hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分子回転とマクロ物性の融合

有機分子から構成される分子性結晶中に多様な分子運動自由度を設計し、それに伴う新規なマクロ物性の出現を目指した研究を実施した。例えば、分子の双極子モーメントの秩序化を実現する強誘電性や反響誘電性の発現や反強誘電性ー磁性ー光学応答が互いに連動した多重機能性材料の創製などに取り組んだ。分子運動と物性の融合は、有機エレクトロニクス実現のための新たな手法として注目を集める研究であり、新機能性材料の創製の観点から今後のさらなる進展が期待できる。分子性結晶中の分子回転運動を設計し、それに伴うマクロな新規物性を開拓する事を研究目的とする。分子回転と連動した強誘電性を示す(m-nuoroanilinium)(dibenzo[18]crown-6)[Ni(dmit)_2]結晶を出発点とし、カチオン性の分子回転ユニットおよびアニオン部位の設計から、強誘電体の発現に必要な分子配列様式に関する検討を試みた。これまでに用いてきた[Ni(dmit)_2]アニオンを、より小さなパイ電子平面を有する[Ni(mnt)_2]や直径1nm程度の球状の分子形状を有する[PMo_<12>O_<40>]^<-4>ポリアニオンに変化させたときの超分子カチオン配列様式やカチオン-アニオンパッキングに関する評価を試みた。また、量子化学計算を用いたカチオン構造の運動ポテンシャルエネルギーの評価行うことで、強誘電性の設計に必要な分子配列様式を検討した。(m-nuoroanilinium)(dibenzo[18]crown-6)[Ni(mnt)_2]結晶では、カチオン構造の分子回転に必要な結晶格子の次元性と柔軟性に関する新たな知見を得た。また、(o-aminoanilinium^+)-(crown ethers)-[PMo_<12>O_<40>]結晶に関する検討では、o-aminoanilinlumカチオンの協奏的な運動モードの存在を、結晶構造・誘電率の温度変化・回転ポテンシャルエネルギー計算から結論づけた。また、極性配位子を有するCu(II)二核錯体配位高分子を設計し、その結晶構造・熱安定性・ガス吸着特性と誘電率に関する検討を試みた。極性配位子の設計によりガス吸着に必要な結晶空間が制御可能で有る事が示された。分子性結晶中の分子運動を設計し、それに伴うマクロな新規物性の出現を目指した研究を実施した。すでに、(m-fluoroanilinium)(dibenzo[18]crown-6)[Ni(dmit)2]結晶中のm-fluoroaniliniumカチオンのフリップーフロップ運動に伴う分極反転から実現する強誘電体ー常誘電体転移について報告している。昨年度は、極性配位子を有する新規な金属錯体ポリマー[Cu2(R-Benzoate)4(pz)]に着目し、CO2ガス吸着下における誘電率の温度依存性に関する評価を実施し、極性配位子の分子運動とガス吸着が連動した誘電応答を見いだした。また、球状の分子構造を有するアダマンタン誘導体の結晶中における分子回転運動に着目した、バルク物性との融合を検討した。2-アザアダマンタン-N-オキシルラジカル単結晶の温度可変偏光顕微鏡観測、単結晶X線結晶構造解析および誘電率測定から、相転移に伴う結晶構造と固体内分子運動の相関について明らかにするとともに、外部刺激によるスイッチングについて検討を行った。結晶の低温相における空間群Pbcnであり、原子位置・分子配向にディスオーダーは観測されなかった。一方、300 Kにおける空間群はFm3mであり、配向のディスオーダーが観測された。比誘電率測定においても大きなヒステリシスを伴う変化が観測され、低温相では凍結していた分子回転運動が高温相への転移で熱励起され、配向分極により大きな誘電率の変化を示したものと考えられる。2-アザアダマンタン-N-オキシルラジカルは、S=1/2のスピンを有する分子であることから。そのバルク状態は磁性を有し、また磁気相転移に伴う光学的特性の変化が生じる。誘電率の変化は、磁性および光学的特性の変化も同時に誘起する事から、磁性ー光学特性ー誘電特性が互いに相関した多重機能性材料であることを示した。分子回転と連動した強誘電性を示す(m-fluoroanilinium)(dibenzo[18]crown-6)[Ni(dmit)2]結晶を出発点とし、結晶中におけるm-fluoroaniliniumカチオンのフリップーフロップ運動に伴う分極反転を設計指針とした研究を実施した。極性配位子を有する新規な金属錯体ポリマーとして、[Cu2(R-Benzoate)4(pz)]に着目した。

R-Benzoateとして、m-fluorobenzoate, 2,3-difluorobenzoate, m-methylbenzoate, m-chlorobanzoateを導入した一次元ポリマーを作製した。これらの配位子は、いずれもメタ位に置換基を有し配位子の分子回転運動に伴う双極子モーメントの変化が可能である。全ての錯体の単結晶X線結晶構造解析から、ポリマー鎖間に結晶化溶媒であるCH3CN分子が存在するチャネル構造が形成している事が判明した。熱重量分析とH2Oに対する吸着等温線から、チャネル内のCH3CN分子は容易にH2O分子に置き換わることが示された。また、チャネル内のH2O分子を前処理により完全に除去した後、195 KにおいてCO2の吸着等温線を測定したところ、ゲート吸着機構に典型的な構造相転移を伴う挙動が観測された。以上の結果より、CO2ガス吸着下における誘電率の温度依存性に関する評価から、極性配位子の分子運動を評価した。フッ素基を置換基として有するポリマーで、290 K付近で誘電応答が出現し、これは極性配位子の熱揺らぎに起因する結果である。低温でCO2ガスがチャネル内に吸着した錯体は、昇温により分子運動が誘起され、CO2ガスの脱離が生じると共に極性配位子の分子運動が誘起されると結論できた。分子性結晶中の多様な分子運動を設計し、それに伴うマクロな新規物性の出現を目指した研究を実施した。すでに、(m-fluoroanilinium)(dibenzo[18]crown-6)[Ni(dmit)2]結晶中のm-fluoroaniliniumカチオンのフリップーフロップ運動に伴う分極反転から実現する強誘電体ー常誘電体転移について報告している。昨年度は、極ベンゼンやピレンなどに複数のテトラデシルアミド基(-CONHC14H29)を導入した誘導体の分子会合特性、分子集合体形成および分子間水素結合に由来する強誘電性の発現に関する検討を行った。最初に、異なる側鎖の数と置換位置を有する5種類のベンゼン誘導体に関して、その分子会合能および強誘電体物性に関する検討を行った。いくつかの化合物では、種々の有機溶媒中でオルガノゲルを形成し、基板上で多彩な二次元網目状ネットワークを形成した。アルキルアミド鎖の本数を増加させると分子間N-HO=水素結合が強くなり、分子会合能の向上と強固なナノファイバーの形成が生じる。2鎖型化合物は、オルガノゲルなどは形成せず、二段階の固相ー固相転移を示し、液相に転移する。また、化合物36鎖型化合物では温度上昇に伴い、固相ーColh相転移を示した。カラムナー液晶相(Colh)の出現は、ベンゼン環の重なりと分子間N-HO=水素結合の形成が駆動力となっている。また、2鎖型化合物の中間相と3および5鎖型化合物のColh相では、強誘電性の発現が電場ー分極ヒステリシスから確認された。一方、4鎖と6鎖型化合物は、同様な測定条件下でヒステリシスを示さなかった。強誘電性の出現は、アルキル鎖の分子運動が激しい中間層におけるカラム内の分子間アミド結合の反転による分極反転から生じたと考えられ、分子内N-HO=水素結合と立体障害により支配される事を明らかとした。26年度が最終年度であるため、記入しない。機能物性化学26年度が最終年度であるため、記入しない。
海中周囲雑音による海中物体画像化のための固体－液体複合凸型非球面音響レンズの研究

従来の海中音響映像化装置において周囲雑音は探知を乱す妨害音と見なされてきた.しかし,海中周囲雑音を音源として積極的に活用する革新的なアイディアが提唱されている.この手法はアクティブでもパッシブでもない第3の新しい方式であり,周囲雑音イメージングとも呼ばれている.申請者は,世界で初めて音響レンズを導入した実験装置を開発し,テッポウエビに代表される沿岸域生物雑音を利用して無音物体の2次元画像の取得に成功した.本手法をより広い海域において適用するには,自律型無人潜水艇などの水中航走体艇首に音響レンズを実装することが必要である.しかし,プラスチック材等の単一固体凸形レンズでは内部減衰により音波が十分に集束しない.本研究では,固体を薄い外殻とし,内部に減衰の小さい液体を用いた固体ー液体複合凸型レンズを提案する.初年度は,候補となるレンズ材料として,固体および液体の材料をいくつか選定し,シングアラウンド法による音速の精密測定を実施する予定であった.そして,それを基に屈折率を求め,音線解析によって無収差化を施した非球面凸レンズ形状を検討し,さらに時間領域差分法による波動解析を行って利得や解像度等のレンズ性能を予測する予定であった.しかしながら,音速の精密測定を実施できたのは一部の材料のみで,音線解析および波動解析は暫定的な結果しか得られておらず,目標とした非球面凸レンズの最適設計には至っていない.候補となるレンズ材料として,固体ではシンタクチックフォーム,液体ではフロリナートを選定した.フロリナートに関しては,シングアラウンド法による音速の精密測定が完了したが,シンタクチックフォームは音速測定用の試料の入手だけに留まった.またレンズ設計においては,フロリナートは得られた測定値,シンタクチックフォームは文献からの参照値を用いて暫定的な音線解析を行い,無収差化を施した非球面レンズ形状の検討を進めた.そして,暫定的なレンズ形状により,時間領域差分法による波動解析を進めたが,現時点ではレンズの最適設計には至っていない.次年度には,まずは選定された固体材料シンタクチックフォームに対してシングアラウンド法による音速の精密測定を実施する.そして,液体材料フロリナートの音速測定値と併せて音線解析を行い,無収差化を施した非球面レンズ形状を決定する.また,時間領域差分法による波動解析を行い,レンズの利得および解像度の性能予測を行い,レンズの最適設計を進める.さらに,水槽による縮尺実験を行うため,シンタクチックフォームを切削加工してレンズ試作を行い,またレンズを固定しフロリナートを満たす容器およびハイドロフォンを固定するための治具を製作する.水槽実験では,レンズ後方のフロリナート内に形成される焦点領域の音場を計測し,設計値と一致するか検証を進める予定である.従来の海中音響映像化装置において周囲雑音は探知を乱す妨害音と見なされてきた.しかし,海中周囲雑音を音源として積極的に活用する革新的なアイディアが提唱されている.この手法はアクティブでもパッシブでもない第3の新しい方式であり,周囲雑音イメージングとも呼ばれている.申請者は,世界で初めて音響レンズを導入した実験装置を開発し,テッポウエビに代表される沿岸域生物雑音を利用して無音物体の2次元画像の取得に成功した.本手法をより広い海域において適用するには,自律型無人潜水艇などの水中航走体艇首に音響レンズを実装することが必要である.しかし,プラスチック材等の単一固体凸形レンズでは内部減衰により音波が十分に集束しない.本研究では,固体を薄い外殻とし,内部に減衰の小さい液体を用いた固体ー液体複合凸型レンズを提案する.初年度は,候補となるレンズ材料として,固体および液体の材料をいくつか選定し,シングアラウンド法による音速の精密測定を実施する予定であった.そして,それを基に屈折率を求め,音線解析によって無収差化を施した非球面凸レンズ形状を検討し,さらに時間領域差分法による波動解析を行って利得や解像度等のレンズ性能を予測する予定であった.しかしながら,音速の精密測定を実施できたのは一部の材料のみで,音線解析および波動解析は暫定的な結果しか得られておらず,目標とした非球面凸レンズの最適設計には至っていない.候補となるレンズ材料として,固体ではシンタクチックフォーム,液体ではフロリナートを選定した.フロリナートに関しては,シングアラウンド法による音速の精密測定が完了したが,シンタクチックフォームは音速測定用の試料の入手だけに留まった.またレンズ設計においては,フロリナートは得られた測定値,シンタクチックフォームは文献からの参照値を用いて暫定的な音線解析を行い,無収差化を施した非球面レンズ形状の検討を進めた.そして,暫定的なレンズ形状により,時間領域差分法による波動解析を進めたが,現時点ではレンズの最適設計には至っていない.次年度には,まずは選定された固体材料シンタクチックフォームに対してシングアラウンド法による音速の精密測定を実施する.そして,液体材料フロリナートの音速測定値と併せて音線解析を行い,無収差化を施した非球面レンズ形状を決定する.また,時間領域差分法による波動解析を行い,レンズの利得および解像度の性能予測を行い,レンズの最適設計を進める.さらに,水槽による縮尺実験を行うため,シンタクチックフォームを切削加工してレンズ試作を行い,またレンズを固定しフロリナートを満たす容器およびハイドロフォンを固定するための治具を製作する.水槽実験では,レンズ後方のフロリナート内に形成される焦点領域の音場を計測し,設計値と一致するか検証を進める予定である.音響レンズの固体材料として想定していたシンタクチックフォームについて,メーカー厚意により試料が無償提供されたために次年度使用額が生じた.
間葉系幹細胞および血管内皮前駆細胞を用いた放射線障害組織の根本的再生治療法の開発

本研究は、脂肪幹細胞(ASC)および脂肪由来血管内皮前駆細胞(AEPC)の再生能を最大限に利用して、放射線の確定的影響により障害された組織の機能を回復させることによる肥沃化再生治療法を開発するものである。具体的には、臨床的な放射線治療を再現した低線量の放射線をヌードマウスに複数回反復照射した後、放射線照射部に皮膚欠損を作成して慢性放射線潰瘍モデルを作成する。そのモデルに対してヒト脂肪由来の脂肪幹細胞および血管内皮前駆細胞をそれぞれの単独、あるいは併用して投与する。慢性放射線潰瘍の治癒経過を評価することにより、放射線障害組織の創傷治癒能の回復を評価する。また臨床研究の準備を行うところまでを含む。
土地制約の下での稲作農業の技術変化-二段階CES生産技術にもとづく実証分析-

本研究は,二段階CES生産技術をもち,土地制約の下で利潤最大化行動をとる農家を想定し,稲作農業の技術変化を実証分析する方法の考案を目的とした。特に,この生産技術を構成する機械的技術(M技術)の進歩が,生物学的・化学的技術(BC技術)の進歩と関係をもちつつ,稲作農業の急速な成長において中核的役割を果たした状況を,理論的,数量的に説明する方法の考案を目的とした。また,実証分析における資本データの重要性から,農機具の品質変化を考慮した,より望ましい資本サービス価格・数量指数を作成することも目的とした。当初は16年度に農機具データの収集・整理,17年度に理論,実証分析をおこなう計画であったが,分析を進めるにつれ,農機具の価格と特徴に関する適切なデータの収集,整理には予想以上に時間がかかることがわかった。このため,実際の研究は,トラクターの価格・特徴に関するデータの収集・整理と,技術変化の実証法の考案を別々におこなうにとどまった。前者に関しては,『農機価格ガイド』(19692005年)収録のトラクター価格,『農業機械カタログ集』(同期間)収録のトラクターの特徴を入手するとともに,農業機械化研究所での調査により,1970年代後半以降に販売されたトラクターの標準装備,オプションに関するより詳細な情報を入手した。その一部の整理から,将来的に品質を調整したトラクターの価格指数が作成できる可能性を確認した。後者に関しては,(1)2段階CES生産技術を利用する分析を円滑に進めるには土地制約を関連するシャドウプライスで置き換えるのが有効であること,(2)M技術の変化は労働と資本に関する要素増大係数の変化率の集計量として表現できること,(3)労働,資本用役,経常財の競争的市場を仮定するとき,モデルの推定はM技術,集計技術,BC技術の順に3段階でパラメータを推定すればよいことがわかった。本年度はデータの収集,整理および入力に多くの時間を費やした。計画段階では『農畜産業用固定資産評価標準』をメインの資料として利用する予定であったが,農機具価格の品質調整について過去におこなわれた海外の研究を詳細に調べるにつれ,この資料に記載されている属性データは不十分(トラクターについては馬力とエンジン形式程度)であることがわかった。その後の調査の結果,新農林社および農機産業調査研究所が発行する『農業機械カタログ集』および『農機価格ガイド』から,より詳細なデータを入手できることがわかった。このため,同社からの雑誌購入,同社への複写依頼,愛知大学図書館への出張により,やや不完全ながら19692003年の期間について農機具の価格と属性のデータを入手した。過去の研究を参考にするため,分析対象としてまずトラクターを取り上げた。上記の期間において記載されている主要メーカーについて,『農業機械カタログ集』からトラクターの型式とともに,軸距,重量,馬力,排気量,駆動輪数,変速段数などの属性をデータとして入力した。また,『農機価格ガイド』記載のトラクターの型式と『農業機械カタログ集』記載の型式を可能な限り対応させ,トラクターの価格を入力した。これらの属性と価格に関するデータ量は非常に多く,研究補助を依頼して入力作業をおこなったが,予想していたほど作業が進まず,結果として本年度はデータの整理と処理方法の考案までとなった。
古事記・日本書紀の文字表現と成立の研究

古事記・日本書紀の文字表現について、その源流と成る古代朝鮮半島の文字資料、その背景となる漢籍・仏典の教養を明らかにし、その成立について考察することを目的に以下の成果を得た。1.河村秀根・益根、五井蘭洲など江戸時代の研究文献の調査と解読2.新たに発見された百済資料の解読3.それらを踏まえた記紀の文字表現の背景の具体的考察本研究の主眼は『古事記』『日本書紀』の文字表現成立の経緯を明らかにすることにある。すなわち、『日本書紀』区分論の成果、また我が国の金石文・木簡はもちろん、古代朝鮮半島の金石文と、新出の韓国古代木簡の文字表現の分析を踏まえた上で、『古事記』『日本書紀』の文字表現が、具体的に何に依拠したのか、何に学んだのかを明らかにし、それが、文字表現として、如何に成立したのかを解明することが目的である。具体的には以下の通りである。(1)古代朝鮮半島文字資料の収集と整理(2)記紀の文字表現の背景としての漢籍教養と出典研究(3)古事記・日本書紀の語法・文体の研究(4)記紀の成立の研究古事記・日本書紀の文字表現について、その源流と成る古代朝鮮半島の文字資料、その背景となる漢籍・仏典の教養を明らかにし、その成立について考察することを目的に以下の成果を得た。1.河村秀根・益根、五井蘭洲など江戸時代の研究文献の調査と解読2.新たに発見された百済資料の解読3.それらを踏まえた記紀の文字表現の背景の具体的考察1この研究の主眼は『古事記』『日本書紀』の文字表現成立の経緯を明らかにすることにある。すなわち、『日本書紀』区分論の成果、また古代朝鮮半島の金石文と、新出の韓国古代木簡の文字表現の分析を踏まえた上で、『古事記』『日本書紀』の文字表現が、具体的に何に依拠したのか、何に学んだのかを明らかにし、それが、文字表現として、如何に成立したのかを解明することが目的である。2本年度は、以下の資料収集・調査と研究発表を行った。(1)古代朝鮮半島文字資料の収集と整理収集した金石文・木簡のデータベース構築に向けて入力の基礎作業を行うとともに、八月に韓国に赴き、可能な限り実見調査し確認した。(2)上代文学会平成18年度大会発表及び機関誌『上代文学』掲載「記紀歌謡と漢籍教養-古事記に於ける歌謡詞章の更新-」と題して、5月の上代文学会大会で発表し、それを基に11月発行の「上代文学97号」に投稿、掲載された。木簡・漢籍・仏典・半島資料を駆使しながら、従来、記紀歌謡には漢籍教養の影響はないとされたが、日本書紀は、歌謡の前後の文章にはそれが確認されるが、歌謡自体には確認できないこと、反対に古事記歌謡の詞章には、「賢女」「椿」「風雲」をはじめ、漢籍教養に基づく歌謡詞章が確認されることを明らかにした。1この研究の主眼は、『古事記』『日本書紀』の文字表現成立の経緯を明らかにすることにある。すなわち、誰が、何に学んで如何に表現したのかという問題の解明である。その為に近世の日本書紀研究を踏まえる必要がある。本年度はその基礎作業として2・3の調査を行い、4を発表した。2『書紀集解』の出典研究昨年度ひとまず完成させた『書紀集解』引用漢籍一覧稿を充実させるべく、引き続きこの調査を継続した。3大阪大学懐徳堂所蔵の『刷正日本書紀』の調査『刷正日本書紀』は、寛文版『日本書紀』に五井蘭洲の手になる添削が施されたものであり、『日本書紀』の文章表現の研究に欠かせない資料である。この調査のために、大阪大学附属図書館にマイクロ資料の印画を依頼したが、白黒写真であるために、肝腎の五井蘭洲の手になる朱書きが判読不能であったため、八月下旬に大阪大学附属図書館に赴き、全巻デジタルカラー写真を撮影するとともに、不鮮明箇所の実見を行い、資料としての使用に耐えうるべく整理した。4古事記・日本書紀の成立に深く関係する「スメラミコト」という呼称の成立と「清明心」の問題について三角縁神獣鏡をはじめとする古鏡銘文との関係を中心に調査し研究をまとめた。『古事記』『日本書紀』の文字表現成立の経緯を明らかにするための基礎的作業として、平成20年度は、以下の2つの準備的研究と1つの考察を行い、発表した。1.『日本書紀』本文データベースを作成原文をappファイルに加工した。appファイルの体裁は、[書名,巻数,頁段行,前の行から受けた漢字数,行データ,後の行に送る漢字数]であり、今日漢字文献検索用ファイルの標準的形式になっている。-昨年度巻-・巻二の加工を完了したが、今年度は巻三を作成した。2.古代朝鮮半島文字資料の収集と整理今年度は金石文・木簡の収集と釈読にあたった。扶余出土の新出本簡(百済木簡)について、扶余国立博物館の学芸員の解説を受け、釈文を作成した。金石文に関しては、吏読の見られる慶州瑞鳳塚銀合杆銘について、韓国め専門家と討議した上で、釈文を作成した。

3.古事記の成立について序文を再確認し、序文が何故「進五経正義表」に依拠したのかという問題について、「進五経正義表」が依拠した「毛詩序」に見られる周南召南が正始之道であり、王化之基であるという言説が、古事記の歌謡重視の考え方に直結するものであったという理由を見出した。古事記序文は「進五経正義表」の背後にある「毛詩序」の書説を利用したのであり、このことが古事記という書物の成立に深く関与するということを発表した。「古事記』『日本書紀』の文字表現成立の経緯を明らかにするために、前年度までの研究を踏まえ、本年度は、以下の研究を実施した。1.『日本書紀』巻十四「雄略紀」の本文データベースの作成本文を漢字文献検索用ファイルの標準的形式appファイル[巻名,巻数,頁段行,前の行から受けた漢字数,行データ,後の行に送る漢字数]に加工した。2.河村秀根『書紀集解』引用書索引(仏典篇)データベースの作成「日本書紀』と仏典との関係、及び河村秀根・益根が「日本書紀』研究に利用した仏典を明らかにするために、『書紀集解』が引用した仏典の一覧表を作成し、上智大学国文学科紀要第27号に「『書紀集解』所引仏書索引稿」として掲載した。3.『古事記』『日本書紀』雄略天皇条の対照研究漢籍・仏典をどのように利用し、文章を製作したかという問題と、朝鮮半島関係記事の基になる百済系資料の利用の問題について研究を進めた。この成果の一部は、2009年10月25日第六二回(二〇〇九年度)萬葉学会全国大会で「訶良比賣求婚譚は何故書かれなかったのか-古事記と万葉集の交渉-」と題して発表した。4.五井蘭洲の「日本書紀』関係の注釈書についての研究既に撮影済みの大阪大学懐徳堂文庫蔵「刪正日本書紀』について、五井蘭洲の書き入れ部分を翻字し、3.に示した雄略紀の研究に反映させた。
多機能調和型の新規セラミックス基ナノコンポジットに関する研究

現在問題になっているエネルギー問題や地球環境問題等を解決するために、或いは来るべき21世紀に必要とされる超高効率、低エネルギー消費型材料を実現するためには、従来とは全く異なる機能を持つ材料、即ち多機能調和材料の開発が不可欠になることは明らかである。本研究代表者らのグループではこれまで、こうした問題を解決しうる候補材料としてナノメータースケールで構造が制御されたナノ複合材料(ナノコンポジット)のコンセプトを提案し、種々のセラミックスなどの系で具現化してきた。ナノ複合材料では、組織制御の結果、非常に優れた機械的性質を示すことが見いだされているばかりでなく、微細構造や界面構造をナノメータースケールに制御するため、電気的、磁気的、光学的機能などに顕著なサイズ効果が生じることが予測される。即ち、セラミックス材料のナノ組織制御によって、機械的性質の顕著な改善に加え、新しい機能性をも同時に付与し、且つそれらが構造スケールでリンクして発現するような新規な材料-多機能調和型材料-の創製が可能である。そこで本研究者らはこうした未来型材料の創製を目指して、これまでに培ってきたナノコンポジット技術を更に進展させる研究を提案し、ナノコンポジット研究で卓越した知識と経験を持つ日・米・韓の国際的な研究グループを構成することで多機能調和型のナノコンポジット材料の設計・開発研究を推進し、以下の知見を得た。1)セラミックス基ナノコンポジットの高機能化のための新規なプロセス開発と材料の創製技術の確立:より簡便にナノコンポジットを作製するための新しいプロセシングを開発し、優れた特性のセラミックス系ナノコンポジットの創製に成功した。2)多機能調和型セラミックスナノコンポジットの創製とその物性解明:構造用セラミックスへの新機能の付与や機能性セラミックスの力学的特性の改善を行うと同時に、こうした材料ではナノ複合化により、機械的性質と電磁気的性質を同時に改善出来ることを明らかにし、多機能調和型材料の開発に成功した。3)新規な有機/無機多機能調和型コンポジットの設計と創製研究:ナノ・分子レベルで有機材料と無機材料を融合することで、優れた力学的、熱的性質をもつコンポジットの創製に成功した。以上、セラミックスで開発・展開されたナノ複合化技術を更に進展させることで、種々の多機能調和材料の創製を可能にした。これら材料ではナノスケール構造制御によって様々な特性の同時改善が可能であり、多機能が高次に調和したものである。優れた多機能の発現はナノ分子レベルでの組成、構造、界面、結合などの制御が新規なプロセッシングを開発して適用することで適切に行われたためである。本研究ではこうした点に重点を置くことで、これまで不可能とされてきた多機能の同時付与・改善に成功した。

酸化物セラミックス基ナノコンポジットである、Al_2O_3/SiCナノ複合材料を作製し、その高温特性を評価したところ、破壊強度の向上に加えて、高温構造材料として重要な耐クリープ性が34桁以上も改善できることを見出した。このような改善はナノサイズ第2相粒子が粒内或いは粒界に均一に分散されたためであることが明らかになった。特に耐クリープ性の向上は粒界に存在するナノサイズSiCがマトリックスの高温でのすべりを止めるくさび効果によりもたらさせることが電子顕微鏡観察によって明らかにされた。一方、セラミックス/金属系ナノ複合材料では、Al_2O_3/Ni系において室温での機械的特性が大幅に改善できるだけではなく、磁気的特性も改善され高保磁力化が達成された。これは、ナノサイズで強磁性Niを均一に分散したためであることが示され、新規な多機能調和型ナノコンポジットの創製が可能であることが示された。なお、電子セラミックス基ナノコンポジットでは誘電的特性と機械的特性が調和したBaTiO_3基ナノコンポジットの作製に成功し、金属の添加によって高誘電率化が可能であることが明らかになった。また、セラミックス基ナノ複合材料の材料設計コンセプトを高分子系材料に応用し、エポキシマトリックスにナノサイズのセラミックスを添加したポリマー/セラミックナノコンポジットの開発に成功した。ナノサイズ分散粒子の添加によって高分子材料の破壊強度を向上できるのみならず、この材料を繊維強化ポリマーのマトリックスとして用いた場合、繊維との有効な相互作用を発現できる結果、非常に高靱性で優れた特性を持つ材料の作製に成功した。以上の研究から、ナノ複合材料の工学的応用の可能性が導き出されたが、一部の力学特性や電磁気的特性の発現機構についてはまた明らかではなく、今後はさらに適切なプロセスの開発と、材料のナノレベルでの構造・特性の解析を積極的に行う計画である。非常に優れた性能や新機能を持った材料創製を目的にして、セラミックス系構造材料の各種機械的特性を4倍から1万倍以上も改善できるナノコンポジットのコンセプトをベースにして更に特性の改善を目指した材料作製のためのプロセス開発を行った。この結果、(1)アルミナ/炭化ケイ素系ナノコンポジットを各種の方法で作製し、ナノ構造の詳細な観察を行うことで、粒界に存在するSiCが高温でのセラミックスの変形を有効に抑制する作用を持つことを見出した。(2)セラミックス/金属系ナノコンポジットを溶液化学的手法で作製して、そのナノ構造の観察と各種力学的及び磁気的特性の評価を行い、ソフトな金属であっても有効にセラミックスを強化できること、また同時に優れた磁性を付与できることを明らかにした。(3)ナノ構造セラミックスをゾルゲル法で作製するプロセスの開発および最適化を行い、本法がなの組織ナノ組織制御法に非常に有効であることを明らかにした。(4)各種ナノコンポジットの組織形成過程に及ぼすプロセス因子を解明し、化学的物理的吸着機構が特性に大きく影響すること、また、表面処理によりこれらを制御可能なことを明らかにした。(5)機能性酸化物セラミックスにナノ複合化手法を適用することで、従来機械的性質に劣っていた酸化亜鉛や立方晶ジルコニア固体電解質の力学的特性の改善に成功した。また同時にこの様なナノ複合化はその電気的物性を損なうことが無いことを見出した。
海馬体神経回路の細胞種・経路特異的な情報処理機構

海馬体の神経細胞間の相互作用が行動や経験によってどの様に変化するかを調べた。ラット海馬CA1、CA3、歯状回、嗅内皮質から多数の神経細胞の発火と電場電位を同時に記録したデータを使い、神経細胞間のスパイク伝達効率が学習の過程、睡眠の前後、ならびに行動の相で変化していく様子を調べた。その結果、バースト発火でスパイク伝達効率が上がる促進的な細胞ペアと下がる抑圧的な細胞ペアがあることがわかった。さらに、スパイク伝達効率が促進的か抑圧的かは、領域と細胞腫に依存的であることを明らかにした。さらに海馬体の経路特異的な情報処理を理解するため、大規模計測と光遺伝学を組み合わせて、投射先を同定した海馬台の神経細胞の活動を計測する実験系を構築した。具体的には、アデノ随伴ウイルスベクターを用いてラットの海馬台の神経細胞にチャネルロドプシンChR2を発現させた。次に、多点電極シリコンプローブを用いて100個程度の海馬台の神経細胞の活動を一斉に計測しながら、海馬台の主要な投射先に挿入した光ファイバーを使って脳領域特異的に光刺激した。ChR2を発現している神経細胞の軸索で生じたスパイクが短い潜時と小さなジターで逆行性に細胞体へ伝わることを指標にして、海馬台の神経細胞の投射先を同定できた。投射先を同定できた神経細胞が持つ各種の情報(場所情報・頭方向情報・作業記憶情報など)を定量し、海馬台で観察される各種のオシレーション(シータ・ガンマ・リップル波など)に対する発火の相関、各種の行動状態(課題遂行時・レム睡眠時・ノンレム睡眠時)における発火パターンを精査した。その結果、海馬台の神経細胞は、投射先の脳領域によって異なる種類の情報を伝達し、各種のオシレーションに対して異なる相関を示すことを示唆するデータを得た。この結果は、海馬台が投射先選択的に特有の情報を特有の活動様式を用いて伝達することを示唆する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、海馬体の神経細胞間の相互作用・機能的結合が行動の相や経験によってどのように変化するかを調べることを目標とした。そのために、ラット海馬CA1、CA3、歯状回、内嗅領皮質から多数の神経細胞の発火と電場電位を同時に記録したデータを基に、神経細胞間のスパイク伝達効率が学習の過程、睡眠の前後、ならびに行動の相で変化していくことを明らかにしつつある。また本研究は、光で活性化されるカチオンチャネルChR2またはプロトンポンプArchTを細胞種特異的な介在細胞に発現させ、それらの細胞を記録しつつその活動を攪拌させて、海馬体の主要な介在細胞のネットワーク活動や情報コードに対する役割を明らかにすることを目標とした。そのために、シリコンプローブを用いた多点同時記録法と光遺伝学を組み合わせ、特定の細胞種を同定した上でその活動を記録したり、特定の細胞種の活動を攪拌した上でその他の細胞の活動を記録したりするシステムを立ち上げつつある。さらに本研究は、電気生理学と光遺伝学的手法を組み合わせることで海馬台の主細胞を投射先により分類し、海馬台主細胞による投射先特異的な情報伝達機構を解明することを目標とした。この目標のためには、海馬台の主細胞にChR2を発現させ、投射先を光で局所的に刺激して、ChR2陽性の軸索で生じ逆行性に伝達するスパイクを細胞体で記録することを利用して、投射先により主細胞を分類する。そのためには、海馬台の記録する部位と、その海馬台から投射する脳領域の部位を、脳定位的にサブミリメートルの空間精度で知っておく必要がある。そこで先ずはウイルスベクターを用いて背側の海馬台の主細胞をラベルし、それらがどの脳領域へ投射しているかを詳細に調べた。さらに、それぞれの投射先へ逆行性にラベルする色素またはウイルスベクターを注入し、記録しようとしている海馬台の主細胞が逆行性に染まることを確認した。本研究は以下の3つのサブテーマに分かれており、それぞれのサブテーマにおいて、当初の予定から大きく変わることなく研究が進んでいる。まず、海馬体の神経細胞間の相互作用・機能的結合が行動の相や経験によってどのように変化するかを調べる目標では、神経細胞間のスパイク伝達効率が学習の過程、睡眠の前後、ならびに行動の相で変化することを明らかにしつつある。そのために、シリコンプローブを用いた多点同時記録法と光遺伝学を組み合わせ、特定の細胞種を同定した上でその活動を記録したり、特定の細胞種の活動を攪拌した上でその他の細胞の活動を記録したりするシステムがほぼ立ち上がった。さらに本研究は、電気生理学と光遺伝学的手法を組み合わせることで海馬台の主細胞を投射先により分類し、海馬台主細胞による投射先特異的な情報伝達機構を明らかにすることを目標とした。

そのためには、海馬台の記録する部位と、その海馬台から投射する脳領域の部位を、脳定位的にサブミリメートルの空間精度で知っておく必要がある。そこで先ずはウイルスベクターを用いて背側の海馬台の主細胞をラベルし、それらがどの脳領域へ投射しているかを詳細に調べた。さらに、それぞれの投射先へ逆行性にラベルする色素またはウイルスベクターを注入し、記録しようとしている海馬台の主細胞が逆行性に染まることを確認した。本研究は、海馬体の神経細胞間の相互作用が行動や経験によってどのように変化するかを調べることを目標とした。平成29年度にはラット海馬CA1、CA3、歯状回、嗅内皮質から多数の神経細胞の発火と電場電位を同時に記録したデータを基に、神経細胞間のスパイク伝達効率が学習の過程、睡眠の前後、ならびに行動の相で変化していく様子を調べた。その結果、バースト発火が起こった時にスパイク伝達効率が上がる促進的な細胞ペアと、バースト発火が起こった時にスパイク伝達効率が下がる抑圧的な細胞ペアがあることがわかった。さらに、スパイク伝達効率が促進的か抑圧的かは、神経細胞の種類ならびに領域に依存的であることを明らかにした。加えて、動物が歩行している時の速度を表す速度細胞に着目して解析を行い、スパイク伝達と速度情報表現に相関があることを明らかにした。さらに、大規模電気生理学と光遺伝学的手法を組み合わせることで海馬台の主細胞を投射先により分類し、海馬台主細胞による投射先特異的な情報伝達機構を解明することを目標とした。そこで、海馬台の主細胞にチャネルロドプシンを発現させ、投射先を光で局所的に刺激して、チャネルロドプシン陽性の海馬台主細胞の軸索で生じ逆行性に伝達するスパイクを細胞体で記録することで、投射先により主細胞を分類する方法を立ち上げた。具体的には、海馬台にチャネルロドプシンを発現するウイルスベクターを注入し、同じ領域に最大256点からなる多点電極を留置し、海馬台の複数の出力先領域にはそれぞれ光ファイバを挿入した。これにより、動物が空間記憶課題や睡眠中に、100個程度の海馬台の神経細胞の活動を一斉に計測することができた。さらに、各投射先領域への光照射により逆行性のスパイクを検出できることを指標として、活動を計測している神経細胞の投射先領域を同定する系を立ち上げた。本研究は、海馬体の神経細胞間の相互作用・機能的結合が行動や経験によってどのように変化するかを明らかにすることを目標とした。平成29年度にはラット海馬CA1、CA3、歯状回、嗅内皮質において、バースト発火が起こった時にスパイク伝達効率が上がる促進的な細胞ペアと、スパイク伝達効率が下がる抑圧的な細胞ペアがあることを明らかにした。さらに、海馬体のどの領域のどの細胞種であるかによって、スパイク伝達効率が促進的か抑圧的かが影響されることを明らかにした。さらに、動物が歩行している時の速度を表す速度細胞の情報表現とスパイク伝達に相関があることを明らかにした。さらに本研究は、大規模電気生理学と光遺伝学的手法を組み合わせることで海馬台の主細胞を投射先により分類し、海馬台主細胞による投射先特異的な情報伝達機構を解明することを目標とした。そこで、海馬台の主細胞にチャネルロドプシンを発現させ、投射先を光で局所的に刺激して、チャネルロドプシン陽性の細胞の軸索で生じ逆行性に伝達するスパイクが細胞体で検出されることを指標として、投射先脳領域により主細胞を分類する方法を立ち上げた。
高信頼性ULSI多層配線形成CVDプロセスの開発

ULSIの高集積化に伴って,多層配線の中層レベルでの電流密度が飛躍的に増大しており,次世代デバイスでは2MA/cm^2程度になると予想されている。このような高電流密度では,エレクトロマイグレーション(EM)に起因する断線不良が顕在化するほか,デバイス寸法の縮小に伴う応力ひずみの影響が大きくなり,ストレスマイグレーションによる断線(SIV)も問題となる。このように,デバイス高集積化に対して,金属配線の信頼性を確保することが重要な課題となっている。EM不良もSIV不良も,ともにCu配線と接する拡散バリヤメタル(Ta/TaNなど)およびCu配線の酸化を防止するSiCNなどの酸化バリヤ層との界面を起点として発生することが多い。すなわち,これらのヘテロ界面をCuの密着性が高い強固なものに設計することで信頼性を向上することが可能になると考えられる。バリヤメタルにCuと親和性の高いRuなどを採用することも1つの方策である。本研究では,電界めっきによるCu配線形成時のシード層にCu/Agなどの合金を採用することによって添加したAgが界面での密着性向上に寄与し,信頼性が向上するという知見に基づき,Cu/Ag合金薄膜を高アスペクト比のトレンチ・ビアホール内に均一に形成する手法の構築を目指して検討を行った。CVDプロセスではAgの形成に適した材料がなかったことから,CVDに類似する超臨界流体を利用したCu/Ag膜合成を検討した。Cuの原料にはCu(tmhd)_2を用い,Agの原料にはAg(hfac)CODを用いた。還元剤としてH_2のみを用いた場合には,Agの析出が起こりにくく,アセトンを添加することによって再現性良くAgを析出することができるという知見を得た。また,CuとAgの同時製膜を行うと,Agの析出の方が反応が速く,このため,下地との界面にAgが濃縮された形でCu・Ag膜が形成できることを確認した。これは先に述べた高信頼性配線に適した構造であり,ULSI多層配線形成の有望な手段となり得ることを確認した。ULSIはムーアの法則として良く知られるように,3年で4倍の高集積化というペースを維持して集積度が向上しており,現在の最先端デバイスではトランジスタゲート電極幅が90nmとなっている。こめため,信号を伝達する金属配線は長くて太いグローバル配線と細くて短いローカル配線からなる多層構造を採用して高集積化に対応させている。一方,トランジスタ動作速度向上のためにドレイン電流はある一定の値を維持する結果,多層配線の特に中層部に流れる電流密度は飛躍的に上昇しており,1MA/cm^2になろうとしている。このような高電流密度下では,電子の高頻度の衝突により原子核が移動するエレクトロマイグレーション(EM)による断線不良が顕在化し,デバイス信頼性を劣化させる要因となっている。そこで,本研究ではEM耐性の高い高信頼性ULSI配線を形成することを目指し,配線材料系の設計と配線形成プロセスの構築を検討している。今年度は外国人特別研究員が年度後期に来日したため,十分な研究時間が得られなかったが,下記に示す検討を行った。まず,Cu配線のEM断線不良発生箇所となるCuと下地金属材料の界面に着目し,その密着性を向上させる方策を検討した。そのために従来良く用いられているTa,TaNなどの下地材料よりもCuとの密着性の良い材料を検討した。その結果,HCP系金属(Ruなど)を用いると,Cuとの密着性が向上することを確認できた。また,Cuの結晶粒界を起因とするEM断線にも対処するため,各種添加金属あるいはCu合金の評価も開始した。具体的には,Cu-Ag系の合金薄膜を電子ビーム蒸着により作製し,その比抵抗や密着性などを系統的に検討している。来年度以降も同様の材料探索,合金設計を行うとともに,最適な配線材料系(Cu合金薄膜と新規下地材料)を合成するCVDプロセスの開発にも着手する。半導体デバイスの微細化に伴い,配線中に流れる電流密度は飛躍的に増大しており,エレクトロマイグレーション(EM)などに由来する断線不良が顕在化しつつある。このため,本研究では,Cu配線に異種金属を添加し,粒界やヘテロ界面に偏析もしくは合金化させることによりEM耐性を向上させ,信頼性を向上させること自指している。昨年度までに,Cuへの添加元素としてAgを検討し,真空蒸着法によりAgを添加したCu合金薄膜を形成し,アニール処理などにより添加元素が粒界,表面,界面などに偏析するか,Cu中に固溶しているか,また,そのときに比抵抗などの物性値や結晶粒径などにどのような影響を与えるかを系統的に探索した。その結果,AgはCuに添加しても余剰なものは表面に偏析すること,また,過剰なAg添加はCuの結晶配向性や結晶粒成長などを阻害することが分かり,添加量を微量に制御することが重要であることがわかった。この結果を踏まえ,平成17年度はCu合金の作製手法として,近年急速に注目を集めている超臨界流体を利硝した薄膜形成(SCFD)を試みた。本手法は,超臨界二酸化炭素に有機金属錯体を溶解させ,水素などの還元剤を添加して,金属薄膜を析出させるものである。超臨界二酸化炭素の優れた溶媒能により,様々な有機金属錯体を利用することができ,合金系の探索に非常に適しているだけでなく,ULSI微細配線の内部にまで均一に薄膜を形成できる能力が期待できる。CuのSCFD合成はすでに報告例も多いので,AgのSCFD合成を主に検討した。

その結果,Ag薄膜はH_2を還元剤として採用するプロセスでは連続膜を形成できないことが明らかになった。その代わり,H_2よりも安全なアセトンを用いるとAg薄膜の形成が可能であること,また,アセトン中の微量な水分が膜質を劣化させること,アセトン濃度には最適値があることなどを明らかにした。来年度はこの知見をもとにCu-Ag合金のSCFD合成を検討する予定である。ULSIの高集積化に伴って,多層配線の中層レベルでの電流密度が飛躍的に増大しており,次世代デバイスでは2MA/cm^2程度になると予想されている。このような高電流密度では,エレクトロマイグレーション(EM)に起因する断線不良が顕在化するほか,デバイス寸法の縮小に伴う応力ひずみの影響が大きくなり,ストレスマイグレーションによる断線(SIV)も問題となる。このように,デバイス高集積化に対して,金属配線の信頼性を確保することが重要な課題となっている。EM不良もSIV不良も,ともにCu配線と接する拡散バリヤメタル(Ta/TaNなど)およびCu配線の酸化を防止するSiCNなどの酸化バリヤ層との界面を起点として発生することが多い。すなわち,これらのヘテロ界面をCuの密着性が高い強固なものに設計することで信頼性を向上することが可能になると考えられる。バリヤメタルにCuと親和性の高いRuなどを採用することも1つの方策である。本研究では,電界めっきによるCu配線形成時のシード層にCu/Agなどの合金を採用することによって添加したAgが界面での密着性向上に寄与し,信頼性が向上するという知見に基づき,Cu/Ag合金薄膜を高アスペクト比のトレンチ・ビアホール内に均一に形成する手法の構築を目指して検討を行った。CVDプロセスではAgの形成に適した材料がなかったことから,CVDに類似する超臨界流体を利用したCu/Ag膜合成を検討した。Cuの原料にはCu(tmhd)_2を用い,Agの原料にはAg(hfac)CODを用いた。還元剤としてH_2のみを用いた場合には,Agの析出が起こりにくく,アセトンを添加することによって再現性良くAgを析出することができるという知見を得た。また,CuとAgの同時製膜を行うと,Agの析出の方が反応が速く,このため,下地との界面にAgが濃縮された形でCu・Ag膜が形成できることを確認した。これは先に述べた高信頼性配線に適した構造であり,ULSI多層配線形成の有望な手段となり得ることを確認した。
悪性神経膠腫に対するWT1ペプチドワクチン療法における免疫逃避の克服

当研究課題では、WT1ペプチドワクチン療法における腫瘍細胞の免疫逃避機構をヒト検体、動物実験より解明することを試みた。ヒト検体を用いた研究では、WT1ペプチドワクチン療法が施行されると、腫瘍細胞はWT1やHLA class1の発現を低下させ、TGFβを分泌することで免疫による攻撃から逃れる、あるいは、このような免疫逃避機構を持った腫瘍細胞のみが生き残っている事が示唆された。動物実験では、WT1ペプチドワクチン投与群では腫瘍内にキラーT細胞が浸潤することで抗腫瘍効果を発揮して生存期間が延長し、その効果判定としてメチオニンPETが優れていることが判明した。大阪大学では、悪性神経膠腫に対するWT1ペプチドワクチン療法に第二相臨床試験を施行しており、充分な安全性と有効性があることを明らかにしてきた。しかし全例で効果があるわけではなく、ほとんど効果がなかったと考えられる症例も多数存在するのが現実である。現在のところ、有効症例と無効症例において何が異なるのか分からず、事前に効果があるかどうかを判定することも出来ない。おそらく、腫瘍組織内における免疫応答が有効例と無効例では異なっていると思われる。したがって、当研究では腫瘍組織内における免疫応答を解析し、無効例において、どのような免疫逃避機構が働いているかを解明して、それらを解除する方法を探索することを目的としている。まず、WT1ペプチドワクチン療法が施行されたのちに、治療目的で腫瘍摘出術が施行された20症例(ほとんどの症例が治療無効例)について腫瘍組織がWT1ペプチドワクチン療法施行前の腫瘍組織トドのように変化しているのかを検討した。その結果、腫瘍組織内に浸潤しているリンパ球の数や組成については明らかな変化を認めなかったが、WT1タンパクの発現、HLA class1陽性細胞の割合が有意に低下しており、また、腫瘍組織内におけるTGFβが有意に増加していることが確認された。これら20症例のほとんどが無効症例であったことを考慮すると、この結果は、腫瘍細胞が免疫から逃避すべく変化した結果を示していると言える。すなわち、WT1ペプチドワクチン療法を施行すると、腫瘍細胞がWT1やHLA class1の発現を低下させ、TGFβを分泌することで免疫による攻撃から逃れる、あるいは、このような免疫逃避機構を持った腫瘍細胞のみが生き残っていると考えられる。この結果は、悪性神経膠腫に対する免疫療法における免疫逃避機構を証明した初めての結果であり、今後の免疫逃避機構の解除方法探索に生かされると期待される。本年度は「担GBMマウスモデルを用いた免疫逃避機構の解析」の動物実験を主に行った。C57BL/6マウス脳にWT1過剰発現グリオーマ細胞株GL261を移植し、Day10にMRIを撮影して腫瘍が生着したマウスを選別した。それらのマウスををワクチン群とコントロール群に分け、ワクチン群ではWT1ペプチドDay12より週1回皮内に投与し、Day50までfollowした。followの途中でMRIを経時的に撮影して腫瘍体積の変化、また、メチオニン-PETやTSPO(Translocator Protein)-PETの集積の変化を確認するとともに、生存期間の検討、また、一部の個体で脳腫瘍を採取し免疫組織学的検討を行った。その結果、ワクチン群で生存期間の有意な延長を認めたが(p=0.028)、MRI上、全例で腫瘍が増大した。メチオニン-PETにおいても、腫瘍の増大に伴って両群とも集積が増大したが、ワクチン群においてはプラセボ軍と比較して集積値の上昇が緩徐であった。TSPO-PETによる解析では、両群間で明らかな差は見られなかった。免疫組織学的検討では、ワクチン群において腫瘍内に浸潤したCD3+CD8+細胞の有意な増加を認めた(p=0.006)。さらに両群でPD-L1、IDOなどの免疫逃避機構に関与する分子の発現が確認された。以上の結果から、担GBMマウスモデルにおいて、WT1ワクチンの投与は生存期間の延長に寄与することが証明された。その理由として腫瘍内にキラーT細胞が浸潤して抗腫瘍効果を発揮するものと思われるが、マクロファージやミクログリアなどの免疫細胞のトレーサーであるTSPOの集積に変わりがなく、両群間にマクロファージやミクログリアの集積が変化ない可能性が示唆された。PD-L1、IDOなどの免疫逃避機構に関与する分子の発現が両軍ともに認められることと関連している可能性がある。当初、発がんプラスミドベクターを用いたGBM自然発生モデルの作成を確立して動物実験を行う計画であったが、当モデル作成の協力者と共に実験を進めていく過程で、生後2日以内にWT1過剰発現プラスミドを導入すると免疫寛容が成立して、脳腫瘍発生後にWT1ペプチドを投与してもWT1に対する免疫反応が惹起されないということが判明した。そのため、当初の予定を変更してWT1過剰発現遺伝子を導入したマウス脳腫瘍細胞株を使用した実験に変更することになった。それによって実験が遅れ気味になっている。本年度は、主としてヒト悪性グリオーマ組織を用いた免疫逃避機構の解析を進めた。近年、オプジーボ(一般名:ニボルマブ、抗PD-1抗体)を用いた腫瘍免疫療法が認可され、PD-1, PD-L1を介した免疫逃避機構が注目を浴びている。そこで、当初予定していたTGFβなどの免疫抑制因子以外に、WT1ペプチドワクチン療法におけるPD-1, PD-L1の役割を解析しようと考えた。まずは予備実験としてWT-1非治療の再発・初発の悪性

グリオーマ検体切片に対してPD-1, PD-L1, CTLA-4, MDSC, IDO染色を行い、PD-1, PD-L1, CTLA-4については全15症例においてPD-1 positive:5/15、PD-L1 positive :3/15、CTLA-4 positive:4/15という結果となった。PD-1、PD-L1に関しては、これまでの論文報告と比較しても陽性率は同程度であり、免疫染色の信頼性は十分であると判断した。そこで、現在は、WT1ペプチドワクチン療法が施行された患者から採取された検体を用いてPD-1, PD-L1, CTLA-4, MDSC, IDO染色を施行しているところである。動物実験については、Methionine-, TSPO(Translocator Protein)-PETの解析を継続している。WT1ペプチドワクチン投与後18日の時点で、プラセボ群と比較して腫瘍辺縁部に有意なTSPOの集積増加が確認された。また、WT1ペプチドワクチン投与後25、39日の時点でプラセボ群と比較して腫瘍において有意なMethionineの集積低下が確認された。以上より、WT1ペプチドワクチン療法の効果判定としてMethionine-, TSPO-PETが有用である可能性が考えられる。当研究課題では、WT1ペプチドワクチン療法における腫瘍細胞の免疫逃避機構をヒト検体、動物実験より解明することを試みた。ヒト検体を用いた研究では、WT1ペプチドワクチン療法が施行されると、腫瘍細胞はWT1やHLA class1の発現を低下させ、TGFβを分泌することで免疫による攻撃から逃れる、あるいは、このような免疫逃避機構を持った腫瘍細胞のみが生き残っている事が示唆された。動物実験では、WT1ペプチドワクチン投与群では腫瘍内にキラーT細胞が浸潤することで抗腫瘍効果を発揮して生存期間が延長し、その効果判定としてメチオニンPETが優れていることが判明した。本年度の実験で、担GBMマウスモデルの確立、WT1ワクチン投与による生存期間の延長、PD-L1、IDOなどの免疫逃避機構に関与する分子の発現が確認された。現在、PD-L1の発現が最も免疫逃避機構に影響していると考えている。次年度は、PD-L1抗体の投与を含め、複数の免疫逃避関連因子の抗体などを投与して、実際に生存期間の延長に寄与するかなどの実験を進めていく予定である。脳腫瘍学実際にヒトでWT1ペプチドワクチン療法を施行した後の腫瘍サンプルの収集が目標である20症例に達し、解析も順調に進んでおり、計画通りである。発がんプラスミドベクターを用いたGBM自然発生マウスモデルに関しては、単独での作成が難しいと判断し、現在外部の研究者と共同研究を準備している。準備が整えば動物実験が始められるため、残り2年の研究期間内に達成可能と思われる。実験計画がやや遅延しているため、研究機関を延長した。そのため、本年度の予定していた実験ができず、次年度に行う予定となり、そのための費用が余った。動物実験の続き、病理組織診断などに使用すると共に、成果の学会発表旅費や論文執筆に関する費用に充てる予定である。