hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
半導体二次元電子系と超伝導体の接合における新奇輸送現象の探索と解明

その結果、超伝導電流に直交する電流によって臨界電流が抑制され、定量的な計算から、この抑制は発熱やフェルミ分布関数の分裂などの過去に知られている抑制とは異なる起源をもつことを明らかにした。定性的な議論ではあるが、臨界電流抑制の仮説としてスピンホール効果とNb/InAs界面におけるフリーデル振動のモデルを提唱した。また、電流ではなく純スピン流を接合に注入することでジョセフソン効果がどのように変調されるかを調べた。その結果驚くべきことに直交電流よりも強く抑制が生じることを発見した。この起源については現在議論を行っている。計画時の予定はNb/InAs/Nb超伝導接合において面内磁場と面直磁場を独立に印加できる装置を開発し、面内磁場によるπ-SQUID的な振る舞いの起源を明らかにすることであったが、予定通り装置の改造を行い三次元方向に磁場方向を制御することができるようになり、これを用いた測定から面内磁場によるπ-SQUID的な振る舞いの起源を明らかにすることができた。計画時の予想とは異なりπ接合状態ではなく磁束のピニングが起源であったため、計画を少し変更し、31年度に行う予定であったナノ構造によるジョセフソン効果の変調について研究を進めた。その結果、非常に興味深い新しい現象を発見することができた。以上のことから多少の変更はあるものの、計画段階で予定したものに相当する成果を得られていると考えられる。今後の研究はおおよそ計画時の予定通りに進める予定である。まずはナノ構造によるスピン偏極、特に量子ポイントコンタクトによるスピン偏極によってどのようにジョセフソン効果が変調されるのかを調べる。スピン軌道相互作用のある系の量子ポイントコンタクト(QPC)では、その伝導度が量子化伝導度Gqと同じ、あるいは半分の時にその近傍に局所的なスピン偏極を生じさせる。これはQPCに電流が流れていない場合でも生じるため、ジョセフソン臨界電流がQPCの伝導度のみに依存して変化することが考えられる。また面内に磁場を加えることで、InAs内に近接効果トポロジカル超伝導を生じさせ、QPCを用いてトンネルコンダクタンスを測定してマヨラナフェルミオンの存在を確認し、そこに電流を加えることでトポロジカル超伝導と非トポロジカル超伝導でのジョセフソン効果の電流依存性、あるいはスピン流依存性を調べる。次に、面内高磁場でのスピン三重項超伝導の存在を確かめる。研究実績で記したように現在すでにスピン三重項超伝導と予想されるキンク構造を観測している。これを確かめるため、イオン液体によってゲート電圧を加えることでスピン軌道相互作用を変調し、このキンク構造の生じる磁場が変化するかどうかを調べる。また、現在は基板にInAsの量子井戸を用いているが、InGaAsを用いることで基板そのもののスピン軌道相互作用を変えることも試みる予定である。
新しい多元系化合物半導体の物性解明と高効率薄膜太陽電池への応用

本研究では、低コスト・高効率薄膜太陽電池の開発が期待されるCu_2ZnSnS_4(以下CZTSと略す)薄膜の作製と物性評価、さらには太陽電池の試作を目的に研究を進めている。本年度は次の成果が得られた。(1)ハイブリッドスパッタ法によるCZTS薄膜の作製と評価銅を高周波マグネトロンスパッタ法により、錫を直流マグネトロンスパッタ法により、亜鉛、硫黄を真空蒸着法により、それぞれ堆積させるハイブリッドスパッタ法を用いてCZTS薄膜の作製を行った。基板温度をあらかじめある一定以上の温度に設定した後、各元素を順番に堆積し、結晶化を図った。その結果、400°Cの基板温度で作製した薄膜において、化学量論的組成を有する単相のCZTS薄膜が得られた。この薄膜の光吸収特性を評価した結果、太陽電池用材料として非常に適した特性を有することが明らかとなった。(2)太陽電池窓層としてのテルル化亜鉛系薄膜の作製と評価テルル化亜鉛(ZnTe)は2.26eVの禁制帯幅を有することから、CZTS太陽電池を作製する際の窓層材料の候補の一つとして有用である。そこで、ZnTe薄膜の作製、および加工技術の開発を行った。薄膜の作製には有機金属気相成長法を用い、原料にはジメチル亜鉛、ジエチルテルルを使用した。p型ドーピングのために燐を添加した薄膜を作製し、そのドーピング効果に関する知見を得た。また、シンクロトロン光を用いたZnTeのエッチング加工に関する実験を行い、Arガス中でのシンクロトロン光照射におけるエッチング特性を明らかにした。近年、地球温暖化や酸性雨など地球規模での環境問題の深刻化に伴い、クリーンで非枯渇な太陽エネルギーを利用した太陽光発電が期待されている。この実用化のためには、低コスト・高効率化に加えて資源が豊富で毒性の低い材料による太陽電池を開発する必要がある。スタナイト型結晶構造をもつCu_2ZnSnS_4(以下CZTSと略す)は、エネルギーギャップが1.45eVと太陽電池の最適値に近く、資源・毒性の点で有利であることから薄膜太陽電池用材料として有望視されている。これまでにドイツの研究グループより同時蒸着法を用いて作製したCZTS薄膜太陽電池において、2.3%の変換効率が報告されている。本研究ではCZTS薄膜の作製と物性評価を目的に、スパッタ法と蒸着法を組み合わせたハイブリッドスパッタ法によりCZTS薄膜を作製し、その特性を評価した。作製した薄膜をX線回折により評価した結果、スタナイト構造のCZTSからの回折線が認められ、CZTS薄膜が得られていることが分かった。しかし、CZTS以外の異相からの回折線も検出された。このような異相の混在は他研究者の報告でもなされている。次に透過率測定により薄膜の光吸収係数を求めた結果、基礎吸収端以上のエネルギー領域において、10^4cm^<-1>の大きな光吸収係数が得られていることが分かった。このことから作製した薄膜は、薄膜太陽電池用として適していることが分かった。光吸収係数の2乗とフォトンエネルギーのプロットより禁制帯幅を見積もったところ、約1.42eVであることがわかり、これまでにCZTSで報告されている1.45eVとよく一致していた。この試料表面を走査型電子顕微鏡により観察した結果を、1μm以上の大きな粒径をもつ薄膜が得られていることが分かった。以上の結果より、本方法によりCZTS薄膜が作製可能であることが示され、その基礎特性を評価することが出来た。今後、さらに詳細な物性を評価し、薄膜太陽電池への応用を検討する。本年度は下記の成果が得られた。(1)ハイブリッドスパッタ法によるCZTS薄膜作製条件の検討昨年度に引き続き、高品質なCZTS薄膜を得るために、(1)低温でのプリカーサ堆積後、熱処理により結晶化を行う薄膜作製法と、(2)高温での連続堆積による薄膜作製法の2種類を試みた。(1)での薄膜作製においては、熱処理後基板を取り出した際に膜が基板から剥離する現象が見られた。この原因は基板と薄膜との熱膨張係数差によるものと推測された。一方、(2)の高温での連続堆積法ではそのような剥離は観測されず、密着性の良好な薄膜を得ることが出来た。堆積時の基板温度を変化させながら薄膜を作製することにより、ストイキオメトリーなCZTS薄膜が得られる条件を決定できた。(2)太陽電池窓層としてのZnTe系薄膜の作製と評価CZTS太陽電池を作製する際の窓層材料の候補の一つとして挙げられるZnTeの作製を行った。薄膜の作製には有機金属気相成長法を用い、原料にはジエチル亜鉛、ジエチルテルルを使用した。種々の成長条件を最適化させることにより、基板温度380°Cにて自由励起子発光の見られる高品質なZnTe薄膜を得ることに成功した。また、この高品質な薄膜のフォトルミネッセンスを分析することにより、光学特性を詳細に明らかにした。引き続き、本薄膜成長中に、ヨウ素、塩素を同時に供給することにより、ドーピング効果を調べた。

低温でのフォトルミネッセンススペクトルを詳細に分析することにより、それぞれの不純物準位を決定するとともに、ドーピングメカニズムを議論することが出来た。本研究では、低コスト・高効率薄膜太陽電池の開発が期待されるCu_2ZnSnS_4(以下CZTSと略す)薄膜の作製と物性評価、さらには太陽電池の試作を目的に研究を進めている。本年度は次の成果が得られた。(1)ハイブリッドスパッタ法によるCZTS薄膜の作製と評価銅を高周波マグネトロンスパッタ法により、錫を直流マグネトロンスパッタ法により、亜鉛、硫黄を真空蒸着法により、それぞれ堆積させるハイブリッドスパッタ法を用いてCZTS薄膜の作製を行った。基板温度をあらかじめある一定以上の温度に設定した後、各元素を順番に堆積し、結晶化を図った。その結果、400°Cの基板温度で作製した薄膜において、化学量論的組成を有する単相のCZTS薄膜が得られた。この薄膜の光吸収特性を評価した結果、太陽電池用材料として非常に適した特性を有することが明らかとなった。(2)太陽電池窓層としてのテルル化亜鉛系薄膜の作製と評価テルル化亜鉛(ZnTe)は2.26eVの禁制帯幅を有することから、CZTS太陽電池を作製する際の窓層材料の候補の一つとして有用である。そこで、ZnTe薄膜の作製、および加工技術の開発を行った。薄膜の作製には有機金属気相成長法を用い、原料にはジメチル亜鉛、ジエチルテルルを使用した。p型ドーピングのために燐を添加した薄膜を作製し、そのドーピング効果に関する知見を得た。また、シンクロトロン光を用いたZnTeのエッチング加工に関する実験を行い、Arガス中でのシンクロトロン光照射におけるエッチング特性を明らかにした。
高齢者・地域住民に歴史資料保全活動が及ぼす心理社会的影響に関する調査研究

1990年代以降、日本列島で多発している災害に際して、地域の歴史資料(古文書、道具、美術品など有形の遺産)の救済活動が展開されている。活動の主体となっている退職者・高齢者を中心とする市民ボランティアの証言から、当該の活動が2005年に世界保健機関(WHO)などが提起した被災者自らの力による回復を支援する心理社会的支援(Psychosocial Support)の実践となっている可能性が見られる。本研究では史料の救済に取り組む歴史研究者と、臨床心理士が共同で、参加者への心理的影響について研究し、地域の歴史資料およびそれらに内包する歴史情報が心理社会的支援として果たしうる固有の役割を明らかにする。
低分子阻害剤スクリーニングに向けた癌幹細胞モデルライブラリーの作製と解析

がん幹細胞を中心に据えたがん研究、がん治療薬開発が日々展開されている。本研究ではマウスiPS細胞よりがん幹細胞モデル細胞を種々作成し、これを効果的に殺傷する薬剤スクリーニング系を構築した。また、薬剤をがん幹細胞に効果的に送達するシステム(ドラッグデリバリーシステム)の構築を目的として、がん幹細胞に高発現する遺伝子の探索と、マウス正常組織での発現解析を行い、組織別の標的候補を見出した。平成25年度では、新たにマウスルイス肺がんの分泌するエクソソームを用いてiPS細胞からがん幹細胞の作製をおこなった。がんの分泌するエクソソーム存在下で培養したiPS細胞はヌードマウスに移植すると、脂肪肉腫様の腫瘍を形成した。これまでに作製していたがん細胞株の培養上精を用いてマウスiPS細胞より誘導したがん幹細胞株(癌腫様)に加えて、低分子化合物による生育阻害効果検証の対象細胞として使用した。一方で、iPS細胞から作製したがん幹細胞、及びそれより分化したがん細胞の分泌する因子が、がん幹細胞の自己複製、分化を制御しており、がん幹細胞が自ら、自身の運命をコントロールする微小環境を形成していることを明らかとした。この知見に基づき、低分子化合物のがん幹細胞の生育阻害効果の検証では、がん幹細胞ニッチを模倣するため、iPS細胞由来がん幹細胞、及びその分化がん細胞(miPS-CSC細胞)の培養上清を添加する系を構築した。前年度までにスクリーニングで得られた候補化合物(バフィロマイシンA1、ダウノルビシン)の生育阻害効果を9種類のmiPS-CSC細胞に対して精査し、両薬剤の各々の細胞に対するIC50値を求めた。両薬剤はmiPS-CSC細胞に対して数nMから数10nMの濃度で生育阻害効果を示したことから、抗がん幹細胞薬として有望と考えられた。また、表面抗原遺伝子を中心としたDNAマイクロアレイ解析を行い、miPS-CSCに共通して発現する遺伝子の検索を行い、これまでに数種類の候補遺伝子を抽出した。当研究室でiPS細胞より作製したがん幹細胞モデル細胞を利用して、がん幹細胞の生育を効果的に阻害しうる薬剤のスクリーニングに着手した。薬剤は文部科学省新学術領域研究「がん研究の特性等を踏まえた支援活動」化学療法基盤支援活動より標準阻害剤キット1、2を入手し使用した。スクリーニング系の確立の為、まず、がん幹細胞自体の培養方法の再検討を行ったところ、がん幹細胞の自己複製を示すスフェロイド培養は、がん幹細胞、及びそこより分化した細胞(血管内皮細胞)を含む細胞集団より分泌される因子により、促進されることが明らかになった。さらに、がん幹細胞の分化の方向性自身も、分泌因子によって制御されており、真の意味でのがん幹細胞の自己複製は、分化した集団も必要であることを明らかにした。当研究に使用するiPS由来がん幹細胞は培養器中で自己複製を制御するニッチを形成していると考えた。この結果を踏まえ、薬剤スクリーニング系には、がん幹細胞、及び分化細胞集団からの分泌因子を含む培養上精(CM)を添加し、ニッチにおける自己複製を模倣した環境で行った。薬剤スクリーニングには、miPS-LLCcm(iPS細胞をLLC細胞培養上精でがん幹細胞化したもの)、miPS-LLCcm primary(先の細胞がマウスで形成した腫瘍から樹立したもの)、miPS-LLCcmLMT(miPS-LLCcmがマウス肺で形成した腫瘍より樹立したもの)の三種の細胞を先行して用いた。今回のスクリーニングでは薬剤濃度1uM、10uMで行った。その結果、バフィロマイシン、ダウノルビシンが比較的三種に共通して生育阻害効果が見られ、今後の解析の候補とした。その他がん幹細胞モデル細胞に関して、マウスへ移植し、その腫瘍より細胞株の樹立に成功している。また、これらの細胞よりRNAを調整し、DNAアレイ解析の準備を行っている。平成26年度では、がん幹細胞モデル細胞miPS-CSCsを効果的に殺傷する薬剤(前年度までに見出した二種)の、分子標的薬(DDS)化を見据え、がん幹細胞表面発現している蛋白質の遺伝子の、正常マウス組織での発現分布を検証した。これまでに、マウスiPS細胞と比較して数種類の遺伝子がmiPS-CSCで高発現していることを見出したが、今回、報告されている機能を元にSema4d、EphA1、EphA2、Dll1遺伝子に着目して、正常マウスで種々の組織についてその発現をRT-PCR法により確認したところ、Sema4d、Dll1は肺と脾臓に、EphA1、EphA2は肝臓および肺で高く発現していた。これらの遺伝子はいずれもがん幹細胞で高発現していたものとして候補に挙げられたが、ドラッグデリバリーシステムにおいて、標的遺伝子の選択には、周囲の正常組織での発現も踏まえて、腫瘍が形成された組織別に選択する必要がある。薬剤スクリーニングより得られたDaunorbicin、Bafilomycin A1について、細胞死の機構を再度検証したしたところ、両薬剤共にアポトーシスを示すDNAラダーの出現が確認され、miPS-LLCcmでアポトーシスを誘導することが確認された。

Bafilomycin A1については、その作用点(V-ATPase阻害)とアポトーシス誘導機構の解明は今後の課題である。一方、DaunorbicinはmiPS-LLCcmがん幹細胞と分化がん細胞では、応答が異なっており、細胞の形態変化から幹細胞ではアポトーシスが、分化がん細胞では細胞周期のアレストが起きていると推測された。本細胞は、がん抑制遺伝子p53のDNA障害時にアポトーシスや、細胞周期制御の解析によい対象となると期待される。分子生物学本年度までに、癌腫様のがん幹細胞、肉腫様のがん幹細胞をマウスiPS細胞から作製している。その中でmiPS-LLCcm(マウスルイス肺がん細胞株の培養上清を使用してがん幹細胞化)を使用して190種の低分子化合物より、miPS-CSC細胞の生育を効果的に祖顔する薬剤2種類を得ている。これらの薬剤は、本研究で作製している一連のmiPS-CSC細胞に共通して有効であることを見いだしている。また、がん幹細胞標的化に使用する細胞表面蛋白質の遺伝子についてのDNAマイクロアレイを行い、標的候補となる遺伝子を数種類得ている。本年度までに、がん幹細胞を標的とするDDS開発に向けた薬剤、標的遺伝子候補が得られており、本研究の目的達成にむけて、おおむね順調に進展している。がん幹細胞のスクリーニングにあたり、従来のがん幹細胞の自己複製の評価法であるスフェロイド培養では、がん幹細胞がおかれているニッチは想定されておらず、分化の方向性まで考慮したものではなかった。本研究ではそのニッチ(CM)を含んだ形で薬剤スクリーニング系構築の検討を行った。本年度は実際にスクリーニングを完了した細胞株は三株となったが、この三株に共通して効果を示す薬剤がいくつか見いだされ、その中でも、バフィロマイシン、ダウノルビシンが更なる検証の候補として得られている。一方で、これまでに得ているがん幹細胞モデル細胞をマウスに移植し、形成した腫瘍より樹立した細胞株もいくつか得ており、次年度以降のスクリーニングに持ちいる準備を進めている。これらの細胞株も同様にCMを調整し、スクリーニング系添加の予備検討を開始している。また、これら細胞株より、順次RNAを調整し、DNAアレイ解析の準備を開始している。このときも、がん幹細胞の分化の方向性を含めた自己複製を考慮し、CMを添加して培養したものよりRNAを調整している。がん幹細胞の分化、及び自己複製はそれ自身、またはがん幹細胞より分化した細胞からのフィードバックによって制御されることを示すことができた。これにより、がん幹細胞の分化を制御する因子の同定に向けて、CMの分析を行うことを検討している。以上の結果は、研究計画に示した初年度の計画に対し、概ね順調に進展している。これまでのスクリーニングで得られた薬剤は、リポソーム等を利用したドラッグデリバリーシステム(DDS)へ応用していく。ダウノルビシンの類自体であるドキソルビシンは既にリポソーム化されており、その系を利用する。これらを用いて、in vitroでのがん幹細胞に対する薬効評価系を構築し、評価する。
味蕾細胞を用いた味覚測定技術の開発と苦味マスキング設計への応用

味蕾細胞を用いて、苦味受容体の細胞内シグナル伝達に着目し、分子生物学的手法による新規苦味測定技術を開発した。次にLinoleicacidを苦味抑制物質として用いた新規苦味マスキング剤の開発を行った。開発した苦味測定技術を駆使してLinoleicacidを苦味抑制物質としての可能性を検討し、新規苦味マスキング設計として、Linoleicacid含有マイクロスフェアを含有させた製剤を作製することによって、Linoleicacidの口腔内での滞留性を向上させ、苦味抑制作用を持続化させた苦味マスキング製剤の開発を行った。医薬品の苦味は患者にとって苦痛であり、コンプライアンス、QOLの低下につながる。多くの製剤で医薬品の苦味を抑制する技術(苦味マスキング)が施されているが、苦味を抑制できていない製剤や、処方の都合上、粉砕した医薬品を服用する場合などには強い苦味を伴うことになる。また、低含量製剤の液剤化や小児用製剤、口腔内崩壊錠において、医薬品の苦味が問題になることがある。平成22年度においては、医薬品の苦味測定に関して官能的苦味マスキングの評価が可能となる新規苦味評価系の構築を行い、平成23年度も継続してこれを行う。マウスの有郭乳頭、葉状乳頭、茸状乳頭から味蕾細胞に関して、RNAを抽出し、RT-PCR法にて、苦味受容体(T2R)、甘味受容体(T1R_2、T1R_3)の発現量を確認した。苦味物質が苦味受容体に結合すると、phospholipase Cが活性化され、細胞膜微量構成リン脂質のホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸(PIP2)が加水分解されて産生されるイノシトール1,4,5-三リン酸(IP3)により小胞体からのカルシウムイオンの遊離を引き起こす。味蕾細胞中のphospholipase Cの活性測定(測定キットを用いて吸光度測定)をすることによって、苦味物質と苦味受容体との結合後のシグナル伝達を検討した。平成23年度はより効率的に苦味物質と苦味受容体との結合後のシグナル伝達を測定できるように検出の方法を工夫していく。平成22年度においては、医薬品の苦味測定に関して官能的苦味マスキングの評価が可能となる新規苦味評価系の構築を行い、平成23年度も継続してこれを行った。平成24年度は、Linoleic acidを持続的に放出するPLGAマイクロスフェアの作製を行う。更にLinoleicacid含有マイクロスフェア添加時に苦味物質が苦味受容体に結合した際の苦味応答反応として、味蕾細胞中のphospholipase Cの活性測定および細胞内カルシウム測定し、シグナル伝達の持続時間の変化を検討する。また、噴霧時には液体状で、舌上で滞留する基剤の開発を目的とし、熱可逆性ゾルーゲル相転移特性を持つメチルセルロースに着目し、室温ではゾル状であり体温に近い温度でゲル状になる高分子製剤の開発を試みる。この温度応答性ゲルに含まれるLinoleicacid含有マイクロスフェアから放出されるLinoleic acidの濃度をHPLGを用いて測定し、放出率、放出持続時間等の検討を行う。医薬品の苦味測定に関して官能的苦味マスキングの評価が可能となる新規苦味評価系の構築を行った。Linoleic acidを持続的に放出するPLGAマイクロスフェアの作製を行った。更にLinoleicacid含有マイクロスフェア添加時に苦味物質が苦味受容体に結合した際の苦味応答反応として、味蕾細胞中のphospholipase Cの活性測定および細胞内カルシウム測定し、シグナル伝達の持続時間の変化を検討した。各研究者が協力し合って研究を遂行しているため。24年度が最終年度であるため、記入しない。各実験項目の担当者と研究代表者とのディスカッションを2週間に1度のペースで行い、進捗状況を把握する。当初の計画通りに進まない場合には全員でディスカッションすることで、原因となる問題点を抽出し、解決策を考えるなど、迅速に対応出来る環境整備に努める。
常染色体優性多発性嚢胞腎（ADPKD）における肝嚢胞腫大の環境因子とリスク分類

多発性嚢胞肝の環境因子は明らかにされていない。また、肝容積の増大する経過も不明である。我々は、ADPKD患者で腫大肝に影響する環境因子を同定すること、身長補正肝容積と年齢との関係を明らかにすることで肝腫大のリスク分類を若年から行えるようにすることを目的に研究することとした(研究1)。この研究により、腫大嚢胞肝のハイリスクな患者を、若年で同定し治療介入すること、新しい治療方法を開拓することが可能となる可能性がある。さらに我々は、ADPKD患者の肝腫大が肝動脈血流の増加を介して進行していると考え、肝動脈血流量と肝嚢胞容積の増大速度の関係を明らかにすることも目的とした(研究2)。
自己変形発現によるナノワイヤ加工法を利用した芯付ナノコイルの創製と応用

本研究では,ナノスケールの電磁気素子実現を目的に,金属被覆ナノワイヤの自己螺旋形成による導電性ナノコイル探針の開発を行った.被覆方法の検討によりコイルの形状制御を行い,コイルピッチの制御を実現した.また,創製したコイルは電磁気特性評価において同等スケールの微小コイルに比べ100倍程度高い導電率を実現し,理論的解析により軟磁性ナノ材料の磁気制御が可能な発生磁場を示した.さらに,原子間力顕微鏡用カンチレバーの探針にナノワイヤを自己螺旋変形させることに成功し,原子間力顕微鏡とナノ電磁石を融合した新規のナノ材料評価素子としての可能性を示した.本研究は,微小コイル形成法「コア流動法」を利用し,芯付ナノコイルを創製する.さらにその応用である「導電性ナノコイル探針の開発」を実現することが目的である.平成28年度は,芯付ナノコイル創製および実験に必要な装置の開発に関する基礎実験を行った.まず,(I-1)光学顕微鏡用マニピュレータの開発および(II-1)特性評価用小型プローブの開発では,光学顕微鏡下にて動作するたわみ検出機能付きの簡易マニピュレータを開発した.ここでは,圧電振動子および,圧電薄膜の利用によってマニピュレーション用プローブを振動させ,ナノ材料を振動慣性力によって分離・再配置する技術について検証を行った.さらに,原子間力顕微鏡の要領によってプローブのたわみ検出を行い,ナノワイヤの破断に至る際の力学特性評価に成功した.また,(I-2)ナノワイヤの巻付け加工実験では,独自の製膜技術の検討により,ナノコイルの寸法制御に関する実験を行った.特に,製膜時のターゲットー試料間の位置関係がナノコイルに生じるピッチに及ぼす影響について調査を行った.さらに,原子間力顕微鏡用プローブの探針へのナノワイヤの配置・固定方法の検討や,予備実験としてナノワイヤの巻き付け加工を行った.ナノワイヤの固定方法では,紫外線硬化樹脂を利用する方法や,接触抵抗を利用した電流印可による溶接実験を調査し,十分な固定強度を得ることができた.なお,ナノワイヤの配置技術については位置決め精度の悪さにおいて検討の余地が残った.今後の方針として下記の推進方策に加え,実験に必要なマニピュレーション技術の精度向上についても考慮する必要がある.平成28年度は,芯付ナノコイル創製および実験に必要な装置の開発に関する基礎実験を行った.まず,(I-1)光学顕微鏡用マニピュレータの開発では,圧電振動子,および圧電薄膜の利用によってマニピュレーション用プローブを振動させ,ナノ材料を振動慣性力によって分離・再配置する技術について検証を行った.また,これらの検証を行うための光学顕微鏡下にて動作する簡易マニピュレータの開発も並行して行った.次に,(I-2)ナノワイヤの巻付け加工実験では,ナノコイルの寸法制御に関する実験を行った.コア流動法の実験工程のうち,スパッタリング時におけるターゲットと試料間の位置関係について実験を行い,作成するコイルのピッチ量変化を調査した.原子間力顕微鏡用プローブの先端にナノワイヤを取り付け,プローブを囲うようにナノワイヤを変形させることに成功した.最後に,(II-1)特性評価用小型プローブの開発においては,作成したナノコイルの特性把握の前段階として,ナノワイヤのような1次元ナノ材料の強度評価試験機能を(I-1)にて開発したマニピュレータに付加した.具体的な強度評価原理は,原子間力顕微鏡の要領によるプローブのたわみ検出であり,ナノワイヤの破断に至る際の力学特性評価に成功した.本研究では,導電性ナノコイル探針の開発を目的に,独自の微小コイル作製法によってマイクロカンチレバー探針部へのコイル形成実験および微小コイルの導電性評価を試みた.被覆金属の膜厚・製膜方法とコイル径・コイルピッチ・螺旋方向の関係を調査し,膜厚調整によるコイル径の制御,ナノワイヤへの製膜方向制御によるコイルピッチの制御に成功した.平成29年度(最終年度)では,本提案課題の研究計画に則り,芯付ナノコイルの創製,導電性ナノコイルの電磁気特性評価を目的とし,(IIー2)各種特性評価試験および応用試験(IIIー1)導電性ナノコイル探針の作製(IIIー2)導電性ナノコイル探針の実用試験,以上の達成を目指した.本研究の具体的な成果は,マイクロカンチレバーの探針に対し導電性ナノワイヤの巻き付け加工,すなわち芯付コイル形成に成功した.また,独自の微小コイル作製法により作製した導電性微小コイルの導電性を評価し,金属被覆ナノコイルとしては世界最大の導電率を達成した.また,創製したナノコイルの磁気応答について実験的に調査した.ここでは,独自のナノコイルに対し電気・磁気特性を評価するための専用の実験装置を構築した.外部磁場をナノコイルに印加したところ,コイルの許容電流を超える誘導電流を発現させることに成功した.また,理論的解析により,コイルの設計を最適化することによって,軟磁性ナノ材料の磁気制御が可能であることを確認した.しかしながら,マイクロカンチレバー上における電極の構築が想定より困難であったため,(IIIー2)にて計画していた実用試験にまでは至らなかった.

一方,以上の研究成果をさらに改善・発展させることにより,あらゆる磁性ナノ材料の磁化を高空間分解能にて制御・評価できる新規のナノ電磁気素子の実現が期待できる.本研究では,ナノスケールの電磁気素子実現を目的に,金属被覆ナノワイヤの自己螺旋形成による導電性ナノコイル探針の開発を行った.被覆方法の検討によりコイルの形状制御を行い,コイルピッチの制御を実現した.また,創製したコイルは電磁気特性評価において同等スケールの微小コイルに比べ100倍程度高い導電率を実現し,理論的解析により軟磁性ナノ材料の磁気制御が可能な発生磁場を示した.さらに,原子間力顕微鏡用カンチレバーの探針にナノワイヤを自己螺旋変形させることに成功し,原子間力顕微鏡とナノ電磁石を融合した新規のナノ材料評価素子としての可能性を示した.平成29年度(最終年度)では,芯付ナノコイルの特性評価・導電性ナノコイル探針の開発を目的に,(II-2)各種特性評価試験および応用試験(III-1)導電性ナノコイル探針の作製(III-2)導電性ナノコイル探針の実用試験を行う.まず,(II-2)では,(II-1)で開発したプローブを用いてナノコイルの特性評価を行う.具体的にはコイルに通電した際の発生電磁波に対するプローブのたわみや,共振周波数の変化を評価し,電磁気特性を定量的に評価する.また,通電による発熱量を理論的に調査し,熱耐性も合わせて評価する.(III-1)では,芯付ナノコイル創製技術を応用し,導電性ナノコイル探針を開発する.初年度の(I-2)にて既に着手済みであるが,既存の原子間力顕微鏡用マイクロカンチレバーに対し,探針部へ導電性ナノコイルを巻きつけることにより,ナノ電磁石を有した探針として開発する.最後に,(III-2)では開発した導電性ナノコイル探針を原子間力顕微鏡に搭載し,試料の表面形状を走査・計測するモードを利用して,金属ナノ材料の導電率・磁化特性の検出実験を行う.材料力学、ナノ材料平成28年度は,3次元油圧マニピュレータを購入し,既存のマニピュレータと併せて1対の光学顕微鏡下ナノマニピュレータを開発する予定であったが,マニピュレータに取り付けるプローブの開発に時間を要したため,購入を次年度に先送りにした.また,ピエゾドライバー一式を購入し,各マニピュレータの高精度位置決めを実現する予定であったが,同様にプローブ開発に時間を要したため,購入を次年度に先送りしたため,次年度使用額が生じた.平成28年度に購入計画を先送りした備品の購入に充て,研究計画の推進を図る.
中華人民共和国雲南省の各気候地域における最終間氷期以降の古環境の復元

本研究の目的は,地球圏-生物圏国際共同研究計画の研究領域6「古環境の変遷」研究課題(3)「モンスーン・アジア地域の古環境変遷」の一環として,最終間氷期及びそれ以降の冬季の季節風と夏季の南西モンスーンの消長と挙動の変遷及びその古環境全体への影響を追跡することを目的として遂行された。初年度(平成4年度)は,雲南省北西部,麗江の南方の剣川地区,大理市周辺の蒼山及び〓海,元江(ソンコイ川)・瀾滄江(メコン川)分水界の哀牢山地区,西双版納の景洪,〓崙,〓臘地区,元江地区,昆明市周辺で,花粉分析及び年代測定資料の採取,地形調査,植生調査,土壌調査,土地利用調査を行った。これまで花粉分析研究のない哀牢山地区,熱帯気孔の景洪地区で良好な資料が採取できたことは,全気候地域にわたる古環境の復元に大きな手がかりを得たことになる。植生調査では,特に哀牢山,〓崙地区で,自然保護地区の天然林と地形との対応を調査した。土地利用調査では,ことに自然破壊の著しい昆明周辺,大理周辺,元江地区で伝統的土地利用,現在の土地利用について集中的に調査を行なった。持ち帰った資料については,すぐに分析を開始した。平成5年度は,雲南省最北西部の徳欽・中甸・麗江・大理・哀牢山地域の調査を行った。このうち,徳欽・中甸・麗江地域では,地形・植生・土地利用の調査,花粉分析・古地磁気・年代測定資料の採取などを行った。大理・哀牢山地域では,土壌・土地利用の調査を行った。これらのうち,特に徳欽・中甸地区は,これまでほとんど日本人の詳しい調査がなされていない地域である。平成6年度は,最終年度なので,現地調査はこれまでの経験に基づいて行った。まず,植生は,西部の剣川付近において,自然林,最近保護地区になった森林などを比較調査し,雲南省の最も一般的な森林である暖温帯林に対するヒューマンインパクトの影響を明らかにした。地形は,これまで記録のない,剣川付近の山地の氷河地形を調査した。その結果,雲南省最北西部から大理付近にいたる高山について,氷河地形の連続したデータを得た。同時に,本年は将来の研究に備えて,これまで調査を行っていなかった南東部から北東部にかけての概査を行った。9月には,広島市で,IGBP/PAGESに関連する他の研究組織とともに「熱帯・亜熱帯モンスーンアジアの古環境変遷に関する国際シンポジウム」を開催し,本組織からは7件(総発表数17件)の研究発表を行った。本研究では,次のことが明らかになった。気候に関して:北東部の降水量の変動が著しく大きい。冬の寒気の侵入が哀牢山によって妨げられる。エルニーニョと降水量の関係が明らかである。地形に関して:最終氷期の氷河平衡高度は,北西部の梅里雪山で海抜4800メートル,約300キロメートル南の大理付近にある蒼山で3300メートルである。南ほど,低高度であるのは,降水量の差異による。現在は,氷河は東向き斜面によく発達するが,氷期には西斜面にも同様に発達していた。麗江付近の調査により,これまで明らかになっていたソンコイ河谷に沿った断層(Red River Fault)の北の末端を明らかにした。土壌に関して:全域にわたって,赤色土から褐色森林土にわたる土壌の垂直分布を明らかにし,特に昆明の〓池周辺で,土壌と湖成段丘の関係から,土壌生成の時期を推定した。花粉分析に関して:今回の調査では,最も古い年代が約1万年であり,また花粉の同定が完了していないので,最終的な結果は出されていないが,4地点のデータについて,花粉帯を識別することができた。ことに,花粉の破損状況から,人類の森林破壊の歴史を推定する可能性がでてきた。植生に関して:植生に関しては,分布の環境となる降水量と気温の推定式を求めることができた。高山帯と,暖温帯林について,人類の影響による植生改変と,原植生の復元を行うことができた.本研究の目的は,地球圏-生物圏国際共同研究計画の研究領域6「古環境の変遷」研究課題(3)「モンスーン・アジア地域の古環境変遷」の一環として,最終間氷期及びそれ以降の冬季の季節風と夏季の南西モンスーンの消長と挙動の変遷及びその古環境全体への影響を追跡することを目的として遂行された。

平成5年度は,雲南省最北西部の徳欽・中甸・麗江・大理・哀牢山地域の調査を行った。このうち,徳欽・中甸・麗江地域では,地形・植生・土地利用の調査,花粉分析・古地磁気・年代測定資料の採取などを行った。大理・哀牢山地域では,土壌・土地利用の調査を行った。これらのうち,特に徳欽・中甸地区は,これまでほとんど日本人の詳しい調査がなされていない地域である。平成6年度は,最終年度なので,現地調査はこれまでの経験に基づいて行った。まず,植生は,西部の剣川付近において,自然林,最近保護地区になった森林などを比較調査し,雲南省の最も一般的な森林である暖温帯林に対するヒューマンインパクトの影響を明らかにした。地形は,これまで記録のない,剣川付近の山地の氷河地形を調査した。その結果,雲南省最北西部から大理付近にいたる高山について,氷河地形の連続したデータを得た。同時に,本年は将来の研究に備えて,これまで調査を行っていなかった南東部から北東部にかけての概査を行った。9月には,広島市で,IGBP/PAGESに関連する他の研究組織とともに「熱帯・亜熱帯モンスーンアジアの古環境変遷に関する国際シンポジウム」を開催し,本組織からは7件(総発表数17件)の研究発表を行った。本研究では,次のことが明らかになった。気候に関して:北東部の降水量の変動が著しく大きい。冬の寒気の侵入が哀牢山によって妨げられる。エルニーニョと降水量の関係が明らかである。地形に関して:最終氷期の氷河平衡高度は,北西部の梅里雪山で海抜4800メートル,約300キロメートル南の大理付近にある蒼山で3300メートルである。南ほど,低高度であるのは,降水量の差異による。現在は,氷河は東向き斜面によく発達するが,氷期には西斜面にも同様に発達していた。麗江付近の調査により,これまで明らかになっていたソンコイ河谷に沿った断層(Red River Fault)の北の末端を明らかにした。土壌に関して:全域にわたって,赤色土から褐色森林土にわたる土壌の垂直分布を明らかにし,特に昆明の〓池周辺で,土壌と湖成段丘の関係から,土壌生成の時期を推定した。花粉分析に関して:今回の調査では,最も古い年代が約1万年であり,また花粉の同定が完了していないので,最終的な結果は出されていないが,4地点のデータについて,花粉帯を識別することができた。ことに,花粉の破損状況から,人類の森林破壊の歴史を推定する可能性がでてきた。植生に関して:植生に関しては,分布の環境となる降水量と気温の推定式を求めることができた。高山帯と,暖温帯林について,人類の影響による植生改変と,原植生の復元を行うことができた.本年度は現地調査を主とした。調査は雲南省西部麗江(予察)、剣川、大理市周辺の蒼山および〓海、元江(ソンコイ川)瀾滄川(メコン川)分水界の哀牢山地区、西双版納の景洪、〓崙、〓〓地区、元江地区、昆明市周辺で行なった。各地区では、花粉分析資料の採取、土壌調査と資料の採取、地形調査、植生調査、土地利用調査を行なった。花粉分析資料は全調査地域で採取したが、これまで花粉分析研究のない哀牢山地区、景洪地区、元江地区で良好な資料が採取できたことは、全気候地域にわたる古環境の復元に大きな手がかりを得たことになる。土壌調査は哀牢山をのぞく地域で行ない、熱帯・亜熱帯・暖温帯系の土壌断面を記載、分析資料を採取した。地形調査では、全地域にわたり露頭観察をふくめて精密な資料がえられた。これによって記載の少い本地域の地形発達史を編むことが可能になり、古環境の復元に大きな進歩がみられよう。
ストリゴラクトンに類似の新規ホルモン様物質に関する研究

カリキンは植物が燃焼した際の煙に含まれる物質で、山火事後に休眠覚醒する植物の発芽誘導物質として発見された。カリキンは、シロイヌナズナをはじめとする様々な植物の種子発芽を促進する。これまでの研究から、カリキンはα,βーヒドロラーゼファミリータンパク質であるD14LIKEを介して働くこと、植物はカリキンに類似の新規ホルモン様物質をもつことが示唆されている。本研究では、D14LIKE経路の詳しい解析を行うため、d14like変異体に表現型が類似した新たな変異体を複数単離した。カリキンはストリゴラクトンと同様にメチルブテノライド骨格を持ち、シロイヌナズナをはじめとする様々な植物の種子発芽を促進する。一方、ストリゴラクトン非感受性変異体を用いた研究から、ストリゴラクトンと似て非なる新たなホルモン様物質の存在が示唆されている。本研究ではこの新たなホルモン様物質とカリキンの関係を明らかにすること、同物質を欠損するシロイヌナズナの変異体を単離することを目標とする。これまでの研究から、カリキンはα,βーヒドロラーゼファミリータンパク質であるD14LIKEを介して働くと考えられる。つまり、d14like変異体はカリキン非感受性となる。本年度はまず、カリキンがシロイヌナズナに存在するかどうかを結論付けるため、昨年度に引き続きLC-ESI-MS/MSによる分析を行った。しかしながら、内生物質であることを支持する結果は得られなかった。これまでに、D14LIKE経路の突然変異体はd14likeそのものしか得られていない。そこで、新たなホルモン様物質の欠損変異体の取得を目的とし、d14like変異体と表現型が類似した変異体の選抜を行った。胚軸および葉柄の徒長を指標に約120,000のM2種子スクリーニングした結果、d14likeと表現型が酷似した10個の新たな変異体を得た。相補試験の結果、これらのうち5つはd14like変異体のアリルであることが示された。残りの5つのうち少なくとも3つは新規変異体であると考えられ、今後詳しい解析を進めていく予定である。カリキンは植物が燃焼した際の煙に含まれる物質で、山火事後に休眠覚醒する植物の発芽促進物質として発見された。カリキンはストリゴラクトン(SL)と同様に、メチルブテノリド骨格を含み、シロイヌナズナをはじめとする様々な植物の種子発芽を促進する。一方、SL非感受性変異体を用いた研究から、SLと似て非なる新たなホルモン様物質の存在が示唆されている。本研究では、同ホルモンとカリキンの関係を明らかにすること、同ホルモンの欠損変異体を単離することを目標とする。本年度はまず、カリキンがD14LIKE経路で働く可能性を追究するため、シロイヌナズナにおけるカリキンの種子発芽に対する作用が、d14like変異体において低減されているかどうかを検討した。野生型とd14like変異体、およびd14とd14 d14like二重変異体をそれぞれ比較したところ、d14like変異によりカリキン応答性が低下することが示唆された。次にカリキンがシロイヌナズナに存在するかどうかを液体クロマトグラフ-質量分析装置(LC-ESI-MS/MS)を用いて調べた。しかし、内生物質であることを支持する結果は得られなかった。これまでにD14LIKE経路の突然変異体は、d14likeそのものしか得られていない。そこで、D14LIKE経路の新たな変異体、とくにSLと似て非なる新たなホルモン様物質の欠損変異体の取得を目的とし、d14like変異体と表現型が類似した変異体の収集を開始した。本年度は胚軸の徒長を指標として、変異源処理したシロイヌナズナM2集団から候補となる変異体を選抜した。本年度はおおむね当初の計画にしたがって研究が行われたが、カリキン依存的に発現する遺伝子の探索が遅れている。また、カリキンがシロイヌナズナの内生物質として存在するかどうかを調べる実験においては、より多様な組織を用いて実験を行う必要がある。一方、d14like変異体と類似した変異体の収集は順調に進んでいるが、今後、d14likeに特徴的な表現型を指標としてさらなる選抜が必要であり、慎重に実験を進めて行く必要がある。今後は、まずカリキン応答性遺伝子とD14LIKEの関係性を明らかにする。また、カリキンがシロイヌナズナの内生物質として検出された場合は、定量的解析の準備を開始し、その分布等を明らかにする。D14LIKE経路の新たな変異体のスクリーニングを継続する。前年度までに胚軸の徒長を指標に得た変異体候補を用いてさらなる選抜を行う。

d14like自身のアリルでないことが確認できた変異体については、カリキンに対する応答性を検討し、カリキンが同経路のホルモン類似物質である可能性を追究する。また、目的の新規変異体が得られた場合には、原因遺伝子同定のための準備を開始する。該当なし
微量放射線検出材料の開発

フォトクロミック分子であるジアリールエテンはその着色状態が安定であり、自然退色しないので線量計測に用いることができる。微量放射線が検出できる高感度放射線カラー線量計をめざし、溶液系、アモルファス系、高分子分散系の放射線照射による感受性を検討した。この際、放射線照射は本研究所の照射施設を用いて行った。1.種々のアモルファスジアリールエテンを用いて薄膜を作製し、その放射線感受性を比較した。ジフェニルフェニル基をもつジアリールエテンが感受性が高く、照射線量100Gyで着色が認められた。光照射について同様に感受性を測定し、放射線照射との比較検討を行った。2.原子番号の大きい金属を含む金属錯体、有機蛍光体、無機蛍光体などを添加して放射線感受性を検討した。CaWO_4、CeMgAl_<11>O_<19>、BaFCl:Euなどの無機蛍光体を用いた際感度が向上した。特にBaFCl:Euを用いた際、10Gyの放射線照射で感度良く着色した。3.科研費の備品費で購入した遊星型微粒粉砕機を用いて無機蛍光体の微粒子化を行った。微粒子化することにより蛍光強度が低下し、放射線感受性の著しい向上は認められなかった。今後微粒子化により、蛍光強度が低下しない方法が必要である。4.逆反応の起こりにくいメトキシ基を含むジアリールエテンについて検討した。ビス(2-メチル、5-フェニル-3-チエニルペルフルオロシクロペンテン)、チアゾール基を含むジアリールペルフルオロシクロペンテンを用いた際と同様の放射線感受性を示し、この系は1度使用の線量計測用に用いることができることが明らかとなった。5.再使用の可能性を探るため、繰り返し耐久性を測定した。放射線着色、消色を繰り返し、10回程度の使用では感度の低下は認められなかった。フォトクロミック分子であるジアリールエテンはその着色状態が安定であり,自然退色しないので線量計測に用いることができる。ジアリールエテンの着色は目視によっても検知でき、また分光器を用いることにより高感度に検出できることから、カラー線量計として有用である。これらの特性をいかし、簡便に微量放射線が検出できる高感度放射線カラー線量計をめざし、ジアリールエテンの溶液系、アモルファス固体あるいは高分子分散系の放射線照射による感受性を検討した。溶液、高分子フィルムの着色状態の追跡は既設の分光器を、放射線照射は本研究所の照射施設を用いて行った。1)ジアリールペルフルオロシクロペンテンについて、ベンゼン溶液中での放射線着色を調べ、放射線感受性の高いジアリールエテンを検索した。青色ではビス(2-メチル,5-フェニール-3-チエニル)ペルフルオロシクロペンテンが、赤色ではチアゾール基を含むジアリールペルフルオロシクロペンテンが放射線感受性は高かった。2)種々のアモルファスジアリールエテンを用いて薄膜を作製し、その放射線感受性を比較した。ジフェニルフェニル基をもつジアリールエテンが感受性が高く、照射線量100Gyについて着色が認められた。3)溶液系では放射線に対する感受性を上げることは、容易であるが、簡便性、安定性の面からみると明らかに劣っている。このことを克服するため、感度の高いジアリールエテンを種々の高分子媒体に分散、その放射線感受性を検討した。ポリスチレン、MMA、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリN-ビニールカルバゾールなどを検討した結果、ポリスチレンを媒体として用いた場合、放射線感受性が一番高かつた。

フォトクロミック分子であるジアリールエテンはその着色状態が安定であり、自然退色しないので線量計測に用いることができる。ジアリールエテンの着色は目視によっても検知でき、また分光器を用いることにより高感度に検出できることから、カラー線量計として有用である。ジアリールエテンは放射線照射により着色しても、可視光照射によりまたもとの無色の状態にもどるため再使用が可能である。置換基を変え、一度使用の線量計も作製することができる。これらの特性を活かし、簡便に微量放射線が検出できる高感度放射線カラー線量計をめざし、今年度は高分子分散系の放射線照射による感受性を検討した。媒体は感度がよいポリスチレンを用いた(前年度の結果)。この際、放射線照射は本研究所の照射施設を用いて行った。1)原子番号の大きい金属を含む金属錯体、有機蛍光体、無機蛍光体などを添加して放射線感受性を検討した。CaWO_4,CeMgAl_<11>O_<19>,BaFCl:Euの無機蛍光体を用いた際感度が向上した。特にBaFCl:Euを用いた際、10グレーの放射線照射で感度良く着色した。2)前年度で購入した遊星型微粒粉砕機を用いて無機蛍光体の微粒子化を行った。微粒子化することにより蛍光強度が低下し、放射線感受性の著しい向上は認められなかった。微粒子化により、蛍光強度が低下しない方法が必要である。3)逆反応の起こりにくいメトキシ基を含むジアリールエテンについて検討した。ビス(2-メチル、5-フェニルー3-チエニルペルフルオロシクロペンテン)、チアゾール基を含むジアリールペルフルオロシクロペンテンを用いた際と同様の放射線感受性を示し、この系は一度使用の線量計測用に用いることができることが明らかとなった。
RANK/RANKL/OPG系を標的とした椎間板変性に対する革新的治療法の開発

本研究ではラットおよびヒト椎間板におけるRANK/RANKL/OPG系の発現を、mRNAおよび蛋白レベルで確認した。炎症性サイトカイン刺激よってRANK/RANKL/OPG系の発現は上昇することが示された。IL-1β存在下でのRANKL刺激によって、炎症性サイトカインやタンパク分解酵素の発現は上昇した。RANK/RANKL/OPG系は炎症性サイトカインと相互作用することにより、椎間板変性の進行に関与している可能性を考えた。ラットの胸腰椎椎間板より線維輪(AF)、髄核(NP)を分離し単層培養を行い、mRNAレベルでの発現をreal time-PCR法を用いて定量的評価を行った。2.ラット椎間板細胞(培養)においてRANK/RANKL/OPG系の機能解析を行った。1)炎症性サイトカイン刺激がRANK/RANKL/OPG系の発現に与える影響を検討した。Interleukin -1 beta (IL-1β)刺激によりAF細胞、NP細胞ともにRANKLのmRNA発現量は有意に増加していた。またNP細胞においては、RANKおよびOPGのmRNA発現量も有意に増加していた。2) RANKLシグナルが椎間板細胞の基質代謝へ与える影響を検討した。まず培養細胞にRANKLのみの単独投与を行ったところ、炎症性サイトカイン(IL-1β)、タンパク分解酵素であるMatrix metalloproteinase - 3 (MMP-3), MMP-13の発現量に有意な変化は認めなかった。一方で、椎間板変性の微少環境を模倣する目的で、炎症性サイトカイン存在下においても同様にRANKLを投与したところ、IL-1β, MMP-3, MMP-13の発現量は有意に上昇した。以上の結果よりラット椎間板にける線維輪および髄核細胞は、それぞれがRANK/RANKL/OPG系の発現を有しており、炎症性サイトカインの刺激はRANK/RANKL/OPG系の発現を増強させることが判明した。RANKにRANKLが結合することにより、炎症性サイトカインの発現が活性化する事が知られている。椎間板内では炎症性サイトカインはRANKLシグナルに拍車を掛け、これらが相互的に椎間板変性の進行に関与する可能性が示唆される。腰椎手術時に摘出した変性初期のヒト椎間板組織を用いて、線維輪、髄核に分離し、単層培養を行いました。2. mRNAレベルでの発現量をreal time-PCR法を用いて定量的に評価しました。1)線維輪、髄核細胞間での発現量の比較、2)機能解析として、炎症性サイトカイン刺激がRANK/RANKL/OPG系の発現に与える影響を検討しました。1) mRNAレベルでのRANK/RANKL/OPG系の発現を確認することができました。RANK、RANKL、OPGともに髄核細胞におけるmRNAレベルでの発現量は線維輪細胞に比べて有意に高値でした。2)変性椎間板環境を模倣する目的でInterleukin -1 beta(IL-1β)投与すると、RANKやOPGではmRNAレベルでの発現量は有意な変化を認めませんでした。しかしRANKLの発現量は、線維輪、髄核細胞ともにIL-1β刺激によって有意に上昇しました。以上より、ヒト椎間板においてもタンパクおよびmRNAレベルでの発現を確認しました。本研究は椎間板でのRANK、RANKL、OPGの発現を1つのシステムとして捉えて確認し、また線維輪、髄核間での比較も行った初めての報告です。ヒト椎間板においても線維輪および髄核細胞は、それぞれがRANK/RANKL/OPG系の発現を有しており、炎症性サイトカインの刺激はRANK/RANKL/OPG系の発現を増強させることが判明し、椎間板変性に関与する可能性が示唆されました。当初の計画ではhuman RANKL中和抗体を用いて培養実験を予定していたが、到達できていない。しかしながら、当初は平成27年度に予定していたヒトの椎間板を用いた実験も開始しており、おおむね順調に進展していると考えられる。椎間板変性腰椎手術時に摘出したヒト椎間板組織を用いる。1. RANK/RANKL/OPG系の発現と椎間板変性度(MRI評価)との関連性を免疫組織学的手法を用いて検討する。3.培養細胞におけるRANK/RANKL/OPG系の蛋白発現は蛍光免疫組織学的手法を用い共焦点レーザー顕微鏡にて評価する。
有機物と金属水素化物の異常伝導に及ぼす水素のトンネル現象

本研究はBEDT-TTF分子を含む有機導体とPdHx (0<x<1.0)の異常電気伝導を冷中性子散乱測定、x線回折測定、帯磁率測定および電気伝導度測定等によって多角的に研究する事が目的である。本補助金によって実施した主な研究は(1)有機伝導体の帯磁率に関する水素同位体置換効果に関する研究、(2)中性子散乱による超伝導転移とフォノンスペクトルの異常性に関する研究、(3)有機導電体の水素同位体置換による結晶構造変化に関する研究、および(4)水素化物PdHx (0<x<1.0)の冷中性子散乱測定である。研究の(1)と(2)については研究成果の一部を論文として公表した。(3)と(4)の課題については引き続き実験研究を行っており、一部の成果は日本物理学会1997年・年会(名古屋)にて公表する。BEDT-TTF分子の両端に水素を重水素に置換したものと重水素化したアンモニアを合成したα-(BEDT-TTF)_2 ND_4Hg (SCN)_4と軽水素のみからなる同位体分子の結晶について室温以下の温度領域で帯磁率測定を行った。その結果、50K付近の帯磁率の極大現象に同位体置換効果が著しいことが分かった。即ち、軽水素からなる試料の50K付近の帯磁率は重水素置換体よりも15%程度小さい。超伝導体κ-(BEDT-TTF)_2 Cu (SCN)_2に関して高エネルギー物理学研の中性子分光器LAM-DとLAM-40を用いて2.6Kから18Kまでの温度領域における中性子非弾性散乱強度測定を行い、超伝導転移温度以下の領域で2, 4および8meV付近のエネルギーを持つピークが現れる事を見いだした。また、2meV以下の領域においても、温度低下にともなう強い臨界散乱現象を見た。これらの散乱強度変化は主に超伝導転移に伴う水素の振動モードの温度変化によるものである。日本原子力研究所に設置している冷中性子分光器AGNESを用いて同様の実験を行った所、更に詳しいデータを得た。