hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
窒素固定を支える根粒内の細胞タイプ特異的なMATE型輸送体の解析

本研究では、レーザーマイクロダイセクション法を用いた根粒内の細胞タイプ特異的な遺伝子発現解析により見出されたMATE型輸送体に着目して研究を行った。LjMATE1は根粒の感染領域で発現し、クエン酸を輸送することで感染領域への鉄供給に関与することが明らかになった。LjMATE2は根粒での発現は低く、アントシアニンを蓄積するGifu系統の茎において発現し、液胞に局在することが示された。LjMATE3は根粒形成過程に伴って発現が上昇し、フラボノイド生合成系と同様にGSHにより発現が誘導されることが示された。マメ科植物の多くは根に根粒菌が感染すると、共生窒素固定器官である根粒を形成する。成熟した根粒では、根粒菌と植物間で様々な代謝産物や無機イオンが輸送されるが、この過程に関わる輸送体の実態は解明されていない部分が多い。LjMATE2およびLjMATE3の発現解析を行った結果、LjMATE2の発現はアントシアニンの蓄積した茎のみで観察された。またオウレン培養細胞にGFP融合タンパク質を一過的に発現させた結果、LjMATE2は液胞膜に局在することが明らかになった。以上より、LjMATE2は根粒ではなく、茎でのアントシアニンの液胞蓄積に関与することが示唆された。一方でLjMATE3の発現は根粒形成初期から地下部で誘導され、根粒の成熟に伴って上昇した。Promoter:GUSを用いた解析により、LjMATE3は成熟根粒においては根粒維管束などで特異的に発現することが明らかとなった。オーキシン輸送阻害剤であるTIBA(2,3,5-triiodobenzoic acid)処理によって根粒維管束の形成を阻害したところ、根粒でのLjMATE3の発現は上昇した。さらに、LjMATE3は2-ヒドロキシイソフラバノン合成酵素やベスティトン還元酵素等のフラボノイド生合成系遺伝子と同様にGSH処理により誘導されることが明らかになった。共生窒素固定において、根粒内の植物細胞(感染細胞と非感染細胞)間及び植物細胞と根粒菌間での低分子化合物の輸送は、共生窒素固定の根幹であるが、それを司る輸送体本体に関してはほとんど未解明である。本研究ではレーザーマイクロダイセクション法とマイクロアレイにより見出された、根粒内で細胞層特異的に発現する2種のMATE(Multidrug and toxic compound extrusion)型輸送体に着目し、それらの発現特性や輸送活性、生理的役割を明らかにすることを目的とした。LjMATE1、LjMATE2、及び研究の過程で新たに見出されたLjMATE3について、全長cDNAをpENTRベクターにクローニングした。LjMATE1、LjMATE2、LjMATE3を、Gateway systemを用いて効率的に、種々のベクターに組み込んだ。また、発現抑制株作出のため、MATE蛋白質の保存性が低い領域を用いてそれぞれに特異的なRNAi用ベクターを構築した。さらにゲノム情報からLjMATE1、LjMATE2、LjMATE3のプロモーター領域をクローニングし、これらプロモーターの下流でGUS遺伝子を発現するコンストラクトを作成した。LjMATE1、LjMATE2、LjMATE3の生理機能を明らかにするために、Agrobacterium tumefaciens (EHA101)を用いて、ミヤコグサの形質転換を行い、発現抑制体を複数クローン作出中である。さらに、局在膜の同定や免疫染色による組織発現解析に向けて、ペプチド抗体を作成中である。また、発現解析の結果、LjMATE1、LjMATE3は根粒で、LjMATE2は根粒よりも茎で発現が高いことが認められた。さらにLjMATE1はクエン酸を輸送すること、RNAi形質転換体で窒素欠乏下での生育が低下することも明らかになった。本研究では根粒で機能するMATE型輸送体の生理機能解明を目的としている。初年度は、LjMATE1、ljMATE2、LjMATE3の3分子種に対して、各種コンストラクトの作製やミヤコグサの形質転換に着手した。研究が最も進展したLjAMTE1に関しては、発現特性や輸送基質、RNAi形質転換体での表現型などが明らかとなり、論文を投稿できるデータが揃ったと考えられる。LjMATE2は予想とは異なり、根粒とともに茎でおもに発現する輸送体であることが明らかになったが、根粒での機能と併せて茎における機能を解析することで本分子種の生理的役割を明らかにできるものと期待される。LjMATE3は新たに見出された分子種であるが、根粒での発現が高く、根粒における生理的役割の解明が期待される。初年度は申請書のほぼ計画の計画通りに研究を行うことができたと考えている。

その過程で、形質転換の着手、窒素固定活性測定法の立ち上げ等、次年度の解析に向けた準備が整っており、全体的に概ね順調と考えている。LjMATE1に関しては論文化を目指す。LjMATE2及びLjMATE3に関しては以下の計画で研究を進める。根粒細胞内での膜局在性を明らかにするために、自身のプロモーターの下流で蛍光蛋白質との融合蛋白質を発現するミヤコグサ形質転換体(LjMATE2promoter::LjMATE2-GFPなど)を用い、根粒細胞内での膜局在を解析する。また、別の蛍光蛋白質を発現する根粒菌を感染させ、根粒形成過程での根粒菌とLjMATE2、LjMATE3の時間的、空間的な関係を共焦点顕微鏡により観察する。細胞膜局在、液胞膜局在、ペリバクテロイド膜局在を明らかにすることは、生理的役割を明らかにする上で必須である。そのため、ペプチド抗体により免疫組織化学法により局在膜を決定する。LjMATE2、LjMATE3の過剰発現体、発現抑制体にDsREDを発現する根粒菌を感染させ、根粒形成過程を詳細に解析する。さらに、成熟根粒内のバクテロイドの形態を観察するとともに、窒素固定能をアセチレン還元活性により評価する。LjMATE2、LjMATE3にフラボノイドの輸送活性が認められた場合、フラボノイドのオーキシン輸送阻害としての効果と、抗菌成分としての効果の二つの側面から、過剰発現体と発現抑制体の評価を行う。前者には、オーキシン応答性プロモーターDR5の下流でeYFPを発現するコンストラクトをAgrobacterium rhizogenesに導入し、毛状根形質転換法により形質転換体の根粒細胞内でのオーキシンの動態を野生型と比較する。後者には、DsREDを発現する根粒菌を感染させて根粒内を観察する他、病原菌に対する防御機構への影響を評価するため、ミヤコグサに感染する根腐れ病菌(Fusarium oxysporum)を感染させ、病原応答を表現型と抵抗性遺伝子応答の両面から評価する。初年度の後半にペプチド抗体を発注したため、納品、支払いが今年度となり約12万円の研究費が今年度に持ち越された。今年度は、物品費は一般的な分子生物学的試薬、生化学的試薬の購入が中心となる。特に輸送解析に用いるRIラベル化合物の購入が大きなウエイトを占める。旅費は、成果発表のため日本植物生理学会での発表と、日本で開催されるPlant Membrane Biologyでの発表のために用いる予定である。人件費・謝金は大量の形質転換体の維持、管理やルーチンワーク補助のため、研究補助員を4か月程度(約20万円)雇用するために使用する。その他、論文発表に向けて英文校閲費用、出版費用などの支払いを予定している。
OR教育充実に向けた教材開発の研究

主として入門書に対して,分りやすく且つ応用力のつく形でのOR教育に役立つ教材開発が,ORの普及という観点からも重要であるとの認識に基づき,その開発の方向を明確にすることが本研究の目標であった.このため,日本オペレーションズ・リサーチ学会のORリテラシー研究部会には,コアメンバーとして参加し,そこでの討論を通じて,入門者,特に数式になじみの少ない人々を対象にしたOR教育の方針を探ってきた.その結果,ある程度のコンセンサスが得られたので,当該研究部会では文科系学生のためのOR入門テキストを作成しようと考えている.この中で,ある1章についてプロトタイプとなる一案を提案したがそれに関する一文を本研究報告書中に収録した.上の方向とは別に,モデル構築の教材のためにもモデル開発の実例が必要である.このため,マーケッティングサイエンス研究部会のコンペに参加して,POSデータの解析を学部学生の卒業研究テーマとして課した.これは平成6年度と7年度の両年度とも実施した.また,平成7年度には,待ち行列に関するシミュレーションソフトを利用したモデルの構築もテーマとして課した.これらの学生による研究の指導を通して,入門者に対するモデル構築の教育について多くの知見を得ることができた.本研究報告書におけるかなりの部分は,これらの指導経験報告と,その基となった学生の研究成果で占められている.また,日本オペレーションズ・リサーチ学会の研究部会における討議に関連して開発したモデルや,学会の場を通じて発表した数編の論文も間接的に本研究課題に,教材候補という意味で関係しているので,本報告書には収録してある.主として入門書に対して,分りやすく且つ応用力のつく形でのOR教育に役立つ教材開発が,ORの普及という観点からも重要であるとの認識に基づき,その開発の方向を明確にすることが本研究の目標であった.このため,日本オペレーションズ・リサーチ学会のORリテラシー研究部会には,コアメンバーとして参加し,そこでの討論を通じて,入門者,特に数式になじみの少ない人々を対象にしたOR教育の方針を探ってきた.その結果,ある程度のコンセンサスが得られたので,当該研究部会では文科系学生のためのOR入門テキストを作成しようと考えている.この中で,ある1章についてプロトタイプとなる一案を提案したがそれに関する一文を本研究報告書中に収録した.上の方向とは別に,モデル構築の教材のためにもモデル開発の実例が必要である.このため,マーケッティングサイエンス研究部会のコンペに参加して,POSデータの解析を学部学生の卒業研究テーマとして課した.これは平成6年度と7年度の両年度とも実施した.また,平成7年度には,待ち行列に関するシミュレーションソフトを利用したモデルの構築もテーマとして課した.これらの学生による研究の指導を通して,入門者に対するモデル構築の教育について多くの知見を得ることができた.本研究報告書におけるかなりの部分は,これらの指導経験報告と,その基となった学生の研究成果で占められている.また,日本オペレーションズ・リサーチ学会の研究部会における討議に関連して開発したモデルや,学会の場を通じて発表した数編の論文も間接的に本研究課題に,教材候補という意味で関係しているので,本報告書には収録してある.本研究の目標である具体的な教材開発を目指して、本年度は、日本オペレーションズ・リサーチ学会のORリテラシー研究部会のコアメンバーとして、どんな点い考慮して研究を進めるべきかについて討議を続けた。この中で、プレゼンテーションも2回行った。1つは、ORリテラシーとして考慮すべき具体的な能力とは何かを議論するための基本的なフレームワークの提案であり、もう1つは、アメリカの中学校における具体的な教材例の紹介である。この研究部会における討議に基づく第1回目の部会報告は、今年3月末の日本オペレーションズ・リサーチ学会の研究発表会において1つのセッションを設けて発表される。このように状況の下で、本研究の研究代表者は、日本オペレーションズ・リサーチ学会の研究発表会において、次の2件の口頭発表を行った。1.パチンコ機の「当たり」の「平均確率」について2.パネルの特徴抽出によるシェア予測これらの研究は、それら自体の目的に添って進められたものではあるが、本研究遂行にも役立つ材料になることが期待できるので、来年以降における本テーマの研究に役立てたいと考えている。特に、2つの研究は、データの観察が如何に大切であるかを示す結果になっているので、ORリテラシー教育のための材料として活用できるものである。主として入門者に対して、分かりやすく且つ応用力のつく形でのOR教育に役立つ教材の開発を進めたいが、そのためには、どのような方針で臨み、どのような点に留意すべきかを研究する。平成6年度に引き続き、POSデータの解析を通じて予測モデルの構築を題材として学生に課したが、入門者の考えやすいポイントや考えにくいポイントを、2年に亘る指導経験を通して指摘する。また、平成7年度には、新たに待ち行列に関連するシミュレーションモデルの構築も課題として与えたので、これについても指導上の知見を得ている。日本オペレーションズ・リサーチ学会のORリテラシー研究部会における討論を通じて、入門者、特に数式になじみの少ない人を対象にしたOR教育の方針について、ある程度コンセンサスが得られたので、「文科系学生のためのOR入門テキスト」の執筆を考えようとしている。取りあえず、そのプロトタイプの一部として在庫問題に関する1章を作成した。また、日本オペレーションズ・リサーチ学会の大規模インフラストラクチュア研究部会における討論に関連して、土砂の移動に関する簡単なシミュレーションモデルを考えたが、これも入門者の教材として考慮の対象になる。その他、今年度発表した研究として、ある種の確率計算に関する仕事や買い換え需要のある新製品の販売量予測も、少し高級な教材の種として考え得るもので、これらの報文をまとて報告集を作成した。
イノシトールリン酸によるHIV複製の制御

エイズウイルス(HIV)が細胞から出芽する際に、HIVの持つGag蛋白質が細胞膜に結合する。この際、細胞膜に存在する低分子有機化合物であるイノシトールリン酸とGagとの相互作用が重要であることが知られるが、その詳細は明らかでなかった。本研究では、イノシトールリン酸類と様々な蛋白質の弱い相互作用を高感度で観察する実験系を構築し、HIV蛋白質とイノシトールリン酸類との結合の強さを定量した。その結果、Gagやその他の膜結合性HIV蛋白質などに関していくつかの新しい知見を得た。本年度は、HIV-1蛋白質とイノシトールリン酸の結合をin vitroで観察するための実験系を構築した。すなわち、FLAGタグを持つコントロール蛋白質PLCδ_1PHΔ10の発現ベクターpSG-PLCδ_1 PHΔ10cFLAGを哺乳細胞293Tに導入した。この細胞の抽出液を調整し、FLAG抗体ビーズを加えてビーズを洗浄した。さらにこのビーズにFLAGペプチドを加えて、蛋白質溶液を得た。アビジンビーズにビオチン化PI(4,5)P_2(イノシトールリン酸の一種)を添加したものにこの溶液を加えてインキュベーションし、ビーズを洗浄してウエスタンブロット解析を行った。その結果、この蛋白質とPI(4,5)P_2の結合が観察された。また、この蛋白質溶液をPI(4,5)P_2を固定化したBIACoreに流したところ、同様に結合を観測することができた。BIACoreを用いた系では、同様に調整したHIV-1Gag(p17)とPI(4,5)P_2またはPI(3,4,5)P_3(イノシトールリン酸の一種)との結合を検出することもできた。さらに詳細な解析をするためには高濃度の蛋白質溶液が必要になると考えられるため、発現ベクターの検討を行った。その結果、pEF/Myc-HisAに基づいたベクターで蛋白質が高く発現することを見出した。これにより、今後HIV-1蛋白質とイノシトールリン酸との関わりを詳しく解析することが可能となった。HIVが細胞から出芽する際にGag蛋白質が細胞膜に結合する必要があるが、この結合において細胞膜に存在するイノシトールリン酸とGagとの相互作用が重要であることが最近示された。本研究では平成19年度に、哺乳細胞由来HIV-1Gag関連蛋白質とビオチンに固定したイノシトールリン酸との結合を、Biacoreを用いてin vitroで観察することに成功した。しかしながら、ネガティブコントロールに非特異的結合が見られるなどの問題点を残していた。当該年度にはまず実験系に改良を加え、非特異的結合を完全に消去することに成功した。確立した系を用いて競合阻害実験を行うことにより、Gag関連蛋白質と種々のイノシトールリン酸類との解離定数を決定した。その結果、次のことが明らかになった。(1)GagおよびMAに対して、イノシトールリン酸は600-700μM程度の解離定数で結合する。さらにイノシトールリン酸が脂質部位を持つと結合の強さは25倍程度上昇し、25-30μM程度の解離定数で結合する。(2)全長のGagとその一部であるMAとの間では、イノシトールリン酸類に対する結合の強さにほとんど差がない。(3)イノシトールリン酸類のリン酸基が1,4,5位にある場合、1,3,4位にある場合、1,3,4,5位にある場合では、全長のGagに対する結合の強さにほとんど差がない。また、Gag関連蛋白質であるCAや、Gagと同様にミリスチル化により細胞膜に結合することが知られるNefはイノシトールリン酸との結合を示さないことがわかった。これに対して、細胞膜に結合する別の蛋白質Vpuについては、イノシトールリン酸と相互作用する可能性が見られた。HIV蛋白質とイノシトールリン酸類の結合を広く詳細に解析した例は本研究が初めてであり、極めて意義深い。
長鎖アシルカルニチンによる心筋障害とその防御に関する薬理学的研究

ジラゼップは、虚血-再潅流障害から心筋を保護することが知られている。ジラゼップの虚血心筋保護効果は、細胞内へのアデノシン取り込みを抑制すること(アデノシン増強効果)によると考えられていた。しかし、アデノシン増強効果が極めて弱いジラゼップ誘導体K-7259にも、ジラゼップと同等の虚血心筋保護効果があることから、ジラゼップやK-7259の虚血心筋保護効果は、アデノシン増強作用だけでは説明できなかった。我々は、心筋虚血時に長鎖アシルカルニチンが組織内に蓄積することが、心筋障害の一原因になることに着目し、長鎖アシルカルニチンの一種であるpalmitoly-L-carnitine(PALCAR)の投与によって引き起こされる心機能障害およびエネルギー代謝障害に対し、ジラゼップやK-7259がどのような影響を与えるかを検討した。ラット潅流心臓にPALCAR(5μM)を投与すると、著しい左心室内end diastolic pressureの上昇とdeveloped pressureの低下(心機能障害)、ならびに組織中ATP含量の低下とAMP含量の増加(エネルギー代謝障害)が観察された。PALCARによるこれらの変化は、ジラゼップ(1μM)やK-7259(1μM)によって減弱した。しかし、アデノシン(10および100μM)は、PALCARによる心機能障害やエネルギー代謝障害を抑制しなかった。一方、ジラゼップやK-7259は、PALCAR非投与心臓(正常心臓)の心機能やエネルギー代謝に対して殆ど影響を与えなかった。以上の結果から、ジラゼップやK-7259はPALCARによって引き起こされる心機能障害やエネルギー代謝障害を軽減すること、さらに、このジラゼップの心筋保護作用は、エネルギー保存作用やアデノシン増強作用とは異なった機序で発現することが示唆された。
機能性食品成分の吸収制御作用を生み出す脂質分子の構造特性

本研究では食事性脂質の化学構造が食品成分の吸収制御に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。脂質の分子構造が構成脂肪酸の吸収性に及ぼす影響をラットを用いて検討した結果、DHA含有リン脂質は小腸でのリン脂質結合型DHAの産生を促進することが示された。これは、DHA含有リン脂質が膵酵素の消化産物としてDHA結合型リゾリン脂質を出現させる割合が高いためと考えられた。また、脂質消化産物が共存して充分な可溶化状態である混合ミセルを形成することが、脂溶性ビタミンの小腸における吸収性の促進に重要であることが確認された。さらに、リン脂質から生じるリゾリン脂質は小腸上皮の透過性に影響することが示された今年度は、多価不飽和必須脂肪酸であるDHAを含むリン脂質が中枢神経系へのDHA供給源として有効であるかどうかを明らかにするため、DHA含有脂質の小腸における消化吸収を検討した。DHA含有脂質として、魚油(主にトリグリセリド)ならびに魚卵由来リン脂質(主にホスファチジルコリン)を用いた。これらの脂質は、DHAを主としてグリセロールのsn-2位に結合した分子形態をしている。これらが膵酵素によりどのような消化を受けるかを調べた結果、魚油(トリグリセリド)は膵液を用いたin vitro消化により、DHAを効率的に遊離脂肪酸へと変換することが確認された。一方、魚卵リン脂質(ホスファチジルコリン)の場合、膵液によってリゾ体と遊離脂肪酸への消化分解が効率的に起こるにも関わらず、DHAはほとんど遊離しないことを見出した。一般に膵液中のリン脂質分解酵素はホスホリパーゼA2であり、sn-2位のエステル結合を加水分解するが、魚卵リン脂質の場合、sn-2位に多価不飽和脂肪酸が結合しているため、sn-1位の方が加水分解され易いことが示唆された。これはホスホリパーゼA1とA2による消化性の比較からも示唆された。(論文投稿準備中)また、小腸上皮のモデルとなるCaco-2細胞を用いてリゾホスファチジルコリン(LPC)とリゾホスファチジン酸(LPA)が細胞間透過性に及ぼす影響を調べたところ、LPCが細胞間透過性を亢進させるのに対し、LPAは受容体を介して細胞間透過性亢進を減弱させる作用を発揮した。LPCの作用は細胞内カルシウム上昇とRho/ROCK系の活性化を介したものであったが、LPAはカルシウムシグナルには関与していないことが示唆されており、引き続き作用機序の解明を進めていく予定である。脂肪酸供与担体としてのリン脂質の有効性を明らかにするため、リン脂質の消化管における消化動態を引き続き検討した。前年度にDHA含有リン脂質は膵液中に存在するホスホリパーゼA2(PLA2)の基質になりにくいことを示唆する結果が得られていたが、膵液抽出物であるパンクレアチンを用いるとDHAがリン脂質から遊離することが示された。従って、DHA結合リン脂質は一般に考えられているPLA2ではなく、膵液中に存在する他のエステラーゼによって加水分解されると考えられた。今年度に入手予定であったDHA含有リン脂質の位置異性体の入手が合成スケジュールの都合で次年度にずれこんだため、リン脂質中のDHAの一特異性については次年度に検討することとした。機能性食品成分の腸管吸収に及ぼす共存脂質の影響を調べるため、初めにカロテノイドとして、βカロテン、αカロテン、βクリプトキサンチンの吸収比較を行った。食後腸内液モデルとして胆汁酸塩と脂質消化産物を用いた混合乳化液を調製しリンパカニュレーションラットに投与したところ、3種の吸収されやすさに違いがみられたが、乳化効果が不十分であったためかこれらを可溶化剤に溶解したときよりも吸収性が低かったため、乳化液の組成を検討する予定である。一方で、ビタミンEを同様な脂質混合乳化液に溶解して投与すると、培養細胞レベルにおいては、乳化剤により加工したビタミンE可溶化液からよりも吸収性が高かった。動物レベルにおいては、脂質混合乳化液と加工可溶化液では吸収性はほぼ等しく、膵液中リパーゼの阻害剤を同時投与することにより、加工可溶化液からの吸収は有意に低下した。このことから、ビタミンEの吸収には脂質消化産物の共存が重要であることが示された。リン脂質の吸収性に関して、DHA輸送体としてのリン脂質の構造について消化特性の点からはほぼ検討は終了している。そのため、吸収性の確認のために用いる予定の分子が今年度入手できなかった点については最終年度で充分に対応可能な状態にある。機能性分子の吸収に対する脂質共存物質の影響については、当初計画していたカロテノイドに関する成果はやや不十分であるものの、先行研究でも利用していたビタミンEを用いて脂質消化産物共存の重要性を明らかにすることができた(論文投稿準備中)。最終年度として、DHA結合リン脂質のラットにおけるリンパへの輸送に関する実験を総括するにあたり、用いた試料におけるDHAの結合位置とその分布に関する分析を行い、リン脂質の消化管における消化動態の実験結果と合わせた位置特異性の解析を行った。その結果DHA含有リン脂質は、膵臓由来ホスホリパーゼA2(PLA2)標品によって消化された場合は酵素の基質特異性に従ってsn-2位に主に結合するDHAが遊離したが、膵液抽出物であるパンクレアチンによる消化では、sn-1位に結合する脂肪酸の方が優先的に消化されることが示された。

sn-2位に結合した脂肪酸の消化度が低下するという現象は、卵黄由来PCに対しては起こらなかった。このことから、DHA結合リン脂質は膵酵素消化の段階ではsn-2位のDHAを遊離しにくく、消化産物として生じるリゾリン脂質はDHAをsn-2位に結合した状態で吸収される割合が高いことが強く示唆された。このことが、DHA結合型リン脂質が吸収されると、リンパ液中にDHA結合リン脂質が増加する原因の1つだと考えられた(現在論文投稿審査中)。また、食品成分に対する共存脂質の影響を調べるため、最終年度はカロテノイドを用いた実験を行った。カロテノイドの吸収に関するCaco-2を用いた先行論文において、PCよりもリゾPC共存下の方が細胞へのβカロテン取り込みが増加するとの報告がある(Sugawara et al. 2001 J. Nutr.)。そこで、同様の条件で調製したβカロテン溶液をTranswell上に培養したCaco-2細胞に添加し、共存リン脂質の影響を調べた。その結果、共存させたリゾPCはCaco-2細胞の経上皮電気抵抗を低下させ得る濃度であることが示され、リゾPCが示したカロテノイドの細胞取り込み促進作用の少なくとも一部には、小腸粘膜細胞への直接的作用が関与するものと考えられた。本研究では食事性脂質の化学構造が食品成分の吸収制御に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。脂質の分子構造が構成脂肪酸の吸収性に及ぼす影響をラットを用いて検討した結果、DHA含有リン脂質は小腸でのリン脂質結合型DHAの産生を促進することが示された。これは、DHA含有リン脂質が膵酵素の消化産物としてDHA結合型リゾリン脂質を出現させる割合が高いためと考えられた。また、脂質消化産物が共存して充分な可溶化状態である混合ミセルを形成することが、脂溶性ビタミンの小腸における吸収性の促進に重要であることが確認された。さらに、リン脂質から生じるリゾリン脂質は小腸上皮の透過性に影響することが示された当初研究計画のうち、脂肪酸供与担体としてのリン脂質の有効性の検討、および、小腸上皮透過性に対するLPAの作用、に関する研究を主に実施した。前者はほぼ計画通りの進行状況であり、後者については計画よりも速い進行状況を維持している。機能性食品成分の腸管吸収におよぼす共存脂質の影響に関しては、コントロールとなる実験をほぼ終了し、現在は脂質投与の実験条件確立を行っており次年度のスムーズな進行が望める状態である。最終年度は、吸収性に影響を及ぼす脂質の分子種や構造についてさらに具体的な情報を得るための実験を行う。動物を用いた吸収性評価については、リン脂質、ビタミンEについてはそれぞれについて一部を論文投稿準備中の段階まで到達している。最終年度は培養細胞等を用いた検討に力を入れる計画となっており、種々の食品成分と共存して吸収される脂質消化産物の役割を、乳化剤としての側面に加えて、腸管上皮細胞そのものへの影響という点を明らかにしておく。食品栄養化学脂肪酸供与担体としてのリン脂質の有効性については、現在同脂肪酸組成のリン脂質異性体を入手しようとしており、これを用いて研究を進める予定にしている。小腸上皮透過性に対するLPAの作用についても、脂肪酸組成の異なるLPAを用いてリン脂質構造の影響を調べながら、さらにLPAの作用機序を解明していく予定である。また、培養細胞系および動物実験において、フラボノイドやカロテノイドの吸収性に及ぼす種々の脂質の同時投与実験を行い、吸収性評価を行う予定である。
MOSトランジスタのサブスレッショルド特性を利用したスマートセンサLSIの開拓

本研究は、「極めて微小な電力で動作するスマートセンサLSIの構成方法を確立すること」を目的に、大きく以下の研究課題に取り組んだ。LSIの消費電力を格段に低減する手法として、本研究ではMOSFETのサブスレッショルド領域(しきい値電圧以下で動作)を利用した回路設計手法の確立を目指している。以下に、本年度の研究成果を示す。(1).参照クロック源回路の提案,試作,評価MOSFETのサブスレッショルド領域特性は、温度に対して敏感に変化するため、その回路システムには、温度変化や電源電圧の変動に対しての影響が小さい参照クロック源回路が必要になる。このような参照クロックは、LSIシステムにとって必須の要素回路ブロックであり、特に各回路の同期、回路動作周波数の制御、外部端末との送受信回路のために使用される。一般に参照クロックとしては、水晶振動子を用いる。しかし、これはCMOSプロセスとの親和性が無く、外部オフチップとして使用される。オンチップで動作するクロック源回路がいくつか提案されているが、これらは消費電力が1mW以上と大きく-μW級のサブスレッショルドシステムには使用できない。そこで本研究では、極低消費電力で動作するオンチップ参照クロックも源回路を提案した。回路構成は、周波数同期技術に基づき、サブスレッショルド領域で動作するMOSFETのみで構成した。実際にLSIチップ試作を行い、その評価により動作を確認した。この回路は温度変化に対して一定の参照信号を出力する回路アーキテクチャであり、回路全体の消費電力も既存の回路と比較して1/101/100の消費電力を達成した。この研究内客は、国内学会、国際会議において発表を行い、さらに現在、論文誌に投稿中である。(2).超低消費電力スマート温度センサLSIの提案,試作,評価サブスレッショルド動作を利用した低消費電力温度センサLSIについて検討を行った。サブスレッショルド領域での電流特性は、温度に対して敏感に変化する。また、その電流値はnAオーダの微小電流であり極低電力化が期待できる。この物理特性を利用して、従来方式とは異なる温度センサLSIを構成することができる。提案する温度センサは、周波数同期ループ技術を用いることで、温度を周波数パルスに変換する。実際にセンサ回路の設計、試作を行い、その動作を測定により確認した。この温度センサは,サブスレッショルド領域で動作するCMOS回路から構成され、10μW程度の極低消費電力(既存の回路と比較して1/101/100の消費電力)で動作する。この研究内容は、国内学会、国際会議において発表を行い、さらに論文誌に掲載が決定(2010年)した。本年度は、「極めて微小な電力で動作するスマートセンサLSIの構成方法を確立すること」を目的に、大きく以下の研究課題に取り組んだ。(1).センサアプリケーション・製造バラツキ補正回路の検討MOSFETのサブスレッショルド領域が表す物理特性を利用した機能的なセンサアプリケーションの一例として、温度監視システムに適用可能な高精度温度センサ回路の検討を行った。MOSFETのサブスレッショルド領域動作(温度敏感性、極低消費電力動作)を利用することで、高精度であり極低消費電力である温度センサを提案した。サブスレッショルド領域のもう一つの特徴として、そのデバイス特性から製造バラツキによる影響を受けやすくトランジスタ性能が悪化する。そこで、チップ内の製造バラツキに対して耐性のある回路アーキテクチャを提案し、回路シミュレーションにより製造バラツキに対する耐性動作の効果を確認した。この研究内容は国際会議で1件,国内学会1件で発表し、さらに現在、論文誌に投稿中である。(2).参照電圧源の検討MOSFETのサブスレッショルド領域特性は、温度に対して敏感に変化するため、その回路システムには、温度変化や電源電圧の変動に対しての影響が小さい参照電圧源が必要になる。また、回路をサブスレッショルド領域で動作させるためにも同様に必要である。通常の参照電圧源回路はバイポーラトランジスタと抵抗体を必要としチップ面積、消費電力ともに大きい。このため、現行の回路で使用されている抵抗体を用いずに、サブスレッショルド領域で動作するMOSFETのみで構成した参照電圧源回路を提案した。この回路は温度変化に対して一定の電圧を出力する回路アーキテクチャであり、回路全体の消費電力も既存の回路と比較して1/101/100の消費電力である。またチップ内の製造プロセスバラツキをモニタリングできる機能も有していることから、様々なアナログ回路の製造バラツキをモニタリングすることができる。回路シミュレーション、及びチップ試作・測定により所望の動作を確認した。この研究内容は、国内学会6件、国際会議1件、招待講演1件において発表を行っている。また、学術関係の賞を2件受賞し、特許も出願中である。さらに今年度、国際会議に投稿済みであり、学術論文誌に投稿予定である。(1).製造バラツキ補正回路の提案,試作,評価サブスレッショルド領域で動作するMOSFETの大きな問題点として、そのデバイス特性から製造バラツキによる影響を受けやすくトランジスタ性能が悪化することが上げられる。そこで、チップ内の製造バラツキをモニタリングする回路アーキテクチャの検討を行った。このモニタリング信号をチップ内の被補正回路にフィードバックすることで、製造バラツキに対して耐性のある回路を実現することが可能である。

実際にLSIチップ試作、評価を行い製造バラツキに対する耐性動作の効果を確認した。この研究内容は国際会議,国内学会において発表行い、さらに現在、論文誌に投稿中である(21年度,掲載決定)。(2).参照電圧源・電流源・クロック源回路の提案,試作,評価MOSFETのサブスレッショルド領域特性は、温度に対して敏感に変化するため、その回路システムには、温度変化や電源電圧の変動に対しての影響が小さい電圧・電流・クロック等の参照回路が必要になる。通常の参照電圧源・電流源回路はバイポーラトランジスタと抵抗体を必要としチップ面積、消費電力ともに大きい。このため、現行の回路で使用されている抵抗体を用いずに、サブスレッショルド領域で動作するMOSFETのみで構成した参照電圧源・電流源回路を提案した。さらに、現行の回路よりも消費電力を格段に低減したクロック源回路の検討も行い、LSIチップ試作、評価を行った。これらの回路は温度変化に対して一定の参照信号を出力する回路アーキテクチャであり、回路全体の消費電力も既存の回路と比較して1/101/100の消費電力である。この研究内容は、国内学会、国際会議において発表を行い、さらに現在、論文誌に投稿中である(21年度,掲載予定)。本研究は、「極めて微小な電力で動作するスマートセンサLSIの構成方法を確立すること」を目的に、大きく以下の研究課題に取り組んだ。LSIの消費電力を格段に低減する手法として、本研究ではMOSFETのサブスレッショルド領域(しきい値電圧以下で動作)を利用した回路設計手法の確立を目指している。以下に、本年度の研究成果を示す。(1).参照クロック源回路の提案,試作,評価MOSFETのサブスレッショルド領域特性は、温度に対して敏感に変化するため、その回路システムには、温度変化や電源電圧の変動に対しての影響が小さい参照クロック源回路が必要になる。このような参照クロックは、LSIシステムにとって必須の要素回路ブロックであり、特に各回路の同期、回路動作周波数の制御、外部端末との送受信回路のために使用される。一般に参照クロックとしては、水晶振動子を用いる。しかし、これはCMOSプロセスとの親和性が無く、外部オフチップとして使用される。オンチップで動作するクロック源回路がいくつか提案されているが、これらは消費電力が1mW以上と大きく-μW級のサブスレッショルドシステムには使用できない。そこで本研究では、極低消費電力で動作するオンチップ参照クロックも源回路を提案した。回路構成は、周波数同期技術に基づき、サブスレッショルド領域で動作するMOSFETのみで構成した。実際にLSIチップ試作を行い、その評価により動作を確認した。
新規なスピン状態を有するポルフィリン鉄(III)錯体の合成と物性

1.ラッフル型に変形したポルフィリン鉄(III)錯体にTHFなどの酸素系配位子を結合させることにより純粋な中間スピン(S=3/2)錯体を合成した。^<13>C NMR測定の結果、この錯体が従来とは異なる(d_<xz>,d_<yz>)^3(d_<xy>)^1(d_<z2>)^1の電子配置を持つことを明らかにした。2.ラッフル型に変形したポルフィリンマンガン(III)錯体にシアン化物イオンを加えると低スピン-ビス(付加体)が生成するが、その電子配置は既に報告されている(d_<xz>,d_<yz>)^2(d_<xy>)^2であった。従って、マンガン(III)錯体では鉄(III)錯体で観測されたd_<xy>軌道とd_<xz>,d_<yz>軌道のエネルギー準位に逆転は起こらないことが明らかになった。3.軸配位子としてピリジンや置換ピリジンを持つサドル変形したポルフィリン鉄(III)錯体Fe(OMTPP)L_2]^+を合成し、それらの^1H NMR,^<13>C NMR,およびEPRスペクトルをジクロロメタン溶液中で測定した。その結果、軸配位子としてピリジンを持つ錯体は溶液中で温度の低下に伴い中間スピン(S=3/2)から低スピン(S=1/2)ヘスピンクロスオーバーを示すことが明らかになった。また、低温における低スピン錯体の電子配置は(d_<xz>,d_<yz>)^4(d_<xy>)^1であった。次に、この錯体の固体におけ磁気的特性を明らかにするためMossbauerスペクトルや有効磁気モーメントの測定を行った。その結果、溶液中での挙動と異なり結晶中では温度を変化させても低スピン状態を保つことが明らかになった。この結果は溶液中でも固体中でもS=3/2,5/2間のスピンクロスオーバーを示す構造類似の[Fe(OETPP)Py_2]^+と大きく異なっている。この理由を明らかにするため、X線結晶構造解析を298Kと80Kで測定した。スピンクロスオーバーを示す[Fe(OETPP)Py_2]^+が軸配位子の周りに大きな空間を持つのに対して、[Fe(OETPP)Py_2]^+ではピリジン環が狭い空間に閉じこめられており、温度変化に伴う構造変化が最小限に抑えられていることがCavity計算から明らかになった。これらの結果に基づき、固体中でスピンクロスオーバーが起きるためには、結晶格子内の分子が綬く配列しており、軸配位子のまわりに大きな自由空間があることが特に重要であると結論した。

新規な電子配置(d_<xz>,d_<yz>)^3(d_<xy>)1(d_z2)^1を有する中間スピン-ポルフィリン鉄(III)錯体の合成と性質:c)1(meso-^<13>C)の^<13>C NMRスペクトル:ジクロロメタン溶液中、40°Cから-80°Cまで温度を変えて1(meso-^<13>C)の^<13>C NMRスペクトルを測定したところ、温度の低下に伴いシグナルが190ppmから90ppmまで徐々に高磁場シフトを示した。この値は既に報告した純粋な中間スピン錯体(δ-100-300ppm)とは著しく異なる。従って、1が目的とする新規な電子配置(d_<xz>,d_<yz>)^3(d_<xy>)^1(d_z2)^1を有する中間スピン-ポルフィリン鉄(III)錯体である可能性が強まった。この新規錯体の性質をさらに詳細に検討する予定である。軸配位子としてピリジンや置換ピリジンを持つサドル変形したポルフィリン鉄(III)錯体[Fe(OMTPP)L_2]^+を合成し、それらの^1H NMR,^<13>C NMR,およびEPRスペクトルをジクロロメタン溶液中で測定した。その結果、軸配位子としてピリジンを持つ錯体は溶液中で温度の低下に伴い中間スピン(S=3/2)から低スピン(S=1/2)へスピンクロスオーバーを示すことが明らかになった。また、低温における低スピン錯体の電子配置は(d_<xz>, d_<yz>)^4(d_<xy>)^1であった。次に、この錯体の固体における磁気的特性を明らかにするためMossbauerスペクトルや有効磁気モーメントの測定を行った。その結果、溶液中での挙動と異なり結晶中では温度を変化させても低スピン状態を保つことが明らかになった。この結果は溶液中でも固体中でもS=3/2,5/2間のスピンクロスオーバーを示す構造類似の[Fe(OETPP)Py_2]^+と大きく異なっている。この理由を明らかにするため、X線結晶構造解析を298Kと80Kで測定した。スピンクロスオーバーを示す[Fe(OETPP)Py_2]^+が軸配位子の周りに大きな空間を持つのに対して、[Fe(OETPP)Py_2]^+ではピリジン環が狭い空間に閉じこめられており、温度変化に伴う構造変化が最小限に抑えられていることがCavity計算から明らかになった。これらの結果に基づき、固体中でスピンクロスオーバーが起きるためには、結晶格子内の分子が緩く配列しており、軸配位子のまわりに大きな自由空間があることが特に重要であると結論した。
非細胞傷害性抗がん化合物の合成と作用解析

腫瘍血管新生を標的とする制がん剤の開発を目的として、合成レチノイドによるCAM上in vivoでの腸瘍血管新生の阻害を評価した.新合成レチノイドCh55,Re80,Am580等は強い阻害作用を示した.フォルボールエステル(TPA)とテレオシジンの構造を修飾して細胞分化誘導作用を強調した新規化合物の合成と活性の評価をすすめた。ras遺伝子産物p21に結合するグアニン誘導体として2-アミノ-6-クロル-9-ベンゾイルアニリノメチルプリンを合成した.本化合物はNIH3T3には毒性を示さぬが、Ki-rasやHa-rasを導入したNIH3T3に対しては強く増殖を阻害する.腫瘍血管新生を標的とする制がん剤の開発を目的として、合成レチノイドによるCAM上in vivoでの腸瘍血管新生の阻害を評価した.新合成レチノイドCh55,Re80,Am580等は強い阻害作用を示した.フォルボールエステル(TPA)とテレオシジンの構造を修飾して細胞分化誘導作用を強調した新規化合物の合成と活性の評価をすすめた。ras遺伝子産物p21に結合するグアニン誘導体として2-アミノ-6-クロル-9-ベンゾイルアニリノメチルプリンを合成した.本化合物はNIH3T3には毒性を示さぬが、Ki-rasやHa-rasを導入したNIH3T3に対しては強く増殖を阻害する.
ポリ(置換メチレン)合成による新しい高分子の合成に関する研究

申請者が独自に開発したジアゾカルボニル化合物の重合という高分子合成手法において,これまでには使用していなかった各種のモノマーを新たに用いることによる,様々な新しい化学構造を有する高分子の合成に成功した。さらに,この重合において従来用いてきた開始剤により得られるポリマーに比べて,はるかに高分子量のポリマーを与えることのできるパラジウム錯体の開発に成功した。これらの研究成果によって,高分子合成手法としてのこのジアゾカルボニル化合物の重合の有用性を,一段と高めることができた。1、ジブロモトルエンの重合による新規ポリマーの合成ジブロモトルエンと金属マグネシウムを反応させることにより、ポリ(フェニルメチレン)が得られることを見出した。この重合はジブロモトルエンから生成するグリニヤー試薬のC-Br結合への求核置換反応を成長反応として進行する。この反応性を利用し、1,6-ジブロモヘキサン、ジメチルジクロロシラン、α,α'-ジブロモキシリレン等の2官能性求電子剤との共重合による新しい高分子の合成に成功した。2、ジアゾカルボニル化合物とアルキン類との共重合Pd錯体を開始剤とするジアゾカルボニル化合物の重合が、C-Pd結合を成長末端として進行することから、この結合に挿入することが可能なアルキン類との共重合を試みたところ、効率良く共重合が進行することを明らかにした。アルキンとしてフェニルアセチレン、1-ヘプチンを用いて、ジアゾケトン、ジアゾ酢酸エステルとの共重合を行うことにより様々な新しいポリマーの合成に成功した。3、ジアゾカルボニル化合物とフェニルジアゾメタンの共重合Pd錯体を開始剤として、ジアゾカルボニル化合物とフェニルジアゾメタンの共重合を行うことにより、ジアゾカルボニル化合物の重合により得られるポリマーにフェニルメチレン骨格を導入することに成功した。4、有機アルミニウム化合物を開始剤とするジアゾカルボニル化合物の重合トリイソブチルアルミを始めとする有機アルミニウム化合物を開始剤として、ジアゾケトンが重合することを見出した。この場合、Pd錯体を開始剤とする重合に比べて、主鎖に導入されるアゾ基の割合が大幅に増加することが明らかとなった。1.有機アルミニウム化合物を開始剤とするジアゾケトンの重合有機アルミニウム化合物を開始剤とするジアゾケトンの重合が進行することを明らかにした。特に、フェニル基を置換基として有するジアゾケトンの場合には、有機アルミニウムによる側鎖の還元が起こり、エチリデンユニットを繰り返し単位として有するポリマーが生成した。2.環状ジアゾケトンの重合シクロヘキサノンやシクロヘキセノンから合成した環状ジアゾケトンが、Pd錯体を開始剤として重合することを明らかにした。これらのモノマーの重合が進行したことにより、ジアゾ基が結合した炭素に水素以外の置換基が結合した構造のジアゾカルボニル化合物も、モノマーとしての反応性を有するということが明らかとなった。3.ジアゾアセトアミドの重合Pd錯体を開始剤とするジアゾアセトアミドの重合が進行することを明らかにした。各種の置換基を有するモノマーの重合によって、主鎖の炭素にN-置換カルバモイル基を有するポリマーの合成に成功した。4.ジブロモトルエンと種々の2官能性求電子剤との共重合ジブロモトルエンとマグネシウムとを反応させると、系内に生成するグリニヤー試薬のベンジル位臭素への求核置換反応を成長反応とする脱ハロゲン化縮合重合が進行し、主鎖の全ての炭素上にフェニル基の結合した構造のポリマーが得られることを既に明らかにしている。この重合において、ジメチルジクロロシラン、キシリレンジブロミド、1、6-ジブロモヘキサンといった2官能性求電子剤をコモノマーとして用いることにより、効率よく共重合が進行することを見出した。1.ジアゾカルボニル化合物の重合において高分子量体を与える開始剤系の開発N-ヘテロカルベン(NHC)を配位子とするパラジウム(Pd)O価錯体とテトラフェニルボラートの混合物を開始剤とするジアゾ酢酸エチルの重合により,分子量2-3万程度のポリ(エトキシカルボニルメチレン)が得られることを見出した。しかも,この重合により得られるポリマーの主鎖の立体構造(tacticity)が,NHCの構造によって変化することが判明したが,これは今後の立体特異的重合への応用の可能性を示唆するものである。2.ジアゾアセトアミドの重合による新しい高分子の合成窒素上に様々な置換基を有する各種のジアゾアセトアミドのPd錯体による重合を試みたところ,主鎖の全ての炭素にN-置換カルバモイル基が結合した構造のポリマーを得ることに成功した。ここで得られたポリマーは感温性ポリマーとして知られるポリ(N-置換アクリルアミド)よりも,主鎖の周囲のカルバモイル基の密度が高く,機能性材料としての応用が期待できるものである。

3.二官能性ジアゾカルボニル化合物の重合による網目状ポリマーの合成各種の二官能性ジアゾカルボニル化合物を新たに合成し,一官能性ジアゾカルボニル化合物との共重合を行ったところ,溶媒に不溶な網目状ポリマーを得ることに成功した。ここで得られたポリマーは,ビニル重合により得られる網目状ポリマーよりも,網目内の官能基の密度が高いという特徴を有している。
がん幹細胞をターゲットにした光線力学療法および化学療法の開発

薬剤排出トランスポーターであるABCG2は、がん幹細胞に普遍的に発現しており、化学療法の治療抵抗性に関与している。一方、光感受性物質であるポルフィリンもABCG2の基質であることから、光線力学療法においてもABCG2は重要なターゲットとなりうる。本研究では、ABCG2を臨床的に使用可能な阻害剤(gefitinib)の投与により、5アミノレブリン酸を用いた光線力学療法の増強効果があるのかを各種脳腫瘍細胞株を用いて検証した。その結果、gefitinib投与によりポルフィリンの細胞外への排出が減少するに従い、細胞内ポルフィリンが増加し、光線力学療法の効果も増強することを証明した。【目的】ABCG2は、ポルフィリンや各種抗がん剤を細胞外に排出するトランスポーターであり、抗がん剤の耐性因子としても知られている。さらに、癌治療においてターゲットとなりつつある癌幹細胞で、特に強く発現している。従って、ポルフィリン誘導体を使用するPDTにおいて、ABCG2の影響の理解とその制御は極めて重要なテーマである。そこで我々は、ABCG2の発現とその阻害剤であるGefitinibが、5-ALA PDTに及ぼす影響をin vitroモデルで検討した。【研究内容】各種の腫瘍細胞株(悪性グリオーマ:U87MG,U118MG,A172,T98G,悪性髄膜腫:IOMM-Lee)をGefitinib(0.1-1.0mM)環境下で予め培養した後、5-ALA 1mMにて培養した。PpIXの細胞外への排出は活発であり、培養6時間後には、細胞外PpIX量が細胞内PpIX量の1.3-2.7倍に達していた。しかし、いずれの細胞株においても、Gefitinibは非常に低い濃度(0.1mM)から細胞内PpIX量を増加させ、細胞外PpIX量を減少させた。その結果として、5-ALA PDTの殺細胞効果(Colony forming assay)を、Gefitinibは低濃度(0.1mM)で増強した。また、ABCG2の発現(細胞膜上)レベルが多い細胞株ほど、PDT効果は低い傾向にあった。GefitinibのABCG2阻害の機序としては、細胞膜上の蛋白発現の減少、およびmRNAレベルの低下が関与していた。【意義】5-ALA投与で生成されたPpIXは、活発に細胞外に排出されていた。Gefinitibには、これを阻害し、細胞内のPpIX濃度を高め、PDT効果を増強効果があることから、5-ALA PDTへのGefinitibの併用が有望である。1)ABCG2をチロシンキナーゼ阻害剤のGefitinibを投与することで、ポルプィリンの細胞外排泄が阻害され、細胞内ポルプィリン濃度が上昇し、光線力学効果を増強することを、グリオーマ細胞株を用いたin vitroの実験で明らかにした。現在投稿中である。2)現在、cancer stem cell likeな細胞株の確立することが可能となった。予備的解析では、ABCG2の発現が非常に高いことが判明した。これは、これから本研究を進展させる上で非常に重要なステップであり、今後の研究に応用する予定である。
固-液ぬれ界面の原子間化学結合状態分析と分子動力学的検討

超高真空-原子間力顕微鏡(UHV-AFM,現有)を用いて,固-液ぬえ境界の表面原子配列に対しAFM計測を行った.代表的なぬれ形態を示す材料の組み合わせに対し計測を行い,原子間結合状態分析の観点からそれを分類する.さらに分子動力学的観点から,ぬれの駆動力の大きさを評価し,電子論的に表すことを試みた.AFM計測では,チップと試料間の相互作用を十分に理解していかなければ,測定結果を意味あるモノにできないことがわかっている.まず,超高真空-原子間力顕微鏡(UHV-AFM,現有)のデータの解釈として,連続体力学の固体間接触理論を用いた.フォースカーブの解釈から,試料表面形状に関するナノスケールの情報が得られた.試料としては,従来から知られている特徴的なぬれ形態を示す組み合わせを用いた.界面の化学結合状態に関しては,収束イオンビームで電子カスケードの少ない試料を作製し,走査型マイクロオージェ電子分光装置で情報を得た.電子論の観点から適応性(適応範囲)を吟味したインターアトミックポテンシャルを用い,分子動力学の手法でぬれの駆動力などミクロの物理量を推定した.以上の結果を踏まえ,ぬれの駆動力について,新たなモデルを提案した.また,実験的にそれらが物理的に意味のある物であることを示した.超高真空-原子間力顕微鏡(UHV-AFM,現有)を用いて,固-液ぬえ境界の表面原子配列に対しAFM計測を行った.代表的なぬれ形態を示す材料の組み合わせに対し計測を行い,原子間結合状態分析の観点からそれを分類する.さらに分子動力学的観点から,ぬれの駆動力の大きさを評価し,電子論的に表すことを試みた.AFM計測では,チップと試料間の相互作用を十分に理解していかなければ,測定結果を意味あるモノにできないことがわかっている.まず,超高真空-原子間力顕微鏡(UHV-AFM,現有)のデータの解釈として,連続体力学の固体間接触理論を用いた.フォースカーブの解釈から,試料表面形状に関するナノスケールの情報が得られた.試料としては,従来から知られている特徴的なぬれ形態を示す組み合わせを用いた.界面の化学結合状態に関しては,収束イオンビームで電子カスケードの少ない試料を作製し,走査型マイクロオージェ電子分光装置で情報を得た.電子論の観点から適応性(適応範囲)を吟味したインターアトミックポテンシャルを用い,分子動力学の手法でぬれの駆動力などミクロの物理量を推定した.以上の結果を踏まえ,ぬれの駆動力について,新たなモデルを提案した.また,実験的にそれらが物理的に意味のある物であることを示した.
強光子場における3原子分子のクーロン爆発の機構

強光子場における分子の多重電離のダイナミクスを理論的に明らかにすることを目的として研究を行った。分子が受ける場の変化の時間スケールは束縛電子の運動に比べてずっと遅い。したがって、変化する場のもとでの断熱的な電子状態を基礎とする、電場電離(field ionization)モデルが理解の指針になると考えられる。このモデルは、従来、原子標的に対して開発され、ポテンシャル鞍点を1個含むものであった。本研究では、分子における多中心性の効果に注目し、複数の鞍点を含むようにモデルを拡張した。強レーザー場における2原子分子の電場電離モデルを再定式化し、解離イオン対のチャネルを考慮できるように拡張した。レーザーパルスの継続時間(10^2fs)に結合距離が平衡距離よりも大きく伸びると、電子は振動電場による局在⇔非局在遷移を受け、分子内鞍点の近傍に励起される。そうすると、振動電場の正負両方の位相において、分子外鞍点を超えて電離が起こる。この機構に基づいて、電離が起こる距離の解離イオン対への依存性を系統的に説明することができた。N_2,NO,I_2などに関する最近の詳しい実験では、解離イオン対の電荷が(3,1)のものが(2,2)よりも短い距離で生成されることが報告されている。このモデルにおいて、分子内鞍点近傍への励起を経由して電離することで、この効果を説明した。このモデルを直線3原子分子に拡張し、電離が起こる距離の解離イオンの組への依存性を調べた。3原子分子では2原子分子より鞍点が一つ増えることにより電離の機構ははるかに複雑になり、多数の径路が共存している。CO_2分子に1.4PW/cm2のレーザーを照射したとき、多重電離を起こす結合距離を計算し、菱川らのCO_2の実験結果と我々のモデルによる結果の比較をした。この結果、解離イオンの電荷が対称もしくは対称に近いチャネルが生成されていることが定性的に導かれた。
地方都市において展開可能な貧困対策に関する基礎研究：カナダの先進事例比較を通して

本研究は、先進事例比較に基づいて、地方都市における「貧困実態」を踏まえた地域レベルで開発・展開できる貧困対策の導入可能性・有効性を検討することを目的とする。具体的には、1先進事例比較の視点から対象都市(カナダ・ハリファックス市)の「貧困実態」を踏まえた地域レベルで開発・展開されている貧国対策の検証、2日本の地方都市での導入可能性の検討、3日本の地方都市での試行効果の検討、413より先進事例を基にした地方都市における貧困対策の構築を目指す。