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社会的多様性の代表と政治統合-代表の基礎理論に関する研究

18年度は、17年度に引き続き、フランス語の文献を中心に資料の収集を継続するとともに、9月には民主主義をテーマとしたフランスでのシンポジウム(《Mutation contemporaine de la democratie》、於:フランス・モンペリエ大学、2006年9月20-22日)に参加し、報告を行うとともに日仏双方の憲法研究者と意見交換を行った。以上をもとに、前年度に析出した、「社会的多様性の代表と政治統合」の基礎理論の骨格部分についての基本的な分析視角を出発点に、中間的な成果のとりまとめと試論の構築を試みた。18年度の具体的研究成果は以下の通りである。1 17年度末に、日仏法学会・2005年度総会(2006年2月18日、東京大学)において、「フランス民主主義と多様性--《思想・意見の諸潮流の多元主義》をめぐって」と題する報告を行ったが、その報告をもとに、中間的な成果として、論文をまとめた。論文では、フランス民主主義において多様性・多元性がどのように政治的意思形成のプロセスに取り込まれてきたのか、今日のフランス民主主義が等質性と多様性・多元性の緊張関係をめぐりどのような問題に直面しているのか、等を明らかにした。2かねてから取り組んできた杉原泰雄・一橋大学名誉教授との共著『憲法と議会制度』を完成させたが、申請者が担当した日本国憲法の議会制度・国会を論じたその第2部において、1の成果をもふまえつつ、日本国憲法をめぐる原理論・解釈論という形で、研究テーマの中核に関わる試論をとりまとめた。そこでは「民意」と「代表」の関係を手がかりに、議会制というシステムの中で、等質性と多様性・多元性との緊張関係の中で政治的意思を形成してゆく可能性について、一定の方向性を提示している。過去2年間の研究の蓄積を踏まえ、具体的な成果のまとめを行った。まず19年度当初、研究開始以来取り組んできた、杉原泰雄・一橋大学名誉教授との共著『憲法と議会制度』を出版することができた。議会制度についての憲法原理的な検討を主題とする本書において、日本国憲法下の国会制度を扱う第2部を担当した。そこでは、等質性と多様性という2つの原理の交錯点に国会制度を位置づけ、議会制を通じた「民意の徹底した反映」の可能性を、多面的に探った。多元性の合理化を論じた代表の基礎理論に関する第2章、政治的平等・代表の社会学化・政党・選挙制度・二院制などをあつかった第3章は、いずれも本研究の主題と直結するものであり、研究課題についての一応の解答を体系的に提示したものである。また、19年度後半に公刊した「議院内閣制の基本構造」では、議院内閣制をめぐる法制度の改革や運用の変化、さらには従来十分に意識されることのなかった「強い参議院」の顕在化、といったアクチュアルな問題状況を踏まえ、政府の責任という議院内閣制の本質的要素を手がかりに、議会制、とりわけ二院制が、多様な民意の統合に果たす役割を論じている。諸外国の基礎理論を踏まえつつ、憲法制定当初の議論にまでさかのぼり、「強い参議院」を組み込んだ日本国憲法の議院内閣制が、多様な民意の統合に積極的な役割を果たしうることを主張している。以上の2つの著作を通じ、近時の日本の議会制をめぐる問題状況をも踏まえつつ、社会的多様性と政治統合に関する代表の基礎理論の構築という研究課題に対し、なお過渡的なものではあるが、一応の解答を提ぶし、今後の研究の発展の上でも、なお不十分なものながら、一つの足がかりを築くことができたのではないかと考えている。
不妊を引き起こす生殖細胞発生異常のシステム解析

生殖細胞発生に関わる因子および様々な細胞内シグナル伝達因子をショウジョウバエ、カイコでの遺伝子発現情報や遺伝子間相互作用情報、進化的な保存性も加味して選抜し、カイコ培養細胞BmN4を用いてシグナル伝達ネットワークモデルを構築した。得られたモデルはショウジョウバエで生殖細胞発生に関わる遺伝子がハブとなるネットワークトポロジーを示した。また、機能未知の不妊の原因遺伝子の生殖細胞での役割、これまで体細胞でしか機能が知られていなかった遺伝子の生殖細胞におけるシグナル伝達制御機能をこのモデルから推定することができた。平成24年度は以下の解析について研究を進めた。1)ショウジョウバエ個体から単離した生殖細胞のmRNA発現プロファイルを解析する際の実験デザイン、統計モデルの改良を行い、バッチエフェクト(実験日などに起因すると考えられる体系的なバイアス)と遺伝子型による影響との定量的な割合を検討した。2)カイコ培養細胞(BmN4)のゲノムワイドな遺伝子発現状態をmRNA発現プロファイルから確認した。また、カイコ-ショウジョウバエ間でのオルソログ推定を行い、当初、ショウジョウバエで予定していた研究計画をカイコ培養細胞で行うための基盤を確立した。3)生殖細胞の発生・維持に必須なことが知られている遺伝子に対するRNAiを行い、それらの表現型を評価した。4)カイコ培養細胞を用いたRNAiによる遺伝子機能阻害とmRNA発現解析を組み合わせた遺伝子ネットワークのモデリングに着手した。このモデリングには(a)上記3)で同定された遺伝子および(b)本研究計画当初に準備したショウジョウバエベイジアンネットワークモデル情報から選抜した遺伝子で且つ様々な発生現象に共通して関与するcanonicalシグナル伝達因子のカイコオルソログ遺伝子であるものを選抜し、ネットワークモデリングに供試した。研究計画で提案したシグナル伝達に研究遂行に伴う修正を加え、ショウジョウバエ、カイコでの遺伝子発現情報、その他の生物での保存性も加味し、生物種を越えて保存された生殖細胞発生に関わる因子および様々な細胞内シグナル伝達因子として選抜した。カイコ卵巣培養細胞を用い、それら遺伝子をRNAiによってノックダウン後にトランスクリプトームデータを取得し、ノックダウンされた各遺伝子をノードとしたシグナル伝達ネットワークモデルを構築した。シグナル伝達ネットワークモデリングにはRepEdLEGG (Sato et al. 2010 PLOS Pathogens)を用いた。得られたモデルはショウジョウバエの生殖細胞で機能することが既知である遺伝子がハブになるネットワークトポロジーを示した。このモデルから-変異により不妊を引き起こすことが知られていたが、生殖細胞での機能が調べられていない遺伝子の妊性シグナル伝達における役割-既に報告されているそれら遺伝子の体細胞での機能とは異なるシグナル伝達制御機能をこのモデルから推定することができた。また、このモデリングに用いた各遺伝子へのRNAi誘導後のトランスクリプトームからも各遺伝子の制御下にある遺伝子群が同定され、新たな知見を得ている。これらを総合し、生殖細胞発生もしくは維持に関わるシグナル伝達がどのように形成されているか、体細胞で知られているそれらシグナル伝達因子の役割との対比が本研究から明らかになり、今後の研究の基礎が確立された。本申請研究ではRNAiによる逆遺伝学、mRNA発現プロファイリング、多次元データからの特徴抽出・ネットワークモデリングアルゴリズムを用いて、動物の生殖細胞における遺伝子ネットワークを解明するものである。23年度はこのうち、RNAiによる逆遺伝学的解析が可能な材料、情報の収集・整備および遺伝子発現プロファイリングの条件設定を行った。1)当初計画していたHarvard大グループによるショウジョウバエtransgenic RNAi Projectからの入手はHarvard大で目的の系統がすべて確立されていない状況であったので、形質転換体の作成から着手した。また、マイクロアレイを使った遺伝子発現プロファイリングに着手し、データの評価を進めている。2)平行して、より簡便な生殖細胞遺伝子ネットワークモデリング系の開発に着手した。mRNA発現プロファイルは実験者や実験日などの環境要因に大きく影響を受け、各遺伝子に対するRNAi実験(サンプリング)を同時に行うことが好ましい。しかし、ショウジョウバエ個体からの生殖細胞単離はスループットが低く、複数遺伝子型からの平行サンプリングは不可能である。これを改善するべく細胞単離法を試行錯誤したが、解決に至らなかった。そこで平行サンプリングが容易である培養細胞に着目し、生殖細胞特有の性質を持つ培養細胞の確立、探索を行った。結果としてショウジョウバエ生殖細胞で見られる生殖細胞マーカー遺伝子を発現するカイコ卵巣由来の細胞株を得ており、この細胞を生殖細胞遺伝子ネットワークをモデルするための材料としての評価を進めている。この系が代替えの実験系として使用可能となれば遺伝子ネットワークモデリングに供するデータの質の向上だけではなく、研究の進展は飛躍的に加速化するため、当初の計画にはなかったが重要な実験として進めている。平成24年度は以下の解析について進展が得られた。1)ショウジョウバエ個体から単離した生殖細胞を用いてmRNA発現プロファイルを解析する際に考慮すべき実験デザインについて今後の方針を決定しうる情報が得られた。

2)カイコ培養細胞のゲノムワイドなmRNA発現プロファイルから、ショウジョウバエ生殖細胞で発現している遺伝子は概ね現在用いている細胞株でも発現が確認され、ショウジョウバエ個体を使って解析が難しい点は本培養細胞株を用いることで補完するための情報を得ることができた。3)カイコ培養細胞でのRNAi実験を行い、ショウジョウバエで報告されている表現型を示すカイコオルソログが確認された。4)カイコ培養細胞を用いたRNAiによる遺伝子機能阻害とmRNA発現解析を組み合わせた遺伝子ネットワークのモデリングに着手し、mRNA発現プロファイルの解析を進めている。予備的ではあるが、ネットワーク構造について情報が得られつつあり、その検証実験を準備すると共にショウジョウバエ変異体の準備を並行している。23年度は、RNAiによる逆遺伝学的解析が可能な材料、情報の整備を行ったが、1)当初計画していたHarvard大グループによるショウジョウバエtransgenic RNAi Projectによる目的の系統の確立の遅れ、およびストックセンターでの害虫の発生により、入手が遅れが生じた点、2)複数の遺伝子型のショウジョウバエ胚から平行して始原生殖細胞を収集するのが困難で採卵日や餌のロットなどが原因と考えられるバイアス(バッチエフェクト)が観察されており、現状で可能な実験デザインでは統計的にバッチエフェクトを除くのが困難な状況にあるという2点により、研究手法の修正を行っているため、当初の計画よりも遅れが生じている。特に後者は研究提案前の少数の予備実験では予測不能であったため、データ収集のための実験デザインと統計モデルを見直す必要が生じた。平成25年度は引き続き、シグナル伝達ネットワークモデリングを進め、カイコ遺伝子とショウジョウバエ遺伝子の進化的対応関係や既存の情報を統合しながら、ネットワークモデリングに供した遺伝子が変異した際にどのようにネットワークに影響を与え、どうして不妊を引き起こすかについての情報を抽出することを目指す。特にシグナル伝達制御の鍵となるサブネットワークが限られた数、存在するのか(autocratic networkであるのか)、ショウジョウバエの遺伝学的解析から多数の遺伝子が不妊の原因として同定されているようにどのシグナル伝達経路も重要であるのか(democraticnetworkであるのか)を特定し、妊性制御に関わる本質的な情報を抽出することを計画している。また、妊性を制御するネットワークの性質に関わらず、妊性に関わる分子マーカーの同定も今後、妊性制御シグナル伝達ネットワークの研究を展開する上で重要と考えている。上記2点に重点を置きながら、妊性制御システムの分子基盤並びに生殖細胞と体細胞のシグナル伝達ネットワークの違いを明らかにしていきたい。
細胞小器官間リン脂質輸送機構の解明

Saccharomyces cerevisiaeのSec14ファミリータンパク質の一つをコードするSFH1は、ミトコンドリアでのホスファチジルエタノールアミン(PE)合成に関わるPSD1の破壊株の非発酵性炭素源培地におけるエタノールアミン要求性のマルチコピーサプレッサーとして取得された。SFH1の高発現によりPSD1破壊株のPE量がエンドソーム、ゴルジ体、液胞でPE合成に関わるPsd2依存的に回復することが確認されたが、Sfh1の機能は不明であった。本年度は、Sfh1はPEやホスファチジルセリン(PS)の合成酵素の発現量や活性を変化させないが、PSの蛍光アナログであるNBD-PSを人工膜間で輸送する能力を有すること、Sfh1は酵母細胞内でPSを含む様々なリン脂質と結合していることを明らかにした。これまでに本研究で行ったSfh1の局在解析の結果と合わせ、Sfh1はPsd2が局在するエンドソーム、ゴルジ体、液胞に基質となるPSを輸送することでPE合成を亢進する可能性が示唆された。また、SFH1の破壊によりPSD1破壊株のリン脂質組成が変化すること、非発酵性炭素源培地における生育が悪化することを示し、内在性のSfh1がリン脂質の合成・代謝に関与している可能性が示唆された。SEC14は必須遺伝子であるのに対して、SEC14の5つのホモログSFH1-5は破壊しても生育にほとんど影響が見られず、それらの機能には未解明な点が多い。SEC14の温度感受性変異株は同時にオキシステロール結合タンパク質ホモログ遺伝子OSH4を破壊することにより制限温度での生育が回復することから、この株においてさらにSFH1-5を全て破壊した株を作製し、生育を解析した。その結果、この株は制限温度下、富栄養培地で増殖が見られなかったことから、Sfh1-5がSec14と重複する機能持つことが示唆された。29年度が最終年度であるため、記入しない。Sfh1のC末端にHAタグを付加した融合タンパク質の局在を解析し、Sfh1-HAが細胞質とエンドソームに局在する可能性が高いことが示唆された。ホスファチジルエタノールアミン(PE)合成酵素であるPsd2はエンドソームに局在しており、Sfh1-HAのエンドソーム局在は興味深い結果であると考えられる。また、PSD1破壊株では呼吸鎖複合体IVの構成因子であるCox2のタンパク質量が減少することが示唆された。エタノールアミンを培地に添加して小胞体でのPE合成を亢進させてもCox2のタンパク質量は回復しなかったが、SFH1の高発現により部分的に回復することが示された。Sfh1はin vitroでPI(3,5)P2と相互作用を示すことから、FAB1機能亢進変異株を用いてPI(3,5)P2の合成を亢進させた細胞の解析を行ったがSfh1の局在、機能に大きな変化はみられなかった。Sfh1の膜局在の機構を明らかにするため、SFH1のORFにランダムに変異を導入した変異体コレクションを用いてスクリーニングを行い、膜局在に欠損をもつSfh1変異体を新たに2種取得した。Sec14ファミリータンパク質を全て欠失した条件変異株を2種類作製した。これらの株を用いてミトコンドリアの形態を観察した。Sec14だけでなくSfh1-Sfh5もミトコンドリアの形態制御に関与する可能性が示唆された。in vitroでのPE輸送を評価する系の構築には成功していないが、Sfh1の細胞内局在の詳細な解析、PI(3,5)P2がSfh1に及ぼす影響の解析、Sec14ファミリータンパク質を全て欠損させられる2種類の条件変異株の作製及び解析を進め、成果が得られた。また、新規に膜局在欠損型のSfh1変異体の取得にも成功した。さらに、SFH1の高発現によりPSD1破壊株の非発酵性炭素源培地での生育が回復する機構の解析も進めた。これらの成果から、おおむね順調に進展していると考えられる。SFH1はPSD1破壊株の非発酵性炭素源におけるエタノールアミン要求性のマルチコピーサプレッサーとして取得されたが、その生理的役割は不明である。今回、PSD1破壊株においてSFH1を破壊するとエタノールアミン要求性が強くなること、ミトコンドリアゲノムを欠失したプチコロニーの出現率が高くなる傾向にあることを示した。Sfh1がPSD1破壊株においてミトコンドリア機能の維持に関与する可能性が示唆された。本研究で単離した、機能及び膜との相互作用に欠損をもつSfh1変異体の解析を進めた。この変異体は2つの領域でアミノ酸置換が生じていたが、単独でアミノ酸を置換した変異体は機能を維持していた。酵母より精製した各変異体は野生型と同等にリン脂質を結合していたことから脂質結合に欠損がないと考えられた。リコンビナントの変異体を用いた解析の結果、どの変異体もPI(3,5)P2との結合に欠損が生じていた。本実験系で検出されるPI(3,5)P2との結合能はSfh1の機能に大きな影響を与えないと考えられた。SFH1のサプレッサー機能にはエンドソーム局在のホスファチジルエタノールアミン合成酵素Psd2が必要である。エンドソーム-ミトコンドリア間コンタクトに関与する因子としてVPS13が報告されたが、SFH1の機能はVPS13に依存しないことが示唆された。

酵母のSec14ファミリータンパク質をコードする遺伝子SEC14とSFH1-5の6種を全て欠失させた株では、これまでの解析からミトコンドリアの形態が異常になることが示されている。今年度、本株の表現型をさらに解析したところ、ミトコンドリアのリン脂質量が減少していた。SEC14とそのパラログの欠失によるミトコンドリア形態異常は、ミトコンドリアのリン脂質量の低下により生じた可能性が考えられた。これまで、SFH1破壊が酵母の生育に与える影響に関する知見はほとんどなく、SFH1の生理的意義は不明であった。今回、SFH1破壊の表現型を発見し、SFH1が生理的意義を有する可能性が示唆されたことは、本研究にとって大きな進展である。SEC14はゴルジ体からのタンパク質の分泌に関与する因子として同定されたが、欠損によりミトコンドリアの形態異常を示すことが報告されている。パラログの破壊によりミトコンドリアの形態異常はさらに重篤化することをこれまでに確認したが、その原因は不明であった。今回、ミトコンドリアの形態異常の一因となりうる現象(ミトコンドリアリン脂質の減少)を確認できた。Saccharomyces cerevisiaeのSec14ファミリータンパク質の一つをコードするSFH1は、ミトコンドリアでのホスファチジルエタノールアミン(PE)合成に関わるPSD1の破壊株の非発酵性炭素源培地におけるエタノールアミン要求性のマルチコピーサプレッサーとして取得された。SFH1の高発現によりPSD1破壊株のPE量がエンドソーム、ゴルジ体、液胞でPE合成に関わるPsd2依存的に回復することが確認されたが、Sfh1の機能は不明であった。本年度は、Sfh1はPEやホスファチジルセリン(PS)の合成酵素の発現量や活性を変化させないが、PSの蛍光アナログであるNBD-PSを人工膜間で輸送する能力を有すること、Sfh1は酵母細胞内でPSを含む様々なリン脂質と結合していることを明らかにした。これまでに本研究で行ったSfh1の局在解析の結果と合わせ、Sfh1はPsd2が局在するエンドソーム、ゴルジ体、液胞に基質となるPSを輸送することでPE合成を亢進する可能性が示唆された。また、SFH1の破壊によりPSD1破壊株のリン脂質組成が変化すること、非発酵性炭素源培地における生育が悪化することを示し、内在性のSfh1がリン脂質の合成・代謝に関与している可能性が示唆された。SEC14は必須遺伝子であるのに対して、SEC14の5つのホモログSFH1-5は破壊しても生育にほとんど影響が見られず、それらの機能には未解明な点が多い。SEC14の温度感受性変異株は同時にオキシステロール結合タンパク質ホモログ遺伝子OSH4を破壊することにより制限温度での生育が回復することから、この株においてさらにSFH1-5を全て破壊した株を作製し、生育を解析した。その結果、この株は制限温度下、富栄養培地で増殖が見られなかったことから、Sfh1-5がSec14と重複する機能持つことが示唆された。今後、in vitroでのPE輸送を評価する系の構築を目指す。また、1年目に取得したSfh1の膜局在欠損型変異体の解析を行う。1年目から継続して、SFH1高発現がPSD1破壊株のミトコンドリアタンパク質に与える影響を解析する。1年目に作製したSec14ファミリー全欠損条件変異株を用いた解析を進める。
ネットワークの耐故障性を考慮したグラフ構造的性質に関する研究

本研究では,頂点を取り除いた後に元のグラフの全域木の構造がほぼ保存されることを保障できる,樹連結性の概念を新たに導入し,既存の点連結性との関係を調べる.また,部分木を取り除いても元の連結性が保存されるための次数条件(Mader予想)及び樹連結性が保存されるような次数条件について考察する.さらに樹連結度増大問題及び本型埋込の望ましい性質を保持しつつ樹連結度を増大させる問題についても考察する.本研究では,頂点を取り除いた後に元のグラフの全域木の構造がほぼ保存されることを保障できる,樹連結性の概念を新たに導入し,既存の点連結性との関係を調べる.また,部分木を取り除いても元の連結性が保存されるための次数条件(Mader予想)及び樹連結性が保存されるような次数条件について考察する.さらに樹連結度増大問題及び本型埋込の望ましい性質を保持しつつ樹連結度を増大させる問題についても考察する.
臨床の場で行われている経腸栄養剤の半固形化法の問題解析と標準化法の提案

経腸栄養の管理上の問題点に、胃食道逆流、瘻孔部からの栄養剤リーク等があり、これらは、誤嚥性肺炎や瘻孔周囲皮膚炎を誘発させる一因となる。それらの対策として、経腸栄養剤の増粘・ゲル化が一定の効果を示している。しかし、増粘・ゲル化調整食品と経腸栄養剤は多数存在すること、また、測定条件が統一されていないため各種製品間の物性の比較評価は困難であることから、取り扱いには注意が必要である。本研究では市販の増粘・ゲル化調整食品6種と栄養素組成に特徴のある経腸栄養剤17種を用い、統一した測定条件下で半固形化経腸栄養剤の物性評価を行い、半固形化時のゲル特性を検討した。デンプン系増粘・ゲル化調整食品による半固形化では、粘度は他の増粘・ゲル化調整食品と比較し、有意に低く、経腸栄養剤に含まれる栄養素量と粘性に相関はなかった。グァーガム系増粘・ゲル化調整食品による半固形化では、経腸栄養剤に含まれる食物繊維量が多くなる程、粘性が低く、粘度は他の増粘・ゲル化調整食品と比較し、有意に高かった。キサンタンガム系増粘・ゲル化調整食品による半固形化では、経腸栄養剤に含まれるたんぱく質量、Na量、K量、Ca量、Mg量、P量が多くなる程、粘性が低く、pH調整剤や塩化カリウムの添加でもこれらは変化しなかった。カラギナン添加キサンタンガム系増粘・ゲル化調整食品による半固形化では、粘度は経腸栄養剤に含まれる脂質量、ミネラル量と正の相関がみられ、他の増粘・ゲル化調整食品と比較し、付着性が低く、TI値が高く構造粘性がある傾向がみられた。半固形化経腸栄養剤が同粘度であっても、硬さや付着性に相違が認められた。増粘・ゲル化調整食品の種類、経腸栄養剤が含有する栄養素の含量や種類の違いで生成するゲルの構造が異なることが示唆された。研究を遂行する過程で、物性の測定結果の解析、実験方法の検討に時間を要した。今後は得られた結果をもとに経腸栄養剤を半固形化することによる消化・吸収等への影響を検討する。経腸栄養の管理上の問題点として、胃食道逆流、瘻孔部からの栄養剤リーク等があり、これらは、誤嚥性肺炎や瘻孔周囲皮膚炎の悪化を引き起こす。それらの対策として、経腸栄養剤の増粘もしくは半固形化による一定の防止効果が報告されている。しかし、増粘・ゲル化調整食品と経腸栄養剤は多数存在し、その組み合わせにより粘性が決定するため、厳密な取り扱いが必要である。本研究では、粘度、かたさ、凝集性、付着性の物性評価を行い、経腸栄養剤の増粘・ゲル化調整食品を用いた半固形化の検討を行う。経腸栄養剤17種類および増粘・ゲル化調整食品6種類(デンプン系1種、グァーガム系1種、キサンタンガム系4種)を用いて、経腸栄養剤の半固形化を行い、半固形化の特性比較を行った。初年度の研究により、1経腸栄養剤の種類および増粘・ゲル化調整食品の種類により、粘度、TI値、かたさ、凝集性、付着性に有意な差がみられた(p<0.01)、2粘度、TI値、かたさ、凝集性、付着性の値に対して、経腸栄養剤と増粘・ゲル化調整食品の種類に相互作用がみられた、3粘度とかたさに正の相関があった(p<0.01)、4かたさと付着性に正の相関があった(p<0.01)、5他の増粘・ゲル化調整食品と比較し、グァーガム系増粘・ゲル化調整食品による半固形化では、経腸栄養剤の粘度は有意に高く(p<0.05)、特にグァーガム系増粘・ゲル化調整食品と成分栄養剤、消化態栄養剤の組み合わせで粘度は高くなった、6キサンタンガム系増粘・ゲル化調整食品による半固形化では、粘度は経腸栄養剤に含まれるミネラル量(Na、K、Ca、Mg、P)と相関がみられた(p<0.01)。物性の正確な判定のための、環境調整(温度、経過時間等)に時間を要した。グァーガム系増粘・ゲル化

調整食品による半固形化では、経腸栄養剤に含まれる食物繊維量が多くなる程、粘性が低く、粘度は他の増粘・ゲル化調整食品と比較し、有意に高かった。キサンタンガム系増粘・ゲル化調整食品による半固形化では、経腸栄養剤に含まれるたんぱく質量、Na量、K量、Ca量、Mg量、P量が多くなる程、粘性が低く、pH調整剤や塩化カリウムの添加でもこれらは変化しなかった。カラギナン添加キサンタンガム系増粘・ゲル化調整食品による半固形化では、粘度は経腸栄養剤に含まれる脂質量、ミネラル量と正の相関がみられ、他の増粘・ゲル化調整食品と比較し、付着性が低く、TI値が高く構造粘性がある傾向がみられた。半固形化経腸栄養剤が同粘度であっても、硬さや付着性に相違が認められた。増粘・ゲル化調整食品の種類、経腸栄養剤が含有する栄養素の含量や種類の違いで生成するゲルの構造が異なることが示唆された。研究を遂行する過程で、物性の測定結果の解析、実験方法の検討に時間を要した。今後は得られた結果をもとにin vitro実験による更なる検討を行っていく。その後、in vivo実験を行い、経腸栄養剤を半固形化することによる消化管移動速度や消化管吸収等への影響を検討する予定である。今後は得られた結果をもとに経腸栄養剤を半固形化することによる消化・吸収等への影響を検討する。研究遅延による、実験使用物品費の減少等によって生じている。今後、研究を遂行するにあたり必要となる。次年度の予算に組み込み、次年度の経費と共に満額使用する予定である。次年度の予算とし、使用予定である。
咬合の客観的評価法の開発

咬合の客観的評価は顎機能診断において有効である。咬合の可視化は客観的評価に有用であるが、操作が煩雑であり日常歯科臨床で用いるには至っていないのが現状である。そこで、本研究では日常歯科臨床でも利用可能な咬合の客観的評価法の開発および、咬合可視化技術の簡便化を目的とした。咬合接触記録と顎運動記録の解析を簡便化するために座標変換を行うソフトウェアの開発を行い、咬合可視化システムの簡便化に成功した。また、ブラックシリコーンを用いた咬合の定量評価を行い、その記録と顎運動記録との比較から、咬合の評価には顎運動記録が密接に関係していることが明らかとなった。機能的な咬合評価を行うため、咬合接触状態と顎運動のデータの重ね合わせを行う必要があるが、操作が煩雑であり臨床応用すること困難であるのが現状である。簡便な咬合面形態記録方法として、日常歯科臨床でも頻繁に用いられている様々な咬合採得材が咬頭嵌合位における咬合接触状態を客観的に評価できるか検討を行った。材料精度やデータ処理方法から、CAD/CAMでも用いられているブラックシリコーンを用いて、咬頭接触歯数、咬合接触面積、咬合域面積を定量的に評価することを可能とした。咬合の客観的な評価方法の確立のため、咬合の評価において最も重要とされている咬頭嵌合位について検討するため、健常有歯顎者12名を被験者として磁気式6自由度顎運動データから日常歯科臨床で頻繁に行われるタッピング運動について焦点をあて、その閉口位であるタッピングポイントの関係を検討した。顎運動データから、タッピングポイントを抽出するためのソフトウェアを開発し、被験者をタッピングポイントの安定群と不安定群に分類した。先述したブラックシリコーンで得られる評価項目について群間比較を行い、タッピングポイントの安定性と咬合接触の影響について評価を行った。結果として、タッピングポイント不安定群においては、安定群に比較して咬合接触面積や咬合域面積が小さくなる傾向が認められた。この結果から、タッピング運動を含む顎運動記録に咬合を機能的に評価するための臨床的な情報が含まれていることが示唆された。1.研究の概要正常な顎口腔機能は高齢化社会を迎えた現在、医科、歯科分野共に重要であると言われており、咬合の定量的評価は顎機能を診断するために有効である。咬合の評価には、顎運動データおよび咬合接触の解析が有用であるが、これは10μmの精度が必要であると考えている。しかし日常歯科臨床で用いることのできる咬合の簡便な定量的評価は未だに確立されていないのが現状である。本研究の目的は、現在の咬合の定量的評価法の簡便化と新たな評価法の開発にある。2.研究成果咬合の客観的評価法の簡便化として、咬合採得材であるブラックシリコーンを用いて、咬頭嵌合位(IP)における咬頭接触歯数、咬合接触面積、咬合域面積の定量化を行った。その記録と顎運動データから咬合を診査する際に用いられることの多いタッピングポイント(TP)について検討し、IPとTPの関連性から顎運動記録に咬合を機能的に評価するための方法について検討を行った。現在のシステムにおける問題点の一つとして、6自由度顎運動測定器から得られる顎運動データの摩標系と、ブラックシリコーンの評価に必要な歯列座標系が異なっていることがあげられる。顎運動データは、上顎歯列の切歯点、左右第一大臼歯中心窩の3点からなる基準座標系を用いており、歯列形態データや咬合接触データを同基準座標系に変換するために、歯列形態データから上顎歯列め切歯点、左右第一大臼歯中心窩の3点の三次元座標を求めるソフトウェアの開発を行い、解析処理の時間短縮に成功した。今後は顎運動測定の効率化と装置の小型化を行い、データ収集能力の向上に努めたいと考えている。本研究の成果は日本補綴歯科学会等において報告した。
学習行動下での遺伝子発現

学習行動下での脳内情報処理過程を明らかにする為に、2)Wheel running装置を考案した。このシステムでは、24時間絶飲させたマウスを回転ホイール装置に入れる。一定方向にホイールが回転する為、給水口から出る水を効率良く飲む為には、マウスはホイール内で足場となるペグ上をそのパターンに合わせて走行しなければならない。走行パターンを変えた直後では、踏み外しの回数が増えるが、1週間でほぼ誤りなく走ることができるようになる。走行パターン変化に伴う脳内に於けるc-Fos発現の変化を調べた。その結果、大脳皮質運動野、線条体、小脳で有為なc-Fos発現の増加が見られた。特に、線条体で最も顕著であった。そこで、線条体の神経細胞種特異的なマーカーとの2重染色法によって、走行パターンの変化とc-Fos発現の関係を調べた。その結果、走行パターンを変えた直後に、nNos(nitric oxide synthetase)陽性細胞でのc-Fosの発現が一過的に増加することが判った。他方、直接経路(direct pathway)や間接経路(indirect pathway)のマーカーである、サブスタンスPやエンケファリン陽性細胞、また介在神経のParvalbumin陽性細胞では、走行中は、顕著にc-Fos発現が増加するものの、走行パターンを学習したあともその発現は増加したままである事が判った。これらの結果は、wheel running中に活動が促進する線条体の神経細胞の中は、パターン変化に特異的なものと、走行そのものに特異的なものの2種類がある可能性を示唆する(Kitsukawa 2002,2004北米神経科学大会)。1、代謝型グルタミン酸受容体依存性の小脳プルキンエ細胞のslowEPSPに数分以内の早い蛋白合成が必要であることを明らかにした(伊藤正男博士との共同研究)。2、小脳LTDが1982年に伊藤正男らによって娠告されたのは、in vivoにおいてであったが、その後スライスや培養細胞下でLTDを誘導することが可能になり、分子細胞レベルでの研究には、これらの系が極めて有利であることから、またその条件が微妙であることからin vivoでのLTD誘導はその間長らく試みてこなかった。本研究では、Batini博士、Kado博士との共同研究により25時間という比較的長時間に亘るLTDをin vivoで記録した(投稿中)。3、京大文学部櫻井芳雄教授との共同研究で、ラットに於ける視聴覚弁別課題遂行下での脳内に於けるc-fos遺伝子の発現を調べ、聴覚学習下で有意にc-Fos発現が増大することを観察した。又、マウス歩行の足場となるペグのパターンを変化させた時のみに、被殻背側部にc-Fosの発現が誘導されることを明らかにした(投稿準備中)。4、大脳皮質は、霊長類において取り分けて顕著に発達しており、ヒトを含む高次脳機能に重要な役割を果たすことが知られている。大脳皮質は、領野と呼ばれる解剖学的、機能的領域に分割されるが、領野に特異的に発現する遺伝子は、これまで知られていなかった。我々は、Differential Display法を用いて、視覚野特異的に発現する遺伝子occ1と運動野特異的に発現する遺伝子gdf7を同定した。少なくともocc1は領野特異的に発現する遺伝子の最初の報告である。1.櫻井芳雄京大教授との共同研究による視聴覚弁別課題学習下で、c-Fos遺伝子の発現が課題依存的であることは昨年度までに明らかにしたが、本年度は、この遺伝子発現が対応する大脳皮質領野の興奮性細胞に特異的であることを明らかにした(坂田等、Eur.J.Neurosci.印刷中)。2.運動学習下での遺伝子発現を用いた脳内情報処理過程を解析し、当研究室で木津川等が独自に開発したWheel Running装置下でマウスを走行させた場合、線状体に一過的にc-Fosの発現が誘導される事を見い出した。(木津川等、投稿準備中)。3.ヒト大脳皮質3領野(視覚野、運動野、前頭葉)に発現する1088遺伝子をマクロアレイ法を用いて調べたところ、その99.8%はその差が2倍以内であった(那波新潟大教授との共同研究)が、大脳皮質の特に発達した霊長類の領野特異的に発現する遺伝子の分離と同定を試み、視覚野特異的遺伝子(occ1)と運動野特異的遺伝子(GDF7)について報告した。2次感覚野に特異的に発現する遺伝子の解析を行い投稿準備中であるが、現在まで更に、成熟サルの各領野間で3倍以上の差を有する遺伝子の67割程度を同定している(現在までに少なくとも10遺伝子、23倍のものは更に10遺伝子程度)。4.CNTFは、IL-6ファミリーの中でも、神経系に固有の働きを有するものとして知られているが、これまでその発生期における役割は不明であった。我々はげっ歯類の胚発生期において、松果体と眼のレンズ上皮において特異的にCNTFの発現がみられる事を発見した(畑等、NeuroReport印刷中)。1、運動学習下での遺伝子発現を用いた脳内情報処理過程を解析する為、当研究室では、木津川等がマウスを用いたwheel running装置を開発し、水を報酬として動物を特定のペグ上のパターンを走らせた後、そのペグパターンを変化させた際の脳内に於けるc-Fosの発現変化を組織化学的に解析した。

その結果、脳内各所に於ける、c-Fosの発現変化を観察した。特に、線状体に於ける発現変化を解析し、a)サブスタンスP陽性細胞(direct pathway),エンケファリン陽性細胞(indirect pathway)の割合は変化しないこと、b)更に、幾つかの介在神経細胞に於ける運度パターン変化に伴う、c-Fos発現の特徴的変化を観察した(2002年北米神経科学会で報告)。2、霊長類大脳皮質領野特異的に発現する遺伝子の発現と機能の解析を目指して、各々、視覚野(occ1,2001年)、運動野(gdf7,2001年)、連合野特異的(2002年北米神経科学会)に発現する遺伝子を報告した。また、霊長類大脳皮質領野特異的に発現する遺伝子の発現と機能の解析を行い、視覚野(occ1,2001年)特異的に発現する遺伝子が生後発達に伴ってその発現が霊長類視覚野で増大することを示した。1.運動学習下での遺伝子発現を用いた脳内情報処理過程を解析する為、当研究室では、木津川等がマウスを用いたwheel running装置を開発し、水を報酬として動物を特定のペグ上のパターンを走らせた後、そのペグパターンを変化させた際の脳内に於けるc-Fosの発現変化を組織化学的に解析している。昨年度に引き続いて、運動学習のパターン変化に伴うc-Fosの発現変化を線状体と運動野を中心に調べた。この結果について現在投稿準備中である(木津川尚史)。また、本年度より、Ann Graybiel教授(MIT)との共同研究により、この運動学習条件下で、線状体に於ける4点電極法による記録を開始した(木津川尚史)。2.異種感覚情報の脳内転位現象を解析する為、ラットを用いた行動解析システムを櫻井等が開発した視聴覚弁別課題学習法から更に発展させ、音と光刺激を同じ位置から呈示し、その弁別が音と光りの刺激によりどのように変化するかを調べた(坂田秀三、投稿中)。更に現在、これらの課題中における脳内活動の電気記録を多点電極記録法により行っている。3.霊長類大脳皮質領野特異的に発現する遺伝子の発現と機能の解析を目指して、新たな連合野特異的,視覚野特異的に発現する遺伝子を解析し報告した(小松勇介、渡我部昭哉、投稿中)。これらの遺伝子は、先に栃谷等(2001)が報告したocc1遺伝子とともに、大脳新皮質の形成と進化を考える上で、重要な手懸りを与えてくれるものと考えている。学習行動下での脳内情報処理過程を明らかにする為に、2)Wheel running装置を考案した。このシステムでは、24時間絶飲させたマウスを回転ホイール装置に入れる。一定方向にホイールが回転する為、給水口から出る水を効率良く飲む為には、マウスはホイール内で足場となるペグ上をそのパターンに合わせて走行しなければならない。走行パターンを変えた直後では、踏み外しの回数が増えるが、1週間でほぼ誤りなく走ることができるようになる。走行パターン変化に伴う脳内に於けるc-Fos発現の変化を調べた。その結果、大脳皮質運動野、線条体、小脳で有為なc-Fos発現の増加が見られた。特に、線条体で最も顕著であった。そこで、線条体の神経細胞種特異的なマーカーとの2重染色法によって、走行パターンの変化とc-Fos発現の関係を調べた。その結果、走行パターンを変えた直後に、nNos(nitric oxide synthetase)陽性細胞でのc-Fosの発現が一過的に増加することが判った。
自己双対錐を不変にする線形作用素の固体物理学への応用

ヒルベルト空間における自己双対錐から自然に導かれる作用素不等式の性質を調べ、その結果を固体物理学におけるいくつかのモデルに適用した。応用例としてHolstein-Hubbardmodel、SSHmodel、Frohlichmodelが挙げられる。具体的に得た結果は、1次元Holstein-HubbardmodelやSSHmodelにおいて、基底状態が一意になること、その結果として、基底状態の磁気的な特性が明らかなったことが挙げられる。最終年度は,1次元電子格子相互作用系の基底状態の性質を,自己双対錘を不変にする線形作用素の性質を用いて調べた.1次元Holstein-Hubbard模型のM部分空間と呼ばれる部分空間における基底状態の一意性を証明した.この性質の応用として,エネルギーの順序付けと呼ばれる性質を証明した.これらの結果は,Journal of Statisitcal Physics 147 (2012), no. 2, 436-447に掲載された.また,同じく1次元電子格子系のよく知られている模型である,SSHモデルの基底状態についても詳しく調べた.基底状態の一意性,及び,基底状態の興味深い磁気的な性質を証明した.このモデルは、Hopping matrixが格子変数に依存しており,既存の方法では解析が困難であるため,技術的に新しい知見が得られた。加えて,これらの結果は,これまでに知られていなかったものであり,今後の発展が期待される.結果は,Joural of Statistical Physics 149 (2012), no. 3, 519-550に掲載された.ヒルベルト空間における自己双対錐から自然に導かれる作用素不等式の性質を調べ、その結果を固体物理学におけるいくつかのモデルに適用した。凝縮系物理学においてPerron-Frobeniusの定理とReflection positivityは、それぞれ異なる起源をもち、さまざまな局面で用いられてきた。平成23年度の研究を通じて、この一見異なるように見える2つの流れが実は数学的にはより一般的な理論の異なる側面であることを明らかにした。このより一般化した理論構造を知らべ、いくつかのよく知られたモデルに適用した。具体的にはBCSモデルの基底状態の一意性、巨視的な位相が揃った状態の発現、Josephson結合の統一的な視点による理論を構築した。また、1次元Frohlich模型を解析し、パイエルス不安定性の出現機構を明らかにした。これらの物理現象の背後に統一的な理論構造が存在していることを突き止めたことには意義があると思われる。今後は他の物理現象にもここで述べた手法を適用することにより、ここで提案した視点が多くの現象を記述できることを確かめる必要がある。作用素論的な観点からは、本研究はいくつかの作用素不等式の性質の解明に焦点があてられている。ここで明らにされた作用素不等式の多くがこれまでには明確に認識されておらず、数学的にも物理的にもいくつかの新しい発見(上述)があった。以上の結果は論文として纏め、Reviews in mathematical physicsに掲載されている。研究目的に記載した初年度目標は概ね達成し、結果も論文として掲載されているため。本年度の研究結果から鑑みて、次年度の研究推進方策に大きな変更の必要はないと考える。強いてあげるならば、より多くの具体例に取り組むことで理論をより豊富にすることである。次年度では、ミュンヘン工科大学のH. Spohn教授との共同研究を予定しているために、海外滞在費が多く必要である。
RNPナノ構造体の分子設計による機能性分子の新規創製

RNA-タンパク質相互作用モチーフ(RNP)の、分子設計における材料としての有用性を示すため、RNPであるL7Ae-boxC/Dモチーフを用いて、三角形状のナノスケール構造体を設計および作製した。設計通りの構造体を原子間力顕微鏡で観察でき、さらにタンパク質の有無による構造変化を確認できた。これは、RNPを分子設計に用いた初めての例である。タンパク質により構造の制御が可能な点は、現在の核酸を材料としたナノテクノロジーにはないRNPの利点である。また、L7Aeと任意のタンパク質を融合することによって、生理的条件下で上記三角形構造体に様々なタンパク質を機能を保持させたまま導入することにも成功した。これによって、三種類のタンパク質の機能を併せ持つ分子を作製できる。このシステムを利用し、特定細胞のみを検出し細胞死を誘導する研究が共同研究として行われている。細胞の認識、および細胞死の誘導には独立に成功しており、新たなドラッグ・デリバリー・システムとなりうる可能性がある。分子設計における部品を充実させるため、前記モチーフ以外のRNPの探索も行った。現在、リボソームタンパク質であるL1やS15を部品として用い、設計通りのナノスケール構造体を構築できたことを示唆するデータが得られている。部品となるRNPが充実することで、設計できる構造の幅が広がり、今までになかった構造や機能性分子の創製につながると考えらる。本研究の目的である機能性分子の創製を実現するためには、三次元的により複雑な構造を作製できる必要がある。そこで、三次元的な構造体の設計も試み、RNAを用いて正四面体状の構造体を作製することができた。RNAを材料とした三次元的な構造体は例が少なく、ナノスケール構造体や機能性分子の新規設計における骨格構造として利用できると期待される。タンパク質あるいは核酸単独では困難な、分子設計による機能性分子の構築を行うため、設計の容易なRNAと機能性に富んだタンパク質を組み合わせて機能性分子を創製することが本研究の目的である。その第一歩として、まずは機能を持たないナノスケールの構造体を、RNAとタンパク質(RNP)を材料として設計・構築した。RNPモチーフ、L7Ae-BoxC/Dを利用した正三角形構造体である。ゲルシフトアッセイおよび原子間力顕微鏡による観察で、設計通りの構造体形成が確認できた。また、この三角形構造体のRNA部分を変更し、より大きな三角形構造体も設計・構築した。こちらも、設計通りの構造体形成を確認でき、RNPの長所である核酸の設計のしやすさを示すことができた。これらの成果をもとに、現在、より複雑な三次元的な構造体の設計を行っている。これらのナノスケール構造体の構築に成功すれば、分子設計におけるRNPという新たな材料の有効性をさらに示すことになり、機能性分子の新規創製への道が広がると考えられる。また、L7AeとEGFP(緑色蛍光タンパク質)の融合タンパク質を用いることで、上記三角形構造体にEGFPの機能を持たせることにも成功した。これは、様々なタンパク質の機能を三角形構造体に付与できることを示唆している。この三角形構造体を母体として、三つの異なる機能を併せ持つ複合体を実際に作製し、ドラッグデリバリーシステムに応用する試みも協同研究として行っている。このように、本研究で設計・構築するナノスケール構造体は、現段階では機能を持たなくとも、容易に機能性分子作製の基盤になりうると考えられる。
近接場光開口端を有する光導波路の作製と略半球型ガラス光共振器との光接合

ガラス内部に光が伝搬する高屈折率層を形成している光導波層を形成し,その中に存在しているAg+イオンをSTM微小短針を使ってガラス表面方向に引き抜く操作によって光開口端の形状した.開口端を原子間力顕微鏡を用いて観察するとともに,開口端からの光の出射と大きさとの関係について調査した.その結果,表面部に析出するアルカリ金属が表面のごく浅いガラス部分をエッチングし,カルデラ状の凹部を形成すること、またそのエッチング形状がSTM短針より発生する電気力線の強さを反映し,特徴的な形状を有していることが明らかになった.また,FE-SEMによる観察から,その開口端部にはナノメートルサイズのAg金属微粒子が表面に析出してるいることがわかった.内部を伝搬してきた光は、この特徴的な開口端形状よりその一部が放射され,光導波路との光の入出を可能とするゲートとして機能していることが明らかとなった.光開口端との接合を可能とする略半球型ガラス素子の作製においては,高い屈折率を有するガラスを用いた素子の作製を行い,有害物質を含まないものの結晶化が引き起こされやすい高屈折率ガラスを使って良質な略半球型ガラスを作製することに成功した。また,StM法で作製したガラス素子の光共振器としての性能評価では,ドープした活性イオンの発光によるWGM光共振を確認するとともに,高いQ値の達成とレーザー動作の確認に成功した.つぎに,略半球型ガラス光共振器に光を効率的に導入するために必要な要件を明らかにする目的で行われた光導波路と光共振器との光接合の評価実験では,導波路より染み出される近接場光と共振器内のWGMモードとのモードカップリングの重要性が確認され,光開口端部に発生している近接場光のモード解析と制御が高い効率の接合を達成する上で重要なキーとなることが明らかとなったガラス内部に光が伝搬する高屈折率層を形成している光導波層を形成し,その中に存在しているAg+イオンをSTM微小短針を使ってガラス表面方向に引き抜く操作によって光開口端の形状した.開口端を原子間力顕微鏡を用いて観察するとともに,開口端からの光の出射と大きさとの関係について調査した.その結果,表面部に析出するアルカリ金属が表面のごく浅いガラス部分をエッチングし,カルデラ状の凹部を形成すること、またそのエッチング形状がSTM短針より発生する電気力線の強さを反映し,特徴的な形状を有していることが明らかになった.また,FE-SEMによる観察から,その開口端部にはナノメートルサイズのAg金属微粒子が表面に析出してるいることがわかった.内部を伝搬してきた光は、この特徴的な開口端形状よりその一部が放射され,光導波路との光の入出を可能とするゲートとして機能していることが明らかとなった.光開口端との接合を可能とする略半球型ガラス素子の作製においては,高い屈折率を有するガラスを用いた素子の作製を行い,有害物質を含まないものの結晶化が引き起こされやすい高屈折率ガラスを使って良質な略半球型ガラスを作製することに成功した。また,StM法で作製したガラス素子の光共振器としての性能評価では,ドープした活性イオンの発光によるWGM光共振を確認するとともに,高いQ値の達成とレーザー動作の確認に成功した.つぎに,略半球型ガラス光共振器に光を効率的に導入するために必要な要件を明らかにする目的で行われた光導波路と光共振器との光接合の評価実験では,導波路より染み出される近接場光と共振器内のWGMモードとのモードカップリングの重要性が確認され,光開口端部に発生している近接場光のモード解析と制御が高い効率の接合を達成する上で重要なキーとなることが明らかとなったイオン交換法を用いてガラスへ種々の1価イオンを導入することでの屈折率分布を付与することが可能である.この方法により,ガラス内部に光を閉じ込めて特定の方向への伝搬を可能にする埋め込み型光導波路を作製することができる.光は屈折率の高い方向へと進行していくが,この導波路から光信号を取り出すあるいは光導波路に光信号を導入する方法のひとつとして,微小な大きさの光開口端を導波路側面に形成し,その形状とサイズを最適なものとすることで光の出射の機構を制御することができる.光の波長は数百ナノメートルであるため,光開口端も同程度かそれ以下の極微小なサイズを持たせなければならない.本研究では,この微小な光開口端の形成手法として,原子間力顕微鏡の探針を電極としてガラス内部のイオンを電界によって動かし,ガラス内部の光伝搬路から引き出す微小電界印加イオン交換を実施することによって光開口端を作製した.電気伝導度などのガラス材料の電気物性をもとにガラス組成を設計/作製し,その板状試料に対して埋め込み型光導波路を作製した.この光導波構造に光開口端を作製するために,ガラス中の屈折率分布を決定する役割をもつ1価の陽イオンをプローブによって動かし,光導波路から伸びた高屈折領域をガラス表面に形成することに成功した.さらに,光伝搬実験を実施し,光が漏れ出る閉口端として機能することを確認した.

一方,略半球型微小ガラス素子の作製においては,素子の光性能を決定する要因の一つである屈折率の違うガラス素子を作製することを目的に,さまざまなガラス材料を用いて略半球形状の形状制御を実現できる熱処理条件について調査を行い,高屈折率ガラス材料を用いた略半球形状のガラス素子を作製することに成功した.当該年度においては,前年度までに実施したガラス内部に導入しておいた光が伝搬する高屈折率層を形成している光導波層に存在しているAg^+イオンをSTM微小短針を使ってガラス表面方向に引き抜く操作によって得られた光開口端の形状を原子間力顕微鏡を用いて観察し,開口端からの光の出射との関係を調査した.その結果,表面部に析出するアルカリ金属が表面のごく浅いガラス部分をエッチングし,カルデラ状の凹部を形成すること、またそのエッチング形状がSTM短針より発生する電気力線の強さを反映し,特徴的な形状を有していることが明らかになった.また,FE-SEMによる観察から,その開口端部にはナノメートルサイズのAg金属微粒子が表面に析出してるいることがわかった.内部を伝搬してきた光は、この特徴的な開口端形状よりその一部が放射され,光導波路との光の入出を可能とするゲートとして機能していることが明らかとなった.また,イオン交換操作によって生じるガラス内部の構造緩和や体積変化についての知見を求めることを目的として,イオン交換ガラスの屈折率変化やNMR,IRを使った構造解析を実施し,導波路形成およびSTM引き抜き操作によって誘起されるガラスの変化についての基礎データを得ることができた.光開口端との接合を可能とする略半球型ガラス素子の作製においては,高い屈折率を有するガラスを用いた素子の作製を行い,有害物質を含まないものの結晶化が引き起こされやすい高屈折率ガラスを使って良質な略半球型ガラスを作製することに成功した。また,StM法で作製したガラス素子の光共振器としての性能評価では,ドープした活性イオンの発光によるWGM光共振を確認するとともに,高いQ値の達成とレーザー動作の確認に成功した.つぎに,略半球型ガラス光共振器に光を効率的に導入するために必要な要件を明らかにする目的で行われた光導波路と光共振器との光接合の評価実験では,導波路より染み出される近接場光と共振器内のWGMモードとのモードカップリングの重要性が確認され,光開口端部に発生している近接場光のモード解析と制御が高い効率の接合を達成する上で重要なキーとなることが明らかとなった.
くも膜下出血後早期脳損傷におけるLOX-1の役割

Early Brain Injuryを引き起こす一大要因が酸化ストレスであることが示されており、それを最小限に抑えることで、予後向上に繋がることが期待される。Early Brain InjuryとLOX-1の関連に関する研究は未だ成されていない。酸化ストレスを介した両者の関係性につき証明し、LOX-1阻害によるEarly Brain Injury抑制効果を検討する。
大きな圧力効果を利用した高感度圧力センサ材料の開発

R_6(Mn-Fe)_<23>化合物(R:希土類,TM:3d遷移金属,Al, Si等)の圧力効果測定:R_6(Mn-TM)_<23>およびR_6(Fe-TM)_<23>系化合物(R:希土類,TM:3d遷移金属,Al, Si等)は、これまでの熱膨張測定の研究結果から、高いキュリー温度T_cおよび自発磁化Mの圧力効果が期待されている。これらの化合物の置換元素TMを変えることでT_cの制御を試みる。これまでの研究で、T_cの圧力効果やそれに関連した現象が、試料の均質性に強く依存することがわかっている。試料の均質化を念頭に起き、高温で試料を溶解し、そのまま、熱処理を与えることが可能な、平成16年申請のスポット集光型赤外線ゴールドイメージ炉を用いて試料作製を行った。本研究で、T_cおよびMの圧力効果を測定測定するために、本研究室所有のカンタムデザイン社MPMS(SQUID)およびPPMS内で同測定が行えるよう圧力セルを作製した。この装置を用い、圧力中磁化測定からT_cおよびMの圧力効果に関するデータをまとめた。また、並行して、熱膨張測定用セルにより候補物質の自発体積磁歪を測定し、巨大な磁気体積効果物質の絞込みを行った結果、(ScCa)Co_2ラーベス相化合物などが有力な候補物質として見つかった。