hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
子宮体癌の新規内分泌療法を目的としたエストロゲン関連受容体のリガンド同定

本研究の目的は、オーファン受容体であるERRのリガンドを同定/作成し、ERRの系を介した分子機序を解明し、新規内分泌治療戦略を確立することである。平成29年度は,子宮体癌細胞株(HEC1A)と既知のERRのinverse agonistであるXCT790が、ERR抑制を介した抗腫瘍効果を示すこと、およびその機序について主にin vitroで解明した。またin vivoでも腫瘍の成長抑制効果を確認した。平成30年度の課題は、平成29年度に引き続き、リガンド候補化合物のERR経路制御に及ぼす作用機序の解明、およびERRを介した系の分子機序の解明に加え、低分子化合物ライブラリーを用いたリガンドの同定、および立体構造解析からのドラッグデザインであった。まず、前年度に得られた結果であるXCT790のin vivoでの腫瘍成長抑制効果について、その分子機構の解明をHEC1A細胞株を用いて行なった。その結果として、TUNEL assayでアポトーシス促進が関与すること、CD31を用いたangiogenesis assayで血管新生抑制が関与することを示した。これらの結果は平成29年度の結果も含め、XCT790の子宮体癌に対するERRを介した抗腫瘍効果として報告した(Cell Oncol. 2019, Kokabu, Matsushima et al.)。また、ERRを介した系の分子機序の解明のため、siRNAを用いてERRaをノックダウンしたHEC1A細胞株について、マイクロアレイを施行した。結果は現在解析中である。進行の遅れの最も大きな要因は、人的資源の問題である。今年度に本研究に関わる実験を行った人員は前年に引き続き、実質1人であり、申請書で掲げた計画通りに行うには限界があった。また、XCT790についての結果を報告するための、再現実験やHEC1A以外の細胞株での実験を施行しており、想定以上の時間を要した。ERRを介した系の分子機序の解明については、マイクロアレイをすでに施行しており、その網羅的解析の結果より分子機序として重要な因子を選別し、その遺伝子の修飾が子宮体癌に及ぼす影響を検討していく。CRISPER/Cas9システムによる実験はすぐに開始できる状態にある。平成31年度に行う予定であるin vivo実験については一部既に遂行しており(XCT790について)、CRISPER/Cas9システムによるin vivo実験もn vitroの実験と並行して施行していく。我々はオーファン受容体であるエストロゲン関連受容体(ERR)が子宮体癌における腫瘍増殖、浸潤転移、血管新生、アポトーシス誘導を制御していることを解明している。平成29年度の計画は、まず既知のリガンド候補として明らかになっている化合物を用いて、そのERRを介した特性や機能を評価すること、ERR抑制で引き起こされる細胞増殖抑制やアポトーシス誘導におけるシグナル伝達経路の解明である。XCT790は既知のERRのinverse agonistであり、その子宮体癌のERRのシグナル系に対する作用機序は不明であった。今回このXCT790の子宮体癌細胞株(HEC1A、KLE)に対する作用機序を解析した。まず、XCT790はERRによるエストロゲン応答転写活性の抑制効果を示した。WST-8 assayおよびcolony formation assayでは有意な細胞増殖抑制効果を認めた。また、Western blotやFACSなどによるアポトーシスおよび細胞周期の解析では、caspase3/7を介したアポトーシス誘導やM期での細胞周期停止を確認した。さらに、Westen blotによるPI3K/Aktシグナル経路への解析を行ったところ、PI3Kの下流にあるAkt、mTOR、p70S6Kの発現やリン酸化抑制を認めた。これらより、XCT790が多様な経路を介して腫瘍増殖を抑制することが分かった。またHEC1A細胞株を用いたマウス皮下異種移植モデルでも、腫瘍の有意な成長抑制効果を確認した。CRISPER/Cas9を用いた実験については進行が遅れている。最も大きな要因は、人的資源の問題である。今年度に本研究に関わる実験を行った人員は実質1人であり、申請書で掲げた計画通りに行うには限界があった。

また、ERRを介した系の分子機序の解明のため、siRNAを用いてERRaをノックダウンしたHEC1A細胞株について、マイクロアレイを施行した。結果は現在解析中である。進行の遅れの最も大きな要因は、人的資源の問題である。今年度に本研究に関わる実験を行った人員は前年に引き続き、実質1人であり、申請書で掲げた計画通りに行うには限界があった。また、XCT790についての結果を報告するための、再現実験やHEC1A以外の細胞株での実験を施行しており、想定以上の時間を要した。今年度の予定として計画している低分子化合物ライブラリーを用いたリガンドの同定、立体構造解析からのドラッグデザインについては人員を必要とはせず、昨年度に進行が停滞したCRISPER/Cas9を用いた実験と並行して施行可能であると考える。ERRを介した系の分子機序の解明については、マイクロアレイをすでに施行しており、その網羅的解析の結果より分子機序として重要な因子を選別し、その遺伝子の修飾が子宮体癌に及ぼす影響を検討していく。CRISPER/Cas9システムによる実験はすぐに開始できる状態にある。平成31年度に行う予定であるin vivo実験については一部既に遂行しており(XCT790について)、CRISPER/Cas9システムによるin vivo実験もn vitroの実験と並行して施行していく。
サンゴエクスポソーム研究への挑戦

世界的に衰退しているサンゴ礁生態系の基盤構成種・サンゴを対象に、応募者が選抜したストレス耐性に差のあるサンゴ種内系統を特徴づける生物要因を特定する。具体的には、後述の「リアルタイム・メタボローム計測」と「LC-Q-TOFMSによる網羅的解析」により、サンゴ体内外の代謝産物を網羅的に把握可能なエクスポソーム解析を実施し、ストレス耐性を特徴づける要因を、非線形時系列解析及びネットワーク解析で浮き彫りにする。
文化遺産ガバナンスと社会関係資本の構築と実践に関する民俗学的研究

本研究「文化遺産ガバナンスと社会関係資本の構築と実践に関する民俗学的研究」の目的は、日本のローカル社会における綿密なフィールドワークに基づき、文化遺産に関連する政策の形成・実施・管理をめぐる多様な主体たちの実践を「文化遺産ガバナンス」というパースペクティブから分析するとともに、この社会的現象のダイナミズムが「社会関係資本」の構築にいかにつながっているのか、そのメカニズムのあり方を民俗学的に検討することである。具体的には、1)日本のローカル社会における「文化遺産ガバナンス」の実態の究明と、2)土着の文化遺産、地域固有の経験知と市民的公共性の構築の可能性の検討とに二分できる。以上の目的を達成するため、最初予定していたとおり、フィールドワーク地の埼玉県秩父市に居住地を移し(平成23年8月末)、以下に示す手順に従って現地調査を実施した。まず、平成23年度の4月から9月までのあいだ、第2次集中的現地調査(Second Intensive Fieldwork)を通して、秩父夜祭における中核的祭礼集団としての「中町」にフォーカスを合わせて主要なインフォーマントや、祭りの維持・管理におけるコアー・アクターたる人物を対象にインタビュー調査をした。ほかにも、地元の観光化を推進する行政主体として秩父市の産業観光部観光課や秩父観光協会や秩父商工会議所において聞き取り調査を行った。また、文化財行政のあり方を把握するために、秩父市の教育委員会文化財保護課についても同様に聞き取り調査を実施した。この一連の調査を通して、かなり規模の大きい秩父夜祭の伝承と維持・管理の体制がある程度明らかになったと考える。ほかにも、本研究における主要な方法論であり、かつ認識論的側面をなしている「社会関係資本」の構築の現状を考察するために、このような文化遺産ガバナンスに密接にかかわっている人々、とりわけ、中町などの地元住民たちが、土着の文化としての秩父夜祭の持続と管理以外にも別のネットワークを通して社会と関係を結んでいるのか、また、それが、当該地域社会における公共的生活をめぐる種々の情報の交換や共有、地域社会において生じるトラブルの解決のための協力・協調のネットワークを作り上げるのに、本研究において文化遺産ガバナンスと位置づけた秩父夜祭の伝承と維持・管理に関連する諸実践が役立っているのかを検討するため、地元の住人に焦点を当ててその人間関係や地域生活の実態を調べた。加えて、土着文化としての秩父夜祭とは直接的なかかわりを持たずとも、地域生活の質の向上や問題解決のためにアソシエーションを作って活動する人々のネットワークや実践のあり方をも調べるために秩父ボランティア交流会など、NPO団体についても調査を行った。次に、同年度の10月から翌年の2月まで第3次集中調査(Third Intensive Fieldwork)を実施し、以前の調査のフォローアップを図った。その結果、秩父夜祭の中核的祭礼集団ではなくても不可欠の参加集団であり、にも拘らず、常に周縁に位置づけられる秩父歌舞伎の伝承団体の正和会を新たに調査した。最後に、もともと平成24年度の3月にドイツ民俗学の現状を視察する調査を予定していたが、諸般の事情により中止した。最初の計画どおりにフィールドワークは行われた。その後のフォローアップ調査によって、現代地方社会における民俗芸能の伝承集団の現状や問題も調べることが可能になり、思いがけない収穫といえる。ただ、秩父夜祭の祭礼集団間の関係、人的ネットワークにみられる内向きの傾向、あえてネガティブに言うならば排他性・閉鎖性をどのように理解すべきか、悩んでいる。秩父のローカル・アイデンティティを構成しているのには間違いない秩父夜祭は、地元内で完結するものなのか、外部社会への開かれた発展性を内包するものなのか、今後の課題としての地域社会における社会関係資本のあり方を考えるうえで重要な問題・課題であると考え、考察中である。本研究は、研究者の所属変更により平成23年度をもって終了した。そのため、平成24年度4月から始まるはずであった事例分析と現地における追跡・補足調査が行われていない。しかし、この問題についてはこれから訪問調査を続けながら解決できると考えている。秩父夜祭を中心的調査対象としての本研究は、日本の地方社会における土着文化の現在的あり方や、地域生活の現状、社会・人間関係の特質について、観光・文化財行政なども含めて多角的に調査でき、大変有意義であったと個人的には評価している。今後は、ローカル・アイデンティティを構成するものとして土着文化の伝承や活用にのみ注目するのではなく、さらに多様な考え方による種々の実践を調査し、比較検討したい。特に現在構想・進行中の韓国の事例研究を含めてアジア圏内での積極的な比較研究を、同じパースペクティブから行い、本研究の結果を活かしていきたい。以上の目的の遂行のために、初年度の2010年9月から11月まで、フィールドワーク対象地の埼玉県秩父市における予備調査(Pre-Fieldwork)を行い、同年12月における1次集中調査と海外出張(韓国民俗学会への参加)を行った上で、翌年の2011年1月から3月までにそれまでの調査データの分析およびフォローアップの作業を完了する予定であった。

しかし、12月の1次集中調査の間、フィールドの町内で大山の代参講が45月に行われることを知り、それへの参加及び関連した民俗宗教に関する予備調査の必要のため、5ヶ月の遅延が生じ、研究費の繰り越しを申請した。その結果、町内の代参講の調査のみならず、「秩父三十四札所」やその巡礼の民俗やその実態も観察調査することが可能であった。また、本研究における主な調査対象である秩父神社の例祭を、日本の祭り文化というコンテクストの上で比較検討するために、同県所沢市に所在する所澤神明社の秋祭りや大阪府岸和田市の岸城神社のだんじりまつりなども見学調査し、分析の枠組みを広げた。研究計画の変更後、以上のような作業を無事行ったことで、平成22年度の研究は計画どおり行われたと考える。本研究「文化遺産ガバナンスと社会関係資本の構築と実践に関する民俗学的研究」の目的は、日本のローカル社会における綿密なフィールドワークに基づき、文化遺産に関連する政策の形成・実施・管理をめぐる多様な主体たちの実践を「文化遺産ガバナンス」というパースペクティブから分析するとともに、この社会的現象のダイナミズムが「社会関係資本」の構築にいかにつながっているのか、そのメカニズムのあり方を民俗学的に検討することである。具体的には、1)日本のローカル社会における「文化遺産ガバナンス」の実態の究明と、2)土着の文化遺産、地域固有の経験知と市民的公共性の構築の可能性の検討とに二分できる。以上の目的を達成するため、最初予定していたとおり、フィールドワーク地の埼玉県秩父市に居住地を移し(平成23年8月末)、以下に示す手順に従って現地調査を実施した。まず、平成23年度の4月から9月までのあいだ、第2次集中的現地調査(Second Intensive Fieldwork)を通して、秩父夜祭における中核的祭礼集団としての「中町」にフォーカスを合わせて主要なインフォーマントや、祭りの維持・管理におけるコアー・アクターたる人物を対象にインタビュー調査をした。ほかにも、地元の観光化を推進する行政主体として秩父市の産業観光部観光課や秩父観光協会や秩父商工会議所において聞き取り調査を行った。また、文化財行政のあり方を把握するために、秩父市の教育委員会文化財保護課についても同様に聞き取り調査を実施した。この一連の調査を通して、かなり規模の大きい秩父夜祭の伝承と維持・管理の体制がある程度明らかになったと考える。ほかにも、本研究における主要な方法論であり、かつ認識論的側面をなしている「社会関係資本」の構築の現状を考察するために、このような文化遺産ガバナンスに密接にかかわっている人々、とりわけ、中町などの地元住民たちが、土着の文化としての秩父夜祭の持続と管理以外にも別のネットワークを通して社会と関係を結んでいるのか、また、それが、当該地域社会における公共的生活をめぐる種々の情報の交換や共有、地域社会において生じるトラブルの解決のための協力・協調のネットワークを作り上げるのに、本研究において文化遺産ガバナンスと位置づけた秩父夜祭の伝承と維持・管理に関連する諸実践が役立っているのかを検討するため、地元の住人に焦点を当ててその人間関係や地域生活の実態を調べた。
運動場面における予測行動のメタ認知的分析

1.研究目的本研究の目的は,運動行動のメタ認知的分析を通して,運動の自覚性と運動パフォーマンスとの関連について発達的に検討することである。2.被験者被験者は,幼稚園(保育園)に通園する幼児102名である。その内訳は,年少児29名,年中児37名,年長児36名である。3.実験方法1)運動課題御手玉を的に正確に投げるという課題であり,その際,御手玉の重さ(50g,200g,350g)と的までの距離(1m,2m,3m)の組み合わせ9条件にて行われた。的からのずれの距離が測定された。2)メタ認知的知識の測定測定は全てインタビュウ形式によって個別になされ,その内容は重さと距離,さらに両要因の3つの質問であり,その後その理由についての質問である。4.結果と考察1)運動課題については,分散分析の結果,年齢と距離の要因に主効果,年齢と重さに交互作用がみられた。つまり,年長児ほど正確に的に投げていて,距離が遠くなるほど成績が低下している。また軽い重さの御手玉を投げるのは年少児には難しいことがわかる。2)メタ認知的知識については,年齢に伴い高比率で正確な理由を述べる。さらに距離に関する自覚性が先行して習得され,その後重さに関する自覚性が高くなることがわかった。この傾向は,4歳から5歳にかけて距離のメタ知識が,5歳から6歳にかけて重さのメタ知識が獲得されている。しかし,幼児では,重さと距離の両要因を自覚しながら運動をする者は年長児の17%しかみられなかった。3)本研究の課題は,運動課題では的に当てるように要求しているため,年長児は過大に,年少児は過少反応をしている。従って,成人の値を基準にした幼児の運動成績を比較検討することが必要である。
切断部位特異抗体と合成ペプチドを用いたポリペプチドC末端微量解析

平成14年度は,カルパスタチン断片に対する切断部位特異抗体が認識する新たな95kDa分子が非骨格筋型ミオシン重鎖(A型)(MH-A)の断片であることを明らかにし,切断部位の決定を行った.C末端の解析は,MH-Aに存在するカスパーゼ認識配列をペプチド合成し,イムノブロットに対する競合で調べた.その結果,抗--DAID-COOH抗体がC末端配列--EEVD-COOHに結合したことが判明した.同様な方法でアポトーシス細胞抽出液からカスパーゼによって生成するC末端を検索すると,熱ショックタンパク質関連分子Apg-2とDNA依存性プロテインキナーゼ構成要素Ku80が新たに見つかった.これらの分子はいずれも今までに報告されておらず,切断部位特異抗体の分子検索ツールとしての有用性が再確認された.特に,Ku80では本来のC末端から2残基がカスパーゼによって遊離するという電気泳動では検出できないプロテオリシスが発見された.Apq-2に対する切断部位特異抗体(免疫原:--DHLD-COOH)をもちいて,C末端配列の認識特異性について詳細な検討を行った.C末端4残基を種々のアミノ酸で置換し,AAAAAADHLX-COOH, AAAAAADHXD-COOH,AAAAAADXLD-COOH,AAAAAAXHLD-COOH(X;A,C,D,E,F,G,H,I,K,L,M,N,P,Q,R,S,T,V,W,Y;AAAAAAはスペーサー)を固定化したELISAで抗体の結合を調べた.その結果,C末端1残基目はアミド型Dやグルタミン酸には結合せずDに特異的であること,2残基目はイソロイシンやバリンとは反応が弱くLに特異的であることがわかった.3残基目では,L>H>F>M>Y>W>C>N>I>Tの順に結合した.4残基目はどのようなアミノ酸でも同等に結合する傾向がみられた.本研究によってC末端3残基が抗原抗体反応にかかわっていることが明らかになり,新しいC末端解析法を実行するための基盤が確立した.先に我々はカルパイン内在性阻害タンパク質カルパスタチンがアポトーシス時にカスパーゼによって切断されることを報告した.カルパスタチン断片の末端配列分析結果に基づいて切断部位特異抗体を作成し,アポトーシス細胞におけるカルパスタチンの動態解析を試みたが,カルパスタチンはさらなる分解を受けるようで抗原ポリペプチドは検出されなかった.しかし,本抗体で認識される95kDaの新たな分子が見つかった.95kDaポリペプチドは,アポトーシス特異的で阻害剤による実験結果などからもカスパーゼの切断によって生成することが強く示唆された.部分アミノ酸配列分析の結果,非骨格筋型ミオシン重鎖(A型)(MH-A)のC末端フラグメントであることが判明した.MH-AにはDAIDという配列が存在しないので,--DAID-COOH(カルパスタチン)に対して作成した抗体がMH-Aの異なった配列に結合したことになる.詳細な解析からMH-Aは,中央部分とC末端近傍の二カ所でカスパーゼによる切断を受けることがわかった.中央の切断部位はDTLD1153/STであった.C末端近傍の切断部位は,プロテインシーケンサーあるいは質量分析計を用いても,決定が難しい.抗--DAID-COOH抗体が95kDaポリペプチドのC末端に結合してイムノブロットで染色されることから,合成ペプチドによる競合実験を行った.すなわち,MH-Aにおいてカスパーゼによって切断されうる部分をC末端とするペプチドを合成し,抗--DAID-COOH抗体によるイムノブロット像に対する影響を調べた.AGDGSDEEVD-COOHが抗体と競合して免疫染色を抑える効果を示した.以上の結果から,C末端に対する切断部位特異抗体は,新規プロテアーゼ基質の探索のみならず,合成ペプチドを活用することによってC末端配列の解析にも利用できることが明らかになった.平成14年度は,カルパスタチン断片に対する切断部位特異抗体が認識する新たな95kDa分子が非骨格筋型ミオシン重鎖(A型)(MH-A)の断片であることを明らかにし,切断部位の決定を行った.C末端の解析は,MH-Aに存在するカスパーゼ認識配列をペプチド合成し,イムノブロットに対する競合で調べた.その結果,抗--DAID-COOH抗体がC末端配列--EEVD-COOHに結合したことが判明した.同様な方法でアポトーシス細胞抽出液からカスパーゼによって生成するC末端を検索すると,熱ショックタンパク質関連分子Apg-2とDNA依存性プロテインキナーゼ構成要素Ku80が新たに見つかった.これらの分子はいずれも今までに報告されておらず,切断部位特異抗体の分子検索ツールとしての有用性が再確認された.特に,Ku80では本来のC末端から2残基がカスパーゼによって遊離するという電気泳動では検出できないプロテオリシスが発見された.Apq-2に対する切断部位特異抗体(免疫原:--DHLD-COOH)をもちいて,C末端配列の認識特異性について詳細な検討を行った.C末端4残基を種々のアミノ酸で置換し,AAAAAADHLX-COOH, AAAAAADHXD-COOH,AAAAAADXLD-COOH,AAAAAAXHLD-COOH(X;A,C,D,E,F,G,H,I,K,L,M,N,P,Q,R,S,T,V,W,Y;AAAAAAはスペーサー)を固定化したELISAで抗体の結合を調べた.

その結果,C末端1残基目はアミド型Dやグルタミン酸には結合せずDに特異的であること,2残基目はイソロイシンやバリンとは反応が弱くLに特異的であることがわかった.3残基目では,L>H>F>M>Y>W>C>N>I>Tの順に結合した.4残基目はどのようなアミノ酸でも同等に結合する傾向がみられた.本研究によってC末端3残基が抗原抗体反応にかかわっていることが明らかになり,新しいC末端解析法を実行するための基盤が確立した.
高齢者の健康に影響する地域環境要因に関する大規模縦断研究

大規模高齢者コホート研究により地域の社会的環境・建造環境と高齢者の要介護認定・死亡のメカニズムを明らかにする。特に熊本地震を外生変数とした自然実験により統計的因果推論の分析手法を洗練させ、高齢化社会の地域医療・介護予防施策に資する具体的なエビデンスを提供する。
細胞外型superoxide dismutaseの加齢黄斑変性発症における役割

われわれは加齢性眼疾患の原因を追究するために、慶應義塾大学医学部眼科において採血プロファイルの作成を行った。採血内容は、各種酸化ストレスマーカー、SOD、炎症マーカーの採血を行った。生体内のフリーラジカルを消去する酵素としてもっとも体内に多く存在するのはSODであり、活性酸素の一つであるスーパーオキサイドを代謝し、過酸化水素に変換する。ヒト染色体上にはSODは3種類あり、Cu,Zn-SOD (SOD1), Mn-SOD (SOD2), EC-SOD (SOD3)がそれぞれ細胞質内、ミトコンドリア内、細胞外で活性酸素の除去をしている。われわれはこれまでAMD患者において有意に血〓SOD3が高値を示すことを報告し、またSOD3が脈絡膜血管に豊富に分布していることを証明してき〓またAMD患者においてSOD2の酵素活性を低下させる遺伝子多型の頻度が高いことが報告されてい〓さらに喫煙、光線被爆、低ビタミン血症はAMD発症の高いリスクである。また米国で施行された大〓臨床試験で、ビタミンC, E,ベーターカロテン、亜鉛、銅を大量に内服した患者は、プラセボ群と比較〓有意に病期の進行および視力の低下が抑制されたというデーターが示された。以上よりAMD発症〓SODを主軸としたフリーラジカル防御系が強く関わっていることは疑いがない。最近われわれはS〓ノックアウトマウスはが加齢黄斑変性の優れたモデルであることを発見した。またSOD3はすでにノ〓アウトマウスが作製されており、マウスを入手し加齢変化を確認する。SOD2のノックアウトマウス〓生後すぐに心肥大をきたし死亡する。この事実は長い間、SOD2欠損による各臓器の機能異常の検索〓難にしていた。Cre-loxP systemを用いて組織特異的SODノックアウトマウスを作製することに成〓た。われわれは本技術を用いて網膜視細胞に特異的なSODノックアウトマウスを作製することに成〓た。このマウスの網膜および脈絡膜に大量のラジカルを発生させ、AMD発症を誘発する。SOD3は〓血管内壁に付着し、細胞外の活性酸素の除去に関与している。したがって本遺伝子の欠損マウスも理〓には恰好のAMDのモデル動物となり得る。さらにこれらの変異動物に、ニコチン内服、光線被爆、〓コートなどの活性酸素源を与え、より早期に症状を発現させている。当初の結果どうり、加齢黄斑変性(ARMD)患者より採血を行い予備実験で得られたデーターをさらに発展させた。このほかEC-SOD以外の酸化ストレスマーカーを網羅的に測定する検査系を発展させた。このほか実験的ARMDモデルを作成した。Brown-Norway ratを購入し、体重300gの週齢まで育て、半導体レーザーを用いで脈絡膜新生血管を誘発させた。条件は過去の文献を参考にして、視神経乳頭周囲に6-8発のレーザースポットを照射し、レーザーの出力は0.15-0.3ワット、照射時間は0.2秒で行った。約2週間の後、動物専用蛍光眼底カメラを用いて蛍光眼底検査を施行した。蛍光色素はヒトと同じものを使用し、ラットの体重で色素の濃度を換算した。通常のヒトと同じで早期相および後期相の2点で高感度フィルムを用いて写真撮影をした。写真は現像後独立した2人の眼科医により脈絡膜新生血管(CNV)の評価を行った。さらにCNVの大きさは0から3までグレーディングし、主に後期相の蛍光色素の漏出で判定した。次に塩酸ケタミン投与による麻酔下にて頚椎脱臼により死亡させたのち、眼科手術用ナイフを用いて眼球摘出を行った。摘出眼球は即時に4度に冷却したPBS内に保存し、実験室ないで脈絡膜進展標本を作製した。プレパラートに網膜を除去した強膜、脈絡膜の複合体を乗せ、真空ポンプで風乾後、-80度で標本を保管した。しかる後に抗ラットPECAM(CD31)抗体を用いて、免疫染色を行った。2次抗体は蛍光抗体を用いて行った。観察は高解像度生体顕微鏡を用い、画像は付属の画像処理ソフト付きのコンピューターに取り込み、2次元でのCNV面積の定量ができるようにした。

最近われわれはS〓ノックアウトマウスはが加齢黄斑変性の優れたモデルであることを発見した。またSOD3はすでにノ〓アウトマウスが作製されており、マウスを入手し加齢変化を確認する。SOD2のノックアウトマウス〓生後すぐに心肥大をきたし死亡する。この事実は長い間、SOD2欠損による各臓器の機能異常の検索〓難にしていた。Cre-loxP systemを用いて組織特異的SODノックアウトマウスを作製することに成〓た。われわれは本技術を用いて網膜視細胞に特異的なSODノックアウトマウスを作製することに成〓た。このマウスの網膜および脈絡膜に大量のラジカルを発生させ、AMD発症を誘発する。SOD3は〓血管内壁に付着し、細胞外の活性酸素の除去に関与している。したがって本遺伝子の欠損マウスも理〓には恰好のAMDのモデル動物となり得る。さらにこれらの変異動物に、ニコチン内服、光線被爆、〓コートなどの活性酸素源を与え、より早期に症状を発現させている。
神経変性疾患における封入体の役割と結合異常タンパク質の同定

αシヌクレイン(αS)はシナプス末端に局在し、神経伝達物質の貯蔵および放出の調節に関与することが示唆されている。αSはタンパク質分解酵素で容易に可溶化されるが、αシヌクレイノパチーでは、不溶性となり、本来の生理的機能が損なわれることが病因の一つとされている。本研究において、新規ユビキチン様タンパク質NUB1の結合タンパク質の一つとして、不溶性αSを同定した。さらにシヌクレイノパチー患者でのみ認められる異常αSの簡易な検出法を確立した。この検出法と病理学的手法を用い、(1)レビー小体病剖検例では、NUB1および不溶性αSが早期から病態に関与していること、(2)海馬および大脳皮質の前シナプスなどにおいて共局在していることを示した。以上の結果からNUB1は不溶性αSを認識している可能性を示している。今後、作製したNUB1遺伝子改変動物を用い、生体内における不溶性αSの意義を明らかにするとともに治療への道を模索する。申請者らは、最近、αシヌクレイノパチー(パーキンソン病、レビー小体型認知症、多系統萎縮症)の細胞内封入体の構成タンパク質のひとつ「NUB1」を見出した。本年度は主に下記1および2を行った。概ね計画通り進行し、成果が出ている。1、αシヌクレイノパチー脳を用いたNUB1のリン酸化、ユビキチン化に関する検討上述の病変部位ならびに正常対照の凍結脳組織から5mL/g(volume/weight)を低張溶液、界面活性剤溶液、SDS溶液、尿素溶液を用いて順次溶解し、抽出した各サンプルをWestern blotにより解析した。その結果、レビー小体型認知症では、尿素画分においてNUB1の量が増加していることが明らかとなった。しかし正常対照例と比較して、分子量に差が認められないことから、不溶性NUB1はユビキチン化およびリン酸化修飾の可能性は低いと考えられた。2、NUB1トランスジェニックマウスを用いた病理学的・行動学的検討Thy1遺伝子のプロモーターを利用してヒトNUB1を神経細胞に発現するための発現カセットの作成が完了した。マウス誕生後、病理学的、生化学的、行動学的検討を行う。一方、既に飼育しているαシヌクレイントランスジェニックマウスを用いて、病理学的および生化学的検討をおこなったところ、シナプスにNUB1の異常蓄積が認められた。このような変化は対照例では認められなかった。興味深いことに、αシヌクレイノパチーの患者脳でも、動物モデルで認められた変化を確認した。申請者らは、昨年に引き続き、αシヌクレイノパチー(パーキンソン病、レビー小体型認知症、多系統萎縮症)の細胞内封入体の構成タンパク質のひとつ「NUB1」に着目し研究を遂行している。計画通り進行し、成果が出ている。1、αシヌクレイノパチーモデルマウスを用いたNUB1の局在に関する検討αシヌクレイントランスジェニックマウスを用いて、病理学的および生化学的検討をおこなったところ、シナプスにNUB1の異常蓄積が認められた。興味深いことに、αシヌクレイノパチーの患者脳でも、動物モデルにおいて認められた病理所見を確認した。さらにこれらの蓄積部位にはタンパク質分解酵素に溶けにくい(タンパク質分解酵素耐性)αシヌクレインが局在していることが明らかとなった。2、NUB1トランスジェニックマウスを用いた病理学的・行動学的検討ヒトMUB1トランスジェニックマウスが予定通り誕生した。現在、病理学的、生化学的、および行動学的検討をおこないつつ、αシヌクレイントランスジェニックマウスとの交配準備をおこなっているところである。現在までのところ対照例と比較して異常は認められない。今後、ダブルトランスジェニックマウスにおける検討へと進む予定である。申請者らは、昨年に引き続き、αシヌクレイノパチー(パーキンソン病、レビー小体型認知症、多系統萎縮症)の細胞内封入体の構成タンパク質のひとつ「NUB1」に着目し研究を遂行した。特に本年度は主に下記1および2を行い、概ね計画通り進行したが、ダブルトランスジェニック(Tg)マウス(バーキンソン病モデルマウスにNUB1を過剰発現した)がが誕生せず、現在、NUB1 Tgマウスの生殖機能に関する病理学的、生化学的検討を行っている。

1αシヌクレイノパチーモデルマウスおよびヒト凍結脳を用いたNUB1の特徴に関する検討αシヌクレインTgマウスを用いて、病理学的および生化学的検討をおこなったところ、シナプス末端において、タンパク質分解酵素、Proteinase Kに溶けにくい(タンパク質分解酵素耐性)αシヌクレインが局在しており、同部位にNUB1の異常蓄積が認められた。このような変化は対照例では認められなかった。興味深いことに、αシヌクレイノパチーの患者脳でも、同様の所見を確認した。2NUB1トランスジェニックマウスを用いた病理学的・行動学的検討ヒトNUB1 Tgマウス病理学的に正常対照例と比較して異常は認められなかった。現在までのところ行動学的にも異常は認められない。引き続き、αシヌクレイントランスジェニックマウスとの交配を進めると同時に、より発現の強いプリオンプロモーターを用したNUB1 Tgマウスの作製に向けて準備を整えている。すてに発現カセットは入手済みであり、2011年秋には誕生予定である。
多様な嗜癖行動（薬物と薬物によらない依存）の脳内機序と新規治療薬開発に関する研究

本研究は、覚醒剤などの薬物と、ギャンブルなどの行動(薬物によらない)のアディクション(依存)が、疾病として同じものであるのかを、病態学的、神経学的、治療薬の観点から検討する。まず、アディクションの中核症状である欲求が、1一次性強化効果、2離脱症状の不快感、3環境刺激の二次性強化効果獲得の三要素から考えた場合、2の離脱症状、3の環境刺激の二次性強化獲得、さらには、欲求にともなう衝動性では、病態、神経学的機序、治療薬の観点で共通点がみられた。しかし、欲求の基本要素である一次性強化効果では、薬物に比較して行動では、それ自体独立して検出しにくく、生体側の影響を受けやすい点で違いがみられた。本研究の目的は、“物質(アルコール、覚醒剤など)"と“物質によらない(ギャンブル、インターネットなど)"依存が、共通の病態や神経学的基盤を持つのか否かを明らかにして、それによって、共通の治療薬の開発が可能であるのかを明らかにすることである。平成24年度には二種類の研究を行った。まず、平成23年度(初年度)の追加実験を行い、依存の中核症状である摂取欲求(精神依存)は、1一次性強化効果に基づく欲求の発現、2離脱症状の不快感による欲求の増強、3環境刺激の二次性強化効果獲得による欲求の増強の三種類の要素から構成されることを明らかにした。同時に、欲求発現時には、脳内報酬系機能が代償性に低下し、このことが衝動性に関係している可能性が示唆された。このため、平成24年度の第二の研究は“依存衝動のモデル"を作成し、依存における衝動性の機序を明らかにした。依存欲求にともなう衝動性は、依存の重症化因子や治療阻害因子として重要である。実験では、脳内自己刺激実験により、ラットがレバーを一定時間押し続けると報酬を獲得できるが、報酬獲得後はレバーを速やかに放すことが求められる行動を形成させた。そして、衝動性を“行動の維持障害(待てない行動)"と“行動のリセット障害(とめられない行動)"の二種類の指標から評価した。この結果、嗜好品のタバコに含まれ、精神障害を起こさないニコチンは、“行動のリセット障害"で反映される衝動性を軽減させた。一方、精神障害を起こし、違法薬物である覚醒剤ではいずれの衝動性も増強させた。以上のことから、同じ依存性物質であっても、薬理作用の違いによって依存衝動におよぼす影響は異なることが明らかになった。依存衝動は、依存の重症化因子として、また、治療抵抗因子となることから、次年度の研究課題として、物質によらない依存における衝動性の特性を明らかにすることが必要と考えられる。本研究課題の目的は、“物質による依存(アルコール、覚醒剤依存など)"と“物質によらない依存(ギャンブル、インターネット依存など)"が、共通の病態や神経学的基盤を持つのか否かを明らかにし、共通の治療薬の開発が可能であるのかを検討することである。平成23年度と24年度の研究から得られた新たな知見は、依存の中核症状である「物資の欲求」には、従来から提唱されていた脳内報酬系に機能亢進ではなく、逆に“報酬系の代償性機能低下"が重要であることを明らかにした。さらに、報酬系の機能低下は、依存で問題となる衝動性の発現に関係していること、さらに、本研究の最終目標である、物質と物質によらない依存の共通の神経学的機序である可能性が示唆された。このため、平成25年度には、平成24年度に作成した衝動性の新たな評価系である“レバーホールディング課題"を用いて、“依存衝動のモデル"をラットで作成し、依存における衝動性の機序を明らかにするとともに、治療薬開発の可能性を検討した。まず、ヒトで依存衝動の副作用が報告されている、パーキンソン病治療薬であるドパミンD3/D2刺激薬(プラミペキソールとロピニロール)を用いて、衝動性の動物モデルを作成した。この結果、D3/D2刺激薬は、本モデルの衝動性の指標である“行動の維持障害"と“行動のリセット障害"を発現させた。そして、1D3受容体への親和性が高いプラミペキソールにおいて、衝動性が有意に強く出現していることからD3受容体が関係していること、2同モデルにおいて少量のアポモルヒネは自発運動量を減少させることから、衝動性の発現には脳内ドパミン神経の機能低下が関係していること、さらに、3治療薬として、ヒトにおける衝動性治療薬である選択的セロトニン再取り込阻害薬であるパロキセチンが、プラミペキソールによる衝動性を改善させたことから、セロトニン神経系の関与が示唆された。本研究は、"薬物"と"薬物によらない"依存の機序解明と治療薬の開発を、ヒト(平成23、24年度)と動物(平成25、26、27年度)で行う。しかし、臨床研究で使用する近赤外線スペクトロスコピーの準備が間に合わなかったことから、平成25、26年に予定していた動物実験を先に行うこととした。当初の計画にしたがい、ニコチンとアルコールを対象として、条件性場所嗜好実験で薬物と区画の条件づけを行い、薬物に条件づけられた区画では、条件づけられていない区画と比較して脳内報酬閾値が低下していることが脳内自己刺激実験で示された。すなわち、薬物に条件づけられた環境刺激は報酬的であった。次に、薬物を連続摂取した条件下で脳内自己刺激実験を行ったところ、当初は報酬系の閾値は低下したものの、徐々に低下の程度が減弱した。

すなわち、薬物の報酬効果には耐性が生じた。そして、摂取を中止して離脱症状が生じているときの報酬系閾値を測定したところ、上昇傾向がみられた。このことは、離脱時の不快感を反映するものと考えられる。さらに、このような離脱時に薬物を再摂取させると、薬物による報酬系閾値の低下は、通常の摂取時よりも増強していた。この現象は、薬物の離脱時の再摂取時には、薬物の報酬効果がより強く体験されることを示す。これらの変化は、依存能が強いアルコールのほうがニコチンよりも強かった。以上より、薬物の摂取欲求は、薬物の効果が条件づけられた環境刺激(記憶)によって惹起され、さらに、離脱症状による不快感によって増強された。このようなプロセスが、薬物依存が薬物の乱用にともない強固となるメカニズムと推察された。このプロセスを阻止する薬物が薬物依存の治療薬となりうるため、本研究で得られた薬物依存の機序解明の意義は極めて大きい。次年度は、"薬物によらない依存"の動物モデルを用いて同様のプロセスが認められるか検証する。従来“依存"では薬物依存が問題であったが、近年、ギャンブルやインターネットなどの行動による依存が注目されている。しかし、両者に共通した病態や神経学的基盤は明らかではない。そこで本研究では、動物実験を用いて、これら二つのタイプの依存の病態と神経学的基盤の解明、および、治療薬開発の可能性を検討する。平成23年度と24年度の研究からは、依存の中核症状である「物資の欲求」には、従来から提唱されていた脳内報酬系の機能亢進ではなく、逆に“報酬系の代償性機能低下"が重要であることを明らかにした。さらに、報酬系の機能低下は、依存における衝動性に関係していること、さらに、この報酬系の機能低下が、物質と行動の依存の共通の神経学的機序である可能性を示した。平成25年度には、平成24年度に作成した衝動性の新たな評価系である“レバーホールディング課題"を用いて、“依存衝動のモデル"をラットで作成し、1報酬系の機能低下が、欲求や依存衝動に関係していること、2報酬系の機能低下にはドパミンD3依存が関係していること、3治療薬として、選択的セロトニン再取り込阻害薬のパロキセチンが有効であることを示した。平成26年度には、行動の依存モデルとして、餌制限したラットでの砂糖水への嗜好性を検討した。この結果、同ラットでは脳内報酬系の機能低下は明らかではなかったものの、ドパミンD3受容体刺激薬のプラミペキソールを用いて、脳内報酬系のドパミン神経機能を低下させたラットでは、砂糖水への嗜好性と衝動性が亢進することが明らかとなった。以上のことから、“薬物依存"と“行動の依存"に共通した神経基盤として脳内報酬系の機能低下が想定され、特にドパミンD3受容体が関係していることが示唆された。このため、平成27年度の研究では、脳内報酬系の機能低下に注目し、薬物と行動の両タイプの依存に共通した治療薬の開発を目標とする。従来、“依存症(アディクション)"という疾病概念は、覚醒剤などの物質を対象としていたが、近年、国際的な診断基準において、ギャンブルなどの行動が組み入れられた。この背景には、物質と行動によるアディクションでは、症候や治療内容に共通項があることが関係しているが、両者がどの程度類似しているのか詳細は不明である。そこで本研究では、動物実験を用いて、物質と行動のアディクションの病態、神経学的機序、治療薬開発の可能性を検討する。
高血圧モデル動物の特殊臓性知覚系に関する分子組織学的研究

高血圧モデル動物の頸動脈小体(血液中の酸素と炭酸ガス濃度を感知する頸動脈分岐部に存在する化学受容器)は、正常血圧動物に比べ伸張・扁平化し有意に肥大する。頸動脈小体内の血管拡張は著明ではなく、血管周囲組織の増加が認められた。頸動脈小体は低酸素暴露動物でも肥大するが、その場合は血管拡張が著明であり、肥大のメカニズムは異なることが確認された。高血圧動物の化学受容細胞ではノルアドレナリン(神経伝達物質)合成能が増強していることが示唆された。循環動態が特殊臓性知覚系器官に及ぼす影響を形態学的に捉えることを目的として、高血圧自然発症ラット(SHR)の動脈系化学受容器である頸動脈小体の形態とそこに分布する神経ペプチドを観察した。SHRの頸動脈小体はコントロールであるWKYの頸動脈小体に比較して、長径で1.3倍に肥大した。しかし著しい血管拡張は認められず、頸動脈小体内の結合組織性基質の増大が著明であった。化学受容細胞はその形態にも数にも変化はなかった。ペプチド性神経支配に着目すると、血管拡張作用を有するvasoactive intestinal polypeptide (VIP)が著明に減少した。また血管収縮作用を有するneuropeptide Yはわずかに減少した。その他体性知覚系神経ペプチドであるsubstance Pやcalcitonin gene-relatedpeptideはWKYと比較して顕著な相違はなかった。今回の研究では神経ペプチドがSHRの頸動脈小体の肥大に関与することは否定され、そのメカニズムは不明である。VIPの低濃度血管内投与が頸動脈小体の化学受容に対して神経活動を低下させるという報告を考慮すると、SHRの頸動脈小体内のVIP線維の減少は神経活動の低下を抑制することとなり、その結果として頸動脈小体の化学受容の感受性を高めていることが示唆された。現在、神経ペプチド含有線維と化学受容細胞の立体的な形態的関連を解明するために、3次元構築を試みている。高血圧自然発症ラット(SHR)の頸動脈小体における形態的変化の特徴は、頸動脈小体は肥大するがその内部の血管径には変化が起きず細胞間基質が増加すること、血管拡張作用を有する神経ペプチドであるvasoactive intestinal polypeptide(VIP)陽性線維は減少することであり、頸動脈小体が肥大するという点では類似した病態である慢性低酸素暴露で得られた知見との相違を前回報告した。今回はSHRの頸動脈小体を立体画像構築して観察した。SHRの頸動脈小体は内頸動脈に沿って伸長し容積は増大しているが、厚みがうすくなり扁平化していることが鮮明になった。また、カテコールアミン合成の関連酵素であるtyrosine hydroxylase(TH)は頸動脈小体の化学受容細胞のマーカーとして広く用いられているが、SHRとコントロールであるWistar Kyoto rat(WKY)の頸動脈小体におけるTHの染色性を比較すると、化学受容細胞内での染色性も血管周囲の神経線維内での染色性にもSHRとWKYのTH活性に大きな相違は認められなかった。これらの結果から、高血圧によって生じる頸動脈小体の形態的変化は生理活性の変化を示していると思われるが、VIPによる化学受容への関与は示唆されたのもの、ドーパミンによる修飾は否定的となった。そこで今後はノルアドレナリンによる調節を検討する必要がある。頸動脈小体内の化学受容細胞はドーパミンやノルアドレナリンを合成し、刺激受容を抑制的に制御している。高血圧症のモデル動物である高血圧自然発症ラット(SHR)の頸動脈小体でチロシン水酸化酵素(TH)とドーパミンβ水酸化酵素(DBH)の発現について検討を加えた。高血圧ラット(SHR)と対照ラットWistar-Kyoto(WKY)を常法に従い灌流固定後、頸動脈小体を採取し凍結連続切片を作成した。頸動脈小体の形態的変化を確認するため、HE染色およびTHに対する抗体を用いて免疫染色を行なった。また、頸動脈小体におけるDBHの発現変化を調べるために、DBHに対する抗体と化学受容細胞のマーカータンパク質であるシナプトフィジンに対する抗体を用いて二重免疫蛍光染色を行なった。免疫染色後、画像解析ソフトを用いて化学受容細胞におけるDBH免疫反応性を数値化した。さらに、化学受容細胞内のDBH陽性線維の分布を検討するために、画像解析により単位面積当たりにおけるDBH陽性神経線維の割合を計測した。THの免疫反応性はSHRとWKYの頸動脈小体において化学受容細胞とその周囲の神経線維に認められ、両者間には大きな差は認められなかった。一方、DBHの免疫反応性に関しては、WKYでは、主に血管周囲に陽性線維の分布が見られたが、DBH陽性の化学受容細胞はほとんど認められなかった。SHRではWKYに比べDBH陽性神経線維は減少するが、DBH陽性の化学受容細胞の数は増加した。化学受容細胞でDBHの発現が増強することから、高血圧状態においては低酸素環境とは無関係に化学受容細胞におけるノルアドレナリン合成能が増強していることが示唆された。さらに、正常酸素濃度環境におけるSHRでは、頸動脈小体の興奮はノルアドンナリンによって抑制的に調節されている可能性が考えられた。
神経芽細胞腫の治療後再発予防に対するAcyclic retinoidの研究

MYCN遺伝子増幅した神経芽細胞腫(NB)に対するAcyclic retinoid(ACR)を用いた再発予防法を開発することである現在、13-cis-retinoic acid(13-cis RA)による分化誘導療法が行われているが、十分な効果が得られていない。最近、13-cis RAと同じビタミンAの誘導体であるACRが肝細胞がん(HCC)のMYCN遺伝子発現を抑制することが明らかとなり、HCCの再発予防薬として治験が行われている。そこで、MYCN遺伝子が増幅しているNBに対して、ACRの有効性をin vitroおよびin vivoの両面から明らかにする。
真空蒸着によるアルミニウム薄膜の形態制御技術の開発と各種機能素子への応用

真空蒸着法を用いて,電解コンデンサーや触媒などの機能素子のモデルとなる大きな表面積を持つアルミニウム薄膜を作製する新しい技術を開発した。460520°Cのアルミニウム基板への蒸着により,孤立し直立した直径約1μmの円柱状の微細構造のアルミニウム薄膜を作製した。交流インピーダンス法を用いて電気二重層の容量を測定し平坦なアルミニウム基板と比較したところ,表面積が約2.6倍増加していた。ガラス棒にアルミニウムを15 nm蒸着し,波長400 nmの発光ダイオードとフォトダイオードを用いる表面プラズモン共鳴センサーを用いて,エタノール添加ガソリン中のエタノール濃度の測定を行った。本研究では真空蒸着法を用いて,基板から孤立し直立した円柱状の微細構造であり,大きな表面積を持つアルミニウム薄膜を作製する技術を開発する。応用研究として,電解コンデンサーや触媒などの機能素子のモデルを作製し,電子産業や化学工業における新規金属薄膜材料の作製方法として貢献する。またアルミニウム薄膜における表面プラズモン共鳴(SPR)現象を用いる新しい屈折率センサーを作製し,分析化学における新規化学計測法の開発にも貢献する。アルミニウム,金,銀,銅,鉄,ステンレス,ニッケル,チタン,モリブデン,タングステン基板上に,室温,400,500°Cにおいてアルミニウム薄膜を作製し,走査型電子顕微鏡(SEM)を用いてその表面を観察した結果,室温では平坦であるが,高温では基板金属により固有の表面形態を持つことが分かった。500°C付近のアルミニウム基板において,目的とする孤立し直立した直径約1μmの粒子形態の薄膜を作製することができた。交流インピーダンス法(EIS)を用いて,硫酸ナトリウム水溶液中の電気二重層の容量を測定し,平坦なアルミニウム薄膜と比較することにより,粒子形態のアルミニウム薄膜の表面積を求めたところ,460520°C,膜厚75300 nmにおいて,平坦なアルミニウム薄膜の約2.7倍になることが分かった。X線光電子分光法(XPS)を用いて測定したアルミニウム薄膜表面に存在する24 nmの酸化物のアルミナの表面層については,表面積測定には無関係であった。ガラス棒の表面にアルミニウムを15 nm蒸着し,光源に発光ダイオード(LED),検出器にフォトダイオード(PD)を用いて,液体試料の屈折率変化に応答するSPRセンサーシステムを作製し,ガソリン中のエタノールの濃度センサーとしての利用に関する実験を行い,010%(E10)のエタノール濃度における良好な応答を得た。真空蒸着法を用いて,孤立し直立した円柱状の微細構造であり,大きな表面積を持つアルミニウム薄膜を作製する技術を開発し,電解コンデンサーや触媒などの機能素子のモデルとして貢献することを目的とした。500°C付近のアルミニウム基板にアルミニウムを蒸着することによって,目的とする構造の直径約1μmの粒子形態の薄膜を作製することができた。交流インピーダンス法(EIS)を用いて,硫酸ナトリウム水溶液中の電気二重層の容量を測定し,平坦なアルミニウム薄膜と比較することによりその表面積を求めたところ,460520°C,膜厚75300 nmにおいて,表面積が約2.7倍増加することが分かった。X線光電子分光法(XPS)を用いて測定したその薄膜表面に存在する24 nmのアルミナの絶縁層については,表面積測定には無関係であった。走査型電子顕微鏡(SEM)写真の画像解析により粒径分布を求めて表面積の増加率を計算したところ,EISを用いて測定した値(約2.7倍)よりも小さな値(約1.5倍)であり,SEM画像には現れない微細な構造が表面積の増加に寄与していることが分かった。ガラス棒の表面にアルミニウムを15 nm蒸着し,光源に波長400 nmの発光ダイオード(LED)と検出器にフォトダイオード(PD)を用いて,液体試料の屈折率変化に応答する表面プラズモン共鳴(SPR)センサーシステムを作製し,エタノール添加ガソリン中のエタノールの濃度センサーの研究を行い,010%(E10)のエタノール濃度における良好な応答を得た。長期繰り返し使用における安定な応答を得るための表面処理に関する検討も行った。波長掃引型のSPRセンサーシステムを用いて,基準となる金薄膜の波長に対する応答を測定し,金の誘電率の波長特徴を検討した。アルミニウム薄膜についても現在検討を行っている。本研究ではアルミニウム薄膜において,真空蒸着法を用いて,基板から直立し孤立した円柱状の微細構造であり,大きな表面積を持つ薄膜を作製する技術を開発する。応用研究として,この技術を用いて電解コンデンサーや触媒などの機能素子のモデルを作製し,電子産業や化学工業における新規金属薄膜材料の作製方法として貢献する。

チタン,ステンレス,タングステン,モリブデン,ニッケル,銀,銅,アルミニウム基板上に,500°Cにおいてアルミニウム薄膜を作製し,走査型電子顕微鏡(SEM)を用いてその表面を観察した結果,基板の金属の種類により固有の表面形態を持つことを明らかにした。アルミニウム基板上においては,目的とする孤立した粒子形態の薄膜を作製することができた。交流インピーダンス法を用いて,硫酸ナトリウム水溶液中の電気二重層の容量を測定し,平坦なアルミニウム薄膜と比較することにより,粒子形態のアルミニウム薄膜の表面積を求めた。その結果,460520°Cで膜厚75300 nmの蒸着条件において,アルミニウム薄膜の表面積が平坦な場合の約2.6倍になることが分かり,電解コンデンサーのモデル実験として意義がある。ガラス棒の表面にアルミニウムを770 nm蒸着し,光源に発光ダイオード(LED),検出器にフォトダイオードを用いるSPRセンサーシステムを作製し,液体試料の屈折率変化に対する応答変化を測定した。アルミニウムは金や銀と異なり赤外から紫外までの広い波長範囲の光に応答し,LEDを選択することにより分析対象に最適の応答特性を持つセンサーシステムを開発することができる。ガソリン中のエタノールの濃度センサーとしての利用に関する予備実験を行い,良好な結果を得た。各種金属基板上に,室温,400,500°Cにおいてアルミニウムを真空蒸着することにより,金属基板に特徴的な表面形態を持つアルミニウム薄膜が得られることを明らかにした。アルミニウム基板において,460520°C,膜厚75300 nmで目的とする表面積の大きな孤立し直立した直径約1μmの粒子形態の薄膜を作製することができた。交流インピーダンス法(EIS)を用いて,上記の蒸着条件において表面積の増加率約2.7倍が得られることを確認した。X線光電子分光法(XPS)を用いて測定したアルミニウム薄膜表面に存在する24 nmの酸化物のアルミナについては,表面積測定には無関係であり,正しい測定がなされていることが分かった。これらの研究成果については,第72回分析化学討論会と日本分析化学会第61年会において発表した。アルミニウム薄膜を用いるガラス棒SPRセンサーの応答特性を,金や銀薄膜を用いる同センサーと比較することによって,紫外から赤外までの広い波長範囲の光に応答するなどのアルミニウム薄膜のSPRセンサーとしての特徴を明確にした。この新規センサーの工業的な利用について,ガソリン中のエタノールの010%(E10)の濃度測定が可能なことを実証した。これらの研究成果についても,上記の学会に加えて,第30回九州分析化学若手の会夏期セミナーと鹿児島大学・産総研関西センター研究シーズ連携発表会において発表した。各種金属基板上に500°Cにおいてアルミニウムを真空蒸着することにより,金属基板に特徴的な表面形態を持つアルミニウム薄膜が得られることを明らかにした。アルミニウム基板においては目的とする表面積の大きな孤立した粒子形態の薄膜を作製することができた。また交流インピーダンス法を用いて,その表面積の増加率を与える蒸着条件を決定することができた。