hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
転写因子による制御性T細胞への分化誘導を用いた自己免疫疾患抗原特異的治療法の開発

最近ヘルパーCD4陽性T細胞サブセットの分化誘導に関与する転写因子を強制発現させれば、すでにTh1Th2に分化してしまった細胞クローンですらも再び異なるサブセットに再分化可能であることが示された。そこで、本研究では制御性T細胞に特異的な転写因子を同定し、この転写因子の導入によりエフェクターメモリーT細胞に分化してしまった患者末梢血自己反応性T細胞でも治療上望ましい制御性T細胞に再分化させることを目的とした。この再分化法を利用すれば、RAなどの炎症性自己免疫疾患を抗原特異的に治療する方法の開発につながることが期待されるからである。我々は、まず制御性T細胞集団であるCD4(+)CD25(+)T細胞と通常型のナイーブCD4(+)CD25(-)T細胞とで、発現に差がある遺伝子群をサブトラクション法にてクローン化し、ドットブロットにて、CD4(+)CD25(+)T細胞とCD4(+)CD25(-)T細胞それぞれの活性化状態を含めた発現変化を追跡した。この過程でCD4(+)CD25(+)T細胞に特異的と考えられる遺伝子を数十個クローニングした。その中には期待通り転写因子やレプレッサー因子と予想される未知遺伝子やレドックス状態を制御する遺伝子が含まれていた。それらの遺伝子による表現型を、主にJurkat細胞での強制発現とanti-senseの系で解析を行い、IL-2産生を抑制する分子を同定した。近年抗原特異的に免疫応答を負に調節するようなT細胞集団が注目を集めており、制御性(調節性)T細胞(regulatory T cell)と呼ばれている。この細胞群では、TGF-βを主に産生するTh3、インターロイキン10を主に産生するTr1、細胞接触を通じて抑制性機能を発揮するCD4(+)CD25(+)T細胞などが知られている。今まで研究は殆どがマウスなどで行われてきたが、これまで不明であったヒトにおいてもこうした制御性T細胞が実際に存在するという証拠が次第に提出され始めている。我々は、まず制御性T細胞集団であるCD4(+)CD25(+)T細胞と通常型のCD4(+)CD25(-)T細胞とで、発現に差がある遺伝子群をサブトラクション法にてクローン化し、ドットブロットにて、CD4(+)CD25(+)T細胞とCD4(+)CD25(-)T細胞それぞれの活性化状態での発現変化を追跡した。その中には期待通り転写因子やレプレッサー因子と予想される未知遺伝子も含まれており、今後それらの遺伝子による表現型の解析を行う予定である。そこで、本研究では制御性T細胞に特異的な転写因子を同定し、この転写因子の導入によりエフェクターメモリーT細胞に分化してしまった患者抹消血自己反応性T細胞でも治療上望ましい制御性T細胞に再分化させることを目的とした。

我々は、まず制御性T細胞集団であるCD4(+)CD25(+)T細胞と通常型のナイーブCD4(+)CD25(-)T細胞とで、発現に差がある遺伝子群をサブトラクション法にてクローン化し、ドットブロットにて、CD4(+)CD25(+)T細胞とCD4(+)CD25(-)T細胞それぞれの活性化状態を含めた発現変化を追跡した。この過程でCD4(+)CD25(+)T細胞に特異的と考えられる遺伝子を数十個クローニングした。その中には期待通り転写因子やレプレッサー因子と予想される未知遺伝子やレドックス状態を制御する遺伝子が含まれていた。それらの遺伝子による表現型を、主にJurkat細胞での強制発現とanti-senseの系で解析を行い、IL-2産生を抑制する分子を同定した。
下垂体ホルモンの細胞内輸送におけるモータープロテインの解析

下垂体ホルモン分泌顆粒の細胞内輸送を担うmotor proteinの中でも、kinesin superfamily(KIF)に注目した。平成18年度は、成長ホルモンgrowth hormone(GH)の細胞内輸送にはRab3Bが協調的に作用していることがあきらかであるので、Rab3Bと協調的に働くKIFの同定を行った。このRab3Bと協調的に働くKIFについてgreenfluorescent protein(GFP)との融合タンパクを作成した。これまでに確立した、enhanced yellow fluorescent protein(EYFP)-GHを発現するGH3 cellとAtT-20 cellにおいて、EGFP-KIF、ECFP-Rab3Bのco-transfectionを行った。co-transfectionはリポソーム法を用いて行った。さらに、平成19年度は、下垂体ホルモンの細胞内輸送におけるKIFに対する発現抑制実験を行った。Rab3Bと協調的に働くKIFについて、siRNAを作成した。このKIFについてsiRNAを作成し、ベクターに組み込んで、EYFP-GHを発現するGH3 cellとAtT-20 cellにtransfectionした。そして、KIFの発現が抑制されていることを、タンパクレベルとmRNAレベルで確認した。これまでに行ってきた分泌刺激(GH3にはTRH, high K, AtT-20にはhigh K, CRH)に対して、EYFP-GHの分泌が抑制されることを共焦点レーザー顕微鏡で観察し、立証した。下垂体ホルモン分泌穎粒の細胞内輸送を担うmotor proteinの中でも、kinesinsuperfamily (KIF)に注目した。KIFには現在14のfamilyが存在し、それぞれの遺伝子配列も明らかになっているので、まず下垂体培養細胞であるGH3 cellとAtT-20 cellにおいて、各種KIFの発現を、RT-PCR, Northern blotting, Western blottingの方法を用いて検討した。これまでの研究において、成長ホルモンgrowth hormone (GH)の細胞内輸送にはRab3Bが協調的に作用していることがあきらかであるので、ついで、Rab3Bと協調的に働くKIFの同定を行った。具体的には、細胞質分画において、免疫沈降法によりRab3Bと共沈するKIFを検出した。このRab3Bと協調的に働くKIFについてgreenfluorescent protein (GEP)との融合タンパクを作成した。これまでに確立した、enhanced yellow fluorescent protein (EYFP)-GHを発現するGH3 cellとAtT-20 cellにおいて、EGFP-KIF、ECFP-Rab3Bのco-fransfectionを行った。co-transfectionはリボソーム法を用いて行った。現在、これらの融合蛋白の発現を確認中である。下垂体ホルモン分泌穎粒の細胞内輸送を担うmotor proteinの中でも、kinesin superfamily (KIF)に注目した。成長ホルモンgrowthhormone (GH)の細胞内輸送にはRab3Bが協調的に作用していることがあきらかであるので、Rab3Bと協調的に働くKIFの同定を行った。このRab3Bと協調的に働くKIFについてgreenfluorescent protein (GFP)との融合タンパクを作成した。これまでに確立した、enhanced yellow fluorescent protein (EYFP)-GHを発現するGH3 cellとAtT-20 cellにおいて,BGFP-KIF、ECFP-Rab3Bのco-transfectionを行った。co-transfectionを行った。さらに、下垂体ホルモンの細胞内輸送におけるKIFに対する発現抑制実験を行った。Rab3Bと協調的に働ぐKIFについて、siRNhを作成した。そしで、KIFの発現が抑制されていることを、タンパクレベルとmRNAレベルで確認した。これまでに行ってきた分泌刺激(GH3にはTRH high,K,AtT-2Oにはhigh K,CRH)に対して、EYFP-GHの分泌が抑制されることを共焦点レーザー顕微鏡で観察し、立証した。
シギ・チドリ類におけるバイオフィルム採餌：適応的な形態と行動の実証

干潟堆積物表面に存在するバイオフィルムが小型シギ類の主要な食物源となっていることが,これまでの研究によって初めて明らかにされ,干潟生態系の食物網構造においてパラダイムシフトが起きた.鳥ーバイオフィルムの直接的なリンクを扱うこの新たな研究分野を生態学の中心的課題である食物網研究につなげていくため,本研究では,最適採餌理論ならびに個体レベルの形質の適応進化の観点からシギ・チドリ類におけるバイオフィルム採餌が整合的に説明できるか,生態学・生理学・形態学・系統学を融合した現地調査・実験・解析から実証した.干潟堆積物表面に存在するバイオフィルムが小型シギ類の主要な食物源となっていることが,これまでの研究によって初めて明らかにされ,干潟生態系の食物網構造においてパラダイムシフトが起きた.鳥-バイオフィルムの直接的なリンクを扱うこの新たな研究分野を生態学の中心的課題である食物網研究につなげていくため,本研究では,最適採餌理論ならびに個体レベルの形質の適応進化の観点からシギ・チドリ類におけるバイオフィルム採餌が整合的に説明できるか,生態学・生理学・形態学・系統学を融合した現地調査・実験・解析から実証することを目的とする.シギ類では,舌先の棘毛エリアが大きく,体サイズが小さい鳥ほど,より多くの食物をバイオフィルムに依存することが可能で適応的であると予測されている.この予測を,個体ベースで実証するためのデータを取得した.現地干潟において,かすみ網を用いてシギ・チドリ類を一時捕獲した.個体ごとに形態(棘毛エリア,翼長,体重)を写真撮影し,画像解析により計測した.あわせてその個体の糞などを採取した.バイオフィルム採餌においても,鳥類が適応的な採餌行動を示すかどうかについて,最適採餌理論と実測データとの突き合わせから整合性を検証するためのデータを取得した.現地干潟において,望遠ビデオカメラを用いて採餌行動を撮影し,探索時間,処理時間,捕捉速度および捕捉された底生無脊椎動物サイズについて解析する映像を取得した.バイオフィルムの構成成分(藻類など)について解析するため,現地でバイオフィルムを採取した.また,その他の餌生物について,CN含有量や熱量を測定し,熱量モデルを用いて解析するため,現場で餌生物を採取した.来年度から餌選択と食物網影響に関する飼育実験を開始するための,飼育施設整備や飼育方法調査などの準備を実施した.干潟堆積物表面に存在するバイオフィルムが小型シギ類の主要な食物源となっていることが,これまでの研究によって初めて明らかにされ,干潟生態系の食物網構造においてパラダイムシフトが起きた.鳥ーバイオフィルムの直接的なリンクを扱うこの新たな研究分野を生態学の中心的課題である食物網研究につなげていくため,本研究では,最適採餌理論ならびに個体レベルの形質の適応進化の観点からシギ・チドリ類におけるバイオフィルム採餌が整合的に説明できるか,生態学・生理学・形態学・系統学を融合した現地調査・実験・解析から実証することを目的とする.シギ類では,舌先の棘毛エリアが大きく,体サイズが小さい鳥ほど,より多くの食物をバイオフィルムに依存することが可能で適応的であると予測されている.この予測を,個体ベースで実証するためのデータを取得した.現地干潟において,かすみ網を用いてシギ・チドリ類を一時捕獲した.個体ごとに形態(棘毛エリア,体長,体重)を写真撮影し,画像解析により計測した.あわせてその個体の糞などを採取した.バイオフィルム採餌においても,鳥類が適応的な採餌行動を示すかどうかについて,最適採餌理論と実測データとの突き合わせから整合性を検証するためのデータを取得した.バイオフィルムの構成成分(藻類など)について解析するため,現地でバイオフィルムを採取した.また,その他の餌生物のCN含有量や熱量を測定し熱量モデルを用いて解析するため,現場で餌生物を採取した.餌選択と食物網影響に関する実証実験のため,シギを捕獲し,港湾空港技術研究所内にある干潟メソコスムに放鳥し,飼育を開始した.そして,メソコスム内の生物量,給餌量,放鳥体重などのデータを経時的に取得した.さらに,餌生物,給餌料,そして鳥糞の安定同位体比を測定し,各食物源の寄与率を推定した.干潟堆積物表面に存在するバイオフィルムが小型シギ類の主要な食物源となっていることが,これまでの研究によって初めて明らかにされ,干潟生態系の食物網構造においてパラダイムシフトが起きた.鳥ーバイオフィルムの直接的なリンクを扱うこの新たな研究分野を生態学の中心的課題である食物網研究につなげていくため,本研究では,最適採餌理論ならびに個体レベルの形質の適応進化の観点からシギ・チドリ類におけるバイオフィルム採餌が整合的に説明できるか,生態学・生理学・形態学・系統学を融合した現地調査・実験・解析から実証することを目的とする.シギ類では,舌先の棘毛エリアが大きく,体サイズが小さい鳥ほど,より多くの食物をバイオフィルムに依存することが可能で適応的であると予測されている.この予測を,個体ベースで実証するためのデータを取得した.現地干潟において,かすみ網を用いてシギ・チドリ類を一時捕獲した.個体ごとに形態(棘毛エリア,体長,体重)を写真撮影し,画像解析により計測した.あわせてその個体の糞などを採取した.バイオフィルム採餌においても,鳥類が適応的な採餌行動を示すかどうかについて,最適採餌理論と実測データとの突き合わせから整合性を検証するためのデータを取得した.

バイオフィルムの構成成分(藻類など)について解析するため,現地でバイオフィルムを採取した.また,その他の餌生物のCN含有量や熱量を測定し熱量モデルを用いて解析するため,現場で餌生物を採取した.餌選択と食物網影響に関する実証実験のため,シギを捕獲し,港湾空港技術研究所内にある干潟メソコスムに放鳥し,飼育を継続した.そして,メソコスム内の生物量,給餌量,放鳥体重などのデータを経時的に取得した.さらに,餌生物,給餌料,そして鳥糞の安定同位体比を測定し,各食物源の寄与率を推定した.干潟堆積物表面に存在するバイオフィルムが小型シギ類の主要な食物源となっていることが,これまでの研究によって初めて明らかにされ,干潟生態系の食物網構造においてパラダイムシフトが起きた.鳥ーバイオフィルムの直接的なリンクを扱うこの新たな研究分野を生態学の中心的課題である食物網研究につなげていくため,本研究では,最適採餌理論ならびに個体レベルの形質の適応進化の観点からシギ・チドリ類におけるバイオフィルム採餌が整合的に説明できるか,生態学・生理学・形態学・系統学を融合した現地調査・実験・解析から実証することを目的とする.鳥類が適応的な採餌行動を示すかどうかについて,最適採餌理論と実測データとの突き合わせから整合性を検証するためのデータを取得した.今年度は特に,鳥類の採餌場所,採餌個体数,そして餌密度の空間分布を空中撮影によって定量化するための手法を検討した.バイオフィルムの構成成分(藻類など)について解析するため,現地でバイオフィルムを採取した.また,その他の餌生物のCN含有量や熱量を測定し熱量モデルを用いて解析するため,現場で餌生物を採取した.数十kmの空間スケール内に存在する各干潟における小型シギ類のバイオフィルム依存度の空間分布に関する論文を公表し,ヒメハマシギにおけるバイオフィルム依存度が2253%であることを示した.餌選択と食物網影響に関する実証実験のため,シギを捕獲し,港湾空港技術研究所内にある干潟メソコスムに放鳥し,飼育を継続した.そして,メソコスム内の生物量,給餌量,放鳥体重などのデータを経時的に取得した.さらに,餌生物,給餌料,そして鳥糞の安定同位体比を測定し,各食物源の寄与率を推定した.研究目的を達成するためのデータ,すなわち,個体ごとの形態(棘毛エリア,体長,体重),餌生物のCN含有量や熱量など,が順調に取得できている.また.餌選択と食物網影響に関する実証実験(干潟メソコスムへの放鳥実験)も順調であるため.干潟堆積物表面に存在するバイオフィルムが小型シギ類の主要な食物源となっていることが,これまでの研究によって初めて明らかにされ,干潟生態系の食物網構造においてパラダイムシフトが起きた.鳥ーバイオフィルムの直接的なリンクを扱うこの新たな研究分野を生態学の中心的課題である食物網研究につなげていくため,本研究では,最適採餌理論ならびに個体レベルの形質の適応進化の観点からシギ・チドリ類におけるバイオフィルム採餌が整合的に説明できるか,生態学・生理学・形態学・系統学を融合した現地調査・実験・解析から実証することを目的とする.餌選択と食物網影響に関する実証実験のため,シギを捕獲し,港湾空港技術研究所内にある干潟メソコスムに放鳥し,飼育を継続した.そして,メソコスム内の生物量,給餌量,放鳥体重などのデータを経時的に取得した.さらに,餌生物や鳥糞などの安定同位体比を測定し,各食物源の寄与率を推定した.
酸化ストレス代謝酵素CYP1A1のSNPがアレルギー性鼻炎発症に及ぼす影響

アレルギー疾患の発症、増悪に深く関係する酸化ストレスを受けた場合、CYP1A1が働きストレス解消に働くのではないかというのが今回の研究の着想である。これまでに申請者は、CYP1A1遺伝子のイントロンにおける遺伝子多型(SNP)が、アレルギー性鼻炎発症と有意な相関を示していることを見いだしている。本研究では、CYP1A1を高発現する細胞株HepG2において、プロモーター領域におけるSNPsが転写調節に及ぼす影響の解析を行なった。イントロン1のSNPでのリスクアレルAを挿入したベクターにおいて、低い転写活性を認めたことから、酸化ストレスに対してストレス解消の活性が低いことがアレルギー性鼻炎の発症に関与しているのではないかと考えた。そして、そのメカニズムがSNPによって決定されている可能性がある。アレルギー疾患の発症、増悪に深く関係する酸化ストレスを受けた場合、CYP1A1が働き、ストレス解消に働く。本研究は、遺伝子多型の手法を用いて酸化ストレス代謝酵素CYP1A1の多型とアレルギー性鼻炎の発症について検討するとともに、CYP1A1遺伝子多型の機能解析を行なうことが目的である。プロモーター領域におけるSNPsが転写調節に及ぼす影響の解析をするため、イントロンSNPにおける25塩基の配列をプラスミドベクターに挿入し、上記スクリーニング実験にて選出した細胞株をもちいてルシフェラーゼアッセイを行った。その結果、intron 1のSNPでのリスクアレルAを挿入したベクターにおいて、低い転写活性を認めた。アレルギー性鼻炎619例対健常人311例の結果、SNP rs4646421において、p=0.002, odds ratio ; 95%C.I.=1.1-1.7であった。すなわち、酸化ストレスによる反応の違いがSNPによって決定されている可能性がある。アレルギー疾患の発症は、増悪に深く関係する酸化ストレスを受けた場合、CYP1A1が働き、ストレス解消に働く。
英仏影響下のモーリシャスにおける言語政策の変容と国民統合にみるその影響

多民族国家として知られるインド洋の島嶼国モーリシャス共称国の国民統合を目指し、その一手段として母国語(モーリシャス語)の地位確立に尽力してきたVirahsawmyの活動とそれに伴う国民の意識の変化を調査することを目的とした第一次調査を基盤とした。特にアメリカの同時多発テロ以後、チャゴシアン問題(DG島の米軍基地化により、島民が強制移住させられた問題)も関連し、国民の意識が英米から離れ、それに伴い言語政策にも変化が見られるのではないかとの仮定のもと、主にメディアの言語政策を現地の主要な新聞社(L'express,LeMauricien)とラジオ局(Radio1)の編集担当者にインタビュー、言語使用を通じて製作者側の政策の把握を目的とした。そこでは、文字を媒体とする新聞とラジオ・テレビの明確な相違があり、話し言葉として出発したクレオールを基盤とするモーリシャス語の文字化への問題点が明らかになった。英仏の影響の点では、仏植民地時代の文化遺産が現存し、新聞、雑誌、書籍は相当な割合が仏語である。一方、教育の言語として英語を使用する条例が独立以後継続されており、私立学校以外はこの条例に従っている。但し、フランスの教会が所有する私立学校では、いわゆるドロップアウトの生徒たちのために、モーリシャス語を介して英語を教え始め、その成果が出始めている。政治的な悶題は独立国であるモーリシャスの言語政策を変えるほどの影響は見られなかった。むしろ国際社会の中で経済的に必要な言語、とりわけ観光業のための英語・フランス語、インド企業とのIT共同開発のための英語がますます、主流になっていき、将来的にはシンガポール化していくのではないかというのが今回の結論である。多民族社会の中での国民統合の達成に力を果たしたデヴ・ヴィラソーミの独立後の活動の背景を、海外研究者による研究進展およびそれに伴うモーリシャス国民の意識の変化とのかかわりで分析していくことを全体の目的とした。また、ヴィラソーミと各民族を代表する機関、マハトマ・ガンジー協会、英国領事館を中心とした官僚層との関係を明らかにすることを目指したこれまでの研究成果である「モーリシャス共和国の言語政策の概観と文学の可能性」をさらに深めるため、母国語としてのモーリシャス語確立の可能性をアウトサイダーの視点で捕らえ、分析することを目的とする。またこれまでの公用語政策の過程と成果を整理する。本年度、言語政策に関しては、英仏両国を中心とした外交との関連を明らかにすることを主眼とした。第一回調査は、米国UCLAにてアメリカにおけるモーリシャス研究の進展状況の資料収集と意見交換を行った。第二回調査は、モーリシャスにて「言語政策におけるメディアの役割」として具体的には現地のフランス語新聞(Le MauricienとL'express)とラジオ(Radio 1)における主にニュース報道と言語使用を通して製作者側の政策の把握を目的とした。文字を介するメディア(新聞)とラジオやテレビとの明確な相違があり、話し書葉として確立したクレオールを基盤とするモーリシャス語の文字化への困難な道のりが明らかになった。英語モーリシャス語の国内での地位の変動、国民意識の変遷をアンケート調査し、分析整理するための依頼を行い来年度以降の準備をすすめた。本年度の調査結果は、日本アフリカ学会中四国支部第一回研究会(愛媛大学)「モーリシャスからの教訓」において報告した。多民族国家である「モーリシャス共和国」における言語事情を調査し、そこに見られる旧宗主国(フランスと英国)からの影響が、国民意識の変化に与えた影響を分析することを主たる目的とする。モーリシャスが真の意味での国民統合を達成するためには、言語の問題を考える必要がある。その際、公用語としての英語、日常語としてのフランス語、あるいは母国語としての「クレオール」と呼ばれる言語がどのような位置づけであるかを調査する必要がある。それはモーリシャス人は「クレオールを話し、フランス語を読み、英語を書く」といわれているからであある。

現在のモーリシャスは、多民族国家であるのみならず、多言語国家であるともいえる。2001年から2003年の調査で明らかにしたように、1968年の独立後、VirahsawmyやCollenをはじめとする母国語としてのモーリシャス語確立に熱心な人々が、その表記法を定め、教育の現場で使用することを薦めてきた。しかし一方で、メディア(特に新聞)ではフランス語が主流であり、日常会話ではクレオールについでフランス語を使用している。こうした状況において、本年度は政治的力、外交がどのように言語政策に影響しているか(あるいはしていないのか)をフランスにて調査した。その問題はアメリカの同時多発テロ以来注目されているインド洋上の米軍基地問題ともかかわってくる。現時点で英国から貸与した形で米軍基地として利用されてるガルシア島の島民たちは今でもモーリシャス本土で帰島できる日を待っている。英米に対しフランス側はこの状況をどのように見ているのか。それがどのように言語政策に反映されているのか、いないのかを調査することを目指した。フランスでの調査を踏まえ、モーリシャスでのクレオールを使用しての教育改革の進行状況を調査分析した。1968年イギリスからの平和的な独立後、多民族・多文化が融和した安定した社会を築いてきたかに見えたモーリシャス共和国だが、支配層のインド系住民によるクレオール系住民への蔑視が原因で、2000年には暴動が起きている。また米軍基地に貸し出されているディエゴ・ガルシア島民の帰島問題も国際的な力を借りつつも解決しないままである。言語面においては、かつての宗主国の言語であったフランス語と英語を併用しつつ日常会話ではモーリシャス・クレオールを使用している。また教育問題においては、いまだ母国語としてのモーリシャス語の地位が確立されているわけではないことから、あくまでも英語での教育がなされている。しかしここ数年、私立の学校では、英語での教育では補いきれないドロップアウト組の生徒たちに、モーリシャス語を使用し補講を行うようになり、効果的な結果を得ている。これはヴイラソーミ氏が提唱してきた母国語による教育の実践の成果といえる。社会的な問題と言語的な問題は密接に関わっており政府が今後、「多様の中の統一」を目指すために、どのような政策をとるのかが、モーリシャスの将来を左右することになる。本年度は、実施調査の仕上げとして、これからのモーリシャス政府の動向を概観するための聞き取り調査を実施すると同時に、これまでに実地調査で得た資料を分析し、その結果を国内の研究会(情報文化学会)にて公表し、東呉大学(台湾)では広くモーリシャスの言語事情と社会問題を周知すべく講演、意見交換を行った。
インターロイキン11の産生とその遺伝子導入マウスの作製

骨髄初期培養から分離した紡錘形形態を示すヒトストローマ細胞およびヒト骨髄ストローマ細胞株におけるIL-11mRNA発現は各々の細胞から採取したtotal RNA 5μgをアガロースゲルに泳動した後Nothern blottingを行い、^<32>PラベルIL-11cDNAにてハイブリダイゼションをしても、ほとんどシグナルは検出できない。しかし、同様のRNAからcDNAを作製、IL-11 3'末端側350bpの両端にprimerを設定し、PCR増幅することにより、350bpの単一増幅産物は確認できる。これらの細胞株培養系にTPA10ng/ml,Ca ionophore A23187 10μMを加えて、16時間後に回収した細胞から抽出したRNAではIL-11メッセージは、KM-102、骨髄ストローマ細胞、ヒト二倍体胎児肺線維芽細胞株では著増、KM-101,KM-104,KM-105では軽度から中等度の発現増強を示した。KM-102細胞はTPA,A23187添加後1時間後には有為なIL-11メッセージの発現がみられ、徐々に増加して6時間後にはほぼplateuaに達する。この発現増強はいずれの細胞株でも、10^<-6>Mハイドロコーチゾン添加により、抑制される。KM-102細胞について発現増強と抑制の機構を解析する目的でtranscriptionを抑制するactinomycin Dを用いて実験を行った。予め、TPA,A23187で8時間培養した細胞に2μg/ml actinomycin Dを添加、経時的にRNAを採取、IL-11発現をみると6時間では1/2以下に減少している。この系にactinomycin Dの代わりにHDCを加えると2時間後にはIL-11発現は1/5以下に減少し、4時間後にはシグナルは認められなかった。actinomycin D,HDCを共存させると、HDCのIL-11発現減少作用は抑えられ、8時間後でも1/3程度に留まっており、減少はtranscriptionを止めた場合の自然のIL-11mRNAの代謝と考えられた。以上の結果は、HDCのIL-11mRNA減少作用はtranscriptionを介した間接的な機構が働いている可能性を示唆する。IL-11遺伝子導入マウスの作製に向けては、マウスαインターフェロンにて発現誘導可能なMxhGH in pGEM42ベクターにIL-11遺伝子を導入し、マウス受精卵に遺伝子導入をする段階に至っているが、生憎、千葉大学医学部動物舎が平成5年12月より4月末日まで改修工事の為に使用できないため、現在待期中である。
自由表面近傍を高速で走行する翼周りの流れの非線形現象に関する基礎的研究

本共同研究によってえられた主な研究成果は次のとおりである。1.人工3階微分と計算境界での数値消波板および複合グリッドの導入による自由表面流れの新しい差分計算法を開発し、その方法が従来の方法に比べて、計算効率と精度においてともに優れていることを確かめた。また波崩れを対象とした差分計算方法も開発し、進行波および自由表面を貫通する物体前縁付近の波崩れについてシミュレーション計算を行った。一部のものについては、対応する実験を行い、計算結果と比較しシミュレーションが妥当であることを確かめた。2.Rankine Source法において、その基礎流場を流速に応じて最適なものを用いる新しい計算方法を開発し、タンデム型水中翼の性能計算に応用し、計算方法の有用性を確認した。計算結果を実験結果と比較し、翼の最適配置などについて検討した。3.wave/wave干渉やsprayなど非線形性の強い自由表面現象について理論的および実験的に研究し、現象を明らかにした。4.気相界面の可視化と没水部分表面の水中照射による画像に画像処理手法を応用した波高の新しい計測法を開発し、船の作る波紋を計測した。方法は非接触であるため、プローブの接触によって微妙に変化する自由表面非線形現象の研究にとって有効な方法である。まず、共同研究を始めるにあたり、研究分担者がこれまで独自でおこなってきた関連の研究について発表し討論する機会をもった(92年7月8、9日)。そこでの討論をもとにそれぞれの研究分担を確認し、共同研究を遂行した。茂里、土井、二宮は、自由表面をもつ流れの差分計算の新しい効率のよい数値計算法を開発について研究するとともに、非線形性の強い振動翼の数値シミュレーションをおこなった。また可視化技術を応用した波面の計測法について研究し、簡便で有効な方法を開発した。梶谷、宮田は高速水中翼船の開発を視野に入れて、没水翼の数値シミュレーションと流体力に関する実験を行なった。池畑は振動翼の発生する揚力について櫓の推力という観点から実験的研究をした。また平板と翼の接合部流れの数値シミュレーションをした。内藤、村松は波崩れの力学について理論、実験の両面から研究した。中武、片岡は高速時のRankine Source法の効率のよい計算方法の開発と自由表面上を滑走する翼の性能について研究した。経塚は2次元振動翼周りの流れの計算を行ない、非線形特性について検討した。これらの主な研究成果は既に学会等で発表しているが、本年7月に、第2回の研究会をもち、研究成果を報告しあい、今後の進め方について討論する場をもつ予定である。第2年度でかつ最終年度にあたる今年度は、これまでの研究成果について討論すると同時にとりまとめについて検討する機会をもった(93年11月25,26日於広島大学)。そこには、研究分担者のみならず、本研究課題である自由表面の非線形性に関係する問題に関心のある内外の研究者も招いた。活発な討論がなされ、発表された研究内容や討論は、本共同研究を進める上で非常に有益であった。また同時に、本共同研究の成果を内外に知ってもらういい機会となった。茂里、土井は、十分な精度と効率をもつ自由表面流れの新しい差分計算法について研究するとともに、非線形性の強い振動翼の数値シミュレーションを行った。層流について検証された方法を没水翼まわりの高レイノルズ数流場に応用し、その有用性について調べた。池畑もまた、自由表面流れの新しい差分計算法について研究した。梶谷、宮田は、昨年度に引き続き、高速水中翼船の開発を視野に入れて、没水翼の数値シミュレーションを行った。内藤、村松も引き続き、波崩れの力学について理論、実験の両面から研究した。中武、片岡は、昨年度開発した計算法をタンデム型翼の性能計算に応用し、実験結果と比較検討した。本共同研究の遂行のために開催してきた自由表面の非線形性に関する研究会を、共同研究が終了する来年度以降も継続して開催し、自由表面流れに関する研究を精力的に続けていくこととなっている。
姿勢・抗重力・背景筋活動が随意頭部回転運動時の下肢筋に及ぼす影響の筋電図学的解析

本研究は、姿勢(座位・立位)・抗重力活動(立位で体重を支えているか否か)・背景筋活動(体重を支えていない場合、随意筋収縮を行うか否か)という背景条件の異なった組み合わせの元で、頭部回転運動が下肢筋活動に及ぼす影響を、筋電図変化から観察した。なお背景筋活動の随意収縮量は、体重を支えている場合に見られる筋電図量とほぼ同等にした。運動課題は頭部の左方向への水平急速随意回転運動である。被検筋は両脚のヒラメ筋で、筋活動は表面筋電図法とH反射法を併用して観察した。実験の結果、姿勢、抗重力の有無、背景筋活動の有無の違いに関わらず、H反射には、全被験者で、頭部回転運動の主動筋(胸鎖乳突筋)の筋電図開始とほぼ同時か直後に促通のみが観察された。変化発現のタイミングと変化の方向(促通のみ)から、この現象は、頭部回転運動を実行するための主動筋の随意収縮によって引き起こされたH反射・腱反射の増強現象(Jendrassik効果)が強く現れたためであると考えられる。表面筋電図では、主動筋筋電図活動の開始と同時又は直後だけでなく、開始前にも変化が観察された。この変化の方向は促通だけでなく抑制もみられた。この筋電図変化は、被験者間には共通性はなかったが、同一被験者では、実験条件が同じであれば再現性が見られた。また、抗重力の条件が異なっても、背景筋の活動量が条件が同じであれば基本的に同じパターンが再現された。これまで運動ニューロンプールの興奮性の変化は、ダイレクトに同じ変化として筋活動に現れる構造になっていると考えられてきた。しかし本研究結果から、H反射と表面筋電図で観察された、変化発現のタイミングも変化の方向(促通と抑制)も一致しない場合のあることが示唆された。これはどのような中枢・末梢の仕組みによるものなのか、どのような条件下でそれは顕在化するのかを、今後さらに実験を重ねて検証していきたいと考えている。
新規オイルゲル化剤の開発とその実用化に向けての研究

本研究は、有機溶媒や油(オイル)類を少量の添加でゲル化する新規な低分子化合物のゲル化剤の分子設計と合成、ゲル化機構の解明を目的とした。また、開発したゲル化剤の応用研究も行なった。具体的にはオイルゲル化剤の多孔質高分子材料、中空状無機材料、電解質材料への応用について研究した。本プロジェクトで、多孔質高分子材料、中空状無機材料の作製法を確立した。また、液漏れ防止電池の実用化を目指してイオン性液体をゲル化してゲル電解質を作製し、支持塩の種類、ゲル化剤の種類、各濃度と温度によるイオン伝導度の依存性を明らかとした。ゲル化剤の合理的分子設計のために、不斉炭素をもつ安価な原料としてL-リシン、L-グルタミン酸、環状ジペプチド、(1S,2S)-(+)-2-アミノ-1-フェニル-1、3-プロパンジオール、(1R,2S)-(-)-ノルエフェドリンなどに着目し新規なオイルゲル化剤を分子設計した。分子設計した化合物を合成し、各種油類、有機溶剤に対するゲル化能を調べ、ゲル化するものについてはゲル化に必要な最小量を求めゲル化剤としての評価をした。合成した化合物はガスクロマトグラフ質量分析計(申請備品として購入)などにより確認した。また、ゲル化の機構を示差走査熱量計、透過型電子顕微鏡により調べた。すでに筆者らによって開発された4種の代表的オイルゲル化剤と本プロジェクトで新たに開発するオイルゲル化剤を使って、イオン性溶液をゲル化し、ゲル電解質を作成した。このゲル電解質の伝導度を測定し、支持塩の種類、ゲル化剤の種類、各濃度、温度による伝導度の依存性を調べた。また、多孔質高分子材料、中空状無機材料の作製法を確立した。不斉炭素をもつ安価な原料としてL-リシン、L-グルタミン酸、(1S,2S)-(+)-2-アミノ-1-フェニル-1、3-プロパンジオール、(1R,2S)-(-)-ノルエフェドリン、ビシクロヘキサン誘導体に着目し新規なオイルゲル化剤を分子設計し合成した。合成した化合物は元素分析、核磁気共鳴スペクトル、ガスクロマトグラフ質量分析計(今回、備品として購入)などにより確認した。合成した化合物について各種油類、有機溶剤に対するゲル化能を調べ、ゲル化するものについてはゲル化に必要な最小量を求めゲル化剤としての評価をした。すでに筆者らによって開発された4種の代表的オイルゲル化剤と本プロジェクトで新たに開発したオイルゲル化剤を使って、種々の有機溶媒に電解質支持塩を溶かした溶液をゲル化し、ゲル電解質を作製した。作製したゲル電解質の伝導度を測定し、支持塩の種類、ゲル化剤の種類、各濃度、温度による伝導度の依存性を調べた。不斉炭素をもつ安価な原料としてL-リシン、人工甘味料のアスパルテームなどに着目し、新規な有機ゲル化剤、ヒドロゲル化剤を分子設計し合成した。ヒドロゲル化剤については、筆者がこれまでに開発した有機ゲル化剤に親水性の官能基を導入することにより開発できることを明らかとした。合成した化合物はガスクロマトゲラフ質量分析計(申請備品として既購入)などにより確認した。合成した各化合物の各種油類、有機溶剤あるいは水に対するゲル化能を調べ、ゲル化するものについてはゲル化に必要な最小量を求めゲル化剤としての評価をした。その結果、有機溶媒に対しては10%以下の添加で、水に対しては数%の添加でゲル化できる場合があることがわかった。

今回の研究成果により有機ゲル化剤とヒドロゲル化剤が共通のドライビングフォースで物理ゲルを形成する事が明らかとなった。また、ゲル化の機構を示差走査熱量計、透過型電子顕微鏡により調べた。すでに筆者らによって開発された4種の代表的オイルゲル化剤と本プロジェクトで新たに開発した3種のオイルゲル化剤を使って、種々の有機溶媒に電解質支持塩を溶かした溶液をゲル化し、ゲル電解質を作成しゲル電解質の伝導度を測定した。支持塩の種類、ゲル化剤の種類、各濃度、温度による伝導度の依存性を調べた。その結果、ゲル電解質の伝導度はきわめて高く、実用のレベルに達していることが証明された。また、有機ゲル化剤、ヒドロゲル化剤を鋳型に用いたゾルゲル重合により酸化チタン、酸化センタル、酸化バナジウムなどの中空状無機材料を創製した。得られた中空状無機材料は100nm以下の空孔をもつ無機ナノファイバーと位置づけられる新しい無機材料であることがわかった。本研究は、有機溶媒や油(オイル)類を少量の添加でゲル化する新規な低分子化合物のゲル化剤の分子設計と合成、ゲル化機構の解明を目的とした。また、開発したゲル化剤の応用研究も行なった。具体的にはオイルゲル化剤の多孔質高分子材料、中空状無機材料、電解質材料への応用について研究した。本プロジェクトで、多孔質高分子材料、中空状無機材料の作製法を確立した。また、液漏れ防止電池の実用化を目指してイオン性液体をゲル化してゲル電解質を作製し、支持塩の種類、ゲル化剤の種類、各濃度と温度によるイオン伝導度の依存性を明らかとした。ゲル化剤の合理的分子設計のために、不斉炭素をもつ安価な原料としてL-リシン、L-グルタミン酸、環状ジペプチド、(1S,2S)-(+)-2-アミノ-1-フェニル-1、3-プロパンジオール、(1R,2S)-(-)-ノルエフェドリンなどに着目し新規なオイルゲル化剤を分子設計した。分子設計した化合物を合成し、各種油類、有機溶剤に対するゲル化能を調べ、ゲル化するものについてはゲル化に必要な最小量を求めゲル化剤としての評価をした。合成した化合物はガスクロマトグラフ質量分析計(申請備品として購入)などにより確認した。すでに筆者らによって開発された4種の代表的オイルゲル化剤と本プロジェクトで新たに開発するオイルゲル化剤を使って、イオン性溶液をゲル化し、ゲル電解質を作成した。このゲル電解質の伝導度を測定し、支持塩の種類、ゲル化剤の種類、各濃度、温度による伝導度の依存性を調べた。また、多孔質高分子材料、中空状無機材料の作製法を確立した。
悪性乳癌における癌幹細胞の維持機構

乳癌細胞株で見出したNF-kB-JAG1-NOTCH経路の癌幹細胞維持における関与が手術検体でも確認することができた。これは本経路が癌治療の標的をなりうることを示している。さらに乳癌細胞株において上皮系と間葉系細胞集団が相互作用して双方向転換を制御しながら共存していることを明らかにした。手術検体の解析から同様の相互作用が実際の腫瘍においても癌転移や癌幹細胞維持に関与していると考えられた。1)手術摘出した乳癌検体由来の癌細胞を培養する条件を検討して2週間程度培養できる条件を設定した。10例の検体の中から遺伝子発現パターンによりBasal型乳癌と判断できる例についてTNFa刺激あるいはJAG1刺激後に癌幹細胞の比率を解析した。その結果手術検体においてもこれらの刺激により癌幹細胞の比率の増加が観察された。即ちin vivoにおいてもNF-kB-JAG1-NOTCHという経路が癌幹細胞の維持に関与していることを強く示唆するデータを得た。2)トリプルネガティブ乳癌(TNBC)の悪性化におけるNF-kBの役割を解明するためにNF-kBの標的遺伝子を複数同定した。それらの遺伝子をTNBC乳癌細胞株に発現後、免疫不全マウスに移植し、腫瘍形成に対する促進効果の有無を解析した。その結果NF-kB標的遺伝子の一つであるトロポモジュリン1(TMOD1)が腫瘍形成を促進することが明らかとなった。TMOD1による増殖促進は通常の二次元培養では観察されずコラーゲン基質中での三次元培養において観察された。詳細な機構解析によりTMOD1がb-cataninを安定化し、さらにそのb-cateninがMMP13の発現を促進することで腫瘍形成が促進することが判明した(Ito-Kureha et al. Cancer Res. 2015)。癌幹細胞の維持やNOTCHシグナルとの関連については現在検討中である。3)癌幹細胞分画と非癌幹細胞分画を分取しその遺伝子発現やシグナル活性化の違いを解析する計画は実験条件の検討を実施中である。Basal-like乳癌細胞株であるHCC38細胞やHCC1143細胞および一部の乳癌臨床検体においてBasal-like乳癌様のEpCAMを強く発現する細胞集団と、Claudin-low乳癌様のEpCAM発現が低い集団が共存していることに注目し、乳癌幹細胞の維持機構解明の観点から異なる性質の細胞が共存する機構について解析を行った。初めに各集団をFACSによって分取し遺伝子発現を検討した結果、EpCAM発現の高い集団はCLDNやBasalケラチンを高く発現する上皮様の性質を示し、EpCAM発現の低い集団はZEB1/2を高く発現し、CLDNやBasalケラチンの発現が低い間葉系細胞の性質を持つことが分かった。ZEB1/2の発現と上皮マーカーの発現が集団間で逆相間を示すことから上皮間葉転換EMTの関連が示唆された。そこで次にこれらの細胞集団が相互に変換可能であるかを調べるためにsingle cell sortingによって各集団の細胞をcloningしてEpCAMの発現プロファイルを調べた。その結果、ほとんどのcloneにおいてその頻度は異なるものの両画分が存在する事が分かり、これらの2つの集団は相互に変換可能であることが分かった。さらに、EMTを誘導する転写因子であるSnailの過剰発現によってEpCAM低発現の集団が顕著に増加することも分かり、EMTとMETによって相互に変換することで培養条件下において両者のバランスが維持されていることが分かった。このEMTやMET制御機構を調べるために、各細胞集団を単独もしくはお互いの集団を混合して培養を行ったところ、間葉様の集団は周囲の上皮様細胞のEMTを促進し、逆に上皮様の集団は周囲の間葉様細胞のMETを促進することが示唆された。さらにお互いの集団の細胞上清ではこのような変化は見られなかったことから細胞間接触の重要性が考えられた。一般的に上皮様細胞は増殖能が高く、一方で間葉様細胞は増殖能は低いものの細胞生存能が高く、抗腫瘍免疫に働く樹状細胞を抑制することなどが報告されていることから、今後、より詳細な解析を行いBasal-like乳癌におけるEMTとMETによる上皮様・間葉様の両細胞のバランスの維持が腫瘍の悪性化に果たす重要性を明らかにしたい。乳癌は発現プロファイルによって大きく4つのサブタイプに分類されるが、中でもTNBCに分類されるBasal-like乳癌やClaudin-low乳癌は分子標的治療法が確立しておらず、また増殖能や遊走性などの悪性度も高く予後が悪い。申請者らはBasal-like乳癌細胞株であるHCC38細胞やHCC1143細胞、さらに一部の乳癌臨床検体においてもBasal-like乳癌様のEpCAMを強く発現する細胞集団と、Claudin-low乳癌様のEpCAM発現が低い集団が共存していることを発見し、これら性質の異なる細胞集団が共存する機構を解析した。その結果、EpCAM発現の高い集団はE-cadherinやCLDNを高く発現する上皮細胞様の性質を示し、EpCAM発現の低い集団はN-cadherinやVimentin、EMT誘導転写因子ZEB1を高く発現する間葉系細胞様の性質を持つことが分かり上皮間葉転換(EMT)の関連が示唆された。

このEMT制御機構を調べるために、各細胞集団を単独もしくはお互いの集団を混合して培養を行ったところ、間葉系細胞の集団は周囲の上皮細胞のEMTを促進し、逆に上皮細胞の集団は周囲の間葉系細胞のMETを促進することが分かった。またこのEMT/METにはTGF-b1やJAK-STATの活性化によって誘導される転写因子ZEB1, SLUGの活性化が重要であることが明らかとなった。一般に上皮細胞は増殖能が高く腫瘍形成に重要である一方、間葉系細胞は遊走能や細胞生存能が高く治療抵抗性との関連が報告されており、Basal-like乳癌における両細胞のバランス維持機構の解明は乳癌悪性化の新たな機構を提唱するとともに治療戦略の創出に繋がると考えられる。乳癌細胞株で見出したNF-kB-JAG1-NOTCH経路の癌幹細胞維持における関与が手術検体でも確認することができた。これは本経路が癌治療の標的をなりうることを示している。さらに乳癌細胞株において上皮系と間葉系細胞集団が相互作用して双方向転換を制御しながら共存していることを明らかにした。手術検体の解析から同様の相互作用が実際の腫瘍においても癌転移や癌幹細胞維持に関与していると考えられた。手術検体におけるNOTCHシグナルと癌幹細胞との関連については例数がもう少し必要なものの培養細胞で見出したNF-kB-JAG1-NOTCH経路が機能していることを示す結果を得ている。また、癌幹細胞の維持やNOTCHシグナルとの関連については現在検討中ではあるものの、トリプルネガティブ乳癌(TNBC)の悪性化におけるNF-kBの役割としてTMOD1の誘導を見出した。TMOD1が治療の標的となる可能性を示唆できたことは癌研究に大きく貢献できたと考えられる。1)癌幹細胞特異的なNOTCH標的遺伝子をsiRNAあるいはshRNAでノックダウンし癌幹細胞維持に必須な役割を果たす標的遺伝子を同定し、癌幹細胞維持の分子機構を明らかにする。2)NOTCH1,NOTCH2,NOTCH3,NOTCH4の中で癌幹細胞維持における役割に差がある場合には、その原因が発現量によるのか受容体の構造の違いによるのかを明らかにし、その生理的な意味を明らかにする実験を行う。3)Basa1タイプ乳癌特異的なNOTCHシグナル経路の同定を目指す。Luminalタイプ及びClaudin-lowタイプ乳癌細胞との比較から特異性に関与するタンパク質を同定する。4)手術検体の例数を増やし、細胞株で観察されたNOTCHシグナルの癌幹細胞維持機能のBasalタイプ特異性がprimaryの乳癌細胞にも適応できるかを検討する。また、計画3)で同定される幹細胞特異的なNOTCHシグナル制御に関わるタンパク質の挙動を手術由来検体で解析し、Basalタイプ乳癌での癌幹細胞特異的なNOTCHシグナル制御がprimaryの乳癌細胞にも適応できるかを検討する。28年度が最終年度であるため、記入しない。分子生物学、腫瘍生物学複数のTNBC細胞株において癌幹細胞分画と非癌幹細胞分画を分取する条件が設定できたので、今後両分画におけるNOTCHシグナルの活性化の量的質的な違いを当初の計画に従って解析する。Basalタイプ乳癌細胞株における遺伝子ノックダウンについてた種類の遺伝子で成功していたが、4種類のNOTCH受容体の特異的ノックダウンについては条件検討に時間を要した。
マウス免疫寛容モデルを用いた鼻アレルギー病態の解明

鼻咽腔は常に大量の外来抗原と接しており,抗原認識において重要な役割を担っている。さらに,鼻腔における局所免疫系は全身免疫系と密接な関わりを持ちながら,特有のユニークな免疫応答機構を持っている。マウスでは鼻腔後方にヒト扁桃に相当するNALT(nasopharyngeal associated lymphoid tissue)が存在し,局所免疫応答機構の主要な役割を担うものと考えられる。経鼻免疫寛容の誘導に対するNALTの関与について検討した。TGF-βは生体において免疫能を抑制する重要なサイトカインと言われている。経鼻免疫は誘導組織であるNALTのCD4+T細胞をTh3細胞へ分化させることにより,TGF-βを産生し末梢の免疫寛容状態を誘導する可能性が示唆された。1)マウスアレルギーモデルの作成総lgEは21,25日目に抗体価のピークを認める抗体価の増加を認めたが,OVA特異的lgEは25日目に軽度の抗体価の増加を認めるのみであった。総lgE値の増加から感作モデルの作製に問題はないと考えられたが,OVA特異的lgEのELISA法に問題があるものと考えられた。2)マウス経鼻免疫寛容モデルの作成上記のアレルギーモデル作製に先だって,感作5日前から4日間OVA type7(10mg/mg)を10μl経鼻投与した。感作21日目の血清を採取し,総lgE,OVA特異的lgEをELISA法により測定した。総lgEは非経鼻投与群に比して明らかな低下を認めたが,OVA特異的lgEは変化なかった。上記と同様にOVA特異的lgEのELISA法に問題があるものと考えられた。
量子ホール電子系における端状態の位相干渉性とその制御

スピン分極した端状態が生成する核スピン偏極の空間分布プロファイルや時間的ダイナミクスを調べるため、GaAs結晶基板上にGaAs/AIGaAsヘテロ構造結晶をMBE成長し、リソグラフィー加工により前面金属ゲート電極を有する素子を作成し、かつ希釈冷凍機温度において実験を行った。具体的には、量子ホール電子系のランダウ準位占有指数2の状態で、アップスピンをもつ電子の端状態とダウンスピンをもつ電子の端状態をクロスゲートによって空間的に分離し、アップスピントとダウンスピンの間に非平衡分布を生成する。その際、電子スピンと核スピンの間の長微細相互作用によって、電子スピンのフリップ散乱にともなってGaまたはAsの核スピンが反対方向にフロップ散乱する。そのために、核スピンが電子の端状態に沿って強く偏極する(オーバーハウザー効果、または動的核スピン偏極)。それによって生じる核スピン偏極の空間プロファイルを、金属サイドゲートのバイアス電圧走査によってナノスケールで制御・検出し、核スピン偏極分布の空間プロファイルを明らかにした。さらに、核スピン偏極生成・減衰の時間的ダイナミクスを観察することによって、核スピンの拡散と格子緩和について知見を得ることができた。(研究実施期間:H17,12H18,3)量子ホール効果状態にある2次元電子系の端状態(量子ホール端状態)の位相干渉性、および非平衡分布した端状態が生成する核スピン系の局所的制御・検出を研究する。受け入れ研究者グループではすでに、複数のゲート電極をもつ2次元電子系素子を用いて量子ホール端状態により核スピンを電気的に偏極(初期化)し、パルスNMRによりコヒーレント操作(Rabi振動)し、その結果を抵抗値を通して読み出すことに成功している。本研究はそれをさらに発展させ、(1)生成する核スピン偏極の空間プロファイルをナノスケールで制御・検出し、核スピン偏極の生成・減衰の時間的ダイナミクスを明らかにし、さらに、(2)サイドゲート電極により量子ホール端状態の空間位置をナノスケール精度で移動させる事により、核スピン系と電子スピン系(量子ホール端状態)に働く超微細相互作用を有効的に制御した上でコヒーレント制御することを目的とする。本年度は、GaAs結晶基板(本研究で購入)上にGaAs/AlGaAsヘテロ構造結晶をMBE成長(現有装置)し、リソグラフィー加工によりいくつかの前面金属ゲート電極を有する素子を作成した。さらに、希釈冷凍機(現有装置)により100mK以下の低温度でテスト的な実験を開始し、核スピン偏極をナノメートルスケールで局所的に生成し得ることを確かめた。量子ホール電子系は、端状態間散乱や試料内部での後方散乱が厳しく抑えられるために、長距離にわたって位相干渉性を有すると信じられており、基礎物性ばかりでなく量子制御の観点からも興味深い系である。従来の実験で著しく長い位相干渉長が示唆されているが定量的には明確になっていない。また、スピン分極した端状態間の非平衡分布が緩和する際に、核スピンに強い偏極を生ずるため、核スピンの局所的制御手段として興味がもたれている。本研究は、新たな実験手法によって量子ホール電子系および量子ホール端状態の位相干渉性の手がかりをえるとともに、スピン分極端状態を用いた核スピン系の局所的制御・検出方法を開拓し、それを端状態のスペクトロスコピー研究に応用することを目的とする。スピン分極した端状態が生成する核スピン偏極の空間分布プロファイルや時間的ダイナミクスを調べるために、GaAs結晶基板上にGaAs/AlGaAsヘテロ構造結晶をMBE成長し、リソグラフィー加工により前面金属ショットキーゲート電極を有する素子を複数作成し、側面金属ゲートに不電圧をバイアスすることによって、生成した核スピン分極の空間プロファイルを測定した。