hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大型野生動物の一生の食性履歴を解明する手法の開発

本研究は、入手可能な様々な組織を組み合わせることにより、個体レベルの詳細な食性履歴と加害実態を明らかにし、科学的根拠に基づく保護管理策に貢献する。近年,野生動物と人との軋轢が顕在化し,農林水産被害や人身被害等が頻発し,多数の個体が捕獲されている.しかし,駆除個体の詳細な加害実態は把握されておらず,根本的な被害対策は遅れている.そこで,本研究では捕獲個体の加害実態履歴を明らかにするために,野生動物の一生の食性履歴を明らかにする手法を開発した.ツキノワグマについて,代謝速度の早い組織(血液,肝臓,体毛など)と遅い組織(骨,歯)を組み合わせることで,個体毎に亜成獣捕獲前までの食性が推定可能となった.本研究は,入手可能な様々な組織を組み合わせて個体レベルの詳細な食性履歴と加害実態を明らかにし,科学的根拠に基づく保護管理策に貢献する.クマ類の捕獲個体のさらに詳細な食性履歴の可能性を探るため,歯の年輪を用いた食性履歴の推定方法の検討を行う.動物の歯は象牙質とセメント質に年輪を形成することから過去に遡って食性履歴を復元できる可能性がある.そこで,分析に用いる歯種と部位を検討し,より解像度の高い食性情報を取得するための最適な試料条件と前処理方法を検討する.H27・28年度に確立した捕獲個体の一生の食性履歴の分析手法を野生ツキノワグマに適用し,その有用性の検証を行う.具体的には,これまでに収集した野生の有害捕獲個体試料から,農作物被害と関連した個体,家畜飼料に餌付いた親子の捕獲個体,養魚場に餌付いた個体などを用いて,それらの個体がどの齢ステージからどれほど被害と関連していたか,解明することを試みる.同位体生態学予定していた消耗品費の価格変動により,若干の残金が生じた.予定していた消耗品費の価格変動や消耗品使用量の若干の変動から,残金が生じた.次年度の消耗品代に加算して使用する予定である.次年度の消耗品費に加算して使用する予定である.
胎児期発育状態とその後の身体活動は幼児期の身体組成に影響するか

4-6歳の幼児を対象として、筋厚に対する性と年齢、身体活動の影響に部位特異性が認められるか否かを明らかとするために、以下の測定を行った。534名(男児: 272名、女児: 262名)の幼児を対象とし、超音波Bモード法を用いて全身7部位の筋厚(上腕部前面、前腕部前面、腹部、大腿部前面・後面、下腿部前面・後面)を評価した。また289名は一軸加速度計を用いて身体活動も評価した。先行研究を参考に、ライフコーダ強度1-6を歩行時間、7-9を走行時間とした。結果として、まず筋厚に関して、上腕部前面(14.6±1.4 mm)、下腿部前面(13.4±1.3 mm)、大腿部後面(34.4±3.2 mm)、下腿部後面(38.0±3.2 mm)で、女児よりも男児で厚く(p<0.05)、年齢の増加に伴い厚くなった(p<0.05)。前腕部前面(23.5±1.9 mm)、腹部(5.0±0.8 mm)、大腿部前面(24.1±2.7 mm)は年齢の増加に伴い厚くなった(p<0.05)が、性差はなかった。一方で皮脂厚に関して、前腕部前面(5.6±1.5 mm)、上腕部前面(4.7±1.4 mm)、大腿部前面(8.6±2.0 mm)・後面(7.6±2.1 mm)、下腿部前面(5.6±1.2 mm)・後面(7.3±1.4 mm)は男児よりも女児で厚く(p<0.05)、年齢の増加に伴い薄くなった(p<0.05)。腹部(8.7±4.1 mm)は男児より女児で厚かった(p<0.05)が、年齢差は認められなかった。筋厚と皮脂厚のいずれの部位においても交互作用は認められなかった。腹部の筋厚は、男児では1日当たりの走行時間と、女児では歩行時間と有意な(p<0.05)正の相関関係にあった。また女児では、大腿部後面および下腿部前面筋厚と走行時間との間に有意な(p<0.05)正の相関関係が認められた。本年度の測定は計画通りに進み、おおむね順調に進展している。従って、データの取得に問題はないが、データ入力や解析に若干の遅れが生じている。本年度の測定は順調に進めることが出来た。また次年度の測定の実施に向けて既に準備を進めており、次年度も予定通り測定を進めることが出来る見込みである。しかしながら、データの入力や解析に若干の遅れが生じていることから、研究補助者の勤務日数の増加などの対策を講じる。

また次年度の測定の実施に向けて既に準備を進めており、次年度も予定通り測定を進めることが出来る見込みである。しかしながら、データの入力や解析に若干の遅れが生じていることから、研究補助者の勤務日数の増加などの対策を講じる。研究補助雇用者の勤務日数が予定よりも少なく、データ入力や解析に若干の遅れが生じた。それに伴い、謝礼金の支払いが予定よりも少なかったことから次年度使用額が生じた。次年度は、勤務日数を増やし、遅れが生じているデータ入力を進める。
特異的抗体を用いたGM-CSF、IL-3レセプターalpha、beta鎖発現と白血病増殖の解析

1.hGM-CSFRalpha鎖に対するモノクローナル抗体を作成し,抗IL-3Ralpha鎖抗体,抗betac鎖抗体と合わせて,科研費交付申請書に記載のように各種血球細胞におけるレセプター発現の制御を検討し以下の結果を得た。(1).正常骨髄CD34+細胞では,CD34+CD33+細胞にhGM-CSFRalpha鎖,hIL-3Ralpha鎖の発現が強いが,CD34+CD33-細胞においてhIL-3Ralpha鎖を高発現する細胞分画が認められた。(2).骨髄CD34+細胞におけるGMRalpha鎖,IL-3Ralpha鎖およびc-Kit鎖はそれぞれのリガンドを高濃度添加うることによりdownregulationされるが,その他のレセプター鎖は影響を受けなかった。(3).白血病細胞株TF-1,UT-7は,GMRalpha鎖,IL-3Ralpha鎖,betac鎖の3鎖を発現するが,IL-1alpha,IFN-gammaによりalpha鎖,betac鎖の発現が増強し,TNF-alphaによりalpha鎖の発現低下,betac鎖の発現増強が認められた。(4).TPAによりレセプター発現の減少,TPAinhibitorによるTPAの作用の拮抗が認められた。(5).CMMoL症例の白血病細胞において3鎖の発現を認め、サイトカン高感受性との関連性が示唆された。その他の白血病芽球においてはレセプター鎖の高発現は認められなかった。2.今年度の結果をふまえ,(1)CD34+細胞(幹細胞)の自己複製と分化の過程におけるレセプター各鎖の発現動態をIL-6,IL-11やTGF-betaを用いて検討すること,さらに,(2)レセプター各鎖を介したシグナルの特異性と互換性につきレセプター鎖遺伝子の幹細胞への導入により検討してゆきたい。
窒化物半導体におけるサブバンド間遷移の物理とデバイス応用

量子井戸構造よりも高効率なデバイス作製が可能と予想される量子ドット構造でのサブバンド間遷移を目指し、減圧有機金属気相成長法を用いてSiC基板上への量子ドット構造の作製を行った。まず、高効率なデバイス作製には、量子ドットの密度を増加させることが必要不可欠であるため、アニール処理が量子ドット形成に与える影響を系統的に調べた。その結果、量子ドット成長直後にアンモニア分圧を高めた状態で短時間のアニール処理を行うと、ドット密度が約7倍に増加することが明らかとなった。一方、デバイスへの応用を考えた場合にAlNでキャップをすることが必要不可欠であるが、その際の成長中断が、ドット形成に与える影響も同様に調べた。その結果、成長中断を行わないと、量子ドットは形成されないことが明らかとなった。また、成長中断時間を増加させると、量子ドットのサイズが増加することが定性的に明らかとなった。次に、AlNと比較してドーピングによるn型化及びp型化が容易であるAlGaN上への量子ドット作製を試みた。格子歪みを利用したStranski-Krastanow成長モードでGaN量子ドットを作製する場合は、AlN上に作製する場合と比較して格子歪みが小さいため、作製が困難であり、これまでにその報告例は無い。本研究では、アンモニア流量を最適化することにより、Ga原子の表面拡散を制御し、それによって、Stranski-Krastanow成長モードでGaN量子ドットをAlGaN上に作製することに初めて成功した。また、その光学的特性を調べたところ、キャップを施していないにも関わらず、室温において明瞭なフォトルミネッセンススペクトルが観測された。これは、光励起によって生成されたキャリアが、効率的に量子ドット内に注入され、発光再結合していることを示しており、非常に高品質な量子ドット構造が作製できたことを証明している。また、この結果は、サブバンドデバイス応用のみならず、近接場顕微鏡を利用した単一ドット分光への応用などが期待され、量子ドットの発光メカニズムを探る上でも非常に重要な結果であると考えられる。サブバンド間遷移波長が1.55μmとなるGaN/AlGaN量子井戸構造の最適設計のために、試料の内部電界強度を精密に評価した。具体的には、窒化ガリウム系特有の強い圧電効果及び自発分極効果に起因した基底準位から第3サブバンドへのサブバンド間遷移の吸収スペクトルおよびフォトルミネッセンススペクトルを測定し、理論計算との比較を行った。この研究報告において、第12回応用物理学会講演奨励賞を受賞した。次に、導電性があり熱伝導率の高いシリコンカーバイド(SiC)基板上への直接成長を試みた。その結果、成長条件を最適化することによりサファイア基板上では困難であった高品質な高Al組成AlGaNおよびAlNエピ膜を作製することが出来た。これにより、高品質なGaN/AlGaN量子井戸構造の作製が可能となった。またサファイア基板上への成長で通常用いられる低温バッファ層を介した二段階成長ではなく、導電性SiC基板上に直接成長できたことはデバイス応用を考えた場合に非常に重要であると考えられる。続いて、量子井戸構造よりも高効率なデバイス作製が可能と予想される量子ドット構造でのサブバンド間遷移を目指し、減圧有機金属気相成長法を用いてSiC基板上への量子ドット構造の作製を行った。その結果、AlNバッファ上にStranski-Krastanow成長モードでGaN量子ドットを作製することに成功した。更に、成長中断による熱処理を行うことで量子ドットの密度をコントロールすることが出来た。これらの知見をもとに、量子ドットの積層化を行い10周期まで積層化することに成功した。そのフォトルミネッセンス評価から、周期数の増加に伴い発光強度が増加することが分かった。これは、量子ドットが貫通転移等の影響を受けずに作製できていることを意味している。これらの結果から、積層化量子ドット構造を用いることで高効率なサブバンド間遷移デバイスを実現できることを示すことが出来た。

これは、光励起によって生成されたキャリアが、効率的に量子ドット内に注入され、発光再結合していることを示しており、非常に高品質な量子ドット構造が作製できたことを証明している。また、この結果は、サブバンドデバイス応用のみならず、近接場顕微鏡を利用した単一ドット分光への応用などが期待され、量子ドットの発光メカニズムを探る上でも非常に重要な結果であると考えられる。
組換え技術により作製したヒト用候補日本脳炎ワクチンの実験的評価

ワクシアウイルスのNYVAC株及びカナリアポックスウイルスのALVAC株をベクターとして日本脳炎ウイルス(JEV)前駆膜蛋白(prM)及び外被膜蛋白(E)遺伝子を組み込んだ組換え体(NYVAC/JEV及びALVAC/JEV)を候補ワクチンとして評価するために、マウスを用いてこれら組換え体や細胞外ウイルス様粒子(EP)が誘導する特異的免疫応答を、JEV感染や市販の不活化ワクチン(Biken)によって誘導される免疫応答と比較検討した。近交系Balb/cマウスの6から8週令の雄に、免疫原としてNYVAC/JEV、ALVAC/JEV及びJEV(いずれもマウスあたり1×10^7PFU)、EP(E量にして1-2μg)あるいはBiken(1/10ド-ズ)を腹腔内に1から2回投与した後、3から6週間後に、血清および脾臓を採取し、抗体試験および増殖・CTL試験に供した。1.候補ワクチン接種マウス及びJEV感染マウスには、中和抗体、抗E抗体及び抗NS1抗体が検出された。また、EP免疫マウスには中和抗体、抗E抗体が誘導された。Biken免疫マウスには中和抗体が誘導された2.これらのマウスの脾臓細胞にはJEV抗原に応答して特異的に増殖する細胞が含まれていた。3.Virusを刺激抗原として増殖させた候補ワクチン接種マウスの脾臓細胞にはCTL活性が認められた。これらのCTLはCD8^+であり主にE蛋白を標的抗原にすると考えられた。また、EP免疫マウスの脾臓細胞にもCTL活性が認められた。以上の結果により、候補ワクチンによる免疫は、マウスに液性・細胞性免疫を誘導することが明らかにされた。感染性ワクチンによるCTLの誘導は、今後のヒト用ワクチンの開発に重要な知見となる。近交系Balb/cマウスの6から8週令の雄に、免疫原として日本脳炎ウイルス中山株をマウスあたり1×10^7PFUあるいは市販の不活化ワクチンをマウスあたり1/10ド-ズを腹腔内に1から2回投与した後、3から6週間後に、血清および脾臓を採取し、抗体および脾臓細胞の日本脳炎ウイルス抗原に対する反応性を調べ、以下の結果を得た。増殖試験における刺激抗原として、感染性のある日本脳炎ウイルスや、感染性のない抗原として日本脳炎ウイルス感染細胞や日本脳炎ウイルス組換えワクシニアウイルス感染細胞を固定・超音波処理後の遠心上清、さらに細胞外ウイルス様粒子を用いた。なお、番号は交付申請書に記載した研究実施計画に対応している。1.感染マウスの脾臓細胞は、すべての日本脳炎ウイルス抗原による刺激に対して応答し増殖した。増殖細胞の表現型を細胞除去試験で調べた結果、CD4^+及びCD8^+のTリンパ球が主に特異応答に関与していた。2.感染マウス血清中に中和抗体及び赤血球凝集抑制抗体が認められた。また、交付申請書に記載した免疫学的手法において、血清中抗体は日本脳炎ウイルスの構造・非構造淡白の両者に反応した。3.市販ワクチンで免疫したマウスの脾臓細胞は、追加免疫後においても上記の種々日本脳炎ウイルス抗原による刺激に対して今回用いた濃度範囲内では増殖反応を示さなかった。4.市販ワクチンで免疫したマウスの血清中には、種々試験により検知されうる抗体は認められなかった。以上、感染マウスにおいて日本脳炎ウイルス特異的Tリンパ球の存在を明らかにした。

これらの知見は、日本脳炎における免疫機構を解明する上に、また次年度の研究計画(候補ワクチンが誘導する特異免疫応答の解析・評価)を実行する上に極めて重要である。日本脳炎ウイルス(JEV)感染マウスのリンパ球と抗体が、日本脳炎ウイルス蛋白に反応することを明らかにした昨年度の結果に基づき、今年度は、候補ワクチン(NYVAC/JEV及びALVAC/JEV)あるいは細胞外ウイルス様粒子(EP)で免疫したマウスのリンパ球や抗体の応答を調べだ。近交系Balb/cマウスの6から8週令の雄に、免疫原としてNYVAC/JEV、ALVAC/JEV及びJEV(いずれもマウスあたり1x10^7PFU)あるいはEP(E量にして1-2μg)を腹腔内に1から2回投与した後、3から6週間後に、血清および脾臓を採取し、抗体試験および増殖・CTL試験に供し、以下の成績を得た。1.これら免疫マウスの脾臓細胞にはJEV抗原に応答して特異的に増殖する細胞が含まれていた。2.vP555(JEV prM/E/NSl組み込みワクシニアウイルス)及びvP410(vP555の親株)感染P815細胞を標的細胞に用いたCTL試験の結果、候補ワクチン接種マウスの脾臓細胞にCTL活性が認められた。表面マーカーを細胞除去試験により調べた結果、これらのCTLはCD8^+であった。また、prM、E、NSlを種々の組み合わせで組み込んだワクシニアウイルスに感染したP815細胞を標的として調べた結果、主にE蛋白を標的抗原にすると考えられた。また、EP免疫マウスの脾臓細胞にもCTL活性が認められた。3.候補ワクチン接種マウス及びJEV感染マウスには、中和抗体、抗E抗体及び抗NSl抗体が検出された。また、EP免疫マウスには中和抗体、抗E抗体が誘導された。以上の結果により、候補ワクチンは、マウスに液性・細胞性免疫を誘導することが明らかにされた。
原子間力顕微鏡による粘土鉱物の溶解その場観察-その溶解速度・機構の解明

本研究で我々は,加熱AFMその場観察法を確立し,鉱物の溶解速度に対する温度効果とpH効果を同時に現すことを目指した.その結果,以下のような新たな知見が得られた.1.AFM液中観察での微粒子の固定法は,PEI法が有効であり,温度50°CにおいてはpH 12程度まで使用可能である.2.液中セルに流す溶液の流速は,約10 μl/min以下が望ましい.3.走査法は,CMAFM法,TMAFM法の両者ともに可能であるが,特に前者の場合,高温,高濃度溶液の実験時には試料-探針間の触圧に十分注意する必要がある.4.室温50°Cにおける白雲母とスメクタイトの溶解反応は同じであった.両鉱物の溶解は端表面のみで起こっており,端表面積で規格化した溶解速度が本質的な溶解速度である.一方,壁開表面は見かけ上溶解反応に寄与しておらず,総表面積で規格化した溶解速度は粒子あるいはピットの大きさに依存して変動する.5.両鉱物の溶解の活性化エネルギーはほぼ等しい(pH 11.8で約54 kJ/mol,pH 11.2で約50 kJ/mol).また,これまでの研究で示されていたカオリナイト溶解における活性化エネルギーのpH依存性が,白雲母やスメクタイトでも認められた.これらのデータから,2八面体型層状珪酸塩鉱物の溶解速度の温度効果(2080°C)とpH効果を同時に示すモデル溶解速度式を求めることに成功した.6.溶解の活性化エネルギー,反応表面,溶解速度の異方性などの結果を総合的に判断すると,アルカリ性条件下における室温60°Cでの2八面体型層状珪酸塩鉱物の溶解の律則段階は,端表面に存在するSi-O-Al結合(およびSi-O-Al_2結合)の切断であると考えられる.本研究で我々は,加熱AFMその場観察法を確立し,鉱物の溶解速度に対する温度効果とpH効果を同時に現すことを目指した.その結果,以下のような新たな知見が得られた.1.AFM液中観察での微粒子の固定法は,PEI法が有効であり,温度50°CにおいてはpH 12程度まで使用可能である.2.液中セルに流す溶液の流速は,約10 μl/min以下が望ましい.3.走査法は,CMAFM法,TMAFM法の両者ともに可能であるが,特に前者の場合,高温,高濃度溶液の実験時には試料-探針間の触圧に十分注意する必要がある.4.室温50°Cにおける白雲母とスメクタイトの溶解反応は同じであった.両鉱物の溶解は端表面のみで起こっており,端表面積で規格化した溶解速度が本質的な溶解速度である.一方,壁開表面は見かけ上溶解反応に寄与しておらず,総表面積で規格化した溶解速度は粒子あるいはピットの大きさに依存して変動する.5.両鉱物の溶解の活性化エネルギーはほぼ等しい(pH 11.8で約54 kJ/mol,pH 11.2で約50 kJ/mol).また,これまでの研究で示されていたカオリナイト溶解における活性化エネルギーのpH依存性が,白雲母やスメクタイトでも認められた.これらのデータから,2八面体型層状珪酸塩鉱物の溶解速度の温度効果(2080°C)とpH効果を同時に示すモデル溶解速度式を求めることに成功した.6.溶解の活性化エネルギー,反応表面,溶解速度の異方性などの結果を総合的に判断すると,アルカリ性条件下における室温60°Cでの2八面体型層状珪酸塩鉱物の溶解の律則段階は,端表面に存在するSi-O-Al結合(およびSi-O-Al_2結合)の切断であると考えられる.本年度の主たる研究目標は,新しく導入する加熱AFM法を用いた粘土鉱物の溶解その場観察法の確立と,その実験法を実際に応用した温度50°C前後,アルカリ性環境下におけるスメクタイトのフロースルー溶解その場観察であった.前者に関しては以下のような結果が得られた:(1)温度条件の安定性のための最良の溶液流速は毎分10μl前後であること,(2)粘土粒子の固定法であるPEI法のアルカリ性環境における安定性において,pH12前後までは使用可能であること,(3)異なるAFM走査法(コンタクト・モードとタッピング・モード)における粘土鉱物粒子の溶解反応への影響度の比較研究の結果,両走査法とも使用可能であるが,タッピング・モードではその影響度がほぼ無視できること.これらの結果により,少なくとも温度条件20-50°Cまでのフロースルー溶解その場観察が可能となった.実験法の確立により,温度25-50°C,アルカリ性環境下におけるスメクタイトのフロースルー溶解その場観察を行った.その結果,以下のような新たな知見が得られた:(1)全条件においてスメクタイトの溶解反応表面は端表面に限られること,(2)従って,溶解速度を規格化するにあたり,従来用いられているBET比表面積や総表面積で溶解速度を規格化しても本質的な溶解速度は得られず,端表面積で規格化すべきであると提示したこと,

(3)および,温度25-50°C,pH11-12の条件下におけるスメクタイトの溶解速度を決定したこと.これらの研究成果の一部は,日本鉱物学会や国際粘土学会などの国内・国際学会で発表するとともに,国内外の学術雑誌(Clay Science,粘土科学など)に公表した.前年度において,新しく導入した加熱AFM法を用いた粘土鉱物の温度60°C前後までの溶解その場観察法の確立に伴い,本年度は,主に,アルカリ性条件下におけるスメクタイト及び白雲母の25°C50°Cでの昇温溶解実験を実際に試み,両鉱物の溶解速度・溶解機構の比較を行った.その結果,以下のような新たな知見が得られた:(1)温度2550°Cにおける白雲母とスメクタイトの溶解反応は同じであった.両鉱物の溶解は端表面のみで起こっており,端表面積で規格化した溶解速度が本質的な溶解速度である.一方,壁開表面は見かけ上溶解反応に寄与しておらず,総表面積で規格化した溶解速度は粒子あるいはピットの大きさに依存して変動する.(2)白雲母の溶解速度は約5時間前後で異なる.初期は,ラフな端表面がクリアな面に変化する時期で溶解速度が10^<12>速く,後期は定常溶解期に属し溶解前線面が一定速度で後退し,溶解速度が遅い(3)両鉱物の溶解の活性化エネルギーはほぼ等しい(pH11.8で54kJ/mol).また,活性化エネルギーのpH依存性も等しい.(4)温度効果とpH効果を考慮した白雲母のモデル溶解速度式は実測値と近似的であり,モデル式の信頼性を検証した.(5)スメクタイトの溶解反応において,端表面でも溶解速度の異方性が認められた({110}>{010}).これは{110}表面にのみ存在するSi-O-Al結合の切断が反応速度をコントロールすることに起因する,と考えられる.これらの研究成果の一部は,国際鉱物学連合や日本粘土学会などの国内・国際学会で発表するとともに,国外の学術雑誌(American Mineralogistなど)に公表した.本研究で我々は、加熱AFMその場観察法を導入し、鉱物の溶解速度に対する温度効果とpH効果を同時に現すことを目指した。本年度はその最終年度で、特に2八面体型層状珪酸塩鉱物の溶解速度の温度依存性についてまとめた。スメクタイトおよび白雲母の溶解の活性化エネルギーはほぼ等しい(pH11.8で約54kJ/mol、pH11.2で約50kJ/mol)。また、これまでの研究で示されていたカオリナイト溶解における活性化エネルギーのpH依存性が、白雲母やスメクタイトでも認められた。これらのデータから、2八面体型層状珪酸塩鉱物の溶解速度の温度効果(2080°C)とpH効果を同時に示すモデル溶解速度式を求めることに成功した。スメクタイトおよび白雲母のモデル溶解速度式は、室温60°Cでのそれらの実測値と近似的であった。しかし、スメクタイト溶解において、60°C以上の温度条件では両者に無視できないほどの差が認められた。溶解反応表面の変化や溶解速度をコントロールする律速段階の変化など、スメクタイトの溶解反応機構の変化が温度6080°Cを境に起こっている可能性がある。溶解の活性化エネルギー、反応表面、溶解速度の異方性などの結果を総合的に判断すると、アルカリ性条件下における室温60°Cでの2八面体型層状珪酸塩鉱物の溶解の律則段階は、端表面に存在するSi-O-Al結合(およびSi-O-Al2結合)の切断であると思われる。Si-O-Al結合は{110}面上にしか存在せず、これはスメクタイト端表面の溶解速度の異方性と矛盾しない。これらの研究成果の一部は、国外の学術雑誌(American Mineralogistなど)などに公表した。
がんの転移能診断のための二官能性金属キレートMRI用高感度造影剤の開発

本研究の目的は、ターゲット分子認識部位を生体に投与して標的分子への特異的な集積を達成した後、高感度造影部位を投与してターゲット分子認識部位に結合させ、それを画像化するという二官能性化合物の設計概念に基づき、がんの悪性度診断を可能とするMRI用高感度造影剤を開発することにある。平成18年度にはターゲット分子認識部位、高感度造影部位の作製に成功したことから、平成19年度にはインビボでのプレターゲティング法の有効性を評価した。1.担がんマウスの作製:C3H/Heマウス右足にマウス乳がんFM3A細胞(10^6個)を皮下移植し、2週間飼育することで実験に用いるのに十分な大きさ(470±320mm^3)のがん組織を有する担がんマウスを作製した。2.プレターゲティング条件設定のための放射標識抗体の体内分布実験:担がんマウスを用いて、Tc-99m標識抗MT1-MMP抗体の体内分布を臓器摘出法により経時的に調べた。その結果、がんへの放射能集積は投与48時間後に全摘出臓器中、最も高い値を示し、腫瘍血液比は約1.5となった。このことより、プレターゲティング法のタイミングは投与48時間後に設定した。3.インビボにおけるプレターゲティング法の有効性評価:ターゲット分子認識部位としてビオチン化抗MT1-MMP抗体を、高感度造影部位としてI-125標識ストレプトアビジンを用い、体内分布を経時的に調べた。その結果、投与6、24時間後における腫瘍血液比はTc-99m標識抗体の4.1倍、8.6倍であったことから、インビボプレターゲティング法の有効性が示された。以上の結果より、高感度造影部位として(Gd-DTPA)n-PAMAM-アビジンを用いることで、MRIによるがんの悪性度評価が可能であると考えられる。本研究の目的は、ターゲット分子認識部位、高感度造影部位をそれぞれ独立に設計し、ターゲット分子認識部位を有する分子を投与して標的部位への特異的な集積を達成した後、高感度造影部位を有する分子を投与してインビボで標的分子に結合させ、それを高感度に検出するという二官能性化合物の設計概念を利用した分子モデリング手法により、がんの転移能診断を実現するMRI用高感度造影剤を開発することにある。平成18年度には以下の検討を行った。1)ターゲット分子認識部位の作製・親和性評価がんの悪性度との関連が多く報告されているインテグリンβ1、MT1-MMPに対する抗体を、20倍量のSulfo-NHS-LC-biotinと反応させることで、ビオチン化抗体を作製した。その後、フローサイトメトリー法によりターゲット分子認識力が約80%保持されていることを示した。表面アミノ基を256個有する第6世代PAMAMを、1)と同様の方法を用いてビオチン化した後、256-512倍量のp-SCN-Bz-DTPAとの反応を行ったところ、約180のDTPA分子の導入を確認できた。さらに、大過剰のGd(III)クエン酸との反応を行い、続いて2倍量のアビジンとの反応を行うことで、(Gd-DTPA)n-PAMAM-アビジンを得た。本化合物は、水溶液中、Gd-DTPAと比較して10分の1の濃度で同程度のMR信号を示した。3)インビトロにおけるプレターゲティング法の有効性評価インテグリンβ1発現細胞を用い、ビオチン化抗体の前処置後に(Gd-DTPA)n-PAMAM-アビジンを付加したところ、集積の増強が確認されたことから、プレターゲティング法の有効性が示された。以上の結果に示されるように、本研究はほぼ計画通り順調に進行している。今後、インビボでの検討を行っていく予定である。

その結果、投与6、24時間後における腫瘍血液比はTc-99m標識抗体の4.1倍、8.6倍であったことから、インビボプレターゲティング法の有効性が示された。以上の結果より、高感度造影部位として(Gd-DTPA)n-PAMAM-アビジンを用いることで、MRIによるがんの悪性度評価が可能であると考えられる。
愛玉子水溶性多糖ゲルの自動的脆弱化機構に関する研究

愛玉子(Ficus swkeotsang MAKINO)子実から得られる水溶性多糖ゲルのゲル強度は、調製一定時間後に最大値を示し、その後低下する。そこで、この自動的脆弱化の機構を明らかにするために、脆弱化過程の愛玉子多糖の分子量と分子と広がりを示す慣性半径および多糖中のペクチン分解酵素の性状を検討し、以下の結果を得た。1.光散乱法によって愛玉子多糖の分子特性を検討したところ、ゲル調製直後から保存5時間にかけて重量平均分子量、慣性半径は大きくなり、その後経時的に小さくなる傾向であった。これらの結果は、愛玉子多糖の脆弱化過程の力学的性質の変化とよく対応していた。なお、重量平均分子量は84×10^445×10^5、慣性半径は130240nmであった。また、溶液中の分子のコンフォメーションを示唆する分子量と慣性半径の関係より得られる傾きの指数は、愛玉子多糖の場合0.37であり、一般の果実ペクチンに比べ、分子はかなり収縮している状態であると考えられた。2.愛玉子多糖中にペクチンエステラーゼおよびポリガラクチュロナーゼの存在が認められ、ペクチンエステラーゼ活性を意味する多糖中の遊離メタノール量は、保存時間が長くなるに従い漸増するのに対し、ポリガラクチュロナーゼ活性を意味する還元糖量は保存24時間以降に増加が著しくなった。また、愛玉子多糖中のペクチンエステラーゼは、弱アルカリ性で活性が高まるなど典型的な植物由来の性質を示し、pH5においてはCa^<2+>、Mg^<2+>の存在で活性が上昇した。ポリガラクチュロナーゼ活性については、金属イオンの影響は認められなかった。以上の結果より、愛玉子多糖ゲルの脆弱化は、内在しているペクチンエステラーゼの作用によって多糖の低メトキシル化が進み、これがポリガラクチュロナーゼ活性を誘導し多糖を低分子化させて生ずるものと考えられた。
銅を含まない高温酸化物超伝導体の探索

銅以外の酸化物超伝導体としてMnとNbの層状ペロブスカイト物質に注目し,その超伝導性を検討した。これまで,MnO_2層を1層含むBiPbSrMnOxとMnO_22層を含むBi_2PbSr_2MnOxの合成を検討したところ,いづれも酸素分圧が低いアルゴン雰囲気中で,単相の合成に成功した。この物質は格子定数が,a=b=5.30A^^○,C=25.6A^^○(MnO_21層),としてa=b=5.30A^^○,C=30.2A^^○MnO_22層と見積ることができました。MnO_2一層についてはTarascon等が詳しく研究を行こなっているが,MnO_22層については我々が始めて合成に成功した。しかしながら,この物質は電気伝導度の温度依存性から半導体的挙動を示し,帯磁率の温度依存性から50kで常磁性体から反強磁性体に転移しており,超伝導性を見い出すことはできませんでした。更にキヤリヤ-をド-プする必要があると考えられます。一方,Nb系の層状ペロブスカイト構造としてはKCa_2Nb_3O_<10>に注目した。この物質は白色で電気的に絶縁体である。そこでCaの一部をYに置換し電子ド-ピングを検討した。Yの添加量が0.4程度までは不純物相の生成は余り観測されなかったものの,Y>0.6以上では多量のYNbO_4の生成が認められた。一方,格子定数,特にC軸長はY0.4近傍までは急激に増加するものの,Y>0.6では極だった変化は起こりませんでした。Y【approximately equal】0.4での試料を水準還元処理すると、青色に変化し,粉体の拡散反射スペクトルから低波長(2400nm)に大きな吸収が観測されました。これは伝導電子の吸収によるものであり,実際ペレットは数100kr程度の電気抵抗を示しました。しかし,超伝導性を示すには余りにもキヤリヤ-の濃度が低く,更にYをド-プする工夫が必要と考えられた。以上、Cu以外の層状ペロブスカイト物質として、Mu,Mb系を検討したが,良好な超伝導性は見い出せませんでした。
転写活性化のポテンシャルを与える転写抑制因子の作用機構の解析

ショウジョウバエBlimp-1の機能領域を詳しく調べるため、熱ショックプローモーターにBlimp-1 cDNAの様々な領域を欠失させた結合させた融合遺伝子を持つトランスジェニックフライ系統を作成し、熱ショックを与えて強制発現させ、FTZ-F1遺伝子の発現に及ぼす影響を調べた。その結果、転写抑制に必要な領域として、SETドメインのN末端側の種間で保存された領域、および、中央部のプロリンに富む領域の中央部のN末端側のニカ所を同定した。この領域はほ乳類のオルソログではその重要性が指摘されない領域で、生体を用いいた解析の重要性が示された。また、タンパクの分解を促進する領域として、中央部のプロリンに富む領域の中央部2カ所を明らかにし、分解が複数の領域によって制御されていることを示す結果を得た。一方、相互作用する因子を検索するためFlagタグのついいたBlimp-1を胚の時期に熱ショックプロモーター依存的に発現させ、Flag抗体樹脂で精製を試みた。その結果、微量ながら2種類の因子が検出され、今後スケールアップして精製および同定を試みることにした。Blimp-1の発現時期が蝋化のタイミングを決定する過程で、蝋化を誘導すると言われている蝋化直前のエクダイソンパルスのタイミングへの影響を明らかにするために、Blimp-1を熱ショックで前蛹期の中期に誘導し(蛹化のタイミングが遅延する条件)、その後の初期遺伝子E75A転写物の発現時期をRT-PCR法で調べた。その結果、Blimp-1を誘導させるとE75A転写物の増加のタイミングが遅延した。このことから、エクダイソンパルスが遅延しているために踊化のタイミングが遅延すると推定され、蝋化のタイミングを決めるパスウェイの概要が明らかになった。ショウジョウバエの唾腺の器官培養系にエクダイソンを加えると、タンパク合成阻害剤存在下でもdBlimp-1 mRNAが誘導されることから、dBlimp-1遺伝子はエクダイソンによって直接誘導されると考えられた。また、1.5時間という短期間の培養時間でもシクロヘキシミド存在下でdBlimp-1 mRNAの蓄積量がエクダイソンのみを加えた場合より増加することから、mRNAはturn over速度が極めて速いと推定された。さらに、熱ショックプロモーター依存的に強制発現させたdBlimp-1タンパクは誘導後約2時間で消失することが明らかになり、この因子はタンパクレベルでもturn over速度が極めて速いことが判明した。これらのことから、dBlimp-1は、エクダイソンによってその遺伝子が直接誘導され、高エクダイソン時にのみ存在するようにコントロールされている因子であると考えられ、このことによって時期特異的に発現することが重要な転写因子βFTZ-F1の発現時期を制御していると考えられた。一方、dBlimp-1を前蛹期中期に発現させて、本来の発現時期よりも発現期間を長くしたところ、蛹になるタイミングが遅延することが明らかになった。次にftz-f1変異株(前蛹期で発生が停止し蛹化しない)の前蛹期の様々な時期に熱ショックプロモーター依存的にβFTZ-F1を強制発現させたところ、本来のβFTZ-F1発現時期での発現では本来のタイミングで蝋化が観察されたが、βFTZ-F1の発現時期を遅らせると蛹化のタイミングも遅延した。以上のことから、dBlimp-1はβFTZ-F1の発現のタイミングを制御することによって蛹化のタイミングを決定するという遺伝子発現制御ネットワークが明らかになった。また、この実験でβFTZ-F1の発現時期を遅らせるほど蛹化の効率が低下したことから、蛹化のタイミングを決定する要因が他にも存在すると推定された。
情報伝達を担うリン酸化酵素群の細胞内における活性測定法の開発と応用

プロテインキナーゼC(PKC)とプロテインキナーゼA(PKA)の細胞内活性測定法の確立細胞骨格タンパク質、ビメンチンのSer33とSer46はそれぞれPCKとPKAによって特異的にリン酸化を受ける部位である。従って、細胞内のビメンチンSer33とSer46のリン酸化をモニターすることにより細胞内のPKCとPKAの活性を測定することができる。申請者らは、今回Ser33のリン酸化を認識する抗体を作製した。Ser46リン酸化認識する抗体は現在作成中でらあるが、PKAによってリン酸化を受けるSer46以外の部位であるSer6とSer38のリン酸化を認識する抗体の作製に成功した。現在これらの抗体を用いて培養細胞のPKC、PKAを実際に活性化させ、酵素活性がモニターできることの確認を行っている。培養グリア細胞内におけるCaMキナーゼII(CaMKII)活性の空間分布の検討申請者らはビメンチンのSer82のリン酸化をモニターするモノクローナル抗体を作製し細胞内のCaMKIIの活性を測定可視化する方法を確立している。今回、培養グリア細胞でこの方法を用いてCaMKIIが細胞内に限局して活性化することを世界に先駆けて見出した。またこの方法とカルシウム顕微鏡とを組み合わせることで、カルシウムシグナルの細胞内分布が細胞内情報として、下流に存在するCaMKIIへと伝えられることを証明した。個体レベルにおけるニューロン、グリアにおけるCaMKIIの活性化の検討申請者らは上記の方法を用い、培養細胞のみならず個体、組織レベルにおいてもニューロン、グリア細胞内でCaMKIIが活性化することを確認した。現在、個体発生に伴うニューロン、グリアの分裂、移動、分化とCaMKIIの活性化との関係を検索中である。
高速カルシウム計測による視交叉上核神経回路の機能的構造解析

哺乳類の概日時計中枢は脳・視床下部の視床下部に存在する。ここから全身に約24時間周期のリズム情報を発振し、動物の生理機能を調節することで地球上で生存することを可能にしている。視交叉上核は約2万個の神経細胞で構成されており、個々の神経細胞では細胞内カルシウムイオン(Ca)濃度が約24時間周期で変動すること(概日Caリズム)が報告されている。一方、神経細胞のCaは一般的にミリ秒秒単位の時間経過を持つ一過性変動を示すことが知られている。このことから概日Caリズムは一過性Ca変動の頻度や振幅の概日変動によって生じていることが考えられるが、両者の関係は不明であったため、本研究ではこの検討を行った。2017年度までの研究成果から、視交叉上核神経細胞は一過性Ca変動を示さず概日Caリズムは細胞内Caの静止濃度の変動であると結論づけた。しかし、一過性Ca変動が観察されなかったのは本研究に用いた高速イメージングシステムがもつノイズ成分に隠れている可能性を排除する必要があった。そこで、神経細胞特異的にGFPを発現させた視交叉上核スライスを用い、概日リズムと一過性変動の観察と同一の計測を行った。この結果をCaイメージングの結果と比較検討したところ、一過性Ca変動が観察されなかった神経細胞とGFPイメージングの蛍光輝度の経時成分に違いは見られなかった。さらに視交叉上核で行った長露光時間/短露光時間・20秒間の同時計測を室傍核・旁室傍核領域で行ったところ、これらの領域では細胞内Ca濃度に30分から4時間程度の短周期のウルトラディアンリズムが観察された。このウルトラディアンリズムはミリ秒スケールの一過性Ca変動の頻度が変動することにより形成されることが分かった。以上の結果から、視交叉上核神経細胞の概日Caリズムは静止状態での細胞内Ca濃度が変動することにより生じるものであることが明らかになった。神経細胞特異的にGFPを発現させた培養視交叉上核スライスを用い、概日リズムと一過性変動の観察と同一の計測を行った。現在この結果をCaイメージングの結果と比較検討を行っており、一過性Ca変動が観察されなかった神経細胞とGFPイメージングの蛍光輝度の経時成分に違いは見られない。さらに同様の計測を室傍核・旁室傍核領域で行ったところ、これらの領域では細胞内Ca濃度のウルトラディアンリズムが観察された。このウルトラディアンリズムは一過性Ca変動の発生頻度が変動することにより形成されているものであることが分かった。以上の結果から、視交叉上核神経細胞で一過性Ca変動が観察されなかったのは計測システムのノイズ成分に隠されているものではないことが分かった。現在、前者に挙げたGFPイメージングとCaイメージングデータの比較検討が完了していない。本研究はこの解析と論文掲載をもって終了とする予定であるため、進行はやや遅れている。平成30年度に、高速蛍光イメージングシステムの揺らぎ成分を検討しこれまで行ってきた実験結果の解析に反映させるとともに、本研究結果の論文を投稿予定であったが、データ解析手法の検討並びに実施に想定以上の時間を要している。平成31年度はデータ解析を完了させ、論文投稿を行う。哺乳類の概日時計中枢である脳視床下部の視交叉上核は全身に約24時間周期のリズムを発振し、動物が24時間周期で変動する地球環境に順応できるように身体の様々な生理機能を調節している。この視交叉上核は約2万個の神経細胞で構成されており、従来の研究では個々の神経細胞の細胞内カルシウムイオン(Ca)濃度が約24時間周期で変動すること(概日Caリズム)が報告されている。一方で、一般的に神経細胞では細胞内のCa濃度が電気活動に伴ってミリ秒から秒単位の速い時間経過で変動することが知られている。このことから、速い時間経過をもつCa活動の頻度や大きさが24時間の中で変動することにより概日Caリズムを形成している可能性がある。しかしながら従来の概日Caリズム研究は長露光時間を用いた蛍光イメージング計測により行われてきたため速いCa活動を検知できておらず、概日Caリズムと速いCa活動との関係は分かっていなかった。そこで本研究では概日Caリズムの形成機構を解明するため、培養視交叉上核スライスにおいて従来研究同様の長露光時間の蛍光イメージングと同時に短露光時間・高頻度の高速Caイメージングを行った。培養視交叉上核スライス上にアデノ随伴ウイルス液を滴下し遺伝子コード型の蛍光Caプローブを感染発現させ、Caプローブの蛍光輝度を計測することで細胞内Ca濃度変化を観察した。これにより視交叉上核神経細胞の概日Caリズムと速いCa活動を長期間にわたって一細胞解像度で同時に計測することに成功した。遺伝子コード型の蛍光カルシウムプローブを培養視交叉上核スライスの神経細胞に発現させ、従来研究同様の長露光時間の蛍光イメージングを毎時1回行う長期タイムラプス計測に加え、短露光時間・短サンプリング間隔の蛍光動画撮影を毎時1回行うことで、同一組織の概日Caリズムと速いCa活動を単一細胞体解像度で72時間以上計測することに成功した。研究計画の根幹である長期高速カルシウムイメージングを繰り返し再現することができ、本研究は概ね順調に進行している。哺乳類の概日時計中枢である脳視床下部視交叉上核の神経細胞は、細胞内カルシウムイオン(Ca)濃度が約24時間周期で変動すること(概日Caリズム)が知られている。

一方、一般的に神経細胞では細胞内のCaがミリ秒秒単位の一過性変動を示すことが知られている。このことから、概日Caリズムが一過性Ca変動の頻度や振幅の概日変動によって生じる可能性がある。そこで本研究では、視交叉上核神経細胞において概日Caリズムと一過性Ca変動の関係性を検討するために、培養視交叉上核スライスを用いて両者を同時に計測した。その結果、ほとんどの細胞は一過性Ca変動を示さず、蛍光輝度変化の基線が概日Caリズムと同位相で変化することが観察された。本研究により、視交叉上核神経細胞の概日Caリズムは一過性Ca変動の頻度や振幅が変動することによるものではなく、主に静止状態での細胞内Ca濃度の変動により生じるものであることが明らかになった。培養視交叉上核スライスの神経細胞特異的に遺伝子コード型の蛍光カルシウムプローブを発現させ、従来研究同様の長期タイムラプス計測に加えて短露光時間・短サンプリング間隔・20秒間の高速Caイメージングを毎時行い、72時間以上にわたって同一スライスから一細胞解像度で概日Caリズムと一過性Ca変動を計測した。当初、視交叉上核神経細胞の一過性Ca変動は概日Caリズムと同様の周期で頻度・振幅が変化すると想定していた。しかし高速イメージングの画像を解析した結果、観察した神経細胞のうち一過性Ca変動を示す細胞は全体の1 %未満であることがわかった。さらに高速イメージング画像(30ミリ秒露光)と長期タイムラプス画像(1秒露光)の輝度変化を比較したところどちらも同一位相の概日リズムを示し、概日Caリズムは計測に用いる露光時間に依存しないことが示された。また20秒間の高速イメージング画像中、蛍光輝度の基線が概日リズムと同位相で変動することも観察された。以上のことから、視交叉上核神経細胞の概日Caリズムは主に細胞内Caの静止濃度が変動することにより生じるものであることが明らかになった。一方、視交叉上核の腹外側部に位置するVIP神経細胞特異的にカルシウムプローブを発現させ、長期タイムラプスシステムよりも高空間分解能のシステムを用い、一時点(概日Caリズムのピーク及び底時点)で高速イメージングを行った。その結果、直径が1 - 2ミクロンの突起構造において頻繁に一過性Ca変動を示すことが分かった。ただし現時点で突起構造が神経細胞のどの構造にあたるかは解明できていない。当初の想定とは異なる結果が観察されたが、概日Caリズムと一過性Ca変動の関係性を示すことができ、おおむね順調な結果であると評価した。哺乳類の概日時計中枢は脳・視床下部の視床下部に存在する。ここから全身に約24時間周期のリズム情報を発振し、動物の生理機能を調節することで地球上で生存することを可能にしている。視交叉上核は約2万個の神経細胞で構成されており、個々の神経細胞では細胞内カルシウムイオン(Ca)濃度が約24時間周期で変動すること(概日Caリズム)が報告されている。一方、神経細胞のCaは一般的にミリ秒秒単位の時間経過を持つ一過性変動を示すことが知られている。このことから概日Caリズムは一過性Ca変動の頻度や振幅の概日変動によって生じていることが考えられるが、両者の関係は不明であったため、本研究ではこの検討を行った。
原子間力を格子気体モデルにマッピングするポテンシャル繰り込み理論

置換型合金の原子拡散や規則不規則変態などは長時間スケールの現象であり、分子動力学法の適用限界を遥かに越えている。この種の現象は格子気体モデルで扱うのが効率的である。我々は、現実的な非離散系の分配関数と格子気体モデルの分配関数が等しいという条件から格子気体モデルの相互作用パラメータを決定するという、全く新しい考え方に基づく「ポテンシャル繰り込み理論」を提案し、Si結晶、Cu_xAu_<1-x>合金に対して、このポテンシャル繰り込み理論を用いて各温度で決定された相互作用パラメータを持つ格子気体モデルのモンテカルロ・シミュレーションを行ってきた。得られた熱膨張係数や融解温度は分子動力学シミュレーションから得られる値とほぼ一致し、Cu_xAu_<1-x>合金の規則不規則変態の相図も組成比xに対して連続的に計算し、ほぼ実験から得られる数値を再現することが分かった。この結果は最近J.Crystal Growthに掲載された。また、良溶媒中の半屈曲性高分子のコンフォメーションを調べるのにもこのポテンシャル繰り込み理論を適用し、高分子の屈曲性が温度に依存することを明らかにした。さらに、様々な濃度と屈曲性の場合に高分子鎖の慣性半径を求め、日本物理学会(岡山、2003,Sept.20-23)や高分子基礎研究会(平成14年1月2527日、平成15年1月31日2月2日、三重県・長島;平成15年12月46日、広島県・野島)などで発表した。また、本研究全般にわたる成果を第8回IUMRS先進材料国際会議(ICAM-IUMRS、横浜、2003,Oct.8-13)で発表した。このようにポテンシャル繰り込み理論は分子動力学法と格子気体モデルを繋ぐ架け橋となる有力な研究手法であり、この他にも今後多くの系に適用されていくことが大いに望まれる。我々は、現実的な非離散系の分配関数と格子気体モデルの分配関数が等しいという条件から格子気体モデルの相互作用パラメータを決定するという、全く新しい考え方に基づく「ポテンシャル繰り込み理論」を提案し、Si結晶、CuxAu1-x合金に対して、このポテンシャル繰り込み理論を用いて各温度で決定された相互作用パラメータを持つ格子気体モデルのモンテカルロ・シミュレーションを行い、熱膨張係数や融解温度は仮定したポテンシャルを用いて分子動力学シミュレーションから得られる値とほぼ一致した。CuxAu1-x合金の規則不規則変態については分子動力学計算が出来ないので、比較が困難であったが、Cu3AuおよびCuAuの場合に我々の得た規則不規則変態温度は、実験値と50K程度のずれの範囲で一致した。本研究では、C60結晶の昇華・融解に関する相転移の場合にもポテンシャル繰り込み理論を適用し、fcc格子気体模型においてオンサイト・エネルギーが隣接サイトのC60占有数の非線形な関数として近似的に記述出来ることを明らかにした。今後は、この近似模型を用いてC60に対するモンテカルロ・シミュレーションを行っていく必要がある。本研究では、また、良溶媒中の半屈曲性高分子のコンフォメーションを調べるのにもこのポテンシャル繰り込み理論を適用しつつある。ポテンシャル繰り込み理論は分子動力学法と格子気体モデルを繋ぐ架け橋となる有力な研究手法であり、この他にも今後多くの系に適用され、その真価が発揮されていくと考えている。

我々は、現実的な非離散系の分配関数と格子気体モデルの分配関数が等しいという条件から格子気体モデルの相互作用パラメータを決定するという、全く新しい考え方に基づく「ポテンシャル繰り込み理論」を提案し、Si結晶、Cu_xAu_<1-x>合金に対して、このポテンシャル繰り込み理論を用いて各温度で決定された相互作用パラメータを持つ格子気体モデルのモンテカルロ・シミュレーションを行ってきた。得られた熱膨張係数や融解温度は分子動力学シミュレーションから得られる値とほぼ一致し、Cu_xAu_<1-x>合金の規則不規則変態の相図も組成比xに対して連続的に計算し、ほぼ実験から得られる数値を再現することが分かった。この結果は現在投稿中である。また、良溶媒中の半屈曲性高分子のコンフォメーションを調べるのにもこのポテンシャル繰り込み理論を適用し、高分子の屈曲性が温度に依存することを明らかにした。さらに、様々な濃度と屈曲性の場合に高分子鎖の慣性半径を求め、金属材料研究所研究会(代表:大野かおる、平成14年11月18日19日、仙台)ならびに高分子基礎研究会(代表:田中文彦、平成15年1月31日2月2日、三重県、ハートピア長島)などで発表した。このようにポテンシャル繰り込み理論は分子動力学法と格子気体モデルを繋ぐ架け橋となる有力な研究手法であり、この他にも今後多くの系に適用されていくことが大いに望まれる。置換型合金の原子拡散や規則不規則変態などは長時間スケールの現象であり、分子動力学法の適用限界を遥かに越えている。この種の現象は格子気体モデルで扱うのが効率的である。この結果はJ.Crystal Growthに掲載予定である。さらに、様々な濃度と屈曲性の場合に高分子鎖の慣性半径を求め、日本物理学会(岡山、2003,Sept.20-23)や高分子基礎研究会(代表:太田隆夫、広島・野島、2003,Dec.4-6)などで発表した。また、本研究全般にわたる成果を第8回IUMRS先進材料国際会議(ICAM-IUMRS、横浜、2003,Oct.8-13)で発表した。