hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
子宮体内膜における硫酸化糖脂質の発現機序とその生物学的機能に関する研究

2.新たに作製された硫酸化糖脂質スルファチドに対するモノクローナル抗体を用いて、子宮体内膜における硫酸化糖脂質の局在を免疫組織化学的に検討した。その結果、抗スルファチドモノクローナル抗体は、おもに腺上皮細胞が強くかつ高頻度に染色され、間質ではその染色態度は弱いことが判明した。3.分泌期子宮内膜組織のアセトン固定組織・切片を作製し、組織に対する培養細胞の接着を検討するin situ adhesion assayの実験系ならびに至適条件の確立に成功した。平成6年度の研究実績をふまえて、平成7年度においては正常子宮体内膜のみならず、子宮体癌についての解析を行い以下のような成績を得た。1.子宮体癌ならびに子宮頸癌あるいは卵巣癌由来株における硫酸化糖脂質の発現を主に35Sトレーサー実験を用いて解析した。その結果、子宮体癌由来株に特異的に硫酸化糖脂質の発現を認めた。またその組成は細胞株により異なり、高分化癌由来Ishikawa株においては主にスルファチドが発現するのに対し、中、低分化癌由来のSNG-M, HEC108においてはラクトシルスルファチドが発現されており、分化度と硫酸化糖脂質の発現形式に関連があることが示唆された。さらに正常子宮体内膜の検討にて確立した硫酸糖脂質関連酵素(硫酸基転移酵素;STと略、ならびに硫酸基分解酵素;ASAと略)の活性を測定し、体癌由来細胞株に特異的にST活性の亢進を認めた。ASA活性はやや体癌株において高い傾向を認めたが、ST活性ほどの差異は認められなかった。以上のことから体癌における硫酸化糖脂質の発現は、亢進したST活性によるものであることが示唆され、硫酸化糖脂質の発現と共に、体癌の生物学的特性の一つであることが示唆された。2.子宮内膜における硫酸糖脂質の発現と性ホルモンの関連を明らかにするため、子宮体癌由来株の一つであるIshikawa株を用いてエストロゲンならびにプロゲステロンの添加実験を行った。その結果、非添加群に比べ、エストロゲン添加群において約1.6倍、エストロゲン+プロゲステロン添加群において約2倍のST活性の亢進を認めた。ASA活性はホルモン添加により著明な変化は認めなかった。以上のことから体癌株における硫酸化糖脂質の発現には、ST活性の変化を介して性ホルモンが関与している可能性が示唆された。
RNA結合ドメインを持つマラリア原虫新規転写因子群の生理的意義と分子作用機序

今年度は、申請者が過去に同定したマラリア原虫独自の転写因子PREBP、および、オルソロググループ解析によって見出したRNA結合ドメインを持つ新規転写因子候補(仮名Pf1とする)について、前年度までに樹立済みである、GFPと各因子のフュージョン蛋白の安定発現遺伝子組換え熱帯熱マラリア原虫を利用し、GFPの蛍光を利用して、その生原虫細胞での発現パターンを観察した。その結果、PREBP-GFPについてはリング期には細胞質に局在し、トロホゾイト期から初期シゾント期には核に局在し、後期シゾント期からメロゾイト期にかけては再び核外の細胞質に局在する、というパターンが観察された。PREBPが核に局在する時期は、PREBPが発現を調節していると考えられるターゲット遺伝子1-cys-prxの発現亢進時期と一致し、PREBPの転写因子としての機能が核局在によって調節されていることが示唆された。また、新規因子のPf1に関しては、リング期とトロホゾイト期は核と細胞質の両方に局在するが、シゾント期を通じて、細胞質ではなく、核に局在しているというパターンが観察された。これはPf1が既に同定済みのPREBPとは異なるステージで、異なる遺伝子群を制御している転写因子である可能性を示唆している。続いて、PREBP-GFP発現原虫を用いて、抗GFP抗体を用いたクロマチン免疫沈降(ChIP)をおこなった。抗体の濃度を何種類か試した結果、抗体の至適濃度が決定できた。ChIP産物を定量PCRで解析した結果、ターゲットの1-cys-prx遺伝子の上流域が選択的に濃縮されていた。このChIP産物を用いて次世代シーケンサーで解析することによってPREBPのターゲット遺伝子群が網羅的に同定できると期待される。また、同様の条件にて、Pf1のターゲット遺伝子も同定できると考えられる。本研究計画の最大の目的は、マラリア原虫の新規転写因子のターゲット遺伝子群を網羅的に同定することであるが、そのツールとして最も重要な、GFPと因子のフュージョンタンパクの安定発現株が樹立できたこと、また、それらを用いて、これら転写因子の機能が核局在によって調節されている可能性を新たに見出したので、成果は上がっており、おおむね順調に進展していると考えられる。また、ChIP-Seqによってターゲット遺伝子群を網羅的に同定する準備が整ったので、最終年度に向けてさらなる成果が期待できる。PREBPおよび、Pf1がマラリア原虫染色体上でどの遺伝子群の5'に結合しているのかをクロマチン免疫沈降と次世代シーケンサーによる網羅的ChIP-Seqによって解析し、これらのKH因子群が調節する遺伝子群を明らかにする。得られた遺伝子群が実際にKH因子群による制御を受けているかを確認するために、トランジエントな因子の過剰発現を利用したルシフェラーゼアッセイをおこなう。これを目的として、既に樹立済みであるPREBPの転写活性化能をアッセイするためのプラスミドベクター、p1-10R PREBP (Komaki-Yasuda et al. PLOS One 8:e74701, 2013)を改変し、候補遺伝子群のプロモーター領域とKH因子群の遺伝子を挿入する。この様にして作成したプラスミドベクターはKH因子群が過剰発現される発現カセットと、候補遺伝子のプロモーターの支配下にあるルシフェラーゼ遺伝子を同時に持つこととなる。これらのプラスミドベクターを原虫にエレクトロポレーションによって導入し、24時間後のルシフェラーゼの活性を調べることによって、実際にKH因子によって、候補遺伝子プロモーターを介した発現の亢進または抑制があるのかを調べることができる。明らかとなった遺伝子群のの5'の配列についてのバイオインフォマティクス解析結果から、各転写因子の結合モチーフを明らかにする。因子のKHドメインが認識して結合するcis-elementの状態が実際に一本鎖DNAになっているのかをin vitroのゲルシフトアッセイ、in vivoのS1ヌクレアーゼマッピングの両方の解析によって明らかにする。PREBPを含む4つのKH因子群遺伝子のC末相当部分の配列の一部とGFP遺伝子の配列を連結し、熱帯熱マラリア原虫で汎用されている、遺伝子導入用プラスミドベクターpHC1に挿入した。これを培養熱帯熱マラリア原虫にエレクトロポレーションによって導入し、ピリメタミンによって遺伝子導入原虫のセレクションをおこなう。pHC1に導入された原虫遺伝子配列は比較的容易にゲノム上の同配列と相同組換えを起こすことが、申請者によるこれまでの実験によって明らかになっていたが、予想通り、全ての因子の遺伝子についてPCRによって相同組換えが起きたことを確認できた。それぞれの遺伝子導入株を限界希釈によって、クローン化した。この様にして得られた、遺伝子改変原虫株では、各因子のC末にGFPがフュージョンされた状態で、染色体上のそれぞれの因子が元来保有しているプロモーターによる制御化において、適切な時期、適切な発現量で発現することが予測できる。予測通り、全ての因子について、本来の遺伝子のC末にGFPがフュージョンしている状態で発現していることをRT-PCRによって確認した。また、細胞が、GFPによる蛍光を発していることを共焦点顕微鏡による観察で確認した。PREBP-GFPフュージョン発現株については、PREBP-GFPによる蛍光がリング期には細胞質に観察されるが、トロホゾイトー初期シゾント期には核に局在して観察されることを確認した。リング期、後期シゾント期には、PREBP-GFPによる蛍光は細胞質に局在し、核には存在しなかった。これは、今までに核抽出画分、細胞質画分を用いておこなった免疫沈降-ウエスタンブロットの結果と一致するものである。

また、PREBP-GFPが核に局在していた時期はPREBPがその発現を制御している遺伝子pf1-cys-prxの発現が亢進される時期と一致していることがわかった。本研究の遂行には、PREBPを含む4つのKH因子群遺伝子にGFPをフュージョンさせた状態で、遺伝子本来のプロモーターの支配下に発現させた培養熱帯熱マラリア原虫株を作ることが全ての出発点となり、ここで、何らかの理由によって上手くいかないと全ての研究計画が遂行不可能となってしまう。この、最大の難関を全ての因子について初年度で突破することができたので、おおむね研究計画は順調に進展していると判断した。研究計画で初年度に計画していた、全ての因子についての共焦点レーザー顕微鏡によるGFPの局在観察、また抗GFP抗体を用いたクロマチン免疫沈降は、ここまでの準備が出来れば速やかに進めることができると考える。今年度は、申請者が過去に同定したマラリア原虫独自の転写因子PREBP、および、オルソロググループ解析によって見出したRNA結合ドメインを持つ新規転写因子候補(仮名Pf1とする)について、前年度までに樹立済みである、GFPと各因子のフュージョン蛋白の安定発現遺伝子組換え熱帯熱マラリア原虫を利用し、GFPの蛍光を利用して、その生原虫細胞での発現パターンを観察した。その結果、PREBP-GFPについてはリング期には細胞質に局在し、トロホゾイト期から初期シゾント期には核に局在し、後期シゾント期からメロゾイト期にかけては再び核外の細胞質に局在する、というパターンが観察された。PREBPが核に局在する時期は、PREBPが発現を調節していると考えられるターゲット遺伝子1-cys-prxの発現亢進時期と一致し、PREBPの転写因子としての機能が核局在によって調節されていることが示唆された。また、新規因子のPf1に関しては、リング期とトロホゾイト期は核と細胞質の両方に局在するが、シゾント期を通じて、細胞質ではなく、核に局在しているというパターンが観察された。これはPf1が既に同定済みのPREBPとは異なるステージで、異なる遺伝子群を制御している転写因子である可能性を示唆している。続いて、PREBP-GFP発現原虫を用いて、抗GFP抗体を用いたクロマチン免疫沈降(ChIP)をおこなった。抗体の濃度を何種類か試した結果、抗体の至適濃度が決定できた。ChIP産物を定量PCRで解析した結果、ターゲットの1-cys-prx遺伝子の上流域が選択的に濃縮されていた。このChIP産物を用いて次世代シーケンサーで解析することによってPREBPのターゲット遺伝子群が網羅的に同定できると期待される。また、同様の条件にて、Pf1のターゲット遺伝子も同定できると考えられる。
新規シグナル分子ニトロcGMPによるオートファジー誘導機構の解明と創薬への応用

8-ニトロcGMPによるオートファジー誘導メカニズムの解明を行うために行った実験と成果を述べる。[菌表面のS-グアニル化修飾とユビキチン集積の関係(成果1)]ユビキチン活性化酵素の阻害剤であるPYR-41を用いて、細胞内に感染させたA群連鎖球菌の表面へのユビキチン集積を抑制することに成功した。この時、菌表面への8-ニトロcGMPによる修飾(S-グアニル化修飾)には影響を与えないことが免疫細胞化学染色によって明らかになった。なお、8-ニトロcGMPによるS-グアニル化修飾反応を阻害するとユビキチン集積は有意に抑制されたことから、S-グアニル化修飾がユビキチン集積の引き金となることが示された。[菌表面でS-グアニル化修飾されているタンパク質の同定(成果2)]A群連鎖球菌を感染させたRAW 264.7細胞のライセートをウエスタンブロット解析し、S-グアニル化陽性タンパク質から細菌由来のタンパク質であるグリセルアルデヒド三リン酸デヒドロゲナーゼ(GAPDH)と、フルクトースビスフォスフェイトアルドラーゼの二つを同定した。本成果は成果1と合わせて、「細菌排除タグであるユビキチンがどのように細菌を認識して付加するのか」という、これまで明らかになっていなかった仕組みの解明につながる重要な成果である。[8-ニトロcGMP誘導体のオートファジー誘導能評価(成果3)]8-ニトロcGMP誘導体のオートファジー誘導能を評価するため、ハンチントン病モデル細胞を用いた実験系を立ち上げた。長さの異なるpolyQを組み込んだハンチントンタンパク質を発現するNeuro2aを入手し、ウエスタンブロット法やドットブロット法で解析を行うためのサンプル調整法を確立した。予備試験では、8-ニトロcGMPがハンチントンタンパク質量を抑制させるという結果が得られている。さらに細菌感染系では、ある8-ニトロcGMP誘導体は細菌排除に有効ではない結果が得られた。本成果は、今後オートファジー誘導効果のある8-ニトロcGMP誘導体を設計する際に重大な知見となる。(抄録なし)当研究室のこれまでの研究で、内因性化合物であるニトロcGMPはタンパク質分解機構の一つであるオートファジー活性能があり、細胞に感染した細菌の排除を促進することがわかっている。その詳細なメカニズムを明らかにするため、ニトロcGMPによるタンパク質修飾反応(S-グアニル化反応)とオートファジー誘導の関係性を検証した。S-グアニル化修飾ありのタンパク質となしのタンパク質でそれぞれコートさせたラテックスビーズを細胞に取り込ませ、オートファジーによる認識の割合を、ビーズ周囲へのオートファジーのマーカータンパク質LC3の集積により検証した。結果、S-グアニル化修飾ありのタンパク質をコートさせたラテックスビーズは、修飾なしのタンパク質をコートさせたラテックズビーズよりも高い割合でオートファジーに認識されることがわかった。また、細胞に感染させた細菌の表面がS-グアニル化されることがS-グアニル化を認識する抗体を用いた免疫染色でも明らかになり、菌感染系におけるS-グアニル化とオートファジーの関係についてさらなる解明を急いでいる。オートファジー誘導化合物は、感染症に加えてパーキンソン病や八ンチントン病等の神経疾患に対する薬として期待されている。ハンチントン病モデル細胞(ポリグルタミン発現、アグリゲート形成細胞)でも誘導体の活性を評価するために、実験系を立ち上げた。今後実験条件を整え、菌の排除能に加えてアグリゲート排除能も評価していく。

本成果は、今後オートファジー誘導効果のある8-ニトロcGMP誘導体を設計する際に重大な知見となる。本研究で目的としていた、化合物の生理活性と化合物による修飾反応に深い関連性を認めることができたため。誘導体の合成、活性評価も開始できたため。菌表面で何がS-グアニル化されているか、S-グアニル化を認識するアダプタータンパク質は何かを明らかにする必要がある。はじめは、菌の排除に関与するとしてすでに知られているアダプタータンパク質をノックアウト・ノックダウンした時の影響を見ることから始める。(抄録なし)
膜リン脂質代謝物リポキシンA4のアレルギー性の痒みにおける役割

皮膚アレルギーである蚊アレルギーの痒みに膜リン脂質代謝物リポキシンA_4(LXA_4)が関与することを明らかにした。LXA_4が感作マウスにのみ痒み様反応を引き起こすことから、感作状態でのLXA_4の作用機序を解析し、LXA_4受容体(LXR)の発現しているCD4陽性T細胞に作用し、プロテアーゼの遊離を増加し、これがプロテアーゼ活性化受容体2を刺激してアレルギー性の痒みが生じるものと推論した。皮膚の即時型アレルギーの痒みにおけるリポキシンA4(5-リポキシゲナーゼ代謝物の一つ)の関与と役割を調べた。感作マウスに蚊唾液腺抽出物を皮内注射すると,即時性の痒み様反応(掻き動作)を惹起し,この掻き動作をリポキシンA4受容体拮抗薬N-t-butoxycarbonyl-Met-Leu-Pheが用量依存的に抑制した。感作マウスへの蚊唾液腺抽出物の皮内注射により注射局所の皮膚内のリポキシンA4濃度が増加し,この増加が5-リポキシゲナーゼ阻害剤によって抑制された。以上の結果から,即時型の蚊アレルギーの痒みにリポキシンA4が関与していることが示唆される。リポキシンA4の皮内注射は,健常マウスに掻き動作を惹起しなかつたが,感作マウスでは掻き動作を惹起した。リポキシンA4の標的の1つにT細胞があることから,感作マウスと健常マウスの皮膚で違いを調べたところ,リポキシンA4受容体を発現したCD4陽性T細胞が感作マウスで増加していた。CD8陽性T細胞はほとんど観察されなかった。CD4陽性T細胞の数の増加に伴い,リポキシンA4受容体の皮膚内発現が増加した。また,感作マウスの皮膚から単離したCD4陽性T細胞にリポキシンA4受容体が発現していた。このCD4陽性T細胞を健常マウスに養子移入したところ,リポキシンA4注射により掻き動作が惹起された。この反応は,siRNAを用いてリポキシンA4受容体を予めノックダウンしたCD4陽性T細胞の養子移入では認められなかった。本研究の結果から,皮膚の即時型アレルギーの痒みにリポキシンA4が関与することと,リポキシンA4のCD4陽性T細胞への作用により痒みが発生・増強されることが示唆される。蚊アレルギー(皮膚の即時型アレルギー)のマウスモデルを用い,その痒みへのリポキシンA4 (LXA4)の関与を明らかにした。また,感作マウス皮膚では,CD4陽性T細胞が増加し,LXA4受容体(LXR)の発現も認められたことから,LXA4の作用点の一つとしてCD4陽性T細胞を同定した。本年度はさらに,LXA4の産生細胞の同定とLXA4による痒みの発生機序の解明を試みた。蚊アレルギーモデルマウスは,蚊唾液腺抽出物を抗原として繰り返し投与することにより作製した。皮膚より単離初代培養したCD4陽性T細胞への抗原刺激では,LXA4産生は認められなかった。CD4陽性T細胞の活性化には,樹状細胞の関与が報告されている。皮膚より単離した樹状細胞への抗原刺激ではLXA4産生は認められないが,樹状細胞とCD4陽性T細胞との共培養によりその産生が認められた。この結果は,LXA4産生は,樹状細胞とCD4陽性T細胞相互作用が必要であることを明らかにした。次に,LXA4による痒みの発生機序に関して検討した。LXRは,一次感覚神経での発現はほとんど認められなかったのでLXA4の神経へ直接作用によって痒みが起こる可能性は低い。LXRの皮膚内分布は解明できていないが,少なくともCD4陽性T細胞にはLXRが発現していたので,LXA4がCD4陽性T細胞にオートクリンあるいはパラクリン的に作用すると考えられる。LXA4の皮内注射によりCD4陽性T細胞由来と推定されるセリンプロテアーゼが遊離し,プロテアーゼ活性化受容体(PAR)-2に作用することを明らかにした。更に,一次感覚神経の特徴として,蚊アレルギー及びPAR-2の活性化によって興奮する一次感覚神経とヒスタミンが作用する一次感覚神経が異なる可能性とTRPV1受容体の発現神経がその伝達に関与することを見出した。昨年度までに,(即時型)蚊アレルギーのマウスモデルの痒みの発生に膜リン脂質代謝物の一つリポキシンA4(LXA4)が関与し,その産生には皮膚内のCD4陽性T細胞が重要な役割を担うことを明らかにした。CD4陽性T細胞の活性化には樹状細胞(皮膚ではラングルハンス細胞LC)との相互作用が報告されている。

そこでまず,LCを特異的に減少させるエトレチネートを2週間経口投与し,蚊アレルギーによる痒みが抑制されることを明らかにした。感作マウス皮膚から単離したLCとCD4陽性T細胞の共培養系を抗原刺激するとLXA4産生が増加した結果と合わせ,蚊アレルギーによる痒み反応にLCーCD4陽性T細胞系が関与すると推論した。次に,蚊唾液腺中の抗原をFITCで標識して皮内注射し,皮膚の細胞内に抗原が取り込まれることを確認した。現在,LCを認識する抗ラングリン抗体および活性化LCを認識する抗MHC Class-II抗体を用いた二重染色法により,抗原取込み細胞の同定を行っている。LCとCD4陽性T細胞の共培養系を抗原刺激すると,培養液中には,LXA4の遊離増加に加え,セリンプロテアーゼの活性が増加する可能性を見出した。CD4陽性T細胞にはセリンプロテアーゼが複数含有されることから,その同定を試みている。本研究の結果を勘案して,蚊アレルギーの痒みの発生機序を次のように考えている。繰り返し蚊刺を受け感作が成立した状態で,蚊刺を受けるとLCーCD4陽性T細胞系が駆動し,CD4陽性T細胞によるLXA4の産生・遊離が増加する。LXA4はオートクリン的にCD4陽性T細胞の活性化を亢進する。活性化されたCD4陽性T細胞から十分量のセリンプロテアーゼが遊離されると,これがケラチノサイトのプロテーアーゼ活性化受容体2を刺激する。ケラチノサイトは多種多様な痒み因子と痒み増強因子を産生・遊離することにより痒みが発生する。
アミノグリコシド系抗生物質アグリコンの炭素環合成酵素の精製と反応機構解析

当初の計画に基づきネオマイシン生産菌Streptomyces fradiae菌体より調製した無細胞抽出液について、硫安分画、DEAEイオン交換クロマトグラフィーを行い、"2-deoxy-scyllo-inosose合成酵素"を部分精製した。さらにこの反応機構の考察に重要な基質グルコース-6-リン酸の4位水素の挙動を追跡した。4位重水素化基質およびpositive controlとして6位重水素化基質を化学的に合成した後、本反応の補酵素であるNADとともこれら基質を上記部分精製酵素液に加えインキュベーションを行い、生成物を誘導体化後^2HNMR測定および質量分析した。その結果、基質の4位重水素は、反応生成物である2-deoxy-scyllo-inososeの6位に約60%が保持されていることが明らかとなった。さらにこの間に重水素に関する同位体効果に由来すると思われる化学収率の低下が見られた。これは、本反応では基質4位において補酵素の触媒的回転により酸化還元反応が起こることを示し、本反応が単一酵素による可能性を示唆するものと考えられる。本酵素反応は微生物や植物の芳香族アミノ酸生合成系、シキミ酸経路中でのデヒドロキナ酸合成酵素の反応と類似性が示唆されているが、本研究で得られた結果(補酵素の触媒的回転による酸化還元)はデヒドロキナ酸合成酵素でも既に報告されており、本酵素とデヒドロキナ酸合成酵素の類似性を示すものであると考えられる。今後この現象を定量的に解釈するため、そして本酵素の構造と性質を調べ、酵素レベルでこれら二つの反応系を比較検討し、一次代謝と二次代謝の比較により二次代謝の起源と発現機構を明らかにすることを目的とし、現在酵素反応の最適条件、および各種クロマトグラフィーによる本酵素の精製を検討している。また本反応系はグルコースをはじめとする糖誘導体より光学活性サイクリトールを生産する新たな物質変換系を構築できる可能性を秘めており、この点に関し、各種糖誘導体を用い基質特異性を検討することについても計画している。
両連続相マイクロエマルションを用いた抗酸化物質の定性・定量分析技術の開発

沖縄の生物資源には、生理活性の非常に高いフラバン類、クルクミノイド類、アントシアニン類、カテキン類などを豊富に含む植物が多く、あらゆる分野から注目されている。これらの機能性成分は、生理活性の高いポリフェノール類に起因するものであり、その含有量が重要な評価基準となっている。しかしながらこれらの物質は、類縁体が多いだけでなく配糖体も含めると数百種類あるものもあり、個々の化合物の分析は非常に困難を極める。本研究では、界面活性剤によって親油性と親水性の溶媒が、熱力学的に安定なマイクロエマルションを形成して特異的な反応場となる両連続層マイクロエマルションを積極的に利用し「両連続相マイクロエマルションを用いた抗酸化物質の定性・定量分析技術の開発」を行った。親油性の高い化合物と親水性の高い化合物を同時に両連続相マイクロエマルションに溶解しつつ、電極の親疎水性を制御し、それぞれの物質の還元力を電気化学的な手法により測定して抗酸化物質の定量が可能であるか検討を行った。その結果、代表的な物質である没食子酸、アスコルビン酸、α-トコフェロール、Troloxについて抗酸化能を定量したところ、親油性の高い電極を使用することで、アスコルビン酸との混合溶液からα-トコフェロールの酸化ピークのみを得ることができた。また、0Vから電位1.2Vまでの各成分の電気量と各化合物の濃度との相関を調べたところ、非常に良い直線性が得られ、電気化学的な手法を用いてBME中で抗酸化能を定量できることが示唆された。一部の電極では対象化合物の吸着が見られたもののBME中での電気化学測定により親油性と親水性化合物の抗酸化能を独立して定量できることが確認された。
中枢ニューロンにおける細胞内カルシウムストアーのカルシウム充填率の調節機構

細胞内カルシウムストアーからの放出には、イノシトール3リン酸受容体を介した放出(IP3 induced Ca release ; IICR)と、リアノジン受容体を介した放出(Ca induced Ca release ; CICR)の2種類がある。これらの受容体を介して放出されるカルシウムの量は、ストアーのカルシウム充填状態により影響を受けると考えられるため、ストアーの充填状態を左右する因子の探索をおこなった。このために実験系として小脳プルキンエ細胞を用いた。マウス小脳からスライスを切り出し、小脳プルキンエ細胞からホールセルパッチクランプ法で記録をとり、記録電極からカルシウム蛍光指示薬を細胞内に充填した。平行線維連発刺激(100Hz,5発)によりシナプス直下に存在する代謝型グルタミン酸受容体1型(mGluR1)を活性化してIICRをおこし、このIICRがストアー充填に影響を与えるような各実験操作でどのように変化するかを調べた。同じカルシウムストアー上に存在するリアノジン受容体の活性化の影響を調べるために、受容体をopen lockすることが知られているリアノジンを投与する実験を行った。その結果、平行線維によるIICRが刺激回数依存的に減少することが明らかになった。この結果は、リアノジン受容体の活動によりストアー内のカルシウム充填率が調節され、間接的に代謝型グルタミン酸によるIICRを調整している可能性を示唆する。平行線維連発刺激(100Hz, 5発)によりシナプス直下に存在する代謝型グルタミン酸受容体1型(mGluR1)を活性化してIICRをおこし、このIICRがストアー充填に影響を与えるような各実験操作でどのように変化するかを調べた。神経細胞の活動がカルシウム充填に与える影響を調べるために、プルキンエ細胞を強力に脱分極させることが出来る、登上線維を連発刺激(1Hz60発)した。その結果、平行線維によるIICRが一時的に増大した。さらにIICR増大の原因が登上線維の活動そのものが必要なのか、その結果生じる電位依存性カルシウムチャネルの活性化が必要なのかを調べるために、細胞を直接脱分極して電位依存性カルシウムチャネルを活性化させる実験を行なった。その結果、この実験操作においてもIICRが増大した。これらの結果より、登上線維活性化により電位依存性カルシウムチャネルが活性化すると、細胞内カルシウムストアーが充填されてIICRが増大することが明らかになった。
消費者生産型レシピコンテンツの手順・記述から見た多様性の解析手法の提案

本研究の目的は、Webにある膨大な数のレシピの集合が本質的にどの程度の多様性を持っているのかを明らかにすることである.そこで本研究では,自然言語処理技術によりレシピ記述から手順構造を抽出し、レシピ集合が持つ本質的な多様性を解析する機構を構築する。より多角的・国際的な発展を目的とし、平成30年度は期間延長して以下の2点を行った。(1)環境分野への適応:本課題で構築した日英レシピデータを分野に限らず多角的に発展させるため、立命館大学山末英嗣教授と協力して、食による関与物質総量(Total Material Requirement, TMR)のボトムアップ解析とビッグレシピデータ分析の研究を開始した。同教授は循環型材料生産プロセスに関する文理融合型研究を行っており、食(特に農作物)が誘発する資源採掘活動(採掘活動)を定量化し,その多様性の変化が環境影響や資源リスクに与える影響やその変容メカニズムを解明することを目的としている。本課題で開発したツールを用いて解析したレシピデータを用いて料理ごとのTMRを算出し、同じ料理名でもレシピによってTMRに大きな開きがあることを示した。この成果は、2018年7月にストックホルムで開催された食のワークショップCEA2018において発表された。(2)解析済みレシピデータの提供:本研究で開発したツールはすでにオンライン上で公開しているが、文化人類学や栄養学など、レシピを扱う研究者は情報分野よりはむしろ人文系に多く、そのような方々には情報の専門知識を必要とする我々のツールは使いづらいという問題があった。そこで、研究会等で広報し、直接要望をうかがって、目的に沿った解済みデータの提供を開始した。現在、NIIクックパッドデータセットのサードパーティーとしての提供を目指して、クックパッド社とNIIと協議を行っている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は,Webにある膨大な数のレシピの集合が本質的にどの程度の多様性を持っているのか,足りないのか十分なのか,何が足りないのかを明らかにすることである.そのためには,似た二つのレシピに注目したとき,手順(作り方)は同じだが記述が異なるのか,それとも手順自体が異なるのかを分離して扱う必要がある.そこで本研究では,(i)自然言語処理技術によりレシピ記述から手順構造を抽出し,(ii)手順と記述の観点からレシピ間の関係を解析するとともに,(iii)全体の知識を使って補完可能な欠損を補完することで,レシピ集合が持つ本質的な多様性を解析する機構を構築する.今年度は以下の3点を行った.(1)レシピテキストをレシピフローに変換する解析精度の向上を図った.我々が提案した手法は,手作業で作成したレシピフローコーパスから,固有表現認識器と係り受け解析器および述語項構造解析器を学習し,入力となるレシピテキストに適用するものである.これらの言語処理の精度向上には,質の高いレシピフローコーパスが必要であるため,2名のアノテータを雇用し,320レシピのレシピコーパスを構築した.(2)類似したレシピ間で典型的・特徴的な作り方を発見する手法を提案した.与えられたレシピ集合をツリーに変換し,それらのレシピツリーに対して編集距離に基づくノード間マッピングを行うことで,対応する手順を発見した.この成果は学会口頭発表を行い,現在論文を執筆中である.(3)互いに調理手順が似たレシピ同士を,その調理の流れに注目して対応付けることにより,コンテキストによって意味が変化する動作用語のオントロジー辞書を動的に構築する手法を提案した.この成果は電子情報通信学会ヒューマンコミュニケーショングループ2014シンポジウムにおいて口頭発表を行い,招待論文に指定され,現在論文投稿中である.本研究の目的は,Webにある膨大な数のレシピの集合が本質的にどの程度の多様性を持っているのか,足りないのか十分なのか,何が足りないのかを明らかにすることである.そのためには,似た二つのレシピに注目したとき,手順(作り方)は同じだが記述が異なるのか,それとも手順自体が異なるのかを分離して扱う必要がある.そこで本研究では,(i)自然言語処理技術によりレシピ記述から手順構造を抽出し,(ii)手順と記述の観点からレシピ間の関係を解析するとともに,(iii)全体の知識を使って補完可能な欠損を補完することで,レシピ集合が持つ本質的な多様性を解析する機構を構築する.今年度は以下の3点を行った.(1)レシピフローグラフコーパスのオーサリングツールの開発:昨年度の成果により、誤りは含むものの、レシピの手順文書からフローグラフを自動生成することが可能となった.そこで,これをグラフとして可視化し,そこで編集できるオーサリングツールを開発した.(2)フローグラフ化されたレシピを対象に、食材とそれに対する加工の組合せからレシピを検索可能な検索手法を提案した。また、その中で、自動的に変換した誤りを含むフローグラフの、手動で変換した正確なフローグラフに対する、本タスクにおける有効性を評価した。この成果は近日中に投稿を予定している.(3)調理手順の中でも、食材・道具とそれに対する調理者の加工に注目した主要な流れを表すフローグラフを抽出する手法を提案した。この成果は食に関する情報処理研究の国際ワークショップであるCEA2016にて採択され,米国シアトルにて発表予定である.(1)国立情報学研究所を通じて研究目的で提供されているクックパッドレシピデータに含まれる172万件の全レシピに対し,我々が提案した手法を適用してフローグラフ化を完了した.

これにより,これまでに我々が開発してきたレシピ検索やレシピ推薦などのアプリケーションを,実運用に近い環境で評価することが可能となった.(2)昨年度は,互いに類似したレシピの集合に制限してレシピ間の関係を解析していたが,今年度からはレシピ空間全体を対象とする手法の研究を行った.このような大規模なレシピ空間では,手順説明文書をフローグラフに変換しただけでは,グラフが複雑過ぎて比較するのが困難であることから,調理の主たる流れを抽出するすることで,フローグラフの要約を測る手法を提案した.(3)(1)で構築した172万件のフローグラフレシピを対象とし,手順によりレシピを検索する手法を開発した.既存のレシピ検索システムは,手順説明文書を検索対象とする際,全文書を単語分割してBoWとして扱うのが一般的である.しかしながらBoWでは食材と加工の関係は保存されない.たとえば生のトマトは苦手だが,加熱したトマトは好きだというユーザが,後者のレシピを検索する際,「トマト炒める」といった検索クエリで検索しても,「炒める」対象が必ずしもトマトとは限らない.そこで,フローグラフ化したレシピから,食材に対する加工の流れを抽出した上で,与えられたクエリの手順を含むレシピを検索する手法を提案した.この手法は,手順説明の詳細さの違いにも頑健である.本研究の目的は,Webにある膨大な数のレシピの集合が本質的にどの程度の多様性を持っているのか,足りないのか十分なのか,何が足りないのかを明らかにすることである.そこで本研究では,(i)自然言語処理技術によりレシピ記述から手順構造を抽出し,(ii)手順と記述の観点からレシピ間の関係を解析するとともに,(iii)全体の知識を使って補完可能な欠損を補完することで,レシピ集合が持つ本質的な多様性を解析する機構を構築する.今年度は以下の2点を行った.(1)国際化に向けた英語対応:Webレシピの急増は日本だけでなく世界で起こっている現象である.米国最大手のAllrecipesの月間ページビューは推定2,000万件で,クックパッドの実に3倍以上である.Allrecipesのレシピは研究利用に限定して部分的に提供されはじめており,料理レシピが世界の情報処理の研究対象として国際的に認知されつつある.そこで、英文係り受け解析器RASPの開発で著名なJohn Carroll氏の協力を得て、英文レシピのフローグラフコーパスを開発した。これにより、日英両言語による料理レシピのフローグラフコーパスが利用可能な状態となった。(2)全体の知識を効率的に集約するためには、データの次元圧縮が重要となる。広島市立大の難波教授らは、大量のレシピを係り受け解析して用語間の依存関係を抽出し、その分布が類似する用語間を同義語と判定することで、『料理オントロジー辞書』を開発している。この手法では同文内における係り受け関係のみを対象とするが、「ソース」や「生地」のような中間生成物名は構成要素が多様であるが故に、同文内の用語関係だけでは正しく同義語を導出できないことが多かった。そこでフローグラフを用いることで、料理が完成するまでの工程をすべて考慮することにより、より詳細な同義語関係を導出する手法を提案した。
脳動脈瘤発生における脳動脈壁変化の生化学的研究

脳動脈瘤発生のメカニズムとして、血流側の因子(血行動態による力学的負荷)と血管側の因子(血管壁の脆弱性)の関与が想定されている。我々は血管壁側の因子に注目して研究している。本年度の研究では、脳動脈瘤壁から組織コラゲナーゼを抽出し、その蛋白分解酵素活性を測定することにより、動脈瘤の発生に組織コラゲナーゼ活性の亢進が関与しているかどうかを検討した。手術時に採取した脳動脈瘤と浅側頭動脈からコラゲナーゼを抽出し、その蛋白分解酵素活性測定した。また、このコレゲナーゼを各型の精製コラーゲンに作用させ、分解産物をSDSポリアクリルアミド電気泳動法とウエスタンブロッティング法により解析し、コラーゲンの断片化の状態を観察した。今年度の設備費で購入したブロッティング装置は、これらの過程において使用した。今までのところ脳動脈瘤に関連して蛋白分解酵素活性が上昇している傾向が観察されている。したがって、脳動脈瘤の発生、破裂の過程において局所の蛋白分解酵素が動脈壁の破壊に関与していることが推察できる。しかしながら、手術症例から材料を得るため、採取し分析できた標本数が少なく、結論を得るまでには至っていない。今後研究を継続する予定である。
複合物理計算を用いた電磁波によるスピン波制御の解明と次世代省電力素子の創生

平成30年度における研究実績の概要は、以下の通りである。1)広帯域複合物理計算法の開発:平成29年度に本研究費で購入したハイパフォーマンスコンピュータ用に開発コードを改良し、より大規模な問題に対する複合物理解析を実現した。また、電磁界解析用及び熱解析用のソルバに対しては、複素周波数領域の有限差分法と数値逆ラプラス変換法を併用する、高効率な並列計算法を新たに開発した。新規開発法は、使用するコア数にほぼ比例した計算の高速化が可能となる手法である。コア数を変化させた検証実験において従来法よりも100倍程度の高速化を確認した。併せて本アルゴリズムの特許申請を行った。2)スピン波励起及び伝搬制御に関する研究:ハイパフォーマンスコンピュータ用に改良した複合物理計算法を用いて、磁化の過渡的な変化が外場である電磁界に及ぼす作用の影響を、平成29年度に引き続き数値シミュレーションにより検証を行った。磁性膜中の磁化の過渡的な変化と電磁界との相互作用が、磁性膜外部の電磁界から磁化の過渡的な影響が検出できることを示した。また、電磁界の時間応答波形をフーリエ変換することで、磁性体内のスピン波成分の分離を可能とし、磁性膜内を伝搬する支配的なスピン波のモード検出した。3)磁性体内における磁化の初期分布を変化させることで、磁性薄膜中には磁化間の相互作用により支配的なモードに対応した定在波が生じることを検証した。また、磁性薄膜外部の観測点における電磁界の時間応答波形を解析し、電磁波に含まる周波数成分の中から、磁性体内のスピン波成分の分離に成功した。併せて、高強度な電磁パルス入射に対して,磁性体内に非線形性が発現することを、磁化及び電磁波の時間応答波形から確認した。開発した複合物理計算法を平成29年度に購入したハイパフォーマンスコンピュータ用に改良し、より大規模な問題へ適用した。また、電磁界解析および熱解析に関しては、複素周波数領域における有限差分法と数値逆ラプラス変換法を併用する、高効率な並列計算を新たに開発した。新規開発法は、従来法よりも使用するコア数の数に比例して高速化が可能であること、検証実験として行った100コアの計算に関して、従来法よりも約100倍計算速度が早くなることを確認した。開発手法の有用性を示し、特許申請も併せて行った。具体的な複合物理解析においては、昨年度に引き続き磁性膜中の磁化のダイナミクスが外場である電磁界に与える相互作用の解析を行った。膜外部における電磁界成分の中に、磁性膜中のスピン波成分の存在を明らかにし、その検出方法も併せて確立した。また、電磁界と磁性の空間セルサイズを段階的に変化させるマルチスケールモデリング法を開発にも着手し、計算精度を保ちつつ、従来のモデリングに比べ数十倍の計算の高速化を実現できるプロトタイプを開発した。これにより、実問題であるスピン波デバイス設計への応用を可能とした。以上の研究成果より、平成30年度において本研究は「おおむね順調に進展している」と判断する。今年度に実施した研究課題のより詳細な検証を行い、得られた成果を元に、実問題であるスピン波デバイスのシミュレーション設計を実施する。今後の研究の推進方策は以下の通りである。1)広帯域複合物理解析:今年度ハイパフォーマンスコンピュータ用に改良した電磁波および磁化のダイナミクスに熱の効果を加えた3次元物性ソルバーを用いて、磁性体内のスピン波伝搬、電磁界及び熱との相互作用、外部の電磁場に含まれるスピン波成分のより高度な検出法の確立を試みる。また改良コードを用いて、実問題に対する、より大規模かつ複雑な問題に挑戦する。併せて、研究代表者が特許申請を行った、複素周波数領域における有限差分法による複合物理解析への適用を試みる。クラスタによる高効率な分散処理を実現し、今年度まで利用している数値解析モデルに対して、更に数十倍程度の高速化を試みる。2)スピン波励起及び伝搬制御に関する研究:今年度に実施した複合物理計算の結果を元に、磁性体中に励起されたスピン波と熱、磁性体外部の電磁波との相互作用の検出を試みる。磁性体に入射する電磁パルスの最適設計を行うことで、スピン波の伝搬制御法を確立する。また磁性膜内における磁化のより詳細なモデル化を実現し、交換相互作用を正確に表現する。電磁界との相互作用に対して計算精度を保ったまま、数十倍程度高速な計算を実現できるマルチスケールモデリングも併せて確立する。3)スピン波デバイスのシミュレーション設計:連携研究者が行っているスピン波励起の実験との比較検証を試み、シミュレーション結果を実験系にフィードバックする。最適設計した電磁パルスを外部から磁性ガーネットなどに入射し、スピン波励起及び伝搬の制御、誘起されたスピン波の振幅及び位相制御を利用するデバイスを設計する。2017年度は、広帯域複合物理計算法の開発」と「スピン波励起及び伝搬制御」に関する研究を主に行った。これらのテーマに関する研究実績の概要は以下の通りである。1)広帯域複合物理計算法の開発:磁化の歳差運動を表すランダウ・リフシッツ・ギルバート(LLG)方程式と電磁界の支配方程式であるマックスウェル方程式を差分法により時空間で同時解析する手法を開発した。開発法は、磁化のダイナミクスと電磁界との相互作用を考慮した複合物理計算が可能であり、複雑な挙動の磁化と電磁界との相互作用を解析できる。

また、空間セルサイズの変化に対する数値結果の考察より,電磁波と磁化のマルチスケール解析の重要性を明らかにした。2)スピン波励起及び伝搬制御:開発した複合物理計算法を用いて、複雑な挙動を有する磁化のダイナミクスと電磁界との相互作用との解析を行った。外部磁界により、ある一方向に磁性膜を飽和させた解析モデルを検証した。イットリウム・鉄・ガーネットの磁性膜に平面電磁波の入射を想定する。透磁率をテンソル形式で考慮した従来手法と、時空間での複合物理計算を実行する開発法とを比較すると、磁化の非線形性が発現しない条件において両者の結果は一致した。これに対して、高強度な電磁波を入射した磁性体の非線形性を発現するモデルでは、両者の結果に差異が確認でき、開発法の信頼性が高いと結論づけられた。また、外部磁界により、ある一方向に飽和した磁性薄膜をモデルに対しても解析を行った。磁性体における磁化にある初期分布を与えたところ、磁性薄膜中には磁化間の相互作用により複数モードの定在波が生じた。磁性薄膜外部の観測点における磁界の時間応答解析より、これらの影響がひずみ波として観測できることを明らかにした。2017年度においては、以下に得られた研究成果より、本研究はおおむね順調に進展していると判断する。1)広帯域複合物理計算法の開発:当初の予定通り、磁化のダイナミクスと電磁界の相互作用を解析する複合物理計算を実現できた。磁化のダイナミクスはランダウ・リフシッツ・ギルバート(LLG)方程式を逐次計算により解析した。また、電磁界の支配方程式であるマックスウェル方程式に関しても逐次計算で解析を行い、これらの結果を時空間で連成解析することで複合物理計算を実行した。従来法との比較より、磁化の非線形性が現れないモデルに関しては数値結果が一致すること、非線形性を有する場合は開発法でのみ正確な解析ができることを明らかにし、その有用性を示した。また、空間セルサイズの変化に対する開発法の信頼性も併せて検証した。2)スピン波励起及び伝搬制御:開発法を用いた複合物理シミュレーションにより検証を行った。外部磁界により、ある一方向に磁化を飽和させた解析モデルに対する検証では、イットリウム鉄ガーネットを想定した磁性膜に平面電磁波を入射した。複合物理計算が可能な開発法と透磁率をテンソル形式で考慮した従来手法を比較すると、磁化の非線形性が発現しない条件において両者の結果は一致する。これに対して、高強度な電磁波を入射することで,磁性体の非線形性を発現するモデルでは、両者の結果に差異が確認できた。磁性体における磁化にはある初期分布を与えた場合、磁性薄膜中には磁化間の相互作用により複数モードの定在波が生じる。磁性薄膜外部の観測点において時間応答を解析したところ、これらの影響がひずみ波として観測できることを明らかにした。平成30年度における研究実績の概要は、以下の通りである。1)広帯域複合物理計算法の開発:平成29年度に本研究費で購入したハイパフォーマンスコンピュータ用に開発コードを改良し、より大規模な問題に対する複合物理解析を実現した。また、電磁界解析用及び熱解析用のソルバに対しては、複素周波数領域の有限差分法と数値逆ラプラス変換法を併用する、高効率な並列計算法を新たに開発した。
脳浮腫モデルによる麻酔薬と脳浮腫治療法の相互作用に関する研究

脳水分量に及ぼす血漿浸透圧と膠質浸透圧の変化の影響は、脳浮腫患者の輸液療法の基礎となる。本研究の目的は脳浮腫に対する治療法と麻酔薬の相互作用の検討であるが、当該年では脳水分量測定法としての凍結乾燥重量法を検討し、この方法を用い高膠質浸透圧輸液の脳浮腫治療の効果を検討した。予備実験として、イヌ大脳灰白質と白質を10mgから、100mgに切片に切り分け、-90度、20mmHg以下の陰圧にて吸引乾燥させ、6時間毎に水分量を求めた。この範囲では標本の重量に関係なく一定した水分量を24時間の凍結乾燥によって得られることが明かとなった。次に、イヌを10頭を用いハロセン笑気麻酔下に正常体温、正常換気(PaCO_2 35-40mmHg)に保った。Michenfelderらの方法により上矢状静脈洞カニュレ-ションを行ない、電磁流量計による脳血流量測定および脳静脈血採血を可能とし、脳動静脈血の酸素含量、血漿浸透圧および膠質浸透圧を測定した。頭蓋内圧も併せて測定記録した。動物を2群に分け、対照群では生理食塩水を、治療群では10%ヘタスタ-チ加生理食塩水を10ml/kgを30分かけて静注した。脳水分量は左右大脳知覚領野の灰白質、白質、小脳、中脳(下丘)を測定した。(結果)体重、体温、動脈圧、脳脊髄液圧、動脈血ガス分圧に両群間の差はなかった。膠質浸透圧は投与前値には差はなかったが、投与開始後15分、投与直後、投与30分後で治療群が36mmHg有意に高かった。血漿浸透圧には有為差を認めなかった。脳水分量は、対照群と治療群でそれぞれ、大脳灰白質;78.4±0.6%、77.1±0.8%、大脳白質:63.5±0.5%、63.7±1.1%、小脳;76.9±1.3%、76.9±1.2%、中脳;70.5±2.7%、70.3±1.3%であり、群間差を認めなかった。(考察)脳浮腫に対する高膠質浸透圧輸液療法の可能性を脳水分量からみると、治療効果はあまり期待できないことが明かとなった。しかし、臨床での非有効性を証明するには、脳浮腫モデルの検討が必要であり、さらに継続して検討を重ねる予定である。
放射光軟X線を用いた元素選択磁化測定による磁性研究の新展開

本研究はSPring-8BL25SUに設置した電磁石軟X線MCD装置に本補助金にて追加整備した蛍光収量法、および、透過法によるMCD測定機能を用いて進められた.実験装置の高度化を伴うMCDの手法開発を進めることにより、従来の磁気測定手法では成し得なかった新しい切りロで新規性の高い磁性材料の磁気特性について研究を行った.H19年度の装置高度化として、軟X線CCDを利用した蛍光収量法によるMCD測定を可能にした(SPring-8実験課題2007A1931).一方、東北大(角田准教授)と進めてきた巨大交換磁気異方性を有するMnlr/CoFe二層膜の界面磁性研究では、Mnの非補償スピンが反強磁性と強磁性界面付近に選択的に誘起される事実を透過MCD実験により明らかにした(JAP101,09E510(2007)).さらに、強磁性層(FeCo)におけるFeとCoの組成比を変化させると、交換異方性エネルギー(J_k)とMCD強度に比例関係が成立することを見出した(論文準備中).また、希土類内包フラーレンの磁気特性解明のためのMCD実験は、名古屋大の篠原教授との共同研究として進められ、Er,Gd内包フラーレンの他、Gd内包フラーレンをカーボンナノチューブ内に取り入れた、いわゆる、Gdピーポットの磁気特性(常磁性帯磁率、ワイス温度)を明らかにした(Phys.Rev.B76,172409(2007)andJ.Phys.ChemC112,6103(2008)).以上の成果の他にも、Auの傾斜基板上に成長させたFeのナノワイヤーに関するMCD実験等でも成果(Phys.RevB75,245423(2007))を得ており、本研究課題によってMCDによるナノ材料を中心とした新規磁性体の磁気特性研究を加速的に推し進めることに成功した.本研究は、SPring-8 BL25SUに設置した電磁石軟X線MCD装置に本補助金にて追加整備した蛍光収量法、および、透過法によるMCD測定機能を用いて進められた。東北大(角田氏)と共同研究で進めた巨大交換磁気異方性を有するMn3Ir/Co-Fe積層膜のMCD実験では、これまで信じられてきたH.Ohldagらによる界面無反転不対スピンによる交換磁気異方性の起源(PRL91,(2003),17203)を否定する新たな成果を得た(APL89,(2006),172501)。この成果は、本補助金にて検討整備した透過測定のノウハウが最大限に活かされ、H.Obldagが用いた全電子収量法に比べて遥かに精度の高い測定を実現したことによって得られたと位置づけられる。また、究極のナノ磁気物質である希土類内包フラーレンの磁気特性解明のためのMCD実験では、試料温度センサーと実際の試料位置が離れているために生じる試料温度の見積もり誤差が大きかった問題を解消するために、Gd_2O_3粉末を用いた温度校正法を開発し、温度誤差0.3K以内で試料温度を決定することが可能になった。この温度校正法によって、研究初期に得られた磁気モーメント温度変化の異常がアーティファクトであることが判明すると同時に、内包希土類原子の数や元素による磁性の違いについて正確な議論が可能となった。これらの研究は、SPring-8の共同利用実験として、(1)蛍光法軟X線収量によるMCD測定法の開発(課題番号2006A1401-NSc-np)、(2)カーボンナノチューブ内における希土類金属内包フラーレンの磁化挙動(課題番号2006A1620-NSc-np),(3)強磁性/反強磁性積層膜の界面誘起非補償スピン成分と交換磁気異方性との相関(課題番号2006B1556-NSc-np-Na)等として進められた。本研究はSPring-8BL25SUに設置した電磁石軟X線MCD装置に本補助金にて追加整備した蛍光収量法、および、透過法によるMCD測定機能を用いて進められた.実験装置の高度化を伴うMCDの手法開発を進めることにより、従来の磁気測定手法では成し得なかった新しい切りロで新規性の高い磁性材料の磁気特性について研究を行った.H19年度の装置高度化として、軟X線CCDを利用した蛍光収量法によるMCD測定を可能にした(SPring-8実験課題2007A1931).一方、東北大(角田准教授)と進めてきた巨大交換磁気異方性を有するMnlr/CoFe二層膜の界面磁性研究では、Mnの非補償スピンが反強磁性と強磁性界面付近に選択的に誘起される事実を透過MCD実験により明らかにした(JAP101,09E510(2007)).

さらに、強磁性層(FeCo)におけるFeとCoの組成比を変化させると、交換異方性エネルギー(J_k)とMCD強度に比例関係が成立することを見出した(論文準備中).また、希土類内包フラーレンの磁気特性解明のためのMCD実験は、名古屋大の篠原教授との共同研究として進められ、Er,Gd内包フラーレンの他、Gd内包フラーレンをカーボンナノチューブ内に取り入れた、いわゆる、Gdピーポットの磁気特性(常磁性帯磁率、ワイス温度)を明らかにした(Phys.Rev.B76,172409(2007)andJ.Phys.ChemC112,6103(2008)).以上の成果の他にも、Auの傾斜基板上に成長させたFeのナノワイヤーに関するMCD実験等でも成果(Phys.RevB75,245423(2007))を得ており、本研究課題によってMCDによるナノ材料を中心とした新規磁性体の磁気特性研究を加速的に推し進めることに成功した.