hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スギ花粉症の免疫疫学的研究

京都府南部のある町の唯一の公立小中学校の児童生徒を対象として20082010年の毎年5月に質問票による症状の調査と血清検査を行った(対象者数は277-300人で受験者は232-242人)。スギ花粉への曝露は各年の24月のダーラム式捕集法によるスギ花粉飛散量の毎日の合計数で評価した。スギ花粉特異的IgE抗体が陽性の者は毎年約55%であり、抗体が陽性でその年の34月に目または鼻のアレルギー症状が3週間以上持続したスギ花粉症確定的有症状者は1925%であり、スギ花粉飛散量と比例していた。京都府南部のある町の唯一の公立小中学校の児童生徒を対象として、2008年5月に質問票による調査と血清検査を行った。当年の当該地域の24月のスギ花粉飛散量はダーラム式補集法により合計2972個とやや多量であった。小中学校在籍者300人のうち242人(80.7%)に血清検査を行ったところ、スギ花粉特異的IgE抗体の分布は陰性が35.1%、CAPスコア1が5.8%、2-3が26.0%、4以上が33.1%であった。ダニ特異的IgE抗体の分布は、陰性が48.7%、CAPスコア1が1.7%、2-3が17.7%、4以上が31.8%であった。このうち当年の症状に関する質問に回答があった224人のうち、スギ花粉抗体が陽性で当年34月にスギ花粉症様症状(くしゃみ、鼻みず、鼻づまり、鼻がかゆい、目がかゆい、涙が出る、目がごろごろするのいずれか)が出た者(確定者+疑い者)は54.0%であり、症状が3週間以上続いた者(確定者)は25.4%であり、スギ特異的IgE抗体価の分布と有症状者は通常の年よりもやや多かった。また、過去14年間のデータから、スギ花粉およびダニ抗原特異的IgE抗体では、特に199102年出生コホートで、それ以前の出生年コホートより、小学校1年生時以後、加齢に伴ういずれの年齢でも抗体値が高いという出生年コホート効果がみとめられた。スギ花粉特異的IgE抗体値は加齢に伴う増加がみられたが、ダニ抗原特異的IgE抗体値ではみられなかった。スギおよびヒノキ花粉飛散量は1980年代よりも1990年代半ば以降に増加しているが、これらが出生年コホート効果の原因となりうるかの判断はむずかしかった。出生年コホート効果はダニ抗原でもみられるため、この世代での抗原感作の亢進に関する何らかの機序も考える必要がある。京都府南部のある町の唯一の公立小中学校の児童生徒を対象として、2009年5月に質問票による調査と血清検査を行った。当年の当該地域の24月のスギ花粉飛散量はダーラム式補集法により合計5592個と多量であった。小中学校在籍者288人のうち220人(84%)に血清検査を行ったところ、スギ花粉特異的IgE抗体の分布は陰性が29.7%、CAPスコア1が7.3%、2-3が29.3%、4以上が33.6%であった。ダニ特異的IgE抗体の分布は、陰性が45.2%、CAPスコア1が4.7%、2-3が16.8%、4以上が33.1%であった。このうち当年の症状に関する質問に回答があった220人のうち、スギ花粉抗体が陽性で当年34月にスギ花粉症様症状(くしゃみ、鼻みず、鼻づまり、鼻がかゆい、目がかゆい、涙が出る、目がごろごろする、のいずれか)が出た者(確定者+疑い者)は58.6%であり、症状が3週間以上続いた者(確定者)は28.6%であり、スギ特異的IgE抗体価の分布と有症状者は通常の年よりも多かった。1994年以降の観察で、小学校入学時にスギ花粉特異的IgE抗体が陰性であり、6年間でRASTスコア2以上となった32人と小学校在学中持続的に陰性であった119人とを対象としたとき、入学時にダニ特異的IgE抗体陽性であることが、6年間にスギ花粉特異的IgE抗体が陽転することに対するオッズ比は、男児で2.63(95%信頼区間1.12-6.16)、女児で4.25(同1.98-9.13)であった。就学前にダニに感作されている学童は有意にスギに感作されるが、学童期に新たに感作される者では、就学前にダニに感作されていない者が多かった。

京都府南部のある町の唯一の公立小中学校の児童生徒を対象として、2009年5月に質問票による調査と血清検査を行った。当年の当該地域の24月のスギ花粉飛散量はダーラム式補集法により合計793個と少量であった。小中学校在籍者277人のうち232人(84%)に血清検査を行ったところ、スギ花粉特異的IgE抗体の分布は陰性が45%、CAPスコア1が5%、2-3が30%、4以上が20%であった。ダニ特異的IgE抗体の分布は、陰性が48%、CAPスコア1が4%、2-3が16%、4以上が32%であった。このうち当年の症状に関する質問に回答があった226人のうち、スギ花粉抗体が陽性で当年34月にスギ花粉症様症状(くしゃみ、鼻みず、鼻づまり、鼻がかゆい、目がかゆい、涙が出る、目がごろごろする、のいずれか)が出た者(確定者+疑い者)は44%であり、症状が3週間以上続いた者(確定者)は19%であり、スギ特異的IgE抗体価の分布と有症状者は通常の年よりも少なかった。スギ花粉特異的IgE抗体価の分布、並びに同抗体陽性者およびスギ花粉有症状者の有病率は、各シーズンのスギ花粉飛散量と明らかな関連をみとめた。また、年齢が高くなるほど、スギ花粉およびダニ特異的IgE抗体陽性者および抗体価の高い者が多くなったが、性差についてはダニでは男子で陽性者や高抗体価の者が多かったのに対して、スギ花粉では性差はあまりみられなかった。ダニでは高抗体価の者は、小学校低学年からすでに一定の割合で存在し、年齢とともにはあまり増加しなかったが、スギ花粉では高抗体価の者は小学校入学以前には比較的少なく、入学後に増加するようにみうけられた。スギ花粉およびダニにおけるこのような違いは、スギ花粉症の病態が、従来の小児アレルギー・アトピー体質とはやや異なることを示唆している。
おとり遺伝子を用いた変形性関節症への新規遺伝子治療法の応用

顎関節における未分化間葉系細胞を用いてEGFにより促進された細胞遊走が,抗uPA抗体や,合成uPA阻害剤によって抑制された.EGFはまた,uPAやuPAレセプター(uPAR)を蛋白発現とmRNAの発現,同様に,転写因子activator protein-1(AP-1)の転写活性を増大させた.これらはデキサメサゾン(DEX)で処理することにより抑制された.細胞遊走におけるEGFとDEXの相反効果は,転写因子AP-1の介在する事が示唆された.DEXは,uPAやuPARの発現を抑制し,このuPAとuPARの相互作用は,顎関節における変形性関節症に対し有効的な治療になりうる可能性が示唆された.変形性関節症を含む顎関節疾患の病態解明にも生化学的検討が応用し,様々なサイトカインが関節組織の線維芽細胞,軟骨細胞や未分化間葉系細胞からの基質破壊酵素の産生を誘導し,骨・軟骨破壊が進行していくことを解明した.ヒトより採取した顎関節組織や,培養細胞を使って,腫瘍壊死因子αなどの炎症性サイトカインが転写因子NF-kBを介して線溶系酵素のプラスミノーゲンアクチベーター産生を亢進させるとともに,金属プロテアーゼの産生を促進し,骨・軟骨破壊が進行してくことを検証した.さらに,本研究では,おとり遺伝子により転転写因子のプロモーター領域への結合を阻害するという新しい概念による遺伝子治療を,極めて安全性の高いウイルスベクターを用いて変形性関節症の治療に応用し,顎関節疾患の新しい治療としての基礎的資料を確立する事ができた.さらに,現在まで剖検時にヒト顎関節頭を採取し,変形部において転写因子NF-kBに活性化がみられる事を解明した.本課題では,臨床試験にむけての準備段階として動物モデルおける変形性関節症への治療効果を検討する事が目的なので,動物モデルにおいて活性化している転写因子の解析が重要となる.そこで大腿骨頭における変形性関節症の動物モデルを顎関節に応用して変形性関節症モデルを作成し,組織内において活性化している転写因子をバンドシフトアッセイにより検討した.本研究は以後のおとり遺伝子治療の展開における標的転写因子の選択に関する資料となる.そして,NF-kBを標的にしたおとり遺伝子は培養関節細胞においてuPAやMMPsなどの強力な基質破壊酵素の同時抑制が可能であることが解明できた.また,臨床応用に展開していく段階として,動物モデルの変形性関節症でもおとり遺伝子導入が同様に分子発現を抑制できるか,あるいは他に発現抑制している分子があるのかを詳細な検索まで終了した.顎関節における未分化間葉系細胞を用いてEGFにより促進された細胞遊走が,抗uPA抗体や,合成uPA阻害剤によって抑制された.EGFはまた,uPAやuPAレセプター(uPAR)を蛋白発現とmRNAの発現,同様に,転写因子activator protein-1(AP-1)の転写活性を増大させた.これらはデキサメサゾン(DEX)で処理することにより抑制された.細胞遊走におけるEGFとDEXの相反効果は,転写因子AP-1の介在する事が示唆された.DEXは,uPAやuPARの発現を抑制し,このuPAとuPARの相互作用は,顎関節における変形性関節症に対し有効的な治療になりうる可能性が示唆された.関節細胞の基質破壊酵素産生において,TNF αなどの炎症性サイトカインやNF-kBなどの転写因子の病態成立への関与機序を検証し,本研究の臨床応用にむけての以下のとおり導入条件の確立と導入効果の解析を行った.1)TNFαによる基質破壊酵素の産生:培養関節細胞における炎症性サイトカイン(TNFα,IL-1)が与える基質破壊酵素(uPA,MMPs)の産生への影響を検討した.また,おとり遺伝子戦略では標的転写因子の適切な選択が重要であるが,関節細胞においてTNF α共存下でNF-kBが強力に活性化する事をバンドシフトアッセイにより確認し, TNFαが本戦略の標的転写因子として適応できるかを検証した.2)ヒト関節組織における蛋白発現の解析:本戦略には生体において,おとり遺伝子療法の標的分子が活性を示している事が原則になる.そこで,ヒト関節組織でのTNFα,uPA,MMP-1の局在を免疫組織化学的染色により検索すると,軟骨細胞の周囲に同調して局在しており,密接な相互作用を示している可能性が示唆された.そこで,基質破壊酵素の生理活性をin situ zymographyにて解析した.3)基質破壊酵素産生におけるおとり遺伝子導入効果の検討:変形性関節症へのNF-kBを標的としたおとり遺伝子治療を展開する基礎的資料を得るために,関節細胞にHVJ-リポソーム法にておとり遺伝子を導入し,TNFα刺激によるuPAおよびMMPs発現に与える効果をNorhtern blotにて検討し,抑制効果を解析した.細胞培養実験により各種サイトカイン刺激が与えるuPA,MMPsの発現状況の解析関節由来細胞における炎症性サイトカインの基質破壊酵素産生機構についての以下の検討を行った.関節由来細胞を分離培養し,TNFα刺激によりuPAやMMP-1の発現量が,TNF αの濃度に依存性してuPAおよびMMP-1のmRNA発現が亢進することを解析した.また,関節細胞はTNFα共存下でNF-kBの活性化がみられる事をバンドシフトアッセイにより確認した.ヒト顎関節頭組織におけるTNFα,uPAおよびMMP-1の局在を病理学的に検索し軟骨細胞の周囲基質での発現を認め,生体内において密接な相互作用を示している可能性が示唆された.

組織中の基質破壊活性をin situ zymographyにより解析した.関節軟骨細胞をTNFαで刺激すると,転写因子NF-kB,Sp1の活性化がみられることを,バンドシフトアッセイにより確認した.動物に作成した変形性関節症組織において導入条件を確立した.LacZ発現ベクターをHVJ-リポソーム法により癌組織に導入し,効果的遺伝子導入法を観察・確立したNF-kB,Sp1を標的とした合成オリゴを,HVJ-リポソーム法を用いて,関節軟骨細胞に100%導入できる条件を確立した.NF-kB,Sp1に対するおとり遺伝子を導入し,関節軟骨由来細胞のuPA,MMP-1産生を抑制できることを解明した.口腔外科学Hemagglutinating Virus of Japan (HVJ)を用いたHVJ-リポソーム法を応用して破骨癌細胞を用いて,安全かつ確実におとり遺伝子を導入できる方法を確立した.従来の遺伝子導入法である合成リポソームをに安定的におとり遺伝子を封入する方法の樹立にいたった.一方で受精鶏卵を使用し,HVJの大量培養やウシ赤血球を用いた凝集能の測定により,ウイルス力価の定量化が可能となっている.これにより大量培養したHVJに紫外線を照射して,ゲノムRNAを断片化して失活させ,HVJウイルスの外套蛋白の融合能のみを保存させたHVJ particleを調製した.このHVJ particlesとおとり遺伝子を含有するリポソームを厳重な温度制御により融合させ,おとり遺伝子含有HVJ-リポソームを作成した.このHVJ-リポソームを培養液に添加し,さらに詳細な温度制御により培養癌細胞と膜癒合により封入されたおとり遺伝子を培養癌細胞に導入させることを可能にした.申請時の実験計画のとおり,動物を用いた関節細胞の培養に成功し,さらに基質破壊酵素産生においてTNF αなどの炎症性サイトカインやNF-kBなどの転写因子の関与を検証まで到達した,さらに,臨床応用にむけて,遺伝子導入条件の確立と導入効果の解析までを終了した.骨由来培養細胞の基質破壊酵素産生にTNF αなどの炎症性サイトカインが関連しており,その遺伝子発現にNF-kBなどの転写因子が関与していることを確認する.また,おとり遺伝子による基質破壊酵素発現制御による変形性関節症の治療に対して,培養細胞や骨由来肉腫細胞を用いて,HVJ-リポソーム法により,おとり遺伝子を安定的に遺伝子導入する条件を検証する.今後,重ねて再試・再現実験を行い,臨床応用にむけて導入条件の完全なる確立や導入効果の解析を行い,再現性について確認する.培養細胞の研究成果により,おとり遺伝子は複数の基質破壊酵素の発現が同時抑制できる事が解明できる.そこで本戦略の有効性について動物モデルでの検証に発展していく事が必要である.おとり遺伝子の合成を当面は遺伝子作成を専門とする企業に委託する予定であったが,本研究施設内で極めて廉価に遺伝子合成をする装置の使用開始により,研究費用を大幅に減額させて,予定どおりの研究を遂行する事が可能になった.また,研究試薬については,必要額を執行していったが,本研究では,特殊な試薬,器材を必要としないので,本研究施設の共同研究施設の器材や試薬の使用が可能であり,執行額を押さえる事ができた.
スピンによる高熱伝導物質における磁気的ゼーベック効果の検証

磁気的なゼーベック効果を観測することを目的として研究を行っている.(1)スピンによる熱伝導が大きい低次元量子スピン系の単結晶試料を作成する.(2)単結晶試料に磁場を印加した状態で,その両端に温度差つけ,両端についた磁化勾配を調べる装置を作成する.(3)磁気的ゼーベック効果の測定を行い,磁場勾配の結果を解析し理論との比較を行う.以上のような流れで研究を行う.この現象は,ゼーベック効果の磁気素励起版である.磁場を印加することによって,磁場に平行な方向を持つ磁気素励起の数を増やす.この素励起が熱を運ぶ場合,ゼーベック効果と同様に,その素励起が試料中で偏り,磁化勾配が発生する.この磁化勾配が磁気ゼーベック効果によるものである.これは,一般的に知られていない「スピンが熱を運ぶ」ことに基づく現象である.1.低次元量子スピン系物質の単結晶育成2本足梯子格子系Ca_9La_5Cu_24O_41は,150K周辺の温度においてスピンによる熱伝導がフォノンによる熱伝導と比較して非常に大きな物質であり,磁気ゼーベック効果を調べるために最適である.この物質の単結晶をTSFZ法により育成した.粉末X線回折,背面ラウエ写真,帯磁率,熱伝導率の結果から,単結晶の育成に成功したことを確認した.2.磁気的ゼーベック効果測定装置の作製μSRにより試料両端に磁化勾配が存在するかどうかを調べるための装置を作製した.この装置を用いることにより,磁場中のもと,試料両端に温度差を発生させてμSR時間スペクトルを調べることができる.3.磁気的ゼーベック効果の測定2007年3月に英国にある理研RALにおいて,試料に発生した温度勾配を観測するため,パルス貼SRの実験を行う予定である.本年度中に結果が明らかになる.磁気的なゼーベック効果を観測することを目的として研究を行っている。(1)スピンによる熱伝導が大きい低次元量子スピン系の単結晶試料を作成する。(2)単結晶試料に磁場を印加した状態で、その両端に温度差つけ、両端の磁化率を別々に測定する装置を作成する。(3)磁気的ゼーベック効果の測定を行い、磁場勾配の結果を解析し理論との比較を行う。以上のような流れで研究を行う1.低次元量子スピン系物質の単結晶育成2本足梯子格子系Sr_<14>Cu_<24>O_<41>、Ca_9La_5Cu_<24>O_<41>は、150K周辺の温度においてスピンによる熱伝導がフォノンによる熱伝導と比較して非常に大きな物質であるため、磁気ゼーベック効果を調べるために最適な物質であることが分かった。そのため、この物質の単結晶をTSFZ法により育成した。粉末X線回折実験の結果から単相であることを確認し、背面ラウエ法により単結晶であることを確認した。帯磁率、熱伝導率の温度依存性を測定し、その結果が今までの報告通りであることを確認した。2.磁気的ゼーベック効果測定装置の作製試料両端の局所的な磁化の値を測定するため、ホール素子を用いて装置を作製することにする。単結晶試料両端にホール素子を取り付けた状態で、磁場を印加し、試料両端に温度差を発生させて測定を行う。この装置は作成途中であり、現在ある磁場中熱伝導測定装置を改造し、磁気的ゼーベック効果測定装置も測定可能にする作業を行っている。磁気的なゼーベック効果を観測することを目的として研究を行っている.(1)スピンによる熱伝導が大きい低次元量子スピン系の単結晶試料を作成する.(2)単結晶試料に磁場を印加した状態で,その両端に温度差つけ,両端についた磁化勾配を調べる装置を作成する.(3)磁気的ゼーベック効果の測定を行い,磁場勾配の結果を解析し理論との比較を行う.以上のような流れで研究を行う.この現象は,ゼーベック効果の磁気素励起版である.磁場を印加することによって,磁場に平行な方向を持つ磁気素励起の数を増やす.この素励起が熱を運ぶ場合,ゼーベック効果と同様に,その素励起が試料中で偏り,磁化勾配が発生する.この磁化勾配が磁気ゼーベック効果によるものである.これは,一般的に知られていない「スピンが熱を運ぶ」ことに基づく現象である.1.低次元量子スピン系物質の単結晶育成2本足梯子格子系Ca_9La_5Cu_24O_41は,150K周辺の温度においてスピンによる熱伝導がフォノンによる熱伝導と比較して非常に大きな物質であり,磁気ゼーベック効果を調べるために最適である.この物質の単結晶をTSFZ法により育成した.粉末X線回折,背面ラウエ写真,帯磁率,熱伝導率の結果から,単結晶の育成に成功したことを確認した.2.磁気的ゼーベック効果測定装置の作製μSRにより試料両端に磁化勾配が存在するかどうかを調べるための装置を作製した.この装置を用いることにより,磁場中のもと,試料両端に温度差を発生させてμSR時間スペクトルを調べることができる.3.磁気的ゼーベック効果の測定2007年3月に英国にある理研RALにおいて,試料に発生した温度勾配を観測するため,パルス貼SRの実験を行う予定である.本年度中に結果が明らかになる.
記憶と社会的行動に果たす海馬CA2領域の機能解明

本研究の目的は、機能の不明な部分の多かった海馬CA2領域を介した神経回路の担う記憶や社会的行動に果たす役割を解明することである。標的遺伝子組み換え法によりCA2神経細胞の神経活動のコントロールを可能とするために、DNA組換え酵素Creまたはテトラサイクリントランスアクチベーターを標的遺伝子座(Rgs14、Amigo2、Abatなど)へ挿入したマウスや、マウス生体内におけるCre活性を検証するための新規レポーターマウスを作製し解析を行った。本研究課題において作製された遺伝子改変マウスは、高次脳機能の研究に有用なツールとなることが期待される。本研究の目的は、海馬CA2領域を介した神経回路の担う記憶学習や社会的行動に果たす役割を解明することであり、シナプス伝達、可塑性を担う分子を標的としたCA2選択的遺伝子改変マウスの作製と解析を進めている。そのため、(1) Cre活性およびテトラサイクリン投与依存的に、CA2領域のシナプス伝達を阻害する破傷風毒素軽鎖(TeNT)を発現するマウスを作製し、電気生理学的解析、行動学的解析を行うこと、(2)CA2で重要な機能を果たしていると予想される分子を標的としてCre/loxP組換え系を用いたCA2選択的コンディショナルノックアウト(KO)マウスを作製、または、(3) Cre活性依存的またはテトラサイクリン依存的にCRISPR/Casシステムを用いてCA2選択的にKOして(1)と同様に解析することを計画した。(1)については、Rgs14-floxed STOP-tTAノックインマウスを作製し使用することで、TeNT発現マウスを樹立することができた。このマウスにおいて長期間のTeNTの発現が異常行動、特に攻撃性の亢進という極めて興味深い表現型を示すことが見出されたが、その行動の責任領域がCA2であるのか、現在、免疫組織化学的解析及び他のレポーターマウス等を用いることで検証中である。(2)について、S100b-, Abat-iCreノックインマウスを用いて、CA2選択的コンディショナルKOマウス樹立のための交配を継続している。(3)について、数種の標的遺伝子を対象とした変異導入条件を検証し、少なくともES細胞においてはゲノムDNAへの変異導入が可能であることを確認できた。現在、Cas9発現マウスとCreまたはtTAドライバーマウスとの交配による新規コンディショナルKOマウス作製法を開発中であり、その手法が確立されしだいCA2選択的KOマウス作製を進める。本研究の目的は、海馬CA2領域を介した神経回路の担う記憶学習や社会的行動に果たす役割を解明することであり、シナプス伝達、可塑性を担う分子を標的としたCA 2選択的遺伝子改変マウスの作製と解析を進めている。そのため、(1) Cre活性およびテトラサイクリン投与依存的に、CA2領域のシナプス伝達を阻害する破傷風毒素軽鎖(TeNT)を発現するマウスを作製し、電気生理学的解析、行動学的解析を行うこと、(2)CA2で重要な機能を果たしていると予想される分子を標的としてCre/loxP組換え系を用いたCA2選択的コンディショナルノックアウト(KO)マウスを作製、または(3) Cre活性依存的またはテトラサイクリン依存的にCRISPR/Casシステムを用いてCA2選択的にKOして(1)と同様に解析することを計画した。(1)については、Rgs14-floxed STOP-tTAノックインマウスを作製し使用することでTeNT発現マウスを樹立し、このマウスにおいて長期間のTeNTの発現が異常行動、特に攻撃性の亢進という極めて興味深い表現型を示すことが見出されたが、免疫組織化学的解析及び他のレポーターマウス等を用いて検証した結果、CA2での発現が確認されなかった。(2)について、S100b-、Abat-iCreノックインマウスについても同様に、CA2選択的なCre活性が認められなかった。しかし新規のCas9発現マウス樹立が必要であると考えられたため現在作製中であり、樹立されしだいCA2選択的KOマウス作製を進める。(1)Rgs14-tTA-TeNT発現マウスでは、ドキシサイクリン非投与による恒常的なTeNT発現が新生仔の致死を引き起こすが、ドキシサイクリン投与による致死性の回避が可能となったことで繁殖効率が高まり詳細な解析を行うことができた。しかしレポーターマウスを用いtTA活性を検証した結果、予想外なことにCA2領域に明確な活性が認められなかった。現在はAmigo2-floxed STOP-tTAノックインマウス作製に着手している。(2)S100b-、Abat-iCreノックインマウスを用いてCA2選択的コンディショナルKOマウス樹立を試みた。問題となっていた繁殖効率については改善されたが、レポーターマウスによりCre活性を検証したところ、両系統ともCA2錐体細胞での活性は確認されなかった。現在は特異性がやや低いもののCA2錐体細胞で活性が確認されているCacng5-、Rgs14-iCreマウスを用いて交配を継続しつつ、別の遺伝子(Pcp4等)を対象として新規iCreマウス作製を計画中である。(3)Cre活性依存的またはテトラサイクリン依存的Cas9発現マウスを入手していたが、オフターゲット効果を回避するための改良型Cas9(SpCas9-HF1)が開発されたことにより、これを利用した新規Cas9発現マウスが必須であると考えられたため、その作製に着手した。

本研究の目的は、海馬CA2領域を介した神経回路の担う記憶学習や社会的行動に果たす役割を解明することであり、シナプス伝達、可塑性を担う分子を標的としたCA 2選択的遺伝子改変マウスの作製と解析を試みた。そのため、(1) Cre活性およびテトラサイクリン投与依存的に、CA2領域のシナプス伝達を阻害する破傷風毒素軽鎖(TeNT)を発現するマウスを作製し、電気生理学的解析、行動学的解析を行うこと、(2)CA2で重要な機能を果たしていると予想される分子を標的としてCre/loxP組換え系を用いたCA2選択的コンディショナルノックアウト(KO)マウスを作製、または(3) Cre活性依存的またはテトラサイクリン依存的にCRISPR/Casシステムを用いてCA2選択的にKOして(1)と同様に解析することを計画した。(1)については、まずRgs14-tTAノックイン/TeNT発現マウスを樹立し、このマウスにおいて長期間のTeNTの発現が異常行動、特に攻撃性の亢進という極めて興味深い表現型を示すことが見出されたが、その責任部位がCA2領域である可能性は低いと考えられたため、本研究課題での解析については保留した。Amigo2-tTAノックインマウスを作製し同様に解析を行ったところ、情動性の変化と思われる異常行動を示すと共に、TeNTの発現が約10日間継続すると致死となることが明らかとなった。現在、これらの表現型にCA2領域の神経活動が関与するか検証を続けている。(2)については、結果的にCA2領域に高い選択性を持ったCre発現マウスを樹立することができなかった。(3)について、オフターゲット効果が低減するよう改良されたCas9であるSpCas9-HF1発現マウス樹立が必要であると考えられたため作製に着手したが、並行して申請者の行った予備実験では変異導入効率がやや低下する可能性が示唆された。同様に改良されたeSpCas9との性能を比較し、より効率の高いCas9を用いた発現マウスの作製をおこなう。本研究の目的は、機能の不明な部分の多かった海馬CA2領域を介した神経回路の担う記憶や社会的行動に果たす役割を解明することである。標的遺伝子組み換え法によりCA2神経細胞の神経活動のコントロールを可能とするために、DNA組換え酵素Creまたはテトラサイクリントランスアクチベーターを標的遺伝子座(Rgs14、Amigo2、Abatなど)へ挿入したマウスや、マウス生体内におけるCre活性を検証するための新規レポーターマウスを作製し解析を行った。本研究課題において作製された遺伝子改変マウスは、高次脳機能の研究に有用なツールとなることが期待される。(1)Rgs14-tTA-TeNT発現マウスでは、ドキシサイクリン非投与による恒常的なTeNT発現が新生仔の致死を引き起こすことが明らかとなり、繁殖効率が下がったことで充分な解析個体数が得られず、網羅的な行動テストバッテリーを開始するまで至らなかった。また、適切なレポーターマウスが存在しなかったためにtTA及びTeNTの発現領域を確定させることができなかった。現在はRgs14-tTA-TeNT発現マウスへのドキシサイクリン投与条件を検討し、繁殖効率を高めることができている。また、tTA活性細胞を的確に標識できるレポーターマウスも入手して、活性を検証中である。
転写翻訳速度制御因子の探索と制御機構の解明

1.大腸菌からの転写翻訳因子遺伝子クローニング:転写翻訳因子に関わる未知因子として、大腸菌由来rimM、era、rbfA、rsgA、cspEの5つの遺伝子をクローニングし、発現,精製した。また、翻訳制御を観察するために好適と考えられる遺伝子secMをクローニングし、実験材料として様々な発現パターンに使用するための7種類のプラスミドを構築した。2. N末端ペプチド付加による転写翻訳制御機構の解明:大腸菌の無細胞タンパク質合成系において、N末端への4アミノ酸不付加が、転写には影響を与えずに翻訳効率を促進していることを明らかにした。また、上記1にて精製した各種因子の効果を検討した。上記secM遺伝子を用いた実験では、N末端4アミノ酸配列が、secM翻訳において報告されているアレスト現象を解除している可能性を明らかにした。質量分析計を用いたタンパク質発現解析をおこない、翻訳機構解明における方法としての可能性を検討した。3.小麦胚芽抽出液を用いた無細胞タンパク質合成系を用いた検討:大腸菌で効果の認められた翻訳促進効果をもたらすN末端ペプチド配列や、遺伝子外に存在する翻訳促進エレメント配列の影響を調べた。その結果、小麦胚芽系においては、N末端ペプチド配列よりも、開始コドン上流の配列が翻訳効率に影響することを明らかにした。4.全長抗体の生産:大腸菌の無細胞タンパク質合成系で、N末端への4アミノ酸付加することにより、マウス全長抗体の合成が可能となることを明らかにした。5.膜タンパク質の大量生産:大腸菌を用いて従来発現が困難とされる膜タンパク質の生産をおこなった。以上の研究実施状況は、研究計画に基づいており、おおむね順調に推移した。特に2, 3に関して得られた結果および知見は、申請研究題目を進展させる上で重要なものであった。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
ディスカス保育因子の特定とその種苗生産への応用

本年度は、ディスカスの親魚の粘液に含まれる仔魚期の生残を優位にする哺育因子を探索する目的で、RNA-seqによるディスカス粘液中遺伝子の網羅的発現解析を行った。また、哺育因子と思われる物質についてディスカス粘液中のウエスタンブロット解析及び仔魚の消化管の免疫染色を行った。その結果、哺育期のディスカス粘液中で免疫系の遺伝子群、特に免疫グロブリンを構成する遺伝子が誘導されていることが分かった。また、仔魚が親魚の粘液由来の免疫グロブリンを摂餌していることが示唆された。RNA-seqにより哺育期と非哺育期のそれぞれの粘液で発現している遺伝子を比較した結果、非哺育期に比べ哺育期に発現が抑制される遺伝子数は12であるのに対し、誘導される遺伝子数は160と多く、ディスカスの親魚は仔魚の育成のため複数のタンパク質の合成を促進していることが示唆された。また各遺伝子の発現パターンをもとに行ったクラスター解析では、Breed 4個体、Non-Breed2個体がそれぞれ同グループになることを期待したが、結果としてNon-Breed1とNon-Breed2及びBreed3とBreed4が同グループに、Breed1とBreed2が他4個体の外縁のグループに分類された。Breed1,2とBreed3,4が異なるグループに分類された原因として、粘液採取時の仔魚の孵化後日数の違いが考えられる。Breed3,4がともに仔魚の孵化後5日目の時期に採取しているのに対し、Breed1,2はそれぞれ仔魚の孵化後8,13日目の時期に採取したものである。哺育期のディスカスは仔魚の孵化後の経過日数にあわせ粘液中のイオン含量等を変化させるという報告があり、Rディスカスは仔魚の成長段階にあわせ異なる遺伝子の発現を誘導させることで粘液中のタンパク質組成等を変化させていると考えられる。哺育期に誘導された遺伝子の上位には免疫グロブリンを構成する遺伝子が複数含まれていることがはじめて確認された。またGO解析の結果、免疫系に関わる遺伝子群の上昇が顕著に確認された。親魚の粘液中免疫グロブリンが仔魚に摂餌されているかを確認する目的で、仔魚の組織切片の免疫染色を行った結果、消化管内で免疫グロブリンと思われるシグナルが検出され、仔魚が親魚の粘液中の免疫グロブリンを摂餌し体内に取り入れている可能性が示唆された。一部の魚類は飲作用により消化管でタンパク質を消化せずに高分子の状態で体内に取り込むことが知られており、孵化後2日のサヨリ仔魚やキンギョ成魚は後部腸管で飲作用により物質を取り込むことが明らかにされている。また、哺乳類の新生児は抗体を合成する能力がなく、母体から初乳を通じて経口的に受動免疫を受けることが知られている。仮に、ディスカス仔魚がこれらの例のように取り込んだ免疫グロブリンを直接吸収し体内で利用していた場合、親魚の粘液中の免疫グロブリンは仔魚の生残にとって非常に重要なものだといえる。本実験では摂餌された免疫グロブリンの消化管での吸収形態を解明するには至らなかったが、今後標識された免疫グロブリンなどの給餌により、ディスカスの仔魚が取り込んだ免疫グロブリンの動態を追う必要があると考えられる。哺育期にディスカスの粘液中で免疫グロブリンを構成する遺伝子の発現が誘導され、仔魚は粘液中の免疫グロブリンを摂餌することで生残を優位にしている可能性が示唆された。さらなる研究によりディスカス粘液中の哺育因子の特定及びそれらの仔魚体内での作用機序が明らかにされれば、仔魚期の生残率が低く種苗生産の困難なウナギなどの養殖魚の初期餌料への応用等による養殖魚への貢献も期待される。ディスカスはアマゾン川を原産とする淡水魚であり、子育て行動を行うことで知られる。ディスカスの仔魚は、親魚から分泌されるディスカスミルクと呼ばれる粘液成分を摂取することで健全に成長する。本研究ではこのディスカスミルクに含まれる哺育因子、すなわち稚魚が摂取することで生残率を上げる物質の特定を目的としている。哺育因子の特定により、脊椎動物に共通な発育初期段階の必須栄養成分の起源の解明や、栽培漁業における仔魚の生残性の向上に役立つことが期待される。実験に使用する粘液サンプルを採取する部位を決定するため、ディスカス上皮組織の切片観察を行った。その結果、粘液を分泌する粘液細胞の層は鱗の外側に存在し、全身にまんべんなく存在していた。次に仔魚が体着している哺育期の親魚について、部位ごとに仔魚に啄ばまれる回数を計測したところ、背側前部を多く啄ばまれる傾向が見られた。これより、親魚の背側前部の表皮を綿でこすり、粘液サンプルを得た。哺育期の親魚に特異的に多く含まれる物質を探索するため、哺育期の親魚と非哺育期の親魚の粘液に含まれる成分の比較を行った。銀染色によるタンパク質電気泳動像の比較や高速液体クロマトグラフィーによる遊離アミノ酸量の比較を試みたが、顕著な差は見られず、サンプルにより安定した結果が得られなかった。次に、仔魚が何を頼りに親魚に体着するのかを明らかにする目的で、哺育期の親魚の粘液成分が仔魚に対する誘引性を持つことを確認した。長方形の水槽の一方に哺育期の粘液を含む綿を、もう一方に綿のみを入れ、仔魚を放し一定時間仔魚の行動を観察した。

その結果、体着1日以内の仔魚が粘液成分に誘引されることが分かった。当初の予定では、ディスカス仔魚を親魚の飼育水で飼育し、生残率を比較するバイオアッセイにより、哺育期に特有の哺育因子の有無を調べる予定だった。しかし、仔魚の安定的な入手が困難であるため、哺育期と非哺育期の粘液自体の成分分析により、哺育期に特異的に多く含まれる成分の特定を試みた。タンパク質や遊離アミノ酸等の比較を行ったが、顕著な差が見られるものはなかった。ここから仔魚の哺育には非常に微量な因子が関与しているのではないかと考え、粘液成分に対する仔魚の行動活性を評価するという着想に至った。粘液中に含まれる仔魚を誘引する物質である誘引因子が、哺育の鍵を握るという仮説の下、粘液物質中の誘引因子の有無を調べた。長方形の水槽の一方に哺育期の粘液を含む綿を、もう一方に綿のみを入れ、体着後1日以内の仔魚を放し一定時間観察した結果、哺育期の粘液に対する仔魚の誘因性が確認された。これにより、条件を様々に変え粘液成分に対する仔魚の行動観察を行うことで、誘引物質の絞り込みが可能になった。また、体着3日後の仔魚と親魚の粘液を用いて同様の実験を行ったところ、誘因性が確認されなかった。この原因として、仔魚が生育するにつれ親魚を認識するのに嗅覚ではなく視覚によるところが大きくなり粘液自体には誘引されにくくなった可能性、仔魚の生育段階に伴い親魚の粘液物質が変化した可能性、またはその両方が考えられる。今後は仔魚が体着して何日間が経過した親魚であるかという、親魚の哺育ステージにも着目して研究を進める必要があると考えられる。本年度は、ディスカスの親魚の粘液に含まれる仔魚期の生残を優位にする哺育因子を探索する目的で、RNA-seqによるディスカス粘液中遺伝子の網羅的発現解析を行った。また、哺育因子と思われる物質についてディスカス粘液中のウエスタンブロット解析及び仔魚の消化管の免疫染色を行った。その結果、哺育期のディスカス粘液中で免疫系の遺伝子群、特に免疫グロブリンを構成する遺伝子が誘導されていることが分かった。また、仔魚が親魚の粘液由来の免疫グロブリンを摂餌していることが示唆された。RNA-seqにより哺育期と非哺育期のそれぞれの粘液で発現している遺伝子を比較した結果、非哺育期に比べ哺育期に発現が抑制される遺伝子数は12であるのに対し、誘導される遺伝子数は160と多く、ディスカスの親魚は仔魚の育成のため複数のタンパク質の合成を促進していることが示唆された。また各遺伝子の発現パターンをもとに行ったクラスター解析では、Breed 4個体、Non-Breed2個体がそれぞれ同グループになることを期待したが、結果としてNon-Breed1とNon-Breed2及びBreed3とBreed4が同グループに、Breed1とBreed2が他4個体の外縁のグループに分類された。Breed1,2とBreed3,4が異なるグループに分類された原因として、粘液採取時の仔魚の孵化後日数の違いが考えられる。Breed3,4がともに仔魚の孵化後5日目の時期に採取しているのに対し、Breed1,2はそれぞれ仔魚の孵化後8,13日目の時期に採取したものである。哺育期のディスカスは仔魚の孵化後の経過日数にあわせ粘液中のイオン含量等を変化させるという報告があり、Rディスカスは仔魚の成長段階にあわせ異なる遺伝子の発現を誘導させることで粘液中のタンパク質組成等を変化させていると考えられる。哺育期に誘導された遺伝子の上位には免疫グロブリンを構成する遺伝子が複数含まれていることがはじめて確認された。
原始銀河雲の進化と宇宙最初期天体の形成

まず、原始ガス雲の収縮分裂過程を研究し、形成される分裂コアの質量や個数密度に、ついて研究を行った。特に、ガス雲のバウンス時における衝撃波圧縮領域の安定性の問題について熱不安定性の影響について研究を行うと共に、減速衝撃波不安定性と自己重力不安定性の結合を調べ、分裂条件について調べた。また、第一世代星形成時に重要になる暗黒物質の背景重力場の影響についても調べた。その結果、分裂片の質量スケールが太陽程度になることは、現実的な初期条件では、ほとんどあり得ないことを示した。次に、形成された分裂コアが収縮して第一世代の星が形成される過程も詳細に研究中である。特に、星的コア形成後の質量降着による中心星の進化について角運動量の影響を考慮して精密な研究を行うと同時に、降着円盤を経由した質量降着についての研究も行ない、個々の第一世代星の質量を決定する物理過程を明らかにする研究を実行中である。また、第一世代星形成過程から放出される水素分子輝線の強度分布についても調べ、観測可能性を議論している。ところで、銀河(亜銀河)スケールのガス雲の収縮するタイムスケールは、形成された大質量星の進化するタイムスケールより長い。そのため、銀河形成期の星形成といえども、星形成の原始銀河ガス雲への影響を考え、その環境下での第二世代以降の星形成過程を考えることが必要になる。そのため、重元素汚染や紫外線の影響についての研究も進めている。まず、紫外線による母体ガス雲の進化に対する影響について詳細に調べ、微量な重元素汚染によって熱的過程がどう変化するかを調べた。また、星間ガスの進化に重要な役割を果たす磁場との相互作用についても詳細な研究を行った。まず、原始ガス雲の収縮分裂過程を研究し、形成される分裂コアの質量や個数密度について研究を行った。また、超新星爆発の影響についても系統的な評価を行っている。これらの研究に基づいて行う、原始銀河雲の進化と宇宙最初期天体の形成過程についての研究を準備中である。
新規血管新生因子の大腸癌浸潤・転移への関与解明

血管新生因子の発現増強と悪性腫瘍の進展との関連については様々な報告がなされている。今回の研究ではFerraraらが正常内分泌系細胞からクローニングした新規血管新生因子EG-VEGF遺伝子について検討をおこなっている。これまでに胃、大腸などの消化管正常粘膜にはmRNAの発現が認められなかったが、大腸癌の原発巣では約30%の症例で発現し、血管新生、肝転移に関与することを報告してきました。本年は当科オリジナルのEG-VEGF遺伝子ベクターを大腸癌細胞に導入後、細胞形態ならびに増殖率について検討をおこないました(in vitro)。その結果としてはEG-VEGF遺伝子ベクター導入大腸癌細胞はコントロールベクター導入大腸癌細胞株と比較して、細胞増殖率が有意に増加することを確認しました。また細胞内増殖機構に重要なRasシグナル伝達系について検討をおこなったところ、ERK1/2シグナル伝達系と関連が認められ、現在メカニズムを詳細に検討しています。その他、SiRNA(EG-VEGF)の実験系につきましては、ヌードマウスに移植する準備が完了しており、今後、血管新生率、増殖率を検討予定となっています。また抗体作製は、タグ付蛋白の作製を終了し、精製の後にマウス(Balb/Cマウス)を免疫して当科独自のモノクローナル抗体の作成をすすめていく予定です。悪性腫瘍において血管新生増殖因子の発現増強が血行性転移の発生と密接に関連する報告が多数行われている。私どもの研究はFerraraらが正常内分泌系細胞からクローニングした新規の血管新生増殖因:EG-VEGF遺伝子について検討をおこなっている。これまでヒトにおける大腸などの消化管正常粘膜にはEG-VEGFmRNAの発現が認められなかったが、大腸癌原発巣では約30%の症例で発現し、臨床病理学的検討において血管新生、肝転移に関与することを報告してきた。基礎的研究ではEG-VEGF遺伝子ベクターを大腸癌細胞に導入により、細胞増殖率が有意に増加することを確認し、またSiRNA(EG-VEGF)をヌードマウス(大腸癌細胞移植)に導入することにより、血管新生率ならびに増殖率の低下が認められた。なお抗EG-VEGF抗体作製についてはマウス(Balb/Cマウス)を免疫し、抗体価の確認・クローンの抽出を行っている。大腸癌では肝転移を中心とした血行性転移の発生が高く、その対策が予後の向上に貢献することが考えられる。私どもはFerraraらが正常内分泌系細胞から血管新生増殖因子:EG-VEGF遺伝子について検討をおこなっている。これまでに当科においてヒト大腸癌切除症例に対してEG-VEGFmRNAの発現を検討し、大腸癌原発巣では約30%の症例で強発現していること、また臨床病理学的検討において血管新生、肝転移に関与することを報告している。基礎的研究ではEG-VEGF遺伝子ベクターを大腸癌細胞に導入により、細胞増殖率が有意に増加することを確認した。また独自に抗EG-VEGF抗体を作製し、高EG-VEGF発現型大腸癌の細胞株とtube formation systemを使った検討において抗EG-VEGF抗体を暴露しないコントロール高EG-VEGF発現型大腸癌の細胞株ではtube formationの長さは750μmであったのに対して、抗EG-VEGF抗体を暴露した場合は400μmと有意にtube formationの抑制が認められた。この血管新生増殖因子:EG-VEGFは大腸癌において血行性転移に関わる一つの因子として考えられ、この分子の発現をコントロールすることにより、腫瘍の血管新生・増殖を抑制し、ひいては予後の改善に貢献する可能性が考えられる。
リサイクル・イノベーションの低迷原因の研究

本研究では、リサイクル関連のイノベーションの類型化、諸外国のリサイクル事業と政策の関係、イノベーション・システムの役割を分析し、リサイクル関連のイノベーションの3つの低迷の原因を明らかにした。リサイクル技術を持つ企業ではなく、リサイクル材料を廃棄している製造業の経済的合理化の追求が促進される必要があること、リサイクル事業を行う組織が、イノベーションへ再投資するシステムを構築することが望まれる。日本においてリサイクル関連のイノベーションが低迷している。省エネ関連のイノベーションは環境規制に誘発され、規制とは関係ない領域で環境負荷低減につながるイノベーションが促進されているが、なぜ、リサイクル関連についてはうまくいかないのか。2020年までに温室効果ガス排出量を90年比で25%削減というチャレンジングな目標に達するためには、リサイクル法の見直し、リサイクル事業の再編が必要である。本研究では、リサイクル関連のイノベーションの類型化、諸外国のリサイクル事業と政策の関係、リサイクル事業におけるイノベーション・システムの役割を分析し、リサイクル関連のイノベーションの低迷の原因を明らかにし、イノベーティブな循環型社会を目指す事業戦略及び環境政策の提案を行うことを目的とした。平成22年度においては、リサイクル関連のイノベーション事例収集に注力した。また、主要な材料(紙、金属、プラスチック、ガラス)及び製品(自動車、空気調和機、カーペット、ペットボトル)について特許出願数の分析を行い、リサイクル・イノベーションの低迷を確認した。米国及び東南アジアにおけるリサイクルビジネスに関する事例調査を実施し、規制とイノベーションの関係についても基礎情報を収集することができた。米国のカーペット関連のリサイクル・イノベーションについては、法規制を遵守しつつも、経営者の理念や競争力向上のための行動として推進されていることが明らかであるが、東南アジアの事例を分析すると、法規制は制定されつつあるが、それが一部の国際企業へ周知されつつあるものの、広く企業全体に周知されている状態になく、規制がリサイクル・イノベーションを促進するというメカニズムが働いてない可能性があることが示唆された。平成23年度においては、中国(上海)及び東南アジア(タイ、インドネシア)へ訪問調査を実施し、リサイクル事業の事例調査及び政策との関係について分析を行った。特に、東南アジアにおいては、日本と東南アジアのリサイクル技術力の差があるものの、欧米及び日本企業はグローバルスタンダードの廃棄物処理技術を維持しており、主に外国(日系)企業を対象とした廃棄物処理事業が展開されているが、地域の環境問題を引き起こしている有害廃棄物については、日本企業のビジネス領域から外れてしまい、地域の環境問題解決への貢献と廃棄物処理事業の両立がまだ改善の可能性を残している。日本の廃棄物処理事業者は優位に事業展開を進めているが、東南アジアにおいては、法規制の運用上の問題が大きな課題となっていることから、日本企業によるCSR活動が重要な位置を占める。政府と地元企業、生活者の間に入り、CSR活動を進めることが、長期的に地元企業や生活者の環境問題を解決につなげる手法の一つとして捉えられている。リサイクル関連のイノベーションの成功事例を収集した。まず、中国(上海)及び東南アジア(タイ、インドネシア)へ調査を実施し、DOWAホールディングスについて調査を行った。また、リチウムイオン電池関連の日本リファイン株式会社(日本、中国、台湾)のリサイクル事業の事例調査及び政策との関係について分析を行った。その結果、南アジアにおいては、日本と東南アジアのリサイクル技術力の差があるものの、欧米及び日本企業はグローバルスタンダードの廃棄物処理技術を維持しており、主に外国(日系)企業を対象とした廃棄物処理事業が展開されているが、地域の環境問題を引き起こしている有害廃棄物については、日本企業のビジネス領域から外れてしまい、地域の環境問題解決への貢献と廃棄物処理事業の両立がまだ改善の可能性を残していること、また、日本リファインの事例においては、リサイクルすべき材料を廃棄してしまっている既存企業の経営の合理化の進展にまだ不十分なところがあるため、その材料のリサイクルが進んでいない状況が明らかとなった。リサイクル関連イノベーションは、リサイクル技術を持つ企業ではなく、リサイクル材料を廃棄している製造業の経済的合理化の追求が不十分な点が問題となっていることが明らかとなった。

東日本大震災の影響を受けて、平成23年度の開始は遅れたが、海外事例分析から重要なリサイクル事業の要件を見出すことができ、当初想定していたレベルにおおむね到達している。24年度が最終年度であるため、記入しない。大規模の特許データを用いた定量的な分析を今後大々的に進め、ケーススタディだけでは見えない示唆を得られるよう研究を推進したい。また、他大学のリサイクル関連研究者と深い議論を行うような機会を設定し、日本のリサイクル関連イノベーションが停滞している本質的な原因を追究する計画である。
多核鉄錯体触媒による酸素化反応における動的挙動

生体中での鉄イオンの存在が、いろいろな病気、最近では神経性疾患との関連性から注目されている。このような鉄イオンの元凶は、生体クラスターであるフェリチンからの漏出であるとされているが、その実態は明らかではない。今研究では、そのような生体鉄イオンのモデル錯体の合成を目指して、いくつかのキレートの鉄錯体を用い、すでに病気の大きな原因とされている過酸化水素との反応系でのヌクレオチドとの反応を検討した。(tfda)を配位子とする系では、過酸化水素の存在下、デオキシグアノシンの8-位の水酸化反応に非常に大きな活性を示す事が解った。一方、配位子としては少しだけ構造が違う、(eda)錯体は、(tfda)とは全く異なり、糖部位の水酸化反応に高い活性を示すことが明らかになった。これは、錯体の配位子系のわずかな違いが錯体による過酸化水素の活性化に大きな効果が及ぶことを示しており、生体中での酸素分子活性化による酸素化反応とは非常に動的なものであり、これまでのように静的な考えでは理解できないものであることを示唆している。また、DNAの主成分であるヌクレオシドの糖部位が容易に水酸化反応を受けることは、すでに明らかにされているように遺伝子病の大きな原因となりえるものであり、このような事実は今後、生体内酸素酸化、それに伴う病気を考える上で非常に重要なことと思われる。
中国における持続可能な都市と交通発展戦略及び政策に関する研究

2009年4月から2009年9月においては、これまでの成果に基づき、二酸化炭素の排出が少ない持続可能な交通・都市システムに関する研究を継続・発展させるとともに、温室効果ガスの排出削減を可能とする、都市のコンパクト化政策とその実現のための戦略を開発することに従事してきた。トップダウンとボトムアップアプローチを統合した都市モデルを構築した。特に、都市と交通に関するエネルギー消費および局地的環境・グローバル環境双方への影響の分析に重点を置く。バックキャストの手法を用いた様々の将来シナリオに基づき、2020年までの社会経済および都市レベルの二酸化炭素の排出量変化を分析し、現在から脱温暖化社会に向けた道筋を探究する。さらに、コンパクトな都市の構築に向けて、具体的な政策提言を以下の四つの観点に基づき行う。すなわち、1)技術(インフラストラクチャーの整備、交通手段/燃料経済など)2)規制(都市計画の実施方策など)3)情報(市民意識,情報技術など)4)経済(土地税・課徴金など)。先進国の都市における土地利用や交通発展戦略及び政策に関する国際比較研究を通じて、中国に適した持続可能な発展に関する具体的な政策提言を行う。本研究では、中国における環境の悪化や都市化及びモータリゼーションの進展が環境に与える影響に関するシナリオ分析の方法を開発する。また、先進国の都市における土地利用や交通発展政策に関する国際比較研究を通じて、中国に適した持続可能な発展に関する具体的な政策提言を行う。まず、経済面から中国の地域格差問題を検討して、中国の31の省と直轄市の経済成長、省間と省内の人口移動、都市化のレベル及びこれから生まれる環境の影響に関するモデルを構築した。そのモデルに基づき、中国の発展段階検討と将来のシナリオ予測を行った。その結果は、局所的と地球的な環境へのインパクト評価に用いることができる。次に、中国の交通部門におけるエネルギー消費量及び地球温暖化ガス排出量の減少策についてレビューを行った。鉄道,道路,水路,空路を含む4つの輸送手段を取り上げ、政策評価を行うためのシステムダイナミクスモデルを開発し、2020年までのCO_2排出削減のためのシナリオ分析を行った。さらに、自動車保有率やCO_2及びその他の環境負荷物質(CO、SO_2、NO_xなど)排出量について、省レベルでの予測を行った。中国の都市において土地利用・交通の統合モデルを構築した。このモデルを用いて、まずモータリゼーションの要因となるGDP、人口、一人当たり国民所得、都市化レベルなどの社会経済状況の予測を行った。次に、交通部門の発展とそれに伴って発生する温暖化ガスや局地的大気汚染物質排出などの環境への影響を評価した。局地環境および地球環境の双方に重大な影響を与えることが懸念される都市間旅客・貨物交通、自動車、公共交通などを評価対象とし、定量的分析モデル(データ包囲分析モデル、システムダイナミクスモデル、消費モデルなど)を構築して、CO_2や大気汚染物質(CH_4、CO、NMVOC、窒素酸化物、SO_2)の削減ポテンシャルおよび関連する政策の評価を行った。最後に、中国における急速な都市化や土地利用変化が環境、気候変動、市民生活の質などに重要な影響を与えていると考え、歴史的な土地利用パターンと将来の都市成長予測を分析するために、経済格差、人口移動、政策の影響のようなマクロレベルに着目した統合モデルを開発した。上海におけるこのモデルのケーススタディの結果を、都市計画の分野において国際的に権威のあるジャーナル(「Landscape and Urban Planning」and「Journal of Urban Planning and Development」)へ2編の論文を投稿した。
層状化合物を基礎としたホスト・ゲスト反応による新規光機能材料の開発

本研究では層状ニオブ酸カリウム(KNb_3O_8、K_4Nb_6O_<17>)を用いて、層間のK^+をH^+などのイオンと交換することにより、層の発光特性がどのように変化するかについて主に調べた。まず、KNb_3O_8、K_4Nb_6O_<17>自体のフォトルミネッセンスを調べた結果、いずれも77Kにおいて、315nm付近の光励起により明るい青色発光を示した。これらの発光は他のニオブ酸化合物のそれに比べて、ストークスシフト(励起と発光のエネルギー差)が小さいのが特徴的である。さらにKNb_3O_8は、室温においても青色発光を示すことがわかった。室温で発光するニオブ酸はまれであることから、これは興味ある化合物である。この発光特性には、6配位のニオブ-酵素結合のうち、層間に突き出た極端に短いものが重要な役割をしているものと考えられる。次に、KNb_3O_8の77Kでの発光特性におよぼすH^+交換の効果について調べた結果、K^+の一部分をH^+交換することにより、発光強度が弱くなり、発光波長が長波長側シフトすることがわかった。しかし、励起スペクトルはほとんど変化しなかった。K_4Nb_6O_<17>においても同じH^+交換の影響が見られた。さらにK_4Nb_6O_<17>では、層間の水和によっても発光スペクトルが長波長側にシフトした。また、Al^<3+>交換によっても発光波長が長波長側にシフトした。このように、層間の状態が変化することにより層自体の発光特性が変化することがわかった。これは、K^+とH^+やAl^<3+>の分極能のちがいにより、層の物性が変化したためであると考えられる。