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プランゲ文庫における戦後初期国語副読本の実態および特色に関する調査研究

所蔵の戦後初期(1945-1949)国語副読本・学習参考書・問題集等について、昨年度の概観調査・小学校調査に引き続き、今年度も小学校を中心に、9月・2月の二回にわたって現地調査した。所蔵資料について、それぞれ「書名・著者名・発行年月日・発行所・定価・ページ数」などの基礎データを目録化している。その作業の過程で、本資料に関する次のような特色を見いだしつつある。(1)国語副読本の発行種類は豊富で、当初想定していた国語教科書の不足(量的にも質的にも)を補うというよりも、むしろサブカルチャーとして自立していたと言ってよかろう。文部省から発行された国定教科書よりも、内容的にも外形的(紙質、挿絵、カラー化)にも優れているものが多く存する。(2)児童文学作家(坪田譲治・浜田裕介・平塚武二・関英雄・村岡花子・二反長半>や国語教育の実践家(飛田多喜雄・泉節二)が、児童文学・課外読本の編集に積極的にかかわり、これらの質を高めることに貢献しているように思われる。子どもの教養・教育を支える出版文化は、こうして健全であったと言えよう。(3)教科書準拠の学習参考書・問題集等も、これまた想像以上に多くの種類が発行されている。しかし内容的には類似のものが多く、競うようにして出版した形跡も感じられる。(4)これらの日本における所蔵状況を把握するため、国立国会図書館、国際子ども図書館、教科書研究センターなどにも現地調査した。問題集・学習参考書などの所蔵は皆無に近いが、国語副読本については児童文学との境界が必ずしも明確でないこともあって、断片的にでも所蔵が期待できそうである。このことについては、今後継続して調査していくつもりである。1調査の実態-プランゲ文庫所蔵の国語副読本について、昨年度までの小学校関係の調査に引き続き、今年度は中・高等学校を中心に、9月と3月の2回、現地調査を実施した。中・高等学校国語科関係の当該資料について、一冊ごとにそれぞれ書名・編著者名・発行年月日・発行所・定価・ページ数等の基礎データを目録化した。なお現在、プランゲ文庫においても同様の目録化作業が開始・進行しつつあり、これと歩調を合わせながら進めている。が、プランゲ文庫の方で、開始が遅れたのと、時期によって微修正が行われるなど、これへの対応を余儀なくされている。2国語副読本の枠組み-国語副読本といっても大量、かつ多領域にわたっており、これを分類する必要が生じてきている。その仮の枠組みとして、次のものを用意し、これに基づいて基礎データを作成している。小学校についてもこれを準用している。中心はあくまで(2)であり、(1)はその核、(3)は周辺である。(1)国語教科書(CCDの検閲資を収集したプランゲ文庫に教科書があるというのも驚きである)(2)生徒用参考書・問題集(教科書解説・ワークブック・ハントブック・問題集等、大量かつ多領域である)(3)教師用指導書(当時の国語教科書を対象にしたものと、当時の国語教育一般を対象にしたものとがある)3中・高等学校の副読本-中・高等学校の副読本は、当時の出版事情に照らしてみると、極めて大量に発行されており、中学校-132冊、高等学校-490冊を数えている。
身体疾患を持つ高齢者における睡眠障害及び睡眠医療の実態調査

客観的睡眠評価と主観的睡眠評価で正確な大規模睡眠障害スクリーニング調査を施行することを目的とした。客観的睡眠評価用の小型活動量計のS/Wアルゴリズムを作成し、健常者および睡眠障害患者での妥当性を検討した後スクリーニング調査に用いた。身体疾患をもつ高齢患者においては62.7%が何らかの不眠症があり、6.9%が重度の眠気、12.8%がその他の睡眠障害を合併していた。睡眠の問題のない患者はわずか13.8%であった。本研究では、身体疾患を有する高齢者が抱える不眠、過眠、睡眠時呼吸障害などの睡眠問題と催眠・鎮静系薬物の服用頻度の実態調査を行い、医療現場で選択されている睡眠医療のRisk-benefit balanceについて明らかにすることを目的とし、調査にあたっては、質問紙による主観的睡眠評価に加えて、携帯型活動ロガーによる客観的睡眠評価及び調査員が24時間観察を行う1分間タイムスタディ法による高精度の睡眠障害診断を実施する。健常高齢者及び身体疾患患者の睡眠状態を客観的に効率よくスクリーニングすることを可能にするために廉価型の携帯型活動量ロガーを採用し、平成21年度では、その活動量データから睡眠(S)/覚醒(W)を判断するための判定アルゴリズムを作成した。z=0.635x_1+0.427x_2+0.701x_3+0.805x_4+0.718x_5 Z>1の場合W、Z≦1の場合Sと判定する。健常成人31名で携帯型活動ロガーとポリソムノグラフを同時測定し、合致率が86.9%と、既存のアクチグラフィーと同等の信頼性でS/Wの判定が可能であることを示し、論文発表を行った。また、高齢者や睡眠障害患者での妥当性も検討し、学会発表を行った。現在、全国の急性期病棟へ入院中の身体疾患を持つ患者において質問紙による主観的睡眠の問題と携帯型活動量ロガーを用いての客観的睡眠評価の調査を行っている途中である。本研究では、身体疾患を有する高齢者が抱える不眠、過眠、睡眠時呼吸障害などの睡眠問題と催眠・鎮静系薬物の服用頻度の実態調査を行い、医療現場で選択されている睡眠医療のRisk-benefit balanceについて明らかにすることを目的とした。身体疾患患者の睡眠状態を客観的に効率よくスクリーニングすることを可能にするために廉価型の携帯型活動量ロガーを採用し、平成21年度にその活動量データから睡眠/覚醒を判断するための判定アルゴリズムを作成し妥当性を検討した上で実態調査に投入した。全国43病院の急性期一般病棟に入院中の20歳以上の身体疾患患者539名(M:303, F:236,平均72.8y)を対象として、主観的睡眠感、睡眠関連症状及び過去1週間の催眠・鎮静系薬物の服薬状況に関する質問紙調査を行った。同時に小型活動量計による2日間の活動量の連続記録を行い、判定アルゴリズムを用いて客観的睡眠パラメータ(総睡眠時間、中途覚醒時間、睡眠効率)を算出した。また、調査員が1分間隔で24時間にわたり、睡眠覚醒状態、随伴症状等についての観察を行った。急性期病棟に入院中の身体疾患のある患者539名の睡眠障害の内訳は、SAS 9.8%、RLS 4.8%、PLM 6.5%、夜間異常行動(せん妄、RBD等)6.3%、過眠3.7%、左記以外の不眠群49.0%であった。睡眠問題のない良眠群は11.3%のみであった。不眠群のうち66.3%は未治療であり、客観的睡眠評価でも不眠症未治療群は良眠群に比較して有意に低質な睡眠であることが確認された。また、薬物療法を受けている患者でも半数以上では不眠が残遺していた。本研究の結果から、急性期一般病棟ではきわめて高い頻度で睡眠障害が認められ、入院患者のADL、QOLを改善するために多剤併用に注意をしながら不眠の治療にも適切に対処することの重要性が示唆された。
カオス現象とその工学関連性

2つの結合したスイング・ダイナミカルシステムを記述した非線形常微分方程式をディジタル計算を用い、力学系の幾何学理論を適用して研究した。これらの方程式系は2つの発電機を送電線を介して連絡させた、簡単な電力系統の動力学的安定問題を記述したものである。このような単純な系においては、運動の最終状態がカオス的となることは無い。すなわちカオス・アトラクタは存在しないけれども安定平衡点(通常の運転状態を表す)の引力圏境界がフラクタル構造を示す場合がある。このことは現実の運転状態を決定するのに密接に関連している。このような引力圏境界のフラクタル構造を解明するためには、高次元ダイナミカルシステムの安定多様体と不安定多様体の大域構造を把握しなければならない。現在研究中の簡単な電力系統モデルに対しても4次元空間内の解の大域構造を解明しなければならない。4次元空間において引力圏境を構成しうる不安定多様体を数値的に追跡する方法として、來叉軌道法がる。我々はこの手法を用いてフラクタル引力圏境界を定める不安定多様体のの根元集合を数値的に究明し次の成果を得た。すなわち、フラクタル引力圏境界上の任意の点の近傍には、相異なる鞍形不動点の入集合が無限に重なって寄り集まっていることとが明らかにされた。しかし、鞍形点の出集合はこれらの入集合と交差していないことも明かとなった。これはフラクタル構造が由来する理論的根拠の一つであるホモクリニック構造の存在を否定する結論であるため問題は更に複雑・困難さを顕した。そこで次にパラメ-タ(電力系統の運転状態に応じて決まる)を僅かに変化させた場合の大域解構造について検討したところ、フラクタル引力圏境界が出現するようなパラメ-タ領域では、パラメ-タ空間における当該現象発生領域自身もフラクタル構造を示していることを示唆するような結果が得られた。パラメ-タ空間におけるフラクタル性の検証は厖大な計算時間を要することもあり、今後の課題として残された。以上要するに、本研究課題は現実の電力系統を安定に運転するための限界がフラクタル性を示しうる事を明らかにしたが、この構造が由来する数理的問題は依然として未解決であり、今後の検討にまたねばならない状況である。次に、我々が共同で取り組んでいる、不確定結果を伴う分岐現象の研究について述べる。ここ数年間の共同研究成果は一つはカオスアトラクタが安定性を喪失してカタストロフィックな分岐現象を起こしたときに、行き先が一義的に定まらず、複数個存在するアトラクタのうちの何れか一つに落ち着く場合があることを示したことである。問題としている系は確定系であるため、不確定性は分岐を起こさせる形態に依存することは言うまでもないが、カオスアトラクタのフラクタル性に呼応して不確定分岐の行き先は予測できない。この種の現象は非線形の単純な原型モデルにおいて生じることも明らかにした。この種の現象が工学的に関連している一例は、横波を受けた船のロ-リングが、船を転覆させる現象の発生メカニズムとなっていることである。このように、当該現象は広範囲にわたる工学系に普遍的に共通するものであり、電力系統の安定性喪失のみならず工学全分野との関連性は密接であると考えられる。上記の分岐現象に関連する問題として船の安定化制御装置の動力学的挙動がある。この安定化制御装置は横波を受けてロ-リングする船の重心を、搖れによる変位角に応じて、傾きと反対側に移動させ振動を抑制せんとするものである。この制御装置は今世紀の初めに実用化されているが、制御系の動作に遅延時間が含まれるため、この遅延時間が災いして安定化装置が不安定を助長する場合のあることが報告されている。本研究では、このよよな遅延時間を含むダイナミカルシステムのシミュレ-ション実験を行い、制御系のゲインに対して種々の形態の動揺現象とそれらの間の分岐現象を考察検討した。その結果、転覆直前の動揺はカオス的であることが明かとなった。換言すれば、カオス的動揺は転覆の前兆と言えよう。

これはフラクタル構造が由来する理論的根拠の一つであるホモクリニック構造の存在を否定する結論であるため問題は更に複雑・困難さを顕した。そこで次にパラメ-タ(電力系統の運転状態に応じて決まる)を僅かに変化させた場合の大域解構造について検討したところ、フラクタル引力圏境界が出現するようなパラメ-タ領域では、パラメ-タ空間における当該現象発生領域自身もフラクタル構造を示していることを示唆するような結果が得られた。パラメ-タ空間におけるフラクタル性の検証は厖大な計算時間を要することもあり、今後の課題として残された。以上要するに、本研究課題は現実の電力系統を安定に運転するための限界がフラクタル性を示しうる事を明らかにしたが、この構造が由来する数理的問題は依然として未解決であり、今後の検討にまたねばならない状況である。次に、我々が共同で取り組んでいる、不確定結果を伴う分岐現象の研究について述べる。ここ数年間の共同研究成果は一つはカオスアトラクタが安定性を喪失してカタストロフィックな分岐現象を起こしたときに、行き先が一義的に定まらず、複数個存在するアトラクタのうちの何れか一つに落ち着く場合があることを示したことである。問題としている系は確定系であるため、不確定性は分岐を起こさせる形態に依存することは言うまでもないが、カオスアトラクタのフラクタル性に呼応して不確定分岐の行き先は予測できない。この種の現象は非線形の単純な原型モデルにおいて生じることも明らかにした。この種の現象が工学的に関連している一例は、横波を受けた船のロ-リングが、船を転覆させる現象の発生メカニズムとなっていることである。このように、当該現象は広範囲にわたる工学系に普遍的に共通するものであり、電力系統の安定性喪失のみならず工学全分野との関連性は密接であると考えられる。上記の分岐現象に関連する問題として船の安定化制御装置の動力学的挙動がある。この安定化制御装置は横波を受けてロ-リングする船の重心を、搖れによる変位角に応じて、傾きと反対側に移動させ振動を抑制せんとするものである。この制御装置は今世紀の初めに実用化されているが、制御系の動作に遅延時間が含まれるため、この遅延時間が災いして安定化装置が不安定を助長する場合のあることが報告されている。本研究では、このよよな遅延時間を含むダイナミカルシステムのシミュレ-ション実験を行い、制御系のゲインに対して種々の形態の動揺現象とそれらの間の分岐現象を考察検討した。その結果、転覆直前の動揺はカオス的であることが明かとなった。換言すれば、カオス的動揺は転覆の前兆と言えよう。
上皮性肉腫の細胞形態・予後における細胞膜糖蛋白Dsadherihの役割

滑膜肉腫、類上皮肉腫、悪性ラブドイド腫瘍におけるDysadherin、E-cadherinの発現:滑膜肉腫(以下SYT)92例、類上皮肉腫(以下ES)46例、悪性ラブドイド腫瘍(以下MRT)6例についてDysadheripおよびE-cadherinのタンパク発現を免疫染色にて検討した。また、腫瘍凍結材料入手可能であったSYT30例、および細胞株、SYT2株、ES4株、MRT4株について、DysadherinおよびE-cadherinのmRNA発現量について、TaqManPCRにて検討した。Dysadherinタンパク発現とE-cadherinタンパク減弱との相関については、SYTでは有意差(P=0.0004)を認めたが、ESおよびMRTでは有意差を認めなかった。また、Dysadherinタンパク発現と予後との関連性については、SYT(P=0.0411)、ES(P=0.0004)と有意差を認めた。尚、MRTについて、Dysadherinタンパク発現は全て陰性であった。さらには、Dysadherinのタンパク発現とmRNA発現との相関については、SYTでは有意差(P=0.0001)を認め、ES、MRTについては相関を示唆する結果を得た。SYT、ESについてはDysadherinタンパク発現が予後不良因子として重要であり、Dysadherinに対する分子標的治療の有用性が考えられた。最も高悪性度のMRTにおいては、Dysadherinタンパク発現は無く、予後不良因子としてその他の要因の関与が高いことが考えられた。また、ES(特に近位型)とMRTとは組織学的鑑別が困難であるが、Dysadherinの免疫染色が有用な手法になりえることが示唆された。類上皮肉腫・悪性ラブドイド腫瘍におけるDysadherinの発現:類上皮肉腫(以下ES)46症例、悪性ラブドイド腫瘍(以下MRT)6症例のパラフィン包埋標本について、Dysadherinの免疫染色を行った。ES症例の54%(25/46)においてDysadherinの発現を認めたが、一方MRT症例では全く発現を認めなかった[0%(0/6)]。さらにESの組織亜型である近位型ESは、形態学的にMRTとの鑑別が難しいが、近位型ES症例においては71%(17/24)においてDysadherinの発現を認めた。これらはDysadherinの免疫染色がES(特に近位型ES)とMRTとの鑑別に有用である事を示すものであった。ES細胞株4株、MRT細胞株4株においてDysadherinのmRNA発現を定量的RT-PCR法を用いて比較検討したところ、ES細胞株(特に近位型ES)ではDysadherinのmRNA発現が非常に高かったのに対して、MRT細胞株ではmRNA発現も殆ど認められなく、免疫染色の結果と合致するものであった。Dysadherinの免疫染色が可能で、生命予後追跡が可能であったESの45症例の解析では、単変量解析にてDysadherinの発現、広範の壊死(>50%)、大きな腫瘍径(>5cm)、高いMIB-1標識率(>30%)が予後不良因子であった。多変量解析ではDysadherinの発現(p=0.0004)、広範の壊死(>50%)(p=0.0006)の2因子のみが独立予後不良因子であった。ESは化学療法や放射線療法等には治療抵抗性であり治療に難渋する事が多いが、上記の結果は、将来的にDysadherinに対する分子標的薬治療がESの治療において有効であるものと考察された。以上の結果は欧文誌Modern Pathologyへ投稿し、2006年3月にAcceptされたものである。滑膜肉腫におけるDysadherinの発現:Dysadherin蛋白の発現陽性は、E-cadherin蛋白の発現減弱と有意に相関していた(p=0.0004)。Dysadherin蛋白は、単相性線維型の30/68例(44%)、および低分化型の1/2例(50%)に、びまん性に腫瘍細胞の細胞膜に発現していた。しかし、二相型においてdysadherin蛋白は、紡錘形細胞成分にはびまん性に発現を認めず、しばしば散発性・限局性に発現を認めた[20/22(91%)例]。30例では腫瘍凍結材料が入手可能であり、dysadherinのmRNA発現をRT-PCR法、リアルタイム定量的RT-PCR法により検出した。DysadherinのmRNA発現量は、単相性線維型は二相型と比較して有意に発現量が高かった(p=0.0079)。滑膜肉腫患者においてdysadherin蛋白発現陽性例は、dysadherin蛋白陰性例と比較して有意に生存期間が短かった(p=0.0006)。多変量解析では、dysadherin蛋白発現陽性(p=0.0411)は、高いMIB-1標識率(【greater than or equal】10%)とともに、独立した予後不良因子であった。以上より、dysadherin蛋白によるE-cadherin蛋白の機能不全は、E-cadherin蛋白の発現減弱、および形態学的に腫瘍細胞が上皮様細胞から紡錘形細胞へと変化する事に関連していると考えられた。Dysadherin蛋白の発現は、滑膜肉腫において組織亜型を規定する因子の1つである事が示唆された。

また、dysadherin蛋白の発現は独立した予後不良因子として重要であった。以上の結果は欧文誌Am J Surg Patholへ投稿し、2007年1月にAcceptされたものである。滑膜肉腫、類上皮肉腫、悪性ラブドイド腫瘍におけるDysadherin、E-cadherinの発現:滑膜肉腫(以下SYT)92例、類上皮肉腫(以下ES)46例、悪性ラブドイド腫瘍(以下MRT)6例についてDysadheripおよびE-cadherinのタンパク発現を免疫染色にて検討した。また、腫瘍凍結材料入手可能であったSYT30例、および細胞株、SYT2株、ES4株、MRT4株について、DysadherinおよびE-cadherinのmRNA発現量について、TaqManPCRにて検討した。Dysadherinタンパク発現とE-cadherinタンパク減弱との相関については、SYTでは有意差(P=0.0004)を認めたが、ESおよびMRTでは有意差を認めなかった。また、Dysadherinタンパク発現と予後との関連性については、SYT(P=0.0411)、ES(P=0.0004)と有意差を認めた。尚、MRTについて、Dysadherinタンパク発現は全て陰性であった。さらには、Dysadherinのタンパク発現とmRNA発現との相関については、SYTでは有意差(P=0.0001)を認め、ES、MRTについては相関を示唆する結果を得た。SYT、ESについてはDysadherinタンパク発現が予後不良因子として重要であり、Dysadherinに対する分子標的治療の有用性が考えられた。最も高悪性度のMRTにおいては、Dysadherinタンパク発現は無く、予後不良因子としてその他の要因の関与が高いことが考えられた。また、ES(特に近位型)とMRTとは組織学的鑑別が困難であるが、Dysadherinの免疫染色が有用な手法になりえることが示唆された。
地域住民ネットワークの形成と地域自治の展開に関する日中比較実証研究

地域社会における住民相互のネットワークが地域社会の自治にどのような影響を及ぼしているのかについて、日本と中国の農村社会を事例対象として比較調査し、地域住民の相互ネットワークが、国家政府や地方行政からの圧力を和らげ、個々の住民にとって地域主体として活動する基盤となっている様相が明らかになった。住民の日常生活と地方行政組織や地域自治組織との関わりが捉えられた。調査結果から、日中両国ともに、地域住民の自発的自主的な行動が必要であることが示唆された。本研究は、地域社会における住民相互のネットワークが、どのように共同化・組織化を形成し展開しているのか、そしてそれが当該地域社会の自治にどのような影響を及ぼしているのかについて、日本と中国の農村社会を事例対象として調査実証し、両国の地域ネットワークのあり方を比較検討するという目的で実施された。日中の両調査対象地で、行政機関や地方政府に対して、各地域にかかわる各種統計資料や各行政による作成資料の収集、農業生産、農家組織、行政管理組織、各種機能集団、農民の日常的な社会関係などについて詳細なヒアリングをおこなった。調査にあたっては、その前後で、調査の内容や手順についての検討と確認を全員でおこなった。日本においては、山形県鶴岡市における町村合併の経過と現状、山形県東根市および村山市における住民ネットワークの現状について小林一穂が中心になって調査した。中国においては、山東省鄒平県における地方政府と村民委員会の関連について、全員で調査した。各地域の実証調査の総合的な比較検討を全員でおこない、小林一穂が総括した。調査の結果、日本では、町村合併よりも、それ以前の農協合併が農村社会に大きな影響を与えていること、地域住民のネットワークは単一のものではなく、複数のネットワークが重層的に構築されていること、が明らかとなった。また中国では、住民組織である村民委員会と行政組織である郷政府や鎮政府が密接に結合していること、住民のインフォーマルなネットワークは、そうした公的な組織とは別に存在しているおり、それが自治的な機能を担っていること、が明らかとなった。本研究は、地域社会における住民相互のネットワークが、どのように共同化・組織化を形成し展開しているのか、そしてそれが当該地域社会の自治にどのような影響を及ぼしているのかについて、日本と中国の農村社会を事例対象として調査実証し、両国の地域ネットワークのあり方を比較検討するという目的で、前年度に引き続き実施された。また、個別農家にたいするインタビューを実施した。日本においては、山形県酒田市および鶴岡市における集落営農の経過、山形県東根市および村山市における住民ネットワークの現状について小林一穂が中心になって調査した。中国においては、山東省鄒平県における地方政府の現状、東尉村の農家の実態を全員で調査した。地域住民のネットワークは単一のものではなく、複数のネットワークが重層的に構築されていること、住民組織である日本の集落や中国の村民委員会と住民のインフォーマルなネットワークが緩やかに結合し、そうした公的な組織と住民ネットワークとが自治的な機能を担っていること、が明らかとなった。本研究は、地域社会における住民相互のネットワークが、どのように共同化・組織化を形成し展開しているのか、そしてそれが当該地域社会の自治にどのような影響を及ぼしているのかについて、日本と中国の農村社会を事例対象として調査実証し、両国の地域住民ネットワークのあり方を比較検討するという目的で、前年度に引き続き実施した。日中の両調査対象地で、行政機関や地方政府に対して、各種統計資料や各機関作成資料を収集し、農業生産、農家組織、行政管理組織、各種機能集団、農村の日常生活について詳細なヒヤリングを行い、また、個別農家に対するインタビューを実施した。調査の前後で、調査の内容や手順についての検討と結果の確認を全員で行った。日本においては、山形県鶴岡市及び酒田市における集落営農の経過、山形県村山市における住民ネットワークの現状について小林一穂と徳川直人が中心になって調査した。中国においては、山東省郷平県における地方政府の現状、馮馬村と霍坡村の農家の実態を全員で調査した。各地域の実証調査の総合的な比較検討を全員で行い、小林一穂が総括した。地域住民ネットワークは、多様なものが重層的に構築されており、行政の地域政策はそのネットワークを生かす形で展開されていること、日本農村の集落内社会関係はインフォーマルな関係が緊密であるが、中国農村の村落関係は行政上の関係が主であること、日中いずれにおいても、既存の行政区画の見直しが進んでおり、それとともに公的な諸関係とインフォーマルな社会関係との関連が変化しつつあること、が明らかとなった。
酵素触媒反応による有機酸のボルタンメトリー

有機酸の特異的分析法として、高選択的である酵素触媒反応を利用し、高感度な検出法としての微分パルスポーラログラフィーを用いた新しい分析法を開発した。本研究では、有機酸としてクエン酸を選んだ。クエン酸は生体における代謝系としてのTCA回路の重要な中間体であるばかりでなく、食品工業における添加物、建築業界におけるセッコウの凝結遅延剤、助晶剤などに広く用いられている。電気分析的に不活性なクエン酸を2種類の酵素、すなわち、クエン酸リアーゼおよびオキサロ酢酸デカルボキシラーゼを同じ溶液に共存させ、クエン酸に作用させ、ピルビン酸に変換する。生成したピルビン酸を電気化学的に還元し、このとき得られる還元電流の濃度依存性を検討した。以下に反応式を示す。クエン酸〓DBクエン酸リアーゼ(/)→〓DBオキサロ酢酸オキサロ酢酸〓DBオキサロ酢酸デカルボキシラーゼ(/)→〓DBピルビン酸過剰量の酵素は、電気分解の際に電極に吸着し、ピルビン酸の還元反応を妨害するので、あらかじめ反応終了後、過塩素酸イオンの添加により除去した。クエン酸のピルビン酸への変換における反応時間および反応温度の関係は、0.2Mトリス-酢酸緩衝溶液(pH7.8)において35°Cでは20分以上で、また温度以外の条件を一定にして反応温度を変化させたとき、3040°Cで定量的に変換された。さらに、ピルビン酸への変換のための最適pH領域は7.08.6の広い範囲であった。電解過程における条件では、電解液のpHは3.84.2で電解電流は最大かつ一定であり、緩衝能を考慮して0.2mとした。電位掃引速度は、5mV/S、パルス電圧は100mVが最適であった。確立した条件下で0.520μMのクエン酸の定量が可能であり、本法を市販セッコウおよびスポーツドリンク中のクエン酸の定量に応用し、好結果が得られた。以下に反応式を示す。
感覚信号伝播の可塑的相互制御:ストレスの神経機構をイメージングで解析する

中枢神経で処理される各種情報の長期的な貯蔵には、シナプス伝達の可塑性が関与していると考えられている。可塑性は痛み情報が末梢から中枢に最初に送られる部位でみる脊髄後角でも起こり、脊髄後角でのシナプス伝達の長期増強は、神経損傷や炎症によって生じる病的な長期にわたる痛み、すなわち痛覚過敏の原因であるとされている。長期増強を起こすメカニズムには大きく分けてシナプス後細胞に存在する受容体の性質が変化することによって起こるシナプス後細胞のメカニズムと、シナプス前細胞の終末からの伝達物質の放出量が変化することによって起こるシナプス前細胞のメカニズムが考えられてきた。これらの概念は活動電位が前終末で発生しているという前提があって初めて成り立つにも関わらず、実際に前終末で起こる活動電位を記録することは従来の電気生理的手法では困難であり、この前提を示す結果はほとんど報告されていない。我々はラットより脊髄横断切片を後根と共に摘出し、神経線維のみを後根より順行性に膜電位感受性色素で染めることで、神経線維及び前終末で発生する電位変化をイメージングすることを可能とした。この方法により後根への条件刺激によって刺激前は応答が見られなかった点で新たな応答が発生する点や、ごくわずかな応答しか見られなかった点で大きな増強を起こす点が見られ、これらの変化は2時間以上持続することがわかった。また、ラットの中脳へ膜電位感受性色素を注入し、そこへと投射している脊髄後角1層の細胞を逆行性に染めることで、同様の条件刺激によって投射細胞が長期増強を起こすことがわかった。さらにどちらの長期増強にもグリア細胞で生成される一酸化窒素が関与していることがわかった。これらの結果は、新しい長期増強の概念を示唆するこのであり、痛覚過敏のメカニズムを解明する大きな手がかりとなるであろう。可塑性は痛み情報が末梢から中枢に最初に送られる部位である脊髄後角でも起こり、脊髄後角でのシナプス伝達の長期増強は、神経損傷や炎症によって生じる病的な長期にわたる痛み、すなわち痛覚過敏の原因であるとされている。脊髄後角1層の細胞にはSubstance PのNK1受容体があり、このような病的な痛みを仲介するとされてきたが、その細胞メカニズムはわかっていなかった。昨年度の研究によって我々は、in vivo麻酔下で脊髄後角1層の投射細胞を逆行染色する技術と、単一細胞記録法を組み合わせることにより、染色された1層の投射細胞がシナプス伝達の長期増強を起こすことを明らかにしたが、その細胞メカニズムを明らかにするには至らなかった。本年度はさらにカルシウムイメージングなどの新しい技術を習得し、その細胞メカニズムを明らかにすることを試みた。その結果、投射細胞が起こす長期増強はNK1受容体、低閾値カルシウムチャネル、及びNMDA受容体の相乗作用で細胞内へ多量のカルシウムが流入することによって起こることがわかった。また、電位感受性色素によって逆行染色された脊髄後角1層の投射細胞からの神経興奮を光学的イメージングで計測することに成功した。今後は、この方法を用いて神経興奮の可塑性がストレスホルモンやさまざまな痛み調節物質で修飾されるかを調べたいと考えている。
接着タンパクを組込んだリポソームと粘菌細胞との相互作用

細胞性粘菌Dictyostelium dis coideumの一発生段階である細胞集合期には,細胞の形が細長くなり,その末端どうしをつなげて細胞ストリームを形成してセンター細胞に集まる.この細胞集合期のストリームをなす細胞の末端には接着性タンパクである分子量8万の糖タンパク質の出現することが知られている.これまでこの接着のメカニズムを明らかにするためポリクローナル抗体を調製し,さらにこの抗体由来のFabにより,細胞間接着を阻害しうることが明らかになった.本研究では以上の事実をふまえて,粘菌の接着の分子的機構をより詳細に解析することを意図して,まず膜糖タンパク質である80KDaタンパク質をポリアクリルアミドゲルから電気的に溶出する方法を開発し,この抽出したタンパク質をマウスに免疫して,単クローン性抗体のクローンを5種分離した.さらにこの方法では糖鎮を認識する抗体が得られないことが確かめられたのでさらに,抗原をクロトグラフィーで部分精製し,これを抗原としてさらに8種の単クローン性抗体を得手,抗体の結合性を明らかにした.その結果抗体は大きく三つのカテゴリィーに分けられることが判った.第一はこの糖タンパク抗原のタンパク質を認識する抗体であり,第二はこの糖タンパクの2種の糖鎮のうちI型に特異的に結合する抗体であった.第三はII型の糖鎮を認識する抗体であり,特にこの抗体は接着阻害効果が得られたことから,リポソームと生細胞の相互作用の解析に非常に有効な抗体が得られたものと考えられる.他方,脂質二重層に80KDaタンパク質を組み込むため,脂質二重層作製装置を作製した.この装置は固層に脂質一重層だけでなく脂質二重層を作ることができ,より自然な状態に膜タンラク質を導入することができる.この方法の他,透析法により,膜タンパク質を導入して,相互作用をさらに検討している.細胞性粘菌Dictyostelium dis coideumの一発生段階である細胞集合期には,細胞の形が細長くなり,その末端どうしをつなげて細胞ストリームを形成してセンター細胞に集まる.この細胞集合期のストリームをなす細胞の末端には接着性タンパクである分子量8万の糖タンパク質の出現することが知られている.これまでこの接着のメカニズムを明らかにするためポリクローナル抗体を調製し,さらにこの抗体由来のFabにより,細胞間接着を阻害しうることが明らかになった.本研究では以上の事実をふまえて,粘菌の接着の分子的機構をより詳細に解析することを意図して,まず膜糖タンパク質である80KDaタンパク質をポリアクリルアミドゲルから電気的に溶出する方法を開発し,この抽出したタンパク質をマウスに免疫して,単クローン性抗体のクローンを5種分離した.さらにこの方法では糖鎮を認識する抗体が得られないことが確かめられたのでさらに,抗原をクロトグラフィーで部分精製し,これを抗原としてさらに8種の単クローン性抗体を得手,抗体の結合性を明らかにした.その結果抗体は大きく三つのカテゴリィーに分けられることが判った.第一はこの糖タンパク抗原のタンパク質を認識する抗体であり,第二はこの糖タンパクの2種の糖鎮のうちI型に特異的に結合する抗体であった.第三はII型の糖鎮を認識する抗体であり,特にこの抗体は接着阻害効果が得られたことから,リポソームと生細胞の相互作用の解析に非常に有効な抗体が得られたものと考えられる.他方,脂質二重層に80KDaタンパク質を組み込むため,脂質二重層作製装置を作製した.この装置は固層に脂質一重層だけでなく脂質二重層を作ることができ,より自然な状態に膜タンラク質を導入することができる.この方法の他,透析法により,膜タンパク質を導入して,相互作用をさらに検討している.接着タンパク質をリポソーム二重膜構造に組込み、その表層に保持された接着タンパク質と生細胞上の接着タンパク質の相互作用から接着タンパク質の接着機構を分子レベルで解析するのが本研究の目的である。1.脂質二重膜構造に接着タンパク質を組込み、その定量化を行うこと、さらに接着タンパク質が脂質二重膜中でどのようなオリエンテーションをしているかを把握するには、作製された抗-接着タンパク質抗体が抗原上のどの部位に結合するかを明らかにすることが重要である。細胞性粘菌の一つの種Dictyostelium discoideumの接着タンパク質の場合、特異単クローン性抗体6種が分離され、この抗体はしかし細胞には結合しなかった。即ち、この抗体は細胞質側に結合する抗体と考えられる。現在新たに出来るだけnativeに調製した抗原を免疫し、細胞表層側に露出している接着タンパク部分に結合する抗体を調整しようとしている。別の種Polysphondelium pallidumの接着タンパクの場合、細胞表層に露出した接着タンパク質の糖鎖を認謝する接体が多数得られており、この抗体はリポソームへの接着タンパク質の組込みの定量に有効な抗体であろう。2.脂質二重平面膜作製装置の作製。リポソーム粒子を用いた接着タンパク質解析システムの他に、カバーグラス上に脂質二重膜をコーテングし、その平面膜に組込んだ接着タンパク質との接着を見るシステムも多くの利点を持っている。そこで今回、それを作製する装置を作製した。装置の基本は水平面上に脂質をのせ、その時の表面張力の変化を測定して、一定の密度の脂質二重層を作らせるものである。
血管平滑筋細胞カルシウム動態連続観察法の確立とカルシウム制御異常発症機序の解明

1.顕微鏡蛍光測定による細胞質【Ca^(++)】濃度変化測定法の確立。(1)、初代培養ラット大動脈血管平滑筋細胞に【Ca^(++)】指示色素Quin2およびFura-2を生理的条件下で取込ませ、細胞質微小領域(<1μ【m^2】)の蛍光変化を顕微鏡測光することによって、細胞質【Ca^(++)】濃度変化の連続測定を可能にした。(2)、この方法を用いて血管平滑筋細胞の細胞内【Ca^(++)】貯蔵部特性を検索した。ノルエピネフリン(NE),ヒスタミン(His),カフェイン(CF),【K^+】脱分極は、細胞内貯蔵部からの【Ca^(++)】放出による一過性細胞質【Ca^(++)】上昇を引起した。NEおよびHis感受性貯蔵部は、細胞を無【Ca^(++)】液に置くと【Ca^(++)】を容易に失い、有【Ca^(++)】液に戻すと容易に【Ca^(++)】が補給された。CFおよび【K^+】脱分極感受性貯蔵部は【Ca^(++)】を失い難く、補給が困難であった。NEとHisは同一の貯蔵部から、またCFと【K^+】脱分極も同一の貯蔵部から【Ca^(++)】を放出させた。しかしながら、NEおよびHisは、CF/【K^+】脱分極感受性貯蔵部から、逆に、CFおよび【K^+】脱分極は、NE/His感受性貯蔵部から、【Ca^(++)】を放出させることが出来なかった。百日咳毒素は、NEとHisによる【Ca^(++)】上昇作用は阻止できたが、CFと【K^+】脱分極の【Ca^(++)】上昇作用は阻止できなかった。培養血管平滑筋細胞の細胞内NE/His感受性【Ca^(++)】貯蔵部と、CF/【K^+】脱分極感受性【Ca^(++)】貯蔵部は、全く別物であることが示唆された。2.生体【Ca^(++)】濃度変化測定法の確立、(血管条片における発生張力および【Ca^(++)】動態同時測定法の開発)。豚冠動脈左回旋枝の摘出血管条片に【Ca^(++)】指示色素Fura2を生理的条件下で取込ませ、これを生体蛍光測光することによって、張力と【Ca^(++)】動態の同時測定が可能となった。この様な方法は未だに他に類をみないものである。この方法を用いて、β刺激薬イソプロテレノールの作用をみたところ、冠動脈の弛緩に伴って、血管平滑筋の細胞質【Ca^(++)】が低下することが明らかとなった。

豚冠動脈左回旋枝の摘出血管条片に【Ca^(++)】指示色素Fura2を生理的条件下で取込ませ、これを生体蛍光測光することによって、張力と【Ca^(++)】動態の同時測定が可能となった。この様な方法は未だに他に類をみないものである。この方法を用いて、β刺激薬イソプロテレノールの作用をみたところ、冠動脈の弛緩に伴って、血管平滑筋の細胞質【Ca^(++)】が低下することが明らかとなった。
セラミックスの疲労損傷累積の直接測定と機構解明

セラミックスの疲労き裂進展を説明する機構として、Grain-bridging degradationモデルとCrack resisting-reactivatingモデル(又はWedging-microcrackingモデル)の2つが提案されているが、これまで両モデルとも実際の発現に対する直接的な実験的証拠を欠いていた。荷重繰返しは負荷過程と除荷過程とから成るが、上述の2モデルはき裂進展時期を異にする。この点に着目し、本研究ではセラミックスの疲労き裂進展挙動を組織因子と負荷条件の観点から体系的に整理した上で、導電性被膜電位差法を用いて損傷累積機構の解明を図った。まずアルミナおよび窒化ケイ素セラミックスの疲労き裂進展速度に関する基礎データの測定を行った。これにより、き裂進展に及ぼす微視組織因子(粒径やアスペクト比)の影響、応力比の影響、き裂閉口挙動などが明らかとなり、また荷重繰返しの条件が急変した場合に生ずる非定常き裂進展についても組織因子との関係を明らかにした。その後、導電性被膜電位差法を用いて、窒化ケイ素における微小き裂進展挙動の直接測定を行い、き裂進展は負荷、除荷の両過程で生ずるが、両者の比率は周波数と応力拡大係数に依存することを明らかにした。すなわち、周波数が低いほど、また応力拡大係数が大きい(高き裂進展速度)ほど除荷過程のき裂進展率が少なくなる傾向が認められ、これは環境効果による静疲労損傷の割合が増加するためと推定された。環境効果が抑制された条件下では除荷過程におけるき裂進展量が全進展量の数十%に達する場合もあり、繰返し荷重下でのCrack resisting-reactivating機構(又はWedging-microcracking機構)の発現が実証された。1.疲労き裂進展速度に関する基礎データ測定アルミナおよび窒化ケイ素セラミックスについて疲労き裂進展速度に関するデータを応力比と周波数をパラメータとして測定した。これまでの結果から、アルミナは高応力振幅域での周波数依存性が強く、導電性被膜電位差法を用いて1サイクル過程のき裂進展を低速度で観察する際には静疲労効果の考慮が必要であるが、窒化ケイ素は周波数依存性が小さく、本電位差法の実験供試材として適切と考えられた。2.導電性被膜電位差法の最適条件の把握導電性物質としてC,Ti,TiC,Ni,Crを選び、先ず各々について適正なスパッタリング条件を決定した。次いで、き裂長さと電気抵抗変化の関係の直線性を調べ、(1)供試材との密着性が良好であること、(2)供試材のき裂開口に伴い被膜も開口すること、の2点において最も優れているNiを最終的に選定した。これらの条件下での測定により、疲労過程における負荷時と除荷時にそれぞれ対応するき裂進展量(μmのオーダ)の測定が可能であることが判明した。平成7年度に得られた基礎データを基に平成8年度は、Ni導電性被膜電位差法を用い、主に窒化ケイ素の荷重繰り返しの負荷過程および除荷過程におけるき裂進展挙動を負荷条件をパラメータとして波形解析装置により解析する。これらの測定により、セラミックスの疲労き裂進展現象がこれまでに提案されているGrain Bridging Degradation機構とCrack Resisting Reactivating機構のいずれにより生じているかについて判定し得る直接的データが得られると考えられる。セラミックスの疲労き裂進展を説明する機構として、Grain-bridging DegradationモデルとCrack resisting-reactivatingモデルの2つが提案されているが、これまで両モデルとも実際の発現に対する直接的な実験的証拠を欠いていた。荷重繰り返しは負荷過程と除荷過程とから成るが、上述の2モデルはき裂進展時期を異にする。したがって負荷時と除荷時のき裂挙動を分離して解析できれば各モデルの妥当性の有無が明確化される。

本研究ではセラミックスの疲労き裂進展挙動を組織因子と負荷条件の観点から体系的に整理した上で、導電性被膜電位差法(被膜に微小電流を流し、き裂進展による抵抗変化に基づく電位差変化を測定する方法)を用いて損傷累積機構の解明を図った。まずアルミナおよび窒化ケイ素セラミックスの疲労き裂進展速度に関する基礎データの測定と微小き裂進展挙動の直接測定のための導電性被爆電位差法の最適条件(物質の種類と膜厚条件)の把握を行った結果、静疲労損傷の少ない窒化ケイ素を本電位差法実験の供試材とし、また導電性物質としては、a)供試材との密着性やb)き裂開口に伴い被膜も開口することの2点において最も優れたNiを選定し、さらに電流値の最適値を決定した。これらの条件により10Hz程度の高い周波数での繰り返し荷重下でも負荷過程と除荷過程でのき裂進展量を分離測定可能となった。き裂進展は負荷、除荷の両過程で生ずるが、両者の比率は周波数と応力拡大係数に依存することが判明した。すなわち、周波数が低いほど、また応力拡大係数が大きい(高き裂進展速度)ほど除荷過程のき裂進展率が少なくなる傾向が認められ、これは環境効果による静疲労損傷の割合が増加するためと推定された。環境効果が抑制された条件下では除荷過程におけるき裂進展量が全進展量の数十%に達する場合もあり、繰り返し荷重下でのCrack resisting-reactivating機構の発現が実証された。
インバータ式30kHzパルスX線装置の開発と超高速度撮影および低線量透視への応用

平成7年度科学研究費補助金交付申請書にある研究計画・方法に基づいて機械器具備品および消耗品を購入し、ほぼ予定通りの研究成果をあげることができた。研究成果を以下に列挙する。1サイラトロンパルサの試作3000pFの高圧コンデンサとサイラトロンを使用し、充電電圧が816kV程度に可変できる高電圧パルサを試作した。コンデンサの充電端子をサイラトロンの陽極に接続し、他端を出力端子とした。コンデンサ充電中、出力端子は高電圧抵抗器によりグランド電位に保持される。サイラトロンは電気信号、光信号、マニュアルの三入力方式でサイリスタパルサを用いて起動した。2フェライトコアトランスフォーマ-の試作最大250kVのパルス幅の短い高電圧パルスを得るために、フェライトコアの断面積と巻線比を計算し、2次巻線の浮遊容量を小さくしたトランスフォーマ-を試作しパルスX線装置に組み込んだ。3電気的特性の測定試作したフェライトコアトランスフォーマ-により最大10kHzの高電圧パルスを2極管に印加し、安定した繰返しパルスX線が得られた。X線出力はプラシチックシンチレータとアルミニウムフィルタにより測定し、電圧と電流の振動時に出力した。4動態の単発、遅延および多重撮影に成功した。5超高速度シネ撮影および短X線パルスによる低線量透視撮影による研究は目下進行中である。
非熱平衡原子固溶プロセスに基づく超高速伸張歪Geチャネルの創成

LSI用高移動度材料として期待されるGeおよび伸長歪Geチャネルの実現に向けて、Ge表面処理技術、および高品質Ge_(1-x)Sn_xバッファ層形成の基礎的指針となる、Ge表面初期酸化過程、およびGe_(1-x)Sn_x初期成長構造を、主に走査トンネル顕微鏡を用いて観察評価した。酸素分圧に対する表面酸化とエッチングモードの競合、Ge表面へのSn導入による異方性再構成構造の形成を見出した。さらに、水素・重水素照射によるSnおよびGe_(1-x)Sn_x初期成長構造の制御を実証し、Ge_(1-x)Sn_x層成長技術の構築に貢献する知見を得た。極微細MOSFETの高移動度伸張歪Geチャネル実現に向けた、歪印加層(ストレッサー)に応用可能な高品質・高Sn組成エピタキシャルGe_<1-x>Sn_x層の実現に向けて、Ge表面処理技術の開発、Ge上のSn吸着構造の解明、およびGe_<1-x>Sn_x原子層成長技術の確立を目標に研究を進めている。本年度は、酸素曝露処理がGe基板の表面構造に与える影響に関して、走査トンネル顕微鏡(STM)を用いた原子構造の詳細評価を行った。その結果、基板温度と酸素分圧に依存して、Ge表面において酸化とエッチング過程が競合的に起こる様子を観察できた。(1)基板温度250°C、酸素分圧8.0×10^<-7>Paで酸素曝露を行った場合、曝露量増加に伴い、Geダイマー欠損列の直線的成長、ステップの直線性の増大、およびGe酸化物核の形成が観察された。これらはGe表面において選択的エッチング現象と酸化現象が同時に進行したためと考えられる。(2)上記と同圧で基板温度350°Cの高温条件下では、酸化物核の数密度が低下し、酸素曝露量を増加してもGe酸化物の核成長は観測されなかった。また、ステップ揺らぎの増大したことから、高温・低圧条件下では等方的なエッチング現象が起こっていると考えられる。(3)低温・高圧条件の場合、多数の酸化物核が形成されて成長し、ステップ構造は変化しなかったことから、主に酸化過程が優先的に進行することがわかった。(4)酸素曝露によって酸化物核を形成した試料を、超高真空中、500°Cで熱処理すると、Ge表面から酸化物が除去できることを確認できた。(5)Ge表面におけるエッチング現象から酸化現象への遷移は、Siの場合よりも低温・高圧で生じることがわかった。また、その遷移境界はGeOの平衡蒸気圧に依存することが明らかになった。極微細MOSFETの高移動度伸張歪Geチャネル実現に向けた歪印加層(ストレッサー)や光電子デバイスに応用が期待される高品質・高Sn組成エピタキシャルGe_<1-x>Sn_x層の実現に向けて、Ge表面処理技術の開発、Ge上のSn吸着構造の解明、およびGe_<1-x>Sn_x原子層成長技術の確立を目標に研究を進めている。本年度は、Ge基板上におけるSnおよびGe_<1-x>Sn_xの初期成長を、主に走査トンネル顕微鏡を用いて詳細に観察し、さらに水素およびSiの添加によるGe_<1-x>Sn_x表面構造の制御の可能性を検証した。主な研究成果を以下に記す。(1)超高真空中でGe清浄表面上に0.035MLのSnを室温にて蒸着し、250°Cの熱処理を施したところ、Geダイマー列に垂直な方向に伸びる櫛歯上の表面構造が形成された。また、基板温度250°Cで0.0180・035MLのSnを蒸着した場合も、同様の構造が観察された。Snの添加によって、Geダイマー列方向の圧縮歪が強められた結果、異方的なステップ構造が形成されるものと推測される。(2)Ge清浄表面上に基板温度250°Cにおいて、Ge_<0.994>Sn_<0.006>層を3ML成長した場合、Geのホモエピタキシャル成長と比較して、小さなドメインサイズを持つ2次元島の多層多核成長が観察された。前述同様、Sn添加に起因した表面層内の歪の影響によるステップフロー成長の抑制が示唆された。(3)水素分圧1.3×10^<-3>Paの雰囲気下において、クラッキングにより形成した原子状水素を曝露しながら、基板温度250°CでSnを0.0180.035ML成長した場合、櫛歯状の表面構造は形成されず、表面のステップ構造が維持され、表面平坦性に優れたGe_<1-x>Sn_x表面を形成できることが明らかになった。表面吸着水素によって、Geの表面泳動が抑制される結果、櫛歯状構造の形成を阻止できると考えられる。

極微細MOSFETの高移動度伸張歪Geチャネル実現に向けた歪印加層(ストレッサー)や光電子デバイスに応用が期待される高品質・高Sn組成エピタキシャルGe_<1-x>Sn_x層の実現に向けて、Ge表面処理技術の開発、Ge上のSn吸着構造の解明、およびGe_<1-x>Sn_x原子層成長技術の確立を目標に研究を推進した。本年度は、SnあるいはGe_<1-x>Sn_x成長時において、クラッキングにより形成した重水素原子の照射を行い、重水素表面終端によるGe_<1-x>Sn_x初期成長構造の制御技術を検証した。主な研究成果を以下に記す。(1) Ge(001)表面に対する原子状重水素の吸着量をRHEEDパターンの変化により評価した。重水素は水素に比較して、脱離速度が2.3分の1程度、吸着速度が3倍程度である結果、同基板温度で比較した場合、成長時におけるGe表面被覆率をより高く維持できることが明らかになった。(2) Ge(001)表面に膜厚0.035MLのSnを初期成長させる際、重水素分圧1.3×10^<-4>Paで重水素を照射した場合、異方的な表面再構成を抑制し、表面平坦性を維持できることが明らかになった。同じ分圧条件で水素を用いた場合、表面構造改善の効果は乏しく、より高い表面被覆率を実現できる原子状重水素照射が原子状水素照射に比較して優れていることを実証した。(3) Ge(001)表面に膜厚3MLのGe_<1-x>Sn_x層を成長させる場合においても、異方性表面構造成長の抑制、表面平坦性の改善に対して、重水素は前記同様の優れた効果を見せることが明らかになった。(4) Ge基板上におけるSnおよびGe_<1-x>Sn_x層初期成長後の表面ラフネスは、水素、重水素の照射原子種に関わらず、その表面被覆率にのみ依存することが明らかになった。
生物合成系を模倣したペプチド化学合成法の開発と応用

本研究では新規ペプチド化学合成法の開発と、その有用性を実証する応用研究としてペプチド系天然物の全合成および生合成研究への応用を計画していた。2018年度は、研究対象とした天然物群のなかでも環状ペプチド天然物スルガミドA-Eおよび鎖状ペプチド天然物スルガミドFについて、その化学合成を駆使した生合成メカニズム解明研究を行った。通常自然界からは得られない生合成中間体を化学合成供給し、大腸菌において異種発現させた生合成酵素とのin vitro反応によるペプチド鎖伸長の停止メカニズム解明研究を行った。その結果、遺伝子クラスター内において通常のNRPのペプチド鎖伸長の停止を担う酵素(TE)とは大きく異なる部位に存在する酵素SurEにより環状ペプチド天然物スルガミドA-Eが得られることを明らかとし、これまで未解明であった環化機構の解明に成功した(Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 9447.)。さらに、生合成酵素SurEは全く構造の異なるスルガミドFのペプチド鎖伸長の停止も担うことを明らかにした(Org. Biomol. Chem. 2019, 17, 1058.)。本研究では、応募者が独自に開発しているペプチドC末端をアミノ酸Cα位の異性化を生じることなく修飾する手法を駆使し、従来のペプチド化学合成とは逆向きの、生物合成系を模倣したペプチド化学合成法の開発および応用を行う。2018年度中に実施した全てのペプチドC末端修飾において、異性化を抑制することに成功している。さらに申請時より計画していた、本研究で開発する生合成模倣化学合成法を生合成メカニズム解明研究へ応用する研究についても、新規ペプチド環化酵素の同定(Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 9447.)や機能解明に(Org. Biomol. Chem. 2019, 17, 1058.)成功している。2018年度中に、ペプチドC末端修飾時の異性化の抑制への有効性は十分に確認されたため、今後は(1)収率の向上、(2)保護基の最適化、(3)ペプチド固相合成への適用、(4)長鎖ペプチド合成への応用など、開発した手法の有用性を実証する研究に取り組む。当初の計画以上に進行した生合成メカニズム解明研究への応用については、新たな生合成機構未解明であるペプチド系化合物を研究対象に追加し、本研究の手法を効率的に駆使してその生合成メカニズム解明に挑戦する。