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挫減症候群におけるミオグロビンの毒性に関する実験的研究

Bywatersによって50年以上も前(1941年)に報告されていた挫滅症候群は、阪神淡路大震災を契機として、その重要性が再び認識されている。しかし、Bywatersが提唱した挫滅症候群の病態へのミオグロビンの関与については、今日なお解明が進んでいない。この点に着目した私の研究は、本研究補助金を得て、昨年度には、高純度ウサギミオグロビンの抽出・精製方法の確立とその大量抽出、これを抗原とした抗ウサギミオグロビンポリクローナル抗体(ヤギ)の作製、ウサギミオグロビンと交差反応性のある市販抗ヒトミオグロビンモノクローナル抗体の特定と、大きく前進した。本年度は、これらの成果に立脚して、先ずウサギミオグロビンのエンザイムイムノアッセイを確立した。すなわち、市販抗ヒトミオグロビンモノクローナル抗体を固相抗体、抗ウサギミオグロビンポリクローナル抗体(ヤギ)を二次抗体、市販のベルオキシダーゼ標識抗ヤギIgG抗体を検出抗体とするダブルサンドイッチELISAを完成した。次いで、挫滅症候群におけるミオグロビンの毒性を実験的に調べるための基礎的検討として、健康なウサギについて血中ミオグロビン濃度を調べたところ、1060ng/ml程度であった。更に、昨年度抽出したウサギミオグロビンを1mg/mlの溶液に調整し、これをlmg/kgの割合でウサギに経静脈投与した後、ミオグロビン被投与ウサギの血中ミオグロビン濃度を経時的に追跡した。その結果、投与直後の血中ミオグロビン濃度は約40μg/ml(正常値の1000倍程度)に上昇していたが、その後速やか低下し、30分後には約1μg/ml、.1時間後で約500ng/mlとなり、12時間後にはほぼ正常値に復した。このことから、挫滅症候群でミオグロビンが毒性を発現するのは、更に多量のミオグロビンが血中に放出される場合か、或いはミオグロビン以外の筋肉内成分との共存下の場合であることが示唆された。平成7年1月に起こった阪神淡路大震災を契機として、法医学領域においても挫滅症候群の重要性が再認識されているが、1941年に始めてこの症候群を報告したBywatersは、その病態へのミオグロビンの関与を指摘した。私はこれまで一貫して行ってきたミオグロビンに関する法医学的研究の一環として、「挫滅症候群におけるミオグロビンの毒性に関する実験的研究」に着手した。本研究では実験動物をウサギとした。これまでに、ウサギ骨格筋からの高純度ウサギミオグロビンの抽出及び精製方法を確立し、本研究に必要なウサギミオグロビンの大量抽出並びに精製を終えた。また抽出したウサギミオグロビンを抗原、ヤギを免疫動物として抗ウサギミオグロビン抗体を作製した。一方、市販の抗ヒトミオグロビンモノクローナル抗体とウサギミオグロビンとの交差反応性の検定を行い、一部の市販抗ヒトミオグロビンモノクローナル抗体がウサギミオグロビンのエンザイムイムノアッセイ系の確立に利用可能であることを確認した。現在は、骨格筋挫滅後の血中・尿中ミオグロビン濃度定量に必要な、ウサギミオグロビンのエンザイムイムノアッセイの条件を確立しつつある。具体的には、独自に開発したヒトミオグロビンのエンザイムイムノアッセイの原理に準じたダブルサンドイッチ法と、今回作製したヤギ抗ウサギミオグロビン抗体のF_<ab>に酵素標識を行い、これを用いたサンドイッチ法によるアッセイ系との両者について検討中である。また作製したヤギ抗ウサギミオグロビン抗体を用いた免疫染色によって、ウサギにおけるミオグロビンの組織分布についても検討中である。
規則性細孔構造と金属イオンクラスター又はプロトンとの協奏作用によるプロピレン合成

プロピレン選択率,およびその生成速度に及ぼすSAPO-34の触媒粒子径,および骨格中のSi量の影響を調べるために,構造規定剤としてtetraethyl ammonium hydroxide(TEOHと略記)またはmorpholineを用いて,水熱合成法によって種々のSAPO-34を合成した。合成した物質がSAPO-34であることは,粉末X線回折,SEM, <27>^Al, <29>^Si, <31>^PのMAS NMR測定によって確認した。また,SAPO-34の構成元素分析はICPによって行った。その結果,SAPO-34の骨格に導入されるSiの量は,morpholineを構造規定剤に用いると,TEOHを用いた時の2倍量であることがわかった。合成温度や合成時間を変化させることによってSAPO-34の粒子径を0.2μmから26μmまで変化させることができた。合成したSAPO-34を触媒として,エチレン転化反応を400°Cで行った。プロピレンの選択率およびその生成速度は,粒子径の影響を強く受けた。例えば,骨格中に含まれるSiの量が同じで,粒子径が小さいほどプロピレンの生成速度は高いものであった。このときプロピレンへの選択率は,粒子径は3μm以下ではおよそ80%であった。これに対して,粒子径が417μmでは,プロピレン選択率はおよそ75%であり,26μmの粒子径では25%に低下した。ここで粒子径が2.5μmのSAPO-34は,エチレン転化率が70%に達するまで,プロピレン選択率,80%を維持することができた。粒子径の違いが及ぼすプロピレンへの選択率への影響は,エチレン転化率が大きくなると顕著であった。即ち,粒子径が2.5μmよりも小さくても大きくてもプロピレン選択率は低くなり,最適な粒子径は2.5μmであることが分かった。粒子径が小さくなる程,触媒寿命は長くなった。^<13>CH_4とCH_2=CH_2との反応をH^+交換ゼオライトで行うと,プロピレンが生成する。しかしそのプロピレンはC_3H_6である。このことはエチレンからプロピレンが生成していることを示している。プロピレンが生成するには,炭素-炭素結合生成反と炭素-炭素結合切断反応の両者の反応が起こることが必要である。問題は,エチレンから選択的にプロピレンを合成することにある。SAPO-34およびH-[Al]-ZSM-5(ゼオライト骨格中にAl^<3+>を含むZSM-5)を触媒として,プロピレン選択率におよぼすエチレン転化率の影響を調べた.エチレン転化率は接触時間(W/F)を変化させることによる値,流通時間の変化に伴ってエチレン転化率が変化させた。10員環の細孔構造を有するH-[Al]-ZSM-5では,エチレン転化率が低い領域においてもプロピレン選択率は低いものであった。これに対して, SAPO-34を触媒としたときプロピレン収率は,プロピレン選択率がエチレン転化率によらず一定の領域,すなわちエチレン転化率が70%までは,エチレン転化率の増大とともにほぼ直線的に増大した.このとき最大のプロピレン収率は53%であった.ここでプロピレンの分子径は4.3Åである。一方, H-ZSM-5の細孔入り口径は結晶学的に5.5Åで, SAPO-34のそれは3.8Åである。いずれのゼオライトも3次元構造を有している。従ってSAPO-34の高いプロピレン選択性は,分子ふるい効果によってもたらされているように思われる。しかしSAPO-34と同じ入り口の細孔構造が8員環構造を有するゼオライト,即ち結晶学的な入り口細孔径が3.8Åのゼオライトを用いてエチレンの転化反応を行うと,プロピレンの選択率は用いた触媒に大きく依存する。このことは分子ふるい効果以外の因子によっても,プロピレン選択性が影響を受けていることを示唆している。

これに対して,粒子径が417μmでは,プロピレン選択率はおよそ75%であり,26μmの粒子径では25%に低下した。ここで粒子径が2.5μmのSAPO-34は,エチレン転化率が70%に達するまで,プロピレン選択率,80%を維持することができた。粒子径の違いが及ぼすプロピレンへの選択率への影響は,エチレン転化率が大きくなると顕著であった。即ち,粒子径が2.5μmよりも小さくても大きくてもプロピレン選択率は低くなり,最適な粒子径は2.5μmであることが分かった。粒子径が小さくなる程,触媒寿命は長くなった。
造血関連転写因子AML1/RUNX1の変異による白血病発症機構の解明

ヒト急性白血病においてAML1/Runx1遺伝子は染色体相互転座による融合遺伝子形成によってその発症に関わるが、DNA結合ドメインにおけるミスセンス変異も同様に白血病発症に関与することが近年明らかにされてきた。本研究では、このような遺伝子変異の役割について、マウス個体レベルで明らかにすることをその目的とした。まずAML1遺伝子のホットスポット点突然変異であるR139Q、R174QそしてR177Q、そして自験の挿入型変異であるI150insについて、それぞれ遺伝子改変マウスを作製した。ホモ接合マウスの解析によって、これらがすべて機能喪失型変異であることを明らかにした。他方、ヘテロ接合マウスではいずれも白血病の自然発症は観察されず、AML1変異だけでは白血病発症を誘導するには不十分であり、協調遺伝子変異の蓄積が必要となることが示された。そこでR174Qマウスを対象としてレトロウイルス感染による造血器腫瘍誘発実験をおこなった。その結果、野生型マウスに比べ、同胞のヘテロ接合マウスではより早期に白血病発症が誘導される傾向が認められた。これはAML1のミスセンス変異が白血病発症を一歩進める働きをもつことを示すものと考えられる。次いで自血病細胞におけるプロウイルス挿入部位を検索した。プロウイルス近傍に存在する遺伝子としては、リン酸化・脱リン酸化酵素群、細胞表面受容体群、転写関連蛋白群、接着分子群などが認められ、そのうちRTCGDデータベースに登録されているものが約3分の1であった。一方、挿入部位の近傍に既知遺伝子を認めないクローンも認められた。本研究で見出されたcommon-integrated siteについてはこれまで知られてきたAML1ハプロ不全マウスでの報告例とはオーバーラップせず、今後、白血病発症における協調遺伝子(群)の特定を目指し、さらに検討を進めてゆきたい。1.AML1ゲノム遺伝子変異導入マウスの解析当該研究ではAML1/Runx1遺伝子の白血病関連ゲノム遺伝子変異がもたらす生物作用を検討する目的で、まず、ホットメポット点変異であるR139Q、R174QそしてR177Q、さらに挿入型変異である1150insについて、それぞれ胚細胞系列に変異を導入した遺伝子改変マウスを作製した。そして、当該年度は多数例のホモ接合マウスの解析によって、これらの変異がいずれもAML1の生物作用を完全に廃絶させるものであることを明らかにした。すなわち、ホモ接合体マウスはまったく出生せず、すべて胎生中期に死亡することを確認した。ただし、詳細に検討したところ、他の変異マウスが単純なAML1欠損ホモ接合マウスと同様に胎生12,5日目ごろに死亡するのに対し、R139Qのホモ接合のみは13.5日目まで生き延びることを見出した。これがR139Q変異体の生物作用のどのような特性を反映しているのかいまのところ明らかではないが、今後、その生化学的特性を再検討してゆきたい。2.レトロウイルスによる造血器腫瘍発症誘発他方、ヘテロ接合体マウスを長期観察したがいずれの変異体においても造血器腫瘍発症を確認できなかった。また、生存期間も野生型の同胞と異なるものではなかった。AML1の半量への低下はそれだけでは造血器腫瘍発生を引き起こさず、やはり、ここには協調遺伝子の作用が必要になるものと思われた。そこでR174Q導入マウスにエコトロピック・レトロウイルスを感染させたところ、高頻度に白血病やリンパ腫などの造血器腫瘍が誘導されることを見出した。現在造血器腫瘍細胞からゲノムDNAを抽出し、プロウイルスゲノムの挿入位置の解析を行っている。今後、ウイルス挿入部近傍のマウスゲノムDNAクローニングと配列解析によってAML1遺伝子変異と協調して造血器腫瘍発生に関わる遺伝子(群)の同定をこころみてゆきたい。

ヒト急性白血病においてAML1/Runx1遺伝子は染色体相互転座による融合遺伝子形成によってその発症に関わるが、DNA結合ドメインにおけるミスセンス変異も同様に白血病発症に関与することが近年明らかにされてきた。本研究では、このような遺伝子変異の役割について、マウス個体レベルで明らかにすることをその目的とした。まずAML1遺伝子のホットスポット点突然変異であるR139Q、R174QそしてR177Q、そして自験の挿入型変異である1150insについて、それぞれ遺伝子改変マウスを作製した。ホモ接合マウスの解析によって、これらがすべて機能喪失型変異であることを明らかにした。他方、ヘテロ接合マウスではいずれも白血病の自然発症は観察されず、AML1変異だけでは白血病発症を誘導するには不十分であり、協調遺伝子変異の蓄積が必要となることが示された。そこでR174Qマウスを対象としてレトロウイルス感染による造血器腫瘍誘発実験をおこなった。その結果、野生型マウスに比べ、同胞のヘテロ接合マウスではより早期に白血病発症が誘導される傾向が認められた。これはAML1のミスセンス変異が白血病発症を一歩進める働きをもつことを示すものと考えられる。次いで白血病細胞におけるプロウイルス挿入部位を検索した。プロウイルス近傍に存在する遺伝子としては、リン酸化・脱リン酸化酵素群、細胞表面受容体群、転写関連蛋白群、接着分子群などが認められ、そのうちRTCGDデータベースに登録されているものが約3分の1であった。一方、挿入部位の近傍に既知遺伝子を認めないクローンも認められた。本研究で見出されたcommon-integrated siteについてはこれまで知られてきたAML1ハプロ不全マウスでの報告例とはオーバーラップせず、今後、白血病発症における協調遺伝子(群)の特定を目指し、さらに検討を進めてゆきたい。
脳形成を司る分泌蛋白質リーリンの、分布と機能部位を制御する分子メカニズム

分泌蛋白質リーリンは、脳の形成に必須の分子である。本研究では、リーリン蛋白質の分布を制御する分子機構を解析した。機能的なリーリン受容体は新生直後の神経細胞に存在しており、その後神経細胞が最終位置に移動するまでに消失した。またリーリン蛋白質が結合する細胞外基質の検索をおこない、結合候補分子としていくつかの糖蛋白質を同定した。以上のことからリーリン蛋白質は、分泌されたのち単純拡散するのではなく、複雑な制御を受けていることが明らかとなった。分泌蛋白質リーリンは、大脳皮質の層構造が形成される過程に必須の分子であり、その遺伝子変異はヒトにおいて脳構造の形成異常をひきおこす。このような破綻は精神遅滞等高次脳機能障害の原因となるが、実際に「いつ・どこで」リーリンが機能するのかは明らかでない。本研究では、リーリン蛋白質の分布を制御する機構を同定しその分子メカニズムを明らかにすることを目的とし、発生期大脳皮質形成時におけるリーリン蛋白質の機能する領域を解析した。分泌されたリーリン蛋白質は、細胞膜表面に存在するApoE受容体およびVLDL受容体に結合する。これら受容体はリボ蛋白質ファミリーに属しており多量の細胞内プールが存在する。そこでリーリンの受容体結合領域とアルカリフォスファターゼとの融合蛋白質(AP-リーリン)を作成し、細胞膜上のリーリン受容体の分布を調べたところ、発生期の大脳皮質では分泌部位近傍ではリーリンはあまり受容されず、遠く離れた細胞移動の開始点付近で受容されることが明らかとなった。また、リーリン欠損マウスの大脳皮質を用いた解析により、膜表面のリーリン受容体はリーリン結合後すみやかに減少することを見いだした。リーリンは受容体結合後細胞内蛋白質Dab1のリン酸化を誘導する。このDab1リン酸化状態を認識するポリクローナル抗体を作成し、実際にリーリンが機能する領域を解析したところ、発生期マウスの大脳皮質ではリーリンシグナルは主として神経細胞移動の開始点付近で伝達されており、その後細胞移動の最終位置に至るまで、微弱に伝達されていた。このことから、AP-リーリンで示したリーリン受容部位が実際に機能していることが示唆され、さらにリーリン蛋白質は神経細胞の移動過程で多段階に機能するものと考えられた。分泌蛋白質リーリンは、大脳の層構造が形成される過程に必須の分子であり、その遺伝子変異はヒトにおいて脳構造の形成異常をひきおこす。このような破綻は精神遅滞等の高次機能障害の原因となるが、実際に発生過程の脳形成時に『いつ、どこで』リーリンが機能するのかは明らかでない。本研究では、リーリンタンパク質の分布を制御する分子機構を同定しその分子メカニズムを明らかにすることを目的とした。(1)リーリン蛋白質の受容体結合部位を用いた結合実験をおこなったところ、機能的なリーリン受容体は脳室付近で新生したばかりの神経細胞に発現しており、その後神経細胞が最終位置に移動し最終位置に移動するまでに速やかに消失することが明らかとなった。この結果は発生過程において、リーリンの機能する場所が受容体を発現する細胞により制御されることを示唆しており、学術論文として北米神経科学会誌に掲載された。リーリンシグナルの活性化状態を標識する抗体の作成には至らず、実際にリーリンが機能している部位・時期の精密な解析には至らなかった。これらの抗体については現在引き続き作成中。(2)リーリン蛋白質が結合する細胞外基質の検索をおこない、結合候補分子としていくつかの糖蛋白質を同定した。これらの候補分子は同じく脳の発生過程を制御する分泌蛋白質を一時的に細胞外に滞留させることが知られている。このことから、リーリン蛋白質はこれまで考えられていたように分泌された後単純に拡散し機能するのではなく、細胞表面に一時的に提示され機能するものと考えられる。現在リーリンC末端領域変異マウスの脳内リーリンを精製中であり、候補分子とC末端領域との結合について確認中である。
新時代の銀河団宇宙線の起源の探求

銀河団での宇宙線加速の要因となっている衝撃波や乱流は、銀河団が形成する過程で起きる銀河団同士の衝突、合体によって励起する。そこで当該年度では銀河団の形成過程、特に銀河団の内部構造と成長過程の詳細な関係を調べた。そこで我々はまずCLASH銀河団サンプルについて、それぞれの銀河団の半径、質量、温度を調べた。半径と質量は重力レンズ観測で、温度はX線観測で得られたものである。そしてこれらのデータを3次元対数空間にプロットしたところ、非常に薄い平面状に分布することを見出した。さらに宇宙論的なシミュレーションでもこの平面の存在を確認した。銀河団は成長する過程で、温度が上昇し、質量と半径が増加するが、それは銀河団のこの平面上の移動で表されることもシミュレーションは示している。またこの平面は銀河団中のAGNフィードバックなどの効果はほとんど受けない。一方、平面の向きはこれまでの多くの研究で仮定されてきたビリアル平衡が予測するものと有意にずれている。我々は解析的なsimilarity solutionでこの平面の向きのずれを説明することに成功した。それによると、このずれは銀河団は単純なビリアル平衡になっていないためであり、外から連続的に物質が落下する効果を取り入れないと構造を正しく議論できないことを示している。また平面上の銀河団の移動方向は宇宙の初期ゆらぎを反映していることもわかった。この研究で見出された「連続的な物質の落下」が衝撃波や乱流の発生に寄与しているはずである。一方、衝突銀河団CIZA J1358.9-4750で衝撃波が存在している領域をATCA電波望遠鏡で観測したところ、電波放射は観測されなかった。このことから銀河団中の磁場と宇宙線量に強い制限を与えた。宇宙線の加速というより、より根本の銀河団形成にさかのぼった研究となったが、銀河団形成についての基礎的な理解を得ることができた。銀河団形成についての研究をさらに進め、理論予測と観測を比較できるような方法を見出す。銀河団中の宇宙線は低エネルギーのものが多いが、その加速や拡散過程を知るために、銀河系内の低エネルギーの宇宙線との比較を行いたい。研究の遂行に性能的に十分であることを確認したので、コンシューマー向けの計算機を購入することで購入代金を引き下げた。その分不足が予想される来年度以降の旅費に使用したい。
成熟精子に存在する特異抗原CD52の鼻腔免疫による避妊ワクチンの開発

「背景」成熟精子表面には、雄性生殖臓器特異抗原CD52(mrtCD52)が存在し、臨床的に精子抗体が原因で起こる不妊症は、このCD52の糖鎖が責任抗原であることがあきらかにされている。本課題では、動物実験によりmrtCD52抗原の免疫が同種メスに抗体産生を誘導することができるか、またこれを避妊ワクチンに応用することができるかを検討した。「方法」マウス雄性生殖組織(輸精管)より、mrtCD52を精製した。♂および♀マウスに完全フロインドアジュバントとともに皮下投与(全身免疫)した。また粘膜免疫として、コレラトキシンBをアジュバントとして経鼻投与した。抗体の産生はELISA、western blot法、蛍光抗体法により評価した。抗体の生物作用として、精子不動化試験、in vitro受精阻害実験、交配実験を行った。「結果」♂♀マウスの全身免疫により、mrtCD52に反応する抗体が産生された。また、経鼻投与によっても血中に抗体が検出された。いずれの抗体もCD52のペプチド部分には反応せず、糖部分が免疫原性を持つことがわかった。またこれらの抗体は、補体の存在下でマウス精子を不動化した。In vitro受精および免疫♀マウスの妊娠は阻害しなかった。「結論」mrtCD52には同種あるいは自己抗体を産生する糖鎖抗原が存在することが明らかになった。これによってヒト不妊症で報告されていた精子に対する同種抗体の産生を、マウスで実証した。免疫動物の妊娠阻害には至らなかったが、抗体が不動化作用を持つことから、避妊ワクチンの開発には、雌性生殖器器官に効果的に発現する抗体、分泌型IgAの産生を高めることが今後重要と考えられる「背景」成熟精子表面には、雄性生殖臓器特異抗原CD52(mrtCD52)が存在し、臨床的に精子抗体が原因で起こる不妊症は、このCD52の糖鎖が責任抗原であることがあきらかにされている。免疫動物の妊娠阻害には至らなかったが、抗体が不動化作用を持つことから、避妊ワクチンの開発には、雌性生殖器器官に効果的に発現する抗体、分泌型IgAの産生を高めることが今後重要と考えられるCD52はヒトにおいて最初に発見された、リンパ球と雄性生殖器官(mrt)に存在するglycosylphosphatydylinositol(GPI)アンカータンパクの一種である。アスパラギン結合型糖鎖にはmrt特異抗原が含まれるため、これを避妊ワクチン開発に応用できるのではないかと考え、マウスを用いたモデル実験を計画した。まず、mrtCD52のタンパクレベルでの発現を確かめるために、データベースより得られたアミノ酸配列をもとにペプチド合成し、ウサギを免疫して標準となる抗mrtCD52抗体を作成した。ICR系またはFVB系のマウスの成熟雄マウスより、体細胞組織と生殖組織を採取、凍結切片を作成し、間接蛍光抗体法にてmrtCD52の組織内局在性を調べた。また、western blotting法により分子サイズを検討した。その結果、マウスmrtCD52は脾臓組織も含め体細胞組織とはほとんど反応しなかった。生殖組織では、精巣、前立腺、精嚢腺とは反応しなかったが、精巣上体組織に強い反応が認められた。精巣上体頭部および体部では、基底膜と上皮細胞の細胞間に反応が局在していたが、尾部では上皮細胞絨毛部分に非常に強い反応が認められた。輸精管上皮細胞にも中程度の反応が認められた。Western blottihgでもこれと一致した結果が得られた。強い反応が見られたのは精巣上体と輸精管であった。しかし、精巣上体頭部および尾部では、分子サイズ20Kにバンドが検出されたが、輸精管では35Kに検出された。以上より、マウスmrtCD52はヒトと同じくリンパ球系細胞よりむしろ雄生生殖器官に豊富に発現していること、組織のよりサイズの異なるmrtCD52が存在する可能性があることが明らかになった。次年度は、マウス精巣上体尾部より抗原を抽出し雌マウスを免疫し、抗体産生が起こるか否か検討する。

ヒトCD52は、リンパ球と成熟精子に発現しているGPI(glycosylphosphatidylinositol)アンカータンパクである。12アミノ酸からなるペプチド部分は両分子において共通であるが、糖鎖構造は異なり、アスパラギンに結合した糖鎖には精子特異抗原が含まれる。またこの抗原は不妊症の原因となることが報告されている。すなわち、女性に産生された抗CD52抗体が、精子に凝集や不動化を誘導することにより、受精阻害がおこる。この現象を応用して本研究では、避妊ワクチシを開発するマウスモデル実験を計画した。昨年までに、マウスにもヒトCD52に相当する分子が存在することを確認し、検討の結果、採材臓器として輸精管を選択した。まず、ICR系の成熟♂マウスより、輸精管の上皮とそこに含まれる精子を採取し、クロロフォルム・メタノール・水の混液で脂質抽出を行った。遠心濃縮後、SDS-PAGEにて分画し、CD52に相当するMr 15-20Kの範囲を分取した。これをBALB/c♀マウスに次の2つの方法で免疫投与した。1)コレラトキシンBをアジュバントとして経鼻投与2)完全フロインドアジュバントを用いて皮下注射1)においては血中に抗体は検出できなかった。2)においては、酵素抗体法およびウェスタンブロット法により抗体産生が確認できた。以上より、♂にのみ存在するCD52特異抗原が同系の♀に対し抗体産生を誘導することが明らかになった。今後は、産生された同種抗体のCD52抗原における認識部分を明らかにし、さらにこの抗体の受精阻害作用と免疫動物の妊孕能について検討する予定である。また経鼻免疫による抗体産生を促進する方法についても検討を加える計画である。「背景」成熟精子表面には、雄性生殖臓器特異抗原CD52(mrtCD52)が存在し、臨床的に精子抗体が原因で起こる不妊症は、このCD52の糖鎖が責任抗原であることがあきらかにされている。本課題では、動物実験によりmrtCD52抗原の免疫が同種メスに抗体産生を誘導することができるか、またこれを避妊ワクチンに応用することができるかを検討した。「方法」マウス雄性生殖組織(輸精管)より、mrtCD52を精製した。♂および♀マウスに完全フロインドアジュバントとともに皮下投与(全身免疫)した。また粘膜免疫として、コレラトキシンBをアジュバントとして経鼻投与した。抗体の産生はELISA、westernblot法、蛍光抗体法により評価した。抗体の生物作用として、精子不動化試験、in vitro受精阻害実験、交配実験を行った。「結果」♂♀マウスの全身免疫により、mrtCD52に反応する抗体が産生された。また、経鼻投与によっても血中に抗体が検出された。いずれの抗体もCD52のペプチド部分には反応せず、糖部分が免疫原性を持つことがわかった。またこれらの抗体は、補体の存在下でマウス精子を不動化した。In vitro受精および免疫♀マウスの妊娠は阻害しなかった。「結論」mrtCD52には同種あるいは自己抗体を産生する糖鎖抗原が存在することが明らかになった。これによってヒト
ナノスケール量子細線の構造制御と一次元励起子の光学特性

1.リッジ型量子細線の成長メカニズムの解明と形状制御MBE装置に超高真空原子間力顕微鏡(UHV-AFM)を接続し、リッジ形成過程のその場観察を行った。その結果、以下のプロセスを経て(001)メサ基板上にナノメートルオーダのGaAsリッジが形成することが分かった。まず、メサ基板上に(001)-(111)Bファセット構造が形成する。この両面の接線近傍付近ではGa原子の拡散により(101)面や(112)面などの特異な結晶面が形成する。このプロセスが進行すると、(001)面が無くなる。その後、Ga原子は微小ファセットを埋めるのに費やされるため、スムーズなリッジ構造が形成する。このように形成するリッジ構造は成長条件に依存する。基板温度を下げるか砒素圧を上げることによって、シャープなリッジを形成することができる。特に、基板温度を520°C以下にすると、10nm以下の幅を持ったリッジを形成することができることを示した。2.ナノスケール量子細線中の一次元励起子の光学特性へき開再成長法により作られるT型GaAs量子細線を対象に、空間分解顕微発光スペクトルと磁場中発光スペクトルの評価を行い、光学特性の向上を確認した。AlAsをバリアにした5nm寸法のT型量子細線で、横方向閉じ込めエネルギーが38meVにまで達すること、また、一次元励起子の束縛エネルギーが約27meVにまで増大していることがわかった。光学異方性から価電子帯のブロッホ関数の異方性の評価を行い、理論計算と大変良い一致を得た。また、波動関数の包絡関数部分を反磁性シフトの大きさから評価し、細線のサイズ縮小とともに波動関数が押し縮められてゆく様子を観測した。一次元性の強い試料と、二次元性が強い試料のPLEスペクトルを測定比較し、二次元から一次元へ移行するに伴い振動子強度が増大しながら空間的に集中してゆくこと確かめた。1.リッジ量子細線の成長メカニズムの解明と形状制御現有のMBE装置に超高真空原子間力顕微鏡(UHV-AFM)を接続することにより、リッジ構造のその場観察が可能となった。リッジ構造形成の過程をUHV-AFM測定した結果、(1)リッジ構造形成の成長途中でGa原子の表面拡散を介した不均一構造が発生する。(2)リッジ構造形成後さらに成長を継続することりより、その不均一構造は消失し極めて均一な構造へと回復する。(3)その結果得られたリッジ構造は幅30nm未満の鋭い形状が測定範囲である1.6μm以上の長さにわたり均一に形成されており、高さのバラつきも±2分子層程度であるということを明らかにした。さらに、成長温度を500°C程度にすることで幅が10nm以下のGaAsリッジ構造が形成可能であることを明らかにし、今までより細くさらに閉じ込め効果の強い量子細線を得ることが可能であることを示した。2.量子細線中の一次元電子の量子状態量子細線における特異なクーロン相互作用を調べるため、MBE装置を用いたへき開再成長法によりT型GaAs量子細線を作製し、一次元電子と正孔が作る擬粒子(一次元励起子)の横方向閉じ込め効果を調べた。空間分解されたフォトルミネセンス測定を行い、量子細線からの発光を分離して観測し、細線の量子化エネルギーを正確に測定した。それを理論解析し一次元励起子の束縛エネルギーを導出した。

その結果、横方向閉じ込めを大きくするに従い、励起子の束縛エネルギーがバルク値の7倍以上に増大することを見出し、半導体量子細線において-ロン相互作用が増大するという重要な知見を得た。さらに、量子細線の磁場中で発光のスペクトルのシフト量(反磁性シフト)の測定、フォトルミネセンス励起スペクトルの偏光依存性の測定より、T型GaAs量子細線での電子、励起子の一次元性を示す実験結果を得た。本研究では、高品質なナノメートル寸法の量子細線を作製することによって、優れた量子細線の光学特性を実現し、それらを半導体レーザや光変調器などの光デバイスに活用する可能性を探ることを目的としている。量子細線において、安定な一次元状態を実現したり、一次元状態の特異な光物性を顕在化させるためには、横方向閉じ込めを強くする必要がある。筆者らは、昨年度の研究において、量子細線の寸法を小さくすると同時に、バリアの高さを高くすることによって、T型量子細線において強い横方向閉じ込めを実現してきた。実際に、AlAsをバリアにした5nm寸法のT型量子細線では、一次元の安定化エネルギー(T型量子細線と量子井戸のエネルギー差)が38meVにまで達することを確認した。しかし、T型量子細線の光デバイス応用を考える上では、バリア層にAlAsを用いるのは好ましくない。そこで、筆者らは、AlAsをバリア層に用いるのを避け、AlGaAsバリアのT型InGaAs量子細線を作製した。T型InGaAs量子細線の空間分解フォトルミネッセンス・スペクトルを4Kで測定した結果、一次元の安定化エネルギーは34meVという大きな値を実現できたことが確かめられた。さらに、筆者らは、振動子強度を調べる目的で、横方向閉じ込めが系統的に変化した3つのT型量子細線について、フォトルミネセンス励起(PLE)スペクトルを測定した。T型量子細線のPLE強度を試料間で比較することにより、一次元励起子の吸収面積強度を見積もった。その結果、横方向閉じ込めが増すに従って、振動子強度が一次元励起子に集中することを見出した。
周生期の内分泌撹乱物質投与におけるマウス膣上皮および間質の相互作用について

1.エストロゲンレセプター(ER)によるリガンド依存的な転写調節には、正負それぞれの方向においていくつかの転写共役因子が関わっていることが明らかとなっている。出生直後および成熟マウスの子宮、膣における、ホルモン投与後のERといくつかの転写共役因子のmRNAの発現変化を調べ、器官や時期による違いを比較、検討した。その結果、3μgのジエチルスチルベストロール(DES)を1回投与すると、子宮、膣のERα、ERβ、SRC-1、GRIP1、SRC-3およびp300のmRNAの発現量は減少する傾向を示した。一方、RIP140のmRNAはDESを投与して3時間後に一過性に増加し、その後減少した。出生日のマウスと、2ケ月齢の卵巣摘出マウスの子宮、膣におけるERと転写共役因子のmRNA量を比較したところ、ERαは出生日のマウスにおいて、ERβは卵巣摘出成熟マウスにおいてそれぞれ低かったが、転写共役因子のmRNAの発現量には大きな差は見られなかった。以上の結果をまとめると、子宮、膣における転写共役因子のmRNAの発現量には、時期および器官による差は見られなかったが、DES投与後にRIP140のmRNA発現が一過性に誘導されることが明らかとなった。2.エストロゲン刺激によるマウス子宮、膣上皮の細胞増殖、分化は、間質に存在するERαが仲介している。このとき、間質から上皮に向けて分泌される何らかの因子が考えられており、インスリン様成長因子I(IGF-I)もその候補の一つとして挙げられている。IGF-Iノックアウトマウスの生殖器官は未成熟だが、その子宮を正常マウスの腎臓皮膜下に移植したところ、エストロゲンに対して正常に反応することが明らかとなった。このことから、従来考えられていたエストロゲン刺激によって間質でIGF-Iがつくられ、それが上皮に作用するという経路は必ずしも必要ではないことが示唆された。
腫瘍微小免疫抑制環境下におけるI型IFN誘導『責任分子』の探索と免疫療法への応用

本研究では、免疫抑制状態におけるSTINGおよびTLRアゴニストによるI型インターフェロン(IFN)誘導機序の解明とその機構に関わる『責任分子』を同定するとともに、この『責任分子』の機能調節による免疫賦活能の増強とそのがん免疫療法の開発を目指す。はじめに、マウスモデルを用いて免疫抑制環境下におけるSTING/TLRアゴニストによるI型IFN誘導機序を解明するために、in vitroで誘導したTAM (tumor-associated macrophages:腫瘍関連マクロファージ)のモデル細胞を各々のSTING/TLRアゴニストで刺激した際のI型IFNの誘導能について検討を行った。腫瘍組織に存在するTAMは、抗腫瘍免疫応答の抑制や腫瘍増殖の促進作用を有することから免疫抑制性のM2マクロファージと類似の細胞集団と考えられている。そこで、マウス骨髄からコントロールマクロファージ(M0)および免疫抑制性マクロファージ(M2)を誘導し、M2をTAMのモデル細胞として検討に用いた。その結果、複数系統のマウスにおいて定常状態(M0)に比べ免疫抑制状態(M2)においてはTLRアゴニストの機能が低下する傾向が見られたが、STINGアゴニストの機能低下は見られなかった。また、「先進ゲノム支援」(先進ゲノム解析研究推進プラットフォーム)により担がんマウスの腫瘍組織から回収したTAMを各々のSTING/TLRアゴニストで刺激した際のトランスクリプトーム解析を行い、遺伝子発現量の比較検討を行った。本年度に予定していたヒト末梢血由来マクロファージを用いた検討の代わりに、次年度に予定していた担がんマウスの腫瘍組織から回収したTAMを用いた検討を行った。このTAMを各々のSTING/TLRアゴニストで刺激した際のトランスクリプトーム解析を行ったことにより、in vitroで誘導したTAMのモデル細胞を用いた結果と比較検討することができ、より生理的な条件下での機序を解明することにつながると考えられる。TAMモデル細胞を用いた検討において、どのような分化因子がTLRアゴニストの機能低下に関与しているのか、またどのような分子がTLRアゴニストの機能低下に関与しているのかについて検討を行う。さらに、トランスクリプトーム解析をもとに更なる情報解析を行い、免疫抑制状態におけるI型IFN誘導に関与する『責任分子』の探索、およびTAMモデル細胞やヒト末梢血由来マクロファージにおいても同様の機序が存在するかについての検討を行う。これらの検討結果より免疫抑制状態におけるI型IFN誘導に関与する『責任分子』を同定し、その後に担がんマウスモデルを用いた『責任分子』の機能調節による抗腫瘍免疫効果についての検討、およびヒトがん組織における『責任分子』の発現量とその細胞内分布についての検討を行う。
医師の胃瘻造設に対する認識の違いは何に起因しているのか：要因に関する探索的研究

終末期においては胃瘻造設の対象となる患者の多くは意思決定能力が低下し、家族による代理決定に際しては医師の意向が強く影響していることが指摘されている。高齢者への胃瘻造設に関する認識は医師間で異なっており、推奨するのか、差し控えるかの方針決定は分かれている。本研究では、人生の最終段階における高齢者の胃瘻造設に対する本邦医師の認識について自己記入式質問紙を用いて意識調査を行い、医師間の認識に差異を生じさせる要因を明らかにすることを目的としている。この結果は医師の終末期医療における課題抽出と医療の質、看取りの質の改善に役立つものとなる。
複製開始域におけるDNAと蛋白の相互作用-大腸菌染色体の複製、分配、細胞分裂の分子的基礎

1.DNA複製開始反応における蛋白質-DNA間の特異的相互作用を、モデル系として繊維状ファージを用いて解析した。先ずリーディング鎖については、複製開始頻度がDNAの負超螺旋度の関数であること、開始反応に先立って複製開始蛋白(gpII)が塩基配列特異的に段階的にDNAに結合してこれを屈曲させること、その結果複製開始点付近で二本鎖の開裂が起こること、開始反応にはこの開裂が必要なこと、DNAの負超螺旋は開裂を起こすために必要なこと、超螺旋度は二本鎖の開裂を通じて複製開始頻度を制御することを明かにした。また、gpIIの変異体の解析により、同蛋白のDNAへの結合には蛋白分子間の相互作用が関与して協同性を生じること、複製開始点での二本鎖の開裂には局所的なgpIIとDNAの相互作用が必要なことを示した。複製開始領域に隣接する複製エンハンサー領域の作用機構については、ここに宿主IHF蛋白が結合してDNAを屈曲すること、この結合部位をはさんで存在する複製開始領域と湾曲DNA部域との相互作用がエンハンサー機能に重要であることを示した。一方ラギング鎖の複製は、一本鎖の鋳型DNAの特定部位をRNAポリメラーゼが認識してプライマーRNAを合成することによって開始されるが、このときの分子認識機構を種々の変異DNAを作って解析した結果、プライマー合成と転写開始反応との間に共通の認識機構が存在することを示唆する結果を得た。また、プライマー合成の正確な開始位置を決定した。プライマー合成機能を欠損した変異ファージは、感染菌にSOS応答を誘発することを発見し、SOSシグナルが一本鎖DNAであることを示した。2.大腸菌dnaK遺伝子の変異が染色体複製開始を抑制する現象を研究し、DnaK蛋白が複製開始蛋白DnaAを安定化することを見出した。3.大腸菌の細胞分裂に関与する遺伝子群の染色体地図を完成した。4.細胞分裂隔壁形成に関与するペニシリン結合蛋白3の構造、発現機構、C末端プロセシング機構を明かにした。1.大腸菌繊維状ファ-ジのプラス鎖複製開始域における、複製開始蛋白gp2及びIHF蛋白のDNAとの反応を研究した結果、(1)gp2のnicking活性とclosing活性の比が基質DNAの負超螺旋度に依存すること、(2)IHF非依存性変異を持つgp2のnicking活性は、負超螺旋度に殆ど依らない点で野生型と著しく異なることを発見した。これはIHFが負超螺旋と類似の機構によってDNA複製開始反応にあずかることを示唆する。2.同ファ-ジのマイナス鎖複製開始域において多数の欠失及び挿入変異を分離し、そのorigin活性をin vivo及びin vitroで解析した。その結果、RNA primer合成開始点を含む十数塩基の欠失はマイナス鎖合成に強い影響がないこと、その下流の約110塩基がorigin活性にとって重要であることを明らかにした。更に、マイナス鎖複製欠損変異ファ-ジは感染菌においてSOS機能を誘発することを発見した。これは菌体内においてSOSの誘発が単鎖DNAそのものに依り、複製フォ-ク等の構造を要しないことを示唆する。3.大腸菌染色体分配に関わるparC及びparEが、新しいtopoisomerase(topoIV)をcodeすることを見出した(東大・医科研・加藤潤一氏と共同)。4.大腸菌<prc>___ー遺伝子は細胞分裂隔壁形成酵素であるペニシリン結合蛋白質3の前駆体C末端のprocessingにあずかる。<prc>___ー^ー

株ではペリプラズム蛋白の培地中への漏出が認められるが、これが<pld>___ーA変異(細胞外膜のフォスフォリパ-ゼAの欠損)によって抑圧されることを見出した。5.細菌細胞壁のペプチドグリカン合成はバクトプレニル燐酸分子上で起こるが、その前駆体であるファルネシル二燐酸の合成酵素の遺伝子<isp>___ーAを同定し、その全塩基配列を決定した(岐阜大・藤崎真吾氏と共同)。6.pLCーplasmid collectionによる相補テスト、及びpLCーplasmidと小原整列libraryとのhybridizationにより、細胞分裂に関与する356のfts変異のmappingを完成した。1.大腸菌繊維状ファ-ジのフロ-リングサ-クル型複製における複製型複開始機構について研究した結果、(1)複製エンハンサ-非依存性変異をもつ複製開始蛋白ではnicking活性対closing活性の比が極めて高く、複製開始の負の調節機構が欠損している、(2)エンハンサ-領域内でIHF蛋白に弱い結合を示す部位はそれ自身で湾曲構造をとり、大腸菌HーNS蛋白が特異的に結合する、(3)IHFとHーNSの二重変異株ではファ-ジ増殖がIHF単独異株に比べ1/10以下、野生型に比べ1/100以下に抑制される、(4)エンハンサ-領域内で複製方向とは逆向きの転写活性がin vitroでもin vivoでも認められること等を見出した。これら諸因子と複製調節の関係を今後検討して行きたい。2.同ファ-ジのマイナス鎖合成開始にあずかるRNAプライマ-の構造について解析したところ、これまで報告されていた場所より20塩基下流から合成されていることを見出した。3.大腸菌の熱ショック蛋白であるDnakの高温感受性変異株で染色体複製開始が高温で阻害される現象を解析した結果、複製開始蛋白DnaAの熱による不活性化が野生型Dnak蛋白によって著しく抑制されることを見出した(予研・榊原祥公氏と共同)。4.大腸菌の不飽和脂肪酸生合成遺伝子fabBの変異株においてオレイン酸補給による生育が高浸透圧条件により阻害されることを見出した。そこで浸透圧制御への関与が知られている転写因子OmpRと外膜脂肪酸受容体FadLの発現について調べた結果、(1)fabB株でOmpRを欠失させるとオレイン酸存在下低浸透圧でも生育できない、(2)fadLのrepressorであるfadRの欠失株によるオレイン酸の取込みは高浸透圧で阻害される、(3)fadLプロモ-タ-の上流及び下流のDNA領域には複製したリン酸化OmpRが特異的に結合することがわかった。これらの結果からFadLの発現はリン酸化OmpRを介した浸透圧制御を受けることが示唆される。1.大腸菌繊維状ファージのマイナス鎖合成は、1本鎖DNA(プラス鎖)上の特定部位でRNAポリメラーゼに依るプライマーRNA合成によって開始される。(1)当該DNA領域の種々の変異を作り、origin機能に必要な領域を二つのヘアピン構造(B及びC)中に特定した。一部の領域では、二次構造のみならず特定の塩基配列を要することを明らかにした。(2)プライマー合成とDNA合成をcoupleさせたin vitro系において、RNA合成のみの系と同じ位置から同じ長さのRNAがプライマーとして合成され機能することを示した。
レセプターシグナル伝達系の再構築によるB細胞増殖・分化制御

プレB・B細胞の分化・増殖に伴う多様なイベントを引き起こすシグナルはpre-BCR・BCRから単一のIgα/βを介して細胞内に送られるので、多様な細胞内シグナル伝達系が想定される。この多様性はBLNKを含む限られた数のシグナル伝達因子の分化段階や活性化状態の変遷に応じた再構成によって創出されることが示唆された。すなわち、BLNKの機能がpre-BCR・BCRの下流で増殖の誘導から抑制へと転換する再構成の分子機構が明らかになった。B細胞初期および後期分化を誘導・制御する抗原受容体(pre-BCRおよびBCR)からのシグナルは細胞の分化・増殖に伴う様々なイベントを引き起こす。その多様なシグナルを厳密に制御するためには、多数の異なるシグナル経路が存在すると考えるよりも、分化過程あるいは活性化に伴って限られた数の構成因子が再構成することによってシグナル伝達経路が順次再構築されると考えた方が理解しやすい。これを検証するために、シグナル再構築の過程を分子レベルで明らかにし、B細胞分化と増殖の制御機構を本質的に理解することを目標とする。pre-BCRシグナルによる増殖・分化制御を調べるために、BLNK欠損マウスに発生したプレB細胞白血病由来の細胞株(BKO)を用いた。BKO細胞にBLNKを導入するとL鎖遺伝子再構成、L鎖発現、pre-BCR発現低下といった分化と増殖停止が起こる。BKO細胞の増殖は自ら発現するIL-7のオートクラインによることが分かっている。この増殖にはJak3-STAT5経路が活性化することが必要であり、BLNKはJak3と結合し、その活性を抑制することが明らかになった。BLNK欠損マウスのプレB細胞の増殖がin vivoでは抑制されているのに対し、in vitroのIL-7培養系では亢進している事実と合わせて考えると、in vivoでは何らかのリガンドがpre-BCRに結合しており、その状態ではBLNKは細胞増殖促進シグナルを伝えるが、増殖後リガンドから離れたpre-BCRは自己架橋し、その場合はBLNKはpre-BCRのエンドサイトーシスを誘導すると同時にJak3の活性を抑制すると考えられた。BKO細胞内でBLNK-ERをタモキシフェンにより活性化させた場合、pre-BCR発現低下と分化は起こるが増殖停止は起こらないことから、BLNKのC末端側がJak3の抑制に必要であると思われる。一方、BLNKによる分化誘導にはPKCηが必要であることが明らかになった。B細胞分化を誘導・制御する抗原受容体(pre-BCR・BCR)からのシグナルは細胞の分化・増殖に伴う様々なイベントを引き起こす。そのために多数の異なるシグナル経路が存在すると考えるよりも、分化過程あるいは活性化に伴って限られた数の構成因子が再構成することによってシグナル伝達経路が順次再構築されると考えた方が理解しやすい。この仮説を検証し、レセプターシグナルによる細胞分化制御の本質を理解することが本研究の目的である。まず、プレB細胞増殖・分化を制御するpre-BCRシグナルに注目し、BLNK欠損マウス由来のプレB白血病細胞株(BKO)を用いた。BKO細胞にBLNKを導入するとL鎖遺伝子再構成・pre-BCR発現低下といった分化と増殖停止が起こる。BKO細胞の増殖には自ら発現するIL-7によるJak3-STAT5経路の活性化とそれによるp27kip1の発現抑制が必要であった。BLNKはチロシン96を介してJak3と直接結合し、その活性を抑制した。BLNK欠損マウスではプレB細胞の増殖が抑制されていることを考えると、BLNKはpre-BCR発現直後には増殖促進のシグナルを伝えるが、その後pre-BCRのエンドサイトーシスによりIg-α/βから遊離したBLNKはIL-7Rのもとに移行しJak3を抑制し、細胞増殖を止めて小型プレB細胞への分化を促すと考えられた。骨髄内にはpre-BCRに結合し、そのエンドサイトーシスを遅延させる何らかのリガンドが存在すると思われるが、その同定には至っていない。また、BKO細胞内でBLNK-ERをタモキシフェンにより活性化させた場合、pre-BCR発現低下と分化は起こるが増殖停止は起こらないことから、両者にはBLNKの異なるドメインが働くと思われる。一方、BLNKによる分化誘導にはPKCηの膜移行およびIRF-4の発現誘導が必要であることが明らかになった。さらに、H-Rasと結合するBLNK内のドメインを同定し、この結合がBCR架橋によるErkの活性化に必要であることを見出した。以上より、BLNKは複数のドメインを使って、pre-BCR/BCRシグナル再構築に重要な働きをしていると思われる。
元素合成における消滅核種の生成量

本研究ではSm-146に着目し、Sm-146の半減期測定とSm-146近傍核の核反応データ測定を行った。Sm-146の半減期測定については長半減期α放射性核種のSm-147を出発物質に3種類の核反応を用いて^<146>Smを製造しそれぞれ異なる放射能比と原子数比の試料より^<146>Smの半減期を測定した。また、10-50MeVにおける^<147>Sm(γ,n)^<146>Pm反応と^<147>Sm(γ,p)^<146>Pm反応、3-12MeVにおける^<146>Nd(p,n)^<146>Pm反応の核反応断面積測定を行った。これらの半減期と核データを用いて、Sm-146近傍核においてp核の元素合成に関する経路について、定量的な理解が実験値を用いてできるようになった。半減期が100万年から1億年の放射性核種は太陽系の進化を考える上で非常に興味が持たれている。特にSm-146は中性子不足側に位置する放射性核種である上、娘核種の同位体比異常から地球誕生時の存在量が推定されている。本研究ではSm-146に着目し、元素合成での生成量に関する情報を得るために、Sm-146の質量分析の手法の確率と半減期の再検討を行った。Sm-146は半減期が非常に長いので、原子の数と放射能の関係から半減期を算出する。これまでの研究でSm-147を出発物質にいくつかの核反応を用いてSm-146を製造し、Sm-146の放射能を決定した。質量分析を行ったが、TIMSを用いた場合は天然に存在するNd-146の妨害で測定が失敗し、Argonne National Laboratoryにて高エネルギーの加速器質量分析を用いてSm-146とNd-146の分離した測定に成功した。加速器質量分析では2つの核種を別々に測定し原子数比を測定する。Sm-146の測定ではSm-146とSm-147の原子数比を測定する。試料をECRイオン源にセットし、生成した22価のイオンを分析電磁石で選択し超伝導ライナックで800MeVまで加速する。加速された粒子についてSm-146はガス充填電磁石を通した後のPPAC-ICで、Sm-147はガス充填電磁石の手前にセットされたファラデーカップで測定する。標準試料と比べる手法が一般的であるが、標準試料が入手不可能なために、ガス充填電磁石前後での輸送効率が重要なものになる。2008年度はRFビームスイーパとアテニュエータを用いてビームを定量的に減少させ、ガス充填電磁石の中での輸送効率の測定を行った。ガス充填電磁石の中での散乱などによるロスは極めて小さいことが分かり、Sm-146の定量的な加速器質量分析の手法の確立に成功し、Sm-146の半減期の算出に至ることができた。半減期が100万年から1億年の放射性核種は、娘核種の同位体異常から太陽系誕生時の存在量が知られている核種が多く、更に現在の太陽系に存在しない。Sm-146も太陽系誕生時の存在量は知られているが、現在の太陽系内に存在しない中性子不足核である。Sm-146の生成経路として中性子の放出やプロトンの捕獲などの組み合わせが考えられるが、放射能測定が容易でSm-146にβ^-壊変するPm-146を通る経路に着目し、^<147>Sm(γ,p)^<146>Pm反応と^<146>Nd(p,n)^<146>Pm反応の核反応断面積測定を行った。東北大学・核理研と京大原子炉の電子ライナックを用いて得られた制動放射線をSm-147濃縮同位体に照射し^<147>Sm(γ,p)反応によりPm-146を生成した。また大阪大学・核物理センターのAVFサイクロトロンより得られるプロトンビームを^<146>Nd濃縮同位体に照射し、^<146>Nd(p,n)反応によりPm-146を生成した。入射エネルギーが低い場合は核反応断面積も小さく、生成放射能も非常に微量になる。

金沢大学の尾小屋地下測定施設にて極微量放射能測定を行うことにより、10-30MeVでの^<147>Sm(γ,p)^<146>Pm反応と3.5-12.5MeVでの^<146>Nd(p,n)^<146>Pm反応の励起関数が明らかになった。今後^<147>Sm(γ,n)^<146>Sm反応の核反応断面積測定も行う予定で、これらの核反応のデータを組み合わせることにより、実験データを用いてSm-146の元素合成に関する情報を得ることができる。Sm-146も太陽系誕生時は存在していたが、現在ではNd-142に壊変してしまい存在しない。しかしながら、隕石などのNd-142の同位体異常を測定することで太陽系誕生時のSm-146の存在量や地球・月の固化年代を知ることができるので、Sm-146の半減期や核反応断面積データは惑星進化や宇宙物理においても非常に興味深い。本研究ではSm-146に着目し、Sm-146の半減期測定とSm-146近傍核の核反応データ測定を行った。Sm-146の半減期測定については長半減期α放射性核種のSm-147を出発物質に^<147>Sm(γ,n)^<146>Sm、^<147>Sm(n,2n)^<146>Sm、^<147>Sm(p,2nε)^<146>Sm反応で^<146>Smを製造した。^<146>Sm製造後に^<146>Sm/^<147>Sm放射能比を測定し、その後Argonne National Laboratoryの超伝導ライナックATLASを用いた加速器質量分析により^<146>Sm/^<147>Sm原子数比を測定した。3種類の方法で^<146>Smを製造しそれぞれ異なる放射能比と原子数比の試料より^<146>Smの半減期が求まるが、それぞれの試料において値は一致し、現在採用されている値よりも短い値になった。また、昨年度に引き続き、10-50MeVにおける^<147>Sm(γ,p)^<146>Pm反応と3-12MeVにおける^<146>Nd(p,n)^<146>Pm反応の核反応断面積測定を行った。これらの核反応断面積は(γ,p)反応では理論計算の1/10程度、(p,n)反応では理論計算と同程度の値となった。また、^<147>Sm(γ,p)^<146>Pmでは理論計算を補助的に用いることで逆反応である^<146>Pm(p,γ)^<147>Sm反応を考えることもできる。これらの核データを用いて、Sm-146近傍核においてp核の元素合成に関する経路について、定量的な理解が実験値を用いてできるようになった。