hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
感応性難聴患者における高分解MRでの蝸牛神経評価とPET脳機能画像に関する研究

今後も片側感応性難聴患者の蝸牛神経の形態や機能について、引き続き検討する。ここ数年の画像診断の進歩は目覚ましく,MRでの3D高分解能画像-CISS(constructive interference with steady state)-のシークエンスが使用されるようになって従来描出されなかった,内耳道内を走行する聴神経の一分枝である聴覚を司る蝸牛神経も描出可能となった.今回このシークエンスを用いて,聴力障害患者の蝸牛神経の形態変化をMRで評価した.病因によりその差があるかどうか,治療前後に形態の変化があるかどうかについて検討した.また同時に聴覚刺激を行いポジトロンCTで治療前後の脳血流を観察して,治療に反応する群と反応しなかった群においてこれらの検査で違いがあるかも検討してみた.聴神経腫瘍やその他の腫瘍による難聴患者を除外した片側感応性難聴患者の両側内耳道のMRを施行した.軸位断像で3D高分解能画像CISS(実行厚0.7mm)を撮影した後,MPRのソフトを使用して7番,8番脳神経と脳神経の方向と垂直な方向で画面を0.7mmで再構成した.左右の顔面神経の断面の大きさを比較した.ムンプスなど小児期の感染による難聴患者において,蝸牛神経は健側と比較して患側では萎縮していた.両側とも顔面や鼓室神経の萎縮はなかった.一方,突発性難聴など血流障害などが原因と考えられている急性難聴患者では患側と健側との左右差は見られなかった.突発性難聴患者においてpure soundを用いた聴覚刺激をポジトロンCTでおこなった.治療としてステロイドや高圧酸素投与を行ったが,治療前に比べて治療後聴力が改善した症例では優位に両側側頭葉の血流は増加していた.治療に反応する群と反応しなかった群においては,治療前の血流は側頭葉において優位さは見られなかったいままで症状でしかとらえられなかった病変を画像で描出可能となったことは、疾患を客観的に評価する点において有意義である。
「世界戦略」としての三島由紀夫

三島由紀夫は世界各国を旅した作家である。また、彼の作品とその存在は世界中に知られており、それは日本文学作家の中で突出している。そこで本研究では、焦点をアメリカとブラジルに絞り、三島が各地で何を見、何を書いたか、その際にどのような取捨選択を行ったかの解明を行った。同時に、世界の各地で三島はどのように研究され、翻訳されているかという点についても調査し、研究ネットワークの形成を志し、実体を解明した。三島由紀夫はその第1回目の世界旅行に際して、ブラジルを訪問した。具体的には、1952年1月27日、リオデジャネイロに降り立ち、サンパウロ、リンスを訪問したのちふたたびリオデジャネイロに赴き、カーニバルを体験したのちパリに向かった。その体験のもたらす三島文学上の意義を明らかにし、また現地においてその痕跡を調査し、また現地の三島文学研究者と交流を持つことを本年の目的とした。2013年12月の2週間、通訳者を伴ってリオデジャネイロとサンパウロを訪問し、三島の紀行文「アポロの杯」他に記された場所のいくつかを特定し、そこに書かれていること/書かれなかったことに関する知見を得た。たとえば、三島由紀夫文学の重要なモチーフのひとつがリオデジャネイロにおいては重要なイメージとなっているにもかかわらず、そのことを三島は記さず、しかしそのことを念頭に紀行文を執筆していることなど、創作上の秘密とも言える事柄がいくつか分かった。また、日本語紙誌を調査し、その足跡を確認した。そこには新発見と思われる事項も含まれている。また、リンス訪問時に三島が滞在した農園の農園主であった方とサンパウロで会い、長時間のインタビューに成功した。また、州立サンパウロ大学日本文化研究所において、三島由紀夫のブラジル体験に関する現時点での考察結果について講演の形で報告した。この報告はポルトガル語訳され、いずれ上記研究所発行の雑誌に掲載される予定である。さらには、当地で日本文学について研究している州立リオ大学や州立サンパウロ大学の研究者と交流を持ち、有益な情報と今後の協力を取り付けたことが実績として掲げられる。同時にこのような実績から、ブラジルにおいてさらなる調査考察が求められることも分かった。そのため、2014年度は、交付申請書の内容を変えて、さらにブラジル調査と考察をつづけようと考えるに至った。研究期間2年目に当たる2014年は、10月29日より11月11日にかけて、サンパウロとリオデジャネイロを調査したことが大きな研究内容である。2013年の調査に引き続き、三島由紀夫が作中に記した内容を確認し、彼が「見て・書いたもの」の把握に努めた。結果として、三島が「見て・書かなかったこと」の概要が理解できるに至った。これは、三島文学の表現上の特質をより一層明らかにすることにつながる。つまり、三島が見た同時代のブラジルから、なにを書かなかったかを理解することによって、彼が書いて明らかにしたことと隠蔽したこととの差異を際立たせることができるのである。一例を挙げれば、三島の滞在時である1952年に於けるブラジル日系人社会が見舞われていた状況(勝ち組・負け組問題に端を発する日系社会内部の亀裂等)について、三島は十分に知り得る立場であったにもかかわらず、『アポロの杯』等の作品中でほとんどその実情に触れていない。そのように考察し、三島のブラジルに対する興味・関心のありようや、作品の問題性が浮き彫りになりつつある。これらの研究成果の一部は、上記の滞在時にサンパウロ大学と州立リオデジャネイロ大学で行った二つの講演で発表し、現地の研究者と討議を行った。なお、2015年8月にサンパウロで開催される国際シンポジウムにて発表予定であるほか、現在執筆中の論文にて詳述する予定である(そのうちのいくつかは2015年度中に公刊することとなっている)。上記のような観点を萌芽として、三島以外の日本人作家たち(たとえば石川達三・島崎藤村・大宅壮一・川端康成等)のブラジル体験との差異を明らかにする必要を強く感じ、その研究を進めた。具体的には、サンパウロの日本文化関連施設の蔵書等を調査するなどして、より広い視野から三島のブラジル表象の特質をとらえることを目指すこととした。本年度は研究計画の最終年度に当たるため、これまでの研究内容の成果公開に力点を置いた活動を行った。口頭発表・講演について。2015年7月11日、金沢で開催された第8回金沢大学人文学類シンポジウムにおいて「書きかえられるブラジル三島由紀夫『アポロの杯』の問題性」を発表。同年8月13日、サンパウロ(ブラジル)で開催された国際語としての日本語に関する国際シンポジウムにおいて「三島由紀夫が見て書かなかったブラジル」を発表。同年11月15日、日本文学協会第70回大会においてラウンドテーブル「ブラジルにおける日本語文学とメディア」を企画し発表と進行を行った。これらは主にブラジルにおける三島由紀夫の動向を中心に考察したものであるが、さらに2016年3月23日、リーハイ大学(アメリカ、ペンシルベニア州)において招待講演として「三島由紀夫はアメリカをどのように描いたか」(英題:Mishima's vision of US)を行い、三島由紀夫とアメリカというテーマについて考察を深めた。併せてブラジル、アメリカ両国内の調査も行った。論文等について。2015年11月、有元・久保田編『21世紀の三島由紀夫』(翰林書房)に「旅行記/ツーリズム」「聖セバスチャンのイメージをめぐって「仮面の告白」と引用」の2論を掲載、主に三島由紀夫とブラジルに関する成果を発表した。

同年11月、学会誌『日本近代文学』(日本近代文学会)の「展望」欄に「神島・沖縄・内灘三島由紀夫の旅する海辺」を発表しアメリカとの関係を論じた。さらに2016年4月、金沢大学共通教育科目教科書『グローバル時代の文学』に「三島由紀夫「潮騒」とアメリカー日本近代文学の「海外」体験を考える」を発表。さらに論文「見て書かなかったこととしての旅行記三島由紀夫『アポロの杯』におけるリオ、サンパウロ」を執筆、これは現在、書籍化の過程にある。三島由紀夫は世界各国を旅した作家である。また、彼の作品とその存在は世界中に知られており、それは日本文学作家の中で突出している。そこで本研究では、焦点をアメリカとブラジルに絞り、三島が各地で何を見、何を書いたか、その際にどのような取捨選択を行ったかの解明を行った。同時に、世界の各地で三島はどのように研究され、翻訳されているかという点についても調査し、研究ネットワークの形成を志し、実体を解明した。2013年度に引き続ブラジルを調査し、研究の進展を図るという意味において、今年度の研究は十分に当初の計画レベルに達していると評価できる。現地の踏査により新たな事実をいくつか発見し、三島と関係を持った人にインタビューを行い、三島の書かなかったことが奈辺にあるかを推測することができたことは大きな進展である。一方、当初の計画に入れていたリンス調査は実施しなかった。これは現地に赴いてもはかばかしい発見はないであろうことがインタビューなどからはっきりしたためである。また、現地の研究者との協力関係が築けたことは大きな進展であった。ただし、調査報告を発表することが、講演等の口頭ではできているが、まだ活字化できていない。この点があるため、「当初の計画以上」とまではいえず、「おおむね順調」と評価した。日本文学2015年度の研究については、まず、2015年8月にサンパウロで開催される国際シンポジウムにてこれまでの成果を発表することが掲げられる。これによって、「三島が見て・書かなかったこと」の内容を明らかにし、また多くの現地研究者等に批評を受けることで、その実相をしっかりと確定させたい。また、このシンポジウム以外にも、日本国内でシンポジウムを行うことが決定している。これにも別の内容の発表を行うことで、幅広い内容についての研究成果公開を行う。同様に、2013年の講演の内容についても、公刊の方向で準備を進めている。なお、上記シンポジウムの内容については、活字化の方向で調整している。それ以外にも、すでに複数の原稿依頼があることから、これらを執筆・公刊し、研究成果を発表する年とする。また、「研究実績の概要」に書いたように、三島以外の作家におけるブラジル表象についての研究に着手することも今後の研究課題である。これについては、未知の側面を含むチャレンジとなるが、サンパウロにおける上記のシンポジウム参加の機会を生かして、現地の研究者との交流を深め、新たな人脈と知見を獲得してその推進の方策とする。
新規神経ガイダンス分子Draxin遺伝子欠損マウスの解析

脳は、多様な神経細胞集団が極めて複雑なネットワークを形成して機能しているが、発生過程では個々の神経細胞やグリア細胞が細胞間相互作用を積み重ねることにより形成される。我々はニワトリ胚やマウス胎児の脳から脊髄にいたる中枢神経系の背側に発現し、既知のガイダンス分子とは全くホモロジーの無い抑制性の新規神経ガイダンス分子の候補を見出し、Draxin(Dorsal repulsiveaxon guidance protein)と命名した。発生過程の脊髄で過剰発現したDraxinは脊髄交連経軸索成長を阻害し、Islet-1(+)脊髄介在神経細胞の背側から腹側への遊走を阻害した。さらに培養下で、Draxinは交連神経からの神経突起成長を反発阻害し、神経管からの神経冠細胞の遊走も阻害する。この研究計画では、Draxin遺伝子欠損マウスを作成してloss-of-function解析により、Draxinが本当にガイダンス分子であることを確立し、その神経系での機能を解明することを目的とした。Draxin遺伝子欠損マウスは、正常に生まれ成長した。マウス胎児の脊髄交連神経軸索は全く正常に形成されていた。交連神経がその軸索を腹側に伸ばすことを可能にする反発因子BMP7,GDF-7が正常に保たれているためと考えられる。しかし、前脳に形成される3種の交連神経である脳梁、海馬交連、前交連が、Draxin遣伝子単独欠損により消失する。神経軸索ガイダンス分子であることが確立しているNetrin-1の遣伝子欠損マウスにおいて報告されている表現形と同じであることから、Draxinは新規な軸索ガイダンス分子と考えられた。我々は一連の細胞間相互作用を担う新規膜蛋白質や分泌型蛋白質を、シグナルシークエンストラップ法を用いて探索した。その結果、ニワトリ胚やマウス胎児の脳から脊髄にいたる中枢神経系の背側に発現し、既知のガイダンス分子とは全くホモロジーの無い抑制性の新規神経ガイダンス分子の候補を見出し、Draxin(Dorsal repulsive axon guidance protein)と命名した。発生過程の脊髄で過剰発現したDraxinは脊髄交連神経軸索成長を阻害し、Islet-1(+)脊髄介在神経細胞の背側から腹側への遊走を阻害した。マウス胎児の脊髄をマーカー抗体染色により解析した結果、交連神経軸索は全く正常に形成されていた。交連神経がその軸索を腹側に伸ばすことを可能にする反発因子BMP7, GDF-7が正常に保たれているためと考えられる。しかし、脳ではDraxin遺伝子単独欠損により、左右の脳を連結する脳梁の欠損が見出された。既知の神経軸索ガイダンス分子の遺伝子欠損マウスにおいても同様な現象が報告されていることから、Draxinは新規な軸索ガイダンス分子と結論できる。
ヒト胃内感染ヘリコバクター属、ピロリとハイルマニのゲノム解析と病原性遺伝子の解析

H.pylori感染における宿主応答の解析として、H.pylori株のゲノム解析を無作為に選んだ8個の構造遺伝子について塩基配列を検討したところ、世界の地域による差及び病態による差は認められなかった。一方、病原因子であるCagAや細胞空胞化毒素遺伝子vacAは、世界の地域により大きく異なった。特に、慢性萎縮性胃炎と胃癌の発症が高い、日本、韓国、中国と欧米との違いが認められた。塩基配列による樹系図では、欧米と東アジアとは異なったbranchに位置し、H.pyloriの起源が異なると考えられた。H.pyloriの病態解析においては、cagAトランスジェニックマウスを作製し、生後12週に胃・小腸粘膜に過形成が生じ、生後72週には8.3%に胃・小腸に過形成ポリープ、1.8%に胃・小腸癌が発症することを明らかにした。H.heilmanniiの病態解析においては、6週令のC57B6マウスを用いて感染実験を行った。感染4週後から胃にリンパ濾胞が形成され、徐々にサイズの増大、数の増加が認められた。胃粘膜切片の病理学的解析では、リンパ濾胞を形成する細胞の多くは小型リンパ球であり、濾胞は胚中心、辺縁帯、マントル層などの通常のリンパ濾胞と同様の構造を有していることを明らかにした。今後、これらの胃内に生息する2種類のヘリコバクター属細菌がどのようにして異なる疾患を誘導するのかを詳細に検討する予定である。Helicobacter pylari (H.pylori)は、大きさ1.04.0μmのグラム陰性らせん状菌で、ヒトの胃内に特異的に生息し、慢性胃炎、胃がん、胃・十二指腸潰瘍、胃MALTリンパ腫など多様な疾患に関与している。一方、Helicobacter heilmannii (H. heilmannii)は大きさ410μm、最大14本の単極、または双極の鞭毛を持ち、慢性胃炎や胃MALTリンパ腫に関与している。本研究は、ヒト胃内に生息する2種類のHelicobacter属の病原性を明らかにするとともに、H.heilmanniiのゲノムを解析し、病原性遺伝子を明らかにすることを目的とした。H.heilmanniiの病態を検討したところ、感染4週後から胃にリンパ濾胞が形成され、徐々にサイズの増大、数の増加が認められた。さらに、H.heilmannii感染におけるMALTリンパ腫形成メカニズムは、H.pyloriですでに報告されているリンパ種形成と近似のメカニズムである可能性が明らかになった。H.heilmannii感染マウスから精製したゲノムについてゲノムシークエンサー20によるメタゲノム解析を実施した結果、マウス由来のゲノムの混入はほとんどないことが確認され、BLAST解析によるGC%の分布からHelicobacter属の遺伝子は35-45%の範囲である可能性が示された。これは、腸内細菌由来のゲノムの混入によるものだと考えられる。また、Helicobacter属の遺伝子との相同性を検討したところ、HvirB10と80%の相同性を持った遺伝子が同定され、3.4kbpまで塩基配列を決定した。現在、H.heilmanniiをより効率よく分離する新たな方法を見出し、H.heilmanniiゲノムについてメタゲノム解析を実施している。
放線菌汎用宿主における有用物質生産を目指した高分子DNA導入法の開発

放線菌S.avermitilisの大規模欠失体(SUKA)は異種の二次代謝産物生産のための宿主として有用である。しかしながら、全長100 kbを超える様な生合成遺伝子群を含むBACクローンの導入効率が極めて低いため、接合伝達性線状プラスミド(SAP1)を利用した遺伝子導入法を開発した。5種のバクテリオファージのattB配列を組込んだSAP1を形質転換能力の高いS. lividansに導入した後、組込型BACクローンを形質転換法によりSAP1ベクター上に組込んだ。得られた形質転換体を供与菌としてSUKAと接合を行い、100 kbを超す生合成遺伝子群を効率よく導入することができた。我々は放線菌Streptomyces avermitilisの大規模欠失体(SUKA)を宿主とした異種微生物由来の二次代謝産物生産について報告してきた。I型ポリケチド合成酵素や非リボソーム型ペプチド合成酵素によって生成する化合物の生合成遺伝子群は100 kbにもおよび、そのような化合物の異種生産を行うためには宿主に対する効率的な遺伝子導入方法が必須である。放線菌は一般的に大腸菌で調製したDNA(Dam Dcmによる修飾された)を制限するが、S. lividansは他の菌株と比べDam Dcmで修飾されたDNAの制限は低く、通常の大腸菌で調製した100 kb以上のBACクローンによって形質転換することができる。そこで、接合伝達性線状プラスミド(SAP1)を運び屋として、二次代謝産物生合成遺伝子群をS. avermitilis SUKA株に導入する方法を考案した。S.avermitilisならびにS. venezuelae由来の5種のアクチノファージ(φC31、R4、TG1、φK38-1、φBT1)のattBをタンデムに連結した人工DNAを合成し、それぞれSAP1上へ連結した。S. lividans内在性のattBを全て欠失した変異株に構築したSAP1ベクターを導入した。各ファージ由来の部位特異的組込み型プラスミドを導入した結果、SAP1上の各attBサイトにそれらプラスミドが部位特異的に組込まれた。また、I型ポリケチド合成酵素遺伝子を含む二次代謝産物生合成遺伝子群を保持する約100 kbのBACクローンにおいても、SAP1上のattBに部位特異的に導入することができた。得られたS. lividans形質転換体を供与菌として、S.avermitilis SUKA22株へ接合伝達した結果、接合体からBACクローンが導入されたSAP1が検出された。我々は、エバーメクチンの工業生産菌であるStreptomyces avermitilisの大規模欠失体(SUKA)が異種微生物由来の二次代謝産物生産のための汎用宿主として利用出来ることを報告してきた。しかしながら、本菌の制限系により、I型ポリケチド化合物の様に、全長100 kbを超える生合成遺伝子群を含むBACクローンの導入効率が極めて低いことが問題であった。そこで、同種ならびに異種間で接合伝達するS.avermitilis由来の線状プラスミド(SAP1: 94,287 bp)を利用した遺伝子導入法を開発した(平成25年度)。SAP1上に、5種の溶原化ファージ(φC31、R4、TG1、φK38-1、φBT1)に対応するS.avermitilis染色体上のattB配列をタンデムに配列した人工遺伝子を導入した。SAP1ベクターを形質転換能力の高いS. lividansに導入した後、組込型BACクローンを形質転換法によりSAP1ベクター上に導入した。得られたS. lividans形質転換体を供与菌としてSUKA株と接合を行った結果、I型ポリケチドをはじめとする種々の二次代謝産物生合成遺伝子群を含むSAP1ベクターをSUKA株に効率よく導入することができた。接合伝達の条件検討の結果、スラント状に試験管内で作製した寒天培地上に、供与菌であるS.lividans形質転換体と受容菌であるS.avermitilis SUKA株の胞子懸濁液を1:10あるいは1:20とした混合比で塗布することによって、効率よくBACクローンを保持するSAP1ベクターが受容菌へ移動することが明らかとなった。現在までに、200 kbを越すBACクローンをSUKA株へ効率よく導入することが可能となった。また、得られた接合体において、導入した各生合成遺伝子に由来する二次代謝産物の生産を確認した。平成25-26年度計画において、S. avermitilis大規模欠失体(SUKA)における巨大DNA分子導入法を確立した。S.avermitilisの内在性の線状プラスミドSAP1が保持する接合伝達能に着目し、制限系を有していない同属のS. lividansを供与菌として、SAP1上に導入した100 kb超の巨大な二次代謝産物生合成遺伝子クラスターを接合によりS. avermitilis SUKA株へ導入することに成功した。平成27年度においては、SAP1をベクターとして種々の異種微生物由来の二次代謝産物生合成遺伝子群について実際にSUKA株に導入し、その物質生産性を検討することによって、当該法が有効であることを明らかにした。

I型ポリケチド合成酵素遺伝子を含む二次代謝産物生合成遺伝子クラスターをはじめとする種々の巨大遺伝子断片を、当該法を用いてS.avermitilis SUKA株へ導入した後、物質生産性の検討を行った。concanamycinの生合成遺伝子クラスター全長を含む200 kb超の組込み型BACベクターをSAP1ベクター上に組込んだ後、S. lividansを供与菌として、接合によってS.avermitilis SUKA株に効率良く導入するができた。また、約100 kbのnemadectinの生合成遺伝子クラスターを含むBACクローンにおいても同様に導入する事に成功し、約0.15 mg/mLの高い生産性を有していた。さらに100 kbを超える種々の生合成遺伝子群を含むBACクローンにおいても有効であった。これら二次代謝産物の生産性は非薬剤選択圧下でも観察できることから、導入した遺伝子群が宿主細胞内でSAP1ベクター上に安定に保持されていると判断でき、当該法を用いることによって、安定な物質生産が可能であることが明らかとなった。放線菌S.avermitilisの大規模欠失体(SUKA)は異種の二次代謝産物生産のための宿主として有用である。しかしながら、全長100 kbを超える様な生合成遺伝子群を含むBACクローンの導入効率が極めて低いため、接合伝達性線状プラスミド(SAP1)を利用した遺伝子導入法を開発した。5種のバクテリオファージのattB配列を組込んだSAP1を形質転換能力の高いS. lividansに導入した後、組込型BACクローンを形質転換法によりSAP1ベクター上に組込んだ。得られた形質転換体を供与菌としてSUKAと接合を行い、100 kbを超す生合成遺伝子群を効率よく導入することができた。平成26年度において、当初の研究計画通り、予定した全ての実験行程ならびにその検証について順調に終えることができた。SAP1上に、5種の溶原化ファージ(φC31、R4、TG1、φK38-1、φBT1)に対応するS.avermitilis染色体上のattB配列をタンデムに配列した人工遺伝子を導入することにより、汎用性の高い線状プラスミドベクター(SAP1ベクター)を構築した。構築したSAP1ベクターを用いて、100 kb以上のBACクローンをS. lividansを供与菌とした接合伝達により、S. avermitilis SUKA株に効率よく導入する事が可能となった。詳細な接合条件を検討した結果、更に高効率で接合体を得られることが出来るようになり、これまでに、200 kbを超えるBACクローンの導入も可能となった。平成26年度におけるこれらの検証により、これまでに困難であった、SUKA株に対して巨大なBACクローンを効率良く導入する事が可能となり、さらに汎用性を増した異種発現システムを構築することが出来た。応用微生物平成27年度においては、開発した遺伝子導入技術を用いることにより、I型ポリケチド合成酵素遺伝子や非リボソーム型ペプチド合成酵素遺伝子を含むBACクローンについて、S. avrmitilis大規模欠失体を用いた異種発現を行うことにより、安定した物質生産が可能であるかどうか、導入した生合成遺伝子の宿主における安定性なども含めて検証する。
輸送体上での食品との相互作用が及ぼす医薬品の動態・作用変動に関する研究

消化管で機能するトランスポーターに対する食品、特に嗜好飲料である果汁等の影響について検討を進めた。新たな発見として、果汁中に含まれるナノ粒子がトランスポーターの発現と活性に影響することを見出した。従来、食品の栄養素としての作用は、食品中に存在するタンパク質などの含有高分子であっても管腔内での代謝によってアミノ酸など低分子となって生体に作用するものと考えられていた。一方、ナノ粒子は粒子内に多様な高分子化合物を含有すると考えられる。ナノ粒子はエクソソームの例のようにDNAやRNA、タンパク質、ペプチドを含有し、細胞間あるいは臓器間で情報伝達に働くものとして研究が進んでいる。今回の研究における発見は、食品が含有する高分子化合物がナノ粒子を介することによって生体内での安定性や細胞膜透過性が改善され、その結果高分子化合物自体がある種の栄養素として生体に作用することを示唆しており、食品中の高分子化合物が栄養素として生体に働く可能性を示す新しい概念である。本研究成果を含め、トランスポーターの発現やみかけの活性を制御することで消化管生理作用を調節する予試験結果も得られた。具体的には、食品摂取によって経験的に知られている便秘改善作用について、嗜好飲料がトランスポーターの発現を制御し、その結果食品の生理作用が説明される成果を得た。本作用は、すでに同様のメカニズムで作用する医薬品も上市されていることから、食品作用メカニズムとして作用することも十分可能であり、曖昧な食品の健康への作用を明確にする起点となる。これら成果をもとに次年度に向けて新たな研究の展開が期待できる段階となった。本申請内容のもととなる食品による消化管機能、特にトランスポーターへの影響として、OATP2B1分子を中心に、複数のトランスポーターの活性発現変動に対する食品(果汁やコーヒー)の作用を見出すことができた。さらに、当初予想していない成果も新規に得られた。すなわち、対象とする食品中には多くのナノ粒子が含有されていることを見出した。このナノ粒子中には多様な高分子化合物が含有されていることも確認されたため、食品の新しい作用メカニズムとして、従来の考え方である低分子化合物のみならず、高分子化合物も直接的に消化管トランスポーターの発現に作用することを示唆することができた。ナノ粒子の影響は本研究開始時点での計画としては想定しなかった新しい作用メカニズムであり、当初計画より進展したといえる。なお、得られた成果の一部は学術論文として公表に至った。しかし、一部しか公表に至っていないため、次年度の課題となる。当初の計画である食品、特に嗜好飲料の消化管組織への作用メカニズムを明らかにするべく研究を進める。これによって曖昧な食品の作用について科学的根拠を与え、その有効性を明確にするとともに、医薬品との相互作用リスクに関する知見として展開する。また、新しく見出した食品中のナノ粒子の影響について進展させる。現時点では、ナノ粒子が消化管細胞に作用してる現象が得られたのみで、ナノ粒子中の作用成分の特定には至っていない。今後は作用メカニズムと作用分子を見出すことが必要である。また、トランスポーターの発現変動が生理的なベネフィットをもたらす現象を実験的に確認できた。本現象についてもメカニズムと作用分子の特定を通じた全容解明を進展させる。また、得られる成果によっては、新しい消化管疾患の治療法の提案となる可能性も秘めており、さらに深めた研究へと進める予定である。食品の輸送体への影響について、コーヒー摂取の習慣が血清尿酸値を低下させるという臨床報告、コーヒーで前処理した消化管由来Caco-2細胞ではBCRPの発現が誘導されるという報告、ならびに申請者らのBCRP輸送体が尿酸の消化管管腔中排泄に働くというこれまでの成果に基づき、血清尿酸値低下作用を有する可能性のある消化管BCRPに影響するコーヒー中成分に関する検討を進めた。コーヒー抽出液をHPLC等を用いて分画した結果、BCRP誘導活性を有する画分が複数得られた。その中で特に強い誘導作用を有する分画にはカフェインが主に含まれており、カフェイン曝露によりほぼコーヒーのBCRPの誘導作用ならびに尿酸輸送活性増大が説明された。また、カフェインの誘導作用は、AhRリガンドとして働くことによることが示された。以上より、コーヒーはカフェインを主な作用物質として消化管BCRPを活性化し、血清尿酸値に影響することが示唆された。さらに、果汁の消化管輸送体OATO2B1への影響を調べた。既にアップルジュース(AJ)など果汁が消化管輸送体OATP2B1活性を阻害することを報告しているが、消化管毒性発症の一因がOATP2B1による薬物の組織蓄積性増大と考え、AJによる毒性抑制作用の有無を調べた。消化管毒性を示す抗がん薬SN-38をモデルとして用いたところ、OATP2B1はSN-38を輸送すること、さらに小腸絨毛形成抑制作用を毒性評価として動物試験を行ったところ、AJ併用によりSN-38の消化管毒性低下が観測された。さらに、食品は同じ名称でも不均一であることからその作用の評価法に関する検討も開始した。食品としてサプリメントに着目し、消化管酵素や輸送体の誘導作用に関する検討を開始した。以上、食品の中には多様な消化管組織への作用を示すことを見出すとともに今後の新しい展開にも着手できた。コーヒーのBCRPに対する作用に関しては、カフェインが主成分となる結果を得た。本成果は学術論文として投稿準備を開始した。

既法によればBCRPに対する作用はカフェイン以外であるとされていたため、既法とは異なる結果ではあるが、既法においては濃度や時間など試験条件が明記されていないため曖昧であり、本試験では濃度や時間を幅広く試験した結果として得られたものである。したがって、本成果はより信頼性が高く、それ故新規性がある結果と判断される。また、本成果は血清尿酸値の調節を消化管BCRPを介してコーヒーが作用することを裏付ける成果となった。カフェイン以外の成分についても否定はできないが、食品としてのコーヒーは多様な成分を含むこと、また製品ごとあるいは加工方法によっても主成分量が変動するため、今後の検討には試験方法の整理などが必要と思われる。果汁については、AJについては、OATP2B1阻害が有害作用のみならず薬物毒性回避に向けた応用性への利用も提唱できた。なお、現時点では本作用は、AJとOATP2B1輸送体間の相互作用を基盤にしているが、必ずしもOATP2B1のみを介した小腸保護作用とは言えない。AJ中成分ならびに作用機構についてさらに検討が必要である。また、全体を通じて食品の作用を検討する上においては食品間のばらつきが課題となる。本年度の研究を進める過程においては、この点の重要性を感じた。即ち同じ製品名であってもブランドやロットによって成分の種類や濃度は一定とは考えにくく、各製品の作用を予測できるような食品の消化管組織への影響評価に関する方法論についても検討を開始することとした。次年度以降、手法論も含めた検討を進める必要性がある。食品中には低分子のみならず、様々な遺伝子あるいはペプチド・タンパク質など高分子も含まれており、それらが影響する消化管機能に影響を及ぼす可能性がある。これまで、フラボノイドなどの食品低分子成分が消化管機能に影響することは知られており、多様な成分が様々な作用を引き起こすことが考えられる。しかし、それら食品成分の人への影響をin vitro試験から簡便に予測する手法は確立されていない。そこで本研究ではその第一歩として、食品からの活性成分の抽出法が及ぼす影響についてin vitroで検討した。その結果、従来抽出に使用さているエタノールなど有機溶媒あるいは水のいずれを使用するかによって消化管トランスポーターや酵素に対する影響が大きく変動することが明らかになった。今後最適化検討を進める必要性が示された。また、これまで行ってきた低分子に加えて、食品中高分子成分の影響について検討を進めた。食品中高分子は安定性や膜透過性の低さから高分子が直接消化管組織中のトランスポーター等に作用することは考えにくい。一方、近年高分子成分を含むエクソソームなどナノ粒子ベシクルが細胞間伝達に働く可能性が示されている。そこで、食品中ナノ粒子を介した高分子(特に食品由来microRNAに着目し)の消化管組織への影響に関して検討を進めた。その結果、リンゴナノ粒子を消化管細胞に作用させると、OATP2B1トランスポーターの発現や活性が低下し、またリンゴのmicroRNAデータベースならびにOATP2B1遺伝子3'UTR配列から、複数のリンゴmicroRNAがOATP2B1に作用することが示唆された。第一の目的の食品の消化化機能の影響
南極海オーバーターニングにおける淡水量変化の量的把握と原因究明

地球規模の海洋オーバーターンをになう底層の南極起源の海水は、近年、淡水化しつつあると指摘される。南極大陸沿岸で生まれる海水が全大洋底層の水のもとの一つとなるので、この沿岸海洋の変質の実態を把握して淡水化の原因を探るために、酸素の同位体をつかった特殊なトレーサーを含む観測研究を推進した。オーバーターンの起点となる海域の一つであるロス海沿岸部は淡水化しているが、これは西南極海洋の暖水化と同期していた。もう一つの起点であるアデリーランド沿岸では、海氷生産の減少に加えて氷床融解成分の増加がみられた。これらより、大規模とローカルな氷況変化の両方が淡水含有量に大きな影響を与える可能性が明らかになった。過去に実施した観測や一般に公開されたデータセットに基づき、南極海発の全球オーバーターニングの基点の一つであるアデリーランド海岸沖における塩分・淡水量の変化を解析した。海鷹丸やオーストラリア船籍オーロラオーストラリスで行った海洋観測の結果から、アデリーランド海岸沖の季節海氷域において、南極底層水、表層水および陸棚水の1990年代から2010年代への淡水化が明らかになった。特に底層水の淡水化については2010年のメルツ氷河舌の切離が底層水供給量の低下を加速した可能性が示唆され、今後もオーバーターニングに何らかの影響が現れる可能性がある。同時に実施した大気再解析データや衛星観測に基づく降水量および海氷生産量の解析から、表層水の低塩化の原因として、特に対象海域低緯度側では降水量の増加が主要な役割を果たしていると考えられた。一方、高緯度側では、降水変化だけでは不十分で、陸氷融解の寄与を考慮する必要があることが分かった。塩分・淡水量変化の基礎となる淡水起源ごとの流入量・存在量の基本的なバランスを考えるために、アデリーランド海岸沖を含む南極沿岸域全体において、塩分と酸素同位体比をもとに淡水成分の起源推定を行った。酸素同位体比の分布構造から、西南極域では表層域には陸氷融解の影響が強く底層には周極深層水の流入で陸水による変質がほとんどみられないのに対し、アデリーランド海岸沖では強い鉛直混合により陸氷融解の影響が全層にみられたが、両海域間では陸氷成分の鉛直積算は大きくは変わらないことが示された。これらの既存のデータ解析と平行して塩分及び酸素同位体比試料の蓄積を目指し、海鷹丸およびオーロラオーストラリスによる東経110度でのサンプル取得を実施した。また過去に観測船みらいにより取得したサンプルの酸素同位体比分析を進め、解析領域全体における酸素同位体比分布の描像の把握へ向けた資料整備を行った。新たな観測による資・試料の取得と分析を行うとともに、得られた資料や収集した過去の観測結果に関する解析を進めた。南極大陸を取り巻く周極的な領域において、長期的な塩分変化の解析が大きく進展した。世界中の研究機関で利用できるデータに我々の取得した資料を加え、概ね30年程度以上にわたる水温・塩分の時間変化をマッピングし解析したところ、アムンゼン湾周辺では暖水化と同時に高塩化がみられる一方、下流のロス海陸棚域では低塩化傾向がみられた。ロス海陸棚域から外洋へ向かう低塩分化のパスもみられた。また、時間変動幅が大きいものの、ウェッデルエンダービー海盆の東端の陸棚域においても、低塩化傾向が見積もられた。こうした結果と同時に、オーストラリア南極海盆の陸棚域では、長期トレンドを求めるにはデータが不十分な海域が多いことが改めて浮き彫りになった。塩分および酸素同位体比の現状把握および試料取得のための現場観測も着実に実施した。海鷹丸で110°E線上での観測を実施した。また豪船オーロラオーストラリスはトッテン氷河近傍およびアデリー海岸沖・アデリー海谷近傍での観測に成功した。両航海において、あわせて1700個を超える酸素同位体比の試料が取得でき、無事に研究所への輸送を完了した。これまでに取得した海水の酸素同位体比サンプルについては、引き続き順調に分析を進めている。特にみらいのサンプルの分析から、ロス海から伸びる表層低塩分化のパスについての知見が得られた。表層のみならず底層においても、ロス海域とオーストラリア-南極海盆における淡水起源特性の全体的な相違に関する知見が得られた。近年、氷床融解の加速や降雪量の増加といった淡水循環の変化により、極域海洋の淡水化が進行することが予測されている。特に南極海では、表層水塊の淡水化が深層オーバーターニング循環を弱化させる可能性が指摘されており、塩分変化の実態把握とその原因の究明が急務となっている。本研究では、酸素同位体比に重点をおいた現場観測資料解析に基づき、南極水塊における淡水分布様式とその変化について検討する。これまで、国際共同研究体制が拡大したおかげで、南極大陸沿岸全周を網羅する海域において酸素同位体比分析用のサンプルを取得することに成功した。これらを分析することで過去および今後の時間変化の原因を推定するための貴重なベースラインを引くことができる。物理量、特に酸素同位体比の空間分布については、大陸棚から外洋域にかけての海洋全層における分布を調べた。なかでも、これまでほとんど観測されたことのないトッテン氷河前縁部で得られた試料について分析を行い、西南極域と同様の構造特性を持つことが明らかになった。

淡水量の時間変化については、陸棚上の表層水および底層水が低塩化しつつあり、さらに2010年のメルツ氷河舌の剥離で低塩化が加速した南極アデリー海岸沖において解析を進めた。衛星資料に基づくデータセットにより海氷生産量が減少したことを確かめ、海氷生産起源成分の減少が塩分の低下に繋がることを確認した。同時に、本研究で取得した酸素同位体比は過去の値に対して著しく低く、陸氷融解成分も増加したことが推定された。このことは、氷河舌の形状の変化が海氷生産を通じて海洋の貯熱量分布を変化させて陸氷融解を変化させた可能性を示唆しており、深層オーバーターニングの変化を解明する上で大陸棚上における氷況把握の重要性を示すものである。国際共同観測の進展により、塩分・同位体資料の取得が当初計画以上に進んでいる。昨年度は、国際共同観測Sentinelに関連して、ケープダンレー沿岸沖での陸棚斜面における水温・塩分データおよび酸素同位体比サンプルの取得に成功した。また、韓国・独と共同で、アムンゼン海およびウェッデル海大陸棚域での海水試料も取得に成功した。取得した酸素同位体比試料の分析も、ほぼ当初計画どおりのペースで進展している。特に、2015年に取得したトッテン氷河沖、アデリーランド沖におけるサンプルの分析を全て終了した。また、オーストラリア-南極海盆で取得したサンプルについても、分析を実施した。ただし、共同体制の拡大に見合う分析処理能力の向上は未だ途上である。資料の解析も順調に進展している。塩分分布の時・空間変化を解釈するために、海氷生産による塩分フラックスについて、2014年までのデータセットを入手し整備した。特に、酸素同位体比資料の最も密に存在するアデリー海岸沖では、2010年のメルツ氷河舌の剥離に伴ってポリニヤの分布が変化したため、海氷生産が著しく減少したことを確認した。空間分布については、対象を外洋域までひろげて、海洋全層に渡る酸素同位体比の分布を調べた。特に、トッテン氷河前縁部で取得した酸素同位体比資料は、西南極と同様、周極深層水起源の高い同位体比の水の上に低い同位体比を持つ水が分布していることを見出した。ただし、その上層での値を過去の西南極での値と比較すると同位体比は高く、氷床融解成分の比率が小さいことを反映している。時間変化については、南極アデリー海岸沖において特筆すべき進展が得られた。2011年および2015年に取得し分析した同位体比は過去(2001年)の値に対して著しく減少した事実を見出した。近年、氷床融解の加速や降雪量の増加といった淡水循環の変化により、極域海洋の淡水化が進行することが予測されている。特に南極海では、表層水塊の淡水化が深層オーバーターニング循環を弱化させる可能性が指摘されており、塩分変化の実態把握とその原因の究明が急務となっている。本研究では、酸素同位体比に重点をおいた現場観測および資料解析に基づき、南極水塊における淡水分布様式とその変化について検討する。本計画では、アムンゼン海、トッテン氷河近傍、ウェッデル海など、暖水流入と高密度水生産という対照的な特徴を持つ海域において観測を行い、南極沿岸の代表的な海域をほぼ網羅する酸素安定同位体比分析用の試料採取に成功した。また本年度はケープダンレー沖における時系列採水器による係留観測を開始し、季節変動を分解する海水試料の採取に道筋をつけた。
放牧育成中のエネルギーおよび体成分蓄積に関する研究

放牧育成牛の産肉特性を明らかにする目的で、(1)放牧飼養、(2)牛舎内で生草を刈り取り給与する青刈飼養(Zero grazing)、(3)牛舎内で貯蔵飼料・濃厚飼料を給与する舎飼飼養の3つの飼養方式により育成牛を同一の増体速度で成長させ、各飼養方式における育成牛のエネルギー・蛋白質および脂肪蓄積量を比較屠殺法により測定し、育成牛のエネルギーおよび体成分蓄積量に及ぼす放牧の影響について飼料的要因と運動の要因を考慮に入れて検討した。主要な結果は以下の通りである。1)放牧飼養牛と青刈飼養牛は増体速度が同じ舎飼飼養牛とは体構成が異なり、内臓重量が重く、枝肉重量が小さかった。2)増体速度が同じ条件でも、放牧飼養牛と青刈飼養牛は舎飼飼養牛に比べ、明らかにエネルギーと脂肪の蓄積量が少なかった。3)育成牛の消化管内容物を除いた体重増加量(EBWG,kg/d)とエネルギー蓄積量(ER,MJ/d)の関係は以下のようになり、放牧飼養牛・青刈飼養牛はEBWGが同じ舎飼飼養牛に比ベエネルギー蓄積量が約1.3MJ/d少ないことが示された。(放牧・青刈飼養牛: ER=9.05EBWG-0.34、舎飼飼養牛: ER=9.05EBWG+0.97)4)放牧飼養牛と青刈飼養牛は舎飼飼養牛に比べ、血漿中のインスリンとlGF-1濃度が低く、成長ホルモン濃度が高かった。以上、放牧飼養は増体速度の要因とは別に、育成牛の体構成および体組成に直接的に影響を及ぼすことが明らかにされた。さらに青刈飼養においても同様の変化が認められたことから、放牧による体構成・組成の変化に飼料的要因が大きく関与していることが示唆された。すなわち、給与飼料のエネルギー源(繊維質vsでんぷん質)の違いが、内分泌系を介して摂取エネルギーの体内配分を変化させ、育成牛の体組成に影響を及ぼすものと考えられた。放牧時における牛のエネルギー蓄積量は、その測定が難しいことから、牛舎内で貯蔵飼料と濃厚飼料を給与した研究で求められた増体量とエネルギー蓄積量の関係を用いて増体量から推定されることが多い。しかし、放牧で育成肥育した牛では枝肉中の脂肪割合が少なく赤肉割合が高い傾向があり、放牧育成牛では増体に占める蛋白質・脂肪およびエネルギー蓄積量の割合が舎飼で育成肥育したものと異なる可能性がある。放牧育成牛のエネルギーおよび体成分蓄積に影響を与える主要な要因として、(1)運動のためのエネルギー消費量が大きいこと、(2)飼料源が窒素含量の高い放牧草であるため、摂取飼料中の窒素:エネルギー比が高いことが考えられる。ところが、放牧条件での牛のエネルギーあるいは体成分蓄積量を実測した研究は少なく、育成牛のエネルギー・体成分蓄積量に及ぼす放牧の影響を運動の要因と栄養的要因に分けて検討した研究はほとんどみられない。

本研究では放牧育成牛の産肉特性を明らかにする目的で、(1)放牧飼養、(2)牛舎内で生草を刈り取り給与する育刈飼養(Zero grazing)、(3)牛舎内で貯蔵飼料・濃厚飼料を給与する舎飼飼養の3つの飼養方式により育成牛を同一の増体速度で成長させ、各飼養方式における育成牛のエネルギー・蛋白質および脂肪蓄積量を比較屠殺法により測定し、育成牛のエネルギーおよび体成分蓄積量に及ぼす放牧の影響について栄養的要因と運動の要因を考慮に入れて検討する。放牧飼養と舎飼飼養の違いを検討する試験1および放牧飼養と育刈飼養の違いを検討する試験2をそれぞれ97年および98年の放牧期(5-8月)に実施する。試験1で用いる3ヶ月齢のホルスタイン去勢牛11頭を97年2月に導入し、乾草・濃厚飼料を給与して予備飼育を行っている。現在までの平均日増体量は0.95±0.18kgと極めて良好である。本課題では放牧育成牛の産肉特性を明らかにする目的で、(1)放牧飼養、(2)牛舎内で生草を刈り取り給与する青刈飼養(Zero grazing)、(3)牛舎内で貯蔵飼料・濃厚飼料を給与する舎飼飼養の3つの飼養方式により育成牛を同一の増体速度で成長させ、各飼養方式における育成牛のエネルギー・蛋白質および脂肪蓄積量を比較屠殺法により測定し、育成牛のエネルギーおよび体成分蓄積量に及ぼす放牧の影響について栄養的要因と運動の要因を考慮に入れて検討している。平成9年度は放牧飼養と舎飼飼養の違いについて検討するため、5ヶ月齢・体重160kgのホルスタイン去勢牛11頭を供試し、放牧区、舎飼区および初期屠殺区にそれぞれ5、4および4頭を配置した。放牧区は5月から9月にかけての123日間、チモシー主体の平坦草地(5ha)で昼夜放牧した後に、屠殺した。舎飼区は放牧区より2週間遅く試験を開始し、牛舎内で濃厚飼料と乾草を乾物比2:1の割合で増体速度が放牧区と同等になるように給与量を調節して124日間飼育した後、屠殺した。初期屠殺区は試験開始時の体組成を調べるため、体重160kg時に屠殺した。試験期間中に両区のの牛から採血を行い、血中代謝産物および代謝調節ホルモン濃度を測定した。放牧区・舎飼区の平均日増体量はいづれも0.8kg、終了時体重は259kgと同様であった。消化管内容物を除いた全屠体の重量に有意な違いはなかったが、放牧区は舎飼区に比べ、内装重量が有意(P<0.05)に重く、枝肉と皮毛の重量が有意(P<0.05)に少なかった。1日当たりの蛋白質、脂肪およびエネルギー蓄積量は放牧区で134g、43gおよび4.95MJ、舎飼区で123g、82gおよび6.22MJであり、放牧区は舎飼区に比べ蛋白質蓄積量が高く脂肪とエネルギーの蓄積量は低い傾向が認められた。血中代謝産物・代謝調節ホルモンは、放牧区で舎飼区に比べBUN、NEFAおよびGH濃度が有意(P<0.05)に高く、glucoseとinsulin濃度が有意(P<0.05)に低かった。平成10年度は青刈飼養と舎飼飼養の違いについて検討するため、5ヶ月齢・体重155kgのホルスタイン去勢牛8頭を供試し、青刈区および舎飼区にそれぞれ4頭を配置した。青刈区は5月から10月にかけての131日間、チモシー主体草地からの青刈草を牛舎内で自由採食させて飼養した後に、屠殺した。舎飼区は青刈区より3週間遅く試験を開始し、牛舎内で濃厚飼料と乾草を乾物比2:1の割合で増体速度が青刈区と同等になるように給与量を調節して130日間飼育した後、屠殺した。
心臓・大血管発生におけるイノシトール三リン酸受容体の組織特異的機能の解明

イノシトール三リン酸受容体(IP3R)の3種のサブタイプのうち、1型および3型IP3Rを同時に欠損させたダブルノックアウト(1/3DKO)マウスは心臓血管発生異常をきたす。組織マーカーの発現解析と組織特異的1/3DKOマウスの解析により、1型・3型IP3Rは、右心室から心臓流出路の発生において二次心臓領域のうちTbx1非発現領域で機能すると考えられた。さらに、血管内皮細胞に発現する1型・3型IP3Rは、血管発生において血管新生の過程に必須の役割を担うことが示唆された。本研究は、IP_3R1,IP_3R3が心血管発生においてどの組織に特異的に機能するかを明確にし、IP_3R1,IP_3R3を介したシグナル伝達機構を分子レベルで解析することが可能になる。本研究の成果は、先天性心疾患の発症機構を明らかにし、発症予防や再生医療を含む治療への応用につながる発生学的基盤の一部となる点で重要である。1型および3型のイノシトール三リン酸受容体(IP_3R1,IP_3R3)遺伝子の機能を全身において欠損させたダブルノックアウトマウス(DKO)では、発生全体の遅れが顕著であったため、心血管発生におけるIP_3R1,IP_3R3の機能を明確にすることができなかった。昨年度に作製したIP_3R1^<loxp/loxp>IP_3R^<-/->とTbx1Cre:IP_3R1^<+/->IP_3R3^<-/->を交配し、Tbx1Cre:IP_3R1^<loxp/->IP_3R^<-/->(二次心臓領域特異的なIP_3R1,IP_3R3ダブルノックアウトマウス)の作製に成功した。このマウスは正常な発生を遂げ、生後1年間、特に問題なく生存し続けたため、心血管系には異常はないと考えられた。続けて、Tie2Cre:IP_3R1^<loxp/->IP_3R^<-/->(血管内皮細胞特異的なIP_3R1,IP_3R3ダブルノックアウトマウス)を作製した。現時点で、Tie2Cre:IP_3R1^<loxp/->IP_3R^<-/->は出生しておらず、胎生致死が疑われた。現在、胎生期のどの時点で死亡しているか解析中である。全身のIP_3R1,IP_3R3DKOの組織で認められた血管発生における「血管新生」の障害が、血管自体によるものか、その他の発生異常による二次的障害かを確認するため、血管内皮細胞株(HUVEC)を用いて管腔形成能と細胞遊走能を測定した。HUVECの管腔形成能と細胞遊走能はIP_3R阻害薬の存在下で有意に低下し、血管新生の障害は血管内皮細胞のIP_3R機能の低下が直接関与する可能性があることが示唆された。本研究の成果は、IP_3R1,IP_3R3を介したシグナル伝達機構を中心とした先天性心血管疾患の発症機構を明らかにすることであり、発症予防や再生医療を含む治療への応用につながることが期待される。
界面スピン軌道相互作用による室温動作新奇スピントランジスタの実現

本研究課題「界面スピン軌道相互作用による室温動作新奇スピントランジスタの実現」において、平成29年度では研究の中核を担う酸化ガドリニウム(GdOx)のゲート絶縁層を用いて可逆的に銅(Cu)表面を酸化出来るかどうかに着目して研究を行ってきた。申請書類で述べたように、Cu表面を酸化する事でスピン軌道相互作用を変化させられる事が既に分かっているので、それを外部から電界効果で変調し、スピントランジスタの実現を目標としている。GdOxの成膜には、Gdターゲットを用い、超高真空チャンバー内にアルゴン(Ar)及び酸素(O2)を導入しながら、反応性スパッタで成膜を行った。Ar流量に対し、微量のO2を導入し、成膜を行った結果、O2流量に対して系統的な抵抗の変化が観測された。Gd自体は金属であるため、抵抗はかなり低いが、O2流量を増やしていく事で、GdOxが形成され、Arに対して30 %のO2を導入する事で、非常に絶縁性の良い膜の作製に成功した。続いて本GdOx膜が電界印加をした際に、酸素イオン伝導体としての機能を発現するかの検証を行った。実験ではCu(5nm)/GdOx(30nm)/AlOx(20nm)/Ti(5nm)/Au(100nm)の多層膜細線に対してゲート構造を作製し、Cu抵抗が電界で変調されるかの確認を行った。より絶縁性を担保するために、GdOx上に更にALDと呼ばれる原子層成膜装置で絶縁性の良い酸化アルミニウムAlOxの成膜を行った。ここでCuは抵抗率が低く、電子の平均自由行程が20 nm程度となるので、膜厚5 nm程度であればCu/CuOx界面の電子散乱が影響し抵抗に変化が生じるはずである。現在このような検証を行う素子の作製には成功しているが、ゲート電圧に対する抵抗の変化は確認出来ておらず、GdOxの成膜条件をもう少し最適化する事が課題となっている。本年度実績は以上である。29年度が最終年度であるため、記入しない。