hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
免疫強化剤を用いるハンタウイルスの感染防御

ウイルスワクチン開発の難点として、ワクチン接種による自然流行やアレルギ誘導などの副作用、または、ワクチンの免疫原性の弱いことが挙げられる。このため、より安全で有効な免疫強化剤の開発及び応用が必要となっている。さらに、一部の感染症では、免疫機能の未成熟な幼若個体や免疫機能の欠損あるいは抑制状態の宿主において、重篤な疾患を引き起こす例の多いことが知られている。このような感染症においては、宿主の免疫能を増強することによって感染に対する抵抗力を増すことが必要となる。ハンタウイルスは免疫機能の未成熟な宿主にのみ重篤な感染を引き起こすことから、幼若マウスを用いた感染実験モデルを確立し、免疫強化剤[MDP-Lys(L18)]による非特異的なウイルス感染防御効果を検討した。その結果、MDP-Lys(L18)の投与はハンタウイルスによる致死的感染を有意に防御し、その感染防御効果は予防及び治療的な面で有効であることが明らかになった。さらに、MDP-Lys(L18)による感染防御効果の作用機序を調べたところ、MDP-Lys(L18)は宿主の造血作用やリンパ球の幼若化を増強することにより、感染初期においてウイルスの増殖を顕著に抑さえることが判明した。更に、ハンタウイルスの組み換え核蛋白(Nucleocapsid protein)及び不活化ワクチンを用い、これらのウイルスワクチンによる液性及び細胞性免疫誘導に及ぼす免疫強化剤[B30-MDP]の増強効果を検討した。その結果、B30-MDPは、いずれのワクチンの免疫原性を増強し、IFA(Indirect immunofluorecent antibody)及び中和抗体の誘導を高め、なお、ハンタウイルスに対する細胞性免疫能を強化することが明らかになった。
無視不可能な欠測値データに対する統計解析法の数理的基礎と新展開

本研究では,無視不可能な欠測値を含むデータに対するモデル選択方法論の開発を行った.無視不可能な欠測値データに関しては,モデル選択以前にパラメータの推定方法すら確立されていないため,以下の3ステップに分け,研究遂行を実現した:1無視不可能な欠測値データに対するセミパラメトリック推定量の導出;2識別性条件の提案;3情報量規準の導出.複数のモデルの候補から適切なモデルを選ぶためには,そのモデルが正しく推定されることが必要である.研究1,2では,情報量規準を導出する際に必要な,推定量が一致性・漸近正規性を持つために必要な推定方法及び識別性条件を提案した.その結果を利用し,情報量規準を導出した.元来,無視不可能な欠測値が生じる場合,データの解析には無視可能な場合では必要とされない欠測メカニズムという余計な分布を特定する必要があり,その分布を誤特定すると推定量にバイアスが生じる.それゆえ,無視不可能な欠測値の仮定の下での解析は敬遠されていた.そこで初年度は研究1に着手し,その余計な分布を特定しなくても推定可能な,セミパラメトリック推定量を提案した.無視不可能な欠測値を解析する際,単純なモデルでさえ,モデルの識別性条件を担保する条件が不明であった.そのため,経時データ解析において,欠測メカニズムをパラメトリックに特定したモデルに対して識別性条件を提案した以上の結果を利用し,最終目的である情報量規準の提案を行った.欠測値が生じる状況では,候補のモデル間の距離を測るダイバージェンスにバイアスがかかってしまう.研究1,2の結果を用いることで,欠測値が生じる状況でもダイバージェンスに一致性を持たせ,妥当なリスクを構築した.そのバイアスを修正することで,欠測値が生じる状況でも,リスクに漸近的に不偏な情報量規準を構築した.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,無視できない欠測値を含むデータに対するモデル選択方法論の開発を行う計画である.無視不可能な欠測値データに関しては,モデル選択以前にパラメータの推定方法すら上手く確立されていないため,初めに次の2つの研究に着手した:1無視可能な欠測値データに対する情報量規準の導出;2無視不可能な欠測値データに対するセミパラメトリック最有効推定量の導出.まず,1で無視不可能な状況ではなく,より簡単な無視可能な状況での情報量規準を導出した.また2で,無視不可能な状況で情報量規準を導出するために,まず無視不可能な状況でのパラメータ推定法について研究した.【研究1について】TIC (Takeuchi Information criterion)をデータに無視可能な欠測値が含まれる状況でも扱えるよう拡張した.欠測メカニズムが無視可能であるという仮定は,実用上しばしば置かれる仮定であり,この下で扱える情報量規準は応用上必要不可欠である.TICは,データに欠測値が含まれない場合における,真の分布とモデルのある種の“距離",KL(カルバック・ライブラー)ダイバージェンス,の漸近不偏推定量であるため,この統計量を見ることでどの候補モデルが真の分布に近いかを測ることができる.【研究2について】無視不可能な欠測値データに対して,古典的な解析法では欠測メカニズムに加えて検証不能な,データの分布に関する仮定が必要となり,この分布を誤特定すると推定量の一致性すら保障されない.本研究では,データの分布に関する仮定を必要とせず,またセミパラメトリック漸近有効下限に達する適応的推定量を提案した.セミパラメトリック漸近有効下限とは,データの分布に関する仮定を必要としない推定量の中で,最も漸近分散が小さい推定量のことである.当初の予定通りである.本研究では,無視不可能な欠測値を含むデータに対するモデル選択方法論の開発を行った.無視不可能な欠測値データに関しては,モデル選択以前にパラメータの推定方法すら確立されていないため,以下の3ステップに分け,研究遂行を実現した:1無視不可能な欠測値データに対するセミパラメトリック推定量の導出;2識別性条件の提案;3情報量規準の導出.複数のモデルの候補から適切なモデルを選ぶためには,そのモデルが正しく推定されることが必要である.研究1,2では,情報量規準を導出する際に必要な,推定量が一致性・漸近正規性を持つために必要な推定方法及び識別性条件を提案した.その結果を利用し,情報量規準を導出した.元来,無視不可能な欠測値が生じる場合,データの解析には無視可能な場合では必要とされない欠測メカニズムという余計な分布を特定する必要があり,その分布を誤特定すると推定量にバイアスが生じる.それゆえ,無視不可能な欠測値の仮定の下での解析は敬遠されていた.そこで初年度は研究1に着手し,その余計な分布を特定しなくても推定可能な,セミパラメトリック推定量を提案した.無視不可能な欠測値を解析する際,単純なモデルでさえ,モデルの識別性条件を担保する条件が不明であった.

そのため,経時データ解析において,欠測メカニズムをパラメトリックに特定したモデルに対して識別性条件を提案した以上の結果を利用し,最終目的である情報量規準の提案を行った.欠測値が生じる状況では,候補のモデル間の距離を測るダイバージェンスにバイアスがかかってしまう.研究1,2の結果を用いることで,欠測値が生じる状況でもダイバージェンスに一致性を持たせ,妥当なリスクを構築した.そのバイアスを修正することで,欠測値が生じる状況でも,リスクに漸近的に不偏な情報量規準を構築した.研究2により,実際の現場でも使用可能な推定量が構築できた.次年度では,研究1で導出した無視可能な欠測メカニズムに対する情報量規準を,研究2の推定量を用いて無視不可能な欠測メカニズムに対しても拡張することで,当初の予定であった無視不可能な欠測値を含むデータに対するモデル選択方法論の開発を行う.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。
宿主-細菌インターフェイスにおける歯周炎発症メカニズムの解明

歯周治療を開始する患者の歯肉縁下プラークおよび歯肉を分析した結果、歯周ポケットが深いほど嫌気性菌量と炎症性サイトカイン発現量が増加することが明らかとなった。本研究によって、歯周病患者の初期治療時における歯周病の病態を細菌学的、免疫学的に複眼的視点から捉えることが可能となった。今後、これらの指標をプロファイリングすることで、歯周病患者により効果的な歯周治療を提供できるようになると考える。歯周病の病態は、口腔内の宿主-細菌インターフェイスにおける細菌叢と病巣局所に誘導される免疫応答の質・大きさの相互作用により決定される。さらに患者個人の遺伝的素因が影響を及ぼすとも考えられている。本研究では、歯周治療を開始する患者の臨床試料(歯肉、歯肉縁下プラーク、末梢血)を採取・分析し、免疫学的、細菌学的、遺伝学的因子を全て考慮することで、複眼的視点から歯周病の発症・進展メカニズムの解明を目指し、歯科臨床に直結・貢献する診断法や治療法へと応用することを目的とする。本年度は、東北大学病院歯内歯周療法科を受診し、歯周治療を開始する患者からインフォームドコンセントを得た後、臨床資料(X線写真、口腔内マクロ写真、歯周ポケット測定)・研究試料(歯肉と歯肉縁下プラーク)の収集を行った。歯肉および歯肉縁下プラークは、初期治療のスケーリング・ルートプレーニング時(TBI、歯肉縁上スケーリング終了後)に、歯肉はポケット底部を掻爬し、歯肉縁下プラークは滅菌ペーパーポイントを用いて採取した。また、CE-TOFMSを用いて、細菌およびプラーク全体から得られる代謝産物及び代謝中間体を網羅的に評価するメタボローム解析を確立した。この解析法は、歯周病原性を発揮する要素とその機構を追求する際に有用であると考えられる。今後、歯周病患者の臨床試料の採取および臨床病態の評価を進めるとともに、歯周病巣歯肉中のサイトカインプロファイルの解析、歯肉縁下プラーク中の歯周病関連性細菌種の定量的検出と歯周病原性の検討を行う予定である。今年度は、採取した臨床試料のうち、主に歯肉について分析を行った。すなわち、歯肉試料より抽出したmRNAをRT-PCRした後、real time PCRにより、IL-1α,IL-1β,TNF-αなどの炎症性サイトカイン、IL-10などの抗炎症性サイトカイン及びIL-4,IL-12,IFN-γなどの調節性サイトカインのmRNA発現を定量的に検出し、歯周病巣歯肉中のサイトカインプロファイルの定量解析を行った。その結果、炎症性サイトカイン(IL-1α,IL1β)の検出率が高く、調節性サイトカイン(IL-4,IFN-γ)の検出率が低い傾向が見られた。今後は、(1)各種サイトカイン量と臨床病態の主な指標の1つである歯周ポケット深さとの関連性の検討、(2)歯肉縁下プラークを分析し、歯周病関連性細菌種の定量的検出と歯周病原性の検討、(3)歯周ポケット深さなどの臨床パラメーターと免疫学的、細菌学的パラメーターとの関連性をクラスター分析あるいは多変量解析を用いて、多面的に検討する予定である。今年度は、主に歯肉縁下プラークを分析し、歯周病関連性細菌種の定量的検出を行なった。すなわち、初期治療のスケーリング・ルートプレーニング時に採取した歯肉縁下プラークからgenomic DNAを抽出し、歯周病原性細菌特異的なプライマーを用いたreal time PCRを行った。さらに、臨床病態の主な指標の1つである歯周ポケット深さとの関連性の検討を、前年度分析済みの歯肉試料中の各種サイトカインのmRNA発現量も含めて行なったところ、歯周ポケットが深くなるにつれて炎症性サイトカインの発現量と嫌気性菌の量が増加することが明らかとなった。

本研究により、歯周病患者の初期治療時における歯周病の病態を免疫学的、細菌学的に複眼的視点から捉えることが可能となった。今後、歯周病有病者のスクリーニング、歯周治療前後の状態を比較することによる治療効果の判定などに本手法を活用し、日常臨床にフィードバックすることが可能となると考える。末梢血試料の採取に関して、患者から同意を得られないことが多く、サンプルが十分に集まらなかった。その結果、当初、分析予定であった因子の1つである遺伝学的因子についての分析が進んでいないため。24年度が最終年度であるため、記入しない。末梢血試料の採取に関して、サンプル数が十分に確保できない場合は、遺伝学的因子の分析を行わないこともあり得る。その場合は、歯周ポケット深さなどの臨床パラメーターと免疫学的、細菌学的パラメーターとの関連性の多面的検討までを行う予定である。
骨リモデリングに関わる骨芽細胞の増殖・分化・機能活性におけるMsx2の役割

歯科矯正治療に不可欠である骨リモデリングや再生に関わる骨芽細胞の分化制御機構に関与すると考えられるMsx2については未だ不明な点が多い。そこで本研究ではマウスES細胞を用いて骨芽細胞への分化や骨形成に対する役割について検討した。Msx2を導入したES細胞とフィーダー細胞を共存培養し、その分化能を検討するためにALP染色および分化関連遺伝子のmRNA発現、さらに石灰化能について調べた。結果より骨芽細胞の分化に対して重要な役割を担うものと考えられた。本研究では、骨リモデリングに関わる骨芽細胞の分化過程における細胞増殖や細胞分化、あるいは機能活性に対する転写因子Msx2の果たす役割について解明するために、培養した分化段階の異なる骨芽細胞の分化過程における機能的な解析を主体とした『in vitro』の実験系と、矯正学的に歯を移動した際に生じる骨リモデリングにおける機能的解析を主体とした『in vivo』の実験系とに分けて、それぞれの実験を行う計画を立案した。まず初年度である当該年度においては、『in vitro』の実験系から着手し、多能性幹細胞株であるマウス胚性幹細胞(マウスES細胞)およびマウス人工多能性幹細胞(マウスiPS細胞)のそれぞれ異なる未分化な細胞を用いて、骨芽細胞への分化を誘導し、骨形成を行わせる培養系の樹立に向けて予備実験を進めていった。実験による試行錯誤(数パターン)の結果、培養系の最終日に骨(骨様ノジュール)を形成させることに成功した。しかしながら、形成された骨量は少なく、より安定した再現性を得るためにも、この培養系を基盤としていくつかの条件を変えながら検討を続けている。今後は、この培養系にMsx2の遺伝子を導入し、その直接的な転写因子Msx2の効果についての検討を行う準備をしている。また、この培養期間中の経時的・経日的なMsx2の発現変化や、それに伴う骨基質タンパクや骨関連因子の発現、ALP活性の変化および骨形成能についての画像解析を行い、さらに同様の実験系に異なる刺激を与えた場合のそれぞれの応答についての検討も加える予定である。本研究では、骨リモデリングに関わる骨芽細胞の分化過程における細胞増殖および細胞分化、あるいは機能活性に対する転写因子Msx2の果たす役割について解明するために、未分化な幹細胞を培養して、骨芽細胞へと分化させることにより骨様ノジュールを形成させた。研究の初年度では、多能性幹細胞株であるマウス胚性幹細胞(マウスES細胞)およびマウス人工多能性幹細胞(マウスips細胞)のそれぞれ異なる未分化な細胞を用いて、骨芽細胞への分化を誘導し、骨様ノジュールの形成を行わせる培養系の樹立に向けて予備実験を進めていった。その結果、培養最終日(30日目)に骨様ノジュールを形成させ、培養系としての基盤を確立したが、以前として骨の形成量をさらに増加させることは困難であった。そこで当該年度において、この培養系にMsx2の遺伝子を導入し、その直接的な転写因子Msx2の効果についての検討を行うこととした。幹細胞への遺伝子導入を行い、それに伴う骨様ノジュール形成量およびALP活性の変化を観察した。また、この培養期間中(30日間)の経時的・経日的なMsx2の発現変化や、それに伴う骨基質タンパクおよび骨関連因子の発現について検討するために、培養細胞よりTotalmRNAを採取し、RT-PCRを行った。現在、これまでのデータを収集・解析し、これらの結果をとりまとめて、発表準備を進めている。また、さらに今回の実験を発展させるべく、この実験系に異なる刺激を与えた際の各種応答についても計画進行中である。
光電子収率XAFS法による溶液表面の構造解析

1.溶液表面・界面に存在する科学種の溶媒和構造に関する知識は溶媒抽出やLB膜の形成の解析などにとって非常に重要である。しかし、その知見を得るために使用できる研究法は限られている。本研究では今までにない新しい溶液表面の研究法として、イオンなどの溶媒和構造を与えるX線吸収微細構造解析法(EXAFS法)と表面分析に使用される全反射励起法を組み合わせた解析法を開発した。測定は高エネルギー物理学研究所放射光実験施設において行った。2.照射X線を溶液表面に非常に浅い角度で入射させると表面で全反射を起こす。このときX線は溶液の最表面に存在する原子にのみ吸収される。X線を吸収した原子は緩和過程においてオージェ電子を放出するので、この電子が溶液表面を覆っているガスをインオ化し、ガスイオン化電流を与える。この様な原理の溶液表面研究法に対し、表題の名称を与えた。3.水溶液表面に存在するイオンの溶媒和構造を研究した。対象陰イオンとして臭化物イオンを、陽イオンとしてルビジウムイオンを取り上げた。これらのイオンのそれぞれ対イオンとして界面活性なものを用いると極く低濃度のものでも強いXAFS信号を得ることができ本研究法が水溶液表面に敏感な分析法てあることを確認した。4.溶液表面に存在する上記の単原子イオンに対する溶媒の配位数配位距離を溶液内部に存在するときのものと比較して議論することができた。5.シンクロトロン放射光が強く偏光していることを利用して溶液表面のイオンの溶媒和構造の選択的配向についての情報を得ることができた。1.溶液表面・界面に存在する化学種の溶媒和構造に関する知識は溶媒抽出(二相界面を物質が移動する速度)やLB膜の生成の解析などにとって非常に重要であると考えられる。しかし、その知見を得るために使用できる研究法はあまりない。本研究ではイオンなどの溶媒和構造を与えるX線吸収微細構造解析法(EXAFS法)と物質の表面分析に向いた転換電子検出法を組み合わせ、しかもこれを溶液表面に適用する全く新しい分光分析法を開発した。測定は高エネルギー物理学研究所放射光実験施設にて行なった。2.X線直入射-転換電子収率XAFS法.水溶液を上下方向に流し、これに垂直に単色化X線を照射して溶液表面から放出される転換電子電流を観測する装置を作製した。これによると表面活性な塩を溶解させた水溶液表面の臭化物イオンの溶媒和構造は透過法による結果と変わらなかった。さらに塩の濃度と検出される信号強度がよい比例関係にあることから表面選択性が本研究の目的のためには充分ではないことが分かった。ただし、他の金属イオンなどについても透過法と同一のEXAFSが得られることから本測定法は透過法が使用できない形態の試料に活用可能なことが分かった。3.全反射-転換電子収率XAFS法.最表面についてのみ感度を持たせるために入射X線を非常に浅い角度(すれすれ入射:約1mrad)で溶液表面に入射させ全反射条件での測定を試みた。その結果、表面活性な陽イオンに吸着して界面に偏析している臭化物イオンのEXAFSを初めて観測することに成功した。未だ信号にノイズが多く詳しい解析ができる状態には至っていないが今後の装置の開発により、種々の陰イオン・陽イオンの界面における溶媒和構造をバルクのそれと比較可能になるものと考えている。1.溶液表面・界面に存在する化学種の溶媒和構造に関する知識は溶媒抽出やLB膜の形成の解析などにとって非常に重要である。

X線を吸収した原子は緩和過程においてオージェ電子を放出するので、この電子が溶液表面を覆っているガスをイオン化し、ガスイオン化電流を与える。この様な原理の溶液表面研究法に対し、表題の名称を与えた。3.水溶液表面に存在するイオンの溶媒和構造を研究した。対象陰イオンとして臭化物イオンを、陽イオンとしてルビジウムイオンを取り上げた。これらのイオンのそれぞれ対イオンとして界面活性なものを用いると極く低濃度のものでも強いXAFS信号を得ることができ本研究法が水溶液表面に敏感な分析法であることを確認した。4.溶液表面に存在する上記の単原子イオンに対する溶媒の配位数、配位距離を溶液内部に存在するときのものと比較して議論することができた。5.シンクロトロン放射光が強く偏光していることを利用して溶液表面のイオンの溶媒和構造の選択的配向についての情報を得ることができた。
側鎖液晶基駆動を制御するイオン伝導領域をもつ液晶性ポリオキセタンの特性解明

アゾベンゼンコアに結合するスペーサーとテイル部にトリ(オキシエチレン)鎖を挿入した種々のサーモトロピック側鎖型液晶性ポリオキセタンを合成した。この結果,トリ(オキシエチレン)鎖の挿入によりこれらポリマーの等方相転移温度(T_i)は大幅に低下した。示差走査熱量分析(DSC)の冷却過程で,スペーサー部が-CH_2O(CH_2)_4O(CH_2CH_2O)_3-の場合,メトキシ基テイルでT_iが14.9°Cまで低下し,いずれのポリマーも偏光顕微鏡で球晶組織が観察された。LiClO_4を溶解した場合,いずれもDSCで熱的変化を示したが,偏光顕微鏡観察ではメトキシ基テイルのポリマーのみが冷却・加熱過程で針状の組織を示した。LiClO_4の添加によりオキシエチレン基団がLi^+に共同的配位するため,メソゲン同士の間隔が狭まりテイル間での反発を招き液晶相の形成が妨げられるが,テイルが小さい場合は液晶相形成の支障とならない。針状の組織は液晶領域の構造変化によるものと考えられるので,短いテイルのポリマーで本研究の目的とする構造が構築されたと推察できる。一方、テイル部にトリ(オキシエチレン)基を挿入した-O(CH_2CH_2O)_3C_6H_4-p-Fの場合,LiClO_4の添加の有無に拘わらず,室温以上で熱的変化も偏光顕微鏡組織も観られなかった。このT_iは更に低温にあると思われる。電圧印加用試料ホルダーにポリマーを注入し,電圧印加下(13V)で偏光顕微鏡観察したが液晶の変化は観られなかった。試料ホルダー内に溶融したポリマーを注入することが容易でなく,ホルダー内に空隙が多くあったことによる。今回の成果については第54回高分子年次大会(1Pd058,2005年5月,横浜)で口頭発表する。また,液晶性に及ぼす液晶基の構造要素の影響については学術雑誌に投稿して審査中である。サーモトロピック側鎖型液晶性高分子が実用に供するために持つべき要件として、側鎖液晶基が室温程度で外部刺激に対して迅速に応答できることが求められてきたが、未だその成果は十分といえない。本研究ではこの問題点の解決を図るため、柔軟な主鎖に液晶領域と、外部刺激を直接伝えるイオン伝導領域とを結合することを考えた。このため、オキセタン環の側鎖スペーサーを介して、アゾベンゼンコア、テイル部、エステル型結合基の構造要素を適宜の順序で結合したモノマーを合成し、これらのカチオン開環重合により対応するポリマー(数平均分子量5,000-30,000)に導いた。柔軟とされるポリオキセタン主鎖ではあるが、-O(CH_2)_nH型テイルの場合には、等方相転移温度100-200°Cで、室温近辺にガラス転移温度があると思われる。しかし、テイル部に-O(CH_2CH_2O)_nCH_3型テイルを結合すると、等方相転移温度は最高で42°Cとなり、いずれも大幅に低下することが判明した。また,コアとテイル間にエステル結合を挿入すると砂状組織ながらスメクチック相組織が観察された。液晶形成温度が室温以下の可能性もあるため、強冷ユニットを装備した偏光顕微鏡観察装置により検討している。これらの高分子に無機塩類を添加して、液晶形成の促進とイオン伝導領域形成を確認する電圧印加下での偏光顕微鏡観察も進めている。

上記構造要素を中心に、その両末端にオキセタン環を結合するモノマーも合成しており、液晶ネットワーク調製も計画している。テイル部の代わりに第2側鎖にオリゴオキシエチレン鎖を持つ目的ポリオキセタンの合成には更に検討を要する。オリゴオキシエチレン鎖テイルの液晶性ポリオキセタンの成果については、第52回高分子年次大会(IPf050,2003年5月,名古屋)及び第52回高分子学会北陸支部研究講演発表会(C18,2003年10月,金沢)で一部を口頭発表した。研究課題を遂行するため,サーモトロピック側鎖型液晶性高分子の中に外部刺激を直接伝えるイオン伝導領域を結合することを考えた。このため、オキセタン環の側鎖にアゾベンゼンコアを中心に結合するスペーサーとテイル部にトリ(オキシラン)鎖を挿入した種々のモノマーを合成し、これらのカチオン開環重合により対応するポリマーに導いた。この結果,トリ(オキシラン)鎖の挿入によりこれらポリマーの等方相転移温度(T_i)は大幅に低下することが分かった。示差走査熱量分析(DSC)の冷却過程で,スペーサー部が-CH_2O(CH_2)_4O(CH_2CH_2O)_3-の場合,メトキシ基テイルでT_iが14.9°Cとなり,エトキシおよびプロポキシ基テイルでも60°C程度まで低下した。これらポリマーのいずれも偏光顕微鏡で球晶組織を示した。これらポリマーにLiClO_4を溶解した場合,メトキシ基テイルのポリマーは冷却過程でのDSCで針状の組織を示した。他は冷却過程でのDSCに熱的変化は見られず,偏光顕微鏡組織も何ら観られなかった。LiClO_4の添加によりオキシエチレン基団がリチウムイオンに共同的配位をするため,メソゲン同士の間隔が狭まりテイル間での反発を生じ,液晶相の形成が妨げられる。テイルが小さい場合は反発が大きくなく液晶相の形成が容易となり,本研究の目的とする構造が構築されたと考えられる。一方、テイル部にトリ(オキシエチレン)基を挿入した-O(CH_2CH_2O)_3C_6H_4-p-Fの場合,LiClO_4の添加の有無に拘わらず,DSCでの熱的変化も偏光顕微鏡組織も観られなかった。これは,テイル部が-O(CH_2)_4OC_6H_4-p-Fを持つ類似ポリマーのみの場合,T_iが133°Cであり,偏光顕微鏡で扇状組織が観られた結果と比べ大きな相違であった。電圧印加用試料ホルダーにポリマーを注入し,電圧印加下(13V)で偏光顕微鏡観察したが液晶の変化は観られなかった。試料ホルダー内に溶融したポリマーを注入することが容易でなく,ホルダー内に空隙が多くあったためと思われる。今回の成果については第54回高分子年次大会(1Pd058,2005年5月,横浜)で口頭発表する。また,液晶性に及ぼす液晶基の構造要素の影響については学術雑誌に投稿して審査中である。
破骨細胞阻害因子ノックアウトマウスのリン調節の解明

生体内のリン代謝調節は、腎臓からの排泄・腸管からの吸収・骨との交換・細胞膜における輸送のバランスにより行われているが、血中リン濃度を規定している主たる因子は腎臓からのリン排泄で、ほとんど近位尿細管の管腔側のNaPi IIaによる再吸収によって決まっている。近年FGF-23と破骨細胞分化阻止因子(OCIF : Osteoclast inhibitory factor/OPG : Osteoprotegerin)が慢性腎不全における二次性副甲状腺機能亢進症の病態形成に重要な役割を演じていることが想定されている。しかしながら、FGF-23やOPGがPTHあるいは1α, 25(OH) 2D3調節系と如何なるネットワークを形成しているかは不明な点が多い。そこで我々は慢性腎不全モデルマウスにおけるOPG、FGF-23、klothoなどの分子学的役割を明らかにする。しかしながら、FGF-23やOPGがPTHあるいは1α,25(OH)2D3調節系と如何なるネットワークを形成しているかは不明な点が多い。生体内のリン代謝調節は、腎臓からの排泄・腸管からの吸収・骨との交換・細胞膜における輸送のバランスにより行われているが、血中リン濃度を規定している主たる因子は腎臓からのリン排泄で、ほとんど近位尿細管の管腔側のNa-Pi cotransporter type IIa(NaPi IIa)による再吸収によって決まっている。しかし、腎機能が低下するとリンが蓄積し、間接的にあるいは直接的に副甲状腺ホルモン(以下PTH)の合成分泌を刺激する。これが、二次性副甲状腺機能亢進症の病態形成の仮説であった。しかし、近年fibroblast growth factor 23(FGF-23)と高い破骨細胞分化阻止因子(OCIF : Osteoclast inhibitory factor/OPG : Osteoprotegerin)が二次性副甲状腺機能亢進症の病態形成に重要な役割を演じていることが想定されている。しかしながら、FGF-23やOPGがPTHあるいは1α, 25(OH)2D3調節系と如何なるネットワークを形成しているかは不明な点が多い。そこで我々は新しい液性因子の挙動を明らかにするために以下の実験を行った。OPGノックアウトマウスを通常食群と高リン食群の2群に分けて飼育した。いずれの群でも血清リン濃度は変化しなかった。Wild-typeマウスでは経口リン負荷によって血清FGF-23濃度が上昇し、腎近位尿細管におけるNaPi2amRNAとNaPi2a蛋白の発現が低下して%TRPも低下していた。これに対してOPGノックアウトマウスでは、血清FGF-23濃度は経口リン負荷時にも変化せず、HaPi2aの発現も変化が見られなかった。また、血清PTH濃度、血清カルシトリオール濃度は4群間で変化を認めなかった。OPGノックアウトマウスでは、経口リン負荷に対するFGF-23の反応性が低下しており、OPGがFGF-23の調節に関与していることが示唆された。生体内のリン代謝調節は、腎臓からの排泄・腸管からの吸収・骨との交換・細胞膜における輸送のバランスにより行われているが、血中リン濃度を規定している主たる因子は腎臓からのリン排泄で、ほとんど近位尿細管の管腔側のNa-Pi cotransporter (NaPi IIa)による再吸収によって決まっている。しかし、腎機能が低下するとリンが蓄積し、間接的にあるいは直接的に副甲状腺ホルモンの合成分泌を刺激する。しかし、近年fibroblast growth factor 23(FGF-23)とOCIF:Osteoclast inhibitory factorが二次性副甲状腺機能亢進症の病態形成に重要な役割を演じていることが想定されている。

慢性腎不全状態を尿管結紮マウスを作製することで、FGF23が高い状態を作製し、経口リン負荷に対するFGF-23の反応性が低下している状態にでの、血中のFGF-23や、Klotho,OPGの挙動を観察した。また、ビタミンD投与により血清リン濃度を高めた状態での各種パラメーターの挙動を測定した。FGF-23は、Klothoと関連することは確かめられているが、現在OPGとKlotho、FGF-23の関連について解析しているところである。血中リン濃度を規定している主たる因子は腎臓からのリン排泄で、ほとんど近位尿細管の管腔側のNaPi IIaによる再吸収によって決まっている。近年FGF-23と破骨細胞分化阻止因子(OCIF : Osteoclast inhibitory factor/OPG : Osteoprotegerin)が慢性腎不全における二次性副甲状腺機能亢進症の病態形成に重要な役割を演じていることが想定されている。しかしながら、FGF-23やOPGがPTHあるいは1α,25(OH)2D3調節系と如何なるネットワークを形成しているかは不明な点が多い。平成22年度までの研究によりOPGノックアウトマウスでは、経口リン負荷に対するFGF-23の反応性が低下しており、OPGがFGF-23の調節になんらかの役割を果たしていることが示唆された。そこでさらに我々は慢性腎不全モデルマウスにおけるOPG、FGF-23、klothoなどの分子学的役割を明らかにする。慢性腎不全状態を尿管結紮マウスを作製することで、FGF23が高い状態を作製し、経口リン負荷に対するFGF-23の反応性が低下している状態での、血中のFGF-23や、Klotho, OPGの挙動を観察した。その時に、calcitoriol, Maxacalcitol, Paricalcitolを投与し、それらが腎機能に及ぼす影響を観察した。その結果特にparicalcitoriolでは、腎臓の線維化を抑制することが明らかとなった。現在この時のOPG, klotho, FGF23の関連について検討を進めているところである。近年FGF-23と破骨細胞分化阻止因子(OCIF:Osteoclast inhibitory factor/OPG:Osteoprotegerin)が慢性腎不全における二次性副甲状腺機能亢進症の病態形成に重要な役割を演じていることが想定されている。
実践的教育方法学としての戦前期教育心理学の領域固有性の確立過程

師範学校における教科目の整備は、明治8年中學師範学科の設置後である。明治10年に、小学師範學科は2年半、中學師範学科は3年半とし、後者に初めて心理学が学科目として導入された(東京高等師範学校・東京文理科大学,1931,p.17)。欧米を模して学年及び教育内容・教科目の編成が行われたことが推察できる。中學師範では、心理学は第2学年の前半期・第4級と第3学年前半期・第3級で開講された。小學師範科には心理學は学科目に含まれていない。さらに、明治12年2月に、心理学は本科第3年・5年の下級で開講された。西欧から輸入された心理学が、実践的教育方法学として教育心理学固有の研究領域を確立していく過程を、東アジア諸国との多文化共生を視野に入れた日本の近代化の歴史・文化と国内及び東アジアにおける日本の学校・教育制度の普及・整備と関わらせて明らかにすることを目的にした。今年度は、日本国内の教育令、高等教育・師範教育における教育心理学の教科目の設置と位置づけに焦点を当て、高等師範、高等女子師範、旧帝国大学、及び私立大学の教育心理学導入の過程を分析した。第二次世界大戦で日本がアジア大陸に進出する時、朝鮮半島は重要な拠点であった。半島における教育は重視され、朝鮮人の日本語教員の養成も行った。教育の内容は、日本の教育令に習って、朝鮮教育令がしかれた。日本人児童と朝鮮人児童の融和は大きな課題であり、教師の配置には細心の注意を払った。一方で、日本人児童の優秀性は、日本の支配的優位を保つ意味で明確にされねばならなかった。知能研究は、心理学が日本に輸入されまもなく盛んになったが、教育心理学固有の領域は確立されていなかった。欧米に伍する日本にするためには、教育立国が欠かせなかった。帝国大学の教育課程では、心理学は最初期から取り入れられたが、「教育の心理学」にはなっていない。教育に関わる心理学は、欧米列強に対する日本国民の教育が強く意識され、師範教育が制度的に整えられていく過程と関わる。現在、帝国大学と私立大学における心理学導入の変遷と教育心理学の発展の過程を整理している。また、朝鮮半島における教師養成の実態と教育課程を検討している。文部省関係の動向の分析では、大正期から第二次世界大戦中の文部時報等の収集を行い、分析の準備を進めた。平成22年度は、韓国のソウル大学において京城大学ならびに京城師範大学に関する資料の発掘調査と収集を行う予定であったが、先方の都合等のため、中国・天津の南開大学での調査を行った。資料の質的・「歴史的」研究の継続(平成23年度)「子どもに関する社会問題・教育課題」に関する研究(第1部)に加え、「教育学・教育心理学の研究論文・論考」に関する研究(第3部)を行った。前者に関しては、文部時報、明治・大正期新聞記事等、後者に関しては、「教育学研究」、「教育科学」心理学研究」を中心に論文の分析を行った。論文・論考の分析は、坂西(2005年、多賀出版)が行った論文内容の質的分析とカテゴリー整理法を用い、社会変化と教育心理学研究の推移を関連づけて進めた。韓国、中国、満州、東南アジアに関する教育心理学研究については、分析対象となる資料が国内に必ずしも十分にそろっているわけではない。韓国・中国については現地における資料の収集と聞き取りを併用しながら研究を進めた。中国に関しては、天津を中心に中国の近代化の過程を聞き取りをすることと資料館を視察することで若干の情報を得ることができた。社会心理学会で研究成果を発表した。また小谷野は主に満州に関する教育・教育心理の「展開過程」を紀要論文にまとめ、坂西は東アジア、とりわけ韓国における師範学校の成立と教育心理の内容を検討し、紀要にまとめた。本年度の研究は、欧米の近代の学校制度にならって設置・整備された師範学校において、教育の「心理学」が教科として位置づけられ、教科目化されていく過程を、「教育学研究」に掲載された「心理学」論文・報告・資料を基に明らかにした。明治10年に、小学師範學科は2年半、中學師範学科は3年半とし、後者に初めて心理学が学科目として導入された(東京高等師範学校・東京文理科大学, 1931, p.17)。

さらに、明治12年2月に豫科( 2年)、高等豫科( 2年)、本科( 1年)の3科を設け、小学師範學科は豫科・本科を修了し( 3年)、中學師範學科は豫科・高等豫科・本科を修了する( 5年)ことを要件とし、心理学は本科第3年・5年の下級で開講された。小學師範科も中學師範科も共に本科に進むことから、両科とも心理学が必修になっていた。教授要目は明治43年に制定され、心理学に関しては大正14年、昭和6年、昭和12年に改正された。最後の改正では、心理学は、一部3年で週2時間の必修に、さらに4年に週1時間を加えて必修化された。教科書は、文部省の指定であったが、心理学の教科内容は十分とはいえなかった(依田, 1941)。学制は、3年次に一般心理学を履修し、4年次に教育・児童に関する心理学(幼児期の心理、児童期の心理、青年期の心理、職業指導の心理的基礎)を学んだ。戦前期の心理学研究については概ね把握でき、教育心理学が師範教育に浸透していく過程についても概要が明らかになってきた。中国や韓国における師範養育は日本国内の師範学校に準じる形で現地に導入されていった。海外調査も日本が大陸に進出した中心地域に近い天津の師範大学・南開大学を視察し、聞き取りをするこが有益な情報を得ることができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は最終年度に当たり、研究のとりまとめを行う。昨年は、大震災の影響があり、海外調査が困難であったが、今年度は台湾ないしは韓国における資料収集を進めたい。文献研究については、教育学と教育心理学の関連について分析することにより、教育心理学が師範教育において領域固有性を確立していく過程を全体として把握したい。最終的には学会発表及び学術論文・紀要論文等で公開する。
自由空間型手術ナビの開発　－低周波磁気信号を利用した高精度位置観測システム－

本研究では,周囲に金属機器が存在する環境でも利用可能な手術ナビゲーションシステムの実現に向け,100Hz1kHzの超低周波磁気信号を利用した位置検出システムを開発した.試作したシステムを利用した動作実験では,磁気マーカー位置の計測精度,領域,速度等について概ね目標とする性能が得られることを確認した.また,金属器具が近傍に存在する場合でのシミュレーションや位置計測実験を行い,本手法の有効性を示すことができた.本研究では,周囲に金属機器が存在する環境でも利用可能な手術ナビゲーションシステムの実現に向け,100Hz1kHzの超低周波磁気信号を利用した位置検出システムを開発した.試作したシステムを利用した動作実験では,磁気マーカー位置の計測精度,領域,速度等について概ね目標とする性能が得られることを確認した.また,金属器具が近傍に存在する場合でのシミュレーションや位置計測実験を行い,本手法の有効性を示すことができた.本研究では「自由空間型手術ナビ」の開発に向けて、低周波磁場計測を利用した位置観測技術の確立を行う。本年度は低周波磁気マーカー、フラックスゲート磁束計アレイ、リアルタイム位置推定プログラム等の要素技術と、これらを組み合わせた試作システムの開発を行った。磁気マーカーの設計のため、手術器具が発する磁気のノイズ計測を行った。想定している約100 Hz程度の周波数帯域を利用する見通しを立てることができ、実際の手術ナビゲーションシステムを設計するにあたり、有用な情報を得ることができた。また、従来問題と従来問題となっていた金属内に流れる渦電流に関するシミュレーションを行い、本研究で提案する手法の有効性を示すことができた。フラックスゲート磁束計アレイについては、16チャンネル用駆動回路を製作した。申請前の予備研究で製作した1チャンネルのセンサ感度(30 pT/√Hz)には至らなかったが、磁気マーカーが発する信号を16チャンネル同時に検出できることを確認した。リアルタイム位置推定プログラムについては、初年度としての目標通り、2回/秒での計算速度を達成できた。また、実験時の補助ソフトウェアとして、カメラを利用してセンサアレイや磁気マーカーの現実位置とシステム上の座標系を位置合わせするプログラムを開発したこれらを組み合わせてシステムを試作し、2個の磁気マーカーを用いた評価実験を行った。本研究の目的である「金属の存在に左右されない位置計測」が実現可能であることを確認するため、磁気マーカー近くに金属製品を置いた場合と置かない場合で位置計測を行い、二つの結果の位置ずれが1mm以内であることを確認した。これにより、本手法の実現可能性を検証する事ができた。手術ナビは術具の位置をリアルタイムで観測し、MRIなどの医用画像に重畳して表示する装置で、外科手術の安全性や確実性の向上には不可欠な技術である。測位方式には光学式と電波式があるが、前者はカメラの死角、後者は金属製器が近くにあると正確に測位できないといった制限がある。そこで本研究では、上記の制限を受けない手術ナビを実現するため、低周波磁気信号を利用した位置観測手法を確立した。平成25年度は提案手法の実現可能性を検討するため、手術器具が発する磁気ノイズの計測や、金属内に流れる渦電流に関するシミュレーションを行った。本研究で提案する手法の有効性を示すとともに、利用する磁気信号の周波数帯域を数十数百Hzの範囲でかつ可変にすると決定した。平成26年度は新たな材料を用いたフラックスゲート磁束計の開発も進めたが、新たに市販された高感度磁気センサを利用した方がより効率的な研究ができると判断し、市販センサを用いてセンサアレイを構成した。さらに、磁気マーカーコイルやアンプ回路、データ収録用のハードウェア、及びこれらを制御し、データの収録・解析・表示を行うソフトウェアを加えて、試作システムを製作した。試作した位置観測システムを利用した動作実験では、磁気マーカー位置の計測精度、領域、速度等について概ね目標とする性能が得られることを確認した。より実際の手術ナビに近い形にするため、磁気マーカーを4個搭載したプローブを製作した。リアルタイム(1秒間に10回程度の頻度)でプローブの位置を表示することによって、より使いやすいシステムに改善する事ができた。また、本研究での目的である、金属器具が近傍に存在する場合での位置計測実験を行い、本手法による「自由空間型手術ナビ」の実現可能性を示すことができた。研究成果を公表するwebページ磁気計測研究実績の欄でも記述した通り、おおむね研究計画通りに進んでいる。おおむね順調に進展しているため、今後の当初の計画通り進める。前年度の試作・評価実験結果を踏まえ、2次試作システムを製作する予定である。磁気マーカーについては、コイルの小型化と、発生させる磁気信号の最適化を行う。フラックスゲート磁束計アレイについては、より高精度の計測を実現するため、3次元的なセンサアレイを構成する。このとき、センサ数を16個から64個に増加する事を検討しており、更に、シミュレーションに基づいて最適な配置を決定する。また、センサヘッドに使用するコアについても新しい材料を検討し、センサ自体の高感度化を狙う。ソフトウェアについては、計算アルゴリズムを高速化し、少なくとも5つの磁気マーカーの位置を10 Hzの頻度で計算できるようにする。これらを組み合わせ、「自由空間型手術ナビ」のための位置観測システムを構築する。主に旅費について、研究打ち合わせや学会発表の回数が計画よりも少なかったため、次年度使用額が生じた。使用計画として、フラックスゲート磁束計センサアレイの開発に使用する。当初計画にはなかった新しいセンサ用コア材料の検討を行う予定であり、その開発費用に充てる予定である。
DNA解析の法医遺伝学的応用

(1)高度多様性DNA多型(VNTRマ-カ-)の法医遺伝学的応用財団法人がん研究振興財団(JCRB)に登録されている30種類前後のVNTRプロ-ブを入手し、その多型性を正常日本人集団を用いて検討した。その結果、高度な多型が確認され、かつ使用しやすいものは、pYNH24、pTHH59、pEFD75.1、pEFD126.3、pYNZ2であった。これら有用であると考えられたプロ-ブを用いて実際の親子鑑定例に応用し、従来検査されてきた遺伝形質(赤血球抗原型、赤血球酵素型、血清型、HLA型、2対立遺伝子DNA多型)との比較・考察を試みた。現在までに4件の父子鑑定例(肯定例2,否定例2)で検討したところ、否定例ではHLAと血清型の一部でのみ否定できた例でもVNTRマ-カ-では全種類で否定し得た。肯定例でも高い父権肯定確率が得られ、親子鑑定には非常に有効な手段となり得ることが判明した。特に肯定例の1例は、父親であると訴えられた男性が既に死亡している認知請求事例であったため、家族の遺伝形質から死亡した男性の遺伝的多型を推定して鑑定を行わなければならなかったが、この事例でもVNTRプロ-ブは父権肯定の手段として極めて有用であることが確認された。現在さらにこれらのVNTRプロ-ブを用いて個人識別や卵性診断に応用し、検討を加えている。(2)POR法による性別判定現在塩基配列が明らかになっているY染色体上のアメロジェニン遺伝子座とDYZ1遺伝子座についてプライマ-を作製し、PCR法による簡便・迅速かつ正確な性別判定法を開発中である。特に、血痕、毛根、腐乱死体などから得た微量DNAを用いた性別判定を検討中である。
複層的アプローチによるラセン靭帯線維細胞の電気生理学的機能解析

内リンパ液高電位(EP)と蝸牛K循環は聴覚に必須の特性で、蝸牛側壁のイオン輸送に立脚し、その破綻は難聴を惹起する。蝸牛側壁のラセン靭帯では、ギャップ結合による細胞間交通の重要性が広く認知される一方で、細胞そのものの電気生理学的データは皆無である。ラセン靭帯線維細胞(SLF)周囲の強靭なコラーゲンマトリクスのため、パッチクランプ電極でギガオームシールを達成できないのがその大きな要因となっている。細胞外マトリクスがルーズな胎児・新生児期の動物を用いたパッチクランプは試みられているが、この時期は聴覚が未成熟であり、蝸牛ではEPやK循環は未成立である。聴覚生理機序の解明のためには聴覚が成熟した成獣のデータが不可欠である。本課題では、従来の技術的な問題を克服して、パッチクランプ法によって成獣蝸牛のSLFの膜電流を測定し、その分子基盤を同定することを目的とする。ラット成獣の蝸牛から単離したSLFを対象に、パッチクランプ法による膜電流測定を試みた。脳組織の研究で用いられるスライスパッチクランプ法に、コラゲナーゼ処理と近赤外微分干渉顕微鏡(IR-DIC)観察を併用することで、ごく少数ではあるがパッチクランプ可能なSLFが得られ、成獣蝸牛のSLFのパッチクランプ・whole cell記録に成功した。一部の細胞で、内向きNa電流が記録された。しかし、酵素処理による細胞障害のため記録される膜電流は不安定で、薬剤感受性などの詳細な解析には、実験条件のさらなる適正化が必要である。パッチクランプで記録されたNa電流は、in vivo細胞内記録実験の結果と合致するものである。数理モデルを用いたシミュレーションでは、SLFのNaチャネルがEPやK循環に大きく寄与していることが示唆された。細胞外マトリクスがルーズな胎児・新生児期の動物を用いたパッチクランプは試みられているが、この時期は聴覚が未成熟であり、蝸牛ではEPやK循環などの電気生理学的特性が成立していない。初年度は、ラット成獣の蝸牛から単離したSLFを対象に、パッチクランプ法による膜電流測定の実験系確立を目指した。スライスパッチクランプ法に、コラゲナーゼ処理と近赤外微分干渉顕微鏡(IR-DIC)観察を併用することで、これまで不可能とされていた、成獣蝸牛のSLFのギガオームシールに初めて成功した。現段階ではWhole cell modeで記録される膜電流はまだ不安定だが、次年度には酵素処理等の条件を最適化することでより多くのデータをとり、SLF膜電流の実測同定を目指す。【スライスパッチクランプ】当初は、初年度にラセン靭帯の生スライス標本を作製し、脳スライスで行わるようなブラインドパッチクランプによってSLFの膜電流をスクリーニングする予定であった。しかし、成獣ラセン靭帯のコラーゲンマトリクスが想定以上に強靭で、条件設定に難渋した。高濃度の酵素処理によるマトリクス消化や、鏡視下の細胞選別を併用することで、成獣SLFのギガシールには初めて成功し、実験系は概ね確立できた。膜電流のスクリーニングは次年度に遂行する予定である。【培養SLFのパッチクランプ】初年度の進捗状況としては概ね予定通りである。ラット成獣の蝸牛から単離したSLF組織片を初代培養・継代した。培養SLFのパッチクランプ記録は、スライスパッチクランプと比べると安定しており、ナトリウム電流やカリウム電流を検出できた。SLFは蛋白発現パターンの異なるI-Vのサブタイプがあるが、培養SLFのマーカー蛋白の免疫染色による分類では、ほとんどがtype I, IIIであった。

脳組織の研究で用いられるスライスパッチクランプ法に、コラゲナーゼ処理と近赤外微分干渉顕微鏡(IR-DIC)観察を併用することで、ごく少数ではあるがパッチクランプ可能なSLFが得られ、成獣蝸牛のSLFのパッチクランプ・whole cell記録に成功した。一部の細胞で、内向きNa電流が記録された。しかし、酵素処理による細胞障害のため記録される膜電流は不安定で、薬剤感受性などの詳細な解析には、実験条件のさらなる適正化が必要である。パッチクランプで記録されたNa電流は、in vivo細胞内記録実験の結果と合致するものである。数理モデルを用いたシミュレーションでは、SLFのNaチャネルがEPやK循環に大きく寄与していることが示唆された。【パッチクランプ】酵素処理等の条件最適化でスライスパッチクランプ記録の安定化を図り、SLF膜電流のスクリーニングを行う。見出された電流について、イオン選択性や薬物感受性のプロファイリングを進める。未確立のtype II, IV, Vを含めた培養SLFを用いることで、詳細な解析が効率的に可能である。【in vivo細胞内記録】生きた動物の蝸牛で、SLFの細胞外(外リンパ腔)を潅流し、微小電極でSLFの細胞内記録を行うとともに、内リンパ液高電位(EP)も同時記録する。イオンや薬物に対する反応を比較し、パッチクランプで得られた電流が、本当に生きた蝸牛でもSLFやEPに反映され、聴覚に寄与しているか、を検証する。【イオンチャネルの分子同定】パッチクランプで得られた電流の特性を、既知の各種イオンチャネルと比較して候補分子を絞る。スライスおよび培養SLFにおける目的蛋白の発現を免疫染色法で確認し、分子同定を行う。
超高圧下で重い電子系圧力誘起超伝導体の電子状態を探る

本研究課題では、高圧下で重い電子状態や圧力誘起超伝導を示す物質の電子状態に着目し研究を進めた。常圧で反強磁性を示すCePtSi_2やCePd_5Al_2をはじめ、同じく反強磁性体で結晶構造に反転対称性のないCeIrGe_3、CeCoGe_3等の化合物の量子臨界点における圧力誘起超伝導を詳細に調べ、上部臨界磁場の異方性などを明らかにした。またYbT_2Zn_<20>(T:Co,Rh,Ir)化合物で重い電子系特有のメタ磁性が現れることを見いだし、圧力下でこれらの化合物が量子臨界点に近づき大きな電子の有効質量を示すことを発見した。本研究を推進する上で重要な装置である、液化ガスを液化アルゴンなどの液化不活性ガスを貯留できるクライオスタットを作製し、このクライオスタット中でダイヤモンドアンビルセルをセットし加圧することができる温度可変プローブの製作を行った。加圧テストや液体窒素の封入試験も行い装置が十分な性能を満たしていることも確認した。また、装置の改良も行い、これまで使用していたブリッジマン型高圧装置にも液体窒素などを圧力媒体として導入可能となった。これにより、低圧下(約1GPa)から高圧下(10GPa)までの広い範囲で静水圧性の高い実験が可能となった。実験としては圧力誘起超伝導体であるCePd_5Al_2やCeCoGe_3の詳細な圧力下電気抵抗測定から上部臨界磁場H_<c2>の異方性について明らかにするとともに、結晶構造に反転対称性を持たない化合物CeIrGe_3の超高圧下電気抵抗測定で20GPaという非常に高い圧力下で重い電子系超伝導があらわれることを見いだした。CeIrGe_3の結果についてはPhysical Review B誌において注目論文として紹介された。さらに、新たな重い電子系物質としてYbT_2Zn_<20>(T:遷移金属)化合物で非常に興味深い重い電子系特有のメタ磁性が現れることを見いだした。この中でYbIr_2Zn_<20>に着目してメタ磁性の圧力効果を調べることにより、メタ磁性転移磁場が量子臨界点への新たな指標となり得ることを見いだし、現在詳細な研究を継続して行っているところである。超高圧下で重い電子状態や圧力誘起超伝導を示す物質に着目し研究を進めた。CeNiSi_2型斜方晶の結晶構造をもつCePtSi_2は反強磁性体であるが、圧力下で反強磁性が消失し、超伝導にともなうと思われる電気抵抗の減少が現れることが多結晶による研究で示唆されていた。そこで、引き上げ法により純良な単結晶を育成し圧力下で電気抵抗測定を行ったところ、1.7GPa以上で超伝導状態になることを確認し、超伝導上部臨界磁場の異方性を明らかにした。また同じ結晶構造を持つ化合物の探索を行い、これまで報告されていない新物質CeRhGe_2の単結晶育成に成功した。この物質はT_Nが7.6Kの反強磁性体であり、圧力をかけていくと一旦T_Nが上昇し、4GPa以上で減少に転じて7.1GPaで超伝導が現れることがわかった。さらに同様の量子臨界点における圧力誘起超伝導を期待して同じ結晶構造をもつYb化合物の合成も行った。本プロジェクトの初年度にYbT_2Zn_<20>(T:Co,Rh,Ir)化合物が圧力下で量子臨界点に近づき大きな電子の有効質量を示す可能性があることを発見したのでさらに研究を進めた結果、YbIr_2Zn_20が5.2GPaで量子臨界点となり、450m_0にも及ぶ巨大な電子のサイクロトロン有効質量を示すこと見いだした。また更に圧力をかけることで、7.6GPa以上で圧力誘起反強磁性が現れることを突き止めた。5.0GPa、5.5GPaでそれぞれ50mKまでの電気抵抗を詳細に調べたが、量子臨界点で期待される超伝導は観測されなかった。当該物質の結晶構造は立方晶であり、電子状態は3次元的で重い電子超伝導の発現にはあまり適していないが、大きな格子定数のために磁気的相互作用が弱く抑えられ、近藤温度が非常に低い状態が実現してこのような極端に重い電子状態が現れると考えられる。