hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
コクヌストモドキ卵巣におけるチェックポイント制御機構の解明

端栄養型卵巣において保育細胞は卵巣の端に局在し、栄養管を通して物質を卵へ供給すると言われている。保育細胞が選択的に物質を運搬する方法は不明である。本研究で、ミトコンドリアが保育細胞から栄養管を通して卵へ供給されることを確認した。また、栄養状態の悪化が卵細胞の時期特異的な成長停止と細胞死を誘導することを示した。これにはインスリンシグナルと卵黄タンパク質遺伝子の制御が関与すると示唆される。更に、この細胞死には栄養管とミトコンドリアの消失が伴っていた。この消失は細胞死を誘導する原因なのか、もしくは細胞死が起こった結果なのか、今のところ不明であるが時期特異的な制御に重要な役割を果たすと予想される。初年度の目標は、絶食によって誘導される濾胞の細胞死と1昆虫ステロイドホルモンの関与の解明と、2関連遺伝子の探索の二点であった。1昆虫ステロイドホルモン合成・代謝に関与する遺伝子のRNAiを行った。遺伝子によっては体内のホルモン濃度は上昇あるいは減少する。しかしいずれの場合も、細胞死の誘導はなされなかった。次に、直接個体に昆虫ステロイドホルモンを注射して濾胞に与える影響を調べた。しかしコントロールとして溶媒を注射した場合でも、絶食時と同様の濾胞の細胞死を誘導した。昆虫ステロイドホルモン溶液で誘導される細胞死の割合と比べても差がなかった。以上の結果と、予備実験で得られていた、絶食でも昆虫ステロイドホルモン濃度に変化が現れないという結果と合わせて、絶食によって誘導される濾胞の細胞死に昆虫ステロイドホルモンは関与する可能性は低いと結論づけた。ところで、溶媒を注射した場合でも同様の濾胞の細胞死が起こるという現象は興味深いと考えている。この細胞死は、絶食で誘導される細胞死と同様、卵黄合成期初期でのみ確認された。つまり、絶食のみならず、ストレス全般に応答する機構が、この時期の濾胞に時期特異的に備わっている事を示唆する。2関連すると予想される遺伝子のRNAiを網羅的に行った。評価方法は二種類、絶食で誘導される濾胞の細胞死を抑制できる遺伝子、もしくは十分な餌を食べていても細胞死を模倣できる遺伝子。細胞死を抑制できた遺伝子は今のところ、カスパーゼとオートファジー関連遺伝子(Atg-1)の二つである。濾胞の細胞死を模倣できた遺伝子は、インスリン受容体とその下流のAktであった。有力な候補の一つであったアミノ酸代謝に関与するTOR遺伝子は予想に反して濾胞に影響を与えなかった。またインスリン受容体で誘導される濾胞の細胞死は、カスパーゼとAtg-1のRNAiによってやはり抑制された。初年度は1昆虫ステロイドホルモンの関与の有無の解析、2関連遺伝子のスクリーニングを行った。また次年度には候補遺伝子の相互関係を明らかにするため、遺伝子の発現解析を3realtimePCRを用いて時間の経過に伴う発現量の変化の解析、4遺伝子が機能する場所を解析するためにin situ hybridizationおよびimmunohistochemistryを行う予定である。1においては可能性は極めて低いと結論づけた。理由は、体内のホルモン濃度を人工的に上昇もしくは減少させても、同様の細胞死を誘導できないなどの結果を得たからである。また、直接ホルモンを個体へと注射してみたが、ホルモンを含まない溶媒のみの注射によっても細胞死が誘導されてしまったことから、実験系を構築する事ができなかった。しかしこの結果は、濾胞の細胞死が、絶食に限らない、一般的なストレス応答であることを示唆しており、今後非常に参考となる結果であると考えている。2と3は一部平行して実験を行っており、ほぼ計画通りに進行している。これまでにインスリン関連遺伝子と細胞死関連遺伝子が候補にあがっている。さらにrealtimePCRによる解析を行ったが関連性は見出せていない。インスリン受容体は膜受容体であるため、シグナル伝達には、タンパク質のリン酸化が重要な役割を果たしているため、おそらく絶食による細胞死は翻訳後調節が深く関与するものと考えられる。したがってrealtimePCRによって関連性が見られなかったという結果は、矛盾する物ではないと考えられる。そこで今後は抗体などを用いてpost transcriptionalな調節に解析の焦点を移行させたい。4に関しては、現在プローブの作成に着手しており、計画通りである。以上の理由から、進捗は(2)おおむね順調に進展している、ものと考えている。飢餓状態における生殖の制御機構の解明を目的とし、甲虫のコクヌストモドキをモデルとし研究を遂行した。この機構は、自然界での限られた餌の中で、エネルギーを個体の生存に当てるのか、次世代の繁殖の為に当てるのか、バランスをとり集団や種を維持するための普遍的な機構であると考えている。親個体に栄養が不十分な場合、卵巣内の濾胞において、成長段階特異的な成長の停止とそれに引き続いた細胞死が誘導される事を確認した。成長の停止の後に細胞死が起こる事から、この成長段階は、濾胞が栄養によって成長を継続させるか細胞死を起こすかの分岐となるチェックポイントとして機能すると考えられる。チェックポイントで見られる細胞死と酷似した細胞死は、インスリン経路のRNAiによっても観察された。一方、この細胞死の阻害がDcp1(カスパーゼ)やAtg1(オートファジー関連遺伝子)のRNAiによって可能であった。また、卵黄タンパク質であるビテロジェニン遺伝子の脂肪体での発現も変動が見られた。以上の結果から栄養状態に置ける生殖の制御機構は、インスリン経路を介し、卵巣の自律的な制御だけでなく脂肪体による卵黄タンパク質の供給もまた関与する事を明らかにした。

甲虫の卵巣は端栄養型と呼ばれており、卵と遠く離れた保育細胞が栄養管によってつながれている。卵に必要な物質は栄養管を通して保育細胞から送られると言われている。本研究によって初めてミトコンドリアが栄養管を通って卵に放出される様子が観察された。また、絶食時に誘導される細胞死を起こした濾胞につながっている栄養管が閉じていることも観察された。現在のところ、栄養管が閉じた事で濾胞の細胞死が引き起こされたのか、あるいは細胞死が起きた結果、栄養管が閉じたのかは不明であり、今後の課題である。これらの結果は2017年に国際学会にて発表し、現在学術誌に論文として投稿準備中である。端栄養型卵巣において保育細胞は卵巣の端に局在し、栄養管を通して物質を卵へ供給すると言われている。保育細胞が選択的に物質を運搬する方法は不明である。本研究で、ミトコンドリアが保育細胞から栄養管を通して卵へ供給されることを確認した。また、栄養状態の悪化が卵細胞の時期特異的な成長停止と細胞死を誘導することを示した。これにはインスリンシグナルと卵黄タンパク質遺伝子の制御が関与すると示唆される。更に、この細胞死には栄養管とミトコンドリアの消失が伴っていた。この消失は細胞死を誘導する原因なのか、もしくは細胞死が起こった結果なのか、今のところ不明であるが時期特異的な制御に重要な役割を果たすと予想される。今後も基本的には研究計画に乗っ取って研究を進める。濾胞の細胞死が観察されるのは卵黄合成期初期であることから、時期特異性を規定する機構がある事が考えられる。関連遺伝子の発現部位を詳細に解析し、卵黄合成期初期特異的に発現、もしくは発現の減少が見られる遺伝子を特定する。具体的には、初年度に得られた遺伝子の発現部位をin situ hybridizationおよびimmunohistochemistryによって特定し、細胞死との関連性をさぐる。問題点として、実験動物であるコクヌストモドキに使用できると明らかになっている抗体の数が少ないことから、immunohistochemistryを行うに必要な抗体の入手が難しい可能性がある。その場合はin situ hybridizationの結果をもとに推察する。また、初年度では関連遺伝子の探索は、主に栄養関連遺伝子と細胞死関連遺伝子を対象に行ったが、次年度では探索の対象を広げる。例えばストレス応答に関与するであろうもの、具体的にはMAPKなどを想定している。これは、初年度に得られた予想外の結果のひとつに、Injection Bufferを注射しただけで、絶食時の濾胞の細胞死とよく似た細胞死が観察されたためである。この結果はおそらく、濾胞の細胞死が飢餓状態だけでなく、一般的なストレス応答による物である事を示唆する。こうして得られる結果を総合的に考察しまとめることで、次年度には本研究を完了させたい。29年度が最終年度であるため、記入しない。昆虫学29年度が最終年度であるため、記入しない。
有限次元代数の組み合わせ論と量子対称性

本研究では、主に以下の二テーマに関する結果を得た。1.シューベルト・カルキュラスとその一般化に対し、ワイル群上の非可換微分構造を用いた記述を与えた。中心的な対象としたのは、旗多様体のK環とアフィン・グラスマニアンのホモロジーであり、これらを対応するワイル群に付随したニコルス・ウォロノヴィッツ代数の部分代数として記述した。2.有限次元ゴレンシュタイン代数のレフシェッツ性に関する諸結果を得た。(H_4除く)有限コクセター群の余不変式代数のレフシェッツ元を決定した他、マトロイドから定まる新しいゴレンシュタイン代数を導入し、幾何的モジュラー束に対応する場合にそのレフシェッツ性を証明した。有限Coxeter群Wの余不変式代数は,可換な有限次元Gorenstein環の中でも特に顕著な性質を持つものであり,WがWeyl群の場合は旗多様体のcohomology環と同型であることが知られている.本年度の研究ではこのような余不変式代数のLefschetz性について研究し,WがH_4型以外の場合についてLefschetz元の集合を決定した.WがWeyl群である場合には旗多様体の幾何を用いることができるのに対し,Wが非結晶的である場合には幾何を用いることができないのが最も大きな困難である.WがWeyl群である場合でも,幾何を用いない純代数的な証明は困難である.また,H_4型の余不変式代数がLefschetz性を持つことは沼田・和地により証明されているが,そのLefschetz元の決定は未解決であり今後の課題である.また,affine Weyl群のある種のYetter-Drinfeld加群に付随したNichols-Woronowicz代数を導入し,その構造を研究した.主な結果として,この代数の部分代数としてaffine nil-Coxeter代数やaffine nil-Hecke代数が構成できることを証明した.これにより,affine GrassmannianのPontryagin環と旗多様体の量子cohomlogy環との間のPeterson同型を非可換微分構造の言葉で記述することができ,Fomin-Kirillovにより導入された二次代数の量子変形に対する一つの解釈を与えることができた.平成23年度の研究においては、affine Weyl群上の非可換微分構造の観点からaffine Grassmannian上のSchubertcalculusの研究を行った他、マトロイドから定まるある種の有限次元可換Gorenstein代数のLefschetz性や、情報セキュリティに関連して現れる離散距離空間上の組合せ構造の解析を扱った。まず、affine Weyl群上の非可換微分構造に関しては、affine Weyl群のルートデータから定まるようなYetter-Drinfeld加群を構成し、それに付随したNichols-Woronowicz代数の部分代数としてnil-Hecke代数が実現できることを示したが、そこでalcove pathに由来する情報が重要な役割を果たす点はクリスタル等との関係からも興味深いと思われる。今後、K理論的な一般化や可積分系の観点からの意味付けを与えることは重要な問題だと思われる。また、ハッシュ関数や擬似乱数生成器の安全性解析の数学的な取扱いに向けて、それらの問題を離散空間上の関数密度問題として定式化し、簡単なケースに対する解析を行った。ここで現れる離散空間上の組合せ構造は、幾つかの例においては有限体上の可換環論や符号理論、デザイン論等を通じて本研究課題と様々な関わりがあることが明らかとなった。マトロイドに付随した有限次元可換Gorenstein代数の研究においては、そのLefschetz性や有限幾何的な側面において新しい知見を得ることができた。この結果は、多項式のHessianに関するGordan-Noetherの理論の立場からも重要な例を与えている。平成25年度の研究においては、可換な次数付Artin環に対するLefschetz性についての主要な結果をまとめ、共同研究者と共に著書として刊行した。この著書は、特に有限次元Gorenstein環の強Lefschetz性に対するHessian判定法や、vector space latticeのSperner性の環論的証明、鏡映群の余不変式代数のLefschetz性等に関するオリジナルな結果を含むものである。また、これまでの研究でmatroidに付随した体上有限次元なGorenstein環を構成し、幾何的modular束の場合にそのLefschetz性を証明したが、その構成の類似としてブロックデザインに付随したGorenstein環の構成を行い、そのLefschetz性に関する結果を得ることができた。これにより、有限幾何的対象に対して可換環論的手法を用いた興味深いアプローチの可能性が明らかになった。その他に、Lefschetz性の研究に関しては、余不変式代数に類似した構造を持つ代数についての強Lefschetz性や、Hessian判定法に関連して幾つかの進展が得られた。

もう一つの主要な研究テーマであるSchubert calculusに関しては、旗多様体の量子Schubert calculusとaffine Grassmannianとの関係について様々な研究者により多くの発見がなされつつあり、これらを基にしてK理論的な場合の具体的な対応の記述に着手した。これについては幾つかの具体例を得ているが、平成26年度における中心的なテーマの一つとして研究を進めていく予定である。これまでの研究で、幾つかの組合せ的な構造に付随して定義されるような体上の有限次元ゴレンシュタイン代数に関するレフシェッツ性を扱い、多項式のヘッシアンの特殊値を用いたアプローチが極めて有効であることが確認できた。この手法によりある種のマトロイドに付随したゴレンシュタイン代数のレフシェッツ性を証明し、幾何的モジュラー束のスパーナー性について新しい照明を得ることができた。これらの結果から、ブロックデザインや有限幾何に対しても同様の構成が可能であることが明らかになりつつある。レフシェッツ性に関しては、これまでに得られた諸結果や重要な手法をまとめた著書を共同研究者と共に出版予定である。もう一つのテーマとして、アフィン・ワイル群から定まるニコルス・ヴォロノヴィッツ代数を用いたアフィン・ニルヘッケ代数を構成や、アフィン・グラスマン多様体のポントリャーギン環の実現を通じてのアフィン・シューベルト・カルキュラスの研究がある。ここで用いられたニコルス・ヴォロノヴィッツ代数の構造や表現に関しても、幾つかの新しい知見が得られつつある。また、様々な組合せ論的手法、特に離散空間上の関数密度問題の応用に関して情報セキュリティー分野の研究者も含めた研究集会を行った。本研究課題の主要なテーマは、鏡映群の余不変式代数のSchubert calculusに対し非可換Hopf代数を用いた量子対称性の観点からの研究、及び、余不変式代数に関するLefschetz性の研究を雛形としてより広いクラスの有限次元可換Gorenstein代数のLefschetz性とその組合せ的応用が二つの柱となっている。本研究課題の最終年度に当たりこれまでの研究成果の取りまとめると共に、得られた成果を基に幾つかの新しい課題に関する研究に着手した。有限次元可換Gorenstein代数のLefschetz性に関しては、マトロイドやブロックデザインの枠組みでのGorenstein代数の構成とそのLefschetz性の証明が得られたが、その応用として幾つかの有限幾何的結果も得ることができた。これに関しては、モジュライ空間等のコホモロジー環として得られるような幾つかのGorenstein代数のLefschetz性の研究が興味深い問題であり、幾つかの具体例に関して計算に着手している。また、関連する問題として、情報科学に現れる組合せ的問題に関し対称多項式の理論の応用として幾つかの結果を得ることができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。代数学26年度が最終年度であるため、記入しない。
転写因子Esrrbを介した129系統マウスES細胞の安定な自己複製機構

129マウス系統に由来するES細胞の自己複製の頑健性について明らかにする。本研究では、転写因子Esrrbに注目し、その下流遺伝子、Stat3結合能への影響および過剰発現による自己複製の安定化の原因について明らかにする。本研究から、ES細胞の自己複製能の獲得と維持におけるEsrrbの役割が明らかになる。哺乳類由来のナイーブ型多能性幹細胞における自己複製のメカニズム解明のための足がかりとなり、再生医学分野へ貢献できる。
XMLを利用した統計解析システムおよび統計グラフ表示に関する研究

本研究では,データ解析環境や統計教育環境にXMLを活用することにより実現可能な様々な取り組みを試行し,その成果を活かしたシステムを構築した。その中で、XMLを利用することにより可能となった、インタラクティブグラフなどの新たなグラフ表現方法についての研究を行い、成果を学会発表および論文により報告した。本研究では,データ解析環境や統計教育環境にXMLを活用することにより実現可能な様々な取り組みを試行し,その成果を活かしたシステムを構築することを目的として,今年度については以下の研究を実施した.(1)インタラクティブ・ダイナミックグラフに関する研究(担当:藤野,下川)ヒストグラム,ボックスプロットなど基本的な統計グラフについてのSVGによるグラフのプロトタイプを作成し,作成したグラフについては,RのXMLグラフ作成パッケージの更新という形で随時公開した.(2)探索的データ解析のための統計的グラフ表現法に関する研究(担当:山本,下川,久保田)山本はクラスター分析の視覚的表示法,下川はデータ適応型統計解析,久保田は空間統計における視覚化法について研究を行い,適切な文献への投稿を行う.(3)統計学習のためのティーチウェアに関する研究(担当:飯塚,藤野,久保田)いくつかコンテンツをSVGにより作成し,ティーチウェアとして公開した.(4)複数のXMLの融合的利用に関する研究(担当:山本,藤野)XMLの複合的な利用について,Web2.0を意識したWebページの研究を実施し,複合的なページを作成した.XMLはさまざまな領域における標準データフォーマットを規定するものであるが,今年度については,2次元のグラフを実現するSVG(Scalable Vector Graphics)に注力しプロトタイプの作成などを実施した.また,上記の研究成果を踏まえ,来年度以降により効果的なWebにおける視覚化法について研究を行うための研究会を実施した.Webにおける統計グラフを利用した視覚化に対応する要求は高く,本研究の成果を広くアピールすることにより,波及効果が期待できる.本研究では,データ解析環境や統計教育環境にXMLを活用することにより実現可能な様々な取り組みを試行し,その成果を活かしたシステムを構築することを目的として,昨年に引き続き以下の研究を実施した.(1)インタラクティブ・ダイナミックグラフに関する研究(担当:藤野,下川)ヒストグラム,ボックスプロットなど基本的な統計グラフについてのSVGによるグラフのプロトタイプを作成し,作成したグラフについては,RのXMLグラフ作成パッケージとして公開している.(2)探索的データ解析のための統計的グラフ表現法に関する研究(担当:山本,下川,久保田)山本はクラスター分析の視覚的表示法,下川はデータ適応型統計解析,久保田は空間統計における視覚化法について研究を行い,適切な文献への投稿を行った.(3)統計学習のためのティーチウェアに関する研究(担当:飯塚,藤野,久保田)SVGにより作成しティーチウェアを追加的に公開した.(4)複数のXMLの融合的利用に関する研究(担当:山本,藤野)XMLの複合的な利用について,Web2.0を意識したWebページの研究を実施し,複合的なページを作成した。今年度については,2次元のグラフを実現するSVG(Scalable Vector Graphics)に限らず,Webでのグラフ表示に関する研究を継続して行い,来年度以降により効果的なWebにおける視覚化法について研究を行うための研究会を実施した.Webにおける統計グラフを利用した視覚化に対応する要求は高く,本研究の成果を広くアピールすることにより,波及効果が期待できる.本研究では,データ解析環境や統計教育環境にXMLを活用することにより実現可能な様々な取り組みを試行し,その成果を活かしたシステムを構築することを目的として,昨年に引き続き以下の研究を実施した.(1)インタラクティブ・ダイナミックグラフに関する研究(担当:藤野,下川)ヒストグラム,ボックスプロットなど基本的な統計グラフについてのSVGによるグラフのプロトタイプを作成し,作成したグラフについては,RのXMLグラフ作成パッケージとして公開している.(2)探索的データ解析のための統計的グラフ表現法に関する研究(担当:山本,下川,久保田)山本はクラスター分析の視覚的表示法,下川はデータ適応型統計解析,久保田は空間統計における視覚化法について研究を行い,適切な文献への投稿を行った.(3)統計学習のためのティーチウェアに関する研究(担当:飯塚,藤野,久保田)SVGにより作成しティーチウェアを追加的に公開した.(4)複数のXMLの融合的利用に関する研究(担当:山本,藤野)XMLの複合的な利用について,Web2.0を意識したWebページの研究を実施し,複合的なページを作成した.今年度については,2次元のグラフを実現するSVG(Scalable Vector Graphics)に限らず,Webでのグラフ表示に関する研究を継続して行ない,これまでの成果を共有するための研究会を実施した.Webにおける統計グラフを利用した視覚化に対応する要求は高く,本研究の成果を広くアピールすることにより,波及効果が期待できる.
シリコン融液からの単結晶育成時における欠陥の生成・消滅過程

単結晶基板上の非晶質層をアニールすると、基板とある方位関係を有する再結晶層が得られる。この現象は固相エピタキシーと呼ばれており、デバイスプロセス技術として重要な役割を演じている。このとき、良好な再結晶層を得るために原子レベルでの固相エピタキシャル成長に関する知見が必要である。分子動力学法はこの分野の研究に対して有効な手段であり、従来幾つかのグループが本手法を用いて固相エピタキシーの計算機実験を行っている。しかしながら、シミュレーションに際して使用する非晶質構造の妥当性については殆ど検討されていないのが現状である。本研究では、分子動力学シミュレーションより非晶質シリコンの原子レベルでの構造解析を行った。非晶質シリコンは融液状態から急冷することにより作製した。シミュレーションにより得られた原子配列は、従来実験的に得られた非晶質シリコンの静的および動的挙動を良く再現しており、本モデルが妥当であることを示唆している。この非晶質シリコンのアニールに伴う挙動を調べた結果、最近他の研究者により提案された固相エピタキシャル成長のモデル[T.Motooka et al.,Phys.Rev.B 61,8537(2000)]に致命的な間違いがあることが明らかとなった[M.Ishimaru,Phys.Rev.B(inpress)]。近年、半導体素子の高性能化のために、シリコンウェハの大直径化および高品質化が技術的課題として急務となっている。しかしながら、既存の結晶成長技術は経験に基づいており、今後の新技術展開のためには、融液状態の構造および結晶成長メカニズムに関する情報が必要不可欠である。ここで、シリコンの融点は1400度以上と非常に高く、実験的研究は困難を極めており、結晶成長メカニズムは殆ど解明されていないのが現状である。そこで本研究では、融液からのシリコン単結晶製造における欠陥生成のプロセスを明らかにし、結晶成長条件の最適化を目指すために、分子動力学法を用いて結晶成長の計算機模擬実験を行った。その結果、(1)融液/固相界面近傍では六方晶シリコンがエピタキシャル成長し、この構造の出現が{111}マイクロファセットの原因となること、(2)結晶引き上げ時の再溶解やアニールにより大部分の六方晶シリコンは消滅するが、一部は結晶中に取り込まれ、5員環や7員環から成る欠陥を発生させること、(3)この欠陥の周りでは格子点より原子の数が少ないためアニールにより消滅せず、ボンドスイッチングにより欠陥は結晶シリコン中を移動することが明らかとなった。従来、単空孔が集合することによりサブミクロンオーダーの結晶成長時導入(grown-in)欠陥が形成されると考えられているが、実験的には単空孔の存在は確認されていない。本シミュレーションで得られた欠陥は、この実験結果と矛盾することなくgrown-in欠陥の生成過程を説明出来ると思われる。
アグロバクテリウム菌が形成するクラウンゴールを用いての二次代謝産物の探索及び生産

1.近年、植物細胞へ外来遺伝子を導入するのに、Agrobacterium tumefaciens菌のTiプラスミドが、ベクターとして用いられているが、一般的実用化のために解決すべき問題が残っている。形質転換した植物組織よりの本細菌の除去と形質転換頻度の向上である。本研究は、これらの問題点を解決するため、本細菌感染に対する制御物質を、微生物資源に求め、その物質の化学的性状およびその生理作用を明らかにし、利用のための知見を得ることを目的としている。2.バクテリアの1菌株であるXanthobacter sp.KB-3001がA.tumefaciens菌を凝集させるクラウンゴール形成促進物質を生産していることを見出した。この物質PS-1は、分子量約3.5×10^6の酸性多糖で、グルコースとガラクチュロン酸とから成り、その比率は、4:1である。この物質は本菌の植物細胞への付着を助長することによりクラウンゴール形成を促進することを示した。以上の成果は、本菌を植物細胞の遺伝子組換えのベクターとして使用する際、形質転換の頻度を高め得ることを示唆するものである。3.A.tumefaciensに対して特異的な抗菌活性を有し、クラウンゴール形成を顕著に阻害する物質をStreptomyces sp.KBFP-2025株の培養液から単離し、Oxazolomycinと同定した。この物質KB-1はクラウンゴール形成の極めて早い段階を阻害するのみで、一旦感染が成立した植物細胞に対してはなんら阻害的な影響を示さなかった。この物質のA.tumefaciens菌及びクラウンゴール形成に対する以上の効果は、他の抗生物質には認められないものである。本物質は、100μg/mlの濃度でA.tumefaciensの増殖を抑えるが、クラウンゴールの増殖を全く阻害しなかった。以上の成果は、本物質が、クラウンゴール組織の効率よい無菌化培養に使用できることを示すものである。
もやもや病の分子病態の解明とその成果に基づく予防・創薬事業

世界に先駆けもやもや病の感受性遺伝子・RNF213を見出し、その血管形成に関わることを見出した。またアジアにおいてR4810K多型が創始者変異であることを見出した。これら成果の上に立ち、以下検討した。臨床研究では、R4810Kはもやもや病に合併することの多い虚血性心疾患の発症リスクを高めることを証明した。動物実験においては、血管内皮細胞にR4757K(R4810Kのオーソログ変異)を高発現させると低酸素曝露で脳血管新生が抑制されることを、遺伝子改変マウスで見出した。さらに創薬標的として、RNF213のAAA-ATPase moduleの内、A moduleの競合分子が有効であることを見出した。1. RNF213 R4810Kにより感受性の高まる病態群の解明:2006年から追跡を開始した家系においてMRAにより(脳、心、腎)動脈の狭窄病変の有無でリスクを検討した。内頚動脈終末部における狭窄病変は、進行していることが確認できた。上記追跡調査にあわせて、過去の感染症の既往歴について聞き取り、系統的に行い現在集計中である。3.もやもや病発症にあたりRNF213 R4810Kとともに作用する環境要因の解明:R4810Kの過剰発現を引き起こす契機の同定と過剰発現が与える影響について系統的に探ししつある。Promoter Assay: Interferonによりヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)において、RNF213が極めて強力に誘導される結果を確認した。interferonによるiPSECの細胞周期への影響を検討したところ、もやもや病を有さない提供者由来のiPS細胞では、刺激の無い状況ではmitotic failureを起こさず、interferonの投与によりmitotic failureを引き起こすことを見出した。この一方、R4810Kを有する患者由来のiPSでは、interferonの刺激がなくともmitotic failureの率が高く、刺激によってさらに増加することはなかった。1. RNF213 R4810Kにより感受性の高まる病態群の解明: 2006年から追跡を開始した家系においてMRAにより脳動脈の狭窄病変の有無でリスク評価を開始した。2. RNF213 R4757K高発現Transgenicmouseの作製と形質の評価:現在ヒト遺伝子のsynthenyであるRNF213 R4757Kおよびwild typeのRNF213を、CAG配列をPromoterとしてLoxPの系に挿入し、過剰発現系Transgenic mouseを作成した。血管内皮細胞、平滑筋細胞、遺伝子破壊マウス、野生型マウスを用いて、脳低酸素曝露を行ったところ、R4757Kを血管内皮細胞に過剰発現するマウスにおいては、Angiogenesisは抑制されていた。3.もやもや病発症にあたりRNF213 R4810Kとともに作用する環境要因の解明: R4810Kの過剰発現を引き起こす契機の同定と過剰発現が与える影響について系統的に探しInterferonによりヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)において、RNF213が極めて強力に誘導されるメカニズムについてPromotorに存在するSATAXが関与することを証明できた。また、RNF213が、AAA+であることから、その構造に注目し、First AAAのdeletion、Walker B Motifの変異体を作り、Angiogenesisへの影響をみた。Walker Bの変異により、Angiogenesisが抑制され、AAA+の削除変異では、影響が認められないことが判明した。またR4810KのATPase活性の測定を行い、低下を認めた。以上のことから、R4810Kはdominant negative機構によりAngiogenesisを抑制すると考えられた。≪研究の目的≫我々が見出した、モヤモヤ病感受性変異R4810Kについて以下の研究を行った。≪本年度(平成28年3月31日)の研究実施計画≫1. RNF213 R4810Kにより感受性の高まる病態群の解明:1)頭蓋内動脈狭窄病変の進展:2006年から追跡を開始した18家系中59名においてMRAにより内頚動脈終末部の進展を評価した。その結果、34例のR4810Kキャリアーの内、6名で狭窄が認められた。一方25名の野生型では狭窄は認められなかった。追跡では、11名中2名で新たに狭窄が出現し、1名で進展が見られた。一方8名の野生型では認められなかった。これらの所見は何れもキャリガー有意に頭蓋内病変のリスクが高いことを示した。2)虚血性心疾患の有無:家系内に若年で明らかなリスク要因が存在しないケースを認めるため虚血性心疾患のリスク要因と検討したところ、caseでは956例中37名のR4810Kキャリアが認められ、対照では714名中13名にキャリアーが認められ、有意に虚血性心疾患と相関した(odds 2.74, p=0.013)。2. RNF213生化学:我々は環境要因とRNF213の関係を知るために、PDGF、VEGF、Cytokines、TGFβの影響を検討したところ、INFβ、INFγで顕著な誘導が認められた。本誘導はStatを介することも判明した。また、INFβは血管新生を抑制することが知られており、この抑制作用には、RNF213の誘導が関与することが判明した。

また、血管内皮細胞に特異的にRnf213 R4757(R4810Kのオーソログ)過剰発現させたマウスでは、低酸素による脳の血管新生が抑制された。以上から、RNF213 R4810K変異は血管新生を抑制することが示唆された。世界に先駆けもやもや病の感受性遺伝子・RNF213を見出し、その血管形成に関わることを見出した。またアジアにおいてR4810K多型が創始者変異であることを見出した。これら成果の上に立ち、以下検討した。臨床研究では、R4810Kはもやもや病に合併することの多い虚血性心疾患の発症リスクを高めることを証明した。動物実験においては、血管内皮細胞にR4757K(R4810Kのオーソログ変異)を高発現させると低酸素曝露で脳血管新生が抑制されることを、遺伝子改変マウスで見出した。さらに創薬標的として、RNF213のAAA-ATPase moduleの内、A moduleの競合分子が有効であることを見出した。申請時の研究計画に記載したように、1. RNF213 R4810Kにより感受性の高まる病態群の解明: 2006年から追跡を開始した家系において、内頚動脈終末部における狭窄病変は、追跡を行うことができた。また、過去の感染症の既往歴について聞き取り、系統的に行い現在集計中である。3.もやもや病発症にあたりRNF213 R4810Kとともに作用する環境要因の解明: Promoter Assay: Interferonによるpathwayが同定できた。27年度が最終年度であるため、記入しない。環境衛生学1. RNF213 R4810Kにより感受性の高まる病態群の解明:フォローを継続し、過去の感染症の既往歴について聞き取り、系統的に行い集計を継続的に行う。3.もやもや病発症にあたりRNF213 R4810Kとともに作用する環境要因の解明:低酸素状態によりAngiogenesisが抑制されことから、狭窄によるArteriogenesisを評価する。2. RNF213 R4757K高発現Transgenicmouseの作製と形質の評価:予定通り、トランスジェニックマウスおよび血管内皮細胞特異的Creマウス、血管平滑筋細胞特異的Creマウスを得ることができた。3.もやもや病発症にあたりRNF213 R4810Kとともに作用する環境要因の解明:27年度が最終年度であるため、記入しない。フォローを継続し、過去の感染症の既往歴について聞き取り、系統的に行い集計を継続的に行う。得られたマウスにおいて、血管内皮細胞および血管平滑筋細胞の特異的発現を、免疫染色を用いて検出できるかどうか検討する。
AdS/CFT対応を用いた強結合領域でのグルーオン散乱振幅の解析

私の研究課題は、超弦理論におけるAdS/CFT対応を用いて、強結合領域でのゲージ理論の散乱振幅の性質を解明することである。これまでの研究結果から散乱振幅の解明のためには超弦理論の非摂動的な定式化の方法自体について理解を深める必要があることが分かって来た。そのため今年度は超弦理論を非摂動的に定式化すると目されるIIB行列模型の性質を探求する研究を中心に行なって来た。IIB行列模型においては時空には正則化が施されており、この理論から超弦理論を得るには適切な連続極限を取る必要がある。現状ではこのような連続極限の適切な取り方は不明である。我々はIIB行列模型と、Green-Schwarz-Brinkによって提唱された光錐型弦の場の理論における相関関数の計算を実行し、両者を比較することでIIB行列模型から超弦理論を得る適切な連続極限の探索を行なって来た。IIB行列模型における相関関数を解析的に求めることは一般に困難であるため、我々は数:値計算を用いた解析を積極的に取り入れている。我々が取り扱うのはIIB行列模型におけるWilson loopである。我々はこのWilson loop上に2つの演算子を挿入し、その相関関数を計算した。その結果は近距離に或るカットオフスケールが存在し、そのカットオフスケールより近距離では相関関数の振る舞いが変化し、紫外発散が存在しないというものであった。この結果はIIB行列模型が超弦理論の正則化であるというこれまでの解釈と首尾一貫するものである。我々はまたカットオフスケールの行列のサイズNに対する依存性を調べ、これがN^<-1>に比例することを見出したIIB行列模型はNが無限大の極限で超弦理論を再現することが期待されているので、この結果もこれまでのIIB行列模型の解釈と矛盾がない。本研究は伊敷吾郎氏(京都大学)、川合光氏(京都大学)、土屋麻人氏(静岡大学)との共同研究であり、その最新の研究成果は日本物理学会第67回年次大会において伊敷吾郎氏によって発表された。素粒子物理学における数理モデルである超弦理論の理解を深めることを目的とした研究を行なった。とくに超弦理論の非摂動的側面の一性質であるAdS/CFT対応について様々な観点からの解析を行ない理解を深めることを目的とした。このテーマに関連し具体的には以下の二種類の研究を行なった1.強結合領域でのグルーオン散乱振幅の解析この対応関係の中でも特に申請者が着目してるのは研究題目にあるグルーオンの散乱振幅である。それはこの研究対象が非常に具体的計算に適しており、解析計算からAdS/CFT対応の検証を行なうことが可能だからである。AdS/CFT対応はある特殊な重力理論と超対称性を持つヤン・ミルズ理論との間の対応関係であるが、グルーオンの散乱振幅は双方の理論に於いて厳密に計算することが可能であるため、この計算を通じて解析的なAdS/CFT対応の検証を行なった。今年度はこれまで行なってきた6個、または8個のグルーオンが関与する散乱に対する解析をさらに推し進め、より一般的な散乱状態に対する解析を行なった。2.M理論の古典解の分析M理論は超弦理論の非摂動的定式化を与えると考えられている。このM理論の理解は超弦理論の非摂動効果であるAdS/CFT対応を解明するために必要不可欠である。申請者は近年提案されたM理論に現れるM2膜上の低エネルギー有効理論と考えられている理論の古典解を解析した。本研究は上記理論の解の系統的分類を行なった唯一の研究であり、今後理論の解析が進む中で重要な役割を担うことが予想される。

本研究は伊敷吾郎氏(京都大学)、川合光氏(京都大学)、土屋麻人氏(静岡大学)との共同研究であり、その最新の研究成果は日本物理学会第67回年次大会において伊敷吾郎氏によって発表された。
脾臓肥大に着目した新規オートファジー欠損マウスの解析とそのメカニズムの解明

我々はオートファジーに必須とされてきたAtg5やAtg7に依存しない、新規オートファジーを発見した。新規オートファジーが胎児期におけるマウス網状赤血球の分化・成熟に伴うミトコンドリアの除去が、新規オートファジーにより行われることも明らかにしている。酵母を用いた遺伝学的解析から、新規オートファジー関連候補遺伝子を複数同定し(Aag15)、新規オートファジー経路のメカニズムについて解析を進めている。申請者は、酵母で同定された新規オートファジー関連因子のマウスのオルソログであるAag3に着目し、解析を行った。Atg5ノックアウト細胞及び、Atg5/Aag3ノックアウト細胞を用いて、エトポシドでオートファジー誘導を行い、Aag3がゴルジ体の凝集に関与することを明らかにした。Aag3の細胞内局在を調べたところ、通常はサイトゾルに拡散しているが、オートファジー誘導を行った際にはオートファゴソーム様のドット構造に局在していた。また、Atg5ノックアウト細胞においてオートファジー誘導すると、Aag3が経時的に発現が上昇する様子が観察された。野生型の細胞では、このような現象は観察されないことから、Aag3が新規オートファジーに関与することが示唆された。マウスを用いてAag3の組織毎の発現を調べたところ、Aag3は筋を除く多くの組織で発現していた。Aag3のノックアウトマウスの血液を用いて血球数の測定を行ったが、野生型との差は観察されなかった。胎児及び12週齢のノックアウトマウスを用いて、LC3やp62等、従来のオートファジーに関与する因子の発現を調べたが、違いは観察されなかった。今後、Atg5/Aag3ダブルノックアウトマウスを用いて解析を進めることで、新規オートファジーの生理的意義に迫ることができると期待している。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
CAGリピートの過伸長を抑制する低分子リガンドの創成

リピート結合分子であるNAやNCDに、チオール基を導入した化合物を合成し、ミスマッチDNA上の化学反応を逆送HPLCで追跡した。ミスマッチサイトに結合した二つのリガンド由来のチオール基は空間的に非常に近い位置にあり、ジスルフィド形成反応が迅速に進行した。ジスルフィド形成反応により形成する二量化したリガンドは未修飾のNA/NCDよりもより安定な複合体を形成することが明らかになった。以上の結果より、NA/NCDのチオール誘導体は結合サイトで二量化して強く結合する新規リガンドとしての可能性が示唆された。本申請研究は、ハンチントン病の原因となるd(CAG)nリピートの過伸長を阻害する低分子リガンドの開発を目的とし、平成27年度は1)低分子リガンドの合成と、2)低分子リガンドをもちいたリピート内のC→U変異反応を検討した。1)低分子リガンドの合成:既報のA-Aミスマッチ結合分子であるNAの中央部のアミノ基からC3リンカーを介してチオール基を結合したNA-C3-SHを合成した。また、G-Gミスマッチ結合分子であるNCDからC3からC6までの炭素数の異なるリンカーを介してチオール基を結合したNCD-C(3-6)-SH、C6リンカーを介してアミノオキシ基を有するNCD-C6-ONHを合成した。それぞれのリガンドは、二重鎖融解温度測定から、それぞれA-A、G-Gミスマッチ特異的に強固に結合することを確認した。2)リピート内のC→U変換反応: NCD-C(3-6)-SHと、G-Gミスマッチを含む二重鎖DNAやG-G, A-A, C-C, U-Uミスマッチを含む二重鎖RNAをチオール系還元剤であるDTT存在下反応させ、C→U変異反応の有無をHPLCとMALDI-TOF-MASSをもちいて確認した。結果、いずれにおいてもC→U変異反応は確認されなかった。しかし、A-A、C-Cミスマッチを有する二重鎖RNAで、RNAを形成するリン酸ジエステル結合が部位特異的に選択的に切断されることを確認した。また、NA-C3-SH、NCD-C6-ONHとG-Gミスマッチを含む二重鎖DNAでは、C→U変異反応や他の反応は確認されなかった。1)低分子リガンドの合成:順調に進行している。:既知のNAやNCDと、末端に保護されたチオール基を有するアルデヒドとの還元的アミノ化反応によって、異なる長さのアルキルリンカーを介してチオールを有するミスマッチ結合分子を系統立てて合成することが出来た。アミノオキシ基を有するミスマッチ結合分子も同様に合成しようとしたが還元的アミノ化条件下でO-N結合が切断されてしまうことがわかった。そこで、まずヒドロキシ基を有するミスマッチ結合分子を合成した後、それを官能基変換することでアミノオキシ基を有するミスマッチ結合分子も合成することが出来た。2)リピート内のC→U変換反応:遅れている。:これまで合成したリガンドではC→U変換反応を確認することは出来なかった。本申請研究は、ハンチントン病の原因となるd(CAG)nリピートの過伸長を阻害する低分子リガンドの開発を目的とし、リピート結合分子にチオール基・アミノアルコキシ基等の求核性置換基を結合した新規分子を合成した。シトシン6位への求格攻撃などによってピリミジン環の芳香環性が低下すると、シトシンの4位のアミノ基は加水分解を起こしやすくなることが知られている。また、これまでに開発されたリピート結合分子であるNAはCAGリピート内のA-Aミスマッチと選択的に1:2の当量関係で結合することが分かっており、この時ミスマッチの近傍のシトシン塩基は二重鎖からフリップアウトし求核攻撃等の化学反応を起こしやすくなることも分かっている。これらの知見を基に、合成した新規分子によって、シトシンのフリップアウトと求核性置換基によるシトシン4位の加水分解が進行することを期待した。変換反応がおきればリピートDNAの連続性が失われて重篤な疾患を緩和することが出来る。これまでにNA/NCDにアルカンチオール基を導入した化合物、NCDにアミノアルコキシ基を導入した化合物を系統的に合成する手法を確立している。新規分子はいずれも対応するリピートDNAに強固に結合することを確認した。さらに、合成化合物によるシトシン→ウラシル変換反応の活性を調査した。チオール化合物で求核性置換基に起因すると見られるリン酸ジエステルの切断が若干確認されたが、当初の目的の変換反応はいずれの化合物でも確認出来なかった。既知のリピート結合分子であるNAやNCDと、末端に保護されたチオール基を有するアルデヒドとの還元的アミノ化反応によって、異なる長さのアルキルリンカーを介してチオールを有するミスマッチ結合分子NCD-Cn-SH(n = 3 to 6)、NA-C3-SHを系統的に合成することが出来た。アミノアルコキシ基を有するミスマッチ結合分子は、まずヒドロキシ基を有するミスマッチ結合分子を合成した後、ヒドロキシ基の官能基変換によってアミノオキシ基を有するミスマッチ結合分子NCD-C6-ONH2の合成を達成した。これより後は、主にNCD-Cn-SHについての検討を行った。NCD-Cn-SHの場合、シトシン6位への求格攻撃の競合反応はNCD-Cn-SH自身の酸化反応による二量体化である。そこで、チオール化合物の水溶液中での酸化速度を調査した。

結果予期していたよりも酸化速度は早く、中性・室温条件で24時間後ほぼジスルフィド体に酸化することが分かった。そこで、各種還元剤を検討し、TCEP共存下では長期にチオール体のまま存在することを明らかにした。次に、NCD-Cn-SHのリピートDNAとの結合を、CSI-TOF-MASSにより調査した。結果NCD-Cn-SHはDNA中のG-Gミスマッチ部位に特異的に、リガンド:DNA=2:1の化学量論で結合することが分かった。次に、還元剤条件下NCD-Cn-SHをもちいてC→U変換反応を検討した。しかしながら、変換反応を確認することは出来なかった。本申請研究は、トリヌクレオチドリピートの過伸長を阻害する低分子リガンドの開発を目的とし、リピート結合分子であるNAやNCDに、シトシンの4位アミノ基の加水分解反応を誘起すると考えられる官能基を共有結合で結合した多様な新規分子を合成した。リピート結合分子であるNAやNCDは、リピート内のミスマッチ構造と選択的に結合し、近傍のシトシンのフリップアウトを誘導すること、またそのシトシンが求核反応を受けやすくなることがわかっている。シトシンからウラシルへの変換反応が起きれば長鎖リピートDNAの連続性が失われて遺伝的不安定性が減少することを期待した。これまで、NAやNCDにそれぞれアルカンチオール・ベンゼンチオール・アミノアルコキシ基などの求核性置換基を導入した。また、リンカーを介してシステイン・ヒスチジン残基を有するモノペプチド・ジペプチドを導入した誘導体も合成した。これら新規分子と、G-Gミスマッチを有する二本鎖DNAの化学反応の有無をRP-HPLCで追跡したが、これまでのところシトシンのウラシルへの化学反応は確認できていない。変換反応が進行しなかった原因を分子モデリングなどから考察した結果、チオール基を有するNA/NCD誘導体では、ミスマッチサイトにNA/NCD誘導体が結合することで、二つの誘導体由来のチオール基が空間的に非常に近い位置に配置され、結果シトシンへの求核反応よりジスルフィド形成に伴うダイマー形成が優先して起こることがわかった。さらに、ダイマー化した誘導体は、モノマー体や未修飾のNA/NCDよりも安定な複合体を形成することが二重鎖誘拐温度測定の結果等から明らかになった。以上の結果より、NA/NCDのチオール誘導体は当初の目的には合致しなかったものの、標的リピートDNA存在下で迅速にダイマー化して強い結合を示す新規リガンドとしての可能性が示唆された。リピート結合分子であるNAやNCDに、チオール基を導入した化合物を合成し、ミスマッチDNA上の化学反応を逆送HPLCで追跡した。ミスマッチサイトに結合した二つのリガンド由来のチオール基は空間的に非常に近い位置にあり、ジスルフィド形成反応が迅速に進行した。ジスルフィド形成反応により形成する二量化したリガンドは未修飾のNA/NCDよりもより安定な複合体を形成することが明らかになった。以上の結果より、NA/NCDのチオール誘導体は結合サイトで二量化して強く結合する新規リガンドとしての可能性が示唆された。当初目的としたミスマッチ結合分子によるC→U変換反応はこれまで確認できていないものの、NNCD-C3-SHに起因すると見られるミスマッチを有する二重鎖RNAのリン酸ジエステル結合の位置特異的な切断反応を確認した。
強誘電体・常誘電体積層光導波路を用いた量子計算システムの開発

本研究では、これまで開発した半導体微細加工技術と薄膜結晶成長・ウエハ接合技術に加えて、窒化物半導体と強誘電体薄膜の集積技術を新たに確立することで、世界で初めて量子光源と量子ゲートを集積した、真の光導波路型量子計算システムの実現を目的とする。その際、まず窒化物半導体を用いた光導波路型の波長変換素子と量子回路の実装と動作実証を行い、並行して強誘電体薄膜の窒化物半導体上への積層技術の確立と物性評価を実施し、上記の二点で得られた成果を組み合わせた量子回路の高機能化の実証を行うことを目指している。これまでの実績として、下記の進捗状況にて述べるように、(i)窒化物薄膜を用いた光導波路型方向性結合器の作製と動作実証、(ii)アモルファス酸化物薄膜の成膜技術の再検討、(iii)強誘電体・窒化物半導体積層構造の形成など、計画どおりの成果が得られた。特に(i)においては、これまで報告されたリブ導波路型デバイスに比べて、本研究において作製したストリップ導波路型デバイスは光閉じ込めが強いことからおよそ1/3の短尺化に成功しており、目的とする一連のデバイス・システムの小型化に繋がる画期的な成果である。また(iii)においては、接合圧力印加や高真空環境が不要な高温ウエハ対向アニール法という低コストで新規なウエハ接合手法の開発に成功し、加えて強誘電体と窒化物半導体の直接接合構造の形成に世界で初めて成功しており、これらは本研究の目的である量子計算システムのみならず、これまでエピタキシャル成長では実現し得なかった新奇ヘテロ構造デバイスの開発に適用可能な技術であり、当初計画以上の成果が得られたと考えている。(1)窒化物半導体薄膜の成膜と素子形成技術の確立サファイア基板上にMOVPE成膜したGaN薄膜を用いて、分光エリプソメトリによる屈折率分散の評価後、電子線描画装置と反応性イオンエッチング装置を用い、リブ導波路型方向性結合器およびストリップ導波路型方向性結合器を作製した。結合導波路長を調整することにより、経路エンコード型量子ゲートに必要な分波比1/2ならびに1/3のデバイスの作製に成功した。(2)アモルファス酸化物薄膜の成膜と素子形成技術の確立線形・非線形積層導波路による波長変換素子や量子ゲートの上部導波層に用いる、SiNx・ZrOxやTiOxなどのアモルファス酸化物の成膜方法を再検討した。これまで酸化物材料用反応性スパッタリング装置を用いて膜厚均一性と表面平坦性の良好な薄膜の成膜に成功しているが、カソード本数の制限があるため、上記装置をもとに、ターゲット原料交換がより容易なパルスレーザ堆積装置に改造した。今後は膜質が成膜毎に安定する材料を総合的に判断して選定し、波長変換素子、方向性結合器、位相変調器を順次作製する。(3)強誘電体・窒化物半導体薄膜積層構造の形成技術の確立表面活性化接合装置を用いて、窒化物半導体同士の極性反転積層構造であるGaN/GaN、AlN/AlNならびに、接合圧力印加や高真空環境が不要な高温ウエハ対向アニール法を用いたAlN/AlNの形成に成功した。更に、表面活性化接合装置における接合温度の低温化により、目的である強誘電体・窒化物半導体積層構造であるLiNb3/GaNの形成に成功した。何れも世界で初めての報告である。また並行してPMO3(P = Li, K, Na、M = Nb, Ta)強誘電体薄膜の成膜を検討した。酸化物薄膜エピタキシャル成長用のパルスレーザ堆積装置の改造・整備と並行して、スパッタリング法によるエピタキシャル成長を検討した。前年度から進めている研究項目(1)窒化物半導体薄膜の成膜と素子形成技術の確立、(2)アモルファス酸化物薄膜の成膜と素子形成技術の確立、(3)強誘電体・窒化物半導体薄膜積層構造の形成技術の確立に加えて、下記項目を進める。(4)窒化物半導体上に積層した強誘電体薄膜の物性評価上記強誘電体薄膜について、分光エリプソメトリ装置を併用し、薄膜の光学定数とその波長分散を精密評価する。また抗電界まで電界印加し分極飽和させた試料、マイナーループ内で分極させた試料についてメーカフリンジ法により非線形光学定数を測定する。電気光学効果ないし熱光学効果による屈折率変調については、ストリップ装荷型導波路で構成されるマッハツェンダー干渉計を作製し、古典干渉により位相変調量を定量評価する。(5)OPDC素子の作製と評価上記で求めた屈折率分散から位相整合条件を算出し、電磁界分布の重なり積分を最大化するチャネル幅・導波層厚などの最適構造を求め、素子を作製する。上部導波層として、本年度はアモルファス酸化物を用いる。共用設備である波長可変パルスOPOを用いて強励起し、OPDC素子単体からの二光子発生とその偏光関係を確認後、二光子の波長が共にポンプ光の倍となる縮退OPDC条件を満たすよう、チャネル幅・層厚を合わせ込む。続いてCW励起に切り替え、二光子の量子相関を確認する。具体的には、まず現有の780 nm帯外部共振器型波長可変CWレーザにより励起し、1.55 μm帯単一光子検出器SPD二台と時間間隔アナライザを用いて、通信波長帯域でのHong Ou Mandel干渉測定を行う。