hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
形態形成の調節因子

本総合研究は、研究期間3か年の予定で昭和63年度に成立発足した。多細胞生物の組識や器官の形成を制御する各種因子を探索し、それを単離同定して細胞形態形成の制御機構の分子的基礎を確立するための道を開くことを最終的な目的とし、研究者相互間の有機的連携を維持すると共に、隨時実質的な共同研究を実施して、下記の成果を収めた。1.従来ほとんど研究されなかった組織の修復再生の制御に関与する因子(分子量80ー180kDの糖蛋白質)を発見し、この因子が組織細胞の分子形質発現の安定化に深く関与していることを明らかにした。また、脊椎動物の色素上皮細胞のレンズ細胞への分化形質転換の制御因子として、6FGFを同定することに成功した(江口・児玉)。2.個体形成の根幹をなす中胚葉誘導及び神経誘導の誘導物質として、はじめてアクチビンAを同定することに成功すると共に、神経誘導因子の受容体を認識する単クロ-ン抗体の作出に成功した(浅島・竹島)。3.細胞接着分子カドヘリンの研究を著しく進展させ、各種のカドヘリン分子の質的および量的な制御が組織や器官の形成の基本的な過程であることを実験的に証明した(竹市)。4.ニワトリ胚の肢芽の骨パタ-ンの決定に関与する因子(AVー1蛋白質)を発見し、約6万個体のニワトリ胚肢芽からこの因子を単離精製することに成功した(大椙)。5.視神経回路の形成を導く因子(A5蛋白質)を単離・同定しその遺伝子構造及び機能の大要を明らかにすると共に、A5分子と拮抗的な作用を有すると想定されるB2分子を発見した(藤澤肇)。6.ヒドラの形態形成調節因子のアッセイ系を確立した(藤沢敏孝)。このように本総合研究がかかげた研究目的は大略達成され、動物の細胞による高次の形態形成を研究するための新しい道が開かれた。1.イモリのレンズ再生過程における色素上皮の脱組化に関与し、色素上皮細胞の分化形質発現を安定に維持するための因子を、モノクローン抗体の作出を通じて発見した。また、老齢なヒト色素上皮細胞のレンズ細胞への分化転換性を実証すると共に、ヒト色素上皮細胞も、イモリやニワトリ胚などの色素上皮細胞と全く同様に、細胞相互間の連絡を絶ち細胞の接着性を低下させるような環境因子によって容易に多能的脱分化状態となることを明らかにした(江口・児玉)。2.複数種の細胞接着分子カドヘリンの各タイプのCDNAをL細胞に導入し強制発現させ、異なるタイプのカドヘリンを発現する細胞は相互に接着せず、特異性のあることを証明した。さらに、この特異性は、上皮と間充織の分離、神系繊維の遊走における足場の認識など、細胞の選択的接着が関与する現象に基本的な役割を果すことを示した(竹市)。3.TGF-βファミリー系の成長因子のひとつであるEDFまたはアクチビンAが中胚葉性器官の分化誘導因子であることを、両生類胚について初めて明らかにした(浅島)。また、イモリ初期のう胚予定外胚葉からconA固定化カラム吸着画分を分離し、この画分のモノクローン抗体を作出した。この抗体を用いて、イモリの発生過程における抗原の分布を検討を通じて、神経誘導刺激に対して予定外胚葉の示す応答能と連関して予定外胚葉の内側表面と特異的に結合する抗体を得た(竹島)。

4.ニワトリ胚肢芽の軟骨パターン決定時に位置特異的に発現するAV-1抗原の精製を進めると共に、AV-1抗原の発現がレチノイン酸によって影響を受けることを明らかにした。5.視神経の視中枢識別因子と推定される細胞表面蛋白質分子のcDNAのクローン化に成功し、その構造を大略明らかにした(藤沢肇)。6.ヒドラ刺細胞分化パターン制御因子の部分精製に成功した(藤沢敏)。1.イモリのレンズの再生過程で色素上皮の脱組織化に関与し、色素上皮細胞の分化形質発現の安定化を司どる因子は分子量が120KD前後の糖蛋白質で、中胚葉性組織及びいくらかの外胚葉性上皮組織の細胞に広く分布し、四肢の再生過程での骨や筋肉等の脱組織の過程でも、重要な役割を演じることが明らかにされた(江口・児玉)。2.アフリカツメガエルについて、受精卵にN型カドヘリンのmRNAを注入し、その発生に及ぼす効果を調査した。その結果、N型カドヘリンの発現によって、外胚葉の融合などがおこり、形態形成が攪乱され、N型カドヘリンの発現制御の形態形成における重要性が、生体系で実証された(竹市)。3.両性類の初期原腸胚の予定外胚葉未分化細胞に作用して筋肉や脊索などの中胚葉性分化を誘導する因子のひとつとして、アクチビンA(またはEDF;赤芽球分化因子)が同定された。また、このようなアクチビンとホモロジ-をもつ遺伝子をアフリカツメガエルについてクロ-ン化された(浅島)。さらに、神経誘導因子の受容体を認識すると推定されるモノクロ-ン抗体の作出に成功した(竹島)。4.ニワトリ胚肢芽の骨パタ-ン決定時に位置特異的に出現するAV-1蛋白質の発現は、レチノイン酸が肢芽細胞をZPA(Zone of polarzing activity)化することを通じて制御される可能性が示された。また、ニワトリ胚肢芽のAV-1蛋白質の精製が進められつつある(大椙)。5.視神経の神中枢識別因子と推定されていた細胞表面因子、A5分子のcDNAの構造と、網膜の発生過程におけるその発現様式の解析から、A5分子の機能の一端が明らかにされた(藤沢肇)。6.ヒドラについて、形態形成の制御に関与すると考えられる遺伝子のいくつかがクロ-ン化されつつある(藤沢敏孝)。本総合研究は本年度で終了するが、本年度ではその完成を目標とし、研究計画を着実に実行して下記の成果を収めた。1.従来、ほとんど研究されなかった組織の修復再生の制御因子をイモリについてはじめて発見し、この因子が虹彩色素上皮の分化転換によるレンズ再生や四肢の修復再生などの過程での、細胞の脱組織化に直接関与することを明らかにした。また、この因子の単離同定への基礎を確立することができた(江口・児玉)。2.動物の発生過程で、胚体の各部域での各種カドヘリン分子の質的及び量的な制御が、組織や器官の形態形成の様式を基本的に規定するきわめて重要なプロセスであることを実験的に証明した(竹市)。3.アクチビンを個体形成の根幹となる中胚葉誘導の制御因子としてはじめて同定すると共に、その作用機序の大要を明らかにした(浅島)。4.両生類について、初期発生の最も中心的な神経誘導の成立機構に迫る手掛りとして、神経誘導物質受容体を認識する単クロ-ン抗体の作出にはじめて成功した(竹島)。5.ニワトリ胚肢芽の骨パタ-ンの決定に与る因子AVー1蛋白質が、骨の違いを区別するような因子であることを示すと共に、約6万個の肢芽を材料とし、AVー1分子の精製に成功した(大椙)。6.視神経回路形成の調節因子A5分子に加え、これと拮抗的に作用すると考えられるB2分子の単離同定をはじめて成功し、視神経回路形成の制御の分子的基礎を確立した(藤澤肇)。7.きわめて困難視されていたヒドラの形態形成調節因子のすぐれて有効なアッセイ系を確立することに成功した(藤沢敏孝)。
長期コホート研究によるADL阻害要因評価指標の開発

3町村に設定した3048人のコホートのうち,脳血管疾患,心筋梗塞,悪性新生物の既往者を除いた2889人について生活習慣と死亡との関連について解析した.8時間を超える睡眠をとっている者では78時間の者に比べ,40歳以上60歳未満の若い世代で死亡のリスクが3.4倍上昇していた.1日30分以上歩行している者では30分未満の者に比べ,60歳以上の高齢者で死亡のリスクが40%低下していた.天然果汁を「週3回以上」摂取していた者では「月2回以内」の者に比べ,若い世代で死亡のリスクが48%低下していた.2合を超える飲酒をしている者では1合以内の飲酒者に比べ,若い世代で死亡のリスクが3倍に上昇していた.喫煙者では非喫煙者に比べ,高齢者で死亡のリスクが1.7倍上昇していた.「生きがい」や「はり」があると「はっきりいえない」者では「ある」者に比べ,高齢者で1.9倍死亡のリスクが上昇していた.以上の項目を組み合わせた生活習慣スコアにて死亡のリスクを評価した結果,スコアが2点以下の者に比べ,34点の者,56点の者ではそれぞれ死亡のリスクが48%および64%低下した.また,M村およびT町においてADL阻害要因に関する調査を実施した結果,男では脳卒中の既往がM村とT町に共通して関連がみられ,さらにM村では心筋梗塞および悪性新生物の既往が,T町では糖尿病の既往が関連していた.女では脳卒中,大腿骨頸部骨折,糖尿病の既往が両町村に共通してみられ,さらにM村では心筋梗塞の既往が,T町では腎臓病の既往が関連していた.年齢および既往疾患を調整しても,生きがい等の主観的人生観がADL障害と関連していた.縦断研究では,睡眠時間が8時間を超えること,歩行時間が30未満であること,2合を超える飲酒をしていること,喫煙習慣があること,「生きがい」があるとはっきりいえないことが死亡およびADL障害と関連がみられた.3町村に設定した3048人のコホートのうち,脳血管疾患,心筋梗塞,悪性新生物の既往者を除いた2889人について生活習慣と死亡との関連について解析した.8時間を超える睡眠をとっている者では78時間の者に比べ,40歳以上60歳未満の若い世代で死亡のリスクが3.4倍上昇していた.1日30分以上歩行している者では30分未満の者に比べ,60歳以上の高齢者で死亡のリスクが40%低下していた.天然果汁を「週3回以上」摂取していた者では「月2回以内」の者に比べ,若い世代で死亡のリスクが48%低下していた.2合を超える飲酒をしている者では1合以内の飲酒者に比べ,若い世代で死亡のリスクが3倍に上昇していた.喫煙者では非喫煙者に比べ,高齢者で死亡のリスクが1.7倍上昇していた.「生きがい」や「はり」があると「はっきりいえない」者では「ある」者に比べ,高齢者で1.9倍死亡のリスクが上昇していた.以上の項目を組み合わせた生活習慣スコアにて死亡のリスクを評価した結果,スコアが2点以下の者に比べ,34点の者,56点の者ではそれぞれ死亡のリスクが48%および64%低下した.また,M村およびT町においてADL阻害要因に関する調査を実施した結果,男では脳卒中の既往がM村とT町に共通して関連がみられ,さらにM村では心筋梗塞および悪性新生物の既往が,T町では糖尿病の既往が関連していた.女では脳卒中,大腿骨頸部骨折,糖尿病の既往が両町村に共通してみられ,さらにM村では心筋梗塞の既往が,T町では腎臓病の既往が関連していた.年齢および既往疾患を調整しても,生きがい等の主観的人生観がADL障害と関連していた.縦断研究では,睡眠時間が8時間を超えること,歩行時間が30未満であること,2合を超える飲酒をしていること,喫煙習慣があること,「生きがい」があるとはっきりいえないことが死亡およびADL障害と関連がみられた.今年度は、長期コホートの追跡を1999年まで完了した。ベースラインデータとのレコードリンケージは、M村、T町について完了した。生活習慣および生きがい、ストルス、頼られ感といった主観的健康観と循環器疾患および悪性新生物死亡との関連について解析した。相対危険の計算はCoxの比例ハザードモデルを用いた。ベースライン時のM村の調査協力者は1369人、丁町の調査協力者は1590人であった。解析に用いた対象者は、脳卒中、心筋梗塞、悪性新生物、追跡2年未満の死亡者を除いた男1168人、女1564人であった。累積死亡者数は男180人、女124人で、循環器疾患による死亡は男49人、女47人であった。さらに内訳をみると心疾患による死亡は男32人、女25人、脳血管疾患による死亡は男15人、女22人であった。悪性新生物による死亡は男65人、女29人であった。年齢、喫煙、飲酒、高血圧既往を調整して生きがいの有無と死亡の関連を観察すると、生きがいがあるとはっきり言えない者ではそうでない者に比べ、男で総死亡、循環器疾患死亡、脳血管疾患死亡が有意に高い傾向が認められた。女では心疾患死亡と有意な関連が認められた。ストレスが多いと答えた者ではそうでない者に比べ男の脳血管疾患死亡が有意に多い結果となった。

頼られていると思わない者では、そうでない者に比べ女の循環器疾患死亡、心疾患死亡が有意に高い傾向が認められた。睡眠時間が7時間未満または8時間を超える者では78時間の者に比べ循環器疾患死亡、心疾患死亡が有意に高い傾向がみられた。男では飲酒、睡眠、生きがいについて、女では高血圧既往、喫煙、頼られ感について危険得点を算出し、2項目以上の者と1項目以下の者で危険度を比較すると、2項目以上の者では、男で総死亡、循環器疾患死亡、心疾患死亡、脳血管死亡が、女では総死亡、循環器疾患死亡、心疾患死亡、脳血管疾患死亡の有意に高かった。今年度は、美山村および太地町において50歳以上の住民を対象として新たにADL調査を実施した。美山村の調査対象者は男587人、女726人で、男508人(86.5%)、女640人(88.2%)より回答が得られた。太地町では、対象者が男866人、女1094人で、男781人(90.2%)、女1035人(94.6%)より回答が得られた。調査項目は、ADL、生活の満足度、幸福感、生きがい、既往歴等である。ADLの調査項目(食事、排泄、着替え、入浴、屋内移動、屋外移動)のうち、1項目以上で介助または補助具を必要とする場合を障害ありとした。既往歴および生活の満足度、幸福感、生きがいとADL障害との関連は、ロジスティックモデルを用いて解析した。また、美山村においては、ADL調査と1988年から1989年にかけて設定したコホート1369人とのレコードリンケージを行った。2000年末まで追跡し、死亡・転出を確認した。その結果、男130人、女93人、計223人の死亡を確認できた。コホートのうち、925人についてADLの状態を評価することができた。総死亡とADL低下についてCoxの比例ハザードモデルにて関連を解析した。美山村では男では、脳卒中、心筋梗塞、悪性新生物の既往のある者で有意な関連がみられた。女では脳卒中、心筋梗塞、大腿骨頸部骨折、糖尿病と有意な関連がみられた。太地町では、男では脳卒中、糖尿病、女では脳卒中、大腿骨頸部骨折、糖尿病、腎臓病の既往と有意な関連がみられた。コホート研究では、睡眠時間が8時間以上の者では78時間の者に比べ、歩行時間が30分未満の者で以上の者に比べ、天然果汁の摂取が月月2回以内の者で週1回以上の者に比べ、喫煙者において吸わない者に比べ、「生きがい」があるとはっきりいえない者でのある者に比べ死亡およびADL低下のリスクの上昇がみられた。
骨代謝・骨粗鬆症治療における骨芽細胞カルシウム感知受容体とその作動薬の役割の解明

骨芽細胞にはカルシウム感知受容体(CaR)が存在し、Ca2+を感知し、その遊走・増殖能を亢進させるとされている。一方、最近CaRノックアウトマウスにおいて、著明な副甲状腺機能亢進による骨微小環境での高Ca濃度にも関わらず、骨石灰化障害を認めたとの報告があり(Garner SC eta1. Endocrinology 2001)、骨芽細胞におけるCaR発現がその石灰化に不可欠である可能性がある。今回我々は、この点をマウス骨芽細胞様MC3T3-E1細胞を用いてin vitroの系において検討した。マウスCaRの翻訳開始点ATGの5bp上流からの324bpを、MC3T3-E1細胞のcDNAをtemplateにしたPCRで増幅し、pcDNA3ベクターに逆方向に組み込み、CaRアンチセンス(AS)ベクターを作製した。MC3T3-E1細胞にベクターのみ、あるいはCaR-ASベクターをtransfectionし恒常的発現株を作成した。WesternBlot法及びRT-PCR法によりCaR-AS株においてCaR発現低下を確認した。細胞は3週間培養し、ALP活性はALP染色で、石灰化能はb-グリセロリン酸、アスコルピン酸存在化にAlizarin Red法とvon Kossa法にて検討した。加えて、1型collagen(COLI)、osteopontin(OPN)、osteocmlcin(OCN)の発現をNorthern Blot法、及びRT-PCR法にて検討した。CaR-AS株はコントロール株に比べて1週間培養でALP活性の低下、3週間培養で石灰化能の低下を認めた。AS株において骨基質蛋白のうち、COLI、OPNの発現には明らかな差を認めなかったが、OCNの発現は著明な低下を認めた。骨芽細胞は分化段階に応じた骨基質蛋白を分泌し、石灰化の過程へと成熟をとげる。CaR-ASベクター導入による内在性CaR発現低下により、MC3T3-E1細胞において成熟段階で見られるOCNの発現や石灰化能の低下を認めた。このことから骨芽細胞においてCaR発現は、分化後期の石灰化能獲得に重要である可能性がin vitroの系において初めて示唆された。今後、nornal CaR vectorをMC3T3-E1細胞に過剰発現させ、反対にALP活性、OCN発現、石灰化能が亢進するかどうか確認したあと、研究成果を論文発表する予定である。
クリフォード代数上の解析学の研究とその応用

に焦点を当て、それをベースにした関数論の構成を行った。また、研究分担者の福武は位相空間に関する結果を、そして原はヒルベルト空間上の作用素に関する結果を得た。以下に述べる結果およびこの研究に関連する結果が得られた。(ただし,p+q=n,0≦p,q,△_p,△_qはそれぞれp,q実変数のラプラシアン)を考察し、それをベースした関数論の構成を行った。実際、代数系として、Clifford代数を採用し、複素関数論におけるラプラスの方程式に対して「Cauchy-Riemannの方程式」を採用したようにGeneralized Euler-Poisson-Darbour方程式に対応する「1階偏微分方程式系(Generalized Cauchy-Riemannの方程式系)」を見つけた。そして、このGeneralized Cauchy-Riemannの方程式系を用いて、クリフォード代数に値をもつ関数のregularityを定義し、Generalized Euler-Poisson-Darbour方程式をベースにしたクリフォード代数上の関数論の構成を行った。ここで構成されたGeneralized Euler-Poisson-Darbour方程式をベースにした関数論は今までに研究されてきたラプラスの方程式やGeneralized Axially Symmetric PotetialTheory方程式をベースにした関数論を包括する結果である。ここで得られた結果は投稿準備中である。
小胞体タンパク質ミツグミン５６の機能解析

小胞体タンパク質MG56はHHATL(Hedgehog acyltransferase-like)とも呼ばれ、発現は成獣マウスでは骨格筋、心筋に、発生学的には生後1週目から爆発的に上昇し維持される。MG56はヘッジホッグタンパク質パルミチン酸転移酵素と相同性が高いので脂肪酸転移酵素活性の有無を検討したが検出することはできなかった。MG56ノックアウトマウスは正常に生まれ7日までは他の遺伝子型マウスと変わらず発育するが、その後は体重増加がなく2週以内に死亡する。死因としてミルク欠乏による飢餓が考えられ、骨格筋で重篤なERストレスの発症を見出し、MG56が筋成熟過程に必須であることを報告した。骨格筋小胞体は細胞内Ca2+ストアとして重要な役割を果たしている。骨格筋では細胞膜が内部に管入した横管が発達しており、その両側に小胞体が近接した三つ組構造を形成する。三つ組構造はカルシウムシグナル伝達機構にとって非常に重要であり、その分子構築を解明することは骨格筋にとどまらず、細胞学的に大きな意味を持つ。我々はこれまでにいくつかの三つ組構造に特異的に発現する蛋白質を精製、その遺伝子クローニングを成功させ、成果を発表してきた。本研究課題のMG56は筋小胞体の三つ組構造の小胞体に発現する膜たんぱく質である。MG56蛋白質は、膜に存在する脂肪酸転移酵素、MBOAT(membrane-bound O-acyl transferase)ファミリーであるため、何らかの酵素活性を持っていることが期待される。また、ノックアウトマウスを樹立した。MG56ノックアウトマウスは、生後1週間までは異常がみられないが、以後発育が遅れだし、生後2週間以内に全てのマウスが死亡する。生後1週間という時期は、筋肉が成熟を始める時期で、この頃より、リアノジン受容体、電位依存性Caチャネルなど、筋組織で重要な役割を果たす蛋白質の発現が増加してくる。この筋組織成熟の機構にかかわっているものとして、MG56がこれら蛋白質へ脂肪酸付加といった翻訳後修飾をしているのではないか、との仮説をたて検証を試みている。骨格筋小胞体は細胞内Ca2+ストア機能に特化したオルガネラである。申請者らは長年筋小胞体膜タンパク質を新規同定し、その機能を明らかにする生物学研究を手掛けてきた。数年前に見出したミツグミン56 (MG56)と命名した膜貫通タンパク質は筋小胞体の終末部に分布し、心臓と骨格筋に特に強く発現している。発生学的には、生後5日目くらいから確認され始めその後急激に増加していく。またMG56遺伝子欠損マウスは生後1週間あたりから発育不良を呈し生後2週間までに死亡する。ノックアウトマウスの異常が認められ始める時期とMG56の発現開始時期が重なることは、MG56の生理機能の重要性を強く示唆していると考えられる。MG56の生体内機能の解明へ向けた本研究推進により、横紋筋等の興奮性細胞におけるCa2+シグナル解明やヒト筋肉疾患の原因遺伝子ではないか、などユニークな学術的貢献となることが期待される。既に樹立していたMG56ノックアウトマウスの解析を優先的に実施した。。MG56ノックアウトマウスは、生後1週くらいから体重減少し始め、生後2週までに全て死亡する。組織学的解析により、生後7日目のノックアウトマウスの骨格筋小胞体は空砲がみられる異常所見が認められた。また、同じ時期の血液生化学的検査や胃のミルクが生後7日以降減少し死亡した時にはほとんど認められないことより、死因はミルク摂取障害による飢餓と考えられる。小胞体タンパク質MG56は別名HHATL(hedgehog acyltransferase-like)とも呼ばれ、成獣マウスでは骨格筋、心筋に高発現しているが機能は不明なタンパク質である。そこでMG56の機能解析を研究テーマとして実験を行なった。発生学的にはその発現量は生後1週あたりから爆発的に上昇しそのまま維持される。MG56/HHATLはその名前が示すようにヘッジホッグタンパク質にパルミチン酸を転移する酵素(HHAT: hedgehog acyltransferase)と相同性が高く、従って機能解析のアプローチとして脂肪酸転移活性の有無を検討した。またノックアウトマウス(KOマウス)を作製しその表現型から機能解析を試みた。1.酵素活性の検討:コムギ無細胞系による組み換えタンパク質合成、もしくは培養細胞への一過性強制発現によりMG56を発現させパルミチン酸転移酵素の活性を検討した。パルミチン酸を受け取るタンパク質としてリアノジン受容体、ジャンクトフィリン、カルセクエストリンを候補と考え、タンパク質を同じくコムギ無細胞系により合成し、14C-パルミチン酸の取り込みを調べた。残念ながらこれらタンパク質にパルミチン酸の取り込みは確認できなかった。2.KOマウスの解析:MG56KOマウスは正常に生まれ、1週間までは他の遺伝子型と変わらず発育する。しかしながら1週を過ぎると体重増加がなくなり2週を経過できずに死亡する。

その原因としてはKOマウスを解剖すると胃内のミルク含有量が減少しており、9日目以降はミルクがほとんどなくなることから飢餓による死ということが考えられた。MG56が高発現している骨格筋をジーンチップにより解析し、重篤な小胞体ストレスの発生を見出し、MG56は筋肉の成熟に必須であることを報告した。生化学本年度は新たに以下の進展があった。1.ジーンチップ解析やその後のリアルタイムPCR,タンパク質解析により、MG56ノックアウトマウスの骨格筋細胞ではERストレスが重篤に起こっていることがわかった。しかしながらMG56の発現が2番目に高い心臓では軽度であった。2.コムギ無細胞系でのMG56合成により、高純度のMG56を得ることができた。ノックアウトマウスを樹立していたため、組織学的所見や、明らかな表現型の異常は順調に検査できた。しかしながら、その表現型と新規タンパク質MG56の機能との関係はこれからの課題である。1.上述のように、高純度のMG56をコムギ無細胞系により合成することができたので、筋組織の主要蛋白質も合成して、MG56の脂肪酸付加の酵素活性能を検討する。まず第一にリアニジン受容体への修飾の有無を検討する。2.ERストレスを惹起するものとして、MG56欠損にによる特異的蛋白質への修飾不良が考えられる。修飾されずに不良な蛋白質として処理されたのであれば、そのタンパク質は減少しているはずである。ノックアウトマウス骨格筋の三つ組構造部分を密度勾配法により濃縮して減少している蛋白質がないかを検討する。1.ノックアウトマウスの解析:ノックアウトマウスがミルク摂取障害により死亡することの原因解明のため、筋肉の聴力測定を計画している。MG56は骨格筋に多く発現しているので、まず筋肉に異常かないかを検討する。2.タンパク化学的解析:MG56のタンパク化学的性質を明らかにするために、まずはウサギ骨格筋からの精製法を確立する。総膜分画を調整し、可溶化の後、抗体カラムに吸着させたMG56を抗原ペプチドを加え競合的に溶出する。可溶化試薬や可溶化条件、抗体カラム時の塩濃度等の最適化を行い、高純度MG56調製法の確立を急ぐ。得られる精製試料を化学架橋薬処理することにより、MG56の多量体形成能を明らかにする。また、免疫沈降法によりMG56に結合するタンパク質の同定をめざす。共同研究打ち合わせにて、無細胞系での組み換え蛋白質合成、それを用いての酵素活性検討を今後の大きな研究計画とした。そのための準備に今年度は終わってしまったが、次年度にさまざまな条件で挑戦する予定である。組み換え蛋白質合成のための試薬代や、RI標識の脂質の購入のために使用する。どちらも高価な試薬であるため、今年度を切り詰めて繰り越した。該当なし
環動部位を有する新奇有機‐無機ハイブリッドマテリアルの開発

環状化合物としてネイティブシクロデキストリンを、貫通化合物としてポリ乳酸、ポリグリコール、ポリカプロラクトンを選択し、湿式法を適用して水系混合溶媒中で有機-無機ハイブリッドマテリアルの基盤となるポリロタキサンを形成させた。ポリロタキサンの形成は核磁気共鳴法、質量分析、液体クロマトグラフィー、元素分析等を駆使して確認した。また、材料として適度な強度が必要となることから、ポリロタキサンを構成する環状化合物に架橋可能な連結部位を導入することを検討した。イミダゾリウム塩もしくはシクロペンタジエンを導入したCD誘導体の合成に成功し、架橋点として機能することも確かめた。現在、再生医療分野において、組織再生のための人工足場材に関する研究が盛んに行われている。本研究では、シクロデキストリンを用いて再生医療のための生体吸収性材料を指向した新奇の有機-無機ハイブリッドマテリアルを開発することを最終目的としている。まず、本研究の第一課題であるネックレス状の超分子構造体(ポリロタキサン)の形成を検討するため、環状化合物としてシクロデキストリン(α-,β-,およびγ-CD)を,貫通化合物としてポリ乳酸(PLA)やポリグリコール酸(PGA)、ポリカプロラクトン(PCL)をそれぞれ購入して検討した。超分子構造体の形成は、通常の湿式法を適用して、水および水系混合溶媒中において検討し、核磁気共鳴法(NMR)、質量分析(MALDI-TOF)、液体クロマトグラフィー(HPLC)、元素分析を使って解析した。また、材料に剛直性を持たせるためにポリロタキサン同士を適度に連結する必要があり、そのために、環状化合物に連結部位を導入することを検討した。具体的には各種金属と結合可能なカルベンやシクロペンタジエニル等の官能基をシクロデキストリンへ導入できるか検討した。既存法で得たシクロデキストリンモノトシル体を原料とすることにより、シクロデキストリンの一級水酸基側を分子変換し、前駆体となるイミダゾリウム塩誘導体やシクロペンタジエン誘導体を合成し、NMR、MALDI-TOF, HPLC,元素分析等を用いて、得られた化合物を構造決定した。平成27年度の実施計画では、ネックレス状の超分子構造体の形成検討後、この構造体の分解性能を評価することとしていた。本実験開始にあたって、HPLCの購入の選定で時間を要し、HPLCによる検討評価が遅れたため、分解性能の検討には至っていない。今後検討していく予定である。現在、再生医療分野において、組織再生のための人工足場材に関する研究が盛んにおこなわれている。本研究では、シクロデキストリン(CD)を用いて、再生医療のための生体吸収性材料を指向した新規の有機-無機ハイブリッドマテリアルを開発することを最終目的として研究を進めている。まず、本研究の第一課題であるネックレス状の超分子構造体(ポリロタキサン)の形成を検討するため、環状化合物としてネイティブCD(α-、β-およびγ-CD)を、貫通化合物としてポリ乳酸(PLA)、ポリグリコール(PGA)、ポリカプロラクトン(PCL)をそれぞれ購入して検討した。超分子構造体の形成は、通常の湿式法を適用して、水および水系混合溶媒中において検討し、核磁気共鳴法(NMR)、質量分析( MALDI-TOF MS)、液体クロマトグラフィー(HPLC)、元素分析を使って解析した。また、材料として用いるためには、このポリロタキサン同士を適度に連結(架橋)して剛直性を付与してやる必要があることから、ポリロタキサン表面、つまり環状化合物側に架橋可能な連結部位を導入することを検討した。具体的には各種金属と結合可能なN-ヘテロカルベンやシクロペンタジエニルなどの官能基をCDに導入できるかを検討した。既知法で得たCDモノトシル体およびメチル化CDモノトシル体を出発原料として、CDの一級水酸基側を分子変換し、前駆体となるイミダゾリウム塩誘導体やシクロペンタジエン誘導体を合成し、NMR、MALDI-TOF MS、HPLC、元素分析等を用いて、得られた化合物の構造を決定した。次に、これらのCD誘導体が各種金属と結合し、架橋点として利用できるかを検討した。鉄、ロジウム、ルテニウム等で金属錯体の形成が認められた。今後、これらのCD誘導体を用いてロタキサンを合成し、ロタキサン同士の架橋を検討する予定である。平成27年度実施できなかった項目を検討するとともに、平成28年度に実施計画したハイブリッド化を目指す予定である。その他、新規次項を検討したいと考えている。シクロアミロースはグルコースが2250程度重合した環状化合物であり、シクロデキストリンよりもより分解特性に優れている可能性がある。シクロデキストリンと同様の構造を有するシクロアミロースを環状化合物に用いて、ポリ乳酸(PLA)、ポリグリコール酸(PGA)、ポリカプロラクトン(PCL)などの高分子と新規の複合有機材料を作成したいと考えている。

超分子化学計画していた旅費が所属している講座費でまかなえたため、その分、余剰金として次年度に使用することとした。一部は試薬代・器具代に使用した。有機材料、無機材料の購入、ガラス器具等の消耗品として使用する。
多重解析相による腸管感染症の病原体伝搬カイネティクスの解明

腸管感染症の原因、流行を捉える際には受診患者、保健所への届け出患者を基本とした患者由来サーベイランスがある。いっぽうで、受診に至らない感染者、不顕性感染者が存在していることは明らかであるが、そのサーベイランス体制を構築することは困難である。しかしながら、軽症患者あるいは不顕性感染者を含めた総合的な解析によって、流行規模や流行株、発症にどのような影響を与えているのかを解明することが真の伝搬解明につながる。そこで、下水環境における病原体を解析することでこの課題に取り組むこととした。特にノロウイルス、C.difficileは世界的な健康・経済に関わる社会問題となっていることから、両病原体の検出を試みた。先行的にアリゾナで実施された2011-2012年の下水調査の濃縮サンプルを用いノロウイルス、C.difficileの検出を試みた。ノロウイルスキャプシドN末端領域の増幅に成功したが、C.difficileの毒素遺伝子は検出されなかった。増幅産物について次世代シーケンサーを用い検出株のバリエーション解析を開始した。また本研究は米国CDCと連携し、世界的な小児ノロウイルス検出株の地域的、時間的相関を解析する。そのため5歳未満の小児から検出されるノロウイルスの塩基配列解析を実施した。長期的視点に立って小児における疾患・病原体サーベイランスを環境データと突合するため、長期間にわたって環境および小児サーベイランスデータの解析を進めていく。解析対象地域は一地域を長期間にわたってサーベイランスすることで詳細な解析となることが期待される。加えて、世界的に流行するあるいは今後の侵入が懸念される疾病に対して伝搬様式を解明するためには国際連携が重要である。本活動の進展につなげるべく、海外研究者を招聘してセミナーも開催した。米国協力機関であるアリゾナ大学および米国疾病予防センターを訪問し、今後の研究計画の打ち合わせを行った。アリゾナ大学では分担研究者が2011年から環境水における共同研究を進めており、2011年から2箇所の下水処理施設で毎月採取された流入水計26サンプルからノロウイルスキャプシドN末端約300bpの増幅を確認した。2011-2012年に同施設で採取された流入水および放流水サンプル合計48検体からはC.difficile毒素TcdA、TcdB、CdtA、CdtB遺伝子は検出されなかった。次に小児胃腸炎患者(5歳未満)におけるノロウイルス分子疫学としてRdRpおよびキャプシド領域の配列登録をノロウイルスの検出配列を登録するシステムNoroSurvに日本で唯一の研究拠点として参加した。NoroSurvのデータに基づく世界的な分子疫学解析について第7回International Calicivirus Conference(ICC)にて協力研究者Dr. Jan Vinjeが発表予定である。また、2019年に名古屋医療センターで分離されC.difficileと同定された103菌株のうち79株はTcdAとTcdB遺伝子を保有していた。これら79株のうち4株はさらにCdtAとCdtB遺伝子を保有していた。先行調査にて得られた下水試料を用いて、NGSによるdeep sequence解析を開始した。今後このデータを解析し、採取前後のシーズンにおける小児流行株との関連性について解析する。また、国内における下水環境水からの検出に取り組む予定であり、下水処理対象地域と小児サーベイランスのフィールド整備を行う。今年度開催されるICCにてNoroSurv協力機関の会議が開催され、その場を利用して本研究に世界的な協力を求める。また、米国ニューオリンズ、札幌市、大阪府内においても下水調査を開始する。C.difficileについては引き続き菌株収集と解析系の構築を進める。これまでに解析された菌株につては分子疫学的解析を進め、データベースに登録されている菌株と比較する。

米国協力機関であるアリゾナ大学および米国疾病予防センターを訪問し、今後の研究計画の打ち合わせを行った。アリゾナ大学では分担研究者が2011年から環境水における共同研究を進めており、2011年から2箇所の下水処理施設で毎月採取された流入水計26サンプルからノロウイルスキャプシドN末端約300bpの増幅を確認した。2011-2012年に同施設で採取された流入水および放流水サンプル合計48検体からはC.difficile毒素TcdA、TcdB、CdtA、CdtB遺伝子は検出されなかった。次に小児胃腸炎患者(5歳未満)におけるノロウイルス分子疫学としてRdRpおよびキャプシド領域の配列登録をノロウイルスの検出配列を登録するシステムNoroSurvに日本で唯一の研究拠点として参加した。NoroSurvのデータに基づく世界的な分子疫学解析について第7回International Calicivirus Conference(ICC)にて協力研究者Dr. Jan Vinjeが発表予定である。また、2019年に名古屋医療センターで分離されC.difficileと同定された103菌株のうち79株はTcdAとTcdB遺伝子を保有していた。これら79株のうち4株はさらにCdtAとCdtB遺伝子を保有していた。先行調査にて得られた下水試料を用いて、NGSによるdeep sequence解析を開始した。今後このデータを解析し、採取前後のシーズンにおける小児流行株との関連性について解析する。また、国内における下水環境水からの検出に取り組む予定であり、下水処理対象地域と小児サーベイランスのフィールド整備を行う。今年度開催されるICCにてNoroSurv協力機関の会議が開催され、その場を利用して本研究に世界的な協力を求める。また、米国ニューオリンズ、札幌市、大阪府内においても下水調査を開始する。C.difficileについては引き続き菌株収集と解析系の構築を進める。これまでに解析された菌株につては分子疫学的解析を進め、データベースに登録されている菌株と比較する。次世代シーケンサー解析の費用を計上していたが、解析依頼が年度を越えてしまったため次年度使用額へ計上となった。
放射線混合照射による影響のアセスメント

放射線被曝は宇宙や事故等でみられるように、複数放射線で同時に生じる場合がある。二種類の放射線による混合照射の、単照射のパラメーターによる細胞生存率のモデル(拡張Zaidcr-Rossiモデル)は以前研究代表者(鈴木)が既に示し、昨年度はn種類の放射線同時照射効果を拡張Zaidcr-Rossiモデルを用いて、高、低線量率に分けて解析した。本年は、さらにこれを検討した結果を報告する。2種類の放射線による同時照射効果は、拡張Zaider-Rossiモデルの特殊例として求め、3種類の放射線による同時照射効果は、2種類の放射線を概念的に1種類と考え、2種類の放射線による同時照射効果とみなすことができる。同様のことを繰り返し、一般形n種類の放射線による同時照射効果が求められ、数学的帰納法で証明された。q(0の取り扱いを避け、q(t)=lと0のみを解析したが、q(t)がβやDと独立であるから、n種類の同時照射効果は、線量率に関係なく一つの式(モデル)でまとめて表せることがわかる。なお、本報告書はデータベース化のため、結論である理論モデルの数式が使えないので、詳細については既に発表してしいる以下の論文を参照されたい。報告者は、二種類の放射線によるどのような時間的な組み合わせの照射でも、それぞれの単一放射線による生存率曲線のパラメーターα、β、線量、照射時間を用いて、混合照射効果を計算できるモデルを拡張Zaider-Rossiモデルとして提案してきた。本研究(9年度)ではさらにn種類の放射線による混合照射効果に拡張することを試み、同時、短照射時間という条件で以下の数理モデルを求めた。データベース入力で数式が使えないため、文章で説明する。n種類の放射線による混合照射の細胞生存率Sは単一放射線の場合同様、線量Dの二次関数(0次なし)の指数で表される。一次係数αはそれぞれの放射線のαのDに関する重量平均であり、二次係数βはそれぞれの放射線のβの平方根のDに関する重量平均の二乗である。
CRM1による核外輸送:X線結晶構造解析から生細胞内機能メカニズム解明への展開

核と細胞質の間の高分子能動輸送は、真核細胞の多様な生理機能に必須である。CRM1は代表的な核外輸送受容体(exportin)であり、Leu-rich nuclear export signal (NES)をもつ輸送基質(cargo)を認識して核から細胞質に運び出す。CRM1による核外輸送では、まず核内でCRM1とNES-cargoとRanGTPが3者複合体(核外輸送複合体)を形成する。本研究では、出芽酵母のCRM1単独の結晶構造を2.1Å分解能で解き、CRM1-NES-RanGTP複合体との構造比較ならびに構造情報に基づいた変異体解析により、CRM1の自己阻害機構およびCRM1とNESの結合がRanGTPに依存する機構を解明した。CRM1は代表的な核外輸送受容体であり、核外輸送シグナル(NES)をもつ輸送基質(cargo)を認識して核から細胞質に運び出す。この複合体はCRM1と核膜孔複合体構成蛋白質群の相互作用により核膜孔を通過する。最後に細胞質で、RanによるGTP加水分解を促進する蛋白質群(RanBP1, RanGAP)の作用によりCRM1核外輸送複合体は解体される。最近CRM1-NES-RanGTP複合体の結晶構造が解かれ、CRM1によるNESの特異的認識機構の理解が進んだ。これと同時期に当研究室では、細胞質でのCRM1核外輸送複合体解体反応中間体に相当するCRM1-RanBP1-RanGTP複合体の結晶構造を解き、「RanBP1がCRM1の構造変化を引き起こし、NES結合部位をopen状態からclosed状態に変化させることによりNES-cargoの解離を促進する」というアロステリック機構を明らかにした。残された未解決課題の一つはCRM1とNES-cargoの結合がRanGTPに依存する機構の解明である。「CRM1単独で最も安定な構造がNES結合型の構造とは異なり、CRM1をNES結合型の構造に変化させるためにRanGTPの結合エネルギーが利用されているということが、CRM1とRanGTPが協同的にNESを認識する機構の核心である」と推測されてきたが、その機構を確立するためにはCRM1単独の構造を高分解能で解くことが必要不可欠であった。そこで本研究ではCRM1単独の結晶構造を2.1オングストローム分解能で解いた。さらに、一連の結晶構造解析から推測されるメカニズムを機能解析により検証した。真核細胞において、核-細胞質間の高分子能動輸送は、細胞核機能とその制御を支える重要なプロセスである。CRM1は最もmajorでgeneralな核外輸送受容体(exportin)であり、Leu-rich nuclear export signal (NES)をもつ輸送基質(cargo)を認識して核から細胞質に運び出す。CRM1による核外輸送では、まず核内でCRM1とNES-cargoとRanGTPが3者複合体(核外輸送複合体)を形成する(核内にはRanのGEFが局在するため核内ではRan GTPaseは主にRanGTPになっている)。この複合体はCRM1と核膜孔複合体構成蛋白質群(ヌクレオポリンと総称される)の相互作用によって核膜孔を通過する。最後に細胞質で、RanによるGTP加水分解を促進する蛋白質群(RanBP1とRanGAP)の作用によりCRM1核外輸送複合体は解体される。本研究では、CRM1単独の高分解能X線結晶解析を行い、RanGTP不在下では、CRM1内部の相互作用により、NES結合部位が閉じた構造に安定化されるという自己阻害機構を明らかにし、CRM1-RanGTP-NES複合体との構造比較から、RanGTPがCRM1の自己阻害を解除する仕組みを解き明かした。これにより、核外輸送の方向性制御機構の鍵を握る、「核内での核外輸送複合体形成がRanGTPに依存するメカニズム」を解明した。さらに、CRM1による核外輸送のcofactorとして機能する蛋白質Yrb2の機能発現メカニズムについて、速度論解析と、X線結晶解析による反応中間体の構造解析を行い、Yrb2が核内での核外輸送複合体形成反応を触媒的に促進する機構を解き明かし、輸送因子の無駄遣いを防ぐ蛋白質が細胞内輸送を促進するという新たな概念をも提示するに至った。CRM1単独の構造解析、Yrb2の反応中間体の構造解析に成功し、構造情報に基づいた機能解析(生化学、細胞生物学)も順調に進んでおり、着実にCRM1による核外輸送機構を解き明かしつつある。

Yrb2の機能メカニズムについて、構造に基づいて提唱している作業仮説を、反応速度論解析ならびに、出芽酵母を用いた生細胞での機能解析によって検証する。さらに、CRM1の核膜孔通過機構の鍵を握るFGヌクレオポリンとCRM1の相互作用について、構造解析と機能解析を進め、CRM1による核外輸送機構の包括的理解を目指す。平成23年度は、消耗品をそれほど必要とせず、研究費を大幅に次年度に繰り越した。平成24年度は、より効率よく研究を進めるため、技術補佐員を雇用し、人件費で半分近くの予算を使用する。残りの予算で試薬やプラスチック器具などの消耗品の購入、学会参加旅費や論文投稿料の支払いを行う予定である。
キラル物質における対称性の破れと電磁応答

2018年度の主な実績は以下の通りである.[1]カイラル磁性体は,対称性由来の横波弾性波・スピン波の結合がある.この結合は,結晶のカイラリティを反映して一方通行の(非相反的な)弾性波を生み出す.この成果についてPhys.Rev.B 97,184303(2018)に論文発表した.[2]一軸的カイラル磁性体に振動磁場をかけると,磁場の向きに応じて本質的に異なる応答が現れることを見出した.この成果についてPhysical Review B 98,144407(2018)に論文発表した.[3]対称性の理論を活用して,反強磁性絶縁体においてカイラリティ自由度を持つマグノンカレントが誘導できることを示した.この成果について,Phys.Rev.B 98,134422(2018)に論文発表した.[4]軌道角運動量を運ぶ光である光渦をランダウ量子化された2次元電子系に照射すると,従来知られていなかった光遷移が起きることを示した.この成果について,J.Phys.Soc.Jpn.87,113703(2018)に論文発表した.[5]キャビティに閉じ込めたマイクロ波をナノスケールオブジェクトと結合して力学的に操作する問題が大きな注目を集めている.この問題に関して,カイラルソリトン格子を用いた共鳴機構の理論提案を行った.この成果についてPhys.Rev.B 98,220411(2018)に論文発表した.[6]カイラル磁性体薄膜では,2次元性に由来する特有の融解現象が期待できる.この問題は,磁気系におけるコスタリッツ・サウレス転移の検証という大きな問題と結びついている.この問題に実験・理論両面から取り組み,結晶カイラリティを直接反映した位相欠陥の融解現象を見出した.この成果についてPhys.Rev.Lett.122,017204(2019)に発表した.以下に述べる成果は当初予想しなかったものであり,2018年度最大の成果である.磁性体中の磁気モーメントのようなベクトル量を構成要素とするシステムの場合,ベクトルの配向分布がつくる「渦」が結合したり乖離したりすることで転移が記述される.この現象を最初に予言したコステリッツとサウレスには2016年のノーベル物理学賞が授けられた.さらに,ベクトルの位置にも揺らぎを許す場合,位置の秩序と配向の秩序が現れ融解が3段階で起きることが1970年代に予言された.この提案は提案者(コステリッツ,サウレス,ハルペリン,ネルソン,ヤング)の頭文字をとってKTHNY理論と呼ばれる.しかし,その実証例はコロイド懸濁液,層状液晶,固体表面の気体吸着などに限られており,本命である磁性体での例は見出されぬままであった.今回,戸川,岸根らは2次元系特有の融解現象が左右対称性の破れた磁性体(カイラル磁性体)の薄膜で起きると予想し,磁性体としては世界で初めて3段転移の実証に成功した.今回発見では,磁気モーメントの捩じれが温度とともに増発してらせんの周期が縮む,という新たな第2段階の中間相が見出された.溶けるというと,密度が減ると考えるのが普通だが,今回の例は密度が増大する極めて新しいタイプの融解現象である.2018年度までに予想を上回る成果が得られている.こでは,研究分担者および,海外(ロシア,イギリス,カナダ)共同研究チームとの連携体制が確立できたためである.研究課題を共有し,研究手法を持ち寄り統合する体制も整った.今後はこのチームワークをより進化発展させ,理論物理研究ならではの「当初予想しなかった結果」を出していきたい.29年度は申請時点で標榜した「Zilchの基礎理論の構築」をほぼ達成することができた.また,ソリトン格子の電磁応答(ダイナミクス)においても結合振動しダイナミクスの発見など重要な(予期せぬ)発見があった.2018年度の主な実績は以下の通りである.[1]カイラル磁性体は,対称性由来の横波弾性波・スピン波の結合がある.この結合は,結晶のカイラリティを反映して一方通行の(非相反的な)弾性波を生み出す.この成果についてPhys.Rev.B 97,184303(2018)に論文発表した.[2]一軸的カイラル磁性体に振動磁場をかけると,磁場の向きに応じて本質的に異なる応答が現れることを見出した.この成果についてPhysical Review B 98,144407(2018)に論文発表した.[3]対称性の理論を活用して,反強磁性絶縁体においてカイラリティ自由度を持つマグノンカレントが誘導できることを示した.この成果について,Phys.Rev.B 98,134422(2018)に論文発表した.[4]軌道角運動量を運ぶ光である光渦をランダウ量子化された2次元電子系に照射すると,従来知られていなかった光遷移が起きることを示した.この成果について,J.Phys.Soc.Jpn.87,113703(2018)に論文発表した.[5]キャビティに閉じ込めたマイクロ波をナノスケールオブジェクトと結合して力学的に操作する問題が大きな注目を集めている.この問題に関して,カイラルソリトン格子を用いた共鳴機構の理論提案を行った.この成果についてPhys.Rev.B 98,220411(2018)に論文発表した.

[6]カイラル磁性体薄膜では,2次元性に由来する特有の融解現象が期待できる.この問題は,磁気系におけるコスタリッツ・サウレス転移の検証という大きな問題と結びついている.この問題に実験・理論両面から取り組み,結晶カイラリティを直接反映した位相欠陥の融解現象を見出した.この成果についてPhys.Rev.Lett.122,017204(2019)に発表した.以下に述べる成果は当初予想しなかったものであり,2018年度最大の成果である.磁性体中の磁気モーメントのようなベクトル量を構成要素とするシステムの場合,ベクトルの配向分布がつくる「渦」が結合したり乖離したりすることで転移が記述される.この現象を最初に予言したコステリッツとサウレスには2016年のノーベル物理学賞が授けられた.さらに,ベクトルの位置にも揺らぎを許す場合,位置の秩序と配向の秩序が現れ融解が3段階で起きることが1970年代に予言された.この提案は提案者(コステリッツ,サウレス,ハルペリン,ネルソン,ヤング)の頭文字をとってKTHNY理論と呼ばれる.しかし,その実証例はコロイド懸濁液,層状液晶,固体表面の気体吸着などに限られており,本命である磁性体での例は見出されぬままであった.今回,戸川,岸根らは2次元系特有の融解現象が左右対称性の破れた磁性体(カイラル磁性体)の薄膜で起きると予想し,磁性体としては世界で初めて3段転移の実証に成功した.今回発見では,磁気モーメントの捩じれが温度とともに増発してらせんの周期が縮む,という新たな第2段階の中間相が見出された.溶けるというと,密度が減ると考えるのが普通だが,今回の例は密度が増大する極めて新しいタイプの融解現象である.Aキラル磁性相理解の深化、B量子流の電磁応答、Cキラル物質科学への展開について段階的に理論研究を積み上げることでキラル物質科学という新領域の基盤理論を構築する。理論手法として対称性理論(群論)、多体量子論、場の理論、非平衡統計力学、非線形力学理論など数理解析的方法と量子化学計算、電子状態計算、モンテカルロシミュレーションなど数値・計算物理的手法を縦横に組み合わせる必要がある。このため、これらの手法のエキスパートからなる共同研究チームを結成して要求される広範な手法に対応する。理論物理研究に根差しつつ実験的検証可能性を常に探求し、結晶学、マグネティクス、ドメインエンジニアリング、スピントロニクス、フォトニクス、プラズモニクス、メタマテリアル、超音波工学など周辺分野の知見をキラリティ概念によって架橋、統合して新たな物質科学分野を切り拓く。2018年度までに予想を上回る成果が得られている.こでは,研究分担者および,海外(ロシア,イギリス,カナダ)共同研究チームとの連携体制が確立できたためである.研究課題を共有し,研究手法を持ち寄り統合する体制も整った.今後はこのチームワークをより進化発展させ,理論物理研究ならではの「当初予想しなかった結果」を出していきたい.
紫外域レ-ザ-用多孔性反射防止膜の開発

石英ガラス表面にボロンイオンを次の様な条件で注入した。イオンエネルギ-注入量ボロンを注入した石英ガラスの分光特性,表面粗さ,レ-ザ-耐力を測定した。ボロンイオン注入の石英ガラスは,波長360nm以下ではボロンによる吸収がみられた。また,表面粗さは基板と殆んで同じであり,36Årmsであった。レ-ザ-耐力については,1.と2.のサンプルではレ-ザ-耐力が40%程度低下した。このボロンイオンを注入した石英ガラスを,Na_2HSO_4,Al^<3+>,Siの混合液で表面処理し,ボロンイオンを除去し,多孔性石英ガラスの製作を試みたが,ボロンイオンをうまく除去できなかった。今後は,さらにボロンイオンを除去できる薬品を捜す必要がある。石英ガラス基板に,Naイオン種を打ち込み,このイオン種を化学処理によって除去し,石英基板表面に屈折率勾配の層を作り,反射防止膜を製作する。平成2年度は,Naを含んだBKー7ガラスを化学的に処理し,BKー7ガラス表面に屈折率勾配を作ることができ,その層が反射防止膜となる事を確認した。次に,石英基板にNaイオン種を打ち込むテストを開始したが,現段階ではうまくいっていない。今後は,イオン種とイオンエネルギ-を変化させながら10^<15>10^<17>個/cm^2ののイオン打込みを行なう予定である。石英ガラス表面に,ボロンイオンを次の様に注入した。その結果,ボロンイオン注入の石英ガラスは,波長360nm以下ではボロンによる吸収がみられた。また,表面粗さの変化は見られなかった。このボロンイオンを注入した石英ガラスを,Na_2HSO_4,Al^<3+>,Siの混合液で表面処理し,ボロンイオンを除去し,多孔性石英ガラスの製作を試みたが,ボロンイオンの除去ができなかった。今後は,さらにボロンイオンを除去できる薬品を捜すが,或いは化学処理で注入イオン量を完全に除去可能なイオン種を調べる必要がある。