hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
律速膜蛋白ABCA1の安定化によるHDL産生の促進機構の研究

本研究プロジェクトは、HDL新生に必須でありかつ律速因子である膜蛋白質ABCA1の分解制御による、転写翻訳御機構による活性調節機序を研究することにある。我々は以前から、ヘリックス型アポリポ蛋白質と細胞の相互作用によるHDL新生反応が、ABCA1を発現しないHEK293細胞ではおこらず、ABCA1またはその相似蛋白質であるABCA7を強制発現させることにより、起こることを報告した。また、HDLを低下させる薬剤プロブコールは、内因性のABCA1のHDL新生活性を阻害し、またそのカルパイン分解による制御をも阻害することを見いだした。これらの発見に基づき、この現象が、強制発現させたABCA1とABCA7にも見られるかどうかの検討を行った。まず、HEK293に発現させられたABCA1とABCA7はともにカルパイン阻害剤を含むチオール蛋白分解酵素の阻害剤により分解が抑制された。次に、プロブコールによる阻害効果を検討した。LDLに組み込んだ薬剤を細胞に投与するために、本来HEL293細胞での発現レベルが極めて低いLDL受容体遺伝子の導入を行い、プロブコールを細胞に投与することに成功した。この結果、この薬剤は、強制発現されたABCA1とABCA7にともに内因性のABCA1に対すると同じ効果を発揮し、そのHDL新生活性とカルパイン分解の両者を阻害した。この結果は、ABCA1のHDL新生活性の制御の機構に新しい知見を加え、ABCA1活性の制御によるHDL増加薬の開発に役立つものと考えられる。HDL産生の律速因子である膜蛋白ABCA1の安定化と、その遊離型アポリポ蛋白質A-I(apoA-I)との相互作用について検討した。ABCA1は、HDL低下作用を持つ抗高脂血症薬probucolによって、形質膜状で不活性化されると同時にcalpainによる分解に対して安定化させられる。これはGLUT-1やβ-Integrinなどの対照膜蛋白には見られない現象であった。この結果、probucol処理した肝細胞からはapoA-Iが遊離の状態で分泌され、活性のあるABCA1とapoA-Iの作用でHDLapoA-Iに対する特異的単クローン抗体を培地に添加することで肝細胞のHDL産生が強く抑制され、アポリポ蛋白質産生細胞ではそれが一旦細胞外に分泌されて後ABCA1と反応してHDLを産生するという、一種のautocrine作用によるものであることが分かった。1)HDL低下作用を持つprobucolはABCA1の機能を阻害し、同時にcalpainによるその分解も阻害する。In vitroでABCA1と同様のHDL新生反応をおこなうABCA7に対するprobucolの機能阻害と分解抑制効果を観察するため、ABCA7を強制発現させたHEK293細胞へprobucol含有LDLを取り込ませるため、LDL受容体の遺伝子導入に成功した。2)肝細胞によるHDL新生において、HDL粒子が細胞内の分泌途上でおこるのか細胞外で起こるのかが分かっていない。これを明らかにするため、脂質と結合していないapoA-Iに特異的な単クローン抗体を用い、HepG2細胞を用いた系で細胞外遊離型apoA-IをtrapしてHDL新生反応を観察した。肝細胞のapoA-Iは一旦細胞外に放出され、その後細胞表面のABCA1と反応して細胞脂質からHDLを新生するというオートクリン反応が起こっていることを証明した。
次世代型スーパー肝線維化改善細胞を用いた肝臓再生療法開発への基盤研究

非代償性肝硬変の多くは進行性である。自己骨髄細胞投与療法(ABMi療法)は本邦で最も多く行われている細胞療法であるが、骨髄細胞はヘテロであり、有効な細胞とそのメカニズム、細胞投与後の動態など未解明であった。我々は今回マウスで骨髄由来間葉系幹細胞と培養マクロファージを肝硬変モデルマウスに混合投与を行うと効果的に線維化改善、再生促進が起こることを明らかにした。投与細胞は協調的に働き、またライブイメージにて肝臓内で多くのM2マクロファージが集積していることが確認でき、更にホストの細胞とも共同で線維化改善、再生促進をしていた事実を確認した。この事実は、肝硬変の新規治療開発に重要な知見と考える。平成26年度は、間葉系幹細胞およびマクロファージの性状解析およびrFGF2、DFO投与による老化予防の解析(in vitro)を行った。細胞内の酸素消費についてはフレックスアナライザーを用いて評価する。同時に長期培養によるβgal,p16,p21, p27さらにHHMなどの老化関連マーカーを評価している。また細胞老化の予防効果を検討するためrFGF2およびDeferoxamine(DFO)や徐放化DFO、rFGF2を投与し細胞の形状変化、酸素濃度、代謝の変化の解析および、遺伝子発現変化をDNA-ChipまたmiRNA解析を行い比較検討した。さらに、上記のDNA-Chip解析の結果からin vitro, in vivoにて共通な、間葉系幹細胞、マクロファージの共通な遺伝子変化、差異のある遺伝子変化を解析しさらにIPAパスウェイ解析を行い上流で制御する分子の抽出を目指し、検証を継続している。一方で、我々が開発したヒト骨髄単核球細胞からのヒト間葉系幹細胞培養法で、間葉系幹細胞を作成し、免疫不全マウスに投与し、拒絶反応が起こるか評価する実験系を推進している。我々は人に対して自家骨髄細胞を投与するAutologus Bone Marrow cell injection therapy (ABMi)を開発してきた。その中で特に効果を発揮する細胞として間葉系幹細胞とマクロファージに着目した。そして我々はまずマウス骨髄から、間葉系幹細胞とマクロファージをそれぞれ選択的に培養する技術を確立した。間葉系幹細胞は培養後MMP-13, TIMP, SDF-1などを強く発現し、肝障害血清を加えるとMMP発現が強まり、TIMPが減弱し、SDF-1や免疫調整に関わるIL-10の発現の増強が起きることが明らかになった。またマクロファージ我々の培養条件でMMP7,8,9,12,13と広範なMMPを発現するのに加え、肝再生に関わるHGF, Oncostatin-M,免疫調整に関わるIL-10,マクロファージや好中球の遊走に関わるMCP-1やCXCL1などを強く発現することがわかり、肝障害血清を加えるとOncostatin-MやMMP13の発現が強くなることが明らかになった。このように両細胞は発現物質に大きな違いがあることがわかった。そこで間葉系幹細胞、マクロファージ、両者の1:1の混合細胞の投与を行い肝線維化改善に対する効果を見たところ、両者の1:1の混合細胞の投与が最も効果的であることがわかった。この結果は両細胞の相互作用が肝線維化改善に寄与することを示唆し、新たな線維化改善のメカニズム解明へ一歩近づいた。我々は間葉系幹細胞と、培養マクロファージを混合投与することで高い線維化改善効果があることを世界で初めて発見し、このことは線維化改善に向けた生体内でのメカニズム解析の可能性を開いたため。また、今後のメカニズム解析に向け、それぞれの細胞の発現物質の違い、相互作用を起こしうる候補物質を選定しており、今後解析が行えることが見通せるため。非代償性肝硬変では原因除去後も線維化改善せず進行性である症例を経験し、こうした症例に線維化改善と再生促進を目指す肝再生医療への展開が望まれている。自己骨髄投与療法(ABMi療法)は本邦で最も行われている細胞療法であるが、骨髄細胞はヘテロであり有効な細胞とそのメカニズム、投与後の動態など未解明の部分がある。今回我々はヘテロの細胞中の骨髄細胞中の間葉系幹細胞(MSC)とマクロファージ(BMM)を用いてin vitroおよびin vivoでの線維化改善、再生促進のメカニズムに迫った。我々はin vitroでの発現解析から両細胞を同時投与すると効率よく線維化改善が起こる可能性を考えその証明のために両細胞を50:50で混合投与(50/50)を行い(各1×106個/匹)、仮説通り両細胞の投与で効率よく四塩化炭素(CCl4)誘導肝硬変モデルにおいて効率よく肝線維化改善再生促進が行われることを発見した。また、投与した細胞動態観察にGFP陽性のBMMとDsRed陽性のMSCを用いて二光子励起顕微鏡によるLive Imagingを行いMSCは主に肺にトラップされ、マクロファージが主に肝臓に行くことを初めて突き止めた。投与後の線維化改善、再生促進のメカニズムでとして、M2に極性変化したマクロファージが重要な細胞であることも突き止めた。投与マクロファージはM2方向に極性変化し、線維溶解に関わるMMP群を強く発現するようになり、また貪食能力も強くなり、壊死肝細胞を貪食し肝再生因子のoncostatin Mなども産生することを明らかにした。更に投与細胞ばかりでなくホスト側の好中球・単球も細胞投与後肝内に動員され線維化改善・再生促進因子に深く関わることを突き止めた。

本研究により、肝硬変の細胞療法のメカニズムの不明瞭な部分が解明に向け大きく前進し、今後細胞療法を展開する上で重要な指針を与えるものと考える。非代償性肝硬変の多くは進行性である。自己骨髄細胞投与療法(ABMi療法)は本邦で最も多く行われている細胞療法であるが、骨髄細胞はヘテロであり、有効な細胞とそのメカニズム、細胞投与後の動態など未解明であった。我々は今回マウスで骨髄由来間葉系幹細胞と培養マクロファージを肝硬変モデルマウスに混合投与を行うと効果的に線維化改善、再生促進が起こることを明らかにした。投与細胞は協調的に働き、またライブイメージにて肝臓内で多くのM2マクロファージが集積していることが確認でき、更にホストの細胞とも共同で線維化改善、再生促進をしていた事実を確認した。この事実は、肝硬変の新規治療開発に重要な知見と考える。研究計画の進捗状況はほぼ予定通りであるが、研究代表者の所属先変更に伴う研究の連携、実験器具の準備を含むセットアップのため、予定より総合的にはやや遅れが生じた。我々は間葉系幹細胞と、培養マクロファージを混合投与することで高い線維化改善効果があるという重要な事実を発見した我々はこの事実を基盤に、メカニズムの解析を行い将来の再生医療の開発を目指したい。28年度が最終年度であるため、記入しない。肝臓病学当初、実施予定であった間葉系幹細胞およびマクロファージを同種同系肝硬変マウスに投与しその効果の変化を検討する実験については、研究代表者の所属先変更に伴い、平成27年度に再開することとなった。GFPTgマウス由来間葉系幹細胞、DsRedTgマウス由来の培養したマクロファージを四塩化炭素投与による同種同系の肝硬変症マウスに投与し肝線維化改善効果(シリウスレッド染色)、コラゲナーゼ活性、肝前駆細胞の誘導(EpCAM染色)、肝細胞の増殖(PCNA染色)、また前駆細胞の活性化サイトカインとしてTweak, Wnt, Notchシグナルの変化を検討し、間葉系幹細胞およびマクロファージのどちらがより線維化改善能、肝前駆細胞の誘導能が強いか評価する。この時点において投与する細胞の投与量を増加させ評価し、さらにin vivoで肝臓組織中の組織酸素濃度を評価する。また、間葉系幹細胞およびマクロファージの混合培養による解析を行う。具体的には、間葉系幹細胞(GFP陽性)およびマクロファージ(DsRed陽性)を混合培養することで、酸素濃度の変化、細胞代謝変化、Tweak, Wnt, Notch,MMP9, HIF, VEGFなどの変化が細胞間相互作用の違いで生じるかどうかを評価する。培養過程での蛍光標識の変化を検討し、間葉系幹細胞とマクロファージの細胞間相互作用による蛍光イメージの変化、また遺伝子発現、miRNAの変化も検討する。残額が2754円と試薬などの購入に不十分で次年度に持ち越し、実験試薬の購入に持ち越したほうが効果的に実験が行えると考えたため。進歩状況は、ほぼ計画通りであるが、研究代表者の所属機関変更に伴う遅れのため、次年度使用額が生じ、繰り越しを希望している。次年度の培養試薬の購入の一部に充てる予定である。
マルチメディア学習における学習経路の分析手法に関する研究

1年目には、マルチメディア(ハイパーメディア)および(社会的)構成主義学習における評価方法に関する理論的研究、実証的研究、実践活動に関する研究資料を収集し分析した。その結果、客観主義的なマルチメディア(ハイパーメディア)学習の評価に関する実証的および実践的研究は多く見られるが、マルチメディア(ハイパーメディア)を利用しているか否かに関わらず、(社会的)構成主義学習そのものに関する研究の多くが理論的研究にとどまり、実証的および実践的研究は少ないことがわかった。そこで、(社会的)構成主義学習の評価方式に関する理論的研究に基づき、マルチメディアを利用した(社会的)構成主義学習の評価への応用可能性を模索し、適切な評価方法、すなわち、学習経路(自動的に記録される学習履歴)に基づいて学習過程を評価する方法を明らかにした。さらに、2年目には、メルチメディア教材「カレー」を開発し、提案した評価方法を導入した実験を行った。本教材はカレーライスに関する歴史、種類、食材などの情報から成る。実験においては、本教材を利用した共同学習を通じてオリジナルカレーを作成することを目的とした創造的学習、そして、カレーに関する知識の習得を目的とした学習の2種類の学習について評価を行った。なお、本研究で提案した評価方法については報告済みであるが、開発したマルチメディア教材および実験の結果については準備中である。1.理論研究マルチメディア(ハイパーメディア)および(社会的)構成主義学習における評価方法に関する理論的研究、実証的研究、実践活動に関する研究資料を収集し分析した。また、日本教育メディア学会第3回研究会「総合的学習と視聴覚メディア」(日時:1998年12月12日於金沢大学教育学部附属教育実践研究指導センター)等に出席し、研究報告を聞いた後、専門家と意見を交換した。結果的には、客観主義的なマルチメディア(ハイパーメディア)学習の評価に関する実証的および実践的研究は多いが、マルチメディア(ハイパーメディア)を利用しているか否かに関わらず、(社会的)構成主義学習そのものに関する研究の多くが理論的研究にとどまり、実証的および実践的研究は少なかった。そこで、(社会的)構成主義学習の評価方法に関する理論的研究に基づき、マルチメディアを利用した(社会的)構成主義学習の評価への応用可能性を模索し、適切な評価方法、すなわち、学習経路(自動的に記録される学習履歴)に基づいて学習過程を評価する方法を明らかにした。また、評価結果を表現する方法について、グラフ理論を基盤にして検討中である。2.教材および評価方法の実現現在、実験用の教材を開発している。評価方法については理論研究の結果を受け、準備中である。3.研究成果の発表理論研究の成果について研究報告を行った。
新規分子鎖配向セルロースゲルの調製とその構造および機能

セルロースを水酸化ナトリウム水溶液に溶解させ、これにイオン交換樹脂を添加、または電圧を印加したところ、いずれにおいても配向ゲルが得られた。これらのゲルの偏光顕微鏡観察により、セルロース分子鎖がイオン交換樹脂面、またはイオン交換膜面に平行に配向することが示された。小角X線散乱測定では、得られたゲルのネットワーク構造を検討した。サンプル中の相分離の相関長は、配向したエレメントに特徴的な長さとみなせ、811 nmのオーダーであった。また、配向ゲルには凝集が存在し、そのスケールは2030 nmであることが示された。以上より、配向ゲルは棒状のエレメントが並んだドメインを有することが示唆された。環境適合型かつ再生可能資源であるセルロースを機能材料として利用するために、我々が開発したゲル化手法、すなわちセルロースの塩化リチウム/N,N-ジメチルアセトアミド溶液をイオン交換樹脂と接触させるという簡単な手段を用いて、透明なセルロースゲルを得た。溶液に対して異なる方向からイオン交換樹脂を接触させることで、分子鎖の配向の程度およびその方向が異なるゲルを得た。このゲル生成のメカニズムを明らかにする目的で、まずは本手法で得られたセルロースゲルの構造および物性を測定し、それらの相関について検討した。まず、ゲルをイオン交換樹脂に近い部分(B1)、イオン交換樹脂から遠い部分(B3)、その間の部分(B2)で切り分け、それぞれレオロジー測定を行った。すべてのゲルで、貯蔵弾性率G'が周波数に依存しないゲルに典型的な挙動を示した。また、G'の値はB2 >B1 > B3となった。この結果から、ゲルの中央部分は他の部位に比べて密な架橋構造をとっていることがわかった。次に、ゲルの内部の構造をより詳細に検討するため、各部位に対してそれぞれ小角X線散乱測定を行った。得られた散乱像からゲルの絡み合い相関長Ξを求めるため、Ornstein-Zernike式でフィッティングを行った。その結果、単位体積当たりの架橋点の個数νをΞの3乗の逆数とおいて理論的に求められる弾性率G' = νkT(kはボルツマン定数、Tは絶対温度)は、レオロジー測定の結果と同様の傾向を示し、中央部の値が最も大きかった。一方、ゲル中に残留した塩の質量を求めたところ、B1 < B2 < B3の順となった。すなわち、ゲルの中央部は3つの部位の中で最も高分子密度が高いものの、残留している塩のため架橋に関与しない高分子鎖も存在する可能性があることが示唆された。昨年度までに、セルロース/塩化リチウム・N,N-ジメチルアセトアミド(LiCl/DMAc)溶液をイオン交換樹脂に触れさせて静置しておくという容易かつ低エネルギーの手法で分子鎖が配向した光学異方性ゲルを調製することができた。また、この方法で得られる光学異方性ゲルは、分子鎖がイオン交換樹脂との接触面に平行に配向することなどが明らかとなった。しかし、ゲル化および分子鎖が配向するメカニズムは詳しく分かっていない。これらのメカニズムの解明のために本年度は、セルロースの溶媒として水酸化ナトリウム水溶液を用いた。LiCl/DMAc系ではセルロースが錯体を形成して溶解するために、ゲル化過程が複雑であることが予想されるが、水酸化ナトリウム水溶液では、Na+のイオン流動のみが起こる単純な系であるという点で優れている。また有機溶媒を用いないことで、環境や人体への負荷を軽減することも狙いとしている。今回は、試料溶液特性の変化によるゲル形成過程の変化を検討することで、ゲル化および光学異方性発現に必要な因子を考察した。当初は、脆く異方性の発現域が狭いゲルしか調製できなかったが、試料条件を変えて試行錯誤の結果、ゲル化および異方性の形成に関しては、セルロースの分子量および溶解状態が重要な因子であることが示唆された。これまでの研究では、セルロース/塩化リチウム・N,N-ジメチルアセトアミド溶液をイオン交換樹脂に触れさせて静置しておくという容易かつ低エネルギーの手法で、分子鎖が配向した光学異方性ゲルを調製することができた。しかし、この方法で得られる光学異方性ゲルは、ゲル化および分子鎖が配向するメカニズムが詳しく分かっていない。そこで、セルロースの溶媒としてより単純な系である水酸化ナトリウム水溶液を用いた。また、イオン交換樹脂を用いた配向ゲル調製に加えて、イオン交換膜を用いた電圧印加による溶媒からのイオン除去によっても、配向ゲル調製を試みた。今回は、これら2つの手法によって得られた配向ゲルのネットワーク構造を小角X線散乱測定によって検討した。イオン交換樹脂を用いた手法と電圧を印加する手法のどちらにおいても配向ゲルが得られた。これらのゲルの偏光顕微鏡観察により、濃度3 wt%の溶液から得られたゲルでは、セルロース分子鎖がイオン交換樹脂面、またはイオン交換膜面に平行に配向することが示された。得られた散乱像を、Debye-Bucheの式を用いてフィッティングすることにより、サンプル中の相分離の相関長を求めた。これは、配向したエレメントに特徴的な長さとみなせ、811 nmのオーダーであった。また、散乱データをKratky plotsにて示した結果、配向ゲルに凝集が存在し、そのスケールは2030 nmであることが示された。これは、棒状粒子の断面Guinierの式を用いたフィッティングにより得られた断面半径とおよそ一致した。

これらの結果から、配向ゲルは棒状のエレメントが並んだドメインを有することが示唆された。セルロースを水酸化ナトリウム水溶液に溶解させ、これにイオン交換樹脂を添加、または電圧を印加したところ、いずれにおいても配向ゲルが得られた。これらのゲルの偏光顕微鏡観察により、セルロース分子鎖がイオン交換樹脂面、またはイオン交換膜面に平行に配向することが示された。小角X線散乱測定では、得られたゲルのネットワーク構造を検討した。サンプル中の相分離の相関長は、配向したエレメントに特徴的な長さとみなせ、811 nmのオーダーであった。また、配向ゲルには凝集が存在し、そのスケールは2030 nmであることが示された。以上より、配向ゲルは棒状のエレメントが並んだドメインを有することが示唆された。水酸化ナトリウム水溶液系では、当初は白濁した脆いゲルしかできず、想定するような透明で光学異方性をもったゲルがなかなかできずに苦労した。そこで、溶解手法の工夫(温度、凍結解凍回数など)をはじめ、試料セルロースの分子量、結晶構造、濃度など、さまざまなパラメータを変えて実験を行ったところ、ようやくLiCl/DMAc系と同等の透明で光学異方性をもったゲルを調製することに成功した。この前進は非常に大きいと考えている。また、レオロジー測定のみならず、放射光を用いた小角X線散乱測定にも着手でき、達成度はおおむね順調である。高分子材料学イオン交換樹脂を用いたゲルの調製のみならず、セルロース溶液に電場を印加してゲルを調製することにも挑戦したい。これは、イオンが流動するという点では、イオン交換も電場印加も同様に扱えるからである。また、分光光度計を用いた複屈折測定にも着手したい。これらを総括して、ゲル生成のメカニズムを理論的に考察することを目指す。当初の目的であった、分子鎖の配向の程度およびその方向が異なるゲルの調製、そのレオロジー測定および小角X線散乱測定を実施することができた。またそれにより、ゲルの架橋密度が高い部分を明らかにすることができた。いずれの測定を用いた場合でも同じ結果が得られたので、その信頼性は高く、また今後いずれか一方の測定でも架橋密度を求めることができると考えられる。ゲルの光学異方性は偏光顕微鏡による観察を用いた。今後は、目的のひとつとして挙げていた「分光光度計を用いた複屈折の測定」に挑戦したい。当初見積もっていた謝金・人件費を使用しなかったため。当初は、最終年度の予定としていた「高分子材料を変える」あるいは「溶媒を変える」ことによるゲル形成の変化についての研究を早めに推進したい。これは、ゲル形成のメカニズムを理解するには、現象を普遍的にとらえる必要があるからである。普遍的にゲル化の現象をとらえたのちに、メカニズムの理論的究明へと進むこととする。次年度使用額が大きな額ではないので、翌年度分として請求した助成金と合わせて通常通り物品費等に使用する。当初見積もっていた謝金・人件費を用いなかったため。次年度使用額がそれほど大きな額ではないので、翌年度分として請求した助成金と合わせて通常通り物品費等に使用する。
一分子熱制御のための近接場蛍光サーマルプローブの開発

ノム創薬やテーラーメード医療の飛躍的な進展のためには、生体分子の構造と諸性質のナノレベルでの解明が必要不可欠である。特に生体分子モーターやヒートショックプロテインに代表される機能性たんぱく質の温度応答特性のナノレベル分析は細胞のメカニズムを分子レベルで解明する上で無くてはならない。本研究では、ナノメートル空間分解能を有する近接場蛍光熱顕微鏡を原理の段階から開発し、ナノレベルの高感度温度計測技術を確立するに至った。本研究『一分子熱制御のための近接場蛍光サーマルプローブの開発』は機能性たんぱく質の分子構造とその温度応答特性、力学特性のナノレベル分析のために必要不可欠な単一分子のセンシグ技術を確立することを目的としている。特に生体分子機能発現では非接触・非侵襲で系を乱さない計測・制御技術が望まれており、本研究では単一分子レベルでの光学的計測が可能な近接場光を用いて、液の細胞をターゲットとしたナノメートルオーダーの空間分解能を有しか温度計測・熱刺激のための近接蛍光サーマルプローブの基盤技術を開発する。本研究により、『ナノ分子システムデザイン』と呼べる新しい学際領域を創生できる。近接場光は光の波長よりも十分に小さい開口に局在する非伝播光成分であり、のしみ出し深さは開口径と同程度である。ナノサイズの微小開口を有する近接場プローブを用いることで、光回折限界を超えた高い空間分解能で試料の光学応答を分析することができる。本研究では、近接場プロブによって励起された近接場光によって機能性たんぱく質を熱的に刺激し、その温度応答特性を分析する一分子熱制御技術を確立することを目指している。平成19年度は以下に挙げる成果を得るに至った。【液中近接場蛍光寿命顕微鏡のための基盤技術開発】(1)蛍光分子を周期的に変調励起し、その蛍光位相情報を高感度に検出する光学システムを構築した。(2)測定理論ならびに測定装置の妥当性を検証するために、蛍光分子を自己組織化させた校正用マイクロチップを開発した。近接場光は光の波長よりも十分に小さい開口に局在する非伝播光成分であり、そのしみ出し深さは開口径と同程度である。ナノサイズの微小開口を有する近接場プローブを用いることで、光の回折限界を超えた高い空間分解能で試料の光学応答を分析することができる。本研究では、近接場プローブによって励起された近接場光によって機能性たんぱく質を熱的に刺激し、その温度応答特性を分析する一分子熱制御技術を確立することを目指しており、平成21年度は以下に挙げる具体的な成果を得るに至った。◆高感度化のための近接場プローブのシステムデザイン(1) Geを高濃度にドープした近接場ファイバーは、励起波長に対してラマン散乱ならびに自家蛍光を強く発光するために、微弱な近接場光のノイズとなる。本研究では、ノイズ光のスペクトルを測定し、S/N比向上のためのスペクトル分析を行った。(2)バックグラウンドノイズを低減させた全く新しい革新的近接場プローブの設計を行った。特に、近接場プローブ先端の蒸着膜の材質と、開口作製技術を新たに構築した。開口作製技術は、フォトダイオードとサファイア基板によって構築された押付機構を有し、伝播光制御を用いることで安定した開口形成を可能とした。(3)試作した革新的近接場プローブを用いて、自己組織化蛍光分子の測定を行い、有用性を明らかにした。その結果、空間分解能100nmで高感度に温度情報を検出することが可能であることが示された。
代数多様体を明示する

(1)Duc Tai Pho氏との共同研究により,標数5におけるArtin不変量が3の超特異K3曲面は単有理であることを証明した.これは,「すべての超特異K3曲面は単有理であろう」というArtin-Shioda予想に対する新しい肯定的証拠である.(2)複素数体上の代数的K3曲面上にあらわれる正規特異点の組み合わせをすべて分類した.この結果から,十分大きな標数における超特異K3曲面上にあらわれる正規特異点の組み合わせについてもいくつかのことが言える.(3)数体F上定義された代数多様体Xを考える.基礎体Fを複素数体に埋め込むことによりXから複素多様体が得られるが,その超越格子は一般にFの複素数体への埋め込みに依存する.これらの超越格子について考察し,複素数体の自己同型のもとで共役であるが位相同型とはならない代数多様体の例を多数構成した.特にXが特異K3曲面の場合に,これらの超越格子の集合を,虚2次体の類体論を用いて詳しく調べ,応用として,複素特異K3曲面の定義体の有理数体上の次数に下からの限界を与えた.(4)数体F上定義された特異K3曲面Xを有限素点Pで還元して超特異K3曲面X(P)が得られるとすると,X(P)のネロン・セヴェリ格子の中でのXのネロン・セヴェリ格子の直交補格子を考えることができる.有限素点Pを動かしたときのこの格子を調べ,超越格子の場合と類似の定理を得た.(5)グラスマン多様体内の双対多様体の補集合の位相的基本群に対して,Lefschetz型の超平面切断定理を証明し,さらにこの基本群を点付きリーマン面のブレイド群の剰余群として記述する方法を得た.(1)Duc Tai Pho氏との共同研究により,標数5におけるArtin不変量が3の超特異K3曲面は単有理であることを証明した.これは,「すべての超特異K3曲面は単有理であろう」というArtin-Shioda予想に対する新しい肯定的証拠である.(2)複素数体上の代数的K3曲面上にあらわれる正規特異点の組み合わせをすべて分類した.この結果から,十分大きな標数における超特異K3曲面上にあらわれる正規特異点の組み合わせについてもいくつかのことが言える.(3)数体F上定義された代数多様体Xを考える.基礎体Fを複素数体に埋め込むことによりXから複素多様体が得られるが,その超越格子は一般にFの複素数体への埋め込みに依存する.これらの超越格子について考察し,複素数体の自己同型のもとで共役であるが位相同型とはならない代数多様体の例を多数構成した.特にXが特異K3曲面の場合に,これらの超越格子の集合を,虚2次体の類体論を用いて詳しく調べ,応用として,複素特異K3曲面の定義体の有理数体上の次数に下からの限界を与えた.(4)数体F上定義された特異K3曲面Xを有限素点Pで還元して超特異K3曲面X(P)が得られるとすると,X(P)のネロン・セヴェリ格子の中でのXのネロン・セヴェリ格子の直交補格子を考えることができる.有限素点Pを動かしたときのこの格子を調べ,超越格子の場合と類似の定理を得た.(5)グラスマン多様体内の双対多様体の補集合の位相的基本群に対して,Lefschetz型の超平面切断定理を証明し,さらにこの基本群を点付きリーマン面のブレイド群の剰余群として記述する方法を得た.(1)Duc Tai Pho氏との共同研究により,標数5におけるArtin不変量が3の超特異K3曲面は単有理であることを証明した.これは,「すべての超特異K3曲面は単有理であろう」というArtin-Shioda予想に対する新しい肯定的証拠である.(2)複素数体上の代数的K3曲面上にあらわれる正規特異点の組み合わせをすべて分類した.この結果から,十分大きな標数における超特異K3曲面上にあらわれる正規特異点の組み合わせについてもいくつかのことが言える.(3)数体F上定義された特異K3曲面Xを考える.基礎体Fを複素数体に埋め込むことにより複素特異K3曲面が得られるが,その超越格子は埋め込みに依存する.これらの超越格子について考察した.応用として,複素特異K3曲面の定義体の有理数体上の次数に,下からの限界をあたえた.もうひとつの応用として,単純特異点のみをもつ6次曲線の数論的Zariski対を構成することに成功した.ちなみにこの仕事以前に知られていた数論的Zariski対は,次数12のものがただ一つあるのみである.(4)ふたたび,数体F上定義された特異K3曲面Xを考える.基礎体Fの有限素点Pに対し,XをPで還元してK3曲面X(P)が得られるとする.X(P)が超特異となる場合,X(P)のネロン=セヴェリ格子の中でのXのネロン=セヴェリ格子の直交補格子を考えることができる.この格子は負定値で階数2の偶格子となる.有限素点Pを動かしたときのこれらの格子を調べた.

(1)数体F上定義された代数多様体を考える.基礎体Fを裡素数体に埋め込むことによりこの代数多様体から複素多様体が得られるが,その超越格子は一般にFの複素数体への埋め込みに依存する.これらめ超越格子について考察し,複素数体の自己同型のもとで共役であるが位相同型とはならない代数多様体の例を多数構成した.この理論は,絶対ガロア群が作用する新しい数学的対象(同じ種に属する格子の同型類の集合,あるいは代数多様体の位相タイプ)を発見したという点で大きな意義がある.さらに,実2次体上定義された6次曲線で,基礎体の自己同型のもとで位相タイプが変化するものの明示的な例を与え,基礎体のガロア群が平面曲線のトポロジーにどのように影響を与えるかを目に見える形で明らかにした.Grothendieckの「子供の絵」を楕円曲面のJ-不変量とみなし,ホモロジー不変量を与えて得られる切断付き楕円曲面の中間コホモロジー群のある部分格子を考えることにより,「子供の絵」に格子不変量をあたえることができる.この観点から「子供の絵」の理論を追求していくことが今後の課題である.(2)グラスマン多様体内の双対多様体の補集合の位相的基本群に対して,Lefschetz型の超平面切断定理を証明し,さらにこの基本群を点付きリーマン面のブレイド群の剰余群として記述する方法を得た.
エクソソーム解析系に基づく造血器腫瘍の新規診断法の開発

本研究では、造血器腫瘍における骨髄内での腫瘍細胞と周辺細胞である骨髄間質細胞との細胞間コミュニケーション機構の解明を目的として、骨髄異形成症候群患者由来骨髄間質細胞より分泌されるエクソソームの疾患特異的miRNAの同定を行った。その結果、high-risk群の骨髄間質細胞で特異的に発現が変化するexosomal miRNA群を見出した。miR-101を含むこれらの骨髄間質細胞由来のmiRNAが、腫瘍細胞と間質細胞の相互作用を制御し、腫瘍細胞自身の増殖を促進していることも実験的に明らかにした。これらの疾患特異的miRNAは、骨髄異形成症候群の病勢診断、予後診断に応用可能であると示唆された。初年度であるH27年度では実験計画に従い、造血器腫瘍における骨髄間質細胞と腫瘍細胞あるいは造血細胞におけるエクソソームを介した細胞間コミュニケーションの検討を行うことを目的として、骨髄異形成症候群(MDS)患者の骨髄間質細胞の樹立を試みた。すなわち、白血病などの細胞成分が採血などで容易に得られる造血器腫瘍ではエクソソームを用いる検討よりも、直接的に腫瘍細胞の解析が重要であるが、幼若な細胞の頻度が少ないMDSではエクソソームが病勢に及ぼす可能性が大きいと考え、MDSを対象疾患として絞った。はじめに、MDS低リスク群(5例)、高リスク群(6例)、白血病化例のMDS(4例)患者より文書にて同意を得て、骨髄間質細胞を樹立した(IRB承認番号2648)。これらの患者由来の骨髄間質細胞とLONZA社より購入した健常人骨髄間質細胞(若年者および高齢者由来)を用い、TaqMan PCRアレイにて網羅的解析し、高リスク群に特徴的なexosomal miRNA群を抽出した。さらに、バイオインフォマティクス手法としてMirTarBaseで標的遺伝子を絞り込み、The Database for Annotation, Visualization and Integrated Discovery(DAVID)で想定されるシグナル伝達経路を検討した。その結果、MDSの病型進展に伴い変化する骨髄間質細胞由来エクソソームmiR-Xを同定した。miR-XはmiRTarBaseでの解析ではToll-like receptorに関する遺伝子を標的とし、DAVIDによるpredictive pathway解析ではIL-6を抑制する因子として作用している可能性も示唆された。MDSの骨髄間質細胞は固形腫瘍におけるCAF(cancer-associated fibroblast)と同じような位置づけと考えられ、miR-Xのバイオマーカーとしての有用性が期待される。本研究では、エクソソームの量的・質的変化に基づく細胞間コミュニケーション機構を解明すると同時に、純化したエクソソームより疾患関連miRNAを次世代シーケンスシステムを用いて同定し、エクソソーム解析系を構築することを目指している。そして、造血器腫瘍における病勢診断や治療法確定のための新規診断法を確立する。初年度では、造血器腫瘍において骨髄内で腫瘍細胞の発育・進展に重要な役割を担っていると考えられる骨髄間質細胞から分泌されるエクソソームの疾患特異的miRNAを同定することを目指し、研究協力者と連携してMDS患者由来骨髄間質細胞ライブラリーを作成した(現在も引き続き検体を追加中)。研究計画ではこれらの疾患関連骨髄間質細胞が分泌するエクソソームを回収し、未知のmiRNAは次世代シーケンサーシステムを用いて探索する予定としていたが、現有設備の次世代シーケンスシステム(イルミナ社)におけるRNAシーケンシング解析のアプリケーション面でのサポートが現時点でも不十分なため、TaqMan PCRアレイを用いた既知miRNAの半網羅的解析を行った。TaqMan PCRアレイによる解析は当研究室でもこれまでに数多くの成果を上げている手法であり、データ抽出からの候補miRNAのターゲット抽出、pathway解析のフローが確立されており、研究計画の初年度内でのmiR-X同定が可能となった。本研究では、造血器腫瘍における骨髄内での腫瘍細胞と周辺細胞である骨髄間質細胞との細胞間コミュニケーション機構の解明を目的として、骨髄異形成症候群(MDS)患者由来骨髄間質細胞より分泌されるエクソソームの疾患特異的miRNAの同定と、患者末梢血中のcell free分画より単離したエクソソームの疾患特異的miRNAの同定を行う。初年度(H27年度)では骨髄内で腫瘍細胞の発育・進展に関与している骨髄間質細胞の培養系および骨髄間質細胞由来エクソソームの解析モデル系を構築した。次年度(H28年度)ではtraining cohortとして文書(IRB承認No. 2648)にて同意を得たMDS患者(low-risk群: 10例、high-risk群:10例)由来の骨髄間質細胞が放出するエクソソームを回収し、TaqMan miRNA arrayを用いてexosomal miRNAの半網羅的解析を行った。その結果、miR-Xを含むhigh-risk群の骨髄間質細胞で特異的に発現が変化するexosomal miRNA群を見出した。これらの候補miRNAに対してmiRTarBaseを用いたバイオインフォマティクス解析によって標的遺伝子を探索し、miR-XがEZH2やDNMT3Aなどのエピジェネティク制御因子をターゲットとしていることが示唆された。さらに、骨髄間質細胞が放出したエクソソームの一部は患者血漿中に遊離して末梢血中にも存在すると仮定し、MDS患者血漿サンプルを用いて解析を行った。

Training cohortとして健常者10名、MDS患者20名(low-risk群: 10名、high-risk群: 10名)の血漿からエクソソーム分画を単離し、miR-Xについて個別PCRを用いて解析すると、骨髄間質細胞由来エクソソームに内包されるmiRNAの発現パターンとは相反する発現パターンを示した。本研究では、造血器腫瘍における骨髄内でのエクソソームの細胞間コミュニケーション機構を解明すると同時に、純化したエクソソームにより疾患関連miRNAを次世代シーケンサーなどのハイスループットなシステムを用いて網羅的に解析を行うと計画した。そして、造血器腫瘍における病勢診断や治療法確定のための新規のエクソソーム診断法の確立を目指した。初年度、次年度では疾患特異的exosomal miRNAを同定することを目的とし、研究協力者と連携してMDS患者由来骨髄間質細胞ライブラリーの構築を継続している。当初の研究計画では、これらの患者由来骨髄間質細胞が放出するエクソソームから、次世代シーケンサーシステムを用いた機能未知も含むmiRNAの網羅的探索を予定していたが、現時点においても現有設備(イルミナMiSeq)のRNAseq用解析アプリケーションのサポートが不十分であり、TaqMan PCR arrayでの半網羅的解析による手法を選択した。TaqMan PCR arrayによる解析は当研究室でもこれまでに数多くの成果を見出しており、データ抽出から候補miRNAのターゲット探索までのフローが確立しており、当初の研究計画の目的であるmiR-Xの同定を達成できた。本研究では、造血器腫瘍における骨髄内での腫瘍細胞と周辺細胞である骨髄間質細胞との細胞間コミュニケーション機構の解明を目的として、骨髄異形成症候群(MDS)患者由来骨髄間質細胞より分泌されるエクソソームの疾患特異的miRNAの同定と、患者末梢血中のcell free分画より単離したエクソソームの疾患特異的miRNAの同定を行う。初年度(H27年度)では骨髄内で腫瘍細胞の発育・進展に関与している骨髄間質細胞の培養系および骨髄間質細胞由来エクソソームの解析モデル系を構築した。次年度(H28年度)ではtraining cohortとして文書(IRB承認No. 2648)にて同意を得たMDS患者(low-risk群: 10例、high-risk群:10例)由来の骨髄間質細胞が放出するエクソソームを回収し、TaqMan miRNA arrayを用いてexosomal miRNAの半網羅的解析を行った。その結果、miR-101を含むhigh-risk群の骨髄間質細胞で特異的に発現が変化するexosomal miRNA群を見出した。最終年度では、これらの候補miRNAに対してmiRTarBaseを用いたバイオインフォマティクス解析によって標的遺伝子を探索し、miR-101がEZH2DNMT3Aなどのエピジェネティク制御因子をターゲットとしていることを見出した。さらに、MDS患者血漿からエクソソーム分画を単離してmiR-101について個別PCRを用いて解析したところ、骨髄間質細胞由来エクソソームに内包されるmiRNAの発現パターンとは相反する発現パターンを示した。
高熱流束除熱達成に向けた気泡合体が沸騰伝熱に及ぼす影響

本研究は純水中における沸騰冷却の限界である1 MW/m2のさらなる向上を目指し,高熱流束除熱における沸騰伝熱機構を解明することを目的とする.沸騰伝熱機構の解明により,最終的に除熱能力の向上,すなわち冷却技術促進による電子機器の冷却やボイラーといった熱機器の大幅な省エネルギー化へとつなげられる.沸騰伝熱における未解明な点は,熱輸送の定量評価,気泡相互干渉が伝熱に及ぼす影響,発泡核等の伝熱面性状に起因する問題等が挙げられる.本申請では上記課題のうち前者の2つ,すなわち1沸騰伝熱機構の把握,2気泡相互干渉の影響の把握について申請者の持つ最先端の薄液膜測定技術を用いて研究を行う.本研究は純水中における沸騰冷却の限界である1 MW/m2のさらなる向上を目指し,高熱流束除熱における沸騰伝熱機構を解明することを目的とする.沸騰伝熱機構の解明により,最終的に除熱能力の向上,すなわち冷却技術促進による電子機器の冷却やボイラーといった熱機器の大幅な省エネルギー化へとつなげられる.沸騰伝熱における未解明な点は,熱輸送の定量評価,気泡相互干渉が伝熱に及ぼす影響,発泡核等の伝熱面性状に起因する問題等が挙げられる.本申請では上記課題のうち前者の2つ,すなわち1沸騰伝熱機構の把握,2気泡相互干渉の影響の把握について申請者の持つ最先端の薄液膜測定技術を用いて研究を行う.
領域の位相的性質に依存する流体及び電磁気現象の数学的構造の解明

流体や電磁気に関わる現象には、その現象の生ずる領域の位相的性(すなわち、境界の連結成分の数や、穴の個数等)に強く依存すると思われる問題が多く現れます。本研究では、このような領域の位相的性質に依存する流体及び電磁気現象の奥に潜む数学的構造の解明を目指して、ベクトル場の分解定理と特異摂動法に基づく新たな解析手法の検討を行いました。1.定常Navier-Stokes方程式に対する非斉次境界値問題の解の存在を証明する際に重要な役割を果たす「Lerayの不等式」の成否について,次の点を明らかにした:ある幾何学的条件を満足する3次元以上の有界領域においては,Lerayの不等式が成立する為の必要十分条件は,各境界成分上でのboundaryflux積分がゼロとなることである.証明においては,回転群に関するHaar測度を用いた竹下氏による方法を用いた.この結果は,以前我々が3次元有界領域に対して行った議論中に含まれていたテスト関数の構成に関する不備を訂正し,更にその主張を3次元以上の有界領域に対するものへと一般化したものとなっている.本研究における種々の考察から,幾何学的条件を満たさない一般的な領域に対しても同様の主張が成立する可能性が高いことが推測でき,今後の研究方針への重要な示唆を得ることができた.また,この結果に対するHaar測度を用いない初等的な別証明が与えられないか,という新たな研究課題も見出すことができた.1.非斉次境界条件下の定常的Navier-Stokes方程式の境界値問題の存在定理を示す際に重要な役割を果たす「Lerayの不等式」の成立条件に関して,次の点を明らかにした:2次元2重連結領域においては,「Lerayの不等式」が成立するための必要十分条件は「強い意味でのflux条件」である.上記主張の「必要性」の部分の証明は,背理法を用いた「Lerayの不等式」の成立条件の書き直しと,HeywoodによるU-tubeテスト流の構成法を組み合わせることにより為される.この主張を,より一般の2次元多重連結領域へ拡張することが出来れば,領域に対する既存の幾何的制限を全て取り除くことが可能となる.2.ベクトル場の分解定理を示す際,我々はDirichlet積分に対応する2次形式のcoercivenessをある変分不等式に置き換えるという観点を本質的に用いたが,これを抽象的に再設定し直すことにより,Lax-Milgramの定理の大域的一般化を示すことができた.この一般化により,1)外部領域におけるストークス問題の可解性,2)3次元有界領域におけるL^r-Helmholtz-Weyl分解定理,3)境界付きコンパクトRiemann多様体上のL^r-de Rham-Hodge-Kodaira分解定理,を統一的に示すことができる.1.一般境界条件を満たす境界データを領域内にソレノイダルなベクトル場として拡張できることは,既に良く知られている.我々は,有界領域上のHodge分解定理を用いることにより,拡張されたソレノイダルなベクトル場が,実は調和ベクトル場とベクトルポテンシャルの回転の和で表示できることに気付き,この事実を使って非斉次境界条件下での定常的Navier-Stokes方程式の解の存在定理を示すことが出来た(平成21年度).本年度は,この方法を定常的MHD(磁気流体力学)方程式に適用することにより,速度場と磁場に非斉次境界条件を課したときの,解の存在に関する一結果を得た.この結果において,一般境界条件を満足する速度場と磁場の境界データに対しては,磁場境界データには何ら制限を課すことなく定常解の存在が示せることが明らかになった.これは,速度場に対しては,そのソレノイダル拡張の調和ベクトル場への射影像が(粘性係数と磁場抵抗係数に比べて)小さい等の制限が必要であったことと比較すると,MHD方程式の1つの特徴を示していると考える.2.非斉次境界条件下のNavier-Stokes方程式の弱解に自然に関連する弱形式のcoercive性を保証する不等式について,以下の考察を進めた.(1)Lerayの不等式が成立する為の必要条件を,Dirichlet境界条件を満足する定常的非圧縮Euler方程式の解(特にその圧力の各境界成分上の値)に関する条件として書き下した.(2)3次元有界領域に軸対称性や面対称性等の対称性を課した下で,同じ対称性を課したソレノイダルベクトル場に対するLerayの不等式の成立について検討した.
コンピュータコーパスを利用した英語発達史研究

平成7年度には継続研究の最初の年として、Helsinki Corpusを用いて各自が英語史の研究を行うことに加え、他のコンピュータ可読コーパスも広く収集し、それらの内容・問題点を紹介する事、コーパスから有効なデータを引き出す言語処理プログラムを開発し、次年度以降の研究の布石とする事を目指した。代表者渡辺秀樹はOEDのCD-ROM版についてのシンポジウムに参加し、雑誌論文においてその有効性と問題点を数度にわたり指摘、同志社大学ではその利用法についての講演を行い、本辞書コーパスの紹介に努めた。この成果をふまえ平成8年度には国際辞書学シンポジウムで発表する。分担者家入葉子は様々なコーパスから得られたデータをもとに、英語の否定辞に関する一連の論文を外国雑誌に発表し、その業績が国際的に高く評価され、英語史的言語学会の口頭発表を行った。Helsinki Corpusに関わる研究活動としては、分担者神谷昌明が英語コーパス研究会で古英語の接頭辞に関し新たな視点からの分析を行い、分担者大津智彦は接続詞に関する論考を学会誌『近代英語研究』に発表、協力者保坂道雄は中世英語英文学会における口頭発表で、迂言用法の動詞について従来の説の見直しを行った。また分担者塚本聡はHelsinki Corpusを処理し、検索や語彙表作成を瞬時に行う優れたプログラムを完成した。これは改訂ののち公開され、学会全体に貢献することになろう。参加者全員の分担執筆により、Helsinki Corpusを用いた研究論文を集めた学術書を、書評論文の形で発表紹介した。また平成8年度の英語コーパス研究会においてシンポジウム「Helsinki Corpusをめぐって」を企画し、司会・講師西村秀夫、講師保坂道雄、塚本聡、伊藤礼子、永尾智によって本年度の成果を広く発表する予定である。同学会会長斎藤俊雄と運営委員今井光規は顧問として本研究に参加している。以上、本年度には全員が活発に研究活動を行い、当初の目標を上回る成果を上げた。
テトラヒドロイソキノリン系天然物の統一的全合成法の確立

本研究の目的は、テトラヒドロイソキノリン系天然物の統一的合成戦略の確立である。戦略の要として、当研究室で開発した、脱一酸化炭素を伴う分子間ラジカル付加反応を設定した。まず、合成標的分子として、キノカルシンを設定した。本化合物は、ジアザビシクロ[3.2.1]オクタン骨格(CD環部)を中心とする高度に縮環した5環性骨格を特徴とし、生物活性としてDNA合成阻害を作用機序とした抗腫瘍活性を有することが挙げられる。AD環の連結に続いてBC環形成を行う収束的合成戦略に則り、キノカルシンの4環性骨格を構築した。市販化合物である2ーブロモー5ーヒドロキシベンズアルデヒドより、アセタール形成、アシルテルリド形成を含む6工程でラジカル供与体であるA環フラグメントを合成した。一方、Lーピログルタミン酸メチルよりVilsmeyerホルミル化を含む4工程でラジカル受容体であるD環フラグメントを合成した。両フラグメントを分子間ラジカル付加反応に付したところ、多数の官能基共存下、反応は化学選択的かつ円滑に進行し、AD環ユニットが得られた。続いて、アセタールを除去してケトンとした。これに対し、還元的アミノ化を行った結果、分子内ラクタム形成反応によるC環構築を伴って、ACD環ユニットが合成できた。続く、ラクタム部位の半還元、けい皮酸アルデヒドを用いたPictetーSpengler環化反応でB環を構築した。その結果、市販化合物から15工程でキノカルシンのABCD環ユニットを合成することに成功した。以上の成果は、A環フラグメントの芳香環上の官能基を変化させることで多様な類縁体を統一的に合成することを可能とし、テトラヒドロイソキノリン系天然物の骨格を基盤とした新たな創薬展開へとつながると期待される。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
ZnSeおよびZnSe-GaAs混晶のLPE成長と応用

ZnSe系デバイスの工業的発展のためには、1)開管スライド式液相成長法の開発、2)格子整合系ヘテロ材料の開発、3)成長用基板の開発と液相成長への応用の三点が基本的に重要と考え、これらの開発研究をおこなった。まず、液相エピタキシャル成長や多層成長に不可欠のスライドボート摺動部をB_2O_3の融液で封止し、開管式スライドボートでありながら成分蒸気をボート内に閉じこめて逃がさない疑似密閉型のボートを考案した。これによって成分蒸気圧の高いZnSe系の液相成長がスライドボートでおこなえるようになった。この新型ボートを用いてIn溶媒によるZnSeの成長実験をおこない、ZnSe飽和のIn溶液を徐冷するとZnSe成分は上方へ運ばれること、したがって、本研究者らが開発した比重差利用の液相成長法である“yo-yo溶質供給法"がこの系にも適用できることを示した。次に、格子整合ヘテロ系であるZnSe-GaAs混晶、およびZnSe-GaP混晶の成長実験をおこない、GaAsおよびGaP基板上にこれらの混晶を成長させることができた。これらの混晶系はZnSe系ヘテロデバイスの開発に大きな自由度と広範な機能付加の可能性をもたらすものである。さらに、現在入手不可能なZnSe結晶基板の問題については、ZnやSeの蒸気圧が高い性質を利用した物理的気相成長法による基板結晶の作製を図った。その結果、1mm近い厚さの単結晶基板をGaAs上に作製できるようになった。そして、このZnSe結晶基板を液相成長に用い、その上へのZnSeの成長が実際に可能であることを示した。この成果はZnSe系の研究の展開に一つの画期をもたらすものである。今後はこうしたZnSe基板を用いた開発研究を進展させることができるものと思う。同時にこの実験からは新しい物性の発現とより広い制御性の期待できるIII-V族混晶とZnSeとの混晶の成長が可能であることも見い出すことができ、材料分野においても新しい領域の端緒を開くことができた。緑色から青色帯の発光デバイスの実現を目的として、ZnSeおよびZnSeーGaAs混晶のLPE成長技術を開発する。本年度はLPE法に用いるZnSe基板のPVD法による作製技術を確立し、それをLPE法へ応用できるまでになった。1.PVD法によるZnSe厚膜成長LPE成長に必要な大面積で良質なZnSe基板を得るために、PVD法により、GaAs基板上へのZnSe厚膜の成長をおこなった。その結果、(1)原料ZnSe、VI族Se、成長用基板等の最適温度設定、基板面方位、基板処理法等を確立することができ、成長条件による成長層厚の制御できるようになった。(2)特にZnSe分圧が成長層厚に重要であることが判り、これを上げる工夫をした。その結果、0.8mmの厚さをもつZnSe層が成長できるようになり、LPE用基板として充分な厚さの成長が行えるようになった。(3)得られた結晶のフォトルミネセンスはバンド端発光が強く、またx線回折幅もシャ-プで、充分高品質であることが判った。(4)EPMA分析の結果、基板と成長層との界面に、学術的に興味ある化学反応の起こっていることが判り、今後究明していく所存である。2.ZnSe