hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
癌細胞にanoikis感受性を誘導する分子標的治療薬開発に関する研究

上皮や内皮細胞は、細胞外基質への接着が生存に必須であり、基質から遊離するとアポトーシスを起こし死滅する。この現象はanoikisと呼ばれ、生体内において細胞が、本来の存在環境以外の場所で生存、増殖することを防ぐ重要な機構である。我々はMEK阻害剤がヒト乳がん、大腸がん細胞株においてBH3-only proteinであるBimELのリン酸化依存的分解を抑制し、BimEL蛋白量を増加させることによりanoikis感受性を誘導することを示した。MEK阻害剤以外の物質を調べたところ、Hsp90阻害剤である17-Allyllaminogeldanamycin(17-AAG)、17-N, N-dimethylaminoethylamino-17-demethoxy-geldanamycin(17-DMAG)が、大腸がん細胞株DLDI、HT29にanoikis感受性を誘導した。このときBimELの増加は観察されず、Hsp90阻害剤はMEK阻害剤とは異なる機序でanoikis感受性を誘導することが示唆された。またHsp90阻害剤は細胞間で感受性の差が大きく、調べた細胞株の中で最も高感受性であったHT2pは、DLD1とはIC50に約100倍、最も低感受性であったHCT15とは約1,000倍の開きがあった。各株間でHsp90量に差はなく、Hsp90阻害剤処理による変動も無かったが、Raf等のHsp90client proteinは高感受性細胞株ほど低濃度で減少していた。またHsp70は高感受性細胞ほど低濃度で誘導され、細胞によってHsp90阻害剤によるストレスの強さが異なることが示された。現在、Hsp90阻害剤感受性が異なる細胞株数種において、Hsp90 ATPase活性やATPase活性を制御するaccessory proteinの量など感受性決定に関与する可能性のある細胞因子を調べている。
季節応答におけるエピジェネティックヒストン修飾の機能

植物は季節に沿ってダイナミックに変化する環境に対応するために、短期の環境応答システムに加え、それらの短期応答の反応のしやすさを季節的に制御するメカニズムを持つはずである。例えば、昆虫による食害に対する防御応答は夏に反応しやすくなっており、凍結に対する耐性応答は冬に反応しやすいと予想される。しかし、そのしくみの実態は明らかではない。本研究では、植物のエピゲノムの季節変化に着目し、特に遺伝子の発現制御に重要な役割を持つと考えられるヒストン修飾を解析することにより、長期環境応答の実態と機能を明らかにする。生物が長期的な環境変化に応答するメカニズムを明らかにしようとする研究である。特に、短期的な環境変化と長期的な環境変化を分別するメカニズムの解明をターゲットとしている。ヒストン修飾を介したエピゲノム応答が短期のストレス応答を上位に制御することがそのメカニズムであるという仮説を立て、ヒストン修飾H3K27me3が介在する季節応答のしくみと機能について研究を行い、検証を行う。分子生物学的手法の発展により環境応答のメカニズムは様々な研究で明らかにされてきたが、その多くは短期的な応答を扱ったものであり、長期的な環境への応答、そしてそれを短期的な環境変動と分別するメカニズムは未解明である。すでに研究代表者らはヒストン修飾H3K27me3の季節応答などを発見しており、研究計画も妥当であり、先端的な発見が期待される。他分野への波及効果も期待できる。
歯の石灰化制御分子TRPM7の情報伝達と機能解析

我々は、キナーゼ活性を有するユニークなミネラル透過型陽イオンチャネルであるTRPM7が、生体中でも特に象牙芽細胞やエナメル芽細胞に極めて高発現し歯の石灰化を担うことを発見した。本研究は歯の石灰化調節におけるTRPM7のイオンチャネルとしてのミネラル輸送機能とキナーゼとしてのリン酸化機能の役割やこれに続くシグナル伝達機構を、歯の細胞に特異的なTRPM7コンデョショナル欠損マウスやTRPM7キナーゼ変異マウスを用いたin vivo及びin vitro実験系で解明することにある。まず、キナーゼドメインの点変異(K1646R)によるTRPM7αキナーゼ変異マウスは歯の白濁と共にエナメル形成不全を呈した。in vitro解析の結果、エナメル芽細胞におけるTRPM7のイオン輸送機能に影響は与えず、キナーゼ機能がBMPシグナル経路のリン酸化を介してエナメル芽細胞の分化や石灰化を担うことが明らかとなり、この成果をまとめ論文発表を行った。次に、TRPM7-floxとCK14-Creマウスの交配により作出したエナメル芽細胞特異的なTRPM7コンディショナル欠損マウスは、強いエナメル質の形成不全や石灰化不全を呈した。組織解析やin vitro解析の結果、エナメル芽細胞におるTRPM7を介するイオン輸送の障害と共に、細胞間接着構造や細胞形態に異常が認められた。従って、TRPM7のイオン輸送機能がエナメル芽細胞層の形態維持や石灰化機構に重要な役割を持つことが分かった。以上より、TRPM7のイオン輸送とキナーゼとしての機能が、それぞれエナメル芽細胞の形態維持や分化を調節することで、エナメル質形成や石灰化に必須な分子であることが明らかとなった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。我々は、キナーゼ活性を有するユニークなCa2+透過型陽イオンチャネルであるTRPM7が、生体中でも特に象牙芽細胞やエナメル芽細胞に極めて高発現し、この分子が歯の石灰化を担うことを発見した。本研究は歯の石灰化調節におけるTRPM7のイオンチャネルとしてのミネラル輸送機能とキナーゼとしてのリン酸化機能の役割やこれに続くシグナル伝達機構を、in vitro実験系と我々が開発した歯の細胞に特異的なTRPM7コンデョショナル欠損マウスやTRPM7キナーゼ変異マウスを用いたin vivo実験系で解明することにある。また、歯に高発現するTRPM7をプロモーターとしたTRPM7-Creマウスを作製し、新規の歯特異的な遺伝子改変システムの開発にも取り組む。これらの取組みは、歯の発育障害の病態解明や歯の再生研究へ新しい戦略を提供すると考えられる。TRPM7-floxマウスと、象牙芽細胞に特異的的なWnt-Creマウス及びエナメル芽細胞に特異的なCK14-Creマウスの交配により、象牙芽細胞及びエナメル芽細胞に特異的なTRPM7コンディショナル欠損マウスを作製に成功し、これらの特異的欠損マウスでは歯質の形成不全が認められた。また、キナーゼドメインの点変異(K1646R)によるTRPM7αキナーゼ変異マウスのin vivo及びin vitro解析も行い、エナメル質の石灰化不全と共にBMPシグナル経路のリン酸化抑制が認められた。一方、TRPM7プロモーターを利用した歯特異的なCreマウスの作製に取組み、作出の最終段階に入っている。平成28年度は、当初の計画に沿って下記13の実験を実施し実績を得た。1TRPM7-floxマウスと、象牙芽細胞に特異的的なWnt-Creマウス及びエナメル芽細胞に特異的なCK14-Creマウスの交配により、象牙芽細胞及びエナメル芽細胞に特異的なTRPM7コンディショナル欠損マウスを作製に成功した。これらの特異的欠損マウスのin vivo解析の結果、歯質の形成不全が認められた。2キナーゼドメインの点変異(K1646R)によるTRPM7αキナーゼ変異マウスのin vivo及びin vitro解析を行い、エナメル質の石灰化不全と共に、エナメル芽細胞にBMPシグナル経路のリン酸化抑制が認められた。3歯に特異的に高発現するTRPM7遺伝子のプロモーター調節下にCreリコンビナーゼを発現するトランスジェニックマウス(TRPM7-Cre)の作製に取組んだ。ベクター構築、インジェクションと産子取得、ファウンダー同定、F1マウス作製、レポーターマウス個体復元、F2マウス作製を経てCreマウス作製までの過程の多くは実績のある開発業者に委託し、平成28年度予算の一部はこのTRPM7-Creマウス作製費用に充当した。現在、最終段階に入っている。以上の1と2に関しては、研究計画上、充分な研究結果が得られており、3に関してはTRPM7-Creマウス作製の最終段階である。従って、平成28年度の研究計画の達成度はおおむね順調に進展していると考えられる。

また、歯に高発現するTRPM7をプロモーターとしたTRPM7-Creマウスを作製し、新規の歯特異的な遺伝子改変システムの開発にも取り組む。これらの取組みは、歯の発育障害の病態解明や歯の再生研究へ新しい戦略を提供すると考えられる。まず、キナーゼドメインの点変異(K1646R)によるTRPM7αキナーゼ変異マウスのin vivo及びin vitro解析を行った結果、TRPM7αキナーゼがBMPシグナル経路のリン酸化を介して歯の石灰化を担うことが明らかとなり、この成果をまとめ論文発表した。次に、TRPM7-floxマウスと、象牙芽細胞に特異的的なWnt-Creマウス及びエナメル芽細胞に特異的なCK14-Creマウスの交配により、象牙芽細胞及びエナメル芽細胞に特異的なTRPM7コンディショナル欠損マウスの作出に成功した。特にエナメル芽細胞特異的な欠損マウスでは強いエナメル質形成不全が認められた。一方、TRPM7プロモーターを利用した歯特異的なCreマウスの作製にも成功し、tdTomatoマウスとの交配の段階に入っている。平成29年度は、当初の計画に沿って下記13の実験を実施し実績を得た。1キナーゼドメインの点変異(K1646R)によるTRPM7αキナーゼ変異マウスのin vivo及びin vitro解析を行い、イオンチャネル機能に影響はなかったが、エナメル質の石灰化不全と共に、エナメル芽細胞にBMPシグナル経路のリン酸化抑制が認められた。従って、TRPM7αキナーゼがBMPシグナル経路のリン酸化を介してエナメル質形成を担うことが明らかとなり、この成果をまとめ論文発表した。2TRPM7-floxマウスと、象牙芽細胞に特異的的なWnt-Creマウス及びエナメル芽細胞に特異的なCK14-Creマウスの交配により、象牙芽細胞及びエナメル芽細胞に特異的なTRPM7コンディショナル欠損マウスの作出に成功した。3TRPM7プロモーターを利用した歯特異的なCreマウスの作製にも成功し、tdTomatoマウスとの交配の段階に入っている。以上の1では成果の論文発表を行い、2に関しては、研究計画上、充分な研究結果が得られており、3に関してはTRPM7-Creマウスを用いた研究の最終段階に入っている。従って、平成29年度の研究計画の達成度はおおむね順調に進展していると考えられる。我々は、キナーゼ活性を有するユニークなミネラル透過型陽イオンチャネルであるTRPM7が、生体中でも特に象牙芽細胞やエナメル芽細胞に極めて高発現し歯の石灰化を担うことを発見した。本研究は歯の石灰化調節におけるTRPM7のイオンチャネルとしてのミネラル輸送機能とキナーゼとしてのリン酸化機能の役割やこれに続くシグナル伝達機構を、歯の細胞に特異的なTRPM7コンデョショナル欠損マウスやTRPM7キナーゼ変異マウスを用いたin vivo及びin vitro実験系で解明することにある。まず、キナーゼドメインの点変異(K1646R)によるTRPM
パーキンソン病における淡蒼球凝固後の黒質の形態変化の解明

対象・方法:対象;一側の後腹側淡蒼球凝固術が施行され、術後MRIにて長期観察がなされたパーキンソン病患者17例(男性7例、女性10例)。得られたMRIの内訳は術前が11例、術後1年以内(平均4.8ヶ月)が12例、術後12年(平均18.8ヶ月)が4例、術後2年以上(平均40.6ヶ月)が9例。T2強調像に着目し、大脳脚の内側縁の中点における大脳脚の幅を計測し、非術側に対する術側の中脳幅の比を経時的に観察した。次に、multishot diffusion-weighted imaging(拡散強調横)を用いて術後1年以上経過観察できた10症例の内6症例で中脳黒質の形態変化を観察した。研究結果:1.術前の非術側に対する術側の中脳幅の比は1.03±0.06。術後1年以内では0.98±0.07、12年では0.94±0.02、術後2年以上では0.90±0.05。術前と比較して、術後1年未満では有意差はなかったが、1-2年、2年以上で有意差が見られ、慢性期における術側中脳の萎縮が確認された。2.拡散強調像が施行された6症例全てで術側の黒質に形態変化が見られ、特に黒質の後外側部に萎縮が認められた。この黒質の萎縮は術側大脳脚の萎縮に強く関わっていると推測された。考察・結語:後腹側淡蒼球凝固術後の慢性期における脳の変化を明らかに報告は、本研究が最初である。本手術の脳に与える二次的な影響を明らかにすることは、臨床のみならず解剖学的見地からも重要な情報である。今後、この術後性変化と治療効果の関連について詳細な検討がなされるべきであると考えられる。平成11年度は拡散強調像による黒質の形態変化観察に先立って、黒質が存在する中脳の形態評価を試みた.淡蒼球凝固術を施行された薬剤抵抗性パーキンソン病患者17症例を対象に中脳の形態変化について検討した.その結果、淡蒼球凝固術後2年未満では中脳萎縮は明らかでなかったが、2年以上の患者では術側の中脳の萎縮が統計的有意差をもって認められた.一方、経過観察中の非手術側の臨床症状は変化が見られず、中脳の萎縮は術後の臨床症状に影響を与えないことが示された.この内容は現在Neurology誌に投稿中である.上記の中脳の萎縮はこれまで検討してきた黒質の萎縮が関与している可能性があり、我々の仮説を支持するものであるが、これまで我々が黒質の描出に用いてきたmulti-shot diffusion imageは黒質描出の安定性に欠けることが欠点であった.これを改善するするため、本年度はGE横河社の技術者と協力して新しい拡散強調像の開発を行っている.試作の段階では比較的安定して撮像できるようになっているが、multi-shot diffusion imageと比較すると画質が劣っており、現在改良中である.対象・方法:対象;一側の後腹側淡蒼球凝固術が施行され、術後MRIにて長期観察がなされたパーキンソン病患者17例(男性7例、女性10例)。

T2強調像に着目し、大脳脚の内側縁の中点における大脳脚の幅を計測し、非術側に対する術側の中脳幅の比を経時的に観察した。次に、multishot diffusion-weighted imaging(拡散強調横)を用いて術後1年以上経過観察できた10症例の内6症例で中脳黒質の形態変化を観察した。研究結果:1.術前の非術側に対する術側の中脳幅の比は1.03±0.06。術後1年以内では0.98±0.07、12年では0.94±0.02、術後2年以上では0.90±0.05。術前と比較して、術後1年未満では有意差はなかったが、1-2年、2年以上で有意差が見られ、慢性期における術側中脳の萎縮が確認された。2.拡散強調像が施行された6症例全てで術側の黒質に形態変化が見られ、特に黒質の後外側部に萎縮が認められた。この黒質の萎縮は術側大脳脚の萎縮に強く関わっていると推測された。考察・結語:後腹側淡蒼球凝固術後の慢性期における脳の変化を明らかに報告は、本研究が最初である。本手術の脳に与える二次的な影響を明らかにすることは、臨床のみならず解剖学的見地からも重要な情報である。今後、この術後性変化と治療効果の関連について詳細な検討がなされるべきであると考えられる。
フラーレン・アルカリ金属錯体の局所電子状態のSTMによる解析

研究実績の概要を以下に示す。1. Rb_xC_<60>錯体薄膜の局所電子構造のトンネル顕微鏡による解析:RbドープによりC_<60>薄膜の格子間隙でのフェルミ準位付近の電子状態密度が顕著に増大することがSTM/STS解析の結果から明らかとなった。これは、この錯体の金属的導電性発現の微視的機構を示すものとして興味深い結果である。2.単層カーボンナノチューブ(SWCNT)のトンネル顕微鏡による研究:一本のSWCNTの構造、電子状態をSTM/STS解析によって明らかにすることを試みた。3. TDAE-C_<60>錯体結晶の気相成長の成功と磁性、導電性の測定。
東アジアにおける越境労働移動の政治社会学的動態分析と入国管理政策の比較研究

第1に、1990年代以降東アジアで国際労働移動が急増した要因として、送出国の労働移動奨励政策、受入国・地域の選別的かつ積極的な労働市場開放政策、およびそれらの政策に伴い就労斡旋業者の越境的ネットワークが拡張したことが大きい(中国とメコン流域を除く)ことを東北アジアと東南アジアを対象に実証的に論じた。第2に、90年代以降労働移動に関する二国間覚書や多国間枠組みが形成されてきたこと、また移住労働者自身やその支援団体も越境的ネットワークを通して政策提言活動を行っていることを実証的に明らかにした。しかし、第3に、移住労働者の規制と保護は、香港が制度的に進んでいるのを除けば、国によって乖離の度合いが大きいことも比較により明らかにした。首藤は、東アジアの国際労働移動に関する資料や文献収集に努め、かつ中部ジャワおよび北部タイから日本に外国人研修生を派遣する背景について、それぞれタイとインドネシアの共同研究者の協力を得て、データ収集を行った。また、インドから東アジアへの労働移動について、今藤にインドでの現地調査を行わせて、資料の収集に努めた。一方、筑波大学で東アジアにおける国際労働移動に関して、平成18年10月25日と12月11日に公開講演会を開催した。さらに、2月下旬にインドネシアで移住労働者に関する最新の法令等の資料を収集し、関係省庁の政策担当者、移住労働に関する市民団体や不法滞在等で帰国したで元移住労働者約20名などにインタビューしたほか、派遣業者の施設を訪問して、国外への移住労働者派遣の書類手続きや訓練施設を視察した。駒井は、日本における外国人移民の労働状況に関するこれまでの調査をまとめ、日本社会の課題について論じた著書を出版した。また、日本におけるフィリピン人の労働環境の変化について、海外共同研究者であるバレスカスの協力を得て、関東、関西地域で調査を行ないデータを収集した。明石は、日本における外国人「高度人材」受入に関して、先行研究の収集と検討を行い、計10社の人事担当者にヒアリングを行った。また、東証上場企業計2400社に対し、質問票を送付して、目下その回答を整理している。吉村は、マレーシアにおける外国人(移住)労働者を中心として、マレーシアの労働・雇用問題に関して、マレーシア関係官庁、外国人労働者の権利・保護・支援を議論する研究者・労働組合・市民団体・NGOsなどに対するヒアリング調査、資料収集を行った。首藤は代表者として、東アジアの国際労働移動に関する資料や文献収集に努め、筑波大学においては次のとおり公開セミナーを開催した(講師名と開催日:安里和晃氏平成19年5月23日、陳天璽氏6月27日、宣元錫氏11月14日、陳立行氏平成20年1月28日)。このうち、安里氏、宣氏および陳氏には最終報告書で、それぞれ台湾、韓国、中国に関する章の執筆を依頼して、快諾を得た。また、タイにおけるメコン流域からの外国人労働者に関する法制度について、香港とタイのNGOに執筆を依頼して快諾を得た。これにより、本研究の目的に合致した国際的な執筆体制を確立することができた。首藤は、個別の分担ベースでは、平成19年8月と平成20年3月に香港で資料収集と現地インタビューを行い、香港の外国人労働受け入れに関する法制度と社会的組織化について報告書を作成した(これに基づき平成20年7月にインドネシアでの国際会議、9月に日本の学会で報告する予定である)。この他、首藤は平成19年12月に東アジアの労働移民に関する国際ワークショップに参加した。駒井は、日本における外国人移民(とくに日系ブラジル人)の労働状況および地方自治体の政策について調査をまとめ、講演を行った。吉村は、マレーシアにおける外国人(移住)労働者を中心として、マレーシアの労働・雇用問題に関する現地調査を行い、国立シンガポール大学および国内の学会等で研究発表を行った。また、明石は、最終報告書でシンガポールの外国人労働に関する法制度を執筆するため、シンポガールでの資料収集を行い、国内の研究会で発表した。首藤は、フィリピン、インドネシア、タイ、ベトナム在住の、それぞれの海外共同研究者との連絡も密にとっており、すべての海外共同研究者が今年度の調査報告書を作成し、首藤に提出した。本研究は東アジア(東南・東北アジア)を対象に、特に1990年代以降急増した移住労働の流れを促進する要因について、送出側と受入側双方の政治経済、社会的な観点から、現状を調査分析している。移住労働については、近年東南アジアまたは東北アジアに関して研究が発表されているが、本研究は東アジア全域を対象としている点で新しい枠組みを提供している。具体的な調査課題は、次の3点である。(1)東アジアの主要な労働送出

国における労働者派遣と保護に関する法制度、行政機構の役割、民間仲三介業者や民間訓練施設等の機能調査、(2)主要な労働力受入側における外国入労働力の入国管理規制や雇用と保護に関する法制度、および就業職種別め雇用実態調査。外国人労働者の雇用と保護に関するNGO等市民社会の活動と役割、(3)東アジア地域レベルにおける外国人労働移動に関するネットワーク形成の実態調査。(1)について、本研究の対象はフィリピン、タイ、インドネシア、ベトナム、インド、中国である。(1)について、本研究で対象としたのは、マレーシア、タイ(メコン流域)、シンがポール、香港、台湾、韓国、日本である。本研究では、これらの実証分析に基づき、移住労働に関する地域的な公共秩序の課題を検討している。また、これらの対象国・地域に関する基本的なデータを作成しで、付属資料として最終報告書に添付した。なお、最終報告書執筆のために、平成20年12月に各章担当者が一同に集まり、全体の検討会議を開催した。
笑い発作に伴うてんかん性脳症の動物モデル―光遺伝学を用いた異常波伝搬経路の検証

外側視床下部からChR2をウィルス導入してChR2発現が認められる視床背内側核と外側手綱核の軸索終末部を80Hzの青色光で経路特異的に光刺激すると、δβ帯域およびγ帯域パワーの一過性の増強とそれに続く抑制が誘導された。光刺激は視覚弁別課題の成績には有意な影響を及ぼさなかったが、空間作業記憶課題の手がかり呈示中に光刺激を行うと成績が顕著に低下した。遅延期間中の光刺激では行動への影響は弱かった。以上より、外側視床下部-視床背内側核/外側手綱核経路の過興奮とそれに続く抑制により認知機能障害がもたらされることがわかり、この系は視床下部過誤腫てんかん後の脳症の動物モデルとして適切と考えられた。本研究では、視床下部過誤腫にともなうてんかん性脳症(認知機能障害)の病態メカニズムとして、『視床下部から視床背内側核(MD)を経て前頭前野(PFC)に至る経路を異常神経興奮が伝わり、正常な神経活動が阻害されると、認知機能が低下する』という作業仮説を立て、これに即したラット動物モデルの開発に挑戦する。具体的には、光遺伝学的手法によりラット視床下部-MD間の経路特異的な興奮刺激を反復し、MDとPFCへの刺激後異常神経発火や自発的異常発火の誘導を試みる。H28年度には、MDから逆行性に細胞体が標識される視床下部の部位1と、MDから順行性投射を受けるPFCの部位を、組織学的に同定した。ChR2とGFPを含む遺伝子コンストラクトを作成してアデノ随伴ウィルスAAV9に挿入し、1で同定した視床下部の領域に脳定位的に注入し、ウィルス注入3週間以後に、MDにオプトロードを慢性留置し、青色光刺激によるKindling(てんかん誘発閾値以下での慢性刺激)を行った。MDに刺入したオプトロードとPFCに留置した微小電極から、刺激前後に記録される脳波および電場電位local field potentialsを解析し、実験開始から約2週間後に、MDとPFCで刺激後異常発火や、自発的異常発火が認められることを明らかにした。行動学的には、ラットが喜ぶ際に出す高周波の鳴き声が観測され、また髭の非定型的な動きが誘発されることがあるようになった。また、作業記憶課題のシステムを試作し、覚醒動物の行動訓練を開始した。光遺伝学的手法でラット視床下部-MD間の経路特異的な興奮刺激を反復することにより、MDとPFCへの刺激後異常神経発火や自発的異常発火の誘導に成功した。行動学的にも笑い様の鳴き声が誘発されており、行動課題の構築もおこなった。以上の理由により、順調に進展していると判断することができる。外側視床下部にChR2をアデノ随伴ウィルスベクターを用いて注入したのち、リポーター蛋白であるGFPの分布を免疫組織化学的手法で確認したところ、視床では主に順行性に、背内側核に加えて外側手綱核の軸索終末にもGFP発現が認められた。この手法を利用し、覚醒頭部固定下における視覚弁別課題および空間作業記憶課題を訓練した5頭のラットにおいて外側視床下部からChR2を導入して、視床の背内側核/外側手綱核を80Hzのレーザー光で刺激(経路特異的光刺激)することによる課題成績の変化を行動学的に解析するとともに、視床・大脳皮質における神経活動(電場電位)の変化に関する電気生理学的解析を進めた。電気生理学的解析の結果、外側視床下部-視床背内側核/外側手綱核経路の80Hz刺激により、低周波(δβ)帯域および高周波(γ)帯域パワーの一過性の増強とそれに続く抑制が誘導された。行動解析の結果、光刺激は視覚弁別課題の成績には有意な影響を及ぼさなかったが、空間作業記憶課題においては、左右の手がかり視覚呈示期間に光遺伝学的刺激を行うと、遅延期間の長さに関わらず成績が低下した。遅延期間の最中に光刺激を行った場合、行動学的効果は弱かった。つまり、外側視床下部-視床背内側核/外側手綱核経路の80Hz刺激は経路特異的過興奮とそれに続く抑制を誘導し、この抑制が作業記憶課題の記銘期間に生じたときに特異的に顕著な成績変化がもたらされた。このことから、視床下部過誤腫によるてんかん性脳症においては、外側視床下部-視床背内側核/外側手綱核経路の過興奮とその後の抑制により認知機能障害がもたらされるという病態メカニズムが重要であり、本研究の開発した経路特異的光賦活は視床下部過誤腫てんかんの脳回路病態を検討する動物モデルとして適切なことが示唆された。H29年度には、まず28年度に発見したkindling現象をおこす光刺激の条件を最適化する。

これにより、PFC・MDにおいて誘導された刺激後異常発火や自発的異常発火を、電気生理学的検証に必要な動物の頭数を確保して解析するとともに、部位特異性を検証する。これと並行して、前頭葉機能の行動学的解析も進め、視床下部過誤腫に伴うてんかん性脳症の責任脳回路同定を目指す。神経生理学H28年度にはシステムの構築に注力したため、使用した動物や試薬等の全額が頭書の予定を下回ったが、研究の進捗には上記のとおり問題がない。H29年度には動物の頭数を増やして定量的な解析を加速して進めるため、H28年度からの繰り越し分と併せて予算を使用する予定である。
ヒトパピローマウイルス変異E6癌遺伝子を用いたテロメレース活性の解析

1.子宮頚癌発生過程におけるFHIT遺伝子の発現異常を解明するために、子宮頚癌32例(扁平上皮癌25例、腺癌・腺扁平上皮癌7例)、CIN18例(CIN I;14例、CIN II/III;14例)においてRT-PCRおよびcDNA塩基配列決定によりその発現を検討した。欠失を伴う異常なFHIT mRN人遺伝子の発現が子宮頚部扁平上皮癌で44%に検出された。腺癌などでは発現異常はなかった。また、CIN Iでは検出されないが、CIN II/IIIでも36%に検出され、earlyeventであると考えられた。異常発現のパターンは、exon 5-7の欠失が共通して認められた。CINの癌への進展過程に関与している可能性がある。2.高齢者の子宮頚癌46例(60-96才、平均71才)のHPV同定とp53 mutationについて検索した。子宮頚癌ではp53 mutationの頻度は0-4%とされているが、子宮頚癌より平均で約15才高齢な外陰癌では20-50%と報告されている。HPV型は一般に比べHPV陽性率は96%と差がなかったが、HPV16,HPV18の頻度が低く37%でそれ以外の型が59%を占めていた。これは、HPV16,HPV18以外の型では、感染から発がんまでに時間を要することが考えられる。また、p53 mutationの頻度は11%(5/46)と高い傾向にあり、HPV16,HPV18以外の型に限ると15%(4/27)とさらに高率であった。また5例のp53 mutationはendogeniousmutagenesisによることを示すtransition typeで、高齢との関連が考えられる。
ビタミンCがヒト表皮の遺伝子発現に与える影響の解明

ビタミンCは抗酸化、コラーゲン重合などの作用に加えて、エピジェネティクスを介して遺伝子発現に関与することがわかってきた。エピジェネティクスとはDNAメチル化に代表される塩基配列の変化を伴わない遺伝子発現制御機構である。ES細胞や癌細胞で研究が進みつつあるが表皮で関与しているか未だわかっていない。そこで、本研究は表皮においてビタミンCがエピジェネティクスを介して遺伝子発現に寄与することを明らかとする。
DNA修飾半導体ナノ結晶を利用した遺伝子の多色アッセイ法の開発

1.オリゴヌクレオチド(ODN)修飾ナノ微粒子の調整および凝集の基礎検討水溶性のカルボジイミド(EDAC)を使用して末端アミノ化ODNを微粒子表面のカルボキシル基に化学修飾した。種々の条件検討により、超微粒子同士がそれらを架橋することができるODNにより微粒子が凝集することがわかった。この超微粒子同士の凝集体は数μから数十μmのサイズに及び、蛍光顕微鏡を用いてこれを鮮明に観察することができた。さらに、適当な波長帯の色素を有するスフェアを選んでやると凝集体を形成した場合にだけスフェア間のFRET(蛍光共鳴エネルギー移動)が観察できた。2.赤(R)-緑(G)二色微粒子系で凝集実験p53遺伝子のホットスポットを含む野生型と一塩基の変異を含む変異体の45量体を遺伝子サンプルとしてそれぞれ化学合成した。この野生型サンプルの両端の15量体に相補的なDNAをそれぞれR、Gスフェアに修飾した。R-G微粒子混合系にそれぞれのサンプルを添加し凝集の様子を蛍光顕微鏡で観察した。その結果、野生型のサンプルを添加した系では両微粒子が凝集し、それらの合成色である黄色(R+G=Y)の発光を示す凝集体が生じた。一方、変異体を添加した溶液では僅かに凝集体が生成したもののその色はR、G、Yの混ざったものであった。3.赤(R)-緑(G)-青(B)三色微粒子系での遺伝子解析実験変異体の片末端に相補的なDNAを同様にしてB微粒子に固定化した。これで、野生型はRとG微粒子を、変異体はRとB微粒子を架橋できることになる。2つの三色微粒子混合分散溶液にそれぞれ野生型と変異体p53を添加し、その後の凝集挙動を同様に観察した。その結果、二色系ほどのはっきりとした差ではなかったものの、野生型添加系では全体に黄色味(R+G=Y)がかった凝集体が、変異型添加系ではマゼンダ(R+B=M)を帯びた凝集体が主に生じていることがわかった。本研究では量子サイズの半導体微粒子にDNAを修飾したコンジュゲートを作製する。この微粒子は表面に修飾されたDNAの性質に関係する種々の刺激でその凝集が制御できると考えられる。ここでは表面DNAの塩基配列に依存した凝集を利用して遺伝子の多色アッセイ法に関する基礎的検討を行う。半導体微粒子の使用に先立って初年度は同じく蛍光性を有する有機超微粒子を用いて本研究の基礎となる以下の項目に関して基礎的検討を行った。1.オリゴヌクレチオド(ODN)修飾ナノ微粒子の調製アミノ基修飾ODNはDNA自動合成装置で合成した。表面にカルボキシル基を有し、さらに蛍光色素(BODIPY)が含浸されたナノスフェア(直径約40nm)は購入した。水溶性のカルボジイミド(EDAC)を使用してODNを微粒子表面に化学修飾した。スフェアはSECにより精製し、電子顕微鏡観察などによりODNの修飾を確認することができた。2.凝集反応条件の最適化及び遺伝子の多色アッセイに関する基礎的検討温度とイオン強度は、核酸のハイブリダイゼーションを支配する非常に重要なファクターである。

種々の条件検討により、適当な条件下、超微粒子同士がそれらを架橋することができるODN共存下、凝集することがわかった。この超微粒子同士の凝集体は数μから数十μmのサイズに及び、蛍光顕微鏡を用いてこれを鮮明に観察することができた。さらに、適当な波長帯の色素を有するスフェアを選んでやると凝集体を形成した場合にだけスフェア間のFRET(蛍光共鳴エネルギー移動)が観察できた。前年度に調製したDNA修飾ナノ微粒子を用いてガン遺伝子であるp53の比色検出実験を行った。1.赤(R)-緑(G)二色微粒子系で凝集実験p53遺伝子のホットスポットを含む野生型と一塩基の変異を含む変異体の45量体を遺伝子サンプルとしてそれぞれ化学合成した。この野生型サンプルの両端の15量体に相補的なDNAをそれぞれR、Gスフェアに修飾した。R-G微粒子混合系にそれぞれのサンプルを添加し凝集の様子を蛍光顕微鏡で観察した。その結果、野生型のサンプルを添加した系では両微粒子が凝集し、それらの合成色である黄色(R+G=Y)の発光を示す凝集体がほとんどであった。一方、変異体を添加した溶液では僅かに凝集体が生成したもののその色はR、G、Yの混ざったものであった。野生型DNAがRとG微粒子を特異的に架橋した結果と考えられる。広領域を撮影した写真の画像を解析した結果、野生型添加系の全凝集体に占めるRとGの凝集体の割合、すなわち偽陰性度は1%以下、異性体添加系でのその裏返しである偽陽性度は約8%であった。2.赤(R)-緑(G)-青(B)三色微粒子系での遺伝子解析実験上記の系を三色系に発展させた。すなわち、変異体の片末端に相補的なDNAを同様にしてB微粒子に固定化した。これで、野生型はRとG微粒子を、変異体はRとB微粒子を架橋できることになる。2つの三色微粒子混合分散溶液にそれぞれ野生型と変異体p53を添加し、その後の凝集挙動を同様に観察した。その結果、二色系ほどのはっきりとした差ではなかったものの、野生型添加系では全体に黄色味(R+G=Y)がかった凝集体が、野生型添加系ではマゼンダ(R+B=M)を帯びた凝集体が数多く見受けられた。以上により、一塩基多型(SNPs)の簡便な検出法としての可能性を示すことができた。微粒子へのDNA導入効率を上げることで、より明確な差として観察できると考えられる。
サンボリスムの芸術と世紀末からベルエポックにかけてのフランス社会

本研究の最大の目的は、サンボリスムを従来のように単なる近代詩の運動に閉じこめたり、美術領域にのみ限定して考察するということを避け、文学(詩のみならず小説も含む)、美術、音楽などの芸術諸ジャンルを横断するかたちで多角的かつ総合的に捉え直すことであった。1993年から1997年の4年間にわたり、ほぼ隔週の割合で地道な研究会が重ねられ、その最終的な成果を『象徴主義の光と影』(宇佐美齊編著、ミネルヴァ書房、1997年)として出版した。第1章「眼と耳のあゆみ」では、モロ-、ドラクロワ、ゴ-ギャンなどの画家やドビュッシ-などの音楽家、さらにはフェリーニの映画などとの関係の中でサンボリスムが考察された。第2章「詩の変容」では、ヴェルレ-ヌ、マラルメ、ロ-トレアモン、ルナ-ル、クローデル、パスコリなどを対象に、狭義のサンボリスムの枠を超えて象徴主義的なものが当時の文学全般に対してもっていた影響の大きさが浮き彫りにされた。第3章「小説の変貌」には、サンボリスムの影響を小説の中に探るという従来あまりなされなかった諸研究がおさめられている。第4章「時代精神」としては、サンボリスムと、フェネオンのアナ-キズムや、ハルトマン、ヘルツホルツ、レヴィといった当時の思想家との深い関わりが証明され、さらに、フェノロサの漢字論を通して、サンボリスムの東洋における遠い反響が明らかにされた。第5章「手法の転換」は、サンボリスムのもたらした文学的手法の変化を扱うもので、デュジャルダンの「内的独白」、「中心紋」の手法、象徴詩の難解さや解釈をめぐって考察がなされている。本研究は以上の5つの複眼的視点によって、時代、ジャンルなどの狭い制約を超えて、サンボリスムをより広い視野のもとで再考した試みであり、今後はこの成果をふまえて、1910-30年代のアヴァンギャルド芸術運動について考察をすすめていきたい。平成7年度は、フランスを中心とするヨーロッパの文学テクスト(ボードレール、フローベール、マラルメ、ヴェルレーヌ、ランボー、プルースト、ジッド、ヴァレリー、クローデルなど)を主な対象として、象徴主義が提起した問題とは何かを問うことから始めた。その際、音楽・美術・演劇などの諸芸術との関わり、政治や社会の変動がおよぼした影響(特にアナーキズムをはじめとする当時の政治社会状況など)、思想史的なコンテクスト、および中国・日本など非ヨーロッパ諸国との比較対照の視点などをも十分に考慮するように心がけた。ついでそれらの諸問題がその後どのような展開を遂げたかを追求した。したがって時代区分としては、19世紀中葉から1920年代までを視野に収めることになった。また、同時に、分析哲学、精神分析学、社会人類学など人文諸科学における象徴理論についても、必要に応じてゲストの研究者を招いて、上記の問題と合わせて考究するように努めた。今後は、この二つの通時的ならびに共時的視野のうちにサンボリスムがそれぞれ占める位置を関連づけ総合して、最終的なサンボリスム像を浮かび上がらせる方向にもっていきたいと考えている。またサンボリスム関係の雑誌の復刻版(『ラ・プリューム』誌など)の読み込みも平行して進められており、その成果もこれからの各班員の研究内容に徐々に反映されるはずである。なお研究会は原則として間隔に開催され、平成7年度は計20回の口設発表と討議が重ねられた。平成8年度は個々の発表とその検討を通じて、サンボリズムを文学、芸術、社会の側面から多角的に研究した。

文学との関わりにおいては、ボードレール、マラルメ、ヴェルレーヌ、ヴァレリー、クローデルなどの抽象派の詩人のみならず、18世紀の作家や、ルナール、フローベル、ゾラといった象徴主義の外にいた作家、さらにはイタリアの作家であるパスコリなども視野に入れ、文学世界全体の中で象徴主義がいかなる位置にあったかが多面的に研究された。また他方で、象徴主義の表現の本質に関わる考察(その晦渋さと受容など)もなされた。芸術との関係においては、絵画、音楽、美学、映画における象徴の思想、あるいはこれらの領域と象徴主義の関わりが研究された。これにより、文学史では一流派にすぎない象徴主義が、当時あるいは後世の芸術の諸分野ときわめて密接な交流をもついることが明らかになった。社会との関わりにおいては、当時の批評家であるフェネオンとアナーキズムの関係を中心として探求がなされ、象徴主義が暗黙のうちにもつ社会的な次元が明らかにされた。これらの考察は、すでに各自の論文のプランとしてまとめられつつあり、その検討も順次行われている。文学、芸術、社会の側面から見た象徴主義像といったものが、討論を通じて、各研究員の中で明確になりつつあり、最終報告の中に反映されるはずである。また、サンボリスム関係の雑誌の復刻版(『ラ・プリューム』誌など)の読み込みも平行してすすめられ、これも最終報告の中に何らかのかたちで反映される予定である。なお、研究会は原則として各週に開催され、平成8年度は計17回の口頭発表と討議が重ねられた。当初の研究計画通り平成9年度は、前年までの研究成果のとりまとめと、原稿執筆および出版準備を行い、すでに研究成果報告書として『象徴主義の光と影』(宇佐美齊編著、ミネルヴァ書房、1997年)を出版した。まず第1章「眼と耳のあゆみ」において、モロ-、ドラクロワ、ゴ-ギャンなどの画家やドビュッシ-などの音楽家との関わりの中で象徴主義文学が再考され、さらに、その後の展望として、フェリーニの映画とサンボリスムの関わりが考察された。第2章「詩の変容」では、ヴェルレ-ヌ、マラルメ、ロ-トレアモン、ルナ-ル、クローデル、パスコリなどを対象に、狭義のサンボリスムの枠を超えた研究がなされ、象徴主義的なものが19世紀から20世紀にかけての文学全般に対してもっていた影響の大きさが浮き彫りにされた。第3章「小説の変貌」には、サンボリスムの影響を小説の中に探るという従来あまりなされなかった諸研究をおさめられている。ルソー、フロベール、ゾラ、ジッド、ヴァレリー、プル-ストなどの小説が、どのようなサンボリスム的側面をもっているかが明らかにされた。第4章「精神時代」としては、サンボリスムと、ファネオンのアナ-キズムや、ハルトマン、ヘルムホルツ、レヴィといった当時の思想家との深い関わりが証明され、さらに、フェノロサの漢字論を通して、サンボリスムの東洋における遠い反響とでもいうべきものが明らかにされた。第5章「手法の転換」は、サンボリスムのもたらした文学的手法の変化を扱うもので、デュジャルダンの「内的独自」、「中心紋」の手法、象徴詩の難解さや解釈をめぐって考察がなされている。本研究は以上の5つの複眼的視点によって、時代、ジャンルなどの狭い制約を超えて、サンボリスムをより広い視野のもとで再考した試みであり、今後はこの成果をふまえて、1910-30年代のアヴァンギャルド芸術運動について考察をすすめていきたい。
赤潮プランクトンシャットネラが産生する活性酸素と魚毒性との関係の解明

ブリをシャットネラ海水に曝露させた際、斃死例では実験曝露開始後から動脈血酸素分圧(Pao_2)が急激に減少したが、この時海水中過酸化水素濃度([H_2O_2])は急激に増加し、約1.52.0μMに達した。斃死時には[H_2O_2]は急激に低下した。口腔水と鰓腔水を採取し[H_2O_2]の測定を行ったが、両サンプル間にはっきりとした濃度差を認めることはできなかった。生残例では海水中に過酸化水素はほとんど検出されなかった。曝露実験で測定されたのと同濃度の過酸化水素を海水に加えて行った実験では、ブリに対する生理的影響はほとんど認められず、全ての個体が生残した。これらの実験の結果、過酸化水素以外の活性酸素種であるOHラジカルがシャットネラによるブリ斃死に関与していることが予想されたため、その消去剤であるマンニトールの効果について調べた。マンニトール50mMを海水に添加して行った実験で、シャットネラ曝露時のブリに対してある程度の延命効果が認められた。同濃度のマンニトールのシャットネラ細胞に対する影響は認められなかった。ヒラメをシャットネラ海水に曝露したところ、直ちにPao_2低下し、ブリにおけると同様の窒息状態が出現した。実験期間中全てのヒラメは生残した。従ってヒラメのシャットネラに対する高い抵抗性は、同種の低酸素状態に対する耐性によると考えた。ブリ・マダイ・ヒラメの3魚種で鰓のカタラーゼおよびスーパーオキシドディスムターゼ(SOD)活性を比較したところ、カタラーゼVmaxについてはブリが最も低く、ヒラメが最も高い値を示した。カタラーゼKmおよびSODについては3魚種間で有意差は認められなかった。これらの要因もシャットネラに対する魚種間の感受性の差異に関係するものと思われた。ブリの血中過酸化脂質濃度がシャットネラ曝露初期の段階で有意に上昇することが明かとなった。この事実はシャットネラによるブリ生体成分の酸化が鰓のガス交換能を低下させ得る可能性を示唆するものであり、更に詳細に検討する必要がある。しかし、血中非蛋白性SH基濃度(NPSH)はシャットネラ曝露後もあまり変動しなかった。NPSHについては未だ測定技法上の問題が完全には解決されておらず続けて検討したい。血漿中SOD活性もシャットネラ曝露によって変化しなかった。シャットネラによる主要被害魚種であるブリと被害の殆ど報告されていないヒラメについて鰓のカタラーゼ活性を酸素電極法を用いて比較した。ブリについての値は平均値でヒラメの約1/2であったが、ヒラメの値は個体間の変動が大きく統計的有意差は検出できなかった。他の臓器組織についても同様の検討を行った。またスーパーオキシドディスムターゼについて、現在亜硝酸法を用いて魚種間の比較を検討中である。鰓を通過する前後の呼吸水を採取し、その過酸化水素濃度を比較したが、口腔水と鰓腔水濃度との間に有意な差を認めることはできなかった。口腔水と鰓腔水のpHを比較したところ、シャットネラ曝露前には鰓腔水pHは口腔水pHよりも約0.2ユニット低い値を示していたが、曝露後には鰓腔水は口腔水と同じpHを示した。シャットネラが鰓の酸排出に影響を与えた可能性が考えられる。シャットネラ曝露

魚の鰓を組織学的に検討した結果、従来言われていた二次鰓弁上皮の浮腫は血液酸素分圧の低下時には起きておらず、ガス交換能の低下を説明し得ないと言うことが明らかになった。唯一認められた組織学的変性は入鰓弁動脈側の一次鰓弁間における多量の粘液の存在であった。活性酸素が粘液細胞からの粘液放出を引き起こすかと言う点について検討の要がある。ブリをシャットネラ海水に曝露させた際、斃死例では実験曝露開始後から動脈血酸素分圧(Pao_2)が急激に減少したが、この時海水中過酸化水素濃度([H_2O_2])は急激に増加し、約1.52.0muMに達した。斃死時には[H_2O_2]は急激に低下した。口腔水と鰓腔水を採取し[H_2O_2]の測定を行ったが、両サンプル間にはっきりとした濃度差を認めることはできなかった。生残例では海水中に過酸化水素はほとんど検出されなかった。曝露実験で測定されたのと同濃度の過酸化水素を海水に加えて行った実験では、ブリに対する生理的影響はほとんど認められず、全ての個体が生残した。これらの実験の結果、過酸化水素以外の活性酸素種であるOHラジカルがシャットネラによるブリ斃死に関与していることが予想されたため、その消去剤であるマンニトールの効果について調べた。マンニトール50mMを海水に添加して行った実験で、シャットネラ曝露時のブリに対してある程度の延命効果が認められた。同濃度のマンニトールのシャットネラ細胞に対する影響は認められなかった。ヒラメをシャットネラ海水に曝露したところ、直ちにPao_2が低下し、ブリにおけると同様の窒息状態が出現した。しかし、実験期間中全てのヒラメは生残した。従ってヒラメのシャットネラに対する高い抵抗性は、同種の低酸素状態に対する耐性によると考えた。ブリ・マダイ・ヒラメの3魚種で鰓のカタラーゼおよびスーパーオキシドディスムターゼ(SOD)活性を比較したところ、カタラーゼVmaxについてはブリが最も低く、ヒラメが最も高い値を示した。カタラーゼKmおよびSODについては3魚種間で有意差は認められなかった。これらの要因もシャットネラに対する魚種間の感受性の差異に関係するものと思われた。
極低温原子気体との共同冷却によるイオンの振動基底状態冷却

本研究課題では極低温イオン・原子混合気体を生成するための実験設備を構築し、ミリケルビンから数ケルビンの衝突エネルギーレンジにおいてイオン・中性原子間の散乱を観測することで、その散乱断面積の決定に成功した。さらに、弾性散乱レートおよび非弾性散乱ロスについて詳しく調べ、本研究で用いるイオン・原子混合系が共同冷却やイオン・原子間量子散乱の実現において有用であることが確認された。これらの成果は、イオン・原子間の共同冷却への応用のみならず、星間分子反応等に代表される極低温化学反応ダイナミクスの解明への足掛かりにもなると期待される。H25年度の研究では、「極低温リチウム原子とカルシウムイオン間の非弾性散乱の観測」を行った。本研究課題では極低温原子気体を用いた共同冷却により、イオントラップ中のイオンを振動基底状態へと準備することを目的としているが、その際には冷媒となる中性原子とイオン間の衝突安定性、特に非弾性散乱によるイオンロスに関する特性を詳細に調べる必要がある。そのために、当該年度の研究ではマイクロケルビン温度領域にまで冷却されたリチウム原子気体と単一カルシウムイオンを混合、相互作用させることによりイオン・原子間の非弾性散乱によるイオンロス特性を調べた。その結果、電子基底状態に準備されたイオンと原子間の衝突過程ではイオンロスが強く抑制されることが実験的に示され、本研究で用いているイオン・原子ペアが共同冷却への応用に有望であることが確認できた。さらに、準安定状態へと励起されたイオンとリチウム原子間の散乱では、イオン・原子間の電化交換相互作用が観測された。また、イオントラップ装置中における質量分析法を用いる事により相互作用後の生成イオンの質量特定に成功し、電荷交換衝突後にはリチウムイオンが生成されていることが分かった。上記の実験により、極低温リチウム原子とカルシウムイオン混合気体における散乱特性や化学反応特性が詳細に解明され、将来の共同冷却実験に向けた準備が整ったと言える。また、本研究成果は論文にまとめられ現在Physical Review Letter誌に投稿中である。平成26年度の研究においては「ミリケルビン温度にまで冷却されたイオンと中性原子間の電荷交換衝突の観測」を行った。本研究課題のねらいは「極低温原子気体との共同冷却によるイオンの振動基底状態冷却」である。実際の実験では真空環境中で捕獲、冷却された原子気体と単一イオンを同一空間上で直接コンタクトさせ、イオン・原子間の相互作用により共同冷却を行う。当該実験系では様々なタイプのイオン・原子間相互作用が考えられるが、その中でも共同冷却に寄与する"弾性散乱"と化学反応における要素過程となる"非弾性散乱"の基本特性を調べることは本研究課題遂行において極めて重要と言える。特に後者の非弾性過程は本研究で用いる物理系における衝突安定性や反応性を決定する最大要因である。そのため今年度の研究ではミリケルビン領域へのイオン冷却を実現する実験系を構築し、「低温領域でのイオン・原子間の電荷交換過程の解明」を行った。より具体的にはリチウム原子気体と単一イオンの同時トラップにより空間的に重ね合わせた際のイオンロスを測定することで、ミリケルビン温度での非弾性散乱断面積の決定を行うことに成功した。さらに両者間の散乱測定において原子気体密度を変化させた時の非弾性散乱レートを詳細に調べ、その依存性より観測された散乱過程がイオン・原子間の二体衝突による電荷交換であると結論付けることができた。尚、上記の研究成果は論文にまとめられPhysical Review A誌にて掲載された(Phys. Rev. A 91, 032709 (2015) )。本研究課題では「極低温原子気体との共同冷却によるイオンの振動基底状態冷却」を最終目標として掲げ研究を行ってきた。最終年度では上記課題の実現において重要となるイオン・原子間相互作用、特に両者間の「非弾性散乱過程のエネルギー依存性」について詳細に調べた。とりわけ、ミリケルビンから数ケルビンという広い衝突エネルギースケールでの衝突特性を明らかにすることが出来たのは大きな進歩であるといえる。この成果は未だ究明されていない星間分子反応などの極低温化学反応のダイナミクスの解明への足掛かりとなるため、当該研究分野において重要な意義を持つと考えられる。研究期間全体を通しては、「極低温イオン・原子混合系の構築」、「イオン・原子間の弾性散乱および非弾性散乱の観測」及び上記の「非弾性散乱過程のエネルギー依存性の解明」が主な成果として挙げられる。これらの結果を通して、本研究で用いているイオン・原子混合気体中の散乱断面積や、支配的に起こる非弾性散乱過程パスの特定等を行うことができ、本物理系での基礎的な物理特性を把握することが出来た。これにより、最終目標であるイオン原子間の共同冷却実現に向けて概ね準備が整えられたと言える。さらに現在の研究では、実際に期待されるイオン・原子間共同冷却実験における冷却効果の検証に必要となる、イオンの温度評価技術の開発に着手しており、当初掲げていた目標到達が目前に迫っていると言える。

本研究課題のねらいは「極低温原子気体とイオントラップ中の単一イオンとの相互作用を利用した共同冷却」であるが、昨年度および本年度の研究によりイオン・原子間の冷却ダイナミクスを特徴づける過程である"弾性散乱"および"非弾性散乱"の両過程の特性を実験的に詳細に解明することができた。また、これらの実験成果を二本の論文にまとめて学術論文誌へ投稿し、査読を経て刊行されることとなった。上記の研究進捗状況を考慮すると、目標達成のための重要なステップを着実にこなしていると判断できるため、おおむね順調な研究進度であるという自己評価に至った。量子エレクトロニクス来年度の研究では本研究課題の最終目標である「イオン・原子間の共同冷却」に関する実験を行うことを予定している。これまでの研究により、本研究で用いる物理系である極低温原子・イオン混合気体における散乱過程の主たる特性を把握することができた。今後はイオン・原子間の弾性散乱によるイオントラップ中の単一イオンの冷却効果の検証を行う。本研究ではそのために、単一イオンが有する狭線幅光学遷移を用いてイオンの温度測定を行うことを予定している。イオンの狭線幅遷移を励起するためには高安定なレーザー光源を準備する必要があるため、本年度の研究の大部分は高安定レーザー光源の開発が占めることとなる。最終的には上記方法を用いてイオンが調和ポテンシャル中の基底状態にまで冷却されることを実験的にデモンストレーションする予定である。本研究課題では極低温原子気体との共同冷却により、イオントラップ中のイオンの振動基底状態冷却の実現を行う事を目的としているが、その際には単一イオンと極低温原子気体を同一空間上にトラップし相互作用させる必要がある。さらに、イオン・原子間相互作用において系が安定であることは共同冷却実験では必要不可欠な条件であり、本研究テーマ遂行において重要なポイントであった。当該年度の研究では上記2つの課題をクリアすることが出来、次年度以降に計画している共同冷却実験に向けて十分な準備が行えたと言える。さらに関連する研究成果をまとめ、論文誌への投稿が出来たため、当初の計画以上に研究は進展していると考えられる。研究遂行に必要な光学機器の購入計画に修正が生じたため。本研究課題では、共同冷却実験に向けて極低温イオン・原子間相互作用の実現を今後予定している。そのためにはイオントラップ中のイオンをレーザー冷却により、さらに低温領域へと準備する必要があるが、本研究では現状のレーザー冷却光に加えてイオンの他次元運動の冷却を可能にするレーザー光を追加、照射することで単一イオンの三次元的な冷却を行う。さらに、三次元的イオン冷却および信号検出のための光学アクセス自由度を増やすために実験セットアップの改善を行い、イオン・原子混合気体における共同冷却、低温化学反応観測実験に適した実験装置開発を行う予定である。研究課題遂行に必要となる光学機器(光学変調器等)や電子機器(デジタル信号発生器等)の購入に使用する計画である。研究方針の変更に伴い、当初予定していた物品(低膨張ガラス製光共振器)の購入時期に遅延が生じたため。