hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多糖被覆O/Wエマルションのキャラクタリゼーションと生体適合性材料としての活用

現在、脂溶性薬物の担体としてはリポソームやレシチンエマルションが利用されているが、リポソームの場合、脂溶性の薬物を溶解する脂質層の容積が小さいためその内包量に限界があり、レシチンエマルションの場合は、油相として使用されているダイズ油に溶解できる薬物の種類および量が限られる。またALAのように薬効発現に大量投与を必要とする薬剤の場合、薬剤を封入する微粒子担体成分の毒性も懸念される。そこで、本研究では、天然由来の水溶性多糖の一種であるプルランに疎水性基としてコレステロール基を部分的にグラフトしたもの(CHP),ALA,および食用および静脈注入用の脂肪乳剤として利用されているTriC_8から成るO/W-エマルションの水溶液中および血清成分存在下でのコロイド安定性およびその安定化のメカニズムと脂溶性薬物運搬体としての有用性について検討した。CHP/ALA/TriC_8-エマルションは、油滴表面に吸着したCHPの糖鎖の立体反発効果により水溶液中および血清成分存在下でも極めて安定であり、in vitroおよびin vivoのいづれの場合においても高い制癌活性を示した。このことから著者の開発したエマルションはALAの全身投与注射剤形として極めて優れていることが証明された。またCHP被覆O/W-エマルションは、種々の脂溶性薬物の運搬体として利用できる可能性も秘めており、新しい形態の薬物運搬体としての更なる発展が期待できる。天然由来脂質と大豆のごとき脂肪とを水中に分散したときに形成されるO/W-エマルションが、脂溶性薬物キャリアーとして有用であることは既にいくつかの臨床例によっても認められている。本研究者は、極く最近疎水性置換基をもつ水溶性多糖がO/W-エマルションのコロイド安定性を飛躍的に向上させ得ることを見い出した。そこで本研究では、各種細胞特異性を示しかつエマルションのコロイド安定化に寄与しうる多糖類の合成からはじめ、このような多糖被覆エマルションの凝集性・安定性の評価、更にエマルション表面の多糖の細胞認識性を検討し、最終的には、薬物を含有した多糖被覆エマルションによる感染症及び癌の治療の可能性も検討する。今回は、制癌剤として知られる高度不飽和脂肪酸の1種であるα-リノレン酸(ALA)のキャリアーとしての多糖被覆エマルションの有効性について検討した。水溶液中に適量のグリセリド、ALA、およびコレステロール置換プルラン誘導体(CHP)を加え、超音波照射することによりO/W-エマルションが形成された。このエマルションは、静電的反発効果ではなく、油滴表面に吸着したCHPの糖鎖の立体反発効果により水溶液中および血清成分存在下でも優れたコロイド安定性を示した。またCHP被覆ALAエマルションを担癌マウスに静注したところ高い制癌効果が認められた。このようなALAの全身投与による制癌活性発現の例はこれまでに報告されておらず、CHP被覆エマルションがALAの全身投与注射剤形として極めて優れていることが証明された。天然由来脂質と大豆のごとき脂肪とを水中に分散したときに形成されるO/W_-エマルションが、脂溶性薬物キャリアーとして有用であることは既にいくつかの臨床例によっても認められている。しかし、現状では、血中安定性および細胞特異性に欠けることもあり、DDS(薬物運搬システム)としての積極的な応用を考える時、改良すべき点が多くみられる。本研究では、リポソームの研究において既に確立した多糖のコレステロール誘導体による被覆技術をO/W_-エマルションにも応用することを計画した。最近従来のレシチンを併用する方法とは全く異なり単純脂肪とコレステロール置換多糖のみとによって、比較的安定なO/W_-エマルションが形成されることを見い出した。本年度は、CHP/ALA/TriC_<8->エマルションを薬物運搬体として利用する際、極めて重要な問題となる血液中での安定性を評価した。

エマルションの粒径および濁度の経時変化から、CHP/ALA/TriC_<8->エマルションは、主要な血漿タンパク質であるアルブミン溶液中でもコロイド的に安定な微粒子として存在していることが明らかになった。またアルブミン溶液中でのCHP/ALA/TriC_<8->エマルションのALA保持率は、アルブミンの濃度が4.2mg/mlの時、約80%、血清のタンパク質濃度と等しい42.0mg/mlの時でさえ、約70%であったことから、血中投与後も大部分のALAはエマルションに保持された形で安定に存在していることが分かった。更にエマルション化によるALAの化学的安定性を過酸化脂質生成の経時変化から評価した結果、水溶液中ではエマルション化によりALAの過酸化が著しく抑制されるのに対し、血清存在下ではALAの存在形態に関わりなく、ALAの過酸化は殆ど進行しないことが判明した。現在、脂溶性薬物の担体としてはリポソームやレシチンエマルションが利用されているが、リポソームの場合、脂溶性の薬物を溶解する脂質層の容積が小さいためその内包量に限界があり、レシチンエマルションの場合は、油相として使用されているダイズ油に溶解できる薬物の種類および量が限られる。またALAのように薬効発現に大量投与を必要とする薬剤の場合、薬剤を封入する微粒子担体成分の毒性も懸念される。そこで、本研究では、天然由来の水溶性多糖の一種であるプルランに疎水性基としてコレステロール基を部分的にグラフトしたもの(CHP),ALA,および食用および静脈注入用の脂肪乳剤として利用されているTriC_8から成るO/W-エマルションの水溶液中および血清成分存在下でのコロイド安定性およびその安定化のメカニズムと脂溶性薬物運搬体としての有用性について検討した。CHP/ALA/TriC_8-エマルションは、油滴表面に吸着したCHPの糖鎖の立体反発効果により水溶液中および血清成分存在下でも極めて安定であり、in vitroおよびin vivoのいづれの場合においても高い制癌活性を示した。このことから著者の開発したエマルションはALAの全身投与注射剤形として極めて優れていることが証明された。またCHP被覆O/W-エマルションは、種々の脂溶性薬物の運搬体として利用できる可能性も秘めており、新しい形態の薬物運搬体としての更なる発展が期待できる。
沖縄来遊ザトウクジラ個体群の集団遺伝的構造と資源動態

本プロジェクトは急速に増加しつつある沖縄系ザトウクジラの保全や本種を含む生態系の管理、また増加に対するリスクの軽減方策の策定のため、沖縄海域に来遊するザトウクジラ個体群を対象に遺伝的系群構造、生物生態特性と来遊個体数の傾向を分析した。分析の結果、沖縄海域に来遊するザトウクジラ個体群は従来単系と見なされてきたが、ミトコンドリアDNA塩基配列構成に変化が見られ、他起源個体の流入が示唆された。また、奄美大島及び八丈島沖合に沖縄系ザトウクジラを含む個体が出現し、新たな繁殖場の形成と交流が示唆された。個体群動態についてはデータの蓄積はあったものの、今後更なるデータ解析が必要と判断された。本年度は主としてフィールドワーク中心の活動を行い、沖縄海域及び近年当研究グループがザトウクジラの出現を確認した奄美海域にて、バイオプシー生体標本の採集を行った。直轄サンプルとして、7検体及び21検体を採集した。分析としては平成26年度までに協力機関で蓄積されていたバイオプシー生体標本318検体について、mtDNAコントロール領域を解読するとともに、うち261検体の性別を核DNAのY染色体上のSRY遺伝子の増幅の有無の確認により判定した。新規情報を既往知見に加え、沖縄近海に来遊するザトウクジラのハプロタイプ多様度や塩基多様度を再計算した。現地打ち合わせを行い、バイオプシー標本の採集状況を確認するとともに、採取方法の改善について現地担当者と打ち合わせた。沖縄海域に来遊するザトウクジラの来遊頭数の推定のために必要となる個体識別データの調査状況を確認した。また、奄美海域においても同様のデータ収集をこなった。一般財団法人沖縄美ら島財団総合研究センターの担当者と、個体識別データを得るための調査方法の改善策を検討した。平成27年度はフィールドでのサンプル採集に力点を置いたが、次年度には分析及び成果発表を加えてて研究を進捗させたい。平成28年度は、沖縄海域にて沖縄美ら島財団研究センターと連携しつつザトウクジラの個体識別調査およびバイオプシー標本採集調査に取り組んだ。また、沖縄系ザトウクジラの繁殖場が拡張しつつあると目される奄美諸島海域、特に伊豆諸島の八丈島周辺海域において個体識別調査を集中的に行った。この結果、八丈島海域と沖縄海域の移動を示す直接的な証拠が得られたことが特筆される。分析対象となるバイオプシー標本はおよそ50個体分が追加され、目下包括的な分析を実施しつつある。また、回遊状況や個体群動態分析のデータもほぼ揃いつつある。連携機関との共同調査により、概ね順調に標本採集が進行している。また、八丈島に新たなザトウクジラ集中域が発現し、新知見の獲得が進んだ。近年、ザトウクジラの全般的資源回復に伴い、従来知られていた海域以外にも来遊範囲を広げつつあることが報告されている。本年度については、本研究プロジェクトの前年度までの成果より沖縄系のザトウクジラの回遊と分布拡張が示唆されている八丈島におけるザトウクジラの調査を重点的に継続した。通常の目視調査に加え、尾鰭写真による個体識別調査、ハイドロフォンによる鳴音調査そして、バイオプシー(成体表皮採集)等を併用しつつ調査を行った。これらの調査から、八丈島海域へのザトウクジラ回遊は依然として継続しており、調査船調査では計132時間の有効探索時間によりザトウクジラ136群205頭を発見(重複を含む)。また、陸上定点調査では47群62頭が発見された。発見海域は八丈島南東岸・末吉地域沖合の頻度が高く、発見は水深は200m以浅の海域に集中していた。発見頻度は前年度のおよそ三倍程度に増加し、尾鰭写真による個体識別は60頭となった。また、バイオプシー表皮標本は5個体を採集し、八丈島回遊個体の由来の解明に期待が持たれた。一方、鳴音調査によって雄の求愛行動と目される"ソング"が調査海域の随所(計8カ所)で確認されたものの、直接的に繁殖の事実を示す交尾の観察や新生児を伴った親子連れの確認は無かった。また、同様に沖縄系ザトウクジラの回遊海域と目される奄美諸島海域にて新たに収集されたバイオプシー試料6個体分を追加しPCR法等の集団遺伝学的解析を行ったところ、サンプル数が充分とは言えないものの、遺伝子組成から見ると奄美諸島に来遊する個体には、沖縄海域由来のこと隊に加え、かなりの小笠原由来の個体混入の可能性があることが示された。

平成28年度には新たに採取された表皮サンプルを加えザトウクジラのハプロタイプ多様度や塩基多様度を再計算し、沖縄近海に来遊する本種の遺伝的特性の把握するとともに、Genbankに登録されている他海域で得られた塩基配列等、公表済みの既往情報の収集に努め、次年度に予定されている遺伝的分化の詳細計算、海域間の移動の有無や程度に年変化や雌雄差が認められるかの解析につなげる。現地調査を行い、バイオプシー採取方法のさらなる改善に努める。また、個体識別データを得るための調査を継続するとともに,近年の来遊頭数をJolly-Seber法により推定する。さらに,これと過去に推定されている来遊頭数と合わせ,推定来遊頭数から沖縄海域に来遊するザトウクジラの来遊頭数の個体群動態モデルについて検討する。さらに、研究発表や論文投稿も積極的に行って行きたい。平成27年度から28年度にかけて、概ね順調に個体識別データとバイオプシー標本が取得できたので、平成29年度には標識再捕法による来遊頭数の推定と数理モデルによる個体群動態分析の完成、集団遺伝的手法による遺伝的文化と多様性分析の完成を目指す。水産3月末に行った調査出張が短縮されたため余剰が生じた。予定されていたフィールド調査が短縮されたため。平成28年度分の調査旅費に加えて、予算執行したい。平成29年度文の調査旅費に加えて執行したい。
複合的弾性波手法によるコンクリート品質評価法の確立

コンクリートの劣化・損傷を非破壊で調査する手法として,破壊にともなう弾性波,AE(アコースティックエミッション)を用いることで,破壊位置,様式,規模を推定することができる.一方,既に破壊が生じたコンクリートの内部を外部からの弾性波励起によって探索する手法に弾性波トモグラフィ法がある.本研究では,両者を組み合わせ,破壊の逐次進行をAEにより,定期的な破壊探索を弾性波トモグラフィにより評価しようとするものである.具体的には, AE源と弾性波パラメータ(伝播速度,エネルギー減衰)などを用いて,劣化損傷位置を空間的に把握することで,コンクリートの定量的劣化指標を提案する.コンクリートの劣化・損傷を非破壊で調査する手法として,破壊にともなう弾性波,AE(アコースティックエミッション)を用いることで,破壊位置,様式,規模を推定することができる.一方,既に破壊が生じたコンクリートの内部を外部からの弾性波励起によって探索する手法に弾性波トモグラフィ法がある.本研究では,両者を組み合わせ,破壊の逐次進行をAEにより,定期的な破壊探索を弾性波トモグラフィにより評価しようとするものである.具体的には, AE源と弾性波パラメータ(伝播速度,エネルギー減衰)などを用いて,劣化損傷位置を空間的に把握することで,コンクリートの定量的劣化指標を提案する.
項構造の第二言語習得―主語の特異性に関する理論的・実証的研究―

本研究では、日本語を母語とする英語学習者を対象に、英語の文法項目の第二言語習得研究を行うことを目的としてきた。具体的には、名詞修飾構造(関係節)の第二言語習得のメカニズムを解明することである。本年度は、日本語を母語とする英語学習者を対象にした実験的研究を行い、学会や学術論文として発表を行った。主には、相対的最小性条件(Relativized Minimality)に基づいた関係節の第二言語習得研究を立案し、口頭産出実験、筆記産出実験、真偽値判断実験など複数の実験を実施した。また、反応時間測定実験のパイロット実験を作成した。並行して、英語・韓国語・中国語を母語とする日本語学習者や、中国・フィリピンにバックグラウンドを持つ継承語母語話者を対象にした日本語の関係節の習得に関する実験や物語発話におけるトピック名詞句の具現化に関する研究も行った。研究成果は、IEICE Technical Report 118 (163)、『レオルニアン:言語文化論叢』22号、『英語学・英語教育研究』38号に論文として発表した。また、学会発表についても、第二言語習得学会(6月)、MAPLL ×TCP ×TL ×TaLK 2018(7月)、言語科学会(8月)、EuroSLA 28(9月)、GASLA 15(3月)などで口頭・ポスター発表を行った。実験研究と並行して、技術の習得にも専念し、中央大学人文科学研究所の研究チーム主催で開催された言語実験ソフトウェアのワークショップに参加した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は特に、言語理論研究の外観をし、実験的研究への応用を検討した。言語理論の外観については、相対的最小性条件(Relativized Minimality)について扱われている先行研究の批判的検討を行った。また、相対的最小性条件を基盤として行われている第二言語習得研究に関する研究の外観も行った。そして、本研究において、相対的最小性条件を第二言語習得研究にどのように応用するか等、実験的研究への可能性を考える上で、反応時間測定実験立案のためのソフト(SuperLab、Linger)の操作方法の習得や、一般化線形混合効果モデル(Linear-Mixed Effect Model: LME)という統計分析の手法を身につけた。現在は、予備実験の実施に向けて準備中である。先行研究の見直しや本研究の進展に伴い、日本語を母語とする英語学習者にとどまらずに、日本語を非母語とする日本語学習者や継承後話者を対象とした実験も立案中である。知識・技能の習得と並行して、学会発表や論文投稿も行った。学会発表は、第二言語習得学会(6月)、MAPLL-TCP 2017(7月)、日本語文法学会(12月)、第二言語習得研究会(12月)において、研究成果を報告した。また、投稿論文については、現在2件の論文が審査中である。言語理論に関する先行研究の外観に時間を要した。また、実験の対象者を日本語を母語とする英語学習者にとどまらずに、日本語学習者や継承語話者を考慮することに関する検討に時間を要した。それに伴い、予備実験の立案にやや遅れが生じた。今年度は、予備実験・本実験を実施し、データの分析を踏まえた考察を行う。そして、適宜学会等の発表の場や投稿論文として研究成果を公表する。また、並行して行っている、数量詞に関する研究、項構造に関する研究も遂行する。現時点で、第二言語習得学会(6月)、MAPLL-TCP-TL-TaLK 2018(7月)、言語科学会(8月)、EuroSLA(9月)での学会発表が採択されている。
室温熱輻射から微弱電力を抽出するための分布定数型MIMトンネルダイオードの研究

中赤外光を直接整流して電力抽出を行う光レクテナの開発を目指し、マイクロストリップ線路および分布定数型Metal-Insulator-Metal (MIM)トンネルダイオードの研究を行った。電子線描画装置を用いた金属薄膜の微細加工プロセスを開発し、中赤外光領域におけるマイクロストリップ共振器を作製した。分光器を用いて共振器を評価することで、中赤外光領域におけるマイクロストリップ線路の位相定数の評価を行った。更にMIMダイオードの試作を行い、正負非対称の非線形特性を観察した。平成24年度からの基盤B「極限的微細加工技術による高速化・高効率化を目指したナノアンテナ結合型赤外検出器」により、既に波長7 um付近の中赤外光アンテナの設計・作製が可能であることを報告している。本研究課題は、分布定数型Metal-Insulator-Metal (MIM)トンネルダイオードの研究を行い、この中赤外光アンテナ構造と組み合わせることで、室温300 K放射からの微弱電力の抽出を目指している。まず、MIMダイオードの作製プロセスの検討を進めた。同ダイオードは仕事関数が異なる二種類の金属でトンネルバリアを挟んだ構造で、対向面間には大きな接合容量が存在する。そこでトンネル構造を分布定数線路と見なし、赤外電磁波が伝送する間に徐々に整流する分布定数型ダイオードを想定した。しかし極端に薄い(1 nm程度)トンネルバリアゆえ線路特性インピーダンスは必然的に低くなり、線路幅を狭くして入力インピーダンスを確保する必要がある。それには電子線描画が必須で、上部電極である窒化ニオブ(NbN)薄膜の微細加工法を検討した。電子線レジストにはポジ型ZEP-520Aを用い、MIMダイオードにあたる部分にリフトオフにより極薄(2 nm)の酸化マグネシウム(MgO)薄膜の細線パターンを形成。次にMgOの高耐フッ素性を利用し無機レジストとして使用、反応性エッチングにより幅200 nmのNbN細線(膜厚200 nm)の形成に成功した。次に中赤外光アンテナとMIMダイオードとのインピーダンス整合器に必要なマイクロストリップ線路の設計・基礎特性評価を行った。中赤外光スロットアンテナの給電点に幅200 nmのマイクロストリップ線路共振器を接続、フーリエ分光光度計にて線路共振による吸収スペクトルを観測することで,中赤外マイクロストリップ線路の線路内波長,位相速度など整合回路構築に必要な基礎特性を評価した。平成24年度からの基盤B「極限的微細加工技術による高速化・高効率化を目指したナノアンテナ結合型赤外検出器」により、既に中赤外光アンテナの設計・作製が可能であることを示している。同ダイオードは仕事関数が異なる二種類の金属で1nm程度のトンネルバリアを挟んだ構造で、比較的大きな接合容量が存在する。その結果として集中定数型ダイオードでは高周波的に短絡してしまい中赤外電磁波に対する応答は不可能である、本研究ではトンネル構造を分布定数線路と見なした分布定数型線路ダイオードを想定している。この場合、線路特性インピーダンスは必然的に低くなる為、線路幅を極力狭くして入力インピーダンスを確保する必要がある。平成25年度は線路幅の狭いMIM線路ダイオード構造を作製する為、電子線描画による窒化ニオブ(NbN)薄膜の微細加工法を検討した。現在想定しているダイオード作製プロセスでは、このNbN薄膜を無機レジストとして使用し、ダイオード電極の極微細パターニングを行う。同年度において幅200 nmのNbN細線(膜厚200 nm)の形成に成功した。平成26年度は微細加工の最適化とプロセス検討を行い、アンテナおよびマイクロストリップ線路を構成する金薄膜細線(膜厚50nm、幅100 nm)の形成に成功した。並行してフォトリソグラフィによりMIMダイオードの試作し、その直流特性測定を評価、微弱であるが正負非対象の直流特性を観測した。またアンテナからの入射赤外電磁波をMIMダイオードに伝達する分布定数線路を試作、中赤外電磁波がマイクロストリップ線路を伝達することを確認、その位相定数を評価した。本研究課題は、中赤外領域におけるマイクロストリップ線路、分布定数型Metal-Insulator-Metal (MIM)トンネルダイオードの研究を行い、中赤外光アンテナ構造と組み合わせることで、室温300 K放射からの微弱電力の抽出を目指している。同ダイオードは仕事関数が異なる二種類の金属でトンネルバリアを挟んだ構造で、対向面間には大きな接合容量が存在するため集中定数型ダイオードでは高周波的に短絡してしまう。そこで本研究では、トンネル構造を分布定数線路と見なし、中赤外電磁波が伝送する間に徐々に整流する分布定数型ダイオードを想定している。この場合、極端に薄い(1 nm程度)トンネルバリアを使用するため、線路特性インピーダンスは必然的に低くなることが予想される。その為、線路幅を極力狭くして入力インピーダンスを確保する必要がある。まず平成25年度は、電子線描画による窒化ニオブ(NbN)薄膜の微細加工法の検討を実施した。イオンビームスパッタ法による酸化マグネシウム(MgO)薄膜を無機レジストとして使用、反応性エッチングにより幅200 nmのNbN細線(膜厚200 nm)の形成に成功した。

次に平成から26年度は、中赤外光アンテナとマイクロストリップ線路共振器とを接続し、フーリエ分光光度計を用いて共振特性を評価することで、中赤外光マイクロストリップ線路の線路内波長,位相速度など整合回路構築に必要な基礎特性の評価に成功した。並行してフォトリソグラフィによりNb/MgO/TiN-MIMダイオードを試作し、その直流特性を評価、微弱ではあるが正負非対称の直流特性を観測した。平成27年度は中赤外光アンテナ、マイクロストリップインピーダンス整合器と分布定数型MIMダイオードの設計を行い、試作およびその直流特性の測定を実施した。中赤外光を直接整流して電力抽出を行う光レクテナの開発を目指し、マイクロストリップ線路および分布定数型Metal-Insulator-Metal (MIM)トンネルダイオードの研究を行った。電子線描画装置を用いた金属薄膜の微細加工プロセスを開発し、中赤外光領域におけるマイクロストリップ共振器を作製した。分光器を用いて共振器を評価することで、中赤外光領域におけるマイクロストリップ線路の位相定数の評価を行った。更にMIMダイオードの試作を行い、正負非対称の非線形特性を観察した。本課題研究計画における平成26年度達成目標であるMIMトンネルダイオードの試作及び直流特性評価は開始した段階であり、トンネル抵抗のバリア厚依存性、素子再現性等の評価は充分でない。電子線描画を用いたMIMダイオード作製プロセスの確立は、微細金属細線の形成など達成しているが、更に層間絶縁の形成法など多くの検討が必要である。従って現状の研究状況を鑑みて区分(3)が妥当であると考える。超伝導エレクトロニクスフォトリソグラフィによるMIMトンネルダイオードの直流特性評価を進め、トンネル抵抗のバリア厚依存性等ダイオード特性の評価を実施すると共に、電子線描画を用いた分布定数型MIMトンネルダイオードの作製プロセスを確立、同ダイオードの試作・特性評価を実施、本課題目的である中赤外光から直流電力を抽出する技術の可能性を明らかにする。本課題研究計画における平成25年度達成目標において、研究遂行上、アンテナとトンネルダイオードとを接続する中赤外光マイクロストリップ線路の特性評価を先行実施した関係で、MIMトンネルダイオードの直流特性測定までは至っていないが、MgO無機レジストを用いた電子線描画によるパターニングプロセスの確立や、中赤外領域でのマイクロストリップ線路の特性評価など、研究課題全体としてはおおむね順調に進展している。現状の研究状況を鑑みて区分(2)が妥当であると考える。電子線描画による素子作製プロセスの検討に注力した結果、平成26年度に予定していたMIMトンネルダイオードの直流特性評価系構築に必要な微少電流計の整備が遅れ、平成27年度実施に変更した。分布定数型MIMトンネルダイオードの直流特性評価を実施、また中赤外光アンテナ、インピーダンス整合器等要素技術の開発を進め、本課題目的である中赤外光から直流電力を抽出する技術の可能性を明らかにする。平成26年度に購入を予定していた微少電流計を平成27年度に整備し、分布定数型MIM特性評価系を構築する。
蛋白質の大量発現で形成される封入体の固体核磁気共鳴法による構造解析

昨年度は、ニワトリ卵白リゾチーム(HEL)を特異的に認識する抗体HyHEL10の一本鎖Fv断片(HyHEL10-scFv)が形成する封入体の構造解析を中心に行ってきたが、今年度は超好熱古細菌Pyrococcus horikohii OT3由来蛋白質の大腸菌発現で得られる封入体の構造解析とその構造を利用した巻き戻し法の開発を行った。まず、超耐熱性蛋白質が形成する不溶性顆粒のFT-IRスペクトルを測定したところ、他のものとは異なり非常に天然型構造と類似した二次構造を形成していることがわかった。さらに、二次元固体NMR法からValやAlaのCβ・Cγ化学シフト値を求めたところ、天然型と類似したαヘリックスの存在も確認され、超耐熱性蛋白質の二次構造は大腸菌内の発現で非常に速い時期に二次構造が形成されていることが示唆された(梅津他,FEBSLetters557,49-56(2004))。次に、超耐熱性蛋白質に関して、不溶性顆粒中の構造を考慮した蛋白質再活性を試みたた。まず、不溶性顆粒の構造を変性させないで可溶化する方法として低濃度のカオトロピック剤を用いた。その結果、2Mグアニジン溶液で目的蛋白質は構造を保ちながら可溶化することがわかった。そして、そこから、アルギニン溶液を介してグアニジンを透析により除去していくと、高効率で蛋白質は天然型へ巻き戻り、耐熱性を示した。以上から、不溶性顆粒中でも発現蛋白質はある程度天然型構造を形成しており、その構造を利用した蛋白質再活性法は十分可能であり、従来の手法よりも非常に簡便になることを示すことができた。本年度は、まず初めにニワトリ卵白リゾチーム(HEL)を特異的に認識する抗体HyHEL10の一本鎖Fv断片(HyHEL10-scFv)と超好熱古細菌Pyrococcus horikoshii OT3由来蛋白質の大腸菌発現で得られる封入体の構造解析をFT-IRと固体^<13>C NMRスペクトルにより封入体中のαヘリックスとβシート構造比率を求めた。その結果、すべての封入体において何らかの規則配列が形成されていることがわかり、その二次構造の比率は各々の天然型構造のそれと非常に類似していた。このことから、封入体中における発現蛋白質はランダムな構造ではなく天然型に近い二次構造を有していることが示唆された。また、scFvに関してはその封入体形成を考察するために、in vitroでの巻き戻し操作を行い、その過程でおこる蛋白質凝集を観測した。その場合、scFvは可溶状態である程度二次構造を形成していないと不溶の凝集体ではランダムになってしまうことがわかった(梅津他J. Biol. Chem. 278,8979-8987(2003))。これから、封入体はある程度天然型の二次構造をとってから形成されていることが示唆された。さらにより詳細な封入体の構造解析を行うために、二次元NMR測定も試みた。そのためにまず封入体中におけるアミノ酸の標識法を研究し、その後MAS回転下で双極子-双極子相互作用を効率よく回復させるRFDR法とより遠距離の磁化移動が可能なPDSD(スピン拡散)法を用いた二次元同核種^<13>C-^<13>C相関NMRを測定した。その結果、ValやAlaのCβ・Cγ化学シフト値を観測することに成功し、αヘリックス存在を議論できる結果を得た。現在これから、封入体と天然型構造のより詳細な構造比較を行っている。
不斉重合による光学活性N-置換マレイミドポリマーの合成とその応用

不斉配位子-有機金属錯体をアニオン開始剤としてN-置換マレイミド(RMI)の不斉重合を行い、光学活性ポリマーの合成とその応用について検討した。平成11年度の研究過程でメチレン架橋型ビスオキサゾリンが、光学活性ポリマレイミドを得るのに極めて有効な不斉配位子で有ることを明らかにした。本年度はメチレン架橋部に種々の置換基を有する8種類の光学活性ビスオキサゾリン(R_1,R_2-Bnbox)(R_1R_2;Methyl,Ethyl,iso-Butyl,Benzyl,Allyl,Benzyloxybenzyl)を新規に合成し、これを用いてRMIの不斉アニオン重合を行い、得られたRMIポリマーの旋光性に及ぼす効果を検討した。得られたRMIポリマーは全て光学活性であり、開始剤としてMeAllyl-Bnbox/ジエチル亜鉛(Et_2Zn)を用いたN-シクロヘキシルマレイミド(CHMI)の重合では、得られたポリマーはこれまでで最も高い比旋光度([α]^<25>_<435>)+222.6°を示した。一方、Et-Bnbox/Et_2Znを用いたラセミのN-α-メチルベンジルマレイミド((RS)-MBZMI)の不斉重合では、未反応モノマーはほぼラセミ体であったが、アキラルなアミンとしてジイソプロピルアミン(DIA)やN,N-ジメチルアニリン(DMA)を系中に添加した場合、未反応モノマーのS体が光学純度9.7及び8.7%eeで残存していたことから、鏡像異性体選択重合が起こっていることが明らかとなった。また、ビスオキサゾリンとジエチル亜鉛のモル比はR_1R_2-Bnbox/Et_2Zn=1/2の場合が得られるポリマーの比旋光度が大きくなることを見い出した。不斉配位子-有機金属錯体をアニオン開始剤としてN-置換マレイミドの不斉重合を行い、光学活性ポリマーの合成とその応用について検討した。不斉配位子はビスオキサゾリン、酒石酸誘導体、アミノ酸からジアミン誘導体を新規に合成し、有機金属には有機リチウム、マグネシウム、亜鉛、アルミニウム、銅アート錯体を用いた。得られたポリマーの比旋光度の絶対値はブチルリチウム-ビスオキサゾリン配位子を用いた場合が最も高い値を示した(N-シクロヘキシルマレイミド(CHMl);[α]_<435>+111.4゚;Macromoleculesで発表)。また、ポリマーの旋光性は用いる有機金属により大きく影響され、特にN-フェニルマレイミド(PhMI)ではブチルリチウムでは[α]_<435>+0.9゚であったが、ジエチル亜鉛の用いると[α]_<435>+94.6゚に向上した(Chem.Lett.で発表)。この傾向は他のマレイミド誘導体(1-ナフチル(1-NMI)、9-フルオレニル(FIMI))においても観測された。ポリマーの旋光性は主鎖の(S,S)および(R,R)の存在比の差に因ることが^<13>CNMR,GPC測定の結果から明かとなった。さらに1-NMI及びFIMIポリマーの円二色性(CD)、紫外(UV)スペクトル測定を行い、これに励起子キラリティー法を適用した結果、正の旋光度を有するポリマーは(S,S)配置を多く含み、負の旋光度を有するポリマーは(R,R)配置を多く含むことが明らかにした(平成10年日化年会で発表)。一方、光学活性ポリマーの応用研究はジエチル亜鉛-ビスオキサゾリン配位子により得られた1-NMIポリマー([α]_<435>+190.5゚)とrac-1,1′-ビ-2-ナフトール(BINOL)との混合物の^1H NMR測定結果により、光学活性N-置換マレイミドポリマーは、鏡像異性体識別能を有することを明かにした(オーストリア国際会議で発表)。

一方、Et-Bnbox/Et_2Znを用いたラセミのN-α-メチルベンジルマレイミド((RS)-MBZMI)の不斉重合では、未反応モノマーはほぼラセミ体であったが、アキラルなアミンとしてジイソプロピルアミン(DIA)やN,N-ジメチルアニリン(DMA)を系中に添加した場合、未反応モノマーのS体が光学純度9.7及び8.7%eeで残存していたことから、鏡像異性体選択重合が起こっていることが明らかとなった。また、ビスオキサゾリンとジエチル亜鉛のモル比はR_1R_2-Bnbox/Et_2Zn=1/2の場合が得られるポリマーの比旋光度が大きくなることを見い出した。
酵母出芽の非感染性ウイルス様粒子への遺伝子パッケージングとその遺伝子発現

1)酵母から産生される非感染性HIV Gag粒子へのゲノムパッケージング系の解析高等真核細胞においては、HIVのゲノムパッケージングはシスパッケージングとトランスパッケージングの2つの方法により可能である。昨年度、Gag蛋白発現plasmidをトランスに供給して非感染性HIV Gag粒子ヘゲノムをパッケージングさせるトランスパッケージング系を酵母細胞で構築した。本年度はまずこの酵母トランスパッケージング系を解析した。HIVの(+)鎖ゲノムは酵母細胞でも極めて選択的に(アクチンmRNAに比べ200-300倍効率よく)Gag粒子へ取り込まれることが判明した。高等真核細胞の場合と同様に、粒子内のHIVゲノムは細胞内のものより不安定でsmearであった。しかしゲノムの2量俗化については検討できなかった。2)一過性発現を目的としたパッケージングユニットの設計DNAワクチンを設計する場合には目的遺伝子の上流にプロモーターを挿入するが、本研究のようにパッケージングされる遺伝子が(+)鎖RNAの場合プロモーターは不要である。むしろ、5'非翻訳領域の下流に挿入する目的遺伝子を効率よく翻訳させるためにはIRES配列が必要であると予測された。そこで、IRES配列の下流にEGFP遺伝子を挿入した発現ユニットを構築した。次に、Gag蛋白発現plasmidを用いてこの発現ユニットとトランスパッケージングさせた非感染性HIV Gag粒子を作製した。現在この発現ユニットパッケージングGag粒子をヒトマクロフアージ系培養細胞にendocytosisにより取り込ませる実験を行なっている。3)細胞性免役誘導が望まれる蛋白質の発現を目的としたパッケージング遺伝子の設計HIV患者へ治療用のブースターワクチンとして考えるならば、結核抗原(Ag85)等も利用価値が高いと期待される。そこで、結核抗原(Ag85)DNAを上記の発現ユニットに組込んだ。申請者は、酵母細胞を用いヒト免疫不全ウイルス(HIV)の非感染性ウイルス様粒子(VLP)産生系を構築した。本年度は、この酵母細胞出芽の非感染性Gag粒子への遺伝子パッケージングを試みた。HIVゲノムは両末端にLTRと呼ばれる(U3-R-U5領域から構成される)転写複製制御領域をもつ。酵母細胞で転写されかつ非感染性HIVゲノムとなるよう、まず5'-LTRのU3領域(プロモーター領域)を酵母のGAPプロモーターに、3'-LTRを酵母のGAPターミネーターに置換した酵母発現plasmidを作製した。1)TatとRev蛋白:HIV制御因子であるTat蛋白(5'-R領域TAR部位との結合による転写伸長)とRev蛋白(RRE部位との結合によるunspliced RNAの核外輸送)の効果を酵母細胞で調べたところ、これらを共発現させても転写産物量と発現Gag蛋白量は変化しなかった。2)5'-非翻訳領域:5'-R-U5からgag開始コドンまでの非翻訳領域は複雑な2次構造を有するが、この5'-R領域からtruncation変異体を作製しそれらconstructからの転写産物量と発現Gag蛋白量を調べたところ、転写産物量は不変であるにもかかわらず、この5'-領域の長さが長くなるほどGag蛋白発現量は減少し、完全長の5'-R-U5領域をもつ場合にはGag蛋白は発現しなかった。従って酵母細胞ではこの5'-非翻訳領域の複雑な2次構造は翻訳過程に阻害的に作用すると考えられた。3)トランスパッケージングVSシスパッケージング:HIVのゲノムパッケージングシグナルは5'-R-U5からgag開始コドンまでの非翻訳全領域に広がっているため、ゲノムパッケージングにはこの領域をtruncationすることはできない。しかし、この領域は翻訳を阻害する。そこでGag蛋白発現plasmidをトランスに供給してゲノムをパッケージングさせるトランスパッケージング系を構築した。
脳局所エネルギー代謝からみた骨髄間質細胞移植による損傷神経回路治療法の開発

骨髄間質細胞(BMSC)は、神経栄養因子の分泌作用や中枢神経組織内の遊走作用などを有することが知られている。今回の研究では移植されたBMSCが神経損傷の機能的回復をきたしえるか否かについて検討した。Ratより採取したBMSCをrat大脳の左barrel cortexに作成した凍結病変に移植することによる治療効果を、whisker-to-barrel cortex知覚経路における中継核の局所glucose消費率(1CMRglc)を測定することによって検討した。BMSCあるいはphosphate-buffered saline(PBS)を凍結病変作成1時間後にその境界部分に移植した。手術から3週間後に、右whiskerを刺激しながらdeoxyglucose法をもちいて1CMRglcを測定した。塩基性fibroblasticgrowthfactor(bFGF)は免染を用いて検討した。その結果、移植したBMSCは大脳凍結病変の周辺部で脳浮腫領域に一致する部分に遊走していた。BMSC群では、凍結病変の壊死の有意の縮小(P<0.05)と左視床部のVPM核の2次的変性が軽減していた。bFGFは病変周辺部のgliaに、特にBMSC群で発現していた。1CMRglc測定結果は凍結病変は脳幹部の三叉神経核の代謝的反応には影響は無かったが、左VPM核とbarrel cortex周辺部の代謝的反応がPBS群で消失していた。1CMRglcの左/右比はPBS群に比べBMSC群ではVPM核とbarrel cortex周辺部の両方で、それらの比率が有意に改善した(P<0.05)。これらの結果から、BMSC移植が病変部周辺のgliaのbFGF活性を賦活することによって損傷神経回路の1次的損傷と2次的損傷を軽減することによって、損傷神経回路の代謝的かつ機能的回復に役立つことが判明した。骨髄間質細胞(Bone marrow stromal cell : MSC)移植による損傷神経回路治療の可能性を、RatのWhisker-barrel cortex sensory pathway(ratの一側ひげ刺激(Whisker)→同側の三叉神経主知覚核(PSTN)、脊髄路核(SPTN)→対側の視床ventral posteromedial核(VPM)→対側の大脳一次と及び二次知覚領域(barrel cortex : SI, SII)を中心に^<14>C-deoxyglucose法を用いて局所脳グルコース代謝(LCGU)を定量的に解析検討するとともに、損傷脳(barrel cortex SIの凍結病変)に移植されたMSCの移動と脳浮腫液との関係についても検討した。その結果、凍結病変直下に移植されたMSCは次第に病変内に移動するとともに病変周囲に広がるとともに、一部のMSCは脳梁に向かうものも認められた。MSCは凍結損傷によるvasogenic edemaの浮腫液を利用して移動する事が考えられた。一方、MSCを移植治療した動物群では対側VPMと凍結病変周辺(SII)のLCGUの有意の回復を認めた。また、凍結病変の体積はMSCを移植治療した動物群では有意の減少を認めた。以上より、凍結病変に移植されたMSCは脳浮腫液を利用して移動するとともに成長因子などの作用による脳保護作用があり、損傷大脳灰白質の保護とretrograde degenerationによるVPMの二次的障害の保護作用による神経回路治療の可能性が示唆された。これらの結果については、第7回脳浮腫・頭蓋内圧研究会(平成16年7月17日)および第16回神経損傷の基礎シンポジウム(平成16年11月20日)にて発表された。

骨髄間質細胞(bone marrow stromal cell : MSC)は実験的脳梗塞モデルなどに投与され神経学的回復が見られたとの報告があり細胞治療の臨床応用が期待される細胞である。我々はこのMSCを損傷した神経回路に局所移植し、機能的回復を脳エネルギー代謝の面からはじめて定量的に証明するとともにMSCの脳内移動と脳浮腫との関係や成長因子(fibroblastic growth factor : bFGF)との関係についても総合的に検討することにより臨床応用の可能性を検討した。損傷神経回路として三叉神経路(whisker-barrel pathway)を用いた。実験はrat大腿骨より骨髄細胞を採取しstem cell factorおよびnerve growthfactorとともに分離培養したMSCをDiOにて蛍光染色し使用した。一側大脳灰白質のbarrel cortexに直径5mmの凍結病変を作成し1時間後にMSC(二十万個)またはPBS (control)を病変部直下に移植した。移植されたMSCは病変周辺に次第に脳浮腫液を利用するように移動するとともに病変周辺部においてbFGF活性亢進を認めた。3週間後に大脳病変とは反対側のひげ(whisker)刺激下に2-DG法にて脳局所グルコース代謝率(LCGU)を算出した。その結果凍結病変周辺部および視床VPM核で低下したLCGUがMSC移植によって有意に回復するとともに病変部体積の有意の縮小効果も認めた。以上より、MSCは、自家骨髄組織より採取可能であり、倫理的問題も少なく近い将来自家MSC移植による損傷神経回路の機能的治療の臨床応用が期待される。この結果については、第64回日本脳神経外科学会総会(平成17年10月)で発表した。
Bach2-IL-7経路によるTpath2分化とアレルギー性気道炎症制御の解明

アレルギー性気道炎症の慢性化を引き起こす病原性Th2細胞(Tpath2)の分化・生存の維持には、IL-7やIL-33が必要であることは明らかになっているが、その詳細な分子機構は不明である。本申請研究では、転写抑制因子Bach2のTpath2分化における役割を解析し、Bach2によるTpath2分化調節を介した2型気道炎症の慢性化制御機構の全容解明を目的に研究を行う。初年度は、1)Bach2によるIL-7受容体の発現制御、2)代謝リプログラミングを介したTpath2分化制御のメカニズムについて研究を行なった。1)Bach2によるIL-7受容体発現制御機構の解明:クロマチン免疫沈降(ChIP)シーケンス解析から、IL-7受容体(Il7ra)遺伝子座プロモーター領域にBach2が結合していることがわかった。また、Bach2欠損により、Il7ra遺伝子座のヒストンH3K27のアセチル化レベルが亢進していることも明らかになった。これらの結果から、Bach2はIl7ra遺伝子座に結合し、H3K27アセチル化修飾を抑制することで、IL-7Rの発現を抑制していることが示唆された。2)代謝リプログラミングを介したTpath2分化制御機構の解明:IL-7処理したTh2細胞では、グルコーストランスポータ(Glut1)の発現が上昇し、解糖系が促進することがわかった。解糖系の阻害剤(2-DG)を用いた検討から、IL-7によるTpath2関連遺伝子座のヒストンアセチル化レベルが低下することで、Tpath2分化が抑制されることが明らかになった。これらの結果より、IL-7による解糖系の活性化により、解糖系の最終産物であるアセチル-CoAを基質としたヒストン(およびタンパク質)のアセチル化修飾が促進し、Tpath2分化が誘導されることが考えられた。初年度は1)Bach2によるIL-7Rの発現制御、2)代謝リプログラミングを介したTpath2分化制御の解明研究を計画し、前途の通り、これらの解析をおおむね実施することができた。その結果、Bach2はIL-7Rの発現を抑制することで、Tpath2分化を阻害していることが明らかになった。また、IL-7が解糖系を促進し、ヒストンのアセチル化を制御することもわかり、代謝変動がエピゲノム状態を変化させることで、T細胞が機能分化することも明らかになった。今後、これら研究課題1)および2)の未解決問題の解明に取り組む予定である。具体的には、Bach2によるIL-7Rの発現制御機構については、Bach2のパートナー分子の同定について検討する予定である。Bach2単独ではDNAに結合することができない。そのため、Bach2はMafやBatfなどのパートナー分子と会合することが必要である。そこで、MafやBatfのIl7ra遺伝子座への結合につて検討する。また、IL-7による代謝リプログラミングとTpath2分化制御については、IL-7による細胞内代謝産物変化を質量分析法により解析したい。IL-7によりアセチル-CoAをはじめとした解糖系の代謝産物や、その他の代謝経路の代謝中間体の変動を明らかにする必要があると考えている。代謝リプログラミングを介したTpath2分化制御機構の解明、抗原非特異的2型気道炎症モデルマウスの確立について取り組む予定である。申請者は、ヘキソサミン生合成経路のTpath2分化における役割についても解析したいと考えている。ヘキソサミン生合成経路は解糖系の代謝中間体であるフルクトース-6-リン酸がグルタミンとアミノ基転移反応を起こし、UDP-GlcNAcを生成する経路である。UDP-GlcNAcはタンパク質のO-GlcNAc修飾に利用され、タンパク質の安定化に寄与する。申請者らは、グルタミン低濃度培地、アミノ基転移酵素阻害剤、O-GlcNAc修飾阻害剤によりTpath2分化が抑制されることを明らかにしている。これらの結果から、ヘキソサミン生合成経路もTpath2分化制御に関与している可能性が考えられ、この可能性を実証する予定である。現在、ヘキソサミン生合成経路の律速酵素GFAT1のT細胞特異的欠損マウスを作製中である。一方、IL-7による解糖系の促進がTpath2分化に重要であることが明らかになった。そこで、解糖系代謝酵素の1つであるPgam1のT細胞特異的欠損マウスを用いて抗原非特異的2型気道炎症モデルマウスの確立を検討したいと考えている。また、T細胞特異的Gfat1欠損マウスについても同様の検討を行う予定である。T細胞特異的Pgam1欠損マウスの樹立は完了している。また、近年、PPARγが肺の免疫応答を制御するのに重要な分子であること、Tpath2のマスター転写因子であることが考えられている。そこで、Bach2によるTpath2分化制御におけるPPARγの関与について検討する。具体的には、PPARγのアンタゴニストや、申請者らが新規に見出したPPARγ阻害剤を用いて、Bach2欠損によるTpath2分化亢進の抑制について検討する。本申請研究では、転写抑制因子Bach2のTpath2分化における役割を解析し、Bach2によるTpath

2分化調節を介した2型気道炎症の慢性化制御機構の全容解明を目的に研究を行う。初年度は、1)Bach2によるIL-7受容体の発現制御、2)代謝リプログラミングを介したTpath2分化制御のメカニズムについて研究を行なった。1)Bach2によるIL-7受容体発現制御機構の解明:クロマチン免疫沈降(ChIP)シーケンス解析から、IL-7受容体(Il7ra)遺伝子座プロモーター領域にBach2が結合していることがわかった。また、Bach2欠損により、Il7ra遺伝子座のヒストンH3K27のアセチル化レベルが亢進していることも明らかになった。これらの結果から、Bach2はIl7ra遺伝子座に結合し、H3K27アセチル化修飾を抑制することで、IL-7Rの発現を抑制していることが示唆された。2)代謝リプログラミングを介したTpath2分化制御機構の解明:IL-7処理したTh2細胞では、グルコーストランスポータ(Glut1)の発現が上昇し、解糖系が促進することがわかった。解糖系の阻害剤(2-DG)を用いた検討から、IL-7によるTpath2関連遺伝子座のヒストンアセチル化レベルが低下することで、Tpath2分化が抑制されることが明らかになった。これらの結果より、IL-7による解糖系の活性化により、解糖系の最終産物であるアセチル-CoAを基質としたヒストン(およびタンパク質)のアセチル化修飾が促進し、Tpath2分化が誘導されることが考えられた。初年度は1)Bach2によるIL-7Rの発現制御、2)代謝リプログラミングを介したTpath2分化制御の解明研究を計画し、前途の通り、これらの解析をおおむね実施することができた。その結果、Bach2はIL-7Rの発現を抑制することで、Tpath2分化を阻害していることが明らかになった。また、IL-7が解糖系を促進し、ヒストンのアセチル化を制御することもわかり、代謝変動がエピゲノム状態を変化させることで、T細胞が機能分化することも明らかになった。今後、これら研究課題1)および2)の未解決問題の解明に取り組む予定である。具体的には、Bach2によるIL-7Rの発現制御機構については、Bach2のパートナー分子の同定について検討する予定である。Bach2単独ではDNAに結合することができない。そのため、Bach2はMafやBatfなどのパートナー分子と会合することが必要である。そこで、MafやBatfのIl7ra遺伝子座への結合につて検討する。また、IL-7による代謝リプログラミングとTpath2分化制御については、IL-7による細胞内代謝産物変化を質量分析法により解析したい。IL-7によりアセチル-CoAをはじめとした解糖系の代謝産物や、その他の代謝経路の代謝中間体の変動を明らかにする必要があると考えている。代謝リプログラミングを介したTpath2分化制御機構の解明、抗原非特異的2型気道炎症モデルマウスの確立について取り組む予定である。申請者は、ヘキソサミン生合成経路のTpath2分化における役割についても解析したいと考えている。
コアシェル構造を有する希土類ナノ結晶の光磁気特性

EuXナノ結晶は希土類元素から構成される磁性半導体である。磁場印加下では、この物質を通過する直線偏光は回転(光磁気効果)することから、次世代の光情報通信用アイソレーター素子として、現在注目されている。本研究ではEuXナノ結晶の光磁気効果増強を目的として、新しいEuSeナノ結晶を合成し、その特異的な光磁気効果観測に成功した。磁場印加下では、この物質を通過する直線偏光は回転(ファラデー効果)することから、次世代の光情報通信用アイソレーター素子として、現在注目されている。このEuXナノ結晶を光機能材料へ展開するために、まずEuSおよびEuSeナノ結晶を含むポリマー薄膜を作製した。具体的には、EuSおよびEuSeナノ結晶をPMMA含有エチルメチルケトンに溶解し、ガラス基板状にスピンコートすることにより薄膜を調製した。得られた薄膜に1.5Tの磁場(B)を印加し、薄膜中を透過する直線偏光の回転角を測定したところ、この回転角はEuSナノ結晶の形状に依存することが明らかとなり、キューブ状のEuSおよびEuSeナノ結晶は大きな回転角(ファラデー効果)を示すことがわかった。この大きなファラデー効果の原因を明らかにするために、EuSおよびEuSeナノ結晶の磁気測定を行った。キューブ形状を有するEuSおよびEuSeナノ結晶は保持力を有することがこの測定から明らかとなり、この保持力が大きなファラデー効果発現の原因となっていることがわかった。光機能材料
ω中間子束縛系の生成と崩壊の同時測定による中間子質量起源の探索

クォークをその構成要素とする陽子や中間子などのハドロン粒子は、クォークが単体で持つ質量の合計よりも数十倍程度の大きな質量を持つことが知られている。本研究では、その質量起源を実験的に調べるため中間子の原子核内における質量分布の精密測定を目指す。実際には、ω中間子と呼ばれる特殊な中間子に焦点を絞りその生成と崩壊を同時に捉えることによる選択的な測定を行う。当初計画にあった中性子測定装置の製作に成功した。本研究の目的は、原子核中での中間子の生成時の質量と崩壊時の質量の二つの測定を同時に行い、強い相互作用によって動的に中間子の質量が生み出される過程を探索することにある。具体的には、茨城県東海村のJ-PARC実験施設において、π中間子ビームにより原子核中にベクター中間子(本研究ではω中間子)と呼ばれる性質の良い中間子を生成し測定を行う。本研究では、二通りの測定を実現するために、2種類の検出器を用意する必要がある。π-+p→ω+n反応の測定に用いる前方中性子の検出器とω中間子のπ中間子Y線崩壊を捉えるY線検出器である。崩壊後のπ中間子は、さらにY線二つに崩壊するので、合計3個のY線を捉えることとなる。本年度は主に前方の中性子検出器の製作を行った。前方0度方向に出る中性子は、シンチレーション検出器による飛行時間測定を用いて検出する。中性子検出器には両読みプラスチックシンチレーションカウンターを用いる。飛行時間測定(TOF)により中性子を識別しその運動量を測定する。より高い時間分解能を得るために、立ち上がりの早い光電子増倍管(PMT)・浜松ホトニクスH2431を使用した。プラスチックシンチレータとしてはSAINT-GOBAIN CRYSTALSのBC404, BC408, BC412, BC416, BC420の5種類を用意し、時間分解能を評価し、BC408の採用を決定した。また、当初計画の4倍の面積の検出器に対してのテストにおいても同様の時間分解能が得られることが判明し、中性子検出器の立体角の拡大に成功した。さらに測定効率を評価するためハドロン輸送モデルFLUKAを用いたシミュレーションを行い、厚さ1cm程度の鉄を挿入することで、28%の効率を得た。また、これらの開発による性能評価やトリガー、バックグランドの評価などを定量的に行い本年度にプロポーザルを提出した。具体的には、茨城県東海村のJ-PARC実験施設において、Π中間子ビームにより原子核中にベクター中間子(本研究ではω中間子)と呼ばれる性質の良い中間子を生成し測定を行う。Π-+p→ω+n反応の測定に用いる前方中性子の検出器とω中間子のΠ中間子Y線崩壊を捉えるY線検出器である。崩壊後のΠ中間子は、さらにY線二つに崩壊するので、合計3個のY線を捉えることとなる。本年度は主にY線検出器の準備と期待される検出器性能の評価を行った。Y線検出器は、768個のCsI(Tl)クリスタルとPINフォトダイオードで構成されるカロリメーターである。この検出器はKEKの実験E246で使用されたものを使用する。この検出器は、過去の実験での使用実績があるため、エネルギー分解能などが十分理解されている。過去の知識を基に我々の実験で期待される質量分解能などの評価を行った。評価には、既知のエネルギー分解能を基礎としたシミュレーションを行った。その結果、ω中間子の質量(782MeV/c2)に対して18MeV/c2の質量分解能が得られた。これは、予想される質量変化(70MeV/c2)に対して十分小さい。さらに、本実験の目指す複合測定に関して、奈良女子大学の比連崎氏や永廣さんとの協力を得て、期待されるスペクトラムや収量の評価を行った。永廣さんによるω中間子生成の計算を基とし、実験的効果や核内巾の増大を効果に入れた計算を行った。その結果、十分大きな立体角を持つY線検出器を用いることで、核内で完全に静止し崩壊するω中間子を2000個以上収集できることが分かった。