hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新古典テアリングモードに関する理論研究

高ベータトカマク実験で観測されている「新古典テアリングモード」と呼ばれる磁気島の発生原因の物理機構の解明、その制御法の確立をめざし、理論モデルの構築およびシミュレーションコードの開発研究を行った。新古典テアリングモードが非線形的に励起されるためには磁気島の幅がある閾値を超えることが必要であり(island seedの問題として注目されている)、その値を解析的に評価することが話題となっている。しかし直接シミュレーションによる検証はないので、数値シミュレーションにより解析的評価の妥当性を確認するとともに、外的要因によるトリガーの可能性を調べることを目的とする。従来の解析で用いられてきた3場モデルにはイオンの新古典粘性の効果や圧縮性の効果が考慮されていないため、これらの効果を含んだ4場モデルを構築し、線形安定性に関して3場モデルと比較を行った。その結果、バナナ領域においてはテアリングモードを駆動する自由エネルギーの項が正でも安定化が起こることを見いだした。その機構を調べた結果、イオンの新古典粘性効果とイオン・電子の反磁性ドリフト効果の競合効果により安定化が起こることを明らかにした。さらに衝突領域において単一ヘリシティの非線形シミュレーションを行った結果、短波長領域において衝突性ドリフト波不安定性が存在し、これが非線形的に2/1の磁気島を励起することを発見した。衝突性ドリフト波はバナナ領域では安定であり、このシナリオを直接新古典テアリングモードに適応できない。しかしドリフトアルフベンITGモード乱流を導入すれば同様のことが起こり得る可能性がある。このためにはモデルの拡張が必要であり今後の検討課題である。いずれにしても乱流・MHDの非線形相互作用を導入すればisland seedの問題を解決できる可能性があることを見いだした。高ベータトカマク実験で観測されている「新古典テアリングモード」と呼ばれている磁気島の発生原因の物理機構の解明、その制御法の確立をめざし、理論モデルの構築およびシミュレーションコードの開発研究を行なっている。新古典テアリングモードが非線形的に励起されるためには磁気島の幅がある閾値を越えることが必要であり(island seedの問題として注目されている)、その値を解析的に評価することが話題となっているが直接シミュレーションによる検証はないので1)流体モデルに基づき、解析的評価の妥当性を数値的に検証する。2)island seedの外的要因としてsawtoothによるトリガーが候補として考えられるが流体モデルに基づく数値シミュレーションによる検証を行うことを進めている。高ベータトカマク実験で観測されている「新古典テアリングモード」と呼ばれている磁気島の発生原因の物理機構の解明、その制御法の確立をめざし、理論モデルの構築およびシミュレーションコードの開発研究を行っている。新古典テアリングモードが非線形的に励起されるためには磁気島の幅がある閾値を超えることが必要であり(island seedの問題として注目されている)、その値を解析的に評価することが話題となっているが直接シミュレーションによる検証はないので1)流体モデルに基づき、解析的評価の妥当性を数値的に検証する。2)island seedの外的要因としてsawtoothによるトリガーが候補として考えられるが、流体モデルに基づく数値シミュレーションによる検証を進めている。本年度は、4場モデルを用いて新古典テアリングモードの線形成長率を再評価した。特に、3場モデルには含まれていない。イオンの新古典粘性による安定化効果、および磁力線方向の圧縮性の効果に注目した。衝突周波数依存性について解析した詰果、3場モデルではすべての衝突周波数領域でテアリングモードは不安定であるのに対し、4場モデルではbanana-plateau領域に相当する低い衝突周波数領域において、テアリングモードが安定化される。安定化機構としては、イオンの新古典粘性効果、有限効果、磁力線平行方向の圧縮性の複合効果と考えられる。また、回転周波数は両モデルともイオンのドリフト周波数程度であることがわかった。

この結果は論文としてまとめ、日本物理学会ジャーナル誌へ投稿した(Journal of Physical Society of Japan 57,No.2(2003)掲載予定)。さらに新古典テアリングモードの非線形シミュレーションも開始した。今年度はシングル・シティーの場合の計算を行ったが、バナナ・プラトー領域では衝突粘性がかなり小さくなるため、分解能を得るために径方向のメッシュを十分多くとる必要があること等が明らかになった。高ベータトカマク実験で観測されている「新古典テアリングモード」と呼ばれている磁気島の発生原因の物理機構の解明、その制御法の確立をめざし、理論モデルの構築およびシミュレーションコードの開発研究を行っている。新古典テアリングモードが非線形的に励起されるためには磁気島の幅がある閾値を超えることが必要であり(island seedの問題として注目されている)、その値を解析的に評価することが話題となっている。しかし直接シミュレーションによる検証はないので、数値シミュレーションにより解析的評価の妥当性を確認するとともに、外的要因によるトリガーの可能性を調べることを目的とする。従来の解析で用いられてきた3場モデルにはイオンの新古典粘性の効果や圧縮性の効果が考慮されていないため、これらの効果を含んだ4場モデルを構築し、線形安定性に関して3場モデルと比較を行った。その結果、バナナ領域においてはテアリングモードを駆動する自由エネルギーの項が正でも安定化が起こることを見いだした。その機構を調べた結果、イオンの新古典粘性効果とイオン・電子の反磁性ドリフト効果の競合効果により安定化が起こることを明らかにした。さらに衝突領域において単一ヘリシティの非線形シミュレーションを行った結果、短波長領域において衝突性ドリフト波不安定性が存在し、これが非線形的に2/1の磁気島を励起することを発見した。衝突性ドリフト波はバナナ領域では安定であり、このシナリオを直接新古典テアリングモードに適応できない。しかしドリフトアルフベンITGモード乱流を導入すれば同様のことが起こり得る可能性がある。このためにはモデルの拡張が必要であり今後の検討課題である。いずれにしても乱流・MHDの非線形相互作用を導入すればisland seedの問題を解決できる可能性がある。
クラッシュ症候群に及ぼす亜硝酸塩の治療効果に関する研究

クラッシュ症候群に及ぼす亜硝酸塩の治療効果に関する研究クラッシュ症候群と同様の臨床経過を示すラットモデルを作成し、一酸化窒素供与体としても注目される亜硝酸塩の治療効果を検討した。生存率25%が亜硝酸塩腹腔内単回投与により64%まで改善した。更に現行治療の大量輸液と酸血症補正を併用した亜硝酸持続投与は100%の生存率を得た。これは亜硝酸由来一酸化窒素の虚血再灌流後の組織保護効果によるもので、同様の機序による救命効果はデキサメサゾン単回投与でも見られクラッシュ症候群の新規治療法としての可能性を示唆した。クラッシュ症候群(crush syndrome : CS)は、広範な骨格筋圧迫等による虚血後の再灌流傷害と考えることができる。心筋や肝臓の虚血再還流モデルにおいて、一酸化窒素(nitric oxide : NO)供与体である亜硝酸が傷害部位での細胞保護作用により傷害を軽減すると報告されている。当該研究においても、CSモデルラットを使い、亜硝酸由来NOと生命予後効果との関連を検討した。CSラットは観察期間48時間の経過で生存率はわずか24%であった。多くは骨格筋虚血後の再灌流数時間のうちの低血圧性ショック、高カリウム血症による心筋伝導障害、心不全、更には遅れて発症する急性腎不全と肺浮腫による呼吸不全が死因であった。注目すべきは、shamラットに比べ、CSラットの傷害骨格筋における著明な内因性亜硝酸濃度の低下で、病態初期における内因性NOの生物学的活性の低下を示唆していた。このCSラットへの100、200、500μmol/kgの亜硝酸の腹腔内投与は、生存率を36%、64%、64%と濃度依存的に改善させた。これらの効果は血液ガス分析、崩壊した骨格筋由来血中逸脱蛋白、心電図所見等の改善と一致していた。亜硝酸のNOを介する血圧降下作用については、投与直後の一過性低下は見られたものの循環動態に影響を与える程ではなく、48時間の観察期間を通して、亜硝酸投与群は、むしろCSラットより有意に血圧を上昇させる効果があった。次年度は骨格筋、肺、腎臓について亜硝酸の効果を組織学的に検証し、さらにその効果を生化学的に裏付けていくことを計画している。なお今回の東北地方太平洋沖地震でもCSが注目される中、我々は内因性NOを介し更なる生存率の向上が期待できる安全且つ実用的な薬物治療を新たに検証中で、亜硝酸治療と並行して実用化のため最大限の努力を尽くしているところである。以前より継続していたクラッシュ症候群(crush syndrome:CS)のラットモデルが確立し、その成果がJournal of Trauma(70:1453-1463,2011)に掲載された。このモデルを使い、さらに23年度はその生存率改善の効果を生化学的に解明することができた。またその成果は、第2報目として、今回、再びJournal of Trauma(2012年掲載予定:in press)に掲載することができた。このラットモデルでは下肢の5時間虚血がクリティカルで4時間未満と6時間以上では死亡率が010%となる。虚血時間が短いと再灌流による全身炎症が起こらず、虚血時間が長いとno reflow現象によりやはり全身炎症が起こらず、生命予後については良好になる。5時間虚血はその非常に微妙なwindowをとらえていた。この虚血時間後の再灌流は横紋筋融解(血中ミオグロビン、カリウム、CPK、LDH等測定)を引き起こし、全身臓器や血管内皮での白血球接着等による炎症を引き起こし、遠隔臓器での多臓器不全を誘発した。これは臓器(筋、肺、腎臓)のmyeloperoxidase活性を測定して、評価した。さらに今回、再灌流前の虚血骨格筋では、亜硝酸濃度が著明に低下し、酸素を必要とするNO合成酵素(NOS)が作動しえない虚血下で亜硝酸の還元(低酸素下各種酵素的、非酵素的還元が知られている)によるNO産生を示しており、虚血筋でのNO bioavailabilityを維持する上で亜硝酸が消費されていたことを伺わせる所見であった。再灌流前の亜硝酸の投与は、虚血筋内亜硝酸濃度を正常まで上げ、結果、再灌流後の横紋筋融解の減少、循環不全の改善、血圧の維持、アシドーシスの矯正に繋がり、死亡率の優位な低下に至った。さらに今回は、亜硝酸投与量を100、200、500μM/kgで検討し、濃度依存的救命効果(CSコントロール:24%、100μM/kg:36%、200と500μM/kg:64%)を示すことができた。亜硝酸は最終的には血圧降下を示さずむしろ循環動態改善による昇圧効果が見られた。

ただし500μM/kgはメトヘモグロビン血症を認め、臨床的使用は200μM/kgが適切と思われた。クラッシュ症候群に及ぼす亜硝酸塩の治療効果に関する研究クラッシュ症候群と同様の臨床経過を示すラットモデルを作成し、一酸化窒素供与体としても注目される亜硝酸塩の治療効果を検討した。生存率25%が亜硝酸塩腹腔内単回投与により64%まで改善した。更に現行治療の大量輸液と酸血症補正を併用した亜硝酸持続投与は100%の生存率を得た。これは亜硝酸由来一酸化窒素の虚血再灌流後の組織保護効果によるもので、同様の機序による救命効果はデキサメサゾン単回投与でも見られクラッシュ症候群の新規治療法としての可能性を示唆した。臨床系英文雑誌に2報にわたり成果を報告することができた。亜硝酸の効果は、この疾患の根本的原因を改善する効果に繋がることがわかり始めてきた。更なる、治療薬の発見とdrug deliveryを含めたその応用に関わる非常に重要な成果を今回得ることができたと確信している。24年度が最終年度であるため、記入しない。今回の成果によりクラッシュ症候群の病態の解明にかなり近づくことができた。現在、並行して新たな薬剤を検討中である。これはかなりの救命効果があり、臨床応用に非常に有用と考える。このモデルを使い、その生化学的データを現在、集積中である。亜硝酸の更なる作用機序解明と並行して、新たな薬剤の治療効果と臨床応用も考慮中である。
可塑的な抑制性シナプスの脳内分布とその特性の解析

抑制性シナプス伝達の可塑性の脳内領域による差を明らかにする目的で、大脳皮質視覚野、体性感覚野、聴覚野と海馬CA3領域における抑制性シナプスの長期増強の起きやすさを比較した。発達期(生後20-30日)あるいは成熟した(生後60-70日)ラットから作製した切片標本の皮質中層に刺激電極を2対刺入し、それらの電極により誘発されるシナプス電位を皮質2/3層、4層、5層細胞あるいは海馬CA3錐体細胞からガラス微小電極で細胞内記録した。2対の刺激電極が異なるシナプス線維群を刺激するように両者の間をカミソリの刃で切った。灌流液にNMDA受容体拮抗薬APVとnon-NMDA受容体拮抗薬DNQXを加えて興奮性シナプス伝達をブロックし、単シナプス性抑制性シナプス後電位(IPSP)を記録し、一方の刺激電極は条件刺激の効果をテストするために用い、他方はそのコントロールとした。長期増強を誘発するための条件刺激として、高頻度刺激(50Hz,1秒を10秒間隔で10回)をIPSPを誘発する閾値の5倍の電流値で加えた。発達期の視覚野の2/3層と4層では、すでに報告している5層の場合と同様にほとんど全ての細胞に長期増強が生じた。体性感覚野の5層において、長期増強は発達期ではほとんどの細胞に生じたが、成熟した動物ではほとんど起らなかった。聴覚野の5層細胞においても発達期では長期増強は高頻度で生じた。また、海馬CA3領域の錐体細胞においては、発達期と成熟した動物のいずれでも長期増強は生じなかった。以上の結果と昨年度の結果は、長期増強は大脳皮質の広範な領域で生じうるが、海馬では起りにくいことを示している。大脳皮質内では運動野より感覚野で起りやすく、感覚野では発達期に特に起りやすい。抑制性シナプス伝達の可塑性の脳内領域による差を明らかにする目的で、発達期の大脳皮質視覚野、運動野と海馬CAl領域における抑制性シナプスの長期増強の起きやすさを比較した。生後20-30日のラットから作製した切片標本の皮質中層に刺激電極を2対刺入し、それらの電極により誘発されるシナプス電位を皮質V層細胞あるいは海馬CAl錐体細胞からガラス微小電極で細胞内記録した。灌流液にNMDA受容体拮抗薬APVとnon-NMDA受容体拮抗薬DNQXを加えて興奮性シナプス伝達をブロックし、単シナプス性抑制制シナプス後電位(IPSP)を記録した。一方の刺激電極は条件刺激の効果をテストするために用い、他方はそのコントロールとした。条件刺激としては高頻度刺激(50Hz,1秒を10秒間隔で10回)をくわえた。IPSPを誘発する閾値の5倍の電流値(5T)で条件刺激を加えると、長期増強は全ての視覚野細胞に誘発されたが(12/12)、運動野では一部の細胞に生じただけであった(2/8)。運動野では更に強い条件刺激(10-20T)を用いても長期増強の発生頻度は上昇しなかった(2/9)。また、海馬CAI領域の錐体細胞においては、どちらの強さの条件刺激を用いても全く長期増強は生じなかった(5Tで0/4,10-20Tで0/5)。この結果は、脳内領域により抑制性シナプス伝達の長期増強の生じ易さは著しく異なることを示す。
18世紀末から19世紀前半のドイツ刑事法学にみられる歴史的・哲学的基礎研究の役割

18世紀末から19世紀前半のドイツ刑事法学にみられる歴史的・哲学的な基礎研究(当時、刑事法学の「補助学Hilfswissenschaften」と呼ばれている諸分野)が、同時代の狭義の刑事法の理論および実践にいかなる影響を与えているのか--この点を実証的に理解することが本研究の課題である。調査の進展とともに研究対象は絞り込まれ、哲学的な補助学、その中でも当時の刑法家に重視されている「心理学」(萌芽的な犯罪心理学)の役割に注目するに至った。ドイツでの調査も含めて収集した史料によれば、特に刑法上の帰責の場面で、哲学的補助学(犯罪心理学)と刑事法の理論との結びつきが顕著である。啓蒙期以来の帰責治は、行為者の「意思の自由」を基本的に肯定したうえで、この「自由」が行為の際に行為者に存在したか否か、またその程度はどれはどのものであったかという観点から、特に現在の限定責任能力や緊急行為に当たる諸類型において処罰の減免を基礎づける役割を果たしてきた。だが実務の場では、「意思の自由」の存否や程度の判断が、裁判官の場当たり的な裁量に委ねられていることも少なくなく、しばしば恣意的な運用が生じて間題となった。それゆえ帰責のあり方や、その前提となる人間の「意思の自由」について、フォイエルバッハ、グロールマン、クライン、クラインシュロートら、当時の代表的な刑法家たちも激しく論争している。そして「意思の自由」を肯定する論者にとっては、帰責の際に行為者の「自由」について判断する説得的・客観的な基準の確立が急務となった。そこで彼らは犯罪心理学に期待を寄せたのである。当時の犯罪心理学の研究者(主に哲学者)の側も、帰責論に明確な判断基準を示すという役割を自党している。以上、帰責論と犯罪心理学との相互関係を具体例とし、刑事法の理論および実務への歴史的。哲学的補助学の影響の一端を具体的に示しえたことが、本研究の主たる成果である。18世紀末から19世紀前半のドイツ刑事法学における歴史的・哲学的な基礎研究が、同時代の法解釈論や実務といかなる影響関係にあったのかを解明することが、本研究計画の目的である。そのための資料収集が今年度の主要な課題であった。2005年8・9月および2006年2・3月のゲッティンゲン大学での調査により、未復刻の貴重な史料の収集が進み、その課題は着実に達成されている。それらの史料をもとに、上述の「哲学的な基礎研究」のうち、中でも当時の「犯罪心理学」の実情を具体的に解明することができた。「犯罪心理学」は、同時代の刑法理論との関連では帰責論と密接に関連しており、実務においては、行為者の「意思の自由」にかかわる判断(犯罪実行時における行為者の意思の自由の有無とその程度。特に心神喪失・心神耗弱にかかわる減軽事由への該当性の判断)を行うための手だてを提供するものとして重要な役割を期待されている、ということを史料に即して理解することができた。また、行為者の「意思の自由」をめぐる判断が、当時の刑事裁判において深刻となっていたいわゆる「裁判官の恣意」の問題と密接な関連にあることも、明らかになった。裁判官の個別具体的な認定によらざるを得ない「意思の自由」にかかわる判断が、裁判官の恣意的な裁量(残存する伝統的な法源による過酷な処罰を無視した、違法な減軽)の温床になっているという批判が行われているのである。その一方、「意思の自由」にかかわる判断に適切な基準を与え、不当に重い処罰を緩和し、刑法の人道化に寄与しうるものとして、当時成立したばかりの学問である「犯罪心理学」に、多大な期待が寄せられていることも明らかになっている(これらの問題については、法制史学会近畿部会において2005年9月に報告を実施)。次年度はさらに調査範囲を広げつつ、当初の計画通り具体的な成果発表につなげていく。

そして「意思の自由」を肯定する論者にとっては、帰責の際に行為者の「自由」について判断する説得的・客観的な基準の確立が急務となった。そこで彼らは犯罪心理学に期待を寄せたのである。当時の犯罪心理学の研究者(主に哲学者)の側も、帰責論に明確な判断基準を示すという役割を自党している。以上、帰責論と犯罪心理学との相互関係を具体例とし、刑事法の理論および実務への歴史的。哲学的補助学の影響の一端を具体的に示しえたことが、本研究の主たる成果である。
子宮体部癌の発生機序に関する研究

1.10週齢のDonryuおよびF344ラットを用い、エチルニトロソグアニジン(ENNG)20mg/kgを経膣的に子宮(片側子宮角)腔内に単回投与し、子宮内膜癌発癌モデルの確立を試みる実験が進行中である(現在実験開始後9ヶ月を経過)。これまでのところ、膣スメアの検索でF344よりDonryuラットで早期より持続的発情の出現がみられている事を除けば、両系統ラットともENNG投与群と非投与群で性周期に差を認めず、又3及び6ヶ月目の途中屠殺で肉眼的に子宮癌発生を見ていない。2.子宮癌発生におよぼす加齢の影響を検討する目的で、10ヶ月齢の両系統ラットを用い同様の実験が進行中である(投与後6ヶ月経過)。今までのところ、何れのラットにも肉眼的に子宮癌発生をみていない。3.光不妊Donryuラットを用いての子宮癌発癌実験が進行中である(8ケ月経過)。7週齢時より24時間室内照明する事により光不妊(持続的発情)ラットを作製し、ENNGの単回子宮腔内投与、あるいはENNG投与前又は後にエストロゲンを投与した結果、6ヶ月目の時点でほぼ前例に光不妊に起因する内膜過形成がみられ、ENNGにより僅かながらその程度が亢進する傾向がみられたが、内膜病変に対するエストロゲンの影響ははっきりしなかった。4.Donryuラットを経時的に屠殺し、自然発生子宮癌の組織発生を検討した結果、内膜被覆上皮および子宮腺の過形成が前癌病変である事が示唆された。その他、ビスオキシプロピルニトロサミン(BOP)をF344ラットに経胎盤投与して発生した卵巣顆粒膜細胞腫/黄体腫の症例を用い、卵巣腫瘍と子宮内膜病変との関連を検討した結果、無処置対照群にくらべBOP投与群で子宮内膜過形成が有意に高く、又BOP投与群の中では卵巣腫瘍のなかった症例に比べ、卵巣腫瘍を有する例で僅かながらその頻度および程度が増強する傾向が認められた。
スプライシング因子とその異常による疾病

(1) S1-1は、抗がん剤による細胞死を抑制した。またS1-1はスプライシングを調節し、細胞死関連遺伝子群のFasに働き細胞死抑制性のFasを産生させた。(2)癌へのS1-1の関わりを様々なヒト癌組織に対する免疫組織化学で調べた。しかしS1-1発現と癌種や癌悪性度の問に相関性はなかった。(3) S1-1は転写調節因子でもあった。即ち遺伝子発現調節機構においてS1-1は転写とスプライシングの両方に作用する調節因子であった。(4) S1-1の核局在化配列3っと、転写活性低下時にS1-1を核内構造体(S1-1nuclear body)に向わせる配列2っを分子内に同定した。以上をいくつかの論文として作成している。スプライシング因子の異常ががんやそのほかの疾病の原因になるという着想を得、これを証明する研究を行なってきた。本研究の具体的課題は本申請者が発見したS1-1(NCBIはRBM10の名でデータベース化)が新規のスプライシング因子であり、その異常発現が細胞のアポトーシスを抑制してがんの発生を引き起こす"がん危険遺伝子"であることを明らかにし、これを踏まえて、がん発生の新しい機構と新しいがん治療法の可能性を掲示することにある。平成21年度の成果は、・抗がん剤によるアポトーシス(細胞死)をS1-1が抑制した.一方、S1-1はスプライシングに対した調節作用を有する可能性が示唆された.そこで、さまざまなアポトーシス関連遺伝子に対するS1-1のスプライシング制御を調べた。その結果、S1-1はFas転写体のスプライシングを調節していることが判った(次項を参)。Fasはアポトーシスにおいて中心的に働く分子の1つである。・S-1は選択的スプライシングの調節因子であり、Fasの転写体に作用してそのエキソン6を除外することが判った。このmRNAの産物はアポトーシス阻害に働くことが既に知られている。しかもこの反応は、S1-1分子の大きい方のアイソフォーム1があずかるものであった。実際、これまでの成績はがん(培養)細胞ではこのアイソフォームが強く発現していることを示す。以上、S1-1には2つの型があり、その1つのS1-1アイソフォーム1はアポトーシスを抑制する一方、スプライシングの調節因子であること、さらにスプライシング調節作用を介してアポトーシスの抑制を起こすことを明らかにした.目下とれらのデータの補完実験をし研究成果を早期に論文とすることを目指している。S1-1アイソフォーム2は逆方向に作用することが判ってきた。今年度はこの点をも研究する。H22年度では、S1-1がおこなう選択的スプライシング反応の網羅的解析を課題の1つとしていた。すなわちS1-1ノックダウン細胞とS1-1発現誘導細胞の2者におけるスプライシングの違いをRNA-Seqを用いて解析し、これによりS1-1が標的とする遺伝子産物RNAsの網羅的同定とS1-1が関わる選択的スプライシングの全体像を把握することである。計画ではS1-1発現誘導細胞としてdoxycyclinがS1-1を誘導されるHeLa Tet-On細胞を用いる事とし、この新たな細胞株樹立の為に3ケ月が必要となり研究期間を延ばし、合わせてH22年度経費の一部を繰越しとした。成果:新たな細胞株を樹立した。しかしこの樹立細胞は初期の目的には使えないことが判った。すなわち、予想に反して、doxycyclinでS1-1発現を誘導すると細胞死がつよく起こる結果となった。細胞死にあずかるFasの発現では、S1-1はFasの転写体RNAに選択的スプライシングを起こし細胞死抑制性のFasアイソフォームを産生させる(H21年度の結果)。これはS1-1が細胞死を抑制することを示す。しかし今回はS1-1が細胞死へ導く結果となった。S1-1がFLIPの選択的スプライシングに作用して細胞死を導くFLIPアイソフォームにする以前の結果にこれは合うものである。FasとFLIPの相反する成績の真の意味が、細胞はどちらの経路を選択・優先するかと言った機序として理解されるべきことが考えられる。予想に反しながらも重要な可能性を示唆する成績となった。本来の研究目標を達成する為に、今後は(非改変の)正常細胞とS1-1をノックダウンした細胞を用い、これら2者におけるスプライシングの違いを解析し、これによりS1-1の標的遺伝子産物の網羅的同定とS1-1が関わる選択的スプライシングの全体像を把握することとしている。

1.スプライシング因子の異常ががんやそのほかの疾病を引き起す原因になるという着想を得、これを証明する研究を行なってきた。具体的には、本申請者が発見したS1-1が新規のスプライシング因子であり、その異常はS1-1を"がん危険遺伝子"にすることを示すことであった。2.前年度までにS1-1が抗がん剤によるアポトーシス(細胞死)、を抑制すること、そしてスプライシング調節因子でありFas転写体の選択的スプライシングに働いてアポトーシスに抑制性のFasアイソフォームを産生させることを示した。H23年度は腫瘍形成へのS1-1の関わりを調べた。すなわちS1-1とがんの相関性について、S1-1発現レベルとがんの種類ならびにS1-1発現とがん悪性度の関係を、12種のヒトがん組織切片350片をスライドにのせたtissue array(Pantomics社)と抗S1-1特異抗体を用いた免疫組織化学的方法で調べた。しかしながら、S1-1発現とガン組織あるいはガン悪性度との間の有意な相関性は得られなかった。S1-1の変異部位特異的な発ガン機構の検討が必要である事を示すと理解する。S.H23年度の研究過程で、S1-1が転写制御にも与る事を明らかにした。すなわち、S1-1によって発現制御をうける遺伝子群をS1-1の誘導系とノックダウン系を用いて解析し、S1-1は炎症惇疾患マーカーのcxcl10やsaa1、あるいは腫瘍壊死因子のTNF等の転写を上昇させることを明らかにした。S1-1が行う転写制御の機序解明ほ今後の課題となる。また、S1-1が細胞核に局在化するための3つの核局在化配列(NLS)を同定した。1つは新規のNLSである。さらに細胞の転写活性低下時に、S1-1をS1-1 nuclear bodyとよぶ核内構造体に集積させる局在化配列2つを分子内に同定した。これらの論文はH24年度に印刷されるであろう。
腫瘍幹細胞を標的とした悪性グリオーマ浸潤に対する効果的治療法の開発

最近、悪性脳腫瘍においても腫瘍幹細胞の存在を裏付ける証拠が報告され、新たな治療ターゲットとして注目されている。腫瘍幹細胞は腫瘍中にわずかに含まれる自己複製能、多分化能を有した細胞群で、腫瘍の増大、放射線治療や化学療法後の再発に大きな役割を演じていると考えられている。そこで、今回、ヒト悪性グリオーマ手術摘出組織の初代培養ならびにヒト悪性グリオーマ細胞株U251細胞を用いて、腫瘍幹細胞の分離・同定を試みた。それぞれの細胞を無血清増殖因子添加培地にて培養することにより、腫瘍幹細胞の性質を有する細胞群の分離が行えた。本グリオーマ幹細胞は、CD133陽性細胞であり、自己複製能、神経細胞への分化能を示した。また、ヌードマウス皮下での腫瘍形成能おいて、親細胞では10^6個の細胞移植で約半数に腫瘍形成がみられたのに対し、グリオーマ幹細胞では10^4個の細胞移植により全例で腫瘍形成がみられた。本グリオーマ幹細胞はin vitroにおいて強い運動能および浸潤能を示し、ラット脳スライスモデルにおいても高い浸潤能を示した。そのメカニズムとして、グリオーマ幹細胞においてはmatrix metalloproteinase13が高発現しており、この酵素の阻害剤により、ラット脳スライスモデルにおける浸潤能の抑制が見られたことより、腫瘍浸潤の一因を担っていることが示唆された。また、これらのグリオーマ幹細胞は、親細胞と比較して、OCT3の高発現がみられ、腫瘍幹細胞化に重要な役割を担っていることが示唆された。悪性グリオーマにおいて腫瘍幹細胞を分離同定すること、及びその性状を明らかにすることにより、悪性グリオーマに対する新しい治療法を開発することを目的とした。方法としてヒト悪性グリオーマ手術摘出組織の初代培養およびヒト悪性グリオーマ細胞株からSP細胞群をFACSを用いて分離し、グリオーマ幹細胞としての性質を有するか、その分化能、自己複製能、腫瘍形成能について検討した。また、SP細胞とNon SP細胞の運動能、浸潤能についても解析した。結果:ヒト悪性グリオーマ組織の初代培養細胞から、neurosphereを形成し、CD133陽性となる細胞群の分離に成功した。また、U251細胞株からSP細胞群を分離し、この細胞群が神経細胞に分化誘導されることを明らかにした。一方、これらのグリオーマ幹細胞では、元細胞のグリオーマ細胞と比べ、有意に運動能および浸潤能が高いことが明らかとなった。これらの結果により、グリオーマ幹細胞の存在が明らかになったことと共に、今後、治療法に向けて本細胞の解析を更に進めていくことが可能となった。今後の研究として、これらの幹細胞の腫瘍形成能をヌードマウス移植により検討すること、およびDNAマイクロアレイにより、SP細胞とNon SP細胞での遺伝子発現の比較検討することを予定している。ヒト神経膠芽腫培養細胞株から腫瘍幹細胞を分離し、その特性について検討を行った。方法として、U251細胞株を用いて、sphere法により、凝集塊を形成する浮遊細胞群(sphere細胞)と基質に接着する接着細胞群(adherent細胞)を分離し、その増殖能、運動能、浸潤能、ヌードマウス皮下での腫瘍形成能を解析した。悪性グリオーマの予後不良因子である浸潤能においては、ラット脳スライスを用いて評価を行った。また、これらの細胞群における幹細胞関連遺伝子の発現こついても検討した。結果:U251細胞を無血清幹細胞培養培地で培養すると、sphere様の凝集塊を形成するとともに、一部の細胞は培養皿の基質に接着した。Sphere細胞は、自己複製能を有しており、cAMP処理により神経細胞へ分化することが認められた。一方、adherent細胞では、そのような分化能を示さなかった。また、sphere細胞群は、adherent細胞群と比べ、長期にわたり増殖能を維持することが認められた。Sphere細胞はadherent細胞と比較して、腫瘍細胞の遊走能、浸潤能がともに有意に高かった。

一方、浸潤活性を促進する酵素マトリックスメタロプロテアーゼの発現、酵素活性での検討では、Sphere細胞との相関は認めなかった。ヌードマウス皮下での腫瘍形成こおいて、sphere細胞の移植では1×10^4細胞で腫瘍形成を認めたが、adherent細胞では、1×10^6細胞でも腫瘍を形成しなかった。幹細胞関連遺伝子の発現では、CD133、OCT3がadherent細胞、親細胞と比べ、sphere細胞において高発現していた。以上より、U251細胞株には、胆瘍幹細胞の性格を有する細胞が存在しており、膠芽腫の治療抵抗性に関与している可能性が示された。
イネミトコンドリアDNAの構造解析による雄性不稔機構の解析

〔目的〕食物育種の実用面から、いわゆる雑種第一代(F_1)育成を効率よく行うために細胞質雄性不稔性が重要視され、米国ではトウモロコシの栽培で早くから実用化されている。本邦においても、イネのF_1育成に細胞質雄性不稔性の導入が試みられている。しかし、いずれの場合にも細胞質雄性不稔現象の機構については、その一因子がミトコンドリアゲノムに存在することが明らかになっている程度で、分子レベルの研究はこれから行わなくてはならない。本研究は、イネ(細胞質雄性不稔株、稔性株)の培養細胞からのミトコンドリアDNA単離、コスミドベクタ-による全ミトコンドリアDNAバンクの作成、制限酵素切断地図の作成、遺伝子座位の決定を行い、細胞質雄性不稔株、稔性株由来のミトコンドリアDNAに見られるゲノム構造の変化を明らかにすることを目的とする。さらに、特定の遺伝子の塩基配列を決定し、その遺伝子の発現制御が直接細胞質雄性不稔に影響を及ぼすかを解析し、細胞質雄性不稔との直接的因果関係を明らかにする。〔方法〕イネ細胞質雄性不稔株培養細胞からミトコンドリアDNAを単離し、コスミドベクタ-にクロ-ンンバを試み、ミトコンドリアDNA分子のクロ-ニングを作成する。このクロ-ンバンクを用いてSouthern hybridization等の解析を行う。〔結果〕1.コスミドベクタ-による全ミトコンドリアDNAバンクを作成した、2.Xhol、Smal、Kpnlによる制限酵素切断地図を作成した。3.主なミトコンドリア遺伝子の座位を決定した。〔考察〕本研究は、従来の生化学、育種学的手法による細胞質雄性不稔機構の解明に、分子生物学的手法を取り入れ、ミトコンドリアゲノムの全構造を解析し、直接的に細胞質雄性不稔因子の解明に迫るものである。イネミトコンドリアゲノムの構造解析は、植物分子生物学的にも重要な知見を与えてくれるだけでなく、植物育種上重要な細胞質雄性不稔の機構解明に大きな貢献をするものと信じる。
人間の認知・行動に関する知能機械的アプローチ

本研究では、ロボティクスの分野で得られたスキル発現機構やモデル化手法を利用して人間の運動や動作、行為、スキルの本質を理解し、人間工学・スポーツ工学・リハビリテーション等への応用をはかることを目的とした。その結果、認知、行動ともにそれぞれ単独で成立するメカニズムよりも、両者が相補的に関連し合うメカニズムの方が自然であり、また合理的であることが明らかになった。認知に関しては、人間の視覚と同様のステレオビジョンによる環境の面構造の復元問題に対して、ステレオカメラをアクティブに動かすことにより、面構造を確実に復元する新しい手法を導いた。ステレオ対応付けにより正確な3次元位置を計算し、セグメントの連結によって仮想平面を作った後、この平面の真僞を隠れ情報を利用して判定する。この方法は、実環境の面構造復元に適用され、良好な結果を得た。また、視覚処理結果をダイレクトに腕や手の動作に結び付けるビジュアルサーボに関し、視空間を通した視覚処理が極めて有効であることを導いた。視空間は、心理学分野でも注目されており、その意味を定量的に示した意義は大きい。さらに、視空間を用いたビジュアルサーボの設計論から、人間の上肢の配置や形状が最適性を有していることを示した結果も画期的である。一方、認知と行動が密接に関連しなければならない状況において、それらの融合をはかる学習メカニズムを具体化し、実タスクを通してその有効性を検証した。また、ロボティクスの立場から「体操競技における技量の力学的理解」に関する研究を行い、多リンク系として表現した身体モデルに基づく様々な解析から、初心者と熟練者で異なるフォーム、タイミング、トルクパターンなどの特徴を抽出し、さらに、これらの結果を利用して初心者に与えるコーチング情報の生成を試みた。人間の認知・行動のメカニズムを、ロボティクスの観点から総合的に解明することを試みた。ステレオ対応付けにより正確な3次元位置を計算し、セグメントの連結によって仮想平面を作った後、この平面の真偽を隠れ情報を利用して判定する。この方法は、実環境の面構造復元に適用され、良好な結果を与えた。視空間は、心理学分野でも注目されており、その意味を定量的に示した意味は大きい。この学習メカニズムは、メモリーベースド学習の範疇に属するもので、従来のニューラルネットワークとは構造を異にする。本研究では、ロボティクスの分野で得られた、事実としてスキル発現機構やモデル化手法を利用して人間の運動や動作、行為、スキルの本質を理解し、人間工学・スポーツ工学・リハビリテーション等への応用をはかることを目的とした。認知に関しては、人間の視覚と同様のステレオビジョンによる環境の面構造の復元問題に対して、ステレオカメラをアクティブに動かすことにより、面溝造を確実に復元する新しい手法を導いた。

この方法は、実環境の面構造復元に適用され、良好な結果を得た。また、視覚処理結果をダイレクトに腕や手の動作に結び付けるビジュアルサーボに関し、視空間を通した視覚処理が極めて有効であることを導いた。視空間は、心理学分野でも注目ざれており、その意味を定量的に示した意義は大きい。さらに、視空間を用いたビジュアルサーボの設計論から、人間の上肢の配置や形状が最適性を有していることを示した結果も画期的である。一方、認知と行動が密接に関連しなければならない状況において、それらの融合をはかる学習メカニズムを具体化し、実タスクを通してその有効性を検証した。また、ロボティクスの立場から「体操競技における技量の力学的理解」に関する研究を行い、多リンク系として表現した身体モデルに基づく様々な解析から、初心者と熟練者で異なるフォーム、タイミング、トルクパターンなどの特徴を抽出し、さらに、これらの結果を利用して初心者に与えるコーチング情報の生成を試みた。
キマ-ゼの形成する新しいエンドセリン誘導体の血管と気管支平滑筋収縮作用の解析

気管支喘息時に気管支粘膜および気管支分泌液中にビックエンドセリンやエンドセリンおよび肥満細胞が著明に増加することが知られている。我々は肥満細胞に局在するキマ-ゼや顆粒球に含まれるカテプシンGが、抗原などの刺激によって細胞外に分泌されるとビックエンドセリンを分解し、気管支平滑筋を収縮する生理活性物質を作っていることを想定してこれを検証した。その結果ラットの粘膜型、結合組織型キマ-ゼ、α-キモトリプシン、ヒトのカテプシンGはいずれもビックエンドセリンの種々の部位で切断しエンドセリンやビックエンドセリンの分解に働いていたが、ヒトに由来するキマ-ゼだけはビックエンドセリンI,II,IIIを限定分解し、31個のアミノ酸からなるエンドセリン(1-31)I,II,IIIを形成した。従来平滑筋収縮ペプチドホルモンとして報告されている生理活性物質は、21個のアミノ酸からなるエンドセリン(1-21)である。我々の見出したエンドセリン(1-31)I,II,IIIはいずれもラットの気管支平滑筋を収縮したが、中でもエンドセリン(1-31)IIはもっとも強い収縮活性を示し、エンドセリン(1-21)IIよりも強い収縮活性を示した。しかしエンドセリン(1-31)Iは、エンドセリン(1-21)Iよりも生理活性は弱く、エンドセリン(1-31)IIIは(1-21)IIIと同程度の弱い活性を示した。一方エンドセリン(1-31)の収縮活性は、反応液中にキモトリプシン型プロテアーゼの阻害剤を共存させることで少なくとも10倍程度収縮活性が増加したが、エンドセリン(1-21)には、このような現象は認められなかった。以上のことからエンドセリン(1-31)は細胞表面でエンドセリン(1-21)に分解されて作用するのではなく直接平滑筋に作用している可能性が高い。またエンドセリン(1-31)は(1-21)に比較して分解されやすいことが明らかとなった。以上のエンドセリン(1-31)の平滑筋収縮作用は、大動脈を用いた血管平滑筋でも認められた。さらにエンドセリン(1-31)は(1-21)のレセプターにほとんど親和性を見せないことから、新しいエンドセリン(1-31)のレセプターの存在が推定され現在解析を進めている。
悪性黒色腫におけるシグナル伝達系を介した走化と細胞接着の誘導,抑制の検討

皮膚に生じる悪性度の高い腫瘍である悪性黒色腫の細胞をもちいて腫瘍の活動性に与えるras変異の役割について研究をした。ras蛋白はmitogen-activated protein kinaseの上流においてシグナル伝達に関与し下流に位置する多くのシグナル伝達物質の活性化を促し細胞機能に重要な影響を与える。臨床的には,この変異が引き起こす生物学的活性化が腫瘍細胞の活動性に強く関与していることが示されている。ras変異の認められない低活動性のin situ悪性黒色腫から得られた細胞株に変異ras遺伝子を組み込んだものは親株に比し著しく高いras蛋白活性をもつことが分かっている。Ras細胞株は親株に比べ高い細胞増殖能,高いポスポリパーゼA2 (cPLA2)活性を持ち,無刺激状態においても高い走化活性を持つことを証明し、ras変異はMM細胞に対して常に最大活性を維持させるように働いていることを示した。現在まで知られていなかったinsulin-like growthfactor-1(IGF-1)およびトロンビンがMM細胞のみでなくヒト正常メラノサイトに対しても既知の数種類の因子(endothelin-1,basicfibroblast stimulating factorなど)よりも強く走化因子として働くことを見出した。さらにシグナル伝達機構はアラキドン酸からシクロオキシゲナーゼによりプロスタグランヂンの生成に至る系とリボキシゲナーゼによりハイドロキシエイコサテトラマノイン酸に至る系に分岐する。変異ras遺伝子の組み込みMMではシクロオキシゲナーゼをブロックは走化に影響しないが、リボキシゲナーセをブロックしてハイドロキシエイコサテトラマノイン酸の生成を抑制すると走化が抑制されることを見いだしたリ皮膚に生じる悪性度の高い腫瘍である悪性黒色腫の細胞をもちいて腫瘍の活動性に与えるras変異の役割について研究をした。変異ras遺伝子の組み込みMMではシクロオキシゲナーゼをブロックは走化に影響しないが、リボキシゲナーセをブロックしてハイドロキシエイコサテトラマノイン酸の生成を抑制すると走化が抑制されることを見いだしたリ悪性黒色腫(MM)は皮膚に生じる悪性度の高い腫瘍である。ras変異の認められない低活動性のin situ MMから得られた細胞株(parent)に変異ras遺伝子を組み込んだもの(Ras細胞株)は,ウエスタンブロット法によりparentに比し著しく高いras蛋白活性をもつことが分かっている。申請者は,Ras細胞株はparentに較べ,高い細胞増殖能,高いcPLA2活性を持ち,無刺激状態においても高い走化活性を持つことを証明した。さらに数種類の因子による刺激によりparentはcPLA2および走化の活性化を誘導できたが,同じ刺激に対してRas細胞株は無反応であった。以上からras変異はMM細胞に対して常に最大活性を維持させるように働いていることが考えられた。また以上の細胞走化の研究を進めていくなかで,現在まで知られていなかったinsulin-like growthfactor-1(IGF-1)およびトロンビンがMM細胞のみでなくヒト正常メラノサイトに対しても既知の数種類の因子(endothelin-1,basicfibroblast stimulating factorなど)よりも強く走化因子として働くことを見出した。また高転移性MMから得た細胞株は,無刺激でも著しく高い走化活性を持つ一方で数種の因子が低活動性MMとは逆に走化に対して抑制的に働くことを見出した。さらに、低活動性MMの走化は調べた数種の因子に対して正常メラノサイトとほぼ同様の反応を示した。これに対し高転移性MMでは数種の因子が走化を抑制した。MM細胞にたいして走化誘導性に働くいくつかのendothelin-1,basicfibroblast stimulating factorなどが培養条件によりdetachmentを誘導することを見出した。

Ras細胞株は親株に比べ,高い細胞増殖能,高いポスポリパーゼA2(cPLA2)活性を持ち,無刺激状態においても高い走化活性を持つことを証明し、ras変異はMM細胞に対して常に最大活性を維持させるように働いていることを示した。現在まで知られていなかったinsulin-like growthfactor-1(IGF-1)およびトロンビンがMM細胞のみでなくヒト正常メラノサイトに対しても既知の数種類の因子(endothelin-1,basicfibroblast stimulating factorなど)よりも強く走化因子として働くことを見出した。さらにシグナル伝達機構はアラキドン酸からシクロオキシゲナーゼによりプロスタグランヂンの生成にいたる系とリポキシゲナーゼによりハイドロキシエイコサテトラマノイン酸に至る系に分岐する。変異ras遺伝子の組み込みMMではシクロオキシゲナーゼをブロックは走化に影響しないが、リポキシゲナーゼをブロックしてハイドロキシエイコサテトラマノイン酸の生成を抑制すると走化が抑制されることを見いだした。
弦理論の構成的な定式化

弦理論を構成的に定式化し、非摂動効果を分析することによって、いろいろな物理量が少なくとも原理的には可能な数値計算によって求まるようにすること、すなわちtheory of everythingの構築を目的として研究を進めた。具体的には、1.当研究代表者らによって提案されたIIB行列模型を数値的・解析的両面から分析し、時空の次元を始め、ゲージ群や物質場の構造など、現実の世界が弦理論によってどのように記述されうるかを調べた。2.特に、曲がった時空が、非可換性を通じてどのように行列模型で表現されるか、また、行列模型における対称性の自発的破れが、どのようにしてゲージ群や物質場を生み出すかについて解析した。3.低エネルギーで一般相対論に帰着していることが明白に見える行列模型について考察し、IIB行列模型がさらに統一的な行列模型として再定式化できる可能性を示した。4.平均場近似を系統的に改良していく方法を開発し、行列模型から解析的に時空の次元やゲージ群を計算する手法を確立した。以上の結果を総合し、弦理論の基礎となるべき対称性その他の原理を見抜き、最終的な弦理論の構成に迫ろうとしている。次のような研究を実行した。1.量子重力およびストリング理論における微視的な構造と巨視的なふるまいの関係を明らかにした。まず2+ε次元のアインシュタイン理論や力学的単体分割その他の、さまざまな量子重力の微視的模型を解析的および数値的に研究し、それが巨視的なスケールでどのように見えるかを分析した。2.また、ストリング理論の立場からは、最近当研究代表者らによって開発されたトランスファー行列および新しいタイプの弦の場の理論をさらに拡張して、臨界弦にも適用できるものにし、上に述べたような局所場の理論としての量子重力との関連をみとおしの良いものにした。3.ストリング理論の非摂動効果を分析するもう一つの有力な方法として臨界弦を表すマトリックス模型(IIBマトリックス模型)を調べた。これを数値的、あるいは解析的に解くことによって、現実の世界が本当にストリング理論によって記述されているかを調べている。4.以上の結果を総合して、弦理論の本質となる対称性、その他の原理を見抜き、最終的な弦理論の構成的定義に迫るべく努力している。具体的な研究方法としては、数値的および解析的な考察を進める一方で、研究会、セミナーなどを通じて、場の理論の専門家のみならず、物性理論、宇宙論、数理物理などの専門家たちと、幅広く交流を行なうことによって、問題点を解決しつつある。弦理論を構成的に定式化し,非摂動効果を分析することによって,いろいろな物理量が少くとも原理的には可能な数値計算によって求まるようにすること,すなわちtheory of everythingの構成を目的として研究をすすめた。具体的には,1.アインシュタイン理論や力学的単体分割その他の量子重力の微視的模型を分析し,巨視的なスケールでのふるまいとの関係を調べた。2.当研究代表者らによって提唱されたIIB行列模型を数値的・解析的両面から分析し,現実の世界が本当に弦理論により記述されているかどうかを調べるたの手がかりを集めた。3.以上の結果を総合し,非可換幾何学に代表される時空の非可換性など,弦理論の基礎となるべき対称性その他の原理を見抜き,最終的な弦理論の構成に迫ろうとしている。弦理論を構成的に定式化し,非摂動効果を分析することによって,いろいろな物理量が少くとも原理的には可能な数値計算によって求まるよろにすること,すなわちtheory of everythingの構成を目的として研究をすすめた。

具体的には、1.当研究代表者らによって提案されたIIB行列模型を数値的・解析的両面から分析し、時空の次元を始め、ゲージ群や物質場の構造など、現実の世界が弦理論によってどのように記述されうるかを調べた。2.特に、曲がった時空が、非可換性を通じてどのように行列模型で表現されるか、また、行列模型における対称性の自発的破れが、どのようにしてゲージ群を生み出すかについて調べるための解析的な手法を開発した。3.以上の結果を総合し、弦理論の基礎となるべき対称性その他の原理を見抜き、最終的な弦理論の構成に迫ろうとしている。
新材料Siドープｐ型GaAsSbのアクセプタ準位と熱的安定性評価

III-V族化合物半導体デバイスの特性改善が期待できる材料として、p型GaAsSbが近年注目されている。しかしながら、Siドープp型GaAsSbの電気的特性を詳細に評価した報告例はこれまでにない。本研究は、Siドープp型GaAsSbのSiアクセプタのイオン化エネルギーを明らかにするとともに、p型キャリア濃度とGaAsSb/InP界面におけるSi熱的安定性を評価することを目的に進めている。(1)エネルギー準位評価昨年度よりも温度範囲を広げ、21Kから293Kの温度範囲でホール効果測定を行た。移動度の温度変化から、Siドープp型GaAsSbの移動度は合金散乱の影響を強く受けていることを再確認するとともに、極低温(70K付近以下)では移動度の計算値と実験値に差が生じ、実験値が計算値と比較して低くなることが新たに分かった。さらに、キャリア濃度の温度変化のデータを一つのアクセプタと一つのドナーを考慮したキャリア濃度計算でフィッティングすることで、Siアクセプタのイオン化エネルギーを見積もった。また、キャリア濃度においても極低温で計算値と実験値に差が生じ、実験値が計算値と比較して高くなることが分かった。この極低温での計算値と実験値の差は、極低温で発生する不純物伝導を考慮することで説明できることを示した。さらに、昨年度の研究方針で、優先順位を上げたSiドープn型GaAsSbの評価を進捗させた。移動度の温度変化の実験値と計算値の比較からSiドープn型GaAsSbの移動度は合金散乱の影響が少なく、イオン化不純物散乱の影響を強く受けることが分かった。また、キャリア濃度の温度変化の実験値と計算値のフィッティングからSiドナーのイオン化エネルギーを見積もった。Siドープn型GaAsSbの場合もp型と同様、不純物伝導が原因と思われる計算値と実験値の差が極低温領域で観測された。(1)エネルギー準位評価昨年度よりも広い温度範囲のホール効果測定を行うことで、Siドープ型GaAsSbのSiアクセプタのイオン化エネルギーをより正確に見積もることができた。また、優先順位を上げてSiドナー準位の評価も行い、こちらについてもイオン化エネルギーを見積もることができた。移動度に関しては、p型の場合には合金散乱が強く影響するのに対して、n型の場合にはイオン化不純物散乱が強く影響することを明らかにした。さらに、極低温において、p型、n型の両方において不純物伝導が影響していると推測される移動度の低下とキャリア濃度の増加を確認した。(2)熱的安定性評価昨年度作製した熱処理装置の動作の確認は実施したが、(1)の検討を優先したためサンプルの熱処理や評価を実施するに至っていない。(1)の検討項目について計画以上の進捗があるが、(2)の検討項目は遅れているため、全体の進捗状況を(3)と評価した。(1)エネルギー準位評価ホール効果測定により、SiドープGaAsSbのアクセプタとドナーのイオン化エネルギーは見積もることがでた。今後は測定サンプル数を増やして、得られた値の信憑性の評価を行う。また、SIMS分析等のサポートデータの収集を行い、データ整理を進める。(2)熱的安定性評価今後は本研究項目の検討を加速させる。GaAsSbの熱処理を行った場合、AsやSbのV族元素が表面から脱離し、表面を劣化させることも考えられる。これを、防ぐためGaAsまたはGaSb基板をface-to-faceで重ねて熱処理を行い、表面劣化を抑制する。熱処理後のサンプルのキャリア濃度の測定は、ホール効果測定を用いて行う。これにより、デバイスを作製する際のプロセス温度(500°C)以下の領域におけるキャリア濃度の変動の有無を明確にする。また、キャリア濃度が変動するまで熱処理温度を上昇させて、変動が起き始める温度を特定する。さらに、キャリア濃度の温度依存性とフォトルミネッセンスを測定し、キャリア濃度の変動の原因を調べる。ヘテロ界面でのSiの拡散については、SIMSを用いて、熱処理後のサンプルのSiのプロファイルを分析する。GaAsSb/InP界面においてSiの拡散が起きる温度を明確にするとともに、その時の拡散定数を見積もる。p型GaAsSbはIII-V族化合物半導体デバイスの特性改善が期待できる材料として近年注目されているが、Siドープp型GaAsSb結晶の物性をこれまでに詳細に評価した報告例はない。本研究は、Siドープp型GaAsSbのSiアクセプタのイオン化エネルギーを明らかにすること、p型キャリア濃度とGaAsSb/InP界面におけるSiの熱的安定性を評価することを目的として進めている。(1)エネルギー準位評価:室温のホール効果測定を用いてSiドープp型GaAsSbのキャリア濃度と移動度の関係を詳細に調査した。有極性光学フォノン散乱、変形ポテンシャル散乱、合金散乱、イオン化不純物散乱を考慮した正孔移動度の計算結果を実験値と比較した結果、計算値と実験値はほぼ一致しており、考慮した4つの散乱以外の散乱の影響を受けていないことが分かった。この結果は、Siドープp型GaAsSbが格子欠陥等を含まない高品質な結晶であることを示している。さらに、ホール効果測定の温度を78K300Kまで変化させてキャリア濃度の温度変化を測定した。得られたデータを、一つのアクセプタと一つのドナーを考慮したキャリア濃度の温度変化と比較した結果、良い一致が得られることが分かった。