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IMF体制におけるドイツ・マルク(1958〜1973年)

マルクとIMF体制との関連を明らかにするには,研究対象国であるドイツ所蔵の資料のみでは限界があり,IMF体制におけるマルクの動向,特に国際金融機関のドイツへの政策上の関与とその意図,ドルやポンド,フランとの関係について十分に検討することはできなかった。その結果,IMF体制とマルクとの関係を明らかにするためには,アメリカ合衆国,ワシントンDCにおいて国際通貨基金(IMF),国際復興開発銀行(IBRD)資料室での綿密な資料調査が不可欠となった。この資料調査の結果,ドイツはアルクの通貨交換性や通貨切り上げについて,IMFとの折衝があったものの,国際収支黒字国として短期的融資を受ける状況にはなく,結びつきは強くなかった。むしろドイツは国際収支黒字国として積極的な長期資本輸出を行い,国際復興開発銀行(IBRD)と深い繋がりを持っていた。加盟出資金18%分の解除はその一端であり,換言すれば,ドイツの黒字分は国際的な流動性供給の役割を果たしたと言える。これらの検討結果の一端は,『愛知淑徳大学論集-ビジネス学部・ビジネス研究科篇-』に掲載された。以上の実証研究を経て,第2年度の研究計画は,おおむね当初の予定通りに達成された。来年度以降は,国際復興開発銀行(IBRD)への出資金解除問題を中心に,実証研究をさらに推進する予定である。研究代表者・石坂は,研究期間の最終年度にあたり,国際通貨基金(IMF),国際復興開発銀行(BRD)とドイツとの関連についての研究文献を通観し,これまでの研究成果と残された問題点を抽出した。IMF体制とマルクとの関連を明らかにするには,研究対象国であるドイツ所蔵の資料のみでは限界があり, IMF体制におけるマルクの動向,特に国際金融機関のドイツへの政策上の関与とその意図について十分に検討することはできなかった。このため, 2008年1011月にアメリカ合衆国・ワシントンDCにおいて国際通貨基金(IMF),国際復興開発銀行(IBRD)資料室での調査を実施した。IMFと加盟各国との関係を知るには,年次コンサルテーション協議の記録文書がある。ドイツが14条国時代(19521961年)に実施された協議の記録から, IMFによるドイツへの勧告が, 100%の貿易・為替自由化であり, IMFがドイツに対し輸入増加を通じて世界貿易の拡大に,資本輸出によって世界経済のバランスのとれた成長に貢献することを期待していたことを明らかにした。1956年にはドイツの貿易・為替自由化がほぼ完了し,国際多角的決済への復帰が実現した。ドイツの金・ドル準備の累積により,ドルの流動化が可能になり,ドイツは国際決済においてドルを供給し,循環させる役割を担ったのである。研究代表者は,以上のような検討結果を2008年度政治経済学・経済史学会秋季学術大会パネル・ディスカッション(1)において,ドイツのケースとして報告し,さらに『愛知淑徳大学論集-ビジネス学部・ビジネス研究科篇-』第5号に公表した。上記のように,ドイツは国際収支黒字国として積極的な長期資本輸出を行った。換言すれば,ドイツの黒字部分は国際的な流動性供給の役割を果たしたのである。
微生物接着シグナルによる粘膜免疫誘導機構の解明と粘膜アジュバント開発への応用

III型分泌機構を利用して腸管上皮細胞に接着する細菌が粘膜免疫を誘導する際のアクチン重合の意義を検討する目的で、シトロバクター・ローデンティウムのゲノム上の遺伝子を改変して、III型分泌機構によって上皮細胞に注入されるTir(菌体の接着因子Intiminの受容体)のアクチン重合の誘導に必要なC末端側を欠失した変異体(NM株)および接着に必要な細胞外ドメインからC末端までを欠失した変異体(N株)を作製した。マウス腸管上皮細胞株CMT-93にin vitroで両株およびMock変異株(野生型)を感染させ、接着およびアクチン重合の有無を共焦点レーザー蛍光顕微鏡等を用いて確認した。菌体をDNAに結合する蛍光試薬で、Tirを蛍光抗体で、重合したアクチンを蛍光標識したファロイジンで染色して観察した結果、Mock変異株ではCMT-93細胞への接着と、その菌体に隣接するTirおよびアクチン重合が観察された。一方、MN株は接着菌量がやや少ないものの、上皮細胞への接着と菌体に隣接するTirが観察されたが、アクチン重合は観察されなかった。また、N株については接着自体が確認されなかった。アクチン重合の遺伝子発現への影響を検討するために、アクチン重合を誘導するRhoGEFのうちKIAA0362についてToll様受容体(TLR)シグナルへの影響をin vitroで検討した。KIAA0362はTLR刺激によって活性化するTRIF依存的およびMyD88依存的シグナルを増強し、特にTRIF依存的シグナルでは転写因子であるIRF-3の核内への移行が促進されることによってシグナルを増強するメカニズムが示唆された。研究代表者は平成29年度末に前所属の岐阜薬科大学を辞し、平成30年度から現所属、岐阜医療科学大学に所属を変更して本研究を継続した。変更後の施設では研究機器や設備、施設等が前施設と比較して十分ではなかったため、共同研究者所属の施設等を利用して研究を行ったが実験計画に遅延が生じた。加えて所属機関での新たな業務によって多忙となり研究時間を十分に取ることができなかった。その中で、平成30年度に計画した2種類のシトロバクター・ローデンティウム変異株の作成に成功し、in vitroの検討を行って予想通りの結果を得ることができた。この変異株を用いてin vivoの検討を行う予定であるが、変異株の作成が遅延したため平成30年度内には実験を行うことができなかった。また、腸管出血性大腸菌の変異株の作成については研究環境の変化のため遂行を断念している。また、アクチン重合の影響に関連して、RhoGEFの細胞内発現による細胞応答についての検討も一部遂行し、一定の結論を得ることができた。平成30年度において作成したシトロバクター・ローデンティウムの変異株を用いて、in vivo感染実験を行い、変異株とIgA産生との関係を解析する。in vitroの検討について、平成29年度に行った、シトロバクター・ローデンティウムのマウス腸管上皮細胞株への接着による種々の遺伝子発現の検討をさらに進め、接着による遺伝子発現を確認するとともにタンパク質レベルでの発現も確認する。腸管出血性大腸菌の変異株についても可能な限り同様な検討を進める。シトロバクター・ローデンティウムおよび腸管出血性大腸菌の接着・アクチン重合時の遺伝子発現と、Cdc42を活性化するFLJ00018、KIAA1209、KIAA0362および新規にクローン化したRhoGEF、またはCdc42類縁のRho GTPaseの常時活性型変異体を過剰発現させたCMT-93細胞を種々のTLRリガンドで刺激した場合の遺伝子発現とを比較し、類似の遺伝子発現パターンを示すRhoGEFを検索する。RhoGEFまたはRho GTPase発現の有無およびTLRリガンド刺激の有無による遺伝子発現の違いをRT-PCRおよびレポーターアッセイにより検討する。さらにその上流および下流のシグナル経路の解析を行い、in vivoの結果と合わせて特異的IgA産生との関連を考察する。微生物接着シグナルを解析するために、腸管出血性大腸菌および腸管出血性大腸菌と同様の機構によって大腸上皮細胞にA/E病変を引き起こすシトロバクター・ローデンティウムについてTir領域のクローン化と変異株の作製を試みた。腸管出血性大腸菌についてはTir領域のクローン化と変異導入のためのコンストラクトを作製し、一部変異株を作製した。シトロバクター・ローデンティウムについてはTir領域をクローン化し、一部変異株を作製したのに加え、大腸菌発現系を用いてTirを発現・精製し、マウスを免疫して抗Tir抗体を作製した。さらにこのTirをマウス腸管上皮細胞株で発現させ、Tir破壊株をin vitroで感染させてA/E病変が形成されることを確認した。これら一連の変異株については平成29年度において必要な変異株を全てそろえ、in vitroでの確認を行ったうえでマウス感染実験を行う予定である。上記、シトロバクター・ローデンティウムのin vitro感染系を用いて、マウス腸管上皮細胞株がどのようなタンパク質を発現するか網羅的に解析するために、LC-TOF/MSによるペプチドマッピングを用いて実験条件の検討を行った。その結果、細胞質タンパク質として約500種類、細胞培養上清中のタンパク質として約300種類のタンパク質が検出され、感染した細菌の産生するIII型分泌機構のエフェクタータンパク質も検出された。

しかし、報告されているようなサイトカイン、ケモカインやIgA産生誘導に関与するようなタンパク質は検出されなかったことから、さらに検出率を上げるために試料採取の時間の検討や試料の分画等が必要と考えられた。また、微生物接着シグナルによって引き起こされるアクチン凝集に関連するシグナル伝達の解析として、Rho GTPaseの活性型を腸管上皮細胞株で発現させ、種々の転写因子の活性化について検討した。Rho GTPaseのうちCdc42はNF-κBを活性化したが、RhoAおよびRac1は活性化しなかった。平成28年度では当初、腸管出血性大腸菌のみについてTirに変異を有する一連の変異株の作製とこれを用いたin vitro、in vivoの検討を行う予定であったが、腸管出血性大腸菌と同様にIII型分泌機構によってA/E病変を引き起こすシトロバクター・ローデンティウムでの解析を取り入れることによって現象の一般性を検討しようと考え研究を進めた。腸管出血性大腸菌の変異株の作製がやや難航し、当初予定の一部の変異株のみ作製に成功した。追加で検討を始めたシトロバクター・ローデンティウムについては、Tirの変異株の作製およびクローニングを行った。クローニングしたTirを、大腸菌発現系を用いて発現・精製し、マウスを免疫して抗Tir抗体の作製も行った。これらを用い、マウス大腸上皮細胞株CMT-93にTir変異株をin vitro感染させてもA/E病変を起こさないこと、CMT-93にTirの発現プラスミドを導入して発現させ、Tir変異株を感染させるとA/E病変が観察されることを確認した。平成28年度中に一連の変異株を全てそろえることができなかったため、in vivoの検討を平成29年度に先送りした。また、シトロバクター・ローデンティウムのin vivoの確認ができたことおよびLC-TOF/MSによるペプチドマッピングの解析が利用可能となったことから、平成29年度に予定していたin vitroでの検討の予備実験を行った。CMT-93にシトロバクター・ローデンティウム野生株およびTir破壊株をin vitroで感染させ、細胞質タンパク質および細胞培養上清中のタンパク質を網羅的に検索する実験条件を検討した。一方、RhoGEFおよびCdc42類縁のRho GTPaseの発現クローンの作製については順調に進んだため、平成29年度に予定していたRhoGEFおよびRho GTPaseの細胞内発現による細胞応答についても検討を行った。シトロバクター・ローデンティウムのTir欠損菌株を、Tirまたはその変異体を発現する腸管上皮細胞株に感染・接着させることで、アクチン重合を起こす場合と起こさない場合の感染状態をin vitroで再現し、宿主細胞の遺伝子発現を検討した。マウス腸管上皮細胞株CMT-93に、哺乳動物細胞の発現ベクターに組込んだTir全長またはC末端側ドメイン欠損Tirをトランスフェクションして発現させ、野生株またはTirのIntimin結合ドメインを欠損した変異株を感染させた。感染細胞からtotal RNAを抽出し、qRT-PCR法によって種々の遺伝子発現量を測定したところ、CXCL1等、アクチン重合を誘導する接着に比べ誘導しない接着の場合に発現が高いもの、TGF-β等、感染時全てで発現が高いもの、MIP-1α等、アクチン重合を誘導する接着の場合に発現が高いものなどがみられた。Rac1およびCdc42を活性化するRhoGEFであるKIAA
ナノヘテロ3次元網目構造高分子中の光電荷伝搬と有機薄膜太陽電池への応用

液体を多量に含みながら硬い多糖類固体中で,分子やイオンの自己拡散や光励起状態の電子移動,あるいは挿入した電極界面での電荷移動が,液体中と同様に起こることを明らかにした.この固体をレドックス溶液を閉じ込める材料として用いて色素増感太陽電池(DSSC)を構築し,固体系の色素増感太陽電池,さらには全プラスティック型の色素増感太陽電池を構築し,交流インピーダンス法により,各電荷移動過程を解析した.二酸化チタン多孔質膜と吸着色素(ビピリジンルテニウム錯体,いわゆるN3色素など),ヨウ素レドックス系の有機媒体溶液を閉じ込めたナノヘテロ構造固体高分子(多糖類)からなる色素増感光化学電池を構築し,光電変換特性を研究した.これらの過程で,ヨウ素レドックス系による電荷輸送は固体系ではやや遅いが,条件によっては液体系と同等になることがかった.次に,電導性電極基盤として電導性プラスチックフィルム(ポリエチレンナフタレート,PEN)を用いた有機薄膜光化学電池を構築した.光電変換効率は1%カラゲニン固体電解質膜を用いた時に,照射擬似太陽光(AM1.5,100mWcm^<-2>)あたり1.5%であった.ガラス基板電極(FTO)を用いて作製した通常のDSSCと全プラステイックDSSCのI-V特性を比較した.後者で低い変換効率の理由を解明するため,交流インピーダンス法で各電荷移動段階の抵抗を解析,比較した.通常のDSSCに比べて,プラステイック型ではRo(系全体のオーミック抵抗)の増加が最も大きい.電荷移動はお互いが関連するダイナミックな平衡系なので,Roに影響されて,他の抵抗も大きくなったと考えられる.これらの結果から,電導性プラステイック基盤の電導性を,二酸化チタン薄膜焼結後も高く保てれば,通常のガラス基盤型DSSCと同等の変換効率を持つ全プラステイック型DSSCを作製可能なことが明らかにできた.先ずこの固体中での分子輸送は水中と同じように起こるか検証した.すでにこの固体中では対流が起こらないという極めて興味ある結果を見出すことができたので,これを定量化して,水中(自然対流あり)とこの固体中(自然対流無し)の分子拡散や輸送挙動の同じ点と違う点を明らかにした.分子の拡散・輸送は,増感剤(色素)のように分光光度計で測定できる化合物を主に研究した.高分子固体としては,ヘリックス構造を作る多糖類を中心として研究した.水の液体中では分子の輸送は主として自然対流によるが,固体中では自己拡散のみにより輸送が起こるので,極めて遅いことを明らかにした.色々な化学過程の時定数が長いほど自然対流の影響が大きいことを明らかにできた.光励起状態の電子移動は時定数の短いプロセスなので,自然対流の影響はほとんど無いことを明らかにした.二酸化チタン多孔質膜と吸着色素(ビピリジンルテニウム錯体など),ヨウ素レドックス系の有機媒体溶液を閉じ込めだナノヘテロ構造固体高分子,からなる色素増感光化学電池を構築し,光電変換特性を研究したほか,交流インピーダンス法により,光照射条件下での色々な電荷移動段階における電荷伝搬速度(抵抗)を明らかにした.これらの過程で,ヨウ素レドックス系による電荷輸送を特に重点的に研究した.ヲウ素レドックス系による電荷輸送は固体系ではやや遅いが,条件によっては液体系と同等になることが分かった.次に電導性電極基盤、として電導性プラスチックフイルム(ポリエチレンナフタレート,PEN)を用いた有機薄膜光化学電池を予備的に構築した.光電変換効率は1%カラゲニン固体電解質膜を用いた時に,照射擬似太陽光(AM1.5,100mWcm^<-2>)あたり1.2%であった.液体を多量に含みながら硬い多糖類固体中で,分子やイオンの自己拡散や光励起状態の電子移動,あるいは挿入した電極界面での電荷移動が,液体中と同様に起こることを明らかにした.この固体をレドックス溶液を閉じ込める材料として用いて色素増感太陽電池(DSSC)を構築し,固体系の色素増感太陽電池,さらには全プラスティック型の色素増感太陽電池を構築し,交流インピーダンス法により,各電荷移動過程を解析した.二酸化チタン多孔質膜と吸着色素(ビピリジンルテニウム錯体,いわゆるN3色素など),ヨウ素レドックス系の有機媒体溶液を閉じ込めたナノヘテロ構造固体高分子(多糖類)からなる色素増感光化学電池を構築し,光電変換特性を研究した.これらの過程で,ヨウ素レドックス系による電荷輸送は固体系ではやや遅いが,条件によっては液体系と同等になることがかった.次に,電導性電極基盤として電導性プラスチックフィルム(ポリエチレンナフタレート,PEN)を用いた有機薄膜光化学電池を構築した.光電変換効率は1%カラゲニン固体電解質膜を用いた時に,照射擬似太陽光(AM1.5,100mWcm^<-2>)あたり1.5%であった.ガラス基板電極(FTO)を用いて作製した通常のDSSCと全プラステイックDSSCのI-V特性を比較した.

後者で低い変換効率の理由を解明するため,交流インピーダンス法で各電荷移動段階の抵抗を解析,比較した.通常のDSSCに比べて,プラステイック型ではRo(系全体のオーミック抵抗)の増加が最も大きい.電荷移動はお互いが関連するダイナミックな平衡系なので,Roに影響されて,他の抵抗も大きくなったと考えられる.これらの結果から,電導性プラステイック基盤の電導性を,二酸化チタン薄膜焼結後も高く保てれば,通常のガラス基盤型DSSCと同等の変換効率を持つ全プラステイック型DSSCを作製可能なことが明らかにできた.
放射線治療用コーンビームCTの散乱線除去グリッドの開発

汎用型放射線治療装置に付随するコーンビームCT(CBCT)への散乱線を効果的に除去することが可能となるX線グリッドの構造を検討した結果、カーボンを中間物質としたクロス型構造がCBCTの画質と散乱線除去の効果に有効的であることを示した。しかし、この中間物質の存在がさらなる画質改善の妨げになることから、新たにダブルスリット型のグリッドを開発し、その有効性についてシミュレーションと実機による検証を行った。その結果、ダブルスリット型は画像信号の劣化が無く、効果的に散乱線を除去できることが示された。一方で、鉛箔の安定配置と鉛縞を画像から除去することが不可欠であるという問題が残っている。本研究では放射線治療装置付属のコーンビームCTの画質改善を目指し、画質の劣化に大きく影響を与える散乱線を除去することを目的とした新しいX線グリッドの開発を行っている。このコーンビームCTへの散乱線を除去することにより、放射線治療時の位置合わせ画像の画質が向上でき、従来よりも正確に患者の位置照合を行うことができる。また画像を構成する画素値の定量性を確保できることから、コーンビームCT画像を利用して正確な体内の放射線の線量値を計算することができる。今年度は主にコンピュータシミュレーション計算により、放射線治療用のコーンビームCT装置に最も適したX線グリッドの構造と材質の検討を行った。この結果、X線の吸収が少ないカーボンファイバーを支持体に使用し、またこれまでのX線グリッドよりも高い格子比となる構造にすることで、被検体から発生する散乱線を効率的に除去でき、また直接線の吸収を最小限に抑え、コーンビームCTの画質改善が実現できる可能性を示すことができた。来年度はX線グリッドの制作を行い実機による検証実験を行う予定である。しかし、これまでの研究成果から支持体の使用による直接線の吸収が非効率的であり、本研究で目指す画質レベルに到達できない可能性がある。そのため、支持体を使用しない新たなグリッド構造を作成することを目指している。これにより、直接線の吸収が無い理想的なX線グリッドが作成できると考えている。今年度の目標であるグリッド構造の検討を行うことができた。また、その問題点を明確にし、新たな構造の設計を行うことができた。本研究では放射線治療装置に付属したコーンビームCTの画質改善を目指し、再構成画像内の画質劣化の大きな要因となる、被検体から発生した散乱線が検出器へ到達することを防ぐための、X線グリッドの開発を行った。この検出器への散乱線の影響を除去することにより、画像内の画素値の定量性を高めることが可能となり、放射線治療時の位置合わせ精度の向上が期待できるのみならず、コーンビームCTを直接的に利用した人体内の放射線量の計算にも利用できることが期待されている。本研究では、まずシミュレーション計算により放射線治療用コーンビームCTに最も適していると考えられる、X線グリッドの構造と材質の検討を行った。この結果、X線の吸収が低い材質であるカーボンファイバを中間物質とし、遮蔽材の鉛伯を格子状に配置した構造とすることで、従来のものよりも高い格子比を実現し、直接線の減衰を抑えて散乱線の除去効果を高めることを可能とした。しかしながら、さらなる画質改善の効果を高めるためには中間物質による直接線の減衰が非常に問題となったため、平行に整列したタングステンプレートを交差し重ね合わせて配置した中間物質を用いない新たな構造となる、ダブルスリット型コリメータの開発を行った。このダブルスリット型ではタングステンプレートをグリッド枠のガイド溝に沿って配列させることで、板の角度や間隔を非常に簡易的で安価に作成することができる。また、シミュレーション計算により従来型パラレルホールグリッドと同等以上の画質改善効果が得られることが明らかとなったため、その後試作品の作成を行った。試作型ダブルスリットコリメータでは、タングステン板を100μm間隔で均等に配置することが困難であることやX線検出器の空間分解能との干渉により、X線画像からグリッド縞を抑制することが困難であること等の問題が発生しているため、さらなる改良を考案している。X線グリッドの支持体を無くした、新しい構造のX線グリッドの開発を目指し、シミュレーション計算と実機の制作を行う。現在、設計したグリッドの制作作業を進めており、今後は実験検証を行う予定である。放射線治療学X線グリッドの設計と発注ができていないため。X線グリッドの発注を行い、実機の購入を目指す。
半導体ナノ粒子とセルアレイを用いたハイスループット細胞内物質解析システムの開発

医学、生物学的分野における研究技術の開発は目覚しいものがあるが、その中で近年半導体ナノ粒子(量子ドット)に注目が集まっている。この量子ドットは(1)強い蛍光強度、(2)著しい光安定性、(3)粒子径を変化させることで、同一(紫外線)励起波長で様々な蛍光を発することができるなどの従来の蛍光色素にない特徴を有しているため、より多くの細胞内物質に関する情報を得る新たな蛍光プローブとして期待されている。本研究は量子ドットと当教室が開発した細胞レベルでのハイスループット技術である「セルアレイ」と組み合わせることでよりハイスループット性の高い細胞内物質解析技術の確立を目指すものであるが、1年目には限られた細胞内物質での量子ドットを利用した免疫染色が可能となった。2年目である本年度は複数の抗原に対して同時蛍光免疫染色が行える条件設定をめざして検討を重ねてきた。具体的には固定法の検討(100%メタノール固定、4%パラホルムアルデヒド固定、70%エタノール固定など)、ブロッキング法の検討(血清、またはアルブミンの濃度)などいった。個別の抗原に対しては至適条件を見出すことができたが、多くの抗原に対し、共通の至適条件を見出すことは今年度中には出来なかった。これに関しては今後も検討を続けていく予定である。本研究ではナノ粒子を利用して細胞内物質の定量も目指していた。これに関しては良好に染色できる抗原(proliferating cell nuclear antigen, PCNA等)に対して検討を行った。量子ドットをセルアレイに応用する際にも使用するレーザースキャニングサイトメーターで測定したところ、既存蛍光試薬と同等に定量することが可能であることを確認した。本研究は量子ドットと当教室が開発した細胞レベルでのハイスループット技術である「セルアレイ」と組み合わせることでよりハイスループット性の高い細胞内物質解析技術の確立を目指すものであるが、まず、1年目では量子ドットによる細胞内物質染色法の確立を目指した。従来の蛍光色素を量子ドットに置き換えて数種類程度の物質で蛍光免疫染色を行った。その結果、従来の蛍光色素とほぼ同様に染色される物質もあるが、染色態度が異なるものもあった。特に核内タンパク質の一部(p53など)に関しては量子ドットによる蛍光免疫染色では核内にごく弱い蛍光を認める程度であった。この理由としては、量子ドットと従来の有機系蛍光色素との大きさや物理化学的性質の差が考えられた。この問題点を克服するために、標本固定法の再検討(固定剤の変更、固定前処理、固定時間、温度など)、蛍光免疫染色法の検討を現在行っている。固定に関してはタンパク質の一部が流出してしまうデメリットはあるが、界面活性剤による前処理過程を加えることで染色態度が従来蛍光色素と同等になるものもあった。2年目はさらに固定法、染色法の検討を重ね、複数の抗原に対しても同時蛍光免疫染色が行える条件を設定し、セルアレイへの応用を行う予定である。
薄膜における異相界面の理論解析

本研究ではエネルギーデバイスを構成する材料の特性に重要な影響を与える異相界面に着目し,先端的理論計算を用いて電子・原子レベルでの解析を行った.これまで研究例が少ない2つの酸化物の間の界面に注目して,幾つかの整合性のよい界面の安定構造や結合力,電子状態などの特性を解明し,実験結果と比較した.具体的には実験で観察された薄膜における粒界・表面または異相界面を系統的に検討した.界面近傍の歪が特性にとって特に重要であることがわかった.これらの結果は材料の構造・特性の解明だけではなく,より効率的な異相界面計算手法の開発にも寄与すると期待される.本研究ではエネルギーデバイスを構成する材料の特性に重要な影響を与える異相界面に着目し,先端的理論計算を用いて電子・原子レベルでの解析を行った.これまで研究例が少ない2つの酸化物の間の界面に注目して,幾つかの整合性のよい界面の安定構造や結合力,電子状態などの特性を解明し,実験結果と比較した.具体的には実験で観察された薄膜における粒界・表面または異相界面を系統的に検討した.界面近傍の歪が特性にとって特に重要であることがわかった.これらの結果は材料の構造・特性の解明だけではなく,より効率的な異相界面計算手法の開発にも寄与すると期待される.H22年度には、ペロプスカイト型酸化物の結晶構造および特性に注目した。ペロブスカイト型酸化物の酸素イオン伝導に関する機構・エネルギーの原子レベル計算機シミュレーションを行った。組成・構造など多数の条件で計算するため、シミュレーション手法として、古典力学に基づいた経験的なポテンシャル関数と静力学法を用いた。このように多くのペロブスカイト型酸化物の種類(組成と対称性)を系統的に検討したのは、本研究が世界で初めてである。また、ペロブスカイト型酸化物/岩塩型酸化物系薄膜における異相界面の原子構造および特性を検討した。このテーマでは量子理論に基づいた第一原理計算および静力学法を採用した。その結果、(1)物質のスクリーニングツールとして、理論計算の有用さ・実現可能性を実際に証明した。(2)化学組成と酸素イオン伝導性の依存性が従来に報告された実験結果とよく一致した。また、今まで実験で検討されてない物質が高い酸素イオン伝導性を持つことを解明した。(3)ペロブスカイト型BaZrO_3と岩塩形MgOの表面構造・安定性を系統的に検討して、もっとも安定な表面方位を解明した。BaZrO_3もMgOも、(001)の表面が最低な形成エネルギーであることが確認できた。(4)超伝導体テープに使用されるBaZrO_3中間層とMgO基板の間における異相界面の構造を解明した。計算結果により整合性の高い(001)/[001]BaZrO_3-(001)/[001]MgOの界面に格子ミスフィットが小さいことが明らかにした。したがって、強度の高く非常に安定な界面であると推定できた。(5)単結晶の別々の電子状態密度と比べて、BaZrO_3とMgO薄膜中にある異相界面の電子密度があまり変わらないが、バンドギャップが若干と狭くなる。以上、5つの成果を獲得した。平成23年度には、ペロブスカイト型酸化物の結晶構造および酸素イオン伝導性に注目した。ペロブスカイト型酸化物の組成・構造などを原子レベルで検討するため計算機シミュレーション手法として、古典力学に基づいた経験的なポテンシャル関数と格子静力学法を用いた。結果としてはペロブスカイト型酸化物における酸素イオン伝導に影響を及ぼす因子および特性の傾向を明らかにした。このテーマでは量子理論に基づいた第一原理計算および格子静力学法を採用した。その結果、(1)ペロブスカイト型BaZrO_3と岩塩形MgOの表面構造・安定性を系統的に検討して、もっとも安定な表面方位を解明した。(2)超伝導体テープに使用されるBaZrO_3中間層とMgO基板の間における異相界面の構造を解明した。計算結果により整合性の高い(001)[001]BaZrO_3/(001)[001]MgOの界面において、BaZrO_3結晶の最表面が(001)Zr-O_2面であり、酸素副格子の積層順序が変わらないことを明らかにした。強度の高い安定な界面であることが推定された。(3)結晶構造の歪みは界面から2層目まで約5Åの範囲に確認された。(4)BaZrO_3,MgOの結晶内と比較して、異相界面では電子密度の変化は小さいが、バンドギャップが狭くなる。以上、4つの成果を獲得した。超伝導体、ミクロ電池、固体燃料電池、ガスセンサなどの電子デバイスが多層の酸化物セラミックスで構成される。それら多層電子デバイスの性能は、薄膜と基板の間の異相界面の影響を大きく受け、特に界面結合と結晶方位は重要なパラメータである。本研究では原子・電子レベルでの理論計算を用いて、幾つかの材料系に関した酸化物間の異相界面の構造及び特性を系統的に検討した。目的としては界面理論を構築して、未知の現象に対する電子・原子レベルの理解を深める。

それに基づき新たなエネルギーデバイスの材料設計方針が得られ、材料開発過程が更なる高効率化に向けられる。まず、薄膜超伝導体の代表的基板材料MgOとBaZrO3の酸化物間の異相界面及びBaZrO3中間層とYBa2Cu3O7超伝導体の間の異相界面の安定性を解析した。手法としては量子理論に基づいた第一原理計算法を主に用いた。特にナノレベルでの薄膜内の結合変化や結晶の整合性に注目し、最も安定な異相界面構造を解明した。また、それぞれの界面から生成された結晶方位の表面構造や界面付近のひずみなどを界面の安定性に与える要因を検討した。また、高性能光触媒の開発を支援するため、LaAlO3基盤上のアナターゼTiO2薄膜間の異相界面を解析して、特性のよい薄膜の結晶方位関係を研究した。理論計算結果を電子顕微鏡による実験結果と比較したら、よく一致することが確認できた。異相界面形状とTiO2薄膜内のドメイン境界の依存性を世界初で明らかにした。さらに、現在注目されている高性能誘電体BiFeO3薄膜の原子構造と分極特性について計算および解析を行った。また、次世代二次電池用材料の開発を寄与するために、正極材料の薄膜中の界面を計算した。デバイスの性能を改善するためには、界面の重要な役割が分かり、最適な薄膜界面の設計指針を定めるツールとして、理論計算の不可欠さを示したと考えている。超伝導体テープの薄膜における異相界面の構造をシミュレーションし、結合や特性を原子・電子レベルで解明した。成果の学会発表は行ったので、今後は論文として発表していく。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後の推進方策としては、実験家との共同研究を目指し異相界面に関する最新の実験結果に注目していく。特に電子顕微鏡観察による異相界面の複雑な構造をシミュレートして、構造と特性の依存性を検討する。計算手法としては分子動力学(MD)法を用いて、特性と構造の依存性を系統的に明らかにする。一方、MD法で得られない電子状態(電子密度分布、点欠陥形成エネルギーなど)を第一原理計算によって行う。これらの手法で得られる結果を組み合わせ、・マクロな材料特性につなげることで、最適な薄膜界面の設計指針を定める。
超臨界水による金属膜の透明化 -新しい光整合窓材料・創製プロセスへの展開-

平成19年度は前年度に立ち上げた水熱反応装置に高圧ポンプを付加し循環系システムとし水熱反応を実施した。コーニング#7059ガラス基板上に高周波スパッタ法により成膜したアルミニュウム膜(200nm)を370Kで0.1MPaと25MPaで反応させたものを比較し、さらに25MPaで370Kから650Kの超臨界状態までの反応を比較した。高圧反応で408Kまでは1気圧の反応に比べ高い光学的透過率を示した。1気圧の反応でも基板自体の透過率を上回っていたが、高圧下の反応はさらに改善できることが明らかとなった。505K以上では膜が消失し超臨界状態ではガラス基板自体が犯されるほど活性であることがわかった。熱処理過程を調査するために本研究費により質量分析器を購入し、加熱炉を新たに作製し、これらを既存の真空排気装置に装着し、ガス分析装置を作製した。そして773Kまでの昇温実験を行い脱ガス過程を調査した。異なる温度で二段階で脱水反応が起こることが明らかとなった。水熱反応により生成された膜は多孔質のベーマイト(水酸化アルミニュウム)であることを確認した。真空中及び大気中にて773Kで熱処理を行った結果、真空中熱処理ではベーマイトが微細粒化もしくは非晶質化する傾向が見られたが、大気中熱処理では、δアルミナ、γアルミナ、不完全なγアルミナへ改質されることがはじめて明らかとなった。本研究により高温・高圧の水がアルミニュウムの水熱反応促進にとって有効な条件範囲が明らかとなった。また水酸化物の熱処理はその雰囲気に依存した反応が生ずることが明らかとなった。本研究では無反射低損失表面を実現するために入射光に対し光学的整合をとったメゾスコピック凹凸構造を実現し、その最適化を目指している.不完全に窒化したAl-N膜の膜成長に伴う自己組織化メゾスコピック凹凸表面構造に着目し、水熱反応により、その透明化を図る.本研究では反応を促進するために、浸透性の高い亜臨界水、超臨界水を用いる.そこで、平成18年度は下記項目を実施した.・超臨界水生成・反応装置の作製水熱反応のための反応装置を立ち上げた.即ち、既存の電気炉に超臨界状態生成装置を本研究費にて購入し、パソコンにて温度・圧力をプログラム制御できるシステムを構成した.・成膜と膜表面構造及び光学特性評価3元高周波スパッタ装置を用いて不完全に窒化したAl-N膜及びAlを成膜し、表面凹凸を原子間力顕微鏡により、また紫外・可視・近赤外自記分光光度計により光学特性評価を行った.・水熱反応実験と解析純水を用いてAl-N膜及びAl膜の水熱反応を行った.特に反応温度、膜厚について透明化の条件を調査した.Al膜について反応温度の下限が明らかとなった.また透明化が進行する途中において吸収率が増大する現象が見出された.膜自体については膜表面形態、膜厚、結晶構造、組成変化について評価する事ができた.平成19年度は前年度に立ち上げた水熱反応装置に高圧ポンプを付加し循環系システムとし水熱反応を実施した。
超高強度レーザー場による新規分子変換法と超微粒子の創製

本研究では,フェムトパルスレーザー光を液体中に強く集光することで発生する高密度プラズマが物質に与える影響と,その後の冷却過程による超高速な非平衡物質創生プロセスの詳細について検討するとともに,同手法を応用し液体中から直接固体材料を作製するための基礎を確立することを目的とし研究を行った.炭化水素化合物液体へのレーザー照射では,分子変換を示唆する現象が確認されるとともに,同手法を貴金属イオンを含む水溶液へ応用することで,粒径数ナノメートルの貴金属ナノ粒子を水溶液から直接作製することに成功した.本研究では,フェムトパルスレーザー光を液体中に強く集光することで発生する高密度プラズマが物質に与える影響と,その後の冷却過程による超高速な非平衡物質創生プロセスの詳細について検討するとともに,同手法を応用し液体中から直接固体材料を作製するための基礎を確立することを目的とし研究を行った.炭化水素化合物液体へのレーザー照射では,分子変換を示唆する現象が確認されるとともに,同手法を貴金属イオンを含む水溶液へ応用することで,粒径数ナノメートルの貴金属ナノ粒子を水溶液から直接作製することに成功した.本研究では,フェムトパルスレーザー光を液体中に強く集光することで発生する高密度プラズマが物質に与える影響とその後の冷却過程による超高速な非平衡物質創生プロセスの詳細について検討するとともに,同手法を材料作製手法に応用し液体中から直接固体材料を作製するための基礎を確立することを目的とし研究を行った.液体中にフェムト秒レーザーパルスを集光する際に起こる反応メカニズムについて,フェムト秒パルス光の時間分光測定を行うことにより解明を試みたが,現行のシステムでは焦点付近から大量に生じるガスのため精度よい測定が行えないことがわかった.これについては実験系の改良も踏まえ現在検討を行っている.反応メカニズムの解明のための別のアプローチとして,種々炭化水素化合物液体を対象としたレーザー照射についても試みた結果,対象炭化水素化合物の分子構造の違いにより反応生成物が異なることが明らかとなった.すなわち,ベンゼンやシクロヘキサンなどの環状炭化水素化合物はレーザー照射により,水素ガスやダイヤモンド様炭素が形成されたが,ヘキサンなど直鎖の炭化水素化合物はより炭素数の少ない炭化水素化合物分子に解離されそれ以上の分解が進行しなかった.これについてより詳細に検討を行うため,レーザー光の強度ならびに偏光を制御し実験を行う予定である.一方,同手法を無機金属水溶液に応用することで各種金属超微粒子を生成できることも明らかにし,水溶液の濃度調整ならびに分散剤添加などにより粒径が約2nm程度で単分散の金超微粒子の作製にも成功した(T. Nakamura, Y. Mochidzuki, and S. Sato, J. Mater. Res., 23,968(2008).).同手法は通常,合成が困難とされるような合金の微粒子作製にも適用可能であると考えており,各種混合溶液を対象としたレーザー照射実験を行う予定である.本研究では,フェムトパルスレーザー光を液体中に強く集光することで発生する高密度プラズマが物質に与える影響とその後の冷却過程による超高速な非平衡物質創生プロセスの詳細について検討するとともに,同手法を材料作製手法に応用し液体中から直接固体材料を作製するための基礎を確立することを目的とし研究を行った.液体中にフェムト秒レーザーパルスを集光する際に起こる反応メカニズムについて,フェムト秒パルス光の時間分光測定を行うことにより解明を試みたが,現行のフラッシュランプ励起レーザーではパルス間の安定性が乏しいため,精度よい測定が行えないことがわかった.これについては,近々パルス問の安定性に優れるLDポンプフェムト秒レーザーの導入を予定しており,同装置導入の後明らかにすることができるものと考えている.反応メカニズムの解明のためのその他のアプローチとして,炭化水素化合物液体を対象としたレーザー照射について試み,レーザー照射前後の物質の分子構造を比較することにより,本手法の反応メカニズムが強い光の場による分子の分解現象に基づいていることを明らかにした.一方,本手法を無機金属水溶液に応用することで各種金属超微粒子の生成に関する研究も行った.水溶液の濃度調整ならびに分散剤添加などにより粒径が約2mm程度で単分散の金超微粒子の作製(T.Nakamura, Y.Mochidzuki, and S.Sato, J.Mater. Res., 23, 968(2008))に成功した後,白金(T.Nakamura, K.Takasald, and S.Sato, J.Appl. Surf. Sci., (2009) to be published)ならびに銀あるいはこれらの合金ナノ粒子へとその応用が広がりつつある.
危機管理システムにおける情報システムの有効活用と意思の決定

危機管理システムの中の災害対策システムに焦点を絞り、初めに同一組織内での緊急時の情報収集及び意思決定方法を検討、次に、複数組織間の情報伝達と協調的意思決定の問題に拡張した。1.同一組織内:(1)東京都、調布市など都市における広域災害発生時の緊急対策・地域防災計画に着目、特に行政及び消防関係組織内での緊急時の情報獲得・発信・受信過程を考察し、大規模災害時に情報が適切に伝達されるための必要要件を特定、理想系となる「情報伝達サイクル」を提案した。(2)さらに階層型意思決定モデルの中にそのサイクルを当てはめ、内部モデルと結びつけて、意思決定階層間での情報伝達や情報共有のための基本モデルを構築、それが、システムの失敗防止方法論(Fortune,1995)の中でシステムの欠陥を浮き彫りにできることを明示した。2.縦割り組織・複数組織間:各組織がいかに他組織の意思決定情報を得て協調できるかをポリエージェントシステムモデルで解析した。(1)自然な情報流通を狙った新しい重複型ネットワークを提案、その効果を並列遺伝アルゴリズムを利用したシミュレーションで示した。(2)緊急時に情報が集まらない場合の意思決定方法に着目、受動的な情報待ちではなく自発的に情報を収集する方式を提案、数理モデルを適用してその方式が効果的となる条件を提示した。3.事故解析:99年9月末、東海村で臨界事故が発生したため、その事故における情報システムの問題点を整理、組織事故としての解析により日本特有の特徴を抽出した。また、危機管理システムヘの応用を年頭に、以下をそれぞれ追究した。4.情報に対する信頼の喪失が、あるパターンによって引き起こされること5.誤情報を考慮した情報統合以上の結果に対し、組織リスクの権威、英国マンチェスター大学リーソン教授のレヴューを受けた。今年度は、危機管理システムの中の災害対策システムに焦点を絞り、同一組織内での緊急時の情報収集方法及び意思決定方法の検討をした。初めに現状把握のため、東京都、調布市や大阪などいくつかの都市における広域災害発生時の緊急対策方法・地域防災計画の情報を収集、面接調査をした。中でも行政及び消防関係組織内での緊急時の情報獲得・情報発信・受信過程に着目し、考察した。これまで大規模災害時に情報が適切に伝達されなかった理由を整理し、新しいタイプの情報収集方法を念頭に情報伝達が成り立つための必要要件を特定、理想的な基本系として「情報伝達サイクル」を構築した。さらに、階層型意思決定モデルの中にそのサイクルを当てはめ、既存研究の内部モデルと結びつけて、意思決定階層間での情報伝達や情報共有のための基本モデルを構築できた。それは、システムの失敗防止方法論(Fortune,1995)の中でのシステムの欠陥を浮き彫りにするために利用する形式システムモデルとなり得ることがわかり、新しい方法論の提案につながるとの感触を得た(来年度発表予定)。また、不確実な情報のもとでの意思決定方法も検討した。安全監視システムの設計論で既に得られた結果を応用し、情報欠落状況での意思決定方法を考察、その妥当性をコンピュータ・シミュレーションにより評価中である。これらの結果は一部学会誌に掲載され、さらに組織リスクの先駆的研究者である英国Manchester大学Reason教授と上記Fortune博士のレヴューも受ける予定である。ただし、短期動向調査研究旅費(文部省)により渡英の機会(99年2月4月)を得たため、本研究課題での海外旅費はモバイルパソコン購入に当てた。来年度は、今年度の結果を基に複数組織間での情報システムへとモデルを拡張する予定である。平成10年度は単一組織内での緊急時における情報システムの有効活用に着目、解析したが、平成11年度は、その結果をベースに複数組織間の情報伝達と協調的意思決定の問題に対象を拡大した。

初めに、縦割り組織や複数組織が存在する場合、各組織がいかに他組織の意思決定に関する情報を得、あるいは連絡を密接に取りながら協調して対策すべきかを、ポリエージェントシステムモデルを利用して解析した。自然な情報流通を狙った新しい重複型ネットワークを提案し、その効果を並列遺伝的アルゴリズムを利用したモデルでシミュレーション評価した。その結果、有効性を期待されているインタネット型の情報システムよりも重複型ネットワークの方が優位である点が確認された(経営情報学会にて発表)。また、緊急時に情報が集まらない場合の意思決定方法に着目、受動的な情報待ちでなはく自発的に情報を収集する方式を考察した。安全監視システムの数理モデルを適用して解析した結果は日本災害情報学会で発表、さらにインタネットを利用した画像情報の利用可能性など状況把握の有効性も考察した。複数組織の連携活動に関して、米国のFEMA(緊急事態管理庁)の類の組織が日本の社会システムの中で機能しうるか、その構築可能性を検討しはじめた矢先の99年9月30日、東海村の民間ウラン加工工場で臨界事故が発生したため、その事故解析を行うことにより情報システムの問題点を整理、特に日本特有の特徴を抽出した(社会情報システム学シンポジウムで発表)。組織事故としてのこの解析は、災害対策のみならず危機管理システム一般への提言へと結びつくものだが、当初予定していたその標準化に至るには、さらなる解析評価の積み重ねが必要であり、今後の課題とした。年度末にはこれらの結果について、組織リスクの権威、英国マンチェスター大学リーソン教授のレヴューを受け予想される問題点などの指摘を受けた。
回転円筒による粘土の自重圧密実験装置の実用化に関する研究

本研究は、軟弱粘土の自重圧密挙動を簡便に観察でき、挙動を支配する圧密諸定数を短時間に求められる回転円筒型自重圧密試験装置を試作し、実用化を計る目的で行ったものである。研究の概要は以下の7点にまとめられる。(1)回転円筒型自重圧密試験装置を試作した。装置の概要・性能は以下の通りである。回転体は、材質がステンレス製で、半径10cm、厚さ7cmである。モ-タ-は0.4kwで、回転数は最大3,000rpm、最大遠心加速度700Gで、最大プロトタイプ層厚は40mである。計測は、ストロボスコ-プを圧密中の遠心装置の回転数に同期させて、粘土層表面の沈下を容器上面に貼り付けたスケ-ルを肉眼で観察する方法で行った。(2)4種類の粘性土(湯の湖粘土(Ip=57.8),神戸粘土(42.7),川崎粘土(29.4),カオンリン粘土(22.0))について合計35回の自重圧密実験を実施し、再現性が良好であることを確認した。(3)プロトタイプ層厚を10mとして、遠心加速度と層厚を3種類に変化させて実験を行い、モデリングオブモデルズの成立を確認した。(4)容器内のスリット本数を3、6、9として実験を行い、圧密沈下一時間関係を比較した。その結果、本装置でモデル層厚4.06.0cmの範囲内では軸対称圧密による周方向ひずみの影響が小さいことが分かった。(5)試料の初期含水比とプロトタイプ層厚を等しくしてビ-ム型との実験結果を比較をしたところ、時間一圧密度関係に差異が認められた。(6)軸対称平面ひずみ条件下の自重圧密方程式を導き弾性解析を行って、実験結果との比較を行った。ただしこの解析は、圧密層全体の平均的なmν、cνを求める段階に止まっている。(7)上下2層(下層:神戸粘土,上層:カオリン粘土)の圧密沈下を同時に測定し、2層地盤の圧密現象をシミュレ-ションする可能性を検討した。本研究は軟弱地盤の圧密解析に必要な土質係数を求める為に、小型ドラム型自重圧密試験機を試作し実用化を計ることを目的としている。今年度の研究成果は以下の4点である。(1)回転直径が20cm、最大回転数3,000rpmの自重圧密試験装置の試作に成功した。主な工夫は下記の点である。*試料容器を着脱可能とし実験操作の簡便を計った。*回転中試料表面が波うつ現象を容器に3つの仕切りを放射状に設置することで解決した。*試験機の金属疲労のため防震対策には配慮を行ったが、最高回転数近傍で依然として振動が発生するので、改良が必要である。(2)自重圧密試験を2種類の粘土試料について行い、試験法マニュアルを作成し、試験機の安全操作と精度よい沈下挙動の観測法を確立した。(3)軸対称弾塑性圧密解析法の確立を行い、圧密速度、e-logP関係に及ぼす回転半径の影響を調べる準備を整えた。(4)試験機の実用化に向けて、実地盤での埋め立て現場での観測デ-タ収集体制の確立と実験試料の確保を行い、次年度の研究体制準備を整えた。

本研究は、軟弱粘土の自重圧密挙動を簡便に観察でき、挙動を支配する圧密諸定数を短時間に求められる回転円筒型自重圧密試験装置を試作し、実用化を計る目的で行ったものである。研究の概要は以下の7点にまとめられる。(1)回転円筒型自重圧密試験装置を試作した。装置の概要・性能は以下の通りである。回転体は、材質がステンレス製で、半径10cm、厚さ7cmである。モ-タ-は0.4kwで、回転数は最大3,000rpm、最大遠心加速度700Gで、最大プロトタイプ層厚は40mである。計測は、ストロボスコ-プを圧密中の遠心装置の回転数に同期させて、粘土層表面の沈下を容器上面に貼り付けたスケ-ルを肉眼で観察する方法で行った。(2)4種類の粘性土(湯の湖粘土(Ip=57.8),神戸粘土(42.7),川崎粘土(29.4),カオンリン粘土(22.0))について合計35回の自重圧密実験を実施し、再現性が良好であることを確認した。(3)プロトタイプ層厚を10mとして、遠心加速度と層厚を3種類に変化させて実験を行い、モデリングオブモデルズの成立を確認した。(4)容器内のスリット本数を3、6、9として実験を行い、圧密沈下ー時間関係を比較した。その結果、本装置でモデル層厚4.06.0cmの範囲内では軸対称圧密による周方向ひずみの影響が小さいことが分かった。(5)試料の初期含水比とプロトタイプ層厚を等しくしてビ-ム型との実験結果を比較したところ、時間ー圧密度関係に差異が認められた。(6)軸対称平面ひずみ条件下の自重圧密方程式を導き弾性解析を行って、実験結果との比較を行った。ただしこの解析は、圧密層全体の平均的なm_v、C_vを求める段階に止まっている。(7)上下2層(下層:神戸粘土,上層:カオリン粘土)の圧密沈下を同時に測定し,2層地盤の圧密現象をシミュレ-ションする可能性を検討した。
遺伝子改変マウスを用いたホスホイノシチド動態の解析

生体内のホスホイノシチド(PIs)動態とその生理的意義をより深く理解するため、Plsの中でも存在比が低く解析が進んでいなかったPI(3,5)P2に焦点を当てた。酵母のPI(3,5)P2合成酵素であるFab1pは酵母の生存および増殖に必須の酵素であることが知られているが、ほ乳類のPI(3,5)P2代謝が関与する細胞生理機能についてはほとんど明らかにされておらず、ほ乳類のPI(3,5)P2産生酵素であるPIPKIII、および分解酵素として報告されているSac3に着目し、PI(3,5)P2代謝酵素の生理的意義の解明を試みた。HeLa細胞を用いて、RNA干渉法によりPIPKIIIおよびSac3の遺伝子発現を抑制したノックダウン細胞の樹立に成功した。PIPKIIIノックダウン細胞では、位相差顕微鏡下でFab1欠損酵母に見られる肥大した液胞に類似した構造物(空胞)が観察された。この空胞は後期エンドソームマーカーであるLAMP1陽性であり、Fab1欠損酵母の液胞との類似点も多く、後期エンドソームの成熟過程におけるPI(3,5)P2代謝酵素の役割が、種を超えて進化的に広く保存されていることが示された。一方で、酵母ではPI(3,5)P2代謝酵素が細胞増殖や細胞死の制御に深く関与するのに対し、ほ乳類細胞ではPI(3,5)P2代謝酵素が細胞の増殖や生存には必須でないことが示唆され、PI(3,5)P2代謝酵素が制御する細胞生理機能が、種によって異なることが示された。また、前年度までに作製した各種PIs可視化プローブを用いて、上記の変異細胞におけるPIsの動態を解析した。その結果、PI3Pが肥大化前期の空胞に蓄積することを見い出した。PI3P→PI(3,5)P2の変換反応が、初期エンドソームから後期エンドソームへの正常な成熟に重要である事が示唆された。(776文字)ホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸(PI(4,5)P2)は、アクチン重合制御分子やエンドサイトーシス制御分子に直接結合し、細胞の形態変化やエンドサイトーシスを制御する。PI(4,5)P2と結合するGFP-PLCδ1-PHを発現するトランスジェニック(Tg)マウスから調製した好中球を、化学走化性因子で刺激したところ、細胞の進行方向に対して後ろ側の領域(後端部)にPI(4,5)P2の局在を示唆する蛍光の局在化が見い出された。この局在化は、細胞後端部の退縮を阻害するY27632(低分子量GTP結合タンパク質Rhoにより活性化されるROCKの阻害剤)によって抑制された。この結果は、遊走細胞後端部の退縮をPI(4,5)P2が正に制御する可能性を示唆している。次に、ROCKによるPI(4,5)P2の局在化機構を解析した。ROCKはPI(4,5)P2産生酵素であるPIP5Kを活性化することが報告されている。そこで、3種存在するPIP5Kアイソザイムの一つであるPIP5Kαの欠損マウスとGFP-PLCδ1-PH Tgマウスを交配して、PIP5Kα欠損PI(4,5)P2可視化マウスを得た。このマウス由来の好中球でPI(4,5)P2の局在を解析したところ、細胞後端部へのPI(4,5)P2局在化は、野生型と同様に見い出された。この結果は、ROCKが、PIP5Kα以外のPI(4,5)P2産生酵素を介して、遊走方向後端部でのPI(4,5)P2局在化を制御していることを示唆している。個体レベルでのホスホイノシチド動態を解析するために、前年度に作製したPI(4,5)P2可視化(GFP-PLCδ1-PH Tg)マウスに続き、PI(3,4,5)P3特異的結合能を持つBtkのPHドメイン、PI(3,4,5)P3とPI(3,4)P2の両者に結合能をもつAktのPHドメインとGFPとの融合タンパク質を、chiken β-actin promoterの制御下で発現するホスホイノシチド可視化マウスの作製を試み、それぞれの系統の樹立に成功した。インスリン投与したAktPH-GFP Tgマウスの肝臓を灌流固定し、ビブラトーム切片の共焦点顕微鏡観察により、インスリン刺激によるPI(3,4,5)P3の産生を検出することに成功した。また、ビブラトーム切片に抗GFP抗体を免疫反応し、免疫電顕法(Pre-embedding法)による電子顕微鏡レベルでのホスホイノシチド動態の観察にも成功した。また、これらホスホイノシチド可視化マウスと、本研究室で保持している各種ホスホイノシチド代謝酵素(PI3Kγ、PTEN、SHIP1)欠損マウスとを交配することにより、いくつかのホスホイノシチド代謝酵素欠損マウスにおけるホスホイノシチド動態解析が可能となった。新たな知見として、AktPH-GFP Tgマウスと、PI(3,4,5)P3分解酵素の一つであるSHIP1欠損マウスとの交配により得られたship1-/-AktPH-GFPTgマウス