hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
慢性疲労症候群の認知行動療法と段階的運動療法の適応條件に関する研究

大阪大学医学部附属病院血液・腫瘍内科疲労外来を受診した患者に対しSCIDに準じた精神科スクリーニング診察を大阪大学神経科・精神科にて行い、精神疾患のない群(I群)、CFS発症後に精神疾患を合併した群(II群)、CFS発症時点で精神疾患の診断基準も満たした群(III群)、CFSの精神医学的除外規定に該当する群(除外群)に分類した。本研究では主にI群の患者を対象とした。関西福祉科学大学心理教育相談センター上本町オフィスにおいて2週間に1回45分の治療セッション合計10回という設定で実施した。治療前には、PDQ-R、SSAS、CISS、社会再適応評価尺度により状態評価をし、治療効果判定のため、自覚症しらべ、JIBT、SDS、MOS-SF36を治療前後で評価した。治療内容は、疲労を遷延化させる認知の歪み(過剰適応、活動回避、身体症状へのこだわりなど)を問診や活動記録表を通じて患者が自覚できるよう援助し、適切な作業、休息計画の作成と実施、活動量の漸増を行うというものである。治療を受けた患者はいずれも疲労度などに改善が見られ本研究によるCBTの有効性が示唆されたが、効果の見られ方は個々の症例で異なり、画一的な評価基準では有効性の検出が困難と考えられた。本邦に適したCBTの特徴として、内科的治療、精神科薬物治療、CBTが矛盾せずに共同する必要があること、認知的技法よりは行動的技法が初期介入に適していること、治療効果の判定に客観的な評価法が必要なこと、などが判明した。現時点ではCFSの精神科的スクリーニング診察手順とCBTの手順の概要を主な論文として発表した。精神科スクリーニング診察の所見とCBTの有効例・無効例のデータの解析によりCBTの有効性と適応基準に関する知見が期待される。またCFSの精神医学的経過分類によりIII内科的予後が不良であることを見出しており、発表準備中である。平成15年4月1日から平成16年2月29日までの期間に、大阪大学医学部附属病院血液・腫瘍内科疲労外来を受診した患者86名に対しSCIDに準じた精神科スクリーニング診察を行い、精神疾患のない群(I群)22名、CFS発症後に精神疾患を合併した群(II群)22名、CFS発症時点で精神疾患の診断基準も満たした群(III群)24名、CFSの精神医学的除外規定に当てはまる群(除外群)18名に分類した。本年度はCFSの認知行動療法の精神疾患に対する効果を除外するためI群の患者を対象にした。またCFSの認知行動療法はわが国では初めての試みであり、基本的な治療技法の確立を行うため、事前に説明を行い同意の得られた少数例において治療効果、治療上の問題点を慎重に検討しながら研究を実施した。現在のところ、CFS患者I群3名に対し認知行動療法を実施しており、待機中の患者は1名である。臨床心理士2名の体制で関西福祉科学大学心理教育相談センター上本町オフィスにおいて2週間に1回45分の治療セッション合計10回という設定で実施している。治療前には、PDQ-R(人格傾向)、SSAS(身体症状に対する過敏さ)、CISS(コーピング能力)、社会再適応評価尺度(出来事型ストレス)により状態評価をし、治療の効果の判定のため、自覚症しらべ(疲労度)、JIBT(認知の歪み)、SDS(うつ症状)、MOS-SF36(QOL)を治療前後で評価している。

治療内容は、CFSに特徴的な疲労を遷延化させる認知の歪み(過剰適応、活動回避、身体症状へのこだわりなど)を問診、活動記録表を通じて患者自ら認識できるよう援助し、適切な作業、休息計画の作成と実施、活動量の漸増を行うというものである。現在治療中の患者はいずれも疲労度などに改善が見られ、大きなトラブルもなく、われわれの実施している認知行動療法の有効性が示唆された。今後、II群、III群の症例にも実施し、症例数をさらに増やしていく予定である。本研究の目的は、海外で慢性疲労症候群(CFS)に対し唯一有効とされる認知行動療法(CBT)が本邦でも有効かどうか確認すること、本邦に適した技法に修正すること、CBTの適応となる患者の明確化を行なうことである。関西福祉科学大学・心理教育相談センター・上本町オフィスと大阪大学医学部附属病院・神経科・精神科でCFSに対するCBTを行いその有効性が示唆されているが、効果の見られ方は個々の症例では異なっており、画一的な評価基準では有効性を検出することが困難であることが示唆された。本邦に適したCBTの技法として、内科治療、精神科薬物治療、認知行動療法が矛盾しない形で共同する必要があること、慢性疲労症候群において疲労を持続させる特徴的な認知(過剰適応思考、過剰な対人配慮、完壁主義、必要な休息の欠如など)がよく見られること、CFSのCBTにあたって認知的技法よりは行動的技法が初期介入には適していること、治療効果の判定に客観的な評価法を取り入れること、などが浮かび上がってきた。現時点ではCFSのCBT開始にあたっての精神科スクリーニング診察手順とCBTの手順の概要を主な論文として発表した。精神科スクリーニング診察の所見とCBTの有効例・無効例のデータを現在解析しており、これらよりCBTの有効性と適応基準に関する知見が得られると期待される。また精神科スクリーニング診察によるCFSを精神医学的経過で分類し、発症当初より精神疾患とも診断しうる群の内科的予後が不良であることを見出だしており、発表準備中である。
大動脈瘤の分子病態におけるＩＬ‐６の意義解明と大動脈瘤安定化・治癒療法の開発

腹部大動脈瘤(AAA)には現在有効な薬物療法がなく、慢性炎症による動脈壁の破壊が本態と言われている。我々は予備実験でヒトAAAにおけるIL-6の分泌とJAK/STAT経路に関わる遺伝子発現の亢進を認め、CaCl2を大動脈に塗布するAAAモデルマウスを作製し、IL-6受容体阻害抗体(MR16-1)の投与によるAAA形成と分子病態の解析を行った。MR16-1の全身投与群ではAAA形成が抑制され、炎症や組織破壊に関わる分子の発現が軽度抑制され、また組織修復に関わる分子の発現が亢進した。以上からIL-6の阻害は主に修復を亢進する事でAAA形成を抑制しており、有望な治療標的となる可能性を示した。近年の研究から、大動脈瘤の本態は慢性炎症による組織破壊であることが明らかにされ、治療戦略として炎症制御が注目されている。大動脈瘤では炎症性サイトカインIL-6が高発現しておりSTAT3の活性も高いが、その意義は明らかにされていない。本研究では、大動脈瘤病態におけるIL-6、JAK/STAT系の分子病態的意義を明らかにし、解明された病態に基づき、IL-6およびJAKを分子標的とした炎症制御による大動脈瘤の安定化・治療法の開発を目指す。初年度、マウス実験においては腹部大動脈周囲にCaCl2を塗布して6週間で大動脈瘤が形成される大動脈モデルマウスを使用した。このモデルにマウスIL-6受容体阻害抗体を投与し効果を検討する実験を行った。予備的検討から初回2 mg/個体を尾静注、以後0.5 mg/個体を腹腔内投与した。6週間投与後に屠殺し、瘤径測定、病理組織学的解析、分子解析を行った。マウスIL-6受容体阻害抗体投与群は、大動脈瘤径の減少、病理組織において炎症細胞浸潤の抑制が確認された。免疫染色ではWestern Blot法にてJAK/STAT3系の抑制、JNKの抑制が見られた。Zymographyにて蛋白分解酵素のMMP-2,-9の発現抑制が見られた。DNAマイクロアレイは解析中である。ヒト瘤組織培養ではIL-6受容体阻害抗体の投与にて瘤組織から分泌される炎症性サイトカインの減少が確認された。組織遺伝子発現はDNAマイクロアレイで網羅的に解析中である。本研究では大動脈瘤病態におけるIL-6、JAK/STAT系の分子病態的意義を明らかにし、解明された病態に基づき、IL-6及びJAKを分子標的とした炎症制御による大動脈瘤の安定化・治療法の開発を目指す。マウス実験においては腹部大動脈周囲にCaCl2を塗布して6週間で大動脈瘤が形成される大動脈瘤モデルマウスを使用した。予備的検討から初回2mg/個体を尾静注、以後0.5mg/個体を腹腔内投与した。マウスIL-6受容体阻害抗体投与群は、大動脈径の減少、病理組織において炎症細胞浸潤の抑制が確認された。免疫染色ではJAK/STAT系の抑制が見られた。Western Blot法ではJAK/STAT系、JNK、NFΚBの抑制がみられた。Zymographyでは蛋白分解酵素のMMP-2,9の発現抑制が見られた。Bio PlexではIL-6受容体阻害抗体投与群でIL-6, IL10が増加していた。DNAマイクロアレイ解析では免疫グロブリン関連蛋白の発現亢進がみられた。またヒト瘤組織培養ではIL-6受容体阻害抗体の投与にて瘤組織から分泌される炎症性サイトカインの減少が確認された。組織遺伝子発現では、炎症ステージから破壊ステージにかけて免疫グロブリン関連蛋白の発現亢進がみられた。マウスモデルとヒトの大動脈瘤組織において、共通の病態が存在することが示唆された。大動脈疾患、循環器一般当初の計画通り、IL-6受容体抗体を大動脈瘤モデルマウスとヒト瘤組織に投与した影響を解析中であり、概ね順調に経過している。引き続き大動脈瘤モデルマウスとヒト瘤組織において、IL-6受容体抗体投与による瘤への影響を明らかにする実験において組織学的検討、分子的検討(DNAマイクロアレイ等)を行っていく。更にJAK阻害薬においても同様の検討を行っていく。十分なトレーニングにより、マウスモデルの作成や解析における手技を確立できたため、当該実験において解析に使用するマウスの数を少なく出来、解析の際の各種実験試薬、試料の節約にもつながった。
黄土高原・チェックダム堆積土の持続的な農地利用

中国・高度高原に建設されてきた砂防ダム(チェックダム)によって堆積土砂で形成された農地(以下,ダム農地)における塩類集積の発生状況および,メカニズムの解明を試みた。先行研究により,農地の塩類化には高い地下水位が大きく関係することが示唆されているが,地下水位の変動や空間分布の要因は明らかにされていない。また,塩類集積がダムのうち下流に進行していることが示されており,その機構は明らかにされていない。そこで,28年度は農地の塩類集積状況調査ならびにその影響要因と考えられる農地の地下水位と排水路水位のモニタリング(連続観測)を行った。調査対象としたCaoMaoチェックダムの農地における塩類集積状況については,ダム堤体より1.6km上流までであったが,同1.2km上流まで約400m下流に進行したことが確認された。これまでの雨季(9月11月)の地下水位観測結果からは,排水路水位が農地の地下水位よりも高く,排水路から農地への排水の浸透が農地の地下水位上昇の要因のひとつと考えられてきた。しかし,28年度の6月調査時において,排水路に湛水はなく,農地の地下水位は排水路水位(排水路の地下水位)よりも高いことが示された。これまで考えれられてきた排水路内の排水が農地に浸透して地下水位が上昇することは,雨季の一時的な現象であり,農地の地下水位の上昇は,乾季における上流域からの地下流入などの別の要因であることが示唆された。28年度末に,中国での地下水開発に関する日本人技術者が調査中に当局に拘束されたことを鑑み,安全に調査ができる体制を整えるべく調整を現地協力機関である西安理工大学を通して行ってきた。しかし,その安全な調査ができる確証が得られなかったため,29年度,30年度は現地調査をできず,研究は進まなかった。本研究では,中国・高度高原に建設されてきた砂防ダム(チェックダム)によって堆積土砂で形成された農地(以下,ダム農地)における塩類集積の発生状況および,メカニズムの解明を行う。これまでの雨季(9月11月)の地下水位観測結果からは,排水路水位が農地の地下水位よりも高く,排水路から農地への排水の浸透が農地の地下水位上昇の要因のひとつと考えられてきたが,今年度の6月調査時において,排水路に湛水はなく,農地の地下水位は排水路水位(排水路の地下水位)よりも高いことが示された。すなわち,これまで考えれられてきた排水路内の排水が農地に浸透して地下水位が上昇することは,雨季の一時的な現象であり,農地の地下水位の上昇は,乾季における上流域からの地下流入などの別の要因であることが示唆された。当初6月下旬と9月下旬の調査を計画していたが,9月下旬の調査はカウンターパートとの日程調整がつかず,遂行できなかった。そのため,異なる規模や立地の様々なチェックダムにおけるダム農地の塩類集積状況調査を行うことができなかった。半乾燥地である中国・黄土高原のチェックダムでは,数十年間のダム湖への土砂堆積地が農地(ダム農地)として利用される。天水農業でとうもろこしやひまわりが栽培されるが,ダム農地では塩類集積が問題となっている。そこで,農地の塩類化のメカニズムを明らかにするために,塩類集積状況調査や地下水位観測をはじめとする水文観測を行ってきた。本年度は,遅れを取り戻すために,これまでの農地の土壌塩分濃度測定を,多点での土壌サンプリングとその分析によって行ってきたが,短時間で広範囲な観測が可能な電磁探査機による土壌塩分濃度の測定準備を進めてきた。現地での地下水文をはじめとする水文観測や測量に関する許可を中国当局から得る必要があるが,一昨年度末に明らかになった中国での地下水開発に関する日本人技術者が調査中に当局に拘束されたことを鑑み,安全に調査ができる体制を整えるべく調整を現地協力機関である西安理工大学を通して行ってきた。しかし,その安全な調査ができる確証が得られなかったため,現地調査をすることができなかった。そのため研究はほとんど進んでいない。本年度も現地調査に向けて準備を進めていた。現地での地下水位観測をはじめとする水文観測や測量に関する許可を中国当局から得る必要があるが,一昨年度末に明らかになった地下水開発に関する日本人技術者が調査中に当局に拘束されたことを鑑み,安全に調査ができる体制を整えるべく現地協力機関である西安理工大学を通して調整を行ってきたが,その確証が得られなかったため現地調査をすることができなかった。

先行研究により,農地の塩類化には高い地下水位が大きく関係することが示唆されているが,地下水位の変動や空間分布の要因は明らかにされていない。また,塩類集積がダムのうち下流に進行していることが示されており,その機構は明らかにされていない。そこで,28年度は農地の塩類集積状況調査ならびにその影響要因と考えられる農地の地下水位と排水路水位のモニタリング(連続観測)を行った。調査対象としたCaoMaoチェックダムの農地における塩類集積状況については,ダム堤体より1.6km上流までであったが,同1.2km上流まで約400m下流に進行したことが確認された。これまでの雨季(9月11月)の地下水位観測結果からは,排水路水位が農地の地下水位よりも高く,排水路から農地への排水の浸透が農地の地下水位上昇の要因のひとつと考えられてきた。しかし,28年度の6月調査時において,排水路に湛水はなく,農地の地下水位は排水路水位(排水路の地下水位)よりも高いことが示された。これまで考えれられてきた排水路内の排水が農地に浸透して地下水位が上昇することは,雨季の一時的な現象であり,農地の地下水位の上昇は,乾季における上流域からの地下流入などの別の要因であることが示唆された。28年度末に,中国での地下水開発に関する日本人技術者が調査中に当局に拘束されたことを鑑み,安全に調査ができる体制を整えるべく調整を現地協力機関である西安理工大学を通して行ってきた。しかし,その安全な調査ができる確証が得られなかったため,29年度,30年度は現地調査をできず,研究は進まなかった。昨年度取り組めなかった異なる規模や立地のチェックダムにおける農地の塩類集積状況調査を行う。また,昨年調査から6月の農地の地下水位は排水路水位よりも高かったことから,排水路およびダム農地上流端にもロガー付水位計を設置し連続観測を行う。昨年度から,現地協力機関(西安理工大学)とは頻繁に連絡を取り調査の可能性について当局に問い合わせをしていた。2018年1月に当局から,所定の手続きを経て許可を得れば,調査は可能との連絡を西安理工大学を通して得たが,当局の回答が遅くやり取りには時間を要している。今年度の610月の間に2回ほど現地調査を行う予定で計画を進めている。また,特に農地の塩類集積実態調査を迅速に行うために電磁探査機器の使用を検討している。B-Aが0より大きい理由:昨年度9月末に現地調査を予定していたが,現地カウンターパートとの日程調整がつかなかず,遂行できなかった。当初予定していた現地調査2回分が行えなかったため。昨年度できなかった調査を今年度に行う。
小児気管支喘息における細胞接着因子の病因、病態的意義と重症化予防への応用

気管支喘息は種々の化学的、物理的誘因により一過性の気道過敏症であるが、その重症化の機序は多様である。気道内では炎症反応が起こっており、種々の炎症性サイトカイン、顆粒球などが複雑に絡み合って病態を装飾している。気管支喘息において、好中球など炎症性顆粒球と細胞接着がどの様に発作や重症化に関与しているかを明らかにし、重症化の予知、予防法を探ることを目的とした。方法は承諾の得られた気管支喘息患者および対照として気管支分岐異常者から全身麻酔下で気管支ファイバースコープを挿入、微温生食水を注入、軽く圧をかけてから吸引回収した気管支洗浄液(BALF)をガーゼメッシュを通して遠心、BALF細胞を得た。接着分子の発現はそれに対する単クローン抗体を用いてフローサイトメトリーで、走化能は膜フィルター法で、活性酸素はシトクロム還元法でそれぞれ測定した。その結果、1.気管支喘息患者では、BALF中の細胞数は約2倍、特に好中球は約4分の1を占め、増加が目立った。2.BALF細胞は、対照に比べ、接着分子CD11a(LFA-1),CDllb(CR3),CD18(β-chain of CD11)の発現が増強していた。これは個々の細胞の蛍光強度の増強ばかりでなく、陽性細胞数も増加した。発作の重い程その増強は強かった。BALF細胞の付着能、走化能、貧食能は、対照の1.52倍に亢進していた。刺激による活性酸素の生成は細胞浮遊状態では対照と差がなかったが、気管上皮細胞に付着させると約2倍に増加した。無刺激は殆ど活性酸素を生成しないが、上皮細胞に付着させるとそれだけで生成が認められた。喘息発作のない時期ではこういう現象は見られなかった。以上から、非発作時の気管支喘息患者のBALF細胞は対照と変わりなく、発作後のBALF細胞には機能亢進、接着分子の発現増強、活性酸素生成が見られることから、細胞接着を制御すると喘息の重症化は予防できるものと思われる。
膜脂質を介した温度感知機構の解明

環境温度の変化は細胞機能に強く影響を与える。従って、細胞は恒常性を維持するために温度変化を感知し適応する必要があるが、その詳細な分子機構は不明である。本研究員はこれまでに、生体膜の流動性の調節により温度適応に寄与するショウジョウバエの脂肪酸不飽和化酵素DESAT1が膜流動性の変化に応答したタンパク質分解制御を受けることを見出した(Murakami et al. (2017) J Biol Chem 292, 19976-19986)。そこで本研究では、DESAT1が細胞機能において果たす役割について解析を行うことにより、細胞の温度感知及び適応機構の解明を目指した。当該年度の研究においては、共焦点レーザー走査型顕微鏡を用いた細胞内小器官局在型EGFPの観察を行い、DESAT1の特異的阻害剤によりミトコンドリアが断片化することを見出した。また、蛍光性小分子プローブを駆使し、DESAT1阻害剤によりミトコンドリア膜電位の低下やミトコンドリアをはじめとする細胞内Ca2+ストアの異常が惹起されることを明らかにした。さらに、細胞膜透過型の蛍光性ポリマー温度センサー(Hayashi et al. (2015) PLoS ONE 10, e0117677)と蛍光寿命顕微鏡を用いた細胞内温度計測法をショウジョウバエ培養細胞S2において確立し、DESAT1阻害剤により通常培養温度(25°C)における細胞内温度が顕著に低下することを見出した。これらの結果から、DESAT1がミトコンドリア等の熱産生を行う細胞内小器官の機能制御を介して細胞内温度を制御することが示唆された。2018年度の研究により、DESAT1による膜脂質の制御がミトコンドリアの形態や機能の制御に関与すること、さらに細胞内Ca2+シグナリングにも影響を与えていることを見出した。また、ショウジョウバエ培養細胞における蛍光性ポリマー温度センサーによる細胞内温度計測法を確立し、DESAT1が細胞内温度の制御に関与することを明らかにした。本細胞内温度計測法は、2019年度に計画している研究にも活用できる。これらの研究内容成果については、第91回日本生化学会大会(京都)にて発表した。以上の進捗状況から、当初の計画を基に本研究が概ね順調に進展したと判断した。・DESAT1がミトコンドリア機能を制御する分子機構を解析するため、細胞外フラックスアナライザーを用いた酸素消費速度(OCR)測定を行う。さらに、ミトコンドリア呼吸鎖に関して生化学的手法により複合体の形成状態の解析並びに酵素活性の測定を行う。また、分析化学的手法によりミトコンドリアの単離及びミトコンドリアリン脂質の脂肪酸組成の解析を行う。・蛍光性ポリマー温度センサーによりDesat1遺伝子破壊細胞の細胞内温度を計測する。また、蛍光タンパク質温度センサーにより細胞内小器官の温度を直接評価する手法(Kiyonaka et al. (2013) Nat methods 10, 1232-1238)を確立し、DESAT1による細胞内温度制御の作用点を明らかにする。・DESAT1が制御する細胞内Ca2+シグナリングと細胞内温度との関連を解析する。さらに、DESAT1による細胞内温度の制御機構と低温環境への適応機構との関連を解析する。・DESAT

1がミトコンドリア機能を制御する分子機構を解析するため、細胞外フラックスアナライザーを用いた酸素消費速度(OCR)測定を行う。さらに、ミトコンドリア呼吸鎖に関して生化学的手法により複合体の形成状態の解析並びに酵素活性の測定を行う。また、分析化学的手法によりミトコンドリアの単離及びミトコンドリアリン脂質の脂肪酸組成の解析を行う。・蛍光性ポリマー温度センサーによりDesat1遺伝子破壊細胞の細胞内温度を計測する。また、蛍光タンパク質温度センサーにより細胞内小器官の温度を直接評価する手法(Kiyonaka et al. (2013) Nat methods 10, 1232-1238)を確立し、DESAT1による細胞内温度制御の作用点を明らかにする。・DESAT1が制御する細胞内Ca2+シグナリングと細胞内温度との関連を解析する。さらに、DESAT1による細胞内温度の制御機構と低温環境への適応機構との関連を解析する。
途上国における天候保険のミクロ経済学的分析と現行プログラムの定量的評価

研究目的(a),(b)の準備として、実際に販売されている地での状況をより深く理解するため、インド、アンドラ・プラデーシュ州において2003年より販売されている天候保険について2008年5月下旬に農村家計調査を行った。インドの中でも穀倉地帯として知られる同州において、農家が直面している天候リスクは所得変動に直接影響するため、天候保険の果たしうる役割は大きいと考える。Gine et.al(2007a,2007b)の研究を拡張しIFFCO-TOKIO General Insurance Co.Ltd.(以下ITGI)の協力のもと農家に聞き取り調査を行った。どのような特徴を持つ農家が保険を購入したのかに注目し、第1、第2調査地では平均的な特徴(就業形態、所得、資産、教育水準、識字率、銀行へのアクセス、借入額等)についてのデータを回収した。第3、第4調査地では農家のリスクに対する態度を探ることを試みた。提示された様々なパターンのくじ(確率と金額にバリエーションがある)のうち最も選好するものはどれか、を尋ねたところ、よりリスク回避的な家計ほど保険を購入する確率が低いことがわかった。この結果は、従来の経済学が前提としてきた「人は合理的である」という前提に矛盾する、大変興味深いものである。この背景にある意思決定のメカニズムを解明することを次なる課題としたい。人々の天候保険への理解が十分でないために、保険を購入することをリスキーな投資だとみなしているかもしれない。信頼醸成には前年に保険金が支払われたかどうかが大きく関与している可能性も考えられるし、ベーシス・リスクが大きいと認識している可能性もある。信用制約の状況が影響しているかもしれない。家計が望ましい消費水準や投資水準を達成するために必要な資金の借入に課される制約のことだ。担保となる資産を持たない貧困層と比較して、十分に借入れができる家計の保険料に対する支払意思額は高いと予想される。
木質バイオマスからの次世代化学品の生産と環境負荷低減技術への応用

われわれはこれまでに、Pseudomonas sp. ITH-SA-1株が、低分子リグニン類の一種であるシリングアルデヒド(SYAL)を変換・重合し、結果として、ベンゼン環構造を含まない新規有機蛍光物質(NAPSFA)を生産することを明らかにしている。昨年度の研究では、広葉樹木粉を同時糖化粉砕処理装置に供して低変性リグニンを取得し、ここからSYAL画分を調整し、SA-1株を使ったバイオプロセス、および非バイオプロセスでのNAPSFA変換を試みたところ、試薬を使った場合と同等レベルの変換が行われた。また、後続の実験によりSA-1株とは違う性質を有する蛍光物質性菌Pseudomonas sp. ITH-B52株を見出した。これらの結果を受け、NAPSFAをより効率的に生産できる条件を検討するため、本年度は以下の検討を行った。1、B-52株によるNAPSFAの生産B52株がSYALからシリンガ酸(SYAC)を経て3-オルトメチルガリック酸(3-MGA)を経由せずにNAPSFAを生産することを明らかにした。また蛍光物質生産活性はSA-1株も高く、より効果的にNAPSFAが生産できることが明らかとなった。2、3-MGAからの非バイオプロセスによるNAPSFAの生産3-MGAを基質として、非生物的生産プロセスによる詳細な条件検討を行った。その結果、ある種のペプチドを3-MGAと混合することで、ITH-SA-1株生産する有機蛍光物質と蛍光スペクトルの類似したサンプルが生産されることを見出した。またそのペプチドは食品等の廃物由来でも可能であったことから、今後、廃棄物を利用したNAPSFAの生産が期待される。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。申請者らは、これまでに、Pseudomonas sp. ITH-SA-1株が、低分子リグニン類の一種であるシリングアルデヒド(SYAL)を変換・重合し、結果として、ベンゼン環構造を含まない新規有機蛍光物質を生産することを明らかにしている。一般的に有機蛍光物質は、共役π電子の由来としてベンゼン環構造を含んでいるが、本有機蛍物質はその分子構造中にベンゼン環構造を含まない希少な有機蛍光物質であり、臨床診断薬や有機ELなどへの応用が期待されている有用な次世代化学品である。本研究では、その利用技術が限られている木質バイオマスからリグニン画分を抽出し、Pseudomonas sp. ITH-SA-1株を用いて蛍光物質を効果的に生産するための基礎的基盤を明らかにすることを目指して、以下の検討を行った。1、木質バイオマスからのリグニン画分の抽出広葉樹木粉を約1 kg用意し、これを数回に分け、同時糖化粉砕処理装置に供した。この処理では、リグニンと多糖画分の分離にはビーズを用い、多糖画分の低分子化には、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ等の酵素カクテルを用いた。結果として合計で約200 gの低変性リグニンを取得した。得られたサンプルは次年度の研究に用いる予定である。2、SYAL画分を用いたNAPSFAの生産Pseudomonas sp. ITH-SA-1株によるSYALから有機蛍光物質への変換反応の効率化を行うために、各種中間代謝産物を基質として、生産効率の検討を行った。この過程で、SA-1株を使わないプロセス、すなわち非バイオプロセスでも本蛍光物質が生産されることが明らかとなった。また、蛍光物質生産菌の新たなスクリーニングの結果、SA-1株とは違う性質を有する蛍光物質性菌を取得した。木質バイオマスからの低変性リグニン画分の抽出が予定通り進行し、十分な量を確保できたことで、次年度以降、本サンプルを分解して取得した低分子リグニン類を使って、バイ由検討が出来るようになった。また、スクリーニングにおいて、SA-1株とは性質の違う蛍光物質を生産できる菌株を取得したことから、効率化に向けて有用な材料を得ることができた。以上のことから、本年度はおおむね順調に進展していると考えられた。本研究では、その利用技術が限られている木質バイオマスからリグニン画分を抽出し、Pseudomonas sp. ITH-SA-1株を用いて蛍光物質を効果的に生産するための基礎的基盤を明らかにすることを目指している。平成28年度の研究では、実際の木粉から酵素カクテルとビーズを用いた方法で低変性リグニンを抽出し、また、Pseudomonas sp. ITH-SA-1株以外の有用な蛍光物質生産株を取得した。これらの結果を受け、平成29年度は以下の項目について検討した。1、木質バイオマスからの低変性リグニン画分の抽出昨年度得られた約200 gの低変性リグニンを乾燥させた後、ニトロベンゼン酸化を行った。この時に反応効率を高めるため、ニトロベンゼンを含む反応液を予め超音波処理によりo/wのエマルションを形成させてからの反応を試みた。その結果、従来法に比べ、約2倍の効率でSYALが抽出された。続いて、このサンプルをPseudomonas sp. ITH-SA-1株を用いたバイオプロセスによって、有機蛍光物質の生産を試みた。

現在、生成されたサンプルの詳細な化学的性質を検討している。2、非バイオプロセスによる有機蛍光物質の生産昨年度までの研究で、非バイオのプロセスが明らかになったことから、本年度はその詳細を検討した。非バイオプロセスは、SYALの中間代謝産物である3-O-メチルガリック酸(3-MGA)と培地中の有機物を反応することで有機蛍光物質が生産されることが明らかとなった。現在、その絞り込みを行っている。木質バイオマスから抽出された低変性リグニン画分を分解し、順調にSYALを含む画分を取得できる方法が確立できたことから、今後、安定した実験が可能となった。一方で、非バイオのプロセスでは、低分子リグニン側の対象物質に加え、有機物側の絞り込みが進展した。以上のことから、本年度はおおむね順調に進展していると考えられた。われわれはこれまでに、Pseudomonas sp. ITH-SA-1株が、低分子リグニン類の一種であるシリングアルデヒド(SYAL)を変換・重合し、結果として、ベンゼン環構造を含まない新規有機蛍光物質(NAPSFA)を生産することを明らかにしている。昨年度の研究では、広葉樹木粉を同時糖化粉砕処理装置に供して低変性リグニンを取得し、ここからSYAL画分を調整し、SA-1株を使ったバイオプロセス、および非バイオプロセスでのNAPSFA変換を試みたところ、試薬を使った場合と同等レベルの変換が行われた。また、後続の実験によりSA-1株とは違う性質を有する蛍光物質性菌Pseudomonas sp. ITH-B52株を見出した。これらの結果を受け、NAPSFAをより効率的に生産できる条件を検討するため、本年度は以下の検討を行った。1、B-52株によるNAPSFAの生産B52株がSYALからシリンガ酸(SYAC)を経て3-オルトメチルガリック酸(3-MGA)を経由せずにNAPSFAを生産することを明らかにした。また蛍光物質生産活性はSA-1株も高く、より効果的にNAPSFAが生産できることが明らかとなった。2、3-MGAからの非バイオプロセスによるNAPSFAの生産3-MGAを基質として、非生物的生産プロセスによる詳細な条件検討を行った。その結果、ある種のペプチドを3-MGAと混合することで、ITH-SA-1株生産する有機蛍光物質と蛍光スペクトルの類似したサンプルが生産されることを見出した。またそのペプチドは食品等の廃物由来でも可能であったことから、今後、廃棄物を利用したNAPSFAの生産が期待される。本年度取得した低変性リグニンを分解し、低分子リグニン類を取得し、各種培養試験に居する。得られた蛍光物質は、これまでに開発されたストラテジーでその化学的性質を明らかにし、反応効率等を検討する。また、SA-1株とは性質の違う蛍光物質を生産できる菌株として単離された株については、微生物分類学的検討をするとともに、その代謝系、生産効率等を検討していく。来年度では、実際の木質バイオマスを使って生産された有機蛍光物質の化学的な詳細を検討し、生産効率を検討していく。また、SA-1株とは性質の違う蛍光物質を生産できる菌株として単離された株については、微生物分類学的検討をするとともに、その代謝系、生産効率等を検討した後、これらの菌株を使った、まだ未使用の画分について検討を加える。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
破骨細胞の分化過程における接着分子の発現調節とシグナル伝達機構

(1)ヒト末梢血から末梢血単核球(PBMC)を採取し,破骨細胞の前駆細胞を含む細胞集団として用いた。培養1週間後からTRAP陽性多核細胞が出現し始め,培養2週間目で約60%を占め,4週間目ではかなりの核数を有する巨細胞となった。(2)ヒト歯根膜由来線維芽細胞(PDL cells)を,filterを介して液性因子のみが作用する状態でPBMCとcocultureを行うと,PBMCからのTRAP陽性多核細胞への分化は抑制された。(3) PDL cellsを直接接触させて培養すると,牛象牙質上に有意に多くのpitを形成した。骨芽細胞株MG-63にこの効果は無かった。また,破骨細胞と骨基質との接着に関与するインテグリンαvβ3の発現を共焦点レーザー顕微鏡により発現解析を行うと,その発現はPDL cellsとの直接接触により増強していた。骨吸収時に発達するactin ringの形成とシグナル伝達に働くc-srcの発現も類似した増強を示した。(4) progeniterの条件を検討するため,promyelocyteの性質を示すHL-60とmonoblastの性質を示すTHP-1を用いて比較検討したところ,PDLと直接接触させて培養したHL-60から多数のTRAP陽性多核細胞が形成された。これより,破骨細胞の分化過程において歯根膜線維芽細胞は,液性の破骨細胞形成抑制因子の産生により破骨細胞数を減少させ,一方で直接接触により破骨細胞の吸収活性を促進するという相反する2つの作用機構を有することが示唆された.また,promyelocyteの細胞株より破骨細胞が形成されたことより,破骨細胞のprogeniterの条件として,分化段階が関与していることが推察された。(734文字)本研究は破骨細胞の分化過程と細胞-細胞間もしくは細胞-基質間に働く接着分子の発現と消退およびそのシグナル伝達機構を検討することにより、どのような分子がどの形成stepでcriticalな役割を果たしているのかを明かにし、さらにそのstepを制御する因子を同定し、将来的には、治療による骨改造機構への応用を試みることを目的とするものである。本年度の研究成果を以下に示す。末梢血中の破骨細胞前駆細胞からの破骨細胞の形成過程を検討した。Ficoll-Isopaque比重遠心法により末梢血中より単核の細胞画分(PBL)を採取し、この画分中に、末梢幹細胞のマーカーであるCD34陽性細胞の存在が確認された(1%以下)。このPBLを、歯根膜由来線維芽細胞と直接接触させて共存培養すると、TRAP陽性で多核の破骨細胞様細胞が形成された。さらに象牙質切片上で培養するとアクチンリングを形成し、ビトロネクチンレセプター(αvファミリー)陽性、pp60^<c-src>陽性であった。また、急性前骨髄性白血病患者の末梢血より樹立され、promyelocyteの性質を示す細胞株HL-60と急性単球性白血病患者の末梢血より樹立され、monoblastの性質を示す細胞株THP-1を用いて比較検討したところ、活性型ビタミンD3の共存のみでは両細胞ともTRAP陽性多核細胞の形成が認められなかったが、歯根膜由来線維芽細胞と直接接触させて培養すると、HL-60より、TRAP陽性多核細胞の形成が認められた。以上の結果より、歯根膜由来線維芽細胞は、破骨細胞の形成を支持するストローマ細胞としての役割をもつ可能性が考えられ、前駆細胞との直接接触時に働く接着分子が何であるか興味深い。細胞株を用いた実験により、この機能は、細胞の分化段階に依存することが推察された。液性因子の関与については現在検索中である。(734文字)
IPv6とMyrinetによる階層型クラスタ上のOpenMP

IPv6対応インターネットとMyrinetで構成された階層型クラスタ向けにRMA機構を開発するとともに、通信最適化技術を開発した。また、ソフトウェアで制御されたキャッシュメモリシステムをRMA機構上に構築して、有効性を確認した。階層型クラスタにおいて他ノードへの直接メモリアクセスを可能とするため、IPv6対応のクラスタ間RMA(Remote Memory Access)システムの実装技術について研究を行った。この技術は、本研究代表者が既に開発した階層型クラスタ向けRMAシステムについて、IPv6プロトコルに対応させたものである。以前のシステムではIPv4プロトコルを用いた実装であったため、使用可能なIPアドレス数の制限により、全計算ノードにグローバルアドレスを割り振ることができなかった。その結果、クラスタ内のノードには、クラスタ内のみで利用可能なプライベートアドレスを設定する必要があるため、他クラスタとの通信には、各クラスタに設置した中継ノードを経由した間接的な通信を行う必要があった。一方、本研究で開発したRMAシステムは、ベースとして用いるインタアーネットプロトコルをIPv6とすることにより、利用可能なIPアドレス数がIPv4に比べて格段に増えるため、全ノードにグローバルアドレスを割り振ることができる。これにより、中継ノードを介さず全ノード間で直接通信を行うことが可能となった。この技術を、2セットのクラスタ間で実装し、評価を行った。各クラスタはノード間接続のネットワークとして汎用ネットワークEthernetおよび高性能ネットワークMyrinetの2系統を用いている。また、クラスタ間はEthernetで接続されている。このうちEthernetを介したRMAシステムとして、本研究で開発したシステムを用いた。これは、クラスタ間での遠隔メモリアクセス時に用いる。一方クラスタ内通信には高性能なMyrinetを用いる。これにより、階層型クラスタの性能を生かした並列計算を行える基盤を整備できた。昨年度開発した、階層型クラスタにおいて他ノードへの直接メモリアクセスを可能とするIPv6対応のクラスタ間RNA(Remote Memory Access)システムの実装技術のための通信最適化技術に関する研究を行った。本研究で開発したRMAシステムは、ベースとして用いるインターネットプロトコルをIPv6とすることにより、中継ノードを介さず全ノード間で直接通信を行うことが可能となった。その結果、階層型クラスタシステム全体を透過的に一台の並列計算機として扱うことが容易である。そこで通信最適化技術として、プロセス配置の最適化に関する技術、及びシステム全体で行うブロードキャストや総和などの集団通信を高速化する技術について研究開発を行った。プロセス配置の最適化については、プログラム中の依存関係、及び実行中に行われる通信のタイミングを考慮し、ネットワーク上でのアクセスの集中を可能な限り回避するためのプロセス配置を探索する技術について実装し、効果を確認した。実験の結果、特に本研究で扱っているような階層型のネットワーク構造において、この最適化技術が有効であることが分かった。一方集団通信最適化技術としては、実行時の負荷状況を調べ、その結果をもとに内部の通信順序を最適化する技術について実装し、効果を確認した。実験では疎行列同士の積を計算するプログラムを用い、最大で通信時間を40%程度短縮できることを示した。さらに、集団通信のアルゴリズムを実行時の計測結果を基に自動選択する技術についても実装し、効果を評価した。実験では、さまざまな負荷状況や通信状況について、自動選択を行う場合と予め決められたアルゴリズムのみを用いる場合とで性能を比較し、ほとんどすべての場合についてこの自動選択技術が最適なアルゴリズムを選択することを確認した。本年度は、昨年度までに開発した分散共有メモリシステムを対象とした、ソフトウェアキャッシュメモリ技術について研究、開発を行った。これは、あるノードのプロセスが他のノードが所有するデータに対してアクセスする際、そのデータを含むブロック単位でローカルメモリにコピーすることにより、それ以降、そのブロック内のデータへのアクセスを高速におこなうことを可能とする技術である。多くの科学技術計算プログラムにおいては、一度アクセスしたデータに対して短時間の間に再度アクセスを行う時間的局所性と、アクセスしたデータの近くに配置されているデータに対して短時間の間にアクセスを行う空間的局所性があるため、この技術が有効に作用する。この技術の開発においては、複数のノードが同じメモリブロックをコピーした場合にシステム全体の一貫性を保持するためのコストが重要な問題となる。すなわち、あるプロセスがコピーしたブロックに対して、他のプロセスによる書き換えが発生した場合、プロセス間でデータの不整合が発生するため、それを解消するためにプロセス間でブロックのコピーに関する情報交換を行う。この情報交換に要するコストが問題となるが、本研究では、この一貫性保持に必要な情報をクラスタ毎に管理し、クラスタ内のコピーを一括して管理することにより、少ない通信コストでの実現を行った。さらに本年度は、並列プログラムにおいて問題となる集団通信コスト、及び通信炉の衝突について、それぞれ改善を行うための技術に関する研究を行った。予備評価の結果、これらの技術によって通信時間短縮の効果が得られることを示した。
隠蔽自己抗原を用いた新規がん免疫療法の開発

チロシナーゼペプチド由来合成ペプチド(ヒト)に対応するマウスチロシナーゼペプチド及び、マウスチロシナーゼ由来のT細胞エピトープの合成を検討したが、ヒトとマウスでは類似するペプチドの配列が極めて少なく、我々がヒトで行った実験をマウスを用いて行うことは不可能と判断した。また、マウスにメラノーマを移植するのと同時に「ロドデノール処理X線照射B16細胞」もしくは「ロドデノール」を免疫し続ける事が治療効果につながるかという実験においては、現在のところ予防投与で得られているような結果は得られていない。細胞数の調整、ロドデノールの濃度について再検討する必要があると考える。さらに、チロシナーゼタンパクの高次構造変化を確認するために、NATIVE PAGEを行った。チロシナーゼに対して「熱処理」「ロドデノール処理」等の各種条件にて実験実施中である。チロシナーゼに結合する環状特殊ペプチドのスクリーニングを検討した。環状特殊ペプチドのスクリーニングは我々の研究室だけでは実施することが不可能であった。そのため、外注等の実行可能な方法を検討したが難航を極めている。次年度は、また違った方面からアプローチすることが不可欠であると考えている。上記に示した環状ペプチドについては再考の必要があるが、その他の方策としてロドデノール処理したマウスメラノーマ細胞で免疫したB6マウスの脾細胞を用いてT細胞株を樹立しペプチド特異的サイトカイン産生パターンを検討すること、また「数種類のペプチドの混合物で免疫した場合」と「ロドデノール処理したメラノーマ細胞を免疫した場合」とで、治療効果がどのような変化があるかを比較検討する予定である。2018年8月より環状ペプチド作成に取り組んでいるが、我々の研究室の技術だけでは実施することが不可能であった。そのため、外注、共同研究等も含め実行可能な方法を検討したが難航を極めている。既存の方法のみならず、また違った方面からアプローチする事も計画している。
カルモデュリン依存性プロテインキナーゼアイ,アイによる遺伝子発現の調節

申請者は、最近、キナーゼIIのcDNAや遺伝子のクローニングを行い、キナーゼIIの関与する神経情報伝達の調節、神経細胞の分化、シナプス形成と可塑性、遺伝子発現の調節について研究を進めており、(i)cDNAの発現によるキナーゼIIαおよびβアイソフォームの酵素学的性質、(ii)電子顕微鏡によるキナーゼIIの立体構造、(iii)神経芽細胞における形態形成における役割,(IV)キナーゼIIの発達過程における発現、(V)ショウジョウバエをモデル動物とし、キナーゼII遺伝子とcDNAの構造および発現、などを明らかにした。キナーゼIIの作用をさらに深く解析することにより、神経情報伝達の分子機構を解明しようとしている。本研究では、(i)キナーゼIIのα分子とβ分子の機能的・構造的差異、脳内分布と発達過程の違い、(ii)海馬の初代培養細胞におけるキナーゼIIの発現調節、(iii)キナーゼII遺伝子の構造、(iv)PSDキナーゼIIの活性化、(V)EC細胞の分化におけるキナーゼIIの役割などについて興味深い結果が得られた。さらに、さらに、キナーゼIIのα分子とβ分子の機能的・構造的差位、脳内分布と発達過程の違いを勢力的に解明し、キナーゼIIは時間的・空間的にも酵素タンパク質量の調節がなされていることを明らかにした。また、2次元電気泳動法により、キナーゼIIの基質タンパク質の発現を解析することにより、多くの基質タンパク質が生後の発達過程で調節されることを明らかにした。このように、キナーゼIIの作用点を解析することによりこれらの遺伝子産物のcDNAを単離する足掛りが得られた。申請者は、最近、キナーゼIIのcDNAや遺伝子のクローニングを行い、キナーゼIIの関与する神経情報伝達の調節、神経細胞の分化、シナプス形成と可塑性、遺伝子発現の調節について研究を進めており、(i)cDNAの発現によるキナーゼIIαおよびβアイソフォームの酵素学的性質、(ii)電子顕微鏡によるキナーゼIIの立体構造、(iii)神経芽細胞における形態形成における役割、(iv)キナーゼIIの発達過程における発現、(v)ショウジョウバエをモデル動物とし、キナーゼII遺伝子とcDNAの構造および発現、などを明かにした。本年度は、キナーゼIIのα分子とβ分子の機能的・構造的差異、脳内分布と発達過程の違いを勢力的に解明し、キナーゼIIは時間的・空間的にも酵素タンパク質量の調節がなされていることを明かにした。すなわち、キナーゼIIのαとβ分子に特異的な抗体を用いて免疫組織化学的に、それぞれの分子の中枢神経における分布を明かにした。また、2次元電気泳動法により、キナーゼIIの基質タンパク質の発現を解析することにより、多くの基質タンパク質が生後の発達過程で調節されることを明かにした。Ca^<2+>/カルモデュリ依存性プロテインキナーゼII(キナーゼII)は学習や記憶など脳の高次機能の謎のせまる酵素として、最近、特に注目されてきた重要な酵素である。本研究では、Ca^<2+>/カルモデュリ依存性プロテインキナーゼII(キナーゼII)cDNAを培養神経芽細胞や初代神経培養細胞に導入し、種々の条件で細胞を刺激することにより伝達物質の合成と分泌の調節、核への情報伝達過程、c-fosなどのIEG遺伝子発現の調節、さらにIEGによって発現調節される遺伝子群を同定し、その発現調節を明かにし、神経伝達のリン酸化による調節の基本的な分子機構を解明する。申請者は一昨年に徳島大学に転任したばかりで、現在、研究設備が整わず、消耗品費なども極めて厳しい状況にあるにもかかわらず、(i)海馬の初代培養細胞におけるキナーゼIIの発現調節、(ii)

キナーゼII遺伝子の構造、(iii)PSDキナーゼIIの活性化、(iv)EC細胞の分化におけるキナーゼIIの役割などについて興味深い結果が得られつつある。さらに、キナーゼIIのα分子とβ分子の機能的・構造的差位、脳内分布と発達過程の違いを勢力的に解明し、キナーゼIIは時間的・空間的にも酵素タンパク質量の調節がなされていることを明かにした。すなわち、キナーゼIIのαとβ分子に特異的な抗体を用いて免疫組織化学的に、それぞれの分子の中枢神経における分布を明かにした。また、2次元電気泳動法により、キナーゼIIの基質タンパク質の発現を解析することにより、多くの基質タンパク質が生後の発達過程で調節されることを明かにした。
シリコン系２重量子ドットを用いた高性能なスピン量子ビットの実装と　量子計算の実現

本年度の研究では、昨年度作製および測定を開始した試料の測定を継続して行った。スピンブロッケードおよびゲート電圧パルスによるスピン状態の初期化、測定(ポンプ・プローブ法)によって、1スピン操作に相当する単一電子スピン共鳴を確認した。得られたスピン共鳴信号中には、従来のGaAs系量子ドットでは見られない、反交差構造が得られた。これは、歪みSi系の2重バレー縮退(量子ドット中では閉じ込めのためわずかに縮退が解けている。)に起因するもので、バレー励起エネルギーと、スピンのゼーマンエネルギーが等しいときにスピンおよびバレー励起状態が混成することに相当する。続いて、本研究の中心テーマである高性能なスピン量子ビットの実装に相当する、電子スピン共鳴の時間分解測定(Rabi振動)および、Ramsey干渉によるコヒーレンス評価の実験を行った。本測定では、電子スピンの読み出しは各量子ドットに結合した電極を用いたenergy selective readoutを用いて、左右各量子ドットに対して独立に行った。左右どちらのドットに対しても、Rabi振動の観測に成功し、現在のSi系量子ドットにおける報告例の中では最高のRabi周波数(=単一量子ビットの操作速度)を得た。Ramsey干渉によるコヒーレンス評価では、各量子ドットについて、2μs程度のT2*(集団横位相緩和時間)を得た。この値は、従来のGaAs系量子ドットの100倍程度の値となっており、Si系で核スピンの影響が大きく低減されたことを示す。これらの値(Rabi周波数およびT2*)は、位相緩和のみを考慮した単一量子ビット操作の忠実度としては、99.9%以上に相当し、従来のGaAs系で実現された最高値(96.6%)と比較すると、スピン量子ビットの性能が大きく向上したことがわかる。26年度が最終年度であるため、記入しない。第一に、本研究で目標とする、シリコン(Si)系の2重量子ドットを用いた電子スピン量子ビットの実現のために、従来の変調ドープSi/SiGe量子ドット試料の大きな問題である電荷安定性の問題を解決する必要があった。そこで、まず、電荷不安定の原因である変調ドープを排除したアンドープSi/SiGe2重量子ドット試料の作製を行った。従来の変調ドープSi/SiGe量子ドット試料では、典型的なスピン量子ビットの実験に必要な数日程度の間、安定な電荷状態を持つ量子ドットを実現することはほぼ不可能であったが、新しいアンドープSi/SiGe量子ドットでは非常に安定な電荷状態を持つ試料を実現できる。次に、同系における電子スピン量子ビットの実現に向けて、作製した2重量子ドット試料の極低温(30mK程度)測定を行った。まず、測定を始めるにあたって、高周波測定用の配線、極低温部のフィルタ回路など、測定系の変更、改良が必要な部分が多数あったため、それらを行った。量子ドット試料の測定では、まず、標準的な電気伝導測定により電荷状態の安定な単一量子ドットおよび2重量子ドットの形成を確認した。加えて、ドット近傍に備えた電荷計の高周波反射測定を行うことにより、2電子のみを含む少数電子2重量子ドットの高速測定を行った。次に、同系において、電子スピンの状態読み出しに必要であるスピンブロッケードの観測を行った。標準的な電気伝導測定よりも確実な方法である、ゲート電極に高周波パルス電場を印加する方法によって、実際にスピンブロッケードが起こっていることを示した。研究計画書では、本年度でSi/SiGe系における電子スピン量子ビットの操作、およびコヒーレンスの評価を行う予定であった。

しかし、実際には同系においてこれを行うには、Si系特有の谷縮退の問題を解決する必要があることがわかったため、それに必要な当初予定より複雑なパルス測定を行っている。パルス測定そのものは順調に進展していると考えられる。本年度の研究において、Si系量子ドット中の電子スピンの量子状態操作を正確に行うためには、同系特有の谷縮退の問題を解決する必要があることがわかった。そのために当初予定より複雑な、ゲート電極にパルス電圧を印加し,量子ドット中の2電子の状態を操作する方法で測定を行っている。これにより、研究計画にあるとおり2電子スピンの操作、およびコヒーレンスの評価を行うことができる。現在の測定が終了後は、現在の試料よりはるかに長いコヒーレンス時間が実現できる同位体制御28Si/SiGe系において、同様の試料を作製および測定する予定である。