hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
胚性ゲノムの活性化時期に核移行する新規遺伝子Oogenesinの機能解析

本研究では卵母細胞に特異的に発現する遺伝子Oogenesin (Oog1)の機能解析を行った。Oog1は受精後の1細胞期後期から2細胞初期にかけて核に移行することが明らかになっている。この時期はマウス初期胚において最初に遺伝子発現が起こる時期であり、この現象を特に胚性ゲノムの活性化と呼んでいる。胚性ゲノムの活性化はほ乳類初期胚のある特定の時期に起こることは明らかになっているが、その詳細については不明である。著者らは母性由来のOog1が胚性ゲノムの活性化時期を過ぎると急激に分解されて消失することから、Oog1が胚性ゲノムの活性化に何らかの機能を持っていると推察し、Yeast Two-Hybrid法を用いて解析した。その結果、Ra1GDSやChchd6という未知のタンパク質が同定された。これらの遺伝子も、母性由来であり発生過程では卵母細胞や初期胚に特異的に発現することが明らかになった。Ra1GDSはRasシグナルを受けて下流にシグナルを伝達する物質であることから、初期胚の発生初期にRasが関与するシグナル伝達機構が存在することが示された。さらに、Oog1が核移行に関わるタンパク質であるImportinβやRanとも相互作用する結果も得られており、これらのタンパク質との相互作用がどのような意味をもつかについてさらに検討する必要がある。また、著者らが新規に同定したChchd6はCHCHドメインを持つタンパク質であり、培養細胞を用いた解析により、Chchd6はこのドメインを介してOog1と相互作用することが明らかとなった。卵母細胞および受精卵を用いてこの遺伝子の発現解析を行った結果、Oog1と同様に卵母細胞で強く発現し、その発現は受精卵の初期の段階まで発現しており、4細胞期以降は発現が急激に減少することが明らかになった。このことは、Chchd6タンパク質もOog1タンパク質と同じく母性由来のものであり、受精後の早い時期に機能していると考えられる。本研究では、卵母細胞および初期胚に特異的に発現する遺伝子Oogenesin(Oog1)が、どのような機能を持つかを解析した。今年度は下記3点について実験を進め、新たな知見が得られた。1.ノックアウトマウスの作出ノックアウトマウス作出のためのターゲティングベクターの作製を完成し、ES細胞に遺伝子導入を行っている。現在までに、相同組換え体ES細胞はまだ得られていないが、さらに実験を継続していると共に、現在その理由を解析中である。2.siRNAによるOog1遺伝子の抑制ノックアウトマウス同様、この遺伝子を抑制することでその表現型を明らかにする目的で、未受精卵にsiRNAを導入し、遺伝子抑制を試みた結果mRNAおよびタンパク質レベルで発現を抑制することができた。しかしながら、抑制した卵子を用いて体外受精を施しその後の発生における影響を見るためには、遺伝子導入法や体外受精条件をさらに詳しく検討する必要がある。Y2H実験の結果、Oog1遺伝子と相互作用するタンパク質RalGDSおよびRasa4が同定された。これらのタンパク質はRasタンパク質のシグナルをその下流に伝達するために機能するタンパク質であり、Oog1がRasタンパク質を介したシグナル伝達経路で機能していることが示唆された。同定されたRalGDSは免疫沈降実験や細胞での発現実験の結果、Oog1と相互作用することが確認され、卵母細胞や初期胚においても、この相互作用が予測された。

このことは、初期胚の発生過程においてRasタンパク質のシグナル伝達経路が介在することを示したはじめての実験データであり、今後さらに詳細にデータを蓄積することで、新たなメカニズムの存在とその解明が期待できる。本研究では、卵母細胞および初期胚に特異的に発現する遺伝子Oogenesin (Oog1)が、どのような機能を持つかについて解析を進めた。1.ゲノム解析近年、ゲノムの解析が進み、マウスにおいてはほぼ解析が終わった。それらの結果をもとに、Oog1がゲノム上のどこにあるかを解析した結果、染色体の4番と12番にそれぞれ2個ずつのパラログ遺伝子が存在することが明らかとなった。われわれはこれらのパラログ遺伝子をOog1a,b(4番染色体)、Oog1c,d(12番染色体)とした。2.siRNAによるOog1遺伝子の抑制上記1.の情報から、Oog1ノックアウトマウスの作出が困難であることが明らかになったため、siRNA法を利用してこの遺伝子を抑制するためのベクターを作製した。現在、未受精卵にこのベクターを導入して、活性過刺激によって単為発生させ、表現型を観察している。昨年度の実験の結果、Oog1遺伝子と相互作用するタンパク質RalGDSが同定された。この結果を検証するために培養細胞にOog1とRalGDSを発現させて、両タンパク質の局在を観察した結果、両タンパク質が結合することによって核移行することが明らかとなった。また、Oog1が活性化型Rasと結合することも示され、Oog1がRasシグナルを介した情報伝達経路で機能していることが示唆された。このことは、初期胚の発生過程においてRasタンパク質のシグナル伝達経路が介在することを実験的に証明したはじめての実験データであり、新たなメカニズムの存在とその解明が期待できる。本研究では卵母細胞に特異的に発現する遺伝子Oogenesin(Oog1)の機能解析を行った。Oog1は受精後の1細胞期後期から2細胞初期にかけて核に移行することが明らかになっているが、Oog1自身には核移行シグナルは存在しない。このことから、Oog1が他のタンパク質と相互作用して核移行することが考えられたため、Oog1と相互作用するタンパク質をYeast Two-Hybrid法を用いて解析した。その結果、核移行シグナルを持つChchd6という未知のタンパク質が同定された。このタンパク質はCHCHドメインを持つタンパク質であり、培養細胞を用いた解析により、Chchd6はこのドメインを介してOog1と相互作用することが明らかとなった。卵母細胞および受精卵を用いてこの遺伝子の発現解析を行った結果、Oog1と同様に卵母細胞で強く発現し、その発現は受精卵の初期の段階まで発現しており、4細胞期以降は発現が急激に減少することが明らかになった。このことは、Chchd6タンパク質もOog1タンパク質と同じく母性由来のものであり、受精後の早い時期に機能していると考えられる。卵巣切片を用いた免疫染色の結果から、Chchd6も卵子特異的に発現していることが明らかになった。また、受精卵を用いてChchd6タンパク質の細胞内局在を調べた結果、Oog1が核移行する1細胞期後期にChchd6タンパク質が核周辺に局在することが明らかとなり、Oog1の核移行がChchd6を介して行われていることが示唆された。
都市計画地方審議会システムの改善方策に関する研究

自治体担当職員へのアンケートにより、市町村都市計画審議会の改善の方向を、まちづくりがもつ多様性・総合性への対応可能性、および司法機能や立案機能の付加などの機能転換の可能性から検討して、総合性に対応可能であること、公開性や市民参加推進への意向が強いことを明らかにした。また、計画策定プロセスにおける市民参加が充実しているデンマークにおいて新たに導入された地方経済成長フォーラムの役割と性格を調査した。都市計画における地方分権が推進され、また市民参加の重要性が増してきている現在において、市町村都市計画審議会の役割はより重要になっている。一方、同審議会については、その運用や委員構成に関し、多くの問題が指摘されていることも事実である。本研究は、以上の背景より、市町村都市計画審議会システムの改善方策を検討するものである。本年度は特に、総合的な概念をもつまちづくりが、多様な審議会や委員会を有する行政の中でいかに捉えられ、また都市計画審議会がどのように位置づけられているかを明らかにすることを目的とした。具体的には、全国の人口10万人以上の市、および東京特別区に対しアンケートを実施し、回答が得られた計195自治体について分析を行なった。この結果、都市計画決定事項でない議事を2項以上取り扱っている都計審が32市区ある一方で、都計審以外の審議会・委員会が分野横断的な議事を取り扱っている事例は、飯田市以外存在しないことが明らかになった。すなわち、都計審の分野横断的運用は可能であることがわかる。また、まちづくりを総合的に議論する場の必要性については全体の35%の自治体が認識している一方で、そのような場は必要ないとした自治体も18%あり、総合性への考え方に差が生じている。ただし、総合性を担う場として都計審を挙げた自治体は必ずしも多くなく、上述の、都計審以外の審議会・委員会の運用実態との乖離が生じていることも明らかになった。一方、同審議会については、多くの問題が指摘されていることも事実である。本研究は、総合的な概念をもつまちづくりが、都市計画審議会がどのように位置づけられまた、その他の多様な審議会や委員会とどのような関係にあるかを明らかにすることを目的とした。昨年度は、分野横断的な運用を行なう都計審が32市区あり、都計審の総合性指向は可能であること、また、まちづくりを総合的に議論する場については全体の35%の自治体が必要としていることを明らかにしたが、本年度は、アンケートの自由記述に対するテキストマイニング分析の結果から、今後の都市計画審議会のあり方に関する19の方向性を抽出することができた。この類型においては、「都計審に住民委員を確保すべきか否か」「都計審で審議する案件は従来の法定都市計画のままにするか、都市計画に関連する多分野のものとするか」「都計審を専門的組織として位置づけるか、市民参加の場として位置づけるか」の3つの軸が大きな争点となっていることがわかった。換言すれば、都計審の運用可能性が、自治体の裁量に大きく委ねられており、それは自治体の独自性・自主性を認めるものとも言えるが、他方で、法に基づく審議会の運用が、地方自治の名の下に、過大に多様化する可能性があることを示唆している。わが国の都市計画においては地方分権、市民参加の重要性が増しており、市町村都市計画審議会の役割が重要になっている。一方、同審議会には多くの問題が指摘されていることも事実である。本年度は、1)昨年度に実施した都市計画審議会のまちづくりの総合性への対応可能性に関する研究を精緻化し論文化すると共に、2)昨年度着手した今後の都市計画審議会の位置づけや役割改善の可能性に関する自由記述に対しテキストマイニング手法を用いた分析を深化させること、および3)デンマークの都市計画における専門家・有識者の参加を調査することの3点について実施した。1)にっいては、制度的な制約はあるものの、都市政策の総合性を議論する場所としては都市計画審議会の可能性が高いことを発表した。2)については、都計審の専門的議論の場・市民参加機会の場としての方向性、都計審ではなく公聴会やパブリックコメントなどの直接的市民参加の拡大の必要性等が重視されていることを明らかにした。この際、有識者等が指摘する都計審の「司法的機関化」「計画立案機能付加」「都計審の市民討議の場(アリーナ・フォーラム)化」等の方向性は重視されていないことが明らかとなった。また、3)については、デンマークは2007年に行政機構を改革し、27のAmt(郡)を14のRegion(地方)に、271のKommune(基礎自治体)を98に再編したが、本年度は特にRegionに着目した。Regionは都市・地域計画に関する実質的権限を保有しないながらもRegional Development Planのみを策定する。
主整数環の代数的性質と数論的性質との関連についての研究

代数的数体の主整数環を、拡大体のガロア群の作用域としたとき、主整数環による表現の同型類を決定することが本研究の目的であった。拡大体が弱分岐のときは、最近かなりわかってきている。拡大体のゼ-タ-関数の関数等式にでてくる不変数と強く関連していることがわかってきた。そのことは有理整数環上のガロア群の群環を作用域としての同型の分類に対応した事実である。それらの結果を強分岐な場合に拡張していくために、まず有理整数環を他の基礎的な環に取り替えて、その場合の同型類を調べる必要がでてくる。この様な研究は弱分岐の場合でもやられている。ガロア群が可換であるという条件の下で、同型類がなす群、すなわち類群の中で、代数的整数環を含む同型類の特徴づけが弱分岐な場合得られている。それに類似した結果がガロア群の位数が素数のときの強分岐の場合に研究実績として得られた。本年度発表できた。それを得るとき、非アルキメデス的な解析の手法、環の表現論、連続写像についての位相的な手法を用いた。その特徴づけは弱分岐のときの特徴づけと同じ表現をもつ。すなわち類ぐん同じ様は準同型を用いて、それの像になっているものたちが整数環の同型類になっている。またその特徴づけを得るときに用いられた方法を拡大体の中の特異イデアルに適用した。ここでも類似の結果を得られた。特異イデアルはガロア群で不変であるので、ガロア群上の加群としての同型類を考えうる。そのときある類群が定義でき、その中で特異イデアルを含む同型類を特徴づけ得た。ただしガロア群は上と同じく素数を位数とするものである。発表予定である。本年度発表できた。発表予定である。
青色光照射による硝酸還元酵素の活性化は葉菜類の硝酸含量を低減させるか?

青色光は赤色光に比べてホウレンソウ葉のNADH依存性硝酸還元酵素(NADH-NR)活性を高める.この活性増加は木部出液中の硝酸濃度の増大に起因すると推測された.100%青色光あるいは100%赤色光を3日間照射した葉の硝酸集積量には差はなかった.青色光照射によるNADH-NRの活性増大は,体内に蓄積された硝酸の消費を伴わないと判断された.このことから,青色光照射によってホウレンソウ葉の硝酸濃度を低減することは難しいと判断した.青色光は赤色光に比べてホウレンソウ葉のNADH依存性硝酸還元酵素(NADH-NR)活性を高める.この活性増加は木部出液中の硝酸濃度の増大に起因すると推測された.100%青色光あるいは100%赤色光を3日間照射した葉の硝酸集積量には差はなかった.青色光照射によるNADH-NRの活性増大は,体内に蓄積された硝酸の消費を伴わないと判断された.このことから,青色光照射によってホウレンソウ葉の硝酸濃度を低減することは難しいと判断した.本年度は,青色光照射は硝酸還元酵素活性を高めるのか確認を行った.ホウレンソウをグロースチャンバ内にて湛水式水耕栽培で育成し,播種後5週目に短期間の青色光照射処理を行った.総PPFDを150μmol m^-2s^-1一定の下,青および赤色LEDを用いて, 1)青色光0%(赤色100%)区, 2)青色10%区, 3)青色20%区, 4)青色30%区, 5)青色100%区そして6)白色蛍光灯(コントロール)の5つの処理区を設定した.葉のNADH依存性硝酸還元酵素(以後, NADH-NR)活性とその活性化率,木部出液中の硝酸濃度について日変化を通して測定した.次に,上述の青色光処理条件を測定光条件として, 1大気CO_2分圧下の光合成速度,気孔コンダクタンス,蒸散速度および葉内CO_2、分圧を測定した.青色光が10%以下の区では, NADH-NR活性は暗所下の活性値と同程度に低かった.青色光20%区以上では青色光が増すほどNADH-NR活性は向上し,青色光100%区の活性値はコントロールと同程度であった.活性化率も同じ傾向を示した.他方,青色光割合が増すにつれて光合成速度は低下した.気孔コンダクタンスおよび蒸散速度は青色光割合によらずほぼ一定の値を示した.これらの結果は,赤色LEDで野菜を育成した場合において短期的な青色光照射を行えば,硝酸還元酵素活性の向上により植物体内の硝酸が消費され,植物体内の硝酸濃度が低減する可能性を示唆している.青色光20%区における木部出液中の硝酸濃度は青色光0%区よりも高く白色区と同程度の値を示した.葉の蒸散速度は青色光割合により変化しないので,根に局在する硝酸トランスポータによる硝酸取り込みが増大したことも考えられる.このことは,体内の硝酸濃度の低減化を相殺する現象であるため,次年度は今回の照射条件下において葉身と葉柄の硝酸濃度を測定する予定である.昨年度の実験により、青色光は赤色光に比べてホウレンソウ葉のNADH依存性硝酸還元酵素(NADH-NR)の活性を高めることが分かった。この酵素活性の増大はmRNAの転写量の増大に依存するのかを確認を行った。グロースチャンバー内にて約1ヶ月間白色蛍光灯で栽培したホウレンソウについて、1)青色光100%区、2)赤色光100%区、3)青色20%+赤色80%区の3つの光処理区を設定して光照射を行った。総PPFDはいずれも130μmolm^<-2>s^<-1>とした。光処理開始直後から3時間ごとに葉におけるnia転写量の経時変化を測定したところ、赤色光100%区に比べて青色光100%区は常にnia転写量が1.3倍高かった。青色光によるNADH-NR活性の増大にはnia転写量の増大が関与していることが分かった。次に、短期間の青色光照射によりホウレンソウの硝酸濃度を低減できるか検討を行った。グロースチャンバー内にて約1ヶ月間白色蛍光灯で栽培したホウレンソウについて、培養液を水のみに変更した。水に変更後3日目に明期中の光を青色光、赤色光あるいは白色光(コントロール)に変更する光処理をおこなった。処理期間は3日間とした。3日間の光処理後における葉の硝酸濃度は白色区<青色区=赤色区であった。また、長期間(12ヶ月)青色光照射を行って栽培されたホウレンソウの葉の硝酸濃度は白色光で育ったそれと同程度であった。青色光には硝酸還元酵素活性を高める作用があるものの、この活性の増加により体内に蓄積された硝酸を消費することは、ほぼないと判断された。以上の結果から、青色光照射によってホウレンソウの硝酸濃度を低減することは難しいと判断した。
仮想並列計算機を活用したデータ解析法の開発と実装に関する研究

本研究は,既存のパーソナルコンピュータをコンピュータネットワークで相互接続した仮想並列計算機環境において,並列計算機に適したデータ解析法・アルゴリズムを開発,実装するとともに,仮想並列計算機上であることをユーザに意識させることなく利用可能なグラフィカルインタフェースの構築を目的とする.平成15年度においては,平成14年度に得られた知見に基づき,並列計算機上で有効な,新たな解析手法を開発,検討するとともに,インターネットと親和性の高い,並列データ解析用のグラフィカルユーザインタフェースを構築することを目的とした.具体的な研究内容としては,平成14年度中に実装したブートストラップ法に加え,アルゴリズム中の部分計算の分割が容易であり,かつ,初期値が結果に及ぼす影響の大きいk-means法の並列化を行い,有効性を比較検討した.また,各々の代表的手法における仮想並列計算機内での挙動詳細を精査すべく,中途過程の履歴をGUIにより図示させ,アルゴリズムによる挙動の差異を確認した.その結果,代表的な探索的データ解析手法において,複数の部分計算の粒度が均一でない場合においても,MPIライブラリによる実装が安定した挙動を示すこと,PVMライブラリによる実装では,各ノードにおいて待ち時間が発生し,効率的計算という観点からは疑義が認められることなどが明らかになった.以上から,仮想並列計算機環境は既存の手法への応用可能性が充分であり,並列実行を前提とした新手法の開発を待たずとも有用性を検証することができた.また,各並列化ライブラリ用に開発されたインタフェース環境を基本としながらも組み合わせを工夫することで,並列実行環境を整え得ることも明らかとなった.今後も,これらの成果に基づく改善を継続していきたい.なお,成果以外にも,仮想並列計算機の実装を視野に入れた応用に関する内容を原著論文および国際会議等で公開した.本研究は、既存のパーソナルコンピュータをコンピュータネットワークで相互接続した仮想並列計算機環境において、並列計算機に適したデータ解析法・アルゴリズムを開発、実装するとともに、仮想並列計算機上であることをユーザに意識させることなく利用可能なグラフィカルインタフェースを構築することを目的とする。平成14年度においては,既知の代表的なデータ解析手法について並列化の適用可能性を検討した上、仮想並列計算機上で動作するよう実装し、性能や応用可能性についての評価検討を行なうことを主眼として,パーソナルコンピュータ複数台からなる開発環境を構築し,取り扱う計算量が肥大化する傾向にある,いわば計算機指向のデータ解析法のうちから,ブートストラップ法を主な対象として,研究代表者が従来までに明らかにした効率性や実装法に関する知見を検証するとともに,複数の仮想並列計算機ライブラリを用いた比較検討を行った.加えて,単体で高速演算を可能とする旨がうたわれている高速演算装置を用いての効率性の検討もあわせて行った.その結果,ブートストラップ法のように複数の部分計算の粒度がほぼ均一である場合には,同一のハードウェアリソースにおいて,PVMに比してMPIライブラリによる実装が非常に効率的かつ安定であること,単体での高速演算環境のみならず同一ハードウェアにおいてもオペレーティングシステムの差違によって無視できない程度の時間差が存在することが明らかになった.また,以上の成果を別添リストに記した原著論文および国際会議等で公開した.本研究は,既存のパーソナルコンピュータをコンピュータネットワークで相互接続した仮想並列計算機環境において,並列計算機に適したデータ解析法・アルゴリズムを開発,実装するとともに,仮想並列計算機上であることをユーザに意識させることなく利用可能なグラフィカルインタフェースの構築を目的とする.平成15年度においては,平成14年度に得られた知見に基づき,並列計算機上で有効な,新たな解析手法を開発,検討するとともに,インターネットと親和性の高い,並列データ解析用のグラフィカルユーザインタフェースを構築することを目的とした.具体的な研究内容としては,平成14年度中に実装したブートストラップ法に加え,アルゴリズム中の部分計算の分割が容易であり,かつ,初期値が結果に及ぼす影響の大きいk-means法の並列化を行い,有効性を比較検討した.また,各々の代表的手法における仮想並列計算機内での挙動詳細を精査すべく,中途過程の履歴をGUIにより図示させ,アルゴリズムによる挙動の差異を確認した.その結果,代表的な探索的データ解析手法において,複数の部分計算の粒度が均一でない場合においても,MPIライブラリによる実装が安定した挙動を示すこと,PVMライブラリによる実装では,各ノードにおいて待ち時間が発生し,効率的計算という観点からは疑義が認められることなどが明らかになった.以上から,仮想並列計算機環境は既存の手法への応用可能性が充分であり,並列実行を前提とした新手法の開発を待たずとも有用性を検証することができた.また,各並列化ライブラリ用に開発されたインタフェース環境を基本としながらも組み合わせを工夫することで,並列実行環境を整え得ることも明らかとなった.今後も,これらの成果に基づく改善を継続していきたい.なお,成果以外にも,仮想並列計算機の実装を視野に入れた応用に関する内容を原著論文および国際会議等で公開した.
胎児発育障害の発症機転に関する病態生理学的解明

1.IGF-I及びその結合蛋白IGFBPが胎盤における物質通過機能を制御し、その結合蛋白は妊娠週数に対応してSyncytiotrophoblantからCytotrophoblastへと変化し、胎盤の機能分化と対応した。またmRNAはラット胎盤でIGFBP-2のみが同定された。2.胎児血ではIGFBP14までの全てが固定され母体とは異なりプロテアーゼの活性が認められなかった。しかし体内発育遅延児・巨大児・早産児等でその濃度は異なり、発育状態に対応した変化が認められた。特にIGFBP-2はIUGRで培養しており、IGF-2の発育に対応する意義について再検討すべきと考えられた。抵酵素症におけるEndothelin-1(ET-1)の増加がacidosisらと相関することを明らかにしたが、実ラットへの抵酵素症負荷実験で胎盤でのET-1増量を確認し、胎児の系統循環血量の増加に対するETの意義を明らかにした。次いで子宮動脈血紮による慢性虚血性低酸素症を作成し、ET-1の胎盤における遺伝子発現を検討した結果、対照の2倍に増量することを明らかにした。胎児の系統循環については新しく開発した血管拍動波形計測法により中心静脈圧の拍動波形を解析し、右心房収縮・右心室収縮・三尖弁開放閉鎖に対応する波形をECGとの相関より明確にし、無侵襲的に右心負荷の程度と心収縮機能の低下を診断できる解析法を初めて確立した。以上の研究成果により胎児発育障害の発症機転を病態生理学的に考察すると、主要病態は胎盤での物質交換障害に基く栄養輸送の低下に起用するが、胎盤機能は絨毛の着床機構の適応不全による胎盤の機能的形成不全が存在し、更にIGF-I及びその結合蛋白が絨毛一脱落膜相関によって調節され物質輸送機能を調節し、更に胎児では結合蛋白の特異性によって能動的な発育・成熟制御がなされることが明らかとなった。一方、胎児・胎盤系の循環動態では貯蔵血としての胎盤血の系統循環系への動員にエンドセリンが関与し、絨毛での発現が直接的な効果を持つことを明らかにした。また、胎児の系統循環系の機能には右心負荷状態が施し、反映されるが無侵襲的にその機能を評価できる計測法を開発し、臨床応用への新しい道をひらいた。1.胎盤絨毛細胞、脱落膜細胞における成長因子(IGF-I,EGF)細胞内代謝の解明胎盤絨毛細胞にIGF-Iを添加すると^3H-glycineの取り込みが時間および用量依存性に促進されたが、EGFではその作用はみられなかった。IGF-Iは非代謝性アミノ酸であるaminoisobutyric acid(AIB)の絨毛細胞への取り込みも促進した。絨毛細胞を^3H-AIBで飽和しておき、IGF-Iを添加すると培養液中への^3H-AIBの放出が促進され、これはIGF-Iのアミノ酸取り込み促進と同じく時間および用量依存性であった。IGF-Iは脱落膜細胞からのIGF結合蛋白(IGFBP-1)分泌を用量依存性に抑制したが、EGFにこの作用はみられなかった。

2.IGFの結合蛋白の母児における発現Ligand blotによる母体のIGF結合蛋白の解析では、妊娠初期より結合蛋白のうちIGFBP-3,IGFBP-2,IGFBO-4の活性が著しく減少し、これは母体血中に増加したIGF結合蛋白に対するプロテアーゼ活性の増加の為と考えられた。脱落膜細胞培養上清と非妊娠血清をインキュベートすると血清中IGF結合蛋白活性が減少することより、母体血中に増加したプロテアーゼ活性の一部は脱落膜由来と考えられた。臍帯血IGF結合蛋白は体内発育遅延児ではIGFBP-1とIGFBP-2が増加し、反対に巨大児ではIGFBP-1の減少およびIGFBP-3の増加がみられ、胎児の発育状態にIGF結合蛋白の動態が密接に関与していることが示唆された。3.トロンボモジュリン、エンドセリンの発現胎盤絨毛細胞と血管内皮細胞との類似性を検討するために両者を分離培養した。凝固蛋白トロンビン(T)負荷時に培養上清の抗凝固蛋白トロンボモジュリン(TM)血管収縮物質エンドセリン(ET)をEIA法で測定した。T負荷で両細胞ともTMは減少したがETでは内皮細胞で大量のET放出をみたが絨毛細胞ではET放出はなかった。以上より絨毛細胞は内皮細胞同様、抗凝固能を具備するが、血管収縮能は有しないことがわかった。4.ダブルビームドプラー超音波測定装置による血管変移計測成人を対象に血管内圧測定時、測定部位毎に血管変移を測定し、腹部大動脈・内頸動脈・上腕動脈等について内圧曲線とを比較し、相似形となることを確認した。次いで胎児動脈から週数に対応して血管変移を測定し、血圧の胎児発育に伴う変動を観察した。胎盤通過機能では、IGF-I,IGFBPの抗体を作成し、妊娠3日および11日より妊娠ラットの腹腔内に投与し、IGF抗体投与では糖・アミノ酸の通過性が抑制され、その結果、胎内発育障害が発症することを明らかにした。IGFBP抗体投与では胎仔発育は促進され、妊娠18日成熟胎仔を娩出した。更に絨毛培養細胞により、これらの作用は細胞膜表面での、IGF結合レセプターの結合機序に直接関連することを明らかにした。IGFBP抗体により、胎仔の発育・成熟が促進された知見は、子宮内発育の基本的な調節機構の解明に連がるものとして重視したい。又、結合蛋白は血性中で4種を同定することができ、胎児発育に対応して胎内発育遅延では、BP-2の増加とBP-3の低下。過剰発育を示すL.F.Dでは、BP-1,BP-2の低下とBP-3の増加を認められた。これらの事実は、胎児発育制御に成長因子が直接的に関与することを示唆している。低酸素状態における胎仔の循環動態として、系統循環系の血流再分布が注目されているが、低酸素負荷に対するエンドセリンの動態を胎盤内濃度で検討し、有意な上昇を認めた。胎児循環の直接的な測定指標として、ダブルビームドプラ超音波装置を開発し、妊娠週数に伴う変化を計測し、血流速度波形との比から血流量の指標としてF.I.(Flow Index)を考案した。F.I.DおよびS.F.Dの3群に明確に区分することができ、発育障害の病態解明に極めて有用な指標と成ることを明らかにした。IUGRの発症要因として重視される中毒症IUGRの反復発生率と、その予防法としての低用量アスピリンの投与を行い、有意な反復率の低下をみた。
両性イオン型糖脂質の生物活性増強を目指した新規糖クラスターの合成研究

これまで我々が合成してきた無脊椎動物由来糖脂質の中で、フトミミズ及びブタ回虫からホスホコリンを含有する糖脂質があり、それぞれヒスタミン遊離阻害活性、IL-8誘導活性について測定してきた。一方植物由来の多糖体には、Bリンパ球幼若活性や腸管免疫調節活性を持つものがありそのモデル化合物を合成しその活性を調査してきた。しかしいずれもその活性は微弱なものであった。今回、さらにそれらの活性増強を目指して、マルチバレントな構造を有する糖クラスターの合成を試みることにより、活性発現のための最小有効単位の構造を検討した。前年度、β-アラニンのペプチド鎖を持つ櫛状クラスターの合成を成し遂げたが、今年度は、さらに糖鎖とペプトイド鎖の距離及び糖鎖間の距離を自由に変えることのできる糖クラスターの合成を目指した。本法は、N-置換グルタミン酸誘導体をクラスターコアとし、,糖誘導体と縮合して糖クラスターユニットとした後、カルボキシル基及びアミノ基を遊離した物をそれぞれ順次縮合してクラスター鎖の伸張を行った。この時、分子内で側鎖の長さの異なる糖クラスター、主鎖の糖鎖間の距離が異なるクラスターを合成した。また、デンドロンタイプのクラスターにも導き、さらには糖デンドロンのクラスター化も検討した。これらの方法論の開発の結果、固相合成に応用できれば自動合成も可能となり、コンビナトリアル合成により迅速に糖ライブラリーの構築が可能となり、一方で、生物活性を持つ様々な糖鎖に応用すれば、より親和力を持った活性増強が期待できる。従来の糖クラスターは、デンドリマータイプの合成が数多く行われているが、我々は、直鎖状のクラスターコアから糖鎖を分岐させた櫛状クラスターの合成を検討してきた。直鎖状のコアは、さらに別のコアと結合させることで2次元的、3次元的な広がりを持たせることができるため、糖鎖認識における、より最適な構造を類推する上でも期待がもたれると考えている。そこでまず、糖にガラクトース誘導体を用いて新規糖クラスターの合成を行った。β-アラニンを出発物質としてN-carboxymethyl β-alanine誘導体を合成し、糖鎖ユニットと縮合してその後アミノ基遊離としたものをC末糖クラスターユニットとした。次にこのユニットのアミノ基の保護基をBoc基に変換後、カルボキシル基遊離としたものをN末糖クラスターユニットとした。N末糖クラスターユニットとC末糖クラスターユニットを縮合し、二手に分けそれぞれC末、N末を脱保護した化合物を縮合しテトラマーに導いた。また、N末を脱保護した糖鎖ユニットを縮合してトリマーを合成した。さらにヘキサマーまで導いた。このようにβ-アラニンのペプチド鎖のNより分岐した糖鎖を増やしていき、櫛状クラスターに導いた。現在ホスホコリン含有糖鎖について検討中である。
特別支援教育に携わる教員へのレジリエンスプログラム開発

今年度の課題は大別して以下の3つを実施した。1)特別支援学校の教員を対象に,プリテストとしてレジリエンスプログラム(案)の実施。対象:H県内の特別支援学校の教員及び支援専門員プログラム内容:1レジリエンスを高める呼吸法(参加者24名)2レジリエンスを高めるストレスマネジメント動作法(参加者33名)3スヌーズレンワーク(参加者15名)。それぞれのプログラム研修終了後にプリテスト用のアンケート調査を実施したところ、参加者の精神的な安定を促す効果が期待以上または、期待通りであった者は1呼吸法87.5%、2動作法90.1%、3スヌーズレンワーク86.7%という好結果となった。2)特別支援学校に携る教員のレジリエンスの特徴を見出すことを目的としたフォーカスグループインタビューの実施対象者は、特別支援学校に所属する教職員4名(男1・女3)。特別支援学校の勤務については、特別支援教育が始まってからはいろいろな研修や校務分掌などが多くなり、ストレスも多くなってきていることが改めて見出された。また、初めて特別支援学校に着任した時に、多くのストレスを感じた教員が2名おり、同僚のアドバイスや家族の存在が立ち直るきっかけとなり、レジリエンスのキーワードとして見出された。3)レジリエンスプログラム研修のワークブックとしてのレジリエンスダイアリーの作成とその有用性の検討研修フィードバック用のワークブックとして、レジリエンスダイアリーを作成し、特別支援学校の教職員に配布した。その有用性を検討するため、使用満足度のアンケート調査を実施した。対象者は特別支援学校に所属する教職員49人である。ダイアリーの性能については対象者の約7割が満足していた。しかし、精神的健康度を促すために記載したセリグマンのThree good Thingsエクササイズについて実行できなかったと回答した者が77.5%に及んだ。本来ならば、本年度にレジリエンスプログラムを評価する尺度を開発する予定であったが、尺度作成に関する対象者の予定人数の確保が困難となり、次年度に繰り上げて実施することとなった。本年度の多くは、予備調査であったため、次年度は本年度の結果から、内容を精査して、本調査の取り組む予定である。次年度は、以下の研究を実施する予定である。1レジリエンスプログラムの実施(呼吸法・動作法・スヌーズレンワーク)2フォーカスグループインタヴューの実施本研究は、精神的回復力であるレジリエンス機能に注目し、特別支援教育に携る教員を対象とした教員養成教育、教員研修に関する実践的な介入研究である。本年度は、1)レジリエンスプログラム開発2)特別支援教育に携る教員のレジリエンスの特徴に関する調査3)尺度の開発を計画した。まず、レジリエンスのプログラム開発では、研究フィールドとなる特別支援学校と連携・調整を行い、30年度より本格的な研究が実施できるように準備を重ねた。また、今後、子ども園の教員や障害を有する子どもの保護者を対象とした研究に展開させることも勘案し、子ども園や親の会等関係機関との連携・調整を実施した。プログラムワークの実施に関しては、平成30年3月に呼吸法の研修プログラムを特別支援学校で実施した(参加人数24名)。精神的安定に関する研修効果のアンケートでは、21人から期待以上または期待通りであったという回答を得た。また、本プログラムのワークブックとして、2018年度版レジリエンスダイアリーを200部作成し、研究対象者を有する関係機関に配布した。次に特別支援教育に携る教員のレジリエンスの特徴に関する調査では、フォーカスグループインタヴューを用いて実施する予定であり、倫理理委員会申請済である。特別支援教育に携る教員のレジリエンスの特徴に関する調査に関して、当初は個別の半構造化面接を実施する予定であったが、より効果的な方法と思われるフォーカスグループインタヴューを採用した。そのため、対象グループの確保に時間を有し、研究の進捗はやや遅れていると判断した。次年度は、対象グループと連絡・調整を行い、最優先で本調査を実施する予定である。

その有用性を検討するため、使用満足度のアンケート調査を実施した。対象者は特別支援学校に所属する教職員49人である。ダイアリーの性能については対象者の約7割が満足していた。しかし、精神的健康度を促すために記載したセリグマンのThree good Thingsエクササイズについて実行できなかったと回答した者が77.5%に及んだ。本来ならば、本年度にレジリエンスプログラムを評価する尺度を開発する予定であったが、尺度作成に関する対象者の予定人数の確保が困難となり、次年度に繰り上げて実施することとなった。第二段階、第三段階の実施である。平成30年度は、特別支援教育の携わる教員のレジリエンスの特徴の調査をフォーカスグループインタビュー法を用いて実施する(8月予定)。またレジリエンスプログラム研修II動作法、IIIスヌーズレンワークも8月下旬に実施する予定である。プログラム開発と並行して、日本語版SECRS(Special Education career resilience scale)の開発を実施する。日本語版SECRSをback translationし、日本語版作成の際の文化的相違等を検討、協議し、試案を作成に調査を実施する。平成31年度は、30年度の結果を踏まえ、レジリエンスプログラムの実施と評価を中心に行っていく予定である。本年度の多くは、予備調査であったため、次年度は本年度の結果から、内容を精査して、本調査の取り組む予定である。次年度は、以下の研究を実施する予定である。1レジリエンスプログラムの実施(呼吸法・動作法・スヌーズレンワーク)2フォーカスグループインタヴューの実施本研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行した。そのため当初の予定額と実際の執行額は異なったが、研究計画に変更はない。次年度も、前年度の研究費も含め、当初の計画を進めていく予定である。本年度実施したした研究は、予備調査が多かったため、使用額が少なかった。次年度は本調査のため、使用額が増加されると思われる。
オキシトシン神経活動操作技術を用いたストレス神経回路機構の解析

本研究の主な目的は、中枢オキシトシン神経系がストレス神経回路に作用する仕組みを個体レベルで解明することである。オキシトシンが抗不安・ストレス緩和作用を持つことは知られているが、その脳内での作用メカニズムは不明である。研究代表者はこれまでに、オキシトシンニューロン選択的に任意の遺伝子を発現させる技術を開発した。平成28年度に、この技術を用いて緑色蛍光蛋白質を発現させ、視床下部のオキシトシンニューロンの軸索投射先を解析したところ、ストレス反応の発現に関わることが知られるいくつかの脳領域に投射することが分かった。そこで、平成29年度から平成30年度にわたって、オキシトシンニューロン選択的に任意の遺伝子を発現させる技術を用いて、ラット視床下部のオキシトシンニューロン選択的に光感受性カチオンチャネルを発現させ、その軸索の各投射先領域にin vivo光照射を行うことで生じる自律生理反応(体温変化、熱産生反応、血圧・脈拍変化など)を計測した。その結果、光照射によって褐色脂肪熱産生が惹起されるオキシトシンニューロン軸索投射先を特定した。視床下部由来のオキシトシン含有軸索は、褐色脂肪熱産生を駆動するグルタミン酸作動性神経伝達を増強することが分かった。また、これとは別に、心理ストレスによって活性化され、褐色脂肪熱産生を駆動する大脳皮質ー視床下部ー延髄の神経回路も明らかにできた。このストレス神経回路をオキシトシン神経系がどのように修飾するのかについては今後の研究課題である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、この技術を用いて緑色蛍光蛋白質(GFP)を発現させ、視床下部のオキシトシンニューロンの軸索投射先を解析した。その結果、ストレス反応に関わることが知られるいくつかの脳領域に投射することが分かった。そこで、ラット脳内のこれらの投射先領域にカニューレを挿入し、オキシトシンあるいはオキシトシン受容体拮抗薬を微量注入した後に社会的敗北ストレスを与え、生じるストレス性自律生理反応(体温上昇反応、昇圧・頻脈反応)を計測した。このストレス性自律生理反応は、褐色脂肪組織温度、深部体温、血圧、脈拍などの生理学的パラメーターを同時計測するためのテレメトリー発信器を予め埋め込んでおくことによって計測した。オキシトシンニューロンの軸索分布が広範にわたるため、現在も解析を続けている。また、次年度以降に実施するオキシトシン神経の光刺激実験の予備検討実験として、オキシトシンニューロン選択的に任意の遺伝子を発現させる技術を用いて、光感受性カチオンチャネルを視床下部のオキシトシンニューロン選択的に発現させる実験を行い、成功した。今年度の主要な研究計画は、視床下部のオキシトシンニューロンが軸索を投射する先の脳領域にオキシトシンあるいはオキシトシン受容体拮抗薬を微量注入した後に社会的敗北ストレスを与え、生じるストレス性自律生理反応を解析することであった。この実験から興味深い結果が得られつつあるものの、オキシトシンニューロンの軸索分布が広範にわたるため、すべての投射先領域へ注入を終えるのに時間がかかる見込みであり、現在も引き続き解析を続けている。また、次年度以降に実施するオキシトシン神経の光刺激実験の予備検討実験を前倒しして実施し、オキシトシンニューロン選択的に任意の遺伝子を発現させる技術を用いて、光感受性カチオンチャネルを視床下部のオキシトシンニューロン選択的に発現させる実験を行い、成功した。以上の研究進捗状況に鑑み、本研究はおおむね順調に進展していると判断する。昨年度までに、この技術を用いて緑色蛍光蛋白質を発現させ、視床下部のオキシトシンニューロンの軸索投射先を解析した。その結果、ストレス反応の発現に関わることが知られるいくつかの脳領域に投射することが分かった。そこで今年度は、オキシトシンニューロン選択的に任意の遺伝子を発現させる技術を用いて、ラット視床下部のオキシトシンニューロン選択的に光感受性カチオンチャネルを発現させた。オキシトシンニューロンに発現した光感受性カチオンチャネルは、その軸索終末まで運ばれることが確認できた。そこで、脳内のオキシトシンニューロン軸索の各投射先領域にin vivo光照射を行うことで、生じる自律生理反応(体温変化、熱産生反応、血圧・脈拍変化など)を計測した。この自律生理反応は、褐色脂肪組織温度、深部体温、血圧、脈拍などの生理学的パラメーターを同時計測するためのテレメトリー発信器を予め埋め込んでおくことによって計測した。オキシトシンニューロンの軸索分布が広範にわたるため、現在もさらなる解析を続けている。

今年度の主要な研究計画は、視床下部のオキシトシンニューロンに光感受性カチオンチャネルを発現させ、軸索を投射する先の脳領域に光照射することによって、特定の脳領域へのオキシトシン神経伝達を選択的に光活性化することで生じる自律生理反応を解析することであった。この実験から、光照射によって褐色脂肪熱産生が惹起されるオキシトシンニューロン軸索投射先を特定したものの、オキシトシンニューロンの軸索分布が広範にわたるため、すべての投射先領域へ光照射を終えるのに時間がかかる見込みであり、現在も引き続き解析を続けている。以上の研究進捗状況に鑑み、本研究はおおむね順調に進展していると判断する。本研究の主な目的は、中枢オキシトシン神経系がストレス神経回路に作用する仕組みを個体レベルで解明することである。オキシトシンが抗不安・ストレス緩和作用を持つことは知られているが、その脳内での作用メカニズムは不明である。研究代表者はこれまでに、オキシトシンニューロン選択的に任意の遺伝子を発現させる技術を開発した。平成28年度に、この技術を用いて緑色蛍光蛋白質を発現させ、視床下部のオキシトシンニューロンの軸索投射先を解析したところ、ストレス反応の発現に関わることが知られるいくつかの脳領域に投射することが分かった。そこで、平成29年度から平成30年度にわたって、オキシトシンニューロン選択的に任意の遺伝子を発現させる技術を用いて、ラット視床下部のオキシトシンニューロン選択的に光感受性カチオンチャネルを発現させ、その軸索の各投射先領域にin vivo光照射を行うことで生じる自律生理反応(体温変化、熱産生反応、血圧・脈拍変化など)を計測した。その結果、光照射によって褐色脂肪熱産生が惹起されるオキシトシンニューロン軸索投射先を特定した。視床下部由来のオキシトシン含有軸索は、褐色脂肪熱産生を駆動するグルタミン酸作動性神経伝達を増強することが分かった。また、これとは別に、心理ストレスによって活性化され、褐色脂肪熱産生を駆動する大脳皮質ー視床下部ー延髄の神経回路も明らかにできた。このストレス神経回路をオキシトシン神経系がどのように修飾するのかについては今後の研究課題である。視床下部のオキシトシンニューロンが軸索を投射する先の脳領域にオキシトシンあるいはオキシトシン受容体拮抗薬を微量注入した後に社会的敗北ストレスを与え、生じるストレス性自律生理反応を解析する実験は、引き続き実施しており、データをまとめる予定である。また、今年度の予備検討実験の成功を踏まえて、次年度以降は視床下部のオキシトシンニューロンの神経活動の操作実験を本格的に始める予定である。視床下部のオキシトシンニューロンが投射する軸索終末の光刺激実験は、引き続き実施しており、データをまとめる予定である。また、ストレス関連領域へ伸びたオキシトシン神経終末の光刺激で生じる自律生理反応を自由行動下で調べ、ストレス行動の発現とも合わせた解析を行う予定である。さらに、光感受性カチオンチャネルを発現したオキシトシンニューロンが光によって活性化するかを、スライスパッチクランプ法あるいはカルシウムイメージング法を用いて確認することも計画している。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
ユビキチンリガーゼ疾患の発症機構の解明

われわれはユビキチンリガーゼ(E3)とその基質の関係を詳細に明らかにすることによって疾患の解明を目指している。これまで、E3-基質関係を網羅的に解析するDiPIUS法を開発した。本研究においてE3の1つであるFbxw7の新規基質として転写因子OASIS、BBF2H7を報告した。また、別のE3であるMDM2の基質としてRNAヘリカーゼDDX24を報告した。また、E3であるFbxw7ががん転移を非細胞自律的に抑制していること、これはFbxw7によりNotchが分解されることに起因することを解明し、報告した。本研究課題において、われわれはユビキチンリガーゼとその基質の関係を詳細に明らかにすることによって疾患の解明を目指している。われわれは前年度までにユビキチンリガーゼー基質関係を網羅的に解析する方法(differential proteomics-based identification of ubiquitylation substrates: DiPIUS法)を開発し、報告していた(Yumimoto et al., J. Proteome Res. 11:3175-85, 2012)。本年度は、本方法を用いてSCF型ユビキチンリガーゼの1つであるFbxw7の解析をおこない、OASISおよびBBF2H7という2つの分子を基質候補として同定した。両者の関係について詳細な解析をおこなった結果、両者はともにFbxw7によりユビキチン化され分解される真の基質であること、およびFbxw7は両者の分解を通じて間葉系幹細胞から骨および軟骨への分化を制御していることを報告した(Yumimoto et al., J. Biol. Chem. 288:28488-502, 2013)。また、SCF型ユビキチンリガーゼFbxl3とその基質であるCryとの関係について解析をおこない、Fbxl3が他のユビキチンリガーゼとは異なる特殊な活性制御機構を持つことを見出した(Yumimoto et al., J. Biol. Chem. 288:32766-76, 2013)。さらに他の未知のユビキチンリガーゼに関しても精力的に解析をおこなっており、新規酵素基質関係を多数見出している。また、E3であるFbxw7ががん転移を非細胞自律的に抑制していること、これはFbxw7によりNotchが分解されることに起因することを解明し、報告した(Yumimoto et al., J. Clin. Invest., 2013)。タンパク質分解本年度は研究計画書に基づき、網羅的に同定した疾患関連ユビキチンリガーゼの基質の詳細を解析することに重点を置く。生化学的な解析による分子レベルでの解析や、マウス遺伝学を用いた解析により、疾患発症機構の解明をめざす。
弥生時代のブタについて

1989年に大分県下郡桑苗遺跡出土の資料を分析して、弥生時代にブタが飼育されていたことを明らかにした。その後、唐津市菜畑遺跡・奈良県唐古遺跡・愛知県朝日遺跡などで、ブタが多量に出土していることが分かった。イノシシかブタかの区別は、骨格の家畜化現象を把握することによって行う。ブタはイノシシよりも頭部が短くなるが、その結果として吻部は短くまた幅が広くなる。後頭部も短く丸く高くなる。歯も、頭部の短縮化による影響で、丸みを持つものが現れる。そして、上・下顎骨に歯周症(歯槽濃漏)の疾患を持つものが現れる。さらに、年齢構成では、若い個体が多くなる。このような家畜化に伴う変化の把握は、肉眼的観察によるものであった。これは、主観的要素が入るので、計測値や他の分析で家畜化を証明する必要があった。そこで本研究で、計測値によるブタとイノシシの違いを明らかにすることを試みた。主に愛知県朝日遺跡の動物遺体を用いて、現在分析中である。多くの部位で検討しているが、現在の段階では、第1頸推の形状でイノシシとブタを区分できることが明らかとなった。
個々の固体表面吸着種の振動分光

本研究計画の目的は個々の固体表面吸着種の振動分光法の開発にあった。この目的のために、表面吸着種の走査型トンネル顕微鏡(STM)発光スペクトルを研究した。その結果、探針直下に位置する吸着種の振動運動が、STM発光過程において、2つのチャンネルで励起されることを発見した。一つはトンネル電流による直接励起チャンネルであり、もう一方はトンネル電流により励起された局在プラズモン(LSP)による励起チャンネルである。前者のチャンネルが優勢である場合、周期的な構造がSTM発光スペクトル中に見られる。この構造の周期が吸着種の振動エネルギーと一致するので、STM発光スペクトルのフーリエ解析から振動エネルギーが決定される。後者のチャンネル(LSP励起)が優勢である場合、量子カットオフから測って振動エネルギーの位置にステップ状の構造がSTM発光スペクトル中に見られる。計測条件により量子カットオフは決まるので、この場合にもSTM発光スペクトルから振動エネルギーの決定が可能になる。理論解析から、周期構造は「トンネル電流揺らぎSTM発光理論」の枠組みの中で理解出来ること(理論的に振動誘起構造が再現できること)、後者は局在プラズモン電界が表面吸着種によりラマン散乱されると考えれば理解できることが明らかになった。また、本手法により決定可能な振動モードの探索も行った。各種の基板材料に対して水素原子、酸素原子、ベンゼン分子の振動エネルギーが決定できることを見いだした。さらに、基板フォノンの検出にも成功した。このことはSTM発光振動分光が吸着系以外にも適用可能であることを示すものであり、大きな成果である。本研究計画の目的は、STM探針直下に位置する吸着種の振動運動によりSTM発光スペクトル中に誘起される微細構造の解析からその表面吸着種の振動エネルギーを決定するための手法を確立することにある。研究計画調書に基づいて策定した実施計画に沿って研究を行い、平成17年度では以下の成果を得た。(1)振動励起機構の解明:研究の開始時点で、トンネル電子励起と局在プラズモン励起の2種類の振動励起過程が存在し、振動励起の微細構造形状はこれらの過程に依存すると予想していた。この予想を、Ni(110)表面に吸着した酸素原子のSTM発光スペクトルの解析から確認した。銀上に吸着した水素原子のSTM発光スペクトルにはこれらの過程を共に反映した(二種類の)微細構造が同時に現れると予想している。この予想を確認するために、原子水素源を準備・装着し、正常動作の確認まで終了した。銀上の水素原子の実験は平成18年度に行う。(2)計測可能な振動モードの解明単純な吸着種系:酸素原子のNi(110)表面吸着系とCu(110)吸着系について実験を行った。Cu(110)吸着系では専ら赤外活性なモードが観測されるのに対し、Ni(110)吸着系では赤外不活性なモードが強く観測されることを発見した。機構の解析は現在行っている。複雑な吸着種系:超高真空STMシステム(既設)の内部を汚染することなく試料基板上に蒸着可能な分子(例えば、ベンゼン)の試料準備のため、ピエゾパルスバルブで構成した露出系を試作し、超高真空STMシステムへの装着を完了した。また、超高真空STMシステム中では蒸着できないような種類の吸着種に対しては、専用の蒸着チェンバー(既設)で作製した試料を超高真空STMシステムまで移送する。この際、試料表面が大気で汚染されることが無いように超高真空移送容器の試作を計画していた。可搬型の排気系を有する移送容器を完成させた。以上のように、本年度当初の計画内容はほぼ達成され、研究計画は頂調に進展しているといえる。

研究計画調書に基づいて策定した平成18年度の実施計画に沿って研究を進め、以下の成果を得た。(1)振動の励起機構の解明:原子水素源を用いてAg単結晶上に原子水素を吸着させ、振動が局在プラズモンにより強く励起された場合の発光スペクトルを観測した。局在プラズモン励起が弱いNi基板に吸着した場合と比較することにより、振動がトンネル電子により励起された場合と局在プラズモンにより励起された場合の発光スペクトルの違いを明らかにした。(2)計測可能な振動モードの解明単純系:STM発光分光と他の手法で得られる結果の整合性を確認した。Ni(110)-(2x1)O表面のSTM像は明るくイメージされるナノ領域と暗くイメージされるナノ領域の2つの領域からなる。STM発光分振動分光により暗くイメージされる領域にのみ酸素が吸着していることが示された。しかし、両方の領域に酸素が吸着しているとする研究発表も幾つか存在する。我々の結論を確認するために、各ナノ領域のラマン分光を探針増強法(探針増強ラマン分光)で行った。その結果、暗くイメージされている領域上で探針を固定した場合にのみ酸素の振動エネルギーに対応するラマンピークが観測され、STM発光振動分光法の結果が追認された。なお、この実験は、研究実施者の知識の範囲では、超高真空環境下で単層の吸着種に対して行われた初めての探針増強ラマン分光計測である。複雑系:ベンゼン、ピリジン等の「複雑」ではあるが「市販されている量子化学計算コードで振動エネルギーが計算できる」有機分子を吸着試料とした実験を開始した。本研究計画の目的は、走査型トンネル顕微鏡(STM)探針直下に位置する表面吸着種の振動運動によりSTM発光スペクトル中に誘起される微細構造(振動誘起構造)の解析から、その吸着種の振動エネルギーを決定するための手法(STM発光振動分光)を確立することにあった。そのために、(1)振動誘起構造が出現する機構の解明と、(2)計測可能な振動モードの解明を二本柱として研究を進めてきた。(1)に関して、これまで実験的に明らかになっている2種類の励起チャンネルートンネル電子直接励起と局在プラズモン励起-の機構(具体的中身)を研究した。その結果、前者は従来からSTM発光の解析に用いられている「トンネル電流揺らぎ理論」の枠組みの中で理解出来ること(理論的に振動誘起構造が再現できること)、後者は局在プラズモン電界が表面吸着種によりラマン散乱されると考えれば理解できることがわかった。(2)は本研究年度の主要目的であった。実施計画の記載に従いベンゼンを具体的な対象吸着種として実験を進めた。ピエゾバルブを用いた吸着系を作製し、Cu(110)を試料基板として、紫外線光電子分光や電子線回折等の表面計測手段により、単層以下のベンゼンを基板表面に吸着させる条件を決定した。これはSTM発光振動分光の試料となるが、残念ながらSTM発光実験は未だ終了していない。結果が出次第、適切な手法で公表する予定である。