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生命倫理的観点からの「老い」に関する日中比較研究

日中両国の老いに関する文献研究や実態調査を行うことで、日本では古神道や能に由来する翁文化が近世期に隆盛をみたものの、その後衰退して、現在では地域社会が老人介護の中心になりつつあるのに対して、中国では儒教倫理に基づく敬老文化の伝統が今でも残っており、家族が老人介護の中心になっていることを明らかにした。これらの諸成果を学術雑誌等で逐一公表すると共に、研究終了年度末には研究成果報告書を作成して関係者に配布し、個人ホームページでも公開した(http://home.hiroshima-u.ac.jp/fmatsui/kaken2008.pdf)日中両国の老いに関する文献研究や実態調査を行うことで、日本では古神道や能に由来する翁文化が近世期に隆盛をみたものの、その後衰退して、現在では地域社会が老人介護の中心になりつつあるのに対して、中国では儒教倫理に基づく敬老文化の伝統が今でも残っており、家族が老人介護の中心になっていることを明らかにした。これらの諸成果を学術雑誌等で逐一公表すると共に、研究終了年度末には研究成果報告書を作成して関係者に配布し、個人ホームページでも公開した(http://home.hiroshima-u.ac.jp/fmatsui/kaken2008.pdf)本研究の目的は、日本社会と中国社会において「老い」がいかに受け止められているのかを生命倫理的観点から検討して、老い観を中心に日中間の文化的位相を明らかにすることにある。中国文化における老い観に関しては、王官成(長江師範学院教授)と林国著(福建師範大学講師)の協力を得て「老」の意味を明らかにした。その具体的成果ついては、次年度以降に公表する予定である。日本文化における老い観に関しては、「翁文化の形成」という観点から調査し、一定の成果をあげることができた。その成果の一部を論文の形で公表した。以下はその概要である。日本の伝統的な老い観を探るためには、中国の漢字文化が移植される以前と、それ以後とで、老い観にどのような変化が生じたのかを知る必要がある。そのために古事記・日本書紀・万葉集などの最古文献に依拠しながら、国学や民俗学などの考証も交えて、無文字文化の老人観について考察した。古代の老人たちは、男ならばオキナ、女ならばオミナと呼ばれ、若者たちから一線を画していた。しかし今日にいわれるような「老いの尊厳」が現れ始めるのは、奈良時代以降である。中世になると、とりわけ院政時代には、翁は神格化されるようになった。これに対して、嫗は、南北朝以降、単独相続制や家父長制の確立と共に徐々に衰退していった。能楽の「翁」は、能にあって能にあらずといわれるように、神格化された翁像を最も純粋な形で保持している。「老い」を文化として捉えるときには、こうした視点も重要である。しかし、これがそのまま翁文化になったのではない。江戸時代になると、このような神格化された翁像から知者や教養人としての翁像への転換がはかられる。こうして近世の翁文化が開花したのである。本年度は、主に中国人研究者の協力を得て中国の老人問題の現状について調査すると共に関連資料を収集した。2007年7月に広島大学応用倫理学プロジェクト研究センター例会主催のシンポジウム(「ジープのKonkrete Ethikをめぐって」)において生命倫理の方法論に関する研究報告を行った。これは、とりわけ「老い」を生命倫理の観点から研究する際にも必要となる、個人の自律に言及したものである。2007年9月中旬に中国重慶市の長江師範学院を訪問した。そこで本研究の中国側協力者の中心人物である王官成教授に会って老人問題に関する日中共同研究の進め方について協議した。また同教授め案内で「重慶市?陵区社会福祉院・老年公寓」を訪問し、同副院長から中国老人の現況について説明を受けた。その後同院内を見学して、ある女性の入居老人から本院での生活や彼女自身の境遇等々についてインターヴューをし、いわゆる老人ホームで生活する中国老人のサンプルを得ることができた。その際に通訳を引き受けてくれたのは長江師範学院の日本語講師王艶玲講師であった。彼女にはこれを機に中国側の研究協力者になってくれるようにお願いし快諾を得た。また重慶滞在中に長江師範学院及び西南政法大学において本研究に関連する一般講演(演題「日本文化の今昔盛衰-老い文化の日中比較研究の手引きとして-」)を行い、広く中国人に老人問題が日本だけでなく早晩中国でも深刻になることを喚起した。2007年11月下旬に中国側の資料を提供してもらうために王艶玲講師を日本に招聘した。同講師からは、中国の一般家庭における老人問題の現況について報告を受けた。またその際に日中相互の文化からみた老人観の比較検討も行った。これにより伝統的に「神人」のイメージを併せもつ日本の老人観が、中国の伝統文化、とりわけ神仙思想に由来することを文献等から明らかにした。2007月12月中旬に長江師範学院を訪問して中国人研究者グループと本年度2回目の研究会合をもった。その席上研究の進捗状況について中国側から報告を受けた。また王艶玲講師の案内で重慶市在住の二人の老人(一人は独居の女性老人、もう一人は家族と同居の男性老人)に会って、老人ホームとは異なる一般家庭における老人の生活実態について知見を得た。2008年3月に上述の研究成果を学術雑誌「ぷらくす」において公表した。

本研究の締めくくりとなる本年度は、研究データの収集を継続的に行うと共に、年度末の報告書作成に向けて努力した。まず2008年5月23日に中国河南省開封市の河南大学を訪問して趙国権教授に会い、日中双方における現代の老人問題について意見交換をし,趙教授に「老い」に関する日中共同研究の協力者になってくれるように依頼し快諾。2008年6月24日には研究協力者の一人である長江師範学院の王官成教授が部局間協定調印のために来日。その機会に広島大学文学部にて「中国老齢化問題及びその対策」と題する公開講演をしてもらい、その通訳を同学院の王艶玲講師が務めた。研究代表者は2009年9月15日に中国重慶市の長江師範学院を訪問。同学院で開催された「中日老人問題の国際学術検討会」に出席し、「現代日本の老い像」と題する本研究の成果報告を行い、中国老人問題の専門家たちと議論をした。また翌16日には重慶市〓陵区酒店郷の「酒店老年公寓」を訪問して、中国農村部の老人ホームの実態調査をした。2008年12月下旬に研究代表者は、これらの研究成果をまとめた「老いの研究-生命倫理の観点からの老い像を求めて-」と題する論文を『広島大学大学院文学研究科論集』にて公表した。2009年2月3日に河南大学の趙国権教授を日本に招聘して、報告書作成に関する詳細な打ち合わせをすると共に「中国の老人観」と題する講演を広島大学文学部でしてもらった。2009年3月に研究代表者は、2008年3月29日に中国重慶大学で行った講演原稿に加筆修正したものを学術雑誌『ぷらくしす』に掲載した。そして2009年3月下旬に本研究の報告書を作成した。
表情トポグラフィの医療・看護学的応用-感情変化の視覚化を試みる-

本研究は軽量化した電極と、普及されている脳波計の利用による簡便な方法で表情に対する周波数トポグラムを作成した。さらに感情(想起的情動変化)に応じたトポグラムの作成を試み、その応用性についても考察した。表情は顔面の筋運動によって感情を表出すると考えられ、脳機能が統合的に発揮された結果であるといえる。また、表情を表わすものと、視覚的に認識するものとの間で成立する、最も重要な非言語的コミュニケーション手段である。表情は顔面の骨格筋である表情筋の収縮によりもたらされるため、運動神経由来の終板電位および筋細胞由来の筋電位が存在する。表情をトポグラム化することは顔貌や顔形に関わらず、客観性を高めた状態で感情評価を試みることができる。本研究では軽便で安定な方法で、顔面上の電位を誘導し、円形に統一された形で周波数帯域別トポグラムを作成し、その医療・看護学的応用について考察を深めている。平成21年度においては、高精度かっ軽便に実行できる表情トポグラフィの開発を目指した。被験者は倫理規定に基づいて研究の承諾を得られた健康な成人男女とし、顔面より電位を誘導する実験を行った。したがって、当初の作業として皮膚密着型電極を開発した。電極は表情・体位が変化しても外れず、かつ皮膚に全く損傷を与えない摩擦密着型とし、その重量により被験者が不快感を生じないよう工夫した。さらに顔面皮脂を効果的に除去する素材を選択し、電位の誘導が充分可能なインピーダンスの低下を達成した。被験者は実験者の合図に従って、無表情、笑い顔、微笑の表情、嫌悪の表情、悲しみの表情、しかめ顔、および驚きの表情を表出し、その際の電位測定を行った(作為的表出)。また、記憶想起によるエピソードで、任意の感情を惹起し、その際のトポグラムを作成することができた(記憶的表出)。尚、記憶想起によるエピソードの再現で感情変化を起こすことは充分可能であり、同時に、体性感覚機能にも影響を与えることを日本看護技術学会にて発表した。これまでに、高精度かつ軽便に実行できる表情トポグラフィの開発を行ってきた。すなわち、被験者の電位の誘導に皮膚密着型電極を開発し、筋電位を多チャンネルで記録し、FFT等の技術を応用し、周波数帯域ごとのトポグラムを安定して得ることが可能となった。これにより表情をトポグラム化することで顔貌や顔形に関わらず、客観性を高めた状態で感情評価を試みることができる。表情は顔面の骨格筋である表情筋の収縮によりもたらされるため、運動神経由来の終板電位および筋細胞由来の筋電位が反映しているものと考えられる。平成22年度の研究では、運動時の表情変化に、その応用性を求めた。その結果、運動により爽快感を感じた被験者において口部・頬部の電位が上がるという変化が現れたが、口部・頬部には笑顔や喜びの表情の時に収縮する大頬骨筋、満足を表す頬筋が存在し、身体活動により生じた爽快感により、この部位の表情筋群が収縮し、電位が生じたと考えられる。一方、前額部には苦悩や不快を表すと言われる筋が存在し、この部位の電位の減少は不快感情の減少を示すと考えられる。疲労感を感じた被験者には前額部の電位の上昇が見られたことから身体活動により不快感情が上昇し、不快感情を表出させる前額部の電位が上昇したとみられる。以上より、表情筋トポグラフは身体活動に伴う爽快感や不快感の変化を捉えることができ、新たな運動評価の可能性を見出すことができたと考えられる。本研究は軽便で安定な方法で、骨格筋上の電位を誘導し、円形に統一された形で周波数トポグラムを作成し、その医療・看護学的応用について考察するものである。プロジェクトの最終年にあたり、軽便に使用可能な表情トポグラフィ、すなわち、より一層軽量化した電極と、普及されている脳波計の利用による、包括的な方法の完成段階を目指した。これにより、看護学領域に止まらず、教育学や精神医学などの領域においても、応用が可能となった。すなわち、被験者に対し、事前に喜び、驚き、恐れ、嫌悪、怒り、悲しみを抱く場面を調査し、被験者の過去に起きた、強い感情変化をともなう場面を記憶的に再生することで、感情(想起的情動変化)に応じたトポグラムの作成がスムーズに行えるようになった。さらに作為的な表情表出と記憶想起による感情変化の関連を比較検討した。また被験者に対し、運動刺激等による表情トポグラフィの変化を確認し、日常生活上に見られる、感情変化に対応する実証的研究を行った。本研究の関連として、頸部から後背部にかけて電極装着をおこない、情動変化および運動刺激を行い、筋電位トポグラフィの測定を試みた。本結果によれば、情動変化や運動負荷に伴って、僧帽筋部に変化を生じたことから、表情トポグラフィと類似の手技で、"肩こり"等の病態表現の可能性が開かれ、これらの成果について学会発表を行い、論文発表した。今後の発展として、実証的研究に主眼が移り、各種画像提示による表情・感情変化を行ない、より精度の高い表情トポグラフィの開発を行っていきたい。
精神分裂病死後脳研究:シナプス障害仮説の検証

研究に使用する死後脳組織の収集状況当教室での死後脳バンク活動により統合失調症18例の脳が収集された。さらに本年度にはシドニー大学病理学教室より正常対照、疾患脳各10例の提供がなされた。検索された脳部位本年度は前頭前野(ブロードマン9野)と海馬の検索を行った。ヒト脳後頭葉を用いてRapid Golgi法によって神経細胞の全体像を染色する試みを行った。染色後の神経細胞樹状突起を画像データとして取り込み、三次元構築を行った。これに対して樹状突起の複雑さの解析をフラクタル理論によって行い、その妥当性を検証することができた。しかし、Golgi法の染色性に変動性が大きいため、実際の解析には至っていない。今後、染色法の改良に取り組む予定である。CgAに対する免疫染色今年度は、既に免疫染色を行ったコホートに加えて正常対照脳と統合失調症各10例を加えて検討を行い、前頭前野の各層におけるCgAの免疫染色性の低下を再確認している。CgBに対するポリクローナル抗体を用いてフォルマリン固定材料から免疫組織染色を行ったが、検出感度を超えたシグナルは同定されていない。今後、CgCについても検索する予定である。hNP22に対する免疫染色アクチン結合蛋白質であることが推測される新規にクローニングされた遺伝子、hNP22に対する免疫染色を行い、統合失調症海馬CA3領域におけるタンパク発現の減少を明らかにした。同領域でのシナプス後部の機能構造異常を示唆する所見であり、検索部位を増やして調査を進める予定である。
人工微小欠陥から発生する疲労き裂伝ぱ機構

疲労破壊の発端となる場所のほとんどが孔、溝などの比較的大きな切り欠き部もしくは表面の傷、自然欠陥、非金属介在物などのいわゆる微小欠陥のような応力集中部である。構造物が最終破断にいたるまでのき裂の伝ぱ寿命の大部分がき裂の発生および微小き裂の伝ぱ寿命であるが、一般に長いき裂の伝ぱ特性に対しては破壊力学による定量的な取り扱いが有効である。これに対し、微小き裂の伝ぱは結晶粒界などの金属の微細組織に強く依存し、長いき裂の特性をそのまま当てはめることができない。本研究では一般構造物に多用される軟鋼SS41を供試し、微小な自然欠陥を模擬した人工円孔を三点曲げ試験片に導入し、そこから発生する疲労き裂の伝ぱ挙動を詳細に計測した。試験片加工による残留応力を軽減するため600度で1時間保持し、その後炉冷した。機械的性質には熱処理材と非熱処理材には違いがなかったが熱処理によって硬さがやや減少した。人工円孔の直径は0.2mmと0.5mmの2種類とし、円孔表面には降伏点程度の引張り応力が作用するように疲労負荷を加えた。き裂はいずれも、まず円孔の片側から発生し、その後反対側から発生した。き裂長さの計測は、両側のき裂長さと円孔の直径の和が試験片幅の50%程度になるまで行った。伝ぱ速度はき裂発生直後大きくばらつき、また円孔の大きさに依存しているが、いずれも両側にき裂が認められ、大きくなるにつれて伝ぱ速度は単調に増加していく。このばらつきはき裂長さが結晶粒径の数倍程度の大きさで生じており、光学顕微鏡によるき裂経路の観測から、伝ぱ速度は結晶粒界に支配されていることが分かった。また、SEMによる破面の微視観察では、微小き裂発生近傍では破面に凹凸が多く、一部粒界割れがみられる。これに対し、長いき裂に対しては破面は比較的平坦であり、結晶粒内にはストライエーションがみられ、安定したき裂伝ぱが伺われた。
白亜紀ＯＡＥ２における海底溶存酸素のグローバル・シーソー振動の解明

白亜紀海洋無酸素事変2(OAE2)は当時の広い海底に有機炭素を大量埋没させた現象である.我々はニュージーランド(NZ)とカナダ太平洋岸(CPC)の中高緯度域の調査を行い,炭素同位体比や微化石層序によりOAE2層準を特定した.NZでは同層準に赤色泥岩が発達し,酸化的環境を示した.CPCではOAE2層準の下位が無酸素環境を示し,OAE2層準に向かい海底溶存酸素の増加が示された.プロト大西洋等と太平洋中高緯度域は海底の酸素状態変動において同期ではなく逆位相変動を示し,OAE2現象の複雑さが明らかになった.CPCではOAE2時に陸域が季節的乾燥化した証拠が得られOAE2に伴う陸域気候変動の証拠を得た.白亜紀海洋無酸素事変2(OAE2)は当時の広い海底に有機炭素を大量埋没させた現象である.我々はニュージーランド(NZ)とカナダ太平洋岸(CPC)の中高緯度域の調査を行い,炭素同位体比や微化石層序によりOAE2層準を特定した.NZでは同層準に赤色泥岩が発達し,酸化的環境を示した.CPCではOAE2層準の下位が無酸素環境を示し,OAE2層準に向かい海底溶存酸素の増加が示された.プロト大西洋等と太平洋中高緯度域は海底の酸素状態変動において同期ではなく逆位相変動を示し,OAE2現象の複雑さが明らかになった.CPCではOAE2時に陸域が季節的乾燥化した証拠が得られOAE2に伴う陸域気候変動の証拠を得た.当該年度は陸上高等植物由来のバイオマーカーであるn-alkaneの炭素・水素同位体比分析,の準備のため,質量分析装置の調整や標準試料を用いた分析精度の確認などを進めた.また粘土鉱物分析,微量元素分析についても手法の検討を行った.現地調査は,2月末3月上旬にかけて,根本俊文(代表者の指導博士課程学生)とニュージーランド研究協力者のJames Crampton氏により,現地で約10日間試料採集を行った.同国南島北部Sawpit Gullyの砂質泥岩約60mの層位範囲を対象とし,予定通り最重要範囲の15mは10cm毎(ないしそれ以下の間隔で,ほぼ連続的に)の詳細試料採取ができた(総計200以上).高い解像度を実現するうえで非常に意義がある.また11月と3月にカナダ・バンクーバーにてJimHaggart氏と研究打ち合わせを行い,11月にはバンクーバー島周囲のHornby島などで試料採集も行った.3月中旬以降,長谷川は守屋と共に別経費による派遣者としてそれぞれカナダ地質調査所太平洋支部,およびブリティッシュコロンビア大学に滞在し,現地研究者と議論をしつつカナダでの地質調査・サンプリング計画を具体化させている.平成25年度には,クイーンシャーロット諸島にて,OAE2相当層準から試料採集を行った.同諸島のグラハム島および同島に近接するリナ島の海岸線を調査し,まずGPSを用いたルートマップを作成した.同諸島では干満の差が最大で8mにも達するため,干潮時にリナ島に徒歩で渡ることができるが,渡島点となる海峡から露頭までの距離が長いことと,取り残される危険があるため1日の作業時間は2時間程度と短い.調査では非常に微細なラミナが発達する砂質泥岩がセノマニアン階のOAE2層準より下位に発達していることが明らかになった.またセノマニアンに対応するイノセラムス化石を得た.2セクションで泥岩試料を採集した.OAE2層準に近づくにつれ,むしろ底質の酸素環境は改善している(バイオターベーションが徐々に強くなってくる)ことも明らかになった.予察的な炭素同位体比分析によれば,2セクションともOAE2層準の少なくとも下半部(炭素同位体比エクスカーションの下半分)を保存している.その上位は砂岩礫岩互層(ファンデルタ堆積物)のため,炭素同位体比は測定していない.以上のことより,北東太平洋の中緯度付近では,OAE2に先立って無酸素化が生じ,OAE2層準に向かってむしろ回復していったことが明らかになった.ニュージーランド高緯度や日本(北海道)でもOAE2層準はむしろ酸化的になっていることが知られており,テチス海・プロト大西洋および太平洋赤道域付近など世界の他の地域とは,太平洋中・高緯度の環境が大きく異なっていたことが示唆された.平成25年度にクイーンシャーロット諸島にて,OAE2相当層準から採集した試料を用いて炭素同位体比分析を行った.セノマニアン階に対応する層準では,非常に細かいラミナが発達しており,無酸素状態が推定されたが,その層準を中心に,主要な層準について有機物の抽出を行い,ガスクロマトグラフおよびガスクロマトグラフ質量分析装置にて分析を行った.その結果,当地の有機物熟成度はビトリナイト反射率(R)換算値で1.3%程度であり,バイオマーカー(ホパノイドやステロイド)の分析には適さないことが分かった.R換算値は,上方に向かって徐々に減少する一般的傾向を描いていた.一方で,陸域環境を理解するうえで重要な植物等の燃焼に由来する有機物(多環芳香族炭化水素:PAHs)が検出された.そこで,本研究ではPAHsの層序的変動を追跡した.その結果,PAHsはR換算値の変動傾向とは異なって,大きく変動しつつ増加していく傾向を示した.

このことはPAHsの増減の原因がR換算値の増減(続成の程度)と本質的に異なっていることを示し,PAHsが続成プロセスで形成されたことを否定することができる.従って,PAHsは燃焼に起因して形成され,OAE2の期間に徐々に陸域では自然発火による火災の頻度が上昇していったことが示唆された.また,このことは,ハドレーセルの拡大に伴って,PAHs供給場が西岸海洋性気候から地中海式気候のような乾湿の季節差が大きい環境へと変化したことを示しているのかもしれない.OAE2に関連する全球的気候の変動を理解するうえで重要な資料となる可能性がある.26年度が最終年度であるため、記入しない。機器の故障があり,これを修復するのに時間を要した.研究期間を延長する(翌債)を立てることで機器修復と分析は進行したが,当初予定よりは遅延した.25年度採集した試料の有機物の分析を主に行った.分析項目としては,炭素同位体比分析の他に,抽出性有機物バイオマーカーである.26年度には追加調査を行っている.その結果,2セクションで炭素同位体比変動曲線を得ることができ,また抽出性有機物の一部として燃焼期限有機物(多環芳香族炭化水素類:PAHs)が検出され,これを追跡することで古環境の解読を進めることができることが分かった.それにより,やや遅れているものの,当初目的を達成する道筋がついたと考える.地質学,古環境学堆積場の環境がセノマニアン紀において非常に酸素レベルが小さい状況であったことが分かっている.26年度は抽出性有機物を用いて,非常に興味深い成果が得られた.詳細は26年度の実績報告書に報告する.今後は,炭素同位体比層序とバイオマーカーから得られた研究成果を学会および論文を通じて公表していく予定である.26年度が最終年度であるため、記入しない。ニュージーランドの成果の一部が公表され,さらに試料採集も順調に進んだ.カナダでの本格的サンプリングに関する現地研究者との打ち合わせ状況も良好である.分析装置はやっと,ではあるが順調に稼働し始めた.25年度中に炭素同位体比分析に使用する装置に故障が発生し,データ採取が一部できなかったため装置運用に関する予算の繰り越しを行った.26年度が最終年度であるため、記入しない。研究代表者の長谷川が別予算でカナダ・バンクーバーに滞在するため,カナダでの試料採集が非常に効率よく進められることになった.本年度は研究分担者であった守屋を研究協力者として本研究助成によって雇用してバンクーバーに滞在させ,本研究に専念させる.採集試料は守屋が長谷川の指導の下に金沢大学で分析を行う.26年度に入り,装置の修理調整を依頼し,使用可能としたうえで信頼性の高い炭素同位体比データを出していく.繰り越した研究費は機器修理のために使用した.26年度が最終年度であるため、記入しない。長谷川は別予算による派遣事業でバンクーバーに滞在するので,主要な予算は研究協力者の人件費に充て,調査・分析を担当させる.その他は,現地調査に係る旅費(長谷川,守屋,および現地研究者),金沢大学における分析に係る消耗品,試料運送費などに充当する.
ラジオ産業の成長要因に関する実証分析-1945年〜1955年

本研究の課題は、第二次世界大戦後に急成長したわが国のラジオ産業の成長要因を検討することであった。その際、ラジオ産業のみでなく、ラジオ部品として不可欠な真空管事業を視野に入れて、調査研究をおこなった。主要な調査対象は、真空管メーカーとして最大のシェアを持っていた東芝(東京芝浦電気)であり、同社の八十五年史資料を中心に調査を実施した。収集資料をもとに、第二次大戦前から戦後にかけての真空管分野における技術移転を検討した結果は、次の通りである。第1に、1920年代後半に、東京電気(後の東芝)は独占的なシェアを獲得するが、その背景には、通信機メーカーの真空管市場への参入を阻止する国際協定があった。第2に、1930年代に通信機メーカーであった日本電気が真空管市場に参入する。従来は、日本電気の経営者の積極性が評価されているが、その積極性を生み出したのは日本電気と東京電気間の協定内容の変化であった。アメリカの反トラスト法によって国際協定が変化し、それが日本国内の2社間の協定に影響を及ぼしたのである。第3に、第二次大戦中に強制された技術公開によって、東芝の技術が他社に波及していったことは、すでに指摘されている。しかし、戦後の技術導入は一層、競争を流動化させる役割を果たした。戦前の特許による技術移転への制約と対比して、戦後の技術移転が急激に進んだのは、やはり、アメリカの反トラスト法の適用によって、特許による技術独占が存続出来なくなったからである。戦前戦後の真空管事業の展開は、国際協定とアメリカ独占禁止法によって大きな影響を受けていた。以上の分析結果の一部は、1993年9月の国際経済史会議プレ・コンファレンス(フランス・カーン)において発表した。ただし、資料のマイクロフィルム化の遅れから、ラジオ産業の成長要因に関する本格的な分析は、今後の資料整理の結果を待たなければならない。
分界条床核に着目した負情動生成機構と病態モデルにおける変容メカニズムの解明

ヒトを含む哺乳類は、身を守るための生体防御システムとして、抑うつや不安などの負情動生成機構を獲得・進化させてきたと考えられる。したがって、うつ病や不安障害のメカニズムを理解するためには、生体防御システムとしての負情動生成機構を明らかにした上で、患者や病態モデル動物における変化を解析することが必要である。我々は、分界条床核と呼ばれる脳部位に着目して研究を進め、CRFによる分界条床核神経活性化が腹側被蓋野ドパミン神経を抑制することで痛みによる負情動を生成すること、さらに、慢性痛では分界条床核における神経情報伝達に可塑的変化が起き、腹側被蓋野ドパミン神経が恒常的に抑制されていることを明らかにした。分界条床核は、内側前頭前野、海馬台、扁桃体、腕傍核などから入力を受け、様々な情報を統合し、情動や摂食、内分泌などの機能調節に重要な役割を果たしていることが明らかになりつつあるが、それら情報統合における各神経路、特に、入力経路の役割についてはほとんど明らかでない。本研究では、抑うつ、不安、嫌悪などの負情動生成の神経機構について、申請者らの研究により痛みによる負情動生成での重要性が示された分界条床核に焦点を当て、受容体作動薬・拮抗薬を用いた従来の薬理学的手法と、光遺伝学による神経路特異的な解析手法を融合的に用いることにより、負情動生成機構を明らかにし、気分障害モデルおよび慢性疼痛モデル動物における当該神経機構変容のメカニズムを解明することを目的とする。平成26年度の研究では、特に扁桃体に着目し、扁桃体中心核にチャネルロドプシンを発現させた動物を用い、分界条床核に光照射することで当該神経路の活動を促進し、行動薬理学的実験により不安および嫌悪反応を解析した。不安様行動評価には高架式十字迷路試験、嫌悪反応評価にはリアルタイム場所嫌悪性試験を用いた。分界条床核への光照射により高架式十字迷路試験において、オープンアーム滞在時間の減少が観察されたことから、扁桃体から分界条床核に投射する神経路が不安情動生成に関与していることが示された。リアルタイム場所嫌悪性試験については、一定した結果が得られなかったことから、当該試験のプロトコール変更を計画している。分界条床核は、内側前頭前野、海馬台、扁桃体、腕傍核などから入力を受けるとともに、腹側被蓋野や外側視床下部などの脳部位に出力することにより、情動や摂食、内分泌などにかかわる情報統合と脳機能制御に重要な役割を果たしている。本年度は、前年度に行った光遺伝学を用いた神経路特異的な解析により不安情動惹起に関与することが明らかとなった扁桃体ー分界条床核神経路に焦点を当てて研究を進めた結果、本神経路の活性化により分界条床核内で神経活動亢進のマーカーであるc-Fosの発現が上昇することが明らかとなった。c-Fos発現を指標として本神経路活性化に関与する神経伝達物質・神経ペプチドを同定する実験に着手した。また、慢性疼痛による分界条床核内情報伝達の可塑的変化のメカニズムを明らかにするため、逆行性トレーサー注入により腹側被蓋野に投射する神経細胞を蛍光標識し、当該神経細胞における自発性IPSCを慢性疼痛モデル動物と対照動物の間で比較し、慢性疼痛モデル動物では当該IPSCが増強されていることを見いだした。このIPSC増強にかかわる神経伝達物質・神経ペプチドを同定する実験に着手した。さらに、様々な脳部位から分界条床核に入力する情報の統合に関わると考えられる分界条床核2型神経細胞の活動調節にかかわる情報伝達機構について検討し、アデニル酸シクラーゼーcAMPーPKA系が関与することを明らかにするとともに、グルタミン酸ーNO系の関与を示唆するデータを得た。以上の研究成果は、不安などの負情動生成の神経機構解明に貢献するとともに、うつ病や不安障害などの精神疾患の脳内メカニズム解明につながることが期待される。前年度の研究成果をもとに、扁桃体ー分界条床核神経路の活性化により分界条床核内で神経活動亢進のマーカーであるc-Fosの発現が上昇することを明らかにした。また、病態モデル動物での神経機構の可塑的変化に関しても、慢性疼痛モデル動物の分界条床核において腹側被蓋野に投射する神経細胞での自発性IPSCが増強されていることを見いだした。さらに、情報統合に重要な役割を果たすと考えられる分界条床核2型神経細胞の活動調節にかかわる情報伝達機構について検討し、アデニル酸シクラーゼーcAMPーPKA系が関与することを明らかにした。以上より、研究はおおむね順調に進展していると判断できる。分界条床核は、内側前頭前野、海馬台、扁桃体、腕傍核などから入力を受け、様々な情報を統合し、情動や摂食、内分泌などの機能調節に重要な役割を果たしている。これまでの研究において、扁桃体から分界条床核に投射する神経路の活性化が不安情動を亢進させることを明らかにしてきた。本年度の研究では、神経細胞活性化マーカーであるc-Fos発現を指標とした組織学的解析により、本神経路における情報伝達に神経ペプチドであるCRFが関与していることを明らかにした。また、本神経路とは逆の分界条

床核から扁桃体に投射する神経路の活性化が情動に及ぼす影響について、光遺伝学的手法を用いた行動解析により、分界条床核から扁桃体に投射する神経路の活性化によっても不安情動が亢進することを明らかにした。また、慢性疼痛モデル動物における分界条床核内神経情報伝達の可塑的変化のメカニズムに関する研究では、平成27年度の研究により、健常動物に比較し慢性疼痛モデル動物では、腹側被蓋野に投射する分界条床核神経細胞における自発性IPSCが増強していることを見いだしていたが、本年度に行った脳スライスパッチクランプ法を用いた電気生理学的解析により、慢性疼痛モデル動物では、視床下部外側核に投射する分界条床核神経細胞においても自発性IPSCが増強していることを明らかにした。さらに、これらのIPSC増強には、分界条床核内CRF神経情報伝達の亢進が関与していることを示唆するデータを得ている。以上の研究成果は、不安などの負情動生成の神経機構解明に貢献するとともに、不安障害やうつ病などの精神疾患の脳内メカニズム解明につながることが期待される。ヒトを含む哺乳類は、身を守るための生体防御システムとして、抑うつや不安などの負情動生成機構を獲得・進化させてきたと考えられる。したがって、うつ病や不安障害のメカニズムを理解するためには、生体防御システムとしての負情動生成機構を明らかにした上で、患者や病態モデル動物における変化を解析することが必要である。我々は、分界条床核と呼ばれる脳部位に着目して研究を進め、CRFによる分界条床核神経活性化が腹側被蓋野ドパミン神経を抑制することで痛みによる負情動を生成すること、さらに、慢性痛では分界条床核における神経情報伝達に可塑的変化が起き、腹側被蓋野ドパミン神経が恒常的に抑制されていることを明らかにした。初年度において、扁桃体から分界条床核に投射する神経路が不安情動生成に関与していることを示す実験結果を得られたことから、研究はおおむね順調に進展していると考えられる。前年度までの研究で明らかになった扁桃体ー分界条床核神経路の活性化によるc-Fos発現に関与する神経伝達物質・神経ペプチドを同定する。また、慢性疼痛モデル動物の分界条床核における腹側被蓋野投射神経細胞での自発性IPSC増強にかかわる神経伝達物質・神経ペプチドを同定する。さらに、様々な脳部位から分界条床核に入力する情報の統合に関わると考えられる分界条床核2型神経細胞の活動調節にかかわる神経情報伝達機構についても前年度の研究で関与が示唆されたグルタミン酸ーNO系を中心に解析をすすめる。28年度が最終年度であるため、記入しない。神経薬理学平成26年度の研究において不安情動生成に関与することが示された扁桃体から分界条床核に投射する神経路について、分界条床核に挿入した光照射用ファイバーに近接して薬物投与カニューレを挿入し受容体拮抗薬等を投与して不安情動生成に及ぼす影響を高架式十字迷路試験により評価することで、不安情動生成に関与する神経伝達物質を明らかにする。また、内側前頭前野、海馬台、腕傍核、側坐核などの扁桃体以外の脳部位から分界条床核に投射する神経路についても光遺伝学を用いた行動薬理学的解析を進める。さらに、脳スライスパッチクランプによる電気生理学的解析手法を用いて分界条床核神経のタイプ分類を行った後に、負情動生成に関与することが示された神経路を光遺伝学的手法を用いて選択的に活性化することにより、当該神経路が分界条床核においてtypeIIIIのいずれの神経細胞の活動を調節するかを明らかにする。さらに、受容体拮抗薬等を用いた薬理学的解析により当該シナプス伝達に関与する受容体・チャネルについて詳細に検討する。
超低損失炭化珪素静電誘導デバイスの高信頼性に関する研究開発

超低損失パワーデバイスである炭化珪素の埋め込みゲート静電誘導トランジスタ(SiC-BGSIT)において、高温信頼性試験を実施した。雰囲気温度125°Cにおいて5A, 1300Vサンプル素子に1000Vを印加し、1000時間連続遮断試験を実施したところ、試験期間中に素子特性の顕著な変動は確認されなかった。これは同デバイス動作で重要なチャネル領域を形成するプロセスが的確に行われていることを意味し、SiC-BGSITの信頼性の高さを予測させるものである。炭化珪素(以下SiC)を材料とした静電誘導型トランジスタ(SiC-Static Induction Transistor : SiC-SIT)において、SiC材料の高温動作における頑強性を十分発揮させるためハンダを用いず、放熱性に優れた圧接パッケージ構造を設計し、本パッケージに試作したSiC-SIT素子を実装する。これに対し各種高温信頼性試験を行い、最終的にSiパワーデバイスを100°C上回る高温動作で、Siパワーデバイスの1/10以下の超低電力損失で高信頼性を保証するパワーデバイスの実現を目指す。この目的で、本年度はまず圧接治具の設計を実施した。設計にはデバイス物理及び治具の熱伝導のシミュレーションを実施し、適切な材質及び構造寸法を決定し、治具を完成することが出来た。一方、同サンプル素子の信頼性試験を実施する為の試験装置の仕様を決定し、完成させた。更に試験用のサンプル素子の試作を実施した。以上でSiCサンプルの信頼性試験を実施する準備が整ったため、22年度より本格的にSiC素子の信頼性試験を実施し、性能評価を行う。また、圧接パッケージの優位性を示すための比較対象として、従来の樹脂パッケージ(TO220)のサンプルを用いた負荷短絡性能試験をこれと並行して実施し、そのデータを論文に投稿した(IEEE Trans.Electron Device. 2010年4月号掲載)。ここでは、Siパワーデバイスと比較してSiC-SITが3倍程度負荷短絡耐量が高いことを示し、本デバイスが本質的に信頼性が高いことを実証した。この成果は、同デバイスがSiデバイスに置き換わる次世代のパワーデバイスとして有望であることを意味する。本研究では炭化珪素(以下SiC)を材料とした静電誘導型トランジスタ(Static Induction Transistor:SIT)において、Sicの高い耐熱特性を活かすパッケージ法として圧接パッケージを適用し、最終的にSiパワーデバイスを100°C上回る高温動作で、Siパワーデバイスの1/10以下の超低電力損失で高信頼性を保証するパワーデバイスの実現を目指した。SiCパワー素子は、使用する半導体であるSiCがワイドバンドギャップで高い熱伝導率を有するため、Si素子を上回る高温条件下で高い信頼性の動作が可能であり、これにより放熱装置の体積を大幅に縮小でき、ハイブリッドカーのエンジンルームや、各種電源装置の筐体に電力変換装置をコンパクトに収納できる、といった多大なメリットが期待される。まず、雰囲気温度125°Cの条件において、従来の樹脂パッケージサンプルにおいて、出力端子に降伏電圧の76.9%の電圧を印加して素子を1000時間遮断する試験(連続遮断試験)を実施した。その結果、試験実施中の漏れ電流は10nA以下に抑えられ同信頼性試験に成功した。また試験後に測定した素子の電気的特性はほとんど試験前のものと変化しなかった。本成果はH23年(昨年度)電気学会全国大会に発表した。(震災のため大会中止、予稿集のみ受理)当初の計画では、平成22年度までに、250°Cの条件下で信頼性試験を実施する予定であったが、高温条件で使用する圧接パッケージ治具の設計に時間を要したことにより、圧接パッケージでの250°C信頼性試験の実施には至らなかった。本研究期間では、当初の最終目標は達成できなかったものの、パワーデバイスの信頼性を評価する上で基本となる125°CにおけるSiC-SIT信頼性が実証された。これによって、試作した素子の実用化に一歩前進したといえる。本研究では炭化珪素(以下SiC)を材料とした静電誘導型トランジスタ(Static Induction Transistor : SIT)において、SiCの高い耐熱特性を活かすパッケージ法として圧接パッケージを適用し、最終的にSiパワーデバイスを100°C上回る高温動作で、Siパワーデバイスの1/10以下の超低電力損失で高信頼性を保証するパワーデバイスの実現を目指した。

その結果、試験実施中の漏れ電流は10nA以下に抑えられ同信頼性試験に成功した。また試験後に測定したオン抵抗やブロッキングゲインといった電気的特性はほとんど試験前のものと変化しなかった。本成果はH23年(昨年度)電気学会全国大会に発表した。(震災のため大会中止、予稿集のみ受理)次に250°Cでの信頼性試験を目指し、半田やワイヤーボンディングを用いない圧接パッケージ治具を準備した。しかし、震災後の計画停電や節電の対応により、圧接パッケージでの信頼性試験の実施には至らなかった。本研究期間では、当初の最終目標は達成できなかったものの、パワーデバイスの信頼性を評価する上で基本となる125°CにおけるSiC-SIT信頼性が実証された。これによって、試作した素子の実用化に一歩前進したといえる。
完全非線形方程式の粘性解理論とその応用

完全非線形2階楕円型偏微分方程式の粘性解の基礎理論を研究した。一様楕円型方程式が1階微分項に非有界係数がある場合に、Lp粘性解に対し、弱ハルナック不等式が成立することが証明された。その応用として、強最大値原理、非有界領域での最大値原理、Phragmen-Lindelof定理など、Lp粘性解の定性的性質が示された。また、退化楕円型方程式が1階微分項に関して一次以上の増大度がある場合に、粘性解が属する適切な関数空間を設定し、その下で粘性解の比較原理を証明した。完全非線形2階楕円型偏微分方程式の粘性解の性質を研究する。(1)一様楕円型方程式の場合に、一階微分項に非有界係数が時のLp粘性解の弱ハルナック不等式を導く。また、一階微分項が一次以上の増大度を持つ場合にも研究する。(2)最大値原理・弱ハルナック不等式の応用として、粘性解の強最大値原理や局所最大値原理を導く。更に、Phagmen-Lindelofの定理等のLp粘性解の定性的性質を研究する。(3)退化楕円型方程式の場合に、一階微分に関して一次以上の増大度がある時の非有界領域での粘性解の比較原理を導く。更に、方程式系等への一般化の研究もする。本年度は、(1)完全非線形楕円型方程式のLp粘性解の弱ハルナック不等式の完成、(2)一次以上の増大度のある完全非線形楕円型方程式の強解の存在、(3)凸で一次以上の増大度のある完全非線形楕円型方程式の粘性解の比較原理、(4)Phragmen-Lindelofの定理の一般化を研究した。(1)と(2)は、A.Swiech(Georgia工科大学教授)との共同研究である。(1)では、非斉次項が空間次元未満のpに対して、p乗可積分関数に対しても弱ハルナック不等式を証明した。この結果から非有界領域での最大値原理やリュービル原理の一般化、及び強解弱ハルナック不等式と合わせて、Lp粘性解の境界までこめたヘルダー連続性を導いた。(2)では、一階微分に関して一次以上の増大度のある完全非線形楕円型方程式の強解(W2pに属する解)の存在定理を得た。この結果、弱ハルナック原理を(1)の場合だけでなく、一次以上の増大度のある方程式に対しても、縮尺によって自然に得られる場合に証明した。(3)はO.Ley(Tours大学准教授)との共同研究である。放物型では得られていた結果を楕円型で得る試みであり、変数係数の場合も扱えるのが特徴である。このため、線形化方程式を考える。(4)は、博士課程の学生、中川和重(埼玉大学理工学研究科博士後期課程3年)との共同研究で、Capuzzo Dolcette-Vitoloの結果を拡張し、弱い増大度の仮定と、弱い係数の仮定で、更に一般の領域も扱えるPhragmen-Lindelofの定理を証明した。本年度は、(1)一次以上の増大度のある完全非線形楕円型方程式の粘性解の弱ハルナック不等式、(2)凸で一次以上の増大度のある完全非線形楕円型方程式の粘性解の比較原理の一般化、(3)Phragmen-Lindelofの定理を更に広いクラスの領域に扱える一般化を研究した。(1)A.Swiech(Georgia工科大学教授)との共同研究である。1階微分に関する増大度が1次以上の場合で非有界係数を持つとき、粘性解の弱ハルナック不等式が成り立つことを示した。(2)O.Ley(Rennes大学教授)との共同研究である。1階微分に関する増大度が1次以上で連続係数を持つ場合の比較原理を共役指数の増大度を持つ粘性解に対して示した。(3)Phragmen-Lindelofの定理が、無限遠にのびる渦上領域でも成立するかどうかを研究した。これは、A.Vitolo(Salerno大学教授)と博士後期課程の中川君との共同研究として進行中である。Swiech(ジョージア工科大学教授)との共同研究によって、完全非線形2階一様楕円型偏微分方程式が1階微分項に非有界係数がある場合のLp粘性劣解の局所最大値原理を得た。これを用いて、従来の我々が得たLp粘性優解に対する弱ハルナック不等式と合わせて、Lp粘性解のハルナック不等式を導いた。更に、臨界指数の場合の弱ハルナック不等式、局所最大値原理の部分的解決を得た。また、1階微分項が一次以上の増大度を持つ場合の局所最大値原理についても研究をした。

Ley(レンヌ大学教授)との共同研究によって、非有界領域において、一階微分項が1次以上の増大度を持ち、一階微分に関して凸性を仮定した場合の完全非線形退化2階楕円型偏微分方程式の粘性解が属する適切な関数空間を設定し、その下で粘性解の比較原理を導いた。我々の導入した関数空間が適切であることを確かめるために、関数空間を少し大きくすると、比較原理が成立しない具体例も与えた。更に、一階微分に関して凸性を仮定しない場合の比較原理を、いくつかの場合に示した。具体的には、領域が一階微分に関して凸な部分と凹な部分に分かれている場合といくつかの凸関数の最小値を取った場合である。また、方程式系へも比較原理を一般化した。Vitolo(サレルノ大学教授)と中川(埼玉大学非常勤研究員)と、更に広い範疇に属する領域に対しても、Phragmen-Lindelof定理の一般化を試みた。途中段階として、従来の結果における粘性解の増大度に関する仮定を緩めることができることを確かめた。
細胞質蛋白質チロシン残基燐酸化酵素の活性化機序とその生理的基質の解析

豚脾臓の細胞質画分より完全精製に成功した40Kチロシンキナーゼは72Kの非受容体型のチロシンキナーゼの分解産物であることが明かになった。次にこの1次構造の1部より110塩基対のcDNA断片を得、これをプローブとして全長2575塩基対で628個のアミノ酸よりなる蛋白をコードするクローンを得ることが出来た。アミノ酸配列から細胞膜貫通領域を持たないこと、糖鎖も含まれていないこともが判明した。分子量約72,000であり脾臓のチロシンキナーゼにちなんでp72sykと名づけた。このp72sykは脾臓細胞において小麦胚芽凝集素などの添加によって自己燐酸化反応が促進する。血小板においては凝集を起こす小麦胚芽凝集素によって自己燐酸化活性の上昇と共に外からの基質蛋白質を燐酸化する活性が上昇することを見いだした。さらに生理的刺激物質であるスロンビンで血小板を刺激するとこのp72sykは凝集反応と同じような速度で活性化される。そしてこの活性化はCa2_+の存在によって素早くもとの状態に戻るが、Ca2_+を除くと活性を持続する。このCa2 D2+ D2による不活性化の機構は阻害剤の実験からカルモジュリン依存性のミオシン軽鎖キナーゼの可能性が強いことを明かにした。p72sykはSH2領域を持つことからチロシン燐酸と深い関わりあいがあることが考えられる。これらの結果はp72sykが細胞内情報伝達の一翼を担っている可能性を強く示唆しているものと思われる。またp72sykの生理的基質の検索を行うため、この酵素の良い基質であるH2Bヒストンの燐酸化部位を検索した。H2Bヒストンの5ケ所のチロシン残基のうち3ケ所が燐酸化されることが明かとなったが、特別なアミノ鎖配列は見当たらなかった。他の多くのチロシンキナーゼとは異なりチロシン残基のN末側のグルタミン酸の存在はp72sykの基質認識に関係ないようであり、蛋白質の1次構造のほか高次構造も基質認識に関係していると思われる。細胞質蛋白質チロシン残基燐酸化酵素の活性化機序とその生理的基質の解析に関して計画年度内では以下の点について明らかにした。豚脾臓の細胞質画分より完全精製に成功した40Kチロシンキナ-ゼは72Kの非受容体型のチロシンキナ-ゼの分解産物であることが明かになった。この結果は当初考えていた細胞質チロシンキナ-ゼは脾臓細胞では存在していないのかもしれない。しかしこの72K蛋白が非常に蛋白質分解酵素によって切れやすくかなりのプロテア-ゼインヒビタ-を加えてもその作用を阻止出来ないことが明かとなったのは大きな収穫であった。ただこのような分解酵素による40K蛋白の産生、72K蛋白の機能を調ベる上により考えやすくなった。このことは細胞質に存在する40Kチロシンキナ-ゼは細胞膜に存在する72K蛋白の代謝産物である可能性が示唆された。

そこでこの1次構造の1部より110塩基対のcDNA断片を得、これをプロ-ブとして全長2575塩基対で628個のアミノ酸よりなる蛋白をコ-ドするクロ-ンを得ることが出来た。アミノ酸配列から細胞膜貫通領域を持たないことが判明した。さらにこのキナ-ゼには糖鎖が含まれていないことも明かとなった。分子量約72,000であり脾臓のチロシンキナ-ゼにちなんでp72sykと名づけた。このようにしてp72sykを見いだしたが、このキナ-ゼは脾臓細胞において小麦胚芽凝集素などの添加によって自己燐酸化が促進する。さらにSH2領域を持つことからチロシン燐酸と深い関わりあいがあることが考えられる。これらの結果はp72sykが細胞内情報伝達の一翼を担っている可能性を示唆しているものと思われる。またp72sykの生理的基質の検索を行うため、この酵素の良い基質の1つであるミエリン塩基性蛋白質の燐酸化部位を検索した。ミエリン塩基性蛋白質の5ケ所のチロシン残基のうち3ケ所が燐酸化されることが明かとなったが、特別なアミノ酸配列は見当たらなかった。他のチロシンキナ-ゼとは異なりチロシン残基のN末側のグメタミン酸の存在はp72sykの基質認識に関係ないようであり、蛋白質の1次構造のほか高次構造も基質認識に関係していると思われる。我々は豚脾臓細胞より全く新しい非受容体型チロシンキナーゼ(p72syk)を見いだし、昨年その全cDNA構造を解明した。p72sykは分子量が72,000でありSH2領域を2つ有するユニークな構造をしており、細胞膜貫通領域をもたず、糖鎖も含まれていないが、細胞外からの刺激に対して大幅に自己燐酸化活性が上昇する。今年度は以下のことを明かにした。p72sykの抗体を用いたウエスタンブロット法にて豚血小板にもp72sykが存在すること、そしてこのキナーゼが血小板においてもレクチンの様な外からの刺激によって凝集反応を起こすと共に著しく自己燐酸化活性を上昇させる。p72sykはCa2+やCキナーゼによっては活性化されない。さらに生理的リガンドであるスロンビンを用いて血小板を刺激すると血小板の凝集と共に自己燐酸化反応が数秒単位で上昇し1-2分後にもとの状態に戻る。1-2分後のdeactivationの現象は細胞浮遊液からCa2+を除いてやると見られなくなる。この現象はさらにカルモジュリン阻害剤やミオシン軽鎖キナーゼの阻害剤の添加によってみられることからミオシン軽鎖キナーゼが関与している可能性が強い。このようにp72sykは豚の血小板においてそし細胞内情報伝達機構において重要な位置を占めていることが明かとなった。このp72sykの生理的基質の解明のためH2Bヒストンに続いてミエリン塩基性蛋白質の燐酸化部位を検討している。p72sykは非受容体型チロシンキナーゼの1つであるp561ckとはミエリン塩基性蛋白質の異なる部位を燐酸化すること、また受容体型の代表であるインスリン受容体キナーゼとも異なる基質認識をすることを明かにした。今後生理的基質の発見に並びに活性化機序の解明に全力を注ぎたい。
半導体イメージングプレート

本研究では,蛍光標識を用いずに,様々な細胞をイメージングする半導体イメージングプレートを提案,実証した.これはGaInAsP半導体を光励起したときのフォルトルミネセンスがpHや表面電荷によって変化する現象を原理としている.がん細胞,正常細胞,幹細胞などが半導体イメージングプレートに吸着する状態でPL像を赤外線カメラで観察すると,細胞の状態を反映したイメージが捉えられた.またそれらが蛍光像と対応することも確認された.これは細胞の足場材料となる細胞外マトリックスが関与していることが示唆された.がん細胞と正常細胞の識別を試みたが,明瞭な差が得られず,培養液などの最適化が必要と考えられた.本研究ではGaInAsP/InP半導体が、それを浸漬する溶液のpHや半導体の表面電荷によって、光励起に対するフォトルミネセンス強度を変化させるという独自の発見をもとに、半導体の表面に生きた細胞を直接培養し、蛍光標識を用いずに、フォトルミネセンスの強度パターンを通じて細胞のイメージングを行うことを目指したものである。そのため、-60°Cまで冷却可能で、同半導体の発光波長帯(13001600nm)に対応可能なInGaAsカメラを利用し、まずは半導体表面に代表的ながん細胞である子宮頸がん細胞を培養してイメージングを試みたところ、確かに細胞がある個所でフォトルミネセンスが強くなることを確認した。これはがん細胞が培養液より低いpHをもち、それによって表面の負の帯電が抑制され、これによって半導体内に形成されたショットキー障壁の高さが減少、表面再結合が抑制されたという物理モデルが考えられた。このモデルは、水中で正に帯電する自己組織化単分子膜を半導体表面に形成したときにフォトルミネセンスが強くなることからも裏付けられた。そこでさらに様々な細胞の培養と観測を試したところ、肝臓がん細胞では同様のイメージが得られ、正常細胞ではこのようなパターンが観測しづらかった。これはがん細胞のpHが一般に低いことに起因していると考えられる。逆に言えば、がん細胞と正常細胞を蛍光標識や染色を行うことなく識別できる可能性を示しており、有用な成果が得られたと考えられる。InP基板上に有機金属気相成長法を用いてGaInAsP層(厚さ約300 nm)をイメージング用の基盤とした。この上に、子宮頸がん細胞、肝臓がん細胞、リンパ管内皮細胞、マウス脳血管内皮細胞を培養し,波長980 nmのレーザ光を広げて光励起した。細胞へのダメージを避けるため、パルス励起とし、冷却型カメラを用いることで暗電流を抑制し、フォトルミネセンスのコントラストを高めた。その結果、二種類のがん細胞では明らかに細胞が付着している個所のフォトルミネセンス強度が高くなることが確認された。一方、二種類の正常細胞についても細胞に対応する部分の強度が増大したものの、その変化はがん細胞に比べると小さかった。正常細胞のpHは周囲の培養液のpH = 7.4とほぼ同じなので,フォトルミネセンスの変化が小さいと予想されたが、わずかな変化は細胞分泌物の影響により局所的にpHが低下しているか,イオン濃度が上昇している可能性がある.同一種類の細胞でもPL強度が増大していないか,むしろ低下している可能性が考えられた。また細胞と基板の接着状態,細胞の状態にも関連していると考えられた.細胞とフォトルミネセンス強度の関連がより明確になれば,細胞の分析が著しく簡単になり、蛍光標識等が不要の低侵襲なバイオイメージング技術になると期待される.本研究では,蛍光等の標識を用いず(ラベルフリー)に,様々な細胞をイメージングする新しい手法として,半導体イメージングプレートを提案,実証した.これはGaInAsP系半導体を光励起したのフォトルミネセンス(PL)に対して代表者が発見した現象(pHや表面電荷によってPL強度が変化する)を原理としている.細胞表面には異なるpHや電荷をもつ様々な媒質がある.細胞が半導体イメージングプレートに吸着する状態で光励起し,そのPLを近赤外カメラで観察すると,細胞の状態を反映したイメージが捉えられる.実際にInP基板上にエピタキシャル成長された厚さ300nmのGaInAsP層をもつプレート上に子宮頸がん細胞を培養したところ,通常の光学顕微鏡像と対応するイメージが取得された.ただし部分的には対応しておらず,顕微鏡像には現れない細胞の挙動が反映していると考えられる.また他の細胞を試したところ,肝臓がん細胞でも同様のイメージが得られた.さらに脳血管内皮細胞や線維芽細胞といった正常細胞や,間葉系幹細胞においても,がん細胞より鮮明度は落ちるものの,イメージが得られた.特に間葉系幹細胞では,分化によってPL強度が低下することがわかり,分化の開始と終了をモニターできる可能性が示唆された.また,がん細胞にGFPなどの蛍光剤を導入したところ,PLイメージと対応する蛍光イメージも得られた.そこでこのような蛍光入りのがん細胞と蛍光なしの正常細胞を混合培養した.このとき,もしPL像が蛍光像と一致すれば,蛍光を用いずにPLだけでがん細胞と正常細胞を識別できることになる.結果的には全ての細胞においてPL像が観察され,蛍光像とは一致しなかった.がん細胞と正常細胞に対するPL強度にしきい値を与える培養液や試薬を検討することで識別が行える可能性があり,今後の進展が期待される.本研究では,蛍光標識を用いずに,様々な細胞をイメージングする半導体イメージングプレートを提案,実証した.これはGaInAsP半導体を光励起したときのフォルトルミネセンスがpHや表面電荷によって変化する現象を原理としている.