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17世紀中頃から18世紀初頭のナポリ王国における経済学成立過程および啓蒙思想

17世紀ナポリを代表する思想家であるジュゼッペ・ヴァレッタに焦点を当て,当時の社会経済状況を踏まえた上でその思想の全容を明らかにすることが本研究の目的である。本年度は以下の二点にわたり研究を実施した。第一に,ヴァレッタの貨幣論の中に表された国家論および統治論の基本的概要は、国王といえども、臣民およびその具体的政治機関としての都市の利益を損なう政策を、臣民及び都市の同意なくして導入することはできないというものであることを明らかとした。さらにそのようなヴァレッタの基本的思想に、暴君放伐論で有名なスペインの思想家ファン・デ・マリアーナや,カトリック君主論を展開したディエゴ・ディ・サアヴェドラ・ファハルドが大きな影響を与えていることが明らかとなった。第二に、近年イタリア本国において本研究に重要な資料集が刊行されたことをうけて、17世紀末にナポリ副王メディナチェリの主催で開催されたメディナチェリ・アカデミーにおけるヴァレッタの講義を分析した。講義は全部で四回行われているが、本年度は『高貴さの源泉について』、『ペルシア帝国について』の二つについて分析を行った。『高貴さの源泉について』の分析によって、高貴さというのは血統や家柄によって先天的に得られるものではなく、人間の教育や勤勉によって得られるものであるというヴァレッタの見解が明らかとなった。『ペルシア帝国について』の主な内容は、ペルシア帝国の領土の広大さ、ペルシア人の特徴的な風俗、ペルシア皇帝がいかに帝国を維持してきたのかという点に対するヴァレッタの見解が明らかとなった。平成17年度は当初の研究計画どおり,17世紀末のナポリ王国を代表する思想家ジュゼッペ・ヴァッレッタ(Giuseppe Valletta)の後期の著作『近代哲学とその耕作者たちを弁護したる書簡』(Lettera in difesa dellamoderna filosofia e de coltivatori di essa)について詳細な分析を実施した。当該著作に関しては,当時のナポリ知識人たちの間でおおきな問題となっていた,近代哲学の主唱者たちに対する異端審問をめぐる論争というコンテクストの中に当該著作を布置して分析し,その意義を,哲学(科学)を抑圧する教会勢力に対して哲学行為の自由を擁護したという点に求める説が有力となっている。哲学行為の自由を擁護した点に当該著作の大きな意義が存在しているという主張は認めるとしても,しかしながら,当該著作の叙述は非常に散漫で,多岐にわたる論点が含まれており,著者の最も中心的な主張が哲学行為の自由にあったということが,著作全体にわたる組織的分析により整合的に裏付けられているわけではない。そこで,本研究ではその点を検証することを目的とし,当該著作を哲学行為の自由というメーンテーマとそれを支える複数のサブテーマとに整理した上で,メーンテーマと各サブテーマがどのように関係しているのかという点を明らかにした。すなわち,当該著作全体を組織的に分析することで,哲学行為の自由を擁護する,緩やかではあるが体系的な理論がその中に存在していることが明らかになった。加えて,ヴァッレッタが教会勢力と対立していたという側面を強調しがちな従来の研究に対して,宗教(信仰)の完全破棄と近代哲学(科学)の積極的推進という二元的な態度のみが見られるのではなくて,宗教(信仰)にも積極的な意義を認めるという態度もあることを明らかにし,従来の人物像に修正を加えた。本年度は以下の三点にわたり研究を実施した。第一に,ナポリ王国の社会問題に関する先行研究を調査し,17世紀初頭から貨幣の変造・偽造・削り取りなどによって徐々に為替システムが混乱をきたしはじめ,1620年前後には相次いで銀行が破綻するなど,当時のナポリ王国においては社会経済の大混乱が非常に大きな問題となっていたということを明らかにした。またそのような社会経済状況に対して,当時の為政者や知識人がどのように対処したのかを明らかとした。その後このような社会経済の混乱状況は徐々に沈静化したものの,17世紀後半でもなお貨幣システム,為替システムはしばしば混乱をきたしたということも明らかとなった。第二に,昨年度の研究結果をふまえてジュゼッペ・ヴァレッタ(Giuseppe Valletta)の貨幣に関する草稿を分析した。それがどのようなコンテクストで,どのような問題認識のもとに,何を意図して書かれたのかということを明らかにした。つまり17世紀初頭から続く貨幣システムの混乱の中で,君主(支配者)による貨幣の恣意的改変を否定し,鋳造作業に市民の代表者を参加させることで,貨幣に信用を取り戻すべきだというのがヴァレッタの主張の骨子であった。第三に,当該草稿の分析によってヴァレッタの思想的源泉を明らかにした。従来はあまり着目されていなかったが,16-17世紀のスペイン人ファン・デ・マリアーナ(Juan de Mariana)の影響がとりわけ強かったものと考えられる。草稿中,ヴァレッタはマリアーナの著作『貨幣改鋳論』の一節を引用しているし,両者の主張は君主の恣意的貨幣改鋳を否定するという点で一致していることを明らかにした。

さらにそのようなヴァレッタの基本的思想に、暴君放伐論で有名なスペインの思想家ファン・デ・マリアーナや,カトリック君主論を展開したディエゴ・ディ・サアヴェドラ・ファハルドが大きな影響を与えていることが明らかとなった。第二に、近年イタリア本国において本研究に重要な資料集が刊行されたことをうけて、17世紀末にナポリ副王メディナチェリの主催で開催されたメディナチェリ・アカデミーにおけるヴァレッタの講義を分析した。講義は全部で四回行われているが、本年度は『高貴さの源泉について』、『ペルシア帝国について』の二つについて分析を行った。『高貴さの源泉について』の分析によって、高貴さというのは血統や家柄によって先天的に得られるものではなく、人間の教育や勤勉によって得られるものであるというヴァレッタの見解が明らかとなった。『ペルシア帝国について』の主な内容は、ペルシア帝国の領土の広大さ、ペルシア人の特徴的な風俗、ペルシア皇帝がいかに帝国を維持してきたのかという点に対するヴァレッタの見解が明らかとなった。
「くるみん」企業の推進に関する研究-職場の次世代育成と男女平等の実現に向けて-

本研究は、仕事と生活の調和に関する調査から、子育てに支援的でジェンダー平等な職場環境の実現可能性を検討した。本研究は特にジェンダー、キャリア、家庭責任に焦点を当てた。その結果、子育てに支援的でジェンダー平等な職場環境のために、企業が実施する働き方の変革は確かに効果があったが、働く者の個人・家庭生活の見直しも効果的であった。生活の経営は、家庭生活の運営のみならず、人間らしい労働の形成にも貢献する。本研究の1年目における目的は、日本の「くるみん」企業、つまり次世代育成支援を推進する企業の特徴や実践、そして考え方等を考察した上で、企業の両立支援および次世代育成支援を研究する上で、必要不可欠な視点を明確にすることであった。これらの研究から示唆されることとして、以下の3点がうかがえた。第1に、両立支援および次世代育成支援に積極的な企業は、制度の有無で言えば大企業が多い傾向がうかがえる。しかし制度化には至っていないものの、従業員の働きやすい職場づくりに励んでいる企業は中小企業にも存在している。第2に、企業の両立支援および次世代育成支援の研究は、主に企業が用意した両立支援制度の数や種類に焦点が当てられており、またその両立支援制度の数値(有無や種類等)が、企業経営(業績)や少子化に、どのような影響を及ぼすのかに注目した研究がなされている。しかしながら第3に、両立支援制度が充実している企業に勤めている従業員であっても、自社の両立支援の仕組みを含めた労働環境に、必ずしも満足しているわけではない。この背景として、日本の子育て支援政策では、まだまだ家族を支援する環境は整備されていないことがうかがえる。従業員かつ親である側も、行政はもとより、企業の両立支援および次世代育成支援に、必ずしも満足しているわけではなかった。このような点から、次年度の研究では、企業の両立支援・次世代育成支援の研究を、より生活者側の視点から検討し、どのような両立支援および次世代育成支援が、従業員を含めて一般市民から受け入れられるのかを、そして、その要望を、企業がどこまで受け入れることができるのかを、家政学そして家族研究領域から研究していきたい。本研究の目的は、日本において、次世代育成支援に積極的な企業、いわゆる"子育てにやさしい"企業(「くるみん」企業)が今後さらに進展していくために、どのような社会設計が必要であるのかを、個人と家族の生活の質向上とジェンダー平等の視点から明らかにすることである。本年度は、主に以下2点を中心に調査・研究を行った。第1に、「くるみん」企業の次世代育成支援策の量的・質的データを考察した。第2に、「くるみん」企業に勤めている雇用者の中で、特に女性専門職として働く者へのインタビュー調査を実施した。更なる検討・分析が必要であるとは思われるが、現状として次の知見が見られた。1つ目は、大都市でなくても、そして従業員が少なくても、「くるみん」マークを取得できるような(あるいはその認定を受けられるレベル以上の)質の高い次世代育成支援を積極的に行っている企業が存在していることである。但し、「くるみん」マークを取得している企業の業種や本社所在地に、偏りがないとは言い難い。2つ目は、「くるみん」企業の次世代育成支援に関して、女性従業員の活用に対する考え方が必ずしも同じではないことである。「くるみん」企業の中でも、例えば子育て期の女性活用に関して、女性社員を長期的に休業させることに賛成する企業と、長期休業を職業人としてのキャリア形成の阻害と考え、子どもが小さくても可能な限り職業生活を経験できるキャリア形成を提案する企業が見られた。そして第3に、「くるみん」企業で女性かつ専門職として働く者は、自社の子育て支援を評備しつつも、足りない部分は自助努力で賄って仕事と家庭を両立させている様子がうかがえた。日本では、とりわけ人口減少が進む中、少子化が問題視され、社会を挙げての子育て支援の重要性が指摘されている。その中で子育て支援には、直接的な子育て支援のみならず、男性を含めた働き方の見直しや、仕事と生活の調和の必要性とその具体的な実践が求められている。このような情勢の中で、企業の子育て支援の推進が必要とされているが、実際のところ、企業の次世代育成支援は、本当に次世代の育成を支援しているのか?つまりそれは、子どもの育ちと、親(男女従業員)の家庭生活・職業生活が調和する環境につながっているのだろうか。そこで本研究は、より人間らしく、ゆとりある職業生活・家庭生活を、男女が営むことができるような、そして職場の男女不平等が起こらないような社会を目指すため、仕事と生活の調和に関する調査から、子育てに支援的でジェンダー平等な職場環境の実現可能性を検討した。その結果、子育てに支援的でジェンダー平等な職場環境のために、特に国から両立支援の取り組みの認定を受けた企業では、職場環境(特に制度や働き方の見直し)の改革に、主体的に取り組んでいた。

またそれらの企業は、自社の取り組みを前向きにとらえており、そこで働く従業員も、企業の取り組みを評価していた(但し課題も散見された)。加えて、企業が実施する働き方の変革のみならず、働く者ひとりひとりが、個人・家庭生活の質を見直すことも、従業員の仕事と子育ての両立のしやすさや、ジェンダー平等に対して効果的であることがうかがえた。生活の経営は、家庭生活の運営のみならず、人間らしい労働の形成にも貢献すると思われる。「くるみん」企業の次世代育成支援に関して、支援策の内容をデータとして詳細に扱うことによって、この施策が労働市場における男女共同参画を推進するのかどうかを検討できているため。また、インタビュー調査によっても、この問題の検討はできていると考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの研究では、主に企業に対する調査、従業員に対する調査を遂行することができたため、今後は、対象者の輻を広めて、行政や消費者、そして一般市民など、生活者に焦点をあて、生活者が本当に望んでいる、"企業の次世代育成支援"とは何かを明らかにしていきたい。そして、企業に影響力をもつ主体が、どのような意識をもち、どのような行動に出ていくことが、結果として次世代育成支援に積極的な企業を生み出し、ひいては子育てにやさしい社会の実現に向かうことができるのかを考えていきたい。
二酸化炭素同族体の活性化と変換

本研究は、二酸化炭素の同族体である硫化カルボニル、およびセレン化カルボニルを、二酸化炭素の一つの活性化形態として捉え、これらの反応性を詳細に比較検討することにより、元素による差異と一般性を明らかにするとともに、合成科学的利用法を開発することを目的として行った。本年度の研究で得られた成果は、次のようにまとめられる。1.セレン化カルボニルと、種々の有機金属種との反応では、求核剤の種類により反応経路が大きく異なることを明らかにした。例えば、有機銅試薬はセレン化カルボニルの中心炭素を攻撃し、セレノカルボン酸塩を生成するのに対して、有機リチウムおよびマグネシウム試薬との反応では、一酸化炭素の脱離反応が優先し、対応するセレノラート塩を含む複雑な混合物を与えた。2.硫化カルボニルを用いて行った同様の反応では、セレン化カルボニルの場合と異なり、いずれの求核剤も硫化カルボニルの中心炭素を選択的に攻撃し、チオカルボン酸塩が生成した。3.リチウムエノラートとセレン化カルボニルとの反応では、エノラートは炭素と酸素の2つの求核点で反応し、それぞれ対応するセレノカルボキシラートまたはセレノカルバマートを与えることを明らかにした。また、反応条件下で後者の生成物は前者へ徐々に転位することを見いだし、酸素求核点は炭素求核点に比べて、動力学的に反応性が高いことを明らかにした。4.一般式(ZCO)で表される、二酸化炭素、硫化カルボニル、セレン化カルボニル、およびテルル化カルボニルについて、非経験的分子軌道法計算を行い、Z上の電荷が、この順で減少すること、またこれが上記の実験化学的結果と矛盾しないことを明らかにした。
アンチセンス医薬品の実用化に向けたオフターゲット効果評価基盤の確立

本研究は、RNAを標的とする核酸医薬品(アンチセンス、siRNA等)に特有の「オフターゲット効果」に起因した副作用の発現に関して、評価法の確立および判断基準の設定することである。そこで本研究では、近年開発が最も進んでいる「Gapmer型アンチセンス」を対象とし、オフターゲット効果の評価に関する基盤研究を実施した。その結果、Gapmer型アンチセンスは確かにオフターゲット効果を誘導し、相補性が高いほど発現抑制を受ける遺伝子の割合が大きいこと、オフターゲット効果の有無をin silico解析から予測することは現時点では難しいことが明らかとなった。本研究の目的は、siRNAやアンチセンスなどに代表される核酸医薬品に特有の「オフターゲット効果」に起因した副作用の発現に関して、非臨床の段階で予測するための評価手法を確立することである。オフターゲット効果は、mRNAの配列に依存して起こる現象であるため、「核酸医薬品の標的配列と相同性を有する遺伝子」をオフターゲット候補遺伝子と捉えることができる。しかし、siRNAに関してはオフターゲット効果が起こる条件が明らかにされているが、近年開発されているアンチセンスにおけるオフターゲット効果についてはこれまで全く基盤研究が進んでいない。そこで本研究では、アンチセンス医薬品によって引き起こされるオフターゲット効果に関する基盤研究を実施する。オフターゲット効果を考えるうえで、核酸医薬品の塩基長は重要なファクターとなる。塩基長が短くなると、配列の特異性は小さくなるので、標的配列以外で完全相補あるいはミスマッチを要するオフターゲット候補遺伝子の数は増加すると考えられる。一方で、塩基長が長くなると配列の特異性は大きくなるため、反対にオフターゲット候補遺伝子の数は減少すると推察される。例えば、2013年に米国で承認されたミポミルセンの場合、塩基長は20 merであり、標的遺伝子以外で完全相補・1塩基ミスマッチで相補する遺伝子は存在せず、2塩基ミスマッチで相補する遺伝子でも4つであることがわかっている。このように、核酸医薬品になり得る固有の配列については、オフターゲット候補遺伝子数が解析されている。しかし、一般的に各塩基長の核酸医薬品でどの程度完全相補する配列、あるいは相補する類似配列(ミスマッチを持つ配列)があるのかわかっていない。そこで本年度は、数理計算およびin silico解析により、核酸医薬品のオフターゲット候補遺伝子の数を算出した。オフターゲット効果は、低分子医薬品等の開発で得られた知見/経験が応用できず全く新規の課題であるものの、基盤研究は殆ど進んでおらず、核酸医薬品開発の現場においても、その対応について全くコンセンサスが得られていない状況にある。昨年度の本研究において、核酸医薬品の標的配列と相同性を有するmRNAを検索するプログラムにより「オフターゲット候補遺伝子」を抽出するシステムを試験的に構築し、数理計算を合わせてオフターゲット候補遺伝子の数を予測できることを示した。そこで本年度は、ヒトmRNAに対するオフターゲット候補遺伝子数を多く持つアンチセンス配列を検索・設計し、ヒト培養細胞株およびヒト肝細胞キメラマウスを用いて、実際にオフターゲット効果が誘導されるか検証した。その結果、1Gapmer型アンチセンスは確かにオフターゲット効果を誘導し、相補性が高いほど発現抑制を受ける遺伝子の割合が大きいこと、2オフターゲット効果の有無をin silico解析から予測することは現時点では難しいこと、3ヒト肝細胞キメラマウスにおいてもオフターゲット効果による発現抑制が観察され、ヒトにおけるオフターゲット効果の発現を動物個体で検証できるポテンシャルがあること、が明らかとなった。本研究の成果は、国内外において研究開発・承認審査のガイドラインが存在していない核酸医薬品について、「オフターゲット効果」に関するガイドライン策定の土台となり、核酸医薬品の開発環境整備の一助となることが期待される。安全性学オフターゲット候補遺伝子が確率的にヒトmRNAにいくつ存在するかを推定するために、数理学的な解析を行った。理論値の算出にあたり、1ヒトmRNAを「A, T, G, C」がランダムに連結した配列と見なす、2ヒトゲノムを30億の塩基対から構成されている、3ヒトゲノムの配列の中でmRNAをコードする領域の割合を3%とする、の3つの条件のもと、n塩基からなる核酸医薬品とm塩基が相補しない(m塩基のミスマッチがある)配列がヒトmRNAに存在する数を算出した。その結果、核酸医薬品の配列がmRNAと完全相補する数は、13-14塩基長で0.3-1.4個であり、この程度の長さから数カ所、核酸医薬品に完全相補するmRNAが出てくると考えられた。一方で、同じ塩基長の核酸医薬品でもミスマッチを許容すると、13-14塩基長では1塩基ミスマッチのmRNAは数個から数十個存在することとなり、ミスマッチが増えると数百個になることがわかった。

次に、オフターゲット候補遺伝子が実際にいくつあるか確かめるため、試験的に核酸医薬品の標的配列と相同性を有するmRNAを検索するプログラムを作成し、in silico解析を実施した。既知のハウスキーピング遺伝子に対する仮想のアンチセンスを数千設定し、各配列のオフターゲット候補遺伝子の実測値を統計的に解析した。その結果、14塩基長のアンチセンスの場合、0ミスマッチ、1ミスマッチ、2ミスマッチのmRNAの数はそれぞれ2個、30個、400個程度であり、数理計算で算出した理論値と比較すると2-5倍程度の値となった。すなわち、数理学的解析から得られたオフターゲット候補遺伝子の理論値は、in silico解析により得られた実測値よりもやや小さいが、数のオーダーは保持されていたため、オフターゲット候補遺伝子の数を見積もるうえで有用であると考えられた。本年度試験的に作成した「核酸医薬品の標的配列と相同性を有するmRNA」を検索するプログラムは、細胞・個体レベルでのオフターゲット効果の検証において有用なツールになると考えられる。アンチセンスにおけるオフターゲット効果の検証にあたり、これまで基盤情報は皆無であることから、最初のトライアルとしてヒト組織や初代ヒト細胞を対象とするのは難しい。そこで、本研究ではまず試験的に株化細胞を用いて、オフターゲット効果に関する基盤情報を収集する。具体的には、内在遺伝子の発現に影響を与えないようにオンターゲット遺伝子として外来遺伝子のGFP(Green Fluorescent Protein)を用いる。本プログラムでGFPに対する考えられる全ての仮想アンチセンスを設計し、ヒトmRNAに対するオフターゲット候補遺伝子数を多く持つアンチセンス配列を検索・設計し、且つGFPを顕著に抑制するアンチセンス配列を選別する。選別したアンチセンスをGFP発現細胞に作用させた際のオフターゲット効果をマイクロアレイ解析、および定量PCR解析により検証する。以上の検討によって、本研究の目的である、1オフターゲット効果の発現を細胞レベルと個体レベルの相関性を検証することで、オフターゲット評価に適した培養細胞を提唱する。2非臨床試験での種差の問題を解決するために、ヒト化肝臓マウスを用いた評価系の有用性を検証する。以上の検証に資する基礎情報を収集する。本研究の成果は、国内外において研究開発・承認審査のガイドラインが存在していない核酸医薬品について、「オフターゲット効果」に関するガイドライン策定の土台となりうる極めて重要性の高い知見となり、核酸医薬品の開発環境整備の一助となることが期待される。年度末における学会参加の予算を算出するにあたり、平成25年度の予算内で支出できるよう学会参加に必要な経費を少し多めに見積もっていた結果、差額が生じたため。平成26年度の研究に必要な試薬の購入に充てる。
高感度タウPETプローブによる新規画像バイオマーカーの創出

新規開発したPETプローブ18F-THK5351を用いて縦断的臨床研究を実施した。アルツハイマー病患者では、神経原線維変化の好発部位に一致したプローブ集積が観察され、その集積量および集積変化は認知症の重症度や臨床症状の進行と密接に関連していた。また進行性核上性麻痺の患者では、淡蒼球や中脳における有意なプローブ集積を認めた。THK5351の集積は、タウ病変がみられない線条体においても観察され、モノアミン酸化酵素Bへの結合と関連していた。PET撮像を行った剖検例の脳病理所見を解析した結果、THK5351の集積はタウ蓄積およびアストログリオーシスを反映していた。申請者らが独自に開発した高感度タウPETプローブの有用性を確認する目的で、計41名の被検者で[18F]THK-5351および[11C]PiB PET検査を実施した。[18F]THK-5351投与後90分間のダイナミック撮像を実施した結果、投与40分後以降でSUV対小脳比(SUVR)が一定値となったことから、本プローブの最適な撮像時間帯は投与40分以降と判断された。同一被検者で[18F]THK-5351、[18F]THK-5117を投与して得られたPET画像を比較したところ、[18F]THK-5351の方がシグナル対ノイズ比の高い画像が得られ、皮質下白質や脳幹部からのクリアランスも良好であった。PMODソフトウェアを用いた自動関心領域設定によって、脳各領域における[18F]THK-5351SUVR値を健常高齢者、軽度認知障害、アルツハイマー病患者の三群間で比較した結果、中下側頭回におけるSUVR値によってアルツハイマー病群と健常高齢者の二群を感度・特異度90%以上で鑑別可能であった。軽度認知障害群のSUVR値は健常高齢者とアルツハイマー病患者の中間的な値を示し、タウ病理像の形成が過渡期にあると考えられた。PiB-PETで高集積所見を示した健常高齢者(Preclinical AD)においても大脳皮質におけるSUVR値上昇を認めたことから、アミロイドβ病理像がタウ蛋白病変の大脳皮質への進展を加速させている可能性が示唆された。当初の予想通り、下部側頭葉における[18F]THK-5351集積量は認知症重症度の指標となるADAS-cogスコアと有意な正の相関を示した。上記臨床研究と並行して、ヒト病理脳標本を用いてオートラジオグラフィーや結合アッセイ試験を実施した結果、[18F]THK-5351がタウ病変に高い親和性および選択性を有することが確認された。本年度は計41名の被検者で[18F]THK-5351を用いたPET検査を実施した。臨床研究における症例数の蓄積は順調に進んでおり、アルツハイマー病診断における臨床的有用性とタウ蛋白病理像への選択性を確認することができた。また暫定的な解析ながらもアミロイドβとタウの相互作用を示唆するデータも得られている。[18F]THK-5351を用いたPET検査の画像バイオマーカーとしての臨床的意義を確立する目的で、PET計測値の再現性を評価した。健常高齢者2名、アルツハイマー病患者2名においてPET検査を短期間(2週間以内)に2度実施し、投与40-60分後のPET画像をcoregistrationした後、脳各領域の集積値を計測した。その結果、2回の検査における[18F]THK-5351集積量は、健常高齢者(r = 0.989)、アルツハイマー病患者(r = 0.993)ともに高い相関を示した。またtest-retest variabilityは大脳皮質領域で平均2%前後であり、既存のアミロイドPETプローブと遜色ない結果が得られた。参照領域による計測値の安定性も評価したところ、小脳皮質よりも橋を参照領域とした場合に、信頼度が改善する傾向を認めた。前年度に引き続き、健常人、軽度認知障害、アルツハイマー病の各症例でPET検査を実施し、前年度に検査済の症例では、一年後の縦断的追跡評価を実施した。その結果、軽度認知障害では内側側頭葉で、アルツハイマー病患者では大脳皮質で[18F]THK-5351集積量の経時的上昇がみられた。このような大脳皮質における集積変化は、アミロイドPET陽性の健常認知機能高齢者においても観察された。アミロイドPET陽性例において、外側側頭葉における[18F]THK-5351集積量が高い症例ほど、頭頂皮質における集積量上昇が顕著であり、アミロイド病理の存在が大脳皮質におけるタウ関連病理の進展を加速させていると考えられた。前年度にPET検査を実施した計22名の被検者で、縦断的追跡評価を実施した。症例数の蓄積とフォローアップは順調に進んでおり、アミロイドβとタウの相互作用を示唆するデータが得られた。またPET計測値の再現性を確認することもできた。THK-5351PET画像所見の病的意義を検証する目的で、THK-5351 PET検査を生前に実施した3剖検例(アルツハイマー病1例、進行性核上性麻痺2例)において、生前の画像所見と死後の病理所見との対応を検討した。

剖検にてアルツハイマー病の確定診断が得られた患者では、生前のTHK-5351 PET画像で側頭頭頂皮質におけるTHK-5351高集積を認めた。大脳皮質におけるTHK-5351局所集積量は、剖検脳で測定したPHF-tau濃度と正の相関を示した。THK-5351の集積は、タウ蛋白蓄積のみられない線条体においても観察されたことから、トレーサーのオフターゲット結合と判断された。その結合標的を確認するため、剖検脳を用いてオートラジオグラフィー実験を実施したところ、線条体におけるTHK-5351結合は過剰量のモノアミン酸化酵素(MAO-B)阻害剤によって完全に置換された。また剖検脳におけるTHK-5351局所集積量はMAO-B濃度およびGFAP濃度と正の相関を示したことから、THK-5351はMAO-Bへのオフターゲット結合を有し、その結合はMAO-Bが局在する反応性アストロサイトの存在を反映している可能性が考えられた。進行性核上性麻痺、進行性非流暢性失語と診断された2例の画像病理相関も検討した。これらの患者の剖検脳では進行性核上性麻痺に特有の4リピートタウの病理像が観察され、THK-5351集積量はタウ蛋白蓄積量、MAO-B濃度の両者と正の相関を示した。以上の結果からMAO-BはTHK-5351の主要な結合標的の一つであり、THK-5351集積所見はタウ病理像に共局在するアストログリオーシスを併せて反映していると判断された。新規開発したPETプローブ18F-THK5351を用いて縦断的臨床研究を実施した。アルツハイマー病患者では、神経原線維変化の好発部位に一致したプローブ集積が観察され、その集積量および集積変化は認知症の重症度や臨床症状の進行と密接に関連していた。また進行性核上性麻痺の患者では、淡蒼球や中脳における有意なプローブ集積を認めた。THK5351の集積は、タウ病変がみられない線条体においても観察され、モノアミン酸化酵素Bへの結合と関連していた。PET撮像を行った剖検例の脳病理所見を解析した結果、THK5351の集積はタウ蓄積およびアストログリオーシスを反映していた。引き続きPET撮像を実施して、健常高齢者、軽度認知障害の症例数を増やすほか、既に検査を実施済の被検者で一年後の追跡撮像を実施する計画である。In vitroでの評価では、アルツハイマー病以外の神経疾患の脳切片も使用して、結合選択性をより詳細に評価する予定である。さらにタウ蛋白が自然蓄積するタウトランスジェニックマウスを用いて、[18F]THK-5351のin vivoでの細胞内タウ病変への結合能力も検証したいと考えている。引き続きTHK5351-PET撮像を実施して、検査実施済の被検者で追跡撮像と神経心理機能の評価を行う予定である。またPET検査を実施した剖検例の脳切片を使用して、結合選択性をより詳細に評価する予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。薬理学、核医学29年度が最終年度であるため、記入しない。
創内型骨外固定器の開発および、その力学的、組織学的検討

創内型骨外固定器として動物用に使用するプレ-ト及び対照用プレ-トを作製し,動物実験に先立ちこの2つのプレ-トの力学的特性につき測定を行った。万能試験機にてアクリルチュ-ブで構成される骨折接合モデルに両プレ-トを装着した試験片を使い三点曲げ試験を行った結果両者に大きな差のないことが判明した。この結果より,これら2つのプレ-トは骨折部固定に使用した場合は,ほぼ同じような力学的特性を有することが明らかとなった。動物実験では日本白色家兎の脛骨に骨膜を温存したまま骨折を作製し,これを上記プレ-トで固定し,以下に述べる方法にて骨癒合を評価した。術直後,1,3,6カ月後に軟X線撮影し,術後1カ月にて血管造影,術後3カ月,6カ月にて力学的試験,硬組織標本による骨形態計測,酵素染色標本作製を行った。これらの評価の結果以下に述べる新たな知見が得られた。まず我々の作製したプレ-トの力学的特性については、スクリュウ穴周囲の桁によってプレ-ト剛性が高まり、プレ-ト自体の厚さを減じることが可能であることが示唆された。一方動物実験では、術後早期から我々の作製したプレ-トは対照用プレ-トを使用した場合に比べ、プレ-ト直下の骨形成が良好で、骨皮質の萎縮は少いことが観察された。また曲げ剛性も有意に対照用よりも高くなることは確認された。以上の結果をもとにして現在は引き結き臨床応用に向けて人体に適合した大きさ、強度、形態を更に検討しつつ、人体用創内型骨外固定器を試作中である。動物実験用プレ-ト及びコントロ-ル用プレ-トは既に実験に必要な数量を作製し、それらのプレ-トの単体での曲げ剛性の測定を行った。またアクリルチュ-ブ2本とプレ-ト、スクリュウを使用した骨折モデルを作製して、今回購入した骨等力学物性試験装置にて力学的解析を行い、コントロ-ル用プレ-トが動物実験において十分に対照として適切かどうかにつき検討した。この結果これら2つのプレ-トは上記骨折モデルにてほぼ同様の力学的特性を有することが判明し、現在以下の動物実験が進行中である。動物実験ではすでに約30匹のウサギにこれらのプレ-トで固定術を施行した。一部については骨癒合が完成し、この骨を摘出し、力学的試験の試験片として両端をレジン固定後、冷凍保存している。その中から順に万能試験器で3点曲げ試験を行った後、標本の切り出し固定を行い、非脱灰のまま樹脂包埋しつつある。この結果以下に述べる新たな知見が得られた。まず我々の作製したプレ-トの力学的特性については、スクリュウ穴周囲の桁によって、プレ-トの強度が強化されることが明らかとなった。その為、今までよりもプレ-ト自体の厚さを減じることが可能であり、我々のプレ-トの問題点である厚過ぎるという点につき今後改善の余地があることが示唆された。一方動物を使用した実験では軟X線写真にて早期から我々の作製したプレ-トはコントロ-ル用プレ-トに比べ、プレ-ト直下の仮骨の形成が著明に多く見られ、逆にプレ-ト直下の骨萎縮は少いことが観察された。これらの所見は骨折の骨癒合にとって有利な現象であると考えられた。尚,当初の予算より予定していた機器が安値にて購入できたため力学物性試験装置に附属する治具類,記録用レコ-ダ-を追加購入し、より精密な骨及びプレ-トの力学的測定を行いつつある。動物実験に使用するプレ-ト及びその対照用プレ-トの力学的強度の測定値をもとに以下の動物実験を行った。日本白色家兎を使い、その下腿骨に骨折を作製した後、両プレ-トで固定し以下に述べる方法で評価した。

術直後、1カ月、3カ月、6カ月で軟X線撮影した結果,術後1カ月で両プレ-ト群とも仮骨形成が見られ、3カ月では骨癒合が完成している。しかし特に、我々の作製したプレ-トは対照プレ-トに比べ,プレ-ト直下でも元の皮質骨外層に仮骨が形成されていた。6カ月では両群ともやや皮質骨の海綿骨化がみられた。術後3,6カ月で手術した下腿骨を摘出し、プレ-トを抜去した後、その両端をレジン固定して、三点曲げ試験を行った。その結果3カ月群では有意の我々の作製したプレ-ト群の方が剛性が高く良好な骨癒合を示した。6カ月群については有意差は検出されなかった。三点曲げ試験後の標本はレジン部分を切除し、染色、樹脂包理後、非脱灰骨標本を作製し、螢光顕微鏡像及び顕微軟X線写真像より画像解析装置を使用して骨量測定を行った。また別の標本よりアルカリフォスファタ-ゼ染色を行い、骨癒合部におけるアルカリフォスファタ-ゼ活性の違いについて観察した。この結果、酵素活性は明らかな差を認めなかったものの、我々の作製したプレ-ト群ではプレ-ト直下で旺盛な仮骨形成が生じ骨量も多く、プレ-トによる皮質骨の韮薄化,海綿骨化も見られなかった。血管造影像ではプレ-ト直下における仮骨内の血行が豊富に観察され、更にその標本をサフラニシO染色した顕微鏡像では仮骨内の空隙に造影剤が充分に観察され、血行が良好であることが判明した。
フロー需要型施設配置モデルを用いた電気自動車充電施設の立地分析

本研究では,電気自動車での移動に必要な充電施設の密度を求めるためのモデルを構築する.サービスレベルをランダムな起終点間の往復移動が可能な確率として表現し,一定のサービスレベルを達成するために必要となる充電施設の密度を求める.そして,航続距離,起終点間距離,起終点での充電設備の有無が密度に及ぼす影響を明らかにする.また,充電施設へ立ち寄るための寄り道距離やトリップ長分布を考慮できるようにモデルを拡張する.本年度は,前年度に構築した充電施設の立地分析モデルを実際の道路ネットワークに適用するとともに,モデルの記述力を高めるための高度化に取り組んだ.具体的な研究成果は以下の通りである.1.実際の道路ネットワーク上の充電施設を対象として,施設で充電することで往復移動が可能になる起終点ペアの量を計測した.距離の計測には,ネットワーク上の最短経路距離を用いた.得られた結果を線分上および平面上の規則的配置・ランダム配置に対するモデル分析の結果と比較し,実際の配置の効率性を評価した.また,充電施設の立地によって移動が可能になる領域をネットワーク上で図示し,施設立地の効果や電気自動車の利用が不便な地域を視覚的に表現した.2.移動途中に充電施設に立ち寄るための寄り道距離の分布を,起終点のどちらでも充電できる場合,どちらか一方でのみ充電できる場合,どちらでも充電できない場合に対して求めた.距離の計測には,平面上の直線距離を用いた.そして,航続距離,起終点間距離,起終点での充電設備の有無が寄り道距離に及ぼす影響を明らかにした.施設へのサービス需要は寄り道距離が大きくなるほど減少すると考えられるため,寄り道距離の分布は施設の利用台数の予測や採算性の評価に役立つ.以上の研究成果は,電気自動車の普及に必要な充電施設の数や規模を決定する際の基本的な資料となる.また,充電施設の最適配置モデルにも示唆を与えることから,充電施設の効率的な整備に資することが期待できる.本研究では,電気自動車での移動に必要な充電施設の密度を求めるためのモデルを構築する.サービスレベルをランダムな起終点間の往復移動が可能な確率として表現し,一定のサービスレベルを達成するために必要となる充電施設の密度を求める.そして,航続距離,起終点間距離,起終点での充電設備の有無が密度に及ぼす影響を明らかにする.また,充電施設へ立ち寄るための寄り道距離やトリップ長分布を考慮できるようにモデルを拡張する.本年度は,電気自動車充電施設の立地を分析するためのモデルを構築し,一定のサービスレベルを達成するために必要となる充電施設の密度を求めた.具体的な研究成果は以下の通りである.1.フロー需要型施設配置モデルを応用して,充電施設の立地分析モデルを構築した.利用者が移動途中に施設に立ち寄って充電する状況を考え,施設で充電することで往復移動が可能になる起終点ペアの量を用いて立地を評価した.充電施設の配置パターンとしては,線分上および平面上の規則的配置とランダム配置を対象とし,平面上での距離の計測には,直線距離と直交距離を用いた.2.構築したモデルを用いて,施設密度,航続距離,起終点間距離,起終点での充電設備の有無がサービスレベルに及ぼす影響を考察した.そこでは,施設密度が高いほど,また航続距離が長いほど,そして起終点間距離が短いほど,往復移動が可能な起終点ペアの量が多くなることを示した.さらに,起終点のどちらでも充電できない場合には,短距離の移動でさえ常に可能とは限らないことを明らかにした.次に,目標とするサービスレベルを様々に設定し,それらを達成するために必要となる充電施設の密度を求めた.そして,より高いサービスレベルを求めるほど,必要となる施設密度が高くなることを確認した.また,起終点のどちらでも充電できない場合には,どちらか一方でのみ充電できる場合やどちらでも充電できる場合に比べて,より多くの施設が必要になることを示した.以上の研究成果は,電気自動車の普及に必要な充電施設の整備水準を決定する際の基本的な資料となる.本年度は,前年度までの研究成果を取りまとめ,電気自動車での移動に必要な充電施設の密度を決定するためのモデルを提案した.具体的な研究成果は以下の通りである.1.充電施設へ立ち寄るための寄り道距離を考慮できるように立地分析モデルを拡張した.これにより,寄り道距離の増加による施設利用需要の減少を記述できるようになった.一定の寄り道距離以内で施設に立ち寄ることができ,かつ施設で充電することで往復移動が可能となる起終点ペアの量を用いてサービスレベルを評価した.そして,一定のサービスレベルを達成するために必要となる施設密度を求め,移動者が許容できる寄り道距離が大きくなるほど,必要となる施設密度が低くなることを示した.2.トリップ長分布を考慮できるように立地分析モデルを拡張した.これにより,起終点間距離の増加によるトリップ発生頻度の減少を記述できるようになった.対象領域内でのトリップ長分布が与えられたとき,すべての起終点ペアのうちで,施設で充電することで往復移動が可能となる起終点ペアの割合を用いてサービスレベルを評価した.数値例として,起終点が一様に発生する円形領域において,設定したサービスレベルを達成するために必要となる施設の数を求めた.以上の研究成果は,電気自動車の普及に必要な充電施設の数を決定する際の基礎資料となる.それに加えて,家庭や職場における充電設備の設置に対する補助など,電気自動車の普及のための政策の効果を予測する際にも役立つ.都市工学成果をまとめた論文が掲載されたほか,国内および海外の学会で発表するなど,研究は計画通り進展している.

充電施設の立地を分析するためのモデルを構築し,これまでの成果を学会で発表するなど,研究は計画通り進展している.今年度までの研究実績を基にして,次年度の研究計画を着実に遂行する.今年度の研究実績を基にして,次年度以降の研究計画を着実に遂行する.大雪で電車が不通となり,出張を中止したため.資料収集・成果発表のための旅費として使用する.該当なし
植物病原菌のクオラムセンシングによる病原性発現機構の解析と防除技術への応用

多くの植物病原性細菌はアシル化ホモセリンラクトン(AHL)をシグナル物質とした情報伝達機構(クオラムセンシング)により病原性の発現を制御している。本研究では、モデル病原菌としてタマネギ病原菌Pantoea ananatis SK-1株を用い、クオラムセンシングに制御される因子を探索したところ、SK-1株において菌体外多糖(EPS)生産および菌体凝集がAHLを介したクオラムセンシングにより制御することが明らかとなった。モデル植物病原菌として用いたPantoea ananatisは、AHLを介したクオラムセンシングにより宿主への病原性発現を制御しているが、主要な病原性因子は明らかになっていない。本研究では、クオラムセンシングにより制御される因子を網羅的に解析することで、未知の病原性因子を明らかにする事を目的とした。P.ananatisSK-1株のAHL合成遺伝子破壊株を用いて、親株とフェノタイプを比較したところ、菌体外多糖生産、菌体凝集、カロテノイド生産がクオラムセンシングにより制御されることが明らかとなった。本年度は、他の植物病原菌において主要な病原性因子として報告されている菌体外多糖生産とクオラムセンシングとの関係について詳細な解析を行った。SK-1株にトランスポゾンを用いてランダム変異を導入し、菌体外多糖生産を示さない変異株を探索したところ、2株取得することに成功した。これらの変異株のトランスポゾン転移点を特定したところ、腸内細菌科において遺伝子発現制御因子として機能するrcsAおよびrcsBの相同遺伝子がそれぞれ破壊されていることが明らかとなった。次に、rcsAおよびrcsBとクオラムセンシングとの関係を調べるため、AHL合成遺伝子破壊株内でプラスミド上のrcsAおよびrcsBを発現誘導させた。その結果、AHL合成遺伝子破壊株内でrcsAを発現誘導させても菌体外多糖生産は見られなかったが、さらにAHLを添加することで発現が誘導された。その一方で、rcsBを発現誘導させると、AHLが存在しなくても菌体外多糖が生産されることが明らかとなった。このことから、rcsBの発現がAHLを介したクオラムセンシングにより制御される可能性が示唆された。モデル植物病原菌として用いたPantoea ananatisSK-1株は、アシル化ホモセリンラクトン(AHL)を介したクオラムセンシングにより宿主への病原性発現を制御しているが、主要な病原性因子は明らかになっていない。本年度は、クオラムセンシングにより制御される因子の中でも、特に菌体凝集にターゲットを絞り解析を行った。SK-1株のAHL合成遺伝子破壊株培養液を静置すると、SK-1野生株では見られない特異的な菌体凝集現象が現れることを見出した。さらに、AHL合成遺伝子破壊株培養液にあらかじめAHLを添加しておくと、SK-1野生株と同様に凝集が見られなくなったことから、この凝集がAHLを介したクオラムセンシングにより制御されることが明らかとなった。次に、凝集率の経時変化を調べたところ、SK-1野生株でも対数増殖後期までは凝集率が上昇するが、菌体密度の上昇とともに凝集率が低下したことから、SK-1株はクオラムセンシングにより何らかの凝集抑制因子を発現することで分散することが明らかとなった。この凝集抑制因子を特定するため、SK-1株にトランスポゾン変異を導入し、構成的に凝集を示す変異株の作成を試みたところ、凝集性変異株を1株取得することに成功し、そのトランスポゾン転移点を調べたところ、宿主への付着に関係するアドヘシン様タンパク質をコードするyeeJ遺伝子が破壊されていることが明らかとなった。このyeeJの発現制御をRT-PCRにより調べたところ、AHL合成遺伝子破壊株ではyeeJの発現が見られないが、AHLを添加することでSK-1野生株と同程度まで発現が誘導されたことから、yeeJの発現がAHLを介したクオラムセンシングにより制御される可能性が示唆された。本年度は、SK-1株においてクオラムセンシングにより発現が制御される遺伝子の網羅的な解析を行った。昨年度の研究で、菌体凝集抑制因子であるアドヘシン様タンパク質をコードするyeeJ」の転写制御を解析したところ、AHLを介したクオラムセンシングによりyeeJ」の転写が活性化することを明らかにした。この結果を元に、yeeJの転写がSK-1株のAHL合成遺伝子破壊株では見られず、AHLを添加することでSK-1野生株と同等のレベルまで誘導される培養条件を決定した。その条件下で各菌株から全RNAを抽出するとともに、逆転写酵素を用いてcDNAを調製した。AHLを介したクオラムセンシングにより転写が誘導される遺伝子を特定するため、DNAマイクロアレイ解析を行った。

DNAマイクロアレイ解析を行うための遺伝子情報には、すでに全ゲノムが明らかになっているユーカリ病原菌P.ananatis LMG20103株の塩基配列データベースを利用した。LMG20103株ゲノム情報から推定されるすべてのオープンリーディングフレームの塩基配列からカスタムアレイを作製し、ラベル化したcDNAを用いてアレイ解析を行った。クオラムセンシングにより転写が制御される遺伝子の特定条件として、SK-1株と比較してAHL合成遺伝子破壊株では顕著に転写量が減少し、AHLを添加することで発現量が5倍以上に増加する遺伝子を探索した。その結果、複数の遺伝子を特定することに成功し、その中から12の遺伝子をそれぞれ破壊したが、病原性が低下する破壊株の取得には至らなかった。
細胞内カルシウム濃度変動の時空間パターン形成の分子機構の解析

蛍光共鳴エネルギー移動を利用して細胞内Ca^<2+>放出チャネルであるイノシトール三リン酸(IP_3)受容体の開口機構、およびCa^<2+>振動中のCa^<2+>ポンプ活性を明らかにし、ホスフォリパーゼCβ1およびβ4のCa^<2+>振動形成における役割を明らかにした。これらの結果に基づき構築した数理モデルにより、IP_3受容体の不活性化を誘導するCa^<2+>結合がIP_3結合と拮抗する事がCa^<2+>振動形成の本質的メカニズムであることを明らかにした。四量体イノシトール三リン酸(IP_3)受容体チャネルのリガンド結合による構造変化を分子間蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)効率の変化により可視化し、IP_3およびCa^<2+>という2種類のリガンドにより活性が制御されているIP_3受容体チャネルの開口制御機構を解析した。青色蛍光タンパク質ECFPもしくは改変黄色蛍光タンパク質Venusをアミノ末端に融合したIP_3受容体、およびECFPもしくはVenusをカルボキシ末端に融合したIP_3受容体を作成し、ECFP融合タンパク質とVenus融合タンパク質をそれぞれ1種類ずつ同一細胞に発現させた。ECFPおよびVenusの蛍光シグナルにより2種類の蛍光タンパク質/IP_3受容体融合タンパク質を同時に発現する細胞を同定し、遊離Ca^<2+>濃度を正確に制御した細胞内溶液を灌流させた後に定常状態に達したECFPおよびVenusの蛍光強度を蛍光倒立顕微鏡を用いて測定した。測定されたECFPおよびVenusの蛍光強度の比を取り、IP_3受容体チャネルのアミノ末端同士(もしくはカルボキシ末端同士、もしくはアミノ末端とカルボキシ末端)にECFPおよびVenusを融合させたサブユニットを含む四量体IP_3受容体チャネルのFRET効率を測定した。同様の実験をさまざまな濃度のCa^<2+>およびIP_3存在下で行ったところ、IP_3受容体のチャネル開口は膨張と収束という相反する構造変化を併せ持つことが明らかとなった(論文投稿準備中)。イノシトール1,4,5三リン酸(IP_3)結合により開口するCa^<2+>放出チャネルであるIP_3受容体は、アミノ末端近傍にIP_3結合コアを、カルボキシ末端近傍にチャネル孔を形成する6つの膜貫通領域を持つ。IP_3結合コアのさらにアミノ末端側の領域(1-225残基)を欠失させると、野生型受容体に比べ10倍以上高いIP_3結合親和性を示すにもかかわらず完全にCa^<2+>放出活性が消失することから、アミノ末端側の225残基はIP_3結合サプレッサーとして働くだけでなく、IP_3結合によるチャネル開口の誘導に必須な領域であると考えられてきた。本研究では、アミノ末端側225残基によって担われている2つの機能(IP_3結合抑制とチャネル開口誘導)の関係を明らかにするために、X線結晶構造解析によって明らかにしたアミノ末端側225残基の3次元構造をもとにさまざまな変異IP_3受容体を作成し、IP_3結合活性およびIP_3誘導Ca^<2+>放出活性を測定した。その結果、IP_3結合抑制とチャネル開口誘導はそれぞれ別のアミノ酸残基によって担われており、基本的に両者は独立の機構であることが明らかとなった。さらに、今回新たに同定したチャネル開口誘導に必須なアミノ酸残基に点変異を加えた受容体に加え、4番目と5番目の膜貫通領域の間の細胞質側領域を欠失させた受容体や2613番目のシステイン残基に点変異を加えた受容体などのCa^<2+>放出活性を示さないことがわかっている変異受容体では、チャネル形成領域を含むカルボキシ末端側領域のトリプシンによる分解が促進されることを見いだした。以上の結果から、アミノ末端側225残基からなる領域はチャネル形成領域の構造に影響を与え、IP_3結合によるチャネル開口を誘導していると考えられた(投稿論文準備中)。カルシウム放出チャネルであるイノシトール1,4,5三リン酸(IP_3)受容体のリガンド結合によるチャネル開口の分子機構を解析し、1、アミノ末端側およそ220アミノ酸からなるサプレッサードメイン内に存在するチロシン167がチャネルポアを膜貫通領域と相互作用し、IP_3結合とチャネル開口のカップリングを担っていること、2、四量体を形成するIP_3受容体サブユニットのうちアミノ酸650-2217からなるインターナルカップリングドメインがチャネルの開閉を制御するゲートを作っていること、3、開状態にあるチャネルでは4分子のチャネル形成ドメインに対して3分子のインターナルカップリングドメインが会合していること、4、チャネルの活性化を引き起こすIP_3結合と不活性化を引き起こすカルシウム結合は排他的であり、このためIP_3濃度によって不活性化のカルシウム感受性が変化することを明らかにした。これらの結果に基づき、IP_3受容体の活性化状態を表す新たな数理モデルを構築した。

さらに生きた細胞内でリアルタイムでIP_3濃度を測定可能なIP_3センサーを用いて、HeLa細胞におけるIP_3産生に関与するホスフォリパーゼCのサブタイプを同定し、それぞれのカルシウムによる活性調節の差を明らかにした。また、細胞内カルシウム貯蔵器官にカルシウムを取り込むカルシウムポンプの活性を蛍光共鳴エネルギー移動を利用して生きた細胞内で可視化することに成功し、これまでに考えられているよりも細胞質のカルシウム濃度に対して高い協同性を示すことを明らかにした。以上の結果を包括する数理モデルを作成し、測定されたIP_3およびカルシウム動態を再現することで、細胞外刺激の刺激強度に応じて周波数が変化する細胞内カルシウム振動形成の分子機構を明らかにした。
価数制御による室温強磁性・強誘電性マルチフェロイック薄膜の創成

反強磁性体であるBiFeO_3のBサイトの価数を制御することで局所的なフェリ磁性配列を実現し、室温以上で強磁性・強誘電性を兼備したマルチフェロイック物質を創成することに成功した。また、スピントロニクスとの融合を図るため、膜厚の制御性の高いスパッタ法により極薄膜試料の作製に取り組んだ。厚さが100nm程度の単相薄膜試料の作製に成功し、数nm程度まで極薄化する目処を立てることができた。本研究の目的は、ペロブスカイト型反強磁性体であるBiFeO_3のBサイトの価数を制御することで局所的なフェリ磁性配列を実現し、室温以上で強磁性・強誘電性を兼備したマルチフェロイック物質を創成することである。平成20年度はCo, Cr, Ni, Mn, Cuなど様々な3d遷移金属を添加して、膜構造、磁気特性および強誘電性を系統的に調査した。[H. Naganuma et al, APL, 93, 052901 (2008) ]その結果、CoはβサイトのFeを置換しており[H.Naganuma et al,47, 7574 (2008) ]、自発磁化が発現していることが明らかとなった。BiFeO_3に添加物を入れると、自発磁化が発現すると同時にリーク電流が増大する傾向にあることが一般に報告されている[Z.X.Cheng etal, JAP, 104, 116109 (2008) ]が、Co置換の場合は高電界側でリーク電流が低減していることがわかった。そのメカニズムについては不明であるが、リーク電流が抑えられた結果として、Co置換では強誘電性を損なうことなく自発磁化を発現させることに成功した。以上のことから、本申請の第一段階の目的は既に達成されたので、平成21年度は第二段階の目的である「ME効果の観測」へ発展させる計画にある。本課題はペロブスカイト型反強磁性体であるBiFeO_3のBサイトの価数を制御することで局所的なフェリ磁性配列を実現し、室温以上で強磁性・強誘電性を兼備したマルチフェロイック物質を創成することである。平成21年度、BiFeO_3のBサイトにあるFeをCoで置換することによる自発磁化の発現に注目して研究を進めた。自発磁化の発現がCo不純物の影響でないことを確かめるために、高分解能透過型電子顕微鏡観察を行った。その結果、Co関係の異相は形成しておらず、自発磁化の発現はCoのBサイト置換により局所的なフェリ磁性が現れている可能性が高いことがわかった。これらの成果は高い評価を受けて、4つの国内外の招待講演を行った。次の課題として、極薄膜の試料を作製し、スピントロニクスとの融合を検討し、実用的な価値を高める必要性が挙げられる。平成21年度にスパッタ装置をもちいて極薄試料の作製を既に開始し、平成21年度内に単相試料の作製に成功し、素子化の第一歩を踏み出す契機を創出した。