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帰納射影概型の基礎理論とその応用

本年度は本課題と密接に関連する諸理論において様々の進展があり、新しい展開が開けた一方、逆に全体を統合する理論を得るには至らなかった。しかしより大きな課題が見えてきたように思われる。それは無限群(対称性)を経由した数論と物理学の深い関連性である。研究代表者は当初アフィン代数群とその等質空間というレベルで本研究を構想していたが、研究の進展と共に別の形の無限群を扱う必要のあることが分かってきた。梅村は微分ガロア理論を圏論を用いて無限次元に拡張しつつあるが、これは当初のS.Lieのアイデアそのものの実現を図るものであるとともに、量子物理学との深い関係を暗示している。藤原は非可換類体論の構築を目指しているがこれはConneの非可換幾何学と結び付く。現在そのための基礎理論を著書に執筆中である。土屋は位相的量子力学の分野その他で新たな展開を模索している。特に我々に有益であったのは、本研究費によりP.Cartier教授が研究期間の最後に来名され、物理学と数論とのつながりについて、示唆に富む10回の講演をされたことである。すなわち当初我々が想定していた、帰納的射影概型の枠組みでは不十分で、これを超える、より一般的な圏論(トポス)の枠組みの中で理論を構築していく必要のあることが明らかになり、本研究の分担者達はそれを目指して既に研究を始めている。この意味で本萌芽研究は、新たな萌芽を生んだと言えよう。本年は準備として、帰納射影概型が生じる様々な例について考察した。浪川(研究代表者)は特にアフィン代数群の基礎理論、岩堀・松本理論、シャファレビッチ理論などの在来の理論について理解を深めると共に、その概型論的な体系化を試みている。局所環の側では射影極限が現れるので、この場合の環論的性質の伝播が微妙な問題になる。代表者は、この点を中心に国内あるいは国外の研究者と議論を行った。このために国内は東京大学の宮岡洋一氏・学習院大学の飯高茂氏を中心に、海外ではパリでの会議の機会にH.バス氏と議論して意見を交換した。代表者はまたかって行った、アーベル多様体のモジュラスのコンパクト化理論を見直し、場の量子論の立場からの再構成を試みている。この過程で本研究課題にある類の理論が必要になると思われる。土屋は、ドルガチェフ曲面の場合に土屋・上野・山田理論を拡張することを試みているが、まだ成功していない。これはK3曲面の場合への拡張を持っているはずで、それがどのような形のものになるべきかについて、浪川と予備的な議論を始めている。藤原は、ラングランズ予想に関わる諸理論を見直して、どのような基礎理論が必要になるのかを探求している。また浪川と共にアーベル多様体の退化理論、特にマンフォードの構成理論との関係を見直している。林は、従来から行われているホップ代数の立場からの表現論の研究を押し進める中で、本課題との関連を探っている。本年は基礎理論の構築を目指して、研究を開始した。浪川(研究代表者)は特にKumarによってすでに着手されている研究を理解すると共に、我々の枠組みでの再構築を試みているが、我々の場合にはもう一段無限の度合いが大きいので、幾つかの技術的な問題があって成功していない。このために国内は東京大学の宮岡洋一氏・学習院大学の飯高茂氏を中心に意見を交換した。これはK3曲面の場合への拡張を持っているはずで、浪川との予備的な議論を始めている。そこで関連する研究を行っている韓国のKeum教授を招いて話を聞いた。向井は別のアプローチから、永田のヒルベルト第5問題への反例を量子論的に解釈し、さらに多くの例を得ることに成功している。藤原は、ラングランズ予想に関わる諸理論を見直して、どのような基礎理論が必要になるのかを探求し、さらに一般の代数幾何理論の構築を京都大学の加藤文元氏とともに企てている。これはGrothendieckの概型論を大きく超えるもので、次年度以降の展開が期待されている。

特に我々に有益であったのは、本研究費によりP.Cartier教授が研究期間の最後に来名され、物理学と数論とのつながりについて、示唆に富む10回の講演をされたことである。すなわち当初我々が想定していた、帰納的射影概型の枠組みでは不十分で、これを超える、より一般的な圏論(トポス)の枠組みの中で理論を構築していく必要のあることが明らかになり、本研究の分担者達はそれを目指して既に研究を始めている。この意味で本萌芽研究は、新たな萌芽を生んだと言えよう。
蛍光共鳴エネルギー移動を利用した迅速かつ簡便なテロメラーゼ活性測定法の開発

凝集誘起発光(AIE)色素を用いてガンとアルツハイマー病(AD)の診断を行う手法の開発を行った。それぞれのマーカーはテロメア鎖およびアミロイドβ(Aβ)とした。テロメア鎖は、AIE-DNAプローブにより、高い感度で定量が可能であった。また、AIE色素の周辺に分子運動を阻害するダングリングエンドが存在することが、蛍光増大の要件であることが示された。Aβの検出には、AIE色素ーアミロイド繊維化促進ペプチド(AIE-AFPP)をプローブとして用いた。AIE-AFPPとAβとの共凝集によるAIEの蛍光増大から、4.2 nMの検出限界で短時間で容易にAβの定量が可能であった。テロメア鎖の相補鎖である12merのオリゴヌクレオチド(CCCTAACCCTAA)の5'末端側に蛍光色素(FAM)を結合させた化合物をプローブとして用いることで、サンプル中のテロメア鎖の総量を測定することができた。実際の手法は、モデルとして種々の長さのテロメア鎖を任意の濃度で混合した溶液(モデル試料)やHeLa細胞からの抽出液(実試料)について、含まれる酵素の失活などの必要な処理の後、プローブ溶液とインターカレーターとしてのエチジウムブロミド(EB)を混合し、蛍光を測定するという極めて簡単な手法である。この手法の原理は、テロメア鎖と二重鎖を形成したプローブについては、FAMとEB間のFRETにより消光が起こるのに対し、溶液中にフリーで丼剤するプローブはFRETを起こさないことから、蛍光消光率が大きいほど、テロメアの総量が多いことになる、というものである。モデル試料では、48merのテロメア鎖に換算して1.2 nMまで検出可能であり、HeLa細胞抽出液を用いた場合には、400 cells以上であれば有意にテロメラーゼ活性を測定することが可能であった。FRETによる蛍光消光を利用したテロメア鎖の検出において問題となるバックグラウンド蛍光などに対処するため、凝集誘起発光型(AIE)の蛍光色素を結合させたプローブによる検出法を開発した。プローブには、テロメア鎖の相補配列をもつ12merのオリゴヌクレオチドにAIE色素を結合させたコンジュゲートを用い、様々な鎖長・濃度のテロメア鎖を含む試料と混合し、蛍光を測定したところ、この方法によって、シグナルON型のテロメア鎖検出が可能であることがわかった。感度についてはFRETを利用する方法の方が高かったが、利用するAIE色素をより蛍光量子収率の高いものとすることにより改善が期待できる。また、凝集により発光強度が増加するという性質は、本質的に「有害成分の蓄積により発症する」疾患の診断には適していると考えられるため、近年問題となっているアルツハイマー病の原因とされているアミロイドβの凝集体の検出について、本手法を応用することを検討した。ただし、一般にアミロイドの凝集は極めて遅い反応であり、その点を改善しないと迅速分析、あるいは多数の検体を分析することはできない。そこで、アミロイドβの凝集を促進する性質を持つペプチド(AFPP)にAIE色素を結合させたものをイニシエーター兼プローブとして用いることとし、様々な濃度のアミロイドβ水溶液に混合したところ、数時間以内に凝集体が形成され、濃度に比例した蛍光が観測されることが明らかとなった。モデル試料による測定では、検出限界は4.2 nMであった。本研究では、凝集によって蛍光強度が劇的に増大する凝集誘起発光(AIE)色素を用いて生体分子を定量し、診断を行う手法の開発と、そのメカニズムを明らかにすることを目的とした。ターゲットとする疾患として、罹患者数が多く社会的影響が大きいガンとアルツハイマー病(AD)を選び、それぞれのバイオマーカーと考えられるテロメア鎖およびアミロイドβ(Aβ)の検出を行った。テロメア鎖に対するプローブとして、AIE色素で修飾した相補鎖DNAまたはPNAを用いたところ、いずれも高い感度で定量が可能であった。プローブがDNAの場合にはテロメア量に比例して蛍光強度が増加するのに対しPNAをプローブとした場合には、逆に濃度依存的に蛍光強度が弱くなった。そこで、最終年度において、検出メカニズムに関する検討を行い、PNAの場合はその疎水性によりプローブ自身が凝集して発する蛍光が二重鎖形成に伴い消光されるため消光型の検出となるのに対し、DNAの場合は、AIE色素の周辺に分子運動を阻害する核酸塩基が存在することで、蛍光が増大することを明らかにした。これらの知見は今後のプローブ設計の指針を与えるものとして意義がある。ADについてはそのマーカーであるAβをターゲットとし、アミロイド繊維化促進ペプチド(AFPP)にAIE色素を結合させたプローブ(AIE-AFPP)を用いた。AIE-AFPPはAβと共凝集しつつその繊維化を促進し、Aβの濃度依存的に蛍光が増大した。検出限界は4.2 nMであり、この値はELISAには及ばないが、プローブ合成およびassayの簡便性や、測定者に高いスキルを要求しない点において優れた手法である。Aβの検出には、AIE色素ーアミロイド

繊維化促進ペプチド(AIE-AFPP)をプローブとして用いた。AIE-AFPPとAβとの共凝集によるAIEの蛍光増大から、4.2 nMの検出限界で短時間で容易にAβの定量が可能であった。研究目的であるテロメア鎖長の簡便な定量については、ダイナミックレンジ、感度ともに良好な結果を得ており、順調に進展していると考えている。また、テロメラーゼ阻害剤の活性測定については成果を得ていないが、本手法の応用でアルツハイマーの原因と考えられているアミロイドβの定量ができることを明らかにしており、研究の発展可能性からも順調と評価している。有機合成化学抗がん剤の主流の一つであるテロメラーゼ活性阻害剤の開発に貢献できるよう、阻害活性測定のためのプロトコルを確立する。また、ガンと並んで大きな社会問題ともなっているアルツハイマーの早期診断に応用できる手法を確立する。そのため、用いるAIE型蛍光色素の検討と、測定条件の最適化による感度とダイナミックレンジの向上に取り組む。研究目的に記載したモデル試料を用いた手法の最適化、および実試料を用いたテロメラーゼ活性を指標とする「癌細胞と正常細胞の識別」について、ほぼ当初の目的を達成しており、こうした研究結果をOrg. Biomol. Chem., 2014, 12, pp. 936-941.にまとめることができた。また、本研究に関連して、J. Phys. Chem. B, 2014, 118, pp. 2605-2614. Methods, 2013, 64, pp. 19-27. Molecules, 2013, 18,pp. 11751-11767. Biochemistry, 2013, 52, pp. 5620-5628.などの報告を行っている。当初予定していたテロメラーゼ阻害剤の阻害活性測定について、実験計画通りに進展しなかったため、予定していたサンプル購入や測定のための支出が増えなかったため。また、並行して本研究の成果の発展性を探るため実施していたアルツハイマーの早期診断法の開発が、想定よりも良好な進展であるため、そちらにエフォートを割いたため。本研究においてこれまで開発してきた手法は、テロメラーゼ活性が高い程蛍光が消光される、という、いわばシグナルOFF型のガン診断手法である。したがって、その原理からバックグラウンド蛍光などによる感度の低下が懸念されるため、「テロメア鎖の総量が多い程蛍光強度が強くなる」、すなわちシグナルON型のセンシングへと発展させることが望まれる。そのため、今後の研究推進の方向と方策については、これまでに用いたものとは発光原理の異なる蛍光色素を開発し、それらを用いたテロメラーゼの活性測定法の開発について検討する。現在のところ、もちいる蛍光色素の発光原理として、凝集誘起発光特性を有する色素の利用を検討している。また、ガン細胞中のテロメア鎖を検出することでガンの診断を行う、というコンセプトは、「ガンという疾病において特徴的に増加する物質をセンシングする」ということであり、同様の関係はアルツハイマー病とAβの間にも成立するため、同じような考え方でAβのセンシングに利用可能なセンシングシステムの開発についてもチャレンジする。テロメラーゼ阻害活性の測定については、継続検討する。
呼吸器疾患に合併する胃粘膜病変発生の病態解明に関する研究

慢性呼吸器疾患に合併する急性胃粘膜病変の病態については低酸素血症が関与していることが考えられるがそのメカニズムにつては不明な点が多い.本研究ではラットに覚醒下に5%,10%,15%の急性低酸素負荷を行い低酸素血症を惹起させ低酸素血症と急性胃粘膜病変の関係について検討した.1.動脈血ガス分析:対照群では拘束後もPaO_2, PaCO_2, O_2SAT, HCO_3, pH, BEには変化を認めなかった.15%O_2, 10%O_2,5%O_2負荷時にはこれらの順で1, 2, 3時間後と経時的に各パラメーターは悪化した.2.潰瘍係数(UI) : 10%,15%O_2負荷時には対照群との間に有意な差は認めなかったが,5%O_2負荷時には経時的に潰瘍係数は増加した.3.胃粘膜PD:同様に,5%O_2負荷時においてのみ経時的にPDは有意に低下した.4.胃粘膜pH:対照群では拘束後胃粘膜pHの低下を認めたが,低酸素拘束群では低下は認められなかった.5.胃粘膜ヘキソサミン量:15%O_2負荷時には対照群とは差はみられなかったが,10%,5%O_2負荷時には有意に胃粘膜ヘキソサミン量は低下した.6.TBA反応物質:低酸素拘束群および対照群のTBA反応物質は拘束前に比べ有意な高値を示したが低酸素拘束群と対照群との間には有意差は認められなかった.7.TeprenoneのUIに及ぼす影響:10%O_26時間の拘束では,Teprenone投与群のUIは非投与群に比べ有意に低値であった.8.各種scavengerのUIに及ぼす影響:(まとめ)低酸素拘束における急性胃粘膜病変の形成には,攻撃因子よりもむしろ防御因子の低下が重要であることが示唆された.したがって,慢性呼吸器疾患に合併する急性胃粘膜病変の治療には防御因子増強剤が有用である可能性が示された.また,各種活性酸素消去系の検討からは,TBA, Allopurinol, Catalaseでは変化がなかったことより活性酸素の関与は少ないと考えられるが,SODでUIの低下がみられるためさらに検討が必要と考えられた.慢性呼吸器疾患に合併する急性胃粘膜病変の病態については低酸素血症が関与していることが考えられるがそのメカニズムにつては不明な点が多い.本研究ではラットに覚醒下に5%,10%,15%の急性低酸素負荷を行い低酸素血症を惹起させ低酸素血症と急性胃粘膜病変の関係について検討した.1.動脈血ガス分析:対照群では拘束後もPaO_2, PaCO_2, O_2SAT, HCO_3, pH, BEには変化を認めなかった.15%O_2, 10%O_2,5%O_2負荷時にはこれらの順で1, 2, 3時間後と経時的に各パラメーターは悪化した.2.潰瘍係数(UI) : 10%,15%O_2負荷時には対照群との間に有意な差は認めなかったが,5%O_2負荷時には経時的に潰瘍係数は増加した.3.胃粘膜PD:同様に,5%O_2負荷時においてのみ経時的にPDは有意に低下した.4.胃粘膜pH:対照群では拘束後胃粘膜pHの低下を認めたが,低酸素拘束群では低下は認められなかった.5.胃粘膜ヘキソサミン量:15%O_2負荷時には対照群とは差はみられなかったが,10%,5%O_2負荷時には有意に胃粘膜ヘキソサミン量は低下した.6.TBA反応物質:低酸素拘束群および対照群のTBA反応物質は拘束前に比べ有意な高値を示したが低酸素拘束群と対照群との間には有意差は認められなかった.7.TeprenoneのUIに及ぼす影響:10%O_26時間の拘束では,Teprenone投与群のUIは非投与群に比べ有意に低値であった.8.各種scavengerのUIに及ぼす影響:(まとめ)低酸素拘束における急性胃粘膜病変の形成には,攻撃因子よりもむしろ防御因子の低下が重要であることが示唆された.したがって,慢性呼吸器疾患に合併する急性胃粘膜病変の治療には防御因子増強剤が有用である可能性が示された.また,各種活性酸素消去系の検討からは,TBA, Allopurinol, Catalaseでは変化がなかったことより活性酸素の関与は少ないと考えられるが,SODでUIの低下がみられるためさらに検討が必要と考えられた.慢性呼吸器疾患に合併する急性胃粘膜病変の病態については低酸素血症が関与していることが考えられるがそのメカニズムについては不明な点が多い。本研究ではラットに覚醒下に5%,10%,15%の急性低酸素負荷を行い低酸素血症を惹起させ低酸素血症と急性胃粘膜病変の関係について検討した。1.動脈血ガス分析:対照群では拘束後もPaO_2,PaCO_2,O_2SAT,HCO_3,pH,BEには変化を認めなかった。15%O_2,10%O_2,5%O_2負荷時にはこれらの順で1,2,3時間後と径時的に各パラメータは悪化した。

2.潰瘍係数(UI):10%,15%O_2負荷時には対照群との間に有意な差は認めなかったが、5%O_2負荷時には径時的に潰瘍係数は増加した。3.胃粘膜PD:同様に,5%O_2負荷時においてのみ径時的にPDは有意に低下した。4.胃粘膜pH:対照群では拘束後胃粘膜pHの低下を認めたが、低酸素拘束群では低下は認められなかった。5.胃粘膜ヘキソサミン量:15%O_2負荷時には対照群とは差はみられなかったが,10%,5%O_2負荷時には有意に胃粘膜ヘキソサミン量は低下した。7.TeprenoneのUIに及ぼす影響:10%O_26時間の拘束では,Teprenone投与群のUIは非投与群に比べ有意に低値であった。(まとめ)低酸素拘束における急性胃粘膜病変の形成には,攻撃因子よりもむしろ防御因子の低下が重要であることが示唆された。したがって,慢性呼吸器疾患に合併する急性胃粘膜病変の治療には防御因子増強剤が有用である可能性が示された。慢性呼吸器疾患に合併する急性胃粘膜病変の病態については低酸素血症が関与していることが考えられるがそのメカニズムについては不明な点が多い.本研究ではラットに覚醒下に5%, 10%, 15%の急性低酸素負荷を行い低酸素血症を惹起させ低酸素血症と急性胃粘膜病変の関係について検討した.1.動脈血ガス分析:対照群では拘束後もPaO_2,PaCO_2,O_2SAT,HCO_3,pH,BEには変化を認めなかった.15%O_2, 10%O_2,5%O_2負荷時にはこれらの順で1, 2, 3時間後と経時的に各パラメーターは悪化した.2.潰瘍係数(UI) : 10%, 15%O_2負荷時には対照群との間に有意な差は認めなかったが, 5%O_2負荷時には経時的に潰瘍係数は増加した.3.胃粘膜PD :同様に,5%O_2負荷時においてのみ経時的にPDは有意に低下した.4.胃粘膜pH :対照群では拘束後胃粘膜pHの低下を認めたが,低酸素拘束群では低下は認められなかった.5.胃粘膜ヘキソサミン量: 15%O_2負荷時には対照群とは差はみられなかったが, 10%, 5%O_2負荷時には有意に胃粘膜ヘキソサミン量は低下した.6. TBA反応物質:低酸素拘束群および対照群のTBA反応物質は拘束前に比べ有意な高値を示したが低酸素拘束群と対照群との間には有意差は認められなかった.7. TeprenoneのUIに及ぼす影響: 10%O_2 6時間の拘束では, Teprenone投与群のUIは非投与群に比べ有意に低値であった.8.各種scavengerのUIに及ぼす影響:(まとめ)低酸素拘束における急性胃粘膜病変の形成には,攻撃因子よりもむしろ防御因子の低下が重要であることが示唆された.したがって,慢性呼吸器疾患に合併する急性胃粘膜病変の治療には防御因子増強剤が有用である可能性が示された.また,各種活性酸素消去系の検討からは, TBA, Allopurinol, Catalaseでは変化がなかったことより活性酸素の関与は少ないと考えられるが, SODでUIの低下が認められるためさらに検討が必要と考えられた.
ＩＶＩＭ－ＭＲ画像を用いた腹部臓器の機能診断および腫瘤の質的診断

患者74例における肝結節120例(転移:34例,肝細胞癌:32例,血管腫:33例,嚢胞:21例)を対象とし,異なる10個のb値(0, 10, 20, 30, 50, 80, 100, 200, 400, 800 sec/mm2)を用いたIVIM-MR画像から,それぞれの肝結節ごとに平均D,D*,fおよびADC値を計測し多重比較した.悪性肝結節の平均DおよびADC値は良性肝結節のそれらよりも低値を示した(P<.001).良悪性診断に関しては,ADC値のカットオフ値を1.40とした場合の感度,特異度はそれぞれ89%,98%であった.前年度にIntravoxel incoherent motion(IVIM)MR画像を用いて肝結節のD,D*およびf値を計測し,肝結節の良悪性診断および質的診断に対する有用性を検討したところ,肝結節の平均DおよびD*値は良悪性の診断に有用である可能性が示唆された.学会発表でのデータを元に,海外雑誌への投稿中である.骨盤内臓器,特に子宮筋腫に対する検討を試みたが,各種パラメータの最適化が必要と考えられたため,調整中である.IVIM-MR画像が撮像された患者74例における,悪性肝結節(肝転移:34結節,肝細胞癌:32結節),良性肝結節(肝血管腫:33結節,肝嚢胞:21結節)の120結節を対象とした.IVIM-MR画像は,異なる10個のb値(0, 10, 20, 30, 50, 80, 100, 200, 400, 800 sec/mm2)を用いて,呼吸同期下で撮像された.それぞれの肝結節ごとに,平均D,D*,fおよびADC値を計測し,多重比較した.悪性肝結節の平均DおよびADC値は良性肝結節の平均D値よりも低値を示した(P<.001).肝血管腫の平均DおよびADC値は肝嚢胞の平均D値よりも低値を示した(P<.001)が,肝転移結節と肝細胞癌結節の平均DおよびADC値に有意差を認めなかった(P = .99).ROC解析による良悪性の診断能については,ADC値に対するAUCは0.98でD値に対するAUCの0.96に比して有意に高値を示し(P = .048),ADC値のカットオフ値を1.40とした場合の感度,特異度はそれぞれ89%,98%であった.以上より,肝結節の良悪性診断において結節のADC値およびD値を評価することが有用である可能性が示唆された.このことから肝の良悪性結節間では局所の潅流よりは真の分子拡散が異なっている可能性があると考えられる.患者74例における肝結節120例(転移:34例,肝細胞癌:32例,血管腫:33例,嚢胞:21例)を対象とし,異なる10個のb値(0, 10, 20, 30, 50, 80, 100, 200, 400, 800 sec/mm2)を用いたIVIM-MR画像から,それぞれの肝結節ごとに平均D,D*,fおよびADC値を計測し多重比較した.悪性肝結節の平均DおよびADC値は良性肝結節のそれらよりも低値を示した(P<.001).良悪性診断に関しては,ADC値のカットオフ値を1.40とした場合の感度,特異度はそれぞれ89%,98%であった.Intravoxel incoherent motion(IVIM)MR画像を用いて肝結節のD,D*およびf値を計測し,肝結節の良悪性診断および質的診断に対する有用性を検討した.IVIM-MR画像が撮像された患者74例における,悪性肝結節(肝転移:34結節,肝細胞癌:32結節),良性肝結節(肝血管腫:33結節,肝嚢胞:21結節)の120結節を対象とした.IVIM-MR画像は,異なる10個のb値(0, 10, 20, 30, 50, 80, 100, 200, 400, 800 sec/mm2)を用いて,呼吸同期下で撮像された.それぞれの肝結節ごとに,平均D,D*およびf値を計測し,多重比較した.悪性肝結節の平均D値(肝転移:0.98±0.39×10-3 mm2/sec,肝細胞癌:1.00±0.30×10-3 mm2/sec)は良性肝結節の平均D値(肝血管腫:1.77±0.46×10-3 mm2/sec,肝嚢胞:2.53±0.21 10-3 mm2/sec)よりも低値を示した(P<.001).肝血管腫の平均

D値は肝嚢胞の平均D値よりも低値を示した(P<.001)が,肝転移結節と肝細胞癌結節の平均D値に有意差を認めなかった(P = .99).肝嚢胞の平均D*値(18.18±23.56×10-3 mm2/sec)は,他の結節の平均D*値(肝転移:124.70±88.68×10-3 mm2/sec;肝細胞癌:107.23±79.07×10-3 mm2/sec;肝血管腫;119.80±72.32×10-3 mm2/sec)よりも低値を示したが,他の結節群で有意差は認めなかった.平均f値にはいずれの結節群においても有意差は認められなかった.肝結節の平均DおよびD*値は良悪性の診断に有用である可能性が示唆された.実施症例の中で,病理組織学的な診断が得られないこと,また骨盤内組織への適応については最適なプロトコールの模索や解析ソフトウェアの開発が必要である.肝結節に対する有用性については,十分な検討ができたが,肝機能診断についてはこれから検討する必要がある.肝以外のその他の臓器における腫瘤診断や機能診断についても着手する必要がある.さらに症例を蓄積し,検討および適応可能な症例を模索する.IVIM画像のパラメータの最適化を行う.肝以外の腹部臓器や骨盤臓器の症例を蓄積する必要がある.解析ソフトウェアの開発・改善に要する場合がある.また研究成果の発表や情報交換などのための旅費が必要になることもある.さらに多量のデータを解析する必要があるため,データ保存用の媒体や解析用の機器が必要と思われる.また研究成果の発表などのための旅費が必要になることもある.
新開発半導体を用いた低エネルギープラズマイオン検出素子の開発

半導体検出器のプラズマX線やイオン、並びに電子等に対する感度について、我々が最近提唱した半導体X線検出器新感度理論を用いると実験データを詳細に説明できる事を明らかにした。本研究では、この我々の半導体新感度理論を応用して、通常の半導体表面の絶縁層(SiO_2)に適量のN_2を付加する事等により、(i)この絶縁層と有感度層間での入射プラズマイオンの捕捉による半導体中での入射粒子の堆積・蓄積を防ぎ、これに起因する感度特性の経時的劣化を一掃した、新型プラズマイオン計測用半導体検出器の試作・開発を行ない、(ii)この様な絶縁層の工夫により、従来の検出器では計測不可能であった低温プラズマイオン(<1keV)測定用の新型半導体計測器を開発する事を研究目的としている。半導体プラズマイオン検出器の開発は、米国のサンディア国立研究所、及び表面絶縁層制御実績に定評のある米国半導体メーカーIRD社のSiO_2表面層制御技術を用いて、検出器の作成に対する技術的支援、及び作成を行った。更にこのSiO_2層制御により、絶縁層を50Å以下の層厚とし、そこでのプラズマイオンエネルギー損失により、従来低エネルギーイオンが測れなかった点を、同時に解決できる見通しとなった。この低エネルギーイオン計測用新型半導体検出器の性能の実証は、まず単色エネルギーイオン源により、半導体検出器感度のイオンエネルギー依存性を測定した。更に、この半導体検出器をガンマ10タンデムミラー装置端部に設置し、端部に流出するプラズマイオンを実際に計測した。この結果、従来の検出器に比べ2オーダー低いエネルギー(100eV)から感度を持ち、3-4オーダー検出効率の高い半導体イオン検出器の開発に成功した。また、この半導体検出器を用いたガンマ10の端損失イオンエネルギースペクトルが得られ、プラズマ閉じ込め電位、端損失イオン温度、端損失イオン流の計測が可能であることを確認した。
高反応性官能基を用いた低分子化合物のレセプター同定と環境探査への試み

生命は遺伝子に直接コードされる核酸やタンパク質と、間接的にコードされるあるいは環境から取得する低分子化合物やイオンがモジュールとしてはたらき、それらが複雑に相互作用することにより成り立つ。そこでモジュール間の相互作用を包括的、かつ動的に検出することが生命の理解の基盤となる。本研究では低分子化合物、特に脂質分子に注目して、分子間に共有結合を形成させる方法論を用いて分子間相互作用の検出方法の開発を行った。すなわちコレステロールやリン脂質にリンカーを介して反応性の高い官能基と蛍光官能基を連結し、脂質プローブを合成した。そして脂質プローブを用いて、脂質と膜タンパク質との相互作用の検出に成功した。タンパク質間相互作用については、出芽酵母などのモデル生物において、網羅的なタグ融合型タンパク質の発現とアフィニティー精製により複合体を取得し、質量分析計によるタンパク質の同定を行うことで包括的なネットワーク構築が試みられている。しかし低分子化合物の相互作用を包括的に検出することは絶対的な方法論が無いために現実的ではなく、普遍的な方法論の開発が望まれている。本研究では5-sulfonyl tetrazole(5-ST)などの反応性官能基を用いて低分子化合物が相互作用する分子を共有結合で標識化する方法論を開発し、低分子化合物のレセプター分子および周辺に存在する分子の効果的な同定方法の確立を目指す。初年度にはまず、(i)脂質をリガンドとしたプローブを設計・合成し、5-STをプローブ分子に組み込み、その生細胞における標識化能を検討した。するとリガンド依存的な膜タンパク質の標識化が検出された。(ii)合成したプローブの反応点を確認するためにプローブをいくつか合成し、標識化能を検討したところ、目的としていた5-STではなく偶然プローブ分子に組み込まれていた官能基Tがその原因である可能性が示唆された。当初の目的としていた官能基ではないが、リガンド依存的な標識化に成功したことから、次年度は官能基Tによる標識化のメカニズムと拡張性を調査する予定である。細胞を構築する核酸やタンパク質、低分子化合物やイオンなどの分子間の相互作用を動的に、包括的に検出することは生命の理解の基盤となる。タンパク質間相互作用は、モデル生物を用いて、網羅的なタグ融合型タンパク質の発現とアフィニティー精製により複合体を取得し、質量分析計によるタンパク質の同定を行うことで包括的なネットワーク構築が試みられている。しかし低分子化合物の相互作用を包括的に検出することは絶対的な方法論が無く、普遍的な方法論の開発が望まれている。本研究は5-sulfonyl tetrazole(5-ST)などの反応性官能基を用いて低分子化合物が相互作用する分子を共有結合で標識化する方法論を開発し、低分子化合物のレセプター分子および周辺に存在する分子の効果的な同定方法の確立を目指して開始した。初年度にはまず、(i)脂質をリガンドとしたプローブを設計・合成し、5-STをプローブ分子に組み込み、リガンド依存的な膜タンパク質の標識化に成功した。(ii)合成したプローブの反応点を確認するためにプローブをいくつか合成し、標識化能を検討したところ、目的としていた5-STではなく偶然プローブ分子に組み込まれていた官能基Tが反応点であることを明らかにした。次年度には官能基Tを組み込んだ脂質プローブによる生体膜でのタンパク質の標識化について、その可能性を検討した。すなわち複数種のリガンドを用いてリンカーの長さ、タグ官能基の種類の異なるプローブを合成し、いくつかの細胞腫に対してタンパク質の標識化を検出した。すると、リガンド依存的に、細胞腫によって違ったタンパク質群の標識化が検出された。これらの結果は、化学プローブを用いた分子間相互作用の検出が、生体膜においても効果的であることを示しており、今後、オミックス解析と組み合わせることにより包括的な相互作用ネットワークの解析が可能になると期待できる。天然物化学本研究では5-sulfonyl tetrazole(5-ST)などの反応性官能基を用いて低分子化合物が相互作用する分子を共有結合で標識化する方法論を開発し、低分子化合物のレセプター分子および周辺に存在する分子の効果的な同定方法(LiDEL法)の確立を目指している。この目的の達成にまず必要なのは、生細胞で特異的な標識化を可能にする反応性官能基の存在である。研究開始当初にはプローブ分子に組み込む5-STがリガンドのレセプターや周辺に存在する分子と共有結合することを想定していたが、5-STではなく別な官能基Tを用いて同じ目的が達成できそうであることを見出した。

LiDEL法の確立のためには、結果論ではあるが反応性が高すぎる5-STよりも偶然に見出した低い反応性しか示さない官能基Tの方が良かったのかもしれない。ただ、官能基Tについては全く予備的な知見をもっておらず、次年度にはその反応性から調べていく必要がある。また、リガンド依存的な生細胞中での標識が検出されており、初年度の成果は本研究がおおむね順調に進行しているといえる。本研究は平成25年度において、官能基Tによるリガンド依存的なタンパク質の標識化に成功した。平成26年度には、官能基Tによる標識化のメカニズムと拡張性を調査する予定である。まずメカニズムについては、(i)試験管内での官能基Tの反応性と(ii)生細胞中での反応機構の解明をすすめる。前者では、生理的条件下では安定と思われる官能基Tの反応性を調べるため、過激な条件で反応性を検討する。生細胞中では求核性の側鎖を有するアミノ酸から官能基Tが攻撃されている可能性があるため、各種の求核性官能基を用いて試験する。後者については、リガンドと官能基Tを結ぶリンカーの長さや種類、リガンドの構造活性相関を検討する。最も修飾効率の高いプローブを用いて、修飾部位を生化学的に決定する。次に拡張性については、レセプターが未知の化合物を含めて、現在設定している脂質分子以外のリガンドについて官能基Tを導入したプローブ分子を設計・合成し、標識化の選択性や効率を試す。低分子化合物とレセプターとの相互作用の安定的な検出と、脂質分子という超基本的な生体構成低分子をモデルとして、流動性が高くマルチターゲットな低分子化合物と生体高分子間の相互作用を包括的にとらえるための基盤技術の構築を目指す。
低酸素シグナルによる抑制性神経の発生制御機構の解明

「大脳組織内の酸素濃度が抑制性神経の発生を制御する」という仮説を立証するために、低酸素応答因子であるHif1αの標的遺伝子の内、抑制性神経の発生を誘導できるものを探索する。そして、低酸素シグナルによる抑制性神経発生制御機構を解明する。さらに、脳内の酸素濃度を変化させることで人為的に抑制性神経の発生を制御することが可能か検証する。
「大航海時代の語学書」としてのキリシタン文献-インド・コンカニ語諸文献との対比を中心にして

現代においてはもちろんのこと、これまでの人間の歴史においてもキリスト教世界の古典が果してきた役割には大きなものがある。そうした古典の日本における受容を考える上で、16世紀から17世紀にかけて来朝したイエズス会士の手になる「キリシタン文献」について考えることは極めて大切である。本研究はその中の「語学書」を中心に考察を進めるものである。今回は日本における「キリシタン文献語学書」を特にインド・コンカニ語のそれと比べる中で、その「古典」としての性格を考える方向を目差した。その成果は以下の通りである。2.16世紀ポルトガル語正書法書四種の計算機入力完成、校正中。語検索可能な形をほぼ整える。それによりラテン語の「規範」、ポルトガル語の「準規範」をもとに作られたイエズス会日本語ローマ字表記の性格を明らかにする。3.コンカニ語語彙集写本(1626)の翻刻をA-Dまで完成。豊島正之氏のご厚意によりPDFファイル作成。2001年3月公表を目差して校正、印刷中。「キリシタン文献」には少なくとも三つの角度から光を当ててみる必要がある。1.(16・17世紀の)ラテン語・ポルトガル語語学書成立の背景2.同時代のアフリカ・ブラジル・インド、そして日本における(ポルトガル語で書かれた)現地語文法書・辞書成立の背景3.中世日本語の姿本研究は、主として上記2の観点からの考察で、本年度はこれまでに下記のような成果を得た。2.ポルトガル語エヴォラ公立図書館における第一次文献調査(平成11年8月)の中で、コンカニ語・ポルトガル語語彙集写本(1626)のタイプ版(19世紀のものか)を入手する。3.同語彙集原本(写本)のゼロックスコピーをミネソタ大学(Ames Library of South Asia)より入手、上記タイプ版と対照させながら、同語彙集写本の計算機入力を開始する。(来年度中に約14000の全語彙及びポルトガル語訳を含む同語彙集データベース作成を目差して作業中。それが来年度中に間に合わないとしても、すでに複製が出版されている同時代のコンカニ語・ポルトガル語語彙集との関係などはできるだけ明らかにしていきたいと考える。)現代においてはもちろんのこと、これまでの人間の歴史においてもキリスト教世界の古典が果してきた役割には大きなものがある。
抗リン脂質抗体症候群患者におけるT細胞エピトープの解析

抗リン脂質抗体症候群(APS)で見られる抗カルジオリピン抗体(aCL)は、カルジオリピン(CL)単体ではなくCLと血中のβ_2-グリコプロテインI(β_2-GPI)との複合体、正確にはβ_2-GPI上の抗原決定基を認識している。抗β_2-GPI抗体産生にはβ_2-GPI特異的T細胞が関与していると推定される。β_2-GPIのT細胞エピトープの解析を試み、以下の検討を行った。1)β_2-GPI特異的T細胞の検出:APS患者リンパ球よりモノクローナル抗β_2-GPI抗体および抗プロトロンビン抗体産生株の樹立を試みた。2)抗β_2-GPI抗体のB細胞エピトープの推定:ランダムペプチドを用いたスクリーニングにより、抗β_2-GPI抗体のB細胞エピトープを推定し、β_2-GPIの3次元モデルの第4ドメイン上に、推定されたペプチドと同様の構造をとる部位を認めた。3)β_2-GPI多型性とAPS:β_2-GPIの遺伝子多型性のうち、特に247Val/Leu変異では、抗β_2-GPI抗体の陽性率が247Valを持つ患者で高いことが示された。固相酵素抗体法による検討では、APS患者由来モノクローナル抗β_2-GPI抗体は247Valβ_2-GPIに対する結合性が247Leuβ_2-GPIより高い傾向が見られた。APS患者末梢血リンパ球を用いたT細胞刺激試験では、247Valβ_2-GPIに優位に反応する場合と247Leuβ_2-GPIに優位に反応する場合が見られた。4)β_2-GPI欠損症の解析:正常人血中β_2-GPI濃度を測定し、欠損者2家系を発見した。欠損者ではβ_2-GPI遺伝子の第4エクソンに欠落がみられた。欠損者の凝固系では非刺激時には明らかな異常は見られず、脂質系も2家系に共通した異常は見られなかった。ヘテロ欠損者でも血中β_2-GPI濃度の著明な低下がみられたが、脂質系に明らかな異常は見られなかった。抗リン脂質抗体症候群(APS)患者血清中に検出される病的意義のある抗カルジオリピン抗体(aCL)がカルジオリピン単体ではなくカルジオリピンと血中のβ2-グリコプロテインI(β2-GPI)との複合体を認識している事が明らかになった。実際には病的意義のあるaCLはβ2-GPI上の新しい抗原決定基を認識している。β2-GPIは5個のドメインからなるが、この新しい抗原決定基は主にβ2-GPIの第4ドメインに存在すると推定されている。申請者らは実際に多数のSLE患者を対象に抗β2-GPI自己抗体発現と血栓症の既往の関係を検討し、本自己抗体の臨床面での重要性を明らかにした。自己抗体としての抗β2-GPI抗体産生にはβ2-GPI特異的T細胞によるヘルプが関与しているものと推定される。本研究ではβ2-GPIのT細胞エピトープの解析を試みる。本年度は上記研究と関連していくつかの検討を行った。i)APS患者の末梢血リンパ球からEBウイルスを用い不死化B細胞株を樹立した。これらの細胞から固相酵素抗体法により、実際に抗β2-GPI抗体が産生されていることを確認した。さらに限界希釈法等によりモノクローナル抗β2-GPI抗体産生株の樹立を試みたが、現在までのところ、不成功に終わっている。今後は同様のアプローチを続けるとともに、モノクローナル抗β2-GPI抗体産生株を必要としない方法を検討する。ii)T細胞刺激試験によりβ2-GPI特異的T細胞の存在の確認。APS患者の末梢血リンパ球をそのまま用いた場合は検出はほぼ不可能であることが明らかとなった。iii)全身性エリテマトーデス患者のIgAクラス抗β2-GPI抗体価を測定し、血栓症と関連があることを明らかにした。iv)正常人の血中β2-GPI濃度を測定し、欠損者1名を発見し、解析中である。

固相酵素抗体法による検討では、APS患者由来モノクローナル抗β_2-GPI抗体は247Valβ_2-GPIに対する結合性が247Leuβ_2-GPIより高い傾向が見られた。APS患者末梢血リンパ球を用いたT細胞刺激試験では、247Valβ_2-GPIに優位に反応する場合と247Leuβ_2-GPIに優位に反応する場合が見られた。4)β_2-GPI欠損症の解析:正常人血中β_2-GPI濃度を測定し、欠損者2家系を発見した。欠損者ではβ_2-GPI遺伝子の第4エクソンに欠落がみられた。欠損者の凝固系では非刺激時には明らかな異常は見られず、脂質系も2家系に共通した異常は見られなかった。ヘテロ欠損者でも血中β_2-GPI濃度の著明な低下がみられたが、脂質系に明らかな異常は見られなかった。抗リン脂質抗体症候群(APS)患者血清中に検出される病的意義のある抗カルジオリピン抗体(aCL)がカルジオリピン単体ではなくカルジオリピンと血中のβ2-グリコプロテインI(β2-GPI)との複合体を認識している事が明らかになった。実際には病的意義のあるaCLはβ2-GPI上の新しい抗原決定基を認識している。β2-GPIは5個のドメインからなるが、この新しい抗原決定基は主にβ2-GPIの第4ドメインに存在すると推定されている。申請者らは実際に多数のSLE患者を対象に抗β2-GPI自己抗体発現と血栓症の既往の関係を検討し、本自己抗体の臨床面での重要性を明らかにした。自己抗体としての抗β2-GPI抗体産生にはβ2-GPI特異的T細胞{こよるヘルプが関与しているものと推定される。本研究ではβ2-GPIのT細胞エピトープの解析を試みる。本年度は上記研究と関連していくつかの検討を行った。i)正常人の血中β2-GPI濃度を測定し、欠損者1名を発見した。本患者のβ2-GPI遺伝子の第4エクソンに欠損があることが判明した。本患者の脂質・凝固・免疫系の異常を検討中である。ii)抗β2-GPI抗体の認識するエピトープをβ2-GPIの三次元モデル上で推定した。ランダムペプチドを用いたスクリーニングにより、いくつかの候補が得られ、今後のT細胞エピトープの推定に向けても有用な情報が得られた。iii)抗リン脂質抗体症候群患者よりモノクローナル抗β2-GPI抗体産生株の樹立を継続中である。抗リン脂質抗体症候群(APS)で見られる抗カルジオリピン抗体(aCL)は、カルジオリピン(CL)単体ではなくCLと血中のβ_2-グリコプロテインI(β_2-GPI)との複合体、正確にはβ_2-GPI上の抗原決定基を認識している。抗β_2-GPI抗体産生にはβ_2-GPI特異的T細胞が関与していると推定される。β_2-GPIのT細胞エピトープの解析を試み、以下の検討を行った。1)β_2-GPIの特異的T細胞の検出: APS患者リンパ球よりモノクローナル抗β_2-GPI抗体および抗プロトロンビン抗体産生株の樹立を試みた。2)抗β_2-GPI抗体のB細胞エピトープの推定:ランダムペプチドを用いたスクリーニングにより、抗β_2-GPI抗体のB細胞エピトープを推定し、β_2-GPIの3次元モデルの第4ドメイン上に、推定されたペプチドと同様の構造をとる部位を認めた。3)β_2-GPI多型性とAPS : β_2-GPIの遺伝子多型性のうち、特に247Val/Leu変異では、抗β_2-GPI抗体の陽性率が247Valを持つ患者で高いことが示された。固相酸素抗体法による検討では、APS患者由来モノクローナル抗β_2-GPI抗体は247Valβ_2-GPIに対する結合性が247Leuβ_2-GPIより高い傾向が見られた。
フェムト秒分光法による半導体再構成表面の光誘起原子過程の研究

本研究では、代表的半導体であるSi、および化合物半導体の典型例としてのInPの清浄表面で発生する光誘起原子過程の機構を、フェムト秒レーザー、ナノ秒波長可変レーザー、および走査型トンネル顕微鏡(STM)を用いて、構造変化の原子レベルでの直接的知見と励起状態の動力学的知見から明らかにすることを目的とした。以下に本研究によって得られた主要な結果を記す。1)Si(111)-(7x7)再構成表面で発生する光誘起原子過程の知見を体系的に獲得し、その結果、(1)この再構成表面に固有の表面電子励起状態の非線形局在によって、(2)表面最上層のadatomが、選択的にボンド切断を起こしす事、(3)そのボンド切断機構は、正孔adatomサイトへの2正孔局在によるフォノンキック機構によるものである事を明らかにした。2)InP(110)-(1x1)表面における光誘起構造変化を研究し、(1)表面電子状態の共鳴遷移励起によって、この表面に固有な擬1次元的P原子列上にvacancy stringsの生成が効果的に発生する事、(2)n型とp型の試料表面では、発生するボンド切断の効率および構造変化の形態が著しく異なる事、(3)構造変化の形状は、著しい励起波長依存性を示し、結晶内電子励起状態の生成によっては、表面に2次元的に広がったvacancy clusterが生じる事が明らかとなった。3)フェムト秒パルスレーザーによる非共鳴多光子イオン化分光によるInP(110)-(1x1)表面からの原子放出過程を研究し、(1)表面完全サイトでのボンド切断が発生しない弱い励起領域で、表面に存在する付加原子のボンド切断が効率的に発生する事、(2)完全サイトでのボンド切断に対応して、主要な放出種としてP原子が放出される事、(3)完全サイトでのボンド切断とvacancy隣接サイトでのボンド切断では、放出原子に与えられる運動エネルギーが異なる事を明らかにした。以上の結果は、擬2次元凝縮系としての半導体表面の励起状態物性を解明する上での極めて重要な知見である。平成9年度は、共有性半導体の再構成表面上で発生する構成原子の脱離・表面構造変化・構造相転移等の光誘起原子過程の機構を系統的に明らかにする為に必要な、Se、As等の高いイオン化エネルギーを有する原子の高感度検出法の開発と共に、現有装置の若干の改良によって遂行可能な、Siの(111)および(100)面における代表的再構成表面を対象とした研究を行う事を主目的にした研究を展開した。その結果、以下の成果を達成している。1、フェムト秒パルスレーザーによる非共鳴多光子イオン化分光を用い、InP表面から放出されるIn、P原子の同時高感度検出に成功した(日本物理学会1997年秋分科会8pH6で発表)。検出感度は、イオン化領域内の10個の原子が検出可能であり、表面からの10^<-5>モノレ-ヤ-程度の放出種が検出可能である。現在、この手法を用いたInP清浄表面の光誘起原子放出の研究を精力的に展開している。

2、Siの(111)-7X7再構成表面で発生する光誘起原子過程の知見を体系的に獲得する為、ナノ秒広帯域波長可変レーザー、およびフェムト秒パルスレーザーを用いて各電子遷移に共鳴する波長でのレーザー照射を行い、誘起される表面構造変化を、STMによる直接観察と共鳴イオン化分光による放出原子種の高感度検出によって明らかにした。その結果、表面電子励起状態の非線形局在(2正孔局在)によって、表面最上層のadatomが、選択的にボンド切断を起こす事を明かにした。これらの結果は、Physical Review Letters、Applied Surface Sciences誌に発表(いずれも掲載決定済)すると共に、第4回レーザーアブレーション国際会議で招待講演をおこなっている。更に、現在これ以外の2報の論文を準備中である。来年度以降は、表面電子系の励起源として波長可変フェムト秒レーザーを導入し、特定の電子遷移を誘起させて以後の緩和ダイナミクスを明らかにする研究を展開する予定である。平成10年度は、前年度開発した、P、As等の高いイオン化エネルギーを有する非金属原子原子の高感度検出法であるフェムト秒パルスレーザーによる非共鳴多光子イオン化分光の手法を用いて、InP清浄表面からの原子放出機構を中心に研究を展開した。更に、前年度からの継続課題である、Si(111)再構成表面を対象とした光誘起構造変化機構を明確にする研究を行った。その結果、以下の成果を達成している。2、InP(110)-(1x1)表面における光誘起原子過程を明らかにすべく、照射表面の走査型トンネル顕微鏡による原子像観察、および、フェムト秒非共鳴多光子イオン化分光による研究を行った。その結果、InP表面の擬1次元的P原子列上に、電子励起効果特有の効果として、vacancy stringsの生成が効果的に発生する事が明らかになった。この結果は、現在、Physical Review Letters誌に投稿中であり、また、原子放出の結果を現在論文としてまとめている段階である。3、来年度は、表面電子系の励起源として波長可変フェムト秒レーザーを導入し、2光子光電子分光測定の研究を行って、表面の特定の電子遷移を誘起させて以後の緩和ダイナミクスを明らかにする予定である。平成11年度は、本研究において我々が開発した、フェムト秒パルスレーザーによる非共鳴多光子イオン化分光の手法を用いてInP清浄表面からの原子放出機構を中心に研究を展開した。化合物半導体表面などの複数の原子種から構成される表面における光誘起原子過程を研究する際、P、As等の高いイオン化エネルギーを有する非金属原子原子と同時に、金属原子も含め、同時かつ高感度に放出される中性原子を検出する事は必要不可欠であり、我々が開発した手法によって初めてこの様な測定が可能となった。この手法による研究によって、以下の成果を得た。1.前年度までに、InP表面の擬1次元的P原子列上に、電子励起効果特有の効果として、vacancy stringsの生成が効果的に発生する事が明らかになった。この機構を明確にすべく、(1)構造変化形態と効率のフェルミ準位依存性、(2)励起波長依存性の研究を展開した。その結果、n型とp型の試料表面では、発生するボンド切断の効率および構造変化の形態が著しく異なる事を明らかにした。2.フェムト秒パルスレーザーによる非共鳴多光子イオン化分光によるInP(110)-(1x1)表面からの原子放出過程を研究し、(1)表面完全サイトでのボンド切断が発生しない弱い励起領域で、表面に存在する付加原子のボンド切断が効率的に発生する事,(2)完全サイトでのボンド切断に対応して、主要な放出種としてP原子が放出される事、
高感度多成分同時測定用水晶振動子電極チップの開発と免疫測定への応用

本研究開発プロジェクトでは、高感度を有するマルチチャンネル水晶振動子(MQCM)の開発を行った。直径2mm以下の微小水晶振動子電極を1枚の水晶基板上に9個作製・配列したMQCMの試作を行い、MQCMの微小化を検討した。MQCM上の複数の微小化QCM電極を発振させた場合にも、電極間の干渉は無く、それぞれのQCM電極が独立した高感度センサーとして機能することが確認された。電極部の水晶基板厚さを薄くし、共振周波数を上げることにより、電極の微小化による検出感度の劣化を防いだ。本研究プロジェクトのメインテーマは、MQCMセンサーを多成分同時測定に適用することである。そのためには、ターゲットとするそれぞれの検出物に対する特異性をMQCM上の各QCM電極に付与する必要がある。本研究では、抗原-抗体反応を利用し、MQCMセンサーによる多成分同時測定の可能性について検討を行った。4-チャンネルMQCM上の一つのQCM電極表面上にモノクロール抗人血清アルブミン(anti-HSA)を、他の電極表面にモノクローナル抗牛血清アルブミン(anti-BSA)を導入し、このMQCMをHSAとBSAを両方含むリン酸緩衝溶液に接触させた。その結果、それぞれのQCM電極の周波数が、特異的に結合する抗原の濃度に比例して減少した。この結果、MQCMを多成分同時測定に適用することができることが確認された。さらに、我々は、MQCMの各QCM電極への特異性の付与に関して、磁気微粒子の使用を検討した。磁気微粒子は、磁石を使用して容易にQCM電極表面に集めることが可能であり、測定終了後は容易に洗い流すことが可能である。したがって、磁気微粒子にあらかじめ特異性を付与しておくことにより、MQCMの繰り返し使用が可能になり、測定のコストダウンにつながると期待された。本研究で開発されたMQCMセンサーは、様々な疾病の早期発見を可能にすると期待される。平成13年度に得られた研究成果を以下に要約する。1.1枚の水晶基板上に、直径を5mmから2mmへと微小化した振動子電極を4個配列したマルチチャンネル水晶振動子(MQCM)の試作を行った。さらに、各チャンネル間の干渉の有無を調べた結果、試作した4チャンネルMQCM上の微小振動子電極が、溶液中においても独立した検出素子(センサー)として機能することを確認した。今後は、各振動子を同時に安定に作動させるための発振回路の開発が必要である。2.MQCMシステムに基づいた多成分同時測定を可能にするために、MQCM上の各振動子電極に選択性を付与する必要がある。4チャンネルMQCM上の1つの振動子電極に抗ヒト血清アルブミンモノクローナル抗体(anti-HAS)を別の1つの電極表面に抗牛血清アルブミンモノクローナル抗体(anti-BSA)を固定化し、HASおよびBSAを含む溶液中で、それぞれの抗原の同時測定を試みた。その結果、1000ppm程度の抗原を独立に定量することができた。今後検出感度を高めるために、サンドイッチ型検出スキームや磁気微粒子を用いた検出法の適用について検討を行う必要があると考えられた。3.多成分同時測定の検出感度を高めるために、電気化学発光システムの研究も行った。Ru(bpy)_3^<2+>やポルフィリンなどを電気化学発光性プローブとして用い、その発光強度に影響を及ぼす因子(溶液pH、発光補助物質、第三成分等)について検討を行い、生体物質検出を行う上で最大の発光強度が得られる測定条件を確立した。