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近代における日本古典文学の中国語訳に関する比較文学的研究

当時予定していた銭稲孫の著作リストについては、鄒双双による近著(2014)にはすでに詳細なリストが掲載されたので、自分の作成したリストと引き比べ、鄒著のリストに掲載されていない部分の存することを判明し、論文ノートもしくはネット発表で補足する計画を立てている。本研究は全体として、銭稲孫と豊子愷の訳業を中心に研究を進めてきた。銭訳『万葉集』(選訳)や『源氏物語』(部分)への緻密な分析を通して、銭稲孫という優れた学者・翻訳家の業績を明らかにした。また、豊子愷については、『源氏物語』の中国語訳を原文と比較しながら、様々な角度から実証的研究を進めて来た。翻訳の時代背景、依拠テキスト、出版事情、編集過程、後の翻訳への影響や読者受容などについて細かく分析して論文にまとめてきている。比較文学平成24年度の研究実施計画に照らして、おおむね順調に進展している。【呉衛峰(研究代表者)】銭稲孫による近世文学の翻訳への分析を平成26年度に伸ばし、同氏の近代小説の翻訳を分析したうえ、1980年代の和歌翻訳論争の原因について国際学会で発表した。【西槇偉(研究分担者)】予定された調査を行った一方、引き続き中国詩の日本語訳を発表している。【李哲権(研究分担者)】予定された調査を行っている。【頼衍宏(研究協力者)】予定された調査を行っている。平成24年度の研究実施計画に照らして、おおむね順調に進展している。【呉衛峰(研究代表者)】計画の大半が遂行されている。銭稲孫による日本の近世作品の翻訳の研究は平成25年度に延ばす代わりに、当初では平成25年度に実施予定の豊子愷訳『源氏物語』の手稿の確認は一年早く実施できた。また、青島大学で行なわれたアンケートも予定外の収穫である。【西槇偉(研究分担者)】予定された調査は継続されている一方、中国詩の日本語訳を発表し、本研究に膨らみをもたらした。【李哲権(研究分担者)】予定された調査は行なわれており、平成25年度に発表する予定である。【頼衍宏(研究協力者)】予定された研究は遂行されている一方、当初では平成25年度に実施予定の何季仲訳『百人一首』の研究を繰り上げ、出版社に頼まれて何訳の第三版の序言の形で発表することになっている。平成26年度は最終年度にあたり、関係者が緊密に連絡を取り合い、それぞれが収集した資料等をチームワークで共有しながらさらなる結果を出す予定である。総仕上げとして、中国または台湾で現地の学者を交えて小規模なシンポジウムを行う。銭稲孫に関しては、完全ではなくても、本研究の業績として翻訳著作リストを作りたい。平成25年度以降は、いままで培った成果をもとに、関係者が緊密に連絡を取り合い、それぞれが収集した資料等をチームワークで共有しながら更なる成果を出す予定である。とくに中国語圏(中国本土、台湾、香港)の翻訳者および翻訳研究者との国際交流を行いつつ、研究成果を実際の日本古典文学の中国語訳の実践に応用する努力をしなければならない。研究分担者の一人が本年度科研費の使用において、研究旅行を行わなかったためである。今年度使い切れなかった科研費は次年度は旅費にあてる。今年度に使いきれなかった研究費は次年度は物品費に当てる。
ダイナミンによる微小管ダイナミクスの新しい制御機構の解明

ダイナミンは微小管結合タンパク質として発見されたが,微小管に結合したダイナミンの機能は不明である。本研究はダイナミンによる微小管制御機構の解明を目的とした。ダイナミン発現抑制は微小管を安定化すること,ダイナミンによる微小管制御にPR領域は必要でないが,GTPase,middle,PH,GEの4つの領域は必要であることを明らかにした。また,微小管安定化ダイナミン変異体の過剰発現は微小管伸長端結合タンパク質CLIP170やCLASP2を変化させず,EB1の染色強度を増加させることを明らかにした。本研究により,ダイナミンは自身のGTPase活性やEB1を介して微小管を制御する可能性が示唆された。本研究は、ダイナミンによる微小管ダイナミクスの制御機構を明らかにすることを目的としている。平成27年度は、『研究1細胞内でのダイナミンによる微小管ダイナミクスの実態解析』を試みた。【1ダイナミン発現抑制による微小管ダイナミクスへの影響】微小管ダイナミクスへの影響を解析するために、チューブリン翻訳後修飾の状態を調べた。まず、チューブリンのアセチル化が安定化微小管のマーカーとなることから、アセチル化チューブリン抗体を用いてダイナミンを発現抑制させたHeLa細胞の免疫染色とイムノブロットを行った。その結果、ダイナミンを発現抑制させるとアセチル化チューブリン量が増加することが見出された。次に、チューブリンのチロシン化/脱チロシン化が微小管結合タンパク質の結合を変化させるなど微小管の動態に影響を及ぼすことから、チロシン化チューブリン抗体を用いてダイナミンを発現抑制させたHeLa細胞の免疫染色とイムノブロットを行った。その結果、ダイナミンの発現抑制はチロシン化チューブリン量を変化させないことが見出された。以上の結果から、ダイナミンの発現抑制は微小管を安定化させることが明らかとなり、ダイナミンが微小管ダイナミクスに関与することが示唆された。【2ダイナミン変異体を用いた微小管ダイナミクスの解析】ダイナミンは、間期にエンドフィリンやアンフィファイシンと結合することによりエンドサイトーシスに関与する。ダイナミンのSH3結合モチーフに変異を挿入することにより、これらのタンパク質と結合できないダイナミン変異体を作製した。現在、このダイナミン変異体の微小管との共局在解析や変異体発現による微小管ダイナミクスへの影響を解析している。本研究はダイナミンによる微小管ダイナミクスの制御機構を明らかにすることを目的としており、平成27年度は『研究1細胞内でのダイナミンによる微小管ダイナミクスの実態解析』として、「1ダイナミン発現抑制による微小管ダイナミクスへの影響」と「2ダイナミン変異体を用いた微小管ダイナミクスの解析」を行った。平成27年度の研究進捗として、「1ダイナミン発現抑制による微小管ダイナミクスへの影響」においては、ダイナミン発現抑制によるチューブリン翻訳後修飾への影響の解析は進んだ。しかし、退色後蛍光回復法とEB3のライブセルイメージングによる解析は現在進行中である。また、「2ダイナミン変異体を用いた微小管ダイナミクスの解析」においては、変異体の作製は終了したが、変異体の発現による微小管ダイナミクスへの影響の解析は現在進行中である。これらの進捗状況から、本研究課題は当初の計画からやや遅れていると判断した。ダイナミンは微小管結合タンパク質として発見されたものの、微小管に結合したダイナミンの機能は不明のままであった。平成27年度は、『研究1細胞内でのダイナミンによる微小管ダイナミクスへの影響』を引き続き行うとともに、『研究2ダイナミンによる微小管ダイナミクス制御の分子メカニズムの解明』を試みた。【研究1 2ダイナミン変異体を用いた微小管ダイナミクスの解析】ダイナミンは複数のSH3ドメインタンパク質と結合することが知られている。このSH3ドメインとの結合部位と推定されるPXXPXRの配列をAXXAXKに置換した変異体を作成した。この変異体をHeLa細胞に発現させると、ダイナミン変異体は細胞質に分散している様子が観察された。この時、アセチル化チューブリンは、野生型と変化しなかった。このことから、ダイナミンとSH3タンパク質との結合は、微小管の状態に影響を与えないことが示唆された。【研究2 1ダイナミンと微小管伸長端結合タンパク質の相互作用解析】HeLa細胞からダイナミン抗体を用いて免疫沈降を行い、微小管伸長端タンパク質の一つであるEB1が共沈する否かを検討した結果、EB1はダイナミンと共沈しなかった。また、CLIP170、CLASP2、CKAP4の抗体がHela細胞抽出液に存在することは確認できたので、ダイナミンとの共沈実験を現在行っている。微小管のダイナミクスを変化させるダイナミン変異体やダイナミンと結合する微小管伸長端結合タンパク質が同定されていないため、今後も引き続き、探索を行う予定である。【研究1ダイナミン変異体を用いた微小管ダイナミクスの解析】ダイナミンによる微小管制御に必要なドメインを明らかにするために,ダイナミン発現抑制HeLa細胞にダイナミンのドメイン欠失変異体を過剰発現させた。ダイナミン発現抑制により増加したアセチル化

チューブリンは,GTPase, middle, plekstrin homology (PH), GTPase effector (GE)の各ドメイン欠失変異体の発現により減少しなかったが,プロリンリッチ(PR)ドメインの欠失変異体の発現により約50%減少した。以上の結果は,ダイナミンによる微小管制御にGTPase, middle, PH, GEの4つのドメインは必要であるが,PRドメインは必要でないことが示唆された。【研究2ダイナミンと微小管伸長端結合タンパク質の相互作用解析】ダイナミンによる微小管制御に関与する微小管伸長端結合タンパク質を同定するために,微小管を安定化するダイナミン変異体(555delta3)をHeLa細胞で過剰発現させ,微小管伸長端結合タンパク質(EB1, CLIP170, CLASP2)への影響を解析した。CLIP170やCLASP2の局在や染色強度は野生型ダイナミン発現細胞とダイナミン-555delta3発現細胞で変化しなかったが,EB1の染色強度はダイナミン-555delta3発現細胞において野生型ダイナミン発現細胞より増加した。以上の結果から,ダイナミンはEB1を介して微小管を制御している可能性が示唆された。ダイナミンは微小管結合タンパク質として発見されたが,微小管に結合したダイナミンの機能は不明である。本研究はダイナミンによる微小管制御機構の解明を目的とした。ダイナミン発現抑制は微小管を安定化すること,ダイナミンによる微小管制御にPR領域は必要でないが,GTPase,middle,PH,GEの4つの領域は必要であることを明らかにした。また,微小管安定化ダイナミン変異体の過剰発現は微小管伸長端結合タンパク質CLIP170やCLASP2を変化させず,EB1の染色強度を増加させることを明らかにした。本研究により,ダイナミンは自身のGTPase活性やEB1を介して微小管を制御する可能性が示唆された。平成28年度には、『研究1細胞内でのダイナミンによる微小管ダイナミクスの実態解析』において平成27年度に解析途中であった内容を引き続き遂行する。具体的には、退色後蛍光回復法とEB3のライブセルイメージングによる微小管ダイナミクスの実態解析、ダイナミン変異体発現による微小管ダイナミクスへの影響の解析を行う。また、『研究2ダイナミンによる微小管ダイナミクス制御の分子メカニズムの解明』として、「1ダイナミンと微小管伸長端結合タンパク質の相互作用解析」と「2ダイナミンによる微小管伸長端結合タンパク質の結合制御」を遂行する。研究1は大学院生が、研究2は研究代表者が実験を遂行する。平成29年度には、『研究2ダイナミンによる微小管ダイナミクス制御の分子メカニズムの解明』「2ダイナミンによる微小管伸長端結合タンパク質の局在制御」において、ダイナミンの発現抑制により自身の局在を変化させる微小管伸長端結合タンパク質を同定する。また、「3ダイナミンによる微小管ダイナミクス制御のin vitro解析」を行う予定である。細胞生物学,生化学学会発表をする予定だったが、成果が不十分であったため学会発表を断念した。
エピゲノム制御によるDNA損傷修復機構と細胞分化

細胞分化はエピゲノムによる緻密な制御を受けるが、細胞分化過程では遺伝子発現を伴う生理学的事象が生ずる。本研究では、B細胞が形質細胞へと分化する過程で生ずる遺伝子組換え反応であるCSR(Class switch recombination)と分化誘導両者の連続性とエピゲノム制御について着目した。一方、Mat2α複合体には遺伝子核内ポジショニングに関与する核膜タンパク質が含まれていた。そこで、CSR領域の核内ポジショニングとの関連性について検討するため、同核膜タンパク質機能解析を行った。同因子は分化刺激に伴い、転写レベルおよびタンパク質レベルで顕著に減少した。一方、細胞内局在は分化刺激により一過性に核膜周辺への強い局在を示した。同遺伝子をノックダウンしたところ、CSR頻度および分化頻度が顕著に減少した。また、レトロウイルスベクターを用いた同因子過剰発現でも同様にCSR頻度および分化頻度の減少が確認された。すなわち、同因子の一定量および時期特異的発現がCSRおよび形質細胞分化の制御において重要な意義をもつ可能性がある。本研究によって、CSRと形質細胞分化はエピゲノムレベルで関与しかつ核内ポジショニングも重要であることが示唆された。今後はこれらの観点を統合し、CSRと形質細胞分化のエピゲノム制御解明に向けて三次元的解析を進めていく予定である。26年度が最終年度であるため、記入しない。細胞分化過程では、遺伝子発現と分化に重要な生理学的事象が同時に生ずる。しかしエピゲノム制御という概念が生まれ、細胞分化がエピゲノムによる緻密な制御を受けることが示された今、遺伝子発現と生理学的事象を連続する細胞分化反応として捉えることができるのではないかと考えた。本研究では、B細胞が形質細胞へと分化する過程で生ずる遺伝子組換え反応であるCSR(Class switch recombination)とそれに関与する遺伝子発現を例にとり、両者の連続性がいかにエピゲノムによって制御され細胞分化が誘導されるかを明らかにする。現在までの研究から、CSR領域では抗体遺伝子改変酵素AIDの機能制御に伴い、特異的ヒストンメチル化が報告されている。例えば、AIDのCSR領域へのリクルートに機能するSpt5は、CSR領域のヒストンH3K4me3を特異的に認識し、ヒストンH3K36me2/3を認識するMsh2/Msh6 (MMR) complexは、AIDのCSR領域DNA切断を補助する。興味深いのは、これらのヒストンメチル化がどのように経時的制御され、DNA損傷修復が成し遂げられるかという点にある。種々のメチル化反応はメチル化基質SAMを必要とし、Mat(Methionine adenosyl-transferase)はSAM合成を担う酵素である。重要なことに、形質細胞分化過程ではMat2α発現が誘導されることを見いだした。さらに、形質細胞分化過程におけるMat2α複合体を精製したところ、Spt5およびMsh6をはじめとするCSR関連因子が含まれていた。これらの背景に基づき、Mat2αによるメチル化を主体としたCSR制御機構が存在すると考えられる。MatファミリーにはMat2α以外にMat1が存在するが、B細胞におけるMatの発現はMat2αのみであることを確認した。そして、Mat2αが形質細胞分化および細胞分化イベントであるCSRに必要であるかを検討するため、同細胞におけるMat2αノックダウンを行なった。その結果、Mat2α遺伝子がノックダウンされた細胞では細胞分化頻度およびCSR頻度減少を認めた。このことから、Mat2αは形質細胞分化およびCSRに必須である可能性が示唆される。そこで、CSRにおけるMat2α機能を解析するため、Mat2αおよびMat2α複合体に含まれるCSR関連因子について、経時的なCSR領域への結合をChIPアッセイにより検討した。その結果、CSR関連因子の時間依存的なCSR領域への結合が確認された。一方、Mat2αは早期の段階からCSR領域に結合していた。このことから、Mat2αは局所において持続的に結合し、CSRにおける経時的ヒストンメチル化を制御すると考えられる。

さらに、同様に抗ヒストンメチル化抗体を用いた経時的ChIPアッセイを行い、既知のヒストンメチル化状態の変化とともに、新規のヒストンメチル化の関与を見いだした。現在までに得られた研究結果を踏まえ、Mat2αは形質細胞分化におけるCSRに必要とされる種々のヒストンメチル化を制御する可能性が高い。CSR制御に関与する新規ヒストンメチル化を明らかにするため、現在までは個々の抗ヒストンメチル化抗体を用いた経時的ChIPアッセイを行なっていた。同方法を用いて、一部の新規ヒストンメチル化を同定に成功したが、新たな問題点に直面した。それは、ChIPアッセイでは抗原認識の点から使用可能な抗体が限られている点であり、同方法を用いてさらなる多種メチル化を同定することは抗体の使用可否に左右されてしまい、本来存在するメチル化を見逃してしまう可能性が考えられた。そこで、新規導入戦略としてDNAP(DNA affinity precipitation assay)法を用いた解析を先行して行なう。同方法は、プローブを用いて特異的遺伝子配列を沈降し、結合する蛋白質をウェスタンブロット法にて同定する解析方法である。ウェスタンブロット法は、ChIPアッセイと比較して使用可能な抗体が多く存在しかつ特異性もある。よって、同方法を用いてCSR領域の経時的ヒストンメチル化をより多種検出し、Mat2α複合体因子との関連性を明らかにすることで、エピゲノム制御によるCSR制御モデル構築を目標とする。
頭部解剖理解向上のためのカスタム3Dプリント骨モデル導入の試み

人体解剖学実習において平衡聴覚器の解剖は最も困難な項目の一つと言える。主な平衡聴覚器は外耳(外耳道)、中耳(鼓室と耳小骨)、内耳(蝸牛、三半規管)である。それらは側頭骨内に存在し視認できないため、事前に側頭骨の外観から目的の構造物の位置を決定しなければならない。剖出の過程で浅層の構造が失われるため深層の位置関係を把握しづらい。側頭骨を透過し、平衡聴覚器を可視化した3Dモデルを使用すれば、学生が中耳と内耳の構造および相対的位置をイメージするのがより容易になる。これを副教材として利用し、解剖達成度の向上をはかることを目的とする。標本として献体からブロック状に切り出した右の側頭骨岩様部標本を利用した。CTスキャンはDiscovery C750HDを使用した。主な撮像条件は80KVP、Exposure time 1825msec、X-ray tube 337mA、Slice thickness 0.625mmであった。その際に骨を強調する再構成関数DETAILモードを選択した。CTで得られたDICOMデータから3次元画像解析システムボリュームアナライザーSYNAPSEVINCENTで内耳部の骨迷路を描出した。そのデータを元に高精度三次元プロッターシステムOBJET CONNEX500を用いて出力した。側頭骨部は透明樹脂を使用して、外耳道、鼓室、内耳道、蝸牛、三半規管は白色樹脂で再現した。モデルの体積は再現度とコストを考慮し1.5倍とした。完成した3Dモデルでは上方から平衡聴覚器の全体像である外耳道、鼓室、内耳道、蝸牛、三半規管を視点の制約なく観察することができた。特に内耳(内耳道、蝸牛、三半規管)の構造は再現度が高く、それぞれの相対的位置を観察することができた。また三半規管を構成する特徴的なループが三次元的に交叉する構造を再現できた。蝸牛のらせん構造も観察できた。側頭骨モデルを平成25年度人体解剖学実習で教材として利用したところ半規管二本以上を剖出した例が33.9%(66例中21例)に達するなど一定の成果が見られた。またほぼ全ての観察項目を達成した例も一例あり教材としての3Dモデルは有用であると考えられる。
オイルボディディスプレイ技術による有用物質の新規合成技術の開発

本研究では、オイル生産微細藻類Fistulifera solarisが有するオルガネラ、オイルボディを有機反応場として捉え、疎水性の高い化合物の新たな生合成プロセスの設計を行った。その基盤技術として、F. solarisのオイルボディ局在タンパク質を同定し、オイルボディディスプレイ技術を確立した。また、オイルボディに疎水性の高い化合物である高度不飽和脂肪酸を区画化し、効率的に生産できることを確認した。今後、オイルボディディスプレイ技術を活用することにより、様々な有用物質を効率的に生産できると期待される。本研究ではオイルボディ局在タンパク質が同定されているオイル高蓄積珪藻Fistulifera属を有用物質の生産ホストとして用いる。当該株のオイルを蓄積するオルガネラであるオイルボディを有機反応場としてとらえ、疎水性の高い化合物の新たな生合成プロセスの開発を目指す。平成28年度では特に、オイルボディ局在アンカータンパク質の解析及び融合タンパク質の局在の確認に向けて、オイルボディ局在アンカータンパク質の発現量制御に注力した。オイルボディ局在アンカータンパク質の解析及び融合タンパク質の局在の確認には、オイルボディ局在タンパク質にGFPを融合したタンパク質の安定的な発現が必須である。タンパク質の過剰発現は細胞毒性を誘発し得るため、発現プロモーターの選定が重要となる。本研究では、オイルボディ局在タンパク質にGFP融合したタンパク質の発現に際し、複数種類のプロモーターを検討した。その結果、これまでにGFP蛍光の観察ができていなかった融合タンパク質のGFP蛍光の確認に成功し、以前と比較して安定的な融合タンパク質の発現を実現するプロモーターを選定することができた。オイルボディ局在タンパク質にGFP融合したタンパク質の局在観察に成功した例は本研究を含めて数例のみであることから、大きな研究成果の一つであると考える。また、珪藻Fistulifera属のオイルボディと相互作用するタンパク質を新たに複数種類同定した。これらのタンパク質は新規アンカータンパク質の候補となる他、オイルボディの形成機構の解析に貢献するものである。本研究で初めて同定したオイルボディの形成に関与するタンパク質は、将来的に本研究の開発する新たな有用物質生産プロセスにおいて生産性の向上に寄与すること期待される。平成28年度までに、オイルボディ局在タンパク質にGFP融合したタンパク質の発現により適したプロモーターの選定を行った。また、オイルボディと相互作用するタンパク質を新たに複数同定した。これらの成果により、来年度に予定されている、オイルボディディスプレイの実証実験を滞りなく開始することが可能となった。以上の事より、本研究はおおむね順調に進んでいると判断している。本研究は、オイル生産微細藻類が有するオルガネラ、オイルボディを有機反応場として捉え、疎水性の高い化合物の全く新たな生合成プロセスの開発を目指すものである。平成29年では、オイル組成を制御する酵素の一つであるデサチュラーゼを組み換え発現することにより、疎水性の高い化合物である高度不飽和脂肪酸を生合成するプロセスの構築を行った。オイル生産微細藻類の内在性ω3デサチュラーゼを過剰発現する形質転換株を作出したところ、サプリメントなどに用いられるエイコサペンタエン酸の生産量が増加した。質量分析計による解析の結果、合成されたエイコサペンタエン酸はオイルボディ内に蓄積されるトリアシルグリセロールに取り込まれていることが示唆された。作出した形質転換株の生育は野生株と同等であることから、疎水性の高い化合物を、オイルボディに区画化することで細胞毒性を低減し、効率的に生産することができたと考えられた。また、オイルボディと相互作用するタンパク質の検討にも注力し研究を行った。オイル生産微細藻類から精製したオイルボディ画分からタンパク質を同定したところ、オイルボディ局在タンパク質候補を新たに複数獲得した。これまでに獲得したオイルボディ局在タンパク質候補と共に検討を進め、一部のタンパク質においては、緑色蛍光タンパク質の融合実験により、オイルボディへの局在を確認していることから、オイルボディディスプレイ技術の確立が示された。平成28年度中に選定したプロモーターを利用して作出したタグ融合タンパク質発現株を用いて、アンカータンパク質の配向性を確認することを目指す。具体的には、形質転換体からオイルボディを分画し、プロテアーゼで処理した後、オイルボディの免疫電子顕微鏡観察や、タグの局在を指標にアンカータンパク質の配向性を確認する方法を検討する。更にアンカータンパク質に対して、各種酵素(リパーゼ、チオエステラーゼ、不飽和化酵素、脂肪酸鎖伸長酵素)をモデルタンパク質として融合させ、実際にオイルボディ内での酵素反応が可能であるか検証する。また、各種酵素を融合させたタンパク質の毒性を考慮し、平成28年度中に選定したプロモーターの他に新規プロモーターの探索を平行して行う。融合タンパク質が細胞毒性を誘発し、平成28年度中に選定したプロモーターで発現できない場合、新規プロモーターを用いて融合タンパク質を発現させる。生物機能バイオプロセス
心的トラウマが精神病の発症・慢性化に与える影響を探索する心理学・症候学的研究

本研究は、心的トラウマが精神病の発症過程と慢性化に与える影響を明らかにし、精神症状・全般機能との関連を調べることで、心的トラウマが精神病の病像に与える影響を明確にすることを目的としている。これいよりトラウマと関連する精神病状態の鑑別診断力の向上や、将来的な治療方法の開発、普及に役立つことを狙いとしている。臨床期の異なる、ARMS(At-risk Mental State)、早期精神病、慢性精神病の3群において、心的トラウマの体験の有無、有した場合その体験内容を聴取し、さらにPCL-5で暫定的なPTSDの可能性を探り、CAPS-5を用いた半構造化面接で、実際のPTSDの併存の有無を検証する。また、PANSS、BPRS、QIDS-Jといった尺度を用いて、各時期の心的トラウマの体験が精神病症状とどのように関係するかについても明らかにする。さらに、精神病性障害におけるトラウマ体験やPTSDをスクリーニングするためのツールとして開発されたトラウマ・スクリーニング・質問票(TSQ:Trauma Screening Questionnaire)の日本語版を作成し、その信頼性・妥当性を確立する。東北大学病院精神科外来に通院中の患者を対象とし、予定症例数を、ARMS40例、早期精神病40例、慢性精神病50例とした。2018年度はARMS、早期精神病について18例、慢性精神病については33例に対して実施した。それぞれトラウマ体験の有無とPTSDの割合、症状との関連を調査した。TSQについては11例に対して実施しした。全例において、明らかな有害事象なく終了している。今後もリクルートを継続して、調査を行う予定である。慢性精神病に対しての調査は、概ね順調に進めることが出来ているが、ARMS、早期精神病については、サンプル数のリクルートがやや滞っている。理由としては、当院外来に来院しているARMS、早期精神病の患者数に限度があることと、心的トラウマを話すことに対する抵抗感や恐怖から、聞き取り調査を辞退する割合も多いことが挙げられる。2018年度の予定症例数は、ARMS40例、早期精神病40例、慢性精神病50例としている。引き続きリクルートを継続して、目標対象人数に向けて、調査を実施していく予定である。研究参加者に対する謝金として予算の一部を使用するが、当該年度は調査対象者のリクルートが一部滞ったこともあり、次年度使用額が生じた。次年度は、予定対象者数に向けて調査の実施がこれまで以上に増えることが予想され、また、学会等に出席する回数も増えると思われる。よって、それらのために使用する予定である。
冷受容分子とエストロゲンに着目した若年女性の冷えのメカニズムの解明

【目的】実験1, 2, 3については昨年度に実施した。実験2において、雌ラットにおいて女性ホルモンのエストロゲンは、シナモン抽出物のシナモアルデヒド塗布時の体温、尾部皮膚温に影響しなかった為(n=9)、脳解析は行わなかった。また、今年度は、若年女性において月経周期がメントール、シナモン足背局所塗布時の温熱的不快感と皮膚温調節へ及ぼす影響(実験4)について検討する予定だったが、実験2の結果を考慮し、メントール刺激のみ実施することとした。【方法】メントールは冷受容分子TRPM8の作動薬である。若年女性(n=10)において、0.5%メントール溶液を右足背・足趾に塗布後20分間、足背・足趾の皮膚温(赤外線サーモグラフィ)、母趾血流量(レーザードップラー血流計)、鼓膜温、血圧、心拍数、温熱感覚・快適感(VAS法)を計測し、早期卵胞期(F期)、黄体期(L期)、月経期(M期)間で比較した。F期の同定に排卵チェッカーを用いた。【結果】F期の第二、三足趾の皮膚温はL, M期より低下した。足背の皮膚温、母趾血流量、鼓膜温、血圧、心拍数、温熱感覚・快適感は月経周期間で有意差が認められなかった。【結論】月経周期はメントール刺激時の足背の皮膚温に影響しなかったが、足趾の皮膚温に影響した。若年女性において月経周期中の女性ホルモンがTRPM8を介した体温調節に影響する可能性が示された。【考察】我々は、雌ラットにおいてエストロゲンがメントール塗布時の体温調節に影響することを報告しており(Uchida et al., 2018, J Thermal Biol)、実験4のヒトの結果と何らかの関係があると考えている。現在、本科研費で行っている実験について、論文1本がリバイス中である。さらに、実験4の結果は論文にまとめ、国際学術雑誌に投稿済である為。昨年、追加実験を行っていた実験2の結果を論文にまとめ、国際学術雑誌に投稿する予定である。【目的】ラットの自然な寒冷時体温調節行動と考えられる尾隠し行動を修飾するエストロゲン(E2)のTRPA1への影響(実験1)、また、女性の足の冷えについて、月経周期が局所冷却時の足背の皮膚温調節に与える影響(実験2)についても明らかする。【実験1】TRPA1とは感覚神経終末に発現する冷受容分子である。E2投与、非投与の卵巣摘出ラットにvehicleまたは30%シナモアルデヒド(C, TRPA1作動薬)を塗布し、寒冷(16°C, 2h)または室温(27°C, 2h)暴露し、腹腔温、尾部皮膚温、尾隠し行動を計測した。脳を採取した。【結果(各群n=6)】腹腔温変化量は、環境温16°CでC塗布時のE2(ー)群がE2(+)群より有意に低く、またE2(ー)群ではC塗布がvehicle塗布より有意に低くなった。尾部皮膚温変化量は、環境温16°CでE2(+)群においてC塗布がvehicle塗布より有意に高くなった。尾隠し行動時間は、環境温16°Cでvehicle塗布時のE2(ー)群がE2(+)群より有意に長く、E2(ー)群、E2(+)両群においてC塗布がvehicle塗布より有意に短くなった。【結論】E2は末梢冷受容分子TRPA1を介した体温調節反応に影響することが示唆された。【実験2】排卵チェッカーで、健康な若年女性の卵胞期、黄体期を同定した。各期において、被験者は環境温28.0°C下で右足背及び足底に24.7°Cの軽微な局所冷却を30分行い、左足背及び足趾の皮膚温を赤外線サーモグラフィで、母趾の皮膚血流量をレーザー組織血流計で計測した。【結果(各群n=6)】皮膚温はすべての足趾、足背で卵胞期と黄体期間で有意な差は認められなかった。皮膚血流量は、母趾では黄体期より卵胞期で有意に上昇した。【結論】局所冷却時に母趾の皮膚血流量に月経周期が影響することが明らかとなった。実験が滞りなく進んでおり、実験2について論文投稿中である為。

F期の同定に排卵チェッカーを用いた。【結果】F期の第二、三足趾の皮膚温はL, M期より低下した。足背の皮膚温、母趾血流量、鼓膜温、血圧、心拍数、温熱感覚・快適感は月経周期間で有意差が認められなかった。【結論】月経周期はメントール刺激時の足背の皮膚温に影響しなかったが、足趾の皮膚温に影響した。若年女性において月経周期中の女性ホルモンがTRPM8を介した体温調節に影響する可能性が示された。【考察】我々は、雌ラットにおいてエストロゲンがメントール塗布時の体温調節に影響することを報告しており(Uchida et al., 2018, J Thermal Biol)、実験4のヒトの結果と何らかの関係があると考えている。現在、本科研費で行っている実験について、論文1本がリバイス中である。さらに、実験4の結果は論文にまとめ、国際学術雑誌に投稿済である為。来年度は実験1の個体数追加実験を行う。また、生理データの結果を検討し、E2(-),E2(+)間の有意差が明確となった場合は、脳の活性部位について神経マーカーのcFosを用いた免疫組織化学実験を行うことを予定している。昨年、追加実験を行っていた実験2の結果を論文にまとめ、国際学術雑誌に投稿する予定である。他研究費で支払い可能な実験消耗品等があり、残額が生じた。来年度の実験消耗品の支払いに充てる予定である。実験消耗品等を他助成金で賄うことができた為、差額が生じた。差額は、次年度に実施する実験消耗品、試薬の購入に充てる予定である。
ホスファテジルイノシトール合成酸素の組織特異的発現と機能の解析

ホスファチジルイノシトール合成酵素(PIS)はミオイノシトールとCDP-diacylglucerolからホスファチジルイノシトール(PI)を合成する反応を触媒する酵素であり、ホスホイノシチド合成の最終段階に関与している。我々は最近ラットの脳よりPIScDNAをクローニングし、その構造を解析した。本研究で得られた成果は次のとうりである。i)イン・サイトハイブリダイゼーションを用いた組織化学的方法により、adultラット脳では、PISmRNAは神経細胞に富んだcerebral cortex,hippocampus,thalamus,hypothalamusとspinal cordに特異的に発現していた。しかし、corpus callosumのような灰白質に富んだ領域ではその発現シグナルは殆ど観察されなかった。更に、同じ手法により中枢神経系の出生前後のPISmRNA発現を解析したところ、生後18日で主にcortical plateやventricular zoneのような神経細胞に富んだ領域には良く発現していた。ii)RT-PCR法にて、出生後の各部位のPISmRNA発現を定量したところ、その結果はイン・サイトハイブリダイゼーション法で得られたものとほぼ一致していた。発現の強い各部位では出生後直ちにPIS遺伝子の著しい発現上昇が起こり、生後7-14日でピークに達した。iii)予備実験段階では、さらに新規のアイソフォームの存在が予想されていたので、種々の方法を用いてこのクローニングを試みたが不成功であった。iv)慶応大学の梅沢はPI合成の特異的阻害剤であるinostamycinは血清刺激したラット繊維芽細胞のPI合成と細胞周期のGl期進行を阻害することを報告している。今回は彼との共同研究により、もう一つの阻害剤である、δ-hexachl or ocyclohexaneもinostamycinと同様な阻害をすることを明らかにした.更にこのG1期進行の阻害はcyclin Dとcyclin Eの発現阻害が原因であると思われた。これらの結果はPI合成が細胞周期に重要な役割を演じていることを示唆している。ホスファチジルイノシトール(PI)は、生体膜を構成するリン脂質の必須成分の一つである。またこの物質のリン酸化により合成されるポリホスホイノシチドが細胞内情報伝達系に中心的役割を演じていることからもこの脂質の合成及びその調節機構の解析は細胞生物学の研究に重要である。PI合成酵素(PIS)は、CDP-ジアシルグリセロールとミオイノシトールからPIを合成する反応を触媒する酵素であり、イノシトールリン脂質合成の初発段階に関与する酵素であるにもかかわらず、動物の酵素の構造・発現については全く不明であった。申請者は、酵母変異株を用いた発現クローニング法により最近ラット脳PISのcDNAクローニングに成功した。本研究ではノーザン分析によりラットでは腎臓と脳にPIS遺伝子が高発現していることを見つけたので、ラットの中枢神経系に焦点を絞りその発現の解析を更に詳しくを行った。成熟ラットの中枢神経系におけるPISmRNA分布をイン・サイトハイブリダイゼーション法で調べたところ、Olfactory bulb,Cerebellum,Hippocampus,Dorsal root ganglionに特に多く検出された。次にこれらの組織での発生過程でのPIS発現をRT-PCR法で解析した。その結果、これら4つの領域での発現パターンは類似性を示し、出生後直ちに遺伝子の著しい発見上昇が起こり、生後7-14日でピークに達してから以後次第に減少する傾向が観察された。

今年度は先ず、2種類以上存在すると推定されるホスファチジルイノシトール合成酵素(PIS)の新規アイソフォームの探索を行った.ラットの種々の組織より調製したcDNAライブラリーを酵母PIS変異株に導入する発現クローニング法を試みたがこの方法は不成功であった。次にラット肝臓や嗅球からcDNAライブラリー合成し、すでに我々のもっているPISのcDNAをプローブにして低ストリンジェンシーハイブリダイゼーション法や、よく保存されているアミノ酸領域を利用したRT-PCR法によりアイソフォームのクローニングを試みたが、これも不成功であった。ホスファチジルイノシトール(PI)代謝は、増殖調節に重要な細胞内シグナル伝達系と考えられている。この代謝経路に存在するホスホリパーゼCについて、古くから研究がなされてきたが、PIを合成する酵素であるPISの細胞増殖への役割については殆ど分かっていなかった。梅沢等はPI合成阻害剤であるイノスタマイシンでラット繊維芽細胞を処理すると、血清刺激により誘導されるPI合成とG1期進行が阻害されることを以前に報告している。今年度は彼等との共同研究によりイノスタマイシンとは全く構造の異なるPI合成阻害剤であるδ-hexachl or ocyclohexane処理においても同様にPI合成とG1期進行も阻害された。特に後者はcylinD,cyclin Eの発現阻害に起因するものであることを示唆する結果を得た。このようにPI合成が細胞周期に深く関わっていることが明かとなったので、今後更にPIScDNAクローンを強制発現させた細胞を構築したり、また原形質膜にPIを輸送するPI輸送タンパクのcDNAクローンを強制発現させた細胞を構築することによって更に研究を進める予定である。
高等植物の環境適応戦略におけるシス型ポリイソプレノイドの生理機能解明

本研究では,環境ストレスで発現誘導され,植物特異的な鎖長のシス型ポリイソプレノイド生合成を触媒するシロイヌナズナのシス型プレニル鎖延長酵素AtCPT5をターゲットとし,多様な生成物鎖長分布を示す植物のシス型ポリイソプレノイドの環境適応における生理的役割を分子レベルで解明することを目標とする.1.シス型ポリイソプレノイドの分子機能の解析シス型ヘプタプレニル二リン酸の環境ストレス応答における機能解析を解明するために,タンパク質プレニル化への影響,糖タンパク質生合成への影響について検討を進めた。タンパク質プレニル化への影響については,シロイヌナズナの実生を,^3H標識されたFPP及びGGPPとともに培養し,その取り込み効率について検討を行った.その結果,GGPPを取り込ませた植物体から標識されたタンパク質を検出することができた.シス型ヘプタプレニル二リン酸の環境ストレス応答における機能解析を解明するために,野生株と変異株からそれぞれタンパク質を抽出し,1次元のSDS-PAGEで分離後,糖鎖染色を行った.その結果,両サンプル間に顕著な差が観察されなかったことから,シス型ヘプタプレニル二リン酸の分子機能が糖担体脂質ではないことが示唆された.また,AtCPT5が小胞体局在であることから,小胞体における影響を検討するため,小胞体ストレス応答のマーカー遺伝子であるBiP1の発現量を半定量RT-PCRで検討したところ,変異体で恒常的にBiP1の発現量が上昇していた.2.総括AtCPT5及びその生成物であるシス型ヘプタプレニル二リン酸の生理的機能として,これまでに提唱されていたような糖担体脂質やアンチオキシダントとしての機能以外に小胞体膜の安定性に寄与している可能性を提唱することができた.この機能モデルを裏付けるために,今後は膜輸送への影響などを検討することを考えている.本研究では,環境ストレスで発現誘導され,植物特異的な鎖長のシス型ポリイソプレノイド生合成を触媒するシロイヌナズナのシス型プレニル鎖延長酵素AtCPT5をターゲットとし,多様な生成物鎖長分布を示す植物のシス型ポリイソプレノイドの環境適応における生理的役割を分子レベルで解明することを目標とする.1.AtCPT5の反応産物であるC_<35>のシス型ポリイソプレノイドの細胞内作用部位の解明標識されたIPP生合成の前駆体とともに培養し,各植物サンプルより代謝物を抽出し,液体シンチレーションカウンター付きHPLC(ラジオHPLC)により解析するために,シロイヌナズナの培養細胞を,^<14>C標識されたIPP生合成の前駆体とともに培養し,その取り込み効率について検討を行った.様々なグロースフェーズ,前駆体濃度について検討したが,取り込み効率は数%に留まっている.AtCPT5およびその反応産物の環境ストレス応答における機能解析を解明するために,CRE-loxP系を用いた部位特異的AtCPT5強発現コンストラクトを作製した.また,このコンストラクトを野生株に導入し,T2種子を獲得した.シス型ポリプレニル鎖の鎖長と生理機能の相関の解明するために,AtCPT5プロモーターにAtCPT6を連結したコンストラクトを作製した.また,このコンストラクトをAtCPT5の変異体に導入し,T2種子を獲得した.本研究では,環境ストレスで発現誘導され,植物特異的な鎖長のシス型ポリイソプレノイド生合成を触媒するシロイヌナズナのシス型プレニル鎖延長酵素AtCPT5をターゲットとし,多様な生成物鎖長分布を示す植物のシス型ポリイソプレノイドの環境適応における生理的役割を分子レベルで解明することを目標とする.1.AtCPT5の反応産物であるC_<35>のシス型ポリイソプレノイドの細胞内作用部位の解明標識されたIPP生合成の前駆体とともに培養し,各植物サンプルより代謝物を抽出し,液体シンチレーションカウンター付きHPLC(ラジオHPLC)により解析するために,シロイヌナズナの実生を,<14>^C標識されたIPP生合成の前駆体とともに培養し,その取り込み効率について検討を行った.様々なグロースフェーズ,内生IPP生合成経路の阻害剤濃度,前駆体濃度に対する植物体の生長に与える影響について確認を行った.2.部位特異的AtCPT5強発現植物およびAtCPT5プロモーター:GFP形質転換植物の作製AtCPT5およびその反応産物の環境ストレス応答における機能解析を解明するために,CRE-loxP系を用いた部位特異的AtCPT5強発現コンストラクトのT2植物の発現誘導条件を検討した.また,AtCPT5プロモーター:GFP形質転換植物のT1種子を獲得した.シス型ポリプレニル鎖の鎖長と生理機能の相関の解明するために,AtCPT5プロモーターにAtCPT6を連結したコンストラクトのT2植物をサンプリングし,発現量を確認する準備を整えた.本研究では,環境ストレスで発現誘導され,植物特異的な鎖長のシス型ポリイソプレノイド生合成を触媒するシロイヌナズナのシス型プレニル鎖延長酵素AtCPT5をターゲットとし,多様な生成物鎖長分布を示す植物のシス型ポリイソプレノイドの環境適応における生理的役割を分子レベルで解明することを目標とする.1.シス型ポリイソプレノイドの分子機能の解析シス型ヘプタプレニル二リン酸の環境ストレス応答における機能解析を解明するために,タンパク質プレニル化への影響,糖タンパク質生合成への影響について検討を進めた。

タンパク質プレニル化への影響については,シロイヌナズナの実生を,^3H標識されたFPP及びGGPPとともに培養し,その取り込み効率について検討を行った.その結果,GGPPを取り込ませた植物体から標識されたタンパク質を検出することができた.シス型ヘプタプレニル二リン酸の環境ストレス応答における機能解析を解明するために,野生株と変異株からそれぞれタンパク質を抽出し,1次元のSDS-PAGEで分離後,糖鎖染色を行った.その結果,両サンプル間に顕著な差が観察されなかったことから,シス型ヘプタプレニル二リン酸の分子機能が糖担体脂質ではないことが示唆された.また,AtCPT5が小胞体局在であることから,小胞体における影響を検討するため,小胞体ストレス応答のマーカー遺伝子であるBiP1の発現量を半定量RT-PCRで検討したところ,変異体で恒常的にBiP1の発現量が上昇していた.2.総括AtCPT5及びその生成物であるシス型ヘプタプレニル二リン酸の生理的機能として,これまでに提唱されていたような糖担体脂質やアンチオキシダントとしての機能以外に小胞体膜の安定性に寄与している可能性を提唱することができた.この機能モデルを裏付けるために,今後は膜輸送への影響などを検討することを考えている.
時間予測による報酬刺激処理の調節メカニズム－脳機能計測と計算論的手法による検討－

本研究の目的は、時間情報の報酬刺激処理への統合メカニズムについて認知神経科学的モデルの構築を目指すことである。このため、2018年度は、遅延時間の分布が報酬刺激の処理に及ぼす影響を検討した。具体的には、金銭結果の遅延時間の起点と頻度を操作した2つの実験を実施し、両実験において報酬刺激の処理を反映する事象関連脳電位である報酬陽性電位を計測した。遅延時間の起点を操作した実験では、行動から金銭結果呈示の時間分布の起点が早い場合(0 ms、500 ms、1000 ms)と遅い場合(500 ms、1000 ms、1500 ms)を比較した。その結果、両条件において、時間分布の中で最も短い遅延時間のときに報酬陽性電位は減衰した。このことは、遅延時間を経験することで形成される時間予測は、履歴の分布に依存した形で条件付き確率として発達し、報酬刺激処理に影響することを示唆する。一方、遅延時間の頻度を操作した実験では、行動から金銭結果呈示の時間間隔が早い場合(0 ms)と遅い場合(1000 ms)を設定し、早い場合が全試行の80 %、遅い場合が全試行の20 %の条件と頻度が反対の条件を比較した。その結果、時間間隔の分布に応じて報酬陽性電位の振幅値は変化した。このことは、報酬刺激の処理が遅延時間の頻度に基づき柔軟に調節されていることを示している。本年度の研究結果から、報酬刺激の処理は、行動-結果間の遅延時間の経験により形成される時間予測に基づき柔軟に調節されていることが分かった。2018年度の研究では、当初予定していた2つの実験を滞りなく実施することができた。また、予定していた通りに実験を実施しただけではなく、各実験から得られた行動、脳波データに対して試験的に解析を実施した結果、研究計画の2年度目、3年度目に想定している研究に関わる知見を得ることもできた。このため、当初の計画以上に進展していると判断した。今後は、研究計画で予定しているとおり、報酬刺激処理を反映する脳活動に注目して研究を進める。現在、事象関連脳電位である報酬陽性電位に焦点化しているが、時間予測が報酬処理に及ぼす影響を明らかにするためには、機能的MRIを用いた報酬領域の活動計測が必要である。このため、所属機関内にある3Tの機能的MRIの使用準備を進めている。2019年度は、2018年度に構築した実験系を機能的MRI測定に適用し実施することで、さらなる研究の加速を図る。当初、初年度の助成金使用として脳波計への高精度トリガーを可能にするためBrainAmpの追加ユニットを計上していた。しかし、現在の所属において使用している生体計測システムを修正することで高精度トリガーを可能としたため、追加ユニットの購入は必要なくなった。しかし、2019年度に実施するfMRI実験において、必要なデバイス、参加者への謝金、スタッフの人件費が想定したよりも大きくなる予定である。
走査型プローブ顕微鏡による２物体接近時のトンネル障壁崩壊に伴う力と電流変化の解析

本研究では、独自開発した非接触原子間力顕微鏡/走査型トンネル顕微鏡を活用して2つの物体を接近させ、さらには接触するまで精密に近づけ、2物体間に働く力、および、流れる電流の印加電圧応答と距離依存性を計測した。この結果から、2物体の結合の形成過程におけるトンネル障壁の崩壊の影響を考察した。Si-Siの共有結合では探針試料間に電圧を印加し、表面準位を合わせ、量子力学共鳴状態を作り、共有結合力とトンネル電流の関係を解析した。水素吸着SiアドアトムとSi探針原子間で、水素結合を計測し、その1結合の結合エネルギーを見積もった。超高真空非接触原子間力顕微鏡/走査型トンネル顕微鏡(UHV nc-AFM/STM)を活用して2つの物体を接近させ、「2物体間に働く力」および「流れる電流」の印加電圧応答と距離依存性を計測する。1.相互作用力・電流・エネルギー散逸等の高感度同時計測システムの構築1-1電子回路系のシステムアップnc-AFMでは、カンチレバーをその固有振動数fで自励発振させつつ、探針と試料間の相互作用力によって変化する固有振動数のずれ(△f)を高感度計測する。その信号検出部アンプの周波数帯域を最適化してS/N比を向上させ、力の検出感度を向上させた。1-2高感度力センサーの開発重市販の時計用音叉型水晶振動子の片側プロングを僅かに削り、先鋭化したタングステン探針を取り付けてnc-AFM用力センサーとして動作させた。ここで、削り量とタングステン探針と接着剤の重量を制御して力センサーの固有振動数が、元の音叉型水晶振動子の固有振動数に近くなるようにすることが重要である。この2本プロング型水晶力センサーのQ値は超高真空中で、4000050000になり、高感度化が期待できる。実際に使用したところ、Si(111)7x7再構成表面の原子分解能像取得に成功した2.測定・解析試料はSi(111)7x7再構成表面で、Siカンチレバーを用いて、△f一定モードでnc-AFM/STM像を取得した。Nc-AFM像は原子位置で、凹んで観察された。探針試料間距離は約1nmと推定され、トンネル電流が僅かに流れ始めた距離である。電流像は、原子上で電流が多く流れ、散逸エネルギーは原子上で減少した。これは、以下のことを捉えたと考察した。(1)ダングリングボンドにとらわれている電荷の分布が変化し、局所的な接触電位差(CPD)が変化した。(2)トンネル電流が流れることにより、抵抗によりバイアスがドロップし、探針試料間にかかる電圧が降下した。1.高感度力センサーの開発:本研究で求められる力センサーの性能は、0.1 nm以下の小振幅で力感度1 pNを実現する高いQ値と、試料表面への引き込み凝着を起こさない高いバネ定数を持ち、探針の電位制御ができることである。従来技術として、市販の音叉型水晶振動子の片方のプロングを基板に固定し、固定されていないもう片方のプロングにタングステン等の金属探針を接着した、qPlusセンサーと呼ばれる力センサーが利用されている。本研究では、音叉形状の力センサーを試作し、この力センサーは、非常に高いQ値が維持され、nc-AFMの力センサーとして高感度化できることを実証した。また、[111]方向を向いたシリコン単結晶を探針として用いるため、シリコンのエッチング法を開拓した。2.ナノピラー成長技術に基づく探針調整:H24年度に電子線照射下でSiナノピラー成長実験をしたところ、ナノワイヤー状の物質が成長した。その組成を調べたところ、タングステン酸化物であることが分かった。タングステン酸化物のナノロッドは走査型トンネル顕微鏡用の探針として応用された実績があり、本研究で開発している高感度力センサーに取り付ける探針に利用するため、種々の成長条件を検討し、組成・結晶構造を調べた。また、ナノピラーシリコン探針先端への水素、アンモニア基の吸着法を探査した。3.試料の調製と測定・解析:清浄化し表面にダングリングボンドを多数持つSi基板にアンモニアガスを吹き付けると、NH2、NH、Hなどに分解してダングリングボンドと結合する。Si(111)7x7再構成表面で、表面のダングリングボンドの一部がこれらのアンモニア由来の基で終端された試料と、アンモニア由来基で終端された可能性のあるシリコン探針間の力を解析したところ、Si-Si間の共有結合力以外に、水素結合と考えられる引力や、ローンペア同士の斥力などが観察された。1. Bias nc-AFM/Sを基とした力・電流・エネルギー散逸等の高感度同時計測システムの構築力センサーとして、市販の音叉型水晶振動子を用いる。

腕時計用の音叉型水晶振動子は、非常に安価に入手でき、nc-AFM用の力センサーとして応用されてきている。最も広くnc-AFM用力センサーとして利用されている音叉型水晶振動子はバネ定数が約1800 N/mのものであるが、国内メーカから500 N/mの音叉型水晶振動子の提供を受け、従来よりも力感度を3倍程度向上できた。また、音叉型水晶振動子の変位検出用電流アンプの差動入力直前に2 pF程度のコンデンサを挿入することで、ノイズフロアを低減した。探針として市販のシリコンカンチレバー・探針部分を音叉型水晶振動子に接着し、探針とした。2.配位結合・水素結合の解析Si(111)7x7再構成表面に、微量の原子状水素およびアンモニアガスを吸着させて試料とした。アンモニアガスは初期吸着ではSiアドアトムまたはレストアトムに吸着し、NH2とHに解離吸着する。探針は清浄Siと水素終端Si探針を作製した。清浄Si探針と清浄Siアドアトム、NH2/Si、H/Si間の距離に対する周波数シフト、電流、エネルギー散逸を測定した。最大引力はSi>H>NH2の順で大きいことを見いだした。水素終端Si探針を用いた場合、トンネル電流が検出限界以下から、電流の増加とともに、エネルギー散逸が減少する現象を見いだした。26年度が最終年度であるため、記入しない。表面科学、ナノ物理学26年度が最終年度であるため、記入しない。電気回路系のシステムアップを行い、感度が向上し、僅かな相互作用力変化が検出可能になり、1nm程度離れた距離でのトンネル電流変化と、相互作用力変化を同時計測できた。音叉型水晶振動子を用いて、2本プロング型の力センサーを開発し、原子分解能像の取得に成功すると共に、なお一層の感度向上が期待できるデータが得られた。独自の着想により、音叉形状をした力センサーを開発した。本力センサーは、従来の力センサーよりも高感度に微弱な相互作用力から、試料表面への引き込み凝着を起こさずに強い近距離力まで測定可能である。この力センサーに取り付ける探針として、垂直に伸びたダングリングボンドを持つ[111]方向を向いたシリコン先鋭化探針の作成法をほぼ完成させた。この探針先端に、分子及び、官能基の吸着に取る組む準備が調っている。現在までに解析した相互作用として、Si-Si間の共有結合、NH2:H間の水素結合、NH2のローンペアと、SiダイマーのバックルアップしたSiにほぼ2個の電子が局在化したダングリングボンド間の斥力を解析した。ローンペア間の斥力は当初想定していなかったが、研究の過程で新たに見いだした。当初計画通り推進する。Si探針を原子レベルの空間分解能で、3次元的に構造評価するため、電界イオン顕微鏡(FIM)により評価する。Siは電界蒸発しやすいため、FIMによる評価は難しいとされているが、探針の原子レベルでの構造評価が、試料との定量的な相互作用力・トンネル電流評価につながる。平成26年度は、配位結合、水素結合および二水素結合の解析を予定しており、現在までの達成度から考えて、順調に成果が期待できる。