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半導体ナノ微粒子複合系のホットキャリア・マルチキャリア移動と荷電励起子の研究

半導体ナノ微粒子におけるホットキャリア移動と量子閉じ込めの次元性との関係を解明するために,量子ドット(QDs)やナノプレートレット(NPLs)を合成し,これらにAuやPt等のナノ微粒子(NPs)を接合する手法を検討した。AuーCdSe QDsでは1P(e)からホット電子移動が起こっているが,NPLsでは効率的なフォノン放出による高励起状態からの緩和が早くホットキャリア移動が起こらないが,Pt NPsーCdSe NPLsではパルス幅( 60 fs)よりも早い超高速電子移動が存在している事を明らかにした。またQDsやNPLsに光化学電子ドーピングを行い,荷電励起子の振る舞いを解明した。今年度は,以下の項目を中心に研究展開した。1.半導体ナノ微粒子複合体のホットキャリア移動の解析ホットキャリア移動とその反応メカニズム,量子閉じ込めの次元性との関係を解明するために, 3次元量子閉じ込めのCdSe量子ドット(QDs),および1次元量子閉じ込めのCdSeナノプレートレット(NPLs)を合成し,これらに貴金属ナノ微粒子,特にAuやPt等のナノ微粒子(NPs)を接合する手法を種々検討した。高分解能電子顕微鏡(HRTEM)で構造解析した結果,CdSe NPLsには直径2 nm程度までの小さなAuおよびPt NPsなら接合可能である事が分かった。更に,Au, Pt NPsを接合したCdSe NPLsの状態選択励起による過渡吸収分光の結果,1次元量子閉じ込めのNPLsでは,(a)連続的なエネルギー準位による効率的なフォノン放出の為に高励起状態からの緩和が非常に早い事,(b)これによりホットキャリア(電子)移動がほぼ起こっていない事,(c)バンド端からの数100 fsの電子移動以外に,パルス幅( 60 fs)よりも早い超高速電子移動が存在している事,が明らかになった。2.半導体ナノ微粒子系の荷電励起子電子のドーピング剤としてNaBH4やLi[Et3BH]を用い,種々のCdSe QDsおよびCdSe NPLsに光化学電子ドーピングを行った。その結果,ドープ量の少ない状態ではQDs発光量子収率が増大したが,ドープ量が増加すると減少し,早い発光減衰が観測された。これは,ドープ量に依存して最初はQDsの表面欠陥が電子ドーピングによって埋まり発光量子収率が増大するが,更に加えると1S状態でトリオンが生成してその緩和が早くなるものと解釈した。また,CdSe NPLsでは,電子顕微鏡観察により電子ドープしても形状変化は全くないが,吸収および発光スペクトルが大きく変化するという興味深い現象を見出した。CdSe NPLsにAuおよびPt NPsを接合する条件を見出すと共に,それらに対してフェムト秒状態選択励起の過渡吸収分光を適用し,キャリア移動を解析した。その結果,1次元量子閉じ込め系ではホットキャリア移動が起こらない事を実験的に初めて明らかにした。さらに,光化学電子ドーピングでは,ドープ量に依存した発光量子収率の増大やトリオン形成を見出しており,順調に研究が進んでいる。1.CdSeナノプレート(NPLs)に2 nm以上のプラズモン増強電場を持つAuやPtナノ微粒子の接合と接合数を制御する方法論を研究した。前駆体濃度や温度をパラメータとし2段合成も試みたが,サイズの大きなナノ粒子接合系を安定に合成する事は難しく,ハイブリッド系が凝集を起こした。しかし,2 nm程度のナノ微粒子の接合数制御は可能となった。また,CdSe量子ドット(QDs)にもAuナノ微粒子を接合したハイブリッド系を合成した。2.ホットキャリア移動およびマルチキャリア移動反応をフェムト秒過渡吸収分光の状態選択励起とその励起光強度依存性により解析した。Au, Ptナノ微粒子を接合したCdSe NPLでは,高励起状態からの緩和が非常に早く,ホット電子(キャリア)移動が起こっていない事がわかった。PtーCdSe NPLsハイブリッド系では,バンド端より長波長にあるPtナノ微粒子由来の励起でも,バンド端励起と同様なCdSe NPLsからPtナノ微粒子への電子移動が観測され,強いカップリングが存在する事が明らかになった。CdSe QDsに金ナノ微粒子(直径1.3,2.0 nm )を接合した系では,どちらも著しい発光消光が観測された。フェムト秒状態選択励起およびブリーチ収率の解析から,(1)AuーCdSe QDs系では1P(e)からホット電子移動が起こっている事,(2)バンド端1S(e)からは,サブピコ秒の電子移動以外にパルス幅(60 fs)よりも速い超高速電子移動が存在している事,を明らかにした。3.CdSe QDsの光化学電子ドーピングでは,初期の発光増強が表面欠陥サイトの電子占有によるものである事を見出した。CdSe NPLsでは,光化学電子ドーピングによる吸収・発光スペクトル変化がNPLsの構造変化によるものではなく,荷電粒子による電場効果が寄与していることを見出した。CdSe NPLsに2 nm以上の大きなサイズのプラズモン増強場を持つAuおよびPt NPsを接合する条件探索を行ったが,粒子が大きいと系が不安定で沈殿が生じた。しかし,接合ナノ微粒子の数を増加させる条件は見出すことができ,キャリア移動の粒子数依存性が解析可能となった。

また,Ptナノ微粒子ーCdSe NPLsハイブリッド系では,二つの粒子間で非常に強いカップリングが起きている事,1次元量子閉じ込め系ではホットキャリア移動が起こらない事,3次元量子閉じ込めのCdSe QDsではホットキャリア移動が起こる事を実験的に初めて明らかにした。さらに,光化学電子ドーピングでは,CdSe NPLsで観測されたドープ量に依存した吸収・発光スペクトル変化がNPLsの形状変化によるものではなく,荷電粒子による電場効果であることを見出すなど,おおむね順調に研究が進んでいる。1.CdSeナノプレート(NPLs)に2 nm程度の白金ナノ微粒子を接合すると共に,接合数制御したNPLs-Pt系を用い,フェムト秒状態選択励起過渡吸収分光を行った。その結果,CdSe NPLsのheavy-holeバンドより長波長を励起しても,hevy-holeバンドのブリーチとCdSe NPLsから白金への電子移動に伴うサブピコ秒のブリーチ回復が観測された。また,NPLsを高密度励起しマルチキャリアを生成させても白金ナノ微粒子への素早い電子移動が観測され,NPLs-Pt系では容易にマルチキャリア移動が起こることを見出した。2.立方体形状の無機型ペロブスカイトCsPbX3 (X = Cl, Br, I)ナノ微粒子への白金ナノ粒子接合を試みた。白金前駆体として塩化白金酸を用いると,Br系ではハロゲン交換が容易に起こりCl系が生成した。また濃度制御により,Cl系とBr系の中間の吸収を持つ種々のペロブスカイトを合成出来る事がわかった。一方Cl系を用いた場合は,ナノ微粒子の角に白金ナノ粒子が接合していると期待される電顕像が観測され吸収・発光の僅かなシフトが起こったが,発光量子収率は逆に十倍以上増加した。3. CdSe NPLsの光化学電子ドーピングによる吸収・発光スペクトル変化が構造変化によるものではなく,荷電粒子による電場効果であることを実験的に明確にする為に,CdSe NPLsをポリマー薄膜中に分散させ,吸収,発光および発光寿命の電場効果の実験を行った。その結果,QDsなどよりも低い電場で電場効果が現れること,hevy-holeとlight-holeバンドの中間に新しいバンドを考慮すると電場吸収スペクトルを説明できること,双極子モーメントより分極率変化が大きく効いていること,発光は第一励起子吸収状態から起こっているのではない事等が明らかになった。半導体ナノ微粒子におけるホットキャリア移動と量子閉じ込めの次元性との関係を解明するために,量子ドット(QDs)やナノプレートレット(NPLs)を合成し,これらにAuやPt等のナノ微粒子(NPs)を接合する手法を検討した。AuーCdSe QDsでは1P(e)からホット電子移動が起こっているが,NPLsでは効率的なフォノン放出による高励起状態からの緩和が早くホットキャリア移動が起こらないが,Pt NPsーCdSe NPLsではパルス幅( 60 fs)よりも早い超高速電子移動が存在している事を明らかにした。またQDsやNPLsに光化学電子ドーピングを行い,荷電励起子の振る舞いを解明した。昨年度に引き続き,以下の項目を中心に研究展開する。1.これまでの研究では,2 nm以下のサイズの小さな貴金属ナノ微粒子しか接合できなかったが,より大きなサイズのプラズモン増強電場を持つAuやPtなどの貴金属ナノ微粒子を接合する方法論,および貴金属ナノ微粒子の接合数を制御する方法論を開拓し,新規なハイブリッド系の構築を目指す。
江戸時代後期における賃借人の脇荷貿易とその貿易品について

オランダ船が持ち渡った脇荷物の取引である脇荷貿易は、従来より、オランダ商館長以下の館員や船員の役得として一定額だけ持ち渡りが許された私貿易品の取引といわれていたが、天保6年(1835)に、オランダ商館長以下の館員や船員等の私貿易関与・参加は排除され、脇荷貿易はバタヴィア政庁によって決められた賃借人により独占的におこなわれることになった。この貿易は、政庁と賃借人との間で結ばれた契約(kontract)に基づいておこなわれていたが、翌天保7年にも、前年度同様賃借人と政庁との間で結ばれた契約に基づいておこなわれ、脇荷取引の売上額の増加をみていた。また、誂物(注文品)の取引により高率の収益が約束されるウニコールの持ち渡りに象徴されるように、賃借人の取引には前年度とは違った要素が見られるようになってきていた。そこで、今年度の調査研究では、賃借人による脇荷貿易が天保8年・同9年にどのように継続しておこなわれたのか、オランダ側・日本側両史料を検討し、その実態を考察することであった。その結果、天保8年・同9年の脇荷貿易も、それぞれ前年の脇荷貿易を踏襲し、賃借人とバタヴィア政庁との間で結ばれた契約に原則として基づいておこなわれていたと考えられるが、天保9年の場合は、脇荷物の仕入総額が50,000グルデンを超えており、契約書第4条に反していた。さらに、賃借権料に関して、両年共に契約書で決めている35,000グルデンは支払われず、脇荷貿易の損失額に応じて減額されていることが判明した。また、両年の脇荷物の中にも誂物(注文品)として使用するためのウニコールが持ち渡られていたことは特筆される。今回の調査研究は、「江戸時代後期における賃借人の脇荷貿易についてー天保8年(1837)・同9年(1838)を事例としてー」(『鶴見大学紀要』第56号第4部、平成31年3月)として発表した。本研究は、江戸時代後期(18351854)、日蘭貿易における賃借人(pachter)と呼ばれた人物が日本でおこなった脇荷貿易と彼が持ち渡った商品(脇荷物)に焦点を絞り、当時の脇荷取引の実態(取引額・システム等)とその輸入品の実態(品目名・種類・数量・原産地等)を具体的な事例を通して解明し、国際的商品流通ならびに長崎を起点とする国内流通とその文化的影響について考察しようとする基礎的実証研究である。平成30年度は、研究目的に基づいて考察年代を天保8年(1837)・同9年(1838)に設定し、オランダ側史料・日本側史料を検討しその実態について考察・発表することができた。天保10年(1839)以降についても、賃借人の脇荷貿易に関するオランダ側史料と日本側史料の収集・照合は計画的に進んでいる。また、1835年1854年の賃借人によるウニコール輸入についてもオランダ側史料・日本側史料の収集・分析を並行しておこなっている。賃借人の脇荷貿易と貿易品の実態を解明するためには、その基礎作業としてオランダ側史料と日本側史料の収集・照合が必要である。平成30年度は、天保8年(1837)・同9年(1838)を事例におこない、報告することができたが、このような事例研究を今後も積み重ねていく計画であり、その準備も着々と進行しつつある。また、当時のオランダを中心とする国際事情と日本国内の事情とが、賃借人による脇荷貿易に如何なる影響を与えていたのか、同時並行で追求していく計画である。平成29年度は、本研究課題のもと、以下2点に絞って考察した。1点目は、天保7年(1836)のオランダ船の脇荷貿易に関する考察である。オランダ船の脇荷貿易は、近世前期よりオランダ商館長以下の館員や船員の役得として一定額だけ許された私貿易品の取引であったが、天保6年(1835)にこの貿易はバタヴィア政庁によって決められた賃借人により独占的におこなわれることになった。今年度の調査・研究では、この天保6年(1835)からはじまる賃借人による脇荷貿易が、翌天保7年(1836)にどのように継続されたのか、オランダ側・日本側両史料を検討しその実態について考察することであった。その結果、天保7年の脇荷貿易は、天保6年同様バタヴィアで賃借人と政庁との間で結ばれた契約に基づいておこなわれており、脇荷取引の売上額の増加をみていたことがわかった。また、高率の収益が約束される取引であるウニコールの持ち渡りに象徴されるように賃借人の取引には前年度とは違った要素が見られるようになってきていることも判明した。2点目は、福岡市美術館所蔵の「紫地小花文様更紗」をめぐって、その流通過程を考察・解明することであった。調査・研究の結果、この更紗は、ヨーロッパで作られ、文政7年(1824)にオランダ船によって出島に輸入、その後、長崎会所を通して本商人に販売され、さらにその後、問屋・仲買を通して大坂の小橋屋呉服店に販売された反物であることが判明した。本品は本方荷物ではあるが、本品に関する考察は脇荷物の流通過程を解明する上にも参考となる大変重要な課題であると考えたことより研究に取り組んだ。

1点目に関しては「近世後期における賃借人の脇荷貿易についてー天保7年(1836)を事例としてー」、2点目に関しては「蘭船持渡更紗の取引と国内流通ー福岡市美術館所蔵「紫地小花文様更紗」をめぐってー」として発表した。本研究は、江戸時代後期(18351854)、日蘭貿易において賃借人(pachter)と呼ばれた人物が日本でおこなった脇荷貿易と彼が持ち渡った商品(脇荷物)に焦点を絞り、当時の脇荷取引の実態(取引額・システム等)とその輸入品の実態(品目名・種類・数量・原産地等)を具体的な事例を通して解明し、国際的商品流通ならびに長崎を起点とする国内流通とその文化的影響について考察しようとする基礎的実証研究である。平成29年度は、研究目的に基づいて考察年代を天保7年(1836)に設定し、オランダ側史料・日本側史料を検討しその実態について考察・発表することができた。天保8年(1837)以降についても、賃借人の脇荷貿易に関するオランダ側史料と日本側史料の収集・照合は計画的に進んでいる。また、流通面では、本方荷物で、やや時代は上がるが文政7年(1824)のオランダ船持ち渡り更紗の実態を考察・発表することができた。オランダ船が持ち渡った脇荷物の取引である脇荷貿易は、従来より、オランダ商館長以下の館員や船員の役得として一定額だけ持ち渡りが許された私貿易品の取引といわれていたが、天保6年(1835)に、オランダ商館長以下の館員や船員等の私貿易関与・参加は排除され、脇荷貿易はバタヴィア政庁によって決められた賃借人により独占的におこなわれることになった。この貿易は、政庁と賃借人との間で結ばれた契約(kontract)に基づいておこなわれていたが、翌天保7年にも、前年度同様賃借人と政庁との間で結ばれた契約に基づいておこなわれ、脇荷取引の売上額の増加をみていた。また、誂物(注文品)の取引により高率の収益が約束されるウニコールの持ち渡りに象徴されるように、賃借人の取引には前年度とは違った要素が見られるようになってきていた。そこで、今年度の調査研究では、賃借人による脇荷貿易が天保8年・同9年にどのように継続しておこなわれたのか、オランダ側・日本側両史料を検討し、その実態を考察することであった。その結果、天保8年・同9年の脇荷貿易も、それぞれ前年の脇荷貿易を踏襲し、賃借人とバタヴィア政庁との間で結ばれた契約に原則として基づいておこなわれていたと考えられるが、天保9年の場合は、脇荷物の仕入総額が50,000グルデンを超えており、契約書第4条に反していた。さらに、賃借権料に関して、両年共に契約書で決めている35,000グルデンは支払われず、脇荷貿易の損失額に応じて減額されていることが判明した。また、両年の脇荷物の中にも誂物(注文品)として使用するためのウニコールが持ち渡られていたことは特筆される。今回の調査研究は、「江戸時代後期における賃借人の脇荷貿易についてー天保8年(1837)・同9年(1838)を事例としてー」(『鶴見大学紀要』第56号第4部、平成31年3月)として発表した。本研究は、江戸時代後期(18351854)、日蘭貿易における賃借人(pachter)と呼ばれた人物が日本でおこなった脇荷貿易と彼が持ち渡った商品(脇荷物)に焦点を絞り、当時の脇荷取引の実態(取引額・システム等)とその輸入品の実態(品目名・種類・数量・原産地等)を具体的な事例を通して解明し、国際的商品流通ならびに長崎を起点とする国内流通とその文化的影響について考察しようとする基礎的実証研究である。平成30年度は、研究目的に基づいて考察年代を天保8年(1837)・同9年(1838)に設定し、オランダ側史料・日本側史料を検討しその実態について考察・発表することができた。天保10年(1839)以降についても、賃借人の脇荷貿易に関するオランダ側史料と日本側史料の収集・照合は計画的に進んでいる。
外尿道括約筋筋膜欠損モデルを用いた細胞シート移植による尿失禁治療の検討

本研究は、尿禁制の回復における解剖学的な外尿道括約筋筋膜の機能的役割を検討し、Tissue Engineering技術を応用した骨髄、脂肪由来細胞の細胞シートによる尿禁制の回復ができるのかどうかを明らかにすることである。最初に、ウサギ尿道括約筋筋膜欠損モデルの確立を目指した。しかし、ウサギには、ヒトと類似する明らかな外尿道括約筋筋膜を同定できなかった。そこで、尿道括約筋筋膜を含むと考えられる尿道組織に熱傷を与え、ウサギ尿道括約筋筋膜欠損様尿失禁モデルを作製した。続いて、熱傷を与えた部位に、骨髄、あるいは、脂肪由来細胞で作製した細胞シートをパッチ移植し、機能的な尿道の再生について検討を行った。泌尿器外科領域において、前立腺全摘術によって尿道括約筋が損傷し、機能不全が生じた重度の尿失禁に対して、脂肪細胞注入法、あるいは、人工括約筋埋め込み術が試みられる。両治療とも有望ではあるが、細胞療法は臨床研究段階であり、一方、人工括約筋埋め込み術は侵襲が大きい手術となってしまう。これらの問題を解決するための尿道括約筋の再建手術、あるいは、再生医療は、患者の生活の質を確実に向上させることが期待される。本研究は、尿禁制の回復における解剖学的な外尿道括約筋筋膜の機能的役割について、動物モデルを用いて検討する。さらに、Tissue Engineering技術を応用した骨髄由来細胞、あるいは、脂肪由来細胞の細胞シートを作製し、外尿道括約筋を被う筋膜様構造組織を欠損させた尿道にパッチ移植することによって、外尿道括約筋筋膜を温存させたときと同様に、尿禁制が回復に貢献ができるのかどうかを明らかにする。また、細胞シート移植により、外尿道括約筋の組織構造が再生されるのかどうか検討する。これらの目的を遂行するために、本年度は、良質なウサギ尿道括約筋筋膜欠損モデルの作製を実施した。10週齢雄New Zealand White (NZW)に麻酔をかけ、切開した下腹部から膀胱ー尿道を露出させ、尿道を取り囲む組織をはがし、尿道(外尿道括約筋)を被う筋膜様構造を手術用顕微鏡下で、尿道外側から外尿道括約筋筋膜を焼灼メスによって、剥離、除去した。また、開腹し、膀胱ー尿道露出する偽手術をした動物を対照群とした。手術から2週間後に、漏出時圧(Leak Point Pressure: LPP)測定を行い、外尿道括約筋筋膜を欠損した群と対照群とを比較し、LPP値が有意に低下している(尿が漏れやすい)かどうか評価した。泌尿器外科領域において、尿道括約筋が損傷し、機能不全が生じた重度の尿失禁に対しては、人工括約筋埋め込み術が試みられる。また、臨床研究の段階ではあるが、脂肪由来幹細胞注入療法も進められている。両治療とも有望ではあるが、人工括約筋埋め込み術は侵襲が大きく、細胞療法は、試験段階ではあるが、1日パットテストで300g以上の重度の尿失禁に対しては好成績が得られにくい。本研究は、尿禁制の回復における解剖学的な外尿道括約筋筋膜の機能的役割を検討した。また、Tissue Engineering技術を応用した外尿道括約筋筋膜を模倣する骨髄、あるいは、脂肪由来細胞の細胞シートを作製して、尿道括約筋の再生、尿禁制の回復について検討した。ウサギを用いて、尿道括約筋筋膜を含むと考えられる尿道組織に熱傷を与え、尿道括約筋筋膜欠損様尿失禁モデルを作製した。続いて、傷害部位に、骨髄、あるいは、脂肪由来細胞で作製した細胞シートをパッチ移植した。移植1週間後、LPP測定を行ったところ、骨髄由来細胞シート群と脂肪由来脂肪シート群では、偽手術の対照群と比較して高い傾向を示したが、3群間での有意な差を認めることができなかった。一方、組織学的解析により移植部位における、細胞シートを構成している、骨髄由来細胞、脂肪由来細胞の生着が認められた。本年度の研究では、尿道再生は、細胞移植による再生なのか、自然治癒によっての回復なのかを明らかにできなかった。本研究を踏まえ、新規の尿失禁治療の開発に向けて、さらに研究を進めていく予定である。泌尿器科学尿道括約筋の損傷による重度の尿失禁治療における、外尿道括約筋筋膜の機能的役割の解明、および、細胞シートによる外尿道括約筋再生の研究を遂行するには、良質な尿道括約筋筋膜欠損モデルの作製が必要不可欠となる。したがって、本年度は、ウサギ尿道括約筋筋膜欠損モデルの作製を中心に実施した。

麻酔をかけた10週齢雄NZWの下腹部から膀胱ー尿道を露出させ、尿道を取り囲む組織をはがし、尿道(外尿道括約筋)を被う筋膜様構造を手術用顕微鏡下で、焼灼メスなどによって、剥離、除去した。手術から2週間後に、LPP測定を行い、外尿道括約筋筋膜を欠損した群と偽手術を行った対照群とを比較し、LPP値が有意に低下しているかどうか評価した。しかし、この一連の実験を繰り返し実施したが、外尿道括約筋筋膜を欠損することによって、尿が漏れやすい(対照群と比較して有意に低いLPP値を示す)モデルの作製の成功には至らなかった。この原因として、傷害(筋膜欠損)を与えても、動物のもつ自然治癒力によって、何も処置しなくても傷害部が回復してしまうことが考察された。したがって、LPP値の低下が認められるようなモデルを確立するために、筋膜の剥離、除去に加え、尿道組織の一部にも傷害を与える実験に変更することにした。来年度は、この変更により良質なモデルを確立することをめざす。以上から、当初の計画よりも若干の遅れが生じている。本研究は、動物モデルを用いて、尿禁制の回復における解剖学的な外尿道括約筋筋膜の機能的役割、および、Tissue Engineering技術を応用した骨髄由来細胞、あるいは、脂肪由来細胞の細胞シートにより外尿道括約筋筋膜を温存させたときと同様に、尿禁制の回復ができるのかどうかを明らかにすることである。この研究目的を遂行するためには、良質なウサギ尿度括約筋筋膜欠損モデルの確立が必須である。本年度の研究結果から、モデル作製プロトコールの変更、および、手技の工夫が必要であることが判明した。したがって、良質なモデル作製の確立に向けて、筋膜の剥離、除去に加え、尿道組織の一部にも傷害を与える実験に変更したプロトコール、あるいは、実験手技を試みながら、継続していく。
金属スリットを用いた光波帯近接場と電子との相互作用

本年度は、金属スリットを用いた近接場-電子相互作用を波長10μm帯で観測する事を目的に、その実験準備を当初計画通り進めた。又、金属スリット回路を近接場プローブとして用いる近接場顕微鏡を提案し、そのミリ波帯での実験的な検証に成功した。以下に、その成果を箇条書きに示す。1.金属スリット回路の設計理論を確立した。赤外線近接場-電子相互作用の理論解析を行い、レーザー波長-電子速度-スリット幅の関係を明らかし、スリット回路設計の基礎理論を確立した。その結果より、初期速度0.5c(c:光速)の電子ビーム、波長10.6μmのCO2レーザーを用い、10kW以上のレーザー出力で、観測可能な1eV以上の電子エネルギー変化が得られることが分かった。2.主な実験装置の製作を完了した。理論解析結果に基づき、スリット幅が08μmまで連続可変の金属スリット回路、精度1μmの真空マニュピレータ、高感度電子検出部等の主な装置の製作を終了した。3.金属スリットプローブを用いた新型近接場顕微鏡システムの開発。透過効率の非常に高いスリット型プローブの特徴を活かして、金属スリットプローブとX線断層写真で用いられる画像再構成アルゴリズムを利用した、全く新しい形の近接場顕微鏡システムを提案し、その有用性をミリ波帯で実証した。
自他の行動と刺激との連合の形成に関する研究

以下の2研究を行い、自他の行動と刺激との連合の形成に関連する研究成果を得た。1.自身の行動の特徴は、時間的に近接して呈示された刺激の特徴と連合して表象され、その後の行動に影響する。他者の行動履歴も刺激ー反応特徴連合として表象され、自身の後続反応に影響するか検討した。二人の参加者が左右に並んで課題に従事し、個人間の行動履歴の影響について、事前に自身が同じボタンを押した場合、共同で実験に参加している他者が押した場合、誰も押していない場合での課題遂行成績を、刺激特徴の反復の観点から比較した。刺激特徴の反復による影響は、自身は反応していないという点においては全く同じ条件であったにもかかわらず、誰も反応しなかった場合と他者が直前に反応した場合には異なっていた。他者の行動履歴は刺激特徴と連合して表象され、課題表象における刺激ー反応連合に干渉し、自身の課題遂行に影響することが示唆された。本研究成果を日本心理学会「注意と認知」研究会で発表した。2.行動と刺激との連合に関する認知競合課題を用いて、認知制御における報酬の役割について検討した。報酬が行動結果に基づく場合には、報酬が予期されると反応がはやまり認知制御が強化された。報酬が行動結果とは無関連な場合にはこれらの効果はみられなかった。報酬が行動結果に基づくかで報酬の予期によって異なる認知制御プロセスが関連し、連合に基づく認知制御のあり方が変わることが示唆された。本研究成果についての論文は、国際誌Psychological Researchに掲載された。以下の2研究を行い、自他の行動と刺激との連合の形成に関する研究成果を得た。1.他者の行動履歴も、自身の刺激ー反応特徴連合と同様に表象され、自身の後続反応に影響するか検討した。個人間の行動履歴の影響について、事前に自身が同じボタンを押した場合、共同で実験に参加している他者が押した場合、誰も押していない場合を、刺激特徴の反復の観点から比較した。自身は反応していないという点においては全く同じ条件であったにもかかわらず、誰も反応していなかった場合には形態の反復による反応の促進がみられたが、他者が直前に反応していた場合には反応は遅延した。他者の行動履歴は刺激特徴と連合して表象され、自身の課題表象における刺激ー反応連合に干渉することが示唆された。本研究成果を日本心理学会大会で発表した。2.個人内での刺激ー反応連合における入力モダリティおよび出力効果器に関する空間表象の特異性について、標的刺激の位置に基づき判断する空間課題と位置を無視して判断する非空間課題(サイモン課題)が混在しているときの、サイモン課題への空間課題による干渉の観点から検討した。入力モダリティに関して、視覚サイモン課題は位置に基づく視覚課題および聴覚課題の混在に同じように強く影響されたが、聴覚サイモン課題では位置に基づく視覚課題の影響は聴覚課題よりもはるかに弱かった。視聴覚における空間表象の非対称な相互作用および行動への影響がみられた。出力効果器に関して、片方の課題は左右の手でのボタン押し、もう片方の課題は左右の足によるボタン押しとした場合でも、位置に基づく課題によるサイモン課題への影響が生じた。刺激ー反応連合は、効果器のレベルではなく、ある程度抽象的な空間レベルに基づき表象されていることが示唆された。本研究成果を日本心理学会大会およびPsychonomic Society Annual Meetingで発表した。自他の行動と刺激との連合の形成に関する複数の実験を実施し、データを蓄積しつつある。予定どおり国内外の学会で研究成果を発表し、フィードバックを得た。現在、本研究課題の成果をまとめた最初の論文を執筆中である。以下の3研究を行い、自他の行動と刺激との連合の形成に関連する研究成果を得た。1.共同で課題に従事する2者の位置関係が、行動と刺激との位置に基づく相互作用に及ぼす影響について、両者が隣り合って座る場合、角を挟んで90度の角度で座る場合、対面して座る場合の比較検討を行ったところ、いずれの場合でも相互作用はみられたが、席配置による影響はみられなかったことから、自他の行動と刺激との相互作用において身体と空間の表象は独立していることが示唆された。本研究成果について論文を執筆し、国際誌に投稿した。2.個人内での刺激ー反応連合における空間表象と身体表象に関して、標的刺激の位置に基づき判断する空間課題と位置を無視して判断する非空間課題(サイモン課題)が混在しているときの、サイモン課題への空間課題による干渉の観点から検討した。各課題でボタン押しを実行する効果器として、左右の手と左右の足の組合せを操作したところ、いずれにおいても位置に基づく課題によるサイモン課題への影響が生じたが、両課題で効果器が一致している方が、片方の課題は手で、もう片方の課題は足で行うよりも影響が大きかった。個人内の行動と刺激との相互作用における身体の表象と空間の表象双方の寄与が示唆された。3.サイモン課題における行動と刺激との連合の形成の指標として、反応速度と反応強度を比較検討した。反応速度は刺激と反応の特徴間の連合の影響を受けたが、反応強度にはそのような連合の影響はみられず、単純な特徴反復による影響のみがみられたことから、認知機能の解明における行動の多面的な評価の重要性が示唆されるとともに、従来用いてきた反応速度の行動と刺激との連合の指標としての適切さが確認された。本研究成果をPsychonomic Society AnnualMeetingおよび日本心理学会「注意と認知」研究会で発表した。

自他の行動と刺激との連合の形成に関する複数の実験を実施し、データをさらに蓄積するとともに、国内外の学会で発表しフィードバックを得た。また、研究課題に関する論文を執筆し投稿した。以下の3研究を行い、自他の行動と刺激との連合の形成に関連する研究成果を得た。1.共同で課題に従事する2者の位置関係が、行動と刺激との位置に基づく相互作用に及ぼす影響について、両者が隣り合って座る場合、角を挟んで90度の角度で座る場合、対面して座る場合の比較検討を行ったところ、いずれの場合でも相互作用はみられたが、席配置による影響はみられなかったことから、自他の行動と刺激との相互作用において身体と空間の表象は独立していることが示唆された。本研究成果の国際誌への投稿結果に基づき、実験環境の精緻化および論文の改稿をすすめている。2.行動と刺激との連合に関する認知競合課題を用いて、認知制御における報酬の役割について検討した。報酬が行動結果と関連する場合とそうでない場合とで連合に基づく認知制御のあり方が変わることが示唆された。本研究成果についての論文を国際誌に投稿した。3.個人内での刺激ー反応連合における空間表象と身体表象に関して、標的刺激の位置に基づき判断する空間課題と位置を無視して判断する非空間課題(サイモン課題)が混在しているときの、サイモン課題への空間課題による干渉の観点から検討した。各課題でボタン押しを実行する効果器として、左右の手と左右の足の組合せを操作したところ、いずれにおいても位置に基づく課題によるサイモン課題への影響が生じたが、両課題で効果器が一致している方が、片方の課題は手で、もう片方の課題は足で行うよりも影響が大きかった。個人内の行動と刺激との相互作用における身体の表象と空間の表象双方の寄与が示唆された。本研究成果をPsychonomic Society Annual Meetingで発表した。所属機関業務多忙のため、予定していたよりも研究完成に遅れが出たため、補助事業期間の延長を申請し受理された。以下の2研究を行い、自他の行動と刺激との連合の形成に関連する研究成果を得た。1.自身の行動の特徴は、時間的に近接して呈示された刺激の特徴と連合して表象され、その後の行動に影響する。他者の行動履歴も刺激ー反応特徴連合として表象され、自身の後続反応に影響するか検討した。二人の参加者が左右に並んで課題に従事し、個人間の行動履歴の影響について、事前に自身が同じボタンを押した場合、共同で実験に参加している他者が押した場合、誰も押していない場合での課題遂行成績を、刺激特徴の反復の観点から比較した。刺激特徴の反復による影響は、自身は反応していないという点においては全く同じ条件であったにもかかわらず、誰も反応しなかった場合と他者が直前に反応した場合には異なっていた。他者の行動履歴は刺激特徴と連合して表象され、課題表象における刺激ー反応連合に干渉し、自身の課題遂行に影響することが示唆された。本研究成果を日本心理学会「注意と認知」研究会で発表した。
日本アルプスでの永久凍土分布と永久凍土の地形形成作用、植生分布への影響

一般的に深雪や多雨といった気候条件は永久凍土の発達に適していないと考えられている。しかし、豪雪多雨地域での永久凍土の分布や地温状況はほとんど知られていない。今年度は豪雪多雨地域である飛騨山脈北部の立山で永久凍土の分布と地温状況、その形成維持機構について重点的に調査を行った。積雪底温度観測や年平均地表面温度観測、ピット観測から永久凍土の分布を調査した。その結果、積雪が89月まで残る内蔵助(くらのすけ)カール北向き斜面のプロテーラスランパートや内蔵助岩石氷河上部には永久凍土が存在すること、一方、6月までに積雪から露出する稜線付近の大半は永久凍土を欠くこと、ただし、稜線付近でも標高3000mをこえる岩峰の北面には永久凍土が点在することが分かった。プロテーラスランパートで2000年10月2002年9月まで地温の連続観測(深度0,50,100,130,160,220cm)を行った(以下この観測点をP地点と呼ぶ)。また、内蔵助カール上部の稜線付近で2001年6月2002年明まで地温(深度0,50,80,100,150,180cm)と降水量土壌水分の連続観測を実施した(以下この観測点をNP地点と呼ぶ)。P地点では、深度220cmの地温が約2年間0°C以下であった。したがって、P地点の深度220cm付近は永久凍土であることが地温の連続観測から実証できた。また、P地点の永久凍土の活動層は冬のはじめまでに全層凍結した。故にこの永久凍土は少なくとも定義上、現成のそれであるといえる。立山では、梅雨期に豪雨が頻出する。梅雨前に積雪から露出するNP地点では、豪雨の度に降水が地中へ大量に浸透し、凍結層の急激な融解をもたらす。このため、NP地点には永久凍土が存在しない。一方、P地点では初冬の凍結と積雪下での凍結により凍結層が形成され、夏遅くまで残る積雪が梅雨期に凍結層を降水の浸透による融解から保護する。このため、P地点では永久凍土が存在することが分った。
小脳が関与する脳高次機能のメカニズムの解明

近年、ヒトやサルの脳機能イメージング研究などから、小脳は非運動性の機能にも関与することが示されつつあるが、そのメカニズムについては不明な点が多い。我々はこれまでに、小脳におけるシナプス形成とシナプス可塑性に重要な機能を果たすCbln1ーデルタ2グルタミン酸受容体(GluD2)シグナリングと運動学習の関連を明らかにしたが、その過程で、ヒトのGluD2遺伝子の欠失が運動失調に加え、言語や知能の障害を引き起こすことを見出し、また、小脳特異的Cbln1欠損マウスにおいても情動機能(恐怖条件付け)に異常が見られることを報告した。そこで、この成果をさらに推し進め、小脳が如何に脳高次機能を実現しているかを解明するために、まず、小脳における神経活動マーカーの探索を進めた。C57Bl6マウスにカイニン酸を腹腔内投与し痙攣を誘発させると、小脳ではc-fos、junB、Npas4などの最初期遺伝子の発現が有意に増加することが定量的real time PCRにおいて確認されたが、発現量の増加率は海馬に比べると1桁下回っていた。一方、前脳において神経活動性マーカーとしてよく用いられるArcには有意な変化が見られなかった。in situ hybridizationにより、最初期遺伝子発現の小脳内の分布を検討すると、特に、小葉IX、Xにおける発現上昇が顕著に増加していた。これらの結果から、小脳ニューロンの活動性マーカーとして、上記の最初期遺伝子を用いることが有望であると考えられる。恐怖条件付け、特に手掛かり依存性恐怖条件付けにおける小脳内の責任部位を同定するために、本行動実験のシステムを立ち上げ、現在解析を進めている。小脳における最初期遺伝子の発現パターン、特にその発現の強さと時間経過のプロファイルが前脳とは異なっており、これらの至適条件の検討に時間を要している。また手掛かり依存性恐怖条件付けは、コンテクストに対する恐怖条件付けを排除する必要があるため、より繊細な動物の扱いが不可欠である。恐怖条件付けにおける小脳の神経活動を早急に明らかにする。この評価のために、より簡便な免疫組織学的方法も併用することが、適切な抗体を見出したので可能となった。また行動によって活動が上昇するニューロンをマーキングするために、RAMシステムを用いたAAVウイルスベクターを作成して、光遺伝学的操作への準備とその有効性の確認のための基礎的実験を開始する。RAMシステムとは、c-fosのプロモーター下で関心遺伝子を発現させるもので、遺伝子発現の神経活動依存性を高めるために、Npas4の結合配列を付加した発現系である(Sorensen et al. eLIFE 2016)。
源氏物語受容における中世的変貌の基層

源氏物語の中世文芸における受容の過程での変容の実相を考察することによって、源氏物語の享受・理解についての中世的特質を解明するという本研究の課題のうち、本年度は連歌・お伽草子という室町期の主要なジャンルの文芸における源氏物語受容を重点的にとりあげた。具体的には連歌作品の注釈作業・お伽草子では源氏物語をパロディ化した作品の分析を中心に研究を進めた。その成果として得られた知見は以下の通りである。(1)16世紀後半成立の二種の「源氏詞連歌」(『連歌合集』所収)の注釈作業を通して、源語詞として採択された語句はその選定にあたり、宗祇の実作や連歌論にみられる源氏観の影響を大きくうけていることが明らかになった。また、宗祇以前の梗概書中心の源氏寄合とは全く異なり、むしろ源氏物語原典への回帰・精読ぶりが顕著である。以上の点から純正連歌の源語受容については従来以上に、三条西家流歌学・源氏学との相互交渉についての目配りが必要である。(2)古典作品に多く素材を求め、特に源氏物語を意識的にパロディ化したお伽草子として「猿源氏草子」をとりあげ作品中に取りこまれた和歌説話の主題・構想との関連を分析することにより、源氏物語が古典という「雅」を当代の「俗」に転化する装置として機能している本作品の方法を析出するに至った。これは次代に続く仮名草子が古典を扱う方法を考察するうえできわめて示唆的であり、同様の分析を他のお伽草子作品にもおよぼすことで、お伽草子から仮名草子への転換という文学史的問題について有効な視座を提示できよう。(3)純正連歌とお伽草子にとどまらず、ひきつづき、和歌・謡曲・俳諧などの他のジャンルの文芸における源語受容の方法を解明してゆくことにより、各々の源語観と、そのなかでの位置付けを測定することが可能となる。その成果を土台として中世的源語観の総体的理解を把握できるという見通しのもとで今後も研究を進める予定である。
光誘起スピンクロスオーバー格子の構築による動的電子機能創製

本研究では、動的電子機能を有する遷移金属錯体集合体構造の創製をめざし、光応答性配位子を有する単核錯体を化学結合で連結した2次元シート型スピンクロスオーバー格子を構築した。分子設計にあたっては、遷移金属原子に、光応答性の有機配位子を配位させた単核錯体を合成し、それを基本ユニットとし、(1)直接配位結合により二次元系を構築する、(2)新たな配位子で架橋することで、一次元鎖状構造を実現し、さらにこれら一次元鎖間を配位結合あるいは、水素結合、スタッキングを活用して二次元系を実現する、(3)水素結合を利用して二次元系を構築する、という3つの合成指針を基本とした。配位子として、ポリオキソカーボン型配位子であるクロラニル酸(H_2CA)、ビピリミジン(bpm)、1,4,5,6-テトラヒドロ-5,6-ジオキソ-2,3-ピラジンジカルボニトリル(tdpc)を用い、銅(II)、コバルト(II)、鉄(III)の単結晶配位高分子錯体の合成に成功し、X線構造解析によりこれらが二次元シート型構造を有することを明らかにした。得られた配位高分子は、[Co(tdpc)(H_2O)_2]_n(1)、{[Mn(bpm)(CA)(H_2O)](H_2O)_2}_n(2)、{[Co(bpm)(CA)(H_2O)_2}_n(3)、[Cu_2(bpm)(CA)_2(H_2O)_2]_n(4)、{(4-OHpyH)_2[Cu(CA)_2(H_2O)_2]}_n(5)、{(3-OHpyH)_2[Co(CA)_2(H_2O)_2]}_n(6、4-pyOH=4-ヒドロキシピリジン;3-pyOH=3-ヒドロキシピリジン)、{[Fe(Cp)_2][Fe(CA)_2(H_2O)_2]}_n(7)、{(phz)[Fe(CA)_2(H_2O)_2](H_2O)_2}_n(8、phz=フェナジン)であり、1は(1)の方法、24は(2)の方法、58は(3)の方法で構築された。58は種々の機能性分子を二次元層間に取り込んだ新しいタイプのインターカレーション型配位高分子である。以上のことから、有機・無機ハイブリッド型遷移金属2次元格子の一般的かつ合理的構築法が確立しつつあり、かつその層間に種々の機能性有機分子を取り込んだ新規配位高分子を合成するための指針も得ることができた。
ヒト血清コリンエステラーゼ変異遺伝子の発現及びその性状に関する研究

我々の見いだした11種のヒト血清コリンエステラーゼ(ChE)変異のうち、コドン330におけるLeuからIleへのミッセンス変異(L330I)の7例のヘテロ接合体にDN、FNの僅な低下が確認された。また一例のホモ接合体例では特にFNの低下が著しく、この変異が本邦に特有なF型変異であると推定していた。本研究にてはこのL330I変異ChEを発現させwild typeの性状と比較し、F型変異の性状を示すか否かを検討した。平成9年度はwild typeと昨年作成したL330I変異ChEを含むプラスミドDNAをリン酸カルシウム法でヒト胎児腎臓細胞(293;American Culture Collection CRL 1573)にトランスフェクトしてChEを発現させた。この二種のChEの発現蛋白を比較したところChE活性は正常の約1/3に低下していた。DN、FNも共に低下しており、特にFNの低下が著しかった。これらの結果はL330I変異のホモ接合体の血清中の性状とほぼ同様であった。従ってこの変異のみで、活性低下、dibucaine耐性、NaF耐性というF型の表現型を示すことが証明された。L300I変異は本邦以外では報告されていないことから、日本人型のF型変異であると考えられた。発現ベクターへ、クローニングする予定であった、ヒト血清コリンエステラーゼ(ChE)cDNAは、Dr Oksana Lockridgeの好意により、ヒト正常ChEを含むpRc/CMVベクターDNAとして提供を受けた。従ってこの組み換えDNAを大腸菌に導入し、組換え体を確立した。次いで、プラスミドDNAを調製した。ChEの発現には、Human fetal kidney cells(293;American Culture Collection CRL 1573)を用いた。なぜなら293はそれ自身では、ChE活性は示さないからである。調整したプラスミドDNAをリン酸カルシウム法にてトランスフェクションしGENETICIN(Antibiotic G418)を培養液に添加し、セレクションした。発現ChE活性の測定時は、血清無添加培養液(SFRE199-2)を用いた。本発現ベクターをTransfectionした培養液中にのみ、ヒト正常血清の約1/2のChE活性が観察された。次いで、1.3301(nucleotide no 1201 T--)A)変異体を作成した。L3301変異導入用プライマーにはChEcDNAに認識部位のないSacI認識配列を作り、かつnucleotide no 1201はTにしたものをデザインした。また、pRc/CMVベクターのHindIIIサイトとApaIサイトを含むプライマーをデザインし、前後に分けてPCR増幅した後、それぞれの制限酵素処理し、さらに3者をligetion、transformationした。白色コロニーの中から、8種のプラスミドDNAを調整し、アガロース電気泳動により、その長さを検討し、BglI、SacI消化後のアガロース電気泳動により、その1種にL330変異を持つChEを含むpRc/CMVベクターのインサートを認識した。さらに塩素配列決定により再確認を試みている。本年度は、wild typeと昨年作成したL330I変異ChEを含むプラスミドDNAをリン酸カルシウム法でトランスフェクションし、その後GENETICIN(Antibiotic G418)を培養液に添加する事によりセレクションした。発現したChEの活性測定の際には血清無添加培養液(SFRE 199-2)に置換して培養した。これら二種のChEの発現量を比較したところ、ChE活性は正常型233単位、変異型84単位と約1/3であった。DNは正常型85.7%に比し,変異型79.6%,FNは正常型76.2%に対し,変異型61.3%と低下していた。コドン330におけるTTAからATAという一塩基置換のみにより、活性の低下・ジブカイン耐性・フッ化ソーダ耐性というF型の表現型を示すことが証明された。
Ｗｎｔシグナルによる胃上皮細胞の増殖・分化制御機構の解明

胃癌組織において、Wnt/β-cateninシグナルの活性化を示すβ-cateninの蓄積が高率に認められるが、その活性化が胃癌の発生・進展にどのように寄与しているかについては詳細に検討されていない。本研究では、β-cateninの発現を誘導可能な遺伝子改変マウスを用いて、正常な胃上皮細胞においてβ-cateninを強制的に発現させることにより胃癌と同様の状態を作り出し、Wntシグナルの活性化が細胞増殖および分化に及ぼす影響を検討した。その結果、Wntシグナルの活性化は、胃上皮細胞の未分化状態を維持し、細胞増殖の促進へと導くことで胃癌発生に寄与していることが明らかとなった。Wntシグナルは、β-cateninが細胞内に蓄積することにより活性化される。昨年度、安定型のβ-cateninの発現を誘導可能なβ-catenin inducibleマウスを用いて、胃上皮細胞においてWntシグナル活性化が及ぼす影響を組織学的に解析した。その結果、β-cateninの強制発現により、マウスの胃底腺、幽門腺、いずれにおいても、胃上皮細胞の増殖が亢進し、分化が抑制されることを明らかにした。本年度は、その分子機構を明らかにするため、β-cateninの強制発現により変動する遺伝子の検索を行った。β-cateninを強制発現したマウスの胃底腺、幽門腺から、腺管分離法により胃上皮細胞を選択的に採取し、リアルタイムPCRおよびマイクロアレイに供した。リアルタイムPCRにより、β-cateninの強制発現により、Myc、Ccnd1、Sox9などのWntシグナルの標的遺伝子の有意な発現亢進、表層粘液細胞の分化マーカーであるMuc5acの有意な発現抑制、胃上皮幹細胞のマーカーとなるLgr5およびSox2の有意な発現亢進を認めた。さらに、マイクロアレイの発現データのパスウェイ解析を行ったところ、2倍以上発現亢進した遺伝子には「Wnt signaling pathway」に加えて「Hippo signaling pathway」に関連する遺伝子が有意に多く含まれることが明らかとなった。さらに、β-catenin inducibleマウスの解析により得られた結果がヒトの胃癌に外挿できるか検討するため、ヒトの早期胃癌の病理組織サンプルを用い、β-cateninの発現と細胞増殖、細胞分化との関連を検討した。その結果、β-cateninの核への蓄積が見られた病変では、病変粘液の産生が乏しく、分化による細胞増殖の抑制が見られないことが明らかになった。ドキシサイクリンの投与により安定型β-cateninの発現が誘導可能な(Tet-on system) β-catenin inducibleマウスを用いて、マウスの胃上皮細胞においてβ-cateninを強制的に発現させ、古典的Wntシグナルの活性化が細胞増殖および分化に及ぼす影響について解析した。ドキシサイクリンを5日間投与したマウスの胃について、組織学的および免疫組織学的解析を行ったところ、胃底腺および幽門腺においてβ-cateninの核、細胞質への蓄積が認められ、峡部から胃小窩にかけてKi-67陽性の小型細胞が著明に増殖していた。さらに、Alcian-blue-periodic acid-Schiff (AB-PAS)染色およびMuc5ac免疫染色により、胃小窩における粘液産生の著明な減少が認められ、β-cateninの発現により表層粘液細胞への分化が抑制されることが明らかとなった。続いて、β-catenin inducibleマウスで得られた所見が胃癌組織に外挿できるか検討するため、N-methyl-N-nitrosourea (MNU)投与によりマウスに誘発した腺胃腫瘍について組織学的に解析した。同腫瘍において、β-cateninを核、細胞質に蓄積した腫瘍細胞が限局して観察され、同腫瘍細胞はβ-catenin inducibleマウスで増殖した小型細胞に類似していた。β-cateninの蓄積のみられない領域では腫瘍細胞は明瞭な分化傾向を示し、PAS陽性の粘液を豊富に産生する部位では、腫瘍細胞は増殖能を失っていた。一方、β-cateninの蓄積した領域では、粘液産生は著明に減少し、腫瘍細胞の増殖能が維持されていた。以上より、マウスの正常および腫瘍化した胃上皮細胞において、Wntシグナル活性化により分化が抑制され、増殖能が維持されることが明らかとなった。ヒトの胃癌において、古典的Wntシグナル(canonical Wnt signaling)の活性化を示すβ-cateninの蓄積が頻繁に認められるが、Wntシグナルの活性化が胃癌の発生、進展にどのように寄与しているか明らかにされていない。本研究では、これまでに、安定型のβ-cateninの発現を誘導可能なβ-catenin inducibleマウスを用いて、胃上皮細胞において安定型のβ-cateninの発現誘導により強制的にWntシグナルを活性化すると、増殖が著明に亢進し、分化が抑制されることを明らかにした。

さらに、その分子機構を明らかにするため、β-cateninの強制発現により変動する遺伝子をマイクロアレイ解析し、パスウェイ解析により、2倍以上発現亢進した遺伝子には、他のシグナル経路に関連する遺伝子が有意に多く含まれることを明らかにし、Wntシグナルと他のシグナル経路が協調して形質変化を起こすことを明らかにした。本年度は、マイクロアレイ解析の結果を詳細に検討し、β-cateninの強制発現により胃および腸管の幹細胞マーカー(Lgr5、Ascl2、Hopx、Bmi1、Lrig1、Rnf43、Tnfrsf19、Znf3)の遺伝子がいずれも2倍以上発現上昇していることを見出し、リアルタイムPCRでもその発現上昇を確認した。さらに、Lgr5の発現をGFPで標識可能なLgr5-GFPノックインマウスを用いて、β-cateninの強制発現により実際にLgr5発現細胞の数が増加していることを見出した。さらに、昨年度までの組織学的解析で、Wntシグナル活性化による増殖亢進、分化抑制は、マウスあるいはヒトの腫瘍に外挿できることを証明した。以上の結果より、Wntシグナルの活性化は、胃上皮細胞の未分化性および増殖能が維持することにより、発がんに大きく寄与していると考えられた。実験病理学本研究の目的は、(1)胃上皮細胞においてWntシグナルの活性化がもたらす形質変化を明らかにし、(2) Wntシグナルの活性化により発現変動する遺伝子を解析し、形質変化の基盤となる分子機構を明らかにすることである。(1)については、昨年度、安定型のβ-cateninの発現を誘導可能なβ-catenin inducibleマウスを用いて、胃上皮細胞においてWntシグナル活性化がもたらす形質変化を組織学的に明らかにしている。さらに、これまでに、Wntシグナル活性化による形質変化マウスおよびヒトの胃癌組織に外挿できることを明らかにした。(2)については、今年度、形質変換を起こしたβ-catenin inducibleマウスの胃上皮細胞を採取し、リアルタイムPCRおよびマイクロアレイによる遺伝子発現解析を行い、現在、マイクロアレイデータの解析を進めているところである。研究期間1年を残して、(1)形質発現変化についてはすでに解析を終え、(2)形質変化の基盤となる分子機構の解析にもすでに着手し、その解析を進めており、研究は順調に進展しており、研究機関中に研究目的を達成できると考えている。胃癌細胞ならびに胃上皮幹細胞において、古典的Wntシグナルが活性化していることが明らかにされている。しかしながら、Wntシグナルの活性化が癌の発生・進展ならびに胃上皮幹細胞制御にどのように寄与しているか、その詳細は明らかにされていない。そこで、本研究では、Wntシグナルの活性化が胃上皮細胞にもたらす形質変化およびその分子機構を明らかにし、胃癌の発生・進展機構ならびに胃上皮幹細胞制御機構の解明に繋げることを目的としている。本年度は、Wntシグナルの活性化によってもたらされる胃上皮細胞の形質変化を明らかにすることを目的とし、研究に取り組んだ。