hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
転写基本因子と転写調節

1.転写調節因子VP16によるTBP,CCG1との相互作用を介した転写活性化機構の解析転写調節因子VP16の転写活性化領域がTFIIDサブユニットCCG1と競合的にTBPとの相互作用の制御に関わることを明らかにし、転写活性化反応の一局面を明らかにした。2.ヒトTAFII100をコードするcDNAの単離とサブユニット間相互作用の解析TFIIDサブユニットTAFII100をコードするcDNAを単離し、WD40リピート構造を持つことを示した。発現した因子と他のTFIIDサブユニットとの分子間相互作用の解析を行った。3.TATAボックス結合因子TFIID内ヒストンオクタマ-様構造モデルの提出TFIIDサブユニット3種がヒストンH2B、H3、H4様構造を持ち得ることを示した。ヒストンフォールドモチーフ内に欠失が入るとこれらのサブユニット間の相互作用がなくなることを示した。4.精巣特異的な転写伸長因子S-IIの発生過程での発現解析RT-PCR法により、マウス、ラットからS-II因子族3種をコードするcDNAを各々単離した。その上でマウス精巣特異的S-IIを利用して精巣発生過程における発現分布を解析し、減数分裂時から発現していることを明らかにした。5.分裂酵母TATAボックス結合因子TFIIDサブユニットの遺伝学的解析分裂酵母からTFIIDサブユニットの単離を行った。WD40リピート構造を持つTFIIDサブユニットが生存に必須であること、また出芽酵母のものとは機能的に置き換えられないことを示した。6.HIV転写に関与する新しいタイプのクロマチン因子の単離と解析TFIIDと相互作用する因子として単離した因子の中に、Tat相互作用因子として得られた因子のひとつと一致するものがあった。この因子がヒストンアセチルトランスフェラーゼ活性を有する酵素であることを示した。(1)ヒトTFIIDサブユニットをコードするcDNAの単離とその解析ヒストン相同性を持つヒトTFIIDサブユニットをコードするcDNAを新たに2種単離した。それらのTFIIDサブユニットと他のTFIIDサブユニットや基本因子群との相互作用も解析した。(2) TFIID内におけるヒストンオクタマ-様構造モデルの提出ヒストンH2B様構造を持つTFIIDサブユニットをヒストンH4相同性を持つTFIIDサブユニットを利用して単離したが、その相互作用が互いのヒストンフォールドモティーフによることを示した。また、ヒストンH2A相同性を持つ因子も単離したことによりヒストンオクタマ-様構造モデルを提出した。(3) TFIIDサブユニットをコードするcDNAの様々な種からの単離構造・活性相関解析などの実験を考慮し、TFIIDサブユニットをコードするcDNAを様々な種から多数単離した。(4)新しいタイプのヒストンH1の単離TFIIDサブユニット相互作用因子のひとつとして、クロマチン転写において中心的な役割を担うヒストンH1の新しいタイプのものを単離した。(5)転写調節因子VD16による転写活性化機構のモデル提出TBPの様々な変異因子を用いて、VD16による転写活性化機構のモデルを提出した。この結合はCCG1サブユニットのN末側領域が重要な役割を担っていることを示したことになる。(6)組織特異的な転写伸長因子S-11をコードするcDNAの単離とその解析S-IIの組織特異的な機能解析を総合的に行う目的でマウス、ラットからS-II因子族3種のcDNAを単離した。また、発生時における発現パターンを解析し、転写伸長因子としては、初めて発生特異的にコントロールされうることを示した。6.HIV転写に関与する新しいタイプのクロマチン因子の単離と解析
骨改造アルゴリズムを応用した生体荷重ベースのインプラント補綴力的最適化設計の検討

近年,上顎前歯部のインプラント補綴治療後における頬側骨部の経年的な骨吸収が問題となっている.同部の骨吸収はインプラントの安定性だけでなく,粘膜退縮により審美性を損なう危険性もある.しかしながら,このインプラント周囲炎とは異なる骨吸収に対しては不明な点が多い.本研究は,上顎前歯部にインプラント治療が施された患者のCT画像を解析し,経年的な頬側骨壁の厚さの変化を実測,さらにはCT画像から構築した3次元有限要素モデルにより,骨形態変化と骨内歪みエネルギー密度との関連を解析し,両者が有意に相関していることを示した.また,インプラント頬側骨厚と骨内の機械的刺激分布との関連を明らかにした.本年度は,歯科用インプラントに加わる機能的荷重(咬みしめ・咀嚼)を生体内測定し,その測定データおよび被験者のCTデータを基に作成した3次元有限要素解析用モデルを用い,インプラント周囲の骨反応について解析した.生体内測定実験では,被験者の下顎臼歯部に埋入されていた3本のインプラントに対する3ユニットのインプラント固定性補綴装置において,インプラント支台本数や位置を変化させ,機能時の荷重を測定したが,有限要素モデルにおいても生体内同様のインプラント支持条件を再現した.この条件には,3本全てのインプラントを使用したもの,両端2本のインプラントを使用したブリッジ形態のもの,また端と中央のインプラントを利用した近心,遠心にカンチレバー部を持つもの,という計4条件を設定した.また,よりリアリティのあるモデルとするために,被験者CT値を基に骨密度を推定し,不均質性の骨モデルを採用した.解析の結果,歯列全体での随意的最大咬みしめ時に比較して,当該インプラント補綴装置部での咀嚼時の方がインプラント周囲の骨内相当応力および相当歪みは大きくなる傾向であった.また,3本使用した場合やブリッジ形態に比較して,カンチレバー部を持つ形態で骨内相当応力・相当歪みは大きくなる傾向であり,また特にカンチレバーに隣接するインプラントにおいてその傾向は顕著であった.さらに骨の応力・歪みが顕著に観察されたインプラント頚部に焦点を当て調査すると,全体的に舌側に比較して頬側の骨の応力・歪みが大きくなる傾向であった.現在,上記の生体データをベースにした解析モデル,および被験者の経時的X線写真を基に,本研究の目的である,インプラント荷重ベースの骨リモデリングシミュレーションのためのアルゴリズムの算出を試みている.現時点ではおおむね順調に進展していると思われる.しかしながら,本研究のベースとなるインプラントに加わる荷重の生体内測定に関しては被験者のリクルートがやや困難な状況であり,このことが今後の進捗に影響する可能性がある.下顎臼歯部3歯欠損に対しインプラント3本支台の固定性補綴治療が施され,経過良好な患者1名を被験者とした.補綴終了後の経年的パノラマX線画像データ(1,2,3,4年後)を用いて,インプラント周囲の骨密度変化を分析した.また,この患者の下顎骨を再現した有限要素解析モデルを作成し,前年度に小型水晶圧電式センサを用いて,咬みしめや咀嚼等の機能時にインプラントに加わる荷重を生体内にて3次元的に測定し,使用する支台インプラントの位置・本数を変化させ,4パターンの支持形態条件(3本支台(被験者に適用した補綴形態),2本支台ブリッジ・近心カンチレバー・遠心カンチレバー)を設定し,各条件において荷重測定をしたデータを入力した.インプラントおよび上部構造は患者口腔内と同一規格になるようCADソフトウェアにて作成し,モデル上に再現した.生体内実測荷重データを有限要素モデルに入力し,骨内の歪みエネルギー密度を解析した.有限要素解析により得られた歪みエネルギー密度分布をベースに骨リモデリングシミュレーション解析を行い,補綴4年後の骨密度変化をシミュレーションにより算出した.このシミュレーション結果を実際の患者骨密度変化と比較し,シミュレーションアルゴリズムと演算式に修正を加えることにより,臨床的に妥当性の高い非線形骨リモデリングアルゴリズムを構築した.構築された患者固有非線形骨リモデリングアルゴリズムによりシミュレートされた骨密度変化は,実際の生体骨密度変化に対して有意に相関した(p<0.01).現時点ではおおむね予定通りに進行していると思われる.しかしながら,本研究のベースとなる生体内測定の被験者のリクルートがやや困難であり,今後の進捗に影響する可能性もある.本研究では,インプラントに加わる力とインプラント周囲骨の骨リモデリングとの関連に関して調査した.臨床に直結した知見を得るために,過去に代表者らの研究グループにて,小型水晶圧電式センサを用いて行ったインプラントに加わる荷重の生体内測定研究にて得られた荷重実測値を応用し,インプラント周囲骨の骨リモデリング解析研究を行った.下顎左側臼歯部にインプラントが3本埋入されている被験者の荷重データを応用した.CTデータから構築した3次元下顎骨モデルをベースとした有限要素解析モデルを構築し,生体実測荷重値を咬合力入力値とした解析を実施し,インプラント周囲骨内の歪みエネルギー密度を算出した.その後,ウォルフの法則をベースとした骨リモデリングアルゴリズムを応用し,経年的なインプラント周囲骨リモデリングをシミュレーション解析した.さらに,解析結果を本被験者の実際の経年的骨密度変化アウトカムと対比することで,解析結果の臨床的妥当性についても検証した.

これにより,被験者下顎骨密度変化に対応した非線形骨リモデリングアルゴリズムを算出することに成功したこのアルゴリズムを応用し,骨密度変化予測シミュレーションを試行した.すなわち被験者が,下顎左側3歯欠損部を2本のインプラントを支台としたブリッジで補綴すると仮定し,インプラント周囲骨の骨密度がどう変化するかを予測した(本被験者は実際には3本支台の上部構造にて補綴した).補綴後4年経過後に通常のブリッジや近心カンチレバーブリッジ形態では骨吸収は認められず,遠心カンチレバーブリッジ形態では一部に骨密度の低下が認められるという予測結果が得られた.このような被験者固有の骨リモデリングアルゴリズムを用いたシミュレーションを治療計画段階にて行うことが可能となれば,インプラント埋入・補綴設計を力学的に最適化することが可能となり,その臨床的意義は極めて大きいと考える.近年,上顎前歯部のインプラント補綴治療後における頬側骨部の経年的な骨吸収が問題となっている.同部の骨吸収はインプラントの安定性だけでなく,粘膜退縮により審美性を損なう危険性もある.しかしながら,このインプラント周囲炎とは異なる骨吸収に対しては不明な点が多い.本研究は,上顎前歯部にインプラント治療が施された患者のCT画像を解析し,経年的な頬側骨壁の厚さの変化を実測,さらにはCT画像から構築した3次元有限要素モデルにより,骨形態変化と骨内歪みエネルギー密度との関連を解析し,両者が有意に相関していることを示した.また,インプラント頬側骨厚と骨内の機械的刺激分布との関連を明らかにした.本研究のベースとなるインプラントに加わる荷重の生体内測定における被験者を増加する.また,骨リモデリングアルゴリズム計算に関しては,研究協力者(工学博士)による工学的知識・手法のサポートの元,算出を試みる.本研究に参加可能な被験者のリクルートを強化する.また,前年度に構築できた骨リモデリングアルゴリズムを多くの症例に対し応用するために必要な改良を施していく.そのために研究協力者(工学博士)による知識・技術サポートを積極的に得ていく.補綴理工系歯学次年度使用額が生じた理由は,本研究のベースとなる生体内測定を行うための被験者数の確保が予定より進捗していないこと,またそれに伴い生体内測定実験に用いる物品の購入数が予定より少なかったことが挙げられる.当該年度に購入した物品が予定よりも減額されたため,次年度使用額が生じたと考えられる.次年度に実験計画に準ずる数の被験者を確保できれば,助成金が予定通り使用される予定である.また,工学的解析において,今後新たな解析が必要になることが予測され,その際の解析ソフトウェアの購入,およびそれに関わる謝金等,支出が増加する可能性がある.次年度はこの使用額を含め,主に解析を終了させること,および研究結果の公表(旅費・印刷代)のために使用する計画である.
アルコ-ル性肝障害の発症における食事脂肪の質的意義について

アルコ-ル性肝障害の発症における食事脂肪の質的な差異の影響を明らかにするため,過去2年間にわたって,動物性と植物性脂肪あるいは,多価不飽和肪脂肪酸であるエイコサペンタエン酸(EPA)を豊富に含む魚脂を用いて実験してきた.その結果,アルコ-ル性肝障害の発症と進展には植物性脂肪や魚脂が増悪因子として働くことを明らかにした.その機序を明らかにするため,今年度は,牛脂とサフラワ-油を用いた慢性アルコ-ル実験を行い以下の成績を得た.(1)門脈血流に及ぼす影響をみるため,超音波トランジェント血流計による門脈本幹の血流量を測定し,牛脂群に比べて,牛脂アルコ-ル群は34%の減少を認めたが,サフラワア-に比べて,サフラワ-アルコ-ル群では逆に10%の増加を示した.(2)肝線維化担当細胞である伊東細胞を各群について電顕的に観察し,細胞あたりの脂肪滴の占める面積比を算出したが,アルコ-ル群は食事脂肪の差に関係なく脂肪滴が減少した.(3)脂肪の種類の差によるアラキドン酸カスケ-ドを介するロイトコリエンの関与を考え,肝組織中ロイコトリエンを測定した.その結果,ロイコトリエンB4,C4はいずれもサフラワ-アルコ-ル群で最も有意な増加を示した.さらにロイコトリエンは,肝内リノ-ル酸・アラキドン酸,肝内過酸化脂質と有意な正の相関を認めた.さらに,Pー450活性とリノ-ル酸,アラキドン酸とも有意な正の相関を示した.以上の成積より,植物脂肪がアルコ-ル性肝障害の増悪因子になる機序として,アラキドン酸カスケ-ドを介するロイコトリエンの増加が関与していることが明らかとなった.アルコ-ル性肝障害の発症における食事脂肪の質的な差異の影響を明らかにするため,過去2年間にわたって,動物性と植物性脂肪あるいは,多価不飽和肪脂肪酸であるエイコサペンタエン酸(EPA)を豊富に含む魚脂を用いて実験してきた.その結果,アルコ-ル性肝障害の発症と進展には植物性脂肪や魚脂が増悪因子として働くことを明らかにした.その機序を明らかにするため,今年度は,牛脂とサフラワ-油を用いた慢性アルコ-ル実験を行い以下の成績を得た.(1)門脈血流に及ぼす影響をみるため,超音波トランジェント血流計による門脈本幹の血流量を測定し,牛脂群に比べて,牛脂アルコ-ル群は34%の減少を認めたが,サフラワア-に比べて,サフラワ-アルコ-ル群では逆に10%の増加を示した.(2)肝線維化担当細胞である伊東細胞を各群について電顕的に観察し,細胞あたりの脂肪滴の占める面積比を算出したが,アルコ-ル群は食事脂肪の差に関係なく脂肪滴が減少した.(3)脂肪の種類の差によるアラキドン酸カスケ-ドを介するロイトコリエンの関与を考え,肝組織中ロイコトリエンを測定した.その結果,ロイコトリエンB4,C4はいずれもサフラワ-アルコ-ル群で最も有意な増加を示した.さらにロイコトリエンは,肝内リノ-ル酸・アラキドン酸,肝内過酸化脂質と有意な正の相関を認めた.さらに,Pー450活性とリノ-ル酸,アラキドン酸とも有意な正の相関を示した.以上の成積より,植物脂肪がアルコ-ル性肝障害の増悪因子になる機序として,アラキドン酸カスケ-ドを介するロイコトリエンの増加が関与していることが明らかとなった.重症例の多い米国のアルコ-ル性肝障害患者の食事背景を参考にして、Splague-Dawley系雄ラットを蛋白8,脂肪20,炭水化物72Cal%対照群(C群)、炭水化物の46Cal%をエタノ-ルで置換したアルコ-ル群(E群)を液体飼料にて30日間、および90日間pair feedingした。食事脂肪については、牛脂とサフラワ-油を使用して植物性/動物性脂肪比、不飽和/飽和脂肪酸比を変化させることにより、アルコ-ル性肝障害の発症における食事脂肪の質的な意義を検討し以下の成績を得た。1.血漿GOT,GPT,mーGOT,GLDH,過酸化脂質は、牛脂C群、サフラワ-C群よりも両群のE群で上昇し、いずれもサフラワ-C群よりも両群のE群で上昇し、いずれもサフラワ-E群でより有意な高値を示し、サフラワ-油が牛脂よりもアルコ-ル性肝障害の発症に促進的に働くことが明かとなった。2.肝内過酸化脂質およびcollagen-bound Hydroxyprolineも血漿と同様の成績であった。次年度は肝線維化の合成系と異化系とともに線維化担当細胞を検討する。体重180g前後のSD系雄性ラットを、各群5匹ずつ合成液体飼料で12週間にわたってpair feedingし実験に供した。液体飼料はアルコ-ル性肝障害患者の栄養学的背景に従って、蛋白8Cal%、脂肪20Cal%、炭水化物72Cal%を対照群(C群)とし、アルコ-ル群(E群)は徐々にアルコ-ル量をあげていき、最終的には炭水化物の46Cal%をエタノ-ルで置換した飼料で飼育した。動物性脂肪は牛脂、植物性脂肪はサフラワ-油を使用した。

肝障害の指標として、血漿ではGOT,GPT,mーGOT,GLDH,過酸化脂質、肝内では過酸化脂質、coloalgenーbound hydroxyproline量を測定した。さらにコラ-ゲンの合成能を^<14>Cーprolineのコラ-ゲンへの取り込みで検討した。さらに肝内脂肪酸組成をガスクロにより分析した。さらに電顕的にも検討を加えた。得られた成績はいかに示すとうりであった。(1)牛脂C群、牛脂E群、サフラワ-C群(サC群)、サフラワ-E群(サE群)の血漿GPT(IU/1)はそれぞれ55±13,79±38,85±20,138±48,mーGOT(IU/L)は,10±2,14±3,22±4,31±11であり、GOT,GLDH,過酸化脂質とともにサE群で最も有意な高値を示した。肝ミクロゾ-ムの過酸化脂質と肝collagenーbound hydroxyprolineもサE群が最も高値を取り、同群において肝障害および肝線維化が強かった。(2)コラ-ゲンの合成能(dpm/g liver)は、169±41,276±49,457±49,600±15であり、サE群で最も亢進していた。(3)脂肪酸組成では、Cー18:0,Cー18:1は牛C群がサC群に比して多く、C18ー2ω6(リノ-ル酸)とcー20:4ω6(アラキドン酸)はサC群のほうが多く、アラキドン酸とリノ-ル酸はサE群で最も多い組成を示した。(4)サE群において、ミトコンドリアの膨化、肝細胞壊死が著明であり、伊東細胞の賦活化が明かであった。アルコ-ル性肝障害の発症における食事脂肪の質的な差異の影響を明らかにするため,過去2年間にわたって,動物性と植物性脂肪あるいは,多価不飽和脂肪酸であるエイコサペンタエン酸(EPA)を豊富に含む魚脂を用いて実験してきた.その結果,アルコ-ル性肝障害の発症と進展には植物性脂肪や魚脂が増悪因子として働くことを明らかにした.その機序を明らかにするため,今年度は,牛脂とサフラワ-油を用いた慢性アルコ-ル実験を行い以下の成績を得た.(1)門脈血流に及ぼす影響をみるため,超音波トランジェント血流計による門脈本幹の血流量を測定し,午脂群に比べて,牛脂アルコ-ル群は34%の減少を認めたが,サフラワ-に比べて,サフラワ-アルコ-ル群では逆に10%の増加を示した.(2)肝線維化担当細胞である伊東細胞を各群について電顕的に観察し,細胞あたりの脂肪滴の占める面積比を算出したが,アルコ-ル群は食事脂肪の差に関係なく脂肪滴が減少した.(3)脂肪の種類の差によるアラキドン酸カスケ-ドを介するロイコトリエンの関与を考え,肝組織中ロイコトリエンを測定した.その結果,ロイコトリエンB4,C4はいずれもサフラワ-アルコ-ル群で最も有意な増加を示した.さらにロイコトリエンは,肝内リノ-ル酸・アラキドン酸,肝内過酸化脂質と有意な正の相関を認めた.さらに,Pー450活性とリノ-ル酸,アラキドン酸とも有意な正の相関を示した.以上の成績より,植物脂肪がアルコ-ル性肝障害の増悪因子になる機序として,アラキドン酸カスケ-ドを介するロイコトリエンの増加が関与していることが明らかとなった.
リモートセンシングによる陸域植生の炭素・水・熱収支の推定

陸域生物圏モデルBEAMSを基にして、陸域生態系における地域スケール(数10km1,000km程度)での炭素・水・熱収支の推定方法を開発し、1kmという高い空間分解能でそれらを求めることができた。また寒帯域での永久凍土層や積雪層の融解などのプロセス、温帯・熱帯域での水田における諸プロセスも組み込んだ。さらに地形効果を考慮した蒸発散量推定モデルを開発した。フラックス観測サイトでの実測データとの比較により、これらのモデルは十分な推定精度を持つことが確認できた。衛星リモートセンシングと陸域生態系モデルの組み合わせにより,陸域植生における主に地域スケール(数10km1,000km程度)での炭素収支・水収支・熱収支を高精度で求める方法を確立することを目的として研究を行った。まず1980年代以降の植生量や分布の変化について、気温・降水量・日射量などの気候パラメータとの関係を解析した。その結果、有意な植生変動があった何カ所かの地域において、どの気候パラメータが最も影響を及ぼしているかの推定が可能であった。次に地形起伏がある山地や丘陵で地域スケールでの水・熱収支(特に蒸発散散量)を解析するため、これまで平坦な農地に対して広く用いられてきた2ソースモデルを改良し、水・熱収支の計算に地形傾斜、標高、太陽方位などの効果を含めて計算できる新しいモデルを開発した。このモデルによる水・熱収支の推定結果を、名古屋近郊の瀬戸フラックス観測サイトでの実測結果と比較したところ、十分に実用に耐える精度で一致することが確認できた。またモデルによる水・熱収支の空間分布の出力も、現実的なものであった。また、中国・黄土高原南部のフラックス観測サイトで得られた蒸発散量の実測データを、衛星リモートセンシングデータから推定した蒸発散量や、再解析データと大気水収支法により推定した蒸発散量と比較・検討した。また、当該地域における夏季の水収支、局地循環、晴天積雲の発生に係わる数値実験を、雲解像モデルを用いて解析した。さらに大気大循環モデルを用いて、インドと中国における18世紀以降の大規模な植生改変がアジアモンスーン気候に与える影響を解析した結果、インドモンスーンと中国南部でのモンスーン降水量が大きく減少する結果を得た。衛星リモートセンシングと陸域生態系モデルの組み合わせにより、陸域植生における主に地域スケール(数10km1,000km程度)での炭素収支・水収支・熱収支を高精度で求める方法を確立することを目的としで研究を行った。まず1980年代以降の植生量や分布の変化について、気温・降水量・日射量等の気候パラメータとの関係を解析した。昨年度は葉面積指数と気候パラメータとの関係を直接求めたが、気候に対する植生の反応時間を考慮し、時間差を考慮した解析を行い、数ヶ月遅れでの対応を何ヶ所かで見出した。次に陸域生態系モデルBEAMSによる炭素収支解析の精度評価と精度向上のため、フラックスタワーで観測された複数点での地上観測データを収集し、ポイントスケールでの比較を行った。その結果に基づき、キデルの一部を修正するとともに、より広域スケールでのモデルシミュレーションを行うため、NCEP/NCAR再解析データや衛星観測データ、土壌データなどを整備した。また、炭素循環における人間活動の影響評価のため、シンプル地球システムモデルに土地利用プロセスを統合し、土地利用による炭素排出量が大気中の二酸化炭素量や気温に与える影響を評価した。複雑地表面における広域蒸発散量の推定方法に関しては、その典型例として中国・黄土高原をテスト地域として選定し、蒸発散量推定において非常に重要な大気境界層過程と積雲生成に関しても解析を行った。MODISデータの利用を念頭においた日単位での蒸発散量推定法を提案し、それをフラックス観測データを用いて検討した結果、我々が提案した方法の妥当性が見いだされた。一方でNCEPが提供する再解析データを利用した蒸発散量の推定結果は、衛星リモートセンシングデータやフラックス観測データを利用して推定した蒸発散量に比べ、時空間解像度の点で検討の余地があることがわかった。衛星リモートセンシングと陸域生態系モデルの組み合わせにより、陸域植生における主に地域スケール(数10km1,000km程度)での炭素収支・水収支・熱収支を高精度で求める方法を確立することを目的として研究を行った。まずMODISデータと独自開発した陸域生物圏モデルBEAMSを用いて、極東アジア地域における炭素収支量の解析を1kmという高い空間分解能で行った。得られた純生態系生産量は、これまで既存研究で得られた植生のみの炭素収支量(総一次生産量や純一次生産量)とは大きく異なる空間パターンを示すことがわかった。植生とその直下の土壌微生物の活動は共存関係にあるため、陸域生態系を取り巻く環境が多少変化しても、単位面積あたりの炭素収支量は大きく変化せず、生態系が安定的に二酸化炭素を吸収すると考えられる。日本のような複雑な地形・地表被覆を持つ地域では、土壌も含めた自然生態系の炭素収支量を1km程度の高い空間分解能で推定する必要があることがわかった。

また、いくつかの特徴的な陸域生態系に対しては、BEAMSによる炭素・水・熱収支の推定精度を向上させるための改良を行った。寒帯域では永久凍土層や積雪層の融解などのプロセスが炭素・水・熱収支に対して大きな影響を与えるため、これらを考慮できるように改良した。一方、アジアの温帯から熱帯域では水田が陸地のかなりの面積を占めており、炭素・水・熱収支の見積もりでは水田における様々なプロセスの影響を無視できないため、これらをBEAMSに組み込んだ。いずれの改良結果についても、地上でのフラックスタワーでの現地観測結果との比較を行い、改良によって、炭素・水・熱収支の推定精度が向上したことを確認した。さらに中国やインドシナ半島などのアジア地域における地表面被覆の変化が、炭素・水・熱収支や気候に与える影響を解析した。
金属触媒を利用したシリコン単結晶固相成長におけるナノ造形過程の研究

ニッケルを金属触媒材料に用いて非晶質シリコン薄膜を固相で結晶化させた場合に生成される、ナノメートルサイズの様々な結晶態様とその生成機構について調査した。1.シリコンの結晶化は、幅50ナノメートル程度、厚さが10ナノメートル程度の薄いスライス状のニッケル・シリサイドが非晶質シリコン中に、背後に単結晶シリコンを残しながら移動することによって進行することがわかった。2.横方向結晶化過程において、結晶成長の先端よりも先方の非晶質シリコン薄膜中にニッケル金属が拡散することを確認した。拡散したニッケルの密度によって結晶化の速度ならびに結晶の態様が変化することがわかった。3.先行拡散するニッケルの密度が小さい場合、幅50ナノメートル程度で長さが20ミクロン以上の細線状の単結晶シリコンを形成できること、中程度の場合には細線状の結晶が頻繁に結晶方位を変えること、また密度が高い場合にはニッケル・シリサイドが自然核発生を起こし、数十ナノメートルの太さのらせん状の結晶が生成されることがわかった。4.非晶質シリコン薄膜中のニッケル密度を小さくして細線状シリコン単結晶を形成するための手法として、金属供給領域の非晶質シリコン膜表面に拡散制限層として薄いシリコン酸化膜を形成する方法を開発した。5.結晶成長中に20V/cm程度の直流電界を印加すると、金属供給領域の正極側では結晶化が見かけ上増速され、負極側では減速されることを見出した。これは、ニッケルが非晶質シリコン薄膜中を正極側にドリフトするためにニッケルの密度が高くなるためであることがわかった。その結果、正極側ではらせん状のシリコン結晶が生成され、負極側では細線状のシリコン結晶が成長する。6.非晶質シリコン中に電気的に活性なホウ素やリンを導入すると結晶態様が変化する。リンを導入すると、ニッケル・シリサイド触媒の方位転換が抑制され、直線上のシリコン結晶細線が形成されやすくなることがわかった。金属/シリコン化合物(金属シリサイド)の触媒作用による非晶質シリコン薄膜の固相結晶化において発見したナノメートルサイズの単結晶細線の生成現象に関し、実験結果を蓄積するとともにナノ造形原理に関する物理モデルを構築することを目的としている。これまでの成果を以下に要約する。(1)ニッケルおよびエルビウムを触媒作用金属として試みた結果、金属/シリコン系において金属が主たる拡散種の場合に固相結晶化に対して触媒作用による結晶化増速効果が大きくなることを見出した。(2)ニッケルを触媒金属として用い、非晶質シリコン中へのニッケルの拡散を制限させると、幅が50-100nmで長さが20ミクロン以上の単結晶シリコンのナノ細線を形成できることを見出した。ニッケルの拡散量が増大し、非晶質シリコン中のニッケル密度が大きくなると、細線が成長過程で分岐あるいは折れ曲がり、細線は形成できないことがわかった。また、非晶質シリコンの膜厚が大きくなると、単に基板面に平行な方向の折れ曲がりだけでなく、それに垂直な方向にも成長方向を変えながら結晶成長が起こることがわかった。(3)これらの観察結果から、ナノ細線の成長には非晶質シリコン薄膜中に結晶成長が進行する以前に拡散する触媒金属の量を制御することが重要であると言える。(4)ニッケルを触媒金属に用いた場合、電界を印加すると正の電界方向に結晶化が促進されることがわかった。これは、非晶質シリコン中へのニッケルの拡散が電界により増速されることによるものであり、結晶成長そのものを増速しているわけではないことがわかった。
C型肝炎ウイルスT細胞エピトープの解析とワクチン開発の基礎研究

研究目的:我々はT細胞エピトープの同定に、いままでの方法とは異なった方法、すなわちMHCクラスI分子に結合する自己抗原ペプチドのモチーフよりCTLエピトープを同定する方法(リバース・イムノジェネティックス法)を以前に確立した。この方法を用いてHLAクラス1分子が提示するC型肝炎ウイルス蛋白由来のCTLエピトープを多数同定し、さらにこれらのエピトープに対するCTLクローンを作製してCTLのエピトープ認識を詳細に検討する。研究成果:HLA-B^*3501ペプチドモチーフに一致したC型肝炎ウイルス蛋白質由来の53種類の8-merから11-mer長さのペプチドより、RMA-S-B^*3501細胞を用いたペプチド結合法により、28種類のHLA-B^*3501結合ペプチドを同定した。このペプチドを用いて、HLA-B35をもあった急性C型肝炎患者の急性期の末梢リンパ球を刺激し、細胞傷害性T細胞(CTL)の誘導を試みた。5種類のペプチドが特異的CTLを誘導した。ペプチド特異的CTLクローンを作製して、これらのCTLクローンがHCV・ワクチニアリコンビナントウイルスを感染させた細胞を特異的に傷害するかを調べたところ、1種類のペプチドに特異的なCTLクローンのみが、細胞傷害活性を示した。このことより、このペプチド(HPNIEEVAL)のみがHLA-B^*3501分子に提示されるC型肝炎ウイルスのCTLエピトープと同定できた。このエピトープに対する細胞傷害活性は急性肝炎の急性期に見られたが、回復期には消失していた。また慢性肝炎患者には見られなかったことより、急性肝炎で強く認識されるエピトープの可能性が示唆された。
人工ヌクレアーゼを用いた歯根膜細胞の細胞外マトリックス分泌機構の解明

人工ヌクレアーゼを用いたゲノム編集は、最新の遺伝子改変技術である。本研究では、第2世代のゲノム編集技術TALENと第3世代のCRISPR/Cas9を用い、歯根膜細胞の細胞外マトリックス分泌など、構成的な分泌機構の解明を目的とした。その前段階として、染色体を1セット(n)しかもたないHAP1細胞をモデル細胞として用い、構成的な分泌で重要な役割を果たすと予想されるSNAREファミリーの一員、SNAP23を選び、CRISPR/Cas9法で遺伝子KOを行った。その結果、SNAP23 KO細胞の増殖と構成的分泌に大きな異常が認められず、SNAP23はこれらの細胞過程に必須ではないことが明らかとなった。人工ヌクレアーゼによる培養細胞の遺伝子ノックアウト技術を確立するため、まずオフターゲット効果が少ないと考えられている人工ヌクレアーゼTALENを用い、HeLa細胞の遺伝子ノックアウトに挑戦した。分泌関連遺伝子であるSNAP23を標的とし、SNAP23遺伝子に切断部位を2箇所設定し、TALEN発現ベクターを作成した。第1のTALENを導入後、DNAが切断されたHeLa細胞をクローニングし、標的配列をシークエンス解析したところ、全ての配列に欠失変異が認められたものの、どのクローンにも3の倍数である39塩基を欠失したインフレーム変異が含まれており、ウエスタンブロット解析の結果、短縮したSNAP23の発現が確認された。次に、このうちの1クローンを選び、第2のTALENを導入後、同じくDNAが切断されたHeLa細胞をクローニングし標的配列をシークエンス解析したところ、今度は、全てのクローンにインフレーム変異または無傷のDNAのいずれかが含まれ、ウエスタンブロット解析でも依然としてSNAP23が検出され、完全な遺伝子ノックアウト細胞のクローン化には至らなかった。この原因として、1)SNAP23遺伝子が細胞の増殖に必須の働きをしているため、遺伝子が完全にノックアウトされたものは生き残ることが出来なかった可能性と、2)HeLa細胞は染色体数が2nとは限らず不規則であり、完全な遺伝子KOは困難である可能性が考えられた。そこで、1)コンディショナル遺伝子KOシステムの構築と、2)染色体数がほぼnのハプロイド培養細胞を用いた遺伝子KO実験を計画した。まず、2)のハプロイド細胞を用い、人工ヌクレアーゼとしてCRISPR/Cas9を利用する遺伝子ノックアウトに挑戦したところ、最近、SNAP23の完全KO細胞のクローニングに成功し、現在その機能解析を進めているところである。人工ヌクレアーゼTALENを用い、HeLa細胞のSNAP23遺伝子のノックアウトに挑戦したが、細胞の染色体数が2本とは限らず、また、常に3の倍数の塩基を欠失したインフレーム変異を含み、完全KO細胞の確立には至らなかった。そこで、ヒトの骨髄性白血病細胞に由来する、染色体数がほぼ1セット(n)のハプロイド細胞HAP1細胞と、第3世代の人口ヌクレアーゼであるCRISPR/Cas9を用い、SNAP23遺伝子のノックアウトに挑戦し、KO細胞の確立に成功した。SNAP23遺伝子をKOしたHAP1細胞は、正常細胞より増殖速度が約40%低下したが、構成的分泌の測定用に導入したウミホタル・ルシフェラーゼCLucと、GFP標識したヒト成長ホルモンhGH-GFPの分泌では、正常細胞との差は認められなかった。KO細胞と正常細胞の遺伝子発現の違いをDNAマイクロアレイで比較したところ、SNARE関連遺伝子の発現には差が見られなかったものの、多数の遺伝子に大幅な発現低下と一部に発現増加が認められた。エクソーム解析では、CRISPR/Cas9のオフターゲット効果は認められなかった。そこで、Pathway解析によって発現の変化した遺伝子間の関連を調べたが、これまでに蓄積されたデータからは、相互の関連性は確認できなかった。今後、SNAP23-GFPベクターの導入によるレスキュー実験と、他のSNAREファミリー遺伝子による代償作用の有無について検討し、論文作成にかかる予定である。人工ヌクレアーゼCRISPR/Cas9を用い、分泌関連遺伝子SNAP23をノックアウトした細胞(HAP1細胞)を確立し、様々な解析が進みつつあるから。本研究では、第2世代のゲノム編集技術TALENと第3世代のCRISPR/Cas9を用い、歯根膜細胞のSNAREファミリー遺伝子をノックアウトし、その機能を明らかにすることを目的とした。その前段階として、培養細胞を用い、遺伝子KOを試みたところ、HeLa細胞など長期間培養されてきたガン細胞では、個々の染色体が実際に何本存在するか不明であり、遺伝子ノックアウトのモデル細胞として使用した場合、多大な不都合を生じた。そこで、生殖細胞のように染色体を1セット(n)しかもたないHAP1細胞を用い、CRISPR/Cas9法で遺伝子KOを行った結果、効率的な遺伝子KOが可能となった。約40種類存在するSNAREの中から、SNAP25の普遍型相同分子であり、他のSNAREによる代替可能性が極めて低いと予想されたSNAP23を選び、遺伝子KO細胞のクローニングを行った。得られたSNAP23 KO細胞は、正常細胞と比べ、細胞増殖と構成的分泌に大きな違いが見られないことから、SNAP23はこれらの過程に必須ではないことが明らかとなった。SNAP23 KOマウスは胎生3.5日目に死滅することから、SNAP23は初期発生に関与していると想像される。実際、DNAマイクロアレイ解析の結果、SNAP23 KO細胞では多くの遺伝子に著しい発現低下が認められた。

しかし、pathway解析では、発現が低下した遺伝子相互間ならびにSNAP23遺伝子との関連は認められなかった。また、SNAP23 KO細胞にSNAP23発現ベクターを導入し、発現低下が認められたいくつかの遺伝子を選び、定量PCR解析を行ったが、遺伝子発現は回復せず、SNAP23 KOとの直接的な関係は否定された。さらなる研究が必要である。本研究の結果をまとめた論文は、現在投稿中である。人工ヌクレアーゼを用いたゲノム編集は、最新の遺伝子改変技術である。本研究では、第2世代のゲノム編集技術TALENと第3世代のCRISPR/Cas9を用い、歯根膜細胞の細胞外マトリックス分泌など、構成的な分泌機構の解明を目的とした。その前段階として、染色体を1セット(n)しかもたないHAP1細胞をモデル細胞として用い、構成的な分泌で重要な役割を果たすと予想されるSNAREファミリーの一員、SNAP23を選び、CRISPR/Cas9法で遺伝子KOを行った。その結果、SNAP23 KO細胞の増殖と構成的分泌に大きな異常が認められず、SNAP23はこれらの細胞過程に必須ではないことが明らかとなった。人工ヌクレアーゼとしてTALENとCRISPR/Cas9を用い、培養細胞の遺伝子ノックアウトに挑戦し、まだ解析の途中であるが、分泌関連遺伝子SNAP23のノックアウト細胞のクローニングに成功した。CRISPR/Cas9を用いたゲノム編集実験により、HAP1細胞のSNAP23遺伝子をノックアウトすることができた。DNAマイクロアレイ解析の結果、多数の遺伝子発現に変化が見られたが、SNAP23が属するSNARE遺伝子群の発現には変化が見られなかった。そこで、今後2つの実験を追加して論文完成を目指すとともに、この技術を歯根膜細胞に応用する。追加実験は、1)SNAP23の発現を戻し、他の遺伝子発現が回復することを確認する。2)SNARE遺伝子の中に、SNAP23の代償作用を示すものが存在しないかどうか確認する。さらに、今回遺伝子ノックアウトに成功したSNAP23のCRISPR/Cas9ベクターを歯根膜細胞に導入し、ノックアウト細胞を確立する。口腔生化学人工ヌクレアーゼによる培養細胞を用いた分泌関連遺伝子のノックアウト解析について、今後、主として3つの方向で研究を進める。1)SNAP23遺伝子ノックアウトにより細胞の分泌機能をはじめとする細胞諸機能の変化を解析する。同時に、SNAP23遺伝子KOが他の遺伝子発現にどのような変化を与えるかDNAマイクロアレー解析を進める。2)同様の方法で、他のSNARE遺伝子のノックアウトに挑戦し、SNAREタンパク質の役割と相互作用の解析を進める。3)上記の成果を歯根膜細胞の遺伝子ノックアウトに応用する。
再利用が可能な基板上での窒化物半導体発光素子の作製

本研究では,へき開・再利用可能な基板上での半導体の結晶成長およびデバイス応用に向け,ScMgAlO4基板上の窒化物半導体を検討した.GaNやInGaN量子井戸発光層の作製条件を確立し,近紫外緑の発光ダイオード(LED)を試作したところ,従来のサファイア基板上LEDよりも強く発光した.また,ScMgAlO4基板に格子整合するIn組成17%のInGaNをベースとした量子井戸を作製し,黄緑赤で発光を得ることに成功した.サファイア基板上量子井戸と比較すると,例えば赤色で発光強度は約40倍に増大した.提案する構造が,可視発光素子の基本構造として高いポテンシャルを持つことが明らかになった.本研究では,基板と半導体界面に弱い結合しか持たない系での結晶成長およびデバイス応用に向け,具体的には,ScMgAlO4基板上の窒化物半導体を対象とし,有機金属気相成長による結晶の作製法と,新しいデバイス技術を確立することを目標としている結晶成長に関して,有機金属気相成長法によりGaNの成長を試みた.通常用いられるサファイア(0001)面と同一条件ではピットが形成されてしまうが,低温緩衝層の膜厚および高温成長層の成長温度の調整によりピットフリーのGaN薄膜を得ることに成功した.この要因の一つとして,基板の熱伝導率の差が成長条件の微妙なずれとなることを明らかにした.X線回折による結晶構造評価によると,同一条件で作製したサファイア基板上GaNよりも刃状転位が減少しており,弱い界面結合力がポジティブに働いているものと考えている.このGaNに対してSiおよびMgを添加し,それぞれn,p型伝導制御を試みた.予備実験として,基板材料の一つであるMgがGaN膜中に混在することが質量分析によりわかった.そのため,外部からの不純物添加に際にはこの残留Mgを考慮した条件設定が重要であった.最適化の結果,n,pとも2e18/cc程度のキャリア密度を得た.さらに,GaN/ScMgAlO4上にInGaN量子井戸を作製した.発光効率はサファイア基板上と同等であった.以上の成果を踏まえ,ScAlMgO4基板上に可視発光ダイオードを試作した.近紫外から緑色領域にかけての試作に成功した.発光強度は同一条件で作製したサファイア上LEDよりも大きく,このエピタキシーが発光素子の作製に向けて高いポテンシャルを持っていることが明らかとなった.ScAlMgO4結晶は,サファイアと比べて熱伝導性が悪いために温度設定の微調整が必要であった.また基板表面の分子ステップの高さが,ScMgAlO4基板上では概ね4倍であり,そのステップの影響を弱めるために厚めの低温緩衝層が必要であった.これらの検討を通じて,これまで用いられてきたサファイア基板上と比べても遜色のないGaN結晶がScAlMgO4上に得られるようになった.得られたGaN中の刃状転位密度はサファイア上GaNと比べても小さく,ScAlMgO4の(0001)面の劈開性に起因した,弱い界面結合力がポジティブに働いているものと考えている.また,基板材料のMgが気相中に蒸発し,それがGaN膜中に取り込まれるため,意図しないMgが膜中に存在することが分かった.これを考慮したうえで成長条件を設定することが伝導型制御において重要であった.特にMg添加によるp型伝導型制御に関しては,過剰なMg添加はむしろn型化を引き起こすことが知られており,外部から意図的に添加するMg量の微調整が,伝導型制御のためのキーポイントであった.これらの結果を受けてLEDの試作にも成功しており,本研究の実施により基礎的な技術が構築されたと考えている.また,得られた成果は対外的に注目を集めており,窒化物半導体分野で最大の国際会議12th ICNS (Strasbourg, France, July, 2017)へ招待されている.本研究では,基板と半導体界面に弱い結合しか持たない系での結晶成長およびデバイス応用に向け,具体的には,ScMgAlO4基板上の窒化物半導体を対象とし,有機金属気相成長による結晶の作製法と,新しいデバイス技術を確立することを目標としている.まず,有機金属気相成長法によりScMgAlO4基板上へのGaNの結晶成長条件を確立した.X線回折による結晶構造評価によると,サファイア基板上GaNよりも刃状転位が減少しており,弱い界面結合力がポジティブに働いているものと考えている.このGaNに対してSiおよびMgを添加し,それぞれn,p型伝導制御を試みた.最適化の結果,n,pとも2e18/cc程度のキャリア密度を得た.さらに,GaN/ScMgAlO4上にInGaN量子井戸を作製した.発光効率はサファイア基板上と同等であった.以上の成果を踏まえ,ScAlMgO4基板上に可視発光ダイオードを試作したところ,発光強度は,同様の構造をもつサファイア上LEDよりも大きく,このエピタキシーが発光素子の作製に向けて高いポテンシャルを持っていることが明らかとなった.ScMgAlO4基板の(0001)面は,In組成17%のInGaNと格子整合する.この特長を活かして,ScMgAlO4上に,GaNではなくIn0.17Ga0.83Nを母体としたInGaN量子井戸を作製する条件を検討した.その結果,波長560680 nmの範囲内で発光する量子井戸構造の作製に成功した.

室温発光強度をGaNベースの量子井戸と比較すると,長波長になるほど,InGaNベースの量子井戸のほうが強く光るようになり,例えば620 nmの赤色で比較すると,その強度比は約40倍にも達した.窒化物半導体による高効率な長波長発光素子用の基板として,非常に有望であると考えられる.本研究では,へき開・再利用可能な基板上での半導体の結晶成長およびデバイス応用に向け,ScMgAlO4基板上の窒化物半導体を検討した.GaNやInGaN量子井戸発光層の作製条件を確立し,近紫外緑の発光ダイオード(LED)を試作したところ,従来のサファイア基板上LEDよりも強く発光した.また,ScMgAlO4基板に格子整合するIn組成17%のInGaNをベースとした量子井戸を作製し,黄緑赤で発光を得ることに成功した.サファイア基板上量子井戸と比較すると,例えば赤色で発光強度は約40倍に増大した.提案する構造が,可視発光素子の基本構造として高いポテンシャルを持つことが明らかになった.ScMgAlO4基板の(0001)面での劈開性を利用し,作製した多層構造を基板成長層界面で剥離してデバイス化することを検討する.このデバイス自体,フレキシブルなデバイスとして利用できると考えられる.さらに,剥離したSCAM基板上に再度結晶成長し,同じプロセスによりLED化する.成長の繰り返しによりLED素子特性がどのように変化するのかを検討する.もし,素子劣化が見られないならば,基板の再利用による省資源化へつながると期待される.また,SCAM基板はIn組成17%のInGaNと格子整合する.この特長を活かして,SCAM上にGaNではなくIn0.17Ga0.83Nを母体として,InGaN量子井戸(In組成17%以上)を発光層とする構造を作製することを考える.InGaNの高In組成化は,発光の長波長化にとって必須であるが,InNとGaNの格子定数の差が大きいため,GaNを母体とする限り高In組成InGaN発光層の格子緩和による劣化は避けられない.これに対して,In0.17Ga0.83Nを母体とできれば,現在問題となっている緑色より長波長側での発光効率の向上に寄与できるのではないかと考えている.結晶成長の基礎的な振る舞いの精査,不純物添加など要素技術の開発によりLED化を目指す.光材料工学
Sweep周波数超音波を用いた標的単体腫瘍細胞への画期的なsiRNA導入法の確立

1,低侵襲性超音波の生細胞に対する作用及びメカニズム周波数0.7MHz,3.1MHz,出力電圧30V,50V,70V,Dutycycle10-80%,30秒以内CHO細胞を照射した場合,死細胞率は20%以下の増加,生細胞率は20-30%の減少が認められた。周波数を変動しながら出力した場合,30秒以内照射した場合,周波数を変動しない場合と同じであったが,60秒または120秒照射した場合,生細胞率とApoptotic細胞率の増加が認められた。また,低侵襲性超音波はミクロバブル存在下で照射した場合,生細胞率がさらに低下し,し細胞率がさらに増加することが認められた。また,低侵襲性超音波はミクロバブル存在下で遺伝子導入でき,ミクロバブルBR14はBR1より遺伝子'導入の増強効果が高いことが認められた。この結果の一部分は2007年アメリカで開催された国際遺伝子学会にてポスター発表した。2,抗腫瘍治療における低侵襲性超音波の安全性低侵襲性超音波は直接に腫瘍を照射した場合,腫瘍増殖はどのように変化するかについてはだ報告はない。本検討は抗腫瘍治療における低侵襲性超音波の安全性を確認された。この結果は2007年スペインで開催された国際音響学会にて口頭発表した。3,超音波とミクロバブルを利用したiNos遺伝子治療人胃腺癌MKN-74のマウスモデルを用いて検討した。治療は1回のみ実施した場合,腫瘍の増殖が治療しない群とほぼ同じであったことが判明された。治療回数を増やして再実験予定。当初予定の実験順番には変更があり、平成18年度実施した実験の結果を報告する。1.超音波エネルギー及びプローブの特性の特定及び基礎データの蓄積(世界初)異なった超音波の出力条件下で超音波のエネルギーを測定し、各ファクターとの関連性について検討した。また、核酸導入に利用する各プローブの特性を特定した。上記研究結果を超音波研究会(2006年7月15日)で口頭発表した。2.核酸導入実験システムの構築と微調整単一細胞への超音波インジェクションシステムの構築と微調整は現在進行中。3.治療モデルとしてin vivo核酸を導入する超音波の最適条件を探索する。1)In vitro腫瘍細胞に与える超音波の影響について検討し、生細胞率にほとんど影響を与えない(約10%低下した)超音波条件を確立した。2)上記低浸襲超音波とミクロバブル併用下で細胞生存率を検討し、同一生細胞率のミクロバブル濃度下でマーカ遺伝子(GPF)を導入し、遺伝子陽性細胞率とコロニー数を調べた。遺伝子または核酸導入用の超音波条件及びミクロバブルの種類と濃度を確立した。3)腫瘍局所にミクロバブルと遺伝子を注入後超音波照射し、腫瘍内への遺伝子の導入率を比較した。遺伝子治療の最適条件を確立した。4)腫瘍局所における超音波エネルギーの直接的な影響を調べ、担癌個体(腫瘍患者モデル)における低浸襲性超音波の安全性を確認した。5)ミクロバブルを腫瘍局所に注入後低浸襲超音波を照射し、腫瘍増殖における超音波の影響を検討し、ミクロバブル併用下で超音波の安全性を検討した(進行中)。6)上記5),6)実験で、腫瘍の増殖に影響を与えない条件を利用し、癌の遺伝子治療効果を検討した(進行中)。
パノスコピック形態制御希土類系物質における4f電子状態の理論的研究

本研究では4成分相対論を使用して4f電子を含む原子や分子の電子状態を明らかにすること、大きな系を解くには計算の簡略化が必要となるが、信頼に足る4f電子系model core potential (MCP)法の開発である。4成分相対論では変分崩壊、そして大成分偏重に基づくエラーが問題となる。当研究で変分崩壊の無い基底関数が全原子に対して開発され、さらに十分の精度を持つが実用に足る大きさの基底関数も開発された。またHeと等電子系の重イオンの電子相関エネルギーが計算され、非相対論のそれとは異なること、負のエネルギーをもつ状態からの寄与が無視できないことが示された。全一フッ化ランタノイドLaFLuFの基底状態がDirac-Fock-Roothaan法で求められ、基底状態のf電子配置が明らかにされた。CASCI法、MCQDPT2法等を使用しLaF、CeF、GdF等の分光定数、励起状態の帰属もなされた。4成分相対論における電子遷移能率を世界に先駆け開発し、GdFの励起状態の正確な帰属に成功した。4f電子系に対しての相対論MCP法をGamess等のよく使われているプログラムに組み込み、3フッ化ランタニド分子の系統的研究を行ったが、核間距離の定量的計算には動的電子相関を取り入れることが重要であることが示された。さらに実験(築部)グループにより創製された機能分子トライポードとランタニドイオンの相互作用に関する理論研究では、開発された相対論MCP法を使用し、実測データを説明する結果を得た。1. 4成分相対論を用いた研究ただしこれらの理論計算の難点は遷移確率が計算されておらず、同定に任意性が生ずる場合がある。これを克服すべく平成19年より遷移モーメント(遷移確率)を求めるプログラムの開発に着手をし、今年一通りの完成を見た。GdFの計算結果を公表したが,実験では同定が不可能な多くのスペクトルの帰属が明らかとなった(J. Chem. phys. 2008)。2. 2成分相対論を用いた研究築部グループにより創製された機能分子トライポードとランタニドイオンの相互作用に関する理論研究では、当グループで開発されたモデル内殻ポテンシャルを使用した2成分相対論によるプログラムを使用し、実測データを説明する結果を得ることができた(Chem. Eur. J.(2008)。また3フッ化ランタニド分子の系統的研究を行ったが、核間距離の定量的計算には動的電子相関を取り入れることが重要であることが示された(Chem. Phys. Lett. 2009)。物質・材料科学系