hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
哺乳動物における神経幹細胞の維持と分化および脳発生・脳進化メカニズムの解明

神経幹細胞の維持において中心的役割を果たすヒトHES因子の発現・機能解析を行い、HES1/4/5の強制発現によるニューロン分化抑制・神経幹細胞維持活性を確認した。またカニクイザル胎児脳の脳室周囲帯におけるHES1, HES4の発現を認めた。Tet-ONシステムを用いて、脳の神経幹細胞においてHesを高発現するトランスジェニックマウスでは、神経幹細胞が維持されニューロン分化が抑制された結果、脳室が拡大し皮質板が菲薄化する表現形を示した。Hes1高発現マウスではbasal radial glia様細胞の増加が認められ、Hesの発現レベルの変化が哺乳動物の脳の進化に寄与している可能性が示唆された。カニクイザル胎児脳においてHES1, HES4のmRNAの発現をin situ hybridization法により解析し、HES1, HES4ともに脳室周囲帯における発現を認めたが、HES4抗体(MBLに依頼して作製)を用いてHES4蛋白の発現を解析したところ、mRNAの発現が高い後脳領域においてはHES4抗体による染色像が得られたものの、終脳等発現が低い領域では検出が困難であった。更にTet-ONシステムを用いて、脳の神経幹細胞においてHes1またはHes5を高発現するトランスジェニックマウスの解析を行い、Hes1, Hes5の高発現によりニューロン分化が抑制され神経幹細胞が維持された結果、脳室が拡大し皮質板が菲薄化する表現形が認められた。Tet-ONシステムを用いて、脳の神経幹細胞においてHes1またはHes5を高発現するトランスジェニックマウスの解析を更に進めた。Hes1強制発現マウスにおいては、深層ニューロン産生から浅層ニューロン産生への移行タイミングが早まり、グリア産生も早まっていたが、浅層ニューロン産生はコントロールと比較して緩徐でより遅い時期まで持続していた。Intermediate progenitor cellsは減少を認めたが、SVZからOSVZにかけてPax6陽性;pH3陽性;pVim陽性のbasal radial glia (bRG)類似の細胞が増加していた。また、生後および成体脳においてもSVZにPax6陽性;Hes1陽性の細胞が増加しており、doxycycline投与中止によりHes1の発現をシャットダウンすることでSVZにおける新生ニューロン(Dcx陽性細胞)の増加を認めた。Hes5強制発現マウスにおいても、深層ニューロン産生から浅層ニューロン産生への移行およびニューロン産生からグリア産生への移行タイミングが早まっており、こうした移行タイミングの制御に関わる因子の発現を解析した結果、大脳皮質領域におけるHmga遺伝子の発現減少を認めた。Hes5ノックアウトマウスでは逆にHmga遺伝子の発現が増加しており、深層ニューロン産生から浅層ニューロン産生への移行およびニューロン産生からグリア産生への移行タイミングが遅延していた。更にHmga遺伝子のプロモーター解析の結果、Hes5の発現によりHmga1およびHmga2プロモーター活性の低下が見られ、Hes5の発現レベルの変化がHmgaの発現に影響して移行タイミングを制御している可能性が示唆された。Hes1・Hes5強制発現マウスの解析は進んでおり、深層ニューロン産生から浅層ニューロン産生への移行およびニューロン産生からグリア産生への移行タイミングの変化が認められた。Hes1強制発現マウスにおいては、皺のある脳を持つ哺乳動物に特徴的に見られるbasal radial glia (bRG)類似の細胞の増加が認められ、脳の進化との関連が示唆された。Hes5強制発現マウスにおいては、移行タイミングの変化の要因を探り、大脳皮質領域におけるHmga遺伝子の発現レベルの変化を認め、Hes5の発現レベルが移行タイミングの制御に重要であるという結果が得られた。ただしHes1・Hes5強制発現マウスともに、神経幹細胞の維持による脳室の拡大は認められたものの、細胞増殖能の低下により皮質ニューロンの明らかな増加は認められなかったため、細胞増殖能の低下をレスキューする因子の共発現(Cyclin D1/Cdk4強制発現マウス等)により皮質ニューロンの数の増加が認められるか検討している。human HES4強制発現マウスの解析も行っているが、これまで得られたラインにおいては軽度の脳室拡大が認められるものの、Hes1, Hes5と比較して神経幹細胞維持の活性が弱いものしか得られておらず、更なる解析が必要である。カニクイザル胎児脳におけるHES1, HES4の発現をin situ hybridization法により解析したところ、HES1, HES4ともに神経幹細胞の存在する脳室周囲帯における発現を認めた。Tet-Onシステムを用いて、脳の神経幹細胞においてHes1, Hes5, HES4を高発現するトランスジェニックマウスの解析を行い、Hes1, Hes5の高発現によりニューロン分化が抑制され神経幹細胞が維持された結果、脳室が拡大し皮質板が菲薄化する表現形が認められ、HES4の高発現マウスでは比較的軽度の神経幹細胞維持効果が認められた。Hes1強制発現マウスにおいては、ニューロン・グリア産生の移行タイミングが早まっていたが、浅層ニューロン産生は緩徐でより遅い時期まで遷延していた。哺乳動物の脳の進化に寄与したと考えられているbasal radial glia様細胞の増加が認められ、Hes1の発現レベルの変化が脳の進化に関与している可能性が示唆された。成体脳において神経幹細胞プールが増大しており、Hes1の発現をシャットダウンすることによる新生ニューロンの増加を認めた。

Hes5強制発現マウスにおいても、ニューロン・グリア産生の移行タイミングが早まっており、Hes5によるHmga転写活性の抑制が確認され、Hes5の発現レベルの変化がHmgaの発現に影響して移行タイミングを制御している可能性が示唆された(Bansod et al., 2017)。神経幹細胞の維持において中心的役割を果たすヒトHES因子の発現・機能解析を行い、HES1/4/5の強制発現によるニューロン分化抑制・神経幹細胞維持活性を確認した。またカニクイザル胎児脳の脳室周囲帯におけるHES1, HES4の発現を認めた。Tet-ONシステムを用いて、脳の神経幹細胞においてHesを高発現するトランスジェニックマウスでは、神経幹細胞が維持されニューロン分化が抑制された結果、脳室が拡大し皮質板が菲薄化する表現形を示した。Hes1高発現マウスではbasal radial glia様細胞の増加が認められ、Hesの発現レベルの変化が哺乳動物の脳の進化に寄与している可能性が示唆された。今後ヒトの神経幹細胞株(human NS cells)およびヒトiPS細胞の神経分化誘導過程におけるHESの発現動態解析を進める予定である。Human HES1, HES4 (variant 1 and variant 2), HES5の発現解析に関しては、更にカニクイザル胎児のサンプル得て、細かいステージ別発現パターンの解析を進めたい。HES4, HES5に関しては現在のところ有用な抗体が得られておらず、更なる探索あるいは新規作製を検討する。Tet-ONシステムを用いたトランスジェニックマウスに関しては、mouse Hes1, Hes5強制発現マウスに加えて、Cyclin D1/Cdk4強制発現マウスおよびhuman HES4強制発現マウスの解析を進めるとともに、HesとCyclin D1/Cdk4を共発現するマウスを作製してその表現形の解析を進める。更に、Hes1プロモーター活性を制御する可能性のある化合物の探索を進め、既に得られた候補化合物と併せてHesの発現量あるいは発現パターンに影響を与える化合物の同定と詳細なメカニズムの解析を進める予定である。発生生物学今年度は次年度以降行う予定であったCyclin D1/Cdk4強制発現マウスおよびhuman HES4強制発現マウスの作製と解析を前倒しして行い、動物を使った実験を中心に進めた。培養細胞を用いた解析(ヒトの神経幹細胞株およびヒトiPS細胞の神経分化誘導過程におけるHES因子の発現動態解析、化合物スクリーニングおよび活性解析)は一部のみ行なったため、高額な培養試薬等の購入は次年度以降に回す形となった。今年度はHes1・Hes5強制発現マウスの解析を中心に行い、更にCyclin D1/Cdk4強制発現マウスおよびhuman HES4強制発現マウスの作製と解析を行うなど、動物を使った解析を中心に進めたため、培養細胞を用いた解析(ヒトの神経幹細胞株およびヒトiPS細胞の神経分化誘導過程におけるHES因子の発現動態解析、化合物スクリーニングおよび活性解析)に必要な培養試薬等の購入は次年度以降に回ることになった。
キラルルイス酸触媒を用いるカルボニルイリドの不斉付加環化反応の開発

本研究では、o-メトキシカルボニル-α-ジアゾアセトフェノンより発生させたカルボニルイリドと種々の親双極子剤との反応をアキラルなルイス酸およびキラルなルイス酸存在下に検討した。ピルビン酸ベンジル、2-ケトブタン酸ベンジル、3-メチル-2-オキソブタン酸ベンジル、およびベンゾイルギ酸ベンジルなどのα-ケトエステル類との反応をキラルな2,6-ビス(4-イソプロピルオキサゾリニル)ピリジン(Pybox-i-Pr)配位子とSc(OTf)_3より調製した錯体(10mol%)をキラルルイス酸触媒として、トリフルオロ酢酸(10mol%)を添加し、反応を行うと、exo選択性(68:12-93:7)と高いエナンチオ選択性(80-94% ee(exo))で反応が進行することを見出し、高度な不斉誘起が可能であることを明らかにした。一方、3-アクリロイル-2-オキサゾリジノンとの反応は、キラルなPybox-Ph配位子とYb(OTf)_3とより調製した錯体を用いると高exo選択的(82:18)かつエナンチオ選択的(96% ee)に反応できることを明らかにした。3-クロトノイル-2-オキサゾリジノンとの反応では、Tm(OTf)_3および(S,S)-Pybox-Phより調製した錯体(10mol%)を触媒として用いると、高endo-選択性と極めて高いエナンチオ選択性(98% ee)で付加環化体が得られることを見出した。また、N-ジアゾアセチル-2-ピロリジノンをカルボニルイリド前駆体として、3-アクリロイル-2-オキサゾリジノンとの反応をYb(OTf)_3と(4S,5S)-Pybox-4,5-Ph_2より調製した触媒を用いて行うと、主ジアステレオマーとして得られる付加環化体において71% eeのエナンチオ選択性が観測され、構造の異なるカルボニルイリドにおいても不斉誘起が可能であることを明らかにした。本研究では、σメトキシカルボニル-α-ジアゾアセトフェノンより発生させたカルボニルイリドと種々の親双極子剤との反応をアキラルなルイス酸およびキラルなルイス酸存在下に検討した。まず、種々のアクリル酸誘導体との反応を検討したところ、3-アクリロイル-2-オキサゾリジノンとの反応において、ルイス酸非存在下ではendo体を優先して生成するが(exo:endo=20:80)、Yb(OTf)_3(10mol%)存在下に反応を行うと、ジアステレオ選択性が逆転し、exo体が選択的(exo:endo=81:19)に得られることを見出した。また、用いるランタノイドトリフラートの金属のイオン半径により選択性が変化することを明らかにした。また、ピルビン酸ベンジルとの反応をキラルな2,6-ビス(4-イソプロピルオキサゾリニル)ピリジン(Pybox-i-Pr)

配位子とSc(OTf)_3より調製した錯体(10mol%)をキラルルイス酸触媒として、トリフルオロ酢酸(10mol%)を添加し、反応を行うと、極めて高いexo選択性(93:7)とエナンチオ選択性(94%ee(exo))で反応が進行することを見出し、高度な不斉誘起が可能であることを明らかにした。さらに、同条件下、種々のα-ケトエステル類との反応にこのキラル触媒を適応したところ、2-ケトブタン酸ベンジル、3-メチル-2-オキソブタン酸ベンジル、およびベンゾイルギ酸ベンジルなどとの反応においても極めて高いexo選択性とエナンチオ選択性で付加環化反応が進行することを見出した。一方、3-アクリロイル-2-オキサゾリジノンとの反応は、キラルなPybox-Ph配位子とYb(OTf)_3とより調製した錯体(10mol%)を用いると高いexo選択性(82:18)と極めて高いエナンチオ選択性(96%ee)が実現できることを明らかにした。前年度までの検討において、o-メトキシカルボニル-α-ジアゾアセトフェノンより発生させたカルボニルイリドとベンジルオキシアセトアルデヒド,α-ケトエステル類および3-アクリロイル-2-オキサゾリジノンとの付加環化反応において、キラルな2,6-ビス(オキサゾリニル)ピリジン(Pybox)配位子と希土類金属トリフラートより調製したキラルルイス酸(10mol%)を触媒として反応を行うと、高いレベルの不斉誘起(up to 96% ee)が観測されることを報告した。そこで、今年度は、本反応のオレフィン性親双極子剤およびカルボニルイリド前駆体としてのジアゾ化合物の基質一般性に関する検討を行なった。3-クロトノイル-2-オキサゾリジノンを親双極子剤として用いる検討では、o-メトキシカルボニル-α-ジアゾアセトフェノンとの反応において、Tm(OTf)_3および(S,S)-Pybox-Phをモレキュラーシーブス4A存在下、THF中で撹拌することにより調製した錯体(10mol%)を触媒として用いると、高いendo-選択性と極めて高いエナンチオ選択性(98%ee)で付加環化体が得られることを見出した。ジアゾ基質に関する検討としては、1-(2-ジアゾアセチル)-2-ピロリジノンをカルボニルイリド前駆体として、3-アクリロイル-2-オキサゾリジノンとの反応をYb(OTf)_3と(4S,5S)-Pybox-4,5-Ph_2より調製した触媒を用いて行うと、主ジアステレオマーとして得られる付加環化体において67%eeのエナンチオ選択性が観測され、上記とは構造の大きく異なるカルボニルイリドにおいても不斉誘起が可能であることを明らかにした。また、不斉1,3-双極性付加環化に有効な新規キラルルイス酸として、キラルなビナフチルジイミン-Ni(II)触媒の開発についての検討を行った。
歴史的転機としての「二・四事件」に関する総合的研究

2018年度の研究実績としては3点あげられる。第1は、『「長野県教員赤化事件」関係資料集』(全3巻)(2018年11月30日)を六花出版から刊行し、その解説を執筆したことである。その内容は、従来から調査を続けて来た長野県教員赤化事件に関係する1934年の裁判記録、当時の学務課職員の残した文書記録、そして地域右翼の信州郷軍同志会が独自に調査した長野県赤化運動の全貌と調査表である。新たに発掘された資料が公刊されることによって、1930年代の教育史研究の深化がはかられる条件を促進できた。またこの公刊については、『信濃毎日新聞』が、2018年6月23日(第1面)および2019年2月27日(第17面)の2回にわたって大きく報道し注目を浴びた。第2に、2018年7月に信州大学教育学部附属長野小学校および松本小学校、そして2019年3月に諏訪市立高島小学校において、資料調査を研究協力者と共に実施した。長野小学校にや高島小学校には、明治期大正期以来の資料がに豊富に残されており、かつ高島小学校からは「二・四事件」の検挙者が出でいることから、第1次史料の調査という点で、組織的に実施したものである。3つの学校とも直接「二・四事件」にかかわる資料は残念ながら見出せなかったが、周辺資料の収集としては有効であった。第3は、戦後における「長野県教員赤化事件」(通称「二・四事件」)についての新聞報道をまとめたことである。新聞紙は『信濃毎日新聞』のみであるが、初出の1962年12月の記事から2019年2月の記事まで、長野県立図書館より検索した49件にわたる記事を翻刻した資料集を簡易に作成した。戦後、長野県で「二・四事件」がどのように扱われ評価されたのかについての基礎資料となるものである。分析は、次年度の課題となろう。またこの復刻資料は、最終年度の研究成果報告書に採録する予定である。研究実績の概要にも示したとおり、1年目は研究計画に即して、おおむね順調に進展している。資料調査の計画であった「二・四事件」に関係する高島小学校の「文献庫」に所蔵されている膨大な学校関係資料、および信州大学教育学部附属長野小学校所蔵の長野県師範学校男子部附属小学校学校日誌について資料収集は、組織的な調査が実施できた。加えて附属松本小学校にも訪問できた。ただし、長野市立公文書館所蔵の後町小学校関係史料(錬成教育の取り組んだ国家主義的な校長松本深が経営)と諏訪教育会館への調査は、まだ実施できていない。理由としては研究協力者との調査旅行の日程が組みにくかったこと、旅費の支出の点で困難になったことがあげられる。また3ヶ所で収集した資料整理も、デジタル形式で収集したことで、その分類整理に時間がかかっていることもある。全体として、資料調査の最大の調査先として予定していた2つの小学校において、多くの資料収集が出来たことで、研究計画はおおむね順調に進展していると評価できる。2019年度の計画では、(1)資料の継続調査として、飯田市立図書館所蔵の上郷尋常高等小学校『職員会誌』および『上郷時報』(昭和初期農村小学校の学校と家庭の連絡誌)があり、(2)記事解禁日であった1933年9月15日の『信濃毎日新聞』『長野新聞』『報知新聞』の3紙の号外の記事内容の分析を行うこと、県議会や帝国議会あるいは文部省だけではなく内務省・特高警察の動向も視野に収めながら、メディアが「事件」をいかに構築しているかに観点を置くことも課題にしてある。前年度の2018年度の研究計画との関連で言えば、長野市立公文書館と諏訪教育会館への資料調査は、可能なかぎり継続して実施し、学校現場での「二・四事件」前後の教育実態を浮かび上がらせる資料を収集していきたい。さらにその実態を先行研究の記述と照合しながら、検挙された教員たちの思想的な背景の多様性を検証していきたい。その検証については、研究論文として、1920年代から継承されてきた子ども尊重の自由主義の教育実践が「二・四事件」で検挙された教師たちの実践の中にどのように意識されていたのかについて、新たな資料である「長野県プロレタリア教育資料」(宮坂広作文庫所蔵)を通して、さらに多面的に追求していきたい。この自由主義教育と「二・四事件」との教育実践上の連続・非連続の問題は、今回の科研費申請の重要なテーマとなっている。

第2に、2018年7月に信州大学教育学部附属長野小学校および松本小学校、そして2019年3月に諏訪市立高島小学校において、資料調査を研究協力者と共に実施した。長野小学校にや高島小学校には、明治期大正期以来の資料がに豊富に残されており、かつ高島小学校からは「二・四事件」の検挙者が出でいることから、第1次史料の調査という点で、組織的に実施したものである。3つの学校とも直接「二・四事件」にかかわる資料は残念ながら見出せなかったが、周辺資料の収集としては有効であった。第3は、戦後における「長野県教員赤化事件」(通称「二・四事件」)についての新聞報道をまとめたことである。新聞紙は『信濃毎日新聞』のみであるが、初出の1962年12月の記事から2019年2月の記事まで、長野県立図書館より検索した49件にわたる記事を翻刻した資料集を簡易に作成した。戦後、長野県で「二・四事件」がどのように扱われ評価されたのかについての基礎資料となるものである。分析は、次年度の課題となろう。またこの復刻資料は、最終年度の研究成果報告書に採録する予定である。研究実績の概要にも示したとおり、1年目は研究計画に即して、おおむね順調に進展している。資料調査の計画であった「二・四事件」に関係する高島小学校の「文献庫」に所蔵されている膨大な学校関係資料、および信州大学教育学部附属長野小学校所蔵の長野県師範学校男子部附属小学校学校日誌について資料収集は、組織的な調査が実施できた。加えて附属松本小学校にも訪問できた。ただし、長野市立公文書館所蔵の後町小学校関係史料(錬成教育の取り組んだ国家主義的な校長松本深が経営)と諏訪教育会館への調査は、まだ実施できていない。理由としては研究協力者との調査旅行の日程が組みにくかったこと、旅費の支出の点で困難になったことがあげられる。また3ヶ所で収集した資料整理も、デジタル形式で収集したことで、その分類整理に時間がかかっていることもある。全体として、資料調査の最大の調査先として予定していた2つの小学校において、多くの資料収集が出来たことで、研究計画はおおむね順調に進展していると評価できる。2019年度の計画では、(1)資料の継続調査として、飯田市立図書館所蔵の上郷尋常高等小学校『職員会誌』および『上郷時報』(昭和初期農村小学校の学校と家庭の連絡誌)があり、(2)記事解禁日であった1933年9月15日の『信濃毎日新聞』『長野新聞』『報知新聞』の3紙の号外の記事内容の分析を行うこと、県議会や帝国議会あるいは文部省だけではなく内務省・特高警察の動向も視野に収めながら、メディアが「事件」をいかに構築しているかに観点を置くことも課題にしてある。前年度の2018年度の研究計画との関連で言えば、長野市立公文書館と諏訪教育会館への資料調査は、可能なかぎり継続して実施し、学校現場での「二・四事件」前後の教育実態を浮かび上がらせる資料を収集していきたい。さらにその実態を先行研究の記述と照合しながら、検挙された教員たちの思想的な背景の多様性を検証していきたい。その検証については、研究論文として、1920年代から継承されてきた子ども尊重の自由主義の教育実践が「二・四事件」で検挙された教師たちの実践の中にどのように意識されていたのかについて、新たな資料である「長野県プロレタリア教育資料」(宮坂広作文庫所蔵)を通して、さらに多面的に追求していきたい。この自由主義教育と「二・四事件」との教育実践上の連続・非連続の問題は、今回の科研費申請の重要なテーマとなっている。次年度の旅費を確保するために繰り越したため。
CpGアイランドのメチル化を指標としたヒトインプリント遺伝子の網羅的単離

ヒト肺がんにおいてメチル化されているCpGアイランド由来のDNA断片をメチル化DNA結合カラムを用いて濃縮し、クローン化した。このライブラリーから、正常ヒト体細胞のDNAで片方のアレルがメチル化されているCpGアイランドを単離した。正常体細胞由来のDNAを制限酵素Tsp509Iで切断し、メチル化DNA結合カラムクロマトグラフィーにより非メチル化CpGアイランドに由来するDNA断片を含む低塩濃度分画、メチル化CpGアイランドに由来するDNA断片を含む高塩濃度分画に分けた。それぞれの画分から回収したDNAを鋳型とし、ライブラリーから単離された標的塩基配列に由来するプライマーを用いてPCRを行い、両分画にPCR産物が検出される塩基配列を約150個得た。このうち塩基配列上CpGアイランドの特徴を有するものが約40個存在し、この中には既知インプリント遺伝子であるNNAT遺伝子のCpGアイランドも含まれていた。既知遺伝子の5'領域に由来する配列に関し重亜硫酸修飾法を用いてさらに詳細にメチル化様式を解析したところ、NEUROD3遺伝子、TNFRSF12遺伝子などのCpGアイランドが片方のアレルがメチル化されていることが示唆された。これらの結果は、メチル化DNA結合カラムクロマトグラフィーにより、CpGアイランドのメチル化を指標としてヒトインプリント遺伝子の網羅的な単離が可能であることを示している。またこれらのうちTNFRSF12遺伝子を含むいくつかの遺伝子は、骨髄異形成症候群、関節リウマチの原因遺伝子座に位置し、インプリント異常が疾患の原因となっている可能性が示唆された。
環日本海圏経済ネットワ-ク構築の諸条件の研究

本研究は、相互依存的な環日本海圏経済ネットワ-ク構築のための諸条件を検討しようとするものであり、また継続研究の形式をとっており、本年度の研究実績については、以下のようにまとめられる。第一に、理論的検討・分析として、環日本海地域の現段階における特徴を抽出した。経済的には、経済体制・発展段階からみて、きわめてバラエティ-に富んだ国々から構成されていること、政治的には、緊張緩和・冷戦構造脱却と、地方分権化とが進行していること、インフラストラクチャ-の面では、整備状況がきわめて不十分であり、貧弱であることなど、様々な特徴が検討・分析された。また、諸レベルにおける問題点の摘出とともに、基礎的デ-タの収集という作業が、前提としてなされたことは、言うまでもない。第二に、相互依存的「経済」ネットワ-クのイメ-ジ、具体像が考察された。その場合、相互補完性が何よりも重要であり、それに至る発展の可能性が指摘された。それらは、第一に、諸国、諸地域の生産要素が相互に異なるため、生産要素の相互補完が可能であること、第二に、垂直的分業が可能であること、第三に、他の局地的経済圏と連結して、「オ-プンでダイナミックな」経済圏となること、などである。この協力体制の進行は、環日本海圏の緊張緩和をもたらしうることが、改めて確認された。第三に、ネットワ-ク構築の諸条件の考察として、段階論的に始められるべきことを、以下の四点にまとめた。第一は人的交流の拡大、情報交換の必要、第二は現在国家間関係のない国々の間の外交関係の確立、第三は自治体間の相互交流の促進の必要、第四は日本の自治体間の相互協力体制構築の必要である。本年度は、後述するように、以上の諸点についての中間報告的な研究成果が、作成され、発表される。
老人性痴呆疾患のリハビリテーションに関する研究

作業療法を中心とするリハビリテーションの効果を検討するため,群間比較研究と単一システムデザインによる研究を実施した.群間比較研究では,作業療法を実施している対象者と実施していない対象者の2群に分類した.前者はさらに週1回以上実施群と週1回未満実施群に分けた.研究の開始時と6カ月後にパラチェック老人行動評定尺度を実施し,本尺度の合計得点,領域別得点,項目得点の事前-事後の得点の差が上記3群に有意な差が認められるかどうかをクラスカル・ワリス検定によって検討した.その結果,身体機能領域合計,身辺処理の排泄,更衣,身辺処理領域合計に有意差が認められた.3群の痴呆患者群について検討した結果,排泄,入浴,集団交流に有意差が認められた.非実施群の得点は全搬に事前検査でも低下しており,変化がなかったが,週1回未満実施群で低下する傾向があった.このことは,リハの実施頻度を増大する必要性を示しと思われた.また,幼児用の発達検査(JMAP)を反復測定指標とする単一システムデザインを5名の痴呆患者に実施した.その結果,感覚統合的アプローチを中心とする作業療法の実施後に,検査得点が有意に改善した.これらの項目は手続きに関するもので,作業療法の提供がこうした技能の改善をもたらすことが明らかにされた.作業療法を中心とするリハビリテーションの効果を検討するため,群間比較研究と単一システムデザインによる研究を実施した.群間比較研究では,作業療法を実施している対象者と実施していない対象者の2群に分類した.前者はさらに週1回以上実施群と週1回未満実施群に分けた.研究の開始時と6カ月後にパラチェック老人行動評定尺度を実施し,本尺度の合計得点,領域別得点,項目得点の事前-事後の得点の差が上記3群に有意な差が認められるかどうかをクラスカル・ワリス検定によって検討した.その結果,身体機能領域合計,身辺処理の排泄,更衣,身辺処理領域合計に有意差が認められた.3群の痴呆患者群について検討した結果,排泄,入浴,集団交流に有意差が認められた.非実施群の得点は全搬に事前検査でも低下しており,変化がなかったが,週1回未満実施群で低下する傾向があった.このことは,リハの実施頻度を増大する必要性を示しと思われた.また,幼児用の発達検査(JMAP)を反復測定指標とする単一システムデザインを5名の痴呆患者に実施した.その結果,感覚統合的アプローチを中心とする作業療法の実施後に,検査得点が有意に改善した.これらの項目は手続きに関するもので,作業療法の提供がこうした技能の改善をもたらすことが明らかにされた.平成6年の5月から8月にかけて,秋田県内の特別養護老人ホーム1カ所の入所者,老人保健施設3カ所の入所者,老人病院ならびに精神病院3病院の入院患者に対して,第1回目の評価を実施した.対象者の痴呆の程度を検討するために,改訂版・長谷川式簡易知能評価スケール(HDS-R)を実施した.また,対象者の状態を,身体機能,身辺処理技能(日常生活機能)および社会的行動の合計10項目からなるパラチェック老人行動評定尺度(PGS)を実施して,把握した.また,痴呆老人の記憶障害を検討するため,自叙伝的・個人史的意味記憶の検査を作成し,一部の対象者に実施した.平成6年7月から12月にかけて,初回評価と同一の対象者に,2回目のHDS,PGSを実施した(再評価).死亡,退院・退所などの対象者も少なくなかったため,老人保健施設1カ所を追加し,上述の検査等を実施した.さらに,平成7年1月から3月にかけて,再度,HDS,PGSを実施した.また,自叙伝的・個人史的意味記憶の検査も再評価した.病院・施設によっては,専属の作業療法士が絵画,藤細工,刺し子,折り紙などの通常の作業療法を実施しており,また,風船バレーボール,ボール蹴り,パラシュートなどの活動(感覚統合アプローチ)を実施している施設もある.さらに,作業療法士が配置されていない施設もある。平成7年度においては,収集した資料を整理し,年齢,発症からの期間,入院期間など,多様な側面から資料を分析し,作業療法を実施していない対象者,通常の作業療法を実施している対象者,感覚統合アプローチを併用している対象者によって,繰り返し実施した評価得点がどのように変化したかを検討する.さらに,作成した自叙伝的記憶および個人史的意味記憶についても検討を加える.平成6年の5月から8月にかけて,秋田県内の特別養護老人ホーム1カ所の入所者,老人保健施設3カ所の入所者,老人病院ならびに精神病院3病院の入院患者に対して,第1回目の評価を実施した.対象者の痴呆の程度を検討するために,改訂版・長谷川式簡易知能評価スケール(HDS-R)を実施した.また,対象者の状態を,身体機能,身辺処理技能(日常生活機能)および社会的行動の合計10項目からならなるパラチェック老人行動評定尺度(PGS)を実施して,把握した.また,平成6年7月から12月にかけて,初回評価と同一の対象者に,2回目のHDS,PGSを実施した(再評価).死亡退院・退所などの対象者も少なくなかったため,老人保健施設1カ所を追加し,上述の検査等を実施した.さらに,平成7年1月から3月にかけて,再度,HDS,PGSを実施した.収集したデータは個人ベースで326名であったが,評価が初回時か再評価時のいずれか1回のみの者や,初回評価から再評価までの期間が半年間でなかったデータを除いた195名について分析した.

この中から,週あたりの作業療法の実施回数が不明だった者を除き,最終分析対象者は111名であった.そのうち,65名が週あたり1回以上の頻度で感覚統合的アプローチを実施していた.また,46名が感覚統合アプローチを含む作業療法を週あたり1回未満しか実施していなかった.84名が作業療法をまったく実施していなかった.この3つの群,つまり高頻度群,低頻度群,未実施群について,PGS得点の初回評価と再評価得点は,高頻度群と未実施群では有意差がみられず,低頻度群では移動の項目で有意に高得点を示した.これらの対象者の中で,痴呆を伴う者は高頻度群で19名,低頻度群で22名であった.高頻度群の非痴呆患者では移動が有意に向上し,痴呆患者では集団交流が有意に低下していた.低頻度群の痴呆患者では排泄が,非痴呆患者でも排泄が低下していたが,非痴呆患者では食事が有意に向上していた.これらのことから,痴呆患者に対する作業療法,特に感覚統合的アプローチは痴呆の進行を予防する上で効果が認められた.また,少数例に6歳児に相当する発達検査を反復して実施し,単一システムデザイン(SSD)によって効果を検討した.この結果では,感覚統合的アプローチが痴呆を改善することが明らかになった.
グラフ上の準線形放物型偏微分方程式の解析的研究

グラフ上の偏微分方程式は様々な分野・空間スケールで用いられる数理モデルであり,数学的には,各辺上での偏微分方程式と各頂点上での接合条件を連立した問題となる.グラフ上の準線形放物型偏微分方程式の場合は「非線形項を評価するためのノルム空間を決定すること」と「接合条件を満たす解を構成すること」が難しい.そこで本研究課題では,グラフ上の微分作用素の分数べきの理論を活用して上記の難点を解決し,グラフ上の準線形放物型偏微分方程式を解析的に研究することを目的としている.この研究を達成することができれば,広範なグラフ上の偏微分方程式を扱うことが可能になり,その解の情報も詳しく得ることができると期待している.グラフ上の偏微分方程式は様々な分野・空間スケールで用いられる数理モデルであり,数学的には,各辺上での偏微分方程式と各頂点上での接合条件を連立した問題となる.グラフ上の準線形放物型偏微分方程式の場合は「非線形項を評価するためのノルム空間を決定すること」と「接合条件を満たす解を構成すること」が難しい.そこで本研究課題では,グラフ上の微分作用素の分数べきの理論を活用して上記の難点を解決し,グラフ上の準線形放物型偏微分方程式を解析的に研究することを目的としている.この研究を達成することができれば,広範なグラフ上の偏微分方程式を扱うことが可能になり,その解の情報も詳しく得ることができると期待している.
大腸癌の抗腫瘍免疫応答と抗癌剤感受性に関わる細菌を標的とした革新的治療法の開発

本研究では大腸癌の肝転移形成や大腸癌の薬剤感受性に関わる新たな細菌の同定とそのメカニズムを解明し、腸内細菌を標的とした大腸癌の新しい治療法や薬剤感受性および副作用を予測するバイオマーカーの開発につなげるための研究を行う。熊本大学消化器外科で切除された約600例の大腸癌原発巣切除例と約200例の転移巣切除例の患者背景、腫瘍因子、手術因子、化学療法、生活背景、予後に関する情報を含めたデータベースの構築が終了した。大腸癌肝転移巣200例の切除標本からDNAを抽出し、大腸癌と関連することが示唆されているFusobacterium nucleatumなど腸内細菌の存在量をquantitative polymerase chain reaction法を用いて測定した。さらに肝転移組織中のCD8陽性T細胞数を免疫組織化学染色とデジタルイメージング解析装置により測定した。細菌が大腸癌の肝転移形成能や肝転移巣における抗腫瘍免疫応答に与えるメカニズムを調べるため、大腸癌肝転移モデルマウスを作成した。今後、マウスにFusobacterium nucleatumなどの腸内細菌を投与し、肝転移個数、発生した肝転移組織内のT細胞、NK細胞、マクロファージなどの免疫細胞数、抗癌剤の抗腫瘍効果を比較検討する予定である。大腸癌肝転移巣200例の切除標本を用いた解析から大腸癌肝転移巣における抗腫瘍免疫応答の抑制に関与している細菌の1つとしてFusobacterium nucleatumを見出した。さらに細菌が大腸癌の肝転移形成能や肝転移巣における抗腫瘍免疫応答に与えるメカニズムを調べるため、マウス由来大腸癌細胞株(CT-26)を、4-6週齢の雌のBALB/cマウスの脾臓への注射により移植する大腸癌肝転移モデルマウスの確立を終了した。今後、確立した大腸癌肝転移マウスモデルにFusobacterium nucleatumなどの腸内細菌を投与し、肝転移個数、発生した肝転移組織内のT細胞、NK細胞、マクロファージなどの免疫細胞数、抗癌剤の抗腫瘍効果を比較検討する予定としており、おおむね順調に進展していると考えられる。今後は大腸癌肝転移モデルを用いて大腸癌肝転移巣において抗腫瘍免疫応答を抑制するメカニズムを解析する。さらに16S ribosomal RNA遺伝子のシークエンスにより大腸癌肝転移組織中の細菌を包括的に解析し、抗腫瘍免疫応答や化学療法の感受性、副作用に影響を及ぼす新たな細菌の同定を試みる予定である。大腸癌転移巣においてFusobacterium nucleatumが検出された症例は転移巣切除後の予後不良と関連した(P = 0.031)。今後、約200例まで症例を追加して検討する予定である。大腸癌術後の縫合不全は重大な合併症の1つで、患者のquality of lifeの低下、入院期間延長、予後不良と関連することが報告されている。大腸癌原発巣組織中にBifidobacterium genus (20% vs. 6.3%, P=0.004)が検出された症例では縫合不全発生率が有意に高かった。さらに大腸癌肝転移巣に浸潤するCD8陽性T細胞の発現を免疫組織化学法で評価するための条件設定も終了している。熊本大学消化器外科で切除された約600例の大腸癌原発巣切除例と約200例の転移巣切除例のデータベースの構築およびquantitative polymerase chain reaction法で細菌を測定するためのプライマー設計が終了し、大腸癌原発巣300例および転移巣100例の切除標本からDNAを抽出し、quantitative polymerase chain reaction法を用いて、大腸癌と関連することが示唆されている細菌の測定が終了している。大腸癌転移巣においてFusobacterium nucleatumが検出された症例は転移巣切除後の予後不良と関連を認めており、おおむね順調に進展していると考えられる。

さらに細菌が大腸癌の肝転移形成能や肝転移巣における抗腫瘍免疫応答に与えるメカニズムを調べるため、マウス由来大腸癌細胞株(CT-26)を、4-6週齢の雌のBALB/cマウスの脾臓への注射により移植する大腸癌肝転移モデルマウスの確立を終了した。今後、確立した大腸癌肝転移マウスモデルにFusobacterium nucleatumなどの腸内細菌を投与し、肝転移個数、発生した肝転移組織内のT細胞、NK細胞、マクロファージなどの免疫細胞数、抗癌剤の抗腫瘍効果を比較検討する予定としており、おおむね順調に進展していると考えられる。今後は大腸癌肝転移巣における細菌の解析を約200例まで症例を追加し、大腸癌肝転移巣に浸潤するCD8陽性T細胞数との関連を解析し、研究成果を論文発表する予定である。また大腸癌術後の縫合不全発生と腸内細菌の関連についての研究成果を論文発表する予定である。さらに細菌のデータと当科のデータベースに管理されている化学療法の効果や副作用に関するデータを比較し、大腸癌の抗癌剤や血管新生阻害薬であるベバシズマブや抗EGFR(上皮細胞増殖因子受容体)抗体であるセツキシマブ・パニツムマブの感受性、副作用に関連する細菌を明らかにする。今後は大腸癌肝転移モデルを用いて大腸癌肝転移巣において抗腫瘍免疫応答を抑制するメカニズムを解析する。さらに16S ribosomal RNA遺伝子のシークエンスにより大腸癌肝転移組織中の細菌を包括的に解析し、抗腫瘍免疫応答や化学療法の感受性、副作用に影響を及ぼす新たな細菌の同定を試みる予定である。
補助人工心臓を使用した新たな循環治療方法を評価するための循環系シミュレータの開発

本研究は,補助人工心臓を利用した新たな心不全治療法の研究を行うために,その駆動方法の違いが生体に与える影響を定量的かつ詳細に観察可能なシミュレータの開発を行っている.これまでの心不全治療に関する研究により,駆動方法の違いが心周期中の左心室圧と大動脈圧に影響を与えるのに伴い,心臓に酸素と栄養を供給している冠循環の血行動態(血圧・血流)や自己心にかかる負荷が変化することが報告されている.そこで,本研究では従来の機械的シミュレータの心臓血管周り(大動脈部・冠循環)を精巧に模擬した心不全治療研究に特化した新たな循環系シミュレータの開発を行っている.循環系シミュレータは,血液循環を機械的に模擬しているため,実験の再現性が高く,安定した実験条件下において補助人工心臓の駆動方法の違いが生体に与える影響を定量的に観察することが可能である.昨年度までの研究により,補助人工心臓を開発した循環系シミュレータに直接接続して得た血行動態のデータを動物実験と数値シミュレータのデータと比較することで模擬性能の評価を行った.その結果,生体内で血行動態を安定させるために働く「圧受容器反射」の重要性が数値シミュレータにより示唆された.そこで,本年度はこれまで開発してきた循環系シミュレータに「圧受容器反射」を追加することでその有用性を検証するため,「圧受容器反射」の数値モデルの構築を行った.モデル構築には信号処理関数が豊富なMathwork社のSimlinkを用いることで構築し,循環系シミュレータの制御PCにdspace社のADボードを搭載することで循環系シミュレータの大動脈圧と左心房圧の信号を高速にモデルへ入力することを可能とした.今後,末梢血管抵抗と心拍数を数値モデルによりリアルタイムで調整するハイブリッドシミュレータの実現し、実際に補助人工心臓の接続を行い模擬性能の評価を行う.本研究は,補助人工心臓を利用した新たな心不全治療法の研究を行うために,その駆動方法の違いが生体に与える影響を定量的かつ詳細に観察可能なシミュレータの開発を行っている.これまでの心不全治療に関する研究により,駆動方法の違いが心周期中の左心室圧と大動脈圧に影響を与えるのに伴い,心臓に酸素と栄養を供給している冠循環の血行動態(血圧・血流)や自己心にかかる負荷が変化することが報告されている.そこで,本研究では従来の機械的シミュレータの心臓血管周り(大動脈部・冠循環)を精巧に模擬した心不全治療研究に特化した新たな循環系シミュレータの開発を行っている.循環系シミュレータは,血液循環を機械的に模擬しているため,実験の再現性が高く,安定した実験条件下において補助人工心臓の駆動方法の違いが生体に与える影響を定量的に観察することが可能である.昨年度までの研究により,補助人工心臓を開発した循環系シミュレータに直接接続して得た血行動態のデータを動物実験と数値シミュレータのデータと比較することで模擬性能の評価を行った.その結果,生体内で血行動態を安定させるために働く「圧受容器反射」の重要性が数値シミュレータにより示唆された.そこで,本年度はこれまで開発してきた循環系シミュレータに「圧受容器反射」を追加することでその有用性を検証するため,「圧受容器反射」の数値モデルの構築を行った.モデル構築には信号処理関数が豊富なMathwork社のSimlinkを用いることで構築し,循環系シミュレータの制御PCにdspace社のADボードを搭載することで循環系シミュレータの大動脈圧と左心房圧の信号を高速にモデルへ入力することを可能とした.今後,末梢血管抵抗と心拍数を数値モデルによりリアルタイムで調整するハイブリッドシミュレータの実現し、実際に補助人工心臓の接続を行い模擬性能の評価を行う.
タンパク質の輸送と品質管理を制御する分子ネットワークの解明

膜・分泌タンパク質の生合成において、小胞体へのタンパク質輸送と小胞体でのタンパク質品質管理の制御は重要である。本研究では、出芽酵母をモデル系として、Kin1・Kin2のタンパク質の輸送と品質管理における機能を解析した。その結果、Kin1・Kin2はIre1-Hac1経路とは別経路で機能していること、キナーゼ活性依存的に機能していることを明らかにした。また、遺伝学的スクリーニングによって、Kin1・Kin2の周辺で機能することが予想される11因子を同定した。正常に機能する膜タンパク質・分泌タンパク質を産生するため、小胞体に運び込まれるタンパク質の種類・量を決める小胞体輸送機構と小胞体から運び出されるタンパク質の品質を確認する品質管理機構は重要である。申請者は、出芽酵母を用いた分子遺伝学的解析から、Kin1、Kin2、Ire1、Hac1がタンパク質の小胞体輸送と品質管理を制御する可能性を見出してきた。そこで本研究ではこれらの因子がどのような分子メカニズムでタンパク質の小胞体輸送と品質管理を制御しているか明らかにすることを目的とした。前年度の解析から、Kin1・Kin2の小胞体ストレス応答における機能は、Ire1-Hac1経路を介していないこと、および、キナーゼ活性に依存していることを明らかにした。また、kin1kin2二重変異株の小胞体ストレス感受性表現型に対するマルチコピーサプレッサーとして10遺伝子を同定した。本年度は、Kin1・Kin2の周辺で機能する因子を明らかにするための解析を継続した。まず、前年度同定したkin1kin2二重変異マルチコピーサプレッサーについて破壊株を作製し、小胞体ストレス感受性を調べた。しかしながら、いずれの遺伝子も単独破壊株は顕著な小胞体ストレス感受性を示さなかった。このことから、Kin1・Kin2の下流では複数の因子が重複して機能することが予想される。そこで、Kin1・Kin2の周辺で機能する因子を明らかにするための別のアプローチとして、kin1kin2二重変異と合成致死を示す変異の分離を試みた。その結果、高温においてkin1kin2二重変異と合成致死を示す変異体を1系統分離することができ、さらにこの合成致死を抑圧する遺伝子として転写因子をコードするDAL81を同定した。このことから、Kin1・Kin2はDal81の上流、もしくはDal81と協調して遺伝子発現を制御していると考えられる。膜タンパク質・分泌タンパク質が正常に機能する上で、小胞体の適切な機能は不可欠であり、小胞体に入るタンパク質の種類と量を決める段階(小胞体輸送機構)と小胞体から出るタンパク質の品質を確認する段階(品質管理機構)の制御は重要である。しかしながら、これらの因子が実際どのような分子メカニズムで機能しているかは不明であった。そこで本研究では、これらの因子によるタンパク質の小胞体輸送と品質管理の制御機構を明らかにすることを目的とし、本年度はKin1・Kin2の機能解析を中心におこなった。まず、Kin1・Kin2がIre1-Hac1経路を介し機能しているかを検討するため、レポーター遺伝子を用いてHac1活性を測定した。その結果、Kin1・Kin2二重変異株におけるレポーター遺伝子の発現は野生株と同程度であったことから、Kin1・Kin2はIre1-Hac1経路を介していないと考えられた。次に、Kin1・Kin2はいずれもキナーゼであることから、そのキナーゼ活性の重要性を検討した。その結果、Kin1・Kin2二重変異株の小胞体ストレス昂感受性表現型は、野生型Kin1・Kin2の過剰発現によって救済されたのに対し、キナーゼ不活性化型Kin1・Kin2の過剰発現によって救済されなかったことから、Kin1・Kin2はキナーゼ活性依存的に機能すると考えられた。次に、Kin1・Kin2の作用機序を明らかにするため、Kin1・Kin2二重変異株の小胞体ストレス昂感受性表現型に対するマルチコピーサプレッサーの探索をおこなった。その結果、Kin1・Kin2二重変異株のマルチコピーサプレッサーとして10遺伝子を同定した。Kin1・Kin2二重変異株のマルチコピーサプレッサーとして10遺伝子を同定しており、Kin1・Kin2の作用機序を明らかにできる見込みが出てきたため。Kin1・Kin2の周辺で機能する因子をさらに探索するため、kin1kin2二重欠損との合成致死変異体の分離とその原因遺伝子の同定、および、免疫沈降法を用いたKin1・Kin2結合因子の同定をおこなう。

Kin1・Kin2の下流で機能する因子の機能解析をおこなうため、スクリーニングで分離・同定した因子群からのKin1・Kin2によってリン酸化される因子を抽出し、リン酸化部位の同定とリン酸化部位変異の生理的効果の検討をおこなう。Kin1・Kin2とIre1・Hac1の関連性を明らかにするため、遺伝学的解析による各因子の上下関係の検討とDNA microarray法による遺伝子発現変化の比較をおこなう。申請時の研究計画では、平成23年度にDNA microarray法による遺伝子発現解析をおこなう予定であり、それに用いるDNAマイクロチップの購入費約75万円を消耗品費に含めて計上していた。しかしながら、平成23年度は遺伝学的解析に専念し、DNAマイクロチップを購入しなかったため、消耗品費の一部を平成24年度に繰り越した。平成24年度の研究費は、主に消耗品と抗体作製に使用する。消耗品には、申請時に計画していた品目(培地、耐熱性ポリメラーゼ、制限酵素、修飾酵素、市販抗体、染色用試薬、および、遺伝子工学用のチップ、チューブなどのプラスチック器具)に加えてDNAマイクロチップを含める。抗体作製費は、Kin1・Kin2によってリン酸化される因子の機能解析をおこなう上で、リン酸化型タンパク質に対する特異的な抗体が極めて有効なツールであることから計上した。
電析磁性金属人工格子のナノ構造と機能性

「金属人工格子」は、薄膜技術を駆使して異種金属を原子スケールで交互に積層したもので、それにより今までにない新しい原子配列構造の物質を創りだすことができる。その人工原子配列を舞台に電子が今までに見せたこともない振舞いを演じ、新奇な物性・機能性が現れると期待され、特に磁性体分野においては、人工格子の界面誘導垂直磁気異方性や巨大磁気抵抗効果等応用に結び付く新しい物理現象が見いだされ、最近の大きな話題になっている。本研究は、新機能磁性材料の創製という観点から、常温常圧で行える液相からの金属相形成法である「電析」による原子層単位での構造制御、特に平面的(2次元)人工格子薄膜ならびに3次元的人工格子"ナノワイヤ"の作製を目指すものである。垂直磁気異方性・磁気光学効果の発現とその短波長高密度光磁気記録媒体材料への応用が期待されているCo/Pt系人工格子の電析による作製に関して検討し、人工周期構造がほぼ全体に均一に存在した数nm程度の組成変調構造の作製が可能であることを実証している。組合せ元素の種類とその成膜条件に依存することは明らかではあるが、電析による人工的構造制御がかなりの程度まで実現できることを示している。しかもまたCo/Cu fcc(111)テクスチュア多層ナノ構造においては、従来の分子線エピタキシー・スパッタリング等の物理気相成長法にも劣らぬかなり大きな磁気抵抗効果ならびに反強磁性層間結合の振動性、更にfcc Co-Cuナノグラニュラー合金薄膜においては室温で20%にも達する巨大磁気抵抗値を観測している。エピタキシャル(単結晶)人工格子の高品質化を目指し検討すべきまだ多くの課題が残されているのが現状である。一方、構造制御の3次元化一"人工格子ナノワイヤ"は、電析による独自の新しいタイプの構造制御を磁性体に与え得るものであり、今後この方向の研究の進展が電析の新しい可能性として大いに期待される。「金属人工格子」は,薄膜技術を駆使して異種金属を原子スケールで交互に積層したもので,それにより今までにない新しい原子配列構造の物質を創りだすことができる。その人工原子配列を舞台に電子が今までに見せたこともない振舞いを演じ,新奇な物性・機能性が現れると期待され,特に磁性体分野においては,人工格子の界面誘導垂直磁気異方性や巨大磁気抵抗効果等応用に結び付く新しい物理現象が見いだされ,最近の大きな話題になっている。本研究は,新機能材料・新物質創製という観点から,常温常圧で行える液相からの金属相形成法である「電析」による原子層単位での構造制御と磁性金属人工格子の作製を目指すものである。垂直磁気異方性・磁気光学効果の発現とその短波長高密度光磁気記録媒体材料への応用が期待されているCo/Pt系人工格子の電析による作製に関して検討し,人工周期構造がほぼ全体に均一に存在した数nm程度の組成変調構造の作製が可能であることを実証している。組合せ元素の種類とその成膜条件に依存することは明らかではあるが,電析による人工的構造制御がかなりの程度まで実現できることを示している。しかもまた,Co/Cu fcc(111)テクスチュア多層ナノ構造においては,従来の分子線エピタキシー・スパッタリング等の物理気相成長法にも劣らぬかなり大きな磁気抵抗効果ならびに反強磁性層間結合の振動性,更にfcc Co-Cuナノグラニュラー合金薄膜においては室温で20%にも達する巨大磁気抵抗値を観測している。

しかし,電析条件を厳密に制御することにより従来の気相成長法に劣らないあるいはむしろ電析による独自の新しいタイプの構造制御を磁性体に与え得るものであると考えられる。「金属人工格子」は、薄膜技術を駆使して異種金属を原子スケールで交互に積層したもので、それにより今までにない新しい原子配列構造の物質を創りだすことができる。その人工原子配列を舞台に電子が今までに見せたこともない振舞いを演じ、新奇な物性・機能性が現れると期待され、特に磁性体分野においては、人工格子の界面誘導垂直磁気異方性や巨大磁気抵抗効果等応用に結び付く新しい物理現象が見いだされ、最近の大きな話題になっている。本研究は、新機能磁性材料の創製という観点から、常温常圧で行える液相からの金属相形成法である「電析」による原子層単位での構造制御、特に平面的(2次元)人工格子薄膜ならびに3次元的人工格子"ナノワイヤ"の作製を目指すものである。垂直磁気異方性・磁気光学効果の発現とその短波長高密度光磁気記録媒体材料への応用が期待されているCo/Pt系人工格子の電析による作製に関して検討し、人工周期構造がほぼ全体に均一に存在した数nm程度の組成変調構造の作製が可能であることを実証している。組合せ元素の種類とその成膜条件に依存することは明らかではあるが、電析による人工的構造制御がかなりの程度まで実現できることを示している。しかもまたCo/Cu fcc(111)テクスチュア多層ナノ構造においては、従来の分子線エピタキシー・スパッタリング等の物理気相成長法にも劣らぬかなり大きな磁気抵抗効果ならびに反強磁性層間結合の振動性、更にfcc Co-Cuナノグラニュラー合金薄膜においては室温で20%にも達する巨大磁気抵抗値を観測している。エピタキシャル(単結晶)人工格子の高品質化を目指し検討すべきまだ多くの課題が残されているのが現状である。一方、構造制御の3次元化-"人工格子ナノワイヤ"は、電析による独自の新しいタイプの構造制御を磁性体に与え得るものであり、今後この方向の研究の進展が電析の新しい可能性として大いに期待される。