hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
無細胞系による多種タンパク質の迅速高収率合成・高度分離システムの開発

本研究で開発を目指す迅速タンパク質合成・高度分離システムでは、多数のcDNAから多数のタンパク質合成を迅速に行ない、高度分離・精製を行えるシステムの開発を試みた。本研究では、まず、無細胞タンパク質合成系の効率化について検討を行った。ここでは、重層法と透析法について比較検討を行った。その結果、透析法を用いることで、タンパク質合成量を大きく増大できることが明らかとなった。また、各種の分子シャペロンやフォールダーゼについて、その生産系を確立するとともに、タンパク質フォールディング促進について検討を行った。特にシャペロニンとジスルフィドイソメラーゼ(Dsbタンパク質)を同時に用いた場合、タンパク質のフォールディングを大きく促進することが明らかとなった。さらに機能性微粒子材料としては、温度を低下させることで凝集し、数百nmの粒子径であるにも関わらず迅速な磁気分離が可能であると共に、表面に種々の官能基を持つ温度応答性の磁性微粒子を開発した。具体的には、N-アクリロイルグリシンアミド(NAGAm)とビオチン誘導体(N-メタクロイル-N'-ビオチニルプロピレンジアミン:MBPDA)を10:1程度で共重合して得られるポリマー(NAGAm/MBPDA共重合体)をマグネタイトのナノ粒子(平均粒子径が10-20nm程度)に固定化する事により調整した。この温度応答性微粒子は、分子シャペロン・フォールダーゼの固定化、および合成したタンパク質の迅速分離用アフィニティ微粒子として有用であることを明らかにした。タンパク質を迅速に合成する手法として、生物からタンパク質合成装置であるリボソームを抽出して、試験管内に遺伝子およびタンパク質の合成原料であるアミノ酸等とともに加えて反応を行う、無細胞タンパク質合成システムが検討されてきている。特に近年、ゲノム解析の急速な進展にともない、得られた極めて多種類の遺伝子から作られるタンパク質の構造機能解析を迅速に行うことが、急務となってきている。このため、本研究では、比較的小さなスケールでよいが、極めて多種類のタンパク質を遺伝子cDNAから効率よく迅速に合成して、高度分離精製するシステムの開発を目指した。無細胞タンパク質合成システムにおける正しい立体構造を持ったタンパク質の収率を飛躍的に向上させるために、生体内で働く各種の分子シャペロン・フォールダーゼを活用することを試みた。まず、大腸菌由来の分子シャペロン・フォールダーゼの生産系を確立した。それらがタンパク質フォールディング過程に与える影響を明らかにし、無細胞タンパク質合成システムの効率化に効果的な分子シャペロン・フォールダーゼの組み合わせを選択することを試みた。その結果、Dsbタンパク質と分子シャペロンの組み合わせが有効であることを明らかにした。また、高度分利用機能性材料としては、温度を低下させることで凝集し、数百nmの粒子径であるにも関わらず迅速な磁気分離が可能であり、表面に種々の官能基を持つ温度応答性の磁性微粒子(数十nmのマグネタイトを包含した温度応答性モノマーおよびスチレンより合成した微粒子)を調製した。凝集粒子の再分散は、昇温することで行える。今後、温度応答性微粒子を分子シャペロン・フォールダーゼの固定化、および合成したタンパク質の迅速分離用アフィニティ微粒子の調製に利用することを試みる。本研究では、多数のcDNAから多数のタンパク質合成を迅速に行えるシステムの開発を行った。機能性微粒子材料としては、温度を低下させることで凝集し、数百nmの粒子径であるにも関わらず迅速な磁気分離が可能であり、表面に種々の官能基を持つ温度応答性の磁性微粒子(数十nmのマグネタイトを包含した温度応答性モノマーおよびスチレンより合成した微粒子)を開発した。この温度応答性微粒子を分子シャペロン・フォールダーゼの固定化、および合成したタンパク質の迅速分離用アフィニティ微粒子の調製に利用する。本年度は、以下の3点について検討した。・合成タンパク質の高度分離法の確立...高度分離用のアフィニティ吸差体を得るために、微粒子表面にイミノジ酢酸ニッケルを持つ温度応答性磁性微粒子材料の開発を行い、その合成に成功した。

一方、無細胞系において、目的とするタンパク質群をポリヒスチジン(タグとよぶ)と融合させた形で合成すると、このタグが微粒子表面のイミノジ酢酸ニッケルと特異的な相互作用するため、迅速なアフィニティ高度分離ができることを明らかにした。・無細胞迅速タンパク質合成・高度分離システムの構築...昨年度からの結果を総合したシステムの開発を行った。システムとしては、多数の反応を同時に行うため、多数のウェルを持つマイクロプレートを反応や分離の場として利用する形のシステムの構築を行った。・分子シャペロン・フォールダーゼによるタンパク質フォールディング制御...大腸菌由来の分子シャペロンGroEL/ESおよびDsbタンパク質によるタンパク質フォールディングの促進効果について明らかにした。GroEL/ESおよびDsbタンパク質は、ジスルフィド結合を持つタンパク質のフォールディングにおいては、協同効果を示すことを示した。
歯科保健医療の需給量の推計と国民の口腔健康ニーズに関する研究

歯科疾患量を把握するには、歯科の二大疾患である齲蝕と歯周疾患の現状把握はもちろんのこと、歯科疾患の将来的な予測も必要となる。そして、将来的な需要量を捉えるためには、これまでの疾患の罹患状況の推移を詳細に検討し、歯科疾患に影響を与えている要因について分析することが必要である。そこで、本年度は、「DMFT指数の推移」と「口腔の健康」に着目し、まずは先行して、わが国の学童期における齲蝕罹患状況の推移についてbirth-year cohort分析を用いて検討するとともに、将来的な齲蝕の罹患状況について推測を行った。その結果、12歳児以降成人期に至るまでの生年別DMFT指数はどの世代でも直線的な増加傾向を示し、18歳での齲蝕罹患状況は12歳時の齲蝕罹患状況がそのまま反映されていた。特に、1日の歯磨き回数や朝食欠食率などのライフスタイル因子において、18歳では12歳時に比べ悪化傾向を示したことから、本来はライフスタイルが確立されるべき重要な時期に健康生活行動の乱れが生じている可能性が示唆された。今後、中高生における齲蝕の増加を抑制するためには、成人期の捉えやすいライフスタイルや環境因子とは異なる中高生特有のライフスタイルや環境因子を明らかにし、歯科保健医療の観点からアプローチすることが重要である。そのためには、ライフスタイル診断を行うことが必須であり、ライフスタイルとして確立されている歯磨き行動(回数、時間など)がそのひとつの基準になると考えられる。また、学童期における将来的なDMFT指数について、歯科疾患実態調査の年次ごとに回帰直線を作成し、そこから得られたデータを基に推測値を算出したところ、2020年には、DMFT指数が12歳で0.4、15歳で0.6、18歳では0.9と、学童期全体の齲蝕罹患はさらなる減少を示すものの、12歳から18歳の学童期というライフステージで捉えてみると、依然として直線的な推移を示すことが明らかとなった。従来、歯科疾患量の把握として行われてきた口腔診査やアンケート調査だけでは、歯科の潜在需要量を捉えられない。そこで本研究では、「歯科保健医療の需給量」と「口腔の健康」に着目し、初年度は、30歳以上の被験者に対し実際に臨床の現場で口腔内診査やアンケート調査を行うとともに、それらの方法からは把握できない歯科疾患を含めて検討するため、臨床の現場で収集可能となる有病状況や、口腔の二大疾患である齲蝕および歯周疾患に関する指標データ、X線画像などの情報から現状を把握し検討を加えた。その結果、齲蝕処置の状況では、齲蝕完了者率が総数の40%を示すものの、現在治療中の者が62%で、未処置歯があるにもかかわらず通院せずに未治療のままの者が2%程度存在した。また、歯周疾患の状況では、女性よりも男性においてCPI個人最大コード値が大きくなる(歯周疾患の重症度が高い)傾向が認められ、また年齢階層が高くなるにつれて6mm以上の歯周ポケットの保有者の割合が増加していた。さらに、歯周疾患による水平骨吸収が認められる者は被験者全体の40%で、特に30歳以降急激に増加しており、60歳では60%以上の者で認められた。さらに、根尖病巣については口腔内の1歯以上で認められる者が40%で、なかには5歯以上保有している者も1%みられた。また、顎関節症の症状がある者は、全体の10%でどの年齢層においても女性に多くみられる傾向があった。これらの現状把握の結果から、年々歯や口腔の健康に関心を持つ者が増加しているにもかかわらず、歯科疾患に罹患した者ではそのまま放置し歯科医療機関で診療を受けない者がみられることが明らかとなった。次年度はこれらの結果を踏まえ、口腔の健康について検討していく。

また、学童期における将来的なDMFT指数について、歯科疾患実態調査の年次ごとに回帰直線を作成し、そこから得られたデータを基に推測値を算出したところ、2020年には、DMFT指数が12歳で0.4、15歳で0.6、18歳では0.9と、学童期全体の齲蝕罹患はさらなる減少を示すものの、12歳から18歳の学童期というライフステージで捉えてみると、依然として直線的な推移を示すことが明らかとなった。
(金属/絶縁体)不連続人工格子のトンネル型GMRとMFMによる微細磁区構造観察

(金属/絶縁体)不連続人工格子では、絶縁層を介した磁性金属間にトンネル効果型電気伝導を生じ、また磁場を印加することによって磁気トンネル効果が生じる。トンネル効果、磁気トンネル効果は基礎的観点並びにスピンエレクトロニクス、単電子デバイス等への磁気応用として重要である。更に一方の磁性層を磁性微粒子とすることは、ナノサイズの磁性微粒子の物性を測定することになり、基礎・応用の観点から興味深い。以上のことから次の研究を行った。1. (金属/絶縁体)不連続人工格子の作製(金属/絶縁体)不連続人工格子及びグラニュラー薄膜作製を行うために(Co、パーマロイ/SiO_2O/Co)系不連続人工格子及びグラニュラー膜について、各膜厚、組成比を変化した試料を作製し、構造解析、磁化並びに磁気抵抗測定を行い、トンネル効果の現れる膜厚領域の決定とその磁気特性を明らかにした。2.原子間力顕微鏡の電流同時測定を用いた、Co島状粒子の磁気トンネル効果の測定磁性金属/絶縁体/磁性金属微粒子構造において、微細な探針を磁気微粒子の上部から接触させ金属微粒子と磁性金属の間に電流を流せば、単一の磁性微粒子が関与する磁気トンネル効果が観測できる。このためには、磁性微粒子状に付着する表面層の除去とクリーニングが重要である。本実験ではCo/SiO_2/Co微粒子三層を試料とし、真空中動作と表面クリーニングによって、トンネル効果の観測を確認した。現在磁場印加による磁気トンネル効果の測定を行っている。3. MFMによる不連続人工格子薄膜の磁区観察MFMによって画像を磁化分布に変換するための伝達関数を明らかにする必要である。その探針を単一磁気双極子として伝達関数を定式化すると共に、実験的に垂直磁気記録媒体を標準試料に用いて伝達関数を求めた(論文発表)。現在その伝達関数を用いて、探針-試料間の画像の距離依存性、記録媒体を試料に用いて観測される磁気クラスターをもとにして表面磁化微細構造の解析を行っている。画像変換法を開発中である。
局在プラズモンシートによる細胞接着ナノ界面の超解像度ライブセルイメージング

AIを使った画像解析技術の飛躍的進歩は医療診断分野にパラダイムシフトを起こしつつある。大量の画像を高速で処置できるようになった今、次に必要とされるのは、高度情報処理技術に見合った高品質の画像情報である。我々は、独自技術である金属微粒子自己組織化により作製した「局在プラズモンシート」の光閉じ込めおよび蛍光増強効果により、ナノ界面(埋もれた界面)における生細胞の分子ダイナミクスを超解像度で高速イメージングできる技術開発を進めている。細胞接着界面における分子レベルでの反応を明らかにすることで、基礎生化学・医学的課題に対して新たな情報を提供することを目的とする。
電子線トモグラフィーを用いた細胞における分子構造の三次元可視化

昨年度研究計画通りにPns10チューブルの構造解析を行ったが、本年は、これを論文にまとめ、報告した。また、この経験を生かし、Rice Gall Dwarf Virus(RGDV)を感染させたツマグロヨコバイの培養細胞の電子線トモグラフィーを行った。RGDVは、12分節の二本鎖RNAを二重殻に内包するという点、形状、構成タンパク質、大きさのいずれにおいてもRDVに酷似している。しかし、RDV感染細胞とは異なり、感染細胞のミトコンドリア周辺に特異的にな成熟したウイルス粒子が、局在する。この詳細を三次元で調べるためプラスチック切片の電子線トモグラフィーを行った。厚さ50nmの薄い切片を用いたため、微細構造が非常に明瞭に認められ、RDVの原子構造から作製した低分解能構造を当てはめることができた。これによって、隣り合うウイルス粒子は互いに接触っせずにミトコンドリア外膜に接していることが認められた。免疫シナプスの電子線トモグラフィーでは、突起状の形が観測されたものの、それが、どの分子種に相当するのか、わからなかった。ここで、分子分解能をもとめている以上、従来の免疫電顕法は、分子種の同定に使えない。そこで、インテグリンのリガンドに着目し、これを直接標識することで、活性なインテグリンを同定すると同時に電子線トモグラフィーのアライメントにも使用することを考えた。また、ラベルには量子ドットを用いた。インテグリンは、フィブリノーゲンのC末端12残基に特有に結合するため、この部分にビオチン化配列を繋ぐことにより、ストレプトアビジンで修飾された量子ドットを使用できるようにした。このラベル付きリガンドは、ELISA法等で十分に結合することが確かめられた。研究実施計画通り、Pns10チューブルの電子線トモグラフィーを行った。イネ萎縮ウイルス(RDV)を感染させた、ツマグロヨコバイのベクター細胞から切片を作製し、我々が開発を進めている超高圧電子顕微鏡センターの電子線トモグラフィー用透過型電子顕微鏡H-9500SDを用いて、2軸傾斜シリーズを撮影した。得られた画像から、三次元再構成を行い明瞭なチューブルの構造を示すトモグラムを得た。三次元計測から、第一にチューブルの直径はほぼ一定であること、第二に、チューブルの内径は、RDV粒子の最大直径にほぼ等しいことが判明した。RDVキャプシドの原子座標から、低分解能モデルを作製し、セグメンテーションモデルにあてはめたことで、粒子とチューブルがほぼ接することが確かめられた。第三に、ウイルス粒子が、充填されている場所は、必ずウイルス粒子間の距離が一定であることが分かった。ウイルス粒子中心間の距離の測定から、チューブル内でのウイルス粒子間の接触は否定された。また、Pns10によるチューブル構築の仕組みを調べるため、次の解析を行った。Pns10のみをSF9細胞で発現した場合、細胞内で観察されるチューブルと同じ大きさをした、チューブルを形成することが分かっている。このin vitroで再構成したPns10チューブルのネガティブ染色像をフーリエ変換したところ、らせんを示す層線が観察された。よって、細胞内チューブルも主にPns10によって、らせん構造を形成していることが強く示唆された。これらの結果から、我々は、Pns10以外の蛋白質の存在とベクター細胞間におけるウイルス感染のメカニズムを提唱するに至った。すなわち、数少ないウイルスの遺伝子を有効に利用するため、らせん構造を利用し、自己集合によってチューブルを伸張しつつ、RDVをなんらかのタンパク質で取り込んで内壁に固定し、隣接の細胞に運搬するという機構である。
ＢＲＯＮＪに伴う口腔粘膜創傷治癒不全に対するビタミンＢ３の治療効果の検討

ビスフォスフォネート関連顎骨壊死(BRONJ)の発症機構の一つとして、ゾレドロン酸(ZOL)が口腔粘膜上皮細胞のDNA損傷を起こし、細胞周期がS期に停止するため細胞増殖能が低下することを明らかにした。水溶性ビタミンB3であるニコチン酸とニコチンアミドは、DNA修復機構に関与している。このため、ビタミンB3を添加することによりDNA損傷が軽減され口腔粘膜上皮細胞の増殖能が回復されることを期待した。本研究では、ニコチン酸、ニコチンアミドおよび代替薬のDMSOを添加したが、細胞増殖能の回復は見られなかった。一旦、重度なDNA損傷が生じた細胞では、修復過程の回復が困難であることが示唆された。ビスフォスフォネート関連顎骨壊死(BRONJ)の発症機構解明のため、窒素含有BPであるゾレドロン酸(ZOL)の作用を明らかにした。それは、ZOLが口腔粘膜上皮細胞のDNA損傷を引き起こし、その結果ユビキチンプロテアソームシステムが活性化され、細胞周期調節タンパク質が分解することによりS期細胞周期停止を引き起こすために上皮細胞の増殖能の抑制および上皮組織再生能の低下が起こることを明らかにした。水溶性ビタミンB3(ナイアシン)であるニコチン酸とニコチンアミドは、NADの前駆体で、生体内でNADに変換される。ナイアシン投与により核内NADレベルが高まれば、DNA修復が促進されることが期待できる。そのため、ニコチン酸とニコチンアミド投与によりDNA損傷が軽減され、口腔粘膜の生物学的活性を維持できるかどうか検討を行った。ZOL濃度は有意に細胞増殖能を低下させる10uMとした。ZOL添加後、ニコチン酸およびニコチンアミドをそれぞれ0.01uM-10mMの濃度を添加した。どちらの薬剤も細胞増殖能の回復は認めなかった。口腔粘膜上皮細胞の個体差が大きく、細胞によっては回復傾向を有したが、有意差はなかった。そのため、代替薬として、DNA損傷修復能があると報告されているジメチルスルホキシド(DMSO)を用いて細胞増殖能の回復が得られるかどうか確認した。DMSOの添加する濃度は0.01uM-10mMとした。DMSO添加により、明らかな細胞増殖能の回復は認められなかった。いずれの薬剤においても、細胞増殖能の回復が見られなかったと共に、添加濃度による差がみられなかった。このことから、一旦、重度なDNA損傷を生じた細胞は、DNA損傷修復作用がある薬剤を添加したとしても、修復過程が働かないことが示唆された。これは、臨床的にBRONJが難治性であることを類推させる結果であると考えられる。これまで、窒素含有BPのゾレドロン酸(ZOL)が、口腔粘膜上皮細胞のDNA損傷を引き起こし、ユビキチンプロテアソームシステムが活性化され、細胞周期調節たんぱく質分解によってS期細胞周期停止を引き起こすために上皮細胞の増殖能の抑制および上皮組織再生能の低下を起こすことを明らかにした。ナイアシン投与により核内NADレベルが高まればDNA修復が促進されることが期待できるため、ニコチン酸とニコチンアミド投与によりDNA損傷を軽減することで、口腔粘膜の生物学的活性を維持できるかどうか検討を行った。ZOLの濃度は有意に細胞増殖能を低下させる10μMとした。初めに、ナイアシンを培地に添加して上皮細胞を培養することにより、10μMのZOLによる細胞増殖能の低下が回復するナイアシン濃度をまず初めに設定するため、当初の計画より濃度の幅を大きくし0.01μM、0.1μM、1μM、10μM、100μM、1mM、10mMの濃度で行った。ニコチン酸とニコチンアミドともに1μM-1mMの範囲で細胞増殖能の回復傾向が見られた。しかし、口腔粘膜上皮細胞は個体差も大きく、細胞の継代数による差異、細胞密度による差異が存在し、増殖能回復のバラツキが大きいため、さらなる検討を要する。現在、ニコチン酸とニコチンアミドによる細胞増殖能の回復は明らかな有意差は認められないものの、回復傾向が見られた。これは、ニコチン酸とニコチンアミド投与によりDNA損傷を軽減している可能性が示唆されBRONJ治療薬又は粘膜損傷治癒薬としての可能性が期待されることを意味していると思われる。従ってさらに研究を継続してデータを整理していく必要があると考えられる。

1年目では、ZOLによる細胞増殖能の低下がニコチン酸とニコチンアミドの添加により回復されるかどうか検討を行い、細胞増殖能の増加が確認された場合には細胞周期の解析と細胞周期調節タンパク発現の検討を行う予定でいた。現在、ニコチン酸とニコチンアミドの有効濃度の決定にかなりの時間を費やしてしまった。口腔粘膜上皮細胞は個体差も大きく、細胞の継代数による差異、細胞密度による差異が存在し、ニコチン酸とニコチンアミドの有効濃度も変動している。ある程度の傾向は見えるものの明らか有意差はなく、多くの症例の検討が必要となる。今後は1年目の遅れを取り戻すべく、ニコチン酸とニコチンアミドの有効濃度の決定後、有効濃度のニコチン酸とニコチンアミドを培地に添加して上皮細胞を培養し細胞周期調節タンパクの発現の変化と細胞周期への影響に関して検討う。次に2年目に予定していた、3次元培養粘膜の作製を行い、組織学的評価と上皮再生過程におけるDNA損傷細胞(phospho-histone-H2A.X(γ-H2A.X)発現)の減少あるいは消失について確認する。さらに、2次元損傷治癒モデルを用いて上皮細胞の遊走能と細胞周期を関連について検討を行う予定である。細胞培養のための培地、細胞周期調節タンパク発現検討のための抗体や試薬、細胞培養用の器具などの消耗品の購入に使用する予定である。また研究成果について学会発表する予定である。
動脈硬化における内皮障害と石灰化の分子機構

1.内皮細胞障害におけるAGE-RAGE系の役割(2)内皮細胞におよぼすAGE効果はreceptor for AGE(RAGE)に対するアンチセンスDNAでほぼ完全に制御された。したがって、これらのAGEはRAGEを介して認識され、内皮細胞に作用するものと推定された。(3)ヒトRAGE遺伝子を内皮細胞で特異的に働くkdrプロモーターの下流に連結して受精卵に移入し、RAGEを過剰発現するトランスジェニックマウウスを作製した。2.動脈硬化病巣石灰化の分子機構AGEは濃度依存的にウシ網膜周皮細胞に作用し、骨芽細胞形質のマーカーであるalkaline phosphataseの遺伝子発現と活性を誘導し、Ca沈着を促進させた。以上より、AGEは内皮細胞表面に存在するRAGEとの相互作用によりオートクリンVEGFを介して血管新生を誘導する一方、プロスタサイクリン産生を低下させ、PAl-1産生を上昇させることで血栓傾向をもたらし、周皮細胞への作用と相俟って糖尿病性細小管症の発症、進展を促すものと結論づけられた。さらに、動脈硬化病巣における血管新生や血栓形成、石灰化にもAGE-RAGE系が関与している可能性が示唆された。
PET/MRIを用いた新たな放射線治療抵抗部位の同定法の開発

本研究では悪性腫瘍の放射線治療抵抗性に関与する画像パラメーターを実際の治療成績と比較することにより明らかにし、治療に対する反応性、予後予測の指標となりうるかを評価する。肺癌、頭頚部癌における治療前の腫瘍内低酸素領域の発現と治療開始から再発まで時間を腫瘍end pointに、1)治療前低酸素領域の発現の有無およびその強さとPFS、OSの関連、2)治療に伴う腫瘍マーカーの変化と治療前の低酸素領域の有無の比較、3)低酸素領域の有無とリンパ節転移再発、遠隔転移再発の関連を副次的end pointとする。現在低酸素PET検査法を確立し、頭頚部がんにおける患者組み入れを行っている。本研究は悪性腫瘍の放射線治療抵抗性に関与する画像パラメーターを実際の治療成績と比較することにより明らかにし、治療に対する反応性、予後予測の指標となりうるかを評価する。特に低酸素トレーサーである18F -FAZAの集積の有無、集積程度と局所再発の関連を明らかにする。放射線治療には重粒子線治療も含め、局所再発の有無と治療前の低酸素トレーサーの集積の有無を評価する。また治療開始後早期のMRIでの拡散強調画像(ADC値)の変化が予後と関連するかどうかを明らかにする。PETとMRI双方の情報は近年開発された一体型のPET/MRI装置を用いる。本年度は以下の検討を行った。1)PET/MRに適したMRシーケンスの選別と開発。健常ボランティアを用いてMRシーケンスを検証し、部位ごとに最適な撮像パラメータの決定と標準撮像プロトコールの確立を行うと共に新たな研究用MRIシークエンスの開発を行った。2)癌の存在診断、病期診断をPET/CTとPET/MRで比較検討。放射線治療予定の悪性腫瘍患者に対しFDGーPET/CTを撮像後、同日にPET/MRを連続して撮像し、悪性腫瘍の存在診断ならびに病期診断における両者の有用性・優位性を比較検討しPET/MRIでの腫瘍描出能がPET/CTと比較して非劣性であることを確認した。3)18F-FAZAを臨床にて使用可能とするため、2015年11月サイクロトロン運用・薬剤審査委員会に本PET製剤を諮り、承認を得た。本研究は悪性腫瘍の放射線治療抵抗性に関与する画像パラメータを実際の放射線治療と比較することにより明らかにし、治療に対する反応性、予後予測の指標になり得るかを評価する。特に低酸素トレーサーである18FーFAZAの集積の有無、集積程度と局所再発の関連を明らかにする。また治療開始早期のMRIでの拡散強調画像(ADC値)の変化が予後と関連するかどうかを明らかにする。PETとMRIの双方の情報は近年開発された統合型PET/MRI装置を用いる。現在FAZAの合成実験と品質検査確認。製造体制の確立が完了し、倫理委員会に患者組み込みの申請準備中である。現在PET/MRIに適したシーケンスの選別と開発が終了し、部位ごとに最適な撮像パラメータの決定と標準撮像プロトコールの確立が完了している。使用薬剤であるFAZAを臨床にて使用するためサイクロトロン運用・薬剤審査委員会に本PET製剤を諮り、承認を得ている。現在の課題としてFAZAの合成収率が低く、1回の合成にて1人分の薬剤しか製造できないのが問題点である。この課題に対する解決法を模索すると同時に、本学の倫理委員会に研究計画書を提出し、臨床組み込みを図っている。製造体制の確立が完了し、倫理委員会承認後に患者組み入れを開始し、中咽頭がんについて症例を蓄積中である。以下の課題について順次解析を行う予定である。1)FAZA集積の再現性:放射線治療前に複数回の18F-FAZA-PETを行い、同一患者内での集積変化の有無を確認する。2)検査時期の決定:上記1)の結果と関連し、放射線治療の何日前に行うべきかを検討する。3)集積評価時間の決定:18F-FMISOでは通常投与後2-3時間で検査を行うが、本来はもっと時間を空けた撮像がより腫瘍、バックグラウンドの改善に有用であることを考えられる。

本研究では投与後4-5時間後の撮像が可能かどうかの確認を行う。これはPETカメラの性能にも依存するが、撮像時間も含め検討を行う。4)集積程度の評価法の確立:視覚的評価、SUVmax、SUVmaxと参照領域の集積の比、集積volume評価(FDGのMTV(metabolic tumor volume)やTLG(total lesion glycolysis)に相当する指標)など複数の指標にて評価をおこない比較検討を行う。倫理委員会の承認を得られ次第、以下の課題について順次解析を行う予定である。1)FAZA集積の再現性:放射線治療前に複数回の18F-FAZA-PETを行い、同一患者内での集積変化の有無を確認する。2)検査時期の決定:上記1)の結果と関連し、放射線治療の何日前に行うべきかを検討する。3)集積評価時間の決定:18F-FMISOでは通常投与後2-3時間で検査を行うが、本来はさらに時間を空けた撮像がより腫瘍、バックグラウンドの改善に有用であることを考えられる。倫理委員会による承認を待機している状態であり、承認後適宜使用開始する予定である。倫理審査委員会による承認を待機している状況であり、承認後直ちに使用開始する予定である。倫理委員会の承認および次年度の配分決定後、FAZAの材料費として使用する予定である。倫理員会の承認および次年度の配分決定後、FAZAの材料費として使用する。
腸管粘膜T細胞の局所性免疫寛容機構の細胞内情報伝達の解析

1.我々は腸管粘膜T細胞(LPT)のT細胞受容体を介する刺激に対する低応答の要因として粘膜内CD25^<bright>CD4^+制御性T細胞の関与につき検討した.しかしながらLPTより制御性T細胞を除去しても抗CD3抗体で刺激後のLPTの総タイロシンリン酸化やLATのリン酸化の減弱は改善しなかった.このことはLPTのT細胞受容体を介する刺激に対する低応答が,より本質的なものであり,LPTにおいても末梢血T細胞と同様にその存在が明らかとなっている制御性T細胞によるものでないことが明らかにされた.2.次にLPTにおけるT細胞受容体情報伝達系におけるダウンストリームの情報伝達系で重要と考えられたMAPK系を解析した.MAPK蛋白は末梢血T細胞(PBT),LPTとも同様に認められ,抗CD3抗体で刺激後も両者においてMAPKのリン酸化の増加が認められた.この結果からLPTのT細胞受容体を介する刺激後のアップストリームにシグナル分子のタイロシンリン酸化の減弱はMAPK系にはあまり影響せず,PLCγ1やPKCを介した系が重要である可能性が示唆された.3.またT細胞受容体を介する刺激伝達系にはタイロシン脱リン酸化酵素が重要な役割を果たしていることからLPTにおけるSHP-1およびSHP-2の発現をPBTと比較した.SHP-2の発現量はPBTとLPTで差を認めなかったが,SHP-1は両者に発現するもLPTでは恒常的に僅かに分子量の少ない二つのバンドが検出された.LPTで特異的に認められたSHP-1が機能的にも変化しているとすればLPTの低応答性を説明する重要な鍵となる可能性もあり今後の検討が必要であると考えられた.今回の検討ではLPTの抗原刺激における低応答性には粘膜内調節性T細胞の関与が否定的であることが明らかになったが,今後はLPTにて特異的に異常発現がみられるSHP-1蛋白を機能的面から検討していくこと,およびT細胞受容体刺激伝達系のダウンストリームとしてPLCγ1やPKCの系を解析していくが課題であると考えられた.1.我々は腸管粘膜T細胞(LPT)のT細胞受容体を介する刺激に対する低応答の要因として粘膜内CD25^<bright>CD4^+制御性T細胞の関与につき検討した.しかしながらLPTより制御性T細胞を除去しても抗CD3抗体で刺激後のLPTの総タイロシンリン酸化やLATのリン酸化の減弱は改善しなかった.このことはLPTのT細胞受容体を介する刺激に対する低応答が,より本質的なものであり,LPTにおいても末梢血T細胞と同様にその存在が明らかとなっている制御性T細胞によるものでないことが明らかにされた.2.次にLPTにおけるT細胞受容体情報伝達系におけるダウンストリームの情報伝達系で重要と考えられたMAPK系を解析した.MAPK蛋白は末梢血T細胞(PBT),LPTとも同様に認められ,抗CD3抗体で刺激後も両者においてMAPKのリン酸化の増加が認められた.この結果からLPTのT細胞受容体を介する刺激後のアップストリームにシグナル分子のタイロシンリン酸化の減弱はMAPK系にはあまり影響せず,PLCγ1やPKCを介した系が重要である可能性が示唆された.3.またT細胞受容体を介する刺激伝達系にはタイロシン脱リン酸化酵素が重要な役割を果たしていることからLPTにおけるSHP-1およびSHP-2の発現をPBTと比較した.SHP-2の発現量はPBTとLPTで差を認めなかったが,SHP-1は両者に発現するもLPTでは恒常的に僅かに分子量の少ない二つのバンドが検出された.LPTで特異的に認められたSHP-1が機能的にも変化しているとすればLPTの低応答性を説明する重要な鍵となる可能性もあり今後の検討が必要であると考えられた.今回の検討ではLPTの抗原刺激における低応答性には粘膜内調節性T細胞の関与が否定的であることが明らかになったが,今後はLPTにて特異的に異常発現がみられるSHP-1蛋白を機能的面から検討していくこと,およびT細胞受容体刺激伝達系のダウンストリームとしてPLCγ1やPKCの系を解析していくが課題であると考えられた.平成16年度に予定していた刺激時腸管粘膜T細胞(LPT)のLATのタイロシンリン酸化減弱におけるCD25^+CD4^+ T細胞の関与の検討に関しては,ヒト検体(大腸手術標本および末梢血)を必要としたため本学の倫理委員会の承認を待ち,標本採取を開始したため,解析に十分な検体数が得られず,いまだ結論を出すに至っていない.そこで我々はまず既に得られていたLPT蛋白を用い,刺激時LPTにおけるLATタイロシンリン酸化の減弱の機序をTCR関連リン酸化酵素と脱リン酸化酵素の面から検討した.末梢血T細胞(PBT)と比較するとLPTでのTCR関連タイロシンリン酸化酵素のLckの蛋白発現はほぼ同等かやや減少していた.FynにおいてはPBTも含め一定の傾向は認められなかった.Lckと同様にTCRを介した主要細胞内情報伝達分子であるCD3ε、TCR-ζ、ZAP-70の各々の蛋白発現もLPTではPBTとほぼ同等かやや減少していた.しかしながらLATのタイロシンリン酸化の著しい減弱を説明するには至らないと考えられた.

一方,タイロシン脱リン酸化酵素の蛋白発現を検討したところ,LPTとPBTではSHIP-2の蛋白発現には差異は認めなかった.しかしながら興味深いことにSHIP-1ではLPTでPBTには認められない分子量の小さい蛋白質も存在し,この低分子SHIP-1の機能解析は行なわれていないものの,LPTにいてPBTには認められない細胞内情報伝達の制御系が存在している可能性も示唆された.これらの結果も含めて,刺激時LPTのLATのタイロシンリン酸化の減弱におけるCD25^+CD4^+ T細胞の関与を検討中である.LPTではPBTに比しCD25^+CD4^+ T細胞の比率が高く,これらの調節性T細胞は腸管抗原から粘膜免疫におけるホメオスターシスを維持するのに重要であると思われる.更には末梢血T細胞に対するCD25^+CD4^+ T細胞の制御の細胞内情報伝達機構に関しても同時に実験進行中である.1.本年度は腸管粘膜T細胞(LPT)から制御性T細胞とされるCD25^+CD4^+T細胞をCD25 magnetic beadsによるpositive selectionにより取り除き,T細胞受容体(TCR)刺激時のタイロシンリン酸化を検討した.CD3抗体(OKT3)で刺激するとコントロールの末梢血T細胞(PBT)ではタイロシンリン酸化の増強が見られるのに対し,LPTでは,刺激前のタイロシンリン酸化のパターンがPBTとは異なっており,刺激後のタイロシンリン酸化の増強も認められなかった.一方,CD25^+CD4^+T細胞を取り除いたLPTでも刺激後のタイロシンリン酸化の増強も認められなかった.これによりLPTのTCRを介した刺激に関する低応答は,腸管粘膜に存在するCD25^+CD4^+T細胞によるものではなく,LPT自体の本質的な性質である事が示唆された.これに関し,今後は前年度検討したタイロシン脱リン酸化酵素であるSHIP-1,SHIP-2,CD45のTCR刺激後の酵素活性を検討するとともに,LPTに関するTCR刺激後のTCR関連蛋白においてPBTと異なった分子を同定する事を検討したい.2.また本年度はTCR刺激伝達系のdown streamを検討する意味で,その主要経路の一つであるMAPキナーゼカスケードを検討した.MAPキナーゼカスケードの最終伝達分子であるERKはLPTにおいてPBTと同様の蛋白発現があり,そのセリン/スレオニンリン酸化産物であるpERKはTCR刺激後,LPTにおいてPBTと同様に認められた.LPTのTCR刺激後の増殖能やIL-2産生能の低下,更にはNFκBの転写能の低下は既に示されており,ホスホリパーゼCなどの他の経路における障害が示唆された.これらの結果も含めて,LPTのTCR刺激時の低応答に関与する分子とその刺激伝達機構に関し,更に検討を進めていく予定である.2.当初我々が想定していた仮説が否定的てあったため、LPTにおけるT細胞受容体情報伝達系におけるphosphatase系に関し検討したがLPTの低応答を説明できるデータは得られなかった。今回の検討は我々の仮説か否定的なことを証明したのみで、肯定的なデータを得るに至らなかった。今後はこのデータを基に更に検討を重ね、LPTのT細胞受容体介する刺激に対する低応答の機序の解明ならびに、炎症性腸疾患および経口免疫寛容に対する関与を検討していきたい。
窒素および炭水化物の貯蔵機能の評価に基づくブナ林堅果の豊凶作のメカニズムの解明

ブナ結実の豊作年には、窒素化合物が種子に優先的に分配されるために花芽分化が阻害され、その翌年は凶作になることがわかった。また、結実の周期は、窒素と非構造性炭水化物資源の体内貯蔵量に関係していた。豊作の指標として、枝に貯蔵される窒素量と根に貯蔵される非構造性炭水化物量の変化が利用できることが示唆された。樹木の結実豊凶は古くから世界中に知られている現象である。近年、枝や幹など各器官の非構造性炭水化物の変化から資源適合仮説を検証する研究例があったが、この仮説を裏付けるデータとしての研究事例はほとんどない。本研究では、2005年豊作になった苗場山ブナ林(海抜550、900、1500m)を対象に、(1)結実による樹体内窒素の貯蔵機能への影響およびその後窒素循環系の回復過程、(2)結実による樹木各器官の非構造性炭水化物量への影響、(3)結実による光合成生産への影響を明らかにし、ブナの結実豊凶メカニズムを解明することを目的とした。2005年に豊作になった苗場山ブナ林が2006年に不作となった。豊作の2005年に形成した冬芽が三つの海抜ともすべて葉芽であったが、その翌年550、1500mのブナ林では花芽が分化された個体は観察された。花芽のほうが葉芽より窒素濃度が高かった。また、豊作になった2005年に比較して、翌年の2006年には冬芽の乾重量はすべでの海抜において重かった。ブナのシュート伸長が固定成長型であり、花芽の分化や冬芽あたりの葉の枚数などは7月頃に決まられている。豊作年の7月は種子への窒素転流の最盛期にもあたることから、種子生産への窒素および炭水化物の優先分配は冬芽への窒素供給制限要因となり、花芽を分化できなくなったと考えられる。従って、豊作した翌年は不作になる。さらに、豊作年の翌年に形成した葉芽の窒素濃度は豊作年の葉芽と比べて、同じ値を示したが、乾重量が増加したため葉芽あたりの窒素量が多かった。これは、葉原基の窒素濃度が一定であり、葉原基の数によって葉芽の窒素量が決定されると示唆された。ブナの結実豊凶メカニズムを解明するために、昨年に引き続き、異なる海抜高(550、900および1500m)に生育しているブナ林を対象に、2007年における葉の光合成能力および葉・枝・幹・根各器官の炭素・窒素濃度の季節変化を測定した。また、2007年に並作になった550m、1500mに生育しているブナ林を対象に、樹冠内にある繁殖枝と非繁殖枝における当年枝単位の葉の枚数を分析した結果、結実による枝あたり葉の枚数への影響は見られなかった。さらに、葉痕解読により1年枝から3年枝までの枝単位の葉の枚数を遡って分析した結果、豊作だった2005年には枝あたり葉の枚数が減少していたことがわかった。この結果は、定期的に回収しているリター量から得た豊作年の葉のリター量の減少結果からも確認できた。一方、凶作となった2006年に形成した花芽の乾重量および窒素は葉芽よりも1.5-2.0倍多かった。ブナのシュート伸長は固定成長型であり、葉の枚数やシュート伸長などは冬芽の段階ですでに決まっていることから、花芽の分化には葉芽の形成より1.5-2.0倍の窒素および炭水化物が必要であることが示された。また、花芽の分化時期は種子の充実期と同時期である。以上の結果から、豊作になった2005年に花芽がほとんど分化せず、凶作になった2006年にできたのは、凶作年には結実による窒素の消費を必要とせず、根から吸い上げた窒素を冬芽へ供給できたことと、冬芽への窒素転流が落葉前からの回収により増大できたことなどの可能性が考えられる。豊作年の翌年に凶作になる理由としては、窒素資源の需給バランスとアロケーションが関係していると考えられた。ブナの結実豊凶メカニズムを解明するために、昨年に引き続き、異なる標高(550、900、1500m)に生育しているブナ林を対象として、2008年の葉・枝・幹・根各器官における炭水化物・窒素濃度の季節変化を測定し、以下のことを明らかにした。(1)各器官における窒素濃度の経年変化:2005年の豊作後、休眠期の枝の窒素濃度は、2006、2007年には増加していたが、2008年には増加が見られなかった。(2)各器官の非構造性炭水化物濃度の経年変化:休眠期における枝・幹・根の非構造性炭水化物濃度は、2006、2007年に増加したが、2008年には増加が見られなかった。

(3)リター量の経年変化:豊作年と比べ、2006年のリター量は減少したが、2007、2008年には増加した。(4)結実による樹体内貯蔵機能への影響:個体レベルの窒素と炭水化物の貯蔵量は豊作年以降年々増加していた。このことから、ブナの豊作はこれら資源の体内貯蔵機能に依存していることが検証された。結実の前年に花芽が分化されることが分かっており、今後、次の豊作年まで継続測定を行うことによって、豊作の誘導に必要な樹体内窒素と炭水化物貯蔵量の閾値を解明できるであろう。また、窒素資源の樹体内再蓄積には土壌から窒素供給も重要であることが本研究からわかった。
中国における土地領有の慣習的構造と土地制度近代化の試み

南京国民政府下の首都南京で193436年に実施された不動産登記事業について、登記文書を用いて復原し、その特色と中国史上における意義を明らかにした。従来、ある土地の正当な所有権者であることを証明する責任は、所有権者自身が負っていた。そのため、正当な所有権者であることの由来を証明する新旧の売買契約書や政府発行の証明書すべてを、所有権者自身が保管していた。しかし本登記事業は、上記の売買契約書や政府の証明書すべてを地政機関が保管することに変更し、正当性の由来を証明する責任は政府が負うようになった。これが、本登記事業の中国史上における意義の一つである。11月下旬に追加内定の通知を受け、改めて計画を策定した。まず、中国で続々と復刻されている1930年代・40年代の地政関係の雑誌や政府刊行物のうち、本研究課題にとっては南京市政府が発行していた公報(期間は1927年1949年。誌名は『南京特別市市政公報』『首都市政公報』『南京市政府公報』等と変遷)がきわめて有用であることが判明した。そこで、これを順次購入のうえ、本課題に関連する記事の目録を逐次作成して研究チーム内で共有するとともに、海外出張で収集する文書(档案)資料と突き合わせながら解析を進めていくことにした。その成果は平成25年度から学界に提供していく予定である。2月3月に台湾の国史館で、1930年代半ば40年代後半の南京市の所有権登記に関する文書(档案)群の収集・解読を行うが、文書群が12,000件と大量である点と1件の文書に多量のデータが含まれて点とに鑑みて、全8区のうち市街地化が古い第4区の文書に絞り、かつ各文書から抽出すべきデータ項目を選別し、フォーマットを作成して調査に臨んだ。登記が申請された案件には、当時の社会問題(女性の遺産相続権、八旗の旗地の処理など)を反映しているもの、したがって学界に紹介する価値の高いものが多数存在することが判明した。これらは、平成24年度収集分とともに、緻密な解読を進め、解題も付して平成25年度にニューズレター等を通じて学界に提供する予定である。繰り越し手続きを行って実施した南京調査では、1930年代半ば40年代後半の文書資料を収集した。特に江寧区档案館では裁判文書の収集・解読を通じて、1930年前後における南京市政府の土地問題に対する政策の変化(不在地主と小作農の間に介在する第三者の排除など)を知ることができたのは大きな収穫であった。本年度の成果は12月のワークショップで発表している。1近代南京の土地登記史において、1933年の「南京市不動産登記條例」は大きな画期であったが、その直前の画期としては、19世紀後半の江寧善後総局による「執照」発給事業が該当するとの仮説を提示した。2南京国民政府は〈抵押権〉(抵当権に近似)を権利非移転的なものと規定し、その浸透を図ったが、果たして非可逆的なものとして定着したかという問題を提起した。320世紀前半の南京付近の中洲開発における地権の分化(一田両主制の形成)に関連して、開発のための資金・労働力の大部分は地主ではなく佃農が提供していた事実を発掘した。41950年代前半の南京市郊外の「査田定産工作」(特に定産工作)を具体的に復元するとともに、本年度発掘した「農業税徴収清冊」という興味深い資料を紹介した。これらはいずれも近現代中国の土地制度を中国史上に位置づけ、また土地の調査・整理事業を復元するという本科研の課題にとって、初めて発掘した、ないし照明を当てた事実・問題群であり、課題の最終的とりまとめに向けた重要な基礎作業となっている。ワークショップ後の広東省での実地調査では、土地改革前の「村の土地」に関する新知見を得た。すなわち、一筆々々の農地の〈所有権=管業権〉は自然村を超えて売買される。しかし所有権とは別に、「ラン」([土+朗]の一字。日本の小字に相当)ごとに「プ」([土+歩]の一字)と呼称される、売買されない〈管理権〉が存在し、この管理権は各自然村が保持していた。そして一筆の農地の所有権者が売買によって変動しても、自然村が有する管理権には影響を与えない。その一例として、農地に残った〈落ち穂〉は所有権者のものではなく、管理権をもつ自然村のものである、と。これは、土地改革前の中国には「村の土地」がないとする通説を再考させる重要な知見である。アメリカ議会図書館で、1929年9月撮影の南京の空中写真、1934年作製の南京の1万分の1地形図等を収集した。

これらは、長江中洲の一つである江心洲の開墾進展度の解析と南京市街地における家屋や耕地の分布の粗密の分析とを可能にし、これを通じて、1930年代半ば40年代後半に南京で実施される土地調査・整理事業の対象地域について、事業開始前の自然・人文環境を把握することができ、大きな収穫となった。台湾の国史館では、1930年代半ば40年代後半の南京市第4区の所有権登記に関するデータの収集を継続した。サンプルとして紹介すべきものについての緻密な解読を進め、さらに解題を付して平成25年度にニューズレター等を通じて学界に提供する予定である。南京では、1930年代半ば40年代後半の文書(档案)資料を収集した。特に江寧区档案館では裁判文書の収集・解読を通じて、1930年前後における南京市政府の土地整理に対する政策の変化を知ることができたのは大きな収穫であった。また、南京市政府は1928年に、他項権利の一つである「永佃権」について、規定等で「永佃権」の術語を用いることは、農民が借地の状態であることを肯定することになるとの考えにもとづき、農民を借地農から自作農へ転換させる方向を推進するために、規定等では敢えて「永佃権」の用語を用いない方針を採用した。これは、当時の南京市政府が制定した諸規定を解析するうえで重要な知見となった。広東省で実施した古老への聞取り調査では、「売買不可の村の土地」の存在という仮説を補強する有用な口碑資料を収集した。同時に、有力宗族が存在する村では、「村の土地」が次第に当該有力宗族の手に帰していく(血縁関係が地縁関係を凌駕していく)傾向があることも確認した。後者の傾向は、広東地域において「村の土地」が次第に消滅していく過程を考察するうえで大いに参考となる。主要な成果は、南京国民政府下の首都南京で193436年に実施された不動産登記事業を原文書から考察し、第一に、一筆の土地区画における境界線の位置を、詳細な調査と正確な測量によって描いた戸地図が登場したことは、都市住民に境界線の厳密な位置に対する関心を引き起こしたと推測した。また、その後の不動産売買にとって、かかる詳細な戸地図は必要不可欠となり、その意味で戸地図を作製・保管する地政機関の不動産売買への関与は不可避のこととなっていくという見通しを得た。第二に、農村と比べた場合の都市不動産の特性として、一筆の土地区画における建物価格は一般に土地価格よりも高いため、土地と建物を一緒に売買する場合、それは土地の売買というよりも、建物の売買として認識されていた可能性を指摘した。第三に、登記完了後に不動産所有権者の手元に残る書類は、地政機関が発給した戸地図と所有権状のみとなり、所有権の正当性の由来を証明する古い売買契約書や政府発行の古い証明書は地政機関に保管される。これは、所有権の正当性を証明する責任を事実上所有権者が負っていた伝統中国のあり方を大きく変更し、地政機関、すなわち政府が証明責任を負うようになったことを意味すると推測し、本登記事業の中国史上における意義を指摘した。以上、不動産の都市的特性、および当該登記事業の新機軸について多くの新知見を獲得することができた。本課題の期間中に、南京等を対象とする多様な地理空間情報を収集できた。たとえば南京市街地の場合、従前の土地区画・家屋がほぼ保存されている地区について、1930年代から60年代に至る時期の資料を比較し、かつ現地調査を加えることで、改革開放前の土地区画や家屋の状況を復原し、これを通じて中国都市社会を具象的に考察することが可能となる。これが次に企画されるべき重要な課題の一つである。26年度が最終年度であるため、記入しない。東洋史26年度が最終年度であるため、記入しない。
重い電子の二次元閉じ込め

本研究め目的は、分子線エピタキシー法(MBE)による重い電子系Ce化合物の薄膜化技術を完成させ、用いた同じ結晶構造を持ちながら重い電子を持たない通常金属であるLa系化合物との積層構造を作製し、重い電子を擬2次元的に閉じ込めた系を人工的に作り出すこと、およびこのような系での物性測定により、低次元強相関電子系の理解へとつなげていくことである。本研究の成果としては、まず、薄膜成長装置であるMBEシステムを用い、CeCoIn5超伝導体のc軸配向薄膜の作製に成功し、2Kにおいて超伝導転移を確認した。抵抗率の温度依存性および上部臨界磁場の温度依存性はバルク単結晶のものとほぼ一致している。次に、反強磁性重い電子系であるCeIn3薄膜の成長を行い、反射電子線高速回折(RHEED)にストリークがみられるエピタキシャル成長に成功した。X線回折による逆格子マッピング測定を行い、CeIn3薄膜が基板面方向にも良く配向した単結晶状の薄膜であることを確認した。電気抵抗率測定の結果はバルク単結晶の結果をほぼ再現し、10Kに反強磁性転移を確認した。さらに、通常金属LaIn3についてもエピタキシャル成長に成功し、これらを組み合わせてCeIn3とLaIn3の積層構造をもつエピタキシャル人工超格子の作製に成功した。電気抵抗測定の結果から、CeIn3層の厚みを少なくするにつれて反強磁性温度が低下していくことが明らかになり、2次元化による反強磁性転移の抑制に世界で初めて成功した。以上により、重い電子系を2次元に閉じ込めることにより、反強磁性が抑えられ、量子臨界点へ近づけることができることを実験的に示すことができた。本研究の目的は、分子線エピタキシー法(MBE)による重い電子系Ce化合物の薄膜化技術を完成させ、用いた同じ結晶構造を持ちながら重い電子を持たない通常金属であるLa系化合物との積層構造を作製し、重い電子を擬2次元的に閉じ込めた系を人工的に作り出すこと、およびこのような系での物性測定により、低次元強相関電子系の理解へとつなげていくことである。今年度の成果としては、まず、薄膜成長装置であるMBEシステムの改良をおこない、1桁以上の高真空化、La原子用セルの導入、各種コントロールのコンピューターによる一括化を完成させた。この改良により、希土類元素の蒸着中の酸化が抑えられ、また薄膜成長の再現性が格段に向上した。このシステムを用い、CeCoIn5超伝導体のc軸配向薄膜の作製に成功し、2Kにおいて超伝導転移を確認した。これはこの系の超伝導薄膜が得られた初めての例である。抵抗率の温度依存性はバルク単結晶のものとほぼ一致している。次に、2元系であるCeIn3薄膜の成長を行い、反射電子線高速回折(RHEED)にストリークがみられるエピタキシャル成長に成功した。表面の平坦性は単位格子5つ程度の凹凸に抑えられ、ほぼ原子レベルの平坦性が得られており、積層構造の実現への条件をクリアしていると考えられる。格子のマッチングの良いMgF2(001)基板上に成長した薄膜について、X線回折による逆格子マッピング測定を行い、CeIn3薄膜が基板面方向にも良く配向した単結晶状の薄膜であることを確認した。また、並行してCeMIn5系(M=Co,Rh)のバルク単結晶について圧力下での輸送現象測定を行い、高温超伝導体に見られた非フェルミ液体的振る舞いを再現していることを明らかにし、強相関電子系に共通の起源の可能性を議論した。
不均質岩盤における応力測定に関する研究

本年度は,片麻岩体で行った原位置試験結果を分析することに絞り,岩質が一様でない岩盤に特有の不均一な応力場の評価法について検討を行った。岩質が一様でない岩盤の応力は、ヤング率などの弾性係数の分布に影響され,不均一であると考えられる。したがって、その分布型を明らかにしようとすると,相当な数の応力測定が必要である。たとえば,応力分布がsin関数に従い,ある波長で規則的に変動している場合を想定してみると,その波長を少なくとも510等分する間隔で応力測定が行わなければならない限り,実応力分布の最高値,平均値などを正確に評価することはできないと想像される。結局,初期応力の分布の周期性に応じて測定間隔を決める必要がある。しかし,円錐孔底ひずみ法において採用できる測定間隔には限界がある。測定間隔を1mとすると,510m以上の大きな周期性は分析できるが,それ以下の小さな変動を直接求めることはできないと考えられる。したがって、短い距離で大きく変動する初期応力場を測定の対象とする場合には,その大様を把握し,平均的な応力場を評価するために特別な手法が必要になると考えられた。そこで,平均的な初期応力場を多点測定結果を用いて統計的に評価する方法を考えてみた。一般的な点推定の方法としては,算術平均法が挙げられるが,ひずみ測定レベルの不均質が原因で生じる異常値の存在を考えると,異常値を含めて点推定する算術平均法には問題があると考えられる。そこで本研究では,領域採中法を提案した。この方法は,任意の領域内で測定された初期応力成分の中央値をその領域の平均応力の点推定値とする方法である。本方法の長所は,異常データが自動的に棄却される点にある。本手法を片麻岩体で実施した原位置試験結果に適用してみると,領域採中法でスムージングされた坑道周辺の応力分布は地質構造などを考慮に入れても意味ありげであり,現実的でな結果が得らえれた。しかし,その妥当性,合理性の証明は難しい問題であり,今後の課題としたい。