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後期マッキーバーの「社会科学」論

研究計画では、1930年代におけるコロンビア大学の社会科学共同体の状況とマッキーバーの関係を、研究成果として公表する予定であったが、実現できていない。理由は、上述したように、1930年代のアメリカ社会科学のとらえ直し作業が必要であることが明らかになったためであり、そのなかにマッキーバーの議論を位置づける必要があるからである。とはいえ、後期マッキーバーの社会科学観を、コロンビア大学の社会科学共同体と結びつけて議論するという初期の目標には近づきつつあり、大幅な遅れではないと考えている。それ以外は、ほぼ順調に研究計画は進行している。海外調査においては、予期された資料をあらかた入手したと考えているので、今後その分析を行い、研究成果に結びつけたい。また、バーナード・カレッジ期のマッキーバーについても、一定の研究成果は得られていると考えているので、1930年代以降のアメリカ社会科学との関係を考慮しつつ、同時代の社会科学思潮の中におけるマッキーバーの位置を明らかにした成果を公表したい。本年度は、研究計画に従い、前年度までに収集したマッキーバーの公刊済み資料および公開されている一次資料の検討を中心に、コロンビア大学時代のマッキーバーの思想についての分析を行った。特にコロンビア大学内外での人的な関係という側面から、マッキーバーの社会科学観の形成に重要な役割を果たした人物を析出し、マッキーバーとの関係の解明に努めた。前年度の研究で明らかにしたように、コロンビア大学におけるマッキーバーの社会科学観の形成過程において、同僚であるロパート・リンドの対抗関係は、重要な意味を持っている。前年度の研究では、ロバート・マートンとパウル・ラザースフェルドという、それぞれの後継者の側から、両者の対立について考察を行った。これに対して、本年度の研究では、マッキーバーとリンドの対立を、それ以前のアメリカの社会科学思想の展開の中に位置づけることを試みた。依然として研究途上ではあるが、マッキーバーとリンドがそれぞれ依拠する因果性の観念の差異に特に焦点を当てて分析を行い、その成果の発表の準備を行った。すなわち、マッキーバーが、社会全体の体系性を考慮した構造的な因果性をその分析の焦点に置くのに対して、リンドはむしろ個人の心理的な因果性の集積として社会的な因果性をとらえており、同じマクロ的な分析に見えるようで、実はその両者の間には非常に大きな違いがある。今年度の研究では、この両者の因果性の捉え方を、アメリカの社会科学における因果性の観念の歴史の中に位置づけるべく、他の社会科学者との比較作業を続けた。研究計画に沿って、コロンビア大学自体のマッキーバーの研究は順調に進行している。研究成果の一部を論文と手公刊する計画についても、準備が進みつつある。ただし、すでに公刊されている文献が予想以上に多く、また、それらをアメリカ社会科学の歴史の中に位置づける作業に予想よりも多くの時間がかかってしまったため、マッキーバーの個人史的な研究が必ずしも十分ではない。
トーラス群作用の幾何，トポロジーと組合せ論

トーリックトポロジーは、トーリック幾何をトポロジーの観点から展開するということから始まったが、そこでの基本精神は、トーラス群作用を持つ空間のトポロジー、幾何、組合せ的側面を、トーラス群作用を用いて調べることである。したがって、取り扱う幾何学的対象を、トーリック多様体やそのトポロジー版であるトーラス多様体などに限る必要はないし、限るべきではない。グラスマン多様体や旗多様体およびそれらの部分多様体など、一般にトーリック多様体ではないが自然なトーラス作用をもつ重要な幾何学的対象があり、トーリック多様体との関連を睨みながら、それらの多様体の研究を進める。
溶融シリコンのリンとボロンの同時除去

太陽電池の原料となる高純度シリコンをより小さなエネルギーコストで製造するために,溶融シリコンからリンとボロンを同時に除去するプロセスの開発を行なった.高真空下でシリコンを電子ビームで溶解しながら酸素および水蒸気を吹き込み,リンおよびボロンを揮発除去する方法を探索した.これら反応性ガスの吹き込みによってリン除去が促進されるとともに,ボロンが酸化揮発する可能性が示された.不純物が揮発除去される反応について知見を得るために,ガス導入を可能としたダブルクヌーセンセル質量分析法を開発し,シリコン-リン合金およびボロンから発生する蒸発種の同定および定量的評価を行った.太陽電池の原料となる高純度シリコンをより小さなエネルギーコストで製造するために,溶融シリコンからリンとボロンを同時に除去するプロセスの開発を行なった.高真空下でシリコンを電子ビームで溶解しながら酸素および水蒸気を吹き込み,リンおよびボロンを揮発除去する方法を探索した.これら反応性ガスの吹き込みによってリン除去が促進されるとともに,ボロンが酸化揮発する可能性が示された.不純物が揮発除去される反応について知見を得るために,ガス導入を可能としたダブルクヌーセンセル質量分析法を開発し,シリコン-リン合金およびボロンから発生する蒸発種の同定および定量的評価を行った.生産量の増加が著しい太陽電池の原料となる高純度シリコンを安定的に安価に製造する新プロセスを開発することを目的とし研究を進めた。本研究では、凝固精製による除去が難しいリンおよびボロンを除去対象とし、電子ビーム溶解を行う間に溶融シリコンに水蒸気を添加する水蒸気添加電子ビーム溶解の1プロセスでシリコンよりリンおよびボロンを同時に除去することを考えた。通常の電子ビーム溶解処理では、リンは除去可能であるが除去速度が遅い問題があり、ボロンは除去することができない。このため、脱リン速度の高速化と水蒸気などを添加することによる脱ボロン法の開発が必要である。平成21年度は、この手法による脱リン速度の高速化のため、溶融シリコンの表面温度、溶融シリコンの攪拌、チャンバー内圧および反応性ガス(水蒸気)の添加などの脱リン速度に対する影響を調査した。また、電子ビーム溶解は、通常は高真空中で行なわれるため、真空チャンバー内に反応ガスを導入することは難しい。そこで、高温でも使用可能な水蒸気専用マスフローおよび真空チャンバー内部に上下に稼動するノズルを設け、一定流量の水蒸気をチャンバー内に供給できる機構を開発し、これを用いることで水蒸気を添加電子ビーム溶解処理の手法を確立した。さらに、シリコン中のリンおよびボロンの熱力学測定のための雰囲気制御型クヌーセンセルー質量分析装置を設計・試作した。これを用いて、高温でのボロンと水蒸気の反応について調査した。真空中での電子ビーム溶解により溶融シリコンからリンおよびボロンを揮発除去するための手法を探索した。このとき、溶融シリコンの表面温度が電子ビームの出力に依存することを想定し、リンおよびボロンの除去速度の温度依存性を調査した。また、溶融シリコンに反応性ガスである酸素・水蒸気混合ガスを吹き込むことにより、リンおよびボロンが酸化物などの化合物となり除去が促進されるかを検証した。リンについては、酸素・水蒸気混合ガスを吹き込むことによりリンの除去速度が影響を受け、いくつかの条件において脱リン速度が向上する結果を得た。反応性ガスの吹き込みによりリン除去が促進される場合は、リンがPOなどの気体となって蒸発していると予想される。リンの除去速度には大きな温度依存性が見られ、本研究では活性化エネルギーを見積もって反応の律速過程について考察した。ボロンについては、多くの実験条件においてシリコンからの除去が確認されなかったものの、特定のビーム出力およびガス混合比率においてボロン濃度の減少が見られた。反応性ガスによるボロン除去が可能であることが示唆され、適切な表面温度および酸素・水蒸気比率を選択することが重要と考えられる。質量分析法による熱力学測定では、シリコン中のリンの蒸気圧を測定した。本測定により得られたシリコン中リンの熱力学的情報は、溶融シリコンからのリンを除去するための条件を最適化するにあたり、有用な知見となる。シリコン中のボロンについては蒸気圧が低いために同様の測定は難しいが、純ボロンを測定試料とし、酸素等と共存させることによりボロンが化合物となって蒸発することが示されている。シリコン(Si)を電子ビームで溶解しながら水蒸気を吹き込み,Si中の不純物ホウ素(B)を除去する手法の開発を行った.前年度までの調査結果から,あるビーム出力・水蒸気流量下においてはSiからBが除去されることが示唆されており,本年度は引き続き電子ビーム溶解および水蒸気吹き込みの条件を探索して除去技術の確立を目指した.また,最適な反応条件を検討する上で必要となる熱力学的情報を得るために,Si-P合金およびB系化合物からの蒸発種をダブルクヌーセンセル質量分析法により定量した.本手法は,合金や酸化物からの蒸気種を質量分析計で同定しながら,標準試料との比較により定量的な評価を行う手法である.Si-P合金については,Cu-Pを比較用の試料として用い,各試料からのPの蒸気圧を比較することでSi中Pの熱力学測定を行った.純Bおよび酸化ホウ素を試料とした測定からは,Bが酸素や水素と結合した分子として蒸発することが示唆された.また,ガス吹き込みを行わない単純溶解や,アルゴンガス吹き込みの効果について詳細な調査を行った.同一の試料に対して電子ビーム溶解と組成分析を繰り返すことによりB濃度の変化を追跡するとともに,溶解後試料内のBの分布を調べた.

この結果,試料中で局所的にB濃度が減少することが再現性よく観察された.この現象は,溶解したSiが凝固する際にBが偏って分配された結果と考えられるが,本手法によるSi精錬を実現する上では重要な知見である.さらに,各種の酸化物をSiとともに加熱することによってSi中のBを酸化揮発できるかを予備的に調査した.24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度が最終年度であるため、記入しない。
戦後中国の思想的課題とそれに対する人々の取り組み:官製の修史と個人の自叙を中心に

本研究の目的は、戦後冷戦期中国の思想の歩みと特徴とを史学史の観点から闡明することである。昨年度に引き続き、本年度の研究を通じて得られた理解は、二点に集約できる。1、本研究が考察範囲とする冷戦期とはいかなる時空なのか。日中戦争期から冷戦前期までを三段階に分けて、張学良という人物が展開する過去、現在、未来に対する物語について考察した。個々人がそれぞれの物語を持つ状況は、個人が自らの物語と官製の物語とを別々に使い分けて展開する状況を経て、後には個人が官製の物語のみで自己を語る状況へ至る。こうして固定化された官製の物語は、冷戦後期においてどのように溶解していくのか。この解明が、今後の課題となろう。〔若松大祐、「抗戰時期江南地區與被軟禁之張學良:官方歴史的演變」、杭州:江南科研「交流會」、2007.03.(20-)21。〕2、戦後中国における歴史学(近代史学)はどのように展開してきたのか。その歩みを相対的に理解するために、戦後台湾におけるアメリカ研究の歩みを、日本を始めとするアジア・太平洋地域のアメリカ研究との比較の内に考察した。これは、アメリカ研究を、地域研究という観点から中国(近代史)研究の近接領域として理解したものである。日本で重視されてきた教養や学際性(Inter-discipline)といった概念は、台湾でも中国でも定着しなかった。台湾では、アメリカ舶来の近代化という概念を大いに輸入した。中国(大陸)では、1980年代の改革開放期になって国際問題として地域研究を始めるも、専門化(細分化)がまだ充分に進んでいないようにみえる。では、アメリカ研究のような近接領域は、戦後中国における中国近代史研究とどのような相互影響関係を持ったのか。この解明が今後の課題となろう。3、戦後中国における歴史学研究の歩みや、歴史観の異なる諸集団の共存の方法について、昨年度の研究が今年度に公刊された。本年度の研究を通じて得られた理解は、三点に集約できる。1、戦後中国における歴史学研究の歩みは、従来どのように説明されてきたのか。戦後日本における近代中国キリスト教史研究の歩みと、戦後台湾における中国学(Sinology)の歩みとを事例にして、先行研究を整理、考察した。今後の課題は、特に同時代の国内外の政治的経済的状況を充分意識した史学史の構築にあろう。〔「近代中国基督教史研究的回顧与前景:以戦後日文著作為中心」、台北:「日本漢学的中国哲学、思想研究:観点、方法論、以及其意義」国際学術研討会、2005.05.28、会議論文。〕2、本研究が考察範囲とする冷戦期とはどういった時空なのか。満州事変という過去に対する張学良の記述や発言を事例にして、巨視的に考察した。過去を説明する際、自身の主張の確からしさを、1950年代の彼は義務的権威(軍人の権威。命令の時空。)に、1990年代の彼は知識的権威(学識者の権威。真偽の時空。)に求めていた。今後の課題は、冷戦と冷戦後との境界線の確定にあろう。〔「張学良眼中的九一八事変:自命令至命題的歴史叙述方法」、中国遼寧省:「中国六年局部抗日戦争史」国際学術研討会、2005.09.18-20、会議論文。〕3、歴史観の異なる諸集団はどのように共存を図るのか。「官製の修史と個人の自叙」という観点から、1950年代初期中国におけるマルクス主義とキリスト教とが展開した、「信教の自由」及び「国家の安定」をめぐる交渉、折衝を具体的に考察した。こうした中国共産党の文化政策を、同時期の台湾で展開された中国国民党の文化政策と比較すると、共産党は他者の主張を受け入れる場合、自身の論理体型によって再構成する度合いがより強いと思われる。今後の課題としては、こうした事例研究を増やすことと、複数の事例を本研究の副題につなぐキーワードの模索とにあろう。〔「1950年代初期中国的馬克思主義与基督教共同挙行三自運動」、台北:「第二屆近代中国思想与制度」学術研討会、2005.10.22-23、会議論文。〕本研究の目的は、戦後冷戦期中国の思想の歩みと特徴とを史学史の観点から闡明することである。

〕2、戦後中国における歴史学(近代史学)はどのように展開してきたのか。その歩みを相対的に理解するために、戦後台湾におけるアメリカ研究の歩みを、日本を始めとするアジア・太平洋地域のアメリカ研究との比較の内に考察した。これは、アメリカ研究を、地域研究という観点から中国(近代史)研究の近接領域として理解したものである。日本で重視されてきた教養や学際性(Inter-discipline)といった概念は、台湾でも中国でも定着しなかった。台湾では、アメリカ舶来の近代化という概念を大いに輸入した。中国(大陸)では、1980年代の改革開放期になって国際問題として地域研究を始めるも、専門化(細分化)がまだ充分に進んでいないようにみえる。では、アメリカ研究のような近接領域は、戦後中国における中国近代史研究とどのような相互影響関係を持ったのか。この解明が今後の課題となろう。3、戦後中国における歴史学研究の歩みや、歴史観の異なる諸集団の共存の方法について、昨年度の研究が今年度に公刊された。
ナトリウム輸送性V. ATPアーゼのサブユニット構造に関する遺伝子工学的研究

腸球菌V. ATPアーゼは9つの種類のサブユニットから構成されているイオン輸送性回転酵素であり。本酵素の分子メカニズムを明らかにするためには、各サブユニット間の相互作用の全体像を明らかにすることが必要不可欠である。各サブユニットからのV. ATPアーゼ複合体の再構成に成功し、部分複合体の構造解析、特異的変異導入により解析から個々のサブユニットの構造と機能上の特徴が明らかになった。(i)腸球菌ナトリウム輸送性V-ATPaseのATPase触媒部分V1は、NtpA,NtpB,NtpD,NtpGサブユニットから構成されているが、各サブユニット間の相互作用の詳細についてはほとんど明らかになっていない。V1複合体形成に関わるサブユニット間相互作用を生化学的に解析にするためにV1部分の再構成系の構築を試みた。NtpA,NtpB,NtpD-NtpG heterodimerそれぞれを大腸菌大量発現系で精製し、マグネシウムイオンやヌクレオチド存在下に触媒活性を有するV1部分の形成を検討した。その結果、NtpAはヌクレオチド結合能を有しているが、NtpB,NtpD-NtpG heterodimerにはヌクレオチド結合を有しないこと、マグネシウム、ヌクレオチド存在下で、ATP加水分解活性を有するnative V1と同様なNtpA(3)NtpB(3)NtpD-NtpG(1:1)の複合体の形成に成功した。(ii)V-ATPaseのV0部分でNtpKリングとともにイオン輸送経路を形成するNtpIサブユニットの構造を明らかにする上で、NtpIに作用する特徴的なリガンドの作用機作の解明も有効なアプローチの一つである。V-ATPase/F-ATPase共通してトリブチルスズにより特異的に阻害を受けることから、NtpI(a)サブユニットにトリブチルスズ作用点であることが示唆されている。腸球菌V-ATPaseのNtpIサブユニットは他のV-ATPase/F-ATPaseと異なりトリブチルスズにより活性阻害を全く受けない特徴的な性質を有することを明らかにし、トリブチルスズ作用機作を考察する上で重要な知見のひとつを提示した。1.腸内連鎖球菌(Enterococcus hirae)のV型ATPaseはNtpFIKECGABDの9つの種類にサブユニットから構成されており、真核細胞のV型ATPaseより簡単なサブユニット組成であることから、V型ATPaseのサブユニット集合の研究に有用である。E.hiraeからのNtpK-ringの単独精製に加えて、大腸菌cell-free合成系でのNtpA_3B_3DG複合体、NtpEF複合体の再構成、NtpCの単独精製、さらにイオン輸送路を形成すると考えられている膜タンパク質NtpIのS.cerevisiaeを用いた大量発現にも成功し、全ての精製サブユニットを用いたin vitroでのV_1V_0複合体の再構成の実験系を構築した。2.NtpK-ringへのNa+の結合はN,N'-dicyclohexylcarbodiimide (DCCD)により影響を受け、Na+の結合の親和性がDCCDの作用により低下する。DCCD結合性NtpK-ringのNa+結合型、非結合型リングのそれぞれ2.4/3.1Å.の結晶構造解析に成功した。全てのNtpKモノマーのGlu139残基がDCCDにより修飾され、Na+の結合親和性を低下していると考えられた。NtpKリングの全体構造はDCCD結合により大きな構造変化は見られず、V-ATPaseによるNa+輸送反応におけるNtpKリングイオン結合部位のダイナミックな構造変化はないことが示唆された。3.V1触媒部分の単位であるNtpA_1-B_1複合体はAMPPNP存在下で安定であり、3.4Åの分解能で結晶化に成功した。1,生物の様々な膜系においてATP依存性イオンポンプとしてV-ATPアーゼは機能している。V-ATPアーゼによるATPの加水分解は、中心軸DサブユニットとFとdサブユニットで連結されているcリングで構成されている中央のローター複合体の回転を引き起こす。2.0A分解能で腸内連鎖球菌のV-ATPアーゼのDF複合体の結晶構造の解析に成功した。Dサブユニットの構造は、V-ATPアーゼ活性の促進に効果があるユニークな短いβ-ヘアピン領域と長い左向きのコイルドコイルを含んでいた。Fサブユニットは、Dサブユニットの中央部分に結合されていた。A3B3触媒部分の複合体に入り込んで、活性調節部分として機能すると考えられるFサブユニットのC末端ヘリックスは、3つのヘリックスバンドルを形成することにより、Dサブユニットとの密接な結合に関与していた。DとFのサブユニットのいずれも、dサブユニットをcリングに結合するために必要であることがわかった。これらの知見から、V-ATPアーゼのローター複合体(DFdcリング)全体の構造モデルを提示した。2,腸内連鎖球菌液胞型ATPアニゼ(V-ATPアーゼ)のNtpKサブユニットのGlu139Asp変異体(kE139D)はpH10において塩化ナトリウムに対する耐性を失ったが塩化リチウムに対する耐性を保持していた。

精製kE139DV-ATPase変異酵素はナトリウム・イオンに比べてリチウム・イオン対して比較的高い比活性と親和性を保持していた。V-ATPaseのkE139残基は、その酵素活性のために不可欠であり、腸球菌の耐塩性に直結していることを明らかにした。西,
実験動物技術分野における滅菌・消毒薬の簡易効果判定法:ATP生物発光法の応用

〔目的〕動物実験施設内の器具・機材の滅菌および消毒の効果について、従来の細菌培養法とATP法を比較検討することを目的とする。〔材料および方法〕ATP濃度測定および細菌数測定ATP濃度は、キッコーマン製のATP濃度測定器ルミテスターPD-10および清浄度検査キットのルシパックワイドを用い、拭き取りあるいは塗布することにより測定する。また培地等を用いて、ATP法と比較検討を行う。検査器具および機材1)二酸化塩素剤を用いたビニールアイソレーター内消毒の効果判定2)オートクレープ滅菌後の器具・機材の滅菌状態の判定3)消毒薬(70%エチルアルコール、逆性石けん液および二酸化塩素剤)使用後の消毒効果判定4)自動給水装置フラッシング後の飲水の衛生状態の確認〔結果および考察〕1)アイソレータの手袋の部分のATP濃度が週ごとに上昇した。現在再検討中である。2)オートクレープ滅菌後もATPの存在が認められた。3)逆性石けん液雑巾により拭き取り後は、ATPの減少が観られた。4)自動給水装置フラッシング後、1日目にATPの上昇が観られ、その後あまり変化は、観られなかった。ATP濃度測定器ルミテスターPD-10によるATP法は、あくまでも清浄度検査という観点が良いと思われる。現在再検討中である。
マグノン超流動の観測に向けた微小試料熱伝導およびマグノン流測定デバイスの開発

本研究では,微細加工技術を利用した熱伝導率測定プローブの開発を中心にして,大型の単結晶育成が困難な物質に向けた微小結晶用の熱伝導率測定系の開発を行った。プローブは,Si基板上にSiO2/Si3N4多層膜を成膜した後,温度センサや信号線などをパターニングし,センサ周辺部の基板を深掘りエッチングにより取り除くことによって作成した。このようにセンサ周辺の基板を取り除くことで,試料に印加した熱の流出を防ぐことができる。研究期間中には,このようなプローブ自体の開発の他に,プローブへの結晶の接着手法や,外部微小電流源を使用したヒーター制御方法の開発など,システム構築に必須な要素を実現することができた。本研究の目的である微小試料に対応した熱伝導測定装置の開発に向けて、温度計素子として用いる半導体薄膜の作成条件を探った。成膜装置に予定外の利用出来ない期間があったため、現在も最適条件を継続して探っているが、現時点で得られている最適条件でも10μK程度の分解能を持つ温度計を作成できるので、熱伝導測定装置の試作を開始している。また測定プローブの開発については、設計した測定デバイスについて、熱流解析シミュレーションを行った上で、測定装置の試作を進め、技術的課題の洗い出しを行った。この年度では、プローブの作成プロセスを完遂することはできなかったが、最終工程である基板の深彫りエッチングのプロセスのみを残す段階まで進めることができた。一方、測定を予定している磁性体の作成については、研究計画通り進行している。熱伝導測定装置の参照試料としては、すでに詳しく実験がなされている(CH3)4NMnCl3 (TMMC)を用いる予定であるが、純良な単結晶の作成を終え、各種の物性測定から物質の同定も行った。また、量子臨界状態での熱輸送特性の研究対象物質として、非磁性基底状態を持つ低次元磁性体の物質探索を行っていたが、銅酸化物のTl4CuTeO6という物質が、4T程度の比較的低い磁場で非磁性基底状態から磁気秩序状態へ量子相転移を起こすことがわかった。この物質については、水熱合成法により単結晶も得られており、熱伝導の測定はすぐに開始できる状態にある。本研究では、微細加工技術により測定プローブの作成時に温度計薄膜や電気信号配線にスパッタ成膜装置を多用する。しかしながら概要の項に記述したように、同装置の整備状態が良好でなかったために、性能が安定しない時期があった。このような理由により、研究計画にやや遅れが生じた。現在は、同装置の保守計画を作成し、定期的に保守作業を行うよう運用方法を改善したため、このような停滞は今後生じないものと考えている。本研究の目的は,サブミリメーターサイズの結晶に対応した熱伝導率測定プローブの開発である。この測定プローブの重要な構成要素として,シリコン基板を深堀エッチングすることにより作成する絶縁的な薄膜ーダイヤフラムーがある。このダイヤフラムはSiO2とSiNの多層膜からなる1μmの薄い膜で,あらかじめシリコン基板の表面に成膜しておき,裏面からSF6ガスを用いた反応性イオンエッチングを行って試料の載る周囲のSiを取り除くことで作成される。この上に試料を載せることにより試料を熱的に孤立させて,試料に加えた熱を温度勾配の観測方向へと流すことができるようになる。このダイヤフラムの作成プロセスを昨年度の前半に進めて,作成条件を確定することができた。しかしながら,このプロセスによりシリコンを除去すると,ダイヤフラム上に成膜された温度計やヒーターの箇所で残留応力がダイヤフラムをたわませて,測定の際に支障をきたすことがわかってきた。そこで,昨年度の後半は測定プローブの設計と成膜プロセスの見直しを進めつつ,試作プローブに実装されたヒーター・温度計の性能評価と,試料温度測定用の温度計の高感度化を行なった。その結果,ヒーター・温度計素子の温度特性は,現在の成膜条件で異なるバッチ間でも十分な再現性が得られることがわかった。一方,窒化ニオブのスパッタ成膜時の気圧を調節することで,室温からヘリウム温度領域までの範囲で,温度計の感度を10倍から20倍程度向上することができた。これは,熱伝導率の測定誤差を低減することに直結する。センサーからの信号線パターンの微細化を行うために,フォトリソグラフィーの際により高精度で位置決めが可能な露光装置を使用する必要があった。しかしながら同装置の操作においてノウハウの蓄積に時間を要したため,試作プローブの歩留まり向上と温度特性の評価に入る時期が遅くなった。現在は,装置の能力を活かした高精細なフォトリソグラフィーが可能になったため,配線不良の大幅な減少を見込んでいる。本研究は,物性測定の中で比較的困難な熱伝導率測定を,サブミリメーターサイズの微小な結晶でも簡便に行う事を可能にする熱伝導率測定プローブを,微細加工技術により開発する事が主要な目的の一つである。最終年度である平成29年度には,28年度までに製作していた試作プローブの改良と測定手法の開発を進めるとともに,文献地の存在する参照試料を用いた性能評価を進めた。まず,測定プローブの改良については,微細加工により製作している信号配線が断線してしまう不良が多く発生していたため,フォトリソグラフィーの条件を見直す事でこの不良の削減に取り組んだ。その結果,5%程度にとどまっていた最終工程での歩留まりを,70%弱まで向上することができるようになった。

また,これまで使用していた市販の抵抗測定システムに組み込まれているヒーター電源の電流の分解能が,100μAであったために,試料の熱容量が小さい場合には,最低の電流でもヒーターを焼損してしまう問題があった。この問題については高分解能で入力電流を制御できるソースメーターを用いることで解決できた。29年度後半は,改善された測定プローブを用いた性能評価を進めた。低温で熱伝導率が急上昇するような単結晶試料を用いた測定から,熱伝導率に試料の断面積をかけた量が2 x 10^-7 Wm/K程度までは文献値をよく再現する結果が得られる一方,それ以上に熱伝導が大きくなると文献値を下回る結果となることがわかった。これは,プローブの微細化に伴って,試料の温度勾配を検出するセンサ間隔が狭くなったために,熱伝導率が大きくなる局面で試料中の温度勾配が減少し,測定分解能の限界に達したためであると考えている。一方で,低温で熱伝導率が単調に減少するガラスの熱伝導率を測定したところ,室温から2Kまでの広い温度範囲で文献を良好に再現する結果が得られた。本研究では,微細加工技術を利用した熱伝導率測定プローブの開発を中心にして,大型の単結晶育成が困難な物質に向けた微小結晶用の熱伝導率測定系の開発を行った。プローブは,Si基板上にSiO2/Si3N4多層膜を成膜した後,温度センサや信号線などをパターニングし,センサ周辺部の基板を深掘りエッチングにより取り除くことによって作成した。このようにセンサ周辺の基板を取り除くことで,試料に印加した熱の流出を防ぐことができる。研究期間中には,このようなプローブ自体の開発の他に,プローブへの結晶の接着手法や,外部微小電流源を使用したヒーター制御方法の開発など,システム構築に必須な要素を実現することができた。今年度の前半に熱伝導測定プローブの初期ロットを完成させる予定である。並行して、熱伝導測定のための計測システムのソフトウェア開発をテスト測定を繰り返しながら進めていく。本研究では、まずは、温度・磁場の制御環境が整っているカンタム・デザイン社製の物理特性測定システムに組み込む形でシステム構築を行い、その後12Tの最高磁場を持つ超電導磁石とと希釈冷凍機を組み合わせた測定系を構築する予定である。そのために、超電導磁石と希釈冷凍機の整備も今年度の後半に開始する。試作プローブの評価の際には,温度計の抵抗値とヒーターの電流制御の全てにカンタム・デザイン社の物理特性評価装置(PPMS)を使用していた。しかしながら,印加できるヒーター電流の分解能が100μA程度で細かい電力制御ができないため,外部の微小直流電源よりヒーターに入力するよう変更する。その上で,既知の熱伝導率の温度特性を持つ参照物質を使って,測定プローブの校正を行う。同時に,微小試料の熱伝導率を簡便に測定して広く普及を促進するために,試料接着方法および試料をプローブに載せるためのマウントシステムも開発する。磁性物理必要物品の購入を行い予算の執行を進めていたが、残金で購入出来る喫緊に必要な物品が存在しなかったため、翌年度に繰り越すことにした。繰り越した助成金と翌年度分の助成金は、合算して試薬や研究に必要な消耗品・計測器などの備品の購入および、旅費として使用する予定である。上記の繰り越し金額によって研究計画を大きく変更する必要はないと考えている。
パルス化配電ネットワークの基盤技術と運用方式

(1)パルス化配電ネットワークの運用において予想される問題点のひとつである電波雑音の発生について検討を行った.前年度では従来の正弦波状電力伝送の基本周波数付近での電波雑音の評価を行ったが,今年度は,より高い周波数領域(LF)での電波雑音の数値解析を行った.解析の結果,標準電波信号などに使用されている40[KHz]付近でのパルス化配電の影響は,バイアス化余弦波を用いた場合はその影響が基準値を下回ることがわかった.(2)パルス化配電ネットワークの新たな運用方式として「ポテンシャル勾配法」を提案した同方式によれば,パルス化配電ネットワークのシステム拡張性が実現する.ポテンシャル勾配法では,各ノードが「ポテンシャル勾配テーブル」を個別に所有し,隣接ノードとの情報交換に基づいて繰り返し更新する.ポテンシャル勾配テーブルは,各送電者が次の同期フレームにおいて送電量を増大する対象受電者(ターゲット)を表示する.ターゲットは,ポテンシャル勾配値(受電者の電力需要と送電距離の比率)が最小となる受電者および送電経路が常に選択される.本方式の動作をシミュレーションによって確認した.(3)前記のポテンシャル勾配法に基づいて作動するパルス化配電ネットワークのデモンストレーションを行う展示装置を開発した.同展示装置は2基の分散型電源,4軒の受電者,8基の電力ルータ,およびこれらを制御するコンピュータからなる.コンピュータのモニタ画面には,全ノードのポテンシャル勾配テーブルがリアルタイムに表示される.電力ルータは最大5点の外部端子および同数の電力スイッチを備える.本装置は,国際会議IEEE GCCE(奈良)において発表し,同会議の優秀展示賞(Excellent Demo Award 2nd Prize)を受賞した.研究実績の概要に記したように,以下3点の成果が得られたことが理由である.(1)パルス化配電ネットワークの運用において予想される問題点のひとつである電波雑音の発生について検討し,特にバイアス化余弦波を使用すれば実際に電波サービスが行われてているLF帯域においても電波雑音の問題は生じないことの見通しを得た.(2)パルス化配電ネットワークにおいてシステム拡張性を実現する新たな方式「ポテンシャル勾配法」を提案し,シミュレーションによる検証を行った.(3)ポテンシャル勾配法に基づくパルス化配電ネットワークのデモンストレーションを可能とする展示装置を開発し,その展示内容が国際会議において優秀展示賞を獲得した.今後の研究課題は以下の3点である.(1)パルス化配電ネットワークにおいて各受電者が備えることを想定している蓄電平滑回路の設計と動作解析.(2)パルス化送電時に発生する電磁ノイズを低減するバイアス化余弦波を生成するパルス発生回路の設計.(3)パルス化配電ネットワークの動作を検証するミニチュアモデルにおいて,各ノードごとの分散制御を実証するプロセッサと通信モジュールの実装.(1)パルス化配電ネットワークの運用において予想される問題点のひとつである電波雑音の発生について検討した.電力ケーブル内を種々の形状の電力パルス列が伝送される場合を想定した理論計算の結果,既存の連続した正弦波形状の電力伝送に対して,電波雑音の総量は上回るが,周波数軸上の最大電力値についてはどの形状の電力パルスにおいてもやや下回ること,特にパルス波形を単純な方形波状とした場合に,電波雑音を広帯域に分散させる効果があり,この結果最大雑音電力低減の効果が大きいことがわかった.本成果を国際会議IEEE ICCETW(台北)において発表した.(2)分散型電源を基盤とする局所的パルス化配電ネットワークの運用方式を提案した.同ネットワークは分散型電源のみからなる電力システムが可能である.この特長を生かすことができる具体的な運用方式として,ネットワーク内の各ノードが,すべての受電者情報を含む拡張送電容量テーブルを持ち,これらの情報に基づいて各同期フレームごとに送電先を選定する方式を提案した.提案方式によれば,送電先の選定においてその電力需要と距離の比率を調整できるなど,ネットワークの状況に応じた柔軟な運用が可能となる.シミュレーションによって提案方式の有効性を確認した.本成果は国際会議IEEE GCCE(Nagoya)およびEMN Europe Meeting(Barcelona)において発表し,IEICE論文誌において掲載予定である.(3)前記の局所的パルス化配電ネットワークの運用状況のデモンストレーションを可能とする展示装置を開発した.同展示装置は2基の分散型電源,4軒の受電者,8基の電力ルータ,およびこれらを制御するコンピュータからなる.電力ルータは最大5点の外部端子および同数の電力スイッチを備える.本装置は,国際会議IEEE GCCE(名古屋)において展示した.研究実績の概要に記したように,以下3点の成果が得られたことが理由である.(1)パルス化配電ネットワークの運用において予想される問題点のひとつである電波雑音の発生について検討し,特に大きな問題は生じないとの見通しを得た.(2)分散型電源を基盤とする局所的パルス化配電ネットワークの運用方式を提案し,シミュレーションによる検証を行った.(3)局所的パルス化配電ネットワークの運用状況のデモンストレーションを可能とする展示装置を開発し,その作動を国際会議において展示することができた.(1)パルス化配電ネットワークの運用において予想される問題点のひとつである電波雑音の発生について検討を行った.前年度では従来の正弦波状電力伝送の基本周波数付近での電波雑音の評価を行ったが,今年度は,より高い周波数領域(LF)での電波雑音の数値解析を行った.解析の結果,標準電波信号などに使用されている40[KHz]付近でのパルス化配電の影響は,バイアス化余弦波を用いた場合はその影響が基準値を下回ることがわかった.

(2)パルス化配電ネットワークの新たな運用方式として「ポテンシャル勾配法」を提案した同方式によれば,パルス化配電ネットワークのシステム拡張性が実現する.ポテンシャル勾配法では,各ノードが「ポテンシャル勾配テーブル」を個別に所有し,隣接ノードとの情報交換に基づいて繰り返し更新する.ポテンシャル勾配テーブルは,各送電者が次の同期フレームにおいて送電量を増大する対象受電者(ターゲット)を表示する.ターゲットは,ポテンシャル勾配値(受電者の電力需要と送電距離の比率)が最小となる受電者および送電経路が常に選択される.本方式の動作をシミュレーションによって確認した.(3)前記のポテンシャル勾配法に基づいて作動するパルス化配電ネットワークのデモンストレーションを行う展示装置を開発した.同展示装置は2基の分散型電源,4軒の受電者,8基の電力ルータ,およびこれらを制御するコンピュータからなる.コンピュータのモニタ画面には,全ノードのポテンシャル勾配テーブルがリアルタイムに表示される.電力ルータは最大5点の外部端子および同数の電力スイッチを備える.本装置は,国際会議IEEE GCCE(奈良)において発表し,同会議の優秀展示賞(Excellent Demo Award 2nd Prize)を受賞した.研究実績の概要に記したように,以下3点の成果が得られたことが理由である.(1)パルス化配電ネットワークの運用において予想される問題点のひとつである電波雑音の発生について検討し,特にバイアス化余弦波を使用すれば実際に電波サービスが行われてているLF帯域においても電波雑音の問題は生じないことの見通しを得た.(2)パルス化配電ネットワークにおいてシステム拡張性を実現する新たな方式「ポテンシャル勾配法」を提案し,シミュレーションによる検証を行った.(3)ポテンシャル勾配法に基づくパルス化配電ネットワークのデモンストレーションを可能とする展示装置を開発し,その展示内容が国際会議において優秀展示賞を獲得した.今後の研究においては,以下の項目に重点的に取り組む予定である.(1)パルス化配電ネットワークの運用における電波雑音の発生を,電波法の規定に基づいて定量的に評価する.本項目では,電波法が規定する電波測定装置の周波数特性などを詳細に検討し,この検討にもとづいて,パルス化配電ネットワークが電波法に抵触しないかどうかを詳細に検討する.(2)分散型電源を基盤とする局所的パルス化配電ネットワークの運用方式の提案方式は,ネットワークが収容するノード数の増大にともなってネットワーク内の通信量と情報処理量が過大となる可能性がある.この問題を解決する新たな運用方式を検討する.今後の研究課題は以下の3点である.(1)パルス化配電ネットワークにおいて各受電者が備えることを想定している蓄電平滑回路の設計と動作解析.(2)パルス化
中性子星における温度、回転、磁場の間の相互作用とその進化への影響

中性子星の内部で、インナ-クラスト中の超流体は渦糸のクリ-プ運動を通して常流体とカップルしていると考えられている。クリ-プ運動に伴ない超流体の回転は遅くなり、回転エネルギ-が熱に散逸される。渦糸のクリ-プ運動が中性子星の熱的進化および回転の進化に及ぼす効果を調べた。中性子星の内部温度がある臨界値以下になると、超流体と常流体との相互作用は不安定になり、表面温度がある周期で振動することを見出した。さらにこの振動に伴ない、中性子星回転の減速の仕方を表わす減速指数が、標準的な値である3から大きくずれることも見出した。この不安定性の原因は、渦糸のクリ-プ運動が温度に敏感に依存しているためであることが明らかになった。不安定性により表面温度が相当に上昇するがそのピ-クの期間が短かいので、パルサ-の表面温度の観測からこの不安定性を見つけることは困難と考えられる。しかし、減速指数は相当の期間にわたって3からずれているので、古いパルサ-の減速指数の観測から、この不安定性が見つかると期待される。中性子星の磁場の起源として、クラストでの熱電磁気効果が指摘されている。クラスト中を内から外に向って熱が流れる際、熱電磁気的不安定が起り、磁場がつくられるというのである。クラスト中の流体の運動をも考慮に入れて、この効果の有効性を調べた。流体の運動が亜音速であるかぎり、この効果でもって磁場は1000ガウス以上にはなれないことを見出した。よって熱電磁気効果は中性子磁場の起源ではないと結論された。
単一心筋細胞内酸素輸送の高解像度3次元分光計測

1.平成9年度の研究において実現した、単離心筋細胞内部の酸素分布の高空間分解画像化法を応用し、同じく単離心筋細胞のNADH自家蛍光の高空間分解画像化に成功した。この結果、単一の細胞内部に形成される好気的代謝の空間分布を、個々のミトコンドリアの大きさ程度の空間分解能で画像化できた。2.単離心筋細胞をin vivoと同程度の酸素分圧に暴露した後、脱共役剤でミトコンドリアの酸素消費を対照値の約8倍に増加させたところ、一個の細胞の中心部にNADH蛍光の増加領域を認めた。このことは、単一心筋細胞の好気的代謝が、拡散による酸素供給に大きく依存することを意味する。また、この結果は、平成9年度の成果である、単一心筋細胞内部に代謝増加とともに酸素不足領域が形成される、という結果を全く異なった手法を用いて裏付けたものと評価できる。3. Deconvolution法をもちいることで、測定の空間分解能のさらなる向上をはかり、特に形質膜近傍でのNADH蛍光の大きな変化が精密に測定できた。4.以上の結果より、単離心筋細胞の好気的代謝は、細胞内酸素拡散により制御されることが明らかとなった。このことは、虚血性心疾患の病態生理解明に重要な情報を提供するものと評価している。1.ラットから単一分離した心筋細胞に、細胞内ミオグロビンを内因性プローブとした顕微分光法を適用した。新規に考察したデジタル画像処理法を用いることで、ミトコンドリアの大きさに匹敵するsubcellularの空間分解能で、細胞内の酸素分布(ミオグロビンの酸素飽和度)を定量・画像化することができた。2.生体内と同等の酸素分圧に細胞を暴露した後、脱共役剤でミトコンドリアの酸素消費量を対照値の約8倍に増加させると、一個の心筋細胞の中に大きな酸素分圧勾配が生じることを、この方法を用い画像化した。この酸素分圧勾配は特に細胞形質膜直下で顕著であった。この結果、細胞の中心部には酸素分圧の非常に低い領域すなわちanoxic coreが観察された。3.新規に考案した画像処理法を用い、単離心筋細胞のNADH蛍光をsubcellularの空間分解能で観察したところ、2で述べた同一条件下で、細胞中心部に強い蛍光領域の存在が明瞭に画像化された。この結果は、2で観察されたanoxic coreがミトコンドリアの好気的代謝を直接制限することを意味する。4.以上の結果より、単離心筋細胞の好気的代謝は、細胞内酸素拡散により制御されている可能性がある。
軟体動物視細胞の光受容の細胞内情報伝達とイオンチャンネル制御機構

腹足類アワビ視細胞の光応答アワビ(Haliotis discus)の光受容のメカニズムを解明するために、網膜スライスを用いて、パッチクランプ法により光応答を観察した。その結果アワビ視細胞の光応答には、少なくとも3種類の内向き電流成分が存在することが観察された。最初に現れるのは60msの潜時を持つ小さな成分で、第二、第三の成分は100msの潜時を持つ小さな成分と大きな成分であった。このうち、第三の成分のみが連続した光刺激に対して応答が小さくなった(明順応)。アワビ視細胞の光応答には、少なくとも3種類のイオンチャンネルか、その制御機構が関与していると考えられる。アワビの網膜活動電位には、100msの潜時が存在するので、アワビ視細胞の光による脱分極応答は3つの内向き電流成分のうち、遅い2つの成分に主に依存していると考えられる。光受容により挙動変化するホタルイカ網膜の135kDタンパク質頭足類ホタルイカ(Watasenia scintillans)網膜において光受容に関与するタンパク質を新たに見出すために、光により挙動の変化する網膜タンパク質を検索したところ、水溶性の135kDタンパク質が光により顕著に減少していることを見出した。この135kDタンパク質は、カルシウムイオン存在下では光に関係なく減少し、カルシウムイオン非存在下では光に関係なく増加していることから、視細胞の光受容による細胞内へのカルシウムイオンの流入により挙動が制御されていると考えられる。頭足類視細胞では、カルシウムイオンは明順応を引き起こすと報告されていることから、この135kDタンパク質は視細胞の順応に関与している可能性が高い。軟体動物の感桿型視細胞の光受容の細胞内情報伝達メカニズムについては、頭足類を用いた研究などからロドプシン、Gq型GTP結合蛋白質、ホスホリパーゼC(PLC)が順に機能することが示されているが、その後どのようにして細胞膜の陽イオンチャンネルが開き細胞が脱分極するかは明らかになっていない。本研究では光受容に関与するイオンチャンネルの開閉制御機構を解明するためにパッチクランプ測定システムを作成し、アワビ視細胞光受容部位の光応答を測定した。パッチクランプに用いたアワビ視細胞光受容部位のインサイドアウト標本は、プロテアーゼにより細胞間の接着を弱めた網膜の切片から作成した。フラッシュ光刺激に対する、光受容部位インサイドアウト標本の応答を観察したところ、アワビ視細胞の光応答の電流成分には、出現時間が異なる3つの電流成分が含まれることを見いだした。1つは出現時間が比較的早い、小さい内向き電流で、残りの2つは出現時間の遅い大きい内向き電流であった。これらはナトリウムイオンとカルシウムイオンの細胞内への流入によるものと思われる。アワビ網膜の光受容部位にも頭足類と同様にGq、PLCが存在することを抗体により確認しているので、腹足類のアワビも頭足類と同じ情報伝達メカニズムを用いていると考えられる。アワビ視細胞からインサイドアウト標本が作成できたことにより、軟体動物の感桿型視細胞のイオンチャンネルの開閉制御因子の検索が可能になった。
雄性生殖機能の獲得・維持におけるビタミンDおよびビタミンD代謝酵素の役割

ビタミンD代謝酵素であるCYP2R1が従来から知られた発現組織である肝臓のみならず、精巣にも強く発現していることを見出した。また、マウスの両組織におけるCYP2R1発現量は、成長期に増加し、成熟期に低下するという特徴的なパターンを示すことを明らかにした。さらに、精巣由来細胞を用いた検討により、CYP2R1の発現は成長ホルモン、性ホルモンにより誘導されること、ビタミンD化合物が細胞増殖抑制作用、男性ホルモン産生亢進作用を有することを明らかにした。1.マウス組織におけるCYP2R1の発現および加齢変化の確認ビタミンD活性化の第一ステップである肝臓での25位水酸化に関与するCYP2R1は、肝臓のみならず精巣にも強く発現していることを確認した。CYP2R1は雌性生殖器である卵巣にはほとんど発現しておらず、雄性特異的な機能を有すると考えられた。肝臓におけるCYP2R1 mRNA発現量の加齢変化には性差が認められ、雌では雄より早期に最大値を示した。また、肝臓における25位水酸化活性の加齢変化はCYP2R1 mRNAの発現変化と一致した。一方、精巣におけるCYP2R1 mRNA発現量は7週齢で最大値を示し、精巣組織においても25位水酸化活性が検出された。さらに、マウスの血漿中性ホルモン濃度を測定したところ、testosterone、estradiol濃度はいずれも雌では雄より早期に最大値を示し、肝臓におけるCYP2R1 mRNA発現量の加齢変化と一致した。2.精巣由来細胞におけるビタミンD代謝酵素の発現および酵素活性マウス精巣由来細胞(TM3、TM4)においてCYP2R1の発現を確認した。両細胞において他のビタミンD代謝酵素であるCYP27A1、CYP27B1およびCYP24A1はわずかしか発現していなかった。TM3およびTM4細胞にvitamin D_3を添加して培養したところ、25位水酸化体である25-hydroxyvitamin D_3の生成が確認できた。TM3、TM4細胞および肝臓由来HepG2細胞において、testosterone、estradiolおよび成長ホルモンの添加によりCYP2R1 mRNAの発現増加および25位水酸化活性の上昇が認められた。以上より、肝臓および精巣のCYP2R1は性ホルモンおよび成長ホルモンにより発現が誘導されることを明らかにした。本年度はビタミンD代謝酵素であるCYP2R1の精巣における役割を明らかにする目的で、精巣由来細胞を用いたビタミンD代謝物産生能の評価およびビタミンD化合物が精巣由来細胞の増殖に及ぼす影響について検討した。1.精巣由来細胞におけるビタミンD代謝物産生能と性ホルモン応答性の検討CYP2R1およびCYP27B1が発現しているマウス精巣由来細胞(TM3、TM4)の培養液中にvitamin D_3を添加し、24時間培養後の代謝物を分析した結果、25(OH)D_3が産生することを確認した。また、25(OH)D_3生成量はテストステロン、エストラジオール共存下で増加した。これらの知見は、精巣組織内においてCYP2R1が性ホルモン応答性のビタミンD代謝に関与することを示すものである。さらに、TM3およびTM4細胞を25(OH)D_3共存下で培養した場合には、活性型ビタミンDである1α,25(OH)_2D_3が産生した。2.ビタミンD化合物が精巣由来細胞の増殖に及ぼす影響1の代謝実験と同様のTM3およびTM4細胞を用いて、25(OH)D_3、1α,25(OH)_2D_3および既に臨床応用されているビタミンD誘導体22-oxa-1α,25(OH)_2D_3(OCT)が細胞増殖に及ぼす影響について検討した。その結果、ライディッヒ細胞由来のTM3細胞については用量依存的な増殖抑制効果が認められたが、セルトリ細胞由来のTM4細胞についてはビタミンD化合物を添加しても細胞数に変化は認められなかった。以上より、精巣組織内で産生した25(OH)D_3や1α,25(OH)_2D_3はライディッヒ細胞の増殖を制御していることが示唆された。ビタミンD-25位水酸化酵素CYP2R1がマウス精巣に強く発現していることを踏まえ、今年度はマウス精巣由来細胞の機能に及ぼすビタミンD化合物の影響について検討した。また、一般にヒトでは女性に比べ男性の方が血漿中25位水酸化ビタミンD[25(OH)D]濃度は高いとされているが、その妥当性についても文書によるインフォームドコンセントを得た検体を用いて検証した。1.ビタミンD化合物のマウス精巣由来細胞の細胞機能に及ぼす影響の検討マウス精巣ライディッヒ細胞由来TM3を用いて、テストステロン産生能に及ぼすビタミンD化合物の影響を黄体ホルモン存在下、非存在下で検討した。

その結果、ビタミンD化合物添加により、テストステロン産生能が亢進し、その作用は黄体ホルモン存在下で増強することが明らかとなった。また、マウス精巣セルトリ細胞由来TM4細胞を用いて、トランスフェリン産生能に及ぼすビタミンD化合物の影響を卵胞刺激ホルモン存在下、非存在下で検討した。その結果、卵胞刺激ホルモン存在下、非存在下共に、ビタミンD化合物添加による用量依存的なトランスフェリン産生能の変化は認められなかった。さらに、両細胞におけるcAMP産生能に及ぼすビタミンD化合物の影響についても検討したが、用量依存的なcAMP産生能の変化は認められなかった。2.ヒト血漿中25位水酸化ビタミンD濃度の性差の検証沖縄、兵庫、札幌の各地域における男女の血漿中25(OH)D_3およびD_3(未変化体)濃度を高感度LC-MS/MS法を用いて測定した。その結果、女性に比べ男性の方が25(OH)D_3濃度は高い傾向を示したが、その基質で未変化体であるD_3濃度も高いことが判明した。従って、女性に比べ男性の血漿中25(OH)D_3濃度が高いのは、25位水酸化能の差異によるものではなく、紫外線被照射量等の影響によるD_3濃度の差異が影響している可能性が高いと判断された。
ヌクレアーゼ抵抗性修飾核酸を搭載した多機能性ナノ構造体による新規核酸医薬の創製

(1)MENDに搭載したヌクレアーゼ抵抗性2'-O-methyl-4'-thioribonucleosidesを含むsiRNA(標的:ルシフェラーゼ遺伝子,apoB遺伝子)はin vitroで作用の持続が,in vivoで血中コレステロール濃度の低下が観察された。この時,副作用となる自然免疫系を賦活化しなかった。(2)ヌクレアーゼ抵抗性ベクター作製のためにPCRによりdSNTPsを取り込ませた。2種類までのdNTPsをdSNTPsに置換できたが,それ以上の置換では増幅しなかった。そこで,化学合成した4'-thioDNA(42mer)を酵素的に組み込んだルシフェラーゼ発現ベクターを構築し,NIH3T3細胞での発現を調べたところ,天然型ベクターと比較して20-40%ではあるが活性発現が見られた。(3)MENDをマトリックスメタロプロテアーゼで切断されるPEG修飾しPPD-MENDを作製した。また,pH応答性膜融合ペプチドGALAを短鎖化したshGALA-MENDを作製した。これらは,細胞内取り込みの増加,エンドソーム脱出効率の向上によりin vitroのみならずin vivoでの抗腫瘍性を増強した。エキソおよびエンドヌクレアーゼ抵抗性核酸の化学合成、ヌクレアーゼ抵抗性核酸の酵素合成とショートヘアピンRNA(shRNA)およびアプタマーを発現するヌクレアーゼ抵抗性核酸ベクターの創出、および、それらの核酸誘導体を細胞質や核に十分量到達させるためのナノキャリア(多重型MEND)を開発する。ヌクレアーゼ抵抗性修飾核酸として,4種類の塩基を持つ2'-0-メチル-4'-チオリボヌクレオシド(OMeSNs)の合成を完了し,それらをアミダイト体に変換し,数種類の15mer OMeSRNAを合成した。これらは,一本鎖および二本鎖ともヒト血漿中で24時間以上安定であった(同時に調べた天然型RNAの半減期は10秒以下であった)。OMeSNsの5'-三リン酸体を合成した。4'-チオリボヌクレオシド-2'-フルオロ体および2'-アミノ体合成も着手し,対応するピリミジンヌクレオシドの合成は完了した。4'-チオDNAを用いるヒトトロンビンアプタマー取得を試みた。しかし,4'-チオDNAではPCRが行えないことが判明したため,アプタマー選択過程を4'-チオDNAで行ない,増幅過程を天然型DNAで行う新規SELEX法を開発した。ホタルルシフェラーゼに対するsiRNAの配列中でどの位置に4'-チオリボヌクレオシド(SNs)を取込めるかを検討した。センス鎖両末端の4残基ずつ,およびアンチセンス鎖3'末端の4残基にSNsを取込んだ場合に,高いRNAi効果を示すことを明らかにした。これらのsiRNAのヒト血漿中での半減期は4時間以上であった(未修飾のsiRNAの半減期は83分)。一方,遺伝子を凝縮したナノ粒子を核とし,その表面を脂質膜でコートしてコアーシェル型のナノ粒子を調製し,脂質層に膜透過性ペプチドR8を導入したR8-MENDの構築に成功した。これらのコア中にsiRNA発現プラスミドやアンチセンスオリゴヌクレオチドなどを効率よくパッケージできた。さらに,R8-MENDは,毒性を示すことなくアデノウイルスと同等の著しく高い遺伝子発現能を示した。R8-MENDによる高い遺伝子発現効率は,R8によって通常のエンドサイトーシスとは異なるマクロピノサイトーシスが誘起されるためであり,細胞に取り込まれた後のマクロピノソームはライソゾームとの融合による分解を回避できると同時に,マクロピノソームは内容物が細胞質へ漏れやすい性質を有するために最終的に効率よく核まで遺伝子が送達されることが明らかになった。ヌクレアーゼ抵抗性核酸の創出とそれを搭載するキャリアの開発を2グループで個別に展開し,3年目以降にそれらの成果を併せてin vitroおよびin vivoでの試験を行うのが本研究の主な目的である.〈ヌクレアーゼ抵抗性核酸〉については,主に,4'-チオリボヌクレオシドの2'位置換体の合成とオリゴヌクレオチドへの導入を行い,熱的安定性とヌクレアーゼ抵抗性を評価した.合成の容易さ;OMe体〉〉F体=NH_2体,熱的安定性;F体>OMe体>NH_2体,ヌクレアーゼ抵抗性;NH_2体>F体=OMe体となった.