hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
次世代質量分析と網羅的遺伝子発現解析による消化器癌の新規バイオマーカーの研究

次世代質量分析器が期待していた網羅的解析には不向きであるが、糖鎖抗原の解析に優れていることが判明したことから、質量分析の対象としては我々が見いだしたFGFRLの蛋白での解析を目指して、糖鎖抗原について解析を行っている。またFGFRLについては抗体作製を行い、食道癌細胞株での増殖抑制効果のある抗体が数種類得られている。網羅的組織アレイの検討では消化管全般にわたって発現しており有力なターゲットと考えている。検出用にELIZAレベルでの検討も目指している。一方、血中miRNA解析ではマイクロアレイ解析とPCR解析の解離があり、まだ解析方法を絞り込めていない。なお、Multiple RT-PCRについては、我々が見いだしたmir210を含めた解析を検討している。多施設共同研究で本学と他の1施設で検体採取が始まっているがまだ開始されていない施設が2施設存在する。食道癌におけるターゲット蛋白候補がまだ絞り込めていない。血中miRNAの検出にはマイクロアレイでの再現性に問題がありmulti RT-PCRを平行して検討している。次世代質量分析器は特に糖鎖に対する解析能に優れており今後は糖鎖に縛り検討する。25年度が最終年度であるため、記入しない。多施設共同研究で本学と他の2施設で検体採取が始まっているがまだ開始されていない施設が1施設存在する。次世代質量分析器は「最先端研究」での食道関係の解析を止められてしまったために難渋している。バイオマーカーの候補タンパク質としてFGFRL1の抗体を作成し、細胞株に対して抑制効果のある抗体を数種作成できた次年度には4施設で検体採取を可能としたい。必要があれば共同研究施設を追加する。バイオマーカーの候補タンパク質として各種糖鎖抗原の検討を開始した。次年度には4施設で検体採取を可能としたい。miRNAの解析法を出来るだけ早く決定し解析を開始する予定であるが。貴重なサンプルであり、見切り発車により無駄にしないように、慎重に検討をすすめる。
超集積型プロテイン/細胞デバイスの創成とその応用

申請者らは、微細加工技術によりピコおよびナノリットルレベルでの微量容積を有するチャンバーを多数配置したマイクロチャンバーアレイチップを設計・作製し、このチップ上で一分子および一細胞レベルでの検出および解析が可能なシステムの開発を行った。まず、免疫細胞の網羅的解析システムの開発として、ナノリソグラフィー技術であるLIGAプロセスを用いて、20万個以上のチャンバーウェル(直径10μm)を有するポリスチレン製マイクロアレイチップを作製し、チップ上にマウス脾リンパ球細胞溶液を展開した結果、各チャンバーウェル中に80%以上の導入効率にて一細胞を配置することに成功した。このチップ上にて、抗原刺激を行った後、マイクロアレイスキャナーにより、Ca^<2+>シグナルを指標として活性化Bリンパ球細胞集団の検出および解析を行うことができた。次に、一分子および一細胞レベルでの遺伝子解析システムとして、微細加工技術によりナノリッターチャンバー(容量約50nL)を1248個集積化したシリコン製マイクロチャンバーアレイチップを作製し、本チップ上で病原性微生物やヒト白血病細胞Tリンパ腫のJurkat細胞をナノリッターディスペンサーによって、1つのマイクロチャンバーにつき一細胞を導入されるように分注し、一細胞からの遺伝子増幅することに成功した。したがって、一枚のチップ上で、一細胞および一分子レベルで生体試料を分析し、かつ網羅的に解析する新規デバイスシステムを構築できたことから、今後、医療、診断などの新しいツールして期待できると思われる。その他にも、DNAやプロテインライブラリー、細胞スクリーニング技術、ナノ材料などを用いた高感度検出法などを組み合わせて独自の集積型チップデバイスを作製し、迅速かつ高感度な生体試料測定系の構築にも成功している。以上より、疾病診断用デバイスや治療・創薬デバイスの確立に繋がる各種バイオセンシングデバイスの基盤研究を行い、これらのデバイスの創成と応用に向けて研究を遂行できた。申請者らは、マイクロチャンバーアレイをチップ技術にて作製し、これを用いてPCRやタンパク合成などを実現した。このマイクロチャンバーアレイは、1つのチャンバーの大きさが10100μm程度であり、チャンバーの数も104107程度まで作製することができている。チップの材料はシリコン基盤や透明なポリマー材料(PDMSなど)を用いた。まず、直径100×100μm、深さ15μm、容積は約150pLのものと、直径10μmもしくは20μm、探さ15μm、容積は約1pLもしくは5pLのものを作製した。本研究で作成したチャンバーはPDMSシートに貫通穴があるため、チャンバー底面にはガラス面が露出している。PDMS表面は疎水的な環境であるため、水溶液はチャンバー中にのみ留まりやすくなっている。この特性はチャンバー間での溶液の混合を防ぐために有効に作用する。Cell-freeタンパク合成系には大腸菌由来の細胞抽出液を用い、発現タンパク質にはグリーンフルオレセントプロテイン(GFP)を用いた。Cell-freeタンパク合成系には多種類のタンパク質が含まれており、それらのタンパク質がチャンバー壁面へ吸着することで活性を失うことが考えられた。そこでマイクロチャンバー壁面への吸着を防止するために、ウシ胎児血清(BSA)もしくは界面活性剤(Tween20を使用)によるを試みた。BSAもしくはTween20の水溶液を終濃度0.1%もしくは0.01%でin vitroタンパク合成試薬に混合し、その後チップ上でGFPを発現させた。その結果BSAを使用した際にGFP蛍光強度の上昇が確認されたが、Tween20を使用した場合では変化は観察されなかった。また、GFP発現に必要な一チャンバーあたりのDNA分子数の下限値を検証した。直径10μmのチャンバーを用い、一チャンバーあたり1、10、100分子のDNAが存在するように希釈したDNA溶液を用いて実験を行った。

その結果、一チャンバーあたり10分子程度のDNAが存在すればGFP由来の蛍光が検出可能であることが確認された。また、作成したマイクロチャンバーを用いて細胞チップを作成した。すなわち、B細胞を1個ずつ配置し、その後特定の抗原刺激後を調べることにより、特定のB細胞を選別するこが可能となる。これにより任意の抗原に対するモノクロナール抗体を選択することができると考えられる。そこで、1細胞の配置できるチップアレイを作製し、抗原刺激後のカルシウム応答の測定を行った。こうした抗原刺激応答のあったB細胞については、所定の方法でこれを回収することもできた。回収されたB細胞は1細胞PCRにより、特定認織部位の遺伝子配列を増幅、入手することが可能である。申請者らは、シリコン基板を用いた微細加工によりナノリットルレベルの微量の内容積を有するチャンバーを多数配置したマイクロチャンバーアレイチップを作製し、これを用いた一分子および一細胞レベルでの遺伝子解析を可能とる測定を行った。具体的には、スライドガラスサイズのシリコン基板に650×650×200μm、容量約50nLのマイクロチャンバーを合計1248個集積化したマイクロチャンバーアレイチップを作製し、試薬の導入には、ナノリッターディスペンサーを使用して、非接触の分注法による試薬の導入を行った。この際、ミネラルオイルをチップ表面に塗布した後に分注操作を行うことによって、吐出された試薬がミネラルオイルを貫通してマイクロチャンバー内に沈降し、反応容器の上部のみがオイルによってカバーされることで、溶液の蒸発を防止した。この手法により、各チャンバーあたり40nLのPCR反応溶液を導入し、温度コントロールによってDNA増幅反応を行った結果、反応終了後の蛍光強度解析によってDNAの増幅を確認することができた。また、反応中のマイクロチャンバー間のクロストークや、分注操作によるコンタミネーションも検出されず、本手法の有用性が示された。次に、複数種同時PCR反応による遺伝子検査について検討を行った。腸管出血性大腸菌の5つの遺伝子をターゲットとし、15種類の異なるPCR反応を行った結果、それぞれの遺伝子増幅の有無を検出することができた。更に、本研究で使用したチップを用いて、PCR反応のエンドポイントでの蛍光強度解析による、初期DNA濃度の新規定量法について検討を行った。通常、初期DNA量を定量するためには、PCR反応中のリアルタイム蛍光検出による解析が必要である。しかし本研究では、PCR反応後に蛍光強度解析を行い、チャンバーのバックグラウンド蛍光強度に比較して、DNA増幅によって蛍光強度が増加したチャンバー数から初期DNA濃度を定量することができた。これは、リアルタイムで蛍光強度を測定する機器を必要とせず、新規定量法として非常に期待できる技術であると示唆された。
火山噴火と大地震に伴う群発地震活動特性の定量的研究

群発地震の研究を目的として、過去の事例を知るためものデ-タベ-スを構築し、それをもとに研究を行った。その内容は以下の通りである。1.地震学文献のデ-タベ-ス日本の地震学関係の文献の目録を次の通り作成した。それらは、震災予防調査会報告、同欧文報告、同欧文紀要(18931927年、568件)、験震時報(1925年、1020件)、地震第1輯(19291937年、366件)、地震第2輯(19481986年、1492件)、東京大学地震研究所彙報(19261988年、2335件)、地震予知連絡会会報(第1巻第41巻、1998件)である。また、この他に、中国の地震学、地震地質学関係の文献のタイトルを日本語または英語に翻訳した目録も作成する作業を進めている。これらの文献情報に、文献の内容として記載されている群発地震に関する情報のメモを記入した。それによって過去の事例を用意に検索して見いだすことができるようになった。2.群発現象のデ-タベ-ス群発地震の活動を表すため、地震の時系列などのデ-タが基本の情報として解析に活用される。そのための震源のリストをデ-タベ-ス化して解析を効率化することができた。3.群発地震現象の解析1990年の地震現象のうち、とくに九州地域の群発地震活動が目立ったが、各地の地震群の時系列を解析した結果、米子から雲仙や大分を経て台湾にいたる地域で、7月16日のフィリピン地震以後、とくに活動が活発化している事実が発見され、日本列島の地震や火山の活動を理解する上で、新しい重要な知見が得られた。
軟X線光学の基礎

本研究は,40eV1keVの軟X線に対し,(1)高効率多層膜光学素子の開発,(2)その基礎となる超薄膜状態における各種物質の光学定数の決定,(3)光学素子の耐熱性の研究,(4)高効率偏光素子の開発とその応用を目的とし,次のような成果が得られた.(1)物質選択原理と最適設計法の確立,各種成膜法による光学超薄膜形成プロセスの解明と成膜技術の確立を通して,高効率の反射鏡・偏光子・フイルタ-などの反射型多層膜光学素子の開発に成功した.更に,世界初の高性能1/4波長板・直線偏光子・円偏光子を支持基板なしの透過形多層膜で実現した.(2)反射率測定により各種物質の超薄膜状態(厚さ10nm)での光学定数を60900eVの領域で高精度で決定した.Auの光学定数の膜厚依存性,成膜法依存性も明らかにした.また,広帯域二結晶型多層膜偏光子を開発し,完全直線偏光をプロ-ブ光とした高精度の光学定数の測定やエリプソメトリ-手法による偏光測定に成功した.(3)レ-ザ-光反射による光学素子の表面形状変化観測装置で表面変形歪みの検知感度0.2mradを達成し,種々の素材で製作した反射鏡の放射光照射テストを実施し,熱変形を実時間で明らかにした.また,反射光強度時間変化を直接観測する方法を確立し,Mo/Si,Rh/Si多層膜は14W/cm^2の放射光に耐えることを明らかにした.(4)3回反射型のAu偏光子・移相子を開発し,これを用いて,高エ研放射光実験施設の瀬谷・波岡型モノクロメ-タ-からの射出光の偏光度を10ー80eVの光子エネルギ-領域で測定した.また,Auの光学定数を10ー30eVで決定した.更に,右または左円偏光を反射型偏光子を移相子として使用することにより作り出し,磁気円2色性実験に応用できることを実証した.本研究は,40eV1keVの軟X線に対し,(1)高効率多層膜光学素子の開発,(2)その基礎となる超薄膜状態における各種物質の光学定数の決定,(3)光学素子の耐熱性の研究,(4)高効率偏光素子の開発とその応用を目的とし,次のような成果が得られた.(1)物質選択原理と最適設計法の確立,各種成膜法による光学超薄膜形成プロセスの解明と成膜技術の確立を通して,高効率の反射鏡・偏光子・フイルタ-などの反射型多層膜光学素子の開発に成功した.更に,世界初の高性能1/4波長板・直線偏光子・円偏光子を支持基板なしの透過形多層膜で実現した.(2)反射率測定により各種物質の超薄膜状態(厚さ10nm)での光学定数を60900eVの領域で高精度で決定した.Auの光学定数の膜厚依存性,成膜法依存性も明らかにした.また,広帯域二結晶型多層膜偏光子を開発し,完全直線偏光をプロ-ブ光とした高精度の光学定数の測定やエリプソメトリ-手法による偏光測定に成功した.(3)レ-ザ-光反射による光学素子の表面形状変化観測装置で表面変形歪みの検知感度0.2mradを達成し,種々の素材で製作した反射鏡の放射光照射テストを実施し,熱変形を実時間で明らかにした.また,反射光強度時間変化を直接観測する方法を確立し,Mo/Si,Rh/Si多層膜は14W/cm^2の放射光に耐えることを明らかにした.(4)3回反射型のAu偏光子・移相子を開発し,これを用いて,高エ研放射光実験施設の瀬谷・波岡型モノクロメ-タ-からの射出光の偏光度を10ー80eVの光子エネルギ-領域で測定した.また,Auの光学定数を10ー30eVで決定した.更に,右または左円偏光を反射型偏光子を移相子として使用することにより作り出し,磁気円2色性実験に応用できることを実証した.
革新的酸素還元触媒を指向した２D炭素材料の精密合成

本研究は、白金に代わる革新的固体高分子型燃料電池用電極触媒を指向した含窒素炭素系材料を開発するするものである。高度自己組織化グラフェンナノリボン(GNR)の合成から、これらの分子間反応によるピリジン型窒素含有炭素系材料を目指した。含ピリジン環前駆体分子を設計・合成した後、我々の開発した2ゾーン化学気相成長法をすると、前駆体高分子が生成した。さらにこれを500°Cで加熱することによってGNRが生成したことを走査トンネル顕微鏡(STM)による直性観察によって確認した。生成したGNRをさらに高温で加熱すると当初予想していた分子間反応が起こり隣合うGNR同士が結合し、2次元様の新規ピリジン型窒素含有炭素系材料の開発に成功した。得られた新規材料についてもSTMによる直接観察に成功し、走査トンネル分光(STS)によってその電子状態についても明らかにした。また、この材料は空孔を有しており、この空孔を用いることで新たな機能発現も期待できる。本研究では、白金に代わる革新的固体高分子型燃料電池用電極触媒を指向した含窒素炭素系材料を開発するものである。これまでに我々が開発した2ゾーンラジカル重合型化学気層成長(2-Zone RP-CVD)法でZ型モノマーを用いると、金属基板上で分子が変形、自己認識して重合し、自己組織化ホモキラルポリマーを与えることを発見した。また、得られた高密度前駆体高分子アレイから加熱による高効率脱水素縮環反応を経て、鋸型エッジを持つ、アセン型自己組織化GNRの創出に成功している(Nature Chem. 2017, 9, 57)。平成29年度は種々のZ型分子を用いたボトムアップ型グラフェンナノリボン(GNR)の合成を試みた。そこでZ型モノマーの2本のフェニレン枝の長さを変えてCVDを行ったところ、予想に反して、分子内部分縮環反応が進行したZ型アレイが生成し、以前の結果と違う反応モードがあることが明らかとなった。分子の金基板上への吸着シミュレーションを検討したところ、反応活性部位であるビラジカルが金基板と相互作用することによって、以前の結果と異なり、Z型分子が対称型の分子構造となり、分子間の重合反応が進行せず、分子内脱水素縮環反応が進行したことが示唆され、分子設計指針に重要な知見をもたらした。研究実績の概要にあるように、Z型分子の枝のフェニレン鎖長を変えることにより、金基板上への吸着構造が変化し、反応をコントロールできることが示唆される結果を実験と計算科学的アプローチにより明らかにした。以上の理由から、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。今後も引き続き、Z型モノマーを用いてGNRの合成を目指す。これまでに明らかになった知見を基に、フェニレン鎖をピリジンをはじめとした含窒素複素環へ置換し、さらにこれらを2Dネットワーク化を試みる。合成されたGNR及び、2Dネットワーク化されたGNRはSTM測定により、直接観察し、窒素原子の導入を確認する。加えて、電気化学的性質について明らかにしていく予定である
大学教育への社会的要請に応える日本語表現能力育成のための統合・協働的カリキュラム

本研究は,大学教育への社会的要請に応える日本語表現能力育成のための,統合的かつ協働的アプローチを重視したカリキュラムの開発を目的としたものである。複数分野での日本語母語・非母語話者大学生に対する授業実践を対象に,授業の内容・方法・シラバス・教材・効果の分析を行い,専門とことばの学習を統合したカリキュラムおよび授業のモデルを提示した。また,授業における学習者間の相互行為の分析をもとに,異文化に属する学習者間の学びを中心とした学習者間の協働学習の様々な手法を提示した。本研究は,大学教育への社会的要請に応える日本語表現能力育成のための,統合的かつ協働的アプローチを重視したカリキュラムの開発を目的とする。大学教育の諸分野での実践を対象に,授業の内容・方法・シラバス・教材・効果の分析を行い,カリキュラムのモデルとして提示することを目指す。カリキュラムは留学生および日本人大学生の双方に資する,汎用性と実現可能性の高いモデルとして構築する。さらに,成果を,ワークショップ等を通じて公開し,広い範囲でアクセスが可能となるようにする。平成18年度においては,研究代表者・分担者・協力者が所属するそれぞれの機関において,専門から将来へとつながる日本語表現能力として,大学生・大学留学生に対して社会から要請されていることの構成要素を探った。同時に,専門に限らず,生涯にわたる社会人,市民として要求される日本語表現能力についても検討を行なった。具体的成果としては,これまで大学教育の中で行なわれてきた日本語表現能力育成の流れの分析,大学初年次の基礎ゼミナールと日本語表現法関連科目の構成要素の整理という形で発表した。また,授業実践の記録と文字化・分析の作業を進め,大学入学直後の留学生に対する専門への橋渡しのコースや,実技的実習と書くことによる振り返りの統合など,いくつかの具体的なカリキュラム案を発表した。さらに,学習者が書いた産出物や,学習者間の会話(ピア・レスポンス)の文字化作業を進め,その結果から,初年次段階の文章の構成要素(ムーブ)の分布や,ピア・レスポンスの中の相互行為についての分析を発表した。また,日本人大学生と留学生または海外の大学生との授業を介した交流のカリキュラム化の検討を進め,そこに見られる相互行為のデータ化,分析を進めている。これらの実践に関する文字化・音声データの収集作業および分析作業は,現在も進行中である。同時に,ピア・レスポンスの手法に対する広範な理解を促進するため,手法導入のビデオを,謝金を用いて制作し,教師対象のワークショップにおいて使用した。参加者からの疑問や反応も記録し,それらのフィードバックをもとに,さらに手法導入の資料について検討を続けると同時に,公開を前提とした整理作業を進めている。年度末には,研究分担者・協力者らによる成果の報告会を行い,複数の訓練や学びを統合するという発想,教師間・学習者間の協働という発想を持ったカリキュラムの構築について検討した。平成19年度においては,研究代表者・分担者・協力者が所属するそれぞれの機関において,大学生・大学留学生に対して社会から要請されている日本語表現能力について検討を行い,それを反映させた授業において音声データや手書きデータを採取し,文字化して分析を行った。また,日本人大学生と留学生との授業を介した交流のカリキュラム化の検討を進め,そこに見られる相互行為のデータ化,分析を進めた。これらの成果として,具体的には,大学初年次の言語表現能力育成デザインの検討(医学部,海洋科学部における言語表現能力に対する社会的要請を反映したもの),学習者のライティング・プロセスの特徴の分析,協働的アプローチによる作文授業・討論場面の分析,協働的アプローチの初級日本語クラスへの応用の分析,読書レポートやブック・トークを取り入れた授業の効果の分析等について各種の雑誌・大会等で発表した。一方で,豪州で開かれた環太平洋初年次教育大会での発表を通じ,英語圏の大学での言語表現能力育成の諸問題との共通点・相違点について情報交換を行った。また,協働的アプローチの手法に対する広範な理解を促進するため,活動理論の専門家を招いた公開研究会を行い,上述の発表以外の3実践のデザイン,成果について報告した。さらに,その研究会において教師・研究者対象のワークショップを開き,意見交換を行った。研究会は80名ほどの参加者があり,今後のネットワークの基盤となった。平成20年度においては,研究代表者・分担者(上記に加え,池田玲子東京海洋大教授を含む)・協力者が所属するそれぞれの機関において,大学生・大学留学生に対して社会から要請されている日本語表現能力について引き続き検討を続け,それを反映させた授業において音声データや手書きデータを採取し,文字化して分析を行った。また,日本人大学生と留学生との授業を介した交流のカリキュラム化を通じ,そこに見られる相互行為のデータ化,分析を進めた。これらの成果として,具体的には,大学初年次の言語表現能力育成デザインの検討,協働的アプローチによる作文授業・討論場面の分析,日本人学生と留学生との協働学習の成果の分析等について,各種の雑誌・大会等で発表した。

また,研究グループの長期の成果をまとめる作業を同時に行い,大島弥生ほか編『大学の授業をデザインする-日本語表現能力を育くむ授業のアイデア』として平成21年度に刊行を予定している。また,協働的アプローチの手法に対する広範な理解を促進するため,科研費プロジェクト「統合・協働的カリキュラム」第2回公開研究会として「日本語表現能力育成授業における協働的意味構築の試み」と題して,メディア・リテラシーの専門家を招いた公開研究会を行い,上述の発表以外の実践のデザイン,成果について報告した。さらに,その研究会において教師・研究者対象のワークショップを開き,意見交換を行った。研究会は75名の参加者があり,今後のネットワークの基盤となった。平成21年度においては,これまでの大学生・大学留学生に対して社会から要請されている日本語表現能力について,各機関の専門性との関連で導き出した方向性を反映させた授業の様々な手法について,ひきつづき分析を行い,授業設計と活動手法のモデルとして提示した。特に,日本人大学生と留学生との授業を介した交流のカリキュラム化を通じ,そこに見られる相互行為のデータ化,分析を進め,日本人学生と留学生との協働学習の様々なタイプの授業(ビジターセッション,日本語表現法,混成日本事情クラス,社会実践のための協働活動等)における活動のあり方について,日本語教育学会秋季大会のパネルにおいて報告・討議を行った。これ以外にも,日本語教師養成やキャリア教育,メディア・リテラシー教育,国際理解教育,医学部初年次教育と統合した授業活動のあり方等について,関連学会において成果を発表した。また,最終年度の総括として,本共同研究においてなされた各種の授業分析,活動の分析の成果を整理し,それらを,社会的背景,統合的カリキュラムの実例と成果の分析,協働的カリキュラムによる日本語表現能力養成の実例と成果の分析,異文化間(日本人学生と留学生間)の協働的カリキュラムの実例と成果の分析,の4領域に分類して再編成し,総合的な発信・授業提案のための準備作業を行った。これらの成果によって,当初目指した,複数分野の大学教育に応用可能であり,母語話者・非母語話者双方の学習者に資する,協働的・統合的カリキュラムにもとづく日本語表現能力育成の諸活動について,設計の枠組,活動の留意点,活動の中での相互行為といった点から,幅広い情報提供が可能となった。
NKT細胞免疫系を用いたアレルギー性鼻炎に対する新規治療法の開発

平成25-26年度の検討ではa-GalCerが舌下免疫療法のアジュバント候補となるかアレルギー性鼻炎モデルマウスを用いて検討した。OVA/a-GalCer-BMDCs口腔粘膜下投与マウスでは、鼻炎症状の増悪抑制、血清中抗原特異的IgE抗体の産生抑制が認められたが、この反応がiNKT細胞依存性であると考えられた。抗原とa-GalCerの同時投与によって活性化したiNKT細胞がIFN-γおよびIL-21産生を誘導し、鼻炎症状抑制に寄与していることが示唆された。この時点までに確認した本治療モデルを実際の臨床に応用するにあたり、in vitroでBMDCsを作成して患者口腔粘膜下に投与する操作をそのまま踏襲することは極めて煩雑であり、安全性や経済性の面からも負担が大きいと考えられた。そこで平成26年度はliposomeの利用を検討した。Liposomeはリン脂質の膜を持ったカプセル様の構造体で、内部にタンパクやペプチドなどを組み込むことができるのに加え、粘膜を通過して局所の抗原提示細胞に取り込まれる特徴を有している。このα-GalCerを組み込んだliposomeと抗原(OVA)をアレルギー性鼻炎マウスモデルの口腔粘膜上に投与(舌下投与)し、症状について解析したところ、OVAとliposome-α-GalCerを同時投与した群では鼻症状の増悪を抑えていることが明らかとなった。アレルギー学当初交付申請書に記載した平成25年度分の研究に関しては、おおむね予定通りに進み、平成26年度の研究の土台を作ることができた。既に、平成26年度分の研究への取り組みが開始されている。この時点までに確認した本治療モデルを実際の臨床に応用するにあたり、in vitroでBMDCsを作成して患者口腔粘膜下に投与する操作をそのまま踏襲することは極めて煩雑であり、安全性や経済性の面からも負担が大きい。そこで平成26年度はliposomeの利用を検討する。これに抗原とα-GalCerを組み込んだものを事前に作成しておき、患者口腔粘膜上に投与(舌下投与)する方法であれば患者負担も軽減され、臨床応用を期待しうる投与経路と考えられる。(1)アレルギー性鼻炎モデルマウスの舌下に抗原およびα-GalCerを組み込んだliposomeを投与する投与時期やタイミングを検討後、鼻炎症状に対する抑制効果について解析する。(2)前述のliposomeを蛍光抗体でラベルしたものを作成し、アレルギー性鼻炎マウスの舌下に投与する。その後にマウスの口腔粘膜組織切片を作成して樹状細胞を免疫染色し、局所の抗原提示細胞にliposomeが取り込まれているか確認する。(3)抗原およびα-GalCerを含んだliposomeを舌下粘膜上に投与した際の、口腔粘膜や下気道に対する影響の有無について評価するために口腔粘膜組織標本の作成、気道抵抗性や肺胞洗浄液中のサイトカイン、肺組織中の炎症細胞浸潤の程度について解析する。使用を予定していた試薬の購入が今年度間に合わなかったため。次年度早々に試薬を購入予定である。
適応した感情を学習するロボットのモデル化と開発

本研究では、交渉の最中に他人の意見に影響を与えることを目的として、仮想キャラクターのエモーションゲームに焦点を当てています。実際のところ、交渉の場では他人を納得させるために感情を表出させることがあります。したがって、仮想キャラクターの説得力を向上させるために感情表出を利用することも可能だと思われます。そこで私たちは、交渉における仮想キャラクターの説得力を向上させるために、人文・社会科学の理論に基づいた戦略的な感情表出を提案します。この戦略によって仮想キャラクターは、対話者を納得させるために表出すべき感情をその対話者の感情表出から特定することができるようになります。こうした戦略を備えた仮想キャラクターは、Second Life(セカンドライフ)の環境で開発されています。私たちは間接的なインタラクション(すなわち、ユーザが2体の仮想キャラクターのインタラクションを見守っている場合)におけるこの特性の評価を通して、感情戦略が仮想キャラクターの説得力に対するユーザの認識に与える効果について検証しています。仮想キャラクタを計算システムのインタフェースとして利用することに対する関心が、近年高まりを見せています。人間と機械とのインタラクションを強化しようという試みが、その動機となっています。人型ロボットのようなキャラクタはほとんどの場合、テレビゲームの中のアナウンサー、チューター、あるいはアクターの役割のように、通常は人間によって行われる役割を具現化するのに使われています。そのような仮想キャラクタは、ユーザとのインタラクションを最適化するための説得力を持つべきです。Research in Human and Social Sciences(人文・社会科学の研究)によれば、感情表現は人を納得させるために使うことができます。この研究に基づき、私たちの研究では、対話者を納得させるための適切な感情表現を可能にする、感情面での戦略を与えられた仮想キャラクタをSecond Life内で開発しました。現在、そのようなキャラクタの説得性を実証するために、ユーザの評価が進行中です。
アルコール代謝遺伝子と耐糖能異常出現機構の関連性について

目的:エタノール(以下アルコール)による糖代謝異常については、低血糖に加え耐糖能異常も報告されている。低血糖は、長時間の飢餓状態の後に大量飲酒を行うと出現する。アルコールの短期、長期摂取、あるいは摂取量によって耐糖能異常に相違があると認められている。本研究において、健常者のアルコール短期摂取による耐糖能に及ぼす影響をアセトアルデヒドデヒドロゲナーゼ2(ALDH2)の表現型により耐糖能は変化するのか傾向を調査した。また、ウイスター系ラットのアルコールデヒドロゲナーゼ(ADH)の多型性について検討した。方法:ALDH2表現型が活性型(1型)および不活性型(2型)の男性健常者に対し、10gのアルコールと100g糖負荷の併用試験および100gの糖負荷試験を行った。採血は負荷直前、負荷後30、60および120分に行い、血中インスリン濃度(IRI)及び血糖値(BG)を検査した。ラット個体毎のADH多型性は肝ホモジネートを等電点電気泳動後、活性染色により検出した。結果:アルコール糖負荷併用/糖負荷単独によるIRI経時平均変化はそれぞれ10.6/8.5、107.3/76.4、79.4/76.1、76/76.7μU/mlであった。IRI30分値はアルコール摂取により著明な増加傾向を示した。アルコール糖負荷併用/糖負荷単独によるBG経時変化はそれぞれ90/88、151/144、120/130、90/104mg/dlであった。ALDH2表現型ごとのアルコールによるIRIおよびBGの0-30分値経時変化に関して、アルコール摂取による2型IRI値の変化は認められなかった。一方、1型では大きい傾向を認めた。BGに関してはALDH2の表現型によると考えられる影響は確認されなかった。また、ラットADHに多型性を見出した。現在遺伝様式について検討中である。本研究において、健常者のアルコール短期摂取による耐糖能に及ぼす影響を検討した。また、アセトアルデヒドデヒドロゲナーゼ2(ALDH2)の表現型により耐糖能は変化するのか傾向を調査した。方法:ALDH2表現型が活性型(1型)および不活性型(2型)の男性健常者各2名に対し、10gのアルコールと100g糖負荷の併用試験および100gの糖負荷試験を行った。アルコールがIRIおよびBGに与える影響は、Two-way repeated measures ANOVAによる分散分析を行った。結果:アルコール糖負荷併用/糖負荷単独によるIRI経時変化はそれぞれ8.7/9.1、74.9/51.8、72.1/61.3、48.1/34.6μU/mlであった。IRIはアルコール摂取により著明な増加傾向を示したが有意差は認められなかった(p=0.26)。アルコール糖負荷併用/糖負荷単独によるBG経時変化はそれぞれ88/91、151/142、121/126、90/85mg/dlであった。BGはアルコール摂取により各タイムポイントに差を認めた(p=0.05)。ALDH2表現型ごとのアルコールによるIRIおよびBGの経時変化に関して、アルコール摂取による2型IRI値の増加(25.9μU/ml:0-30分値)は、1型(20.4μU/ml:0-30分値)に比較すると大きい傾向が認められた。

アルコール糖負荷併用/糖負荷単独によるBG経時変化はそれぞれ90/88、151/144、120/130、90/104mg/dlであった。ALDH2表現型ごとのアルコールによるIRIおよびBGの0-30分値経時変化に関して、アルコール摂取による2型IRI値の変化は認められなかった。一方、1型では大きい傾向を認めた。BGに関してはALDH2の表現型によると考えられる影響は確認されなかった。また、ラットADHに多型性を見出した。現在遺伝様式について検討中である。
カーボンナノチューブの分子メッキによる導電性ナノワイヤの創製

ナノファイバーは、直径が数十数百nm、アスペクト比が100以上、大きな比表面積を有した材料である。その独自の形状は単に細いというだけでなく、ファイバーを構成する分子構造や配向にも影響を与え、特異な機能を発現する。その特徴的な形状や機能を工学応用した様々な研究展開がこれまでになされてきた。エレクトロスピニング法は、高分子ナノファイバーの作製方法の中でも比較的容易にナノファイバーを作製できるとして注目されている。以前に我々は、エレクトロスピニング法により作製したナノファイバー作製の過程で延伸力を受けないナノファイバー(未延伸ナノファイバー)と延伸力を受けたナノファイバー(延伸ナノファイバー)の表面構造を原子間力顕微鏡(AFM)により観察した。その結果、AFM位相像において、位相の異なる分子配向が観察された。本研究では、ファイバー作製時の延伸により表面構造が変化するナノファイバーを用いた高機能ナノファイバーの開発を目的とした。延伸によりナノファイバーの表面構造/形状を分子レベルで制御して、機能性材料/分子を修飾することで高機能繊維材料の提案を目指した。平成30年度は、カーボンナノチューブや触媒作用を有した白金ナノ粒子をナノファイバーへ修飾した。修飾された材料は、ナノファイバーの長軸方向に配列していることを確認した。さらに、その機能を評価したところ、単に吸着させたナノファイバーよりも反応効率が高いという結果が得られた。この現象については、引き続き詳細な検討を実施していく予定である。高分子材料は、ナノファイバー、フィルムと形状ごとに、材料を構成する分子の配向性が異なることが知られている。これまでに申請者は、エレクトロスピニング(電解紡糸)法によりナノファイバーを形成した際、その分子ドメインが長軸方向に沿って配列していることを明らかにした。本申請課題では、ナノファイバー表面で長軸方向に分子ドメインが配列する機序解明、および、分子ドメインを制御した高機能ナノファイバーの創製手法の確立を目的とする。長軸配列した分子ドメインへカーボンナノチューブ(CNT)を修飾することで、CNTを表面に一軸配列させた導電性ナノワイヤを創製し、形状変化に伴い導電特性を制御可能な導電性ナノワイヤの創出を目指す。平成28年度は、ナノファイバー作製時に現れる分子配列現象の解明を行った。様々な条件でナノファイバーを作製し構造解析した結果、ナノファイバー作製時の牽引力により分子配向が高まることを確認した。さらに、牽引され分子配向が高まったナノファイバーへの分子吸着を評価したところ、疎水性相互作用が高まることによってナノファイバー表面への分子吸着が高まることを見出し、すでに論文投稿し、受理された。(Evaluation of protein adsorption ontoa polyurethane nanofibersurface having different segment distributions, Yuko Morita, Gaku Koizumi, Hiroaki Sakamoto and Shin-ichiro Suye, Mater.l Chem. Phys., 187, 1-4 (2017))平成28年度は、「ナノファイバー表面における分子ドメイン配列の機序解明」を目的に研究を行った。ナノファイバー材料として、ポリウレタンを用いた。ポリウレタンは、ソフトドメインとハードドメインと呼ばれる2種の分子ドメインから相分離構造を形成することが知られている。これまでにポリウレタンの相分離構造の内、剛直な分子ドメインであるハードドメインが、ナノファイバーとフィルム形状では配置が異なることをAFMにより明らかにしてきた。本年度は、この分子ドメイン配向がどのような要因により起きるかを検証した。ナノファイバーの分子ドメイン配置が変化する要因としては、ファイバーへの引張応力、ポリウレタン濃度、ナノファイバーの形状(太さ)が考えられる。エレクトロスピニングによる作成時のコレクターの回転速度、印加電圧、樹脂濃度を変化させた様々なナノファイバーを作製した。その結果、牽引力を高めるにつれて分子ドメインの並ぶ直線性が高まっていくことを明らかにした。したがって、分子ドメイン配列はナノファイバーへの牽引力が支配的な要因であることを明らかにした。次に、本来タンパク質吸着を抑制するPUを、ナノファイバー形状にすることで、相分離構造の変化にともない、PUの表面特性が変化するのではないかと考えた。本研究では、PUナノファイバー表面へのタンパク質吸着挙動を評価した。PUナノファイバー表面へのタンパク質の吸着量は、表面電荷の異なるBSA・Lyzどちらも牽引され径が細くなるにつれて増加した。また、タンパク質を吸着させたPUナノファイバーを非イオン性界面活性剤で洗浄すると、吸着タンパク質が脱離した。以上の結果から、PUナノファイバーは分子配向が高まることで、表面の疎水性が高まり、本来タンパク質吸着を抑制するPUにタンパク質吸着特性が発現したと考えられる。以上の結果を、学術原著論文へ投稿し、受理された。エレクトロスピニング法により作製された高分子ナノファイバーは、ナノサイズの太さ形状特性を利用した新たな機能発現や現象の解明といった基礎研究から、触媒担体、分離技術、ドラッグデリバリーシステム、細胞工学などの応用研究まで幅広い研究がなされている。高分子ナノファイバーの分子構造へ目を向けると、ナノファイバー形成過程において、強い引張応力を受けることにより、ファイバーを構成する分子配向が変化することが、これまでに報告されてきた。研究代表者等は、原子間力顕微鏡(AFM)により、高分子ナノファイバーが牽引されたことで、ナノファイバーの長軸方向に沿って、分子ドメインが規則的に配置されることを可視化した。本申請課題では、この知見を生かし、ナノファイバー表面上に連続的に配列している20 nmの分子ドメインへ、機能を有した分子やナノ材料を修飾し、高機能繊維材料の創出を目指す。平成29年度は、ポリウレタンナノファイバー表面へタンパク質などの生体分子や導電性の優れたカーボンナノチューブ・ナノ粒子を吸着試験した。

得られた成果については、既に論文投稿し、受理されている。発表論文の代表例:Characterization of protein adsorption onstretched polyurethanenanofibers prepared by electrospinning, Y. Morita, H. Sakamoto and S. Suye, RSC Adv., 7, 56484-56488 (2017)平成29年度は「ナノファイバー表面に生じる分子ドメイン配列を利用した機能材料の修飾」を目的に研究を行った。本研究では、ポリウレタンをナノファイバーの材料とした。ポリウレタンは相分離構造をとるが、我々は以前ナノファイバー形状にすることでポリウレタン相分離構造が、繊維軸方向に配列することを先行研究で明らかにしてきた。平成28年度では、その構造形成のメカニズムについて明らかにするとともに、タンパク質吸着挙動の解析を行った。平成29年度は、ポリウレタンを繊維化することにより生じる独特の構造を工学応用し、高機能繊維へ応用することを目標とした。そこで、タンパク質などの生体分子や導電性の優れたカーボンナノチューブ・ナノ粒子を吸着試験した。その結果、繊維表面上に軸方向にそってナノ材料が吸着していることを見出した。さらに、タンパク質のような生体分子の吸着評価も行った。同時に、吸着したタンパク質の構造や活性を評価したところ、ポリウレタンナノファイバーの太さによって吸着したタンパク質の構造や活性が異なることが明らかとなった。この知見については、学術論文へ投稿し、受理された。ナノファイバーは、直径が数十数百nm、アスペクト比が100以上、大きな比表面積を有した材料である。その独自の形状は単に細いというだけでなく、ファイバーを構成する分子構造や配向にも影響を与え、特異な機能を発現する。その特徴的な形状や機能を工学応用した様々な研究展開がこれまでになされてきた。エレクトロスピニング法は、高分子ナノファイバーの作製方法の中でも比較的容易にナノファイバーを作製できるとして注目されている。以前に我々は、エレクトロスピニング法により作製したナノファイバー作製の過程で延伸力を受けないナノファイバー(未延伸ナノファイバー)と延伸力を受けたナノファイバー(延伸ナノファイバー)の表面構造を原子間力顕微鏡(AFM)により観察した。その結果、AFM位相像において、位相の異なる分子配向が観察された。
肥満小児の発育に伴う腹部脂肪分布の変化と生活習慣病危険因子との関連

【目的】本研究は、国立三重病院に来院した肥満小児(n=307)を対象に腹部CT撮影を実施し、発育に伴う腹部脂肪分布の変化や性差や肥満度による違いを明らかにすること、ならびに、その変化と血中の生活習慣病危険因子との関連を明らかにし、生活習慣病の早期予防を行う上での基礎的データを収集することを目的とした。【方法】腹部脂肪分布は臍高部CT画像よりNIH Imageを用いて皮下・内臓脂肪面積を定量した。血液生化学検査に関しては総コレステロール、HDL-C、トリグリセライド、LDL-C(Friedwald法)、インスリン、GOT、GPT、尿酸値を定量した。【結果】皮下脂肪面積は男児(n=189)208.5±5.1cm^2、女児(n=118)202.7±7.5cm^2と有意差は認められなかったが、内臓脂肪面積は44.2±1.7cm^2vs38.3±8.7cm^2と男児が女児よりも有意に高値を示した。男女とも肥満の程度が進むにつれ、皮下脂肪面積、内臓脂肪面積ともに増大し、高度肥満小児では男児が女児に比べ有意に高値を示した。男女とも皮下脂肪面積は年齢に応じて増大していたが、内臓脂肪では女児はほぼ一定の増加を示したにもかかわらず、男児では10歳を境に急増した。HDL-Cは加齢や肥満の程度が増大するに伴って低値を示し、女児で男児より低値を示す傾向が認められた。インスリンは肥満の程度が増大するとともに高値を示し、また女児で男児より高値を示した。GOT、GPTは女児で加齢にかかわらずほぼ一定値を示したのに対し、男児では加齢とともに増大した。その結果、肥満度別にみても男児が女児より有意に高値を示した。血中レプチン濃度は体脂肪量と非常に高い相関を示し、また、女児で男児より高値を示した。【結論】平均年齢10歳という小児においても成人肥満者に認められるように、内臓脂肪蓄積量は男児の方が高かった。男児において10歳前後を境とし、内臓脂肪が急増し肝機能に対しても悪影響を与えていると判断されることから、この年齢に達する前までに肥満を解消する事の必要性が示唆された。一方、女児では内臓脂肪の量は少ないにもかかわらず、インスリン抵抗性は男児に比べ高いと判断された。これらのメカニズムについては今後の検討が必要であると考えられた。【目的】本研究は、国立三重病院に来院した肥満小児を対象に腹部CT撮影を実施し、発育に伴う腹部脂肪分布の変化や性差や肥満度による違いを明らかにすること、ならびに、その変化と血中の生活習慣病危険因子との関連を明らかにし、生活習慣病の早期予防を行う上での基礎的データを収集することを目的とする。【方法】体脂肪分布は臍高部CT画像より皮下・内臓脂肪面積を定量した。現在、307名の解析が済んでいる。血液生化学検査に関しては総コレステロール、HDLコレステロール、トリグリセライド、LDLコレステロール(Friedwald法)、インスリン、GOT、GPT、尿酸値を定量中である。【結果】皮下脂肪面積は男児(n=189)208.5±5.1cm^2、女児(n=118)202.7±7.5cm^2と有意差は認められなかったが、内臓脂肪面積は44.2±1.7cm^2 vs 38.3±8.7cm^2と男児が女児よりも有意に高値を示した。男女とも肥満の程度が進むにつれ、皮下脂肪面積、内臓脂肪面積ともに増大し、性差は認められなかった。男児において10歳前後を境とし、内臓脂肪が急増し始めることから、この年齢に達する前までに肥満を解消する事の必要性が示唆された。次年度はこれら脂肪分布と血中の生活習慣病危険因子との関連を検討していく。

男女とも皮下脂肪面積は年齢に応じて増大していたが、内臓脂肪では女児はほぼ一定の増加を示したにもかかわらず、男児では10歳を境に急増した。HDL-Cは加齢や肥満の程度が増大するに伴って低値を示し、女児で男児より低値を示す傾向が認められた。インスリンは肥満の程度が増大するとともに高値を示し、また女児で男児より高値を示した。GOT、GPTは女児で加齢にかかわらずほぼ一定値を示したのに対し、男児では加齢とともに増大した。その結果、肥満度別にみても男児が女児より有意に高値を示した。血中レプチン濃度は体脂肪量と非常に高い相関を示し、また、女児で男児より高値を示した。【結論】平均年齢10歳という小児においても成人肥満者に認められるように、内臓脂肪蓄積量は男児の方が高かった。男児において10歳前後を境とし、内臓脂肪が急増し肝機能に対しても悪影響を与えていると判断されることから、この年齢に達する前までに肥満を解消する事の必要性が示唆された。一方、女児では内臓脂肪の量は少ないにもかかわらず、インスリン抵抗性は男児に比べ高いと判断された。これらのメカニズムについては今後の検討が必要であると考えられた。
極限微細集積回路作製のための原子層成長制御CVD装置の開発研究

本研究の目的は、申請者らが申請してきた瞬時加熱CVD法、すなわち、原料ガスとして最も単純な分子構造で、しかも取扱いが容易なSiH_4、GeH_4を用い、原料ガスの供給をを止めることなく高い分圧(数Pa数百Pa)に保ったまま単分子吸着層を形成し、この吸着層のみをフラッシュ光照射による瞬時加熱で分解し-原子層成長させることを可能にするCVD装置を開発し、広くSi系極限微細集積回路作製に応用し得る原子層成長技術として確立することである。本年度は、3年計画の最終年度としてこれまでの、装置開発と吸着・反応素過程の研究に引き続き、SiとGeが一原子層単位で制御された多層エピタキシャル成長を実現し、二重障壁共鳴トンネルダイオードを作製して量子効果の発現を観察した。具体的には、1)原子層成長表面の結晶構造に関して、Si(100)表面のダイマー構造は大気中でも安定に存在し得ることを見い出した。2)Si上へのGeの一原子層成長を275°Cで瞬時加熱することにより実現できることを明らかにした。3)Ge上へのSiの一原子層成長を200-300°Cで熱分解反応により自己制限的に実現できることを明らかにした。4)Siの一原子層とGeの一原子層を交互に積層したSi_1Ge_1原子層超格子を障壁層に用いた二重障壁共鳴トンネンルダイオードを300°C以下のプロセスで試作し、設計値にほぼ一致する-0.6及び+0.7ボルトで電流ピークを持つ負性コンダクタンス特性を観測した。以上の結果により、デバイス製作に適用可能な原子層成長技術として、本瞬時加熱法の有効性を実証し、本研究を総括した。本研究では、Si集積回路に応用しうる原子層成長技術として、原料ガスの供給を止めることなく高い分圧に保ったまま単分子吸着層を形成し、この吸着層のみをフラッシュランプ光照射による瞬時加熱で分解し、一原子層ずつ成長を可能にするCVD技術を確立することを目的としている。本年度は、高出力キセノンフラッシュ光照射装置を設計・製作すると同時に現有の高清浄枚葉処理式減圧CVD装置に改造を加え、両装置を結合したが、それと平行して、以下のような、実施計画に対応した成果、及び本研究から派生した成果が得られた。1.Siの原子層エピタキシャル成長は、基板表面の不要吸着物を除去するための昇温処理をせずとも、ロードロック室の改造・ガスの導入法の改善等により、基板補助加熱温度385-395°Cで可能になった。2.SiH_4雰囲気(分圧300Pa)中でSi基板をキセノンフラッシュランプ光照射(約1msec)を行えば、一回の照射当り、(100)Si基板上では約0.3原子層、(111)Si基板上では約0.2原子層のSiの成長が確認できた。さらに、一回の光照射当りの成長膜厚のSiH_4雰囲気の圧力及びフラッシュランプ光照射繰り返し間隔依存性から、SiH_4の表面吸着がラングミュア形であることを明らかにした。その結果から、一回の光照射での一原子層成長は、SiH_4分圧が数1000Pa以上でなければならないことがわかった。3.580°Cで(100)Si上に成長したSiエピタキシャル膜表面は、2x1構造を持つが、395°Cで(100)Si上に原子層成長させたエピタキシャル膜の表面は、再配列がほとんど起こっていない1x1構造となることを明らかにした。今後は、高出力キセノンフラッシュ光照射装置を使用して、基板補助加熱の低温化を図り、各種薄膜の原子層成長を研究する。

本研究では、Si集積回路に応用しうる原子層成長技術として、原料ガスの供給を止めることなく高い分圧に保ったまま単分子吸着層を形成し、この吸着層のみをフラッシュランプ光照射による瞬時加熱で分解し、一原子層ずつ成長を可能にするCVD技術を確立することを目的としている。前年度は、Si表面へのSiH_4の吸着・反応に重点を置いたが、今年度は、前年度購入した高出力キセノンフラッシュ光照射装置を用いて、Si表面へのGe並びにGe表面へのSiの一原子層成長に重点を置き、以下のような研究成果が得られた。1.Si(100)表面の2x1構造は、ダングリングボンドが水素で覆われている状態では、相対湿度が30%以下の大気中では、1時間以上安定に存在し、表面の酸化が進行しないことを見いだした。他方Si表面に395°CでSiを原子層成長させた表面は、1x1構造を示し、ダイハイドライド構造であるという知見を得た。そして、本研究のSiH_4の単分子層吸着は、水素が吸着している1x1構造表面への吸着であるというモデルを提案した。2.GeH_4の吸着層のキセノンフラッシュ光照射による分解反応は、Ge表面に比べてSi表面で、生じにくいことを見いだし、光照射強度を上げることにより、この問題を解決した。3.Ge表面では、キセノンフラッシュ光照射をせずとも、Geが原子層成長する補助加熱温度270°Cでも、SiH_4雰囲気でほぼ一原子層のSiの成長が起こることを見いだした。これにより、SiとGeが一原子層単位で多層エピタキシャル成長する指針が得られた。今後は、SiとGeの多層エピタキシャル成長・不純物原子層ドーピングSi系絶縁膜の原子層成長に関して、デバイス製作・評価を含めて研究し、より完成度の高い原子層成長制御CVD装置の実現のための指針を得る。本研究の目的は、申請者らが開発してきた瞬時加熱CVD法、すなわち、原料ガスとして最も単純な分子構造で、しかも取扱いが容易なSiH_4、GeH_4を用い、原料ガスの供給を止めることなく高い分圧(数Pa数百Pa)に保ったまま単分子吸着層を形成し、この吸着層のみをフラッシュ光照射による瞬時加熱で分解し一原子層成長させることを可能にするCVD装置を開発し、広くSi系極限微細集積回路作製に応用し得る原子層成長技術として確立することである。本年度は、3年計画の最終年度として、これまでの、装置開発と吸着・反応素過程の研究に引き続き、SiとGeとが一原子層単位で制御された多層エピタキシャル成長を実現し、2重障壁共鳴トンネルダイオードを製作して量子効果の発現を観察した。具体的には、1)原子層成長表面の結晶構造に関連して、Si(100)表面のダイマー構造は大気中でも安定に存在し得ることを見い出した。2)Si上へのGeの1原子層成長を275°Cで瞬時加熱することにより実現できることを明らかにした。3)Ge上へのSiの1原子層成長を200-300°Cでの熱分解反応により自己制限的に実現できることを明らかにした。4)Siの1原子層とGeの1原子層を交互に積層したSi_1Ge_1原子層超格子を障壁層に用いた2重障壁共鳴トンネルダイオードを300°C以下のプロセスで試作し、設計値にほぼ一致する-0.6及び+0.7ボルトで電流ピークを持つ負性コンダクタンス特性を観測した。以上の成果により、デバイス製作に適用可能な原子層成長技術として、本瞬時加熱法の有効性を実証し、本研究を総括した。
DNAトポイソメラーゼ機能の分子生物学的研究と癌化学療法への応用

アドリアマイシン,エトポシド等の臨床使用の抗癌剤,開発中のCPT-11,MX-2等の有効な抗癌剤が細胞のDNAトポイソメラーゼ(トポ)を標的として殺細胞効果を発揮している事が明らかにされ,トポの重要性が注目されている。本研究ではDNAトポロジーとトポの生物学的役割を明らかにする研究と,その癌化学療法への応用研究から成る。前者では,1)種々の特異的トポ抗体を作製しトポの挙動を同定した。2)カイコとショウジョウバエのsupercoil化因子(SCF)cDNAをクローン化し抗体も調製し胚発生過程での同因子の挙動を解析した。3)DNAを核マトリックスに固定する機能を持つSP120タンパクcDNAをクローン化し抗体も調製した。蛍光抗体法によりSP120タンパクの核内局在性を同定した。4)ラットのトポIIAとトポIIBのcDNAをクローン化し,in situ法によりmRNAの組織分布を調べた所,増殖している組織にのみIIAが,また全組織にIIBmRANが検出された。特に脳内では両mRNAの分布は特徴的であり,それぞれ独自の機能を行っている事を示唆した。化療関係では1)CPT-11耐性マウス細胞では,ヒトのCPT-11耐性細胞CPT-K5と同様に細胞のトポIがCPT耐性となっていた。その変異部位は361番のGlyが,Argに,628番のValがIleに変異していた。2)エトポシド耐性ヒト小細胞肺癌細胞では野性型のトポIIαの著しい減少があり,これが耐性の原因と考えられた。また別なエトポシド耐性株では,トポIIのリン酸化が亢進していた。3)細胞培養によりトポ阻害剤と他剤との併用化学療法を試みた所,その組合せ,投与法によって拮抗的にも,相乘的にも働きうる事が示された。以上,トポの生理機能の解明によって,その化学療法への応用もより合理的となり,より有効な化学療法へと発展する事が期待される。