hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新しいアクセプター型黒鉛層間化合物の合成とその超伝導特性

空気雰囲気下,350 oCで溶融した硫黄に24時間,ホスト材料であるグラファイトシート(GS)及び膨張黒鉛シート(ExGS)を浸漬し,S-GICの合成を試みたところ,ホスト材料,あるいはインターカレートである硫黄に相当しない新しいピークがXRDパターン上に確認でき,層間化合物の形成が示された.しかしながら,窒素雰囲気下,350 oCで48時間,グラファイトシート(GS),膨張黒鉛シート(ExGS)及び熱処理した膨張黒鉛シート(Ht.ExGS)を溶融した硫黄に浸漬し,S-GICの合成を行ったところ,空気中での合成において認められた新しいピークの確認はできなかった黒鉛層間化合物(GIC)は,層間に挿入されたインターカレートとホスト黒鉛との間に電荷移動を伴い,ドナー型,アクセプター型,共有結合型に分けることができ,電気的,光学的及び磁気的に著しい変化をもたらし,黒鉛とは異なる新しい性質をもつ化合物の合成が可能となる.近年,溶融したリチウム-カルシウム合金に黒鉛材料を浸漬することで,バルク黒鉛へカルシウムがインターカレートすることが報告され(Ca-GIC),これまで合成されてきた他のアルカリ金属-GICと比較して高い超伝導転移温度を示すことで注目を集めた.しかしながら,さらなる高温超伝導体の合成とその超伝導メカニズムの解明が必要とされている.本申請研究では,インターカレートに硫黄を用い,報告例のないアクセプター型の黒鉛層間化合物の合成を試みた.アクセプター型の硫黄が,S2-イオンの状態で黒鉛層間に挿入されれば,電子をキャリアーとするドナー型と比べ,ホールをキャリアとすることにより,更なる高温超電導体となる可能性と,超伝導メカニズムの解明につながると期待される.これまでの研究結果より,アクセプターとなる硫黄をインターカレートとする層間化合物の形成は,two-bulb法により単独で挿入することは非常に困難であることが明らかとなっている.硫黄の錯体として挿入することは,可能であっても,硫黄単独での挿入には繋がっていない.現在,two-bulb法ではなく,硫黄の溶融等による手法を用いて,さらに検討を進めている.しかしながら,一方で,カルシウムをインターカレートとした場合でのXAFSを用いての電子状態の解析から層間に挿入されたカルシウムイオンの電子状態は,通常のカルシウムイオン(Ca2+)としての電子状態ではなく,どちらかと云えば,金属に近い電子状態を示していることを明らかとした.本研究では,ホスト黒鉛にグラファイトシート(GS),膨張黒鉛シート(ExGS)及びそれを2500 oCで熱処理した膨張黒鉛シート(Ht.ExGS)を,インターカレートに硫黄を用い,これまでに報告例のないアクセプター型の黒鉛層間化合物S-GIC(GIC ; Graphite Intercalation Compounds)の合成を溶液法により検討を行った.空気雰囲気下,148 oCで192時間,ホスト材料であるグラファイトシート(GS)を溶融した硫黄に浸漬し,S-GICの合成を試みたところ,新たなピークが確認されず,S-GICの形成に至らなかった.一方,空気雰囲気下,350 oCで溶融した硫黄に24時間,ホスト材料であるグラファイトシート(GS)及び膨張黒鉛シート(ExGS)を浸漬し,S-GICの合成を試みたところ,ホスト材料あるいは,インターカレートである硫黄に相当しない新しいピークがXRDパターン上に確認でき,層間化合物の形成が示された.しかしながら,窒素雰囲気下,350 oCで48時間,グラファイトシート(GS),膨張黒鉛シート(ExGS)及び熱処理した膨張黒鉛シート(Ht.ExGS)を溶融した硫黄に浸漬し,S-GICの合成を行ったところ,空気中での合成において認められた新しいピークの確認はできなかった.このことから,確認された新しいピークは,合成の際に空気の影響を受けると考えられた.空気中で認められた新しいピークの同定を行ったところ,S-GICのピークに近似したピークが一か所で認められた.しかしながら,繰り返し周期が確認されなかった.新しいピークの同定を行ったところ,副反応生成物のピークの可能性も考えられた.空気雰囲気下,350 oCで溶融した硫黄に24時間,ホスト材料であるグラファイトシート(GS)及び膨張黒鉛シート(ExGS)を浸漬し,S-GICの合成を試みたところ,ホスト材料,あるいはインターカレートである硫黄に相当しない新しいピークがXRDパターン上に確認でき,層間化合物の形成が示された.しかしながら,窒素雰囲気下,350 oCで48時間,グラファイトシート(GS),膨張黒鉛シート(ExGS)及び熱処理した膨張黒鉛シート(Ht.ExGS)を溶融した硫黄に浸漬し,S-GICの合成を行ったところ,空気中での合成において認められた新しいピークの確認はできなかったホスト炭素材料に,HOPG (Highly Oriented Pyrolytic Graphite)を,インターカレートに硫黄を用い,これまでに報告例のない,新しいアクセプター型GICの合成を試みた.Two-bulb法により合成を試みたところ,硫黄単体でのインターカレーションによるS-GICの形成には至らなかったものの,インターカレートに硫黄及びカリウムを用いることにより,空気中で安定なstage-6の三元系KS-GICが形成した.これまで硫黄単体でのインターカレーションは困難とされてきたことから,カリウムのような第三成分を用いた場合では,単体ではないものの,硫黄のインターカレーションが可能であることが示された.

また,黒鉛系超伝導物質の超伝導メカニズムの解明を目的とし,CaC6 (Ca-GIC ; Calcium-Graphite Intercalation Compounds)形成過程の検討と,X線吸収微細構造(XAFS ; X-ray Fine Structure)を用いた構造解析を試みた.CaC6の形成は,合成方法,ホスト炭素材料,Li / Ca合金割合及び反応時間に大きく影響を受けることを明らかとした.また,CaC6の形成度合の異なる合成物のXANES (X-ray Absorption Near-Edge Structure)スペクトルを比較したところ,いずれのスペクトル形状も差異が認められなかったことから,CaC6形成過程における,Caの電子状態は一定であることが示唆された.標準試料とCaC6のスペクトルの比較から,黒鉛層間でのCaは,Ca metalに近い状態,すなわち黒鉛層とCa層との間で完全な電子授受が行われないことにより,Ca層が電子リッチな状態であることが明らかとなり,このCaC6の電子構造が超伝導特性に大きく関与すると推察された.黒鉛層間への硫黄のインターカレーション反応は,硫黄イオン単体で挿入することは非常に困難であり,錯体として挿入するすることができても,それから硫黄単独で層間に残すことも難しい.従って,硫黄のインターカレーションと云う意味からは,進捗状況は50%程度になってしまう,一方で,形成された層間化合物での電子状態の解明も目的の一つであったことから,黒鉛層間に挿入されたイオンの電子状態をXAFSを用いて解析できることは,新しい知見と云ってよい.
行動セット成立における前頭・後方連合領域回路動態の解明

研究代表者は前頭葉における行動セット表象機構について、機能的MRIを用いて検討してきた。課題指示から課題実行までの遅延期間における前頭極部と後方前頭前野の活動相関を解析し、この相関がこれから行おうとしている課題のルールに依存して変化することを明らかにした。しかしこの行動ルール特異的な領域間機能連関が実際に行動に影響を与えているのか、またこの行動ルールの表象がどのようなメカニズムを通して実際の行動に適用されるのかは明らかではない。この点を明らかにするために、平成17年度当該領域の研究費に基づいてさらなる機能的MRI研究を行った。正常人被験者を対象として単語の音韻、意味分析課題を用いた。機能的MRIによる脳活動計測の結果、遅延期間中の前頭極部と後方前頭領域の活動の相関がこれから音韻分析あるいは意味分析を行おうとしているかによって変化することがわかった。さらに前頭極部の遅延期間中のセット活動が、課題実行の反応時間と負の相関を持ち、課題遂行時の前頭葉後方領域(音韻処理では6野、意味処理では47野)活動と負の相関を持つことが明らかになった。この結果は、前頭葉極部が実際に課題遂行に関与する領域と相互作用することによって課題特異的な行動を可能としていること、そしてこの領域選択的な作用が実際の課題遂行にあたって必要とされる神経処理機構をあらかじめセットアップする働きがあることを示唆する。
運動ニューロン回路形成機構

我々はこれまでに、Eph受容体型チロシンキナーゼEph A3、Eph A4がニワトリ胚運動ニューロンのサブタイプ特異的に、また発生過程に一過性に発現し、そのリガンドephrin-A2、ephrin-A5により培養運動ニューロンからの神経突起成長が阻害されることを見出した。この研究計画では、Eph受容体型チロシンキナーゼが運動ニューロンの発生過程における軸索成長に阻害的に働くガイダンス因子として機能する可能性を検討するために、受容体とリガンドに対する機能阻害抗体を開発した。Eph受容体とリガンドの細胞外領域とヒトIgGのFc部とのキメラ蛋白を作成し、マウスモノクローナル抗体を多数作成した。得られたハイブリドーマ上清を用いリガンドと受容体の結合阻害をスクリーニングし、抗ephrin-A2抗体としてB3、抗Eph A3抗体として#9、#15、抗Eph A4抗体として#16、#18に結合阻害活性を見出した。さらに、ニワトリ胚視蓋の膜分画を使用した網膜神経節細胞からの神経突起成長を調べるストライプアッセイにより、これらの抗体が機能阻害活性を持つことを確認した。次にこれらの機能阻害活性を持つ抗Eph A4抗体#16と抗ephrin-A2抗体B3のエピトープを決定するために、それぞれのcDNAを用い、PCRにより部分cDNAをクローニングし、293細胞に発現させ細胞の免疫染色と培養上清のイムノブロットで解析した。その結果、抗Eph A4抗体はシステインリッチ部分のほぼ中央、抗ephrin-A2抗体B3はN末端近くの約40アミノ酸にエピトープが存在することが明らかになった。今後は、これらの機能阻害抗体を使用して胚内で果たしてEph受容体型チロシンキナーゼとリガンドが運動ニューロンの軸索成長のガイダンス因子として働いているかどうかを明らかにしていく予定である。Eph受容体型チロシンキナーゼのサブタイプであるEph A3、Eph A4がニワトリ胚運動ニューロンのサブタイプに一過性に発現し、そのリガンドEphrin-A2、Ephrin-A5は培養運動ニューロンからの神経突起成長を阻害することから、Eph受容体型チロシンキナーゼとリガンドは神経回路形成の最も重要なステップである軸索成長に阻害的に働くガイダンス因子として機能する可能性をこれまでに見い出している。この研究計画では、胚内での機能を解析するために、Eph受容体型チロシンキナーゼとリガンドはクロストークが盛んであるため、それぞれの機能阻害抗体を開発し、阻害抗体のカクテルを投与することを目的とした。Eph受容体と膜タンパクであるリガンドの細胞外領域とヒトIgGのFc部とのキメラ蛋白を作成し、マウスモノクローナル抗体を多数作成した。得られたハイブリドーマ上清を用いリガンドと受容体の結合阻害をスクリーニングし、抗Ephrin-A2抗体としてB1、B2、B3、B4、抗Ephrin-A5抗体としてRAb1、RAb4、抗Eph A3抗体として♯9、♯15、抗Eph A4として♯16、♯18に結合阻害活性を見出した。さらに、ニワトリ胚視蓋の膜分画を使用したストライプアッセイにより、これらの抗体が機能阻害活性を持つかどうかを調べ、特に抗Ephrin-A2抗体B3、抗Eph A3抗体♯15、抗Eph A4抗体♯16に強い網膜神経節調節からの神経突起成長阻害活性を見出した。

近年、発生現象の多くがリガンドとその受容体を介したシグナル伝達の言葉で語られるようになってきた。我々は運動ニューロンの回路網形成においてもそのようなシグナルが働いている可能性があると考え、ニワトリ胚から運動ニューロンを精製し、RT-PCR法により運動ニューロンに特異的に発現される受容体型チロシンキナーゼをスクリーニングした。その結果、EphサブタイプであるEph A3、Eph A4が運動ニューロンのサブタイプに一過性に発現していることを見い出し、そのリガンドephrin-A2、ephrin-A5は運動ニューロン軸索が成長しない領域に発現され、これらリガンドによって培養下の運動ニューロンからの神経突起成長が阻害された。これらのことから、Eph受容体型チロシンキナーゼとリガンドは神経回路形成の最も重要なステップである軸索成長に阻害的に働くガイダンス因子として、運動ニューロンにおいても機能すると考えられた。Eph受容体型チロシンキナーゼとそのリガンドが、果たして運動ニューロンの筋への投射において軸索成長のガイダンス因子として機能しているかどうかを胚内で明らかにすることが必須である。クロストークが盛んでリガンドと受容体との関係が1対1に対応していないEphチロシンキナーゼの解析に、機能阻害抗体を複数同時に投与することは有効な解析法であると考え、それぞれの機能阻害抗体を開発し、胚内での機能解析を試みた。さらに、in vivo電気穿孔法により機能不全遺伝子を運動ニューロンに導入することを試みた。現在のところ、両者のアプローチ共に明確な結論を得ることが出来ていない。
基礎生物学研究材料開発を目的とした底層遊泳生物相の研究

1.研究目的私たち技術職員は、東京大学臨海実験所において、主に実習・研究用の動物を採集飼育し、これらを利用者に提供する仕事に携わっている。今、各地の臨海実験所は統廃合による閉鎖の危機に追い込まれている。その中で、臨海実験所としての存在意義を高めていく必要がある。本実験所が今まで供給してきた動物は主として無脊椎動物であり、生物相の一部へ偏りがちであった。しかし、上記の理由からも、研究材料として供給できる生物種を増やしていくことが重要と考えられる。最近、魚類の需要が増えてきたこともあり、その分野に精通し、研究者の要望に答えることも急務である。そこで、今回の研究では、特に底層遊泳生物に焦点を当て、三崎周辺の生物相を調査し、その中から研究材料として提供可能なものを確立する。新たな研究材料を確立することにより、今後より多くの研究者が利用しやすい施設になると期待される。2.研究方法地元の漁師から傭船し、城ヶ島沖から小網代湾沖にかけて釣りによる採集を行った。調査は、5月、7月、9月、11月、翌年2月の約2カ月に1回のペースで行った。仕掛けとエサは漁師にアドバイスを受け、その時期に一番適した方法で行った。研究成果第1回の調査でサクラダイが多数採集されたが、それ以降は採集することができなかった。その原因として、夏になり、回遊魚によって、追い立てられて他の場所に移ってしまったこと、また、南方系の魚なので、水温が低くなってきたことで生息域をかえた可能性が考えられる。サクラダイの産卵期は9月ごろである。その時期に多数個体が採集できれば、発生等の研究材料としての利用も可能ではないかと考えられる。また、どの魚も調査開始から終了まで定期的に採集できた魚類はいなかった。採集方法を釣りだけでなく、トローリング、稚魚ネット、ドレッジなどを試みる他、採集の方法、仕掛け、エサ、調査地点等の検討を重ねる必要がある。
医工薬学連携によるマージナルドナーに対応する新しい臓器保存方法の開発

1,肝臓及び腎臓対応保存装置の作製2,細胞外液型組成の液を作製3,肝臓,腎臓保存中の機能判定を生化学的,流体力学的に行った4,温阻血障害を加えた肝臓による移植実験:温阻血30分までは単純冷却保存よりも本法が良いことを証明5,復温持続灌流保存の有用性:温阻血60分のブタ肝臓,腎臓を用いて行った.冷温から温度を上げる(22度)必要性を証明.6,復温灌流保存による温阻血障害を加えた肝臓による移植実験:温阻血60分の肝臓を用いて移植実験を行い復温保存の優位性を明らかにした.世界で初めて大型動物を用いた肝臓移植モデルにおいて22度までの復温灌流保存しかもオリジナルの保存装置を用いた成功例を報告した.1,肝臓及び腎臓対応保存装置の作製2,細胞外液型組成の液を作製3,肝臓,腎臓保存中の機能判定を生化学的,流体力学的に行った4,温阻血障害を加えた肝臓による移植実験:温阻血30分までは単純冷却保存よりも本法が良いことを証明5,復温持続灌流保存の有用性:温阻血60分のブタ肝臓,腎臓を用いて行った.冷温から温度を上げる(22度)必要性を証明.6,復温灌流保存による温阻血障害を加えた肝臓による移植実験:温阻血60分の肝臓を用いて移植実験を行い復温保存の優位性を明らかにした.世界で初めて大型動物を用いた肝臓移植モデルにおいて22度までの復温灌流保存しかもオリジナルの保存装置を用いた成功例を報告した.末期臓器不全に対する移植医療における臓器提供者不足を解消するために心停止ドナーを用いるべく保存方法の改良として臨床応用をめざした肝臓持続灌流保存装置を作製し、保存液を改良した。さらにブタを用いて保存条件、保存液の検討を行った。また同所性に肝臓移植を行いその効果について確認した。1、臓器保存装置の作製:既に報告されているラット、イヌなどの保存装置を参考に灌流流量、灌流圧を定めた。5時間程度の低温保存において組織学的に障害は見られなかった。保存中の酸素に関しては使用した群において良好な経過を示した。2、保存液の検討:腎臓用に作製された灌流保存液を参考に独自に作成した。細胞内液型よりも細胞外液型において良好な移植成績を示した。3、低温保存中のviabilityの評価:保存中に静脈より流出する逸脱酵素、特にAST,LDH、ヒアルロン酸は温阻血が長時間であればより高値に検出されることが判明した。また保存中の肝動脈圧の継時的変化を見ることにより障害の程度を判定できることが判明した。4、温阻血障害を加えた肝臓による移植実験:出血性ショック+呼吸停止+心停止後に摘出された肝臓を用いて低温保存および移植実験を行った。このようなモデルで温阻血障害30分までであれば単純冷却保存方法よりも移植後の経過が良好であることを虚血再灌流後3時間までの採血データ(AST,LDH,乳酸など)および肝生検像において示した。しかし温阻血60分に延長すると本保存方法の優位性は見られなかった。末期臓器不全に対する移植医療における臓器提供者不足を解消するために心停止ドナーを用いるべく保存方法の改良として臨床応用をめざした肝臓持続灌流保存装置を作製し、保存液を改良した。保存中の酸素需要度について測定し、肝動脈のみからの酸素供給よりも肝動脈、門脈からの酸素供給を行った方が良好な保存状態であった。アミノ酸や血小板凝集抑制作用をもつデキストランを加えた液を作成した。3、温阻血障害を加えた肝臓による移植実験:出血性ショック+呼吸停止+心停止後60分で摘出された肝臓および腎臓を用いて灌流保存および移植実験を行った。このようなモデルで2時間の単純冷却、2時間の冷温灌流あるいは22度までの復温灌流を比較した。後者において移植後の経過が良好であることを虚血再灌流後3時間までの採血データ(AST,LDH,乳酸など)および肝生検像において示した。腎臓においては復温群で灌流量の増加、組織血管抵抗の低下を見い出し、腎組織も冷温群よりも良好であった。1)肝臓血流シミュレーションモデル構築:CTを用いて生理的条件により合致する環境下で構築した肝血流コンピューターシミュレーションでモデル構築を行う。2)温阻血障害肝を用いた持続灌流肝保存の研究:障害肝として心停止モデルである温阻血60分モデルにおいて冷温保存よりも本保存方法の特徴を生かして室温保存へ復温させることにより虚血再灌流障害を予防できることを見出した。また評価項目として組織ATP濃度などを評価項目に加えた。さらに保存温度を変更することに伴い保存条件の検討、特に灌流流量、灌流圧の再検討を加えた。さらに室温保存に適当な保存液の検討として分子鎖アミノ酸を加えた。保存装置に関して汎用性、機動性を持たせるための工業デザイン化を検討した。3)ブタ肝移植モデルの改良:レシピエントブタの無肝期において門脈血流を受動的バイパスで迂回させていた点を、遠心血液ポンプを用いて能動的に迂回させる方法に改良した。

4)小動物用灌流保存装置の作成と灌流保存液組成の改良:ラット肝の灌流保存が可能な装置を作成した。灌流保存液組成の探索的スクリーニングが可能となった。保存装置の作製を行い、肝臓のみならず腎臓移植にも応用可能であることを確認した。保存装置については特許出願を行った。障害肝モデルは温阻血障害30分における有効性を確認したうえで現在は温阻血障害60分へ発展させている。これのモデルにおいては従来、行われてきた冷温保存ではなく保存温度を室温程度で行うことで虚血再灌流障害を防げることを見出し学会で報告予定である。25年度が最終年度であるため、記入しない。本年度からブタ肝移植モデルにおいてレシピエントブタの無肝期に遠心血液ポンプを用い、腸管うっ血を除いたことで移植実験の成績安定した。次年度はこの系をもってさらに詳細に保存時の温度条件について検討を加える。また、小動物用の灌流保存装置による実験が可能となったので、保存液や温度などのスクリーニング実験を加速する。臨床応用を視野にいれ、より厳しい状態の温阻血障害肝をいかに安全に使用できるかについてさらに検討する。特に、温度と保存液、そして灌流条件について多面的に検討する。いままでの評価項目に加え組織中ATP活性の測定、電子顕微鏡での検討を加える予定である。温阻血障害60分モデルで全体的な保存時間の延長(現在は4時間程度であるので8時間、12時間)においても有効か、またさらなる温阻血障害時間の延長、具体的には120分、180分を計画中である。灌流条件においては室温での保存の有効性が示されたが、室温での至適摘灌流条件について検討の余地がある。保存液については、障害時間が長時間になりさらに室温保存となると臓器保存という立場から臓器再生の観点に立たねばならないと考える。このためアミノ酸などの栄養素、酸素、抗酸化剤などについて細胞培養液をモデルにさらに検討する予定である。装置に関しては工業的にデザイン化を行い、パートナー企業を求めてゆきたいと考えている。1)肝臓血流シミュレーションモデル構築:CTを用いて生理的条件により合致する環境下で構築した肝血流コンピューターシミュレーションでモデル構築を行い、画像解析などによる一般化を試みる。2)温阻血障害肝を用いた持続灌流肝保存の研究:障害肝として心停止モデルである温阻血60分モデルにおいて冷温保存よりも本保存方法の特徴を生かして室温保存へ復温させることにより虚血再灌流障害を予防できることを見出した。また評価項目として組織ATP濃度の他、組織中のサイトカインなどの発現やアポトーシスの程度を評価する。工業デザインした保存装置の試作を行う。3)小動物用灌流保存装置の作成と灌流保存液組成の改良:ラット肝の灌流保存が可能な装置を作成した。灌流保存液組成の探索的スクリーニングを試みる。
高密度天体プラズマにおける非平衡相転移の動力学

水銀の気体-液体相転移の機構を微視的な原子間相互作用に立脚して説明するため、まず、分子中二原子分子法とよばれる量子化学計算法を用いて、原子数3-7(配位数2-4.3)の水銀クラスターの伸縮振動に対するポテンシャルエネルギー曲線を計算した。その結果、多数の原子が同時に接近すると、6s,6p電子状態の混合が起こり、近距離領域で引力的な多体原子間相互作用(すなわち会合効果)が生ずることを見出した。その強さは、配位数の増大あるいは最近接原子間距離の減少とともに強くなることがわかった。さらに、配位数の大きな体心立方構造(配位数8)および面心立方構造(配位数12)の金属固体に対しても同様に多体ポテンシャルを計算したところ、-原子あたり1eV近くに達することがわかった。このようにして得られた多体ポテンシャルを含む全ポテンシャルエネルギー関数を、剛体球流体系の相関関数を用いて統計平均することによって自由エネルギーを求め、それを剛体球直径(変分パラメータ)に関して最小化する「変分会合流体理論」を構築した。この理論に基づいて、経験的パラメータを用いずに、水銀、の状態方程式や気体-液体共存線の実測データを、気体から液体金属領域にいたる広範な密度・温度にわたって精度良く再現することに初めて成功した。さらに、比熱、音速、圧力などの熱力学量を計算し、それらが実験データを良く説明することを示した。ただし、金属-非金属転移近傍では多体ポテンシャルの評価が困難であり、理論と実験の状態方程式にやや不一致が見られた。なお、この理論は、ミクロな原子間力、メゾスケールの多原子間相互作用、マクロな熱力学といった異なる階層の物理を一つの体系に包括している点に特色がある。また、きわめて一般的な定式化に基づいた理論であるため、他の液体や天体内部物質に応用できることが期待される。中性原子からなる流体の気体-液体転移や相分離といった相転移が、イオンや電子など荷電粒子の存在によってどのように影響されるかを、以下の事例に対して統計力学的見地から検討した。1.二成分液体の臨界点近傍における溶媒和効果二成分混合液体中で、イオンのまわりに形成される溶媒和殻の構造、ギンツブルグ-ランダウ理論に基づいて計算した。二つの液体成分間で誘電率が異なる場合、誘電率の大きな方の成分が優先的にイオンの周辺に集積する傾向が示された。特に、系が相分離の臨界点に近づくにつれて、成分比の空間分布の減衰長が発散的に増大すること(臨界電歪効果)を見出した。2.極性流体中のイオン誘起核生成準安定気体相にある水にイオンを付加した場合の核生成率の変化を、ギンツブルグ-ランダウ理論に基づいて系統的に調べた。イオン電荷と水分子の電気双極子との相互作用を、局所密度に依存した水の誘電率を通じて考慮することにより、イオン周辺の水和領域や、それを核とした臨界液滴の密度分布を計算した。共存線の気相側における溶媒和エネルギーは液相側におけるそれよりも大きく、両者の差が臨界液滴生成エネルギーを減少させる主要因であることを示した。3.水銀の気体-液体相転移機構の解明基底状態(6S)の水銀原子間にはたらく引力は弱く、気体-液体転移の実測臨界温度を再現することができない。そこで、密度の増大とともに原子のイオン化が起こり、生成したプラズマ(荷電粒子)がまわりの中性原子を分極させる効果を考慮した状態方程式を作成した。その結果、臨界温度の増大は説明できたが、共存曲線の形状が実測データと定性的に一致しないことがわかった。この結果から、6P状態への原子励起を考慮する必要性が示唆される。高密度水銀気体の凝縮機構の解明は、褐色矮星など低温・高密度大気の構造の理解にあたって重要な知見をもたらすことが期待される。準安定気体状態にある極性流体中でのイオン誘起核生成を、ギンツブルグ-ランダウ理論に基づいて解析し、イオンを核とした臨界液滴の密度構造や核生成エネルギーを計算した。イオン周囲における誘電率の空間的不均一性を取り入れた。水銀の気体-液体相転移を微視的な化学結合論に立脚して解明するため、水銀クラスターの安定構造や凝集エネルギーを計算する理論を構築した。用いた方法論は「分子中二原子分子法」とよばれ、二原子分子の基底・励起状態のポテンシャル曲線を基にして、多原子系のポテンシャルエネルギー面を構築する量子化学計算法の一種である。クラスターを構成する各原子におけるスピン-軌道相互作用や、基底状態と励起状態の間の配置間相互作用を考慮した。この方法を三原子クラスターに適用し、直線形状をもつAOu励起状態(3.18eV)から基底状態への垂直遷移に対応する波長が487nmとなることを見出した。これは、光励起水銀気体に観測されている、485nmを中心とした青緑色の連続発光スペクトルの有力な起源と考えられる。同様に、217nmを中心とする蛍光バンドなど紫外領域での発光起源を明らかにするため、5.7eVまでの励起準位に対するポテンシャル曲線を網羅的に計算し、基底状態への双極遷移が許容されている準位および対応する遷移波長をすべて求めた。この手法をさらに拡張して、原子数3から7のクラスターにおいて、基底状態が最密安定構造をもつことや、束縛エネルギーが6s-6p状態間の混成によって増大する効果を見出した。後者は、流体水銀中の原子間相互作用が多体的であることを意味する。

また、最低励起状態が基底状態に比べてコンパクトな構造をもち、そのエネルギー準位が原子数増加とともに減少して基底エネルギーに近づくことを見出した。水銀の気体-液体相転移の機構を微視的な原子間相互作用に立脚して説明するため、まず、分子中二原子分子法とよばれる量子化学計算法を用いて、原子数3-7(配位数2-4.3)の水銀クラスターの伸縮振動に対するポテンシャルエネルギー曲線を計算した。その結果、多数の原子が同時に接近すると、6s,6p電子状態の混合が起こり、近距離領域で引力的な多体原子間相互作用(すなわち会合効果)が生ずることを見出した。その強さは、配位数の増大あるいは最近接原子間距離の減少とともに強くなることがわかった。さらに、配位数の大きな体心立方構造(配位数8)および面心立方構造(配位数12)の金属固体に対しても同様に多体ポテンシャルを計算したところ、-原子あたり1eV近くに達することがわかった。このようにして得られた多体ポテンシャルを含む全ポテンシャルエネルギー関数を、剛体球流体系の相関関数を用いて統計平均することによって自由エネルギーを求め、それを剛体球直径(変分パラメータ)に関して最小化する「変分会合流体理論」を構築した。この理論に基づいて、経験的パラメータを用いずに、水銀、の状態方程式や気体-液体共存線の実測データを、気体から液体金属領域にいたる広範な密度・温度にわたって精度良く再現することに初めて成功した。さらに、比熱、音速、圧力などの熱力学量を計算し、それらが実験データを良く説明することを示した。ただし、金属-非金属転移近傍では多体ポテンシャルの評価が困難であり、理論と実験の状態方程式にやや不一致が見られた。なお、この理論は、ミクロな原子間力、メゾスケールの多原子間相互作用、マクロな熱力学といった異なる階層の物理を一つの体系に包括している点に特色がある。また、きわめて一般的な定式化に基づいた理論であるため、他の液体や天体内部物質に応用できることが期待される。
圧縮歪超格子を用いる長波長帯量子細線半導体レーザに関する基礎研究

本研究は、Ga_<1-X>In_XAs/GaInAsP/InP系歪量子薄膜、量子細線および量子箱構造を活性層とする半導体レーザを作製し、その特性を理論および実験の両面より明らかにすることによって、高性能半導体レーザの実現を目指して行った。本研究では、現在までに以下に掲げる成果を得ており、当初の目標をほぼ達成した。・疑似量子細線レーザを作製し、その温度特性を測定することで、従来の量子薄膜レーザとの性能比較を行った。・電子ビーム露光法とECRドライエッチング法により、アスペクト比6以上におよぶ20-30nm幅のGaInAs/GaInAsP多重量子細線および量子箱構造を作製し、PL測定法により、この作製法による物理的加工損傷は軽微であることを実証した。・測定温度4Kにおいて、GaInAs/GaInAsP系単層歪量子箱構造からの0次元量子箱効果によるPLエネルギーシフトを観測した。・Ga_<0.67>In_<0.33>As/GaInAsP/InP系引っ張り歪量子箱レーザを作製し、これのレーザ動作を初めて観測した。活性層としてサイズ30nm、厚さ12nmの量子構造を周期70nmにて作製した。しきい値電流密度は、測定温度77K、パルス電流注入において、7.6KA/cm^2が得られた。・レーザ動作時における自然放出光スペクトルを測定することにより、無歪、引っ張り歪および圧縮歪構造を活性層とするSCH構造量子井戸レーザにおけるキャリア捕獲時間を調べ、各活性構造において異なるキャリア捕獲時間となることを明らかにした。本研究は、優れた光利得特性を有することが理論的に期待される圧縮歪量子細線構造を活性層とする半導体レーザを作製し、その光利得特性ならびにキャリア注入機構を理論・実験両面から明らかにすることにより、半導体レーザの本質的性能を飛躍的に高め、その究極に迫るための学問的基盤を確立することを目的とするものである。本研究では、GaInAs(P)/InP圧縮歪量子細線の形成法として、(1)有機金属気相成長法による多重圧縮歪量子井戸構造形成、(2)電子線直接描画による極微構造露光、(3)高真空ECRプラズマ反応性イオンエッチングによる極微構造形成、(4)有機金属気相成長法による埋め込み再成長プロセスを用い、以下の3本の課題を柱としている。まず、圧縮歪量子細線・箱の高密度形成に関しては、高真空ECRプラズマ反応性イオンエッチング装置を用い、イオン引き出し電圧50Vの条件で、周期70nmの6層多層量子細線・箱構造の作製及びその埋め込みを行った。この素子から77Kにおいて、PL発光を観測した。この結果から、ドライエッチングにより作製された量子細線・箱構造の均一性、高密度性を確認した。圧縮歪量子細線・箱の光利得特性に関しては、EB露光及びウエットケミカルエッチングにより量子細線・量子箱を作製し、PL測定によりサイズ依存性、歪依存性を調べた。特に圧縮歪量箱において顕著な量子効果が確認され、レーザ導入に対する有効性を示した。量子細線中のキャリア捕獲機構に関しては、周期50nmの歪量子細線レーザを試作し、ホール捕獲時間の測定を行い、量子薄膜レーザの捕獲時間と同程度の値を得たことにより、量子細線においてもキャリア注入に問題がないことが明らかになった。本研究は、Ga_<1-x>In_xAs/GaInAsP/InP系歪量子薄膜、量子細線および量子箱構造を活性層とする半導体レーザを作製し、その特性を理論および実験の両面より明らかにすることによって、高性能半導体レーザの実現を目指して行った。

・電子ビーム露光法とECRドライエッチング法により、アスペクト比6以上におよぶ20-30nm幅のGaInAs/GaInAsP多重量子細線および量子箱構造を作製し、PL測定法により、この作製法による物理的加工損傷は軽微であることを実証した。・測定温度4Kにおいて、GaInAs/GaInAsP系単層歪量子箱構造からの0次元量子箱効果によるPLエネルギーシフトを観測した。Ga_<0.67>In_<0.33>As/GaInAsP/InP系引っ張り歪量子箱レーザを作製し、これのレーザ動作を初めて観測した。活性層としてサイズ30nm、厚さ12nmの量子箱構造を周期70nmにて作製した。しきい値電流密度は、測定温度77K、パルス電流注入において、7.6KA/cm^2が得られた。・レーザ動作時における自然放出光スペクトルを測定することにより、無歪、引っ張り歪および圧縮歪構造を活性層とするSCH構造量子井戸レーザにおけるキャリア捕獲時間を調べ、各活性層構造において異なるキャリア捕獲時間となることを明らかにした。
災害復興下の被災地のコミュニティレジリエンス醸成に向けた研究―復興通貨を事例に

本研究プロジェクトの目的は、東日本大震災の発生から6年が経過するなか、近年様々な領域において関心が高まっている「コミュニティレジリエンス(=CR)」の概念に着目し、その欧米における研究の現状や動向等を調べるとともに、東日本大震災の被災地において取り組まれている「復興応援地域通貨(以下、復興通貨)」活動の実態とこの復興通貨活動がCRの醸成という観点から地域社会にどのような影響を与えるのかという検討を通して、災害復興下の被災地における復興通貨活動の意義や役割について考察することである。本研究プロジェクトの2年目にあたる昨年度においては、まず、復興通貨「どうも」の本格稼働期間(2014年2月)の取引データと会員への質問紙調査のうちKulig et al.(2013)が開発したCR尺度との関係について解析した結果を記した論文を、『Journal of Contingencies and Crisis Management』誌に投稿し、査読を経て掲載決定された。また、復興通貨活動と住民の主観的健康度に関する分析に着手することができ、その一次結果の内容を「2018 Sunbelt Conference」(オランダ・ユトレヒト大学にて開催)において口頭報告することができた。このほか、研究協力者とともに釜石市の被災地域の現状、ならびに復興通貨「どうも」の現地調査を行うことができた。本研究プロジェクトの「研究目的」に沿った形で、昨年度にひきつづき、代表者は研究協力者とともに、とくにCRの醸成や住民の主観的健康度という観点から復興通貨活動が地域社会にもたらす影響の解明に向けた調査研究をさらに進めることができたと考えている。また昨年度は、共同で国際学会誌に論文を投稿し、採択(掲載)されたという点からも着実な研究成果を得ることができたと考えている。本研究プロジェクトをはじめるにあたって「交付申請書」に書いた3ヶ年間のスケジュールの3年度目(令和元年度)の研究計画に沿った形で、ひきつづき研究を進めてゆく。とくに最終年度にあたる次年度においては、海外への研究成果の発信を行うことを予定している。本研究プロジェクトの目的は、東日本大震災の発生から6年が経過するなか、近年様々な領域において関心が高まっている「コミュニティレジリエンス(=CR)」の概念に着目し、その欧米における研究の現状や動向等を調べるとともに、東日本大震災の被災地において取り組まれている「復興応援地域通貨(以下、復興通貨)」活動の実態、ならびにこの活動がCRの醸成という観点から地域社会にどのような影響を与えるのかという検討を通して、災害復興下の被災地における復興通貨活動の意義や役割について考察することである。本研究プロジェクトの初年度であった昨年度においては、研究協力者とともにマンチェスター大学において開催されたワークショップに参加して、ネットワーク分析に係る最新の手法・資料を取得するとともに、本分析手法を用いた論文を「Resilience 2017」(2017年8月、スウェーデン・ストックホルム、Stockholm Waterfront Congress Centre)において口頭報告を行うことができた。また、復興通貨の概要を含めた近年の日本の地域通貨の現状について整理した論文が『専修経済学論集』(共著)に掲載された。このほか、Chung-Ang大学(韓国)の「The 2017 International Scholar Lecture Series」(招待講演)において復興通貨にかんする研究を紹介することができた。「研究実績の概要」のところに記述した研究目的に沿った形で、初年度にあたる昨年度は代表者は協力者とともに国外のワークショップへの参加を通して本プロジェクトで用いる分析手法の取得に努めるなど、今年度の研究の深化/発展に向けた基盤を整備することが概ねできたと考えている。また昨年度は、復興通貨「どうも」の本格稼働期間の取引データを用いた分析を進め、その結果を国際学会等で報告するとともに、これを修正した論文を国際ジャーナル誌に投稿できたという点からも一定の成果を得ることができたと考えている。本研究プロジェクトをはじめるにあたって「交付申請書」に書いた3ヶ年間のスケジュールの2年度目(平成30年度)の研究計画に沿った形で、ひきつづき研究を進めてゆく。

とくに次年度においては、米国のCRにかんする文献・資料調査研究を進めるとともに、釜石市の復興通貨「どうも」を対象とした調査研究を行うことを予定している。本研究プロジェクトをはじめるにあたって「交付申請書」に書いた3ヶ年間のスケジュールの3年度目(令和元年度)の研究計画に沿った形で、ひきつづき研究を進めてゆく。とくに最終年度にあたる次年度においては、海外への研究成果の発信を行うことを予定している。昨年度は本研究の基盤整備において必要と考えられたマンチェスター大学のサマーワークショップへの参加費が予想していた以上にかかることが分かり、事前に来年度の予算を前倒しする措置を取った。しかし、在外研究先からワークショップ開催地までの渡航費がかなり抑えられたことや大学の英文校閲助成費が活用できたこと等により、前倒しした研究費から次年度繰り越しが生じた。結果として、ほぼ当初の計画通りに研究費を使用することができた。次年度の研究費の主な使用用途としては、INSNA学会(2018年6月、オランダ・ユトレヒト大学で開催)における報告およびそのワークショップに係る参加費や海外旅費、米国のCRにかんする文献・資料調査研究に係る費用や釜石市の復興通貨「どうも」の現地調査を実施するための国内旅費が必要になる予定である。このほか、本研究の成果を国内外に発信するための英文校閲費等が必要になると考えている。在外研究期間中であったこともあり、初年度に予算を大幅に前倒しする措置を取ったものの、滞在先から国際学会開催地までの渡航費がかなり抑えられたことや大学の英文校閲助成の申請が受理されたことなどにより、初年度から次年度に活用できる繰り越しが生じている。結果として、当初の予算計画通りに研究費の使用ができており、昨年度についても次年度(最終年度)の研究統括や成果報告等のために必要となる研究費を残して、ほぼ当初通りに研究費を使用することができた。次年度の研究費の主な使用用途としては、成果報告に係る海外旅費や国際学会参加費、研究協力者と本研究プロジェクトの総括をするために必要となる打ち合わせに係る国内旅費、そして本研究の成果を論文として海外に発信するための英文校閲費等が必要になると考えている。
IDO 陽性樹状細胞が誘導する免疫寛容に関する研究

すなわち、DSTは主としてdonorのCD11b+細胞によりdonor-specific Tregが輸注後7日目にexpansionすることでその効果を発揮し、そのメカニズムにIDOが強く関与していることが証明され、移植免疫の理解への大きな前進につながる可能性があると考えられる。上記実験系において、移入細胞のうち、magnetic cell sorting systemによって分離されたCD3-MHC-CD9-CD11b+細胞群(マクロファージもしくは樹状細胞)が最も効率よくレシピエント体内においてDonor-specific Tregを誘導することが判明した。DSTにおける責任細胞同定は未だ詳細な報告がなく、新たな発見として学会報告を行った。上記結果を踏まえて、最も効率的にレシピエント体内でTregを誘導した状態において、今年度は実際に膵島移植を行い、その結果を解析する予定である(血糖変動および移植組織検討)。IDO発現が誘導された樹状細胞およびexpansionされたTregにどのような影響を及ぼすのかをFACSおよび免疫組織学的染色を行い解析する予定である。問題点:レシピエントマウスの血糖追跡にやや時間を要する(移植効果判定には少なくとも100日を要するため)。平成24年度は、平成23年度の樹状細胞の免疫寛容状態の研究を発展させ、今回の主眼であるIDOについてさらに追求していく。そのために必要なディスポーザブル器具、FACS用試薬を購入しDSTによる樹状細胞のIDO強発現および免疫寛容状態の評価に関する実験を行うほか、平成23年度に得た成果について、免疫寛容誘導状態の免疫担当細胞に対しての特殊検査(DNAマイクロアレイ)の業者委託を行う。平成23年度から繰越した166,788円は解析費の一部を充当する予定である。
カプサイシンン感受性神経と食道運動機能からみた非びらん性胃食道逆流症の病態解明

内視鏡検査を行っても逆流性食道炎を認めないにもかかわらず,胸やけなどの逆流症状がみられる非びらん性胃食道逆流症(NERD)において,逆流症状の出現が食道粘膜傷害の発生に抑制的に働いている可能性を明らかにするために,食道感受性と食道運動の観点から研究を行った。まず,ラットにおいて,酸逆流モデルと酸・十二指腸液逆流モデルを作成し,食道粘膜の炎症の指標としてIL-1β,食道の感受性の指標としてCGRP,サブスタンスP発現をみたところ,IL-1βの発現とサブスタンスPの発現には負の相関がみられ,食道の炎症が食道の感受性に何らかの影響を与えていることが明らかとなった。さらに,新生児期に腹腔内に多量にカプサイシンを投与することでCGRP欠損ラットを作成し,そのラットにおいて酸逆流モデルを作成し,食道感受性の低下によって酸によっておこる粘膜傷害が正常ラットに比して早期に形成される可能性を明らかにしており,今後その成果をまとめて英文誌に投稿予定である。また,NERDの長期経過観察についての臨床研究を行い,NERD例の大半が5年後には胸やけ症状が消失しているが,5年後に逆流性食道炎例となっている例が約1割存在し,その頻度は全く胸やけ症状のない正常者の2倍であること,逆流性食道炎の約半数は5年後も逆流性食道炎例であるがその他の例においては食道粘膜傷害が消失することを明らかとし,英文誌に掲載されている。非びらん性胃食道逆流症(NERD)におけるカプサイシン感受性神経と食道運動の観点から研究を行っている。平成19年度には,ラット慢性逆流性食道炎モデル作成時に工夫を行い,酸逆流モデルと酸・十二指腸液逆流モデルを作成した。これらのモデルにおける食道のIL-1β,CGRP,サブスタンスPの蛋白発現をELISAにて解析を行った。酸逆流モデルと酸・十二指腸液逆流モデルでは,IL-1βでみた炎症の程度,CGRP,サブスタンスP発現でみた食道感受性には差はみられなかったが,IL-1βとサブスタンスPの発現には負の相関がみられており,慢性の食道炎症が食道の感受性に影響を与えていることが明らかとなっている。これについては平成20年度に学会発表を行い,英文誌に投稿予定である。さらに,新生児時期に腹腔内に多量にカプサイシンを投与することで得られるCGRP欠損ラットにおける酸逆流モデルの検討についても平成20年度中には終了予定である。また,NERDの長期経過観察についての臨床研究を行い,NERD例の大半が5年後には胸やけ症状が消失しており,また粘膜傷害を認めない例が多いが,5年後に逆流性食道炎例となっている例が約1割存在し,その頻度は全く胸やけ症状のない正常者の2倍であること,逆流性食道炎の約半数は5年後も逆流性食道炎例であるがその他の例においては食道粘膜傷害が消失することを明らかとし,英文誌に投稿し,受理され現在印刷中の状態である。

さらに,新生児期に腹腔内に多量にカプサイシンを投与することでCGRP欠損ラットを作成し,そのラットにおいて酸逆流モデルを作成し,食道感受性の低下によって酸によっておこる粘膜傷害が正常ラットに比して早期に形成される可能性を明らかにしており,今後その成果をまとめて英文誌に投稿予定である。また,NERDの長期経過観察についての臨床研究を行い,NERD例の大半が5年後には胸やけ症状が消失しているが,5年後に逆流性食道炎例となっている例が約1割存在し,その頻度は全く胸やけ症状のない正常者の2倍であること,逆流性食道炎の約半数は5年後も逆流性食道炎例であるがその他の例においては食道粘膜傷害が消失することを明らかとし,英文誌に掲載されている。
骨形成過程での細胞外基質の高次立体構造の変化とサイトカインを介した制御機構の解明

細胞外基質の高次立体構造の変化により、その生理的活性が調整される。今回、われわれは細胞外基質であり、基底膜の構成成分であるラミニンの高次立体構造の変化による骨形成過程での制御機構について、その解析を行った。まず、ラミニンの高次立体構造の変化を感受するモノクロナール抗体を作成した。次に細胞レベルにてラミニンの高次立体変化特異的抗体を添加し、骨誘導系細胞培養系にてその変化をみた。さらに個体レベルでの機能を解析するため、マウス頭蓋骨形成過程において、抗体添加し、その作用を解析した。ラミニン高次立体構造の変化は骨形成過程における石灰化過程を制御する可能性を示した。骨再生治療における時空的制御機構を確立するため、細胞外基質であるlaminin-5とFGFならびにBMPに着目し、laminin-5の高次立体構造の変化に感受性を有する特異的抗体を用いて、細胞レベルではintegrinとの結合能を介した骨形成過程での役割解明、さらに、個体レベルにおいてもマウス胚への抗体移植により、その役割を明らかにする。そのため、本年度はlaminin-5の高次立体構造の変化に感受性を有する特異的抗体を作製した。具体的にはlaminin-5 α鎖のprocessing部位を同定し、ペプチド合成を行った。このプエプチドを抗原として、ラットへ接種した。これより、合成ペプチドとの抗原抗体反応の高いクローンをELISA法にて選択を行った。その結果、50クローンにまでセレクションが行われた。この50のセレクションされたクローンから、さらにセレクションを行うため、マウス株化止皮細胞を培養し、抗体クローン添加後の接着能を検討した。その結果、いずれのクローンもその接着能に有為差を認めた。そこで、今後のin vivoでの実験系での使用前に、in vitroでの抗体クローンの作用にについてさらに検討を行った。マウス未分化間葉系細胞を骨誘導系培地にて培養し、抗体クローンを添加後の変化について、吸高度測定にて検討を行った。これにより、16のクローンが添加によって、変化を示した。今後は骨誘導培地にて、マウス未分化間葉系細胞を培養し、抗体クローン添加後の骨誘導について検討を行い、セレクションをさらに進め、抗体クローンを5つ程度に選択し、in-vivoの系へ移行する。そのため、本年度はlaminin-5の高次立体構造の変化に感受性を有する特異的抗体の作成を行った。特異的抗体はモノクロナール抗体を作成するため、多くのクローンからの選択が必要となった。laminin-5の高次立体構造の変化を捉えると想定される部位について、人工タンパクを作成し、これらを抗原として、モノクロナール抗体の作成をマウスを用いて開始した。なお、これまでにいくつかのクローンの候補を選択した。また、laminin-5の高次立体構造の変化と捉える抗体作成と平行して、マウス胎仔におけるlaminin-5ならびにTLDの遺伝子発現解析を行うため、in situ hybridizaitonを行うためのプローブ作成を進めている。作製した抗体クローンが200程度作製された為、そのセレクションに時間が予定より多く必要となった為。in vivoでの解析をマウスとニワトリで行う予定であったが、抗体クローンの交差性がニワトリで低い場合はマウスでの解析に焦点をあせて行う。
新規患者組織移植モデルを用いた全般的疾患モデル構築による腫瘍幹細胞純化と創薬支援

ヒト正常造血幹細胞のアッセイ系として開発された免疫不全マウスによる異種移植の系は、ヒト造血・免疫系の動態や制御プロセスをin vivoで評価するモデルとして頻用されている。さらに、この系はヒト疾患再現モデルとして、造血器腫瘍・固形腫瘍の幹細胞純化や病態解明、幹細胞標的治療の開発、あるいはマウス内へのヒト細胞への感染実験モデル・ワクチン開発、薬剤安全性の前臨床試験への応用が期待されている。しかし、現在の異種移植系では、マウス内のヒト造血がB細胞系に偏る、赤芽球系・巨核球系の造血がみられない、急性白血病以外の腫瘍細胞の生着効率が低い、などの問題点が挙げられる。本研究では、「完全マクロファージ寛容」「骨髄ニッチのオープン化」導入により、マウス環境を改変した次世代患者組織移植モデルを開発し、あらゆる疾患を再現可能な全般的疾患再現モデル構築によって、腫瘍性幹細胞純化・創薬開発の支援基盤を目的としている。我々は、すでに、B6バックグラウンドで、Rag2欠損、IL2Rg欠損に、骨髄ニッチオープン化のためのKit変異を導入したB6.Rag2(null)IL2Rg(null)Kit(Wv/Wv)マウスを樹立し、「骨髄ニッチのオープン化」に成功し、また、BRGSにヒトSIRPAをノックインしたBRGhSラインも樹立し、「完全マクロファージ寛容」導入も完了している。当該年度では、BRGSKとBRGhSを交配し、次世代PDXモデルの完成形であるBRGhSKの樹立とラインの拡大を行うとともに、マウスコロニーの拡大と、正常造血幹細胞の生着効率の検証を行い、極めて高いヒト造血細胞の生着が得られている。次年度では、引き続き、新規マウスラインの検証とともに、マウス内でのヒト疾患再構築と、幹細胞分画の同定を進めていく予定である。本課題では、新規患者組織移植(PDX)モデルを構築し、ヒト疾患再現モデルとして、造血器腫瘍・固形腫瘍の幹細胞純化や病態解明、幹細胞標的治療の開発、あるいはマウス内へのヒト細胞への感染実験モデル・ワクチン開発、薬剤安全性の前臨床試験への応用を目指し、これまでの知見と実績をベースに全般的疾患再現モデルを構築可能なPDXモデルを開発し、腫瘍性幹細胞純化や創薬開発支援の基盤整備を行っている。我々は、異種移植寛容の原因がSirpa多型にあることを突き止め(Nat Immunol 2007)、C57/BL6バックグランドでRag2およびIl2rgを欠損したマウスに、NOD型Sirpa変異を導入した新規免疫不全マウス(BRGS)を作製し、世界最高レベルのPDX効率を持つことを報告した(Blood 2013)。我々は、BRGSに、c-KitWv変異を追加導入したBRGSKラインを樹立し、「骨髄ニッチのオープン化」によって、より高いPDX効率と、これまでのモデルでは不可能であったヒト赤芽球系・巨核球系造血再構築を得ている。また、BRGSにヒトSIRPAをノックインしたBRGhSラインも樹立しており、「完全マクロファージ寛容」導入によって、BRGSに比較して、高いPDX効率と、皮下移植した大腸癌細胞株の増殖速度の亢進が得られている。当該年度では、BRGSKとBRGhSを交配し、次世代PDXモデルの完成形であるBRGhSKの樹立し、このラインの拡大を行っている。マウスコロニーの拡大には時間を要するため、次年度も引き続き、ラインの拡大は継続するが、同時に、新規に樹立したBRGSKマウスの胚凍結による保存も行っていく。次年度では、引き続き、新規マウスラインの検証とともに、マウス内での疾患再構築と、幹細胞分画の同定を進めていく予定であり、研究計画はおおむね順調に進行している。当該年度では、BRGSKとBRGhSを交配し、次世代PDXモデルの完成形であるBRGhSKの樹立し、このラインの拡大を行ってきた。次年度では、同時に、新規に樹立したBRGSKマウスの胚凍結による保存も行っていく。これまでのPDXモデルで疾患再構築が困難であった骨髄異形成症候群(MDS)、骨髄増殖性腫瘍(MPN)の検体から臨床病態の変化に伴い経時的にがん幹細胞亜分画を純化し、BRGhSKマウスを用いた機能解析を生体内で行い、各亜分画の病態進展における役割を明らかにする。さらに、MPN/MDS幹細胞の純化・同定を進め、TIM-3をマーカーに亜群を分離し、生体内がん幹細胞活性、分化能解析、遺伝子変異解析、トランスクリプトーム解析、エピゲノム解析などを行い、各亜群の機能的差異や、各クローンの階層性、連関を明らかにし、それぞれの亜群における遺伝子変異や代謝変化がクローン進化に果たす役割を明らかにし、治療標的分子の網羅的解析を行っていく。MDSと同じ骨髄不全症候群である再生不良性貧血(AA)や発作性夜間血色素尿症(PNH)などのクローン性造血についても、ヒト赤血球造血の再構築が可能な本モデルにおいて疾患再構築を行い、クローン解析を行っていく。最終的には、「完全マクロファージ寛容」「骨髄ニッチのオープン化」導入により、マウス環境を改変した次世代患者組織移植モデルを開発し、あらゆる疾患を再現可能な全般的疾患再現モデル構築によって、腫瘍性幹細胞純化・創薬開発の支援基盤構築を目指している。