hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
東南アジア諸国における汽水産エビ類の疫学調査および病原ウイルス伝播経路の解明

これまでの疫学調査結果の傾向として、自国の親エビを利用している国では疾病の種類は限られており、親エビや種苗を輸入している国では、新疾病が発生し、疾病の種類が増加している。各国で販売されている汽水エビについてウイルス保持検査をnestedPCRで行ったところ、フィリピン産ではホワイトスポットウイルス(WSSV)が、インドネシア産ではWSSVおよび伝染性皮下組織造血器壊死症ウイルス(IHHNV)が、タイではイエローヘッドウイルス(YHV)およびIHHNVの感染が確認された。タイでの疫学調査では、バナメイでの急性肝膵臓壊死症(AHPNS/EMS)の被害が主で、ウイルス疾病の症状は見られなくなっているということであったが、罹患エビのPCRによる検査では、イエローヘッドウイルス(YHV)および感染性皮下造血器壊死症ウイルス(IHHNV)に陽性であった。池入れ一か月以内でAHPNSが発症してしまうため、ウイルス疾病が表面化しない状況であると推定された。マレーシアにおいてもタイと同様の状況で、バナメイではAHPNSの被害が大きく、稚エビ放流後一ヶ月以内に発病してしまうことが多く、病原ウイルスについての被害については疫学調査ではわからなかった。疾病被害にあっている異なる養殖場の5か所のバナメイ養殖池から入手した疾病エビの検査では、2カ所6試料から、AHPNDに特異的なPCRプライマーで陽性となる菌株が検出された。AHPNS陽性の個体サイズは3ー5gで、病原ウイルスは検出されなかった。ホワイトスポット病に罹患したエビのホワイトスポットウイルス(WSSV)遺伝子変異領域の解析では、同親からの種苗の場合は異なった池であっても同じ変異を持つ場合が多く、垂直感染によるものが最も多いと推定された。一方、同親からの種苗であっても異なる遺伝子変異を持つウイルスが検出される池もあり、一例のみ前回飼育時に罹患したウイルス遺伝子変異を持つ病原ウイルスが検出され、池内で病原ウイルスを保持する場合があることが示唆された。その他、一部では池間の水平感染の可能性も示唆された。東南アジア調査対象国でのウイルス疾病の現状をまとめ、病原ウイルスの遺伝子変異の結果から伝播経路を推定し、現場に適したウイルス疾病の防御策を検討し、加えて、近年被害が大きいと言われている細菌性疾病についても検討し、汽水エビ養殖に従事している人々に対して疾病防御策を提案することを目的としている。マレーシアの種苗生産機関で使用した親ウシエビ雌のPCR検査では、16尾中7尾がイエローヘッドウイルス(YHV)を約1万コピー/μgDNA程度、感染性皮下造血器壊死症ウイルス(IHHNV)に関しては16尾中10尾が保有しその半分は10万コピー/μgDNA以上の重度の感染であった。インドネシアやタイ、ベトナムでもホワイトスポットウイルス、YHV、IHHNVが検出され、細菌等による被害が多いとされる疫学調査との違いが示された。ウイルス遺伝子解析結果からは、病原ウイルスの伝播には種苗生産に用いる親からの垂直感染によるものが最も多いことが示された。一方、養殖バナメイの急性肝膵臓壊死症(AHPND)についてマレーシアの6養殖池のエビから分離したところ、AHPND菌の分離頻度は0.8から29%と養殖池間で大きく異なった。AHPND菌と非AHPND菌の共存培養試験を行ったところ、非AHPND
形態形成の調節機構-器官の形成と再生を制御する分子機構

器官の形成と再生を制御する分子機構を明らかにするため、以下の研究を行い成果を得た。1、マウス神経細胞接着分プレキシンファミリーに属する新たな分子プレキシン4を同定した。また、神経細胞接着分子ニューロピリンの細胞接着活性ドメインを決定した。(藤澤)2、ニワトリ胚神経系で、en,PAX5,Wnt-1,Elf-1,RAGS相互の発現調節のカスケードを明らかにし、網膜視蓋投射パターンの形成との相関を解析した。(仲村)3、ニワトリ受容体型チロシンキナーゼCek8とそのリガンドElf-1,RAGSが運動ニューロン軸索伸長の制御に関わっていることを明かにした(田中)4、肢芽の間充織細胞が部位特異的な細胞接着能を持ち、この細胞接着に関与する可能性があるプロトカドヘリン2を見いだした。(井出)5、ドミナントネガテイブBMPレセプターをニワトリ胚肢芽に導入する方法で、BMPが肢芽のプログラム細胞死を引き起こす因子であることを明らかにした。(黒岩)6、肝細胞増殖因子HGFが肺の形態形成を制御する因子であるとの結論を得た。更に、アフリカツメガエルでHGFファミリー分子ならびにそのレセプターを同定した。(中村)7、β-1インテグリンがコラーゲンやフィブロネクチンの受容体として、色素上皮細胞の分化状態や分化転換に重要な役割をはたすことを示した。(江口)以上のように、本年度の研究により、神経系や四肢など高次な形態を備えた器官の形成・再生に関与する新たな分子遺伝子が見いだされ、更にこれら分子・遺伝子の機能的連関が明らかにされ、多細胞高次形態の形成の分子機構の解明が進展した。1、細胞認識に関与する膜分子ニューロピリンを過剰発現するキメラマウスで神経系、血管系、ならびに四肢の形成異常が確認され、ニューロピリンが形態形成の様々な側面を制御する分子であることが明らかにされた。(藤澤肇)2、肢芽間充織細胞の細胞選別能・接着能が肢芽の部域により違いがあり(井出宏之)、この違いがHox遺伝子の発現と相関していることが明らかにされた。(黒岩厚)3、ニワトリで肝細胞増殖因子HGFとその受容体c-metのcDNAクローニングがなされ、胚発生時でのこれら遺伝子の発現動態が明らかにされた。(中村敏一)4、細胞成長因子midkine(MK)がレチノイン酸で発現制御されていること、MKがP19細胞を神経に分化誘導すること、神経繊維の伸長を促すことが明らかにされた。(村松喬)5、色素上皮細胞のレンズ細胞への分化転換が、細胞成長因子bFGF、ならびに、TGFβ結合蛋白質により制御されていることが明らかにされた。(江口吾朗)6、ニワトリ胚で発現する受容体型チロシンキナーゼ遺伝子の分離がなされ、発生期の運動ニューロンで特異的に発現するtk-14,retが見いだされた。(田中英明)これら本年度の研究成果は、神経系や四肢をはじめとする複雑な形態を備えた器官の形成と再生を制御する機構を、細胞成長因子、細胞認識・接着分子、ホメオティック遺伝子を手がかりにして総合的に解明することが可能であることを示している。1、アフリカツメガエルで神経細胞認識に関与することが明かとなっている膜分子Plexin(PL)が新たなカルシウム依存性の細胞接着分子であることを明かにした。更に、マウスでは少なくとも3種のPL遺伝子が存在していることを明かにした。(藤澤)2、サブトラクションにより、ニワトリ胚視蓋の前後軸に沿って異なる発現パターンを示す複数の遺伝子が得られた。(仲村)3、ニワトリ受容体型チロシンキナーゼ(Sek)が運動ニューロンの分化を制御する可能性を明かにした。また、Sekの発現は神経管の前後軸の位置情報に依存していることが示された。(田中)4、肢芽の間充織細胞が部位特異的な細胞接着能を持つことが明らかにされた。(井出)5、レトロビールスを用いてHox遺伝子(Hoxa-13)をニワトリ肢芽で異所的に発現させること、前腕骨の短縮、手根骨の分化抑制など四肢形成に異常が生ずることが明らかにされた。(黒岩)6、肝細胞増殖因子HGFのレセプター(c-Met)の変異受容体をアフリカツメガエル胚に注入したところ、胚の腹側部の構造の形成不全が生じることを明らかにした。(中村)7、ニワトリ色素上皮細胞の分化転換の制御に関わると想定される遺伝子pP64が2種のTGF-β結合蛋白質をalternative splicingによって産生し、この2種のTGF-β結合蛋白質が細胞外基質と相互作用する可能性が示された。(江口)以上のように、本年度の研究により、神経系や四肢など高次な形態を備えた器官の形成・再生に関与する新たな分子・遺伝子が見いだされ、多細胞高次形態の形成を制御する分子機構が格段に解明された。

1、マウス脳で3種のカルシウム依存性の神経細胞接着分子Plexin(PL1,PL2,PL3)の一次構造を決定した。更に、これらプレキシンファミリー分子が異なった神経回路に発現することを明らかにし、この分子ファミリーが特異的な神経回路形成に関与する可能性を示した。(藤澤)2、ニワトリ胚視蓋の後端部に発現するen,PAX5,Wnt-1相互の発現調節のカスケードを明らかにし、網膜視蓋投射パターンの形成との相関を解析した。(仲村)3、ニワトリ受容体型チロシンキナーゼCek8が運動ニューロンの特定のサブセットの分化を制御することを明かにした。(田中)4、肢芽の間充織細胞が部位特異的な細胞接着能を持ち、この細胞接着に関与する可能性がある3種のカドヘリンファミリー分子を見いだした。(井出)5、Hox遺伝子(Hoxa-13)を強制発現させるとニワトリ肢芽間充織細胞の細胞接着性が変化することを明らかにした。また、Hoxa-13の標的遺伝子としてHoxa-11、Wnt5aを同定した。(黒岩)6、肝細胞増殖因子HGFのアンチセンスを肺の器官培養に加えると管腔形成が阻害されることを明らかにし、HGFが肺の形態形成を制御する因子であるとの結論を得た。(中村)7、β-1インテグリン抗体がニワトリ色素上皮細胞の細胞接着性を低下させ脱分化を促進することを明らかにし、色素上皮細胞の分化転換に細胞外基質との相互作用が重要な役割をはたすことを示した。(江口)以上のように、本年度の研究により、神経系や四肢など高次な形態を備えた器官の形成・再生に関与する新たな分子・遺伝子が見いだされ、更にこれら分子・遺伝子の機能的連関が明らかにされ、多細胞高次形態の形成の分子機構の解明が格段に進展した。器官の形成と再生を制御する分子機構を明らかにするため、以下の研究を行い成果を得た。1、マウス神経細胞接着分プレキシンファミリーに属する新たな分子プレキシン4を同定した。また、神経細胞接着分子ニューロピリンの細胞接着活性ドメインを決定した。(藤澤)2、ニワトリ胚神経系で、en,PAX5,Wnt-1,Elf-1,RAGS相互の発現調節のカスケードを明らかにし、網膜視蓋投射パターンの形成との相関を解析した。(仲村)3、ニワトリ受容体型チロシンキナーゼCek8とそのリガンドElf-1,RAGSが運動ニューロン軸索伸長の制御に関わっていることを明かにした(田中)4、肢芽の間充織細胞が部位特異的な細胞接着能を持ち、この細胞接着に関与する可能性があるプロトカドヘリン2を見いだした。(井出)5、ドミナントネガテイブBMPレセプターをニワトリ胚肢芽に導入する方法で、BMPが肢芽のプログラム細胞死を引き起こす因子であることを明らかにした。(黒岩)6、肝細胞増殖因子HGFが肺の形態形成を制御する因子であるとの結論を得た。更に、アフリカツメガエルでHGFファミリー分子ならびにそのレセプターを同定した。(中村)7、β-1インテグリンがコラーゲンやフィブロネクチンの受容体として、色素上皮細胞の分化状態や分化転換に重要な役割をはたすことを示した。(江口)
前立腺肥大症での排尿時前立腺部尿道の形態観察

はじめに、前立腺の三次元的輪郭の観察について研究した。超音波による前立腺計測は古くから行われてきた。経直腸的走査法では、プローブを正確に平行移動させて、その位置を正確に計測することができる特徴がある。ただ、計測困難な部位がある。前立腺の横断像では、前立腺の底部(膀胱に接する部分)や尖部では明瞭な像が得られない。前立腺のカプセルに対し断層面が接線方向になるためである。一方、リニア走査での縦断像では、前立腺の右端左端の輪郭のトレースが困難である。この問題点を解決するため、右端左端にあたる輪郭の抽出は縦断層像でトレースし、底部尖部にあたる輪郭の抽出は横断像でトレースした。両者のトレース像をパソコンを使用して合成できるようにした。この目的のために、まずプローブを固定する部分を工夫した。1.プローブの移動によって前立腺が移動しないようにした。縦断走査と横断走査で像の位置ずれが生じないようにした。2.横断像では5mm間隔でプローブを平行移動した。3.縦断像では10度ずつの一定の間隔で走査の角度を変えられるようにした。実際の三次元的形態観察では、まず横断像で形態を計測した。つぎに等角度間隔で撮影された縦断像の底部・尖部をトレースし、横断像の断面にそれを重ねてパソコンにより投影した。これによって、横断・縦断のいづれか明瞭な輪郭を使用して形態計測ができた。前立腺部尿道の内部の拡張性や進展性を知るため、前立腺内に径1cmのゴム製のカテーテルを挿入しカテーテル内の圧力と前立腺尿道の径を計測できるようにした。圧力と尿道の前後径・左右径を計測した。臨床応用を図っているところである。
保健推進員の効果に関する縦断的な研究-保健推進員側からの検討-

近年、人々は質の高い人生を実現するために健康でありたいと希望し、健康についての関心はますます高まっている。政府は、長寿社会における健康づくりの施策「健康日本21」において、疾病予防と健康づくりのための具体的な目標値を示した。一方、老年人口の増加は介護負担の問題を招いており、住民たちと社会システムの巧みなネットワークを実現することで地域の健康度を高めていく必要があると考える。本研究は、市民が参加するF市の保健推進員活動をとりあげ、保健推進員356名を対象に、活動が成員に与える影響について明らかにするために、変化とそのプロセスから保健推進員活動の機能について検討することを目的とした。検討にあたっては、健康行動の側面と心理的自己成長の側面、活動満足度について質問紙による調査を実施した。その結果以下のことが明らかになった。健康行動の側面は、保健推進員の健康行動とそれを家族へ促すことをあらわす家族への働きかけと、地域へと広げることをあらわす地域への働きかけによって検討した。心理的自己成長の側面は、自己の存在を確認する活動体験によって、様々な行動を展開したことを自己成長と捉え、自尊感情、自己効力感、自己実現的価値観によって検討した。対象者は、活動満足度を高めることで、自尊感情、自己効力感、自己実現的価値観およびに地域への働きかけに影響を受けていた。保健推進員と非保健推進員を比較した結果、保健推進員は非保健推進員にくらべて、健康行動、家族への働きかけ、地域への働きかけが有意に高かった。保健推進員活動は、保健推進員の健康行動をうながし、家族や地域の人々へも働きかけるといった健康行動の獲得を地域へ発展させる効果を持つことが明らかになった。これは、市民参加によって地域の健康度を高めようとするヘルスプロモーションの機能を持つ活動といえる。高齢化社会における地域の健康づくりに、住民がともに理解しあって暮らすといった住民参加の取り組みが注目される。地域組織活動は、その住民参加を育むうえで、健康学習の場を含んだ重要な役割を持つものと考えられる。本研究では、地域組織活動の成員側に視点を当て、活動参加から獲得される「活動の場」の広がりを明らかにすることを、目的とする。1.対象及び調査方法:第13期(平成9年-10年度任期)F市保険推進員356名を対象に、手渡しと郵送調査法による質問紙調査を実施した。2.調査期間:平成10年1月26日3月1日。回収は317人(回収率89.0%)有効回答317人。3.調査内容:保険推進員経験及び以前の組織活動経験等、属性項目、心理的変化、健康行動の変化、他者(家族・地域)への健康行動に関する働きかけ、地域への関心等である。4.データの収集及び調査データの処理:欠損のデータの収集と精度管理のため、調査票のデータ内容の確認を行う。5.分析内容:対象者の保険推進員活動参加による、自己の変化と他者との関係における変化を、心理的側面と健康行動に関する側面から分析検討する。保険推進員は全員女性であり、年齢構成は、30代(3.2%)、40代(19.2%)、50代(36.3%)、60代以上(41.3%)であった。また、保険推進員経験ありの者が178名(56.2%)験者なしの者が139名(43.8%)であった。長寿社会において、人々が望む健康で質の高い暮らしを続けるために、ヘルスプロモーションの視点である、地域の人々が参加する健康増進活動が必要とされている。地域住民が参加する地域組織活動として位置づけられる保健推進員活動は、人々の要求を満たす役割を期待されている。

本研究では、保健推進員が活動参加によって獲得する「活動の場」の広がり(自己成長、保健行動の獲得と地域住民への働きかけを含む)を、明らかにすることを目的とする。1.対象および調査方法:第13期(平成9-10年度任期)F市保健推進員356名を対象に、手渡しと郵送調査法による質問紙調査を実施した。2.調査期間:平成11年1月26日3月15日。回収は、264人(回収率83.3%)3.調査内容:保健推進員経験および以前の組織活動経験等の属性項目、心理的側面(活動満足度他、)、保健行動および他者(家族・地域住民)の保健行動への働きかけ、地域への関心等である。4.データの収集および調査データの処理:欠損データの収集と精度管理のため、調査票のデータ内容の確認を行う。5.分析:平成10年度調査と今回の調査データをリンケージし、保健推進員活動が与える参加者への影響を分析検討中。長寿社会を迎えて、わが国では多くの人々が健康で質の高いくらしに関心をよせている。それを実現する要因の一つに、ヘルスプロモーションの視点である地域住民の参加する活動の促進が指摘される。本研究では、保健推進員活動に参加する住民(保健推進員)を対象に、活動参加が対象者に与える影響と効果を明らかにすることを目的とした。1.対象及び調査方法:F市在住の保健推進員経験のない女性150名を対象に、郵送による質問紙調査を行った。回答者数75名、有効回答率(56.0%)であった。2.調査期間:平成11年7月18日8月31日3.調査内容:属性(学歴、経済的ゆとり、ボランティアへの関心等)、自尊感情、自己効力感、自己実現的価値観、保健行動、家族及び地域への働きかけ等である。4.分析及び結果:保健推進員を対象に平成11年1/26-2/15に実施した回答結果と、非保健推進員を対象とした今回の結果を比較した。その結果、保健行動、家族への働きかけおよび地域住民への働きかけでは、保健推進員が非保健推進員より有意に多く働きかけていた。なお、保健推進員の継年的変化については、平成10年調査結果と平成11年調査結果を分析検討中である。近年、人々は質の高い人生を実現するために健康でありたいと希望し、健康についての関心はますます高まっている。政府は、長寿社会における健康づくりの施策「健康日本21」において、疾病予防と健康づくりのための具体的な目標値を示した。一方、老年人口の増加は介護負担の問題を招いており、住民たちと社会システムの巧みなネットワークを実現することで地域の健康度を高めていく必要があると考える。本研究は、市民が参加するF市の保健推進員活動をとりあげ、保健推進員356名を対象に、活動が成員に与える影響について明らかにするために、変化とそのプロセスから保健推進員活動の機能について検討することを目的とした。検討にあたっては、健康行動の側面と心理的自己成長の側面、活動満足度について質問紙による調査を実施した。その結果以下のことが明らかになった。健康行動の側面は、保健推進員の健康行動とそれを家族へ促すことをあらわす家族への働きかけと、地域へと広げることをあらわす地域への働きかけによって検討した。
microRNA-21の敗血症に対する制御活性を用いた新たな診断・治療法の開発

感染症に臓器不全を合併すると、敗血症として不可逆的な多臓器不全へと重症化することを経験する。薬物治療に未だ有効なものはなく、新たな診断・治療法の開発が求められる。Small RNAのmiRNAは多くの標的分子を翻訳レベルで制御し、細胞内だけでなく、血液・尿などの細胞外においてExosome内に安定して存在し、細胞間の情報伝達を担っている。敗血症とmiRNAに関する報告は少ないが、敗血症動物モデルにおいて、miR-21が細胞増殖関連分子PDCD4を制御し、敗血症の生存率を改善することが報告された(Science signaling 2016, Nature Immunol 2009)。我々は食道癌の進行度診断を明らかにすることを目的に、食道癌の組織検体(CCR,2009)、および血清中でのmiR-21の解析(J Surg Oncol,2012)を行ってきた。また、血清中のExosomeに着眼し、その中のmiR-21の発現解析を行った。軽度の慢性炎症の存在の中、miR-21は癌と炎症の両バイオマーカーの可能性が指摘された(Cancer, 2013)。今回、敗血症の臨床情報とmiR-21発現を検証し、miR-21を敗血症に対する新たな診断および創薬として応用していくことを追究していく。敗血症患者のExosomal miRNA-21の発現と種々の臨床的dataとの比較検証を行う。特に、炎症との関連性を明らかにする。その後は敗血症モデルにて、miR-21の創薬としての効果を分子生物学的、病理学的検証を行うことを目的としている。A.健常者と敗血症の患者血清の採血と保存同意取得後に検体を回収し、遠心分離後の上清を細胞成分の混入に配慮し、-80°Cに凍結保存を行っている。現在、サンプル数がまだ少なく、Exosmeの分離精製までは至っていない。今後の多くの患者サンプルの収集を継続していく。健常者と敗血症の患者血清の採血と保存については、引き続き患者同意取得後のサンプルの収集を継続し、Serumを分離精製の上、Assayまでの間、-80°Cに保存しておく。また、敗血症のサンプルは単球、好中球の分離精製の上、今後のmiRNAの発現解析のために、mRNA精製の後、Assayまでの間、-80°Cに保存しておく。miR-21とPDCD4の発現との関連性の解析については、患者検体が集積されるまでの間、THP-1, HL-60細胞のような免疫担当細胞由来の細胞株を用いて、LPS刺激などによる解析を進めていく予定である。免疫担当細胞の分離精製のための、バッファーなどの消耗品、単球由来の細胞株を用いた際の、細胞培養に関する消耗品に予算を使用していく予定である。
有機ラジカルのスピンに基づく単一分子スピントロニクス

本研究の目標のひとつは、これまで40K程度に留まっていた、有機磁性-導電性共存系における磁気抵抗発現温度をさらに引き上げることである。昨年度、新たな分子設計により、磁気抵抗比は-0.2%と小さいものの、室温付近で負の磁気抵抗を発現する系を見出した。しかしながら、この系が室温付近で負の磁気抵抗を発現するのは3回対称性を持つという分子の特殊性によるもので、広範に適用可能な手法ではない。そのため、分子間相互作用によるスピン分極の低下を低減することで発現温度を向上させる目的で、スピン分極ドナーを単層カーボンナノチューブ上に分散して吸着させることを試みた。単成分結晶では導電性が低く、これまで負の磁気抵抗が観察されていないスピン分極ドナーのESBNを用いたところ、室温から極低温までの磁気抵抗測定が可能となり、さらに200K付近まで負の磁気抵抗の発現が認められた。但し、磁気抵抗比は最低温の2Kで-1.8%と小さく、スピンの存在密度が小さいことが原因と考えられる。この手法は、これまで磁気抵抗測定の適用範囲外であった導電性を持たない様々なスピン分極ドナーにも適用可能であり、さらなる発展が見込まれる。関連する研究として、シクロファン型ドナー分子のイオンラジカル結晶において、直交する異なる2つの結晶軸方向の導電性が互いに制御可能なことを見出した。同じ軸に繰り返し電流を印加すると徐々に抵抗が減少していく様子が見られ、その際直交方向では逆に抵抗が増加する。この制御は相互に繰り返し行うことができ、電流によって動作する切替スイッチとみなすことができる。本新学術領域研究全体の大目標である、分子によるコンピューティングや脳型コンピューターの実現に資する成果といえる。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目標の一つは、これまで40K程度に留まっていた、有機磁性ー導電性共存系における磁気抵抗発現温度をさらに引き上げることである。その目的から、スピン源として3個のラジカルを置換した分子を設計した。理論計算からは、磁気抵抗発現温度と相関するスピン分極率はスピン源の個数にほぼ比例して上昇することが示され、3つのラジカルを置換することで100K程度の発現温度が期待された。実際に分子を合成し、その磁気抵抗を測定したところ、280Kの室温においても、5Tの磁場の印加に対し、-0.2%の負の磁気抵抗が観察された。この結果は上述の理論計算による予測(期待値)を大きく上回っているが、室温における常磁性1/2スピンのスピン分極率は約1%であり、2重交換モデルに基づけば、仮に局在スピンによる伝導電子のスピン分極効率が100%であったとしても磁気抵抗比は0.01%を超えることは無いことから、磁気抵抗比に関しても、これまでのモデルでは説明が付かない。この分子においては3つのラジカルを置換するため3回対称性を持つ有機ドナー骨格を用いているが、このことからフロンティア軌道が縮退している。この3回対称性が、構造を固定した場合でもスピン1個の反転により崩れ、フロンティア軌道の縮退が破れることが、理論計算から明らかになった。さらに、それに基づく軌道エネルギーの変化が、磁場の印加による酸化還元電位の変化として観察されている。室温で負の磁気抵抗が観察されたのみならず、単分子レベルで分子機能を制御する新たな方法論が見出されたという意味からも意義深い結果といえる。一方、単分子計測に関しても、領域内の単分子計測を専門とする他の複数のグループと打ち合わせを行い、その内容に基づきすでに試料を提供するとともに新たな分子設計を行った。単分子計測に関してはまだ実現していないものの、すでに着手しており、新たな設計に基づく分子に関しても合成を開始した。

一方、磁気抵抗発現温度の向上に関しては、すでに達成することができ、さらにその実現には新たなメカニズムが関与することが明らかになった。また、少数分子クラスターにおける系統的な磁気抵抗測定に関しても、領域内共同研究により、数ナノメートルギャップの電極の作成に関する指導を受けられる見込みである。このように、研究項目により進捗に差はあるものの、すでに目標を達成した項目もあり、研究機関内に当初予定の成果が得られると考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。26年度に見出された、新たな室温負性磁気抵抗系について、X線結晶構造解析を行い、メカニズムをさらに明らかにする。単分子計測に関しては、領域内共同研究をさらに進めるほか、新たに設計・合成した分子についての検討も進める。特に、巨大磁気抵抗素子やトンネル磁気抵抗素子の単分子モデルとなる分子の合成を行い、単分子レベルでの巨大磁気抵抗発現を目指す。また、数ナノメートルのギャップをもつ電極を作成し、少数分子クラスターにおける磁気抵抗効果を系統的に測定することで、磁気抵抗発現温度と分子間相互作用の相関関係を明らかにする。また、本来の提案内容とは異なるものの、領域の一つの目標である、脳型の動作をする分子コンピュータについて、回路ネットワークの構成要素となる、電流や電圧によって可逆的に単分子導電特性が変化する分子の開発も進める。
神経突起の伸展と分化における構造的・機能的に分化した微小管の役割

本研究は、神経細胞の分化と成熟におけるチューブリンの翻訳後修飾の意義の解明と神経突起の伸展あるいは成熟を促進するモノクローナル抗体の作製という2つの標題からなる。第一の課題については、まず、等電点電気泳動(IEF)解析システムを本補助金で購入し、IEFとアイソタイプおよび翻訳後修飾部位特異的モノクローナル抗体をもちいたイムノブロットにより、チューブリンアイソフォームを分析する系を確立した。同時に、使用するモノクローナル抗体のエピトープも決定した。次に、ラット発達脳にこの分析系を適用して、α-チューブリンの翻訳後修飾が神経突起の伸展や微小管の動的性質と関連が深いこと、β-チューブリンの翻訳後修飾は神経突起の伸展ではなく成熟と関連することを見いだした。第二の課題については、まず、PC12細胞の表面抗原が未変性の状態で免疫し、生細胞と強く反応するモノクローナル抗体を効率的に作製する系を開発した。ついで、得られた表面抗体の中から、神経突起の伸展を促進するモノクローナル抗体をスクリーニングした。その結果、神経成長因子(NGF)と同様に、PC12細胞の突起伸展活性をもつ抗体を1つ得た。この精製抗体10μg/mlで、その活性はほぼ極大に達し、NGFと同様に、ニューロフィラメントタンパク質(NF-L,NF-M)、βIII-チューブリンなどの神経細胞特異的細胞骨格タンパク質の発現を増加させた。以上のことは、この抗体が細胞分化のシグナル分子の代わりとして使用できることを示している。抗原については現在検討中であるが、GPI-アンカー分子の1つであることがわかっている。平成5年度の課題は、神経突起の伸展と分化に伴う微小管構成タンパク質チューブリンとMAPsの発現と翻訳後修飾の制御であった。このうち、本補助金で購入した等電点電気泳動(IEF)解析システムを使用するチューブリンのアイソフォームの分析と翻訳後修飾の研究に特に重点を置いた。まず、IEFとアイソタイプおよび翻訳後修飾部位特異的モノクローナル抗体をもちいたイムノブロットにより、アイソフォームを分析する系を確立した。次に、ラット発達脳にこの分析系を適用して、alpha-チューブリンの翻訳後修飾が神経突起の伸展や微小管の動的性質と関連が深いこと、beta-チューブリンの翻訳後修飾は神経突起の伸展ではなく成熟と関連することを見いだいた。さらに、コイ微小管を免疫原として作製したモノクローナル抗体K9が、alpha-、beta-チューブリンに共通にみられる翻訳後修飾部位を認識すること、神経突起の伸展と成熟の研究に有用であること、ポリグルタミン酸化部位などの既知のものとは異なる新しい翻訳後修飾部位と反応することなどを明らかにした。この研究の際、モノクローナル抗体E3B8のエピトープが全alpha-チューブリンアイソタイプに共通の432-452のアミノ酸配列領域に存在すること、E6B6のエピトープがbeta_<III>と他のbeta-チューブリンアイソタイプとの配列が異なる領域76-105に存在することも明らかにした。また、PC12細胞の表面抗原が未変性に状態で免疫し、生細胞と強く反応するモノクローナル抗体を効率的に作製する系を開発した。この方法により、突起伸展後に著しく増加する表面抗原を認識する抗体などが得られた。このことは、神経突起の伸展と成熟を促進するモノクローナル抗体を作製するという平成6年度の課題を遂行する上で基礎となるものである。平成5年度においては、等電点電気泳動(IEF)と抗チューブリンモノクローナル抗体をもちいた翻訳後修飾解析システムを確立し、α-、β-チューブリンの翻訳後修飾がそれぞれ、神経突起の伸展とシナプス形成後の樹状突起の成熟に関連することを明らかにした。平成6年度は、神経栄養因子を模倣するモノクローナル抗体を作製し、その作用機構を調べることに重点を置いた。前日にアジュバントを注射したマウスの足蹠に、PC12細胞の生細胞を免疫する方法を開発した。

生細胞の表面と反応する抗体の産生の割合を、各培養細胞をそのままアジュバントと混合したものを免疫した場合と比較したところ、前者が約50%であるのに対し、後者は約10%程度であった。この結果から明らかなように、この方法は生細胞表面と反応する抗体の作製に極めて有効であった。得られた細胞表面抗体の中に、PC12細胞に対して神経成長因子(NGF)と同様に、突起伸展活性を有する抗体2E11が存在した。精製抗体10μg/mlで、その活性はほぼ極大に達し、NGFと同様に、この抗体の添加によりニューロフィラメントタンパク質(NF-L,NF-M)、βIII-チューブリンなどの神経細胞特異的細胞骨格タンパク質の発現の増加が認められた。以上のことは、この抗体が細胞分化のシグナル分子の代わりとして使用できることを示している。この抗体が認識する抗原分子についてを現在検討中であるが、GPI-アンカー分子の1つであることが明らかにされた。
ステロイドホルモンによるオステオプロテゲリン(OPG)遺伝子発現調節機構

破骨細胞の分化には、正に制御するRANKLと負に制御するオステオプロテゲリンOsteoprotegerin(OPG)の二つの因子が重要であり、この二つの因子のreciprocalな調節が重要と考えられている。種々のステロイドホルモンはRANKLを正にOPGを負に制御することが知られているが、今年度は昨年度に引き続き、デキサメサゾン(Dex)がOPG転写調簿に及ぼす影響を主に検討した。マウスOPG遺伝子プロモータにはAP-1配列が存在し、ST2細胞では主としてc-Jun homodimerが結合し定常状態での転写活性維持に重要であることを報告してきたが、プロモータ内のAP-1に変異を導入すると定常状態での転写活性の低下と共にDexによる抑制効果も消失することから、DexによるOPGの転写抑制は主としてAP-1を介するtransrepressionであることが推定された。Dex処理後のST2細胞におけるMAPキナーゼ系のリン酸化カスケードの解析によりリン酸化c-Jun蛋白量の減少がこのtransrepressionに関与しているという結果を得た。一方、活性型ビタミンD_3のAP-1に対するtransrepressionはJun-N terminal kinase(JNK)非依存性であることが判明した。Dexと活性型ビタミンD_3は相乗的にOPGを抑制するが、その一つの機構がJNK経路にあることが推定された。また、Runx2欠損マウス由来のC6細胞を用いた実験及びRunx2 siRNAを用いた実験からはDexのOPG抑制機構にはRunx2は関与しないことが推定された。なお、本研究成果の一端を内外の学会において発表すると共に論文を専門誌に発表した(J Cell Biochem 103 : 335-345,2008)。破骨細胞の分化には、正に制御するRANKLと負に制御する破骨細胞抑制因子オステオプロテゲリンOsteoprotegerin(OPG)の二つの因子が重要であり、この二つの因子のreciprocalな調節が重要と考えられる。種々のステロイドホルモンはRANKLを正にOPGを負に制御することが知られている。今年度はデキサメサゾン(Dex)がOPG転写調節に及ぼす影響を主に検討した。マウスOPG遺伝子プロモータにはAP-1配列(-293/-287,TGACTGA)が存在し、ST2細胞では主としてc-Jun homodimerが結合し定常状態での転写活性維持に重要であることを報告してきたが、プロモータ内のAP-1に変異を導入すると定常状態での転写活性の低下と共にDexによる抑制効果も消失することから、DexによるOPGの転写抑制は主としてAP-1を介する間接的抑制作用(transrepression)であることが推定された。なお、本研究成果の一端を内外の学会において発表した(第94回日本病理学会,第23回骨代謝学会、第27回米国骨代謝学会議)。種々のステロイドホルモンはRANKLを正にOPGを負に制御することが知られているが、今年度は昨年度に引き続き、デキサメサゾン(Dex)がOPG転写調節に及ぼす影響を主に検討した。Dexと活1生型ビタミンD_3は相乗的にOPGを抑制するが、その一つの機構がJNK経路にあることが推定された。また、Runx2欠損マウス由来のC6細胞を用いた実験及びRunx2 siRNAを用いた実験からはDexのOPG抑制機構にはRunx2はあまり関与しないことが推定された。なお、本研究成果の一端を内外の学会において発表した。成果は現在骨代謝学の専門誌に投稿中である。マウスOPG遺伝子プロモータにはAP-

1配列が存在し、ST2細胞では主としてc-Jun homodimerが結合し定常状態での転写活性維持に重要であることを報告してきたが、プロモータ内のAP-1に変異を導入すると定常状態での転写活性の低下と共にDexによる抑制効果も消失することから、DexによるOPGの転写抑制は主としてAP-1を介するtransrepressionであることが推定された。Dex処理後のST2細胞におけるMAPキナーゼ系のリン酸化カスケードの解析によりリン酸化c-Jun蛋白量の減少がこのtransrepressionに関与しているという結果を得た。一方、活性型ビタミンD_3のAP-1に対するtransrepressionはJun-N terminal kinase(JNK)非依存性であることが判明した。Dexと活性型ビタミンD_3は相乗的にOPGを抑制するが、その一つの機構がJNK経路にあることが推定された。また、Runx2欠損マウス由来のC6細胞を用いた実験及びRunx2 siRNAを用いた実験からはDexのOPG抑制機構にはRunx2は関与しないことが推定された。なお、本研究成果の一端を内外の学会において発表すると共に論文を専門誌に発表した(J Cell Biochem 103 : 335-345,2008)。
至適な液体呼吸法の研究並びに呼吸補助のための液体呼吸システムの研究開発

平成8年度には、以下の研究成果を得た。今後,研究発表を行ってゆく予定である。(1)平成7年度までの研究成果で,最もガス交換効率のよいERVは、フロロカーボン注入時に気道圧をゼロとする量(機能的残液量と定義:FRCL)であったが、通常の落差による排液方法ではFRCLまで排液させるには長い排液時間をかけて排液させないと,気道に陰圧を生じ様々な合併症,ガス交換の低下を起こし得る。しかし,液体呼吸ではrecoil圧(肺での反発圧)が小さいため、排液には陰圧をかけることが必要である。そこで短時間でスムーズに排液させるため排液するに従い,落差を急激に小さくなるようにする排液デバイスを作成した。(2)このデバイスを用いて排液させると,FRCLレベルまでの排液において,従来見られたような気道の虚脱による閉塞所見はなく,非常にスムーズに短時間で排液できることが判明した。この排液方法による液体で,呼吸生理を検討した結果,従来の学説とは異なり,非常に小さい一回換液量でも良好に呼吸維持ができるというデータを得た。(3)液体呼吸離脱直後および遠隔期のフロロカーボンの残存量と組織学的検討を行った。家兎で2時間の液体呼吸を行い,その慢性期における体内の諸臓器内のフロロカーボンの残存量および肺組織の病理学的検討を行った結果,6週間後にも微量ではあるがフロロカーボンが残存しているのが認めら,組織学的に肺組織において肺胞内面に残存するフロロカーボンにマクロファージ集積しているのが認められた。この現象により肺におけるガス交換が障害されうる可能性も考えられ,使用するフロロカーボンや離脱方法に関してさらなる検討が必要と思われた。平成6年度には、以下の研究成果を得ることができ、今後現在研究発表を行ってゆく予定である。(1)本研究の第一の基本仮説である、排液後の残存液量(ERV:気体呼吸時のFRCに相当)が過多であることによる種々の悪影響は証明できた。ERVの増加に伴いガス交換効率の低下が認められ、PaO_2には変化はないものの、PaCO_2は上昇した。また同時に混合静脈血酸素飽和度も有意に低下する(ヘモグロビン値には差はない)ことが認められ、ERVの増加は循環系にも悪影響を及ぼすことが証明できた。(2)最もガス交換効率のよいERVは、フロロカーボン注入時に気道圧をゼロとする量(機能的残液量と定義:FRCL)であったが、通常の排液方法ではFRCLまで排液させるには長い排液時間を要することが判明した。(3)液体呼吸ではrecoil圧(肺での反発圧)が小さいため、排液には陰圧をかけることが必要である(通常落差排液を行っている)。しかし、陰圧の程度がさほど大きくなくとも排液期の末期に気道が虚脱を来し、流れが急激に途絶し、気道圧が急激に過大な陰圧となる現象が起ることが判明した。(4)上記(2)(3)を検討するため、家兎を犠死させ短時間の内にフロロカーボンで肺内を満たした状態から、排液させる実験を行った。排液落差が大きいほど排液末に発生する陰圧は大きいものの、排液落差の大小に拘らず、ERVがFRCLとなるまでの排液時間に差がないことが認められた。一方、排液の途中で落差を小さくすると排液末の陰圧の発生が抑えられると同時に排液時間が短縮できることが判明した。今後、この排液方法による液体呼吸の検討も併せて行う予定である。平成7年度には、以下の研究成果を得た。

(1)本研究の第一の基本仮説である、排液後の残存液量(ERV:気体呼吸時のFRCに相当)が過多であることによる種々の悪影響は昨年度に見出した。即ち,ERVの増加に伴いガス交換効率が低下し、また混合静脈血酸素飽和度も有意に低下する現象を実験動物数を増やすことにより統計学的有意さをもって証明することができた。(2)最もガス交換効率のよいERVは、フロロカーボン注入時に気道圧をゼロとする量(機能的残液量と定義:FRCL)であったが、通常の落差による排液方法ではFRCLまで排液させるには長い排液時間を要する。しかし,液体呼吸ではrecoil圧(肺での反発圧)が小さいため、排液には陰圧をかけることが必要である。そこで落差を急激に小さくなるようにする排液デバイスを作成した。(3)このデバイスを用いて排液させると,FRCLレベルまでの排液において,従来見られたような気道の虚脱による閉塞所見はなく,非常にスムーズに排液できることが判明した。現在,この排液方法による液体呼吸生理を検討しているが,まだ不十分な実験数ながら,従来の学説とは異なり,非常に小さい一回換液量でも呼吸維持ができる可能性があるというデータを得ている。平成8年度には、以下の研究成果を得た。今後,研究発表を行ってゆく予定である。(1)平成7年度までの研究成果で,最もガス交換効率のよいERVは、フロロカーボン注入時に気道圧をゼロとする量(機能的残液量と定義:FRCL)であったが、通常の落差による排液方法ではFRCLまで排液させるには長い排液時間かけて排液させないと,気道に陰圧を生じ様々な合併症,ガス交換の低下を起こし得る。そこで短時間でスムーズに排液させるため排液するに従い,落差を急激に小さくなるようにする排液デバイスを作成した。(2)このデバイスを用いて排液させると,FRCLレベルまでの排液において,従来見られたような気道の虚脱による閉塞所見はなく,非常にスムーズに短時間で排液できることが判明した。この排液方法による液体で,呼吸生理を検討した結果,従来の学説とは異なり,非常に小さい一回換液量でも良好に呼吸維持ができるというデータを得た。(3)液体呼吸離脱直後および遠隔期のフロロカーボンの残存量と組織学的検討を行った。家兎で2時間の液体呼吸を行い,その慢性期における体内の諸臓器内のフロロカーボンの残存量および肺組織の病理学的検討を行った結果,6週間後にも微量ではあるがフロロカーボンが残存しているのが認められ,組織学的に肺組織において肺胞内面に残存するフロロカーボンにマクロファージ集積しているのが認められた。この現象により肺におけるガス交換が障害されうる可能性も考えられ,使用するフロロカーボンや離脱方法に関してさらなる検討が必要と思われた。
中性・酸性火山岩の希土類元素パターンの不規則変化の原因

本課題研究の最終年度である本年度は、伊豆、小笠原・丹沢地域一帯の火山岩希土類元素を正確に定量分析し、存在度パターンを得て、相互の関係の検討を行った。その結果、丹沢地域のソレアイト系列の火山岩には軽希土類元素が著しく乏しいもの、それほどは乏しくないものの2種類があること、またカルクアルカリ系列は軽希土類元素に富むものがあることが明らかとなった。また丹沢深成岩類は島弧のソレアイトそのものであり、珪長質岩はそれらの部分溶融物であることも明らかとなった。伊豆地域のこれらの研究により、同じ様な希土類元素濃度をもつマントル物質から、異なる希土類元素パターンをもつマグマを生成することは非常に困難であること、その分化物が全く異なるパターンを持つのは、出発物質となったマグマの希土類元素パターンが明瞭に異なっていたからであるということを示した。また結晶分化作用によってパターンを少しずつ変化させることは可能であるが、調査地域で観察されたような違いは作れないこともモデル上で証明した。丹沢地域にある高マグネシウム岩類は、近辺に出現するカルクアルカリ岩の希土類元素パターンとほぼ同じであるが、小笠原地域に出現する高マグネシウム岩は、V字形を持つ全く独特な希土類元素パターンを持ちユーロピウム又はガドリニウムがもっとも低くなる。高マグネシウム岩のグループの中では結晶分化作用に従って、パターンが平行を保ったまま変わるが、同一の島で異なる時期に出現するデイサイトは軽希土類元素に著しく富み、マントル物質が短期間に大きく変化してしまったことを示している。平成7年度は、九州霧島火山、島根県三瓶火山、宮城県山形県境蔵王火山、北海道日高山地オピラルカオマップ火成岩などから採集した岩石について、希土類元素の分析を行った。三瓶火山と蔵王火山から採取した岩石については、それぞれデイサイトや、やや流紋岩質となっても、互いにほとんど平行なパターンをもっている。両者とも軽希土類元素に富んでおり、Euの負異常が認められる以外に特別指摘すべき特徴はない。しかし一方、多くの噴出口をもつ霧島火山では安山岩質岩石のパターンに明瞭な違いが認められ、この違いは噴出口の位置に関係があるように見える。すなわち、霧島火山西部の噴出口から噴出した安山岩質岩石の希土類元素パターンは軽希土類元素に著しく富み、Euの負異常は認められるもののそれほど強くはない。これに対して、霧島火山東部の噴出口から噴出した安山岩・デイサイトは軽希土類元素の濃集が西部の噴出口からの安山岩ほどではないが、Euの負異常はそれらよりも強く明瞭である。Sr同位体組成、造岩鉱物学的研究、HFS微量元素の地球化学的研究からこの違いは、出発物質となった親マグマの違いに起因していることが示され、霧島火山には玄武岩がほとんど噴出していないものの、マントル内では少なくとも2種類の異なるマグマが発生していることが示された。一方、北海道日高オピラルカオマップ火成岩体は、火山岩ではないが、約2千万年前の珪長質火山のマグマ溜まりの化石である。この珪長質岩体について、マグマ溜まり下部から上部に向かって希土類元素のパターンがどのように変化するか調べた。その結果、結晶分化作用では説明できない変化がおこり、周辺の堆積物を混成してパターンが変わっていくのが追跡できた。当該年度は、火山岩とそれに伴って出現する深成岩の希土類にも注目した。特に丹沢山地に出現する塩基性と酸性深成岩、及び北海道日高帯に分布する多様な火成岩についての分析から大きな新知見が得られた。丹沢の火山岩はやや塩基性の火成岩から、酸性の火成岩まで多様な岩石で構成されている。これらの岩石はすべて軽希土類元素にわずかに富んでいるパターンを持っているが、多様な岩石すべてが互いに平行である。しかし特に注目すべきことは、酸性の程度が甚だしくなるとCeだけが負の異常を示し始める。

しかしこの異常はごく微妙であり、現在その存在が決定的に有意義であるかどうかは断言できない。一方北海道日高帯の火成岩は丹沢と非常に対照的である。日高帯では塩基性の火成岩は軽希土類元素に乏しいが、それに密接に伴って出現する中性岩・酸性岩は軽希土類元素に富んでいるパターンを持っている。それら中性岩・酸性岩は塩基性のマグマからは結晶文化作用ではつくり得ないことを示している。中性岩と酸性岩の間でも顕著な違いが認められる。中性岩の軽希土類元素はそれほど濃集しているわけではないが、塩基性の火成岩とは全く異なっている。一方、酸性岩は中性岩よりもはるかに軽希土類元素に富んでいるものの、重希土類元素は塩基性岩や中性岩とほぼ同じで変化がない。このような不規則な変化は、共通の出発物質から単純な過程では決してつくることはできない。丹沢の火成岩も日高帯の火成岩も、主要化学組成、鉱物化学組成から考えると、それぞれ共通の出発物質から形成されたとしても問題のないような岩体の組み合わせであり、今後大きな問題を提起することになる。本課題研究の最終年度である本年度は、伊豆・小笠原・丹沢地域一帯の火山岩希土類元素を正確に定量分析し、存在度パターンを得て、相互の関係の検討を行った。その結果、丹沢地域のソレアイト系列の火山岩には軽希土類元素が著しく乏しいもの、それほどは乏しくないものの2種類があること、またカルクアルカリ系列は軽希土類元素に富むものがあることが明らかとなった。また丹沢深成岩類は島弧のソレアイトそのものであり、珪長質岩はそれらの部分溶融物であることも明らかとなった。伊豆地域のこれらの研究により、同じ様な希土類元素濃度をもつマントル物質から、異なる希土類元素パターンをもつマグマを生成することは非常に困難であること、その分化物が全く異なるパターンを持つのは、出発物質となったマグマの希土類元素パターンが明瞭に異なっていたからであるということを示した。また結晶分化作用によってパターンを少しずつ変化させることは可能であるが、調査地域で観察されたような違いは作れないこともモデル上で証明した。丹沢地域にある高マグネシウム岩類は、近辺に出現するカルクアルカリ岩の希土類元素パターンとほぼ同じであるが、小笠原地域に出現する高マグネシウム岩は、V字形を持つ全く独特な希土類元素パターンを持ちユーロピウム又はガドリニウムがもっとも低くなる。高マグネシウム岩のグループの中では結晶分化作用に従って、パターンが平行を保ったまま変わるが、同一の島で異なる時期に出現するデイサイトは軽希土類元素に著しく富み、マントル物質が短期間に大きく変化してしまったことを示している。
電子励起による新物質相の理論的探索と統一モデル

正味1年半の短い期間であったが、3回の全体研究会と個別的研究により、以下に掲げる著しい成果が得られた。○s-p結合の変容:基底構造以外にどのような準安定構造が存在するかが第一の問題である。s電子とp電子が結合を司る物質群において、フラーレンなどのクラスター、表面吸着原子系、不純物点欠陥系などでは予想以上の可能性があることが判明し、その相互関係およびバルク結晶構造との関係も判り始めてきた。また、ワイドギャップ半導体の価電子制御に関連して自己補償効果を防止するドナー・アクセプター同時ド-ピング法が提案された。○アモルファス物質:第一原理計算シミュレーションをもとに4配位系でのダングリングボンドの安定配置と電子励起構造変化の仕組みが提案された。アモルファス物質における電子状態および光吸収・発光過程、電子励起誘起構造変化現象を解明することは、物質の凝集機構および結晶物質の物性をより深く理解することにつながる。○緩和のダイナミックス:局在電子および表面吸着原子系に対して電子・原子系の時空間での変化を扱う理論が提案され、断熱ポテンシャル間の動的乗り移り極限と静的極限(トンネル過程)を統一的に扱うことができるようになった。励起状態に対する緩和形態の選択性を明らかにすることは、STM探針操作を含む原子・分子操作技術につながる。一般に、電子励起誘起構造変化については、1)どのような基底状態(電子および原子配列構造)から、2)どのような電子励起で(励起方法および励起電子状態)、3)どのような緩和過程(時空間での電子原子系の変化のダイナミックス)を経て、4)どのような準安定構造(電子状態と原子配列)に変化するか、の4項目全てが明らかになることで初めて、十分に理解・解明したといえる。個々の現象解明はこの2年間に大きく進展したが、今後さらに現象間の一般性・普遍性を追及することで、物質の多様な結合様式に対する知見が深まり(自然認識)、非平衡下での新構造・新物質作成のための基礎的指針(物質設計のガイドライン)が得られるであろう。本総合研究は、平成7年10月末に追加採択として実施が決定したためスタートが遅れたが、分担者それぞれの個別的研究により、1年前の時点に比べて以下のような著しい進展があった。○s-p結合の変容基底構造以外に凝縮系にはどのような準安定構造が存在するかが第一の問題である。s電子とp電子が結合を司る物質群において、予想以上の可能性があることが判明し、またそれらの間の相互関係も判り始めてきた。特に、不純物・欠陥における安定構造と配位数、原子の価数、局在電子数の間の関数が分かってきた。○アモルファス物質a-Siなどのアモルファス物質は、結晶系では見られない不思議な現象が数多く見い出されていたが、これまでは乱れというフィルターに消されて、その機構はほとんど不明であった。最近、第一原理計算によってそれらの機構がかなり明らかになってきたとともに、結晶系との関係も見えてきた。○緩和のダイナミックス基底状態の原子配置が電子励起状態では不安定となることによって、原子移動が生じるわけであるが、その後どのような緩和状態に行き着くかはそう簡単ではない。励起状態に対する緩和形態の選択性を明らかにすることは、原子・分子操作技術につながる。電子系と原子系のダイナミカルな振る舞いを扱うことのできる理論の枠組みについて大きな進展があった。全体としての活動では、平成8年2月26、27日に第1回研究会を行い、「電子励起による新物質相の理論的探索」について討論を行った。今後、電子励起を用いて、どのような物性を目指してどのような物質のどのような新構造をどのような方法で作りだせるかについて活発な討論が行われた。また、分担者間の情報交換を活発化し、実験研究者との交流を深め総合研究としての研究活動を活発化するよう、今後の研究遂行の徹底を確認した。

一般に、電子励起誘起構造変化については、1)どのような基底状態(電子および原子配列構造)から、2)どのような電子励起で(励起方法および励起電子状態)、3)どのような緩和過程(時空間での電子原子系の変化のダイナミックス)を経て、4)どのような準安定構造(電子状態と原子配列)に変化するか、の4項目全てが明らかになることで初めて、十分に理解・解明したといえる。個々の現象解明はこの2年間に大きく進展したが、今後さらに現象間の一般性・普遍性を追及することで、物質の多様な結合様式に対する知見が深まり(自然認識)、非平衡下での新構造・新物質作成のための基礎的指針(物質設計のガイドライン)が得られるであろう。正味1年半の短い期間であったが、3回の全体研究会と個別的研究により、以下に掲げる著しい成果が得られた。○s-p結合の変容:基底構造以外にどのような準安定構造が存在するかが第一の問題である。s電子とp電子が結合を司る物質群において、フラーレンなどのクラスター、表面吸着原子系、不純物点欠陥系などでは予想以上の可能性があることが判明し、その相互関係およびバルク結晶構造との関係も判り始めてきた。また、ワイドギャップ半導体の価電子制御に関連して自己補償効果を防止するドナー・アクセプター同時ド-ピング法が提案された。○アモルファス物質:第一原理計算シミュレーションをもとに4配位系でのダングリングボンドの安定配置と電子励起構造変化の仕組みが提案された。アモルファス物質における電子状態および光吸収・発光過程、電子励起誘起構造変化現象を解明することは、物質の凝集機構および結晶物質の物性をより深く理解することにつながる。○緩和のダイナミックス:局在電子および表面吸着原子系に対して電子・原子系の時空間での変化を扱う理論が提案され、断熱ポテンシャル間の動的乗り移り極限と静的極限(トンネル過程)を統一的に扱うことができるようになった。励起状態に対する緩和形態の選択性を明らかにすることは、STM探針操作を含む原子・分子操作技術につながる。