hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ツキノワグマはいつ脂肪を蓄えどのように利用しているのか？－その行動生態学的研究－

しかし,録画タイミングを定間隔としたために,休憩中であるなど,クマ自身の体にレンズが遮蔽される例が多く,50%以上のビデオクリップで映像が得られない結果となった。野生グマの栄養状態の確認:山中にバッテリー駆動のデジタル体重計を計6箇所設置して,体重の季節変化の非侵襲的な記録を試みた。この際,赤外線自動カメラも設置し,クマを体重計の上に立たせると共に,識別のための胸部斑紋を撮影した。複数個体が訪問して,1個体については複数回の経時的な体重計測に成功した。進捗状況おおむね計画通りに進行しているが,以下の3点について当初予期しないことが起こっている。1皮下に挿入した心拍計が,クマ自身によって高頻度で取り出されている可能性が高かった。そのため,回収できたデータ量に関して不十分な状態になっている。2首輪装着型のカメラでは,日中のクマの休息行動が想像よりも高く,レンズがクマの体により遮蔽される割合が高くなっている。3非侵襲的な体重計測については,現れたツキノワグマの斑紋識別に不鮮明なことがあり,個体識別が低い状況となっている。ツキノワグマの人間生活空間への大量出没はこの10年間ほど頻発しており,出没メカニズムの研究が進められている。その結果,冬眠前の秋期の食欲亢進期(飽食期)の堅果の結実多寡が出没のひとつのトリガーとなることが確認された。しかし,実際は出没は堅果結実前の夏期からはじまり,その機序は十分に説明できていない。本研究では,秋期の体脂肪蓄積期を起点としてその翌年に渡る推移を,衛星通信型の活動量センサー付GPS首輪,皮下体温・心拍計を用いて生理状態の把握をより精査に行うと共に,クマの摂食量と速さについて小型軽量ビデオカムを装着して定量化を試みた。さらに,野生グマの経時的体重変化の計測を野外で併せて試みることにより,これまで断片的であった春夏の行動生態をより深く解明すると共に,今後の管理に供する。行動と生理に関する研究では,皮下に埋め込んだ心拍・体温計が,高頻度でクマ自身によって取り出される想定外の事態が発生した。しかし,回収されたロガーからは,心拍・体温共に,冬眠明けから徐々に上昇するものの,食物の欠乏期の8月に大きく落ち込み,9月以降の食欲亢進期には,指数関数的に上昇することを確かめた。共同研究先のノルウェー・ヘードマルク大学と共に,スカンジナビアのヒグマの生理状態と比較を行ったところ,その挙動は大きく異なった。特に,ツキノワグマの急激な心拍と体温の上下動と,平均150回/分を示す高い心拍数は,ヒグマでは認められなかった。結果は,国際学術雑誌に投稿して受理されている。非侵襲的な体重計測は,胸部斑紋に加え,体毛を用いた遺伝解析(個体識別)を併用して,特定個体の季節的変動を明らかにした。結果は投稿予定である。ビデオカムは,ツキノワグマは昼行性ながら,昼間も休息を行ったため,カメラレンズ部が体やたてがみにより高頻度に遮蔽される課題が明らかになった。撮影インターバル設定に工夫が必要といえた。今年度に明らかになった課題について,以下のような対応を検討している。1首輪装着型カメラについては,野生グマに体格に合ったシステム開発の目処がついたために,来年度には実際の装着を試みる。2冬眠穴での安全なクマの捕獲技術については,来年度改めてノルウェー・インランド大学の共同研究者に来日してもらう予定である。
1, 3-双極子の高次立体制御法の開発と光学活性複素環化合物合成への応用

1, 3-双極子は,複素環化合物合成における有用な合成素子であるにもかかわらず,効率的立体制御法は未確立であった。本研究では,「キラル環境にある金属複数による1, 3-双極子の高次立体制御」というコンセプトに基づき種々検討した結果,アゾメチンイミンの協奏的不斉1, 3-双極子付加環化反応,ニトロンへのアセチリドの求核付加を基盤とする環化骨格変換反応等の新規開発により各種光学活性複素環の高効率的合成法を実現することができた。1,3-双極子は不斉付加環化反応等により有用な光学活性複素環化合物が合成できるにもかかわらず,効率的立体制御法は未確立であった。本研究では,「キラル環境にある金属複数による1,3-双極子の高次立体制御」というコンセプトに基づき,従来困難であった1,3-双極子が関与する反応の立体化学を高度に制御し,不斉付加環化反応等による光学活性複素環化合物合成法を革新することを目的とし,特に協奏的および段階的不斉付加環化反応において両者の特徴を活かした革新的手法の開発を試みた。[1]アゾメチンイミンの不斉1,3-双極子付加環化反応化学量論量の酒石酸エステルのマグネシウム塩由来の複核キラル環境で,アリルアルコールへのアゾメチンイミンの不斉付加環化反応を実現していたが,酒石酸エステルの量を触媒量(0.2当量)に減らすことが可能であることを見出した。添加剤として臭化マグネシウムを加えると再現性よく,高エナンチオ選択的に光学活性ピラゾリジンを得ることができた。一方,求1,3-双極子剤として1炭素多いホモアリルアルコールを用いた場合にも,エナンチオ選択的に反応が進行することも明らかにした。[2]ニトロンを用いる段階的不斉付加-環化反応酒石酸エステルの亜鉛塩存在下,亜鉛アセチリドのニトロンへの段階的不斉求核付加-環化反応により光学活性4-イソオキサゾリンが生成すること,この中間体を求電子剤で補足することにより光学活性4置換4-イソオキサゾリンを一挙に合成できることを見出した。さらに分子内での捕捉による2環性化合物の一段階合成を試みたが,現在のところ目的の生成物は得られていないので,今後の検討課題である。本研究では,「キラル環境にある金属複数による1,3-双極子の高次立体制御」というコンセプトに基づき,不斉付加環化反応等による光学活性複素環化合物合成法を革新することを日的とし,特に協奏的および段階的不斉付加環化反応において両者の特徴を活かした革新的手法の開発を試みた。[1]アゾメチンイミンの不斉1,3-双極子付加環化反応化学量論量の酒石酸エステルのマグネシウム塩由来の複核キラル環境で,これまでのアリルアルコールに代えてホモアリルアルコールへのアゾメチンイミンの不斉付加環化反応について検討したところ,小上なんちお選択的に反応が進行することを見出した。特に,酒石酸エステルの量を触媒量(0.2当量)に減らした場合には,アリルアルコールよりも高いエナンチオ選択性が実現できることを見出した。この理由として,1,3-双極子として用いたピラゾリジノン骨格を有するアゾメチンイミンのカルボニルがマグネシウム金属に配位しているために,求1,3-双極子剤のオレフィン部位ともう一つのマグネシウム金属との距離が,一炭素長いホモアリルアルコール方が適切であることが挙げられる。[2]ニトロンを用いる段階的不斉付加-環化反応ニトロンへの亜鉛アセチリドの不斉求核付加生成物であるN-(プロパルギル)ヒドロキシルアミンから4-イソオキサゾリンへの環化について,金属塩の効果を詳細に調べたところ,触媒量のホウフッ化銀が効果的であることを見出した。本研究では,「キラル環境にある金属複数による1,3-双極子の高次立体制御」というコンセプトに基づき,不斉付加環化反応等による光学活性複素環化合物合成法を革新することを目的とし,特に協奏的および段階的不斉付加環化反応において両者の特徴を活かした革新的手法の開発を試みた。[1]アゾメチンイミンの不斉1,3-双極子付加環化反応化学量論量の酒石酸エステルのマグネシウム塩由来の複核キラル環境で,これまでの無置換

アリルアルコールではなく,1,4-ペンタジエン-3-オールへのアゾメチンイミンの不斉付加環化反応について検討したところ,高ジアステレオおよび高エナンチオ選択的に反応が進行することを見出した。特に,酒石酸エステルの量を触媒量(0.2当量)に減らしても,高いエナンチオ選択的に対応する光学活性ピラゾリジノンが得られることを見出した。[2]ニトロンを用いる段階的不斉付加-環化-骨格変換反応ニトロンへの亜鉛アセチリドの不斉求核付加生成物であるN-(プロパルギル)ヒドロキシルアミンに触媒量のホウフッ化銀を作用させると,4-イソオキサゾリンへの環化が速やかに進行することを見出した。さらに、塩化銅(I)1当量共存下では,4-イソオキサゾリンからの骨格変換が進行し,α-アシルアジリジンがN-(プロパルギル)ヒドロキシルアミンから一挙に得られることを明かにした。この間,N-(プロパルギル)ヒドロキシルアミンの不斉炭素の立体化学が保持されることも確認することができた。また,α-アシルアジリジンよりアゾメチンイリドを発生させて電子不足アルケンとの反応により,N-(プロパルギル)ヒドロキシルアミンより一挙に多置換ピロリジンを得ることにも成功した。
光による肝細胞機能の計測に関する研究

非侵襲性で高い透過性を有する可視近赤外光を用いて、光の減衰、吸光度スペクトルを計測し、組織循環代謝情報を計測したり、近赤外分光での光の多重散乱を計測・分析したりすることで、細胞や細胞内小器官の形態に関する情報を得られるか、肝組織viabilityと経時的なスペクトルの変化を小動物肝虚血ー再灌流モデルで観察・対比した。虚血下で拡散減衰係数ua(605)/吸収係数ua(620)の増加は、ミトコンドリアでのhemm aa3の還元を示し、近赤外波長における拡散減衰係数の変化は細胞や細胞内構造の形態変化を表すと考えられた。拡散反射光スペクトル計測は生体肝組織の病態生理学的状態の評価に適応しうる。今年度は、ラットで肝阻血・再灌流モデルを作成して、どのような情報が光プローブで収集できるかを評価した。1. Total-Hb(血液量)、2. Deoxy-Hb(ヘモグロビンの脱酸素化度)、3.ミトコンドリアのhemeaa3の還元(電子伝達系の異常)、4.光散乱(scattering,細胞・細胞小器官の形態変化)について、データを収集した。それによると、肝門部での動門脈血流遮断により、(1)阻血開始直後からTotal Hb(R570)の信号の低下と再灌流による再上昇、(2)Deoxy-Hb(R560/R569)の信号の上昇、(3)ミトコンドリアHeme aa3(R605/R620)の信号の低下、(4)散乱の増加(n=8)が認められた。測定の際の問題点は、(1)計測光ファイバーが露出型のために、術野の照明に影響されること、(2)肝門部遮断の方法により、阻血、再灌流時の変化が実験ごとにある程度ばらつきがみられることであった。しかし、これらの点を考えても、(1)総肝血液量は阻血により減少、再灌流により回復、(2)ヘモグロビンは阻血により、脱酸素化し、再灌流後に酸素化、(3)ミトコンドリアのhemeは阻血により還元、再灌流後に酸化(ただしいったん還元側にふれる)、(4)散乱は阻血により増加し、再灌流により減少する傾向がある、ことは確認された。現在は、疾患モデルの多い、マウスで同様の実験を行っている。また、先端までカバーされた測定用光ファイバーを購入し、照明下により安定した実験モデルの確立を試みている。全身麻酔下にラットを開腹し、窒息モデル(窒素吸入)を作成して、データを収集し、光プローブで採取できる情報を評価した。肝は呼吸性移動するため、光プローブの接触が一定でなくそのためにデータがばらつく恐れがあるため、麻酔法、体位、プローブ固定法を工夫しいた。現在は、肝流入血遮断モデルでの、遮断開始からのスペクトル変化の基礎データを収集中である。生体組織に対して非侵襲性で比較的高い透過性を有している可視近赤外光(波長=600900nm)を用いて、生体組織を伝播した光の減衰、吸光度スペクトルを計測することで、生体組織の循環代謝等に関する情報を非侵襲的に計測すること、また近赤外分光において定量測定、探測領域の制御、空間分解能などに関する課題の原因となっている光の多重散乱を計測・分析することで、組織内の細胞や細胞小器官の形態に関する情報を得ることを目的に、小動物(マウス)で肝の虚血-再灌流モデルを作成し、自作した光計測プローブを用いて、肝細胞のviabilityと経時的なスペクトルの変化を観察し、細胞の形態的、代謝的変化と対比し、光計測がどこまで肝組織の変化を捉えることができるかを解析した。(1)拡散減衰係数μs、(2)吸収係数μa、(3)組織酸素飽和度StO2、(4)チトクロームc酸化酵素におけるheme aa3の還元CcOを評価した。ラットにおいて、開腹下に肝臓を露出し、in vivoで拡散反射光スペクトル解析を行った。虚血下あるいは窒素吸入による安楽死後にはμa(605)/μa(620)の増加がそれぞれ観察され、ミトコンドリアでのエネルギー喪失を表すhemm aa3の還元を示していると考えられた。500, 530, 570と584 nmでの拡散減衰係数μsの経時変化は吸収係数の変化とよく相関したがこれは赤血球による光散乱を反映しているものと考えられた。一方で、700と800 nmでは、虚血下では一過性の安楽死後には不可逆的な拡散の低下がそれぞれみられた。

肝虚血下でみられる近赤外波長における拡散減衰係数の変化は虚血による細胞や細胞内構造の形態変化を示していると考えられるのに対して、安楽死では肝細胞の空胞化を意味していると考えられた。本研究の結果は拡散反射光スペクトル計測系を生体肝組織の病態生理学的状態の評価に適応する可能性を示している。肝臓外科当初、用意していた計測用のファイバーが先端露出型であり、途中で照明をつけると収集データに大きなノイズが入ってしまうため、肝門部のクランプ操作を真っ暗ななかで行っていた。そのため、肝阻血を行う手技が安定せず、小鉗子による方法、糸とチューブによるターニケット、糸による結紮、を試みた。特にマウスでは、組織が菲薄なため、まだ安定したデータを得られる方法が確立できていない。2か月前に先端が被覆されている形のプローブを入手したので、現在マイクロ血管クリップを用いた同様の実験を反復し、安定したデータが得られることを確認中である。備品の取得に時間を要したこと、安定したデータを得られるまでに時間を要した。また当初予定での窒息、脱血モデルでのスペクトル変化は、臨床では有用性が低いと考え、平成25年度予定の肝虚血モデルの確立を行っているが、採取データのばらつきが大きく、またラットが虚血1時間で死亡してしまうため、その原因を探っているところである。生命維持機能の不可逆点、肝組織の病理学的、組織化学的変化との関係を解析することが第一目標であり、死亡が肝不全によるものか、他の因子によるものかを解析中。今年度は、(1)照明下での安定した手技、(2)確実で再現性のある肝門部での血流遮断法、を確立し安定したモデルを確立する。その後、(1)肝門部での流入血遮断のみのモデル、(2)肝静脈同時遮断モデルを作成して、流入血遮断における肝静脈からの逆流血の肝組織酸素化の効果をみる。この実験系での最長生存クランプ時間を見つけ、その時間内での組織変化を光計測する。脂肪肝、硬変肝モデルで同様の実験を行う。肝虚血モデルで、安定したデータが得られるように実験系を確立し、虚血再灌流モデルで虚血再灌流で肝組織に起こるスペクトル変化を観察する。実験結果が安定しなかったのは、先端露出型のプローブであったことが一番の原因であったが、なかなか被覆型のものが入手できなかったため、実験をすることができなかった。そのため、消耗品の購入が滞り、次年度使用額が生じた。マウスでの肝阻血再灌流モデルの確立と疾患マウスにおける同様の実験を行う予定。小動物(ラット)で、肝虚血モデル(肝門部での血流遮断)、肝鬱血モデル(肝静脈の遮断)、虚血再灌流モデルを作成する。これら動物モデルで、肝細胞の変化をスペクトル解析する。ヒトでは、肝流入血の遮断と再灌流を繰り返しながら、肝切除が行われる(1が、一定時間以上の流入血遮断を行うと肝組織変化は不可逆的となり死亡する。本解析により光計測情報からそのターニングポイントを解析する。
玄米の機能性が維持・増強される最適加工条件の解明とその応用に関する研究

本研究は、発芽玄米摂取による更なる健康増進に貢献する加工法と系統の提案へ繋げるために、以下を目的とするものである。細目1:玄米のGABAが増強される最適な低温発芽処理条件の解明、細目2:発芽玄米のGABAと抗酸化能が維持・増強される最適な加熱処理条件の解明、細目3:機能性が維持・増強される最適条件と当所独自の玄米系統を用いた素材開発細目1では、不快臭が低減する発芽温度条件として12から15°Cを採用し、玄米を1から7日間低温発芽処理した後、GABAと関連アミノ酸含量をHPLC法で定量した。結果、GABA含量の増加程度は、7日間処理しても小さく、GABAの基質となるアミノ酸の減耗も小さかった。現在、15°Cより高い温度条件を検討中である。細目2では、炊飯温度の影響評価のため、30°C・24時間発芽させた玄米を105から135°Cの条件で加圧加熱処理し、抗酸化能をH,L-ORAC法、アミノ酸と糖組成をHPLC法、色差を色彩色差計で評価した。更に、炊飯時間の影響評価のため、105°C一定で40と90分加圧加熱し、上述の指標で評価した。温度評価の結果、水溶性抗酸化能は115°C、脂溶性抗酸化能は135°C、総合値(水溶性と脂溶性)は125°Cで最大値を示した。この内、脂溶性抗酸化能は、メイラード反応色とその基質となるアミノ酸との相関がみられたが、還元糖との相関はなかった。一方、GABAとその基質のアミノ酸は、温度間による差はなかった。加圧加熱時間を評価した結果、抗酸化能とGABA含量に差はなかった。以上から、機能性が維持・増強される発芽玄米の炊飯条件は、125°C・40分の加圧加熱が有用と考えられる。細目3では、GABAとその基質アミノ酸含量が多い巨大胚芽系統である2種「16せ226と228」について、予備的に30°C・24時間発芽処理後に最適炊飯条件で処理し、機能性の評価を開始した。現在、細目1の低温発芽処理条件の探索実験について追加検討を実施しているが、それ以外は研究計画書に記載の内容をほぼ達成できたため。玄米の低温発芽処理条件の検討実験では、15から25°Cの条件下でのGABA含量と臭いへの影響を評価していく。また、2018年度に明らかにした発芽玄米の機能性が維持・増強する炊飯条件について、抗酸化能の増強機序を分析化学的な手法で解明する。更に、当所独自の玄米系統を用いた素材開発では、低温発芽条件の解明前に、予備的に30°C・24時間で発芽させた育成系統の玄米2種を、最適炊飯条件で加工し、機能性の維持・増強効果を検証していく予定である。

また、2018年度に明らかにした発芽玄米の機能性が維持・増強する炊飯条件について、抗酸化能の増強機序を分析化学的な手法で解明する。更に、当所独自の玄米系統を用いた素材開発では、低温発芽条件の解明前に、予備的に30°C・24時間で発芽させた育成系統の玄米2種を、最適炊飯条件で加工し、機能性の維持・増強効果を検証していく予定である。静岡県農林技術研究所試験研究成果の概要集2019年に、以下2点が掲載された。1豊泉友康,中嶌輝子,外山祐介,発芽玄米の炊飯温度の違いが親水性の抗酸化能とGABA含量に及ぼす影響評価, 15-16 (2019年3月)2外山祐介,亀山忠,豊泉友康,特産ブランド化が可能な特徴的な品種の育成(高機能性品種), 159-160 (2019年3月)
ショウジョウバエ近縁種のシトクロムP-450遺伝子群の構造解析と発現調節の研究

生物の適応進化を分子レベルで解明するためには、重複遺伝子群に起こっている遺伝的変化を調べ、遺伝子の機能的分化および発現調節の分化が起こる様子、重複で生じた遺伝子が集団中に広がっていくメカニズムを調べることが重要だと考えられる。そこで本研究は、ショウジョウバエの重複遺伝子群の中で、高度に機能が分化しているシトクロムP-450遺伝子群について、次のような解析をおこなっている。(1)ショウジョウバエ近縁種における遺伝子群の構造遺伝子、発現調節領域および同一種内における遺伝子メンバー間に遺伝的分化や変異がどのくらいみられるか。(2)遺伝子群全体の構成、遺伝子の配置やコピー数等にどのような遺伝的変化がどのくらいあるか。(3)遺伝子群のメンバーの発現調節について遺伝的に分化した違いがどのくらいみられるか。遺伝的な分化がある場合は分化の遺伝情報はどういうところにあるのか。(4)観察された遺伝的違いと個体の適応度にはどのような関係があるか。本年度は、近縁種における遺伝的分化を調べるため、シトクロムP-450遺伝子のCYP6A2をキイロショウジョウバエよりすでにクローン化し、他のショウジョウバエ近縁種よりCYP6A2をクローニングするためのPCRの条件を現在検討している。ショジョウバエ近縁種のゲノムDNAよりPCR法を用いてシトクロムP-450遺伝子を増幅し、クローニングして塩基配列を決定し、遺伝子の構造および種間の遺伝的違いを解析する。遺伝子群全体の構成については、ショウジョウバエのゲノムライブラリーより、シトクロムP-450遺伝子に相同な領域を持つクローンを多数クローニングして解析する計画である。遺伝子のコピーはいくつぐらいあるのか、それぞれの遺伝子の配置はどうなっているのか、これらの遺伝子コピー間にどのような違いがみられ、機能的な分化がどのくらいみられるのか、遺伝子の配置やコピー数に種間で何らかの変化があるかどうかを詳しく調べる。ラムダファージのベクターでは一つのクローンで解析できる範囲が限られるので、より広範に遺伝子群を解析できるP1ファージの系を使って解析することを試みている。現在までに、キイロショウジョウバエのP1ライブラリーより、シトクロムP-450遺伝子群に相同な領域を持つP1クローンが得られたので、これらのクローンについて、遺伝子の配置、制限酵素地図、塩基配列等をさらに詳しく解析している。シトクロムP-450遺伝子群の各遺伝子の発現調節も近縁種間で比較して、どのくらい分化しているかを調べ、発現調節の分化はDNA上のどういう変化で起きているのかをDNA塩基配列の違い等から推測する予定である。
近代日本精神病者社会事業史研究

これまでの研究において、近代日本の「精神病者」関連2法(精神病者監護法と精神病院法)の政策過程分析を行い、「精神病者」対策の特徴が人力政策に伴い意図的に形成された理念としての「保護」と方法としての「権威的取締」という「両価性」にあったことを明らかにしてきた。本研究では、分析対象をマクロ的視点(政策主体)からメゾ的視点(運用主体)に拡大し、政策的意図が運用主体にどう影響したかを解明する。つまり本研究の目的は、精神病者監護法と精神病院法の運用過程分析を通して、近代日本精神病者社会事業において保護と取締の「両価性」がどのように意図されながら、あるいは結果として展開されたかを明らかに示すことにある。
肝再生に伴う細胞外マトリックス再構築に関する研究

TGF-βは肝再生では2峰性の発現が知られており、後期の発現は増殖停止シグナルのみならず、増殖後の組織再構築に必要な細胞外マトリックス再構築にも働いているとされる。再生早期の一過性のTGF-βの作用の意義は明らかでない。肝再生での細胞外マトリックス再構築の重要性が指摘されている。Immediately-earlygeneの一つCCN family(CTGF、cyr61、nov)の遺伝子産物が、組織修復の早期で、細胞外マトリックス再構築を担っていることが指摘されている。CTGFはTGF-βによって発現が誘導され、線維化の維持に重要と指摘されている。我々は、部分肝切除やD-ガラクトサミン肝障害後の肝再生時にCTGFの遺伝子発現がどのように変化するかをまず試みた。CTGF、TGF-β1、I型コラーゲンのmRNAの発現をRNase protection assayで定量した。部分肝切除時には、TGF-β1、I型コラーゲンは2-6時間後と12-48時間後に発現が増強された。CTGFは6時間後に増強したが、その後コントロールレベルまで低下した。In situ hybridizationと肝星細胞の培養実験から、肝臓の類洞にそってCTGFを発現する細胞は星細胞であろうと推測された。D-ガラクトサミンの肝障害後にはCTGFは2-96時間で増強し、そのうち6-12時間で小さなピークと24時間でのメインピークを認めた。TGF-β1、I型コラーゲンは、今度はCTGFと同様の増強パターンを認めた。部分肝切除では線維化を伴わない再生であるので後期のCTGF発現がなく、D-ガラクトサミンの肝障害後では壊死や炎症のためTGF-β1発現が高く、CTGFの発現が遷延し、一過性の線維化を伴う再生となるのではないかと考えられた。CCN family (CTGF、Cyr61、Nov)の患者肝組織での発現は、肝癌患者手術標本の癌部と非癌部組織から調製したRNAサンプルを用いて測定した。癌部ではCTGF、cyr61、novは各々26.1%,73.9%,73.9%で非癌部では4.3%,69.6%39.1%であり、NovとCTGFは癌部に高い傾向にあった。NovとCTGFは腫瘍の発育に関連があることが示唆された。しかし、再生早期の一過性のTGF-βの作用の意義は明らかでない。肝再生での細胞外マトリックス再構築の重要性は指摘されているが、その実体は不明である。Immediately-earlygeneの一つCCN family (CTGF、cyr61、nov)の遺伝子産物が、組織修復の早期で、細胞外マトリックス再構築を担っていることが指摘されている。CTGFは結合組織損傷の治癒時にTGF-βによって発現が増強されることがわかっている。CTGFは6時間後に増強したが、その後コントロールレベルまで、低下した。70%部分肝切除やD-ガラクトサミンの肝障害後でCTGFの発現動態が異なることから、この二つの過程でCTGFの制御様式が異なることを示す。D-ガラクトサミンの肝障害後の壊死や炎症を伴った状態の後の再生過程においてはTGF-β1発現がより高値のためにCTGF発現が遷延するのかもしれない。

TGF-β1、I型コラーゲンは、今度はCTGFと同様の増強パターンを認めた。部分肝切除では線維化を伴わない再生であるので後期のCTGF発現がなく、D-ガラクトサミンの肝障害後では壊死や炎症のためTGF-β1発現が高く、CTGFの発現が遷延し、一過性の線維化を伴う再生となるのではないかと考えられた。CCN family (CTGF、Cyr61、Nov)の患者肝組織での発現は、肝癌患者手術標本の癌部と非癌部組織から調製したRNAサンプルを用いて測定した。癌部ではCTGF、cyr61、novは各々26.1%,73.9%,73.9%で非癌部では4.3%,69.6%39.1%であり、NovとCTGFは癌部に高い傾向にあった。NovとCTGFは腫瘍の発育に関連があることが示唆された。TGF-βは肝再生では2峰性の発現が知られており、後期の発現は増殖停止シグナルのみならず、増殖後の組織再構築に必要な細胞外マトリックス再構築にも働いているとされる。再生早期の一過性のTGF-βの作用の意義は明らかでない。肝再生での細胞外マトリックス再構築の重要性が指摘されている。Immediately-earlygeneの一つCCN family (CTGF、cyr61、nov)の遺伝子産物が、組織修復の早期で、細胞外マトリックス再構築を担っていることが指摘されている。CTGFはTGF-βによって発現が誘導され、線維化の維持に重要と指摘されている。部分肝切除時には、TGF-β1、I型コラーゲンは2-6時間後と12-48時間後に発現が増強された。CTGFは6時間後に増強したが、その後コントロールレベルまで低下した。In situ hybridizationと肝星細胞の培養実験から、肝臓の類洞にそってCTGFを発現する細胞は星細胞であろうと推測された。D-ガラクトサミンの肝障害後にはCTGFは2-96時間で増強し、そのうち6-12時問で小さなピークと24時間でのメインピークを認めた。これらのサイトカインを人為的に調節したとき再生がどう修飾されるかを今後調べてみたい。我々は、部分肝切除やD-ガラクトサミン肝障害後の肝再生時にCTGFの遺伝子発現がどのように変化するかをまず試みた。
内臓知覚過敏における肥満細胞由来メディエーターの役割

ヒスタミン投与が伸展刺激に応じた膀胱および直腸上皮からのATP分泌に与える作用についてさらにデータを蓄積し、前年度の結果(膀胱上皮からのATP分泌を抑制、直腸上皮からのATP分泌を促進)を再確認した。次に血流減少によって生じると考えられるグルコースの欠如が、膀胱及び直腸上皮からのATP分泌にどのような影響を与えるかを検討した。グルコース欠如条件では、グルコース存在条件と比較して、伸展刺激を加えた場合でも加えなかった場合でも、膀胱及び直腸からのATP分泌を抑制する傾向が認められた。これは、ATP分泌にもエネルギーを必要とするステップが存在すること、あるいはグルコース代謝により生じる細胞内のATP量が減少した結果であることを示唆すると考えられる。また、この結果はヒスタミンの作用とは直腸で一致していないことから、グルコース欠如とヒスタミンシグナル経路には直接の関連はないと推察される。最後に、膀胱および直腸壁からのヒスタミン分泌量の定量を試みた。グルコースおよび伸展刺激の有無で条件分けし、ヒスタミンデヒドロゲナーゼと発色物質テトラゾリウム塩を用いた定量法により測定したが、この定量法ではどの条件下でもヒスタミンを検出できなかった。ヒスタミンは分泌されていたとしても非常に低濃度であるか、粘膜側からは管腔内に放出されずに組織内に留まっていることが示唆された。ヒスタミンの定量に関しては解析方法(刺激条件の変更や組織内ヒスタミン量の測定など)を改善する必要がある。ヒスタミン分泌量は現在の実験条件では検出限界以下であったため、有意義なデータを得ることはできなかったが、静水圧刺激に応じたATP分泌に対するヒスタミンの作用に加えて、グルコース欠如がATP分泌量に与える影響についてはデータが蓄積しており、研究全体としてはほぼ順調に推移していると判断している。グルコース欠如による膀胱および直腸上皮からのATP分泌量の変化をさらに解析するとともに、血流減少によって生じると考えられる酸素の減少が与える作用についても解析を試みる。また、血流増加を引き起こす自発運動の影響についても、本年度末に購入したランニングホイールを用いて解析を試みる予定である。ヒスタミン分泌量の解析については、本年度の解析方法では検出限界以下であったため、まずはヒスタミン受容体の阻害薬の効果を検討することで、様々な条件下で引き起こされるATP分泌量の変化に内在性のヒスタミンが作用しているのかどうかを明らかにする。内在性のヒスタミンが作用している条件を決定できれば、同条件で管腔内および組織内のヒスタミン量の測定を試みる。膀胱および直腸壁に発現しているヒスタミン受容体サブタイプ(H1H4)をRT-PCR法を用いて同定した。膀胱では、上皮にはH3受容体が、上皮以外の領域にはH1受容体が発現しているのに対し、直腸では、上皮にはH1受容体が、上皮以外の領域にはH1受容体およびH2受容体が発現していることを明らかにし、特に上皮において発現している受容体サブタイプが異なることを示した。膀胱上皮に発現しているH3受容体はアデニル酸シクラーゼを抑制してcAMP量を減少させるが、直腸上皮に発現しているH1受容体はイノシトール三リン酸を介して小胞体からカルシウムイオンを放出させることが知られている。このことから、ヒスタミンが膀胱上皮および直腸上皮からの伸展刺激に応じたATP分泌に対して異なる作用を有することが予想された。そこで、展開した膀胱および直腸の上皮側にヒスタミンを添加し、上皮側からのATP分泌量にどのような影響を及ぼすのかを生理学的に検討した。その結果、直腸においてはヒスタミンを添加しただけでATP分泌量が上昇する傾向にあることが示された。また、ヒスタミン存在下で静水圧による伸展刺激を加えた際には、膀胱上皮からのATP分泌は抑制されるのに対し、直腸上皮からのATP分泌は促進される可能性があることを明らかにした。この結果は、膀胱ではヒスタミンが内臓感覚を抑制するのに対し、直腸では促進するという新たな知見を示唆するものであり、我々がこれまで示してきたATP分泌に対するセカンドメッセンジャーの作用とも極めて合致するものである。当初の実験計画で初年度に計画していたヒスタミン分泌量の測定は次年度以降の検討課題となってしまったものの、次年度以降で計画していた静水圧刺激に応じたATP分泌に対するヒスタミンの作用については既にかなりのデータを蓄積することができている。実施順序が多少前後したものの、全体としては順調に実験計画が進展しているものと考える。

グルコースおよび伸展刺激の有無で条件分けし、ヒスタミンデヒドロゲナーゼと発色物質テトラゾリウム塩を用いた定量法により測定したが、この定量法ではどの条件下でもヒスタミンを検出できなかった。ヒスタミンは分泌されていたとしても非常に低濃度であるか、粘膜側からは管腔内に放出されずに組織内に留まっていることが示唆された。ヒスタミンの定量に関しては解析方法(刺激条件の変更や組織内ヒスタミン量の測定など)を改善する必要がある。ヒスタミン分泌量は現在の実験条件では検出限界以下であったため、有意義なデータを得ることはできなかったが、静水圧刺激に応じたATP分泌に対するヒスタミンの作用に加えて、グルコース欠如がATP分泌量に与える影響についてはデータが蓄積しており、研究全体としてはほぼ順調に推移していると判断している。まずは伸展刺激に応じたATP分泌に対するヒスタミンの作用について更にデータを蓄積し、現在までに示唆されている作用(膀胱では抑制、直腸では促進)が統計学的に有意か否かを検討する。さらに、膀胱上皮および直腸上皮において発現しているヒスタミン受容体サブタイプがH3受容体およびH1受容体であると同定できたことから、これら受容体の作動薬・阻害薬が伸展刺激に応じた両上皮からのATP分泌にどのような影響を与えるのかを解析する。次に問題となるのは、このような調節機能を有するヒスタミンが、どのような刺激で内在的に合成・分泌されるのかを明らかにすることである。そこで、ヒスタミンデヒドロゲナーゼと発色物質テトラゾリウム塩を用いたヒスタミン定量法により、さまざまな刺激に応じて上皮側に分泌されるヒスタミン量が測定できるかどうかを検討する。ヒスタミン分泌量を効率的に測定できる実験系を構築できた際には、摘出・展開した膀胱と直腸に次の3種類の刺激を与え、これらの刺激がヒスタミン分泌量にどのような影響を及ぼすのかを解析する。1)Krebs溶液からのグルコースもしくは酸素の除去(虚血刺激)2)粘膜上皮側チャンバーへの酢酸もしくはカプサイシン投与(炎症刺激)3)静水圧(膀胱=5 cm水柱圧、直腸=20 mm水銀柱圧)の付加による生理的な臓器壁伸展(機械刺激)以上の実験により、膀胱および直腸の内臓感覚伝達においてヒスタミン受容体シグナル経路が果たす役割の全貌を明らかにする。グルコース欠如による膀胱および直腸上皮からのATP分泌量の変化をさらに解析するとともに、血流減少によって生じると考えられる酸素の減少が与える作用についても解析を試みる。また、血流増加を引き起こす自発運動の影響についても、本年度末に購入したランニングホイールを用いて解析を試みる予定である。ヒスタミン分泌量の解析については、本年度の解析方法では検出限界以下であったため、まずはヒスタミン受容体の阻害薬の効果を検討することで、様々な条件下で引き起こされるATP分泌量の変化に内在性のヒスタミンが作用しているのかどうかを明らかにする。内在性のヒスタミンが作用している条件を決定できれば、同条件で管腔内および組織内のヒスタミン量の測定を試みる。本年度に購入を計画していたヒスタミン定量のための分光光度計を、単一波長のみ測定可能で安価な製品に変更して購入したため、若干の次年度使用額が発生した。
Six遺伝子群による骨格筋再生と発生の制御

骨格筋は私たちの体をささえ、動くために必須の器官です。筋ジストロフィーなど筋力が低下する筋疾患は私たちの命や生活の質をおびやかします。本研究では、骨格筋の発生を担う転写調節因子群をコードするSix遺伝子が、骨格筋再生に重要な役割を果たすことが明らかにされました。筋ジストロフィーのモデルマウスであるmdxマウスのSix4とSix5遺伝子の機能を低下させると、筋ジスの全身症状が改善し、筋繊維の断面積が大きくなり、さらに運動負荷による筋力低下がなくなりました。mdxマウスの寿命も30%ほど長くなりました。このことはSix4とSix5遺伝子が筋ジストロフィー治療の新たな標的になることを示しています。1.骨格筋再生過程におけるSix4およびSix5の役割ーmdxマウスにおいてSix4及びSix5遺伝子の欠損が筋再生に与える影響(1)握力試験およびぶら下がり試験においてはmdxSix4+/-Six5-/-マウスとコントロールであるmdxマウスとの間で、有意差は見られなかった。(2)筋傷害の修復の度合いを評価するために血清クレアチンキナーゼ(CK)活性および乳酸脱水素酵素(LDH)の測定を行なった。mdxSix4+/-Six5-/-マウスのCK値およびLDH値はコントロールmdxに比べて低下しており、筋修復がより効率的になされていることが示唆された。(3)骨格筋を単離し筋繊維の太さと中心核の数を比較したところ、mdxSix4+/-Six5-/-マウスは筋繊維が太く、中心核の数も低下していた事から、筋再生がより進行している事が示唆された。2.骨格筋の発生におけるSix4およびSix5遺伝子の役割Six4-/-Six5-/-2重変異マウスは生まれてくるが、重篤な臍帯ヘルニアを生じるために生後生き延びる事ができない。同マウスの骨格筋の発生に異常がないかどうかを調べるために、腹壁を形成する筋群(腹横筋、内腹斜筋、外腹斜筋、および腹直筋)の発生について、組織学的・免疫組織学的手法を用いて経時的に解析した。その結果、2重変異マウスでは筋形成に顕著な異常は見られず、筋分化に重要なMyoDやMyogeninタンパク質の局在についても野生型マウスとの違いは見られなかった。従って、骨格筋の発生においては、Six4およびSix5遺伝子は必ずしも必要ではないと考えられた。骨格筋再生過程におけるSix4、Six5の役割を詳細に解析するため、壮齢期(12週齢)と加齢期(50週齢)のマウスを比較検討した。(1) 12週齢では、筋変性の指標である血中クレアチンキナーゼ(CK)活性は、mdxSix4+/-Six5+/-マウスとコントロールであるmdxマウスの間では有意な差は見られなかった。また、前脛骨筋においては、細胞増殖の指標であるKi67陽性細胞の割合にも有意な差は観察されなかった。しかし、筋再生のニッチとして重要な役割を担っていると考えられているSdc4陽性領域の拡大が観察された。(2) 50週齢では、mdxSix4+/-Six5+/-マウスはmdxマウスと比較して、CK活性が有意に低下しており、さらに、前脛骨筋においては細い筋線維が減少し、太い筋線維が増加することによる筋線維断面積の増大が観察された。しかし、Ki67陽性細胞の割合、筋分化マーカーMyoG、MyoD陽性細胞の割合にも変化は観察されず、筋芽細胞そのものの性質に顕著な変化は生じていないことが考えられた。以上の結果から、Six4、Six5の発現抑制によって再生能が持続・亢進し、その原因が筋芽細胞の融合を促進し、より太い筋線維を作り出すようなニッチの変化にある可能性が示唆された。1.骨格筋再生過程におけるSix4およびSix5の役割ーmdxマウスにおいてSix4及びSix5遺伝子の欠損が与える影響(1)筋の機能や再生ーmdxマウスは運動負荷を与えた場合に、野生型と比べて大きな筋力の低下が生じることが知られている。こうした筋力低下がSix4及びSix5遺伝子の欠損によって影響を受けるかどうか解析を行ったところ、運動負荷1日後および2日後の筋力低下が欠損マウスで有意に減少した。(2)寿命ーmdxマウスは、野生型に比べて寿命が短いことが知られている。Six4及びSix5遺伝子の欠損が寿命に影響するかどうかを調べたところ、mdxマウスの寿命が588±54日であるのに対して、Six4及びSix5遺伝子の欠損を導入したマウスは786±29日(n=25)となり33.8%の寿命伸長が見られた。2.ジストロフィン遺伝子欠損を補償する変化の可能性mdxマウスでは、正常なジストロフィン遺伝子産物が合成されないために、骨格筋の異常が生じる。Six4及びSix5遺伝子の欠損が、ウトロフィンの合成を促進して、筋ジストロフィーの症状を改善する可能性が考えられた。これを検討するために、ウトロフィンの発現パターンを免疫染色で比較した。その結果mdxマウスとSix4及びSix5遺伝子の欠損を導入したマウスとの間でウトロフィンの発現パターンに大きな差は見られなかった。従って、ウトロフィンによる機能相補は考えにくい。

骨格筋は私たちの体をささえ、動くために必須の器官です。筋ジストロフィーなど筋力が低下する筋疾患は私たちの命や生活の質をおびやかします。本研究では、骨格筋の発生を担う転写調節因子群をコードするSix遺伝子が、骨格筋再生に重要な役割を果たすことが明らかにされました。筋ジストロフィーのモデルマウスであるmdxマウスのSix4とSix5遺伝子の機能を低下させると、筋ジスの全身症状が改善し、筋繊維の断面積が大きくなり、さらに運動負荷による筋力低下がなくなりました。mdxマウスの寿命も30%ほど長くなりました。このことはSix4とSix5遺伝子が筋ジストロフィー治療の新たな標的になることを示しています。昨年度の成果に基づき、今年度はより若い週齢のマウスを用いて、筋再生過程におけるSix4およびSix5遺伝子の役割を解析した。具体的には12種齢のmdxマウス及びmdxSix4+/-Six5-/-マウスにおいて、筋再生の程度を比較した。またニッチの変化の可能性について、Sdc4陽性領域の拡大が観察されたことは、重要な知見である。病態生化学筋再生の亢進について、組織学的な解析については最終年度に向けて、n数を確保し、論文として成果をまとめる。また、筋力や持久力などの生理機能の変化が生じているかどうかについても検討を加える予定である。25年度の研究計画に掲げた、mdxマウスにおける筋再生の様相につき、Six4及びSix5遺伝子欠損が及ぼす影響の解析が遂行できた。また、筋発生については遺伝子欠損の影響がほとんど見られず、再生に特異的な現象である事が確認できた。これらの結果から、Six4およびSix5遺伝子欠損は筋再生効率を変化させる事が明確になった。本年度観察できたSix4およびSix5の筋再生効率への影響が、筋衛星細胞の性質の変化によるのか、骨格筋自身の属性の変化によるのかを検証するために、Six4/Six5二重変異マウスから筋衛星細胞を単離し、筋衛星細胞のmdxマウスに対する移植実験を行なう。再生筋への寄与の程度を野生型の衛星細胞と比較する。寄与の測定にはSix4変異アリルに存在するlacZの活性染色ないし、単離筋衛星細胞のGFP標識を予定している。また、cardiotoxinによる筋傷害を与えた際の筋再生の効率についても比較検討する。
モノクローナル抗体による家族性大腸ポリポージスの診断および癌化過程の解析

家族性大腸ポリポージス(FPC)は、常染色体優性遺伝性の家族性疾患で高率に大腸癌が発生することが知られている。また、癌化の過程を研究するうえで貴重な疾患とも言える。我々は、ヒト正常大腸粘膜には存在しなかったDNA成系酵素チミジン・キナーゼ(TK)の特異なアイソザイムが、大腸癌細胞では顕著に誘導されていることを報告した。また、大腸癌患者で、臨床病期ステイジVおよび再発症例、殊に遠隔転移を伴う症例において、血中TK活性が高値を示すことも報告した。以上の結果、ヒト大腸癌細胞から分離精製した特異なTKアイソザイムの特異抗体作製の必要性が生じた。本研究補助金の助成により、ヒト大腸癌細胞から分離精製した、この特異なTKアイソザイムモノクローナル抗体いをハイブリドーマ法により作製することをうはじめた。このTKアイソザイム抗体は、他の大腸癌TKアイソザイム、乳癌・甲状腺癌など他の腺癌のTKアイソザイムとは交叉反応を占めさず、ヒト大腸癌からの特異なTKアイソザイムとのみ交叉反応を示した。しかしながら、後続の実験系からの交代は力価が小さく、交代作製に仲々進展が認められなかった。そこで現在は、ヒト大腸癌細胞から分離精製したTKアイソザイムを抗原としてモノクローナル、ポリクローナルの両面で、新規に、抗体作製を継続している。ところで一方、臨床面では、60例の大腸癌、15例の大腸ポリープ、15例のFPCポリープについて検討したところ、総TK活性は、大腸癌で3倍、FPCポリープで1.8倍と、正常大腸粘膜のそれより有意に増加していた。すなわち、FPCポリープでは、総TK活性高値のものが33%に存在し、特異なTKアイソザイムも53%に認められた。このことより、益々、特異なTKアイソザイム交代作製が急務として位置付けられてきた。家族性大腸ポリポージスは,常染色体優性遺伝性の家族性疾患で,高率に大腸癌が発生する.癌化の過程を知るうえで貴重な疾患とも言える.我々は,ヒト正常大腸粘膜には存在しなかったDNA合成系酵素チミヂン・キナーゼ(TK)の特異なアイソザイムが,大腸癌細胞では顕著に誘導されていることを報告した.また,大腸癌患者で,臨床病期ステイジVおよび再発症例,殊に遠隔転移を伴う症例において,血中TK活性が高値を示すことも報告した.以上の結果,ヒト大腸癌細胞から分離精製した特異なTKアイソザイムのモノクローナル抗体の必要性が生じてきた.本研究補助金の助成により,ヒト大腸癌細胞から分離したこの特異なTKアイソザイムのモノクローナル抗体をハイブリドーマ法により作製開始した.このTKアイソザイム抗体は他の大腸癌TKアイソザイムとは交叉反応を示さず,また,乳癌,甲状腺癌など他の腺癌から分離したTKアイソザイムとも交叉反応を示さなかった.しかし,ヒト大腸癌細胞から分離した特異なTKアイソザイムとは交叉反応を示し,酵素活性の抑制が認められた.しかしながら,本抗体は力価が小さい為か,マウス腹腔内投与後の腹水からの精製にもかかわらず,その後の実験には仲々進展が認められなかった.そこで,現在,別の新しいヒト大腸癌細胞から分離精製したTKアイソザイムを抗原として,抗体を作製中である.家族性大腸ポリポージスは、常染色体優性遺伝性の家族性疾患で、高率に大腸癌が発生することが知られている。我々は、ヒト正常大腸粘膜には存在しなかったDNA合成系酵素チミジン・キナーゼ(TK)の特異なアイソザイムが、大腸癌細胞では顕著に誘導されていることを報告した。

また,大腸癌患者で,臨床病期ステージVおよび再発症例、殊に遠隔転移を伴う症例において、血中TK活性が高値を示すことも報告した。以上の結果、ヒト大腸癌細胞から分離精製した特異なTKアイソザイムの特異抗体作製の必要性が生じた。本研究補助金の助成により、ヒト大腸癌細胞から分離精製した。この特異なTKアイソザイムのモノクローナル抗体をハイブリドーマ法により作製することを始めた。このTKアイソザイム抗体は,他の大腸癌TKアイソザイム、乳癌および甲状腺癌などのTKアイソザイムとは交叉反応を示さず、ヒト大腸癌からの特異TKアイソザイムとのみ交叉反応を示した。しかしながら、後続の実験系からの抗体は力価が小さく、抗体作製は仲々進展が認められなかった。そこで現在、ヒト大腸癌細胞から分離精製したTKアイソザイムを抗原として,モノクローナル、ポリクローナルの両面で、新しく抗体作製を継続している。一方、臨床面では、60例の大腸癌、15例の家族性大腸ポリポージスについて検討したところ、総TK活性は、大腸癌で3倍、家族性ポリポージス症例のポリープで1.8倍と正常大腸粘膜のそれより有意に増加していた。すなわち、家族性ポリポージスのポリープでは、総TK活性高値のものが存在し(33%)、特異なTKアイソザイムの認められるものが多かった(53%)。このことより益々、特異なTKアイソザイム抗体作製必要性の意義が増大し、高力価抗体を目指して研究続行中である。
人工ゲージ場を用いてｐ波超流動をフェルミ原子気体で実現させるための理論研究

人工ゲージ場で誘起された反対称スピン軌道相互作用を有するs波フェルミガス超流動を用い、p波超流動を実現させる方法を理論的に研究した。様々なタイプのスピン軌道相互作用について、それぞれどのようなp波対振幅が誘起されるか、また、大きなp波対振幅が得られる状況は実験的に到達可能な超流動転移温度を有するか、を明らかにした。更に、これを初期状態とし、引力相互作用をs波からp波に変換することで、p波超流動を作り出せることを理論的に示した。本年度は、人工ゲージ場により作り出された反対称スピン軌道相互作用を有するs波フェルミ原子ガス超流動をBCS-Leggettの強結合理論を用いて研究、空間反転対称性の破れに伴って誘起されるp波対振幅の強度を絶対零度のBCS-BECクロスオーバー領域で明らかにした。また、実験で実現しているスピン軌道相互作用強度においては、ユニタリー領域でp波対振幅が最大となることを数値的に示した。これは、弱結合BCS領域ではs波秩序パラメータが小さいため、誘起されるp波対振幅成分も小さく、他方、強結合BEC領域ではフェルミ原子が強く結合したs波分子ボソンを形成するため、p波対振幅はやはり小さくなり、結果として両者の中間結合領域(ユニタ領域)でp波成分が最大になることに因るものである。更に、現時点の実験で実現可能な一番強いスピン軌道相互作用では、系自体はs波超流動であっても最大15%程度のp波対振幅成分が存在することを明らかにした。これは、この状況で相互作用をs波からp波に変換すると、変換直後は15%のcondensate fractionを有するp波超流動が実現することを意味しており、フェルミ原子気体でp波超流動を実現させる方法として、人工ゲージ場を利用するアイデアが有効であることを示している。上記の研究に加え、スピン軌道相互作用により元々のs波超流動が抑制されてしまわないかを検証するため、空間反転対称性が破れた系での超流動転移温度を、超流動揺らぎをガウス揺らぎの範囲で考慮した強結合理論の枠組みで評価した。その結果、一番対称性が高い対称型スピン軌道相互作用の場合、空間反転対称性の破れはs波超流動転移に対し致命的なダメージを与えることはなく、弱結合BCS側ではむしろ超流動転移温度をエンハンスすることを明らかにした。本年度は、人工ゲージ場で作り出される反対称スピン軌道相互作用について、前年度の1成分型スピン軌道相互作用に対するBCS-Leggettの理論を2成分型、3成分型の場合に拡張、それぞれの場合について、s波超流動状態中に誘起されるp波対振幅の強度を絶対零度のBCS-BECクロスオーバー全域で明らかにした。1成分型スピン軌道相互作用ではpolar型のp波対振幅が誘起されるのに対し、2成分型ではplanar型、3成分型ではBW型のp波対振幅が誘起されること、また、2成分以上の場合は、スピン軌道相互作用強度が強くなると弱結合BCS側でp波対振幅が大きくなることを明らかにした。これは、1成分型の場合、秩序パラメータや全凝縮粒子数がスピン軌道相互作用強度に依存しないため、弱結合BCS側ではこれらの物理量自体が小さいのに対し、2成分以上ではスピン軌道相互作用によるバンド構造の再構成により、弱結合領域でも2体束縛状態の形成が可能となる結果、秩序パラメータや全凝縮粒子数が大きくなることに因る。本年度は、更に、絶対零度で調べた全てのスピン軌道相互作用の場合について、超流動転移温度をガウス揺らぎの理論に基づいて計算した。上述のように、2成分型、3成分型のスピン軌道相互作用では、通常は超流動転移温度が低い弱結合BCS領域で、誘起されるp波対振幅が大きくなるが、計算の結果、2体束縛状態の形成により、超流動転移温度もこの領域で著しく増大することを見出した。これにより、現在の実験技術の範囲でも本研究のアイデアが実現可能であることが確認できた。上記の研究に加え、人工ゲージ場を用いないでp波対振幅をs波超流動状態中に誘起する方法を研究、トラップポテンシャル中のクーパー対形成に関与する2種類のフェルミ原子が異なるトラップポテンシャルを感じたり、質量が異なる場合にp波対振幅が誘起されることを示した。本年度は、前年度までの研究で明らかとなった、「人工ゲージ場の生成された反対称スピン軌道相互作用によりs波超流動フェルミ原子ガス中に誘起されるp波対振幅」を使い、本研究のアイデア通りにp波超流動をフェルミ原子ガスで実現できるかを検証した。「p波対振幅を有するs波超流動」を初期状態として用意し、時刻t=0でフェルミ原子間にはたらく引力相互作用を、フェッシュバッハ共鳴機構を利用し急速にs波からp波相互作用に変換、その後のp波秩序パラメータの時間発展を、時間依存型Bogoliubov-de Gennes方程式を数値的に解くことで分析した。初期状態のs波超流動状態中に、あらかじめ用意(誘起)されていたp波対振幅の存在により、p波相互作用の印可直後から有限なp波超流動秩序パラメータが現れ、この系におけるp波クーパー対分子の寿命よりはるかに短時間で印可された相互作用強度から期待される秩序パラメータの大きさ程度に成長することを明らかにした(ただし、時刻t=0で突然現れるp波秩序パラメータが印可されたp波相互作用が熱平衡状態で誘起するp波秩序パラメータの値より大きい場合は、後者の値に向かいp波超流動秩序パラメータは減少する)。