hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ベアリングレスモータの小形化・低消費電力化と次世代クリーンデバイスへの応用

そこで本研究では,1自由度能動制御のみで磁気浮上回転が可能なベアリングレスモータ(SDBelM)の実現と,それを応用した既存の限界を打破する次世代クリーンデバイスの実現を目的とする.平成24年度は,以下の研究成果を得た.【高速スピンドル用】SDBelMでは,非制御方向運動はばね支持と等価なので能動制御方向と比較して振動が大きい.本年度は,従来の2極から4極構造にすることで並進方向の剛性を等価にし,振動低減を図った.【冷却ファン用】さらなる応用を見据え,昨年度には円板形状の回転子を有するSDBelMを試作した.本年度はその磁気浮上実験を試みたが磁気浮上には至らなかった.その原因は傾き運動の並進運動への干渉であったためそれを解消する新しい冷却ファン用SDBelMを提案,試作し,磁気浮上を確認した.【ポンプ用】昨年度までは,三相インバータ1台で回転子の2自由度を制御していた.本研究では,さらに零相電流でもう1自由度を制御することで,三相インバータ1台で3自由度の能動制御を実現する.本年度は新しい制御方法を適用するためのスラスト磁気支持機能を備えたSDBelMの設計を行った.【高速スピンドル用】最大回転数は増加したが,共振点でタッチダウンし,高速回転には至っていないため.【ステージ用】安定な磁気支持が実現できていないため.25年度が最終年度であるため、記入しない。【高速スピンドル用】非制御方向の共振のため,高速回転には至っていないため.【冷却ファン用】非接触磁気支持は確認したが,安定な回転には至っていないため.【ポンプ用】SDBelMの新しい制御方法の実証に至っていないため.【高速スピンドル用】SDBelMの非制御方向の振動低減,共振点通過,および超高速回転の実現を目指す.磁気的アンバランスが原因で振動が大きいため,現在の2極から4極に変更することでさらなる振動低減を図る.【ステージ用】タッチダウンの原因を調査し,その改善策を講じる.25年度が最終年度であるため、記入しない。【高速スピンドル用】SDBelMは非制御方向の共振が発生する.共振回避のため,固定子をばね支持し動吸振器化することで振動・共振を低減する方法を検討する.実現されれば汎用的な問題解決方法となり,その有用性は高い.さらに超高速ドライブを実現することで,電動スーパーチャージャや紡績用スピンドル等への応用が可能となる.【冷却ファン用】第一次試作機の回転実験・性能評価を行い,得られた知見から問題点を抽出し,第二次試作機を製作し,冷却ファンとしての有用性を実証する.【ポンプ用】三相インバータ1台で3自由度の能動制御を実現する.これにより少ないパワーモジュール数で多自由度の運動を制御し,さらなるベアリングレスモータの小形化・低消費電力化・低コスト化が可能となる.
C型インフルエンザの分子疫学的研究

先に我々は,1983年以前に本邦で分離されたC型インフルエンザウイルスの性状を調べ,多数の抗原変異株が共存しているものの,その中に特に拡がり易い変異株が存在することを示し,C型ウイルスも多少なりとも免疫による選択を受けている可能性が強いことを指摘した。本研究では,この考えの真否を明らかにする目的で,HE蛋白の抗原構造の解明を試もると共に,最近のC型分離株の抗原性と遺伝子構造を比較した。以下にその成績を要約する。1.37個の抗HE単クロ-ン抗体を用いて抗原地図の作製を試みたところ,HE分子上にはあわせて9個の抗原領域(Aー1Aー4,Bー1Bー5)が存在し,中和抗体の産生に与るエピト-プはAー1Aー4の4つの領域に分布していることが明らかになった。そこで中和エピト-プをHE蛋白のアミノ酸配列上に位置付ける目的で,Aー1Aー4を認識する抗体との反応性を欠く変異株を分離し,HE遺伝子の塩基配列を決定することで変異部位を同定したところ,Aー2こそ367番めと離れて位置していたが,Aー1,Aー3,Aー4に属するすべてのエピト-プが178283番めの約100個のアミノ酸から成る中央部に密集していることが明らかになった。興味深いことにこの領域は,分離株間の比較から推定された可変領域の1つに一致していた。C型ウイルスも免疫による選択を受けていることを支持する成績と言える。2.1988年6月から1990年5月にかけて山形市内で分離された16株のC型ウイルスの性状を比較したところ,7株が1981年に愛知県で分離された愛知/1/81株に似ており,残りの9株は同じ年に山形県の乳児院で分離された山形/81株に酷似していることが明らかになった。従って当該期間では,2つの系統のウイルスが免疫による選択もしくはその他の機序によって選び出され,主流を形生するに至ったと推測される。我々は先に,1983年以前に本邦で分離された22株のC型インフルエンザウイルスの性状を調べ,多数の抗原変異株が共存しているものの,その中に特に拡がり易い変異株が存在する可能性を示唆した。本年度は,この考えの妥当性を検討するため,(985年から1989年にかけて本邦各地の衛生研究所で分離された8株のC型ウイルスの抗原性と遺伝子構造を比較検討すると共に,1988年6月から1990年5月にかけて山形市内の小児から我々の手によって分離された20株のC型ウイルスの解析を開始した。以下にその成果を要約する。1.1985年に奈良県で分離された2株のうち,奈良/1/85は198283年に近畿地方で相次いで分離されたミシシッピ-/1/80系統株に酷似していた。一方奈良/2/85株はこれまでの本邦分離株のいずれも異なるウイルスであった。ところが1986年以降に奈良,山形,広島の3県で分離された6株は,いずれも1981年に愛知県で分離された愛知/1/81株に似たウイルスであった。従って198689年では愛知/1/81系統株が他の株より拡がり易かったものと推測される。

2.1988年6月から1990年5月までに分離された20株のC型ウイルスの抗原性を比較したところ,7株が愛知/1/81系統株と同定され,この系統が本邦に蔓延しているとの上記の観察が再確認された。ところが残りの13株のうち8株は1981年に山形県内の乳児院で分離された株と同じ抗原性を持つことが明らかになり,山形/81系統株も山形市に広く蔓延していると判断された。さらに興味深いことに,1988年12月12日から14日までの3日間に3株が分離されたが,2株は愛知/1/81並びに山形/81系統株であり,残りの1つは従来の分離株のいずれとも異なるウイルスであった。比較的限られた地域に複数の抗原変異株が共存するという我我の仮説の直接的証拠が得られたものと思われる。C型ウイルスの抗原変異の性状と疫学的意義を理解するためには,同ウイルスの感染防御抗原であるヘムアグルチニン・エステラ-ゼ(HE)蛋白の抗原構造を詳細に把握する必要がある。我々は長期にわたりHE蛋白に対する単クロ-ン抗体の作製を試みた結果,あわせて37個の抗体を手にすることができた。本年度は,これらの抗体を用いてHE蛋白の抗原地図の完成に精力を注ぎ,下記の結論を得た。1.37個の単クロ-ン抗体は,中和能や赤血球凝集阻止能を持つ10個の抗体(A群)とそれらの活性を欠く27個の抗体(B群)に分類された。A群の各抗体との反応性を欠く突然変異株を分離し,他の抗体との反応性を調べた結果,A群によって認識される抗原領域は,Aー1Aー4の4つに区分されることが明らかになった。さらにB群の抗体によるELISA競合試験の成績から,この群の抗体が5つの異なる抗原領域(Bー1Bー5)を認識していることが明らかになった。従ってHE分子上には,合計9個の抗原領域が存在するものと結論される。2.中和エピト-プの位置付けを行う目的で,A群の抗体に抵抗性の18個の突然変異株についてHE遺伝子の塩基配列を決定し,アミノ酸置換部位を推定したところ,Aー2領域こそ367番めに位置していたが,Aー1,Aー3,Aー4領域に属するエピト-プのすべてが,178283番めの約100個のアミノ酸から成る領域に密集していることが明らかになった。興味深いことにこの領域は,分離株間のHE蛋白のアミノ酸配列の比較によって明らかにされた3つの可変領域の1つに一致していた。この事実は,178283番めの領域がHE蛋白の主要抗原領域であり,この領域に変異が生じると抗原性が大きく変化し,ヒトの世界で生き残り易くなることを示唆する。C型ウイルスの伝播に,抗原変異が重要な役割を果している可能性を示唆する。
Z-エンジインの簡便な立体選択的合成法の開発と抗癌活性化合物の合成への応用

1)プロパルギルアルコールのpolyphosphoric acid trimethylsilyl ester(PPSE)を用いたZ-エンジインの合成はアセチレン末端にシリルを導入したプロパルギルアルコールにおいても良好な収率でシリル置換(Z)-エンジインを与えることを見い出し、Chem. Pharm. Bull.に投稿予定である。2)アセチレン末端にイオウ原子を導入したプロパルギルアルコールとPPSEの反応は3級のアルコールの場合、アセチレン末端にイオウが置換した(Z)-エンジインを高収率で与えたが、3級のアルコールの場合、Meier-Schuster型の転位反応を優先し、アルケニルチオエステルを与えることも見い出し、95JOCに投稿した。3)アルケニル部分にスルホニル基を有する(Z)-エンジインの合成はα-ブロモエンインスルホンとアセチレンの酸化的付加反応を利用し合成することができた。この化合物の芳香環化反応を種々検討しているが、現在のところ成功に至っていない。現在、より環化が進行しやすいと考えられるアセチレン末端にスルホニル基を有するエンジイン化合物を合成しているところである。今後、これらの共役エンインスルホンの生理活性及びDNA切断作用を見ていく予定である。
抗生物質生産菌におけるvirgniamycin誘導因子の検索

3.生産されている活性物質が、実際にVB類縁であることを確認するために、S.antibioticusを選び、変異株のスクリ-ニングを行った結果、高生産株NFー18株を得た。各種炭素源、窒素源の影響を調ベた結果、コハク酸ナトリウム、グリセロ-ル、corn steep liquor及び酵母エキスよりなる培地が最適であることが判明し、野生株の50倍の生産量である5000units/mlを達成できた。5literの倍養液より、酢酸エチル抽出、活性炭カラムクロマトグラフィ-、逆相HPLCにより2.3mg(4×10^6 units)の誘導因子を単離した。各種機器分析の結果、本誘導因子はVBーAであることが確認された。4.各種VB類縁体を合成し、その誘導活性を比較検討した結果、誘導活性発現に必須の部分構造を明らかにすることができた。2.C18逆相カラムを用い、CH_3CN 20%→80%のグラヂェント溶出条件下、既知のVB-A、Bは12分に、またVB-Cは8分に溶出される。S.lincolnensisとB.brevisは、HPLC分析の結果、単一の活性物質(溶出時間10分)を生産しておりこの物質はVB-C類縁と考えられる。A-factor生産菌として知られているS.griseusは、溶出時間8、12、16、18分の4成分を生産していた。この内VB-A,B類縁である溶出時間12分の活性が、主成分であり総活性の67%を占めている。S.antibioticusは同様に、溶出時間7、12、16分の3成分を生産しており、VB-A,B類縁成分(溶出時間12分)が総活性の75%を占めている。3.各生産菌の抗生物質生産性に対するvirginiae butanolide類の影響については、VB-Cを用いて検討したが、顕著な効果は見られず各誘導因子を単離、構造決定した後、再度検討する必要がある。4.S.antibioticusについては、突然変異株をスクリーニングした結果当初の10倍の1000units/mlを生産する株を見いだしているこの株を用い、各種培地組成の影響を調べた後、本菌が生産する誘導因子を単離する予定である。1.前年度見いだしたvirginiae butanolide生産菌のうち、Streptomyces antibioticusについて変異株のスクリ-ニングを行ない、高生産株を得た。各種炭素源、窒素源の影響を調べた結果、コハク酸ナトリウム、グリセロ-ル、corn steep liquor及び酵母エキスよりなる培地が最適であり、5000units/mlの生産量を達成した。2.5literの培養液より、酢酸エチル抽出、活性炭カラムクロマトグラフィ-、逆相HPLCにより2.3mg(4×10^6units)の誘導因子を単離した。各種炭素源、窒素源の影響を調べた結果、コハク酸ナトリウム、グリセロ-ル、corn steep liquor及び酵母エキスよりなる培地が最適であることが判明し、野生株の50倍の生産量である5000units/mlを達成できた。5literの培養液より、酢酸エチル抽出、活性炭カラムクロマトグラフィ-、逆相HPLCにより2.3mg(4×10^6units)の誘導因子を単離した。
セロトニンによる脊髄ニューロンイオンチャンネルの制御

ラット脊髄より厚さ約120μmの横断スライスを作製し、ノマルスキー顕微鏡により運動ニューロンを直視下に同定して、パッチ電極によるwhole cell記録法によって膜電位、または膜電流を記録した。潅流液にセロトニン(10μM)を投与すると、脱分極が生じ、閾値に達して活動電位が高頻度に誘発された。したがってセロトニンは運動ニューロンに対して興奮作用を発揮することが明らかとなった。セロトニンの運動ニューロン興奮作用は、潅流液のCaをMgで置換してシナプス伝達を遮断の後にも認められることから、セロトニンは介在ニューロンを介することなく、運動ニューロンに直接作用すると結論された。電位固定下にセロトニンを投与すると、固定電位-70mVにおいて、内向き電流が記録された。内向き電流は膜入力コンダクタンスの増加を伴っており、増加の程度は過分極方向に顕著であった。したがって、セロトニン誘発電流は、静止膜電位より過分極側で開口確率の増加する、内向き整流チャネル電流の性質を有することが明らかになった。そこで、運動ニューロン固有の内向き整流の性質を解析した。膜電位を過分極すると、約2.5secの時定数で進行する内向き電流が記録された。この電流の平衡電位は、静止膜電位より15mV以上脱分極側であり、細胞外KおよびNa濃度に依存して変化することから、運動ニューロンの内向き整流はKおよびNaにより運ばれると結論された。この内向き整流は潅流液のCs(2-10mM)によって完全に消失したが、Ba(2mM)には影響されなかった。運動ニューロン固有の内向き整流同よう、セロトニン誘発電流はCsによって消失、Baの影響は受けなかった。内向き電流とセロトニン誘発電流の反転電位を比較したところ、両者は、ほぼ一致した。以上の結果を総合すると、セロトニンに運動ニューロン固有の内向き電流活性化機構により、運動ニューロン興奮作用を発揮すると結論された。
含ハロゲン海産天然物の生成に関する酵素反応

紅藻ソゾ属には今迄に数十種の含臭素環状エ-テルが単離,構造決定されている。これらの化合物はすべてロ-レジオ-ル類より分枝して種々の含臭素環状エ-テルに至ると推定されていたが,その経路は構造上の関連から推定されたものであり,酵素化学的証明は皆無であった。我々は酵素により生じたBr^<【○!+】>種が環状エ-テル化を引き起こすものと考えた。当面の課題として酵素ブモロパ-オキシダ-ゼのかわりに類縁酵素ラクトパ-オキシダ-ゼ(LPO)を用いた。昨年度(3E,6R,7R)ーロ-レジオ-ルよりBr^<【○!-】>,H_2O_2の存在下LPOを用いて環化生成物デアセチルロ-レンシンを生合成することを報告した。今年度は(3Z,6S,7S)ーロ-レジオ-ルを基質とし,Br^<【○!-】>,H_2O_2の存在下LPLを用いた所,ロ-レナン天然物群の生合成上の仮想的前駆体である環化生成物プレロ-レアチンが3%の収率で得られた。その後,この物質は天然のウラソゾの微量成分として単離された。プレロ-レアチンは更にLPO処理によってロ-レアチン,イソロ-レアチンおよびロ-ラレンへそれぞれ0.05%,痕跡量,および0.07%の収率で生体内変換された。次に,海藻ウラソゾに含まれる天然酵素ブロモパ-オキシダ-ゼを抽出,精し,(3Z,6S,7S)-ロ-レジオ-ルを基質とし,Br^<【○!-】>,H_2O_2の存在下反応させた所,プレロ-レアチンが痕跡量得られ,さらにプレロ-レアチンはブロモパ-オキシダ-ゼ処理によってロ-レアチンおよびイソロ-レアチンをそれぞれ0.07%および0.05%の収率で得た。以上によってウラソゾより単離される主要な含臭素環状エ-テルの生合成経路のほヾ全域が酵素化学的に証明され,ロ-チサン系もロ-レナン系も同一の酵素ブロモパ-オキシダ-ゼによって生合成されることを証明することに成功した。
肩腱板広範囲断裂に対する腱板再生法の確立

生体に吸収されるポリ-L-乳酸(PLLA)繊維を用いて作製した人工腱板を兎の肩腱板に移植したところ、理想的な人工腱板の構造として、表面は癒着を防ぐために平滑で密で、内部は細胞の取り込みと増殖を促すために厚みと空隙のある層状構造であることが分かり、細胞を播種しなくても周囲組織から人工腱板内部に細胞が誘導され肩腱板の再生に有利であると思われた。また、この人工腱板は移植後8週で正常腱板と同等の破断強度を有しており、力学的にも十分な強度を備えていた。Poly(DL-lactide-co-glycolide)(PLLA)生体吸収性高分子を用いて新しいタイプの細胞支持体を神戸大学工学部応用化学科との共同研究で数種類作製した。in vivoで日本白色家兎の棘下筋腱を上腕骨より切離し断端を約5mmほど切除した腱板欠損を作成し生体吸収性細胞支持体を移植した(腱板広範囲断裂再建モデル、PLLA群)。棘下筋腱を一度切離し再縫合したもの(腱板修復モデル、修復群)を比較対照とした。術後、経時的に(術後2、4、8週)修復腱板組織を摘出し、引っ張り試験を行い力学的に、および細胞支持体への細胞の遊走の程度、組織再生の程度および周囲組織との癒着の有無を組織学的(HE染色)に評価を行った。力学的強度は、PLLA群では、術後2週で37.ON、4週で57.2N、8週で68.3N、修復群では術後2週で49.1N、4週で61.7N,8週で78.0Nと各時点での両者間に有意差はなく、PLLAで再建したモデルは再縫合したモデルと同様の力学的強度を持って再生することが分かった。また、術後2週ではPLLA群の強度は低いものの、8週では正常腱の強度とほぼ同程度にまで回復していた。組織所見では、術後4週で肉眼的には白色平滑な瘢痕様組織で修復されており、HE染色ではPLLAの周囲に線維芽細胞が見られるものの巨核球などの炎症細胞も見られた。8週でもPLLAの線維はまだ残存していたが骨付着部近傍にコラーゲン線維が腱の走行に一致して見られるようになっていた。以上から、術後8週までに力学的には正常腱に近い強度を再現しているが、組織学的には早期に炎症反応がみられ、この炎症反応を抑制することが来年度の課題と思われた。肩腱板広範囲断裂に対する新しい治療として、人工材料を用いた再生医療研究が行われているが、培養細胞を播種したscaffoldを用いる場合には、細胞の採取・培養とその埋め込みという2段階の手技が必要となる。昨年度までに生体吸収性高分子ポリ-L-乳酸(PLLA)を用いたscaffoldで力学的には腱板修復モデルと同等の力学的回復過程を再現できること確認した。本年度は更に形状を工夫することにより、細胞を播種することなく、生体内に存在する細胞をscaffold内に誘導できると考え、新しい腱板修復材料の開発を試みた。PLLAを使用し、表面は平滑で内部が起毛状になっているチューブ型のscaflbldを作成した。日本白色家兎の棘下筋付着部に5mmの欠損を作成して、scaffoldを挿入・縫合した。術後2、4、8週で引っ張り試験を行い、再生した腱板の最大破断強度を測定して、力学的に解析した。また、術後4および8週でH-E染色および1型、3型コラーゲンによる免疫染色を行い、組織学的解析を行った。力学的評価では、scaffoldを挿入した群の最大破断強度は術後2週で31N、4週で55N、8週で69Nであり、ANOVA検定にて有意に強度が増加していた。再生腱板は肉眼的には厚い組織であり、scaffold内部には紡錘型の細胞が配列して線維組織を形成していた。一方、健付着部において線維組織が直接骨に連続していた。免疫染色では再生腱板内部の線維組織は3型コラーゲンが主体であった。チューブ型のscaffoldには細胞を播種しなくてもscaffold内部に細胞の接着がみられ、関節内外から細胞がscaffoldに誘導されたと推察された。力学的には術後8週で正常腱板と同等の破断強度を有していたが、腱付着部は健常な腱板のように線維軟骨を介した組織像ではなかった。今後、長期の検討とscaffoldの改良が必要と考えられた。
触覚による環境認識・物体操作の原理理解とそのロボットへの応用

複雑な実環境で物体操作するため,ヒトの手は動的な接触状態のなかで環境を認識し動作しているが,その仕組を解明する第一歩として,本研究では作業を妨げずに皮膚表面の動的な接触状態を計測できる装置の開発を行う.前年度報告の通り,ロボットによるスキルの再現以前に,ヒトのスキル計測を被験者の協力のもとで重点的に行うこととし,これに不可欠な開発を進め,被験者の手でスキル計測を実施する準備を完了した.まず,手探り動作の計測を試行し,昨年度までは不十分であった触覚センサの感度を向上した.具体的には,1)製造過程で感度が悪化していたことを確認してその原因を特定し工程を改善,2)センサ上部に圧力集中を促すよう突起(約Φ200x70μm)を全感圧点(片手1000点)に自動付与する工程を追加,3)読み取り回路の低ノイズ高ゲイン化,を進めた.結果,感度が1000gf/cm^2から100gf/cm^2と大幅に向上し,動的な接触を捉えるに十分な性能が実現できた.現状では触覚センサの製造に2ヶ月要し,上記内容の対外発表も行えていないが,今後直ちに論文誌の投稿を行う予定である.次に,手の運動を精密に計測するため指の骨ごとに小型姿勢センサを装着するモーションキャプチャシステムを完成させた.センサは大村吉幸が開発したものであるが,指の動作を阻害せず装着できる配線および外装の開発,計測データから手の運動を再構成するアルゴリズムの検証に必要な被験者実験の遂行を私が行った.最後に,スキル計測のため被験者を5名集め,それぞれの被験者の手について,よくフィットする触覚センサグローブの製作,手の皮膚形状と触覚センサ点の位置モデルの構築(3次元スキャナを使用),リンク長や関節の位置と傾きといった骨格モデルの構築(光学式モーションキャプチャと上記姿勢センサシステムの併用)を完了した.実際のスキル計測については,a)日常のなかでありふれているが記述が困難なタスクや,b)職人の手技,などを対象として速やかに実験を進め,結果を博士学位論文としてまとめる予定である.【高密度触覚センサグローブの完成】手の表側の皮膚全体で詳細な圧力分布計測(片手1052点,二点弁別閾相当)を,手の動きをひどく妨げずに実現できる触覚センサグローブが完成した.コア技術は,厚み0.1mmの柔軟なフレキシブル基板を1mm幅の細帯から成るツリー形状に成形し,この基板の内部に最小2mm間隔で感圧構造を埋め込む,というものである.微細な配線とミクロンスケールの感圧構造を,手の皮膚に沿って設計された形状のフィルム上に一体成形することで,高密度なセンサでありながら容易に実装できる,壊れにくい,曲面に沿わせられる,皮膚の伸縮に追従できる,装着後もごわごわしにくい,といった特長を備えている.被験者の手の指に実際に装着して関節運動の阻害量(関節の屈曲に必要な力の増加量)を評価した結果,従来型の広いシート状のデザインに比べて1/3にまで軽減されることが確認できた.【手のモーションセンサの開発】手指の運動計測用に爪に載る程度に小型の姿勢センサモジュールを開発した.各指の各関節にこれを装着するため,指のうごきを妨げにくいフレキシブル基板の通信配線を設計・開発した.【手の計測・解析】第一段階として触覚センサのみを用い,性能の確認およびスキル解析手法の検討のため,日常的なタスク(ドライバ等身近な道具の利用,荷物の運搬,マッサージ,粘土細工等)や人工的なタスク(手探りによる物体識別)の計測を行った.途中,感圧感度の不足が判明し,感圧構造の改良と併行して現行のセンサで出来る範囲の計測・解析を進めた.手探りの解析では,触り方のばらつきを触覚データから定量化し,タスクにより異なる手探り方策の違いを数値化できた.また連続したタスク(粘土細工)の計測データに対し,触覚データのクラスタリングによってタスクフェーズをセグメンテーションできた.複雑な実環境で物体操作するため,ヒトの手は動的な接触状態のなかで環境を認識し動作しているが,その仕組を解明する第一歩として,本研究では作業を妨げずに皮膚表面の動的な接触状態を計測できる装置の開発を行う.前年度報告の通り,ロボットによるスキルの再現以前に,ヒトのスキル計測を被験者の協力のもとで重点的に行うこととし,これに不可欠な開発を進め,被験者の手でスキル計測を実施する準備を完了した.まず,手探り動作の計測を試行し,昨年度までは不十分であった触覚センサの感度を向上した.具体的には,1)製造過程で感度が悪化していたことを確認してその原因を特定し工程を改善,2)センサ上部に圧力集中を促すよう突起(約Φ200x70μm)を全感圧点(片手1000点)に自動付与する工程を追加,3)読み取り回路の低ノイズ高ゲイン化,を進めた.結果,感度が1000gf/cm^2から100gf/cm^2と大幅に向上し,動的な接触を捉えるに十分な性能が実現できた.現状では触覚センサの製造に2ヶ月要し,上記内容の対外発表も行えていないが,今後直ちに論文誌の投稿を行う予定である.次に,手の運動を精密に計測するため指の骨ごとに小型姿勢センサを装着するモーションキャプチャシステムを完成させた.センサは大村吉幸が開発したものであるが,指の動作を阻害せず装着できる配線および外装の開発,計測データから手の運動を再構成するアルゴリズムの検証に必要な被験者実験の遂行を私が行った.

最後に,スキル計測のため被験者を5名集め,それぞれの被験者の手について,よくフィットする触覚センサグローブの製作,手の皮膚形状と触覚センサ点の位置モデルの構築(3次元スキャナを使用),リンク長や関節の位置と傾きといった骨格モデルの構築(光学式モーションキャプチャと上記姿勢センサシステムの併用)を完了した.実際のスキル計測については,a)日常のなかでありふれているが記述が困難なタスクや,b)職人の手技,などを対象として速やかに実験を進め,結果を博士学位論文としてまとめる予定である.触覚センサについて期待以上に進展し,高度なセンサ性能と実用性が両立できた.これを受け,本プロジェクトでは当初記載した「ロボットへの応用」から,触覚から得られる豊かな情報をどう解析して手のスキルを理解するか,に重心をシフトしてきた.スキル解析についてはまだ初歩的な結果を得た段階であるが,ビューワなどの開発でデータの閲覧性が向上し,計測/解析のサイクルを加速してきた.総じて,概ね順調と判断した.被験者に合わせたセンサグローブの製造,モーション計測と触覚計測を統合したスキル解析手法の提案,手法の検証のための被験者実験を進めてゆく.
環動高分子材料の大変形・破壊メカニズムの解明

高分子鎖を環状分子によって幾何学的に架橋した環動ゲルでは、亀裂先端において可動架橋点のスライドが起こり、このスライド距離が環動ゲルの強靭性を支配していることが明らかとなった。また、溶媒を含まない環動エラストマーでは、架橋点である環状分子が均一に分散しており、均一な網目構造が優れた伸張性を生み出すことが分かった。H27年度は、可動な架橋点を有する環動ゲルのマクロな破壊特性を系統的に調べた。環動ゲルは、軸高分子と環状分子からなるネックレス状の複合体であるポリロタキサンの環状分子間を架橋することで作製される。まず、架橋密度の異なる環動ゲルの破壊エネルギーを実験的に定量した。短冊状の試験片の中央に切れ目を入れ、亀裂が進展する最中の応力歪み曲線から破壊エネルギーを見積もることができる。通常の固定架橋点ゲルでは架橋密度が増大するにつれて破壊エネルギーは減少してしまい、硬さ(初期弾性率)と伸長性は両立しないことが知られている。一方、環動ゲルでは破壊エネルギーは架橋密度に依存せずほぼ一定となり、可動架橋点の導入によって高弾性率かつ高伸長性を有する材料を実現可能であることが示された。次に、軸高分子の鎖長を様々に変えたポリロタキサンを用いて、軸高分子量の異なる環動ゲルの大変形・破壊試験を行った。まず、初期亀裂を入れていない試験片の一軸伸長試験の結果から、軸高分子鎖長の増大に伴い、環動ゲルの破断伸びは大きくなり、また大変形領域における応力の発散が抑制されることが分かった。さらに、亀裂進展試験を行ったところ、軸高分子鎖長の長い環動ゲルほど、亀裂が大きく開くまで進展が始まらず、より強靭であることが分かった。従来の固定架橋点ゲルの破壊エネルギーは架橋点間鎖長にのみ依存し、軸高分子鎖長には依らないことが知られている。環動ゲルでは、亀裂先端において可動架橋点がスライドし、最終的には軸高分子鎖長全体が伸びきったところで破壊が進行すると考えられる。環動ゲルにおけるスライドを考慮した分子論モデルを構築することで、破壊エネルギーの架橋密度・軸高分子量依存性を矛盾なく説明することに成功した。以上の結果から、環動ゲルの強靭化は、亀裂先端において軸高分子が可動架橋点をスライドすることで実現していることが明らかとなった。本年度の成果により、環動ゲルの巨視的な破壊挙動について系統的な実験データを集積し、環動ゲルの破壊特性は従来の固定架橋点ゲルとは大きく異なっていることが明らかとなった。また、環動ゲルの力学・破壊特性は、軸高分子量や架橋密度などの構造パラメータによって大きく変化するが、高分子鎖のスライド可動距離を支配因子として考えることにより、実験データを説明できる物理的な描像を得た。以上の成果は、可動架橋点による高分子架橋体の強靭化を実現する上での分子設計を与えるものであり、研究は計画通り順調に進展しているといえる。また、次年度に予定している小角X線散乱法を用いたゲルの構造解析に関する予備的な検討を始めており、本格的な実験を始める準備は整っている。初年度に実施した環動ゲルの破壊試験から、環動ゲルの破壊靭性は架橋密度には依存せず、架橋点のスライド可能距離が支配因子であることが示唆された。当該年度は、伸長下における環動ゲルの微細構造変化を調べ、マクロな破壊靭性を生み出しているミクロな起源を明らかにすることを目的とした。環動ゲルの一軸伸長下における小角X線散乱(SAXS)測定を行い、延伸に平行方向のセクター平均によって得られた散乱関数を解析した。ゲルの散乱関数は溶液的な熱揺らぎに由来する成分と網目の不均一構造に由来する成分の足し合わせである。通常の固定架橋ゲルでは、不均一構造は固定架橋によって凍結されており、デバイ・ビュッケ型の散乱関数で表される。一方、環動ゲルの場合、未延伸、または延伸倍率が低い時には、不均一構造に由来する成分はオルンシュタイン・ゼルニケ型の散乱関数で表され、不均一構造が架橋点の可動性によって熱的に揺らいでいることが明らかとなった。延伸倍率が20%を越えると、延伸に伴って不均一成分はオルンシュタイン・ゼルニケ型からデバイ・ビュッケ型への変化し、架橋点の可動性が凍結されることが分かった。また、全体の散乱強度に対する不均一構造に起因する成分の割合を計算したところ、環動ゲルの場合、特に延伸倍率が小さい領域において、通常の固定架橋ゲルよりも不均一成分の比率が低く、より均一な網目構造を有していることが実証された。以上の結果は、環動ゲル内部における架橋点の可動性を裏付け、環動ゲルの強靭性の微視的な起源を示すものである。SAXS法による構造解析によってゲルの階層構造に関する定量的な情報を抽出する手法は確立でき、架橋点の可動性が網目構造に与える影響を明らかにすることができた。ただし、亀裂先端周辺における局所構造を観察するための実験系の整備に時間がかかっており、次年度も引き続き取り組む。一方、次年度予定している溶媒を含まない環動エラストマー材料の作製については、試料作製条件の検討は目途がたった。昨年度までに、環動ゲルでは可動架橋点がスライドする距離に応じて、破壊靭性が向上することが明らかとなっていた。当該年度は、偏光高速度カメラを用いることで亀裂周辺における歪み分布の可視化を行った。試料としては、軸高分子上における環状分子の被覆率が25%、5%の環動ゲルを用意した。

環状分子被覆率が5%と低い環動ゲルは、被覆率25%の環動ゲルに比べて、環状分子のスライド可能距離が長く、より高い破壊靭性を示す。2種類の環動ゲルについて、亀裂先端周辺における歪み分布を偏光高速度カメラによるリアルタイム計測を行ったところ、被覆率25%の環動ゲルでは亀裂先端において著しい応力集中が観察されたのに対して、被覆率5%の環動ゲルでは、亀裂周辺における歪み集中が緩和されていることが分かった。この亀裂周辺における応力緩和機構は、亀裂先端における可動架橋点のスライドによる応力分散を示唆している。さらに、alpha-シクロデキストリン(CD)とポリエチレングリコール(PEG)からなるポリロタキサンのCDにポリ-epsilon-カプロラクトン(PCL)を側鎖として修飾することで、無溶媒条件でもCDが凝集することなく、柔軟な環動エラストマーを作製した。構成成分の電子密度を比較すると、CDの電子密度がPEG・PCLに比べて高いため、X線散乱ではエラストマー中における架橋点であるCDの構造を可視化することができる。延伸下における環動エラストマーの小角X線散乱測定を行ったところ、エラストマー内部の架橋点配置・網目構造は変形下においても均一であることが明らかとなった。その結果、環動エラストマーは理想ゴム弾性体としての力学特性を有し、同様の化学構造を有する固定架橋エラストマーよりも高い伸張性を示した。高分子鎖を環状分子によって幾何学的に架橋した環動ゲルでは、亀裂先端において可動架橋点のスライドが起こり、このスライド距離が環動ゲルの強靭性を支配していることが明らかとなった。また、溶媒を含まない環動エラストマーでは、架橋点である環状分子が均一に分散しており、均一な網目構造が優れた伸張性を生み出すことが分かった。環動ゲルの強靭性は、可動架橋点が高分子鎖上をスライドし、ネットワーク構造が変化することで生み出されている。今後は、変形下における環動ゲルの微視的な構造変化を、放射光X線などを用いた構造解析によって明らかにすることを目的とする。軸高分子量や架橋密度など様々な構造パラメータを有する環動ゲルと従来の化学ゲルを比較することで、架橋点の可動性がネットワーク構造変化に及ぼす影響を明らかにし、巨視的な力学特性を記述する分子論的理解の確立を目指す。今後は、亀裂先端における歪み分布を観察するための実験システム構築に引き続き取り組む。また、溶媒を含まない環動エラストマーについても、マクロな力学試験および微細構造解析を行い、架橋点の可動性によるゴム材料の強靭化メカニズムを明らかにする予定である。高分子物性破壊試験は繰り返し測定による再現性の確認が必要であるが、効率的に研究が推進したことに伴い、若干の未使用額が生じた。順調に成果が挙がっており、次年度には新しく招待講演の依頼を受けたことなどから、次年度はより積極的に学会発表を行っていく必要があるため、当該年度の未使用額は学会発表に必要な旅費の追加分として使用する計画である。平成28年度の研究費は、学会発表・情報収集に必要な旅費・学会参加費に加えて、放射光施設でのX線散乱実験に伴う旅費、実験に用いる試薬など消耗品の購入に使用予定である。
軸索内ミトコンドリアの恒常性維持機構とその役割

ラット脊髄神経節培養のライブイメージングと光変換性のミトコンドリア標的蛍光蛋白を用いて、静止ミトコンドリア内の可溶性分子のターンオーバーを観察した。その結果、軸索ミトコンドリアの多くを占める静止ミトコンドリアのターンオーバーは、軸索のミトコンドリア輸送と相関していた。また、ミトコンドリア輸送関連分子の発現やミトコンドリア生合成に関わるシグナルによるミトコンドリア輸送の変化が、ターンオーバーに影響することが示された。一方で、長期の培養下ではミトコンドリア輸送とターンオーバーの減少が認められ、これらは有髄軸索の傍絞輪部で顕著であった。実際、マウス尾神経の有髄軸索の3次元超微形態解析では、加齢に伴って異常な形態のミトコンドリアが傍絞輪部で顕著に増加していた。また、慢性進行性脱髄モデルで、有髄および脱髄軸索におけるミトコンドリアと小胞体の3次元超微形態解析を行った。その結果、慢性脱髄下では軸索のミトコンドリアが占める体積率と、個々のミトコンドリアの体積の大きな増加がみられた。この肥大化したミトコンドリアではミトコンドリアと小胞体の接触部(MAM)の密度の増加が認められ、またMAMに関連すると報告されているMfn2の発現増加を伴っていた。一方、変性した脱髄軸索においてはミトコンドリアの腫脹と同時に顕著な断片化がみられるが、MAMの密度に大きな変化は見られなかった。本脱髄モデルの結果から、軸索変性とMAMの変化は独立して制御されうること、また個々のMAMの形態的特徴とミトコンドリアの分裂融合との相関関係も明らかになった。以上の結果を原著論文として発表した。ラット脊髄神経節培養を調整し、神経細胞にミトコンドリア標的蛍光蛋白Dendra2(mitoDendra2)をレンチウイルスベクターを用いて導入した。有髄および無髄軸索において紫外線照射で色変換(緑色→赤色)後、共焦点レーザー顕微鏡下で長期(10時間以上)のライブイメージングを行い、静止ミトコンドリア内の赤色蛍光蛋白と外部から輸送される緑色蛍光蛋白のターンオーバーを観察した。その結果、多くのミトコンドリアが軸索内において非常に安定な状態で長時間静止していること、さらにより大きな静止ミトコンドリアは長時間静止することがわかった。また、変換後に色の戻る速度(ターンオーバー)と相関する因子の同定を試みたところ、軸索におけるミトコンドリアの輸送速度と輸送されるミトコンドリアの数が有意に相関することが分かった。次にミトコンドリア標識および小胞体標識蛍光蛋白を培養神経細胞に導入し、有髄および無髄軸索において共焦点レーザー顕微鏡下で長期(10時間以上)のタイムラプスイメージングを行い、静止および輸送ミトコンドリアと小胞体の動態および光学顕微鏡レベルの共分布の時間的変化を検討した。その結果、ミトコンドリアと小胞体の分布は相関関係を示し、静止ミトコンドリアが長時間滞在している軸索部分の小胞体の蛍光強度が高い傾向がみられた。また、マウスの尾神経を用いて、ミトコンドリアと小胞体の変化をミクロトーム組み込み式走査型電子顕微鏡を用いて解析を開始した。その結果、ミトコンドリアと小胞体の分布に相関関係がみられ、また豊富なミトコンドリアと小胞体の接触部(mitochondria associated membranes)がみられることがわかった。ラット脊髄神経節培養とミトコンドリア標識および小胞体標識蛍光蛋白によるライブイメージングの研究が順調に進んでいる。またミクロトーム組み込み式走査型電子顕微鏡による解析においてもデータの取得を開始できており、おおむね順調に進んでいると考えられる。昨年度に引き続き、ラット脊髄神経節(DRG)培養を観察したデータの解析を進めた。長時間静止する大きなミトコンドリアのターンオーバーと相関する因子として、軸索におけるミトコンドリアの総量やミトコンドリアの長さ(融合傾向)はあまり影響しなかった。次に、実際に輸送速度や輸送されるミトコンドリアの数の変化がターンオーバーに影響する可能性について検討を進めるため、DRG神経細胞にレンチウイルスベクターを用いてミトコンドリアとその輸送蛋白を結合するMiro蛋白を強制発現させた系を用いて、ターンオーバーの変化を解析した。Miroの強制発現はミトコンドリアの輸送を更新すると過去に報告されている。実際に強制発現させた軸索では輸送されるミトコンドリアの数が有意に増加しており、また同時にターンオーバーの速度も有意に亢進していた。次に同様にレンチウイルスベクターを用いて、ミトコンドリア融合蛋白Mfn2の変異蛋白(Mfn2R94Q)を発現させた系において変化を解析した。Mfn2変異蛋白の発現は過去の報告と同様、ミトコンドリアの輸送を抑制し、またターンオーバーも抑制した。現在、有髄軸索に注目して、これらターンオーバーが有髄軸索においてどのような時間的・空間的特徴を持つのか、解析を進めている。また昨年度に引き続いて、ミトコンドリアと小胞体に注目し、ミクロトーム組み込み式走査型電子顕微鏡を用いて、マウスの中枢神経系で行った。その結果、ミトコンドリアと小胞体の豊富な接触部(MAM、mitochondria associated membranes)が軸索において認められた。またミトコンドリアの分裂がミクログリアの活性化に伴って顕著にみられるなどの結果が得られた。現在、動物数を増やしてMAMの変化を確認するとともに、脱髄軸索におけるMAMの変化について解析を進めている。

ターンオーバーに関する研究においても興味深いデータが得られており、またミクロトーム組み込み式走査型電子顕微鏡によるデータ取得と解析も視神経に焦点を絞ってすすめており、全体としておおむね順調に進んでいると考えられる。ラット脊髄神経節培養のライブイメージングと光変換性のミトコンドリア標的蛍光蛋白を用いて、静止ミトコンドリア内の可溶性分子のターンオーバーを観察した。その結果、軸索ミトコンドリアの多くを占める静止ミトコンドリアのターンオーバーは、軸索のミトコンドリア輸送と相関していた。また、ミトコンドリア輸送関連分子の発現やミトコンドリア生合成に関わるシグナルによるミトコンドリア輸送の変化が、ターンオーバーに影響することが示された。一方で、長期の培養下ではミトコンドリア輸送とターンオーバーの減少が認められ、これらは有髄軸索の傍絞輪部で顕著であった。実際、マウス尾神経の有髄軸索の3次元超微形態解析では、加齢に伴って異常な形態のミトコンドリアが傍絞輪部で顕著に増加していた。また、慢性進行性脱髄モデルで、有髄および脱髄軸索におけるミトコンドリアと小胞体の3次元超微形態解析を行った。その結果、慢性脱髄下では軸索のミトコンドリアが占める体積率と、個々のミトコンドリアの体積の大きな増加がみられた。この肥大化したミトコンドリアではミトコンドリアと小胞体の接触部(MAM)の密度の増加が認められ、またMAMに関連すると報告されているMfn2の発現増加を伴っていた。一方、変性した脱髄軸索においてはミトコンドリアの腫脹と同時に顕著な断片化がみられるが、MAMの密度に大きな変化は見られなかった。本脱髄モデルの結果から、軸索変性とMAMの変化は独立して制御されうること、また個々のMAMの形態的特徴とミトコンドリアの分裂融合との相関関係も明らかになった。以上の結果を原著論文として発表した。神経細胞に分裂融合関連分子や輸送関連分子、分解関連蛋白の正常型および変異型を導入し、ターンオーバーの変化を観察することで、ターンオーバーに影響を及ぼす因子の同定と修飾の影響の解析を進める。またAMPKの修飾に伴うターンオーバーの変化の観察も進める。ミトコンドリア機能(膜電位)を比較するため、これらの処理下で膜電位感受性色素を用いたミトコンドリアの機能評価も行う。さらに、正常マウスの中枢・末梢神経組織を用いて、電子顕微鏡用試料を作製し、Serial Block Face- Scanning Electron Microscopy(SBF-SEM)を用いて連続電子顕微鏡画像を取得後、超微形態の3次元再構築を行い、ミトコンドリアと小胞体の相互作用の詳細な立体的分布および表面積を解析する。またミトコンドリアと小胞体の結合に関わる分子(Mfn2、VDAC1、IP3R)に対して包埋前免疫染色後にSBF-SEM観察し、ミトコンドリアと小胞体の相互作用における結合関連分子の分布を明らかにする。加齢に伴ってミトコンドリアの輸送が減少する傾向がみられることから、加齢に伴うターンオーバーの変化に注目して、ターンオーバーに影響を及ぼす因子の同定と修飾の影響について研究を進める。またミトコンドリアの生合成に関わるAMPKの修飾に伴うターンオーバーの変化の観察も進める。
MLL融合蛋白質がニッチ非依存的に自己複製を活性化する分子メカニズム

白血病は多くの場合、自己複製の過剰な活性化による無制限な造血細胞の増殖によって引き起こされる。MLL融合遺伝子はそれ単体で白血病幹細胞をin vitroで作り出すことができることから、幹細胞の居場所であるニッチを必要としていないと思われる。本研究で我々は、MLL融合遺伝子産物の機能を詳細に解析し、このがん遺伝子産物がニッチ非依存的に自己複製を活性化するメカニズムを明らかにした。白血病を引き起こすMLL融合蛋白質はニッチ非依存的な自己複製を促進する事で病気を引き起こしている。我々は最近、MLL融合蛋白質複合体が転写と共役してクロマチンに結合する事で過去に転写された遺伝子の転写を再活性化するという事を報告した。このような「外的環境に影響を受けずにこれまでに発現していた遺伝子を再活性化するメカニズム」はMLL融合蛋白質がニッチ非依存的に自己複製を促進する基盤であると考えられる。MLL融合蛋白質複合体が特定の「過去に転写された遺伝子」を認識するために必要な共作用因子を同定するために、我々はまずMLL融合蛋白質複合体の構成因子であるLEDGFがクロマチン上で形成する複合体を解析する事に取り組んだ。具体的にはLEDGFを293T細胞に発現させ、その共作用因子を質量分析によって同定するという実験を行った。その結果、既知のLEDGF結合因子に加えて、十種類程度の新規結合因子が同定された。それらの多くは機能が分かっていないタンパク質であり、その生物学的な重要性はすぐには説明できないものであった。今後は、MLL融合蛋白質によるマウス白血病モデルと新規結合因子に対するshRNAなどを用いて、MLL融合蛋白質による白血病化のプロセスにおいて新たに同定された結合因子が重要であるかを検証していく。もし、MLL白血病細胞の増殖に重要であるという事が分かれば、それらの因子はMLL融合蛋白質によるニッチ非依存的な自己複製の促進に重要であるという事を示唆する。MLL融合蛋白質は「外的環境に影響を受けずにこれまでに発現していた遺伝子を再活性化するメカニズム」を介して、ニッチ非依存的に自己複製を促進し、白血病を引き起こす。LEDGFは自身に含まれるPWWPドメインを介してクロマチンと結合していることから、次にPWWPドメインが結合しているヌクレオソームとその他の共作用因子を質量分析にて解析した。その結果PWWPドメインはH3K36me2/3に特異的に結合していることが確認されたが、他の共作用因子は同定されなかった。これまでの解析の結果、LEDGFがPWWPドメイン以外の構造を介してクロマチン上で結合する因子の機能によって特定のクロマチンにリクルートされると考えられる。今後は同定された新規結合因子の機能を一つ一つ解析することでMLL融合タンパク質が特定のクロマチンを認識するメカニズムが明らかになると期待される。分子腫瘍学初年度はLEDGFがクロマチン上で形成している複合体をアフィニティー精製し、質量分析にて解析することを目標に掲げた。3回同様の実験を行い、質量分析を行った結果、再現性を持って共精製される因子を多数同定した。そのうちの幾つかの因子については抗体が市販されていたため、IP-ウエスタンによって結果の正当性を確認することができた。従って初年度の目標は十分に達成できたといえる。今回、MLL融合蛋白質がニッチ非依存的な自己複製を促進する上で、重要な役割を果たしている可能性があるタンパク質が多数同定されたが、それらの候補タンパク質の中で真にMLL融合蛋白質依存的な転写活性化に必要な因子を見極める必要がある。それにはshRNAを用いた遺伝学的な解析が常法だが、現時点では候補タンパク質が多すぎて、全ての因子をこの方法で調べることはできない。今後はChIP-qPCRなどの手法でMLLの標的遺伝上で共局在している因子を選別し、それらを優先的に解析していく。研究はほぼ予定通り進捗し、その過程で予定した経費が使われたが、数パーセント残る結果となった。小額が未使用となったが特別に大きな研究計画の変更があったわけではなく、次年度においても特に研究計画の変更を伴わずに使用できる範囲内である。生じた次年度使用額は小額であり、特に研究計画の変更を伴わなくとも有効に使用できる範囲に収まっている。従って、当初の研究計画度通り研究を進める
超強酸性層状粘土鉱物によるポルフィリンの合成

本研究は、粘土鉱物特有のナノメートルオーダーの細孔空間を有機反応場として活用することによって、ナノメートルサイズの分子径を有する大環状複素環化合物であるポルフィリンの効率的な合成が可能となることを明らかにした.メリ-テトラ置換ポルフィリンは、構成アルデヒドとピロールの4分子交互縮重合・環化、そして脱水素酸化過程を経て形成される.従来均一系酸である三弗化ホウ素やトリフルオロ酢酸を用いることにより、芳香族アルデヒドから対応するポルフィリンが合成されることがわかっていた.しかし、ポルフィリン化合物の生成の他に、非環状重合物が多量に生成し、これら副生成物から望みのポルフィリン化合物を純度良く単離するのに、多くの手間がかかる欠点があり、より簡便で効率的な合成法の確立が望まれていた.本研究では、粘土鉱物モンモリロナイトの中で、K10と名付けられた粘土が、強い酸性と、30-50A^^。のメソ孔を多くもつ鉱物であることに着目し、これを限定された有機反応場として利用すれば、分子モデル計算よりオリゴマーから分子内閉環する過程が有利となり、目的とするポルフィリン環の形成が容易になると予想し、検討を進めた結果、従来法に匹敵する収率でメソ-テトラアリールポルフィリンが生成することを見い出した.本法では、副生成物が粘土鉱物に選択的に吸着され、目的のポルフィリン化合物の単離が格段に容易となる点が大きな特徴である.メリ-テトラアリールポルフィリンは、有機材料としてその物性に大きな興味が持たれており、本法によって、簡便にしかも純度良く合成されることによって、新たな物性が見い出されるものと期待される。また、限定された反応場で有機反応を高度に制御する研究も、今後更なる発展が期待される。
大気中の変異原物質に対して加齢動物が示す感受性の定量的評価

老化現象が変異原物質感受性に及ぼす影響を明らかにするため、in vivoでの突然変異の検出が可能なgpt deltaマウスを用いbenzo[a]pyrene(B[a]P)により肺に発生する突然変異の加齢に伴う変化を定量的に解析した。若齢期、壮年期、老齢期に相当する3、11、24ヶ月齢のgpt deltaマウスに1匹当たり1mgのB[a]Pを気管内投与した。投与14日後に解剖し肺の突然変異体頻度(Mutant Frequency、MF)を解析した。対照群についてみると、MFは3ヶ月齢(0.7x10-5)から11ヶ月齢(1.1x10-5)にかけて増加し、24ヶ月齢ではさらなる増加は認められなかった。B[a]P投与群では、MFは3ヶ月齢(2.7x10-5)で最も高く、11ヶ月齢(1.7x10-5)にかけて減少し、24ヶ月齢では再び増加した。対照群に対するB[a]P投与群の突然変異体頻度の比は3、11、24ヶ月齢でそれぞれ3,9、1.4、2.3倍であった。これらの観察から、肺での変異原物質に対する感受性は若齢期に最も高く、その後、壮年期に向けて減少し、さらに加齢が進むと感受性が増加することが明らかになった。突然変異スペクトルを解析したところ、加齢に伴い大きな変化が認められた。対照群ではG>A塩基置換が11、24ヶ月で顕著に増加していた。それに対してB[a]P投与群では、G>T塩基置換が3ヶ月では主要な突然変異であったが、加齢に伴い減少し、その代わり、G>A塩基置換が加齢と共に増加した。代謝酵素の活性等の加齢による変化を調べた結果、B[a]Pを投与した肺中のグルタチオンSトランスフェラーゼ(GST)-αの発現量は加齢と共に減少し、24ヶ月齢では対照群と差が認められない程度にまで減少した。GST-πの発現量は加齢と共に増加したが、名月齢の対照群と比較して有意な差異は認められなかった。突然変異頻度と薬物代謝酵素の発現量の間に顕著な相関性は認められなかった。老化現象が変異原物質感受性に及ぼす影響を明らかにするため、in vivoでの突然変異の検出が可能なgpt deltaマウスを用いbenzo[a]pyrene(B[a]P)により肺に発生する突然変異の加齢に伴う変化を定量的に解析している。若齢期、壮年期、老齢期に相当する3、11、24ヶ月齢のgpt deltaマウスに1匹当たり1mgのB[a]Pを投与した。対照群についてみると、MFは3ヶ月齢(0.7x10^<-5>)から11ヶ月齢(1.1x10^<-5>)にかけて増加し、24ヶ月齢ではさらなる増加は認められなかった。B[a]P投与群では、MFは3ヶ月齢(2.7x10^<-5>)で最も高く、11ヶ月齢(1.7x10^<-5>)にかけて減少し、24ヶ月齢では再び増加した。対照群に対するB[a]P投与群の突然変異体頻度の比は3、11、24ヶ月齢でそれぞれ3.9、1.4、2.3倍であった。

これらの観察から、肺での変異原物質に対する感受性は若齢期に最も高く、その後、壮年期に向けて減少し、さらに加齢が進むと感受性が増加することが明らかになった。来年度は、対照群やB[a]P投与群での突然変異体頻度の加齢変化に伴い、どのように突然変異スペクトルや薬物代謝酵素の活性等が変化するかを明らかにし、加齢による変異原物質への感受性の変化の原因を明らかにすることを計画している。老化現象が変異原物質感受性に及ぼす影響を明らかにするため、in vivoでの突然変異の検出が可能なgpt deltaマウスを用いbenzo[a]pyrene(B[a]P)により肺に発生する突然変異の加齢に伴う変化を定量的に解析している。昨年度は、若齢期、壮年期、老齢期に相当する3、11、24ヶ月齢のgpt deltaマウスに1匹当たり1mgのB[a]Pを投与した。投与14日後に解剖し肺の突然変異体頻度(Mutant Frequency、MF)を解析した。その結果、肺での変異原物質に対する感受性は若齢期に最も高く、その後、壮年期に向けて減少し、さらに加齢が進むと感受性が増加することが明らかになった。今年度、突然変異スペクトルを解析したところ、加齢に伴い大きな変化が認められた。対照群ではG>A塩基置換が11、24ヶ月で顕著に増加していた。それに対してB[a]P投与群では、G>T塩基置換が3ヶ月では主要な突然変異であったが、加齢に伴い減少し、その代わり、G>A塩基置換が加齢と共に増加した。代謝酵素の活性等の加齢による変化を調べた結果、B[a]Pを投与した肺中のグルタチオンSトランスフェラーゼ(GST)-αの発現量は加齢と共に減少し、24ヶ月齢では対照群と差が認められない程度にまで減少した。GST-πの発現量は加齢と共に増加したが、各月齢の対照群と比較して有意な差異は認められなかった。突然変異頻度と薬物代謝酵素の発現量の間に顕著な相関性は認められなかった。