hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光子偏光から量子ドット中の電子スピンへの単一量子間コヒーレント転写の物理の研究

当該年度は、目標とするコヒーレント転写の必要条件を探る一環として、二重ヘテロ量子井戸内の二重量子ドットを用いて円偏光から電子スピンへの単一量子間角運動量転写を実証した。昨年度までに実現していた光パルス照射実験や単一光子検出技術を応用し、今回スピン測定の新たな知見を得ると共にこれまで実現例の無かった単一光励起電子スピンの電気的な測定に成功している。固体中で直接スピンを測定するこの手法を用い、安定した単一円偏光照射測定が可能となり、GaAs系量子井戸の選択則に合致する角運動量転写を初めて単一量子間で確かめた。昨年度に評価したg-因子の制御された量子井戸を用い、二重量子ドット及び隣接する電荷検出器を作成した。測定は光学窓付きの無冷媒希釈冷凍機を用い、最低温は25mKである。ドット内電子数が(1,1)から(0,2)状態へと遷移するエネルギー条件に調整することで、スピン状態に依存したトンネル時間の観測が期待され、そのために有限磁場下での実時間電子トンネル測定を行った。光学系には新たにレーザービーム走査機能を導入し、集光度の高い条件でのビームの位置決めを可能にした。冷凍機内の試料直上にレンズを配置し、微細加工した遮光マスクよりも小さいビーム径(7μm)を実現した。これにより試料への光照射の影響を大幅に軽減でき、その後の繰り返し照射測定に対する安定性を確保した。得られた結果を解析した結果、その後いくつかの方面へ研究が進展している。スピン検出精度をより向上するため温度に対してより大きなゼーマンエネルギーが必要であることが分かり、g-因子が大きめの新たな基板を用意した。また、コヒーレント転写には軽い正孔励起が必要であるので、異なる波長での照射実験も進めている。次の位相測定へ向けた高周波測定系も準備をし、高速スピン測定に向けた取り組みが現在進められている。(抄録なし)当該年度ではまず、量子状態転写後の媒体である単一電荷を、今後の検証実験を有利に進めるために高忠実度で読み取る実験を行った。用いた試料はGaAs系高電子移動度トランジスタを基盤に作成した半導体横型量子ドットである。試料はヘリウム3冷凍機の中へ沈められ、外部より電気的、また光学的にも接続可能となっている。今回新たな知見として、2重量子ドットで観測できる特有のドット間電子遷移に関する実時間測定によって、単一光励起電子のドット内補足を確認可能であることを得た。従来の電荷検出手法では電子が逃げる唯一の信号をとらえる必要があったのに比べて、連続的な遷移を読み取ることで可能となった分、非常に検出の忠実度が向上した手法となっている。さらに補足した電子はドットに存在し続けるため、将来的な情報保持の面でもこの検出方法は優れている。実験結果の分析を行うため、購入した数値解析ソフトを用いた。この結果について様々な学会にて報告させて頂き、学会誌への投稿を準備中である。次に、GaAs系ヘテロ構造を工夫し、量子状態転写に必要な量子井戸幅を有した新たな基板の特性評価を行った。これらの試作基板はカナダNRCのグループにて成長して頂いた。以下の実験や考察は本年度より参加した院生の指導とともに進められた。予定通り低温伝導の磁場依存性とESRの手法を組み合わせg-因子を測定し、実際にこの基板上に量子ドット構造を作成し、単一量子ドットの近藤効果を高磁場で観測した。これらの結果から転写実験に有効な基板の構造が特定でき、さらに現在は光照射の面で有利となるようより改善された構造を設計している。光励起実験では、バンド構造計算と室温フォトルミネッセンス測定とを組み合わせ、励起に必要なエネルギー準位を特定した。この実験では光ファイバを介した励起実験を行うためのために新たな測定プローブと光学系のセットアップを行い、設計やソフトウェアの改新に携わった。更なる特性評価のために2重量子ドットを作成し、最終的にこの新しい基板においても単一光励起電子の補足を実現した。今回得られた結果は今後学会等にて発表予定である。今後は補足した光励起電子のスピン情報を取得するべく新たに導入された無霊媒希釈冷凍機でより精密な調整と光照射実験を行う予定である。そのための新規のプローブ設計と作成、レーザーパルスの自動照準合わせに関する設計を進めている。

冷凍機内の試料直上にレンズを配置し、微細加工した遮光マスクよりも小さいビーム径(7μm)を実現した。これにより試料への光照射の影響を大幅に軽減でき、その後の繰り返し照射測定に対する安定性を確保した。得られた結果を解析した結果、その後いくつかの方面へ研究が進展している。スピン検出精度をより向上するため温度に対してより大きなゼーマンエネルギーが必要であることが分かり、g-因子が大きめの新たな基板を用意した。また、コヒーレント転写には軽い正孔励起が必要であるので、異なる波長での照射実験も進めている。次の位相測定へ向けた高周波測定系も準備をし、高速スピン測定に向けた取り組みが現在進められている。当該年度は電荷検出の忠実度向上と、g因子制御された量子井戸基板の評価を目標としていた。電荷検出に関しては、当初予定していた手法とは異なったアプローチをしているが、目標達成の途中経過としては順調に進んでいる。新規の量子井戸基板の評価としては、異なる2種類の手法でg因子を決定した他、今後の光応答測定につながる評価も行えた。今後の方策としては、当該年度で達成した電荷検出方法を利用してスピン検出することと、評価した量子井戸基板を用いて量子ドットを作成し、スピン検出まで含めた光応答を測定することである。具体的には、補足した光励起電子のスピン情報を取得するべく新たに導入された無霊媒希釈冷凍機でより精密な調整と光照射実験を行う予定である。そのための新規のプローブ設計と作成、レーザーパルスの自動照準合わせに関する設計を進めている。当該年度で評価した新基板の雑音特性を向上するため、結果をフィードバックし、さらに新しい基板構造を評価する予定である。(抄録なし)
新規発毛促進スカルプケア技術開発を目指すアシル化ホモセリンラクトン類の剤形の検討

本研究では、発毛促進作用を立証しているアシル化ホモセリンラクトン(AHL)を用いた新規発毛促進スカルプケア技術開発を目的に、AHLの作用を安定かつ効果的に発揮する投与方法の基礎的検討を行った。その結果、ローションタイプの剤形における安定的な投与方法の条件を明確にすることができた。今後はAHLによる皮膚への作用機序の解明を足掛かりとして、スカルプケア技術の開発を成せるために更なる検討を重ねる。我々は、抗がん剤性脱毛症などに対する看護現場で使用可能な発毛促進スカルプケア技術の確立を目標に、これまでの先行研究で発毛促進効果が認められたアシル化ホモセリンラクトン(AHL)の投与方法を、動物実験により検討した。本年度は、AHLの経皮投与における問題点を明確にし、安全かつ効果的な投与方法の開発へとつなげるためのコンセプト抽出を試みた。供試動物として雄性ob/obマウス(8週齢)を用い、AHL類のうち発毛促進効果を確認している3-OC12-HSLについて、用手法による背部皮膚への塗布をポジティブコントロール群とし、AHL含有ガーゼを貼付し30分後に除去する群、および同様に貼付し24時間後に除去する群の計3群を設定した。肉眼的観察による発毛の有無と経過日数により評価を行った。発毛効率、発毛に至るまでの平均経過日数の解析から、低容量かつ長時間の感作がAHLの発毛促進効果を発揮させるために重要である可能性が示唆された。我々はアシル化ホモセリンラクトン(AHL)という物質を用いた新たなスカルプケア技術開発を目的に研究を行ってきた。AHLは先行研究において、発毛周期が遅延している肥満モデルマウスを用いた動物実験により、発毛促進効果を立証している。しかしその効果的な投与方法については確立していないため、本研究ではAHLの作用を安定かつ効果的に発揮する投与方法の検討を行った。平成26年度は、AHLの経皮投与における条件を明確化した。動物実験の結果、ローションタイプを剤形とした用手法による投与方法において、連続投与は皮膚への酸化ストレスを増悪させること、低用量で発毛促進効果が発揮されること、皮膚への一定時間の感作が必要であることを明らかにした。一方で局所的に発毛するといったばらつきが認められた。平成27年度はこの原因を探るべく、組織学的手法を用いて背部皮膚の薬剤投与による影響について解析を行った。その結果、電子顕微鏡下においてAHLを投与した皮膚内では、表層部分および毛包基部においてのみ、細胞個々の反応性の肥大変化が認められた。これによりAHLは体内深くに浸透せず、皮膚表層部分にとどまり発毛促進効果を発揮することが推測された。発毛促進効果という画期的なAHLの作用を安全かつ効果的に発揮させるためには、水溶性のローションタイプの剤形で塗布による投与を行うこと、単回投与かつ一定時間の感作が必要であることを明らかにした。しかしながら一部ばらつきを生じる原因の解明には至らず、外用剤の開発への次段階への移行ができなかった。今後はAHLによる作用機序の解明を足掛かりとして、スカルプケア技術の開発を成せるために検討を重ねる。当初様々な基剤を用いた試作品を作製し、AHLの外用剤開発を行うことを主たるコンセプトとしていたが、AHLの不安定さ、加水分解のされやすさが新たに明らかとなり、当初予定していた実験計画の変更を検討する必要が生じたため。基礎看護学前年度はAHLの背部皮膚投与における問題点を検討し、その結果、低用量かつ長時間の感作がAHLの発毛促進作用の効果を発揮させるために重要であり、尚且つ連続投与はむしろ発毛効果を阻害するという可能性を示唆するに至った。そこで、AHLの安全かつ効果的な投与方法の確立というコンセプトは残しつつ、研究方針を転換することとする。剤形を前年度研究結果より塗布型に決定し、発毛促進作用を効果的に発揮するための詳細な条件を決定する。対象として、前年度同様に雄性ob/obマウス(8週齢)を用い、投与の頻度・間隔、感作時間について検討し、最も効果的な塗布方法を明らかにする。前年度実験段階においてAHLの不安定さが明らかとなり、実験の方向性について再検討をする必要が生じたため残金を繰り越すこととした。本年度は塗布型の剤形における、AHLの発毛促進効果を発揮するための更なる詳細な条件決定を行う。動物実験による発毛の肉眼的観察により検討項目として、1)AHLの投与頻度、2)AHLの感作時間、3)AHLの投与間隔、を解析する。研究費は、消耗品、実験動物などの物品費、学会発表などの旅費、論文投稿のための英文校正費、投稿料に対して使用する予定である。
シリコンカーバイド系複合材料の照射下健全性に及ぼす核変換ヘリウム・水素の影響

核融合炉用構造材料として期待されているシリコンカーバイド(SiC)繊維強化SiCマトリックス複合材料(SiC/SiC複合材料)におけるはじき出し損傷による機械的特性変化に及ぼす核変換ヘリウムの影響について,複合材料の各要素材料(繊維,マトリックス,界面炭素材料)に及ぼすそれらの影響の定量的評価を行うとともにその機構を明らかにし,従来の研究では得られていない以下のような重要な知見を得た.1.SiC結晶粒寸法が約200nm以上のSiCマトリックス中では照射温度1000°C以上においてヘリウムバブルが形成したが,約20nm以下のSiC繊維中ではヘリウムバブルが形成しないことが明らかになった.SiC繊維からのヘリウム放出温度はSiCマトリックスからのそれに比べて約150°C高かったため,SiC繊維中では,空孔型欠陥が粒界において優先的に消滅してしまい,ヘリウムを捕獲しないために,ヘリウムの放出温度は比較的高くなり,ヘリウムバブルが形成しなかったという機構が見出された.2.SiC繊維およびSiCマトリックスの弾性率は,(1)照射温度100°C以下では非晶質化を原因として最大50%程度低下し,(2)照射温度100°Cから1000°Cまでは格子欠陥の形成により低照射温度ほど低下率が大きく,(3)照射温度1000°C以上でははじき出し損傷による変化はほとんどないが,ヘリウムバブルの形成により10%以上低下することがはじめて明らかになった.3.界面炭素中のヘリウムは約150°Cという低い温度において放出してしまうため,はじき出し損傷による界面炭素材料の弾性率変化に及ぼすヘリウムの影響が小さいことが見出された.4.SiC/SiC複合材料の核融合炉における上限使用温度は1000°C以上が期待されているため,以上の知見からヘリウムバブルの形成による機械的特性劣化の抑制が重要であるが,SiC結晶粒寸法を約20nm以下に制御することにより,ヘリウムバブル形成の抑制が可能であるという材料開発指針を初めて見出した.核融合炉用構造材料として期待されているシリコンカーバイド(SiC)繊維強化SiCマトリックス複合材料(SiC/SiC複合材料)におけるはじき出し損傷による機械的特性変化に及ぼす核変換ヘリウムの影響について,複合材料の各要素材料(繊維,マトリックス,界面炭素材料)に及ぼすそれらの影響の定量的評価を行うとともにその機構を明らかにし,従来の研究では得られていない以下のような重要な知見を得た.1.SiC結晶粒寸法が約200nm以上のSiCマトリックス中では照射温度1000°C以上においてヘリウムバブルが形成したが,約20nm以下のSiC繊維中ではヘリウムバブルが形成しないことが明らかになった.SiC繊維からのヘリウム放出温度はSiCマトリックスからのそれに比べて約150°C高かったため,SiC繊維中では,空孔型欠陥が粒界において優先的に消滅してしまい,ヘリウムを捕獲しないために,ヘリウムの放出温度は比較的高くなり,ヘリウムバブルが形成しなかったという機構が見出された.2.SiC繊維およびSiCマトリックスの弾性率は,(1)照射温度100°C以下では非晶質化を原因として最大50%程度低下し,(2)照射温度100°Cから1000°Cまでは格子欠陥の形成により低照射温度ほど低下率が大きく,(3)照射温度1000°C以上でははじき出し損傷による変化はほとんどないが,ヘリウムバブルの形成により10%以上低下することがはじめて明らかになった.3.界面炭素中のヘリウムは約150°Cという低い温度において放出してしまうため,はじき出し損傷による界面炭素材料の弾性率変化に及ぼすヘリウムの影響が小さいことが見出された.4.SiC/SiC複合材料の核融合炉における上限使用温度は1000°C以上が期待されているため,以上の知見からヘリウムバブルの形成による機械的特性劣化の抑制が重要であるが,SiC結晶粒寸法を約20nm以下に制御することにより,ヘリウムバブル形成の抑制が可能であるという材料開発指針を初めて見出した.
ソフトモード乱流を生じる反応拡散系の解析

ソフトモード乱流やこれに類する時空カオスが出現する系として、地震波のモデル方程式(Nikolaevskii方程式)、電磁流体力学的な液晶対流系、Rayleigh-Benard対流系、反応拡散系が挙げられる。この反応拡散系が、あるパラメータ領域でNikolaevskii方程式に帰着することは、本研究代表者の以前の研究で明らかにされた。Nikolaevskii方程式で生じるカオス状態は、自然界に広く観られるクラスの時空カオス状態であって、その性質の解明は重要である。そこで、よく知られたKuramoto-Sivashinsky方程式における時空カオスと比較しつつ、Nikolaevskii方程式における時空カオスのロバスト性や発生機構を解明した。また、P.C.Matthewsらが提案した乱流揺らぎの振幅方程式のダイナミクスや統計量を調べた。この式の顕著な特徴は、cubic termが無く、中立モードを介して場を有界に保っている点が挙げられる。言い換えれば、Slave modeに代わってGoldstone modeが場を有界に保っているということである。当初、Nikolaevskiiカオスとソフトモード乱流とを同一視する議論が展開されていたが、中間振動数領域において、相異なる統計性質を持つ乱流揺らぎを観測した。更に、空間高次元Nikolaevskiiカオスの振幅方程式を導出した。これは、H.Fujisakaらが以前に導出したものと異なるものである。数値解析結果から、局所波数ベクトルの方位角の自由度が系のダイナミクスに支配的であることを見出し、本研究代表者の振幅方程式の方が妥当であることを示唆した。また、上記の研究過程から派生し、共通カラーノイズによる振動子群の同期現象も解析し、一定の成果を上げた。なお、これらの成果は、査読付国際論文誌や国際会議講演、各種研究会等で広く国内外に発信した。ソフトモード乱流と同様の発生機構を持つ化学乱流の存在を示し、その性質を解析した。あるクラスの振動性反応拡散系を縮約して得た標準形:non-local CGL方程式から位相方程式を導出した。この位相方程式が、Turing、Benjamin-Feir両不安定性の余次元2点近傍でNikolaevskii方程式と等価になることを示した。数値計算により、この導出過程の妥当性を確認した。Nikolaevskii方程式は地震波のモデルとして提案され、新奇な時空カオスを生じることが示唆されていた。また、液晶対流系で観測されたソフトモード乱流と関連した議論も展開されている。反応拡散系の縮約系として導出されたことも踏まえると、Nikolaevskii方程式は普遍的現象を記述するモデルとして、その数理的性質の解明は重要である。実際、いくつかの先行研究がある。しかし、そこには矛盾点や問題点もあった。乱流揺らぎの臨界指数を明らかにすることで、これらの課題を解決した。パラメータを変化させていくと、Nikolaevskii方程式で生じるカオス状態は、Kuramoto-Sivashinskyカオスと同様な性質を呈するように連続的に推移することを示すなど、新たな課題も提示した。上記クラスの反応拡散系の解析から派生して、結合の無い振動子群がノイズにより同期することを示した。これは、神経細胞を用いた実験で観測された同様の現象に対して、理論的基礎を与える突破口になるに違いない。
戦時体制下における国民総合・動員理念の変容と教育政策に関する研究

本研究は、概ね四つの柱立てで行われた。その概要は以下のとおりである。(1)関東大震災以後の国民統合策と教育関東大震災直後の危機的条項を背景に発布された「国民精神作興ニ関スル詔書」(1923年)とその後の国民統合理念の変容過程と教育との関係について論及した。本研究により、関東大震災後の教育については、教育施設や教育方法か科学的成果に基づく近代性が追及されたのに対し、教育内容については、修身、国語、日本歴史を中心に統制が加わっていくことを実証的に明らかにした。(2)国体明徴運動と教育政策天皇機関説事件を契機に、全国的に展開された、国体明徴運動とその後の教育政策の動向について論及した。本研究では、国体明徴運動における軍部の教育への要求により、大学で天皇機関説が排除される過程、さらに、教学刷新評議会答申・建議以後の「教学刷新」策における、一連の教育政策、すなわち、『国体の本義』の編纂と頒布、教学局の設置と活動、文教審議会の構想と挫折などについて論及した。(3)国民精神総動員運動と教育国民精神総動員は、日中戦争の泥沼化の状況の下に展開された官制の国民運動である。それまでの官制国民運動とは異なり、それまでの国民動員の思想とは異なった次元のものであった。本研究では、国民精神総動員が教育政策・教育実践にどのような影響をもたらしたのかについて、主として集団勤労作業の全国実施との関連で論及した。(4)1930年代の御真影「奉護」変容過程これについては、各府県庁文書、国立公文書館所蔵文書などにより、基本資料の収集にあたった。研究成果報告書には、論文として発表はしていないが、来年度中には、著書として刊行の予定である。本年度は、研究期間4年の初年度にあたるため、戦時体制下における教育政策、および国民統合・動員に関する先行研究の検討・基本文献の収集と基本史料の調査・収集にあたった。具体的に示せば、(1)先行研究の検討・基本文献の収集では教育関係詔勅の解説書、御真影・教育勅語下付関係の基本資料の収集を行うとともに、近現代教育史研究における国民統合・動員に関する諸研究(教学刷新・国民精神総動員・集団勤労作業・御真影および教育勅語謄本下付等の具体例を中心にして)を可能な限り検討し、その到達点と残されたと思われる諸課題についての検討を行った。そして、(2)基本史料の調査・収集では、上記に示した、教学刷新・国民精神総動員・集団勤労作業・御真影および教育勅語謄本下付等に関する一次史料について、これらを比較的よく保存していると思われる、国立公文書館、国立国会図書館、国立教育政策研究所、秋田県公文書館、宮城県立図書館、群馬県公文書館、奈良県立図書館、京都府総合資料館、佐賀県立図書館で調査した。このなかで重要と思われるものについては、マイクロフィルム撮影により収集した。収集した史料は、順次整理を行い、目録化しており、現在1931年1937年分については、仮目録の入力が済んだ段階である。これらに加え、当時の世論状況についても、朝日・読売・毎日新聞や教育関係雑誌によって調査を進め、必要な分はコピーを済ませた。今年度は、こうした、史料収集・整理したものの一部と、府中市教育センター収集の史料などをあわせ考察したうえで、『府中市教育史』通史編1の執筆を行い、そのなかで、戦時体制下の学校教育のあり方・国民動員の実像について論及を試みた。原稿は提出済みなので、来年度中には、刊行の予定と思われる。本年度は、研究期間4年の2年目にあたる。そのため、昨年度の実績、すなわち、戦時体制下における教育政策、および国民統合・動員に関する先行研究の検討

・基本文献の収集という成果をふまえ、その上で、基本資料として県庁文書を中心に収集した。具体的に示せば、全国小学校教員精神作興大会・「御真影」および教育勅語謄本下付、国体明徴運動と教育等に関する一次史料について、これらを比較的よく保存していると思われる、国立公文書館、宮城県立図書館、群馬県公文書館、長野県歴史館、大分県立公文書館、宮崎県立宮崎図書館に所蔵の文書を調査・研究した。このなかで重要と思われるものについては、マイクロフィルム撮影およびハードコピーにして収集した。収集した史料は、順次整理を行い、目録化しており、現在1931年1937年分については、仮目録の入力が済んだ段階である。さらに、今年度は、戦時下の国民統合の「道具立て」としての「御真影」が神格化するエポックとなると思われる、1933年に発覚した島根県立松江高等女学校の「御真影」・教育勅語謄本紛失事件とその後再下賜嘆願運動という個別事例についての調査研究を行った。これらについては、国立公文書館所蔵の公文書のほか、島根県立図書館所蔵の新聞雑誌などについても調査した。こうした資料調査の成果の一部として、本年は日本大学文理学部人文科学研究所『研究紀要』第63号(2002年)に「島根県立松江高等女学校の「御真影」・教育勅語謄本紛失事件の顛末」と題する論文を発表した。さらに、昨年度から収集した資料などを基に府中市教育委員会『府中市教育史』通史編上巻、2002年にもその成果を共著として発表した。本研究課題は、4年間の科学研究補助費を受領する予定のものであるが、本年度は、その3年目にあたる。本年度は、次年度の研究報告書を作成するための下準備の年度と位置づけて、おおむね以下のような要領で研究に当たった。(1)平成12・13年度において収集した史料の整理と目録作り。これまでに、この研究課題のために、国立国会図書館、国立公文書館、そのほか、各地の県立公文書館などによって、およそ50本分の史料をマイクロフィルムに撮影し、収集した。本年度は主として、それら史料の整理を行い、史料目録の作成を行った。(2)補足的な史料収集平成12・13年度に収集した史料以外にも、本研究に必要と思われる史料を古書、あるいはマイクロフィルムとして収集した。とくに、長崎県立図書館での調査を有益であったと思われる。(3)全国学会などでの学会発表これまで、2年間に及ぶ研究プロジェクトの中間報告という意味合いを持ち、「御真影強制下付とその『奉護』-1930年代以降における下付の実態とその『奉護』-」(教育史学会第46回大会、中央大学、2002年10月6日)、および「天皇神格化の完成と学校教育-御真影の『強制』下付と『奉護』そして学校儀式-」(日本大学教育学会秋季学術研究発表会、日本大学文理学部、2002年、11月30日)の2本の研究発表を行った。(4)研究報告書の作成準備開始来年度の研究報告書作成に向けて、その実質的準備を開始した。報告書は、さらに考察を加え、単著として出版の予定である。本研究は、概ね四つの柱立てで行われた。その概要は以下のとおりである。(1)関東大震災以後の国民統合策と教育関東大震災直後の危機的条項を背景に発布された「国民精神作興ニ関スル詔書」(1923年)とその後の国民統合理念の変容過程と教育との関係について論及した。
ミトコンドリアとプラスチドでおこる脂肪酸合成の機能分担とその統御

本研究では、ミトコンドリアに存在する脂肪酸合成酵素の実体や合成される脂肪酸の生理機能、ミトコンドリアとプラスチドまたは細胞質でおこる脂肪酸合成の機能分担についての解析を行った。本年度は、以下の4つ点について成果を挙げることができた。1、アラビドプシスから大腸菌のリポ酸合成酵素およびリポ酸転移酵素と相同性のあるタンパク質をコードするcDNA(LIP1およびLIP2)をクローニングした。各cDNAは、大腸菌の各酵素の欠損株を相補することから、リポ酸合成酵素およびリポ酸転移酵素をコードすることが証明できた。また、アラビドプシスの葉から細胞分画した画分について、各酵素に対する抗体を用いてウエスタン分析を行ったところ、両酵素がミトコンドリアに局在することが明らかになった。2、アラビドプシスのリポ酸結合性タンパク質として、動物の場合と同様、ミトコンドリアに存在するグリシン脱水素酵素のHタンパク質、ピルビン酸脱水素酵素、α-ケトグルタン酸脱水素酵素および分岐鎖ケト酸脱水素酵素のE2サブユニットの4つを同定することができた。また、その他にプラスチドに存在するピルビン酸脱水素酵素のE2サブユニットをリポ酸結合性タンパク質として同定した。3、アラビドプシスのmtKASをコードすると予想されるcDANの全長をクローニングし、塩基配列を決定した。このcDANには、プラスチドのKASと相同性のあるタンパク質がコードされており、アミノ末端にはミトコンドリアへの移行シグナルと推定されるトランジット様の配列が見い出された。4、mtKASのcDANの全長をTiプラスミド(pBI121)のCaMV35Sプロモーターの下流にアンチセンス方向につなぎ、アグロバクテリウムを介してアラビドプシスに導入した。
コンピュータウイルスに対する追撃型ワクチンに関する研究

我々は、コンピュータウイルスを駆除するワクチンにウイルスと同様の感染能力を持たせることで、管理者がウイルス検出を行うコンピュータをいくつか用意しウイルスの検出とワクチンによる駆除を行えば、ウイルス対策を管理者レベルで一元管理することが可能となる新しいウイルス駆除手法を提案し、シミュレーションによりその有効性を示した。しかし、上記提案では、ワクチンが管理下のネットワークを離れ、他のネットワークにおいても感染し続けてしまう危険性があった。そこで、ワクチンモデルに修正を加えて、ワクチンの活動領域を限定すると共に、管理領域の概念を取り入れたシミュレーションを行い、以下のことが確認された。(1)ワクチンの活動範囲ではない領域への通信の割合が30%程度であれば有効に機能する。(2)ワクチンを使用する管理領域の規模、およびウイルス検出ソフトの導入率は、ウイルスの駆除率には影響を与えない。したがって、管理領域の規模が大きく、なおかつウイルス検出がわずかなコンピュータでしか行われていない場合でも、提案手法はウイルスを駆除可能となる。(3)ウイルス検出ソフトを導入していない管理領域でも、ウイルス検出ソフトを導入している管理領域と少しでも通信があれば、ワクチンの活動範囲に指定するだけで、ウイルスを駆除することができる。以上の検討に基づき本制御方式を特許出願すると共に、実際にサーバとクライアントのソフトウェアで機能を実現して、その有効性を確認した。しかしながら、この制御方式に対して否定的な見方をする研究者もあり、今後もこの関係の研究や市場の動向を見守りたい。なお、本研究が起爆剤となって、関係者は本格的にコンピュータウイルス関係の研究に着手することとなった。従来のコンピュータウイルス対策は個々のユーザによる対処に依存しており、ネットワークの管理者による管理が難しい状況となっている。そこで我々は、ウイルスを駆除するワクチンにウイルスと同様の感染能力を持たせることで、管理者がウイルス検出を行うコンピュータをいくつか用意しウイルスの検出とワクチンによる駆除を行えば、ウイルス対策を管理者レベルで一元管理することが可能となる新しいウイルス駆除手法を提案し、シミュレーションによりその有効性を示した。しかし、上記提案手法では、ワクチンが管理下のネットワークを離れ、他のネットワークにおいても感染し続けてしまう危険性があった。そこで、ワクチンモデルに修正を加えて、ワクチンに活動する領域を指定する機能を付加することを提案すると共に、管理領域の概念を取り入れたシミュレーションを行い、以下のことが確認された。(1)ワクチンの活動範囲ではない領域への通信の割合が極度に高い場合には、ワクチンがほとんど増殖しないため有効性が損なわれるが、通信の割合が30%程度であれば有効に機能する。今後は上記結論を踏まえて実用化に向けて、具体的な実現方法を検討する予定である。
ポルフィロモナス・ジンジバリスの宿主細胞に対する細胞凝集メカニズムの解析

本研究では,すでにヒト歯肉繊維芽細胞(HGF)に対する細胞凝集作用を確認している381株の他に,ATCC33277,W50,W83,haral,JH4の5株についても同じ様に細胞凝集実験を行った。加えた細胞数に対する凝集塊数の割合(%Nv)を算出し,これを細胞凝集活性の指標とした。(この値が小さいほど凝集活性は高いことになる)その結果,調べた6株の中でharalとJH4は特に強い活性(%Nv=19.4,24.3)を示し,W50,381,ATCC33277がこれに続いた(%Nv=39.4,41.5,79.0)。これに対してW83では非常に弱い活性しか示さなかった。同じロットの各外膜小胞標品を用いて緬羊赤血球に対する凝集実験を行ったところ,6株すべての外膜小胞が凝集能を示したが,特にharal,381,JH4,W50の4株は,%Nvが各々15.3,15.7,22.6,29.7%と非常に強い凝集活性を示した。ATCC33277,W83も%Nvが52.9,86.5%と明らかな凝集能を示した。HGF及び緬羊赤血球に対する凝集活性を比較してみると,ほとんどの菌株ではパラレルであったが,381株ではHGFより赤血球に対する凝集活性が相対的に強かった。また,haral,JH4はいずれの細胞に対してもきわめて強い凝集活性を示した。以前の研究において,381のHGFに対する凝集作用がプロテアーゼの作用によるのではないかと考えられていたが,これが他の菌株にもあてはまるかどうかを確かめるために,細胞凝集実験に用いたロットについてカゼイン分解活性,BApNA分解活性,BLpNA分解活性を測定した。その結果,カゼイン分解活性は,細胞凝集活性の弱いW83株でも33277株の1.5倍以上の値を示し,BLpNA分解活性は381,W83以外の菌株では活性が検出されなかった。一方,BApNA分解活性は,多少のくい違いはあるものの,細胞凝集活性の強い4株が高い活性を示し,ATCC33277,W83株の活性は弱かった。以上の結果より,調べた基質の中ではBApNAを特異的に分解する酵素の関与が最も強いように思われた。但し,酵素活性の測定にはチオールが存在していること,各菌株の酵素活性のチオール依存性にも差があることから,単純な比較は無理である。今後,菌株あるいはロット数を増やすと同時に,現在明らかにされつつある他の生物活性についても検討することによって,本菌の細胞凝集機構をさらに解明していく予定である。

今後,菌株あるいはロット数を増やすと同時に,現在明らかにされつつある他の生物活性についても検討することによって,本菌の細胞凝集機構をさらに解明していく予定である。
導電性ゼオライト調製の試みとその特性化

Y型ゼオライト(HY、NaY)への、アルキンの吸着性、微分吸着熱を測定し、カチオン数・種類(Na^+,H^+)の差異による変化を調べた。炭素-炭素3重結合の反応性が高いプロピンの場合、吸着量はカチオンサイト数が0.5から51.2(個/単位セル)と増加するに従って0.3から4.2mmol/gに変化し、カチオンの種類によらなかった。これは吸着がプロピンとカチオンサイトの静電相互作用によることを示す。HYの場合、303Kでの初期微分吸着熱は160300kJ/molと高く、プロトンサイト数の多い試料ほど発熱が長く続いた。この発熱は、赤外吸収スペルトルのその場測定の結果と併せて、化学吸着と重合によるとみられる。NaYでは、初期微分吸着熱が80KJ程度と低く、吸着の進行に伴い微分吸着熱は50kJ/mol程度に減少する。これはプロピンの液化エンタルピー変化23kJ/molよりは高く、ミクロ細孔内での強く物理吸着を示唆する。2-ブチン吸着の場合は、カチオンサイト数・種類と吸着量変化に相関がみられなかった。2-ブチンは末端メチル基の立体障害により炭素-炭素3重結合とカチオンサイトの距離が離れ、静電相互作用が弱いためと考えられる。微分吸着熱は吸着中期(吸着量;単位セルあたり1020分子)で最大(180280kJ/mol)になった。2-ブチンは反応性が小さいため、ミクロ細孔内の強いポテンシャル場に捉えられて密度が高くなったとき反応が起こったと考えれれる。アルキンはカチオンサイト上で重合し、pi電子共役による半導体性を示すポリアルキンになることが期待される。HYゼオライト粉末を圧縮・板状にし、金蒸着により電極を取付け、プロピン吸着・反応、ヨウ素ドープに伴う直流伝導度変化を測定したが、6×10^<-12>S/cm以下であった。鎖状ポリマーの発達不十分、置換ポリアセチレンのパイエルス転移等によると考えられるが詳細は現在検討中である。
森林被害評価にもとづく日本型シカ管理体制構築に関する研究

前年度までに、カラマツ幼齢林における被害レベルを推定する手法を検討した。この手法によって2006年と2014年の被害レベルを算出したところ、被害レベルが低下傾向の地域が存在することがわかった。この地域では、シカの捕獲数が高レベルで維持され、SPUEが低下傾向であった。このことから、個体数管理によって、森林被害の軽減が可能であることが示唆された。奈良県・大台ヶ原に1993年に設定した調査区では、2000年頃までシカによる強度の影響を受けてスズタケが消失したが、シカの個体数管理により、2003年以降の糞粒法による推定生息密度は概ね5頭/平方km以下に低下した。しかし、2018年の調査でも小径木本数の回復は見られなかった。2003年に柵が設置された区画では胸高直径5cm以下の小径木が大幅に増加したが、過去の影響により、5-15cmの本数は減少が続いた。このことから、個体数管理による低密度化と柵によるシカの排除には、森林の更新の面で大きな違いがあることが示唆された。北海道津別町・美幌町の北海道有林においてライントランセクト法によるエゾシカの生息密度調査を行ったところ、11.5頭/平方kmと推定された。この地域のトドマツ人工林において広葉樹稚樹を調査したところ、前年に比べて減少傾向であり、シカのさらなる低密度化が必要であることが示唆された。この地域では農地周辺における駆除が進捗しているが、シカが季節移動していると考えられている。食肉としての活用のためシカの生体捕獲が求められており、誘引効果の高い冬期での捕獲を試行したが、夏期に比べて冬期の森林内のシカ密度は低く、捕獲の効率は非常に低かった。被害の評価とシカの生息状況の評価を踏まえた森林におけるシカ管理体制について、森林管理者や地域の関係者からの情報収集なども順調に進捗している。これまでに得られた成果をもとに、北海道津別町・美幌町をモデルとして、地域の関係者と協力しながら、被害の評価とシカの生息状況の評価を踏まえた森林におけるシカ捕獲を試行する。この過程において、現在の日本のシカ管理における課題を抽出する。ブラジル・クリチバで開催されるIUFRO世界大会に出席するほか、日本国内の各種学会大会等に参加し、さまざまな立場でシカ管理に関わる研究者との意見交換をすすめる。これらの成果をもとに、今後の望ましい体制について検討する。北海道森林管理局及び北海道が収集した2014年度の人工林における本数被害率のデータを整理した。釧路総合振興局管内では、カラマツの枝葉食害は14年生に多く、被害林分では下刈り期間が長くなるなど、施業コストの上昇につながっていた。常緑針葉樹の樹皮食害・角こすりは被害率は低いが高齢級まで発生していた。カラマツ類(15年生及び620年生)、常緑針葉樹類(15年生及び940年生)の4カテゴリーのデータについて、被害率の分布を地図化したところ、細かく見れば被害率の高い地域は必ずしも一致せず、被害レベルは樹種ごとに検討すべきであることが明らかになった。他のカテゴリーのデータも参照して被害率を予測、地図化するコクリギングの有効性を検討したが、被害率の分布パターンがカテゴリーごとに異なり、あまり有効ではないと考えられた。そのため、カテゴリーごとにクリギングによって北海道全体の被害の分布を示す地図を作成した。カラマツ類に比べ、常緑針葉樹類は被害率の空間的自己相関のレンジが小さい傾向が示された。5倍地域メッシュごとに、カラマツ類15年生、常緑針葉樹類15年生の平均被害率を求め、被害率を目的変数、カテゴリーを説明変数、メッシュをランダム効果とする一般化線形モデルを構築することにより、メッシュごとのランダム効果がカテゴリー間の違いを考慮した被害レベルの指標として求められた。一般化線形モデルで求められる指標は、カテゴリー間の違いを考慮した平均的な被害レベルを示す一方、現状を詳しく知るにはカテゴリー間の違いを考慮する必要がある。目的に応じた指標を開発、選択することが重要である。関係機関からのデータ収集および解析をおおむね計画通りに実施することができた。シカの生息密度に応じて人工林被害が発生するなら、カラマツ類、常緑針葉樹類などどのカテゴリーも同様の被害分布を示すと予想され、おおむねそのような傾向はみられたが、カテゴリーごとに分布パターンが異なることが明らかとなった。これを考慮しても次年度以降の研究に大きな影響はなく、研究はおおむね順調に進展している。北海道の人工林の主な植栽樹種はカラマツとトドマツである。このうちカラマツについては食害を受けても樹高が前年よりも高くなることが多いが、生育期間中に繰り返し食害を受けることで成長量が低下する。そのため、樹高、被害率、食害回数の関係を明らかにし、被害率から樹高成長への影響を予測することができれば、カラマツに対するエゾシカ被害を評価することができる。そこで、北海道釧路地方のカラマツ人工林において過去に現地調査を行ったデータを解析し、カラマツの樹高、被害率、食害回数、樹高成長の関係を検討した。まず、1年間の食害回数と期首樹高の関係を、調査地をランダム効果とする順序ロジスティック回帰分析によってモデル化した。ここで、調査地ごとのランダム効果は被害レベルを示すと考えられる。これを被害レベル指数とする。被害レベル指数は、林齢と被害率から推定することができた。

樹高が高い個体は食害を受けにくいので、同じ被害率でも平均樹高の高い林分は被害レベルが高いといえる。また、樹高成長は食害回数と期首によって推定できた。これらの結果をもとに、林齢と被害率のデータから被害レベルを推定し、エゾシカ被害を受けたカラマツ幼齢林の樹高成長を予測することが可能となった。天然林におけるエゾシカの影響について、簡易チェックシートによる評価を2014年から毎年行っている。そこで、2014年と2016年の結果を比較したところ、いくつかの地域でスコアに大きな増減がみられた。この理由として、食痕の減少などのエゾシカの影響の変化と調査担当者の交代による食痕等の確認能力の変化が考えられる。本研究では、シカによる人工林被害のモデル化を目指している。本年度は北海道の人工林においてシカ被害が発生している主要樹種であるカラマツについて、被害をモデル化することができ、研究はおおむね順調に進展している。前年度までに、カラマツ幼齢林における被害レベルを推定する手法を検討した。この手法によって2006年と2014年の被害レベルを算出したところ、被害レベルが低下傾向の地域が存在することがわかった。この地域では、シカの捕獲数が高レベルで維持され、SPUEが低下傾向であった。このことから、個体数管理によって、森林被害の軽減が可能であることが示唆された。奈良県・大台ヶ原に1993年に設定した調査区では、2000年頃までシカによる強度の影響を受けてスズタケが消失したが、シカの個体数管理により、2003年以降の糞粒法による推定生息密度は概ね5頭/平方km以下に低下した。しかし、2018年の調査でも小径木本数の回復は見られなかった。2003年に柵が設置された区画では胸高直径5cm以下の小径木が大幅に増加したが、過去の影響により、5-15cmの本数は減少が続いた。このことから、個体数管理による低密度化と柵によるシカの排除には、森林の更新の面で大きな違いがあることが示唆された。北海道津別町・美幌町の北海道有林においてライントランセクト法によるエゾシカの生息密度調査を行ったところ、11.5頭/平方kmと推定された。この地域のトドマツ人工林において広葉樹稚樹を調査したところ、前年に比べて減少傾向であり、シカのさらなる低密度化が必要であることが示唆された。この地域では農地周辺における駆除が進捗しているが、シカが季節移動していると考えられている。食肉としての活用のためシカの生体捕獲が求められており、誘引効果の高い冬期での捕獲を試行したが、夏期に比べて冬期の森林内のシカ密度は低く、捕獲の効率は非常に低かった。被害の評価とシカの生息状況の評価を踏まえた森林におけるシカ管理体制について、森林管理者や地域の関係者からの情報収集なども順調に進捗している。関係機関から、シカの被害状況、森林GIS等のデータを入手する手続きをすすめ、新たなデータに基づいて本年度と同様に解析することにより、解析結果の安定性を検証する。カラマツ類、常緑針葉樹類の人工林被害について、ある地域における対象樹種のシカ被害を予測するには、複数のカテゴリーを総合した被害レベル区分よりも、対象樹種等を個別に考慮した被害レベル区分のほうが適切である可能性が示されたため、この方針に沿ってデータの解析をすすめていく。
環境科学研究のための新計測手法の開発と利用に関する研究

環境科学に関する研究は極めて広範囲であるが、実験科学的手法を必要とする研究課題においては、あらゆる環境物質に関する詳細・緻密な情報の取得が必要不可欠である。本研究班は、上記のような各種環境物質情報を得るために、【◯!1】誘導結合プラズマ(ICP)発光分析法、【◯!2】分析電子顕微鏡(AEM)、【◯!3】ガスクロマトグラフ質量分析法(GC-MS)、【◯!4】サブミクロン二次イオン質量分析法(SIMS)など、4種類の新しい計測法を開発・整備するとともに、これらの装置を十分な管理下に置いて広く環境科学研究者の利用に供し、それぞれの研究の発展に寄与することを目的としている。(1)誘導結合プラズマ(ICP)発光分析法は高感度かつ多元素同時定量が可能であるという特徴を有するが、環境試料分析への応用上まだ困難な問題があり、新計測法の開発が望まれる。そこで、種々の検討を行なうことにより、環境試料の固体直接分析、海水中重金属の多元素同時定量、岩石や底質試料の環境科学的意義付け等を可能とした。(2)生物試料を用いて細胞内、細胞間に沈着している金属元素分析を行う運用研究を行なった。本年度実施したもので、「アスベスト等粉塵の低濃度爆露による人体影響に関する分析電顕的疫学的研究(R22)」は完了し、所期の目的を達した。(3)多数の異性体が存在する場合のppbレベルの有機汚染物質の測定に用いる内標準について検討した。多環芳香族炭化水素やニトロアレーンなどでは重水素標識体が非常に有用で、複雑な前処理に際しての分離挙動やイオン化の挙動も類似していることから正確度の高い分析値を得ることができた。(4)液体金属ガリウムイオン源を利用して実施されるサブミクロン二次イオン質量分析装置の多元素同時検出器として、マイクロチャンネルプレートによる120チャンネル同時検出方式を採用し、試作した。
フランス語学習者における受容語彙能力の多角的研究

初年度である2018年度は、日本語を母語とするフランス語学習者(以下、学習者)の受容語彙知識を経年的に調査するため、学習者の受容語彙知識と読解レベルの測定とデータ化を中心に行った。調査対象者は、留学に出発が決定している13名と、留学から帰国した12名の計25名である。受容語彙知識の測定の際、学習者はCEFRのA1からB1レベルに相当するテキストを読みながら、4段階のスケールで語彙知識の深さを選択した。読解レベルの測定には、受容語彙知識の測定と同じテキストを使用した。このテキストには、DELF形式のテストが付いているため、読解の理解度と語彙知識との関連を分析することを可能とする。データ収集の一方、留学による受容語彙知識の変化を分析するため、2017年度に同方法で試験的に収集したデータと2018年度に収集したデータのうち両方の調査に参加した11名分のデータを用いて比較分析した。その結果、留学前に語彙知識が少なかった学習者に限らず、すべての学習者に語彙知識の増加が見られた。フランス語圏で生活したことにより、現地の生活や学生生活に関連する語彙や動詞の活用形に関する知識が増えた一方、未知語も多く残る結果となった。未知語の傾向として、音や形態が似ている語(ex. moyen (方法)とmoyenne(平均))、既知の形態素を組み合わせて誤った意味推測を導く語(ex. rendre(返す)とse rendre (-へ行く))、英語や和製英語からの類推を試みたものの正しい意味にたどり着けなかった語(ex.location (賃貸、リース)とlocation (ロケーション、場所))が挙げられた。データ収集の進捗状況については、当初の計画との変更が生じたものの、おおむね順調であるといえる。本研究では当初15名を対象とし、分析する予定であったが、調査に使用したテキストの難易度が高く、タスクの量も多いため、フランス語能力がある程度保証されている学習者に絞る必要が生じた。そのため、対象者をフランス語圏へ留学する学習者と留学から帰国した者に絞った。前者は学内で派遣基準が設けられているため、レベルがある程度確保されることと、後者は留学経験によって中級レベルに達していると考えられるためである。その結果、若干名の参加者の減少となった。分析は当初の計画以上に進展している。学習者を留学経験者に限定することで、留学によって習得しやすい語彙と、そうでない語彙の傾向を明らかにすることが可能となり、学習者全般を対象にしていた当初の計画に比べて、学習者が語彙習得時に抱えるより複雑で根本的な問題に焦点を当てることができた。つまり、日本語を母語とする学習者が、集中的な学習によって習得できる語彙とそうでない語彙の区別を一層際立たせることができた。2019年度は、2018年度の調査に参加した後に留学した学習者を対象に、再び同様の調査を行う。その結果、今年度で試験データを含めて留学前と留学後それぞれ2年分のデータがそろうこととなる。また、2018年に分析したデータより、留学経験による語彙習得への影響の一部が解明されたため、それらについて個別の調査を行う。たとえば、留学経験によって習得された単語の傾向として、フランス語圏の日常生活や学生生活で触れる機会の多い単語や動詞の活用形が挙げられ、留学経験によっても習得が見られなかったものには、形態素や英語の影響が挙げられたが、その結果をさらに裏付けるための新たな測定を行う必要がある。分析面では、上記の既知語と未知語の経年変化分析を進めることに加えて、読解レベルと語彙知識との関連をさらに進めていく。2018年度に行った分析では、読解レベルと語彙知識との関連が見られず、語彙知識が増えても読解の得点は上がらないという結果となった。テクストを読むには様々な能力・知識が要求されるが、語彙はその中でも特に重要な要素であることが先行研究で明らかにされているため、テキストにおける未知語の位置やテーマと未知語との関連について、さらに分析を進めていく。

未知語の傾向として、音や形態が似ている語(ex. moyen (方法)とmoyenne(平均))、既知の形態素を組み合わせて誤った意味推測を導く語(ex. rendre(返す)とse rendre (-へ行く))、英語や和製英語からの類推を試みたものの正しい意味にたどり着けなかった語(ex.location (賃貸、リース)とlocation (ロケーション、場所))が挙げられた。データ収集の進捗状況については、当初の計画との変更が生じたものの、おおむね順調であるといえる。本研究では当初15名を対象とし、分析する予定であったが、調査に使用したテキストの難易度が高く、タスクの量も多いため、フランス語能力がある程度保証されている学習者に絞る必要が生じた。そのため、対象者をフランス語圏へ留学する学習者と留学から帰国した者に絞った。前者は学内で派遣基準が設けられているため、レベルがある程度確保されることと、後者は留学経験によって中級レベルに達していると考えられるためである。その結果、若干名の参加者の減少となった。分析は当初の計画以上に進展している。学習者を留学経験者に限定することで、留学によって習得しやすい語彙と、そうでない語彙の傾向を明らかにすることが可能となり、学習者全般を対象にしていた当初の計画に比べて、学習者が語彙習得時に抱えるより複雑で根本的な問題に焦点を当てることができた。つまり、日本語を母語とする学習者が、集中的な学習によって習得できる語彙とそうでない語彙の区別を一層際立たせることができた。2019年度は、2018年度の調査に参加した後に留学した学習者を対象に、再び同様の調査を行う。その結果、今年度で試験データを含めて留学前と留学後それぞれ2年分のデータがそろうこととなる。また、2018年に分析したデータより、留学経験による語彙習得への影響の一部が解明されたため、それらについて個別の調査を行う。たとえば、留学経験によって習得された単語の傾向として、フランス語圏の日常生活や学生生活で触れる機会の多い単語や動詞の活用形が挙げられ、留学経験によっても習得が見られなかったものには、形態素や英語の影響が挙げられたが、その結果をさらに裏付けるための新たな測定を行う必要がある。分析面では、上記の既知語と未知語の経年変化分析を進めることに加えて、読解レベルと語彙知識との関連をさらに進めていく。2018年度に行った分析では、読解レベルと語彙知識との関連が見られず、語彙知識が増えても読解の得点は上がらないという結果となった。テクストを読むには様々な能力・知識が要求されるが、語彙はその中でも特に重要な要素であることが先行研究で明らかにされているため、テキストにおける未知語の位置やテーマと未知語との関連について、さらに分析を進めていく。調査に用いたテストの難易度が高かったため、当初の予定よりも参加者の人数が限定された。また、学会発表用の旅費を計上していたが、重要な校務と重なったため参加が叶わなかった。今年度も引き続き、学会発表を積極的に行うため旅費に充てたい。
アルツハイマー病におけるトリプトファン代謝異常の分子機構

アルツハイマー病(AD)は加齢に伴い急増する神経変性疾患であり、その予防法・治療法の開発は喫緊の社会的課題となっている。本研究ではAD脳で生じている神経毒キノリン酸産生を伴うトリプトファン代謝異常(インドールアミン酸素添加酵素の誘導)、特に老人斑に集積した活性化ミクログリアによる本誘導の分子機構の解明、特に、活性化ミクログリア上に存在が想定されるアミロイドβペプチド受容体の性状解析を試みた。本研究の目的は、最近申請者らが見出したAD脳の海馬で生じている神経毒キノリン酸産生を伴うトリプトファン代謝異常(インドールアミン酸素添加酵素IDO誘導)、特に老人斑に集積するミクログリアによる本代謝異常の分子機構を解明し、ADの予防法や治療法の開発に資する新たな科学的・分子的基盤を提供することにある。これまでに申請者らは、ミクログリア(Mg)のモデル細胞であるTHP-1細胞や末梢血単球を使用し、本代謝異常(IDO誘導)が、老人斑の主成分であるAβ1-42による慢性的刺激と脳内で増加した炎症性サイトカインIFN-γによる刺激の相乗的作用によって惹起されることを明らかにしている。本研究では(1)Mg細胞膜上に存在するAβ1-42受容体の同定とそ,の分子的性質の解明と、(2)IFN-γとの相乗的IDO誘導を惹起するAβ1-42受容体の細胞内シグナル伝達機構の解明行なう。本年度は免疫沈降による受容体の同定を試みた。具体的にはMgと同じマクロファージ系のTHP-1細胞がAβ1-42とIFN-γとの相乗作用によりIDOが強く誘導されることから、THP-1細胞膜上にAβ1-42を特異的に認識する受容体が存在すると考えられたので、抗Aβ1-42を使用して検討した。しかしながら、Aβ1-42の強い凝集性による分子不均一性のため受容体の生化学的同定が困難であった。この結果を踏まえ、次年度は単純なオリゴマーを主成分として形成するAβ1-42ΔE22を使用して受容体の同定を試みる予定である。本研究では(1)Mg細胞膜上に存在するAβ1-42受容体の同定とその分子的性質の解明と、(2)IFN-γとの相乗的IDO誘導を惹起するAβ1-42受容体の細胞内シグナル伝達機構の解明行なう。平成22年度は免疫沈降による受容体の同定を継続した。具体的にはMgと同じマクロファージ系のTHP-1細胞がAβ1-42とIFN-γとの相乗作用によりIDOが強く誘導されることから、THP-1細胞膜上にAβ1-42を特異的に認識する受容体が存在すると想定されたので、抗Aβ1-42抗体を使用して検討した。平成21年度の結巣から強凝集性を示し不均一な分子種を形成するAβ1-42の変えて単純なオリゴマーを主に形成するAβ1-42△E22をリガンドに使用して検討したが受容体の同定には至らなかった。平成23年度は老人斑の主成分がN末端の修飾されたpAβ42であることが最近明らかにされたので、pAβ42とIFN-γによるMgの相乗的活性化を確認した上で、pAβ42に対する受容体の同定を行う計画である。

これまでに申請者らは、ミクログリア(Mg)のモデル細胞であるTHP-1細胞や末梢血単球を使用し、本代謝異常(IDO誘導)が、老人斑の主成分であるAβ1-42による慢性的刺激と脳内で増加した炎症性サイトカインIFN-γによる刺激の相乗的作用によって惹起されることを明らかにしている。本研究では(1)Mg細胞膜上に存在するAβ1-42受容体の同定とその分子的性質の解明と、(2)IFN-γとの相乗的IDO誘導を惹起するAβ1-42受容体の細胞内シグナル伝達機構の解明行なう。Mgと同じマクロファージ系のTHP-1細胞がAβ1-42とIFN-γとの相乗作用によりIDOが強く誘導される。従って、THP-1細胞膜上にAβ1-42を特異的に認識する受容体が存在すると考えられる。平成22年度に主に単純なオリゴマーを産生するとされるAβ1-42ΔE22を使用して検討したが、IFN-γとはIDO誘導において相乗作用を示さないことが判明した。一方、最近ヒトAD脳において老人斑を形成し神経毒性の本体は、Aβ1-42ではなく修飾されたプログルタミルAβ3-42(pAβ3-42)であることが報告された。平成23年度は、pAβ3-42とIFN-γによるIDO誘導の相乗作用をTHP-1細胞で確認し、しかもその相乗作用はAβ1-42よりかなり低濃度で生じることを明らかにした。これを受けて、THP-1細胞膜上に存在すると想定されるpAβ3-42受容体を、1)リガンド-受容体複合体を免疫沈降、2)SDS-PAGE分離、3)LS-MSによる同定で試みたが、免疫沈降で特異的なバンドを確認できなかった。