hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ドップラー補償光学型および偏光感受型光干渉断層計による三次元光バイオプシーの開発

近赤外線を使用して眼の詳細な構造を調べる光干渉断層計(OCT)は眼科で広く用いられている検査装置であるが,我々はこれまでにない新しい機能を持った次世代のOCTを開発した.本装置では,眼の組織に近赤外線を当てたときに生じる偏光を検出して解析することにより,組織の解剖学的な形だけではなく,組織内部の質的情報や強度まで検査することができる.この新しい装置をまず正常人眼に適応し,安全性および有用性を確認したのち,角膜疾患(円錐角膜など),緑内障術後,翼状片など,様々な眼疾患や病態に応用した.次世代型光干渉断層計(optical coherent tomography)を開発し,臨床応用することを目的として研究を行った.目的としたOCTは2種類ある.一つは偏光感受型OCTで,従来のOCTが組織の光散乱のみを測定して組織内の構造を弁別するものであったのに対し,複屈折や光の減衰を情報として取り入れることによって,前眼部組織の生理学的状態を詳細に捉える装置である.もう一つはドップラー効果を利用した血流コントラストイメージング(光コヒーレントアンギオグラフィー)によって三次元血管イメージングを行うOCTである.毛細血管レベルの異常を検出するために,補償光学による動的収差補正を行い,高分解能かつ特異的コントラストをもった血管像抽出を行う.両者ともengineering model(EM機)を元に,ヒト眼で組織弁別アルゴリズムの最適化およびシステム全体の統合を行い,ヒト眼での測定を行った.偏光感受型OCTでは,円錐角膜における極早期変化を捉えるべく,角膜の偏光変化と形状変化に関する詳細な各種パラメターの比較を行い,角膜実質組織偏光変化が極早期の病変を表す指標となる可能性を見出した.また,ヒト眼において強膜の偏光情報と眼圧が相関することを示し,動物眼におけるin vitro解析と合わせて評価することにより,緑内障において強膜コラーゲン組成強度が重要な因子となっている可能性を示した.光コヒーレントアンギオグラフィーにおいては,正常ヒト眼において網膜レベル,脈絡膜レベルの細小血管が描出可能なレベルまで開発を進行させた.いずれの装置も測定の再現性,データ取得率,正確性を検討し,システム全体の完成度を高めた.偏光感受型OCTで円錐角膜眼や高眼圧眼,緑内障術後眼において測定が可能であることを示し,とくに円錐角膜癌においては従来の角膜形状解析装置を用いた臨床的病期分類との照らし合わせを行い,本装置の測定が臨床的にも有用な情報をもたらすことを確認した.次世代光干渉断層計(Optical Coherence Tomography, OCT)の測定を種々の眼疾患患者において行い,測定の精度及び適合性を検討するとともに,病態の新たな解明を行った.偏光感受型OCTで円錐角膜の初期から進行例までを測定し,円錐角膜眼においては偏光位相差に偏りが見られるほか,シグナルが上昇していること,Amsler & Muckenhirn分類と相関して角膜実質の複屈折が増加していくことを明らかにした.片眼性の円錐角膜患者の正常な僚眼で,細隙灯顕微鏡検査所見でもトポグラフィーでも変化が見られないものをforme fruste keratoconusというが,その状態においてもforme fruste keratoconusにおいても偏光位相差が明らかに変化していた例を見出し,角膜形状の変化より早期に角膜実質コラーゲンに質的変化が生じている可能性を示した.緑内障眼における濾過手術の術後経過を観察し,濾過胞内の偏光位相差と,これまで前眼部OCTで計測されてきたパラメータ群(濾過胞内部の水隙の大きさ,壁の厚さ,過胞内の小水胞の数,強膜フラップ開口部,強膜フラップ下の水隙の有無,低吸収領域の体積など)が,濾過胞機能すなわち眼圧とどのように関連するか検討した.多変量解析を用いて解析したところ,濾過胞内の偏光位相差の変化が濾過胞機能と最も強く関連し,次いで患者年齢,術後期間,濾過胞内部の水隙の大きさ,壁の厚さ,低吸収領域の面積などが有意な関連を示した.これまで濾過胞の高さや内部の水隙などが機能的な濾過胞の因子として注目されてきたが,以前は測定することができなかった濾過胞の内部線維化という新しい質的性状の変化を偏光OCTで評価でき,さらにその内部線維化が濾過胞の機能を決定する重要な因子であることを示すことが出来た.評価装置を外来に設置し,順調に測定を重ねている.正常眼のみならず,病態眼,手術後眼などのデータも着々と取得しており,データベース構築が進んでいる.偏光感受型光干渉断層計(Optical Coherence Tomography, OCT)で翼状片の局所複屈折を可視化・評価した.初発翼状片患者を対象に,ジョーンズマトリックスを用いて局所位相遅延量から局所複屈折を抽出した.切除術を行った症例でヘマトキシリン・エオジン(HE)染色を用いて翼状片組織の病理学的検討を行い,偏光OCT画像と比較した.全症例で翼状片内部の局所複屈折が上昇していた.en face画像では翼状片増殖組織が角膜中央へ向かうベクトルに一致して,強い局所複屈折を示す帯状の領域を認めた.翼状片組織のHE染色では,偏光OCTで強い局所複屈折を示す領域に一致して,変性した弾性線維を認めた.偏光OCTを用いて翼状片の局所複屈折を評価することで,非侵襲的に,翼状片内部の線維化の程度や増殖組織の範囲を可視化できる可能性が示された.

緑内障手術後の濾過胞における線維化を偏光OCTで定量化し,経時変化および眼圧コントロールとの関連を調べた.緑内障濾過手術後眼を対象とした.術後1週,1,3,6ヶ月で,眼圧の測定および偏光OCTの撮影を行った.偏光OCTで得られた濾過胞の複屈折断層像から高複屈折領域の割合を算出し,線維化スコア(%)とした.術後1ヶ月以降,眼圧15 mmHg以内を維持できたか否かで経過良好群と不良群に分類し,眼圧および線維化スコアの経時変化を評価した.線維化スコアは術後1週,1,3,6ヶ月において良好群で17.2,18.1,18.1,19.7%,不良群で15.8,21.7,34.9,36.0%であった.良好群では線維化スコアの上昇は見られず,不良群では1ヶ月以降で線維化スコアが有意に上昇した(P<0.05).線維化スコアは眼圧コントロールに関連しており,組織の線維化を他覚的・定量的に表していると考えられた.近赤外線を使用して眼の詳細な構造を調べる光干渉断層計(OCT)は眼科で広く用いられている検査装置であるが,我々はこれまでにない新しい機能を持った次世代のOCTを開発した.本装置では,眼の組織に近赤外線を当てたときに生じる偏光を検出して解析することにより,組織の解剖学的な形だけではなく,組織内部の質的情報や強度まで検査することができる.この新しい装置をまず正常人眼に適応し,安全性および有用性を確認したのち,角膜疾患(円錐角膜など),緑内障術後,翼状片など,様々な眼疾患や病態に応用した.眼科外来に装置を設置し,正常ヒト眼での測定から,病的眼での検討を行えるようになり,臨床データを確実に蓄積できるようになっている.当初の方針通り研究を遂行していく予定である.28年度が最終年度であるため、記入しない。眼科学研究は順調に進行しており,各種の眼疾患におけるデータを蓄積し,解析していく.ドップラー効果を利用した血流コントラストイメージング(光コヒーレントアンギオグラフィー)によって三次元血管イメージングを行うOCTについても,デバイスの完成度を高めていく.engineering model(EM機)を元に,ヒト眼で組織弁別アルゴリズムの最適化およびシステム全体の統合を行い,ヒト眼での測定が可能なレベルに達している.眼科外来に設置し,データの測定を進めている.ソフトウエアの購入計画に一部変更があったため.28年度が最終年度であるため、記入しない。装置の設計に変更が生じたため,一部の物品購入を次年度に延期した次年度研究費とまとめて予算を執行する予定.28年度が最終年度であるため、記入しない。研究は順調に進行しており,正常ヒト眼でのデータ採取を行うと共に,各種の眼疾患におけるデータを蓄積していく予定である.前年繰越額と合わせて使用し,研究計画を進める28年度が最終年度であるため、記入しない。装置の小型に時間を要したため計画を一部変更した前年度繰越額と合わせて使用し,研究計画を進める
科学技術倫理としの環境倫理に関する理論的・実証的研究-捕鯨技術を中心として

人間と自然との関係性、特に、人間の営みを中心に据えた環境倫理を展望しようとしたとき、近代科学導入以前の生業(subsistence)の技術、さらには、近代の科学技術を含めた広義の技術一般のあり方、すなわち、科学技術倫理の問題がその主要な要素になることが明らかになった。その意味で、環境倫理の研究には、科学技術論の立場からの研究が不可欠である。そうした技術を分析する理論的枠組み装置として、社会的・経済的リンクと文化的・宗教的リンクという二種類のリンク要素のネットワークのあり方を分析する「社会的リンク論」という新しい理論を提唱した。さらに、その理論的な枠組みの中で分析するときに、主たる生業以外の、マイナー・サブシステンスの技術の特質を理論的、実証的に研究することが非常に有効であることを明らかにした。その問題を検証するための実証研究の対象事例としては、歴史的な史料などの決定的不足から捕鯨技術を研究対象とすることの現在的な困難さが明らかになり、むしろ、自然の権利訴訟の事例でのマイナー・サブシステンスの技術のあり方が問題の本質を摘出するのに有効であることが明確となった。鹿児島県奄美大島龍郷町や長崎県諌早湾で展開している自然の権利訴訟の事例を、その地域で伝統的に培われてきたマイナー・サブシステンスの技術と、開発事業に伴う新しい近代技術にかかわる技術のあり方を比較研究し、欧米の環境倫理学における「自然」や「権利」概念とは概念的に異なる非西洋的な「自然の権利」の概念の存在を確認し、その概念が、非西洋社会も含めた新たな環境倫理を構想するにあたって、理論的な基盤となりうろことを明らかにした。本年度の研究は、主として理論的な研究を行い、実証的な研究に関しては予備研究的な作業を行った。理論的な研究は、科学技術倫理としての環境倫理の枠組を構築し、その理論的な枠組を精緻化することであった。環境倫理学に関しては最近とみに尨大な文献の蓄積があるが、それを探索し、それらの文献を整理して、簡単なデータベースを構築して、今後の研究に役立てるようにした。また、民俗学や分化人類学の研究者との研究の交流を積極的に行い、従来展開してきた理論的枠組の精緻化を行った。その理論の詳しい内容は成果として発表した論文に詳しいが、ここでは簡単に要点だけを紹介しておく。「社会的リンク論」という理論的枠組である。その理論的な枠組では、人間と自然との関係性における、社会的・経済的リンクと文化的・宗教的リンクの二種類のリンクを分析的に剔出し、そのリンクの関係によって、人間と自然とのかかわりを実証的に分析しようとするものである。その時に、その社会的リンク論で論じるべき重要な要素として、技術論、所有論、流通論、を個別に検討してきたが、特に技術論が本研究と密接な関係がある。その要点は、社会的リンク論における、二種類のリンクが不可分な形で保たれたまま、人間と自然との全体的な関わりが可能になるような、科学技術のあり方というものが求められるべきであるということである。15EA03:実証的な研究の予備研究としては、捕鯨技術に関しての文献を探索し、それを解読してきた。また、それと同時に、捕鯨技術と文化に関して、すでに多くの研究の蓄積を持っておられる、国立民族学博物館の秋道智彌氏をはじめとする3人の研究者を招いて研究集会を行い、従来の研究の蓄積に関してのさまざまな教授を受け、また情報を得た。このような作業により、本年度は実際に実証的な調査研究を始める予定である。科学義通理論としての環境理論の理論的研究の構想に関しては、単著『自然保護を問いなおす--環境倫理とネットワーク』の中で今までの研究成果をまとめ、本研究の今後の枠組みの基礎としたが、以下に記述するいくつかの事例の検討を踏まえて理論的にさらに展開している。

特に、後述の諫早の事例で中心的な問題である、主たる生業以外の生業的営みであるマイナ-・サブシステンスに関する技術のあり方を巡って、科学技術論的、STS的観点を踏まえた環境倫理のあり方が本質的であることが分かり、その点の理論的深化が模索されている。実証研究の方では、前年度の予備的調査を踏まえて、捕鯨技術を巡る問題を、東京の鯨類研究所の資料や、和歌山県の太地での実地調査を踏まえて考察したが、捕鯨技術に関しては、伝統的な網取り捕鯨技術から近代的なノルウェー式の捕鯨技術への歴史的転換に関しての歴史的史料の決定的な不足から、科学技術倫理や環境倫理に関しての本質的議論の事例としてはまだまだ歴史的研究の蓄積が必要であることが判明した。そのため、今回の基盤研究においては、理論的研究をより発展させるために、マイナ-・サブシステンスの技術が本質的な役割を持っている青森県や秋田県の白神山地における自然保護の問題や、長崎県の諫早湾における漁業技術や土木技術に関連して科学技術理論と環境倫理が交差する点においての文献調査や聞き取り調査を主とした実証研究を積み重ねることにした。その結果、マイナ-・サブシステンスの技術の特質が、近代技術と対比的な形で浮かび上がらせる事に成功した。また、「自然の権利」概念が、この問題に密接で本質的な関係を持っていることが判明し、その観点からの研究を続けることの必要性が確認された。科学技術倫理としての環境倫理の理論的研究は、マイナ-・サブシステンスの技術の特質を理論的、実証的に研究することが必要であることが前年度までの研究で明らかになった。そして、実証研究の対象事例としては、歴史的な史料などの決定的不足から捕鯨技術を研究対象とすることの現在的な困難さが明らかになり、むしろ、自然の権利訴訟の事例でのマイナ-・サブシステンスの技術のあり方が問題の本質を摘出するのに有効であることが明確になった。そのことを踏まえて、今年度の研究は、奄美大島や諫早湾などで展開している自然の権利訴訟の事例をマイナ-・サブシステンスの技術に関連する実証研究とその成果をもとにした理論的研究を中心にした。奄美大島での自然の権利訴訟は、戦後の急速な開発の進行の中での、海岸での日常的な海産物の採取や捕獲、里山の薪炭林の利用などのマイナ-・サブシステンスの衰退と深く関連している。「自然の権利」の概念も、欧米の環境倫理学における「自然」や「権利」概念とは内容的に異なる。また、諫早湾などの干拓事業を巡る自然の権利訴訟においても同様なことが見られる。干潟での海産物の採取や捕獲などのマイナ-・サブシステンスを通じた干潟との深いかかわりのあり方が、「自然の権利」の中心的な内容になっている。そこで展開されている「自然の権利」という西洋的な概念を媒介にした、日本での人間と自然とのかかわりのあり方は、環境倫理の新たな枠組みを考えたときにその根幹に位置するものである。そして、その人間と自然とのかかわりのあり方にかかわる環境倫理は、豊かな自然とのかかわりの中心的な場にあったマイナ-・サブシステンスの技術の衰退と、人間と自然とのかかわりのあり方を精神的な部分において切り離してしまった近代的な土木技術との関係を検討することによって、すなわち、「技術」の社会的あり方を再検討することによって探究することができる。その問題は、まさに科学技術倫理の問題であり、前年度までの研究成果である、新たな理論的な枠組みとして提唱してきた「社会的リンク論」によって理論的に基礎付けた。
口腔癌の放射線治療反応性に関連する遺伝子変異プロファイルの同定

研究を行うにあたり、必要とされる当施設での倫理審査・対象者への通知等、事務的な手続を完了した。また検体や背景情報の保管体制を整えた。当施設の歯科口腔・顎顔面外科の担当者の協力のもと、口腔癌に対する手術後、放射線治療を施行された患者を診療録より抽出し、患者背景や病変の状態などの臨床情報を取得、本研究を行うにあたり適切と考えられる症例を選別し、対象者リストを作成した。なお対象症例選別にあたっては臨床的な背景や検体保管状況のほか、研究結果がより意義のあるものとなるよう、当施設で施行している他の研究との関連も考慮した。現在当院病理部に保管されている手術検体から対象検体の収集を完了し、順次DNAを抽出、DNAの質的な評価を行っている。変異を検索する遺伝子の候補、変異の検索法については近年の実臨床へのがん遺伝子変異検索技術導入や治療法の変遷、免疫療法の確立、遺伝子検索技術の向上から再考の必要があると考え、各種文献の検索等知見の収集を行っている。患者の選別、検体の収集で主要な業務を行っていた口腔外科の協力者が留学することとなり、検体選別に予定よりも時間を要した。また検索する遺伝子変異についても再考をおこなっており、当初の予定よりは時間を要している。延長申請を行った。DNA抽出、評価までは問題なく施行される見込みである。昨今免疫療法など新規の治療法が登場しており、検索する遺伝子変異については再考の予定である。今回遺伝子検索の対象となる口腔領域の悪性腫瘍で手術後、放射線治療後の手術検体について、所在の確認と、本研究で使用にあたっての診療科間での調整を、当院の歯科口腔・額顔面外科にも所属する当センター研究者の協力のもとに開始した。また検体の候補選定にあたり、局所制御、遠隔転移、生存期間等患者情報の確認の可否を確認した。研究開始にあたり、院内の研究倫理審査委員会への提出書類等の作成も当センターで特に遺伝子情報に関する研究を施行している研究者とともに行った。実際研究上の手技について、当センターで分担等を検討した。遺伝情報の検索技術は研究当初の予測と比較して進歩しており、当大学においても可能な検索法の幅が広がったことから、検体からDNA抽出後の遺伝子変異検索法についてはさらなる検討を行っている。研究の方向性について検討するため、放射線治療と遺伝子変異について検討を行っている他の研究について検索を行った。特に放射線腫瘍学会においては他部位の臓器においてではあるが、手術後、化学療法後の検体を用いて遺伝情報の検索をおこなっているものがあり、当研究を推進する上での参考となった。上記のように放射線治療と遺伝子変異の関連について報告はなされているものの少数であり、未だに不明な点が多く、さらに口腔領域の悪性腫瘍については疾患の総数、検体の取り扱いの点でも検討が容易ではなく、本研究で口腔領域の悪性腫瘍における放射線治療感受性に関連のある遺伝子を検索することは有意義であると考えられた。複数診療科間にまたがる研究であり、調整に時間を要した。また本研究で対象とすべき悪性腫瘍の亜区域や、治療後の予後を確実に確認する点で、検体の選定も慎重であった。さらに遺伝子情報検索技術の向上により、DNA抽出後の検索法について、検討が必要となった。検体の取り扱いについての調整を行う。DNA抽出後の検索については当大学の専門家等の助力も得て推進する予定である。延長申請を行った。DNA抽出後の遺伝子情報検索法については一旦留保し、再検討することとなったため、次年度使用額が発生した。遺伝情報検索技術が確定した段階で合わせて使用する予定である。歯科口腔・顎顔面外科の協力者が留学により当施設から一時的に移動することとなり、業務の引き継ぎの必要が生じ、また患者・検体の選別や収集に予定よりも時間を要したため、延長申請を行った。検体収集の段階までで遅れは生じたものの、その後の研究手技は順調に進んでおり、当該助成金で遺伝子変異の検索、考察を行う予定である。
リンパ節がん微小転移の高精度診断法の開発

がん患部からのリンパ液が最初に流れ着くセンチネルリンパ節に注目し、リンパ節内のがん細胞の有無を高確度で調べることは、がん転移早期診断や根治にとって重要である。本研究では、1.蛍光とX線CTを融合したマルチモーダルイメージングにより、がん患部に接続するセンチネルリンパ節を高精度で特定する方法の開発、2.センチネルリンパ節に微小転移したがん細胞を逃さず検出する方法の開発、3.リンパ節内に転移したがん細胞の増殖や浸潤の様子を可視化しリンパ節転移が他臓器へ拡大する機序の解明、を行うことを目的とする。平成28-29年度は、「量子ドット内包シリカ粒子(量子ドット/シリカ)」と「微小金ナノ粒子」を合成し、両者を適切な量比で反応させることにより、両粒子がほぼ1:1で結合した「量子ドット/シリカ/金ナノ粒子」を合成した。この粒子の物性をin vitroにて詳細に調べた結果、粒子合成のプロセスは量子ドットの蛍光能や金ナノ粒子X線吸収能の特性を阻害していないことが分かった。平成30年度は、がん細胞が膝窩リンパ節に微小転移したモデルにおいて、腫瘍部位に「量子ドット/シリカ/金ナノ粒子」を注入し、微小転移膝窩リンパ節へのナノ粒子の移行性を評価した。その結果、注入したナノ粒子によって、膝窩リンパ節を蛍光とX線CTでin vivoマルチモーダルイメージングすることに成功した。さらに、イメージング後、膝窩リンパ節を摘出し、リンパ節内におけるナノ粒子の分布とがん細胞の局在性の相関性に関して、病理学的に検討した。その結果、リンパ節内で微小転移部位にナノ粒子が選択的に局在していることが分かった。以上の結果は、センチネルリンパ節に微小転移したがん細胞を逃さず検出する方法の開発に極めて有効であると考えられる。現在、これらの微小転移したがん細胞の形態や性状を詳細に評価し、リンパ節内でのがん細胞の増殖や転移の機序解析を行っている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。がん転移はリンパ管や血管を通して起こるが、リンパ行性転移は血行性転移よりも病初期段階において進行が観測される。そのためがん患部からのリンパ液が最初に流れ着くリンパ節(センチネルリンパ節)に注目し、リンパ節内のがん細胞の有無を高確度で調べることは、がん転移早期診断や根治にとって極めて重要である。本研究では、(1)蛍光とX線CTを融合したマルチモーダルイメージングにより、がん患部に接続するセンチネルリンパ節を高精度で特定する方法の開発、(2)センチネルリンパ節に微小転移したがん細胞を逃さず検出する方法の開発、(3)リンパ節内に転移したがん細胞の増殖や浸潤の様子を可視化しリンパ節転移が他臓器へ拡大する機序の解明、を行うことを目的とする。平成28年度は、蛍光能とX線吸収能を保持するマルチモーダルナノ粒子を合成するため、小粒径の量子ドット(蛍光ナノ粒子)のシリカコーティングを行い、「量子ドット内包シリカ粒子(量子ドット/シリカ)」を合成した。シリカコーティングでは、Tetraethoxysilaneの反応条件(濃度、時間)を検討し、最適な条件で量子ドットのカプセル化を行った。その後、「量子ドット/シリカ」の表層にアミノ基を担持させ、「アミノ基担持の量子ドット/シリカ」とした。また別粒子として、液相還元法により微小金ナノ粒子を合成した。その後「アミノ基担持の量子ドット/シリカ」と「金ナノ粒子」を適切な量比で反応させることにより、両粒子がほぼ1:1で結合した「量子ドット/シリカ/金ナノ粒子」を合成することに成功した。さらに本ナノ粒子が蛍光能とX線吸収能の両機能を併せ持つことを予備的な実験から確認した。交付申請書では蛍光能とX線吸収能を保持するマルチモーダルナノ粒子の合成を目指しており、計画の目的をおおむね達成しているため。がん転移はリンパ管や血管を通して起こるが、リンパ行性転移は血行性転移よりも病初期段階において進行が認められる。平成28年度は、「量子ドット内包シリカ粒子(量子ドット/シリカ)」と「微小金ナノ粒子」を合成し、両者を適切な量比で反応させることにより、両粒子がほぼ1:1で結合した「量子ドット/シリカ/金ナノ粒子」を合成した。平成29年度はこの結果を受け、「量子ドット/シリカ/金ナノ粒子」の蛍光能およびX線吸収能の特性をin vitroにて詳細に調べた結果、シリカコーティングは量子ドットの蛍光能を阻害することはなかった。また「量子ドット/シリカ/金ナノ粒子」の金ナノ粒子に由来するX線吸収能を評価した結果、想定した吸収性を保持することが認められた。

さらに、マウスの足背にがん細胞を移植した担がんマウスに対し、腫瘍部位に「量子ドット/シリカ/金ナノ粒子」を注入した結果、センチネルリンパ節に相当する膝窩リンパ節を蛍光とX線CTでマルチモーダルイメージングすることに予備的に成功した。交付申請書では「量子ドット/シリカ/金ナノ粒子」の蛍光能およびX線吸収能の特性をin vitroにて詳細に調べ、in vivo計測に備えた基盤データの取得を行うこと、さらにこの粒子で蛍光とX線CTによる同一転移リンパ節のマルチモーダルイメージングを行うこと、を目指しており、計画の目的をおおむね達成しているため。がん患部からのリンパ液が最初に流れ着くセンチネルリンパ節に注目し、リンパ節内のがん細胞の有無を高確度で調べることは、がん転移早期診断や根治にとって重要である。本研究では、1.蛍光とX線CTを融合したマルチモーダルイメージングにより、がん患部に接続するセンチネルリンパ節を高精度で特定する方法の開発、2.センチネルリンパ節に微小転移したがん細胞を逃さず検出する方法の開発、3.リンパ節内に転移したがん細胞の増殖や浸潤の様子を可視化しリンパ節転移が他臓器へ拡大する機序の解明、を行うことを目的とする。平成28-29年度は、「量子ドット内包シリカ粒子(量子ドット/シリカ)」と「微小金ナノ粒子」を合成し、両者を適切な量比で反応させることにより、両粒子がほぼ1:1で結合した「量子ドット/シリカ/金ナノ粒子」を合成した。この粒子の物性をin vitroにて詳細に調べた結果、粒子合成のプロセスは量子ドットの蛍光能や金ナノ粒子X線吸収能の特性を阻害していないことが分かった。平成30年度は、がん細胞が膝窩リンパ節に微小転移したモデルにおいて、腫瘍部位に「量子ドット/シリカ/金ナノ粒子」を注入し、微小転移膝窩リンパ節へのナノ粒子の移行性を評価した。その結果、注入したナノ粒子によって、膝窩リンパ節を蛍光とX線CTでin vivoマルチモーダルイメージングすることに成功した。さらに、イメージング後、膝窩リンパ節を摘出し、リンパ節内におけるナノ粒子の分布とがん細胞の局在性の相関性に関して、病理学的に検討した。その結果、リンパ節内で微小転移部位にナノ粒子が選択的に局在していることが分かった。以上の結果は、センチネルリンパ節に微小転移したがん細胞を逃さず検出する方法の開発に極めて有効であると考えられる。現在、これらの微小転移したがん細胞の形態や性状を詳細に評価し、リンパ節内でのがん細胞の増殖や転移の機序解析を行っている。合成した「量子ドット/シリカ/金ナノ粒子」を用いたマルチモーダルイメージングにより、センチネルリンパ節に微小転移したがん細胞を逃さず検出する方法の開発、リンパ節内に転移したがん細胞の増殖や浸潤の様子を可視化しリンパ節転移が他臓器へ拡大する機序の解明、を行う。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
ボナー・フェラーズ准将と日米関係-米国共和党右派の世界観の事例研究-

本研究により私が執筆した論文は、次の3点である。「太平洋戦争終結を巡る歴史論争--ボナー・フェラーズのヘンリー・スティムソン元陸軍長官批判」細谷千博・入江昭・大芝亮編著『記憶としてのパールハーバー』(ミネルヴァ書房、2004年5月)12969、46170頁。「戦後日本の君主制とアメリカ」伊藤之雄・川田稔編著『20世紀日本の天皇と君主制』吉川弘文館(2004年3月)12955頁。これらの執筆を通じて、1930年代の終りから対日占領期のフェラーズの日米関係における貢献、位置付け、活動はかなり解明された。現在、共和党右派の政治史研究に関する論文の草稿を執筆している。しかし、フェラーズの伝記の執筆とそれと密接に関係する共和党右派の政治史の執筆は、スタンフォード大学のフェラーズ文書原本新規追加分の更なる調査・収集・分析や、ほかの関連資料の調査・収集・分析を待たねばならない。スタンフォード大学フーヴァー研究所文書館のフェラーズ文書に新たに大量の原本が加わったことを筆者が知ったのは、この科研の2年目の終了期であった。そこで本研究3年目の大きな課題は、フーヴァー研究所文書館が新たに入手したフェラーズ文書の内容の把握であった。2004年夏、フーヴァー研究所文書館でフェラーズ文書の追加分の目録の作成を行った。1950年代以降の日米関係におけるフェラーズの考え、活動、役割を考察したり分析したり、また、第2次大戦前から1960年代の共和党右派の政治思想や政治史を研究するためには、この追加分のフェラーズ文書は必要不可欠である。今年度は、上記研究テーマに関する一次資料と二次資料の収集を国内および米国で行った。国内では、国立国会図書館、外務省外交史料館、同志社大学アメリカ研究所図書館、関西アメリカンセンターで資料の調査、閲覧、収集を行い、米国では、アイオワ州のハーバート・C・フーヴァー大統領資料館、バージニア州ダグラス・マッカーサー資料館、国立公文書館、連邦議会図書館で、資料の調査、閲覧、収集を行った。こうしたことを通じて、2003年3月下旬に刊行予定のJournal of American and Canadian Studies第20号に英語論文"Bonner Fellers and U.S.-Japan Relations, June 1945"(枚数は37頁ほど)を掲載する成果へつながった。この科研テーマに関する研究発表であるが、6月22日東京赤坂東京ホテルで開催された日米の研究者による日米間の歴史上の記憶に関するシンポジウムの「第二次大戦の記憶と日米同盟の形成」セッション(司会は入江昭ハーバード大学教授)で、"Bonner Fellers and the Memories Surrounding the Pacific War"と題する英文ペーパーを発表した。また、2002年11月15日淡路島の淡路夢舞台国際会議場で開催された日本国際政治学会2000年度研究大会分科会A-1アメリカ政治外交I(司会は、高松基之東洋英和大学教授)で、「ボナー・フェラーズと日米戦争終結を巡る歴史論争」という和文の論文を発表した。これは、11月までに行った国内と海外での資料収集を踏まえて、前述の6月に発表した英文の論文を大幅に書き直し、また拡大発展させたものであった。今後もこの科研テーマの資料調査と収集、そして論文執筆と発表を精力的に行ってゆく所存である。今年度は、研究成果として下記の2点がある。「太平洋戦争終結を巡る歴史論争-ボナー・フェラーズのヘンリー・スティムソン元陸軍長官批判」細谷千博・入江昭・大芝亮編著『記憶としてのパールハーバー』(ミネルヴァ書房、2004年5月)12969、46170頁。「戦後日本の君主制とアメリカ」伊藤之雄・川田稔編著『20世紀日本の天皇と君主制』吉川弘文館(2004年3月20日)12955頁。

これらは、昨年春に刊行が予定されていたが、後者の平成15年度の報告書が提出された後に刊行され、実際手元に届いたのは4月に入ってからであった。フェラーズの文書は、スタンフォード大学フーヴァー研究所文書館とバージニア州ノーフォーク市のマッカーサー文書館に存在するが、フェラーズの遺族に残されていたフェラーズ文書がスタンフォード大学フーヴァー研究所文書館に寄贈されていたことが判明し、平成16年度の夏は、未整理のこの新たで膨大なフェラーズ文書の目録作成に時間を注いだ。(フーヴァー文書館は目録作成を行う予定がないため自分でその作業を行った。)目録作成を行いながらフェラーズ文書の収集を行ったが、まだ十分な収集を達成していない。なお、フェラーズ研究と関係する資料収集と調査は、日本国内のほか、ワシントンD.C.の国立公文書館やノーフォーク市のマッカーサー文書館など米国で行っている。研究発表の面では、下記のごとく豪州のアジア研究学会でフェラーズ関係の報告を行った。
時系列の因果性に関する統計的理論とその応用

本研究は、多変量時系列間の動学的相互依存構造を解析するために、新しい分析概念及び手段を確率論と統計的推測のそれぞれの側面において開発し、それらを応用することにより、主要なマクロ経済変数間の因果関係について従来の諸研究よりも包括的な展望のもとに因果性の検出を含む統計的推測を行うことが目的である。本年度の研究において、以下の成果を得ることが出来た。スペクトル密度行列の因子分解表現を用いて、一つの時系列から他の時系列への一方向効果を定義することが出来る。この一方向効果過程にもとづいて、多変量時系列間の結合測度、一方向効果測度、相互性測度が定量的に全測度と、周波数ごとの測度として定義出来る。これらの測度の導入と、それらの従来の因果性の諸概念との関係を明確にすることが出来た。これが本研究の主要な成果であり、この結果は、Probability Theory and related Fieldsに掲載が予定(1991)されている。これらの諸測度を用いると、差分或いはトレンド除去されたマクロ経済変数の間の通時的及び共時的な相互依存構造が時間領域でも周波数領域でも統一的に表現が可能となる。さらに本研究の成果として、これらの相互依存測度のそれぞれの統計的推測の方法の開発がある。短期記憶過程に対しては多変量ARMA過程の推定がスペクトル行列の因子の推定値を与えるが、長期記憶過程に対しても多変量因子の推定法を開発した、これにより長期依存の度合を測定することが可能となる。
MgO(110)におけるイオン結合性分子種の表面拡散の異方性

イオン結晶の分子線エピタキシ-成長においては,陰イオンと陽イオンからなる1数量体の分子が,その成長種である。MgO(001)上でのCuCl分子の表面拡散過程を明らかにするため,この成長の核発生を調べた。岩塩型構造のMgO(001)上での閃亜鉛鉱型構造のCuClのヘテロ成長は,Stranski-Krastanov(SK)型の成長様式に従う。まず,CuClの吸着層が,形成され,その後,(111)を成長面とし,CuCl[110]//MgO[110]の界面原子配置をとる島が,核発生ならびに成長する。SK型成長は,初期吸着層が,新たに清浄な基板としての役割を果たすことから,その核発生が,元の基板のステップエッジなどの表面欠陥に影響されにくい。実際に,原子間力顕微鏡(AFM)観察から,CuClの核発生場所が,MgO(001)のステップエッジの存在と直接的な関係を持たないことがわかった。従って,この成長は,核発生過程を定量的に議論するよい系である。AFM観察により求めた,CuCl/MgO(001)の核発生密度は,5×10^71×10^<10>cm^<-2>であり,基板温度が低いほど,成長速度が大きいほど,大きくなる。基板温度20および40°Cで,成長速度Rを6.8×10^<-4>2.1×10^<-2>nm/sの間で変化させてCuClを成長させた場合の核発生密度Nの変化を調べた。両基板温度で,NR^χ,χ0.5の関係が得られた。核発生についての速度論から,臨界核サイズをi(iより大きいクラスターは安定核),また原料フラックスの完全凝縮,ならびに表面種の等方的拡散を仮定すると,3次元の島の場合χ=i/i+2.5),2次元の島の場合χ=i/(i+2)の関係式が提出されている。本研究の結果は,i=2,すなわち,成長種と考えられるCu_3Cl_3分子が,表面上での衝突により重合し,重合度3(9量体)になったときに安定核となることを示唆する。
人工細胞集積型・次世代マイクロリアクタ・システムの構築

本研究では、環境応答型マイクロカプセルの開発を行った。マイクロカプセルのシェル部分に環境応答ポリマーをグラフト重合させ、コア部分に酵素を導入することで、人工細胞に見立てたマイクロカプセルを作成した。さらに、逐次的な反応系を持つ複数のマイクロカプセルの連携により、従来型反応器では困難なノイズキャンセリングが実現できることを、数値シミュレーションを用いて証明した。複数の分子認識ゲート及び反応系を組み合わせたマイクロカプセルまたは酵素自身を開発する。さらに、それぞれのマイクロカプセルまたは酵素を組み合わせ、生体システムの様な新しい反応系を構築する。1次元に配列させたマイクロカプセルリアクタを形成し、シミュレーション結果より、反応の自律的制御が可能であることを確認した。このモデルを用いて、様々なシグナル変化においても、配列させたマイクロカプセルリアクタの自律的反応制御が可能であることを確認した。さらにアイデアを発展させ、マイクロカプセルが無くても、酵素活性自身に基質以外の分子シグナル認識性能を持たせることも目指した。酵素の基質ポケット周囲に分子認識により膨潤・収縮するポリマーをコンジュゲートし、基質の出入りを制御する基盤の構築を目指した。これに成功すれば、マイクロカプセルが無くても自律反応系が形成でき、さらに小型のマイクロリアクタ開発が可能となる。2つの基質が同時に来たときにだけ反応する酵素を選択し、基質ポケット周囲以外のポリマーとの反応活性点を遺伝子工学的に除き、基質ポケット周囲に反応活性点を同様に遺伝子工学的に導入することに成功した。また、発現した酵素は、遺伝子改質しても活性を維持することを確認した。また、分子認識するセンサー部位と、膨潤収縮するアクチュエータ部位とを有するポリマーであり、ポリマー末端に選択した酵素の反応活性点と結合するポリマーの合成にも成功した。さらに発展系のマイクロリアクタ開発に挑戦しているが、基盤は整い、この酵素を用いてコンジュゲート、複数の分子シグナルによる反応活性制御、連携を今後行う予定である。生体の細胞が持つ、リズミカルな反応制御や外部濃度変化に対する環境応答を人工的に実現するシステムを目指して、環境応答型マイクロカプセルの開発を行った。マイクロカプセルのシェル部分に環境応答ポリマーをグラフト重合させ、コア部分に酵素を導入することで、人工細胞に見立てた環境応答型マイクロカプセルを作成した。環境応答グラフトポリマーや内部に封入する酵素を変えることで任意の環境応答性や反応性を持つマイクロカプセルを調整することが出来る。本研究においては、K^+イオンの濃度に応答してグルコース産出量を変化させるマイクロカプセル、pHのわずかな差に応答してグルコースの消費量を変化させるマイクロカプセル、そしてグルコースの濃度に応答して物質の透過性を応答性を変化させるグラフト膜の開発を行った。これら作成した複数のマイクロカプセルは1つのマイクロカプセルの反応生成物が、逐次的に次のマイクロカプセルで反応、もしくはシグナルとして働くように設計してあり、生体内における細胞間シグナル伝達に相当するシステムの要素技術を実現している。さらにこれら複数のマイクロカプセルを連携させることで、従来の固定床型反応器では実現が困難な機能、例えば外部濃度の急激な変化に対して応答を和らげるようなノイズキャンセリング機能を実現できることを、数値シミュレーションにより証明した。シミュレーションの各パラメータに各マイクロカプセルから実験値として得られた値を用いることで計算の信頼性を充分に高めており、生体系に特徴的な階層的反応系が本システムを用いて実現可能であることを示した。この結果は人工材料でもシステム的なアプローチを駆使することで生体の高機能に迫ることが可能であることを示しており、その工学的重要性は高い。
内殻励起が誘起する原子移動とそのスペクトル理論

1.軽元素半導体の1s内殻励起子共鳴発光過程における原子移動グラファイトで見出された1s内殻励起子発光スペクトル形状の顕著な裾構造と偏光依存性を説明するため、最小クラスターに電子格子相互作用をとりこんだcluster-vibronic modelを考案し、2次光学過程理論により実験を解析、理論とのよい一致を見出した。内殻励起状態で対称性の破れを伴う強い格子緩和が存在する。2.2正孔状態のダイナミックス内殻励起状態のオージェ崩壊の結果、価電子帯の同一原子上に突然2正孔局在状態が出現し、原子やイオン脱離の原因になることが指摘されている(広義のKnotek-Feibelman機構)が、その妥当性は検討されていない。そこで、局在2正孔状態からの電子緩和(中性化)と、原子移動という競合する超高速過程の双方を、完全に量子力学的に処理する計算法を開発して検討した。シミュレーションの結果、2正孔間のクーロン斥力が2正孔の拡散を抑えるため、原子移動効率を高める上で本質的に重要であることを見出した。3.CsClのオージェフリー発光における原子移動CsClのオージェフリー発光において、内殻正孔が自己束縛状態し、終状態での格子変位が特異な発光スペクトルをもたらしていることを拡張クラスターモデルにより説明した。4.X線非線形光学の提案パルスX線を用いた非線形光学測定により、分子内の超高速電子ダイナミックスを観測する可能性を提案した。1次元分子鎖のモデルで、電子波束の伝播とその光学応答のシミュレーションを行った。1.2正孔状態のダイナミックス内殻励起状態のオージェ崩壊の結果、価電子帯の同一原子に突然2正孔局在状態が出現し、原子配置が不安定化することが指摘されている(広義のKnotek-Feibelmanのモデル)が、その妥当性および定量的評価は検討されていない。この機構が成立するか否かは、局在2正孔状態が正孔の拡散により解消してしまう速さと原子が脱離する速さとの競合で決まることに着目し、正孔のダイナミックス、原子移動およびクーロン相互作用を同時に記述するモデルを立て、数値的量子ダイナミックス計算を開始した。その結果、2正孔間のクーロン反発がK-F機構の成立に重要な役割を果たすことを見出した(保井、魚住、萱沼:平成15年春の物理学会講演予定)。2.CsCl結晶のオージェフリー発光における内殻正孔の格子緩和CsCl結晶の最外内殻正孔のオージェフリー発光スペクトルに見られる構造と、低エネルギー側の裾構造を説明するモデルとして、内殻バンド内での正孔の自己束縛と、その周りの格子歪による価電子帯の分裂に着目し、tight-bindingモデルに基づく巨大クラスター計算を実行し、発光スペクトルの計算を行った。その結果、発光スペクトルの高エネルギー側のピークは価電子帯正孔の局在状態への、低エネルギー側のピークは自由状態への遷移に起因するものであると同定した(M.Fukaya, Y.Kayanuma and M.Itoh, J.Phys.Soc.Jpn, 71,2557)。3.X線非線形分光の理論(4)共鳴逆光電子ベクトルにおける表面とバルク効果の解析CeRh_3の共鳴逆光電子スペクトルにおける表面とバルクからの寄与を不純物アンダーソンモデルに基づく理論計算で解析した(T.Uozumi et al.,Phys.Rev.B 65,45105)。1.グラファイトの内殻励起状態における原子移動グラファイトの1s内殻から内殻励起子状態への励起にともなう共鳴発光スペクトルの測定がなされ、励起エネルギー位置から低エネルギー側に伸びる発光スペクトルの裾構造が報告された。我々は、これを内殻励起子状態での炭素原子の非対称移動によるホットルミネッセンスと同定し、擬ヤーンテラー効果のモデルに共鳴2次光学スペクトルの理論を適用してスペクトル計算を行った。

その結果、内殻正孔の寿命を数10フェムト秒ととることで、偏光依存性を含めて実験スペクトルを良く再現しうることを見出した。これにより、内殻共鳴励起により、対称性の破れを伴う強い原子変位が固体中においても起きることが明らかになった。(Physical Review Lettersに投稿中)2.内殻励起子状態における電子遍歴性内殻励起子状態で励起電子が結晶内を遍歴して広がってゆく効果を取り入れて、クラスターモデルによる計算を精密化するGreen関数法を開発した。この結果、X線吸収の終状態では浅く束縛された電子が、格子緩和の進行にともない、深い束縛状態へと移行してゆく過程を理論スペクトルを通じて明らかにした。2.パルスX線・パルスレーザーの組み合わせによる超高速非線形分光超短パルス技術の進歩により、サブフェムト秒オーダーの時間分解能での光学測定の可能性が開けてきたことをふまえ、パルスX線とフェムト秒レーザーとの組み合わせを用いた超高速電子波伝播の測定実験を提案した。1次元分子鎖のモデルに対して、時間分解応答を計算し、フェムト秒レーザーにより生成された励起子の伝播を、共鳴X線ラマン過程を通じて直接観測できることを示した。3.2正孔状態のダイナミックス内殻励起状態のオージェ崩壊により、価電子レベルに生成された局在2正孔状態が、結合不安定性をもたらす結果、表面からの原子・イオン脱離、吸着子の脱離などを引き起こすと考えられている(Knotek-Feibelmanのモデル)。われわれは正孔の固体中への拡散による中性化の効果を考慮した動的モデルを立て、積分方程式の形に運動方程式を書き直ことで、完全な量子力学計算が可能であることを見出した。具体的な表面吸着子のモデル(Andresonモデル)について前年度の計算をさらに拡張して、600フォノン状態まで取り入れた大規模数値計算を実行し、正孔の遍歴性の効果と、原子移動によるボンド切断、2正孔間のクーロン斥力の効果の競合・協調関係を調べた。
感染培養系を用いたE型肝炎ウイルスの放出機構・ゲノム変異・受容体に関する研究

感染培養系を駆使し、E型肝炎ウイルス(HEV)の放出に関わるウイルス因子としてORF3蛋白質、特にそのPASP配列、宿主因子としてTsg101やVps4などが重要であることを明らかにした。ウイルスゲノムのさまざまな変異が培養細胞への馴化並びに効率的なウイルス増殖に密接な関連があることを明らかにした。また、感染の初期過程に関与するレセプター候補分子の探索に資する様々な成果を得ることができた。今年度の研究では、研究代表者らが確立した効率的な感染培養系を駆使し、E型肝炎ウイルス(HEV)の"enveloped virus"様のユニークな放出機構の解明を目指した。HEVの感染性cDNAクローン(pJE03-1760F/wt)のORF3蛋白質に認められるPSAP配列にアミノ酸置換を導入し、ORF3_PSAP変異ウイルスを作製した。この変異ウイルスは、細胞内での増殖レベルや蛋白発現レベルが野生株と同等でありながら、培養上清中への産生量が△ORF3(ORF3蛋白質欠失変異体)と同程度まで著しく減少した。また、ORF3_PSAP変異ウイルスは野生型ウイルスと異なり、粒子表面を細胞由来膜成分やORF3蛋白質に覆われていないことが分かった。加えて、ORF3蛋白質のPSAPモチーフは、細胞内のtumor susceptibility gene 101(Tsg101)と結合していることが明らかになった。すなわち、野生型およびPSAPモチーフを持たない変異型ORF3蛋白質を細胞内に発現させ、共免疫沈降反応によりTsg101との相互作用を解析したところ、野生型のORF3蛋白質はTsg101と共沈したが、PSAPモチーフを持たない変異型ORF3蛋白質では共沈が認められなかった。また、siRNA添加によるTsg101の発現低下により培養上清中でのHEV産生量が低下した。以上の結果から、ORF3蛋白質はTsg101との結合能を有し、その結合にはPSAPモチーフが重要であることが明らかになった。Tsg101は細胞内膜輸送系であるmultivesicular body(MVB)sortingの初期過程で働く宿主蛋白質の1つであり、HEVの放出に、HIVなどの"enveloped virus"と同様に、MVB sortingが関与している可能性が示唆された。今年度の研究は、E型肝炎の重症化・劇症化に関わるウイルスゲノム変異、およびHEVの感染、複製、遺伝子発現調節などのウイルス生活環の種々の段階に影響しうるウイルスゲノム変異の検討を目的とした。研究代表者らは4型HEVが感染したE型肝炎患者では3型HEVが感染したE型肝炎患者よりも重症であり(J Med Virol 76:341-9,2005)、1819番目の塩基がCに変異し、3148番目の塩基がUに変異、あるいは5907番目の塩基がCに変異した4型HEVは劇症肝炎の発症と密接な関連があることを報告してきた(J Med Virol 78:476-84,2006)。そこで劇症肝炎患者由来の4型HEV株(HE-JF5/15F)の感染性cDNAクローンを構築し、ウイルス変異による増殖効率への影響を検討した。3148番目の塩基に関して、劇症型のTに比べ、非劇症型のCに変異することにより、培養上清中のHEV RNA titerは約4分の1に低下し、5907番目の塩基に関して、劇症型のCから非劇症型のA(5907A)あるいはT(5907T)に置換することにより、培養上清中のHEV RNA titerは4分の1ないし10分の1に低下し、これらの変異が同義置換ながらウイルス増殖効率に影響していることが示唆された。また、培養馴化株で認められた変異を3型の感染性cDNAクローン(pJEO3-1760F)に導入し検討した結果、2808番目の塩基のTからCへの置換(ORF1,928番目のアミノ酸がValからAlaに変異)、5054番目の塩基のAからGへの置換(ORF1,1677番目のアミノ酸がIleからValに変異)がウイルス増殖に対して促進的に働き、両者の効果は相加的であることが示された。従って、これら変異は培養細胞への馴化並びに効率的なウイルス増殖に密接な関連があることが示唆された。E型肝炎ウイルス(HEV)の培養系は、2007年に研究代表者らによって初めて確立されたが、HEVの細胞への吸着や侵入の機構は全く分かっていない。そこで、感染の初期過程に関与するレセプター候補分子の探索を目的とした。株化肝細胞の中で、野生株HEVはPLC/PRF/5細胞でのみ増殖しえたが、馴化HEVはHepG2及びHuh7細胞においても効率良く増殖した。一方、SK-HEP-1細胞では馴化HEVも増殖しなかった。そこで、PLC/PRF/5細胞を許容細胞株、SK-HEP-1細胞を非許容細胞株とし、両細胞株のcDNAライブラリーを作製した。

PLC/PRF/5細胞で発現レベルが高い遺伝子のみが濃縮されたPLC/PRF/5サブトラクトcDNAライブラリーを作製してHEVレセプターを発現していると思われる細胞の分離を試みたが、候補分子の同定には至らなかった。Virus overlay protein binding assay法を用いてHEV粒子と結合する膜蛋白質の検出を試みたが、特異的な実験系の確立が困難であった。そこで、共免疫沈降法ならびに質量分析により、HEV粒子と結合する感受性細胞(PLC/PRF/5とA549)由来の膜蛋白質を3種類(cartilage intermediate layer protein2、Laminin alpha 2、cyclin G-associated kinase)同定した。種々の検討の結果、同定された膜蛋白質がレセプターとして主体的な働きをしている可能性は低いことが示唆されたが、世界的にもHEVの細胞レセプター分子は未だ同定されておらず、本研究を通じて感染系を発展させ、許容・非許容細胞を特定し、HEV粒子の形態の違いに対応する2種類の吸着・侵入機構の存在を示唆する知見を得ることができたことは、今後の更なる挑戦に資する成果である。当初の研究計画通りに研究が進行している。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初の研究計画通りに進める予定であり、研究計画の変更あるいは研究を遂行する上での問題点は特にない。
機能性金属および半導体ナノ粒子の合成・組織化・キャラクタリゼーションと新規な光電子デバイスへの応用

1.ナノ結晶アナターゼ酸化チタンの新規水相合成点の開発硫酸根を対イオンとしたチタン(IV)の水溶液を合成し、さらにこれを原料として直接に酸化チタンのナノ結晶を合成することに成功した。XRDを用いた解析の結果、一次粒径が約7nmのアナターゼ結晶(ルテル相やアモルファス相は含まない)であることが確認された。このことはラマン散乱スペクトルの解析からも確認することができた。このナノ結晶は450°Cまでの加熱に対しても安定であり、また容易にペースト状の濃厚な水分散液とすることができて電気伝導性ガラス上に酸化チタンの薄膜を構成するのに極めて適していることがわかった。2.燃料電池における触媒として働きうる金属ナノ粒子の開発蟻酸を酸化する燃料電池における電極反応において、Au-Ag-Cu-Pd-Zn合金が極めて高い触媒活性を持つことを見出した。そのうちの決定因子成分となる金属の探索から、多くの燃料電池で高い活性を持つ触媒として、少量の白金を含む銀合金が有望であることがわかった。しかし、活性が高い組成ほど酸化されやすい欠点も判明した。これを防ぐためにはニッケルをさらに加えることが大きな効果を示すことがわかった。この触媒を用いた燃料電池系を組み立て、性能を明らかにした。3.金属ナノ粒子を組み込んだプロトン伝導性膜の作製と機能の評価ナフィオンなど、これまで燃料電池で用いられてきたプロトン伝導性膜の欠点を克服しうる膜を、ポリリン酸とシリコンテトラエトキシドを原料として、水を少量含むエタノール溶液中でのゾル・ゲル法によって作製することに成功した。この膜は、プロトン、および条件によってはアルカリ金属カチオンのみによる選択的イオン伝導性を持つことがわかった。さらに、Pt/Agなどの金属ナノ粒子の組込みを検討し、この膜の特性を評価できた。1.高い光活性をもつ半導体ナノ粒子として、酸化チタンナノクリスタル粒子を取り上げ、従来より簡単でかつ不純物を含まない新規な合成法を、硫酸チタンを原料として開発することを検討した。その結果、以下の二つの方法を見出した。(1)テトライソプロピロキシチタンから、高効率に硫酸チタンを合成した。沸騰水中で加水分解した生成物を水だけでペースト化し、伝導性ガラス基板の上に被覆した。この方法で、不純物として全く炭素化合物を含まない酸化チタンのナノクリスタルからなるフィルムを作製することに成功した。粒子の状態や膜の性質は、温度やpHよって制御できた。(2)硫酸チタンの水溶液に硝酸カリウムを加え、伝導性ガラス基板を作用極としてカソード電気分解したところ、焼成後、従来法より遥かに密着性の良い黄化チタンナノクリスタル薄膜を得ることに成功した。これは、還元反応中の局所pH変化を利用する初めての直接付着法である。2.上記で作製した酸化チタン被覆電極を、蟻酸を光生成正孔のスキャベンジャーとして用いる光電池に応用することを試みた。また、光アノード反応における貴金属ナノ粒子の作用を検討した。その結果、近紫外光の照射下で、銀カソードを用いたときの閉回路電圧-1.235Vと、短絡電流値-3.0mAを得た。この過程で、酸化チタン電極の表面に青色のチタン三価の状態が光生成して伝導性が上がることによる自己高効率化過程が存在することがわかった。一方、蟻酸ラジカルの反応に対して触媒となりうる銀を、ナノ粒子として黄化チタン表面に固定化する効果を検討したが,銀の導入は、電圧、電位の両方を大きく減少させる負の効果を示した。3.その他、セルロースを用いる新しい金ナノ粒子の合成法の開発に成功したほか、ある種の合金材料が特異的な有機物酸化の触媒となりうることを示唆する結果を得た。詳細は、平成15年度に検討する。