hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シリコンウェーハ極表面層の非接触測定評価法の研究

さらに表面下に重金属をゲッタリングで凝集させた試料が表面再結合速度で評価できることを示した。これらにより、表面層評価の比較基準データを獲得できた。今後、上の表面層評価を上の獲得データと比較しながら進め、評価装置と評価法の確立をはかる予定である。本研究では(1)ケルビンプローブを用いた表面電位測定装置のシステマチックな測定系への改良と測定応答系の基礎データ測定、(2)Siウェーハの表面電位の測定、(3)(1)の測定の評価比較のためのウェーハ試料作製と比較データ測定、そして(1)の装置による測定実験、とが並行して進められた。(1)について:時間応答信号からも表面層評価をする関係上、昨年作製した表面電位測定装置の改良装置を再製作し、低雑音化とコンピュータ制御の高速観測系を実現した。これにより速い信号の測定がシステマチックに行えるようになった。青色LEDの応答時間は約18nsと測定された。(2)について:この装置により38Ωcm-p形と12Ωcm-n形Siウェーハの鏡面研磨面の接触電位差をそれぞれ0.58V,-0.12Vと測定し、表面電位はそれぞれ、-0.22ー-0.25V,0.11ー0.12Vと求まり、妥当な結果が得られた。(3)について:鏡面研磨圧力を変えてSiウェーハ表面層にダメージを導入した試料、そのダメージのSC1洗浄による除去試料、水素イオン注入の斜め研磨試料,AFMでの表面ラフネスとTXRFでの重金属汚染とを分離しながら、光導電法で評価し、評価比較用基準データを獲得できた。さらに(1)の装置により、水素イオン注入試料の青色LED光照射時の表面電位がドーズ量、注入エネルギー依存性を測定できた。さらに上記の他の試料についても(1)の装置にる測定を上の獲得データと比較しながら進め、本方法による表面層評価法の確立を図る予定である。1.本研究で作製したケルビンプローブによる表面電位極表面層評価装置により各種の表面層ダメージを持つSiウェーハ試料(下の(1)、(2)、(3))の極表面層評価を試みた。2.(1))鏡面研磨ダメージ試料:p型(100)Siウェーハを研磨圧力を30-260g/cm^2と変えて25nmφスラリーで研磨して研磨ダメージを生成した試料、(2)H_2^+イオン注入ダメージ試料:p型10Ωcm SiウェーハにH_2^+イオンの注入(注入ドーズ量:0、10^<15>、10^<16>cm^<-2>と変化、注入エネルギー:0、90、100keVと変化)により、表面から約0.2μmの深さに、非常にわずかなダメージを生成した試料、(3)デバイス工程において異なるエッチング条件でMOSのSiO2をエッチングしたSiウェーハ試料3.鏡面研磨ダメージ試料(1)に対して上記装置によって測定された表面電位は鏡面圧力とともに急に増加し、65g/cm^2で最大となり、その後徐々に減少した。この傾向は別法の青色レーザ光パルス振幅法(PPCA法)や光導電の周波数レスポンス測定法(本研究中に新しく創出した方法)から求めた表面層キャリヤライフタイムと結果と同様であった。4.H_2^+イオン注入ダメージ試料(2)の上記装置による表面電位測定結果は、10^<16>cm^<-2>の試料のみが、他のPPCA測定結果と一致しなかった。
菌根共生との共進化による植物の菌従属栄養性獲得に関する遺伝子基盤の解明

陸上植物の多くは地下組織において菌根菌と相利共生を営む能力を進化の初期段階で獲得した。一方、一部の植物は菌根共生との共進化により菌類との関係を共生から寄生へと転換してきた。この様な菌従属栄養性を獲得した植物は、菌根菌からの炭素化合物に完全に依存する無葉緑植物へと更に進化する。本研究では、菌従属栄養植物を含む分類群の植物種を中心に新規にゲノムレベルでの解析を行うことで、これまで全く情報が無い菌従属栄養性とその獲得、及び無葉緑化を制御する遺伝子基盤の解明を目的とした。A)野生植物種の菌従属栄養性の獲得と無葉緑化に関わる遺伝子の同定:ツツジ科の独立栄養植物ドウダンツツジと菌従属栄養性の無葉緑植物ギンリョウソウの比較トランスクリプトーム解析を行うことで、無葉緑化に関わる遺伝子の同定を試みた。その結果、ギンリョウソウでは色素体のほとんどの機能を失っており、色素体とペルオキシソームの両方を必要とする光呼吸系なども機能していないと考えられた。また、ギンリョウソウにおいてクロロフィル合成系の遺伝子の1つに機能欠失に関わると考えられる非同義置換を発見した。一方、野生ランであるハマカキランの通常個体とアルビノ個体についてもRNA-seqを行い、アルビノ個体で特異的に発現する遺伝子群を同定した。B)ラン科植物の菌従属栄養性に関わる遺伝子の同定:プロトコームにおける共生状態を、ラン科植物に特徴的な共生器官である菌糸コイルの形状を指標に定量化する実験系を新たに構築した。本定量実験系を用いて解析した結果、菌糸コイルの分解は発芽後成長に貢献しておらず、共生している状態であると考えられる健全な菌糸コイルの形成が発芽後成長に重要である事がわかった。人工発芽系を用いて得られた成果とトランスクリプトーム解析の結果を総合し、考察することで、未知のラン科植物における菌根共生系の全体像を今後明らかにしていく。26年度が最終年度であるため、記入しない。A)野生植物種の菌従属栄養性の獲得と無葉緑化に関わる遺伝子の同定:ツツジ科植物のRNA-seqによるトランスクリプトーム解析:菌従属栄養性無葉緑植物ギンリョウソウについて地上部の様々な組織を用い、リード数を劇的に増やしたことで、信頼性の非常に高い遺伝子モデルを構築できた。データ解析により、菌従属栄養性の無葉緑植物では光合成系だけでなく、炭酸固定系や酸化的リン酸化などの代謝系、ブラシノステロイドの生合成系とシグナル伝達等に関わる複数の遺伝子がそれぞれ発現していないという新たな知見を見いだした。また、ツツジ科の色素体ゲノム配列についてはヤマツツジ、ウラシマツツジに関しては全色素体ゲノムの80%程度の配列を同定し、構造は同じツツジ科のクランベリーと類似していることを明らかにした。B)ラン科植物の菌従属栄養性に関わる遺伝子の同定:ラン科植物の菌根共生の特徴である共生器官における菌糸コイルについて、形成と分解・吸収をプロトコームにおいてそれぞれ誘導可能な人工発芽実験系を構築した。本実験系を用いてRNA-seqによるトランスクリプトーム解析を行い、菌根共生時に発現が強く誘導される遺伝子を同定した結果、菌糸コイルの分解・吸収に関与すると考えられる分解酵素群をコードする遺伝子を多数同定した。

本定量実験系を用いて解析した結果、菌糸コイルの分解は発芽後成長に貢献しておらず、共生している状態であると考えられる健全な菌糸コイルの形成が発芽後成長に重要である事がわかった。人工発芽系を用いて得られた成果とトランスクリプトーム解析の結果を総合し、考察することで、未知のラン科植物における菌根共生系の全体像を今後明らかにしていく。26年度が最終年度であるため、記入しない。A)野生植物種の菌従属栄養性の獲得と無葉緑化に関わる遺伝子の同定:ツツジ科植物についてはギンリョウソウとの比較解析に用いるドウダンツツジとイチヤクソウのトランスクリプトーム解析結果が、サンプル処理のミスで十分得られていない。また、ツツジ科植物の色素体ゲノム配列の決定も、予定していた植物種全てについて配列を同定できていない。これらについては色素体DNAの純度が低く、配列の完全決定まで至っていない。ラン科植物については、希少種をサンプリングの対象に設定したため、今年度自生地で十分量のサンプルが得られなかった。本研究では野生植物を研究対象にしているため、サンプリング時期が限られる問題、及び野生種からの核酸の調製が困難な場合があるといった理由から、今年度は予定通り研究が進まない部分があった。これらの問題はほぼ解決できると考えられるため、平成26年度は予定した全ての研究を遂行できると考えられる。B)ラン科植物の菌従属栄養性に関わる遺伝子の同定:シランの種子が研究に十分ではない状態から研究をスタートしたため、成果が出だしたのが本年度種子を収穫できた秋以降になった。本問題は既に解決済みなので、平成26年度は予定した全ての研究を遂行できると考えられる。A)野生植物種の菌従属栄養性の獲得と無葉緑化に関わる遺伝子の同定:ギンリョウソウの解析結果は論文として報告する。また、ツツジ科の残りの植物も含めて発現データをしっかり得ることで、進化の観点から菌従属栄養性の獲得と無葉緑化に関する遺伝子群の同定を行う。解析を予定していた野生の無葉緑ランとその近縁種はサンプリングが困難であるため、植物種を変えて対応する。ツツジ科の色素体ゲノムについては使用するシーケンサーを変更することで、10種程度の配列を完全に同定したい。B)ラン科植物の菌従属栄養性に関わる遺伝子の同定:菌糸コイルの形成と分解・吸収に注目した発現遺伝子の網羅的同定を行うことで、未知のラン科植物における菌根共生系の全体像を明らかにする。また、アグロバクテリウム法を用いたシランの遺伝子組換え技術の開発も継続して行う。
制御仕様の高度化に向けた制御系および通信規則の設計

本研究の目的は,(1)ネットワークを介してロボットやビークルなど様々な対象を遠隔制御するネットワーク化制御システムにおいて,制御対象に搭載されるセンサやプロセッサの省電力化を実現する制御・通信アルゴリズムを開発すること,(2)形式手法の枠組みを用いて時間・作業要素を含む高度な制御仕様を記述し,ネットワーク化制御システムにおける省電力化を実現する制御・通信アルゴリズムを開発すること,である.まず本年度の前半は(1)に着目し,ネットワーク化制御システムにおける省電力化とシステムの安定化の両方を達成する制御・通信アルゴリズムを,最適制御の一種であるモデル予測制御の枠組みから提案した.提案法は海外学術論文誌に掲載,および国際会議においても発表済みである.また,縮小集合の概念を用いることで,モデル予測制御よりも計算負荷が少ない制御・通信アルゴリズムも同時に開発した.提案法は海外学術論文誌に掲載され,国際会議においても発表済みである.本年度の後半は(2)に着目した.まず,制御システムに想定される制御仕様を時間の概念(いつか...する,次に...をするなど)を取り入れた論理式である論理式線形時相論理式で記述した.そして,外部環境を抽象化したモデルと組み合わせることにより,制御仕様を達成する制御・通信方策を設計した.特に,制御仕様を達成するために印加するべき制御入力と,ネットワークを介した通信の計画を,形式手法におけるモデル検査の枠組みを用いて同時に生成するアルゴリズムを開発した.これにより,時間・作業要素を含む高度な制御仕様を満足しつつ,ネットワーク化制御システムにおける省電力化を達成することができる.この提案法は既に国際会議で発表済みであり,海外学術論文誌にも投稿済みである.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
16-17世紀ロシアの軍制改革と社会統合

今年度は,社会統合の前提となる中央権力の確立について究明した。その成果が「17世紀前半期ロシアの国家・社会・戦争ー五分の一税をめぐってー」『山形大学歴史・地理・人類学論集』第20号(2019年3月)15-35頁である。1634年,軍隊の再建を緊急の課題としていたミハイル政府は,「五分の一税」の徴収を試みた。この制度は都市の富裕な商人たちが動乱時代に始めた自発的な醵金にすぎず,そもそも一般庶民にはなんの関わりもなかった。ところが,ミハイル政府はこれを新税として大規模に導入しただけでなく,一般庶民はもとより,余剰をほとんど持たない農民層にまでもその支払いを強制した。当然,社会の側からは激しい抵抗があり,1回目の徴収はまったくの不発に終わった。しかしこのあと,政府はこの税制について,社会の要望に対して大胆な改変を繰り返し実行することで対応した。これは,政府による,社会との「対話」の試みであり,その結果1630年代には,ついにこの税を従来の税制の一部として社会に受け容れさせることに成功したのである。この研究の意義は次のところにある。第一に,五分の一税はわが国ではまったく研究されておらず,本研究が最初のものである。第二に,新税制の導入・確立の過程をとおして,16201630年代におけるミハイル政府の権力の確立過程の一端を具体的に明らかにできた。これは,この時期がいわゆるツァリーズムの確立期でもあったことを考慮すると,その後二百年以上にわたってロシアの歴史を規定した政治体制の基礎構造あるいは政府の基本的な政治姿勢を明らかにする第一歩でもあった。これが第三の意義である。なお,外国文学研究者との研究会にも継続して参加した。研究代表者も19世紀のロシア社会の実相について,ツルゲーネフの『猟人日記』を素材に報告した。(2018年6月2日於:早稲田大学理工学部メディア・ルーム)研究が比較的順調に進捗していると判断できる理由は,2017年度および2018年度の2年間にわたって,当初の計画どおりに研究成果が公刊されていることによる。それが可能であったのは,設定された研究課題について,本研究開始以前から,基本的な文献と史料を収集していたこと,その後も必要な資・史料をおおむね順調に入手できていることによる。本研究に関しては,在京の主要な大学に関連史料や文献があるのみならず,近年では海外からの文献の入手も可能となっており,今後の研究のための準備も順調に進捗している。とりわけ本研究の最終年度(2019年度)については,研究対象とする「全国会議」に関連する史料集も公刊されており,主要な文献とあわせてその入手をすでに終えている。また研究成果発表の場としては,今年度も,一昨年度および昨年度と同様,かつての勤務先であった山形大学人文社会科学部の雑誌『山形大学歴史・地理・人類学論集』を利用することができる(査読あり)。昨年度の研究成果も,本年1月に脱稿した論文を,2か月後の3月には公刊することができた。以上の理由から,予期しない理由によって研究活動が停滞する可能性はほとんどないといえる。また,これまでも研究代表者の研究の特徴として重視してきた外国文学者との交流も引き続き行われる。のみならず,本年度には,これまでの数年間の交流活動の成果を,一書として世に問う準備作業も開始される予定である。今年度は本研究の最終年度となるので,新たな研究課題を追究するとともに,これまでの研究成果を総括するものとしたい。研究の成果と方向性は,次の3つにまとめられる。1)研究初年度は,1630年代のロシアについて,政府をとりまく国内外の政治状況はきわめて不安定であったことを明らかにした。権力の継承は,粘り強い交渉によってポーランドからミハイルの帝位の承認を勝ち取ったこによってかろうじて実現したのであった。2)研究2年目の昨年度は,財政政策を素材に,そのミハイル政府による社会統合の過程について検討した。政府は,軍備増強のために,一般税制としてはふさわしくない五分の一税を強引に導入しようとした。この政策に対して社会の側は激しく反発し,政府の計画は事実上頓挫した。しかしここで,ミハイル政府は,対ポーランド戦争のときと同様,粘り強く,しかも柔軟に社会との「対話」を行った。その結果,ミハイル政府は,新税制を従来の税制に適合させる形で妥協にこぎつけ,大きな収入を期待できる新税制を社会に受容させることに成功したのである。ここで示されたのは,いわばロシア的な社会統合の一つの実例にほかならなかった。3)そこで次の課題は,ロシアにおける社会統合のために設立された機関を正面から取り上げることになる。それが,わが国では全国会議と訳されてきたゼムスキー・サボールにほかならない。本研究が扱った17世紀前半は,このサボールがもっとも活発に活動した時代であり,政府が社会の声にこれほど耳を傾けた時期は,ロシア史上ほかにはなかったといっても過言ではない。本研究では,まさにこの時代について,政府が社会とどのように「対話」したのかを,具体的に検討したい。そしてそれは,ロシアにおいてツァリーズムという,はなはだしく均衡を欠いた社会統合が,どのようにして「実現」することになったのか,という問題の解明に道を開くものとなろう。本研究の課題は「16-17世紀ロシアの軍制改革と社会統合」である。

昨年度は研究初年度であったが,すでに収集していた史料・研究文献をもとに直ちに検討に取り組んだ。具体的には,かつて研究したスモレンスク戦争(1632-34年)について,以前には考察できなかった新しい視角から再検討を加えた。その理由は,1)17世紀のロシアについては,初頭の動乱時代(1604-13年)もしくは農奴制と専制政治が確立する後半期(1645年以降)に研究が集中しており,その間の時代とりわけ1620-40年代の研究がはなはだしく手薄であること,2)国制史研究が,わが国の前近代ロシア史研究においてはほとんど自覚的に追求されておらず,また3)その実態を現実面から明らかにするために不可欠である政治史研究も不十分であることなどの理由による。昨年度は,ポーランドとの戦争という,いわば国家的な危機のなかで,成立間もないミハイル・ロマノフの政府が,動乱時代以来の社会的危機と政権の脆弱性という深刻な課題を,どのようにして克服していったのかという問題を検討した。その成果が論文「17世紀前半期ロシアの国家・社会・戦争ースモレンスク戦争(1632-34)再考ー」『山形大学歴史・地理・人類学論集』第19号(2028年3月)1-22頁である。ここでは,1)1630年代にも政府の基盤は脆弱であったこと,2)当時,社会的に影響力を持っていたのはカザーク(コサック)の一団であったこと,3)スモレンスク戦争の過程でこの集団が解体され,その結果として,4)ミハイル政府の権力と権威の強化が促され,のちのツァリーズム成立の条件が生まれたことなどが明らかにされた。以上とは別の研究活動として,外国文学研究者との定期的な交流を昨年度も継続して行った。交流会は,原則として隔月に開催されており,歴史と社会の接点を探る上で有益な示唆を与えられている。研究が比較的順調に進捗していると判断できる大きな理由は,上述したように,すでに昨年度(平成29年度)に研究成果が公刊されていることである。それが可能となったのは,設定されている研究課題について,以前すでに基礎的な研究を行っており,その際に関連する主要な史料と文献を入手していたからである。これらの有利な条件は,今年度にも適用できる。今後展開する予定の研究課題についても,すでに比較的多数の文献と史料(資料)を準備しているからである。また,研究拠点を,山形から東京に移したことも,研究が進展する一つの理由となっている。未入手の史料や文献が,比較的容易に入手できる環境となったからである。さらに研究成果を発表する場についていえば,かつての勤務校で定期的に発行している雑誌(査読あり)に投稿する権利を有しているため,研究を発表する場に困難を感じることがなく,しかも脱稿後すみやかに公刊されるという点がたいへん大きな利点である。昨年度(平成29年度)の例でいえば,本年(平成30年)1月に脱稿した原稿が3月には公刊されている。以上の研究条件からわかるように,予期しない事由によって研究活動が停滞する可能性は極めて低いといえる。万一,新たな研究文献などの入手が困難な状況になっても,すでに確保している資料等によって,さらなる研究の進展が可能だからである。また,これまでも研究代表者の研究上の特徴としてきた文学者との交流も,順調に行なわれている。今年度は,6月に,農奴制下ロシアの文学作品について,研究代表者が報告する予定である。
コイ等の臓器中に蓄積されたベンゾ[a]ピレンを指標とした水環境の汚染評価

水環境中に輸送されたベンゾ[a]ピレンなどの多環芳香族炭化水素類(PAHs)は、その疎水性のため、共存する有機態の懸濁物質(SS)などに吸着され、やがてSSとともに凝縮・沈降し、水底堆積物中に移行すると考えられる。その過程において、PAHsの一部は、水環境中に棲息する魚類の体内に移行するものと考えられる。今回、岡山県の南部に位置し、汚濁の進行している児島湖において、約2年間にわたって定期的に捕獲されたコイを中心に、その鰓、肝臓、脂肪の各組織中に蓄積されているPAHs量の把握を行った。ベンゾ[a]ピレンの2年間の平均レベルは、鰓組織に0.21ng/g(wet)、肝臓組織に0.21ng/g(wet)、脂肪組織に0.24ng/g(wet)であり、組織による蓄積量に大きな違いがないことが明らかになった。対象とした項目別では、各組織ともにフルオランテンの蓄積が多かった。特に脂肪組織への蓄積が顕著であった。児島湖のコイ以外に岡山県内の河川から捕獲されたコイについても同様の傾向が見られたが、これらのコイからは脂肪組織が摘出できなかった。平成13年度の調査では、児島湖のコイの肝臓へのペンゾ[a]ピレンの蓄積量が、旭川、吉井川などのコイに比べて数倍多く、水環境中のPAHsの汚染評価の一つの指標となることが示唆されたが、引き続き調査を継続した結果、必ずしも指標とはならないことが明らかになった。また、数は少ないが、児島湖のフナ、ボラ、ブラックバスについても同様の調査を行ったが、鰓、肝臓へのベンゾ[a]ピレンの蓄積量はコイと同レベルであった。また、雄コイの血液中のピテロジェニンを内分泌攪乱作用の指標として調査したが、水域間で明確な差が認められなかった。今回の一連の調査から、魚類の体内に取り込まれたPAHsは体内で代謝を受けると思われるため、それらを単純に水環境中のPAHs汚染の指標として利用することができないように思われた。先に、「環境ホルモン」の疑いのあるベンゾ[a]ピレンなどの多環芳香族炭化水素類(PAHs)は、水環境中に輸送されると、その疎水性のため、共存する懸濁物質(SS)に吸着されやすいことについて報告した。PAHsは、SSとともにやがて凝縮・沈降し、水底堆積物中に移行すると考えられる。その過程において、PAHsの一部は、水環境中に棲息する魚類の体内に移行すると考えられる。今回、岡山県の南部に位置し、汚濁の進行している児島湖において、約1年間にわたって定期的に捕獲されたコイを中心に、その鰓、肝臓、脂肪の各組織中に蓄積されているPAHs量の把握を行った。ベンゾ[a]ピレンの平均レベルは、鰓組織に0.41ng/g(wet)、肝臓組織に0.11ng/g(wet)、脂肪組織に.0.05ng/g(wet)であり、環境水と直接接触する鰓への蓄積が最も多いことが明らかになった。また、フルオランテンなどのPAHsも鰓への蓄積が多かった。このことは、常時、口に取り込む環境水中のSS等に吸着されているPAHsの影響のほうが、食べ物による影響よりも大きいことを示唆する。

なお、フルオランテンだけは、特異的に脂肪組織への蓄積量が多く、その挙動が他のPAHsと異なっていた。児島湖のコイの肝臓へのベンゾ[a]ピレンの蓄積量を、児島湖に比べSS濃度の低い旭川、吉井川などのコイと比較すると、410倍程度多く、水環境中のPAHsの汚染評価の一つの指標となることが示唆された。また、数は少ないが、児島湖のフナ、ボラ、ブラックバスについても同様の調査を行ったが、ボラを除いてほぼ同様の結果が得られた。ボラについては、フルオランテンなど一部のPAHsの蓄積量が鰓よりも肝臓において多く、食性の違いなどの影響が示唆された。この点に関しては、今後、例数を増やし検討する予定である。水環境中に輸送されたベンゾ[a]ピレンなどの多環芳香族炭化水素類(PAHs)は、その疎水性のため、共存する有機態の懸濁物質(SS)などに吸着され、やがてSSとともに凝縮・沈降し、水底堆積物中に移行すると考えられる。その過程において、PAHsの一部は、水環境中に棲息する魚類の体内に移行するものと考えられる。今回、岡山県の南部に位置し、汚濁の進行している児島湖において、約2年間にわたって定期的に捕獲されたコイを中心に、その鰓、肝臓、脂肪の各組織中に蓄積されているPAHs量の把握を行った。ベンゾ[a]ピレンの2年間の平均レベルは、鰓組織に0.21ng/g(wet)、肝臓組織に0.21ng/g(wet)、脂肪組織に0.24ng/g(wet)であり、組織による蓄積量に大きな違いがないことが明らかになった。対象とした項目別では、各組織ともにフルオランテンの蓄積が多かった。特に脂肪組織への蓄積が顕著であった。児島湖のコイ以外に岡山県内の河川から捕獲されたコイについても同様の傾向が見られたが、これらのコイからは脂肪組織が摘出できなかった。平成13年度の調査では、児島湖のコイの肝臓へのベンゾ[a]ピレンの蓄積量が、旭川、吉井川などのコイに比べて数倍多く、水環境中のPAHsの汚染評価の一つの指標となることが示唆されたが、引き続き調査を継続した結果、必ずしも指標とはならないことが明らかになった。また、数は少ないが、児島湖のフナ、ポラ、ブラックバスについても同様の調査を行ったが、鰓、肝臓へのベンゾ[a]ピレンの蓄積量はコイと同レベルであった。また、雄コイの血液中のピテロジェニンを内分泌撹乱作用の指標として調査したが、水域間で明確な差が認められなかった。今回の一連の調査から、魚類の体内に取り込まれたPAHsは体内で代謝を受けると思われるため、それらを単純に水環境中のPAHs汚染の指標として利用することができないように思われた。
HIV特異的Tリンパ球機能の質的、量的解析とHIV感染症の病態

末梢血単核球に不活化HIV粒子を加えて特異的Tリンパ球を刺激し、フローサイトメーターでリンパ球中の細胞質内IFN-γ陽性細胞を検出する方法でHIV特異的なヘルパーおよびキラーTリンパ球の検出を試みた。その結果、(1)HIV感染者では末梢血中のHIV-1特異的CD4陽性Tリンパ球が著減していること、(2)IFN-γの産生が低下していること、(3)HIV-1特異的CD8陽性Tリンパ球のperforinの発現が低下していることが明らかとなった。つまり、HIV感染者ではHIV特異的細胞性免疫が量(数)的にも、質的にも低下していることが明らかとなった。このことは、生体の免疫機構がHIVを排除し得ない原因の一つであると考えられ、これを回復させることがHIV感染症のコントロールに重要であると思われる。そこで、in vitroの刺激でHIV特異的Tリンパ球のIFN-γとperforinの発現低下が回復可能か否かの検討を行った。まず、高濃度のIL2存在化で約24時間の培養を行ったが、この短期培養ではこれらの異常は回復しなかった。現在、さらに長期の培養でHIV特異的Tリンパ球の機能異常が回復するか否かを検討中で、1週間ごとに計4週間の抗原刺激を加えたT細胞lineではperforin依存性の細胞障害活性が認められることを示唆する結果が得られている。今後、さらに症例数を増やしてより詳細な解析を行い、IHV特異的細胞性免疫を強化する免疫療法への応用を目指す。
カンキツ変異系統を利用した自然突然変異発生の分子機構解析

枝変わりを利用したカンキツの改変技術は農業上重要な手法であるがその変異発生機構は不明である。そこで突然変異発生機構の解明を目的に温州ミカン5系統の全塩基配列情報を解読し、系統間で変異を示すと思われる候補を数万件見いだした。変異発生の主因は複製時エラーと考えられ、検出された変異候補の大部分は非遺伝子領域に見いだされた。このうち遺伝子領域の複数の変異に注目したところ、それらは新たな変異系統や珠心胚実生でも見いだされて保持されていた。以上から、突然変異は組織内で高頻度で発生しており、消失する変異細胞もある一方で一部は組織全体を置換するにいたり、その後は安定して維持されると考えられた。1.昨年度次世代DNAシーケンサで解読したウンシュウミカン4系統の全配列情報をカンキツの公開ゲノム参照配列(クレメンティン半数体またはスイートオレンジ)にマッピングして評価したところ、NGS解析から見いだされた多型をPCRで再検証すると期待された多型が再現されない場合が多く、その原因として別品種由来の参照配列を用いたために2品種の品種間差に由来する多型が誤判定の原因となっているものと推察された。そこで国立遺伝学研究所大量遺伝情報研究室、比較ゲノム解析研究室のご協力を得て、NGS解読配列情報の解析から9,317 scaffolds、全長340Mbpからなるウンシュウミカン"宮川早生"のドラフトゲノム配列を構築した。2.構築したウンシュウミカンドラフト配列を参照配列としてウンシュウミカン系統のNGS配列をマッピングして多型を解析した結果、約90万個所でSNPが検出された(全ゲノムの約0.27%相当)。SNPの出現頻度は系統間で大きな違いはなく、塩基置換のTransition/Transversion(Ts/Tv)比はおよそ1.80前後であった。INDELはSNPのおよそ1/11となる約85,000個所で見いだされ、こちらもSNPと同様、系統間で多型頻度に大きな違いは認められなかったが、15bpの範囲で挿入または欠失した塩基ではAまたはTに富む配列で多型の出現頻度が高い傾向が認められた。3.ヒュウガナツ2系統のNGS配列について同様にウンシュウミカン参照配列にマッピングして解析したところ、多型頻度自体はウンシュウミカンの2倍を超える頻度で見いだされたものの、系統間ではSNP、INDELともに頻度に大きな違いは認められず、またSNPのTs/Tv比は約1.88でウンシュウミカンの結果に近い値が示された。以上の結果から、ウンシュウミカンでは常に一定の割合でSNPまたはINDEL置換が起きており、塩基転位と塩基転換もカンキツ品種間でほぼ一定の割合であることが示唆された。1.カンキツ変異系統の多型検出技術の高精度化と系統間の多型検出を目的に、ゲノム中の約44,000個所の多型を一度に検出可能な既往のカンキツゲノムアレイをもとに、ウンシュウミカン等の全ゲノム配列から新たに設計した12万件のプローブを追加した高密度ゲノムアレイを構築した。当初計画ではこの高密度ゲノムアレイを用いてウンシュウミカン変異系統間の多型を検索する予定であったが、高速DNAシーケンサが利用可能となったことから、本年度はウンシュウミカン4系統とヒュウガナツ2系統について全配列を解読した。各系統より約15Gb(計90Gb)、およそ1億5千万リード(計9億リード)のリードペア配列が得られ、80%以上のリードがカンキツゲノム参照配列(クレメンティン半数体)にマップされた。同様に、スィートオレンジ葉緑体配列に対してもマッピングを行った。2.全ゲノム配列にマップされた結果からウンシュウミカンの変異系統間の多型領域候補を抽出した。本年度の試行では各系統間で数十個所の多型候補領域が見いだされ、全ゲノム配列を対象として変異を生じた領域の迅速な評価方法としての高速DNAシーケンサの有効性が示された。一方で検出された多型にはまだ誤検出されたものが含まれている可能性が残されており、今後は解析条件の調整と検出された領域の塩基配列解析により多型を検証する。3.カンキツ近縁のカラタチとその変異系統とされているもの3点について遺伝地図の全領域をカバーする約300点のSSRマーカーで遺伝子型を比較した結果、「ヒリュウ」は変異系統と推定され、他のカラタチとの間で多型を示すDNAマーカーを複数見いだした。「ウンリュウ」およびトゲ無しカラタチはカラタチの自植後代個体であると推定され、自植過程で染色体の組換えが起こったと考えられる領域を特定した。枝変わり等を利用した突然変異育種は既存品種の一部の形質を部分的に改変する手法として広く利用されてきており、果樹育種では交雑育種を補完する重要な手法として位置づけられている。変異系統間で生じた変異をゲノムレベルで明らかにすることができれば、特定形質の改変や、対象形質の制御機構を分子レベルで解明することができると期待される。本研究は、カンキツを対象に突然変異の発生機構を分子レベルで明らかにすることを目的とするが、当初はゲノムに生じた変異を直接解析することは困難であった。しかしその後の次世代配列解読技術やバイオインフォマティクス解析手法の著しい進展により、非モデル植物でも比較的容易にゲノムの詳細な解析を実施できる環境が整ってきた。

そこで研究開始後に計画を一部変更し、最新のゲノム解析手法を積極的に活用した研究を行うこととして、昨年度までに複数のウンシュウミカン等の変異系統の全配列を解読し、それぞれに固有の多型の網羅的な解析を行い遺伝子領域との対応付けなどを進めた。今年度は、次世代配列解読データからの多型の抽出・評価法の有効性の確認と擬陽性データの排除を目的に、複数の多型検出ツールを用いて検出される多型の比較と検証を行った。その結果、複数のツールで共通して検出される多型も多い一方、特定のツールでのみ検出される多型も一定の割合で存在した。さらに突然変異で生じるゲノムレベルの変化には一塩基置換や数塩基程度の挿入・欠失だけでなく、数十塩基程度の比較的大きな挿入・欠失や、さらに大規模なゲノムの再編成が生じている可能性が示唆され、それぞれの検出にはそれに適したツールを使い分けることが重要であることが示された。なお、突然変異発生とレトロトランスポゾンとの関連については、検討した限りにおいては活動型のものは見いだされず、変異発生の主因であることを示唆する結果は得られなかった。カンキツの突然変異発生機構解明を目的に、温州ミカン5系統の全配列情報から系統間多型候補を検索した。検出されたSNP候補約200万とINDEL候補約20万のうち、各系統に固有の多型候補はSNPで2-3万、INDELでは約1万で、遺伝子領域にマップされたものはその1割程度であり、そのほとんどはヘテロ型の変異であった。系統固有の遺伝子領域多型からINDELおよびSNP多型検出用のプライマーをそれぞれ74件、10件設計してウンシュウミカンにおける多型性を検証し、4 INDELマーカーと2 SNPマーカーで系統固有の多型が見いだされ、青島温州に固有の多型はその変異系統である寿太郎温州でも検出された。青島温州固有のSNPとINDEL多型はその珠心胚実生でも見いだされ、突然変異が珠心胚形成を経ても安定して維持されることが確認された。これらの多型は主にDNAポリメラーゼの複製時エラーに起因するものと考えられ、変異は比較的高い頻度で発生していること、非遺伝子領域で発生した変異は強い淘汰を受けていないことが示唆された。NGS解析で検出された系統間多型の多くは組織内置換が進んだ変異細胞由来と考えられたが、実際に実験で多型が確認されたものは一部にとどまった。その原因として多型の存在比が1:1以外のものも設計対象としたことや、多型検出時のNGSリード数が十分ではなかったことのほかに、変異細胞が組織内で十分に固定されていない可能性が示唆された。一方で、一旦組織内で固定された変異細胞が胚形成を経ても安定して維持されていたことから、中立的な変異が遺伝的浮動により固定されるプロセスと類似した過程が体細胞突然変異においても成立していることが実験的に確認された。以上のように突然変異検出におけるNGS解読の有効性を確認したことに加え、カンキツの突然変異発生と維持に関する重要な知見を得ることが出来た。枝変わりを利用したカンキツの改変技術は農業上重要な手法であるがその変異発生機構は不明である。そこで突然変異発生機構の解明を目的に温州ミカン5系統の全塩基配列情報を解読し、系統間で変異を示すと思われる候補を数万件見いだした。変異発生の主因は複製時エラーと考えられ、検出された変異候補の大部分は非遺伝子領域に見いだされた。このうち遺伝子領域の複数の変異に注目したところ、それらは新たな変異系統や珠心胚実生でも見いだされて保持されていた。
コーン磁化薄膜を利用した高速・低消費電力MRAM素子の理論研究

電圧トルクMRAM素子では書き込みを完了させるために電圧パルスを適切な時間で切らなければならないという問題があった。この問題を解決するため、ダンピングトルクを積極的に利用することで電圧パルスの許容時間を長くすることができる垂直磁化型MRAM素子を提案した。ダンピングトルクは、異方性磁界や外部磁界などを合わせた有効磁界の方向へ磁化を緩和させるトルクである。適切なダンピングトルクの大きさ(ダンピング定数)と電圧印加中の垂直磁気異方性定数を組み合わせた場合に、バイアス電圧を印加したままでも所望の反転後の磁化方向を保持することを見出した。このため電圧パルスの許容時間を長くすることができる。電圧印加中の垂直磁気異方性定数が満たすべき条件を表す解析式も得た。温度300 Kの熱擾乱がある環境であっても、体積が140×140×3.14×2立方ナノメートルの磁化自由層であれば、電圧パルスの許容時間が長い磁化反転が1万分の1程度の誤書き込み確率で実現可能であることが数値シミュレーションからわかった。本研究成果についてApplied Physics Express誌において論文発表を行った。さらに平成28年度に提案した、高速・低消費電力な電流書き込みが可能な、二次の磁気異方性をもつ垂直磁化自由層のMRAM素子についての米国出願を登録査定に至らせた。平成29年度に提案した、電圧磁気異方性変化を用いた無磁界磁化反転制御が可能なMRAM素子については、外国特許出願を行い、国外での学会(SPIE Spintronics XI conference)で招待講演も行った。コーン磁化状態とは一次と二次の磁気異方性の競合により実現する傾いた磁化状態である。コーン磁化薄膜を磁化自由層として用いることで高速・低消費電力なMRAM素子を実現可能であることを研究実施者は既に指摘していた。平成28年度は、ゼロバイアス電流で垂直磁化状態の薄膜を磁化自由層として用いた場合であっても、二次の磁気異方性を利用することで高速・低消費電力なMRAM素子を実現可能であることを新たに指摘した。動作速度に関しては、書込み電流パルスの立ち上がりの過程で垂直磁化状態からコーン磁化状態を経由させることで高速スイッチングが可能であることを示した。消費電力に関しては、二次の磁気異方性はスイッチングに必要な電流を上昇させずに熱擾乱耐性を上昇させる効果があることを確認できた。本研究成果について国内特許出願を行った。国内(磁気学会)と国外(2016 MMM)での学会で口頭発表も行った。また、コーン磁化薄膜を発振器の磁化自由層として応用することも検討した。垂直磁化ポラライザ層の発振器においては、コーン磁化自由層の場合は面内磁化自由層の場合より発振に必要な電流(閾電流)が大きくなるなどのデメリットが判明した。この結果について平成28年度中に国際学会(MML 2016)において発表を行った。この研究の過程で、応用上重要な面内磁化自由層の場合について、閾電流の解析式を得ることができた。本成果についてAIP advances誌に論文発表を行った。また、平成29年度中に国際学会(INTERMAG 2017)において口頭発表を行うことが確定している。計画書の内容よりインパクトの大きいアイデアを出し、国内特許出願に至ったため。計画書において、平成28、29年度の目標として高速・低消費電力の観点からSRAM代替要件を満たす素子パラメタを決定することを目標としていたが、出願書類の実施例としてその素子パラメタを記載しており、当初の目標もクリアしている。平成28年度は、ゼロバイアス電流で垂直磁化状態の薄膜を磁化自由層として用いた場合であっても、二次の磁気異方性を利用することで高速・低消費電力なMRAM素子を実現可能であることを指摘した。平成29年度は二次の磁気異方性が読出し性能に与える影響について調査した。読出し動作でリード・ディスターバンスと呼ばれる読出し中の誤書き込みが起こり得る。リード・ディスターバンスが起こる確率は、一次だけでなく二次の磁気異方性にも依存する。二次の磁気異方性が書込み性能と読出し性能に与える効果についてまとめ上げ、Physical Review Applied誌において論文発表を行った。本研究成果について外国特許出願を行った。国外での学会(MISM 2017)で招待講演も行った。また、コーン磁化薄膜を電圧トルクMRAM素子の磁化自由層として応用することも検討した。コーン磁化状態と形状磁気異方性を組み合わせて初期磁化状態を制御した磁化自由層において、電圧磁気異方性変化を用いた無磁界磁化反転制御が可能であることをマクロスピンモデル計算によって示した。本研究成果について国内特許出願を行い、Physical Review Applied誌のEditors' Suggestionとして論文発表を行った。国内学会(第41回日本磁気学会学術講演会)において口頭発表を行った。また、平成30年度中に国際学会(INTERMAG 2018)において口頭発表を行うことが確定している。計画書の内容よりインパクトの大きいアイデアを解析的にまとめ上げ、国内特許出願に至ったため。計画書においては電流書込み型のMRAM素子を提案していたが、電圧書込み型とすることで書き込みの消費電力を更に低減することができる。

外部磁界を必要としないため高記録密度化と低コスト化が期待される。電圧トルクMRAM素子では書き込みを完了させるために電圧パルスを適切な時間で切らなければならないという問題があった。この問題を解決するため、ダンピングトルクを積極的に利用することで電圧パルスの許容時間を長くすることができる垂直磁化型MRAM素子を提案した。ダンピングトルクは、異方性磁界や外部磁界などを合わせた有効磁界の方向へ磁化を緩和させるトルクである。適切なダンピングトルクの大きさ(ダンピング定数)と電圧印加中の垂直磁気異方性定数を組み合わせた場合に、バイアス電圧を印加したままでも所望の反転後の磁化方向を保持することを見出した。このため電圧パルスの許容時間を長くすることができる。電圧印加中の垂直磁気異方性定数が満たすべき条件を表す解析式も得た。温度300 Kの熱擾乱がある環境であっても、体積が140×140×3.14×2立方ナノメートルの磁化自由層であれば、電圧パルスの許容時間が長い磁化反転が1万分の1程度の誤書き込み確率で実現可能であることが数値シミュレーションからわかった。本研究成果についてApplied Physics Express誌において論文発表を行った。さらに平成28年度に提案した、高速・低消費電力な電流書き込みが可能な、二次の磁気異方性をもつ垂直磁化自由層のMRAM素子についての米国出願を登録査定に至らせた。平成29年度に提案した、電圧磁気異方性変化を用いた無磁界磁化反転制御が可能なMRAM素子については、外国特許出願を行い、国外での学会(SPIE Spintronics XI conference)で招待講演も行った。二次の磁気異方性を利用した垂直磁化のMRAM素子の研究をまとめ上げる。平成28年度は書込み効率向上に注力してきたが、平成29年度は二次の磁気異方性が読出し性能に与える影響についても調査する。読出し動作でリード・ディスターバンスと呼ばれる読出し中の誤書き込みが起こり得る。リード・ディスターバンスが起こる確率は、一次だけでなく二次の磁気異方性にも依存する。二次の磁気異方性が書込み性能と読出し性能に与える効果を論文としてまとめあげる。特許の外国出願も行いたい。コーン磁化自由層を持つ電圧トルクMRAM素子の発明について特許の外国出願を行う。平成29年度は絶対零度において電圧トルクMRAM素子の書込み特性の解析を行ったが、平成30年度は有限温度における書込み特性の解析を行う。有限温度では熱擾乱が書込みエラーを引き起こす。書込みエラー率を解析し、それを抑制できる素子パラメタを提案する。合い見積もりにより当初の予定より安く物品を調達できたため、124円の端数が生じた。(理由)合い見積もりにより当初の予定より安く物品や航空券を調達できたため、52,076円が残った。(使用計画)次年度の物品費および旅費として有効活用したい。次年度の物品費および旅費として有効活用したい。
ブルキナファソ農村部での協働による住民参加型母子保健プログラム開発と評価

本研究では、世界でも母子保健指標が悪いブルキナファソで、現地の看護職者らと協働で、健康の社会的決定要因を考慮した母子保健向上プログラムを開発するため質的・量的研究を展開した。質的研究では女性の主観的健康観とその寄与要因を探索し、金融講活動などの相互支援活動が母子の健康と関連していることが示された。量的研究では、9か村563名を対象に質問紙調査を実施し、講活動への参加が母親同士の相互支援やネットワークの広がり、経済的エンパワー、健康増進行動の採用に寄与する可能性が示唆された。一方で、5歳未満児の死亡や家族計画のアンメットニーズとの関連は十分に示されず、プログラム開発への課題が残された。本研究は、ブルキナファソ国(以下、ブ国)における地域ベースの「女性健康向上プログラム」の開発とその介入効果のプロセス評価を目的に、現地の保健医療従事者と協働で地域参加型研究(community based participatory research, CBPR)を実施するものである。平成26年度は、CBPRの一手法であるPhoto Voiceを用いて、ブ国の一農村Aにおいて女性の主観的健康観の探索とその寄与要因を探索する質的帰納的研究を実施した。その結果、女性およびその子どもの健康に寄与する一因として、女性たちが自らのイニシアティブで設置した金融講の存在が確認された。金融講が母子の健康に寄与するメカニズムは、傷病時の金銭の貸借等を含む物質的支援、家族計画や健康行動に関する情報の授受等を含む情報的支援、楽しみを共有する等の情緒的支援からなる相互支援が、金融講のメンバー間に醸成されることであった。この結果から、当初「女性健康向上プログラム」として、看護学校に併設される「まちの保健室」を基盤とした行動変容プログラムの立案を検討していたが、金融講など伝統的に築かれてきた相互支援を基盤に母子保健の向上を目指すことが有効であると考えられた。よって、平成27年度は、量的研究を用いて、調査対象村以外のブ国農村部における女性が金融講に参加することで得られる相互支援の機能を記述し、金融講による相互支援と母子の健康との関連について検討することで、「女性健康向上プログラム」モデルを開発することとし、研究計画書を作成した。また、Photo Voiceを実施した農村Aでは、住民参加型ワークショップを開催し「相互支援を基盤とした母子保健向上プログラム」を策定した。具体的には、金融講を基盤とした養鶏(養鶏技術訓練を含む)、健康教育、啓発集会等からなる包括的な地域ケアシステム構築プログラムであり、現在、現地の協働研究者によってその効果のモニタリングを実施している。ブルキナファソ(以下ブ国)のT保健区の農村部に暮らす2045歳の女性に対面式の質問紙調査を実施し、実子の5歳未満での死亡経験と家族計画のアンメットニーズを目的変数としたロジスティック回帰分析を行った。調査では、563人(有効回答率100%)を分析対象とした。対象者の金融講の加盟率は14.4%で、金融講加盟群の相互支援量は、合計・獲得型・提供型の全てで非加盟群に比べ有意に高かった。支援内容別では、経済的支援の獲得と提供等で加盟群が非加盟群より有意に平均値が高かった。支援者のパターンの特徴では、金融講加盟群では支援者なしの割合が少なく、相互支援の対象の選択肢が多様な傾向が示された。また、金融講加盟群は動物性蛋白質の摂取頻度が高く、なかでも講メンバーから支援を獲得している女性は家族計画を除く健康増進行動を採用している傾向が示された。多変量解析の結果では、実子の5歳未満での死亡経験は、30歳以下の群で施設分娩の実施、単婚と負の関連にあり(それぞれOR=0.050(95%CI;0.005-0.519)、OR=0.387(95%CI;0.156-0.961))、31歳以上の群では夫の教育歴と負の関連があった(OR=0.326(95%CI;0.109-0.975))。家族計画のアンメットニーズは産前健診の実施、夫の出稼ぎと負の関連にあった(それぞれOR=0.470(95%CI;0.258-0.856)、OR=0.332(95%CI;0.173-0.637))。いずれの分析でも母子の健康アウトカムと金融講加盟および相互支援量との間に有意な関連は示されなかった。

当初より、本研究の研究デザイン(CBPR)の特性上、現地スタッフや女性のニーズによってそのプロセスや内容に変更が生じることが想定されていたが、質的帰納的研究の結果、ブ国農村部の女性のニーズ、地域の強みが明らかになったため、プログラムの内容を変更した。また、一般化可能なエビデンスに基づくプログラム策定に向け、質的帰納的調査の対象村以外の農村部においても量的研究を実施することにした。同量的研究から開発される女性健康向上プログラムモデルは、当初の計画通り、平成27年度中に策定される予定である。一方、プログラム策定のためのワークショップは一か村のみで実施し、その経過は、質的調査によってモニタリングするなどの一部計画変更を行った。公衆衛生看護文献レビューをもとに金融講の持つ相互支援の機能を分析し、ブ国農村部で実施したPhotoVoiceを用いた質的記述的研究の結果を統合し概念化した仮説モデル「ブ国農村部における金融講を通じた相互支援と母子の健康との関連」に基づき、量的横断的研究を行い、統計的手法を用いて関連を検討する。現地調査では、ブ国T保健区内の金融講のある農村に暮らす25から45歳の女性に対し、現地の看護学生の協力を得て、質問紙を用いた構造化インタビューを実施する。研究対象はT保健区内の115村から20村をランダムに抽出、各村で女性人口の20%を雪だるま式とランダムサンプリングを組み合わせて抽出し、総数500人とする。分析は、「金融講の加盟状況」と「相互支援」の関連、「相互支援」と「母子の健康」の関連についてそれぞれ重回帰分析を行い、仮説モデルの概念間の関連について共分散構造分析を行う。このうち、「母子の健康」は5歳未満児死亡と望まない妊娠等で測定する。当初予定していた4か村程度でのワークショップ開催に代わり、1か村でのワークショップ開催と20か村におけるアンケート調査(量的調査)を行うことになったため。平成26年度に予定していたワークショップ分の予算を用い、平成27年度にアンケート調査を実施する。
超音波によるがん治療をめざした遺伝子導入とアポトーシス誘導の基礎的研究

超音波は癌の診断に幅広く用いられているが、高密度焦点式超音波を用いた癌治療等、治療への応用が期待されている。物理的エネルギーの癌治療への応用と最適化を目指して、超音波、放射線および温熱を対象に作用を比較し研究を進めてきた。本年は特にアポトーシスに関連した細胞内活性酸素の役割の解明を目的とした。超音波で顕著に発現誘導されるヘムオキシゲナーゼ-1の遺伝子および蛋白質の発現を、照射後に添加したヒドロキシル(OH)ラジカル除去剤が効率的に抑制することを明らかにした。放射線および温熱アポトーシスに対する抗酸化剤の影響についても検討し、アポトーシス抑制効果は単純にOHラジカルおよびスーパーオキシドの消去活性に依存しないことが判明した。温熱によって発現が変動する遺伝子をマイクロアレイ解析で調べたところ、時間変化により4つの遺伝子群に分類できた。最も発現変化の大きかった遺伝子はc-junであった。同蛋白質およびmRNAの発現は抗酸化剤で抑制され、本遺伝子は温熱による細胞内酸化ストレスの指標となることを示した。スピン捕捉剤であるPBNは酸化ストレスにより一酸化窒素(NO)を遊離することから、温熱との併用を検討したところ、NOおよびONOOによるアポトーシス増強作用を新たに見いだした。超音波による遺伝子導入については超音波造影剤YM454とLevovistについて前立腺癌細胞を用いて比較し、同じ生存率条件では前者が約50倍優れることが判明した。超音波は遺伝子導入、アポトーシス誘導および遺伝子発現の制御に利用でき、将来の癌治療に有用と思われる。超音波キャビテーションによる細胞膜上の可逆的な穿孔(Sonoporation)に依存すると思われる遺伝子導入法が新たな物理的遺伝子導入法の一つとしてとして注目されている。本研究ではより効率的な遺伝子導入条件を探索するため、異なる溶存気体を用いてin vitro超音波遺伝子導入を試みた。併せて、人工的微小気泡である超音波造影剤はキャビテーションの核として働き、増強効果が期待でき、また将来薬剤送達のキャリアとして利用できる可能性があるので超音波造影剤レボビストの併用効果についても調べた。超音波キャビテーションはこれによるフリーラジカル生成をESR-スピン捕捉法により調べた。遺伝子導入についてはルシフェラーゼ遺伝子を含むレポータープラスミドとHeLa細胞を加えてけん濁液として照射し、20時間後に細胞を溶解、合成されたルシフェラーゼ活性をルミノメーターで定量し、遺伝子の導入効率を測定した。脱気条件での遺伝子導入は認められなかったが、空気を飽和させると導入効率は顕著に増加した。効率は飽和させる気体の種類により変化し、3原子気体を飽和させた場合、遺伝子導入効率は有意に低下した。レボビストの併用により導入効率は増加した。超音波による遺伝子導入がキャビテーションによることおよび超音波造影剤により増強されることを示した。超音波は既に診断には幅広く用いられており、集束超音波を用いた癌治療システムも検討されている。治療機器の進歩および遺伝子導入増強剤の利用により部位特異的遺伝子治療に利用できる可能性を示した。さらに、超音波が癌温熱療法の加温手段に用いられている経緯を踏まえ、アポトーシスに関する増強および化学的温熱アポトーシス増強についても検討している。超音波による細胞死、特にアポトーシスの誘導と遺伝子発現について検討した.超音波照射時の試料溶液の溶存気体の種類を変えることで活性酸素の生成が制御できることを示した既報の結果を踏まえて、キャビテーションによるOHラジカル生成が認められるArと認められないN_2O条件で比較した.U937細胞を用い細胞死を調べたところ,Ar存在下で1MHzの超音波を照射し細胞死を6時間後に調べた時、早期アポトーシス(約9%)と二次的ネクローシス(約17%)が誘導された.一方,N_2O存在下では,これらの細胞死は殆ど認められなかった.網羅的に遺伝子発現を調べるため、9,182個の遺伝子がスポットされたUniGEMV Ver2.0(Incyte Genomics)を用いて,ArとN_2O存在下の超音波照射によって誘導される遺伝子群を比較解析した.N_2O存在下ではkeratin 1遺伝子の発現量が減少するのみであり,この条件では遺伝子の発現に殆ど影響がないことが明らかとなった.一方,Ar存在下では5種類の遺伝子の発現量が増加,2種類が減少した.半定量的RT-PCR法を用いてこれらの遺伝子の発現変動を検討した結果,v-jun 17 oncogene homologとheme oxygenase 1が増加,cathepsin Gとv-myb onco-gene homologが減少することを確認した.また,Ar存在下の条件において,他の酸化的ストレスに関連する遺伝子群の発現量は変化しなかった.これらの結果はAr存在下超音波照射により発生するキャビテーションがアポトーシス生成と関連することおよびこのとき誘導される酸化的ストレスがhemeoxygenase1の発現上昇に関係することを明らかにした.物理的エネルギーの癌治療への応用と最適化をめざして、放射線、温熱および超音波を対象に作用を比較しながら研究を進めている。その中で特に超音波による遺伝子導入、アポトーシス誘導および遺伝子発現の制御を目的としている。昨年までのin vitroでの超音波による遺伝子導入の結果を踏まえ、生体照射系で細胞膜の流動性を高める膜作用試薬や温熱併用が遺伝子導入の効率を高めることを見いだした。ヒト前立腺癌細胞のPC-3をヌードマウスに移植し、遺伝子を注射により投与した後、超音波により増強する固形腫瘍照射の実験条件についても確立した。