hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
IgA腎症の発症と進展におけるIgA糖鎖不全と責任B細胞の解明

time PCRで検証を行ったが、現在のとこと明らかな分子に差が表れていない。今後も可能性のある様々な責任分子について検証の上、そのIgAを精製し、多量体/単量体IgAを分離し割合を確認するとともに、MALDI-TOF-MSにてO型糖鎖構造の分析を行う。疾患に関連する分子が特定し、その遺伝子導入したプラスミドを作製し、その分子をより高度に発現もしくは発現を低下させたハイブリドーマを作製し、再度in vivoで検証をしていきたい。IgA腎症患者ではO型糖鎖修飾の異常があることが報告されている。今回IgA腎症モデルマウスであるddYマウスを用いて、IgA産生ハイブリドーマを作成し、正常マウスに移植すると、ヒトIgA腎症に極めて類似した糸球体病変を呈することが確認された。ヒトB細胞が発現する6種類のGalNac転移酵素のうち、GalNAc-T2がヒトIgA1のヒンジ部において最も高い転移活性をもつことが報告されているが、このハイブリドーマでもGalNAc-T2 mRNAの発現が比較的高いことが判明した。現在GalNAc-T2の発現を増加せることで、O型糖鎖の多いddY由来IgAを産生するハイブリドーマを確立中である。我々が確立したアロタイプIgh-2aとIgh-2cを持つ2系統のddYマウスの脾臓細胞を用い、ポリエチレングリコール(PEG)法によりbcl2を高発現させたNSOミエローマ細胞と融合させた。融合したハイブリドーマからIgAを産生量の多いクローンをELISAにより選別し、IgA産生ハイブリドーマを作製した。得られたいくつかのクローンからトリゾールを用いてRNAを抽出し、cDNA合成を行った。適したプライマーを設定して検討し、IgA定常領域と可変領域のシークエンスを確認した。またアミノ酸シークエンスを行い、ヒンジ部においてセリン、スレオニンの有無を確認し、O型糖鎖が存在しうると判断した。ハイブリドーマをマウスへ腹腔内投与を開始し、病変の相違を確認している。いくつかのクローンでの腹腔内投与を試しており、時間を要している。腎臓内科学in vivoでIgA腎症再現実験を、症例数を増やしてさらに進めていく。そこで得られると期待されるそれぞれのハイブリドーマで病変の違いを確認し、その疾患に関連する分子についてreal-time PCRで検証後、IgAを精製し、多量体/単量体IgAを分離し割合を確認するとともに、MALDI-TOF-MSにてO型糖鎖構造の分析を行いたい。疾患に関連する分子が特定し、その遺伝子導入したプラスミドを作製し、その分子をより高度に発現もしくは発現を低下させたハイブリドーマを作製し、再度in vivoで検証する予定。適したプライマーを設定して検討し、IgAの定常領域と可変領域のシークエンス確認した。
びまん性大細胞リンパ腫におけるIL-34異所性発現の意義

M-CSFレセプター(Fms)を介するシグナルは腫瘍関連マクロファージ(TAMs)への分化を誘導しがん微小環境の形成に寄与する事が知られている。FmsのリガンドであるIL-34が陽性の患者において有意な生存期間の短縮と、病巣部でのマクロファージ数の増加が見られた事から、IL-34はDLBCLの病態増悪に深く関与していると考えられる。免疫化学染色の結果、リンパ組織においてIL-34の産生が見られたが、どの細胞が産生しているのかは不明であった。そこで、異なる病型に分類されるリンパ腫細胞株を用いて、IL-34, M-CSF, Fmsの発現を比較解析した。非ホジキンリンパ腫の中でも高悪性度として知られるバーキットリンパ腫に由来する細胞株(DAUDI)およびDLBCLの中で比較的予後不良とされるnon-GCBタイプに由来する細胞株(OCI-Ly3)でIL-34 mRNAを高発現していることが分かった。一方で、健常人のB細胞からはIL-34の遺伝子は検出されなかったことから、IL-34はリンパ腫において異所性に産生されると考えられる。また、いずれの細胞株もM-CSFを低発現であった。興味深いことに、DAUDIでは高度の、OCI-Ly3では低度のFms mRNA発現が観察され、外因的IL-34添加によりDAUDIのみで細胞増殖が誘導された。以上の事ことから、バーキットリンパ腫のB細胞はIL-34を産生し、かつFmsを介してオートクラインによって自己増殖するが、DLBCLのB細胞はオートクラインによる増殖は行わずIL-34を供給すると考えられる。これら細胞によって産生されたIL-34が単球の遊走やマクロファージへの分化誘導に寄与している可能性が示唆された。IL-34を異所性に発現する患者において、生存期間の有意な短縮が見られた。本課題ではこれが、腫瘍関連マクロファージの増加によるものか、またはDLBCL細胞自身が産生したIL-34がオートクラインで機能し細胞増殖の誘導あるいは抗がん剤耐性能の獲得に寄与したことによるのかを明らかにする。昨年度行った解析の結果、バーキットリンパ腫由来細胞の細胞株はFmsとIL-34を共に発現し、外因的にIL-34を添加すると細胞増殖が誘導されたことから、オートクラインとして機能している可能性が示唆された。一方で、DLBCLの中でも比較的予後不良とされるnon-GCBタイプに由来する細胞株ではIL-34の発現は見られたが、Fmsの発現は確認されなかったことから、オートクラインは機能せず自身の細胞増殖には寄与していないと考えられた。以上から、課題の柱の一つをおおむね順調に進展させることが出来たと考えている。リンパ腫の患者でIL-34が異所性発現し、病巣部へのマクロファージ遊走が促進される可能性が示唆されたが、その分子メカニズムについては不明である。また、リンパ組織で増加していたマクロファージはCD163の発現が不明瞭であり、固形腫瘍で広く観察されるようなTAMsとはフェノタイプが異なる可能性がある。そこで今後は、IL-34あるいはM-CSFで分化誘導したマクロファージを、DLBCL細胞株との共培養あるいは培養液中で培養し、フェノタイプに与える影響を解析する。IL-34は、Fmsに加えて、Syndecan-1、PTP-ζにも結合する事が知られる。特にSyndecan-1に関しては、予後不良のDLBCL患者のバイオマーカーとして機能するとの報告もある。今後は単球、マクロファージ、さらにDLBCL細胞株におけるこれら分子の発現を確認し、細胞増殖、分化に与える影響を解析する。ヒトDLBCL細胞株をNOD/SCID免疫不全マウスに皮下移植し、マウス生存率、腫瘍内のマクロファージ数、その表現型をFACSなどで解析する。この時、ヒトIL-34はマウス細胞には作用しないため、マウスIL-34遺伝子をヒトDLBCL細胞株に導入後、実験に用いる必要がある。比較対照として、遺伝子導入しない細胞およびマウスM-CSF遺伝子を導入した細胞を用いる。

興味深いことに、DAUDIでは高度の、OCI-Ly3では低度のFms mRNA発現が観察され、外因的IL-34添加によりDAUDIのみで細胞増殖が誘導された。以上の事ことから、バーキットリンパ腫のB細胞はIL-34を産生し、かつFmsを介してオートクラインによって自己増殖するが、DLBCLのB細胞はオートクラインによる増殖は行わずIL-34を供給すると考えられる。これら細胞によって産生されたIL-34が単球の遊走やマクロファージへの分化誘導に寄与している可能性が示唆された。IL-34を異所性に発現する患者において、生存期間の有意な短縮が見られた。本課題ではこれが、腫瘍関連マクロファージの増加によるものか、またはDLBCL細胞自身が産生したIL-34がオートクラインで機能し細胞増殖の誘導あるいは抗がん剤耐性能の獲得に寄与したことによるのかを明らかにする。昨年度行った解析の結果、バーキットリンパ腫由来細胞の細胞株はFmsとIL-34を共に発現し、外因的にIL-34を添加すると細胞増殖が誘導されたことから、オートクラインとして機能している可能性が示唆された。一方で、DLBCLの中でも比較的予後不良とされるnon-GCBタイプに由来する細胞株ではIL-34の発現は見られたが、Fmsの発現は確認されなかったことから、オートクラインは機能せず自身の細胞増殖には寄与していないと考えられた。以上から、課題の柱の一つをおおむね順調に進展させることが出来たと考えている。リンパ腫の患者でIL-34が異所性発現し、病巣部へのマクロファージ遊走が促進される可能性が示唆されたが、その分子メカニズムについては不明である。また、リンパ組織で増加していたマクロファージはCD163の発現が不明瞭であり、固形腫瘍で広く観察されるようなTAMsとはフェノタイプが異なる可能性がある。そこで今後は、IL-34あるいはM-CSFで分化誘導したマクロファージを、DLBCL細胞株との共培養あるいは培養液中で培養し、フェノタイプに与える影響を解析する。IL-34は、Fmsに加えて、Syndecan-1、PTP-ζにも結合する事が知られる。特にSyndecan-1に関しては、予後不良のDLBCL患者のバイオマーカーとして機能するとの報告もある。今後は単球、マクロファージ、さらにDLBCL細胞株におけるこれら分子の発現を確認し、細胞増殖、分化に与える影響を解析する。ヒトDLBCL細胞株をNOD/SCID免疫不全マウスに皮下移植し、マウス生存率、腫瘍内のマクロファージ数、その表現型をFACSなどで解析する。この時、ヒトIL-34はマウス細胞には作用しないため、マウスIL-34遺伝子をヒトDLBCL細胞株に導入後、実験に用いる必要がある。比較対照として、遺伝子導入しない細胞およびマウスM-CSF遺伝子を導入した細胞を用いる。
脳内アミロイドβ蛋白およびタウ蛋白のPETイメージング技術の開発

アルツハイマー病に特徴的な脳病理所見は、アミロイドβ蛋白を構成成分とする老人斑およびタウ蛋白を構成成分とする神経原線維変化の蓄積である。これらの病理像を生体画像化する目的で、Aβおよびタウ蛋白に対する結合親和性に優れたPETプローブを新たに開発した。昨年度までの研究で、BF-227がアミロイドβ蛋白への結合親和性が高く、脳血液関門透過性に優れていることを明らかにした。そこで今年度は、このBF-227の^<11>C標識体を用いて、PETによる探索的臨床試験を実施した。健常人8名(うち若年者3名、高齢者5名)とアルツハイマー病患者9名を対象として東北大学で臨床PET studyを実施した結果、アルツハイマー病患者において、老人斑の好発部位である大脳皮質領域での[^<11>C]BF-227の集積を認め、健常高齢者とは対照的な画像所見を示した。ダイナミック撮像データおよび採血データを用いて定量解析を行ったところ、アルツハイマー病患者では、側頭葉外側部を中心とする大脳皮質の各領域において分布容積値が有意に上昇していた。以上の結果から、[^<11>C]BF-227はアルツハイマー病の脳病理像を生体画像化するPETプローブとしてアルツハイマー病の診断に有用であることが確認された。また、タウ蛋白を生体画像化するPETプローブ候補化合物としてBF-158、BF-170、BF-126を新たに開発し、これらの化合物が、神経原線維変化に対する高い結合特異性を示し、脳血液関門透過性にも優れていることを明らかにした。アルツハイマー病に特徴的な脳病理所見は、アミロイドβ(Aβ)蛋白を構成成分とする老人斑およびタウ蛋白を構成成分とする神経原線維変化の蓄積である。これらの病理像を生体画像化する目的で、Aβおよびタウ蛋白に対する結合親和性に優れたPETプローブを開発し、その適性を評価した。PETプローブの有力候補化合物である2-[2-(2-Dimethylaminothiazol-5-yl)ethenyl]-6-[2-(fluoro)ethoxy]benzoxazole(BF-227)のAβに対する結合親和性をBF-180の^<125>I標識体との結合阻害試験から算出したところ、そのKi値は1.8±0.42nM(Aβ1-40)、4.3±1.5nM(Aβ1-42)であり、Aβに対する高い結合親和性を認めた。またアルツハイマー病脳病理像との結合選択性を評価するため、BF-227の染色像を蛍光顕微鏡で評価した結果、老人斑・神経原線維変化との選択的結合像を確認した。次に、正常マウスにおいてBF-227の^<11>C標識体静注後の脳移行性を評価した。その結果、投与2分後および30分後の脳集積率はそれぞれ7.9±1.3%ID/g、1.4±0.36%ID/gであり、PETプローブとして実用的な脳血液関門透過性とクリアランスを有すると考えられた。さらにアルツハイマー病の動物モデルであるAPPトランスジェニックマウスにBF-227の^<11>C標識体を静注し、投与70分後の脳切片をオートラジオグラフィーで評価した。その結果、大脳皮質や海馬など老人斑の多数蓄積する領域でプローブの集積像を認め、thioflavin-Sで染色される老人斑の分布と一致していた。以上の研究結果から、BF-227はアルツハイマー病における脳病理像を生体イメージングするPETプローブとして優れた特性を有することが確認された。
中央ヨーロッパ・ドイツ系中等学校の比較研究－国家・地域を越えたシステムの検討

2017ー18年度の史料調査や研究により、本研究が当初想定していた研究の枠組を見直す必要が生じた。具体的には中央ヨーロッパのドイツ語系学校すべてに共通するシステムと並行して、各地の文化・政治事情がさまざまなかたちで学校システムに影響を与えている点が、当初の見通しよりもかなり重要な役割を担っていることが判明し、これらの特徴を再評価することが必要であるとの結論に至った。そこで2018年度はまず理論面での再検討が生じ、教育社会史的手法を見直すことに取り組むこととし、教育に関する現代史的視点も取り入れつつ、中央ヨーロッパの中等学校システムに関する理論を再構築することに着手した。その研究の中間まとめを、文理融合型のテーマを扱う研究会で報告をすることにより、これまでにないあらたな視点や着想をえることができた。年度後半はその場で得られた知見をもとにさらに研究をすすめ、中央ヨーロッパのドイツ語と他言語の接触地域に存在する中等学校のより詳細な調査・研究に着手した。具体的には、1ポーランド・ロシア文化圏(都市:ブローディ、チェルノヴィッツ)、2イタリア語圏(都市:トリエステ)、3チェコ語圏(都市:プラハ、ツナイム)、4ズデーテン地域(カールスバード、エーガー)等の学校記録や都市史を調査、精査するとともに、各都市の多文化状況を併せて検討した。これらの作業により、最終年度にむけて研究成果を公表できる体制が整った。これまでの史料調査・研究等に基づき、研究の方向性を再検討する必要が生じた。その結果、中央ヨーロッパの中等学校には地域の特性が色濃く反映されている側面と、すべての学校に共通したシステムがある点に着目、これまでの研究成果を再整理し、資料の再調査を実施しつつ、研究のフレームワークを再構築する作業に従事した。過去3年間の研究により、理論的枠組みの整理、および資料調査が終了した。2019年度はこの成果を具体的に発表する段階となる。啓蒙書への寄稿はすでに決定しており、それ以外に国内外への雑誌への論文の投稿、研究書の翻訳などを予定している。本課題採択後、中央ヨーロッパ各地に点在するドイツ系中等学校を扱った社会史に関する最新の研究状況をさらに精査した結果、研究の遂行に必要な「学校記録」についてはギーセン大学以外の他の図書館、史料館での所蔵がより充実していることなどがわかり、その他いくつかの理由とも併せて、調査地を当初の計画からベルリンへ変更した。H28年度は中央ヨーロッパに所在したドイツ系中等学校のうち、ギムナジウムの「学校記録」を中心に調査し、重要史料の精査・複写をおこなった。さらに、研究に必要だと判断できるあらたな一次・二次史料の所在も確認でき、そのいくつかを複写・入手できた。その結果、H28年度の調査から、中央ヨーロッパ各地にあるドイツ系ギムナジウムがもつ共通性、および地域的特性の傾向が把握できた。特に1各学校における生徒の基礎データ(学生数、出自、アビトゥーア授与数、アビトゥーア取得者のデータ)、2各学校の特性(カリキュラム、アビトゥーアの試験問題)、3各学校における教員データ(氏名、教員の専門領域)、4学校の財政(奨学金、支援財団)を解明できた。これらの調査を続け、さらにデータを充実させるとことにより、中央ヨーロッパ各学校の共通性、地域的特性の傾向を分析し、「中央ヨーロッパ中等学校システム」のメカニズムをあきらかにさせる予定である。以上のように、本年度の研究成果により、H29年度の研究により、今後の調査を発展させるための基礎ができたと言えよう。ドイツにおいて本課題に関する先行研究の最新動向が確認でき、当初の研究方針が正しかったことが確認できた。また、史料の所属状況を現地にて精査した結果、申請時には発見できていなかった史料の存在を確認できたことは、本課題を発展させる一助となった。H29年度に計画をしている研究動向に関する研究ノート(和文)作成の資料が集まり、中央ヨーロッパのドイツ系中等学校史に関する研究ノート(欧文、英語かドイツ語)作成のための資料も6割程度集まっている。19世紀中央ヨーロッパの学校システム構築の前提となる、学生の地域移動・社会間移動をあきらかにするために、ドイツに加え、ハプスブルク帝国の中等学校(特にボヘミア、モラヴィア、ズデーテン地方)について、それぞれの学校記録や学校史(創立記念で発行される、主に19世紀に出版されたもの)を渉猟し、かなりの規模のデータを調査・精査することができた。また、特にドイツにおける伝統校(16・17世紀に当時の封建諸侯が設立したもの)については、近代に至るまで学生定員内に奨学生の枠が設定されており、学生の地域間・社会間移動(とエリートの養成)という本研究の根幹をなす観点に、奨学制度が与えた意義を検討する必要が生じた。そのためこの点について、まず建学時の人材養成についての目的、および奨学制度の設置の目的、さらには奨学制度の発展と19世紀での変容にかんするあらたな調査・検討が必要となり、本年度はH30年度の研究成果の本格発表を重視することとし、本研究の方向性に微調整を加えることとなった。これに関連してまずはベルリンとザクセンの中等学校(特に16/17世紀に選帝侯によって設立された学校群)における奨学制度の調査を要し、ベルリンのギムナジウム(特に選帝侯により設立されたヨアヒムスタールギムナジウム)を中心にデータを収集・精査した。これにより、中等学校の地域別、種類別特色があきらかになり、今後の研究の基盤を再構築することができた。ドイツの中等学校史研究とは異なり、ハプスブルク帝国の中等学校史研究はそれほど研究成果があるわけではない。

そのなかで、最新の研究を参照しつつ、資料の収集に努めた。中等学校を通じての社会移動と、それを前提とした進学先の選別、それを可能にする国家を超えた中等学校のネットワークの存在をあきらかにすべく、これまで研究を進めてきた。だが、特にドイツにおける伝統校(封建諸侯が設立したもの)については、奨学生の枠があり、奨学制度についてあらたに調査が必要となったため。2017ー18年度の史料調査や研究により、本研究が当初想定していた研究の枠組を見直す必要が生じた。具体的には中央ヨーロッパのドイツ語系学校すべてに共通するシステムと並行して、各地の文化・政治事情がさまざまなかたちで学校システムに影響を与えている点が、当初の見通しよりもかなり重要な役割を担っていることが判明し、これらの特徴を再評価することが必要であるとの結論に至った。そこで2018年度はまず理論面での再検討が生じ、教育社会史的手法を見直すことに取り組むこととし、教育に関する現代史的視点も取り入れつつ、中央ヨーロッパの中等学校システムに関する理論を再構築することに着手した。その研究の中間まとめを、文理融合型のテーマを扱う研究会で報告をすることにより、これまでにないあらたな視点や着想をえることができた。年度後半はその場で得られた知見をもとにさらに研究をすすめ、中央ヨーロッパのドイツ語と他言語の接触地域に存在する中等学校のより詳細な調査・研究に着手した。具体的には、1ポーランド・ロシア文化圏(都市:ブローディ、チェルノヴィッツ)、2イタリア語圏(都市:トリエステ)、3チェコ語圏(都市:プラハ、ツナイム)、4ズデーテン地域(カールスバード、エーガー)等の学校記録や都市史を調査、精査するとともに、各都市の多文化状況を併せて検討した。これらの作業により、最終年度にむけて研究成果を公表できる体制が整った。これまでの史料調査・研究等に基づき、研究の方向性を再検討する必要が生じた。その結果、中央ヨーロッパの中等学校には地域の特性が色濃く反映されている側面と、すべての学校に共通したシステムがある点に着目、これまでの研究成果を再整理し、資料の再調査を実施しつつ、研究のフレームワークを再構築する作業に従事した。引き続きドイツにおける学校記録の収集、精査に努めるとともに、同時代史料をさらに渉猟し、中央ヨーロッパのドイツ系中等学校の実情を多面的に把握するよう努める。また、2年間の研究成果として、この分野の研究動向に関する研究ノート(和文)および中央ヨーロッパにおけるドイツ語系中等学校史に関する研究ノート(欧文、英語かドイツ語)を執筆、投稿するよう研究を進める。ドイツの中等学校はベルリンの有力ギムナジウム6校(フランスギムナジウム、グラウアークロースターギムナジウム、フリードリヒスヴェルダーギムナジウム、ヨアヒムスタールギムナジウム、フリードリヒ・ヴィルヘルム・ギムナジウム、ケルンギムナジウム)およびザクセンのギムナジウム(プフォルタ、グリマ、マイセン)を中心に考察を進める。ハプスブルク帝国にある中等学校については学校記録の調査・精査をすすめつつ、二次文献などもとりまぜながら精査を進める過去3年間の研究により、理論的枠組みの整理、および資料調査が終了した。2019年度はこの成果を具体的に発表する段階となる。
分子標識・重原子標識を用いたクライオ電子顕微鏡法による筋収縮機構の研究

筋肉の力発生の素子であるアクチン分子およびシオシン分子の構造を電子顕微鏡で明らかにするために次のような研究を行った。1)分子標識(抗体標識あるいはアビジン-ビオチン系標識)を用いてミオシン分子の「分子地図」を作製した。ミオシン分子上の機能部位(ATPase活性部位あるいはアクチン結合部位など)の三次元位置を電子顕微鏡像の三次元再構成法を用いて決めることができた。2)部位特定的重金属標識法を確立し、あわせてクライオ電子顕微鏡法でこの重金属標識が利用できるようにした。まず、タンパク質との反応基としてひとつのマレイシド基を持つ金クラスター(undecagold-mononaleimide)を合成した。この金クラスターは中心に11個の金原子をふくみ、中心部の直径は8オングストロームときわめて小さい。この金クラスターとアクチン分子とを反応させると、マレイシド基はアクチンCys374と特異的に反応する。この反応で、アクチンの特定の部位に小さな金クラスターを共有結合させることができる。従来の電子顕微鏡法とちがってクライオ電子顕微鏡法では重金属染色剤(酢酸ウラニルなど)を用いず生体分子と水との屈折率の差でコントラストをつけるので、この金クラスターを見ることができる。ひとつひとつの金クラスターは電子顕微鏡像では同定できないが、顕微鏡像の三次元再構成を行うと、クラスターをつけていない試料には見られないするどいピークがあらわれた。これが金クラスターに対応するものと思われる。3)遺伝子工学的方法による金クラスター標識部位の導入。ミオシンあるいはアクチン分子上の特定の部位を可視化するため、目的とする部位に遺伝子工学的方法でシスティン残基を導入する。このようにして導位したシスティン残基に金クラスターを共有結合させ、クライオ電子顕微鏡法でその三次元的位置を決めることができる。通常の電子顕微鏡法では動的構造変化を刻々追跡することは困難であり、これまでATP不在下でのいわゆる硬直複合体の静的構造解析を行ってきた。これまでの研究で、ミオシン分子がアクチン分子と結合している箇所を立体的に決定し、また「ミオシン頭部の主軸は力を出した後では筋肉長軸にほぼ垂直である」事を示した。我々のこの主張は、スピンラベル、蛍光法など他の研究法による結果によっても支持され、国際的に受け入れられるに至っている。しかし、現段階ではクロスブリッジがアクチンと反応してどのような分子変化が起こして収縮が起こるのか、その分子的基本メカニズムは解かれておらず、制御のメカニズムも不詳である。新しい分子メカニズムを提出するためには動的反応を追跡でき、かつ分子レベルでの構造の詳細を明らかに出来る研究法が必須であり、また構造全体を解くだけでなく、機能上の重要な部位を狙い撃ち的に明らかに出来る構造解析法が、筋肉のような巨大分子の構造研究には重要である。このような要求に答えられる研究法として分子標識法を用いたクライオ電顕法がある。分子標識法の基礎固めとして我々は、低角回転シャドウ法によりミオシン頭部にある反応性の高いSH残基(SH1)、ミオシン軽鎖3のCys177、ATP結合部位などの部位を約3nm程度の精度で決定している。クライオ電顕法では生体の構造を水和を保ったまま無染色・無処理でいわば「生の状態」で観察でき、急速凍結を併用するので時間分解能をもつ。既にクライオウルトラミクロトーム、NdYAGレーザー等が設置され、クライオ電子顕微鏡が納入されつつある。筋収縮の本質は, ATP存在下でのミオシンとアクチンの相互作用にある.筋収縮機構の分子レベルでの解明の為には,アクチンーミオシンのシステムの機能部位を明らかとし,それらの収縮中の動きを追跡する必要がある.

我々は既に,アクチン/ミオシンの接触部位を提唱した.これはケンブリッジグループなどの説とは異なるが,我々のモデルの正しさが国際的に認められ,決着がついた.もう一つのミオシン分子の重要な機能部位であるATP結合部位の三次元的所在を,自主開発した分子標識法とクルーグらが開発した三次元再構成法とを組み合わせて決定した(Nature(1987)329,635-638).ATP結合部位は,エネルギーの注入口であり,収縮時の分子変形とも関わる. ATP結合部位はミオシン頭部の先端から約7nm離れ,アクチン結合部位の反対側にあり,互いに約4nm離れていた.ミオシンのアクチン結合能とATP結合能とは互いに影響し合うが,その相互作用はアロステリック的である事を直接的に結論できた.我々はミオシン分子頭部内の折れ曲がり部位の存在を指摘してきたが, ATPはここに結合しており,極めて興味深く,今後の研究の方向を示唆する.ミオシンには,反応性システイン(SHI)があり, ATP分解及びアクチンの結合に深く関連している.その三次元的所在は, ATP結合部位とは反対側にありアクチン結合部位とは隣接して存在していることが判明した.部位特異的(Site directed)抗体を用い,ミオシンN末端,トリプシン切断部位(JI,J2)の免疫電子顕微鏡的な部位決定に成功した.筋収縮の分子レベルでの解明の為に,更に詳細な構造決定を達成したい.既に金原子11個のクラスターを標識し,クライオン電顕法により無染色標本の撮影に成功している.この方法は,動的反応をミリ秒毎に観察できるので,此の方向へも研究を進めつつある.クライオ電子顕微鏡法が軌道にのり、アクチン・トロポミオシン・S1複合体のクライオ電顕像を得ることができるようになった。この際アクチンのシステイン374に金原子クラスターを導入した所、三次元フーリエマップに鋭いピークが生じ、これを暫定的にシステインの位置を示すものと同定した。それはアクチンのラセン軸から半径4nmの所にあり、アクチンとミオシンの境界にかなり近い所にある。この結果は、初めて電子顕微鏡的にアミノ酸残基三次元的位置を決定できることを示したことになる。この方法を他のアミノ酸残基の位置決定に用いることを準備している。既に分子標識法により、ミオシン分子上のATPの結合部位を三次元的に決定したが、その分子標識の一次構造上での位置がトリプトファン130の近傍にある疎水的セグメント上にあることを決定した。これはミオシン分子の機能部位のうちで、三次元的位置とアミノ酸配列上での位置を対応ずけられる初めての例となった。細いフィラメントのCaイオンによる構造変化に関しては高Ca濃度および低Ca濃度での電子顕微鏡像と、それからの三次元像再構成を行った。フーリエ変換の位相角の標準偏差を求め、二つの構造の差をも検定するプログラムが出来つつある。光分解性ATPアナログと急速凍結法を組み合わせた時間分解電子顕微鏡法の確立のために、レーザー照射後にタイミングをとって急速凍結する必要がある。急速凍結の直前にレーザーパルスをトリガーする装置が完成し、テストの結果、良好に作動することがわかった。
アダム・スミス『国富論』第1・2篇の理論的・実証的再構成

『国富論』第1・2編を「経済発展の理論」として統一的かつ内在的に再構成するという当初の目的は、第2編第2章の長大な信用制度論の実証的・理論再検討に十分手が届かなかった点で、完全には遂行できなっかた。経済発展の理論における「貨幣」の位置や意義の解明については、今後の課題として残ったという事である。しかし、そのほかの目標はほぼ満足しうるほどに達成したと言ってよく、予期していなかった新事実の発見も含めてその要点を箇条書きすれば、以下のとおりである。(1)『法学講義A』でもすでに、『国富論』と同様に、市場社会には必ず「自然的均衡」があるという考え方はあったが、「価格」はまだ財の数量と単純に反比例すると捉えられており、労働価値説は未確立であった。(2)スミス労働価値説は、その基礎にある価値尺度論が「時と所」の異同の組み合わせにおうじてことなる4つの理論次元をもつものとして構想されていた。すなわち「安楽と自由の犠牲」である「労働」は「時と所」を問わずつねに「等しい価値」をもつが、貨幣が正確な価値尺度でありうるのは「時と所」が同じ場合だけであり、異なるときには「穀物」が「近似的な」それであるから、経済成長の理論的解明は労働と穀物を基準に組み立てらるべきであると。(3)スミスは経済成長の推進力を分業の発展にみたが、発展のためのファンドの大きさは「維持しうる労働量」と「維持しえた労働量」との差にあるから、したがって労働の投入産出のエネルギー転換効率がもっとも高い穀物生産の効率性が、経済発展=分業の進展の程度を究極的に規定していると説くことになった。換言すれば、「維持しうる労働量」を実物的に表す「総需要」は、市場での交換・取引をつうじて「維持しえた労働量」内部の社会的配分替え(=分業構造の変化)を引き起こすが、この配分替えの基準が、いわゆる生産3要素の自然率つまり「自然的均衡」に他ならないという主張である。本年は3年計画の初年度であったから、研究は過去の研究史の再調査と整理および社会経済史や統計資料をめぐる基本的文献の調査・収集が中心であった。文献、統計資料、データ・ベース等の作業は予定よりも遅れがちではあるが、順調に進行しつつある。来年度の作業によって、かなりの程度・範囲をカバーできるようになるであろう。直接の研究としては、『国富論』1篇11章に含まれる長大な「過去4世紀における銀価値の変動にかんする余論」の理論的・実証的な再構成が試みられ、前半の歴史分析を中心に論文にまとめ発表した。刊行は平成5年5月の予定であるが、この研究によって明らかになった点は、以下の3点である。1.アメリカ大陸における豊度の高い銀鉱山の開発が進むにつれて、ヨーロッパにおける銀の価値は約90年間下落しつづけた。この90年間は、銀の価値がその「自然価格」に落ちつくために要した期間だというスミスの理解が示すように、彼の「自然価格」概念は長期の均衡価格としての特徴をもつ。2.金と銀の価格は「改良と耕作の進展」につれて長期的に上昇しつづけるというスミス独自の理論命題は、あくまでも市場需給説的な立論ではあるが、基本のところで必要な投下労働量=労働価値説によって裏打ちされている。

つまりスミスは、市場における「需要と供給」との均衡を、市場に存在する財貨の「総需要と総供給」のそれとは捉えず、「年々の生産量」と「年々の消費量」との中・長期的均衡と捉えることにより、社会的に大量に累積されている「貨幣」用貴金属の存在量を、市場均衡価格決定から分離するという工夫をした。3.労働大象の実質賃金、つまり生活水準の向上については、地域的な違いが大きいということが分ってきた。本年度の研究計画は、(1)18世紀イギリスにおける「労働大衆」の生活水準の実証的解明,(2)『国富論』第1篇第8章「労賃について」の理論的再構成,(3)『同上』第1篇第11章「地代について」を再構成したうえで、学会報告を行う,であった。(1)については一橋大学図書館(古典資料センター)や九州大学などで調査収集をすすめ、解明・整理の作業を始めたが、まだイメージの段階である。(2)については、研究を進めてゆく過程で、『グラースゴー講義(A)』に含まれる「自然価格」論が、実質的に「労働の自然価格」論であったことを発見したため、まずその段階でのスミスの「経済理論」の特徴を解明する作業を行い、当時のスミスは「分業」の発展を規制する原理を「労働の自然価格」と把えてはいたものの、まだ「資本」や「地代」の理論的把握は未確定にとどまっていたことを明らかにし論文にまとめ発表した。(3)については、発表希望者が多数であったため、来年度にまわすことになった。平成6年度夏の経済学史学会西南部会で、発表を行う予定である。スミスは「等しい量の労働は、あらゆる時と所で、労働者にとって等しい価値をもつ」という『国富論』第1編第5章で定式化した普遍の価値尺度に立脚しつつ、通俗的な理解である労働の「真実(実質)価格」と「貨幣価格」との関係を、商品の「支配または購買しうる労働量」を基準に解きあかそうとした。「時と所」の違いをつうじてつねに等しい労働の価値を「直接」正確に知ることは技術的に不可能であるから、『国富論』の理論分析は「時と所」が同じ場合にのみ「正確」に一致しうる「貨幣価格」の世界と、「時と所」が異なる場合に他の何よりも「近似的に」一致しうる「穀物」価格の世界との区別と関連づけをつうじてなされることになった。第1編の理論展開にそくしていえば、第6章の構成価格論と第7章の自然価格論とは、本質的に「時と所」が同じというきわめて厳しい理論的前提のもとで展開された抽象的な議論である。したがって、「労働・資材・地代」の自然率のそれぞれの動向を「時と所」を移動させつつ行われた第8章から第11章までの議論、つまり「富裕が進展しつつある社会」=分業が展開しつつある社会を念頭に置いてなされたスミスの議論についてみても、その分析の基礎におかれていた労働-穀物、労働-貨幣とのあいだの厳密な関連性を見逃してきた従来の研究では、真に内在的な理解など求むべくもなかった。もちろん労働の「穀物」価格は、その「真実(実質)価格」に「もっとも近似的に比例している」というだけのことであり、労働の「真実(実質)価格」は、あくまでも「生活必需品と便宜品」の全体であった。だからこそスミスは「生活必需品と便宜品」全体の相互の価値関係を、「労働の維持」という観点から投入-産出のエネルギー転換効率がもっとも高い「穀物」生産の進展を基礎に、それを他の土地生産物や「製造品」の生産にまで展開してゆくという形で理論的に解明しつつ具体的に確定する必要があり、これが第11章「地代について」の分析であった。
多核金属錯体の精密設計と相乗的触媒機能

二核および三核のルテニウムとオスミウムからなる混合金属クラスターを新たに合成し、それらと三級リン化合物やアンモニアとの反応を詳細に検討することにより、異種金属クラスターを用いた場合には等核クラスターの反応に較べて顕著な異種金属効果、すなわち位置選択性の発現や顕著な加速効果が見られることを明らかにした。(1)ルテニウムとオスミウムを含む等核および異核の二核ポリヒドリドクラスターと三級リン配位子との反応申請者はこれまでに二核ルテニウムテトラヒドリド錯体(Cp^*Ru)_2(μ-H)_4と三級リン配位子の反応について検討し、1:1-リン付加体Cp^*Ru(PR_3)(μ-H)_2RuCp^*が生成することを明らかにするとともに、溶液中ではリン配位子が2つのルテニウム間を速やかに移動することを見出しその機構を解明してきた。本年度はRuOsおよびOs_2の金属コアを有する類縁体とリン配位子の反応を精査し、中心金属の種類によって反応生成物と反応機構がどにように変化するのかを実験および理論的側面から明らかにする。(2)ルテニウムとオスミウムを含む三核ポリヒドリドクラスターの酸塩基性評価ポリヒドリドクラスターの反応性はヒドリド配位子の酸塩基性の影響を強く受ける。金属中心が同族の4種の三核クラスターRu_3, Ru_2Os, RuOs_2, Os_3のヒドリド配位子の塩基性を実験的に評価するとともに計算化学的手法を用いて塩基度の差を生ずる要因を明らかにする。遷移金属による水素分子の活性化は、無機化学や有機金属化学から酵素学に至る広い分野にわたる重要な研究課題となっており、特に水素分子がどのような様式で活性化されるのかは興味深い問題であり、多くの研究者の注目するところとなっている。鉄-鉄あるいは鉄-ニッケルがイオウともう1種類のヘテロ原子で架橋された活性サイトをもつ[FeFe]-および[FeNi]-ニトロゲナーゼ上では、水素はプロトンとヒドリドとにヘテロリティック開裂することが明らかにされている。このような酵素による水素の活性化に関連し、ルイス酸である遷移金属がルイス塩基であるヘテロ原子との間に結合を持つ系においては、これら2つの原子が水素分子の活性化に際して協同し、ヘテロリティック開裂を惹起するかどうかに興味が持たれる。本年度は、三核ルテニウムポリヒドリド錯体(Cp^*Ru)_3(μ-H)_3(μ_3-H)(1)とアンモニアとの反応で生成する三重架橋イミド錯体(Cp*Ru)_3(μ-H)_3(μ3-NH)(2)の水素化で、アンモニアの発生とともに錯体1が再生する際、水素分子はどのような様式で活性化され切断されるのかを重水素を用いた標識実験により明らかにした。三重架橋イミド錯体1と重水素との反応を^1HNMRで追跡し、新たに生成する架橋アミド錯体3に取り込まれた重水素の分布と量を解析した。その結果、重水素は分子面に関してイミド配位子とは逆の面から取り込まれ、ルテニウム中心に酸化的付加すること、すなわち水素のホモリティック界列が起こることが明らかになった。クラスター錯体は金属-金属結合で結び付けられた複数の金属中心を基本骨格としてもつ分子であり、基質との反応においてそれらの金属中心が協同的に作用することが期待される。従って特定の基質との反応を精緻に解析することにより金属中心間に働く相乗効果を明らかにすることができるとの考えに従って、Ru_2,RuOs,Os_2という3種の骨格を持つ二核テトラヒドリド錯体とジフェニルアセチレンの反応を調べた。反応の解析に当たっては最終生成物ばかりでなく反応中間体の構造を明らかにするとともに、反応機構については核磁気共鳴分光法を駆使して解析した。その結果、Cp^*RuH_4RuCp^*とジフェニルアセチレンとの反応では垂直配位型アセチレン錯体が選択的に生成し(TYpe A)、その類縁体であるCp^*OSiH40sCp^*との反応では、ルテニウムによって捕捉されたジフェニルアセチレンの芳香族性の炭素-水素結合がオスミウムによって切断され、選択的にオスマサイクル錯体が生成する(TypeB)ことを明らかにした。これに対してルテニウムとオスミウムの両者を含む混合金属クラスターCp^*RUH_4OsCp^*とジフェニルアセチレンの反応ではType AとTypeBの両方の反応が併発することを見出した。幾つかの反応中間体を単離し、単結晶X線構造解析を行うとともに、中間体の溶液中での挙動を調べることによって反応機構を解明し、それぞれの金属中心の果たす役割を提案した。クラスター骨格を構成する金属間の相乗作用を解明するために、クラスターを異種金属によって組み立て、その結果発現すると考えられる「異種金属効果」に注目した。

ともに8族金属であるルテニウムとオスミウムからなる二核テトラヒドリド錯体Cp^*Ru(μ-H)_4OsCp^*と三級リン配位子の反応を、二核ルテニウムおよび二核オスミウムテトラヒドリド錯体の反応と比較した結果、リン配位子は反応初期段階にルテニウム上に取り込まれ、その後オスミウム上に分子内移動することが明らかになった。リン配位子には逆方向の動きはなく、この過程は不可逆過程である。これにはリンに対するルテニウムとオスミウムの結合解離エネルギーの差が反映されており、一新たに「熱力学的異種金属効果」を提案した。因みに二核ルテニウム錯体に取り込まれたリン配位子は2つのルテニウム間を可逆的に移動し、二核オスミウム錯体に取り込まれたリン配位子はオスミウム間を移動しない。さらに異種金属クラスターにおいてはリン配位子の取り込み過程が2つの等核クラスターに較べ大幅に加速されることが明らかにした。異種金属クラスターとすることで分子構造が非対称になり、また分子軌道に異方性が誘起されることをX線故造解析およびDFT計算により明らかにし、その結果,大幅な加速が起こることを明らかにし、「速度論的異種金属効果」を提案した。前年度にRu_2, RuOs, Os_2型の三種類のテトラヒドリド錯体を用い、様々な三級リン化合物との反応を通じて、反応サイト、反応速度、三級リン配位子の分子内移動速度に関する異種金属効果を観察してきた。本年度はこれを三核ペンタヒドリド錯体に展開し、アンモニア活性化反応における異種金属効果について検討した。アンモニアとの反応に先立ち、Ru_2Os, RuOs_2,およびOs_3型ペンタヒドリド錯体を合成し、Ru_3錯体とその構造、電子状態を比較し、異種金属の導入によってもたらされる変化について考察した。次いで、Ru_3骨格に三重架橋オキソ配位子を導入するとアンモニア活性化が加速されるという事実に基づき、新たに合成した三種のペンタヒドリド錯体へのオキソ配位子の導入を試みそれに成功した。引き続きそれぞれのオキソ錯体とアンモニアとの反応における速度論的パラメータを求めて比較した結果、アンモニアの窒素一水素結合切断の速度比は錯体の組成によって大きく変化し無旧:k_<Ru3>:k_<Ru2Os>:k_<RuOs2>:k_<Os3>の値はおよそ1:8:12:5となった。さらにルテニウムとイリジウムおよびルテニウムとロジウムから構成される異種金属三核ポリヒドリド錯体の合成を達成し、分子構造を明らかにするとともに三級リン配位子との反応を通じて、リン配位子の取り込みがルテニウム上で立体選択的に起り、引き続き二度のリンー炭素(sp2)結合の切断が起こることを明らかにした。以上の結果を通じて、クラスター骨格に異種金属を導入した際に誘起される立体・電子的な異方性について論じた。
分子コンピュータ内蔵リポソーム:自律的に考え判断するドラッグデリバリーシステム

研究開始前、リポソーム内部に分子コンピュータRTRACSを内蔵した複合システムを構築することに成功していた。この複合システムに、外部から入力分子を膜透過させる機能をもった分子アンブレラ(DNA-コール酸連結分子)を開発し、通常ではほとんど膜透過しないオリゴDNA/RNA分子を膜透過させることに成功した。リポソーム型DDSを生体に応用する場合、リポソームは多様なストレスを受けて不安定化される。そこで、極限環境である、高温かつ激しい対流が起こる過酷な条件にあえてリポソームを晒し、その安定性を検討した。その結果、PCR条件(max 94°C)でも二分子膜はバリア能を保持することを見出した。また、DDSに有利なジャイアント・ユニラメラ・ベシクル(GUV)を、生理的塩濃度かつオイルフリー条件で構築できる新規GUV調製法の開発に成功した。(1)分子コンピュータRTRACSの動作シミュレータの開発: RTRACSは、AND論理演算を例にとると10種類のオリゴヌクレオチドと3種類の酵素が協調して働く複雑な系である。このような多成分系の反応条件の最適化問題を効率よく解くには、シミュレーションは非常によい手段である。オリゴヌクレオチドのハイブリダイゼーションは、1本鎖状態と2本鎖状態の間の遷移だけを考慮する2状態モデルで近似した。また、酵素反応はミカエリス=メンテン型の式にしたがうと仮定した。そのほか、酵素の反応速度定数などは文献値を使用した。このように厳密な仮定に基づかないシミュレーションであるが、実験結果を非常にうまく説明できることがわかった。この成果はすでにPhysical Review E誌に掲載された。(2)リボソームの均一化:研究申請時、研究に使用していたリボソームは多重膜(マルチラメラ)であった。ドラッグデリバリーを考えた場合、外部から情報を内部に取り込むにも、内部の薬剤を外部に放出するにも、リボソームは一枚膜である事が望ましい。そこで従来凍結乾燥法で作っていたリボソームの調製法を変更し、ジャイアントマルチラメラリポソームを効率よく作れるW/Oエマルション遠心沈降法を適用した。この方法で調製したリボソームの内部にAND演算型RTRACSを封入したところ、2種類の入力RNAが存在する(1, 1)条件でのみジャイアントユニラメラリポソーム内部で出力RNAが生成することを、蛍光顕微鏡観察で観測することに成功した。またフローサイトメトリーで系全体を統計的に解析することができた。(3)モレキュラーアンブレラの合成:本分子は、4つの両親媒性分子をリンカーで結合した構造であるが、当然合成中間体・最終生成物ともに両親媒性を示す。両親媒性分子は水相および有機相ともに親和性があるため、抽出操作による精製が困難である。各ステップで生成物の性質にあわせて精製方法を検討しながら合成を進め、最終的に目的化合物を得ることに成功した。本研究では、分子コンピュータとリボソームを融合した「考える」薬物送達システム:インテリジェントDDSの実現を目指している。平成21年度の計画は、(1)高品質リボソーム調製法の導入、(2)分子アンブレラ-DNA複合分子の導入、(3)膜を介した人工情報伝達システムの開発、であった。(1)遠心沈降法という、w/oエマルジョンを緩衝液中に落とし込む方法で、ジャイアントユニラメラリポソームを調製した。その内水相に自律型分子コンピュータRTRACSを封入し、サイズ分布が小さく、より細胞に近い構造を持つリボソーム中で、分子コンピュータが動作することを、フローサイトメーターで検出に成功した。(2)新規分子アンブレラ-DNA複合分子を設計し、実際に合成した。合成の簡便化と収率の向上を達成するために、分子の脂溶性を向上するジメトキシトリチル基で、分子アンブレラのコール酸部分の水酸基を保護した。この工夫により、合成的に扱いにくい両親媒性分子である分子アンブレラの合成を簡便に行うことができた。また、その膜透過能を、分子ビーコンをプローブとして用いて、リアルタイムに蛍光検出した。その結果、驚くべきことに、分子アンブレラ-DNA複合分子は、相補的な配列を持つ31merのオリゴDNA鎖の膜透過を促進する性質を有することが分かった。この成果は、現在、投稿準備に入っている。(3)分子アンブレラは「物質」の膜透過を促進する。一方、細胞が行っているシグナル伝達システムに習う本系は、分子の構造変化を利用して情報を伝達する。平成21年度中に、標的分子の設計と合成ルートの検討、合成中間体の合成までを達成した。

また、(2)との関連で、シグナル伝達能の評価系構築に必要な諸技術(リボソーム調製法・アガロースゲル濾過法・長時間の蛍光強度測定に必要なセル密閉器具の開発)の習得に成功している。分子コンピュータRTRACSは、RNAを入力分子とし、酵素反応により解であるところのRNAを出力する分子演算システムである。本研究ではRTRACSをリポソームに封入し、「考える」薬物送達システム:インテリジェントDDSの実現を目指した。H23年度は、(1)一枚膜リポソーム調製法の開発と、(2)膜を介したDNA/RNAの入出力を可能にする分子アンブレラ-DNA複合体の研究を行った。(1)前年度までに、細胞サイズのリポソームの中で安定に分子演算反応が進行することを見出していたが、そのリポソームは多重膜であった。DDSに適しているのは一枚膜リポソームであり、その調製にはw/oエマルション遠心沈降法を用いていた。しかし、実験の再現性が非常に低い問題点があった。"PCR in GV"研究の結果を踏まえて種々検討したところ、Mg^<2+>イオンおよび(d)NTPなどの小分子がリポソーム外に漏れ出し、リポソーム内部の反応を停止させることが分かった。そこで外部水相にこれらの小分子を補ったところ、実験の再現性がほぼ100%にまで向上することを見出した。(2)分子アンブレラ-DNA複合体は、本研究費で導入したHPLCシステムを用いてはじめて、単離精製することに成功した。分子アンブレラは、親水性高分子であるDNA/RNAがバリア能のある脂質二分子膜を透過する過程を促進するが、鎖長が短いほど、また二本鎖よりも一本鎖の方が、膜透過速度が大きいことを見出した。しかし、膜透過速度は遅く透過DNA/RNA量も少ないので、リポソーム調製法の最適化を検討する必要があると結論した。そこで、オイルフリーかつ塩濃度の高いRTRACS緩衝液条件において一枚膜ジャイアントリポソームを形成することが可能である、画期的なリポソーム調製法の開発に成功した。この新規リポソーム調製法を用いると、分子アンブレラ-DNA複合体の膜透過促進能を極限まで引き出すことができると期待される。
深い準位の格子欠陥観測による半導体に対する各種放射線照射効果の解明

1.酸素濃度と製造法が異なる7種類のシリコンウエハを異なったスペクトルの中性子場(京大原子炉の圧気輸送管と熱中性子設備,東大の高速中性子源炉)で照射した。照射済みのシリコンウエハについて電気抵抗率の測定を行った。また,その両面に金及びアルミニウムを蒸着し,それぞれショットキー電極及びオーム電極を構成した。そして,生成された格子欠陥のエネルギー準位と準位密度とを半導体中不純物測定装置を用いて測定した。昨年度は室温における測定のみ行ったが,今年度は液体窒素温度に近い90Kから350Kまで測定した。この結果,これまでは格子欠陥生成に余り有効ではないと言われていた熱中性子が欠陥生成に大きな役割を果していることが分かった。また,従来報告されていなかったエネルギー準位の欠陥が見つかり,現在,この欠陥の種類を解明しようとしている。2.京大工学部のタンデム加速器を用いてシリコンウエハに酸素及びシリコンビームを打ち込み,生成された欠陥濃度分布をチャンネリング法によって測定した。本年度は照射ビーム量の測定方法をより正確に行える改良をした。また,後方散乱スペクトルから欠陥濃度を解析する方法について理論的検討を加え,デチャンネリング評価に一回散乱,多重散乱を同時に考慮する方法を新たに考案した。その結果,欠陥濃度分布が精度良く首尾一貫して得られるようになった。実験で得られた欠陥濃度分布によると,生成される欠陥は表面付近の比較的小さく照射量に依存しない欠陥と,イオンのレンジ付近で鋭くピークをなす,照射量により急激に増加する部分からなっており,2種以上の欠陥種が関与していることが分かった。このため新たにイオンにより生成した点欠陥の再結合,拡散,欠陥クラスターの生成,欠陥クラスターを核としたアモルファスの生成,蓄積を考慮したモデルを作成した。モデル計算により,実験データは良く再現されたが,これによると表面付近は点欠陥で,ピーク部分は主にアモルファスで構成されていることが明らかになった。1.酸素濃度と製造法が異なる7種類のシリコンウエハを異なってスペクトルの中性子場(京大原子炉の圧気管と熱中性子設備,東大の高速中性子源炉,及び阪大の14MeV中性子場)で照射した。また,その両面に金及び金ーアンチモン電極をつけ,それぞれショットキ-障壁及びオ-ム障壁を構成した。そして,生成された格子欠陥のエネルギ-準位と準位密度を半導体中不純物測定装置を用いて測定した。その結果,電気抵抗率及び浅い局在準位濃度は,高速中性子によって大きな影響を受けるが,深い局在準位のエネルギ-位置,深い局在準位濃度及び捕獲断面積などは,照射する中性子スペクトルにあまり依存しない事が分かった。2.京大工学部のタンデム加速器を用いてシリコンウエハにシリコンビ-ムを打ち込み,生成された欠陥濃度分布をラザフォ-ド後方散乱法によって測定した。一方,原子の衝突は2原子間のみで弾性的に越こり,試料のシリコンはアモルファス状であるとしてシミュレ-ション計算を行い,実験結果と比較した。計算結果は,実験結果から得られた欠陥の量よりも大きな値を示した。今回行った計算は,一次弾き出し原子ができ,弾き出し原子によるカスケ-ドが起こるところまで模擬した計算であり,実際には,生成された欠陥のアニ-リング等が起こるものと考えられる。今後,アニ-リングを考慮に入れた計算を行うべきである事が分かった。

1.酸素濃度と製造法が異なる7種類のシリコンウエハを異なったスペクトルの中性子場(京大原子炉の圧気輸送管と熱中性子設備,東大の高速中性子源炉)で照射した.照射済みのシリコンウエハについて電気抵抗率の測定を行った.また,その両面に金及びアルミニウムを蒸着し,それぞれショットキー電極及びオーム電極を構成した.そして,生成された格子欠陥のエネルギー準位と準位密度とを半導体中不純物測定装置を用いて測定した.昨年度は室温における測定のみ行ったが,今年度は液体窒素温度に近い90Kから350Kまで測定した.この結果,これまでは格子欠陥生成に余り有効ではないと言われていた熱中性子が欠陥生成に大きな役割を果たしていることが分かった.また,従来報告されていなかったエネルギー準位の欠陥が見つかり,現在,この欠陥の種類を解明しようとしている.2.京大工学部のタンデム加速器を用いてシリコンウエハに酸素及びシリコンビームを打ち込み,生成された欠陥濃度分布をチャンネリング法によって測定した.本年度は照射ビーム量の測定方法をより正確に行える改良をした.また,後方散乱スペクトルから欠陥濃度を解析する方法について理論的検討を加え,デチャンネリング評価に一回散乱,多重散乱を同時に考慮する方法を新たに考案した.その結果,欠陥濃度分布が精度良く首尾一貫して得られるようになった.実験で得られた欠陥濃度分布によると,生成される欠陥は表面付近の比較的小さく照射量に依存しない欠陥と,イオンのレンジ付近で鋭くピークをなす,照射量により急激に増加する部分からなっており,2種以上の欠陥種が関与していることが分かった.このため新たにイオンにより生成した点欠陥の再結合,拡散,欠陥クラスターの生成,欠陥クラスターを核としたアモルファスの生成,蓄積を考慮したモデルを作成した.モデル計算により,実験データは良く再現されたが,これによると表面付近は点欠陥で,ピーク部分は主にアモルファスで構成されていることが明らかになった.