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ベトナムにおける妊産婦管理および婦人科rare tumorの学際的研究

ベトナム中部の大学病院であるフエ医科薬科大学を訪問し、臨床現場を見学し、また共同研究推進のための意見交換を何度か行った。分娩後異常出血対策として、日本では使用されない熱に安定したcarbetocinが子宮収縮薬として使用されていることが明らかとなった。フエ医科薬科大学は2017年の診療患者は9,890名であった。正常分娩が4,080件、帝王切開術数が2,630件と帝王切開術率は高かった。胞状奇胎および流産が622件、婦人科がんは42件であった。ハイリスク妊娠は771件であった。帝王切開術創部妊娠は、流産処置を実施すると、大量出血となるハイリスクの妊娠のひとつである。上記のように、ベトナムにおいても、帝王切開術率が高くなっていることに伴い、こうした合併症も問題となっている。日本においては帝王切開術創部妊娠の治療戦略は、放射線科などと協力し、Interventional Radiologyを用いた集学的管理を実施することが多くなっている。しかしながら、医療資源の限られた地域においては、こうした技術およびデバイスの普及はなく、別の管理法の構築が必要となる。今回フエ医科薬科大学で、これらの症例に対し、絨毛性疾患の治療に用いるメソトレキセートをエコーガイド下に局所投与する治療法を実施し、治療効果のあった群となかった群で、種々の因子を比較検討した。その結果、診断時のβHCG値高値や、超音波検査所見で、外方発育型の胎嚢所見などが有意に治療効果不良のリスク因子として同定された。これらの結果をまとめ、論文作成し、現在投稿中である。また絨毛性疾患のパラフィンブロックも入手し、今後解析予定である。東南アジアなど医療資源の限られた地域における帝王切開術創部妊娠の管理法の有効性について解析した論文を投稿中である。フエ医科薬科大学からの医師を今年度も短期間本施設に受け入れることで、引き続き、周産期医療、婦人科rare tumorの臨床上のベトナム医療現場における問題点を明らかにしていく。rare tumorの症例数が当初予定していたよりも少なく、引き続き症例を集積していくと同時に、周産期管理中心の検討に切り替えていく。周産期管理、癒着胎盤の病態解明:Tu Du病院およびメコン川流域地域の中核病院Vinh Long病院およびホーチミン市内の一次施設を訪問し、共同研究の打ち合わせを行った。その後も病院の幹部および研究部門と交渉を行い、共同契約書をかわすところまでいたった。しかし、研究実施にあたり、当初は共同研究の計画そのものには修正後合意していたTu Du病院側との交渉において、最終的には調査に関わる協力者への謝金に関して、合意が得られなかった。今回の調査で、Tu Du病院における分娩数は年間64237件であり、正常分娩が42.2%、帝王切開術は30.820%であった。子癇は60件、産後出血919件であった。ベトナム南部より母体搬送を受けている3次施設となっているが、低出生体重児は10%であった。NICUでは、日本では早産に対する標準的な治療である、娩出前のステロイド投与は積極的には行われていないようであった。また陣痛室には妊産婦が過剰に収容されているものの、適宜分娩監視装置は装着されている様子であった。しかし、日本における産後出血の予防策としての、分娩時の点滴確保は標準的ではなく、輸液ポンプの不足が問題として抽出された。妊産婦健診の項目としては、おおよそ日本における項目と類似しているが、3回程度で日本における平均10回程度に比べ少ないと考えられた。帝王切開術後の癒着胎盤の管理がTu Du病院においても問題となっているとのことが現地スタッフから伝えられた。婦人科rare tumor患者の管理:周産期管理同様であった。Tu Du病院における婦人科手術は15751件であり、腹腔鏡手術8950件施行されていた。子宮頸がんは626件であり、子宮内膜癌53件、卵巣がんは121件、胞状奇胎は739件、絨毛癌は200件であり、日本に比較し、子宮頸がん、絨毛がんの頻度が高いことが推察された。先方とのメモランダムを締結し、当院の倫理委員会の承認もあり、研究は開始できる状態であった。現地調査では、ベトナムの周産期医療、婦人科rare tumorの実態が、ある程度把握でき、その課題を改めて抽出しなおす必要がでてきた。さらに、一方で、ベトナム国特有の問題で交渉が難航している。Tu Du病院が英国はじめ他の海外の研究施設からの協力要請を受けたこともあり、本学との共同研究は、そうした施設との共同研究と比較し、研究費の規模や自由度から優先順位が低くなったとの情報もあり、今後のアジアにおける共同研究における課題のひとつと考えられた。Vinh Long病院との副院長らを日本へ招聘し、日本における周産期管理などを見学し意見交換をおこなうとともに、今後の研究の打ち合わせを行い、メモランダムを締結することができた。その後、産後出血、早産児管理、婦人科rare tumorの管理、癒着胎盤の管理、妊産婦死亡要因の5つの研究計画について、Vinh Long病院およびベトナムのCity Hallの承認が取得できた。産後出血の調査において、50例の症例データ収集が行えた。現在さらなるデータの蓄積中であるが、日本と異なる点として、体外受精症例が0件であることである。

出生体重は平均3160(SD 590)gであった。子宮腔内バルンの使用は10/50(20%)であり、日本ではあまり施行されていない子宮動脈結紮2/50(4%)であり、子宮摘出術は15/50(30%)であった。また期間中に1例母体死亡があり、器械分娩による経膣分娩の症例であり、弛緩出血で2200mlの総出血量、外科的処置は特に施行されていなかった。とくに分娩時に会陰膣壁裂傷などもなかったとのことであり、RCC: 2450ml, FFP:600ml投与されていた。PT 52秒、APTT 12秒と凝固能の低下を認め、日本における臨床的羊水塞栓症であった可能性がある。またTu Du病院においては、今年度、デング熱の流行に伴い、デング熱感染妊婦の報告があった。複数症例の臨床経過の詳細を現在データ入力し、論文作成中である。さらに、今回新たにフエ大学での調査も行った。産婦人科17名助産師38名の規模であり、2016年度において、婦人科癌は34件、正常分娩は3577件、帝王切開2844件、胞状奇胎、流産などが611件であった。Vinh Long病院では婦人科腫瘍も症例があるとのことであったが、実際には症例登録がすすんでいない。今回、本研究室からの留学生を通じ新たにフエ大学との共同研究を計画している。周産期管理:前年度には、ベトナムなど東南アジア特有の熱帯病であるデング熱の妊婦への感染が重要な課題となっていることを見出し、Tu Du病院との共同研究で20例の症例の経過について検討を行った。検討した結果、20%早産、5%死産を認めた。また、30%の症例に血小板輸血を要した。また15%に産後過多出血を認めたが、これらの症例では血小板減少、肝機能異常所見を伴っていた。これは妊娠高血圧症候群の重症合併症であるHELLP症候群と類似した所見と考えられたが、病態についての詳細は不明な点が多い。肝機能検査と比較し、血液検査は容易であり、こうした症例で分娩前に血小板値を確認することは、産後過多出血を予測し管理するのに有用となる可能性があると考えられた。なお、日本における妊産婦死亡の原因の第1位は産後過多出血であり、今回検討した症例では死亡例はなかったものの、産後過多出血を予測し分娩を管理することは妊産婦死亡減少のためには重要な要素となると考えられる。今回の検討結果は、論文報告を行い受理された。また、さらに共同研究機関を増加させるため、ベトナム中部の大学病院であるフエ医科薬科大学を訪問し、共同研究覚書に互いに調印した。その後、本学およびフエ医科薬科大学の両者の倫理委員会で研究計画が承認された。フエ医科薬科大学は2016年の年間入院患者数が9309名、外来患者数が9359名であった。正常分娩が3577件、帝王切開術数が2844件であった。胞状奇胎および流産が611件であった。ハイリスク妊娠は717件であった。フエ医科大学においては妊婦検診がわが国とはことなり、B群溶連菌スクリーニングが実施されていないことが明らかとなった。今後もこうした問題点をさらに調査していく予定である。周産期に関しては、東南アジア特有のデング熱感染症の妊婦における合併症について症例をまとめ論文を作成し受理された。ベトナム中部の大学病院であるフエ医科薬科大学を訪問し、臨床現場を見学し、また共同研究推進のための意見交換を何度か行った。
質量分析法を用いた抗刷子縁抗体病の病態解明と疾患関連バイオマーカーの検索

新しく腎疾患概念として提唱された抗刷子縁抗体病は、重篤な腎尿細管障害により急速に腎機能が低下する予後不良の疾患である。2016年までは原因不明の腎尿細管障害として認識され、発生機序の解明と治療法の開発が急がれている。近年高感度のLCMS/MS法を用いた微量タンパク質解析の著しい進歩により、疾患メカニズムに関連した因子の解析が原理的に可能になってきた。抗刷子縁抗体によるHeymann腎炎ラットモデルを作成し、ヒトに類似した近位尿細管上皮障害と間質炎症を再現し、抗刷子縁抗体病における尿細管間質炎メカニズムを解明する。
消費者意識が変わる新たな食育手法の確立

本研究の目的は、消費者意識が変わる新たな食育手法の確立である。持続的な食の循環システムの再構築のためには、その循環システムに大きく関わる消費者の主体的で意識的な選択が必要である。消費者が実際に行動を継続して行っていくための原動力は、その行動自体の良し悪しではなく、その行動自体が喜びとなり、幸福感をもたらすことであるという仮説のもとに、本研究では、そのような幸福度が増加する原体験を得られる場として小中学校の食育現場を新たにデザインすることを念頭に置いた試験及び調査研究を行う。本年度は、昨年度に引き続き、国内のモデル校として、エディブルスクールヤードのプログラムを日本で始めて取り入れた愛和小学校にて、通年のプログラムへの参加と参与観察、アンケート調査を行った。特に、前年の国外でのモデル校の調査で明らかになった保護者の支援について重点的にアンケート調査を行い、どのような要因が保護者の参画を促すのかについての分析を行った。また、パーマカルチャーのコンセプトを用いた改良による食農教育のネックとなっている労力、費用、エネルギーの投入量の低減策として、キノコと野菜の混作による分解者と生産者の生態学的なつながりを利用した栽培方法、管理作業で多くの時間とエネルギーを使う除草・耕起の手間を軽減する手法、地域資源を利用して冬の間に加温を行う方法、食育の新たな広がりを生み出す日本の在来種であるニホンミツバチの簡易的な飼育方法について技術開発を行なった。予定通りモデル校でのフィールド調査を進めていること、及び食育教育で利用できる様々な技術開発(菜園における雑草の取り扱いの問題と、雨による土壌硬度の増加の対応策の開発、分解者であるキノコと野菜を同時に栽培する技術の開発、及びニホンミツバチの飼育において、コロニーを撹乱せずに蜂蜜を任意の量だけ抽出する手法など)が進んでいることから、上記の評価とした。菜園学習を進めるうえで最大のネックとなっている労力や資金の問題について、パーマカルチャーのコンセプトを応用した様々な使える技術をとりまとめ、マニュアル化することを目指す。特に、除草や耕起の手間を軽減するために検討した技術により、土壌の深部まで土壌硬度が柔らかくなる結果が得られたことから、メカニズムについて掘り下げより効果的な方法を提言する。キノコと野菜の混作では、果菜類によるトンネルの下(影)にキノコを栽培することで十分に真夏でもキノコが収穫できることが明らかになったことから、今後は固定種や、より長く栽培できる菌種を用いて、苗や種菌を毎年購入しなくても継続して栽培出来るかどうか検証を行う。日本ミツバチについては、簡易的に採蜜ができるシステムを改善することにより、日本ミツバチでも採蜜が可能であることが分かったため、今後は従来のシステムに比べて効果(採蜜頻度、逃去の頻度)がどれだけ改善されるかを検証するとともに、さらに成功率を上げるために改良を行う。消費者が実際に行動を継続して行っていくための原動力は、その行動自体の良し悪しではなく、その行動自体が喜びとなり、幸福感をもたらすことであるという仮説のもとに、本研究では、そのような幸福度が増加する原体験を得られる場として、小中学校の食育現場を新たにデザインすることを念頭に置いた試験及び調査研究を行う。本年度は研究計画の基づき、1.国内外のモデル校におけるフィールドワーク、2.パーマカルチャーデザインのコンセプトを用いた食育の場の改良、についてそれぞれ調査及び試験研究を行った。1のモデル校のフィールドワークとして、エディブルスクールヤード(全世界に広がっている菜園活動と調理を各教科との学びにつなげているプログラム)を開発し、現在その教育プログラムの普及も行なっているアメリカのマーティン・ルーサー・キング・ジュニア中学校、及びそのプログラムを取り入れている近隣の公立の小中学校、及び教育委員会でのインタビューと参与観察を行なった。また、国内のモデル校として、エディブルスクールヤードのプログラムを日本で始めて取り入れた愛和小学校にて、通年のプログラムへの参加と参与観察、アンケート調査を行なった。2のパーマカルチャーのコンセプトを用いた改良とは、デザインや情報を生かして、ソフトとハードの両面において要素間を有機的につなぐデザインにより、食農教育のネックとなっている労力、費用、エネルギーの投入量を低減することを目的としている。今年度は、管理作業で多くの時間を使う除草、及びエネルギーを使う耕起の手間を軽減する手法、及び日本の在来種であるニホンミツバチの簡易的な飼育方法について技術開発を行なった。予定通りモデル校でのフィールド調査を進めていること、及び食育教育で利用できる様々な技術開発(菜園における雑草の取り扱いの問題と、雨による土壌硬度の増加の対応策の開発、及びニホンミツバチの飼育において、コロニーを撹乱せずに蜂蜜を任意の量だけ抽出する手法など)が進んでいることから、上記の評価とした。

特に、前年の国外でのモデル校の調査で明らかになった保護者の支援について重点的にアンケート調査を行い、どのような要因が保護者の参画を促すのかについての分析を行った。また、パーマカルチャーのコンセプトを用いた改良による食農教育のネックとなっている労力、費用、エネルギーの投入量の低減策として、キノコと野菜の混作による分解者と生産者の生態学的なつながりを利用した栽培方法、管理作業で多くの時間とエネルギーを使う除草・耕起の手間を軽減する手法、地域資源を利用して冬の間に加温を行う方法、食育の新たな広がりを生み出す日本の在来種であるニホンミツバチの簡易的な飼育方法について技術開発を行なった。予定通りモデル校でのフィールド調査を進めていること、及び食育教育で利用できる様々な技術開発(菜園における雑草の取り扱いの問題と、雨による土壌硬度の増加の対応策の開発、分解者であるキノコと野菜を同時に栽培する技術の開発、及びニホンミツバチの飼育において、コロニーを撹乱せずに蜂蜜を任意の量だけ抽出する手法など)が進んでいることから、上記の評価とした。本年度のモデル校での調査により、特に公立の小中学校においては、生徒や教育者がプログラムに満足しており継続を望んでいても、資金と労力の確保が最大の問題となっていることが明らかになった。したがって、パーマカルチャーの手法を用いた労力低減について継続して技術開発を行うとともに、参与観察、現場での対話、及び継続的なアンケート調査によってその解決策や経過についても丁寧に調査を行う予定である。菜園学習を進めるうえで最大のネックとなっている労力や資金の問題について、パーマカルチャーのコンセプトを応用した様々な使える技術をとりまとめ、マニュアル化することを目指す。特に、除草や耕起の手間を軽減するために検討した技術により、土壌の深部まで土壌硬度が柔らかくなる結果が得られたことから、メカニズムについて掘り下げより効果的な方法を提言する。キノコと野菜の混作では、果菜類によるトンネルの下(影)にキノコを栽培することで十分に真夏でもキノコが収穫できることが明らかになったことから、今後は固定種や、より長く栽培できる菌種を用いて、苗や種菌を毎年購入しなくても継続して栽培出来るかどうか検証を行う。日本ミツバチについては、簡易的に採蜜ができるシステムを改善することにより、日本ミツバチでも採蜜が可能であることが分かったため、今後は従来のシステムに比べて効果(採蜜頻度、逃去の頻度)がどれだけ改善されるかを検証するとともに、さらに成功率を上げるために改良を行う。外国旅費について、アメリカでの調査の際、先方の都合により科研費で支出できる日程以前の旅程となってしまったため。初年度に想定していた海外での調査が交付決定時期前に出発となったため繰越で生じている。翌年度は栽培の労力やコスト軽減のための様々な技術の調査を行うため旅費として利用する予定。パーマカルチャーのコンセプトに基づいた技術開発のために国内の技術者や農家や養蜂家を調査する機会が想定よりも増えたため、国内旅費として使用予定。
前庭性誘発電位の頭皮上記録と発生起源に関する実験的研究

回転角加速度刺激装置を用いて、種々の速度の準振子様運動をモルモットに与え、前庭神経核内よりガラス電極を用いてフィ-ルドポテンシャルを記録した。頭部を外側半規管が回転面と一致するよう固定し、8秒周期で50゚/S^2,30゚/S^2,15゚/S^2の角加速度刺激を加えたところ,いずれの場合も陽性ー陰性ー陽性波(P_1ーN_1ーP_2波)が記録できた。振幅は50゚/S^2で最大であったので以後の実験ではこのパラメ-タを用いることとした。前庭神経核内外でのフィ-ルドポテンシャルは、外側核、上核内ではP_1ーN_1ーP_2波であり、ピ-ク潜時は各々1.7秒,4.3秒,5.6秒であった。神経核外近傍でも同様の波形が記録できたが、その振幅は核内のそれより小さかった。小脳内ではP_1波のみでN_1ーP_2波は記録できなかった。このことよりN_1ーP_2波の起源は前庭神経核を中心とした脳幹部にあることが推定された。前庭神経核より単一ニュ-ロンの活動を記録したが、同側回転時に発火するI型ニュ-ロン興奮のピ-クは、フィ-ルドポテンシャルのN_1波のピ-ク潜時とほぼ一致した。このことは前庭神経ニュ-ロンの活動がN_1波の起源と深く関わっていることを示唆する。次に、前庭神経核内で記録されるP_1ーN_1ーP_2波が両側および一側迷路破壊によってどのように変化するかを調べた。両側破壊後には回転刺激を加えても平担な波形しか記録できず、このP_1ーN_1ーP_2波の起源は前庭由来であると考えた。一側破壊例では、その振幅は減少したがP_1ーN_1ーP_2波を記録することができた。次に、銀ボ-ル電極を用いて脳表面より誘発電位を導出した。小脳表面および頭頂部大脳表面からは、脳幹部内よりガラス電極を用いて導出できたP_1ーN_1ーP_2波と類似した波形を記録でき、かつ、この誘発電位は両側迷路破壊で完全に消失した。以上の実験結果より、前庭中枢路の神経活動を脳表面より導出することは可能である。今後、前庭性誘発電位の臨床応用に向けて、さらに基礎的デ-タの集積につとめたい。本年度は先ず回転角加速度刺激装置を作製した。安定した回転が得られるようサ-ボモ-タ-にて駆動し、またコンピュ-タ-制御により、振子様、等加減速、等速運動など各種回転刺激が簡便に加えられるように設計した。台上には直交する2軸を独立して変換できる脳定位固定装置を設置した。固定装置の位置を変えることにより、各半規管に選択的な回転刺激を加えることが可能である。実験にはウレタン麻酔下のモルモットを用いた。

研究の第一段階として、外側半規管を回転刺激した際の前庭神経核ニュ-ロンの応答様式および前庭神経核内外におけるフィ-ルドポテンシャルを記録し、両者の関係について検討を行なった。記録には微小ガラス電極を用い、入力をDCアンプにて増幅した後、加算器を用いて電位波形を表示した。誘発電位の記録に先立ち、前庭神経を電気的に刺激し、前庭神経核の位置を電気生理学的に同定した。回転刺激は8秒周期で50度/秒^2の等加速減速運動を連続して与え、角加速度の変換点を誘発電位波形の起点とした。前庭神経核内で単一ニュ-ロン応答を記録すると向膨大部方向に回転させた時に発火するいわゆるI型ニュ-ロ-ンが比較的多数記録された。上記回転刺激では起点より約3.6秒後に最大の発火頻度となった。同様の刺激を用いて前庭神経内でフィ-ルドポテンシャルを記録すると、この発火頻度のピ-クに対応するような陰性波が記録できた。電極先端が前庭神経核より遠ざかるにつれてこの陰性波の振幅は減衰していった。現在は、どの程度加算回数を増やしていけば頭皮上でもこの陰性波が記録できるのか実験中である。また、周期や角加速度を変えることにより、この陰性波のピ-ク潜時が変化するかについてもデ-タ集積中である。本年度はまず,昨年度作製した回転角加速度刺激装置を用いて、種々の速度の準振子様運動をモルモットに与え、前庭神経核内よりガラス電極を用いてフィ-ルドポテンシャルを記録した。頭部を外側半規管が回転面と一致するよう固定し、8秒周期で50゚/S^2,30゚/S^2,15°/S^2の角加速度刺激を加えたところ,いずれの場合も陽性ー陰性ー陽性波(P_1ーN_1ーP_2波)が記録できた。振幅は50゚/S^2で最大であったので以後の実験ではこのパラメ-タを用いることとした。前庭神経核内外でのフィ-ルドポテンシャルは、外側核、上核内ではP_1ーN_1ーP_2波であり、ピ-ク潜時は各々1.7秒,4.3秒,5.6秒であった。神経核外近傍でも同様の波形が記録できたが、その振幅は核内のそれより小さかった。小脳内ではP_1波のみでN_1ーP_2波は記録できなかった。このことよりN_1ーP_2波の起源は前庭神経核を中心とした脳幹部にあることが推定された。前庭神経核より単一ニュ-ロンの活動を記録したが、同側回転時に発火するI型ニュ-ロンの興奮のピ-クは、フィ-ルドポテンシャルのN_1波のピ-ク潜時とほぼ一致した。このことは前庭神経ニュ-ロンの活動がN_1波の起源と深く関わっていることを示唆する。次に、前庭神経核内で記録されるP_1ーN_1ーP_2波が両側および一側迷路破壊によってどのように変化するかを調べた。両側破壊後には回転刺激を加えても平坦な波形しか記録できず、このP_1ーN_1ーP_2波の起源は前庭由来であると考えた。一側破壊例では、その振幅は減少したがP_1ーN_1ーP_2波を記録することができた。次に、銀ボ-ル電極を用いて脳表面より誘発電位を導出した。小脳表面および頭頂部大脳表面からは、脳幹部内よりガラス電極を用いて導出できたP_1ーN_1ーP_2波と類似した波形を記録でき、かつ、この誘発電位は両側迷路破壊で完全に消失した。以上の実験結果より、前庭中枢路の神経活動を脳表面より導出することは可能であるといえる。今後、前庭性誘発電位の臨床応用に向けてさらに検討する予定である。
腹腔マクロファージの泡沫化に関わる遺伝変化の解析

動脈硬化の病巣に集積するマクロファージのモデルとしてマウスから単離した腹腔マクロファージにリポソームを添加し、泡沫化を引き起こした。この泡沫化に伴い、通常増殖性の見られないマクロファージが増殖性の高い細胞へ形質を転換することを見出した。そこで次に、この形質転換を引き起こす遺伝子を探索するため、DNAマイクロアレイにより遺伝子発現変動を経時的に解析した。その結果、リポソーム添加前と比較して、発現量が3倍以上となる遺伝子を173個、8分の1に低下する遺伝を181個同定した。その中から更に、分泌蛋白質あるいは膜表面蛋白質に着目し遺伝子の絞り込みを行い、RT-PCR法によりリボソームを添加後のマクロファージの遺伝子の発現上昇を確認した結果、5個の遺伝子において有意な発現増加が確認した。更にこれらのターゲット蛋白質に対する抗体を作成し、蛋白レベルでの発現上昇を調べたところ、増殖性の高い細胞において発現上昇が確認された。次に、これらの遺伝子が実際の動脈硬化巣で発現していることを確認するため、動脈硬化モデルマウスであるアポEノックアウトマウスにおける発現を調べた。コレステロール負荷食を与え動脈硬化巣を引き起こしていることを確認後、レーザーキャプチャーマイクロダイセクション法により動脈硬化巣を単離し、RT-PCR法により発現を検討した。この結果、病巣部においても高発現していることが分かった。
山岳環境における変形菌の多様性と環境適応

長野県上高地の特別保護地域は,人為的かく乱が制限された山岳環境にある貴重な生態系で,その特有の自然環境下で変形菌の分布調査を行った。変形菌は,植物や菌類・細菌類とは異なる生態機能をもつため,生態系の構成員として生物多様性を包括的に理解するためには欠かせない生物である。上高地の山岳氷河地形の標高1500m付近(梓川流域河畔林)とその上部の標高1600m付近(亜高山帯針葉樹林)の森林で,不朽木に発生する変形菌を定量的に調査し,その変形菌群集の種組成を比較した。変形菌群集の類似性を調査季節と植生により比較した。7月と8月では出現種の共通係数CC=0.40,百分率類似度PS=0.34,7月と10月の河畔林ではCC=0.20,PS=0.06,針葉樹林ではPS=0.09,PS=0.03となった。群集の類似性は,季節や植生の違いで変動した。植生間の比較では,秋の河畔林と針葉樹林でCC=0.51,PS=0.37となり,植生の違いは変形菌群集の優占種や種組成に影響し、植生により特徴的な種が存在した。山岳氷河地形内の異なる森林植生では,その微環境に対応した変形菌群集や生育種が分布することが示唆された。こうした変形菌の渓谷内の微環境に対応した分布現象を明確に実証ためには,今後も継続的な調査の積み重ねが必要である。
レーザー駆動極端紫外（ＥＵＶ）光源による対材料耐力試験の可能性の実証

当該年度は、EUV光源の特性評価、EUV光制御、放電プラズマ利用の検討を行なった。過去の研究結果から10-20 mJのEUV光を任意の強度に集光できることが利点であったが、帯域外光の取り扱い、およびEUV光量の制御をしておらず、材料試験装置として利用するために更なるEUV光の特性評価と制御機能を充実させる必要があった。本光源における過去の研究結果から、サンプル上に到達するEUV光のうち、8-20 nm帯の光が95%を占め、10-20 mJであるとの報告がされていたが、EUV光が透過しないスライドガラスを通しても試料の有意な改質が確認されたことから、帯域内の光量を見直した。軟X線フォトダイオードSXUVとZrフィルタの組み合わせにより、帯域内EUV光の光量のみ計測したところ、従来の報告よりも一桁低いエネルギーが得られた。しかし1 mJ/str/pulseを保証しているため、これまでと同じ集光ミラーでEUVスポットサイズを調整することで、材料への高フルエンスEUV光照射は可能である。駆動レーザーの照射強度(J/cm2)に対するEUV光の強度変化を明らかにした。キセノンへの駆動レーザー照射強度を変化させるとEUVスペクトルも変化を起こすが、駆動レーザーの入射強度に対する補正係数を導出し、入射強度-EUVエネルギーの校正曲線を求めた。結果、1桁の範囲でEUVエネルギーを調整することが可能となった。この他、スイス連邦材料試験研究所(EMPA)において放電プラズマEUV光源に関する検討をした。レーザー駆動EUV光源と同等またはそれ以上のエネルギーが利用できる光源であり、デブリフリーな点などの利点があるが、材料表面改質、アブレーションの実績がまだ無い。本年度はEUV光エネルギーおよび波長域の点では、レーザー駆動光源と平行して利用が可能であることが分かった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究で用いているEUV光源はレーザー駆動Xeプラズマから放射されるEUV領域の光を回転楕円鏡1枚で集光していた。この場合光源や集光系由来のデブリがサンプル上に堆積し、EUV光利用の研究を応用に進めていくにあたり大きな障害となっていた。そこで2枚の回転楕円鏡と、中間集光点が通過するピンホール板を用いた集光系を新たに採用することにした。集光されたEUV光でSiサンプルをアブレーション、対向にデブリ粒子検出板としてサファイア(Al2O3)を設置し、元素の存在比を求めた。従来の光学系ではデブリが全体の70%を占めていたのに対し、本研究で構築した光学系では有意なデブリは検出されなかった(<0.01%)。材料耐性試験装置としては、EUV光パラメータの制御と記録が必要であるため、市販の写真白黒印画紙が紫外線に対して強く感光する特性を利用し、EUV光を白黒印画紙に照射してバーンパターンを記録、2次元等高線図により数値化する段階まで研究を進めた。EUV光により十分感光し、かつコントラストが得られることから、EUV光モニタとしての可能性が示された。議論の対象とする材料中領域の指針を示し、EUV光特有の特性を確認するため、表面に金属ナノ粒子を担持したポリマー材料にEUV光を照射し、表面状態の変化を従来光照射の場合と比較した。EUV光照射の場合のみ薄いワインレッド色の変色が見られ、担持されたナノ粒子の粒径拡大が確認された。粒径の拡大によって表面プラズモン共鳴が発現し変色が起こったと考えられる。同フルエンスで248 nm、1064 nmで照射したサンプルには変色や粒径変化が確認されなかった。EUV光の吸収長は230 nm程度であり、表面から極浅い領域にエネルギーが集中付与される一方、他の波長の光はPDMSへの吸収が非常に少ないため、表面近傍へのエネルギー付与が殆ど無く、変化が起こらなかった。EUV光源と照射系におけるデブリ抑制はEUV光を応用利用する上で一つの大きな要となる。新たに2枚の回転楕円鏡とピンホール板を用いたEUV集光系を考案したが、新しい光学系導入に際し、集光特性やエネルギーの低下が懸念された。しかし光線追跡計算の結果や実験により、実験に十分なエネルギーのEUV光(<30 mJ)を集光することができた。更に従来は金や銅などのデブリが全体の70%をも占めていたのに対し、本研究で考案した光学系では有意なデブリは検出されなかった(<0.01%)ことから、相当のデブリ抑制効果が得られたと評価できる。以上より、EUV光と同じ軌道を取る反射およびスパッタ粒子が存在することから、当初計画では磁場やガスカーテンとの併用が必要となる可能性も懸念していたが、劇的な清浄度改善が得られ、かつサンプル位置で十分なEUV光エネルギーを得られたため、当初計画で期待した以上の進展が得られた。EUV光照射スポットのモニタに関しては、当初フィルター上に投影されるEUVスポットのX線ピンホールカメラによる撮像や、LiF結晶などの利用も視野に入れていたが、通常Nd:YAGレーザーのバーンパターン記録に用いている白黒印画紙が、蛍光灯の紫外線に感光することに着目し、EUV光モニタへの応用を着想した。結果、必要十分なコントラストが得られ、2次元等高線図で数値化することに成功し、EUV光照射スポットの記録方法の簡略化と低コスト化となったため、当初の計画以上の進展が得られたと言える。

金属ナノ粒子担持ポリマー材料の表面改質に関する研究により、従来の赤外から可視光源との比較においてEUV光を照射した材料界面の詳細観測から、EUV光による表面処理における光化学、熱伝搬ならびに材料相互作用プロセスを理解するための研究手法を開発できたことは当初計画に沿った進展であったと評価できる。本年度はEUV光源のデブリ抑制効果に関する定量的評価、極浅表面における異種材料間界面制御、宇宙材料や核融合炉壁材へのEUV光照射の準備を行った。表面改質などの材料プロセスを行うにあたり、前年度提案および試験を行ったデブリ抑制方式の定量評価を行った。まずイオンコレクターによって、アブレーションプラズマから放出されるXeイオンのエネルギー分布の角度分布を直接実験的に計測した。その結果一枚目の回転楕円鏡には10 keV以上に渡る高速のXeイオンが衝突することが分かった。このデータを用い、TRIMコードでXe粒子の反射特性、スパッタされる回転楕円鏡上をコートするAu粒子の反跳特性を計算した。従来型の一枚の楕円鏡によるEUV集光系、および今回試験した二枚の楕円鏡とアパチャ付きデブリシールドからなるEUV集光系に対してサンプル上へのAuデブリ到達量を比較したところ、従来と比較して3桁程デブリが抑制されていることを確認した。本年度は高フルエンスEUV光照射をしたAgナノ粒子担持PDMS材料に対して光電子分光(XPS)を用いて、異種材料間での化学結合の変化を明らかにした。C 1s, O 1s, Si 2p, Ag 3dピークのピークシフトとピーク面積の深さ方向プロファイルを求めた。EUV光を照射しないリファレンスサンプルと、10,000ショット照射後のサンプルで結果を比較した。EUV光照射をすることで、界面近傍ではPDMSのメチル基が切断され、またPDMS側のシロキサン骨格主鎖を構成する酸素を介してAgと結合していることが示唆された。前年度の成果では実験的にEUV光が透明材料においても極浅表面で集中的にエネルギーを付与することが確認されており、紫外線などと比較して、この異種材料間の結合が進みやすい可能性が考えられる。EUV光源による材料加工や表面処理を目指した研究において従来より課題となっていたデブリ問題を安価かつシンプルな手法で解決し、更にその能力を定量的に評価するに至った。定量評価により劇的なデブリ抑制が可能であることが数値として実証され、応用研究、産業利用にとって有用な成果となった。ナノ粒子担持PDMS材料へのEUV光照射実験と、そのXPS分析により、EUV光による結合の切断と同時に異種材料間での結合が進む可能性が示唆された。特にEUV光の深さ方向へのエネルギー吸収が強いことから、他の波長の光と比較し材料の劣化を特に加速させる恐れがあり、EUV光環境材料開発の中で一つの指針となる可能性がある。当該年度は積極的に国内の学会等コミュニティーに参加し、特に従来から関わってきたプラズマや光源分野とは異なる、材料プロセスなどの分野での研究紹介を数多く行った。海外機関(スイスEMPA)とのEUV-相互作用に関する共同研究も開始し、国内外での研究の拡大につとめた。また、デブリ抑制の研究が完了したことで、学術論文の投稿準備を順調に進めている。当該年度は、EUV光源の特性評価、EUV光制御、放電プラズマ利用の検討を行なった。
CDV二価ワクチンとサイトカインアジュバントを用いたリーシュマニアワクチンの開発

リーシュマニア症は、WHOが定める6大疾患の一つであり、イヌを保虫宿主とするリーシュマニア原虫によって引き起こされる。しかしこれまで有効なワクチンは現在までに開発されていない。申請者らは、イヌジステンパーウイルス(CDV)をベースに、リーシュマニア抗原およびTh1誘導型サイトカインを発現する組換えCDVを作出し、これをイヌに免疫後にリーシュマニア原虫のチャレンジ試験を行った。その結果、リーシュマニア抗原発現CDV三種の混合接種によって著しいワクチン効果を示すことを明らかにした。組換えイヌジステンパーウイルス(CDV)を用いた2価ワクチンの免疫付与効率を増強するために、平成25年度はTh1誘導能をもつinterleukin (IL)-12およびIL-18の発現系の構築を試みた。ConA刺激したイヌ抹消血のtotal RNAを用いてIL-18およびIL-12 p40サブユニットのクローニングを行なったが、単量体で機能する優位性を考慮しIL-18に焦点を絞り研究を進めた。IL-18は前駆型の全長蛋白を発現しても細胞外へ分泌されず、成熟型IL-18に他の蛋白の分泌シグナル配列を付加することで細胞外へ分泌されることが知られており、イヌIL-18はIL12 p40シグナル配列の付加によって分泌効率が上昇する事が報告されている。そこで、哺乳類発現プラスミドに、全長IL-18, IL12 p40シグナル配列付加IL-18,および一般的に汎用されているヒトIL-2シグナル配列付加IL-18(hIL2ss-cIL18)をそれぞれ挿入し、分泌効率を測定した。その結果、ヒトIL-2シグナル配列が最も分泌効率が高いことが判明した。そこで、この組換え遺伝子を用いてイヌIL18を産生する組換えCDVの作出を試みた。hIL2ss-cIL18遺伝子にCDV転写ユニット配列を連結し、CDVウイルスゲノム全長cDNAのN遺伝子とP遺伝子の間に挿入した。この組換えウイルスゲノムcDNAをコードするプラスミドを用いて、常法に従ってリバースジェネティクスを行った。その結果、組換えCDVの作出に成功した。このウイルスからのIL-18の分泌能を同様に測定したところ、親CDVおよび全長IL-18発現CDVに比べて著しくIL-18を分泌することが確認された(論文投稿中)。本研究課題は、以前我々が作出したリーシュマニア抗原LACK発現組換えイヌジステンパーウイルス(CDV-LACK)の効果を増強するために、Th1誘導型サイトカイン発現CDVを作出し、サイトカインアジュバントとして使用することで、これまで不可能であった有効な抗リーシュマニアワクチンの開発を目指すものである。平成25年度に活性型イヌIL-18を産生する組換えCDV(rCDV-hIL2ss-cIL18)の作出に成功したことから、平成26年度はイヌを用いたリーシュマニア攻撃試験を開始した。動物実験会社の協力によりワクチン試験を開始できる目処が立ったが、施設のキャパシティの関係ですべてを同時に行うことはできなかったため、予備試験として、皮膚型リーシュマニア接種による皮膚疾患の経緯の測定(コントロール群)、およびrCDV-hIL2ss-cIL18単体接種によるリーシュマニアチャレンジへの影響を検索した。以前行ったワクチン試験と同様のスケジュールを採用し、毎週皮膚病変(潰瘍)の大きさを測定し、接種10週後に安楽殺し剖検を行った。その結果、コントロール群では過去の試験同様に局所でのリーシュマニア増殖経過を示すことが確認された。rCDV-hIL2ss-cIL18接種群は予測された通りコントロール群と皮膚病変のサイズに有意差は見られなかった。10週後の剖検で脾臓リンパ球を回収し解析を行った結果、rCDV-hIL2ss-cIL18からのIL-18発現自体はイヌの免疫系へ影響を及ぼさない事が確認された。また本年度は、組換えCDVと同様の構築を用いてマウスIL-18を産生する組換えCDV(rCDV-hIL2ss-mIL18)の作出を試み、成功した。さらに感染細胞から活性型マウスIL-18を産生することを確認した。本研究課題は、以前我々が作出したリーシュマニア抗原LACK発現組換えイヌジステンパーウイルス(rCDV-LACK)の効果を増強するために、Th1誘導型サイトカイン発現CDVを作出し、サイトカインアジュバントとして使用することで、これまで不可能であった有効な抗リーシュマニアワクチンの開発を目指すものである。前年度までに活性型イヌIL-18およびマウスIL-18を産生する組換えCDVの作出に成功し、またイヌを用いたリーシュマニア攻撃試験で再現性よい結果を得られることが確認された。そこで本年度は予備試験として、マウスを用いたリーシュマニア攻撃試験を行った。ところが、当初の予想に反してIL-18発現組換えCDVとrCDV-LACKの共投与において、非接種群と比較して症状の増悪がみられた。そのため、当初の予定を変更し、他のリーシュマニア抗原を発現する組換えCDVの単体または混合接種によるワクチン効果の評価を行うこととした。これまでワクチン効果を示す報告のあるリーシュマニア抗原の中から、TSAとLmSTI1を選択し、それぞれを発現する組換えCDVの作出を試み、成功した。

これら組換えCDVを、1群2頭ずつ単体接種またはrCDV-LACKを含む三種混合接種を行い、リーシュマニア攻撃試験を行った。その結果、これら新規組換えCDVは単体では抗リーシュマニア効果を示さなかった一方、三種混合投与ではrCDV-LACK単体投与に比べて明らかに皮膚潰瘍のサイズの減少がみられた。特に、rCDV-LACK単体では潰瘍の抑制効果の一方で潰瘍が消失するまでの期間の遅延がみられたが、三種混合接種では明らかな治癒の期間の短縮も確認された。これらの結果から、複数のリーシュマニア抗原の混合接種が最もワクチン効果を示すことが明らかになった(Miura et al., 2015)。リーシュマニア症は、WHOが定める6大疾患の一つであり、イヌを保虫宿主とするリーシュマニア原虫によって引き起こされる。しかしこれまで有効なワクチンは現在までに開発されていない。申請者らは、イヌジステンパーウイルス(CDV)をベースに、リーシュマニア抗原およびTh1誘導型サイトカインを発現する組換えCDVを作出し、これをイヌに免疫後にリーシュマニア原虫のチャレンジ試験を行った。その結果、リーシュマニア抗原発現CDV三種の混合接種によって著しいワクチン効果を示すことを明らかにした。当初の予定通り、本年度はイヌでの試験を開始することができた。その結果、かつて我々が行った皮膚型リーシュマニア攻撃試験と同様の皮膚疾患の経過をとることが確認された。これまでイヌでのリーシュマニア攻撃試験は内蔵型リーシュマニアを用いたものがほとんどで、試験期間が数ヶ月から一年以上に渡る。またワクチン効果の評価も免疫学的解析項目が多い。一方でイヌでの皮膚型リーシュマニア試験はこれまでに1例しか報告が無く、ワクチン試験は皆無である。今年度行った皮膚型リーシュマニア(L. major株)接種試験の結果、我々のこれまでの試験や過去の一例と同様の皮膚病変の経過を示したことから、非常に再現性の高い動物試験系であること、またワクチン効果の評価を潰瘍の大きさを指標として簡便にできること、さらに10週以内で終了できることなどをあわせ、優れた動物実験系が樹立できたと考える。また、脾臓リンパ球を用いた試験系も樹立し、免疫学的な評価パラメーターが増えたことから、より詳細な免疫誘導メカニズムを解析できるようになった。さらに、我々の使用しているCDV-Yanaka株はマウスへ病原性は示さないにも関わらず免疫付与することがこれまでの予備試験から判明している。本年度は活性型マウスIL-18を産生する組換えCDVの作出にも成功し、マウスモデル系を用いた試験に着手できる目処がたったことから、最終年度に向けての準備がすべて整ったと考える。ウイルス学再現性の高いモデル系が確立できたことから、本年度はLACK抗原発現組換えCDVとrCDV-hIL2ss-cIL18同時接種群でのL. majorチャレンジに対する抗リーシュマニア効果を検討し、ILー18のワクチン効果増強に対する評価を行う。具体的にはrCDV接種群、rCDV-LACK接種群、rCDV-LACK+rCDV-hIL2ss-cIL18併用群の3群で試験し、本年度の試験結果とあわせIL-18の免疫増強効果についてin vivo, in vitro共に評価する。以前行ったrCDV-LACK単体ワクチン後のリーシュマニアチャレンジ
受精における表層顆粒分泌に働く低分子量ＧＴＰａｓｅ　ＲＡＢ－１１の分子機構の解析

受精は発生の出発点であり,その前後では細胞内外で劇的な物理的・化学的変化が起こる.我々は,低分子量GTPase RAB-11が,線虫において様々な膜輸送システムに関与し,受精に連動して局在や機能を変化させるメカニズムを解明するため,RAB-11の新規結合因子としてREI-1を同定し,機能を解析した.その結果, REI-1がRAB-11の活性化因子として働くこと,初期胚においてRAB-11の局在と機能を制御することを明らかにした.REI-1の分子機能は,ヒトのホモログにおいても保存されていたことから,種をこえて多様な生命機能を担うRab11の時空間的制御機構の解明につながると期待される.卵母細胞は,受精に備え細胞外マトリックス成分などを含む表層顆粒を形成する.当研究室は,線虫生殖腺において膜輸送に働く低分子量GTPase RAB-11が受精直前に表層顆粒へ局在化し表層顆粒の分泌を制御することを明らかにしている.平成25年度は,酵母two-hybridスクリーニングによって同定された新規RAB-11結合因子RAB-eleven-interacting protein-1(REI-1)の解析を行った.線虫にはREI-1と相同性のあるタンパク質がもう1つ存在し,この因子もRAB-11と結合したことからREI-2と名付けた.これらの遺伝子はヒトやショウジョウバエにおいても保存されており,機能も種をこえて保存されている可能性がある.これまでに報告されている低分子量GTPaseの活性化因子の多くは,GDP結合型およびNucleotide-free型のGTPaseとよく結合する特徴をもつ.そこで,REI-1/REI-2についても各変異型RAB-11との結合を検討した.その結果,REI-1はGTP型よりもGDP型およびNucleotide-free型のRAB-11に強く結合することが明らかになった.このことから,REI-1はRAB-11の制御因子として機能する可能性が示唆された.次に,蛍光タンパク質を用いて線虫生殖腺におけるREI-1とRAB-11の共局在性について検討した.その結果,REI-1は受精後の胚において主にドット状の構造に局在しており,RAB-11と一部共局在することが明らかとなった.さらに,これらの因子の機能を調べるためrei-1, rei-2の遺伝子変異体を作製した.その結果,単独変異体では成育や生殖能は正常であったが,二重変異体では産卵数の減少がみられた.現在,これらの変異体の詳細な解析を進めている.受精の前後では,膜輸送システムが受精に連動して変化し細胞内外の劇的な変化に寄与している.当研究室は,酵母からヒトまで高度に保存された低分子量GTPase RAB-11が,線虫生殖腺において様々な膜輸送システムに関与し,受精に連動して局在や機能を変化させることを明らかにしている.しかし,RAB-11がどのようにして局所的に活性化されるか,その時空間的制御については明らかになっていない.本研究では,前年度にRAB-11の新規制御因子を探索する目的でRAB-11結合因子スクリーニングを行い,RAB-eleven-interacting protein-1(REI-1)を同定した.平成26年度は,主に遺伝子欠失変異体を用いてREI-1の機能解析を進めた.まず,野生型およびrei-1変異体におけるRAB-11の局在を比較した.野生型におけるRAB-11は,受精前の卵母細胞ではリサイクリングエンドソーム(RE)やゴルジ体に局在し,受精直前に表層顆粒へ一過的に局在化する.さらに,受精後の初期胚では再びREやゴルジ体へ局在化し,細胞分裂時には分裂溝へ集積する.一方,rei-1変異体におけるRAB-11は,卵母細胞や受精時における局在は正常であったのに対し,初期胚においてREやゴルジ体への再局在化や分裂溝への集積が消失し,局在異常を示した.このとき,rei-1変異体においてもRAB-11を含む膜画分と細胞質画分の比率が野生型と変わらなかったことから,rei-1変異体ではRAB-11が何らかの膜構造には結合できるが,標的オルガネラに局在化できず拡散分布していると考えられる.これらの結果から,REI-1は受精後の初期胚において時期特異的にRAB-11の標的オルガネラへの局在化を制御していることが示唆された.現在は,rei-1の哺乳動物ホモログも含めREI-1の分子機能の詳細な解析を行っている.受精の前後では,膜輸送システムが受精に連動して変化し細胞内外の劇的な変化に寄与している.我々は,酵母からヒトまで高度に保存された低分子量GTPase RAB-11が,線虫生殖腺において様々な膜輸送システムに関与し,受精に連動して局在や機能を変化させることを明らかにしている.しかし,RAB-11がどのようにして局所的に活性化されるかについては明らかになっていない.本研究では,はじめにRAB-11結合因子スクリーニングを行い,RAB-11の新規制御因子としてRAB-eleven-interacting protein-1(REI-1)を同定した.これまでに,主に遺伝学的手法を用い,rei-

1変異体の初期胚では,RAB-11のゴルジ体およびリサイクリングエンドソームへの局在が低下すること,細胞分裂の際にRAB-11が分裂溝に局在せず,細胞質分裂の遅延が生じることを明らかにした.最終年度は,生化学的にREI-1の分子機能を解析した.まず,REI-1がRAB-11のGDP型に強く結合するなどGDP-GTP交換因子(GEF)の特徴を有することから,RAB-11に対するGDP-GTP交換効率を調べたところ,REI-1はRAB-11に対して強いGEF活性を示し,この機能はヒトホモログでも保存されていることが明らかになった.また,REI-1のGEF活性はリポソームに依存すること,REI-1はリポソームに結合する能力をもつことも判明した.これらの結果から,REI-1はリポソーム依存的にRAB-11のGDP-GTP交換因子として働き,線虫初期胚においてRAB-11の活性と局在を制御する新規因子であることが明らかとなった.REI-1は,既知のRab-GEFには見られない特徴をもつことから,今後の詳細な解析によって,様々な生命機能を担うRab11の時空間的制御メカニズムの解明につながると期待される.受精は発生の出発点であり,その前後では細胞内外で劇的な物理的・化学的変化が起こる.我々は,低分子量GTPase RAB-11が,線虫において様々な膜輸送システムに関与し,受精に連動して局在や機能を変化させるメカニズムを解明するため,RAB-11の新規結合因子としてREI-1を同定し,機能を解析した.その結果, REI-1がRAB-11の活性化因子として働くこと,初期胚においてRAB-11の局在と機能を制御することを明らかにした.REI-1の分子機能は,ヒトのホモログにおいても保存されていたことから,種をこえて多様な生命機能を担うRab11の時空間的制御機構の解明につながると期待される.当初の計画通り,スクリーニングによって同定された新規RAB-11結合因子REI-1について変異体を用いて解析を行った.変異体では,卵母細胞や受精時の異常は見られなかったが,受精後の初期胚においてRAB-11の局在が見られたことから,期待通りRAB-11の局在を制御する因子を同定することができた.また,RAB-11の局在・動態観察については,抗体染色を用いた内在性RAB-11の局在観察に加え,蛍光標識したRAB-11と共焦点顕微鏡を用いて生きた線虫個体内でライブイメージングを行うことに成功した.さらに,分画解析によってRAB-11を含む膜画分と細胞質画分を分離することができ,REI-1の機能を知る上で重要な知見が得られた.現在は,哺乳動物ホモログも含めてREI-1の機能について生化学的な解析を行っており,当初の計画の進行はおおむね順調といえる.細胞生物学本研究のこれまでの解析から,新規RAB-11結合因子として同定したREI-1は,不活性型であるGDP結合型RAB-11やnucleotide-free型RAB-11に強く結合することが明らかとなっている.また,変異体を用いた解析から,線虫初期胚においてREI-1がRAB-11の標的オルガネラへの局在化を制御していることが示唆された.これらの結果から,REI-1はRAB-11の活性化因子であるGEF(guanine nucleotide exchange factor)である可能性が考えられる.
量子ビーム科学とデータ科学の融合によるシングルナノ材料開発

半導体デバイスの大量生産では、非電離放射線領域の光を露光源として加工が行われてきたが、解像度が限界に達っしたため、代わって電離放射線領域にある波長13.5 nmの極端紫外光(EUV)が次期露光源として使われようとしている。EUVはN7もしくは7 nmノードと呼ばれる解像度16 nmから実用化され、N2もしくは2 nmノードと呼ばれる解像度10 nm未満(シングルナノ)領域でも使い続けられることが期待されている。しかし、微細加工材料開発は解像度10 nmに大きな壁があり、開発のための学術基盤の早急な整備が必要である。本研究では、電子線加速器、EUV露光機、EUVFEL等の量子ビームを駆使しデータを収集するとともに、データ科学的手法を解析に活用することにより、シングルナノ領域で起こる放射線誘起反応を解明し、シングルナノ材料(2 nmノードに適用可能な20 nm未満の周期で10 nm未満のパターンを解像できる材料)を開発する。初年度は、感光剤の励起状態からの感光機構の解明、熱化電子との反応初期過程、レジスト構成分子の放射線分解機構、分子拡散のレジスト性能に与える影響、レジスト高分子のバルク溶解挙動の解明を行うとともに、レジストSEM画像の解析を行い、レジスト溶解阻害剤の分散とラスネスの関係を明らかにした。特に、SEM画像解析では、電子線描画装置で加工したハーフピーチ18 nmから40 nmのライン・アンド・スペースパターンを解析し、ラインと垂直方向の分散分布と現像後の表面の凹凸の関係を解明した。初年度は、2課題(レジスト材料中の素反応の解明およびシングルナノ材料の開発)、6項目に関して、それぞれ一定の成果が得られたため、おおむね順調に進展していると判断した。初年度おおむね順調に進展したことから、今後も下記のとおり計画通り研究を推進する。量子ビームによるイオン化で始まる一連のイメージ形成過程におけるマトリクス中でのイオン化、電子の熱化、電子移動、脱プロトン、プロトン移動、酸触媒反応、高分子溶解過程を前述の独自の手法により解明し、シングルナノ材料を開発する。本研究では、化学増幅型レジストを開発の起点とし、無機レジスト等への新規展開をはかる。化学増幅型レジストは水酸基を非極性基で保護した高分子と酸発生剤、クエンチャー(塩基)で構成される。露光により酸が生成し、露光後の過熱で脱保護反応を誘起し、高分子の極性を変化させることにより、現像液に対する溶解度変化を起こさせレジストとして利用する。具体的実施項目を下記に列挙する。I.レジスト材料中の素反応の解明(H31-H34)1)レジスト材料の初期状態の計測(初期状態の制御)2)分子凝縮相における二次電子の熱化機構の解明(熱化距離の制御)3)高分子マトリクス中シングルナノ領域における放射線誘起反応の解明4)局所領域での化学反応の解明(分子拡散の制御)5)局所領域からの分子の溶解挙動の解明II.シングルナノ材料の開発現状のフォトレジスト材料開発では、過去の知見に基づき材料を合成、調合し、露光結果をSEMで観察、SEM像から評価指数(感度、解像度、ラフネス)を抽出し、試行錯誤により、性能の改善を行っていく。最適解を見つけるためには10の9乗回以上の試行錯誤が必要であるが現実的でない。シングルナノ材料の開発には、このような開発工程をデータ科学的手法により効率化することが必要であり、平成31年度は下記項目を実施する。項目1.3次元形状情報、レジスト欠陥発生率等、SEM画像から抽出される評価指標の増加(H31)半導体デバイスの大量生産では、非電離放射線領域の光を露光源として加工が行われてきたが、解像度が限界に達っしたため、代わって電離放射線領域にある波長13.5 nmの極端紫外光(EUV)が次期露光源として使われようとしている。