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ボツリヌス神経毒素の受容体認識機構の解析

申請者はシナプトタグミンIIとガングリオシドは複合体を形成して毒素受容体機能を持つようになることを明らかにした。本年度は、この複合体形成に及ぼす両者の疏水性流域について検討を加えた。すなわちガングリオシドはシアル酸のほかに大きな疏水性流域がある。シナプトタグミンIIもシナプス小胞膜蛋白であることから両者に疏水性相互作用があることが予想される。シナプトタグミンIIの膜貫通領域およびこれを含まない領域のシナプトタグミンII変異体を作出し、毒素結合活性を調べたところ、膜貫通領域を含むアミノ末端ドメインが結合能を有するのに不可欠であることが判った。また抗ガングリオシド抗体を用いてガングリオシドとシナプトタグミンII変異体との結合を調べた結果、ガングリオシドのセラミド部分と膜貫通領域が会合することが明らかになった。現在、シナプトダグミンII分子中には7個の塩基性アミノ酸があるので、これらのアミノ酸を部位特異的変異法を用いて無電荷あるいは酸性アミノ酸に置換した変異体を作出し、これらの毒素結合活性を調べることで、ガングリオシドのシアル酸とシナプトタグミンIIとの相互作用を更に明確にする予定でいる。ポツリヌス神経毒素はシナプス前部に作用し、神経伝達物質の放出を阻害することで弛緩性の麻痺を引き起こす。毒素が神経細胞内で作用を発現するためには、細胞膜に存在する毒素に対して特異的に結合活性をもつ受容体が存在すること、また、毒素分子の受容体認識部位は重鎖C末端領域にあることを明らかにしてきた。本研究ではB型毒素受容体を構成するシナプトタグミンとガングリオシドGT1b/GD1a複合体と毒素の結合機構を詳細に解析した。シナプス小胞膜に存在するシナプトタグミンは細胞内ではN末端を小胞内にC末端を細胞質領域に向けた形で存在している。伝達物質の放出に伴ってN末端領域は細胞膜外に露出し、これを毒素が認識することが予想される。そこで、N末端、C末端領域を欠失した変異体をマルトース結合蛋白(MBP)との融合蛋白の形で調製し、ガングリオシド存在下でそれぞれの毒素結合能を解析した。その結果、膜貫通ドメインを含むN末端領域(87残基)内に毒素結合部位が存在し、膜貫通ドメインを欠くことによりガングリオシドとシナプトタグミンとの結合が低下することも明らかになった。さらに、ガングリオシドGT1bに対するモノクローナル抗体を調製し、毒素の活性発現に及ぼす影響を調べたところ、この抵抗はB型毒素の他に、A型毒素のラット脳シナプトソームへの結合を阻害し、さらに培養上頚神経節に対するA、B型毒素の作用を抑制することがわかった。これらの結果から、ガングリオシドGT1bはボツリヌス神経毒素受容体を構成するための共通成分であり、それと結合する蛋白(たとえばシナプトタグミン)により受容体が認識する毒素の型特異性が決定されると考えられた。B型乳児ボツリヌス症起因菌の産生する神経毒素を精製し、その性状を詳細に調べた。この毒素の活性は従来のものより約1/10であり、抗原性も部分的に異なっていた。そこで、毒性発現に関わる受容体への結合能、細胞内標的蛋白(シナプトプレビン)の分解活性を調べた結果、受容体への結合活性が低下していることを明らかにした。また神経毒素遺伝子の塩基配列を決定し、これまでに明らかになっているB型神経毒素遺伝子と比較したところ、受容体認識領域である重鎖C末端部分に変異があることがわかった。現在、このC末端領域のリコンビナントを作成し、受容体認識に関わる部位の同定を試みている。
アール・デコの建築の世界的な波及状況に関する研究

アール・デコの建物が世界中に見られることを、オーストラリアとニュージーランド、カナダ、モロッコとチュニジア、インドを調査して確認した。アール・デコは普遍的な近代的技術の所産のゆえに用いられたのではあるけれども、また旧英連邦であったり、旧植民地であった国々においては、自らのアイデンティティと文化的な自立を表現するための手段としても用いられたことを認識した。アール・デコの建築は、鉄筋コンクリートという20世紀に普及するようになった新しい材料と、その表面を飾る幾何学的な装飾とを組み合わせた近代を代表する建築様式の一つであり、1920-30年代の世界中に速やかに広まった。その波及力は非常に強く、いわゆるインターナショナル・スタイルに先駆けてインターナショナルになった最初のスタイルとも目されるものである。研究代表者は、これまでフランス、アメリカをはじめ東アジア、東南アジア、中南米の主だった都市におけるアール・デコ建築の普及状況をつぶさに見てきた。そして、その成果を「アール・デコの建築」(中公新書、平成17年)として紹介した。しかし、南アフリカ共和国のケープタウンとヨハネスブルグにはアール・デコの豊富な実例のあることが知られており、ニュージーランドにはアール・デコの都市ともいうべきネイピアがあり、北アフリカのいくつかの都市にも興味深いアール・デコ建築の存在が報告されている。これまでの蓄積に加えて、各地の実例の調査を実施し、アール・デコ建築の世界的な波及状況を把握し、グローバルなアール・デコ建築の研究を完成させたいと考えている。本研究のもう一つのテーマは、アール・デコが各国のナショナル・アイデンティティの模索の表現手段となったということである。1920-30年代はいわゆる両大戦間期という不安な時代を背景に、各国のナショナリズムが台頭した。アール・デコは装飾的細部を拒否しなかったから、なんらかのアイデンティティの表現媒体として使うことができ、実際、各国で伝統的な造形が取り入れられている。中南米のアール・デコはマヤやインカの造形を取り入れているし、オーストラリアやニュージーランドのアール・デコはアボリジニの造形を取り入れている。日本の「帝冠様式」も、その一例としてとらえられることができるであろう。そうした実例を各地で探りたいと考えている。平成18年度は、オーストラリアの3都市(シドニー,メルボルン,キャンベラ)とニュージーランドの3都市(ウェリントン,オークランド,ネイピア)を中心に現地調査を行った。またロンドンとベルリンについてもこれまでのフランスを中心としたヨーロッパにおける調査の補足調査を行った。オーストラリアとニュージーランドは、連合軍(ANZAC)をつくって第一次世界大戦に参戦するが多くの戦死者を出し、が、これによってナショナリティーが高まり、英連邦からの相対的な自立が始まったとされる。その後の都市計画は、このANZACの戦死者慰霊碑を中心に進められることになり、その慰霊碑がアール・デコのスタイルで建てられたから、どの都市にもアール・デコの遺構がかなり存在する。オーストラリア・ニュージーランドへのアール・デコの導入は米国を経由して行われたことが多いが、それは英国のまたき影響下からの離脱の試みでもあった。同時にアボリジニやマオリの土着のデザインがしばしば使われており、アール・デコがこの両国のナショナル・アイデンティティの形成の表現を担ったことを思わせる。特筆すべきはネイピアで、この都市は1931年の大震災の後2年ほどで一気に復興されており、その時に用いられたスタイルがアール・デコであった。実際、ネイピアの中心部の建物はほとんどすべてアール・デコである。これはさしたるデザイン統制がない中で起こった現象であり、当時のアール・デコの波及の強さがよくわかる。また、ロンドンの再開発は、1930年代のアール・デコ期の産業遺産の再活用といった側面もあり、ここでもアール・デコの存在の強さが確かめられるのである。平成19年度は、モロッコのカサブランカとラバト、チュニジアのチュニスの3都市を中心に現地調査を行った。また、スペインの3都市、マドリッドとバルセロナとビルバオについてもこれまでのフランスを中心としたヨーロッパにおける調査の補足調査を行った。平成19年度の課題は、イスラム圏の都市にもアール・デコが普及していることを確認することと、その造形がイスラム圏特有の特色を示しているかどうかを見ることであった。やはり、モロッコとチュニジアの3都市にも、アール・デコの建築がかなり存在する。それは、両国が1920-30年代の大戦間期にフランスの保護領下にあったことが、直接の理由であろうが、モロッコの2都市のほうがチュニスよりもアール・デコが多い。特筆すべきはカサブランカで、この都市の中心部はさながらアール・デコの伝統的建造物保存地区の観を呈する。それらの建築の設計に関わったのはほとんどエコール・デ・ボザールの出身者であり、1912年のモロッコのフランス保護領化以降、今日までカサブランカではボザール出身の建築家が活動している。保護領化当初は、クラシックを基本とし、それにイスラムの伝統的な意匠を組み合わせたものが多かったが、1920年代半ばからであろうか、アール・デコに変わっていく。そして、アール・デコの造形の中にイスラムの伝統的な造形が巧みに組み込まれていくのである。そうしたイスラムの造形を取り込んだアール・デコの建物が、この都市の主たる構成要素となっている。なお、スペインにはアール・デコの建物がそれほど多くはない。

1920-30年代のスペインは、それほど建設活動が盛んでなかったためと思われる。特にマドリッドはアール・デコが少ない。平成20年度は、カナダのモントリオール、ケベック、トロント、オタワの現地調査を行った。このどの都市にもアール・デコの建築がかなり見られた。フランス語圏のケベック州にあるモントリオールとケベックを、トロントとオタワに比較すると、アール・デコの建築は必ずしもケベック州に多いわけではない。大規模なアール・デコの建物はむしろトロントに多い。これは、1920-30年代にその都市がどの程度活発な経済活動と建設活動を行っていたかを物語るものであろう。モントリオールのアール・デコを設計した建築家の経歴を調査したが、彼らの多くが米国出身であったり、米国で教育を受けた人であることがわかった。カナダの建築家にもフランスに留学した人が多いが、カナダのアール・デコは彼らによって導入されたのではなく、米国経由で導入された傾向が強い。カエデやオークや松などカナダの自然を取り入れた装飾を積極的に用いているのも彼らである。モントリオールにはArt Deco Societyがあり、活発な活動を実施している。その会長であり、"Northern Deco: Art DecoArchitecture in Montreal"という著書もあるSandra Cohen-Rose氏に会ってモントリオールのアール・デコ建築の現存状況を聞いた。モントリオールの近代建築家を代表すると見られるErnest Cormier (1885-1980)の作品、モントリオール大学と自邸を調査した。また、彼の代表作であるオタワの最高裁判所を調査したが、最高裁判所はアール・デコというよりも歴史的・伝統的フランス調である。Cormierは長期間フランスに留学しているが、むしろアール・デコではなく、フランスの古典的な伝統を受け継いでいるものと思われる。平成21年度は、主としてインドにおけるアール・デコ建築の普及状況について調査した。調査した都市は、ムンバイとデリーとジョードプルであるが、デリーにはアール・デコ建築はほとんど見られない。デリーでは英国人建築家の支配力が強く、彼らはヒンズーおよびイスラムのインド的伝統と、英国風のクラシックの融合に邁進したからであろう。それに対して、ムンバイにはアール・デコの建築が多い。ムンバイにはいちはやく建築の高等教育機関が置かれ、そこから育ったインド人建築家たちが新しい表現を求めた。アール・デコの建築は、主としてインド人建築家たちによって用いられた傾向が強い。英国ではない普遍的な近代的表現としてアール・デコがとらえられたのであろう。彼らはまた、アール・デコにインドの伝統的な造形表現をもりこんだ。New India Assurance
デザイン教育が医療と連携するための手法研究

本研究は、芸術系学科における医療連携プロジェクト授業の設計・実施を通じて、デザインと医療が連携するPBLタイプの授業にワークショップを利用する手法のモデル化を目的としている。具体的には次の4項目を対象に展開した。(1)喘息が疑われる患者に対する初診時の診療と吸入療法の指導プロセスの可視化、(2)同プロセスを対象とした観察ワークショップの設計・実施・評価、(3)観察ワークショップでの結果に基づいて導出された課題に対する、解決策をデザインするためのアイデア展開ワークショップの設計・実施・評価、(4)アイデア展開ワークショップの成果物として、現場で利用できるプロトタイプの制作。(1)については、2016年度に呼吸器内科クリニックと調剤薬局の協力を得て教員が模擬受診を行い、カスタマージャーニーマップを制作した。(2)(3)については、20162018年度に医師・薬剤師の協力を得て、学生が模擬受診を行う形でそれぞれ34回に渡って実施し、少しずつ改良を試みた。(4)の成果物については、2016年度は進級制作展で展示して専門家の評価を受け、2017年度は授業プロセスとデザイン提案を冊子の形にして発表し、2018年度は現場で試用できる動画や印刷物を制作した。当初の目的である「ワークショップを利用した医療連携プロジェクトのモデル化」に関してはまだまだ研究途中であるが、現時点での成果として次の2点を中心にまとめた。(1)参加学生に対して当事者意識を涵養しモチベーションを上げる手法を中心に、ワークシートを制作して、観察ワークショップのモデル化を提案した。(2)参加学生の準備性の違い(それまでの授業でデザイン思考に触れた経験の有無、医療に対する日常的な課題意識、提案したいツールの制作スキルなど)によって授業展開を変更する必要性に気づき、対処方法を考察した。本研究は、多くのステークホルダーと共に社会課題を解決する共創的なデザイン力を持った学生を育てるとともに、医療の社会活動をデザインでサポートする手法を、「コトのデザインを学ぶ活動」としてモデル化することを目指している。28年度は、(1)おぐまファミリークリニックとうさぎ薬局の協力を得て、医院と薬局での吸入療法による治療プロセスを、映像制作とカスタマー・ジャーニー・マップによって可視化した。その結果、SKR(滋賀吸入療法連携フォーラム)の活動によって、COPDや喘息の治療段階での医薬連携の仕組みは、先進的な形で整備されていることがわかった。(2)これを受けて、当初予定していた医薬連携部分でのオブザベーションを中心にしたワークショップ企画を変更し、吸入器の使用ミスなどによって吸入療法の効果が現れにくい患者や、治療が継続できない患者への対策を中心に考える「患者さんの悲しみを探る」という形でのワークショップを企画し、11月に医師・薬剤師各3名と共に3年生の授業で実施した。(3)そこで発見された課題に基づいて「医療費補助制度の紹介ツール」「吸入療法のための手帳とアプリ」「吸入日記と掲示ボード」のデザイン案を試作した。しかし、学生に必要な事前学習量が予想よりも多く、現場で試用できるレベルのプロトタイプを制作することはできなかった。(4)参加学生へのアンケートからは、デザインを学ぶ学生と医療従事者によるワークショップの有効性については十分な手応えがあった。しかし、医療に関する知識量等の面から、演劇的手法によって治療現場を外化する形のワークショップは難しいこともわかった。医療従事者や患者が抱えている課題に対しては質的インタビュー手法等でそれを探り、プロトタイプ制作を行ってから医療従事者・患者を交えたワークショップを開催するようなモデル化を検討中である。(1)SKR(滋賀吸入療法連携フォーラム)の活動によって、治療段階での医薬連携に関しては、スムーズに行うことのできる状況が既に確立されていた。ただし、デザインによって更に良いものにブラッシュアップできる余地があることもわかった。この仕組を実際に使用している医師・薬剤師へのインタビューを実施する予定である。(2)吸入療法は専門的な治療方法であるため、デザインを学ぶ学生にとって必要な事前学習量が予想よりも多く、それ自体へのモチベーションの維持は難しく、当初予定していた学生が患者役を行う形でのワークショップを実施することはできないと判断した。そのため、ワークショップの位置づけをオブザベーションによる直接的な課題発見から、既に課題があると考えられる仮想ペルソナの背景を医療従事者とともに探る形に変更した。(3)授業日程と医師・薬剤師が参加するワークショップ日程とのスケジュール調整が難しかったため、ワークショップの結果から得られた課題に基づいた提案ツールのデザイン案制作に十分な時間がとれず、現場で試用できるレベルのプロトタイプができあがらなかった。本研究は、ステークホルダーと共に社会課題に挑戦する共創的なデザイン力を持った学生を育てるとともに、医療連携授業を「コトのデザインを学ぶ活動」としてモデル化することを目指している。28年度は、(1)吸入療法の治療プロセスを映像制作とCJMによって可視化したが、COPDや喘息の医薬連携の仕組みは先進的な形で既に整備されていた。(2)これを受け、吸入器の使用ミスによって効果が現れにくい患者や治療が継続できない患者の潜在ニーズを「患者さんの悲しみを探る」という形でワークショップとして実施した。(3)3タイプのデザイン案を試作したが、現場で試用できるレベルのプロトタイプを制作することはできなかった。(4)医療とデザインの連携については十分な手応えがあったが知識量等の面から治療現場を外化する形のワークショップは難しいこともわかった。29年度は、複数の仮設ペルソナと演劇的手法を用いた診療観察と記述方法について考察した。(1)治療が難しいタイプの喘息患者の仮説ペルソナを作成する。(2)各自が設定した仮説ペルソナ(初診の喘息患者)になりきったつもりで一連の模擬受診を行う。

(3)発見した課題をもとに解決策をデザインしてプロトタイプを作成する。(4)プロトタイプを基にそれを評価・ブラッシュアップするワークショップを医師を交えて行う。このプロセスは、医療にあまり縁のない学生が医療課題を自分ごととして捉えてデザインを進める際に、強いモチベーションを持続させることがわかった。ただし、模擬診療のタイムラインを長くとるとアイデアが拡散してしまい、各課題に対して吸収すべき知識が異なるために提案がなかなか深まらないデメリットもあることもわかった。30年度は、課題の焦点を最初からある程度絞った上で、プロトタイプを制作した後で医療従事者・患者を交えたワークショップを検討中である。(1)FAXによる医薬連携の仕組を実際に使用している医師・薬剤師へのインタビューは実施しなかった。(2)オブザベーションによる直接的な課題発見からスタートすると課題自体が拡散し、医療連携に必要な学習量が授業時間を超えてしまうため、進捗が極端に遅くなってしまい、制作したものを実際に患者を交えて使用して改善を図るという次のステップにつなげることができなかった。(3)ワークショップの結果から得られた課題に基づいた提案ツールのデザイン案制作に十分な時間がとれなかった。本研究は、芸術系学科における医療連携プロジェクト授業の設計・実施を通じて、デザインと医療が連携するPBLタイプの授業にワークショップを利用する手法のモデル化を目的としている。具体的には次の4項目を対象に展開した。(1)喘息が疑われる患者に対する初診時の診療と吸入療法の指導プロセスの可視化、(2)同プロセスを対象とした観察ワークショップの設計・実施・評価、(3)観察ワークショップでの結果に基づいて導出された課題に対する、解決策をデザインするためのアイデア展開ワークショップの設計・実施・評価、(4)アイデア展開ワークショップの成果物として、現場で利用できるプロトタイプの制作。(1)については、2016年度に呼吸器内科クリニックと調剤薬局の協力を得て教員が模擬受診を行い、カスタマージャーニーマップを制作した。(2)(3)については、20162018年度に医師・薬剤師の協力を得て、学生が模擬受診を行う形でそれぞれ34回に渡って実施し、少しずつ改良を試みた。(4)の成果物については、2016年度は進級制作展で展示して専門家の評価を受け、2017年度は授業プロセスとデザイン提案を冊子の形にして発表し、2018年度は現場で試用できる動画や印刷物を制作した。当初の目的である「ワークショップを利用した医療連携プロジェクトのモデル化」に関してはまだまだ研究途中であるが、現時点での成果として次の2点を中心にまとめた。(1)参加学生に対して当事者意識を涵養しモチベーションを上げる手法を中心に、ワークシートを制作して、観察ワークショップのモデル化を提案した。
イネに細胞内共生する2本鎖RNAレプリコンの生存戦略

高分子2本鎖RNAレプリコンは、種々の植物から検出されるが、イネとソラマメの2本鎖RNA以外は、塩基配列すら明らかにされていない。インゲンマメ、オオムギ、ヒョウタン、メロン、ツルムラサキ、アマモ、および植物病原菌である紫紋羽病菌(Helicobasidium monpa)から、高分子2本鎖RNAを単離しRNA依存RNA合成酵素領域をクローニングし、塩基配列を決定、分子系統解析を行った。その結果、これら2本鎖RNAは、イネ、ソラマメ2本鎖RNAの配列と相同性が高く、一つのグループ(Endornavirus属)を形成することから、Endornavirusは、植物および菌類に広く存在するRNAレプリコンであることが示された。また、宿主植物の系統関係と2本鎖RNAの系統関係が一致せず、現在では垂直(種子)伝播能しか持たないと思われる高分子2本鎖RNAレプリコンも、かつてはウイルスのように水平伝播能を有していたことが示唆された。また、イネ培養細胞を用いて、2本鎖RNAレプリコンを保持する細胞と保持しない細胞で総タンパク質の比較を行った。これらの細胞間でタンパク質に差がみられ2本鎖RNAレプリコンの複製を助ける宿主因子である可能性が示唆された。具体的な宿主因子の候補として2本鎖RNA結合モチーフ(dsRBM)を含む2本鎖RNA結合タンパク質を想定し、シロイヌナズナから16種のdsRBMを含むタンパク質を見出した。この中で、N末端に2つのdsRBMを含むDRB1、DRB2,DRB4,DRB5、ダイサー様タンパク質DCL14等、計8種のタンパク質についてリコンビナントタンパク質を用いて生化学的に解析した。その結果、6種について2本鎖RNA特異的結合活性を確認し、これらのタンパク質が、dsRBMを介してお互いに相互作用すること等が明らかとなった。宿主細胞による2本鎖RNAレプリコンの制御機構と、ジーンサイレンシング機構との共通性について議論した。宿主植物細胞のウイルス防御(ジーンサイレンシング)機構においては、2本鎖RNA結合ドメインを含むタンパク質が重要な役割を担っていることが指摘されており、2本鎖RNAレプリコンの複製制御等にも、宿主因子として2本鎖RNA結合タンパク質が重要な役割を担っていることが考えられる。これまでに、6種の2本鎖RNA結合ドメイン持ったタンパク質をノースウエスタン法で同定し、この遺伝子を過剰発現した形質転換イネを作成するためのコンストラクトを作製した。今後この形質転換植物体のウイルス感受性、2本鎖RNAのコピー数、ジーンサィレンシング能等の表現型を解析する予定である。高分子2本鎖RNAレプリコンは、イネだけでなく、ソラマメ、オオムギ、インゲンマメ、ヒョウタン等、単子葉、双子葉を問わず植物に広く存在する。しかしながら、イネとソラマメの2本鎖RNA以外は、塩基配列すら明らかにされていない。本年度は、ヒョウタン、ツルムラサキ、メロン等から、2本鎖RNAを単離、RdRp領域の塩基配列を決定、分子系統解析を行い、これらがイネ2本鎖RNAレプリコンと同様、Endornavirusに分類され得ることが分かった。また、紫紋羽病菌等の植物病原菌にも高分子2本鎖RNAが検出され、その中で、紫紋羽病菌(Helicobasidium monpa)V1369株の2本鎖RNAの一部塩基配列を決定したところ、イネ2本鎖RNAと相同な配列を有していた。すなわち、高分子2本鎖RNAレプリコン(Endornavirus)は、植物のみならず菌類にも分布する広範囲な宿主域を持つRNAレプリコンであることが示唆された。

このようなユニークな性質を持つ高分子2本鎖RNAレプリコンを、ウイルスの新たな科(Endoviridae)、属(Endornavirus)に分類することを、International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV)に現在申請している。高分子2本鎖RNAレプリコンは、イネだけでなく、ソラマメ、オオムギ、インゲンマメ等、単子葉、双子葉を問わず植物に広く存在する。しかしながら、イネとソラマメの2本鎖RNA以外は、塩基配列すら明らかにされていない。本年度は、インゲンマメ2本鎖RNAのHelicase領域およびRNA依存RNA合成酵素領域の塩基配列を決定、分子系統解析を行ったところ、ソラマメ2本鎖RNAよりもイネ2本鎖RNAと塩基配列の相同性が高いという結果が得られた。このことから、現在では水平伝播(感染)能を失い垂直(種子)伝播能しか持たないと思われる高分子2本鎖RNAレプリコンも、かつてはRNAウイルスのように水平伝播能を有していたことが示唆された。このような高分子2本鎖RNAレプリコンをウイルスの新たな科(Endoviridae)、属(Endornavirus)に分類することを、International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV)に申請していたが、属(Endornavirus)については承認され、科(Endoviridae)については保留された。研究成果をさらに蓄積し、科(Endoviridae)について再申請したい。高分子2本鎖RNAレプリコンは、種々の植物から検出されるが、イネとソラマメの2本鎖RNA以外は、塩基配列すら明らかにされていない。本年度は、インゲンマメ、オオムギ、ヒョウタン、メロン、ツルムラサキ、アマモから、高分子2本鎖RNAを単離しRNA依存RNA合成酵素領域をクローニングし、塩基配列を決定、分子系統解析を行った。その結果、これら2本鎖RNAは、イネ、ソラマメ2本鎖RNAの配列と相同性が高く、一つのグループ(Endornavirus属)を形成することから、Endornavirusは、単子葉、双子葉を問わず植物に広く存在するRNAレプリコンであることが示された。また、宿主植物の系統関係と2本鎖RNAの系統関係が一致せず、現在では垂直(種子)伝播能しか持たないと思われる高分子2本鎖RNAレプリコンも、かつてはウイルスのように水平伝播能を有していたことが示唆された。また、宿主植物細胞には、プラスミド様2本鎖RNAレプリコンの増殖(複製)を制御する因子が存在し、この機構はジーンサイレンシング機構と共通すると推測した。宿主因子の候補として2本鎖RNA結合モチーフ(dsRBM)を含む2本鎖RNA結合タンパク質を想定し、シロイヌナズナから14種のdsRBMを含むタンパク質を見出した。この中で、N末端に2つのdsRBMを含むDRB1、DRB2,DRB4,DRB5、ダイサー様タンパク質DCL14等、計10種のタンパク質についてリコンビナントタンパク質を用いて生化学的に解析した。その結果、6種について2本鎖RNA特異的結合活性を確認し、これらのタンパク質が、dsRBMを介してお互いに相互作用すること等が明らかとなった。
変動電場による局所麻酔薬分子の組織内移送に関する研究

イオントフォレーシス(Iontophoresis)に関する研究とその臨床応用は古くから行われてきた。現在までに臨床応用されているのは主に直流通電である。しかし人体への直流通電は電気的火傷などの副作用や電気分極による浸透効率の低下、通電時間の制限などの短所がある。そこで以上のような副作用が少ない変動電場を用いたところ、薬剤の経皮的移送効率が高まることを明らかにし、その理論的メカニズムを提唱してきた。局所麻酔薬分子である塩酸リドカインを用い、セロハン膜およびヘアレスラットの皮膚を用いたin vitro実験,全身麻酔下のヘアレスラット腹部皮膚でのin vivo実験を行った。in vitroの実験においては平行平板型のセルを使用し、in vivoの実験では腹部皮膚にセルを密着させるために開発した円周電極と円形電極を組み合わせた新型セルを使用した。周波数および電圧などの通電条件を変化させることによりいずれの実験においても自然拡散に比べ有意に塩酸リドカインの移送量を増加させることに成功した。これらの実験はすべて正弦波を用いているが、現在は矩形波などの様々な波形の変動電場を用いてより浸透効率を高める最適な通電波形を探索中である。また臨床応用を可能にする更なる新型セルの開発と局所麻酔薬分子である塩酸リドカインに限らず、肝代謝が大きい薬剤や経口投与ができないため皮下注射などの、投与する際に痛みを伴う薬剤や、非イオン化分子、高分子、などの薬剤の経皮的送達を臨床応用することを目標としている。ラットおよびヘアレスラットにウレタン麻酔下で呼吸・循環・体温管理を行い、ながら、腹部の皮膚に変動電場による局所麻酔薬のイオントフォレーシスを実施する。通電には専用の通電電極を開発し、最適な通電条件下のもとで、、腹部の皮下にマイクロダイアリシスプローブを留置してinsituでサンプリングを行い、皮下まで浸透した薬物の濃度を分光光度計で測定することによりイオントフォレーシスの効果を定量的かつ経時的に判定する。外部電場の発生にはファンクションジェネレーターとハイスピードアンプを用い、正弦波のみにとどまらず矩形波・三角波など種々の波型で連続通電あるいはパルス通電を行う。この実験によりin vivoにおける通電条件の最適化を行い、同時に毛嚢などの皮膚附属器管の有無でイオントフォレーシスの効果がどのような影響を受けるかを検索したならば、粘膜への臨床応用への手がかりを掴む事になるだろう。イオントフォレーシス(Iontophoresis : IOP)に関する研究とその臨床応用は古くから行われてきた。現在までに臨床応用されたのは直流電流によるIOP (DC IOP)である。しかし、DC IOPによる人体への通電では、発赤や火傷を生じやすく、また電極海面におkる分極形成により浸透効率の低下という欠点がある。我々は、交流電流によるIOP (AC IOP)を試み、薬物を経皮的に送達できることを明らかにしてきた。今までの実験においては平行平板型の電極を使用して、リドカインの送達を確認してきたが、より薬物を効果的に送達できるよう円周電極と円形電極を組み合わせ、ドナーセルと一体になった新型電極を開発した。セロファン膜を用いたin vitroおよび全身麻酔下のヘアレスラット腹部皮膚でのin vivoにてそれぞれこの電極を使用し、AC IOPによるリドカインの送達を試みた。正弦波、周波数1kHz、電圧20Vの通電条件でドナーセル内の1%リドカインに対して10分間通電を行った。レセプター側のリドカイン濃度をHPLCで測定したところ、in vitroで約0.12%、in vivoでは約0.29%となり、自然拡散の場合に比べてリドカインの濃度が有意に増加していた。このことから新型電極によりリドカインを経皮的に送達できることが証明された。この結果を踏まえて、この新型電極の形状や通電条件などにさらに検討を重ねていけば、ヒトへの臨床応用は近いと考えられる。

現在までに臨床応用されたのは直流電流である。しかし、人体への直流通電では、発赤や火傷を生じやすく、また電極海面における分極形成により浸透効率の低下という欠点がある。我々は、交流電流による送達を試み、薬物を経皮的に送達できることを明らかにしてきた。今までの実験においては平行平板型の電極を使用して、リドカインの送達を確認してきたが、より薬物を効果的に送達できるよう円周電極と円形電極を組み合わせ、ドナーセルと一体になった新型電極を開発した。セロファン膜を用いたin vitroおよび全身麻酔下のヘアレスラット腹部皮膚でのin vivoにてそれぞれこの電極を使用し、交流通電によるリドカインの送達を試みた。正弦波、周波数1kHz、電圧20Vの通電条件でドナーセル内の1%リドカインに対して10分間通電を行い、レセプター側のリドカイン濃度をHPLCで測定したところ、in vitroで約0.12%、in vivoでは約0.29%となり、自然拡散の場合に比べてリドカインの濃度が有意に増加していた。このことから新型電極によりリドカインを経皮的に送達できることが証明された。さらに非イオン化高分子物質であるインスリンが交流電場によりin vitroにおいて送達されることが確認された。新型電極の形状や通電条件などさらに検討を重ねていけば、非イオン化高分子物質であるインスリンや鎮痛薬等の非侵襲的な経皮的送達を臨床応用することも期待される。イオントフォレーシス(Iontophoresis)に関する研究とその臨床応用は古くから行われてきた。正弦波、周波数1kHz、電圧20Vの通電条件でドナーセル内の1%リドカインに対して10分間通電を行い、レセプター側のリドカイン濃度をHPLCで測定したところ、自然拡散の場合に比べてリドカインの濃度が有意に増加していた。さらに直流成分と交流成分を組み合わせた波形および周波数を検討することにより、最も臨床応用に適した効率のよい条件設定も期待される。
エイズ予防行動としてのコンドーム使用を阻害する羞恥感情の抑制に関する研究

コンドームの適切な使用を阻害する羞恥感情の発生因に関して,購入状況と使用・使用交渉状況に大別して検討を行った。その結果,購入状況では,男性では行動指針の不明瞭さが,女性では自己イメージとの不一致が大きな影響を持っていた。一方使用・使用交渉状況には,男性では評価懸念が,女性では行動指針の不明瞭さが,それぞれ強く影響していた。両状況ともに,羞恥感情は行動意図を強く阻害していることも明らかとなった。これらの結果を受け,コンドーム購入時の羞恥感情を低減させる介入プログラムが開発された。本研究課題は,1.コンドーム購入時および使用時/使用交渉時に発生する羞恥感情の下位情緒を特定し,2.そこでの羞恥感情の発生因を明らかにし,3.羞恥感情およびその発生因がコンドーム購入および使用/使用交渉行動を抑制する程度を明らかにし,4.コンドーム購入および使用を働きかける対象者の行動変容ステージに応じて,そこでの羞恥感情の発生を抑制するための有効な教育プログラムを開発することを目的としている。平成19年度には,コンドーム購入状況における羞恥感情の種類およびその発生因を特定し,それらがコンドーム購入意図に及ぼす影響を検討するための質問紙調査を行った。その結果,男女ともに"恥ずかしい","いたたまれない"といった種類の羞恥感情を強く感じていることが示された。さらにコンドーム購入場面における行動指針の不明瞭さがコンドーム購入行動を強く抑制していることが示された。また,行動の変容ステージ別のコンドーム購入時・使用/使用交渉時の羞恥感情に関する質問紙調査も実施した。その結果,準備期以前すなわち"まだ実際にコンドームを購入していない"人々や"まだ実際にコンドームを使っていない(または使おうと交渉していない)"人々が特に羞恥を感じやすいことが示された。これらの成果はThe 3^rd Asian Congress of Health Psychology,日本心理学会第71回大会,日本社会心理学会第48回大会日本行動療法学会第33回大会において発表された。さらに来年度に向けた予備的検討も行った。コンドーム購入時における行動指針の不明瞭さが差恥感情を発生させコンドーム購入を抑制させることが示されたことから,コンドーム購入時の行動指針を教示するための映像を用いた訓練プログラムを作成し,その効果を探索的に検討した。その結果,プログラムは少人数対象の訓練の際には一定の効果を持つことが示された。本研究課題は, 1.コンドーム購入時および使用時/使用交渉時に発生する羞恥感情の下位情緒を特定し, 2.そこでの羞恥感情の発生因を明らかにし, 3.羞恥感情およびその発生因がコンドーム購入および使用/使用交渉行動を抑制する程度を明らかにし, 4.コンドーム購入および使用を働きかける対象者の行動変容ステージに応じて,そこでの羞恥感情の発生を抑制するための有効な教育プログラムを開発することを目的としている。平成20年度にはまず,コンドーム使用状況における羞恥感情の種類及びその発生因を特定し,それらがコンドーム使用意図に及ぼす影響を検討した。その結果"恥ずかしい""はにかみ"といった種類の羞恥感情が強く生じていることが示された。さらにコンドーム使用場面における行動指針の不明瞭さがコンドーム使用行動を強く抑制していた。また社会不安障害に対する治療法の1つであるビデオフィードバック法を応用し, VTRを使用したコンドーム購入トレーニングを開発した。トレーニングの効果をシングルケースデザインによって検討した結果,開発したトレーニングがコンドーム購入時の羞恥感情の低減,自己効力感の増加,購入行動意図の増加に効果を持つことが示された。さらに作成したVTRについてのイメージ調査も行い,トレーニングの集団への適用可能性について探索的に検討した。また平成19年度の成果より,コンドーム購入には内集団における非公式的な規範意識が関わっていることが示唆されたため,コンドーム購入に及ぼす集団規範の影響を検討した。その結果,友人が持つコンドーム購入の規範意識や羞恥感情が,個人のコンドーム購入に影響を及ぼすことが明らかになった。これらの成果は,日本心理学会第72回大会,日本社会心理学会第49回大会,日本行動療法学会第34回大会にて発表され,また複数の雑誌論文に投稿・審査中である。本研究課題は,1.コンドーム購入時および使用時/使用交渉時に発生する羞恥感情の下位情緒を特定し,2.そこでの羞恥感情の発生因を明らかにし,3.羞恥感情およびその発生因がコンドーム購入および使用/使用交渉行動を抑制する程度を明らかにし,4.コンドーム購入および使用時の羞恥感情の発生を抑制するための有効な教育プログラムを開発することを目的としていた。平成21年度にはまず,コンドーム購入時における羞恥感情抑制プログラムの開発を行った。平成20年度までの研究成果を踏まえ,購入時の様子を記録したVTRを用いたコンドーム購入トレーニングプログラムを作成した。大学・大学院生30名を対象に,無作為2群事前事後測定計画によってプログラムの効果を検討した結果,トレーニングはコンドーム購入時の羞恥感情の抑制に有効であることが示された。さらにコンドーム購入に対する自己効力感および購入行動意図の有意な増加も明らかとなった。

一方,コンドーム使用・使用交渉行動に関しては,倫理的に問題のない直接の介入プログラムの作成は困難であった。平成20年度までの研究において,コンドーム使用・使用交渉時の羞恥感情は,男性の場合はパートナーからの評価を気にすることによって,一方女性はふるまい方がわからなくなることによって生じることが示されてきた。そこで1825歳までの男女256名を対象に,パートナーからの評価が気になったり,ふるまい方がわからなくなったりする理由を尋ねる調査を行った。その結果"愛情提示の失敗懸念","使用・提案方法の不明瞭さ","使用拒否懸念","雰囲気崩壊の懸念"といったカテゴリが得られた。中でも"相手を愛していないと思われるのではないか"といった"愛情提示の失敗懸念"が強く影響していることが示唆された。そこで今後は,性交渉の相手との信頼関係を重視した介入プログラムの開発を検討していくべきであろう。
麻酔プレコンディショニングがミトコンドリアイオンチャネルに与える影響

心筋の虚血/再灌流障害の機序として、カルシウムオーバーロードは重要である。細胞外からのカルシウムの取り込みにより賦活されるリアノジンレセプターはこの現象に関与する。マイトプラストから数種類のコンダクタンスの電流が記録された。これらの中にミトコンドリアのリアノジンレセプターが含まれている可能性が考えられた。心筋細胞のナトリウムチャネル電流を記録した。APCによりナトリウム電流は有意に増加した。またチャネル不活性化曲線も有意にシフトした。不活性化からの回復もAPCにより有意に早くなった。ナトリウムチャネル蛋白の発現量はAPCで有意に増加した。これらの変化は活動電位時間にほとんど影響を与えなかった。ミトコンドリア内膜上のイオンチャネルの活動を研究するためにラットの心筋から得たミトコンドリアからマイトプラストを作製した。十分な麻酔下にラットの心臓を摘出し、マンニトールースクロース溶液内にて心室筋を細かく刻みホモジェナイズした。その後、低速(2000rpm)および高速(9000rpm)で遠心分離(4°C)を行い、ミトコンドリアを単離し、MS溶液中にて氷上で保存した。この方法で得られた分画がミトコンドリアであることは、蛍光色素(マイトトラッカー)で標識し、蛍光顕微鏡下で確認し、生理学的活性は酸素消費量の測定により正常であることを確認した。マイトプラストは上記の方法によって得られたミトコンドリアからOsmotic Shockを利用して作製、浮遊液を低浸透圧溶液中に入れ5分間のOsmotic Shockを与えた後遠心分離を行い(4°C)マイトプラストを抽出した。得られたマイトプラストは高浸透圧溶液中にて氷上で保存し、パッチクランプ法による生理学的研究に用いた。パッチクランプに用いたガラス電極は水平牽引型の電極作製器を使用し、抵抗はチャネル電流記録用の溶液中にて15-20MΩとなるように調整した。電極内、記録チャンバー内ともに等浸透圧溶液を用い、記録はcell-attached mode及びinside-out modeにて行った。心筋の虚血/再灌流障害を引き起こす機序として、カルシウムイオンの細胞内での増加(カルシウムオーバーロード)は非常に重要である。細胞外からのカルシウムの取り込みにより賦活されるリアノジンレセプターの役割はこの現象に関与している。150mMのCsClを電極内、記録チャンバー内に使用し電流を記録したところ数種類のコンダクタンスの電流が記録された。これらの中にミトコンドリアのリアノジンレセプターが含まれている可能性が考えられる。短時間、可逆性の心筋虚血の繰り返しによりもたらされる心筋のプレコンディショニング作用は1986年に発表された。同様の心筋プレコンディショニング作用が吸入麻酔薬によりもたらされることが1997年に報告された(Anesthetic-induced Preconditioning;APC)。APCの発現機序として,様々な細胞内情報伝達系への作用が報告されてきた。また、パッチクランプ法を用いた細胞膜上のATP感受性カリウムチャネルや、電位依存性イオンチャネルにおけるAPCの効果についての研究も発表されている。近年の報告では、ミトコンドリアがAPCの心筋保護効果における重要な役割を担っているとの考えが主流になっている。ミトコンドリアを介するAPCの効果発現機序としては、ミトコンドリアのCa2+過負荷の減少、膜電位の保持、およびアポトーシスの抑制などが報告されている。心筋の虚血/再灌流傷害を引き起こす機序として、細胞内のカルシウムオーバーロードは非常に重要である。マイトプラストからは,数種類のコンダクタンスの電流が記録された。これらの中にミトコンドリアのリアノジンレセプターが含まれている可能性が考られた。APCの発現機序の1つとして,カルシウム/ナトリウム過負荷に関しての研究のため,心筋細胞のナトリウムチャネル電流の記録を行った。APCによりナトリウム電流は有意に増加した(1.53倍)。またチャネル不活性化曲線も有意にシフトし,電流が1/2となる平均電圧は-78.9から-74.5mVへと増加した。また,ナトリウムチャネル蛋白の発現量はAPCで有意に増加した。

その後、低速(2000rpm)および高速(9000rpm)で遠心分離(4°C)を行い、ミトコンドリアを単離し、MS溶液中にて氷上で保存した。この方法で得られた分画がミトコンドリアであることは、蛍光色素(マイトトラッカー)で標識し、蛍光顕微鏡下で確認し、生理学的活性は酸素消費量の測定により正常であることを確認した。マイトプラストは上記の方法によって得られたミトコンドリアからOsmotic Shockを利用して作製、浮遊液を低浸透圧溶液中に入れ5分間のOsmotic Shockを与えた後遠心分離を行い(4°C)マイトプラストを抽出した。得られたマイトプラストは高浸透圧溶液中にて氷上で保存し、パッチクランプ法による生理学的研究に用いた。パッチクランプに用いたガラス電極は水平牽引型の電極作製器を使用し、抵抗はチャネル電流記録用の溶液中にて15-20MΩとなるように調整した。電極内、記録チャンバー内ともに等浸透圧溶液を用い、記録はcell-attached mode及びinside-out modeにて行った。心筋の虚血/再灌流障害を引き起こす機序として、カルシウムイオンの細胞内での増加(カルシウムオーバーロード)は非常に重要である。細胞外からのカルシウムの取り込みにより賦活されるリアノジンレセプターの役割はこの現象に関与している。150mMのCsClを電極内、記録チャンバー内に使用し電流を記録したところ数種類のコンダクタンスの電流が記録された。これらの中にミトコンドリアのリアノジンレセプターが含まれている可能性が考えられる。ミトコンドリアの分野はよく研究されているが、電気生理学はよくわかっていない。また、脂質二重膜やリポソームを用いて人工的に発現させたチャネルについての研究がほとんどである。マイトプラストを用いることで、より生理的なチャネルの特徴を観察できる可能性がある。しかし、cell-attached mode及びinside-out modeを用いるために、電極がミトコンドリアチャネルが存在する部位に接触できる可能性が低い。また、whole-cell clamp modeを用いた場合にはパッチ膜を破る際にギガシールが損なわれてしまう。ZAPを用いても同様である。これらの点が問題となっている。しかし、近年の研究の主流がミトコンドリアの機能になっていることから、同じくパッチクランプ法を用いて別のチャネルを解析することも考慮されるべきである。
欠陥エンジニアリングによる非鉛強誘電・圧電材料の創製

近年,地球環境の悪化が急速に進行する中で、より高機能かつ環境負荷が小さい新材料の開発が急務であり,緊急な課題として認識されている.様々な電子機器に搭載されているチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)は,有害な鉛を含んでいるにも関わらず,代替可能な強誘電体が無いという理由で,現在もなお使用され続けている.ドーピングや固溶体の形成など,既存の科学技術に立脚した材料設計の延長では限界があることから、電子・原子スケールでの局所構造や秩序性・次元性を考慮した新たな材料設計による非鉛強誘電体の創成が強く望まれている。本研究では,層状強誘電体に秩序構造をもつ格子欠陥を導入するという新規な材料設計指針「欠陥エンジニアリング」を提案し,残留分極値(P_r)の飛躍的な向上(従来の7倍のP_r=49μC/cm^2)と巨大な残留分極をもつ新規材料の開発(非鉛ペロブスカイトで世界最高値P_r=52μC/cm^2)に成功した.格子欠陥を、電子・原子レベルでの局所構造を考慮して積極的に導入・利用する欠陥エンジニアリング(本申請者が提案)により、非鉛系でPZTに匹敵する分極特性が初めて得られた。従来,誘電体の格子欠陥は,弾性波の減衰や漏れ電流の増大をもたらすことがあるため,特性に悪影響を及ぼすイメージが強かった.本研究では、格子欠陥を積極的に導入・利用する独創的な欠陥エンジニアリングにより新規強誘電体をした。この成果により非鉛系強誘電体のブレークスルーがもたらされ,環境調和社会へ大きなインパクトを与えると思われる。本研究により開発された新規強誘電体は、PZTが用いられているかなりの部分を代替できる可能性を秘めており、地球環境向上のための世界的なニーズに大きく貢献するであろう。世界的規模で環境問題への関心が高まる中、有害な鉛を含まない誘電材料の開発が急務であり、緊急な課題として認識されている。現在、電子機器等の広範な用途で使用されているチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)の代替材料として、Bi層状構造強誘電体(BLSF)が中心に研究・開発が進められている。しかし、残留分極値(P_r)の向上が課題となっている。従来の強誘電体において、格子欠陥は特性を劣化させる化学種として認識されてきた。しかし、絶縁層(酸化ビスマス層)に挟まれた数nm厚の強誘電層では、欠陥が誘電性を劣化させることなく、分極特性向上の活性中心として働くことが分った。本研究では、この欠陥秩序の導入という電子・原子レベルでの構造制御(欠陥エンジニアリング)により、層状強誘電体の分極特性制御・および強誘電物性の飛躍的向上を目的としている。現在までに得られた成果を以下に記す。●格子ひずみ設計による分極特性制御(SrBi_2Ta_2O_9系)Sr^<2+>サイトに価数の異なるBi^<3+>を置換することで、10%もの陽イオン空孔の導入が可能であること、および導入した陽イオン空孔がBi^<3+>とペアーで高度な秩序構造を形成していることが明らかになった。この欠陥秩序を導入するという新しい材料設計により、残留分極値が倍増することを見出した。また、6s^2電子をもたないLa置換により導入された欠陥秩序により、強誘電体メモリーの動作電圧を決める抗電界が劇的に低下した。●欠陥秩序制御チタン酸ビスマス[Bi_4Ti_3O_<12>]単結晶の育成と分極特性の飛躍的向上Bi_4Ti_3O_<12>において、ドメイン壁に局在するBi空孔-酸素空孔の複合欠陥が、電界によるドメイン壁の移動を妨げるピニング中心として作用するために、分極特性が劣化することを突き止めた。チタン酸ビスマス単結晶において、Tiよりも価数の大きいVおよびWの微量ドープにより、酸素空孔を低減した結果、ドメイン壁の移動度が飛躍的に増大し、非鉛層状強誘電体で世界最高の残留分極値を達成した。この欠陥エンジニアリングによりドメイン壁近傍の欠陥秩序を制御することで、PZTに匹敵する分極特性が初めて得られた。本研究の目的は、欠陥エンジニアリングによる非鉛系強誘電・圧電材料の高機能化、および格子欠陥の役割解明である。欠陥の導入により、電子状態や局所格子ひずみといった微細構造の秩序変化が誘起され、機能性の向上へ寄与する。今年度は、第一原理電子状態計算により、層状強誘電体における陽イオン空孔および酸素空孔の形成エネルギーを評価した。また、陽イオン空孔を多量に含むTa系層状単結晶の育成に成功し、分極特性を調査した。電子状態計算により以下のことが明らかになった。(1)焼成時の揮発により生成するBi空孔は、酸化ビスマス層よりも、層状構造を構成するペロブスカイト層に優先的に存在する。

(2)酸素空孔は、単独で生成するよりも、Bi空孔とペアー(欠陥複合体)で存在する。(3)欠陥複合体において、酸素空孔はBi空孔の最近接サイトに位置する。(4)高原子価イオン置換により陽イオン空孔が生成し、それらは最近接サイトにて複合体を形成するのではなく、ランダムに分布する傾向にあった。Ta系層状単結晶の分極特性調査(25°C)により以下のことが明らかになった。(1)自発分極は、ランダム配向多結晶体の3倍の21μC/cm^2であった。(2)抗電界は、ランダム配向多結晶体の約半分の値であった。陽イオン空孔導入により、自発分極は約1.5倍の28μC/cm^2まで向上し、欠陥エンジニアリングによる分極特性の飛躍的な向上が示された。近年,地球環境の悪化が急速に進行する中で、より高機能かつ環境負荷が小さい新材料の開発が急務であり,緊急な課題として認識されている.様々な電子機器に搭載されているチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)は,有害な鉛を含んでいるにも関わらず,代替可能な強誘電体が無いという理由で,現在もなお使用され続けている.ドーピングや固溶体の形成など,既存の科学技術に立脚した材料設計の延長では限界があることから、電子・原子スケールでの局所構造や秩序性・次元性を考慮した新たな材料設計による非鉛強誘電体の創成が強く望まれている。本研究では,層状強誘電体に秩序構造をもつ格子欠陥を導入するという新規な材料設計指針「欠陥エンジニアリング」を提案し,残留分極値(P_r)の飛躍的な向上(従来の7倍のP_r=49μC/cm^2)と巨大な残留分極をもつ新規材料の開発(非鉛ペロブスカイトで世界最高値P_r=52μC/cm^2)に成功した.格子欠陥を、電子・原子レベルでの局所構造を考慮して積極的に導入・利用する欠陥エンジニアリング(本申請者が提案)により、非鉛系でPZTに匹敵する分極特性が初めて得られた。従来,誘電体の格子欠陥は,弾性波の減衰や漏れ電流の増大をもたらすことがあるため,特性に悪影響を及ぼすイメージが強かった.本研究では、格子欠陥を積極的に導入・利用する独創的な欠陥エンジニアリングにより新規強誘電体をした。この成果により非鉛系強誘電体のブレークスルーがもたらされ,環境調和社会へ大きなインパクトを与えると思われる。本研究により開発された新規強誘電体は、PZTが用いられているかなりの部分を代替できる可能性を秘めており、地球環境向上のための世界的なニーズに大きく貢献するであろう。