hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
麻ひ性貝毒生産菌を用いる毒の生合成と代謝に関する研究

麻ひ性貝毒はAlexandrium tamarenseなど有毒渦鞭毛藻が生産すると考えられている。筆者らはA.tamarenseの細胞内より分離した細菌、PTB-1が微量ではあるが麻ひ性貝毒の一成分であるsaxitoxin (STX)を認めた。この事実はA.tamarenseなど有毒渦鞭毛藻の持つ麻ひ性貝毒が細胞内細菌に由来することを示唆する。しかし細菌の毒生産量は著しく小さく、その量でA.tamarenseの持つ毒量を説明することは不可能である。しかしこの事実は、細菌が麻ひ性貝毒の素となる物質を生産し、これを有毒渦鞭毛藻が毒に変えていると考えると、矛盾なく説明することができる。本研究ではこの仮説を基に、細菌中に麻ひ性貝毒を構成成分とする成分を検索した。このような成分を検出するため、筆者らが発見したSTXの11位の炭素にチオール化合物が特異的に結合する反応を利用して抗原を作成してSTXに対する優れた特異抗体を得た。次に本抗体を用い、抗体と結合する細菌成分の検出を行い、上記の仮説を支持する細菌のタンパク成分に抗体と結合する成分のPSP存在を明らかにした。次に、タンパク質成分に麻ひ性貝毒が結合していることを明らかにするため、同タンパク成分を含むタンパク画分を非特異的タンパク分解酵素で消化し、分解物中に抗体と結合するタンパクフラグメントが遊離するかを検討した。その結果分解物中に抗体と結合する成分が低分子物質として出現することを確認したので同成分の分離を試みた。同成分はクロマト的に同様の性状を持つ種々のタンパク分解物と共存するため通常の方法では分離は困難であった。そこで特異抗体を用いる免疫沈降法を適用したところ、同成分はワンステップで単離できることが明らかになった。今回は同成分の構造を明らかにすることはできなかったが、今後精製した同成分を分析に必要量集めその構造を明らかにする。筆者らはAlexandrium tamarenseより分離した細菌に微量の麻ひ性貝毒の存在を認め、毒の一次生産者が細菌であることを示唆した。しかし細菌の毒生産能は低く、時には検出されない場合もあり、細菌による麻ひ性貝毒の生産を疑問視する研究者も多い。筆者は毒が細菌の何らかの代謝の中間代謝物であるという考えの基に研究を進め、A.tamarenseより分離した細菌のhomogenateをインキュベートすると時間と共に毒量が増加する現象を見出した。本年度はhomegenateのインキュベーションにより生じる毒の同定を試みたが、機器分析を行うのに充分な量の毒量を確保することはできなかった。そこでその原因を検討したところ、homogenate中に毒を分解あるいは他の物質に変換する作用があることに気付いた。すなわち、毒標品をhomogenateに加えてインキュベートすると、短時間のうちに大半の毒が反応混合物から消失する。そこで毒が消失したインキュベート後の試料より調製したタンパク抽出物を麻ひ性貝毒に対する抗体を用いるwestern blotに付したところ、抗体と反応する複数のバンドが出現することを観察した。この事実は毒が細菌タンパクの一部に結合していることを意味する。毒標品を加えない場合にもインキュベートした後のタンパクには抗体と反応するタンパク成分が認められた。以上の事実は細菌中で生じた毒がタンパクに結合することにより吸収されていることを意味する。従って細菌による麻ひ性貝毒の生産を検討する場合、まず細菌による毒の吸収過程を明らかにしなければならないことが明らかになった。Alexandrium tamarenseより得られた麻ひ性貝毒(PSP)生産菌、Moraxella

sp.の菌体ホモジェネートをインキュベートするとPSPが出現するが、出現量を小さく、出現に数日かかることが明らかになった。また、このような現象は常には観察されず、再現性が認められなかった。このことはホモジェネート中で毒が菌体成分と反応して分解される、あるいは菌体成分と結合していることを示唆する。そこで精製したGTXsを菌体ホモジェネートに加えインキュベートしたが、大きな変化は認められず、加えたGTXsは細菌タンパクとは結合しないことが明らかになった。以上の結果は細菌中にPSPと結合した生体成分の存在を示唆したので、まず細菌タンパクをSTXをハプテンとする抗原を免疫して得た抗STXウサギ抗体を用いてwestern blottingで分析した。その結果数種のバンドが抗体で染色されるのが観察された。この結果は細菌タンパク中にPSPと結合したタンパクが存在することを示すものである。筆者らは先に、PSPとタンパクにはチオールを介する結合と、PSPの強い陽電荷による結合の2種類の結合様式があることを報告している。前者の場合は結合したPSPはタンパクを過剰の2-mercaptoethanol(ME)で処理すると遊離する。後者の場合はタンパクを非特異的proteaseで処理すると遊離することを認め、これらの処理により遊離する毒を分析することにより結合様式を推定できることを示した。そこで細菌タンパクをMEおよびproteaseで処理したが、PSPは全く遊離せず、細菌の場合はPSPが既知の様式とは異なる形で結合していることが明らかになった。細菌タンパクのprotease消化物よりproteaseを除去したものを上記抗体を用いたELISAで分析したところ抗体との反応が認められた。現在抗体と反応する成分の構造を解析し、これがPSP関連物質であるか否かを調べるため逆相ODSカラムを用いるHPLCにより同成分の精製を続行中である。麻ひ性貝毒の検出にはHPLCなど化学的な優れた方法が開発されているが、他分子と結合した毒成分を検出する方法は知られていない。そこで麻ひ性貝毒に対する特異的抗体を開発し、生体分子と結合した毒成分の検出法を開発し、本抗体を用いたwestern blot分析が毒成分を結合したタンパクの検出を可能にすることを明らかにした。また、未知の低分子成分と結合した毒成分は同抗体に基づくELISAで検出することも可能になったので、本方法を用いまず、貝類の生体分子と結合した麻ひ性貝毒成分の存在を明らかにした。しかしこの場合、GTX1,4などの1N-OH成分に対する抗体の親和性が弱いことが問題であることが判明した。そこで、これら成分を還元して1N-H成分に導く方法を考案し解決を図った。本方法は抗体を用いる毒測定法の重要な知見であるので特許申請を行った。次に、麻ひ性貝毒の原因藻であるAlexandrium tamarenseより分離した麻ひ性貝毒生産菌PTB-1のタンパク抽出物を同抗体を用いてwestern blot分析に付したところ、分子量約50kDaのタンパク成分が染色され、麻ひ性貝毒と結合している細菌タンパク成分の存在が明らかになった。
水溶性二層培養液の液層界面浮遊培養による毛細血管網形成法の開発

再生医療に関連する周辺技術は急速に発展しつつあり,社会的にも実用化の期待が高まっている.細胞組織の構築技術は,細胞の3Dプリントや,細胞シートの積層技術等,数多くの研究が進められている.臓器のように大きく厚みのある組織の再生には多くの技術的課題があるが,高密度な毛細血管網を構築する方法が確立されていないことも解決すべき問題の一つである.本研究では,新規な毛細血管構築法の開発を目指し,水溶性二層培養液(Aqueous Two Phase System, ATPS)を用い,細胞の培養とパターニングに関する報告をしてきた.この二層に分かれる培養液を用い,さらに細胞の足場となるScaffoldを用い(科研費課題番号15650100,18650127,19700409等にて検討),内皮細胞の液層界面での培養により毛細血管構築を目指す.本手法により毛細血管網の新たな構築技術が開発されれば,細胞組織・臓器等の再生にも大きな進展をもたらすと考える.計画初年度では,Scaffold構築システムを用いた高分子製Scaffoldの微細構造設計と試作を行い,また,Scaffoldを組み込んだ灌流培養チャンバーの設計および試作を行った.そして,ATPS培養液の基本特性評価として,分子量,濃度,混合比等を調整した際の接触角の変化等について検討した.また,灌流システムについてはポンプシステムの選定とその制御に関する基礎検討を行った.平成30年度にはシステムの試作を進め,それを用いて実際の細胞を用いた基礎検討を開始し,試作毛細血管構築システムを用い,細胞の組織化に関する基礎検討を行うことができた.前年度の遅れを取り戻すには至っていないが,今年度は細胞を扱った実験数も多く実施できたため,研究を進展させることができた.基本的な計画や方向性に変更は無く,最終年度にはシステムを熟成させて実験数を増やし,データを蓄積して評価・検討を行う.再生医療とその周辺技術は急速に発展しつつあり,社会的にも実用化の期待が高まっている.細胞組織の構築技術は,細胞の3Dプリントや,細胞シートの積層技術等,数多くの研究が進められている.臓器のように大きく厚みのある組織の再生には多くの技術的課題があるが,高密度な毛細血管網を構築する方法が確立されていないことも解決すべき問題の一つである.本研究では,新規な毛細血管構築法の確立を目指す.我々は水溶性にも関わらず“水と油"のように分離する水溶性二層培養液(Aqueous Two Phase System, ATPS)を用い,細胞の培養とパターニングに関する報告をしてきた.この二層に分かれる培養液を用い,さらに細胞の足場となるScaffoldを用い,内皮細胞の液層界面培養により毛細血管構築を目指す.本手法により毛細血管網の新たな構築技術が開発されれば,臓器再生にも大きな進展をもたらすと考える.計画初年度では,Scaffold構築システムを用いた高分子製Scaffoldの微細構造設計と試作を行い,また,Scaffoldを組み込んだ灌流培養チャンバーの設計および試作を行った.そして,ATPS培養液の基本特性評価として,分子量,濃度,混合比等を調整した際の接触角の変化等について検討した.また,灌流システムについてはポンプシステムの選定とその制御に関する基礎検討を行った.平成30年度にはこれらの基礎検討結果をさらに発展させ,流体力学的見地からの検討を加えた上でシステムとして統合し,その完成度を高める.また,実際の細胞を用いた基礎検討を開始し,システム全体の改良を進める.当初の計画に比べ,各検討事項における進度が3割から6割程度にとどまった.1年間での要検討課題の設定がやや多かったこともあり,並行して進捗させることが困難であった.また計画初年度であり,機材や材料の準備に手間取ってしまったことなどが原因である.再生医療に関連する周辺技術は急速に発展しつつあり,社会的にも実用化の期待が高まっている.細胞組織の構築技術は,細胞の3Dプリントや,細胞シートの積層技術等,数多くの研究が進められている.臓器のように大きく厚みのある組織の再生には多くの技術的課題があるが,高密度な毛細血管網を構築する方法が確立されていないことも解決すべき問題の一つである.本研究では,新規な毛細血管構築法の開発を目指し,水溶性二層培養液(Aqueous Two Phase System, ATPS)を用い,細胞の培養とパターニングに関する報告をしてきた.この二層に分かれる培養液を用い,さらに細胞の足場となるScaffoldを用い(科研費課題番号15650100,18650127,19700409等にて検討),内皮細胞の液層界面での培養により毛細血管構築を目指す.本手法により毛細血管網の新たな構築技術が開発されれば,細胞組織・臓器等の再生にも大きな進展をもたらすと考える.計画初年度では,Scaffold構築システムを用いた高分子製Scaffoldの微細構造設計と試作を行い,また,Scaffoldを組み込んだ灌流培養チャンバーの設計および試作を行った.そして,ATPS培養液の基本特性評価として,分子量,濃度,混合比等を調整した際の接触角の変化等について検討した.また,灌流システムについてはポンプシステムの選定とその制御に関する基礎検討を行った.平成30年度にはシステムの試作を進め,それを用いて実際の細胞を用いた基礎検討を開始し,試作毛細血管構築システムを用い,細胞の組織化に関する基礎検討を行うことができた.前年度の遅れを取り戻すには至っていないが,今年度は細胞を扱った実験数も多く実施できたため,研究を進展させることができた.

基本的な計画に変更は無く,初年度に計画していた基礎検討の遅れを取り戻しつつ,実際に細胞を用いた評価・検討を行ってゆく予定である.基本的な計画や方向性に変更は無く,最終年度にはシステムを熟成させて実験数を増やし,データを蓄積して評価・検討を行う.他の研究費を優先して使用したこと,研究の進捗度が当初計画より低かったことにより次年度使用額が生じた.平成30年度以降,研究の進捗に合わせて当初計画に基づき使用する予定である.順調に予算を使用できたが少額の繰り越しが生じた.
希土類錯体の誘起円偏光発光を用いたキラルイメージングセンサーの研究

誘起円偏光発光を示す発光性分子をプローブ分子として用いたキラルセンシングについての研究を行った。プローブ分子には、高い発光収率を示すアキラル希土類錯体を用いた。これが示す発光が円偏光を帯びたときは、その分子周辺がキラルな環境に置かれていることを示す。顕微円偏光発光分光システムを作成し、見出された強い誘起円偏光発光を示すEu(III)錯体を用いてイメージング計測を行った。フィルム中に分散させたアルギニンを検出したところ、特定の部位からの強い誘起円偏光発光が観測された。生体やキラル高分子などの複雑系におけるキラル因子の機能についての情報を得るための、新しいタイプのキラルイメージングシステムの開発を行った。キラルな分子環境におかれたときに強い円偏光発光を示す発光性金属錯体を発光プローブとして用い、円偏光を顕微分光システムにてイメージング検出することで、キラル因子の存在と空間分布を同時に調べた。この発光分光と組み合わせたキラルセンサーは、高い分解能とコントラストで空間分解ができるという点で吸収法より格段に優れている。初年度に続き、発光プローブの開発と評価を行った。いくつかの希土類錯体や金(I)錯体などの遷移金属錯体を検討した結果、アルギニンやヒスチジンといった特定のアミノ酸を高感度で選択的に検知する新しい発光プローブとして、フェナントロリン誘導体が配意したユウロピウムの錯体を見出した。検出メカニズムを詳しく検討した結果、プローブ分子が2分子以上のアミノ酸分子と会合することで強い円偏光信号を誘起することが分かった。複数分子の会合により信号が出ることから、一定濃度(10-2mol/dm3)を境に極めて強いコントラストで円偏光発光信号が変化することを見出した。配位子によって大きくセンシング能力が変化することから、配位子の化学修飾により、任意のセンシング対象の選択および検出能力の向上が期待できる。イメージ検出のため、顕微円偏光発光分光システムの試料ステージの自動化装置ならびに制御プログラムを作成し、この発光プローブを用いた円偏光発光のイメージング検出を試みた。いくつかの不均一な試料を試した結果、高分子フィルム中に発光プローブ分子とアミノ酸を分散させた資料中の特定の微小空間中に局在化したアミノ酸集合体から放出された円偏光発光を検出し、これをイメージング計測することに成功した。生体やキラル高分子などの複雑系におけるキラル因子の機能についての情報を得るための、新しいタイプのキラルイメージングシステムの開発を行っている。このシステムは、キラルな分子環境におかれたときに強い円偏光発光を示す発光性金属錯体を発光プローブを用い、円偏光を検出することでキラル因子の存在を知るものである。発光分光と組み合わせたキラルセンサーは、空間分解ができるという点で吸収法より格段に優れている。このような新しいキラルセンシング技術が確立すれば、関連する分子科学分野の発展のみならず、生物、環境、医学分野などの広範な科学にとって大きな貢献ができると考えられる。初年度は、発光プローブ分子の開発を着手した。発光中心には、生体系での蛍光プローブとしての実用例も豊富で、なおかつ円偏光発光分光に適した希土類金属錯体を用いた。開発したプローブ分子について、研究室で製作した円偏光発光分装置を用いて誘起円偏光発光の発現メカニズムの検討ならびに錯体の円偏光発光性能の評価を行った。これと並行して、研究用の顕微鏡を購入し、これを中心とした発光分光システムを構築した。顕微鏡下におかれた発光プローブ分子の検出に成功した。今後は、初年度におけるキラルセンサーの開発研究で顕微分光下で使用できる発光プローブが見出されたので、これを用いて顕微円偏光発光の検出を行う。これに成功した上で、観測システムを完成させる。より強い誘起円偏光発光を示す発光プローブとキラル分子の組み合わせを見出したので、これを初年度で得られた知見に基づき発展させ、より感度の高い発光プローブを開発する。こうして完成した顕微分光システムと新しい発光プローブを用いて、キラルセンシングシステムを構築することを目的とする。誘起円偏光の発現メカニズムに関する重要な知見を得た。以下にその詳細を示す。1.ビス(ビピリジンジカルボン酸)ユウロピウム(III)錯体のピロリドンカルボン酸による誘起円偏光発光について検討し、誘起円偏光発光の発現メカニズムについての知見を得た。円偏光強度はイオン強度には依存しなかったので、キラル分子とEu錯体との静電的相互作用は円偏光の発現に関与しないことが分かった。塩基性条件化でとくに強い円偏光が観測された。これは、アミノ酸のカルボン酸イオンを通じてユウロピウムイオンに配位することで、ユウロピウムがキラルになることを示している。

配位子がユウロピウムイオンに対して2当量あるときに円偏光異方性が最大になることから、2枚の配位子の配位構造がキラルな形状に変形することで円偏光が発現することが分かった。2.いくつかの配位子とキラル分子について円偏光発光強度を検討し、メカニズムの詳細ならびに、より強い誘起円偏光発光を示す系を見出した。ビス(ビピリジンジカルボン酸)ユウロピウム(III)錯体、ビス(ビピリジンテトラカルボン酸)ユウロピウム(III)錯体、ビス(フェナントロリンジカルボン酸)ユウロピウム(III)錯体の3種類のユウロピウム錯体について、アミノ酸、ヒドロキシル酸、糖を中心とする20種類以上の水溶性のキラル分子による誘起円偏光発光強度を計測した。配位子とキラル分子の組み合わせにより様々な円偏光異方性を示すことが分かった。これは、配位子とキラル分子の相互作用により配位構造の変形が誘起され、円偏光を発現することを示している。また、とくにビス(フェナントロリンジカルボン酸)ユウロピウム(III)錯体のアルギニンによる誘起円偏光において、極めて強い円偏光異方性(g=0.10)が観測された。○円偏光検出機能を有した分光システムの開発:初年度に構築した顕微分光システムに光弾性変調器を導入し、顕微分光下でこの発光プローブからの誘起円偏光発光を検知することを第一の目的とする。観測に成功したところで、計測値の感度を最適化するための分光システムの整備を行い、顕微円偏光発光システムを完成させる。○キラルセンシングプローブ分子の開発:一般的な対物レンズを透過する光の波長は限られている。その点、昨年見出されたユウロピウムフェナントロリン錯体は、顕微鏡下でも光励起可能で、なおかつ比較的強い誘起円偏光発光を示す。これは、本研究が提案するキラルセンシング発光プローブとして有望であることを意味している。誘起CPLを利用した新しいキラルセンサー開発のため、得られた知見をもとに強い誘起円偏光発光を示す希土類錯体とキラル環境の新しい系を模索する。この径から発展させることにより、より高い感度をもつ発光プローブを開発する。フェナントロリン配位子を中心に、何種類かの置換基を導入することを検討している。開発した発光プローブを用いた顕微分光を活用できるキラルな複雑系を模索する。具体的には、DNAやセルロースなどのキラル高分子、細胞などの生態系などを検討している。最終的には、キラル分光システムを用いて、キラルマッピングを行い、キラル分子の分散状況から、キラルな複雑系についての新しい知見を得る。○円偏光検出機能を有した分光システムの開発:検出器の出力をロックインアンプに接続し、円偏光の検出を行う。これに成功したら、分光器を導入し、スペクトル計測を行う。分光器と同期させた検出システムを制御するプログラム開発を行う。開発したプローブを用いて、顕微円偏光計測を行う。○キラルセンシングプローブ分子の開発:前年の研究で良好な性能を示したビス(フェナントロリンジカルボン酸)ユウロピウム(III)錯体の誘導体を合成する。前年得た知見をもとに、置換基を系統的に変化させた数種類の錯体を設計する。これらの誘起円偏光の強度を評価する。
造血不全、特に貧血の発生における骨髄間質細胞の関与

骨髄間質組織の超微形態学的研究として、今回は遺伝性貧血マウス(Sl/Sl^d)の骨髄間質細胞間のギャップ結合の頻度を定量し、その頻度が減少していることを認めた。さらに長期骨髄培養系におけるギャップ結合の存在様式を細胞内色素微量注入法を用いた細胞間色素移動により検索した。これにより、この培養系での壁付着細胞間ないしは壁付着細胞と造血細胞間にギャップ結合が存在することを認めた。また骨髄間質細胞間のギャップ結合を構成するコネクソンのmーRNAについては、心臓型のそれが検出された。以上からギャップ結合はin vivoとin vitroの系において明らかに存在し、貧血状態ではその数に変動が認められたことから、造血の恒常性に大きく関与する機能の存在が示唆された。ギャップ結合以外の超微形態学的研究として、細網細胞にisolated ciliaとマクロファ-ジのcrystalloid inclusionに存在する周期性構造を新たに認めた。新たな骨髄間質細胞株KUM19、YWならびにBE13をC3H/Heマウス長期骨髄培養系から樹立した。前者(KUM19、YW)は、それぞれ形態学的に異なる細胞株でありKUM4と6が脂肪細胞へ分化するものの、いずれの細胞株もNothern blotによる解析によればMーCSF、IないしII型コラ-ゲンの発現が認められた。しかし、その他の既知の液性因子の発現は認められなかった。また後者(BE13)は、管腔形成能と種々のマ-カ-検索から内皮細胞由来と考えられ、特にBEー1は造血幹細胞の捕獲能に富んでいることが示された。そしてこの捕獲能にはムコ多糖分子の介在が示唆され、これはINFーγやILー1βにより増強された。抗骨髄間質細胞単クロ-ン性抗体Rー4ーAー9は、骨髄と脾臓の細網細胞と内皮細胞の表面抗原に選択的に反応し、骨髄性造血域間質細胞表面特異的抗原を認識している。胎児期においては、この抗原は卵黄嚢に反応性を示さないが胎児造血が営まれる肝臓に陽性反応をしめした。放射線照射後の再生・回復骨髄では低形成期に抗原の発現が強くみられたが、造血能回復ともに抗原発現が減弱し、抗原が造血細胞より先行して発現していることから造血微小環境機能を構成する表面抗原である可能性が示唆された。1.抗骨髄間質細胞単クローン性抗体の作製と骨髄間質の構築の解明:C57BLマウス由来骨髄前脂肪細胞株IIー1細胞を免疫原として、抗骨髄間質細胞単クローン性抗体Rー4ーAー9を作製した。この抗体はIIー1細胞表面抗原を認識しており、In vlvoでは免疫組織化学的に骨髄と脾臓に限局した反応性を示しており、これ以外では精巣間細胞と特定の臓器小動脈内皮細胞に選択的に陽性反応を認めた。特に骨髄間質では洞間細網細胞、洞周囲細網細胞と小動脈内皮細胞に陽性反応を示し、また洞内皮細胞にも反応することが示唆された。そして大腿骨骨髄

全細胞における、これら反応陽性細胞の割合は約40%であった。また本抗体が認識する蛋白抗原分子量は、免疫沈降法によれば約10万であった。現在、貧血マウスの造血ないし非造血組織における本抗体の反応性を免疫組織化学的に検索している(赤坂)。2.貧血マウスにおける骨髄間質の構築とギャップ結合の定量化:S/Sld,Sl+/Sl+,W/Wv,W+/W+およびC57BLマウスのin situの骨髄間質組織ならびにDexter型培養の壁付着細胞における、ギャップ結分の出現頻度を電子顕微鏡を用いた定量形態学的手法により検索した結果、in situの場合でもin vitroの場合でもSl/Sldマウスでのギャップ結合の頻度が統計的に有意に高かった(1988、Yamazaki)。3.新たな骨髄間質細胞株(KUM)の樹立:C3Hマウス長期骨髄培養(Dexter培養)の壁付着細胞集団から数種類の単一骨髄間質細胞株を樹立した(梅沢、渡辺)。現在、これらの細胞株の造血支持能の解析、ならびに細胞化学、免疫組織化学的解析を行っている。1.造血不全状態における抗骨髄間質細胞単クロ-ン性抗体R-4-A-9の発現様式放射線照射後の造血不全状態骨髄でのR-4-A-9抗原の発現様式を観察し、造血巣再生・回復過程における同抗原の発現の特徴を免疫組織化学的に明らかにした(赤坂)。4Gy(400rad)照射後7日目、14日目では造血能の再生とともに減少していくのが認められた。8Gy(800rad)照射後の低形成極期の骨髄では最も抗原発現が強く認められた。一方、骨髄移植を行うと抗原発現は明らかに減少した。また骨髄以外の臓器・組織にも抗原発現が認められ、この抗原が放射線非照射野でも認められたことから、放射線照射の直接的な影響を受けないことが示された。さらにR-4-A-9抗原は再生造血巣の出現に先行して発現し減少する。しかも造血能に応じて増減することから、造血微小環境を構成する間質細胞表面抗原である可能性が示唆された。現在は遺伝性貧血マウスであるS1/S1^dマウスの骨髄組織標本を作製しこの抗体との免疫組織化学的反応性を検討し間質構造と抗原性の関連を精査している段階である。今後、造血細胞とR-4-A-9抗原との機能的関係が検索され、この抗原の性格が更に明らかになるにつれて、S1^4/S1^dマウスの貧血状態を惹起する間質構造の異常の意味付けが可能になると思われる。2.新たな骨髄間質細胞株の樹立骨髄微小環境を構成する個々の間質細胞の特性を検索するために、C3H/Heマウス長期骨髄培養系からKUM19,YW(梅沢)とBE-13(渡辺、山田)の合計13種類の細胞株を得た。前者(KUM19,YW)の細胞株はいずれも形態学的に異なる特徴を有していた。とくに、KUM4とKUM9は、脂肪細胞化するものの、Nothern blotによる解析によればM-CSF,collagen Iとcollagen IIIの産生が認められ、GM-CSFとG-CSFの産生は認められなかった。後者(BE13)の細胞株は管腔形成能と種々のマ-カ-検索から内皮細胞由来と考えられた。特にBE-1細胞は造血細胞を捕獲する能力に富み、これにはムコ多糖分子が関与していることが示された。今後これらの細胞株は新たな液性因子の産生能の検索ならびに造血細胞との接着の機序の解析に重要であると思われる。
脂肪組織由来間葉系幹細胞を用いた末梢神経再生の質的向上の試み

本年度は昨年度作成したモデルにおける機能解析を進めた。ラット坐骨神経切断モデルでは、以下の4群、すなわち1神経切断後、即時再建を行いフィブリン固定した群、2神経切断後、即時再建を行い、60万個のASCを損傷部へ移植、フィブリン固定した群、3坐骨神経へ挫滅損傷を加え、フィブリン固定した群、および4坐骨神経の露出のみを行い、フィブリン固定を行った群、をそれぞれ作成していた。術後、足跡分析による坐骨神経機能回復評価、すなわちSciatic Functional Index (SFI)を算出し、運動機能の質的な回復を術後12週目までモニターした。さらに術後12週目において逆行性神経トレーサー法による脊髄全角細胞のtopography評価による過誤支配分析を行った。足跡分析による機能解析では挫滅損傷の3群では術後約1カ月目においてほぼ術前と同レベルまでの回復を認めた。一方、切断群である1群と2群においては術後1カ月目において、SFI値はわずかな回復を認めるのみであった。術後3カ月目のフォロー終了期間においては、1群においては殆ど変化なし、または悪化する個体(関節拘縮)も多く見られた。一方、2群においては、SFI値が悪化する個体の数は少なかったものの、大きく回復する個体も少なく、統計学的に1群と2群間に有意な差を認めなかった。逆行性神経トレーサー法による過誤支配分析においても、ほぼこれらを支持する結果が得られた。今回の動物モデルにおいて、脂肪組織由来間葉系幹細胞移植による有意な神経再生の質的改善は認めなかった。一方で、神経切断・縫合モデルに頻繁に認められる、経時的な運動機能悪化(関節拘縮)を示す個体が細胞移植群において少なかったことから、細胞移植による何らかの調整効果がある可能性が示唆された。今後、細胞移植の方法や時期の至適条件を検討していく必要がある。本年度は細胞の分離、培養および動物モデル作成を行った。近交系ラットの皮下脂肪を採取し、コラゲナーゼ処理を行うことで脂肪組織由来間葉系幹細胞(ASC)を含む細胞群を抽出し、その後接着培養を行った。その後細胞免疫染色、および細胞表面マーカ解析により培養細胞群においてCD29、CD90、CD44陽性、CD45陰性であるASCの割合を検討し、細胞の質検討を行った。次に、ラット坐骨神経切断モデルを作成した。以下の4群の作成を行った。すなわち、1神経切断後、即時再建を行いフィブリン固定を行った群、2神経切断後、即時再建を行い、さらに1箇所あたり60万個のASCを損傷部へ移植し、フィブリンにて細胞の固定を行った群、3坐骨神経へ挫滅損傷を加え、フィブリンを投与した群、および4坐骨神経の露出のみを行い、フィブリン投与を行った群、をそれぞれ作成した。術後、2週間毎にラットを専用のトラック上で歩行させることで足跡分析を施行している。足跡の計測からSciatic Functional Index (SFI)を算出し、術後運動機能の質的な回復をモニターしている。SFIは坐骨神経損傷群において、術直後はほぼ完全麻痺の値を示したが、その後、術後4-6週ごろより徐々に回復を認めている。現時点では各群のn数が十分でないことから有意差を認めるには至っていないものの、今後各群の数を増やし、さらに検討を行っていく予定である。さらに、術後12週目には逆行性神経トレーサーを用いた過誤支配の程度の評価も行っていく予定である。細胞の抽出、培養、質評価に予想よりも多くの時間を要したため。本年度は昨年度作成したモデルの機能解析、およびn数を増やす目的での新規モデル作成を同時並行で行った。新規モデル作成では近交系ラットの皮下脂肪を採取し、コラゲナーゼ処理を行うことで脂肪組織由来間葉系幹細胞(ASC)を含む細胞群を抽出し、その後接着培養を行った。その後細胞免疫染色、および細胞表面マーカ解析により培養細胞群においてCD29、CD90、CD44陽性、CD45陰性であるASCの割合を検討し、細胞の質検討を昨年度と同様に行った。ラット坐骨神経切断モデルでは、以下の4群、すなわち1神経切断後、即時再建を行いフィブリン固定した群、2神経切断後、即時再建を行い、60万個のASCを損傷部へ移植、フィブリン固定した群、3坐骨神経へ挫滅損傷を加え、フィブリン固定した群、および4坐骨神経の露出のみを行い、フィブリン固定を行った群、をそれぞれ作成した。術後、足跡分析による坐骨神経機能回復評価、すなわちSciatic Functional Index (SFI)を算出し、運動機能の質的な回復を術後12週目までモニターしている。さらに術後12週目において逆行性神経トレーサー法による脊髄全角細胞のtopography評価による過誤支配分析を行っている。昨年度作成したモデルにおいては、前述の評価項目に関して実験群と対照群との間に統計学的な有意差を認めていない。本年度作成したモデルの結果と合わせて総合的な評価を行っていく予定である。当初予定していたモデル数では総合的評価を行うのに不十分と判断し、本年度、新規モデル作成を行ったため。

術後、足跡分析による坐骨神経機能回復評価、すなわちSciatic Functional Index (SFI)を算出し、運動機能の質的な回復を術後12週目までモニターした。さらに術後12週目において逆行性神経トレーサー法による脊髄全角細胞のtopography評価による過誤支配分析を行った。足跡分析による機能解析では挫滅損傷の3群では術後約1カ月目においてほぼ術前と同レベルまでの回復を認めた。一方、切断群である1群と2群においては術後1カ月目において、SFI値はわずかな回復を認めるのみであった。術後3カ月目のフォロー終了期間においては、1群においては殆ど変化なし、または悪化する個体(関節拘縮)も多く見られた。一方、2群においては、SFI値が悪化する個体の数は少なかったものの、大きく回復する個体も少なく、統計学的に1群と2群間に有意な差を認めなかった。逆行性神経トレーサー法による過誤支配分析においても、ほぼこれらを支持する結果が得られた。今回の動物モデルにおいて、脂肪組織由来間葉系幹細胞移植による有意な神経再生の質的改善は認めなかった。一方で、神経切断・縫合モデルに頻繁に認められる、経時的な運動機能悪化(関節拘縮)を示す個体が細胞移植群において少なかったことから、細胞移植による何らかの調整効果がある可能性が示唆された。今後、細胞移植の方法や時期の至適条件を検討していく必要がある。これまで作成した動物モデルを引き続き解析していくとともに、各群のn数を当初の予定よりも増やすことでマイクロ手術手技による誤差を減少させる予定である。本年度追加したモデルの解析結果と、昨年度作成したモデルの解析結果を合わせて本研究課題における新規治療法の有効性を判断する。さらに、その結果を考察し、改良できる点があればそれらを見出すことで、今後の研究へと繋げていきたい。細胞の調整に予想よりも時間を要したために、作成できた動物モデルの数が当初計画していた数よりも少なくなったため。本年度に完了予定であった動物モデルの機能評価の一部を来年度に施行することになったため。次年度に残りの動物モデル作成を行う予定であり、今年度の残金はその費用に充てる予定である。
インターネットフィッシング詐欺に対する情報セキュリティ対策技術の研究

インターネットフィシングに対して、暗号技術や電子透かし技術などの情報セキュリティでどこまで対抗できるか、その対策技術を研究した。フィッシングの変形・拡張、耐フィシングの方式・システムの安全性評価を理論と実装との両面から検討し、さらに、耐フィシングに有効な新しい技術の開発を検討した。(1)昨年度提案した、信頼できるデバイスに基づく認証方式の安全性を理論的に検討した。(2)また、特定のデバイスを仮定しない、パスワード方式による認証も設計を試みた。(3)さらに、公開鍵暗号基盤におけるバイオメトリクスを利用した認証における、個人情報保護に関する方式を提案した。研究の最終年度として、今後の課題も議論した。とくに、暗号認証技術だけではなく、コンピュータシステムとしての課題と対策の必要性を強調した。phishing(フィッシング)によるなりすまし問題を解決する2つの手法を提案した。一つは、特殊なデバイスを利用するもの、もう一つは、携帯電話など既存のインフラを利用するものである。(1)公開鍵証明書を用いた公開鍵基盤(PKI)やIDベース暗号を利用した暗号化システムにおいては、数学アルゴリズムや第三者機関の利用など、様々な仮定に基づいた設計が行われている。本研究では、研究代表者が検討したデバイス固有値を用いた対称暗号技術によるIDベース暗号化方式(IST方式)に基づいた手法を応用した3way認証方式を提案した。さらに、既存の認証方式との比較を行い、その利点を明らかにした。今後の課題として、ユニークデバイスを用いたシステムが実現可能な機能の限界、既存システムへ組み込むことによる安全性の向上可能性、具体的な実装方法、およびそのアプリケーションがあげられる。本研究は、国内の暗号研究会(ISEC)で発表した。(2)キーロガーなどを利用したハッキングに対して安全な電子銀行を実現するための認証方式を設計した。使い捨てパスワード方式など、多くの認証方式の提案と実装が行われているが、基本的には、一方向通信である点が、フィッシングやハッキングに対する脆弱性の原因であることを指摘し、その上で、認証の双方向性を実現する方式を提案した。具体的には、双方向使い捨てパスワード方式、携帯電話を利用した双方向認証システムを、従来の一方向認証技術と比較し、利点を明らかにした。今後の課題として、提案システムの理論的な安全性評価のためのモデル化と証明技法があげられる。本研究は、国内のコンピュータセキュリティシンポジウム(CSS)で発表した。
皮膚メラノサイト系腫瘍の悪性度診断における細胞内脂肪滴の重要性について

和歌山医大で切除された皮膚悪性黒色腫の病理組織標本をレビューし、それらのパラフィンブロックから腫瘍の代表的な部分を専用のアレイヤーを使って抜き出し、tissue microarray (TMA)を作製した。そして、そのTMAを使ってadipophilin (ADP)の免疫染色および既知の悪性黒色腫のマーカーとされるKi67などの免疫染色を施行した。次に、超高感度mRNA-ISHを施行できるRNAscopeのキットを購入し、ADPのmRNA-ISHを施行した。結果として、一部の悪性黒色腫でADPがmRNAレベルで高発現しており、その発現はADPの免疫染色結果と正の相関を示した事で、ADPの免疫染色結果が偽陽性でない事が裏付けされた。さらにADPの免疫染色結果はKi67 indexと正の相関を示した。また、転移巣で特にADPの発現が高い傾向が見られた。良性色素性母斑では、ADPの発現は悪性黒色腫に比べて有意に低かった。悪性黒色腫の組織型別にはADPの発現に有意な差は認められなかった。免疫染色でのADPの発現は皮膚悪性黒色腫の患者予後と相関した。さらに、培養細胞を用いた実験で、メラノーマ細胞の増殖がグルコース濃度依存性で、増殖活性が高い細胞でADPが高発現している事が示された。以上、皮膚悪性黒色腫でADPの発現が腫瘍の増殖および患者予後と相関する事が分かった。また、メラノーマ細胞の増殖とADPの発現はグルコース濃度依存性であり、腫瘍におけるWarburg effectがADPの発現亢進の理由である事が示唆された。1)悪性黒色腫のパラフィンブロックから、tissue microarrayを作製した。3)免疫染色およびRNA-ISHの実施およびその評価を行った。4)ADPの免疫染色結果はADPのmRNA-ISHおよびKi67の結果と相関した。5)ADPの免疫染色結果は腫瘍のステージや患者予後と相関した。6)悪性黒色腫の培養細胞では、特に増殖活性の高いものでADPが高発現している事が分かった。1)今までの研究データをまとめ、必要に応じて補足し、論文作製する。2)研究結果を国際会議で発表する。和歌山医大で切除された皮膚および粘膜の悪性黒色腫の病理組織標本をレビューし、それらのパラフィンブロックから腫瘍の代表的な部分を専用のアレイヤーを使って抜き出し、tissue microarray (TMA)を作製した。そして、そのTMAを使ってadipophilinの免疫染色および既知の悪性黒色腫の免疫染色マーカーとされるHMB45, Ki67, p53, p16などの免疫染色を施行した。次に、超高感度mRNA-ISHを施行できるRNAscopeのキットを購入し、adipophilinのmRNA-ISHを施行した。結果として、一部の悪性黒色腫でadipophilinがmRNAレベルで高発現している事が分かり、adipophilinの免疫染色結果が偽陽性でない事が裏付けされた。また、転移巣で特にadipophilinの発現が高い傾向が見られた。今後、病理組織型、BRAF変異の有無、ステージ、患者予後など、複数の因子とadipophilinの発現の関連性について検索し、特に本邦に多いacral melanomaに焦点を当てつつ、adipophilinが他の免疫染色との組み合わせによってメラノサイト系腫瘍の良悪を判別する為のマーカーとして使えるかどうか、患者の予後マーカーとして使えるかどうかについて検索していく。Adipophilinは細胞質内の脂肪滴をコーティングしている蛋白質であり、悪性黒色腫における脂質代謝亢進の病理学的意義の解明につながると考えている。3)免疫染色およびRNA-ISHの実施およびその評価を行い、腫瘍のステージや患者予後とそれらの結果を比較するという明確な研究方針ができている。

1)悪性黒色腫のパラフィンブロックから、tissue microarrayを作製した。3)免疫染色およびRNA-ISHの実施およびその評価を行った。4)ADPの免疫染色結果はADPのmRNA-ISHおよびKi67の結果と相関した。5)ADPの免疫染色結果は腫瘍のステージや患者予後と相関した。6)悪性黒色腫の培養細胞では、特に増殖活性の高いものでADPが高発現している事が分かった。1)免疫染色およびRNA-ISHを施行する。2)免疫染色およびRNA-ISHの評価を行う。3)患者カルテから患者の予後を検索する。3)Adipophilinの発現が患者の予後に影響するかどうかを解析する。1)今までの研究データをまとめ、必要に応じて補足し、論文作製する。2)研究結果を国際会議で発表する。
自己完結型システム構成を用いた超高速全光A/D,D/A変換に関する研究

本研究の目的は,外部制御を必要としない自己完結型システム構成を用いた超高速全光A/D,D/A変換の実現である.本年度は,全光A/D変換の研究において足踏み状態にあった分解能の飛躍的向上を可能とする新たなシステム構成を提案し,これまでの技術では未到達であった4ビット全光A/D変換の実証を行った。得られた成果は以下のとおりである.1)昨年度の成果を踏まえて検討した結果,高分解能化には光インターコネクションを用いた光符号化が有用であることを確認し,この手法を用いて3ビット全光A/D変換の実証実験および性能評価を行った。(雑誌論文2本)2)提案する全光A/D変換の分解能が自己周波数シフトの結果得られた光信号のスペクトル幅に反比例することに着目し,ファイバ内非線形光学現象を用いたスペクトル圧縮技術を導入した高分解能化が可能な新たなシステム構成を提案した.(国際会議1本)3)高分解能化において最も重要となるスペクトル圧縮用光ファイバパラメータの設計を行った。設計した光ファイバを用いて実験を行った結果,約2倍の分解能向上が可能であることを確認した.(国内会議1本)4)提案するシステム構成を用いて実際に実験を行い,これまでの技術では未到達であった4ビット全光A/D変換を初めて実証した.(国内会議1本,国際会議1本,雑誌論文1本)さらに,ファイバ伝播シミュレーションにより提案する全光A/D変換のスループットおよび分解能の評価を行った結果,ファイバの設計により電気A/D変換の性能限界を超える100Gb/s,4bit全光A/D変換が実現可能であることを示唆した.(国内会議1本)本研究の目的は,外部制御を必要としない自己完結型システム構成を用いた超高速全光A/D, D/A変換の実現である.本年度は,全光A/D変換における光量子化の最適化および各分野への応用に向けた光符号化手法の検討を行った.これまでに得られた成果は以下のとおりである.1.提案するファイバ内非線形効果を用いた光量子化の最適化は,全光A/D変換の性能向上において重要である.そこで,光量子化の最適化に向けて,非線形効果と全光A/D変換の性能との関係を明らかにし,性能向上に向け光量子化に適したファイバの利用を検討した.その結果,新たに利用を検討したファイバを用いることで,これまでに比べ約5倍の分解能が得られることを実験的に確認した.さらに,異なるファイバの組み合わせによりさらに4倍の分解能向上が期待できることを数値計算により確認した.(雑誌論文1本,国内会議2本)2.全光A/D変換の各分野への応用に向け,応用に適した信号出力を可能とする光符号化の検討を行った.(1)光通信における信号伝送への応用に向けて,光ディレイラインを用いた光符号化を提案し,入力アナログ信号に対応した40Gb/sのバイナリ信号が出力可能であることを実験的に確認した.(雑誌論文1本,国際会議1本)(2)フォトディテクタでの光信号受信実現に向けて,光インターコネクションを用いた光符号化を提案し,マルチビットのバイナリ信号をビットごとに出力可能であることを実験的に確認した.(国際会議2本)さらに,光通信における多重信号分離器としての応用を検討し,40Gb/sの信号に対するエラーフリー動作を確認した.(国際会議1本,国内会議1本)(3)全光A/D変換の分解能向上を目指し,自由空間光インターコネクションを用いた光符号化を提案し,約2倍の分解能向上が可能であることを実験的に確認した(国際会議1本,国内会議1本)本研究の目的は,外部制御を必要としない自己完結型システム構成を用いた超高速全光A/D,D/A変換の実現である.本年度は,全光A/D変換の研究において足踏み状態にあった分解能の飛躍的向上を可能とする新たなシステム構成を提案し,これまでの技術では未到達であった4ビット全光A/D変換の実証を行った。設計した光ファイバを用いて実験を行った結果,約2倍の分解能向上が可能であることを確認した.(国内会議1本)4)提案するシステム構成を用いて実際に実験を行い,これまでの技術では未到達であった4ビット全光A/D変換を初めて実証した.(国内会議1本,国際会議1本,雑誌論文1本)さらに,ファイバ伝播シミュレーションにより提案する全光A/D変換のスループットおよび分解能の評価を行った結果,ファイバの設計により電気A/D変換の性能限界を超える100Gb/s,4bit全光A/D変換が実現可能であることを示唆した.(国内会議1本)
胸腺腫発生遺伝子Tsr-1の分子生物学的研究

我々は、ホト胸腺腫と全く類似の形態を示す上皮性胸腺腫をほぼ全例に自然発生させる近交系ラットBUF/Mnaを樹立し、維持している。この胸腺腫発生は単一の優性遺伝子Tsr-1により統御されており、その発現の場は胸腺上皮細胞であることを明らかにした。本系ラットには胸腺腫発生以前に胸腺真性過形成が100%に発生し、その過形成胸腫の中に胸腺腫小結節が発生して来ることが確認された。遺伝学的検索から、この胸腺真性過形成の発生は、優性胸腺増大遺伝子Ten-1およびTen-2によって統御されていることを実証した。このTen-1またはTen-2のいずれかが胸腺腫発生遺伝子Tsr-1と同一遺伝子である可能性が非常に高いと予想されるので、まず両遺伝子のmappingを行い、いずれがTsr-1であるかを判定する。1.Ten-1およびTen-2の分子遺伝学的解析:6週令の{(WKY X BUF/Mna)F1 X BUF/Mna}退交配ラットの脾組織より長鎖DNAを抽出し、297個のラットおよび73個のマウスmicrosatellite markerと4個のRFLPprobeを用いてPCR法およびRFLP法解析による多型をtypingし、胸腺サイズとの連鎖解析を行った。Ten-1は第1染色体に位置するD1Mgh11遺伝子の4cM近位に、Ten-2は第13染色体に位置するD13N2遺伝子の5cM近位に存在していた。上記退交配ラットのD1Mgh11およびD13N2遺伝子のgenotypeと胸腺サイズとの相関関係を検索したところ、Ten-1はTen-2に比し、胸腺増大能が高かった。また、第3染色体に位置するMIT-R244とMIT-R593遺伝子の間に、胸腺サイズ増大を抑制する遺伝子が存在することも明らかになった。2.Ten-1およびTen-2遺伝子導入コンジェニックラットの樹立:両遺伝子を退交配法により胸腺腫嫌発系のWKY系ラットに導入したcongenic rat(WKY-Ten-1/Ten-1-Ten-2/Ten-2)を樹立するため、退交配を繰り返し14代に達している。Ten-1及びTen-2遺伝子とPCR marker(D1Mgh11およびD13N2)との連関を指標として、両遺伝子保有を想定されるラットを検出し、退交配の効率化と迅速化を実現した。今年度の研究により、Ten-1に4cM、及びTen-2に5cMに迫ることが出来た。現在BUF/Mna系と野性由来の純系ラットMITEとの退交配ラット、及びマウス用に開発された約4000のmarkerの中、ラットに有用で多型を示すものを選び、両遺伝子に1cM以内に迫りたい。これらの遺伝子とcongenic ratを活用して、YAC法またはウォーキング法で両遺伝子をクローニングし、Tsr-1との異同を明らかにしたい。Ten-1及びTen-

2遺伝子とPCR marker(D1Mgh11およびD13N2)との連関を指標として、両遺伝子保有を想定されるラットを検出し、退交配の効率化と迅速化を実現した。今年度の研究により、Ten-1に4cM、及びTen-2に5cMに迫ることが出来た。現在BUF/Mna系と野性由来の純系ラットMITEとの退交配ラット、及びマウス用に開発された約4000のmarkerの中、ラットに有用で多型を示すものを選び、両遺伝子に1cM以内に迫りたい。これらの遺伝子とcongenic ratを活用して、YAC法またはウォーキング法で両遺伝子をクローニングし、Tsr-1との異同を明らかにしたい。
光情報機能を持つ分子性超薄膜の創製

分子レベルの厚みを持ち、精密に構造制御された分子性超薄膜は革新的な新材料としての期待が大きい。本研究は、高効率の光-光、光-化学変換機能を持つ分子性超薄膜系の設計・創製を目標に研究を遂行した。成果を以下にまとめる。1.水面展開法による非対称超薄膜の構築と光変換機能ポルフィリンを担持した超薄膜の構成と光SHG機能発現、起薄膜の光干渉効果を利用た色素の絶対配向方向の決定、エネルギー移動の非対称性、表面化学結合によるSHG活性超薄膜の形成、積層膜の電気光学(EO)効果についての成果を得た。2.交互吸着法により作製した超薄膜の光非線形特性ポリカチオンとポリアニオン、ポリカチオンとアニオン性色素との交互吸着膜を作成した。周波数変化や吸収スペクトル変化から、一定濃度の交互吸着が起こっていることを確認した。吸着膜のSHGについて検討した結果、明瞭なSHG信号が観測された。交互吸着によって非等方的な配列形成が可能であることがわかった。3.単分子超薄膜の固/液界面における光情報制御界面におけるアゾベンゼン-ビオローゲン間での静電相互作用の存在を明らかにした。光によるSHG光の制御を可能にする単分子レベルの超薄膜系を実現するための要素を提供する成果である。分子レベルの厚みを持ち、精密に構造制御された分子性超薄膜は、革新的な新材料としての期待が大きい。本研究では、水面展開法という新しい超薄膜作成法を活用して、光機能性色素を空間的に配向固定化し、光第二高調波発生(SHG)とその光変調技術の確立、膜を横断する電子輸送システムの実現を目指して研究を行った。その結果を以下にまとめる。1.デジタルオシロスコープ、分光器、低温バスサ-キュレーター、レコーダーを設備備品として購入し、SHG計測システムを整備した。これにより、測定の高感度・高精度化、試料の温度制御、迅速なデーター処理が可能となった。2.カチオン型ポルフィリンを担持したポリ塩化ビニル(PVC)超薄膜を水面展開法によって作成し、アニオン型ポルフィリン水溶液に浸すことによってポルフィリン会合体が膜表面に形成されることを確認した。この膜に1064nmのパルスレーザーを照射し、第二高調波の発生を確認した。3.SHG活性ルテニウム錯体を担持したポリメチルメタクリレート(PMMA)超薄膜を作成し、2枚の膜を空間的に隔てて固定し、両方の膜から発生する高調波の干渉挙動を調べた。さらにこの方法により、膜に取り込まれた色素の絶対配向方向が推定できることを示した。4.ビオローゲンを担持したPMMA超薄膜をITO電極に固定化し、膜の電子輸送機能について検討した結果、ビオローゲンの酸化還元波が観測されることから膜の電子輸送機能が確認された。以上のような成果を基に、SHG効率の向上、光-電気エネルギー変換機能の発現を目指す計画である。1.水面展開法による非対称超薄膜の構築と光変換機能ポルフィリンを担持した超薄膜の構成と光SHG機能発現、超薄膜の光干渉効果を利用た色素の絶対配向方向の決定、エネルギー移動の非対称性、表面化学結合によるSHG活性超薄膜の形成、積層膜の電気光学(E0)効果についての成果を得た。3.単分子超薄膜の固/

液界面びおける光情報制御界面におけるアゾベンゼン-ビオローゲン間での静電相互作用の存在を明らかにした。光によるSHG光の制御を可能にする単分子レベルの超薄膜系を実現するための要素を提供する成果である。
透過波長可変型干渉フィルターを用いた新型放射輝度二次元分布測定システムの開発

本研究はプラズマから放射される様々な種類の光(可視光)の透過波長スペクトルを一度に測定できる新型放射線輝度測定装置(イメージ分光器)を用いて、周辺プラズマから放射される各種光の二次元分布測定システムを開発・実用化することを目的としている。研究の初年度(平成13年度)においては、干渉フィルターなどを用いて本測定システムの各種較正実験を実施して、本システムが大型ヘリカル装置(LHD)のプラズマ計測に十分に適用可能であることを実証した。また、従来の光ファイバーアレイを用いた2次元プラズマ分光計測手法と比較して、単純かつ簡潔な機器構成で測定できることを確認した。平成14年度では、遠隔操作が可能で広いダイナミックレンジ・高階調・高空間分解能の性能を有する高性能デジタルCCDカメラを適用した。その結果、プラズマ周辺部の不純物の輸送とその分布などを更に詳細に測定できるようになった。また、カメラで撮影された二次元画像データを自動的に収集・解析するソフトウェアを構築するとともに、カメラ本体の測定角度と位置を調節することによってLHDプラズマのダイバーターレッグ部および、ダイバータータイル部が直接的に測定できるようになった。その結果、カーボンタイルから周辺プラズマへ放出される各種不純物に起因した放射輝度スペクトルとその分布の時間的変化を一度に高空間分解能で観測することに成功した。今後、本システムを標準的なプラズマ計測装置としてルーチン的に用いることによって、様々な実験条件におけるダイバータープラズマの不純物輸送の研究を強力に押し進めることができると期待している。以上のことから、今回の科学研究費補助金によって従来にはなかった単純かつ簡潔で高性能のプラズマ分光計測システムを開発・実用化に成功することができた。平成13年度では干渉フィルターなどをイメージ分光器の別面に設置することによって、本システムの各種較正実験を実施した。較正実験では水銀ランプおよび、水素ランプを用いて、様々な光の波長における波長分解能・空間分解能の測定を行った。その結果、本システムがLHDプラズマの分光計測に十分に適用可能であることを確認することができた。また、従来の光ファイバーアレイを用いた2次元プラズマ分光計測システムと比較して、非常にシンプルな機器構成で同等以上の測定が可能であることを確認することができた。本システムをLHDプラズマの計測に実際に適用できるようにするために、機器内部に使用されている主な各種磁性体を非磁性体のものに交換した。その後、既設の小型のCCDカメラを利用してLHDにおける様々な実験配位における各種不純物ライン輝度の初期的な分布測定を実施した。また、このカメラによって撮影された画像データをリアルタイムで解析・表示できるシステムを構築してプラズマ中の不純物光分布および、その時間的変化の研究が円滑にできるようにした。本システムによってこれまでカーボンリミターをLHDプラズマに挿入した場合に観測されていたプラズマ周辺部の光の帯はCIII(炭素からの光)によるものであることが判明した。これは高い空間分解能の測定を容易に行うことができる本システムの優れた特長を示した実験結果である。平成14年度では、遠隔操作が可能で、広いダイナミックレンジ・高空間分解能を有する高性能CCDカメラを本システムに適用することによって、詳細なプラズマ中の不純物の挙動などを測定・解析する予定である。また、カメラの測定角度なども遠隔操作できるようにして、カーボンタイルから直接ダイバーター部のプラズマへ放出されていると考えられる各種不純物の分布、輸送現象の物理解明を詳細に行う予定である。