hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
クローン病の肉芽腫における疾患特異抗原へのT/NKT細胞活性化の機序と意義

クローン病では、マクロファージにおけるNOD2等、腸内細菌などに対する抗原提示細胞の免疫応答を規定する遺伝子のSNPなどの異常を背景とし、腸管内に存在する限定された疾患関連抗原に対するT細胞系の免疫応答が患のinitiationに重要であると考えられている。そこで、このような免疫応答に脂質抗原の関与が想定されるため、肉芽腫性病変形成部へのマクロファージ系細胞の種属機序を、ホーミングレセプターから解析した。さらに、クローン病ではTh1系の免疫応答が重要であるが、そのような免疫応答を惹起する細胞の集簇機序などについて、ケモカインの関与の検討などを通し、その背景としてT/NKT細胞系の意義を解析した。1)健常腸管粘膜では、粘膜筋板よりにMAdCAM-1陽性血管内皮が少数みられた。2)クローン病では、肉芽腫および所属リンパ節にMAdCAM-1陽性血管内皮の増加がみられ、その周囲にCD3陽性のT細胞の集簇がみられ、これらのT細胞は、増殖期にある活性化T細胞が主体であった。3)同部位には、CD138陽性の樹状細胞の増加がみられ、MAdCAM-1陽性血管内皮を介して、ホーミングしたT細胞に対して抗原特異的な免疫応答を惹起していることが考えられた。4)そのような部位には、CD4+CD45RO+のメモリー型T細胞の増加やTh1サイトカインの過剰発現がみられた。5)同部に一致してELCやSLCなどのリンパ球へのケモカイン発現亢進が確認された。以上より、クローン病の局所免疫応答は、何らかの疾患特異抗原とそれに対する粘膜免疫系リンパ球のTh1を中心とした活性化が特徴であり、その背景にはケモカインが関与していることが明かとなった。また、このような免疫担当細胞(特にマクロファージや抗原提示細胞)をターゲットとした治療が有効である可能性が示された。クローン病では、マクロファージにおけるNOD2等、腸内細菌などに対する抗原提示細胞の免疫応答を規定する遺伝子のSNPなどの異常を背景とし、腸管内に存在する限定された疾患関連抗原に対するT細胞系の免疫応答が患のinitiation重要であると考えられている。これまでの研究によりクローン病の非乾酪性肉芽腫が、そのような抗原への抗原提示細胞の異常な応答とT細胞活性化の場であることが明かとなった。さらに本症では、このような免疫応答に脂質抗原の関与が想定されるため、肉芽腫性病変形成部へのマクロファージ系細胞の種属機序を、ホーミングレセプターから解析した。2)クローン病および、潰瘍性大腸炎では活動性炎症のみられる粘膜固有層にMAdCAM-1陽性血管内皮がみられた。3)クローン病では、肉芽腫および所属リンパ節にMAdCAM-1陽性血管内皮の増加がみられ、その周囲にCD3陽性のT細胞の集簇がみられた。4)これらのT細胞は、Ki67陽性で増殖期にある活性化T細胞が主体であった。5)同部位には、CD138陽性の樹状細胞の増加がみられ、MAdCAM-1陽性血管内皮を介して、ホーミングしたT細胞に対して抗原特異的な免疫応答を惹起していることが考えられた。以上より、クローン病では、MAdCAM-1によりホーミングの制御を受ける粘膜免疫型T細胞の抗原特異的活性化が認められ、この抗原が病因に密接に関与したものであると考えられた。

クローン病では、マクロファージにおけるNOD2等、腸内細菌などに対する抗原提示細胞の免疫応答を規定する遺伝子のSNPなどの異常を背景とし、腸管内に存在する限定された疾患関連抗原に対するT細胞系の免疫応答が患のinitiationに重要であると考えられている。これまでの研究によりクローン病の非乾酪性肉芽腫が、そのような抗原への抗原提示細胞の異常な応答とT細胞活性化の場であることが明かとなった。さらに本症では、このような免疫応答に脂質抗原の関与が想定されるため、肉芽腫性病変形成部へのマクロファージ系細胞の集籏機序を、ホーミングレセプター発現とケモカイン発現から解析した。1)健常粘膜に比して、クローン病では、MAdCAM-1陽性で粘膜免疫系リンパ球のホーミングに関与する血管内皮細胞の増加が特徴的であった。潰瘍性大腸炎でも同様の変化は粘膜炎症部で見られるものの、潰瘍形成の強い部位では、ホーミングレセプターの発現は弱かった。2)健常粘膜では、T細胞や樹状細胞のホーミングに関与するケモカインである、ELCやSLCの発現はほとんど見られなかった。3)クローン病の粘膜炎症部では、ELCならびにSLCの発現がリンパろ胞を中心として散在性に認められた。特にクローン病の所属リンパ節では、SLCの強い発現が認められた。4)潰瘍性大腸炎では、ELCおよびSLCの発現は、健常者と大差がなかった。5)以上の変化が見られる部位では、IFN-γやIL-12などTh1系サイトカインの発現が亢進していた。以上より、クローン病の腸間膜リンパ節や粘膜炎症部においてみられるTh1反応の誘発には、ELCやSLCなどのケモカインとMAdCAM-1を介したねんまく免疫系リンパ球の集籏が重要であることが明らかとなった。クローン病の病因は不明であるが、その臨床病理学的特徴として肉芽腫の形成があげられる。クローン病の肉芽腫は、何らかの疾患特異抗原に対する抗原提示ならびに免疫応答の場である可能性をこれまでの研究により明らかにしてきた。また、クローン病ではTh1系の免疫応答が重要であるが、そのような免疫応答を惹起する細胞の集簇機序などについて、ケモカインの関与が考えられているが、不明な点も多い。一方、腸管などの粘膜においては、IgAに代表される粘膜免疫系とIgGに代表される全身免疫系のバランスが重要である。前者の調節には、MAdCAM-1やインテグリンを代表とするホーミングレセプターの関与が大きい。このような背景の元、以下のような結果を得た。1)クローン病では、肉芽腫や腸間膜リンパ節などを中心として粘膜免疫系の免疫担当細胞のホーミングレセプターであるMAdCAM-1を発現する血管内皮細胞の増加が多かった。2)そのような部位には、CD4+CD45RO+のメモリー型T細胞の増加が見られ、一定の抗原への免疫応答の可能性が強かった。3)リンパ球やマクロファージの集簇部周囲では、Th1系の免疫応答の増強が見られた。4)同部に一致してELCやSLCなどのリンパ球へのケモカイン発現亢進が確認された。5)クローン病の治療において、上記と関連するマクロファージ系細胞を中心とした血球成分除去療法が有効であった。以上より、クローン病の局所免疫応答は、何らかの疾患特異抗原とそれに対する粘膜免疫系リンパ球のTh1を中心とした活性化が特徴であり、その背景にはケモカインが関与していることが明かとなった。また、このような免疫担当細胞(特にマクロファージや抗原提示細胞)をターゲットとした治療が有効である可能性が示された。
オリフィスキャビテーションにおける発光と壊食の相関性に関する研究

本研究はオリフィスキャビテーション発光流の特性ならびに発光中に置いた物体の壊食と発光強度との関連性について調べたものである。発光特性についてはアーベル変換を用いて可視化するCT手法を示し、実験条件を系統的に変えてキャビテーション発光が起こる条件を求めた。発光強度につての実験公式を与えた。発光強度と壊食の関連性については、銅ロッドを軸上に置く新方式により研究し、発光位置と壊食位置は多少ずれるものの、壊食速度は発光強度と強い関連性をもっていることを明示した。この事実をより複雑な流れ場でも検証するために、銅平板上の円柱周りの流れに発生するキャビテーションについても研究を進めている。オリフィスキャビテーション発光は容易に得られるが、流水中での発光は複雑である。そこで水撃波によりキャビテーション気泡を圧壊する方法を発案した。この方法によると非常に高い圧力で気泡を瞬時に圧縮でき、しかも流れはほとんどないという利点がある。実験では100気圧近い水撃圧を発生でき、発光も非常に強くなることが判明した。発光は水撃波面とともに正確に進行していくことがわかった。この結果は管路系での水柱分離とその再結合の検出に利用できるものと期待される。理論計算は単一気泡に対して、気泡挙動計算とともに発光強度計算を行った。発光に関する非平衡計算結果は熱平衡放射計算結果と大差はない。そこで原子の電離を考慮した平衡放射理論を用いて、発光強度の理論的推算を進めた。希ガスの発光計算結果は、従来指摘された熱伝導度だけでなく電離エネルギーも強く影響していることを示した。すなわち電離エネルギーの低いキセノン、アルゴンなどでは強く発光する。一方、電離エネルギーの高いヘリウムでは空気や水蒸気気泡による発光が優勢となり、混入による発光の増大効果はあまりない。管内オリフィス流で発生するキャビテーション発光とキャビテーション壊食との関係についてについて研究を行った。壊食試験小片をキャビテーション中に置く従来の方法は試験片先端部分に新たなキャビテーションの発生があり、本研究にはあまり適切でないことがわかった。そこで実験装置のテスト区間の改造を行い、鏡面仕上げした試験ロッドをオリフィス上流から下流までオリフィス孔を貫通してテスト区間に置く方式を発案した。この結果、新たなキャビテーションの発生を防ぐことができ、さらに実験データ収集も効率良く行えることができた。キャビテーション発光につては、イメージインテンシファイア(設備備品)により、増光物質を添加することなく清水のままで微発光領域の可視化を行うことができた。発光強度測定にはフォトンカウンターや冷却CCDカメラも併用した。測定した光学データには逆アーベル変換を行い管路内の真の空間的放射強度分布に変換した。アーベル変換前後でキャビテーション発光の最大強度位置はほとんど変わらないことがわかった。銅ロッドでの壊食ピット分布計測はCCD顕微鏡によるイメージの画像処理により行い、ピット径4μmから50μm範囲の壊食傷を計数し、壊食速度を求めた。実験の結果、最大壊食位置は最大発光位置よりやや下流側にシフトすることが判明した。すなわち壊食速度分布と発光分布の位置関係は完全には一致しない。しかしながら両者のずれはわずかであり、キャビテーション発光から壊食位置を知ることは可能である。最大壊食速度と最大発光強度については明らかに相関性が見られ、壊食見積もりに利用できると考えられる。理論についてはキャビテーションクラウド気泡に対して、気泡力学と発光に関する非平衡衝突放射スペクトル理論を運用して、空気の発光強度の理論計算を進めている。単一気泡理論に比べ温度の上昇があるため発光も強まる傾向がある。すでに本研究によりオリフィス

キャビテーション発光流中では銅ロッドの壊食が起こり、発光位置と壊食位置は多少ずれるものの壊食度は発光強度と強い関連性をもっていることを示した。この事実をより複雑な流れ場で検証するために、銅平板上の円柱周りの流れに発生するキャビテーションについて調べた。円柱からやや離れたところに発光現象をイメージインテンシファイアにより確認することができた。しかし壊食はほとんど見られなかった。これは発光領域が平板からやや上方にあること、発光強度は非常に弱いことなどから予想とおりとなった。キャビテーション流をより高速にすることで壊食と発光領域の関係を明確にしてゆきたい。オリフィスキャビテーション発光は容易に得られるが、流水中での発光は複雑である。そこで水撃波によりキャビテーション気泡を圧壊する方法を発案した。この方法によると非常に高い圧力で気泡を瞬時に圧縮でき、しかも流れはほとんどないという利点がある。実験では100気圧近い水撃圧を発生でき、発光も非常に強くなることが判明した。発光は水撃波面とともに正確に進行していくことがわかった。この結果は管路系での水柱分離とその再結合の検出に利用できるものと期待される。理論計算は単一気泡に対して、気泡挙動計算とともに発光強度計算を行った。発光に関する非平衡計算結果は熱平衡放射計算結果と大差はなかった。そこで原子の電離を考慮した平衡放射理論を用いて、発光強度の理論的推算を進めた。希ガスの発光計算結果は、従来指摘された熱伝導度だけでなく電離エネルギーも強く影響していることを示した。すなわち電離エネルギーの低いキセノン、アルゴンなどでは強く発光する。一方、電離エネルギーの高いヘリウムでは空気や水蒸気気泡による発光が優勢となり、混入による発光の増大効果はあまりない。
学校研究の発展に資する教育委員会指導主事の役割のモデル化とルーブリックの開発

本研究では、コンサルテーションの理論的枠組みをふまえつつ、学校研究の発展に資する教育委員会指導主事の役割を整理・分析した。その結果をもとに、学校研究に関わる指導主事が果たしている12の役割を明らかにし、それをモデル化した。さらに、そのモデルにもとづいて、学校研究を支援する指導主事のためのルーブリックを開発した。このルーブリックは、指導主事が自らの取り組みを構想あるいは点検するために活用することができるものであり、指導主事としての専門的力量の形成に資するツールとして位置づけられる。本研究の目的は、学校における実践研究(以下、学校研究)の発展を実現するために、教育委員会指導主事(以下、指導主事)が果たすべき役割をモデル化し、それにもとづいて、彼らが自らのアクションを構想したり点検したりする際に利用するルーブリックを開発することである。以上の研究目的のもと、平成26年度においては、以下の5点について取り組みを進めた。(1)学校研究の発展に資する指導主事の関わりに関する優れた事例を収集すべく、複数の教育委員会において指導主事への聞き取り調査およびアンケート調査を実施した。(2)複数の教育委員会における指導主事への聞き取り調査をデータをもとに、学校研究への具体的な関わりやその方法について、コンサルテーションの概念をもとに整理・分析し、そのモデル化にむけた検討を行った。その成果について、日本教師教育学会第24回研究大会において研究発表を行った。あわせて、研究知見の収集につとめた。(4)学校研究の発展に資する外部エージェント(指導主事含む)の役割に関する理論的動向を把握するために、国内外の学術雑誌のレビュー・検討を行った。(5)上記(1)(4)を円滑に進めるために、研究代表者および研究分担者が集い、定期的に打ち合わせを実施した。本研究の目的は、学校における実践研究(以下、学校研究)の発展を実現するために、教育委員会指導主事(以下、指導主事)が果たす役割をモデル化し、それにもとづいて、彼らが自らのアクションを構想したり点検したりする際に利用するルーブリックを開発することである。以上の研究目的のもと、平成27年度においては、以下の5点について取り組みを進めた。(1)平成26年度に実施した指導主事への調査から得られたデータをもとに、学校研究の発展に資する指導主事の役割をモデル化した。その成果について、日本教師教育学会第25回研究大会において発表した。(2)上記(1)をふまえつつ、学校研究の発展に資する指導主事のアクションをルーブリック(試案)にまとめた。(3)上記(2)の妥当性を検証するために、多様な地域の指導主事に聞き取り調査を行った。あわせて、指導主事に特徴的なアクションを明確化するために、大学研究者にも聞き取り調査を行った。(4)日本教師教育学会における研究発表のほか、上記(1)について研究紀要論文としてまとめるなど、研究成果の公表につとめた。あわせて、研究知見の収集も行った。平成27年度に計画していた(1)学校研究の発展に資する指導主事の役割のモデル化、(2)指導主事の役割モデルにもとづくルーブリック(試案)の開発、(3)現時点までの研究成果の公表および研究知見の収集について、当初計画通りに進行しているため。本研究の目的は、学校における実践研究(以下、学校研究)の発展を実現するために、教育委員会指導主事が果たすべき役割をモデル化し、それにもとづいて、彼らが自らのアクションを構想したり点検したりする際に利用するルーブリックを開発することである。以上の研究目的のもと、最終年度である平成28年度には、以下の4点について取り組みを進めた。(1)平成27年度に開発した「ルーブリック(試案)」に対する評価情報(4つの地域の指導主事へのインタビューにより収集)を整理・分析し、改訂の方針を定めた。(2)上記(1)をふまえつつ、「ルーブリック(試案)」を改訂・印刷し、複数の教育委員会指導主事に配布した。(3)上記の研究成果については、日本教育工学会第32回全国大会、日本教育工学会研究会17-1、日本教師教育学会第26回研究大会において研究発表を行った。(4)上記(1)(3)を円滑に進めるために、研究代表者および研究分担者が集い、定期的に打ち合わせを実施した。平成26年度に計画していた(1)学校研究の発展に資する指導主事の関わりに関する優れた事例の収集、(2)指導主事の役割のモデル化にむけたデータの分析・検討、(3)現時点までの研究成果に関する国内外の学会での研究発表と研究知見の収集、(4)本研究に関連する国内外の学術雑誌のレビュー・検討について、当初計画通りに進行しているため。

平成28年度には、これまでの研究実績をふまえ、(1)ルーブリック(試案)に関する評価情報の収集・分析、(2)ルーブリック(試案)の改訂と印刷・配布、(3)研究知見の収集および研究成果の公表(日本教育工学会、日本教師教育学会における研究発表、論文や研究報告の投稿)を行う。上記(1)(3)を円滑に進めるために、研究打ち合わせを実施するとともに、ML等を通じて日常的に意思疎通を図る。教師教育平成27年度には、これまでの研究実績をふまえ、(1)学校研究の発展に資する指導主事の役割のモデル化、(2)指導主事の役割モデルをもとにした、ルーブリック(試案)の作成、(3)ルーブリック(試案)についての点検・評価、(4)ルーブリック(試案)の妥当性の検証を視野にいれた大学研究者への聞き取り調査、(5)日本教育工学会、日本教師教育学会等における研究発表および論文、研究報告等の投稿を行う。上記(1)(5)を円滑に進めるために、研究打ち合わせを実施するとともに、ML等を通じて日常的に意思疎通を図る。平成27年度に予定していた研究計画は予定通り実施したが、会議費やデータ整理のための費用が予定よりも安価であるとともに、旅費が当初計画ほどかからなかったため、次年度使用額が生じた。平成26年度に予定していた研究計画は予定通り実施したが、会議費やデータ整理のための費用が予定よりも安価であったため、次年度使用額が生じた。平成28年度に実施する調査のためのデータ整理費用および旅費として用いる。平成27年度に実施している調査のデータ整理のための費用として用いる。
宇宙定数問題と宇宙論方程式の非線形性

宇宙定数問題宇宙定数の研究の継続として、2つのスカラー場の系の解の示すふるまいを詳細に調べた。特にそれが初期値に敏感に依存することを系統的に調べ、ある種の「地図」の作成を目指した。いまだに中間的な段階にあるが、引続き進行中である。それがカオスとの関係で、新しい形の散逸構造の様相を示すことに関する論文が出版された。さらに、最近の宇宙論の観測的な研究から、「小さいが有限な宇宙定数」の現実性が急速に高まりつつある。それに対応るために、場の理論の量子効果から生ずる宇宙定数についても、研究を始めた。定数の時間依存性密接に関連した主題として、物理定数の時間依存性に関しても研究した。特にOklo現象に関してShlyakhterが1976年に行った研究の再解析を実行した。これは、原子力研究所や広島大学等の原子核物理、地球化学の専門家らの協力も得て、極めて精密な研究となった。その結果、新しいデータに基づいて従来よりもはるかに信頼性の高い結果が得られ、強い相互作用の結合定数に関してShlyakhterが得ていた10^<-19>y^<-1>という厳しい上限値が本質的に正しいものであることを確認した。この研究の過程で、Oklo現象の研究分野特有の「有効」断面積に関する議論があり、また、Damour and Dysonの研究で曖昧であった点をさらに改善するなど、この分野の今後の研究にとって重要な結論が得られた。論文は現在投稿中である。宇宙定数問題について以前おこなった研究で得られた解の初期値依存性を、部分的にではあるが、詳細に調べた。その結果、特に鋭敏な依存性の例を多数集め、それとふつうの意味のchaotic behaviorとの関連を考察した。結論としては、我々の解が示すものはincomplete chaosあるいはincomplete fractalsと呼ばれるべき、新しい形の散逸構造として、興味ある対象であることがわかった。この点を簡単に説明する。問題の本質的部分を議論するために、宇宙論的な部分を取り除いた2-scalarsystemに焦点をあてるが、解の最大の特徴は、1ntに関して近似的に周期的なくりかえしが現れることである。その「周期」は、主として系の摩擦係数によって支配される。これは、非線形系に現れる多くのpattern formationの例と似ている。ところが、解は最終的には単純なfixed-pointattractorに収束する。それに達する以前に、くりかえしをする回数Nを考える。このNが、初期値とともに(近似的に)飛躍する。これがchacoticsystemsの特徴に一致すると考えたのであるが、最終的にstrange attractorを示さないという点で、純粋のchaos(あるいはfractal)とはみなし得ない。しかし別の観点からは、純粋のchaos/fractalは、つまるところ自然現象の数学的理想化であり、むしろ、上でincompleteと呼んだものの法が実際に近い記述を与えてくれる可能性も期待できる。特に生命現象との関連は興味のある点である。

その結果、新しいデータに基づいて従来よりもはるかに信頼性の高い結果が得られ、強い相互作用の結合定数に関してShlyakhterが得ていた10^<-19>y^<-1>という厳しい上限値が本質的に正しいものであることを確認した。この研究の過程で、Oklo現象の研究分野特有の「有効」断面積に関する議論があり、また、Damour and Dysonの研究で曖昧であった点をさらに改善するなど、この分野の今後の研究にとって重要な結論が得られた。論文は現在投稿中である。
高感度光電子収率分光による極めて薄い酸化膜/シリコン界面の欠陥密度定量評価

極薄SiO_2/Si界面の欠陥準位密度を高感度に定量評価する技術の確立を目指して、光電子収率分光(PYS)システムを構築し、高感度化を図ると共に、その実質的検出限界を実験的に明らかにした。具体的には、独自に構築した光電子収率分光システムとケルビンプローブ測定系を既存の単色X線・紫外線光電子分光(XPS/UPS)システムの分析チャンバーに接続し、試料のフェルミ準位エネルギー位置をmeVの精度で決定できるようにした。以下に主要な研究成果をまとめる。1.c-Si及びSiO_2/c-Si系の試料に対し、表面近傍(10nm)以下の電子占有状態を約8桁のダイナミックレンジで評価可能なPYSシステムの構築に成功した。2.光電子収率及びその1/3乗を入射光エネルギーの関数としてプロットすることで、光電子の直接励起および間接励起のしきいエネルギーを決定することができ、表面バンドの曲がりにほとんど依存されることなく価電子帯上端のエネルギー位置を決定できることが明らかになった。これは、基板不純物濃度にも関係なく成立する。3.SiO_2/c-Si系からのPYS測定において、Siの価電子帯からの光電子収率の低下量から、SiO_2膜に対する光電子脱出深さを決定できる。入射光エネルギー5.6eVにおいて、光電子脱出深さは約3.1nmと見積もられた。4.XPS価電子帯スペクトルに対応させて、Si価電子帯からの実測光電子収率を考慮することで、微分PYSスペクトルから表面および界面状態密度分布が1x10^<10>cm^<-2>eV^<-1>で定量可能である。5.熱酸化膜形成直後のSiO_2(厚さ2.7nm)/n^+Si(100)において、禁制帯中央付近に3x10^<12>cm^<-2>eV^<-1>の界面準位密度が存在し、水素雰囲気中400°C熱処理(ゲート電極なし)により約一桁低減される。Xeランプ(500W:平成8年度主要設備備品)を光源として、エネルギー範囲36eVにおいて、ダブルモノクロメータ(平成8年度主要設備備品)を用いて単色化した紫外光を合成石英窓を通して、超高真空チャンバー内にセットされた試料(真空蒸着Au薄膜、表面水素終端されたSi基板及び極めて薄く(厚さ3mm以下)熱酸化したSi基板)に照射した。試料に数十V程度負バイアスを印加することで、試料表面から放出された全光電子を静電レンズ系を通してチャネルトロン検出器によって計測した。まず初めに、蒸着Au薄膜の実測スペクトルを入射フォトン数で規格化して、入射エネルギーの関数として求めた光電子収率スペクトルから、本年度構築した光電子収率分光システムの性能、特に感度及びエネルギー分解能を評価した。その結果、試料表面近傍(10nm)の電子占有状態を約8桁に渡って評価可能であることが分かった。また、Fowlerプロットによって求めた蒸着金薄膜の仕事関数は5.08eVとなり、文献値とよく一致することを確認した。次に、原子レベルで平坦化した水素終端Si (111)において、高濃度(>10^<18>cm^<-2>)不純物添加によって生じたバンド裾準位を観測することができることを明らかにした。

また、n^+型(N_D4×10^<17>cm^<-2>)試料及びp型(N_A1.3×10^<15>cm^<-2>)試料では、それぞれ10^<11>10^<12>cm^<-2>程度の表面準位が残留していることが分かった。n^+型試料において残留表面準位密度が高いのは、(1)禁制帯中央より伝導帯側の表面準位を検出できることと(2)p及びp^+型試料に比べ大気中での自然酸化の進行が著しく速いために、化学洗浄後、分析チャンバーへ試料導入するまでの間に局所的に表面酸化が進行したためと考えられる。更にn^+Si (100) (N_D2×10^<19>cm^<-2>)を化学洗浄後1000°Cdry酸化によって形成した厚さ2.5nmの熱酸化膜を評価した結果、熱処理をしていない状態で、約10^<12>cm^<-2>/eVの界面準位の存在が明らかになった。この界面準位が水素アニールで消滅してゆく過程を今後調べる必要がある。現在の光電子収率システムの検出下限は、実測収率量及び光学系効率を考慮すると、1×10^<10>cm^<-2>/eV程度と見積もられる。また、今後56nmの酸化膜の界面欠陥準位密度をC-V測定の値と比較すること及びケルビンプローブを用いてフェルミ準位位置を実測することで、より高い精度で界面準位密度分布を定量評価する手法を確立してゆく。極薄SiO_2/Si界面の欠陥準位密度を高感度に定量評価する技術の確立を目指して、光電子収率分光法(PYS)の高感度化を図ると共に、その実質的検出限界を実験的に明らかにした。具体的には、昨年度に構築した光電子収率分光システムとケルビンプローブ測定系を単色X線・紫外線光電子分光(XPS/UPS)システムの分析チャンバーに接続し、試料のフェルミ準位エネルギー位置をmeVの精度で決定できるようにした。n^+ Si(100)基板上に、N_2希釈2%酸素雰囲気中850°Cで、厚さ2.7mmのシリコン熱酸化(SiO_2)膜を形成して、N_2希釈20%水素雰囲気中400°Cの熱処理(ゲート電極無し)前後でPYS測定を行った。さらに、SiO_2膜を希HF処理によって、薄膜化しながらSiO_2膜厚をパラメータとして、系統的にPYSスペクトルの変化を調べた。その結果、以下の事が明らかとなった。1.光電子収率I及びその1/3乗を入射光エネルギの関数としてプロットすることで、光電子の直接励起および間接励起のしきいエネルギを決定することができ、表面バンドの曲がりにほとんど依存されることなく価電子帯上端のエネルギ位置を決定できることが明らかになった。これは、基板不純物濃度にも関係なく成立する。2.SiO_2c-Si系からのPYS測定において、Siの価電子帯からの光電子収率の低下量から、SiO_2膜に対する光電子脱出深さを決定できる。入射光エネルギ5.6eVにおいて、光電子脱出深さは約3.1nmと見積もられた。3.XPS価電子帯スペクトルに対応させて、Si価電子帯からの実測光電子収率を考慮することで、微分PYSスペクトルから表面および界面状態密度分布が1x10^<10>cm^<-2>eV^<-1>で定量可能である。4.熱酸化膜形成直後のSiO_2(厚さ2.7nm)/n^+ Si(100)において、禁制帯中央付近に3x10^<12>cm^<-2>eV^<-1>の界面準位密度が存在し、水素雰囲気中400°C熱処理により約一桁低減される。5.熱酸化膜の希HF処理において、薄膜化に伴って、界面準位密度が徐々に低減される。これは、希HF処理中に、水素が酸化膜を拡散していることを示唆している。
金属アレルギーの新規診断・治療法の開発基盤研究

本研究は、歯科治療で用いられている歯科金属材料が一因であるとの報告もある金属アレルギーにおいて、新規診断・治療法の開発を目指す研究である。現在、金属アレルギーは、パッチテストが有用な診断法ではあるものの、生体侵襲性があるため、新規診断法の開発が望まれている。そこで、これまで申請者らの実験動物を用いた金属アレルギーの研究を発展させて、診断・治療に役立つ金属反応性T細胞受容体を特定することで新規診断・治療法の開発基盤を構築する計画である。
ユニバーサル高等教育段階における大学の魅力の構造に関する研究

高等教育のユニバーサル化が進行する中で、"大学の魅力"に対する見方は急速に変化し始めている。受験産業は、入試の易化傾向によって、従来型の偏差値体制の対象となりつづける選抜型受験生が全体の23割に減少していくことを予想してか、情報内容が偏差値中心から大学の「中身(身につけられる知識・技術・能力、学べる内容)」をより詳細に紹介し、受験生個々人の将来の進路からのナビゲーション型へと変化しつつある。高校生の状況をみると、1989年当時と比較して、"資格"や"就職"に有利であることを"魅力"と感じる傾向を示し、"教養"や"モラトリアム"を望んで大学進学を考える傾向は弱まっている。ある意味では、従来の専門学校志願層との差は小さくなっている。大学生が考える"大学の魅力"には、"就職"は現れてくるが、それ以上に「カリキュラム」や「授業」での魅力を期待している。大学に"自由さ"を求める志向性をもつ一方で、学習に対する魅力を欲している学生の状況に比して、現実の個別大学は、教育の「中身」についての満足はほとんど提供できていない。結果的には、偏差値や志望学部・学科についてのSelf Esteemの高い学生の多い大学が、教育の中身と無関係に相対的な満足度が高くなっているのが現状であることが明らかになった。受験産業調査班は予備校、模擬試験、受験雑誌発行などの受験産業6社の受験情報編集責任者に対するインタビュー調査を実施した(10年7月9月)。主な知見は以下の通りである。入試を巡る社会システムの中で、受験産業が現在果たしている機能としては、(1)入試情報の収集整理(2)学習支援(3)進路指導支援(4)進路決定支援(5)大学広報代行(6)受験生の啓蒙などがある。こうした機能に加えより広い社会的文脈の中で、受験産業は大学の“魅力の創出・伝達"及び“市場の開発"という機能をも果たしている。18歳人口減少によるユニバーサル化の進展と早期選抜の加速化による受験体制の変化の中で、受験産業の多くは、“偏差値"によってのみ大学の魅力を測定する従来の尺度が転換期に差しかかっていると認識している。大学の魅力に関する新たな評価基準としては、、受験生が将来就きたいと考える職業にとって必要な能力が何であるか→その能力を身につけるのに適切な学問領域は何か→その学問を学べる学部・学科はどこか、といった将来の進路から逆に遡及して進路をナビゲートするアプローチから測定されていると考えられる。その結果、一定の偏差値以上の大学を除き、大学の教育内容・方法に関する情報が以前より魅力を測るうえでウェイトが高まりつつある。学生インタビュー班は、私立大学社会科学系学部1・3年在学者3グループ計18名を対象に大阪市内のスタジオを会場において、(1)大学選択の理由(2)在学中の大学の魅力に対する具体的事象(3)理想の大学のもつ魅力事象についてグループインタビューを実施した。その結果、大学進学への明確な目的意識の欠落、4年間という時間に対するモラトリアム的意識、「大卒」という“学歴"への自尊感情などが確認され、、学生達が大学に対し、、パブリックな学習空間としてよりも、むしろプライベートなネットワーク上にある多重帰属先のひとつとして認知する傾向が強いのではないかという仮説を発見した。

大学に"自由さ"を求める志向性をもつ一方で、学習に対する魅力を欲している学生の状況に比して、現在の個別大学は、教育の「中身」についての満足はほとんど提供できていない。結果的には、偏差値や志望学部・学科についてのSelf Esteemの高い学生の多い大学が、教育の中身と無関係に相対的な満足度が高くなっているのが現状であることが明らかになった。
量子もつれを利用した分子ダイナミクスの新規観測法の開発

本課題遂行により,一般化した量子最適制御シミュレーション法の開発に成功した.それを使って目的の分子内量子もつれの生成・制御法を提案するとともに,量子もつれを利用した新規分光法を開発できた.分子内量子もつれの生成制御においては,多くの自由度の間の相互作用を波動関数の位相も含めて制御し目的の状態を生成する.実験的には制御は閉ループ(最適制御)法がすでに確立している.これに対応する理論解析は最適制御シミュレーションであるが,フィードバック(非線形相互作用)を含むため数値解析は難しい,本課題では高速・高精度(精度は計算機の数値精度限界で決まる)でかつ,非常に一般的な数値解法アルゴリズムの開発に成功した.これを適用し例えば,円錐交差を含む2次元・2電子状態を取り上げ,強い非断熱相互作用の存在下においても,多数回の電子状態遷移を通した波束整形の利用により,分子固有の相互作用をアクティブに制御し,もつれの度合いを調整できることを示した.また,表面吸着分子などの今日散逸系においてさえも制御可能であることを示した.後者は,量子デバイスの素子化に向けた知見を提供する.一方,新規の分光法提案においては,量子もつれが本質的に重要になる量子演算に着目し研究を行った.量子もつれを生成する基本演算であるCNOTおよび量子もつれを利用する演算として量子フーリエ変換を取り上げ,これら演算子を対角表示する状態を量子ビットとできることを明らかにした.更に,現在の時間分解量子干渉分光法を若干の改良し,位相ロックとパルス波形整形装置とを組み合わせれば,非常に高感度に演算結果を測定できることを数値シミュレーションで明らかにした.また,幾何位相効果を利用した分子内量子もつれの制御および新規の分光法の理論提案を行った.振動モード間量子もつれを解離生成物間の分岐比の違いとして検出するため高感度の分光法である.本課題遂行により,一般化した量子最適制御シミュレーション法の開発に成功した.それを使って目的の分子内量子もつれの生成・制御法を提案するとともに,量子もつれを利用した新規分光法を開発できた.分子内量子もつれの生成制御においては,多くの自由度の間の相互作用を波動関数の位相も含めて制御し目的の状態を生成する.実験的には制御は閉ループ(最適制御)法がすでに確立している.これに対応する理論解析は最適制御シミュレーションであるが,フィードバック(非線形相互作用)を含むため数値解析は難しい,本課題では高速・高精度(精度は計算機の数値精度限界で決まる)でかつ,非常に一般的な数値解法アルゴリズムの開発に成功した.これを適用し例えば,円錐交差を含む2次元・2電子状態を取り上げ,強い非断熱相互作用の存在下においても,多数回の電子状態遷移を通した波束整形の利用により,分子固有の相互作用をアクティブに制御し,もつれの度合いを調整できることを示した.また,表面吸着分子などの今日散逸系においてさえも制御可能であることを示した.後者は,量子デバイスの素子化に向けた知見を提供する.一方,新規の分光法提案においては,量子もつれが本質的に重要になる量子演算に着目し研究を行った.量子もつれを生成する基本演算であるCNOTおよび量子もつれを利用する演算として量子フーリエ変換を取り上げ,これら演算子を対角表示する状態を量子ビットとできることを明らかにした.更に,現在の時間分解量子干渉分光法を若干の改良し,位相ロックとパルス波形整形装置とを組み合わせれば,非常に高感度に演算結果を測定できることを数値シミュレーションで明らかにした.また,幾何位相効果を利用した分子内量子もつれの制御および新規の分光法の理論提案を行った.振動モード間量子もつれを解離生成物間の分岐比の違いとして検出するため高感度の分光法である.分子内量子もつれの制御および生成した量子もつれに対する新規の高感度分光法の理論提案を行った.以上2つの主要結果については,専門雑誌に掲載および掲載が決まっている.分子内量子もつれの生成制御においては,多くの自由度の間の相互作用を制御し,目的の状態を生成できるかが問題になる.本研究では,円錐交差を含む2次元・2電子状態を取り上げ,強い非断熱相互作用の存在下においても,多数回の電子状態遷移を通した波束整形の利用により,分子固有の相互作用をアクティブに制御し,もつれの度合いを調整できることを示した.即ち,円錐交差点付近の強い非断熱遷移領域を波束が通過する際,波束の局在の度合いを制御することで,振動モード間の実効的な結合強度をコントロールできることを明らかにした.一方,新規の分光法提案においては,量子もつれが本質的に重要になる量子演算に着目し研究を行った.量子ビット(計算基底)はヨウ素分子の電子励起B状態における振動状態へのマッピングにより導入する.具体的には,量子もつれを生成する基本演算であるCNOTおよび量子もつれを利用する演算として量子フーリエ変換を取り上げ,これら演算子を対角表示する状態を量子ビットとする.即ち,量子ビット(計算基底)は振動固有状態の重ねあわせで表される.非定常状態の計算基底を導入したために,量子もつれが本質的であるこれらの演算を,分子ハミルトニアンに従った自由時間発展だけで超高精度(典型例で99%以上)実現できることを明らかにした.更に,現在の時間分解量子干渉分光法を若干改良し,位相ロックとパルス波形整形装置とを組み合わせれば,非常に高感度に演算結果を測定できることを数値シミュレーションで明らかにした.幾何位相効果を利用した分子内量子もつれの制御および新規の分光法の理論提案を行った.

分子内に生成した振動波束はポテンシャル面の非調和性のために非常に強くもつれ合う.特に,ポテンシャル交差点付近では電子との強い相互作用のために振動波束の位相は大きく乱され,有用な情報を得るのは困難である.ところが非断熱遷移が円錐交差により引き起こされる場合,幾何位相効果のため,振動状態と電子状態とのもつれの違いを光解離生成物の観測により高感度で測定できることを明らかにした.円錐交差点前後で,断熱遷移(非断熱遷移)のために振動波束には位相反転が生じる(生じない).幾何位相効果に由来する振動波束の構造の違いが解離生成物間の分岐比の違いとして現れるために,容易に検出できる.また,分子内だけでなく環境体とも量子もつれが生じる場合の"分子内量子もつれ"の緩和機構を最適制御シミュレーションで明らかにした.方法論開発に関しては,超高速緩和で重要な非マルコフタイプの緩和を取り込む方法を提案した.我々の提案したアルゴリズムは2つのパラメータで特徴付けられた単調収束を保証する.簡単なモデル系を用いた評価ではあるが,数値精度限界(16桁)に近い精度(典型的には10桁以上)で,解を探索できることを示した.これを応用して,表面ダイナミクスでの制御シミュレーションを行い,2種類の異なった量子もつれの競合がある状況下での選択励起機構を解析した.位相整形した赤外パルスを照射することで,吸着分子の分子内振動を高い確率でコヒーレントに励起できることを示した.
富山湾海底の地下水湧出の実態とその海洋環境における役割の解明

本研究のゴールは,微量元素や同位体を手段とし,富山湾東部の沿岸海底地下水湧出域(黒部沖・魚津沖)における化学物質変動のメカニズムを把握すると同時に,陸起源物質の海洋への寄与率を見積もり,物質の拡散と生物基礎生産との関わりを明らかにすることを目的とした。今年度は魚津や黒部沖の水深約30mまでの数カ所の海底湧水域を中心に観測を行い,それらは平均標高8001200mに降った降水が地下に浸透して扇状地の伏流水となり,1020年をかけて海底から湧き出したものと分かった。また,湧水は,海水の数数十倍もの栄養塩を含んでおり,富山の水収支結果を利用すると,海底湧水は河川の1.22倍もの栄養塩を富山湾へ供給している結果になった。さらに,湧水域付近では大きなクロロフィルaの存在量が観測されたことから,海底湧水は,春季夏期の植物プランクトンブルームイング発生の支配的要因だと分かり,沿岸生態系へ大きな影響をもたらすことが示唆される。また,富山湾海底地下水の湧出量を測定するために,広い測定レンジを持つフラックスチャンバーを試作し,流量の実測も行った。まずラックスチャンバーの測定感度・精度を測るため,漁港において室外実験を行った。この実験から,湧出量は10から40ml範囲では測定精度±2ml(RSD=5%),45から400mlの範囲において測定精度±10ml(RSD=2%)との結果が得られ,比較的広い範囲(10400ml)で淡水性海底地下水の湧出量を測定することが可能にした。実際に412月にかけて,魚津及び黒部の海底湧水域において調査を行った結果,1m^2あたり水深8mでは0.841.27L/min(測定平均),水深22mにおいて0.500.81L/minの湧出量が得られた。一般的に海底地下水の湧出量の変化は,湧水孔が位置する水深,陸上帯水層の地下水位,また海洋での潮汐,波浪,流れ等多くの要因によって支配されると考えられるが,中でも潮位変化によるものの可能性が最も有力であると分かった。本年度の研究のゴールは,微量元素や同位体を手段とし,富山湾東部の沿岸海底地下水湧出海域(黒部沖・魚津沖)における化学物質変動のメカニズムを把握すると同時に,陸起源物質の海洋への寄与率を見積もり,物質の拡散と生物基礎生産との関わりを明らかにすることを目的とする。過去1年の結果から,以下のことが明らかになった。1)海底湧水の酸素同位体比と主要化学成分は,いずれも付近の河川水や井戸水に良く似た値を示しており,採取された海底湧水は片貝川と起源が同じである扇状地地下水であった。2)海底湧水のトリチウム濃度と湧水の酸素同位体組成から,採取された海底湧水は平均標高8001200mに降った雨が地下に浸透し,1020年をかけて海底から湧き出たものであった。3)海底湧水の栄養塩濃度は,表層海水のそれより数倍から数十倍もの高濃度であった。4)海底湧水の湧出量は,富山県の河川総流量の30%弱に相当する。本研究で明らかになった湧出量から見積もると,湧水は河川の1.22倍もの栄養塩を沿岸海洋に供給していることになり,沿岸生態系に大きく影響することが予想される。一方,海底湧水は,農薬など人為起源の化学物質も大量に含まれており,これが沿岸の生態環境や基礎生産へも悪影響を及ぼす可能性も無視できない。これまで地球の水収支において,海底湧水は全く考慮されていない。このような海底湧水の存在は,海洋の物質循環そのものに大きな影響を与えると共に,河川水同様,海洋へ^<14>Cとトリチウムを附加することを考えると,地下水の海底湧出は日本海の循環モデル計算にも影響すると懸念される。現在,富山湾を中心に,地質学的・水文学的な視点からも湧水の定量化を行うと共に,日本海・地球規模の海底淡水湧出の実態およびその沿岸海洋への影響を明らかにする研究へと発展させて行く予定である。

この実験から,湧出量は10から40ml範囲では測定精度±2ml(RSD=5%),45から400mlの範囲において測定精度±10ml(RSD=2%)との結果が得られ,比較的広い範囲(10400ml)で淡水性海底地下水の湧出量を測定することが可能にした。実際に412月にかけて,魚津及び黒部の海底湧水域において調査を行った結果,1m^2あたり水深8mでは0.841.27L/min(測定平均),水深22mにおいて0.500.81L/minの湧出量が得られた。一般的に海底地下水の湧出量の変化は,湧水孔が位置する水深,陸上帯水層の地下水位,また海洋での潮汐,波浪,流れ等多くの要因によって支配されると考えられるが,中でも潮位変化によるものの可能性が最も有力であると分かった。
頸部郭清術を受ける患者の機能障害に対する包括的看護プログラムの開発

目的:本研究では、頸部郭清術後の肩関節周囲の運動障害に対するリハビリテーションに、頸部周囲組織の「硬さ」を改善するストレッチ等を加え、摂食嚥下障害へも対応した包括的なリハビリテーションの実施や機能障害の程度を経時的に評価する看護プログラムの開発することを目的とする。平成30年度は、看護プログラムとして、頸部可動域を改善するエクササイズを検討することを目的とした頸部郭清術後機能障害及びリハビリテーションに関する文献検討を行った。また、本研究で頸部周囲組織の「硬度」を測定する際に使用する、MyotonPRO組織硬度計(Myoton)の動作と精度を確認した。方法:医学中央雑誌Webを用いて「頸部郭清術」and「機能障害」and「会議録除く」、「頸部郭清術」and「リハビリテーション」and「会議録除く」をキーワードに検索を行なった結果、各116件、65件(重複あり)の文献が得られた。また、PubMedを用いて「neckdissection」and「rehabilitation」をキーワードに2014年2018年に発表された文献を検索し、94件の文献が得られた。タイトルおよび抄録から研究計画の立案に適する文献として医学中央雑誌より26件、PubMedより9件の文献を検討した。文献検討の結果を踏まえて、頸部周囲組織の硬度とその関連要因、測定方法を確定し、実施する頸部可動域エクササイズを決定した。今後は、決定した測定方法や頸部可動域エクササイズを研究計画に反映させ、所属施設の研究倫理審査委員会へ本研究計画を申請する予定である。平成30年度は、頸部郭清術後の障害とリハビリテーションに関する文献検討を行い、頸部可動域改善に効果のあるエクササイズを検討した。本研究で頸部周囲組織の「硬度」を測定する際に使用する、MyotonPRO組織硬度計(Myoton)の動作と精度を確認した。平成30年度から今年度にかけて、頸部周囲組織の「硬さ」と頸部・肩関節周囲の関節可動域、喉頭運動などの嚥下機能、疼痛や不快感などの自覚症状との関連について、がんに罹患していない健常な高齢者で測定を行う予定であり、また、加齢による影響等も明らかにするため若齢者でも測定する予定であった。現在、所属施設の研究倫理審査委員会へ本研究計画を申請する準備を行っている段階であり、データ収集の開始に至っていないため、やや遅れている。研究の実施が遅れているのは、文献によるエクササイズの検討に時間がかかったこと、データ収集期間の確保ができなかったことが要因である。今年度は、7月に所属施設の研究倫理審査委員会に申請書類を提出し、9月10月に若齢者のデータ収集から実施する予定である。令和元年度は、健常な高齢者と若齢者の頸部周囲組織の「硬さ」と頸部・肩関節周囲の関節可動域、喉頭運動などの嚥下機能、疼痛や不快感などの自覚症状との関連を検証したいと考えており、所属施設の研究倫理審査委員会申請するための書類を作成している。今後の予定は以下のとおりである。7月:所属施設の研究倫理審査委員会申請9月10月:若齢者に対して検討した頸部へのエクササイズを実施してもらい、エクササイズ実施前後で頸部周囲組織の「硬さ」と頸部・肩関節周囲の関節可動域、喉頭運動の測定、頸部や肩に関する自覚症状のアンケート調査を実施し、データを分析する予定である。データ収集及び分析は所属施設で実施する。11月12月:高齢者に対する研究実施施設との調整、高齢者への研究参加依頼を行う。1月3月:高齢者に対して検討した頸部へのエクササイズを実施してもらい、エクササイズ実施前後で頸部周囲組織の「硬さ」と頸部・肩関節周囲の関節可動域、喉頭運動の測定、頸部や肩に関する自覚症状のアンケート調査を実施し、データを分析する予定である。

本研究で頸部周囲組織の「硬度」を測定する際に使用する、MyotonPRO組織硬度計(Myoton)の動作と精度を確認した。平成30年度から今年度にかけて、頸部周囲組織の「硬さ」と頸部・肩関節周囲の関節可動域、喉頭運動などの嚥下機能、疼痛や不快感などの自覚症状との関連について、がんに罹患していない健常な高齢者で測定を行う予定であり、また、加齢による影響等も明らかにするため若齢者でも測定する予定であった。現在、所属施設の研究倫理審査委員会へ本研究計画を申請する準備を行っている段階であり、データ収集の開始に至っていないため、やや遅れている。研究の実施が遅れているのは、文献によるエクササイズの検討に時間がかかったこと、データ収集期間の確保ができなかったことが要因である。今年度は、7月に所属施設の研究倫理審査委員会に申請書類を提出し、9月10月に若齢者のデータ収集から実施する予定である。令和元年度は、健常な高齢者と若齢者の頸部周囲組織の「硬さ」と頸部・肩関節周囲の関節可動域、喉頭運動などの嚥下機能、疼痛や不快感などの自覚症状との関連を検証したいと考えており、所属施設の研究倫理審査委員会申請するための書類を作成している。今後の予定は以下のとおりである。7月:所属施設の研究倫理審査委員会申請9月10月:若齢者に対して検討した頸部へのエクササイズを実施してもらい、エクササイズ実施前後で頸部周囲組織の「硬さ」と頸部・肩関節周囲の関節可動域、喉頭運動の測定、頸部や肩に関する自覚症状のアンケート調査を実施し、データを分析する予定である。データ収集及び分析は所属施設で実施する。11月12月:高齢者に対する研究実施施設との調整、高齢者への研究参加依頼を行う。1月3月:高齢者に対して検討した頸部へのエクササイズを実施してもらい、エクササイズ実施前後で頸部周囲組織の「硬さ」と頸部・肩関節周囲の関節可動域、喉頭運動の測定、頸部や肩に関する自覚症状のアンケート調査を実施し、データを分析する予定である。学会参加等の旅費を教員研究費や若手研究B(課題番号15K20712代表西岡)を使用したため残額が発生した。今年度の助成金は、物品費(角度計)、謝金(高齢者・若齢者の被験者への謝金)、旅費(第25回日本摂食嚥下リハビリテーション学会学術大会、第34回日本がん看護学会、第43回日本嚥下医学会総会ならびに学術講演会)に使用する。
シナプス伝達の可視化解析によるシナプス可塑性制御機構の解明

計画の3年目として、昨年度に続き、神経伝達物質であるグルタミン酸を可視化するための蛍光性のグルタミン酸可視化プローブ(EOS)の作製と改良を行った。EOSはAMPA型グルタミン酸受容体のGluR2サブユニットのグルタミン酸結合ドメインを基本骨格として利用して、その403番目アミノ酸残基のセリンをシステインに置換し、そのシステインのチオール基に選択的に蛍光色素オレゴングリーンを結合させたものである。EOSを用いてより高精細なグルタミン酸イメージングを実現する為に、従来型EOSにアミノ酸変異を加えることで、従来型と比べ約50%の性能の向上が実現した。これにより従来型では困難であった単一シナプスレベルでのグルタミン酸放出を培養海馬神経細胞において、優れたS/N比で検出することに成功した。さらに標本中のどこのシナプスがどの程度のグルタミン酸を放出しているのかを高精細に解析することを可能にし、ホルボールエステル等の薬物処理を行うことで生じるシナプスの可塑的変化を単一シナプスレベルの分解能で経時的に捉える事ができた。また,グルタミン酸可視化プローブの開発からそのシナプス伝達可視化への応用の成果をまとめ、論文として発表した(Namiki S, Sakamoto H, Iinuma S, Iino M, Hirose K. European Journal of Neuroscience, 25, 2249)。現在はシナプスにおけるグルタミン酸放出機構の解明に向けて量子解析を可能にするデータの収集に努めている。本年度は、本課題の基本技術となる、グルタミン酸の可視化のための蛍光プローブの作製を行った。AMPA型グルタミン酸受容体のGluR2サブユニットのグルタミン酸結合ドメインを基本骨格として採用した。その403番目アミノ酸残基のセリンをシステインに置換し、導入したシステインのチオール基に選択的に蛍光色素オレゴングリーンを結合させた。グルタミン酸の結合に伴い、グルタミン酸結合ドメイン内に生じる構造変化をオレゴングリーンの蛍光特性変化として読み出すことに成功した。このコンジュゲートはグルタミン酸結合により、最大で40%の蛍光強度の増加を示すことが確認でき、グルタミン酸に対する解離定数は148nMであった。このコンジュゲートを細胞膜にビオチン-ストレプトアビジン結合を介し、培養海馬神経細胞の細胞膜表面に固定化することに成功した。細胞膜上に固定化された状態でもこのコンジュゲートは機能することが確認できた。さらに神経細胞にフィールド電気刺激を行うことで活動電位の発生に伴うグルタミン酸放出に起因する蛍光変化を捉えた。ここで捉えられた蛍光増加のシグナルはプレシナプスのマーカーであるFM色素のシグナルの分布と空間的に中程度の一致を示した。これは検出したグルタミン酸放出がシナプス由来であることを支持する。上記の組み合わせのコンジュゲート以外にも多数のグルタミン酸結合ドメインの変異体と蛍光色素の組み合わせからなるコンジュゲートを作製し評価し、得られた評価に基づきさらに改変を行っている。前年度に引き続き、新規グルタミン酸可視化プローブの開発と神経細胞への応用を行なった。前年度までに完成させていたプロトタイプ(EOS)の更なる改良を行なった。骨格となるグルタミン酸結合ドメインに変異体と低分子蛍光色素とのコンジュゲートによるハイブリッド型グルタミン酸可視化プローブの改変によって、いくつかEOSを上回る性能を有するものが得られた。これらのプローブ候補に対して定量的な機能評価を現在進めており、近い将来の神経細胞での実験への実用化が期待される。前年度までに完成させたEOSを神経細胞でのグルタミン酸放出を検出する実験に適用した。EOSをビオチン-ストレプトアビジン結合を利用し、海馬神経細胞上に固定化することに成功した。活動電位依存的に放出されたグルタミン酸を可視化することに成功し、電気生理学的手法では得られることが不可能であった空間情報を取り込んだ解析を実現した。さらに一発の活動電位しか発生しない条件でも非常に優れた空間解像度でのイメージングを実現した。ホルボールエステルによるプレシナプス活性化の可視化にも成功し、シナプスごとに活性化の程度が異なることが明らかになった。以上の結果を投稿論文としてまとめ、European Journal of Neuroscience誌に投稿し、受理された。改変型のEOSを用いて単一シナプスレベルでのプレシナプスからのグルタミン酸放出の定量的解析を進め、シナプスの量子的振る舞いを解析を行った。

また,グルタミン酸可視化プローブの開発からそのシナプス伝達可視化への応用の成果をまとめ、論文として発表した(Namiki S, Sakamoto H, Iinuma S, Iino M, Hirose K. European Journal of Neuroscience, 25, 2249)。現在はシナプスにおけるグルタミン酸放出機構の解明に向けて量子解析を可能にするデータの収集に努めている。