hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
インテグリンをマーカーとした肝癌細胞の転移能の評価と転移抑制の試み

交付申請書に記載した研究計画および方法に従って研究を行い、以下の成果を得た。1.培養ヒト肝癌細胞および臨床検体におけるインテグリンサブユニット発現の検討から、肝癌細胞が浸潤・遠隔転移を形成する過程の中で、インテグリンが血管新生、原発巣からの遊離・遊走、血管への侵入・侵出や転移巣への着床・増殖に関与していることを明らかにした。2.肝細胞癌におけるインテグリンサブユニットの特徴的な発現が、肝癌の臨床的悪性度の評価や遠隔転移能の予知・予見に役立つことを立証した。3. in vitroおよびin vivoの実験結果から、肝癌細胞の浸潤・転移が環状オリゴペプチドにより阻害されることを見出した。この作用機転として、オリゴペプチドがインテグリン機能に拮抗する可能性が示唆された。4.内皮系細胞の血管新生は、インテグリンサブユニットの中でもαvファミリーの発現とそれらの機能に依存的であることを見出した。以上の成果から、インテグリンが肝細胞癌の増殖のみならず浸潤転移、遠隔転移においても重要な役割を果たしていることが明らかとなった。また、肝癌細胞の特徴的なインテグリンサブユニットの発現は肝癌悪性度や癌転移の予知・予測のマーカーになり得ることを確認した。インテグリン機能に拮抗し得るオリゴペプチドは全く新しい作用機序により肝癌細胞の増殖、浸潤転移ならびに遠隔転移をコントロールし得る医薬品として、大いに期待される。交付申請書に記した研究計画および方法に従って研究を行い、以下の成果を得た。1.臨床検体を用いて、非癌部肝組織および肝癌組織におけるインテグリンサブユニットの発現を免疫組織学的に、あるいは遺伝子工学的に検索した。肝癌細胞にはconstitutiveなインテグリンが発現しており、そのパターンは肝癌細胞の門脈内浸潤と相関していた。さらに、インテグリンの発現は必ずしもそれらの遺伝子発現を伴わないことを明らかにした。2.培養肝癌細胞および本研究でライン化された肝癌細胞のin vitroにおける細胞外基質(ECM)との接着能は、インテグリンサブユニットの発現に規定されることを見出した。肝癌細胞のECMへの接着は、RGDやYIGSRなとのアミノ酸配列を含む環状オリゴペプチド(oP)によりほぼ完全に阻害された。3.ヌードマウスを用いて癌転移モデルを作成した。肝癌細胞の遠隔転移はヒト臨床例と良く一致した。肝癌細胞の移植率、移植局所での発育、さらに各臓器への転移率および転移巣での増殖は、環状oPのアミノ酸配列および投与の有無、投与回数・量に依存した。本研究の成果により、インテグリンサブユニット発現のパターンが、臨床例においても、遠隔転移の予知・予見に有用であること、遺伝子治療ではインテグリンの発現を抑制困難であること、肝癌細胞の転移を合成OPにより阻害し得ることなどが示唆された。今後、ヒトへの応用に向け、基礎的研究ならびにより多くの臨床例についての検討を予定している。1.臨床検体を用いて非癌部および癌部組織におけるインテグリンサブユニットの発現を蛋白・遺伝子レベルで検索した。臨床的に高転移性を示す症例では、constitutiveなインテグリンサブユニットの発現に加え、サブユニットの発現パターンが特徴的であった。各症例の組織学的背景と比較検討すると、特徴的な発現パターンは肝癌細胞の門脈浸潤と強く相関した。また、サブユニット蛋白の発現は必ずしもそれらの遺伝子発現を伴っていなかった。2.いくつかの培養肝癌細胞を用いたin vitrocell adhesion assayの結果、肝癌細胞と細胞外基質との接着はRGDやYIGSRなどの配列を含むオリゴペプチドにより阻害されることを定量的に明らかにした。さらにオリゴペプチドの構造は直鎖よりも環状の方が強力であった。3.ヌードマウスを用いた癌転移モデルにおいて、ヒト培養肝癌細胞の遠隔転移能はサブユニットの発現パターンに(部分的ではあるが)依存的であった。

またサブユニットの発現パターンに依存的な癌細胞の遠隔転移はin vivoにおいて環状オリゴペプチドによりほぼ完全に阻止された。その他の実験結果も併せて考えると、インテグリンサブユニットの発現は癌細胞が遠隔転移する一連の過程の中で、主として癌細胞のECMへの接着、つまり癌細胞の血管基底膜への接着と浸潤に大きな役割を果たしていると考えられた。
衝撃騒音の評価と計測手法に関する研究

衝撃音は高いピークレベルと極めて短い継続時間で特徴づけられる音であり、時間率騒音レベル等の従来法による評価は不適切である。本総合研究はこの未だ評価方法が確立されていない衝撃音について、そのラウドネス(音の大きさ)やノイジネス(やかましさ)を評価・計測するための方法を検討したものである。本研究では、まず、全共同研究者が同じ音刺激を用いて同一の実験を行うラウンドロビンテストを実施した。この中では、現実に存在する衝撃音の分析結果からパラメータを決定したモデル繰り返し衝撃音を用いて、評価実験を行った。この実験に用いた音刺激は、ミニコンピュータを用いて合成した後、これをテープにPCM録音して、各研究者に配布した。100人以上の被験者が音刺激を聴取するという、この種の実験としては極めて大規模の実験の結果、次のような点が明らかとなった。1)繰り返し衝撃音のラウドネスは、音のエネルギーレベル(音圧の2乗積分値)と相関係数0.97前後の高い相関を示した。したがって、このエネルギーレベルによりかなりの程度評価が可能である。しかし、回帰係数は、1よりかなり小さいので、より正確な評価のためには、聴覚系内の時定数を考慮する必要がある。2)ノイジネスの場合には、被験者の判断とエネルギーレベルによる評価とは、相関係数0・99程度と極めて高い値を示し、また、回帰係数も、0.97とほぼ1に近い値を示していることから、衝撃音のノイジネスの評価量として、エネルギーレベルが極めて有効であると考えられる。また、本研究では、この他、広帯域衝撃音の評価の際に必要な周波数加重関数が、定常音の場合とはかなり異なること、背景雑音の影響は、聴覚系内のマスキングを考慮することによって適切に評価し得ることなど、いくつか重要と考えられる成果が得られた。
Ｇ蛋白共役受容体とToll様受容体の特異的分子共役による心不全難治性化機転の解明

本研究では従来の薬剤治療で予後が改善しない慢性心不全にて、自然免疫を担うIL-33/ST2が新しいストレス応答依存機序として重症化に関与するか検討した。心筋細胞にストレス刺激を加えると心筋肥大・アポトーシスが増加したが、IL-33はGPCR刺激で活性化されるNF-kBとJNK/p38に選択性を持ち、ST2と共役してそれらを強く抑制した。IL-33遺伝子改変マウスの圧負荷心不全モデルでも、IL-33の修飾が心筋肥厚・肺水腫・心筋収縮低下・炎症細胞浸潤・Th1/Th2サイトカインの発現変化・心筋線維化・心筋肥大に相関していた。よってIL-33が慢性心不全の新たな治療標的となり得ることが示された。新生仔ラット心筋細胞にG蛋白共役性受容体(GPCR)依存性負荷刺激(AT-II、フェニレフリン)、および酸化ストレス刺激を加えたところ各群で心筋細胞肥大と心筋アポトーシスが増加したが、これらにrIL-33蛋白を付加することによりアポトーシスの程度は減少した。更に、既製のST2中和抗体及び可溶性ST2分画を付加することで、IL-33による細胞保護効果が消去されることを確認した。これは心筋への物理的進展刺激に準ずるストレスによる心筋細胞への障害性変化を保護するIL-33の作用はST2との結合による直接的作用であることを示す。次に、GPCR刺激で活性化された心筋細胞における細胞内刺激伝達シグナルとしてNF-kBとMAPK(ERK/JNK/p38MAPK)が活性化されることを確認したが、rIL-33を更に付加することによってそのうちNF-kBとJNK/p38のみが特異的に活性抑制を受けた一方、ERK及びAktの活性化はIL-33による修飾を受けないことを見出した。即ちIL-33/ST2による心筋細胞保護はシグナルによって選択されている可能性がある。さらに詳細に検討する為、GPCR刺激シグナル以外の刺激因子由来の変化に対する検討を加えるべく、GPCR刺激に加え、同じくNF-kBを修飾するTNF-a刺激、・成長因子刺激による心筋肥大及び心筋アポトーシスの増加に対するIL-33の効果を検討したところ、興味あることにGPCR刺激の場合と異なり、IL-33によって修飾されないことが判明した。つまり、Il-33/ST2による惹起される細胞内シグナル系はGPCR受容体刺激特異的にNF-kBとJNK/p38を修飾することにより、その保護作用を発揮していることが示唆された。本年度は各種細胞外刺激に伴うGPCRとST2受容体との共役状態を解明する為、HEK293細胞又はラット新生仔心筋細胞で、AT-II受容体とST2受容体の細胞内ドメインにFRET分子を共発現させることを試みた。しかしST2L受容体分子の細胞内ドメインにFRET分子を共発現させた蛋白質が期待通り発現せず、FRET分子に詳しい講座と共同研究も試みているが、GPCRとST2受容体、2分子間の直接作用を観察する実験は本年度中まだ成功しておらず、我々は現在も様々な手法を用いて試みを継続しているところである。一方、TLR-4とST2Lが細胞内共役因子MyD88を共有し、異なる分で結合して奪取しあうことが結晶解析による結合実験を含めて報告(Basith et al. PLoS One)されるなど、近年の知見が集積し、当初想定していたST2LのSequestration(Brint et al. Nat Immunol.)によるシグナル調節の可能性はほぼ確実と考えられるに至ってきている。そこで我々は一部方針を変更し、係るGPCRシグナル機序とIL-33/ST2のシグナル共役が真に心不全病態の重症度に寄与するか否か検討する為、新たに導入したIL-33KOマウスを用いて、心筋肥大・心筋アポトーシスを伴って慢性心不全化するマウス大動脈縮紮(TAC)圧負荷慢性心不全モデルにて、心筋リモデリングに伴う各指標及び生存率の低下を直接的に実証する研究を、前倒しで先行させることとした。その結果、IL-33KOマウスではWTマウスに比べ、TACを施した8週後の心筋肥大・心拡大・心筋線維増加・心筋細胞死(ネクローシス・アポトーシス)及び心機能異常についてWTマウスよりも増悪が見られ、初期的に従前本研究者らが発表したST2KOマウスによる経過とおおむね一致する、期待に沿った結果が得られた。本研究では、生活習慣病の蔓延から著増する一方、最近のEBM進歩でも全く克服されない慢性心不全において、自然免疫を担うToll様受容体IL-33/ST2の病態生理学的意義、G蛋白共役受容体(GPCR)シグナル経路とのストレス応答依存性共役の分子機序、及びその心不全重症度への寄与の解明を目指した。新生仔ラット心筋細胞にGPCR刺激、フェニレフリン及び酸化ストレス刺激を加え培養したところ、各群で心筋肥大、アポトーシス細胞数が大幅に増加したが、rIL-33蛋白によりこれらが大幅に減少し、更に既製のST2中和抗体及び可溶性ST2分画の付加によりIL-33の細胞保護効果が消去された。これは物理的伸展ストレスによる心筋細胞への障害性変化がIL-33とST2の結合による直接的作用で抑制されることを示す。細胞内刺激伝達

シグナルとしてNF-kBとMAPK(ERK/JNK/p38)の活性化を確認したが、rIL-33付加によりNF-kBとJNK/p38のみ特異的に活性抑制され、ERKとAktは修飾されず、一方NF-kBを修飾するTNF-α・PDGF刺激も、GPCR刺激と異なり、IL-33では修飾されなかった。IL-33KOマウス群はWT群より、TACにより有意に生命予後が短縮した。またIL-33KO群ではWT群よりさらに心筋肥厚・心重量増加・肺水腫・心筋収縮低下等の心不全の病態生理の更なる悪化を惹起した。それらは炎症細胞浸潤、Th1/Th2サイトカインの発現アンバランス出現、心筋線維化及びそのマーカー分子発現、心筋肥大マーカー分子発現にても同様であった。結論として、機械的心筋刺激に伴う心筋リモデリングの悪化、心不全の悪化と生命予後の悪化が、TLRの一種ST2の内因性リガンドIL-33の欠損で直接的に惹起された。これらは非虚血性心不全におけるIL-33の治療手段としての可能性を示すものである。本研究では従来の薬剤治療で予後が改善しない慢性心不全にて、自然免疫を担うIL-33/ST2が新しいストレス応答依存機序として重症化に関与するか検討した。心筋細胞にストレス刺激を加えると心筋肥大・アポトーシスが増加したが、IL-33はGPCR刺激で活性化されるNF-kBとJNK/p38に選択性を持ち、ST2と共役してそれらを強く抑制した。IL-33遺伝子改変マウスの圧負荷心不全モデルでも、IL-33の修飾が心筋肥厚・肺水腫・心筋収縮低下・炎症細胞浸潤・Th1/Th2サイトカインの発現変化・心筋線維化・心筋肥大に相関していた。よってIL-33が慢性心不全の新たな治療標的となり得ることが示された。本年度の第一目標である、FRET会合分子の強制発現について、膜状受容体作用を持つST2L分子の細胞内ドメインにFRET分子を共発現させた蛋白質が期待通り発現せず、FRET分子に詳しい大阪大学医学部医化学教室の高島成二教授、滋賀医科大学生化学教室の扇田久和教授の研究室にも意見を仰ぎ、試行錯誤を続けているが、発現量の不安定さと発現蛋白のaggregation等がどうしても解決せず、FRETの会合によるGPCRとST2受容体、2分子間の直接作用を観察する実験は本年度中に成功していない。現在引き続き、標記研究室との共同研究支援を含めて実施中である。これは遅延していると言わざるを得ない。一方、GPCRシグナル機序とIL-33/ST2のシグナル共役が真に心不全病態の重症度に寄与するかを検討する為の、IL-33KOマウスに関するマウス大動脈縮紮(TAC)圧負荷慢性心不全モデルにて検証する研究は、理論的根拠が形成されたこと、準備が早く進んだこと等から来年度施行予定のものを繰り上げて施行し、初期的解析で期待に沿う良好なデータを得た。これは予定より進んでいるものであり、係る結果が良好なため、計画全体としては順序の差はあるも概して計画に沿ったスピードで進んでいると言える。循環器内科学今年度において、当初予定していた計画の一部実験が完遂していないことに関し、今後それらの原因を引き続き洗い出して完遂に向け尽力する一方、当初の作業仮説がおそらく間違っていないことに関する知見が更に集積されてきていることに鑑み、一部で来年度の試験予定を先取りし、最終的な結果を得ることを第一義に、さらに研究を加速させる。即ち、ST2KO・IL-33KO
ガングリオシド糖鎖の生理活性

ガングリオシド糖鎖の担うバイオシグナルの機能とその分子機作を解明するために生理活性に注目した研究を展開し、各分担研究者は以下のような注目すべき成果をえた。細胞内情報伝達を担うイノシトール酸化酵素の一種PI3-キナーゼ活性がポリシアロガングリオシド(特にGD1a)で特異的に阻害されることが発見され、ガングリオシドの特定分子の情報伝達系への直接的関与が明らかにされつつある。黒色腫メラノーマの特異抗原の一つであるガングリオシドGM3を特異的に認識するT細胞株の作成に成功、T細胞による糖鎖認識にも糖鎖とHCクラスII分子の共認識が必須であることを明らかにした。胃炎、胃潰瘍の発症症状の増悪に関与するとして最近注目されている細胞(H.Pylori)の受容体が、胃粘膜に多量に存在する酸性糖脂質スルファチドであることが明らかになった。コリン作動性ニューロンに特グリオシドが初めて明らかにされた。それはA系列との系列のハイブリッド型の新しいガングリオシドで、コリナージック機能との関わりの解明が急がれている。全合成したGM3はヒト骨髄性白血病細胞HL-60に対して、天然型に比べ約70%の分化誘導活性を有することが判明した、この差異は疎水性セラミド基の脂肪酸組成に起因するもので、ガングリオシドの生物活性には、糖質部分と共に疎水基が重要であることが推定された。ウニ卵の主要糖脂質、GM5(NeuGcα2-6Glcβ1-1Cer)に対する抗体を作成し、末受精卵では、GM5が細胞内膜系に偏在すること、受精後、速やかにその分布で変え胚発生・分化過程において重要な役割を演じていることを明らかにした。
シンセティックジェットを利用した高揚力装置開発のための基礎的研究

噴流技術は失速抑制など様々な流れの制御に用いられてきた.最近では連続噴流の代わりにシンセティックジェットを利用して流れを制御する研究も始まっている.本研究では高揚力装置の開発などで重要となる噴流のコアンダ効果に注目しながら剛体壁近傍における二次元シンセティックジェットの流動特性について,実験的並びに数値的に解明を試みた.スモークワイヤ法による可視化実験結果と数値計算結果から剛体壁近傍での連続噴流とシンセティックジェットのフローパターンを比較するとともに,シンセティックジェットのフローパターンに及ぼす無次元パラメータK)の影響について調べる.また,速度ベクトルおよび剛体壁面上の圧力分布から求められる噴流付着距離とKの関係を明らかにする.さらに,流線の時間変化により連続噴流とシンセティックジェットの流動特性の同異並びに噴流の安定性に及ぼすKの影響について議論する.噴流技術は失速抑制など様々な流れの制御に用いられてきた.最近では連続噴流の代わりにシンセティックジェットを利用して流れを制御する研究も始まっている.本研究では高揚力装置の開発などで重要となる噴流のコアンダ効果に注目しながら剛体壁近傍における二次元シンセティックジェットの流動特性について,実験的並びに数値的に解明を試みた.スモークワイヤ法による可視化実験結果と数値計算結果から剛体壁近傍での連続噴流とシンセティックジェットのフローパターンを比較するとともに,シンセティックジェットのフローパターンに及ぼす無次元パラメータK)の影響について調べる.また,速度ベクトルおよび剛体壁面上の圧力分布から求められる噴流付着距離とKの関係を明らかにする.さらに,流線の時間変化により連続噴流とシンセティックジェットの流動特性の同異並びに噴流の安定性に及ぼすKの影響について議論する.これまでシンセティックジェットのコアンダ効果に着目した研究は皆無に等しく,本研究ではシンセティックジェットの流動特性に及ぼす壁面の影響を調べた.当該年度に行なった二次元シンセティックジェットの流動特性に関する研究では実験並びに数値シミュレーションの両面から噴流構造の解明を試みた.実験結果と数値シミュレーション結果は概ね一致していることが確認され,主としてシンセティックジェットの時間平均速度分布は無次元ストロークに大きく依存するものの,最大流速と噴流半値幅とで整理することで,連続噴流の速度分布とほぼ等しい概形を示すこと,連続噴流の再付着距離は広いレイノルズ数範囲で壁面相対距離で決定されるのに対して,シンセティックジェットのコアンダ効果は壁面相対距離だけでなく無次元ストロークにも依存すること,コアンダ効果が無次元ストロークに依存する原因として,無次元ストロークにより平均噴流形成位置が異なることなどが明らかになった.さらに,円柱壁面近傍におけるシンセティックジェットの流動特性については実験的に研究を進めた.ここでは円柱壁面近傍においても自由噴流(シンセティックジェット)でのシンセティックジェット発生条件とほぼ等しい条件において平均流れが形成されること,連続噴流の周方向速度は無次元化することで,円柱表面の任意の角度における実験点がほぼ一つの曲線上に分布するのに対して,シンセティックジェットの無次元速度分布は無次元ストロークに依存し,一つの曲線では表せないこと,圧力分布についてはノズル出口近傍で連続噴流とシンセティックジェットに違いがあるものの下流域(θ>50°)では同傾向を示すことなどが明らかとなった.本研究は高揚力装置で連続噴流に代えてシンセティックジェットを適用することで流体供給・空気源確保の問題解決を図る準備研究であり,ここではシンセティックジェットと境界面と干渉について着目する.平成22年度は21年度に引き続き,二次元シンセティックジェットの流動特性について実験並びに数値解析の両面から解明を試みた.まず,自由噴流に関して,連続噴流では噴流中心時間平均速度は流れ方向座標xが増加すると単純減衰するのに対して,シンセティックジェットではあるxにおいて最大値(極大値)が存在すること,無次元ストロークが小さい場合には流れ場の速度変動に及ぼす渦の影響はスロット出口近傍に限定されるのに対して,無次元ストロークが大きい場合には下流域においてもその影響が認められること,シンセティックジェットの平均流形成位置は無次元ストロークに比例して大きくなることなどが明らかになった.また,剛体壁近傍のシンセティックジェットの挙動に関して,スモークワイヤ法による可視化実験並びに数値シミュレーションからシンセティックジェットも連続噴流同様,固体壁面側に引き寄せられること,シンセティックジェットの付着距離はノズル高さだけでなく無次元ストロークにも依存し,本研究条件範囲においては無次元ストロークが大きくなると付着距離も大きくなること,連続噴流では壁面が存在すると概ね定常流となるのに対して,シンセティックジェットでは壁面存在によりフローパターンが大きく時間変化することなどがわかった.本研究は壁面近傍での二次元シンセティックジェットの発生条件を調べ,噴流に作用するコアンダ効果に着目して噴流構造,流動特性を解明することが主たる目的である.

平成23年度は昨年度,一昨年度に引き続き二次元シンセティックジェットの流動特性について実験並びに数値解析の両面から解明を試みた.主な結果として,シンセティックジェットのスロット近傍に剛体壁が存在する場合にも平均流が形成され,条件に依ってはコアンダ効果が確認されること,無限遠でのシンセティックジェットはKの広い領域で渦対が直線的に並進運動する対称な流れになるのに対して,剛体壁近傍でのシンセティックジェットは流れ場が非対称となることから,渦対の対称性が崩れ噴流は蛇行すること,剛体壁近傍でのシンセティックジェットの挙動は相対壁面距離H/b0だけでなく無次元パラメータKにも依存し,壁面圧力分布と時間平均速度ベクトル図から同一相対壁面距離であってもKの増加とともに再付着点距離が大きくなること,H/b0が小さく,Kが大きい場合には明白なコアンダ効果は確認できないこと,スロット中心を始点とする流線の時間変化から剛体壁近傍の連続噴流は安定しているのに対して,剛体壁近傍のシンセティックジェットは時間変化が大きいことなどが明らかとなった.以上の成果はシンセティックジェットと境界面との干渉に関連する流動特性を明らかにするものであり,ここで得られた知見は境界層制御,揚力制御,不安定流れ抑制などへの噴流の応用範囲を飛躍的に広げるものと予想される.将来的に例えば全翼機開発など任意形状物体での揚力発生に関する研究が盛んになり,本研究で得られた成果が役立てられるものと思われる.
小児がんに対する抗体療法を増強する革新的免疫細胞療法の開発

キメラ型人工受容体(CAR)を用いたT細胞を用いて、抗体療法の効果を増強する新規細胞免疫療法の開発を試みた。はじめにADCCを引き起こすシグナル伝達の改良に関し、CD3zetaに追加して、NK細胞のADCCで利用されているFcgammaRIのシグナル伝達分子を追加して組み込んだ遺伝子改変T細胞を作成しADCCの増強が得られるか検討を行い、細胞傷害性、細胞増殖能は同等ないし減弱し、効果の改良には至らなかった。薬剤投与によるがん抗原の発現増加によるADCC増強の検証を行ったが、薬剤処理によりがん特異的抗原の発現が上昇するが、遺伝子改変T細胞の抗腫瘍効果も阻害されることが判明した。強力な抗体依存性細胞傷害性を発揮するシグナル伝達の改良に関して、はじめに強力な抗体依存性細胞傷害作用(ADCC)を発揮する効果的なキメラ型受容体のシグナル伝達分子の組み合わせの同定を行うため、以下の実験を行った。細胞傷害性シグナルとしてFc&#61541;RI&#61543;を追加した新規受容体を作成し、遺伝子導入を行い、遺伝子導入効率、受容体発現効率、抗体依存性細胞傷害作用を評価した。活性化したヒトT細胞にレトロウイルスベクターを用いて遺伝子導入を行い、細胞表面の受容体CD16の発現を抗CD16蛍光標識抗体によりFACSで測定したところ、受容体発現効率は約8590%とFc&#61541;RI&#61543;を追加する前と比較し、有意な差が認められなかった。次に、新規受容体を遺伝子導入したT細胞の抗体依存性細胞傷害性を測定した。細胞株Daudiと遺伝子改変T細胞をRituximabの存在下に共培養し、細胞株Daudiに対する細胞傷害性試験を行った。既存の受容体の細胞傷害性と比較したところ、新規受容体遺伝子導入細胞の抗体依存性細胞傷害性は既存のものに比べ有意に低かった。複数の抗体を併用した場合の抗体依存性細胞傷害作用に関しては、異なる複数の抗体製剤を使用する標的細胞として、複数のがん特異抗原発現細胞株モデルを作成した。白血病細胞K562にCD20とHer2を強制発現する細胞株を作成し、2つの分子を同時に発現する細胞株を作成した。薬剤投与によるがん特異抗原の発現増加に関して、一部のHDAC inhibitor処理により急性Bリンパ性白血病細胞株のCD20発現が亢進することから、複数の候補薬剤処理後のCD20の発現を評価した。一部の薬剤においてはCD20の発現が亢進することをFACSで確認した。さらに、固形腫瘍細胞株において同様の実験を行い、候補薬剤処理後のがん特異的抗原の発現解析を行っている。改良したシグナル伝達部位を有する新規受容体遺伝子を導入したT細胞の抗体依存性細胞傷害性を測定した。既存の受容体の細胞傷害性と比較したところ、新規受容体遺伝子導入細胞の抗体依存性細胞傷害性は既存のものに比べ有意に低く、期待した効果が得られなかった。複数の抗体を併用した場合の抗体依存性細胞傷害作用に関して、標的細胞として、複数のがん特異抗原発現細胞株モデルを作成した。白血病細胞K562にCD20とHer2を強制発現する細胞株を作成し、2つの分子を同時に発現する細胞株を作成したが、発現を調べると非常に弱いことが判明した。このため、予定を変更し、既存のB細胞性急性リンパ性白血病とリンパ腫の細胞株に対し、ヒト化抗CD19抗体、ヒト化抗CD22抗体をあらたに入手し、これらの抗体と既存の抗CD20抗体を同時使用して抗腫瘍効果における相乗効果を細胞傷害性試験を行い解析予定である。薬剤投与によるがん特異抗原の発現増加による抗腫瘍効果増強に関して、HDAC inhibitorによる薬剤処理により、小児悪性固形腫瘍の細胞株において、腫瘍特異抗原の発現亢進が確認された。薬剤処理後の細胞株を用いて、抗体製剤と遺伝子改変T細胞を併用し傷害性試験を行い、抗腫瘍効果の増強について解析をすすめている。予定していた細胞モデルにおいて予想に反し腫瘍抗原の発現が不十分であったため、あらたにヒト化モノクローナル抗体を入手し実験モデルの変更を行ったため遅延している。複数の抗体製剤を入手し実験を継続している。我々は、「モノクローナル抗体製剤との併用で抗体依存性細胞傷害活性(ADCC)を発揮するキメラ受容体CD16V-BB-zetaを用いたT細胞免疫療法」を開発した。この成果をもとに、以下の点について研究を行った。はじめに「ADCCを発揮するシグナル伝達の改良」に関し、NK細胞で利用される細胞内シグナルとしてCD3zeaまたはFcgammaRIの二つが利用されていることから、FcgammaRIシグナル分子をさらに加えることでADCCの増強が得られる可能性があり検討を行った。CD16V-BB-zeta受容体を作成し、ヒトT細胞に遺伝子導入を行い、抗体存在下での細胞傷害性および細胞増殖能を解析したところ、細胞傷害性、細胞増殖能は同等ないし減弱することが判明し効果の改良には至らなかった。次に、「複数のモノクローナル抗体との併用効果」の検証を行った。抗CD19抗体,CD20抗体の存在下に、B細胞性リンパ性白血病細胞株に対するCD16V-BB-zeta遺伝子導入T細胞のADCCを測定した。CD19、CD20共発現細胞株に対し、相乗効果が認められが効果にばらつきが生じることが判明し、今後の研究で、どのような条件で至適相乗効果が得られるかを解明する必要がある。最後に、「薬剤投与による標的がん抗原の発現増加によるADCC増強」の検証を行った。

ある薬剤処理により悪性腫瘍細胞表面のがん特異的抗原の発現が上昇することを確認し、細胞傷害性試験を行った。しかし、薬剤により遺伝子改変T細胞の抗腫瘍効果も阻害されることが判明し、さらなる新規薬剤の探索および効果阻害を防ぐような工夫が必要と考えられ、引き続き研究を進めている。キメラ型人工受容体(CAR)を用いたT細胞を用いて、抗体療法の効果を増強する新規細胞免疫療法の開発を試みた。はじめにADCCを引き起こすシグナル伝達の改良に関し、CD3zetaに追加して、NK細胞のADCCで利用されているFcgammaRIのシグナル伝達分子を追加して組み込んだ遺伝子改変T細胞を作成しADCCの増強が得られるか検討を行い、細胞傷害性、細胞増殖能は同等ないし減弱し、効果の改良には至らなかった。薬剤投与によるがん抗原の発現増加によるADCC増強の検証を行ったが、薬剤処理によりがん特異的抗原の発現が上昇するが、遺伝子改変T細胞の抗腫瘍効果も阻害されることが判明した。研究分担者に関して、大学院生が確保できず、分担研究者の退職があった。時間的制約がある実験補佐技術員のみとなり、実験手技習得に時間を要しているため予定より達成度が遅延している。複数の抗体製剤を用いた抗体依存性細胞傷害の解析を進め、抗腫瘍効果を確認する。効果があれば、動物モデルにおいて相乗的抗腫瘍効果を確認する。また、新規の抗体製剤を入手したことで、新しい対象疾患として急性骨髄性白血病に対する本研究の治療効果を解析する予定である。薬剤実験に関しては、本研究の遺伝子改変T細胞療法に加えて末梢血単核球を用いて抗体依存性細胞障害性を比較し、薬物処理の抗腫瘍効果の増強の有無を解析する予定である。小児血液腫瘍学今後は複数の抗体製剤併用時の抗体依存性細胞傷害性の評価を進め、既存のキメラ型受容体の効果を増強する抗体製剤及び薬剤の組み合わせを同定し、動物実験で効果を証明する。薬剤スクリーニングは当初の予定よりコストがかかることが判明し、候補薬剤の数を減らして実験をおこなう必要があると思われる。
低密度リポタンパク受容体のβ-cateninシグナル制御機構の解明

疫学的調査により脂質異常症と大腸がん発症との関連性が示唆されているが、両者を繋ぐ分子メカニズムは、ほとんど明らかになっていない。申請者らはこれまでに大腸腫瘍部位で強発現している脂質受容体LDLRに注目し、LDLR欠損Minマウスに於いて腸ポリープ生成が抑制されること、そしてβ-catenin核移行が阻害されるという結果を得ている。また大腸がん細胞でLDLRをsiRNA処理によりノックダウンすると、Tcf/LEF転写活性が抑制されることも見出した。そこで本研究では、LDLRがβ-cateninシグナル経路に与える影響の分子メカニズムを明らかにする事を目的とした。H28年度はLDLRをノックダウンさせることで、その分子存在量を減弱させた環境下でのβ-catenin分子の局在別量的変動やその修飾変化を、またリガンドであるLDL添加量を変動させ、受容体ーリガンド結合割合を変化させた時のβ-cateninシグナルへの影響、を中心的に解析した。H29年度は、LDLR全長分子の強制発現時におけるβ-cateninシグナル経路変動の解析の課題に取り組み、LDLR siRNA導入によって抑制されたTcf/LEF転写活性が、LDLR遺伝子全長を強制発現させることにより回復した。この結果、純粋にLDLR発現量変動によってTcf/LEF転写活性が変動しうることが示めされた。さらに、クロルプロマジンを用いた検討によりクラスリン依存性のエンドサイトーシスの分子機構がLDLRからβ-cateninへのシグナル経路において寄与していることが示された。H30年度は、クロルプロマジンを用いて、Minマウスにおける腸ポリープ生成への影響について検討し、腸ポリープ生成数の有意な減少と、腸ポリープ部位におけるβ-cateninシグナルの下流で制御される因子のmRNA発現レベルの減少を見出した。疫学的調査により脂質異常症と大腸がん発症との間に関連性があることが示唆されているが、両者を繋ぐ分子メカニズムについては、未だほとんど明らかになっていない。申請者らはこれまでに大腸腫瘍部位で強発現している脂質受容体LDLRに注目し、LDLR欠損Minマウスに於いて腸ポリープ生成が抑制されること、そしてbeta-catenin核移行が阻害されるという結果を得ている。また大腸がん培養細胞でLDLR分子をsiRNA処理によりノックダウンすると、Tcf/LEF転写活性が抑制されることも見出した。そこで本研究では、LDLRがbeta-cateninシグナル経路に与える影響の分子メカニズムを明らかにする事を第一義の目的とした。H28年度ではbeta-catenin遺伝子に変異があるSW48細胞、及びAPC遺伝子に変異があるHCT15細胞にLDLR-siRNAを導入し、ノックダウンによりLDLR発現量を減少させた。LDLR蛋白質代謝回転の時間を考慮し、経時的に細胞質分画と核分画に分けながら抽出を行い、その後に各分画におけるbeta-cateninの量的な変化をウェスタンブロットでの化学発光量測定により測定したところ、動物実験同様にbeta-catenin核移行減少および、Tcf/LEF転写活性の減弱が認められた。次に、kinase機能活性化に関与しているCK1alpha-Ser9及びGSK3beta-Thr321という部位の部位特異的リン酸化特異抗体と、各タンパク質通常抗体とを用いて、通常時、及びLDLR-siRNA処理時のそれぞれの酵素のリン酸化状態を測定し、その結果を比較・検討した。LDLR発現量の減少時には、beta-cateninリン酸化を引き起こすためのCK1alpha及びGSK3betaの双方のリン酸化が減少(kinaseとして活性化)していた。平成28年度の達成目標(マイルストーン)は(1) LDLR分子ノックダウンによるbeta-cateninの核内移行量変動とbeta-catenin修飾変化の解析(2) LDLR全長分子の強制発現時におけるbeta-cateninシグナル経路変動の解析の課題に中心的に取り組み、LDLR分子の発現量を人為的に変動させた時のbeta-cateninの核内移行量、beta-cateninの修飾系、Tcf/LEF転写活性を詳細に解析する事で、LDLR分子を起点としてbeta-cateninシグナル経路へと連なる分子機構を明らかにすることであった。以下に各項目の達成度と課題(遅れている理由)を述べる。(1)(1)に関しては、計画通りに研究を進めることができた。LDLR分子が細胞側へのシグナル起点となっている新たなbeta-cateninシグナル経路の調節につながる分子メカニズム機構解明、そしてそこに必要なkinaseの挙動などを含めたシグナルの伝達系解明、に向けた大きな進歩が得られたものと考えている。しかしながら、これまでの予備的な実験により、LDLR分子はturnover時間が比較的長い事がわかっていたが、用いた細胞におけるLDLR蛋白質代謝回転の時間は思ったよりも長く、1週間単位のタイムコースをとる必要に迫られた。このため、経時的に細胞質分画と核分画に分けながら抽出する作業に至るまでに時間を要したことが主な遅延の理由として考えられた。(2)LDLR全長分子の強制発現時におけるbeta-cateninシグナル経路変動の解析を行うためのLDLR発現量が低い培養細胞の同定とLDLR分子全長を含むプラスミドの作成を終了したが、最終的な動物実験にかかる時間を考慮するともう少し計画を進めたかった。本研究では、LDLRがbeta-cateninシグナル経路に与える影響の分子メカニズムを明らかにする事を第一義の目的とした。

H29年度では、H28年度のマイルストーンから持ち越したLDLR全長分子の強制発現時におけるbeta-cateninシグナル経路変動の解析の課題に取り組んだ。LDLR siRNA導入によって抑制されたTcf/LEF転写活性が、LDLR遺伝子全長を強制発現させるプラスミドの同時トランスフェクションによって回復された。ここでは非翻訳領域にsiRNAを設定した実験系を利用することにより、LDLR-siRNA処理時に他の分子の付加的な変化という要素を排除して、転写活性が回復可能かを検証した。この検討により、純粋にLDLR発現量変動によってTcf/LEF転写活性が変動しうることを示すことができた。さらにH29年度では、通常培養時、及びLDLR-siRNAを導入してその発現量をノックダウンした時に、クラスリン依存性のエンドサイトーシス特異的な阻害剤(chlorpromazine)、及びカベオリン依存性エンドサイトーシス特異的な阻害剤(filipin、methyl-beta-cyclodextrin)を添加することで、両分子に依存して機能するエンドサイトーシスをどの程度抑制しているかの確認を行うとともに、各阻害剤添加時のTcf/LEF転写活性をレポーターアッセイによって定量検討した。この結果、chlorpromazineを用いた検討によりクラスリン依存性のエンドサイトーシスの分子機構を用いたエンドサイトーシスがLDLRからbeta-cateninへのシグナル経路において寄与していることが示された。平成29年度の達成目標(マイルストーン)は(1) LDLR分子からのシグナル伝達に関連するエンドサイトーシス分子機構の解明(2) Tcf/LEF転写活性を抑制可能なエンドサイトーシス阻害剤の選定の課題に中心的に取り組み、平成30年度より取り組む有用な阻害剤を用いたMinマウスへのin vivo発がん予防試験への準備を整えることであった。以下に各項目の達成度と課題(遅れている理由)を述べる。(1)(1)に関しては、計画通りに研究を進めることができた。LDL取込みに於いて主に利用されるクラスリン依存性のエンドサイトーシス機構が、beta-cateninシグナル経路調節時でも利用していることが示せたのは大きな進歩であったと考えている。しかしながら、小胞体/膜トラフィキングを制御する分子などの役割が明らかになっていない。また、薬理学的な阻害作用を利用したクラスリン依存性のエンドサイトーシス阻害を示してきたが、分子生物学的にノックダウンなどを利用した見当が十分ではない。制御分子の候補を絞ることとその制御に技術的な問題を抱え、時間を要したことが主な遅延の理由として考えられた。(2)Tcf/LEF転写活性を抑制可能なエンドサイトーシス阻害剤の選定のための検出系の確立に時間を要している。
大学生・社会人向け英語基礎力自己診断ツールの開発及びその形成的利用法の構築

本研究の目的は、大学生及び社会人を対象とした英語基礎力自己診断ツールを開発し、外部試験を取り入れた授業におけるそのツールの形成的利用法を考案し、そのカリキュラムを構築することである。当該年度の実施計画は、本研究の成果を公表して大学生・社会人を中心とする英語学習者に自律的な学習方法を提供するために、「英語基礎力自己診断Webツール」を開発し、またアクティブ・ラーニング型の授業方法への転換を可能にするために、このツールを利用した形成的アセスメントを促進する評価方法の考案とカリキュラムの構築を行うことであった。本年度の主な成果は以下の3点である。1)既に開発済みの紙媒体の英語基礎力診断テスト(RLGテスト)によって大学初年次生のデータを2,000名以上得られた。2)R(語彙)テストを新JACET8000に準拠して改良をし、旧Rテストとの等価性と互換性の検証を行った。3)Reading語彙とListening語彙習得のための初級者用の語彙学習ツールの開発を行った。しかしながら、以下の項目において研究が完了できなかった。1)RLGテストのデータ分析が終了していないため、文法習得傾向を明らかにできていない。2)新旧Rテストの等価性の検証は終了したが、実際の授業での新Rテストの活用ができていない。3)語彙学習ツールのWEBでの公開ができていない。これらの項目を新年度へ持ち越し完了させた上で、学習ツールをWEB上で公開し、実際の授業での活用方法を検証する。RLGテストのデータ分析に関しては、大量のデータを分析する必要があるが時間の確保ができなかった。新Rテストの活用に関しては、新旧Rテストの等価性を検証しながら、Rテストの難易度調整を何度も行ったため、実際の授業での使用(後期開始の時期)に間に合わなかった。語彙学習ツールのWEB公開に関しては、業者によるプログラミングに時間を要するため年度をまたぐことになった。今後は以下の4点に焦点をあて研究を推進させる。1)RLGテストのデータ分析を完了させ、文法習得傾向を明らかにする。2)実際の授業での新Rテストの活用を試み、学習者の語彙習得傾向を把握し、授業内での形成的利用方法を考案する。3)語彙学習ツールのプログラミングを完了させWEBで公開し、実際の授業での活用方法を考案する。4)大学生・社会人にWEB診断テストと学習ツールを体験してもらい、フィードバックを得る。本年度は、より多くの学習者データを取集し、アンケート機能を付加することが目的であった。「マークシート版のRLGテスト」では約1000名のデータを得、「WEB版のRLGテスト」では約500名分のデータを得ることができた。マークシート版では特定の集団からのデータとなり偏ったものとなりがちであるが、WEB版では様々な受験者からのデータを得られるので数は少ないが価値がある。得られたRLGスコアとTOEFLやTOEICとの相関を算出し、過去のデータとの差がないかを比較したところ、似たような相関が得られたため、これまでの計算式の妥当性を裏付けることができた。アンケートを10項目に絞り込み、試行的にWEB版のRLGテストに機能を付加した。結果、約160名のデータを得ることができた。内容については分析中であり、今後項目の変更や追加を検討する。もう一つの目的が、RテストとLテストを新JACET8000に合わせて改訂することであった。新旧JACET8000の比較を行ったうえで、Rテスト、Lテストで使用した語彙との重なりを調査した。これに基づいて、今後Rテスト、Lテストの改訂を行う予定である。並行して、2016年度センター試験における文法項目の頻度を分析した。それに際しては、研究会を開催し、英語文法の専門家より講義を受け、文法理論に関する知識を広げた。各研究分担者は、このRLGテストを自らのクラスで実施をし、個別の学習指導に利用しながら、更にどのような応用方法があるかを検討した。データの収集に関しては順調に進み、試行的に行っているアンケート機能も問題なく行えている。しかし、アンケート回答率は3割ほどであり、回答率を上げるような工夫と質問項目の改訂が必要である。本年度は、学士力・社会人基礎力としての英語力の基準を策定するために、RLGテストから得られるデータをTOEFL・TOEICのスコアデータ及びCEFRのレベルスケールと比較した上で、日本人学習者の語彙習得傾向と文法項目の習得順序を解明することが目的であった。語彙習得に関しては、TOEFLスコアによりグループ分けされた集団ごとの獲得語彙数が明らかとなり、特に、R語彙とL語彙の獲得におけるギャップが上級レベルほど少ないことが判明した。文法習得に関しては、TOEFLスコアによりグループ分けされた集団ごとで定着度の度合いが異なることが明らかとなった。特に、6区分された文法領域において、「転換」を含む領域において、習熟度による定着度の違いが明確に表れた。6区分の文法領域における習得傾向は明らかになったものの、更に細かい区分の文法項目別の習得順序の解明には至っておらず、継続的な調査が必要である。また、JACET8000の改訂に合わせて、新JACET8000に基づいた新R語彙テストを作成した。これからこの新テストの信頼性を検証し改良した上で、複数のバージョンを作成し、旧ヴァージョンとの整合性を検討していく。WEB版のRLGテストの一機能として、学習者用の自己診断シートを作成した。

今後このシートの実用化に向けて、現職教員からの意見を取り入れて改良し、WEBに追加する。「英語授業にアクティブ・ラーニングをいかに取り入れるか」という課題を、研究代表者、研究分担者で共有し、国内外での取り組みを調査・研究した。得られた知見を各自の英語指導に取り入れて、成果を測ることも今後の課題である。大量のデータを分析するには時間を要し、会合にデータが間に合わず、議論が進まないことがあった。本研究の目的は、大学生及び社会人を対象とした英語基礎力自己診断ツールを開発し、外部試験を取り入れた授業におけるそのツールの形成的利用法を考案し、そのカリキュラムを構築することである。当該年度の実施計画は、本研究の成果を公表して大学生・社会人を中心とする英語学習者に自律的な学習方法を提供するために、「英語基礎力自己診断Webツール」を開発し、またアクティブ・ラーニング型の授業方法への転換を可能にするために、このツールを利用した形成的アセスメントを促進する評価方法の考案とカリキュラムの構築を行うことであった。本年度の主な成果は以下の3点である。1)既に開発済みの紙媒体の英語基礎力診断テスト(RLGテスト)によって大学初年次生のデータを2,000名以上得られた。2)R(語彙)テストを新JACET8000に準拠して改良をし、旧Rテストとの等価性と互換性の検証を行った。3)Reading語彙とListening語彙習得のための初級者用の語彙学習ツールの開発を行った。しかしながら、以下の項目において研究が完了できなかった。1)RLGテストのデータ分析が終了していないため、文法習得傾向を明らかにできていない。2)新旧Rテストの等価性の検証は終了したが、実際の授業での新Rテストの活用ができていない。3)語彙学習ツールのWEBでの公開ができていない。これらの項目を新年度へ持ち越し完了させた上で、学習ツールをWEB上で公開し、実際の授業での活用方法を検証する。RLGテストのデータ分析に関しては、大量のデータを分析する必要があるが時間の確保ができなかった。新Rテストの活用に関しては、新旧Rテストの等価性を検証しながら、Rテストの難易度調整を何度も行ったため、実際の授業での使用(後期開始の時期)に間に合わなかった。語彙学習ツールのWEB公開に関しては、業者によるプログラミングに時間を要するため年度をまたぐことになった。今年度の目的が日本人の語彙習得傾向と文法項目の習得順序の解明であるが、データ収集は順調に行えても、理論構築が追いついていない。研究分担者、研究協力者とできるかぎりミーティングや勉強会を行い、理論面での研究を推し進めていきたい。データ分析の作業を外部に委託するなどをして、研究の効率化をはかる。最終年度である今年度は、学習教材を開発し、WEBにて公開する。あわせてレベル別の学習方法・教材の提示を行い、「英語基礎力診断Webツール」を完成させる。そのうえでこのツールを用いた形成的アセスメントを可能とするカリキュラムを考案する。今後は以下の4点に焦点をあて研究を推進させる。1)RLGテストのデータ分析を完了させ、文法習得傾向を明らかにする。
走査プローブ顕微鏡を用いてナノ加工した半導体表面での光電極反応

本研究は面構造が規定された半導体単結晶表面を基板とし、その表面を走査型プローブ顕微鏡システムを用いてnmスケールで加工する技術を開発するとともに、表面構造による反応性の違いを観察し、半導体の光電極反応を制御する事を目的に行っている。本年度は表面構造による反応性の違いとAFM探針による表面ナノ加工法の可能性を検討した。1.電解質溶液中におけるGaAs清浄表面の観察HClおよびH_2SO_4溶液中でp型とn型GaAs(100)の両方の電極について原子間距離が0.4nmであるGaAs(100)-(1×1)構造を観察することができた。表面にダングリングボンドが存在するために、真空中では最配列を起こす事とは対照的である。HCl溶液中では開回路電位付近で最も原子像が安定に存在し続けていた。一方、H_2SO_4溶液中では、水素発生が起こり始める直前の電位領域で最も明瞭な原子像を観察することができた。この結果は、表面のダングリングボンドはHCl溶液中ではアノード側でより強くCl^-によって末端修飾されているのに対し、H_2SO_4溶液中ではカソード側でH^+と結合しているためではないかと考えられる。2.表面構造の電子化学反応に及ぼす効果p-GaAs(100)電極をHCl溶液導入直後にカソード電位にすると表面が非常に平坦になった。これは表面の酸化物が還元除去されたためであると考えられる。また、このとき光電流はほとんど観察されなかった。一方、電位をアノード電流が僅かに流れる領域にすると表面に数nm程度の凹凸が形成された。これらの構造はほぼ均一な大きさであり、HCl溶液中でのアノード溶解プロセスが、As(111)面に対して最も速く進行する結果であろうと考えられる。さらに電位を正にすると台形構造が、大きくなっていく過程が追跡できた。これはアノード溶解プロセスによって構造の周りの部分が削られ、表面構造が非常に粗くなったためである。3.AFM探針による表面ナノ加工p-GaAs(100)表面をAFM探針によって1μm四方を1時間走査した後、2μm四方を観察すると、走査を繰り返した部分がくぼんでいる事が確認できた。
軟X線定在波を用いた磁気円二色性による磁性多層膜界面の評価

Fe/Si磁性多層膜は、厚さ1nmほどの拡散層があるにもかかわらず、反強磁性層間結合が強く現れる系として注目されている。しかし、そのメカニズムについてはまだ決着が付いていない。本研究では、1)軟X線定在波を利用した内殻吸収磁気円二色性(MCD)によって界面近傍のFe 3d電子の磁気的状態深さ分割して決定し、界面の磁性状態を解明する、2)その結果と、軟X線発光分光から得られる界面拡散層の化学結合状態を比較し、磁性状態と拡散の関連を議論する、3)また以上より、量子波干渉モデルも含めてFe/Si多層膜の強い反強磁性結合の起源を明らかにすること、の3点を研究の目的とした。その結果、Fe/Si多層膜の拡散層では、Fe層に続く強磁性Fe_3Si層の中でスピン、軌道各磁気モーメントが界面異方性により増大していることを確かめた。また、とりわけ反強磁性結合した試料では、Fe_3Si層のより内側の、すなわち、非磁性のFeSi、あるいはFeSi_2層に近い領域で磁気モーメントが増大していることを初めて見出した。これは、スペーサー層(FeSi層とFeSi_2層)を真ん中にして向かい合ったFe_3Si層が、いずれも内側の境界一杯まで強く磁化していることを示している。このことは、実質的に極めて薄いスペーサー層を介してFe_3Si層間に強い反強磁性結合が出現しているとみなすことができる。したがって、これらは、量子波干渉モデルで理解するのが最も妥当と結論できる。以上より、本研究の所期の目的は概ね達成できた。また、定在波を用いた軟X線MCD測定は、磁性多層膜界面の磁性状態を非破壊で深さ分析するのに有用な方法であること、および軟X線発光分光による界面の電子状態評価との併用は、界面についてより多くの知見をもたらすことを本研究によって実証した。本研究で準備した試料は、定在波生成のためのW/B_4C多層膜の上にFe/Si/Fe三層膜をマグネトロンスパッタで蒸着したものである。層間結合を変化させるため、試料ごとにSi層の厚さを変えた。また、それらの磁気特性は予め磁力計等で評価しておいた。軟X線定在波を利用した内殻吸収磁気円二色性(MCD)測定は、円偏光放射光を用いた全光電子収量法でFe L吸収端近傍において行った。定在波の位相を一定にして解析するため、散乱ベクトルを変数にしたMCDスペクトルについて、磁気総和側を用いてスピン、軌道の各磁気モーメントを計算した。これより、界面近傍のFe 3d電子の磁気的状態を深さ分割して決定した。一方、同じ試料について従来から実施している軟X線発光分光により界面拡散層の化学結合状態を評価した。これらの結果を比較することにより、Fe/Si多層膜の拡散層では、強磁性であるFe_3Si層の中で軌道磁気モーメントが増大していることを確かめた。また、とりわけ反強磁性結合した試料では、Fe_3Si層のより内側の(非磁性であるFeSi_2に近い)領域で磁気モーメントが増大していることを初めて見出した。これらの結果は、量子波干渉モデルも含めてFe/Si多層膜に現れる強い反強磁性結合の起源を議論する上で、重要な知見である。

また、定在波を用いた軟X線MCD測定は、磁性多層膜界面の磁性状態を非破壊で深さ分析するのに有用な方法であることも実証した。Fe/Si磁性多層膜は、厚さ1nmほどの拡散層があるにもかかわらず、反強磁性層間結合が強く現れる系として注目されている。しかし、そのメカニズムについてはまだ決着が付いていない。これまでの研究において、結合強度の最も強いFe/Si多層膜試料について軟X線発光分光によって解析した結果、もとのSi層はFe層との相互拡散により、FeSi_2層をFe_3Si層が挟む構造に変わっていることを明らかにした。そこで、本研究では、1)軟X線定在波を利用した内殻吸収MCDによって界面近傍のFe 3d電子の磁気的状態を深さ分割して決定し、界面の磁性状態を解明する。2)その結果と、軟X線発光分光から得られる界面拡散層の化学結合状態を比較し、磁性状態と拡散の関連を議論する。3)また以上より、量子波干渉モデルも含めてFe/Si多層膜の強い反強磁性結合の起源を明らかにすることとした。今年度は、本研究の最終年度として、前年度の研究の再現性のチェックと解析を試みた。その結果、Fe/Si多層膜の拡散層では、強磁性であるFe_3Si層の中でスピン、軌道各磁気モーメントが増大していることを確かめた。また、とりわけ反強磁性結合した試料では、Fe_3Si層のより内側の、すなわち、非磁性のFeSi、あるいはFeSi_2層に近い領域で磁気モーメントが増大していることを初めて見出した。実質的に極めて薄いスペーサー層(FeSi層とFeSi_2層)を介してFe_3Si層が強く反強磁性結合しているとみなせるので、これらの結果は、量子波干渉モデルを支持していると考えられる。また、定在波を用いた軟X線MCD測定は、磁性多層膜界面の磁性状態を非破壊で深さ分析するのに有用な方法であることを本研究によって実証した。