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弦の場の理論を用いた超弦理論・D-ブレーンの研究

超弦理論は重力を含む素粒子の統一理論の最も有望な候補である。しかし、この理論の基本的方程式あるいは作用は何かという問題はまだ完全に明らかになっていない。この問題に対する一つの有力なアプローチが超弦の場の理論である。これは、点粒子の場合と同じように、超弦を第二量子化した超弦の場の理論を構築することにより、超弦理論の非摂動的な定式化を得ようというアプローチである。超弦の場の理論を構築しようという試みは長年なされてきたが、spurious singularityと呼ばれる問題によってうまくいかなかった。spurious singularityとは超弦の摂動論に現れる非物理的な発散である。超弦の場の理論はこの発散が現れないように作る必要があるのだが、これは非常に難しい。最近Sen等は、無限個の相互作用を持つような超弦の場の理論の定式化を考えるのであれば、spurious singularityが現れないような超弦の場の理論を作ることができることを示した。しかし、このような定式化では超弦理論の非摂動効果を議論することは難しい。本研究では、光円錐ゲージの超弦の場の理論を用いてspurious singularityの問題のない定式化を得るという方法を提案している。光円錐ゲージの超弦の場の理論において現れるspurious singularityはコンタクト項の発散と呼ばれるタイプのみであり、これらは次元正則化という方法を用いることによって処理することができる。当該年度の成果は、光円錐ゲージの場の理論において、Ramond sectorの外線を取り扱う方法を完成させたことである。これにより、この理論を用いて超弦理論のダイナミクスを研究することが将来の課題である。今年度は主に光円錐ゲージの超弦の場の理論のmulti-loop振幅の計算についての研究を行った。光円錐ゲージの超弦の場の理論はtree振幅でさえ発散してしまうが、これについては次元正則化の方法を用いることによって、正しい振幅を計算できることがわかっている。この結果をmulti-loop振幅の場合に拡張するため、まず非臨界次元における光円錐ゲージのボゾン弦の場の理論について、そのmulti-loop振幅を計算した。これらの計算はtree振幅の場合の原理的には単純な拡張として行うことができる。その結果はtreeの場合と同様に、共形ゲージの弦理論から得られる振幅として解釈できることも示した。この結果は論文として発表した。次に非臨界次元における光円錐ゲージの超弦の場の理論のmulti-loop振幅についての計算を行った。この場合も原理的にはtreeの場合の単純な拡張となるが、実際の計算は非常に複雑になる。これらの計算を一部計算ソフトmathematicaを用いることによって行った。計算結果はこの場合も共形ゲージの弦理論から得られる振幅として解釈できることも示すことができる。超弦の場合は、共形ゲージの弦理論で正しい振幅をどのように得るかということがよく分かっていなかったが、最近のWittenの論文によって問題点が整理されてきている。我々の方法で得られた振幅とWittenの提案を比べ、一致するかどうかを確かめるという点が今後の課題である。これらの結果はKEKにおける国際会議で発表した。研究課題である弦の場の理論について、Witten型弦の場の理論の高橋・谷本解の研究と光円錐ゲージ超弦の場の理論の次元正則化という2つのテーマについて研究を行った。Witten型弦の場の理論の古典解としてidentity-based solutionと呼ばれるクラスのものが知られている。これらの解は、作用の値等の物理量を計算する際に発散が現れるという弱点を持ちながらも、その解の周りの弦の場の理論が簡単な形になるという長所を持っており、タキオン真空解の周りの開弦の場の理論がどのようなものになっているかということを研究する際には有用な解である。最近、Maccaferriによってこのような解を正則化して物理量を計算する方法が提案された。本研究ではこの方法を代表的な解の一つである高橋・谷本スカラー解に適用し、この解がタキオン真空に対応していることを見た。また、この解の周りの弦の場の理論を研究し、様々な量をどのように計算すればよいかということについて指針を与えた。開弦の場の理論におけるタキオン真空が閉弦を記述するのではないかという古くからの予想について、研究を進めるための突破口を与える研究として注目された。この研究については論文にまとめ、国際会議で発表した。光円錐ゲージ超弦の場の理論の次元正則化については、摂動論の高次補正に関する計算を進め、その結果が第一量子化の方法を用いて得られる結果と一致するという議論を与えた。この研究についてはいくつかの研究会で発表し、現在論文にまとめている。今年度は、光円錐ゲージの超弦の場の理論の散乱振幅についての昨年度までの研究を発展させるとともに、開いた弦の場の理論の古典解に関する研究及びsine square deformationと呼ばれる物性理論において発見された現象に関する研究を行った。光円錐ゲージの超弦の場の理論に関しては、次元正則化を用いて超弦理論の散乱振幅が計算できることを示すために、様々な研究を行った。まず、赤外発散を含まない散乱振幅においては、次元正則化を行った後に、次元が臨界次元に近づく極限をとると、近年SenとWittenによって与えられた趙弁の散乱振幅の計算法で得られる結果を再現することを示した。また、次元正則化が、実際に摂動の高次の項に現れる発散がをすべて有限にすることの証明を精密化することを行った。

開いた弦の場の理論の古典解については、近年Erler-Maccaferriにより境界を持つ世界面上の任意の共形場理論に対応する古典解を構築する方法が提案された。今年度は、高橋氏(奈良女子大)、岸本氏(新潟大)とともに、constant field strengthを持つU(1)ゲージ場に対応する配位に関してこの方法を適用し、このような配位に対応する古典解を実際に構築することに成功した。また、多田氏(理研)とともに、物性理論において発見されたsine square deformationと呼ばれる現象に関連して、共形場の理論においてハミルトニアンにあたる演算子を通常とは異なる形にした場合に起こる現象を明らかにした。光円錐ゲージの超弦の場の理論に関しては、計画通りに研究は進んでいるが、論文作成が遅れている。しかし、当初の計画になかったテーマの研究についての成果が上がり、おおむね順調と判断する。超弦理論の次元正則化、光円錐ゲージの超弦の場の理論、開弦の場の理論の古典解の研究、sine square deformation等のトピックについて成果を挙げた。超弦理論は重力を含む量子論の最も有望な候補であるが、いまだその非摂動的定式化がよくわかっていない。このような定式化を与えるアプローチの一つとして、弦を第二量子化する「弦の場の理論」がある。超弦理論にはspurious singularityと呼ばれる問題があり、超弦に対する弦の場の理論を構築することはこれまで難しい問題とされてきた。本研究では、光円錐ゲージの超弦の場の理論において次元正則化を用いることによりこの問題を回避できることを提案し、示してきた。今年度は、even spin structureに対応するmulti loop振幅の場合にこの方法は有効であり、振幅はSenとWittenによって与えられた方法によって得られるものと一致することを示した。開弦の場の理論の運動方程式の解については、タキオン真空解と呼ばれる解を構築したSchnablの研究以来、活発に研究されてきた。特に最近、ErlerとMaccaferriが、かなり一般的な解を作る方法が提案し、さらなる発展が期待されている。本研究では、constant field strengthを持つU(1)ゲージ場の配位に対応する古典解をErler-Maccaferriの方法によって構築し、その性質を議論した。スピン系において、結合定数をsine square deformationと呼ばれる方法によって変化させても、基底状態が変わらないという興味深い現象が知られている。本研究では、この現象を共形対称性がある場合について解析した。本研究の主目的である光円錐ゲージの超弦の場の理論の次元正則化の研究に関しては、この方法を用いて計算することにより、even spin structureに対応する振幅については正しい振幅を得ることができることを示した。残るはodd spin structureに対応する振幅およびRamond sectorの外線を含む振幅の場合である。
生体組織の光学特性値計測技術の開発

本研究の目的は従来法よりも深部のがんを治療可能な光線力学療法(PDT)の確立である.PDTとは,がんに集積性を示す光感受性物質とレーザー光照射による光化学反応を利用した局所的治療法である.現在,PDTを繰り返し行うことによる深部がんの治療法が研究されている.PDTの治療効果はがん組織内の光のエネルギー分布,光感受性物質の濃度,および酸素濃度に依存する.しかし,PDTにおいて生体組織内での光のエネルギー分布は把握されていない.生体組織での光のエネルギー分布は光の伝搬に依存し,この光伝搬は生体組織の光学特性により理解できる.本研究では,がん組織の光学特性を算出し,繰り返し行うPDTにおける治療可能な深さについて定量的に把握することを目的として,がん組織の光学特性値を計測し,がん組織の光学特性値を基にPDTの治療深さを定量的に見積もることを検討した.試料としてがん細胞株皮下移植マウスがんモデルから得たがん組織を用いた.波長664nmでの腫瘍組織の吸収係数,および換算散乱係数はそれぞれ,0.18±0.12mm^<-1>,1.2±0.5mm^<-1>であった.組織内で光の入射強度のおよそ1/e(およそ37%)となる深さを表す光侵達深さを計算した結果,1.4±0.6mmであった.また,計測した腫瘍組織の光学特性値,およびがん組織内の光感受性物質の濃度,光感受性物質の量子効率と減衰係数の文献値からPDTにより発生する活性酸素量を推定し,PDTの治療深さを計算した.光感受性物質であるレザフィリン,および波長664nmの光を照射エネルギー密度100J/cm^2で照射した際のPDT可能な深さはおよそ3.7mmと考えられた.実験値と理論式から得られた値を比較するために,がんに対して異なる照射エネルギーでレーザー照射してPDTを実施し,PDT後の組織壊死範囲を病理学的解析によって同定している.これらの知見は2012年の日本光線力学学会で発表を行っている.本研究の目的は従来法よりも深部のがんを治療可能な光線力学療法(PDT)の確立である.PDTとは,がんに集積性を示す光感受性物質とレーザー光照射による光化学反応を利用した局所的治療法である.現在,PDTを繰り返し行うことによる深部がんの治療法が研究されている.PDTの治療効果はがん組織内の光のエネルギー分布,光感受性物質の濃度,および酸素濃度に依存する.しかし,PDTにおいて生体組織内での光のエネルギー分布は把握されていない.生体組織での光のエネルギー分布は光の伝搬に依存し,この光伝搬は生体組織の光学特性により理解できる.本研究では,がん組織の光学特性を算出し,繰り返し行うPDTにおける治療可能な深さについて定量的に把握することを目的として,がん組織の光学特性値を計測し,がん組織の光学特性値を基にPDTの治療深さを定量的に見積もることを検討した.試料としてがん細胞株皮下移植マウスがんモデルから得たがん組織を用いた.波長664nmでの腫瘍組織の吸収係数,および換算散乱係数はそれぞれ,0.18±0.12mm^<-1>,1.2±0.5mm^<-1>であった.組織内で光の入射強度のおよそ1/e(およそ37%)となる深さを表す光侵達深さを計算した結果,1.4±0.6mmであった.また,計測した腫瘍組織の光学特性値,およびがん組織内の光感受性物質の濃度,光感受性物質の量子効率と減衰係数の文献値からPDTにより発生する活性酸素量を推定し,PDTの治療深さを計算した.光感受性物質であるレザフィリン,および波長664nmの光を照射エネルギー密度100J/cm^2で照射した際のPDT可能な深さはおよそ3.7mmと考えられた.実験値と理論式から得られた値を比較するために,がんに対して異なる照射エネルギーでレーザー照射してPDTを実施し,PDT後の組織壊死範囲を病理学的解析によって同定している.これらの知見は2012年の日本光線力学学会で発表を行っている.
イリジウム酸化物薄膜を舞台としたトポロジカル絶縁体の物質開発

5d電子系におけるスピン・軌道相互作用が約0.5 eVと大きく、かつ電子相関とも競合するという特長を活かし、電子相関の効いたトポロジカル絶縁体の開発に取り組んだ。昨年度は人工超格子[(SrIrO3)m、SrTiO3]/SrTiO3(001)基板上において半金属(m = ∞)からモット絶縁体(m = 1)までの電子相制御を実証した。理論的にはこれらの超格子はトポロジカル絶縁体に非常に近い、すなわち超格子[(SrIrO3)2、(SrTiO3)2]をSrTiO3(111)面上に作製することで二層のIr原子がハニカム格子にマップでき、その格子の特殊性からトポロジカル絶縁体を実現できるという提案がされている。本年度はその検証を行った。SrTiO3(111)面上にSrIrO3単膜を合成する条件を探索し、非常に幅広い温度・酸素分圧領域においていわゆる6H相の形成を観測した。6H相はペロブスカイト相ともIrO6八面体からなる共通点を持つが、(111)方向の積層順序が異なる構造となっている。バルクの相図ではペロブスカイト相が高圧安定相、6H相に由来する単斜相が常圧安定相であることから、配向を(001)から(111)に変更したことにより、熱力学的に安定でありかつ(111)と整合性の高い6H相が形成されたと考えられる。一方、SrTiO3と組み合わせて製膜することで、ペロブスカイト相が安定化することを見出し、さらにSrIrO3とSrTiO3を異なる酸素分圧で製膜することにより超格子ピークの観測に成功した。薄膜を用いたイリジウム酸化物の配向・結晶構造制御により、理論で予測されるトポロジカル絶縁体の実現に向けて大きく前進した。24年度が最終年度であるため、記入しない。スピン・軌道相互作用が大きくかつ空間反転の対称性の破れた舞台で発現する「トポロジカル絶縁体」が新しい物質状態として注目されている。5d電子系におけるスピン・軌道相互作用が約0.5eVと大きく、かつ電子相関とも競合するという特長を活かし、電子相関の効いたトポロジカル絶縁体の開発に取り組んだ。中でも、Ir酸化物は二次元的な結晶構造を持つSr_2IrO_4がモット絶縁体となる一方、三次元的なSrIrO_3は格子歪みとスピン軌道相互作用のカップリングの引き起こす半金属となっている。これらモット絶縁体と半金属を含む電子相図の理解により、スピン・軌道相互作用と電子相関の関わりを明らかにするのに適した系である。パルスレーザー堆積法によりSrIrO_3とSrTiO_3からなる超格子[(SrIrO_3)_m、SrTiO_3]をSrTiO_3(001)基板上に作製し、mを変化させることで次元性制御を行った。人工超格子ではバルク結晶と異なりmを自由に制御できるため、スピン軌道相互作用の強い系の電子相図を幅広く探索することが可能である。m=1の試料は弱強磁性を示し、Sr_2IrO_4と同様のモット絶縁体であることが示された。すなわち、一枚のIrO_2層が本質的にモット絶縁体であり、スピン・軌道相互作用、磁性、結晶構造の三者が互いに強く相関していることを示唆している。さらに、mの増加、すなわち三次元性の増大に伴い磁気転移温度は低下し、m=4において磁気転移が観測されなかったことから、次元性制御によるモット絶縁体相の消失が実現できた。これらは、スピン軌道相互作用の強い系において半金属(m=∞)からモット絶縁体(m=1)までの電子相制御を実証したという意義を持ち、今後のトポロジカル絶縁体相の開発につながる結果である。

一方、SrTiO3と組み合わせて製膜することで、ペロブスカイト相が安定化することを見出し、さらにSrIrO3とSrTiO3を異なる酸素分圧で製膜することにより超格子ピークの観測に成功した。薄膜を用いたイリジウム酸化物の配向・結晶構造制御により、理論で予測されるトポロジカル絶縁体の実現に向けて大きく前進した。24年度が最終年度であるため、記入しない。所期の目的であるトポロジカル絶縁体には到達していないが、その候補と考えられるイリジウム酸化物において人工超格子を用いた電子相制御を実現できたことは大きな意義を持つ。スピン・軌道相互作用の大きい半金属であるSrIrO_3を人工超格子に組み込み、結晶構造に変調を加えることによりトポロジカル絶縁体が実現することを複数の理論グループが予測している。本年度の成果を踏まえ、イリジウム酸化物の超格子薄膜においてトポロジカル絶縁体を探索する。
シロアリ腸内微生物群集の網羅的シングルセル解析による複雑性成立機構の解明

複雑ではあるが安定して再現性良く同一の微生物群集が得られるシロアリ腸内の共生微生物群集において、シングルセルゲノム解析によって網羅的に群集を構成する主要な微生物種の機能解明をめざしている。昨年度に引き続き、ヤマトシロアリ腸内全体の微生物群集を構成する主要な細菌種について、シングルセル増幅ゲノムDNAの取得とゲノム配列情報の解読を実施し、目標としていた約80種のゲノムシーケンシングを完了した。順次、配列のアセンブリーと機能アノテーションに進めている。腸内の優占種で、セルロース分解性の原生生物細胞に共生する細菌種のうち、昨年度までに実施したシングルセルゲノム解析で十分なゲノム完全率が得られなかったTreponema属細菌について、共生細菌1細胞ではなく、原生生物1細胞を分取後に全ゲノム増幅を行い、複数種の共生細菌が共存した状態でのゲノム解析を実施した。情報学的に配列を分類(binning)し、シングルセルゲノム解析情報とも付き合わせた上で由来細菌種を特定して、9割程度までのゲノム完全率を得ることができた。昨年度までに実施したイエシロアリ腸内の原生生物種のシングルセルトランスクリプトーム解析結果を詳細に検討し、原生生物によって糖質分解酵素遺伝子群の発現に有意な差のあることを見出し、分解機能の違いを推定した。これらのうち、特定種でのみ高発現する遺伝子に、明らかに他の生物から遺伝子水平伝播で獲得したと判断されるものがあり、腸内共生への適応・進化を考察することができた。腸内に原生生物が共生しておらず、細菌が分解に働くと考えられるタカサゴシロアリについても、腸内の主な細菌種のシングルセルゲノム解析に着手した。乳酸菌種の分離培養にも成功し、新種Lactococcus termiticolaとして提唱して、ゲノム配列情報を決定した。詳細な機能等の解析はこれからであるが、目標としていた80種の腸内細菌のシングルセルゲノムのシーケンシングを終えたこと、別のシロアリ種にも着手できたことで、研究は概ね計画どおりに進捗している。昨年度までに、複数サンプルを解析しているにもかかわらず、十分な完全率を得ることができない細菌種があったが、複数種が混在したサンプルをメタゲノムとして解析して、あらかじめ得ていたシングルセル解析結果と突き合わせることで、改善させることができた。この方法論は、情報学的な計算処理でのみで実施されている一般のメタゲノム解析においても、配列由来生物種の推定に実験的な根拠を付与するもので、極めて有効であると考えられた。原生生物のシングルセルトランスクリプトーム解析においても、研究は概ね計画どおりに進捗している。異なるシングルセルの解析においても、同一種では遺伝子の転写発現量に同じような傾向が認められ、発現量の高低で機能の重要性が議論できると考えられた。シングルセル解析であるにもかかわらず、ゲノムカバー率も概ね良好で、機能解析に十分であると考えている。現在までの進捗状況は概ね順調であり、研究の推進方策に大きな変更はない。引き続き、取得した細菌種のシングルセルゲノム解析情報の機能解析を進めて、個々の細菌種の腸内微生物群集における役割分担等を明らかにして群集の複雑性がもたらされ維持される機構の解明をめざす。原生生物細胞に共生する細菌については、複数種のシロアリや原生生物種間で、共通種または近縁種が共生するものを比較解析することにより、推定した原生生物ー共生細菌間の共生機構の普遍性や進化的考察をする課題も推進したい。また、セルロース分解性の原生生物についても、原生生物間の機能の差異を明らかにして、複数種が腸内に共存する機構と合目的性について考察する。細菌等から水平伝播により獲得した遺伝子も比較的多く認められるので、その意義も考察する。今年度は、腸内のセルロース分解性の原生生物細胞に共生し、腸内微生物群集の優占種でもある細菌種を中心に解析を進めた。細胞内共生としてTreponema属細菌1種とEndomicrobium属細菌2種、細胞表層に付着共生するTreponema属細菌3種、Bacteroidales目細菌1種のシングルセルゲノム解読を行って、順次、配列のアセンブル、コード領域の推測と機能アノテーションに進めた。複数のシングルセルからのサンプルを解析することで、概ね7割以上のゲノム完全率が得られたが、一部完全率が低いものがあった。原生生物細胞との共生を問わない網羅的な腸内細菌種のシングルセルでの解析にも着手した。また、以前に16S rRNA遺伝子配列で検出されていたが未培養であった乳酸菌種の分離培養に成功し、新種Lactococcus reticulitermitisとして提唱して、ゲノム配列情報も決定した。原生生物種については、腸内に3種のみが生息すると報告されているイエシロアリにおいて、マイクロマニピュレーターを用いて単離した3種の原生生物のそれぞれ複数のシングルセルからトランスクリプトーム解析を行い、機能アノテーションに進めた。ゲノムカバー率は6割程度までであったが、数多くの分解酵素遺伝子群の配列等が得られた。1種の原生生物については、複数のシングルセルサンプルの解析から、2系統に分かれる可能性が示唆され、このシロアリ腸内には4種の原生生物が生息していると考えられた。研究は概ね計画どおりに進捗している。ねらった原生生物種の細胞を分取または濃縮することで、効率良く目的の細胞共生細菌のシングルセルゲノム解析が可能となった。

これにより複数のシングルセルサンプルを容易に得ることができ、複数サンプルのゲノム解析を行うことで、目標としていた程度のゲノム完全率を達成することが可能となった。一部複数サンプルを解析しているにもかかわらず、十分な完全率を得ることができない細菌種があったが、シングルセルからの解析であるがゆえに予想されたことであり、今後、計画していた全ゲノム増幅過程のバイアスを軽減する対策を講じることで完全率の改善をはかりたい。網羅的な細菌種のシングルセルサンプルの取得にも着手できたことも計画どおりの進捗である。原生生物のシングルセルトランスクリプトーム解析も概ね順調に進捗している。得られた転写遺伝子情報のゲノムカバー率は決して高い値ではないが、シングルセルからの解析であることを考慮した予想の範囲内であった。比較的サイズが小さい原生生物種では、シングルセルでのトランスクリプトーム解析が困難な場合が多く、今後技術的な改善が必要と考えられた。複雑ではあるが安定して再現性良く同一の微生物群集が得られるシロアリ腸内の共生微生物群集において、シングルセルゲノム解析によって網羅的に群集を構成する主要な微生物種の機能解明をめざしている。昨年度に引き続き、ヤマトシロアリ腸内全体の微生物群集を構成する主要な細菌種について、シングルセル増幅ゲノムDNAの取得とゲノム配列情報の解読を実施し、目標としていた約80種のゲノムシーケンシングを完了した。順次、配列のアセンブリーと機能アノテーションに進めている。腸内の優占種で、セルロース分解性の原生生物細胞に共生する細菌種のうち、昨年度までに実施したシングルセルゲノム解析で十分なゲノム完全率が得られなかったTreponema属細菌について、共生細菌1細胞ではなく、原生生物1細胞を分取後に全ゲノム増幅を行い、複数種の共生細菌が共存した状態でのゲノム解析を実施した。情報学的に配列を分類(binning)し、シングルセルゲノム解析情報とも付き合わせた上で由来細菌種を特定して、9割程度までのゲノム完全率を得ることができた。昨年度までに実施したイエシロアリ腸内の原生生物種のシングルセルトランスクリプトーム解析結果を詳細に検討し、原生生物によって糖質分解酵素遺伝子群の発現に有意な差のあることを見出し、分解機能の違いを推定した。これらのうち、特定種でのみ高発現する遺伝子に、明らかに他の生物から遺伝子水平伝播で獲得したと判断されるものがあり、腸内共生への適応・進化を考察することができた。腸内に原生生物が共生しておらず、細菌が分解に働くと考えられるタカサゴシロアリについても、腸内の主な細菌種のシングルセルゲノム解析に着手した。乳酸菌種の分離培養にも成功し、新種Lactococcus termiticolaとして提唱して、ゲノム配列情報を決定した。詳細な機能等の解析はこれからであるが、目標としていた80種の腸内細菌のシングルセルゲノムのシーケンシングを終えたこと、別のシロアリ種にも着手できたことで、研究は概ね計画どおりに進捗している。
ユリ・オリエンタル系ハイブリッドの生活環の調節機構の解明と効率的生産

ユリ`カサブランカ'球茎に1日から105日の低温処理並びに植物ホルモン処理を行い球茎の休眠の推移と切り花品質について調査した。出蕾時期は低温処理80日以上で最も早くまた、品質も80日以上の区が最も優れていた。ホルモン処理を行った区ではGA3処理区で休眠打破効果が、またBA処理区で切り花の輪数増加の効果が認められ、これらの混用処理でも同様の傾向が認められた。低温処理中の内生ホルモンと糖濃度の分析結果をみると、低温遭遇により、休眠がほぼ打破された処理60日前後にABAの減少とGAの上昇が確認された。また休眠打破時には糖濃度も急激に高まった。以上のことから、ユリ`カサブランカ'の休眠にはGAとABAの関連が深く、これらによって制御されていると思われる。一方、サイトカイニンはユリの花芽の文化・発達に深い関連を持つことを示していると思われた。さらにGA3を処理することで休眠打破に必要な低温の代償がある程度可能であることが示された。また低温処理を60日前後とし、GA3並びにBAを500ppm程度の高濃度で処理することにより、早期出荷と輪数増を主体とした品質向上が同時に可能である判断された。ユリ・オリエンタル系ハイブリッドの織培養時における品種別の球茎分化の最適ホルモン条件は原種ではNAA0.5ppm単独添加で最も高く、サイトカイニンを加えるとむしろ低下した。一方、園芸種ではNAA0.10.5ppm、カイネチンあるいはBA0.010.05ppmの添加で最も高い球茎分化率を示した。しかし、品種によりその最適条件は異なっており、遺伝的に類縁関係が近い品種はほぼ同様なホルモン組成で最も高い球茎分化率を示し、今後新しい品種を増殖する場合にも、その遺伝的な背景を元に培地のホルモン組成を決定できるものと思われた。分化後の球茎の良好な肥大は、液体培地量100mlに対して約3gまでは植え付け量が多いほど明らかに生長速度が速かった。従って、液体振とう培養を用いる場合には、ある種の密度効果が期待できるものと思われた。その原因として培地中ならびに生体中の糖組成の変化を調査したところ、培地中のスクロースは生体量が多いほどグルコースとフルクトースに分解されやすいこと、またユリの球茎肥大は単糖の方がスクロースより優れていることが明らかになった。従ってこれらの点が植え付け量が多い方が肥大がむしろ促進される原因と思われた。一方、球茎の澱粉蓄積は、糖濃度が一定以上になると急激に高まり、その結果糖濃度が低下すると糖の取り込み速度が速くなることが見いだされた。このサイクルは培地の糖濃度が著しく低下すると停止し、球茎肥大速度も遅くなった。従って、植え代え期間や養分の補給を決定するためには、生体の糖の取り込みサイクルを勘案して行うことがより効率的と思われた。ユリ`カサブランカ'球茎に0日から105日の低温処理並びに植物ホルモン処理を行い球茎の休眠の推移と切り花品質について調査した。一方、サイトカイニンはユリの花芽の分化・発達に深い関連を持つことを示していると思われた。

また低温処理を60日前後とし、GA3並びにBAを500ppm程度の高濃度で処理することにより、早期出荷と輪数増を主体とした品質向上が同時に可能であると判断された。
生理的特性からみた、蚊の幼虫の種間競争およびその生態系における機能

1.室内実験による蚊の種間競争の解析竹の切り株の水たまりを模したマイクロコズムを用いて、ヒトスジシマカとキンパラナガハシカの幼虫の種間競争の解析を行った。単一のコホートを用いた短期的な実験と複数のコホートによる長期的な実験とで優占種がそれぞれ前者と後者になることを明らかにした。すなわち、不安定な水たまりではヒトスジシマカが優占し、安定な水たまりではキンパラナガハシカが優占することが示唆された。この成果はEcological Researchに投稿中である。2.野外調査による竹林内の蚊の幼虫の分布の解析安定な水たまりと不安定な水たまりで、優占する種が異なるという1の実験からの予測を確かめるため、野外での分布の調査を行い、この予測に合致する傾向を検出した。すなわち、キンパラナガハシカは水深の深い水たまりに高密度に見られ、ヒトスジシカマは浅い水たまりにも多く見られた。他に、野外では乾燥ストレスが強烈で、特に冬季の乾燥が蚊の群集組成に強く影響を与えていることが示唆された。この結果は第48回日本衛生動物学会で発表する。3.蚊の幼虫の生理特性の数理モデル化ヒトスジシマカとキンパラナガハシカに見られる成長速度と飢餓耐性のトレードオフ関係を説明する数理モデルを作成した。活動代謝率が摂食活動と消化活動にフィードバックされるという仮定のもとでは、ある餌量を境に、代謝率が高い種と低い種の成長速度が逆転することを示した。すなわち、餌量が少なく場合は代謝率の低い種が優占、このような種は低い成長速度と高い飢餓耐性をもつ。餌量が多い場合には逆になる。この結果は第43回日本生態学会で発表する。
窒化物半導体格子極性反転へテロ構造の作製と非線形光学素子応用

平成16年度はRFプラズマ励起活性窒素源を装備したMBE (RF-MBE)装置を用い、極性制御技術を確立した。反射高速電子線回折およびKOHエッチングにより巨視的格子極性を判定する事でその制御法を検討した。(a)サファイアc面上に直接GaNを成長した場合、N極性が支配的なエピタキシャル膜が得られたのに対し、(b)700°Cにおける高温窒化及び(c)AlN緩衝層挿入によりGa極性膜が得られる事を確認した。高品質なN極性膜の作製は依然困難との報告が多いが、本研究では(d)200°Cにおいて低温窒化したサファイア上に製膜した結果、直接成長のN極性膜より粒径が顕著に増大、かつ成長中にNフラックス変調を行うことでX線回折ロッキングカーブ半値幅が15秒と激減、高品質化した。平成17年度には格子極性反転構造の試作とその微視的評価技術を開発した。上記(b,c)の条件を用いてGa極性GaNテンプレートを作製した後、収束イオンビーム(FIB)加工機を用いて部分的にサファイアを露出させ、これをHCl溶液にて処理した後に条件(d)にてGaNを再成長した。まず顕微ラマン散乱により、再成長した全領域にてエピタキシャル成長が行われている事を確認し、かつフォノンモードのピークシフトからピエゾ分極電荷を見積もったところ、正味の分極電界には自発分極の寄与が支配的である事がわかった。またLOプラズモン結合モードが観測されない事からキャリア濃度差による面内の表面電位差が小さいことを踏まえ、続いてケルヴィンフォース顕微鏡観察を行ったところ、FIB加工領域の再成長GaNはその周囲のGa極性領域に比べ1.2V高電位となり、自発分極電荷の符号が反転、つまり格子極性反転したN極性の実現を確認した。以上よりGaN格子極性反転ヘテロ構造を実現、KOHエッチングによる深溝作製の可能性も併せ、非線形光学素子材料としての有意性を示した。本年度の研究では主に試料作製・極性評価技術の確立を目指した。結晶成長にはMBE装置を用い、この際消耗品明細に記した結晶成長原材料とサファイア基板を使用した。本装置にはRFプラズマ励起活性窒素源に加えて、差動排気機構付き反射高速電子線回折(RHEED)装置を装備しており、結晶成長後の表面再構成構造により、まず巨視的な格子極性を判定した。具体的には、(a)サファイア基板上に直接GaNを成長した場合、成長後のRHEEDパターンは(4×4)再構成構造を呈し、N極性が支配的なGaNエピタキシャル膜が得られたのに対して、(b)700°Cにおける高温窒化ならびに(c)AlN緩衝層を挿入することで(2×2)再構成を示し、Ga極性膜が得られることが確認された。KOH水溶液によるエッチング耐性を併せて評価したところ、得られたGa極陸膜の中でも(d)AlN緩衝層を挿入し800°C程度の比較的高温で成長したGaNのエッチング耐性が特に優れることから、反転ドメインや貫通転位欠陥の発生が少ないことを示しており、今後の素子応用の観点からもより高温での成長による欠陥低減が必須である事が明らかとなった。一方で、高品質なN極性膜を得るのは通常困難であるとの報告が多いが、本研究においては(e)200°Cにおいて低温窒化したサファイア上にGaNを製膜したところ、N極性を示す(6×6)再構成構造を呈し、これまで報告のある直接成長したN極性膜(a)よりもグレインサイズが顕著に増大することが新たにわかった。加えて(e)はKOHによるエッチング速度が特に速いこと、またその際明確な(10-11)面からなる六角錘状の島が形成されることから、反転ドメインが少なく、より高品質なN極性膜が得られることがわかった。以上より、RF-MBE法によりGa・N両極性のGaN薄膜をそれぞれ再現性良く製膜する条件を確立することができた。

またLOプラズモン結合モードが観測されない事からキャリア濃度差による面内の表面電位差が小さいことを踏まえ、続いてケルヴィンフォース顕微鏡観察を行ったところ、FIB加工領域の再成長GaNはその周囲のGa極性領域に比べ1.2V高電位となり、自発分極電荷の符号が反転、つまり格子極性反転したN極性の実現を確認した。以上よりGaN格子極性反転ヘテロ構造を実現、KOHエッチングによる深溝作製の可能性も併せ、非線形光学素子材料としての有意性を示した。
薬用植物における有用物質生産の制御に関する遺伝子ネットワークの解明

重要生薬当帰の基原植物であるトウキ(Angelica acutiloba Kitagawa)とホッカイトウキ(A.acutiloba var.sugiyamae Hikino)の遺伝的関係を明らかにするために、ゲノムDNAを鋳型として10merの短いオリゴヌクレオチドをプライマーとするPCRによってDNA増幅を行い、得られるRandom amplified polymorphic DNA(RAPD)のパターンを解析した。さらに、市場品生薬のDNA分析に応用するために乾燥根についてもRAPD解析を行い乾燥方法の影響について検討した。奈良県にて栽培されているトウキ(大深当帰)および北海道にて栽培されている2系統のホッカイトウキの各数個体について、凍結および凍結乾燥した葉より全DNAを個別に抽出し、この約10ngを鋳型として6種の10merプライマーを用いてPCRによるDNA増幅を行った。RAPDパターンを比較して遺伝的相違度を算出し、さらにこの値を平均距離法により結合して系統樹を作成した。その結果、個体間でRAPDパターンに相違がみられたが、種内における個体間の遺伝的相違度は、種間の相違度より小さいものであった。大深当帰の根を室温乾燥、凍結乾燥、および50-60°Cの温湯での処理(湯もみ処理)後に室温乾燥し、それぞれから抽出した全DNAについてRAPD解析を行った。抽出されたDNAの収量には差があったが、すべてのDNAにおいてPCRによるDNAの増幅がみられ、乾燥生薬のDNA分析の可能性が示唆された。
ES細胞からの胚様体形成の規格化と品質評価の試み

マウスES細胞胚様体(EB)の遺伝子発現を定量的に解析するためにReal-Time PCRを行い、そのデータをもとにEBの規格化を行った。1,種々の規格のEBを作成EB形成容器、播種細胞数、EB形成の期間、酸素条件、栄養条件等を変化させて、さまざまな規格のEBを形成させた。すなわち、最も一般的なハンギング・ドロップ法によって作成したEB、MPCコーティング96-well丸底プレート及び肝細胞スフェロイド形成用96-well丸底プレート(セルタイトスフェロイドプレート)によりEBを作成した。MPCコーティング96-well丸底プレートにおいては、EB形成に用いる初期細胞数も変化させた。3,各種EBにおける遺伝子発現パターンの図式化EBにおける遺伝子発現の特徴が一目で分かるように、遺伝子発現パターンを図式で表した。4,遺伝子発現パターンとEBの分化傾向の関連性を確認EBの持つ遺伝子発現パターンとEBの分化傾向に関連があるかどうかを確認した。その結果、α-MHCとNkx2.5の遺伝子発現の高いEBからは拍動する心筋細胞の分化効率が顕著に高かった。また、TTRとAFPを高く発現しているEBからは、卵黄嚢様の細胞が発生しやすい傾向が見られた。このことは、遺伝子発現パターンがEBの分化傾向を端的に反映していることを示している。胚様体(emblyoid body : EB)は、胚性幹細胞(ES細胞)から特定の細胞種をin vitroで分化誘導する場合に、その中間段階で形成する球形の細胞塊である。本研究は、このEBの規格化をめざし、種々の方法で形成されたEBの特徴付けを行うものである。すなわち、形成されたEBにおいて発現している特徴的遺伝子の解析を行う。(1)種々の規格のEBを作成EB形成容器、播種細胞数、EB形成の期間、酸素条件、栄養条件等を変化させて、さまざまな規格のEBを形成させた。すなわち、最も一般的なハンギング・ドロップ法によって作成したEB、96-well丸底プレートにより作成したEB、コニカルチューブで作成したEBである。96-well丸底プレートにおいては、EB形成に用いる初期細胞数も変化させた。(2)EBの遺伝子解析(RT-PCR法による解析)(1)で作成したEBにおいて発現する転写因子をRT-PCRにより解析した。解析した転写因子は、未分化性の指標となる、Oct3/4、及び分化進行の指標となるGATA4である。EBの形成条件により、Oct3/4発現の減少とGATA4の増大のパターンに違いがみられたが、EBを明確に特徴付けるには不十分であった。各種EBからの心筋分化の様子を調べたところ、心筋発生効率に顕著な差がみられたので、心筋関連の転写因子をRT一PCRで解析した。(3)EBの規格化形成法が異なると、EBの形態はその大きさにおいて明確な違いがみられた。また、心筋発生効率にも顕著な差がみられた。しかし、RT-PCRの結果からは、EBを特徴付けるための十分な情報は得ることができなかった。(4)次年度の研究計画EBにおける遺伝子発現を定量的に解析するためにReal-Time PCRを行い、そのデータをもとにEBの規格化を行う。マウスES細胞胚様体(EB)の遺伝子発現を定量的に解析するために、Real-Time PCRを行い、そのデータをもとにEBの規格化を行った。

その結果、α-MHCとNkx2.5の遺伝子発現の高いEBからは拍動する心筋細胞の分化効率が顕著に高かった。また、TTRとAFPを高く発現しているEBからは、卵黄嚢様の細胞が発生しやすい傾向が見られた。このことは、遺伝子発現パターンがEBの分化傾向を端的に反映していることを示している。
動物細胞凝集因子の分子認識性DNA分子による特定と応用

本研究のターゲットとしているラット由来肝細胞では、昨年度までに液/液界面培養によりアルブミン分泌活性などが促進されることがわかっている。この要因として液/液界面培養では肝細胞が細胞隗を形成しやすいことが考えられた。そこで本年度は細胞の様子をビデオカメラによる定点連続観察を行った。この結果液/液界面上では細胞が次第に集まり、24時間程度で細胞集合体を形成していく様子を観察した。また初期細胞濃度を変えて液/液界面培養を行った場合、初期細胞濃度が高いほどアルブミン分泌活性が大きくなり、スフェロイド培養で報告されている最も高いアルブミン分泌活性と同等の結果が得られた。しかしこの活性の増大は一時的で培養後期には徐々に減少してしまった。これらのことから液/液界面培養は肝機能の促進に有効だと考えられるが、6日目以降高い活性が一時的に得られる理由は特定できていない。今後はこの点に関して分子レベルを含めた検討が必要と考えられる。また分子認識性オリゴヌクレオチドとしては全長58-merと74-merのループ構造を形成するoligo 1およびoligo N74を合成した。このうちループとなる部分は12-merからなるランダム配列で構成されている。このoligo 1の3'末端をDIGで修飾し、Alkaline phosphatase結合抗DIG抗体を利用した検出が可能な状態のオリゴヌクレオチドライブラリーを作製した。この系の検出限界を調べるためにPVDF膜へのドットプロットを行ったところ、およそ0.01pmolまでの検出が可能であることが確認できた。これを用いてBSAの検出をウェスタン分析法により試み、5mgのBSAを転写したものにはシグナルが認められ、オリゴヌクレオチドとの結合が確認された。また他の様々なタンパク質で同様の実験を行い、タンパク質により結合しやすいものとしにくいものがあることがわかった。
葉緑体の内膜形成から迫る核様体ダイナミクスの制御機構

本研究では,植物の色素体におけるDNA構造と遺伝子発現との関係を調べる。被子植物が発芽するとき,内膜構造のない未分化な色素体から複雑なチラコイド膜をもつ葉緑体が分化する。この過程では,色素体DNAが大きく動くとともに,色素体DNAにコードされた遺伝子の発現量も変化する。しかし,色素体のDNA構造と遺伝子発現の関係性は全く分かっていない。色素体DNAは膜に繋留されており,その構造は膜形成とも関係していると考えられる。そこで,色素体の構造が大きく変化する発芽後の過程に着目し,色素体の膜形成,DNA構造と遺伝子発現の間の関係性を追求する。さらに,DNA構造や遺伝子発現制御の鍵となる因子を探求する。
結晶性高分子ブレンドの結晶化・相分離同時進行過程の高造形成とダイナミックス

本年度は、結晶性高分子としてポリ(ε-カプラクトン)(PCL)、非晶性高分子としてスチレンオリゴマー(OS)を用い、両者のポリマーブレンドの結晶化ダイナミックスを主にバルス法NMRを用いて研究を行った。また光学顕微鏡により、結晶化中のモルフォロジー観察も行った。以下に今年度得られた知見を示す。このブレンド系は上方臨界相溶温度(UCST)型の相図を持つことが知られている。PCLの分子量はM^^-_w=14600、M^^-_n=9300、OSの分子量はM^^-_w=1051、M^^-_n=930である。この場合について、バイノ-ダル曲線、スビノ-ダル曲線を求めた。このブレンドに関して、PCLの融点降下曲線を求めた。これはバイノ-ダル曲線の外側の1相領域において、各組成の平衡融点を求めることにより行った。このブレンド系について、結晶化過程の実時間パルス法NMR測定を行った。まず融点以上の温度で十分溶融させた後、結晶化温度に設定したNMRプロープにサンプル管を挿入し、主にスピン-スピン緩和時間T_2の時間変化を測定した。この結果は大きく分けて二つの場合に分類することができる。結晶化に誘発されて球晶成長面で相分離が起こる場合と、相分離してから結晶化が起こる場合である。後者の場合には、相分離したOSリッチ相の分子運動性が低いため、結晶化開始前から結晶相とほぼ同じ分子運動性を持つ相が検出された。またどちらの場合でも、結晶化温度が高くなると界面相と思われる成分の成分比が結晶化が開始する付近で減少し、その後再び増加する結果が得られた。これは、メルトの状態では相溶していたブレンドで結晶化が起こると非晶性物質であるOSが結晶排除され、結晶ラメラ間に取り残されたと考えることで説明できる。この効果は結晶化温度が下がるに従い小さくなった。また光学顕微鏡観察結果を用いてNMRの測定結果との整合性を考察し、良い一致を見せた。
高機能化ミクロ肝臓を用いた体外循環式肝補助装置開発の基礎的研究

ラット肝細胞を独自の方法で単離した後、当研究室で確立した手法で混合ミクロ肝臓を作成した。この混合ミクロ肝臓の担体への固定化法を昨年に引き続き検討し、高機能化目的に、体外循環型人工肝臓モジュールへ充填して、以下の成果を得た。1.担体へのミクロ肝臓の固定化直径3mmの3層の親水性カプセルを作製した。この3層は、3%アガロースとVitamin E oilを用いることにより創出した。この親水性カプセル内に混合ミクロ肝臓を封入・固定化し、培養条件下で機能維持実験を行った。固定化混合ミクロ肝臓内の肝細胞に見られる小vesicleは、培養後数日で消失し、安定した固定化ミクロ肝臓が得られた。アルブミン分泌能および尿素合成能は一定に保たれた。2.体外循環型人工肝臓モジュール灌流実験酸素運搬体pyridoxalated-hemoglobin-polyoxyerhyleneconjugate (PHP)を灌流液中に50%濃度混和し、2チャンネル型中空糸モジュール内に混合ミクロ肝臓を充填して実験を行なった。肝細胞充填量は、2gである。代謝能の判定にはアンモニア除去能で検討した。2時間での除去効率は約70%であり、効率的バイオ人工肝臓に混合ミクロ肝臓の応用が期待される結果であった。独自に確立した手法でミクロ肝臓を作成した後に、ミクロ肝臓の高機能化目的に、以下の手段で固定化を試み体外循環型人工肝臓モジュールへの応用を目指して、モジュール作製を行い、以下の成果を得た。1.ミクロ肝臓のマトリックスへの固定化3%アガロースとVitamin E oilを用いた直径3mm程度の3層の親水性カプセルを作成し、これに混合のミクロ肝臓を封入し、培養条件下で機能維持実験を行い、親水性カプセルへの固定化の効果をみた。封入時の操作によりミクロ肝臓を構成する肝細胞内に小嚢胞の形成などが出現し、早期細胞障害を認めれたが、培養日数を重ねるうちに細胞内に小嚢胞は消失してミクロ肝臓の形態は保たれた。肝特異機能であるアルブミン分泌能および尿素合成能はほぼ一定に保たれた。2.体外循環型人工肝臓モジュールの作製・巻く素材の選択:将来的に凍結保存可能な膜素材の選択のために、冷凍実験を行なった結果、ポリエチレン膜に耐冷凍性を認めた。・循環型小人工肝モジュールの作製:2チャンネル型中空糸モジュールを作製し、肝細胞の充填実験を行なったところ、2gの肝細胞の充填が可能であった。
イノラート・アライン３連続環化付加反応を用いたイプチセン類のモジュラー合成

機能性有機材料への応用が期待できるイプチセン類は、トリプチセン(3つの芳香環が縮環したプロペラ型分子)を構成単位とする芳香族分子であるが、従来の合成法では多くの制限があり、より効率的な合成法が求められている。一方で、報告者らは最近、イノラートが3分子のベンザインと連続的に環化付加反応を起こしトリプチセンを与えることを見出した(ワンポットトリプチセン合成法)。本研究ではベンザインの代わりにトリプチセンアラインをはじめとする種々のイプチセンアラインをイノラートへと作用させることで、より大きなイプチセン類をモジュラー型に合成することを目的とする。平成30年度においては、ワンポットトリプチセン合成法にアラインを用いることでイプチセンのワンポット合成を検討した。種々検討の結果、イノラートとアライン(ベンザイン、トリプチセンアライン)から2度の[2+2]環化付加反応によって活性化アントラセンが系中で調製可能であることを見出した。続いて、この活性化アントラセンにアラインを作用させることによって、トリプチセン、ヘプチプチセンおよびノニプチセンをワンポットで合成することに成功した。本手法は平成29年度に見出した官能基化トリプチセンアラインにも適応可能であり、高度に官能基化されたペンチプチセンの合成も達成した。当初の計画通り、トリプチセンアラインを用いたワンポットイプチセン合成法を見出すことができたため。今後は、イプチセンからアラインを調製する手法の開発を検討する。その後、見出したワンポットイプチセン合成法にイプチセンアラインを利用することで、より大きなイプチセンの合成を検討する。そこで、本研究ではベンザインの代わりにトリプチセンアラインをはじめとする種々のイプチセンアラインをイノラートへと作用させることで、より大きなイプチセン類や環状イプチセンをモジュラー型に合成することを目的とする。29年度においては、本研究の鍵となるトリプチセンアラインの生成について検討した。その結果、上記のワンポット合成法により得られたトリプチセンからメチル化、水酸基の脱保護、ヨウ素化、トリフルオロメタンスルホナート(Tf)化の4工程を経て、アライン前駆体を得た。また、別のフルオロトリプチセンからはメチル化、ヨウ素化によってアライン前駆体を得ることができた。得られたこれら2種の前駆体からのトリプチセンアラインの生成を検討したところ、どちらもアルキルリチウムを作用させると高収率でアラインが生成することを見出した。これらの結果から、29年度においては、トリプチセンアラインを用いたイプチセン類の合成における重要な基盤を築くことに成功した。本研究において第一の鍵となるのはトリプチセンアラインの生成である。29年度では、報告者らが独自に見出したイノラート・アライン3連続環化付加反応を用いて合成したトリプチセンからアラインの生成を検討した。その結果、ワンポット反応により得られた2種のトリプチセンからそれぞれ2工程、4工程の変換によりアライン前駆体を合成でき、得られたこれら前駆体から高収率でトリプチセンアラインを生成することに成功した。これにより、ワンポットトリプチセン合成法を用いたイプチセン類の合成への基盤を築くことができた。29年度において見出したトリプチセンアライン生成法を用いて、イプチセン類をモジュラー型に合成することを検討する。イノラートに対して、トリプチセンアラインとベンザインを作用させることでペンチプチセンの合成を検討し、これを基盤に種々のイプチセン類の合成へと展開する。

その後、見出したワンポットイプチセン合成法にイプチセンアラインを利用することで、より大きなイプチセンの合成を検討する。ほぼ計画通りに助成金を使用した結果、少額の次年度使用額が生じた。次年度使用額は物品費として使用する。
内耳障害における内耳有毛細胞の遺伝子組織学的研究

種々の負荷を与えて内耳感覚細胞障害を惹起させた鳥類内耳を組織培養に供し、その後の内耳感覚細胞の再生機転を観察した。その結果、音響外傷にて損傷を受けた内耳感覚細胞は血清添加培地、MGF添加培地にては再生しえたがこれらを含まない培地では再生しなかった。また、コラゲナーゼ処理にて障害をうけた内耳感覚細胞は血清添加培地、MGF添加培地血でも再生しなかった。これらの事実は感覚細胞の再生には、血清に存在する液性因子や細胞外マトリックスの存在が必要なことを示唆している。モルモットにカナマイシン投与による内耳障害を惹起させ、内耳障害とフリーラジカルの関係を検討したところ、外有毛細胞障害にフリーラジカルが関与していることが判明した。またこのフリーラジカル発生はカナマイシンの内耳移行と密接に関係していた。これらの事実は今後アミノ配糖体内耳障害を考える上で、フリーラジカルの関与を明確にしたものである。トリパンブルーを用い、色素排泄能の変化を観察することにより、蝸牛組織の感覚細胞死を細胞レベルをもって評価する方法を考案した。この方法は従来の方法に比較して簡便で、かつ精確に内耳有毛細胞の変化を観察することが出来る方法であり、基礎的手技として今後大いに利用されるものと思われる。一酸化窒素(NO)の誘導体であるNOC-5を用いて、NOが内耳蝸牛有毛細胞に与える影響を検討した。その結果、NOは内耳の内・外有毛細胞に高濃度でネクローシスを、低濃度でアポトーシスを惹起せしめることが判明した。一方、NOを放出した後のNOC-5の分解産物もin vitroの実験で内耳感覚細胞にネクローシスを惹起させることが出来、NO供与体としてNOC-5を使用するときは注意が必要であることを証明した。OK-432(ピシバニール)を内耳に留置することにより、留置早期より内耳にかなり選択的にマクロファージを誘導させることが出来た。この事実は内耳感染に対し、Biological response modifierの有用性を示唆するものと考える。アミノ配糖体の一つであるストレプトマイシンは、時間依存性に前庭感覚細胞にアポトーシスを惹起させることが判明した。アポトーシスにはそれを誘導する蛋白の合成が必要である。蛋白合成阻害剤であるサイクロヘキサミドを前投与することによりストレプトマイシンによる前庭感覚細胞のアポトーシスを抑制することが出来た。グルタメートの内耳感覚細胞毒性の発現にはNMDAあるいはnon-NMDAれセプターの関与が報告されているが、これらレセプターを介さない蝸牛有毛細胞死の存在が認められた。これは、グルタメートにより感覚細胞のフリーラジカルに対する防御能がおちることによるものである。