hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒト血清における接着因子の発現と乳癌骨転移の関連

1.原発乳癌および血清における接着因子インテグリンαvβ3の発現ヒト乳癌細胞株、ヒト血清における接着因子インテグリンαvβ3の発現を、化学発光法を用いたWestern Blotting法にて検討したが、乳癌細胞株では膜蛋白が破壊されるためか、発現を確認できなかった。また、血清においても非特異的な反応が多く認められ、インテグリンαvβ3の発現を同定することは困難であった。そこで、ヒト乳癌細胞株におけるインテグリンαvβ3の発現を、flow cytometry、RT-PCRを用いて検討したところ、MDA-MB-231とMDA-MB-435の2種類の細胞にインテグリンαvβ3の発現を認めた。ヒト血清に関しては検討中である。2.骨髄細胞とco-cultureしたヒト乳癌細胞株における接着因子インテグリンαvβ3の発現接着因子インテグリンαvβ3の発現を認めたヒト乳癌細胞株(MDA-MB-231)を用いて、4週齢のヌードラットの皮下(乳腺)に、(1)ヒト乳癌細胞株+マトリジェルと(2)ヒト乳癌細胞株+骨髄細胞+マトリジェルを接種して、腫瘍の増殖とインテグリンαvβ3の発現の差を調べた。その結果、腫瘍の増大傾向とその腫瘍内のインテグリンαvβ3の発現は、(1)と(2)の間に差は認められなかった。まとめ-我々のラット実験モデルでは、接着因子インテグリンαvβ3の発現しているヒト乳癌細胞株は、発現していない乳癌細胞株よりも有意に骨転移を形成しやすいことが分かってきているが、臨床において、血清中のインテグリンαvβ3の発現を同定することは困難であった。また、乳癌細胞と骨髄細胞の相互作用についても、さらに検討が必要と思われた。
電場を利用した相変化伝熱の能動的促進に関する研究

本研究は,日本およびルーマニアそれぞれ3人ずつ合計6人の研究者グループによる国際共同研究であり,研究課題名が示すとおり,沸騰や凝縮のような相変化を伴う伝熱過程を,電場の印加によって能動的に促進する技術を確立するための基礎研究を目的とするものである.伝熱促進は,エネルギー有効利用技術における小温度差伝熱,あるいは電子機器の冷却技術,あるいは新素材製造における急速冷却などに関連してきわめて重要かつ緊急性の高い技術である.高い伝熱速度を実現するには,蒸発・沸騰・凝縮などのような気・液間の相変化を利用することが多いが,このような伝熱プロセスでの熱伝達率をもう一段高めたい場合に電場の効果(EHD効果)を利用するのはきわめて有力な方法であり,工学上また工業上意義のある成果が期待できる.本共同研究では,日本およびルーマニアの研究者が2年間にわたりそれぞれの大学において分担課題についての研究を実施した.共同研究としての実を上げるために,メール等による情報交換を頻繁に行ったほか,平成10年度と11年度にそれぞれ1回ずつ,東京およびティミショアラで両国の研究者による現地視察と報告・打ち合わせの会合を開いた.日本側の研究者は,主として電場による水平ローフィン付き管の凝縮熱伝達の促進に関する実験および理論解析を,またルーマニア側の研究者は電場の下での沸騰気泡の挙動に関する研究を行った.これらの研究成果の内容については,成果報告書(冊子体)[別紙様式12]を参照されたい.本研究は,日本およびルーマニアそれぞれ3人ずつ合計6人の研究者グループによる国際共同研究であり,研究課題名が示すとおり,沸騰や凝縮のような相変化を伴う伝熱過程を,電場の印加によって能動的に促進する技術を確立するための基礎研究を目的とするものである.伝熱促進は,エネルギー有効利用技術における小温度差伝熱,あるいは電子機器の冷却技術,あるいは新素材製造における急速冷却などに関連してきわめて重要かつ緊急性の高い技術である.高い伝熱速度を実現するには,蒸発・沸騰・凝縮などのような気・液間の相変化を利用することが多いが,このような伝熱プロセスでの熱伝達率をもう一段高めたい場合に電場の効果(EHD効果)を利用するのはきわめて有力な方法であり,工学上また工業上意義のある成果が期待できる.本共同研究では,日本およびルーマニアの研究者が2年間にわたりそれぞれの大学において分担課題についての研究を実施した.共同研究としての実を上げるために,メール等による情報交換を頻繁に行ったほか,平成10年度と11年度にそれぞれ1回ずつ,東京およびティミショアラで両国の研究者による現地視察と報告・打ち合わせの会合を開いた.日本側の研究者は,主として電場による水平ローフィン付き管の凝縮熱伝達の促進に関する実験および理論解析を,またルーマニア側の研究者は電場の下での沸騰気泡の挙動に関する研究を行った.これらの研究成果の内容については,成果報告書(冊子体)[別紙様式12]を参照されたい.本国際学術研究(共同研究)は,研究課題名のとおり沸騰・蒸発や凝縮などの気・液相変化を伴う伝熱を対象とし,電場などを利用することによってそれらを能動的に(すなわち外部からのエネルギー投入によって)促進するための基礎研究を行うことを目的とするものである.本研究は,日本・ルーマニアそれぞれ3人ずつ合計6人の研究者グループによって実施されている.研究者グループの中,日本側3人の研究者は,これまで10年以上にわたり電場による沸騰・蒸発・凝縮伝熱の促進について研究を続け成果を挙げている.本年度は,ローフィン付き伝熱面外面上での凝縮熱伝達に焦点を絞り,伝熱管下部に設置した電極と伝熱管との間に電場を印加することにより,凝縮熱伝達が大幅に促進されることを実験的に確認するとともに,そのメカニズムの解明に取り組んだ.一方,ルーマニア側3人の研究者は,プール沸騰において加熱面上に発生する蒸気泡が,電場の印加によって変形したり移動したりする現象に着目し,実験観察と理論解析を行っている.本年度は,日本側研究者のうち2人が10月にルーマニアのティミショアラ工科大学を訪問し,またルーマニア側は3人が来日,東京農工大学および東京大学を訪問して,それぞれの研究の進展状況の報告,研究現場の視察,および今後の研究方針の検討と確認を行った.なお,本国際共同研究は来年度も継続して実施される予定である.本研究は,日本・ルーマニアそれぞれ3人ずつ合計6人の研究者グループによる国際共同研究であり,研究課題名が示すとおり,沸騰や凝縮のような相変化を伴う伝熱過程を,電場の印加によって能動的に促進する技術を確立するための基礎研究を目的とするものである.伝熱促進は,エネルギー有効利用技術における小温度差伝熱,あるいは新素材製造における急速冷却などに関連してきわめて重要かつ緊急性の高い技術である.通常,高い伝熱速度を実現するには,蒸発・沸騰・凝縮などのような気・液間の相変化を伴う伝熱を利用することが多いが,このような伝熱プロセスでの熱伝達率をもう一段高めたい場合に電場の効果(EHD効果)を利用するのはきわめて有力な方法であり,工学上また工業上意義のある成果が期待できる.本共同研究では,日本およびルーマニアの研究者が,2年間にわたり主としてそれぞれの所属大学において,次の分担課題について研究を実施した.(1)水平ローフィン付き凝縮管外面上での膜状凝縮伝熱の外部電場による能動的促進法に関する研究(日本),(2)電場による凝縮液膜の不安定化および引き出しのメカニズムに関する理論的解析(日本),(3)伝熱促進に対する電場の有効性の検証と最適条件の検索(ルーマニア),

(4)各種機器およびプロセスへの応用に関する技術的検討(日本,ルーマニア).共同研究としての実をあげるため,お互いの研究の経過および成果についての情報と意見の交換を電子メールやファックス等により頻繁に行い,研究の方針と進展状況をたえず確認した.また,平成10年度と11年度にそれぞれ1回ずつ,ティミショアラおよび東京で両国の研究者による現地視察と報告・打合せの会合を開いた.なお,具体的な研究の内容と成果については,成果報告書(冊子体)[別紙様式12]を参照のこと.
脳機能イメージングを用いた気質・性格とストレス反応に関する研究

本研究は、脳磁図計を用いて、神経伝達物質との関連が報告されている気質・性格が精神的ストレス負荷に対する生体応答にどのように影響するか、脳機能レベルで評価することを目的とした。また、脳磁図データに加えて心電図、唾液中コルチゾール、各種質問紙データなど生理学・生化学・行動学的データとの統合的評価も行った。その結果、高い「新奇性追求」かつ低い「損害回避」特性が認められた者と、それ以外の者を比較すると、ストレス負荷時の生体応答に差異があることが確認された。本研究は、時間分解能に優れる脳磁図計(MEG;magnetoencephalography)を用いて、気質・性格が精神的ストレス負荷に対する生体反応の個人差に、どのように影響するか、脳機能レベルで評価することを目的とした。神経伝達物質との関連が報告されている「損害回避特性」などを中心として、気質・性格によって、精神的ストレス負荷に対する生体応答パターンの類別化が可能であるかを検証した。また、MEG計測データに加えて心電図、唾液中コルチゾール、各種質問紙データといった生理学・生化学・行動学的データとの統合的評価も行った。対象者のうち、気質・性格質問票において非常に高い新奇性追求(好奇心旺盛)かつ低い損害回避(心配性)特性が認められた群(G1)では、ストレス画像呈示後、呈示前と比較してβ帯域の事象関連脱同期が後頭部に確認された。その程度は、上記の特性をもたない群(G2)より、強く観察された。非ストレス課題では、2群において、このような変化は認められなかった。また、G1群でのみ、ストレス課題前と比較して、課題後、開眼時における交感神経系の活動低下、怒り・ストレスなどの主観評価の低下が認められた。これらの結果より、精神的ストレスに対する脳機能活動をはじめとする生体応答と気質・性格が関連していることが示された。本研究では、脳磁図(MEG)を用いて、気質・性格により精神的ストレス負荷時の生体反応が脳機能レベルでどのように類別化されるかを検証する。また、心電図、各種質問紙データなど生理学・行動学的データも合わせて評価を行い、気質・性格尺度を用いて測定した個人特性との関連性を検討することを目的とした。本年度は試験で用いる実験パラダイムとして、ストレス負荷及びコントロール課題の基礎検討を行った。課題前後を比較して、主観的ストレス度の増大や唾液コルチゾール、心電図による自律神経系の評価により、負荷後の主観及び客観評価に再現性が認められる課題の設定を行い、適切な負荷時間内にストレスを誘発する課題を確立した。健常成人13名を対象に、2種類の課題を用いて試験を実施した。試験中は、脳神経活動をMEGで計測し、心電図モニタリングを行った。各課題前後には質問紙検査、唾液中コルチゾール採取を行った。MEGデータは等価双極子推定法、空間フィルター法を用いて解析した。対象者のうち、非常に高い新奇性追求(好奇心旺盛)かつ低い損害回避(心配性)特性が認められた者はストレス負荷課題後、安静開眼時にα帯域(8-13Hz)のパワーの増加が後頭部に認められ、その程度はコントロール課題後より強く観察された。また、ストレス課題直後の自律神経系活動、主観評価において上記の特性をもたない者と異なる反応が確認された。気質・性格がストレスに対する生体応答に影響していることが示された。今後は、生理学・生化学・行動学的データ及びMEGデータを統合的に評価したうえで、気質・性格とストレスに対する生体応答パターンの関連性を検証する予定である。将来的には本尺度を生体レベルで検証されたツールとして、ストレス性疾患の予防、早期発見や認知行動療法を含めた治療法の開発にも応用したいと考えており、その医学的意義は大きい。精神的ストレス負荷の手法としては、国際的に標準化された情動スライド(international affective picture system; IAPS)を用いた課題の設定を検討した。パイロット試験において、被験者に課題を呈示した後、Visual Analogue Scale (VAS)による主観評価、およびストレスのバイオマーカーとして用いられる唾液中コルチゾール濃度、自律神経系活動による評価を行ったところ、被験者にストレスを誘発する課題として成立していると考えられた。コントロール課題は、輝度・明度を考慮し、ストレス課題で使用したスライドをモザイク化して構成した。初年度の計画どおり、ストレス負荷およびコントロール課題を確立することができた。これらの課題を用いて、現在までに、13名の健常成人を対象に試験を行った。全対象者において、試験環境もしくは設備の不具合が発生することなく、プロトコル通りに実施することができた。採取した唾液の解析も、長岡技術科学大学の連携協力者とスムーズに遂行することができている。

気質・性格尺度で測定した結果、対象者は非常に高い新奇性追求(好奇心旺盛)かつ低い損害回避(心配性)特性の者とそれ以外の者に2分されることが確認され、ストレス負荷課題直後の脳機能活動や自律神経系活動が、この2群において、異なることが観察された。これらの結果は、気質・性格が精神的ストレスに対する脳機能活動をはじめとする生体応答と関連していることを示唆する。次年度以降、さらなる詳細な解析を行う予定にしているが、ストレス応答パターンの評価指標を検討していく上で本結果は有用であると思われ、初年度の進行状況としてはおおむね良好であると考えている。初年度は、13名の健常成人を対象に試験を実施した。気質・性格尺度により、対象者は非常に高い新奇性追求(好奇心旺盛)かつ低い損害回避(心配性)特性をもつ群(5名)、その特性を持たない群(8名)で2分され、精神的ストレス負荷課題直後の脳機能活動や自立神経系活動をはじめとする生体応答および質問紙による評価がこれらの2群で異なることが確認できた。近年のMEGを用いた実験の関連研究を参考にすると、概ね、被験者を各群10名としている報告が多い。このことを考慮すると、本研究においても結果の妥当性を確立するために、全体で20名以上を目標にさらに被験者を増やし、生体応答パターンの比較分析を行いたいと考えている。MEGデータに関しては、初年度ではストレスおよびコントロール課題直後の脳機能活動を等価双極子推定法、空間フィルター法を用いて、群内の個別解析結果をもとに比較検討した。今後は課題中の脳機能活動も含めてBEATS法(Beamforming Eurythmics by Adaptive Technique with Statistics)により、律動解析を行う。その際、α帯域(8-13Hz)のみならず、θ帯域(4-8Hz)、β帯域(13-25Hz)も含めて解析する。合わせて脳機能解析ソフトSPMを用いて群別のグループ解析も行い、さらに詳細にストレス負荷に対する脳活動を検証し、気質・性格との関連性を検討する。試験中に採取した唾液中コルチゾールに関しては、長岡技術科学大学の連携協力者とともに、解析および結果の解釈を行う。最終的には、生理学・生化学・行動学的データおよびMEGデータを統合的に評価したうえで、気質・性格とストレスに対する生体応答パターンの関連性を検証したいと考えている。MEGデータを詳細に解析するための専用解析ソフト、解析データ保存用ディスクなどの消耗品、結果の妥当性を確立するため、さらに被験者を増やして実験を行うことを予定しており、リクルートにかかる費用および実験協力の謝礼金、解剖学的な情報を取得するための磁気共鳴画像検査(MRI)費用、被験者より採取したコルチゾール(1名あたり合計6回採取)測定に必要な解析キット費用が必要である。他、印刷費や通信費も試験遂行上、必要な経費に含まれる。また、本研究分野に関連する学会、研究会における成果発表や有識者との打ち合わせのための旅費、研究成果をまとめ英文誌に投稿するための英文校閲費や投稿費も必要である。
第一次世界大戦後ドイツ・中欧におけるマイノリティ問題の相互関係史

本研究は,第一次世界大戦後のドイツ・中欧地域において国民国家体制が再編されることによって生み出されたマイノリティ問題の展開をたどり,この問題が第二次世界大戦末から戦後にかけて大規模な住民移動・追放に帰着したことを,とりわけ国内政治と国際政治が交錯する相互関係史の視点から問い直そうとした。研究の結果,この時期のマイノリティ問題がドイツ・中欧地域の相互関係にとってこれまで考えられてきた以上に重要であることが明らかになった。本研究は,第一次世界大戦後のドイツ・中欧地域において国民国家体制が再編されることによって生み出されたマイノリティ問題の展開をたどり,この問題が第二次世界大戦末から戦後にかけてこの地域の住民移動・追放に帰着したことを歴史的に明らかにしようとするものである。マイノリティ問題はこの時期,国内政治と国際政治が交錯する一大争点となり,第二次世界大戦から戦後にかけてのこの地域の国民国家体制にきわめて大きな意味をもったにもかかわらず,わが国ではその方面の研究はまだ緒についたばかりである。この過程をドイツ・中欧地域の相互関係史の問題として歴史的に問い直すことが,本研究の最大の目的である。本年度は,まずこの問題に関わる研究を収集・整理するとともに,ドイツ,ポーランドの図書館・文書館で関係する資・史料を収集し分析することに専念した。とくに,1920年代後半から1933年までドイツ・中欧地域におけるマイノリティ問題が同時期の国際関係および国内政策にどのように関係し,国際連盟によるマイノリティ保護の体制がいかに骨抜きにされていくかを,ドイツ,ポーランド,チェコスロヴァキアの外交政策とマイノリティ政策の連関という視点から研究し,各国のマイノリティ政策をこのような相互関係史の視点から検討した。以上の点については,多元的な検討・分析が不可欠であり,そのための第一次史料の収集はまだ不十分なので,来年度も引き続き史料の収集と検討を進めていくつもりである。本年度は,この問題に関わる研究を引き続き収集・整理するとともに,ドイツ(ベルリン),チェコ共和国(プラハ,プルゼニ,ブルノ),スロヴァキア(ブラティスラヴァ),およびエストニア(タリン),ラトヴィア(リガ),フィンランド(ヘルシンキ)などの図書館・文書館・博物館で関係する資史料を収集・分析することを継続した。とくに,1933年から1939年までヒトラー政権下のマイノリティ政策,ドイツ系マイノリティの団体とそれを扱う部署の再編を,チェコスロヴァキア,ポーランド,バルト諸国の対応する政策と比較対照した(バルト諸国はポーランドの政策を検討する上で付け加えた)。以上の点については,今後も多元的な検討・分析が不可欠であり,そのための第一次史料の収集はまだ不十分なので,来年度も引き続き史料の収集と検討を進めていくつもりである。本年度は,この問題に関わる研究を引き続き収集・整理するとともに,本研究に関わる資・史料をドイツ,ポーランド,チェコスロヴァキアの図書館・文書館で関係する資史料を収集・分析することを継続した。とくに,第二次世界大戦中から戦後にかけて占領地域でヒトラーが行ったゲルマン化政策,ユダヤ系やスラヴ系の追放・虐殺政策,それに対するポーランドやチェコスロヴァキアの抵抗運動・亡命政府の戦後ドイツ人追放構想を,イギリスと他の連合国の戦後ドイツ・中欧地域再編政策と関連させ,多角的・重層的に明らかにしようと努めた。この2年間に集めた資史料の収集・分析によって,ドイツとポーランド,チェコスロヴァキア,バルト諸国とでマイノリティ問題の相互関係が異なることが明らかとなり,その点の検証をこれから進めていく目安がついたため。24年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの蓄積をふまえて,本研究に関わる資・史料をドイツ,ポーランド,チェコスロヴァキアの図書館・文書館で収集し分析する作業を継続するとともに,その成果を論文の形で発表する。

ポーランド,チェコスロヴァキアに加え,バルト諸国を比較対象に付け加えることによって,戦間期から第二次世界大戦戦後にかけてのマイノリティ問題の相互関係の帰趨を明らかにする予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。
興奮性アミノ酸による神経細胞死の分子機構

本研究は、グルタミン酸受容体チャンネルを介する興奮毒性の分子機構を解明するために、標的遺伝子組換えによりNMDA受容体チャネルサブユニットε及びζ各々の遺伝子を不活性化したマウスを作成し、NMDA受容体チャネルの各サブユニットの欠失が、一過性虚血負荷後の遅発性神経細胞壊死にどのように関与するのかを個体レベルで解明することを目的とする。研究計画は順調に進捗し、以下のような成果を挙げた。1.クローン化したcDNAをプローブとしてマウスNMDA受容体チャネルを構成するζ1サブユニットと4種類のεサブユニット(ε1、ε2、ε3およびε4)の遺伝子クローンを単離した。単離した各クローンの制限酵素地図を作成し、部分的塩基配列を決定することにより、サブユニット遺伝子の膜貫通領域と推定される配列など、機能部位をコードするエクソン部分の遺伝子構造を明らかにした。2.εサブユニットの遺伝子の機能部位をコードするエクソンにネオマイシン耐性遺伝子を挿入し、次いでネガティブセレクションをおこなうためのジフテリア毒素遺伝子を結合したターゲッティングベクターを構築した。3.構築した各ターゲッティングベクターをエレクトロポーレーションによりES細胞に導入し、G418で選択をおこない耐性株を分離した。分離した耐性株をPCR法およびサザンブロット法により解析した。その結果、いくつかのサブユニット遺伝子で標的遺伝子組換えをおこしている細胞株を分離することに成功した。現在残りの遺伝子に関してもスクリーニングを続けている。
膵癌に対する腫瘍抑制因子としてのTFF2の検討

Trefoil Family Factor 2 (TFF2)は新たな胃癌抑制因子として近年注目を集めている低分子タンパクである。我々はKRAS遺伝子変異とTFF2欠損を併せ持った遺伝子改変マウスにおいて膵癌が発生することを発見し、またTFF2は癌抑制遺伝子SMAD4を活性化することが確認され、TFF2は膵臓においても癌の発生を抑制していることが判明した。しかしTFF2タンパクを癌細胞に直接投与しても癌抑制効果はなく、癌を抑制するには癌細胞にTFF2を産生させる必要があり、そのためには糖尿病治療薬ピオグリタゾンが有用であることを発見した。膵癌は難治性の悪性疾患であり、手術を含めた各種抗癌治療をもっても依然予後不要であるため、新たな治療法の開発が望まれる。癌の発生には各種細胞増殖・抑制因子が関与しており、これらが弁密に制御されているのはstem cell nicheである。Stem cell nicheにおけるこの制御機構が破綻することで癌が発生すると考えられる。我々は膵管上皮細胞のstem cell nicheと想定されるpancreatic duct gland (PDG)における細胞増殖機構を検討し、PDGにおいてTFF2 (Trefoil Family Factor 2)が豊富に産生されていることを突き止めた。TFF2は胃癌領域において腫瘍抑制因子として作用していることが示唆されており、膵癌においても癌抑制因子として作用する可能性がある。遺伝子改変マウスを用いてTFF2欠損と膵特異的なKRAS変異を導入すると、生後2か月には膵前癌病変であるIPMN (Intraductal Papillary Mucinous Neoplasms)が発生し、また生後6か月においては一部で膵頭部癌および多発肺・肝転移の発生が認められた。また膵癌細胞株であるPanc-1にplasmidを用いてTFF2を強制発現させると、そのBrdU取り込み率が有意に減少することが確認された。このTFF2強制発現に伴い癌抑制遺伝子であるSMAD4の発現上昇および活性化が確認され、一方SMAD4の発現を抑制した細胞においてはTFF2の増殖抑制効果が見られなくなることが確認され、TFF2の癌抑制効果はSMAD4を介したものであることが示唆された。これらの結果からTFF2は膵癌抑制遺伝子であり、TFF2による新たな膵癌治療方法の開発は有用であると考えられる。膵癌は難治性の悪性疾患であり、手術を含めた各種抗癌治療をもってしても依然予後不良であるため、新たな治療法の開発が望まれる。癌の発生には細胞増殖・抑制因子が作用しており、本来はstem cell nicheにおいて厳密に制御されているこのメカニズムが破たんすることが癌の発生につながるものと思われる。膵管上皮細胞のstem cell nicheと目されるPancreatic DuctGland (PDG)ではTrefoil Factor Family 2 (TFF2)が豊富に発現しており、またTFF2は胃癌領域において癌抑制遺伝子として働いているという報告がある。以上より我々は、TFF2は膵癌に対しても癌抑制効果を持つと仮定した。遺伝子改変マウスモデルを用いて、膵特異的KRAS変異(G12D)とTFF2欠損を誘導したところ、マウスの主膵管にIPMN類似病変の発生を認めた。このIPMN発生マウスを月齢6か月まで経過観察したところ、一部のマウスでは膵頭部癌および多発肺・肝転移を認めた。以上よりTFF2はin vivoで膵癌発生抑制因子として働いていることが示唆された。in vitroでは、ヒト膵癌培養細胞株であるpanc1にTFF2を過剰発現させたところ、著名な細胞増殖能の抑制が認められた。またこの効果はSMAD4依存性であり、TFF2はSMAD4を介して腫瘍抑制を来すことが示された。しかしながら外因性のTFF2ペプチド投与は同様の効果を示さず、またpioglitazoneは内因性TFF2発現上昇と同時に腫瘍増殖能抑制をしめした。以上よりTFF2は内因性に発現することでのみ腫瘍抑制効果を発揮することが示唆され、今後は内因性TFF2発現の有効的な誘導法を発見することが膵癌新規治療法の開発につながることが示唆された。新たなTFF2欠損マウスとしてEUCOMMよりTFF2 knockout-firstマウスのES細胞を導入した。このマウスではCre発現によりTFF2の欠損を組織特異的に制御することが可能であり、TFF2欠損による影響をより詳細に検討することが可能である。現在までにES細胞の遺伝子型を確認し、受精卵に移植してキメラマウスを作成中である。細胞の購入手続き、マウスの作成に時間を要するため若干計画は遅れ気味である。TFF2強制発現による癌細胞増殖抑制を治療に応用する方法を検討するため、TFF2 recombinant proteinの膵癌細胞に対する影響を検討中である。しかしながら現在までに癌細胞増殖抑制効果は認められていない。これは強制発現による内因性

TFF2とrecombinant proteinによる外因性TFF2の作用機序の相違が原因と考えられ、このため計画はやや遅れており、今後は癌抑制効果を持つ内因性TFF2の発現を促進する方法を検討する必要がある。27年度が最終年度であるため、記入しない。膵癌TFF2 knockout-firstモデルにおいては、キメラマウスを入手次第F1マウスの作成に移り、目標のTFF2欠損マウスの作成を目指す。これをKRAS変異マウスと交配することで完全な膵特異的KRAS変異・TFF2ノックアウトモデルを作成してその影響を検討する。またこのマウスに膵炎を導入することで更なる膵癌の発生率を検討し、新たな膵癌発生モデルマウスの確立を模索する。TFF2発現を癌細胞に導入するため、indomethacinおよびPPARγリガンドであるpioglitazoneを用いる。これらの薬剤は胃上皮細胞におけるTFF2発現を誘導するとの報告があり、また腫瘍抑制効果があるとの報告もある。これらを膵癌細胞に投与してTFF2発現を誘導し、その効果とメカニズムを検証する。
アジア共同体構想時代における自動車産業のサプライヤーシステムに関する比較研究

本研究では、まず、第一に、中国において日系の自動車企業がいかに日本的な生産システムを維持しているかについて金型などから明らかにしている。ただ限定的ではあるが、現地化(組立ライン・人材)も行われていることも調査している。第二に、日本の調査では、関東、中部についで第三の集積地になっている九州地域では、地場調達率の引上げが課題にとなっているが、北海道・東北地域では、地場企業の参入が極めて困難になっていることを明らかにしている。自動車産業の海外生産におけるサプライヤーシステムの現状と生じている問題点を中国市場における日系自動車メーカー・日系自動車部品メーカーを対象として明らかにする。また上記にともなう国内自動車産業・自動車部品メーカーの再編成も明らかにする。特に地域経済への影響を重視して分析を行う。本年度は、中国の天津・河南省と国内は北海逼・名古屋・広島・九州における自動車産業のサプライヤーシステムについて調査した。この調査で明らかになったのは、以下の諸点である。第一に、中国では、日系自動車メーカーのトヨタシステムの導入が進んでいるが、成果をあげているのは、現状では、組立メーカーと一次部品メーカーとの間での取引である。一次部品メーカーと二次部品メーカー間の取引については、まだ課題が多く、中国自動車メーカーの生産効率のボトルネックの一つがここにあると考えられる。第二に、日系のサプライヤーの中国進出では、通常、トヨタ系のように組立メーカーの進出に伴って、事業展開を行うケースが、基本的であると考えられているが、マツダ系のサプライヤーのように日本での取引関係を超えて、内外の組立メーカーと取引を始めている事例が少なからず見受けられた。こうした事実は、今後のサプライヤーシステムを分析する上で、着目すべき点である。第三に、日本では、いくつかの地域に自動車産業の集積が進められつつあるが、それぞれの地域の戦略的な位置づけが明らかになった。トヨタ・日産などのメーカーの場合、重要拠点としては、九州北部が位置づけられているが、それ以外の地域は、バッファー的性格が強いことが明らかになった。例えば、北海道では、組立メーカーが地元のサプライヤーからの調達をふやす取組みがある程度、行われていても、他業種から自動車部品に参入するには、品質やロットの問題で参入障壁が高く、参入する場合でも新たな設備投資が必要なことも多く、そのリスクも問題となっている。しかし一方で、第四に、広島地域では、技術革新を軸に取引関係を多角化している事例もあり、他地域の参考になる展開があることも明らかになった。これらの事実は、地域振興という視点で国内の自動車産業集積のあり方を考える際の重要な論点を含むものである。現在、中国において自動車産業のサプライヤーシステムは、急速に形成されつつある。特にサプライヤーの工場内ではトヨタシステムが日本とほぼ同水準で導入されつつある。ただジャストインタイムは、遠方かちの調達が多いので、在庫の水準は高い。広州トヨタでは、サプライヤーと地下トンネルで結ばれており、公道のトラック輸送ではなく台車で運ぶ工夫もある。天津トヨタとサプライヤーにおけるヒアリングでは、賃金システムは一次・二次サプライヤーでは、ほぼ同水準で、組立メーカー(天津トヨタ)では2割程高い。また賃金水準が低い中国内陸部への生産拠点の移動が外資製造業で行われる事例が増加しているが、自動車産業の場合、将来的に沿海部にとどまる傾向がある。それは賃金水準が日本に比べて低ければ問題ないと考えられているからである。その点は、アパレルのように低賃金が決定的な意義を持つ魔業とは違うようである。日本においては経済危機以降、減産によって全国的に稼働率が落ちている。我々の調査ではそもそも集積が進んでいる九州北部でも地域企業に対する波及効果は限定的である。効果が出ているのは、鉄鋼メーカーと従来、取引のあった金属加工業などの企業である。北海道(苫小牧トヨタ)ではほとんど影響がない状況である。広島・岡山では組立メーカーの減産に伴うサプライヤーに対する影響が深刻である。平成21年度は、主に、中国広東省に進出している日系自動車メーカーおよびサプライヤーを中心に取引の実態について調査を行った。とりわけ、重視したのは広州市の南沙地区に進出しているトヨタ自動車(広汽トヨタ)と関連サプライヤー13社の調査である。調査の目的は日本的取引システムのどの部分が修正され、どの部分が維持されているかを明らかにすることである。結論を示すと以下の3点に集約できる。第一に、広汽トヨタと関連サプライヤーはサプライヤーパークの中に立地し、専用道路で相互につながれており、順引きで取引を行っている。第二に、広汽トヨタにおいては、SPS(Set Parts Supply System)システム=一台分の部品をセットして組立いる方式、を導入による作業員の単能工化により、不熟練でも迅速に作業が覚えられる仕組みをつくっている。第三に、関連サプライヤーの部品調達先は80%以上が日系企業からの調達である。これらのことを綜合すると、圧倒的な低人件費を条件にSPSを導入し、かつ順引納入をサプライヤーにさせることで同社内での中間在庫を極力減らしている。そして、取引先は日系企業で固めることにより自動車の品質を確保している。

すなわち、日本と決定的に違う中国の生産管理上の条件は中国の労働者の質の問題である。長期雇用を前提としている日本に対して、中国はジョブホッピングが盛んなため、技能が蓄積されにくい。この限界をSPS導入により克服し、中国市場でのトヨタ的生産方式を確立している。当該年度は、以上に述べた中国調査をはじめとしてこれまでの中国および日本国内調査をもとにして、研究成果として山崎修嗣編著『日本・中国の自動車産業サプライヤー・システム』法律文化社(2010年4月刊行予定)としてまとめた(709文字)。中国・広州地域の進出しているトヨタおよびTIER1企業の金型調達の実態を分析した。調達している金型のほとんどが現地に進出している日系金型メーカーから調達しており、ミドルエンドの部品用の金型については、一部、台湾系、韓国系の金型メーカーを利用しているものの、中国ローカル系金型メーカーのものはほとんど利用されていないことが明らかにされた。また、中国民族系自動車メーカーの金型調達の実態も同様である。これらの研究の意義は、生産がグローバル化・アジア化されている中で、日系企業がいかに日本的な生産システムを維持しているかについて、金型というキーツールから明らかにしている点である。北海道・東北地域の組立メーカー、大手サプライヤーの生産・部品調達は、組立メーカー本社の動きに規定されており、それゆえ自治体の自動車産業関連施策には限界があり、地場企業の自動車産業参入は極めて困難なことなど、自動車産業集積と地域経済活性化の関係でこれまでに着目されていない点を明らかにした。また九州では日産社系、ダイハツ社系のサプライヤーの動向を調査した。日産自動車九州工場および日産車体九州は、現在、7車種を生産し、年間生産能力は約43万台、H21年度の実績は約30万台であるが、アジア各地で自動車生産が本格化する中、コスト競争力を高めるために、韓国・中国からの部品調達を始めていることが把握できた。この研究の意義は、自動車部品の調達をアジアに広げる過程を把握したことである。
ハイブリッド構造を利用した人工リラクサーの作製と次世代多機能材料創製への応用

本研究開発は,局所構造と電子状態観察を併用した構造モデリングの精密化を実現し、人工リラクサーに適用することを目的とする。すなわち、(1)サルカスパターンを形成するためのPbTiO3自己組織膜作製, (2)放射光を用いたミクロ構造評価, (3)抽出した自己組織構造をセラミックスで再現し、得られたセラミックスのキャラクタリゼーションの各項目からなる。
移植細胞の生着率向上に向けた細胞接着剤の基礎的研究

ポリエチレングリコール(PEG)鎖の片末端にオレイル基を有し、もう片末端に活性エステル基を有する誘導体とエチレンジアミンとの反応によりPEG鎖の両末端に疎水性基のオレイル基が導入された細胞接着剤(Oleyl-PEG-Oleyl)を合成した。得られた細胞接着剤をHepG2肝細胞に添加することによる凝集塊形成を評価した。凝集塊形成は、時間および濃度依存的に形成された。得られた凝集塊の生化学的機能をアルブミン産生の定量により評価した結果、7日目において細胞接着剤無添加の場合と比較して4倍以上の向上が認められた。一方、両末端にアミノ基を有するPEGにコレステロール基を導入した細胞接着剤(Chol-PEG-Chol)も合成し、リボソーム溶液に添加後のゲル形成を動的粘弾性評価により測定した。Chol-PEG-Cholの濃度が20mg/ml以上の条件においてリポソームゲルが形成した。分解性の経時的な評価により、得られたリポソームゲルは水と接触すると、水の吸収により一定時間で膨潤し、その後水に溶解しネットワークの全体的な分解に至ることが明らかとなった。高い架橋密度の場合には、ゲルの分解速度は遅くなった。ゲルの分解挙動をより直接的に評価するため、デキストランブルーを内包したリポソームゲルを調製した。内包されたデキストランブルーのin vitro徐放実験の結果から計算した拡散指数は0.87であり、ゲルの表面浸食とゲルのバルクの分解がこの徐放プロセスを支配していることが明らかとなった。片末端にオレイル基を有し、もう片末端に活性エステル基を有するポリエチレングリコール(PEG)誘導体とエチレンジアミンとの反応によりPEG鎖の両末端に疎水性基のオレイル基が導入された細胞接着剤(Oleyl-PEG-Oleyl)を合成した。GPCおよびFT-IRにより反応が進んでいることを確認した。得られた細胞接着剤をラット膵島β細胞株RINに添加し、スフェロイド形成能を検討した。Oleyl-PEG-Oleyl添加により得られるスフェロイドのサイズは、Oleyl-PEG-Oleyl濃度の増加に伴い減少した。一方、血清培地より無血清培地の条件が低濃度でも効果が観察された。得られたスフェロイドのインスリン産生量は、Oleyl-PEG-Oleylを添加しない場合と比較して、細胞1個当たりのインスリンの分泌量が3倍以上増加した。さらに細胞接着剤添加後の細胞間接着タンパク質であるE-カドヘリンのmRNAは、細胞接着剤の濃度に依存して増加した。また、エチレンジアミンに代わり、酵素分解ペプチドを有する細胞接着剤についても合成を行い、分解性を確認した。一方、両末端にアミノ基を有するPEGにコレステロール基を導入した細胞接着剤(Chol-PEG-Chol)も合成し、リポソーム溶液に添加後のゲル形成を動的粘弾性評価により測定した。Chol-PEG-Cholをリポソーム溶液に添加すると、濃度上昇に伴いリポソームゲルが形成した。得られたゲルは、リポソームまたはChol-PEG-Cholの濃度に依存して貯蔵弾性率G'と損失弾性率G''が共に高くなる傾向が認められた。Chol-PEG-Cholの濃度が高濃度になるにつれ、単一緩和時間を持つMaxwellモデルに従う傾向があった。また、ひずみを加えたところ、このゲルは1000%の変形後も架橋構造が直ちに自己修復することが明らかとなった。
革新的電極触媒の設計指針確立を目指したマクロ孔炭素から構築する三次元構造体の創製

本研究の目的は,O2還元反応活性と耐久性が優れる燃料電池用電極触媒の開発であり,第一にナノシートを骨格とする三次元構造体の創製を目指した.具体的には,Niコア@Ptシェルで構成されるナノシート骨格である.本研究では,ナノシートを骨格とする三次元構造体を合成するために,マクロポーラスカーボンを鋳型に活用したアプローチを検討する.本年度は,Ni前駆体をNi金属ナノシートとして直接析出する方法が困難であるため,水酸化物を経由した合成経路を検討した.カーボン鋳型には,細孔径が約300 nmの市販マクロポーラスカーボンを使用した.水熱合成法により,カーボン表面にNi前駆体が存在することを,EDXにより明らかにした.適切な熱処理条件に調整することで,三次元骨格を有するNi水酸化物を合成できることを明らかにした.熱処理条件が高温の場合,Ni水酸化物が凝集し,マクロポーラスが減少することがわかった.以上から,適切な熱処理条件を選択することで,マクロポーラスを維持したままNi水酸化物ナノシートの骨格を形成できることを明らかにした.上記ナノ材料を電気化学測定で評価し,マクロポーラスが電気化学特性に与える影響を明らかにした.比較サンプルとして,カーボン鋳型を使用せず合成したNi水酸化物粒子も評価した.その結果,三次元骨格Ni水酸化物ナノシートは,粒子より2倍以上大きな比静電容量を示した.また,走査速度依存性も良好であり,マクロポーラスにより物質移動がスムーズであることが示唆された.実施計画書の本年度分について,クリアしている.また,次年度実施予定の一部を前倒しで実施しており,順調に進展していると判断している.今後は,Ni水酸化物をNi金属へ変換し,その表面にPt原子層を堆積させる.すでにNi金属への合成条件を見出しているが,平滑なNiナノシートを合成するために,還元方法を第一に検討する.具体的には,水素還元時にナノシートがわずかに凝集するため、熱処理温度と還元時間を丁寧に調査する.これにより、金属ナノシートの合成で最重要である形態維持に対する制御因子を明らかにする.水素還元が困難であった場合,化学還元法やヒドラジン還元法を検討する計画である.また,モデル電極を活用しながら条件を決定していく.Pt原子層の堆積は,直接置換析出法を検討する.現在までの予備実験で,市販Ni粒子の表面にPt原子層が析出したことを電子顕微鏡で確認した.また,Ruナノシート表面にPt原子層を形成できた研究代表者の実績があるため,本研究でもNiナノシート表面にPt原子層が形成すると考えている.平滑なPt原子層を形成するために,Pt前駆体/溶液濃度/温度/反応時間を調整して実験を進める.40度以上の溶液温度ではPt原子層が凝集することが報告されているため,低温(5-30度)で置換析出を検討する.NiとPt2+の置換析出反応は自発的に進行するため,Pt前駆体濃度と反応時間も検討する.これら項目の関係性を整理することで平滑Pt原子層の作製で特に重要な要素を特定でき,平滑な金属原子層の合成法を初めて明らかにする.三次元構造体のO2還元反応活性と耐久性を評価し,ナノ粒子と三次元構造体における電極触媒性能の関係を明らかにする.ナノシートを骨格とする三次元構造体の物性と電極触媒特性をまとめて考察し,三次元構造の特長を明らかにする.本研究の目的は,O2還元反応活性と耐久性が優れる燃料電池用電極触媒の開発であり,第一にナノシートを骨格とする三次元構造体の創製を目指した.具体的には,Niコア@Ptシェルで構成されるナノシート骨格である.本研究では,ナノシートを骨格とする三次元構造体を合成するために,マクロポーラスカーボンを鋳型に活用したアプローチを検討する.本年度は,Ni前駆体をNi金属ナノシートとして直接析出する方法が困難であるため,水酸化物を経由した合成経路を検討した.カーボン鋳型には,細孔径が約300 nmの市販マクロポーラスカーボンを使用した.水熱合成法により,カーボン表面にNi前駆体が存在することを,EDXにより明らかにした.適切な熱処理条件に調整することで,三次元骨格を有するNi水酸化物を合成できることを明らかにした.熱処理条件が高温の場合,Ni水酸化物が凝集し,マクロポーラスが減少することがわかった.以上から,適切な熱処理条件を選択することで,マクロポーラスを維持したままNi水酸化物ナノシートの骨格を形成できることを明らかにした.上記ナノ材料を電気化学測定で評価し,マクロポーラスが電気化学特性に与える影響を明らかにした.比較サンプルとして,カーボン鋳型を使用せず合成したNi水酸化物粒子も評価した.その結果,三次元骨格Ni水酸化物ナノシートは,粒子より2倍以上大きな比静電容量を示した.また,走査速度依存性も良好であり,マクロポーラスにより物質移動がスムーズであることが示唆された.実施計画書の本年度分について,クリアしている.また,次年度実施予定の一部を前倒しで実施しており,順調に進展していると判断している.今後は,Ni水酸化物をNi金属へ変換し,その表面にPt原子層を堆積させる.すでにNi金属への合成条件を見出しているが,平滑なNiナノシートを合成するために,還元方法を第一に検討する.具体的には,水素還元時にナノシートがわずかに凝集するため、熱処理温度と還元時間を丁寧に調査する.これにより、金属ナノシートの合成で最重要である形態維持に対する制御因子を明らかにする.水素還元が困難であった場合,化学還元法やヒドラジン還元法を検討する計画である.

また,モデル電極を活用しながら条件を決定していく.Pt原子層の堆積は,直接置換析出法を検討する.現在までの予備実験で,市販Ni粒子の表面にPt原子層が析出したことを電子顕微鏡で確認した.また,Ruナノシート表面にPt原子層を形成できた研究代表者の実績があるため,本研究でもNiナノシート表面にPt原子層が形成すると考えている.平滑なPt原子層を形成するために,Pt前駆体/溶液濃度/温度/反応時間を調整して実験を進める.40度以上の溶液温度ではPt原子層が凝集することが報告されているため,低温(5-30度)で置換析出を検討する.NiとPt2+の置換析出反応は自発的に進行するため,Pt前駆体濃度と反応時間も検討する.これら項目の関係性を整理することで平滑Pt原子層の作製で特に重要な要素を特定でき,平滑な金属原子層の合成法を初めて明らかにする.三次元構造体のO2還元反応活性と耐久性を評価し,ナノ粒子と三次元構造体における電極触媒性能の関係を明らかにする.ナノシートを骨格とする三次元構造体の物性と電極触媒特性をまとめて考察し,三次元構造の特長を明らかにする.
新規インスリン分泌制御因子による膵β細胞機能・インスリン感受性制御機構の解明

糖代謝は、膵β細胞におけるインスリン分泌と、末梢臓器におけるインスリン感受性のバランスによって制御され、その破綻によって糖尿病が引き起こされる。申請者は、多機能タンパク質ナルディライジン(NRDC)の遺伝子改変マウスを解析し、NRDCが1膵β細胞の機能や分化の維持、2末梢臓器における耐糖能・インスリン感受性の制御、にそれぞれ深く関わっていることを明らかにした。また、それらの成果の一部をDiabetes誌(米国糖尿病学会誌)に発表した。(1)ナルディライジンが膵β細胞機能に果たす役割の解析ナルディライジンが膵β細胞機能に重要な転写因子であるMafAの発現制御を介してインスリン分泌をコントロールすることを明らかにした。また、ナルディライジンによるMafAの制御機構にIslet-1が関与していることもわかった。さらに、膵β細胞特異的ナルディライジン欠損マウスにおいて、膵β細胞のlineage tracingの系を確立した。その系を解析した結果、ナルディライジン欠損によって一部の膵β細胞において脱分化や分化転換がおこることが明らかになった。以上の結果をまとめて論文を投稿中である。(2)ナルディライジンが末梢臓器におけるインスリン感受性制御に果たす役割の解析普通食条件下、高脂肪食条件下の肝細胞特異的ナルディライジン欠損マウスを用いた解析を行った。その結果、肝細胞のナルディライジンがマウス個体レベルの耐糖能、インスリン感受性を制御することを明らかにできた。さらに、マイクロアレイによる網羅的解析を行い、高脂肪食負荷やナルディライジン欠損によって変化し表現型をもたらしている遺伝子の同定に着手した。膵β細胞機能の解析については、論文を投稿することができた。一方、インスリン感受性の解析においても、ナルディライジンの機能を解析するのに適当なマウスモデルを確立することができた。以上より、(2)おおむね順調に進展している、と評価する。本研究の目的は、糖代謝におけるナルディライジンの役割を明らかにすることである。申請者は、遺伝子改変マウスや培養細胞株を用いた解析を行うことで、以下の様な研究成果を得た。1)ナルディライジンが膵β細胞機能に果たす役割の解析ナルディライジンが膵β細胞機能に重要な転写因子であるMafAの発現制御を介して、インスリン分泌や糖代謝をコントロールすることを明らかにした。また、ナルディライジンによるMafAの制御機構にIslet-1が関与し、ナルディライジンとIslet-1の特定のドメインが重要な役割を果たしていることも明らかにした。さらに、膵β細胞特異的ナルディライジン欠損マウスとRosa26-ECFPマウスを交配することで、膵β細胞のlineage tracingの系を確立した。その実験系を用いた解析の結果、ナルディライジンが膵β細胞の機能だけでなく分化にも関与する可能性が示唆された。2)ナルディライジンが末梢臓器におけるインスリン感受性制御に果たす役割の解析臓器(肝細胞、脂肪細胞など)特異的ナルディライジン欠損マウスを樹立し、普通食条件下、高脂肪食条件下での解析を行った。その結果、肝細胞や脂肪細胞のナルディライジンがマウス個体レベルの耐糖能、インスリン感受性を制御することを明らかにできた。さらに解析を進めたところ、ナルディライジンが臓器自律的に糖代謝を制御するだけでなく、臓器間コミュニケーションにも関わることで、エネルギー代謝に重要な役割を果たしていることが示唆された。(1)ナルディライジンが膵β細胞機能に果たす役割の解析ナルディライジンによる膵β細胞機能制御には、前述のMafA依存経路だけでなく、MafA非依存の経路が存在することがわかっている。このMafA非依存経路の解析を進めることで、ナルディライジンによる膵β細胞機能制御機構をより詳細に明らかにする。また、これまでの解析はマウスモデルが中心であったが、ヒトの膵β細胞においてもナルディライジンが膵β細胞機能や分化の制御に関わるかについて解析を進める。具体的には、iPS細胞より分化誘導した膵β細胞においてナルディライジンの発現量を変化させて表現型を解析する。(2)ナルディライジンが末梢臓器におけるインスリン感受性制御に果たす役割の解析マイクロアレイの結果から、ナルディライジンが発現を制御している遺伝子群を絞り込む。絞り込んだ遺伝子群ついて、リアルタイムPCR法や抗ナルディライジン抗体をもちいたクロマチン免疫沈降法などを用いることで、ナルディライジンによる制御機構を明らかにし、新規のインスリン感受性制御機構を明らかにする。医歯薬学主に以下の2つの理由による。(1)遺伝子改変マウスを維持している施設において微生物汚染があり、一部のマウスを処分する必要があり解析できなかった。(2)成果の発表・討議に最もふさわしいと思われる国際学会が日本で開催された。翌年度請求分とあわせて、物品費(試薬などの消耗品など)について100万円程度、旅費について40万円程度、その他(マウス飼育費など)について100万円程度の支出を予定している。
FeドープInAs/GaSbヘテロ接合による新規物性現象と次世代デバイスの創製

1単結晶の強磁性半導体(Ga,Fe)Sb薄膜(Fe濃度が30%、膜厚15ー55nm、キュリー温度300K以上)を成長し、強磁性共鳴現象の観測に成功した。共鳴磁場の磁場角度依存性の解析によって(Ga,Fe)Sb薄膜では膜厚増大に伴って磁化容易軸が面内方向から面直方向に切り替わる現象を強磁性半導体において初めて観測し、磁気異方性の制御に成功した。2室温強磁性半導体(Ga,Fe)Sbのバンド構造の解明:磁気円二色性の分光法を用いて(Ga,Fe)Sbではフェルミレベルが禁制帯中に形成した不純物帯の中にあることを明らかにした。3(Ga,Fe)Sb/InAs量子井戸のヘテロ構造において新しい巨大近接磁気抵抗効果を初めて観測、機構解明及びスピントランジスタのデバイス実証に成功した。この磁気抵抗はInAs/(Ga,Fe)Sb界面における長距離磁気近接効果に起因され、強度(80%)、異方性で他の強磁性/非磁性二層構造で観測された磁気抵抗と全く異なる。ゲート電圧で近接磁気抵抗の強度を1桁も制御でき、磁気近接効果によるInAs量子井戸のスピン分裂エネルギーを20倍(0.17 3.8 meV)も増大できた。本成果は、磁気ゲートで制御可能なトランジスタ及びマジョラナフェルミオンの実現素子につながると期待できる。5Nb/(In,Fe)As/Nbのジョセフソン接合において、強磁性半導体で初ての近接効果による超伝導電流を超長距離(1μm)の接合にわたって流れることを観測し、スピントリップレット状態が誘発されたことを強く示唆した結果である。30年度の当初計画では、1(Ga,Fe)Sb/InAs/(Ga,Fe)Sbの3層構造において巨大磁気抵抗効果の実現と制御する、2(Ga,Fe)Sb/InAs二層構造に基づくスピンゲーティングトランジスタの実現を予定していた。1の目的について予定通りに進み、(Ga,Fe)Sb/InAs/(Ga,Fe)Sbの3層構造の高品質の結晶成長及び巨大磁気抵抗効果(GMR)の実現に成功した。さらにInAsチャネル膜厚依存性、温度依存性、(Ga,Fe)SbのFe濃度依存性も系統的に評価し、この3層構造のスピン依存伝導現象を解明した。2の目的についも予定通り、InAs/(Ga,Fe)Sb二層構造の近接磁気抵抗のメカニズムを理解するためにラシュバスピン軌道相互作用の2次元電子ガスの理論モデルを構築し、実験結果をきれいに再現できた。上記以外の内容で、当初以上の進展があった内容は以下である。(Ga,Fe)Sbのバンド構造を磁気円二色性測定で解明し、この室温強磁性半導体のデバイス応用に重要な情報をもたらした。また2から、InAs/(Ga,Fe)Sbの二層構造で外部磁場による巨大電流整流特性を観測した。通常の伝導体では抵抗が磁場の偶関数になるはずだが、本構造では先行例より3桁ほど大きな奇関数成分が観測された。この現象は物性物理とデバイス応用の観点において大変重要な結果である。一方、Nb/(In,Fe)As/Nbのヘテロ接合においてスピントリップレット超伝導の観測にも成功した。さらにInAs/(Ga,Fe)Sb二層構造でゲート電圧より磁気近接効果を制御し、InAsのスピン分裂エネルギーを電気的な手法で制御可能なことも示唆した。これらの成果からFeドープInAs/GaSbヘテロ構造はマジョラナフェルミオンの実現に相応しい構造であることを示した。本成果はH31年度で予定している研究内容に密接に関連する。本年度は昨年度の成果を元に、次の3方向で物性制御とデバイス応用を開拓する:方向1:(Ga,Fe)Sb/InAs/(Ga,Fe)Sbの三層構造において、近接磁気抵抗効果を増大させ、スピントランジスタの作製と動作確認を行う。方向2:InAs/(Ga,Fe)Sbの二層構造において、また膜面の垂直方向に磁場をかけて電流の巨大整流特性を確認できた。この電流整流現象はチャネルのエッジに電子濃度がチャネル面内より高いことより形成したエッジ伝導で発生することを理論計算で確認する。そしてこの構造に電界効果トランジスタ構造を作製し、ゲート電圧による整流特性の制御を試みる。ゲート電極はシングルゲート(両サイドのエッジを同時制御するタイプ)とダブルゲート(左右のエッジチャネルを別々のゲートで制御するタイプ)で試す。この結果を共同研究で理論計算を用いて考察し、巨大整流特性の起源を解明する。方向3:Al/InAs/(Ga,Fe)Sbの三層構造において、近接効果による超電導電流の注入と磁気相互作用の制御によるマジョラナフェルミオンの創出ことを目指す。InAsの上にAlの結晶成長及びAlからInAsに超伝導電流の注入の研究は他の研究グループから報告があった。本研究はInAs/(Ga,Fe)Sbの上に単結晶のAl膜をエピタキシャル成長する技術をまず確立する。微細加工技術を用いて成長した構造の上に量子細線構造を形成し、Al電極からInAsに超伝導電流の注入を確認する。最後に電界効果トランジスタ構造をその上に形成し、磁場とゲート電圧で磁気相互作用を加え、マジョラナフェルミオン状態の有無を確認し、磁場の代わりにゲート電圧でマジョラナ状態を制御できるデバイスを目指す。本方向の主な課題は細線構造の加工及び極低温測定環境を立ち上げることである。