hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒト変異型Racによる細胞癌化におけるDOCKファミリー分子の役割

低分子量Gタンパク質であるRacおよびRasの活性型変異は、ヒトの様々ながんにおいて高頻度に見つかる。本研究では、Rac特異的活性化因子であるDOCK1の遺伝的欠損、およびその選択的阻害剤TBOPPによって、変異型RacやRasを有するがん細胞株の細胞浸潤および低栄養条件下での生存性が抑えられることを明らかにした。また、マウスにおいても、TBOPPの投与によって、がん細胞の増殖および転移が抑制された。以上より、変異型RacおよびRasによる細胞癌化においてDOCK1が重要な役割を担うことを明らかにすると共に、DOCK1がRacやRasに変異を有するがんの新しい創薬標的となることを実証した。ヒト癌で新たに見い出された低分子量Gタンパク質Rac1のN92I活性型変異は試験管内において細胞癌化を引き起こすが、その詳細なメカニズムは未だ明らかではなかった。初年度は、変異型Rac1を導入したMEF、およびRac1のシグナル経路が亢進している各種癌細胞株を用いて、それぞれに発現しているDOCK1をノックアウトまたはノックダウンして、細胞生物学的な解析を行った。その結果、DOCK1が活性型Rac1の細胞内局在の制御を介してinvadopodiaの形成を制御すること、およびマクロピノサイトーシスの制御を介して細胞外からの栄養素の取り込みを促進していることを見い出した。さらに、これらのDOCK1機能を、独自に開発したDOCK1選択的阻害剤によってブロックできることを実証した。以上より、DOCK1はinvadopodia形成による細胞浸潤の亢進と、マクロピノサイトーシスによる低栄養条件下での生存性の亢進の二つのメカニズムを介して、活性型変異Rac1による細胞癌化に寄与していることが明らかになった。ヒト癌で見い出されたRac1変異によるがん化メカニズムにおいてDOCK1が重要な制御因子として働いていることを様々ながん種の細胞株を用いて明らかにするとともに、それが、DOCK1によるinvadopodia形成、およびマクロピノサイトーシスを介していることを明らかにした。また、前年度に同定したDOCK1選択的阻害化合物のin vivoでの薬効を様々な系を用いて検討し、該化合物がメラノーマの肺転移を強く抑制することを実証した。ジーンターゲッティング、CRISPRを用いたDOCK1の遺伝的欠損、およびDOCK1選択的阻害化合物を用いた薬理学的手法により、DOCK1が、がん細胞の浸潤およびマクロピノサイトーシスを介した細胞生存において必須の因子であることを証明できた。また、化合物改変によって得られたリード化合物について、in vivo試験に適した溶媒条件を見い出し、実際に、マウスメラノーマ細胞の肺転移を強く抑制することを実証できた。よって、当初の計画以上に順調に研究が進展していると言える。がん遺伝子Rasは、癌の発生において重要な役割を果たすのみならず、栄養源となる細胞外タンパク質の取り込みを促進し、細胞外基質への浸潤応答を誘導することで、がんの悪性形質転換に関わっている。これらの細胞応答はいずれもRacを介したアクチン細胞骨格の再構成が必要である。本研究において、変異Rasによって形質転換した細胞において、Rac特異的グアニン・ヌクレオチド交換因子であるDOCK1を遺伝的に欠損させると、マクロピノサイトーシスに依存した栄養源の取り込みや浸潤応答が、抑制されることを見いだした。そこで、20万を超える化合物ライブラリーをスクリーニングし、構造最適化を行うことで、1-(2-(3 '-(トリフルオロメチル)-[1,1'-ビフェニル]-4-イル-2-オキソエチル)-5-ピロリジニルスルホニル-2(1H)-ピリドン(TBOPP)というDOCK1選択的阻害剤を開発した。TBOPPは、DOCK1と構造的に類似したDOCK2およびDOCK5タンパク質の機能を損なうことなく、DOCK1を介したがん細胞の浸潤応答やマクロピノサイトーシス、グルタミン欠乏条件下での生存を抑制した。さらに、TBOPPを投与することで、マウス個体における癌の生着や転移が顕著に抑制された。以上の結果は、DOCK1選択的阻害剤が、癌の生存や浸潤を標的とした新たな治療薬になりうることを実証するものである。初年度に計画していた、MEFや培養癌細胞株のDOCK1ノックアウト・ノックダウン細胞、およびDOCK1選択的阻害剤を用いた細胞生物学的機能解析は順調に進行しており、予定通りである。次年度は、個体レベルでの解析をおこなうために、各種癌細胞株の野生型とDOCK1ノックアウト・ノックダウン株の移植実験をおこない、発がん率や浸潤、転移能を評価する。また、vivoにおけるDOCK1阻害剤の制がん効果の検討を進める。DOCK

1選択的阻害化合物によるin vivoでの制がん効果を、様々ながん種を用いて検討し、その薬効の適用拡大を検討する。また、さらなる化合物改変によって、選択性および阻害活性の亢進を図る。研究成果を論文として公表するとともに、HPやマスメディアを通じて広く国民に発信する。生物化学研究は順調に進行しており、多くの成果が得られている。次年度は、これらの成果をさらに発展させ、DOCK1の発がんにおける役割を明らかにするとともに、DOCK1が抗がん剤の新たな分子標的となることを示したい。
急激な温度変化によるコレステリック液晶の過渡的パターン形成

プラナー配向を持つコレステリック液晶は、急激な温度変化にさらされると、空間的な綱目パターンを発生させる。その原因は、もともと強く温度に依存するらせんピッチが、温度変化に追随できないことに関係していると考えられる。本研究では、比較的低分子なコレステリック液晶cholesteryl oleyl carbonateをサンプルに選び、空間パターン生成の観察と透過光・反射光の分光測定を行った。また、温度を一定に保ち平衡状態での液晶分子の配向揺らぎダイナミクスを調べるため、光子相関実験法を行った。透過光スペクトルの形状から、液晶内部の配向構造に関する情報を得ることができる。実際、網目状パターンの発生は、その構造に対応するスペクトル成分の出現として確認することができる(Molecular Liquids & Liquid Crystals誌に発表)。測定の結果、およそ0.5mK/s程度よりも速い上昇率で温度上昇させた場合にパターンが発生することがわかった。この閾値の存在は、フランクの自由エネルギーを用いて考察することができる。温度の変化は平衡らせんピッチの変化に対応するため、急激な温度上昇は液晶の配向運動の一つであるツイストモードを励起する。したがって、温度の上昇速度が、平衡点に戻ろうとする液晶配向の緩和時間に比べて十分速い場合、系は自由エネルギー曲面の高くまで励起され、パラポリックな領域を超えて、他の極小状態へ落ち込んでいくと考えられる。これが、プラナー構造の不安定化である。この考えを確かめるため、光子相関実験法により液晶分子の配向揺らぎの緩和時間を測定した。その結果、およそ150ms程度の遅い緩和時間が観測され、閾値に対応する温度率では、確かに大きな振幅のツイストモードが生成されることが確認された。(Ferroelectrics誌に発表予定)コレステリック液晶の配向ベクトルはらせん構造を持っているが、そのピッチは温度に強く依存している。もし、液晶分子が追随できないほど急激に、温度が変化したならば、らせん構造には一体何がおきるだろう?また、どのような過程を経て、らせん構造はその温度に適したピッチを回復するであろう?我々は、上のような疑問から出発し、コレステリック液晶に急激な温度変化を与える実験を行った。試料として用いたcholesteryl oleyl carbonateは、室温付近で可視光領域の光を選択反射し、温度の上昇とともに急激にピッチは短くなる。この試料を、一定の変化率で温度上昇させながら、顕微鏡による観察・透過光のスペクトルを測定し、次のような実験結果を得た。(1)急激な温度上昇を与えると、過渡的に網目状の空間パターンが生じる。パターンの大きさは、20-40ミクロン程度である。(2)パターンが生じるためには、温度変化率に閾値があり、およそ0.5mK/s程度である。また、パターンのサイズは、温度変化率に大きくは依存しない。(3)透過光のスペクトルには、らせん構造による選択反射成分に加えて、新たな成分が出現する。その成分は急速に短波長側に移動し、最後には紫外線領域から裾を引くようなブロードな形状をとる。コレステリック液晶は、らせん軸にそって電場や磁場などの外力を印加すると、周期的な歪を持った状態が安定化し、セル状の空間パターンが出現することが知られている。今回の測定は、急激な構造変化という非平衡な状況下でも同様な空間的パターンが、実現されることを意味している。(Ferroelectrics誌に発表予定)
東アジアのナシの起源をさぐる： 秋子梨・沙梨野生個体の集団構造の把握と多様性

東アジアのナシ属植物の起源地である中国では砂漠化、人為的な環境破壊などから野生ナシは急速に減少している。日本の東北地方に自生するイワテヤマナシと同種の秋子梨は中国東北部で個体数が激減しており保全計画の策定が急務である。またニホンナシ栽培品種の起源種とされる沙梨野生個体の探索調査、DNA分析を行った。秋子梨野生集団の探索、形態調査、遺伝的多様性、集団遺伝構造の把握、系統解析より絶滅の恐れのある集団の保全計画を策定した。イワテヤマナシと秋子梨との系統関係について両者は遠縁だった。また中国中部の山脈にて沙梨野生集団の探索を行い6集団をDNA分析を試みたところ、多くはマメナシとの雑種化個体だった。中国には日本の東北地方に自生するイワテヤマナシ(P. ussuriensis)やニホンナシ(P. pyrifolia)のルーツとされる秋子梨(P. ussuriensis)、沙梨(P. pyrifolia)が自生する。本課題は秋子梨、沙梨の生息域調査と保全、日本の梨との関連を形態、DNAレベルで知ることを目的としている。H25年度は秋子梨について黒竜江省南東部、甘粛省東部を探索し、位置情報、植生、聞き取り調査、果実、花器の形態調査を行い33個体を収集した。すでに探索済みの内モンゴル、吉林省、黒竜江省北東部由来の個体と合わせて13集団、153個体となり秋子梨の生息域のほぼ全域をカバーした。今回、黒竜江省南東部、甘粛省東部で発見された秋子梨の生息地は耕作化など人為的な活動によってすでに自生地は消失していると考えられた。また秋子梨栽培品種と雑種化していることが20種類の核SSR(マイクロサテライト)マーカー、本課題で新たに選抜した16種類の葉緑体SSRマーカーを用いた集団構造解析により明らかとなった。また内モンゴルの集団は遺伝的多様性が極めて小さく、厳しい乾燥など環境による選抜が生じたと予想される。黒竜江省北東部の集団は比較的遺伝的多様性が大きく分化の中心であることが推測された。しかし黒竜江沿いの北部集団は多様性が低かった。これらの結果から黒竜江省東北部では生息域内保存を、内モンゴル集団は生息域外保全すべきであることが明らかとなった。また日本の東北地方に自生するイワテヤマナシ集団と中国の秋子梨とは果実、花器形態は類似していたがDNAレベルでは大きく異なっておりその関連性を推測することは難しかった。ニホンナシと同種であり、これまでに発見情報がある中国中部の山脈における沙梨(Pyrus pyrifolia)の野生集団の探索を行った。山脈の南北に分かれる6集団、58個体の果実形態8形質、花器形態4形質の計測、DNA (葉緑体SSR,核SSR)の集団構造解析を行い、沙梨、白梨、秋子梨の栽培・在来品種と比較した。果実、花器の形態形質の分析、DNA分析は中国国内にて行われた。得られたデータは神戸大学にて集団レベルで解析された。マメナシ(棠梨)の自生個体はどこでも非常に多く見つかったが、沙梨と思われる自生個体は少なかった。また沙梨が集団で自生している(天然更新をしている)場所は見つからなかった。ほとんどの個体は独立して民家、畑の周辺などで見つかった。果実形態では室数は2室から5室まで多様だった。中間の3室の果実もあり、マメナシと5室の梨との雑種と推測された。花器、果実形質データを主成分分析(PCA)した結果、山脈の南北集団で差異が見られた。多くの南部集団では果実、花器は共に大きく、沙梨栽培品種またはその逸失個体の可能性が高い。またDNAによる集団レベルの系統解析からも南北集団間は遺伝的に遠縁であり、地理的に隔離されていると予想された。これらの結果から今回の探索地である中国中部の山脈には沙梨の自生地はすでに消失したか、もともと無かった可能性が高い。今後は本研究助成により明らかになった中国北部に自生する秋子梨と日本の東北地方に自生するイワテヤマナシとの関連性を明らかにしたい。なお、これらの探索、DNA分析は中国国内の法規を遵守し、中国人研究者との共同研究として遂行された。最終年度は本研究において明らかとなった中国北東部に分布する秋子ナシ野生個体(Pyrus ussuriensis Maxim.)と日本の東北地方に自生するイワテヤマナシを用いて集団レベルの遺伝的多様性、集団構造解析、類縁関係を調査し、イワテヤマナシの起源について考察することを目的とした。秋子ナシ野生個体の13集団153個体およびイワテヤマナシの14集団274個体の合計27集団について20種類の核SSRマーカーを用いてアリル多型を検出し、遺伝的多様性の算出、STRUCTURE解析、系統樹を作成した。中国の秋子ナシ野生個体の集団内の遺伝的多様性はイワテヤマナシのそれよりも低いことが明らかとなった。またマメナシ、リンゴや多くの他殖性植物と比べても秋子ナシ野生個体の集団内の遺伝的多様性の低さが際立っていた。

見出された遺伝的変異が、集団間、集団内のそれぞれにどの程度見られるのかAMOVAを行った結果、集団間の遺伝的分化の程度は秋子ナシ野生個体で20.05%を示しており、イワテヤマナシ(7.20%)や、砂梨、マメナシ、ヒマラヤナシや他の他殖性樹木と比べて高かった。秋子ナシ野生個体は集団間での遺伝子流動が少なく各集団で遺伝的に分化していることを示唆した。STRUCTURE解析では中国の秋子ナシ野生個体とイワテヤマナシは異なる遺伝構造を示した。また系統関係も両者は遠縁だった。これらの結果から秋子ナシとイワテヤマナシは地殻変動により日本海が生じた鮮新世と更新世の間に分断された可能性がある。本課題の遂行により中国の秋子ナシ野性個体の保全の必要性が確認され保全単位を設定した。しかしイワテヤマナシおよび秋子ナシ野生個体の起源はいまだ不明のままである。今後は人的影響が少ないと考えられるロシアのシベリア、沿海州地域に自生するPyrus ussuriensisの探索と遺伝的な特徴づけ、秋子ナシやイワテヤマナシとの関係の解明が必要であろう。東アジアのナシ属植物の起源地である中国では砂漠化、人為的な環境破壊などから野生ナシは急速に減少している。日本の東北地方に自生するイワテヤマナシと同種の秋子梨は中国東北部で個体数が激減しており保全計画の策定が急務である。またニホンナシ栽培品種の起源種とされる沙梨野生個体の探索調査、DNA分析を行った。秋子梨野生集団の探索、形態調査、遺伝的多様性、集団遺伝構造の把握、系統解析より絶滅の恐れのある集団の保全計画を策定した。イワテヤマナシと秋子梨との系統関係について両者は遠縁だった。また中国中部の山脈にて沙梨野生集団の探索を行い6集団をDNA分析を試みたところ、多くはマメナシとの雑種化個体だった。初年度の中国東北部に自生する秋子梨については黒竜江省牡丹江市周辺の探索調査を終えて約20個体の秋子梨のサンプリングを行った。結果として秋子梨の8集団(内モンゴル、黒竜江省、吉林省)を用いて花器形態とDNAマーカーによる集団構造解析を行った。花器形態は明確な地理的変異が見られ、花器形態と集団構造解析から黒竜江省の2集団が多様性の中心であることを推定した。また内モンゴル集団では多様性が小さく、砂漠化などにより絶滅の危険性が高まっており保全が急務であることを2編の国際誌(うち1編は印刷中)にて報告した。秋子梨についてはおおむね順調に研究が進展しているが、昨年度探索した沙梨については期待された中国中部の山脈に現存した梨は生息環境、形態形質、DNA分析からみても沙梨栽培品種の逸出個体か、在来品種であり、野生種の可能性は低かった。これまで中国国内で沙梨の野生個体はほとんど見つかっておらず、すでに消失した可能性も高い。果樹遺伝資源学これまで中国東北部に自生する秋子梨について集団構造解析による保全単位の決定、遺伝子移入の存在、起源地の推測、遺伝的多様度からみた集団の特徴づけを行った。最終年度では秋子梨と同種(Pyrus ussuriensis)であり、これまで研究データの蓄積があり日本に自生するイワテヤマナシとの関係性を集団遺伝学レベルで解明する。この結果、イワテヤマナシの起源やその伝播経路を明らかにしたい。秋子梨について黒竜江省南東部、甘粛省東部を探索し点在する33個体を収集したが、これらの地域で自生地(集団)は発見できなかった。すでに探索済みの内モンゴル、吉林省、黒竜江省北東部由来の個体と今回の個体を合わせると13集団、153個体となり秋子梨の生息域のほぼ全域をカバーした。本課題で新たに選抜した16種類の葉緑体SSRマーカーと既存の20種類の核SSRマーカーを用いた集団構造解析により内
難治性かゆみにおける脊髄グリア細胞の役割の解明と新規治療法の開発

本研究ではアトピー性皮膚炎のかゆみに焦点を絞り、難治性かゆみにおける脊髄グリア細胞、特にミクログリアの役割の解明と治療への応用を目指した。その結果、ミクログリア活性化阻害剤であるminocyclineの髄腔内投与は脊髄において増加したミクログリア数を減少させることで、アトピー性皮膚炎様症状を発症したNC/Ngaマウスのかゆみ行を抑制し、皮膚炎を改善した。本研究の成果により、脊髄後角のミクログリアがアトピー性皮膚炎における難治性かゆみの治療標的のひとつに成り得ることが示唆された。本年度は、アトピー性皮膚炎モデルマウスにおけるグリア細胞活性化阻害剤の止痒効果を検討した。ダニ虫体成分含有軟膏の反復塗布によって誘発したAD様症状を呈するNC/Ngaマウス(Dfb-NC/Nga)の髄腔内にグリア細胞活性化阻害剤であるminocycline (標的:ミクログリア)及びfluorocitrate (標的:アストロサイト)を投与した。その結果、コントロール群(溶媒投与群)と比較して、minocycline投与群及びfluorocitrate投与群において掻破行動の抑制と皮膚炎の改善が認められた。従って、脊髄内のミクログリア及びアストロサイトがアトピー性皮膚炎のかゆみの難治化に関与することが示唆された。本年度は、アトピー性皮膚炎モデルマウスにおけるミクログリア細胞の活性化阻害剤の止痒効果及び皮膚炎改善効果について検討した。ダニ虫体成分含有軟膏の反復塗布によって誘発したアトピー性皮膚炎様症状を呈するNC/Ngaマウス(Dfb-NC/Nga)の髄腔内に活性型ミクログリア細胞阻害剤であるminocyclineを週3回、2週間投与した。その結果、コントロール群(溶媒投与群)と比較して、minocycline投与群において、投与量依存的に有意な掻破行動の抑制と皮膚炎の改善が認められた。従って、脊髄内のミクログリアが少なくともアトピー性皮膚炎における難治性かゆみの発症に関与することが示唆された。このようにminocyclineはアトピー性皮膚炎の難治性かゆみの新たな治療法になる可能性が示唆された。本年度は、ミクログリア活性化阻害剤であるminocyclineの髄腔内投与及び経口投与による止痒及び皮膚炎改善効果について検討した。アトピー性皮膚炎(AD)未発症NC/Ngaマウスと比較して、ダニ虫体成分(Dfb)含有軟膏の反復塗布によって誘発したAD様症状を呈するNC/Ngaマウス(Dfb-NC/Nga)の脊髄後角においてIba1陽性ミクログリア数が増加することが免疫組織学的解析により明らかとなった。Dfb-NC/Ngaマウスの髄腔内にminocyclineを5 μg/5 μL及び50 μg/5 μLで週3回、2週間投与すると、コントロール群(溶媒投与群)と比較して、minocycline投与群において、投与量依存的に有意な掻破行動の抑制と皮膚炎の改善を示した。50 μg/5 μL minocyclineの髄腔内投与群では、脊髄後角において増加していたIba1陽性ミクログリア数が減少することが明らかとなった。さらに、minocyclineの経口投与は投与量依存的にかゆみ行動の抑制とIba1陽性ミクログリア数の減少傾向を示した。このように、脊髄、特に脊髄後角のミクログリアは少なくともADにおける難治性かゆみの発症に関与すること、脊髄内ミクログリアがADにおける難治性かゆみの治療標的のひとつに成り得ることが示唆された。本年度は、アトピー性皮膚炎モデルマウスの髄腔内にミノサイクリンを投与することで、ミノサイクリンのかゆみ抑制効果という新たな薬理効果を見つけた。組織学的な検討が不十分であるが、おおむね順調に研究が進展したと考えている。皮膚科学、かゆみ科学今後は、ミノサイクリン投与前後の脊髄後角におけるミクログリア細胞の動態を組織学・生化学的に検討する。加えて、ミクログリア細胞の他に、アストロサイトを標的としたアトピー性皮膚炎の治療応用に向けて、活性型アストロサイト抑制剤によるアトピー性皮膚炎モデルマウスのかゆみ行動抑制効果の検討を行う予定である。アトピー性皮膚炎を発症したNC/Ngaマウスの脊髄にminocycline (標的:ミクログリア)及びfluorocitrate (標的:アストロサイト)を投与することで、脊髄内グリア細胞の難治性かゆみへの関与性を示唆する結果が得られつつあるため、本年度はおおむね順調に研究が進展したと考えている。今後は、グリア細胞を標的とした治療前後の脊髄グリア細胞の動態解析を組織学的、生化学的に行う予定である。
ルネッサンス以後の建築書の出版に関する調査研究

平成3年度はもっぱらコンピュ-タ入力と報告書印刷刊行のためにあてられる平成2年度の成果1.海外から届いた文献資料の整理2.以上の作業に基づき、建築書のデ-タをコンピュ-タ入力する3.2の成果をまとめた2つをもとにし、国内、海外の関連研究者との情報交換昨年度の報告に記したとおり、集められたデ-タ類が当初予想していた以上に多く、コンピュ-タ入力に手間どり、代表的なものにとどめざるを得ないと考えられ、建築書の重要性について、多角的に検討した。今年度は以下の作業を行なった。1.デ-タのコンピュ-タ入力2.目録作成3.関連研究者から意見を求める4.報告書を印刷刊行する結局、集められたデ-タ数が思いのほか多く、当初、想定していたより大がかりな作業になった。そこで、今回は、15、16世紀を充実させ、17、18世紀については、なかでも重要と思われるものを厳選することによって、それぞれの地域と時代の特質を明確化することになると考え、一応のとりまとめを行なうこととした。当研究はなお総行されなければならない。本年度の実施計画1.すでに収集済みの建築書の整理と、マイクロフィルムで入手済みのものの焼き付け整理2.すでに収集済みの図書、論文における関連情報を整理3.国内の大学、図書館に所蔵されている関連文献り調査、複写、整理。主として東京、京都、名古屋、熊本を中心に4.国内での調査をまとめ、さらに必要文献を海外に発注する以上の調査研究の作業は、おおむね順調に予定通り進行しているといえる。この機会に、400冊あまりの建築書の複写・製本ができたのは快挙であるといってもよい。ただし、当初予算140万円をオ-バ-すること100万円強。その出所を目下、検討中。ともかくも、これだけ多くの建築書を入手できた成果は大としなければならない。3の国内における調査は当初考えていた以上に難行し。関連情報が充分には集まらなかったことを報告せざるを得ない。というのも、こうした情報は今や、当方に最も充実した形で集結しつつある、ということを意味し、成果があがっている、ということになる。最後に、本年度の実施計画の5について、5.デ-タベ-ル作成のために関連研究者より専門知識を得て、フォ-マットなどの設計を行い、作業手順を確定する。この件については、目下、鋭意検討中で、もう少し時間をかける必要があると考えられる。平成二年度の研究計画は以下の通りである。1.海外から届いた文献資料の整理2.以上の作業にもとづき、建築書のデ-タをコンピュ-タ入力3.2の成果をまとめた3つをもとにして、国内、海外の関連研究者との情報交換1.の作業は順調に進み、一定の成果をあげることができた。しかし、デ-タ量が、思いのほか多く、コンピュ-タ入力が手間どっていることと、デ-タの正確さを高めるために、なお一層のチェックが必要なこと、以上、2点について、大きな問題があるように思われる。そのために、当初、予定していた、3の段階に入る前に、作業が手間どっていると言わざるを得ない。また、報告者が考えているような調査研究は、目下のところ、他ではなされていないため、情報交換が必ずしも有効にできるわけでもなく、その点においても、困難をともなっている。けれども、多くの人々から、私たちの調査研究に、期待がよせられていることが確認できたことは、喜ばしいことではある。さらに、チェックを続け、可能な限り、正確さを期したい。場合によっては、15世紀から18世紀という期間を、若干縮少することもある得るのではないかと考えているところである。5cmのファイルがすでに20巻におよんでいるのは、作業の成果でもあり、とりまとめについては、一考を要すると思われる。
鉄錯体による酸素の活性化と酸素化の選択性制御機構に関する研究

カテコールジオキシゲナーゼによる芳香環の酸素化開裂機構の中に鉄による分子状酸素の活性化が含まれるか,また, Intra-およびExtradiol型酸素開裂の選択性制御および酸素化と脱水素反応の選択性制御の機構について興味深い問題が未解決のままで残されている.本研究においては,単純な鉄錯体によるカテコールの酸素化開裂機構の解明を中心に,鉄錯体による酸素活性化の有無,選択性制御機構について検討した.鉄錯体はFecl_3,ピリジン,ビピリジンをTHF溶媒中で混合して調製した.錯体溶液の電子スペクトルは,ピリジン濃度に著しく依存した.低濃度のピリジンでは700nm付近に極大吸収を示す錯体が生成した.この錯体は別途にナトリウムセミキノナトとFecl_2との反応でも生成したので,ビリジン配位子のないカテコラート鉄(III)錯体と考えられる.高濃度のピリジン存在下,例えばピリジン溶媒中では, 550nm, 975nmに吸収をもつ錯体が生成した.この錯体は,カテコール:鉄=1:1の錯体で, 1000nm付近でε=1000の吸収を示すこと,置換基を^tBu,Me,Hと変えると短波長側へシフトすることから, Fe→セミキノナート配位子への遷移と考えられた.このことはセミキノナート鉄(II)錯体の生成を示唆するもので, 110kで測定したメスバウアースペクトルにおける高スピン型鉄(II)錯体の存在と一致した.中間錯体の構造としては種々のものが考えられるが,分光学的には一義的に決められない点がある.可能な構造について,拡散ヒュッケル法で計算すると次のことが判った.1)カテコールの鉄への配位は,置換基に近い側のOH酸素の方が強い.2)単座配位錯体は,セミキノナート鉄(II)への方がカテコラート鉄(III)より安定である.3)酸素が鉄(II)に配位することによりFe-O^-_2は安定化する.これらの結果は,酸素が鉄によって活性化される可能性を示すものと考える.カテコールジオキシゲナーゼによる芳香環の酸素化開裂機構の中に鉄による分子状酸素の活性化が含まれるか,また, Intra-およびExtradiol型酸素開裂の選択性制御および酸素化と脱水素反応の選択性制御の機構について興味深い問題が未解決のままで残されている.本研究においては,単純な鉄錯体によるカテコールの酸素化開裂機構の解明を中心に,鉄錯体による酸素活性化の有無,選択性制御機構について検討した.鉄錯体はFecl_3,ピリジン,ビピリジンをTHF溶媒中で混合して調製した.錯体溶液の電子スペクトルは,ピリジン濃度に著しく依存した.低濃度のピリジンでは700nm付近に極大吸収を示す錯体が生成した.この錯体は別途にナトリウムセミキノナトとFecl_2との反応でも生成したので,ビリジン配位子のないカテコラート鉄(III)錯体と考えられる.高濃度のピリジン存在下,例えばピリジン溶媒中では, 550nm, 975nmに吸収をもつ錯体が生成した.この錯体は,カテコール:鉄=1:1の錯体で, 1000nm付近でε=1000の吸収を示すこと,置換基を^tBu,Me,Hと変えると短波長側へシフトすることから, Fe→セミキノナート配位子への遷移と考えられた.このことはセミキノナート鉄(II)錯体の生成を示唆するもので, 110kで測定したメスバウアースペクトルにおける高スピン型鉄(II)錯体の存在と一致した.中間錯体の構造としては種々のものが考えられるが,分光学的には一義的に決められない点がある.可能な構造について,拡散ヒュッケル法で計算すると次のことが判った.1)カテコールの鉄への配位は,置換基に近い側のOH酸素の方が強い.2)単座配位錯体は,セミキノナート鉄(II)への方がカテコラート鉄(III)より安定である.3)酸素が鉄(II)に配位することによりFe-O^-_2は安定化する.これらの結果は,酸素が鉄によって活性化される可能性を示すものと考える.
転移がんの克服を目指した新規治療抗体の創製:擬似血管はがんのターゲットとなるか?

本課題では,悪性腫瘍に対する新規治療法の開発を目指した.特に,がん細胞由来の血管類似構造である腫瘍擬似血管(Tumor Vasculogenic Mimicry : TVM)に着目した.まず, TVMワクチンの抗腫瘍効果を検討したところ,免疫群は未処置群に比べ腫瘍増殖が抑制される傾向にあった.そこで,ファージ表面提示法によるTVM抗体の作成を行った.またin vitro上のTVMのACE活性の上昇は観察されなかった. TVMは腫瘍増殖に関与しつつも血管と異なる性質を有する可能性を明らかとした.本課題では,悪性腫瘍に対する新規治療法の開発を目指した.特に,がん細胞由来の血管類似構造である腫瘍擬似血管(Tumor Vasculogenic Mimicry : TVM)に着目した.まず, TVMワクチンの抗腫瘍効果を検討したところ,免疫群は未処置群に比べ腫瘍増殖が抑制される傾向にあった.そこで,ファージ表面提示法によるTVM抗体の作成を行った.またin vitro上のTVMのACE活性の上昇は観察されなかった. TVMは腫瘍増殖に関与しつつも血管と異なる性質を有する可能性を明らかとした.本申請研究では、近年腫瘍組織の成長に重要な役割を担うことが報告されている腫瘍擬似血管(Tumor Vasculogenic Mimicry : TVM)に着目をし、がん治療を目指したTVM特異的抗体の創出を目指す。TVMはがん細胞が管腔形成をしてできたものであり、腫瘍組織を増大させるための栄養分の供給や不要物の排出、更には転移に関与するなど、血管様の働きをすることが報告されてきた。したがって、これまで腫瘍組織の増殖に関与するといわれてきた血管新生に加えてTVMの働きを抑制できれば、転移がんをも克服可能な医薬品の開発につながると期待される。そこで我々は、ファージ表面提示法を駆使したTVM特異的抗体の作成を試みてきた。まずin vitroにおいて、マトリゲル上でB16BL/6細胞を培養し、24時間後の管腔形成した細胞をTVM抗原として回収した。この抗原をアジュバントと共に混合してエマルジョンを作成し、マウスに対して隔週で2回免疫を行った。最終免疫1週間後に血清を回収し、抗原に対する抗体価をELISA法にて定量した。その結果、抗原を免疫したマウスの血清では、血清量に依存して抗体価の上昇が確認された。そこでマウスより脾臓を摘出してRNAを抽出し、RT-PCR法によってcDNAを合成した。今後は、得られたcDNAより抗原に対する親和性に優れた一本鎖抗体(single-chain variable fragment ; scFv)ライブラリを作成する。ここから免疫ファージ抗体ライブラリを作成し、TVMに対する結合親和性を利用したパンニング操作を繰り返し行うことで、TVM特異的抗体の創出を目指していく予定である。更には、in vitroにおける検討にて、未だ詳細な機能が明らかとなっていないTVMの特性も解析していく予定である。本研究課題においては,現在わが国における死亡原因の第1位を占めている悪性腫瘍に対する新規治療法の開発を目指す.近年,腫瘍組織においてがん細胞が血管に類似した管腔構造を形成し,血管様の働きを示すことが報告されている.この構造は,腫瘍擬似血管(Tumor Vasculogenic Mimicry:TVM)と呼ばれる,一部のTVMには赤血球も観察され,血流を介してがん転移にも関与する可能性が示唆されている.したがって,現在がんの転移に重要な役割を担うと考えられている血管新生の抑制と共にTVMを抑制できれば,腫瘍組織を退縮させ,さらにがんの転移も抑えられると期待される.そこで我々は,機能性人工たんぱく質創出技術であるファージ表面提示法を駆使し,がん克服を目指してTVMに対する抗体の作成を行ってきた.TVMはその形態の違いから特異的たんぱく質を発現していると考えられることから,抗体が作成できれば未だ明らかとなっていないTVMの特異的マーカーの同定にもつながると期待される,本年度は,昨年度に引き続きTVMを免疫したマウスより摘出した脾細胞より回収したRNAを用いて免疫抗体ライブラリの作成を進めた.また,がんの転移に対してTVMがどのような形で関与するのかを明らかとするために,担がんマウスモデルに対してTVMを抗原として用いたワクチン療法による腫瘍増殖抑制効果を検討した.その結果,プレリミナリーな検討ではあるがTVMを抗原として免疫したマウスでは,未処置群と比較して腫瘍増殖が抑制される傾向になった.またin vitoroで形成したTVMに関して,血管としての特性を評価するため,血管内皮細胞において発現の高い分子の測定を行ったところ,TVMでは発現上昇は確認されなかった.したがって,TVMは血管と似た構造をとりつつも異なる性質を有した細胞群である可能性を明らかとした.
大学のファンディング・システム改革と組織的対応

平成14年度には、大学のファンディング改革と組織的対応との関係に関する分析枠組の構築のための文献レビュー、戦後日本の大学のファンディング・システムについての歴史的研究を行い、平成15年度は、それに引き続いて、英国の大学におけるファンディング・システムについて調査と分析を行ったが、平成16年度は、さらに米国の研究大学におけるファンディング・システムと大学組織の関係について調査研究を行った。米国の大学で取り上げたのは、ミシガン大学とカリフォルニア大学バークレー校であるが、その二大学に限定せず、米国の研究大学のファンディング・システムと大学組織について、研究活動、大学院教育、学部教育との相対的な相違、さらに日本との相違に着目して、モデル化を行った。政府のファンディングの政策の動向に対応して、大学がいかなる対応をし、大学運営やガバナンスの上でどのような変化があったのか、また、外部研究資金の増加に対する学内資源配分の再編成について検討した。日本の現状については、従来国立大学の財政の中核に位置づけられてきた教育当積算校費や学生当積算校費といった当たり校費の教育研究基盤校費への移行に伴って生じた、幾つかの大学での校費の学内配分方式の変化の傾向を検討し、また、現在進みつつある国立大学の法人化によるファンディングの変化が大学組織や大学のガバナンスにどのような影響を与える可能があるのかを検討した。それらをふまえて日米英の大学ファンディング・システムと組織との関係について比較し、モデル化を行った。本研究は、大学のファンディング・システムの改革とそれが大学組織に与える影響、大学の組織的対応について分析することを目的とする。今年度は、大学のファンディング改革と組織的対応との関係に関する分析枠組みの構築のため、それに関連する高等教育財政や組織に関する文献を収集整理した。日本の国立大学や私立大学(私学助成)、さらにアメリカの州立大学やヨーロッパ諸国とくにイギリスの高等教育財政、大学組織に関する文献も収集・整理した。分析枠組みについては、まだ完成したわけではないが、ファンディング・システムと組織との関係についていくつかのモデルというべきものが考えられる。言い換えれば、大学組織において、比較的固定的なコア組織と、機能によって変化する周辺的な組織とを併用するという基本的な構造に、外部の財政的インセンティブが大きな影響を与え、変容を加えつつあり、それにいくつかのパターンがあるようである。このほか今年度は、戦後日本の大学のファンディング・システムについてその構造的特質と構造変化、さらにそうした変化が組織的構造与える変化について歴史的に検討した。平成14年度には、大学のファンディング改革と組織的対応との関係に関する分析枠組の構築のための文献レビュー、戦後日本の大学のファンディング・システムについての歴史的研究を行ったが、平成15年度は、それに引き続いて、国際比較と日本の現状についての調査と分析を行った。国際比較については、英国と米国における大学のファンディング・システムの改革と、それに対する大学組織の対応を検討した。イギリスについては英国のオクスフォード大学とシェフィールド大学を事例に、政府と高等教育財政審議会(HEFC)の政策の動向に対応して、両大学がいかなる対応をし、大学運営やガバナンスの上でどのような変化があったのか、また、外部研究資金の増加に対する学内資源配分の再編成について検討した。米国の大学では、ミシガン大学とカリフォルニア大学バークレー校を取り上げ、主に研究と大学院教育における財政基盤を調べた。
低配位二座リン配位遷移金属触媒を用いる高周期へテロ元素化合物の合成

ロジウム触媒を用いて、高周期ヘテロ元素化合物の効率合成法を検討した。本年度は、イオウ単体と活性アルケンからチイラン化合物を選択的に合成する反応を開発した。本反応は種々のノルボルネン誘導体、(E)-シクロオクテンと環状アレンに適用でき、チイラン化合物を選択的に与えた。この過程でシクロオクチンにイオウ単体が付加して触媒的に1,4-ジチインおよびチオフェンを与える反応を見出した。従って高反応性のアルケンおよびアルキンにイオウ原子をロジウム触媒的に付加して環状スルフィドを合成できることを示した。これらの付加反応は、ロジウム触媒がイオウ単体を活性化してジチオロジウム錯体の形成して進行することを確かめた。リン単体を直接用いる反応開発を行う目的で、リン原子同士に挟まれたP-P-P結合の切断変換反応を検討した。ロジウム触媒存在下、芳香族スルフィドとポリホスフィン(PPh)5から芳香族ホスフィンを合成する反応を見出した。ここでは、ロジウム錯体が(PPh)5を活性化してロジウムジホスフェン錯体を形成することを確かめた。これらの結果に加えて、芳香族カルボン酸無水物とチオエステルのC-O/C-S結合の切断を伴うノルボルネン誘導体への付加反応を見出した。この方法により,β-位にアシルオキシ基やチオ基を有する様々なケトンの合成が可能となった。これらの反応は、酸無水物C-O結合とチオエステルC-S結合を触媒的にアルケンに付加した初めての例である。また、ロジウム触媒を用いると、金属試薬や塩基を用いずに無機塩を副生しない高周期ヘテロ元素化合物の合成を行える。本年度は、2-メチルチオチアゾールを用いてより低酸性度の1,3-アゾール類C-H結合を効率的にチオ化できることを示した。一連の研究過程で、ロジウム・パラジウム触媒が高周期ヘテロ元素化合物の合成と変換に利用できることを示した。26年度が最終年度であるため、記入しない。ロジウム触媒法を用いて、高周期ヘテロ元素化合物の高効率合成反応を検討した。これまでに、イオウ単体を用いてポリフルオロベンゼンのスルフィド化反応を明らかにした。これをもとに、今回、芳香族スルフィドAr-S結合切断を伴う変換反応を開発した。即ち、ロジウム触媒条件下、芳香族スルフィドに芳香族スルフィドおよび芳香族フッ化物を反応させると、アリール交換によって新たな芳香族スルフィドを与えた。このようなAr-S結合切断を伴う芳香族スルフィド合成はこれまでになく、本法は新しい非対称芳香族スルフィドの合成法である。一連の研究によって、イオウ単体をイオウ源にして対称芳香族スルフィドを合成した後、触媒的アリール交換反応によって様々な非対称芳香族スルフィド合成が可能であることを示した。これらの結果に加えて、ロジウム触媒を用いて、ヘテロアリールメチルケトンとヘテロアリールエーテルから非対称ジヘテロアリールメタンを与える高効率合成法を見出した。ここでは、電子不足および電子豊富な種々の複素環を有するヘテロアリールエーテルC-O結合とヘテロアリールメチルケトンC-C結合開裂を伴う多様な非対称ジヘテロアリールメタン合成を行った。また、フタルイミドC-N結合とチオエステルC-S結合及び酸フッ化物C-F結合間の相互変換反応を開発した。ここでは、窒素、イオウ、フッ素原子の捕捉剤を工夫して、基質を過剰に用いることなく平衡移動できた。一連の研究の過程で、種々の芳香族へテロ元素化合物のアリール基を他のヘテロ元素(S, Se, Te, P, As)上に転位する触媒反応を見出した。今後、ヘテロ元素捕捉剤を用いる平衡制御法を利用して効率化を検討する。これらは、ロジウム触媒が高周期へテロ元素化合物の合成と変換に利用できることを示す結果である。

また、ロジウム触媒を用いると、金属試薬や塩基を用いずに無機塩を副生しない高周期ヘテロ元素化合物の合成を行える。本年度は、2-メチルチオチアゾールを用いてより低酸性度の1,3-アゾール類C-H結合を効率的にチオ化できることを示した。一連の研究過程で、ロジウム・パラジウム触媒が高周期ヘテロ元素化合物の合成と変換に利用できることを示した。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、ロジウム触媒が高周期へテロ元素化合物の合成と変換に利用できることを示した。この過程で、有機リン化合物の触媒的合成法について新しい知見を得た。ロジウム触媒を用いて芳香族ホスフィンスルフィドと芳香族スルフィド間の相互変換反応を行うことができた。ここでは、ホスフィニル化剤にジホスフィンを利用できることを示した。この結果を、リン単体を直接用いる反応に展開する目的で、リン原子に挟まれたP-P-P結合の切断変換反応を検討した。ロジウム触媒存在下、芳香族スルフィドとポリホスフィン(PhP)5から芳香族ホスフィンを合成する反応を見出した。この反応は、(PhP)5の代わりにポリアルシン(PhAs)6を用いる反応に適用できることがわかった。加えて、芳香環C-H活性化を含む芳香族リン化合物のロジウム触媒ホスフィニル基転位反応を見出した。これは、芳香環C-Hを直接ロジウム触媒的にホスフィニル化できることを示唆する。以上の結果から、芳香族スルフィドの反応に加えて、ロジウム触媒が芳香族リン化合物Ar-P結合の生成、切断、変換を行えることを示し、当初の計画以上の成果を見出している。ロジウム触媒を用いると、有機金属試薬や塩基を用いずに、無機塩を副生しない高周期へテロ元素化合物の合成反応を行えることを示した。高周期へテロ元素化合物は第2周期へテロ元素化合物と比較して結合エネルギーが弱く酸素等に不安定であるので、用いるヘテロ元素試薬の構造を変えながら、原系と生成系の熱力学的安定性を微調整して、効率よく望みの生成物を得る系を構築する。加えて、触媒の活性を向上させることが必要である。今後、リン原子間に二炭素鎖挟んだ二座低配位リン配位子を合成し、高周期ヘテロ元素化合物の触媒的合成に適用する。具体的には、配位子のσ供与能とπ逆供与能を制御する目的で、π逆供与可能なリン原子を二つ有するσ供与/π逆供与型二座配位子とπ逆供与可能なリン原子とσ供与性のリン原子を有するσ供与・σ供与/π逆供与型二座配位子を合成する。ロジウム・パラジウムと錯形成させ、複数の高周期へテロ元素(S, P, Si, As, Se, Cl, Te等)の活性化を多面的に行い触媒活性を評価することで、本研究の目的を達成できると考えている。
人に移植可能な1チップ薄膜化人工眼の開発

現在、高齢化社会の進行に伴って、加齢黄斑変性症(Age-related Macular Degeneration)や糖尿病に起因する網膜色素変性症(Retinitis Pigmentosa)の患者が急激に増えており、全世界で1000万人を超えるとも言われる患者がこれらの病気により失明している。これらの病気は光を電気信号に変換する杆体や錐体と呼ばれる視細胞が侵されることによって発症し,神経節細胞などの細胞には病症は認められていない。このような患者の治療のために本研究では超薄膜化して裏面に網膜刺激電極を有する新しい人工眼の開発を目指している。本年度は研究の最終年度であり、研究計画書にあるように、人工眼材料の生体適合性を評価するとともに、それらの評価結果を基に薄膜化人工眼チップの設計、試作を行い、実験動物による埋め込み実験を行った。1.人工眼材料の生体適合性評価を行い、刺激電極にAlやAuのような金属材料を用いると網膜細胞の一部が損傷をうけることを明らかにした。これらの結果を基に、生体適合性のある材料としてPtを選定するとともに人工眼チップの仕様の見直しを行った。2.新しい仕様に従って薄膜化人工眼チップと埋め込み刺激電極付きフレキシブルケーブルを再設計し、試作を行った。試作した人工眼チップでその基本動作の確認に成功した。3.フレキシブルケーブルを有するPt錘状電極アレイをウサギの眼に埋め込んで網膜を電気刺激することにより、電気信号が脳まで伝達され、光覚が生じたことを確認した。電気刺激はパルス高さ50600μA、パルス幅1ms、周波数1Hzの刺激パルスで行い、網膜に刺激パルス与えた後の脳のEEP(Electrically Evoked Potential)を測定することで光覚の発現を確認した。このような病気による失明者のため現在人工眼の研究が世界各地で進められている。これらの治療のために本研究ではこのような失明者のために超薄膜化して裏面に網膜刺激電極を有する新しい人工眼の開発を目指している。本年度は研究の初年度であり、研究計画書にあるように電極部の試作とinvitroでの刺激条件の検討を中心に研究を進めた。まず、in vivo動物実験のための刺激電極の試作を2度行った。また刺激電極と外部装置を接続するポリイミド製ケーブルも試作した。試作した電極は2mm角のSi製で4×4のPt電極が形成されており、電極はSi基板を貫通し、裏面よりポリイミドケーブルヘと接続する。この試作電極について生物・臨床医学グループと検討を行い、設計を改良、再試作を進めている。またinvitroによる刺激条件の検討では、ラットの眼球を摘出し、視神経に検出電極を挿入して光刺激による1.5μVの視神経電位の検出に成功した。現在さらに電気刺激による神経電位検出のための実験を進めている。さらに生体適合性材料の検討のため半導体プロセスで使用する様々な材料の上での細胞の培養試験を進めている。計画2年目の本年度は、以下にあげる3項目の研究を行った。1.回路方式検討のための網膜刺激を行うパルス発生回路の試作薄膜化人工眼を試作する前に従来のLSIで回路を試作、回路方式の検討を行った。設計した回路は16画素構成で光センサーから光を入力し、網膜を刺激するための正極、負極の両パルスを生成することができる。またバイアス電圧を変えることで患者にあわせてパルス形状(幅、間隔など)を調整することが可能となっている。試作した回路は、3桁以上のダイナミックレンジを有し、良好な画像出力を得ることができた。またバイアス電圧の調整で所望の波形のパルス生成が可能であった。2.ポリイミドフレキシブルケーブル作製プロセスの確立昨年度から開始した電源と人工眼チップを接続するためのポリイミドフレキシブルケーブルの作製プロセスに目処がつき、98%程度の歩留まりでケーブルを試作できるようになった。またケーブルの抵抗はおよそ200Ω程度であったが、バンプ形成の際に前処理を加えることで抵抗の低減が可能であると考えられる。3.薄膜化人工眼の試作開始計画最終年度の来年に向けて、薄膜化人工眼チップの試作を開始した。最初のチップは本年5月にもできる予定である。

現在、高齢化社会の進行に伴って、加齢黄斑変性症(Age-related Macular Degeneration)や糖尿病に起因する網膜色素変性症(Retinitis Pigmentosa)の患者が急激に増えており、全世界で1000万人を超えるとも言われる患者がこれらの病気により失明している。これらの病気は光を電気信号に変換する杆体や錐体と呼ばれる視細胞が侵されることによって発症し,神経節細胞などの細胞には病症は認められていない。このような患者の治療のために本研究では超薄膜化して裏面に網膜刺激電極を有する新しい人工眼の開発を目指している。本年度は研究の最終年度であり、研究計画書にあるように、人工眼材料の生体適合性を評価するとともに、それらの評価結果を基に薄膜化人工眼チップの設計、試作を行い、実験動物による埋め込み実験を行った。1.人工眼材料の生体適合性評価を行い、刺激電極にAlやAuのような金属材料を用いると網膜細胞の一部が損傷をうけることを明らかにした。これらの結果を基に、生体適合性のある材料としてPtを選定するとともに人工眼チップの仕様の見直しを行った。2.新しい仕様に従って薄膜化人工眼チップと埋め込み刺激電極付きフレキシブルケーブルを再設計し、試作を行った。試作した人工眼チップでその基本動作の確認に成功した。3.フレキシブルケーブルを有するPt錘状電極アレイをウサギの眼に埋め込んで網膜を電気刺激することにより、電気信号が脳まで伝達され、光覚が生じたことを確認した。電気刺激はパルス高さ50600μA、パルス幅1ms、周波数1Hzの刺激パルスで行い、網膜に刺激パルス与えた後の脳のEEP(Electrically Evoked Potential)を測定することで光覚の発現を確認した。
表面磁性研究のためのナノメートルスケールスピン偏極走査電子顕微鏡の開発

本研究のねらいは、表面の電子スピン状態をナノメートルオーダーで解明する手法を開発することである。そのために、走査トンネル顕微鏡探針を電界放射電子銃として用い、表面局所領域(ナノメートルスケール)から放出された2次電子のスピン偏極度をモット検出器によって測定する装置を開発することを最終目標としている。。当該研究期間に以下の事項を明らかにすることができた。(1)走査トンネル顕微鏡探針を電界放出の条件で安定に動作させることができた。バイアスは14V50V、電界放出電流は0.1nA1nAの範囲で動作させた。(2)そのときの探針-試料間距離とバイアス電圧の関係を調べた。その結果、探針-試料間距離は探針先端形状に大きく依存しており、探針先端が先鋭でないと散乱電子は検出できないことがわかった。(3)電界放出の状態で、試料表面からの散乱電子をマイクロチャンネルプレートを用いて検出することができた。(4)探針-試料間の電場の影響を防ぐために、円筒対称型の探針シールドを考案し、その効果を計算した。この探針シールドを実際に用いることにより、散乱電子の検出効率を著しく高めることができた。(5)ナノメートルスケール低速電子回折の可能性を示すことができた。(6)同一探針により、走査トンネル顕微鏡として原子分解能を得ることができた。その際、探針シールドが悪影響を及ぼさないことも確認した。(7)蛍光物質を用いた小型のモット検出器を製作し、十分な感度が得られた。現在のところ、散乱電子の総量が少ないこと、および、電界放出の条件が探針先端,の形状に大きく依存することから、電子スピン偏極度の計測には至っていない。しかし、以上の研究成果により、試料表面垂直方向へ散乱電子を引き込み、モット検出器でスピン偏極度を測定する装置開発の目途が立ったので、近い将来、モット検出器での検出を達成できるものと期待している。。本研究開発を進めるために、本年度は以下の事柄を実行した。1.電界放射部の設計・製作と動作テスト走査トンネル顕微鏡の原理を用いた電界放射部の設計・製作を行った。電界放射モードで使用することを目的としているので、試料表面垂直方向の移動可能範囲を大きくするため、インチワームを使用した。また、2次電子をモット検出器に引き込みやすいようにオープンな構造にした。走査トンネル顕微鏡部の動作確認は大気中、HOPG試料を用いて行った。探針制御には本年度購入した制御装置(TOP System3)を用いた。制御装置の購入に当たっては、(1)電界放射モードでの制御が可能なこと、(2)微少電流で動作すること、(3)インチワームの制御が可能なこと、(4)モット検出器の信号を取り込めること、等に留意した。探針作成には、本研究のために製作した電界研磨装置を用いた。その結果、原子分解能は得られていないが、表面の形状を確認することができた。本研究の遂行には十分な性能が得られた。2.引き込み電極およびスクリーン部の設計・製作モット検出器に引き込む前に、2次電子の検出試験を行うための引き込み電極及びスクリーンの設計・製作を行った。効率よく回折電子を引き込むことができるように、電子の軌道計算を基に、円筒型の引き込みおよび収束電極と阻止電場型のグリッド電極を合わせ持った電極を設計・製作した。3.超高真空装置への組立電界放射部とスクリーン部を超高真空装置に取り付け、原理実験を開始している。