を検討している。強誘電体の伝導現象や膜厚依存性を解明するためには、強誘電体表面の電子状態を知ることが重要であると考え、この理想モデルとして、十分制御された清浄で欠陥の少ない強誘電体と他物質界面の基本特性を解明している。今年度は、強誘電体を半導体の界面の特性を再検討し、強誘電体/絶縁体界面の電子状態の理解のため、(1)Pb(Zr, Ti)O_3/SrTiO_3:Nbの極低温でのトンネル電流の真偽と光照射効果,(2)Pb(Zr, Ti)O_3はn型であるという説の吟味((1)に付随),(3)BaTiO_3/La_2CuO_4の抵抗の温度依存性異常,(4)BaTiO_3単結晶の分域伝導,(5)BaTiO_3単結晶表面のAFM観察を行った。特に、(1)では、低温での光起電力と伝導性のパルス制御を初めて示した。(4)では、BaTiO_3単結晶の内部伝導が相転移温度に向けて急増し、また、分域状態に強くよることを見出し、この原因を様々な測定により検討している。
山地斜面の強震動予測と力学特性計測に基づく地震・豪雨複合斜面災害危険度評価の研究

本研では地震時地すべりを再現する最新技術、地盤調査法、強震動予測等を併せ地震・豪雨の複合作用による斜面災害の危険度評価法を検討した。2008年岩手宮城内陸地震等で発生した国内外の地すべり地で地盤調査を行い、採取した土試料等を用い地下水や斜面の条件と高速長距離運動を起こす「すべり面液状化」発生可能性を調べた。不飽和でも強震動時に見られる一定以上の変位で高流動性崩壊の危険が高い、等の地震前後の降雨条件を考慮した実用的な地すべりハザードマップ作成にとって新しい重要な知見が得られた。本研究計画の初年度である本年度は平成19年7月に発生した中越沖地震の地盤変動域、平成16年中越地震による地すべり多発地域、長野県西部地震による御岳高原地すべり、鹿児島・宮崎県のシラス地域の地すべり地、エルサルバドルのラスコリナス地すべり地、韓国の江原道の地すべり多発地域における地震による地すべりについての事例研究を実施するとともに、地震時における危険斜面抽出手法並びに危険度評価手法を構築するための現地において基礎資料の収集,土砂試料の採取を行った。現地調査においては地震時地すべり再現試験機を用いて「すべり面液状化」の発生可能性の評価を行った.特に、(1)低塑性粘性土の塑性指数と流動ポテンシャルの関係を調べ、特定の塑性指数で高い流動性を示すことがわかった.(2)従来は完全飽和((間隙水圧係数BD値が0.95以上の非常に高い飽和度)条件で地震時地すべりの再現試験を実施したが、BD値が高くない条件でせん断した場合の挙動を調べた.「すべり面液状化」は研究代表と分担者の佐々らが開発した地震時地すべり再現試験機による研究で発見された現象で、せん断時に粒子が破砕し体積収縮傾向となった場合に急激に有効応力とせん断抵抗が低下するために高速地すべりが現れる現象である.また、地中の飽和度、地下水面の位置を調べることが最も重要であることから、備品として地中レーダーを選定し、購入した.表面波探査装置(京都大学防災研究所現有)と弾性波探査装置(森林総合研究所現有)と併せて使用することにより地すべり面と地下水面の探査方法を検討できるようになった.また、研究経過を(社)日本地すべり学会研究発表会(8月)で発表した他、米国ヴェイル(7月)、フランス・パリ(11月)、国連大学(1月)で開催された国際斜面災害研究機構(ICL)の会議で紹介した.中越沖地震後に移動した砂地盤の地すべり地において、前年度に購入した地中レーダーを用いて3m深までの地盤構造、特に盛土等の人工地盤、地下水位、コンクリート等の地下構造物を探査できるか調査した.また同時に累積移動観測をGPSを用いて実施した.また取得したレーダイメージのコントラストを明瞭にするための手法を検討した.不飽和条件下で飽和度とすべり面液状化が発生する条件について京都大学防災研究所で開発した地震時地すべり再現試験機を用いて実験を繰り返し、飽和度約90%以上で一定のせん断が進行した段階で発現することがわかった.せん断時に粒子が破砕し体積収縮傾向となった場合に急激に有効応力とせん断抵抗が低下するために高速地すべりが現れる現象である.また、間隙圧を上昇させて三次クリープ過程を再現する実験も引き続き実施し、加圧密比、斜面傾斜、混合粘土の種類等による速度加速度関係の係数の関係を見出した.また、海外の地震豪雨複合斜面災害地を調査した.ベトナム、韓国でも山地斜面で地すべりが多発し、都市域近傍の山地斜面で発生した地すべりでは大規模な斜面災害が発生しており、資料収集、現地調査を実施した.2008年中国四川省・文川地震では多数の地すべりが発生したが、現地で採取した土砂について発生メカニズムを検討した.岩手・宮城内陸地震と中国・四川大地震による地すべりについてすべり面液状化が発生する条件について京都大学防災研究所で開発した地震時地すべり再現試験機を用いて実験を実施した.特に荒砥沢地すべりは見かけの摩擦角が1度程度と従来の地すべりと比べても異常に低いことが研究者の間で謎となっていたが、このほぼ水平すべり面で高速運動が発生したメカニズムについて現地で採取した二種類の試料について実験的に調べた。その結果、(1)現地の地震計で観測された地震動波形を用いて推定した強震動条件を与えたところ完全飽和試料でも高速長距離運動は発生し得ないが、(2)速度制御試験における定常状態時のせん断抵抗が相当程度低下すること、および定常状態のせん断抵抗は一般に初期垂直応力に依存しないことから、荒砥沢地すべりのすべり面深度では見かけの摩擦角が1度以下になることを見いだし、大規模地すべりではある程度不飽和条件でも相当な長距離運動しうることを見いだした。

現地調査では岩手宮城内陸地震による土砂災害、海外の地震豪雨複合斜面災害地として四川大地震後の豪雨により多発した地すべり地、インドネシア・パダン地震による地すべり多発地帯、エルサルバドル沖地震後の豪雨で多発した地すべりなど、都市域近傍の山地斜面で発生した大規模な斜面災害について資料収集、現地調査を実施した.また研究成果を(社)日本地すべり学会研究発表会(8月)、土砂災害の予知・軽減新技術に関するアジア・太平洋シンポジウム(11月)で発表した他、フランス・パリ(11月)で開催された国際斜面災害研究機構(ICL)の会議、米国地球物理学連合大会(12月)、欧州地球物理学連合大会(2010年5月)で紹介した。
結石産生モデルMDCK細胞を用いた尿路結石発生の機序に付いての研究

特異的な電解質・水輸送能を持ち遠位尿細管の性質を有するMadin-Darby caninekidney(MDCK)細胞を用い、長期間容器を変えることなく培養をする事で、燐酸カルシウムを主成分とする小結石が細胞の基底側に相当する部位に形成されることを発見したが、結石形成にともなうイオン変動について細胞内イオン濃度測定用蛍光指示薬を用いてさらに詳細な検討を行った.【実験方法】Modified eagle's mediumに10%fetal bovine serumを添加したものを培地とし、MDCK細胞,対照として腎由来のLLC-PK1細胞,胃ガン由来のMKN-28細胞の細胞浮遊液1x10^5個/mlをそれぞれ作成する。これらの細胞をカバーグラスチャンバー上に3-4日培養後、Ca^<2+>の蛍光プロブであるFura-2/AMを用い、その蛍光をARGUS-100/CAにて340nmと380nmの蛍光強度の比で測定し、標準曲線より細胞内Ca^<2+>濃度として検討した。K^+濃度はPBFI/AMを蛍光プロブとして同様に測定し、本濃度は標準曲線が得られなかったので蛍光比で表した。【実験結果】MDCK細胞はK+チャンネル開口薬YM-934の投与で細胞内Ca^<2+>濃度は漸滅し、K^+濃度は上昇した。一方、K+チャンネル阻害薬であるglibenclamide投与では、MDCK細胞はCa^<2+>濃度およびK^+濃度の変動はみられず、カルシウム拮抗薬nicardipine投与でも変動はみられなかった。また対照の2細胞株ではYM-934,glibenclamide,nicardipine投与時においても両イオンの細胞内変動はMDCK細胞に比較し、ほとんどみられずMDCK細胞にK^+チャンネルが存在し、本チャンネルの関与により、細胞内Ca^<2+>とK^+濃度の変動が起きている可能性が示唆された。今後他の同様な薬理効果を持つ薬剤で,このチャンネルの機能より明確にさせると同時にこれに関与する膜蛋白との関連についても検討していく予定である.特異的な電解質・水輸送能を持ち遠位尿細管の性質を有するMadin-Darby caninekidney(MDCK)細胞を用い、長期間容器を変えることなく培養をする事で、燐酸カルシウムを主成分とする小結石が細胞の基底側に相当する部位に形成されることを発見したが、結石形成にともなうイオン変動について細胞内イオン濃度測定用蛍光指示薬を用いてさらに詳細な検討を行った.【実験方法】Modified eagle's mediumに10%fetal bovine serumを添加したものを培地とし、MDCK細胞,対照として腎由来のLLC-PK1細胞,胃ガン由来のMKN-28細胞の細胞浮遊液1x10^5個/mlをそれぞれ作成する。今後他の同様な薬理効果を持つ薬剤で,このチャンネルの機能より明確にさせると同時にこれに関与する膜蛋白との関連についても検討していく予定である.
回転摩擦を用いた小型軽量ITS支援インタフェースデバイスの開発

本研究は,指先などの人体の一部に物体を接触させ,その物体の運動を制御し,皮膚と物体との間で生じるすべり摩擦感覚を利用することで,小型軽量ITS支援インタフェースデバイスを開発している.カーナビゲーションシステムや携帯電話による歩行者支援システムでは,主たる情報伝達手段として画像や音声が利用されている.しかしながら,画像や音声は人間に伝達できる情報密度が高く複雑であるため,運転や歩行と同時に理解しようとすると,注意力が低下する恐れがある.これに対し,触覚・力覚情報は,伝達可能な情報密度は低いが,直感的に理解し安いため,力触覚を用いた支援であれば,歩行中や運転中に安全に情報を伝達することができる可能性がある.本年度の研究成果を以下にまとめる.(1)小型DCモータを用いたインタフェースデバイスを開発し,GPS,地磁気センサ,ノートパソコンを組み合わせ,ウェアラブルシステムを構築した.(2)歩行者の方位角と目標角度の偏差に基づく回転子の速度制御を行い,方向誘導制御が可能なことを示した.(3)開発したシステムを用いて,屋外での歩行誘導実験を行った.一定速度で歩行しながら途中で目標角度をステップ状に変化させ,本システムを用いて歩行者の誘導が可能であることを確認した.近年,計測技術や情報技術が進歩し,自動車や歩行者の現在位置や地図情報等をリアルタイムで取得することが可能となり,これらの情報を用いた支援デバイスが開発されている.カーナビゲーションシステムや携帯電話による歩行者支援システムでは,主たる情報伝達手段として画像や音声が利用されている.しかしながら,画像や音声は人間に伝達できる情報密度が高く複雑であるため,運転や歩行と同時に理解しようとすると,注意力が低下する恐れがある.これに対し,触覚・力覚情報は,伝達可能な情報密度は低いが,直感的に理解し安いため,力触覚を用いた支援であれば,歩行中や運転中に安全に情報を伝達することができる可能性がある.そこで,本研究では力触覚の中でも特に回転摩擦に注目し,小型軽量なITS支援デバイスの開発を目的としている.本年度の研究成果を以下にまとめる.(1)アクチュエータおよびセンサに,円筒形の回転子を取り付けた回転摩擦提示装置を開発した.円筒形回転子の上面または側面に触れることで,人間が回転による摩擦を知覚でき,これを方向誘導制御やITS支援に用いることができる.(2)回転子の回転速度をコンピュータを用いて制御することで,人間の回転速度の認知実験を行った.(3)目標方向とセンサの検出する現在の方向の差に基づき,回転子を速度制御することで,方向誘導実験を行った.回転摩擦を用いることで,方向誘導制御が可能であることを確認した.以上の結果より,回転摩擦を用いたデバイスがITS支援に有効であることが示された.本研究は,指先などの人体の一部に物体を接触させ,その物体の運動を制御し,皮膚と物体との間で生じるすべり摩擦感覚を利用することで,小型軽量ITS支援インタフェースデバイスを開発している.カーナビゲーションシステムや携帯電話による歩行者支援システムでは,主たる情報伝達手段として画像や音声が利用されている.しかしながら,画像や音声は人間に伝達できる情報密度が高く複雑であるため,運転や歩行と同時に理解しようとすると,注意力が低下する恐れがある.これに対し,触覚・力覚情報は,伝達可能な情報密度は低いが,直感的に理解し安いため,力触覚を用いた支援であれば,歩行中や運転中に安全に情報を伝達することができる可能性がある.本年度の研究成果を以下にまとめる.(1)小型DCモータを用いたインタフェースデバイスを開発し,GPS,地磁気センサ,ノートパソコンを組み合わせ,ウェアラブルシステムを構築した.(2)歩行者の方位角と目標角度の偏差に基づく回転子の速度制御を行い,方向誘導制御が可能なことを示した.(3)開発したシステムを用いて,屋外での歩行誘導実験を行った.一定速度で歩行しながら途中で目標角度をステップ状に変化させ,本システムを用いて歩行者の誘導が可能であることを確認した.
マイクロ空間におけるカーボンナノチューブのプロセッシング

カーボンナノチューブ(以下,CNTと略す)は,そのユニークな電子的・機械的・熱的性質から大きな注目を集めている。また、そのカイラリティに依存性して金属にも半導体にもなるという興味深い特性を有し、デバイス応用にはカイラリティの制御、少なくとも金属と半導体の制御が非常に重要であるとされている。本研究では、マイクロ空間と合成技術を組み合わせることで、このような高度なナノチューブの分離を行うことを目的として研究を行った。マイクロ流体デバイスと呼ばれる、微小な流路を有するチップを作製し、その中で誘電泳動と呼ばれる電気的な分離を行うことで、単層CNT分散溶液の金属-半導体分離を試みた。2年間の計画で研究を行い、昨年度はマイクロ電極を組み込んだ流体デバイスの作製を中心として行い、本年度はその中にCNT分散溶液を流すことで金属と半導体の分離を試みた。なお、従来はこのような流体デバイスを用いず分散液を電極に滴下してラマンスペクトルのみによって評価していたため、CNTの凝集状態に大きく影響を受け結果の信頼性が大きく欠けていた。そこで本研究では、ラマンスペクトルに加え、流路から出てくる分散溶液を調べることで、より信頼性の高い吸収スペクトル測定によって分離の程度を検討した。その結果、ラマンスペクトルでは金属と半導体が分離されているように見えても、実際には分離がなされていないということが明らかとなった。そして、この分離の際に、水の電気分解が起こるなど、他の誘電泳動以外の効果も考慮する必要があることが判明した。そして、印加電圧、チャネル幅は高さ、電極の構造など単層CNTの分離に関する重要な指標を得ることが出来た。上記の知見は、単層CNTの分離に関する重要な方向性を与え、今後の超小型トランジスタなどを含むLSIなどナノデバイスへの発展に大きな寄与をするものと期待される。1.はじめにカーボンナノチューブ(以下,CNTと略す)は,そのユニークな電子的・機械的・熱的性質から大きな注目を集めている。近年の大量合成の進展にあわせて複合材料やディスプレイ等への応用研究が盛んに行われている。また企業を中心として合成法の改良化が活発に行われ,大量合成の目処もつきつつある現状において,今後のCNT研究の重要性は,少量でもカイラリティの制御されたCNTを合成する,もしくは分離することによって,そのユニークな構造的・電子的特徴を活かしたナノデバイスやナノセンサーのような真のナノテクノロジーへと発展させることである。本研究では、マイクロ空間と合成技術を組み合わせることで、このような高度なナノチューブの分離を行うことを目的としている。2.マイクロ流路の作製本研究費で購入した微細加工機を用い、100μmの流路を有するマイクロ空間デバイスを作製した。今後は陽極接合装置等を利用して、この応用を図っていく予定である。3.CNTの合成とプロセッシング単層CNTの直径制御をFe/MgO担持触媒を用いることで成功した。この直径を制御して合成した単層CNTをSDSという界面活性剤の存在下、重水中で超音波処理と超遠心分離を行うことでCNTの孤立分散液を得ることも出来た。さらに、この孤立分散液について、単層CNTの近赤外領域の蛍光マッピングからカイラリティ分布を測定し、アームチェアリッチな構造を有していることも明らかにした。今後は上記で得られた均一直径を有する単層CNTを用い、[2]で作製する流路で高度な分離を行っていく予定である。この実現により、これまで難しかったカイラリティあるいは電子構造による高度分離が可能となり、デバイスやセンサーへの応用が促進されるものと期待できる。
角層中に含まれる生理活性物質の解析によるアトピー性皮膚炎の病態の解明

アトピー性皮膚炎の病態を明らかにする目的で,本症患者の皮膚病変部角層から生理活性物質を抽出し,ELISA法で種々のケミカルメデイエーターおよび炎症性サイトカインの含有量を測定した。角層中の含有量の高いサイトカインについては,その過剰産生の機序を解析する目的で,サイトカインのプロモーター領域の遺伝子変異を検索した。1アトピー性皮膚炎患者病変部角層中のヒスタミン含有量病変部から得られた落屑中のヒスタミン含有量は角層1mgあたり1.16±0.85ng,踵角層中のヒスタミン含有量は角層1mgあたり0.16±0.05ngであり,病変部で有意に高値であった。2アトピー性皮膚炎患者病変部角層中のサイトカイン含有量(1)Interleukin-6(IL-6)ファミリー:病変部角層中のIL-6,IL-11,Leukemia Inhibitory Factor, Oncostatin Mの含有量は,それぞれ角層1mgあたり8.1±2.5pg,0.36±0.71pg,0.02±0.04pg,16.6±4.8pgであった。踵角層中のこれらのサイトカインはいずれも検出限界以下であった。(2)ケモカインファミリー:代表的なケモカインであるeotaxin, RANTESの病変部角層中の含有量は,それぞれ角層1mgあたり0.30±0.32pg,12.8±17.8pgであった。3サイトカイン遺伝子プロモーターの解析RANTES遺伝子プロモーターの解析:RANTES遺伝子のプロモーター領域にみられる-401A/G単一塩基多型の頻度を検討したところ,アトピー性皮膚炎患者群では,AA10名,AG33名,GG22名であり,健常人のAA9名,AG37名,GG47名と比較してA多型の頻度が有意に高かった。また,アトピー性皮膚炎患者では,AA型,AG型,GG型の角層中平均RANTES濃度は,それぞれ30.0pg,12.8pg,6.12pgであった。4 IL-6ファミリーサイトカインのマスト細胞増殖活性IL-6ファミリーサイトカインは培養マスト細胞の増殖活性を示し,この作用は共存する線維芽細胞の活性化を介した間接的な作用であった。以上の結果から,アトピー性皮膚炎患者の病変部ではIL-6,Oncostatin M, RANTESの産生が亢進しており,このサイトカインの産生亢進の一部は遺伝子多型に基づく可能性があると考えられた。

角層中の含有量の高いサイトカインについては,その過剰産生の機序を解析する目的で,サイトカインのプロモーター領域の遺伝子変異を検索した。1アトピー性皮膚炎患者病変部角層中のヒスタミン含有量病変部から得られた落屑中のヒスタミン含有量は角層1mgあたり1.16±0.85ng,踵角層中のヒスタミン含有量は角層1mgあたり0.16±0.05ngであり,病変部で有意に高値であった。2アトピー性皮膚炎患者病変部角層中のサイトカイン含有量(1)Interleukin-6(IL-6)ファミリー:病変部角層中のIL-6,IL-11,Leukemia Inhibitory Factor,Oncostatin Mの含有量は,それぞれ角層1mgあたり8.76±2.80pg,0.36±0.71pg,0.02±0.04pg,17.9±4.39pgであった。踵角層中のこれらのサイトカインはいずれも検出限界以下であった。(2)ケモカインファミリー:代表的なケモカインであるIL-8,eotaxin,RANTES,TARC,MIP-1α,MIP-1βの病変部角層中の含有量は,それぞれ角層1mgあたり1.83±1.12ng,0.30±0.34pg,12.2±16.1pg,43.3±46.6pg,5.12±3.07pg,22.8±15.8pgであった。3サイトカイン遺伝子プロモーターの解析(1)Oncostatin M遺伝子プロモーターの解析:アトピー性皮膚炎患者20名についてOncostatin M遺伝子のプロモーター領域の塩基配列シークエンスを行ったが,遺伝子異常は検出されなかった。(2)RANTES遺伝子のプロモーターの解折:RANTES遺伝子のプロモーター領域にみられる-401A/G単一塩基多型の頻度を検討したところ,アトピー性皮膚炎患者群では,AA12名,AG50名,GG34名であり,健常人のAA9名,AG37名,GG47名と比較してA多型の頻度が高い傾向がみられた。また,アトピー性皮膚炎患者では,AA型,AG型,GG型の角層中平均RANTES濃度は,それぞれ30.0pg,12.8pg,6.12pgであった。以上の結果から,アトピー性皮膚炎患者の病変部ではIL-6,Oncostatin M,IL-8RANTES,TARC,MIP-1α,MIP-1βの産生が亢進しており,このサイトカインの産生亢進は一部は遺伝子多型に基づく可能性かあると考えられた。アトピー性皮膚炎の病態を明らかにする目的で,本症患者の皮膚病変部角層から生理活性物質を抽出し,ELISA法で種々のケミカルメデイエーターおよび炎症性サイトカインの含有量を測定した。2アトピー性皮膚炎患者病変部角層中のサイトカイン含有量(1)interleukin-6(IL-6)ファミリー:病変部角層中のIL-6,IL
周生期及び成長期におけるGABA抑制から探る脳の性差とホルモンの制御機構の解明

脳の性差を探るためGABAに焦点を当て、行動解析、シナプス解析、および関連タンパクの発現解析を行った。野生型の雌雄差行動解析では、新規環境下における活動量は雄雌とも時間経過とともに活動量は減少する傾向がみられたが、雄と比較してOVXマウスは活動量の減少が緩やかで、雄より行動量は高かった。PRIP-1 KOでは雌は野生型とKOで差はみられなかったが、雄はOVXマウスが雌に近く時間経過に伴う活動量低下が少なかった。GABAネットワークの違いを調べるため、扁桃体のGABAシナプス周囲の受容体サブユニット発現解析をシナプス部、周囲、前シナプス部に分けてウエスタンブロッティング法を行うことに成功した。1)14日齢17日齢のマウス胎仔脳へ緑色蛍光タンパク(GFP)、赤色蛍光タンパク(RFP)遺伝子を異なる時期に子宮内電気穿孔法で導入し、大脳皮質前頭前野の細胞を蛍光顕微鏡下で可視化した。これにより、脳室帯から大脳皮質細胞が発生した時期を特定できることを確認した。2)次に同様の方法で、青色光により作動するチャネルロドプシンタンパクを発現する遺伝子を導入し、生後7日齢のマウスの脳スライスを作製、青色光により活動電位が発生することをパッチクランプ法により確認した。今後この手法で作製したマウスを用いて、光駆動による行動実験を行う事ができる。3)申請者がこれまでトニックGABA伝達に異常があることを確認しているPRIP1-KOマウスの扁桃体を採取し、野生型とGABA受容体サブユニット発現を比較した。通常のウエスタンブロッティング法では神経細胞全体のGABA受容体発現しか測定することができない。申請者がこれまで確認したトニック伝達はシナプス周囲のGABA受容体による可能性が高い。そこで、シナプス周囲(エクストラシナプティック領域)に存在する受容体とシナプス部分に存在する受容体、細胞質内に存在する受容体のタンパク発現の差をみるため、標本を超遠心で処理し、シナプス部、シナプス周囲、細胞質の3種類に分画したものをウエスタンブロッティングする方法を確立させた。雄マウスではPRIP1-KO、野生型との間に差は見られなかったが、今後雌雄差解析にこの手法を用いる予定である。1)行動実験:成長期および周生期の脳における性差を調べるため、成長期(生後3週齢)雌マウスと雄マウスの行動解析を行った。オープンフィールドテスト、高架式十字迷路テストでは顕著な差は見られなかったため、GABA抑制における違いを確認するためジアゼパム投与による行動解析を継続中である。2)GABA受容体のサブユニット発現解析:GABA受容体の細胞膜へのトラフィッキングを調節するタンパクGABARAPに関係するタンパクであるPRIPのノックアウトマウスでは、扁桃体におけるトニック抑制が野生型と異なる。オープンフィールドテストによる行動解析では、雄、雌卵巣切除マウスで、野生型とPRIP1-KOで比較した所、野生型では雄と雌で中央にエントリーする時間で差がみられたが、ノックアウトでは雌雄差が見られなかった。この違いを解明するため、シナプス部、シナプス周囲での受容体発現を解析した。昨年度はノックアウト、野生型で大きな違いはみられなかったが、今回新たに条件を変えることにより、シナプス部とシナプス周囲のGABA受容体を分ける方法を確立した。これを用いて、シナプス分画におけるGABA受容体α1、4、5とベータ2,3および、δサブユニット発現を解析中である。3)1)と同じ週齢の雌マウスの扁桃体におけるトニック電流をスライスパッチクランプ法により解析し、雄と比較した。GABA受容体阻害剤bicuculline methiodideで現れるトニックGABA電流の抑制は雄と比較したが違いはみられなかった。次年度はサブユニット特異的な作動薬、阻害剤を用いて詳しい解析を行う予定である。ヒトの研究で、就学前の幼児の発達障害の頻度が男女で優位に違う事が判明したため(未発表データ)、マウスの周生期(生後12週)の雌雄の行動解析を行う準備を開始した。1)成長期の性差解析のうち、行動解析は順調にすすんでいる。3週齢では不安様行動に関し差は見られなかったが、薬物による効果の違いが見られる可能性があるため、ジアゼパム投与による行動解析を継続中である。2)周生期の行動解析を行う予定だが、一時期交配が順調に進まない時期があったため周生期の解析は次年度に継続することにし、容易に購入できる週齢の実験を先にすすめた。1)行動解析:成長期および周生期の脳の性差を調べるため生後4週齢のマウス(ヤングアダルト)の日内行動(睡眠時間および運動量)を5日間継続して計測した。まず、雄マウスの背側にデータロガーを埋め込み日内行動を計測、次に雌マウスも同様に処置し計測した。この週齢における日内行動に有意な違いはみられなかった。引き続き8週齢のマウスで雌雄差を検討するため、雄の解析を行っている。今後雌マウスは卵巣切除したもので解析する予定である。2)GABA受容体サブユニット発現解析:本研究で用いているPRIP1-KOマウスはGABAA受容体の膜への移動を調節するたんぱくGABARAPに関係しているたんぱくである。これまで申請者らはこのマウスの扁桃体における抑制性機構の違いを電気生理学的手法により明らかにした。