hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ハイパースペクトル画像計測によるりんご樹の栄養診断と収量推定・予測システムの構築

その3波長の画像をハイパースペクトル画像から抽出し、画像処理によってリンゴ個葉レベルの窒素含有量の空間的分布の可視化を行った。また、同ImSpector V10カメラを用いて、リンゴ樹体を対象にハイパースペクトル画像を計測し、同じような推定モデルの適用と画像処理を行い、リンゴ樹冠レベルの窒素含有量の空間的分布の可視化にも成功した。さらに、本年度に同じリンゴ葉サンプルのクロロフィル含有量の化学分析も加え、その個葉レベルと樹冠レベルの空間的分布の可視化にも成功した。以上より、ハイパースペクトル画像計測によるリンゴ樹の栄養状態の空間的分布の可視化・マッピング技術を確立した。また、本年度中日立マクセル株式会社で開発中のライススキャンのリンゴ成葉の栄養状態評価への適用可能性について検証を行った。その結果、以下の知見を得た:1)ライススキャンによるRGB画像データからでもリンゴ成葉の窒素含有量を推定することが可能である。2)リンゴ成葉の健康度を評価するための新たな葉色指数(LCI, Leaf Color Index)の開発に成功した。3)2)のLCIを基に、リンゴ成葉の健康度評価用の簡易なカーラーチャートを作成した。本年度に予定していた主な研究内容はおおむね順調に進展している。りんご樹の栄養状態の推定モデルと可視化・マッピング技術は既に構築しており、次年度に予定しているリンゴ樹の早期栄養状態と栄養診断についての研究の展開に大きく寄与していくと考えられる。また、日立マクセル株式会社開発中のライススキャン新製品のりんご成葉の栄養状態評価への適用可能性を確認することができ、リンゴ成葉の健康度評価用の新たなLCIと簡易なカラーチャートの作成に成功した。また、本年度に予定しているリンゴ収量推定モデルの構築を展開している。次年度から、これについての研究は今までの成果を基に、さらに進展していくと計画している。本年度は、前年度に構築したリンゴ成葉の窒素含有量の推定モデルを再検討した。具体的には、各成葉サンプルのハイパースペクトル画像計測によるスペクトル反射率のデータの一次微分値を算出して、それらと窒素含有量の化学分析値との統計解析を行った。その結果、前年度に特定した560、675、705nmの3波長のほかに、505nmの波長もリンゴ成葉の窒素含有量の推定に有効であることを明らかにした。さらに、その4波長の反射率データをハイパースペクトル画像から抽出し、新たに構築したモデルを適用して、リンゴ個葉と樹冠レベルの窒素含有量の空間的分布の可視化を行った。それにより得られた結果は、前年度のものと比較してより精度が高く空間的分布の可視化効果も向上した。研究期間全体では、リンゴ樹の栄養状態の評価法及び可視化技術の開発に重点を置いて研究活動を実施してきた。ハイパースペクトル画像計測および化学分析を行って、少数の波長のスペクトルに基づいた窒素含有量やクロロフィル含有量の推定モデルを構築し、リンゴ成葉と樹冠レベルの窒素やクロロフィルの空間分布の可視化に成功した。そういった成果をもとに実装技術が確立すれば、リンゴ樹の簡易栄養診断への応用が大いに期待できる。
視神経部分切断モデルにおけるtafluprostの神経保護効果の検討

緑内障では、視覚情報を脳に伝える視神経(網膜神経節細胞の軸索)が選択的に障害され失明に至るが、ヒト緑内障とまったく同等の実験緑内障モデルは存在しないので、部分的視神経挫滅モデルや、血管収縮薬であるエンドセリン-1(ET-1)硝子体内投与モデルなどの緑内障類似モデルが実験に使用されている。一方、我々は光の干渉現象を利用して網膜の断層像を描出する臨床用装置である光干渉断層計(OCT)をラット用に改良し、実験モデルでラットの網膜神経線維層(RNFL)厚の経時変化を評価してきた。今回我々は、ラットの視神経部分切断モデルを作成した。視神経部分切断後には健常網膜の網膜神経節細胞(RGC)に二次性傷害が起こってくるので、OCTにてRNFL厚の経時的変化を週1回、モデル作成4週後まで評価し、OCTの最終撮影後に、ラット上丘へ蛍光色素投与しRGCの逆行染色を行い、網膜進展標本を作製してRGC数も評価するものであった。神経保護作用を有すると思われる点眼(tafluprost)投与群と対処群に分け、神経保護作用を確認することが目的であった。現時点で各4眼ずつ施行した。しかしながら視神経の露出操作での侵襲や部分切断の程度ばらつきがでるのか、同一郡内でも個体により障害の程度が大きく異なってしまい、現時点では点眼効果の有意差を確認できてはいない。モデル作成をより習熟し、視神経障害の程度をより均一化したうえで検体数を増やす必要があると思われた。また、臨床用OCTでは眼軸によって測定範囲が変わってくるので、眼軸による測定領域補正プログラムが使用されだしている。我々のラット用OCTでも眼軸による測定領域の補正プログラムの開発を現在進めている。
賃金構造とインセンティブの諸理論に関する実証的研究

相対的効用仮説についての実証的研究を引き続き行った。これは、同一企業内や、同一産業内の他企業で、もし働いていたら貰えるであろう賃金水準と、実際の自己の賃金を比較・予想することが、自己の仕事満足度などの主観的幸福度へどのような影響を及ぼすのかについて、実証的に検討する研究である。こうした研究は、成果主義賃金制度について大きなインプリケーションを持つと考えられる。また、成果主義的賃金制度の在り方とその影響について、理論的・実証的検討を行い、アンケート調査を行う準備を為した。男女間賃金格差のありよう、及びワークライフバランスについて、OECDエコノミスト、ヴィレム・アデマ氏と議論を行い、今後の共同研究の礎を築いた。また、結婚満足度について実証的研究を行い、ミクロな賃金構造と結婚幸福度の影響についても実証的に検討した。また、(株)政策基礎研究所において共同研究を行った。第一に、介護保険給付における実態調査を行った。そこでは、介護報酬体系が、ヘルパーの実際のサービス提供について、どのようなインセンティブとして機能しているのか、実証的に検討を行った。第二に、ミャンマーへの中小企業の進出実態、及び日本企業の現地における人的資源管理の在り方について、インタビュー調査及びアンケート調査を行った。その結果として、日本企業は、インフラ整備と同様なほどに、人的資源育成の環境整備を望んでいる事や、日本企業の国際化戦略の在り方についての知見が得られた。従業員個人、又は(人事部を中心とした)企業を対象としたアンケート調査、及び聞き取り調査を行い、成果主義賃金制度が何故導入されたか、そして具体的にどのように制度設計が為されているのか、そして従業員はそれをどのように認知し、行動しているのかについて、実証的に検討するためのデータ・セットの構築を行うための準備・文献精査を行った。一年目はまず、玄田・神林・篠崎(2001)、大竹・唐渡(2003)等に基づき、質問内容を拡張する。本年は、以上の質問票を書くことを行った。また、それと同時に、次年度及び次々年度において実施する予定である、経済実験と整合的な質問となるよう、注意を払っている。労働経済学において、アンケート質問調査と経済実験は今まで切り離された状況で行われてきたが、今回の研究計画ではそれらを統合した状況で実施する予定である。そして現在、具体的に質問票の設計を実施し、調査結果を取りまとめている。また、企業人事部に対して、聞き取り調査を行うことを計画している。これらの調査により得られた結果を基に、補足的な質問票調査を行う。そして最終的には、得られたデータ・セットに基づき、検討すべき課題について計量経済学的な分析を行う予定となっている。また、補足的に、高齢都よびベンチャー企業における労働経済学的研究も行った.研究目的において、賃金格差の構造について実証的研究を行うことを第一の目的として挙げていた。本年度においては、この課題について、三つの角度から、検討した。第一に、学校卒業後についた第一番目の職業が正規一非正規かどうかにより、男女それぞれでどのような賃金格差を生じさせるのかについて、実証的に検討した。また、それらの結果が、男女それぞれの結婚行動(タイミング及び配偶者の選択)にどのような影響を及ぼしてきたのかを検討することにより、少子化問題及び格差拡大の今後の展望についてのインプリケーションを得た。この結果は、The Effect of the Increase in Non-StandardJobs on Future Income and Marriage Outcomes in Japanと題した論文にまとめられ、Bryn Mawr Collegeで2011年2月3-4日に行われた、International Symposium on Risk,Social Stratification and Institutional Changesというコンファレンスで発表された。この論文は何らかの形でパブリッシュされる予定である。第二に、日本における迷信(丙午生まれの女性についてなど)と、それらが及ぼす賃金への影響、また結婚行動(タイミング及び配偶者の選択)への影響について、実証的に検討した。この論文は現在学術雑誌へ投稿中であり、今後査読付き雑誌において発表されることを目指す。
バルク状コロイドフォトニック結晶の作製法と三次元結晶異方性の利用に関する研究

せん断配向法により、高配向性のバルク状コロイドフォトニック結晶を作製する方法を開発することに成功した。粒子濃度や粒径を変えることで、格子定数が異なる結晶も作製できた。得られた試料は、粒子の三次元周期配列構造が樹脂により固定された安定な固体であり、切断により、容易に所望の形状に加工できる。さらに、せん断配向時の処理条件に応じて、意外な光学特性が発現する場合が見つかった。バルク単結晶体作製のための改良版せん断装置設計・試作を目指して、既有の簡易せん断装置を用いた予備実験を行なった。予備実験段階で当該簡易せん断装置についても若干の機器構造の修正の必要性が生じ、設計試作部門の協力を得て適宜変更を加えながら予備実験を進めた。せん断速度、せん断の変位の大きさ、および、サンプルの厚さが主たるパラメータであるが、その結果、現象の十分な把握には、実験可能なせん断条件の範囲を広げる必要性が認識された。予備実験データを元に、改良版としての新規せん断装置の設計を検討し、結果として、現状の簡易装置と同様の駆動機構では、必要なパラメータ領域を十分にカバーするせん断速度発生は、原理的に限界があることがわかった。鋭意検討の結果、より適切な新しい駆動機構を見出すことができ、これを採用したせん断装置を作製することとした。平成21年度に計上した研究予算から、その駆動機構の心臓部機器を購入した。それを用いて、初期的な実験を行い、有効性を確認したところである。平成22年度にかけて設計試作部門の協力で新規装置の全体を完成させ、必要に応じて特許出願をしていきたいと考えている。ゲル固定条件の最適条件の探索については、研究補助者を雇用して、パラメトリックな実験を行なった結果、反応液の重合前後の光照射環境の影響、および、ゲル化剤組成とゲル化後の結晶の分光特性に関する新たな知見が得られた。今後のゲル固定結晶作製技術の高度化へ反映していくと共に、重合条件によるゲル化結晶の特性変化のメカニズムの解明を図りたいと考えている新規駆動機構のせん断装置として、これまでに2台の特徴の異なる試験機を作製した。一台は、比較的高出力で厚さ1mm以上の試料の処理が可能であるが重量のあるもの(大型機と呼ぶ)であり、他の一台は低出力であるが軽量でありイメージング分光装置などに掛けることができるもの(小型機と呼ぶ)である。小型機では、厚さが1mmに達する試料を処理するほどのパワーはなく、数百μの厚さの試料についてのせん断処理しか出来ないが、処理結果をその場観察的にイメージング分光で詳細に評価しうる。さらに、小型機はコンピュータ制御で、より処理条件を正確に制御した運転ができる。大型機では、そのようなことはできないが、小型機で得られた条件を、ミリサイズの肉厚試料へとスケールアップした形で適用した処理が出来る。平成22年度後半から現在にかけて、主として小型機を用いて、せん断処理の条件パラメータを振りながら、配向メカニズムとの関連を考えながら、単結晶的配向に、より適した条件を探索している。また、コロイド分散液として、これまでに扱ってきた水を溶媒とした系ではなく、溶媒自体が重合固化可能な樹脂溶媒に、シリカ粒子を分散した系を扱い始めた。この系は、水系と同様にせん断処理の効果がありながら、空気中の酸素の影響を受け難く、重合固化が容易である。さらに、固化後の切断も高分子ゲルよりは容易である。以上によって、直線せん断による配向コロイド結晶作製条件の解明を進める条件が揃った。大型機により、厚さ1mm以上のバルク結晶の完成に向けて大きく前進した。せん断配向処理において、配向性を大きく左右する可能性のあるパラメータとして、コロイド分散液の粒子濃度と塩濃度がある。これらのパラメータを振ることで、いわゆる、結晶の強さ(結晶/融解の相転移条件から結晶相側に入った条件にあるほど結晶が強い)が変わってくる。粒子濃度が低いほど、あるいは、塩濃度が高いほど、結晶は弱くなる。そのような条件では、一般に、自発的に単結晶粒が成長しやすいことが知られており、せん断配向にも有効であろうと考えられた。しかしながら、実験の結果、むしろ、そのような条件では、配向結晶に不均一性が発生しやすいことがわかった。せん断融解後に自発成長する結晶粒サイズを目安として、せん断配向に有効な分散液条件を検討した。また、これまで、せん断配向処理をする基板としてガラス材を使用してきたが、新たに実験対象としだした樹脂溶媒系のコロイド結晶では、重合固化後に、試料がガラス表面に強力に接着してしまい、分離回収できないという困難にぶつかった。ガラス表面に樹脂フィルムを被覆したり、離型剤の適用、ガラス材を他のプラスチック材に置き換えるなどの対策を打ち、せん断処理に悪影響を及ぼさずに、分離回収が実現できる手段を検討した。

この間、場合によっては、重合固化後に、配向体の特性が劣化してしまうなどの問題点が発生するなど、二次的な問題も発生し、解決策の確立に相当の努力を要した。結果として、せん断配向と、試料回収の両立をほぼ達成することができた。平成22年度研究実績にて報告した、せん断処理のための「大型機」を用いて、厚さが0.1mmから1mmまでの間で異なる、多種類の配向コロイド結晶試料を作製し、その光学特性を評価した。せん断条件としては、これまでに、処理条件を正確に制御しうる(が、パワーが低く、肉厚試料を処理できない)「小型機」を用いて、適正な領域を見つけているので、それに基づいて処理を行った。これによって、上記の厚さの異なる配向試料を成功裏に作製することができた。粒子濃度、あるいは、粒径を変えることにより、フォトニックバンドギャップ周波数の異なる試料を、多種、作製することができた。せん断処理の効果は顕著であり、せん断処理せずにそのまま重合固化させた試料と、適正なせん断処理を施した試料とでは、Bragg反射による発色が大きく異なった。せん断処理を加えた試料は、肉眼による観察では、ほぼ全域(約3cm×3cm)が単色の発色を示し、シングルドメインに見える。この意味で、本研究の最大の目的である、バルク状コロイドフォトニック結晶の作製技術については、達成されたように思う。これらの試料を用いて、詳細に分光評価(主として、反射分光)を行ったところ、意外な特性を見出した。これは、実用上、非常に有用な特性であり、現在、特許出願すべく鋭意準備中である。したがって、本報告においては、詳細を述べることができない。特許出願が完了したのち、本研究の大きな成果として、関連学協会の講演会等での発表、および、誌上での発表を行っていきたい。新たに取り組んだ樹脂系材質の試料について、せん断配向処理後の試料が基板に接着してしまい、回収困難になる問題に遭遇したため。解決策の確立に時間を要した。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、(1)バルク単結晶体を作製する方法を、メカニズムの解明を含めて研究、完成すること、(2)バルク単結晶体から、任意結晶方位の結晶片を切り出し、光学特性の異方性を実測により明らかにすること、であった。(1)の達成に関し、「研究実績の概要」に記したように、試料回収の困難さを克服する問題が発生し、研究進度が若干遅れ気味になった。研究期間はH24年度の一年間を残すのみであるので、(2)の結晶の異方性実測にはあまり切り込めないかもしれない。しかしながら、バルク単結晶体を実現できれば、その特性評価は時間の問題である。ここは、(1)をおろそかにせずに、完成することを優先させたいと思う。(2)については、初期的な結果を示しうるように努力したい。
超高齢社会における地域包括ケアシステムに適した日常生活圏域の在り方に関する研究

高齢者の医療と介護の連携を推進するために、近年様々な法整備がなされているが、高齢者の生活を支えるシステムを構築するうえで、その連携エリアをどのような単位で考えるかは非常に重要である。このような視点に立ち、今年度行った研究は以下の通りである。(1)第7期介護保険事業計画及び在宅医療と介護の連携推進エリアに関する全国調査2018年度から開始された第7期介護保険事業計画(2018年2020年度)及び第7次医療計画(2018年度2023年度)で検討される、市町村を細分化した医療と介護の連携を目的とする圏域設定等について、全国の市町村及び特別区1741自治体を対象とした悉皆調査を実施した。調査は郵送調査法で行い、主な調査項目は、日常生活圏域及び地域包括支援センター担当エリアの設定状況と近年の圏域変更の有無、在宅医療と介護連携推進を目的としたエリアの設定状況、地域ケア会議の種類別対象エリアと会議主催者、地域包括ケアシステムの構築状況(自治体ごとの目指す姿と比較した現在の進捗状況)である。回答は632自治体(回収率36.3%)より得られた。(2)海外における在宅医療と介護の連携エリアに関する文献調査海外では、日本より早くからエリアを設定して高齢者の介護・医療に取組んでいる国が存在する。約10年前にエリアの設定状況とエリア内の介護・医療の連携体制等を調査したスウェーデンとカナダにおいて、現在の医療介護サービス整備の基礎情報、エリア設定状況や多職種連携体制に関して文献調査を実施した。当初の計画では平成29年度に全国悉皆調査を実施予定であったが、29年度時点では第7期介護保険事業計画が策定途中であったため、今年度に繰り越した。今年度実施予定であった事例調査は、全国悉皆調査の分析が終了次第、順次行う予定である。海外における現地調査は文献調査が終了し、現地調査の準備に取り掛かっている。(1)高齢者の生活を支える在宅医療と介護の連携エリアに関する事例調査全国悉皆調査結果より、日常生活圏域と包括センターの関係、地域包括ケアシステムの進捗状況等を踏まえてタイプ分けをする。タイプごとに実態の詳細を把握するため典型的な事例を選定し、ヒアリング調査を実施する。(2)海外における在宅医療と介護の連携エリアに関する調査高齢者の生活を支えるために、地域で医療と介護の連携が行われている諸外国の情報を収集する。また、10年前に調査実績があるスウェーデン及びカナダにおいて、その後のサービス提供体制の変化や多職種連携の方法、現在の課題等に関するヒアリング調査を実施する。(3)介護と医療をトータル支援できる地域包括ケアシステムに適した日常生活圏域の検討市町村が定めた高齢者の生活支援を目的としたエリアの実態、多様な事業者間連携体制の仕組みを把握し、日本より先に取組んでいる海外の事例と比較することで、介護と医療をトータル支援するための地域モデルを検討する。(1)第7期介護保険事業計画及び「医療介護総合確保区域」に関する全国調査準備2018年度から開始される第7期介護保険事業計画(2018年2020年度)及び第7次医療計画(2018年度2023年度)で検討される、市町村を細分化した医療と介護の連携を目的とする圏域設定について、全国の市町村を対象としたアンケート調査を実施する予定であったが、事前にいくつかの自治体へ聞き取りを行ったところ、計画が開始される2018年度まで未だ検討中であるという回答がほとんどであった。そのため今年度は、調査の項目検討等、次年度に向けた調査準備を行った。先駆的自治体へのヒアリング調査は、全国調査の結果を踏まえて実施予定である。(2)地域医療介護総合確保基金の都道府県計画に関する調査「地域における医療及び介護の総合的な確保の促進に関する法律」において、平成26年度より、医療・介護サービスの提供体制改革のための新たな財政支援として「地域医療介護総合確保基金」が創設された。基金の交付を受けるための都道府県計画では、医療と介護が連携する圏域として都道府県「医療介護総合確保区域」の設定が必要である。今年度は各都道府県の考え方を把握するため、平成29年度の都道府県計画の概要を調査した。自治体が策定する計画についての調査が当初予定よりも遅れているが、調査準備は整っているため、2018年度には実施可能である。

調査は郵送調査法で行い、主な調査項目は、日常生活圏域及び地域包括支援センター担当エリアの設定状況と近年の圏域変更の有無、在宅医療と介護連携推進を目的としたエリアの設定状況、地域ケア会議の種類別対象エリアと会議主催者、地域包括ケアシステムの構築状況(自治体ごとの目指す姿と比較した現在の進捗状況)である。回答は632自治体(回収率36.3%)より得られた。(2)海外における在宅医療と介護の連携エリアに関する文献調査海外では、日本より早くからエリアを設定して高齢者の介護・医療に取組んでいる国が存在する。約10年前にエリアの設定状況とエリア内の介護・医療の連携体制等を調査したスウェーデンとカナダにおいて、現在の医療介護サービス整備の基礎情報、エリア設定状況や多職種連携体制に関して文献調査を実施した。当初の計画では平成29年度に全国悉皆調査を実施予定であったが、29年度時点では第7期介護保険事業計画が策定途中であったため、今年度に繰り越した。今年度実施予定であった事例調査は、全国悉皆調査の分析が終了次第、順次行う予定である。海外における現地調査は文献調査が終了し、現地調査の準備に取り掛かっている。(1)高齢者の生活を支える医療と介護の連携エリアに関する調査今後は、2017年度に準備した市町村への全国調査を行う予定である。介護保険事業計画で定められた日常生活圏域と、医療と介護の連携を行うための医療介護総合確保区域(市町村計画)がどのような関係にあるかを検証する。(2)海外における医療と介護の連携エリアに関する調査高齢者の生活を支えるために、地域で医療と介護の連携が行われている諸外国の情報を収集する。また、10年前からどのような変化が起こっているかを把握するため、現地調査も計画する。(1)高齢者の生活を支える在宅医療と介護の連携エリアに関する事例調査全国悉皆調査結果より、日常生活圏域と包括センターの関係、地域包括ケアシステムの進捗状況等を踏まえてタイプ分けをする。タイプごとに実態の詳細を把握するため典型的な事例を選定し、ヒアリング調査を実施する。(2)海外における在宅医療と介護の連携エリアに関する調査高齢者の生活を支えるために、地域で医療と介護の連携が行われている諸外国の情報を収集する。また、10年前に調査実績があるスウェーデン及びカナダにおいて、その後のサービス提供体制の変化や多職種連携の方法、現在の課題等に関するヒアリング調査を実施する。(3)介護と医療をトータル支援できる地域包括ケアシステムに適した日常生活圏域の検討市町村が定めた高齢者の生活支援を目的としたエリアの実態、多様な事業者間連携体制の仕組みを把握し、日本より先に取組んでいる海外の事例と比較することで、介護と医療をトータル支援するための地域モデルを検討する。予定していた市町村へのアンケート調査を実施できなかったため、アンケート票の印刷・郵送費、謝金等の支払いが発生せず、次年度使用額が生じている。次年度に当該年度に計画していた調査を行う予定であるため、翌年度分と合わせて支出する。予定していた市町村へのヒアリング調査、海外現地調査の旅費、海外調査に付随する謝金等の支払いが発生せず、次年度使用額が生じている。今後、当該年度に計画していた調査を行う予定であるため翌年度分と合わせて支出する。
HIVインテグラーゼの多量体化と細胞側因子相互作用の阻害剤の創成と構造解析

BiFC-IN assayシステムを用いて細胞内におけるINの多量体化メカニズムの解析と薬剤によるINの多量体促進能を評価した。またある薬剤がINの多量体化を促進することを同システムで解析し、その濃度と実際の抗HIV効果を発揮する濃度がほぼ同じになる事実が確認された。これらの薬剤は多量体を制御することにより抗ウイルス効果を発揮している可能性が示唆された。このような作用を有する新規の薬剤の開発を継続し、そのような薬剤の開発は、薬剤耐性ウイルスを標的とした今後のHIVの治療戦略に光明を与えることになるだろう。近年、臨床に導入されたHIVインテグラーゼ(IN)を標的とした薬剤であるラルテグラビル(RAL)は、極めて良好な抗HIV効果を発揮し、他のクラスの抗HIV剤(異なる作用機序を有する)と比較して、人体へ有害な副作用が殆ど認められない。本研究は、(1)細胞内におけるINの4量体化メカニズムの解析と(2)RALと異なる作用機序であるINの4量体形成を阻害する薬剤の開発、及び(3)INと相互作用する細胞側因子を解析することによって、新規の抗HIV薬としての可能性を追求することを目的としている。(1)まず、BiFC(bi-molecular fluorescent complementation)-IN assayシステムを構築し、INの多量体化形成に重要なアミノ酸変異体を作成し、それらを共焦点顕微鏡やFACSを用いて比較・検討することによって、細胞内におけるINの多量体化のメカニズム及びそのダイナミクスを明らかにした。(2)又、すでにINの多量体形成を促進させる薬剤として報告された薬剤(compound 6,7,CX14442)を合成し、前述したBiFC-IN assayシステムを用いてINの多量体形成への影響を評価した。いずれの薬剤も明らかにINの多量体化を促進しており、その定量化されたデータから得られたEC50がMT2細胞およびHIVLAI株を用いたMTTアッセイから得られたEC50とほぼ同等の値うを示しており、多量体化形成の阻害(促進)が抗HIV効果を発揮している事実が示唆された。(3)INは細胞側因子であるLEDGF/p75、Nup62等と相互作用することが知られており、そのINとの相互作用阻害やそれらのノックダウン細胞におけるHIVの複製は、十分に阻害されることが知られている。我々は、BiFC-IBD (LEDGF/p75) assayやBiFC-Nup62 assayを作成し、実際にINとの相互作用を確認し、それらの蛋白とINの細胞内での局在を明らかにし、ある薬剤がINの局在や蛍光輝度を変化させる(INとLEDGF/p75の相互作用阻害)事実も確認している。
自由落下・光ビーム溶解急冷凝固法による急冷凝固組織の観察

2年間にわたる本研究の目的は、急冷凝固における冷却速度と凝固組織のより正確な関係を測定できる方法を開発し、種々の合金に対するデータを得ると共に、急冷凝固組織の形成機構に考察を加えることである。まず、最初に、自由落下中の直径50ー100μmの合金粒子をレーザー照射により溶解し、強制対流冷却で急冷凝固させる装置を試作した。しかし、移動する微小粒子を室温で溶解するには、雰囲気ガスに奪われる熱量が大きく、5KWのレーザーでも困難なことが分った。そこで、電気ヒーターで雰囲気加熱する方式の装置を開発した。さらに、静置させた粒子をレーザー加熱、溶融し、急冷凝固させて、光センサーで冷却曲線を測定できる装置を開発した。また、粒子表面での異質核生成を防ぐため、ガラス中に保持した試料のみを加熱、溶解、急冷凝固させることを試みた。しかし試料の凝固収縮により、試料とガラスの間にギャップが生じ、急冷が困難であった。上記の装置によりAl合金や非晶質合金に対する冷却速度(10^4ー10^5K/S)と凝固組織の関係を求めることができた。また、これらの実験データを基に急冷凝固組織の形成機構について考察を加えた。その結果、核生成の容易さのみならず、凝固速度(固相の成長速度)も過冷却、従って、凝固組織に大きく影響することが分った。(1)自由落下,パルスビーム溶解装置の製作回転水噴露法などで製作した直径50100μmの合金粒子を一定速度で落下させ,途中でパルスビームにより溶解し,さらに落下中に主に対流冷却で急冷凝固させる装置を試作した.しかし,50100μmの粒子から対流で奪われる熱収束は非常に大きく,5KWの光ビームでも溶解できないことが明らかになった.しかし,この場合,雰囲気ガスと粒子の相対速度の影響は小さいので自由落下させて一定速度としなくても誤差は少いことが分った.そこで,基盤上で粒子を溶解し,その溶融液適をガスで飛ばし自由落下,急冷する装置を製作した.そして本方後により初期の目的を十分達成できるメドをつけている.(2)微小粒子の温度,リカレッセンス,含熱量などの測定種々の光センサーによる微小粒子の温度測定は可能性について検討した.ゲルマニウム・フォトセルにより,ある程度可能であることが分ったが,精度の良い光学系と位置合わせが重要で,現在これらの点で苦労している.(3)凝固組織と冷却速度の関係2,3のアルミニウム合金,アモルファス合金粒子の凝固組織と冷却速度の関係を調べた.その結果,粒子中のデンドライト間隔は一定でなく,従来の方法で冷却速度を推定することには問題があることが分った.今後,凝固過程のより詳細な検討が必要である.(4)今後の計画装置がほぼ完成したので,種々の合金の凝固組織とその形成過程を調べる.また粒子の温度測定方法をさらに検討する.(1)昨年度試作したレーザー・ビーム急冷凝固装置でFe合金や非晶質合金などの冷却速度と凝固組織の関係を調べ、本方法の有用性を明らかにすることを試みた。すなわち、ガス噴霧法で得られた直径400μm程度の粒子をレーザー加熱し、その昇温および冷却過程を光センサーで検出、記録した。温度の検定には加熱速度を遅くして得られる相変態温度を利用して行った。反射レーザー光による誤差のなくし方、試料の保持方法など苦労したが、本方法により、10 k/s程度の冷却速度で過冷却を測定でき、基礎研究に有用な方法であることが分った。(2)次に、本方法で、ガラス中に保持した試料のみを加熱、溶解、急冷凝固させることを試みたが、試料の凝固収縮により、試料とガラスの間にギャップが生じ、急冷が固難であることが分った。今後ギャップが生じ難い被覆方法を開発する必要がある。(3)冷却速度と凝固組織に関する幾つかの実験データを基に急冷凝固組織の形成機構について考察を加えた。

その結果、凝固速度(固相の成長速度)が過冷却に大きく影響し、これにより凝固組織がほぼ決定されるため、今後凝固速度の定量的評価、測定方法の開発が極めて重要であることがはっきりした。
門脈圧亢進症に伴う膵うっ血評価の有用性の検討と肝硬変モデルラットを用いた病態解明

我々は肝硬変ラットを用いた肝性糖尿病の病態解明,肝硬変患者を対象としたShear wave elastography・造影エコーを用いた膵うっ血評価および内分泌機能評価を行った.肝硬変ラットでは門脈圧亢進がみられ膵うっ血の状態となっていた.HIF-1αの膵ラ氏島における発現は,肝硬変ラットでコントロールに比して高発現しておりインスリン発現は低下していた.膵うっ血に伴う膵の低酸素状態がインスリン分泌低下の原因となっていることが示唆された.さらに,肝硬変患者を対象とした膵うっ血評価を行った.肝硬変患者では膵うっ血がみられ,膵硬度はコントロールに比して高値となっておりインスリン分泌能も低下していた.肝硬変患者を対象としたShear wave elastography(以下SWE)による膵硬度測定については,肝硬変群および対照群50例目標中の6例に実施している.それぞれの症例に対し,膵硬度に加え,肝硬度,脾硬度,造影エコー検査による膵血流の評価,グルカゴン負荷試験によるインスリン分泌機能評価,動脈血ガス分析,各種血液検査を行いデータ収集中である.肝硬変モデルラットの作成およびインスリン分泌機能評価については,四塩化炭素16週間の腹腔内投与により,肝硬変モデルラット作成に成功した.組織学的評価において,肝硬変であることが確認された.また門脈内カテーテル留置によって測定した門脈圧は,肝硬変ラットにおいて対照ラットより門脈圧が亢進していることも確認された.現在はIVGTTによるインスリン分泌機能評価を行うべく,末梢血および門脈血内でのインスリン分泌量の変化を評価している.また,過去の報告などから,インスリン分泌能低下の機序として,膵の低酸素状態がある可能性を考え,門脈血内の酸素分圧測定に加え,膵組織内での低酸素状態の有無について評価することを検討中であり,低酸素化での膵組織の培養,内分泌機能への影響,低酸素誘導因子(hypoxia-inducible factor: HIF)の活性などを評価していく方針である.さらに,四塩化炭素投与による肝硬変モデルラットだけでなく,胆管結紮および門脈結紮による門脈圧亢進モデルラットの作成を行い,門脈圧亢進によるす膵組織への影響および膵内外分泌機能への影響を検討していく方針である.肝硬変モデルラットにおける膵硬度の評価は,膵組織の大きさなどからSWEによる硬度評価には限界があることがわかった.今後は直接的な硬度評価や他の動物モデルを用いた硬度評価なども視野に入れ,他の検討方法について再考が必要であると考えている.肝硬変患者を対象としたShear wave elastographyによる膵硬度測定については,組み入れ基準に該当する症例が少なく,エントリーが遅れているため,まだ解析にまで至っていない.肝硬変ラットによる検討は,肝硬変モデルラット作成,門脈圧測定などの手技確立にはすでに成功しており,予定よりやや早くインスリン分泌能低下の機序解明検討に着手している.ただし,門脈圧亢進の直接的な影響を検討するため,当初予定していなかった門脈結紮および胆管結紮モデルラット作成を検討中であり,研究遂行がやや遅れる可能性がある.我々は肝硬変に伴う門脈圧亢進が膵うっ血を引き起こすことを見出した.さらに膵うっ血が膵内分泌機能を低下させ,肝性糖尿病の一因となることを明らかにした.本研究ではCCl4による肝硬変モデルラットを対象とした膵うっ血の病態解明,門脈圧亢進を有する肝硬変患者を対象としたShear wave elastography(以下SWE)を用いた膵うっ血評価を行った.まず,肝硬変モデルラットを用いた膵うっ血の病態解明を行った.CCl4(2mg/kg)皮下投与8-10週により肉眼的にも組織学的にも肝硬変になっていることが確認された.門脈内カテーテル留置による圧測定において肝硬変ラットで有意に門脈圧が上昇していた.ラットの膵組織における細胞の低酸素環境下に応答して活性化される転写因子である低酸素誘導性因子(hypoxia-inducible factor:HIF)-1αの発現をPCR法を用いて確認したところ,肝硬変ラットではコントロールラットに比して有意に高発現していた.また,膵のインスリン発現においても同様に確認したところ,肝硬変ラットにおいて有意に発現が低下していた.このことより,膵うっ血に伴う膵の低酸素状態が,インスリン分泌低下の原因となっていることが示唆された.現在,低酸素チャンバー内での膵ラ氏島細胞株培養を行い,低酸素条件下で培養された膵島におけるHIF-1α,インスリン発現の状態を確認するための追加解析を行っている.また,臨床的評価としてうっ血状態をより鋭敏に反映することが報告されているSWEを用いて,門脈圧亢進を有する肝硬変患者を対象とした膵うっ血評価を行っている.肝硬変患者およびコントロール患者においてSWEによる膵硬度評価,造影エコーによる膵うっ血の評価,グルカゴン負荷試験によるインスリン分泌能評価を行い,その相関関係を確認しており,現在も症例エントリーを引き続き行っている.我々は肝硬変ラットを用いた肝性糖尿病の病態解明,肝硬変患者を対象としたShear wave elastography・造影エコーを用いた膵うっ血評価および内分泌機能評価を行った.肝硬変ラットでは門脈圧亢進がみられ膵うっ血の状態となっていた.

HIF-1αの膵ラ氏島における発現は,肝硬変ラットでコントロールに比して高発現しておりインスリン発現は低下していた.膵うっ血に伴う膵の低酸素状態がインスリン分泌低下の原因となっていることが示唆された.さらに,肝硬変患者を対象とした膵うっ血評価を行った.肝硬変患者では膵うっ血がみられ,膵硬度はコントロールに比して高値となっておりインスリン分泌能も低下していた.肝硬変患者を対象としたShear wave elastographyによる膵硬度測定については,症例集積が遅れているため,愛媛大学医学部附属病院を中心としたネットワーク組織(EPOCH study group)を通じて呼びかけを行い,対象症例のさらなる集積を促す方針である.また,症例集積が予想より遅れる場合には予定症例数を少なめに設定し,両群20-30例の時点で一旦解析を行う方針である.肝硬変モデルラットにおける検討については,新たなモデルラット作成も視野に入れて研究計画をやや修正しつつ当初予定していたメカニズム解析をすすめていく方針である.医歯薬学肝硬変モデルラットにおける膵うっ血,インスリン分泌機能低下の機序として,当初,圧による影響を考え,モデルラット用圧カテーテルシステムの購入を予定していたが,今回の検討において,膵の低酸素状態であることも一つの機序として検討する必要があると考えられたため,購入を見合わせた.また,ヒトを対象とした研究の症例集積が遅れたため,必要な消耗品購入(主に超音波用造影剤や内分泌負荷試験用試薬)を見合わせた.以上の理由から次年度使用額が生じたと考えている.膵うっ血,インスリン分泌低下の機序解明の目的で,初年度で購入予定であったモデルラット圧カテーテルシステムおよび必要に応じて低酸素チャンバーの購入を予定している.またヒトを対象とした研究については症例集積に応じて当初予定していた消耗品購入(主に超音波用造影剤や内分泌負荷試験用試薬)を予定している.
スピン機能材料のデザイン及びスピン偏極電流解析手法の開発・応用

界面でのハーフメタル性(フェルミエネルギーでのスピン偏極率が100%の性質)は、他物質へのスピン偏極電流注入が鍵となるスピントロニクスにおいて、理想的な特徴である。本研究では、金属/半導体、金属/酸化物界面でハーフメタル性を維持する系を提案した。一方、MRAM等に利用される磁気トンネル接合の第一原理伝導計算も実行し、高いトンネル磁気抵抗比をもつ候補を幾つか提案している界面でのハーフメタル性(フェルミエネルギーでのスピン偏極率が100%の性質)は、他物質へのスピン偏極電流注入が鍵となるスピントロニクスにおいて、理想的な特徴である。一方、MRAM等に利用される磁気トンネル接合の第一原理伝導計算も実行し、高いトンネル磁気抵抗比をもつ候補を幾つか提案しているハーフメタリックなホイスラー合金であるCo_2CrAl及びCo_2MnSiのスピンフィルター効果を議論するため、銅を反無限のリードとする銅/ホイスラー合金/銅の3層構造を調べた。手続きとしては、まず、銅/ホイスラー合金の多層膜に対する第一原理計算から界面付近のポテンシャルを取り出し、それをバルクの銅のポテンシャルと接続することにより銅(リード)/ホイスラー合金/銅(リード)系のポテンシャルをつくる。続いてそのポテンシャルのもとでの散乱問題を解き、Landauer公式からスピン依存伝導度を求めている。計算結果からは、たとえ界面付近でハーフメタル性が失われていても、9原子層程度の膜厚があれば90%以上のスピンフィルター効果があることが分った。特にCo_2MnSiの場合は97%のスピンフィルター効果が見られ、そこでは多数スピンの伝導特性が重要な寄与をしているとの結論が得られた。Co_2MnSiではフェルミエネルギー付近における多数スピン状態のバンド分散が大きく、結果としてフェルミ速度が大きいため、スピンフィルター効果が強調されているようである。一方、ハーフメタル性が界面近傍でも保たれるヘテロ接合系の探索も実行した。その結果、Co_2CrAl/GaAs、Co_2CrSi/GaAs、Co_2MnSi/GaAs、Co_2MnGe/GaAs(110)界面において、極めて高いスピン偏極率が保持される可能性を示した。またこの高スピン偏極率には、GaAs(110)面の性質が大きく寄与していることも分っている。ハーフメタルをトンネル磁気抵抗(TMR)素子の磁性金属リードとしたとき、スピン反転のプロセスを考えずに伝導計算を実行すると、反平行磁化では必ず伝導が消えてTMR比が無限大になる。これは、ハーフメタルが一方のスピンに対してギャップをもつため、波動関数のつながっていくべき状態がリード内に存在しないからである。しかし現実の系ではスピン反転のプロセスが存在し、界面状態を介したトンネル伝導のためTMR比も有限にとどまる。このTMR比の過大評価は、実は通常の磁性金属リードの場合でも多かれ少なかれ起きていると考えられる。本年度はこの困難を回避する手続を、TMR比の下限を探る方向から模索した。まずひとつは、磁性金属部分を薄くし、その外側に非磁性金属を半無限リードとして取り付けるというものである。ここではスピン反転による界面状態への電子の供給(界面状態からの電子の除去)を、非磁性金属と界面状態との電子のやり取りに置き換えている。そして磁性金属をできるだけ薄くし、電子のやり取りが極めて速やかに起きるように設定した。この手法を用いることで、ハーフメタリック・リードの場合でも有限のTMR比が求まり、また、Fe/MgO/Fe系のTMR比も通常の計算結果より小さくなることが確認できた。もうひとつの手続きは、磁性金属/絶縁層の多層膜を扱い、その交流伝導度をみるというものである。電子の往復運動を見ているため、スピン反転のプロセスを考えずとも、界面状態をトンネル伝導に十分寄与させることが可能になる。この手法をCo_2CrAl/GaAs多層膜に適用することで、(110)界面の場合にはTMR比が極めて高くなるとの予測も得られている。一軸結晶磁気異方性をもつLl_0型FePt合金を用いた、FePt/MgO/FePt磁気トンネル接合の輸送特性を第一原理から議論した。これは、垂直磁化膜を利用した、磁化の熱揺らぎに対して耐性のあるトンネル磁気抵抗(TMR)素子の設計を目標としたものである。FePt/MgO(100)界面にはFe終端界面とPt終端界面があるが、両方の場合に対して第一原理から伝導計算を実行している。その結果、Fe終端では300%を越える大きなTMR比が得られたが、一方、Pt終端ではTMR比が約70%にとどまり、界面電子状態が輸送特性に大きく影響することが分った。形成エネルギーの評価からは、Fe終端界面の方が安定であることが確認されており、FePt/MgO/FePt(100)ヘテロ構造のTMR素子としての可能性を強く示唆する結果といえる。また、高スピン偏極を有するホイスラー合金/IV族半導体界面の探索も実行した。特にSiとのヘテロ構造における高スピン偏極界面は、スピントロニクスと、Siに基礎をおいた従来のエレクトロニクスとの融合を目指すという点からも大きな意味を持つ。本研究では、CoFeSi/Si、Co_2FeSi/Si、Co_2MnSi/Siヘテロ構造を調べ、ある特定の(110)界面において、ハーフメタリックな電子状態が得られることを示した。これらの高スピン偏極(110)界面がエネルギー的に安定な傾向をもつことも確認している。

更にGeに対しても高スピン偏極界面を探索しており、Co_2FeGe/Ge、Co_2FeSi/Ge(110)界面でスピン偏極率が高く保たれるとの結果を得ている。以前我々は、フルホイスラー合金/GaAs(110)界面のハーフメタル性を指摘したが、その振舞いはホイスラー合金/半導体界面(110)界面に共通して見られることが、本研究により明らかになってきた。Co_2CrAl/MgO(100)界面でハーフメタル性がみられることを、第一原理計算により示した。酸化物とのハーフメタリック界面としては、これは初めての提案となる。Co_2CrAlについては相分離の可能性が指摘されており、バルクとしての不安定性が問題視されている。しかしこれを解決する手段として、Co_2CrAlと同じくハーフメタリックなCo_2MnSiを用いた、Co_2MnSi/Co_2CrAI/MgOヘテロ構造も考案した。ここでCo_2CrAlは数原子層という薄さに設定されており、それによりバルクとしての不安定性が回避され、しかも、界面での電子状態は依然としてハーフメタル性を保つ。同様にハーフメタル性を保つ類似したヘテロ構造として、Co_2MnSi/Co_2CrGa/MgO、Co_2MnSi/Co_2MnAl/MgOも提案している。一方、結晶磁気異方性を利用したトンネル磁気抵抗素子の理論設計も実行した。これまでの研究から、FePt/MgO/FePt磁気トンネル接合(MTJ)が比較的高いTMR比を与えることが分かっているが、TMR比の更なる向上を目的とし、Fe層を挿入したFePt/Fe/MgO/Fe/FePt MTJを調べた。挿入されたFe層が3原子層程度とかなり薄い場合であっても、Fe電極を用いたときのような高いTMR比がみられることを第一原理伝導計算により確認している。またFePtの他に、磁気異方性をもつ電極材料としてCoPtも扱った。CoPtを選んだ元々の動機は、欠陥ができにくいなど作成面での利点が主であった。しかしながら、MgOを5原子層としたCoPt/MgO/CoPt MTJで400%程度のTMR比がみられるなど、FePtを電極とした場合よりも高いTMR比が期待できるとの予測を得ている。
腫瘍細胞と間質細胞をデュアルターゲットとした新規腫瘍幹細胞根絶法の開発

ヘッジホッグ(Hh)シグナル伝達の異常再活性化は、多彩な癌幹細胞で報告されている。しかしながら、骨髄系腫瘍の発症・進展と骨髄微小環境におけるHhシグナル系の関係は、不明である。本研究において、我々は健常人CD34+細胞、CD34+白血病/骨髄形成細胞とBM間質細胞におけるHh関連タンパク質の発現を検討した。Indian hedgehog(Ihh)蛋白とそのシグナル伝達トランスデューサSMOは双方ともにCD34+急性骨髄性白血病(AML)で発現していた。また、骨髄異形成症候群(MDS)におけるCD34+分画においても発現を認めた。さらに、Hhに対する中和抗体の実験で、Ihhがautoclineしている可能性が示唆された。意外なことに、内因性Hh抑制蛋白であるHHIPの発現は、健常由来の間質細胞におけるHHIPの発現に比して、AML/MDS-由来の間質細胞において激減していた。さらに、骨髄間質細胞におけるHHIP発現量は、共培養した際のSMO+白血病細胞の増殖性と強い相関を認めた。薬剤5-Aza-dCを用いて、HHIP遺伝子のプロモーターの脱メチルを促すと、HHIP発現が上昇し、それに伴って、AML/MDS-由来間質細胞の白血病細胞の支持能が減少した。5-Aza-dCのこの効果は、HHIPに対するshRNAを間質細胞に導入することで打ち消された。これらの結果は、骨髄間質におけるHHIP発現が抑制されると、AML/MDSが進行・進展しやすくなる可能性を示唆しているものと考えられ、今後の本研究領域のさらなる進展が期待される。難治性白血病では、化学療法後に骨髄微小環境とくにストローマ(間質)細胞に接着・残存した腫瘍細胞が再増殖することが問題となっている。本研究は、白血病の増殖および間質細胞分化・増殖に共通して作用する液性因子ヘッジホッグ(Hh)のシグナル伝達分子を特異的に阻害することで、血液腫瘍幹細胞の根絶を目論む新規分子標的治療法の開発を目指すものである。平成21年度の研究成果で、一部のCD34陽性白血病細胞株および赤白血病細胞株においては、Hhが発現し、そのレセプター(PatchedおよびSmoothened)が発現していることをPT-PCR法で明らかにした。さらに、下流の転写因子Gli反応性プラスミドを用いたルシフェラーゼ・アッセイで、Hhシグナルが細胞内に伝達していることを確認すると共に、Hhの中和抗体で処理することにより、このシグナル伝達が阻害されることを明らかとした。したがって、腫瘍細胞から産生されたHhは、オートクラインにより腫瘍細胞の増殖が促進するものと考えられた。さらに、Cyclopamineおよび内因性蛋白であるHIPなどのHhシグナル阻害剤を用いること、腫瘍細胞増殖抑制、アポトーシスを誘導のみならずAra-Cに対する薬剤耐性が解除できることが示された。難治性白血病では、化学療法後に骨髄微小環境とくにストローマ(間質)細胞に接着・残存した腫瘍細胞(Leukemia-initiating cell)が再増殖することが問題となっている。本研究は、白血病および間質細胞に共通して作用するヘッジホッグ(Hh)シグナルを阻害することで、血液腫瘍幹細胞の根絶を目論む新規分子標的治療法の開発を目指すものである。平成22年度は、CD34陽性白血病細胞株および赤白血病細胞株においては、Hhシグナル阻害剤GDC-0449および内因性抑性因子であるHHIPが、腫瘍細胞にアポトーシスを誘導することを確認した。さらに、正常骨髄間質細胞におけるHHIPの発現を解析したところ腫瘍細胞の数100倍の高発現を認めた。また、骨髄間質細胞のクローンを作成したところ、HHIP高発現のみならずHHIP低発現のクローンを樹立可能であった。無血清培地で腫瘍細胞と間質細胞を共培養したところ、HHIP高発現・間質細胞では腫瘍細胞の増殖が遅く、HHIP低発現・間質細胞では、腫瘍細胞の増殖が速いことが確認された。

また、HHIP高発現・間質細胞のHHIPをshRNAでknockdownした後に、腫瘍細胞と共培養すると腫瘍細胞の増殖が促進されることが示され、逆にHHIP低発現・間質細胞にHHIPを高発現させると、共培養による腫瘍支持能が低下することが示された。このことは、間質細胞のHHIPが新たな分子標的になる可能性を示唆している。現在、AML・MDS患者の間質細胞におけるHHIPの発現を検討中である。難治性白血病では、化学療法後に骨髄微小環境とくにストローマ細胞(ニッチ)に接着・残存した腫瘍幹細胞(Leukemia-initiating cell)が再増殖することが問題となっている。本研究は、白血病および間質細胞に共通して作用するヘッジホッグ(Hh)シグナルを阻害することで、血液腫瘍幹細胞の根絶を目論む新規分子標的治療法の開発を目指すものである。平成22年度までに、CD34陽性白血病細胞および赤白血病細胞に対して、Hhシグナル阻害剤GDC-0449および内因性抑性蛋白hedgehog-interacting protein (HIP)が、腫瘍細胞にアポトーシスを誘導することを見出した。そこで平成23年度は、正常間質細胞、腫瘍間質細胞およびCD34陽性細胞におけるhuman HIP (HHIP)の発現強度をreal time PCR法を用いて検討したところ、正常間質細胞におけるHHIPの発現は、腫瘍間質およびCD34陽性腫瘍細胞の数100倍の高発現を認めた。無血清培地でCD34陽性腫瘍細胞と腫瘍間質細胞をサイトカイン存在下で共培養したところ、HHIP高発現・正常間質細胞では腫瘍細胞の増殖が遅く、HHIP低発現・腫瘍間質細胞では、腫瘍細胞の増殖が速いことが確認された。また、HHIP高発現・正常間質細胞のHHIP発現をshRNAでknockdownした後に、CD34陽性腫瘍細胞と共培養すると腫瘍細胞の増殖が促進されることが示され、逆にHHIP低発現・間質細胞にHHIPを高発現させると、共培養による腫瘍支持能が低下することが示された。このことは、骨髄間質細胞におけるHHIP発現がCD34陽性腫瘍細胞に対して抑制的に働く可能性を示唆している。現在、腫瘍間質細胞においてHHIP発現が低下する分子機構を解明し、新たな腫瘍ニッチに対する分子標的療法に発展させる方策を検討中である。
金属埋込み選択成長法によるGaN成長層の高品位化及び低転位化

簡単な結晶成長プロセスを用いて、より高い結晶品質を持つGaNエピ層を得るために、GaN成長層中に金属を埋め込むことによって有機金属気相成長法により成長させたサファイア基板上GaN層の転位密度の削減を試みた。使用する金属としては、Ga金属がGa, Al, In, Mgの低融点金属の中では最も適していた。ソースガスとしてTMG(トリメチルガリウム)のみを供給することにより、Gaドットが850°Cで0.6μm厚のGaN層(下地層)上に自動的に形成された。同一堆積時間において、TMGソースガス流量を増やすにつれて、下地層上のGaドットのサイズは次第に大きくなり、またその密度は次第に減少した。1040°Cにおいて、種々の大きさと密度のGaドットを形成したGaN下地層上にGaN層を再成長させた。再成長速度を速くしたとき、Gaドットは容易に埋め込むことができ、再成長層の表面モフォロジーや結晶性が改善されることがわかった。再成長GaN層上に堆積したInGaNカバー層の表面に見られるピット密度によって評価したGaN再成長層の転位密度は、Gaを埋め込まない標準的なエピ層の場合の5×10^9/cm^2から、2回Gaドット層を埋め込んだサンプルでの2×10^7/cm^2にまで減少した。また、再成長層の結晶学的な傾きは小さく、横方向成長方位には依存しないことがわかった。本研究は、より高品位GaN薄膜結晶を得るために、金属ドットをGaN成長層中に埋め込み、基板界面で発生する貫通転位などの欠陥密度を低減する可能性を示すことを目的としたものである。得られた研究結果を以下に示す。(1)サファイア基板上に有機金属気相成長法により成長させた0.6μm厚のGaN層上に金属のみを堆積させ、金属ドットを形成させる実験を、Al,Mg,In,Gaについて試みたが、Gaのみがドットを形成し、選択成長用マスクとして利用できることが解った。(2)形成されるGaドットはGaの堆積量が多いほど凝集効果が顕著になり、サイズは大きく、密度は小さくなる。Gaの平均堆積量が50nm程度の場合、平均直径850nm、密度1×10^8/cm^2、ドットの面積占有率57%程度であった。(3)Gaドットを埋め込むGaN再成長層の成長速度が速いほどGaドットを埋めやすくなり、再成長層の結晶性も向上する。ラテラル成長しやすくなっていると考えられる。(4)GaN再成長層上に堆積したInGaN層のピット密度を走査電子顕微鏡で観察することにより再成長GaN層の欠陥密度を評価した結果、Gaドット埋め込みなしの試料(5×10^9/cm^2)と比較して、埋め込み結晶では欠陥密度が4×10^8/cm^2に減少した。(5)X線回折法(ωモード)により格子の揺らぎを測定した結果、GaN再成長層の結晶格子の傾きは小さい、などの結果を得た。以上により、これまでに開発されてきた酸化シリコン膜等を用いた欠陥低減手法と比較して、特別なマスク形成プロセスを必要とせず、非常に簡単なプロセスにより欠陥密度を低減できる可能性が示された。本研究は、より高品位GaN薄膜結晶を得るために、金属ドットをGaN成長層中に埋め込み、基板-GaN成長層界面で発生する貫通転位などの欠陥密度を低減させる可能性を示すことを目的としたものである。1.サファイア基板上に有機金属気相成長法により成長させた0.6μm厚のGaN層上に、Gaドットを形成し、選択成長用マスクとして利用した。Gaドット層を1度だけ形成し、その上に2.4μmのGaN再成長層を形成することにより、GaN再成長層上に堆積したInGaN層のピット密度を走査電子顕微鏡で観察することにより評価した再成長GaN層の欠陥密度は、4×10^8/cm^2に減少した。さらにGa埋め込み層を2度埋め込むことにより、再成長層の欠陥密度はさらに減少し、2×10^7/cm^2という値が得られた。