hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
悪性脳腫瘍に対する密封小線源治療法の基礎的研究

当初、Irー192seedリボンを脳内に直接刺入していたが、線源の紛失予防の観点から小カテ-テル内にseedを封入する方法に変更し、刺入および抜法に伴う侵襲を最小限とするため、カテ-テルの材質、形状に改良を加えた。線源の刺入は、手術操作が容易で、組織学的に観察する構造(白質、灰白質)が比較的大きく単純である点より、右大脳半球前半部(bregmaより0.3mm後方、正中より3.0mm外側)に行なっている。現在のところ照射後3ケ月までの生存を確認しており、ラット脳に対する定位脳手術的小線源刺入法を用いた実験モデルを確立し得た。次に照射後の組織学的変化を検討した。線源より3mm離れた部位の総線量が150Gyとなるように線源を留置し、照射後1週間、2週間、4週間の組織を検討したが、明らかな放射線壊死巣は認められなかった。しかし、総線量を200Gyに増量した例では、壊死巣を観察したため、総線量、線量率、観察期間を変えた検討を計画し、実施中である。悪性脳腫瘍の治療成績は、脳神経外科学領域に於ける治療技術の進歩にもかかわらず、5年生存率が10%以下と低迷を続けている。この悪性脳腫瘍に対して、近年、密封小線源療法を適用し、従来の治療方法に比較しより良好な治療成績を得たとの報告がなされ、注目を集めているが、脳腫瘍に対する密封小線源療法の至適条件については未だ不明の点が多い。この至適条件の解明を研究目的とし、ラット正常脳に対しIrー192seedを用いた実験モデルで、1)密封小線源療法による正常脳組織の耐容限界の決定、2)脳腫瘍モデルに対する本治療法の効果の検討、3)本治療法による末梢血リンパ球サブセットの変化の検索、を行なうことを研究課題にあげている。このうち、現在は、平成元年度より継続して、主に正常脳組織に対する密封小線源照射の影響につき検討している。当初、Irー192seedリボンを脳内に直接刺入していたが、線源の紛失予防の観点から小カテ-テル内にseedを封入する方法に変更した。カテ-テルは、刺入・抜去に伴う侵襲を最小限とし、また充分な照射線量を得るためseedが並列に2個封入できる外径1.2mmのポリエチレン製カテ-テルを成形し使用している。線源の刺入は、右大脳半球前半部(bregmaより3.0mm外側)に行なっている。現在のところ照射後6ケ月までの生存を確認しており、ラット脳に対する定位脳手術的小線源刺入法を用いた実験モデルを確立し得た。照射後の組織学的変化は、線源より3mm離れた部位の総線量が200Gyとなるように線源を留置し、照射終了後、2週間後、4週間後の組織を検討した。照射終了直後より高線量照射領域に壊死巣を認め、現在その壊死巣形成限界照射量の決定のため実験例数を増やし検討中である。また、より少ない照射線量(3060Gy)部位における血管組織の変化、特に血液脳関門の機能的変化をHRPを用いて検討中である。悪性脳腫瘍(悪性グリオ-マ)に対して、我々の施設では密封小線源療法を臨床応用し、従来の治療方法に比較し良好な治療成績を得ており、他の数施設でも同様の報告がなされている。しかし、脳腫瘍に対する密封小線源療法の至適条件については未だ不明な点が多い。この至適条件の解明を研究目的とし、ラット正常脳に対しIrー192 seedを用いた実験モデルで、1)密封小線源治療法による正常脳組織の耐用限界の決定、2)脳腫瘍モデルに対する本治療法の効果の検討、3)本治療法による末梢血リンパ球サブセット(免疫能)の変化の検索、を行うことを研究課題にあげた。平成3年度は、正常脳組織に対する密封小線源照射の影響の検討、および脳腫瘍モデルの作成を行った。Irー192 seed用外径1.2mmのポリエチレン製カテ-テルを作成・使用し、ラット脳に対する定位脳手術的小線源刺入法を用いた実験モデルを確立し得た。小型動物でのこの実験モデルの確立は我々の施設がはじめてである。
ドップラーフリー高分解能レーザー分光による分子の構造とダイナミックスに関する研究

1.トランス-グリオキザールのA ^1A_u(nπ^*)状態は、準位間摂動は無いとされていたが、我々はa ^3A_u(nπ^*)状態との準位間相互作用を証明するエネルギーシフトと超微細構造を示す強度の弱いスペクトル線を観測した。超伝導磁石(最大6T)のボーア内にドップラーフリー2光子吸収分光用光共振器を設置し、A ^1A_u(v_7=1,JK)←X ^1A_g遷移のゼーマン分裂の量子数JとK依存性を調べ、従来の手法では観測出来なかった分子の量子化状態・準位間相互作用を明確にした。2.ベンゼンのS_1 ^1B_<2u>状態は基底振動状態からの発光量子収率が0.22であり、S_1 ^1B_<2u>、からT_1 ^3B_<1u>、への項間交差(intersystem crossing)が生じているとされているが、実験的な確証は得られていない。本研究でドップラーフリー2光子吸収分光法、レーザー光・分子線交差型サブドップラー分光法によるスペクトルを測定し、その外部磁場による影響の量子数v, J, K依存性を調べた。その結果、一重項-三重項相互作用は微少で、分子内無輻射遷移はS_1状態における振動・回転相互作用を経て、S_1からS_0への分子内変換(internal conversion)により生じていることを明確にした。3.ナフタレンのS_1 ^1B_<1u>←S_0 ^1A_g遷移の高分解能分光スペクトルを測定し、正確な分光定数を決定すると共に、準位間相互作用の量子数v, J, K依存性、スペクトルの外部磁場による影響を調べた。その成果に基づいて、分子内無輻射遷移・分子内エネルギー移動の機構を解明した。4.パラジベンゾジオキシンのS_1←S_0遷移の各振電バンドのレーザー光・分子線交差によるサブドプラー分光スペクトルを測定し、正確な分光定数を決定すると共に、バタフライ振動とトンネル効果の機構を明確にした。1)外部共振器中に2倍波発生用結晶を挿入し、3600048000cm^<-1>で、線幅が0.0001cm^<-1>以下で数cm^<-1>を連続波数自動掃引可能な高出力・強制安定化した波長自動掃引可能な紫外レーザーシステムを開発・製作した。2)トランス-グリオキザールのA ^1A_u(nπ^*)状態は、準位間摂動は無いとされていたが、我々はa ^3A_u(nπ^*)状態との準位間相互作用を証明するエネルギーシフトと超微細構造を示す強度の弱いスペクトル線を観測した。^1A_u(nπ^*)と^3A_u(nπ^*)との相互作用は小さい(El-Sayed則)ので^1A_u(nπ^*)と1 ^1B_u(ππ^*)との混合、^1B_u(ππ^*)と^3A_u(nπ^*)とのスピン相互作用が必要とされている。本研究で超伝導磁石(6T)のボーア内にドップラーフリー

2光子吸収分光用光共振器を設置し、A ^1A_u(v_7=1,JK)←X ^1A_g遷移のゼーマン分裂の量子数JとK依存性を調べ、従来の手法では観測出来なかった分子の量子化状態・準位間相互作用を明確にした。3)ベンゼンのS_1 ^1B_<2u>(ππ^*),T_2 ^3E_<1u>(ππ^*),T_1 ^3B_<1u>(ππ^*)状態は、それぞれ38085,36947,29657cm^<-1>なる電子エネルギーを持ち、S_1 ^1B_<2u>状態は基底振動状態からの発光量子収率が0.22であり、S_1 ^1B_<2u>からT_1 ^3B_<1u>への項間交差(intersystem crossing)が生じているとされている。^1B_<2u>(ππ^*)と^3B_<1u>(ππ^*)状態間のスピン-軌道相互作用は小さいので種々の提案がなされているが、実験的な確証は得られていない。ドップラーフリー2光子吸収分光法、レーザー光・分子線交差型サブドップラー分光法によるスペクトルを測定し、その外部磁場による影響の量子数v, J, K依存性を調べることにより、一重項-三重項相互作用に関する詳細な知見を得て、分子内無輻射遷移、分子内エネルギー移動はS_1状態における振動・回転相互作用を経て生ずることを明確にした。1.トランス-グリオキザールのA ^1A_u(nπ^*)状態は、準位間摂動は無いとされていたが、我々はa ^3A_u(nπ^*)状態との準位間相互作用を証明するエネルギーシフトと超微細構造を示す強度の弱いスペクトル線を観測した。超伝導磁石(最大6T)のボーア内にドップラーフリー2光子吸収分光用光共振器を設置し、A ^1A_u(v_7=1,JK)←X ^1A_g遷移のゼーマン分裂の量子数JとK依存性を調べ、従来の手法では観測出来なかった分子の量子化状態・準位間相互作用を明確にした。2.ベンゼンのS_1 ^1B_<2u>状態は基底振動状態からの発光量子収率が0.22であり、S_1 ^1B_<2u>からT_1 ^3B_<1u>への項間交差(intersystem crossing)が生じているとされているが、実験的な確証は得られていない。本研究でドップラーフリー2光子吸収分光法、レーザー光・分子線交差型サブドップラー分光法によるスペクトルを測定し、その外部磁場による影響の量子数v,J,K依存性を調べた。その結果、一重項-三重項相互作用は微少で、分子内無輻射遷移はS_1状態における振動・回転相互作用を経て、S_1からS_0への分子内変換(internal conversion)により生じていることを明確にした。3.ナフタレンのS_1 ^1B_<1u>←S_0 ^1A_g遷移の高分解能分光スペクトルを測定し、正確な分光定数を決定すると共に、準位間相互作用の量子数v,J,K依存性、スペクトルの外部磁場による影響を調べた。その成果に基づいて、分子内無輻射遷移・分子内エネルギー移動の機構を解明した。4.パラジベンゾジオキシンのS_1←S_0遷移の各振電バンドのレーザー光・分子線交差によるサブドプラー分光スペクトルを測定し、正確な分光定数を決定すると共に、バタフライ振動とトンネル効果の機構を明確にした。
超解像光断層像の測定に関する研究

生体は強い散乱体から構成されており、光断層像の測定は表面近傍を測定対象とする反射型の測定法が有利である。しかしながら反射型では散乱光の発生位置の情報も同時に測定する必要がある。この位置決めの測定法には、光源のコヒーレンスを利用する低コヒーレンス干渉法と光源の光周波数を線形変調し、ビ-ト周波数を分析する光周波数変調方式干渉とがある。本研究ではこの二つの方法の実現を行い、断層像測定を行う際の問題点の解決を行った。また得られる断層像はノイジイでありしかも劣化している。この回復問題も取り扱った。得られた成果は以下の通りである。1.低コヒーレンス干渉法では、ス-パルミネセント・ダイオード光源を用いて約10μmの深さ分解能の画像が得られた。またモーメント処理装置を新たに構成し使用したため、断層画像を高速処理することができた。光学系を干渉顕微鏡に組み込み、生体細胞などの微小物体の断層画像を得ることができた。2.光周波数変調方式干渉法では、DBR半導体レーザを光源、モーメント処理装置をデータ処理系として用いた。0.1%イントラリビット溶液中の7mmの深さに1%反射物体を置き測定した。高精度に反射率分布が得られ、生体測定にまで可能であることが得られた。3.雑音性信号の復元問題に対しては、プレ・フィルタ法を用いた反復解法がS/Nの観点から有利であることが分かった。1.OCDR法による断層像測定(1)光源としてスーパールミネッセント・ダイオードを用いた場合、z-プロフィル関数はガウス型となり、分解幅は3.4μmが得られた。この特性を利用して、一円硬貨の表面のトポグラフィ計測を行った。(2)光源として干渉フィルタをとうしたハロゲンランプを用いた場合、z-プロフィル関数は指数型関数となり分解幅は5μmが得られた。この分解幅は干渉フィルタにより決まるもので大幅な改善が期待できる。(3)上記(2)を干渉顕微鏡に組み込み、生体試料として玉葱を選び実測した。その結果、細胞の断層像が得られ、現在、その細胞の再構成を行っている。2.OFDR法による断層像測定(1)半導体レーザの注入電流を変化させ、光周波数を線形変調させた。その結果、モードホップが起こらない範囲で30GHzまで変化させることができた。距離分解幅は4.4mmが得られた。(2)散乱体としてイントラリピッド溶液を使用し、断層像測定を行った。その結果、低濃度ならば十分精度良く断層像が得られることが分かった。この位置決めの測定法には、光源のコヒーレンスを利用する低コヒーレンス干渉法と光源の光周波数を線形変調し、ビ-ト周波数を分析する光周波数変調方式干渉法とがある。0.1%イントラリピッド溶液中の7mmの深さに1%反射物体を置き測定した。
モデル生物を用いた免疫抑制薬の副作用発現に関するゲノム薬理学的研究

特異的免疫抑制薬タクロリムスは、脱リン酸化酵素カルシニューリンの抑制により薬理作用を発揮する。本研究では、分裂酵母の免疫抑制薬感受性変異体を単離することによ,りカルシニューリンと機能的に関連する遺伝子を同定し、免疫抑制薬の副作用発現に関与する遺伝子および作用機序を明らかにすることを目的として行った。研究期間内に以下の新たな知見が得られた。1.分裂酵母P-typeCa^<2+>/Mn^<2+>-ATPaseであるPmr1とNramp関連メタルトランスポーターであるPdt1がMn^<2+>ホメオスタシスの調節を介して、協同的に細胞形態制御に関与することが示唆された。2.分裂酵母アダプチンμサブユニットであるApm1がゴルジ体/エンドゾームにおいて、分泌、液胞融合および細胞インテグリティなどの種々の細胞機能に関与することが示唆された。3.ENTHドメインタンパク質であるEnt1が分裂酵母においてエンドサイトーシスに必須の機能を果たしていることが明らかとなった。4.分裂酵母ホスファチジルイノシトールー4-リン酸5一キナーゼであるIts3がRho/PKCシグナル経路以外に、PKCシグナル経路とは別の、P1c1シグナル経路を介して細胞壁インテグリティを制御していることが示唆された。5.分裂酵母の2つの低分子量GTPaseであるYpt3とRyh1の機能解析を行った結果、Ryh1とYpt3はともにゴルジ/エンドソームに局在し分泌経路に関与して、Ypt3と協同的な機能を果たしていることが示唆された。以上の結果から、カルシニューリンは種々のシグナル経路と協同的な作用を持ち、これらのシグナル経路がタクロリムスの副作用発現に関与していることが示唆された。本研究では、分裂酵母の免疫抑制薬感受性変異体を単離することにより、カルシニューリンと機能的に関連する遺伝子を同定し、免疫抑制薬の副作用発現に関与する遺伝子および作用機序を明らかにしようとするものである。本年度の成果は以下のとおりである。1.P-type Ca^<2+>/Mn^<2+>-ATPaseをコードする分裂酵母pmr1^+遺伝子を単離し、機能解析を行った。pmr1^+遺伝子発現はカルシニューリン依存性であった。pmr1^+遺伝子ノックアウトはEGTA感受性を引起こし、その多コピー抑圧遺伝子としてNramp関連メタルトランスポーターをコードするpdt1^+遺伝子を取得した。pmr1^+およびpdt1^+遺伝子の遺伝学的解析から、両遺伝子産物がMn^<2+>ホメオスタシスの調節を介して、協同的に細胞形態制御に関与することが明らかとなった。2.カルシニューリン遺伝子ノックアウトと合成致死となる変異体、cis1-1/apm1-1を取得して、原因遺伝子apm1^+の機能解析を行った。apm1^+遺伝子ノックアウト細胞でゴルジ体/エンドゾームにv-SNAREであるSyb1タンパク質が大量に蓄積すること、さらに、ゴルジスタック様の小胞およびポストゴルジ分泌小胞の蓄積が見られた。以上の結果より、Apm1がゴルジ体/エンドゾームにおいて重要な機能を果たしており、分泌、液胞融合および細胞インテグリティなどの種々の細胞機能に関与することが示唆された。3.エンドサイトーシスに関与するENTHドメインタンパク質、epsinの分裂酵母ホモログをコードするent1^+遺伝子を単離し、機能解析を行った。

ent1^+遺伝子は必須遺伝子であり、コンディショナルノックアアウト細胞を作製して解析したところ、分裂酵母においてもエンドサイトーシスに必須の機能を果たしていることが明らかとなった。特異的免疫抑制薬タクロリムスは、タンパク質脱リン酸化酵素カルシニューリンの活性阻害により薬理作用を発揮する。本研究では、分裂酵母の免疫抑制薬感受性変異体を単離することにより、カルシニューリンと機能的に関連する遺伝子を同定し、免疫抑制薬の副作用発現に関与する遺伝子および作用機序を明らかにすることを目的としている。本年度の成果は以下のとおりである。すでに単離しているits3変異体はホスファチジルイノシトール-4-リン酸5-キナーゼ(PI4P5K)遺伝子の変異体である。its3変異体が(1,3)-β-D-グルカン合成酵素阻害薬であるミカファンギンに感受性であり、(1,3)-β-D-グルカン合成酵素変異体である、bgs1変異体と合成致死となることから、its3変異体は細胞壁integrity欠損があることが示唆された。また、its3変異体では、低分子量Gタンパタ質Rhoのグアニンヌクレオチド交換因子であるRgf1の細胞内局在異常が見られたことから、its3変異体ではRgf1/Rhoシグナル経路の欠損が示唆された。さらに、PI4P5Kシグナル経路を明らかにする目的で、その下流因子の同定と解析を行った。PIP5Kの下流因子の一つとして、ホスフォリパーゼC遺伝子(plc1)を取得した。plc1過剰発現はits3変異体の表現型を抑圧し、そのためにはPlc1の酵素活性が必須であった。一方、プロテインキナーゼC(PKC)遺伝子(pkc1およびpkc2)の過剰発現はits3変異体の表現型を抑圧しなかった。以上の結果より、its3遺伝子産物であるPI4P5KはRho/PKCシグナル経路以外に、PKCシグナル経路とは別の、Plc1シグナル経路を介して細胞壁integrityを制御していることが示唆された。我々はこれまでにypt3-i5変異体を単離し、低分子量Ypt3 GTPaseが分泌経路で機能することを報告している。今回、もう一つの低分子量GTPaseであるRyh1の変異体であるryh1-i6を単離し、Ryh1の機能解析を行った。ryh1-i6変異体の解析により、Ryh1はRab6ホモログであり、Rab6と同様にエンドソームからゴルジへの逆行性輸送に関与していることが示唆された。ryh1^+遺伝子破壊株はypt3-i5変異体と合成致死となったことから、両者はオーバーラップした機能を持ち、共同的に作用していることが示唆された。この遺伝学的相互作用は、GDP結合型Ryh1T25N変異タンパク質の過剰発現がypt3-i5変異体の表現型である、酸性ホスファターゼの糖鎖付加異常および細胞壁インテグリティ異常をさらに増悪したことにより支持された。
ｔＲＮＡ擬態タンパク質による例外的遺伝暗号認識解読機構の解明

本研究は、例外的遺伝暗号解読に関わるtRNA擬態タンパク質について、真核生物(古細菌)と真正細菌という異なる生物ドメイン間での比較解析という複眼的視点による研究実施体制により、【1】tRNA擬態タンパク質が停滞リボソームをどのような分子機構で認識するのか、【2】巨大分子複合体であるリボソームのいずれの基本機能構造領域がその分子機構に関わるのか、【3】リボソーム停滞の分子機構とmRNAシグナルの全体像等、基礎生物学根幹の謎解明を目的とする研究計画を実施し新規な知見を得る事に成功した。本研究計画の重要な成果としては、真核細胞モデル系である出芽酵母の系において、停滞リボソームの解消に関わる新規な分子機構の存在を強く示唆する結果を得、モデルとして公表したことが挙げられる。バクテリアの停滞リボソームの再生反応過程では、標準的なペプチド鎖解離因子RF1/RF2もしくは、リボソーム大サブユニットでペプチド鎖解離反応を触媒するGGQモチーフをもつ解離因子ホモログにより、ペプチド鎖解離反応を経る分子作用機序で最終的に解体反応に至ることが知られている。一方、これまで真核細胞ではこのような経路は知られておらず、停滞リボソームは、tRNA擬態タンパク質複合体であるHBS1/Dom34複合体により認識され、Dom34がペプチド鎖解離反応を引き起ず、取り残されたリボソームをATPaseであるRLI1(ABCE1)が認識しATP依存的に解体反応を触媒することが報告されてきた。今回、翻訳効率の著しく低い出芽酵母のレアコドンであるCGAコドンを採用したアッセイ系で、CGAにおけるリボソーム停滞では、解離因子によるコドン誤読により停滞状況が解消されることを多角的な検証により示すことに成功しモデルを公表した。現在、先行して公表した上記成果の一般化と詳細な分子機構についての成果の取りまとめを行っている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、例外的遺伝暗号解読に関わるtRNA擬態タンパク質について、真核生物(古細菌)と真正細菌という異なる生物ドメイン間での比較解析という複眼的視点による研究実施体制により、【1】tRNA擬態タンパク質が停滞リボソームをどのような分子機構で認識するのか、【2】巨大分子複合体であるリボソームのいずれの基本機能構造領域がその分子機構に関わるのか、【3】リボソーム停滞の分子機構とmRNAシグナルの全体像等、基礎生物学根幹の謎解明を目的とする研究計画をしている。初年度は、計画全体の基本システム構築(遺伝学、生化学)、パイロットラウンド実験によるシステム応用のための予備的知見の取得を中心に研究を進めた。品質管理機構を遺伝学的に評価し、変異体分離を行う系の作成を行いこれまでに、翻訳Gタンパク質ホモログであり、mRNA品質管理機構を制御することが知られているものの、Gドメインの保存性が低く、グアニンヌクレオチド結合性も示されていない、出芽酵母Ski7タンパク質について、酵母の分子遺伝学手法を用いることにより、多数の変異体を分離し、機能解析することに成功した。得られた変異をX線結晶構造上にマップすることにより、これらの変異体がSki7のGドメイン保存モチーフや関連する立体構造部位に集中することが判明した。これにより、Ski7タンパク質がMrna品質管理に関わるためにはGドメイン(おそらくはグアニンヌクレオチドの結合)モードによりリボソームへの結合性や、関連諸因子との機能制御をスイッチするという新しい機能制御モデルを考案することができた。新たな遺伝学評価系は、本研究課題の変異体分離や機能検証に広く応用することが示されたといえる。計画全体の推進に関わる基本的な、分子遺伝学的変異分離および活性測定系の構築は、この先の関連因子やその変異体の機能評価をも可能にする。また、これまで未解明のまま残されてきた翻訳Gタンパク質の保存機能ドメインの機能性を明らかに出来た意義は大きい。これらの実績の上に、今後の網羅的な機能解析や、検証実験を進めていくことができる。これらのことから概ね順調に進展していると判断した。本年度は、昨年度を継承し、計画全体の基本システム構築(遺伝学、生化学)の継続と運用、パイロットラウンド実験からの知見検証を行った。特に、前年度成果として論文公表を行った、翻訳Gタンパク質ホモログであり、mRNA品質管理機構を制御することが知られている出芽酵母Ski7 pタンパク質のN末端領域に初めて見いだされた機能欠損点変異について一段と掘り下げた解析を行った。この領域は、エキソソーム複合体との相互作用を媒介しリボソームへのリクルートさせる機能領域であることが予想されていたが、これまで機能欠損につながるアミノ酸側鎖情報が得られていなかった。今回、20通りのアミノ酸に置換したSki7変異体遺伝子を構築し、mRNA品質管理機構への影響を検証した。

同時に他グループから報告のあった、Ski7p-エキソソーム複合体の部分高次構造情報における同残基部位の情報と合わせ、この残基がSki7 pとエキソソーム複合体との疎水性相互作用領域に形成されたピット構造に適合するための重要残基であることが明瞭になった。また、tRNA擬態タンパク質複合体であるHbs1p-Dom34p複合体とリボソームとの作用機構を解明する目的で構築した新規なリボソーム停滞評価アッセイ系を用いたリボソーム変異のパイロット選択実験を実施した。計画全体の推進に関わる基本的な分子遺伝学的変異分離および活性測定系の構築が概ね完了した。これらの系を用いて、パイロット検証やその結果集積に基づく網羅解析にが進行している。また、密接に関連する共同研究成果の論文公表も行い、また、現在論文として取りまとめたものを投稿中である。これらのことから概ね順調に進展していると判断した。本研究は、例外的遺伝暗号解読に関わるtRNA擬態タンパク質について、真核生物(古細菌)と真正細菌という異なる生物ドメイン間での比較解析という複眼的視点による研究実施体制により、【1】tRNA擬態タンパク質が停滞リボソームをどのような分子機構で認識するのか、【2】巨大分子複合体であるリボソームのいずれの基本機能構造領域がその分子機構に関わるのか、【3】リボソーム停滞の分子機構とmRNAシグナルの全体像等、基礎生物学根幹の謎解明を目的とする研究計画を実施し新規な知見を得る事に成功した。本研究計画の重要な成果としては、真核細胞モデル系である出芽酵母の系において、停滞リボソームの解消に関わる新規な分子機構の存在を強く示唆する結果を得、モデルとして公表したことが挙げられる。バクテリアの停滞リボソームの再生反応過程では、標準的なペプチド鎖解離因子RF1/RF2もしくは、リボソーム大サブユニットでペプチド鎖解離反応を触媒するGGQモチーフをもつ解離因子ホモログにより、ペプチド鎖解離反応を経る分子作用機序で最終的に解体反応に至ることが知られている。一方、これまで真核細胞ではこのような経路は知られておらず、停滞リボソームは、tRNA擬態タンパク質複合体であるHBS1/Dom34複合体により認識され、Dom34がペプチド鎖解離反応を引き起ず、取り残されたリボソームをATPaseであるRLI1(ABCE1)が認識しATP依存的に解体反応を触媒することが報告されてきた。今回、翻訳効率の著しく低い出芽酵母のレアコドンであるCGAコドンを採用したアッセイ系で、CGAにおけるリボソーム停滞では、解離因子によるコドン誤読により停滞状況が解消されることを多角的な検証により示すことに成功しモデルを公表した。現在、先行して公表した上記成果の一般化と詳細な分子機構についての成果の取りまとめを行っている。当初計画の項目別に以下の研究を推進する。【1】真核細胞モデル細胞系として出芽酵母を用い、立体構造情報からリボソーム上でのPelota・HBS1複合体やSki7の各種機能モードに対するドッキングモデルを構築し、欠失変異や点変異を導入した各因子の機能解析を継続して進める。【2】上記研究の進行を踏まえつつ、リボソーム機能領域のin vivo機能解析をさらに進める。また、精製リボソームを用いた解析について検討を開始する。【3】昨年度までに停滞要因となるシグナル配列に関して得られた知見をより詳細に解析するための新規な実験系の構築を行う。また、昨年度に得られた成果の公表準備を進める。
不安定核における魔法数の消滅・生成と束縛・連続状態の殻構造

これまでの私の研究で明らかとなっていた、不安定核での魔法数の変化等に重要な役割を果たしている核力での重要な部分を、p殻内においてG-matrixの値とも矛盾なく取り込んだ有効相互作用を定量的に決定した。それを用いて主にpsd殻での軽い原子核において広い範囲にわたって殻模型計算を行った。着目した相互作用が大きく関わっていると考えられる磁気モーメントおよびGamow-Teller遷移の大きさを計算、実験と比較することにより、新しい相互作用の有効性、妥当性を示すことができた。酸素同位体程度までの軽い領域においてはドリップラインの原子核を含め実験データは現在も増え続けており、その領域を記述するためにもこの相互作用は重要な役割を果たしている。この研究はPhysical Review Cに投稿し、受理されている。また、sd殻に中性子が存在する場合の核力と殼構造の関係を調べ、異なる殻の間のテンソルカに着目することで従来のものを用いるのに比べて炭素同位体をよりよく記述できる相互作用を決定した。これにより、中性子過剰な束縛の弱い系においても実験結果をよく再現し、最新のエネルギーレベルや遷移確率についての実験データとも矛盾ない結果が得られた。新たな性質としてE2遷移の炭素同位体における変化の様子、その理由などについて指摘した。さらに発展させることで、sd殻領域を含めた軽い核全般について系統的な議論ができると期待される。
実験的辺縁性歯周炎での微小循環(毛細血管及びリンパ管)の動態に関する立体解析

歯周組織、とくに歯根膜及び歯槽骨での微小循環には大別して血管系とリンパ管系の2種類が存在する。従来、これを全体像としてとらえ、観察することは非常に困難であった。その理由として、硬組織内あるいは硬組織に隣接しているという位置的に組織学的観察が困難であることがあげられる。また切片標本では二次元的な観察のみ可能であり、立体的・動的な変化を観察し得ないためである。また、血管系・リンパ管系をそれぞれ分離して観察することが困難であったことも、その理由としてあげられる。しかし、近年の免疫組織学的手法(CD34、CD9、D2-40など)により、リンパ管内皮細胞のみあるいは血管内皮細胞のみに特異的に染色する方法が見いだされるようになってきた。今回、イヌ実験的歯周炎において、血管、リンパ管がどのように変化するかについて、明らかにした。その結果、免疫組織化学的に、CD34は血管に特異的に染色され、一方CD9およびD2-40はリンパ管に特異的に染色された。対照群に比して実験群では、血管、リンパ管ともに数の増加がみられた。立体構築学的に、対照群では、血管とリンパ管は規則的なネットワークをなしてパラレルに走行しているのに対し、実験群ではその走行が不規則になり、管腔の大きさに変化がみられた。しかし、近年の免疫組織学的手法(PECAM-1,MHC classIIなど)の発達により、リンパ管内皮細胞のみに特異的に染色する方法が見いだされるようになってきた。今回、研究の初段階として、従来、リンパ管の増殖として単一的にとらえられてきたリンパ管腫について、毛細血管及び毛細リンパ管の双方がどのように関わっているかを免疫組織学的に検索した。リンパ管内皮細胞に対して特異的であるとされるVEGFR-3抗体、さらにVEGF-C、SMA、FactorVIII抗体等を用いた免疫染色を行いその染色様態について観察した。その結果、リンパ管腫は従来考えられていたような、単一性のリンパ管増殖病変ではなく、腫瘍周辺性で、毛細血管とリンパ管が複雑な吻合をなすことが明らかになった。今後、さらに辺縁性歯周炎という炎症性疾患に置いて、どのような動態を示すのかを明らかにしていきたい。しかし、近年の免疫組織学的手法(CD9、CD34、D2-40など)により、リンパ管内皮細胞のみあるいは血管内皮細胞のみに特異的に染色する方法が見いだされるようになってきた。リンパ管内皮細胞に対して特異的であるとされるCD9、D2-40さらに血管内皮細胞に特異的なCD34等を用いた免疫染色を行いその染色様態について観察した。その結果、リンパ管腫は従来考えられていたような、単一性のリンパ管増殖

病変ではなく、拡張したリンパ管とその周辺に存在する毛細血管が相互に複雑な関連性をもっていることが明らかになった。今後、さらに辺縁性歯周炎という炎症性疾患に置いて、どのような動態を示すのかを明らかにしていきたい。
サイバースペースと物理的空間を考慮した都市システムの経済学的分析

サイバースペースと物理的空間を考慮した複数都市システムモデルを開発した。従来型の物理都市システムモデルの中に、バーチャルスペースの重要な要素であるバーチャルシティ、バーチャル企業の構造を組み込む定式化を行った。1次元及び2次元物理空間を前提として、複数都市システムの市場均衡解を導出する計算方法を提案した。バーチャルシティの空間構造をシミュレーションによりに導出し、その特徴を解析した。物理空間における集積の経済とサイバースペースにおける仮想的な集積の経済(外部性)を考慮した都市システムモデルの解析を行い、バーチャルシティの空間構造を解析した。都市間の情報インフラと交通インフラの構造、及び土地利用構造をシミュレーションにより解明した。都市間の情報財フロー、物的財フローの空間分布の特徴をシミュレーション結果から明らかにした。地球規模の情報インフラである衛星通信システムの経済分析を行った。衛星立地制約、周波数制約、宇宙ごみ問題を考慮して通信衛星システムの最適立地問題を定式化し、最適立地条件を導出した。衛星通信の固定費、通信衛星の公共性、及び通信衛星の可視領域が通信衛星の最適立地に与える影響を分析した。さらに、宇宙空間の経済学的な価値を理論的に明らかにした。国内外における都市の情報化政策の事例、IT関連産業の集積傾向、サイバー空間の進展状況、都市再生政策、環境共生との関係を整理し、理論モデルとの比較検討を行った。サイバー空間、都市・地域経済学、情報・交通社会基盤、IT産業、及び社会・経済システムに関連する文献・資料を収集し、サイバー空間と物理的空間の特徴解析を行い、モデルの基本的フレームワークを構成した。伝統的な物理的空間に展開される都市経済モデルにサイバー空間を導入し、バーチャル財やバーチャル企業を描写できるモデルの特定化を行った。このモデルは一般均衡モデルに基づいており、物的企業と仮想企業の立地構造、都市住民の住宅立地、交通・情報社会基盤の空間構造、人、物、情報(バーチャル財)の都市内流動、都市住民の余暇・就業活動などが内生化され、情報財、物的財の価格、地代、賃金、輸送サービス料金、情報通信サービス料金などが導出される。情報化による様々な環境変化の影響を数量的に分析できる特徴を備えている。この情報化都市の空間経済の一般均衡解を導出するための数値シミュレーション・アルゴリズムを開発し、数値シミュレーションによる感度分析により、サイバー空間と物理的空間とを対比しながら、単一都市内でのバーチャル企業と物的企業の立地構造、情報・交通社会基盤の空間分布等を解明した。交通混雑現象など外部性を伴う都市経済モデルの構築を行い、外部性の内部化政策として空間的なピグー式税金・補助金システムの理論的検討を行った。物理的空間における物的財とサイバー空間のバーチャル財との循環構造(リサイクルあるいはコピー)の特徴解析を行い、物理的空間の物的財の一般廃棄物に焦点をあてて、その循環構造を解明するモデルを開発した。一次元空間の枠組みのなかで、廃棄物収集の輸送費用、リサイクル施設の費用、最終処分場の費用、及び廃棄物から生じる外部不経済効果の社会的費用の経済的関係をモデル化し、最適リサイクル率を導出した。近年の国内外における都市のIT(情報技術)化政策の事例、IT関連産業の集積傾向、サイバー空間の進展状況を整理し、理論的モデルとの比較を行った。
重イオン反応による中性子過剰核物質の状態方程式決定の理論的研究

核子あたりの入射エネルギーが数十から数百MeVのエネルギー領域での核衝突を反対称化分子動力学(AMD)を用いて計算し,中性子過剰核物質の状態方程式決定を目標にして,アイソスピンの非対称性に着目した研究を行った.^<197>Au+^<197>Au衝突は,安定核同士の衝突であるが,3:2の中性子陽子比をもつため,アイソスピンの効果が期待される.前年度に,^3Heと^3Hのエネルギー差が圧縮時から膨張時におけるアイソスピンの動力学を反映していることを示したが,いっそう確実な結論を得るためには,これらの軽いクラスターの生成を精度よく,かつ,曖昧さなく記述する必要がある.そこで,AMDにおいて軽いクラスターの直接生成(コアレッセンス)を取り扱うための従来の拡張を改良し,曖昧さの少ない枠組みとした.その結果,新しい取り扱いでも前年度と同様の結果が得られることが,現在確かめられつつある.最近,ミシガン州立大学で,例えば^<112>Sn+^<112>Snと^<124>Sn+^<124>Snを比較する実験が行われている.その結果,(N,Z)のアイソトープの生成量の二反応間の比が,(N,Z)に関して指数関数的な振る舞いをすることが指摘されている.前年度までに行った^<40>Ca+^<40>Caと^<60>Ca+^<60>Caの計算結果について同様の解析を行ったところ,実験で知られているとおり,アイソトープ比の指数関数的振る舞いが得られた.指数関数的振る舞いの傾きパラメータは,状態方程式(対称エネルギー)を反映する.今後は,実験が行われている反応の計算を進め,実験データとの比較することにより,核物質の状態方程式のアイソスピン依存性(対称エネルギーの密度依存性)に関する知見が得られると考えられる.核子あたりの入射エネルギーが数十から数百MeVのエネルギー領域での核衝突を反対称化分子動力学を用いて計算し,中性子過剰核物質の状態方程式決定を目標にして,アイソスピンの非対称性に着目した研究を行った.^<197>Au+^<197>Au衝突は,安定核同士の衝突であるが,3:2の中性子陽子比をもつため,アイソスピンの効果が期待される.核子あたりの入射エネルギー150MeVの中心衝突では,圧縮された系が高速で膨張しながら多数のクラスターが生成されるが,圧縮時の高密度領域での中性子陽子比が,高密度での対称エネルギーに強く依存することがわかった.実際,高密度での対称エネルギーが小さいと仮定した場合には,高密度領域で中性子の割合が増し,逆に陽子は早く外側へ押し出される.その結果,膨張している系の外側部分での陽子の割合が増え,そこから高速の^3Heが生成される.この効果は,^3Heと^3Hのエネルギー差という観測量として現れ,対称エネルギーに強く依存することが確認された.入射エネルギーが100MeV以下での核衝突では,前年度からの研究で,アイソスピン非対称度の高い^<60>Ca+^<60>Ca衝突では,フラグメントの電荷分布やアイソトープ分布のほか,中性子のフローなども非対称核物質の状態方程式を反映することを示した.一方,すでに実験データのある^<58>Fe+^<58>Feと^<58>Ni+^<58>Niの比較の計算も行った.わずかな中性子陽子比の差が観測量に現れるかが問題であるが,二つの系の間のフラグメントの多重度の差は,実験データの傾向をよく再現することがわかった.また,対称エネルギーとともに状態方程式の重要な要素である非圧縮率に関する研究も進めた.硬い状態方程式を与えるGogny力のパラメータを調整し,中間エネルギーでのフラグメント生成では非圧縮率に強く依存する場合があることが示された.核子あたりの入射エネルギーが数十から数百MeVのエネルギー領域での核衝突を反対称化分子動力学(AMD)を用いて計算し,中性子過剰核物質の状態方程式決定を目標にして,アイソスピンの非対称性に着目した研究を行った.^<197>Au+^<197>Au衝突は,安定核同士の衝突であるが,3:2の中性子陽子比をもつため,アイソスピンの効果が期待される.前年度に,^3Heと^3Hのエネルギー差が圧縮時から膨張時におけるアイソスピンの動力学を反映していることを示したが,いっそう確実な結論を得るためには,これらの軽いクラスターの生成を精度よく,かつ,曖昧さなく記述する必要がある.そこで,AMDにおいて軽いクラスターの直接生成(コアレッセンス)を取り扱うための従来の拡張を改良し,曖昧さの少ない枠組みとした.その結果,新しい取り扱いでも前年度と同様の結果が得られることが,現在確かめられつつある.最近,ミシガン州立大学で,例えば^<112>Sn+^<112>Snと^<124>Sn+^<124>Snを比較する実験が行われている.その結果,(N,Z)のアイソトープの生成量の二反応間の比が,(N,Z)に関して指数関数的な振る舞いをすることが指摘されている.前年度までに行った^<40>Ca+^<40>Caと^<60>Ca+^<60>Caの計算結果について同様の解析を行ったところ,実験で知られているとおり,アイソトープ比の指数関数的振る舞いが得られた.指数関数的振る舞いの傾きパラメータは,状態方程式(対称エネルギー)を反映する.

今後は,実験が行われている反応の計算を進め,実験データとの比較することにより,核物質の状態方程式のアイソスピン依存性(対称エネルギーの密度依存性)に関する知見が得られると考えられる.
機械-化学融合計測による材料破壊過程のマルチスケール高分解能オペランド解析

本研究は、材料の破壊過程についてナノメートルからミリメートルオーダーの広範な領域にわたって、歪みや応力等の機械的特性変化のみならず、化学構造や局所温度の変化なども同時に高精度でオペランド(実動条件下)計測可能な解析手法の確立を目的としている。独自開発のセンサを用いた表面増強顕微ラマン分光系を基に、破壊初期における機械的歪みの発生・伝搬から化学結合の歪み・切断・伝搬に至る過程を、マルチスケールかつ高空間分解能(面分解能100nm、深さ分解能0.1nm)で同時動的観察・解析可能なシステムを開発し、これまで未知の部分が多かった材料破壊過程の機械的特性と化学構造の変化の相関を同時に分子から複合構造体まで動的に解析することにより、そのトータルなメカニズムの解明を行うものである。そのため、多共焦点ラマン散乱分光装置と耐摩耗性プラズモンセンサを組み合わせた計測系を開発し、超高感度・ナノスケール空間分解能でマルチスケールでの材料表面の化学構造の計測を実現する。試験方法には引張試験を採用し、引張中および破断時の応力や化学構造を同時観察する。今年度は微小荷重印加・変位計測部からなる専用の微小荷重・変位制御機構を導入して引張試験機を開発した。さらに本引張試験機を現有の顕微ラマン分光器に組合わせた計測系を構築し、ゴム材、カーボンファイバーシート、テフロンシート、Liイオン電池用セパレータフィルム、ポリオレフィンフィルムなど、種々のフィルム材料を対象に測定を行った。その結果、ポリオレフィンフィルムにおいて特定のピークの強度が破断直前に変化する現象を見出した。またラマンイメージと試料のイメージは良く一致することも確認した。これらの成果を基に、今後はより詳細なデータの解析を進め、マルチスケールでの材料破壊時の動的化学構造変化についての系統的な知見を得る予定である。材料の破壊過程を引張試験で観察するための試験機の試作機を2種類開発した。ひとつはピエゾアクチュエーターを用いるタイプであり、もう一つはモーターを用いるタイプである。いずれについても当初予定のように作動することを確認した。いずれの方式とも2つのアクチュエーターで均等に引張り、観測ポイントにずれが生じないように工夫している。このような機構を変位計の両側にも設け、変位値の左右のずれをアクチュエーターにフィードバックして補正する形式とした。ピエゾアクチュエーター方式のものについては、引張ストロークは短いものの0.1nmの精密な変位が観察できる。一方モーター方式の変位制度は1μm程度であるが、10mm以上のストロークを達成可能である。また測定試料はアレイ状加工により中心部で応力集中するように作製し、その下部に円筒状の支えを設けて顕微鏡観察時の焦点が変わらないように工夫している。本試験機は現有の多共焦点ラマン散乱分光装置に組み込み、応力集中部の全体のラマンスペクトルの像が観察できた。表面増強ラマン散乱スペクトルを観察する場合は、石英半円柱の透過型プラズモンセンサを応力集中部に接触させスペクトル像を観察した。同センサは引張時の損傷を避けるため、Agナノ粒子を石英半円柱の曲面に埋め込み摺動耐性を付与した。測定試料にはゴム材、カーボンファイバーシート、テフロンシート、Liイオン電池用セパレータフィルム、ポリオレフィンフィルムなど種々のフィルム材料を用い、全て破断するまでの過程および破断の瞬間のスペクトル変化の観察に成功した。特にポリオレフィンフィルムでは特定のピークの強度が破断直前に変化する現象を見出した。このように今年度の検討で所望の性能の計測装置の構築と共に、種々の試料に関する知見を得ることができたため、概ね順調に進展していると判断した。今後の検討では試作した試験装置の引張条件を最適化し、引張時および破断時の精密な化学構造およびマルチスケールでの切断破壊の観察を進める予定である。さらに引張試験におけるプラスチックフィルムの配向構造の変化の観察も行う。さらにシリコンやガラスなどの脆性材料の破断までの結晶構造等の変化についても検討を行う。ピエゾアクチュエータ方式の試験機を適用し、測定に供する試料の加工方法の工夫により、ナノスケールでの破壊過程を多共焦点ラマン顕微鏡と透過型プラズモンセンサを用いてマルチスケールで超高感度オペランド計測し、破壊過程の詳細な解析を行う。さらに耐摩耗性透過型プラズモンセンサの適用により、引張および破壊までの過程における試料のごく表面層におけるナノスケールの欠陥の発生による化学構造変化と、その伝播プロセスを観察する。材料面においては、さまざまな分子構造を有するプラスチックフィルムやゴム材料における分子構造、表面構造や配向構造の変化、およびカーボン繊維やガラス繊維などの繊維強化プラスチックなどの複合材料における界面の破壊プロセスの観察と解析を進める。また当初の計画通り、切断・破壊までの引張のみでなく、繰り返し引張試験を行うことにより、疲労現象についても観察と解析を行う。これらの知見をまとめて体系化し、材料や界面のマルチスケールでの動的破壊メカニズムを明らかにして高強度材料の設計指針の提言を行いたい。

独自開発のセンサを用いた表面増強顕微ラマン分光系を基に、破壊初期における機械的歪みの発生・伝搬から化学結合の歪み・切断・伝搬に至る過程を、マルチスケールかつ高空間分解能(面分解能100nm、深さ分解能0.1nm)で同時動的観察・解析可能なシステムを開発し、これまで未知の部分が多かった材料破壊過程の機械的特性と化学構造の変化の相関を同時に分子から複合構造体まで動的に解析することにより、そのトータルなメカニズムの解明を行うものである。そのため、多共焦点ラマン散乱分光装置と耐摩耗性プラズモンセンサを組み合わせた計測系を開発し、超高感度・ナノスケール空間分解能でマルチスケールでの材料表面の化学構造の計測を実現する。試験方法には引張試験を採用し、引張中および破断時の応力や化学構造を同時観察する。今年度は微小荷重印加・変位計測部からなる専用の微小荷重・変位制御機構を導入して引張試験機を開発した。さらに本引張試験機を現有の顕微ラマン分光器に組合わせた計測系を構築し、ゴム材、カーボンファイバーシート、テフロンシート、Liイオン電池用セパレータフィルム、ポリオレフィンフィルムなど、種々のフィルム材料を対象に測定を行った。その結果、ポリオレフィンフィルムにおいて特定のピークの強度が破断直前に変化する現象を見出した。またラマンイメージと試料のイメージは良く一致することも確認した。これらの成果を基に、今後はより詳細なデータの解析を進め、マルチスケールでの材料破壊時の動的化学構造変化についての系統的な知見を得る予定である。材料の破壊過程を引張試験で観察するための試験機の試作機を2種類開発した。ひとつはピエゾアクチュエーターを用いるタイプであり、もう一つはモーターを用いるタイプである。いずれについても当初予定のように作動することを確認した。いずれの方式とも2つのアクチュエーターで均等に引張り、観測ポイントにずれが生じないように工夫している。このような機構を変位計の両側にも設け、変位値の左右のずれをアクチュエーターにフィードバックして補正する形式とした。ピエゾアクチュエーター方式のものについては、引張ストロークは短いものの0.1nmの精密な変位が観察できる。一方モーター方式の変位制度は1μm程度であるが、10mm以上のストロークを達成可能である。また測定試料はアレイ状加工により中心部で応力集中するように作製し、その下部に円筒状の支えを設けて顕微鏡観察時の焦点が変わらないように工夫している。本試験機は現有の多共焦点ラマン散乱分光装置に組み込み、応力集中部の全体のラマンスペクトルの像が観察できた。表面増強ラマン散乱スペクトルを観察する場合は、石英半円柱の透過型プラズモンセンサを応力集中部に接触させスペクトル像を観察した。同センサは引張時の損傷を避けるため、Agナノ粒子を石英半円柱の曲面に埋め込み摺動耐性を付与した。測定試料にはゴム材、カーボンファイバーシート、テフロンシート、Liイオン電池用セパレータフィルム、ポリオレフィンフィルムなど種々のフィルム材料を用い、全て破断するまでの過程および破断の瞬間のスペクトル変化の観察に成功した。特にポリオレフィンフィルムでは特定のピークの強度が破断直前に変化する現象を見出した。このように今年度の検討で所望の性能の計測装置の構築と共に、種々の試料に関する知見を得ることができたため、概ね順調に進展していると判断した。
水素リサイクル貯蔵体としてのフラーレンの応用

水素分子の吸着・脱離に関する研究は、金属間化合物への吸蔵・放出という金属材料分野での研究が主となっている。本研究では、ナノ物質であるフラーレンおよび水素化フラーレンに注目した。高温高圧水素流体中で水素が吸着することによる水素化フラーレンが生成する過程、およびアルゴン流体化で水素の脱離する過程を追跡した。その結果、水素化フラーレンは吸着過程ではなく、溶解再析出により生成することが観察された。さらに、セレンディピティな結果として、水素化フラーレンは高温アルゴン中で、速やかに融解し、カーボンナノボール(CNB)を生成することが明らかとなった。CNBは導電性ナノベアリング等の応用が期待される。水素分子の吸着・脱離に関する研究は、金属間化合物への吸蔵・放出という金属材料分野での研究、軽元素錯体水素化物からの脱水素反応を利用する研究が多い。しかしながら、金属間化合物は運搬効率の悪さや、高コストな金属資源を使用すること、また、軽元素錯体水素化物は脱水素化に伴い、構造も大きく変化してしまうため、可逆プロセスを考慮したサイクルを構築できない等の難点がある。本研究では、その可逆反応を構築しうる物質として、ナノ物質、C60フラーレンに注目している。前年度は、水素化リチウムアルミニウムを水素供給源として、C60の水素化実験を試みたが、未知の副生成物が妨害因子となったことに加え、透過照明による観察が、アルミニウムの存在により不可能であったことなどが重なり、C60の水素化は解明できなかった。そこで、本年は、水素源を単体水素に変え、水素化をおこなった。実験は、ダイヤモンドアンビルセル装置を用い、出発試料はC60粉末を用い、水素源として水素流体を、高圧ガス充填装置により1500気圧で、タングステンガスケット中に試料と共に封入した。X線回折実験はSPring-8にておこない、加熱にはファイバーレーザーを用いた。およそ2GPaの高圧水素と共存した、C60の回折パターンと、アルコール混合媒体で加圧したものを比べると、すでに格子が膨らんでおり、水素が吸蔵されていることが確認できた。その後、レーザー加熱したところ、一部透明化し、C60H36で説明できるピークが出現した。減圧過程においても、透明化した試料は残存していたことから、水素化フラーレンの生成が2段階の過程を経て生成することが確認できた。また、本年は、フラーレン同様、π共役系結合を持つ関連物質(Tetrathiazolylthiophene)について高圧実験を行うことにより、差応力がもたらすメカノクロイズムと静水圧の違いを明らかにした。水素エネルギーの安全な利用法の開発は、来るべき低炭素社会に対する重要なミッションである。本研究では、その可逆反応を構築しうる物質として、C60フラーレンに注目している。本年は、まず、そのホスト相として期待される水素化フラーレンおよび非水素化フラーレン両者の分解温度、融解挙動を明確にするために、不活性ガスを圧力媒体にした大容量ガス圧装置で高温高圧処理した試料について、電子顕微鏡観察することによりその挙動を追跡した。非水素化フラーレン(C60)は、800°C, 300MPaで処理後も構造を維持していたが、水素化フラーレン(C60H36)は同一温度圧力下でナノサイズ(400-1600nm)の真球状アモルファスに変化していることがあきらかとなった。このような比較的低い温度で、融解が見られることは意外であったが、その反面、形状が真球であることから、ナノサイズの導電体微小球(カーボンナノボール)として応用面が期待される。なお、本発見は新規特許出願に結びついた。レーザー加熱ダイヤモンドアンビルセルによる、より高圧側の実験(<4.5GPa)では、水素化リチウムアルミニウムを水素源として、C60フラーレンの水素化について、その場観察を実体顕微鏡ならびに放射光X線によりおこなった。水素源が金属アルミニウムの混入により不透明であったため、顕微鏡下での観察にはいたらなかったが、レーザー加熱後(約1400K)、放射光X線による回折図形の観察では、C60の回折線の消滅が観察された。しかしながら、C60H36水素化フラーレンに相当する回折線は観察されなかった。水素の吸蔵・脱離に関する研究は金属間化合物においておこなわれてきた。しかしながら、水素対重量比の面で不利であるため、金属間化合物以外の軽元素水素化合物の開発が重要とされている。現在まで、アンモニアボラン(NH3BH3)等の物質が注目されてきたが、脱水素化に伴い、構造の可逆性が失われてしまうことが一つの問題となっている。そこで、本研究で注目している物質は、水素修飾フラーレンである。