hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
仮想市場法の信頼性向上手法の提案と妥当性の検証-温情効果の扱いとスコープ反応性

近年、地球温暖化問題を中心として自然環境を保護するというプロジェクトを行うことが重要視されてきている。その中でも、仮想市場法(以下、CVM)は費用便益分析め枠組みの中でそのようなプロジェクトの便益を評価することが可能である数少ない手法として注目を集めてきている。CVMの注目される理由は、それが表明選好(アンケート調査による)に基づくものであり、元来、財市場の存在しなかった環境財でさえも通常の市場財のように評価することが可能であるという点である。しかしながら、CVMの妥当性に対する批判も多い。主な論点は、CVM調査で表明された支払い意志額(以下、WTP)がスコープ反応性を持たないことが多々見られるという点である。本研究の目的は、これまでなぜCVM調査におけるWTPがスコープ反応性を持たなかったかについて再検討するとともに、調査回答者(以下、被験者)の行動をより明確に定式化することである。前年度に構築されたモデルを既存のCVM調査データに適用して、モデルの適合度を検証する。推定されたWTP_<cold>ガスコープ反応性をもつかについて検定を行い、CVM評価額が経済学的な見地から十分な信頼性を有するかを検討した。本研究では支払意思額WTPcold、利他的効用に関するWTP,warm glowの額をそれぞれの関数に5変量正規分布に従う非観測誤差があるとして推定をすすめとくに、今回トービットモデルによる推定を試みた。その結果、有意な関数形を推定することができた。WTPcoldのうち1キロメート以内の河川に関する部分だけがスコープ反応性を有することが判明した。これは理論と整合的である。さらWTPcoldがマイナスまたはゼロとなる真の意味でのwarm glowおよび利他的効用に関するWTPを求めることが可能となった。以上の分析から狭義の意味で経済合理なWTPを計測することが可能となった。本年度は、温情効果相当分を除く支払意思額WTP_<cold>の計測方法を検討した。このために、Takeshita(2005)のモデルを拡張した。もともとのモデルでは、一般的なCVM(仮想市場法)研究と同様に、補償的余剰を用いてWTP関数が定式化されており、その上で、温情効果の影響を表現可能であった。本研究では、さらに、Takeshitaが考慮していない利他的効用に着目し、モデルの拡張を行った。まず、CVMにおいて生じる利他的効用の表現方法を開発した。このために、経済評価論に加え、実験経済学や心理学の既存研究を整理し、利他的効用の程度を決める変数の整理を行った。これにより、従来、経済評価論で用いられていたものに比べ、より精緻な変数の候補を得ることができた。つづいて、Takeshitaのフレームワークに利他的効用を導入した。このために、いくつかのモデル形状を考え、利点欠点を比較した。この結果、Takeshitaのモデルでは、WTPの総額と温情効果相当分の支払意思額であるWTP_<warm>が2変量正規分布にしたがうとしている点を、本研究では、利他的効用相当分を含め、3変量正規分布にしたがうとみなすこととした。なお、このモデルを用いてパラメータの最尤推定を行う場合、正規分布の積分に関して数値的な解法が必要であり、その精度が問題となる。そこで、Halton sequence法を中心に、精度の高い尤度関数シミュレーション技法について検討を行った。その中でも、仮想市場法(以下、CVM)は費用便益分析の枠組みの中でそのようなプロジェクトの便益を評価することが可能である数少ない手法として注目を集めてきている。推定されたWTPcoldがスコープ反応性をもつかについて検定を行い、CVM評価額が経済学的な見地から十分な信頼性を有するかを検討する。本年度は支払意思額WTPcold、利他的効用に関するWTP,warm glowの額をそれぞれの関数に三変量正規分布に従う非観測誤差があるとして推定をすすめた。この関数を用いて、利他的効用および、warm glowが負となる条件下でのWTPcoldを求めたところ、スコープ反応性が認められた。またwarm glow関数についての一定の知見を得られた。しかしながら、WTPが負となる関数形を前提としてよいかは議論が分かれるところであり、WTPが非負となる関数形での再推計が必要となった。

その中でも、仮想市場法(以下、CVM)は費用便益分析め枠組みの中でそのようなプロジェクトの便益を評価することが可能である数少ない手法として注目を集めてきている。CVMの注目される理由は、それが表明選好(アンケート調査による)に基づくものであり、元来、財市場の存在しなかった環境財でさえも通常の市場財のように評価することが可能であるという点である。しかしながら、CVMの妥当性に対する批判も多い。主な論点は、CVM調査で表明された支払い意志額(以下、WTP)がスコープ反応性を持たないことが多々見られるという点である。本研究の目的は、これまでなぜCVM調査におけるWTPがスコープ反応性を持たなかったかについて再検討するとともに、調査回答者(以下、被験者)の行動をより明確に定式化することである。前年度に構築されたモデルを既存のCVM調査データに適用して、モデルの適合度を検証する。推定されたWTP_<cold>ガスコープ反応性をもつかについて検定を行い、CVM評価額が経済学的な見地から十分な信頼性を有するかを検討した。本研究では支払意思額WTPcold、利他的効用に関するWTP,warm glowの額をそれぞれの関数に5変量正規分布に従う非観測誤差があるとして推定をすすめとくに、今回トービットモデルによる推定を試みた。その結果、有意な関数形を推定することができた。WTPcoldのうち1キロメート以内の河川に関する部分だけがスコープ反応性を有することが判明した。これは理論と整合的である。さらWTPcoldがマイナスまたはゼロとなる真の意味でのwarm glowおよび利他的効用に関するWTPを求めることが可能となった。以上の分析から狭義の意味で経済合理なWTPを計測することが可能となった。
運動療法による筋組織修復時の筋管細胞の形成におよぼす微小環境の影響

筋組織修復中の運動療法の役割を検討し、組織変性後の早期からの運動は、食細胞の遊走、あるいは浸潤能に障害を与え、再生機能に悪影響をおよぼす可能性を否定し、筋形成にかかわる前駆細胞である筋衛星細胞の活性化と増殖を促し、筋組織の再生が亢進されることを証明した。続いて運動療法中の筋細胞の再生に対し、微小環境がどのような役割を担っているのかを検討するため、ポリビニールアルコール製のスポンジをラット腓腹筋に埋め込み、走運動を行った。スポンジは線維芽細胞増殖因子、IV型コラーゲン、ラミニン、フィブロネクチンでcoatingし、スポンジ内に進入した筋管細胞の出現を指標に検討した。その結果、筋管細胞は間葉系細胞の遊走を促進し、線維芽細胞やマクロファージなどが集まっているような場所では形成されず、これらの細胞の機能を抑制するような環境が筋再生にとって有効と思われる。コラーゲンやフィブロネクチンが存在すると、筋管細胞の遊走と増殖は盛んになり、筋芽細胞の分化に手がかりを与える物質として重要であると思われる。ラミニンは、筋芽細胞の増殖は刺激されず、強い線維芽細胞の増殖作用が認められた。筋管細胞が形成された周辺には中程度の血管の形成が認められたが、筋管細胞は必ずしも血管と接してはいなかった。以上のことより、運動療法は筋細胞の再生を促した。その際、コラーゲンやフィブロネクチンが存在すると、筋管細胞の発現の頻度が一層上昇し、より筋再生は亢進するものと思われる。また、運動にともなう血流の上昇は、筋再生には必ずしも必要な条件ではないと考えられる。筋組織の再生とは、筋管細胞の分化・増殖を意味する。しかし、in vivoにおける筋管細胞の形成の微小環境についてはほとんど研究されていない。この研究では、ウイスター系ラットの腓腹筋内に、線維芽細胞増殖因子、IV型コラーゲン、ラミニンをコーティングした多孔性構造物であるポリビニール・アルコール製のスポンジ(厚さ1mm、幅1mm、長さ6mm)埋め込み、3日、7日、2週、3週および4週後に摘出した。取り出したスポンジの内に侵入し、分化した筋管細胞の出現度数を検討した。その結果、線維芽細胞増殖因子、IV型コラーゲン、ラミニンのいずれを用いても間葉系細胞の移動は促進されたが、筋管細胞は形成されなかった。筋組織の修復には、筋芽細胞の損傷部位への移動、増殖が必要であろう。したがいスポンジに上記のような増殖因子をコーティングしてやれば細胞遊走の促進となり、筋細胞の前駆細胞の分化に有効な環境、すなわち筋管細胞の形成が促進されると考えた。しかし、スポンジ内には線維芽細胞やマクロファージなどの間葉系細胞が多数集簇していたが、筋管細胞は形成されなかった。引き続き平成11年度は、運動療法により筋管細胞の形成能がどのように変化するのかを検索する予定である。また、副腎皮質ステロイドのような、線維芽細胞やマクロファージの機能を抑制する薬物が筋組織の再生に有効に作用するのではないかと考えている。平成11年度には、これを用いることにより筋管細胞の分化時間の短縮になるか否かを検討する予定である。筋組織の修復は、機能的観点からみて、リハビリテーション医療上重要な問題である。われわれは筋組織修復中の運動療法が筋細胞の再生に対し、微小環境がどのような役割を担っているのか不明な点があることから、組織親和性の高いポリビニールアルコール(PVA)スポンジを筋中に埋め込んだ。本法では、PVA内部の細胞や組織は、筋組織の障害時にPVA内部に進入した細胞が構成する組織であると考えられる。

この系を用いて運動療法を行なうと、PVA内部においては筋管細胞の発現が上昇し、さらにPVA内における筋管細胞の分化が促進されることが判明した。その際、これの周囲にはフィブロネクチンやラミニンが認められた。これらは細胞の接着や移動に重要な役割を果たしていることから、損傷部で筋組織の再構成が起こるためには筋芽細胞の損傷部への移動や増殖にこれらが関与しているものと推測された。損傷筋が再分化するときに、フィブロネクチンやラミニンは、一様に発現するのか、分化の時期によって異なった発現のしかたをするのか。発現の時期や強さは運動療法によってどのように修飾されるのか調べた。フィブロネクチンは運動療法を行なわなかった対照群では、進入した細胞の先端近くに出現するのに対し、運動療法を実施した実験群では辺縁部に強く出現した。ラミニンは両群の間で発現の部位や強さには大きな違いは認められなかった。これらの結果より、筋管細胞の形成に運動療法は促進的に作用し、フィブロネクチンやラミニンなどの細胞外マトリックス成分が一定の役割を果たしていることが判明した。
一次元有機導体の逐次SDW転移における電子状態の解明

本研究課題では,微視的な観点による物性測定を行い,一次元有機導体における電子相の起源を理解すべく研究を行った.その結果,1/4-filled系(EDT-TTF)2AuBr2が逐次SDW転移を起こすことを見いだした.また,申請直後にTMTTF系の幾つかの塩に関して,常磁性絶縁相で電荷分離転移の可能性を示す実験結果が報告され,同時に,この電荷分離状態と不整合SDWにおける逐次相転移との関係も取りざたされている.これらの研究状況の変化を鑑み,EDT-TTF系だけでなく,TMTTF系の塩についても研究を行った.1/4-filled系(EDT-TTF)2AuBr2では,1H-NMRスピン-格子緩和時間測定からその反強磁性相中にいわゆるsub-phase転移に伴う明瞭なピークを観測し,この系が逐次転移を示すことが明らかとなった.部分重水化を行った試料について1H-NMR吸収曲線の解析を行った結果,この系が不整合SDWになっていることがわかった,また,吸収曲線はこの逐次相転移においても変化しており,磁気構造の再構築を示唆している.本研究で新たにEDT-TTF系と呼ばれる物質群がTMTSF系と類似の電子状態を取ることがわかった.TMTTF系のESR線幅の異方性から,電荷配列パターンが、アニオンの形状により大きく3つのグループに分類できることがわかった.さらに,電荷分離状態の起源ならびに,低温基底状態(スピンパイエルス・反強磁性・SDW)の発現機構について考察を行った、また,伝導電子密度の高い分子中央二重結合部を13Cに置換したTMTTF分子を合成し,13C-NMR測定を行った.NMR吸収線およびスピン-格子緩和率の考察から,常磁性絶縁相において電荷分離転移が存在することがわかった.電荷秩序形成における電荷のダイナミックスについても知見が得た.本研究課題では,微視的な観点による物性測定を行い,一次元有機導体における電子相の起源を理解すべく研究を行った.その結果,1/4-filled系(EDT-TTF)2AuBr2が逐次SDW転移を起こすことを見いだした.また,申請直後にTMTTF系の幾つかの塩に関して,常磁性絶縁相で電荷分離転移の可能性を示す実験結果が報告され,同時に,この電荷分離状態と不整合SDWにおける逐次相転移との関係も取りざたされている.これらの研究状況の変化を鑑み,EDT-TTF系だけでなく,TMTTF系の塩についても研究を行った.1/4-filled系(EDT-TTF)2AuBr2では,1H-NMRスピン-格子緩和時間測定からその反強磁性相中にいわゆるsub-phase転移に伴う明瞭なピークを観測し,この系が逐次転移を示すことが明らかとなった.部分重水化を行った試料について1H-NMR吸収曲線の解析を行った結果,この系が不整合SDWになっていることがわかった,また,吸収曲線はこの逐次相転移においても変化しており,磁気構造の再構築を示唆している.本研究で新たにEDT-TTF系と呼ばれる物質群がTMTSF系と類似の電子状態を取ることがわかった.TMTTF系のESR線幅の異方性から,電荷配列パターンが、アニオンの形状により大きく3つのグループに分類できることがわかった.さらに,電荷分離状態の起源ならびに,低温基底状態(スピンパイエルス・反強磁性・SDW)の発現機構について考察を行った、また,伝導電子密度の高い分子中央二重結合部を13Cに置換したTMTTF分子を合成し,13C-NMR測定を行った.NMR吸収線およびスピン-格子緩和率の考察から,常磁性絶縁相において電荷分離転移が存在することがわかった.電荷秩序形成における電荷のダイナミックスについても知見が得た.本研究課題は一次元有機導体で見られる競合電子相の起源にせまるため,微視的な観点からのアプローチを行う.SDW相および常磁性絶縁相の電荷状態と磁気構造に注目する.最近,TMTTF系塩の幾つかの塩に関して,常磁性絶縁相で電荷分離状転移の可能性が示唆されている.この電荷分離状態と不整合SDWにおけるsub-phaseの関係が注目され,最近この起源として電荷変調の変化を由来とする理論的考察が為されている.申請当初に念頭に置いていたEDT-TTF系だけでなく,TMTTF系の塩についても研究を行った.平成13年度はTMTTF分子同位体置換試料を作成し,NMR測定系の整備・測定を行った.(1)多核NMR測定システムの構築本年度は,多核測定システムに耐えうるNMRプローブ作成に重点を置いた.本研究課題では、単結晶試料で多核(H, D, C, Se, Br)での測定を行うことを目標とした.多核NMR測定を行うために,低周波での実験が必要である.送信部の耐圧を高くするために,プローブ部分を常時超高真空にする.設備備品費でそのための真空排気セットを導入した.(2)13C置換TMTTF分子の合成,NMR測定伝導電子密度の高い分子中央二重結合部のC原子をNMR測定にかかる安定同位体13Cに置換した分子を合成した.核スピン双極子相互作用による吸収線の分裂がないため,極めて精度良くサイトごとの電荷密度・磁気モーメントなどの諸量を見積もることができる.同位体置換を行った(TMTTF)2Brについて13C-NMR測定を行い,SDW転移頂上で電荷が不均一になっていることを見いだした.

また,電場勾配に関する情報が得られるBrについても測定を行い,電荷揺らぎに由来すると思われる現象を観測できた.本研究課題では,微視的な観点による電子物性研究を行い,一次元有機導体における競合電子相の起源にせまる.特に常磁性絶縁相およびSDW相の電荷・スピン構造に注目する,最近,TMTTF系塩の幾つかの塩に関して,常磁性絶縁相で電荷分離状転移の可能性が示唆されている.この電荷分離状態と不整合SDWにおけるsub-phaseの関係が注目され,最近この起源として電荷変調の変化を由来とする理論的考察が為されている.申請当初に念頭に置いていたEDT-TTF系だけでなく,世界的に関心が持たれているTMTTF系の塩についても研究を行った.平成14年度は,特にTMTTF系に注目し,一連の塩に関してESR測定ならびに13C-NMR測定を行い,その研究成果発表を行った.また,EDT-TTF系の13C同位体置換試料作成も行った.(1)ESRによる電荷配列状態の考察低温絶縁相では電子は局在しているのでESR線幅は磁気双極子相互作用が支配的である.TMTTF系のESR線幅の異方性から,電荷配列パターンが,アニオンの形状により大きく3つのグループに分類できることがわかった.さらに,電荷電荷分離状態の起源ならびに,低温基底状態(スピンパイエルス・反強磁性・SDW)の発現機構について考察を行っている.(2)選択的同位体置換試料による13C-NMR測定伝導電子密度の高い分子中央二重結合部のC原子をNMR測定にかかる安定同位体13Cに置換したTMTTF分子を合成し,13C-NMR測定を行った.(TMTTF)2Brおよび(TMTTF)2SCNのNMR吸収線およびスピン-格子緩和率の考察から,常磁性絶縁相において電荷分離転移が存在することがわかった。電荷秩序形成における電荷のダイナミックスについても知見が得られた.本研究課題では,微視的な観点による電子物性研究を行い,一次元有機導体における競合電子相の起源に関する知見を得た.申請直後から,TMTTF系塩の幾つかの塩に関して,常磁性絶縁相で電荷分離状転移の可能性が示唆されている.この電荷分離状態と不整合SDWにおけるsub-phaseの関係が注目され,この起源として電荷変調の変化を由来とする理論的考察が為されている.申請当初に念頭に置いていたEDT-TTF系だけでなく,世界的に関心が持たれているTMTTF系の塩についても研究を行った.平成15年度は,昨年からのTMTTF系に対するESR測定ならびに^<13>C NMR測定の研究成果をまとめ発表を行った.さらに種々の配列をもった電荷秩序状態に対する知見を得るために一連の塩に対して測定を行った.(1)電荷分離状態におけるスピンダイナミックス伝導電子密度の高い分子中央二重結合部のC原子をNMR測定にかかる安定同位体^<13>Cに置換したTMTTF分子に対して,113C NMR測定を行った.(TMTTF)_2SCNのNMR吸収線およびスピン-格子緩和率の考祭から電荷分離状態を見いだすとともに,アニオン秩序では説明できない純電子的な電荷揺らぎが存在することを明らかにした(Phys.Rev.B投稿中)(2)スピンパイエルス-反強磁性相境界における電荷の再配列常磁性状態では同じ電荷電分離状態をとるものの異なった基底状態をとる(TMTTF)_2MF_6系について,基底状態辺近での電荷配列をESR線幅の異方性から考察を行った.
うつ病の神経可塑性障害仮説に基づく海馬歯状回の機能に関する脳画像研究

ヒトにおけるパターン分離、海馬歯状回(DG)、否定的な自動思考、抑うつ気分の関連を明らかにするために研究を行った。見本合わせ課題の見本刺激の類似度によってパターン分離の負荷を操作し、海馬の賦活を機能的MRI法で計測した。パターン分離の負荷に応じてDG/CA3と内側CA1の賦活が変化し、特にDG/CA3の賦活は正答時により強く、賦活と抑うつ気分が負の相関を示した。よってDG/CA3がパターン分離に重要で、その障害と健常者の抑うつ気分が関連すると示唆された。また健常者、うつ病患者、双極性障害患者の順にパターン分離の障害が強まり、その障害が自動思考を介して抑うつ気分を引き起こす可能性が示唆された。前年度に健常者を対象として行なった、類似度を変化させた視覚刺激のペアを用いた遅延見本合わせ課題の機能的MRI実験の結果をさらに解析し以下が明らかになった。すなわち海馬の歯状回とCA3が類似した感覚入力のパターン分離に重要で、類似度に応じて内側CA1に影響を与えることで効率的な記銘を可能にしている可能性が示唆された。さらに歯状回とCA3および外側CA1は健常者における閾値下の抑うつ気分と関連しており、その活動から抑うつ気分を予測可能である可能性が示唆された。以上について論文の原稿をまとめ、英文雑誌に投稿中である。以上の知見がうつ病患者における抑うつ気分にも当てはまれば、うつ病患者においける抑うつ気分を客観的に評価するためのバイオマーカーとなる可能性がある。従ってうつ病患者を対象に、前年度と同じ課題の機能的MRI実験を行えるように、福井大学医学部付属病院の新しいMRI装置で機能的MRI実験を行えるようにセットアップした。また、疲れやすく長時間の機能的MRIの撮像が困難なうつ病患者にも参加してもらえるように、課題の時間を短縮する修正を行った。さらに灌流MRI実験の準備として、海外で行われたFSL & FreeSurfer講習会へ参加して、灌流MRI実験の解析に関する知識を習得した。この講習会では機能的MRIのデータ取得および解析に関しても、今後適用可能な新たな手法を多く学ぶことができた。今後の研究に生かしてより良い結果を得たいと考えている。次に健常者での抑うつ気分と海馬の活動の関連がうつ病患者でも認められるか検証するため、うつ病患者を対象とした遅延見本合わせ課題の機能的MRI実験の準備を行った。予備実験としてMRI外での行動実験データ取得を行い、うつ病患者でも受けられるように実験時間を短縮するために課題の調整を行った。健常成人30人を対象として、類似度を変化させた視覚刺激のペアを用いて遅延見本合わせ課題を用いた実験を施行した。課題遂行中の脳活動を高解像度の機能的MRIという手法で計測して特に海馬周辺の領域に注目して解析した。結果は類似度が高い条件では正答率が低下し、反応時間は延長した。海馬の活動は記銘、保持、想起の時期で海馬の頭部と尾部の活動は変化を示した。中でも頭部では記銘時においてのみ刺激の類似度による活動変化を示した。頭部内側のCA1では類似度が高くなると線形に活動低下するのに対し、頭部外側の歯状回やCA3では同一刺激のペアの条件のみで活動が低下し反応様式が異なった。類似度の高い条件での頭部内側と頭部外側の活動は共に抑うつ気分(ベックうつ病スケール)の程度と高い負の相関を示し、その相関は類似度が高い条件で特に強かった。さらに誤答時よりも正答時の活動が強かった。また、抑うつ気分と記銘時の活動が相関する部位を海馬全体から探すと頭部外側においては歯状回やCA3の領域のみならずCA1領域でも負の相関を示し、特に類似度が高い条件で相関が強まることが明らかになった。これらの結果から健常者における海馬の頭部外側部の歯状回やCA3がpattern separationに強く関与し、健常者の気分によってその活動が変化することを示した。さらにうつ病をはじめとした気分障害患者でも気分によって海馬の活動が変化し、その活動を測定することで気分のバイオマーカーとなり得る可能性を示唆しいている。この成果は日本神経科学大会、Society for Neuroscience 2012で発表した。現在、投稿に向けて論文を執筆中である。次に抑うつ気分におけるパターン分離の障害がうつ状態のうつ病および双極性障害患者でも認められるか検証するため、うつ病患者を対象とした遅延見本合わせ課題の行動実験を行った。正答率には群間で有意差は認めなかったが、反応時間は対照群、うつ病患者、双極性障害の順に長く、パターン分離の障害はうつ病より双極性障害のうつ状態でより重い可能性が示唆された。さらに媒介分析によって、パターン分離の正答率と反応時間がともに負の自動思考を介して抑うつ気分に影響している可能性を示唆した。

精神医学機能的MRI実験には福井大学医学部付属病院のMRI装置を使用しているが、MRI装置の入れ替えに伴い、新しいMRI装置で新たに機能的MRI実験を行えるようにセットアップが必要になった。実験に利用するためにはMRI内部の被験者に視覚刺激を提示する装置の設置、視覚刺激装置とMRI装置の同期設定、MRI内部の被験者の反応を取得するためのボタンの設置などが必要だが、そのセットアップに多大な時間と労力がかかり、本年度に予定していたうつ病患者を対象とした機能的MRI実験は準備にとどまり、データ取得に至らなかった。計画した3つの実験のうち、1つ目の健常者を対象とした機能的MRI実験は終了し論文発表できた。2つ目のうつ病患者を対象とした機能的MRI実験は以下の理由で実施が遅れている。3つ目の還流MRI実験も実施に至っていない。健常者での結果がうつ病患者にも適用できるか検証するために計画していた、うつ病患者を対象とした遅延見本合わせ課題の機能的MRI実験は、研究代表者が所属研究機関を異動したため、改めて異動先機関で倫理審査、および研究用MRI使用に関する申請が必要となった。さらには研究用MRI使用に関する申請は、うつ病患者でのMRI外での行動実験データの追加提出を求められた。従って平成25年度はうつ病患者を対象とした遅延見本合わせ課題の機能的MRI実験のデータ取得に至らず、MRI外での行動実験データ取得にとどまった。研究費の交付内定を受け取る前から準備を進めていたために、健常者の機能的MRI実験のデータ取得と解析を予定通り終え、平成24年度以降に予定していた学会発表での成果発表を出来た点では予定以上の進展と言える。しかし、若手研究(B)の新規採択分交付内定が遅延した影響で、灌流MRI実験の準備としての海外で行われるFSL & FreeSurfer講習会への参加申し込みは間に合わず、平成24年度に延期して参加することとした。次年度に研究代表者が所属研究機関を異動するため、新たに異動先機関で研究プロトコルの倫理審査を受け、新しい施設での実験準備を整える必要がある。その後速やかにうつ病患者を対象とした機能的MRI実験を行い結果をまとめたいと考えている。事業期間延長承認申請書を提出し、当初平成25年度で終了予定であった事業期間を平成26年度まで延長した。平成26年度にうつ病患者を対象とした遅延見本合わせ課題の機能的MRI実験を実施する。3つ目の実験として予定していたうつ病患者を対象とした還流MRI実験を、より簡便で造影剤を用いないArterial Spin Labeling法を用いるように変更し、機能的MRI実験に合わせて実施する予定である。健常成人を対象とした機能的MRI実験を実際に施行してみて被験者の感想や行動データから明らかになったことは、課題の難易度が高いために誤答が比較的多いことである。今後、うつ病患者を対象に実験を行うことから難易度を多少下げることも視野に入れて、うつ病患者を対象に予備実験をする必要がある。
細胞膜リン脂質の動的代謝による細胞応答誘導の分子機構

近年、脂質分子の細胞内での産生や動態を、特異的な脂質結合蛋白質あるいはそのドメインを用いて解析することが可能となり、細胞機能調節における脂質メッセンジャーの機能解明の糸口が開かれてきた。本研究では、脂質シグナリングが「いつ」「どこで」行われるかを解析することにより、脂質メッセンジャーの産生、移動、それによる情報伝達を秒単位で解析することを目的とした。その結果、以下の成果を得た。1)ドン食細胞における脂質メッセンジャーシグナリングの時間的・空間的解析を行い、情報伝達因子や活性酸素酸性関連分子(PKC、Rac p47^<phox>,p40^<phox>など)がドン食時に、食胞膜にトランスロケーションし、活性酸素の産生などに関与することを示し、その動態を制御するメカニズムについて分子レベルで解明した。また、脂質結合能の違いにより、これら因子は異なるタイミングで異なる部位に巧妙にターゲティングし、活性酸素産生機構を制御していることを明らかにした。2)ジアシルグリセロール(DG)-プロテインキナーゼC(PKC)-DGキナーゼ(DGK)について、時間的空間的に機能連関を検討した。つまり、(1)DGKgaminaがgammaPKCの活性依存的にアクセサリードメイン(AD)を介してgammaPKCと直接結合すること、(2)AD内の776番目と779番目のセリンがgammaPKCによってリン酸化され、これによりDGKgammaの活性が亢進すること、(3)さらに、DGKgammaADを強発現させることにより、gammaPKCのリトランスロケーションが抑制されることも明らかになった。これらの事実は、機能的に連関する2つの酵素の局在及び活性が実に巧妙に調節・制御されていることを示した。3)DGKgammaが様々な細胞において細胞質から核内に移行すること、この核内移行にはキナーゼ活性は必要ではなく、脂質結合領域であるC1ドメインが核移行シグナルとして機能していることを明らかにした。さらに、核内のDGKgammaは細胞周期に関与していることを明らかにした。4)gammaPKCの変異により発症する小脳脊髄変性症(Spinocerebellar ataxia : SCA14)について、PKCの機能異常との関連について解析した。その結果、PKC変異による凝集体形成の促進が関与することが示唆された。最近になって、脂質分子の細胞内での産生や動態を、特異的な脂質結合蛋白質あるいはそのドメインを用いて解析することが可能となり、細胞機能調節における脂質メッセンジャーの機能解明の糸口が開かれてきた。本研究では、脂質シグナリングが「いつ」「どこで」行われるかを解析することにより、脂質メッセンジャーの産生、移動、それによる情報伝達を秒単位で解析した。本年度は、1)ライブイメージングを用いて神経およびドン食細胞における脂質メッセンジャーシグナリングの時間的・空間的解析を行い、情報伝達因子(PKCおよびRac)の特定の分子種がドン食時に、食胞膜にトランスロケーションし、活性酸素の産生などに関与することを示し、その動態を制御するメカニズムについて分子レベルで解明した。

さらに、神経において、PKCなど情報伝達因子の時空間解析を行うためには、神経ネットワークの完成された個体レベルでのイメージングが必要であると考え、テトラサイクリン制御システムを用いて、NSE(neuron specific enolase)あるいはCaMKII(calcium-calmodulin dependent kinase II)プロモーターの制御により脳内発現部位を決定し、さらに、テトラサイクリンの投与により発現時期をも調節しうる、各GFP-PKC発現遺伝子操作動物を作製した。プロモーターの違いにより、発現する神経細胞は明らかに異なっており、特定の時期における、特定の神経細胞での、特定の情報伝達因子の動態の観察が可能となった。これらの動物の脳スライスを用いて、生理的条件下での神経シナプスを介した神経刺激によるPKCの神経細胞内動態を検討したところ、シナプスを介して誘導された生理的なPKCトランスロケーションは明らかに薬物刺激によるPKCトランスロケーションと異なっていることを示した。また、これらの脳部位特異的・時期特異的PKC-GFP発現遺伝子操作動物を用いたマウスの行動学的検討を行い、特定の部位でのPKCの発現が神経機能にどのような影響を及ぼすかを解析した。以上のように情報伝達因子としての脂質メッセンジャーのカスケードの解析を行った。脂質代謝によって活性化されるシグナルカスケードについてライブイメージング法を用いて検討し、以下の結果を得た。(1)ジアシルグリセロール(DG)-プロテインキナーゼC(PKC)-DGキナーゼ(DGK)について、時間的空間的に機能連関を検討した。小脳のプルキンエ細胞において共局在するDGKgammaとgammaPKCは受容体刺激に伴って共に細胞質から細胞質膜に移行し活性化されるが、1)DGKgammaがアクセサリードメイン(AD)を介してgammaPKCと直接結合し、その結合がカルシウムやDGアナログといったgammaPKCの活性化因子に依存すること、2)AD内の776番目と779番目のセリンがgammaPKCによってリン酸化され、これによりDGKgamnaの活性が亢進することを明らかにした。さらに、3)DGKgammaADを強発現させることにより、gammaPKCのリトランスロケーションが抑制されることも明らかになった。これらの事実は、機能的に連関する2つの酵素の局在及び活性が実に巧妙に調節・制御されていることを示した。(2)DGKgammaが様々な細胞において細胞質から核内に移行すること、この核内移行にはキナーゼ活性は必要ではなく、脂質結合領域であるC1ドメインが核移行シグナルとして機能していることを明らかにした。さらに、DGKgammaの核内での機能を検討したところ、核内DGKgamma活性を阻害するとS期からM期への移行が阻害され、結果的に細胞が扁平化したことから、核内のDGKgammaは細胞周期に関与していることが明らかとなった。これらの事実は、核内でのDGやPAといった脂質代謝が細胞周期において重要であることを示唆していた。(3)gammaPKCの変異により発症する小脳脊髄変性症(Spinocerebellar ataxia : SCA14)について、PKCの機能異常との関連について解析した。その結果、PKC変異による凝集体形成の促進が関与することが示唆された。
ネオグライコバイオロジクスの創製とリソソーム病治療薬開発への応用

リソソーム病に対する新規根本治療法の開発を目指し、リソソーム性β-ヘキソサニミダーゼA(HexA)の欠損に基くGM2ガングリオシド蓄積症(テイ-サックス病)に対し、組換えヒト改変型HexBを創製・精製した。またHexA欠損モデルマウスの脳室内投与により、脳内GM2の減少、運動機能の改善及び寿命を延長させることに成功した。ヒトα-イズロニダーゼ(IDUA)遺伝子を絹糸腺で高発現するTgカイコを作製し、絹糸腺及び繭から精製したIDUAに対し、末端マンノース6-リン酸(M6P)含有合成糖鎖を付加する技術を開発した。ネオグライコは、M6Pレセプターを介してIDUA欠損細胞に対し補充効果を示した。組換え糖タンパク質を用いるバイオ医薬品の問題点である、糖鎖の不均一性に基づく有効性低下と副作用を改善すべく、本研究では、遺伝性リソソーム酵素欠損症(リソソーム病)を対象に、標的細胞内取り込みに必要、かつ均一な機能性合成糖鎖付加型の組換えヒトリソソーム酵素(ネオグライコ酵素)の作製技術開発と疾患モデルを用いる有効性評価を進めている。平成26年度は、1.組換えカイコ絹糸腺から精製したヒト活性型カテプシンA(CTSA)をエンドグリコシダーゼH(endoH)で処理して得られる、GlcNAc1残基を含む糖タンパクアクセプターとして、また均一N型糖鎖ドナーとして、高マンノース型糖鎖、末端シアル含有2分岐型および末端α-ガラクトース含有2分岐型糖鎖のオキサゾリン誘導体を用い、改変型エンドグリコシダーゼM(endoM N175Q)のトランスグリコシレーション作用により、CTSAに上記の均一N型糖鎖を20%以上の効率で付加することに成功した。2.研究分担者の広川(産総研)が、GM2ガングリオシド分解能をもつ改変型β-ヘキソサミニダーゼB(HexB)との結合親和性増大を予測してアミノ酸置換型GM2活性化タンパク(GM2A)をin silicoデザインした。代表者の伊藤が、同GM2A、正常ヒトGM2AとN型糖鎖追加型GM2Aの発現ベクターを作製してメタノール資化酵母に導入し、各GM2Aの恒常発現株を樹立し、培養上清からの精製を試みている。また研究協力者の大髙(徳島大薬)らは、複数のアミノ酸置換型GM2Aの化学合成に成功した。3.研究分担者の辻(徳島大薬)が樹立した、HexA及びCTSA欠損症患者由来iPS細胞株から、京都大iPS細胞研の井上治久教授らの方法に従い、大脳皮質神経細胞を分化誘導する方法を開発した。リソソーム病に対する新規根本治療法の開発を目指し、H27年度は、1.リソソーム性β-ヘキソサニミダーゼA(HexA, αβヘテロ二量体)を構成するヒトα鎖欠損症で、脳内GM2ガングリオシド(GM2)の過剰蓄積と中枢神経症状を伴うテイ-サックス病を対象とし、改変型ヒトβ鎖遺伝子を恒常発現する哺乳類CHO細胞株の培養上清から、HexAと同等のGM2分解能とプロテアーゼ抵抗性を有する改変型HexB(mod2B,ββホモ二量体)を精製した。本mod2Bを、β鎖欠損症(ザンドホッフ病)モデルマウスの脳室内に、2 mg/kg体重で2回投与したところ、脳実質内のGM2分解活性が回復し、MSイメージングによる各脳領域での蓄積GM2の減少と運動機能低下の遅延および寿命の延長との相関を明らかにした。2.補充治療用酵素の新規生産基材としての組換えカイコの開発を目指し、ヒトリソソーム酵素であるカテプシンA(CTSA)を発現するTg-CTSAに加え、α-イズロニダーゼ(IDUA)遺伝子を絹糸腺で恒常発現するTg-IDUAカイコ系統を作製し、また中部絹糸腺からの活性型IDUAの精製に成功した。末端マンノース残基含有ヒト様高マンノース型糖鎖の部分構造をもつ組換え酵素は、単球/マクロファージ表面のマンノースレセプター(MR)との結合を介して取り込まれ、リソソームへと輸送された。さらにエンドグリコシダーゼM(endoM)がもつトランスグリコシレーション作用により、カイコ由来IDUAの付加N型糖鎖を合成末端マンノース6-リン酸(M6P)含有高マンノース型糖鎖に挿げ替えたネオグライコIDUAの創製に成功した。この人工IDUAは、IDUA欠損症(ムコ多糖症1型)患者由来培養線維芽細胞に、カチオン非依存性M6Pレセプター(CI-M6PR)を介して取り込まれ、リソソームまで輸送され、欠損し酵素活性を回復させた。カイコ絹糸腺由来ヒトリソソーム酵素は、低糖鎖抗原性の補充治療用酵素原薬として有用であると期待された。これまで全く根本治療薬の無いテイ-サックス病を対象とし、in silicoで改変型ヒトβ鎖遺伝子(mod2B)をデザインし、mod2Bを恒常発現する哺乳類CHO細胞株を樹立し、その培養上清から精製した改変型HexB(mod2B,ββホモ二量体)をβ鎖欠損症(ザンドホッフ病)モデルマウス脳室内へ投与することにより、脳実質内の蓄積GM2の分解と運動機能改善および寿命を延長させることに成功(J. Clin. Invest.で発表、徳島大学からプレスリリースした)し、新規治療用シーズとしての有用性を示すことができたため。

また組換えカイコ絹糸腺から精製した、ヒト様N型糖鎖含有ヒトα-イズロニダーゼ(IDUA)をアクセプター、および化学合成した末端マンノース-6-リン酸(M6P)含有N型糖鎖誘導体をドナーとし、さらに改変型エンドグリコシダーゼ(endoM)のトランスグリコシレーション触媒作用を利用して、カイコ由来ヒトIDUAに人工的に末端M6P含有糖鎖を付加したネオグライコ酵素を作製し、M6Pレセプターとの結合を介してIDUA欠損症患者由来線維芽細胞内に取り込ませ、リソソーム内での欠損酵素活性を回復させることに成功したため。1.改変型HexBのX線結晶構造を基に改良型HexBの哺乳類細胞による発現・精製と有効性評価分担者の広川が改変型HexBのX線結晶構造を基にin silicoで予測した改良型HexBをCHO細胞で高発言・精製し,HexA欠損症患者iPS細胞由来培養神経系細胞や疾患モデルマウス脳室内へ投与を行った。分担研究者の辻らが、患者iPS細胞由来培養神経細胞では、神経栄養因子非存在下で、PI3K活性の低下に基づく生存率の低下が観察されたが、改良型hexBを培養系に投与することにより、Hex活性の回復に伴い、PI3K活性が増大することが明らかになった。改良型HexBをモデルマウスの脳室内投与(12mg/kg体重)した際に、各脳領域でのHex活性の回復を蛍光イメージングと、MSイメージングによる蓄積GM2ガングリオシド(GM2)の減少を観察することができた。またHex活性の回復・GM2の減少に伴い、モデルマウスの運動障害の改善や寿命の延長などの有効性が向上が示された。2.化学酵素合成法に基づくアクセプターN型糖タンパク質としてのヒトリソソーム酵素への均一な機能性合成糖鎖付加技術の確立改変型エンドグリコシダーゼM(endoM N175Q)のもつトランスグリコシレーション作用を利用するN型糖鎖すげ替え法により、組換えカイコ絹糸腺で生産・精製するヒトイズロニダーゼ(IDUA)に、末端マンノース6-リン酸含有合成N型糖鎖を付加することにより、ネオグライコIDUAの創製に成功した。3.ネオグライコ酵素の欠損症患者由来培養繊維芽細胞に対する補充効果の評価IDUA欠損症(ムコ多糖症1型)患者繊維芽細胞の培養系に、ネオグライコIDUAを投与すると、細胞表面のマンノース6-リン酸レセプター(M6PR)を介して取り込まれ、リソソームまで輸送されることを明らかにした。リソソーム病に対する新規根本治療法の開発を目指し、リソソーム性β-ヘキソサニミダーゼA(HexA)の欠損に基くGM2ガングリオシド蓄積症(テイ-サックス病)に対し、組換えヒト改変型HexBを創製・精製した。またHexA欠損モデルマウスの脳室内投与により、脳内GM2の減少、運動機能の改善及び寿命を延長させることに成功した。ヒトα-イズロニダーゼ(IDUA)遺伝子を絹糸腺で高発現するTgカイコを作製し、絹糸腺及び繭から精製したIDUAに対し、末端マンノース6-リン酸(M6P)含有合成糖鎖を付加する技術を開発した。ネオグライコは、M6Pレセプターを介してIDUA欠損細胞に対し補充効果を示した。1. N型糖タンパクアクセプターとして組換えカイコ絹糸腺からヒトカテプシンA(CTSA)を大量精製でき、また高マンノース型糖鎖などの均一N型糖鎖オキサゾリン誘導体の作製と改変型エンドグリコシダーゼMのトランスグリコシレーション作用により、CTSAに均一N型糖鎖を20%以上の効率で付加することに成功したこと。2. in silicoデザインとアミノ酸置換導入に基づく、改変型GM2活性化タンパク(GM2A)を恒常発現するメタノール資化
主語・目的省略現象の比較統論研究

日本語と同様の主語・目的語の省略が観察されるか否かという観点から、トルコ語、中国語、バスク語など空主語・空目的語を許す言語を調査した。日本語と同様に主語と目的語いずれの省略も許す言語がある一方で、いずれの省略も許さない言語や目的語の省略は許すが主語の省略は許さない言語が存在することがわかった。この調査により、観察された言語間の相違は一致現象の有無と関係があることが論じられた。本研究は、日本語に観察される主語・目的語の省略現象を比較統語論の観点から分析し、それに基づき複数の言語に見られる空主語・空目的語と日本語の省略によって生成された空主語・空目的語との類似点・相違点を精査し、それらの背後にある普遍文法の原理・パラメーターを解明することを主たる目的とする。平成21年度においては、主語・目的語省略が極小主義統語理論のもとではどのように分析されうるのかを明確にすることと、関連するデーターを中国語、トルコ語などの複数の言語から入手しそこから一般化を得ることを計画していた。平成21年度の研究実績としては、主語・目的語省略について書かれた十数篇の主要な先行研究論文を吟味し、理論的基盤、問題の所在、議論の在り方などの理解に努めた。特に、当該現象を自由語順現象と一致現象に関連づける先行研究を吟味し、それぞれの妥当性をトルコ語と中国語のデーターに照らし合わせて検証した。具体的には、トルコ語は日本語と同様自由語順言語であるにもかかわらず、主語の省略を許さないという新しい事実を指摘し、これはトルコ語が主語と述語の一致を示すことに関係づけて説明されるべきことを論じた。また、中国語は日本語と異なり自由語順言語ではないにもかかわらず、目的語の省略を許すことから、やはり主語・目的語省略と自由語順現象とを相関させる分析は妥当でないことを論じた。上記の研究成果の意義としては、表面的には似ている言語(日本語、トルコ語、中国語)でも、それらの空主語・空目的語は異なる特性を持っていることが明らかとなったことである。この相違を一致現象を含め他のどのような特性と関係づけて分析するか引き続き研究を進める。本研究は、日本語における主語・目的語の省略現象を比較統語論的に分析し、それに基づき複数の言語に見られる空主語・空目的語の類似点・相違点を精査し、それらの背後にある普遍文法の原理・パラメーターを解明することを主たる目的としている。平成22年度においては、前年度の研究成果を踏まえ、主語・目的語省略についての日本語と中国語・トルコ語の比較に関する研究を論文にまとめること、及び考察の対象をバスク語やマラヤラム語などに拡大することを計画していた。平成22年度の研究実績としては、まず主語・目的語省略についての日本語と中国語・トルコ語の比較に関する研究を論文の形でまとめた(Argument Ellipsis,Anti-agreement,and Scramblingというタイトルの論文で、現在査読審査中の論文集に掲載予定)。そこでは、当該省略現象の通言語的分布は一致現象の有無により説明できる可能性、及び先行研究で提案された、当該省略現象と自由語順現象を結びつける仮説は妥当ではないことを論じた。研究実績の第2点目としては、マラヤラム語の空主語・空目的語構文を調査し、その空主語は省略により派生されるものではないこと、空目的語は日本語のものと同様省略により派生されうること、及びマラヤラム語は主動詞を残留させる形の動詞句省略を許すことを発見した。目下、これらの事実が一致現象の有無という観点からどのように捉えられるかについて考察を深めている。なお、当初平成23年3月に予定していたバスク語の現地調査は、震災の影響により平成22年度中に行うことができなかった。平成23年度に延期をして実施することを望んでいる。上記の研究成果の意義は、表面的には似ている言語でも、それらの空主語・空目的語は異なる特性を持っていることが一層明らかになり、そこには新たな変異の形(マラヤラム語)があることがわかったことである。本研究は、日本語における主語・目的語省略現象を比較統語論的に分析し、それに基づき複数の言語に見られる空主語・空目的語の類似点・相違点を精査し、その背後にある普遍文法の原理・パラメーターの解明を主たる目的としている。平成23年度においては、前年度までの研究成果を踏まえ、主語・目的語省略についての日本語とマラヤラム語の比較に関する研究を論文にまとめること、及び考察の対象をバスク語やアメリカ手話などに拡大することを計画した。平成23年度の研究実績として、まず主語・目的語省略についての日本語とマラヤラム語の比較に関する研究を論文の形でまとめた(Argument Ellipsis in Japanese and Malayalamというタイトルの論文で、現在第二稿改訂中。学術雑誌に投稿の予定)。

そこでは、当該省略現象の通言語的分布は一致現象の有無により説明できること、及びマラヤラム語には日本語にはない主動詞残留型動詞句省略が可能であることを論じた。研究実績の第2点目としては、アメリカ手話の空主語・空目的語構文を文献により調査し、その空主語・空目的語は省略により派生されるものではないことを示唆するデーターを入手した。目下、これらのデーターが一致現象の有無という観点からどのように捉えられるかについて考察を深めている。なお、当初平成23年3月に予定していたものの震災の影響により平成23年度に延期をしていたバスク語の現地調査を平成24年3月に実施し、バスク語では空主語・空目的語が省略により生じることができないことを示唆するデーターを得た。このデーターの詳細な検討が今後の課題である。上記の研究成果の意義は、表面的には似ている言語でも、それらの空主語・空目的語は異なる特性を持っていることが一層明らかになり、そこには新たな変異の形(例えば、マラヤラム語)があることがわかったことである。この相違を一致現象を含め他のどのような特性と関係づけて分析するか引き続き研究を進める。
光学活性アミンの不斉合成-イミンの不斉還元および不斉アルキル化反応-

トリプタミン誘導体の不斉Pictet-Spengler反応について筆者らは既に不斉補助基を有するトリプタミンとアルデヒドより生成するイミニウム塩、イミンとキラルルイス酸から得られるイミニウム塩の分子内アルキル化反応について検討した。、今回ヒドロキシトリプタミンとベンツアルデヒドより容易に合成できるニトロン1とキラルルイス酸によって発生すると予想されるニトロニウム塩の不斉環化反応について検討したところ、高収率且つ最高88%eeのエナンチオ選択性で、1-置換-1,2,3,4-テトラヒドロ-β-カルボリンが得られることが明らかとなった。ヒドロキシトリプタミンのエナンチオ選択的Pictet-Spengler反応ニトロン1を(+)-B-クロロジイソピノカンフェイルボラン[(+)-Ipc_2BC1]と室温で反応させると、高収率で反応が進行し2-ヒドロキシ-1-フェニル-1,2,3,4-テトラヒドロ-β-カルボリン2が得られ不斉誘導(25%ee)が見られたので、ニトロン1の(+)-Ipc_2BC1による環化反応に及ぼす溶媒効果を-78°Cで検討した所、CH_2C1_2が最も適した溶媒であった。そこでこの反応に及ぼす温度効果をCH_2C1_2溶媒中で検討した所、0°Cでは2の化学収率97%(不斉収率48%ee)、-20°Cでは95%(58%ee)、-48°Cでは100%(84%ee)、-78°Cでは92%(75%ee)となった。更にジクロロメタン中、-98°Cで行なえば63%ながら光学純度は最高88%eeまで向上することがわかった。一方、N-イソブチリデントリプタミンN-オキシドを同様に-78°Cで(+)-Ipc_2BC1と反応させると2-ヒドロキシ-1-イソブチル-1,2,3,4-テトラヒドロ-β-カルボリンが75%、35%ee(S)で得られた。次にこの反応に及ぼす(+)-Ipc_2BXのXの影響を検討するために、(+)-Ipc_2BBr、(+)-Ipc_2BOTfを用いたが不斉誘導はそれぞれ67%ee、55%eeとなり向上は見られなかった。得られたヒドロキシアミンはAcOH中でZn還元すると、1-フェニル-1,2,3,4-テトラヒドロ-β-カルボリンに還元された。
拡散法による高温超伝導材料の導体化に関する基礎的研究

拡散法はさきに研究代表者らによりNb_3SnやV_3Ga等のA15型金属間化合物の線材化に用いられ、また最近、Y系酸化物超伝導体の生成にも適用された。Y系では、高融点のY_2BaCuO_5と低融点のBa_3Cu_5O_8を組合わせて拡散させると、91.5KのTcと約2000A/cm^2のJc(77K,OT)をもつ123高温超伝導体がえられた。今回同様の手法をBi系酸化物超伝導体に適用し、作製された試料の組織と超伝導特性について研究した。高触点のSr基酸化物Sr_2CaCu_2O_5を下地とし、その上に低融点のBi系酸化物Bi_2CaCuO_5を被覆して種々の条件で拡散熱処理を行った。その結果、両者の間に組成のほぼ均一な厚い(約150μm)2212相を生成させることに成功した。この2212相は拡散方向に成長した緻密な柱状晶からなっており、表面からのX線回折によると強いa軸配向組織をもつことが明らかにされた。この試料のTcは78kで、また4.2kにおける磁化曲線から計算したJcは6×10^5A/cm^2であった。ついで、Biの一部をPbで置換した(Bi_<0.8>Pb_<0.2>)_2CuO_xの低融点成分と、Sr_2Ca_2Cu_2O_6の高融点成分を用い、同様にして850860°Cで熱処理を行うとPbがほぼ一様に添加された厚さ約150μmの拡散相が生成された。この拡散相は109kのTcを示し、またX線回折により2223相の生成が確認された。今後さらに、拡散対の組成や熱処理条件の拡散相の配向性や超伝導特性に与える影響について研究を進める予定である。このように、拡散法によって強い配向性をもったBi系高温超伝導体が容易に生成出来ることは、その素子応用や線材応用に対して大きいインパクトを与えると考えられる。
TCA回路の多様性とその起源の解明

TCA回路は最も研究された代謝系の一つであるが、ゲノム解析から非モデル微生物には不完全型等多様なTCA回路の存在が示唆され、実際、研究代表者らが始原的な可逆的TCA回路を見出したように、未だ重要な知見の発見が相次ぐ。本研究では、培養が困難な環境微生物へ適用可能な独自の微量メタボローム解析技術を駆使し、(1) (超)好熱性アーキア及びバクテリアに分布する「不完全な」TCA回路の役割の解明、(2) TCA回路ともう一つの始型炭素固定経路(Wood-Ljungdahl経路)との関係の解明、(3) (1)/(2)の過程で明らかにされる未知アミノ酸生合成経路の解明を実施する。研究代表者は既に可逆的TCA回路を発見し、生命は環境における有機物の量(アセチルCoA)に適応して独立栄養にも従属栄養にも機能する混合栄養生物として誕生した可能性を示唆している。本提案ではアミノ酸の安定同位体標識部位を検出する超微量メタボローム解析技術を用いて大量培養が難しい環境微生物の代謝経路を明らかにする。可逆的TCA回路は生命の誕生、進化を理解する上でも新たな展開であり、提案にある環境微生物を用いたWL回路やTCA回路の解明は、学術的にも極めて優先度が高く優れた提案である。熱性細菌の培養からゲノム、トランスクリプトーム、プロテオームに至るトランスオミクスを用いたアプローチが提案されており包括的な解明が期待できる。
ワイドギャップ半導体を用いた単電子ナノ構造の作製とその集積化に関する基礎研究

量子ドットを用いると,電子デバイスならびに光デバイスにおける状態密度の離散値化などにより高性能化が期待される。現在これらの実現を目指してInGaAs系を中心にその製作方法の研究進展がめざましい。しかし発光波長の観点からは赤外発光に偏っており,より広い発光波長領域への拡大や,量子ドットに閉じ込められた励起子や励起子分子の解明を進めるためには,より広範な半導体による量子ドット作製技術の展開が必要である。特にワイドギャップ半導体では発光波長の短波長化とともに,励起子束縛エネルギーが大きいことから,量子ドットを形成して室温における励起子効果をより顕在化できる可能性がある。さらにこうした電子系の量子化に加えて光場の量子化も実現し両者の相互作用を強めることができれば,高速・高性能発光素子の実現が期待できる。本研究はこのような量子ドット構造の作製ならびに光ドットの作製と両者の複合化に関連し,特にワイドギャップ半導体の自己組織化ドット構造が作製できること,また原子価不整合系ヘテロ構造ではドットが不安定になる可能性があるが,陽原子共通ヘテロ接合系では安定なドット構造が作製できることを示した。これと並行してAFM/SEM複合ナノリソグラフィによって高解像度のパタ-ニングが可能であること、パタ-ニングされたマスクを用いドット構造の選択成長も可能であることを示した。これらの成果は,今後さらに電子系の量子ドットサイズの制御,密度の向上を計るとともに,半波長(100nm程度)サイズの光ドットとの結合により高速,コヒーレントな微小発光素子,その集積化による並列光処理を実現する基礎となる。