hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高血圧における細胞膜異常に関する研究

更にCa拮抗薬やcalmodulin阻害薬によりCaの影響は是正されることから、細胞膜を介してのca-handingの異常が高血圧の質的変化をきたす可能性がある。以上の如く、高血圧の細胞膜では物理的性質に変化が認められ、それが細胞内外の電解質に影響されることは、構造上および機能的な細胞レベルの異常が互いに密接に関連していることを示唆するものと考えられる。そしてこれら電解質輸送を中心とした膜異常が高血圧の細胞にひろく存在し、神経細胞や血管平滑筋においては神経伝達物質遊離の増大や血管収縮の亢進につながり、高血圧の発症・維持機構に関与するものと考えられる。
低分子神経栄養性因子の全合成・高機能化・機能解析による神経科学の新展開

(+)-メリラクトンAの非対称化反応を利用した短段階不斉全合成:我々は、前年度までに神経突起伸展作用を有する(-)-メリラクトンA[(-)-1]の不斉全合成に成功した(32工程)。その際、キラル化合物を出発原料として絶対配置を確実に決定し、天然物が(-)-1に対応することを初めて明らかにした。本年度は、メソ対称化合物の非対称化を鍵反応とした、(+)-1の新短段階全合成を実現し、総工程数を劇的に減らした(23工程)。まず、ジメチル無水マレイン酸から対称性を利用した二官能基同時変換により、メソ対称8員環ジケトンを得た。ジケトンに対して様々なキラル塩基を用い、非対称化反応を経るビシクロ[3.3.0]オクタン骨格の構築を試みた。その結果、(S)-1-フェニルエチルアミド誘導体を作用させると、65%eeの望む炭素骨格が高収率で得られた(再結晶後99%ee)。本反応は、キラル塩基の絶対配置により、4つの不斉点(C4,C5,C6,C9)の絶対配置が制御される斬新なものである。得られた骨格から、非天然体である(+)-1の不斉全合成を達成した。メリラクトンA両鏡像体および単純化メリラクトンの神経突起進展作用:神経突起進展作用評価を目的とし、メリラクトンAの構造を単純化した誘導体(2)を設計・合成した。(-)-1,(+)-1および2を、それぞれ培養神経細胞(PC12,Neuro2A,ラット胎児大脳皮質由来の初代神経培養系)に添加し、活性を評価した。その結果、PC12の神経突起進展は観測されなかったが、(-)-1および(+)-1の双方がNeuro 2A,初代神経培養系に同等の活性を示した。また、2はNeuro 2Aにのみ突起進展を引き起こした。これらは、メリラクトンAの活性発現に必要な構造要件と突起進展活性の発現機構の解明のための重要研究成果である。1.メリラクトンAの両鏡像体の全合成と活性評価中国産シキミ科植物Illiciummerrillianumの果皮から単離されたメリラクトンA(1)は、神経栄養因子と同様の活性を示すため、アルツハイマー病などの神経変性疾患への応用が期待されている。5員環の縮環した籠型の骨格に、3つの4級炭素、2つの_-ラクトン、オキセタンが存在する特異な構造を有する。1のラセミ体の全合成は、2003年にすでに報告した。今回、より効率的な全合成ルートの確立、1の両鏡像体全合成、および単純化類縁体の合成をそれぞれ達成した。さらに合成した化合物の神経突起伸展活性を評価したところ、単純化類縁体は活性を示さなかったものの、メリラクトンAは両鏡像体とも神経突起伸展活性を有することを初めて見出した。2003年に全合成したTMC-95A(2)の神経突起伸展実験を行なった。実験には、神経細胞のモデルとして広く用いられるNeuro2AとPC12細胞を用いた。その結果両細胞において、突起の著しい伸展が観察された。この結果により、2の神経突起伸展活性は、神経細胞モデルに対して一般性があり、2やその誘導体が低分子神経栄養因子となる可能性を世界で初めて示した。1.プロテアソーム阻害剤の神経突起伸展実験昨年度は、全合成を完成したプロテアソーム阻害剤TMC-95AがPC12細胞に対して神経突起伸展活性を持つこと明らかにし、TMC-95Aが低分子神経栄養因子となる可能性を世界で初めて示した。本年度は、様々なプロテアソーム阻害剤(ZLLLLal,ラクタシスチン,グリオトキシン,フェプロペプチンD,エピギャロカテキン,アクラシノマイシンA)を用いて同様な実験を行った。その結果、ZLLLalとラクタシスチンにのみ、神経突起伸展活性があることが明らかになり、グリオトキシンは細胞毒性を示すことがわかった。本成果により、阻害能だけではなくプロテアソームに対する結合様式が突起伸展活性に重要であることを初めて示した。2.メリラクトンAの不斉全合成と絶対配置確認本年度は、神経突起伸展作用を有する(-)-メリラクトンAの不斉全合成を完成させた。光学的に純粋な原料から[2+2]光環化反応を経て、連続する四級炭素構築した後、8員環ジケトンを合成した。本8員環ジケトンは、メソ対称部分構造をもつが、保護基によってその対称性が失われキラル化合物となっている。ジケトンの分子内アルドール反応は、生じる四異性体のうち望む異性体を選択的かつ高収率に与えた。本反応は、合成上必要な保護基の立体環境の差異により、生じる二つの不斉点の立体化学を同時制御する、まったく新しい反応である。さらに得られたコア炭素骨格から、9位四級炭素の構築などの鍵反応を経て、(-)-メリラクトンAの不斉全合成に成功し、その絶対配置を初めて確認した。

その際、キラル化合物を出発原料として絶対配置を確実に決定し、天然物が(-)-1に対応することを初めて明らかにした。本年度は、メソ対称化合物の非対称化を鍵反応とした、(+)-1の新短段階全合成を実現し、総工程数を劇的に減らした(23工程)。まず、ジメチル無水マレイン酸から対称性を利用した二官能基同時変換により、メソ対称8員環ジケトンを得た。ジケトンに対して様々なキラル塩基を用い、非対称化反応を経るビシクロ[3.3.0]オクタン骨格の構築を試みた。その結果、(S)-1-フェニルエチルアミド誘導体を作用させると、65%eeの望む炭素骨格が高収率で得られた(再結晶後99%ee)。本反応は、キラル塩基の絶対配置により、4つの不斉点(C4,C5,C6,C9)の絶対配置が制御される斬新なものである。得られた骨格から、非天然体である(+)-1の不斉全合成を達成した。メリラクトンA両鏡像体および単純化メリラクトンの神経突起進展作用:神経突起進展作用評価を目的とし、メリラクトンAの構造を単純化した誘導体(2)を設計・合成した。(-)-1,(+)-1および2を、それぞれ培養神経細胞(PC12,Neuro2A,ラット胎児大脳皮質由来の初代神経培養系)に添加し、活性を評価した。その結果、PC12の神経突起進展は観測されなかったが、(-)-1および(+)-1の双方がNeuro 2A,初代神経培養系に同等の活性を示した。また、2はNeuro 2Aにのみ突起進展を引き起こした。これらは、メリラクトンAの活性発現に必要な構造要件と突起進展活性の発現機構の解明のための重要研究成果である。
炭素循環型・生分解可能なバイオマス材料の開発研究

本研究は未利用バイオマスに多く含まれる植物繊維の再結合を利用して何の添加剤を加えずに生分解性バイオマスマテリアルを開発することを目的とする.海藻,トウモロコシの藁,稲藁等に対し離解処理をし,圧縮成形を行うことによって板状の材料を作製することができた.また作製したバイオボードは一定の強度を持つことが分かった.本研究では接着剤等の化学物質をまったく使わずに繊維の再結合を利用してバイオボードを作製することができた.本研究は未利用バイオマスに多く含まれる植物繊維の再結合を利用して何の添加剤を加えずに生分解性バイオマスマテリアルを開発することを目的とする.陸上の未利用植物の茎葉(トウモロコシの藁,稲藁等)や海藻(海草)に対し離解処理をし,圧縮成形を行うことによって板状の材料を作製することを試みた.平成24年度では,トウモロコシの藁を原料とし,リファイニング処理を行ったあと,最大負荷圧力を2.0MPaから8.0MPaまで1.5MPaずつ変えてバイオボードを作製した.いずれの条件においてもバイオボードの作製に成功した.またバイオボードに対し,強度試験を行った結果,いずれの実験条件下においても一定の強度を持つことがわかった.最大負荷圧力が5MPaの場合,破断応力が一番大きかった.すなわちバイオボードの強度が強いということである.さらにこれは恐らく5MPaの場合は繊維間再結合に有利だと推測される.繊維間の再結合は圧力ではなく水素結合によってなされているので,「ウォーターブリッジ」の役割が大変重要であることが分かった.さらに稲藁,麦藁を用いてバイオボードを作製することも成功した.同様に曲げ試験や引張試験も行った結果,一定の強さを持つことと,最大負荷圧力5MPaの場合,破断応力が一番大きいことがわかった.本研究では,未利用海藻アナアオサ,海草アマモ及び農産物の副産物としてのトウモロコシの藁等を用いて物理的な手法で繊維を単離させてパルプを作り,圧力と熱を加えてバイオボードを作製することに成功した.本研究に用いた手法は,接着剤等の化学物質をまったく使わずに繊維の再結合を利用してバイオボードを作製することができた.したがって作製したバイオボードは,生分解可能なもので,環境に負荷をかけないバイオマス材料である.本研究の手法で作製したバイオボードは包装材や建築断熱材,農業用マルチとしての利用が期待できる.本研究は未利用バイオマスに多く含まれる植物繊維の再結合を利用して何の添加剤を加えずに生分解性バイオマスマテリアルを開発することを目的とする.海藻,トウモロコシの藁,稲藁等に対し離解処理をし,圧縮成形を行うことによって板状の材料を作製することができた.また作製したバイオボードは一定の強度を持つことが分かった.本研究では接着剤等の化学物質をまったく使わずに繊維の再結合を利用してバイオボードを作製することができた.海藻アナアオサとトウモロコシの藁を原料とし,本研究で購入したビートリファイナーやホットプレス機等を用いて,接着剤等の化学物質をまったく使わずバイオボードを作製することができた.また,作製したバイオボードに対し,引張試験や曲げ試験を行った結果,一定の強度を持つバイオボードが得られた.さらに,同じ条件で作製したバイオボードであっても,バイオボードの部位によってその強度が異なることが分かった.これは繊維の再結合の具合や繊維の配列によるものと思われる.平成23年度の研究成果より,当初の研究目的を達成することができた.まず,接着剤等の化学物質を使わずに,アナアオサやトウモロコシの藁に対し,機械的に処理を施すだけで一定の強度を持つバイオボードを作製することができた.また,作製条件や繊維の再結合具合及び繊維の配列等はバイオボードの強度に影響を及ぼすことが分かった.今後,バイオボードの作製条件を変え,最も強度のよいバイオボードの作成条件や作成方法を見出すために,バイオボードの作製実験を繰り返す.ビートファイナーの整備,実験用消耗品購入,実験補助,研究成果公表等に研究費をしようする予定である.
モーラム地域芸能の人類学的研究－東北タイ・ラオスの芸能・宗教実践の理解に向けて

本研究は、東北タイおよびラオス両国に居住するラオ族に歌い継がれてきた謡い手とラオ族の民族楽器である笙の伴奏から構成されるモーラム芸と呼ばれる地域芸能を対象とした芸能研究である。1.グローバル化に直面する東北タイおよびラオスにみるモーラム芸(ラオスではラム歌謡)と、その芸能実践者たちの越境横断的な移動現象を文化的、政治的、経済的、歴史的コンテクストから理解することを目的としている。2.2年間のフィールド・ワークで収集した民間治療儀礼、祖先供養儀礼、精霊供養祭の記録を文字化することに専念し、録画・録音した音声資料を利用して、宗教実践(仏教・アニミズム)の場で歌い継がれるラム歌謡から、多民族から成る調査村の宗教的世界観を民族誌として書き上げる。上記の目的と照合させ、以下の通り、平成24年度に実施した研究成果の3点を報告する。(2)映像、音声資料等を文字化する作業に徹し、芸能公演や宗教儀礼で用いられる歌のテキストをディクテーションし、不明な語彙の意味を確認した。(1年目と同様)(3)博士論文の構成を完成させて、執筆を進めた。上記9.の(1)国内の学会・研究会でこれまでの研究成果をまとめて発表し、投稿論文として仕上げ、投稿し、学術ジャーナルに投稿することができた。芸能公演や宗教儀礼で使われる歌詞の翻訳を続け、分析対象の量を増やしていくことができた。研究自体も、順調に進んでいる。なお、本研究課題は、平成24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、博士論文提出に向けてまとめていき、次の課題の宗教実践、アニミズムの宗教儀礼をモノグラフとして完成させていく。現状の問題点は、上記の歌詞の翻訳で、仏教用語のみならず、ヒンドゥー教の教え等が使われており、専門家の知識や助言を仰がなければ難しいことである。従って、今後の対応策として、アジア・アフリカ言語文化研究所にいるインド宗教史(ヒンドゥー教)の研究者からお話を伺う予定である。2. 2年間のフィールド・ワークで収集した民間治療儀礼、祖先供養儀礼、精霊供養祭の記録を文字化することに専念し、録画・録音した音声資料を利用して、宗教実践(仏教・アニミズム)の場で歌い継がれるラム歌謡から、多民族から成る調査村の宗教的世界観を民族誌として書き上げる。上記の目的と照合させ、以下の通り、平成23年度に実施した研究成果の3点を報告する。(1)まずラオスにおける実地調査(平成21年4月平成23年3月、ラオス長期調査実施中)で収集した一次資料、特に映像、音声資料の整理・画像処理・保存を1TB以上のHDD容量を内蔵するデスクトップパソコンおよび外付HDDに分散して保存した。(3)以上の歌詞を論文のなかで使用できるように日本語、英語に直していった。その歌詞が描かれた社会的背景の分析を行い、まとまった段階で研究成果として学会で発表する。上記9.の研究実績の概要の(1)2年間のラオス調査中に収集した一次資料の整理、(2)公演や儀礼中に録音した歌詞のディクテーション作業と語彙の意味や翻訳作業は終了したため、当初予定していた通り、研究は順調に進展しているといえる。

上記9.の研究実績の概要で述べた(1)、(2)の作業内容は終了しているので、今後は(3)のこれまで収集したデータを用いて国内の学会で口頭発表を行い、投稿論文を完成させる。(1)(2)(3)の作業を進めていきながら、多民族で構成される調査村に見られる宗教実践(仏教・精霊信仰)が行われる空間で歌い継がれるラム歌謡の実態を明らかにしていく。今後は、博士論文提出に向けてまとめていき、次の課題の宗教実践、アニミズムの宗教儀礼をモノグラフとして完成させていく。現状の問題点は、上記の歌詞の翻訳で、仏教用語のみならず、ヒンドゥー教の教え等が使われており、専門家の知識や助言を仰がなければ難しいことである。従って、今後の対応策として、アジア・アフリカ言語文化研究所にいるインド宗教史(ヒンドゥー教)の研究者からお話を伺う予定である。
褥瘡の発生機序の解明とリハビリテーションアプローチの検討

ラットの腹壁を2個の磁石で挟む褥瘡モデルを作製し、圧迫後の遺伝子発現の解析を行った。マイクロアレイと、リアルタイムPCRでmRNA発現の変化を解析すると、炎症に関連した多くの遺伝子が、圧迫開始から12時間後、1日後に増加していた。炎症性サイトカインが褥瘡発生に関与していると考えられる。しかし、炎症性サイトカインの発現部位やそれぞれの相互作用などは、まだ不明な点が多い。平成19年度は、褥瘡の主な原因と考えられる持続的な圧迫後の遺伝子発現を、マイクロアレイやリアルタイムPCRを用いて調べた。ラットの腹壁の上に金属塊(鉛の角柱、底面20×25mm、高さ120mm)を載せて100mmHgに相当するカで4時間年迫した。圧迫開始から12時間、1、3、7日後に、ラットを屠殺して腹壁を採取した。対照として、無処置の正常ラットの腹壁を使用レた。.その結果、12時間後と1日後に、皮膚一皮下組織は浮腫のため厚くなり、筋層に壊死が観察されたが、外表面の変化は軽度だった。3日後以降、傷害は軽減した。マイクロアレイで調べた約31,000個の遺伝子のうち、圧迫12時間後には240個の遺伝子で、1日後には877個の遺伝子で、発現量が2倍以上に増加していた。lnterleukin1α(IL-1α)やlnterleukinIβ(IL-1β)、lnterleukin10(lL-10)などの炎症に関連した遺伝子の発現量がギ増加していた。アポトーシスに関連した遺伝子の発現量は,変化があまりみられながった6リアルタイムPCRでは、lL-1α、lL-1β、lL-10、TumorNgcrosisFactor-α(TNF-α)が12時間後と1日後には増加したが、3日後から次第に減少した。以上のように、褥瘡モデルを作製し、マイクロアレイを使って網羅的に調査し、発現量が大きく変動する遺伝午を絞り込むことができた。とりわけ炎症に関連した遺伝子の発現が増加することがわかった。これらの遺伝子発現の影響を更に調べること、またこれらの影響を除去する方法を調べることで、褥瘡の発生や治癒の機序解明が進むと考えられる。ラットの腹壁を体内外の磁石2個で挟む褥瘡モデルを作製し、圧迫後の遺伝子発現の解析を行った。磁石を使って100mmHgの圧力で、ラットの腹壁を4時間圧迫した。圧迫開始から12時間、1、3日後に、ラットを屠殺し、腹壁を採取した。対照のシャム手術群は、腹膜腔に磁石を挿入したが、圧迫を行わなかった。表皮から皮下組織までのtotal RNAを、マイクロアレイ解析とリアルタイムPCRに使用した。シャム手術群に組織学的変化はみられなかったが、磁石で圧迫した群は、真皮や皮下組織、筋層などが傷害されていた。マイクロアレイで調べた約31,000個の遺伝子のうち、圧迫12時間後に4607個、1日後に4454個、3日後には2368個の遺伝子で、発現量がシャム手術群に比べて2倍以上に増加していた。アポトーシスや炎症反応、酸化ストレスに対する反応、タンパク質分解、低酸素に対する反応に関わるものが多くなっていた。その中で炎症に関連する遺伝子を、リアルタイムPCRを用いて定量的に調べた。リアルタイムPCRでは、多くの炎症に関連した遺伝子が12時間後や1日後には増加したが、3日後には減少していた。今回、マイクロアレイにより、持続的な圧迫後の遺伝子発現を網羅的に調査し、発現量が大きく変動する遺伝子を絞り込むことができた。炎症性サイトカインが褥瘡発生に関与していると考えられるが、発現場所やそれぞれの相互作用などの詳細は不明な点が多い。今後、これらの遺伝子が、どのように褥瘡の発生に関わっているか、どの遺伝子が鍵となっているかを調べることで、より効果的な褥瘡予防と治療が行えると考える。
頭頚部扁平上皮癌に対する抗腫瘍免疫応答を賦活する新規治療薬の開発

本研究において、頭頸部癌患者の骨髄系抑制細胞(MDSC)について探索的な検討を行った。頭頸部扁平上皮癌患者は健常者と比較し、末梢血単核球分画中にMDSCの有意な増加を認めた。末梢血単核球分画よりCD15(+)の細胞を除去するとT細胞の活性化が増強されることを確認した。またMDSCの比率と末梢血リンパ球の比率には有意な逆相関が見られ、特にT細胞の比率と有意な逆相関が認められた。この結果から、MDSCは頭頸部癌患者の末梢血中に増加し、T細胞を減少させるとともに活性化を抑制することで腫瘍免疫を抑制することが示唆された。MDSCをターゲットとした治療開発は、頭頸部癌患者の抑制された免疫を賦活させる新たな戦略となる可能性が考えられた。これまで頭頚部癌の治療は、手術・放射線・化学療法の3者を組み合わせて行われてきたが、進行症例では再発・転移をきたすことが多く予後は不良である。さらなる治療成績の向上には新たな治療の開発が急務である。近年、癌細胞が白血球に作用し、免疫を抑制的に制御することで癌細胞が免疫系から逃れ増殖しやすい環境を作り出していることが明らかになってきている。癌患者の末梢血にはT細胞の機能を抑制する白血球が増加することが報告され、骨髄球系の細胞表面分子を有することから骨髄由来抑制細胞(MDSC : myeloid-derived suppressor cells)と呼ばれている。ヒトでのMDSCの報告はいまだ少なく、その詳細は明らかになっていないが、近年、乳癌や胃癌ではMDSCの増加は予後を悪化させるとの報告がでてきており、MDSCをターゲットとする治療の開発は、新たな治療戦略となる可能性を持つと考えられる。平成22年度において、頭頸部癌患者および健常者の末梢血を採取し、単核球分画(PBMC)を分離・回収しMDSC (HLA-DR(-)/Lin(-)/CD14(-)/CD15(+))の解析を行った。頭頸部扁平上皮癌未治療患者においてMDSCは健常者と比較しPBMC中に有意に増加し、病期の進行によりさらに比率の増大を認めた。またPBMC中のT細胞に対する抗CD3抗体および抗CD28抗体による刺激において、CD15(+)MDSCの除去により、活性化による分裂が促進されることが判明した。このことから頭頸部癌においてもMDSCは増加し、T細胞の活性化を抑え、抗腫瘍免疫を抑制的することが示唆された。さらに手術治療を行った症例では、MDSCの増加群と非増加群において、腫瘍組織中micro-RNAの網羅的な発現比較解析を行っており、今後mSCの増加や、腫瘍免疫の抑制に関与する遺伝子の探索を行う予定である。これまで頭頚部癌の治療は、手術・放射線・化学療法の3者を組み合わせて行われてきたが、進行例では再発・転移も多く予後は不良である。近年、癌は免疫を抑制的に制御することで癌細胞が免疫系から逃れ増殖しやすい環境を作り出していることが明らかになってきている。癌患者の末梢血には免疫を抑制する白血球が増加することが報告され、骨髄球系の細胞表面分子を有することから骨髄由来抑制細胞(MDSC:myeloid-derived suppressor cells)と呼ばれている。しかしその詳細は不明である。頭頸部腫瘍未治療患者および健常者の末梢血を採取し、単核球分画(PBMC)を分離・回収しMDSC(HLA-DR(-)/Lin(-)/CD14(-)/CD15(+))の解析を行った。頭頸部扁平上皮癌患者は、健常者および良性の多型腺腫と比較しMDSCの有意な増加を認めた。また、頭頸部扁平上皮癌患者において、末梢血リンパ球の比率の低下はしばしば観察されるが、MDSCの比率と末梢血リンパ球の比率には有意な逆相関が認められ、さらにリンパ球の中でも特にT細胞の比率と、MDSCの比率に有意な逆相関が認められた。このことから頭頸部扁平上皮癌においてMDSCは増加し、T細胞の活性化を抑え、抗腫瘍免疫を抑制することが示唆された。さらに手術治療を行った症例において、MDSCの増加群と非増加群において、腫瘍組織中micro-RNAの網羅的な発現比較解析により、有意差のあるmicro-RNAを確認した。
前立腺がんの予防要因を明らかにするためのコホート内症例対照研究

1990年と1993年から開始されているコホートにおける、40歳以上70歳未満(調査開始時年齢)の男性を対象とし、コホート内症例対照研究を行った。2004年末までの追跡期間中に前立腺がんを発症した201名とその対照の402名の、コホート研究開始時の血液サンプルについて、血漿中イソフラボン類の値を比較した。その結果、イソフラボンは限局前立腺がんリスクの低下に関連することが示唆された。1990年と1993年から開始されているコホートにおける,質問票に回答した40歳以上70歳未満(調査開始時年齢)の男性約5万人を対象とし,追跡期間中に発症した前立腺がん罹患例とそれに対する適切な対照例を,年齢,居住地,採血年月日,採血時間,空腹時間をマッチングして選択し,コホート内症例対照研究を行った。2004年12月31日までの追跡期間中に前立腺がんを発症した201名の,コホート研究開始時の血液サンプルについて,平成19年度は,血漿中イソフラボン類の分析を行った。その結果,ゲニステイン,ダイゼイン,グリシテイン,イコールの血漿中濃度の中央値(ng/ml)は,症例で,89.3,37.0,2.8,3.7,対照で,86.2,35.5,2.6,4.7,であった。今後は,この測定値をもとに,1)質問票から得られる,喫煙習慣,飲酒習慣,前立腺がんの家族歴,BMI,食習慣などを交絡要因として調整した上で多変量解析を用いて,血漿中イソフラボン類濃度と前立腺がん罹患リスクの検討。2)血漿中イソフラボン濃度と喫煙,飲酒などの生活習慣やBMIとの関連の検討。3)イソフラボン含有食品以外の食品と,血漿イソフラボン濃度との交互作用について解析し,血漿イソフラボン濃度に影響を与える食品の有無の検討,を行う。この研究により,血液中イソフラボン濃度が高いことが前立腺がんに予防的な効果を示していることが示されれば,近年発生率が増加しつつある前立腺がんの予防に役立つ情報となる。また,生活習慣や食事と血液中イソフラボン濃度との関連が示されれば,血液中イソフラボン濃度を低下させるような生活習慣や食事は,前立腺がん予防の観点から避けた方がよいことが示唆される。血液中イソフラボン濃度と内因性ホルモンとの関連が示されれば,イソフラボンの予防効果のメカニズムを明らかにすることも可能である。1990年と1993年から開始されているコホートにおける、質問票に回答した40歳以上70歳未満(調査開始時年齢)の男性約5万人を対象とし、追跡期間中に発症した前立腺がん罹患例とそれに対する適切な対照例を、年齢、居住地、採血年月日、採血時間、空腹時間をマッチングして選択し、コホート内症例対照研究を行った。2004年12月31日までの追跡期間中に前立腺がんを発症した201名の、コホート研究開始時の血液サンプルについて、血漿中イソフラボン類(ゲニステイン、ダイゼイン、グリシテイン、イコール)の値を測定し、その値と前立腺がん罹患との関連について解析を行った。その結果、各イソフラボンの濃度を3分位に分けた場合、ゲニステインの最も高い群(≧151,7ng/mL)の最も低い群(<57ng/mL)を基準としたときの、Odds ratio (OR)、及び、95% confidence interval (CI)は、0.66(0.40-1.08)であった。ダイゼインとの関連はみられなかったが、その代謝物であるイコールの最も高い群(≧15.0ng/mL)の、イコールを産生できない群を基準としたときのORは0.60(0.36-0.99)であった。また、病期別に解析を行ったところ、ゲニステインとイコールは限局前立腺がんに負の関連があった(最も低い群vs最も高い群のゲニステイン: OR=0.54, 95%CI=0.29-1.01、産生できない群vs最も高い群のイコール: OR=0.43, 95%CI=0.22-0.82)。進行前立腺がんは、いずれのイソフラボンとも統計学的有意な関連がみられなかった。本研究では、イソフラボンは限局前立腺がんリスクの低下に関連することが示唆された。
ＣＯＭＴ不全とホモシステイン相互作用が演じる病理学的意義の解明

生活習慣病(糖尿病、癌など)は、素因を有する人間が様々な環境因子に長期間暴露された際に発症すると考えられる。同時に、その発症規模を考慮に入れると、その素因は多くの人々が共有し、人類が進化の過程で獲得したものであると考えられる。申請者は妊娠高血圧腎症の遺伝子改変モデル動物を世界で初めて報告し、catechol-o-methyltransferase(COMT)不全を介したカテコール代謝異常がその原因であることを解明した。妊娠高血圧腎症は生活習慣病と病態における類似点が多い。本研究を通じた検討にて、COMT不全は環境因子に置いて容易に惹起され(高脂肪食摂取マウスや妊娠)される事が明らかとなった。昨年度までにCOMT不全が高脂肪食のもとで耐糖能の悪化と関連する事、それがCOMTの代謝産物である2-methoxyestradiolの投与により改善することを見出しており、本年度はその詳細な分子機構を解明する事に努めた。COMT不全が妊娠高血圧腎症の病態に関連する事、妊娠高血圧腎症がインスリン抵抗性を惹起する事などより、申請者は高脂肪食のもとCOMT不全により惹起される耐糖能異常はインスリン抵抗性悪化にあると先入観を持っており、脂肪組織、肝臓へのマクロファージの浸潤などそれを指示する所見も得られている。しかしながら、短期間(2週間)の高脂肪食投与のもとで2-methoxyestradiol投与により改善する耐糖能は、血中インスリン濃度の上昇を伴っていることを見出した。昨年度既に抗糖尿病薬メトフォルミン投与により肝臓COMT蛋白の発現増加が認められる事を見出していたが、2週間の高脂肪食投与のもとメトフォルミン投与を行うと、血糖の低下とともにインスリンの分泌が亢進する事、そのメトフォルミンによるインスリン分泌増加はCOMT阻害薬投与により抑制される事も見出した。更に、インスリン産生beta-細胞ラインであるmin-6細胞を用いて検討したところ、2-methoxyestradiol投与により分泌インスリンは増加した。メトフォルミンは100mMと高濃度を用いてもインスリン分泌を増加させなかった。現在2-methoxyestradiolによるインスリン分泌の更なる詳細な分子機構を解析中である。妊娠高血圧腎症は人類特有の疾病であるとも言われ、生活習慣病と病態における類似点が多い。人類ではCOMT酵素活性が低下する遺伝子多型が存在し、妊娠高血圧腎症のみならず生活習慣病群(肥満や糖尿病、高血圧、メタボリックシンドローム、癌、様々な精神神経疾患)との関連も報告された。今回、低COMT活性と環境因子の相互作用が恒常性維持機構の破綻を惹起し、人類に蔓延する疾病群の原因となると仮説し、特にメタボリック症候群におけるCOMT不全の病態的意義を確認することにより、新規治療戦略を開発する事を目的として検討を行った。我々の検討では、抗脂肪食摂取時、及び、妊娠時において肝臓におけるCOMT不全が惹起されることが明らかとなった。実際に、カテコールエストロゲンの代謝産物でCOMTによる代謝が必須である2-methoxyestradiol (2-ME:血管新生抑制、抗炎症作用を有する)により、COMT不全により惹起される耐糖能異常や異常脂肪沈着は改善した。このCOMT不全に基づく2-methoxyestradiol欠乏を介した健康被害は、申請者が以前報告した妊娠高血圧腎症の病態に酷似しており、COMTおよび2-methoxyestradiol不全が妊娠高血圧腎症、メタボリックシンドロームに共通の分子機構である事が示唆され、現在新規治療戦略開発に向け更なる検討を行っている。COMT不全と耐糖能異常・脂肪肝:COMT遺伝子多型は肥満・高血圧などと相関があることが知られ、メタボリック症候群様症状を呈する動物(spontaneous hypertensive rat, dahl salt sensitive rats, DBA-2J mouse)などではCOMT不全が知られる。そこでまずはじめに、高脂肪食投与下における肝COMT蛋白発現を検討し、高脂肪食投与(10週)C57BL6マウスにおいて、COMT蛋白発現が有意に抑制される事を見出した。更に高脂肪食投与下(2週)におけるCOMT不全の意義を検討するため、高脂肪食投与マウスにCOMT阻害薬(Ro41-0960)を投与したところ、耐糖能が障害され、2-ME投与により耐糖能が改善した。また高脂肪食投与時における2-MEによる耐糖能の改善は、脂肪肝の改善を伴っていた。高脂肪食投与マウスを用いて肝臓におけるCOMT蛋白発現レベルとオートファジーの関係を検討した。10週間の高脂肪食投与による肝臓COMT蛋白低下はオートファジー誘導の低下を伴っていた。また高脂肪食投与による脂肪肝

ー耐糖能異常は2-ME(皮下注射、10ng/day:マウスの生理的血中レベル)投与により改善が認められた。2-MEはオートファジー誘導因子としても知られ、オートファジーは肝臓での脂肪肝抑制機構と関係している可能性がある。現在内因性COMT抑制物質ホモシステインの脂肪肝発症機構における意義も視野に、検討を行なっている。はじめに目的としたマウスの種によるホモシステイン投与に対する反応の違いに関しては、現時点で仮説を証明する予備的結果は得られていない。2-methoxyestradiol感受性が高いと仮説したDBAマウスにおいて、予想に反して2-methoxyestradiol投与により血糖改善効果も得られなかった。しかしながら、メトフォルミンのダーゲットがCOMTである可能性を突き止め、COMT代謝産物である2-methoxyestradiolがインスリン分泌刺激能を有する事を見出したことは、予想外の進展と言える。この発見は、新たなインスリン分泌制御機構と考えられ、COMT不全による2-methoxyestadiol産生不全がメタボリックシンドロームや2型糖尿病において病初期においてみとめられるインスリン分泌能低下に関与する可能性が示唆される。今後詳細な分子機構を突き止め、創薬への道も切り開いて行く事が可能になると確信する。ホモシステインとCOMT抑制意義に関しては進行途中であるが、高脂肪食のみにてCOMTが顕著に抑制されることが見出され、その病態における意義もほぼ確認できたことやオートファジーとの関連も見出されたことは、予想外の進展と考えられる。COMT不全が妊娠高血圧腎症とメタボリックシンドロームに共通する分子機構であるという仮説はほぼ正しい可能性がある。本年度は主に次の2点を重点的に取り組み、早期の論文発表につなげたい。1) 2-methoxyestradiolによるインスリン分泌調節機構の解明:現時点では2-methoxyestradiolによりbeta-細胞においてAMPKの活性化が(以前既に見出している肝臓同様)生じる事を解明しているが、さらにmin-6細胞に置けるAMPKやその他インスリン分泌刺激作用のある転写因子などのノックアウトを行い、2-methoxyestradiolのインスリン分泌能を検討する。2)妊娠マウスのphenotype:現時点でCOMT阻害薬投与により耐糖能が悪化する事は確認済みであり、2-methoxyestradiol投与により耐糖能が改善するかどうかを様々な2-methoxyestradiol量を用いて確認する。3)その他:2-methoxyestradiolはpparの活性化薬rosiglidasoneと非常に構造がにており、ppar活性化能を検討し、脂肪細胞へ対する効果や脂肪肝改善効果との整合性を検討する。やや当初の実験計画とは方向性が異なってきたが、肝臓におけるCOMT抑制の意義は間違いないものと考えられる。
原発性肺癌におけるチミジル酸合成酵素(TS)の発現とフッ化ピリミジン系抗癌剤の効果

1、従来フッ化ピリミジン系抗癌剤が無効とされてきた非小細胞肺癌組織における同抗癌剤の標的酵素であるチミジル酸合成酵素(以下TS)の発現を検討したところ、RNAレベルにおいてもまた蛋白レベル・酵素活性においてもTSの発現が確認された。このことは非小細胞肺癌においてもフッ化ピリミジン系抗癌剤が有効であるかもしれないという理論的根拠を示す者である。更にウエスタンブロッティングやbinding assayによって確認されたこれらTS蛋白の発現量や酵素活性値が、免疫組織染色による染色程度と一致することを見いだした。2、l、の事実をふまえて非小細胞肺癌切除例におけるTS発現の程度とその予後、またTS発現の程度とフッ化ピリミジン系抗癌剤投与の効果との相関について検討を行った。完全切除された非小細胞肺癌症例の腫瘍組織におけるTSの発現とその予後の間には明らかな相関は認められなかった。しかしながらTS発現の程度とフッ化ピリミジン系抗癌剤内服の効果を検討すると、TS発現陰性例ではフッ化ピリミジン系抗癌剤内服の効果が認められないのに対して、TS発現陽性例ではフッ化ピリミジン系抗癌剤内服が有効であるとの結果が得られた。以上の知見は、非小細胞肺癌においてもフッ化ピリミジン系抗癌剤投与が有効である可能性を示唆すると同時に、その有効性が標的酵素であるTSの組織内発現によって左右されることを示唆している。チミジル酸合成酵素(TS)はDNA合成の鍵となる酵素であり、フッ化ピリミジン系抗癌剤は本酵素を標的とすることによりDNA合成を阻害して抗腫瘍効果を発揮する。しかしながら、フッ化ピリミジン系抗癌剤は原発性肺癌には無効とされてきたため、肺癌におけるTSの発現についてはこれまで検討されていなかった。そこで、本研究においてはまず、手術時に採取され凍結保存されている肺癌組織検体を用いて、酵素学的にTS活性の存在を証明した。すなわち、TS binding assay法を用いてその酵素活性を測定すると、1.8から169.9(平均20.2)pmol/gと、フッ化ピリミジン系抗癌剤が頻用される消化器癌と同等のTS酵素活性を有することが判明した。また同時に肺癌組織検体より蛋白を抽出し、共同研究者により作製された抗TSポリクローナル抗体を用いたウエスタンブロット法にてもTSの存在を証明した。ここで、ウエスタンブロット法で測定されたTSの蛋白濃度とbinding assay法で測定された酵素活性は、ほぼ完全に相関した。ついで腫瘍組織内のTS発現の分布を免疫組織染色により検討すると、TSは一部の炎症細胞にも発現が認められるものの、ほぼ腫瘍細胞の細胞質に限局して認められることが判明した。この際、binding assay法において10pmol/g以上のTS活性を有する症例においては免疫組織染色にて腫瘍細胞におけるTS発現が確認(26例中16例)され、10pmol/g未満であれば免疫組織学的には検出不能(26例中/10例)であった。なお、TS遺伝子の変異については認められなかった。このような基礎的な検討に次いで平成10年度には、ホルマリン固定パラフィン包埋保存されている長期予後判明している肺癌手術検体を使用し、抗TS抗体による免疫組織染色によるTS発現とその予後、また術後チミジル酸合成酵素(TS)の有効性との相関につき検討する予定である。
モノクローナル抗体によるシロアリ腸内共生細菌の表層木質分解酵素分子の探索

本研究ではタカサゴシロアリの後腸内に分布する木質付着細菌叢そのものを抗原として、表層タンパク質に対するモノクローナル抗体作製を試み、後腸の木質分解に関わる主要な細菌の同定に挑戦した。抗体作製の結果、15種類のモノクローナル抗体を得た。本種の後腸内細菌のメタトランンスクリプトームにおいて特に発現量の多かったキシラナーゼに対してモノクローナル抗体のスクリーニングを実施したところ、交差活性を示す抗体が見つかった。蛍光顕微鏡と共焦点レーザー顕微鏡による観察の結果、この抗体は一部のらせん型形態をした細菌を認識していた。これらの抗体は今後のシロアリ共生系研究の中で貴重な財産となり得るものである。近年、メタゲノムなどの包括的遺伝子解析により、シロアリ類の消化共生系からは多くの木質分解酵素およびその関連遺伝子の存在が報告されている。しかし、シロアリ腸内には1000種類を超える多様な共生細菌が分布しており、木質消化には本質的に関与しない細菌叢まで含んだ単純なメタゲノム解析は断片的な情報を与えてきたにすぎない。そこで本研究では木質分解に中心的な役割を果たす細菌叢を分離精製し、その表層タンパク質に対するモノクローナル抗体の作製を試みる。最終的には、得られた抗体によるイムノブロットの情報とメタゲノム情報を組み合わせ、木質分解に中心的に関与する酵素および関連遺伝子を明らかにすることを目的としている。本年度は西表島に分布するタカサゴシロアリの後腸より解剖によって腸内容物を解剖し、これらをPercoll密度勾配遠心にかけることによって木片付着バクテリアを精製した。得られた木片付着バクテリアを抗原として、連携研究者である山口大学理学部の藤島教授の指導の下、バクテリア細胞表層を認識するモノクローナル抗体の作製を実施した。まず、精製した抗原をマウス3個体に免疫した。隔週3回の免疫ののち、マウスより脾臓を摘出し、ミエローマ細胞との細胞融合を行った。これを96穴プレートに播き、HAT培地を用いてハイブリドーマを培養した。この培養上清を用いて間接蛍光抗体法により、木片付着バクテリアを認識する1次抗体のスクリーニングを行った。その後、目的抗体を産生するハイブリドーマを限界希釈し、さらに細胞培養を行った。シングルコロニーの培養上清に目的の抗体が確認できるまでスクリーニングを行った結果、バクテリア細胞表層を認識するモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマを12種類得ることができた。これらを大量培養した後、上清と細胞を液体窒素で凍結し、今後の実験用に極低温フリーザーに保管した。当初の計画では本年度から次年度にかけてモノクローナル抗体の取得を計画していたが、すでに数多くのモノクローナル抗体を得ることができた。そのため、3年目に計画していたモノクローナル抗体が認識するタンパク質の解析作業を、前倒しで2年目から一部実施できる予定であるため。本研究では、モノクローナル抗体を用いたタカサゴシロアリの後腸内バクテリアが生産する木質分解酵素の探索を目的としている。今年度はモノクローナル抗体の作製と並行して実施したタカサゴシロアリの腸内バクテリアが生産するトランスクリプトームデータについて、解析を実施した。その結果、腸内バクテリアは主にキシラナーゼを発現していることが示唆されたため、タカサゴシロアリの消化管における酵素活性測定を実施した。セルラーゼ及びキシラナーゼの間で酵素活性の比較を行ったところ、タカサゴシロアリの後腸内ではキシラナーゼの方が明らかにセルラーゼよりも高い活性を示した。以上の結果より、これまでに作製したモノクローナル抗体の中からキシラナーゼを認識する抗体をスクリーニングすることで、キシラナーゼを生産するバクテリアの種類と分解酵素作用機序の解明に繋がることが期待された。そこで、後腸内バクテリアが主要に生産するキシラナーゼの発現ベクターを構築し、大腸菌によるキシラナーゼの異種発現を行った。これを抗原として、現在キシラナーゼと反応するモノクローナル抗体のスクリーニングを実施中である。さらに主要なキシラナーゼ遺伝子を発現するバクテリアを同定するために、共焦点レーザー顕微鏡を用いたFISH解析系の構築を試みた。これまでのところ、まだキシラナーゼと明らかな反応性を示す抗体は見つかっていないが、多くのモノクローナル抗体が大腸菌で生産される20kDa付近の低分子タンパク質と交差活性を示すことが明らかとなっている。モノクローナル抗体作製のための抗原としては多様なバクテリアから構成されるシロアリ腸内から単離した木材付着微生物群を用いており、多くのモノクローナル抗体が単一のタンパク質を認識するのは極めて特異な現象であると考えらる。今後キシラナーゼの探索と並行して、この低分子タンパク質の解析も必要であろうと考えられた。タカサゴシロアリの後腸内で主要に働く木質分解酵素を同定し、これに対して反応する抗体のスクリーニングを実施しているという点では概ね順調と考えられる。しかし、多くの抗体が大腸菌の低分子タンパク質に交差反応を示すなど、当初全く予期しなかった結果も得られているため、進捗状況の判断には難しい点もある。今年度はこれまでのスクリーニングによって得られた15種類の抗体のうち、後腸内で主要な役割を果たすことが明らかとなったキシラナーゼと交差反応を示す抗体の選抜を試みると共に、後腸内での抗原の分布を観察した。RNA-seqによって明らかとなった後腸内で高発現しているキシラナーゼ遺伝子をPCR増幅し、大腸菌を用いて強制発現した。

His-Tag精製した発現タンパク質に対してウエスタンブロッティングによるモノクローナル抗体のスクリーニングを実施した結果、このキシラナーゼと交差反応を示すモノクローナル抗体が1種類存在することが明らかとなった。大腸菌でキシラナーゼの各領域を発現させ、得られたタンパク質との交差活性を調べた結果、このモノクローナル抗体は主要キシラナーゼの糖結合領域を特異的に認識することが示唆された。間接蛍光抗体法によって腸内容物を観察した結果、主要キシラナーゼはスピロヘータ様の構造をしたバクテリアの一部に由来することが明らかとなった。さらに共焦点レーザー顕微鏡による観察の結果、当初の想定通り、これらのバクテリアは自由生活よりも木片に付着して分布する傾向があることが明らかとなった。本成果により、今後、高等シロアリの後腸における木質分解系の研究を進める上で重要なツールとなり得る抗体を得ることができた。なお、前年度明らかになった一部の抗体が反応する低分子タンパク質についても当初の予定通りN末端アミノ酸配列分析を試みたが、N末端ブロックによって抗原タンパク質を明らかにすることができなかった。その他の抗体についても、現在抗原についての解析を実施中である。本研究ではタカサゴシロアリの後腸内に分布する木質付着細菌叢そのものを抗原として、表層タンパク質に対するモノクローナル抗体作製を試み、後腸の木質分解に関わる主要な細菌の同定に挑戦した。抗体作製の結果、15種類のモノクローナル抗体を得た。本種の後腸内細菌のメタトランンスクリプトームにおいて特に発現量の多かったキシラナーゼに対してモノクローナル抗体のスクリーニングを実施したところ、交差活性を示す抗体が見つかった。蛍光顕微鏡と共焦点レーザー顕微鏡による観察の結果、この抗体は一部のらせん型形態をした細菌を認識していた。これらの抗体は今後のシロアリ共生系研究の中で貴重な財産となり得るものである。次年度は得られた抗体を用い、クルードな腸内細菌叢と精製後の木片付着細菌叢との間で、交差反応性の違いを間接蛍光抗体法とウエスタンブロットによって解析する。また、モノクローナル抗体が反応するタンパク質を回収し、内部配列の同定を試みる。すでに木片付着バクテリアについてはメタゲノムやメタトランスクリプトームデータを取得しているので、それらと照らし合わせることで取得配列の重要性を考察する。また、万一、セルラーゼや関連タンパク質との反応が認められないなど、何らかの予期せぬ結果が得られた場合は、さらに精製法を検討しモノクローナル抗体の作製を行う。まず、引き続きキシラナーゼと交差反応を示す抗体のスクリーニングを実施する。得られた抗体を用いて、間接蛍光抗体法による腸内容物・微生物叢の観察を行うと共に、FISHによるバクテリアの同定と併せて、キシラナーゼ生産に主要に関わるバクテリアを同定する。同時に、これまでに抗体が反応している低分子タンパク質についても解析を実施する。このタンパク質がシロアリ腸内で何らかの使用な役割を担っている可能性があり、SDS-PAGE後に標的タンパク質のN末端解析を行うなどして、このタンパク質を同定する。
（Ｃｕ，Ｃ）系レアアースレス超伝導薄膜材料の高Ｉｃ化・実用形成技術の開発

低成長温度・レアアースレス等の工学的特徴を有するが、当初、機能発現部位が局限されていた高温超伝導(Cu, C)-1201相を基幹とする積層構造において,超平坦バッファの作成条件の確立とその導入により当該構造の超伝導発現の起源である界面歪み効果を広域で発現させることで超伝導発現部位を積層構造の上部領域への拡張を達成するとともに、併せて、超伝導臨界温度の飛躍的上昇に成功した。また、単一ターゲットからの形成された薄膜においても超伝導性の発現に成功し、当該構造の幅当たりの臨界電流向上、レアアース・レス超伝導薄膜の実用的作成法開発のための基盤的手法の開発を達成した。高い超伝導転移温度を有するととも、構成元素にレアアースを含まない、成長温度が低いなどの優れた特徴を持つが特性発現領域がエピタキシャル成長の初期部分に限定されるため高Ic化が課題であった(Cu, C)系高温超伝導薄膜の改質のための要素技術の開発に取り組んだ。1)(Cu, C)-1201相を基調とする人工積層構造における超伝導発現の起源が、相互にエピタキシャル成長する1201相と無限層構造:MCuO2 (M:アルカリ土類元素)との間の界面における圧縮性歪みにあることを考慮して、まず、SrTiO3基板上に歪みエピタキシャル成長する無限層構造層の面内格子定数が層厚によりできることを利用して、これを下地層とすることで1201層下側界面の歪みを最適化した。これにより40 K以上のゼロ抵抗温度を再現性良く実現した。2)また、最適化された1201層上に成長させる無限層構造からなる挿入層の複合化を試み,SrCuO2/CaCuO2 2段複合化後もエピタキシャル成長が維持されることを確認した。3)続いて、(1201層/複合挿入層)繰り返し構造の伝導特性と挿入層構造の関係を調べ、複合化をしない従来の積層構造では2周期目以降の1201層が高抵抗化し超伝導性が劣化していたのに対し、低抵抗・超伝導特性が維持されることが見出された。以上の結果は、研究目標である(Cu, C)超伝導薄膜の高Ic化に繋がる成果である。また、単一ターゲットを用いる薄膜成長にも着手した。高い超伝導転移温度を有するとともに、構成元素にレアアースを含まない、成長温度が低いなどの優れた特徴を持つが特性発現領域がエピタキシャル成長の初期部分に限定されるため高Ic化が課題であった(Cu, C)系高温超伝導薄膜の改質のための要素技術の開発に取り組んだ。1)1201層成長のための下地となるSrCuO2バッファ層をステップフローモードで成長(従来はラフ&スムースモードで形成)させ、その平坦性を向上することにより、バッファ上の1201相において40 K級の超伝導が再現性良く発現する条件を確定した。2)最適化された1201層上に成長させるSrCuO2/CaCuO2無限層構造からなる複合挿入層の最適化を試み,両無限層構造の層厚がそれぞれ2 nm程度のとき、挿入層上に1201層がエピタキシャルモードを維持して成長することを確認した。3)続いて、(1201層/複合挿入層)繰り返し構造の伝導特性と挿入層構造の関係を調べ、最適化条件では、(挿入層)/(1201層)の積層繰り返しが3回以上でも各層の低抵抗・超伝導特性が実現することを確認した。4)また、単一ターゲットを用いる薄膜成長手法の開発に取り組み、多層型相の成長を実現するには、成長速度、成長時の炭酸ガス分圧を2次元的に最適化することが鍵であることを見出した。以上の結果は、研究目標である(Cu, C)超伝導薄膜の高Ic化、実用的作製技術の開発に繋がる成果で有る。本研究の主要課題は、独自に見出した(Cu, C)-1201レアアース・レス超伝導薄膜を基幹とする積層構造に注目し、その微視的構造の制御により、積層回数を増大させても超伝導特性が劣化しない条件を見出すこと、その特性の極限特性を見極めること及び多層型(Cu, C)系の実用的作製技術を開発することにある。この系における超伝導性の起源は1201層/無限層構造層間のヘテロ界面歪みにあり、上記の積層構造の最適化により、超伝導層を複数回積層した構造においても伝導特性維持を実現したことは、薄膜の単位幅当たりの超伝導電流Icの向上に直結する成果である。また、単一ターゲットを用いた堆積に置おいて多層型(Cu,C)系相の形成が確認されたことは作製システム簡略化に繋がる成果である。これらから、順調に進展していると判断される。1)超伝導を発現する1201層の複数回成長のための鍵が下地となるSrCuO2バッファ層をステップフローモード成長の実現にあることを明らかにし、そのための下地層成長温度領域(495°C)を確定した。

1201層の成長温度が520°Cであり、バッファ層の最適成長温度が500°C未満であったことと併せて、当該超伝導薄膜は高温超伝導薄膜材料中で最も低いレベルの成長温度で形成可能なことが確認された、また、バッファ上の1201相において40K級の超伝導が再現性良く発現する条件を確定した。2)この超平坦バッファ層上に、1201層の超伝導発現の起源である挿入層との界面歪みを上層で保持することに有効なことを前年度に見出したSrCuO2/CaCuO2無限層構造を挿入層として、1201層の複数回積層を行ったところ,積層繰り返しが3回以上でも各層の低抵抗・超伝導特性が実現することを確認した。4)また、単一ターゲットを用いる薄膜成長手法の開発を進め、多層型相における電荷供給層のCu欠損率と欠損を埋めるCO3基の濃度を決める膜成長時のCO2分圧の二次元的最適範囲を決定した。これにより、1201層より高い超伝導臨界温度を有する多層型膜が単一ターゲットから形成可能なことを確認した。以上の結果は、研究目標である(Cu, C)超伝導薄膜の高Ic化、実用的作製技術の開発として位置付けられる成果で有る。低成長温度・レアアースレス等の工学的特徴を有するが、当初、機能発現部位が局限されていた高温超伝導(Cu, C)-1201相を基幹とする積層構造において,超平坦バッファの作成条件の確立とその導入により当該構造の超伝導発現の起源である界面歪み効果を広域で発現させることで超伝導発現部位を積層構造の上部領域への拡張を達成するとともに、併せて、超伝導臨界温度の飛躍的上昇に成功した。また、単一ターゲットからの形成された薄膜においても超伝導性の発現に成功し、当該構造の幅当たりの臨界電流向上、レアアース・レス超伝導薄膜の実用的作成法開発のための基盤的手法の開発を達成した。本研究の主要課題は、独自に見出した(Cu, C)-1201レアアース・レス超伝導薄膜を基幹とする積層構造に注目し、その微視的構造の制御により、積層回数を増大させても超伝導特性が劣化しない条件を見出すこと、その特性の極限特性を見極めること及び多層型(Cu, C)系の実用的作製技術を開発することにある。本年度の成果は、この系における超伝導性の期限となっている1201層/無限層構造層間のヘテロ界面における界面歪みの精密制御手法を確立したこと、および、その適用による界面制御により繰り返し積層構造における特性劣化の抑制の足掛りをえたこととして位置づけられる。これらは研究目標である(Cu, C)超伝導薄膜の高Ic化に繋がる成果でまた、多層型(Cu, C)系の同時堆積による成長に向けた装置改造に成功し、高酸素圧雰囲気・精密ガス種制御下での成長により関連構造の成長に成功している。これらから、順調に進展していると判断される。1)層厚分配が最適化された複合挿入層/(Cu, C)-1201構造のin-situ超伝導特性の評価、ホール係数測定によるキャリア濃度測定を行う。また、試料堆積後に急速酸素導入を行い、in-situアニールの伝導特性への影響を明らかにする。2)これらよりIcがする条件を検討する。並行して、3)単一ターゲットを用いて堆積した多層構造での超伝導発現のための作成条件を明らかにする。以上により、(Cu, C)系を基調とする積層構造をレアアースレス・無毒性の高温超伝導薄膜材料として確定し、その作製技術の確立にむけた研究を実施する。超伝導材料・素子、太陽電池、電子分光1)複合挿入層/(Cu, C)-1201界面における歪みは各層の層厚・成長条件に依存するため、まず影響の大きい成長温度、層厚分配と超伝導特性の関係を明らかにする。このとき、in-situ超伝導特性の評価と、ホール係数測定を並行して行う。また、[2]試料全体の臨界電流密度を評価することで、より多くの積層単位で超伝導が発現する条件を明らかにする。