hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リン酸化プロテオミクス解析から予測される短期記憶保持機構のイメージング解析

記憶形成の基盤は神経細胞間シナプスの可塑的変化にある。近年、この可塑的変化においてドパミンが重要な働きをしていることが示唆されている。しかし、ドパミン依存的神経可塑性においては大きく2つの不明な点がある。1つはドパミンがどのような分子経路によってシナプスの可塑的変化を引き起こすのか、もう1つはドパミンがどのように放出されているのか、という問題である。研究代表者が開発した単離脳実験系を用いてこの2つの問題に取り組んだ。その結果、ドパミンはハエの匂い記憶中枢であるキノコ体において様々な分子のリン酸化を引き起こすこと、一方、ドパミンの放出は後シナプスであるキノコ体の活動性が重要であることを見出した。本研究はショウジョウバエの短期記憶保持の分子基盤を明らかにすることを目的としている。短期記憶形成において、cAMP/PKA分子経路が非常に重要な働きをすることは、行動遺伝学的に明らかにされている。そこで、25年度では短期記憶様神経可塑性を誘導した単離培養脳からタンパクを抽出し、誘導前後でリン酸化レベルの変化したタンパクをプロテオーム解析により解析した。その結果、予備実験と同様にATP産生に関与する分子や、細胞骨格に関与する分子が同定された。そこで、ミトコンドリアの内膜pHを検出するプローブおよび細胞骨格タンパクに蛍光を標識したキメラ分子を発現するハエを作製した。このハエの単離脳に対し、可塑的変化を誘導した。しかし、顕著な変化は観察されなかった。一方、これらの分子をコードする遺伝子発現を、記憶中枢でノックダウンする遺伝子組換え体を作製し、これらの短期記憶を計測した。その結果、いくつかの遺伝子において顕著な記憶障害が観察された。以上の結果から、確かにATP産生や細胞骨格の挙動が短期記憶には重要であると思われるが、単離脳で解析する上ではいくつかの問題を解決しなくてはならないと考えている。具体的には、現在は記憶中枢神経群を全て観察しているが、より詳細に1ないしは数本の神経繊維に注目すべきであると考えている。ショウジョウバエは遺伝学的に1本の神経細胞だけに蛍光プローブを発現させる系があるため、26年度はこれを利用して解析する。一方、ノックダウンにおける実験は、より詳細にノックダウン時期をコントロールした遺伝子組換え体を作製し、真に短期記憶に重要なのか否かを検討する。本研究は単離脳解析から見出された、ドパミン依存的神経可塑性を元に、この可塑的変化に応じてリン酸化状態が変化する分子をスクリーニングし、新たな記憶関連遺伝子を同定するものである。昨年度までに、いくつかの候補遺伝子が見出され、これらの遺伝子群から推測される細胞機能、特にミトコンドリアや細胞骨格の変化を解析できる遺伝子組換え体を用いて、神経の可塑的変化が起きる際のミトコンドリアや細胞骨格文枝の挙動を観察した。しかしながら、昨年度においてはこれらの挙動に顕著な変化は見られなかった。そこで、26年度においてはより直接的な解析を試みた。すなわち、ノックダウンによって記憶が障害された候補遺伝子が標識タンパクを付けた状態で発現されるような遺伝子組換え体を作成し、これらのタンパクが実際にドパミン依存的な神経可塑性を引き起こす際に、リン酸化レベルが変化するのか否かを解析した。その結果、いくつかの分子においてリン酸化レベルが変化することが見出された。今後は、この分子のどのようなリン酸化レベルが変化するのか否かを明らかにする。また、この遺伝子をノックダウンした変異体において、可塑性が変化するのかを解析する。ショウジョウバエは匂いと電気ショック(罰)や砂糖水(報酬)を連合して匂い記憶を形成することができる。この匂い条件記憶にはキノコ体とよばれる脳部位が重要であることが知られており、この神経の可塑的変化が匂い記憶の基盤となっていると考えられている。しかし、その可塑的変化の分子基盤はほとんどわかっていない。申請者はショウジョウバエの脳を単離培養し、1型ドパミン受容体(D1R)を活性化させることでキノコ体の神経活動を長期的に亢進させる系の開発に成功した。さらにD1Rの下流にはリン酸化酵素が必要であることがわかった。そこで、ドパミンを使用したD1R活性化によってリン酸化する分子の網羅的な同定を試みた。質量分析を組み合わせたこの解析から、ATP産生や細胞骨格に関係する分子のリン酸化レベルが変化していることが明らかとなった。そこで、これら分子が実際に匂い条件記憶に関与しているのかを調べた。具体的には各遺伝子をキノコ体部位特異的に発現抑制させた遺伝子組換え体を作成し、匂い条件記憶を測定した。その結果、いくつかの分子において顕著な記憶の低下を見出した。最終年度は、これら分子のどの領域がリン酸化されているのかを調べるために質量分析解析を試みた。しかし、この実験には大きな障害があった。その1つにキノコ体は脳深部にあるためD1Rを活性化させるためには脳を覆っているグリアを破壊する必要があるが、この処理が目的タンパクを断片化してしまうため、質量分析により解析することが困難となった。最終的に申請者はグリアを破壊しないでD1Rを活性化する方法を見出した。この刺激方法による成果はまだ得られていないが、今後はこの新規手法により記憶関連タンパクのリン酸化部位の同定を目指す。

しかし、ドパミン依存的神経可塑性においては大きく2つの不明な点がある。1つはドパミンがどのような分子経路によってシナプスの可塑的変化を引き起こすのか、もう1つはドパミンがどのように放出されているのか、という問題である。研究代表者が開発した単離脳実験系を用いてこの2つの問題に取り組んだ。その結果、ドパミンはハエの匂い記憶中枢であるキノコ体において様々な分子のリン酸化を引き起こすこと、一方、ドパミンの放出は後シナプスであるキノコ体の活動性が重要であることを見出した。質量分析、およびリン酸化タンパク検出ゲルの組み合わせにより、新たな候補分子が同定された。さらに、これらの分子の発現を、記憶中枢特異的にかつ発生後に抑制したところ、記憶形成の阻害が引き起こされることを見出した。従って、これら分子のリン酸化状態が記憶形成と重要な関係にあることが推測される。学習記憶プロジェクトホームページ神経科学生化学的解析、および行動実験で見出された新規記憶関連分子のさらなる解析を行う。具体的には神経の可塑的変化誘導の前後の脳から、これら分子を精製し、リン酸化部位を質量分析で同定する。同定後はリン酸化部位をノックインにより破壊したハエを作成し、記憶や神経可塑性を解析する。一方、これら分子を蛍光標識視、神経可塑性を誘導した際の分子の挙動を顕微鏡で観察し、可塑的変化時における分子の機能を推定する。本年度のプロテオーム解析は、予備実験とは異なる対照群に対して行ったにも関わらず、多くの分子が前回および今回にも同様に同定された。このことは、本研究の解析方法が妥当であることを示している。さらには、これらの分子を記憶中枢特異的にノックダウンすると、顕著な短期記憶能力の低下が見出された。この結果は、プロテオーム解析で選択された分子に注目して、今後の研究を遂行することが有効であることを示している。一方、イメージング解析によりこれらの候補分子の挙動が、神経の可塑的変化誘導に伴い観察することができなかった。しかし、近年のほ乳類の研究から、神経活動そのものではない(すなわち電流変化やコンダクタンス変化ではない)神経の可塑的変化を可視化することは簡単ではなく、2光子顕微鏡とケージド化合物を組み合わせるなど、特殊な実験系が必要である。本研究においても、より精密な実験を行う必要があることが改めて確認されたと考えている。これに対する対応は、以下の今後の研究の推進方策で述べる。以上の理由から、本研究の進捗はおおむね順調に進展していると判断した。海外企業へ実験器具を発注依頼を行う予定であったが、納品が26年度中に間に合わないことが判明し、そのためその支払い額を27年度に計上した。プロテオーム解析で候補に挙げられた分子のノックダウン実験は全ては終わっておらず、これを継続して行う。また、既に記憶障害が見出された遺伝子に関しては、時期特異的にノックダウンを行い、神経発生や突起進展などへの影響を除外した実験を行う。一方、ノックダウンしても記憶障害が発生しなかった群に関しては、過剰発現体を作製しその影響を解析する予定である。記憶に関係することが明らかになった分子に関しては、さらに以下の解析を行う。
細胞質内輸送タンパクSNXによる軟骨誘導リガンドの応答性調節機構の解明

SNXファミリーは25サブタイプから構成される輸送タンパクであり、特にSNX19は軟骨細胞で高発現していた。Snx19は各分化段階で軟骨細胞に広く発現していた。SNX19は軟骨の基質産生能を高める作用があることが確認されたが、その詳細な分子メカニズムは検討中であるSNXファミリーは25サブタイプから構成される輸送タンパクであり、特にSNX19は軟骨細胞で高発現していた。SNX19は軟骨の基質産生能を高める作用があることが確認されたが、その詳細な分子メカニズムは検討中であるSNXファミリーは25サブタイプから構成される輸送タンパクであり、これらのヒト組織cDNAパネルを用いた逆転写リアルタイムPCRによる軟骨での発現を確認した。軟骨での発現の強いSNXファミリー分子をレトロウィルスにてATDC5-C2ER細胞に導入し、特異的な赤い蛍光とCOL2A1遺伝子の発現上昇がみられるファミリー分子2つを同定、さらにin vivoでの発現パターンを免疫化学染色、whole mount in situ hybridizationにて確認した。また、これらのSNXファミリー分子と結合する受容体を同定することを目的として、ビオチン標識in vitro翻訳系とファージディスプレイライブラリーを組み合わせたbiopanningの準備(軟骨由来polyA(+)RNAを起源としたファージディスプレイ、プラスミド発現用ライブラリーを作成)した。リガンド、受容体を介する既知軟骨分化シグナル伝達系には、TGF-β/BMP2-SMAD経路、TGF_β/BMP2-TAK1-MKK6-p38経路、PTHrP-PTHR1-Gs-PKA経路、FGF-FGFR3-RAS-ERK経路、SHH-Ptch/Smo-GLl経路などが存在するが、スクリーニングで得られたSNXファミリー分子とこれらシグナル伝達分子との関係を、過剰発現系においてウェスタンブロッティングにて評価した。また、受容体や下流シグナル伝達物質の恒常活性型変異体およびドミナントネガティブ型受容体をSNXファミリーと同時導入し、ルシフェラーゼ・レポーターアッセイによりII型コラーゲンやアグリカンなど軟骨誘導因子の転写を誘導し、かつリアルタイムPCRによりそれらの内因性のmRNAを上昇させる因子を探索中である。SNXファミリーは25サブタイプから構成される輸送タンパクであり、これらのヒト組織cDNAパネルを用いた逆転写リアルタイムPCRによる軟骨での発現を確認したところ、SNX19は軟骨細胞で高発現していた。これをレトロウィルスにてATDC5-C2ER細胞に導入し、特異的な赤い蛍光とCOL2A1遺伝子の発現上昇がみられることを確認した。in vivoでの発現パターンを免疫化学染色、whole mount in situ hybridizationにて確認したところ、Sox9と類似した発現パターンであり、軟骨の初期から後期分化にかけて広く発現し、徐々に増強する傾向があることが分かった。リガンド、受容体を介する既知軟骨分化シグナル伝達系には、TGF-β/BMP2-SMAD経路、TGF-β/BMP2-TAK1-MKK6-p38経路、PTHrP-PTHR1-Gs-PKA経路、FGF-FGFR3-RAS-ERK経路、SHH-Ptch/Smo-GL1経路などが存在するが、スクリーニングで得られたSNX19とこれらシグナル伝達分子との関係を、過剰発現系においてウェスタンブロッティングにて評価したところ、特定のシグナル経路に強く関与する傾向はつかめなかった。SNXは輸送タンパクであるが、このような上流の特定の分子を輸送するものではない可能性が高く、SOX9を中心とした転写レベルに近いところが作用点である可能性が高い。
顕微動的光散乱法による濃厚・不均一系の動的挙動の解明

今年度の前半は、昨年度に論文発表した顕微動的光散乱の装置の改良を行った。まず、顕微鏡を一新(Nikon, Ti-U)し、光学系を新しく組み直した。この改良により、装置の汎用性・専門性を高めた。今年度の後半からは、本装置の応用例を示す意味で、産業技術総合研究所ナノチューブ応用研究センターとの共同研究を行った。具体的には、種々のカーボンナノチューブの分散水溶液について、濃度(0.15wt%)による粒径分布の変化を測定した。これは、カーボンナノチューブの応用利用において必要不可欠な乾燥過程における凝集体の構造を知る意味で非常に有意義な知見を与えるものと考えられる。この研究の特徴は、従来の動的光散乱で測定できる濃度(カーボンナノチューブの場合は0.001wt%程度)の100倍以上の領域で粒径分布測定ができる点にある。希釈することなく高濃度溶液を測定可能な本手法でしか得ることのできない情報を抽出できると考えられる。実験結果は、カーボンナノチューブの種類によって粒径分布の濃度依存性が異なるということを示唆していた。具体的には、Nanocylは濃度依存性ナシ・HiPCOとVGCF-Xは濃度上昇に伴い粒径が増加・CoMoCATは分散後に再凝集が起きるという結果が得られた。加えて、改善点1で挙げた偏光測定を行った結果、等方的な物質では見られない、時間相関函数の初期振幅の上昇という現象が観測された。これはカーボンナノチューブの異方性が凝集体においても保たれていることを示唆しており、AFMによる乾燥状態の凝集体の観測結果もこの実験事実を示唆するものとなっている。現在これらの実験結果を論文にまとめている最中である。本研究課題は平成26年度で終了のため、記入しない。
治療抵抗性GVHDにおける皮膚マクロファージの機能的役割

同種造血細胞移植後の重篤な合併症である移植片対宿主病(GVHD)による臓器不全や血球貧食症候群(HPS)による生着不全において、組織学的な検討から炎症部位におけるマクロファージ(MΦ)数と予後が逆相関することを明らかとしてきた。今回、MΦが組織障害を惹起する機序を解明するとともに通常のデキサメサゾン(DSP)よりもMΦに対する作用が強いと予想されるパルミチン酸デキサメタゾン(DP)の効果をin vitro及びin vivoで検討した。GVHDマウスモデルを確立し皮膚MΦにおける炎症性サイトカイン及びMΦ遊走に重要と予想されるケモカイン:CCL2の皮膚間質における発現をRT-PCRにて検討した。MΦをDSPとDPで処理し、viabilityとCCL2のレセプター:CCR2に対する効果をin vitroにて検討した。GVHDマウスにDPを投与し組織学的効果を検証した。これらの実験結果をふまえ、同種移植後HPS及びGVHD症例にDPを投与し有効性と安全性も検討した。GVHDマウスの皮膚におけるMΦではTNFα,IFNγの発現が有意に増加していた。in vitroでの処理によりDPは、DSPよりも速やかかつ優位にヒトMΦのviabilityを低下させた。DP処理群では、CCR2発現およびCCL2への遊走能も有意に減弱していた。GVHDマウスにDPを投与したところ有意な病理学的改善を認めた。in vitro実験を反映して浸潤MΦもDP投与群で有意に少なかった。ヒト同種移植後HPS症例にDPを投与したところ発熱、フェリチン高値等の所見は速やかに改善し骨髄MΦも有意に減少した。生着不全も予防できた。GVHD症例においても臨床的反応が得られ皮膚MΦは著明に減少した。DP関連の合併症はなかった。活性化MΦは、移植後合併症に深く関与しており、DPはその作用を減弱させるのに有効であり、安全性も高いことが示された。病態の中心となっている標的細胞に基づく治療法の開発の第一歩となり、マクロファージが関与する難治性の合併症の治療成績改善に結びつく重要な研究成果と考えられる。平成24年度分辞退平成24年度分辞退同種造血細胞移植後の重篤な合併症である移植片対宿主病(GVHD)による臓器不全や血球貧食症候群(HPS)による生着不全において、組織学的な検討から炎症部位におけるマクロファージ(MΦ)数と予後が逆相関することを明らかとしてきた。平成24年度分辞退平成24年度分辞退
免疫修飾剤(BRM)によるI型糖尿病発症抑制の機序の解析

免疫抑制剤とは異る免疫修飾剤(biological response modifier:BRM)によるI型(またはインスリン依存型)糖尿病発症抑制機序の解析を、主にBRMの一種の連鎖球菌製剤OKー432とI型糖尿病モデル動物のNODマウスやBBラットを用いて行なった。その結果、下記に要約する新知見が得られた。1.OKー432をNODマウスに若齢期から投与すると、膵B細胞を障害する作用細胞の誘導が抑制され、膵島炎や糖尿病発症が抑えられた。しかし、アロ抗原に対するCTLの誘導や抗SRBC抗体産生は低下しなかった。2.OKー432靜注後のマウス血清にもNODマウス糖尿病発症抑制効果が認められた。この血清中には高濃度のTNFが含まれていたが、ILー1、ILー2、IFNγは検出限界以下であった。抗マウスTNF抗体で中和後のOKー432血清には糖尿病発症抑制効果がなかった。3.リコンビナント・ヒトTNFα、マウスTNFαにもNODマウスおよびBBラットの糖尿病発症抑制効果が確認された。4.NODマウスには膵B細胞を障害するリンパ球のみならず、これを抑制するリンパ球も存在した。この抑制細胞はL3T4陽性のTリンパ球であった。以上の結果は、BRMをI型糖尿病の治療薬として用いる根拠と、自然界に存在する環境因子としてのBRMがI型糖尿病の発症抑制因子として作用している可能性を示している。1.OK-432投与によるNODマウス糖尿病発症抑制の機序:雌N ODマウスは4週齢頃から膵島炎が始まり、膵B細胞が破壊されて13-15週齢頃から糖尿病を発症するが、OK-432を4-15週齢に限って週1回の0.1mg投与すると糖尿病発症は完全に抑制され、これ以降45週齢までの観察期間中発症してこない。この抑制効果は発症前の若年期に投与するほど大きい。シクロホスファミド(CY)は抑制性Tリンパ球を傷害することによってNODマウスの糖尿病発症を促進させるが、OK-432投与NODマウスに対してCYは発症促進効果を示さない。発症NODマウスの脾細胞の移入によって850R照射した若いNODマウスに糖尿病を移入できるが、OK-432投与マウス脾細胞にはこの能力がない。OK- 432投与マウスの脾細胞を若いNODマウスに移入すると、成長してからの糖尿病の自然発症が部分的に抑制させる。これらのことから、OK-432は一部抑制細胞を介して、脾B細胞を破壊する作用細胞の誘導を抑制することがわかった。しかし、同様のOK-432投与は異種抗原に対する抗体産生や傷害性Tリンパ球の誘導を抑制しなかった。2.TNFαによるNODマウス糖尿病発症の抑制:5種のリコンビナントサイトカインのうち、h-TNFαがNODマウスの糖尿病発症を抑制した。このマウスでは、Tリンパ球の増加、ConA・LPS反応性の増強、膵島炎の抑制が見られた。NODマウスはBalb/c、C3H/He、C57BL/6マウスと比較して、OK-432刺激やIFNα+LPS刺激による内因性TNFの産生能が低かった。以上のことから、NODマウスはTNFの低産生系であり、このことが自己免疫の発動や進行に促進的に働き、外からのTNFの補充が抑制的に働いたものと考えられた。さらに詳細な機序を解析中である。1.NODマウスに依存するI型糖尿病発症抑制細胞の同定:NODマウスの糖尿病発症率は雌の7080%に対して、雄は1020%にすぎない。しかしサプレッサ-T細胞を障害するといわれているシクロホスファミド(CY)を投与すると、雌の発症は早まり、雄の発症律は高まる。

たとえば、発症前の12週間齢の雄に150mg/kgのCYを投与すると、2週間以内に6070%が発症する。しかし1×10^8の未発症マウスの脾細胞の移入によって糖尿病発症は抑えられる。この抑制作用は4,8,12週齢のうち、8週齢のDonorで最も強かった。抑制作用はDonor脾細胞を抗Thy1.2または抗L3T4抗体と補体で処理すると失われたが、抗Lyt-2抗体と補体処理では影響を受けなかった。したがってnodマウスには糖尿病発症を抑えるL3T4陽性のT細胞を依存することがわかった。この細胞のクロ-ン化が新しい免疫両方につながる可能性がある。2.内因性TNFによるNODマウスI型糖尿病発症の抑制:OK-432を3時間間隔で静脈注射2時間後のNODマウス血清には23単位/mlの、Balb/c血清には250単位/mlのTNFαが含まれていたが、1L-1,1L-2,IFNγは検出限界以下であった。これらの血清0.3mlをNODマウスに週2回、4週齢から復腔内投与し続けた。30週齢までの累積糖尿病発症率は、未処理対照で15/21(71%)、未処理マウス血清投与群で10/20(50%)に対して、OK-432投与血清群では3/20(15%)に抑制された(p<0.01)OK-432投与血清による糖尿病発症抑制効果は抗TNFα抗体による中和によって消失した。以上から、OK-432によるNODマウス糖尿病発症抑制の機序として、OK-432投与によって誘起された内因性TNFの関与が示唆された。
新しい実用的な腫瘍ＰＥＴプローブの開発：Ｃ―１１標識アミノイソ酪酸及びその類縁体

[11C]AIBが、放射線治療の治療効果判定に有効であることを腫瘍モデルマウスで明らかにした。また、放射線照射による取込みの変化は、腫瘍サイズとは相関せず、トランスポーターのひとつSLC38A1と相関した。アルファ-エチル[11C]メチルグリシンの標識合成法を確立し、[11C]AIBより血液腫瘍比が高く、異なるトランスポーターシステムで取込まれることを明らかとした。[11C]ヨウ化エチルを効率よく得るための方法の確立は達成できなかった。今後更なる検討が必要であると考えられた。前年度は、炎症モデルでの評価を行い、[11C]AIBが治療効果判定に有効であることが示唆されたため、今年度は、放射線治療モデルで[11C]AIBの取込みの変化をみることで、治療効果判定に有用かどうかを評価することとした。ヒト肺癌細胞をヌードマウスの皮下に移植しモデルマウスの腫瘍に放射線を部分照射し、腫瘍への集積を治療前後で経時的にPETを行い、治療効果が判定できるかどうかを評価した。PET撮像は、治療1日前、治療後1日目、3日目、5日目に実施した。照射1日後の[11C]AIBの腫瘍への取込みは、有意差はなかったが照射前に比べ高い傾向にあった。3日目、5日目は、照射前に比べ、有意に取込みが低下していた。3日目では、腫瘍サイズはあまり減少しておらず、むしろ大きくなっているものもあり、腫瘍取込みと腫瘍サイズの間には相関はなかった。[11C]AIBの取込みの変化は、腫瘍サイズとは異なる要因が関係していることを示唆している。[11C]ヨウ化エチルの[11C]COとMeLiを反応させた後に還元、ヨウ素化する合成法を試みた。[11C]CO2のモリブデンカラムを用いた還元は、短時間に高収率かつ再現性よく進行し、[11C]COを得たが、[11C]COは溶媒に対する溶解性が低く、MeLiとの反応効率が非常に低く、また、メチルリチウムに対する反応数の制御も困難であった。昨年度に引き続きアルファ-エチル[11C]メチルグリシンの自動遠隔合成に向けた反応条件の検討を行った。[11C]メチル化反応の塩基にKOtBuを用いる場合、塩基溶液の失活により、反応効率が低下し、再現性良く目的物を得ることが困難であった。そこで、塩基溶液調整時にラジカルクエンチャーを加えたところ、再現性よく[11C]メチル化反応が進行した。これらの結果は、[11C]ジエチルグリシン標識合成法開発に有用な知見を与えると考えられる。[11C]AIBと[18F]FDGの腫瘍と炎症の集積性の比較検討として、ヒト肺癌細胞をヌードマウスの皮下に移植し、腫瘍径が約10mmになった時点で、テレビン油を反対側の大腿筋に注入して炎症を誘発させた。24時間後に[11C]AIB PETを行い、減衰後に同じマウスで同じ日に、[18F]FDG PETも行った。腫瘍と炎症への集積を画像解析により定量し比較した。画像解析だけではなく解剖法による検証も実施した。テレビン油投与部位は、病理解析により炎症が誘発されていることを確認した。[11C]AIBと[18F]FDGの腫瘍と炎症の集積性を比較した結果、[11C]AIBは、[18F]FDG腫瘍に高集積することが明らかとなった。また、[18F]FDGとは異なり、炎症部位にはほとんど集積しなかった。[11C]AIBは、治療効果の判定に有用であることが示唆された。[11C]AIBの類縁体の標識合成法の開発として、アミノ酸シッフ塩基誘導体のαアルキル化を利用して、アルファ-エチルメチルグリシンのメチル基を11Cで標識する方法の開発を行った。[11C]AIB標識合成における知見を活かし、DMSO中でTBAFによりアミノ酸シッフ塩基誘導体を活性化する手法を試みたところメチル化がほとんど進行しなかったが、より強力な塩基であるKOtBuを用いることで収率よくメチル化が進行した。次いで脱保護を行うことで目的産物のα-エチル[11C]メチルグリシンの生成を確認した。反応条件の最適化を進めることで、[11C]ジエチルグリシンの標識合成法の開発の一助になることが期待される。前年度は、放射線治療モデルマウスで、照射後の[11C]AIBの取込みの変化をみることで、治療効果判定に有用かどうかを評価した。

その結果、腫瘍取込みと腫瘍サイズの間には相関はなく、[11C]AIBの取込みの変化は、腫瘍サイズとは異なる要因が関係していることが示唆されたことから、今年度は、照射後の経時的な増殖指標、細胞死、アミノ酸トランスポーターの発現と腫瘍取込みに相関があるかどうかを検証した。その結果、Ki-67インデックスやアポトーシス陽性率との相関はなかった。[11C]AIBは、主にアミノ酸トランスポーターシステムAで取込まれることから、その構成トランスポーターであるSLC38A1、SLC38A2、SLC38A4の発現を調べたことろ、SLC38A1の発現と[11C]AIBの腫瘍取込みが相関した。照射後早期の取込みの変化はSLC38A1が関与していることが示唆された。アルファ-エチル[11C]メチルグリシンを安定的に得る標識合成法を反応中に発生するラジカルを阻害することで確立した。他のアルファメチルアミノ酸でも検証したところ、収率が上がることが確認された。この方法は広くアルファメチルアミノ酸の11C標識合成に有用であることが示唆された。[11C]ヨウ化エチルを効率よく得るために、MeLi溶液の濃度や溶媒の種類、反応温度や反応容器の形状の検討を行ったが、高い収率を得ることはできなかった。今後さらなる検討が必要と考えられた。核医学放射線治療モデルで、[11C]AIBの治療効果判定における有用性を評価した。[11C]ヨウ化エチルの効率的な製造法の開発の進捗は芳しくはないが、新しいPETプローブの開発として、アルファ-エチル[11C]メチルグリシンの新たな合成法を開発し、昨年度よりも効率よく標識合成することに成功もした。これらのことより、研究はおおむね順調に進んでいると評価できると考える。[11C]AIBの評価を行い、治療効果の判定に有用であることを示唆する成果を得た。また、[11C]AIBの類縁体の標識合成法の開発を行い、アルファ-エチル[11C]メチルグリシンの標識合成に成功した。放射線照射後の[11C]AIBの腫瘍への取込みの変化の原因を、遺伝子発現解析や免疫染色等で検証する。また、アルファ-エチル[11C]メチルグリシンの標識合成のPETイメージングを行う等、有用性の評価を行う。[11C]ヨウ化エチルを効率よく得るために、反応効率の向上および反応の制御ができるようなMeLi溶液の濃度や溶媒の種類、反応温度や反応容器の形状の検討を行う。[11C]AIB PETが、治療効果モニタリングにおいて有用かどうかを検証するために、モデルマウスの腫瘍に放射線照射し、[11C]AIB PETを経時的に行う。また、アルファ-エチル[11C]メチルグリシンの標識合成の最適化を継続し、自動合成のセットアップ後に、PET等での評価を行う。[11C]ヨウ化エチルを効率よく得るための検討や[11C]ジエチルグリシンの標識合成法の開発に着手する。次年度使用額が生じた理由は、前年度合成に成功した方法でのアルファ-エチル[11C]メチルグリシンの収率が安定しなかったため、新たな標識法の検討を行っていたためである。次年度の研究費と合わせて、プローブの評価としてPETイメージングなどを行う。次年度使用額が生じた理由は、[11C]ヨウ化エチルを効率よく得るための検討の準備に時間がかかったためである。翌年度以降に請求する研究費と合わせ、[11C]ヨウ化エチルの検討を行う。
刺激応答性発現制御システムの開発と前立腺癌治療への応用

放射線で活性化する転写因子結合配列をランダムに結合することで、放射線に応答する人工プロモーターを構築した。構築した人工プロモーターにランダム変異を導入することで改良を行った。またその反応性はin vivoでも確認された。さらに自殺遺伝子を用いた実験において、放射線による殺細胞効果の増強が確認された。また、前立腺癌細胞に放射線を照射し、マイクロRNAの発現変化を調べ、変化の大きかったマイクロRNAの標的配列を用いた発現制御を試みた。さらに人工プロモーターとマイクロRNAの発現制御を合わせることで、さらに精度の高い放射線発現制御が可能であったX線照射後のLNCaP細胞において、マイクロアレイにて多数のmiRNAの発現変化が見られた。定量的リアルタイムPCRによるさらなる解析により、miR-19b、92a-1*、503の放射線刺激による顕著な発現低下が観察された。これらの相補配列を組み合わせたものを標的配列として、ルシフェラーゼ遺伝子の3'非翻訳領域に導入したプラスミドを構築し、LNCaP細胞にそれぞれ導入したところ、標的配列のないものと比較してルシフェラーゼ活性の減少が認められた。さらに、これらの細胞に10 GyのX線を照射した場合としない場合の発現を比較したところ、miR-503の標的配列を4コピー含むプラスミドあるいはこれらの3種のmiRNAの相補配列をランダムに組み合わせて作成した標的配列10-1を含むプラスミドを導入した細胞において、照射群でそれぞれ1.87±0.48 (mean±SD)倍及び1.46±0.14倍の発現増強効果を認めた。組み換えウイルスを用いて恒常的に遺伝子導入された細胞において、前章で構築した人工プロモーターとmiRNAの相補配列を含む組み換えウイルスベクターによるものにおいて、人工プロモーター単独のものと比較して増強効果の有意な改善を認めた。さらに人工プロモーターとマイクロRNAの発現制御を合わせることで、さらに精度の高い放射線発現制御が可能であった放射線に応答する人工プロモーターの構築システムの確立:モデル細胞として前立腺癌細胞株DU145を利用して転写因子の活性を放射線照射前後で調べ、放射線照射により活性化する転写因子を選択を行った。このためにまず、単一の転写因子の結合配列を複数組み合わせて人工プロモーターを構築し、放射線照射によるプロモーター活性の増強効果を評価した。その結果、いくつかの反応性の高い転写因子を見出すことができた。その転写因子を2-3種類選択して、これらをランダムに組み合わせ、TATA boxと結合させることで多数の人工プロモーターを構築した。その放射線に対する反応性をルシフェラーゼアッセイにて評価したが、単一の転写因子のプロモーターを有意に上回る反応性をもつものは得られなかった。これに関しては原因を調査中であり、何らかの改良を加える必要があると考えている。また同じホルモン抵抗性の前立腺癌細胞株PC3においても同様に検討したが、現時点では高い反応性をもつプロモーターは取得できていない。PC3においても同様に原因を調査中である。miRNAによる発現制御システムの導入:前立腺癌細胞株LNCaP、DU145に放射線を5-10Gy照射後にRNAを抽出し。これをもとにマイクロアレイでmiRNAの発現変化を網羅的に解析を行った。その結果それぞれの細胞株において、発現変化の大きかったmiRNAが見出され、リアルタイムPCR法にてさらに、放射線線量、照射後の経過時間との関係についても詳細に調べた。これらのmiRNAの標的遺伝子についてもデータベースから調べた結果、放射線感受性に関与すると思われる遺伝子もいくつか見られており、miRNAが放射線感受性に何らかの関与をしていると考え、さらに検討を行っていく。放射線に応答する人工プロモーターの構築システムの確立:上記に関しては、転写因子の選択までは行えたが、高い反応性をもった人工プロモーターがまだ構築できておらず、達成していない部分がある。miRNAによる発現制御システムの導入:上記については、概ね計画通りに研究は進んでいると考えている。今後、前立腺癌細胞株DU145において放射線に高い反応性をもつ人工プロモーターを完成させる。そのプロモーターに、放射線で発現変化がみられる標的配列を組み込むことで、さらに選択性の高い放射線遺伝子発現制御のシステムを確立する。実験に用いる器材などはそろっており、おもに試薬などの消耗品に使用する予定である。一部情報収集などの旅費に使用する。
淡水棲マミズクラゲの性決定の謎を追う

刺胞動物門ヒドロ虫綱に属するマミズクラゲは、淡水棲でありながらクラゲを放出する生物である。日本全国で夏場にマミズクラゲ成熟個体の発生が報道されるが、一つの池で一性別だけしか確認されないことが多く、その生物伝播や性決定に関して謎多き生物である。申請者は8年前にマミズクラゲポリプを入手し、1個体から個体数を増やすことに成功し、さらに温度変化によるクラゲ芽形成の条件を確立した。そこで本研究では、実験室内で有性生殖世代を再現し(性成熟を引き起こし)、さらに核型解析による染色体情報やゲノム情報を得ることで、マミズクラゲにおける性決定が、遺伝的要因なのか環境的要因なのかの決着を付けることを目的として研究している。2016年度はワムシを餌に用いた稚クラゲからの性成熟に挑戦した。その結果、ワムシを与える頻度や飼育の水深等を工夫することで、初めてメス池から採集したポリプから分化した幼クラゲの生殖腺が発達し、卵を持つ卵巣へと成熟した。2017年度はオス池から採集したポリプから分化した幼クラゲをワムシを用いて飼育することにより、精子を持つ精巣が発生してくることを確認した。実験室での同一の環境、ワムシという同一の餌の条件下で、雌雄異なる性が発達したことから、マミズクラゲの性はポリプの世代ではすでに決まっている、つまり遺伝的要因である可能性が大きく示唆された。2018年度は実験室内で性成熟させた個体や野外から採取してきた個体からの人工授精により、交雑株の樹立を試みた。卵割後、プラヌラ幼生からポリプへの飼育がとても難しかったが、2種類の交雑株を樹立することができた。また、メスの放卵の光条件が明らかとなった。2016年度の後半からの水カビの影響によるポリプ個体数の激減により、実験が停滞していたが、2018年度は個体数が回復した。また2017年度は野外のメス池でのクラゲの発生が見られなかったため、サンプリングが行えず、自然界での卵巣のステージングができなかったが、2018年は野外からのメス成熟個体が得られた。それにより、2018年は実験室内で性成熟させた個体や、野外から採取してきた個体から、精子やランを取り出し、人工授精することができた。その過程で、ランの放卵を引き起こす光条件をほぼ明らかにすることができた。また人工受精後、卵割プラヌラ幼生からポリプへの変態と維持が非常に難しかったが、2018年は成功し、2種類の交雑株を樹立することができた。2019年度は、2018年度に得られた交雑株ポリプから稚クラゲを発生させ、それを性成熟させることにより、雌雄比を調べたい。現在、ポリプの世代では雌雄がすでに決まっていることは明らかとなっているが、受精後からポリプに発生するまでの環境要因によって、性が決定されていることは否定できない。樹立した2種類の交雑株での雌雄比を調べることで、受精直後に性が決まる遺伝的要因なのか、受精後からポリプに発生するまでの環境的要因で性決定が行われるのかの最終的な結論がつくものと考えている。ただし、2種類の交雑株では検定としては数が少ないので、2019年度も受精時期を変えて、交雑株を複数樹立したい。また作成したcDNAライブラリーから、生殖腺に関するマーカー遺伝子を単離し、in situハイブリダイゼーションの条件検討も行いたいと考えている。日本全国で夏場にマミズクラゲ成熟個体の発生が報道されるが、一つの池で一性別だけしか確認されず、その生物伝播や性決定に関して謎多き生物である。申請者は6年前にマミズクラゲポリプを入手し、1個体から個体数を増やすことに成功し、さらに温度変化によるクラゲ芽形成の条件を確立した。H28年度はワムシを餌に用いた幼クラゲからの性成熟に挑戦した。さらに野外から採集したクラゲの卵巣、精巣をから取り出したRNAを用いて、cDNAライブラリーを作成した。加えて、野外からの採集した成熟個体を用いて、受精実験を行い、正常発生を観察した。マミズクラゲは第二極体放出後に受精し、約30分おきに卵割が起こり、プラヌラ幼生となる。卵膜は持たない。プラヌラ幼生は固着後、繊毛を脱ぎ捨て、フラストレ化して移動し、ポリプへと分化することが観察された。H28年度の大きな目標であった、実験室内でワムシを餌に用いた幼クラゲからの性成熟に関して、頻度、回数、水量を調節することで初めて成功した。しかしまだ確率が低く、給餌回数等、改良し、確率を上げる工夫が必要である。また、野外からのメス、オスクラゲのサンプリングを行い、マミズクラゲの成熟個体のcDNAライブラリーも完成した。

さらに野外からのオス個体、メス個体から得られた、精子と卵を用いた受精を行い、正常発生の観察も行うことができた。しかしながら、秋から冬にかけて、マミズクラゲポリプに水カビが発生し、全滅の危機があり、現在実験に使用できる個体数がかなり減ってしまっている。マミズクラゲ個体数の回復を早急に行わなければいけない。刺胞動物門ヒドロ虫綱に属するマミズクラゲは、淡水棲でありながらクラゲを放出する生物である。日本全国で夏場にマミズクラゲ成熟個体の発生が報道されるが、一つの池で一性別だけしか確認されないことが多く、その生物伝播や性決定に関して謎多き生物である。申請者は7年前にマミズクラゲポリプを入手し、1個体から個体数を増やすことに成功し、さらに温度変化によるクラゲ芽形成の条件を確立した。そこで本研究では、実験室内で有性生殖世代を再現し(性成熟を引き起こし)、さらに核型解析による染色体情報やゲノム情報を得ることで、マミズクラゲにおける性決定が、遺伝的要因なのか環境的要因なのかの決着を付けることを目的として研究している。H28年度はワムシを餌に用いた幼クラゲからの性成熟に挑戦した。その結果、ワムシを与える頻度や飼育の水深等を工夫することで、初めてメス池から採集したポリプから分化した幼クラゲの生殖腺が発達し、卵を持つ卵巣へと成熟した。H29年度はオス池から採集したポリプから分化した幼クラゲをワムシを用いて飼育することにより、精子を持つ精巣が発生してくることを確認した。また、メス池から採集したポリプから分化した幼クラゲと、オス池から採集したポリプから分化した幼クラゲを、同じ飼育水槽で、ワムシという同一の餌の条件下で飼育しても雌雄異なる性が発達したことから、マミズクラゲの性はポリプの世代で決まっている、つまり遺伝的要因である可能性が大きく示唆された。H29年度の目標であった性成熟の再現性に関しては、給餌回数等を改良することにより、ほぼ80%以上の生存率、成熟率となった。オスの性成熟誘導にも成功し、マミズクラゲの性はポリプの世代で決まっている、つまり遺伝的要因である可能性が大きく示唆された。しかしながらH28年度の後半からの水カビでのポリプ個体数の激減が尾を引き、実験室内での性成熟誘導個体を用いた受精実験が全く進まなかった。またH29年度は野外でのメス池でのクラゲの発生が見られなかったため、サンプリングが行えず、自然界での卵巣のステージングやゲノム抽出ができなかった。申請者は8年前にマミズクラゲポリプを入手し、1個体から個体数を増やすことに成功し、さらに温度変化によるクラゲ芽形成の条件を確立した。2016年度はワムシを餌に用いた稚クラゲからの性成熟に挑戦した。2017年度はオス池から採集したポリプから分化した幼クラゲをワムシを用いて飼育することにより、精子を持つ精巣が発生してくることを確認した。
工作機械摺動面のきさげ加工機構の試作

きさげは工作機械摺動面に加工されるものであり,工作機械の寿命を延ばすはたらきがある.そのきさげの加工は,機械加工された後の面をさらに精密に仕上げる加工であり,専用の工具を用いて人の手により行われており,熟練を必要とする.さらに後継者不足も問題になっている。その問題の解決方法の一つに自動化という方法がある.自動化するためにきさげ加工の動きを参考にしたロボットを製作することにした.まずは工作機械製造企業を訪問し,熟練者のきさげ作業の動画を高速カメラを使用して撮影した.その動画をもとに工具先端の動きを解析し,鋳鉄を削り取るモデルを作成した.その解析によると,鋳鉄を削り取るのに必要な力はおよそ100Nであることが分かった.これは自動化するためのロボットの仕様決定に必要になってくる.ロボットの動力には制御に容易な直流モーターを用い,PICマイコンにて制御することとした.本校の3D-CADを用いてロボットの設計,工作機械を用いて部品加工,ロボットを製作した.ロボットの製作において,工夫したところは以下の点である.直流モーターは制御が容易である半面,出力トルクが弱いという弱点がある.そこで,モーターの性能を最大限に効率よく発揮できるように機構部品であるカムの設計を行った.試作したロボットの性能を評価するため,動力測定計を用いて出力測定をしたところ,120Nの出力が確認できた.今回の研究で,鋳鉄を削り取るロボットの試作に成功した.今後の課題は加工精度を追求したロボットに改善することである.きさげは工作機械摺動面に加工されるものであり,工作機械の寿命を延ばすはたらきがある.そのきさげの加工は,機械加工された後の面をさらに精密に仕上げる加工であり,専用の工具を用いて人の手により行われており,熟練を必要とする.さらに後継者不足も問題になっている。その問題の解決方法の一つに自動化という方法がある.自動化するためにきさげ加工の動きを参考にしたロボットを製作することにした.まずは工作機械製造企業を訪問し,熟練者のきさげ作業の動画を高速カメラを使用して撮影した.その動画をもとに工具先端の動きを解析し,鋳鉄を削り取るモデルを作成した.その解析によると,鋳鉄を削り取るのに必要な力はおよそ100Nであることが分かった.これは自動化するためのロボットの仕様決定に必要になってくる.ロボットの動力には制御に容易な直流モーターを用い,PICマイコンにて制御することとした.本校の3D-CADを用いてロボットの設計,工作機械を用いて部品加工,ロボットを製作した.ロボットの製作において,工夫したところは以下の点である.直流モーターは制御が容易である半面,出力トルクが弱いという弱点がある.そこで,モーターの性能を最大限に効率よく発揮できるように機構部品であるカムの設計を行った.試作したロボットの性能を評価するため,動力測定計を用いて出力測定をしたところ,120Nの出力が確認できた.今回の研究で,鋳鉄を削り取るロボットの試作に成功した.今後の課題は加工精度を追求したロボットに改善することである.
出版メディアによる<大衆>の獲得-1920年代の改造社の戦略と文学・映像・アジア

「研究の概要と活動の記録」として、本プロジェクトの活動が、合計14回に及んだ勉強会の開催と九州地方を中心とした実地踏査を2本の柱として展開されたこと、また、本プロジェクトの研究課題に関連するテーマによって平成17年度科学研究費補助金を受けた慶応義塾大学松村友視氏の研究グループ「改造社を中心とする20世紀日本のジャーナリズムと知的言説をめぐる総合的研究」との情報交換や合同研究会の開催を行うなどの緊密な協力関係を構築、保持することで、本プロジェクトの目的の達成を補完したことを報告した。論功としては、山岸郁子「『現代日本文学全集』第2次予約に向けてのメディア・イベントにっいて-<均質化>される大衆(読者)」、杉山欣也「『鹿児島朝日新聞』にみる<円本>宣伝活動」、「九州地方に於ける『現代日本文学全集』宣伝講演会について」、中澤弥「雑誌『改造』と文芸映画附、「雑誌『改造』映画関連記事」一覧(昭和2-昭和15)」を掲載した。いずれも今後の研究に指針を与える内容となっている。また、掛野剛史『山本実彦著書目録』稿」は本研究課題で購入した改造社社主山本実彦の著書のリストであり、詳細な「解題」とともに掲載した。なお、庄司の報告は、本調査によって明らかとなった、九州地方に於ける改造社による『現代日本文学全集』宣伝講演会の実態を示す基本データである。「付録」には、所謂「円本」の出版の実態を明らかとすべく、収集した「全集内容見本」の一覧を作成し、掲載した。また、九州地方に於ける調査により収集した新聞記事と広告の一覧を掲載し、『九州日報』に掲載された広告の誌面を、宣伝活動の例として掲げた。第1回勉強会(6月8日)を、研究分担者山岸郁子氏の勤務校である日本大学経済学部にて行い、今後の具体的な研究活動計画を立てた(以後、特記しない限り、会場は同大学)。それにしたがい、第2回勉強会(7月20日)、第3回勉強会(9月15日)を開催し、本課題の研究分担者及び研究協力者(以後はメンバーと略記)による研究課題に関わる報告を行った。また、第3回勉強会においては、当初の計画通り、鹿児島県薩摩川内市と同地に在る薩摩川内まごころ文学館への実地調査を実施すること、合わせて熊本、鹿児島両県にて当時発行されていた地元紙及び旧制高校の校友会誌などについて調査を行うこととし、10月27日から30日、11月2日から6日までの2グループに分かれての調査を行った。また、外部講師として石塚純一札幌大学文化学部教授を招聘し、第4回勉強会として「円本に手を染めた出版社と出さなかった出版社-昭和初年における出版社の内的転換」との演題による講演会を、メンバー以外の出席者も多数得て11月25日に開催した。第5回勉強会(2006年1月25日)、第6回勉強会(3月22日)はメンバーによる報告を行い、活発な討議が交わされ、今後の課題達成に向けて大きな成果を得た。なお、改造社社主山本実彦の著書を含む関連図書、資料を、特に、円本全集に関わる全集内容見本、全集の附録である月報などの資料類を多く収集した。このことにより、当初の計画にあった雑誌『改造』の収集が予定通りに行えなかった点を補完しえた。また、改造社が招聘したアインシュタインの来日に関わる展覧会と演劇の公演が行われたこともあり、それらによって改造社の多面的な活動の在りようを学ぶことが出来た。なお、関連するテーマにて同じく平成17年度科学研究費補助金を受けている慶応義塾大学松村友視氏の研究グループと緊密な協力関係を持てたことが有益であった。

昨年度に行った6回の勉強会と2回の実地踏査に続いて、今年度は8回の勉強会と5回の実地踏査による資料の調査及び収集を行った。また、関連図書や資料の収集も昨年度と同様に行い、多くの文献を入手した。本年度の第1回にあたる第7回勉強会は、研究分担者である山岸郁子の勤務校である日本大学経済学部にて行い、研究協力者の掛野剛史の報告に続いて、今年度の研究活動計画を立てた(以後、特記しない限り会場は同大学)。それにしたがい、第8回勉強会(5月26日)、第9回勉強会(6月23日)、第10回勉強会(7月21日)、第11回勉強会(9月20日)を開催し、本課題の研究分担者及び研究協力者(以後はメンバーと略記)による研究課題に関わる報告を行った。また、この間、日本近代文学会北海道東北支部合同研修会に於ける須藤宏明の成果報告に合わせ、須藤、庄司達也による道内の旭川、及び札幌での実地踏査を行い、関係資料を収集した。なお、同時期には、庄司による近代文学注釈と批評の会2006年度夏季合宿での成果報告も行われた。第12回勉強会は、10月22日に東京文化会館にて、台湾に於ける日本文学の需要の実態に詳しい河原功氏を招聘し、第13回勉強会は、近代の出版物における組版などの事情に詳しい鈴木広光氏を招聘し講演会を催したが、メンバー以外の出席者を多数得た。第14回勉強会は、本プロジェクトと関連するテーマにて同じく平成17年度から科学研究費補助金を受けている慶応義塾大学松村友視氏の研究グループとの合同研究会として実施し、メンバーからは、研究代表者の庄司達也と研究協力者の杉山欣也が報告者となった。なお、本年度の実地踏査は、前記の北海道に加え、京都、山口、鹿児島、宮崎、大分、福岡、佐賀、長崎の各県にて行い、相応の成果を得た。これらにより、九州全域の調査をひとまずは終え、九州地方に於ける改造社による宣伝講演の実態の概要を把握することが出来た。
極低温原子集団を用いた量子原子光学の新規開拓

量子原子光学の新規開拓に向けて,ルビジウム原子、リチウム原子、およびストロンチウム原子の同時レーザー冷却システムを構築した.ストロンチウム原子のレーザー冷却光が,レーザー冷却えれたルビジウム原子に与える影響(光イオン化によるロス)を初めて定量的に見積もった.ストロンチウム原子のレーザー冷却のための光学系の大幅な簡素化を行い,ホローカソードランプを用いたストロンチウム原子の基底状態および準安定状態の分光方法を確立した.量子原子光学の新規開拓に向けて,ルビジウム原子、リチウム原子、およびストロンチウム原子の同時レーザー冷却システムを構築した.ストロンチウム原子のレーザー冷却光が,レーザー冷却えれたルビジウム原子に与える影響(光イオン化によるロス)を初めて定量的に見積もった.ストロンチウム原子のレーザー冷却のための光学系の大幅な簡素化を行い,ホローカソードランプを用いたストロンチウム原子の基底状態および準安定状態の分光方法を確立した.量子原子光学の研究をボゾン(ルビジウム原子)のみではなく、フェルミオンでも行うため、ルビジウム原子、リチウム原子、およびストロンチウム原子を同じ真空チャンバー内で同時に磁気光学トラップするための装置を開発した。今年度は特にリチウム原子のレーザー冷却の光源の立上げ、およびリチウム原子ストロンチウム原子混合オーブンおよびゼーマン減速器の開発を中心に行った。混合オーブンでは、ストロンチウムとリチウムの塊は同一の場所(エルボー)に置かれ、約400度に加熱される。原子ビームの生成は、水冷ニップルにつけられた2枚のニッケルガスケット(間隔10cm)に開けられた直径5mmの開口によって行う。オーブンは40L/sのイオンポンプで排気され、内径5mm、長さ10cmの差動排気チューブを通してゼーマン減速器につながる。オーブン駆動時の真空度は10^-8Torr台であった。ゼーマン減速器は長さ0.4mのスピンフリップ型で、入り口と出口の磁場の差は850Gであり、リチウム原子では800m/s、ストロンチウム原子では550m/sの捕獲速度に対応する。リチウム原子のレーザー冷却のための光源として、波長670nmのARコート付半導体レーザーを用いた外部共振器型半導体レーザーを作成し、これを種光として半導体テーパー型増幅器で500mW程度にまでパワーを増幅した。レーザー周波数安定化のためのリチウム原子気体の分光法として、ヒートパイプを用いた偏光分光法を用いた。適切なアルゴンバッファーガスの圧力の下では、偏光分光信号が増大する効果を見出し論文にまとめた(Optics Letter誌に投稿中)。作成したリチウム・ストロンチウム混合オーブンおよびゼーマン減速器と既存のルビジウムオーブンおよびゼーマン減速器を同一の超高真空チャンバーに接続し、リチウム・ルビジウム、ルビジウム・ストロンチウム、およびストロンチウム・リチウムの同時磁気光学トラップを実現した。特にストロンチウム・リチウム同時磁気光学トラップに関しては文献がなく、我々が世界で始めて実現したものと思われる。リチウム原子のレーザー冷却にもちいる671nm半導体レーザーの周波数安定化のため、リチウムのヒートパイプ中における偏光分光を試みた。今回用いたリチウム6は励起状態の超微細構造分裂幅が自然幅程度であり、円偏光のポンプ光によるスピン偏極が起きにくい。そのような状況においても、ポンプ光の飽和効果により円偏光複屈折が気体に誘起され、偏光分光が可能なことが実験的に検証された(Opt. Lett.37,2865(2012))。ルビジウム原子を用いたリチウム原子の蒸発冷却実現に向けて、1100Gの均一磁場も生成できる磁気トラップコイルの開発を行った。また、6.8GHzマイクロ波によるルビジウム原子の蒸発冷却およびボース凝縮を実現した。ストロンチウムのレーザー冷却のための光源開発を今年度から開始した。蒸気圧の低いストロンチウム原子の分光のため、ホローカソードランプを導入し、その諸特性を近年発売された461nm半導体レーザーを用いて調べた。バッファガス(ネオン6Torr)の存在のため、ドップラーフリー分光で得られる均一幅(衝突幅+自然幅)は100MHz程度であり、また原子の分布がホローカソード表面近傍に偏っていることが確認された。(arXiv:1303.1325)。ホーローカソードランプを用いてストロンチウムのレーザー冷却のリポンプ遷移として利用できる3P2-3D2および3P2-3D3遷移の分光に成功した。ストロンチウムのレーザー冷却のための簡便なレーザー光源および分光システムを開発した。ストロンチウム原子の基底状態1S0と励起状態1P1間の遷移(波長461nm)のレーザー冷却用光源には、第二高調波発生がこれまで用いられてきた。近年、460nm帯の青色半導体レーザーが市販されるようになり、本研究では、この青色半導体レーザーを用いた外部共振器型半導体レーザーの特性を調べた。その結果、注入同期による適切な増幅を行えば、第二高調波発生に頼らずに、青色半導体レーザーのみでストロンチウムのレーザー冷却が可能であることがわかった(Rev.Sci.Instrum.84,063101 (2013))。また、ストロンチウムのレーザー冷却には、準安定状態である3P2準位に溜まった原子を基底状態に戻すためのリポンプ光が必要であるが、このリポンプ光の周波数安定化のための分光方法の開発も行った。原子源としては、ストロンチウム原子を陰極に含むホローカソードランプを用いた。